JP2010026401A - 制動装置、これを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】巻バネ締方式トルクリミッタ以外の手段で、安価で簡易な管理で実現可能な制動装置で画像形成装置を構成可能とする。
【解決手段】可動部１１が閉動作する際、欠歯ギヤ２２の回転でギヤ連結しているアイドルギヤ２３も回転する。アーム２４が回ると、係合する引張りスプリング２５が伸び方向に変位し、第２の回転体には引張り応力で負荷トルクが発生する。可動部１１に負荷トルクが伝達し、可動部の閉操作力量は上昇し、制動力が働き、衝撃力が抑えられ、書き込みユニットを安全に保てる。引張りスプリング２５の残留応力は、閉じきった状態での欠歯ギヤ２２の欠歯位置２２ａをアイドルギヤのかみあい位置に来るように設定して解消する。開操作は、可動部１１が閉から開方向に動く際、欠歯ギヤ２２も同位相で回転し、アイドルギヤ２３とギヤ連結し、アイドルギヤ２３も従動回転し、衝撃を軽減する。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に用い得る制動装置と、これを用いた画像形成装置に関する。

従来、レーザースキャナ方式の書込みユニットを用いた画像形成装置では、書込ユニットを本体装置に固定する方法が広く採用されている。ところがこの方式では、書込ユニットを避けて感光体ユニットを着脱する必要があるため、消耗品の交換の操作性が悪化したり、装置が大型化するといった課題があった。

そこで、可動部を多方向に設けて開口を増やすことにより、機械へのアクセス性を改善すると、機械内部の機能部品も可動部側に連動して退避するため、開閉時の衝撃で機能部品を痛めるといった課題が生じていた。

従来技術としては、可動部の衝撃吸収を目的として、ブレーキやダンパーを搭載する例があるが、単独の機能として部品点数の増員やコスト高となるデメリットがあり、逆にコストダウンを狙ってバネ巻締式のトルクリミッタを用いると、巻バネの締め代（内径精度）やグリス塗布量（摩擦量）による巻締めトルクの管理等、課題を克服しなければならかった。

なお特許文献１には、光学部品のような耐衝撃に弱い部品が可動部側にある場合、緩衝材を用いて衝撃緩和する構成を特徴とする発明が開示されている。

特開平０８−１９４３４号公報

本発明は、上述した従来の諸問題点にかんがみ、巻バネ締方式トルクリミッタ以外の手段で、安価で簡易な管理で実現可能な制動装置と、これを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る制動装置は、装置本体に支持された回動自在な軸を支点に開閉動作を行う可動体を有し、閉方向の操作で上記装置本体と可動体が一体化したときに生じる衝撃を緩和する制動機構を有することを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１の制動装置において、前記可動体は前記支点とする軸と同軸に並ぶ第１の回転体と、該第１の回転軸と平行な第２の軸が前記装置本体側に固定され、該第２の軸を中心に回転の一方向に付勢力を持つ第２の回転体とを有し、前記の第１回転体と前記第２の回転体を駆動連結して、前記可動体の一方向の回転に対して負荷となる制動力を得ることを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１または２の制動装置において、前記装置本体は第１の弾性部品を保持し、該第１の弾性部品の端部の一端は固定点として前記装置本体側に固定し、他端は前記第２の回転体の外周方向に延びる腕部の引掛け部に作用点として係合し、前記第２の回転体が一方向に回転して腕部が弾性体を変位させることにより、応力が発生し、付勢力を持たせることを特徴とする。

請求項４に係るものは、請求項１または２の制動装置において、前記第１の回転体が、前記可動体と同方向、同位相で回転する欠歯ギヤであることを特徴とする。

請求項５に係るものは、請求項１から３のいずれかの制動装置において、前記第２の回転体は、アイドルギヤ部と、前記第１の弾性部品と係合する前記腕部の２部品で構成され、これら２部品が前記第２の軸に嵌合し、ワンウェイクラッチを介して連結し、前記一方向の回転では前記２部品が駆動伝達し、逆回転となる前記他方向の回転では駆動伝達しないことを特徴とする。

請求項６に係るものは、請求項１、２、４、５のいずれかの制動装置において、前記可動体が閉位置にある場合の前記欠歯ギヤである前記第１の回転体は、該第２の回転体のアイドルギヤとの噛み合い部において欠歯領域で待機し、閉位置以外の噛み合い部では前記アイドルギヤと連結することを特徴とする。

請求項７に係るものは、請求項６の制動装置において、前記可動体が開から閉方向に回転する際、前記ギヤ連結で回転する前記第２の回転体の前記第１の弾性部品を、応力が増加方向に作用する関係になるよう構成し、前記可動体が閉位置に到達し、前記噛み合い部が欠歯領域になって前記可動体の回転力から開放されると、前記第２回転体は前記第１の弾性体の応力が収束する方向に回転することを特徴とする。

請求項８に係るものは、請求項１から７のいずれかの制動装置において、前記第２の回転体が応力の収束方向に戻り回転する際、前記腕部の戻り位置が一定位置で待機できるよう、前記第２回転体の前記可動部のいずれかに当接する当て込み部材を装置本体側に装着してなることを特徴とする。

請求項９に係るものは、請求項８の制動装置において、前記第２回転体が前記当て込み部材に当接する際、当接の衝撃吸収をする緩衝部材を、前記装置本体側または前記第２回転体側に備えてなることを特徴とする。

請求項１０に係るものは、請求項１の制動装置において、前記可動体が前記装置本体側に閉じた場合に、前記装置本体と係合するロック部材を有することを特徴とする。

請求項１１に係るものは、請求項３の制動装置において、前記第１の弾性部品を引っ張りコイルバネで構成してなることを特徴とする。

請求項１２に係るものは、請求項３の制動装置において、前記第１の弾性部品をトーションバネで構成してなることを特徴とする。

請求項１３に係る画像形成装置は、請求項１から１２のいずれかの制動装置を用いたことを特徴とする。

本発明は、開閉カバーのような可動体が閉じる時の衝撃を緩衝、軽減することで、可動部に係合する衝撃に弱い部品を破損から守ることが可能な制動装置を提供することを目的とする。

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。

図１に本発明の対象となる画像形成装置の一例の中央断面図を示す。図中１点鎖線は用紙の搬送経路を示す。用紙束１から給紙ローラ２により用紙が１枚ずつ分離されてレジストローラ３を経て転写ローラ４に達する。感光体５に画像が形成されて転写ローラにより用紙に画像が転写されて、定着ローラ対６により画像が加熱定着されて排紙ローラ対７により排紙トレイ８に用紙が排出される。

可動体の開閉と消耗品交換について説明する。図２、図３に示すとおり、可動体１１が開くことで内部構造の書込みユニット１２も追従して退避し、作像ユニット９の着脱の空間が確保され、交換可能となる。なお本実施例では、可動体を閉めた際に発生する衝撃力が、書込みユニットの破損に原因になることを課題としているものとして説明する。

本発明との比較のために、図４に示す従来技術のトルクリミッタを用いたブレーキ機構を説明する。本体（固定）側１３にはラック１４が取り付き、可動体１１にはトルクリミッタ１６が取り付く。ラック１４のピッチ円は可動部の支点軸１０と同芯にあり、可動部のトルクリミッタの先端部のアイドルギヤ１５とラック１４はギヤ連結している。可動部の回転にはトルクリミッタの負荷によるブレーキ力が得られる。

図５にて、バネ巻き締め式トルクリミッタの原理を説明する。ベース２０上に加締められた軸２１に嵌合したドラム１８の外周面に、巻き締めバネ１９が一定以上の締め代（しまり嵌め）で巻き付いている。巻き締めバネ１９の一端は固定点としてベース２０に固定され、もう一端は自由にしている。ドラムが回転するとバネはその巻締めにより連れまわりしようとするが、一端を固定されているため、回転方向によって内径が拡大、縮小方向に変化する。ドラム１８の回転方向が巻き締めバネ１９の巻き方向と一致した場合、バネは内径が縮小し、締め代は増大し、ドラム１８と巻締めバネ１９の摺動抵抗が増加し、回転方向に負荷トルクが発生する。ドラム１８の回転方向が巻き締めバネ１９の巻き方向と逆転した場合は、バネは巻きが緩み、締め代は縮小し、ドラム１８と巻締めバネ１９摺動抵抗が減少し、回転方向の負荷トルクは増加しない。

巻きバネ式トルクリミッタの課題は、トルクの発生原理が嵌めあいによる摩擦力になるため、締め代の寸法や摺動グリスの塗布量の管理が難しくなることである。

本発明は、この課題の解決策として、摩擦力を用いないでトルクを発生する手段として、弾性部材の伸縮による応力を用いる例を提案するものである。弾性部材の利点は応力の管理が容易な点あるが、復元力が働いてしまうため、摩擦力のような一過性の負荷を得るには、残留応力を解消する仕組みの実現が課題となる。

それらをかんがみた本発明の実施例を以下に説明する。
図６において示すように、第１の回転体として可動部の支点軸１０と同軸に位置する欠歯ギヤ２２が、可動部の回転角と同位相で回転をする。第２の回転体として、アイドルギヤ２３とアーム２４が同軸上でワンウェイクラッチスプリング２８を介して軸直列で連結している。第２の回転体であるアイドルギヤ２３は、本体側に固定された回転軸に嵌合し、欠歯ギヤ２２とギヤ連結している。

本体側には弾性部材が一端は固定点として固定され、もう一端は作用点としてアーム２４に係合している。本実施例では弾性部材を引張りスプリング２５としたが、手段としてはトーションスプリングでも可能である。

閉動作の過程を説明する。
可動部１１が閉動作する際、欠歯ギヤ２２も回転する（図８の時計方向に回転する）。欠歯ギヤ２２の回転により、ギヤ連結しているアイドルギヤ２３も回転する（図８の反時計方向に回転する）。ワンウェイクラッチスプリング２８は上記の回転方向で連結するよう設定してあり、伝達力を発生しアーム２４も連れ回りする。

アーム２４が回ると、係合する引張りスプリング２５が伸び方向に変位して、第２の回転体には引張り応力による負荷トルクが発生する。可動部１１に負荷トルクが伝達し、可動部の閉操作力量は上昇する。このことにより、可動部を勢いよく閉めようとしても制動力が働くことで、衝撃力が抑えられ、書き込みユニットを安全に保つことができる。

しかし、この構成では引張りスプリング２５が伸びたままで、機内に残留応力が発生し、引張りを戻そうとする力が以下の不具合を起こす恐れがある。すなわち、
・残留応力により、内部の構造体が変形する。
・可動部を開ける際に、残留応力可動部の開放方向に作用して、勢いよく開いた可動部に、オペレータが身体をぶつけて危険である。

この課題を解決するために、閉じきった状態での欠歯ギヤ２２の欠歯位置２２ａは、アイドルギヤのかみあい位置に来るように設定した。このことで閉位置でのアイドルギヤ２３は、可動側の回転力から解放されて空転可能となり、アーム２４を引張りスプリング２５の縮み方向に回転させて、残留応力を解消する（図９参照）。

さらに、引張りスプリング２５が縮み方向に回転する時は、アーム２４の停止位置を一定にするためアーム２４に当接する位置決め部材２９を本体側に備える。また位置決め部材２９とアーム２４が当接する際に、引張りスプリング２５の残留応力の衝撃を緩和するための緩衝材２６を本体側に備えた。緩衝材は位置決め部とアーム２４が当接するより前にアーム２４に接触するように設定する。本実施例では緩衝材を本体側（固定側）に配したが、アーム部（可動側）でも可能である。

可動部の開操作の過程を説明する。
図１０において示すように、可動部１１が閉から開方向に動く際、欠歯ギヤ２２も同位相で回転し、アイドルギヤ２３とギヤ連結し、アイドルギヤ２３も従動回転する（図１０にて時計方向に回転する）。

この際のアイドルギヤ２３の回転方向は、ワンウェイクラッチスプリング２８の伝達方向とは逆になるため、空転してアーム２４側に回転力は伝わらず、待機位置を維持する。ワンウェイクラッチの一方向回転伝達の特性を利用しているためである。

すなわち本発明では、可動体（開閉カバー）が閉じる時の衝撃を軽減（緩衝）することで、可動部に係合する衝撃に弱い部品を破損から守ることが可能となる。また欠歯ギヤを備えることにより、可動部の開操作時に制動機構の残留応力を解消し、ユーザーが安心してカバーを開けることができ、位置決め部材によりアームの待機位置が一定化され、弾性部材の応力が安定し、可動体の操作力量が一定になる。

またワンウェイクラッチを備えることで、操作条件において適切な制動（開けるときは軽い操作感、閉じるときはブレーキが掛かる）を得ることが可能となり、しかも安価な部品構成で、部品精度や製造管理を厳しくすることなく、安定した制動装置、画像形成装置を供給することができる。

本発明の対象となる画像形成装置の一例の中央断面図 可動体の開閉と消耗品交換について説明図 可動体の開閉と消耗品交換について説明図 従来のトルクリミッタを用いたブレーキ機構の説明図 従来のトルクリミッタ式ブレーキユニットを示す図 本発明の実施例の要部構成を示す概念的断面図 図６の実施例でのアームとアイドルギヤのワンウェイクラッチ連結を示す斜視図 可動部の閉動作の過程の説明図 同閉状態の説明図 同開動作の過程の説明図

符号の説明

１：用紙束
２：給紙ローラ
３：レジストローラ
４：転写ローラ
５：感光体
６：定着ローラ対
７：排紙ローラ対
８：排紙トレイ
９：作像ユニット
１０：支点軸
１１：可動体
１２：書込みユニット
１３：ブレーキ機構の本体（固定）側
１４：ラック
１５：アイドルギヤ
１８：ドラム
１９：巻き締めバネ
２０：ベース
２１：軸
２２：欠歯ギヤ
２２ａ：欠歯位置
２３：アイドルギヤ
２４：アーム
２５：引張りスプリング
２６：緩衝材
２８：ワンウェイクラッチスプリング
２９：位置決め部材

Claims (13)

1. 装置本体に支持された回動自在な軸を支点に開閉動作を行う可動体を有し、閉方向の操作で上記装置本体と可動体が一体化したときに生じる衝撃を緩和する制動機構を有することを特徴とする制動装置。
2. 請求項１の制動装置において、前記可動体は前記支点とする軸と同軸に並ぶ第１の回転体と、該第１の回転軸と平行な第２の軸が前記装置本体側に固定され、該第２の軸を中心に回転の一方向に付勢力を持つ第２の回転体とを有し、
   前記の第１回転体と前記第２の回転体を駆動連結して、前記可動体の一方向の回転に対して負荷となる制動力を得ることを特徴とする制動装置。
3. 請求項１または２の制動装置において、前記装置本体は第１の弾性部品を保持し、該第１の弾性部品の端部の一端は固定点として前記装置本体側に固定し、他端は前記第２の回転体の外周方向に延びる腕部の引掛け部に作用点として係合し、前記第２の回転体が一方向に回転して腕部が弾性体を変位させることにより、応力が発生し、付勢力を持たせることを特徴とする制動装置。
4. 請求項１または２の制動装置において、前記第１の回転体が、前記可動体と同方向、同位相で回転する欠歯ギヤであることを特徴とする制動装置。
5. 請求項１から３のいずれかの制動装置において、前記第２の回転体は、アイドルギヤ部と、前記第１の弾性部品と係合する前記腕部の２部品で構成され、これら２部品が前記第２の軸に嵌合し、ワンウェイクラッチを介して連結し、前記一方向の回転では前記２部品が駆動伝達し、逆回転となる前記他方向の回転では駆動伝達しないことを特徴とする制動装置。
6. 請求項１、２、４、５のいずれかの制動装置において、前記可動体が閉位置にある場合の前記欠歯ギヤである前記第１の回転体は、該第２の回転体のアイドルギヤとの噛み合い部において欠歯領域で待機し、閉位置以外の噛み合い部では前記アイドルギヤと連結することを特徴とする制動装置。
7. 請求項６の制動装置において、前記可動体が開から閉方向に回転する際、前記ギヤ連結で回転する前記第２の回転体の前記第１の弾性部品を、応力が増加方向に作用する関係になるよう構成し、
   前記可動体が閉位置に到達し、前記噛み合い部が欠歯領域になって前記可動体の回転力から開放されると、前記第２回転体は前記第１の弾性体の応力が収束する方向に回転することを特徴とする制動装置。
8. 請求項１から７のいずれかの制動装置において、前記第２の回転体が応力の収束方向に戻り回転する際、前記腕部の戻り位置が一定位置で待機できるよう、前記第２回転体の前記可動部のいずれかに当接する当て込み部材を装置本体側に装着してなることを特徴とする制動装置。
9. 請求項８の制動装置において、前記第２回転体が前記当て込み部材に当接する際、当接の衝撃吸収をする緩衝部材を、前記装置本体側または前記第２回転体側に備えてなることを特徴とする制動装置。
10. 請求項１の制動装置において、前記可動体が前記装置本体側に閉じた場合に、前記装置本体と係合するロック部材を有することを特徴とする制動装置。
11. 請求項３の制動装置において、前記第１の弾性部品を引っ張りコイルバネで構成してなることを特徴とする制動装置。
12. 請求項３の制動装置において、前記第１の弾性部品をトーションバネで構成してなることを特徴とする制動装置。
13. 請求項１から１２のいずれかの制動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。