JP2011226549A - 回転体の支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転体を支持軸に回転可能に支持させて、この回転体を回転させる場合に、回転体と支持軸とを効率よく冷却させて、回転体と支持軸との間の摩擦熱によって回転体や支持軸の温度が上昇するのを適切に防止する。
【解決手段】 回転体１０の中心穴部１１に装着される支持軸２０を中空のダクトで構成すると共に、この支持軸２０に回転体１０の中心穴部１１に直接空気を導く開放部２３を設け、この支持軸２０に支持された回転体１０の中心穴部１１に、開放部２３を通して直接空気を接触させるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置や各種の電気機械装置等において、ギアやプーリ等の回転体を支持軸に支持させるようにした回転体の支持構造に関するものである。特に、回転体を支持軸に回転可能に支持させて、この回転体を回転させる場合に、回転体と支持軸とを効率よく冷却させて、回転体と支持軸との間の摩擦熱によって回転体や支持軸の温度が上昇するのを適切に防止できるようにした点に特徴を有するものである。

複写機，プリンタ，ファクシミリ等の画像形成装置や各種の電気機械装置等においては、一般に支持軸をギアやプーリ等の回転体の中心穴部に装着させ、この回転体を回転させて、動力を伝達させたりすることが行われている。

ここで、このように支持軸に装着されたギアやプーリ等の回転体を回転させて動力を伝達させたりする場合、特に、支持軸に回転可能に支持された回転体を回転させるようにした場合には、回転体と支持軸との間の摩擦熱によってこれらが加熱され、回転体や支持軸の温度が上昇する。

そして、このように回転体や支持軸の温度が上昇すると、例えば、上記の回転体や支持軸が樹脂製である場合には、これらの樹脂が劣化しやすくなって摩耗等が早まり、これらの寿命が短くなったり、また回転体や支持軸の熱によって周囲の温度が上昇し、例えば画像形成装置の場合には、熱によって現像装置内のトナーが凝集したり、感光体の特性が変化したりする等の問題が生じる。

そして、従来においては、特許文献１，２に示されるように、ギアやプーリ等の回転体を円筒状の支持軸に回転可能に支持させ、回転体と支持軸との間の摩擦熱をこの円筒状の支持軸の内部を通して放熱させ、またこの円筒状の支持軸の内部に空気を通して、回転体と支持軸とを冷却させることが提案されている。

しかし、上記の特許文献１，２に示されるものにおいては、円筒状の支持軸に回転体を取り付けているだけであるため、円筒状の支持軸の内部に空気を通して回転体と支持軸とを冷却させる場合、回転体は支持軸を介して間接的に冷却されるだけであり、回転体を効率よく冷却させることができないという問題があった。

特開平７−３３２３５１号公報 特開２００８−５１９３７号公報

本発明は、ギアやプーリ等の回転体の中心穴部に支持軸を装着させて、回転体を回転させる場合における上記のような問題を解決することを課題とするものであり、特に、回転体を支持軸に回転可能に支持させて、この回転体を回転させる場合に、回転体と支持軸とを効率よく冷却させ、回転体と支持軸との間の摩擦熱によって、回転体や支持軸の温度が上昇するのを適切に防止できるようにすることを課題とするものである。

本発明における回転体の支持構造においては、上記のような課題を解決するため、回転体の中心穴部に装着される支持軸を中空のダクトで構成すると共に、この支持軸に上記の回転体の中心穴部に直接空気を接触させる開放部を設けるようにした。

ここで、上記のように回転体の中心穴部に支持軸を装着させるにあたっては、回転体が支持軸に回転可能に支持されるようにしても、回転体が支持軸と一緒に回転されるようにしてもよいが、回転体と支持軸との間の摩擦熱によって回転体や支持軸の温度が上昇するのを防止するという点からは、回転体が支持軸に回転可能に支持されるものに対して有効である。

そして、上記のように回転体を支持軸に回転可能に支持させる場合においては、回転体と支持軸とが接触する部分の面圧Ｐと回転体の回転速度Ｖの積で示されるＰＶ値が高くなるほど、回転体と支持軸との間の摩擦熱が大きくなるため、ＰＶ値が高くなるにつれて、回転体の中心穴部の径を大きくする等によって上記の開放部の面積を大きくすることが好ましい。

また、上記のように支持軸に対して、上記の回転体の中心穴部に直接空気を接触させる開放部を設けるにあたっては、例えば、回転体の中心穴部の両側を分割された支持軸により支持させ、回転体の中心穴部の両側を支持する分割された支持軸間が開放部になるようにしたり、回転体の中心穴部を貫通するように支持軸を設け、この支持軸に回転体の中心穴部に直接空気を接触させる穴からなる開放部を設けるようにしたりすることができる。

また、この回転体の支持構造においては、上記の支持軸を駆動ユニットに装着させ、この駆動ユニットに設けられた吸引口から吸引された空気を、この支持軸を通して駆動ユニットに設けられた排気口から排出させるようにすることができる。さらに、駆動ユニットに複数の支持軸を装着させ、各支持軸の端部を案内路によって連通させるようにすることができる。

ここで、上記のように駆動ユニットに複数の支持軸を装着させると共に、各支持軸の一端部を案内路によって接続させ、駆動ユニットに設けられた吸引口から吸引された空気を、案内路を通して各支持軸に導き、各支持軸を通して駆動ユニットに設けられた排気口から排出させる場合、吸引口から吸引された空気が案内路を通して流れる経路が長い位置における支持軸においては、この支持軸に取り付ける回転体の中心穴部の径を大きくする等によって上記の開放部の面積を大きくすることが好ましい。

本発明における回転体の支持構造においては、上記のように回転体の中心穴部に装着される支持軸を中空のダクトで構成すると共に、この支持軸に上記の回転体の中心穴部に直接空気を接触させる開放部を設けたため、この支持軸の内部に空気を通して回転体と支持軸とを冷却させる場合、上記の開放部を通して空気が回転体の中心穴部に導かれ、この空気により回転体が直接冷却されるようになって、回転体が効率よく冷却されるようになる。

そして、本発明における回転体の支持構造において、上記の支持軸を駆動ユニットに装着させ、この駆動ユニットに設けられた吸引口から吸引された空気を、支持軸を通して駆動ユニットに設けられた排気口から排出させるようにすると、吸引口から吸引された空気が、支持軸に設けられた上記の開放部を通して回転体の中心穴部に導かれ、この空気によって回転体が直接冷却された後、この空気が排気口から排出されるようになり、回転体がより効率よく冷却されるようになる。

また、上記の駆動ユニットに複数の支持軸を装着させ、支持軸の端部を案内路によって連通させ、上記の吸引口から吸引された空気を、この案内路を通して各支持軸に導いて駆動ユニットに設けられた排気口から排出させるようにすると、吸引口から吸引された空気によって各支持軸における各回転体がそれぞれ中心穴部を通して冷却されるようになり、複数の回転体を効率よく冷却させることができるようになる。なお、このようにした場合、吸引口から吸引された空気が案内路を通して流れる経路が長い位置における支持軸においては、空気がある程度暖かくなるが、経路が長い位置の支持軸に取り付ける回転体の中心穴部の径を大きくする等により、この支持軸における上記の開放部の面積を大きくすると、この支持軸に支持された回転体の冷却性が高められ、各支持軸における各回転体が均一に冷却させるようになる。

本発明の実施形態１に係る回転体の支持構造において、２つに分割された支持軸と、回転体のギアとを示した分解説明図である。 本発明の実施形態１に係る回転体の支持構造を示した断面説明図である。 本発明の実施形態２に係る回転体の支持構造において、２つに分割された支持軸と、回転体のギアとを示した分解説明図である。 本発明の実施形態２に係る回転体の支持構造を示した断面説明図である。 本発明の実施形態３に係る回転体の支持構造において、支持軸と、回転体のギアと、支持軸に回転可能に保持されたギアを規制する一対の規制部材とを示した分解説明図である。 本発明の実施形態３に係る回転体の支持構造を示した断面説明図である。 本発明の実施形態１に係る回転体の支持構造の使用例を示し、吸引口から吸引された空気を３つの支持軸に支持された３つのギアに導いて、各ギアを冷却させる状態を示した部分断面説明図である。 本発明の実施形態１に係る回転体の支持構造の他の使用例を示し、２つの支持軸に支持された２つのギアにそれぞれの吸引口から吸引された空気を導いて、各ギアを冷却させる状態を示した部分断面説明図である。

ここで、本発明の実施形態に係る回転体の支持構造を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る回転体の支持構造は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

（実施形態１）
実施形態１においては、図１に示すように、回転体１０としてギア１０を用い、このギア１０としては、その中心穴部１１の両側の穴縁からそれぞれ筒状になった取付部１２ａ，１２ｂが突出されたものを用いている。

一方、このギア１０の中心穴部１１に装着させて、ギア１０を回転可能に支持する中空のダクトで構成された支持軸２０としては、２つの支持軸２０ａ，２０ｂに分割されると共に、ギア１０に装着させる側の各支持軸２０ａ，２０ｂの端部に、ギア１０に設けられた上記の取付部１２ａ，１２ｂの外周側に装着させて、ギア１０を回転可能に保持する保持部２１ａ，２１ｂが設けられたものを用いている。

そして、この実施形態１においては、図２に示すように、ギア１０の中心穴部１１の両側に突出された上記の各取付部１２ａ，１２ｂの外周側に、各支持軸２０ａ，２０ｂに設けられたそれぞれの保持部２１ａ，２１ｂを装着させて、この２つの支持軸２０ａ，２０ｂの間にギア１０を回転可能に保持させるようにしている。

ここで、この実施形態１において、２つの支持軸２０ａ，２０ｂの間に回転可能に保持されたギア１０を回転させると共に、一方の支持軸２０ａの内部に空気を導入させ、この空気をこの支持軸２０ａを通して他方の支持軸２０ｂに導くようにすると、ギア１０と支持軸２０ａ，２０ｂとの間で摩擦熱が生じても、一方の支持軸２０ａから導かれた空気が、支持軸２０ａ，２０ｂの間の開放部２３においてギア１０の中心穴部１１に直接接触し、この空気によりギア１０が直接冷却されて、ギア１０が効率よく冷却されるようになる。

（実施形態２）
実施形態２においては、図３に示すように、回転体１０としては、上記の実施形態１と同様に、ギア１０を用い、このギア１０としては、その中心穴部１１の両側の穴縁からそれぞれ筒状になった取付部１２ａ，１２ｂが突出されたギア１０を用いている。

一方、実施形態２においては、このギア１０の中心穴部１１に装着させて、ギア１０を回転可能に支持する中空のダクトで構成された支持軸２０として、２つの支持軸２０ａ，２０ｂに分割され、各支持軸２０ａ，２０ｂの外径が上記のギア１０の中心穴部１１の径と同径又は若干小径に形成されると共に、各支持軸２０ａ，２０ｂのギア１０に装着させる側の先端から適当な間隔を介した位置に、上記のギア１０における取付部１２ａ，１２ｂを規制する鍔部２２ａ，２２ｂが設けられたものを用いている。

そして、この実施形態２においては、図４に示すように、ギア１０の中心穴部１１の両側に突出された上記の筒状になった各取付部１２ａ，１２ｂの内周側に、それぞれ各支持軸２０ａ，２０ｂの先端部を挿入させると共に、各支持軸２０ａ，２０ｂに設けられた上記の各鍔部２２ａ，２２ｂによって上記のギア１０における取付部１２ａ，１２ｂを規制するようにして、この２つの支持軸２０ａ，２０ｂの間にギア１０を回転可能に保持させるようにしている。

ここで、この実施形態２において、２つの支持軸２０ａ，２０ｂの間に回転可能に保持されたギア１０を回転させると共に、一方の支持軸２０ａの内部に空気を導入させ、この空気をこの支持軸２０ａを通して他方の支持軸２０ｂに導くようにすると、ギア１０と支持軸２０ａ，２０ｂとの間で摩擦熱が生じても、一方の支持軸２０ａから導かれた空気が、支持軸２０ａ，２０ｂの間の開放部２３においてギア１０の中心穴部１１に直接接触し、この空気によりギア１０が直接冷却されて、ギア１０が効率よく冷却されるようになる。

（実施形態３）
実施形態３においては、図５に示すように、回転体１０として、中心穴部１１が設けられたギア１０を用いる一方、中空のダクトで構成された支持軸２０として、適当な位置に複数の開放部用の穴２４が周方向に設けられたものを用い、さらに支持軸２０に回転可能に保持されたギア１０を規制する一対の規制部材２５を用いている。

そして、この実施形態３においては、図６に示すように、ギア１０の中心穴部１１に上記の支持軸２０を挿通させて、この支持軸２０に設けられた上記の穴２４をギア１０の中心穴部１１内に位置させると共に、支持軸２０に挿通されたギア１０の両側にそれぞれ規制部材２５を支持軸２０に取り付け、この一対の規制部材２５によりギア１０の位置を規制するようにして、支持軸２０にギア１０を回転可能に保持させるようにしている。

ここで、この実施形態３において、上記の支持軸２０に回転可能に保持されたギア１０を回転させると共に、支持軸２０の一方の端部から空気を内部に導入させて他方の端部に導くようにすると、ギア１０と支持軸２０との間で摩擦熱が生じても、支持軸２０に設けられた各穴２４からなる開放部２３に導かれた空気がギア１０の中心穴部１１に直接接触し、この空気によりギア１０が直接冷却されて、ギア１０が効率よく冷却されるようになる。

次に、上記の実施形態１の第１の使用例を図７に基づいて説明する。

図７に示す使用例においては、３つのギア１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを、それぞれ上記の実施形態１に示すように、２分割された中空のダクトからなる３つの各支持軸２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃに回転可能に支持させている。

そして、この使用例においては、吸引口３０から吸引された空気を、各支持軸２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの一端に接続された案内管３１ａからなる案内路を通して各支持軸２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ内に導き、分割された各支持軸２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ間の各開放部２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃにおいて、各ギア１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの中心穴部１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに上記の空気を直接接触させて、各ギア１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを冷却させるようにしている。

次いで、このように各ギア１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを冷却させた後の空気を、各支持軸２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃの反対側の一端に接続された案内管３１ｂからなる案内路を通して排気口３２に導き、ファン３３により外部に排出させるようにしている。

ここで、この使用例においては、上記の吸引口３０から離れた位置で、空気が上記の案内管３１ａを通して導かれる距離が長い箇所における支持軸２０Ｃの径を大きくすると共に、この支持軸２０Ｃに回転可能に保持されるギア１０Ｃの中心穴部１１Ｃの径を大きくし、このギア１０Ｃにおいて空気が直接接触する開放部２３Ｃの面積を大きくしている。

このようにすると、吸引口３０から導かれた空気が上記の案内管３１ａを通して支持軸２０Ｃに導かれるまでに温まったとしても、上記のように空気が直接接触する開放部２３Ｃの面積が大きなっているため、このギア１０Ｃが十分に冷却されるようになり、他のギア１０Ａ，１０Ｂと冷却差が生じるのが防止される。

また、上記の実施形態１の第２の使用例を図８に基づいて説明する。

図８に示す使用例においては、画像形成装置における駆動ユニット４０内に、２つのギア１０Ｄ，１０Ｅを、それぞれ上記の実施形態１に示すように、２分割された中空のダクトからなる２つの各支持軸２０Ｄ，２０Ｅに回転可能に支持させ、モータ４１の軸４１ａに設けられたギア４２の回転を、このギア１０Ｄ，１０Ｅを介して感光体４３の回転軸４４に取り付けられたギア４５に伝達して、感光体４３を回転させるようにしている。

そして、この使用例においては、駆動ユニット４０に取り付けられた各支持軸２０Ｄ，２０Ｅの一端側における吸引口３０ａ，３０ｂから吸引された空気を、各支持軸２０Ｄ，２０Ｅ内に導き、分割された各支持軸２０Ｄ，２０Ｅ間の各開放部２３Ｄ，２３Ｅにおいて、各ギア１０Ｄ，１０Ｅの中心穴部１１Ｄ，１１Ｅに上記の空気を直接接触させて、各ギア１０Ｄ，１０Ｅを冷却させるようにしている。

次いで、このように各ギア１０Ｄ，１０Ｅを冷却させた後の空気を、各支持軸２０Ｄ，２０Ｅの反対側の一端に接続された案内管３１ｂからなる案内路を通して排気口３２に導き、感光体４３の回転軸４４を回転可能に支持する駆動ユニット４０の部分の近傍に設けられたファン３３により外部に排出させるようにしている。なお、このように感光体４３の回転軸４４が支持された駆動ユニット４０の部分の近傍にファン３３を設け、このファン３３によって排気口３２に導かれた空気を排気させるようにすると、上記のようにして各ギア１０Ｄ，１０Ｅを冷却させる他に、感光体４３の回転軸４４を回転可能に支持する駆動ユニット４０の部分における熱も放熱されて、この部分も冷却されるようになる。

なお、この使用例においては、ファン３３を感光体４３の回転軸４４が支持された駆動ユニット４０の部分に設けるようにしたが、ファン３３を設ける位置は特に限定されず、例えば、上記のモータ４１の近傍に設けて、モータ４１における熱を放熱させて冷却させるようにすることもできる。

また、上記の実施形態においては、回転体１０としてギア１０を用いるようにしたが、プーリ等を用いた場合にも同様の効果が得られる。

１０，１０Ａ〜１０Ｅ ギア（回転体）
１１，１１Ａ〜１１Ｅ 中心穴部
１２ａ，１２ｂ 取付部
２０，２０Ａ〜２０Ｅ 支持軸
２０ａ，２０ｂ 分割された支持軸
２１ａ，２１ｂ 保持部
２２ａ，２２ｂ 鍔部
２３，２３Ａ〜２３Ｅ 開放部
２４ 穴
２５ 規制部材
３０，３０ａ，３０ｂ 吸引口
３１ａ，３１ｂ 案内管（案内路）
３２ 排気口
３３ ファン
４０ 駆動ユニット

Claims (6)

1. 回転体の中心穴部に装着される支持軸が中空のダクトで構成されると共に、この支持軸に上記の回転体の中心穴部に直接空気を接触させる開放部が設けられていることを特徴とする回転体の支持構造。
2. 請求項１に記載の回転体の支持構造において、上記の回転体が支持軸に回転可能に支持されていることを特徴とする回転体の支持構造。
3. 請求項１又は２に記載の回転体の支持構造において、上記の回転体の中心穴部の両側が分割された支持軸により支持され、回転体の中心穴部の両側を支持する分割された支持軸間が上記の開放部になっていることを特徴とする回転体の支持構造。
4. 請求項１又は２に記載の回転体の支持構造において、回転体の中心穴部を貫通するように支持軸が設けられると共に、この支持軸に回転体の中心穴部に直接空気を接触させる開放部が設けられていることを特徴とする回転体の支持構造。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の回転体の支持構造において、上記の支持軸が駆動ユニットに装着され、駆動ユニットに設けられた吸引口から吸引された空気が上記の支持軸を通して駆動ユニットに設けられた排気口から排出されることを特徴とする回転体の支持構造。
6. 請求項５に記載の回転体の支持構造において、上記の駆動ユニットに複数の支持軸が装着され、各支持軸の端部が案内路によって連通されていることを特徴とする回転体の支持構造。

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