JP2014038256A - 駆動部締結機構、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削加工やダイカスト加工の金属部材の下穴にねじ切り加工せずにねじを用いた締結を安価かつ安定して行える締結機構を提供する。
【解決手段】駆動部の取り付け先である装置の本体構造部材に対して駆動部被締結部材を固定する駆動部締結機構である。取り付け先である装置の本体側板１０に設けたスタッド１５にねじ下穴３１を設け、駆動側板１１にもねじ用穴１８を設けておく。ねじ下穴３１にはねじ山を設けておかず、ねじ２０のねじ込みで雌ねじを形成する。そしてスタッド１５とねじ２０で駆動側板１１を挟み込んでねじ締結する。スタッド１５のねじ下穴３１の駆動側板１１と接触する側の端面にねじ逃げざぐり穴３３を構成する。このようにすることで駆動側板１１の厚みが変化してもねじ逃げざぐり穴３３の深さを調整することでねじの嵌合量をねじ２０の長さを変化させることなく調整することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は駆動部締結機構、およびそれを用いた画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ、それらの複合機等の画像形成装置内では、部品と部品の安価かつ容易な締結手段としてねじが多用されている。その中でもプレス加工による板金部材や成型加工による樹脂部材の締結に対しては、ねじ下穴だけを構成しておいて組み付け時にタッピンねじを用い、それによってねじ切りとねじ締結を同時に行い、ねじ加工レスによる加工時間の低減と低コスト化を実現している。

しかしながら切削加工による金属軸部材やダイカスト加工による金属ブロック部材に対して下穴のタップレス化によるタッピンねじを適用すると下穴材質が強固なため締結条件のばらつきによりねじが最後まで完全に入らないねじ浮きが発生したり、ねじそのものが破断する雄ねじ破壊が発生したりしやすいことがわかっており、これらの部材に対するタッピンねじの適用は見送られてきた。

そこで例えば特許文献１には、ねじ表面に皮膜を形成してねじ込みを容易にする技術が開示されており、ねじ山の形状を工夫して薄板にタッピンねじを適用させるようになっている。

一方、駆動源を持つ駆動ユニットまたは駆動支持部材の画像形成装置の、本体構造体への締結は、振動源である駆動ユニットは可能な限り剛性を持って本体構造体に支持させたいがために、板金の段曲げによる締結よりもブロック状のスタッドなどの金属構造体を介して締結させることにより振動の発生を抑制している場合がある。このため駆動ユニットの締結は、切削加工による金属軸部材やダイカスト加工による金属ブロック部材への締結が多く、タッピンねじが利用できないためコストが割高となっていた。

そこで本発明は、切削加工やダイカスト加工の金属部材の下穴にねじ切り加工せずに、タッピンねじを用いた締結を行い、安価かつ安定して締結可能な締結機構、およびそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、駆動部の取り付け先である装置の本体構造部材に対して駆動部被締結部材を固定する駆動部締結機構において、前記本体構造体の一部である概ブロック状の金属で作られた本体構造部材に締結される駆動源を有した駆動ユニット自体もしくは駆動源を有した駆動ユニットを保持する中間構造体である駆動部被締結部材と、前記本体構造部材と前記駆動部被締結部材を締結する締結部材としてのねじ部材を有し、前記本体構造部材に設けたねじこみ用穴よりも径の大きい締結用の穴を前記駆動部被締結部材に設け、前記ねじ部材を前記ねじこみ用穴にねじ込むことで該ねじ部材の雄ねじにより前記ねじこみ用穴に雌ねじを形成し、前記本体構造部材と前記ねじ部材の間に前記駆動部被締結部材を挟み込み、前記本体構造部材に対して前記駆動部被締結部材を固定する駆動部締結機構であって、前記本体構造部材のねじこみ用穴の前記駆動部被締結部材と接触する端面には、前記ねじ部材のねじの山部外径よりも大きいねじ逃げざぐり穴を設けたことを特徴とする駆動部締結機構、及びこれを用いた画像形成装置である。

本発明によれば、締結部材であるねじの長さを調整して嵌合量を調整することに起因するねじの種類の増加を防ぎ、ねじを一種類に統一可能とし、締結のためのねじとねじこみ用穴の嵌合量をコントロールすることを可能とし、ねじの浮きやねじが利かなくなる等の締結不良の発生を抑制しながら、ねじ下穴のタップレス化とねじ統一によるコスト低減効果を得ることができる。

中間転写タンデム型カラー画像形成装置の概略図 感光体ドラムおよび中間転写ユニットの概略図 駆動ユニットの組み立て構成を示す図 駆動ユニットの組み立て構成の他の例を示す図 図３、図４のモータ１６側から見た図 駆動ユニットの組み立て構成の他の例を示す図 本体側板に設けたスタッドの構造例を示す図 本体側板に設けたスタッドの構造の他の例を示す図 スタッドの嵌合量をコントロールする構造例を示す図 スタッドの嵌合量をコントロールする構造の他の例を示す図 スタッドの軸心ずれをコントロールする構造例を示す図 スタッドの軸心ずれをコントロールする構造の他の例を示す図 締結に使用するねじの例を示す図 締結に使用するねじの他の例を示す図 本体側板とは別の部材に駆動ユニットを固定する構造例を示す分解図 本体側板とは別の部材に駆動ユニットを固定する構造例を示す組立図

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１に示したのは中間転写タンデム型カラー画像形成装置の概略図である。この装置は、図示しない書き込みユニットにより感光体ドラム１１０に形成された潜像を現像ユニット２１０によって顕像として作像し、中間転写ユニット４００でＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色あわせを行った後、二次転写体５１０において、レジストローラ９０から搬送されてきた紙９９に転写し、定着ユニット７００において定着させる。

レジストローラ９０、二次転写体５１０、定着ユニット７００は引き出しユニット５０に保持してあり、ジャム処理時には引き出しユニット５０を引き出すことにより一体で装置本体１００から引き出すことが可能な構成となっている。これらのユニットに対する駆動入力は引き出しユニット５０に駆動源を持つ場合と、装置本体１００に駆動源を持つ場合があり、装置本体１００に駆動源を持つ場合は引き出しユニット５０を抜いた際に駆動分離する必要がありカップリングなどの駆動を分離する機構が設けられる。

図２は感光体ドラム１１０および中間転写ユニット４００の概略図である。中間転写ユニット４００は駆動ローラ４１０によって中間転写ベルト４５０を駆動させ、中間転写ベルト４５０の駆動ローラ４１０と従動ローラ４２０の間に挟まれた作像面４５１上には感光体ドラム１１０がＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順で並んでいる。ここで便宜上４色の感光体ドラム１１０がある構成を記載したが、５色以上の感光体ドラム１１０を有する構成でもかまわない。

図３、図４は駆動ユニット２００の組み立て構成を示す図、図５は図３、図４のモータ１６側から見た図である。駆動ユニット２００は、駆動側板１１、駆動源であるモータ１６、ギヤ２８４を介してモータ１６から駆動伝達され、駆動力を外部に出力する駆動出力軸２８１、および駆動側板１１と対向して駆動ユニット２００を形成する駆動対向部材１２からなる。この駆動ユニット２００は、ユニット形態で本体側板１０に剛体接続された１本以上の本体側板１０のスタッド１５を介して装置本体１００に締結される。

ここでは複数のスタッドを介して締結する例を図示したが、図６（A)に示すようにアルミダイカスト品などのブロック状構造体１５ｂで複数のスタッドを連結した形状とするとより支持剛性は高くなる。

また図６（B)に示すようにすべての本体構造体と駆動ユニット２００の締結点をスタッドにする代わりに一部を駆動側板１１からの曲げで対応することも可能である。ただしこの場合は板金の曲げ方向に構造上弱くなるため曲げの方向に注意が必要である。

このようにスタッド１５もしくはブロック状構造体１５ｂを用いることにより本体側板１０、駆動側板１１とともにブロック状の構造体を形成することが可能になり、モータ１６やギヤ２８４などの振動源である駆動部の変形を抑制し振動低減を行うことができる。

なお本実施形態では単純なギヤ一段減速の駆動ユニット２００を用いているが、複数のモータやギヤ列およびタイミングベルトによる駆動伝達機構を持つ駆動ユニット２００も採用可能である。

ここで駆動ユニット２００をスタッド１５もしくはブロック状構造体１５ｂに締結する際の条件に関して説明する。

図７に示すように、本体側板１０に設けたスタッド１５にはねじ下穴３１が設けられている（図７（Ａ））。駆動側板１１にもねじ用穴 が設けてあり、スタッド１５とねじ２０で駆動側板１１を挟み込んでねじ締結する。ここで従来はブロック状の金属部材であるスタッド１５にはタッピンねじを適用することができなかったため、ねじ下穴３１を加工したあとねじ穴加工を別途実施していた。そのため加工工数およびコストともに上昇してしまっていたが、図８に示すようにスタッド１５は駆動側板１１とスタッドインロー３２で位置決めしても構わない。位置決めするか否かはユニットの基準の取り方に依存するため保持剛性を確保するという視点からはどちらでも構わない。なおスタッド状構造体１５ａをスタッド１５の代わりも用いる場合も同様である。

ここで、スタッド１５にタッピンねじを適用するのが困難であった理由を簡単に説明する。
金属用のＭ３ないしＭ４のメートルねじ三種タッピンねじを用いてスタッドなど金属ブロック構造体に設けた袋穴にねじ締結しようとすると、金属ブロックの材質強度および粘りが樹脂等に比べて強いためタッピンねじによるねじの形成が難しくねじの嵌合量と下穴の径によって締結のばらつきが大きくなっていた。ねじの嵌合量が大きい場合は限界トルクで締結しても締結トルクが不足してしまうことがあった。よって締結トルク不足でねじ浮きが発生するか、トルクが大きすぎてねじが破断するかどちらかになってしまい両立する条件がなかった。ねじの嵌合量が小さい場合はねじと下穴で接触する部分が少なすぎるため締結した際に雌ねじ破壊が発生してしまう。

ここで嵌合量をコントロールする手法として被締結部材の厚さやねじの長さでコントロールする方法が考えられるが被締結部材の厚さは機械の必要剛性など他の要因で制御することが難しく、ねじの長さはねじ種類の増加を招きひいては多種少量生産化によるコスト上昇を招いてしまう。

そこで本実施形態では、図９に示すように、スタッド１５のねじ下穴３１の駆動側板１１と接触する側の端面にねじ逃げざぐり穴３３を構成する。このようにすることで駆動側板１１の厚みが変化してもねじ逃げざぐり穴３３の深さを調整することでねじの嵌合量をねじ２０の長さを変化させることなく調整することができる。

また図１０に示すように、スタッドインロー３２の有無や高さによって変化するねじの嵌合量も同様にねじ２０の長さを変化させることなく調整することができる。

図１１に示すようにねじ下穴３１とねじ逃げざぐり穴３３の境界面にねじ導入ガイド部３４を面取り形状で形成することにより、ねじ２０がねじ下穴３１に対して軸心ずれを起こしていてもねじ２０が挿入される力が加わると中心方向に向かって移動する力が発生し、芯ずれなくねじ２０が挿入されるようになりねじ２０の空転によるねじばかなど締結不良の発生を抑制することができる。

また図１２に示すようにねじ導入ガイド部３４の傾斜角度は使用するねじの先端テーパ角度とあわせるとねじ２０がねじ下穴３１に対して傾いて挿入されてもねじ２０が挿入される力によってねじの先端テーパ部とねじ導入ガイド部３４が突き当たることにより傾きを補正する力が発生し、傾きなくねじ２０が挿入されるようになり、ねじ２０の斜め締めによる締結不良の発生を抑制することができる。

またこの締結に使用するとよりタップレス化に優位なねじ２０に関して次に示す。
図１３に示すように、メートルねじ／インチねじのねじ山角Ｐ１は６０度である。タッピンねじの進入によるねじ部形成に際してねじ山２１がスタッド１５のねじ下穴３１に食いついていき雌ねじを形成していくが、このねじ山角度を小さくすることでねじ下穴３１に食いつく部分が鋭利になり雌ねじ形成時の抵抗を小さくすることができる。これによってねじ込みトルクの低減が実現できる。ただしあまり角度を小さくしすぎると雄ねじの剛性が確保できずに雄ねじの破壊が起きてしまうことがある。

これらのバランスから、図１４に示すように、ねじ山角度θを４０〜５０度に設定したねじを金属ブロックの下穴に用いると、ねじ込みトルクで雄ねじの破壊や浮きがない条件があり有効である。

このねじ込みトルク低減を実現したねじ２０を用いて画像形成装置の装置本体１００と駆動ユニット２００を締結することで、より締結の安定性を向上させることができる。

またねじ２０のピッチＰ２を例えば１．２〜１．６ｍｍに設定することにより、ねじ２０の緩みが発生することなく、雌ねじの凸の間隔も大きくなるので雌ねじの谷形状部分は剛性が高くなることになる。よって雌ねじ破壊に対する許容トルクを高くすることが可能になる。

なお本実施形態では駆動ユニット２００の直接の締結部に関する例を説明したが、図１５、図１６に示すように、本体側板１０とは別の部材であるサブ側板１０ａに駆動ユニット２００を固定する場合には、本体側板１０に設けたサブ側板用スタッド１５ｃとサブ側板１０ａを固定するのに本実施形態の締結を用いても駆動ユニット２００の固定を強固に行えるとともに安価な締結方法を提供できるので同様の効果が得られる。

また駆動ユニット２００に限らず金属スタッドや金属ブロック体にねじ締結する部材の金属スタッドや金属ブロック体のねじ下穴に適用することで同様に締結の効果を得ることができる。

すなわち、本実施形態では、本体構造体がスタッド等のブロック状で、そのような本体構造部材に設けたねじこみ用穴に対してタッピンねじを適用させる機構において、タッピンねじとねじこみ用穴の嵌合量を一定の範囲に収めて、ねじ浮きやねじばかなどの締結不良の発生を抑制するために、本体構造部材のねじこみ用穴の駆動部被締結部材と接触する端面に、締結部材であるねじの山部外径よりも大きいねじ逃げざぐり穴を設け、ざぐり穴の深さを調整することで嵌合量を一定の範囲に収めることが可能になる。また本体構造部材のねじこみ用穴の駆動部被締結部材と接触する端面に、締結部材であるねじの山部外径よりも大きいねじ逃げざぐり穴を設け、ざぐり穴の深さを調整しタッピンねじとねじこみ用穴の嵌合量を一定の範囲に調整することにより、タッピンねじの長さを調整して嵌合量を調整することによるねじ種類の増加を防ぎ、ねじを一種類に統一可能なまま、タッピンねじとねじこみ用穴の嵌合量をコントロールすることが可能となり、ねじ浮きやねじばかなどの締結不良の発生を抑制しながら、ねじ下穴のタップレス化とねじ統一によるコスト低減効果を得ることができる。

また締結部材であるねじがねじこみ用穴に対して進入する際の軸心ずれによる締結ばらつきを低減するために、ねじの挿入の際に軸心ずれを補正する挿入ガイドとなるようにねじこみ用穴とざぐり穴の径が変化する部分に面取り形状を構成することにより、締結部材であるねじがねじこみ用穴に進入していく際のガイドとして面取り形状が働き、軸心ずれのばらつきを低減し、ねじ浮きやねじばかなどの締結不良を低減することができる。

また締結部材であるねじがねじこみ用穴に対して進入する際の傾きによる締結ばらつきを低減するために、ねじの挿入の際に傾きにくくする挿入ガイドの傾きをねじの先端テーパと同一角度になるようとすることにより、締結部材であるねじがねじこみ用穴に進入していく際のガイドとしてざぐり穴のテーパ部が働き、進入角度のばらつきを低減し、ねじ浮きやねじばかなどの締結不良を低減することができる。

画像形成装置において前記駆動部締結機構を用いることにより、二次加工でねじ部を形成していた切削加工品やダイカスト品などブロック上の金属構造部材にねじ部を加工する必要がなくなり、ねじきり工程を省くことで加工費および加工時間の低減が可能となり、コスト低減を実現できる。

なお本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１０ ：本体側板
１０ａ ：サブ側板
１１ ：駆動側板
１２ ：駆動対向部材
１５ ：スタッド
１５ａ ：スタッド状構造体
１５ｂ ：ブロック状構造体
１５ｃ ：サブ側板用スタッド
１６ ：モータ
２０ ：ねじ
２１ ：ねじ山
３１ ：ねじ下穴
３２ ：スタッドインロー
３３ ：穴
３４ ：ねじ導入ガイド部
５０ ：引き出しユニット
９０ ：レジストローラ
９９ ：紙
１００ ：装置本体
１１０ ：感光体ドラム
２００ ：駆動ユニット
２１０ ：現像ユニット
２８１ ：駆動出力軸
２８４ ：ギヤ
４００ ：中間転写ユニット
４１０ ：駆動ローラ
４２０ ：従動ローラ
４５０ ：中間転写ベルト
４５１ ：作像面
５１０ ：二次転写体
７００ ：定着ユニット
Ｐ１ ：ねじ山角
Ｐ２ ：ピッチ
θ ：ねじ山角度

特開２００３−１３００２４号公報

Claims (5)

1. 駆動部の取り付け先である装置の本体構造部材に対して駆動部被締結部材を固定する駆動部締結機構において、
   前記装置の本体構造体の一部である概ブロック状の金属で作られた本体構造部材に締結される駆動源を有した駆動ユニット自体もしくは駆動源を有した駆動ユニットを保持する中間構造体である駆動部被締結部材と、前記本体構造部材と前記駆動部被締結部材を締結する締結部材としてのねじ部材を有し、前記本体構造部材に設けたねじこみ用穴よりも径の大きい締結用の穴を前記駆動部被締結部材に設け、
   前記ねじ部材を前記ねじこみ用穴にねじ込むことで該ねじ部材の雄ねじにより前記ねじこみ用穴に雌ねじを形成し、前記本体構造部材と前記ねじ部材の間に前記駆動部被締結部材を挟み込み、前記本体構造部材に対して前記駆動部被締結部材を固定する駆動部締結機構であって、
   前記本体構造部材のねじこみ用穴の前記駆動部被締結部材と接触する端面には、前記ねじ部材のねじの山部外径よりも大きいねじ逃げざぐり穴を設けた、
   ことを特徴とする駆動部締結機構。
2. 前記ねじこみ用穴と前記ざぐり穴の径が変化する部分には面取り形状部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の駆動部締結機構。
3. 前記面取り形状部の面取り角度が、締結に使用する前記ねじ部材の先端テーパ角度と対応する傾斜角度であることを特徴とする請求項２記載の駆動部締結機構。
4. 前記ねじ逃げざぐり穴の深さを調整して前記本体構造体の厚みの変化に対応可能としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の駆動部締結機構。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の駆動部締結機構を用いたことを特徴とする画像形成装置。