JP2014072927A - トルク調整機構及びこれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動機構の駆動源として安価なブラシモーターを用いても、特別な制御機構を要することなくブラシモーターの回転数を制御して高速回転時の音の発生を防ぐことができるトルク調整機構とこれを備えた電子機器を提供すること。
【解決手段】電動モーターの回転を減速ギヤ機構を経て減速して駆動軸２６に伝達する駆動機構２１の前記駆動軸２６のトルクを調整するトルク調整機構として、前記電動モーターにブラシモーター２２を使用し、前記駆動軸２６を回転可能に支持する軸受２８の潤滑剤に粘性流体３３を使用する。又、トナーコンテナー９を備えた画像形成装置１において、前記トナーコンテナー９を駆動する駆動機構に前記トルク調整機構を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動モーターによって回転駆動される駆動軸のトルクを調整するためのトルク調整機構及びこれを備えた電子機器に関するものである。

例えば、電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンター等の電子機器においては、感光ドラム等の像担持体上に形成された潜像が現像装置においてトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像が用紙上に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置へと搬送され、該定着装置の定着ローラーと加圧ローラー間の定着ニップを通過する過程で加熱及び加圧されることによってトナー像の定着を受け、トナー像の定着を受けた用紙は装置外の排紙部へと排出されて一連の画像形成動作が完了する。

ところで、現像装置に収容されているトナーは画像形成動作に伴って消費されて少なくなるため、補給トナーを収容したトナーコンテナーを備え、現像装置でのトナー残量が設定値まで下がるとトナーコンテナーを自動的に駆動して該トナーコンテナーからトナーを現像装置にその都度補給するようにしている。

上記トナーコンテナーは、電動モーターを駆動源とする駆動機構によって駆動されるが、駆動機構は、電動モーターの回転を減速ギヤ機構を経て減速して駆動軸に伝達することによってトナーコンテナーに内蔵されたパドルを回転駆動する。

斯かる駆動機構の駆動源である電動モーターには、安定したトナー補給量を得るため、トルク変動に強いブラシレスモーターやステッピングモーターが専ら使用されていたが、これらのモーターは制御が必要であり、それ自体のコストが高いという問題があった。

そこで、低コストで、電流を供給するだけで駆動可能なブラシモーターを駆動機構の駆動源として使用することが考えられるが、ブラシモーターは、ＰＷＭ制御を行わなければ出力軸のトルクに応じて回転数が変動してしまうという性質を有している。このため、トナーコンテナーを駆動する駆動機構の駆動源としてブラシモーターを使用した場合には、トナーコンテナーでのトナー残量が少なくなってくると、ブラシレスモーターの負荷が軽くなるために出力軸が高速で回転し、音が発生するという問題がある。

ブラシモーターの出力軸に一定以上のトルクを掛ければ、該出力軸の回転速度も一定以下に抑えれて音の問題は解消する。このため、駆動列の途中にブレーキを入れる方法が考えられるが、これによればブラシモーターの出力軸に常に余分なトルクが掛かることになるため、ブラシモーターの出力増大によるコストアップ、熱の発生、摩耗の進行が早まる等の問題がある。

そこで、特許文献１には、トルクの調整ツマミとリング状の弾性部材との間の粘性摩擦によってトルクを調整する構成が提案され、特許文献２には、トルク調整用操作子によって粘性抵抗発生部の間隔を操作することによってダンパートルクを比例的に変化させる構成が提案されている。

特開２００８−２９９６６７号公報 特開２００６−１５３０６６号公報

しかしながら、特許文献１，２において提案された構成においては、作業者が調整ツマミやトルク調整用操作子を操作しなければトルクを調整することができないため、連続で駆動されているブラシモーターに対しては常に一定の負荷が掛かるブレーキと同様の作用しか得られないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、駆動機構の駆動源として安価なブラシモーターを用いても、特別な制御機構を要することなくブラシモーターの回転数を制御して高速回転時の音の発生を防ぐことができるトルク調整機構とこれを備えた画像形成装置等の電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、電動モーターの回転を減速ギヤ機構を経て減速して駆動軸に伝達する駆動機構の前記駆動軸のトルクを調整する機構であって、前記電動モーターにブラシモーターを使用し、前記駆動軸を回転可能に支持する軸受の潤滑剤に粘性流体を使用することを特徴とする。

本発明によれば、駆動軸を支持する軸受の潤滑剤である粘性流体による粘性摩擦力は駆動軸の回転速度に比例して増大するため、ブラシモーターの高回転時に大きくなる駆動軸と軸受との粘性摩擦力によってブラシモーターに一定の負荷が掛かる。このため、ブラシモーターの出力軸の回転速度が一定以下に抑えられ、駆動機構の駆動源として安価なブラシモーターを用いても、特別な制御機構を要することなくブラシモーターの回転数を制御して高速回転時の音の発生を防ぐことができる。

本発明に係る電子機器（画像形成装置）の縦断面図である。 本発明に係るトルク調整機構を備えた駆動機構の斜視図である。 本発明に係るトルク調整機構を備えた駆動機構の破断側面図である。 図３のＡ部拡大詳細図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
［画像形成装置］
図１は本発明に係る電子機器の一形態であるレーザービームプリンタ（画像形成装置）の縦断面図であり、図示のレーザープリンター１の装置本体１Ａの内部上方には、画像形成部２が配され、装置本体１Ａ内の下半部には用紙収納部３が配されている。

上記画像形成部２は、電子写真方式によって画像を形成するものであって、回転可能に配された像担持体としての感光ドラム４と、その周囲に配された帯電器５、現像装置６、転写ローラー７及びクリーニング装置８の他、現像装置６に現像剤であるトナーを補給するためのトナーコンテナー９を備えている。そして、画像形成部２の横には、光走査装置（レーザースキャナーユニット（ＬＳＵ））１０が配置されている。

前記用紙収納部３は、複数枚の用紙が積層収容された着脱可能な上下２段の給紙カセット１１，１２を備えており、各給紙カセット１１，１２の近傍には、各給紙カセット１１，１２内の用紙を上位のものから順次取り出すピックローラー１３と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して送り出すフィードローラー１４及びリタードローラー１５がそれぞれ配設されている。

又、装置本体１Ａ内には、用紙収納部３から画像形成部２に至る第１搬送経路Ｓ１と、画像形成部２から排紙トレイ１６に至る第２搬送路Ｓ２が配置されており、第１搬送路Ｓ１にはレジストローラー１７と前記転写ローラー７が設けられ、第２搬送路Ｓ２には定着装置１８と搬送ローラー１９及び排紙ローラー２０が設けられている。ここて、定着装置１８は、圧接状態で互いに回転する定着ローラー１８ａと加圧ローラー１８ｂを備えている。
［トルク調整機構］
次に、前記駆動機構２１とこれに設けられたトルク調整機構について図２〜図４を参照しながら以下に説明する。

図２は本発明に係るトルク調整機構を備えた駆動機構の斜視図、図３は同駆動機構の破断側面図、図４は図３のＡ部拡大詳細図であり、前記トナーコンテナー９（図１参照）を駆動する駆動機構２１は、駆動源である電動モーターにブラシレスモーターやステッピングモーター等に比べて安価なブラシモーター２２を使用している。

上記ブラシモーター２２の出力軸２２ａの端部には小径のピニオンギヤ２３が結着されており、このピニオンギヤ２３は大小異径の２段ギヤ２４の大径側のギヤ２４ａに噛合している。そして、２段ギヤ２４の小径側のギヤ２４ｂははすばギヤとして構成されている。

他方、図１に示す前記トナーコンテナー９にカップリング２５によって連結された駆動軸２６の一端は、板金製の本体フレーム２７に固定された軸受２８によって回転可能に支持されており、この駆動軸２６にははすはギヤ２９が結着されており、このはすばギヤ２９は、前記２段ギヤ２４の小径側のはすばギヤ２４ｂに噛合している。ここで、２段ギヤ２４の大径側のギヤ２４ａの径はピニオンギヤ２３の径よりも大きく設定され、駆動軸２６に結着されたはすはギヤ２９の径は２段ギヤ２４の小径側のはすばギヤ２４ｂの径よりも大きく設定されており、これらのピニオンギヤ２３と２段ギヤ２４（ギヤ２４ａとはすばギヤ２４ｂ）及びはすばギヤ２９は減速ギヤ機構を構成している。

ここで、駆動軸２６に結着されたはすばギヤ２９には有底筒状の検知リング２９Ａが一体に形成されており、この検知リング２９Ａには複数のスリット２９ａが等角度ピッチで形成されている。この検知リング２９Ａの近傍には回転センサー３０が配置されており、この回転センサー３０は、駆動軸２６と共に回転する検知リング２９Ａのスリット２９Ｃを光が通過することによって発生するパルスの時間当たりの数をカウントすることによって駆動軸２６の回転速度を検出する。尚、検知リング２９Ａは、駆動軸２６と共に回転することによって冷却ファンとしても機能する。又、回転センサ−３０から延びる複数本のリード線３１の端部にはコネクター３２が接続されている。

又、はすばギヤ２９の中心部がら軸受２８に向かって一体に延びるパイプ状のボス２９Ｂの端部には、軸受２８の一部を側方及び外周側から覆う有底筒状のカバー２９Ｄが一体に形成されている。

而して、本実施の形態では、軸受２８はすべり軸受であって、その潤滑剤には粘性流体３３（図４参照）が使用されている。ここで、駆動軸２６が回転したときの該駆動軸２６と軸受２８との間の粘性流体３３による粘性摩擦力は、駆動軸２６の回転速度に比例して増大する。

而して、図１に示すレーザービームプリンター１での画像形成動作によって現像装置６においてトナーが消費され、現像装置６のトナー残量が一定値以下に減少すると、このことが検知されて図２及び図３に示す駆動機構２１のブラシモーター２２が起動される。このようにブラシモーター２２が起動されると、その出力軸２２ａの回転は、ピニオンギヤ２３から２段ギヤ２４の大径側のギヤ２４ａへと減速されながら方向が直角に変換されて伝達され、更に２段ギヤ２４の小径側のはすばギヤ２４ｂ及びはすばギヤ２９を経て減速されて駆動軸２６へと伝達され、該駆動軸２６が所定の速度で回転駆動される。このように駆動軸２６が回転駆動されると、この駆動軸２６にカップリング２５を介して連結された図１に示すトナーコンテナー９の不図示のパドルが回転駆動され、これによってトナーコンテナー９に収容されたトナーが図１に示す現像装置６へと補給される。

上述のようにトナーコンテナー９から現像装置６へとトナーが供給される作業が繰り返されると、トナーコンテナー９のトナー残量が次第に減少し、それに伴ってブラシモーター２２に掛かる負荷も次第に小さくなり、それに伴ってブラシモーター２２の出力軸２２ａが高速回転しようとする。

ところが、本実施の形態では、駆動軸２６を支持する軸受２８の潤滑剤に粘性流体３３を使用し、この粘性流体３３による粘性摩擦力は前述のように駆動軸２６の回転速度に比例して増大するため、ブラシモーター２２の高回転時に大きくなる駆動軸２６と軸受２８との粘性摩擦力によってブラシモーター２２に一定の負荷が掛かる。このため、ブラシモーター２２の出力軸２２ａの回転速度が一定以下に抑えられ、駆動機構２１の駆動源として安価なブラシモーター２２を用いても、特別な制御機構を要することなくブラシモーター２２の出力軸２２ａの回転数を制御して高速回転時の音の発生を防ぐことができる。尚、軸受２８の潤滑剤である粘性流体３３は、任意に入れ替えることが可能であるとともに、削れが気になる箇所には摩耗防止のためにグリスを塗布する等のメンテナンスを行うことができる。

又、本実施の形態では、一対のはすばギヤ２４ｂ，２９の噛み合いによって各はすばギヤ２４ｂ，２９にはスラスト力が作用し、軸受２８の一部を覆うカバー２９Ｄが一体に形成されたはすばギヤ２９には軸受２８を覆う方向（図２及び図３の矢印方向）のスラスト力が作用するため、このカバー２９Ｄによって軸受２８からの粘性流体３３の流出が防がれるという効果も得られる。

尚、以上は本発明に係るトルク調整機構をレーザービームプリンターのトナーコンテナーを駆動する駆動機構に対して適用した形態について説明したが、本発明は、他の任意の電子機器、例えば、掃除機、発電機、ＡＴＭ等の駆動機構に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ レーザービームプリンター（画像形成装置）
１Ａ 画像形成装置本体
２ 画像形成部
３ 要し収納部
４ 感光ドラム（像担持体）
５ 帯電器
６ 現像装置
７ 転写ローラー
８ クリーニング装置
９ トナーコンテナー
１０ 光走査装置
１１，１２ 給紙カセット
１３ ピックローラー
１４ フィードローラー
１５ リタードローラー
１６ 排紙トレイ
１７ レジストローラー
１８ 定着装置
１８ａ 定着ローラー
１８ｂ 加圧ローラー
１９ 搬送ローラー
２０ 排紙ローラー
２１ 駆動機構
２２ ブラシモーター（電動モーター）
２２ａ ブラシモーターの出力軸
２３ ピニオンギヤ
２４ ２段ギヤ
２４ａ ２段ギヤの大径側のギヤ
２４ｂ ２段ギヤの小径側のギヤ（はすばギヤ）
２５ カップリング
２６ 駆動軸
２７ 本体フレーム
２８ 軸受
２９ はすばギヤ
２９Ａ はすばギヤの検知リング
２９Ｂ はすばギヤのボス
２９Ｃ 検知リングのスリット
２９Ｄ はすばギヤのカバー
３０ 回転センサー
３１ リード線
３２ コネクター
３３ 粘性流体（潤滑剤）
Ｓ１ 第１搬送路
Ｓ２ 第２搬送路

Claims (3)

1. 電動モーターの回転を減速ギヤ機構を経て減速して駆動軸に伝達する駆動機構の前記駆動軸のトルクを調整する機構であって、
   前記電動モーターにブラシモーターを使用し、前記駆動軸を回転可能に支持する軸受の潤滑剤に粘性流体を使用することを特徴とするトルク調整機構。
2. 前記減速ギヤの互いに噛合する一対のギヤをはすばギヤで構成するとともに、前記駆動軸に結着された一方のはすばギヤの一部で前記軸受の一部を覆うよう構成したことを特徴とする請求項１記載のトルク調整機構。
3. 請求項１又は２記載のトルク調整機構を設けたことを特徴とする電子機器。
   

Images