JP2020070822A - 減速装置、現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い減速比を得ることのできる小型の減速装置を提供する。【解決手段】減速装置４１は、駆動力を受けて回転する入力軸５１と、前記入力軸５１と同軸上に固定される固定内歯車５３と、前記固定内歯車５３と同軸上に回転可能に配置された、該固定内歯車５３とピッチ円が同じで歯数の異なる出力内歯車５５と、前記入力軸５１に、該入力軸５１と平行な偏心軸６１を中心として回転自在に支持されて、前記固定内歯車５３及び前記出力内歯車５５と噛み合う遊星歯車５７と、を備える。前記入力軸５１の回転によって、前記遊星歯車５７が前記固定内歯車５３と噛み合って前記偏心軸６１を中心として自転しながら前記入力軸５１を中心として公転して、前記出力内歯車５５を回転させる。【選択図】図５

Description

本発明は、入力軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速装置並びにこの減速装置を備える現像装置及び画像形成装置に関する。

現像装置には、現像剤を撹拌する撹拌スクリューにモーターの回転を減速して伝達する減速装置が備えられている。

特許文献１には、固定太陽内歯車にかみあう遊星歯車をクランク軸で回転させる減速装置が記載されている。また、特許文献２には、同軸上に配置されて、一方が転移歯車である第一歯車及び第二歯車と、第一歯車及び第二歯車と同軸上を回転する駆動円盤と、駆動円盤に固定された軸周りに回転可能で、第一歯車及び第二歯車と噛み合いながら公転する遊星歯車と、を備える減速装置が記載されている。

特開昭６２−１０１９４３号公報 特開平２−１８６１４８号公報

しかしながら特許文献１に記載の減速装置では、高い減速比は得られるが、遊星歯車の自転成分だけを減速に使用するために、広いスペースが必要になり部品点数が多くなる。また、特許文献２に記載の減速装置では、駆動円盤や遊星歯車の支持機構を工夫する必要がある。また、遊星歯車が第一歯車及び第二歯車の周囲を回転するため、広いスペースが必要となる。

本発明は上記事情を考慮し、高い減速比を得ることのできる小型の減速装置並びにこの減速装置を備える現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の減速装置は、駆動力を受けて回転する入力軸と、前記入力軸と同軸上に固定される固定内歯車と、前記固定内歯車と同軸上に回転可能に配置された、該固定内歯車とピッチ円が同じで歯数の異なる出力内歯車と、前記入力軸に、該入力軸と平行な偏心軸を中心として回転自在に支持されて、前記固定内歯車及び前記出力内歯車と噛み合う遊星歯車と、を備え、前記入力軸の回転によって、前記遊星歯車が前記固定内歯車と噛み合って前記偏心軸を中心として自転しながら前記入力軸を中心として公転して、前記出力内歯車を回転させることを特徴とする。

本発明の減速装置において、前記固定内歯車と前記出力内歯車の一方は転移歯車であることを特徴としてもよい。

本発明の現像装置は、トナーを含む現像剤を撹拌する撹拌スクリューと、前記撹拌スクリューに駆動源から駆動力を伝達する前記減速装置と、を備えていることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムの静電潜像をトナーで現像する前記現像装置と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、固定内歯車及び出力内歯車と遊星歯車とを使用することで高い減速比を得ることができると共に小型化が可能となる。さらに、固定内歯車と出力内歯車との歯数の差に応じて入力軸の回転が減速されるので、より大幅な減速が可能となる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構造を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る現像装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る減速装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る減速装置を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る減速装置の一部を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るカム機構、定着装置並びに画像形成装置について説明する。

まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンター１の全体の構成について説明する。図１は本発明の一実施形態に係るプリンターの概略を示す模式図である。以下の説明では、図１における紙面左側をプリンター１の正面側（前側）とする。各図に付される矢印Ｆｒ、Ｒｒ、Ｌ、Ｒ、Ｕｐ、Ｌｏは、それぞれプリンター１の前側、後側、左側、右側、上側、下側を示している。

プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを給紙する給紙装置５と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部７と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置９と、トナー像が定着された用紙Ｓを排出する排出装置１１と、排出された用紙Ｓが積載される排出トレイ１３と、が備えられている。また、装置本体２には、給紙装置５から、画像形成部７と定着装置９とを通って、排出装置１１に向かう用紙Ｓの搬送経路１５が形成されている。

画像形成部７は、回転可能に設けられて、静電潜像が形成される感光体ドラム２１と、感光体ドラム２１に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置２３と、トナーコンテナ２５と、を備えている。

次に、現像装置２３について、図２及び図３を参照して説明する。図２は現像装置の断面図、図３は減速装置の断面図である。

現像装置２３は、現像ハウジング３１と、第１撹拌スクリュー３３及び第２撹拌スクリュー３５と、現像ローラー３７と、規制部材３９と、第１撹拌スクリュー３３及び及び第２撹拌スクリュー３５を回転させる減速装置４１（図３参照）と、を備えている。

現像ハウジング３１は、感光体ドラム２１の回転軸方向（プリンター１の左右方向）に長い中空部を有している。図３に示されるように、中空部には、現像剤収容室Ｓ１と歯車収容室Ｓ２とが形成されている。現像剤収容室Ｓ１には、トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される。歯車収容室Ｓ２は、現像剤収容室Ｓ１の回転軸方向の一端（左端）に形成されて、減速装置４１が収容される。現像剤収容室Ｓ１と歯車収容室Ｓ２との間は、隔壁３１ａで仕切られている。図２に示されるように、現像剤収容室Ｓ１には、第１撹拌室Ｓ３と第２撹拌室Ｓ４と現像ローラー収容室Ｓ５とが、それぞれ回転軸方向に沿って形成されている。

第１撹拌室Ｓ３は、感光体ドラム２１から遠い側に形成され、第２撹拌室Ｓ４は、感光体ドラム２１に近い側に形成されている。第１撹拌室Ｓ３と第２撹拌室Ｓ４との間は、仕切り壁３１ｂで仕切られている。仕切り壁３１ｂには、回転軸方向の両端部にそれぞれ通過口（図示省略）が形成されている。第１撹拌室Ｓ３の上壁には、トナーの補給口３１ｃが形成されている。この補給口３１ｃを介して、トナーコンテナ２５から第１撹拌室Ｓ３にトナーが補給されるようになっている。

現像ローラー収容室Ｓ５は、第２撹拌室Ｓ４の斜め上方に形成されている。現像ローラー収容室Ｓ５には、感光体ドラム２１に対向する開口部３１ｄが形成されている。

再度図３を参照して、歯車収容室Ｓ２の端壁３１ｅには、貫通孔４５が開けられている。端壁３１ｅには、貫通孔４５を中心とする円形の凹部４７が形成されている。

図２を参照して、第１撹拌スクリュー３３は、第１撹拌室Ｓ３に回転可能に収容されている。図３に示されるように、第１撹拌スクリュー３３の一端部は、隔壁３１ａを貫通して歯車収容室Ｓ２に突き出している。歯車収容室Ｓ２に突き出た一端部には、入力歯車３３ａが固定されている。第２撹拌スクリュー３５は、第２撹拌室Ｓ４に回転可能に収容されている。図３に示されるように、第２撹拌スクリュー３５の一端部は、隔壁３１ａを貫通して歯車収容室Ｓ２に突き出している。歯車収容室Ｓ２に突き出た一端部には、入力歯車３５ａが固定されている。

現像ローラー３７は、回転可能に支持される円筒状のスリーブ３７ａと、スリーブ３７ａの内部に収容されて、回転不能に固定される円柱状のマグネットローラー３７ｂと、を有している。スリーブ３７ａは、非磁性の材料で形成されている。マグネットローラー３７ｂは、周方向に沿って複数の磁極を有している。マグネットローラー３７ｂの磁力によって、スリーブ３７ａの表面に現像剤が保持されるようになっている。

現像ローラー３７は、現像ローラー収容室Ｓ５に収容されて、開口部３１ｄから一部が露出している。スリーブ３７ａは、図２の時計回り方向に回転する。マグネットローラー３７ｂは、各磁極が所定の位置に配置されるように固定されている。

規制部材３９は、回転軸方向に長い、断面形状がＬ字型の部材である。規制部材３９は、現像ローラー収容室Ｓ５の開口部３１ｄに、現像ローラー３７と所定の間隔を開けて配置されて、現像ハウジング３１に固定されている。

次に、図３と、図４及び図５を参照して、減速装置４１について説明する。図４は減速装置の平面図、図５は減速装置の一部を示す斜視図である。

減速装置４１は、入力軸５１と、入力軸５１と同じ回転軸Ａ上に設けられる固定内歯車５３及び出力内歯車５５と、入力軸５１に支持される遊星歯車５７と、を備えている。前述のように、減速装置４１は、現像ハウジング３１の歯車収容室Ｓ２に収容されている。

入力軸５１は、該入力軸５１と平行な偏心軸６１を有している。偏心軸６１は、入力軸５１の略中央部に固定されている。入力軸５１の一端部は、歯車収容室Ｓ２の端壁３１ｅの貫通孔４５を通って、現像ハウジング３１の外部に突き出している。突き出した一端部は、駆動源としてのモーター６３の出力軸６３ａにカップリングによって接続している。入力軸５１はモーター６３によって駆動されて、回転軸Ａを中心として回転する。

固定内歯車５３は、歯車収容室Ｓ２の凹部４７の側面に、貫通孔４５を中心として形成されている。言い換えると、固定内歯車５３は、回転軸Ａを中心として形成されている。

出力内歯車５５は、有底の筒状の部材であり、円板状の底壁７１と、円筒状の側壁７３と、円筒状の出力筒７５と、を有している。底壁７１の中心には、開口７７が形成されている。側壁７３は、底壁７１の一方の面の外周に沿って、開口７７を中心として形成されている。側壁７３の内周面には、開口７７を中心とする内歯車７９が形成されている。内歯車７９は、転移によって形成されて、固定内歯車５３と同じピッチ円で、固定内歯車５３の歯数よりも一つ少ない歯数を有している。出力筒７５は、底壁７１の他方の面に、開口７７を中心として形成されている。出力筒７５の外周面には、第１及び第２撹拌スクリュー３３及び３５のそれぞれに固定された入力歯車３３ａ及び３５ａと噛み合う駆動歯車７５ａが形成されている。

底壁７１の開口７７には、入力軸５１の他端部が挿通されている。これにより、出力内歯車５５と固定内歯車５３とが、入力軸５１と同じ回転軸Ａ上に配置される。側壁７３の端面は歯車収容室Ｓ２の端壁３１ｅに当接して、出力内歯車５５の側壁７３及び底壁７１で囲まれる空間と端壁３１ｅの凹部６７とが連通している。連通した空間Ｓ６は、外部（歯車収容室Ｓ２）から隔離されている。出力筒７５の駆動歯車７５ａは、第１及び第２撹拌スクリュー３３及び３５にそれぞれ固定された入力歯車３３ａ及び３５ａと噛み合っている。また、出力内歯車５５は、Ｃリング等（図示省略）によって入力軸５１から抜け止めされている。

遊星歯車５７は、入力軸５１の偏心軸６１に回転自在に支持されている。遊星歯車５７は、連通した空間Ｓ６に収容されて、固定内歯車５３と、出力内歯車５５の内歯車７９とに噛み合っている。

上記構成を有する減速装置４１の減速動作と現像装置２３の現像動作とについて説明する。モーター６３によって入力軸５１が回転軸Ａを中心として回転すると、偏心軸６１は、回転軸Ａを中心とする軌道上を移動する。すると、図４や図５に示されるように、偏心軸６１に回転自在に支持されている遊星歯車５７は、固定内歯車５３と出力内歯車５５の内歯車７９とに噛み合って、偏心軸６１を中心として自転しながら回転軸Ａを中心として公転する。ここで、固定内歯車５３は回転不能であるため、遊星歯車５７の回転によって、出力内歯車５５が固定内歯車５３に対して回転する。詳細には、遊星歯車５７が一周公転する（入力軸５１が１回転する）と、出力内歯車５５が、固定内歯車５３との歯数の差に応じて固定内歯車５３に対して相対的に回転する。この例では、歯数の差は１であるので、遊星歯車５７が一周公転すると、出力内歯車５５は一歯分だけ回転する。

固定内歯車５３の歯数をＺａ、出力内歯車５５の内歯車７９の歯数をＺｂ、遊星歯車５７の歯数をＺｄとすると、減速比Ｗは、Ｗ＝１／（Ｚａ／Ｚｄ・Ｚｄ／Ｚｂ−１）で表される。

一例として、固定内歯車５３の歯数Ｚａ＝１００、出力内歯車５５の内歯車７９の歯数Ｚｂ＝９９、遊星歯車５７の歯数Ｚｄ＝８０とすると、減速比Ｗ＝１／（Ｚａ／Ｚｄ・Ｚｄ／Ｚｂ−１）＝１／（１００／８０・８０／９９−１）＝９９となる。言い換えると、入力軸５１が９９回転することで、出力内歯車５５が１回転することになる。

このように減速装置４１によってモーター６３の回転が減速されて出力内歯車５５が回転すると、出力筒７５の駆動歯車７５ａと噛み合う入力歯車３３ａ及び３５ａを介して、第１撹拌スクリュー３３及び第２撹拌スクリュー３５が回転する。これにより、第１撹拌室Ｓ３に補給されたトナーが、第１撹拌室Ｓ３と第２撹拌室Ｓ４との間を、仕切り壁３１ｂの通過口を通って搬送されながらキャリアと撹拌される。このようにトナーが撹拌されることでトナーが帯電する。

帯電したトナーを含む現像剤は、現像ローラー３７のマグネットローラー３７ｂによってスリーブ３７ａの表面に汲み上げられてスリーブ３７ａに保持され、スリーブ３７ａの回転によって搬送される。現像剤は、規制部材３９で層厚が規制された後、感光体ドラム２１に対向する位置に搬送されて、感光体ドラム２１の静電潜像がトナーで現像される。

上記説明から明らかなように、本発明の減速装置４１によれば、固定内歯車５３及び出力内歯車５５と遊星歯車５７とを使用することで高い減速比を得ることができると共に小型化が可能となる。さらに、固定内歯車５３と出力内歯車５５との歯数の差に応じて入力軸５１の回転が減速されるので、より大幅な減速が可能となる。

また、固定内歯車５３及び出力内歯車５５の内歯車７９に干渉しない範囲であれば、これらの内歯車５３及び７９の大きさに影響することなく遊星歯車５７を大型化できるので、小歯数の歯車に特有の問題である切り下げ（アンダーカット）による強度低下や伝達不良が生じにくい。さらには、出力内歯車５５から出力を取り出す際に、遊星歯車５７の軌跡を考慮する必要がないので、構成を簡易にできる。同様の原理を有する前述の特許文献２に記載の減速装置と比較すると、部品点数は４点で同じであるが、特許文献２の減速装置は、第一及び第二歯車の周囲に、遊星歯車の直径の分だけ空間を開ける必要があるので、本発明の減速装置４１に比べて広いスペースが必要となる。

さらに、出力内歯車５５の内歯車７９が転移歯車であるので、固定内歯車５３と内歯車７９とを遊星歯車５７に確実に噛み合わせることができる。

また、本発明の現像装置２３によれば、モーター６３の回転を高い減速比で第１及び第２撹拌スクリュー３３及び３５に伝達することができる。さらに、減速装置４１が小型であるので、現像ハウジング３１を小型化できる。さらには、固定内歯車５３及び出力内歯車５５の内部（空間Ｓ６）に遊星歯車５７が収容されるので、固定内歯車５３と、出力内歯車５５の内歯車７９と、遊星歯車５７とを外部から隔離することができる。このため、トナーの飛散等が発生しやすい箇所に設置しても、飛散物が侵入しにくいので、歯車の噛み合い不良や損傷を防止できる。

なお、現像装置２３の構成は、本実施形態に限らない。モーター６３の出力軸６３ａと減速装置４１の入力軸５１との間や、減速装置４１の駆動歯車７５ａと、第１及び第２撹拌スクリュー３３及び３５の入力歯車３３ａ及び３５ａとの間に、減速用の別の歯車を噛み合わせてもよい。また、本実施形態では、出力内歯車５５の回転を撹拌スクリュー３３及び３５に伝達するために、出力内歯車５５に出力筒７５を形成したが、別の構成を用いてもよい。

また、減速装置４１は、現像装置２３のみではなく、感光体ドラム２１の回転や定着装置９の定着部材等の回転にも使用することができる。

さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明の好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。

１ プリンター（画像形成装置）
２１ 感光体ドラム
２３ 現像装置
３３、３５ 第１、第２撹拌スクリュー
４１ 減速装置
５１ 入力軸
５３ 固定内歯車
５５ 出力内歯車
５７ 遊星歯車

Claims (4)

1. 駆動力を受けて回転する入力軸と、
   前記入力軸と同軸上に固定される固定内歯車と、
   前記固定内歯車と同軸上に回転可能に配置された、該固定内歯車とピッチ円が同じで歯数の異なる出力内歯車と、
   前記入力軸に、該入力軸と平行な偏心軸を中心として回転自在に支持されて、前記固定内歯車及び前記出力内歯車と噛み合う遊星歯車と、を備え、
   前記入力軸の回転によって、前記遊星歯車が前記固定内歯車と噛み合って前記偏心軸を中心として自転しながら前記入力軸を中心として公転して、前記出力内歯車を回転させることを特徴とする減速装置。
2. 前記固定内歯車と前記出力内歯車の一方は転移歯車であることを特徴とする請求項１に記載の減速装置。
3. トナーを含む現像剤を撹拌する撹拌スクリューと、
   前記撹拌スクリューに駆動源から駆動力を伝達する請求項１又は２に記載の減速装置と、
   を備えていることを特徴とする現像装置。
4. 静電潜像が形成される感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムの静電潜像をトナーで現像する請求項３に記載の現像装置と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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