JP2021092738A - 回転複合体及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸体に回転体を取り付けて接着固定する構成において、軸体の外周部を加工することにより、軸体に変形や振れ精度を悪化させる虞がある。【解決手段】 軸体と、前記軸体に挿通される穴部を備え、接着剤によって接着固定されることによって前記軸体と一体となって回転する回転体と、を有する回転複合体であって、前記回転体が前記軸体に挿通された際に、前記回転体の穴部の内周面において、前記軸体の外周面と当接する当接部と、前記軸体の外周面と当接しない非当接部とが、円周方向において交互に設けられており、複数の当接部は、前記軸体の外周面と嵌合する第１領域と、前記軸体の外周面に押圧されることによって前記軸体を保持する第２領域と、を有し、前記回転体が前記軸体に挿通された後に、前記軸体の外周面と前記回転体の前記非当接部との前記隙間に接着剤を注入することによって、前記回転体が前記軸体に固定される。【選択図】 図４

Description

本発明は、回転複合体を有する画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、シートを搬送するためのシート搬送ローラや、ギア等で構成され駆動を伝達するための駆動伝達ユニットなどの回転複合体が備えられている。一般に、シート搬送ローラや駆動伝達ユニットにおいて、軸体に複数のローラやギアなどの回転体が嵌め込まれる。このような部品の嵌め込みにおいて、圧入、到着、接着剤による接着等が挙げられる。そのなかでも、比較的容易に強固な接着力を得られるために、接着剤による接着が一般的である。

特開２００４−２８６１２１

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、軸体の一端部の外周において、接着剤を溜める１本の螺旋状の溝を形成するために、加工を施している。この場合、軸体を加工することにより、軸体に変形や振れ精度を悪化させる虞がある。特に、軸体の外径寸法が小さい場合や、軸体の軸方向における長さが大きくなった場合に、軸体を加工する際の軸体の固定や加工時の切削力の影響を受けやすくなる。

これらを鑑みて、本発明は、回転体を軸体に挿通させ接着固定する構成において、軸体の外周部を加工することなく、軸体と回転体と位置の精度を向上させつつ、回転体を軸体に固定することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の回転複合体は、金属製の軸体と、前記軸体に挿通される穴部を備え、接着剤によって接着固定されることによって前記軸体と一体となって回転する樹脂製の回転体と、を有する回転複合体であって、前記回転体が前記軸体に挿通された際に、前記回転体の穴部の内周面において、前記軸体の外周面と当接する当接部と、前記軸体の外周面から径方向の外側に向けて隙間を形成し、前記軸体の外周面と当接しない非当接部とが、円周方向において交互に設けられており、複数の当接部は、前記軸体の外周面と嵌合する第１領域と、前記軸体の外周面に押圧されることによって変形する第２領域と、を有し、前記回転体が前記軸体に挿通された後に、前記軸体の外周面と前記回転体の前記非当接部との前記隙間に接着剤を注入することによって、前記回転体が前記軸体に固定されることを特徴とする。

本発明により、軸体に回転体を挿通させた後に接着固定するため、軸体の外周部を加工することなく、軸体と回転体との固定位置の精度を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係わる画像形成装置の概略断面図 実施形態１のシート搬送ローラの外観図 実施形態１のシート搬送ローラの組立手順の説明図 実施形態１のローラ軸とローラ回転体の各断面図 実施形態１のシート搬送ローラの断面図 実施形態２のシート搬送ローラにおけるローラ軸とローラ回転体の斜視図 実施形態２のローラ回転体の外観図 実施形態２のローラ回転体の断面図 実施形態３の駆動伝達ユニットにおける駆動軸とギア回転体の斜視図

［実施形態１］
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態１について説明する。なお、各図面において、同等の部材、部分、機能には同一の符号を記すものとする。

＜画像形成装置＞
まず、図１を用いて、本発明のシート搬送ローラを備えた画像形成装置１００について説明する。図１は、本実施形態のシート搬送ローラを備えた画像形成装置の概略断面図である。以下の説明において、画像形成装置１００の正面（前面、手前側）とは図１の紙面において手前側、背面（後面、奥側）とはその反対側である。左右とは、画像形成装置１００を正面から見て左と右である。上下とは、重力方向において上と下である。上流側と下流側は、シート搬送方向において上流側と下流側である。

不図示の外部接続ケーブルから伝送されてきた画像情報が、不図示のコントローラにより処理される。さらに、処理結果に基づいた信号によって、レーザスキャナユニット１５２からレーザ光が発せられ感光体ドラム１５１上に静電潜像が形成され、感光体ドラム上の静電潜像は現像器１５３により現像され、感光体上にトナー像が形成される。その後、一次転写装置１５４により所定の加圧力及び静電的負荷バイアスが与えられ、中間転写ベルト１５５上にトナー像が転写される。以上、説明した画像形成部１５０は図１の場合、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ及びブラックＢｋの４セット備えられている。

次に、中間転写ベルト１５５について説明する。中間転写ベルト１５５は、図１中の矢印Ａ方向へと搬送駆動される。従って、先述のＹ、Ｍ、Ｃ、及びＢｋの各画像形成装置により並列処理される。各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト１５５上に一次転写された上流のトナー像に重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト１５５上に形成され、二次転写部１４０へと搬送される。

一方、カセット１１１に積載されたシートＳは、給紙部１１０により一枚ずつ分離されて給送される。給送されたシートＳは、下流側に配置されたシート搬送ローラ対１２０に向かって搬送され、その後レジストローラ対１３１を有するシート斜行補正装置１３０に搬送される。シート斜行補正装置１３０によってシートＳの斜行が補正された後、シート搬送ローラ対１２０及びレジストローラ対１３１によりシートＳは二次転写部１４０へと搬送される。

以上、それぞれ説明したシートＳの搬送プロセスと画像形成プロセスを以って、二次転写部１４０においてシートＳ上にフルカラーのトナー像が二次転写される。その後、シートＳは定着器１６０へと搬送される。定着器１６０は、略対向するローラもしくはベルト等による所定の加圧力と、一般的にはヒータ等の熱源による加熱効果を加えてシートＳ上にトナーを溶融固着させる。このようにして得られた定着画像を有するシートＳは、定着後搬送部１７０を通過して、排紙ローラ対１７１によって画像形成装置１００の胴内に設置されている排紙トレイ１８０上に整列しながら積載される。両面画像形成を要する場合には、切換フラッパ１７２による分岐で反転搬送装置１９０へと搬送されるかの経路選択が行われる。

＜シート搬送ローラ＞
次に、本実施形態の搬送ローラ１２０ａについて図２を用いて説明する。図２は、シート搬送ローラ１２０ａの外観図であり、図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は正面図である。

図１により示したシート搬送ローラ対１２０は、駆動入力されるシート搬送ローラ１２０ａと不図示の従動ローラ１２０ｂで構成されている。図２（ｂ）に示すように、本実施形態のシート搬送ローラ１２０ａは、軸体であるローラ軸１にローラ回転体５がシート搬送ローラ１２０ａの軸線方向の中心線ＬＣで対称に２個配置されている。

ローラ回転体５は、回転体であるローラ支持体２とローラ部材であるゴムローラ６で構成されている。ローラ支持体２の外周部にゴムローラ６が取り付けられ、ゴムローラ６がシートと当接しシートを搬送する。ゴムローラ６とローラ支持体２は、互いに一体となって回転可能であり、回転方向において相対的に位相がずれないように固定されている。具体的には、ローラ支持体２には、ゴムローラ６の内径面８と接する外周面９が設けられ、外周面９には、ゴムローラ６と回転方向で相対的に位相がずれないようにゴムローラ６を固定する高さｈ１のリブ１０が設けられている。さらに、リブ１０は、ローラ支持体２の強度を補強する役割も兼ね、軸線方向に沿って形成されている。本実施形態において、ローラ軸１にローラ回転体５が挿通され、回転複合体であるシート搬送ローラ１２０ａが形成される。

ローラ支持体２の材料としては、例えば、ポリアセタール（ＰＯＭ）、アクリロニトルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）やガラス等の強化材を加えたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の合成樹脂を例示することができる。本実施形態において、強化剤入りのＰＥＴ材を採用した。

また、ゴムローラ６の材料としては、使用環境・条件・耐久性などを考量して使い分ける。例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）材を中心に、ウレタンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、シリコンゴム（ミラブルゴム）を例示することができる。また、射出成形可能な熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）類やゴムコンパウンドシリコン樹脂（液状シリコンゴム）等々を例示することができる。本実施形態において、ＥＰＤＭを採用した。

ローラ軸１の両端部は、不図示の駆動軸受で回転自在に軸支されている。ローラ軸１の一方の端部は、駆動軸受のさらに外側に設けられた不図示の駆動伝達部材であるギアが設けられている。そして、ギアは回転する駆動力を伝達されるために、駆動力であるモータに連結される。そして、モータの回転駆動によりシート搬送ローラ１２０ａとして回転する。一方、不図示の従動ローラ１２０ｂは、シート搬送ローラ１２０ａのローラ回転体５のゴムローラ６の外周面が対向するように配置されたコロを有し、ゴムローラ６に所定圧で接触する。このように構成されているシート搬送ローラ対１２０は、シート搬送ローラ１２０ａに駆動が伝達されると、シート搬送ローラ１２０ａの回転に従動ローラ１２０ｂが従動回転する。そして、両ローラのニップに入った不図示のシートＳは、両ローラに挟持されて搬送される。

＜シート搬送ローラのローラ軸とローラ回転体の固定＞
次に、シート搬送ローラ１２０ａのローラ軸１とローラ回転体５の組立および固定について、図３、図４および図５を用いて説明する。

図３は、本実施形態のシート搬送ローラの組立手順の説明図である。図４は、ローラ１およびローラ回転体５の断面図であり、図４（ａ）は図３のローラ軸１のＢ−Ｂ断面図、図４（ｂ）はローラ回転体５のＣ−Ｃ断面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）の穴部４の詳細図である。また、図５は、図２（ｃ）のローラ回転体５の位置におけるＡ−Ａ断面図である。

まず、ローラ軸１とローラ回転体５の組立に関して、説明する。図３で示すように、ローラ回転体５のローラ支持体２には、所定の内径で形成された穴部４が設けられており、ローラ回転体５が、ローラ軸１の端部から矢印方向に挿通される。ローラ支持体２に設けられた穴部４の内径φＤは、ローラ軸１の外径φＲｄが挿入可能な寸法に設定されており、詳細は後述する。ローラ回転体５がローラ軸１の所定の位置１２に移動された後、ローラ軸１とローラ回転体５とが接着剤によって接着固定されることで、図２で示したシート搬送ローラ１２０ａが形成される。

次に、ローラ軸１とローラ回転体５の固定に関して、詳細に説明する。図４で示すように、ローラ支持体２には、ローラ軸１が挿通される貫通穴である穴部４が設けられている。穴部４の内周面３には、ローラ支持体２がローラ軸１に挿通させた際に、ローラ軸１の外周面と当接する当接部３２／３３と、ローラ軸１の外周面から径方向の外側に向けて隙間を形成し、ローラ軸１の外周面と当接しない非当接部３１とが、円周方向において交互に設けられている。本実施形態において、当接部３２／３３と非当接部３１は、円周方向に等間隔にそれぞれ８か所設けられている。当接部３２／３３は、ローラ軸１の外周面と嵌合する第１領域３２と、ローラ軸１の外周面に押圧されることによって変形する第２領域３３とが非当接部３１を介して円周方向に間隔を開けて交互に配置されている。第２領域３３において、ローラ支持体２の回転中心にむけて径方向に突出する突起部が、円周方向に複数形成されている。ローラ支持体２の内周面には、ローラ軸１が挿入可能な第１領域３２を等間隔に４か所配置し、その間は非当接部３１で繋がれ、それぞれの非当接部３１の幅ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の領域に、第２領域３３が形成されている。

次に、ローラ支持体２の内周面３を形成する各形状の寸法について、説明する。図４（ｃ）に示すように、ローラ軸１の外径をφＲｄとし、ローラ支持体２の穴部４の内周面３に形成された第１領域３２の内径をφＤ１、第２領域３３の突起部の先端における内径をφＤ３、ローラ軸１と当接しない非当接部３１の内径φＤ２と設定した。φＤ１は実線、φＤ２は破線、φＤ３は一点鎖線で示す。

画像形成装置のシート搬送ローラのローラ軸として、外径φＲｄは６が主に使用されているので、本実施形態においてφ６の軸の例で説明する。第１領域３２の内径φＤ１は、外径φＲｄのローラ軸１を挿入した時の同軸度を確立するため、嵌め合い公差の「すきまばめ」の関係を採用した。例えば、ローラ軸１の外径φＲｄがφ６ｆ９（−０．０１／−０．０４）の時、第１領域３２の内径φＤ１はφ６Ｈ１０（＋０．０４８／０）とした。第１領域３２は、ローラ支持体２の内周面３のｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４の部分に、円周方向に等間隔に複数個所設けているので、それぞれの当接部分にて、ローラ軸１の軸中心方向の当接力が生じて位置が定まる。よって、ローラ軸１に対して、ローラ支持体２の同軸性が得られる。なお、本実施形態において、ローラ支持体２をローラ軸１に挿入する作業のしやすさを重視し、一般的に使用されている「すきまばめ」の例を示した。軸と穴の嵌め合いの関係において、「すきまばめ」だけでなく、「中間ばめ」や「しまりばめ」の関係でも良い。また、公差域クラスも、ｆ９やＨ１０以外の他の値でも良い。

非当接部３１の内径φＤ２の値は、外径φＲｄのローラ軸１との間に、接着剤が注入できる隙間であれば良い。本実施形態において、接着剤は二液性のエポキシ接着剤を採用し、隙間を０．２ｍｍ程度確保すれば、十分な接着強度が得られることを確認している。他の接着剤を使用する場合は、隙間と接着強度の関係を事前に調べ、適正な隙間を決めることが重要である。非当接部３１の内径φＤ２は、ローラ軸１の外径ΦＲｄ＋０．４と設定し、φ６．４±０．０２とした。

次に、第２領域３３の形状と寸法について、図４及び図５を用いて、説明する。なお、図５は、ローラ回転体５がローラ軸１に挿入された状態の断面図であり、互いの係合状態をわかりやすくするため、ローラ軸１の外径φＲｄの外周面を二点鎖線で示している。

第２領域３３の形状は、ローラ支持体２の内周面３の非当接部３１（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４の領域）に設けられており、本実施形態において、幅ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４の領域に、鋸歯状の突起部を円周方向に３か所形成している。それぞれの突起部の頂点の通る内径φＤ３は、ローラ軸１の外径φＲｄより小さく、径方向にマイナス０．１〜０．４ｍｍ程度の寸法である。ここで、内径φＤ３のマイナス量は、ローラ支持体２の材質に依存する。本実施形態において、強化材入りＰＥＴ材を使用しており、鋸歯状の突起の頂点を通る内径φＤ３はφＲｄ−０．１でφ５．９とした。ローラ支持体２がローラ軸１に挿入されると、鋸歯状の突起部は、ローラ軸１の外周面に押圧され係合状態になり、接着剤が固化する間の位置固定手段になる。

次に、ローラ支持体２をローラ軸１に係合された状態について説明する。図５で示すように、ローラ支持体２に設けた第２領域３３のそれぞれの突起ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４形状部分は同じ形状を有し、ローラ軸１の外径φＲｄ部分に押圧される。なお、同図上では、突起部が押圧され、突起部が潰れた形状は図示していない。この時、ローラ軸１とローラ支持体２との間に作用する力は、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４で等しく、ローラ軸１の外周面をローラ軸の軸中心方向に向かう圧縮力となっている。

以上、説明したように、本実施形態の構成では、ローラ支持体２の外周部に弾性体６のゴムローラを有するローラ回転体５の穴部４の内周面３に、ローラ軸１の外周面と嵌合する第１領域３２を設け位置を決め、第２領域３３の突起部によってローラ軸１とローラ支持体２を保持する。そして、ローラ回転体５がローラ軸１に挿通された後に、非当接部３１とローラ軸１の外周面の隙間に接着剤を注入し、ローラ軸１とローラ回転体５を固化させることで、シート搬送ローラ１２０ａが形成される。

従って、本実施形態において、ローラ軸１は、ローラ支持体２を固定するための付加形状を加工する必要がなく、単純な軸形状でローラ軸１とローラ回転体５との位置の精度を向上させつつ、ローラ回転体５をローラ軸１に固定することができる。ローラ軸１とローラ回転体５の位置の精度に関しては、ローラ支持体２の第１領域３２がローラ軸１に嵌合することで、ローラ支持体２とローラ軸１の同軸性が保証される。また、ローラ回転体５をローラ軸１に挿通させた後に、ローラ支持体２の非当接部３１とローラ軸１の外周面との隙間から接着剤を注入することで、確実に固定することが可能となる。

［実施形態２］
図６、図７および図８を用いて、実施形態２について説明する。図６は、実施形態２のローラ回転体５１とローラ軸１の斜視図である。図７（ａ）は、実施形態２のローラ回転体５１の正面図であり、図７（ｂ）は、実施形態２のローラ回転体５１の側面図である。さらに、図８（ａ）は、図７（ａ）のローラ回転体５１のＤ―Ｄ断面であり、図８（ｂ）は、図７（ｂ）のローラ回転体５１のＥ―Ｅ断面である。なお、実施形態１と同等の構成部品は同一符号で示す。

実施形態２のローラ支持体２１では、第２領域３４の突起部に特徴があり、図８において、ローラ支持体２１の内周面の非当接部３１に設けられた第２領域３４は、ローラ支持体２１の内周の軸線方向の長さＬｍの全域ではなく、一部分の長さｍで形成されている。

その結果、ローラ支持体２１とローラ軸１とが係合する領域が短くなるので、ローラ軸１にローラ支持体２１を挿入する際の作業性が向上する。また、非当接部の３１の領域が軸方向において増加し接着領域が大きくなるので、接着強度の向上が望める。

［実施形態３］
図９を用いて、実施形態３について説明する。図９は、実施形態３の駆動伝達ユニット１２１ｂの斜視図である。駆動伝達ユニット１２１ｂは、軸体である駆動軸１１とギア回転体５２とで構成されている。さらに、ギア回転体５２は、ギア支持体である回転体２２と回転体２２の外周部にゴムローラ６に代わって、駆動伝達手段であるギア歯７が取り付けられている。そして、ギア回転体５２を駆動軸１１に取付けることで、駆動の伝達を行う駆動伝達ユニット１２１ｂが構成される。

また、ギア回転体５２に関して、ギア支持体２２とギア歯７とが一体化されていたとしても、駆動軸１１に取付ける部分が、前述の構成を満足していれば、同じ効果を得ることができる。なお、ギア支持体２２は、実施形態２に示したローラ支持体２１と同等の構成を採用した。

以上、各実施形態について説明したが、本発明にかかる構成の適用範囲は、これらの実施形態に限定されず、軸体とその軸体に取付ける部品の複合体に適用可能である。例えば、給紙部１１０の給紙ローラ、レジストローラ１３１、排紙ローラ対１７１、反転ローラ対１７３にも適用可能である。また、各実施形態では回転体２を軸体１の軸線方向に２か所設けているが、１か所やそれ以外の複数個所でも良い。さらには、上記構成に限るものでもなく、機能が同じであれば、他の事例に適応可能で、何ら問題は無く、同様の効果が得られる。

１２０ａ シート搬送ローラ（回転複合体）
１２１ｂ 駆動伝達ユニット（回転複合体）
１ ローラ軸（軸体）
１１ 駆動軸（軸体）
２、２１ ローラ支持体（回転体）
２２ ギア支持体（回転体）
３ 内周面
３１ 非当接部
３２ 当接部（第１領域）
３３、３４ 当接部（第２領域）
４ 穴部
５、５１ ローラ回転体
５２ ギア回転体
６ ゴムローラ（ローラ部材）
７ ギア歯（駆動伝達手段）
１０ リブ
ａ１、ａ２、ａ３、ａ４ ローラ軸と当接しない非当接部の領域
ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４ ローラ軸と当接する当接部の第２領域の幅
ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４ ローラ軸と当接する当接部の第１領域の幅
ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４ 第２領域における突起部
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 圧縮力

Claims (7)

1. 金属製の軸体と、前記軸体に挿通される穴部を備え、接着剤によって接着固定されることによって前記軸体と一体となって回転する樹脂製の回転体と、を有する回転複合体であって、
   前記回転体が前記軸体に挿通された際に、前記回転体の穴部の内周面において、前記軸体の外周面と当接する当接部と、前記軸体の外周面から径方向の外側に向けて隙間を形成し、前記軸体の外周面と当接しない非当接部とが、円周方向において交互に設けられており、
   複数の当接部は、前記軸体の外周面と嵌合する第１領域と、前記軸体の外周面に押圧されることによって前記軸体を保持する第２領域と、を有し、
   前記回転体が前記軸体に挿通された後に、前記軸体の外周面と前記回転体の前記非当接部との前記隙間に接着剤を注入することによって、前記回転体が前記軸体に接着固定されること、を特徴とする回転複合体。
2. 前記回転体の前記内周面に設けられた前記第１領域と前記第２領域と前記非当接部とは、円周方向においてそれぞれ等間隔に３か所以上配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の回転複合体。
3. 前記第２領域は、前記回転体の回転中心に向かって突出する突起部を円周方向に複数配置されていること、を特徴とする請求項１又は２に記載の回転複合体。
4. 前記回転体の前記内周面に設けられた前記第２領域は、前記軸体の外周面に軽圧入する部分を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転複合体。
5. シートに当接して搬送するローラ部材と、をさらに有し、
   前記回転体の外周に前記ローラ部材を付加することで、前記ローラ部材と一体になって回転するシート搬送ローラを形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の回転複合体。
6. 駆動源からの駆動力を伝達するためのギアと、をさらに有し、
   前記回転体の外周に前記ギアを付与することで前記ギアと一体となって回転する駆動伝達ユニットを形成すること、を特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の回転複合体。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の回転複合体と、
   前記回転複合体によって搬送されたシートに画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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