JP2023158486A - 軸及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用部品に保持軸を組み付けるためのコストを低減すること。【解決手段】取り付けられた分離ローラ４ａが回転する際に、分離ローラ４ａに一定の回転負荷を加えるトルクリミッタ２０に装着される保持軸３０は、トルクリミッタ２０の回転を規制するためにトルクリミッタ２０の係合部２０ｃ、２０ｄに挿入され、係合する回転規制部４０を有し、回転規制部４０は、保持軸３０の外周から外径方向に突出し、外周面が保持軸３０の外周面と平行に形成された外周部４３と、外周部４３と接続され、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃ、２０ｄと係合する係合部４２と、を有し、係合部４２は、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃ、２０ｄに対向するＲ形状の先端部４１を有し、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃ、２０ｄへの挿入方向と直交する方向の幅がトルクリミッタ２０の係合部２０ｃ、２０ｄに挿入可能な幅を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、軸及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、駆動部に様々な固定軸、回転軸が用いられており、固定軸や回転軸に対して、ギア、カム、クラッチ、トルクリミッタ等が取り付けられている。例えば、軸に取り付けられたギアやカムが回転することを規制するために、軸の一部に、Ｄカット形状やＩカット形状などの平面部を設けた形状が用いられている。また、クラッチやトルクリミッタなどの規格化された汎用部品を軸に取り付ける場合には、軸に平行ピンを用いて回転規制を行う方法が一般的に用いられている。

図５（ａ）は、従来例のトルクリミッタ１２０が取り付けられた搬送ローラ１０４ａの外観を示す斜視図である。図５（ａ）では、保持軸１３０に平行ピン１３１を用いて、トルクリミッタ１２０の回転規制を行っている。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す構成品を各部材に分解した分解斜視図である。図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）に示す部品は、保持軸１３０、トルクリミッタ１２０、搬送ローラ１０４ａの部材で構成されている。図５（ｂ）に示すように、トルクリミッタ１２０のトルクが付与される搬送ローラ１０４ａの搬送ローラ係合部１０４ｂと、トルクリミッタ１２０の搬送ローラ１０４ａ側に設けられたトルクリミッタ係合部１２０ａとが係合される。一方、トルクリミッタ１２０の搬送ローラ１０４ａ側とは反対側の面は、保持軸１３０に設けられた平行ピン用穴１０３ａに挿入された平行ピン１３１を介して、保持軸１３０と係合している。そのため、保持軸１３０の回転が規制された状態で搬送ローラ１０４ａが回転すると、搬送ローラ１０４ａには、トルクリミッタ１２０内に設けられた機構（不図示）により、予め設定されたトルクが付与されるように構成されている。また、例えば特許文献１では、トルクリミッタの一部を構成する形状を軸に固定し、トルク値を可変可能なトルクリミッタが提案されている。

特開平６－１４７２３４号公報

上述した保持軸にトルクリミッタと係合する形状を設ける場合には、複数部品の組合せや、切削や圧入などの加工が必要となり、コストアップの要因となっていた。そのため、保持軸が汎用部品に対して回転規制を行うためには、一般的に平行ピンが幅広く用いられてきた。

しかしながら、平行ピンを用いて回転規制を行う場合には、保持軸に、保持軸の軸線方向と直交する方向に、平行ピンを挿入するための穴を設ける必要がある。そのため、保持軸に対して切削等の２次加工が必要であった。また、汎用部品に保持軸を組み付ける際にも、保持軸に平行ピンを挿入した後に平行ピンを所定位置に保持した状態で、トルクリミッタ等の汎用部品に組み付ける必要があり、組立て時のコストが上昇する。そのため、加工コストや組立てコストの低減が課題となっている。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、汎用部品に保持軸を組み付けるためのコストを低減することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。

（１）取り付けられた回転体が回転する際に、前記回転体に一定の回転負荷を加えるトルクリミッタに装着される軸であって、前記軸は、前記トルクリミッタの回転を規制するために前記トルクリミッタの係合部に挿入され、係合する回転規制部を有し、前記回転規制部は、前記軸の外周から外径方向に突出し、外周面が前記軸の外周面と平行に形成された外周部と、前記外周部と接続され、前記トルクリミッタの前記係合部と係合する係合部と、を有し、前記回転規制部の前記係合部は、前記トルクリミッタの前記係合部に対向するＲ形状の先端部を有し、前記トルクリミッタの前記係合部への挿入方向と直交する方向の幅が前記トルクリミッタの前記係合部に挿入可能な幅を有することを特徴とする軸。

（２）用紙を収容するカセットから給送された用紙を搬送する一対の回転体を備える画像形成装置であって、前記一対の回転体は、給送された用紙を搬送する第１の回転体と、前記第１の回転体に対向して用紙を１枚に分離するための第２の回転体と、を有し、前記第２の回転体には、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の軸が装着されたトルクリミッタが取り付けられていることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、汎用部品に保持軸を組み付けるためのコストを低減することができる。

実施例の画像形成装置の構成を示す概略断面図 実施例のトルクリミッタが取り付けられたローラの構成を説明する斜視図 実施例の保持軸の回転規制部を説明する概略斜視図 実施例の保持軸の回転規制部を説明する概略斜視図 従来例のトルクリミッタの構成を示す概略斜視図

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［画像形成装置の構成］
図１は、本発明が適用される画像形成装置１の構成を示す断面図である。図１において、画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の色のトナーに対応するプロセスカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）を備えている。各プロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、トナーの色が異なることを除き、構成、及び画像形成動作は同一である。また、プロセスカートリッジＰを構成する部材の符号末尾に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれトナーの色がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の部材であることを示している。同様に、プロセスカートリッジＰ以外の部材の符号末尾に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれトナーの色がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のプロセスカートリッジＰに対応する部材であることを示している。以下では、特定のプロセスカートリッジＰの部材を指す場合を除き、部材の符号末尾に付されたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの記載は省略する。

各プロセスカートリッジＰでは、感光ドラム７が帯電部（不図示）により表面を均一な電位に帯電された後、レーザスキャナ８から照射されたレーザ光（図中、点線で表示）により、静電潜像が感光ドラム７上に形成される。そして、感光ドラム７上に形成された静電潜像は、現像部（不図示）によりトナーが付着されてトナー像が形成される。そして、各プロセスカートリッジＰの感光ドラム７上に形成されたトナー像は、各一次転写ローラ１３により中間転写ベルト９に順次、転写される。そして、中間転写ベルト９上に転写されたトナー像は、中間転写ベルト９と二次転写ローラ６とが当接する二次転写ニップ部へと移動する。

図１に示すように、画像形成装置１の図中下部には、記録材である用紙Ｓを収容する給紙カセット２が画像形成装置１に着脱可能に収納されている。そして、給紙カセット２に収容された用紙Ｓは、給紙ローラ３、分離ローラ対４によって１枚ずつ分離搬送され、搬送ローラ対５によって二次転写ローラ６へ搬送される。

上述したプロセスカートリッジＰにおける画像形成動作に同期して、給紙カセット２から給送された用紙Ｓは、二次転写ローラ６へと搬送され、二次転写ニップ部にて、中間転写ベルト９上に形成されたトナー像が用紙Ｓに転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは、定着装置１０へと搬送される。定着装置１０では、用紙Ｓに転写されたトナー像が加熱・加圧されて、用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、排出ローラ対１１によって排出トレイ１２に排出される。

なお、図１では、一対の分離ローラ対４（４ａ、４ｂ）の図中下方側に配置された回転体である分離ローラ４ａの保持軸３０（後述）上には、トルクリミッタ２０（後述）が保持軸３０上に装着されている。なお、トルクリミッタ２０は、分離ローラ対４の分離ローラ４ｂから分離ローラ４ａに加わる回転負荷（トルク）に応じて、保持軸３０の駆動力を分離ローラ４ａに伝達、又は遮断する機能を有する汎用部品である。

［トルクリミッタ］
図２（ａ）は、図１で説明した、本実施例のトルクリミッタ２０が取り付けられた分離ローラ４ａの外観を示す斜視図である。図２（ａ）では、トルクリミッタ２０の一方の端部側が分離ローラ４ａと係合され、トルクリミッタ２０の他方の端部側は、トルクリミッタ２０の回転規制を行う回転規制部４０を介して、回転規制部４０が設けられた保持軸３０と係合されている。

図２（ｂ）は、係合関係を説明するために、図２（ａ）に示す分離ローラ４ａ、トルクリミッタ２０、保持軸３０を組み付ける前の状態を示した分解斜視図である。図２（ｂ）に示すように、分離ローラ４ａは、トルクリミッタ２０との係合を行うための切り欠き部である係合部４ａａ，４ａｂを有している。一方、トルクリミッタ２０も分離ローラ４ａと係合するための凸部である係合部２０ａ、２０ｂ（図２（ｂ）では不図示）を有している。そして、分離ローラ４ａの係合部４ａａ，４ａｂと、対応するトルクリミッタ２０の係合部２０ａ、２０ｂと、を係合させることにより、分離ローラ４ａにトルクリミッタ２０が取り付けられる。

また、図２（ｂ）に示すように、トルクリミッタ２０は、保持軸３０と係合するための切り欠き部（溝部）である係合部２０ｃ、２０ｄを有している。保持軸３０は、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃ、２０ｄに対応する係合部である２つの突出部が設けられた回転規制部４０を有している。回転規制部４０は、保持軸３０上に突出した外周部４３と、外周部と繋がっているトルクリミッタ２０への挿入方向に突き出た２つの突出部を有している。図２（ｂ）に示す保持軸３０の回転規制部４０の突出部は、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃと係合する係合部である。なお、トルクリミッタ２０の係合部２０ｄと係合する、保持軸３０の回転規制部４０のもう１つの突出部である係合部は、図２（ｂ）では不図示である。そして、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃ、２０ｄに、保持軸３０の回転規制部４０の２つの突出部の係合部を係合させることにより、保持軸３０がトルクリミッタ２０に取り付けられる。

本実施例のトルクリミッタ２０が取り付けられた分離ローラ４ａは、保持軸３０の回転が規制された状態のトルクリミッタ２０により、給紙カセット２に収容された用紙Ｓが給紙ローラ３から給送された場合に、次のように動作する。すなわち、１枚の用紙Ｓが分離ローラ対４のニップ部に進入した場合には、分離ローラ４ｂ（第１の回転体）のトルクが用紙Ｓの摩擦力を介して分離ローラ４ａ（第２の回転体）に伝達され、分離ローラ４ａに所定以上のトルクが付与される。これにより、トルクリミッタ２０から分離ローラ４ａへのトルクの伝達が遮断され、分離ローラ４ａは分離ローラ４ｂの回転に従動して用紙Ｓの搬送方向に回転する。

一方、２枚の用紙Ｓが分離ローラ対４のニップ部に進入した場合には、２枚の用紙Ｓの間で滑りが生じて分離ローラ４ｂのトルクが伝達されない。そのため、分離ローラ４ａに所定以上のトルクが付与されず、トルクリミッタ２０の一定の回転負荷により分離ローラ４ａの回転が規制される。これにより分離ローラ４ａに接触する用紙Ｓは、分離ローラ４ｂに接触する用紙Ｓから分離され、用紙Ｓが１枚ずつに分離され、搬送ローラ対５へ搬送される。なお、トルクリミッタ２０は一般的な汎用部品であり、分離ローラ４ａとの係合についても広く用いられている一般的な方法であるため、詳細な説明は省略する。

［回転規制部の構成］
次に、図３を用いて、保持軸３０に設けられた回転規制部４０の構成について説明する。図３（ａ）は、図２に示した本実施例の保持軸３０に設けられた回転規制部４０周辺を拡大した斜視図である。図３（ａ）に示すように、回転規制部４０は、トルクリミッタ２０の貫通穴２０ｅ（図２（ｂ））に挿入される保持軸３０の軸径部３１から、外径方向に突出して保持軸３０上に形成され、保持軸３０の外周を１周する外周部４３を有している。更に、回転規制部４０は、外周部４３と繋がって（接続されて）、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃ、２０ｄに挿入する方向に突き出た２つの突出部を有している。

［突出部の構成］
突出部は、外周部４３と繋がっている（連続する）係合部４２と、係合部４２と繋がり（連続し）、トルクリミッタ２０の係合部への挿入方向の先端部に設けられた、半円形状を有する先端部４１と、から構成されている。図３（ａ）に全体構成が示されている突出部（図中、手前側）は、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃに対応する突出部である。また、図３（ａ）では、一部の形状しか見えていないもう１つの突出部（図中、奥側）は、トルクリミッタ２０の係合部２０ｄに対応する突出部である。なお、図３（ａ）では、一部の形状しか見えていない突出部（図中、奥側）は、図３（ａ）に全体構成が示されている突出部（図中、手前側）と同一形状の構成を有している。そして、２つの突出部は、保持軸３０の中心（中心線）に対して互いに対向する位置に設けられている。

［係合部の構成］
係合部４２は、図３（ａ）に示すように、３つの平面４２ａ、４２ｂ、４２ｃにより構成されている。平面４２ｃは、外周部４３の外周面４３ｃと同じ高さで繋がっている。平面４２ｃのトルクリミッタ２０ｃへの挿入方向の両側に設けられた平面４２ａ、４２ｂは、保持軸３０の軸線方向と略平行な平面である。また、２つの平面４２ａと平面４２ｂとの間の幅Ｗ（距離）は、上述したトルクリミッタ２０の一般的な回転規制に用いられる平行ピン（図５（ｂ））の直径と同一寸法になっている。したがって、係合部４２のトルクリミッタ２０への挿入方向に直交する方向の幅（平面４２ａと平面４２ｂとの間の幅Ｗ）は、係合部２０がトルクリミッタ２０の係合部２０ｃに挿入可能な幅である。平面４２ｃと平面４２ａ、４２ｂとが接続される角部は、面取りがされ、角がなくなっている。同様に、外周部４３の外周面４３ｃの角部も、面取りがされている。

（先端部の構成）
続いて、先端部４１の構成について説明する。先端部４１は、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃへの挿入方向に、平面４２ａと平面４２ｂとの間の幅Ｗを直径とする半円形のＲ形状を有する円筒形状となっている。そのため、先端部４１は、保持軸３０のトルクリミッタ２０への挿入方向に向かって、突出部（係合部４２）の先端部分の体積が減少する形状となっている。また、係合部４２の平面４２ａと平面４２ｂとを繋ぐ半円形状の面と、係合部の平面４２ｃと接続されている平面とが繋がっている角部は、係合部４２と同様に、面取りがされ、角がなくなっている。

先端部４１及び係合部４２は上述した形状を有する。そのため、保持軸３０とトルクリミッタ２０とが係合すると、回転規制部４０の突出部は、図５に示す従来例の平行ピン１３１を取り付けた保持軸１３０とトルクリミッタ２０とが係合したときと同様の形状となる。そのため、本実施例の保持軸３０に設けられた回転規制部４０は、従来例の回転規制部である平行ピン１３１と同様の機能を有していることになる。

（その他の先端部の形状）
本実施例の回転規制部４０が設けられた保持軸３０は、鍛造加工により形成されている。上述したように、図３（ａ）に示す、本実施例の回転規制部４０の先端部４１の形状は、半円形のＲ形状としている。Ｒ形状とすることにより、保持軸３０を鍛造加工する際に、先端部４１の形状を延伸方向（トルクリミッタ２０への挿入方向）に延びるに従い、先端部４１の体積を減少させ、係合部４２へ鍛造加工する素材を供給しやすくしている。

なお、先端部４１の形状は、図３（ａ）で示した形状に限定されるわけではない。例えば、図３（ｂ）は、先端部４４のトルクリミッタ２０への挿入方向の面の形状が平面である例を示している。なお、先端部４４の平面と係合部４２の平面４２ａ、４２ｂとが接続される端部である角部には、係合部４２へ鍛造加工する素材を供給しやすくするために、Ｒ形状が設けられている。

また、図３（ｃ）は、先端部４５のトルクリミッタ２０への挿入方向の形状が、略三角形の三角柱形状である例を示している。なお、先端部４５の三角柱形状のトルクリミッタ２０の係合部２０ｃへの挿入方向の先端には、係合部４２へ鍛造加工する素材を供給しやすくするために、Ｒ形状が付与されている。

更に、図３（ｄ）は、先端部４６のトルクリミッタ２０への挿入方向の形状が、保持軸３０の軸線方向にＲ形状を有する例を示している。図３（ｂ）～（ｄ）のいずれの回転規制部４０の突出部においても、図３（ａ）に示す回転規制部４０と同様に、図５に示す従来例の平行ピン１３１が取り付けられた保持軸１３０と同様の形状となる。そのため、図３（ｂ）～（ｄ）に示す係合部４２は、従来例の回転規制部である平行ピン１３１と同様の機能を有していることになる。

［外周部の構成］
外周部４３は、図３（ａ）に示すように、トルクリミッタ２０の貫通穴２０ｅ（図２（ｂ））に挿入される保持軸３０の軸径部３１から外径方向に突出し、保持軸３０の外周を１周するように形成されている。そして、外周部４３は、トルクリミッタ２０への挿入方向に突き出た先端部４１、及び係合部４２を有する２つの突出部と繋がっている（連続している）。外周部４３は突出部の係合部４２よりも体積が増加するように、トルクリミッタ２０が係合する保持軸３０の軸径部３１よりも大きい軸径を有する形状となっている。本実施例の保持軸３０は、鍛造加工により形成される。そのため、外周部４３のように軸径を大きくする据え込みにより外周部４３を設けて体積を増加させることにより、係合部４２へ鍛造加工する素材を供給しやすくしている。

（その他の外周部の形状）
なお、外周部４３の形状は、図３（ａ）で示した形状に限定されるわけではない。例えば、図４（ａ）では、外周部４７が、図３（ａ）の外周部４３に比べて、保持軸３０の軸線方向の長さが長い形状を有する例を示している。また、図４（ｂ）では、外周部４８の軸径が突出部の係合部４２の軸径よりも大きい形状で、突出部の係合部４２との間に段差が設けられた例を示している。更に、図４（ｃ）では、外周部４９の突出部の係合部４２と繋がっている端部は、係合部４２と同じ軸径（保持軸３０の軸方向の高さ）である。一方、外周部４９の突出部の係合部４２から遠い側の端部の軸径は、突出部の係合部４２の軸径よりも大きくなる。そのため、図４（ｃ）は、係合部４２の方に傾いた傾斜面を有する形状の例を示している。傾斜面を有する形状の例を示している。そして、図４（ｄ）では、上述した保持軸３０を一周する外周部４７、４８、４９とは異なり、突出部と繋がり、外周長が保持軸３０の外周長の一部の長さしか有しない、２つの分断された形状の外周部５０の例を示している。

以上、平行ピンと同様の形状を有する回転規制部４０を設けた保持軸３０を、トルクリミッタ２０に取り付けた実施例について説明した。本実施例の回転規制部４０は、鍛造加工により保持軸３０上に形成されているため、従来例の平行ピンを用いた場合のような保持軸の加工が不要であり、加工コストを削減することができる。更に、本実施例では、保持軸３０をトルクリミッタ２０の貫通穴２０ｅにそのまま挿入することにより、保持軸３０の回転規制部４０の突出部が、トルクリミッタ２０の係合部２０ｃ、２０ｄと係合する。そのため、従来例の平行ピンを用いた場合のような組立て時の作業が発生せず、組立てコストを削減することができる。

なお、本実施例では、平行ピンを用いた回転規制の汎用部品の一例として、トルクリミッタを用いて説明したが、対象部品はトルクリミッタに限定されるものではなく、鍛造軸そのものも、固定軸、回転軸のどちらにも適用可能である。

以上説明したように、本実施例によれば、汎用部品に保持軸を組み付けるためのコストを低減することができる。

４ａ 分離ローラ
２０ トルクリミッタ
２０ｃ、２０ｄ 係合部
３０ 保持軸
４０ 回転規制部
４１ 先端部
４２ 係合部
４３ 外周部

Claims (10)

1. 取り付けられた回転体が回転する際に、前記回転体に一定の回転負荷を加えるトルクリミッタに装着される軸であって、
   前記軸は、前記トルクリミッタの回転を規制するために前記トルクリミッタの係合部に挿入され、係合する回転規制部を有し、
   前記回転規制部は、
   前記軸の外周から外径方向に突出し、外周面が前記軸の外周面と平行に形成された外周部と、
   前記外周部と接続され、前記トルクリミッタの前記係合部と係合する係合部と、
   を有し、
   前記回転規制部の前記係合部は、前記トルクリミッタの前記係合部に対向するＲ形状の先端部を有し、前記トルクリミッタの前記係合部への挿入方向と直交する方向の幅が前記トルクリミッタの前記係合部に挿入可能な幅を有することを特徴とする軸。
2. 前記回転規制部は、２つの前記係合部を有し、
   ２つの前記係合部は、前記軸の中心に対して対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸。
3. 前記先端部は、前記幅を直径とする半円の円筒形状を有することを特徴とする請求項２に記載の軸。
4. 前記先端部は、前記トルクリミッタの前記係合部への挿入方向と直交する方向の端部がＲ形状を有する平面であることを特徴とする請求項２に記載の軸。
5. 前記先端部は、三角柱の形状を有し、前記トルクリミッタの前記係合部への挿入方向の前記三角柱の角部はＲ形状を有することを特徴とする請求項２に記載の軸。
6. 前記外周部の外周面の前記軸の外周面からの高さは、前記回転規制部の前記係合部の前記軸の外周面からの高さと同一であることを特徴とする請求項３に記載の軸。
7. 前記外周部の外周面は、前記軸の外周面を１周していることを特徴とする請求項６に記載の軸。
8. 前記回転規制部の前記係合部と接続された各々の前記外周部は、互いに接続されていないことを特徴とする請求項６に記載の軸。
9. 前記外周部の外周面の前記軸の外周面からの高さは、前記回転規制部の前記係合部の前記軸の外周面からの高さよりも高いことを特徴とする請求項３に記載の軸。
10. 用紙を収容するカセットから給送された用紙を搬送する一対の回転体を備える画像形成装置であって、
    前記一対の回転体は、給送された用紙を搬送する第１の回転体と、前記第１の回転体に対向して用紙を１枚に分離するための第２の回転体と、を有し、
    前記第２の回転体には、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の軸が装着されたトルクリミッタが取り付けられていることを特徴とする画像形成装置。

Images