JP4064832B2

JP4064832B2 - 動力伝達装置および画像形成装置

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Publication number: JP4064832B2
Application number: JP2003023422A
Authority: JP
Inventors: 誠治星野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2003-01-31
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-01-31
Also published as: JP2004232775A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、動力伝達経路での熱膨張対策構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、動力伝達装置においては、駆動側部材と従動側部材との間で動力の伝達が行われるが、それら両部材の間に仲介部材を設ける場合がある。
仲介部材の一つにベルトがあり、ベルトは駆動側のプーリおよび従動側プーリにそれぞれ掛け回されて用いられる。
【０００３】
ベルトには、歯付きベルトに加えて平ベルトなどを用いる場合があり、平ベルトは駆動側および従動側のプーリに対して摩擦力を利用して動力伝達できるようになっている。
【０００４】
上述したベルトを用いる動力伝達装置の用途の一つに複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置における原稿走査装置がある。
原稿走査装置は、ＣＣＤなどの読み取り素子を搭載した読み取りヘッドが読み取り対象となる原稿の幅方向である主走査方向に移動すると共に主走査方向と直角な方向である副走査方向に移動することで原稿の読み取り対象面全域を読み取り走査する構成を備えている。また、画像形成装置では上述した原稿走査装置だけでなく、ベルトを仲介部材とする動力伝達装置として、例えば、転写シートを吸着搬送しながら転写を行うための転写ベルトや転写シートの給送装置における減速装置などがある。
【０００５】
ところで、駆動側に設けられる装置の一つとしてモータがあるが、モータには電磁誘導による発熱現象があり、この熱がモータの出力軸を介してこの出力軸に取り付けられているプーリに伝わり、結果としてプーリが熱膨張する場合がある。
【０００６】
図１０は、上述した動力伝達装置にベルトを用いる場合の構成の一例を示す図であり、同図においてベルトＡは、駆動源であるモータＢの出力軸Ｂ１に挿嵌されて固定されている駆動プーリＣと従動側部材であるドラムＤの支軸Ｄ１に挿嵌されて固定されている従動プーリＥとに掛け回されており、駆動プーリＣが回転するのに連動することにより従動プーリＥに駆動力を伝達してドラムＤを回転させるようになっている。
同図においてモータＢは、フレームＦにスタッドＧを介して設けられたブラケットＨに支持されており、また、ドラムＤの支軸Ｄ１はフレームＦに対して取り付けられている軸受けＪにより回転自在に支持されている。
【０００７】
駆動側および従動側に位置するプーリＣ，Ｅは、出力軸Ｂ１および支軸Ｄ１に対して挿嵌されて固定されるようになっているが、その構成としては、図１１に示す構成とする場合がある。
図１１は、駆動プーリＣをモータＢの出力軸Ｂ１に挿嵌する場合を示しており、同図において、駆動プーリＣは出力軸Ｂ１に対して圧入嵌合されることにより挿嵌された状態で固定されて出力軸Ｂ１と一体化されるようになっている、このため、嵌合部での寸法として、出力軸Ｂ１の外径は、本来の外径（φａ）に対して、駆動プーリＣの中心を貫通する挿嵌穴の内径（φＡ）に対して締まりばめができるようにカシメ代（ｋ）を加えた（φａ＋ｋ）に設定されている。なお、図１１において符号φｄは、熱膨張が生じていない場合の駆動プーリＣの外径を示している。
【０００８】
モータＢの出力軸Ｂ１に圧入嵌合された駆動プーリＣは、モータＢで発生した熱が伝わる。図１２はモータＢから駆動プーリＣに対する伝熱状態を示しており、同図において、モータＢで発生した熱Ｈは、出力軸Ｂ１を介して駆動プーリＣに伝達される。このため、出力軸Ｂ１における軸方向においてモータＢに近い側から駆動プーリＣに対する伝熱量が大きくなり、結果として、図１３に示すように、駆動プーリＣがその軸方向でモータＢに近い側の外径と軸端側の外径とが異なることになる。具体的には、駆動プーリＢの軸方向でモータＢに近い側の外径が出力軸Ｂ１の軸端側よりも熱膨張が大きくなることで外径が大きくなる。
図１３では、駆動プーリＢの軸方向でモータＢに近い側の外径（φｄ２）が、駆動プーリＢ本来の外径（φｄ１）と熱膨張分を含むことで大きくなっていることが示されている。なお、図１２および図１３において伝熱量の違いを矢印の大きさによって示してある。
【０００９】
駆動プーリＣは、モータで発生した熱の伝搬による蓄熱量に応じて軸方向に沿って熱膨張による外径変化が生じ、この外径変化が周速変化を招くこととなり、結果として、駆動プーリＣに掛け回されているベルトの幅方向での移動速度の変化を来してしまう。このようなベルトの移動速度の変化は、例えば、角速度の精度が要求される原稿走査装置などでは副走査方向での移動速度変化となって現れてしまい、走査精度の低下を招く原因となる（以下、この不具合を第１の問題とする）。
【００１０】
上述した速度変化は、例えばベルトを用いた動力伝達装置が減速装置に適用された場合、駆動側の回転体が従動側の回転体に比べて小径とされることが多いことから熱容量も小さいことが原因して熱膨張による外径変化が著しくなる。このため、減速比の変化が比較的短時間で発生することになり、特に、画像形成装置に用いられる原稿走査装置の場合でいうと、冬期などにおける朝一番での始動時に相当するコールドスタート時には上述した副走査方向での速度変化が著しく発生することになり、副走査方向での速度を変更した場合の変倍時と同じ現象が発生してしまい、正規の走査状態を得ることができなくなる虞がある（以下、この不具合を第２の問題とする）。
【００１１】
一方、ベルトの駆動側に位置するモータＢの出力軸は、一般に鉄鋼材料などの比較的硬度の高い材料が用いられている。このため、図１１で示したように、圧入嵌合のための寸法関係を出力軸Ｂ１と駆動プーリＣの内径との間に設定し、空転耐トルクが得られるようにしてあるが、初期状態では空転耐トルクが得られていても、温度変化の繰り返し（ヒートサイクル）により駆動プーリに用いられる材質によってはクリープ（滑り）が発生し、当初設定されていた空転耐トルクが減少する場合がある一方で、駆動プーリＣに負荷が作用した場合には挿嵌部においてスリップして脈動を起こしてしまい、結果として、一定した回転速度を維持することができなくなる。
特に、スリップによる発熱があると、挿嵌部で焼き付き破損を生じることがあり、異音の発生や最悪の場合には空転してしまい適正な動力伝達が行えなくなる虞がある（以下、この不具合を第３の問題とする）。
【００１２】
駆動プーリＣの外径変化が発生すると、これに掛け回されているベルトの幅方向での張力変化を来し、張力によって生起される摩擦力の変化によって大径部から小径部にベルトが移動し、いわゆる、展張方向でのベルトの斜行が発生し、駆動プーリからの脱落が発生したり、例えば、スチールベルトが用いられるような場合にはベルトの剛性の高さにより延び量が少ないことが原因して張力が過剰となると破損するなどの事故が発生することがある（以下、この不具合を第４の問題とする）。
【００１３】
駆動プーリでの外径変形を抑えるために、プーリ自体を熱膨張が小さい材質で構成することも考えられる。例えば、駆動プーリを金属材料よりも線膨張係数が小さいセラミックなどとした場合には、材料そのものの熱膨張率が比較的低いことにより、（１）〜（４）に挙げた問題を解消できる反面、仮に熱膨張が発生した場合にはモータの出力軸との嵌合状態が組み付け時での圧入時よりもきつくなり、いわゆる、内部応力が発生するために形状復元力のある弾性体などの材料を用いた場合に内部応力が許容値を超えるとクラックなどが生じて駆動プーリそのものの破壊が起こる虞がある（以下、この不具合を第５の問題とする）。
【００１４】
駆動プーリにモータの出力軸を圧入すると、取り外しが困難であるために、駆動プーリのみの交換などが必要となった場合でもこれが取り付けられている出力軸を備えたモータを含めた交換ということになり、部品の交換コストが上昇する虞がある（以下、これを第６の問題とする）。この場合にいう交換が必要な場合とは、例えば、駆動プーリにおけるベルト掛け回し面である外周面とベルトとの接合面に異物の噛み込みや打痕などが生じた場合が相当し、駆動プーリのみを交換したいにも拘わらず出力軸からの取り外しができない状態である。又、交換が容易でないことから、交換部品を補修して再使用しようとすることができずに再利用性が悪くなる虞もある（以下、この不具合を第７の問題とする）。
【００１５】
挿嵌されている回転体と回転軸との間で発生する熱膨張の影響を抑える構成としては、上記両部材の挿嵌位置に熱膨張を吸収できる部材を配置した構成（例えば、特許文献１）、駆動側環体と従動側環体とを同じ線膨張係数を有した部材とした構成（例えば、特許文献２）があり、また熱膨張を積極的に利用する構成としては、駆動側部材と従動側部材との対向部に熱膨張することで駆動側部材に対する挿嵌状態が緩和される部材を配置し、熱膨張により駆動部材側から遊離した部材を従動側部材から引き離すようにして動力の伝達を断つようにした構成（例えば、特許文献３）がある。
【００１６】
特許文献３に示されているように、熱膨張により駆動側部材と従動側部材との連結状態が解除されてしまうのを防止する構成としては、従動側部材が挿嵌される駆動側部材の挿嵌部に係合部を設けた構成（例えば、特許文献４）、あるいは両部材の挿嵌部に軟質材料を配置した構成（例えば、特許文献５）がある。
さらに、多色画像を形成可能な画像形成装置を対象として、多色画像が転写される転写材を搬送する転写ベルトに対する転写位置が温度変化により異なるのを防止するために、露光手段を支持するフレームと露光後の作像行程を実施する各種部材を装備したユニットを支持するフレームと搬送ベルトが掛け回されているローラのそれぞれを、温度変化による転写位置変化を相殺できる線膨張係数に設定した構成がある（例えば、特許文献６）。
【００１７】
【特許文献１】
実開平５−５９０６３号公報（段落「００１５」欄、図１）
【特許文献２】
特開２００１−５０３７１号公報（段落「００２５」欄、図１）
【特許文献３】
特開平１０−３１８１３０号公報（段落「００１８」欄、図２）
【特許文献４】
特開平１１−９４０５５号公報（段落「００１４」欄、図１）
【特許文献５】
特開平１０−７１４１７号公報（段落「００１１」欄、図１）
【特許文献６】
特開平８−６２９２０号公報（段落「００３２」欄）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の構成では、熱膨張時での形状変化が吸収できるものの、駆動側と従動側との密着状態を維持することができずに連動関係が妨げられる虞がある。
特許文献２の構成では、双方の熱膨張率が殆ど同じであるので両部材の熱膨張量を同じにすることができる反面、外径の変化は否めないことから周速変化を防止することができない虞がある。
特許文献３の構成では、熱膨張を積極的に利用して動力の断接制御ができるようにしているだけで、外径変化への対策には関係しないものである。
特許文献４の構成では、駆動側部材に係合部を設ける加工が必要となることでコスト上昇は否めず、また、特許文献５の構成では、軟質材料の変形を利用して駆動側および従動側部材を密着させているものの、軟質材料の熱膨張が許容度を超えた場合には従動側部材の外径変化が発生してしまう虞がある。
特許文献６の構成では、転写材に対する転写位置、つまり多色画像形成時での色重ね位置が温度により変化するのを各部材の支持部同士で相殺するようになっているものの、動力伝達装置の対象となる転写ベルトとこれに動力を伝達する部材との間での熱膨張に関する不具合を解消するようにはなっていない。
【００１９】
本発明の目的は、動力伝達対象となる駆動側および従動側との間で発生する熱伝達による熱膨張により動力伝達経路中に位置する部材の形状変化が原因する速度変化防止できる構成を備えた動力伝達装置および画像形成装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、駆動側に設けられている回転駆動伝達体が駆動源の出力軸に挿嵌されて連動する構成とされている動力伝達装置において、上記回転駆動伝達体は、線膨張係数が上記出力軸よりも小さく設定され、該回転駆動伝達体と上記出力軸との挿嵌部の間には上記駆動源からの熱伝達により発生する熱応力歪みを緩和するための仲介部材が設けられており、該仲介部材には、放熱手段が設けられていることを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の発明は、上記放熱手段は、仲介部材の一部に設けられた放熱板とこの放熱板に設けられている放熱フィンとで構成されていることを特徴としている。
【００２３】
請求項３記載の発明は、上記放熱手段は、仲介部材の前記駆動源側の端部であって前記出力軸に略垂直に立設された放熱板と、この放熱板の前記駆動源と対向する側に放熱フィンが設けられている構成であることを特徴としている。
【００２４】
請求項４記載の発明は、上記仲介部材は上記出力軸および回転駆動伝達体にそれぞれ挿嵌されて配置され、該挿嵌位置において仲介部材の外周面と上記回転駆動伝達体の内周面とは同じ勾配のテーパ部で構成され、該テーパ部同士は、軸方向に押圧する手段により周方向での相対位置が常時固定されていることを特徴としている。
【００２５】
請求項５記載の発明は、上記仲介部材は上記出力軸との間の挿嵌位置に該出力軸側に形成されたテーパ面と同じ勾配を持つテーパ面が形成され、該テーパ面同士は軸方向に押圧する手段により周方向での相対位置を常時固定されていることを特徴としている。
【００２６】
請求項６記載の発明は、上記回転駆動伝達体は、線膨張係数（α）が、１０×１０ ^−６／℃以下に設定され、上記出力軸の線膨張係数は上記回転駆動伝達体の線膨張係数よりも大きく設定されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項７記載の発明は、上記仲介部材は、上記回転駆動伝達体および出力軸の熱伝導率よりも小さく設定されていることを特徴としている。
【００２８】
請求項８記載の発明は、上記回転駆動伝達体には、放熱手段が設けられていることを特徴としている。
【００２９】
請求項９記載の発明は、上記放熱手段は、上記回転駆動伝達体の一部に設けられた放熱板とこの放熱板に設けられた放熱フィンとで構成されていることを特徴としている。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９のうちの一つに記載の動力伝達装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る動力伝達装置が適用される画像形成装置を示しており、同図に示す画像形成装置は転写ベルトの展張面に平行して色毎の画像を形成可能な作像部が並置されたタンデム方式のプリンタであるが、本発明では、これに限らず、複写機やファクシミリ装置あるいは印刷機なども対象となること勿論である。
【００３３】
図１において、画像形成装置１は、画像形成処理部Ａを境にして上部には原稿読み取り部Ｂが、下部には給紙部Ｃがそれぞれ配置されている。
画像形成処理部Ａには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの色分解色毎の静電潜像を形成可能な潜像担持体としての感光体ドラム（便宜上、符号として用いる数字の後に上記色の意味を示すアルファベットの頭文字を添付する）２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２ＢＫが配置されており、これら各感光体ドラムは色毎に画像ユニットを構成している。
【００３４】
各画像ユニットには、感光体ドラム（便宜上、シアン用感光体ドラム２Ｃを対象として構成を説明する）の周囲に帯電行程を実行する帯電装置３Ｃ、書込装置ＬＰ、現像装置４Ｃ、クリーニング装置５Ｃがそれぞれ配置されている。
【００３５】
各画像ユニットは、１次転写装置に相当する中間転写装置６に感光体ドラムの周面の一部を対面させている。
【００３６】
中間転写装置６は、各画像ユニットの感光体ドラム２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ、２ＢＫに形成されたトナー像を順自重畳転写する１次転写装置であり、各画像ユニットに展張面の一つが対向する転写ベルト６Ａを備えている。転写ベルト６Ａは、複数のローラに掛け回されて各画像ユニットにおける感光体ドラムに接触することができるようになっている。
転写ベルト６Ａにおける画像ユニットと反対側には、転写バイアスを印加するバイアスローラ６Ｂが転写ベルト６Ａに接触した状態で配置されており、バイアスローラ６Ｂからの転写バイアスにより転写ベルト６Ａ上に各画像ユニットで形成されたトナー像を重畳転写されるようになっている。
【００３７】
転写ベルト６Ａが掛け回されているローラの一つには、給紙部Ｃから繰り出される記録媒体Ｓに対して重畳転写されたトナー像を一括転写する２次転写装置７が対向して配置されている。
２次転写装置７は転写ローラで構成されており、給紙部Ｃから繰り出された記録媒体Ｓを転写ベルト６Ａと共に挟持搬送しながら重畳されているトナー像を記録媒体に一括転写するようになっている。
【００３８】
２次転写を終えた記録媒体Ｓが移動する位置には、定着装置８に向けて記録媒体Ｓを搬送するための搬送装置９が設けられている。搬送装置９は、一対のローラに掛け回された搬送ベルトを備えて構成されている。
【００３９】
本実施形態では、定着装置８が熱源を内蔵した定着ローラ８Ａと加圧ローラ８Ｂとを備えた熱ローラ定着方式を採用した構成とされており、導入さえる記録媒体を挟持搬送しながら加熱・加圧することによりトナーを融解・浸透させて記録媒体Ｓに定着させるようになっている。定着後の記録媒体Ｓは排出ローラ１０によって図示しないトレイなどの排出部に向けて搬送される。
【００４０】
給紙部Ｃには、２次転写装置７に記録媒体Ｓが到達する前の位置にレジストタイミングを設定するためのレジストローラ１４が設けられている。記録媒体Ｓの搬送路としては、給紙部Ｃからのものだけでなく、装置筐体に対して起倒可能に設けられた手差しトレイ１５からの搬送路も含まれ、手差しトレイ１５からの搬送路にも搬送ローラ（便宜上、符号１３’で示す）が設けられ、この搬送路の末端はレジストローラ１４の配置位置に連続している。
【００４１】
図１において符号Ｂで示した原稿読み取り部Ｂには、自動原稿給送装置（ＡＤＡＦ：オートドキュメントフィーダ）１９および原稿読み取り装置２０が備えられている。
ＡＤＦ１９は、周知の一枚送りが可能な自動原稿給送機構を備えた装置であり、原稿読み取り装置２０は、ＡＤＦ１９により繰り出された原稿を照明するランプ２０Ａ、原稿からの反射光を読み取り素子２０Ｂに向けて導く複数の反射鏡２０Ｃおよび結像光学系２０Ｄを備えている。読み取り素子２０Ｂは図２に示すように読み取り制御部２０Ｂ１を介して出力を制御部１６に出力できるようになっている。
【００４２】
原稿読み取り装置２０は、照明ランプ２０Ａおよび反射鏡２０Ｂが原稿の幅方向と直交する方向に相当する副走査方向に移動することで原稿前面の読み取り走査を行う構成であり、副走査方向に移動させるための動力伝達部の構成が図２以降に示されている。
図２は、動力伝達部の構成を示す模式図であり、、同図には、動力伝達部に用いられる駆動源に相当するモータとこれの出力軸に設けられているプーリとの関係が示されている。
【００４３】
図２において、モータ３０の出力軸３０Ａにはその軸端側からプーリ３１が挿嵌されて取り付けられるようになっている。
出力軸３０Ａおよびプーリ３１の挿嵌部には出力軸３０Ａ側からの熱伝達によりプーリ３１に発生する熱応力歪みを緩和するための構成が設けられている。図２において熱応力歪みを緩和する構成として、出力軸３０Ａ側の挿嵌部である軸端側外周面に形成されているテーパ部３０Ａ１とプーリ３１側の挿嵌部である軸挿通孔の内面に形成されているテーパ面３１Ａとが備えられている。
【００４４】
テーパ部３０Ａ１とテーパ面３１Ａとは同じ勾配を有しており、これらテーパ部３０Ａ１とテーパ面３１Ａとは、出力軸３０Ａの軸端側から挿入されてこれらテーパ部３０Ａ１およびテーパ面３１Ａを軸方向に押圧する手段としての圧縮バネ３２により互いに密着し、周方向での相対位置が常時固定されるようになっている。この場合の常時固定とは、テーパ部３０Ａ１とテーパ面３１Ａとの周方向での任意位置、つまり同じ位置が常に対向している関係を意味する。従って、テーパ部３０Ａ１とテーパ面３１Ａとは連動する際に周方向での任意位置がずれることがなく、殆ど一体化された状態で連動回転することができるようになっている。
【００４５】
出力軸３０Ａは、炭素綱（ＳＣ４５）が用いられ、その線膨張係数が１０．７×１０^−６／℃程度に設定され、これに対して、プーリ３１は、エンジニアセラミックが用いられて線膨張係数が３〜８×１０^−６／℃程度あるいは、０．４×１０^−６／℃というように、出力軸３０Ａのそれよりも低い値に設定されている。
【００４６】
図２において出力軸３０Ａの軸端にはピン３３が挿通保持されており、ピン３３のモータ３０に対向する側の端面にはワッシャ３４が挿嵌されて押圧手段である圧縮バネ３２が位置決めされており、さらに、ピン３３には、その長手方向両端にリング部材３５が嵌合させてある。
リング部材３５は、カップ状の断面形状をなし、プーリ３１側の端縁がプーリ３１の端面に対向している。
圧縮バネ３２はピン３３により出力軸３０Ａの軸方向移動を阻止されているワッシャ３４に当接して形状復元力を生起させ、その形状復元力、いわゆる反撥力をプーリ３１に作用させることでテーパ面３１Ａとテーパ部３０Ａ１とが軸方向に押圧されて密着し、周方向での相対位置を常時固定させるようになっている、本実施形態は以上のような構成において、モータ３０が発熱した場合にその熱が出力軸３０Ａを介してプーリ３１に伝わる。
出力軸３０Ａおよびプーリ３１が熱膨張すると挿嵌部に隙間が生じることもあるが、本実施形態では挿嵌部に形成されているテーパ部３０Ａ１およびテーパ面３１Ａ同士が圧縮バネ３２によって常時密着する習性を付与されているので、挿嵌部でのテーパ部３０Ａ１，テーパ面３１Ａが軸方向で位置ずれした場合でも周方向での相対位置は常に一致した関係を維持される。しかも、出力軸３０Ａおよびプーリ３１の挿嵌部に同じ勾配のテーパを設けることで出力軸の軸方向での熱容量が異なり、これにより大量の熱が伝わる位置であるモータ３０側と軸端側とで温度勾配を急峻な変化としないようにできるので、プーリ３１の形状変化も効率よく抑えられることになる。
【００４７】
プーリ３０の線膨張係数の設定に関しては、発明者が実験により次の結果を確認している。
モータ３０の温度は、冬期の朝などの低温時に５℃程度から高温時には８０℃以上に達する。このため、プーリ３０の外径を１０φとした場合の外形の寸法差は温度差７５℃であるので、Δｄ＝０．４μｍ、周速差は０．００４％という結果を得た。この結果は、後述する真鍮（黄銅）をプーリの材料として用いた場合と比較すると顕著となる。つまり、真鍮製のプーリでは、線膨張係数が１７．５×１０^−６／℃であるので、上記温度差の場合の外径寸法差Δｄ＝１３．１μｍとなり、周速差に関しては、０．１３パーセントと上述した本実施形態でのプーリ３０を用いた場合の約３３倍となる。
【００４８】
本実施形態では、プーリ３０を線膨張係数が出力軸３０Ａよりも低くなるように設定しているので、温度変化による外径寸法差を抑えて速度変化を抑えることができる。
また、本実施形態では、出力軸３０Ａとプーリ３１との挿嵌部は圧入ではなく、軸方向への押圧による密着構造であるので、圧入した場合の温度変化によって発生しやすい応力歪1みによる空転現象も防止でき、クリープの発生を殆どない状態に維持することが可能となる。しかも、プーリの線膨張係数を出力軸よりも低くすると共に、温度差による熱膨張時での径方向での膨張変形が生じた場合に軸方向で外周面がずれることができるので、プーリ自体が円錐形状に変形することが抑えられ、これによりベルトなどの掛け回されている部材の斜行や脱落さらには破損などが解消できることになる。
【００４９】
一方、上述した挿嵌構造がテーパ部３０Ａ１とテーパ面３１痕が軸方向に押圧されることで密着しているので、径方向での寸法差による圧入と違って、熱膨張により径方向の変形が生じた場合でも挿嵌部での内部応力の影響による破損を生じることがない。特に、圧入に依存しない構成であるので、プーリ３１を交換する際の着脱性を向上させることができる。
【００５０】
本実施形態では、図２に示したテーパ部３０Ａ１とテーパ面３１Ａとの密着状態を維持するための構成として、図３に示す構成とすることも可能である。
図３に示す構成は、図２に示した圧縮バネに代えて、波形ワッシャ（便宜上、符号３２’で示す）を用いている。波形ワッシャ３２’を用いた場合においても反撥力をプーリ３１に作用させることでテーパ部３０Ａ１とテーパ面３１痕の密着性を確保することができ、これにより、図２に示した構成と同様な機能を得ることができる。
【００５１】
次に、動力伝達部での熱応力緩和のための構成について説明する。
図４に示す熱応力緩和のための構成は、出力軸３０Ａとプーリ３１との挿嵌部に熱応力歪みを緩和するための仲介部材３６を設けたことを特徴としている。なお、図４以降の図において、図２，３に示した部材と同じものは同符号により示し、その説明は省く。
図４において、モータ３０の出力軸（便宜上、符号３０Ａ’で示す）は、軸丹間での外径が同じストレートシャンク状をなしている。
出力軸３０Ａ’には仲介部材３６が圧入されて固定され、仲介部材３６にはプーリ（便宜上、符号３１’で示す）が圧入されて挿嵌されている。
仲介部材３６は、ゴム、エラストマあるいは樹脂などを用いたきわめて薄い弾性材料で構成されている。
【００５２】
このような構成においては、プーリ３１’が図２に示した場合と同様にエンジニアセラミックで構成され、出力軸３０Ａ’も図２に示した場合と同様に炭素鋼（ＳＣ４５）が用いられており、モータ３０からの熱が出力軸３０Ａ’に伝わった場合、仲介部材３６にも伝熱する。仲介部材３６は、薄い弾性材料で構成されているので、出力軸３０Ａ’が熱膨張した場合の変形を受けると内部応力を軸方向で均等に分散させて軸方向で均等に収縮変形する。これにより、プーリ３１に対しては、局部的な集中荷重を発生させることがないので、局部的な荷重が作用した場合のようにプーリ３１の破損を防止することができ、しかも外径変化を抑制できることでプーリ３１の周速を変化させることがない。
【００５３】
次に、請求項４記載の発明に係る実施形態の主要部について図５を用いて説明する。
図５に示す構成では、出力軸に挿嵌される仲介部材の外周面とこれに挿嵌されるプーリの内周面とに同じ勾配のテーパを設けたことを特徴としている。なお、図５において、図２に示した構成部材と同じものは同符号により示してある。
図５において、モータ３０の出力軸（便宜上、符号３０Ａ’で示す）は、図４に示した場合と同様に、ストレートシャンク状をなしており、その外周面には仲介部材（便宜上、符号３６’で示す）が圧入されている。
仲介部材３６’は、出力軸３０Ａ’に挿嵌される内周面は同一内径で形成され、外周面はテーパ面３６Ａ’とされ、これに挿嵌されるプーリ３１０は、内周面が仲介部材３６’の外周面と同じ勾配を有するテーパ面３１０Ａで形成されている。
【００５４】
本実施形態は以上のような構成であるから、出力軸３０Ａ’に対して仲介部材３６’が圧入されて挿嵌され、仲介部材３６’に対してはプーリ３１０が圧縮バネ３２により軸方向に押圧される。これにより、プーリ３１０のテーパ面３１０Ａが仲介部材３６’のテーパ面３６Ａ’に密着することになり、図２に示した場合と同様な作用を発揮することができる。
【００５５】
本実施形態で用いられる部材の特性は次の通りである。
仲介部材３６’は、熱伝導率が出力軸３０Ａ’として用いられる炭素綱（ＳＣ４５）の熱伝導率である８４ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも低い０．２ワット毎メートル毎ケビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）程度の材料が用いられ、この材料としては、エポキシ樹脂などが用いられる。さらに、ヒートサイクルによるクリープ変形の少ない材料が用いられ、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、シリカ（ＳｉＯ_２）等の無機セラミックフィラーを重合した樹脂材料（熱伝導率は０．９６ワット毎メートル毎ケビン（Ｗ／ｍ・Ｋ）と比較的高くなるが、エポキシ樹脂に重合したもののなかで最高（上限）となる）などが好ましく、非弾性体が用いられる。弾性体としない理由は、弾性体であると、回転方向のトルクによりねじれの弾性変形が生じるためである。
図５に示した出力軸３０Ａ’は、ストレートシャンク状をなしているが、これに代えてテーパシャンク状とすることも可能であり、この場合には、仲介部材３６’の内面形状も同じ勾配のテーパ面とする。要は、出力軸３０Ａ’と仲介部材３６’とが圧入などにより一体化される形状であれば良いことになる。
【００５６】
本実施形態においては、出力軸３０Ａ’がストレーとシャンク状をなしている場合、通常のモータの出力軸をそのまま用いることができるので、特殊な形状加工をしなくて済む。
【００５７】
図６および図７は、請求項４記載の発明における特徴部および請求項５記載の発明に係る実施形態を示しており、本実施形態では、圧縮バネ３２による押圧対象を異ならせている。
図６に示されている構成においては、図２に示した出力軸（便宜上、図２において示した符号３０Ａを用いる）は軸端側の外周面にテーパ部３０Ａ１が形成されており、これに挿嵌される仲介部材３６０は、内面が出力軸３０Ａ側のテーパ面３０Ａ１と同じ勾配を有するテーパ部３６０Ａを形成されている。仲介部材３６０の外周面は軸方向で同一形に形成され、この外周面に挿嵌されるプーリ（便宜上、図４に用いた符号３１’で示す）は、圧入されて挿嵌されるようになっている。
【００５８】
圧縮バネ３２は、仲介部材３６０の軸方向端面を押圧するようになっており、これにより、仲介部材３６０と一体化されているプーリ３１’は、出力軸３０Ａと仲介部材３６０を介して密着した状態を維持される。出力軸３０Ａと仲介部材３６０とは圧入ではない係合関係であるので、出力軸３０Ａの熱が仲介部材３６０に伝わり仲介部材３６０が熱膨張した場合でも圧縮バネ３２の押圧によりテーパ面同士が密着しているので、連動関係が維持されることになる。
図７に示されている構成では、圧縮バネ３２がプーリ３１’の軸方向端面を押圧するようになっており、この構成においても図６に示した構成と同様な作用が得られる。
【００５９】
次に請求項１乃至３記載の発明に係る実施態様について図８を用いて説明する。
図８に示す実施形態は、プーリに放熱構造が設けられていることを特徴としている。
図８においてモータ４０の出力軸４０Ａは、軸端までの外径が同一のストレートシャンク状をなし、その外周面には仲介部材（便宜上、図４で用いた符号３６で示す）が圧入され、さらに仲介部材３６の外周面にはプーリ４１が圧入されている。
【００６０】
プーリ４１におけるモータ４０側の端面には、放熱構造が設けられており、放熱構造は、プーリ４１の端面の一部に設けられた放熱板４１Ａと放熱板４１Ａの周方向に沿って複数設置されている放熱フィン４１Ｂとを備えている。
【００６１】
放熱構造は出力軸４０Ａの軸方向でモータ４０からの熱が最も速く伝わる位置に設けられており、これによりモータ４０からの熱が蓄熱することなく放散されるようになっている。
【００６２】
放熱フィン４１Ｂは、放熱板４１Ａの板面から直立しているが、板面の径方向に対して湾曲した状態で固定されており、プーリ４１の回転時にその周辺部で渦流を発生されるようになっている。
【００６３】
本実施形態では、放熱構造がプーリ４１におけるモータ４０側に設けられているので、放熱面積を大きくした状態で放熱することができる。しかもプーリ４１が回転した場合には、放熱フィン４１Ｂが周辺部で渦流を発生させることができるので、モータ４０に対して新規な冷却用空気を接触させることができる。この結果、発熱源であるモータ４０および伝熱により蓄熱する箇所である部分の放熱効果を高めることができるので、出力軸４０からプーリ４１に至る熱伝導路を空冷して熱膨張を抑えることができる。
【００６４】
図９は、図８に示した構成を対象として請求項１乃至３に記載の発明の特徴部を説明するための図であり、同図に示す構成は、放熱構造を仲介部材に設けたことを特徴としている。
この構成においては、仲介部材４２におけるモータ４０側の端面に放熱構造が設けられており、放熱構造は、図８に示した場合と同様に、放熱板（便宜上、符号４２Ａで示す）と放熱フィン（便宜上、符号４２Ｂで示す）とが備えられている。
【００６５】
本実施形態においても、図８に示した構成の場合と同様に、放熱板４２Ａの放熱面積を利用した放熱に加えて、放熱フィン４２Ｂによる周辺部での渦流発生によって放熱効果を高めると共にモータ４０に対する冷却を行うことができる。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１乃至３記載の発明によれば、仲介部材に放熱構造が設けられ、該放熱構造が仲介部材の一部に設けられた放熱板と放熱フィンで構成されているので、仲介部材に伝わった熱を効率よく放散してプーリに伝えないようにすることができる。これにより、プーリに伝わる熱の伝導を抑えたことになり、プーリの熱膨張による形状変化が原因する周速変化を防止することが可能となる。しかも、放熱フィンによる周辺空気の渦流発生によりモータへの新規な冷却空気の供給が行えるので、モータを発熱源とした場合の伝熱経路全ての部材の温度上昇を防止して熱膨張による形状変化が原因する周速の変化を防止することが可能となる。
【００６７】
請求項４および５記載の発明によれば、連動可能なプーリと出力軸との挿嵌部に設けられた熱応力歪みを緩和するための仲介部材が設けられ、該仲介部材が上記プーリの挿嵌部との間あるいは仲介部材と出力軸との挿嵌部との間で同じ勾配を有するテーパ部を備え、該テーパ部同士が軸方向に押圧されることにより周方向での相対位置を常時固定されているので、熱膨張による形状変化が生じた場合でもテーパ面およびテーパ部同士が密着した状態を維持することができる。これにより、出力軸とプーリとの動力伝達は維持されることになり、速度変化を防止することが可能となる。
【００６８】
請求項６記載の発明によれば、プーリの線膨張係数を特定することにより、プーリへの熱伝達時での熱膨張を抑えて形状変化を防止することができ、これにより周速を安定した状態に維持することが可能となる。
【００６９】
請求項７記載の発明によれば、プーリと出力軸との間に配置されている仲介部材の熱伝導率がプーリおよび出力軸のそれよりも小さく設定されているので、出力軸側からプーリに向けた熱伝達が抑えられて、仲介部材内で均等に分散されることになるので、プーリの軸方向での形状変化が防止されることが可能となり、例えば、ベルトが掛けられているときには、ベルトの斜行や脱落が防止されることになる。
【００７０】
請求項８および９記載の発明によれば、プーリに放熱構造が設けられ、該放熱構造がプーリの一部に設けられた放熱板と放熱フィンで構成されているので、プーリの蓄熱を放熱面積の拡大により効率よく放散して熱膨張による形状変化を防止することが可能となる、しかも、放熱フィンが回転するとその周辺部の空気に渦流が発生するので、モータに対して新規な冷却空気を接触察せ流ことにより発熱源での温度上昇をも抑えることが可能となり、熱膨張の原因部材を含めた熱伝導路中に位置する部材全ての温度上昇を抑えて熱膨張により形状変化を防ぐことが可能となる。
【００７１】
請求項１０記載の発明によれば、動力伝達装置を用いた場合に駆動源からの発熱による動力伝達部材の熱膨張が原因してその部材の形状変化を来した場合の速度変化を防止することができるので、画像の位置ずれや走査誤差等を防止して画像形成精度を低下させないようにすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る実施例による画像形成装置を示す模式図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に用いられる動力伝達装置に関する請求項１記載の発明の実施形態を説明するための模式図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図３】図２に示した動力伝達装置の構成の一部変形例を示す模式図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図４】請求項３記載の発明の実施形態を説明するための模式図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図５】請求項４，６，７記載の発明の実施形態を説明するための模式図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図６】請求項５記載の発明の実施形態を説明するための模式図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図７】請求項６記載の発明の実施形態を説明するための模式図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図８】請求項８，９記載の発明の実施形態を説明するための模式図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図９】請求項１０，１１記載の発明の実施形態を説明するための模式図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は、（Ａ）中、符号（Ｂ）で示す方向の矢視図である。
【図１０】動力伝達装置の一例を示す模式図である。
【図１１】動力伝達装置に用いられる出力軸とこれに挿嵌される回転体の挿嵌用寸法関係を説明するための模式図である。
【図１２】動力伝達装置での発熱源からの熱伝達状態を説明するための模式図である。
【図１３】図１２に示した熱伝達による不具合の一例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１画像形成装置
３０，４０モータ
３０Ａ、３０Ａ’、４０Ａ出力軸
３０Ａ１テーパ部
３１，３１’、３１０，４０プーリ
３１Ａ、３１０Ａテーパ面
３２、３２’ 押圧手段となるバネ
３６，３６’、３６０仲介部材
３６Ａ’、３６０Ａテーパ面
４１Ａ、４２Ａ放熱板
４１Ｂ、４２Ｂ放熱フィン

Claims

駆動側に設けられている回転駆動伝達体が駆動源の出力軸に挿嵌されて連動する構成とされている動力伝達装置において、
上記回転駆動伝達体は、線膨張係数が上記出力軸よりも小さく設定され、該回転駆動伝達体と上記出力軸との挿嵌部の間には上記駆動源からの熱伝達により発生する熱応力歪みを緩和するための仲介部材が設けられており、
該仲介部材には、放熱手段が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
請求項１記載の動力伝達装置において、
上記放熱手段は、仲介部材の一部に設けられた放熱板とこの放熱板に設けられている放熱フィンとで構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
請求項１記載の動力伝達装置において、
上記放熱手段は、仲介部材の前記駆動源側の端部であって前記出力軸に略垂直に立設された放熱板と、この放熱板の前記駆動源と対向する側に放熱フィンが設けられている構成であることを特徴とする動力伝達装置。
請求項１乃至３のうちの一つに記載の動力伝達装置において、
上記仲介部材は上記出力軸および回転駆動伝達体にそれぞれ挿嵌されて配置され、該挿嵌位置において仲介部材の外周面と上記回転駆動伝達体の内周面とは同じ勾配のテーパ部で構成され、該テーパ部同士は、軸方向に押圧する手段により周方向での相対位置が常時固定されていることを特徴とする動力伝達装置。
請求項４記載の動力伝達装置において、
上記仲介部材は上記出力軸との間の挿嵌位置に該出力軸側に形成されたテーパ面と同じ勾配を持つテーパ面が形成され、該テーパ面同士は軸方向に押圧する手段により周方向での相対位置を常時固定されていることを特徴とする動力伝達装置。
請求項１乃至５のうちの一つに記載の動力伝達装置において、
上記回転駆動伝達体は、線膨張係数（α）が、１０×１０ ^−６／℃以下に設定され、上記出力軸の線膨張係数は上記回転駆動伝達体の線膨張係数よりも大きく設定されていることを特徴とする動力伝達装置。
請求項１乃至６のうちの一つ記載の動力伝達装置において、
上記仲介部材は、上記回転駆動伝達体および出力軸の熱伝導率よりも小さく設定されていることを特徴とする動力伝達装置。
請求項１乃至７のうちの一つに記載の動力伝達装置において、
上記回転駆動伝達体には、放熱手段が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
請求項８記載の動力伝達装置において、
上記放熱手段は、上記回転駆動伝達体の一部に設けられた放熱板とこの放熱板に設けられた放熱フィンとで構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
請求項１乃至９のうちの一つに記載の動力伝達装置を用いることを特徴とする画像形成装置。