JP4387110B2 - 駆動伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、またはこれらの複合機、あるいは、印刷機等、駆動源に接続され、取り出し可能なユニットを有する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、画像形成装置内のユニット側と本体側との間に駆動ギヤ連結が有り、ユニットの交換が生じ得る構成のものがある。
図１２は複写機において駆動連結を有する交換可能なユニットを説明するための概要図である。
同図において符号５００は複写機、５０１Ａ〜Ｄは感光体ユニット、５０２は中間転写ベルトユニット、５０３は給紙ユニット、５０４は定着ユニットをそれぞれ示す。
【０００３】
同図において太線で示した取り出し可能なユニット、すなわち、感光体ユニット５０１Ａ〜Ｃ、中間転写ベルトユニット５０２、給紙ユニット５０３、定着ユニット５０４は、ユニットの本体側から駆動力の伝達を受けて、何らかの被駆動部材、たとえば感光体ドラム、各種ローラ等、が回転駆動される構成になっている。これらは、本体側との駆動連結部に駆動力がかかる構成であって、駆動を停止しても取り出すとき大きな抵抗を示す可能性のある交換可能なユニットである。感光体ユニット５０１Ｄは、他の感光体ユニットと一部条件が異なり、駆動モータとの間にクラッチが介在しているため取り出しにおいても大きな抵抗を示さない例として示した。
【０００４】
画像形成装置に限らず、例えば、印刷装置では、インク供給ローラ群などはローラ間の相対位置が重要であるため、取り出しが必要な部分はローラユニットとして纏めて移動させるようになっているので、同様な問題を有し、本発明の適用対象になり得る。
【０００５】
上記した駆動連結部で、駆動側とユニット側の互いのギヤが負荷のため動かない構成になっていると、ユニットが取り外しにくくなり、しかも、敢えて取り出したユニットを再度挿入する場合、もしくはその代わりに新品ユニットを挿入する場合、ギヤの歯先同士が当たったり、互いのギヤが乗り上げたりして挿入不能になる。従来、このような駆動連結部には、ギヤ揺動機構が設けられ本体側駆動ギヤをユニット挿入時に待避させギヤ歯先同士の接触等を無くしていた(例えば、特許文献１ 参照。)。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１４０８５７号公報（第５頁、第５図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ギヤ揺動機構を設けるにはユニット脱着時にユニットを覆うカバー等に連動して回転移動や、スラスト移動などの揺動機構を作動させる為のリンク機構が必要で、部品数増加によるコスト上昇が避けられない。また、リンク機構を設けるスペースが必要で、画像形成装置の小型、低コスト化の妨げになる機構であった。
本発明はこの問題を解決し、図１２において太線で示したような各ユニットに適用しうる駆動伝達装置を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、正逆回転可能な駆動モータを有する本体と、該駆動モータの正転により駆動力の伝達を受ける本体側ギアと、該本体側ギアに噛み合って駆動力の伝達を受け被駆動部材に駆動力を伝達するユニット側ギアを有する前記本体に着脱可能なユニットと、からなる駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記被駆動部材までの駆動伝達機構中に、前記本体側ギアの１ピッチ分以上のバックラッシュを有する緩結合を有し、前記駆動モータの正転による駆動が停止した後、該駆動モータを所定の回動角、もしくは所定の時間、逆転させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータの正転による駆動が停止した後、逆転を開始する前に所定の時間の待機時間をおくことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の駆動伝達装置において、
前記駆動モータの逆転時に与えるトルクは、前記被駆動部材を駆動するのに要するトルクより小さいことを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１または２に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記本体側ギアの間の駆動伝達系に、逆転に対するトルクリミッタを入れ、該トルクリミッタのトルク上限値は、前記被駆動部材を駆動するのに要するトルクより小さいことを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記本体側ギアの間にタイミングベルトによる連結を含むことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記タイミングベルトの駆動側プーリ部分に設けられていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記本体側ギアの直前に設けられていることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記ユニット側ギアの直後に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記ユニットの取り出し方向は、前記本体側ギアの軸方向であることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記ユニットの取り出し方向は、前記ユニット側ギアが前記本体側ギアを通常の駆動方向とは逆の方向に回動させる横方向であって、前記バックラッシュは、前記ユニットの取り出しによって前記本体側ギアが回動される被回動角度以上であることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、従動側の２個のリブ部に対する駆動側の２本の爪の当接によるものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、駆動側の２個のリブ部に対する従動側の２本の爪の当接によるものであることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、駆動側の２本の爪と、従動側の２本の爪との当接によるものであることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されている定着ユニットを特徴とする。
【００１３】
請求項１５に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されている感光体ユニットを特徴とする。
請求項１６に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されている中間転写ベルトユニットを特徴とする。
請求項１７に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されている転写紙搬送ベルトユニットを特徴とする。
請求項１８に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されている給紙ユニットを特徴とする。
請求項１９に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されている複写機を特徴とする。
【００１４】
請求項２０に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されているプリンタを特徴とする。
請求項２１に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されているファクシミリを特徴とする。
請求項２２に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されているプロッタを特徴とする。
請求項２３に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されている複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびプロッタのうちの２つ以上の機能を有する複合機を特徴とする。
請求項２４に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されている画像形成装置を特徴とする。
請求項２５に記載の発明では、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置を有する印刷装置を特徴とする。
【００１５】
【実施形態】
以下に実施形態に従って本発明を説明する。
図１は本発明を画像形成装置の定着ユニットに適用した実施形態を示す図である。
同図において、符号４は駆動部材としての駆動輪、５は従動部材としての従動ギア、６はアイドラギア、７は定着駆動ギア、８は被駆動部材としての定着ローラ、９は加圧ローラ、１０は加圧ローラを保持する軸受けをそれぞれ示す。
この構成においては従動ギア５は本体側に位置固定の本体側ギアであり、アイドラギアはユニットの移動と共に移動するユニット側ギアである。
【００１６】
破線で示した駆動モータは、直接、もしくは、必要があれば図示しないカップリングを介して、駆動輪４に駆動力を伝える。駆動輪４には２個の爪４１、４２が有り、従動ギア５に設けられたリブ部５１、５２の側面を加圧することで駆動伝達が行われる。
従動ギア５はアイドラギア６を介して定着駆動ギア７に連結されており、駆動モータの駆動力は定着ローラ８と加圧ローラ９を駆動できるようになっている。
アイドラギア６と定着駆動ギア７からなる駆動系および、定着ローラ８、加圧ローラ９、軸受け１０からなる定着部は定着ユニットとして一体化されている。
【００１７】
図２は図１の矢印Ａ方向から見た従動ギアと定着ユニットの相対関係を示す図である。同図（ａ）は駆動力を受けているときの図、同図（ｂ）〜（ｄ）は定着ユニット取り外しの過程を示す図である。
同図において、符号５−ａ、６−ａ、８−ａはそれぞれ対応するギアないしローラの駆動時における回転方向を示す。符号２０は定着ユニット、矢印Ｂは定着ユニット取り外しのときの移動方向、すなわち、引き出し方向をそれぞれ示す。
ギア、あるいはローラ等の、通常の動作における回転方向を正転方向あるいは順方向と呼び、その反対の回転方向を逆転方向と呼ぶ。また、矢印Ｂのように、ユニットの引き出しに伴い、本体側のギアと、ユニット側ギアとの噛み合わせ部に回動を生ずる方向を、ここでは横方向と呼ぶことにする。
【００１８】
装置が正常に動作しているとき、従動ギア５は順方向である矢印５−ａの方向に駆動力を受け、アイドラギア６を順方向である矢印６−ａの方向に回転させる。その結果として、定着ローラ８を順方向である矢印８−ａの方向に回転させる。定着ローラ８は加圧ローラ９から強い圧力を受けているので、回転に対して大きな抵抗力を受けた状態になっている。したがって、駆動力の伝達が停止したとき、慣性力によりわずかにオーバーランするがすぐ停止する。
【００１９】
図３は駆動伝達時における従動ギアとアイドラギアの歯の噛み合い状態を示す図である。
同図において符号Ｔ５は従動ギアの歯、Ｔ６はアイドラギアの歯をそれぞれ示す。
駆動力がかかっているときは従動ギア５の歯Ｔ５の歯面左側と、アイドラギア６の歯Ｔ６の歯面右側が当たって駆動伝達されている。ここで、駆動が停止した場合、定着ローラのわずかなオーバーランによって、両歯面がわずかに離れる場合と、オーバーランが小さすぎて、駆動系の弾性変形の戻りに吸収されてしまって両歯面が離れない場合がある。両歯面が離れない場合は、引き続き歯面間に応力がかかっている場合もある。
【００２０】
この状態から定着ユニット２０を、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように矢印Ｂ方向、すなわち横方向に直線的に引き出す場合を考える。もし、従動ギア５が駆動モータの出力軸に直結であったら、アイドラギア６の歯Ｔ６が従動ギア５の歯Ｔ５に当接し、なおユニット２０を矢印Ｂ方向に動かそうとすれば、歯Ｔ６が矢印６−ａ方向に動くか、歯Ｔ５が矢印５−ａとは逆方向に動かなければならない。しかるに、定着ローラ８は前述のように、加圧ローラ９から大きな圧力を受けていて、回転に対し大きな抵抗力を示す。
【００２１】
他方、従動ギア５が駆動モータの出力軸に直結であれば、歯Ｔ５を動かすと言うことは、駆動モータを動かすことになるが、通常、駆動モータの回転子と出力軸の間には大きな比率の減速器が入るので、逆に、歯Ｔ５から回転子を見ると大きな増速に相当し、わずかな力ではとても回すことができない。
本発明は、このように、ユニットの取り出し方向が、横方向、すなわち、駆動側部材を逆転させる方向、である場合に適用することを主な目的としている。
【００２２】
前記したように、駆動停止時点で、両歯面間になお応力がかかっている場合には、ユニットを図において紙面に垂直な方向、すなわちギアの軸方向（以後単に軸方向と呼ぶ）に移動する場合でも、歯面において大きな抵抗が働く。しかも、取り出したユニットを再び元の位置に取り付けるに当たっても、本体側のギアの位置が自由に動かないので、ユニット側のギアの位置を正確に合わせておかないと、ギアの歯先同士が当たってしまい、うまく収まらなくなる。
本発明は、このように、ユニットの取り出し方向が軸方向である場合に、再取り付けにおける困難さを解消することを更なる目的としている。
【００２３】
本発明は、これらの状態を考慮してなされたものである。すなわち、駆動が停止した時点で駆動輪４を逆転させることが本発明の特徴である。ただし、駆動輪４と従動ギア５の間が通常のギア連結であった場合、定着ローラ８を逆転させずに従動ギア５だけを逆転させることができる量は、ギアのバックラッシュ分のわずかな量にしかならない。それではユニットの取り出し方向が、横方向である場合には問題解決にならない。ユニットの取り出し方向が軸方向である場合は、歯面間にかかっている応力が解消されれば、取り出しに関しては問題の解決になるが、ユニットの再取り付けの難しさに関しては問題の解決にならない。
本発明のもう一つの特徴は、駆動輪４と従動ギア５の間の連結方法にある。
【００２４】
図４は駆動輪の爪と従動ギアのリブ部との関係を示す概略図である。
同図（ａ）は駆動力伝達中の状態を示す図、同図（ｂ）は駆動停止後に駆動輪が逆転した状態を示す図、同図（ｃ）は定着ユニット２０の引き出しに伴いアイドラギアが横方向に移動している状態を示す図である。
同図において符号４１ａ、４２ａはそれぞれの爪の一方の側面、４１ｂ、４２ｂはそれぞれの爪の他方の側面、５１ａ、５２ａはそれぞれのリブ部の一方の側面、５１ｂ、５２ｂはそれぞれのリブ部の他方の側面をそれぞれ示す。符号Ｏ_１は従動ギア５の中心、Ｏ_２はアイドラギア６の中心、Ｐは両ギアのピッチ円の接点、γは爪４１のリブ部５１に対するバックラッシュ角度をそれぞれ示す。符号４−ｂは駆動輪の駆動停止後の逆転方向を示す。
【００２５】
駆動力が伝達されているときは、同図（ａ）に示すように、爪４１、４２の一方の側面４１ａ、４２ａがリブ部５１、５２の一方の側面５１ａ、５２ａにそれぞれ当接して駆動力を伝達している。以後説明を簡略化するため、爪４１とリブ部５１に関する説明で、爪４２とリブ部５２に関する説明も代用する。
駆動が停止した時点で、同図（ｂ）に示すように、駆動輪４は矢印４―ｂで示す方向に逆転を始め、後述の最小角度以上、最大角度以下の範囲回転したところで逆転を停止する。この間、従動ギア５は全く動かない。すなわち、駆動輪４と従動ギア５の間の結合は、通常のギア結合のようにモジュールの１０分の１以下のバックラッシュで逆転に対してすぐ追従するような結合とは違い、後述のようにピッチ円の円周方向にモジュールの数倍、ギアの歯のピッチにして数ピッチ分のバックラッシュを有し、その分、一方の逆転に対して他方が大きな不動範囲を持った結合である。このような結合を便宜上、緩結合と呼ぶ。本実施形態では緩結合が、駆動力伝達方向に関して本体側ギアである従動ギア５の直前にある。
【００２６】
同図（ｃ）に示すように、この状態で定着ユニット２０を矢印Ｂ方向に引き出すと、アイドラギア６は回らないまま引き出される。
従動ギア５とアイドラギア６は、通常、ピッチ円が接するように配置されるので、駆動停止時点におけるアイドラギア６側のピッチ円上の接点をＰとすると、定着ユニット２０引き出し中も、接点Ｐはアイドラギア６の中心Ｏ_２の移動と平行に移動する。
【００２７】
定着ユニット２０の引き出しに伴って、アイドラギア６に噛み合っている従動ギア５は駆動輪４の爪が離れている分、大きな抵抗無く矢印５−ｂで示す方向に回される。
リブ部５１の一方の側面５１ａが再び爪４１の一方の側面４１ａに当たる前に、アイドラギア６が、従動ギア５との噛み合わせから外れれば、定着ユニット２０の取り出しが正常に終了できる。
【００２８】
図５は定着ユニットが引き出される際の従動ギアの回動量を説明するための図である。
同図において符号Ｃ_Ｄは歯先円、Ｃ_ｄは歯底円、Ｃ_ｐはピッチ円、Ｄは歯先円直径、ｄは歯底円直径、ｐはピッチ円直径、Ｏ_２’は定着ユニット引き出し完了時点のアイドラギアの中心、Ｑ’は同上時点の歯先円の接点、ＱはＱ’の移動前の位置をそれぞれ示す。添え字１は従動ギア５に関するもの、２はアイドラギア６に関するものをそれぞれ示す。
ただし、説明を簡単にするため、定着ユニットの移動方向は、両ギアの中心を結ぶ線に直交する方向であるとする。両ギアの中心を結ぶ線を便宜上共軸線と呼ぶ。
【００２９】
ギアのモジュールをｍとすると、歯数Ｎとピッチ円直径ｐ、歯先円直径Ｄの間には、通常のギアの場合モジュールの定義により次の式が成り立つ。
ｐ_１＝Ｎ_１×ｍ、ｐ_２＝Ｎ_２×ｍ （１）
Ｄ_１＝ｐ_１＋２ｍ、Ｄ_２=ｐ_２＋２ｍ （２）
定着ユニットの移動前は、双方のギアのピッチ円が接しており、移動完了時点では、両ギアの歯先円が接した位置である。
よって、定着ユニット移動前の両ギアの中心Ｏ_１Ｏ_２間の距離をＬとし、移動完了時点の両ギアの中心Ｏ_１Ｏ_２’間の距離をＬ’とすると、次の式が成り立つ。
Ｌ=（ｐ_１＋ｐ_２）／２ （３）
Ｌ’＝（Ｄ_１+Ｄ_２）／２ （４）
【００３０】
中心Ｏ_１から見たアイドラギア６の中心の移動角度をα、移動距離をＳとすると、次の式が成り立つ。
ｃｏｓα＝Ｌ／Ｌ’ （５）
Ｓ＝Ｌ’ｓｉｎα （６）
（６）式に、ｓｉｎα＝√（１―ｃｏｓ^２α）の関係と、（１）〜（５）式の関係を入れて整理すると、
Ｓ＝√（４＋２（Ｎ_１＋Ｎ_２）） （７）
が得られる。したがってＳは設計値から簡単に知ることができる。
【００３１】
両ギアの歯先円の接点のうち、アイドラギア６の歯先円Ｃ_Ｄ２上の接点をＱ’とし、この点が移動前にあった筈の位置をＱとする。アイドラギア６は移動によっても回転しないものとすると、線分Ｏ_２’Ｑ’と線分Ｏ_２Ｑは平行になるから、線分Ｏ_２Ｑが両中心を結ぶ共軸線Ｏ_１Ｏ_２’に対する角度は錯角の関係により、角度αになる。アイドラギア６の角度αの回動に対応する従動ギア５の回動角度をβとすると、αとβの関係はギア比に反比例するから、結果的にピッチ円直径の比に反比例する。よって、
β＝α・ｐ_２／ｐ_１＝α・Ｎ_２／Ｎ_１ （８）
従動ギア５がアイドラギア６によって動かされる被回動角度θは
θ＝α＋β （９）
となる。
【００３２】
具体的な数値例を示す。ただし、端数は四捨五入で処理してある。
ｍ＝１とし、従動ギア５の歯数Ｎ_１＝２８、アイドラギアの歯数Ｎ_２＝３２とする。
よって、ｐ１＝２８、ｐ２＝３２、Ｄ_１＝３０、Ｄ_２=３４となる。
（７）式に代入して Ｓ＝１１．１４ を得る。
（６）式に代入して α＝２０．３６°を得る。
（８）式に代入して β＝２３．２３°を得る。
したがって、従動ギアが動かされる被回動角度θは
θ＝α＋β＝２０．３６°＋２３．２３°＝４３．５９°
となる。
【００３３】
上記数値例では、定着ユニット２０を１１．１４ｍｍ移動した時点で従動ギア５とアイドラギア６の噛み合わせが完全に外れ、その間に従動ギア５は逆方向に被回動角度４３．５９°回動されることになる。
したがって、駆動輪４は駆動停止したあと、少なくとも上記被回動角度分の逆転をしなければならない。したがって、逆転の最小角度は上記被回動角度となる。ちなみに、この角度をピッチ円の円周上の長さに換算するとモジュールの１０倍以上、ギアのピッチにして３．４ピッチ分に相当する。
【００３４】
逆転の最大角度は、爪４１の他方の側面４１ｂが、リブ部５１の他方の側面５１ｂに接触するときの角度である。言い換えると、駆動を掛けているときに、爪４１と従動ギア５のリブ部５２との間にあるバックラッシュの角度γに等しい。
ただし、この角度は爪４１の円周方向の長さと、リブ部５１の円周方向の厚さによって定まる値である。実際には逆転の最大角度は、上記条件内において、上記逆転の最小角度より大きければ幾らであっても構わない。
爪４１の円周方向の長さと、リブ部５１の円周方向の厚さは駆動伝達に必要な強度を保証するため、ある程度大きくしておく必要がある。
なお、駆動輪４と従動ギア５に設ける緩結合の構造は、爪とリブ部を逆の関係、すなわち駆動輪４にリブ部、従動ギア５に爪を設けても実質同じである。あるいは、両者とも爪であっても、バックラッシュの大きさが前記被回動角度分を余裕を持って確保できれば同じ機能を発揮できる。
【００３５】
ユニットの取り出し方向がギアの軸方向の場合、ユニットの再取り付けの難しさを解消するためには、従動ギヤ５の、自由に回転できる角度が少なくともギアの歯のピッチ１ピッチ分以上必要になる。すなわち、ユニットを再取り付けするとき、アイドラギア６が、定着ローラに対する加圧ローラの圧力で抵抗が大きくて回動しにくくなっている場合、従動ギア５は最悪の場合、ギアの歯のピッチほぼ１ピッチ分は動かさなければ正常な噛み合いが確保できなくなる。この移動量をピッチ円の円周上の距離で見ると、およそモジュールの３．２倍に相当する。作業のしやすさを考えれば、さらに大きな移動量を確保した方がよい。
【００３６】
図６は他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号１は駆動ギア、２はタイミングベルト用の駆動側プーリ、３はタイミングベルト、４’は駆動部材としての従動側プーリ、３−ａはタイミングベルトの移動方向をそれぞれ示す。
本実施形態は、駆動モータが従動ギア５の近くに設置できない場合に用いる構成である。
【００３７】
破線で示す駆動モータから、直接、もしくは何らかのカップリングを介して駆動ギア１に駆動力を伝達する。駆動ギア１とギア結合された駆動側プーリ２はタイミングベルト３を掛けるタイミングプーリ２’を備えている。駆動力はタイミングベルト３を介して、従動側プーリ４’に伝達される。従動側プーリ４’には、図１に示した駆動輪４と同様に爪４１、４２が備えられている。従動側プーリ４’と従動ギア５との間は図１で示したのと同様の緩結合になっている。
本実施形態においても、従動ギア５が本体側ギア、アイドラギア６がユニット側ギアである。
【００３８】
図７は図６における矢印Ａ方向から見た駆動系と定着ユニットの相対関係を示す図である。同図（ａ）は駆動力を受けているときの図、同図（ｂ）〜（ｄ）は定着ユニット取り外しの過程を示す図である。
従動側プーリ４’以後の駆動伝達、および、定着ユニットの引き出しについては、図１〜５を用いて説明したのと同様であるので、詳細説明は省略する。
【００３９】
図７に示す定着ユニットの引き出し方向は、従動ギア５の中心とアイドラギア６の中心を結ぶ共軸線Ｏ_１Ｏ_２に対して垂直になっていない。このような引き出し方向もこれまでと同様に横方向と呼ぶ。
同図に示す角度ψが鈍角のときは、定着ユニットの移動に伴って、両ギアの軸間距離Ｏ_１Ｏ_２が大きくなる方に変化するので特に問題は起きないが、鋭角の場合は、両ギアの軸間距離Ｏ_１Ｏ_２が小さくなる方に変化するので、次に述べる問題がある。
【００４０】
図８は２つのギアの接触点近傍を拡大した図である。
同図において符号Ｔ_１は本体側ギアの歯底円Ｃ_ｄ１とユニット側ギアの歯先円Ｃ_Ｄ２の共通内接線、Ｔ_２は本体側ギアの歯先円Ｃ_Ｄ１とユニット側ギアの歯底円Ｃ_ｄ２の共通内接線、ψ_１は共通内接線Ｔ_１が共軸線Ｏ_１Ｏ_２のＯ_１方向となす鋭角、ψ_２は共通内接線Ｔ_２が共軸線Ｏ_１Ｏ_２のＯ_１方向となす鋭角をそれぞれ示す。
Ｔ_１とＴ_２は後述のδが両ギアで等しければ互いに平行になり、等しくなければ平行にならない。
定着ユニット２０の移動方向を示す鋭角ψが、角度ψ_１およびψ_２のどちらかの角度よりも小さいと、移動によって、一方のギアの歯先円Ｃ_Ｄが他方のギアの歯底円Ｃ_ｄに当たってしまいそれ以上動けなくなる。
【００４１】
歯底円の直径ｄは歯先円との隙間をδとすると、
ｄ＝ｐ−２（ｍ＋δ） （９）
と表せる。δはギアの加工誤差、組み付け誤差等が発生してもギアが破損しない程度に余裕を持たせ、両ギアで等しい値のδを採用するのが普通である。したがって、δは他の設計値と異なり、計算によって導き出されるような値ではない。逆に鋭角ψが何らかの事情で先に決まる場合には、角度ψ_１およびψ_２が鋭角ψより小さくなるように、δの値を決めることができる。その場合、ギアごとに異なるδを採用することもあり得る。
【００４２】
図９は駆動モータに与える信号とモータの動作を説明するための線図である。
同図において符号ｔ_１は待機時間、ｔ_２は逆転駆動時間をそれぞれ示す。
駆動モータには、個別に発生する正転信号と逆転信号が与えられる。ただし、両信号は同時に与えられることはない。
正転信号がオン（ＯＮ）からオフ（ＯＦＦ）に切り替わると、モータは正転動作をしていたものが停止する。待機時間ｔ_１経過後逆転信号がオンになり、短時間ｔ_２だけオンを継続してオフになる。このときモータは時間ｔ_１に対応する時間だけ逆方向に回転し、再び停止する。
【００４３】
待機時間ｔ_１を設ける理由は、駆動モータから見たすべての従動系の慣性力、少なくとも、本体側ギア５までの慣性力を考慮したためである。この待機時間をおかずに、停止後直ちに逆転動作を行おうとすると、駆動機構に異常な力が加わり、部品の破損を招く虞がある。時間ｔ_１をどのくらいの大きさにすればよいかは、基本的には実測で決めるのが妥当であるが、経験値から固定的な値を定めても、十分な安全率を見込んであれば構わない。待機時間としては、最低限、本体側ギアまでが完全に停止するのに要する時間をとればよい。このようにして定めた時間を所定の時間とする。
【００４４】
逆転時間ｔ_２は前述の逆転の最小角度、および最大角度の回動が達成できる時間として、実測で定めるのが最も良い。駆動モータの駆動停止における過渡的な性能や、負荷の状態が明らかであれば、ある程度の精度で計算でも求めることができる。また、使用するモータがステッピングモータのように、オープンループでも精度良く制御できるモータであれば、前記最小角度以上、最大角度以下に計算値通り制御すればよい。すなわち駆動モータの逆転動作は目標に合致するような所定の時間で管理しても良いし、上記のように所定の回動角度で管理しても良い。
【００４５】
駆動モータは定着ローラを駆動するために大きなトルクを必要とするが、駆動輪４、あるいは従動側プーリ４’を逆転させるためにはあまり大きなトルクを必要としない。そこで、逆転のときだけ駆動モータを小さなトルクで回しても良い。この場合、時間ｔ_２は厳密に制御しなくても、逆転の最大角度分回るはずの時間よりやや長く、逆転信号をかければ、最大角度に達したあとはトルク不足になり、それ以上回らなくなる。
駆動モータの逆転トルクを下げる代わりに駆動伝達系に逆転に対するトルクリミッタを入れて、駆動輪４、あるいは従動側プーリ４’までは逆転駆動できるが、定着ローラは逆転駆動できないようにトルクの上限値を設定しても同様の効果が得られる。トルクリミッタの挿入場所は、原理的には、駆動モータからユニット内の被駆動部材までのどこであっても構わないが、好ましくは、駆動モータの出力軸の直後が良い。
【００４６】
図１０はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号４”は駆動ギア、５”は従動ギア、６”はアイドラギア、５１”、５２”は爪、６１”、６２”はリブ部をそれぞれ示す。
本実施形態においては、従動ギア５”は、アイドラギア６”と同軸で且つ互いに緩結合として取り付けられ、ユニット側部材としてユニットと共に取り出される。本体側との連結は本体側に位置固定の駆動ギア４”と従動ギア５”との間で行われる。すなわち、この実施形態では駆動ギア４”が本体側ギア、従動ギア５”がユニット側ギアとなっている。本実施形態では緩結合が駆動力伝達方向に関して、ユニット側ギアである従動ギア５”の直後に設けられている。
【００４７】
駆動停止の後の駆動モータの逆転により、緩結合部である爪５１”とリブ部６１”の接触が離れ、図１の構成におけるのとほぼ同様に大きなバックラッシュ分、あいだがあく。この状態でユニットを横方向に引き出すと、この場合、駆動ギア４”が動かずに、従動ギア５”がアイドラギア６”との間の緩結合によって、従動ギア５”だけが順方向に回される。従動ギア５”の歯先円が駆動ギア４”の歯先円から離れるまでに従動ギア５”が受ける回動の角度をここでの被回動角度とする。上記バックラッシュは少なくともこの被回動角度より大きくしておくものとする。
本実施形態は図１に示した構成における駆動輪４、従動ギア５、アイドラギア６の関係を変形した形で説明したが、図６に示した構成における従動側プーリ４’、従動ギア５、アイドラギア６の関係を変形しても同様な効果が得られる。
【００４８】
図１１はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号２’’’は駆動ギア、４’’’は駆動側プーリ、５’’’は従動側プーリをそれぞれ示す。
本実施形態は、タイミングベルト駆動側に緩結合を設けたものである。
図６に示した構成における、駆動側プーリ２の側に緩結合を設けることによって、ユニット着脱機構の近傍の構造を簡素化することができる。
【００４９】
この構成ではアイドラギア６はユニット側にあり、従動側プーリ５’’’が本体側にある。従動側プーリ５’’’に設けられたギアがアイドラギア６と噛み合うようになっている。すなわち、本実施形態においては、従動側プーリに設けられたギアが本体側ギア、アイドラギア６がユニット側ギアになる。
この場合は、ユニットの横方向の引き出しに際して、タイミングベルトまで回動されるが、タイミングベルトの回動はさほど抵抗力が働かないので、ユニット着脱の支障にはならない。また、ギアの軸方向への取り出しにおいて、再取り付けの際、アイドラギアの回動抵抗が大きくても、従動側プーリ５’’’が比較的動きやすいので、従動側プーリのギアの歯が再取り付けの妨げにはならない。
【００５０】
以上、本発明を画像形成装置の定着ユニットに適用した例で説明してきたが、本発明は、図１２に太線で示した各種ユニットに関しても適用可能である。同図に示した例は、間接転写方式の複写機であるため、中間転写ベルトユニットが用いられているが、直接転写方式の複写機であれば転写紙搬送ベルトユニットが用いられるのは周知の通りであり、それにも適用できることは同様である。複数の感光体ユニットに適用したり、相異なる機能のユニットにそれぞれ適用することも、すべての対象ユニットに適用することもできる。
【００５１】
また、本発明は、複写機に限らず、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、あるいはその複合装置など、画像形成装置すべてに適用できる。
また、印刷機を例としてあげたように、画像形成装置に限らず、各実施形態で示した条件に当てはまるような駆動伝達機構にはすべて適用可能である。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、本体側からギアによる駆動を受ける、取り出し可能なユニットの着脱が容易にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を画像形成装置の定着ユニットに適用した実施形態を示す図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向から見た従動ギアと定着ユニットの相対関係を示す図である。
【図３】駆動伝達時における従動ギアとアイドラギアの歯の噛み合い状態を示す図である。
【図４】駆動輪の爪と従動ギアのリブ部との関係を示す概略図である。
【図５】定着ユニットが引き出される際の従動ギアの回動量を説明するための図である。
【図６】他の実施形態を説明するための図である。
【図７】図６における矢印Ａ方向から見た駆動系と定着ユニットの相対関係を示す図である。
【図８】２つのギアの接触点近傍を拡大した図である。
【図９】駆動モータに与える信号とモータの動作を説明するための線図である。
【図１０】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１１】さらに他の実施形態を説明するための図である。
【図１２】複写機において駆動連結を有する交換ユニットを説明するための概要図である。
【符号の説明】
１ 駆動ギア
２ 駆動側プーリ
３ タイミングベルト
４ 駆動輪
４’ 従動側プーリ
５ 従動ギア
６ アイドラギア
７ 定着駆動ギア
８ 定着ローラ
９ 加圧ローラ
４１、４２ 爪
５１、５２ リブ部
２０ 定着ユニット

Claims (25)

1. 正逆回転可能な駆動モータを有する本体と、該駆動モータの正転により駆動力の伝達を受ける本体側ギアと、該本体側ギアに噛み合って駆動力の伝達を受け被駆動部材に駆動力を伝達するユニット側ギアを有する前記本体に着脱可能なユニットと、からなる駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記被駆動部材までの駆動伝達機構中に、前記本体側ギアの１ピッチ分以上のバックラッシュを有する緩結合を有し、前記駆動モータの正転による駆動が停止した後、該駆動モータを所定の回動角、もしくは所定の時間、逆転させることを特徴とする駆動伝達装置。
2. 請求項１に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータの正転による駆動が停止した後、逆転を開始する前に所定の時間の待機時間をおくことを特徴とする駆動伝達装置。
3. 請求項１または２に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータの逆転時に与えるトルクは、前記被駆動部材を駆動するのに要するトルクより小さいことを特徴とする駆動伝達装置。
4. 請求項１または２に記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記本体側ギアの間の駆動伝達系に、逆転に対するトルクリミッタを入れ、該トルクリミッタのトルク上限値は前記被駆動部材を駆動するのに要するトルクより小さいことを特徴とする駆動伝達装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記駆動モータから前記本体側ギアの間にタイミングベルトによる連結を含むことを特徴とする駆動伝達装置。
6. 請求項５に記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記タイミングベルトの駆動側プーリ部分に設けられていることを特徴とする駆動伝達装置。
7. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記本体側ギアの直前に設けられていることを特徴とする駆動伝達装置。
8. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は前記ユニット側ギアの直後に設けられていることを特徴とする駆動伝達装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記ユニットの取り出し方向は、前記本体側ギアの軸方向であることを特徴とする駆動伝達装置。
10. 請求項１ないし８のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記ユニットの取り出し方向は、前記ユニット側ギアが前記本体側ギアを通常の駆動方向とは逆の方向に回動させる横方向であって、前記バックラッシュは、前記ユニットの取り出しによって前記本体側ギアが回動される被回動角度以上であることを特徴とする駆動伝達装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、従動側の２個のリブ部に対する駆動側の２本の爪の当接によるものであることを特徴とする駆動伝達装置。
12. 請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、駆動側の２個のリブ部に対する従動側の２本の爪の当接によるものであることを特徴とする駆動伝達装置。
13. 請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の駆動伝達装置において、前記緩結合は、駆動側の２本の爪と、従動側の２本の爪との当接によるものであることを特徴とする駆動伝達装置。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする定着ユニット。
15. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする感光体ユニット。
16. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする中間転写ベルトユニット。
17. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする転写紙搬送ベルトユニット。
18. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置に連結されていることを特徴とする給紙ユニット。
19. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とする複写機。
20. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とするプリンタ。
21. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とするファクシミリ。
22. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とするプロッタ。
23. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とする複写機、プリンタ、ファクシミリ、およびプロッタのうちの２つ以上の機能を有する複合機。
24. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置が、定着ユニット、感光体ユニット、給紙ユニット、および、中間転写ベルトユニットまたは転写紙搬送ベルトユニット、のいずれか１つ以上にそれぞれ連結されていることを特徴とする画像形成装置。
25. 請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の駆動伝達装置を有することを特徴とする印刷装置。

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