JP4760881B2 - 駆動伝達機構及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は駆動伝達機構、及びこの駆動伝達機構を備えた複写機やＦａｘ等の画像形成装置に関する。

画像形成装置の駆動伝達機構の冷却に関連する先行技術文献としては、以下のものがある。

特許文献１には、画像形成部を冷却する冷却液が流れるパイプからなる冷却部と、冷却部で冷却水に蓄積された熱を放出する放熱部とを備えた画像形成装置が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の画像形成装置では、画像形成装置を冷却するために冷却部や放熱部、循環ポンプ等の大がかりな部材が必要となり、コストが増加するという問題があった。

特許文献２には、回転中心軸にヒートパイプが設けられ、このヒートパイプにヒートシンクを連結することで冷却される現像装置が記載されている。

しかし、特許文献２に記載の現像装置では、ヒートシンクを画像形成装置内に設置する必要があるため、画像形成装置内に所定の空間を設ける必要があった。

特許文献３には、感光体駆動ローラ、又は従動ローラ等の中で、少なくとも１つのローラがヒートパイプで形成されている画像形成装置が記載されている。

しかし、特許文献３に記載の画像形成装置では、ヒートパイプにギヤや軸受けを取り付けるために機械加工をしなければならず、コストが増加するという問題があった。

特許文献４には、機内にヒートパイプを張り巡らし、ポンプで循環させ、循環のタイミングを制御する制御装置を備えた画像形成装置が記載されている。

しかし、特許文献４に記載の画像形成装置では、冷却装置を循環するポンプが必要であり、また効率よく循環するために循環のタイミングを制御する制御装置が必要になるという問題があった。

特開２００５−１０３８８号公報 特開２００３−１０７９０６号公報 特開２０００−１６２８４１号公報 特開２００６−１７１２１１号公報

本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で熱を発生する軸を冷却し、冷却だけのために制御手段を必要とせずにコストを削減することができる駆動伝達機構を備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明の一側面の駆動伝達機構は、
中空構造をした軸を有する駆動フレームと、前記軸と嵌合して前記軸周りに回転する回転体とを有する駆動伝達機構において、該駆動伝達機構は、
前記回転体に設けられた第１磁性体と、
前記軸の中空構造を密封するように、前記駆動フレームに取り付けられた押さえ部材と、
該押さえ部材により密封された前記中空構造内に充填された冷却液と、
該冷却液内に設けられた第２磁性体と、
を備え、前記第１磁性体または第２磁性体の少なくともいずれか一方が着磁され、前記回転体の回転に伴い回転する前記第１磁性体に磁力で吸引される前記第２磁性体により前記冷却液が流動するようにした。

軸の中空構造に充填された冷却液の中に設けられた第２磁性体が、回転体に設けられた第１磁性体の回転に従動し前記冷却液を循環させる。これにより、冷却液は回転体との摺接により発生した軸の熱を吸熱し、押さえ部材により密封された中空構造内を循環して押さえ部材の外面から放熱する。これにより、軸を冷却することができる。

また、回転体と共に回転する第１磁性体に従動する第２磁性体が冷却液を循環させて冷却するので、冷却液を循環させるためのポンプ等を備えた冷却装置が不要である。従って、前記ポンプや冷却液を貯蔵するためのタンクを画像形成装置内に配置する必要が無く、画像形成装置を小型化することができる。

更に、熱の発生する回転体の回転時のみ、第２磁性体が冷却液を循環させて、冷却する。従って、軸を冷却するための冷却装置を設け、この冷却装置のスイッチをオンまたはオフするための制御装置を必要とせず、コストを削減することができる。

前記第１磁性体は円盤形状であり、前記回転体の軸と同心円上に設けられたことが好ましい。

円盤形状の第１磁性体を回転体に、軸と同心円上に設けることで、回転体が回転時に偏芯するのを防止することができる。

前記押さえ部材は、フィンを有することが好ましい。

押さえ部材が、フィンを有するので冷却効率を向上することができる。

前記押さえ部材に対向して、送風手段が設けられたことが好ましい。

押さえ部材に対向して送風手段を設けることで、押さえ部材からの放熱を促進し、冷却効率を向上することができる。

前記押さえ部材は、複数の前記軸の中空構造を密封するように、前記駆動フレームに取り付けられていることが好ましい。

押さえ部材が、複数の軸の中空構造を密封するので、個々の軸をそれぞれ密封する複数の押さえ部材が必要なく、部品点数を減らし、コストを削減することができる。

前記第２磁性体は円筒であり、該円筒の前記押さえ部材側にある端部が周方向に、前記円筒の中心軸と直交する面に対して傾斜するように形成されていることが好ましい。

前記第２磁性体は円筒であり、該円筒の内周面に、前記円筒の中心軸と直交する面に対して傾斜するように板状部材が設けられたことが好ましい。

前記第２磁性体は、円筒部を有し、該円筒部から前記押さえ部材に向かって伸びる棒部の外周面に、前記円筒部の中心軸と直交する面に対して傾斜するように板状部材が設けられたことが好ましい。

第２磁性体がこれらの構成をとることで、中空構造内の冷却液を循環させることができる。これにより、軸の熱を吸熱した冷却液が押さえ部材と当接し、前記熱を放熱して、軸を冷却することができる。

上記構成によれば、回転体と共に回転する第１磁性体に従動する第２磁性体により冷却液が循環し、回転体との摺接により発熱した軸を冷却することができる。また、軸を冷却するために、冷却液を循環させるためのポンプや、ポンプを起動させる制御手段を配置する必要がないので、コストを削減すると共に、画像形成装置を小型化することができる。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に、本発明の実施形態に係る画像形成装置１１を示す。まず、画像形成装置１１の概略構成を説明する。画像形成装置１１は、画像形成装置本体１１ａの内部のほぼ中央部に像担持体として中間転写ベルト１２を備えている。中間転写ベルト１２は、ローラ１３ａ、１３ｂの外周部に支持されて矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。中間転写ベルト１２の下部水平部の下には、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)の各色にそれぞれ対応する４つのプリントユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋが中間転写ベルト１２に沿って並んで配置されている。各プリントユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋは、感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ及び現像装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋをそれぞれ有している。各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの周囲には、中間転写ベルト１２を挟んで各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋと対向する１次転写ローラ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋがそれぞれ配置されている。現像装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは、中間転写ベルト１２を挟んで上方に配設されたトナーカートリッジ１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと、それぞれ連通している。中間転写ベルト１２の駆動ローラ１３ａで支持された部分には、２次転写ローラ１９が圧接されており、２次転写ローラ１９と中間転写ベルト１２とのニップ部が、転写部２１になっている。通紙路２２ａの更に下流には、定着ローラ駆動ユニット２４と連結する加圧ローラ２５と、加圧ローラ２５と対向する定着ローラ２６とが配設されており、この圧接部が定着ニップ領域２７となっている。

画像形成装置１１の下部には、第１給紙部２８ａと第２給紙部２８ｂとが上下に配置されている。各給紙部２８ａ、２８ｂ内に積載収容された用紙Ｓは、最上部のものから１枚ずつ通紙路２２ｂに送り出されることになる。また画像形成装置１１の側部には循環路３１が設けられている。排紙ローラ３２でスイッチバックした片面印刷済みの用紙は、循環路３１を介して下方に搬送され、未印刷面が中間転写ベルト１２側に向いた状態で通紙路２２ｃを再度上方に搬送されるようになっている。前記循環路３１の下方には、手差し給紙装置３３が設けられる。手差し給紙装置３３と各給紙部２８ａ、２８ｂからの通紙路２２ｂには、図１で代表的に示すように用紙Ｓを給紙するための給紙ローラ３４が配設されている。また３５は、感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋを画像信号に基づいて露光する露光部３５を示す。

次に、以上の構成からなる画像形成装置１１の概略動作について説明する。画像読取部３７で画像を読み取って得られたカラープリントデータ、又はパーソナルコンピュータ等から出力された画像データは、所定の信号処理が施された後、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色の画像信号として、露光部３５に供給される。各プリントユニット１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋでは、それぞれの感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上に画像信号で変調されたレーザ光が投射されて画像潜像が形成される。各現像装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋで現像された各感光体ドラム１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ上にはイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー画像が形成される。形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー画像は、１次転写ローラ１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋの作用により、移動する中間転写ベルト１２上に順次重ね合わせて１次転写される。このようにして中間転写ベルト１２上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト１２の移動にしたがって転写部２１に達する。この転写部２１において、重ね合わされた各色トナー画像は２次転写ローラ１９の作用により、給紙部２８ａ、２８ｂ又は手差し給紙装置３３から供給された用紙Ｓに一括して２次転写される。次にトナー画像が２次転写された用紙Ｓは、定着ニップ領域２７に達する。定着ニップ領域２７においては、トナー画像は定着ローラ２６及び加圧ローラ２５の作用により用紙Ｓに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラ３２を介して排紙トレイ３８に排出される。

次に図２を参照して、駆動伝達機構である定着ローラ駆動ユニット２４について説明する。

定着ローラ駆動ユニット２４は、加圧ローラ２５の軸２５ａと嵌合する回転体であるギヤ４１ａと、ギヤ４１ａと噛合するギヤ４１ｂと、ギヤ４１ｂと噛合するギヤ４１ｃと、ギヤ４１ｂとギヤ４１ｃとを嵌合支持する軸４３を有する駆動フレーム４４と、軸４３の突部４５と係合して取り付けられ、ギヤ４１ａ、４１ｂ、４１ｃを収容するカバー４６とからなる。

ギヤ４１ｂとギヤ４１ｃ（以下、これらを総称してギヤ４１という。）は、図３に示すように軸４３に嵌合する筒状のハブ４２ａと、ハブ４２ａの外周面の板状のウェブ４２ｂと、ウェブ４２ｂから立ち上がる環状のリブ４２ｃと、ウェブ４２ｂの外周の歯４２ｄとからなっている。ハブ４２ａとリブ４２ｃの間に、円盤状の第１磁性体５１が、スナップ嵌合により取り付けられ、キー５６により回り止めされている。

また、第１磁性体５１をギヤ４１に固定することができる限り、ギヤ４１への固定方法は限定されない。例えば図４（ａ）に示すように、ウェブ４２ｂの表面に固定された第１磁性体５１が円盤状に形成されており、軸４３と嵌合するハブ４２ａと同心円上に、ねじ５２を介して固定されてもよい。また、例えば図４（ｂ）に示すように、前記円盤状の第１磁性体５１を等間隔に分割して、ハブ４２ａと同心円上に放射状のリブ５３,５３との間にねじ５２を介して固定されてもよい。

駆動フレーム４４は、図２に示すように、平板状の基部４４ａと、基部４４ａの周縁から立ち上がる周壁部４４ｂとからなっている。また、駆動フレーム４４は樹脂製で、金型成型により形成されている。駆動フレーム４４の基部４４ａに設けられた軸４３は、成型時の肉厚を均一にする必要上、内部に中空構造である空洞部４８が設けられている。

空洞部４８は、ねじ５７を介して駆動フレーム４４の基部４４ａに固定された押さえ部材５８により密封されており、この中に冷却液５９が充填されている。

押さえ部材５８は、アルミ等の熱伝導率の高い素材からなる。押さえ部材５８の冷却効率を高めるために、図５に示すように押さえ部材５８に放熱用のフィン６１を設けてもよい。また、図６（ａ）に示すように、シリコンゴム等からなるシール部材６２を介して、押さえ部材５８を基部４４ａに取り付けてもよい。更に、図６（ｂ）に示すように押さえ部材５８と対向する位置に、送風手段であるファン６３を設けてもよい。ついで、図７に示すように、２つの軸４３の空洞部４８を１つの押さえ部材５８で密封してもよい。

冷却液５９は、公知の冷却液５９であり、例えば不凍液やオイル等からなる。

空洞部４８の中には第２磁性体６４が、配置されている。第２磁性体６４は、例えば図８に示すように円筒６５からなる。この円筒６５の、押さえ部材５８側の端部には、中心軸６６の垂直方向に対して傾斜するように形成された斜面６７が設けられている。

第１磁性体５１と第２磁性体６４は少なくともいずれかが着磁されていればよい。素材として例えば、両者が永久磁石から構成されてもよく、または一方が永久磁石であり、他方が鉄などの金属から構成されてもよい。

図９に示すように、軸４３とギヤ４１のハブ４２ａとを介して対向する第１磁性体５１と第２磁性体６４とは、周方向に交互に異なる磁極を有する。第１磁性体５１の内周面は、一の磁極、例えばＮ極を呈し、第２磁性体６４の外周面はこの磁極と反対の磁極Ｓ極となるように周方向に配置される。

次に、定着ローラ駆動ユニット２４と、この定着ローラ駆動ユニット２４を冷却する作用について説明する。

図２に示すように、ギヤ４１ｃは、図示しない駆動ギヤから動力を受けて軸４３周りに回転し、ギヤ４１ｂに動力を伝達する。ギヤ４１ｂはギヤ４１ｃから動力を受けて軸４３周りに回転し、ギヤ４１ａに動力を伝達する。ギヤ４１ａが回転することで、加圧ローラ２５を介して定着ローラ２６に動力が伝達される。また、ギヤ４１ｂと４１ｃとの回転に伴い、第１磁性体５１も同時に回転する。第１磁性体５１が回転すると、第１磁性体５１と引き合う磁力により第２磁性体６４も従動して、空洞部４８内を周方向に回転する。

ギヤ４１ｂと４１ｃとが、軸４３周りに摺接しながら回転すると、軸４３に熱が発生する。軸４３に発生した熱は、軸４３の空洞部４８に充填された冷却液５９に吸熱される。吸熱により温度上昇したこの冷却液５９は、回転する第２磁性体６４の斜面６７（図８参照）により撹拌されながら空洞部４８内を循環して、押さえ部５８で前記熱を放熱する。このようにして、軸４３は冷却される。

ギヤ４１と共に回転する第１磁性体５１に従動する第２磁性体６４が、冷却液５９を循環させて冷却するので、冷却液５９を循環させるためのポンプ等を備えた冷却装置が不要である。従って、前記ポンプや冷却液を貯蔵するためのタンクを画像形成装置１１内に配置する必要が無く、画像形成装置１１を小型化することができる。

更に、熱の発生するギヤ４１の回転時のみ、第２磁性体６４が冷却液５９を循環させて、冷却する。従って、軸４３を冷却するための冷却装置を設け、この冷却装置のスイッチをオンまたはオフするための制御装置を必要とせず、コストを削減することができる。

円盤形状の第１磁性体５１をギヤ４１に、ハブ４２ａと同心円上に設けることで、ギヤ４１が回転時に偏芯するのを防止することができる。

図５の構成であれば、押さえ部材５８が、フィン６１を有するので冷却効率を向上することができる。

図６（ａ）の構成であれば、押さえ部材５８が駆動フレーム４４に、シール部材６２を介して係合するので、空洞部４８内に充填した冷却液５９の流出をより確実に防止することができる。

図６（ｂ）の構成のように、押さえ部材５８に対向してファン６３を設けることで、押さえ部材５８からの放熱を促進し、冷却効率を向上することができる。

図７の構成であれば、押さえ部材５８が、複数の軸４３の空洞部４８を密封するので、個々の軸４３をそれぞれ密封する複数の押さえ部材５８が必要なく、部品点数を減らし、コストを削減することができる。

図８の構成のように、第２磁性体６４に斜面６７を設けることで、空洞部４８内の冷却液５９をより素早く効率的に循環させることができる。これにより、軸４３の熱を吸熱した冷却液５９が押さえ部材５８と当接し、前記熱を放熱して、軸４３を冷却することができる。

ただし、本発明は前記実施形態に限定されない。

第２磁性体６４に関しては、空洞部４８内の冷却液５９を循環させることができる限り前記実施形態に限定されず、例えば図１０（ａ）に示すように、円筒状の第２磁性体６５の内周面に、中心軸６６の垂直方向に対して斜めに設けられた４枚の板状部材６８を有する構成も採用し得る。また図１０（ｂ）に示すように、空洞部４８の、押さえ部材５８との反対側に配置される円筒状の第２磁性体６９から、押さえ部材５８に向かって伸びる棒部７１の外周面に、中心軸６６の垂直方向に対して斜めに設けられた４枚の板状部材６８を有する構成も採用し得る。

更に冷却効率を確保することができる限り、板状部材６８の枚数は特に限定されず、２枚であってもよく、３枚であってもよい。また、冷却液５９の循環を促すよう冷却液５９を撹拌することができるのであれば、形状はこのような板状である必要はなく、任意である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略図。 図１の画像形成装置の定着ローラ駆動ユニットの断面図。 図２のギヤの拡大断面図。 （ａ）は図３の第１磁性体の変形例を示す斜視図、（ｂ）はその更に変形例を示す斜視図。 図２の押さえ部材の変形例を示す斜視図。 （ａ）は駆動フレームにシール部材を介して押さえ部材を取り付けた例を示す断面図、（ｂ）は押さえ部材と対向する位置にファンを設けた例を示す断面図。 図２の押さえ部材の変形例を示す断面図。 図２の第２磁性体の側面図。 図２の第１磁性体と第２磁性体との着磁状態を示すギヤの上面図。 （ａ）は図８の第２磁性体の変形例を示す部分破断側面図、（ｂ）はその更に変形例を示す側面図。

符号の説明

１１ 画像形成装置
２４ 定着ローラ駆動ユニット（駆動伝達機構）
４１ ギヤ（回転体）
４４ 駆動フレーム
４８ 空洞部（中空構造）
５１ 第１磁性体
５８ 押さえ部材
５９ 冷却液
６３ ファン（送風手段）
６４ 第２磁性体（第１実施形態）
６５ 第２磁性体（第２実施形態）
６９ 第２磁性体（第３実施形態）

Claims (9)

1. 中空構造をした軸を有する駆動フレームと、前記軸と嵌合して前記軸周りに回転する回転体とを有する駆動伝達機構において、該駆動伝達機構は、
   前記回転体に設けられた第１磁性体と、
   前記軸の中空構造を密封するように、前記駆動フレームに取り付けられた押さえ部材と、
   該押さえ部材により密封された前記中空構造内に充填された冷却液と、
   該冷却液内に設けられた第２磁性体と、
   を備え、前記第１磁性体または第２磁性体の少なくともいずれか一方が着磁され、前記回転体の回転に伴い回転する前記第１磁性体に磁力で吸引される前記第２磁性体により前記冷却液が流動するようにしたことを特徴とする駆動伝達機構。
2. 前記第１磁性体は円盤形状であり、前記回転体の軸と同心円上に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達機構。
3. 前記押さえ部材は、フィンを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動伝達機構。
4. 前記押さえ部材に対向して、送風手段が設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の駆動伝達機構。
5. 前記押さえ部材は、複数の前記軸の中空構造を密封するように、前記駆動フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の駆動伝達機構。
6. 前記第２磁性体は円筒であり、該円筒の前記押さえ部材側にある端部が周方向に、前記円筒の中心軸と直交する面に対して傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動伝達機構。
7. 前記第２磁性体は円筒であり、該円筒の内周面に、前記円筒の中心軸と直交する面に対して傾斜するように板状部材が設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動伝達機構。
8. 前記第２磁性体は、円筒部を有し、該円筒部から前記押さえ部材に向かって伸びる棒部の外周面に、前記円筒部の中心軸と直交する面に対して傾斜するように板状部材が設けられたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の駆動伝達機構。
9. 前記請求項１から８のいずれかに記載の駆動伝達機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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