JP5112113B2

JP5112113B2 - 回転駆動装置、画像形成装置

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Publication number: JP5112113B2
Application number: JP2008055373A
Authority: JP
Inventors: 拓也上原; 譲江原; 洋平三浦; 拓也邑田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-03-05
Also published as: CN101344739B; JP2009037198A; CN101344739A

Description

本発明は、回転駆動装置、画像形成装置に関する。

従来から、フルカラー画像対応の電子写真方式の画像形成装置がある。

この画像形成装置は、色分解した各色（黒色を含む）のトナー像を形成する感光体を中間転写ベルトに沿うように配設し、感光体上のトナー像を中間転写ベルト上に転写する１次転写ローラを、中間転写ベルトを挟んで感光体に対向配設し、さらに、中間転写ベルト上で各色のトナー像を重畳して形成したフルカラーのトナー像を２次転写ローラで記録紙に転写し、そのトナー像を定着装置による熱と圧力でもって記録紙に定着するものである。

さらに、この画像形成装置は、中間転写ベルトと感光体、中間転写ベルトと転写ローラとを接離可能に設けたものがある。例えば、モノクロ画像形成時には、黒以外の各色の感光体及び１次転写ローラは、中間転写ベルトから離間させておいた方が、寿命向上や画質向上などから接離可能になっている。

２次転写ローラの場合は、作像条件を調整するプロセスコントロール処理や色ずれ調整処理等の中間転写上の形成画像読取時（読取センサ位置による）、画像形成を行わない場合の中間転写ベルトへの圧解除時、１ドラムカラー画像形成装置における中間転写ベルトへの各色のトナー像の重ね合わせ時等に中間転写ベルトから離間させている。

中間転写ベルトと転写ローラとを接離する機構例としては、例えば、回動支点を設けたフレームに転写ローラの端部を軸支し、そのフレームから突出した転写ローラの軸端にアームを設け、回転駆動装置の出力軸に固設した板カムを、そのアームに回動可能に摺接するように設けて構成している。そして、回転駆動装置の回転出力によって板カムを回転し、これに接したアーム、フレームを介して、回動支点を中心に転写ローラが中間転写ベルトから接離するように揺動する（例えば特許文献１の第１頁、図１参照）。

この上述した回転駆動装置は、例えば、駆動源を電気モータとし、そのモータの回転軸にウォームを固設し、そのウォームと噛合したウォームホイールを設けた減速機構（例えば特許文献２の第３頁、図１参照）を用い、ウォームホイールの回転軸に上述した板カムを固設しているのが一般的である。

このような従来の画像形成装置に採用される回転駆動装置は、さらに、板カムの回転を制御させるためモータの動作のタイミングをとる必要があるが、従来は、画像形成装置の機枠やその機枠から延設させたステーに取り付けられたセンサと、転写ローラ等の軸端に設けられセンシングさせるドッグとを備えた回転位置検出手段を設けていた。

ところで、従来から、ウォームホイールを用いた減速機構の他に、省スペースで大きな減速比を得られる多段式の遊星歯車機構がある。この遊星歯車機構は、遊星キャリアに太陽歯車を固設させ、その遊星キャリアの太陽歯車側と反対面に軸支させた遊星歯車を外輪歯車に噛合させてなるギアユニットを、所望の段数、積重させたもので、夫々の太陽歯車の頂面と遊星歯車側の遊星キャリア面の中心部とが分離した構成になっている（例えば特許文献３の第５頁、図１、図９参照）。
特開２００４−１１７４９９公報特開２００１−１２１４４公報特開２００６−９９２５公報

このように、従来の回転駆動装置の回転位置検出手段は、その画像形成装置の機枠やその機枠から延設させたステーにセンサを取り付け、転写ローラ等の軸端にセンシングさせるドッグを設けた構成であったため、組立性や、メンテナンス性、センサの位置精度にさらなる改良の余地があった。

また、従来の画像形成装置に用いられる回転駆動装置は、１段で大きな減速比が得られるウォーム・ウォームホイール機構を採用していたが、当然のことながら、その機構上、入力軸と出力軸とが直交方向になるため、モータと装置の機構部とが干渉しないようにレイアウトに制約が生じていた。また、十分な減速比を得るために所要径のウォームホイールとなるが、そのため横方向に大きく広がったスペースを確保する必要があった。

このように、ウォーム・ウォームホイールを用いる減速機構では、システム全体の設計レイアウトに制約が生じて、画像形成装置のさらなる装置の小型化の弊害になっていた。

そこで、従来から知られている省スペース状態で大きな減速比を得られる多段式の遊星歯車機構を回転駆動装置の減速機構として採用することが考えられるが、従来の多段式の遊星歯車機構は、上述したように、それぞれの太陽歯車の頂面と遊星歯車側の遊星キャリア面の中心部とが分離した構成になっていることから、以下のような問題点があった。

すなわち、画像形成装置に採用される回転駆動装置の出力軸には、上述したように軸に板カムを固設し、軸にラジアル荷重が負荷される構成になっているため、それぞれの遊星歯車、遊星キャリア、太陽歯車にラジアル方向の荷重が長期に亘って負荷されることで、歯車間の法線方向のバックラッシが変動する恐れがあった。この法線方向のバックラッシが各部位で夫々変動すれば、当然のことながら、回転抵抗が増大し、遊星ギア等に磨耗・かじりが発生する恐れがあり、かかる構造をそのまま採用することはできなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決できる回転駆動装置、画像形成装置を提供することを目的とする。

上記技術課題を達成するために、本発明にかかる遊星歯車機構、回転駆動装置、画像形成装置は、下記のような技術的手段を講じた。

すなわち、本発明は、回転軸を備えたモータと、前記モータのハウジングの外周に装着され、前記ハウジングの外径とほぼ同径の外輪歯車と、前記外輪歯車を共通の外輪歯車とし、前記モータの前記回転軸に同軸に装着された第２太陽歯車、及び当該第２太陽歯車と噛み合う第１遊星歯車を含み、前記モータの回転出力を所望の減速比で減速させる多段の遊星歯車機構と、前記多段の遊星歯車機構で減速させた前記モータの回転出力を外部出力させる出力軸、及び前記多段の遊星歯車機構の第１遊星キャリアを回転可能に支持し、前記出力軸と同軸に形成された支持軸を有する第２遊星キャリアと、前記モータの回転制御を行うために前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、を備え、前記モータと前記遊星歯車機構と前記回転位置検出手段とをユニット化し、それらのユニットを前記モータの回転軸方向に配置構成した回転駆動装置を特徴とする。

本発明によれば、
・出力軸にラジアル荷重を長期に亘って負荷しても、法線方向のバックラッシが各部位で夫々変動しないようにすることができる。
・出力軸の回転抵抗が増大することなく、遊星ギア等に磨耗・かじりが発生する恐れを払拭し、常に、正常な噛合状態を維持することができ、それにより、ラジアル荷重に対する耐荷重性を向上することができる。
・モータのハウジングの外径内に多段式の遊星歯車機構を納めることが可能で、大幅な減速比を得つつ省スペース化を果たすことができる。
などの効果を奏する。

以下、本発明にかかる回転駆動装置、画像形成装置の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。

図１〜図４は本発明による回転駆動装置の実施の形態１を、図５〜図７は本発明による回転駆動装置の実施の形態２を、図８、図９は、実施の形態１、２の回転駆動装置を組み込んだ画像形成装置の実施の形態をそれぞれ示している。

（実施の形態１）
実施の形態１による回転駆動装置は、図１に示すように、遊星歯車機構１００と、モータ２００と、第１の回転位置検出手段３００とを備えた構成になっている。

遊星歯車機構１００は、図１及び図４に示すように、外輪歯車１０１と、第２太陽歯車１０２と、第１遊星キャリア部１０３と、第２遊星キャリア部１０４とを備えた構成になっている。

外輪歯車１０１は、外観が略円筒状に形成され、その一方側の内周面が歯切り形成された歯車部１０５と、その一方側と他方側との境界に、後述するモータ２００のハウジング２０２に形成された環状凸部２０１が挿嵌される連絡口１０６を開口させた隔壁１０７が形成され、他方側の内径がモータ２００のハウジング２０２に挿入可能な所要径で形成された支持部１０８とを備えており、それらは樹脂材により一体成形されている。

また、この外輪歯車１０１は、後述する第２遊星キャリア部１０４及び第１遊星キャリア部１０３が内装された歯車部１０５を閉蓋させると共に、第２遊星キャリア部１０４の出力軸１１７を軸支させて外部へ突出した蓋部１０９を備えている。

このように形成された外輪歯車１０１は、その支持部１０８に、モータ２００の前面が隔壁１０７に突き当たるまでモータ２００のハウジング２０２が挿入され、図示しない止めビスによりモータ２００を固定・支持させている。

第２太陽歯車１０２は、外輪歯車１０１の歯車部１０５側に突出したモータ２００の回転軸２０３にカップリング１１０を介して固定されると共に、後述する最下段の第１遊星歯車１１５に噛合されている。

第１遊星キャリア部１０３は、第１太陽歯車１１１の下端部がフランジ状に形成され、平面中心と底面中心とを連通させた軸穴１１２が形成され、縦断面が略凸状に形成されると共に、そのフランジ状に形成された底面に、軸穴１１２を中心にして円周方向９０°の角度をおいて支軸部１１３が４つ突設された第１遊星キャリア１１４と、その支軸部１１３に軸支された４つの第１遊星歯車１１５とで構成されている。この第１遊星キャリア１１４と第１太陽歯車１１１は、樹脂材により一体成形されており、第１遊星歯車１１５も同様に樹脂材により成形されている。

このように形成された第１遊星キャリア部１０３は、図１及び図２に示すように、第２太陽歯車１０２に第１遊星歯車１１５が噛合されると共に、外輪歯車１０１にその第１遊星歯車１１５が噛合されて、下段の第１遊星キャリア部１０３が外輪歯車１０１内に組み込まれると共に、上を向いたその下段の第１遊星キャリア部１０３の第１太陽歯車１１１に、下段と同一構成の第１遊星キャリア部１０３（上段）の第１遊星歯車１１５が噛合される共に、その上段の第１遊星歯車１１５が外輪歯車１０１に噛合されて、上段の第１遊星キャリア部１０３が外輪歯車１０１内に組み込まれている。

また、下段の第１遊星歯車１１５と隔壁１０７との間に環状の間座１１６が配設されており、各クリアランスを適正に維持させるようになっている。

なお、本実施の形態では、このように第１遊星キャリア部１０３が上段と下段の２段構成になっているが、所望の減速比となるように複数段に亘って積重させた構造にしたり、あるいは、一段にしたりというように、その組み込み段数は任意に設定される。

第２遊星キャリア部１０４は、一方側が外部へ出力させる出力軸１１７が形成されると共に、他方側が軸穴１１２に挿入される支持軸１１８が形成された中空軸１２１と、その出力軸１１７と支持軸１１８との境界がフランジ状に張り出し形成された第２遊星キャリア１１９と、その第２遊星キャリア１１９の支持軸１１８側の面に、軸中心を中心にして円周方向９０°の角度をおいて突設された支軸部１２０と、その支軸部１２０に軸支された４つの第２遊星歯車１２２とにより構成されている。中空軸１２１と第２遊星キャリア１１９と支軸部１２０は、樹脂材により一体成形されており、第２遊星歯車１２２も同様に樹脂材により成形されている。

また、一体成形された出力軸１１７と支持軸１１８とを連通させた貫通穴１２３は、第２遊星キャリア１１９を境界にして、その穴径が、出力軸１１７側を大きく、支持軸１１８側を小さくして段付状に形成されている。モータ２００の回転軸２０３の長さや、各構成部の寸法にもよるが、この貫通穴１２３の支持軸１１８側にモータ２００の回転軸２０３を遊挿させて、両者の干渉を防止させている。その反対側の出力軸１１７側は、回転伝達させる外部機器の軸体と係合させるようになっている。

なお、図１は、画像形成装置の１次転写ローラ６０６、２次転写ローラ６０９を、中間転写ベルト６０２から接離させる板カム６１５（詳細は実施の形態３で説明する）を固着させた接続軸６１７を、貫通穴１２３の出力軸１１７側に挿嵌させている。

このように形成された第２遊星キャリア部１０４は、図１及び図３に示すように、外輪歯車１０１内に組み込まれた上段の第１遊星キャリア部１０３の第１太陽歯車１１１に第２遊星歯車１２２が噛合され、その第２遊星歯車１２２が外輪歯車１０１に噛合されると共に、上下段の第１遊星キャリア部１０３の軸穴１１２に支持軸１１８が挿通されて、上下段の第１遊星キャリア部１０３を夫々軸支させている。

モータ２００は、上述したように支持部１０８に支持された電動モータであり、本実施の形態にかかる回転駆動装置の使用用途に応じてそのモータ２００の種類が適宜選択される。本実施の形態では、ブラシモータであり、後述するモータ制御手段によってショートブレーキが掛けられるようになっている。なお、詳細は、実施の形態３において説明する。

第１の回転位置検出手段３００は、第１ドッグ３０１と、第１センサ３０２とを備えた構成になっている。

第１ドッグ３０１は、出力軸１１７に挿嵌される取着穴３０３が設けられ、その周方向に所望する検出角度に亘って略扇状に張り出し形成された板状に形成されており、出力軸１１７に固着されている。

第１センサ３０２は、発光部と受光部とを備えた透過型光センサであり、その発光部と受光部との間に第１ドッグ３０１による遮光が可能に、蓋部１０９（または外輪歯車１０１の外周面でも良い）から延設されたステー３０４に固着されている。このように取り付られた第１センサ３０２は、回転による第１ドッグ３０１の遮光の有無によって、出力軸１１７の回転位置を検出させて、モータ２００の動作タイミング信号を発信させるようになっている。

次に、以上のように構成された実施の形態１にかかる回転駆動装置の機構部における一連の動作を説明する。

なお、上述したモータ制御手段によるブレーキタイミング、第１の回転位置検出手段３００（第２の回転位置検出手段）によるモータ２００の停止タイミング等、回転制御に関する一連の動作は、画像形成装置を例示した実施の形態３において説明する。

まず、モータ２００に通電して回転軸２０３を回転すると、その回転軸２０３に固着した第２太陽歯車１０２が回転する。その第２太陽歯車１０２と噛合した下段の第１遊星歯車１１５が第２太陽歯車１０２の廻りを公転し、その公転によって下段の第１遊星歯車１１５を軸支した下段の第１遊星キャリア１１４が１次減速回転する。なお、モータ２００のハウジング２０２を支持する外輪歯車１０１は固定であり回転しない。

この１次減速した回転に伴い、下段の第１遊星キャリア１１４と一体成形した下段の第１太陽歯車１１１が回転する。この下段の第１太陽歯車１１１と噛合した上段の第１遊星歯車１１５が、その下段の第１太陽歯車１１１の廻りを公転し、その公転によって上段の第１遊星歯車１１５を軸支した上段の第１遊星キャリア１１４が減速して２次減速回転する。

この２次減速した回転に伴い、上段の第１遊星キャリア１１４と一体成形した上段の第１太陽歯車１１１が回転する。この上段の第１太陽歯車１１１と噛合した第２遊星歯車１２２が、その上段の第１太陽歯車１１１の廻りを公転し、その公転によって第２遊星歯車１２２を軸支した第２遊星キャリア１１９が減速して３次減速回転する。

この３次に亘る減速回転に伴い、第２遊星キャリア１１９と一体成形した出力軸１１７がモータ２００の回転軸２０３の回転より所望する大幅な減速比でもって回転する。

このとき、第２遊星キャリア１１９と一体成形した支持軸１１８と上下段の第１遊星キャリア部１０３の軸穴１１２とがすべり接触しつつ、支持軸１１８が上下段の第１遊星キャリア部１０３を支持して、出力軸１１７にラジアル荷重が長期に亘って負荷しても、各歯車間の法線方向のバックラッシが変動することなく、常に、正常な噛合状態を維持する。

このように、実施の形態１にかかる回転駆動装置は、多段式の遊星歯車機構１００と、モータ２００と、第１の回転位置検出手段３００とをユニット化したことで、組立性や、メンテナンス性を向上しつつ、出力軸１１７にラジアル荷重が長期に亘って負荷しても、出力軸１１７の回転抵抗が増大することなく、遊星ギア等に磨耗・かじりが発生する恐れを払拭している。

なお、本実施の形態（実施の形態２を含む）では、第２遊星キャリア１１９と一体成形した支持軸１１８と上下段の第１遊星キャリア部１０３の軸穴１１２とをすべり接触させているが、ラジアルベアリング（またはラジアルベアリングとスラストベアリングとの組み合わせ）を内嵌させて、ころがり接触としてもよい。また、支軸部と第１及び第２遊星歯車１２２とが、すべり接触を図示しているが、これも、ラジアルベアリング（またはラジアルベアリングとスラストベアリングとの組み合わせ）を内嵌させて、ころがり接触としてもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２にかかる回転駆動装置は、図５〜図７に示すように、実施の形態１で例示した回転駆動装置（外輪歯車１０１に蓋部を備えず）に、第２減速機構４００を加え、第１の回転位置検出手段の代わりに第２の回転位置検出手段５００を備えた例である。したがって、遊星歯車機構１００及びモータ２００の詳細な説明は実施の形態１と重複することから省略する。

実施の形態２にかかる回転駆動装置は、第２減速機構４００と、第２の回転位置検出手段５００とを備えて構成される。

第２減速機構４００は、筐体４０１と、ギアトレーン部４０２と、最終出力軸４０３とを備えて構成される。

筐体４０１は、後述する第２減速機構４００と、第２の回転位置検出手段５００とを内装させるケースであり、所望の外部機器への取り付け面となるパネル部４０４と、断面視略コ字状の容器部４０５とで構成されている。

この筐体４０１は、容器部４０５の背面の一方側（図５において右方）に、外輪歯車１０１の端部を着脱可能に挿嵌させる凹部４０６が形成され、その凹部４０６中央には筐体４０１の内方に向かって延出された筒状の駆動側軸受け４０７が形成されている。この駆動側軸受け４０７は、パネル部４０４の対応する位置にも形成されており、回転駆動装置の出力軸１１７を軸支させるようになっている。この駆動側軸受け４０７と反対となる他方側（図５において左方）には、後述する従動歯車４１０を軸支させる従動側軸受け４０８が形成されている。

このように形成された筐体４０１は、外輪歯車１０１の端部を凹部４０６に挿嵌させて図示しないビスで回転駆動装置と着脱可能に接続されていると共に、駆動側軸受け４０７に出力軸１１７が軸支されている。

ギアトレーン部４０２は、駆動側軸受け４０７に軸支された出力軸１１７に挿脱可能に挿嵌され、出力軸１１７の回転に伴って回転される駆動歯車４０９と、両側に突設されたボス４１１が従動側軸受け４０８に軸支されると共に、駆動歯車４０９と噛合され、駆動歯車４０９に従動される従動歯車４１０とで構成される。

この駆動歯車４０９は、出力軸１１７に直接支持されているが、図７に示すように、従動歯車４１０と同様に、両側に突設させたボス４１２を駆動側軸受け４０７に軸支させ、出力軸１１７を軸穴４１４に挿脱可能に挿嵌させても良い。このいずれの態様の、駆動歯車４０９の軸穴４１４が、出力軸１１７の回転出力が入力される回転入力部となっている。

このギアトレーン部４０２は、その回転入力部から入力された回転出力を所望の減速比でもって最終出力軸４０３に回転伝達させるものではあるが、その減速比は必ずしも減速させる比率でなくて良い。例えば、最終出力軸４０３の軸心と出力軸１１７の軸心とをずらして、当該装置の設置スペースの自由度を高めるために、駆動歯車４０９と従動歯車４１０とのギア比を１：１にしても良い。また、ラジアル荷重が大きく負荷される場合に、ラジアル荷重を直接受ける緩衝部材としてギアトレーン部４０２を設けても良い。

最終出力軸４０３は、従動歯車４１０に形成された軸穴４１３に挿嵌されており、回転伝達させる外部機器の軸体と係合されるようになっている。なお、図５、図６は、画像形成装置の１次転写ローラ６０６、２次転写ローラ６０９を、中間転写ベルト６０２から接離させる板カム６１５を固着させている。また、最終出力軸４０３は、従動歯車４１０と別部材で構成されているが、一体で構成しても良いものである（ボスを延出させて、そのボスを最終出力軸４０３とさせる）。

第２の回転位置検出手段５００は、第２ドッグ５０１と、第２センサ５０２とを備えて構成される。なお、この第２の回転位置検出手段５００は、実施の形態１で例示した第１の回転位置検出手段３００に替えて設けられるものである。

第２ドッグ５０１は、従動歯車４１０の一側面に、その周方向に沿って所要の角度に亘って凸状に形成されている。

第２センサ５０２は、発光部と受光部とを備えた透過型光センサであり、その発光部と受光部との間に第２ドッグ５０１による遮光が可能に、ギヤトレーン部４０２のギヤの間に収まるように筐体４０１内に固着されている。このように取り付られた第２センサ５０２は、回転による第２ドッグ５０１による遮光の有無によって出力軸１１７の回転位置を検出し、モータ２００の動作タイミング信号を発信させるようになっている。

以上のように構成された実施の形態２にかかる回転駆動装置の一連の動作（機構部の動作）は、実施の形態１で説明したように、遊星歯車機構１００によって３次に亘る減速が行われ、第２遊星キャリア１１９と一体成形した出力軸１１７に挿脱可能に挿嵌した駆動歯車４０９から従動歯車４１０に回転が伝達し、この従動歯車４１０の軸穴４１３に挿嵌した最終出力軸４０３が回転する。

この実施の形態２では、回転入力部と最終出力軸４０３とを所望の減速比でもって減速させるギアトレーン部４０２を備えた第２減速機構４００を設けて、最終的な減速調整をしつつ、遊星歯車機構１００に直接ラジアル荷重が負荷されないようになっている。したがって、より信頼性の高い回転駆動装置になっている。

また、実施の形態２にかかる回転駆動装置は、ギアトレーン部４０２の減速比を調整することで、多様な駆動装置として使用が可能であり、さらに第２減速機構４００を取り外して、実施の形態１のように単体でも使用可能となるため、駆動モジュールの共通化によるコスト低減ができる。

（実施の形態３）
実施の形態３は、実施の形態１、２で例示した回転駆動装置をフルカラー画像対応の電子写真方式の画像形成装置６００に組み込んだ例である。

実施の形態３にかかる画像形成装置６００は、図８に示すように、中間転写ベルト駆動ローラ６０１を備え複数のローラに掛架された中間転写ベルト６０２と、その中間転写ベルト６０２に沿うように、図８の左方から右方に向かって順に配設され、シアン、マゼンタ、イエロー、黒の各色のトナー像が形成される感光体ドラム６０３と、その感光体ドラム６０３を回転させる感光体ドラム減速歯車６０４と、その感光体ドラム減速歯車６０４と噛合された歯車を備え回転を付与させる感光体ドラム駆動モータ６０５（実施の形態１または実施の形態２で例示した回転駆動装置）と、中間転写ベルト６０２を挟んで各感光体ドラム６０３に対向配置され転写電界を形成させる１次転写ローラ６０６と、中間転写ベルト駆動ローラ６０１を回転させる中間転写ベルト減速歯車６０７と、その中間転写ベルト減速歯車６０７と噛合された歯車を備え回転を付与させる中間転写ベルト駆動モータ６０８（実施の形態１または実施の形態２で例示した回転駆動装置）と、中間転写ベルト６０２を挟んで中間転写ベルト減速歯車６０７と対向配置され転写電界を形成させる２次転写ローラ６０９とを備えてなる。

さらに、この画像形成装置６００は、黒色トナー像が形成される感光体ドラム６０３に対向配置された黒色トナー像用の１次転写ローラ６０６以外の１次転写ローラ６０６を、揺動させて中間転写ベルト６０２から１次転写ローラ６０６を接離させる第１接離機構６１０と、第１接離機構６１０の駆動源とされ上述した実施の形態１または実施の形態２で例示した回転駆動装置と、２次転写ローラ６０９を揺動させて中間転写ベルト６０２から２次転写ローラ６０９を接離させる第２接離機構６１１と、第２接離機構６１１の駆動源とされ上述した実施の形態１または実施の形態２で例示した回転駆動装置と、モータ制御手段とを備えて構成される。

第１接離機構６１０は、黒色トナー像用の１次転写ローラ６０６の近傍に回動支点６１２が設けられると共に、シアントナー像用の１次転写ローラ６０６、マゼンタトナー像用の１次転写ローラ６０６、イエロートナー像用の１次転写ローラ６０６を軸支させたフレーム６１３と、シアントナー像用の１次転写ローラ６０６とマゼンタトナー像用の１次転写ローラ６０６との間のフレーム６１３中途部からに突設させたアーム６１４と、回転駆動装置の出力軸１１７または最終出力軸４０３に固着され感光体ドラム６０３側からアーム６１４に当接させた板カム６１５とを備えて構成される。

この板カム６１５は、左右対称の山状のカム曲線が得られように回動中心を偏心させた略円板状に形成されており、上述したように出力軸１１７または最終出力軸４０３に固着されている。また上述した第１ドッグ３０１または第２ドッグ５０１は、周方向１８０度に亘って形成され、アーム６１４と板カム６１５の回動中心との距離が最大となる（最大変位）位置を検出可能に、かつ、アーム６１４と板カム６１５の回動中心との距離が最小となる（最小変位）位置を検出可能に、第１センサまたは第２センサと、板カム６１５と、第１ドッグ３０１または第２ドッグ５０１が配設される（図７参照：図７は第２センサ、第２ドッグ５０１、板カム６１５との配設関係を図示）。

このように構成された第１接離機構６１０は、回転駆動装置の回転駆動によって板カム６１５を回転することで、この板カム６１５に当接したアーム６１４を介して、１次転写ローラ６０６の近傍に設けた回動支点６１２を中心にフレーム６１３が揺動して、中間転写ベルト６０２と１次転写ローラ６０６とが接離するようになっている。なお、板カム６１５からアーム６１４が離間しないようにフレーム６１３が、図示しない付勢部材によって、図８において下方に付勢されている。

第２接離機構６１１は、２次転写ローラ６０９を一端に軸支させ他端を画像形成装置６００の機枠に枢着させたリンク６１６と、そのリンク６１６の中途部の感光体ドラム６０３側寄りから突設させたアーム６１４と、回転駆動装置の出力軸１１７または最終出力軸４０３に固着されアーム６１４に当接させた板カム６１５（第１接離機構６１０のものと同じ）とを備えて構成される。

このように構成された第２接離機構６１１は、回転駆動装置の回転駆動によって板カム６１５を回転することで、この板カム６１５に当接したアーム６１４を介して、機枠に枢着した位置を回動中心にしてリンク６１６が揺動して、中間転写ベルト６０２と２次転写ローラ６０９とが接離するようになっている。なお、板カム６１５からアーム６１４が離間しないようにリンク６１６が、図示しない付勢部材によって、図８において左方に付勢されている。

モータ制御手段は、第１センサまたは第２センサからの動作タイミング信号に基づいて、モータ２００への通電を停止させると共に、その通電の停止から所要時間経過後にモータ端子間（＋端子、−端子）をショートさせることで、ショートブレーキを掛けて板カム６１５の所定位置で停止させるようになっている（図９参照）。すなわち、第１センサまたは第２センサによる動作タイミング信号は、回転角度１８０度毎に、信号の立ち上がり（ドッグ無し状態から有りへの検出）、信号の立ち下がり（ドッグ有り状態から無しへの検出）に切り替わるが、その切り替わり時に、モータ２００への通電を停止させ、例えば５０ｍｓｅｃの所定時間が経過した後、ショートブレーキを掛けて板カム６１５の最大変位位置または最小変位位置で停止させる。

このように制御するのは、信号の立ち上がりまたは信号の立ち下がりと同時にショートブレーキを使用すると、ショートブレーキによりモータ２００のブラシ部にスパークが発生し、ブラシが磨耗するといったモータ２００へのダメージが生じるが、通電を停止したことによる回転負荷を利用し、回転速度を落とした後にショートブレーキを行うことで、ブラシ部でのスパークが小さくなり（逆に流れる電流が小さくなり）、モータ２００の寿命をアップできるからである。なお、モータ２００への通電タイミングは、モノクロ画像形成とフルカラー画像形成との切り替わりや、画像形成の終了など、画像形成状況に応じて画像形成装置６００側からの指令に基づく。

以上のように構成された実施の形態３にかかる画像形成装置６００は、カラー画像の形成の時は、第１接離機構６１０を作動して、シアン、マゼンタ、イエローの各１次転写ローラ６０６を中間転写ベルト６２に当接する。そして、中間転写ベルト６０２を反時計方向に回転し、各感光体ドラム６０３に形成した各色のトナー像が、各１次転写ローラ６０６と各感光体ドラム６０３との間に形成した転写電界によって中間転写ベルト６０２上に重なるように１次転写していき、中間転写ベルト６０２の、中間転写ベルト駆動ローラ６０１との係合部と２次転写ローラ６０９との間に記録紙を通紙（図８において上へ向かって通紙）することで、中間転写ベルト６０２上のトナー像が記録紙に２次転写する。そして、図示しない定着装置による熱と圧力でもって、そのトナー像を記録紙に定着する。

黒のみの画像を形成する時は、シアン、マゼンタ、イエローの各１次転写ローラ６０６が中間転写ベルト６０２から離間する。

このように、モノクロ画像形成とフルカラー画像形成との切り替わりや、画像形成の終了など、画像形成装置６００の画像形成状況に応じて、モータ２００へ通電して板カム６１５を１８０度回転し、板カム６１５の最大変位位置または最小変位位置で停止して、上述した第１接離機構６１０による中間転写ベルト６０２から１次転写ローラ６０６の接離や、第２接離機構６１１による中間転写ベルト６０２から２次転写ローラ６０９の接離を行う。このように接離動作を行うことで、各構成部材の寿命向上や画質向上などを図る。

また、画像形成時は、感光体ドラム６０３の駆動や中間転写ベルト６０２の駆動を、実施の形態１または実施の形態２で例示した回転駆動装置によって駆動する。

このように実施の形態３にかかる画像形成装置６００は、出力軸１１７にラジアル荷重が負荷しても安定した性能を維持できる回転駆動装置を用いたことで、より信頼性の高い画像形成装置６００になっている。

また、遊星歯車機構１００とモータ２００とをユニット化し、このユニットと、第２の回転位置検出手段５００を備えた第２減速機構とを適宜組み合わせることで、多様な駆動装置として使用が可能となり、駆動モジュールの共通化によるコスト低減ができるようになっている。

また、多段の遊星歯車機構１００を用いて回転駆動装置を小型化し、ユニット化し、さらに、出力軸１１７の位置検知もパッケージングしたことにより、設計レイアウトの自由度が向上し、画像形成装置６００全体が小型化できる上に、画像形成装置６００の生産時における組立性、画像形成装置６００のメンテナンス性、サービス性が向上できるようになっている。

この実施の形態３は、１次転写ローラ６０６を中間転写ベルト６０２に対して接離可能に、１次転写ローラ６０６と回転駆動装置とを第１接離機構６１０を介して設け、２次転写ローラ６０９を中間転写ベルト６０２に対して接離可能に、２次転写ローラ６０９と回転駆動装置とを第２接離機構６１１を介して設けたものを例示したが、実施の形態１、２で例示した回転駆動装置を画像形成装置に組み込む他の例として、例えば、以下のものがあげられる。なお、以下に示す接離機構とは、板カム６１５とアーム６１４とを備えた上記の接離機構と実質的に同じである。

まず、上述した回転駆動装置を、感光体ドラムの駆動源とする。この場合は当然のことながら接離機構は不要である。

また、中間転写ベルト６０２の一端側のローラと回転駆動装置とを接離機構を介して設け、中間転写ベルト６０２の他端側のローラを回転中心にして、中間転写ベルト６０２を感光体ドラム６０３に対して接離可能に設ける。この場合、ベルト内側に配設された１次転写ローラも連動する（１次転写ローラと中間転写ベルト用のローラとを軸支させるフレームが共通）。

また、上記の中間転写ベルト６０２を用いた画像形成装置ではなく、転写ベルトで記録材を搬送させながら感光体ドラム上のトナー像を直接記録材に転写させる画像形成装置の場合、上記と同様に、その転写ベルトを感光体ドラムに対して接離可能に設ける。

これらとは逆に、感光体ドラム６０３を中間転写ベルト６０２に対して接離可能に、感光体ドラム６０３と回転駆動装置とを接離機構を介して設けても良い。

また、実施の形態３で例示した画像形成装置以外の画像形成装置、例えば、ベルト状の感光体を用いた画像形成装置や、単色の画像形成装置など、回転駆動を要する画像形成装置の何れにも適用可能である。

また、被検出部材はエンコーダであっても良い。

以上、本実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。

実施の形態１にかかる回転駆動装置の縦断正面図である。図１のＸ１−Ｘ１線に沿える横断平面図である。図１のＸ２−Ｘ２線に沿える横断平面図である。遊星歯車機構の分解斜視図である。実施の形態２にかかる回転駆動装置の縦断正面図である。図５の一部切欠したＹ矢視図である。駆動歯車の他の軸支例を示した部分縦断正面図である。実施の形態３にかかる画像形成装置の概略図である。モータ停止の動作タイミングを示した線図である。

符号の説明

１００遊星歯車機構、１０１外輪歯車、１０２第２太陽歯車、１０３第１遊星キャリア部、１０４第２遊星キャリア部、１１１第１太陽歯車、１１２軸穴、１１３支軸部、１１４第１遊星キャリア、１１５第１遊星歯車、１１７出力軸、１１８支持軸、１１９第２遊星キャリア、１２０支軸部、１２１中空軸、１２２第２遊星歯車、１２３貫通穴、２００モータ、２０３回転軸、３００第１の回転位置検出手段、３０１第１ドッグ、３０２第１センサ、３０３取着穴、３０４ステー、４００第２減速機構、４０１筐体、４０２ギアトレーン部、４０３最終出力軸、４０９駆動歯車、４１０従動歯車、４１３、５００第２の回転位置検出手段、５０１第２ドッグ、５０２第２センサ、６００画像形成装置、６０１中間転写ベルト駆動ローラ、６０２中間転写ベルト、６０３感光体ドラム、６０４感光体ドラム減速歯車、６０５感光体ドラム駆動モータ、６０６１次転写ローラ、６０７中間転写ベルト減速歯車、６０８中間転写ベルト駆動モータ、６０９２次転写ローラ、６１０第１接離機構、６１１第２接離機構、６１２回動支点、６１３フレーム、６１４アーム、６１５板カム、６１６リンク

Claims

回転軸を備えたモータと、
前記モータのハウジングの外周に装着され、前記ハウジングの外径とほぼ同径の外輪歯車と、
前記外輪歯車を共通の外輪歯車とし、前記モータの前記回転軸に同軸に装着された第２太陽歯車、及び当該第２太陽歯車と噛み合う第１遊星歯車を含み、前記モータの回転出力を所望の減速比で減速させる多段の遊星歯車機構と、
前記多段の遊星歯車機構で減速させた前記モータの回転出力を外部出力させる出力軸、及び前記多段の遊星歯車機構の第１遊星キャリアを回転可能に支持し、前記出力軸と同軸に形成された支持軸を有する第２遊星キャリアと、
前記モータの回転制御を行うために前記出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、を備え、
前記モータと前記遊星歯車機構と前記回転位置検出手段とをユニット化し、それらのユニットを前記モータの回転軸方向に配置構成したことを特徴とする回転駆動装置。
回転軸を備えたモータと、
前記モータのハウジングの外周に装着され、前記ハウジングの外径とほぼ同径の外輪歯車と、
前記外輪歯車を共通の外輪歯車とし、前記モータの前記回転軸に同軸に装着された第２太陽歯車、及び当該第２太陽歯車と噛み合う第１遊星歯車を含み、前記モータの回転出力を所望の減速比で減速させる多段の遊星歯車機構と、
前記多段の遊星歯車機構で減速させた前記モータの回転出力を外部出力させる出力軸、及び前記多段の遊星歯車機構の第１遊星キャリアを回転可能に支持し、前記出力軸と同軸に形成された支持軸を有する第２遊星キャリアと、
前記多段の遊星歯車機構で減速させた前記モータの回転出力を出力させる中間出力軸とを備えると共に、前記中間出力軸に挿脱可能に接続される回転入力部と、
前記回転入力部を介して入力された前記モータの回転出力を所望の減速比で減速させるギアトレーン部と、
前記ギアトレーン部で減速させた前記モータの回転を外部出力させる最終出力軸と、
前記モータの回転制御のために前記最終出力軸の回転位置を検出する回転位置検出手段とを筐体内に支持する第２減速機構と、を備え、
前記モータと前記遊星歯車機構と前記第２減速機構とをユニット化して一体的な配置構成にしたことを特徴とする回転駆動装置。
前記回転位置検出手段は、前記最終出力軸上に形成した被検出部材と、前記筐体に支持されて前記被検出部材の到来を検出するセンサとを備えてなり、前記センサは前記ギヤトレーン部の歯車間に配置させたことを特徴とする請求項２記載の回転駆動装置。
前記回転位置検出手段は、前記出力軸に固着され、前記出力軸からその円周方向に所要の角度で略扇状に張り出すように形成された第１ドッグと、前記外輪歯車に支持されて前記第１ドッグの到来を検出して前記モータの制御信号となる動作タイミング信号を発生させる第１センサとを備えてなることを特徴とする請求項１記載の回転駆動装置。
前記回転位置検出手段は、前記最終出力軸を回転させる歯車の側面にその円周方向に沿って所要の角度で凸状に形成された第２ドッグと、前記筐体に支持され、前記第２ドッグの到来を検出して前記モータの制御信号となる動作タイミング信号を発生させる第２センサとを備えてなることを特徴とする請求項２または３に記載の回転駆動装置。
前記遊星歯車機構は、
前記第１遊星キャリアを挟んで前記第１遊星歯車と第１太陽歯車とが配設されると共に、前記第１太陽歯車と前記第１遊星キャリアとを連通させた軸穴が設けられ、所望の減速比となるように複数段に積重可能な第１遊星キャリア部と、
前記第２遊星キャリアを挟んで外部へ出力させる前記出力軸と第２遊星歯車とが配設されると共に、該第２遊星歯車の配設側に前記軸穴に挿入された前記支持軸が突設され、最上段の前記第１遊星キャリア部と係合させた第２遊星キャリア部と、
前記第１遊星歯車と、前記第２遊星歯車とが噛合された前記外輪歯車と、
前記回転軸に取り付け可能に構成され、最下段の前記第１遊星歯車に噛合された前記第２太陽歯車と
を備えてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転駆動装置。
前記第１遊星キャリアと前記第１太陽歯車、及び、前記第２遊星キャリアと前記出力軸と前記支持軸とは、樹脂材で一体成形されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに１項に記載の回転駆動装置。
前記モータは、ブラシモータからなり、前記モータの制御信号となる動作タイミング信号に基づいて前記モータへの通電を停止させると共に、その通電停止から所要時間経過後にショートブレーキをさせるモータ制御手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転駆動装置。
請求項１乃至８のいずれかに１項に記載の回転駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
潜像及びトナー像が形成される回転可能な感光体を備え、前記回転駆動装置の回転出力を前記感光体の駆動源としたことを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
転写ベルトと、該転写ベルトにトナー像を転写させる１次転写ローラとを備え、前記１次転写ローラは、前記転写べルトに対して接離可能になるように前記１次転写ローラと前記回転駆動装置とが接離機構を介して設けられていることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
転写ベルトと、該転写ベルトに担持されたトナー像を記録材に転写させる２次転写ローラとを備え、前記２次転写ローラは、前記転写べルトに対して接離可能になるように前記２次転写ローラと前記回転駆動装置とが接離機構を介して設けられていることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
感光体と、その感光体上のトナー像が転写される転写ベルト、または、記録材を搬送させながら感光体上のトナー像を前記記録材に転写させる転写ベルトとを備え、前記転写ベルトは、前記感光体に対して接離可能になるように前記転写ベルトと前記回転駆動装置とが接離機構を介して設けられていることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
感光体と、その感光体上のトナー像が転写される転写ベルト、または、記録材を搬送させながら感光体上のトナー像を前記記録材に転写させる転写ベルトとを備え、前記感光体は、前記転写ベルトに対して接離可能になるように前記感光体と前記回転駆動装置とが接離機構を介して設けられていることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。