JP5118437B2 - 歯車ラチェット機構及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯車ラチェット機構とこれを動力伝達部に備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を採用する複写機やプリンタ等の画像形成装置の動力伝達部には、逆回転防止機構であるラチェット機構を備えた図６に示すような歯車ラチェット機構が設けられている（特許文献１，２参照）。

即ち、図６は従来の歯車ラチェット機構１３０の側断面図であり、同図において、１３１，１３２は同軸上に配された駆動ギヤと被動ギヤであり、被動ギヤ１３２は回転軸１３３に固着されており、該被動ギヤ１３２の軸方向に長いボス１３２ａ上に駆動ギヤ１３１のボス１３１ａが摺動可能に挿通することによって、駆動ギヤ１３１が被動ギヤ１３２のボス１３２ａ上を軸方向に摺動可能に配されている。このように構成することによって駆動ギヤ１３１と被動ギヤ１３２との軸間距離を短縮し、両ギヤ１３１，１３２の設置スペースの縮小を図っている。

又、上記駆動ギヤ１３１と被動ギヤ１３２の各ウェブの相対向する面には円環リブ１３１ｂ，１３２ｂがそれぞれ突設されており、これらの円環リブ１３１ｂ，１３２ｂには互いに噛合するラチェット爪１３１ｃ，１３２ｃがそれぞれ形成されている。そして、駆動ギヤ１３１は付勢手段であるスプリング１３５によって被動ギヤ１３２側（ラチェット爪１３１ｃ，１３２ｃ同士が噛合する方向）に常時付勢されている。

以上のように構成された歯車ラチェット機構１３０において、駆動ギヤ１３１の正回転は互いに噛合するラチェット爪１３１ｃ，１３２ｃを介して被動ギヤ１３２に伝達され、該被動ギヤ１３２が駆動ギヤ１３１と共に正回転する。これに対して駆動ギヤ１３１が逆回転すると、ラチェット爪１３１ｃ，１３２ｃ同士の噛合が外れ、駆動ギヤ１３１側のラチェット爪１３１ｃが被動ギヤ１３２側のラチェット爪１３２ｃを乗り越えるため、駆動ギヤ１３１はスプリング１３５の付勢力に抗して間欠的に軸方向に移動しながら空転し、被動ギヤ１３２に回転を伝達しない。このため、被動ギヤ１３２の逆回転が防がれる。
特開平４−０１８５８１号公報 特開２００７−０９１４１０号公報

しかしながら、図６に示した従来の歯車ラチェット機構１３０においては、特に駆動ギヤ１３１がはすば歯車であるような場合、該駆動ギヤ１３１が不図示の他のはすば歯車との噛み合いによって図示矢印方向のスラスト荷重Ｆを受けると、駆動ギヤ１３１にはラチェット爪１３１ｃ，１３２ｃを中心とするモーメントが作用するため、該駆動ギヤ１３１に倒れが発生し、回転変動や騒音、ラチェット爪１３１ｃ，１３２ｃの外れによる歯飛び現象の発生、駆動ギヤ１３１及び被動ギヤ１３２の破損や異常摩耗等の問題が引き起こされる。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、駆動ギヤ又は被動ギヤの倒れを防いで回転変動や騒音等の問題を解消することができる歯車ラチェット機構及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、同軸上に配された駆動ギヤと被動ギヤを備え、これらの駆動ギヤと被動ギヤの各ウェブに突設された円環リブに形成されたラチェット爪同士を噛合せしめるとともに、回転軸に固着された前記被動ギヤのボス部上を摺動可能に配された前記駆動ギヤを付勢手段によって前記被動ギヤ側に付勢して成る歯車ラチェット機構において、前記駆動ギヤ又は被動ギヤの一方のリムよりも径方向外方に倒れ防止用の円環リブを突設し、該円環リブを他方のギヤのリムの外周に突設した円環プレートに当接させたことを特徴とする。

請求項２記載の画像形成装置は、動力伝達部に請求項１記載の歯車ラチェット機構を設けたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、駆動ギヤ又は被動ギヤの一方のリムよりも径方向外方に倒れ防止用の円環リブを突設し、該円環リブを他方のギヤのリムの外周に突設した円環プレートに当接させたため、駆動ギヤ又は被動ギヤの倒れが防がれ回転変動や騒音、ラチェット爪の外れによる歯飛び減少の発生、ギヤの破損や異常磨耗などの問題が解消される。又、押圧力を小さくして所要の回転トルクを得るために小径部に爪を設けて安定した動作を行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、歯車ラチェット機構におけるギヤの倒れが防がれるため、正常な動力伝達がなされて高質画像が安定的に得られる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのレーザビームプリンタの側断面図である。

図示のレーザビームプリンタ１においては、箱状の本体（筐体）２の上面の中央部に、傾斜した凹状の排紙トレイ３が設けられている。そして、本体２の前面（図１の右側が前方）上部には開閉可能な手差しトレイ４が設けられており、この手差しトレイ４とその奥の本体２内に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラ５は手差し給紙部６を構成している。尚、手差し給紙部６の詳細は後述する。

而して、レーザビームプリンタ１は、本体２内に設けられた搬送路Ｌに沿って記録材である用紙を搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙に画像を形成するものであって、前記搬送路Ｌは、側面視略Ｌ字状を成して前記排紙トレイ３へと延びている。

又、レーザビームプリンタ１は、本体２の下部に設けられたカセット給紙部７と、該カセット給紙部７上方の本体２内の略中央部に設けられた画像形成部８と、該画像形成部８の後方に配された定着部９と、該定着部９上方の本体２上面に設けられた凹状の排紙部１０を備えている。

上記カセット給紙部７は、上面が開放された矩形箱状の給紙カセット１１内に複数枚の用紙を積層収容するとともに、給紙カセット１１内の用紙を１枚ずつ取り出すピックローラ１２と、取り出された用紙を１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出す給紙ローラ１３ａと分離ローラ１３ｂを備えており、搬送路Ｌには、送り出された用紙を一時待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８へと供給するレジストローラ対１４が設けられている。

前記画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から供給された用紙に画像を形成するものであって、本体２内の略中央部に回転可能に配された像担持体としての感光ドラム１５と、その周囲に配置された帯電器１６、現像手段である現像装置１７、転写手段である転写ローラ１８及びクリーニング装置１９と、これらの上方に配置されたレーザスキャナユニット（ＬＳＵ）２０、トナーホッパー２１等を備えている。

又、前記定着部９は、画像形成部８において用紙に転写されたトナー像を当該用紙に定着させるためのものであって、互いに圧接されて回転する定着ローラ２２と加圧ローラ２３を備えている。

更に、前記排紙部１０は、定着部９においてトナー像が定着された用紙を本体２外へと排出するためのものであって、搬送路Ｌの末端に設けられた排紙ローラ対２４と、搬送路Ｌを搬送される用紙を前記排紙ローラ対２４へと案内する縦リブ状の複数の搬送ガイドリブ２５及び本体２外へと排出される用紙を積載するための前記排紙トレイ３を備えている。

次に、以上の構成を有するレーザビームプリンタ１の画像形成動作について説明する。

例えばパーソナルコンピュータ（パソコン）等の端末から当該レーザビームプリンタ１にプリント開始信号が送信されると、画像形成部８においては、感光ドラム１５が不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その表面が帯電器１６によって所定の電位に一様に帯電される。そして、端末から送信された画像データに基づくレーザ光がレーザスキャナユニット２０から出力されて感光ドラム１５上に照射されると、該感光ドラム１５上には静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム１５上に形成された静電潜像は、現像装置１７によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。

ところで、カセット給紙を行う場合、カセット給紙部７の給紙カセット１１内に収容された用紙は、ピックローラ１２によって最上位のものから１枚ずつピックアップされ、１８０°方向が反転されつつ給紙ローラ１３ａによってレジストローラ対１４へと搬送される。

レジストローラ対１４においては、用紙は、一時待機状態とされた後、感光ドラム１５上のトナー像に同期する所定のタイミングで画像形成部８へと供給される。

画像形成部８においては、感光ドラム１５と転写ローラ１８との間の転写ニップへと供給された用紙は、転写ローラ１８によって感光ドラム１５に押し付けられながら搬送されることによって、その表面（転写面）に感光ドラム１５上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙は、定着部９へと搬送され、この定着部９において定着ローラ２２と加圧ローラ２３によって挟み込まれて搬送される過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙へのトナー像の転写後に感光ドラム１５の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置１９によって除去される。

而して、定着部９にて表面にトナー像が定着された用紙は、搬送路Ｌを上方へと搬送され、搬送ガイドリブ２５に沿って排紙ローラ対２４へと導かれ、排紙ローラ対２４によって本体２上部の排紙トレイ３に排出されて積載され、一連の画像形成動作が完了する。

尚、ユーザーが手差しで給紙する場合には、手差し給紙部６の手差しトレイ４上にセットされた用紙が給紙ローラ５によってレジストローラ対１４へと供給され、以後は前述と同様のプロセスを経て用紙の画像が形成される。
［歯車ラチェット機構］
次に、本発明の参考例に係る歯車ラチェット機構を図２及び図３に基づいて説明する。

図２は図１に示したレーザビームプリンタの動力伝達部の歯車ラチェット機構部の部分断面斜視図、図３は歯車ラチェット機構を構成する駆動ギヤと被動ギヤの斜視図である。

図２に示すように、本参考例に係る歯車ラチェット機構３０は動力伝達部に組み込まれており、同軸上に配された駆動ギヤ３１と被動ギヤ３２を備えており、被動ギヤ３２は回転軸３３に固着されている。そして、被動ギヤ３２の軸方向に長いボス３２ａ上に駆動ギヤ３１のボス３１ａが摺動可能に挿通することによって、駆動ギヤ３１が被動ギヤ３２のボス３２ａ上を軸方向に摺動可能に配されており、該駆動ギヤ３１は不図示のギヤに噛合し、被動ギヤ３２はギヤ３４に噛合している。このように構成することによって駆動ギヤ３１と被動ギヤ３２との軸間距離が短縮され、両ギヤ３１，３２の設置スペースが短縮され、動力伝達部の小型化が図られている。

又、上記駆動ギヤ３１と被動ギヤ３２の各ウェプの相対向する面には円環リブ３１ｂ，３２ｂがそれぞれ突設されており、図３に示すように、これらの円環リブ３１ｂ，３２ｂには互いに噛合するラチェット爪３１ｃ，３２ｃがそれぞれ形成されている。そして、駆動ギヤ３１は付勢手段であるスプリング３５によって被動ギヤ３２側（ラチェット爪３１ｃ，３２ｃ同士が噛合する方向）に常時付勢されている。

而して、本参考例では、駆動ギヤ３１の前記円環リブ３１ｂよりも径方向外方に位置するリムの被動ギヤ３２に対向する端面には、倒れ防止用の円環リブ３６が被動ギヤ３２に向かって一体に突設されており、該円環リブ３６はスプリング３５の付勢力によって被動ギヤ３２のリムの端面に当接している。

以上のように構成された歯車ラチェット機構３０において、駆動ギヤ３１の正回転は互いに噛合するラチェット爪３１ｃ，３２ｃを介して被動ギヤ３２に伝達され、該被動ギヤ３２が駆動ギヤ３１と共に正回転し、その回転はギヤ３４に伝達される。これに対して駆動ギヤ３１が逆回転すると、ラチェット爪３１ｃ，３２ｃ同士の噛合が外れ、駆動ギヤ３１側のラチェット爪３１ｃが被動ギヤ３２側のラチェット爪３２ｃを乗り越えるため、駆動ギヤ３１はスプリング３５の付勢力に抗して間欠的に軸方向に移動しながら空転し、被動ギヤ３２に回転を伝達しない。このため、被動ギヤ３２の逆回転が防がれる。

而して、本参考例に係る歯車ラチェット機構３０においては、駆動ギヤ３１の円環リブ３１ｂよりも径方向外方に位置するリムに倒れ防止用の円環リブ３６を突設し、該円環リブ３６を被動ギヤ３２のリムの端面に当接させたため、駆動ギヤ３１と被動ギヤ３２に噛合によって駆動ギヤ３１に図２に示すようにスラスト荷重Ｆが作用しても、駆動ギヤ３１の倒れが防がれ、回転変動や騒音、ラチェット爪３１ｃ，３２ｃの外れによる歯飛び現象の発生、ギヤ３１，３２の破損や異常磨耗等の問題が解消される。即ち、スラスト荷重Ｆによって駆動ギヤ３１にはラチェット爪３１ｃ，３２ｃを中心とするモーメントＭ１（Ｆ＝Ｆ×ｒ１：ｒ１はラチェット爪３１ｃ，３２ｃからスラスト荷重Ｆの作用点間での距離）が作用し、このモーメントＭ１が駆動ギヤ３１に倒れを生じさせるが、該駆動ギヤ３１に突設された倒れ防止用の円環リブ３６の被動ギヤ３２への当接点にはスラスト荷重Ｆとは逆方向の反力Ｒが作用するため、駆動ギヤ３１にはＭ１とは逆向きのモーメントＭ２（＝Ｒ×ｒ２：ｒ２はラチェット爪３１ｃ，３２ｃから反力Ｒの作用点までの距離）が作用する。従って、駆動ギヤ３１に倒れを生じさせようとするモーメントＭ１は逆向きのモーメントＭ２によって相殺或いは減殺されることとなり、この結果、前述のように駆動ギヤ３１の倒れが防がれて前記効果が得られる。

又、上述のように歯車ラチェット機構３０における駆動ギヤ３１の倒れが防がれるため、図１に示したレーザビームプリンタ１における動力伝達部において正常な動力伝達がなされ、これによって高質画像が安定的に得られる。

次に、本発明の他の参考例に係る歯車ラチェット機構を図４に示す。尚、図４においては、図２及び図３において示したものと同一要素には同一符号を付している。

即ち、図４は他の参考例に係る歯車ラチェット機構の側断面図であり、本参考例では、駆動ギヤ３１のウェブの円環リブ３１ｂよりも径方向外方の部位に倒れ防止用の円環リブ３６’を突設し、該円環リブ３６’を被動ギヤ３２のリムの端面に当接させている。

次に、本発明の実施の形態を図５に基づいて説明する。図５は本発明に係る歯車ラチェット機構の側断面図であり、本実施の形態では、駆動ギヤ３１のリムよりも径方向外方に倒れ防止用の円環リブ３６”を突設し、該円環リブ３６”を被動ギヤ３２のリムの外周に突設した円環プレート３７に当接させており、本実施の形態では、反力Ｒが作用する円環リブ３６”の円環プレート３７への当接点がスラスト荷重Ｆの作用点がスラスト荷重Ｆよりも径方向外方に位置しているため、スラスト荷重Ｆによる曲げモーメントに対して反力Ｒによる逆向きの曲げモーメント（抵抗モーメント）が大きくなる。このため、駆動ギヤ３１の倒れが一層効果的に防がれる。

尚、以上の参考例及び実施の形態では、駆動ギヤ３１側に倒れ防止用の円環リブ３６，３６’，３６”を突設したが、被動ギヤ３２側に倒れ防止用の円環リブを突設し、この円環リブを駆動儀や３１の端面に当接させるようにしても前記と同様の効果が得られる。又、以上は参考例及び本発明を特にレーザビームプリンタ及びこれの動力伝達部に設けられた歯車ラチェット機構に適用した形態について説明したが、本発明は、プリンタの他、複写機やファクシミリ装置等、他の任意の画像形成装置及びこれの動力伝達部に設けられた歯車ラチェット機構に対しても同様に適用可能であることは勿論である。

本発明及び参考例に係る画像形成装置の一形態としてのレーザビームプリンタの側断面図である。 本発明の参考例に係る歯車ラチェット機構の部分断面斜視図である。 本発明の参考例に係る歯車ラチェット機構を構成する駆動ギヤと被動ギヤの斜視図である。 本発明の他の参考例に係る歯車ラチェット機構の側断面図である。 本発明に係る歯車ラチェット機構の側断面図である。 従来の歯車ラチェット機構の側断面図である。

符号の説明

１ レーザビームプリンタ（画像形成装置）
２ プリンタ本体
３ 排紙トレイ
４ 手差しトレイ
５ 給紙ローラ
６ 手差し給紙部
７ カセット給紙部
８ 画像形成部
９ 定着部
１０ 排紙部
１１ 給紙カセット
１２ ピックローラ
１３ａ 給紙ローラ
１３ｂ 分離ローラ
１４ レジストローラ対
１５ 感光ドラム
１６ 帯電器
１７ 現像装置
１８ 転写ローラ
１９ クリーニング装置
２０ レーザスキャナユニット（ＬＳＵ）
２１ トナーホッパー
２２ 定着ローラ
２３ 加圧ローラ
２４ 排紙ローラ対
２５ 搬送ガイドリブ
３０ 歯車ラチェット機構
３１ 駆動ギヤ
３１ａ 駆動ギヤのボス
３１ｂ 駆動ギヤの円環リブ
３１ｃ 駆動ギヤのラチェット爪
３２ 被動ギヤ
３２ａ 被動ギヤのボス
３２ｂ 被動ギヤの円環リブ
３２ｃ 被動ギヤのラチェット爪
３３ 回転軸
３４ ギヤ
３５ スプリング（付勢手段）
３６ 倒れ防止用円環リブ
３６’ 倒れ防止用円環リブ
３６” 倒れ防止用円環リブ
３７ 円環プレート
Ｆ スラスト荷重
Ｌ 搬送路
Ｒ 反力
ｒ１ ラチェット爪からスラスト荷重の作用点までの距離
ｒ２ ラチェット爪から反力の作用点までの距離

Claims (2)

1. 同軸上に配された駆動ギヤと被動ギヤを備え、これらの駆動ギヤと被動ギヤの各ウェブに突設された円環リブに形成されたラチェット爪同士を噛合せしめるとともに、回転軸に固着された前記被動ギヤのボス部上を摺動可能に配された前記駆動ギヤを付勢手段によって前記被動ギヤ側に付勢して成る歯車ラチェット機構において、
   前記駆動ギヤ又は被動ギヤの一方のリムよりも径方向外方に倒れ防止用の円環リブを突設し、該円環リブを他方のギヤのリムの外周に突設した円環プレートに当接させたことを特徴とする歯車ラチェット機構。
   
2. 動力伝達部に請求項１記載の歯車ラチェット機構を設けたことを特徴とする画像形成装置。
   

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