JP5743163B2 - ギア装置、駆動装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ギア装置、駆動装置及び駆動装置を備えた電子機器に関する。

複合機やプリンター等の電子機器においては、モーターの回転力をローラー（例えば感光ドラム）に伝達させるために、ギア装置を備えた駆動装置が設けられている。ギア装置はローターとアマチュアとを有し、ローターとアマチュアとが電磁力で連結したり開放したりすることで、ギア装置の回転を制御する。

例えば、特許文献１には、電子機器においてモーターの回転方向を時計回り方向と反時計回り方向との間で切り替える技術が開示されている。駆動装置が駆動する際には、ローターとアマチュアとが電磁力で連結され、モーターの回転の方向を問わず（即ち、回転方向が時計回りであるか反時計回りであるかを問わず）、ローターとアマチュアとが密着した状態でギア装置が回転する。

特開２００７−２２７６３号公報

しかしながら、電子機器を長時間使用していると、異物によってローターとアマチュアとの連結や開放に不良が生じることがある。即ち、ローターとアマチュアとは、一般的に電気亜鉛めっき鋼板（ＳＥＣＣ）で形成されているため、ローターとアマチュアとの間に錆が発生し連結力が低下する。また、ローターとアマチュアとの間で錆が多量に発生した場合には、ローターとアマチュアとが錆によって結合してしまい、ローターとアマチュアとの開放がスムースにできなくなることもある。また、ローターとアマチュアとがＳＥＣＣ以外の材料で形成されている場合にも、電子機器の長時間使用に伴い、ローターとアマチュアとの間の汚れ等が原因でローターとアマチュアとの連結や開放に不良が生じることがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、例えば、ローターとアマチュアとの連結面に発生した錆を除去することができるギア装置、駆動装置及び駆動装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、モーターの回転力を回転部材に伝達するギア手段を備えたギア装置を提供する。ギア手段は、ローターとアマチュアとを有する。ギア装置は、ローターとアマチュアとが連結するように連結力を付加する連結力付加手段と、回転部材から離間するギア手段の移動に伴って、連結力に対抗する抗力をギア手段に付加する摩擦力発生手段とを備える。

本発明のギア装置、駆動装置及び駆動装置を備えた電子機器によれば、ローターとアマチュアとの連結面に摩擦力が発生する。従って、ローターとアマチュアとに連結力を加えた状態でローターとアマチュアとを滑らせることができる。その結果、ローターとアマチュアとの連結面に発生した錆や汚れ等の異物を低減することができる。

図１は、本発明の実施形態による画像形成装置１００を示す側断面図である。 図２は、本発明の実施形態による駆動装置２００を示す模式図である。 図３は、本発明の実施形態による駆動装置２００の一部を示す拡大断面図である。 図４は、通常モードで駆動する駆動装置２００を示す。 図５は、クリーニングモードで駆動する駆動装置２００を示す。

以下、図面を参照して本発明による駆動装置及び駆動装置を備えた電子機器の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されない。

［電子機器］
図１を参照して、本発明の実施形態による電子機器の基本構成を説明する。例えば、本発明の実施形態による電子機器は、画像形成装置１００である。図１は、画像形成装置１００の側断面を示す。画像形成装置１００は、具体的にはカラープリンターである。画像形成装置１００は、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋを備え、画像形成装置１００の内部の中央領域に一定の間隔で配置されている。

マゼンタ画像形成ユニット１Ｍには、像担持体である感光ドラム２ａが配置されている。感光ドラム２ａの周囲には、帯電器３ａ、現像装置４ａ、転写ローラー５ａ及びクリーニング装置６ａが配置されている。

シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ及びブラック画像形成ユニット１Ｋにおいてもマゼンタ画像形成ユニット１Ｍと同様に、感光ドラム２（具体的には、感光ドラム２ｂ、感光ドラム２ｃ、感光ドラム２ｄ）が配置されている。感光ドラム２の周囲には、帯電器３（具体的には、帯電器３ｂ、帯電器３ｃ、帯電器３ｄ）、現像装置４（具体的には、現像装置４ｂ、現像装置４ｃ、現像装置４ｄ）、転写ローラー５（具体的には、転写ローラー５ｂ、転写ローラー５ｃ、転写ローラー５ｄ）及びクリーニング装置６（具体的には、クリーニング装置６ｂ、クリーニング装置６ｃ、クリーニング装置６ｄ）が配置されている。

感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄの各々は、感光体と、ローラーとして機能するドラムと、モーターと、ギア装置とを備える。画像形成装置１００は、ギア装置、回転力を発生させるモーター、及び駆動装置を介してモーターの回転力が伝達されるドラムを有することにより、本発明の電子機器として機能する。ドラム、モーター、及びギア装置については、図２〜図５を参照して詳細を説明する。

感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄの各々が備えるドラムは、反時計方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。帯電器３ａ〜帯電器３ｄは、帯電バイアス電源（図示せず）から印加される帯電バイアスによって感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄの表面を所定の電位に均一に帯電させる。

現像装置４ａはマゼンタトナーを収容しており、現像装置４ｂはシアントナーを収容しており、現像装置４ｃはイエロートナーを収容しており、現像装置４ｄはブラックトナーを収容している。現像装置４ａ〜現像装置４ｄの各々に対応して、各感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄ上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて、各静電潜像を各色のトナー像として可視像化する。

転写ローラー５ａ〜転写ローラー５ｄは、中間転写ベルト７を介して各感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄに接触可能に配置されている。本明細書において、感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄの各々と転写ローラー５ａ〜転写ローラー５ｄの各々との接触部を一次転写部と称する。

中間転写ベルト７は、駆動ローラー８とテンションローラー９との間に張設されて感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄの上面側に走行可能に配置されている。駆動ローラー８は、中間転写ベルト７を介して二次転写ローラー１０に接触可能に配置されている。本明細書において、駆動ローラー８と二次転写ローラー１０との接触部を二次転写部と称する。駆動ローラー８の近傍の中間転写ベルト７に対向する位置には、光学式濃度センサー１１が配置されている。

マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ、及びブラック画像形成ユニット１Ｋの下方には、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ、及びブラック画像形成ユニット１Ｋに対応して４つの光走査装置１２がそれぞれ配置されている。更に、４つの光走査装置１２の下方（画像形成装置１００の底部）には給紙カセット１３が着脱可能に設置されている。給紙カセット１３には複数枚の用紙（図示せず）が積層収容されており、給紙カセット１３の近傍には、搬送ローラー対１４が設けられている。

搬送ローラー対１４は、給紙カセット１３から用紙を取り出して搬送パスＳへと用紙を１枚ずつ送り出す。搬送パスＳは、画像形成装置１００の側部を上下方向に延びる。

搬送パスＳ上には、レジストローラー対１５が設けられている。レジストローラー対１５は、給紙カセット１３から取り出された用紙をレジストローラー対１５で一時待機させた後に、所定のタイミングで用紙を二次転写部へと供給する。

搬送パスＳは、画像形成装置１００の上面に設けられた排紙トレイ１６まで延びている。排紙トレイ１６までのパスの途中には定着装置１７と排紙ローラー対１８とが設けられている。

引き続いて、図１を参照して、画像形成装置１００による画像形成動作を説明する。画像形成開始信号が発せられると、マゼンタ画像形成ユニット１Ｍ、シアン画像形成ユニット１Ｃ、イエロー画像形成ユニット１Ｙ、及びブラック画像形成ユニット１Ｋにおいて感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄが反時計方向に所定のプロセススピードで回転駆動し、感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄは、帯電器３ａ〜帯電器３ｄによって一様に帯電される。

光走査装置１２は、各色のカラー画像信号によって変調された光ビームを出射し、光ビームを感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄの表面に照射し、感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄ上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。

マゼンタ画像形成ユニット１Ｍの感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、現像装置４ａによってマゼンタトナーを付着させ、静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。現像装置４ａには、感光ドラム２ａの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加されている。マゼンタトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラー５ａとの間の一次転写部において、転写ローラー５ａの作用によって、回転駆動されている中間転写ベルト７上に一次転写される。なお、転写ローラー５ａには、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加されている。

マゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト７は、シアン画像形成ユニット１Ｃへと移動する。シアン画像形成ユニット１Ｃにおいても、感光ドラム２ｂ上に形成されたシアントナー像が、感光ドラム２ｂと転写ローラー５ｂとの間の一次転写部において、中間転写ベルト７上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。

以下同様にして、中間転写ベルト７上に重畳転写されたマゼンタトナー像及びシアントナー像の上に、感光ドラム２ｃ上に形成されたイエロートナー像及び感光ドラム２ｄ上に形成されたブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト７上にフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト７上に転写されないで各感光ドラム２ａ〜感光ドラム２ｄ上に残留する残留トナーは、各クリーニング装置６ａ〜クリーニング装置６ｄによって除去される。

中間転写ベルト７上のフルカラートナー像の先端が駆動ローラー８と二次転写ローラー１０との間の二次転写部に達するタイミングに合わせて、搬送ローラー対１４によって給紙カセット１３から搬送パスＳへと送り出された用紙が、レジストローラー対１５によって二次転写部へと搬送される。二次転写ローラー１０によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト７から一括して用紙に二次転写される。なお、二次転写ローラー１０には、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加されている。

フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置１７へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着される。用紙は、排紙ローラー対１８によって排紙トレイ１６上に排出されて一連の画像形成動作が終了する。

［駆動装置］
図１を参照して説明したように、画像形成装置１００は、図２に示される駆動装置２００を有することにより、本発明の電子機器として機能する。以下、図２及び図３を参照して、本発明の実施形態による駆動装置２００の基本構成を説明する。

図２は、本発明の実施形態による駆動装置２００を示す模式図である。駆動装置２００は、モーター２１０とローラー２２０とを備える。ローラー２２０は本発明において回転部材として機能する。また、駆動装置２００はギア装置２３０を備える。ギア装置２３０は、モーター２１０の回転力をローラー２２０に伝達する。ギア装置２３０は、ギア手段２８０を備える。ギア手段２８０には、モーター２１０に当接している第１ギア部２３２と、第１ギア部２３２に当接している第２ギア部２４２と、第１ギア部２３２と第２ギア部２４２とを連結する連結部２４４とが含まれる。第２ギア部２４２の回転軸は連結部２４４に回転可能に連結している。

ギア装置２３０は、ロック機構２６０とコイルバネ２７０とを更に備える。ロック機構２６０は本発明において摩擦力発生手段として機能し、コイルバネ２７０は本発明において付勢力付加手段として機能する。コイルバネ２７０は、第２ギア部２４２がローラー２２０に近づく方向に、第２ギア部２４２に付勢力を付加する。なお、駆動装置２００が備えるギア装置２３０等は、取付板Ａに取り付けられている。

図３は、本発明の実施形態による駆動装置２００の一部（図２に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線断面）を示す拡大断面図である。図３を参照して、さらに駆動装置２００の詳細を説明する。第１ギア部２３２は、ローター２３４とアマチュア２３６とシャフト２４０とを含む。ローター２３４とシャフト２４０とは一体的に形成されており、第１ギア部２３２の一部を構成する。また、ローター２３４とアマチュア２３６とによってクラッチ２３８が構成される。

クラッチ２３８の回転方向に応じて、ギア装置２３０とローラー２２０との離間及び連結が制御される。クラッチ２３８の回転方向に応じたギア装置２３０とローラー２２０との離間及び連結の制御については、図４及び図５を参照して詳細に後述する。

ギア装置２３０は、電磁コイル２５０を更に備え、電磁コイル２５０は本発明において連結力付加手段として機能する。電磁コイル２５０は、ローター２３４とアマチュア２３６とが連結するように連結力を付加する。電磁コイル２５０は電磁クラッチの一部を構成する。電磁コイル２５０に電流を加えることにより発生する磁力で、ローター２３４とアマチュア２３６とは強力に密着し、ギア装置２３０はモーター２１０の回転力をローラー２２０に伝達する。

ロック機構２６０は、ローラー２２０から離間するギア装置２３０の移動に伴って、連結力に対抗する抗力をギア手段２８０に付加し、ギア手段２８０に摩擦力を発生させる。ロック機構２６０については、図４及び図５を参照して詳細に後述する。

以上、図２及び図３を参照して、本発明の実施形態による駆動装置２００の基本構成を説明した。駆動装置２００によれば、第２ギア部２４２がローラー２２０から離間する方向に移動した際に、ロック機構２６０が、ローター２３４とアマチュア２３６とが連結する連結力に対抗する抗力をギア手段２８０に付加し、ギア手段２８０に摩擦力を発生させる。従って、ローター２３４とアマチュア２３６とに連結力を加えた状態でローター２３４とアマチュア２３６とを滑らせることができる。その結果、クラッチ連結力の長期安定化や意図しない状態でのローター２３４とアマチュア２３６との連結を抑制することができる。例えば、ローター２３４とアマチュア２３６との連結面に発生した錆を除去することができる。

［通常モード及びクリーニングモード］
本発明の実施形態に係る駆動装置２００は、通常モード又はクリーニングモードで駆動する。通常モードで駆動する駆動装置２００において、ギア装置２３０はモーター２１０の回転力をローラー２２０に伝達するよう駆動する。また、クリーニングモードで駆動する駆動装置２００において、駆動装置２００はローター２３４とアマチュア２３６との連結面に摩擦力を発生させるように駆動する。駆動装置２００は、クラッチ２３８の回転方向に対応するように、ギア装置２３０とローラー２２０との離間及び連結を制御し、通常モードとクリーニングモードとを切り替える。図３〜図５を参照して、本発明の駆動装置２００の通常モード及びクリーニングモードを説明する。

図４は、通常モードで駆動する駆動装置２００を示す。図４（ａ）は、通常モードで駆動する駆動装置２００を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、通常モードで駆動する駆動装置２００の正面図である。

クラッチ２３８の回転方向に対応するように、第２ギア部２４２とローラー２２０との離間及び連結が制御される。通常モードにおいて、電磁コイル２５０に電流を加えることにより発生する磁力で、ローター２３４とアマチュア２３６とは強力に密着する。モーター２１０の順方向（時計回り）による回転によってクラッチ２３８は順方向とは逆の方向（反時計回り）に回転し、第１ギア部２３２のギアも、モーター２１０の順方向による回転とは逆の方向（反時計回り）に回転する。第１ギア部２３２のギアに当接している第２ギア部２４２はクラッチ２３８と逆方向（時計回り）に回転する。

連結部２４４は、第１ギア部２３２の回転方向に回転するように、第１ギア部２３２に接続されている。第１ギア部２３２がモーター２１０の順方向による回転とは逆の方向に回転することによって、連結部２４４は第１ギア部２３２を回転軸として、モーター２１０の順方向による回転とは逆の方向に回転する。その結果、第２ギア部２４２とローラー２２０とが連結し、モーター２１０の回転力がローラー２２０に伝達する。第２ギア部２４２とローラー２２０とが連結され、モーター２１０の回転力がローラー２２０に伝達する間、駆動装置２００による通常モードが継続する。

図５は、クリーニングモードで駆動する駆動装置２００を示す。図５（ａ）は、クリーニングモードで駆動する駆動装置２００を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、クリーニングモードで駆動する駆動装置２００の正面図である。

クリーニングモードにおいても、電磁コイル２５０に電流を加えることにより発生する磁力で、ローター２３４とアマチュア２３６とは密着する。モーター２１０の順方向とは逆の方向（反時計回り）による回転によってクラッチ２３８は順方向（時計回り）に回転し、第１ギア部２３２のギアも、モーター２１０の反時計回りとは逆の方向（時計回り）に回転する。第１ギア部２３２のギアに当接している第２ギア部２４２はクラッチ２３８と逆方向（反時計回り）に回転する。連結部２４４は、第１ギア部２３２の回転方向に回転するように、第１ギア部２３２に接続されている。

第１ギア部２３２がモーター２１０の反時計回りによる回転と逆の方向に回転することによって、連結部２４４は第１ギア部２３２を回転軸として、モーター２１０の回転とは逆の方向に回転する。その結果、第２ギア部２４２とローラー２２０とが離間し、モーター２１０の回転力がローラー２２０に伝達しなくなる。

即ち、本発明において、モーター２１０の回転方向に対応するように、ギア装置２３０とローラー２２０との離間及び連結が制御される。連結部２４４を介して第１ギア部２３２に連結されている第２ギア部２４２が、クラッチ２３８を回転軸として円弧を描くように移動し、モーター２１０の回転力のローラー２２０への伝達と分断とを制御することができる。第２ギア部２４２が、ローラー２２０から離間するように移動した場合には、モーター２１０の回転力はローラー２２０へ伝達しない。

ギア装置２３０とローラー２２０とが離間した後に、ロック機構２６０は、ローター２３４とアマチュア２３６との連結面に摩擦力を発生させる。即ち、連結部２４４を介して第１ギア部２３２に連結されている第２ギア部２４２が、クラッチ２３８を回転軸として円弧を描くように移動した結果、第２ギア部２４２は、ロック機構２６０に当接する。第２ギア部２４２がロック機構２６０に当接することで第２ギア部２４２の回転が止まる。さらに第２ギア部２４２の回転が止まることによって、ローター２３４の回転も止まる。

一方、モーター２１０の回転によってアマチュア２３６に回転力が伝達され続ける。その結果、ローター２３４とアマチュア２３６との連結力に対抗する抗力がギア手段２８０に付加され、ローター２３４とアマチュア２３６との連結面に摩擦力が発生し、ローター２３４とアマチュア２３６とに連結力を加えた状態でローター２３４とアマチュア２３６とを滑らせることができる。このようにして、ローター２３４とアマチュア２３６との連結面に発生した錆を除去することができる。

駆動装置２００によるクリーニングモードは、ロック機構２６０がローター２３４とアマチュア２３６との連結面に摩擦力を発生させる間継続する。

なお、コイルバネ２７０は、通常モードやクリーニングモードに関わらずギア装置２３０がローラー２２０に近づく方向に（具体的には第２ギア部２４２がローラー２２０に連結される方向に）、ギア装置２３０に付勢力を付加し続ける。従って、クラッチ２３８の連結時間を安定的且つ短くすることができる。特に、駆動装置２００がクリーニングモードで駆動している際にも、駆動連結側にギアを移動させておくことが可能となる。

以上、図１〜図５を参照して、本発明の駆動装置と本発明の電子機器として機能する画像形成装置とを説明した。本発明の駆動装置を画像形成装置に適用する場合、ローラーは、感光体ドラムに限定されない。ローラーは、現像ローラー、定着ローラー、シート搬送ローラー等でもあり得る。モーターが回転すると回転力はギア装置を介してローラーに伝達され、ローラーが回転駆動する。

また、本発明の実施形態において、画像形成装置の具体例として、カラ−プリンターを採用したが、本発明は、他の任意の画像形成装置（モノクロプリンターや複合機等）でもあり得る。また、画像形成装置以外の他の電子機器にも駆動装置を備えることができる。例えば、電子機器は、パソコンなどのＯＡ機器やパチンコ等に適応される事は言うまでもない。

本発明のギア装置によれば、ローラーから離間するギア手段の移動に伴って、ローターとアマチュアとが連結する連結力に対抗する抗力をギア手段に付加し、摩擦力を発生させる。従って、電子機器が本発明のギア装置を備えることにより、ローターとアマチュアとに連結力を加えた状態でローターとアマチュアとを滑らせることができる。その結果、クラッチ連結力の長期安定化や意図しない状態でのローターとアマチュアとの連結を抑制することができる。例えば、ローターとアマチュアとの連結面に発生した錆を除去することができる。

本発明のギア装置、駆動装置及び電子機器は、画像形成装置やパソコンなどのＯＡ機器に好適に用いられる。

１００ 画像形成装置
２００ 駆動装置
２１０ モーター
２２０ ローラー
２３０ ギア装置
２３２ 第１ギア部
２３４ ローター
２３６ アマチュア
２３８ クラッチ
２４０ シャフト
２４２ 第２ギア部
２４４ 連結部
２５０ 電磁コイル
２６０ ロック機構
２７０ コイルバネ
２８０ ギア手段
Ａ 取付板

Claims (6)

1. モーターの回転力を回転部材に伝達するギア手段を備えたギア装置であって、
   前記ギア手段は、ローターとアマチュアとを有し、
   前記ギア手段は、
   前記ローターと前記アマチュアとが連結するように連結力を付加する連結力付加手段と、
   前記回転部材から離間する前記ギア手段の移動に伴って、前記連結力に対抗する抗力を前記ギア手段に付加する摩擦力発生手段と
   を備え、
   前記ギア装置は、前記ローターと前記アマチュアとによって構成されるクラッチを備え、
   前記クラッチの回転方向に対応するように、前記ギア手段と前記回転部材との離間及び連結が制御され、
   前記ギア手段は、
   前記モーターに当接している第１ギア部と、
   前記第１ギア部に当接している第２ギア部と、
   前記第１ギア部と前記第２ギア部とを連結する連結部と
   を含み、
   前記第１ギア部は、前記ローターと前記アマチュアとを有し、
   前記クラッチの回転方向に応じて、前記第２ギア部と前記回転部材との離間及び連結が制御される、ギア装置。
2. 前記摩擦力発生手段は、前記ギア手段が前記回転部材から離間した後に前記ローターと前記アマチュアとの前記連結面に前記摩擦力を発生させる、請求項１に記載のギア装置。
3. 前記摩擦力発生手段は、前記ギア手段の回転をロックするロック機構である、請求項１又は請求項２に記載のギア装置。
4. 前記ギア手段が前記回転部材に近づく方向に、前記ギア手段に付勢力を付加する付勢力付加手段を備える、請求項１〜請求項３のうちの１項に記載のギア装置。
5. 請求項１〜請求項４のうちの１項に記載のギア装置と、
   回転力を発生させるモーターと、
   前記ギア装置を介して前記モーターの回転力が伝達される回転部材と
   を備えた、駆動装置。
6. 請求項５に記載の駆動装置を備えた、電子機器。

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