JP6058099B2 - Driving device and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Description
本発明は、駆動モーターの回転を互いに噛合する少なくとも一対のはすばギヤと断接可能なカップリングを介して被動軸に伝達する駆動装置とこれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a driving device that transmits a rotation of a driving motor to a driven shaft through a coupling that can be connected to and disconnected from at least a pair of helical gears that mesh with each other, and an image forming apparatus including the driving device.
例えば、電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置においては、感光ドラム等の像担持体上に形成された潜像が現像装置においてトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、このトナー像が用紙上に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は、定着装置へと搬送され、該定着装置の加熱ローラーと加圧ローラーの間の定着ニップを通過する過程で加熱及び加圧されることによってトナー像の定着を受け、トナー像の定着を受けた用紙は装置外の排紙部へと排出されて一連の画像形成動作が完了する。 For example, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that forms an image on paper by an electrophotographic method, a latent image formed on an image carrier such as a photosensitive drum is developed with toner in a developing device, and the toner The toner image is visualized and the toner image is transferred onto a sheet. The sheet onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device, where the toner image is fixed by being heated and pressed in the process of passing through the fixing nip between the heating roller and the pressure roller of the fixing device. In response, the paper on which the toner image has been fixed is discharged to a paper discharge unit outside the apparatus, and a series of image forming operations is completed.
斯かる画像形成装置において、例えば感光ドラムを回転駆動する駆動装置は、駆動モーターの回転を減速ギヤ列及びカップリングを介して感光ドラムへと伝達している。この場合、一般的には駆動モーターと被動軸との連結/連結解除はカップリングによって行われているが、特許文献1には、固定軸上にギヤを回転可能且つ軸方向に摺動可能に支持するとともに、ギヤを圧縮スプリングによって従動軸との連結方向に付勢し、必要に応じてギヤをスライドレバーによって固定軸の軸方向に沿ってスライドさせて該ギヤと被動軸との連結を解除する構成が提案されている。
In such an image forming apparatus, for example, a driving device that rotationally drives the photosensitive drum transmits the rotation of the driving motor to the photosensitive drum through the reduction gear train and the coupling. In this case, the coupling / disconnection between the drive motor and the driven shaft is generally performed by coupling. However, in
しかしながら、特許文献1において提案された機構を含む従来の駆動装置においては、被駆動側の回転がロックしたような場合には、ギヤ等の駆動系部品に過負荷が発生して該駆動系部品が破損するという問題が発生する。
However, in the conventional drive device including the mechanism proposed in
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、被駆動側の回転がロックした場合であっても、ギヤ等の駆動系部品を過負荷から保護してその損傷を防ぐことができる駆動装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and the purpose of the invention is to protect the drive system parts such as gears from overload and damage them even when the rotation on the driven side is locked. It is an object of the present invention to provide a drive device that can be prevented and an image forming apparatus including the drive device.
本発明に係る駆動装置は、駆動モーターの回転を、互いに噛合する少なくとも一対のはすばギヤと断接可能なカップリングを介して被動軸に伝達する装置である。前記駆動装置は、前記一対のはすばギヤの一方を回転可能に、且つ、軸方向に摺動可能に支持する。前記付勢手段は、前記はすばギヤを前記カップリングが連結される方向に付勢する。そして、前記駆動モーターが回転しているときに、前記一対のはすばギヤの噛合部に、前記カップリングの連結を解除する方向のスラスト力が発生する。前記付勢手段の付勢力は、前記被動軸が回転しているときの前記スラスト力よりも大きい。前記被動軸の回転がロックしたときに、前記付勢手段の付勢力よりも大きな前記スラスト力が発生し、前記一対のはすばギヤの一方が前記付勢手段の付勢力に抗して前記固定軸に対して摺動することにより、前記カップリングの連結が解除される。 The drive device according to the present invention is a device that transmits the rotation of the drive motor to the driven shaft through a coupling that can be connected to and disconnected from at least a pair of helical gears that mesh with each other. The driving device supports one of the pair of helical gears so as to be rotatable and slidable in the axial direction. The urging means urges the helical gear in a direction in which the coupling is coupled. Then, when the drive motor is rotating, a thrust force is generated at the meshing portion of the pair of helical gears in a direction to release the coupling. The urging force of the urging means is greater than the thrust force when the driven shaft is rotating. When the rotation of the driven shaft is locked, the thrust force larger than the urging force of the urging means is generated, and one of the pair of helical gears resists the urging force of the urging means. By sliding with respect to the fixed shaft, the coupling is released.
本発明によれば、一対のはすばギヤの回転によって両者の噛み合い部には軸方向(カップリングの連結を解除する方向)のスラスト力が発生する。これにより、被動軸が正常に回転しているときには、一対のはすばギヤの噛み合いによって発生するスラスト力は付勢手段の付勢力よりも小さいためにカップリングが連結状態を維持する。その結果、駆動モーターの回転はカップリングを介して被動軸に伝達される。そして、被動軸の回転がロックしたような場合には、一対のはすばギヤの噛み合い部には付勢手段の付勢力よりも大きなスラスト力が発生する。このスラスト力によって一方のはすばギヤが付勢手段の付勢力に抗して固定軸上を摺動する。そのため、カップリングの連結が解除され、駆動モーターの回転は被動軸に伝達されない。その結果、はすばギヤ等の駆動系部品が過負荷から保護されてその損傷が防がれる。 According to the present invention, a thrust force in the axial direction (direction in which the coupling is released) is generated at the meshing portion of the pair of helical gears by the rotation of the pair of helical gears. Thereby, when the driven shaft is rotating normally, the thrust force generated by the meshing of the pair of helical gears is smaller than the urging force of the urging means, so that the coupling is maintained in the connected state. As a result, the rotation of the drive motor is transmitted to the driven shaft through the coupling. When the rotation of the driven shaft is locked, a thrust force larger than the urging force of the urging means is generated at the meshing portion of the pair of helical gears. Due to this thrust force, one helical gear slides on the fixed shaft against the biasing force of the biasing means. For this reason, the coupling is released, and the rotation of the drive motor is not transmitted to the driven shaft. As a result, the drive system parts such as the helical gear are protected from overload and their damage is prevented.
又、被動軸の回転がロックして一方のはすばギヤが回転しながら軸方向にスライドすると、該はすばギヤのボス部に形成された雄ネジ部が固定側の円筒部材の内周に形成された雌ネジ部に螺合して当該はすばギヤの軸方向位置が固定され、カップリングの非連結状態が保持される。そして、駆動モーターを逆転させてはすばギヤも逆転させれば、該はずばギヤのボス部に形成された雄ネジ部の円筒部材の雌ネジ部との螺合が外れ、はすばギヤは付勢手段の付勢力によって固定軸上を摺動してカップリングが再び連結されるため、駆動モーターによる被駆動軸の回転が再開される。 Also, when the rotation of the driven shaft is locked and one helical gear rotates and slides in the axial direction, the male thread formed on the boss portion of the helical gear is connected to the inner circumference of the fixed cylindrical member. The axial position of the helical gear is fixed by being screwed into the female screw portion formed in the above, and the non-coupled state of the coupling is maintained. When the drive motor is reversed and the helical gear is also reversed, the male screw portion formed on the boss portion of the gear is disengaged from the female screw portion of the cylindrical member, and the helical gear is removed. Since the coupling is reconnected by sliding on the fixed shaft by the biasing force of the biasing means, the rotation of the driven shaft by the drive motor is resumed.
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に示される画像形成装置1は、モノクロの複写機であって、その装置本体1Aの上部に画像読取装置2を備える。画像読取装置2の下方には排紙トレイ3が設けられている。そして、装置本体1Aの内部には画像形成部4が配置されており、その下方には給紙部5が配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[Image forming apparatus]
An
前記画像読取装置2は、主走査方向(図1の左右方向)に配置された2本の導光体6と、各導光体6の主走査方向外端面の入射面に対向する位置にそれぞれ配置された光源であるLED7を備える。前記画像読取装置2において、両LED7からの光を各導光体6の入射面からそれぞれ入射させて主走査方向に導くサイドライト方式が採用されている。尚、この画像読取装置2においては、導光体6とLED7は、副走査方向(図1の紙面垂直方向)に往復動可能に支持されている。又、図示しないが、画像読取装置2には、原稿で反射した反射光を結像させる結像レンズと、該結像レンズによって結像された光像を電気信号に変換して読み取るCCD等の光電変換素子が設けられている。
The
前記画像形成部4は、電子写真方式によって画像を形成する。前記画像形成部4は、回転可能に配された像担持体としての感光ドラム8と、その周囲に配された帯電器9、レーザースキャナーユニット(LSU)10、現像装置11、転写ローラー12及びクリーニング装置13を備える。
The image forming unit 4 forms an image by electrophotography. The image forming unit 4 includes a
又、前記給紙部5は、着脱可能な給紙カセット14と、その近傍に配されたピックローラー15及び給紙ローラー16とを備えている。ここで、給紙カセット14内には複数枚の用紙Sが積層収容されている。その給紙カセット14内の用紙Sは、ピックローラー15によって上位のものから順次1枚ずつ取り出され、さらに給紙ローラー16によって用紙搬送路Pへと送り出される。
The
前記用紙搬送路Pは、給紙部5から上方に向かって前記排紙トレイ3へと延びている。この用紙搬送路Pには、下方からレジストローラー17、前記転写ローラー12、定着装置18、搬送ローラー19、排紙ローラー20が順次配置されている。
The paper conveyance path P extends upward from the
次に、以上のように構成された画像形成装置1の画像形成動作について説明する。
Next, an image forming operation of the
画像形成動作が開始されると、画像形成部4において、感光ドラム8が不図示の駆動手段によって図1の矢印方向(時計方向)に回転駆動される。さらに、前記感光ドラム8の表面が帯電器9によって所定の電位に一様に帯電される。そして、画像読取装置2においては、原稿蛾像が後述のように読み取られ、該画像読取装置2から送信される電気信号に基づくレーザービームがレーザースキャナーユニット(LSU)10から出力されて感光ドラム8の表面が露光走査されると、該感光ドラム8上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム8上に形成された静電潜像は、現像装置11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。
When the image forming operation is started, in the image forming unit 4, the
又、給紙部5の給紙カセット14内に収容された用紙Sは、ピックローラー15によって最上位のものからピックアップされ、給紙ローラー16によって用紙搬送路Pへと送り出される。そして、このように用紙搬送路Pへと送り出された用紙Sは、用紙搬送路Pに沿ってレジストローラー17へと搬送される。さらに、用紙Sは、該レジストローラー17において一時待機状態とされた後、感光ドラム8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4へと供給される。
Further, the paper S accommodated in the
画像形成部4においては、用紙Sは、感光ドラム8と転写ローラー12との間の転写ニップへと供給される。さらに、用紙Sは、転写ローラー12によって感光ドラム8に押し付けられながら搬送される。これにより、用紙Sの表面に感光ドラム8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Sは、定着装置18へと搬送される。用紙Sは、この定着装置18の定着ニップを通過する過程で加熱及び加圧され、トナー像の定着を受ける。尚、用紙Sへのトナー像の転写後に、感光ドラム8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13によって除去される。表面が清掃された感光ドラム8は次の画像形成動作に備えられる。
In the image forming unit 4, the paper S is supplied to a transfer nip between the
而して、定着装置18にて表面にトナー像が定着された用紙Sは、搬送ローラー19によって用紙搬送路Pの沿って排紙ローラー20へと搬送される。さらに、用紙Sは、前記排紙ローラー20によって排紙トレイ3へと排出される。これによって一連の画像形成動作が終了する。
[駆動装置]
次に、本発明に係る駆動装置の詳細を図2〜図6に基づいて以下に説明する。
Thus, the sheet S having the toner image fixed on the surface thereof by the fixing device 18 is conveyed by the conveying
[Driver]
Next, details of the drive device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
図2は本発明に係る駆動装置の通常作動時の状態を示す斜視図、図3は同平断面図、図4は本発明に係る駆動装置のギヤユニットの斜視図、図5は同駆動装置のロック時の状態を示す斜視図、図6は同平断面図である。 2 is a perspective view showing a state of the drive device according to the present invention during normal operation, FIG. 3 is a cross-sectional view of the same, FIG. 4 is a perspective view of a gear unit of the drive device according to the present invention, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of the same, in a perspective view showing a state when the device is locked.
図2に示すように、板金製のフレーム21には、駆動源である駆動モーター22が取り付けられている。この駆動モーター22のフレーム21を貫通する不図示の出力軸の端部には小径のピニオンギヤ23が結着されている。そして、フレーム21のピニオンギヤ23の横には、固定軸24が、ピニオンギヤ23に対して平行に固設されている。この固定軸24には、ピニオンギヤ23に噛合するはすばギヤ25が回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 2, a
又、フレーム21には、図4に示すようなギヤユニットUが着脱可能に組み込まれている。このギヤユニットUのベース部材26には、円筒部材27と長円筒状の位置決めボス28とが、横方向に適当な間隔で一体に形成されている。そして、ベース部材26には、前記円筒部材27を同心的に貫通する固定軸29が固設されている。この固定軸29の先端部には、はすばギヤ30が回転可能に、且つ、軸方向に摺動可能に支持されている。尚、円筒部材27の開口部近傍の内周には雌ネジ部27aが形成されている。
Further, a gear unit U as shown in FIG. 4 is detachably incorporated in the
前記はすばギヤ30は、図1に示すように前記はすばギヤ25に噛合している。円筒状のボス部30bが、このはすばギヤ30の中心部を一体に貫通している。前記ボス部30bの一端(前端)には、後述のように感光ドラム8とはすばギヤ30とを連結/連結解除(断接)するためのカップリング31の一方の係合片31aが形成されている。又、はすばギヤ30のボス部30Aの他端部(後端部)の外周には、雄ネジ部30aが形成されている。この雄ネジ部30aは、後述のように円筒部材27に形成された前記雌ネジ部27aに選択的に螺合する。
The
ところで、感光ドラム8の回転軸(被動軸)32とはすばギヤ30とは、前記カップリング31によって連結/連結解除(断接)可能である。このカップリング31は、係合片31bと前記係合片31aとを係合させて構成されている。前記係合片31bは、感光ドラム8の回転軸32に結着されている。前記係合片31aは、はすばギヤ30のボス部30bに形成されている。
Incidentally, the rotating shaft (driven shaft) 32 of the
ここで、はすばギヤ30は、固定軸29に摺動可能に支持されている。このはすばギヤ30は、スプリング33によって前方(図3の右方であって、カップリング31が連結される方向)に付勢されている。前記スプリング33は、前記はすばギヤ30と円筒部材27との間に縮装された付勢手段である。
Here, the
而して、以上のように構成されたギヤユニットUは、フレーム21に組み込まれる。そのフレーム21に対するギヤユニットUの位置決めは、フレーム21に突設された位置決めピン34が図5に示すように位置決めボス28に挿入係合されることによってなされる。
Thus, the gear unit U configured as described above is incorporated in the
次に、以上のように構成された駆動装置の作用について説明する。 Next, the operation of the drive device configured as described above will be described.
感光ドラム8の回転にロックが発生していない通常状態において、駆動モーター22が起動されると、該駆動モーター22の回転はピニオンギヤ23と一対のはすばギヤ25,30及び連結状態にあるカップリング31を経て感光ドラム8の回転軸32に伝達される。これにより、前記感光ドラム8が所定の速度で回転駆動される。このとき、一対のはすばギヤ25,30の噛み合い部には、図3の矢印方向(カップリング31の連結を解除する方向)のスラスト力が発生する。また、はすばギヤ30を逆方向に付勢するスプリング33の付勢力の方が、通常時のスラスト力よりも大きく設定されている。従って、はすばギヤ30は、固定軸29上で軸方向に摺動することなく初期位置で回転する。このため、はすばギヤ30のボス部30bに形成されたカップリング31の一方の係合片31aにおける他方の係合片31bへの係合が維持される。これにより、カップリング31は連結状態を保つ。従って、この状態では、前述のように駆動モーター22の回転が、ピニオンギヤ23と一対のはすばギヤ25,30及びカップリング31を経て、感光ドラム8の回転軸32に伝達される。これにより、前記感光ドラム8が所定の速度で正常に回転駆動される。
When the
他方、何らかの原因で感光ドラム8の回転がロックした場合には、一対のはすばギヤ25,30には大きな負荷が発生する。この大きな負荷によって、はすばギヤ25,30の噛み合い部には、図5及び図6の矢印方向(カップリング31の連結を解除する方向)の大きなスラスト力が発生する。このスラスト力は、スプリング33の付勢力よりも大きい。そのため、はすばギヤ30は、スプリング33の付勢力に抗して固定軸29上をスラスト力の方向に摺動する。さらに、前記はすばギヤ30のボス部30bに形成されたカップリング31の一方の係合片31aが、他方の係合片31bから離脱する。これにより、係合片31aおよび係合片31bの係合が外れ、カップリング31の連結が解除される。この場合、駆動モーター22の回転は感光ドラム8に伝達されず、はすばギヤ25,30等の駆動系部品が過負荷から保護されてその損傷が防がれる。このため、図1に示す画像形成装置1において、感光ドラム8の回転がロックしたような場合であっても、はすばギヤ25,30等の回転駆動系部品の損傷が防がる。その結果、部品の交換等のメンテナンスが不要となる。
On the other hand, when the rotation of the
上述のように、はすばギヤ30が回転しながら固定軸29上を摺動すると、該はすばギヤ30のボス部30bに形成された雄ネジ部30aが、図6に示すように固定側の円筒部材27の内周に形成された雌ネジ部27aに螺合する。これにより、当該はすばギヤの軸方向位置が固定され、カップリング31の非連結状態が維持されるとともに、駆動モーター22の回転が停止される。その後、駆動モーター22を逆転させ、はすばギヤ30も逆転させれば、該はすばギヤ30のボス部30bに形成された雄ネジ部30aの円筒部材27の雌ネジ部27aとの螺合が外れる。さらに、はすばギヤ30は、スプリング33の付勢力によって固定軸29上を摺動し、カップリング31が、図2及び図3に示すように再び連結される。そのため、駆動モーター22による感光ドラム8の回転が再開され、画像形成動作が可能となる。
As described above, when the
尚、以上は本発明をモノクロ複写機及びこれに設けられた感光ドラムを回転駆動するための駆動装置に対して適用した形態について説明した。しかしながら、本発明は、画像形成装置以外の回転駆動部品を駆動するための駆動装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。 In the above description, the embodiment in which the present invention is applied to a monochrome copying machine and a driving device for rotationally driving a photosensitive drum provided thereon has been described. However, it is needless to say that the present invention can be similarly applied to a driving device for driving a rotational driving component other than the image forming apparatus.
1 画像形成装置
1A 画像形成装置本体
2 画像読取装置
3 排紙トレイ
4 画像形成部
5 給紙部
6 導光体
7 LED
8 感光ドラム
9 帯電器
10 レーザースキャナーユニット(LSU)
11 現像装置
12 転写ローラー
13 クリーニング装置
14 給紙カセット
15 ピックローラー
16 給紙ローラー
17 レジストローラー
18 定着装置
19 搬送ローラー
20 排紙ローラー
21 フレーム
22 駆動モーター
23 ピニオンギヤ
24 固定軸
25 はすばギヤ
26 ベース部材
27 円筒部材
27a 円筒部材の雌ネジ部
28 位置決めボス
29 固定軸
30 はすはギヤ
30a はすばギヤの雄ネジ部
30b はすばギヤのボス部
31 カップリング
31a,31b カップリングの係合片
32 感光ドラムの回転軸
33 スプリング(付勢手段)
34 位置決めピン
P 用紙搬送路
S 用紙
U ギヤユニット
DESCRIPTION OF
8 Photosensitive drum 9
DESCRIPTION OF
34 Positioning pin P Paper transport path S Paper U Gear unit
Claims (3)
前記一対のはすばギヤの一方を回転可能に、且つ、軸方向に摺動可能に支持する固定軸と、
前記固定軸に支持された一方のはすばギヤを前記カップリングが連結される方向に付勢する付勢手段と、を備え、
前記固定軸に支持された前記一方のはずばギヤのボス部における前記カップリングに対し反対側の端部の外周に雄ネジ部が形成され、
前記固定軸の固定端外周に円筒部材が固設され、
前記円筒部材の開口端内周に、前記一方のはずばギヤの前記ボス部に形成された前記雄ネジ部が螺合可能な雌ネジ部が形成されており、
前記駆動モーターが回転しているときに、前記一対のはすばギヤの噛合部に、前記カップリングの連結を解除する方向のスラスト力が発生し、
前記付勢手段の付勢力は、前記被動軸が回転しているときの前記スラスト力よりも大きく、
前記被動軸の回転がロックしたときに、前記付勢手段の付勢力よりも大きな前記スラスト力が発生し、前記一方のはすばギヤが前記付勢手段の付勢力に抗して前記固定軸に対して摺動することにより、前記カップリングの連結が解除されるとともに、前記雄ネジ部および雌ネジ部が螺合することにより前記カップリングの連結が解除された状態を維持する、駆動装置。 In the drive device that transmits the rotation of the drive motor to the driven shaft through a coupling that can be connected to and disconnected from at least a pair of helical gears that mesh with each other,
A fixed shaft that supports one of the pair of helical gears rotatably and slidably in the axial direction;
Biasing means for biasing one helical gear supported by the fixed shaft in a direction in which the coupling is coupled,
A male screw part is formed on the outer periphery of the end opposite to the coupling in the boss part of the one edge gear supported by the fixed shaft,
A cylindrical member is fixed around the fixed end of the fixed shaft,
On the inner periphery of the opening end of the cylindrical member, a female screw portion is formed, on which the male screw portion formed on the boss portion of the one edge gear can be screwed,
When the drive motor is rotating, a thrust force in a direction to release the coupling is generated at the meshing portion of the pair of helical gears,
The urging force of the urging means is greater than the thrust force when the driven shaft is rotating,
When the rotation of the driven shaft is locked, the thrust force larger than the urging force of the urging means is generated, and the one helical gear resists the urging force of the urging means, and the fixed shaft maintaining by sliding, the connection of the coupling is released Rutotomoni, the state of connection is released in the coupling by the male screw portion and female screw portion is screwed against the drive unit .
回転駆動系に請求項1又は2に記載の駆動装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。 The toner image formed in the image forming unit is transferred onto the paper supplied from the paper feeding unit, and the paper on which the toner image is transferred is fixed by the fixing device and then discharged to the paper discharging unit. In an image forming apparatus for forming
An image forming apparatus comprising the rotation drive system according to claim 1 or 2 .
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