JP6398933B2 - 駆動伝達機構およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動伝達機構およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、２段歯車から回転駆動力が伝達される２つの歯車を含む駆動伝達機構およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置においては、ドラムユニット、現像ユニット、定着ユニット、搬送ユニット等の各ユニットに種々の回転部材が使用されている。かかる回転部材を回転させるためには、駆動モーター等の駆動源から各ユニットへ駆動力を伝達する必要があり、駆動伝達機構として複数の歯車が用いられている。このような歯車として、コスト、静音、軽量等の観点から、樹脂製の歯車が用いられることが多い。

また従来、画像形成装置の小型化を実現するために、複数のユニットに回転駆動力を伝達するための駆動伝達列を途中まで共用する構造が知られている。

なお、複数のユニットに回転駆動力を伝達するための駆動伝達列を途中まで共用する画像形成装置は、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１３−１３４３９１号公報

しなしながら、複数のユニットに回転駆動力を伝達するための駆動伝達列を途中まで共用する画像形成装置において、例えば、負荷トルクの大きい駆動ユニットに向けて回転駆動力を伝達する歯車（高負荷用歯車）と、回転変動の少ない高精度な回転が必要な駆動ユニットに向けて回転駆動力を伝達する歯車（高精度用歯車）と、が１つの共用歯車に噛み合うように構成される場合、以下の不都合が生じるという問題点がある。すなわち、共用歯車の歯面は高負荷用歯車との噛み合いによって摩耗しやすく、この摩耗した歯面に高精度用歯車が噛み合っている場合、高精度用歯車の回転精度が低下するという問題点がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、共通の歯車から複数の歯車に駆動力を伝達する構成において、一方の歯車との噛み合いによって歯面が摩耗した場合であっても、他方の歯車の回転精度が低下するのを抑制することが可能な駆動伝達機構およびそれを備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第１の構成の駆動伝達機構は、大径部と大径部よりも小さい外径を有する小径部とを含む２段歯車と、２段歯車に対して回転駆動力伝達方向上流側に配置され、大径部に回転駆動力を伝達する上流側歯車と、２段歯車に対して回転駆動力伝達方向下流側に配置され、小径部から回転駆動力が伝達される第１下流側歯車および第２下流側歯車と、を備える。小径部は、第１下流側歯車と噛み合う第１噛合領域と、第２下流側歯車と噛み合う第２噛合領域と、を有し、第１噛合領域および第２噛合領域は、２段歯車の回転軸の延びる方向において、互いに重ならないように配置されている。

本発明の第１の構成によれば、２段歯車の小径部の第１噛合領域および第２噛合領域は、２段歯車の回転軸の延びる方向において、互いに重ならないように配置されている。これにより、例えば小径部のうちの第１下流側歯車と噛み合う第１噛合領域が摩耗した場合であっても、第２下流側歯車は第１噛合領域と噛み合わないので、第２下流側歯車の回転精度が低下するのを抑制することができる。

また、第１噛合領域および第２噛合領域を互いに重ならないように配置することによって、第１噛合領域および第２噛合領域を互いに重なるように配置する場合と比べて、小径部の歯面の摩耗速度を抑制することができる。これにより、回転精度が低下するのをより抑制することができる。

本発明の一実施形態の駆動伝達機構を備えた画像形成装置の構造を概略的に示した断面図である。 本発明の一実施形態の駆動伝達機構周辺の構造を示した側面図である。 本発明の一実施形態の駆動伝達機構の２段歯車周辺の構造を示した斜視図である。 本発明の一実施形態の駆動伝達機構の２段歯車の構造を示した断面図である。 図３のＡ矢視図である。 図３のＢ矢視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１〜図６を参照して、本発明の一実施形態の駆動伝達機構を備えた画像形成装置１００について説明する。図１に示すように、画像形成装置１００（ここではモノクロプリンター）は、装置本体１の下部に積載された用紙（記録媒体）を収容する給紙カセット２が備えられている。なお、図１では左側を画像形成装置１００の前方側として図示している。給紙カセット２の上方には、装置本体１の前方から後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて装置本体１の上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されており、この用紙搬送路４に沿って上流側から順に、ピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、画像形成部９、定着ユニット１０及び排出ローラー対１１が配置されている。更に、画像形成装置１００内には、上記の各ローラー、画像形成部９、定着ユニット１０等の動作を制御する制御部９０が配置されている。

給紙カセット２には、用紙搬送方向後端部に設けられた回動支点１２ａによって、給紙カセット２に対して回動可能に支持された用紙積載板１２が備えられており、用紙積載板１２上に積載された用紙がピックアップローラー５に押圧されるようになっている。また、給紙カセット２の前方側には、フィードローラー６に圧接するようにリタードローラー１３が配設されており、ピックアップローラー５によって複数枚の用紙が同時に給送された場合には、これらフィードローラー６とリタードローラー１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるよう構成されている。

そして、フィードローラー６とリタードローラー１３とによって捌かれた用紙は、中間搬送ローラー７によって搬送方向を装置後方へと変えられてレジストローラー対８へと搬送され、レジストローラー対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。

画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において反時計回り方向に回転可能に軸支された像担持体である感光体ドラム１４と、この感光体ドラム１４の周囲に配置される帯電装置１５、現像ユニット１６、クリーニング装置１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１４に対向するように配置される転写ローラー（転写部材）１８、感光体ドラム１４の上方に配置される露光ユニット（ＬＳＵ）１９、及び除電装置（図示せず）から構成されている。現像ユニット１６の上方には、現像ユニット１６へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。なお、感光体ドラム１４、帯電装置１５およびクリーニング装置１７は一体的に形成されており、ドラムユニット（駆動ユニット、像担持体ユニット）２５を構成している。

帯電装置１５には、図示しない電源が接続された帯電ローラー１５ａが備えられており、この帯電ローラー１５ａが感光体ドラム１４に当接するよう配置されている。そして、感光体ドラム１４が回転すると、帯電ローラー１５ａが感光体ドラム１４の表面に接触して従動回転し、この時、帯電ローラー１５ａに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１４の表面が一様に帯電される。

次いで、露光ユニット（ＬＳＵ）１９からのレーザービームにより感光体ドラム１４上に入力された画像データに基づく静電潜像が形成され、現像ユニット１６により静電潜像にトナーが付着されて感光体ドラム１４の表面にトナー像が形成される。感光体ドラム１４の表面に形成されたトナー像は、転写ローラー１８により感光体ドラム１４と転写ローラー１８とのニップ部に形成された転写位置に供給された用紙へと転写される。

トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１４から分離されて定着ユニット１０に向けて搬送される。この定着ユニット１０は、用紙搬送方向に対し画像形成部９の下流側に配置されており、画像形成部９においてトナー像が転写された用紙は、定着ユニット１０に備えられた加熱ローラー２２、及びこの加熱ローラー２２に圧接される加圧ローラー２３によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。なお、定着ユニット１０は、ドラムユニット２５に比べて、負荷トルクが大きい。ドラムユニット２５は、定着ユニット１０に比べて、回転変動の少ない高精度な回転が必要である。

そして、画像形成部９及び定着ユニット１０において画像形成処理及び定着処理がなされた用紙は、排出ローラー対１１によって排紙部３に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１４の表面に残留しているトナーはクリーニング装置１７により除去される。そして、感光体ドラム１４は帯電装置１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。

装置本体１内の一方側（図１の紙面に対して手前側）には図２に示すように、多数の歯車が回転可能に取り付けられるフレーム３０が配置されている。フレーム３０には、回転駆動力をドラムユニット２５に伝達する駆動伝達列４０と、回転駆動力を定着ユニット１０に伝達する駆動伝達列５０と、回転駆動力をピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、現像ユニット１６等に伝達する駆動伝達列６０と、が設けられている。また、フレーム３０の外側（図２の紙面に対して手前側）には、駆動伝達列４０、５０および６０に回転駆動力を伝達する歯車部３１ａ（上流側歯車）を有する駆動モーター（駆動部）３１が設けられている。なお、歯車部３１ａ、駆動伝達列４０および５０によって、本発明の駆動伝達機構が構成されている。

駆動伝達列４０は、駆動伝達列５０と共用して用いられる共用歯車としての２段歯車７０と、歯車４１、４２および４３と、を含んでいる。そして、駆動モーター３１から２段歯車７０に伝達された回転駆動力は、順に噛み合う歯車４１、歯車４２および歯車４３を介して、ドラムユニット２５に伝達される。なお、歯車４１は、本発明の第１下流側歯車の一例である。

駆動伝達列５０は、２段歯車７０と、歯車５１〜５８と、を含んでいる。そして、駆動モーター３１から２段歯車７０に伝達された回転駆動力は、順に噛み合う歯車５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７および５８を介して、定着ユニット１０に伝達される。なお、歯車５１は、本発明の第２下流側歯車の一例である。また、歯車５８には、回転駆動力を排出ローラー対１１に伝達する複数の歯車８１を含む駆動伝達列８０が繋がっている。

駆動伝達列６０は、複数の歯車６１を含んでおり、駆動モーター３１からの回転駆動力は、複数の歯車６１を介して、ピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、現像ユニット１６等に伝達される。

２段歯車７０は、樹脂製であり、金型を用いた射出成形により形成されている。２段歯車７０は図３および図４に示すように、中心部に形成された円筒状のボス部７１と、ボス部７１の径方向外側に突出する大径部７２と、ボス部７１の径方向外側に突出するとともに大径部７２よりも外径の小さい小径部７３と、を含んでいる。

ボス部７１の中心には、軸部が挿入される貫通穴７１ａが形成されている。大径部７２と小径部７３との境界部分には、円盤状のウェブ部７４が形成されている。大径部７２の外周部には、駆動モーター３１の歯車部３１ａと噛み合う歯部が形成されており、小径部７３の外周部には、駆動伝達列４０の歯車４１および駆動伝達列５０の歯車５１と噛み合う歯部が形成されている。

小径部７３の歯部とボス部７１との間には、軽量化のために空間が形成されている。大径部７２の歯部とボス部７１との間にも、軽量化のために空間が形成されているが、この空間には、補強のためのリブ７５が形成されている。

また、駆動伝達列４０の歯車４１は、２段歯車７０に噛み合う大径部４１ａと、歯車４２に噛み合う小径部４１ｂと、を含んでいる。

ここで、２段歯車７０の小径部７３は図４〜図６に示すように、歯車４１の大径部４１ａと噛み合う第１噛合領域７３ａと、歯車５１と噛み合う第２噛合領域７３ｂと、を有する。歯車４１の大径部４１ａの歯部は、歯車７０の回転軸Ｌ７０が延びる方向において、歯車５１の歯部と互いに重ならないように配置されている。このため、第１噛合領域７３ａおよび第２噛合領域７３ｂは、歯車７０の回転軸Ｌ７０が延びる方向において互いに重ならない。

本実施形態では、上記のように、２段歯車７０の小径部７３の第１噛合領域７３ａおよび第２噛合領域７３ｂは、２段歯車７０の回転軸Ｌ７０の延びる方向において、互いに重ならないように配置されている。これにより、例えば歯車５１と噛み合う第２噛合領域７３ｂが摩耗した場合であっても、高い回転精度が要求されるドラムユニット２５へ回転駆動力を伝達する歯車４１は第２噛合領域７３ｂと噛み合わないので、歯車４１の回転精度が低下するのを抑制することができる。

また、第１噛合領域７３ａおよび第２噛合領域７３ｂを互いに重ならないように配置することによって、第１噛合領域７３ａおよび第２噛合領域７３ｂを互いに重なるように配置する場合と比べて、小径部７３の歯面の摩耗速度を抑制することができる。これにより、回転精度が低下するのをより抑制することができる。

また、上記のように、歯車４１は、歯車５１と比べて高精度な回転が必要なドラムユニット２５に向けて回転駆動力を伝達するように構成され、歯車４１と噛み合う第１噛合領域７３ａは、第２噛合領域７３ｂに対して大径部７２側に配置されている。樹脂製の歯車は、一般的に、端部に近づくにしたがって製造時の樹脂収縮の影響で寸法精度が低下しやすい。すなわち、歯車７０の中央部（小径部７３のうちの大径部７２寄りの部分）は比較的高い寸法精度で形成されている。このため、高精度な回転が必要なドラムユニット２５に向けて回転駆動力を伝達する歯車４１を歯車７０の中央部（小径部７３のうちの大径部７２寄りの部分）に係合させることによって、歯車４１の回転精度が低下するのをより抑制することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、モノクロプリンターに本発明を適用した例について示したが、本発明はこれに限らない。言うまでもなく、カラープリンター、モノクロ複写機、カラー複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、２段歯車から回転駆動力が伝達される２つの歯車を含む駆動伝達機構を備えた種々の画像形成装置に本発明を適用できる。

また、上記実施形態では、負荷トルクの大きい定着ユニット１０に向けて回転駆動力を伝達する歯車５１を、歯車４１に比べて、小径部７３のうちの大径部７２から遠い部分に係合させた例について示したが、本発明はこれに限らず、歯車５１を、歯車４１に比べて、小径部７３のうちの大径部７２寄りの部分に係合させてもよい。すなわち、負荷トルクの大きい定着ユニット１０に向けて回転駆動力を伝達する歯車５１と噛み合う第２噛合領域７３ｂを、第１噛合領域７３ａに対して大径部７２側に配置してもよい。小径部７３とボス部７１との間には図４に示したように隙間が形成されているため、大径部７２から遠ざかるにしたがって小径部７３に負荷がかかった際に小径部７３の歯面がボス部７１側に歪みやすい。このため、負荷トルクが比較的大きい定着ユニット１０に向けて回転駆動力を伝達する歯車５１を小径部７３のうちの大径部７２寄りの部分に係合させることによって、小径部７３の歯面の歪を抑制することができ、歯車５１の回転精度が低下するのを抑制することができる。

また、上記実施形態では、本発明の第１下流側歯車および第２下流側歯車として、ドラムユニット２５および定着ユニット１０に向けて回転駆動力を伝達する歯車４１および５１を用いた例について示したが、現像ユニット、複数の搬送ローラーを含む搬送ユニット、又はその他の駆動ユニットに向けて回転駆動力を伝達する歯車を第１下流側歯車および第２下流側歯車として用いてもよい。

１０ 定着ユニット（駆動ユニット）
１４ 感光体ドラム（像担持体）
２５ ドラムユニット（駆動ユニット）
３１ａ 歯車部（上流側歯車）
４０、５０ 駆動伝達列（駆動伝達機構）
４１ 歯車（第１下流側歯車）
５１ 歯車（第２下流側歯車）
７０ ２段歯車
７２ 大径部
７３ 小径部
７３ａ 第１噛合領域
７３ｂ 第２噛合領域
１００ 画像形成装置
Ｌ７０ 回転軸

Claims (4)

1. 中心部に形成された円筒状のボス部と、前記ボス部の径方向外側に突出する大径部と、前記ボス部の径方向外側に突出するとともに前記大径部よりも小さい外径を有する小径部と、を含む樹脂製の２段歯車と、
   前記２段歯車に対して回転駆動力伝達方向上流側に配置され、前記大径部に回転駆動力を伝達する上流側歯車と、
   前記２段歯車に対して回転駆動力伝達方向下流側に配置され、前記小径部から回転駆動力が伝達される第１下流側歯車および第２下流側歯車と、
   を備え、
   前記小径部は、前記第１下流側歯車と噛み合う第１噛合領域と、前記第２下流側歯車と噛み合う第２噛合領域と、を有し、
   前記第１噛合領域および前記第２噛合領域は、前記２段歯車の回転軸の延びる方向において、互いに重ならないように配置されており、
   前記第１下流側歯車は、前記第２下流側歯車と比べて高精度な回転が必要な駆動ユニットに向けて回転駆動力を伝達するように構成され、
   前記第１噛合領域は、前記第２噛合領域に対して前記大径部側に配置されており、
   前記大径部の外周部には、前記上流側歯車と噛み合う歯部が設けられており、
   前記小径部の外周部には、前記第１下流側歯車および前記第２下流側歯車と噛み合う歯部が設けられており、
   前記小径部の歯部と前記ボス部との間には、空間が設けられており、
   前記大径部の歯部と前記ボス部との間には、空間が設けられており、
   前記大径部の歯部と前記ボス部との間の空間には、補強リブが設けられていることを特徴とする駆動伝達機構。
2. 前記補強リブは、
   前記大径部の歯部と前記ボス部との間に配置され、前記ボス部の周方向に延びる第１周方向リブと、
   前記第１周方向リブと前記大径部の歯部との間に配置され、前記ボス部の周方向に延びる第２周方向リブと、
   前記ボス部と前記第１周方向リブとを接続するとともに、前記ボス部の径方向に延びる複数の第１径方向リブと、
   前記第１周方向リブと前記第２周方向リブとを接続するとともに、前記ボス部の径方向に延びる複数の第２径方向リブと、
   を含み、
   前記複数の第１径方向リブは、前記ボス部を中心として所定の角度ピッチで配置されており、
   前記複数の第２径方向リブは、前記第１径方向リブと同数設けられているとともに、前記ボス部を中心として前記所定の角度ピッチで配置されており、
   前記第１径方向リブおよび前記第２径方向リブは、前記ボス部を中心とする周方向において互いに重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達機構。
3. 請求項１または２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。
4. 静電潜像が形成される像担持体を含む像担持体ユニットと、
   記録媒体を加熱及び加圧して未定着トナー像を前記記録媒体に定着させる定着ユニットと、
   を備え、
   前記第１下流側歯車は、前記像担持体ユニットに向けて回転駆動力を伝達し、
   前記第２下流側歯車は、前記定着ユニットに向けて回転駆動力を伝達することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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