JP6604221B2 - 駆動装置、定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置、定着装置および画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体ドラム（像担持体）に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体ドラムへ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接または間接的に用紙に転写させた後、定着ニップで加熱、加圧して定着させることにより用紙にトナー像を形成する。

ところで、例えばプロダクションプリント市場向けの画像形成装置では、高速化が進められており、特に定着部における定着ローラーを駆動するための駆動源（例えばＤＣ（Direct Current）モーター）においては、高出力化が必要とされている。このような駆動源は、その必要となる出力に応じて都度設計されているのが一般的であり、専用品となることが多い。そのため、駆動源の金型費を含めた設計コストとそれに見合う生産台数に乖離がでてきており、駆動源の生産コストを削減することが急務となっている。

また、用紙の搬送駆動に用いられる駆動源としては、高精度な位置決めを行うステッピングモーターが用いられる。しかし、厚紙印刷や用紙の高速搬送を実現するためにさらなる高出力化をする場合、ステッピングモーターの出力を高くすると、ステッピングモーターにおけるイナーシャーが大きくなるので、精度の高い位置決めが困難になる。このような駆動源において、高出力化に対応するためにＤＣモーターを用いると、ステッピングモーターと同等の位置決め精度を達成するための手法の確立が必要になるので、駆動源の高出力化の実現には課題がある。

駆動源における高出力化を実現するために、例えば特許文献１には、複数の駆動源を用いて高出力化を可能にした駆動装置が開示されている。図１は、２つの駆動源Ｍ１，Ｍ２を用いた駆動装置におけるギヤー機構を示す図である。

例えば、図１に示すように、２つの駆動源Ｍ１，Ｍ２を用いて高出力化をする構成の場合、２つの駆動源Ｍ１，Ｍ２の軸Ｘ１，Ｘ２に接続された第１駆動ギヤーＧ１および第２駆動ギヤーＧ２がアイドルギヤーＧ３に噛み合うことで、アイドルギヤーＧ３に２つの駆動源Ｍ１，Ｍ２からの駆動力が伝達される。これにより、アイドルギヤーＧ３は、２つの駆動源Ｍ１，Ｍ２の駆動力が合算された駆動力を出力することが可能となる。

特開２０１０−４１７４７号公報

ところで、ギヤーは、その外形が正円軌道を描かずに楕円軌道を描く偏心運動をする場合がある。ギヤーにおける偏心は、例えば、駆動源の駆動軸と駆動源の回転中心位置のずれ、駆動源の駆動軸の倒れ、ギヤーを軸支する軸の固定位置とギヤーの回転中心のずれ、ギヤーを軸支する軸の倒れ、ギヤーの軸穴の中心位置とギヤーの回転中心のずれ、およびギヤーの軸穴の倒れ等により発生する。

特許文献１に記載の構成では、各ギヤーに偏心がない場合、各ギヤーが噛み合う位置が変動しないので、各駆動ギヤーとアイドルギヤーとが噛み合う部分において発生するトルクが一定となる。それに対し、各ギヤーのうち少なくとも一つのギヤーに偏心があると、各駆動ギヤーとアイドルギヤーの噛み合う位置が変動して、各駆動ギヤーとアイドルギヤーとが噛み合う部分において発生するトルクが一定とならない。

例えば、図１の構成において、第２駆動ギヤーＧ２のみが偏心したものである場合、第２駆動ギヤーＧ２の偏心の影響により、第２駆動ギヤーＧ２とアイドルギヤーＧ３とが噛み合う位置が上下に変動する。当該位置が変動することで、第２駆動ギヤーＧ２とアイドルギヤーＧ３とが噛み合う部分で発生するトルクＢが、第２駆動ギヤーＧ２の位置によって異なってしまう。

また、各駆動源は、回転速度を一定に保とうとするため、図１のような複数の駆動ギヤーをアイドルギヤーに噛ませる構成だと、各ギヤーが噛み合う部分で発生する総トルクを一定に保とうとする。そのため、トルクＢが変動してしまうと、第１駆動ギヤーＧ１とアイドルギヤーＧ３が噛み合う部分で発生するトルクＡも変動してしまう。図１では、トルクＢがトルクＡよりも大きくなる位置に第２駆動ギヤーＧ２が位置する例を示しいている。

このように特許文献１に記載された構成は、各ギヤーの偏心に対する感度が高く、各ギヤーに偏心があると、各ギヤーが噛み合う部分でのトルクのバランスが悪くなり、アイドルギヤーにおける出力が変動してしまうおそれがあった。

具体的には、例えば、図１の構成において２つの駆動源を同じ種類のもの（例えば、ＤＣモーター）とする場合、偏心したギヤーの位置によっては、アイドルギヤーＧ３における出力が不足してしまうおそれがあった。また、一方の駆動源をステッピングモーターとし、他方の駆動源を例えばＤＣモーターとする場合、偏心したギヤーの位置によってはステッピングモーター側に過度の負荷がかかってしまい、ステッピングモーターが脱調してしまうおそれがあった。

本発明の目的は、ギヤーに偏心があっても出力が変動するのを抑制することで、高出力を実現することが可能な駆動装置、当該駆動装置を備えた定着装置および画像形成装置を提供することである。

本発明に係る駆動装置は、
第１駆動源と、
第２駆動源と、
前記第１駆動源から駆動力が伝達される第１ギヤーと、
前記第２駆動源から駆動力が伝達される第２ギヤーと、
前記第１ギヤーおよび前記第２ギヤーと噛み合う第３ギヤーと、
前記第３ギヤーを軸支し、中心が前記第１ギヤーの回転中心および前記第２ギヤーの回転中心と一直線上に配置された固定軸と、を備え、
前記第３ギヤーには、前記固定軸が通され、かつ、前記第１ギヤー、前記第２ギヤーおよび前記第３ギヤーの偏心を吸収する径の孔が形成されている。

本発明に係る定着装置は、
第１駆動源と、
第２駆動源と、
前記第１駆動源から駆動力が伝達される第１ギヤーと、
前記第２駆動源から駆動力が伝達される第２ギヤーと、
前記第１ギヤーおよび前記第２ギヤーと噛み合う第３ギヤーと、
前記第３ギヤーを軸支し、中心が前記第１ギヤーの回転中心および前記第２ギヤーの回転中心と一直線上に配置された固定軸と、を備え、
前記第３ギヤーには、前記固定軸が通され、かつ、前記第１ギヤー、前記第２ギヤーおよび前記第３ギヤーの偏心を吸収する径の孔が形成されている。

本発明に係る画像形成装置は、
第１駆動源と、
第２駆動源と、
前記第１駆動源から駆動力が伝達される第１ギヤーと、
前記第２駆動源から駆動力が伝達される第２ギヤーと、
前記第１ギヤーおよび前記第２ギヤーと噛み合う第３ギヤーと、
前記第３ギヤーを軸支し、中心が前記第１ギヤーの回転中心および前記第２ギヤーの回転中心と一直線上に配置された固定軸と、を備え、
前記第３ギヤーには、前記固定軸が通され、かつ、前記第１ギヤー、前記第２ギヤーおよび前記第３ギヤーの偏心を吸収する径の孔が形成されている。

本発明によれば、ギヤーに偏心があっても出力が変動するのを抑制することで、高出力を実現することができる。

２つの駆動源を用いた駆動装置におけるギヤー機構を示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 駆動部を簡略的に示す図である。 各ギヤーを駆動源側から見た図である。 時間に対する各駆動源のＰＷＭ出力の時間変化を示す図である。 第１ギヤーを第３ギヤーの真上に配置した構成を示す図である。 図７の構成における各駆動源のＰＷＭ出力の時間変化を示す図である。 第１ギヤー、第２ギヤー、第３ギヤーおよび定着ギヤーを駆動源側から見た図である。 変形例１に係る駆動部を簡略的に示す図である。 変形例２に係る駆動部を簡略的に示す図である。 カップリング部材の拡大図である。

以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図３は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図２、３に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、駆動部９０および制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データ（入力画像データ）を受信し、この画像データに基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１および操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置４１４は、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。現像装置４１２は、現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム４１３に供給することによって感光体ドラム４１３の表面にトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４およびベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。駆動ローラーが回転することにより、中間転写ベルト４２１はＡ方向に一定速度で走行する。中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、制御部１００からの制御信号によって回転駆動される。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側、つまり、一次転写ローラー４２２と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、バックアップローラー４２３Ｂに二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの表面側、つまり、中間転写ベルト４２１と当接する側にトナーと同極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面であるトナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面である定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップが形成される。定着部６０は、本発明の「定着装置」に対応する。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。

上側定着部６０Ａは、定着面側部材である無端状の定着ベルト６１、加熱ローラー６２および定着ローラー６３を有する。定着ベルト６１は、加熱ローラー６２と定着ローラー６３とによって張架されている。

加熱ローラー６２は、加熱源（ハロゲンヒーター）を内蔵し、定着ベルト６１を加熱する。加熱源によって加熱ローラー６２が加熱され、その結果、定着ベルト６１が加熱される。

定着ローラー６３は、制御部１００によって駆動部９０が制御されることで時計回り方向に回転する。定着ローラー６３が回転することにより、定着ベルト６１および加熱ローラー６２は、時計回り方向に従動回転する。駆動部９０については後述する。

下側定着部６０Ｂは、裏面側支持部材である加圧ローラー６４を有する。加圧ローラー６４は、定着ベルト６１との間で用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップを形成している。加圧ローラー６４は、制御部１００によって駆動制御されることで反時計回り方向に回転する。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、および搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。

搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対等を有する。給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

次に、駆動部９０の詳細について説明する。
図４は、駆動部９０を簡略的に示す図であり、図５は、各ギヤーを各駆動源側から見た図である。

図４および図５に示すように、駆動部９０は、定着ローラー６３を駆動するためのものであり、基板９１と、第１駆動源９２と、第２駆動源９３と、第１ギヤー９４と、第２ギヤー９５と、第３ギヤー９６とを備えている。基板９１には、第３ギヤー９６を軸支するための固定軸９１Ａが設けられている。

第１駆動源９２および第２駆動源９３は、例えば、汎用のＤＣモーターであり、基板９１に固定されている。第１駆動源９２、固定軸９１Ａおよび第２駆動源９３は、図示左側からこの順に並んでいる。

第１駆動源９２の駆動軸９２Ａには、第１ギヤー９４が接続されており、第２駆動源９３の駆動軸９３Ａには、第２ギヤー９５が接続されている。各駆動軸９２Ａ，９３Ａおよび固定軸９１Ａの各中心は、図示左右方向に平行な線Ｈ上に位置している（図５を参照）。言い換えると、第１ギヤー９４の回転中心、第２ギヤー９５の回転中心および固定軸９１Ａの中心は、一直線上に配置されている。

第３ギヤー９６は、第１駆動源９２および第２駆動源９３からの駆動力を定着ローラー６３に伝達するためのギヤーであり、第１ギヤー９４、第２ギヤー９５および定着ローラー６３の軸６３Ａに接続された定着ギヤー６３Ｂと噛み合っている。定着ギヤー６３Ｂは、本発明の「負荷」に対応し、駆動部９０および定着ギヤー６３Ｂは、本発明の「駆動装置」に対応する。

図５に示すように、第３ギヤー９６の中心には、固定軸９１Ａが通される孔９６Ａが形成されている。孔９６Ａの径は、第１ギヤー９４、第２ギヤー９５および第３ギヤー９６の偏心を吸収する大きさとなっている。孔９６Ａの径は、例えば、固定軸９１Ａの径に固定軸９１Ａに対する公差を加えた値よりも大きくなっている。すなわち、孔９６Ａは、固定軸９１Ａに対してはめあいガタを有して第３ギヤー９６に形成されている。

また、孔９６Ａの径は、第１ギヤー９４、第２ギヤー９５および第３ギヤー９６の偏心量に基づいて設定される。具体的には、孔９６Ａの径は、予め測定した第１ギヤー９４、第２ギヤー９５および第３ギヤー９６の偏心量を吸収するような大きさに設定される。例えば、孔９６Ａの径は、第１ギヤー９４、第２ギヤー９５および第３ギヤー９６における偏心最大を許容できる程度に設定されており、固定軸９１Ａに対する公差の２〜３倍程度にするのが望ましい。例えば、孔９６Ａの径は、固定軸９１Ａに対する公差が１０〜２０μｍである場合、３０〜４０μｍに設定される。

なお、図５以降の図面において、孔９６Ａの径は、図面の見やすさを考慮して、誇張した大きさで図示しており、固定軸９１Ａは、図面上では孔９６Ａの縁に接触していないが、後述する第３ギヤー９６の移動した位置に伴い、孔９６Ａの縁の対応した部分に接触するものとする。

また、本実施の形態では、第１ギヤー９４および第２ギヤー９５が互いに同じ大きさとなっている。そのため、第１駆動源９２および第２駆動源９３が同じ駆動力で動作する場合、第１ギヤー９４から第３ギヤー９６に伝達される駆動力と、第２ギヤー９５から第３ギヤー９６に伝達される駆動力が同じ駆動力となる。

ここで、各ギヤーに偏心がない場合、第１ギヤー９４が第３ギヤー９６に噛み合う第１部分９４Ａで発生するトルクと、第２ギヤー９５が第３ギヤー９６に噛み合う第２部分９５Ａで発生するトルクは、各ギヤーが移動しないことから変動せず、ひいては第３ギヤー９６における出力が変動しない。

また、第１ギヤー９４の回転中心、第２ギヤー９５の回転中心および固定軸９１Ａの中心が、一直線上に配置されているので、第１部分９４Ａでは、トルクＡ１は、第１ギヤー９４の回転方向（図５の第１ギヤー９４の矢印参照）に沿った上向きとなり、第２部分９５Ａでは、トルクＢ１は、第２ギヤー９５の回転方向（図５の第２ギヤー９５の矢印参照）に沿った下向きとなる。

そのため、各駆動源９２，９３が同じ駆動力で動作する場合、トルクＡ１とトルクＢ１は、同じ大きさとなり、互いに反対方向を向いているので、互いに打ち消し合う。これにより、トルクＡ１およびトルクＢ１が生じることによる反力が第３ギヤー９６に対して発生せず、また、固定軸９１Ａに対する第３ギヤー９６の相対位置が固定されない。

これにより、第３ギヤー９６において、第１ギヤー９４により伝達される駆動力および第２ギヤー９５により伝達される駆動力を合算した駆動力、つまり、駆動源１つの駆動力に対して約２倍の駆動力を出力することが可能となる。

また、例えば第２ギヤー９５が偏心している場合、第２ギヤー９５の第３ギヤー９６と噛み合う位置が上下に変動する。当該位置が変動すると、第１部分９４Ａと、第２部分９５Ａとで発生するトルクが、第２ギヤー９５の位置によって変わってしまい、第３ギヤー９６における出力が変動してしまうおそれがある。

しかし、本実施の形態では、孔９６Ａの径が固定軸９１Ａの径に固定軸９１Ａに対する公差を加えた値よりも大きいので、第２ギヤー９５が偏心の影響により移動しても、その移動に追従して第３ギヤー９６が移動する。図５における例では、第２ギヤー９５が実線で示す位置のときは、第３ギヤー９６は実線で示す位置に移動し、第２ギヤー９５が二点鎖線で示す位置のときは、第３ギヤー９６は二点鎖線で示す位置に移動する。

孔９６Ａの径は、各ギヤーの偏心最大を許容できる程度に設定されているので、第２ギヤー９５が実線位置のときに第２部分９５Ａで発生するトルクＢ１と、第２ギヤー９５が二点鎖線位置のときに第２部分９５Ａで発生するトルクＢ２とが一定となる。

複数のギヤーを１つのギヤーに噛ませる構成の場合、各ギヤーが噛み合う部分で発生する総トルクが一定となるので、トルクＢ１とトルクＢ２が一定であることから、第２ギヤー９５が実線位置のときに第１部分９４Ａで発生するトルクＡ１と、第２ギヤー９５が二点鎖線位置のときに第１部分９４Ａで発生するトルクＡ２とも一定となる。そのため、第２ギヤー９５に偏心があって位置変動しても、各部分９４Ａ，９５Ａで発生するトルクが変動しないので、第３ギヤー９６の出力に変動が生じない。

図６は、各駆動源９２，９３のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力の時間変化を示す図である。図６に示すように、第３ギヤー９６が移動した位置におけるトルクが変動しないことで、第１駆動源９２のＰＷＭ出力Ｌ１と、第２駆動源９３のＰＷＭ出力Ｌ２が駆動動作中において変動せず、略１００％の出力となる。そのため、各ギヤーに偏心があっても、第３ギヤー９６において、第１駆動源９２の駆動力と、第２駆動源９３の駆動力とを合算した駆動力を出力することが可能となる。

ここで、図７に示すように、第１ギヤー９４が第３ギヤー９６の真上に配置された構成について検討する。この構成では、第１部分９４Ａで発生するトルクが、第２部分９５Ａで発生するトルクに対して直交するような位置に第１ギヤー９４が配置されている。例えば、各ギヤーに偏心がない場合（第２ギヤー９５および第３ギヤー９６が二点鎖線位置のとき）、第１部分９４Ａで発生するトルクＡ３と、第２部分９５Ａで発生するトルクＢ３は、第１駆動源９２および第２駆動源９３が等速のとき、同じトルクとなる。

また、この構成の場合、第１部分９４Ａでは、トルクＡ３は、第１ギヤー９４の回転方向（図７の第１ギヤー９４の矢印参照）に沿った右向きとなり、第２部分９５Ａでは、トルクＢ３は、第２ギヤー９５の回転方向（図７の第２ギヤー９５の矢印参照）に沿った下向きとなる。このようにトルクＡ３とトルクＢ３が互いに打ち消し合わない方向を向いているので、トルクＡ３およびトルクＢ３により、第３ギヤー９６において反力Ｃ１が、図７の向き（略４５°）に発生する。

各ギヤーに偏心がない場合には、反力Ｃ１が発生しても、第３ギヤー９６の出力は変動しないが、例えば第２ギヤー９５に偏心がある場合、第２ギヤー９５の二点鎖線位置から実線位置への移動に追従して第３ギヤー９６は、二点鎖線位置から実線位置へ移動する。このように第３ギヤー９６が移動することで、固定軸９１Ａと孔９６Ａの縁との接触位置が変わることから二点鎖線位置で発生する反力Ｃ２が反力Ｃ１とは異なる方向を向く。

反力Ｃ２が反力Ｃ１と異なる方向を向くことで、第２ギヤー９５が実線位置のときに第２部分９５Ａで発生するトルクＢ４が、第２ギヤー９５が二点鎖線位置のときに第２部分９５Ａで発生するトルクＢ３よりも大きくなる。

複数のギヤーを１つのギヤーに噛ませる構成の場合、各ギヤーが噛み合う部分で発生する総トルクが一定となるので、トルクＢ４の変動に伴い、第１部分９４Ａで発生するトルクＡ４が、第２ギヤー９５が二点鎖線位置のときに第１部分９４Ａで発生するトルクＡ３よりも小さくなる。そのため、第１部分９４Ａおよび第２部分９５Ａで発生するトルクの変動により、第３ギヤー９６における出力が変動してしまう。

このような第１部分９４Ａおよび第２部分９５Ａで発生するトルクが変動することで、第１駆動源９２における駆動力と、第２駆動源９３における駆動力が波状に変動する。図８は、図７の構成における各駆動源９２，９３のＰＷＭ出力の時間変化を示す図である。

例えば、図８に示すように、第１駆動源９２のＰＷＭ出力Ｌ３および第２駆動源９３のＰＷＭ出力Ｌ４が、一方のＰＷＭ出力が最大となるときに他方のＰＷＭ出力が最小となるようなＰＷＭ出力となる場合、第３ギヤー９６における出力は、図５の構成に対して、平均して５０％程度となってしまう。そのため、第１ギヤー９４の回転中心、第２ギヤー９５の回転中心および固定軸９１Ａの中心を、一直線上に配置するのが望ましい。

また、図９に示すように、第３ギヤー９６に噛み合う定着ギヤー６３Ｂは、第３ギヤー９６の真上に配置されている。より詳細には、定着ギヤー６３Ｂは、第３ギヤー９６に噛み合う第３部分６３Ｃで発生するトルクＤの向きが、第１部分９４Ａで発生するトルクＡおよび第２部分９５Ａで発生するトルクＢの向きに対して直交する位置に配置されている。

定着ギヤー６３Ｂと第３ギヤー９６が噛み合うことで、第３部分６３Ｃで図示左向きのトルクＤが発生するが、このトルクＤにより、トルクＤとは逆向きの反力Ｅが第３ギヤー９６の、固定軸９１Ａが孔９６Ａの縁に接触する部分に発生する。しかし、トルクＤや反力Ｅは、トルクＡやトルクＢとは直交する向きであるため、トルクＡやトルクＢの向きに影響を与えないので、定着ギヤー６３Ｂが第３ギヤー９６による偏心を吸収する動作を阻害するのを抑制することができる。

また、定着ギヤー６３Ｂは、ギヤー歯におけるバックラッシュにより、第３ギヤー９６の偏心を吸収する動作を打ち消すので、当該動作による影響を受けない。

第３部分６３Ｃで発生するトルクＤが第１部分９４Ａおよび第２部分９５Ａで発生するトルクＡ，Ｂに直交しない、つまり、図９のトルクＤに対して傾斜するような位置に、定着ギヤー６３Ｂを配置すると、トルクＡ，Ｂに平行な上下方向に反力Ｅが発生してしまう。そのため、第３ギヤー９６による偏心を吸収する動作を阻害してしまう。そのため、トルクＤがトルクＡ，Ｂに対して直交するような位置に定着ギヤー６３Ｂを配置するのが望ましい。

以上、詳しく説明したように、本実施の形態における画像形成装置１は、第１駆動源９２と、第２駆動源９３と、第１駆動源９２から駆動力が伝達される第１ギヤー９４と、第２駆動源９３から駆動力が伝達される第２ギヤー９５と、第１ギヤー９４および第２ギヤー９５と噛み合う第３ギヤー９６と、第３ギヤー９６を軸支し、中心が第１ギヤー９４の回転中心および第２ギヤー９５の回転中心と一直線上に配置された固定軸９１Ａと、を備え、第３ギヤー９６には、固定軸９１Ａが通され、かつ、第１ギヤー９４、第２ギヤー９５および第３ギヤー９６の偏心を吸収する径の孔９６Ａが形成されている。

このように構成した本実施の形態によれば、第３ギヤー９６が移動することで各ギヤーの偏心を吸収することができるので、各ギヤーに偏心があっても出力が変動するのを抑制しつつ、高出力を実現することができる。

また、第１ギヤー９４の回転中心、第２ギヤー９５の回転中心および固定軸９１Ａの中心が、一直線上に配置されているので、各駆動源の駆動力が等しい場合、第１部分９４Ａで発生するトルクと、第２部分９５Ａで発生するトルクとが互いに打ち消し合う。そのため、各駆動源の駆動力を合算した出力、つまり、１つの駆動源の駆動力の２倍の出力とすることができる。

また、各駆動源の駆動力を合算した出力とすることができるので、比較的安価で生産量の多い汎用のＤＣモーターを駆動源として用いることができる。そのため、専用品となりやすい高出力の駆動源を都度生産する必要がなくなり、駆動源の生産コストを削減することができる。

また、トルクＤがトルクＡ，Ｂに対して直交するような位置に定着ギヤー６３Ｂが配置されているので、定着ギヤー６３Ｂが第３ギヤー９６による偏心を吸収する動作を阻害するのを抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、第３ギヤー９６が定着ギヤー６３Ｂと噛み合うことで直接定着ローラー６３に駆動力を伝達していたが、本発明はこれに限定されず、別のギヤーを介して定着ローラー６３に駆動力を伝達しても良い。

例えば、図１０に示すように、駆動部９０は、上記した各ギヤーの他に、第３ギヤー９６の基板９１側とは反対側の面から延びる軸９６Ｂと、軸９６Ｂの先端部に接続された第４ギヤー９６Ｃとを有している。第４ギヤー９６Ｃは、定着ギヤー６３Ｂと噛み合っている。

この構成では、駆動力が伝達された第３ギヤー９６の回転により、軸９６Ｂおよび第４ギヤー９６Ｃが回転することで、第４ギヤー９６Ｃから定着ローラー６３に駆動力が伝達される。このような構成であっても、各ギヤーに偏心があっても出力が変動するのを抑制しつつ、高出力を実現することができる。

また、図１１および図１２に示すように、カップリング部材２００により、第３ギヤー９６と定着ローラー６３をカップリングすることで、定着ローラー６３に駆動力を伝達する構成であっても良い。

カップリング部材２００は、例えばディスク型カップリングであり、第１軸２０１と、第１ハブ２０２と、第１ディスク２０３と、第２軸２０４と、第２ハブ２０５と、第２ディスク２０６と、第３ハブ２０７とを有している。

第１軸２０１は、第３ギヤー９６の基板９１とは反対側の面から延びている。第１ハブ２０２は、第１軸２０１の先端部に接続されている。第１ディスク２０３は、弾性変形可能な薄板状の部材であり、第１ハブ２０２の第１軸２０１とは反対側に設けられている。

第２軸２０４は、定着ローラー６３の軸である。第２ハブ２０５は、第２軸２０４の先端部に接続されている。第２ディスク２０６は、弾性変形可能な薄板状の部材であり、第２ハブ２０５の第２軸２０４とは反対側に設けられている。

第３ハブ２０７は、第１ディスク２０３と第２ディスク２０６の間に配置されており、第１ディスク２０３と第２ディスク２０６の間をカップリングする第３軸２０７Ａを有している。

このカップリング部材２００により、例えば、第３ギヤー９６と定着ローラー６３の図示左右方向の位置がずれても、第１ディスク２０３および第２ディスク２０５が弾性変形することで、第３ギヤー９６と定着ローラー６３の位置ずれを吸収することができる。この構成では、第３ギヤー９６からの駆動力がカップリング部材２００を介して定着ローラー６３に伝達される。このような構成であっても、各ギヤーに偏心があっても出力が変動するのを抑制し、高出力を実現することができる。

なお、カップリング部材２００は、ディスクカップリングに限定されず、オルダムカップリング、ボールカップリング、ベローズタイプのカップリング、およびギヤーカップリングの何れかであっても良い。

また、上記実施の形態では、第１駆動源９２および第２駆動源９３を、ともにＤＣモーターとしたが、本発明はこれに限定されず、第１駆動源９２および第２駆動源９３の何れか一方を例えば、ステッピングモーターとしても良い。

ステッピングモーターの出力を高くすると、モーターのイナーシャーの影響により、位置決めの精度が低下するが、このような構成によれば、ステッピングモーターによる高精度の位置決めを行いつつ、駆動部９０における出力を、ＤＣモーターによりアシストすることで高くすることができる。また、各ギヤーの偏心の影響を受けないので、偏心したギヤーの位置によりステッピングモーター側に過度の負荷がかかるのが抑制され、ひいてはステッピングモーターが脱調するのを抑制することができる。

また、上記実施の形態では、駆動部９０が定着ローラー６３を駆動するのに用いられたが、本発明はこれに限定されず、例えば用紙搬送部５０等、画像形成装置１における様々な部分に用いられても良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

本発明は、画像形成装置を含む複数のユニットで構成される画像形成システムに適用できる。特に、高生産性が要求されるプロダクションプリント分野における画像形成システムに適用することができる。当該分野に適用することで、高出力となる駆動源の調達コストを抑制できるとともに、厚紙印刷や高速搬送に対応した高出力搬送駆動を実現することができる。

１ 画像形成装置
６０ 定着部
９０ 駆動部
９１Ａ 固定軸
９２ 第１駆動源
９３ 第２駆動源
９４ 第１ギヤー
９５ 第２ギヤー
９６ 第３ギヤー
９６Ａ 孔

Claims (8)

1. 第１駆動源と、
   第２駆動源と、
   前記第１駆動源から駆動力が伝達される第１ギヤーと、
   前記第２駆動源から駆動力が伝達される第２ギヤーと、
   前記第１ギヤーおよび前記第２ギヤーと噛み合う第３ギヤーと、
   前記第３ギヤーを軸支し、中心が前記第１ギヤーの回転中心および前記第２ギヤーの回転中心と一直線上に配置された固定軸と、を備え、
   前記第３ギヤーには、前記固定軸が通され、かつ、前記第１ギヤー、前記第２ギヤーおよび前記第３ギヤーの偏心を吸収する径の孔が形成されている、
   駆動装置。
2. 前記孔の径は、前記第１ギヤー、前記第２ギヤーおよび前記第３ギヤーの偏心量に基づいて設定される、
   請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第３ギヤーは、前記第３ギヤーが駆動力を伝達する負荷から受けるトルクの方向が、前記第３ギヤーが前記第１ギヤーおよび前記第２ギヤーから受けるトルクの方向のそれぞれに直交するように配置されている、
   請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記第３ギヤーは、カップリング部材を介して負荷に駆動力を伝達する、
   請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
5. 前記第１および第２駆動源は、ＤＣモーターである、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の駆動装置。
6. 前記第１および第２駆動源の一方は、ＤＣモーターであり、
   前記第１および第２駆動源の他方は、ステッピングモーターである、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の駆動装置。
7. 第１駆動源と、
   第２駆動源と、
   前記第１駆動源から駆動力が伝達される第１ギヤーと、
   前記第２駆動源から駆動力が伝達される第２ギヤーと、
   前記第１ギヤーおよび前記第２ギヤーと噛み合う第３ギヤーと、
   前記第３ギヤーを軸支し、中心が前記第１ギヤーの回転中心および前記第２ギヤーの回転中心と一直線上に配置された固定軸と、を備え、
   前記第３ギヤーには、前記固定軸が通され、かつ、前記第１ギヤー、前記第２ギヤーおよび前記第３ギヤーの偏心を吸収する径の孔が形成されている、
   定着装置。
8. 第１駆動源と、
   第２駆動源と、
   前記第１駆動源から駆動力が伝達される第１ギヤーと、
   前記第２駆動源から駆動力が伝達される第２ギヤーと、
   前記第１ギヤーおよび前記第２ギヤーと噛み合う第３ギヤーと、
   前記第３ギヤーを軸支し、中心が前記第１ギヤーの回転中心および前記第２ギヤーの回転中心と一直線上に配置された固定軸と、を備え、
   前記第３ギヤーには、前記固定軸が通され、かつ、前記第１ギヤー、前記第２ギヤーおよび前記第３ギヤーの偏心を吸収する径の孔が形成されている、
   画像形成装置。

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