JP6869678B2 - 駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に好適な駆動装置、及び、電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えばレーザビームプリンタ、LEDプリンタ等)などの画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式等の画像形成装置では、給紙ユニットから画像形成部にシートを搬送した後に定着装置を通して画像を形成するものが広く普及している。このような画像形成装置においては、いくつかのステッピングモータ或いはDCモータなどを使用して、各部のローラやユニットで所望の動作が行われるように駆動を制御している。
ここで、駆動制御に用いられるモータに関しては、仕様に対して一層過酷な状況下での使用が避けられなくなっている。例えばコストダウンのために画像形成装置内の使用モータ数を出来る限り減らし、1つのモータから駆動列を分岐させることで各部を可動・制御する構成が増えてきている。このため、1つのモータにかかる負荷は増大傾向になっている。
そこで、負荷の増大に伴う故障時のサービス性の観点から、モータの交換性を向上させるための構成が従来から提案されている。特許文献1では、モータや、モータから駆動の伝達を受けるアイドラギア等の駆動伝達部材を取り付けるステーを、画像形成装置の筺体を構成する側板と予め分割させ、駆動装置としてユニット化する構成が記載されている。これにより、モータに不具合があった場合に駆動装置を交換してモータを交換することができ、モータの交換性が向上する。
特開2008−158080号公報
画像形成装置本体の小型化が進められると、内部の駆動装置も必然的に小型化され、モータと駆動ギア列も互いに密集した配置となってくる。このため、特許文献1に記載の構成の様にステーにモータやアイドラギア等を保持させる構成では、各部材の密集化に伴い、モータを位置決めして取り付けるステーの他に、アイドラギアの支持軸を位置決めして取り付けるステーを別途設けて対応する場合がある。
しかし、モータとアイドラギアの支持軸を別々のステーで位置決めする場合、モータのピニオンギアとアイドラギアとのアライメントが崩れて動作の安定性が低下するおそれがある。
そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、装置の小型化に対応するとともに安定した動作性を実現することができる駆動装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明に係る駆動装置の代表的な構成は、駆動軸を有するモータと、前記モータから駆動の伝達を受けるギアを回転可能に支持する支持軸と、前記モータを位置決めして取り付けるステーと、を備える駆動装置であって、前記支持軸は、前記ステーに形成され、前記支持軸を位置決めする第1貫通孔に貫通して設けられ、且つ、前記支持軸が延びる軸線方向において前記モータと重なる位置に配置され、前記ステーにおいて、前記第1貫通孔が形成された面は、前記駆動軸が貫通する第2貫通孔を有するとともに、前記支持軸と前記モータとが干渉しないように、前記モータを取り付ける面からオフセットされていることを特徴とする。
本発明によれば、装置の小型化に対応するとともに安定した動作性を実現することができる。
画像形成装置の断面概略図である。 従来の給紙駆動ユニットの斜視概略図である。 従来の給紙駆動ユニットの側面図である。 従来の給紙駆動ユニットが備えるステーの斜視概略図である。 従来の給紙駆動ユニットの分解斜視図である。 従来の給紙駆動ユニットの分解斜視図である。 第1実施形態に係る給紙駆動ユニットの斜視概略図である。 第1実施形態に係るモータの斜視概略図である。 第1実施形態に係る給紙駆動ユニットが備えるステーの斜視概略図である。 第1実施形態に係る給紙駆動ユニットが備えるステーの正面図である。 第2実施形態に係る給紙駆動ユニットの斜視概略図である。 第2実施形態に係る給紙駆動ユニットの分解斜視図である。 第2実施形態に係る給紙駆動ユニットが備えるステーの正面図である。
(第1実施形態)
<画像形成装置>
まず本発明の第1実施形態に係る駆動装置を備える画像形成装置Aの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
画像形成装置Aは、イエローY、マゼンダM、シアンC、ブラックKの4色のトナーを中間転写ベルトに一次転写した後、シートに二次転写して画像を形成する中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置である。
図1に示す様に、画像形成装置Aは、シートS(記録媒体)にトナー画像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートSを供給するシート給送部(給送部)と、シートSにトナー画像を定着させる定着部と、を備える。
シート給送部は、シートSを積載収容する給紙トレイ2、ピックローラ31、給送ローラ32、分離ローラ33、レジストローラ4等を備える。また給紙トレイ2には、シートSが載置された中板1が設けられ、この中板1はリフトアップ機構によりシート枚数に応じてリフトアップされるとともに、ピックローラ31に対して概ね一定の圧でシートSを当接させている。
画像形成部は、感光体ドラム51(51Y、51M、51C、51K)と、感光体ドラム51を帯電させる帯電ローラ53(53Y、53M、53C、53K)を有する。また中間転写ユニット、レーザスキャナユニット11、現像装置54(54Y、54M、54C、54K)などを有する。
中間転写ユニットは、無端円筒状の中間転写ベルト57、中間転写ベルト57を介して感光体ドラム51と対向して配置された一次転写ローラ(不図示)、二次転写ローラ5、二次転写対向ローラ52等を備える。中間転写ベルト57は、二次転写対向ローラ52、第1張架ローラ55、第2張架ローラ56によって張架され、駆動を受けて回転する。
画像形成に際しては、不図示の制御部がプリント信号を発すると、まず給紙トレイ2内の最上位のシートSがピックローラ31によりピックアップされ、分離ローラ33により1枚に分離されつつ、給送ローラ32によりレジストローラ4に送られる。レジストローラ4は、シートSの先端位置を不図示のセンサにより検知し、画像形成部の動作とタイミングを合わせるために搬送速度調整を行ってシートSを画像形成部に送り出す。
一方、画像形成部においては、まず感光体ドラム51が帯電ローラ53によって表面を帯電させられる。その後、レーザスキャナユニット11が不図示の光源から感光体ドラム51表面に画像情報に応じてレーザ光を照射し、感光体ドラム51表面に静電潜像を形成する。この静電潜像を現像装置54によってトナーを付着させて現像することで感光体ドラム51上にトナー画像が形成される。
感光体ドラム51上に形成されたトナー画像は、感光体ドラム51と不図示の一次転写ローラから形成される一次転写ニップ部において、一次転写ローラに一次転写バイアスが印加されることで中間転写ベルト57にそれぞれ一次転写される。
その後、中間転写ベルト57が回転することで、回転方向下流にある二次転写ローラ5と二次転写対向ローラ52とから形成される二次転写部にトナー像が到達する。二次転写部において、二次転写ローラに二次転写バイアスが印加され、トナー像がシートSに転写される。
トナー像が転写されたシートSは、定着装置6に送られ、加熱、加圧されてトナー画像がシートSに定着された後、排出ローラ8により排出トレイ9に排出される。
<駆動装置>
上述した画像形成動作については、画像形成装置A内の幾つかのモータや制御盤により駆動制御されている。次に、各ローラや各ユニットを駆動させる駆動装置の構成を、シート給送部を駆動させる給紙駆動ユニットを例示して説明する。
<従来の給紙駆動ユニット>
まずは従来の給紙駆動ユニットの構成を説明する。図2は、従来の給紙駆動ユニット20の斜視概略図である。図2に示す様に、給紙駆動ユニット20は、ステー21、モータ23、モータ23から駆動の伝達を受けるアイドラギア22(22a〜22d)を有する。またアイドラギア22は、金属製の4本の支持軸26(26a〜26d)に回転可能に支持されている。
ステー21は板金により形成されている。これは、モータ23を高速回転させるとモータ23自体が一層発熱し、モータ23そのものの動作保証温度を越えてしまうことや、モータ23周囲の各部の温度を上昇させて様々な不具合を起こすおそれがある。このため、モータ23を取り付ける部材は熱伝導性の良い金属材を選定して放熱冷却効果を最大限確保するためである。
図3は、駆動伝達分岐を説明するための従来の給紙駆動ユニット20の側面図である。なお、説明の便宜上、図3においてステー21は省略している。図3に示す様に、モータ23のピニオンギア23aは、アイドラギア22bに接続されている。またアイドラギア22bは、アイドラギア22a、22c、22dに接続されている。モータ23の駆動力は、ピニオンギア23a、アイドラギア22a〜22dを介して、中板1をリフトアップさせるリフトアップ機構、ピックローラ31、給送ローラ32、レジストローラ4に伝達される(図1参照)。
なお、図1に示す二点鎖線60は、給紙駆動ユニット20が駆動を担う対象範囲をイメージで示したものである。昨今は、このように1つのモータで多数の構成部品やローラなどを回転させて所望の動作を実現している。このため、必然的にモータに要求される負荷は増大傾向となっている。
次に、従来の給紙駆動ユニット20の組み立て構成について説明する。図4は、従来の給紙駆動ユニット20が備えるステー21を示す斜視概略図である。ここで図4(a)はアイドラギア22側を示し、図4(b)はモータ23側を示す。なお、図4は、図2からモータ23やアイドラギア22を省略した図面に相当する。
図4に示す様に、アイドラギア22を支持する金属製の4本の支持軸26(26a〜26d)は、ステー21に形成された貫通孔を貫通して位置決めされた上で、カシメ加工によりステー21に一体的に取り付けられている。カシメ加工は、専用の加工機により軸の端部を所定圧で押圧して軸をフランジ状に潰し広げて固定するものである。このため、支持軸26の端部にフランジ状の固定部26a(26aa〜26ad)が必ず残り、固定部26aによって部品の仕上がりはステー21面から0.3mm〜0.5mm程度の凸となる。
図5、図6は、従来の給紙駆動ユニット20の分解斜視図である。図5、6に示す様に、従来の給紙駆動ユニット20においては、ステー25とモータ23との間に、第二ステー28をステー25上に重なるようにして配置する。これにより、ステー25面に対して凸となった支持軸26の固定部26aが、モータ23の筺体と干渉することを回避する。
また、第二ステー28には円状の穴が開いており、モータ23のフランジ部23bと嵌め合いの寸法関係になっている。このためモータ23の位置は第二ステー28を介してステー25に一義的に位置決め固定される。
しかしながら、このようにモータ23やアイドラギア22を複数のステーに取り付ける構成では、部品点数が多くなって製造コストの上昇に繋がる。その他にも、次のような問題がある。
すなわち、組み付けの過程でステー同士のアライメントが崩れた場合、モータ23のピニオンギア23aとアイドラギア22とのアライメントが崩れて動作の安定性が低下し、またギアの噛み合い音が大きくなるおそれがある。またモータ23動作時の振動がステーを伝播して、筺体枠を含めた複数のステー間の共振現象による稼働音上昇の原因となるおそれがある。またステーが一枚で構成されている時と比べて熱伝導効率が低下して、発熱したモータ23を冷却する放熱冷却効果が低下するおそれがある。
そこで本実施形態では、ステーの形状を工夫することで上記の問題を解決する。以下、本実施形態の給紙駆動ユニットの構成について説明する。
<本実施形態の給紙駆動ユニット>
図7は、本実施形態の給紙駆動ユニット70(駆動装置)の斜視概略図である。図7に示す様に、給紙駆動ユニット70は、モータ73、モータを取り付ける板金(金属板)で形成されたステー75、モータ73から駆動の伝達を受けるアイドラギア72(72a〜72d)を有する。またアイドラギア72は、金属製の4本の支持軸76(76a〜76d)に回転可能に支持されている。
また、前述した従来の給紙駆動ユニット20と同様に、モータ73の駆動力は、アイドラギア72a〜72dを介して、中板1をリフトアップさせるリフトアップ機構、ピックローラ31、給送ローラ32、レジストローラ4に伝達される(図1参照)。
次に、モータ73について説明する。給紙駆動ユニット70のモータ73については、求められる仕様、条件等によってステッピングモータを使用する場合とDCモータを使用する場合がある。
本実施形態では、筺体がφ40〜50mm程度のサイズのモータが用いられる。このサイズのモータは、ステッピングモータではおよそ300rpm〜1500rpm程度の回転域で使用するが、DCモータでは300rpm〜4000rpm程度の高回転域を含めた使用が可能となっている。
近年、画像形成装置のプロセススピードの向上に伴って一層の高速回転が必要となっているため、従来からステッピングモータを使用する箇所においてもDCモータを使用せざるを得ない場合がある。本実施形態においても、高回転域の必要性から、モータ73としてDCブラシレスモータを選定している。
図8は、モータ73(DCモータ)と、モータ73と筐体サイズが同等のステッピングモータ79の斜視概略図である。図8に示す様に、モータ73のフランジ部73c(インロー)は、ステッピングモータ79のフランジ部79cと比べて径が大きくなる。これは、DCモータは使用回転域がステッピングモータと比べて非常に高いため、耐久性等の観点から、モータの駆動軸の軸受にボールベアリングなどの転がり軸受が使用される場合がある。この場合、樹脂や焼結材などのすべり軸受けと比べて外径が大きくなる。モータの位置決めは駆動軸の軸受の一部を使って行う場合がほとんどであるので、このように軸受の外径が大きくなると自動的にフランジ部も大きくなる。
なお、本実施形態では、モータ73のフランジ部73cはφ22mmである。またステッピングモータ79のフランジ部79cはφ10mmである。またモータ73は、駆動軸73bと同軸に不図示のエンコーダが付設されてモータ73の回転状況を電気的に制御・モニタリング可能な構成となっている。
次に、給紙駆動ユニット70が備えるステー75の形状について説明する。
図9は、ステー75の斜視図である。ここで図9(a)はアイドラギア72側を示し、図9(b)はモータ73側を示す。図9に示す様に、アイドラギア72を支持する金属製の4本の支持軸76(76a〜76d)は、ステー75に形成された貫通孔78(図10参照)を貫通して位置決めされ、且つ、カシメ加工によりステー75に一体的に取り付けられている。つまり、支持軸76は、支持軸76の端部をかしめたカシメ部76a(76aa、76ab、76ac、76ad)において、ステー75に固定されている。
図10は、ステーの正面図である。ここで図10に示す破線は、ステー75にモータ73を取り付けたときのモータ73筺体の最大外形とフランジ部73cの外径を投影した領域を示すものである。図10に示す様に、モータ73と支持軸76とは、支持軸76の軸線方向において重なる位置に配置されている。
ここで図9、図10に示す様に、ステー3において、貫通孔78が形成された第二面75b(図10の斜線部)は、3ヶ所の絞り加工部75cで絞り加工が施されることで、周囲の第一面75aと平行に第一面75aから一様にオフセットされている。また第二面75bにはモータ73の駆動軸73bが貫通可能な孔82が形成されている。
また第一面75aは、モータ73が取り付けられる面であり、モータ73の位置決めを行う3つの位置決め部77(77a、77b、77c)が設けられている。この位置決め部77は、それぞれの先端が円弧状になっており、3つの円弧線は同内径同心円の寸法関係となっている。そして、この内径はモータ73のフランジ部73cと(図8参照)と同径となっており、フランジ部73cが位置決め部77と嵌合することで、モータ73がステー75に位置決めされて第一面75aに取り付けられる。
つまり、ステー75は絞り加工により概二層構造となっており、第一面75aにはモータ73が位置決めされて取り付けられ、第二面75bには支持軸76が貫通して位置決めされる貫通孔78が形成される。そして支持軸76とモータ73をステー75に取り付けたとき、貫通孔78が形成された第二面75bは、支持軸76とモータ73とが干渉しないように、モータ73を取り付ける第一面75aからオフセットされている。すなわち、支持軸76とモータ73とが干渉しないように、ステー75の第一面75aと第二面75bとが位置を少しずらして連結されている。
なお、ここでいう「干渉しない」とは、支持軸76がモータ73を取り付ける面と同じ高さまで凸となる場合を含む概念である。つまり、支持軸76がモータ73を取り付ける第一面75aよりもモータ73筐体側に凸となる場合が、支持軸76とモータ73が干渉するという意味である。
このように、モータ73の配置面から支持軸76の配置面をオフセットさせ、モータ73と支持軸76が干渉しないようにクリアランスを持たせる。これにより、装置の小型化に伴ってモータと駆動ギア列が互いに密集した配置となる場合でも、従来のように別途ステーを設けることなく、モータ73とアイドラギア72等の駆動ギア列をレイアウトすることができる。従って、低コストを維持したまま駆動装置や画像形成装置の小型化に対応することができる。
また同じステー75によりモータ73と支持軸76を位置決めするため、組み付けの過程においてモータ73のピニオンギア73aとアイドラギア72とのアライメントが崩れることを防止することができる。このため、安定した動作性を実現できるとともに、稼働音が大きくなることを抑制することができる。
また別途ステーを設けることなく、モータ73とアイドラギア72等の駆動ギア列をレイアウトできるため、熱伝導効率の損失を少なしてモータ73の冷却放熱効果を維持することができる。また複数のステー間の共振振動による稼働音増大を防止することができる。
さらに、ステー75の第二面75bに関して、モータ73の駆動軸73bを跨るように第一面75aと接続させることで、第二面75bのネジリ剛性の強度を保つことができる。このため、負荷が最も高くなるモータ73のピニオンギア73a直近のアイドラギア72を支持する支持軸76の倒れ剛性の強度を保つことができる。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る駆動装置を備える画像形成装置Aの第2実施形態について図を用いて説明する。上記第1実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
図11は、本実施形態の給紙駆動ユニット80(駆動装置)の斜視概略図である。図11に示す様に、給紙駆動ユニット80が備えるモータ73は、ステー75を介して、画像形成装置本体の筺体枠を構成する側板12に固定されている。
図12は、給紙駆動ユニット80の分解斜視図である。図12に示す様に、本実施形態では、アイドラギア72を回転可能に支持する支持軸76(76a、76b)は、カシメ加工により側板12に固定されて保持されている。一方、支持軸76はステー75には固定されておらず、ステー75に形成された貫通孔78を貫通して位置決めされている。
図13は、ステー75の正面図である。ここで図13に示す破線は、ステー75にモータ73を取り付けたときのモータ73筺体の最大外形と、フランジ部73cの外径を投影した領域を示すものである。図13に示す様に、モータ73と支持軸76とは、支持軸76の軸線方向において重なる位置に配置されている。
ここで図12、図13に示す様に、ステー75において、貫通孔78が形成された第二面75b(図12の斜線部)は、4ヶ所の絞り加工部75cで絞り加工が施されることで、周囲の第一面75aと平行に第一面75aから一様にオフセットされている。また第二面75bにはモータ73の駆動軸73bが貫通可能な孔82が形成されている。
また第一面75aは、モータ73が取り付けられる面であり、モータ73の位置決めを行う4つの位置決め部77(77a〜77d)が設けられている。この位置決め部77は、それぞれの先端が円弧状になっており、4つの円弧線は同内径同心円の寸法関係となっている。そして、この内径はモータ73のフランジ部73c(図8参照)と同径となっており、フランジ部73cが位置決め部77と嵌合することで、モータ73が位置決めされて第一面75aに取り付けられる。なお、モータ73の位置決め部77は少なくても2つ以上あればよい。
つまり、ステー3は絞り加工により概二層構造となっており、第一面75aにはモータ73が位置決めされて取り付けられ、第二面には支持軸76の位置決めを行う貫通孔78が形成されている。そして、支持軸76とモータ73をステー75に組み付けたとき、貫通孔78が形成された第二面75bは、支持軸76とモータ73とが干渉しないように、モータ73を取り付ける第一面75aからオフセットされている。すなわち、支持軸76とモータ73とが干渉しないように、支持軸76の軸線方向において、ステー75の第一面75aと第二面75bとが位置を少しずらして連結されている。
このように、モータ73を取り付けるステー75に貫通孔78を設け、この貫通孔78に支持軸76を貫通させて支持軸76の位置決めを行う。そしてモータ73の配置面から貫通孔78の配置面をオフセットさせ、モータ73と支持軸76が干渉しないようにクリアランスを持たせる。これにより、装置の小型化に伴ってモータと駆動ギア列が互いに密集した配置となる場合でも、新たにステーを設けることなく、モータと駆動ギア列をレイアウトすることができる。従って、低コストを維持したまま駆動装置や画像形成装置の小型化に対応することができる。
また同じステー75によりモータ73と支持軸76を位置決めするため、組み付けの過程においてモータ73のピニオンギア73aとアイドラギア72とのアライメントが崩れることを防止することができる。このため、安定した動作性を実現できるとともに、稼働音が大きくなることを抑制することができる。
また新たにステーを設けることなくモータ73とアイドラギア72等の駆動ギア列をレイアウトできるため、熱伝導効率の損失を少なしてモータ73の冷却放熱効果を維持することができる。また複数のステー間の共振振動による稼働音増大を防止することができる。
またアイドラギア72の支持軸76を、ステー75と側板12との間で両持ちで支持するため、支持軸76の倒れ剛性を一層向上させることができる。従って、アイドラギア72の回転動作をより安定させることができ、駆動伝達の安定性を向上させることができ、また稼働音の低減に繋がる。
また絞り加工部75cを第1実施形態の構成(3か所)よりも増やした4か所とすることで、第二面75bのねじれ剛性をさらに向上させることができる。なお、ステー75の第一面75aと第二面75bとの接続部の数、接続幅、接続位置を適宜変更することで、負荷に対する第二面75bの剛性を調節することができる。
12…側板
70、80…給紙駆動ユニット(駆動装置)
72…アイドラギア(ギア)
73…モータ
75…ステー
75a…第一面(モータを取り付ける面)
75b…第二面(貫通孔が形成された面)
76…支持軸
76a…固定部(カシメ部)
78…貫通孔
81…孔
A…画像形成装置

Claims (7)

  1. 駆動軸を有するモータと、
    前記モータから駆動の伝達を受けるギアを回転可能に支持する支持軸と、
    前記モータを位置決めして取り付けるステーと、
    を備える駆動装置であって、
    前記支持軸は、前記ステーに形成され、前記支持軸を位置決めする第1貫通孔に貫通して設けられ、且つ、前記支持軸が延びる軸線方向において前記モータと重なる位置に配置され、
    前記ステーにおいて、前記第1貫通孔が形成された面は、前記駆動軸が貫通する第2貫通孔を有するとともに、前記支持軸と前記モータとが干渉しないように、前記モータを取り付ける面からオフセットされていることを特徴とする駆動装置。
  2. 前記支持軸は、前記支持軸の端部をかしめたカシメ部において前記ステーに固定されていることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  3. 前記ステーは、金属板により形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の駆動装置。
  4. 前記ステーに関して、前記第1貫通孔が形成された面は、絞り加工により前記モータを取り付ける面からオフセットされた面であることを特徴とする請求項に記載の駆動装置。
  5. 画像を形成する画像形成部と、
    請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載の駆動装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
  6. 前記駆動装置は、前記画像形成部に記録媒体を供給する給送部を駆動させることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。
  7. 前記支持軸は、画像形成装置本体の筐体を構成する側板に保持されていることを特徴とする請求項又は請求項に記載の画像形成装置。
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