JP7342380B2 - 駆動伝達装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトを用いて駆動力を伝達する駆動伝達装置及び駆動伝達装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、像担持体として感光体ドラムが備えられている。感光体ドラムに駆動力を伝達する装置としては、モーター側の駆動プーリーと感光体ドラム側の従動プーリーに金属ベルト（例えば、ステンレスベルト）が巻き掛けられた構成が一般的であるが、最も低コストで高剛性な構成として、モーターの出力軸にベルトを直接掛ける構成が知られている。ベルトの蛇行を防ぐためには少なくとも一方のプーリーにクラウニング形状を設けることが有効であるが、長期間の使用によりベルトが伸びてベルトの安定位置が中央からずれることでベルトに偏荷重が作用し、プーリーやベルトの耐久性に悪影響を及ぼすという問題がある。

そこで、従来、長期にわたりベルトの蛇行を抑制する技術の検討が行われている。例えば、特許文献１には、プーリー幅方向において線膨張係数を異ならせ、ベルトが寄った際に膨張量を調整することにより蛇行を補正することが記載されている。特許文献２には、ベルト耐久時の熱膨張による周長変化による蛇行制御をベルトを冷却することでコントロールすることが記載されている。

特開２０１４－１５９８６５号公報 特開２０１４－１５９８６６号公報

しかし、特許文献１に記載された構成では、プーリーが高価になってしまう。特許文献２に記載された構成では、長期間の使用による塑性変形によるベルトの伸びに対しては対応できない。

本発明は、上記事情を考慮し、ベルトをプーリーの中央で安定走行させ、且つ、ベルトへの偏荷重の発生を抑制することのできる駆動伝達装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る駆動伝達装置は、駆動プーリーと、従動プーリーと、前記駆動プーリーと前記従動プーリーとに巻き掛けられたベルトと、を備え、前記駆動プーリーと前記従動プーリーとの少なくとも一方の外周面には、径方向の外側に膨らむ形状にクラウニングされた膨出部が全周にわたって形成されており、前記膨出部の軸方向の両端部のうち少なくとも一方の端部のクラウニングの曲率半径が、前記膨出部の前記軸方向の中央部のクラウニングの曲率半径よりも小さいことを特徴とする。

本発明に係る駆動伝達装置において、前記膨出部の前記軸方向の両端部のうち前記ベルトが駆動されたときに前記ベルトが寄る側の端部のクラウニングの曲率半径が、前記中央部のクラウニングの曲率半径よりも小さくてもよい。

本発明に係る駆動伝達装置において、前記中央部の前記軸方向の幅は、前記ベルトの前記軸方向の幅に等しく、前記両端部は、前記軸方向における前記中央部よりも外側の部分であってもよい。

本発明に係る駆動伝達装置において、前記中央部は、軸方向に対称な形状にクラウニングされていてもよい。

本発明に係る駆動伝達装置において、前記膨出部の軸方向の両端部のうち前記ベルトが駆動されたときに前記ベルトが寄らない側の端部のクラウニングの曲率半径が、前記中央部のクラウニングの曲率半径に等しくてもよい。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記のいずれかの駆動伝達装置と、前記駆動伝達装置によって回転する感光体ドラムと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ベルトをプーリーの中央で安定走行させ、且つ、ベルトへの偏荷重の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構成を模式的に示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る駆動伝達装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係る従動プーリーの側面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る従動プーリーの側面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るプリンター１（画像形成装置の一例）及び駆動伝達装置３１について説明する。

まず、図１を参照して、画像形成装置としてのプリンター１の全体の構成について説明する。図１はプリンター１の内部構成を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側をプリンター１の正面側（前側）とし、左右の向きはプリンター１を正面から見た方向を基準として説明する。各図において、Ｕ、Ｌｏ、Ｌ、Ｒ、Ｆｒ、Ｒｒは、それぞれ上、下、左、右、前、後を示す。

プリンター１の装置本体３には、用紙Ｓ（シートの一例）が収容される給紙カセット５と、給紙カセット５から用紙Ｓを送り出す給紙装置７と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部９と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置１１と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１３と、排紙された用紙Ｓが積載された排紙トレイ１５と、が備えられている。さらに、装置本体３には、給紙装置７から、画像形成部９、定着装置１１を経て排紙装置１３に向かう用紙Ｓの搬送路１７が形成されている。

画像形成部９には、感光体ドラム１９、帯電装置２１、露光装置２３、現像装置２５、転写ローラー２７及びクリーニング装置２９が備えられている。感光体ドラム１９は、後述する駆動伝達装置３１（図２参照）によって駆動され、図１の時計回り方向に回転する。帯電装置２１、現像装置２５、転写ローラー２７及びクリーニング装置２９は、感光体ドラム１９の周囲に、感光体ドラム１９の回転方向に沿って配置されている。

給紙装置７によって給紙カセット５から給紙された用紙Ｓは、搬送路１７に沿って画像形成部９に搬送される。画像形成部９において、感光体ドラム１９は駆動伝達装置３１によって駆動されて回転しながら、帯電装置２１によって所定の表面電位に帯電する。その後、露光装置２３によって露光されて、感光体ドラム１９に静電潜像が形成される。次に、現像装置２５によって静電潜像が現像されることでトナー像が形成される。トナー像は、転写ローラー２７によって用紙Ｓに転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは搬送路１７に沿って定着装置１１に送られ、定着装置１１でトナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは排紙装置１３による排紙トレイ１５に積載される。感光体ドラム１９の表面に残留したトナーは、クリーニング装置２９で除去される。

次に、図２及び３を参照して、駆動伝達装置３１について説明する。図２は駆動伝達装置３１の側面図である。図３は、従動プーリー３７の側面図である。

駆動伝達装置３１は、駆動源であるモーター３３と、モーター３３によって駆動される駆動プーリー３５と、従動プーリー３７と、駆動プーリー３５と従動プーリー３７とに巻き掛けられたベルト３９と、を備えている。

モーター３３は、装置本体３の側板３ａに固定されている。モーター３３の出力軸３３ａは、側板３ａを貫通して装置本体３の内側に突出している。

本実施形態では、モーター３３の出力軸３３ａが駆動プーリー３５を兼ねている。駆動プーリー３５は、非磁性材料で形成されている。なお、出力軸３３ａが駆動プーリー３５を兼ねる構成に代えて、出力軸３３ａとは別の駆動プーリー３５が出力軸３３ａに設けられてもよい。

従動プーリー３７は、感光体ドラム１９の回転軸１９ａの端部に固定されている。従動プーリー３７は、非磁性材料で形成され、駆動プーリー３５よりも大きい径を有している。駆動プーリー３５と従動プーリー３７との少なくとも一方の外周面には、径方向の外側に膨らむ形状にクラウニングされた膨出部４１が全周にわたって形成されている。本実施形態では、図３に示されるように、従動プーリー３７に膨出部４１が形成されているが、駆動プーリー３５に膨出部４１が形成されていてもよい。

膨出部４１の軸方向の両端部のうち右側の第１端部４１１のクラウニングの曲率半径Ｒ１は、膨出部４１の軸方向の中央部４１Ｃのクラウニングの曲率半径ＲＣよりも大きい。図３に示されるＣは、中央部４１Ｃのクラウニングの曲率中心である。中央部４１Ｃは、軸方向に対称な形状にクラウニングされている。膨出部４１の軸方向の両端部のうち左側の第２端部４１２のクラウニングの曲率半径Ｒ２は、中央部４１Ｃのクラウニングの曲率半径ＲＣに等しい。ここで、中央部４１Ｃの軸方向の幅は、ベルト３９の軸方向の幅に等しく、第１端部４１１及び第２端部４１２は、軸方向における中央部４１Ｃよりも外側の部分である。

ベルト３９は、シームレスの無端状ベルトである。ベルト３９は、ＳＵＳ３０４（オーステナイト系ステンレス鋼）等の、非磁性の金属材料で形成されている。ベルト３９は、駆動プーリー３５と従動プーリー３７とに巻き掛けられている。

次に、駆動伝達装置３１の動作について説明する。モーター３３が駆動プーリー３５を回転させると、ベルト３９が周回し、従動プーリー３７に駆動力が伝達され、感光体ドラム１９が回転する。従動プーリー３７の膨出部４１においては、外径が大きいほど周速度が速くなることでベルト３９を中央に戻す力が発生するから、ベルト３９の蛇行が抑制される。

ここで、ベルト３９には張力が付与されているため、駆動プーリー３５が従動プーリー３７側へ倒れ込む方向（図２のＡ方向）に微小に撓む、いわゆる軸倒れが発生する場合がある。そのため、従来は、長期間の使用によりベルト３９が伸びて張力が低下するにつれて、ベルト３９が右方向にずれてベルト３９に偏荷重が作用するため、駆動プーリー３５及び従動プーリー３７に摩耗が生じたり、ベルト３９の耐久性に悪影響を及ぼしたりするおそれがあった。また、ベルト３９が駆動プーリー３５及び従動プーリー３７から脱落するおそれがあった。

これに対して、本実施形態では、膨出部４１の軸方向の両端部のうち右側の第１端部４１１（ベルト３９が駆動されたときにベルト３９が寄る側の端部の一例）のクラウニングの曲率半径Ｒ１が、中央部４１Ｃのクラウニングの曲率半径ＲＣよりも小さい。この構成により、第１端部４１１においては中央部４１Ｃと比べてベルト３９を中央に戻す力が強くなる。

以上説明した本実施形態に係る駆動伝達装置３１によれば、ベルト３９を駆動プーリー３５及び従動プーリー３７の中央で安定走行させ、且つ、ベルト３９への偏荷重の発生を抑制することができる。

また、本実施形態に係る駆動伝達装置３１によれば、第１端部４１１（膨出部４１の軸方向の両端部のうちベルト３９が駆動されたときにベルト３９が寄る側の端部の一例）のクラウニングの曲率半径Ｒ１が、中央部４１Ｃのクラウニングの曲率半径ＲＣよりも小さいから、ベルト３９が寄る方向が第１端部４１１側である場合に、ベルト３９を駆動プーリー３５及び従動プーリー３７の中央で安定走行させ、且つ、ベルト３９への偏荷重の発生を抑制する効果を確実に得ることができる。

また、本実施形態に係る駆動伝達装置３１によれば、中央部４１Ｃの軸方向の幅がベルト３９の軸方向の幅に等しく、第１端部４１１及び第２端部４１２が軸方向における中央部４１Ｃよりも外側の部分であるから、ベルト３９が中央部４１Ｃからずれた場合にベルト３９を中央部４１Ｃへ戻すことができる。

また、本実施形態に係る駆動伝達装置３１によれば、中央部４１Ｃが軸方向に対称な形状にクラウニングされているから、ベルト３９を中央部４１Ｃで安定走行させることができる。

また、本実施形態に係る駆動伝達装置３１によれば、第２端部４１２（膨出部４１の軸方向の両端部のうちベルト３９が駆動されたときにベルト３９が寄らない側の端部の一例）のクラウニングの曲率半径Ｒ２が、中央部４１Ｃのクラウニングの曲率半径ＲＣに等しいから、従動プーリー３７の加工の手間を軽減することができる。

上記実施形態は、以下のように変形されてもよい。

図４は、変形例に係る従動プーリー３７の側面図である。この例は、第２端部４１２のクラウニングの曲率半径Ｒ２が第１端部４１１のクラウニングの曲率半径Ｒ１と等しい例である。駆動プーリー３５が従動プーリー３７側へ倒れ込む方向の軸倒れに加えて、駆動プーリー３５が前側又は後側へ倒れ込む方向の軸倒れが発生した場合（換言すれば、駆動プーリー３５の軸方向と従動プーリー３７の軸方向とがねじれの位置にある場合）に、左右両方向にベルト３９の寄りが発生する可能性がある。本変形例によれば、ベルト３９の寄りがどの方向に発生しても、ベルト３９を駆動プーリー３５及び従動プーリー３７の中央で安定走行させ、且つ、ベルト３９への偏荷重の発生を抑制することができる。

ベルト３９の寄りが右方向に発生する場合に、第２端部４１２がクラウニングされていなくてもよい。ベルト３９の寄りが左方向に発生する場合に、第１端部４１１がクラウニングされていなくてもよい。

中央部４１Ｃの幅は、ベルト３９の幅よりも広くてもよく、ベルト３９の幅よりも狭くてもよい。

１ プリンター（画像形成装置）
９ 画像形成部
１９ 感光体ドラム
３１ 駆動伝達装置
３５ 駆動プーリー
３７ 従動プーリー
３９ ベルト
４１ 膨出部
４１１ 第１端部（ベルトが寄る側の端部）
４１２ 第２端部（ベルトが寄らない側の端部）
４１Ｃ 中央部

Claims (3)

1. 駆動プーリーと、
   従動プーリーと、
   前記駆動プーリーと前記従動プーリーとに巻き掛けられたベルトと、を備え、
   前記駆動プーリーと前記従動プーリーとの少なくとも一方の外周面には、径方向の外側に膨らむ形状にクラウニングされた膨出部が全周にわたって形成されており、
   前記膨出部の軸方向の両端部のうち前記ベルトが駆動されたときに前記ベルトが寄る側の端部のクラウニングの曲率半径が、前記膨出部の前記軸方向の中央部のクラウニングの曲率半径よりも小さく、
   前記膨出部の前記軸方向の両端部のうち前記ベルトが駆動されたときに前記ベルトが寄らない側の端部のクラウニングの曲率半径が、前記中央部のクラウニングの曲率半径に等しいことを特徴とする駆動伝達装置。
2. 前記中央部の前記軸方向の幅は、前記ベルトの前記軸方向の幅に等しく、
   前記両端部は、前記軸方向における前記中央部よりも外側の部分であることを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
3. 請求項１又は２に記載の駆動伝達装置と、
   前記駆動伝達装置によって回転する感光体ドラムと、を備えることを特徴とする画像形成装置。

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