JP7360617B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
同図において、本プリンタは、潜像担持体としての感光体1や、本体筐体50に対して着脱可能に構成されたシート収容手段としての給紙カセット100などを備えている。給紙カセット100の内部には、複数の記録シートSをシート束の状態で収容している。
図中時計回り方向に回転駆動せしめられるドラム状の感光体1の周囲には、クリーニングブレード2、回収スクリュウ3、帯電ローラ4、帯電クリーニングローラ5、スクレーパ6、潜像書込装置7、現像装置8、転写ローラ10などが配設されている。導電性ゴムローラ部を具備する帯電ローラ4は、感光体1に接触しながら回転して帯電ニップを形成している。この帯電ローラ4には、帯電用電源から電圧が印加されている。これにより、帯電ニップにおいて、感光体1の表面と帯電ローラ4の表面との間に生じる帯電バイアスによって、感光体1の表面が一様に帯電せしめられる。
開閉カバー55が開くことで、定着装置44が露出し、定着装置44が、プリンタ本体に対して図中矢印A方向に着脱される。
プリンタの本体筐体50の幅方向両側には、それぞれ、位置決め部材180a,180bが取り付けられており、各位置決め部材180a,180bには、定着装置44に設けられた位置決め突起44eを案内する案内溝181a,181bが設けられている。これら案内溝181a,181bの位置決め突起44eの挿入方向下流側端部には、位置決め部182a,182bを有している。また、プリンタの本体筐体50には、定着装置44をロックするためのロックレバー82が設けられている。ロックレバー82は、定着装置44の装着方向下流側を支点にして、図中矢印C方向に揺動可能に設けられている。
なお、図4に示す符号25bは、後述する駆動部材たるカム25(図6参照)に駆動力を伝達する従動ギヤ25bであり、図5に示す符号95は、定着ローラ44aに駆動力を伝達する定着ギヤである。従動ギヤ25bや定着ギヤ95は、定着装置44の装着時に、装置本体側のギヤと噛み合うために、一部が定着装置のケースから露出している。従動ギヤ25bは、定着装置44の装着方向下流側の一部がケースから露出しており、定着ギヤ95は、上部がケースから露出している。
図6に示すように、定着装置44は、定着ローラ44aの表面温度を検知する定着温度センサ21と、加圧ローラ44bの表面温度を検知する加圧温度センサ22と、クリーニングローラ44dの表面温度を検知するクリーニング温度検知センサ26とを備えている。
なお、クリーニングローラ44dは、図7に示すように、定着ニップにおける最大通紙領域X(通紙可能な最大サイズのシートSの幅方向の範囲である。)を含む範囲で加圧ローラ44bに当接するように構成されている。これにより、最大サイズのシートSが通紙されたときであっても、クリーニングを良好におこなうことができる。
図7は、接離機構20を示す概略平面図であり、図8は、接離機構20の軸方向一端側を示す斜視図であり、図9は、接離機構20の概略側面図である。
接離機構20は、カム25、アーム部材23、付勢部材としてのトーションスプリング29、ユニット側ギヤである従動ギヤ25bなどを備えている。
カムフォロア23bは、表面摩擦係数の低い樹脂材料で形成されていて、幅方向両端部のカム25にそれぞれ当接するように2つ設けられている。
これに対して、クリーニングローラ44dが加圧ローラ44bに当接した状態であるときに、カム25の最小半径部がアーム部材23のカムフォロア23bに当接しないように構成することもできる。すなわち、クリーニングローラ44dが当接位置から離間位置に移動する過程において、カムフォロア23bに対して非接触であったカム25が接触することになる。このように構成した場合には、主としてトーションスプリング29の付勢力によって、当接時のクリーニングローラ44dの加圧ローラ44bに対する当接圧が定まることになるため、当接圧の設定をしやすくなる。
図10に示すように、カム25のカム面(外周面)は、クリーニングローラ44dを離間位置に位置させるための大半径部M2がカム軸25aを中心にして60度以上の範囲(本実施の形態では、ほぼ60度の範囲である。)で形成されている。そして、その大半径部M2に隣接する部分(本実施の形態では、両側の隣接部分である。)に、大半径部M2に比べて半径(カム半径)が大きな最大半径部M3が形成されている。
そして、クリーニングローラ44dが当接位置から離間位置に移動する動作時には、その逆の動作がおこなわれることになる。
主駆動装置90の駆動モータ71の駆動力は、感光体ギヤ96を介して感光体1に伝達され感光体1を回転駆動している。また、駆動モータ71の駆動力は、ギヤ91、92、93等を介して、定着出力ギヤ94に伝達され、この定着出力ギヤ94から定着ギヤ95(図5参照)に伝達される。これにより、定着ギヤ95を介して駆動モータ71の駆動力が定着ローラ44aに伝達され、定着ローラ44aが回転駆動する。
駆動部材たるカム25を駆動する駆動装置70は、モータ72と、ウォームギヤ73と、アイドラギヤ74と、出力ギヤ75と、駆動ギヤ76とを有している。モータ72の軸には、ウォームギヤ73のウォーム73aが取り付けられており、アイドラギヤ74は、ウォームギヤ73のウォームホイール73bと、出力ギヤ75とに噛み合っている。出力ギヤ75は、従動ギヤ25bと噛み合う駆動ギヤ76と同軸上で、駆動ギヤ76と一体で設けられている。
一方、カム25は、正逆双方向に回転させるため、定着装置44の装着方向下流側から本体側の駆動ギヤ76をユニット側の従動ギヤ25bに噛みあわせている。
図14においては、駆動ギヤ76と従動ギヤ25bとを、幅方向内側(幅方向他端側)から見た図であり、図中右から左の方向が、定着装置44の装着方向である。また、図14に示す例では、駆動ギヤ76の回転中心O1と、従動ギヤ25bの回転中心O2とを結んだ線L1が、定着装置44の装着方向に対して平行となるように、駆動ギヤ76と従動ギヤ25bとを配置している。
上述したように、本実施形態は、定着動作中(記録シートS通紙中)に駆動装置70によりカム25を駆動してクリーニングローラ44dを加圧ローラ44bに対して接離させている。そのため、定着動作中に駆動ギヤ76(の歯)から従動ギヤ25b(の歯)にかかる力Ftrの取り出し方向の分力Fにより定着装置44の幅方向一端側が、取り出し方向に移動して定着装置44が幅方向に対して傾いてしまう。その結果、図15(a)に示すように、転写ニップと、定着ニップとでそれぞれ部材に挟まれて搬送されている記録シートSの幅方向一端側が引っ張られてしまう。これにより、記録シートSの幅方向一端側に転写不良や、定着不良が発生し、ボソツキや記録シートにシワが生じるおそれがある。
本実施形態においては、図16に示すように、従動ギヤ25bの回転中心O2を、駆動ギヤ76の回転中心O1を通る定着装置44の装着方向に平行な線L2に対して、上方(負荷トルクが大きいときの駆動ギヤ76の回転方向(図中反時計回り)の下流側)に位置させた。図中Ftrは、駆動ギヤ76(の歯)から従動ギヤ25b(の歯)にかかる力であり、図中Ftが接線力である。また、図中Frが、噛み合い部における半径方向の力であり、図中Fは、駆動ギヤ76から従動ギヤ25bにかかる力Ftrの取り出し方向の分力である。また、図中αtは、駆動ギヤ76から従動ギヤ25bにかかる力Ftrの方向と噛み合い部の接線方向とのなす角度である(≒圧力角)。また、φは、駆動ギヤ76から従動ギヤ25bにかかる力Ftrの方向と定着装置の装着方向とのなす角度であり、図中θは、ギヤ角度である。なお、ギヤ角度θは、定着装置44の装着方向に平行な線Yと、駆動ギヤ76の回転中心O1と従動ギヤ25bの回転中心O2とを結んだ線分L1とのなす角度である。
本実施形態では、図17(a)に示すように、駆動ギヤ76が図中反時計回りに回転して、クリーニングローラ44dを当接位置から離間位置へ移動させるときの負荷トルクの方が、図17(b)に示すように、駆動ギヤ76が図中時計回りに回転して、クリーニングローラ44dを離間位置から当接位置へ移動させるときの負荷トルクよりも大きい。そのため、駆動ギヤ76(の歯)から従動ギヤ25bにかかる力Ftrは、図17(a)に示すように、駆動ギヤ76が図中反時計回りに回転するときの方が、図17(b)に示すように駆動ギヤ76が図中時計回りに回転するときよりも大きくなる。
かかるギヤ角度θは、駆動ギヤ76が、図16の反時計回りに回転するときは、
θ=φ+αt-90°であり、
駆動ギヤ76が、図16の時計回りに回転するときは、
θ=90°-φ-αtである。
なお、φは、上述したように駆動ギヤから従動ギヤにかかる力Ftrの方向と、装着方向とのなす角度であり、αtは、駆動ギヤから従動ギヤにかかる力Ftrの方向と噛み合い部の接線方向とのなす角度である(≒圧力角)。
・カム25逆回転時(クリーニングローラ当接位置から離間位置へ移動させるとき(図17(a)の駆動ギヤ図中反時計回り))の負荷トルクT1:0.15Nm
・カム25正回転時(クリーニングローラ離間位置から当接位置へ移動させるとき(図17(b)の駆動ギヤ図中時計回り))の負荷トルクT2:0.05Nm
・基準ピッチ円直径d:14.772
・圧力角α:20°
・駆動ギヤ76および従動ギヤ25b:ねじれ角β12°のはす歯歯車。
・定着装置の重量Mg:1.5kg
・位置決め突起44eと位置決め部182aとの静止摩擦係数μ:0.35(ABS樹脂)
Ft=2000(T/d)で表すことができる。
従って、カム25逆回転時(図17(a)のとき)の接線力Ft1は、
Ft1=2000(0.15/14.772)=20.38N・・・(1)
となる。
また、カム25正回転時(図17(b)のとき)の接線力Ft2は、
Ft2=2000(0.05/14.772)=6.79N・・・・(2)
となる。
Fr=Ft(tanα/cosβ)で表すことができる。
従って、カム25逆回転時(図17(a)のとき)の半径方向の力Fr1は、
Fr1=20.38(tan20°/cos12°)=7.58N・・・(3)
となる。
また、カム25正回転時(図17(b)のとき)の半径方向の力Fr2は、
Fr2=6.79(tan20°/cos12°)=2.53N・・・(4)
となる。
αt=acot(Ft1/Fr1)=acot(20.38/6.79)
=20.41°・・・・(5)
となる。このように、駆動ギヤ76から従動ギヤ25bにかかる力Ftrの方向と噛み合い部の接線方向とのなす角度αtは、ほぼ圧力角α=20°と同一となることがわかる。
Ftr1=Ft1/COSαt=20.38/COS20.41
=21.74N
となる。
また、カム25正回転時(図17(b)のとき)の従動ギヤ25b(の歯)にかかる力Ftr2は、
Ftr2=Ft2/COSαt=6.79/COS20.41
=7.25N
となる。
Fμ=Mg×9.8×μ=1.5×9.8×0.35=5.18N
となるので、カム25逆転時(図17(a)のとき)の取り出し方向の分力F1、カム25正回転時(図17(b)のとき)の取り出し方向の分力F2が、ともに上記静止摩擦力Fμ以下となる必要がある(Fμ≧F1,Fμ≧F2)。
φ1=acos(F1/Ftr1)
で表すことができ、カム正回転時(図17(b)のとき)の駆動ギヤ76から従動ギヤ25bにかかる力Ftr2の方向と、装着方向とのなす角度φ2は、
φ2=acos(F2/Ftr2)
で表すことができる。
θ1=φ1+αt-90°=acos(Fμ/Ftr1)+αt-90°
=acos(5.18/21.74)+20.41-90°
=6.64°
となる。この結果から、ギヤ角度θ1が6.64°未満となると、取り出し方向の分力F1が、静止摩擦力Fμ(5.18N)を越えてしまい、カム25逆回転時(図17(a)のとき:クリーニングローラ当接位置から離間位置への移動時)に、定着装置44の幅方向一端側が取り出し方向に移動してしまう。一方、ギヤ角度θ1が6.64°以上であれば、カム25逆回転時の取り出し方向の分力F1が、静止摩擦力Fμ(5.18N)以下となり、定着装置44の幅方向一端側が取り出し方向に移動することはない。
θ2=90°-φ2-αt=acos(Fμ/Ftr2)+αt-90°
=90°-acos(5.18/7.25)-20.41
=25.17°
となる。この結果から、ギヤ角度θ2が25.17°を越えると、取り出し方向の分力F2が、静止摩擦力Fμ(5.18N)を越えてしまい、カム正回転時(図17(b)のとき:クリーニングローラ離間位置から当接位置への移動時)に、定着装置44の幅方向一端側が取り出し方向に移動してしまう。一方、ギヤ角度θ2が25.17°以下であれば、カム25正回転時の取り出し方向の分力F2が、静止摩擦力Fμ(5.18N)以下となり、定着装置44の幅方向一端側が取り出し方向に移動することはない。
(態様1)
装置本体に対して位置決めされた定着装置44などのユニットと、ユニットのカム25などの駆動部材を正逆回転させる駆動装置70とを備えた画像形成装置において、駆動装置70は、装置本体に設けられた駆動ギヤ76などの本体側ギヤと、本体側ギヤに噛み合うユニットに設けられた従動ギヤ25bなどのユニット側ギヤとを有し、駆動部材に駆動力を伝達する際に、本体側ギヤからユニット側ギヤに加わる力のユニットの位置決めが外れる方向(本実施形態では定着装置の取り外し方向)の成分が、ユニットの装置本体に対する静止摩擦力(本実施形態では位置決め突起44eと位置決め部182aとの静止摩擦力)より小さい。
カム25などの駆動部材へ駆動力を伝達するときに、従動ギヤ25bなどのユニット側ギヤには、駆動ギヤ76などの本体側ギヤからほぼ圧力角に応じた方向に力が生じる。このユニット側ギヤに加わる本体側ギヤからの力により定着装置44などのユニットが押される。ユニットの装置本体に対して位置決めする位置決め方向(装置本体の位置決め部182aに、ユニットの位置決め突起44eなどの被位置決め部を装着する方向)やユニット側ギヤと本体側ギヤとの配置関係によっては、ユニット側ギヤに加わる本体側ギヤからの力に位置決めが外れる方向の成分が生じる。ユニットは、位置決めが外れる方向には、位置決めされておらず、ある程度のガタを有しており、ユニット側ギヤに加わる本体側ギヤからの力に位置決めが外れる方向の成分があると、その成分によりユニットが動いてしまうおそれがある。
そこで、態様1では、本体側ギヤからユニット側ギヤに加わる力のユニットの位置決めが外れる方向の成分が、ユニットの装置本体に対する静止摩擦力より小さくすることで、本体側ギヤからユニット側ギヤに加わる力のユニットの位置決めが外れる方向の成分によって、ユニットが、位置決めが外れる方向に移動するのを防止することができる。
態様1において、従動ギヤ25bなどのユニット側ギヤは、駆動ギヤ76などの本体側ギヤに対して位置決め方向上流側に位置し、カム25などの駆動部材を正回転させる時と、駆動部材を逆回転させる時とで互いに回転負荷が異なるものであって、本体側ギヤの回転中心O1を通り、ユニットの位置決めの方向に平行な線(図16の線Y)に対して、ユニット側ギヤの回転中心O2が、本体側ギヤの駆動部材を正回転させるときの回転方向と駆動部材を逆回転させるときの回転方向のうち、回転負荷が大きき方の回転方向(本実施形態では、図16に示す駆動ギヤ76図中反時計回り方向)の下流側に位置する。
これによれば、実施形態で説明したように、従動ギヤ25bなどのユニット側ギヤは、駆動ギヤ76などの本体側ギヤに対して位置決め方向上流側に位置することで、ユニットを装置本体に位置決めする際に、本体側ギヤとユニット側ギヤとの噛み合わせを行うことができる。しかし、従動ギヤ25bなどのユニット側ギヤが駆動ギヤ76などの本体側ギヤに対して位置決め方向上流側に位置する構成とした場合は、正逆双方向において、本体側ギヤの歯から従動ギヤの歯にかかる力に、ユニットの位置決めが外れる方向の成分が生じてしまう。そして、本体側ギヤの駆動部材を正回転させるときの回転方向と駆動部材を逆回転させるときの回転方向のうち、回転負荷が大きき方の回転方向のときに、ユニットの位置決めが外れる方向の成分が静止摩擦力よりも上回って、ユニットが位置決めが外れる方向に移動してしまう。
そこで、態様2では、図16に示したように、本体側ギヤの回転中心O1を通り、ユニットの位置決めの方向に平行な線(図16の線Y)に対して、ユニット側ギヤの回転中心O2が、本体側ギヤの駆動部材を正回転させるときの回転方向と駆動部材を逆回転させるときの回転方向のうち、回転負荷が大きき方の回転方向(本実施形態では、図16に示す駆動ギヤ76図中反時計回り方向)の下流側に位置させる。これにより、図17を用いて説明したように、回転負荷が大きき方の回転方向のときの、本体側ギヤの歯から従動ギヤの歯にかかる力に対するユニットの位置決めが外れる方向の成分が占める割合を小さくできる。これにより、回転負荷が大きき方の回転方向のときに、ユニットの位置決めが外れる方向の成分が、ユニットの静止摩擦力よりも大きくなるのを防止することができる。一方、回転負荷が小さい方の回転方向のときは、本体側ギヤの歯から従動ギヤの歯にかかる力に対するユニットの位置決めが外れる方向の成分が占める割合が多くなる。しかし、回転負荷が小さいため、体側ギヤの歯から従動ギヤの歯にかかる力も小さく、ユニットの位置決めが外れる方向の成分が占める割合が多少多くなっても、ユニットの位置決めが外れる方向の成分がユニットの静止摩擦力よりも大きくなることがない。
これにより、正逆双方向の回転時において、ユニットが位置決めが外れる方向に移動してしまうのを防止することができる。
態様2において、正回転時と、逆回転時のうち、回転負荷が大きい方の回転時に本体側ギヤからユニット側ギヤに加わる力に、位置決め方向の成分が生じるように、ユニット側ギヤを配置した。
これによれば、実施形態で説明したように、回転負荷が大きい方の回転時には、位置決め方向の成分が生じるため、ユニットの装置本体への位置決めを維持することができる。
態様1乃至3いずれかにおいて、ユニットに記録シートSなどのシートを搬送する搬送動作中に、駆動部材が回転動作する。
これによれば、実施形態で説明したように定着動作中などのユニットにシートを搬送する搬送動作中にカム25などの駆動部材を回転させたときにユニットが動いてしまうのを防止できる。これにより、シートにシワなどが生じるのを抑制することができる。
態様1乃至4いずれかにおいて、ユニットは、シートに形成された画像を定着する定着装置44などの定着ユニットである。
これによれば、実施形態で説明したように、定着装置などの定着ユニットを装置本体に対して良好に位置決めすることができる。
態様1乃至5いずれかにおいて、カム25などの駆動部材が正逆回転することで、クリーニングローラ44dなどの接離部材が加圧ローラ44bなどの接離対象に対して接離する。
これによれば、実施形態で説明したように、クリーニングローラ44dなどの接離部材が加圧ローラ44bなどの接離対象に対して接離する際に、ユニットが動いてしまうのを防止できる。
態様6において、接離部材が、クリーニングローラ44dである。
これによれば、実施形態で説明したように、クリーニングローラ44dが加圧ローラ44bなどの接離対象から熱を付与されて高温となる前に、接離対象から離間させることができ、接離対象から除去してクリーニングローラ44dに付着したトナーな溶融して接離対象再付着するのを抑制することができる。
20 :接離機構
21 :定着温度センサ
22 :加圧温度センサ
23 :アーム部材
23a :支軸
23b :カムフォロア
23c :引掛部
25 :カム
25a :カム軸
25b :従動ギヤ
25c :被検知板
26 :クリーニング温度検知センサ
27 :フォトセンサ
28 :ユニット側板
29 :トーションスプリング
44 :定着装置
44a :定着ローラ
44b :加圧ローラ
44d :クリーニングローラ
44e :位置決め突起
46 :排紙ローラ対
47 :切換爪
50 :本体筐体
51 :中継搬送ローラ対
52 :反転搬送ローラ対
52a :駆動ローラ
52b :従動コロ
55 :開閉カバー
57 :反転ガイド部材
58 :排紙反転ガイド部材
58a :排紙ガイド部
58b :反転ガイド部
59 :排紙ガイド部材
59a :ガイド部
70 :駆動装置
71 :駆動モータ
72 :モータ
73 :ウォームギヤ
73a :ウォーム
73b :ウォームホイール
74 :アイドラギヤ
75 :出力ギヤ
76 :駆動ギヤ
80 :制御部
82 :ロックレバー
90 :主駆動装置
94 :定着出力ギヤ
95 :定着ギヤ
180a :位置決め部材
180b :位置決め部材
181a :案内溝
181b :案内溝
182a :位置決め部
182b :位置決め部
F,F1,F2:定着装置の装着方向の分力
Ft,Ft1,Ft2:接線力
Fr,Fr1,Fr2:半径方向の力
Ftr,Ftr1,Ftr2:従動ギヤにかかる力
Fμ :静止摩擦力
L1 :線分
M1 :最小半径部
M2 :大半径部
M3 :最大半径部
O1 :駆動ギヤの回転中心
O2 :従動ギヤの回転中心
R1 :本体給紙路
R2 :手差し給紙路
R3 :共通搬送路
R4 :排紙路
R5 :反転再送路
S :記録シート
T1 :負荷トルク
T2 :負荷トルク
X :最大通紙領域
d :基準ピッチ円直径
α :圧力角
αt :従動ギヤにかかる力の方向と噛み合い部の接線方向との角度
θ :ギヤ角度
μ :静止摩擦係数
Claims (6)
- 装置本体に対して位置決めされたユニットと、
前記ユニットの駆動部材を正逆回転させる駆動装置とを備えた画像形成装置において、
前記駆動装置は、装置本体に設けられた本体側ギヤと、前記本体側ギヤに噛み合う前記ユニットに設けられたユニット側ギヤとを有し、
前記ユニット側ギヤは、前記本体側ギヤに対して位置決め方向上流側に位置し、
前記駆動部材を正回転させる時と、前記駆動部材を逆回転させる時とで互いに回転負荷が異なるものであって、
前記本体側ギヤの回転中心を通り、前記ユニットの位置決めの方向に平行な線に対して、前記ユニット側ギヤの回転中心が、前記本体側ギヤの駆動部材を正回転させるときの回転方向と駆動部材を逆回転させるときの回転方向のうち、前記回転負荷が大きき方の回転方向の下流側に位置し、
前記駆動部材に駆動力を伝達する際に、前記本体側ギヤから前記ユニット側ギヤに加わる力の前記ユニットの位置決めが外れる方向の成分が、前記ユニットの前記装置本体に対する静止摩擦力より小さいことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1に記載の画像形成装置において、
正回転時と、逆回転時のうち、回転負荷が大きい方の回転時に前記本体側ギヤから前記ユニット側ギヤに加わる力に、位置決め方向の成分が生じるように、ユニット側ギヤを配置したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1または2に記載の画像形成装置において、
前記ユニットにシートを搬送する搬送動作中に、前記駆動部材が回転動作することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至3いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記ユニットは、シートに形成された画像を定着する定着ユニットであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1乃至4いずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記駆動部材が正逆回転することで、接離部材が接離対象に対して接離することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5に記載の画像形成装置において、
前記接離部材が、クリーニングローラであることを特徴とする画像形成装置。
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