(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板金を曲げて形成した断面がＶ字形状の回転軸であって、前記回転軸の板厚をｂ、辺の長さをｈ、曲げ部分の半径をＲとした際の（ｈ≧２ｂ＋Ｒ）の条件において、前記回転軸の曲げ部分の内側の角度が３３°から５３°であることを特徴とする回転軸。
【請求項２】
回転軸に駆動力が伝達されていることを特徴とする請求項１に記載の回転軸。
【請求項３】
回転軸に支持された回転体を用いてシートを搬送するシート搬送装置において、前記回転軸として、請求項１又は２に記載の回転軸を有することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項４】
シートに画像を形成する画像形成部と、回転軸に支持された回転体を用いてシートを搬送するシート搬送装置と、を有する画像形成装置において、前記回転軸として、請求項１又は２に記載の回転軸を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置やシート搬送装置等に使われるトルクや曲げ力を受ける回転軸、この回転軸を有するシート給送装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置、シート給送装置等に使われている一般的な回転軸（駆動軸や従動軸）として、例えば、給送ローラ等の回転軸は断面が丸形状の金属軸が良く使われている。しかし、生産性の観点や、コストの観点で、近年では板金をコの字形状に曲げて形成した回転軸が使われてきている。図１１（ａ）は、板金をコの字形状に曲げて形成した回転軸９０を示したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９９１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記板金をコの字形状に曲げて形成した回転軸においては、一般的に製造上の都合により、曲げを形成するための制約が生じる。その制約とは、例えば図１１（ｂ）に示すコの字形状の回転軸９０において、高さＨ，幅Ｗが、板厚ｂおよび曲げ部分の半径Ｒに対して２ｂ＋Ｒ（ｍｍ）以上必要であるなどの曲げを形成するための制約である。
【０００５】
しかも、上記板金をコの字形状に曲げて形成した回転軸は、もともと断面が丸形状の金属軸よりも強度的に劣っているため、より少ない材料で、より強度を高めることが望まれている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、曲げを形成する上での自由度が増し、また、より少ない材料で、より強度を高めた回転軸を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、板金を曲げて形成した断面がＶ字形状の回転軸であって、前記回転軸の板厚をｂ、辺の長さをｈ、曲げ部分の半径をＲとした際の（ｈ≧２ｂ＋Ｒ）の条件において、前記回転軸の曲げ部分の内側の角度が３３°から５３°であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、より少ない板金で、より強度の高い構成を得ることができる。また、板金を１箇所だけＶ字形状に曲げることにより、自由度が増す。また、より径の小さい回転軸の製造が可能である。また、それによりコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る回転軸の斜視図
【図２】（ａ）〜（ｆ）は各種形状の回転軸の断面図
【図３】（ａ）〜（ｆ）は図２（ａ）〜（ｆ）に示す各種形状の回転軸における断面２次モーメントの計算結果を示すグラフ
【図４】（ａ）は一辺の長さ／厚さでの撓み一定時の曲げ部分の内側角度を示すグラフ、（ｂ）は回転軸の断面図
【図５】画像形成装置の構成を示す模式断面図
【図６】実施例１に係る回転軸を用いた給送ローラユニットの斜視図
【図７】実施例１に係る回転軸を用いた給送ローラユニットの斜視図
【図８】実施例２に係る回転軸を用いた搬送ローラ対の斜視図
【図９】実施例３に係る定着装置の斜視図
【図１０】実施例３に係る定着装置の圧解除構成を示す模式断面図
【図１１】（ａ）は従来の回転軸のシャシ図、（ｂ）は従来の回転軸の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本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。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施形態に係る回転軸は、図１に示すように、板金を曲げて形成したＶ字形状の回転軸１０である。この回転軸１０は、曲げ部分の内側の角度θが９０°未満である。以下、詳しく説明する。
【００１２】
（強度計算方法）
一般的にトルクを受け、また曲げ応力を受ける金属製の板状部材である板金を曲げて形成した回転軸は、（１）トルクを受けても軸が捻じれない様にすること、（２）曲げ応力を受けても撓まない様にすること、の２つの観点で配慮が必要である。以下、順に説明する。なお、回転軸とは、駆動して回転する回転駆動軸、従動して回転する回転従動軸を含む。
【００１３】
（１）トルクを受けても軸が捻じれない様にするためには、捩じり定数が高い必要がある。板金製の回転軸の場合、板厚をｂ、辺の長さの合計をｈｔとした場合の捩じり定数Ｊは、下記式１で示される。
【００１４】
〔式１〕
0005940139.tif 000002
【００１５】
従って、板厚ｂ、辺の長さの合計ｈｔが同じならどの様な断面形状であれ同じ捩じり定数Ｊとなる。
【００１６】
ここで図２（ａ）〜（ｆ）に捩じり定数Ｊが一定である、板金を曲げて形成した各種形状の回転軸を示す。図２（ａ）（ｂ）は曲げ部分の内側の角度θが９０°のコの字形状の回転軸、図２（ｃ）は曲げ部分の内側の角度θが９０°のＬ字形状の回転軸である。図２（ｄ）は曲げ部分の内側の角度θが４９．９°のＶ字形状の回転軸である。図２（ｅ）は曲げ部分の内側の角度θが０°の２つ折り形状の回転軸、図２（ｆ）は中空の円形状の回転軸である。図２（ａ）〜（ｆ）に示す各種形状の回転軸において、板厚ｂ＝１、辺の長さの合計ｈｔ＝２０、となり、いずれも捩り定数Ｊ＝６．６７、となる。
【００１７】
（２）曲げ応力を受けても撓まない様にするためには、断面２次モーメントが高い必要がある。ｘ軸（重心を含む）まわりの断面２次モーメントＩｘは、断面においてｘ軸に直交する軸をｙ軸とすると、下記式２で表計算またはシミュレーションソフト等で計算できる。
【００１８】
〔式２〕
0005940139.tif 000003
【００１９】
回転軸の場合、その回転角度によって曲げを受ける方向が変わるので、全ての回転角度で断面２次モーメントを計算し、その最小値により比較する必要がある。辺の長さの合計ｈｔが同じで各種形状の断面２次モーメントを比較することによって、最も合理的に強度の高い形状を見出すことができる。
【００２０】
（各種形状の回転軸における強度計算結果）
図２（ａ）〜（ｇ）に示す、捩じり定数Ｊが一定である各種形状の回転軸において、すべての回転角度にて断面２次モーメントを計算した結果を図３（ａ）〜（ｆ）及び表１に示す。図２（ａ）〜（ｇ）に示す各種形状の回転軸は、図３（ａ）〜（ｆ）、及び表１に示す（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ対応する。図３（ａ）〜（ｆ）及び表１に示す各種形状の回転軸を、断面２次モーメントの最小値で比較すると、図２（ｄ）に示すＶ字形状の回転軸がその他の形状に比べて最も断面２次モーメントが高くなる。ただし、図２（ｄ）に示すＶ字形状の回転軸の曲げ部分の内側の角度θは、断面２次モーメントがすべての回転角度で一定になる状態として後述の計算を行っている。
【００２１】
〔表１〕
0005940139.tif 000004
【００２２】
（強度計算結果  最適曲げ内側角度について）
回転角度によらず常に断面２次モーメントが一定の場合、回転軸に加わるラジアル負荷が一定であれば、回転角度にかかわらず回転軸の撓み量が一定となる。つまり、この場合が、回転角度によらず断面２次モーメントが一定になる最適な曲げ内側角度（曲げ部分の内側の角度）となる。
【００２３】
図４（ｂ）に示す断面がＶ字形状の回転軸は、図２（ｄ）に示す形状の回転軸に相当するものである。図４（ｂ）は、板金を１箇所だけＶ字形状に曲げて形成した回転軸１０の断面を示すものである。図１は図４（ｂ）に示すＶ字形状の回転軸１０の斜視図である。図４（ｂ）に示す断面がＶ字形状の回転軸１０において、ｂは板厚、ｈは辺の長さ、Ｒは曲げ部分の半径、θは曲げ部分の内側の角度である。図４（ｂ）に示す断面がＶ字形状の回転軸において、回転角度によらず常に一定の断面２次モーメントになる条件は、一辺の長さｈと板厚ｂとの比（ｈ／ｂ）で最適な曲げ内側角度θが決まる。これにより、計算し求めた結果を図４（ａ）及び表２に示す。あるｈ／ｂにおいて、図４（ｂ）における曲げ内側角度θを変更し、最適な曲げ内側角度θを求め、算出している。表２は、一辺の長さ／厚さでの撓み一定時の曲げ内側角度の一覧を示す表である。ここで、板金を曲げて形成した回転軸において、生産上、曲げには、（ｈ≧２ｂ＋Ｒ）の条件があることを考慮すると、最適な曲げ内側角度θは図４（ａ）及び表２に示す結果から約３３°から５３°となる。
【００２４】
〔表２〕
0005940139.tif 000005
【００２５】
本実施形態によれば、より少ない板金で、より強度の高い構成を得ることができる。また、板金を１箇所だけＶ字形状に曲げることにより、自由度が増す。また、曲げ部分の内側の角度θを９０°未満にすることにより、より径の小さい回転軸の製造が可能である。また、それによりコストダウンが可能となる。
【００２６】
（画像形成装置への実施例）
以下に、上記Ｖ字形状の回転軸を用いた画像形成装置を例示して説明する。図５は、画像形成装置としてのプリンタの構成を示す模式断面図である。
【００２７】
図５に示すレーザビームプリンタ１は、画像形成を行う画像形成部と、画像形成部にシートを１枚ずつ分離給送するシート給送装置（給送ローラユニット）、レーザスキャナユニット２、定着装置４０、排出トレイ３などを備えている。ここで、画像形成部はレーザビームプリンタ本体（以下、装置本体という）に対して着脱可能なプロセスカートリッジ５、転写ローラ４等を備えている。なお、プロセスカートリッジ５は、感光体ドラム６、帯電ローラ７、現像手段８、クリーニング手段９等を備えている。
【００２８】
パソコン等から画像情報が送られ、この画像情報を画像形成処理した制御部がプリント信号を発すると、給送時のみが回動するようにソレノイドがひかれ、給送ローラ２０１が回動し、給送カセット１１に積載されたシートは、一枚ずつ送り出される。送り出されたシートは、搬送ローラ対１３，３０によって画像形成部に搬送される。一方、このプリント命令と共に画像情報に基づき感光体ドラム６に潜像、現像、シートに転写することで、画像が形成される。画像が転写されたシートは、定着装置４０に送られ、画像が定着される。この後、シートは、搬送ローラ対１６を経て排出ローラ対１７によって排出トレイ３上へ排出される。
【００２９】
以下、上記画像形成装置において、上記Ｖ字形状の回転軸を、シートを給送するシート給送装置、給送後のシートを搬送するシート搬送装置、定着装置のそれぞれが有する回転体を支持する回転軸に用いた構成を例示して説明する。
【００３０】
〔実施例１〕
図６に示すように、シート給送装置としての給送ローラユニット２０は、給送ローラ２０１、給送従動ローラ２０２、給送駆動軸２０３、給送ローラコア２０４、給送ローラホルダ２０５、給送カム２０６を備えている。回転体としての給送ローラ２０１を支持する給送駆動軸２０３は、板金を曲げて形成したＶ字形状の回転軸であって、その曲げ部分の内側の角度θが３３°から５３°である。
【００３１】
図７において、給送ローラユニット２０の対向側には分離パッド２１と中板２２を備えている。中板２２は不図示のバネで給送ローラ２０１の方向に付勢されている。給送カム２０６と中板２２の当接部２２ａが接することにより、給送ローラ２０１と中板２２は離間している。不図示のソレノイドがひかれることにより、給送ローラユニット２０は反時計回り方向に回転し、給送カム２０６と中板２２の当接部２２ａが離間する。これにより、シートを乗せた中板２２が給送ローラ２０１の方向に付勢され、シートと給送ローラ２０１が圧接し、給送ローラ２０１がシートを給送する。
【００３２】
上記構成により、給送ローラ２０１による給送中での給送駆動軸２０３の撓みが一定のため、安定した給送が実現できるとともに、より少ない材料でより少ない撓みにすることができる。
【００３３】
〔実施例２〕
図８に示すように、給送後の搬送ローラ対３０は搬送ローラユニット３１、従動ローラユニット３２、搬送ローラ側板３３、従動ローラ軸受３４、加圧バネ３５などを有している。搬送ローラユニット３１は対向側に従動ローラユニット３２を有し、常時回転しており、シートが上流側のローラにより搬送され、搬送ローラユニット３１と従動ローラユニット３２のニップに入ることで、シートは搬送ローラ対３０により搬送される。
【００３４】
搬送ローラユニット３１は、回転体としての搬送ローラ３１１、搬送ローラコア３１２、搬送ローラ軸３１３、搬送ローラフランジ３１４を備えている。従動ローラユニット３２は、回転体としての従動ローラ３２１、従動ローラフランジ３２２、従動ローラ軸３２３を有し、一体で回転する。搬送ローラ軸３１３及び従動ローラ軸３２３は、板金を曲げて形成したＶ字形状の回転軸であり、曲げ部分の内側の角度θが３３°から５３°である。また、従動ローラ軸３２３の曲げ部分の内側の角度は加圧方向において、断面２次モーメントが大きくなるような角度となっている。
【００３５】
上記構成により、常時回転するローラ軸３１３，３２３の撓みが一定のため、安定した搬送が実現できるとともに、少ない材料でより少ない撓みにすることができる。また、搬送ローラ３１１の駆動力による捻じれと対向する従動ローラ３２１からの力を受けるが、同一の板金材料で、最も効果的に強度を高めることが可能であり、かつ、回転に伴う撓みを一定にすることができる。
【００３６】
〔実施例３〕
図９に示すように、定着装置４０は、加熱手段４１、加圧ローラ４２、定着フレーム４３、加圧ローラ軸受４４、加圧部材４５と加圧バネ４６などを有している。加圧部材４５は加圧バネ４６により下方に付勢されており、加圧部材４５を介して、加熱手段４１は加圧ローラ４２に付勢されている。また、加圧部材４５の下方に圧解除カム４７Ｒ，４７Ｌを有し、圧解除カム軸４８を介して左右の圧解除カム４７Ｒ，４７Ｌを連結している。圧解除カム軸４８は、板金を曲げて形成したＶ字形状の回転軸であり、曲げ部分の内側の角度θは３３°から５３°であり、圧解除カムの使用範囲において断面２次モーメントが大きくなるような角度となっている。
【００３７】
図１０（ｂ）に示すように、前方の開閉ドア５１が開くことで、開閉ドア５１と圧解除カム４７Ｒを結合している圧解除リンク５２が前方（図示左側）に移動し、圧解除カム４７Ｒを所定の角度（ここでは４５°程度）、時計回り方向に回動させる。圧解除カム４７Ｒが回動することで、図９で示す圧解除カム軸４８が回動し、圧解除カム４７Ｌも回動する。それにより、圧解除カム４７Ｒ，４７Ｌの当接部４７ａが加圧部材４５に当接し、加圧部材４５が上方に持ち上がることにより、加熱手段４１を付勢していた荷重が解除される。装置前方(図示左側)からジャム処理を行う際、前方の開閉ドア５１を開放してシートのパスにアクセスする必要がある。このとき、図１０（ｂ）に示すように、前方の開閉ドア５１が開放されているため、上述のように定着装置４０の加圧力も解除されており、容易にジャムしたシートを取り除くことができる。また、開閉ドア５１を閉めることで、圧解除リンク５２が後方（図示右側）に移動し、圧解除カム４７Ｒが反時計回り回りに回動することで、図１０（ａ）の初期位置に戻る。
【００３８】
上記構成により、曲げ部分の内側の角度θを９０°未満、更に好ましくは３３°から５３°の範囲において適切な角度のＶ字形状の回転軸にすることで、より少ない材料で、より少ない撓みにすることができる。
【００３９】
〔他の実施例〕
前述した実施例では、回転軸を有する回転体として、シートを一枚ずつ給送する給送ローラ、シートを搬送する搬送ローラ、シートを搬送しつつ画像を定着する定着ローラを例示して説明したが、これに限定されるものではない。画像が形成されたシートを再び画像形成部に再給送するためのローラや、シートに対して折り、曲げなどの処理を行うローラなど、シートに接して回転する回転体であれば、他の回転体であっても本発明は有効である。また、回転体は、シートに接して回転する回転体に限らず、例えば、現像剤を供給する回転体や、駆動力を伝達する回転体など、その他の回転体であっても本発明は有効である。
【００４０】
また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えばスキャナ、複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であってもよい。これらの画像形成装置に用いたレール回転体を支持する回転軸に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  …回転軸
１３，１６，３０ …搬送ローラ対
２０  …給送ローラユニット
３１  …搬送ローラユニット
３２  …従動ローラユニット
４０  …定着装置
４１  …加熱手段
４２  …加圧ローラ
４７Ｒ，４７Ｌ …圧解除カム
４８  …圧解除カム軸
２０１ …給送ローラ
２０３ …給送駆動軸
３１１ …搬送ローラ
３１３ …搬送ローラ軸
３２１ …従動ローラ
３２３ …従動ローラ軸
【要約】
【課題】本発明の目的は、曲げを形成する上での自由度が増し、また、より少ない材料で、より強度を高めた回転軸を提供することである。
【解決手段】板金を曲げて形成したＶ字形状の回転軸であって、曲げ部分の内側の角度が９０°未満であることを特徴とする。
【選択図】    図１【図１】
0005940139.tif 000006
【図２】
0005940139.tif 000007
【図３】
0005940139.tif 000008
【図４】
0005940139.tif 000009
【図５】
0005940139.tif 000010
【図６】
0005940139.tif 000011
【図７】
0005940139.tif 000012
【図８】
0005940139.tif 000013
【図９】
0005940139.tif 000014
【図１０】
0005940139.tif 000015
【図１１】
0005940139.tif 000016