(57)【要約】【課題】被駆動体がロック状態や高負荷状態となった場合でも、駆動源から被駆動体に至る経路上の歯車等への負荷が抑えられる遊星歯車クラッチ機構を提供する。【解決手段】内歯歯車３２ｂが入力部材であり、キャリア３４が出力部材であり、太陽歯車３５ａが、その回転を規制されることで、キャリア３４に回転駆動力を伝達する伝達部材である遊星歯車機構を有し、ねじりバネ４０（付勢部）及び第２ラチェット３６（係止部）を有する回転規制部材によって太陽歯車３５ａに対する回転の規制と解除とを行う遊星歯車クラッチ機構２０において、ロータリーエンコーダ３９及び負荷算出部５２を有する負荷検出部によって、回転規制時に第２ラチェット３６が受ける負荷を検出し、検出された負荷が所定条件を満たした場合に、クラッチ制御部５１が、駆動源への制御指示と、回転駆動力の伝達の遮断指示と、のうち少なくとも一方の指示を行う。【選択図】図３
2015166600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な太陽歯車と、前記太陽歯車と同心円上でその外周を囲む回転可能な内歯歯車と、前記太陽歯車と前記内歯歯車とに噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を、自転及び前記太陽歯車の中心軸を中心とした公転が可能に支持するとともに、前記中心軸を中心に前記公転を受けて回転可能なキャリアと、を有する遊星歯車機構を有し、
前記太陽歯車、前記内歯歯車、及び前記キャリアのうちの何れか１つの部材が、所定の駆動源から回転駆動力を受けて回転する入力部材であり、該入力部材以外の他の何れか１つの部材が、所定の被駆動体を回転駆動する出力部材であり、残りの１つの部材が、回転を規制されることで、前記入力部材に入力された前記回転駆動力を前記出力部材に伝達する伝達部材であり、
前記伝達部材の回転を規制することで前記出力部材に前記回転駆動力を伝達させ、前記伝達部材の回転に対する規制を解除することで前記出力部材への前記回転駆動力の伝達を遮断する回転規制部材を更に有した遊星歯車クラッチ機構において、
前記出力部材に前記回転駆動力が伝達されたときに前記被駆動体又は前記出力部材が受ける負荷を検出する負荷検出部と、
前記負荷検出部で検出された負荷が所定条件を満たした場合に、前記駆動源による駆動の出力を制御する制御指示と、前記回転規制部材に前記出力部材への前記回転駆動力の伝達を遮断させる遮断指示と、のうち少なくとも一方の指示を行うクラッチ制御部と、を備えたことを特徴とする遊星歯車クラッチ機構。
【請求項２】
前記制御指示が、前記駆動源に駆動を停止させる停止指示であることを特徴とする請求項１記載の遊星歯車クラッチ機構。
【請求項３】
前記クラッチ制御部が、前記被駆動体がロック状態にあることを示す第１の閾値以上の負荷が前記負荷検出部で検出された場合に、前記制御指示及び前記遮断指示のうち少なくとも一方の指示を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の遊星歯車クラッチ機構。
【請求項４】
前記クラッチ制御部が、前記被駆動体がロック状態にあることを示す第１の閾値に比べると小さいが、前記被駆動体が所定の高負荷状態にあることを示す第２の閾値以上の負荷が前記負荷検出部で所定時間以上継続して検出された場合に、前記制御指示及び前記遮断指示のうち少なくとも一方の指示を行うことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の遊星歯車クラッチ機構。
【請求項５】
前記クラッチ制御部が、前記制御指示と前記遮断指示とのうち少なくとも一方の指示を行う場合には、更に、使用者への注意喚起の動作をするように所定の警告装置に指示を行うことを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の遊星歯車クラッチ機構。
【請求項６】
前記回転規制部材が、
前記伝達部材に係止して該伝達部材と一緒に回転可能な係止部と、
前記係止部が前記伝達部材とともに回転しようとするとき、その回転方向とは逆向きに前記係止部を付勢する付勢部と、を有しており、
前記負荷検出部が、前記付勢部による付勢に反して前記係止部が回転するときの回転角度に基づいて前記負荷を検出することを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載の遊星歯車クラッチ機構。
【請求項７】
駆動源と、遊星歯車クラッチ機構と、該遊星歯車クラッチ機構を介して前記駆動源からの回転駆動力が供給される被駆動体と、を備えた画像形成装置であって、
前記遊星歯車クラッチ機構が、請求項１から７のうちいずれか１項記載の遊星歯車クラッチ機構であ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、駆動源から被駆動体への回転駆動力の伝達と遮断とを遊星歯車機構を用いて行う遊星歯車クラッチ機構、及び、そのような遊星歯車クラッチ機構を搭載した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータ等の駆動源から被駆動体への回転駆動力の伝達と遮断とを行うクラッチ機構の一例として、遊星歯車機構を用いた遊星歯車クラッチ機構が知られている（例えば、特許文献１参照。）。遊星歯車機構は、太陽歯車と、内歯歯車と、遊星歯車と、キャリアと、を有している。内歯歯車は太陽歯車と同心円上でその外周を囲んでおり、遊星歯車が、太陽歯車と内歯歯車とに噛み合っている。そして、遊星歯車が、キャリアによって、自転及び太陽歯車の中心軸を中心とした公転が可能に支持されている。また、キャリアは、遊星歯車の公転を受けて太陽歯車の中心軸を中心として回転可能となっている。
【０００３】
遊星歯車機構は、太陽歯車、内歯歯車、及びキャリアのうち何れか１つの部材の回転を規制することで、残りの２つの部材間で回転駆動力の伝達を行う。遊星歯車機構におけるこのような構造を利用して、回転駆動力の伝達と遮断とを行う機構が遊星歯車クラッチ機構である。
【０００４】
遊星歯車クラッチ機構では、太陽歯車、内歯歯車、及びキャリアのうち何れか１つの部材の回転を規制することで、残りの２つの部材間で回転駆動力の伝達を行い、その規制を解除することで、回転駆動力の伝達を遮断する。例えば、太陽歯車の回転を規制した状態で、駆動源からの回転駆動力によって内歯歯車を回転させると、遊星歯車が自転するとともに公転し、その結果、キャリアが回転する。一方、太陽歯車に対する回転の規制を解除すると、遊星歯車は、回転する内歯歯車と回転する太陽歯車の間で自転するのみで、その公転を止める。その結果、キャリアへの回転駆動力の伝達が遮断される。
【０００５】
ところで、クラッチ機構の一例として電磁クラッチ機構も知られている。電磁クラッチ機構は、コイルへの通電の有無によってローターとアマチュアとを接離することで、回転駆動力の伝達及び遮断を行う機構である。ただし、この電磁クラッチ機構は、ローターとアマチュアとを接触させることで両者を摩擦連結する機構であることから、接離を繰り返すうちに接触面が摩耗することがある。これに対し、歯車の噛み合いによって構成される遊星歯車クラッチ機構は、上記のような摩耗の懸念が無く、電磁クラッチ機構に比べて寿命の点等で有利な機構となっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、電磁クラッチ機構では、例えば被駆動体に故障が生じロック状態となったり、あるいはロック状態ではないものの高負荷状態となったりした場合、ローターとアマチュアとは、摩擦連結が不能となって空転する。電磁クラッチ機構では、このことが被駆動体のロック状態や高負荷状態に対するリミッタとして機能する。
【０００７】
一方、遊星歯車クラッチ機構では、このようなリミッタ機能がなく、被駆動体がロック状態や高負荷状態となった場合に、駆動源から被駆動体に至る経路上の歯車等に高い負荷が掛かってしまう可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明は、被駆動体がロック状態や高負荷状態となった場合でも、駆動源から被駆動体に至る経路上の歯車等への負荷が抑えられる遊星歯車クラッチ機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するため、請求項１に係る発明は、回転可能な太陽歯車と、前記太陽歯車と同心円上でその外周を囲む回転可能な内歯歯車と、前記太陽歯車と前記内歯歯車とに噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車を、自転及び前記太陽歯車の中心軸を中心とした公転が可能に支持するとともに、前記中心軸を中心に前記公転を受けて回転可能なキャリアと、を有する遊星歯車機構を有し、前記太陽歯車、前記内歯歯車、及び前記キャリアのうちの何れか１つの部材が、所定の駆動源から回転駆動力を受けて回転する入力部材であり、該入力部材以外の他の何れか１つの部材が、所定の被駆動体を回転駆動する出力部材であり、残りの１つの部材が、回転を規制されることで、前記入力部材に入力された前記回転駆動力を前記出力部材に伝達する伝達部材であり、前記伝達部材の回転を規制することで前記出力部材に前記回転駆動力を伝達させ、前記伝達部材の回転に対する規制を解除することで前記出力部材への前記回転駆動力の伝達を遮断する回転規制部材を更に有した遊星歯車クラッチ機構において、前記出力部材に前記回転駆動力が伝達されたときに前記被駆動体又は前記出力部材が受ける負荷を検出する負荷検出部と、前記負荷検出部で検出された負荷が所定条件を満たした場合に、前記駆動源による駆動の出力を制御する制御指示と、前記回転規制部材に前記出力部材への前記回転駆動力の伝達を遮断させる遮断指示と、のうち少なくとも一方の指示を行うクラッチ制御部と、を備えたことを特徴とする遊星歯車クラッチ機構となっている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明では、出力部材に回転駆動力が伝達されたときに被駆動体又は出力部材が受ける負荷を検出する負荷検出部が設けられている。そして、その負荷検出部で検出された負荷が所定条件を満たした場合には、駆動の出力の制御、あるいは回転駆動力の伝達の遮断が指示される。ここでいう駆動の出力の制御とは、駆動の停止、回転の逆転、回転数の低速への切替え等が挙げられる。このような制御が行われる場合には、駆動源から被駆動体に至る経路上の歯車等が次のような状態におかれる。即ち、駆動が停止される場合には、上記の歯車等もその動きを止めることから、それら歯車等への負荷が抑えられる。駆動源における回転が逆転される場合には、上記の歯車等は、被駆動体や出力部材が負荷を受ける方向とは逆転されるので、その負荷が抑えられる。また、駆動源における回転数が低速に切り替えられる場合にも、上記の歯車等への負荷が抑えられる。また、回転駆動力の伝達が遮断される場合には、駆動源から遊星歯車クラッチ機構へと至る歯車や、遊星歯車クラッチ機構を構成する歯車は、被駆動体からの負荷を受けることなく空転する。従って、この場合にも、駆動源から被駆動体に至る経路上の歯車等への負荷が抑えられる。このように、請求項１に記載の発明によれば、被駆動体が例えばロック状態や高負荷状態等所定の負荷条件を満たした場合でも、駆動源から被駆動体に至る経路上の歯車等への負荷が抑えられることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にいう画像形成装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明にいう遊星歯車クラッチ機構の一実施形態を示す図である。
【図３】図２に示されているクラッチ本体の分解斜視図である。
【図４】図２に示されているクラッチ本体の側面図である。
【図５】太陽歯車の回転に対する規制と解除により、被駆動体への回転駆動力の伝達と遮断が行われる様子を示す模式図である。
【図６】被駆動体６３の回転駆動中に、その被駆動体から負荷により太陽歯車が回転する様子を示す図である。
【図７】図２に示されている遊星歯車クラッチ機構において行なわれる制御の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について説明する。図１は、本発明にいう画像形成装置の一実施形態の構成を示す図である。この図１に示されている画像形成装置は、電子写真方式のカラー複合機（以下、複合機５００という）である。まず、この複合機５００の全体概要について説明する。
【００１３】
図１に示されている複合機５００は、いわゆるタンデム式の画像形成装置である。この複合機５００は、複合機本体１００、複合機本体１００を載置する給紙テーブル２００、複合機本体１００上に取り付けるスキャナ３００、及びスキャナ３００の上部に取り付ける原稿自動搬送装置４００から構成されている。この複合機５００では、スキャナ３００から読み取った画像情報である画像データを受け取って、又はパソコン等の外部機器からの画像データを受け取って画像形成処理を行う。複合機本体１００には、図に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色用の感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが並設されている。これら感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、駆動ローラを含む回転可能な複数のローラに支持された無端ベルト状の中間転写ベルト５に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。
【００１４】
また、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの周りには、それぞれ、次のような電子写真プロセス用部材がプロセス順に配置されている。即ち、帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ、各色対応の現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋ、クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ、除電ランプ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ等が配置されている。そして、各感光体ドラム１の上方には、光書込装置１７が設けられている。また、各感光体ドラム１の中間転写ベルト５を介して対向する位置には、それぞれ１次転写手段である１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋが配置されている。
【００１５】
中間転写ベルト５は、架張ローラ１１,１２,１３及びテンションローラ１４に架け渡されており、不図示の駆動源により回転駆動される駆動ローラである架張ローラ１２の回転により回転駆動される。架張ローラ１３の中間転写ベルト５を介して対向する位置には、ベルトクリーニング装置１９が設けられており、２次転写後に中間転写ベルト５上に残留する残トナーを除去する。また、架張ローラ１１は、２次転写手段である２次転写ローラ７に対向する２次転写対向ローラであり、中間転写ベルト５を介して２次転写ローラ７との間に２次転写ニップ部を形成する。
【００１６】
この２次転写ニップ部の用紙搬送方向下流側には、架張ローラ対１６に架張された用紙搬送ベルト１５が設けられており、トナー像が２次転写された用紙を定着装置１８まで搬送する。定着装置１８は、定着ローラ対８を備えており、その定着ニップ部で熱及び圧力を加えて、未定着のトナー像を用紙上に定着する。
【００１７】
また、複合機本体１００には制御部１００ａが搭載されており、複合機本体１００の各構成要素の上述した動作を含む、複合機５００の動作全体が、この制御部１００ａによって制御される。更に、複合機本体１００には、ユーザーからの操作を受け付けるとともに各種情報の表示が行われる操作パネル１００ｂが設けられている。また、複合機本体１００には、ユーザーに対して各種エラーの発生を告げる警告音等を発するスピーカ１００ｃも設けられている。
【００１８】
次に、本実施形態における複合機５００のコピー動作について説明する。本実施形態に係る複合機５００でフルカラー画像を形成する場合、まず、原稿自動搬送装置４００の原稿台４０１に原稿をセットする。又は、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３０１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じて押さえる。その後、ユーザーがスタートスイッチ（不図示）を押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス３０１上に搬送される。そして、スキャナ３００が駆動して第１走行体３０２および第２走行体３０３が走行を開始する。これにより、第１走行体３０２からの光がコンタクトガラス３０１上の原稿で反射し、その反射光が第２走行体３０３のミラーで反射されて、結像レンズ３０４を通じて読取センサ３０５に案内される。このようにして原稿の画像情報を読み取る。
【００１９】
また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、モータ（不図示）が駆動し、駆動ローラである架張ローラ１２が回転駆動して中間転写ベルト５が回転駆動する。また、これと同時に、感光体ドラム１Ｙを図中矢印の方向に回転駆動しながら帯電器２Ｙで一様帯電する。その後、光書込装置１７からの光ビームＬｙを照射して感光体ドラム１Ｙ上にＹ静電潜像を形成する。このＹ静電潜像は、現像装置９Ｙにより、現像剤中のＹトナーにより現像される。現像時には、現像ローラと感光体ドラム１Ｙとの間に所定の現像バイアスが印加され、現像ローラ上のＹトナーは、感光体ドラム１Ｙ上のＹ静電潜像部分に静電吸着する。
【００２０】
このように現像されて形成されたＹトナー像は、感光体ドラム１Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト５とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置において、中間転写ベルト５の裏面には、１次転写ローラ６Ｙにより所定のバイアス電圧が印加される。そして、このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１Ｙ上のＹトナー像を中間転写ベルト５側に引き寄せ、中間転写ベルト５上に１次転写する。以下、同様にして、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像も、中間転写ベルト５上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。なお、２次転写後の中間転写ベルト５上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１９により除去される。
【００２１】
また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、ユーザーが選択した用紙に応じた給紙テーブル２００の給紙ローラ２０２が回転し、給紙カセット２０１の１つから用紙が送り出される。送り出された用紙は、分離ローラ２０３で１枚に分離して給紙路２０４に入り込み、搬送ローラ２０５により複合機本体１００内の給紙路１０１まで搬送される。このようにして搬送された用紙は、レジストローラ１０２に突き当たったところで止められる。なお、給紙カセット２０１にセットされていない用紙を使用する場合、手差しトレイ１０５にセットされた用紙を給紙ローラ１０４により送り出し、分離ローラ１０８で１枚に分離した後、手差し給紙路１０３を通って搬送される。そして、同じくレジストローラ１０２に突き当たったところで止められる。
【００２２】
中間転写ベルト５上に４色重なり合ったトナー像は、中間転写ベルト５の回転にともない、２次転写ローラ７と対向する２次転写位置に搬送される。また、レジストローラ１０２は、上述のようにして中間転写ベルト５上に形成された合成トナー像が２次転写位置に搬送されるタイミングに合わせて回転を開始し、用紙を２次転写位置に搬送する。そして、この２次転写位置において、２次転写ローラ７により用紙の裏面に所定のバイアス電圧が印加され、そのバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト５上のトナー像が用紙上に一括して２次転写される。その後、トナー像が２次転写された用紙は、用紙搬送ベルト１５により定着装置１８に搬送されて、定着装置１８に設けられた定着ローラ対８により定着処理が行われる。そして、定着処理が行われた用紙は、排紙ローラ対１０６により、装置外に設けられた排紙トレイ１０７上に排出されてスタックされる。
【００２３】
ここで、複合機５００には、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋや、１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋや、搬送ローラ２０５や、レジストローラ１０２等といった回転駆動される複数の被駆動体が搭載されている。そして、これら複数の被駆動体それぞれの回転駆動の実行及び停止に、以下に説明する遊星歯車クラッチ機構が使われている。尚、以下では、被駆動体について上述した部材のいずれであるかを特定せず、単に「被駆動体」と呼んで遊星歯車クラッチ機構の説明を行う。
【００２４】
図２は、本発明にいう遊星歯車クラッチ機構の一実施形態を示す図である。この図２に示されている遊星歯車クラッチ機構２０は、クラッチ本体３０と、クラッチ制御部５１と、負荷算出部５２と、を備えている。尚、クラッチ制御部５１及び負荷算出部５２それぞれは、図１に示されている制御部１００ａのうち、遊星歯車クラッチ機構２０の制御に関する制御を担当する機能部分である。
【００２５】
図２には、遊星歯車クラッチ機構２０が、モータ６１、歯車列６２、及び被駆動体６３とともに示されている。出力軸３１と被駆動体６３とはジョイント６４によって連結されている。遊星歯車クラッチ機構２０は、駆動源としてのモータ６１から歯車列６２を介してクラッチ本体３０に供給される回転駆動力を、出力軸３１を介して被駆動体６３に伝達する。また、クラッチ本体３０から被駆動体６３への回転駆動力の伝達と遮断が、クラッチ制御部５１によって制御される。また、クラッチ本体３０には後述のロータリーエンコーダ３９が設けられており、このロータリーエンコーダ３９と負荷算出部５２とによって、被駆動体６３から受ける負荷トルクが検出される。その検出された負荷トルクは、クラッチ制御部５１での制御に使われる。尚、ここでは説明の簡略化のために、遊星歯車クラッチ機構２０の出力軸３１と被駆動体６３とがジョイント６４によって単純に連結された形態を例示している。
【００２６】
図３は、図２に示されているクラッチ本体の分解斜視図であり、図４は、図２に示されているクラッチ本体の側面図である。クラッチ本体３０は、出力軸３１、入力歯車兼内歯歯車３２、遊星歯車３３、キャリア３４、太陽歯車兼第１ラチェット３５、第２ラチェット３６、圧縮バネ３７、誘導コイル３８、ロータリーエンコーダ３９、ねじりバネ４０、及びホルダ４１を備えている。入力歯車兼内歯歯車３２、遊星歯車３３、キャリア３４、太陽歯車兼第１ラチェット３５、第２ラチェット３６、圧縮バネ３７、誘導コイル３８、ロータリーエンコーダ３９、及びねじりバネ４０がホルダ４１に収められている。出力軸３１は、ロッド形状を有し、一部がホルダ４１に収められ残りがホルダ４１から突出している。出力軸３１における、その突出した部分にジョイント６４を介して被駆動体６３が連結されている。
【００２７】
出力軸３１は、その外周面のうち、ホルダ４１内に収まる部分に、回り止め用の平坦面３１ａが、その長手方向に延びて形成されている。キャリア３４は、遊星歯車３３を４つ、９０°ずつ間隔を開けて支持するとともに、その中央に上記の平坦面が形成された部分の断面形状に応じた形状の貫通孔３４ａが形成されている。この貫通孔３４ａを、上記の平坦面３１ａが形成された出力軸３１が貫通することで、出力軸３１とキャリア３４とが互いに連結されている。これにより、キャリア３４が回転すると出力軸３１が回転するようになっている。また、出力軸３１は、他の部材については回転自在に貫通している。そして、ホルダ４１の側壁に固定された止め輪４１ａに、抜け止められた状態で端部３１ｂが回転自在に支持されている。
【００２８】
入力歯車兼内歯歯車３２は、図２に示されているモータ６１から歯車列６２を介して回転駆動力が供給される外歯歯車３２ａと内歯歯車３２ｂとが一体となったものである。太陽歯車兼第１ラチェット３５は、太陽歯車３５ａと第１ラチェット３５ｂとが一体となったものである。４つの遊星歯車３３は、太陽歯車と同心円上でその外周を囲んで太陽歯車３５ａと内歯歯車３２ｂとの両方に噛み合っている。これら４つの遊星歯車３３は、キャリア３４によって、自転及び太陽歯車３５ａの中心軸３５ａ−１を中心とした公転が可能に支持されている。クラッチ本体３０では、キャリア３４は、４つの遊星歯車３３の公転を受けて、上記の中心軸３５ａ−１を中心に回転可能となっている。
【００２９】
入力歯車兼内歯歯車３２と、４つの遊星歯車３３と、太陽歯車兼第１ラチェット３５と、キャリア３４と、を合わせたものが、本発明にいう遊星歯車機構の一例に相当する。また、入力歯車兼内歯歯車３２における内歯歯車３２ｂが、本発明にいう内歯歯車の一例に相当し、遊星歯車３３が、本発明にいう遊星歯車の一例に相当する。また、太陽歯車兼第１ラチェット３５における太陽歯車３５ａが、本発明にいう太陽歯車の一例に相当し、キャリア３４が、本発明にいうキャリアの一例に相当する。
【００３０】
本実施形態では、第２ラチェット３６が圧縮バネ３７によって太陽歯車兼第１ラチェット３５における第１ラチェット３５ｂに対して矢印Ｄ１方向に押し付けられている。第１ラチェット３５ｂには、３つの凹部３５ｂ−１が設けられており、第２ラチェット３６には３つの凸部３６ａが設けられている。圧縮バネ３７による押付けにより、第２ラチェット３６の３つの凸部３６ａが第１ラチェット３５ｂの３つの凹部３５ｂ−１に入り込んで、第２ラチェット３６が第１ラチェット３５ｂに係止している。
【００３１】
第２ラチェット３６は、クラッチ制御部５１の指示を受けた誘導コイル３８への通電により、圧縮バネ３７の付勢に反して矢印Ｄ２方向に動かされて第１ラチェット３５ｂへの係止が解除されるようになっている。逆に、通電状態にあるときに、クラッチ制御部５１の指示により誘導コイル３８への通電が停止されると、圧縮バネ３７の付勢により第２ラチェット３６が第１ラチェット３５ｂに係止することとなる。
【００３２】
ロータリーエンコーダ３９は、複数のスリットが円周方向に刻まれたスリット円板３９ａと、このスリット円板３９ａを間に挟むように配置された発光素子と受光素子とからなる光学センサ３９ｂと、を有している。スリット円板３９ａに設けられたスリットが、発光素子と受光素子との間を通過すると光学センサ３９ｂの出力信号がハイレベルとなり、スリット間が発光素子と受光素子との間を通過すると光学センサ３９ｂの出力信号がローレベルとなる。光学センサ３９ｂの出力信号はクラッチ制御部５１に送られる。クラッチ制御部５１では、送られてきた出力信号におけるハイレベルの個数をカウントすることで、スリット円板３９ａの回転角度を求める。
【００３３】
クラッチ本体３０では、ロータリーエンコーダ３９におけるスリット円板３９ａに上記の第２ラチェット３６が連結されている。そして、このスリット円板３９ａにねじりバネ４０の一端が固定され、そのねじりバネ４０の他端がホルダ４１に固定されている。これにより、第２ラチェット３６は、スリット円板３９ａ及びねじりバネ４０を介して、その回転が規制されている。即ち、第２ラチェット３６が回転しようとすると、スリット円板３９ａを介して、ねじりバネ４０が、その回転方向と逆向きに第２ラチェット３６を付勢する。その結果、上記の太陽歯車３５ａは、第１ラチェット３５ｂへの第２ラチェット３６の係止により、その第２ラチェット３６とスリット円板３９ａとねじりバネ４０とを介して回転が規制される。また、誘導コイル３８への通電により、第１ラチェット３５ｂへの第２ラチェット３６の係止が解除されることで、太陽歯車３５ａの回転の規制も解除される。そして、このクラッチ本体３０では、太陽歯車３５ａの回転に対する規制と解除により、出力軸３１、即ち被駆動体６３への回転駆動力の伝達と遮断が行われる。
【００３４】
図５は、太陽歯車の回転に対する規制と解除により、被駆動体への回転駆動力の伝達と遮断が行われる様子を示す模式図である。この図５には、出力軸３１と、入力歯車兼内歯歯車３２と、遊星歯車３３と、キャリア３４と、太陽歯車３５ａと、が示されている。
【００３５】
入力歯車兼内歯歯車３２における外歯歯車３２ａへの回転駆動力の供給により内歯歯車３２ｂが矢印Ｄ３方向に回転すると、この内歯歯車３２ｂに噛み合っている４つの遊星歯車３３が矢印Ｄ４方向に自転する。このとき、太陽歯車３５ａの回転が規制されていると、４つの遊星歯車３３は、自転しつつ太陽歯車３５ａの中心軸３５ａ−１を中心に矢印Ｄ５方向に公転する。４つの遊星歯車３３は、キャリア３４に支持されているので、遊星歯車３３が公転することでキャリア３４が矢印Ｄ５方向に回転する。そして、キャリア３４が出力軸３１に連結されているので、このキャリア３４の回転により出力軸３１が矢印Ｄ６方向に回転し、被駆動体６３に回転駆動力が伝達される。一方、太陽歯車３５ａの回転に対する規制が解除されると、被駆動体６３から負荷を受ける出力軸３１及びキャリア３４の回転が止まり、変わって太陽歯車３５ａが矢印Ｄ７方向に回転する。このように、このクラッチ本体３０では、太陽歯車３５ａの回転に対する規制と解除により、出力軸３１、即ち被駆動体６３への回転駆動力の伝達と遮断が行われる。
【００３６】
入力歯車兼内歯歯車３２における内歯歯車３２ｂは、本発明にいう入力部材の一例にも相当しており、キャリア３４は、本発明にいう出力部材の一例にも相当している。また、太陽歯車兼第１ラチェット３５における太陽歯車３５ａは、本発明にいう伝達部材の一例にも相当している。また、第２ラチェット３６とねじりバネ４０とを合わせたものが、本発明にいう回転規制部材の一例に相当する。そして、第２ラチェット３６が、本発明にいう係止部の一例に相当し、ねじりバネ４０が、本発明にいう付勢部の一例に相当する。
【００３７】
ここで、被駆動体６３の回転駆動中は、出力軸３１及びキャリア３４は、被駆動体６３から負荷を受ける。そして、その負荷により、太陽歯車３５ａは、次のような位置まで回転する。図６は、被駆動体６３の回転駆動中に、その被駆動体からの負荷により太陽歯車が回転する様子を示す図である。
【００３８】
上述したように、デフォルト状態では、第２ラチェット３６が第１ラチェット３５ｂに係止しており、ねじりバネ４０の付勢によって太陽歯車３５ａの回転が規制されている。そして、入力歯車兼内歯歯車３２における外歯歯車３２ａに回転駆動力が供給されて外歯歯車３２ａとともに内歯歯車３２ｂが回転すると、遊星歯車３３の自転と公転によりキャリア３４が回転して出力軸３１が回転する。このとき、出力軸３１を介してキャリア３４は、被駆動体６３から負荷を受ける。即ち、キャリア３４には、入力歯車兼内歯歯車３２における外歯歯車３２ａに供給された回転駆動力に反して、その回転を止めようとする負荷トルクが働く。この負荷トルクは、太陽歯車３５ａをねじりバネ４０の付勢によって生じるバネトルクに反して回転させようとする。その結果、被駆動体６３の回転駆動中は、太陽歯車３５ａは、キャリア３４に働く負荷トルクに起因して太陽歯車３５ａを回転させようとするトルクとバネトルクとが釣り合う位置に向かって回転する。このキャリア３４に働く負荷トルクが、本発明にいう負荷の一例に相当する。
【００３９】
第１ラチェット３５ｂは太陽歯車３５ａと一体であり、ロータリーエンコーダ３９のスリット円板３９ａは第２ラチェット３６と連結されている。このため、太陽歯車３５ａが回転するときにはスリット円板３９ａは、太陽歯車３５ａと一緒に回転する。そして、このときのスリット円板３９ａの回転角度θが、光学センサ３９ｂの出力信号に基づいて負荷算出部５２において求められる。さらに、負荷算出部５２では、スリット円板３９ａの回転角度θに基づいて、更に、被駆動体６３の回転駆動中にキャリア３４に働く負荷トルクが次の２つの数式によって算出される。
【００４０】
【数１】
2015166600.tif 000003
【００４１】
【数２】
2015166600.tif 000004
【００４２】
ここで、式１における「ＴS」は、ねじりバネ４０によって第２ラチェット３６に働くバネトルクであり、式１における「ｋT」は、ねじりバネ４０のバネ定数である。式２における「ＴC」は、キャリア３４が受ける負荷トルクであり、式２における「ＺS」は、太陽歯車３５ａの歯数であり、式２における「ＺI」は、内歯歯車３２ｂの歯数である。
【００４３】
ロータリーエンコーダ３９と負荷算出部５２とを合わせたものが、本発明にいう負荷検出部の一例に相当する。
【００４４】
本実施形態の遊星歯車クラッチ機構２０では、図２に示されているモータ６１の動作中は、負荷算出部５２において、常に、ロータリーエンコーダ３９の光学センサ３９ｂの出力信号を用いて負荷トルクの算出が行われる。そして、その算出した負荷トルクに基づいて、クラッチ制御部５１によって以下に説明する制御が行われる。
【００４５】
図７は、図２に示されている遊星歯車クラッチ機構において行なわれる制御の流れを示すフローチャートである。このフローチャートが示す制御は、図１に示されている複合機５００において、操作パネル１００ｂに対するユーザーの操作を受けて開始される画像形成とともに開始され、画像形成の終了とともに終了する。
【００４６】
図１に示されている複合機５００では、画像形成の開始とともにモータ６１が回転を始める（ステップＳ１）。すると、負荷算出部５２において、ロータリーエンコーダ３９の光学センサ３９ｂの出力信号を用いて負荷トルクの算出が行われる（ステップＳ２）。そして、その算出された負荷トルクが、被駆動体６３がロック状態にあることを示す第１の閾値以上となっているか否かをクラッチ制御部５１が判定する（ステップＳ３）。このロック状態とは、ここでは特定しないが、例えば、被駆動体６３が、図１に示されている用紙の搬送ローラ２０５である場合の、用紙の詰まりによる回転停止状態等が挙げられる。
【００４７】
負荷トルクが第１の閾値以上となっている場合（ステップＳ３におけるＹＥＳ判定）、クラッチ制御部５１は、誘導コイル３８への通電を行うことで、第２ラチェット３６に第１ラチェット３５ｂへの係止を解除させる（ステップＳ４）。この係止の解除により、上述したように太陽歯車３５ａが回転して、キャリア３４（即ち、被駆動体６３）への回転駆動力の伝達が遮断される。誘導コイル３８への通電が、本発明にいう遮断指示の一例に相当する。また、クラッチ制御部５１は、モータ６１に駆動を停止させる停止指示を行う（ステップＳ５）。このモータ６１に対する停止指示が、本発明にいう制御指示の一例に相当する。また、モータ６１に対する停止指示は、本発明にいう停止指示の一例にも相当している。さらに、クラッチ制御部５１は、図１に示されている操作パネル１００ｂに使用者への注意喚起をする表示を行うとともに、スピーカ１００ｃから注意喚起をする警告音を出力させる指示も行う（ステップＳ６）。操作パネル１００ｂ及びスピーカ１００ｃを合わせたものが、本発明にいう警告装置の一例に相当する。そして、ステップＳ６で行われる指示が、本発明にいう警告装置に行われる指示の一例に相当する。また、ステップＳ３において満たしているか否かが判定される、負荷トルクが第１の閾値以上となっているという条件が、本発明にいう所定条件の一例に相当する。
【００４８】
一方、負荷トルクが第１の閾値未満である場合（ステップＳ３におけるＮＯ判定）、クラッチ制御部５１は、負荷トルクが、次のような第２の閾値以上となっているか否かを判定する（ステップＳ７）。第２の閾値は、上記の第１の閾値に比べると小さいが、被駆動体６３が所定の高負荷状態にあることを示す閾値である。この高負荷状態は、ここでは特定しないが、例えば、被駆動体６３が、図１に示されている用紙の搬送ローラ２０５である場合に、用紙の詰まり等により、回転は停止していないものの回転に対する抵抗が通常よりも高くなっている状態等が挙げられる。
【００４９】
負荷トルクがこのような第２の閾値以上となっている場合（ステップＳ７におけるＹＥＳ判定）、クラッチ制御部５１は、第２の閾値以上となった状態が所定時間以上継続しているか否かを判定する（ステップＳ８）。第２の閾値以上となった状態が所定時間以上継続している場合（ステップＳ８におけるＹＥＳ判定）、処理は上記のステップＳ４へと進む。そして、クラッチ制御部５１は、誘導コイル３８への通電（ステップＳ４）、モータ６１への停止指示（ステップＳ５）、及び、操作パネル１００ｂとスピーカ１００ｃへの指示（ステップＳ６）を行う。ステップＳ７及びステップＳ８において満たしているか否かが判定される、負荷トルクが第２の閾値以上となった状態が所定時間以上継続しているという条件も、本発明にいう所定条件の一例に相当している。
【００５０】
他方、負荷トルクが第２の閾値未満の場合（ステップＳ７におけるＮＯ判定）、又は、第２の閾値以上となった状態の経過時間が所定時間未満の場合（ステップＳ８におけるＮＯ判定）、処理はステップＳ９に進む。ステップＳ９では、クラッチ制御部５１は、モータ６１が停止しているか否かを判定する。モータ６１が停止している場合（ステップＳ９におけるＹＥＳ判定）は処理が終了する。モータ６１が停止していない場合（ステップＳ９におけるＮＯ判定）は、処理がステップＳ２へと戻る。そして、ステップＳ２〜ステップＳ９が繰り返されて、算出した負荷トルクに基づく各種処理が行われる。これらの処理は、問題なく画像形成が終了してモータ６１が停止するか、又は、用紙の詰まり等により被駆動体６３がロック状態あるいは高負荷状態となって、回転駆動力の伝達遮断や使用者への注意喚起を伴ってモータ６１が停止すると終了する。
【００５１】
この図７のフローチャートが表している制御を実行するクラッチ制御部５１が、本発明にいうクラッチ制御部の一例に相当する。
【００５２】
以上に説明した本実施形態の遊星歯車クラッチ機構２０では、太陽歯車３５ａの回転を規制したとき、即ち、被駆動体６３が回転駆動されているときに太陽歯車３５ａから第２ラチェット３６が受ける負荷トルクが検出される。そして、その検出された負荷トルクが、被駆動体６３のロック状態や、長期に亘る高負荷状態を示す各種の負荷条件を満たす場合に、モータ６１の停止や、あるいは回転駆動力の伝達遮断が行われる。モータ６１が停止される場合には、モータ６１から被駆動体６３に至る経路上の歯車等も、その動きを止めることから、それら歯車等への負荷が抑えられる。また、回転駆動力の伝達が遮断される場合には、モータ６１から遊星歯車クラッチ機構２０へと至る歯車や、遊星歯車クラッチ機構２０を構成する歯車は、被駆動体６３からの負荷を受けることなく空転する。従って、この場合にも、モータ６１から被駆動体６３に至る経路上の歯車等への負荷が抑えられる。このように、本実施形態の遊星歯車クラッチ機構２０によれば、被駆動体６３がロック状態となった場合や長期に亘って高負荷状態となった場合でも、モータ６１から被駆動体６３に至る経路上の歯車等への負荷が抑えられることとなる。
【００５３】
また、本実施形態の遊星歯車クラッチ機構２０では、モータ６１への制御指示の一例として、上述したようにモータ６１の停止指示が採用されている。モータ６１への制御指示としては、停止指示の他に、モータ６１の逆転や、回転数の低速への切替え等が挙げられる。本実施形態の遊星歯車クラッチ機構２０によれば、モータ６１の停止指示により、上記の歯車等がその回転を止めるのでそれら歯車等への負荷が一層確実に抑えられることとなる。
【００５４】
そして、本実施形態の遊星歯車クラッチ機構２０では、モータ６１の停止指示や回転駆動力の伝達の遮断指示の条件として、まず、負荷トルクが、被駆動体６３がロック状態にあることを示す第１の閾値以上であるという条件が採用されている。これにより、ロック状態について、上記経路上の歯車等への負荷が抑えられている。
【００５５】
さらに、本実施形態の遊星歯車クラッチ機構２０では、上記の停止指示や遮断指示の条件として、負荷トルクが、被駆動体６３が高負荷状態にあることを示す第２の閾値以上となった状態が所定時間以上継続しているという条件も採用されている。これにより、長期に亘る高負荷状態についても、上記経路上の歯車等への負荷が抑えられる。
【００５６】
また、本実施形態の遊星歯車クラッチ機構２０では、上記の停止指示や遮断指示を行う場合には、更に、操作パネル１００ｂへの注意喚起のための表示やスピーカ１００ｃによる警告音の出力をするように指示が行われる。これにより、ユーザーは、上記の停止指示や遮断指示に至る何等かのエラーの発生を認識することができる。
【００５７】
また、本実施形態の遊星歯車クラッチ機構２０によれば、回転駆動力の伝達時に太陽歯車３５ａから第２ラチェットが受ける負荷トルクを、ロータリーエンコーダ３９という簡単なセンサを用いて検出することができる。
【００５８】
尚、以上に説明した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の遊星歯車クラッチ機構及び画像形成装置の何れかの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【００５９】
例えば、上述した実施形態では、本発明にいう遊星歯車機構の一例として、遊星歯車３３が４つ設けられた機構が例示されているが、本発明にいう遊星歯車機構はこれに限るものではない。本発明にいう遊星歯車機構は、遊星歯車が、１つ、あるいは４つ以外の複数個設けられたものであってもよい。
【００６０】
また、例えば、上述した実施形態では、本発明にいう制御指示の一例として、モータ（駆動源）の停止指示が例示されている。しかしながら、本発明にいう制御指示はこれに限るものではなく、例えば、駆動源の回転の逆転、回転数の低速への切替え等であってもよい。駆動源における回転が逆転される場合には、駆動源から被駆動体に至る経路上の歯車等は、被駆動体や出力部材が負荷を受ける方向とは逆転されるので、その負荷が抑えられる。また、駆動源における回転数が低速に切り替えられる場合にも、上記の歯車等への負荷が抑えられる。駆動源の逆転は、その逆転の原因となった負荷が用紙の詰まりであった場合において、用紙の噛み込み等を緩和させて除去作業を簡単なものとする役割も担う。
【００６１】
また、例えば、上述した実施形態では、本発明にいう所定条件の一例として、次の２つの条件が例示されている。即ち、１つの条件は、負荷トルクが、被駆動体がロック状態にあることを示す第１の閾値以上となっているという条件である。もう１つの条件は、負荷トルクが、被駆動体が高負荷状態にあることを示す第２の閾値以上となった状態が所定時間以上継続しているという条件である。しかしながら、本発明にいう所定条件は、これら２つの条件の何れか一方のみであってもよく、あるいは、駆動源による駆動力の出力の制御や回転駆動力の伝達遮断が望ましいと判断される他の条件であってもよい。
【００６２】
また、例えば、上述した実施形態では、本発明にいうクラッチ制御部の一例として、負荷トルクが上記の条件を満たす時には、駆動源による駆動力の出力の制御と回転駆動力の伝達遮断との両方を指示するクラッチ制御部５１が例示されている。しかしながら、本発明にいう制御部は、上記の条件を満たす時に駆動源による駆動力の出力の制御と回転駆動力の伝達遮断との何れか一方のみを指示するものであってもよい。
【００６３】
また、例えば、上述した実施形態では、例えば図２において、説明の簡略化のために、遊星歯車クラッチ機構２０の出力軸３１と被駆動体６３とがジョイント６４によって単純に連結された形態が例示されている。しかしながら、本発明にいう遊星歯車クラッチ機構と被駆動体との結合は、このような単純な結合形態に限るものではない。例えば、遊星歯車クラッチ機構の出力軸と被駆動体とが、例えば複数の歯車列を介して所定の減速比でもって結合された形態等であってもよい。
【００６４】
また、例えば、上述した実施形態では、本発明にいう負荷の一例として、キャリア３４に働く負荷トルクが例示されている。しかしながら、本発明にいう負荷はこれに限るものではなく、例えば、被駆動体そのものに働く負荷トルクであってもよい。ここで、図２に示されているように、遊星歯車クラッチ機構の出力軸と被駆動体とが単純に連結された形態では、キャリアの負荷トルクは被駆動体に働く負荷トルクと略同等となる。一方、遊星歯車クラッチ機構の出力軸と被駆動体とが、例えば複数の歯車列を介して所定の減速比でもって結合された形態である場合には、被駆動体に働く負荷トルクは次のように求められる。即ち、被駆動体に働く負荷トルクは、上述したように算出されたキャリアの負荷トルクに、上記の減速比を考慮したものとなる。また、この場合には、被駆動体に働く負荷トルクと比較される第１及び第２の閾値も、この減速比を考慮したものとなる。
【００６５】
また、例えば、上述した実施形態では、本発明にいう遊星歯車機構の一例として、太陽歯車３５ａが回転を規制される伝達部材で、内歯歯車３２ｂが入力部材で、キャリア３４が出力部材となった形態が例示されている。しかしながら、本発明にいう遊星歯車機構はこの形態に限るものではない。本発明にいう遊星歯車機構は、例えば、内歯歯車とキャリアとの何れかが回転を規制される伝達部材で、太陽歯車を含む他の２つの部材が入力部材と出力部材となっている形態であってもよい。
【００６６】
また、例えば、上述した実施形態では、本発明にいう画像形成装置の一例として、タンデム式のカラーの複合機５００が例示されている。しかしながら、本発明にいう画像形成装置は、これに限るものではなく、ロータリー式のカラーの画像形成装置であってもよく、あるいはモノクロの画像形成装置であってもよい。また、本発明にいう画像形成装置は、複合機以外の、プリンターや複写機、あるいはファクシミリ等であってもよい。
【符号の説明】
【００６７】
２０    遊星歯車クラッチ機構（遊星歯車クラッチ機構の一例）
３０    クラッチ本体
３１    出力軸
３２    入力歯車兼内歯歯車（遊星歯車機構の一例の一部）
３２ａ  外歯歯車
３２ｂ  内歯歯車（内歯歯車の一例）
３３    遊星歯車（遊星歯車機構の一例の一部）
３４    キャリア（遊星歯車機構の一例の一部）
３５    太陽歯車兼第１ラチェット（遊星歯車機構の一例の一部）
３５ａ  太陽歯車（太陽歯車の一例）
３５ｂ  第１ラチェット
３６    第２ラチェット（回転規制部材の一例の一部，係止部の一例）
３７    圧縮バネ
３８    誘導コイル
３９    ロータリーエンコーダ（負荷検出部の一例の一部）
３９ａ  スリット円板
３９ｂ  光学センサ
４０    ねじりバネ（回転規制部材の一例の一部，付勢部の一例）
４１    ホルダ
５１    クラッチ制御部（クラッチ制御部の一例）
５２    負荷算出部（負荷検出部の一例の一部）
６１    モータ（駆動源の一例）
６２    歯車列
６３    被駆動体
１００    複合機本体
１００ａ  制御部
１００ｂ  操作パネル（警告装置の一例の一部）
１００ｃ  スピーカ（警告装置の一例の一部）
５００    複合機（画像形成装置の一例）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特開２００９−０７３６４８号公報
【図１】
2015166600.tif 000005
【図２】
2015166600.tif 000006
【図３】
2015166600.tif 000007
【図４】
2015166600.tif 000008
【図５】
2015166600.tif 000009
【図６】
2015166600.tif 000010
【図７】
2015166600.tif 000011