(57)【要約】【課題】定着ローラへ精度のよい駆動伝達、騒音発生の防止、耐久性の向上を達成し、高画質、高速処理を可能にする画像形成装置を提供すること。【解決手段】転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置を有する画像形成装置において、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能なことを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置。【選択図】        図３
2004333973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置を有する画像形成装置において、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能なことを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記定着ローラ歯車と前記駆動側連結用の歯車を含め、動力源側の歯車の素材はいずれも金属であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記定着ローラ歯車と前記駆動側連結用の歯車とのバックラッシュの調整機構を有していることを特徴とする請求項１ないし２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記駆動軸を支持する部材を所定の方向に押圧して、スラスト方向に揺動させるスライド機構を有することを特徴とする請求項１ないし３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置であって、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う、駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能な定着駆動装置を有する画像形成装置において、前記駆動側連結用の歯車が前記定着ローラ歯車と噛合いに当たって、揺動の際、前記駆動側連結用の歯車が１歯車ピッチ分以上回転するように、前記駆動軸と同軸で動力を受ける歯車と噛合う、動力源側の歯車とは互いにハスバ歯車で構成されていることを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置。
【請求項６】
前記ハスバ歯車のネジレ角をβ、前記駆動軸のスラスト方向の揺動距離をＬ、前記駆動側連結用の歯車の歯数をＺ３、前記駆動軸と同軸にあって動力を受ける歯車の歯数をＺ２、モジュールをｍ２とすると、Ｌ＞Ｚ２×ｍ×π／Ｚ３×ｔａｎβとなるように構成することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットを駆動する定着駆動装置を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機は高速処理化し、ＰＯＤ市場（印刷、軽印刷業界）への参入に伴い、耐久性のみならず、多様な種類の転写紙（厚紙、コート紙、アート紙等）へ高画質の画像形成が必要になりつつある。
【０００３】
特に、感光体ドラム等を用いた複写機、プリンタにおいて、転写部と定着ニップ部との間隔が短い機種では、転写途中で転写紙が定着ニップ部に到達するために、転写紙厚が増すほどトルク変動で生じる速度変動によって転写ズレが発生しがちである。そこで、定着駆動装置の駆動系列にフライホイールを設け（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）、速度変動を吸収する対策がとられている。また、定着ローラと一体にフライホイールを取付ける対策（例えば、特許文献３参照。）等がある。
【０００４】
従来の公知の例として、駆動系にフライホイールを設けた機構を図によって説明する。
【０００５】
図５は、従来の定着駆動装置の一例を示す断面図である。
図５（ａ）は定着ユニットである定着装置が本体に組み込まれている状態を示す。図において、駆動モータＭの駆動軸に嵌着された歯車ｇ１は、歯車ｇ２〜ｇ５を介して、定着装置７の定着ローラ７Ａの軸端部に固定された定着ローラ歯車である定着側連結用の歯車Ｇ１０を回転させる。歯車ｇ１〜ｇ５は、減速歯車列を構成する駆動部材である。
【０００６】
歯車ｇ１〜ｇ４は、平行する３枚の基板、即ち、第１パネル７１、第２パネル７２、第３パネル７３との間に配列されている。
【０００７】
歯車ｇ２と駆動側連結用歯車ｇ３とが一体成型された２段歯車部材は、第２パネル７２、第３パネル７３に植設された支持軸ａに回転可能に支持されている。
【０００８】
定着装置７を画像形成装置本体に装着するとき、定着側連結用の歯車Ｇ１０は、前進して駆動側連結用の歯車ｇ５の端面に当接し、２段歯車部材をコイルバネｂの付勢力に抗して、歯車ｇ４、ｇ５である２段歯車部材をスラスト方向に移動させる。なお、歯車ｇ４、ｇ５である２段歯車部材は不図示のガイド溝を有し、駆動軸ｃに植設された不図示のガイドピンに沿ってスラスト方向に揺動する。
【０００９】
駆動モータＭの駆動回転開始により、歯車ｇ１〜ｇ４が回転し、駆動側連結用の歯車ｇ５の歯形と定着側連結用の歯車Ｇ１０の歯形とが合致したとき、２段歯車部材はコイルバネｂにより付勢されて初期位置に復帰し、歯車ｇ５がスライドして歯車Ｇ１０と噛合状態となり、駆動側連結用の歯車ｇ５から定着側連結用の歯車Ｇ１０に駆動力が伝達される。
【００１０】
また、図５（ｂ）に示すように、定着ローラ７Ａと駆動部のカップリング部８とで動力を伝達する方法も従来から用いられている。図において、定着装置７は、矢印ｗの方向に画像形成装置本体へ挿入され、カップリングｋ１の駆動ピン８１がカップリングｋ２の溝８２に入り定着ローラ７Ａと駆動部が結合し動力が伝達される。すなわち、不図示の駆動モータの駆動回転開始により駆動側連結用の歯車ｇ７が回転し、溝８２と駆動ピン８１とが合致したとき動力伝達が可能となる。仮に、駆動ピン８１が溝８２以外の箇所に当接した場合は、カップリングｋ２は、駆動軸ｅのガイドピン８３に係合するガイド溝８４を有し、コイルバネｆに抗してスラスト方向に摺動する。歯車ｇ７と一体の駆動軸ｅが駆動側の歯車８５によって回転すると、溝８２と駆動ピン８１とが合致してコイルバネｆは初期位置に戻り、カップリング８は結合状態になる。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５８−０４０５７４号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平８−２４１００８号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開平０６−３１８００９号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多段の歯車を介した駆動系の中にフライホイールを設ける構造では、定着ローラとフライホイールとの間で歯車のバックラッシュが影響し、トルク変動に際し、定着ローラの速度変動が生じやすく、転写ズレを完全に取り除くことは困難である。また、フライホイールを定着ローラと一体にする構造は、速度変動を吸収する点では最適であるが、フライホイールの径が大型かつ質量がかさみ、不要な設置スペースを確保しなければならず、組立作業性、メンテナンス性に不利となる欠点がある。
【００１５】
また、図５で説明したような、駆動途中にフライホイールを設ける構造は、連結歯車のバックラッシュ、歯車スライド機構の溝と駆動ピンとのガタ、カップリングの溝と駆動ピンとのガタ等はスムーズな動力伝達には不可欠要素故、これらのバックラッシュ、ガタが転写ズレの要因となってしまう。
【００１６】
本発明は、上記の問題点を解消して、精度のよい駆動伝達、騒音発生の防止、耐久性の向上を達成し、高画質、高速処理を可能にする画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、以下の構成によって達成される。
【００１８】
（１）転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置を有する画像形成装置において、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能なことを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置（第１の発明）。
【００１９】
（２）転写部と定着ニップ部の距離が転写材の長さより短い画像形成装置本体に出し入れ可能な定着ユニットの定着駆動装置であって、定着ローラと同軸に挿着された定着ローラ歯車と噛合う、駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを取付け、当該駆動軸は当該フライホイールと共にスラスト方向にスライド機構を介して揺動し、前記駆動連結用の歯車と前記定着ローラ歯車との噛合い及び噛合い解除が可能な定着駆動装置を有する画像形成装置において、前記駆動側連結用の歯車が前記定着ローラ歯車と噛合いに当たって、揺動の際、前記駆動側連結用の歯車が１歯車ピッチ分以上回転するように、前記駆動軸と同軸で動力を受ける歯車と噛合う、動力源側の歯車とは互いにハスバ歯車で構成されていることを特徴とする定着駆動装置を有する画像形成装置（第２の発明）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の定着駆動装置を備えた画像形成装置を図面に基づいて説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００２１】
図１は自動原稿送り装置ＡＤＦを備えた画像形成装置の全体構成図である。
図示の画像形成装置本体Ａは、画像読み取り手段１、画像処理手段２、画像書き込み手段３、画像形成手段４、給紙手段５、搬送手段６、定着装置７、排紙手段８、再搬送手段（自動両面コピー搬送部ＡＤＵ）９等を備えている。
【００２２】
画像形成手段４は、像担持体（感光体ドラム）４０、帯電手段４１、現像手段４２、トナー補給手段４３、転写手段４４、分離手段４５、クリーニング手段４６等から成る。
【００２３】
像担持体４０、現像手段４２、クリーニング手段４６から成るプロセスユニットは、駆動源から離脱させ、操作者側に引き出し可能である。
【００２４】
給紙手段５は、引き出し可能な給紙カセット５１、給紙部５２、手差し給紙部５３、レジストローラ５４から成る。排紙手段８は、搬送路切り替え板８１、排紙ローラ８２等を備えている。
【００２５】
画像形成装置本体Ａの上部には、自動原稿送り装置ＡＤＦが搭載されている。自動原稿送り装置ＡＤＦの原稿台上に載置された原稿ｄは矢印方向に搬送され画像読み取り手段１の光学系により原稿の片面又は両面の画像が読みとられ、ＣＣＤイメージセンサに読み込まれる。
【００２６】
ＣＣＤイメージセンサにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理手段２において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書き込み手段３に信号を送る。
【００２７】
画像書き込み手段３においては、半導体レーザからの出力光が画像形成手段４の像担持体４０に照射され、潜像を形成する。画像形成手段４においては、帯電、露光、現像、転写、分離、クリーニング等の処理が行われる。給紙手段５から送り出された用紙Ｐは、転写手段４４において画像が転写される。
【００２８】
画像を担持した用紙Ｐは、分離手段４５により像担持体４０から分離され、搬送手段６により搬送される。定着装置７に搬送された用紙Ｐは、駆動回転する定着ローラ７Ａと、従動回転する圧着ローラ７Ｂとに圧接、挟持されて搬送され、両ローラの加熱、押圧により定着される。画像を定着した用紙Ｐは、排紙ローラ８２から機外に排出、又は図示しない後処理装置に送り込まれる。或いは搬送路切り替え板８１により再搬送手段９に送り込まれた片面画像処理済みの用紙Ｐは再び画像形成手段４において、両面画像形成および定着後、排紙ローラ８２から機外に排出される。
【００２９】
以下、本発明に係る定着駆動装置について説明する。
図２は、定着駆動装置を示す側面図である。
【００３０】
図３は図２の定着駆動装置のＡ−Ａ断面図である。
図３において、減速ギヤーボックス付きの駆動モータＭの駆動軸ｕに固着された歯車Ｇ１は、歯車Ｇ２、Ｇ３を経て定着ローラ歯車である定着側連結用の歯車Ｇ４を回転させる。歯車Ｇ１〜Ｇ３は、減速歯車列を構成する駆動部材であって、特に、Ｇ１、Ｇ２はハスバ歯車で構成されており、詳細については後述する。
【００３１】
駆動側連結用の歯車Ｇ３は定着装置７の定着ローラ７Ａの端部に固定された歯車Ｇ４を回転させる。
【００３２】
歯車Ｇ１、Ｇ２、フライホイールＦは、前記定着駆動部７０を構成する第１パネル７１と第２パネル７２との間に配列されている。第１パネル７１と第２パネル７２は不図示の固定ネジにて一体化され平行に保持される。したがって、定着駆動部７０はユニットとして本体枠体７３に支柱７４ａ、７４ｂ、７４ｃを介して載置されている。なお、定着駆動置７０を本体枠体７３に取り付けに当たっては、第２パネルの支持穴７５ａに支柱７４ａを係合し、定着駆動装置７０を、支柱７４ａを支点として矢印ｎ（図２参照）方向に振り、平歯車である歯車Ｇ３と歯車Ｇ４間に所定のバックラッシュをもたせた位置で、調整穴７５ｂ、７５ｃ（図２参照）を介して支柱７４ｂ、７４ｃにネジ等で固定する。すなわち、定着駆動装置７０のユニットを振るバックラッシュ調整機構によって歯車Ｇ４と歯車Ｇ３から生じる騒音を極力軽減することが可能である。
【００３３】
また、高負荷による歯の撓みがスムーズな回転を損ね、フライホイール効果を減少させる問題や摩耗を軽減するため、歯車Ｇ１〜Ｇ４をいずれも金属歯車が使用されている。歯車Ｇ２、Ｇ３およびフライホイールＦは駆動軸Ｓに固定ピンＳＰにて固着されリジッド性が保たれている。
【００３４】
駆動軸Ｓはスライド機構によって支持されている。当該スライド機構は、第１パネル７１、第２パネル７２に取り付けられた金属製の固定ハウジング９０ａ、９０ｂの内側でスラスト方向にスライドして摺動可能な樹脂製の摺動ハウジング９１ａ、９１ｂであって、内輪が駆動軸Ｓに、外輪が摺動ハウジング９１ａ、９１ｂに圧入されたベアリング９２ａ、９２ｂを介して支持され（固定ハウジング９０ａ、９０ｂが金属製の場合は、摺動ハウジング９１ａ、９１ｂは樹脂製）、駆動軸Ｓの一方の端部は段差のある小径軸部９３となっており、この小径軸部９３に円錐コイルバネ９４が捲着され、当該円錐コイルバネ９４によって前記固定ハウジング９０ａの底部に抗して前記駆動軸Ｓは矢印ｖ方向に押されるように構成されている。したがって、駆動軸Ｓ、歯車Ｇ３、フライホイールＦ、歯車Ｇ２、ベアリング９２ａ、９２ｂ、摺動ハウジング９１ａ、９１ｂは一体で固定ハウジング９０ａ、９０ｂをガイドにして揺動できる。すなわち、前記スライド機構は、前記フライホイールＦと一体の前記駆動軸Ｓを前記円錐コイルバネ９４で所定の方向に押圧されてスライド揺動を可能にしている。
【００３５】
また、ハスバ歯車である歯車Ｇ１、Ｇ２は、前記駆動軸Ｓが揺動していても噛合いから外れることなく常に噛合っている。
【００３６】
いま、定着装置７を本体に挿入するとき、歯車Ｇ４、Ｇ３が噛合わない場合、歯車Ｇ４は歯車Ｇ３の端面に当接して、同時に駆動軸Ｓも円錐コイルバネ９４に抗して矢印ｖと反対方向に移動し、歯車Ｇ１、Ｇ２がハスバ歯車故に、減速側の歯車Ｇ２は噛合状態でスライドし同時に回転しながらスラスト方向に移動する。
【００３７】
図４は、定着側連結用の歯車と駆動側の歯車との噛合いを説明するための図である。
【００３８】
図４（ａ）は、駆動軸が揺動した状態を示す図である。
図４（ｂ）はハスバ歯車の回転量を説明するための図である。
【００３９】
図４（ｂ）において、歯車Ｇ２の点Ｐ１は点Ｐ２に移動して歯車Ｇ２はハスバ歯車のネジレ角に対応して回転力を受け、所定の角度だけ回転し、同軸の歯車Ｇ３も共に回転するため、歯車Ｇ３が所定の条件以上の移動量であれば、歯車Ｇ４と歯車Ｇ３は噛合うことになる。
【００４０】
いま、歯車Ｇ３の歯数をＺ３、１ピッチの回転角をθとするとθ＝３６０°／Ｚ３となる。
【００４１】
また、歯車Ｇ３または歯車Ｇ２（歯数Ｚ２、モジュールｍ２、ネジレ角β）が回転角θだけ回転するとき、歯車Ｇ２のピッチ円上の長さは、Ｚ２×ｍ２×π×θ／３６０となる。
【００４２】
歯車Ｇ２（Ｇ３）がスラスト方向にＬだけ移動したとき、ピッチ円上では長さに換算するとＬ×Ｔａｎβとなる。
【００４３】
したがって、（Ｌ×Ｔａｎβ）＞（Ｚ２×ｍ２×π×θ／３６０）を満足すれば、必ず歯車Ｇ４の歯が歯車Ｇ３の歯溝にはまり、噛合うことになる。
【００４４】
すなわち、Ｌ＞（Ｚ２×ｍ２×π）／（Ｚ３×Ｔａｎβ）を満たせば良いことになる。
【００４５】
以上から、定着装置を本体に挿入に際し、定着側連結用の歯車と駆動側連結用の歯車が噛合わなくとも、上流の駆動側に、上記の条件でハスバ歯車を用いることによって、定着装置が所定の位置に設置されれば必ず定着側連結用の歯車と駆動側連結用の歯車は噛合うことになる。
【００４６】
本発明によって、定着ローラと同軸に挿着された定着側連結用の歯車と噛合う、駆動側連結用の歯車の揺動可能な駆動軸にフライホイールを取付けることにより、フライホイールから定着ローラまでのバックラッシュの要因となる箇所を極力少なくし、定着ローラの速度変動を吸収できる効果（第１の発明）と、また、駆動軸と同軸で動力を受ける歯車とそれと噛合う動力源側の歯車に、ハスバ歯車を用い、駆動軸スラスト方向への揺動（移動）に伴う駆動軸の回転によって前記駆動側連結用の歯車と前記定着側用の歯車との噛合い（連結）が静的に可能となることで、歯車回転開始後、動的に生じる噛合い不良が防止できる効果（第２の発明）とが得られる。
【００４７】
【発明の効果】
定着ローラと同軸の定着側連結用の歯車と噛合う駆動側連結用の歯車の駆動軸にフライホイールを設け、定着ローラの回転ムラが吸収でき、かつ、当該駆動軸と動力源（モータ）側の軸との間にハスバ歯車を用いることにより、定着ローラが稼働する前に、定着側連結用の歯車と駆動側連結用の歯車とが静的に噛合うため、噛合い不良が回避でき、円滑な駆動効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動原稿送り装置ＡＤＦを備えた画像形成装置の全体構成図である。
【図２】定着駆動装置を示す側面図である。
【図３】図２の定着駆動装置のＡ−Ａ断面図である。
【図４】定着側連結用の歯車と駆動側連結の歯車の噛合いを説明するための図である。
【図５】従来の定着駆動装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
４  画像形成手段
４０  像担持体（感光体ドラム）
７  定着装置
７Ａ  定着ローラ
７０  定着駆動装置
７１  第１パネル
７２  第２パネル
９０ａ、９０ｂ  固定ハウジング
９１ａ、９１ｂ  摺動ハウジング
９４  円錐コイルバネ９４
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４  歯車
Ｓ  駆動軸
【図１】
2004333973.tif 000003
【図２】
2004333973.tif 000004
【図３】
2004333973.tif 000005
【図４】
2004333973.tif 000006
【図５】
2004333973.tif 000007