(57)【要約】【課題】作動不良を容易に検知できる電磁クラッチ、この電磁クラッチを備えた搬送ローラ、及び画像形成装置の提供。【解決手段】駆動軸と、駆動軸に回転自在に嵌合された回転体と、回転体の側面に配置されたアマチュアと、駆動軸に固定され、アマチュアの回転体と反対側の面と対向して離接可能に配置されたロータと、ロータとアマチュアとの間に起磁力を与えるコイルと、駆動軸に固定され、ロータとともにコイルを取り囲むように配置したハブロータとを備えた電磁クラッチであって、前記ハブロータの外面の一部に、磁気が外部に漏洩することを制御する磁気遮断部材を配置した電磁クラッチ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と、
駆動軸に回転自在に嵌合された回転体と、
回転体の側面に配置されたアマチュアと、
駆動軸に固定され、アマチュアの回転体と反対側の面と対向して離接可能に配置されたロータと、
ロータとアマチュアとの間に起磁力を与えるコイルと、
駆動軸に固定され、ロータとともにコイルを取り囲むように配置したハブロータとを備えた電磁クラッチであって、
前記ハブロータの外面の一部に、磁気が外部に漏洩することを制御する磁気遮断部材を配置したことを特徴とする電磁クラッチ。
【請求項２】
前記磁気遮断部材は、ロータとアマチュアとの間に起磁力を与えるための磁路を遮断しない位置に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の電磁クラッチ。
【請求項３】
前記磁気遮断部材は、ハブロータの円周面又は駆動軸に垂直な面に配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁クラッチ。
【請求項４】
前記駆動軸を支持する軸受けを備えた支持部材の磁気遮断部材を臨む位置に磁気センサを配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁クラッチ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁クラッチの駆動軸に、ローラを配置したことを特徴とする搬送ローラ。
【請求項６】
請求項５に記載の搬送ローラを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁クラッチ、搬送ローラ、及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、給紙装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、給紙や排紙等の搬送手段により搬送されている記録紙に、画像を直接形成したり転写等により間接的に形成したりして、さらに記録紙上に定着させて可視画像を形成としている。搬送手段は、ゴムローラの摩擦力を利用した搬送ローラを使用している場合が多い。ゴムローラは、電磁クラッチを備えた駆動装置により回転、停止が制御されている。画像形成用の電磁クラッチとしては、例えば特許文献１に示すように、ロータとアマチュアとの間の磁路形成手段における磁力のばらつきを抑えるために、磁路形成手段中のハブロータとコイルの被覆部であるシェルとの間隔を小さくしたものがある。この電磁クラッチは、磁気の漏れが少なく、アマチュアを密着させる磁力のばらつきが少ないのでクラッチの回転が円滑になり、その耐久性も向上するとされている。
【０００３】
また、従来から画像形成装置においては、搬送ローラへの記録紙の紙粉の付着やゴムの磨耗などにより搬送ローラの性能が低下し、搬送している記録紙の搬送速度が変化することで引き起こされる紙詰まりやしわの発生等の問題を事前に検知して防止する仕組みが考えられてきた。例えば、給紙部に配置された紙検知センサにより記録紙の搬送時間を計測し、一定時間内に記録紙が所定の位置まで到達しなければ、給紙ローラの使用限界と判断して給紙ローラを交換したり、給紙ローラの清掃をしたりしていた。また、このとき給紙ローラの回転数を上げて給紙速度を補う方法も知られている。さらに、無駄な給紙ローラの交換を無くすため、記録紙の搬送時間を計測し、給紙ローラの累積的回転駆動時間に応じて予め定めた一定の基準値から一定値以上増加した場合に初めて給紙ローラの交換を行い、基準値を超えていない場合には給紙ローラの清掃を行う方法も知られている。
【０００４】
しかし、上述のような方法では、搬送される記録紙の搬送速度を測定しているので、給紙ローラの紙粉などの付着による搬送力の低下のみではなく、ローラの磨耗による寿命的原因、駆動源の不良、あるいは駆動力の伝達手段として使用される電磁クラッチの寿命・故障などローラを駆動する駆動装置の回転速度そのものの異常の場合も、同じように検知されていた。この為、従来の画像形成装置においては、紙詰まり等の原因となった構成部品の特定が難しかった。そこで、メンテナンスにおいては、故障個所と考えられる構成部品、例えば、ゴムローラ、電磁クラッチ、ギア機構、モータなどを試行錯誤的に交換して、不具合が解消されればよしとしていた。この為、サービスマンによる無駄な部品の交換も多く行われ、修理の時間的にも無駄があったと考えられる。
【０００５】
そこで、特許文献２には、駆動源と、給紙ローラと、給紙ローラ駆動手段と、搬送時間計測手段と、伝達時間計測手段と、回転数計測手段と、判定手段とを有する画像形成装置が提案されている。給紙ローラ駆動手段は電磁クラッチ、搬送時間計測手段は、記録紙が給紙ローラの駆動を開始してから所定の位置まで到達する搬送時間を計測する計測手段である。伝達時間測定手段は、給紙ローラ駆動手段の作動を開始してから給紙ローラが回転始動するまでの駆動力伝達のあそび時間を計測する計測手段であり、回転数計測手段は給紙ローラの単位時間あたりの回転数を計測する計測手段である。搬送時間が所定値を超え、ジャムが起こる前の基準値以内である場合、駆動力伝達時間、給紙ローラ回転数が所定範囲外であれば動力伝達部、駆動源の故障とし、そうでない場合は、給紙ローラの汚れ等と判断できる。このようにして、保守点検を容易にしている。また、給紙ローラの汚れによる運転異常については、事前に検知して自動的に給紙ローラの清掃を行い、保守要員の点検の手間を省くこともできる。
【特許文献１】特開２００６−２５８２２９号公報
【特許文献２】特開２００５−１９４０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載の画像形成装置においては、給紙ローラの汚れと動力伝達部、駆動源の故障とを判別でき、保守要員の点検の必要回数を減らすことができるが、動力伝達部、又は駆動源の故障と判断された場合は、それ以上故障箇所を特定することは、容易ではなかった。この為、動力伝達部、駆動源等を試行錯誤的に取り替えたり点検したりして、故障箇所を取り除くことになる。この点では、従来の画像形成装置の修理と変わらない。動力伝達部、駆動源等のうち電磁クラッチは、回転に加え複雑な動作をする機器であり、その不具合の検知が容易でなかった。この為、動力伝達部、駆動源等の故障の場合、ほとんど取り替えの対象になっていた。これでは、修理における時間的、経済的無駄を含んでいることになる。また、画像形成装置などの搬送ローラは、多数使用されており、個々の搬送ローラごとにエンコーダ等の回転数計測装置を設置することは、経済性においても、設置スペースの確保においても好ましくなかった。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点を踏まえ、簡単な構造で作動不良を容易に検知できる電磁クラッチ、この電磁クラッチを備えた搬送ローラ、及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため本発明者等は、以下の発明を完成した。  
本発明は、駆動軸と、駆動軸に回転自在に嵌合された回転体と、回転体の側面に配置されたアマチュアと、駆動軸に固定され、アマチュアの回転体と反対側の面と対向して離接可能に配置されたロータと、ロータとアマチュアとの間に起磁力を与えるコイルと、駆動軸に固定され、ロータとともにコイルを取り囲むように配置したハブロータとを備えた電磁クラッチであって、前記ハブロータの外面の一部に、磁気が外部に漏洩することを制御する磁気遮断部材を配置したことを特徴とする電磁クラッチである。
【０００９】
好ましい本発明は、前記磁気遮断部材は、ロータとアマチュアとの間に起磁力を与えるための磁路を遮断しない位置に配置されたことを特徴とする前記電磁クラッチである。
【００１０】
好ましい本発明は、前記磁気遮断部材は、ハブロータの円周面又は駆動軸に垂直な面に配置されたことを特徴とする前記電磁クラッチである。
【００１１】
好ましい本発明は、前記駆動軸を支持する軸受けを備えた支持部材の磁気遮断部材を臨む位置に磁気センサを配置したことを特徴とする前記電磁クラッチである。
【００１２】
本発明は、前記電磁クラッチの駆動軸に、ローラを配置したことを特徴とする搬送ローラである。
【００１３】
本発明は、前記搬送ローラを備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な構造で作動不良を容易に検知できる電磁クラッチ、この電磁クラッチを備えた搬送ローラ、及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る電磁クラッチは、駆動軸と、駆動軸に回転自在に嵌合されたギアなどの回転体と、駆動軸に固定され、回転体の側面に配置されたアマチュアと、アマチュアの回転体側と反対側の面に対向し、アマチュアと離接可能に配置されたロータと、ロータとアマチュアとの間に起磁力を与えるコイルと、駆動軸に固定され、ロータとともにコイルを取り囲むように配置したハブロータとを備えている。そして、ハブロータの外部に面する部分の一部に、磁気の外部への漏洩を制御する磁気遮断部材を配置されている。通常、コイルは、非磁性の円筒状のボビンに導線を巻き、外部をシェルで覆っている。ハブロータは、駆動軸に固定するように嵌合され、その外側にはコイルのボビンが回転自在に嵌め込まれた円筒部分と、コイルを介してロータと対向する円盤状部分とを備えている。そして、回転する駆動軸の周りに静止しているコイルを配置するための摺動部材としての機能と、コイルのシェルとともにコイルの発生する磁力を効率よくロータに伝達する機能を備えている。
【００１６】
ロータ、アマチュア、ハブロータ、及びシェルは磁性材料で形成され、コイルで発生した磁気の大部分は、外部へ発散しないようにしておくことが好ましい。特に、ロータとアマチュアは軟磁性材料で形成し、コイルで磁気を発生したときは、互いに強力に密着するようにしておくことが好ましい。
【００１７】
ハブロータの円盤状部分の一部には、コイルで発生した磁気の一部が外部に漏れ出すことを制御する磁気遮断部材が配置されている。この磁気遮断材は、円盤状部分の全面には配置しない。すなわち、円盤状部分から外部への磁気の漏洩に位置的なムラを作ることが目的である。このような電磁クラッチにおいては、ハブロータが回転した際に、円盤状部分に臨む位置で磁気センサ等で磁力の変化を測定することにより、ハブロータの回転数が検知できる。また、コイルから漏洩してくる磁気の強さも測定でき、コイルの異常についても検知できる。
【００１８】
磁気遮断部材の設置位置としては、ハブロータからの磁気の漏洩を制御する場所であっても、ハブロータ内を通ってロータ側に流れていく磁力線の磁路を遮断し、ロータに起磁力を与えることを妨害する位置にならないようにすることが好ましい。ロータへの起磁力の妨害を抑えれば、ロータはクラッチとしての機能を十分発揮できる。
【００１９】
具体的な磁気遮断部材の設置位置としては、ハブロータの円盤状部分の外面、すなわち円盤状部分の円周面、又は駆動軸に対して垂直な面のコイル側と反対側の面とすることが好ましい。磁気遮断部材を円盤状部分のこのような位置に貼り付ければ、ロータに起磁力を与えることを妨害することもなく、ハブロータの回転に伴って外部から漏洩磁気の検知も容易にできる。
【００２０】
本発明に係る電磁クラッチは、駆動軸を支持する軸受けと、この軸受けに連結された電磁クラッチを収納するケーシングとを含む支持部材を備え、ケーシングの磁気遮断部材を臨む位置に磁気センサを配置することが好ましい。そして、磁気センサにより回転しているハブロータから漏れてくる磁力の変化を測定することにより、ハブロータの回転状況が測定できる。また、漏洩磁力の有無や強度によりコイルの異常も検知できる。
【００２１】
上述の電磁クラッチの駆動軸に記録紙やシート等の搬送用のローラを配置すれば、搬送ローラとなる。この搬送ローラを画像形成装置に適用すれば、給紙ローラ、レジストローラ、排紙ローラなどの種々の画像形成装置用の駆動ローラとして利用できる。画像形成装置としては、複写機、レーザプリンタ、ファクシミリなどに使用されている電子写真方式の画像形成装置や、インクジェットプリンタなどに好適に用いられる。特に、搬送、停止が高速で頻繁に行われるカット紙用の連続画像形成装置には好適に用いられる。
【００２２】
（実施形態）
本発明を実施するための最良の形態を必要に応じて図面を参照にして説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明の好ましい形態における例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００２３】
図１に、本発明に係る電磁クラッチの断面図を示す。電磁クラッチ１０は、シャフト１、ギア２、アマチュア３、ロータ４、コイル用の導線を巻いたボビン５、シェル６、及びハブロータ（内極）７で構成されている。そして、ハブロータ７の円盤状部分の外側に面する部分には、磁気を制限又は遮断する磁気遮断部材８を取り付けてある。図２は、本発明に係る電磁クラッチ１０をハブロータ７側の軸方向から見た平面図である。ハブロータ７の円盤状部分の表面には、４個の磁気遮断部材８が等間隔に配置されている。この磁気遮断部材８は、１個でも良いし、４個より多くても良い。但し、磁気遮断部材８は、これを臨む位置において、ハブロータ７が回転しているときに漏洩してくる磁気が、磁気遮断部材８によって制限されたりされなかったりするように、ハブロータ７の磁気遮断部材８の配置されていない表面も直接臨むことができるように配置する。
【００２４】
磁気遮断部材８としては、銅箔、アルミ箔、プラスチックシート等磁気の漏洩を遮断又は低下させる素材であればよい。ハブロータ７の素材と同じ軟磁性体でなければ、どのような素材でも良い。磁気遮断部材８は、どのような形状でもよく、図２に示すような略台形のシート状でもよく、バーコード状、磁気遮断部材と磁気を遮断しない部材を交互に組み合わせてプレート状にしたものでの良い。
【００２５】
図３は、上述の電磁クラッチを軸受けで支持し、軸受けと連結したケーシングでカバーし、駆動軸には給紙ローラを結合したシート搬送ローラである。電磁クラッチ本体１０は、シャフト(駆動軸)１の両端を軸受け１５により支持されている。軸受け１５は、画像形成装置等のフレーム１３とフレーム１３に結合しているケーシング１２とによって支持されて、シャフト１がフレーム１３及びケーシング１２に対し自由に回転できるようになっている。コイルは、シェル６を介してケーシング１２に固定されている。シャフト１のフレーム１３側の端部には、ローラ１４の軸の端部が、ローラ１４が回転可能なように結合されている。また、電磁クラッチのギア２は、図示していないモータ等の駆動力により回転するギア１６と噛み合うように配置されており、モータ等の回転駆動力がギア１６に伝達される仕組みになっている。ケーシング１２の内面に配置された磁気遮断部材８を臨む位置には、磁気センサ１１が配置されている。磁気センサ１１は電磁クラッチ本体１０のハブロータから漏れてくる磁気を検出し、磁力の強さや変化を測定できるようになっている。
【００２６】
電磁クラッチ１０の作動について図１，２，３を参照にしながら説明する。電磁クラッチ１０のギア２は、図３に示すように、図示されていないモータ等の駆動源と接続しているギア１６により駆動され回転する。アマチュア３は、円盤状でギア２の平面に一体的に回転するように配置されており、クラッチ板とも呼ばれ、常にギア２とともに回転する。ギア２は、シャフト１に勘合されているが、シャフト１とは摺動可能であり、ギア２が回転してもシャフト１は回転しない。
【００２７】
ここで、コイルに電流を流して磁気を発生させると、図１に示すコイルの周りのロータ４，ハブロータ７及びシェル６を回るように磁力線の通路、磁路が形成される。なお、これらの磁路を形成する部材は磁性材料で作製されていることが好ましい。ロータ４の磁力により、アマチュア３はロータ４との間に磁力による引力が働き、ロータ４を引き寄せて密着する。密着強度を増すためには、ロータ４及びマチュア３は、磁力線を効率的に閉じこめ得る材料で形成されていることが好ましく、通常軟磁性材料で作成されている。
【００２８】
ロータ４がアマチュア３と密着すると、ロータ４及びこれに結合しているシャフト１、ハブロータ７は、アマチュア３すなわちギア２と連れ回りする。一方、コイルはシェル６がケーシング１２に固定されており、ボビン５とハブロータ７とが摺動することにより、回転をしない。
【００２９】
ハブロータ７が回転すると、ハブロータ７に配置されている磁気遮断部材８も同時に回転する。そうすると、図３における磁気センサ１１に対向しているハブロータ７の円盤状部分から漏洩して磁気センサ１１に検知される磁力は、磁気センサ１１の検出部に、ハブロータ７の円盤状部分が直接面したときと、磁気遮断部材８が面したときとで異なった大きさになる。この変化を利用してハブロータ７の円盤状部分、言い換えれば電磁クラッチのシャフト１の回転数が測定できる。また、通常の電磁クラッチの作動時と異なった磁気が検知されれば、電磁クラッチの作動異常であることが検知される。
【００３０】
本発明に係る画像形成装置について、図４を参照にしながら説明する。図４は、電子写真方式の画像形成部を含む複写機１００である。この複写機１００は、最上部に原稿載置、搬送部２０を備え、原稿は、例えば原稿載置台２１から原稿搬送部２１により原稿読み取り用スリット２３に搬送される。この際、原稿搬送部２１には、複数の本発明の搬送ローラが配置されている。そして、原稿を一枚ずつ等間隔で搬送する。原稿読み取り部３０は、通常のＣＣＤカメラ等を利用したデジタル撮像装置であり、スリット２３に搬送された原稿の画像を読み取り、電子情報として画像形成部４０に送信する。画像形成部４０は感光体４４を中心に、帯電装置４１、潜像形成部４２、現像装置４３、転写装置４６などから構成されている。そして、画像形成部４０で形成された画像は、停車装置４６に搬送されてきた記録紙に転写されて定着部へ搬送され、定着部で定着されてさらに排紙部７０へ搬送され、排紙ローラ７１により排紙される。
【００３１】
ここで、記録紙は、給紙部５０の例えば、上段の給紙トレイ５１から１枚ずつ給紙ローラ５３により給紙され、さらにいくつかの搬送ローラを介してレジストローラ５５によりタイミングを計りながら転写部４６に搬送される。そして、上述したように画像形成された記録紙が、排紙トレイ７２まで搬送されて複写が完成する。ここで、給紙トレイ５３、レジストローラ５５、排紙ローラ７１をはじめとする多くの搬送ローラが使用されているが、これらは、本発明に係る搬送ローラである。さらに、詳しい説明は省くが、下段の給紙トレイ５１、手差しトレイ、からの搬送経路、表裏印刷のための搬送経路などにも本発明に係る搬送ローラが用いられている。この為、これらの多数の搬送ローラの回転数を測定するエンコーダをそれぞれ設置しなくてもよく、経済的にも、配置スペース的にも好適な複写機とすることができる。
【００３２】
従来は、画像形成装置等に使用されている搬送ローラの搬送速度を測定するためには、搬送ローラごとにエンコーダ等の回転数測定装置を設置する必要があったが、本発明に係る電磁クラッチは、従来の電磁クラッチの簡単な改良により、エンコーダ等による回転数測定をしなくても個々の搬送ローラの回転数が測定でき、搬送ローラの異常が容易に検知できる。この為、多数の搬送ローラを使用する画像形成装置では、経済的であるとともに、エンコーダのスペースを確保する必要がなく、いっそうの小型化に対応できる。
【００３３】
また、本発明に係る電磁クラッチは、電磁クラッチの駆動軸そのものの回転数を測定しているので、電磁クラッチ又はモータ等の駆動系の不具合か、単なるローラの汚れ等の不良かの判断が容易にできる。さらに、従来は、紙詰まりが発生し、電磁クラッチの交換作業を行う場合には、トラブル箇所近辺の複数個の電磁クラッチを交換しているのが実情であったが、本発明に係る電磁クラッチは、それぞれに回転速度が検知されるので、不良品が容易にピックアップできる。
【００３４】
本発明に係る電磁クラッチの動作の正常・異常は、電磁クラッチ動作時に、磁気センサ出力が変化しない、もしくは電磁クラッチ非動作時に、磁気センサ出力が変化していることで判断できる。電磁クラッチの動作が正常か異常かを判断するためには、高い回転検知精度は必要としないため、このような手段で十分である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る電磁クラッチの断面図
【図２】本発明に係る電磁クラッチの軸線方向から見た平面図
【図３】本発明に係る搬送ローラの断面図
【図４】本発明に係る画像形成装置の構成概念図
【符号の説明】
【００３６】
１：シャフト（駆動軸）
２：ギア
３：アマチュア
４：ロータ
５：ボビン
６：シェル
７：ハブロータ
８：磁気遮断部材
９：ストッパ
１０：電磁クラッチ
１１：磁気センサ
１２：ブラケット
１３：フレーム
１４：ローラ
１５：軸受け
１６：ギア
２０：原稿載置、搬送部
３０：原稿読み取り部
４０：画像形成部
５０：給紙部
５３：給紙ローラ（搬送ローラ）
５５：レジストローラ（搬送ローラ）
７０：排紙部
７１：排紙ローラ（搬送ローラ）
１００：複写機
【図１】
2009052692.tif 000003
【図２】
2009052692.tif 000004
【図３】
2009052692.tif 000005
【図４】
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