驅(qū)動單元的設(shè)計方法及驅(qū)動單元、圖像形成裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種驅(qū)動單元的設(shè)計方法和通過該設(shè)計方法設(shè)計出的驅(qū)動單元、以及具備該驅(qū)動單元的圖像形成裝置。本發(fā)明的驅(qū)動單元的設(shè)計方法使驅(qū)動齒輪組在側(cè)板框架片與驅(qū)動外殼之間軸支撐于旋轉(zhuǎn)軸。在第一工序中，導出多個旋轉(zhuǎn)軸中的任一旋轉(zhuǎn)軸達到損壞的最小基準表面壓力Fa。在第二工序中，在設(shè)施加于一個旋轉(zhuǎn)軸的載荷為F、旋轉(zhuǎn)軸的軸徑為D且旋轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)齒輪的軸向的接觸長度為L的情況下，以滿足F/(D×L)＜Fa的關(guān)系的方式設(shè)定旋轉(zhuǎn)軸或旋轉(zhuǎn)齒輪的形狀。根據(jù)本發(fā)明，能夠易于進行驅(qū)動單元的設(shè)計。
【專利說明】驅(qū)動單元的設(shè)計方法及驅(qū)動單元、圖像形成裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞給被旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動單元的設(shè)計方法和由該設(shè)計方法設(shè)計的驅(qū)動單元、以及具備該驅(qū)動單元的圖像形成裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]復印機、打印機、傳真機等圖像形成裝置一般通過包括側(cè)板框架的板金制的框架結(jié)構(gòu)體來形成筐體結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)部空間配置有用于進行圖像形成處理的多個處理單元。所述處理單元例如為包括形成調(diào)色劑圖像的感光鼓的鼓單元和通過向所述感光鼓供給調(diào)色劑以在感光鼓上形成調(diào)色劑圖像的顯影單元。在所述側(cè)板框架上組裝有將驅(qū)動力傳遞給所述處理單元所具備的被旋轉(zhuǎn)體(感光鼓和顯影輥等)的驅(qū)動單元等。這種驅(qū)動單元由多個驅(qū)動齒輪的排列體和覆蓋該排列體的樹脂外殼構(gòu)成。
[0003]樹脂外殼由兩個板狀部件構(gòu)成，在該板狀部件彼此之間配置有軸支撐各驅(qū)動齒輪的旋轉(zhuǎn)軸。若驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)，則對旋轉(zhuǎn)軸施加規(guī)定的驅(qū)動負載。專利文獻I中公開有如下技術(shù):以規(guī)定的時機使軸承旋轉(zhuǎn)，以使載荷不會集中在能夠旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸的軸承的同一處上。
[0004]在如上所述的驅(qū)動單元中，具有旋轉(zhuǎn)軸因施加于旋轉(zhuǎn)軸的負載而損壞的情況。為此，為了較長地設(shè)定驅(qū)動外殼的壽命，需要使旋轉(zhuǎn)軸與樹脂外殼為分別的部件，且由金屬銷構(gòu)成。進而，此時，具有如下問題:當組裝驅(qū)動外殼時，由于將金屬銷組裝到樹脂外殼上，組裝工時增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供一種防止軸部的損壞并盡可能縮減零件件數(shù)的驅(qū)動單元的設(shè)計方法和由該設(shè)計方法設(shè)計的驅(qū)動單元、以及具備該驅(qū)動單元的圖像形成裝置。本發(fā)明的一方面所涉及的驅(qū)動單元的設(shè)計方法，該驅(qū)動單元具有:板金框架，具備多個軸承孔；由規(guī)定的樹脂材料構(gòu)成的外殼，具備朝向所述板金框架突出設(shè)置且前端部分別軸支撐于所述軸承孔的多個軸部，并且安裝于所述板金框架；和多個齒輪，分別能夠旋轉(zhuǎn)地安裝于所述多個軸部，所述驅(qū)動單元與預先設(shè)定的驅(qū)動源連結(jié)，且經(jīng)由通過所述多個齒輪形成的驅(qū)動傳遞路徑，將所述驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞給具備規(guī)定的負載轉(zhuǎn)矩的被旋轉(zhuǎn)體，所述驅(qū)動單元的設(shè)計方法的特征在于，具有:第一工序，導出所述多個軸部中的任一軸部達到損壞的最小基準表面壓力Fa，該最小基準表面壓力Fa為施加于由所述樹脂材料構(gòu)成的所述多個軸部的表面壓力；和第二工序，在與所述驅(qū)動源及所述被旋轉(zhuǎn)體連結(jié)的狀態(tài)下，設(shè)施加于所述多個軸部的一個軸部的載荷為F(N)、所述一個軸部的軸徑為D(mm)、所述一個軸部與安裝于該軸部的所述齒輪的軸向的接觸長度為L(mm)時，以所述多個軸部及所述多個齒輪滿足F/(DXL) < Fa的關(guān)系的方式，設(shè)定所述軸部或所述齒輪的形狀。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的圖像形成裝置的外觀的立體圖。
[0007]圖2是表示所述圖像形成裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要部分的剖視圖。
[0008]圖3是從前方右上觀察本發(fā)明的實施方式所涉及的框架結(jié)構(gòu)體的立體圖。
[0009]圖4是從后方右上觀察所述框架結(jié)構(gòu)體的立體圖。
[0010]圖5是表示安裝有高電壓基板的驅(qū)動單元的外殼和板金框架的局部的立體圖。
[0011]圖6是從開口側(cè)觀察所述驅(qū)動單元的外殼的立體圖。
[0012]圖7是從開口側(cè)觀察所述驅(qū)動單元的外殼的立體圖。
[0013]圖8是從板金框架側(cè)觀察從所述驅(qū)動單元的外殼卸下多個齒輪的狀態(tài)的立體圖。
[0014]圖9是放大所述驅(qū)動單元的外殼的一軸部的立體圖。
[0015]圖10是表示在板金框架與外殼之間齒輪軸支撐于軸部的情況的剖面立體圖。

【具體實施方式】
[0016]下面，參照附圖，對本發(fā)明所涉及的實施方式進行說明。圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的圖像形成裝置I的外觀的立體圖。圖像形成裝置I為具備復印功能的單色彩色打印機，包括呈箱型的主體筐體10。主體筐體10由下部筐體11、配置于下部筐體11的上方的上部筐體12和在下部筐體11與上部筐體12之間配置于主體筐體10的右側(cè)面1R側(cè)的連結(jié)筐體13構(gòu)成。
[0017]下部筐體11收容用于對片材實施圖像形成處理的各種單元。上部筐體12收容掃描裝置，該掃描裝置當圖像形成裝置I作為復印機發(fā)揮功能時被使用，光學地讀取原稿片材的圖像。在下部筐體11的前面裝卸自如地安裝有儲存被實施圖像形成處理的一疊片材的片材盒14。主體框架10包括排出圖像形成處理后的片材的體內(nèi)排紙空間15。體內(nèi)排紙空間15為由下部筐體11的上表面、上部筐體12的下表面及連結(jié)筐體13的左側(cè)面限定的空間。在體內(nèi)排紙空間15的底部設(shè)置有接收所述片材的體內(nèi)排紙托盤151。在上部筐體12的前面安裝有接收用戶對該圖像形成裝置I的操作信息的輸入的操作面板16。另外，在主體筐體10的右側(cè)面10R，相對于右側(cè)面1R開閉自如地設(shè)置有用于手動供供片材的手動托盤17。
[0018]圖2是表示圖像形成裝置I的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要部分的剖視圖。圖2表示下部筐體11的右半部分的上方部分及連結(jié)筐體13的左右方向的剖視圖。在下部筐體11內(nèi)收容有作為圖像形成用單元的、感光鼓21、曝光單元22、顯影單元23、調(diào)色劑容器24、定影單元25及運送單元26等。這些為單元單位，能夠從下部筐體11 (后述的框架結(jié)構(gòu)體30)拆卸。
[0019]鼓單元21為包括感光鼓211、配置于該感光鼓211的周圍的帶電裝置212及清潔裝置214的單元。顯影單元23為包括與感光鼓211抵接的顯影輥231的單元。在運送單元26搭載有與感光鼓211抵接的轉(zhuǎn)印輥213。
[0020]感光鼓211繞其軸旋轉(zhuǎn)，具備形成靜電潛像及調(diào)色劑圖像的圓周面。帶電裝置212使感光鼓211的所述圓周面均勻地帶電。曝光單元22為了形成所述靜電潛像而向感光鼓211的所述圓周面照射激光。顯影單元23的顯影輥231為了使感光鼓211的圓周面上形成的靜電潛像顯影而對感光鼓211的圓周面供給調(diào)色劑。轉(zhuǎn)印輥213與感光鼓211形成轉(zhuǎn)印夾持部NI，使感光鼓211上的調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印到片材上。清潔裝置214清掃調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印后的感光鼓211的圓周面。調(diào)色劑容器24對顯影單元23補給調(diào)色劑。
[0021]定影輥25包括內(nèi)裝有熱源的定影輥251和與定影輥251 —起形成定影夾持部N2的加壓輥252。定影輥25通過在定影夾持部N2中對在轉(zhuǎn)印夾持部NI轉(zhuǎn)印有調(diào)色劑圖像的片材加熱及加壓，從而實施定影處理。經(jīng)定影處理的片材從片材排出口 131朝向體內(nèi)排紙托盤151排出。
[0022]在主體筐體10內(nèi)具備運送片材的運送通道。該片材運送通道包括主運送通道Pl，該主運送通道Pl從下部筐體11的下部附近至連結(jié)筐體13，經(jīng)由轉(zhuǎn)印夾持部NI及定影夾持部N2沿上下方向延伸，直到片材排出口 131。進而，當雙面印刷時使片材反轉(zhuǎn)運送的反轉(zhuǎn)運送通道P2從主運送通Pl的最下游端延伸至上游端附近。
[0023]片材盒14具備收容一疊片材的片材收容部。在該片材收容部的右上附近，具備:取紙輥271，逐張抽出所述一疊片材的最上層的片材；和供紙輥對272，將該片材送出至主運送通道Pl的上游端。在主運送通道Pl的與轉(zhuǎn)印夾持部NI相比更上游側(cè)配置有以規(guī)定的時機將片材送出至轉(zhuǎn)印夾持部NI的對準輥對273。
[0024]利用運送單元26的內(nèi)側(cè)面(左側(cè)面)及外側(cè)面(右側(cè)面)來形成主運送通道Pl及反轉(zhuǎn)運送通道P2。例如，由運送單元26的內(nèi)側(cè)面和與此相對地配置的轉(zhuǎn)印前引導件274來限定轉(zhuǎn)印夾持部NI的正上游的主運送通道P1。在運送單元26除了如前文所述搭載有轉(zhuǎn)印輥213之外，搭載有對準輥對273的一側(cè)的輥和在反轉(zhuǎn)運送通道P2中進行片材運送的運送輥對(圖略)的一側(cè)的輥。
[0025]對圖像形成裝置I的圖像形成動作進行簡單說明。首先，通過帶電裝置212使感光鼓211的圓周面大致均勻地帶電。已帶電的感光鼓211的圓周面被從曝光單元22發(fā)出的激光而曝光，形成于片材上的圖像的靜電潛像形成到感光鼓211的圓周面上。該靜電潛像通過從顯影單元23對感光鼓211的圓周面供給調(diào)色劑，從而作為調(diào)色劑圖像被有形化。
[0026]在對片材進行單面印刷處理的情況下，片材從片材盒14或手動托盤17送出至主運送通道P1，對于該片材，分別在轉(zhuǎn)印夾持部NI實施所述調(diào)色劑圖像的轉(zhuǎn)印處理，在定影夾持部N2實施使已轉(zhuǎn)印的調(diào)色劑圖像定影在片材上的定影處理。之后，該片材從片材排出口 131排出到體內(nèi)排紙托盤151上。另一方面，在對片材進行雙面印刷處理的情況下，在對片材的單面實施轉(zhuǎn)印處理及定影處理之后，該片材的一部分從片材排出口 131排出到排紙托盤151上。之后，該片材被轉(zhuǎn)回運送，經(jīng)過反轉(zhuǎn)運送通道P2，返回到主運送通道Pl的上游端。然后，對片材的另一面實施轉(zhuǎn)印處理及定影處理，該片材從片材排出口 131排出到體內(nèi)排紙托盤151上。
[0027]接著，對本實施方式所涉及的框架結(jié)構(gòu)體30進行說明。圖3是從前方右上觀察框架結(jié)構(gòu)體30的立體圖，圖4是從后方右上觀察框架結(jié)構(gòu)體30的立體圖?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體30組裝到下部筐體11內(nèi)?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體30為形成筐體結(jié)構(gòu)的框架結(jié)構(gòu)體，該筐體結(jié)構(gòu)具備收容上述的鼓單元21、曝光單元22、顯影單元23、調(diào)色劑容器24、定影單元25及運送單元26的內(nèi)部空間30H。
[0028]框架結(jié)構(gòu)體30由板金制的部件形成?？蚣芙Y(jié)構(gòu)體30包括后方側(cè)板框架31、前方側(cè)板框架32、棒狀的第一、第二。第三、第四縱框架331、332、333、334及棒狀的第一、、第二。第三、第四、第五、第六、第七水平框架341、342、343、344、345、346、347。
[0029]第一及第二縱框架331、332沿前后方向隔開間隔平行豎立設(shè)置。用前后方向延伸的第一及第二水平框架341、342分別連結(jié)第一及第二縱框架331、332的上端及下端。由這四個棒狀框架331、332、341、342形成的四方框狀的框架組合體構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)體30的左側(cè)壁。第三及第四縱框架333、334沿前后方向隔開間隔平行豎立設(shè)置。用前后方向延伸的第五及第六水平框架345、346分別連結(jié)第三及第四框架333、334的上端及下端。由這四個棒狀框架333、334、345、346形成的四方框狀的框架組合體構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)體30的右側(cè)壁。
[0030]作為后方側(cè)的縱框架的第二及第四縱框架332、334分別保持后方側(cè)板框架31的左端邊緣及右端邊緣。另外，用沿左右方向延伸的第三及第四水平框架343、344分別連結(jié)第二及第四縱框架332、334的上端及下端。第三及第四水平框架343、344分別保持后方側(cè)板框架31的上端邊緣及下端邊緣。即，由四個棒狀框架332、334、343、344形成四方框狀的框架組合體，其開口部基本上被后方側(cè)板框架31堵塞。此外，實際上，后方側(cè)板框架31被分為若干個側(cè)板片。例如，通過縱長的板金制的側(cè)板框架片310 (板金框架)構(gòu)成后方側(cè)板框架31的靠右方的部分(參照圖4、圖5)。
[0031]作為前方側(cè)的縱框架的第一及第三縱框架331、333分別保持前方側(cè)板框架32的左端邊緣及右端邊緣。前方側(cè)板框架32為具有第一及第三縱框架331、333的高度的一半左右的上下寬度的側(cè)板框架。前方側(cè)板框架32的下邊緣部位于高于底部的位置，由沿左右方向延伸的第七水平框架347支撐該下邊緣部。由第一及第三縱框架331、333的下端部分和第一水平框架347限定的門型的開口 14H為待安裝片材盒14的開口。
[0032]圖3表示在內(nèi)部空間30H在未安裝各種單元的狀態(tài)的框架結(jié)構(gòu)體30，但表示安裝有上述的轉(zhuǎn)印前引導件274和保持對準輥對273的一側(cè)的輥的運送引導部件275的狀態(tài)。后方側(cè)板框架31具有與內(nèi)部空間30H相對的內(nèi)側(cè)面31A和與該內(nèi)側(cè)面31A相反側(cè)的外側(cè)面31B。外側(cè)面31B為與下部筐體11的外裝部分的內(nèi)表面相對的面。在后方側(cè)板框架31的內(nèi)側(cè)面3IA上配置有驅(qū)動單元4(圖5)。另一方面，在后方側(cè)板框架31的外側(cè)面3IB上安裝有對后述的驅(qū)動齒輪組50施加旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力的驅(qū)動馬達M (圖4)(驅(qū)動源)。
[0033]下面，對驅(qū)動單元4的結(jié)構(gòu)及與其相關(guān)的結(jié)構(gòu)進行詳細說明。圖5是表示安裝有高電壓基板70的驅(qū)動外殼40和側(cè)板框架片310的立體圖。圖6及圖7是從開口側(cè)觀察安裝有驅(qū)動齒輪組50的驅(qū)動外殼40的立體圖。另外，圖8是在從驅(qū)動外殼40拆卸驅(qū)動齒輪組50(多個齒輪)的狀態(tài)下從側(cè)板框架片310側(cè)觀察的立體圖。另外，圖9是放大驅(qū)動單元4的驅(qū)動外殼40的一旋轉(zhuǎn)軸501的立體圖。圖10是表示在側(cè)板框架片310與驅(qū)動外殼40之間旋轉(zhuǎn)齒輪502軸支撐于旋轉(zhuǎn)軸501的情況的剖面立體圖。
[0034]驅(qū)動單元4與驅(qū)動馬達M連結(jié)。驅(qū)動單元4經(jīng)由通過驅(qū)動齒輪組50形成的驅(qū)動傳遞路徑向感光鼓211和顯影輥231 (被旋轉(zhuǎn)體)傳遞驅(qū)動馬達M的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。此外，感光鼓211和顯影輥231具備規(guī)定的負載轉(zhuǎn)矩。驅(qū)動單元4具備驅(qū)動外殼40 (外殼)、驅(qū)動齒輪組50和側(cè)板框架片310。
[0035]驅(qū)動外殼40為使用具有電絕緣性的硬質(zhì)樹脂材料來形成的樹脂制的部件。詳細地，驅(qū)動外殼40由ABS樹脂中含有聚碳酸酯的硬質(zhì)樹脂材料構(gòu)成。驅(qū)動外殼40安裝于側(cè)板框架片310。
[0036]驅(qū)動外殼40 (圖5)具備大致為平板的底板41和從該底板41的周緣豎立設(shè)置的側(cè)板42。另外，驅(qū)動外殼40在左上部分具備支撐高電壓基板70的基板支撐部43。S卩，驅(qū)動外殼40還發(fā)揮作為支撐高電壓基板70的部件的作用?；逯尾?3為底板41及側(cè)板42以向左上方突出的方式延伸設(shè)置而成的部分。進而，利用該驅(qū)動外殼40，轉(zhuǎn)印前引導件274及運送引導部件275的后端部被定位固定。
[0037]側(cè)板42的立設(shè)端緣為驅(qū)動外殼40的開口邊緣44。S卩，驅(qū)動外殼40為與底板41相對的面開口且具有與側(cè)板42的立設(shè)高度相應(yīng)的腔40H(圖6)的有底容器。腔40H為用于收容驅(qū)動齒輪組50的空間。所述驅(qū)動外殼40被安裝于后方側(cè)板框架31 (側(cè)板框架片310)，使得所述開口被后方側(cè)板框架31 (側(cè)板框架片310)的內(nèi)側(cè)面31A封閉，具體來講，開口邊緣44與內(nèi)側(cè)面31A抵接。
[0038]參照圖7及圖8，驅(qū)動外殼40具備多個旋轉(zhuǎn)軸501 (軸部)。旋轉(zhuǎn)軸501朝向側(cè)板框架片310突出設(shè)置。參照圖9，旋轉(zhuǎn)軸501具備前端部501A和基端部501B。使前端部501A與旋轉(zhuǎn)軸501的主體部分相比直徑略小。前端部501A(圖9)分別被側(cè)板框架片310上開口的多個軸承孔310S(圖10)軸支撐。如圖9所示，旋轉(zhuǎn)軸501的基端部501B被底板41的突出支撐部41S支撐，旋轉(zhuǎn)軸501的前端部501A相對于底板41沿垂直方向豎立設(shè)置。即，旋轉(zhuǎn)軸501的前端部501A側(cè)為驅(qū)動外殼40的開口面。在本實施方式中，多個旋轉(zhuǎn)軸501通過所述樹脂材料的一體成型而形成作為驅(qū)動外殼40的一部分。
[0039]驅(qū)動齒輪組50 (圖6、圖7)由發(fā)揮作為減速齒輪和空轉(zhuǎn)齒輪等的作用的、多個驅(qū)動齒輪51、52、53、54、55…(齒輪)的排列體構(gòu)成。驅(qū)動齒輪組50向鼓單元21和顯影單元23等所具備的旋轉(zhuǎn)部件(感光鼓211和顯影輥231等被旋轉(zhuǎn)體)傳遞驅(qū)動馬達M的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力。側(cè)板42具有大致嚴密包圍該驅(qū)動齒輪組50的周圍的形狀。但是，基板支撐部43并不是沿驅(qū)動齒輪組50的周圍形狀的部分，在該基板支撐部43中不收容驅(qū)動齒輪。
[0040]參照圖7及圖8，驅(qū)動齒輪組520能夠旋轉(zhuǎn)地安裝于所述旋轉(zhuǎn)軸501。另外，參照圖10，各驅(qū)動齒輪51、52、53、54、55…由旋轉(zhuǎn)齒輪502構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)齒輪502具備齒輪主體部502A和突起部502B。齒輪主體部502A為由圓板形狀構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)齒輪502的主體部分。齒輪主體部502A具備內(nèi)周部502C和外周部502D。內(nèi)周部502C為齒輪主體部502A的內(nèi)周部，且軸支撐于旋轉(zhuǎn)軸501。外周部502D為齒輪主體部502A的外周部，且在圓周面上包括未圖示的齒輪齒。突起部502B從齒輪主體部502A沿軸向突出設(shè)置。突起部502B為與內(nèi)周部502C連續(xù)設(shè)置的圓筒部分，且與齒輪主體部502A —起軸支撐于旋轉(zhuǎn)軸501。通過配置突起部502B，增加旋轉(zhuǎn)軸501與旋轉(zhuǎn)齒輪502的接觸面積。其結(jié)果，防止從旋轉(zhuǎn)齒輪502施加于旋轉(zhuǎn)軸501的載荷集中在旋轉(zhuǎn)軸501的圓周面的一部分。此外，在驅(qū)動齒輪組50中還包括僅由齒輪主體部502A構(gòu)成且不具備突起部502B的齒輪。
[0041]另外，前述的驅(qū)動馬達M的輸出軸與驅(qū)動齒輪51及55嚙合。在圖6中，用符號P表示的圓形記號的部位為驅(qū)動馬達M的輸出軸的嚙合位置。由于驅(qū)動馬達M安裝于板金制的后方側(cè)板框架31的外側(cè)面31B，因此能夠使用后方側(cè)板框架31來散熱驅(qū)動馬達M所產(chǎn)生的熱。另外，由于驅(qū)動齒輪組50中的其他齒輪與感光鼓211和顯影輥231連結(jié)，從而經(jīng)由驅(qū)動齒輪組50，將驅(qū)動馬達M的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞給感光鼓211和顯影輥231。
[0042]側(cè)板框架片310為后方側(cè)板框架31的一部分。如前所述，側(cè)板框架片310具備多個軸承孔310S(圖10)。此外，圖4中雖然未出現(xiàn)軸承孔310S，但在側(cè)板框架片310上與驅(qū)動外殼40的多個旋轉(zhuǎn)軸501相對地開口有多個軸承孔310S。軸承孔310S分別軸支撐旋轉(zhuǎn)軸501的前端部501A。
[0043]如此，在本實施方式中，通過由樹脂材料構(gòu)成的驅(qū)動外殼40與金屬制的側(cè)板框架片310的夾入而實現(xiàn)驅(qū)動單元4。進而，分別能夠旋轉(zhuǎn)地軸支撐驅(qū)動齒輪組50的旋轉(zhuǎn)軸501為驅(qū)動外殼40的一部分，且由樹脂材料構(gòu)成。為此，和多個旋轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動外殼40由分別的部件構(gòu)成的情況相比，無需將所述旋轉(zhuǎn)軸嵌入到驅(qū)動外殼40中。另外，和使用與樹脂材料相比高價的金屬銷作為旋轉(zhuǎn)軸的情況相比，廉價構(gòu)成所述旋轉(zhuǎn)軸。其結(jié)果，實現(xiàn)驅(qū)動單元4的零件件數(shù)的縮減及成本降低。
[0044]另外，根據(jù)本實施方式的結(jié)構(gòu)，用后方側(cè)板框架31閉塞收容驅(qū)動齒輪組50的驅(qū)動外殼40的開口面。因此，通過設(shè)置所述開口而縮減該驅(qū)動外殼40的零件件數(shù)的同時，還能夠用底板41與后方側(cè)板框架31的內(nèi)側(cè)面31A夾入驅(qū)動齒輪組50來實現(xiàn)謀求齒輪的動作音的靜音化的結(jié)構(gòu)。另外，由于用驅(qū)動外殼40的基板支撐部43支撐高電壓基板70，因此無需另外在后方側(cè)板框架31上準備高電壓基板70的安裝位置及安裝零件(端子臺等)。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)零件件數(shù)的縮減及安裝位置的簡單的確保。
[0045]<關(guān)于驅(qū)動單元4的設(shè)計方法>
[0046]其次，對具備如上述的結(jié)構(gòu)的驅(qū)動單元4的設(shè)計方法進行詳述。如前述，在本實施方式所涉及的驅(qū)動單元4中，通過與驅(qū)動外殼40為一體的旋轉(zhuǎn)軸501來軸支撐驅(qū)動齒輪50。此時，可實現(xiàn)驅(qū)動單元4的成本降低，另一方面，在軸支撐驅(qū)動齒輪組50的任一旋轉(zhuǎn)軸501損壞的情況下，需要驅(qū)動外殼40整體的更換。為此,對旋轉(zhuǎn)軸501來說，要求高的耐久性及可靠性。此外，在旋轉(zhuǎn)軸501由金屬銷構(gòu)成的情況下，成本增加，另一方面，基于金屬的強度可得到高的耐久性。
[0047]本發(fā)明的
【發(fā)明者】在通過側(cè)板框架片310及樹脂制的驅(qū)動外殼40夾入驅(qū)動單元4的結(jié)構(gòu)中，對從驅(qū)動外殼40突出設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸501的損壞機理詳細地進行了分析。其結(jié)果，重新見識了旋轉(zhuǎn)軸501的損壞依賴施加于旋轉(zhuǎn)軸501的表面壓力。換言之，假設(shè)按照旋轉(zhuǎn)軸501所使用的樹脂材料的強度來設(shè)計旋轉(zhuǎn)軸501及旋轉(zhuǎn)齒輪502的形狀，而不考慮施加于旋轉(zhuǎn)軸501的表面壓力。此時，帶來旋轉(zhuǎn)軸501的突發(fā)的損壞，并且驅(qū)動外殼40所使用的樹脂材料過量增加，從而帶來驅(qū)動單元4的成本增加。
[0048]在本實施方式中，驅(qū)動單元4的設(shè)計方法具備以下的第一工序和第二工序。第一工序為導出最小基準表面壓力Fa的工序。另外，第二工序為基于已導出的最小基準表面壓力Fa而設(shè)計旋轉(zhuǎn)軸501及旋轉(zhuǎn)齒輪502的形狀的工序。
[0049]<關(guān)于第一工序>
[0050]在第一工序中導出多個旋轉(zhuǎn)軸501中的任一旋轉(zhuǎn)軸501達到損壞的最小基準表面壓力Fa。最小基準表面壓力Fa為施加于由樹脂材料構(gòu)成的多個旋轉(zhuǎn)軸501的表面壓力。最小基準表面壓力Fa根據(jù)所使用的樹脂材料而變動。
[0051]更詳細地，在第一工序中，實行規(guī)定的基準表面壓力導出試驗(確認試驗)。此時，在基準表面壓力導出試驗中，使用試驗用外殼60 (圖8)及未圖不的試驗用驅(qū)動齒輪組(試驗用齒輪)。試驗用外殼60具備朝向側(cè)板框架片31突出設(shè)置且前端部分別軸支撐于軸承孔310S的多個試驗用旋轉(zhuǎn)軸601 (試驗用軸部)。試驗用外殼60由與驅(qū)動外殼40相同的樹脂材料構(gòu)成。此外，在圖8中，相對于驅(qū)動外殼40,用括號記號來表不試驗用外殼60。實際上，試驗用外殼60和最終設(shè)計出的驅(qū)動外殼40形狀上略有不同，但所有其形狀及結(jié)構(gòu)相同。特別是，試驗用旋轉(zhuǎn)軸601和最終設(shè)計出的旋轉(zhuǎn)軸501形狀(外徑、軸向長度)略有不同。預先，基于驅(qū)動單元4所要求的功能，準備試驗用外殼60。另外，與驅(qū)動齒輪組50相同，所述試驗用驅(qū)動齒輪組能夠旋轉(zhuǎn)地軸支撐于試驗用旋轉(zhuǎn)軸601。
[0052]而且，在基準表面壓力導出試驗中，在試驗用外殼60的試驗用旋轉(zhuǎn)軸601上安裝有多個試驗用驅(qū)動齒輪組的狀態(tài)下，將試驗用外殼60安裝于側(cè)板框架片310。進而，試驗用驅(qū)動齒輪組中的一個齒輪與驅(qū)動馬達M連結(jié)，并且試驗用驅(qū)動齒輪組中的其他齒輪與試驗用被旋轉(zhuǎn)體連結(jié)。此外，試驗用被旋轉(zhuǎn)體為與前述的感光鼓211和顯影輥231及定影單元25對應(yīng)的試驗方面的負載機構(gòu)。本實施方式中，作為試驗用旋轉(zhuǎn)軸601易損壞的應(yīng)力條件，在周邊環(huán)境為32.5度的高溫環(huán)境中進行基準表面壓力導出試驗。作為試驗的一例，將與定影單元25對應(yīng)的負載從1.5kg.cm起每增加0.1kg.cm的同時,進行了基準表面壓力導出試驗。另外，設(shè)試驗用旋轉(zhuǎn)軸601的直徑為Φ8mm,并且使用與所述試驗用旋轉(zhuǎn)軸601的軸向的接觸長度不同的兩種試驗用驅(qū)動齒輪來進行了試驗。
[0053]若基準表面壓力導出試驗開始，則與定影單元25對應(yīng)的負載轉(zhuǎn)矩設(shè)定為上述的值，使旋轉(zhuǎn)馬達M旋轉(zhuǎn)驅(qū)動30分鐘。而且,在旋轉(zhuǎn)馬達M的驅(qū)動旋轉(zhuǎn)中及驅(qū)動旋轉(zhuǎn)之后,確認是否在試驗用旋轉(zhuǎn)軸601中產(chǎn)生異常。依次增加負載轉(zhuǎn)矩，最終將當試驗用旋轉(zhuǎn)軸601中產(chǎn)生損壞等異常時的施加于所述試驗用旋轉(zhuǎn)軸601的圓周面的表面壓力導出作為最小基準表面壓力。首先，在從所述試驗用旋轉(zhuǎn)軸601損壞時的試驗用被旋轉(zhuǎn)體的負載轉(zhuǎn)矩，考慮各試驗用驅(qū)動齒輪的傳遞效率及齒輪比等之后，導出安裝于已損壞的試驗用旋轉(zhuǎn)軸601的試驗用驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)矩X (kgf ^cm)。而且,在設(shè)試驗用驅(qū)動齒輪的節(jié)圓直徑為Dp (mm)且設(shè)試驗用驅(qū)動齒輪的壓力角為a (deg)的情況下，用下面的公式I計算出試驗用驅(qū)動齒輪對于試驗用旋轉(zhuǎn)軸601的徑向載荷Ks(N)。
[0054]Ks = 19.1 X 106.H/ (Dp.η) X tan α (公式 I)
[0055]在公式I中，H為傳遞動力(kW)，n為旋轉(zhuǎn)速度(min_l)。在公式I中，用下面的公式2算出傳遞動力H。
[0056]H[k*ff] = (0.0981 XX) [N.m] X (2 π n/60) [rad/s]/1000 (公式 2)
[0057]其結(jié)果，公式I變換為下面的公式3。
[0058]Ks= (196 X X/Dp) X tan α (公式 3)
[0059]而且，在設(shè)試驗用旋轉(zhuǎn)軸601的直徑為A(mm)且設(shè)試驗用旋轉(zhuǎn)軸601與試驗用驅(qū)動的軸向接觸長度為B(mm)的情況下，用下面的公式4計算出最小基準表面壓力Fa(N/
2\mm; ο
[0060]Fa = Ks/ (AXB)
[0061]〈關(guān)于第二工序〉
[0062]在第二工序中，基于上述中導出的最小基準表面壓力Fa，設(shè)計最終的驅(qū)動外殼40的旋轉(zhuǎn)軸501的形狀及驅(qū)動齒輪組50的旋轉(zhuǎn)齒輪502的形狀。詳細地，在驅(qū)動單元4與驅(qū)動馬達M及感光鼓211和顯影輥231連結(jié)的狀態(tài)下，假設(shè)施加于多個旋轉(zhuǎn)軸501中的一個旋轉(zhuǎn)軸501的載荷為F(N)、所述一個旋轉(zhuǎn)軸501的軸徑為D(mm)且所述一個旋轉(zhuǎn)軸501與安裝于該旋轉(zhuǎn)軸501的旋轉(zhuǎn)齒輪502的軸向的接觸長度為L(mm)。此時，以滿足施加于旋轉(zhuǎn)軸501的表面壓力Fb( = F/(DXL)) < Fa的關(guān)系的方式，設(shè)定旋轉(zhuǎn)軸501或旋轉(zhuǎn)齒輪502的形狀。詳細地，設(shè)計出旋轉(zhuǎn)軸501的軸徑D或旋轉(zhuǎn)軸501與旋轉(zhuǎn)齒輪502的接觸長度L。而且，需要多個旋轉(zhuǎn)軸501及多個旋轉(zhuǎn)齒輪502的全部滿足上述的關(guān)系式。
[0063]此時，通過增加旋轉(zhuǎn)軸501與旋轉(zhuǎn)齒輪502的接觸長度L而能夠降低施加于旋轉(zhuǎn)軸501的表面壓力Fb。如前述，在驅(qū)動齒輪組50的旋轉(zhuǎn)齒輪502中包括除齒輪主體部502A之外還具備突起部502B的旋轉(zhuǎn)齒輪。此時，在第二工序中，還可以以滿足F/(DXL) < Fa的關(guān)系的方式設(shè)定從齒輪主體部502A突出設(shè)置的突起部502B的突出設(shè)置長度Q來作為旋轉(zhuǎn)齒輪502的形狀。通過調(diào)節(jié)突出部502B的突出設(shè)置長度Q而變化接觸長度L，能夠調(diào)節(jié)施加于旋轉(zhuǎn)軸501的表面壓力Fb。進而，通過在突起部502B的外周部配置多個肋502E而能夠在突起部502B的軸向使表面壓力Fb均勻化。
[0064]此外，在本實施方式中，作為一例，對于ABS樹脂中含有聚碳酸酯的驅(qū)動外殼40，在周邊環(huán)境32.5°C的溫度設(shè)定下，導出最小基準表面壓力Fa為0.72N/mm2。因此，在將最小基準表面壓力Fa設(shè)定為0.72N/mm2以下之后，以滿足表面壓力Fb ( = F/(DXL)) < Fa的關(guān)系的方式，設(shè)定旋轉(zhuǎn)軸501或旋轉(zhuǎn)齒輪502的形狀的情況下，可確保驅(qū)動單元4的高的耐久性。
[0065]此外，在第一工序中，在周圍環(huán)境為30°C以上的高溫環(huán)境下，使試驗用被旋轉(zhuǎn)體的負載轉(zhuǎn)矩上升，導出最小基準表面壓力Fa。因此，通過在試驗用旋轉(zhuǎn)軸601易損壞的應(yīng)力條件下進行基準表面壓力導出試驗，從而能夠考慮規(guī)定的安全率來設(shè)計耐久性更高的驅(qū)動單元4。
[0066]以上，對本發(fā)明的實施方式所涉及的驅(qū)動單元4的設(shè)計方法及通過該設(shè)計方法設(shè)計出的驅(qū)動單元4和具備該驅(qū)動單元4的圖像形成裝置I進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。在上述的實施方式中，在第一工序中，對于通過基準表面壓力導出試驗導出最小基準表面壓力Fa的方式進行了說明，但還可以是通過基于材料力學及結(jié)構(gòu)力學的仿真導出與所使用的樹脂材料相應(yīng)的最小基準表面壓力Fa的方式。
【權(quán)利要求】
1.一種驅(qū)動單元的設(shè)計方法，該驅(qū)動單元具有:板金框架，具備多個軸承孔；由規(guī)定的樹脂材料構(gòu)成的外殼，具備朝向所述板金框架突出設(shè)置且前端部分別軸支撐于所述軸承孔的多個軸部，并且安裝于所述板金框架；和多個齒輪，分別能夠旋轉(zhuǎn)地安裝于所述多個軸部，所述驅(qū)動單元與預先設(shè)定的驅(qū)動源連結(jié)，且經(jīng)由通過所述多個齒輪形成的驅(qū)動傳遞路徑，將所述驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞給具備規(guī)定的負載轉(zhuǎn)矩的被旋轉(zhuǎn)體， 所述驅(qū)動單元的設(shè)計方法的特征在于，具有: 第一工序，導出所述多個軸部中的任一軸部達到損壞的最小基準表面壓力Fa,該最小基準表面壓力Fa為施加于由所述樹脂材料構(gòu)成的所述多個軸部的表面壓力；和 第二工序，在與所述驅(qū)動源及所述被旋轉(zhuǎn)體連結(jié)的狀態(tài)下，設(shè)施加于所述多個軸部的一個軸部的載荷為F(N)、所述一個軸部的軸徑為D(mm)、所述一個軸部與安裝于該軸部的所述齒輪的軸向的接觸長度為L(mm)時，以所述多個軸部及所述多個齒輪滿足F/(DXL)< Fa的關(guān)系的方式，設(shè)定所述軸部或所述齒輪的形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動單元的設(shè)計方法，其特征在于， 在所述第一工序中，在具備朝向所述板金框架突出設(shè)置且前端部分別軸支撐于所述軸承孔的多個試驗用軸部且由與所述外殼相同的樹脂材料構(gòu)成的試驗用外殼上安裝有多個試驗用齒輪的狀態(tài)下，驅(qū)動所述驅(qū)動源，并且使與所述驅(qū)動傳遞路徑連結(jié)的試驗用被旋轉(zhuǎn)體的負載轉(zhuǎn)矩上升時，所述最小基準表面壓力Fa導出為當任一所述試驗用軸部損壞時的施加于該試驗用軸部的圓周面的表面壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動單元的設(shè)計方法，其特征在于， 在所述第一工序中，所述試驗用被旋轉(zhuǎn)體的負載轉(zhuǎn)矩在周圍環(huán)境為30°C以上的高溫環(huán)境下上升，導出所述最小基準表面壓力Fa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的驅(qū)動單元的設(shè)計方法，其特征在于， 所述多個齒輪中的至少一個齒輪具備:齒輪主體部，具備軸支撐于所述軸部的內(nèi)周部和包括齒輪齒的外周部；和突起部，從所述齒輪主體部沿軸向突出設(shè)置且與所述內(nèi)周部連續(xù)設(shè)置，與所述齒輪主體部一起軸支撐于所述軸部， 在所述第二工序中，以滿足F/(DXL) < Fa的關(guān)系的方式，設(shè)定所述突起部的突出設(shè)置長度來作為所述齒輪的形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動單元的設(shè)計方法，其特征在于， 所述樹脂材料為ABS樹脂中含有聚碳酸酷的樹脂材料， 所述最小基準表面壓力Fa為0.72N/mm2。
6.一種驅(qū)動單元，其特征在于， 通過權(quán)利要求1所述的驅(qū)動單元的設(shè)計方法來設(shè)計。
7.一種圖像形成裝置，其特征在于，具有: 權(quán)利要求6所述的驅(qū)動單元； 所述被旋轉(zhuǎn)體，經(jīng)由所述驅(qū)動傳遞路徑被傳遞所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力；和 圖像形成部，在片材上形成圖像。
【文檔編號】G03G15/00GK104514843SQ201410494432
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】小林竜也 申請人:京瓷辦公信息系統(tǒng)株式會社