JP7828551B2 - カム駆動装置、転写装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、カム駆動装置、転写装置および画像形成装置に関するものである。

特許文献１は、偏心カム（６１）と、自らに突き当てられている偏心カムの回転姿勢の変化に応じて自らの位置を変化させる玉軸受け（６２）と、偏心カムの回転駆動源であるステッピングモータ（６３）と、ステッピングモータに供給する電流を出力する電源とを有するカム駆動装置において、停止中のステッピングモータに停動トルクを発生させるために電源から出力させる電流を偏心カムの回転停止姿勢の違いに応じて異ならせるように、電源からの出力電流値を制御する制御部を設け、偏心カムの非同心湾曲部を玉軸受けに突き当てる回転停止姿勢で偏心カムの回転を停止させる態様を採用したことに起因する電力消費量の増大を抑えることを可能にしたカム駆動装置を開示している。

特開２０１８－０９７０６６号公報

特許文献１の構成では、二次転写ローラ（１７）と二次転写対向ローラ（１６）とが二次転写ニップを形成した状態でモータ故障等によりステッピングモータを駆動できなくなると、二次転写ニップが加圧したままとなってしまう。

本発明は、対象部材を支持する支持部材と、前記支持部材を動かすカム部材と、前記カム部材を回転駆動するとともに前記カム部材の姿勢を保持する電動機と、前記カム部材に対して、前記対象部材が該対象部材と対向する対向部材から後退する方向のトルクを付与する後退方向トルク付与手段とを備え、前記カム部材の姿勢を保持するために前記電動機が生成する保持トルクＴ１と、前記後退方向トルク付与手段が生成する後退方向トルクＴ２と、非通電状態の前記電動機の駆動軸を回すために必要なディテントトルクＴ３との大小関係が、前記カム部材の回転軸上においてＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３を満たすことを特徴とする。

本発明によれば、メンテナンス性を向上したカム駆動装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るカム駆動装置の全体斜視図。 本発明の実施形態に係るカム駆動装置に対象ユニットを搭載した場合の様子を示す全体斜視図。 本発明の実施形態に係るカム駆動装置におけるアーム部材とカムの動きを説明する側面図。 モータ非通電時の不具合を説明する側面図。 本発明の実施形態に係るカム駆動装置の後退方向トルク付与手段の説明図。 本発明の実施形態に係るカム駆動装置の設定トルクの説明図。 第２の実施形態の説明図。 第２の実施形態に対する比較例の説明図。 後退方向トルク付与手段の変形例を示す説明図。 本発明の実施形態に係るカム駆動装置の第１適用例の説明図。 第１適用例における対象ユニットの全体斜視図。 本発明の実施形態に係るカム駆動装置の第２適用例の説明図。 本発明の実施形態に係るカム駆動装置の第３適用例の説明図。

本発明の実施形態を、図面を用いて以下に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るカム駆動装置の全体斜視図である。

カム駆動装置２００は、アーム部材２０１ａ，２０１ｂ、カム２０２ａ，２０２ｂおよびモータ２０３ａ，２０３ｂを備える。モータ２０３ａは正転および逆転が可能なモータであり、モータ２０３ａを駆動すると、モータ駆動軸の回転はタイミングベルト２０４ａおよびプーリ２０５ａを介してシャフト２０６ａに伝わり、シャフト２０６ａが回転する。モータ２０３ｂ側も上記と同様の構成であり、モータ２０３ｂを駆動すると、モータ駆動軸の回転はタイミングベルト２０４ｂおよびプーリ２０５ｂを介してシャフト２０６ｂに伝わり、シャフト２０６ｂが回転する。

シャフト２０６ａは、その他端部（プーリ２０５ａを備えた側と反対側の端部）にプーリ２０７ａを備えている。また、シャフト２０６ａと平行に設けた軸２０８は、その端部にプーリ２０９ａを備え、プーリ２０９ａと、シャフト２０６ａに設けたプーリ２０７ａとにタイミングベルト２１０ａを掛け渡している。シャフト２０６ｂ側も上記と同様の構成であり、シャフト２０６ｂの他端部（プーリ２０５ｂを備えた側と反対側の端部）には、プーリ２０７ｂを備えている。さらに、軸２０８はシャフト２０６ｂとも平行である。そして、軸２０８の端部に設けたプーリ（図１には現れていないがプーリ２０９ａと同様に設けている）と、シャフト２０６ｂに設けたプーリ２０７ｂとにタイミングベルト２１０ｂを掛け渡している。

上記の構成により、シャフト２０６ａの回転は、プーリ２０７ａ、タイミングベルト２１０ａおよびプーリ２０９ａを経由して軸２０８に伝わり、また、シャフト２０６ｂの回転は、プーリ２０７ｂ、タイミングベルト２１０ｂおよびプーリを経由して軸２０８に伝わり、軸２０８が回転する。なお、タイミングベルト２１０ａ，２１０ｂには、タイミングベルト２１０ａ，２１０ｂの外側からテンショナ２１１ａ，２１１ｂが当接し、タイミングベルト２１０ａ，２１０ｂに適度なテンションを与えている。

軸２０８は、その一端部（プーリ２０９ａより外側に突出した部位）にカム２０２ａを備え、他端部にカム２０２ｂを備える。カム２０２ａ，２０２ｂは、軸２０８の外周に嵌合するとともに、例えば軸２０８の外周に設けた軸方向のキーと、このキーと係合するようにカム２０２ａ，２０２ｂに設けたキー溝とを嵌め込んで軸２０８に取り付けている。上記の構成により、軸２０８が回転すると、軸２０８と一体になってカム２０２ａ，２０２ｂが回転する。

一方、カム駆動装置２００の筐体フレーム２１２ａは、アーム部材２０１ａが軸Ｘａを支点として回動可能となるようにアーム部材２０１ａを支持している。また、図１には現れていないがアーム部材２０１ｂ側にも筐体フレーム２１２ａと同様に筐体フレームが存在し、筐体フレームはアーム部材２０１ｂが軸Ｘｂを支点として回動可能となるようにアーム部材２０１ｂを支持している。アーム部材２０１ａ，２０１ｂは、カム２０２ａ，２０２ｂと対向する位置にカムフォロア（後述する）を備えており、カムフォロアがカム２０２ａ，２０２ｂのカム面と接する。上記の構成により、カム２０２ａ，２０２ｂが回転すると、カム面の形状にならってカムフォロアが動き、これに追従してアーム部材２０１ａ，２０１ｂは軸Ｘａ，Ｘｂを支点として回動する。

本実施形態のモータ２０３ａ，２０３ｂはハイブリッド型ステッピングモータであり、一定パルス駆動してカム２０２ａ，２０２ｂを所定角度動かす。その後、モータ２０３ａ，２０３ｂは保持トルクを生成してカム２０２ａ，２０２ｂを所定角度動いた位置で保持する。また、モータ２０３ａ，２０３ｂは、通電していない時でもモータ駆動軸にはディテントトルク（非通電状態のモータの駆動軸を回すために必要なトルク）が発生する。なお、本実施形態では、カム２０２ａ，２０２ｂを駆動するためのモータ２０３ａ，２０３ｂをそれぞれ設けたが、必ずしもこれに限るものではない。例えば、シャフト２０６ａ，２０６ｂを１本化するなどして、単一のモータで両側のカム２０２ａ，２０２ｂを駆動するようにしてもよい。

ここで、アーム部材２０１ａ，２０１ｂは「支持部材」の一例であり、カム２０２ａ，２０２ｂは「カム部材」の一例であり、モータ２０３ａ，２０３ｂは「電動機」の一例である。また、軸２０８は「回転軸」の一例であり、軸Ｘａ，Ｘｂは「回動軸」の一例である。

図２は、本発明の実施形態に係るカム駆動装置に対象ユニットを搭載した場合の様子を示す全体斜視図である。

カム駆動装置２００は、アーム部材２０１ａとアーム部材２０１ｂとの間で、一点鎖線で示すように対象ユニット３００を支持できる構成となっている。上記の構成により、カム２０２ａ，２０２ｂが回転すると、アーム部材２０１ａ，２０１ｂに設けたカムフォロアがカム面の形状にならって動き、アーム部材２０１ａ，２０１ｂは軸Ｘａ，Ｘｂを支点として回動する。これにより、対象ユニット３００もアーム部材２０１ａ，２０１ｂと共に軸Ｘａ，Ｘｂを支点として回動する。

なお、対象ユニット３００の形状は、図示のような箱形状物に限るものではなく、また、対象ユニット３００の形状、構成によってアーム部材２０１ａ，２０１ｂの形状、構成も適宜変更してよい。ここで、対象ユニット３００は「対象部材」の一例である。

図３は、本発明の実施形態に係るカム駆動装置におけるアーム部材とカムの動きを説明する側面図である。

上述のようにカム駆動装置２００の筐体フレーム２１２ａは、アーム部材２０１ａが軸Ｘａを支点として回動可能となるように、アーム部材２０１ａを支持している。アーム部材２０１ａは、カム２０２ａと対向する位置にカムフォロア２１３ａを備えており、カムフォロア２１３ａがカム２０２ａのカム面と接触している。

本実施形態では、図３の実線で示した位置にカム２０２ａがある場合は、カムフォロア２１３ａが軸２０８に最も接近するため、その結果、アーム部材２０１ａが最も後退方向に移動した状態を形成する。そして、カム２０２ａが軸２０８を軸として時計方向に回動して、カム２０２ａが破線の位置に移動した場合は、カム２０２ａがカムフォロア２１３ａを破線の位置まで動かす。その結果、カムフォロア２１３ａを介してアーム部材２０１ａが最も前進方向に移動した状態を形成する。

また、カム２０２ａを破線位置から実線位置に戻す場合は、カム２０２ａを反時計方向に回動して行う。なお、図３はアーム部材２０１ａ側の構成に基づき動きを説明したが、アーム部材２０１ｂ側についても同等の構成となっている。

図４は、モータ非通電時の不具合を説明する側面図である。ここでは、カム駆動装置２００に搭載する対象ユニット３００がローラＲ１である場合を例として説明する。

アーム部材２０１ａとアーム部材２０１ｂはローラＲ１を回転可能に支持している。カム２０２ａ，２０２ｂが実線位置の場合、アーム部材２０１ａ，２０１ｂが最も後退した位置にあるため、ローラＲ１も実線で示すようにローラＲ２から離間した位置にある。なお、ローラＲ２は、所定位置に固定したローラである。そして、カム２０２ａ，２０２ｂを時計方向に回動し、カム２０２ａ，２０２ｂが破線位置に動いた場合、アーム部材２０１ａ，２０１ｂが最も前進した位置となり、ローラＲ１は破線で示すようにローラＲ２を押圧する。ここで、ローラＲ１は「対象部材」の一例であり、ローラＲ２は「対向部材」の一例である。

カム駆動装置２００は、上述のようにモータ２０３ａ，２０３ｂはステッピングモータであり、一定パルス駆動してカム２０２ａ，２０２ｂを所定角度動かした後、カム２０２ａ，２０２ｂの姿勢を保持する保持トルクを生成する。また、モータ２０３ａ，２０３ｂは、通電していない時でもモータ２０３ａ，２０３ｂの駆動軸にはディテントトルク（非通電状態のモータの駆動軸を回すために必要なトルク）が発生する。

このため、ローラＲ１をローラＲ２に押圧した状態でモータ２０３ａ，２０３ｂの故障や装置全体の電源が落ちてモータ２０３ａ，２０３ｂを駆動できなくなった場合は、ローラＲ１，Ｒ２が押圧したままの状態となってしまう。例えばローラＲ１，Ｒ２が用紙などのシートを搬送する装置である場合、シート詰まり等に対するメンテナンスのためにローラＲ１，Ｒ２を装置から引き出すことが可能な構成にする。しかし、ローラＲ１，Ｒ２が押圧したままの状態では、ローラＲ１，Ｒ２を引き出すことができなかったり、引き出すことができたとしてもローラＲ１，Ｒ２に傷をつけてしまうなどの不具合が生じる。

そこで、本実施形態のカム駆動装置２００では、カム２０２ａ，２０２ｂに対してローラＲ１がローラＲ２から後退する方向のトルクを付与する手段を設けた。以下、後退方向トルク付与手段の構成を説明する。

図５は、本発明の実施形態に係るカム駆動装置の後退方向トルク付与手段の説明図である。

図５は、後退方向トルク付与手段として渦巻ばねを用いる構成を例示している。カム２０２ａ，２０２ｂは渦巻ばね２１４ａ，２１４ｂを備える。以下の説明では渦巻ばね２１４ａ，２１４ｂを総称して「渦巻ばね２１４」と記載する。渦巻ばね２１４は、渦巻の中心側端部Ｐ１を軸２０８に固定し、渦巻の外側端部Ｐ２をカム２０２ａ，２０２ｂの側面に固定している。渦巻ばね２１４は、巻き取り方向に回すと渦巻の外径が小さくなり、繰り出し方向（巻き取り方向と反対の方向）に回すと渦巻の外径が大きくなるように変形する。ここで、渦巻ばね２１４の巻き方向は、巻き取り方向においてカム２０２ａ，２０２ｂに対し後退方向のトルクを付与する向きとするのがよい。

図５に示した位置にカム２０２ａ，２０２ｂがある場合は、渦巻ばね２１４はカム２０２ａ，２０２ｂに対して後退方向のトルクは付与していない。そして、カム２０２ａ，２０２ｂが軸２０８を軸として時計方向に回動して行くと、渦巻ばね２１４は繰り出し方向に回り、渦巻ばね２１４は渦巻の外径を大きくしながら変形する。渦巻ばね２１４は渦巻の外径を大きくした状態では、渦巻ばね２１４を巻き取ろうとする復元力が発生し、この復元力が後退方向トルクを生成する。

なお、図示のようにカム２０２ａ，２０２ｂが後退方向に最も回動した際は、カム２０２ａ，２０２ｂの半径が最も小さいカム面にアーム部材２０１ａ，２０１ｂ（カムフォロア２１３ａ，２１３ｂ）が接触することになる。従って、渦巻ばね２１４は、アーム部材２０１ａ，２０１ｂと干渉しない大きさの範囲で変形することができ、且つ所望の後退方向トルクを得ることが可能なばねを選定することが好ましい。

図６は、本発明の実施形態に係るカム駆動装置の設定トルクの説明図である。

本実施形態において、許容値は、カム駆動装置２００においてカム２０２ａ，２０２ｂの回転駆動および姿勢の保持に用いるモータ２０３ａ，２０３ｂの最大トルクであり、以下、「保持トルク」とも称する。カム上ディテントトルクは、非通電状態においてモータ２０３ａ，２０３ｂの駆動軸を回すために必要なトルクであり、以下、「ディテントトルク」とも称する。渦巻ばねトルクは、上述の渦巻ばね２１４が生成するトルクであり、以下、「後退方向トルク」とも称する。

保持トルク、ディテントトルクおよび後退方向トルクは、いずれもカムの回転軸上での換算、つまり、軸２０８上でカム２０２ａ，２０２ｂに付与するトルク値として示している。そして、渦巻ばねトルク（後退方向トルク）は、渦巻ばね２１４の外周端部Ｐ２の回転角によって図６のように推移する。モータ２０３ａ，２０３ｂが非通電状態となった場合に、カムフォロア２１３ａ，２１３ｂに対するカム２０２ａ，２０２ｂの押圧を自動的に解除するようにするためには、後退方向トルクを保持トルクとディテントトルクとの間になるように設定する。

具体的には、保持トルクをＴ１、後退方向トルクをＴ２、ディテントトルクをＴ３とした場合、三者の大小関係がＴ１≧Ｔ２＞Ｔ３を満たすように、より好ましくはＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３を満たすように設定する。なお、対象ユニット３００の重量、カム２０２ａ，２０２ｂの形状構成等により、後退方向トルクとして作用する分力が変わる場合もあり、三者の大小関係は対象ユニットの重量、カム形状等に基づき適宜設定してよい。

上述のように本実施形態は、ローラＲ１を支持するアーム部材２０１ａ，２０１ｂと、アーム部材２０１ａ，２０１ｂを動かすカム２０２ａ，２０２ｂと、カム２０２ａ，２０２ｂを回転駆動するとともにカム２０２ａ，２０２ｂの姿勢を保持するモータ２０３ａ，２０３ｂと、カム２０２ａ，２０２ｂに対して、ローラＲ１がこのローラＲ１と対向するローラＲ２から後退する方向のトルクを付与する渦巻ばね２１４ａ，２１４ｂとを備える。

また上述のように、アーム部材２０１ａ，２０１ｂは軸Ｘａ、Ｘｂを有し、アーム部材２０１ａ，２０１ｂはカム２０２ａ，２０２ｂの回転に伴い軸Ｘａ，Ｘｂを支点に回動してローラＲ１をローラＲ２に対して進退可能とするとともに、カム２０２ａ，２０２ｂを軸Ｘａ，Ｘｂよりも下方位置に設ける。

また上述のように、カム２０２ａ，２０２ｂの姿勢を保持するためにモータ２０３ａ，２０３ｂが生成する保持トルクＴ１と、渦巻ばね２１４ａ，２１４ｂが生成する後退方向トルクＴ２と、非通電状態のモータ２０３ａ，２０３ｂの駆動軸を回すために必要なディテントトルクＴ３との大小関係が、カム２０２ａ，２０２ｂの回転軸上においてＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３を満たす。

これにより、モータ２０３ａ，２０３ｂが非通電状態となった場合は、カム２０２ａ，２０２ｂが、アーム部材２０１ａ，２０１ｂ（カムフォロア２１３ａ，２１３ｂ）に対する押圧を解除する方向に移動するようになる。そのため、ローラＲ１とローラＲ２とが押圧した状態でモータ２０３ａ，２０３ｂを駆動できなくなった場合でも、ローラＲ１とローラＲ２との押圧を解除できるようになる。その結果、メンテナンス性を向上したカム駆動装置を提供することができる。

次に、図７および図８を用いて、第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態の説明図であり、図７（ａ）はカムが初期位置の状態、図７（ｂ）はカムが初期位置から回転した状態を示す。図８は、第２の実施形態に対する比較例の説明図であり、図８（ａ）はカムが初期位置の状態、図８（ｂ）はカムが初期位置から回転した状態を示す。

図８に示した比較例の場合、渦巻ばね２１４（２１４ａ，２１４ｂ）の渦巻の外側端部Ｐ２は、円弧状に曲げ加工が施されている。渦巻ばね２１４は、この外側端部Ｐ２をネジなどでカム２０２（２０２ａ，２０２ｂ）の側面に固定することで、カム２０２に取り付けられる。

上記の構成において、渦巻ばね２１４の外側端部Ｐ２の向きは、カム２０２の回転方向と必ずしも同じにはならない。例えば、カム２０２は軸２０８を支点に時計方向（図８の破線矢印で示した方向）へ回転するのに対し、渦巻ばね２１４の外側端部Ｐ２は、図８（ｂ）の一点鎖線矢印で示す方向へ向いており、両者の向きは一致しない。

このように、カム２０２の回転方向と渦巻ばね２１４のばね材の向きとが不一致（もしくは変動可能）な状態でカム２０２を回転させて、ばね力を発生させると、ばね材全域に均等に力がかからない。その結果、図８（ｂ）に示すように渦巻ばね２１４が座屈変形してしまう場合がある。渦巻ばね２１４が座屈変形すると、渦巻ばね２１４の一部に変形量が集中してしまうことで、狙いのばね力を発生させることができなくなる。また、座屈変形によって渦巻ばね２１４が塑性変形に至った場合には、渦巻ばね２１４が使用不可能な状態となってしまう。

そこで、第２の実施形態は、渦巻ばね２１４の外側端部Ｐ２の向く方向が、常にカム２０２の回転方向に向くように構成されている。

具体的には、図７に示すように、渦巻ばね２１４の外側端部Ｐ２は、渦巻形状のまま単純切断した形状とし、外側端部Ｐ２は、カム２０２の側面に固定した支持ピン２１６ａ（２１６ｂ）に差し込むことで支持される。支持ピン２１６ａ（２１６ｂ）は、渦巻ばね２１４の外側端部Ｐ２を差し込むスリットＳａ（Ｓｂ）を有し、支持ピン２１６ａ（２１６ｂ）は、カム２０２の側面に圧入などで固定されている。

また、スリットＳａ（Ｓｂ）の向きは、カム２０２の回転中心（軸２０８）に対して接線方向となるようにして設ける。つまり、カム２０２の回転方向（図７（ｂ）の破線矢印で示した方向）と同じ向きとなるように設ける。これにより、渦巻ばね２１４の外側端部Ｐ２の向きは、常にカム２０２の回転方向に向くように規制されるので、カム２０２の回転に伴う渦巻ばね２１４の座屈変形の発生を低減できる。ここで、支持ピン２１６ａ（２１６ｂ）は、「支持部材」の一例である。

なお、支持ピン２１６ａ（２１６ｂ）は、一般に用いられる割りピンを使用してもよい。割りピンの場合、渦巻ばね２１４のばね材の板厚と、割りピンのスリット幅との間に生じるガタの影響で、外側端部Ｐ２の向きは変動幅を持つようになる。また、割りピンのスリットの向きをカム２０２の回転方向に正確に合わせるには高い加工精度が求められ、実際に割りピンを使いこなすことは容易ではない。

上記のような割りピンの使用等を可能にするため、渦巻ばね２１４の取り付け部（カム２０２の側面）に、さらに座屈防止ピン２１７ａ（２１７ｂ）を設けてもよい。座屈防止ピン２１７ａ（２１７ｂ）は、渦巻ばね２１４の一部と接するように配置される。座屈防止ピン２１７ａ（２１７ｂ）を設けることによって、渦巻ばね２１４の外側端部Ｐ２の向きを、支持ピン２１６ａ（２１６ｂ）と座屈防止ピン２１７ａ（２１７ｂ）の２点で規制することが可能になる。支持ピン２１６ａ（２１６ｂ）と座屈防止ピン２１７ａ（２１７ｂ）との２点の距離を十分に離すことで、部品精度による向きのずれを抑制することができる。

なお、座屈防止ピン２１７ａ（２１７ｂ）の配置は、渦巻ばね２１４の曲率半径外側に配置するのがよい。渦巻ばね２１４は、予め一定の曲率で渦巻形状になっており、座屈方向は必ず半径方向外側に膨らむように変形するためである。ここで、座屈防止ピン２１７ａ（２１７ｂ）は、「座屈防止部材」の一例である。

図９は、後退方向トルク付与手段の変形例を示す説明図である。カム部材以外は上述の構成と同等であるため、同一符号を付しその説明は省略する。

本変形例に示したカム２１５ａ，２１５ｂ（以下、総称して「カム２１５」と記載する。）は、カム２１５の側面に凹部を設けることにより、厚肉部Ｔ１と薄肉部Ｔ２を備える。これにより、カム２１５の重心を回転中心からずらして、カムフォロア２１３ａ，２１３ｂとの当接状態の位相姿勢において後退方向にトルクがかかるようにする。

本変形例の場合は、カム２１５の形状のみで後退方向トルクを付与することができ、カム２１５が特定の位相になったときのみ後退方向のトルクが発生する。なお、本変形例では、カム２１５の側面に凹部を設けて薄肉部Ｔ２を形成したが、凹部を設けることが難しい場合は、カム２１５の側面におもり部材を取り付けることにより厚肉部Ｔ１を形成して偏重心カムを得るようにしてもよい。

上述のように本実施形態において、後退方向トルク付与手段は、重心を回転中心からずらしてなる偏重心カム２１５である。

本変形例においても、モータ２０３ａ，２０３ｂが非通電状態となった場合は、カム２１５ａ，２１５ｂが、アーム部材２０１ａ，２０１ｂ（カムフォロア２１３ａ，２１３ｂ）に対する押圧を解除する方向に移動するようになる。そのため、ローラＲ１とローラＲ２とが押圧した状態でモータ２０３ａ，２０３ｂを駆動できなくなった場合でも、ローラＲ１とローラＲ２との押圧を解除できるようになる。その結果、メンテナンス性を向上したカム駆動装置を提供することができる。

以下、図１０乃至図１３は、本発明の実施形態に係るカム駆動装置の適用例を示すものである。

図１０は、第１適用例を示す概略構成図であり、画像形成装置としての電子写真方式のプリンタに適用した実施形態に基づいて説明する。

プリンタ５００は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のトナー像を作像するための作像ユニット１００Ｙ，１００Ｍ，１００Ｃ，１００Ｋを並列に配置したタンデム部１を備える。作像ユニット１００Ｙ～１００Ｋは、感光体モジュール、帯電モジュール、現像モジュールおよび清掃モジュールを共通のユニット枠体で支持しており、これらモジュールを一体的にプリンタ本体に対して脱着可能にしている。感光体モジュール２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋはドラム状の感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋを備える。帯電モジュール３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは帯電装置を備える。現像モジュール４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋはトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を用いて現像を行う現像装置を備える。清掃モジュール５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋは、感光体２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋを清掃する清掃装置を備える。

また、タンデム部１の上方には露光ユニット９を備え、さらに露光ユニット９の上方には現像用トナーを収容したトナーボトル１５０Ｙ，１５０Ｍ，１５０Ｃ，１５０Ｋを保持するボトル装着部１０を備えている。トナーボトル１５０Ｙ～１５０Ｋは、ボトル装着部１０に対して着脱可能であり、ボトルが空になった場合などにはボトル装着部１０から取り外して、新たなトナーボトルと交換する。

また、タンデム部１の下方には中間転写ベルト１５を有する転写ユニット２を備える。中間転写ベルト１５は、フッ化ビニルデン、エチレン－四フッ化エチレン共重合体、ポリイミド、ポリカーボネート等を単層または複数層に構成した無端ベルトからなり、複数のローラに掛け渡した状態で図中時計方向に移動する。

転写ユニット２の下方には二次転写装置４を備える。二次転写装置４は、無端ベルトからなる二次転写ベルト１７ａと、二次転写ベルト１７ａを二次転写対向ローラ１６に向けて押圧する二次転写ローラ１７ｂとを備える。二次転写ベルト１７ａは、中間転写ベルト１５の二次転写対向ローラ１６に対する掛け回し箇所に、ベルトおもて面から当接して二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ１７ｂには二次転写バイアスを印加し、二次転写対向ローラ１６は電気的に接地することにより、二次転写ニップ内に二次転写電界を形成する。

二次転写装置４の図中左側方には、記録シート上に転写したトナー像を定着する定着ユニット７を備える。定着ユニット７は、内部に発熱体を備えた加熱ローラを有する。また、二次転写装置４と定着ユニット７との間には、トナー像転写後の記録シートを定着ユニット７に向けて搬送する搬送ベルト６を備える。また、プリンタ５００の下部には記録シートを二次転写装置４へ送り出す給紙ユニット３を備える。さらに、定着ユニット７の図中左側方には、定着ユニット７を通過した記録シートを機外または両面ユニット５に向けて搬送する排紙ユニット８を備える。

中間転写ベルト１５のループ内側には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の４つの一次転写ローラを備えており、これら一次転写ローラと感光体２１Ｙ～２１Ｋとの間に中間転写ベルト１５が介在している。これにより、中間転写ベルト１５のおもて面と感光体２１Ｙ～２１Ｋとが当接し、一次転写ニップを形成する。一次転写ニップにおいては、一次転写ローラに一次転写バイアスを印加することにより、一次転写電界を形成する。

プリンタ５００は、外部のパーソナルコンピュータ等から画像データを受信すると、プリントジョブを開始して中間転写ベルト１５などの駆動を開始する。そして、タンデム部１では回転駆動する感光体２１Ｙ～２１Ｋの表面を、帯電モジュール３０Ｙ～３０Ｋの帯電装置が所定の帯電電位に一様に帯電する。帯電した感光体２１Ｙ～２１Ｋの表面には、画像データに基づいて露光ユニット９が発するレーザ光を用いた光走査によって、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の静電潜像を形成する。静電潜像は、現像モジュール４０Ｙ～４０Ｋにてトナー像として現像後、中間転写ベルト１５上に重なり合うように順に一次転写し、４色重ね合わせトナー像になる。トナー像転写後の感光体２１Ｙ～２１Ｋの表面に残留した転写残トナーは、清掃モジュール５０Ｙ～５０Ｋの清掃装置が感光体２１Ｙ～２１Ｋの表面から除去する。

トナー像の作像と並行して、給紙ユニット３は記録シートをレジストローラ対１４に突き当たるまで搬送し、記録シートがレジストローラ対１４に突き当たったならば搬送を一旦停止する。そして、中間転写ベルト１５上のトナー像が二次転写ニップに到達するタイミングに合わせてレジストローラ対１４が回転を再開する。レジストローラ対１４の回転再開に伴い搬送を再開した記録シートには、二次転写ニップにて中間転写ベルト１５上のトナー像と同期してトナー像が二次転写する。

トナー像転写後の記録シートは、搬送ベルト６によって定着ユニット７内に移動し、定着ユニット７は記録シート上のトナー像に対して熱と圧力とを加えることでトナー像を記録シートに定着する。その後、記録シートは排紙ユニット８に移動し、排紙ユニット８の切換爪の動作により、記録シートの進路を機外（装置左側）の排紙トレイまたは下方の両面ユニット５のいずれかに切り替える。両面ユニット５は、記録シートの上下を反転して記録シートを二次転写ニップに再送するものである。再送した記録シートは、二次転写ニップにてその裏面にもトナー像の二次転写を行った後、排紙ユニット８が排紙トレイ上に排出する。

なお、二次転写ニップを経由した後の中間転写ベルト１５の表面は、中間転写ベルト清掃ユニット９０がその表面上に残留している転写残トナーを除去する。以上のような構成のプリンタ５００では、例えば二次転写対向ローラ１６に対する二次転写ベルト１７ａの接離機構においてカム駆動装置２００を適用することができる。

図１１は、第１適用例における対象ユニットの全体斜視図である。第１適用例は、図２に示した対象ユニット３００として、二次転写装置４を適用した例を示している。

カム駆動装置２００は、アーム部材２０１ａとアーム部材２０１ｂとの間で対象ユニットの一例としての二次転写装置４を支持している。二次転写装置４の上面には図１０に示した二次転写ベルト１７ａの一部が露出し、二次転写ベルト１７ａの下（裏面側）には、二次転写ベルト１７ａを二次転写対向ローラ１６側へ押圧する二次転写ローラ１７ｂを備えている。上記の構成により、カム２０２ａ，２０２ｂ（カム２０２ｂは図２参照）が回転すると、カムフォロアを介してアーム部材２０１ａ，２０１ｂは軸Ｘａ，Ｘｂを支点として回動する。これにより、二次転写装置４もアーム部材２０１ａ，２０１ｂと共に軸Ｘａ，Ｘｂを支点として回動する。そして、プリンタ５００において二次転写ニップを形成した状態でカム駆動装置２００が非通電状態となった場合は、二次転写ニップを解除する方向に後退方向トルクがカム２０２ａ，２０２ｂに作用する。

ここで、例えばオフィス向けのプリンタの場合は、プリンタ本体のカバーが開いた際にモータとの電気的接続を遮断するインターロック機構を搭載しているものもある。インターロック機構を搭載したプリンタであれば、プリンタ本体のカバーを開くことでモータの保持電流が切れる。そのため、保持トルクＴ１、後退方向トルクＴ２、ディテントトルクＴ３をＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係に設定しておくことで確実に二次転写ニップを解除することができる。

また、適用例では二次転写装置４を載せたカム駆動装置２００はプリンタ５００に対して矢印Ａ方向に引き出し可能に設けている。従って、画像形成中に非通電状態になり、二次転写装置４に記録シートが残っている場合などは、二次転写ニップを解除状態にした後、カム駆動装置２００および二次転写装置４を引き出すことで、記録シートの除去が可能になる。

図１２は、第２適用例を示す概略構成図である。第２適用例は、図１０に示したプリンタ５００のレジストローラ対１４を適用した例を示している。

カム駆動装置２００には、レジストローラ対１４を構成する一方のローラ１４ｂを搭載している。アーム部材２０１ａとアーム部材２０１ｂはローラ１４ｂを回転可能に支持している。カム２０２ａ，２０２ｂが実線位置にある場合は、アーム部材２０１ａ，２０１ｂが最も後退した位置にあるため、ローラ１４ｂも実線で示したようにローラ１４ａから離間した位置にある。なお、ローラ１４ａは、プリンタ５００本体側の所定位置に固定したローラである。カム２０２ａ，２０２ｂを時計方向に回動し、カム２０２ａ，２０２ｂが破線位置に移動した場合は、アーム部材２０１ａ，２０１ｂが最も前進した位置となり、ローラ１４ｂは破線で示したようにローラ１４ａを押圧する。

本例でもレジストローラ対１４がニップ形成した状態でカム駆動装置２００が非通電状態となった場合は、ニップを解除する方向に後退方向トルクがカム２０２ａ，２０２ｂに作用し、第１適用例と同様の効果を得ることができる。なお、本例においてもローラ１４ｂを載せたカム駆動装置２００をプリンタ５００本体に対して引き出し可能に設け、メンテナンス作業等でのアクセス性を高めるようにしてもよい。

図１３は、第３適用例を示す概略構成図であり、画像形成装置としてのインクジェット方式のプリンタに適用した実施形態に基づいて説明する。

プリンタ４００は、インクジェット方式のヘッド４０１を備える。ヘッド４０１には発熱素子方式、ピエゾ素子方式、ＭＥＭＳ素子方式、静電素子方式などいずれも適用可能である。給紙カセット４０２は記録シートＳを格納し、給紙ローラ４０３が記録シートＳを１枚ずつピックアップして給紙カセット４０２から記録シートＳを送り出す。続いて、一対のシート厚さ検出ローラ４０４ａ，４０４ｂは、記録シートＳの1枚の厚さを取得する。

記録シートＳはＬＦローラ４０５およびピンチローラ４０６が形成する搬送ニップによってヘッド４０１の直下に移動する。ＬＦローラ４０５の同軸上にはエンコーダを備えており、ＬＦローラ４０５の回転量を記録シートＳの送り距離換算で検知できる。プラテン４０７は、記録シートＳを下から支持する。第１排紙ローラ４０８は、第１コロ４０９とともにヘッド４０１の下を通過してきた記録シートＳを挟持して搬送する。定着器４１０は、ヘッド４０１が吐出したインクを載せた記録シートＳを加熱する送風ファン４１１を有し、所定温度の温風を記録シートＳに吹き付けて記録シートＳ上のインクを乾かす。

また、定着器４１０は温度センサ（サーミスタ）を備えており、温風温度を検出する。定着器４１０の下流側に設けた第２排紙ローラ４１２は、第２コロ４１３とともに定着器４１０を通過してきた記録シートＳを挟持して搬送する。定着器４１０に対向して設けた排紙プラテン４１４は、プラテン４０７と同様、記録シートＳを下から支持する。このようにして、ヘッド４０１が吐出したインクを定着器４１０で乾かすことができる。

上記構成のプリンタ４００においては、例えば、ＬＦローラ４０５とピンチローラ４０６とを接離可能に構成する場合に、ＬＦローラ４０５またはピンチローラ４０６を上述のカム駆動装置２００に搭載して実装してもよい。または、第１排紙ローラ４０８と第１コロ４０９とを接離可能に構成する場合に、第１排紙ローラ４０８または第１コロ４０９をカム駆動装置２００に搭載して実装してもよい。または、第２排紙ローラ４１２と第２コロ４１３とを接離可能に構成する場合に、第２排紙ローラ４１２または第２コロ４１３をカム駆動装置２００に搭載して実装してもよい。

さらに、カム駆動装置２００は、ローラ対に限らず、ヘッド４０１の上下移動にも適用可能である。ヘッド４０１の上下移動に適用する場合は、ヘッド４０１をカム駆動装置２００のアーム部材２０１ａ，２０１ｂに固定することで上下方向への移動が可能になる。これによりヘッド４０１とプラテン４０７との間隔を広げることが可能になり、ヘッド４０１の下に残存する記録シートＳの取り出し等が行いやすくなる。

以上説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。

第１の態様は、対象部材（例えば図２の対象ユニット３００、図４のローラＲ１等）を支持する支持部材（例えばアーム部材２０１ａ，２０１ｂ）と、前記支持部材を動かすカム部材（例えばカム２０２ａ，２０２ｂ）と、前記カム部材を回転駆動するとともに前記カム部材の姿勢を保持する電動機（例えばモータ２０３ａ，２０３ｂ）と、前記カム部材に対して、前記対象部材が該対象部材と対向する対向部材（例えば図４のローラＲ２等）から後退する方向のトルクを付与する後退方向トルク付与手段（例えば渦巻ばね２１４ａ，２１４ｂ）とを備えることを特徴とするものである。

第２の態様は、第１の態様において、前記支持部材（例えばアーム部材２０１ａ，２０１ｂ）は回動軸（例えば軸Ｘａ，Ｘｂ）を有し、前記支持部材は前記カム部材（例えばカム２０２ａ，２０２ｂ）の回転に伴い前記回動軸を支点に回動して前記対象部材（例えば図２の対象ユニット３００、図４のローラＲ１等）を前記対向部材（例えば図４のローラＲ２等）に対して進退可能とするとともに、前記カム部材を前記回動軸よりも下方位置に設けることを特徴とするものである。

第３の態様は、第１の態様または第２の態様において、前記カム部材（例えばカム２０２ａ，２０２ｂ）の姿勢を保持するために前記電動機（例えばモータ２０３ａ，２０３ｂ）が生成する保持トルクＴ１と、前記後退方向トルク付与手段（例えば渦巻ばね２１４ａ，２１４ｂ）が生成する後退方向トルクＴ２と、非通電状態の前記電動機の駆動軸を回すために必要なディテントトルクＴ３との大小関係が、前記カム部材の回転軸（例えば軸２０８）上においてＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３を満たすことを特徴とするものである。

第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記後退方向トルク付与手段（例えば渦巻ばね２１４ａ，２１４ｂ）は、前記カム部材（例えばカム２０２ａ，２０２ｂ）と前記回転軸（例えば軸２０８）との間に設けた渦巻ばねであることを特徴とするものである。

第５の態様は、第４の態様において、前記後退方向トルクは、前記渦巻ばねの巻き取りによって生成するトルクであることを特徴とするものである。

第６の態様は、第５の態様において、前記渦巻ばねのばねトルクを、前記電動機（例えばモータ２０３ａ，２０３ｂ）の最大トルクと前記カム部材（例えばカム２０２ａ，２０２ｂ）上のディテントトルクとの間に設定することを特徴とするものである。

第７の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれかにおいて、前記後退方向トルク付与手段は、前記カム部材の重心を回転中心からずらしてなる偏重心カム（例えばカム２１５ａ，２１５ｂ）であることを特徴とするものである。

第１の態様乃至第７の態様によれば、電動機が非通電状態となった場合は、カム部材が、支持部材に対する押圧を解除する方向に移動するようになる。そのため、対象部材と対向部材とが押圧した状態で電動機を駆動できなくなった場合でも、対象部材と対向部材との押圧を解除できるようになる。その結果、メンテナンス性を向上したカム駆動装置を提供することができる。

第８の態様は、第４の態様乃至第６の態様のいずれかにおいて、前記カム部材（例えばカム２０２ａ，２０２ｂ）は、前記渦巻ばね（例えば渦巻ばね２１４ａ，２１４ｂ）の渦巻の外側端部（例えば外側端部Ｐ２）が前記カム部材の回転方向（例えば図７（ｂ）の破線矢印で示した方向）へ向くように、前記外側端部を支持する支持部材（例えば支持ピン２１６ａ，２１６ｂ）を備えることを特徴とするものである。

第９の態様は、第８の態様において、前記支持部材（例えば支持ピン２１６ａ，２１６ｂ）は、前記外側端部（例えば外側端部Ｐ２）を差し込むスリット（例えばスリットＳａ，Ｓｂ）を有し、前記スリットの向きが前記カム部材（例えばカム２０２ａ，２０２ｂ）の回転方向（例えば図７（ｂ）の破線矢印で示した方向）と同じ向きとなるように設けられることを特徴とするものである。

第８の態様および第９の態様によれば、渦巻ばねの外側端部の向く方向が常にカム部材の回転方向に向くように支持されるため、ばねの変形が一部に集中しにくくなり、ばねの座屈や塑性変形を防ぐことができる。

第１０の態様は、第４、第５、第６、第８または第９の態様において、前記カム部材（例えばカム２０２ａ，２０２ｂ）は、前記渦巻ばね（例えば渦巻ばね２１４ａ，２１４ｂ）の一部と接し、前記渦巻ばねの座屈を防ぐ座屈防止部材（例えば座屈防止ピン２１７ａ，２１７ｂ）を備えることを特徴とするものである。

第１０の態様によれば、部品精度による渦巻ばねの向きのずれを、より抑制することができる。

２００ カム駆動装置
２０１ａ，２０１ｂ アーム部材
２０２ａ，２０２ｂ カム
２０３ａ，２０３ｂ モータ
２１４ａ，２１４ｂ 渦巻ばね
３００ 対象ユニット

Claims (11)

1. 対象部材を支持する支持部材と、
   前記支持部材を動かすカム部材と、
   前記カム部材を回転駆動するとともに前記カム部材の姿勢を保持する電動機と、
   前記カム部材に対して、前記対象部材が該対象部材と対向する対向部材から後退する方向のトルクを付与する後退方向トルク付与手段と
   を備え、
   前記カム部材の姿勢を保持するために前記電動機が生成する保持トルクＴ１と、前記後退方向トルク付与手段が生成する後退方向トルクＴ２と、非通電状態の前記電動機の駆動軸を回すために必要なディテントトルクＴ３との大小関係が、前記カム部材の回転軸上においてＴ１＞Ｔ２＞Ｔ３を満たすことを特徴とするカム駆動装置。
2. 前記支持部材は回動軸を有し、前記支持部材は前記カム部材の回転に伴い前記回動軸を支点に回動して前記対象部材を前記対向部材に対して進退可能とするとともに、前記カム部材を前記回動軸よりも下方位置に設けることを特徴とする請求項１記載のカム駆動装置。
3. 前記後退方向トルク付与手段は、前記カム部材と前記回転軸との間に設けた渦巻ばねであることを特徴とする請求項１または２記載のカム駆動装置。
4. 前記後退方向トルクは、前記渦巻ばねの巻き取りによって生成するトルクであることを特徴とする請求項３記載のカム駆動装置。
5. 前記渦巻ばねのばねトルクを、前記電動機の最大トルクと前記カム部材上のディテントトルクとの間に設定することを特徴とする請求項３または４記載のカム駆動装置。
6. 前記後退方向トルク付与手段は、前記カム部材の重心を回転中心からずらしてなる偏重心カムであることを特徴とする請求項１または２記載のカム駆動装置。
7. 前記カム部材は、前記渦巻ばねの渦巻の外側端部が前記カム部材の回転方向へ向くように、前記外側端部を支持する支持部材を備えることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載のカム駆動装置。
8. 前記支持部材は、前記外側端部を差し込むスリットを有し、前記スリットの向きが前記カム部材の回転方向と同じ向きとなるように設けられることを特徴とする請求項７記載のカム駆動装置。
9. 前記カム部材は、前記渦巻ばねの一部と接し、前記渦巻ばねの座屈を防ぐ座屈防止部材を備えることを特徴とする請求項３、４、５、７または８に記載のカム駆動装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のカム駆動装置を備えることを特徴とする転写装置。
11. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のカム駆動装置、または請求項１０に記載の転写装置を備えることを特徴とする画像形成装置。