特開 2024-68551 歯車機構、張力制御装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024068551

(43)【公開日】2024-05-20

(54)【発明の名称】歯車機構、張力制御装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   F16H 1/36 20060101AFI20240513BHJP

   B65H 23/182 20060101ALI20240513BHJP

   B65H 23/195 20060101ALI20240513BHJP

   B41J 15/04 20060101ALI20240513BHJP

   B41J 15/16 20060101ALI20240513BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20240513BHJP

【ＦＩ】

F16H1/36

B65H23/182

B65H23/195

B41J15/04

B41J15/16

B41J2/01 305

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022179086

(22)【出願日】2022-11-08

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100186853

【弁理士】

【氏名又は名称】宗像 孝志

(72)【発明者】

【氏名】本多 領

【テーマコード（参考）】

2C056

2C060

3F105

3J027

【Ｆターム（参考）】

2C056EA23

2C056EB11

2C056EB35

2C056EB36

2C056FA10

2C056HA27

2C056HA28

2C056HA29

2C060BA01

2C060CA13

2C060CB03

2C060CB15

3F105AA01

3F105AB03

3F105BA02

3F105CA02

3F105CA06

3J027FA19

3J027FA36

3J027FB25

3J027GB03

3J027GC22

3J027GD04

3J027GD08

3J027GD12

3J027GE12

(57)【要約】

【課題】小型であり、簡易な構成で、ロールメディアの駆動トルクを切り替える歯車機構を提供する。
【解決手段】入力軸に固定された太陽歯車、太陽歯車のピッチ円に接するように配置された少なくとも一つ以上の遊星歯車、遊星歯車のピッチ円に接するように配置された内歯車、遊星歯車を回転自由に保持するキャリア、キャリアに固定された第一歯車、出力軸に固定された第二歯車、第一歯車と第一歯車とを入力側を駆動連結し、第二歯車と出力側とを駆動連結した双方向クラッチ、キャリアと出力軸を連結する第一トルクリミッタ、双方向クラッチの出力側と出力軸を連結する第二トルクリミッタと、を有する歯車機構による。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力軸と出力軸を有する歯車機構であって、
入力軸に固定された太陽歯車と、
前記太陽歯車のピッチ円に接するように配置された少なくとも一つ以上の遊星歯車と、
前記遊星歯車のピッチ円に接するように配置された内歯車と、
前記遊星歯車を回転自由に保持するキャリアと、
前記キャリアに固定された第一歯車と、
前記出力軸に固定された第二歯車と、
前記第一歯車と前記第一歯車とを入力側を駆動連結し、前記第二歯車と出力側とを駆動連結した双方向クラッチと、
前記キャリアと前記出力軸を連結する第一トルクリミッタと、
前記双方向クラッチの出力側と前記出力軸を連結する第二トルクリミッタと、
を有することを特徴とする歯車機構。

【請求項2】

前記双方向クラッチの許容伝達トルクは、前記第一トルクリミッタの第一スリップトルクＴ１及び前記第二トルクリミッタの第二スリップトルクＴ１のいずれよりも大きく、
前記双方向クラッチの空転トルクは、前記第一トルクリミッタの第一スリップトルクＴ１及び前記第二トルクリミッタの第二スリップトルクＴ１のいずれよりも小さい、
請求項１に記載の歯車機構。

【請求項3】

回転軸に取り付けられたロール状媒体を回転させて、当該ロール状媒体から送り出された、又は、巻き取られるシート状の媒体に付与する張力を制御する張力制御装置であって、
出力軸を回転駆動させる駆動源と、
前記回転軸に前記駆動源からのトルクを伝達する入力軸と、
前記出力軸と入力軸の間に介在し、前記駆動源からのトルクを切り替えるトルク切替機構と、を備え、
当該トルク切替機構は、請求項１又は２に記載の歯車機構を含む、
ことを特徴とする張力制御装置。

【請求項4】

請求項３に記載の張力制御装置により張力を付与されたシート状の媒体を搬送する搬送機構と、
当該媒体に液体を吐出する液体吐出機構と、
を備え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、歯車機構、張力制御装置及び画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

連帳のシート状媒体（以下、「媒体」と表記する。）をロール状に巻いたロールメディアから送り出した媒体に画像を形成し、画像が形成された媒体をロールメディアに巻き取るように構成された画像形成装置が知られている。当該画像形成装置がロールメディアから送り出した媒体を所定の方向に搬送するときに、当該媒体に所定の張力（テンション）を付与する必要がある。そこで、画像形成装置が備える搬送装置において、搬送される媒体に張力を適切に付与するための張力制御装置も知られている。

【0003】

張力制御装置における張力の制御は、ロールメディアからの媒体の送り出しや巻き取りができるように保持するロールメディア保持機構において、ロールメディアを回転させるときのトルクを制御することで行うことがある。

【0004】

媒体に張力を付与するためのトルクの制御機構として、摩擦による駆動伝達を用いて減速比を変化させる構成（特許文献１を参照）や、複数のモータの回転数を制御し減速比を可変させてロールメディアの回転軸へ伝達するトルクを可変する構成（特許文献２を参照）が知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の構成のように、摩擦によって駆動トルクを可変させる場合、大きな摩擦力を生じさせる必要がある。その場合、小型の駆動機構では十分な摩擦力を得られない。そこで、摩擦によって駆動トルクを可変させる場合は、駆動機構が大型になる。また、特許文献２に記載の構成のように、複数のモータの回転数を制御する場合、駆動源（モータ）の制御構成が複雑になる。

【0006】

したがって、従来技術によれば、ロールメディアへの張力の付与を制御するために駆動トルクを可変する場合、制御機構の機械的な構成が大型になり、電気的な構成は複雑になる、という課題がある。

【0007】

本発明は、小型であり、簡易な構成で、ロールメディアの駆動トルクを切り替えることができる歯車機構を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、入力軸と出力軸を有する歯車機構であって、入力軸に固定された太陽歯車と、前記太陽歯車のピッチ円に接するように配置された少なくとも一つ以上の遊星歯車と、前記遊星歯車のピッチ円に接するように配置された内歯車と、前記遊星歯車を回転自由に保持するキャリアと、前記キャリアに固定された第一歯車と、前記出力軸に固定された第二歯車と、前記第一歯車と前記第一歯車とを入力側を駆動連結し、前記第二歯車と出力側とを駆動連結した双方向クラッチと、前記キャリアと前記出力軸を連結する第一トルクリミッタと、前記双方向クラッチの出力側と前記出力軸を連結する第二トルクリミッタと、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、小型であり、簡易な構成で、ロールメディアの駆動トルクを切り替えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施形態の概略構成の一部透視斜視図。

【図2】上記画像形成装置を側面方向から示す模式図。

【図3】上記画像形成装置の一部透視平面図。

【図4】上記画像形成装置が備えるロール体保持装置の側面説明図。

【図5】本発明に係る張力制御装置の一実施形態を示す側面断面図。

【図6】本発明に係る歯車機構の一実施形態を示す側面断面図。

【図7】上記歯車機構において入力軸側からのトルク伝達の様子を示す図。

【図8】上記歯車機構において出力軸側からのトルク伝達の様子を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施形態について説明する。まず、本発明に係る被搬送物搬送装置を備える液体吐出装置及び画像形成装置の実施形態であるインクジェットプリンタ１００について、図１から図３を用いて説明する。図１は、インクジェットプリンタ１００の外観を例示する斜視図である。図２は、インクジェットプリンタ１００の側面を示す模式図である。図３は、インクジェットプリンタ１００が備える液体吐出装置としての画像形成部１０４の要部を示す平面図である。

【0012】

図１に示すように、インクジェットプリンタ１００はシリアル型画像形成装置であり、装置本体１０１と、装置本体１０１の下側に配置した給紙装置１０２と、給紙装置１０２とは対向する位置に配置される巻取装置１０３と、を備える。

【0013】

図１に示すインクジェットプリンタ１００において、給紙装置１０２は、装置本体１０１と別体である。そして給紙装置１０２の装置本体１０１に対する配置は、図１に示すように、装置本体１０１の下側でもよいし、横側でもよい。なお、装置本体１０１と給紙装置が図２に示すように、一体に構成されてもよい。巻取装置１０３は、給紙装置１０２と同様であって、装置本体１０１に供給された後の媒体を巻き取ることができるように配置されればよい。したがって、図１や図２に示すように、給紙装置１０２と巻取装置１０３は、装置本体１０１を挟んで対向する位置にあればよい。

【0014】

なお、給紙装置１０２及び巻取装置１０３のいずれも、本発明に係る被搬送物搬送装置の実施形態に相当する。したがって、給紙装置１０２及び巻取装置１０３のいずれも、本発明に係る張力制御装置を含む。

【0015】

図２に示す装置本体１０１には、内部に、媒体を芯部材の外周に巻き付けたロール紙１１２を給紙する媒体供給装置としての給紙装置１０２と、ロール紙１１２を巻き取る媒体巻取装置としての巻取装置１０３と、ロール紙１１２に画像を形成する画像形成部１０４とが配置されている。

【0016】

画像形成部１０４は、両側板に掛け渡されたガイド部材であるガイドロッド１及びガイドステー２に支持されたキャリッジ５が図３における矢印Ａ方向（主走査方向、キャリッジ移動方向）に移動可能に構成されている。

【0017】

画像形成部１０４は、図３に示すように、主走査方向の一方側にはキャリッジ５を往復移動させる駆動源である主走査モータ８が配置されている。この主走査モータ８によって回転駆動される駆動プーリ９と主走査方向の他方側に配置された従動プーリ１０との間にタイミングベルト１１が掛け回されている。このタイミングベルト１１にキャリッジ５のベルト保持部が固定され、主走査モータ８を駆動することによってキャリッジ５を主走査方向に往復移動させる。

【0018】

キャリッジ５には、媒体に液体を吐出して画像を形成されるための液体吐出機構としての液体吐出ヘッドと、液体吐出ヘッドに液体を供給するヘッドタンクとを一体にした複数の記録ヘッド６ａ～６ｄを搭載している。以下の記載において、複数の記録ヘッド６ａ～６ｄの個々の区別をしないときは、単に「記録ヘッド６」と記載する。

【0019】

ここで、記録ヘッド６ａと記録ヘッド６ｂ～６ｄは主走査方向と直交する方向である副走査方向（矢印Ｂ方向）に１ヘッド分（１ノズル列分）位置をずらして配置されている。また、記録ヘッド６は、液滴を吐出する複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、滴吐出方向を下方に向けて搭載している。

【0020】

また、記録ヘッド６ａ～６ｄはいずれも２列のノズル列を有している。そして、記録ヘッド６ａ、６ｂからは、いずれのノズル列からも同色である黒色の液滴が吐出される。また、記録ヘッド６ｃからは、一方のノズル列からシアン（Ｃ）の液滴が吐出され、他方のノズル列は未使用ノズル列としている。さらに、記録ヘッド６ｄは、一方のノズル列からイエロー（Ｙ）の液滴が吐出され、他方のノズル列からはマゼンタ（Ｍ）の液滴が吐出される。

【0021】

これにより、モノクロ画像については記録ヘッド６ａ、６ｂを使用して１回のスキャン動作（１回の主走査）で２ヘッド分の幅で画像を形成でき、カラー画像については例えば記録ヘッド６ｂ～６ｄを使用して形成することができる。なお、ヘッド構成はこれに限るものではなく、複数の記録ヘッドを主走査方向に全て並べて配置するものでもよい。

【0022】

また、キャリッジ５の移動方向に沿ってエンコーダシート１２が配置され、キャリッジ５にはエンコーダシート１２を読取るエンコーダセンサ１３が設けられている。これらのエンコーダシート１２及びエンコーダセンサ１３によってリニアエンコーダ１４を構成し、リニアエンコーダ１４の出力からキャリッジ５の位置及び速度を検出する。

【0023】

キャリッジ５の主走査領域のうち、記録領域では、給紙装置１０２からロール紙１１２が給送され、搬送手段１５（図２参照）によってキャリッジ５の主走査方向と直交する方向（副走査方向、用紙搬送方向：図３における矢印Ｂ方向）に間欠的に搬送される。図１に示すように、記録ヘッド６のヘッドタンクには、装置本体１０１に交換可能に装着されるメインタンクであるインクカートリッジ６０から供給チューブを介して各色のインクが供給される。また、キャリッジ５の主走査方向の一方側には、搬送ガイド部材１８の側方に記録ヘッド６の維持回復を行う維持回復機構８０が配置されている（図１参照）。

【0024】

また、図２に示すように、搬送手段１５は、給紙装置１０２から給紙されるロール状媒体であるロール紙１１２を搬送する搬送ローラ１６及び搬送ローラ１６に対向配置した加圧ローラ１７を有する。搬送ローラ１６と加圧ローラ１７が搬送部材に相当する。そして、搬送ローラ１６の下流側に、複数の吸引穴が形成された搬送ガイド部材１８と、搬送ガイド部材１８の吸引穴から吸引を行う吸引手段としての吸引ファン１９とを有する。

【0025】

この搬送手段１５の下流側には、記録ヘッド６で画像が形成されたロール紙１１２を所定の長さで切断する切断手段としてのカッタが配置されている。

【0026】

給紙装置１０２に搭載されるロール紙１１２は、芯部材である紙管などの中空軸１１４に長尺のロール状媒体であるシート１２０（これが上記における「連長のシート状媒体としてのロールメディア」に相当する。）をロール状に巻き付けたものである。本実施形態では、ロール紙１１２として、ロール紙１１２の終端を糊付けなどの接着で中空軸１１４に固定したもの、又はロール紙１１２の終端を中空軸１１４に接着していない非固定のものも装着可能である。

【0027】

すでに示した図２に示すように、装置本体１０１側には、ガイド部材１３０と、排紙ガイド部材１３１が配置されている。ガイド部材１３０は、給紙装置１０２から引き出されるロール紙１１２をガイドする。排紙ガイド部材１３１は、ガイド部材１３０と搬送ガイド部材１８の下流で吸引後のロール紙１１２をガイドする。

【0028】

巻取装置１０３は、芯部材である紙管などの中空軸１１５を有している。ロール紙１１２の先端が中空軸１１５にテープなどで接着させている。

【0029】

このように構成されたインクジェットプリンタ１００において、画像形成処理を実行しているには、キャリッジ５を主走査方向に移動し、給紙装置１０２から給送されるロール紙１１２を、搬送手段１５によって間欠的に送られる。そして、記録ヘッド６を画像情報（印字情報）に応じて駆動して液滴を吐出させることによって、ロール紙１１２上に所要の画像が形成される。この画像が形成されたロール紙１１２は、排紙ガイド部材１３１に案内されて、巻取装置１０３内の中空軸１１５に巻き取られる。搬送ローラ１６上のロール紙１１２は給紙装置１０２側、巻取装置１０３側それぞれからテンションが加えられながら搬送される。そのそれぞれのテンションが搬送精度に影響を与える。

【0030】

［搬送装置の実施形態］
次に、本発明に係る搬送装置の実施形態としてのロール体保持装置２０について説明する。図４は、ロール体保持装置２０の全体像を例示する側面図である。なお、ロール体保持装置２０は、図１に例示したように、ロール紙１１２の両方の側端部分を保持するように構成されているものである。したがって、一対として対向配置されることでロール体保持装置２０が構成される。

【0031】

ロール体保持装置２０は、駆動力を付与する駆動源を備えるものと、従動するものによるが、一対で構成されている。以下の説明では、ロール体保持装置２０の一方のみを示しながら、その構造及び動作を説明する。同様の構成のものがロール紙１１２の両方の側端部分を保持する位置に配置されることで、ロール紙１１２を搬送機構としての搬送手段１５によって送り出して搬送することができるように構成されている。

【0032】

図４に示すように、ロール体保持装置２０は、側面視外観が略四角柱状の箱体であって、その筐体の外壁面の一部、ロール紙１１２の部分に対向する壁面には、巻芯保持部材２２が設けられている。ロール体保持装置２０は、複数のスライダ（図示せず）と、ロックレバー２７と、を備える。ロール体保持装置２０は、筐体の底面に設けられているスライダを介して、ガイド部材としてガイドレール２４に一方向のみに摺動可能に保持されている。ガイドレール２４は、図１に示したように、給紙装置１０２及び巻取装置１０３の一部を構成し、ロール体保持装置２０を、図１の矢印Ａ方向と平行の方向に沿って移動可能に保持する。

【0033】

巻芯保持部材２２は、ロール紙１１２の両端において中空軸内に嵌入される。巻芯保持部材が嵌入されたロール紙１１２は、ロール体保持装置２０によって回転可能な状態で保持される。ロール紙１１２が回転するとき巻芯保持部材２２も、その軸心を回転中心として回転する。

【0034】

ロックレバー２７は、スライダによってガイドレール２４に保持されているロール体保持装置２０の移動を規制する移動規制部材である。ロックレバー２７が操作されると、スライダがガイドレール２４の溝の内壁に押圧されない状態から内壁に押圧される状態に遷移する。スライダと内壁との摩擦により、ロール体保持装置２０の移動が規制される。

【0035】

なお、ロール体保持装置２０は、ロックレバー２７の操作を逆にすることで、スライダが内壁に押圧される状態から開放されて摩擦が無くなり、ガイドレール２４に沿った移動が可能になる。なお、ロックレバー２７は、巻芯保持部材２２が設けられている面の反対面に設けられている。すなわち、ロックレバー２７は、ロール紙１１２が保持される側の反対側であって、ユーザが操作しやすい側に配置されている。

【0036】

ガイドレール２４は、図１に示す給紙装置１０２及び巻取装置１０３に含まれる構成であって、給紙装置１０２に固定される中空軸１１４及び巻取装置１０３に固定される中空軸１１５の長手方向に沿って配置されている。ガイドレール２４は、ロール紙１１２の幅寸法よりも長尺であって、給紙装置１０２及び巻取装置１０３の底面を連結する位置に設けられる。

【0037】

ロール体保持装置２０を用いてロール紙１１２を固定するときは、給紙装置１０２が備える一方のロール体保持装置２０にロール紙１１２の中空部分としての中空軸１１４の一方の側端部分を保持させる。そして、中空軸１１４の一方の側端部分にもう一方のロール体保持装置２０を保持可能位置に移動させて、ロックレバー２７を操作してロール紙１１２の幅方向Ｗの位置を固定する。このとき、ロール紙１１２の軸心位置を固定するようにロール体保持装置２０を移動して固定することができるので、簡易な操作によってロール紙１１２の軸芯位置を固定し保持することができる。

【0038】

［張力制御装置の実施形態］
次に、張力制御装置の実施形態としての駆動機構２１の詳細について説明する。すでに説明したとおり、駆動機構２１はロール体保持装置２０に含まれる構成の一部に相当する。図５は、ロール体保持装置２０が備える駆動機構２１の構成を概略的に示した構成図である。

【0039】

図５に示すように、駆動機構２１は、巻芯保持部材２２を端部に固定した巻芯回転軸２０８を支持する第一面板２０１と第二面板２０２を筐体の一部に含む構成を有する。巻芯回転軸２０８は、第一面板２０１と第二面板２０２を貫くように配置されていて、ベアリングを介して第一面板２０１と第二面板２０２によって回転可能に支持されている。

【0040】

駆動機構２１は、第一面板２０１と第二面板２０２に囲まれた空間に設けられた歯車機構としての遊星歯車機構２００と、遊星歯車機構２００を介して巻芯保持部材２２に回転駆動力を伝達するための構造と、遊星歯車機構２００に回転駆動力を与える駆動源としてのモータ２０３と、備えている。

【0041】

モータ２０３の駆動軸には、第一駆動ギヤ２０４が固定されている。第一駆動ギヤ２０４は駆動軸の回転によって回転する。

【0042】

遊星歯車機構２００は、出力軸２３０と入力軸２２０の間に位置し、出力軸２３０には第二駆動ギヤ２０５が固定されている。第二駆動ギヤ２０５は、第一駆動ギヤ２０４と噛み合っている。すなわち、出力軸２３０はモータ２０３の駆動によって回転する軸である。

【0043】

また、遊星歯車機構２００の入力軸２２０には、第三駆動ギヤ２０６が固定されている。第三駆動ギヤ２０６は、巻芯回転軸２０８に固定されている第四駆動ギヤ２０７と噛み合っている。すなわち、モータ２０３の駆動軸の回転が遊星歯車機構２００を介して巻芯回転軸２０８へ伝達し、巻芯保持部材２２を回転させる。

【0044】

駆動機構２１において、モータ２０３の駆動力（回転力）は、遊星歯車機構２００を介して巻芯回転軸２０８へと伝達される。この構成において、複数の歯車の組み合わせを例示したが、当該伝達機構の構成を歯車で構成することに限定することはなく、ベルトなどを用いて接続する構成でもよい。

【0045】

したがって、駆動機構２１を介して巻芯保持部材２２はモータ２０３の駆動力によって回転するように構成されているので、シート１２０の送り出しや巻き取りを行うときのトルクは、駆動機構２１が備える遊星歯車機構２００によって制御される。

【0046】

駆動機構２１において巻芯保持部材２２に伝達されるトルクを制御することで、シート１２０の送り出し側や、巻き取り側の張力を制御することができる。

【0047】

［歯車機構の実施形態］
次に、本発明に係る歯車機構の実施形態としての遊星歯車機構２００の詳細について、図６から図８を用いて説明する。図６は、遊星歯車機構２００側面断面図である。遊星歯車機構２００は、入力軸２２０と出力軸２３０を有する。図５に示したように、出力軸２３０は、駆動源としてのモータ２０３に接続している。そして、入力軸２２０は、巻芯保持部材２２に接続している。これによって、モータ２０３からの駆動力が遊星歯車機構２００を介して入力軸２２０へと伝達し、巻芯保持部材２２を回転させる。

【0048】

遊星歯車機構２００は、入力軸２２０からの駆動、出力軸２３０からの駆動で駆動トルクを切り替えるトルク切替機構に相当する。

【0049】

入力軸２２０には、太陽歯車２２１が固定されている。太陽歯車２２１は、入力軸２２０に対して相対的な回転（相対回転）ができないように固定されている。また、太陽歯車２２１は、入力軸２２０と同軸になるように配置されている。

【0050】

太陽歯車２２１の周囲には、遊星歯車２２２が配置されている。遊星歯車２２２の外側には、内歯車２２３が配置されている。内歯車２２３は、ハウジング２２８に固定される。遊星歯車２２２は、遊星歯車２２２のピッチ円が太陽歯車２２１のピッチ円に接するように少なくとも一つ以上配置される。そして、内歯車２２３は、内歯車２２３のピッチ円と遊星歯車２２２のピッチ円が接するように配置される。したがって、入力軸２２０が回転したときの回転力によって、太陽歯車２２１と内歯車２２３との間に配置されている遊星歯車２２２が、入力軸２２０の周囲（太陽歯車２２１の周囲）を自転しながら、回転移動（公転）する。

【0051】

遊星歯車２２２は、キャリア軸２３１に対して回転自由に保持されている。キャリア軸２３１は、遊星キャリアであるキャリア２３２に設けられている。すなわち、キャリア軸２３１に対して相対回転できる状態（相対回転可能）の遊星歯車２２２が、入力軸２２０の回転によって公転すると、キャリア２３２は回転する。

【0052】

キャリア２３２は、第一トルクリミッタ２３３を介して、出力軸２３０に保持されている。そして、キャリア２３２の第一トルクリミッタ２３３が配置されている側の反対側には、第一歯車２３４が固定されている。

【0053】

第一歯車２３４は、キャリア２３２と相対回転ができない状態（相対回転不可）で固定されている。そして、第一歯車２３４は、出力軸２３０には接触していない。なお、入力軸２２０と出力軸２３０の回転軸の軸芯は同芯である。

【0054】

出力軸２３０において第一歯車２３４と離間した位置に、第二歯車２３５が固定されている。第二歯車２３５は、出力軸２３０と相対回転不可であるように固定されている。すなわち、第二歯車２３５が回転すると出力軸２３０が回転し、出力軸２３０が回転する第二歯車２３５が回転する。

【0055】

そして、第一歯車２３４と第二歯車２３５との間に、出力軸２３０の軸方向と平行する軸を有する双方向クラッチ２１０が配置されている。双方向クラッチ２１０の一方の軸には、入力側歯車２１１が相対回転不可であるように固定されていて、他方の軸には、出力側歯車２１２が相対回転不可であるように固定されている。

【0056】

キャリア２３２に固定されている第一歯車２３４は、双方向クラッチ２１０の入力側歯車２１１と連結される。また、出力軸２３０に固定されている第二歯車２３５は、双方向クラッチ２１０の出力側歯車２１２と連結される。第一歯車２３４が回転すると入力側歯車２１１が回転する。第二歯車２３５が回転すると出力側歯車２１２が回転する。

【0057】

双方向クラッチ２１０は、入力側歯車２１１の回転によって出力側歯車２１２が回転するように構成されている。そして双方向クラッチ２１０は、出力側歯車２１２の回転によって入力側歯車２１１が回転しない（空転する）ように構成されている。すなわち、入力側歯車２１１にトルクが加えられた結果、その入力側歯車２１１による回転によって出力側歯車２１２が回転する。しかし、出力側歯車２１２にトルクが加えられて回転しても、その出力側歯車２１２の回転によって入力側歯車２１１が回転しないように構成されている。

【0058】

双方向クラッチ２１０の入力側歯車２１１と出力側歯車２１２、及び第一歯車２３４と第二歯車２３５の歯数は、キャリア２３２の回転方向と回転数が、出力軸２３０の回転方向と回転数と同じになるように設定する。

【0059】

第二トルクリミッタ２３６の外輪は第二歯車２３５に固定される。そして、第二トルクリミッタ２３６の内輪は出力軸２３０に固定される。

【0060】

以上の構成を備える遊星歯車機構２００において、入力軸２２０から出力軸２３０へと回転力が伝達される様子を、図７の駆動力伝達図を用いて説明する。回転力Ｔｆによって入力軸２２０が回転したとき、すなわち、入力軸２２０に回転力Ｔｆが加わったとき、そのトルクによって太陽歯車２２１が回転し、その回転によって遊星歯車２２２が回転する。その結果、キャリア軸２３１が回転力Ｔｆからのトルクの伝達により入力軸２２０の同心円上を回動し、これによってキャリア２３２が回転する。この回転が第一歯車２３４と入力側歯車２１１を介して双方向クラッチ２１０へと伝達する。

【0061】

双方向クラッチ２１０は、入力側歯車２１１の回転を出力側歯車２１２に伝達するので、回転力Ｔｆによる回転は出力側歯車２１２へと伝達し、第二歯車２３５を回転させる。

【0062】

第二歯車２３５の回転は、第二トルクリミッタ２３６を介して出力軸２３０へと伝達される。

【0063】

ここで、第二トルクリミッタ２３６のスリップトルク、すなわち、第二トルクリミッタ２３６の外輪に加わったトルクが内輪側（出力軸２３０）へと伝達される上限のトルクを「第二スリップトルクＴ２」とする。

【0064】

双方向クラッチ２１０の入力側歯車２１１の回転におけるトルクは、最大で「許容伝達トルクＴａ」に相当するトルクまでが出力側歯車２１２に伝達される。したがって、図７に示すように、回転力Ｔｆによって入力側歯車２１１が回転するトルクが「許容伝達トルクＴａ」であるとき、許容伝達トルクＴａ同じ値のトルクである。

【0065】

第二トルクリミッタ２３６のスリップトルクである「第二スリップトルクＴ２」と、双方向クラッチ２１０の「許容伝達トルクＴａ」の関係に着目すると、いずれか値が小さい方において、スリップが発生する。つまり、「第二スリップトルクＴ２＜許容伝達トルクＴａ」の場合、第二トルクリミッタ２３６はスリップする。

【0066】

そこで、「第二スリップトルクＴ２＜許容伝達トルクＴａ」となるように、それぞれの値を設定することで、第二トルクリミッタ２３６のスリップトルク（第二スリップトルクＴ２）と同じ値のトルクが出力軸２３０へと伝達されることになる。これが駆動力Ｔｍとなる。

【0067】

以上のとおり、入力軸２２０から伝達された回転力Ｔｆが出力軸２３０に伝達される上限（リミット）は、第二トルクリミッタ２３６のスリップトルクとしての「第二スリップトルクＴ２」と、第二トルクリミッタ２３６から入力軸２２０までの減速比としての「次第一減速比」との掛け算によって決まることになる。この掛け算によって得られる値に基づいて、入力軸２２０に伝達された回転力Ｔｆは、出力軸２３０において駆動力Ｔｍとして出力される。

【0068】

そして、双方向クラッチ２１０を介した遊星歯車機構２００を用いることで、入力軸２２０の回転方向と出力軸２３０の回転方向は同方向であって、かつ、回転数も同じになる。また、出力軸２３０の回転とキャリア２３２の回転を同じとすることで第一トルクリミッタ２３３をスリップさせないようにできるので、不要な負荷による駆動力の消費を防ぐことができる。

【0069】

以上のように遊星歯車機構２００によれば、入力軸２２０からの駆動、出力軸２３０からの駆動で駆動トルクを切り替えることができる。

【0070】

次に、遊星歯車機構２００において、出力軸２３０から入力軸２２０へと回転力が伝達される様子を、図８の駆動力伝達図を用いて説明する。回転力Ｔｆによって出力軸２３０が回転したとき、すなわち、出力軸２３０に回転力Ｔｆが加わったとき、その回転力Ｔｆは、出力軸２３０から第一トルクリミッタ２３３を介してキャリア２３２を回転させる。この回転によって、キャリア軸２３１が入力軸２２０の同心円上に回動して遊星歯車２２２が回転する。この回転のトルクによって太陽歯車２２１が回転して入力軸２２０が回転する。

【0071】

この場合、出力軸２３０に加えられた回転力Ｔｆによるトルクが第二歯車２３５を介して出力側歯車２１２へと伝達するが、双方向クラッチ２１０の出力側への伝達になるので、第二歯車２３５は双方向クラッチ２１０の空転トルクＴｂで空転するため、第二トルクリミッタ２３６におけるスリップはなくなり負荷は発生しない。

【0072】

出力軸２３０に加わった回転力Ｔｆのトルクは、第一トルクリミッタ２３３から入力軸２２０に対して伝達されることになる。つまり回転力Ｔｆは、第一トルクリミッタ２３３のスリップトルクとしての「第一スリップトルクＴ１」と、第一トルクリミッタ２３３から入力軸２２０までの減速比としての「入力側減速比」との掛け算によって決まることになる。この掛け算によって得られる値に基づいて、出力軸２３０に伝達された回転力Ｔｆは、入力軸２２０において駆動力Ｔｍとして出力される。

【0073】

ただし空転トルクＴｂは第二トルクリミッタ２３６の第二スリップトルクＴ２よりも小さく設定する必要がある。

【0074】

以上説明したように、第一トルクリミッタ２３３、第二トルクリミッタ２３６で必要なトルクそれぞれ設定することで、遊星歯車機構２００を用いたトルクの切り替えを行うことができる。

【0075】

本実施形態に係る遊星歯車機構２００によれば、歯車による駆動構成であるためレイアウトが大型になることなく一つの駆動源（モータ２０３）のみの駆動で構成できる。

【0076】

なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0077】

２２ ：巻芯保持部材
２００ ：遊星歯車機構
２０１ ：第一面板
２０２ ：第二面板
２０３ ：モータ
２０４ ：第一駆動ギヤ
２０５ ：第二駆動ギヤ
２０６ ：第三駆動ギヤ
２０７ ：第四駆動ギヤ
２０８ ：巻芯回転軸
２１０ ：双方向クラッチ
２１１ ：入力側歯車
２１２ ：出力側歯車
２２０ ：入力軸
２２１ ：太陽歯車
２２２ ：遊星歯車
２２３ ：内歯車
２２８ ：ハウジング
２３０ ：出力軸
２３１ ：キャリア軸
２３２ ：キャリア
２３３ ：第一トルクリミッタ
２３４ ：第一歯車
２３５ ：第二歯車
２３６ ：第二トルクリミッタ

【先行技術文献】

【特許文献】

【0078】

【特許文献1】特開２０１９－１６３１１６号

【特許文献2】特開２０２１－１５７１２２号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】