JP4711669B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機やレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）の如き画像形成装置に関する。

一方向に回転される感光ドラムの外周囲に帯電器、露光手段、現像器および転写帯電器を設け、上記帯電器によって感光ドラムの外周全体を一様に帯電したのち、露光手段により画像情報に基づく画像光を露光して静電潜像を形成し、現像器からその静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成し、そのトナー像を転写帯電器によって感光ドラムの周速と同速度で搬送される転写材上に転写するようにした画像形成装置は従来から知られている。

単色の画像形成装置においては、感光ドラム、帯電器、露光手段、現像器および転写帯電器から成る１組の画像形成ユニットによって画像を形成し、一方、フルカラーの画像形成装置においては、４組の画像形成ユニットを転写材の搬送方向にタンデムに配置し、それぞれの画像形成ユニットによってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成し、これらのトナー像を転写材上に転写してカラー画像を形成するようにしている。

単色およびフルカラーの画像形成装置においては、感光ドラムの回転によって画像を形成するため、感光ドラムの１回転中における回転速度にムラがあると、露光手段による露光時に感光ドラム上の静電潜像に伸縮が生じると共に、転写材に対するトナー像の転写時に画像に伸縮が生じ、これ等が一体となって画像ムラを生じさせ、高品質の画像を形成することができない。したがって、感光ドラムは常に等速度で回転させる必要がある。

感光ドラムの駆動に際し、その感光ドラムのドラム軸にモータの回転軸を直結し、上記モータの駆動によって感光ドラムを回転させるようにしたものが知られているが、感光ドラムの支持およびモータの取付けに際して誤差が生じるため、感光ドラムのドラム軸とモータの回転軸とを同一軸上に配置することはきわめて困難であり、上記ドラム軸と回転軸の相互間に芯ずれや傾きが生じた場合に感光ドラムを一定の速度で回転させることができず、品質の高い画像を形成することができない。

そのような問題点を解決するため、特許文献１に記載された画像形成装置においては、感光ドラムのドラム軸とモータの回転軸とを自在継手で連結し、かつ、感光ドラムの露光位置と転写位置を１８０°の位置に配置して、感光ドラムの回転速度ムラによる画像の伸縮を感光ドラム上の露光位置と転写位置における画像の伸縮により相殺し、転写材上での画像の伸縮を防止するようにしている。
特開平５−３４１５８９号公報

ところで、上記特許文献１に記載された画像形成装置においては、自在継手が不等速形の自在継手であるため、感光ドラムを等速度で回転させることができず、感光ドラムの露光位置と転写位置を１８０°の位置としたとしても、組立て誤差や感光ドラムの傾き、撓み等で１８０°の位置にずれが生じて画像の伸縮を完全に相殺することができず、品質の高い画像を形成することができない。

また、上記不等速形自在継手を用いた画像形成装置においては、自在継手がドラム軸とモータの回転軸とが相対的に傾きのある場合には使用可能であるが、上記両軸にずれがあってほぼ平行に配置されている場合には、ドラム軸とモータの回転軸の対向部間に中間軸を設け、その中間軸とドラム軸との間、および中間軸とモータの回転軸の間に自在継手を組込む必要が生じ、ドラム軸とモータの回転軸の間が長くなると共に、２個の自在継手が必要であるため、コストが高くなるという問題が生じる。

この発明の課題は、平行に配置された感光ドラムのドラム軸とモータの回転軸の相互間に軸心にずれがある場合でも、モータの回転軸の回転を感光ドラムに常に等速度で伝達し得るようにして高品質の画像を形成することができるようにした画像形成装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、感光ドラムと、その感光ドラムを回転駆動する駆動手段と、前記感光ドラム上に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光ドラム上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光ドラムの周速と同速度で搬送される転写材上に前記トナー像を転写する転写手段とから成り、前記感光ドラムのドラム軸と駆動手段の駆動軸とを軸継手で連結した画像形成装置において、前記軸継手が、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の開口端が向き合うように対向配置された２個の外輪と、各外輪の環状空間内に挿入されるケージ部を両端に有する継手部材とを有し、前記各外輪の環状空間内における外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成し、各トラック溝に沿って転動可能なボールを前記継手部材の各ケージ部で保持した等速ジョイントから成る構成を採用したのである。

ここで、等速ジョイントの外輪を合成樹脂の成形品とすることによって、等速ジョイントを無潤滑化することができると共に、等速ジョイントの軽量化を図ることができる。

また、等速ジョイントの継手部材を合成樹脂の成形品とすることによって、等速ジョイントのより軽量化を図ることができる。

合成樹脂として射出成形可能な合成樹脂とすることにより、外輪およびケージを容易に成形することができる。また、潤滑性樹脂を採用することによって、ボール転動面の潤滑性をより高めることができるため、動作音のより小さい等速ジョイントを得ることができる。

さらに、等速ジョイントのボールに予圧を付与することによって、周方向ガタのない等速性に優れた等速ジョイントを得ることができ、駆動手段の作動によって、感光ドラムをより効果的に等速回転させることができる。

また、等速ジョイントの外輪を隣接するトラック溝間で分割し、トラック溝を有する３つの弾性片を形成することにより、等速ジョイントに過大なトルクが負荷されると、各弾性片が外輪の径方向に弾性変形して外輪とケージの相互間で回転トルクの伝達を遮断することができる。このため、等速ジョイントにトルクリミッタとしての機能を付加することができ、破損することが少ない等速ジョイントを得ることができる。

上記のように、感光ドラムのドラム軸と駆動手段の駆動軸とを２個の外輪を有する等速ジョイントで連結したことにより、上記駆動手段の駆動軸と感光ドラムのドラム軸の相互に芯ずれや傾きがあっても、あるいは上記両軸にずれがあってほぼ平行に配置されている場合においても感光ドラムを速度ムラを発生させずに等速回転させることができる。

このため、露光手段によって形成される静電潜像に伸縮が生じたり、感光ドラム上のトナー像が転写材に転写される際に画像に伸縮が生じるのを防止することができ、きわめて高品質の画像を形成することができる。

また、等速ジョイントの外輪およびケージが金属から成る場合はグリース潤滑を必要とし、画像形成装置のメンテナンスが困難であって、グリースの漏洩により転写材が汚される懸念があるが、上記外輪およびケージを合成樹脂の成形品としたことにより、グリース潤滑を不要とすることができる。その結果、画像形成装置のメンテナンスの容易化を図ることができると共に、転写材が汚されるという不都合の発生を皆無とすることができる。

また、トルク伝達時の動作音の小さな画像形成装置を得ることができる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は単色の画像形成装置を示す。この画像形成装置は、感光ドラム１を有している。感光ドラム１は、図２に示す駆動手段としての駆動モータ２によって図１の矢印で示す方向に回転され、その感光ドラム１の周囲に、帯電器３、露光手段４、現像手段としての現像器５、転写手段としての転写帯電器６およびクリーニング器７が感光ドラム１の回転方向に順に設けられている。

上記の構成から成る画像形成装置は、感光ドラム１の回転時に帯電器３によって感光ドラム１の外周全体を一様に帯電したのち、露光手段４により画像情報に基づく画像光を露光して静電潜像を形成し、現像器５からその静電潜像上にトナーを供給してトナー像を形成し、そのトナー像を転写帯電器６により感光ドラム１の周速と同速度で搬送される転写材Ａ上に転写して、転写材Ａに画像を形成するようにしている。また、転写後、感光ドラム１の周面に残る残留トナーをクリーニング器７によって取り除くようにしている。

図２に示すように、感光ドラム１は、両端にドラム軸１ａを有し、そのドラム軸１ａが一対のサイドフレーム８に軸受９を介して回転自在に支持され、一方、感光ドラム１を回転駆動する駆動モータ２はケーシング１０に取付けられて感光ドラム１と軸方向で対向する配置とされている。

駆動モータ２の駆動軸としての回転軸２ａと感光ドラム１のドラム軸１ａとは等速ジョイントＣＶＪを介して連結されている。

図３および図４に示すように、等速ジョイントＣＶＪは、２個の外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ と、その外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ 間に設けられた継手部材Ｊと、その継手部材Ｊと外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ の相互間で回転トルクを伝達するボールＢとから成る。

外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ は、一端が開口するカップ部１１を有し、そのカップ部１１の閉塞端に接続軸１２が一体に設けられている。また、カップ部１１内には中心軸上にガイド軸１３が設けられ、そのガイド軸１３とカップ部１１間に環状空間１４が形成され、上記環状空間１４の外壁面を形成するカップ部１１の内周面と環状空間１４の内壁面を形成するガイド軸１３の外周面に軸方向に延びる３本のトラック溝１５、１６が周方向に１２０°の間隔をおいて設けられている。

なお、実施の形態では、環状空間１４の外壁面と内壁面のそれぞれにトラック溝１５、１６を形成したが、上記外壁面と内壁面の一方にトラック溝を設けるようにしてもよい。

上記２個の外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ は、カップ部１１の開口端が向き合うよう対向配置され、そのカップ部１１間に前記継手部材Ｊが組込まれている。

継手部材Ｊは、外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ の環状空間１４内に挿入されるケージ部２１を両端に有し、そのケージ部２１は外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ の開口部に取付けられた止め輪１７によって抜け止めされている。ケージ部２１には各外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ のトラック溝１５、１６のそれぞれに対応してポケット２２が形成され、各ポケット２２内に前記ボールＢが組込まれている。ボールＢのそれぞれは、各トラック溝１５、１６に沿って転動自在とされている。

上記のように、対向配置された２個の外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ のトラック溝１５、１６に沿って転動可能なボールＢを外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ 間に組込まれた継手部材Ｊのケージ部２１で保持することにより、２個の外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ の相互に軸心にずれがあると、継手部材Ｊが傾斜して上記軸心のずれを吸収し、２個の外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ の相互間で等速度でトルク伝達することができる等速ジョイントＣＶＪを得ることができる。

したがって、一方の外輪の接続軸１２を駆動モータ２の回転軸２ａに、他方の外輪の接続軸２を感光ドラム１のドラム軸１ａに接続することにより、回転軸２ａとドラム軸１ａの相互に軸心にずれがある場合でも駆動モータ２の回転を感光ドラム１に等速度で伝達することができる。

外輪ＯＲ_１、ＯＲ_２および継手部材Ｊは合成樹脂の成形品から成って、その継手部材Ｊの両ゲージ部２１、２１は一体品となっている。合成樹脂としては射出成形可能な合成樹脂が望ましい。射出成形可能な樹脂であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。

射出成形可能な樹脂には結晶性樹脂、非結晶性樹脂があり、いずれの樹脂を使用してもよいが、非結晶性樹脂は靱性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合急激な破壊が生じるため、結晶性樹脂を用いるのが好ましい。

好ましい合成樹脂として、潤滑特性の高い合成樹脂、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ナイロン樹脂、ＰＦＡやＦＥＰ、ＥＴＦＥ等の射出成形可能なフッ素樹脂、射出成形可能なポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド樹脂等を挙げることができる。

これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。あるいは、上記以外の潤滑特性の低い合成樹脂に上記の合成樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。

また、潤滑特性の低い合成樹脂であっても、固体潤滑剤や潤滑油を添加することで潤滑特性を高めることにより使用可能である。

固体潤滑剤として、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二流化モリブデン等を挙げることができる。

また、合成樹脂にガラス繊維、炭素繊維、各種鉱物性繊維（ウィスカー）を配合して強度を高めてもよく、固体潤滑剤等と併用してもよい。

最も使用に適した材料は、ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫである。ナイロン樹脂はナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、分子鎖中に芳香族環を有する半芳香族ナイロン等のいずれでもよい。ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳは、耐熱性、潤滑性に優れて比較的安価であるため、コストパフォーマンスの優れた等速ジョイントを得ることができる。

また、ＰＥＥＫは補強材や潤滑剤を配合しなくても機械的強度や潤滑性に優れるため、高機能な等速ジョイントを得ることができる。

さらに、外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ および継手部材Ｊを合成樹脂の成形品とすることによって、軽量であって、トルク伝達時の動作音の小さな等速ジョイントを得ることができると共に、グリース潤滑を不要とすることができる。

ボールＢは軸受鋼、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂等のボールＢを使用することができるが、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂にすることで無潤滑でも錆の心配が不要で好ましい。合成樹脂であればさらに軽量となるため好ましい。

また、外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ においては、カップ部１１とガイド軸１３を合成樹脂で一体に成形したが、ガイド軸１３をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等で形成して、カップ部１１に結合するようにしてもよい。

実施の形態で示すように、感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａとを等速ジョイントＣＶＪで連結することにより、感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａの相互に芯ずれや傾きがあっても感光ドラム１を速度ムラを発生させることなく等速回転させることができる。このため、露光手段４によって感光ドラム１上に形成される静電潜像に伸縮が生じたり、感光ドラム１上のトナー像が転写帯電器６により転写材Ａに転写される際に画像に伸縮が生じるのを防止することができる。

したがって、高品質の画像を形成することができると共に、露光手段４と転写帯電器６を１８０°の位置に設ける必要がないため、設計の自由度を高めることができる。

また、等速ジョイントＣＶＪの外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ および継手部材Ｊを合成樹脂の成形品としたことにより、グリース潤滑を不要とすることができる。

このため、画像形成装置のメンテナンスの容易化を図ることができると共に、グリースの飛散もないため、転写材Ａが汚されるという不都合の発生を皆無とすることができる。

また、外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ および継手部材Ｊを合成樹脂の成形品とすることでトルク伝達時の動作音の小さな等速ジョイントＣＶＪを得ることができる。

図３および図４に示す等速ジョイントＣＶＪのように、外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ を合成樹脂の成形品とすることにより、その外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ の弾性を利用してボールＢに予圧を付与することができる。

具体的には、カップ部１１の内周に形成されたトラック溝１５とガイド軸１３の外周に形成されたトラック溝１６間の内径をボールＢの球径より小さくすることでボールＢに予圧を付与することができる。その結果、周方向ガタのない等速性に優れた等速ジョイントＣＶＪを得ることができ、駆動モータ２の駆動によって、感光ドラム１をより効果的に等速回転させることができる。

また、図５に示すように、少なくとも一方の外輪、例えば、外輪ＯＲ₁ のカップ部１１のトラック溝１５とトラック溝１５の間に、その開口端から軸方向に延びる３本の割溝１８を形成してカップ部１１を周方向に３分割することにより、隣接する割溝１８間にカップ部１１の径方向に弾性変形可能な弾性片１９を形成することができる。このような構造とすることにより、外輪の弾性率で許容できる回転トルク以上の回転トルクが負荷された場合、各弾性片１９がカップ部１１の径方向外方に弾性変形して、外輪ＯＲ₁ と継手部材Ｊの相互間でのトルク伝達を遮断することができる。このため、等速ジョイントＣＶＪにトルクリミッタとしての機能を付加することができ、駆動モータ２や感光ドラム１および等速ジョイントＣＶＪの破損防止に効果を挙げることができる。

なお、上記した割溝１８から形成される弾性片１９は、トルクリミッタ機能の他に弾性片１９の弾性力を利用してボールＢに予圧を付与するために形成することもできる。この場合、対向配置された２個の外輪ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ の両方に３本の割溝１８を形成することが望ましい。弾性片１９によってボールＢに予圧が付与された等速ジョイントは、各構成部品の寸法精度を厳しく管理せずとも予圧を付与することができるため、低価格で周方向にガタのない優れた画像形成装置を得ることができる。

図１では、単色の画像形成装置を例にとって説明したが、フルカラーの画像形成装置を形成する場合は、図１に示す画像形成装置を４組用意し、その４組の画像形成装置を転写材Ａの搬送方向にタンデムに配置し、これらの画像形成装置によりイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーによってトナー像を形成し、これらのトナー像を転写材Ａ上に重ね合わせてカラー画像を形成する。

この発明に係る画像形成装置の実施形態を示す概略図 図１に示す感光ドラムの駆動部を示す一部切欠正面図 図２に示す等速ジョイントの一部切欠正面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 等速ジョイントの他の例を示す断面図

符号の説明

１ 感光ドラム
１ａ ドラム軸
２ 駆動モータ（駆動手段）
２ａ 回転軸（駆動軸）
ＣＶＪ 等速ジョイント
ＯＲ₁ 、ＯＲ₂ 外輪
Ｊ 継手部材
Ｂ ボール
１４ 環状空間
１５ トラック溝
１８ 割溝
１９ 弾性片
２１ ケージ部

Claims (3)

1. 感光ドラム（１）と、その感光ドラム（１）を回転駆動する駆動手段（２）と、前記感光ドラム（１）上に静電潜像を形成する露光手段（４）と、前記感光ドラム（１）上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段（５）と、感光ドラム（１）の周速と同速度で搬送される転写材上に前記トナー像を転写する転写手段（６）とから成り、前記感光ドラム（１）のドラム軸（１ａ）と駆動手段（２）の駆動軸（２ａ）とを軸継手で連結した画像形成装置において、
   前記軸継手が、一端が開口するカップ部（１１）を有し、そのカップ部（１１）内の中心軸上に前記カップ部（１１）との間で環状空間（１４）を形成するガイド軸（１３）が設けられ、その環状空間（１４）の開口端が向き合うように対向配置された２個の外輪（ＯＲ_１、ＯＲ_２）と、各外輪の環状空間（１４）内に挿入されるケージ部（２１、２１）を両端に有する継手部材（Ｊ）とを有し、前記各外輪（ＯＲ_１、ＯＲ_２）の環状空間（１４）内におけるカップ部（１１）の内周面である外壁面とガイド軸（１３）の外周面である内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝（１５）を周方向に１２０°の間隔をおいて形成し、各トラック溝（１５、１６）に沿って転動可能なボール（Ｂ）を前記継手部材（Ｊ）の各ケージ部（２１）で保持し、かつ、グリースおよびそのグリースの漏洩を防止するブーツが使用されていない等速ジョイント（ＣＶＪ）から成って、
   前記外輪（ＯＲ_１、ＯＲ_２）を前記カップ部（１１）と前記ガイド軸（１３）とが射出成形可能な潤滑性合成樹脂の一体成形品とするとともに、前記継手部材（Ｊ）を前記両ケージ部（２１、２１）が一体の射出成形可能な潤滑性合成樹脂の成形品とし、その外輪（ＯＲ_１、ＯＲ_２）の一方に前記感光ドラム（１）のドラム軸（１ａ）が、他方に前記駆動手段（２）の駆動軸（２ａ）がそれぞれ接続されたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記外輪（ＯＲ_１、ＯＲ_２）の合成樹脂の弾性を利用して前記ボール（Ｂ）に予圧を付与した請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記外輪（ＯＲ_１、ＯＲ_２）のカップ部（１１）を隣接するトラック溝（１５）間で分割して、トラック溝（１５）を内周に有する３つの弾性片（１９）を形成し、その弾性片（１９）の外輪（ＯＲ_１、ＯＲ_２）の径方向外方への弾性変形によって外輪（ＯＲ_１、ＯＲ_２）と継手部材（Ｊ）の相互間のトルク伝達を遮断するようにした請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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