CN108241274A - 离合器设备、处理盒和成像装置 - Google Patents

Abstract

离合器设备、处理盒和成像装置，离合器设备包括驱动传递轴、驱动侧接合构件和从动侧接合构件。驱动力从驱动侧接合构件传递到从动侧接合构件。驱动侧接合构件具有驱动侧离合器齿，从动侧接合构件具有能够与驱动侧离合器齿接合和从其释放的从动侧离合器齿。驱动侧离合器齿和从动侧离合器齿具有倾斜以在彼此接合时彼此轴向吸引的驱动传递表面。驱动侧离合器齿和从动侧离合器齿中的至少一者相对于接合方向相对于驱动传递表面在自由端侧上具有功能表面。功能表面倾斜以便与和其接合的另一离合器齿的表面轴向分离。

Description

离合器设备、处理盒和成像装置

技术领域

本发明涉及一种能够切换驱动力传送的传递和释放的离合器设备，并且涉及一种包括离合器设备的处理盒和成像装置。

背景技术

通常，当驱动力从驱动源传送到从动部分(随动部分)时，为了控制驱动力的传递的接通/断开，已经使用了各种离合器设备，诸如电磁离合器和弹簧离合器。然而，在许多情况下，这些离合器设备是昂贵的，并且其形状受到限制。另一方面，具有机械结构的离合器设备相对便宜，并且不会产生诸如滑动的不适当的操作。为此，例如为了切换成像装置的驱动传递等的目的，在许多情况下已经使用了具有机械结构的离合器设备。

作为机械离合器设备，例如，在日本专利申请特开(JP-A)2003-208024中公开了一种离合器设备。这是一个在直列式彩色电子照相装置中使用机械离合器的示例。在直列式彩色电子照相装置中，采用了一种通过同一(单个)电动机驱动电子照相感光构件和显影设备以便抑制成本的方法。在JPA 2003208024中，除了此种构造之外，为了解决显影剂浪费的问题，还采用了一种用于在显影设备的驱动中控制旋转和停止旋转的机械离合器设备。

然而，在上述现有技术中，存在下述问题。在JPA 2003-208024中，驱动侧接合构件和从动侧接合构件的离合器齿被扭转以当驱动侧接合构件和从动侧接合构件彼此接合时相互咬合。在这种构造中，当驱动中断时，即，当驱动侧接合构件和从动侧接合构件相互分开时，除了相对于旋转方向的力之外，相对于纵向轴向方向的较大的力被施加在离合器齿的齿顶上。通过该力，齿顶变形，使得在一些情况下由于齿顶畸变而产生冲击噪音，并同时在驱动侧接合构件与从动侧接合构件之间产生间隔。

为了抑制冲击噪音，可以考虑通过将离合器齿的齿顶设置成R形来抑制齿顶的变形。然而，在离合器齿的齿顶仅仅设置成R形的情况下，当驱动接通时，即，当驱动侧接合构件和从动侧接合构件彼此接合时，离合器齿的R形齿顶部分被锁定，从而在驱动侧接合构件和从动侧接合构件之间产生不适当的接合。

当在成像期间产生不适当的接合时，由于显影设备的负载波动而产生离合器齿的跳齿(跳跃)，并且由于跳齿产生显影设备的旋转不均匀性，从而干扰形成的图像。

发明内容

鉴于上述问题完成了本发明。本发明的主要目的是提供一种离合器设备，其通过简单的构造能够在离合器分开期间抑制冲击噪音并且能够在离合器接合期间以简单的构造防止不适当的接合。

根据本发明的一个方面，提供了一种离合器设备，包括：驱动传递轴；驱动侧接合构件，所述驱动侧接合构件设置成与所述驱动传递轴同轴；以及从动侧接合构件，所述从动侧接合构件设置在所述驱动传递轴上，其中驱动力通过所述驱动侧接合构件和所述从动侧接合构件之间的接合从所述驱动侧接合构件传递到所述从动侧接合构件，通过解除所述接合而解除驱动力的传递，其中所述驱动侧接合构件具有在接合方向上突出的驱动侧离合器齿，其中所述从动侧接合构件具有从动侧离合器齿，所述从动侧离合器齿在所述接合方向上突出并能够与所述驱动侧离合器齿接合以及从所述驱动侧离合器齿释放，其中所述驱动侧离合器齿和所述从动侧离合器齿具有驱动传递表面，所述驱动传递表面倾斜以在彼此接合时彼此轴向吸引，以及其中所述驱动侧离合器齿和所述从动侧离合器齿中的至少一者相对于接合方向相对于驱动传递表面在自由端侧上具有功能表面，所述功能表面倾斜以便与和其接合的另一离合器齿的表面轴向分离。

根据以下参考附图对示例性实施方案的描述，本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的实施方案的离合器设备的透视图。

图2是电子照相成像装置和处理盒的截面图。

图3是处理盒的截面图。

图4是处理盒的透视图。

图5的部分(a)和(b)是示出成像装置主组件和处理盒的透视图。

图6是示出感光鼓和显影辊的驱动构造的示意图。

图7的部分(a)和(b)是用于示出离合器的功能表面的结构的示意图。

图8的部分(a)和(b)是用于示出离合器的功能表面的结构的示意图。

图9的部分(a)和(b)是示出在初始位置处的离合器的状态的示意图。

图10的部分(a)和(b)是示出在全色记录期间离合器的状态的示意图。

图11的部分(a)和(b)是示出在单色记录期间离合器的状态的示意图。

图12是离合器的螺旋加工部分的展开。

图13的部分(a)和(b)是分别示出离合器的齿顶抵靠状态和处于该状态的动态模型的示意图。

图14是示出功能表面角度和负载转矩之间的关系的曲线图。

图15是安装在处理盒中的离合器的透视图。

图16的部分(a)、(b)和(c)是用于示出离合器相对于轴向方向倾斜并接合的状态的截面图。

图17是从动侧接合构件的透视图，该从动侧接合构件具有随着离合器齿相对于径向方向的距离而变化的功能表面角度。

图18是示出了功能表面角度和离合器齿相对于径向方向的距离之间的关系的曲线图。

具体实施方式

在下文中，作为示例，将使用包括离合器设备的成像装置具体描述根据本发明的离合器设备的实施方案。

(第一实施方案)

在本发明的以下实施方案中，作为示例，描述了其上可拆卸地安装有四个处理盒的全色成像装置。

顺便提及，待安装在成像装置中的处理盒的数量不限于四个，而是可以根据需要适当地设定。

例如，在用于形成单色图像的成像装置的情况下，待安装在成像装置中的处理盒的数量是一个。此外，在以下实施方案中，作为成像装置的示例，例示了打印机。

[成像装置]

图2是该实施方案中的成像装置的示意性截面图。

图3是该实施方案中的处理盒P的截面图。图4是从驱动侧看到的该实施方案中的处理盒P的透视图。图5的部分(a)是该实施方案中的成像装置的透视图，图5的部分(b)是在处理盒P从成像装置上卸下的状态下的成像装置的透视图。

如图2所示，成像装置1是使用电子照相成像处理的基于四色的全色激光打印机，并且在记录材料S上形成彩色图像。成像装置1是这样的处理盒类型，其中，处理盒可拆卸地安装在电子照相成像装置主组件2中并且彩色图像形成在记录材料S上。

这里，关于成像装置1，其上设置有前门3的一侧(表面)被称为前侧(表面)，并且与前侧(表面)相反的侧(表面)被称为后侧(表面)。此外，当从前侧观察成像装置1时，将右侧称为驱动侧，并且将左侧称为非驱动侧。

在成像装置主组件2中，在水平方向上设置和排列了由第一处理盒PY(黄色)、第二处理盒PM(品红色)、第三处理盒PC(青色)和第四处理盒PK(黑色)组成的四个处理盒P。构成成像部分的相应的第一至第四处理盒P具有相同的电子照相成像处理机构，但是含有颜色彼此不同的显影剂。对于第一至第四处理盒P，旋转驱动力从成像装置主组件2的驱动输出部分传递。

此外，对于第一至第四盒P，从成像装置主组件2(未示出)供应偏压(充电偏压、显影偏压等)。

如图2所示，第一至第四处理盒P中的每一个处理盒都包括感光鼓单元8。感光鼓单元8包括作为图像承载构件的感光鼓4并且包括充电器件和清洁器件，所述充电器件和清洁器件用作可作用在感光鼓4上的处理器件。

此外，第一至第四处理盒P中的每一个处理盒都包括显影单元9，显影单元9包括使感光鼓4上的静电潜像显影的显影器件。

在第一至第四处理盒P中，容纳了黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(K)的显影剂，并且相应颜色的调色剂图像形成在感光鼓4上。

在第一至第四处理盒P的上方，设置有作为曝光器件的激光扫描器单元LB。该激光扫描器单元LB相应于图像信息将激光Z输出。然后，激光Z穿过每个处理盒P的曝光窗口部分10，使感光鼓4的表面受到激光Z的扫描曝光。

在第一至第四处理盒P的下方，设置有作为转印构件的中间转印带单元11。该中间转印带单元11包括驱动辊13和张紧辊14和张紧辊15，并且包括通过这些辊延伸和伸展的柔性转印带12。

第一至第四处理盒P中的每一个处理盒的感光鼓4在其下表面处与转印带12的上表面接触。所得到的接触部分是初次转印部分。在转印带12的内侧，初次转印辊16与相关的感光鼓4相对地设置。

此外，二次转印辊17经由转印带12设置在与张紧辊14相对的位置处。转印带12与二次转印辊17之间的所得到的接触部分是二次转印部分。

在中间转印带单元11的下方设置有进给单元18。该进给单元18包括堆叠并容纳记录材料S的片材的片材进给托盘19，并且包括进给辊20。

在图2中的装置主组件2的左上侧，设置有定影单元21和排出单元22。在装置主组件2的上表面处设置片材排出托盘23。

在转印有显影剂图像的记录材料S上，通过设置在定影单元21中的定影器件定影显影剂图像，并然后将记录材料S排出到排出托盘23上。

处理盒P被构造成使得能够可拆卸地安装到装置主组件2，其中处理盒托盘60能够被拉出。图5的部分(a)示出了处理盒托盘60和处理盒P从装置主组件2拉出的状态。

[成像操作]

用于形成全色图像的成像操作如下。第一至第四盒P的感光鼓4以预定的速度被旋转驱动(沿图3中的箭头D方向和图2中的逆时针方向)。

转印带12也在与感光鼓4的转动方向(在它们的接触部分处)相同的方向上(在图2中的箭头C方向上)以与感光鼓4的速度相一致的速度被旋转驱动。

激光扫描器单元LB也被驱动。与激光扫描器单元LB的驱动同步地，每个盒P的感光鼓4的表面通过充电辊5均匀地充电到预定极性和预定电势。根据用于相关联的颜色的图像信号，激光扫描器单元LB利用激光Z扫描并曝光每个鼓4的表面。

因此，根据用于相关联的颜色的图像信号的静电潜像形成在相关联的感光鼓4的表面上。这样形成的静电潜像由(沿图3中的箭头E方向和图2中的顺时针方向)以预定的速度被旋转驱动的显影辊6显影。

通过如上所述的电子照相成像处理操作，在第一处理盒PY的感光鼓4上形成与全色图像的黄色成分对应的黄色显影剂图像。然后，显影剂图像被初次转印到转印带12上。类似地，形成品红色、青色和黑色的相应的显影剂图像并且并将它们叠加地初次转印在转印带12上。

以这种方式，在转印带12上形成用于基于四色的全色图像的黄色、品红色、青色和黑色的未定影的显影剂图像。

另一方面，在预定的控制时刻，记录材料S的片材被逐张分离和进给。记录材料S以预定的控制时刻被引入到二次转印部分中，所述二次转印部分为二次转印辊17和转印带12之间的接触部分。

因此，在记录材料S被传送到二次转印部分的过程中，叠加在转印带12上的四种颜色的调色剂图像一起依次被转印到记录材料S的表面上。

[处理盒的总体结构]

在该实施方案中，第一至第四处理盒P具有相同的电子照相成像处理，并且在显影剂的颜色和填充量上彼此不同。

每个处理盒P包括作为感光构件的感光鼓4和可作用在感光鼓4上的处理器件。处理器件包括作为用于对感光鼓4充电的充电器件的充电辊5、作为用于对形成在感光鼓4上的潜像显影的显影器件的显影辊6、和作为用于去除残留在感光鼓4的表面上的剩余显影剂的清洁器件的清洁刮刀7等。处理盒P被分成鼓单元8和显影单元9。

[鼓单元]

如图3和图4所示，鼓单元8由以下部件构成：作为感光构件的感光鼓4、充电辊5、清洁刮刀7、作为感光构件框架的清洁容器26、剩余显影剂容纳部分27和处理盒盖构件(图4中的驱动侧处理盒盖构件24和非驱动侧处理盒盖构件25)。

感光鼓4由设置在处理盒P的纵向端部处的处理盒盖构件24和25可旋转地支撑。这里，感光鼓4的轴向方向被定义为纵向方向。

处理盒盖构件24和25在清洁容器26相对于纵向方向的两端处被固定到清洁容器26。

此外，如图4所示，在感光鼓4的一个纵向端侧上设置有用于将驱动力传递到感光鼓4的鼓联接构件4a。图5的部分(b)是装置主组件2的透视图，并且处理盒托盘60和处理盒P未示出。每个处理盒P的鼓联接构件4a与作为图5的部分(b)中所示的装置主组件2的主组件侧驱动传递构件的鼓驱动输出构件122(122Y、122M、122C、122K)接合，使得装置主组件的驱动电动机(未示出)的驱动力被传递到感光鼓4。

充电辊5由清洁容器26支撑，以便与感光鼓4接触而通过感光鼓4的旋转而可旋转。

清洁刮刀7由清洁容器26支撑以便以预定压力接触感光鼓4的外周表面。

由清洁刮刀7从感光鼓4的外周表面去除的转印剩余显影剂被容纳在清洁容器26的剩余显影剂容纳部分27中。

驱动侧处理盒盖构件24和非驱动侧处理盒盖构件25设置有用于可旋转地支撑显影单元9的支撑部分(未示出)。

[显影单元]

如图3所示，显影单元9由以下部件构成：显影辊6、显影刮刀31、显影(构件)框架29，未示出的轴承构件和未示出的显影(构件)盖构件等。当处理盒P安装在装置主组件2中时，显影框架29可相对于装置主组件2移动。

显影框架29包括用于容纳供应到显影辊6的显影剂的显影剂容纳部分49和用于管制显影辊6的外周表面上的显影剂的层厚度的显影刮刀31。

如图4所示，在显影辊6的一个纵向端处设置有用于将驱动力传递到显影辊6的显影(辊)联接构件6a。每个处理盒P的显影联接构件6a与作为装置主组件2的主组件侧驱动传递构件的显影(辊)驱动输出构件121(121Y、121M、121C、121K)接合，使得装置主组件2的驱动电动机(未示出)的驱动力被传递到显影辊6。

[驱动构造和离合器可适用部分]

在诸如激光束打印机的成像装置中，为了抑制电动机的成本，在许多情况中，采用了感光鼓和显影设备由单个电动机驱动的构造。在感光鼓和显影设备由单个电动机驱动的情况下，当在成像之前的例如准备操作中执行感光鼓的清洁时，为了抑制显影剂的浪费，需要停止显影设备的驱动并且仅驱动感光鼓，为了此目的，使用离合器设备。将描述用于该目的的离合器设备的构造。

将参考图6描述感光鼓4或显影辊6的驱动构造。图6是从主组件驱动部分上方看到的主组件驱动部分的示意图，并且处理盒P未示出。

如图6所示，电动机100的驱动力被分配，并且鼓驱动输出构件122和显影驱动输出构件121被驱动。即，当电动机100旋转时，经由电动机轴102与电动机100连接的小齿轮101旋转。小齿轮101与空转齿轮105及鼓输入齿轮104接合，并且当小齿轮101旋转时，空转齿轮105和鼓输入齿轮104旋转。

鼓输入齿轮104经由感光鼓驱动轴103与鼓驱动输出构件122连接，同时当鼓输入齿轮104旋转时，鼓驱动输出构件122旋转。鼓驱动输出构件122与图6中的未示出的处理盒P的鼓联接构件4a连接，使得驱动力经由鼓联接构件4a从鼓驱动输出构件122传递到感光鼓4。

空转齿轮105与显影输入齿轮111连接，并且当空转齿轮105旋转时，显影输入齿轮111旋转。显影输入齿轮111经由驱动传递轴118和离合器CL与显影驱动输出构件121连接。从电动机100输入到显影输入齿轮111的驱动力通过离合器CL进行驱动传递的接通/断开切换，并且根据该离合器CL的操作，显影驱动输出构件121的旋转和旋转的停止被确定。显影驱动输出构件121与(图6中)未示出的处理盒P的显影联接构件6a连接，从而控制显影联接构件6a的驱动的接通/断开。

[离合器]

将参考图1、图7和图8描述离合器CL的构造。

图1是该实施方案中的离合器CL的总体结构的透视图。图7的部分(a)是示出了从从动侧接合构件114看到的、驱动侧接合构件113和从动侧接合构件114彼此接合的状态的示意图，并且图7的部分(b)是图7的部分(a)的A-A截面图。图8的部分(b)是驱动侧接合构件113的透视图，并且图8的部分(b)是从动侧接合构件114的透视图。

如图1所示，显影输入齿轮111通过未示出的固定构件相对于从动侧驱动传递轴118可旋转地安装，从而其相对于轴向方向的位置被确定。显影输入齿轮111的内部部分被大大减轻以形成中空部分，使得在中央部分附近的滑动凸台111a的内周表面构成相对于驱动传递轴118的定位和可滑动表面，并且滑动凸台111a的外周表面构成相对于驱动侧接合构件113的定位和可滑动表面。类似地，在显影输入齿轮111内部的外周部分附近，有四个制动器111b并构成驱动侧接合构件113的制动部分。

如图8的部分(a)所示，驱动侧接合构件113设置有内周表面113a。内周表面113a与显影输入齿轮111的滑动凸台111a接合并由其支撑，并且同时，设置在驱动侧接合构件113的外周表面处的制动部分113b与显影输入齿轮111的制动部分111b接合，使得驱动侧接合构件113可与显影输入齿轮111一体地旋转。该驱动侧接合构件113可在驱动传递轴118的轴向方向上在制动器113b与显影输入齿轮111的制动器111b接合的接合范围内移动，并且可与安装在驱动传递轴118上的从动侧接合构件114接合。如图8的部分(a)所示，在驱动侧接合构件113的内部上设置四个突出部分113c。这些突出部分113c由在与从动侧接合构件114接合的方向(接合方向)上突出的驱动侧离合器齿构成。

此外，如图8的部分(b)所示，从动侧接合构件114也设置有作为从动侧离合器齿的四个突出部分，该突出部分可与突出部分113c接合和脱离接合，并且在与驱动侧接合构件113接合的方向(接合方向)上突出。因此，驱动侧接合构件113沿接合方向移动，并且突出部分113c与从动侧接合构件114的突出部分114c接合，使得可以将旋转驱动力从驱动侧接合构件113传递到从动侧接合构件114。另一方面，当驱动侧接合构件113沿与接合方向相反的方向(脱离接合(释放)方向)移动并且驱动侧接合构件113和从动侧接合构件114之间的接合释放(脱离接合)时，驱动力的传递被释放(消除)。

此外，如图7的部分(b)所示，驱动侧接合构件113的突出部分113c和从动侧接合构件114的突出部分114c的驱动传递表面形成为当这些表面接合并旋转时沿咬合方向彼此倾斜和扭转。因此，即使当离合器CL在旋转期间连接(接合)时，驱动传递表面也彼此可靠地接合，使得即使对离合器施加较大的扭矩时也不会产生跳齿。在该实施方案中，驱动传递表面的倾斜角度β被设定为10°。倾斜角度β可以仅需要不小于0°。当倾斜角度β过大时，离合器不容易脱离，并且因此倾斜角度β的合适范围大约为0到20°。

当突出部分113c和114c仅被扭转时，离合器可以可靠地接合，但是另一方面，当离合器脱离接合时，在突出部分113c和114c的齿顶上相对于旋转方向和轴向方向施加较大的力，从而由于通过力而引起的齿顶变形而产生冲击噪音。

因此，在该实施方案中，在驱动侧接合构件113的突出部分113c和从动侧接合构件114的突出部分114c的相对于接合方向的自由端处，分别设置有相对于驱动传递表面在旋转方向和轴向方向上都倾斜的功能表面113e和114e(图8的部分(a)和(b))。因此，当离合器CL在旋转期间脱离接合(断开)时，抑制了因负载转矩引起的齿顶变形，从而能够抑制由该变形引起的冲击噪音。稍后将描述功能表面113e和114e。

如图1所示，在驱动侧接合构件113的从动侧端面上具有随后述释放构件115可转动和可滑动的可滑动部分113d。驱动侧接合构件113总是被螺旋弹簧112在朝向从动侧接合构件114的方向(接合方向)上推压。分别与螺旋弹簧112的两端接触的显影输入齿轮111和驱动侧接合构件113在相同的方向上一起旋转，并且因此，不会产生关于弹簧的端部分滑动的问题和由于弹簧的卷绕直径的变化而引起的不适当的操作。

当从动侧接合构件114与驱动侧接合构件113接合时，从动侧接合构件114结合在驱动侧接合构件113中。驱动侧接合构件113能够被结合到显影输入齿轮111内部形成的中空部分中。因此，驱动侧接合构件113、从动侧接合构件114和螺旋弹簧112被结合到显影输入齿轮111内部形成的中空部分中。因此，不仅能够有效利用空间并能够使离合器紧凑，而且能够将从齿表面传递的驱动力原样地传递到内部，并且因此接合构件中不容易产生扭转力和倾倒力，从而容易确保组成部件的强度，并且因此可以传递大转矩。

驱动传递轴118插入从动侧接合构件114的接合孔114a中，固定在驱动传递轴118上的平行销119接合在形成在从动侧接合构件114上的凹槽114b内。因此，从驱动侧接合构件113传递到从动侧接合构件114的驱动力被传递到驱动传递轴118。

驱动传递轴118经由轴承构件117由驱动单元的框架120可旋转地支撑，并且将旋转(旋转力)从固定到端部部分的显影驱动输出构件121传递到处理盒的显影(辊)驱动部分。轴承构件117固定在驱动单元的框架120上，并在其外周部分处具有可旋转滑动的圆柱形部分117b。轴承构件117还包括与释放构件115的内周部分115a接合的旋转防止部分117c，从而防止释放构件115的旋转并将释放构件115相对于径向方向定位。

杆构件116接合轴承构件117的圆柱形部分117b并旋转，其杆部分116a通过稍后描述的切换构件91(图10的部分(a)、图11的部分(a))操作。杆构件116包括凸轮部分116c，并且凸轮部分116c接触释放构件115的凸轮部分115c并控制释放构件115的相对于轴向方向的位置。凸轮部分115c和116c相对于旋转中心对称地设置在多个位置处。结果，可以防止不适当的操作和由于释放构件115的倾斜而引起的操作阻力的增加。

释放构件115的凸轮部分115c具有与杆构件116的凸轮部分116c对应的形状，并且相对于轴向方向与凸轮部分116c接触而定位，并且同时，与凸轮部分115c相对设置的可滑动部分115b接触驱动侧接合构件113，并确定驱动侧接合构件113相对于轴向方向的位置。

也就是说，在释放构件115的凸轮部分115c与杆构件116的凸轮部分116c的峰部彼此重合的状态下，释放构件115在显影输入齿轮111的方向上被推出。因此，可滑动部分115b与驱动侧接合构件113的可滑动部分113d接触从而抵抗弹簧112的弹力将驱动侧接合构件113与从动侧接合构件114间隔开，使得形成所谓的离合器脱离接合的状态。

另一方面，在释放构件115的凸轮部分115c与杆构件116的凸轮部分116c的峰部和谷部彼此重合的状态下，释放构件115沿着从动侧显影驱动输出构件121的方向移动，使得驱动侧接合构件113被弹簧112的弹力推压并与从动侧接合构件114接合，其结果是离合器被接合并且旋转(旋转力)被传递。

顺便提及，上述的离合器CL的构造也可以改变成驱动侧和从动侧彼此互换的构造。

[离合器的操作]

将参考图9、图10和图11描述离合器CL的操作。

图9的部分(a)和(b)是示出离合器处于初始位置的状态的示意图，其中图9的部分(a)是从从动侧看到的切换构件91和杆构件116的正视图，并且图9的部分(b)是图9的部分(a)的D-D截面图。图10的部分(a)和(b)是示出在全色打印期间离合器的状态的示意图，其中图10的部分(a)是从从动侧看到的切换构件91和杆构件116的正视图，并且图10的部分(b)是图10的部分(a)的E-E截面图。图11的部分(a)和(b)是示出在单色打印期间离合器的状态的示意图，其中图11的部分(a)是从从动侧看到的切换构件91和杆构件116的正视图，并且图11的部分(b)是图11的部分(a)的F-F截面图。

如图9、图10和图11所示，用于驱动显影辊(驱动构件)的离合器CL的操作可以通过由电动机90的驱动力在左右方向上移动切换构件91来执行。此外，如图9的(b)所示，杆构件116的凸轮部分116c和释放构件115的凸轮部分115c的形状在用于黑色的形状和用于其他颜色的形状之间变化。也就是说，用于黑色的凸轮部分115c和116c中的每个凸轮部分具有山形形状，所述山形形状在山形的峰部的两侧上具有倾斜表面，并且在初始位置，山形的峰部彼此接触，并且离合器CL(CLd)脱离接合。当杆构件从初始位置沿任何方向旋转时，离合器CL(CLd)被接合。用于其他颜色的凸轮部分的形状在一侧上具有类似于用于黑色的凸轮部分的形状的倾斜表面，但是在另一侧上具有与峰部齐平的平坦部分。也就是说，用于黑色以外的颜色的离合器在初始位置脱离接合，并且当杆构件从初始位置沿凸轮部分的峰部和谷部彼此接触所沿的方向旋转时接合(图10的部分(b))，但即使当杆构件沿相反方向旋转时也保持脱离接合(图11的部分(b))。

通过采用这种构造，基于初始位置(图9)，可以简单地设置所有离合器CL接合(连接)(图10)的全色打印状态和仅用于黑色的离合器CL接合(连接)的单色状态(图11)。

当处理盒P安装在成像装置主组件2中时，主组件侧上的显影驱动部分处于图9所示的初始位置，并且切换构件91通过未示出的传感器精确定位。

将描述全色打印(图10)和单色打印(图11)中的每一个中的记录操作。

在全色打印的情况下，当通过打印信号开始记录操作时，所有用于驱动处理盒P的电动机100和转印带驱动辊13旋转。

此时，切换构件91处于图9所示的初始位置，并且所有离合器CL都脱离接合，从而所有的显影辊6都不旋转。

然后，如图10的部分(a)所示，步进电动机90如图中箭头所示沿顺时针方向旋转，使得切换构件91沿向左方向移动。当所有离合器CL的杆构件116旋转角度α1时，如图10的部分(b)所示，所有释放构件115和驱动侧接合构件113在图中向下移动并与从动侧接合构件114接合，并且离合器连接(接合)，使得所有显影辊6旋转并形成可记录状态。

在记录结束之后，通过执行用于使步进电动机90返回到图9的初始状态的旋转，所有离合器CL都返回到初始位置，并且驱动被切断，并且因此显影辊6的旋转停止，然后电动机100和转印带驱动辊13停止。在电动机100和转印带驱动辊13停止之后，也可以执行用于使步进电动机90返回到初始状态的旋转。

在单色打印的情况下，当通过打印信号开始记录操作时，用于驱动处理盒P的所有电动机100和转印带驱动电动机都旋转。此时，所有离合器CL都脱离接合，并且因此显影辊6不旋转。

然后，如图11的部分(a)所示，步进电动机90如图中箭头所示沿逆时针方向旋转，使得切换构件91沿向右方向移动。当所有离合器CL的杆构件116旋转角度α2时，如图11的部分(b)所示，仅用于黑色的离合器CLd连接(接合)，其他离合器CLa至CLc保持断开(脱离接合)，并且因此，仅用于黑色的显影辊6旋转并形成可记录状态。

在记录结束之后，通过执行用于使步进电动机90返回到图9的初始状态的旋转，所有离合器CL(包括用于黑色的离合器CLd)都返回到初始位置，并且驱动被切断，并且因此显影辊6的旋转停止，然后电动机100和转印带驱动辊13停止。在处理盒驱动电动机100和转印带驱动辊13停止之后，也可以执行用于使步进电动机90返回到初始状态的旋转。

因此，在形成图像的过程中，在由扫描器单元LB形成静电潜像之前，执行用于向感光鼓4的外周表面施加均匀电荷的旋转前处理。然后，在将潜像显影成调色剂图像之后，执行用于去除感光鼓4的外周表面上的电势的诸如旋转后处理的处理。当执行旋转前处理和旋转后处理时，显影辊6停止，并且因此，调色剂不与显影刮刀31摩擦，从而可以防止调色剂的劣化。

[功能表面]

如上所述，在本实施方案中，驱动侧接合构件113的突出部分113c和从动侧接合构件114的突出部分114c分别具有功能表面113e和114e，并且通过这些功能表面113e和114e，在离合器脱离接合期间抑制了齿顶的变形，从而可以抑制冲击噪音。

将参考图12、图13和图14描述功能表面角度θ。图12是从动侧接合构件114的突出部分114c的螺旋展开。驱动侧接合构件113的突出部分113c也具有相同的形状。图13的部分(a)是示出驱动侧接合构件113与从动侧接合构件114之间的齿顶抵靠状态的示意图，并且图13的部分(b)是图13的部分(a)的部分B的详图，并且示出了在齿顶抵靠状态下的突出部分113c和114c的动态模型。图14是示出负载转矩与功能表面角度的关系的曲线图，其作为功能表面角度的设定的示例。

如图12所示，驱动传递表面114f具有扭转角度(扭转的角度)β从而在驱动侧接合构件113与从动侧接合构件114接合时咬合驱动侧接合构件113(未示出)。功能表面114e相对于高度方向定位在突出部分114c的自由端处，并且是在与扭转角度β相反的方向上倾斜θ的表面。如上所述，本实施方案中的扭转角度β被设定为10°。

在这种情况下，根据功能表面角度θ的大小，接合的容易度变化。也就是说，关于功能表面角度θ，当功能表面113e和114e彼此接合时，功能表面113e和114e在脱离方向上彼此倾斜，并且因此在大的功能表面角度θ下，当驱动侧接合构件113和从动侧接合构件114彼此接合时，功能表面113e和114e不容易产生咬合力，从而易于产生不适当的接合。这里，不适当的接合是指如下状态，即，驱动侧接合构件113的突出部分113c和从动侧接合构件114的突出部分114c在其自由端处彼此接合并导致由于负载波动等引起的跳齿。当在成像期间产生跳齿时，显影辊6产生不适当的旋转，使得潜像不能通过调色剂在感光鼓4上均匀地显影，并且从而引起图像缺陷。

为了防止产生不适当的接合，根据负载转矩等来设定功能表面角度θ。将使用图13的部分(b)来描述用于防止产生不适当接合的功能表面角度θ的设置方法。其描述将主要基于驱动侧接合构件113进行，但是对于从动侧接合构件114，仅增加了来自驱动侧接合构件113的反作用力，并且因此，施加到这些接合构件113和114的力是一样的。因此，接合构件113和114的功能表面角度θ可以仅需要以类似的方式设定。

首先，参考图13的部分(b)，在齿顶抵靠状态下，主要由螺旋弹簧112(未示出)产生的按压力Fp和主要由负载转矩产生的抵抗力Fr被施加到驱动侧接合构件113。当保持Fr(抵抗力)>Fp(按压力)时，驱动侧接合构件113移动以与从动侧接合构件114分离，从而产生不适当的接合。也就是说，为了防止产生不适当的接合，这些力Fp(按压力)和Fr(抵抗力)可以仅需要被设定为Fp≥Fr。

按压力Fp和抵抗力Fr由以下公式(1)和(2)表示。

Fp＝Scosθ+μNcosθ+μSsinθ...(1)

Fr＝Nsinθ...(2)

这里，S是由螺旋弹簧112施加在突出部分113c的一个齿上的力(N)，μ是静摩擦系数，并且N是由负载转矩施加在突出部分113c的一个齿上的反作用力(N)。

此外，当施加在显影辊6上的负载转矩为T(Nm)时，离合器齿的平均接合半径为rm(＝(r1+r2)/2)(m)，离合器齿的齿数为Z，并且螺旋弹簧112的弹簧力(推压力)为f(N)时，上述的力S和N由以下公式(3)和(4)表示。

S＝f/Z...(3)

N＝T/Zrm...(4)

此外，不产生不适当的接合的条件由下面的公式(5)表示。

Fp≥Fr...(5)

这里，当公式(1)至(4)代入公式(5)中时，满足公式(5)的功能表面角度θ由下面的公式(6)表示。

θ≤tan-1{(f+μT/rm)/(-μf+T/rm)}...(6)

从公式(6)中明显的是，不产生不适当接合的功能表面角度θ由弹簧力f、静摩擦系数μ、负载转矩T和平均半径rm表示，并且不受离合器齿的齿数Z的影响。例如，这是因为即使齿数Z增加，施加在一个齿上的弹簧力S和按压力Fp也减小，同时施加在一个齿上的负载反作用力N也减小，从而消除齿数Z的影响。

图14是使用弹簧力作为参数利用公式(6)计算功能表面角度θ与负载转矩T之间的关系的计算结果。图14示出了当功能表面角度θ的值设定为小于图中所示的曲线值时，不会产生不适当的接合。

如图14所示，功能表面角度θ需要随着负载转矩T的增加而减小。另一方面，当弹簧力f增加时，功能表面角度θ可以增加，功能表面角度θ的自由度增加。当参考图14描述功能表面角度θ的示例时，在显影辊6的负载转矩T为0.3Nm的情况下，当弹簧力f设定为5N时，功能表面角度θ可以仅需要为21.4°或更小。在本实施方案中，静摩擦系数μ设定为0.3，并且平均半径rm设定为5mm。

[离合器安装在处理盒中的情况]

在上述说明中，离合器CL安装在成像装置1中，但是也可安装在能够可拆卸地安装到成像装置主组件的处理盒P中。

图15是安装有离合器CL的处理盒P的内部的示意图。如图15所示，离合器CL设置在驱动侧处理盒盖构件24和处理盒框架123之间。构成和操作与图1的情况中的相同。也就是说，从成像装置1输入到显影联接构件6a的驱动力的传递和断开是通过杆构件116的相位来选择的，并且在驱动力被传递的情况下，驱动侧接合构件113和从动侧接合构件114彼此接合，使得显影辊6旋转。另一方面，驱动力断开(切断)，驱动侧接合构件113和从动侧接合构件114彼此间隔开，使得显影辊6不旋转。

此外，也在离合器CL安装在处理盒P中的情况下，驱动侧接合构件113的突出部分113c和从动侧接合构件114的突出部分114c在其自由端处分别具有功能表面113e和114e。因此，通过设置功能表面113e和114e，使得可以在离合器CL的分离(脱离接合)期间抑制冲击噪音。此外，通过根据上述公式(6)设定功能表面角度，可以防止产生不适当的接合。

通过上述构造和作用，可以提供一种机械离合器设备，其能够以简单的构造在离合器的脱离接合期间抑制冲击噪音并且能够在离合器的接合期间防止不适当的接合。

顺便提及，除非另外指明，本实施方案中描述的构成元件的功能、材料、相对布置等不旨在限制为仅在于此。

通过上述构造，可以提供一种机械离合器设备，即使在离合器沿轴向方向倾斜且接合时，其也能够防止产生不适当的接合，同时能够在离合器脱离接合期间抑制冲击噪音。

[第二实施方案]

将描述本发明的第二实施方案。在第二实施方案中，形成在离合器齿的自由端处的功能表面的角度被限定成即使在离合器的驱动侧接合构件和从动侧接合构件相对于轴向方向倾斜并彼此接合的情况下也不会产生不适当的接合。

接合构件相对于轴向方向的倾斜是由离合器的轴和接合构件的尺寸公差造成的，并且是诸如离合器的机械组成部件的一般现象。

顺便提及，成像装置、处理盒等的构造和操作与第一实施方案中的相同。在本实施方式中，将仅描述与第一实施方式的不同点，并且将省略关于其他部分的详细说明。

图16的部分(a)是示出驱动侧接合构件113和从动侧接合构件114之间的齿顶抵靠状态的示意图。图16的部分(b)是仅示出图16的部分(a)的C-C截面中的突出部分113c和114c的示意图。图16的部分(c)是示出当从动侧接合构件114相对于轴向方向倾斜时在C-C截面中的突出部分113c和114c的示意图。

如图16的部分(b)所示，在驱动侧接合构件113和从动侧接合构件114相对于轴向方向不倾斜的情况下，由突出部分113c和114c的内径r1和外径r2计算的平均半径rm以及相对于突出部分113c和114c之间的接触中心的接触半径rc彼此一致。

另一方面，如图16的部分(c)所示，在驱动侧接合构件113和从动侧接合构件114相对于轴向方向倾斜并彼此接合的情况下，保持(平均半径rm)>(接触半径rc)。当平均半径rm大于接触半径rc时，由负载转矩实质上作用于突出部113c和114c的反作用力增加，并且因此，需要减小功能表面角度θ以便防止产生不适当的接合。也就是说，基于驱动传递轴118的旋转中心，功能表面角度θ相对于径向方向在内侧减小并且在外侧增大。

在通过在公式(6)中用接触半径rc代替平均半径rm来计算功能表面角度θ时，可以进行功能表面角度θ根据相对于径向方向的位置而变化的设定。例如，当接触半径rc为5mm时，功能表面角度θ为21.4°或更小。假设轴是倾斜的，当接触半径rc为4mm时，由公式(6)计算出的功能表面角度θ为20.5°或更小，并且可以只需要在半径为5mm的位置处被设置为21.4°或更小以及在半径为4mm的位置处被设置为20.5°或更小。

通过如此设定，即使当轴倾斜并且突出部分113c和114c相对于径向方向在内侧彼此接触时，也可以防止产生不适当的接合。

图17是当功能表面角度θ根据相对于径向方向的位置而变化时，从动侧接合构件114的透视图，图18是示出距离轴中心的距离r与功能表面角度θ的关系的示意图。

在图18中，功能表面角度θ由通过在接触半径rc＝4mm处的功能表面角度θ＝20°的点和在接触半径rc＝5mm处的功能表面角度θ＝21°的点的直线来设定。此时，在内径r1为3mm处功能表面角度θ1为19°，并且在外径r2为7mm处功能表面角度θ2为23°。

在本实施方案中，如图18所示，功能表面角度θ根据相对于径向方向的位置线性地改变，但是当功能表面角度θ相对于径向方向在内侧减小时也可以曲线地改变。

通过采用如上所述的构造，即使在驱动侧接合构件113和从动侧接合构件114相对于接合方向倾斜并彼此接合的情况下，也可以抑制不适当的接合。

虽然已经参考示例性实施方案描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方案。所附权利要求的范围应被赋予最广泛的解释，以便包含所有这些修改和等效结构和功能。

Claims (6)

1.一种离合器设备，包括：

驱动传递轴；

驱动侧接合构件，所述驱动侧接合构件设置成与所述驱动传递轴同轴；以及

从动侧接合构件，所述从动侧接合构件设置在所述驱动传递轴上，其中驱动力通过所述驱动侧接合构件和所述从动侧接合构件之间的接合从所述驱动侧接合构件传递到所述从动侧接合构件，通过解除所述接合而解除驱动力的传递，

其中所述驱动侧接合构件具有在接合方向上突出的驱动侧离合器齿，

其中所述从动侧接合构件具有从动侧离合器齿，所述从动侧离合器齿在所述接合方向上突出并能够与所述驱动侧离合器齿接合以及从所述驱动侧离合器齿释放，

其中所述驱动侧离合器齿和所述从动侧离合器齿具有驱动传递表面，所述驱动传递表面倾斜以在彼此接合时彼此轴向吸引，以及

其中所述驱动侧离合器齿和所述从动侧离合器齿中的至少一者相对于接合方向相对于驱动传递表面在自由端侧上具有功能表面，所述功能表面倾斜以便与和其接合的另一离合器齿的表面轴向分离。

2.根据权利要求1所述的离合器设备，还包括推压器件，所述推压器件配置成在所述接合方向上推压所述驱动侧接合构件和所述从动侧接合构件中的至少一者，并且

其中，满足所述以下关系：

θ≤tan-1{(f+μT/rm)/(-μf+T/rm)},

其中θ是功能表面的倾斜角度，f是所述推压器件的推压力，μ是静摩擦系数，T是施加在所述驱动传递轴上的负载转矩，rm是平均接合半径。

3.根据权利要求1所述的离合器设备，其中功能表面的倾斜角度θ相对于从所述驱动传递轴的旋转中心延伸的径向方向在外侧比在内侧大。

4.根据权利要求1所述的离合器设备，还包括输入齿轮，所述输入齿轮可转动地安装在所述驱动传递轴上，

其中所述驱动侧接合构件能够与所述输入齿轮一体旋转，

其中所述从动侧接合构件能够与所述驱动传递轴一体旋转，以及

其中所述驱动侧接合构件和所述从动侧接合构件能够被结合到形成在所述输入齿轮中的中空部分中。

5.一种能够可拆卸地安装到成像装置的主组件上的处理盒，所述处理盒包括：

图像承载构件；

显影设备，所述显影设备配置成使形成在所述图像承载构件上的静电潜像显影；以及

根据权利要求1所述的离合器设备。

6.一种用于在记录材料上形成图像的成像装置，所述成像装置包括：

成像部分，所述成像部分被配置成形成图像；以及

根据权利要求1所述的离合器设备，所述离合器设备被配置成传递或切断到所述成像部分的动力。