CN1851282B - 等速联轴器及图像形成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以不需要进行润滑脂润滑的轻量等速联轴器。将枢轴部件(11)组装到外轮(1)内，该外轮(1)具有以平行于轴线的6个平坦面(2)围成的六角形的中空孔，并且在该枢轴部件(11)的外周上，沿着圆周方向形成有第一球面(12a)和第二球面(12b)，所述第一球面(12a)在从所述平坦面(2)的圆周方向中央位置偏向圆周方向的一方的位置处，与平坦面接触，第二球面(12b)在从所述中央位置偏向圆周方向另一方的位置处，与平坦面接触。外轮1和枢轴部件(11)分别采用合成树脂的成型品，因此不需要润滑脂润滑，从而可以实现等速联轴器的轻量化。

Description

等速联轴器及图像形成装置

技术领域

本发明涉及一种将驱动轴和被驱动轴这两个轴进行连接，来将驱动轴的动力传递给被驱动轴的等速联轴器(joint)和使用该等速联轴器的复印机与激光打印机(LBP)的图像形成装置。

背景技术

以往，公知的图像形成装置如下所述，即在沿着一个方向旋转的感光滚筒的外周围上，设置带电器、曝光机构、显影器和转印带电器，通过上述带电器使感光滚筒的外周整体同样地带电之后，利用曝光机构使基于图像信息的图像光曝光，来形成静电潜像，并由显影器向该静电潜像供给调色剂来形成调色剂像，然后通过转印带电器将该调色剂像转印到转印材料上，所述转印材料以和感光滚筒的圆周速度相同的速度被搬送。

在单色图像形成装置中，通过由感光滚筒、带电器、曝光机构、显影器和转印带电器构成的1组图像形成单元来形成图像，另一方面，在全色(full color)图像形成装置中，将4组图像形成单元串联配置在转印材料的搬送方向，通过各个图像形成单元来形成品红色、青绿色、黑色各种颜色的调色剂像，并将这些调色剂像转印到转印材料上，来形成彩色图像。

由于在单色和全色的图像形成装置中，通过感光滚筒的旋转来形成图像，所以，如果在感光滚筒的1次旋转中其旋转速度不稳定，则在通过曝光机构进行曝光时，会在感光滚筒的静电潜像上产生伸缩，并且，在对转印材料进行调色剂像的转印时，会在图像上产生伸缩，总结这些原因，会产生图像的不稳定，从而无法形成高质量的图像。因此，需要感光滚筒总是以等速旋转。

在驱动感光滚筒之际，公知的驱动过程如下，即将马达的旋转轴直接与该感光滚筒的滚筒轴连接，通过上述马达的驱动，来使感光滚筒旋转，但是，由于在感光滚筒的支撑和马达的安装之际会产生误差，所以，将感光滚筒的滚筒轴与马达的旋转轴配置在同一轴上是极其困难的，这样，当在上述滚筒轴与旋转轴相互之间产生偏芯或倾斜时，无法使感光滚筒以一定的速度进行旋转，从而不能形成高质量的图像。

为了解决这样的问题，在专利文献1记载的图像形成装置中，通过联轴器来连接感光滚筒的滚筒轴和马达的旋转轴，并且，将感光滚筒的曝光位置和转印位置配置在180°的位置上，通过感光滚筒上的曝光位置和转印位置的图像伸缩，来抵消由于感光滚筒的旋转速度不稳定而引起的图像伸缩，从而可以防止在转印材料上的图像伸缩。

可是，在上述专利文献1记载的图像形成装置中，由于联轴器是非等速型联轴器，所以，无法使感光滚筒以等速度进行旋转，使得即使将感光滚筒的曝光位置和转印位置配置在180°的位置上，也会在180°的位置上产生组装误差、感光滚筒的倾斜和弯曲等，无法完全抵消图像的伸缩，从而不能形成高品质的图像。

而且，由于在非等速型联轴器中，不能够容易地分解其输入侧和输出侧，所以，会产生感光滚筒等的部件的更换费时、维护困难的问题。

这里，使用公知的容许角度变位和轴向变位的滑动型等速联轴器作为联轴器。

例如，在专利文献2中记载了如下所述的等速联轴器，由具有以平行于轴线的6个平坦面围成的六角中空孔的外轮，和组装在该外轮的中空孔内的枢轴(trunnion)部件构成，在上述枢轴部件的外周上沿着圆周方向交替地形成有3个第一球面和3个第二球面，上述3个第一球面在从平坦面的圆周方向中央位置偏向圆周方向的一方的位置处与各平坦面接触；上述3个第二球面在从平坦面的圆周方向中央位置偏向圆周方向的另一方的位置处与各平坦面接触，来在外轮和枢轴部件的相互之间进行扭矩传递。

在上述等速联轴器中，由于部件个数少，所以可以实现轻量化，并且，如果在外轮和枢轴部间的相互之间产生了角度变位或轴向变位，则枢轴部件的球面会与平坦面接触而被引导，因此，具有可以流畅地使其变位的特征。

(专利文献1)特开平5-341589号公报

(专利文献2)特许第3058213号公报

可是，由于上述专利文献2所记载的等速联轴器主要应用在汽车中，所以要求具备高强度，因此，其外轮和枢轴部件分别由钢铁等金属形成。

虽然由金属形成的等速联轴器具有高强度，但是，其还具有沉重、需要润滑脂润滑、工作噪音大等问题，并受到使用场所的限制。例如，在办公设备、音响设备、医疗设备、家庭用电气产品等中使用时会产生问题。

而且，由于在食品制造设备中使用时，会因为润滑脂的泄漏而污染食品，所以，需要进行安装防尘套(boots)等的对策，来防止润滑脂的泄漏，这样，会使得部件个数增多、成本也相应增加，导致等速联轴器大型化。

而且，在图像形成装置中使用时，由于每次在等速联轴器的组装、分解之际，都需要进行防尘套的拆装，所以，会引起维护困难的问题。

发明内容

本发明的课题是提供一种等速联轴器和图像形成装置，所述等速联轴器具有不需要润滑脂润滑、轻量、小型、动作噪音小以及使用不受限制的优点；所述图像形成装置通过使感光滚筒总是以等速度进行旋转，可以形成高质量的图像，并且容易维护。

为了解决上述课题，本发明的等速联轴器由外轮和枢轴部件构成，所述外轮具有以平行于轴线的6个平坦面围成的六角形的中空孔，所述枢轴部件组装在该外轮的中空孔内，在前述枢轴部件的外周上形成有6个球面，这6个球面中，3个第一球面分别在从所述各平坦面的圆周方向中央位置偏向圆周方向的一方的位置处，与所述平坦面接触，其他的3个第二球面分别在从所述各平坦面的圆周方向中央位置偏向圆周方向的另一方的位置处，与所述平坦面接触，并且，所述第一球面和所述第二球面沿着圆周方向被交替配置，所述外轮和枢轴部件中至少一方采用合成树脂成型。

这里，如果采用可射出成型的树脂作为合成树脂，则外轮和枢轴部件的至少一方可以容易地成型。

而且，如果采用润滑性树脂作为合成树脂，则可以获得工作噪音小的等速联轴器。

并且，如果外轮和枢轴部件都采用合成树脂的成型品，并且使外轮成型用的合成树脂和枢轴部件成型用的合成树脂的基础树脂不同，则可以防止外轮和枢轴部件在滑接部处凝结在一起，并能够抑制由于磨耗而引起的等速性降低。因此，可以获得能够长期维持等速性并具有优越的耐久性的等速联轴器。

在本发明的等速联轴器中，如果在外轮的平坦面和所述枢轴部件的第一球面与第二球面的各个接触部之间赋予预盈力，则可以获得在圆周方向上不产生偏斜，并且具有优越的等速性的等速联轴器。

本发明的图像形成装置，包括：感光滚筒；旋转驱动该感光滚筒的驱动机构；在所述感光滚筒上形成静电潜像的曝光机构；向所述感光滚筒上的静电潜像供给调色剂，来形成调色剂像的显影机构；将所述调色剂像转印到转印材料上的转印机构，其中所述转移材料以和感光滚筒的圆周速度相同的速度被搬送，通过联轴器将所述感光滚筒的滚筒轴和驱动机构的驱动轴连接起来，所述联轴器采用本发明的等速联轴器。

这里，为了使图像形成装置实现维护的容易化，其所使用的等速联轴器的外轮和枢轴部件的至少一方采用了合成树脂进行成型，但是，若仅为了达到使感光滚筒以等速进行旋转的目的，则只需要形成下述构成即可，即，等速联轴器由外轮和枢轴部件构成，所述外轮具有以平行于轴线的6个平坦面围成的六角形的中空孔，所述枢轴部件组装在该外轮的中空孔内，在前述枢轴部件的外周上形成有6个球面，这6个球面中，3个第一球面分别在从所述各平坦面的圆周方向中央位置偏向圆周方向的一方的位置处，与所述平坦面接触，其他的3个第二球面分别在从所述各平坦面的圆周方向中央位置偏向圆周方向的另一方的位置处，与所述平坦面接触，并且，所述第一球面和所述第二球面沿着圆周方向被交替配置，通过等速联轴器将感光滚筒的滚筒轴和驱动机构的驱动轴连接。

如上所述，在本发明的等速联轴器中，通过外轮和枢轴部件的至少一方采用合成树脂成型，可以获得具有轻量、扭矩传递时的工作噪音小等优点的等速联轴器，并且，由于不需要进行润滑脂润滑，所以，可以不需要安装防尘罩，使得部件个数少，从而能够获得构造简单、小型、轻量的等速联轴器。

因此，可以减少使用的限制，从而能够在以往使用困难的办公设备、音响设备、医疗设备、家庭用电气产品等中使用，并可以提高这些机器的设计自由度、实现小型化、轻量化。

而且，在本发明的图像形成装置中，通过以等速联轴器将感光滚筒的滚筒轴和驱动机构的驱动轴连接起来，则即使所述驱动机构的驱动轴和感光滚筒的滚筒轴相互产生偏芯或倾斜，也可以使感光滚筒等速旋转，而不会发生速度的不稳定。

因此，可以防止在通过曝光机构形成的静电潜像上发生伸缩，和在感光滚筒上的调色剂像被转印到转印材料上时在图像上发生伸缩，从而能够形成质量极其高的图像。

而且，当等速联轴器的外轮和枢轴部件由金属构成时，需要进行润滑脂润滑，而通过上述外轮和枢轴部件中的至少一方由合成树脂的成型品构成，可以不需要进行润滑脂润滑。

其结果是，由于不需要采用安装防尘罩来防止润滑脂泄漏的对策，并且通过相对外轮的中空孔来抽出插入枢轴部件，可以进行等速联轴器的组装和分解，所以，能够容易地实现图像形成装置的维护，并且不会发生由于润滑脂的泄漏而使得转印材料被污染的情况。而且，可以获得扭矩传递时工作噪音小的图像形成装置。

附图说明

图1(a)是本发明的等速联轴器的纵剖主视图，(b)是本发明的等速联轴器的纵剖侧视图。

图2(a)是图1的等速联轴器处于取得工作角度的状态的纵剖主视图，(b)是图1的等速联轴器处于取得工作角度的状态的纵剖侧视图。

图3(a)是轴被一体化的枢轴部件的主视图，(b)轴被一体化的枢轴部件的侧视图。

图4(a)是表示轴被一体化的枢轴部件的其它例子的主视图，(b)是表示轴被一体化的枢轴部件的其它例子的侧视图。

图5是表示本发明的图像形成装置的实施方式的概略图。

图6是表示图5所示的感光滚筒的驱动部的局部剖开的主视图。

图中：1-外轮，2-平坦面，11-枢轴部件，12a-第一球面，12b-第二球面，21-感光滚筒，21a-滚筒轴，22-驱动马达(驱动机构)，22a-旋转轴(驱动轴)，23-带电器，24-曝光机构，25-显影器(显影机构)，26-转印带电器(转印机构)，J-等速联轴器。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。如图1(a)、(b)所示，等速联轴器由外轮1和枢轴部件11构成，上述外轮1具有以平行于轴线的6个平坦面2围成的正六角形的中空孔，上述枢轴部件11组装在该中空孔内。

在枢轴部件11的外周面上，沿着圆周方向交替地形成有与平坦面2接触的3个第一球面12a和3个第二球面12b。

第一球面12a在从平坦面2的圆周方向中央位置偏向圆周方向的一方(在该图中为顺时针方向)的位置处，与平坦面2接触。另外，第二球面12b在从平坦面2的圆周方向中央位置偏向圆周方向的另一方(在该图中为逆时针方向)的位置处，与平坦面2接触。第一球面12a被配置成第一球面12a与联轴器中心O的距离，沿着顺时针方向逐渐变大。另一方面，第二球面12b被配置成第二球面12b与联轴器中心O的距离，沿着逆时针方向逐渐变大。

第一球面12a和第二球面12b在圆周方向上对称。而且，各平坦面2与各球面12a、12b的各个连接部的接触角线C在联轴器内部交叉，连接其交点的线构成以联轴器中心O为重心的正三角形。而且，在枢轴部件11的中心部设置有贯通孔13，插入在该贯通孔13中的轴14与枢轴部件11花键结合。

如果上述轴14沿着该图中的顺时针方向旋转，则轴14与外轮1之间的扭矩会传递到第二球面12b和平坦面2的接触部。反过来，如果轴14沿着该图中的逆时针方向旋转，则扭矩会传递到第一球面12a和平坦面2的接触部。

图2(a)、(b)表示图1所示的等速联轴器处于取得工作角度的状态。如果在轴14与外轮1之间赋予工作角度θ，则枢轴部件11的各球面12a、12b分别与外轮的各个平坦面2接触，并被导向，从而可以流畅地进行角度变位。而且，在轴14与外轮1之间赋予轴向变位的情况下，各球面12a、12b也同样地与各个平坦面2接触，并被导向，从而能够顺畅地进行轴向变位。

图3(a)、(b)表示将上述的枢轴部件11与轴14一体化的例子，使枢轴部件11的轴向宽度w小于图1所示的枢轴部件11。因此，与图1所示的相比，枢轴部件11的形状近似圆柱，所以能够形成更小的枢轴部件。

图4(a)、(b)表示将与图3所示的相同的枢轴部件11和轴14一体化的例子，其不同点在于，轴14的截面呈六角形。

外轮1与枢轴部件11由合成树脂的成型品构成。可根据合成树脂等速联轴器的使用条件来选择适当的树脂，优选使用可以射出成型的树脂。若是可射出成型的树脂，则热塑性树脂、热固化性树脂都可。

可射出成型的树脂有结晶性树脂、非结晶性树脂，可使用其中的任意一种树脂，但是，由于非结晶性树脂的韧性低，在施加容许量以上的扭矩时，会骤然毁坏，所以，优选采用结晶性树脂。

作为优选的合成树脂是润滑特性高的合成树脂，例如，可列举有：聚缩醛树脂(POM)、尼龙树脂、PFA和FEP与ETFE等可射出成型的含氟树脂、可射出成型的聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂(PPS)、全芳香族聚酯树脂、聚醚醚酮树脂(PEEK)、聚酰胺酰亚胺树脂等。

可以单独使用这些各种树脂，也可以使用将两种以上进行混合的聚合物合金。或者，也可以使用将上述合成树脂调配到上述以外的润滑特性低的合成树脂中而形成的聚合物合金。

另外，即使是润滑特性低的合成树脂，也可以通过添加固体润滑剂或润滑油来提高润滑特性，从而可以使用。作为固体润滑剂可列举有：聚四氟乙烯、石墨、二流化钼等。

而且，也可以在合成树脂中调配玻璃纤维、碳纤维、各种矿物性纤维(晶须)，来提高强度；还可以与固体润滑剂等同时使用。

本发明中最适于使用的材料是POM、尼龙树脂、PPS、PEEK。尼龙树脂可以使尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、尼龙46和分子链中具有芳香环的半芳香族尼龙等的任意一种。由于POM、尼龙树脂、PPS具有优越的耐热性、润滑性，并且价格比较便宜，所以，使用这些材料可以获得性能价格比优越的等速联轴器。

而且，由于PEEK即使不调配增强材料或润滑剂，也具有优越的机械强度和润滑性，所以，使用PEEK能够获得高性能的等速联轴器。

如上所述，通过使外轮1和枢轴部件11由合成树脂的成型品构成，可以获得轻量、扭矩传递时的工作噪音小等优点的等速联轴器，并且能够不需要进行润滑脂润滑。另外，由于不需要进行润滑脂润滑，所以，可以不需要安装防尘罩，使得部件个数少，从而能够获得构造简单的小型等速联轴器。

因此，没有了使用的限制，可以应用于食品制造设备等的各种设备中。

虽然在实施方式中，外轮1和枢轴部件11都是由合成树脂的成型品构成，但也可以仅是外轮1或枢轴部件11由合成树脂的成型品构成。

通过外轮1和枢轴部件11至少一方是由合成树脂的成型品构成，可以利用树脂的弹力，对平坦面2和球面12a、12b的接触部赋予预盈力。具体而言，可以通过使枢轴部件11的各球面12a、12b与平坦面2接触的接触点的外接圆直径，比外轮1的各平坦面2与各球面12a、12b接触的接触点的内接圆直径大来赋予预盈力。优选外接圆直径和内接圆直径的尺寸差在1/100以下，为了获得流畅的动作最好在0～1/200。

测定本发明产品和现有产品在扭矩传递时的噪音，其结果如表1所示，其中，本发明产品是指图1所示的以合成树脂成型的等速联轴器的枢轴部件11，现有产品其外轮1和枢轴部件11双方都是由金属形成的。

噪音是在无声音的箱子内，将麦克的位置远离100mm测定的。

另外，表1中同时列示了重量和成本。成本是以现有产品为100时的数值来表示的。

(表1)

	噪音(db)	重量(g)	成本
				本发明产品	38	4.7	10
现有产品	60	28.2	100

由表1可知，与现有产品相比，本发明产品具有噪音小、轻量和成本低的优点。

这里，通过例如以可射出成型的聚酰亚胺树脂或PPS等成型外轮1，另一方面，以全芳香族聚酯树脂、PEEK、聚酰胺酰亚胺树脂等成型枢轴部件11，即通过使外轮成型用的合成树脂与枢轴部件成型用的合成树脂的基础树脂不同，可以防止外轮1和枢轴部件11在滑接部处凝结在一起，并可抑制由磨耗引起的等速性下降。其结果是可以长期维持等速性，从而能够获得具有优越耐久性的等速联轴器。

图5表示单色图像形成装置。该图像形成装置具有感光滚筒21。感光滚筒21通过图6所示的驱动机构即驱动马达22的驱动，沿着图5中箭头所示的方向旋转，在该感光滚筒21的周围并沿着感光滚筒21的旋转方向，依次设置有带电器23、曝光机构24、作为显影机构的显影器25、作为转印机构的转印带电器26和清扫器27。

由上述结构构成的图像形成装置，在感光滚筒21旋转时通过带电器23使感光滚筒21的外周整体同样地带电，之后，利用曝光机构24对基于图像信息的图像光进行曝光，来形成静电潜像，并由显影器25将调色剂供给到该静电潜像上来形成调色剂像，然后，将该调色剂像通过转印带电器26转印到转印材料A上，从而在转印材料A上形成图像，其中，转印材料A以和感光滚筒21的圆周速度相同的速度被搬送的。而且，在转印之后，通过清扫器27除掉残留在感光滚筒21的圆周面的残留调色剂。

如图6所示，感光滚筒21在其两端具有滚筒轴21a，该滚筒轴21a经由轴承29，被旋转自如地支承在一对侧面框架28上，另一方面，旋转驱动感光滚筒21的驱动马达22被安装在壳体30上，并配置为在轴向上与感光滚筒21对置。

驱动马达22的驱动轴，即旋转轴22a与感光滚筒21的滚筒轴21a经由等速联轴器J被连接在一起。

这里，等速联轴器J采用了图1所示的等速联轴器，设置在外轮1上的轴3经由联结器40与感光滚筒21的一方滚筒轴21a连接，另外，轴14经由联结器41与驱动马达22的旋转轴22a连接。

如上所述，通过利用等速联轴器J将感光滚筒21的滚筒轴21a和驱动马达22的旋转轴22a连接起来，即使感光滚筒21的滚筒轴21a和驱动马达22的旋转轴22a相互产生偏芯或倾斜，也可以使感光滚筒21等速旋转，而不会发生速度的不稳定。

由此，可以防止通过曝光机构24在感光滚筒21上形成的静电潜像上发生伸缩，和在利用转印带电器26转印感光滚筒21上的调色剂像时，防止在图像上发生伸缩。

因此，可以形成高质量的图像，并且，由于无需将曝光机构24和转印带电器26设置在180°的位置上，所以，能够提高设计的自由度。

另外，由于等速联轴器J不需要进行润滑脂润滑，所以，不会发生转印材料被弄脏的情况发生。

并且，由于通过相对外轮1的中空孔来抽出插入枢轴部件11，可以进行等速联轴器J的组装和分解，所以，能够容易地实现图像形成装置的维护。

在图1中以单色图像形成装置为例进行了说明，当形成全色图像形成装置的时候，准备4组图1所示的图像形成装置，并在转印材料A的搬送方向上串联配置这4组图像形成装置，通过这些图像形成装置来生成基于黄色、品红色、青绿色和黑色这4种调色剂的调色剂像，并将这些调色剂像转叠加到转印材料A上，来形成彩色图像。

Claims (6)

1.一种滑动型等速联轴器，由外轮和具有轴的枢轴部件构成，所述外轮具有以平行于轴线的6个平坦面围成的六角形的中空孔，所述枢轴部件组装在该外轮的中空孔内，在所述枢轴部件的外周上形成有6个球面，这6个球面中，3个第一球面分别在从所述各平坦面的圆周方向中央位置偏向圆周方向的一方的位置处，与所述平坦面接触，其他的3个第二球面分别在从所述各平坦面的圆周方向中央位置偏向圆周方向的另一方的位置处，与所述平坦面接触，并且，所述第一球面和所述第二球面沿着圆周方向被交替配置，允许角度变位和轴向变位两者，其特征在于，

所述等速联轴器中，所述外轮及包括轴的枢轴部件分别由合成树脂形成，而不需要润滑脂和防尘罩，并且

能够通过相对外轮的中空孔来抽出插入枢轴部件进行组装和分解。

2.根据权利要求1所述的滑动型等速联轴器，其特征在于，所述合成树脂由可射出成型的合成树脂构成。

3.根据权利要求1或2所述的滑动型等速联轴器，其特征在于，所述合成树脂是润滑性树脂。

4.根据权利要求1所述的滑动型等速联轴器，其特征在于，所述外轮和枢轴部件分别为合成树脂的成型品，并使所述外轮成型用的合成树脂和枢轴部件成型用的合成树脂的基础树脂不同。

5.根据权利要求4所述的滑动型等速联轴器，其特征在于，所述外轮的成型用合成树脂和枢轴部件的成型用合成树脂中的任意一方为润滑性树脂，另一方为润滑性树脂以外的工程塑料。

6.一种图像形成装置，包括：感光滚筒；旋转驱动该感光滚筒的驱动机构；在所述感光滚筒上形成静电潜像的曝光机构；向所述感光滚筒上的静电潜像供给调色剂，形成调色剂像的显影机构；将所述调色剂像转印到以和感光滚筒的圆周速度相同的速度被搬送的转印材料上的转印机构，并且，通过联轴器将所述感光滚筒的滚筒轴和驱动机构的驱动轴连接起来，其特征在于，

所述联轴器由权利要求1～5中的任意一项所述滑动型等速联轴器构成。

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