JP2005148089A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 当接離間動作をするカップリングによる駆動伝達機構の軸かじり対策
【解決手段】 カップリングが噛み合い位置と離間位置との間を移動をする構成であり、かつ、駆動軸が金属でカップリングが樹脂で構成されている場合であっても、駆動伝達が確実に行われ、かつ、カップリングの移動を滑らかに行うことができることが目的で、駆動軸とカップリングの嵌合部の形状が、軸の断面円の中心を通る軸線上に異なる２つの駆動伝達面が構成される形状にし駆動力が１点に集中して伝達されることがなくなり問題が解決できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いる画像形成装置に関し、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置に用いられる、駆動を伝達するためのカップリングの構成としては、下記の公報に記載されているものが知られている（例えば、特許文献１の図２５、図２６）。

また、図９に電子写真プロセスを利用した従来のカラー画像形成装置の一例、本例ではカラーレーザープリンタを概略的に示す。

このカラーレーザープリンタは、イエロー１００Ａ、マゼンタ１００Ｂ、シアン１００Ｃ、およびブラック１００Ｄの４つの画像形成部となるプロセスカートリッジ１００を備えており、この各プロセスカートリッジ１００内の像担持体１０１（電子写真感光体）上に形成された画像を一旦第２の像担持体である中間転写体１０２に連続的に多重転写し、フルカラープリント画像を得る４連ドラム方式（インライン）プリンタである。

このとき、プロセスカートリッジ１００を上下方向に積み上げる形で配置すると、設置面積を少なくすることができ、オフィスの省スペース化のメリットが大きく、カラーレーザープリンタのパーソナル化を計る上でも有効な手段である。

このカラーレーザープリンタでは、中間転写体１０２及びプロセスカートリッジ１００への駆動伝達はカップリングで行っており、中間転写体１０２及びプロセスカートリッジ１００の着脱時は本体に配置したカップリングが離間位置に移動し、装置本体に装着されたのちカップリングが噛み合い位置に移動して駆動伝達を行う。また、駆動軸１１０からカップリング１１１への駆動伝達は駆動軸１１０がＤカット（図１０）あるいはＩカット（二方取り）形状（図１１）で行う構成になっている。
特開２００２−１９６６５０号公報

しかしながら、上記従来例においては、図１０、図１１に示すように駆動軸１１０がＤカットあるいはＩカット（二方取り）形状になっているため、駆動軸１１０からの回転力をカップリング１１１に伝達するのはＡ部であり、作用力を矢印ａで表している。したがって、カップリング１１１の駆動受け面には部分的（Ａ部）に集中して応力が加わる事になる。そうなった場合、駆動軸１１０とカップリング１１１のどちらか一方で剛性の弱い方が変形してしまう事があった。たとえば、駆動軸１１０が金属でカップリング１１１が樹脂で構成されている場合、カップリング１１１の荷重受け面が変形してしまう。すると、カップリング１１１と駆動軸１１０との間の嵌合部のガタが大きくなり駆動軸１１０が空回りして駆動伝達ができなくなったり、カップリング１１１が噛み合い位置と離間位置との間を移動する際に摺動面が変形してしまうため摺動抵抗が増加し滑らかな移動ができなくなり画像形成ができなくなってしまったり、交換ユニットの着脱に支障が出てしまうことがあった。

そこで、力の作用方向ａを駆動受け面に対して垂直に近づける事が考えられる。しかし、Ｉカット（二方取り）形状の場合はＩカット部の幅を狭くすることになり駆動軸１１０としての剛性が低くなる。特に、カップリング１１１が噛み合い位置と離間位置との間を移動をする構成になっている場合Ｉカット形状をカップリングストローク分確保する必要がありその点から考えても駆動軸１１０の剛性が低くなることは問題である。

一方、Ｄカット形状の場合、力の作用方向ａを駆動受け面に対して垂直に近づけるためにＤカット面を軸中心に近づけなければ力が作用する方向は改善できる。しかし、Ｄカット形状の場合、駆動軸１１０とカップリング１１１の間の嵌合ガタに応じた分だけ軸１１０中心とカップリング１１１中心がずれてしまいカップリング部において回転ムラで発生してしまい好ましくない。特に、カップリング１１１が噛み合い位置と離間位置との間を移動をする構成になっている場合摺動させるために嵌合ガタを確保する必要があり、軸１１０中心とカップリング１１１中心のずれが無視できなくなってしまう。

従って、本発明の目的は、カップリングが噛み合い位置と離間位置との間を移動をする構成であり、かつ、駆動軸が金属でカップリングが樹脂で構成されている場合であっても、駆動伝達が確実に行われ、かつ、カップリングの移動を滑らかに行うことができる画像形成装置を提供することである。

上記欠点即ち、カップリング移動動作および、駆動伝達の信頼性を向上させるという課題に対し、
本発明では駆動軸とカップリングの嵌合部の形状が、軸の断面円の中心を通る軸線上に異なる２つの駆動伝達面が構成される形状にする。このような構成にすることで、カップリング移動動作および、駆動伝達の信頼性を向上させることができ、上記従来の欠点を解決することができる。

以上説明したように、本発明によれば、
駆動軸からカップリングへの駆動伝達を面により行うことができ、かつ、駆動軸の剛性も維持するとともにカップリングのスラスト方向の移動動作の滑らかさも確保する事がきるので、カップリングの動作不良による画像不良や開閉カバーの開閉動作あるいは交換ユニットの着脱が出来なくなるなどの問題を解決することができる。

したがって、上記課題を解決することができる。

（実施例）
［画像形成装置の全体の説明］
まずカラー画像形成装置の全体構成について、図８を参照して概略説明する。

図８はカラー画像形成装置の一形態であるレーザープリンターの全体構成説明図である。

カラーレーザープリンターは図１２に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ各色毎に一定速度で回転する像担持体２１とカラー現像器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋをもつ画像形成部と画像形成部で現像され多重転写されたカラー画像を保持し給送部から給送された転写材Ｐに更に転写する中間転写体３５とからなる。カラー画像を転写された転写材Ｐを定着部６へ搬送してカラー画像を転写材Ｐに定着し、排出ローラーによって装置上面の排出部５６へ排出するものである。尚上記４色のカラー現像器２はプリンター本体に対して個別に着脱可能に構成されている。

次に上記画像形成装置の各部の構成について本発明に関係する部分の動作を順次詳細に説明する。

［像担持体］
像担持体（感光ドラム）２１（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ）は現像器の容器２４（２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ）と一体的に構成され、この現像ユニット２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）はプリンター本体に対して着脱自在に支持され、像担持体２１の寿命に合わせて容易に単独でユニット交換可能であるよう構成されている。本実施例に係わる像担持体（感光ドラム）２１はアルミシリンダーの外側に有機光導電体層を塗布して構成し、像担持体２１の容器２４に回転自在に支持されている。また図示後方の一方端に図示しない駆動モーターの駆動力を伝達することにより、像担持体２１を画像形成動作に応じて図示反時計回りに回転させるようにしている。

［中間転写体］
中間転写体３５はカラー画像形成動作時には各現像器２により可視化された像担持体２１上のトナー画像を多重転写するため像担持体２１の外周速度と同期して図示時計回りに回転する。像担持体２１上に形成されたトナー画像は像担持体２１に中間転写体３５を挟んで対向位置に配置され、電圧を印加された一次転写ローラ３４（３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ）との接点である一次転写部Ｔ１（Ｔ１Ｙ、Ｔ１Ｍ、Ｔ１Ｃ、Ｔ１Ｋ）で中間転写体３５上に多重転写される。多重転写を受けた中間転写体３５は二次転写部Ｔ２において電圧を印加された２次転写ローラー３２によって転写材Ｐを挟み込み搬送することにより転写材２に中間転写体３５上の各色トナー像を同時多重転写する。

中間転写体３５は本体に駆動ローラ３１を支点とし支持され、駆動ローラ３１の図示後方の一方端に図示しない駆動モーターの駆動力を伝達することにより、中間転写体３１を画像形成動作に応じて図示時計回りに回転させるようにしている。

［転写部］
転写部は揺動可能な転写ローラー５１からなる。転写ローラー５１は金属軸を中抵抗発泡弾性体で巻いてあり、図示略上下方向に移動可能で且つ駆動を有す。転写材Ｐにカラー画像を転写するタイミングに合わせて転写ローラー５１は図示しないカム部材により上方の位置、即ち転写材Ｐを介して中間転写体３５に所定の圧で押しつけられる。この時同時に転写ローラー５１にはバイアスが印加され中間転写体３５上のトナー画像は転写材Ｐに転写される。ここで中間転写体３５と転写ローラー５１とは夫々駆動されているため、両者に挟まれた状態の転写材Ｐは転写工程が行われると同時に、図示左方向に所定の速度で搬送され、搬送ベルト５２により次工程である定着器６にむけて搬送される。

［画像形成動作］
次に上記のように構成された装置によって画像形成を行う場合の動作について説明する。

先ず図４に示す給紙ローラー４１を回転して給紙カセット４内の転写材Ｐを一枚分離し、レジストローラー４４へと搬送する。

一方像担持体２１と中間転写体３５とが各々所定の外周速度Ｖ （以下プロセス速度と呼ぶ）で図示矢印方向へ回転する。

帯電手段２３によって表面を均一に帯電された像担持体２１はレーザー１０露光を受け画像形成を行う。

１：イエロー画像の形成
スキャナー部１Ｙによりイエロー画像のレーザー１０Ｙ照射を行い、像担持体２１Ｙ上にイエロー潜像を形成する。この潜像形成と同時にイエロー現像器２２Ｙを駆動し像担持体２１Ｙ上の潜像にイエロートナーが付着するように像担持体２１Ｙの帯電極性と同極性で略同電位の電圧を印加してイエロー現像を行う。同時に現像部の下流の第一転写位置Ｔ１Ｙで像担持体２１上のイエロートナー像を中間転写体３５の外周に一次転写する。この時中間転写体３５には上記イエロートナーと逆特性の電圧を印加して一次転写を行う。

２：マゼンタ画像の形成
次いで中間転写体３５の外周のイエロー画像の先端が一致するように、スキャナー部１Ｍによりマゼンタ画像のレーザー１０Ｍ照射がスタートされイエローと同様にして像担持体２１Ｍ上の潜像にマゼンタトナー像が現像され、像担持体２１Ｍ上のマゼンタトナー像を第一転写位置Ｔ１Ｍで中間転写体３５上に転写する。

３：シアン画像の形成
次いで中間転写体３５の外周のイエロー及びマゼンタ画像の先端が一致するように、スキャナー部１Ｃによりシアン画像のレーザー１０Ｃ照射がスタートされマゼンタ同様にして像担持体２１Ｃ上の潜像にシアントナー像が現像され、像担持体２１Ｃ上のシアントナー像を第一転写位置Ｔ１Ｃで中間転写体３５上にイエロー、マゼンタの各トナー像に重ねて転写する。

４：ブラック画像の形成
次いで中間転写体３５の外周のイエロー／マゼンタ／シアン画像の先端が一致するように、スキャナー部１Ｋによりブラック画像のレーザー１０Ｋ照射がスタートされシアン同様にして像担持体２１Ｋ上の潜像にブラックトナー像が現像され、像担持体２１Ｋ上のブラックトナー像を第一転写位置Ｔ１Ｋで中間転写体３５上に更に重ねて転写する。

以上イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で潜像形成及び現像及び中間転写体３５へのトナー転写をそれぞれの１次転写位置Ｔ１Ｙ、Ｔ１Ｍ、Ｔ１Ｃ、Ｔ１Ｋで行い、中間転写体３５の表面にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種のトナーから成るフルカラーの画像を形成することになる。

ブラックトナーの中間転写体３５への転写が終了する前に、即ち４色目のブラックトナーの一次転写を終えてフルカラー画像を形成した中間転写体３５の画像先端が第二転写部Ｔ２へ到達する前に、先述のレジストローラー４４で待機させておいた転写材Ｐをタイミングを合わせて搬送スタートさせる。上記４色の中間転写体３５上への各色の画像形成時には下方に待機し中間転写体３５とは非接触状態であった転写ローラー５１を同時に上方へカム（図示せず）で移動させ転写材Ｐを中間転写体３５の第二転写部Ｔ２で圧接すると同時に転写ローラー５１にトナーと逆特性のバイアスを印加することで、中間転写体３５上のフルカラー画像を転写材Ｐに一気に４色同時に転写する。第二転写部Ｔ２を経た転写材Ｐは中間転写体３５から剥離され定着部６へ搬送されトナー定着を行った後に排出ローラ対５３、５４、５５を介して本体上部の排出トレイ５６上へ画像面を下向きにして排出され、画像形成動作を終了する。

次に本発明の中心となる構成について図１〜図７を用いて詳述する。

本発明の実施例となるカップリング２６ａ（図２）と駆動軸２６ｂ（図３）を軸線方向から見た形状を図１に示す。図１において駆動伝達面Ｍは断面円の中心Ｏを通る軸線上に２箇所対向する位置関係になるような形状になっている。本発明では駆動伝達面Ｍの幅ｔは直径ＤのＤ／８≦ｔ＜Ｄ／２に設定している。また、駆動伝達面Ｍに対し垂直な面はカップリング２６ａと駆動軸２６ｂとの間に所定の隙間ｓが設けられていて、駆動軸２６ｂの逆回転方向にはガタを持っている形状になっている。さらに、駆動軸２６ｂの外周円弧部はカップリング２６ａに対して嵌合する寸法関係になっている。なお、本実施例においては駆動軸２６ｂの材質は金属、カップリング２６ａの材質は樹脂である。

このような形状にする事で、駆動伝達面Ｍは軸断面円の中心Ｏを通る軸線上で中心Ｏに対し点対称の位置に２箇所配置できるため駆動伝達を稜線Ａではなく、面Ｍで行うことができる。このとき、駆動力Ｆは図１に示すように駆動伝達面Ｍに対し垂直に作用する。したがって、カップリング２６ａにかかる応力を分散でき、かつバランスよく伝える事ができるため、大きなトルクを伝えても、Ｄカット形状やＩカット形状よりカップリング２６ａの駆動受け部Ｍｃの変形を抑えることができる。また、応力をバランスよく伝達できることと軸外周円弧部で嵌合できることから、駆動軸中心Ｏとカップリングの中心Ｏがずれないため、伝達される回転ムラが小さくなる。さらに、駆動軸２６ｂの断面積が大きく取れるため駆動軸２６ｂの剛性が確保でき、カップリング２６ａが移動するためのストロークが大きくても駆動軸２６ｂの剛性を著しく低下されることはない。

また、駆動を伝達する被駆動側のユニットを着脱する際に軸線に対し垂直方向に挿抜する構成になっているので、カップリングは駆動軸２６ｂ上を噛み合い位置γと離間位置δとの間で移動する必要がある。前述のように駆動軸２６ｂの逆回転方向にはガタを持っていて、かつ駆動軸２６ｂの外周円弧部はカップリング２６ａに対して嵌合する寸法関係になっていることと、カップリング２６ａが摺動性の良い樹脂（例えばＰＯＭの摺動グレード）で成形されているので２つの位置（γ、δ）への移動は滑らかにかつ小さい力で行う事ができる。さらに、駆動伝達面Ｍの軸線方向の長さＬはカップリング２６ａの移動ストロークに対し十分余裕のある設定になっている。ここで、カップリング２６ａの噛み合い位置γ（図４）から離間位置δ（図５）への移動は接続／切断手段２７により行われる。接続／切断手段２７は開閉カバー７の開く動作に連動していて、開閉カバー７を開く事で接続／切断手段２７を構成しているカムによりカップリング２６ａが外れユーザーは簡単にユニットを着脱する事ができる構成になっている。一方、開閉カバー７を閉じた時に接続／切断手段２７が離間状態δを解除し、そして離間位置δから噛み合い位置γへの移動はバネ２６ｃの付勢力により行われる。

本発明では、図６、図７に示すように、開閉カバー７を開けるとき、カートリッジ保持部材８が移動をはじめるまでの時間の中でカートリッジ２に駆動伝達している駆動伝達手段２６の切断動作を行っている。また、中間転写ベルトユニット３に駆動伝達しているカップリング２６ａは開閉カバー７のロックを解除するレバーを解除する動作に連動して接続／切断手段２７を動作させカップリング２６ａを退避位置に移動させる。したがって、開閉カバー７は問題なく開き、カートリッジ保持部材８がカートリッジ着脱位置βに移動する事ができる。

上記、実施例にて説明した構成は中間転写ベルトを用いた画像形成装置に限るものではなく、感光ベルト、転写ベルトを用いた画像形成装置に対しても同様に有効な構成である。

本発明の実施形でカップリングと駆動軸の嵌合形状を示した図 本発明の実施形で駆動軸の形状を示した斜視図 本発明の実施形でカップリングの形状を示した斜視図 本発明の実施形でカップリング噛み合い状態の図 本発明の実施形でカップリング離間状態の図 本発明の実施形で開閉カバーが開き始めた状態を示す断面図 本発明の実施形で開閉カバーが開ききった状態を示す断面図 本発明の画像形成装置全体の構成を示す断面図 従来例を示す断面図 従来例のカップリングと駆動軸の嵌合形状（Ｄカット形状）を示した図 従来例のカップリングと駆動軸の嵌合形状（Ｉカット形状）を示した図

符号の説明

２ カートリッジ
３ 中間転写体ユニット
７ 開閉カバー
８ カートリッジ保持部材
２１ 像担持体
２６ カップリング
２６ａ 駆動側カップリング
２６ｂ 駆動軸
２６ｃ カップリング付勢ばね
２６ｄ 被駆動側カップリング
２７ 駆動切断／接続手段
２７ａ カム形状のギア
２７ｂ カップリング退避部材
２８ ラック
２９ ギア列
７０ 開閉カバーの回転支点
７１ 第１のリンク
７１ａ 第１リンクの一端
７１ｂ 第２リンクとの連結部
７２ 第２のリンク
７２ａ カートリッジ保持部材との連結部
７２ｂ 第１リンクとの連結部
８０ 回転中心
８１ ガイドリブ
８２ ロック部材
α 画像形成位置
β カートリッジ着脱位置
γ カップリング噛み合い位置
δ カップリング離間位置

Claims (4)

1. 画像形成装置本体に着脱自在に装着される像担持体を含むプロセスカートリッジを複数個（少なくとも一つ）配置し、前記プロセスカートリッジ内の前記像担持体に対向する位置に懸架された中間転写体あるいは、転写材担持体が配置される。また、前記複数のプロセスカートリッジおよび前記中間転写体は前記画像形成装置本体に対し着脱自在な構成になっている。さらに、前記画像形成装置本体から前記複数のプロセスカートリッジおよび前記中間転写体へ駆動を伝達するためのカップリング機構を具備し、前記カップリング機構の一方が駆動軸に対しカップリング部材が噛み合い位置と離間位置の２つのポジションを任意に移動可能な構成になっている画像形成装置において、
   前記駆動軸から前記カップリングへの駆動伝達は駆動軸断面円の中心を通る軸線上の異なる２箇所の平面部にて行われることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動軸及びカップリングは駆動伝達面以外の部分は軸嵌合になっていることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記駆動軸の方が前記カップリングより剛性の低い材質（例えば、金属軸に対して樹脂カップリング）であることを特徴とする請求項１、２の画像形成装置。
4. 前記カップリングの噛み合い位置と離間位置の２つのポジションへの移動で少なくともどちらか一方への移動はバネ力により行われていることを特徴とする請求項１から３の画像形成装置。
   

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