JP2005241942A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】画像形成ユニットの着脱が容易であるとともに装置本体への位置決めが確実であり,また装着された感光体への駆動の伝達が確実に行われる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】本発明のカラープリンタ1は,着脱可能な画像形成ユニット30を装着して画像形成を行うものである。カラープリンタ1の本体2には,歯車軸受け44と,歯車軸受け44に対して回転可能に支持されるとともに,画像形成ユニット30への回転駆動力を受ける歯車43と,歯車軸受け44に対して固定して設けられるとともに,画像形成ユニット30の一端と嵌合する固定部44aと,歯車43と画像形成ユニット30との間に位置し,歯車43とともに回転するジョイント45と,ジョイント45を,歯車43から離隔する方向へ付勢するバネ46とを有するものである。
【選択図】 図2

Description

本発明は,プリンタ,コピー機等の画像形成装置に関する。さらに詳細には,感光体を含む画像形成ユニットが着脱可能な画像形成装置に関するものである。
従来より,画像形成装置において,感光体等の消耗部分をユニット化して着脱可能にすることにより,ユーザによって交換できるようにしたものがある。例えば,イエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの4色それぞれの画像形成部を有するタンデム型の画像形成装置では,この画像形成ユニットを色ごとに計4つ備えている。このような画像形成ユニットが画像形成装置本体に装着されたときには,少なくとも感光体ドラムは回転駆動されることが必要である。そのため,画像形成装置本体に備えられた駆動源に感光体ドラムが連結され,動力が伝達できるようにされている。
この連結部の構成は,従来より種々提案されている(例えば,特許文献1,特許文献2参照。)。特許文献1に記載の画像形成装置では,駆動ギヤおよび感光体ドラムのいずれとも別体のカップリング軸を有し,各連結部のそれぞれにねじれた多角柱の穴とねじれた多角柱の突起とが形成されている。この穴と突起とを嵌合させて回転駆動させることにより,互いにねじ込まれる力が働き,位置合わせが行われる。また,特許文献2に記載の結合構造では,ギアの内部に組み込まれた自在ジョイントの端部に複数の凸部が設けられ,この凸部によって嵌合されている。
特開2000−214646号公報 USP6397029号公報
しかしながら,前記した従来の画像形成装置では,画像形成ユニット全体の位置決めと感光体と駆動部との回転軸心合わせとをともに,ジョイント部で行っている。そのため,筐体の設置条件等により筐体や感光体ユニットにストレスが加わるおそれがあった。また,画像形成ユニットの位置決めを筐体部に対して行う方法もあるが,その場合は駆動軸と感光体軸との軸心合わせが難しく,感光体の回転ムラや摩耗等の原因となる場合があった。さらには,特許文献2に記載されたような自在ジョイントを用いた連結部では,着脱時の作業性を向上するために,画像形成ユニットが装着されていない状態でのジョイントの先端の方向を規制する等の措置をとる必要があるという問題点もあった。
本発明は,前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,画像形成ユニットの着脱が容易であるとともに装置本体への位置決めが確実であり,また装着された感光体への駆動の伝達が確実に行われる画像形成装置を提供することにある。
この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は,着脱可能な感光体ユニットを装着して画像形成を行う画像形成装置であって,第1軸受け部材と,第1軸受け部材に対して回転可能に支持されるとともに,感光体ユニットへの回転駆動力を受ける第1駆動伝達部材と,第1軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,感光体ユニットの一端と嵌合する第1嵌合部材と,第1駆動伝達部材と感光体ユニットとの間に位置し,第1駆動伝達部材とともに回転する第2駆動伝達部材とを有するものである。
本発明の画像形成装置によれば,感光体ユニットへの回転駆動力は第1駆動伝達部材によって受けられる。一方,第1嵌合部材は,第1駆動伝達部材を回転可能に支持する第1軸受け部材に対して固定される。従って,第1嵌合部材は,第1駆動伝達部材の回転駆動力の影響を受けることがなく,その配置は固定されている。さらに,第1嵌合部材は,感光体ユニットの一端と嵌合されるので,感光体ユニットは第1嵌合部材によって位置決めされるとともに,それらの嵌合部位には回転駆動力によるストレスが加わることがない。これにより,装置本体への位置決めが確実である。さらに,第2駆動伝達部材が,第1駆動伝達部材と感光体ユニットとの間に配置され,第1駆動伝達部材とともに回転されるので,この第2駆動伝達部材を介して第1駆動伝達部材の回転駆動力は感光体ユニットに伝達される。従って,装着された感光体への駆動の伝達が確実に行われる。
さらに,本発明では,第2駆動伝達部材の側部の少なくとも3箇所に設けられた側方突起部と,第2駆動伝達部材を,第1駆動伝達部材から離隔する方向へ付勢する付勢部材と,第1軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,側方突起部が付勢部材の側から当接する抜け止め部とを有することが望ましい。
このようにすれば,付勢部材を有するので,感光体ユニットが取り付けられていない状態では,第2駆動伝達部材は第1駆動伝達部材から離隔され,自由に回転できる。従って,感光体ユニットの着脱が容易である。さらに,第2駆動伝達部材が付勢部材に付勢されることにより,その側方突起部が抜け止め部に当接する。従って,第2駆動伝達部材は第1軸受け部材から抜け落ちることがない。
さらに,本発明では,抜け止め部および第1嵌合部材は,第1軸受け部材と一体であり,側方突起部の抜け止め部の側が傾斜形状であることが望ましい。
このようにすれば,抜け止め部および第1嵌合部材が第1軸受け部材と一体であるので,部品点数が少ない。さらに,側方突起部の抜け止め部の側が傾斜形状であるので,その傾斜形状の部分と抜け止め部とが当接し,第2駆動伝達部材の軸方向が抜け止め部に対しほぼ垂直方向に向いて停止する。従って,感光体ユニットの取付が容易である。
さらに,本発明の画像形成装置は,本体と,本体に着脱可能な感光体ユニットとを有し,本体に感光体ユニットを装着して画像形成を行う画像形成装置であって,本体は,第1軸受け部材と,第1軸受け部材に対して回転可能に支持されるとともに,感光体ユニットへの回転駆動力を受ける第1駆動伝達部材と,第1軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,感光体ユニットの一端と嵌合する第1嵌合部材とを有し,感光体ユニットは,第2軸受け部材と,第2軸受け部材に対して回転可能に支持されるとともに,感光体とともに回転するフランジと,第2軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,第1嵌合部材と嵌合する第2嵌合部材とを有し,本体と感光体ユニットとの一方に,第1駆動伝達部材とフランジとの間に位置し,第1駆動伝達部材およびフランジとともに回転する第2駆動伝達部材を有するものであっても良い。
このようなものであれば,画像形成装置の本体においては,感光体ユニットの一端と嵌合される第1嵌合部材は,回転駆動力の影響を受けることがなく,その配置は固定されている。一方,感光体ユニットにおいては,第1嵌合部材と嵌合する第2嵌合部材は第2軸受け部材に固定されているので,感光体の回転にかかわらずその配置は固定されている。これにより,感光体ユニットと装置本体との位置決めが確実である。さらに,第2駆動伝達部材が,第1駆動伝達部材と感光体ユニットのフランジとの間に配置され,第1駆動伝達部材およびフランジとともに回転されるので,この第2駆動伝達部材を介して第1駆動伝達部材の回転駆動力は感光体ユニットに伝達される。従って,装着された感光体への駆動の伝達が確実に行われる。
さらに,本発明では,第2駆動伝達部材が,その側部の少なくとも3箇所に側方突起部を有し,本体と感光体ユニットとの一方に,第2駆動伝達部材を,第1駆動伝達部材もしくはフランジから離隔する方向へ付勢する付勢部材を有し,第1軸受け部材もしくは第2軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,側方突起部が付勢部材の側から当接する抜け止め部とを有することが望ましい。
このようにすれば,付勢部材を有するので,感光体ユニットが取り付けられていない状態では,第2駆動伝達部材は第1駆動伝達部材もしくはフランジから離隔され,自由に回転できる。従って,感光体ユニットの着脱が容易である。さらに,第2駆動伝達部材が付勢部材に付勢されることにより,その側方突起部が抜け止め部に当接する。従って,第2駆動伝達部材は第1軸受け部材または第2軸受け部材から抜け落ちることがない。
さらに,本発明では,第1嵌合部材が第1駆動伝達部材と同軸であるとともに,第2嵌合部材が感光体と同軸であることが望ましい。
このようにすれば,第1嵌合部材と第2嵌合部材との嵌合によって,第1駆動伝達部材と感光体とが同軸となるように位置決めすることができる。さらに,第1嵌合部材と第2嵌合部材とがともに円筒形であれば,これらの嵌合は容易となる。
本発明の画像形成装置によれば,画像形成ユニットの着脱が容易であるとともに装置本体への位置決めが確実であり,また装着された感光体への駆動の伝達が確実に行われる。
以下,本発明を具体化した最良の形態について,添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は,タンデム型のカラープリンタに本発明を適用したものである。
本発明のカラープリンタ1は,図1に示すように,各色の画像形成部10Y,10M,10C,10Kが,中間転写ベルト11に沿って並べられている。カラープリンタ1の下部には用紙カセット12が装着され,その中の用紙が給紙ローラ13によって給紙搬送部14に搬送される。各色の画像形成部10Y,10M,10C,10Kによって中間転写ベルト11上に重ねられて形成された画像は,二次転写部15で用紙に転写され,定着部16で定着される。こうして画像が形成された用紙は,排紙ローラ17によって排紙される。これらの構成はすべて筐体20内に収められている。
各色の画像形成部10Y,10M,10C,10Kは,いずれも同様の構成であり,それぞれ,感光体21,現像部22,露光部23,帯電部24,クリーナ部25,転写部26を有している。この画像形成部10Y,10M,10C,10Kの各部の構成および動作は一般的なものであるので,ここでは説明を省略する。各画像形成部10Y,10M,10C,10Kのうち,少なくとも感光体21を含んだ所定部分がユニット化されて,それぞれ画像形成ユニット30となっている。画像形成ユニット30は,カラープリンタ1の筐体20に対して着脱可能にされている。以下,カラープリンタ1のうち,画像形成ユニット30を除く部分を本体2と呼ぶ。
このカラープリンタ1の図1中手前側には,開閉可能なドアが設けられている。このドアを開放することにより,各画像形成ユニット30の手前側端部が露出される。ユーザはこの露出された端部を把持して,図中手前側に引き出すことにより,画像形成ユニット30を本体2から取り外すことができる。また,本体2の画像形成ユニット30が取り外された空間に画像形成ユニット30を挿入し,図中奥方向へ押し込めば再び取り付けることができる。取付後,ドアを閉止すると,画像形成ユニット30の手前側端部がドアの内面によって保持されて固定される。
次に,この本体2と画像形成ユニット30との連結部分の概略を図2に示す。この連結部分は,カラープリンタ1の図1中奥側に配置されているものである。図2中右側に示している画像形成ユニット30は,ハウジング31に保持され,図中右から感光体21,フランジ32,軸受け33を有している。フランジ32は,感光体21の端部に固定され,感光体21と一体的に回転する。軸受け33は,フランジ32の端部を回転可能に支持して,ハウジング31に固定されている。また,軸受け33の図中左端部には,円筒状の固定部33aが形成されている。
また,本体2側は,図2中左側に示すように,筐体20に固定されているフレーム41,42に,歯車43,歯車軸受け44,ジョイント45,バネ46が取り付けられている。歯車43は,本体2の内部に設けられた動力装置による駆動力をジョイント45に伝達する。歯車43には,図中右方向に延設されて,ジョイント受け部43aが形成されている。ジョイント受け部43aとジョイント45とは,部分的に当接して回転が伝達される。歯車軸受け44は,フレーム42に固定され,歯車43のジョイント受け部43aを回転可能に支持する。歯車軸受け44の図中右端部には,円筒状の固定部44aが形成されている。また,歯車軸受け44の中央部の内周側には,内周方向へ突出した抜け止め部44bが形成されている。
ここで,歯車軸受け44の固定部44aの内周径と画像形成ユニット30の軸受け33の固定部33aの外周径とは,ほぼ等しく形成されている。これらの固定部33aと固定部44aとは互いに向き合うように配置されているので,画像形成ユニット30が本体2に取り付けられた状態では,図2に示すように,固定部44aの内周側に固定部33aが挿入されて嵌合される。従って,固定部44aと固定部33aとが,ひいては歯車軸受け44と軸受け33とが,互いに直接固定される。ここで,歯車軸受け44は本体2のフレーム42に固定されている。一方,軸受け33は画像形成ユニット30のハウジング31に固定されている。これらより,この嵌合によって,本体2に対して画像形成ユニット30が位置決めされて固定される。
また,ジョイント45は,図3に示すように,ねじれた三角柱形状の本体部45aを有している。図中右端部はねじれた三角錐形状の先端部45bであり,図中左端部にはバネ46がはめ込まれるための筒状凸部45cが形成されている。さらに,本体部45aの3つの側面には,中央より筒状凸部45c寄りにそれぞれ側方凸部45dが形成されている。側方凸部45dの先端側はテーパ状に形成されている。このジョイント45は,POM(ポリアセタール)やPC(ポリカーボネート)等の樹脂で一体に形成される。また,ジョイント45には,図4に示すように肉盗みを形成しても良い。
さらに,図2に示すように,バネ46が歯車43とジョイント45との間に配置されている。これにより,ジョイント45は図中右方向に付勢されている。そして,画像形成ユニット30が取り付けられた状態では,ジョイント45は,歯車43のジョイント受け部43aと画像形成ユニット30のフランジ32との双方に,それぞれ部分的に当接している。このジョイント45によって歯車43の回転駆動力は感光体21に伝達される。
次に,このジョイント45による駆動伝達構成について説明する。歯車43のジョイント受け部43aとフランジ32とにはそれぞれ,図5に示すような略三角柱の穴47が形成されている。この穴47はねじれていない。なお,この図では,三角柱以外の穴も形成されているが,これは軽量化のためのものである。この穴47にジョイント45の本体部45aが挿入され,いずれかが回転されると,本体部45aの3つの稜線と穴47の3つの内面とがそれぞれ当接する。このとき当接する箇所は,本体部45aがねじれているので,各稜線につき各1点ずつの3点である。この3点の当接箇所は互いに対称に配置され,これらによって互いに同一の回転角速度で回転が伝達される。この当接箇所は,穴47と本体部45aとの軸芯が一致していてもいなくても各稜線に1点である。
従って,歯車43の回転は,歯車43のジョイント受け部43aの穴47からジョイント45に伝達され,さらにフランジ32の穴47に伝達されることによってフランジ32の回転として伝達される。これによって,歯車43による回転駆動力は,ジョイント45とフランジ32とを介して,感光体21を回転させる。このとき,ジョイント45の回転軸が穴47に対して多少ずれていても,3点接触することによりその接触点の断面位置では両軸芯は同一位置に重ねられる。また,両軸芯が多少傾いていても,穴47とジョイント45とは3点で接触するので,そのままの状態で駆動伝達は確実に行われる。これが,ジョイント受け部43a側とフランジ32側との両方で起きる。
次に,画像形成ユニット30を取り外した状態の,本体2側の連結部分を,図6と図7とに示す。画像形成ユニット30を取り外すと,図6に示すように,ジョイント45がバネ46の付勢力によって図中右方向へ突出する。ここで,図7は,図6の右方から見た図であり,図6は,図7のA−A断面を示している。このとき,歯車軸受け44の抜け止め部44bにジョイント45の側方凸部45dのテーパ部が当接している。これにより,ジョイント45はそれ以上飛び出ることがない。さらに,側方凸部45dの当接部分がテーパ状であるので,ジョイント45は抜け止め部44bから内向きの力を受ける。また図7に示すように,側方凸部45dが互いに対称な3箇所に設けられていることから,ジョイント45は歯車軸受け44に対してほぼ中央位置に同軸方向を向いて保持される。
さらに,抜け止め部44bの内周面に,図8に示すように,面取り44cが形成されているとさらに良い。この面取り44cは,R形状か半球形状とすればよい。あるいは,側方凸部45dのテーパ部が,周方向にR形状か半球形状とされていても良い。このようにすれば,ジョイント45と歯車軸受け44とがより安定して当接し,ジョイント45が確実に中央位置に保持される。
次に,このように構成されたカラープリンタ1において,画像形成ユニット30を交換する際の動作について説明する。画像形成ユニット30を交換する際には,ユーザはまず本体2のドアを開放し,画像形成ユニット30の端部を図2中右方向へ引く。これにより,画像形成ユニット30の軸受け33の固定部33aと歯車軸受け44の固定部44aとの嵌合が外れ,画像形成装置30がカラープリンタ1の本体2に対して軸方向に自由な状態となる。ジョイント45がまだ,軸受け33やフランジ32の内部にあるとしても,軸方向への移動に対しては,ジョイント45と穴47等との当接は全く抵抗とはならない。画像形成ユニット30をさらに軸方向へ引き抜くことにより,本体2側には図6に示すように,ジョイント45がやや突出し,ほぼ中央位置で軸方向を向いて保持される。
次に,本体2に画像形成ユニット30を取り付ける場合には,本体2のドアを開放し,筐体20やフレーム41,42等に形成されたガイドに沿って,画像形成ユニット30の先端部を挿入する。このとき,ジョイント45はほぼ軸心方向を向き,さらにその先端部45bが三角錐形状であることから,ハウジング31から突出した軸受け33に当たるようなことはなく容易に挿入できる。そのまま,画像形成ユニット30を軸方向に押し込めば,歯車軸受け44の固定部44aの内周と軸受け33の固定部33aの外周とが嵌合されて固定される。従って,画像形成ユニット30全体の軸位置が,本体2に対して正しく配置される。
同時に,画像形成ユニット30が挿入されることによりジョイント45の先端部45bがフランジ32の穴47の底に当接する。さらに挿入されることにより,ジョイント45は穴47の底で図2中左方向に押され,バネ46を押し縮める。これによって,抜け止め部44bと側方凸部45dとの当接が外れて,ジョイント45が回転可能になる。ここで,画像形成ユニット30の軸方向の挿入量は,バネ46が最短状態となるか,あるいは,固定部44aの抜け止め部44bに固定部33aが当接すること等によって制限される。これにより,画像形成ユニット30の軸方向を含めた取付位置が,本体2に対して正しく位置決めされる。
以上詳細に説明したように,本形態のカラープリンタ1によれば,各画像形成ユニット30は,感光体21の軸方向へ移動させることにより,カラープリンタ1に対して容易に着脱可能である。さらに,本体2の歯車軸受け44の固定部44aと,画像形成ユニット30の軸受け33の固定部33aとが互いに嵌合して固定されるので,これらによって画像形成ユニット30の取付位置が確実に位置決めされる。また,歯車43の回転駆動力は,歯車43からジョイント45とフランジ32とを介して感光体21へと伝達される。ここで,ジョイント45の本体部45aはねじれた三角柱形状であり,歯車43とフランジ32にはねじれていない三角柱穴が形成されているので,これらの軸心位置が正確に合致していなくても回転は確実に伝達される。これにより,画像形成ユニットの着脱が容易であるとともに装置本体への位置決めが確実であり,また装着された感光体への駆動の伝達が確実に行われるカラープリンタ1となっている。
なお,本形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。
例えば,上記の形態では,抜け止め部44bを歯車軸受け44に一体に形成しているが,歯車軸受け44の内部に別部材を挿入することによって構成しても良い。
また例えば,固定部44aや固定部33aは歯車軸受け44や軸受け33と別に形成して,取り付けて固定しても良い。
また例えば,上記の形態では,歯車軸受け44の固定部44aを外周側,軸受け33の固定部33aを内周側に嵌合するとしたが,これらは逆としても良い。
また例えば,上記の形態では,本体2側にジョイント45が取り付けられているとしたが,ジョイント45が感光体ユニット30に含まれるようにすることもできる。
また例えば,上記の形態ではカラープリンタ1に本発明を適用したが,これに限らず,コピー機,ファクシミリ等の画像形成装置に適用することもできる。また,カラー機に限らず,装着可能な画像形成ユニット30を1つだけ有するモノクロ機でもよい。
本形態のカラープリンタの概略構成を示す断面図である。 連結部分を示す断面図である。 ジョイントを示す斜視図である。 ジョイントの別の例を示す斜視図である。 ジョイントが嵌合されるジョイント受けを示す斜視図である。 画像形成ユニットを取り外した本体側着脱部を示す断面図である。 画像形成ユニットを取り外した本体側着脱部を示す正面図である。 ジョイントと軸受けとの係合部を示す部分拡大図である。
符号の説明
1 カラープリンタ(画像形成装置)
2 本体
30 画像形成ユニット(感光体ユニット)
32 フランジ
33 軸受け(第2軸受け部材)
33a 固定部(第2嵌合部材)
43 歯車(第1駆動伝達部材)
44 歯車軸受け(第1軸受け部材)
44a 固定部(第1嵌合部材)
44b 抜け止め部
45 ジョイント(第2駆動伝達部材)
45d 側方凸部(側方突起部)
46 バネ(付勢部材)

Claims (5)

  1. 着脱可能な感光体ユニットを装着して画像形成を行う画像形成装置において,
    第1軸受け部材と,
    前記第1軸受け部材に対して回転可能に支持されるとともに,感光体ユニットへの回転駆動力を受ける第1駆動伝達部材と,
    前記第1軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,感光体ユニットの一端と嵌合する第1嵌合部材と,
    前記第1駆動伝達部材と感光体ユニットとの間に位置し,前記第1駆動伝達部材とともに回転する第2駆動伝達部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1に記載する画像形成装置において,
    前記第2駆動伝達部材の側部の少なくとも3箇所に設けられた側方突起部と,
    前記第2駆動伝達部材を,前記第1駆動伝達部材から離隔する方向へ付勢する付勢部材と,
    前記第1軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,前記側方突起部が前記付勢部材の側から当接する抜け止め部とを有することを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項2に記載する画像形成装置において,
    前記抜け止め部および前記第1嵌合部材は,前記第1軸受け部材と一体であり,
    前記側方突起部の前記抜け止め部の側が傾斜形状であることを特徴とする画像形成装置。
  4. 本体と,前記本体に着脱可能な感光体ユニットとを有し,前記本体に感光体ユニットを装着して画像形成を行う画像形成装置において,
    前記本体は,
    第1軸受け部材と,
    前記第1軸受け部材に対して回転可能に支持されるとともに,感光体ユニットへの回転駆動力を受ける第1駆動伝達部材と,
    前記第1軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,感光体ユニットの一端と嵌合する第1嵌合部材とを有し,
    感光体ユニットは,
    第2軸受け部材と,
    前記第2軸受け部材に対して回転可能に支持されるとともに,感光体とともに回転するフランジと,
    前記第2軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,前記第1嵌合部材と嵌合する第2嵌合部材とを有し,
    前記本体と感光体ユニットとの一方に,前記第1駆動伝達部材とフランジとの間に位置し,前記第1駆動伝達部材およびフランジとともに回転する第2駆動伝達部材を有することを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項4に記載する画像形成装置において,
    前記第2駆動伝達部材が,その側部の少なくとも3箇所に側方突起部を有し,
    前記本体と感光体ユニットとの一方に,前記第2駆動伝達部材を,前記第1駆動伝達部材もしくはフランジから離隔する方向へ付勢する付勢部材を有し,
    前記第1軸受け部材もしくは第2軸受け部材に対して固定して設けられるとともに,前記側方突起部が前記付勢部材の側から当接する抜け止め部とを有することを特徴とする画像形成装置。
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