JP2006084622A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】着脱自在なプロセスカートリッジを有する画像形成装置において、感光体ドラムを高精度に回転駆動することを目的とする。
【解決手段】プロセスカートリッジが装置本体に装着されたときに感光体ドラム102aを軸支するとともに駆動源の駆動力が伝達される感光体回転軸123と、感光体回転軸123の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜した外周歯が形成されたカップリング凸部123aと、感光体ドラム102aの一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜するとともに嵌合時に外周歯と噛み合う内周歯が形成されてカップリング凸部123aと同軸上で嵌合するカップリング凹部122aとを有し、外周歯と内周歯とは、カップリング凸部123aによる駆動力がカップリング凹部122aに伝達された際に相互に引き寄せられる方向に傾斜している。
【選択図】図4

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に着脱自在なプロセスカートリッジを有する画像形成装置に関するものである。
現在のOA機器市場では、レーザプリンタ等の画像形成装置から提供される記録媒体(用紙などの転写材)に形成される画像の品質向上とともに、画像形成装置それ自体のメンテナンスの容易さが求められている。
この画像形成装置におけるメンテナンスの容易性の要求を踏まえて、感光体ドラムや現像装置で構成されるプロセスカートリッジを使用者自身によって装置本体に対し容易に着脱可能な設計が行われている。プロセスカートリッジを装置本体から着脱可能とする場合、装置本体に設けられた駆動源であるモータの駆動力をプロセスカートリッジに伝達するために、カップリング手段が採用されている。
このカップリング手段を用いた駆動伝達機構の弊害として、駆動力の伝達を行う際、装置本体に設けられたカップリング凸部(または凹部)の回転中心と、プロセスカートリッジ側の感光体ドラムに設けられたカップリング凹部(または凸部)の回転中心とを一致させることが容易でないため、カップリング手段を介して回転駆動力を伝達する際に回転ムラが起こり、得られる画像の品質が劣化するということがある。そのため、様々なカップリング手段を用いた機構が提案されている。
ここで、感光体ドラム(回転体)上に潜像を形成し、この潜像を現像材で可視像化してその可視像を転写材に転写して画像を形成する画像形成装置において、装置本体に設けられたモータからの駆動力をカップリング手段を用いて感光体ドラムに伝達し、これを回転させる駆動伝達機構について説明する。
図8は、感光体ドラムと現像ローラなどの現像手段などを内包したプロセスカートリッジの駆動伝達系を模式的に示した図である。
図8において、感光体ドラム1はカップリング手段を介して感光体回転軸2に軸支されている。感光体ギア3は、プロセスカートリッジの側面に突出した感光体回転軸2に軸支され、駆動源のモータ(後述する)からの駆動力が伝達されることにより、感光体ドラム1を回転させる。駆動伝達部4は、感光体ギア3に間欠的に駆動力を伝達する為のものであり、遊星歯車クラッチ機構を有している。
現像ローラ5は、プロセスカートリッジの側面に突出した現像ローラ回転軸6にカップリング手段を介して軸支され、感光体ドラム1に当接し感光体ドラム1上に形成された潜像をトナーで現像する。現像ローラギア7は、感光体ギア3に噛み合い、感光体ギア3を介して駆動源からの駆動力の伝達を受けることにより、現像ローラ5を回転させる。変速ギア8は、駆動源からの伝達された回転数を最適な感光体ドラム1の回転数に変速する。モータピニオンギア9は、駆動伝達系を構成するものである。
次に、前述したカップリング手段を用いた駆動伝達の仕組みについて説明する。プロセスカートリッジを装置本体に装着すると、カートリッジ側のカップリング(感光体ドラム1、現像ローラ5)と装置本体側のカップリング(感光体回転軸2、現像ローラ回転軸6)とが嵌合する。そして、駆動源からの駆動力がモータピニオンギア9、変速ギア8およ
び駆動伝達部4を介して感光体ギア3に伝達されると、感光体ギア3と一体となってカップリング手段を持つ感光体回転軸2に駆動力が伝達されて回転する。カートリッジ装着時、感光体回転軸2のカップリングとカートリッジ側の感光体ドラム1のカップリングとが嵌合しているため、感光体回転軸2よりカートリッジ側のカップリングに駆動力が伝達され、感光体ドラム1はこのカップリングを介して装置本体駆動を受けて、回転が可能となる。
駆動力の伝達が行われないとき(非画像形成時)には、装置本体とプロセスカートリッジとの間の駆動伝達部4の接続が切断されており、駆動伝達がカップリングを介して行われていることから、プロセスカートリッジの装置本体からの取り出しが容易になっている。
ここで、(特許文献1)としての特開平10−104905号公報には、カップリング駆動部の小型化、部品点数削減、生産性向上およびコストダウンを図り、カートリッジを取り外すときに駆動負荷を解除する機構を廃止して駆動ギヤユニットの位置決め精度を向上するために、左右に同ねじれ角で同ねじれ方向の凸部と凹部を持つ軸、凸部と嵌合するねじ穴を有する駆動ギア、凹部と嵌合するねじれた突部を備えた感光体ドラム、軸を支持する軸受及びカシメ軸、ばね、カムレバーを有し、カムレバーを引き上げると軸はねじり回り乍ら右行し、凸部と凹部が外れ、ドラム駆動ギア側の動力伝達部材が不動のままで軸継手の解除ができる構造が開示されている。この(特許文献1)に記載された技術は、感光体ドラムに回転力を伝達する構成として有効なものである。
特開平10−104905号公報
しかしながら、従来のような駆動伝達機構では、駆動源が回転してギア部材に駆動力が伝達されるとき、感光体ギアと一体となり回転する感光体回転軸のカップリングとプロセスカートリッジ側に設けられた感光体ドラムのカップリングと間のガタをなくすとともに回転中心を一致させることが難しいために感光体ドラムの回転精度が悪くなる。これにより、結果的に画像品質が悪化することになる。
また、(特許文献1)に記載の技術では、位置決めをより正確に行うためには軸及び穴の断面を略正三角形より略正多角形にするほうが望ましいが、多角形にするにしたがって、ガタに対して弱くなり、駆動時にすべりが起こる可能性が発生し、また駆動力に制限ができるという不具合がある。
そこで、本発明は、着脱自在なプロセスカートリッジを有する画像形成装置において、回転体を高精度に回転駆動することのできる技術を提供することを目的とする。
この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備え、前記プロセスカートリッジに設けられた回転体を装置本体の駆動源で回転駆動する画像形成装置であって、前記装置本体に設けられ、前記プロセスカートリッジが前記装置本体に装着されたときに前記回転体を軸支するとともに前記駆動源の駆動力が伝達される軸支手段と、前記軸支手段の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜した外周歯が形成されたカップリング凸部と、前記回転体の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜するとともに嵌合時に前記外周歯と噛み合う内周歯が形成されて前記カップリング凸部と同軸上で嵌合するカップリング凹部とを有し、前記外周歯と前記内周歯とは、前記カップリング凸部による駆動力が前記カップリング凹部に伝達された際に両者が相互に引き寄せられる方向に傾斜しているものである。
また、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備え、前記プロセスカートリッジに設けられた回転体を装置本体の駆動源で回転駆動する画像形成装置であって、前記装置本体に設けられ、前記プロセスカートリッジが前記装置本体に装着されたときに前記回転体を軸支するとともに前記駆動源の駆動力が伝達される軸支手段と、前記軸支手段の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜した内周歯が形成されたカップリング凹部と、前記回転体の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜するとともに嵌合時に前記内周歯と噛み合う外周歯が形成されて前記カップリング凹部と同軸上で嵌合するカップリング凸部とを有し、前記外周歯と前記内周歯とは、前記カップリング凹部による駆動力が前記カップリング凸部に伝達された際に両者が相互に引き寄せられる方向に傾斜しているものである。
本発明の好ましい形態において、前記カップリング凹部の内周先端部および前記カップリング凸部の先端部少なくとも何れかには、面取りが施されている。
本発明のさらに好ましい形態において、前記回転体は、静電潜像が形成される感光体ドラムである。
本発明によれば、カップリング凸部の外周歯とカップリング凹部の内周歯とが噛み合って回転することにより自動的に調芯が行われて回転体の位置決めを正確に行うことができるので、回転体を高精度に回転駆動することが可能になるという有効な効果が得られる。
これにより、カップリング凹部とカップリング凸部との寸法精度の誤差に起因するガタツキや回転中心のずれによる回転駆動伝達不良、ひいては回転体の回転精度不良に伴う印字不良を未然に防止することができるという有効な効果が得られる。
また、各歯に均等に力を分担できることから、駆動力を大きくすることができるという有効な効果が得られる。
本発明の請求項1に記載の発明は、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備え、プロセスカートリッジに設けられた回転体を装置本体の駆動源で回転駆動する画像形成装置であって、装置本体に設けられ、プロセスカートリッジが装置本体に装着されたときに回転体を軸支するとともに駆動源の駆動力が伝達される軸支手段と、軸支手段の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜した外周歯が形成されたカップリング凸部と、回転体の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜するとともに嵌合時に外周歯と噛み合う内周歯が形成されてカップリング凸部と同軸上で嵌合するカップリング凹部とを有し、外周歯と内周歯とは、カップリング凸部による駆動力がカップリング凹部に伝達された際に両者が相互に引き寄せられる方向に傾斜している画像形成装置であり、カップリング凸部の外周歯とカップリング凹部の内周歯とが噛み合って回転することにより自動的に調芯が行われて回転体の位置決めを正確に行うことができるので、回転体を高精度に回転駆動することが可能になるという作用を有する。
本発明の請求項2に記載の発明は、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備え、プロセスカートリッジに設けられた回転体を装置本体の駆動源で回転駆動する画像形成装置であって、装置本体に設けられ、プロセスカートリッジが装置本体に装着されたときに回転体を軸支するとともに駆動源の駆動力が伝達される軸支手段と、軸支手段の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜した内周歯が形成されたカップリング凹部と、回転体の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜するとともに嵌合時に内周歯と噛
み合う外周歯が形成されてカップリング凹部と同軸上で嵌合するカップリング凸部とを有し、外周歯と内周歯とは、カップリング凹部による駆動力がカップリング凸部に伝達された際に両者が相互に引き寄せられる方向に傾斜している画像形成装置であり、カップリング凸部の外周歯とカップリング凹部の内周歯とが噛み合って回転することにより自動的に調芯が行われて回転体の位置決めを正確に行うことができるので、回転体を高精度に回転駆動することが可能になるという作用を有する。
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1または2記載の発明において、カップリング凹部の内周先端部およびカップリング凸部の先端部少なくとも何れかには、面取りが施されている画像形成装置であり、カップリング凹部とカップリング凸部との嵌合がスムーズに行えるという作用を有する。
本発明の請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の発明において、回転体は、静電潜像が形成される感光体ドラムである画像形成装置であり、感光体ドラムを高精度に回転駆動することが可能になるという作用を有する。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1である駆動伝達機構を備えた画像形成装置の構成を示す構成図、図2は本発明の実施の形態1である駆動伝達機構を備えたプロセスカートリッジの構成を示す構成図、図3は本発明の実施の形態1である駆動伝達機構を備えたプロセスカートリッジの駆動伝達系を模式的に示した図、図4は感光体ドラムに設けられたカップリング凹部と感光体回転軸に設けられたカップリング凸部との結合関係を示す説明図、図5は図4に示したカップリング凹部とカップリング凸部とが嵌合した状態を示す断面図、図6は本発明の変形例としての感光体ドラムに設けられたカップリング凸部と感光体回転軸に設けられたカップリング凹部との結合関係を示す説明図、図7は図6に示したカップリング凸部とカップリング凹部とが嵌合した状態を示す断面図である。
図1において、本発明の実施の形態1である駆動伝達機構を備えた画像形成装置は、各色に対応して円筒状感光体を有し、カラー画像を形成するいわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であるとする。
カラー画像形成装置の装置本体101内に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像をそれぞれ形成するためのプロセスカートリッジ102,103,104,105がこの順に着脱可能に配置され、これらのプロセスカートリッジ102〜105それぞれに対応して露光器106a,106b,106c,106dを備えている。
図2に示すように、プロセスカートリッジ102〜105は、回転可能に設けられた像担持体としての円筒状感光体(以下、感光体ドラムという)102a,103a,104a,105aと、これら感光体ドラム102a〜105aを一様な電位に帯電する帯電器(帯電手段)115と、露光器106a〜106dからのレーザビームの照射により周面に静電潜像が形成された感光体ドラム102a〜105aに対して、トナータンクから供給されるトナーを付着させて静電潜像をトナー像として顕像化する現像ローラ(現像手段)102b,103b,104b,105bと、トナータンク内のトナーを撹拌するアジテータ116と、トナーを現像ローラ102b〜105bへ供給するサプライローラ117
と、現像ローラ102b〜105bに供給されたトナーを所定の厚みに整えるとともに摩擦により当該トナーを帯電するドクターブレード118と、中間転写ベルト107へ画像転写した後の感光体ドラム102a〜105aに残留しているトナーを除去するクリーニングブレード119とを有している。なお、周方向に回転する感光体ドラム102a,103a,104a,105aは、その回転中心軸が相互に平行になるように一列に配置されている。
これ以降の説明においては、プロセスカートリッジ102について説明する。なお、他のプロセスカートリッジ103〜105もプロセスカートリッジ102と同様の構成になっている。
図3に示すように、プロセスカートリッジ102の駆動伝達系において、感光体ドラム(回転体)102aは、プロセスカートリッジ102内に、感光体ドラム102aの回転軸と現像ローラ(現像手段)102bの回転軸とが平行になるように配置されている。
現像ローラ回転軸102cは、プロセスカートリッジの側面に突出している。現像ローラギア102dは、感光体ギア124に噛み合い、感光体ギア124介して駆動源からの駆動力の伝達を受け、現像ローラ102bを回転させる。感光体回転軸(軸支手段)123は、感光体ドラム102aを軸支しプロセスカートリッジ102の側面に突出している。感光体ギア124は、感光体回転軸123に軸支され、駆動源であるモータ(図示せず)からの駆動力が伝達されることにより、感光体ドラム102aを回転させる。駆動伝達部125は、感光体ギア124に間欠的に駆動力を伝達する。
係合部材134は、駆動伝達部125の外周に所定の間隔をあけて突出形成された係合部133と係合するものであり、係合部134aと吸着部134bとから構成された断面略V字形状の板材で形成されている。
ソレノイド135は、係合部133に係合する係合部材134を駆動する係合部材駆動手段としての機能を果たす。そして、ソレノイド135への通電がONのとき、係合部材134の吸着部134bがソレノイド135に吸着されることにより、係合部134aが係合部133に係合する位置へ移動する構成となっている。
ここで、図4および図5を用いて、装置本体101からプロセスカートリッジ102へ駆動力を伝達するカップリング手段を用いた駆動伝達機構の構成について、詳しく説明する。
図4はプロセスカートリッジ側の感光体ドラム102aに設けられたカップリング手段としてのカップリング凹部122aと装置本体101の感光体回転軸123に設けられてカップリング凹部122aと結合するカップリング手段としてのカップリング凸部123aとの結合関係を示す説明図、図5は図4に示したカップリング凹部122aとカップリング凸部123aとが嵌合した状態を示す断面図である。
このようなカップリング手段を用いて駆動を伝達する機構において、プロセスカートリッジが装置本体101に装着されると、カートリッジ側のカップリング凹部122aと、装置本体101側のカップリング凸部123aとが相互に同軸上で嵌合し、これにより感光体ドラム102aは装置本体101からの駆動を受けて回転可能となる。
さて、図4に示すように、感光体ドラム102aの長手方向の一方端部には、カップリング凹部122aが設けられている。このカップリング凹部122aは、回転中心軸に対して傾斜した(ねじれた)内周歯が形成されている。また、装置本体101側の駆動伝達
部品であるカップリング凸部123aは、感光体ギア124と一体となって回転する感光体回転軸123の端面に設けられている。このカップリング凸部123aには、回転中心軸に対して傾斜する(ねじれる)とともにカップリング凸部123aがカップリング凹部122aと嵌合したときに前述した内周歯と噛み合う外周歯が形成されている。そして、外周歯と内周歯とは、カップリング凸部123aによる駆動力がカップリング凹部122aに伝達された際に両者が相互に引き寄せられる方向に傾斜している。
したがって、カップリング凸部123aはねじれインボリュートスプラインのスプライン軸であり、カップリング凹部122aは、ねじれインボリュートスプラインのボスである。
このような構成において、プロセスカートリッジが装置本体101に装着されてカップリング凸部123aとカップリング凹部122aとが嵌合し、カップリング凸部123aの回転力がカップリング凹部122aに伝達される際に、インボリュートスプラインの特徴からカップリング凸部123aとカップリング凹部122aとは自動的に調芯が行われる。
さらに、そのねじれ形状よりカップリング凹部122aがカップリング凸部123aを引き寄せる方向に力が作用して、感光体ドラム102aの装置本体101の軸方向に対する位置及びラジアル方向の位置が安定して決まる。
なお、本実施の形態において、感光体ドラム102aの側から見て感光体ドラム102aの回転方向に対して、カップリング凹部122aのねじれ方向は、カップリング凹部122aの内部から入り口に向かって反対方向、またカップリング凸部123aのねじれ方向は、先端から根元に向かって反対方向である。そして、カップリング凸部123aの先端部又はこれと嵌合するカップリング凹部122aの内周先端部分、あるいはその両方に対して面取りをすることで、両者の嵌合がスムーズに行えるようになっている。なお、面取りは、その断面が直線状でもよく、円弧状でもよい。
また、本実施の形態では、嵌合時にカップリング凸部123aの先端とカップリング凹部122aの先端とがぶつかって噛み合わなかったとしても、カップリング凹部122aが回転することにより両者は瞬時に噛み合う。
なお、カップリング凹部122aは、回転半径方向(ラジアル方向)には移動できないように位置決めされている。一方、プロセスカートリッジは、感光体ドラム102aの長手方向及びその回転半径方向(ラジアル方向)に移動可能に装置本体101に装着されている。また、非駆動時(非画像形成時)には、カップリング凸部123aとカップリング凹部122aとの回転半径方向(ラジアル方向)には隙間が形成されるので、カップリング凸部123aとカップリング凹部122aとの嵌合や画像形成装置本体101に対するプロセスカートリッジの着脱が容易になる。
このように、実施の形態1の画像形成装置によれば、カップリング凸部123aの外周歯とカップリング凹部122aの内周歯とが噛み合って回転することにより自動的に調芯が行われて感光体ドラム102aの位置決めを正確に行うことができるので、感光体ドラム102aを高精度に回転駆動することが可能になる。
これにより、カップリング凹部122aとカップリング凸部123aとの寸法精度の誤差に起因するガタツキや回転中心のずれによる回転駆動伝達不良、ひいては感光体ドラム102aの回転精度不良に伴う印字不良を未然に防止することができる。
また、各歯に均等に力を分担できることから、駆動力を大きくすることができる。
以上の説明では、感光体ドラム102aにカップリング凹部122aを設け、感光体回転軸123にカップリング凸部123aを設けているが、これとは逆に、図6及び図7に示すように、感光体ドラム102aにカップリング凸部132aを設け、感光体回転軸123にカップリング凹部133aを設けてもよい。
本発明は、駆動源からの駆動力で回転体を回転する機構構成に広く応用できる。よって、種々の回転体の回転駆動に適用できることから、回転体としては感光体ドラムに限定されるものではない。
本発明の実施の形態1である駆動伝達機構を備えた画像形成装置の構成を示す構成図 本発明の実施の形態1である駆動伝達機構を備えたプロセスカートリッジの構成を示す構成図 本発明の実施の形態1である駆動伝達機構を備えたプロセスカートリッジの駆動伝達系を模式的に示した図 感光体ドラムに設けられたカップリング凹部と感光体回転軸に設けられたカップリング凸部との結合関係を示す説明図 図4に示したカップリング凹部とカップリング凸部とが嵌合した状態を示す断面図 本発明の変形例としての感光体ドラムに設けられたカップリング凸部と感光体回転軸に設けられたカップリング凹部との結合関係を示す説明図 図6に示したカップリング凸部とカップリング凹部とが嵌合した状態を示す断面図 感光体ドラムと現像ローラなどの現像手段などを内包したプロセスカートリッジの駆動伝達系を模式的に示した図
符号の説明
101 装置本体
102,103,104,105 プロセスカートリッジ
102a,103a,104a,105a 感光体ドラム(回転体)
122a カップリング凹部
123 感光体回転軸(軸支手段)
123a カップリング凸部
132a カップリング凸部
133a カップリング凹部

Claims (4)

  1. 装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備え、前記プロセスカートリッジに設けられた回転体を装置本体の駆動源で回転駆動する画像形成装置であって、
    前記装置本体に設けられ、前記プロセスカートリッジが前記装置本体に装着されたときに前記回転体を軸支するとともに前記駆動源の駆動力が伝達される軸支手段と、
    前記軸支手段の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜した外周歯が形成されたカップリング凸部と、
    前記回転体の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜するとともに嵌合時に前記外周歯と噛み合う内周歯が形成されて前記カップリング凸部と同軸上で嵌合するカップリング凹部とを有し、
    前記外周歯と前記内周歯とは、前記カップリング凸部による駆動力が前記カップリング凹部に伝達された際に両者が相互に引き寄せられる方向に傾斜していることを特徴とする画像形成装置。
  2. 装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジを備え、前記プロセスカートリッジに設けられた回転体を装置本体の駆動源で回転駆動する画像形成装置であって、
    前記装置本体に設けられ、前記プロセスカートリッジが前記装置本体に装着されたときに前記回転体を軸支するとともに前記駆動源の駆動力が伝達される軸支手段と、
    前記軸支手段の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜した内周歯が形成されたカップリング凹部と、
    前記回転体の一方端に設けられ、回転中心軸に対して傾斜するとともに嵌合時に前記内周歯と噛み合う外周歯が形成されて前記カップリング凹部と同軸上で嵌合するカップリング凸部とを有し、
    前記外周歯と前記内周歯とは、前記カップリング凹部による駆動力が前記カップリング凸部に伝達された際に両者が相互に引き寄せられる方向に傾斜していることを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記カップリング凹部の内周先端部および前記カップリング凸部の先端部少なくとも何れかには、面取りが施されていることを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
  4. 前記回転体は、静電潜像が形成される感光体ドラムであることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の画像形成装置。
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