JP2007212557A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体を駆動するギアの変形に対応して噛合いを補正することにより、高品位な画像が得られ、ひいては装置本体の小型化を実現させた画像形成装置を提供する。
【解決手段】大ギア１２の前段の小ギア１３の回転軸の支持部のうち一端は他端に対してオフセットした位置に形成する。これによって小ギア１３は傾くため、大ギア１２に発生した変形ΔＸを補正するかたちでギアの噛合いが正常に保つことができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、記録材上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。

従来例における画像形成装置本体ＥａからプロセスカートリッジＧａへ駆動力を伝達する駆動力伝達機構を説明する。図９〜１１は、プロセスカートリッジＧａにおける感光ドラム１０１へ駆動力を伝達するカップリング部の縦断面図である。

図９に示すように、プロセスカートリッジＧａに取り付けられた感光ドラム１０１の長手方向一方端部には、カートリッジ側カップリング手段が設けてある。

このカップリング手段は、感光ドラム１０１の一方端部に固着したドラムフランジ１０８にカップリング凸軸１０９（円柱形状）を設けたものであり、凸軸１０９の先端面に凸部１０９ａが形成してある。また、この凸軸１０９は軸受部１１０に嵌合して、ドラム回転軸として機能する。そして、ドラムフランジ１０８とカップリング凸軸１０９及び凸部１０９ａは一体に設けられている。

一方、画像形成装置本体Ｅａには、本体カップリング手段が設けてある。

この本体カップリング手段は、プロセスカートリッジＧａを挿入したときの感光ドラム回転軸線と一致する位置にカップリング凹軸１１１（円柱形状）が配設してある。このカップリング凹軸１１１は図９〜１１に示すように、図示しないモータの駆動力を感光ドラム１０１へと伝える大ギア１１２と一体になった駆動軸である。そして、この凹軸１１１は、大ギア１１２の回転中心であって、大ギア１１２の側端から突出して設けられている。大ギア１１２とカップリング凹軸１１１は、一体成型で形成されている。

画像形成装置本体Ｅａ側の大ギア１１２は、はす歯ギアであって、このはす歯ギアははす歯の小ギア１１３と噛合っている。そして、小ギア１１３から駆動力が伝達されたときに、凹軸１１１を凸軸１０９方向へ移動させる推力Ｆ１を発生させるようなねじれ方向と傾斜角の歯を有している。

これにより、図１０に示すように画像形成に際してモータを駆動すると、推力Ｆ１によって凹軸１１１が凸軸１０９方向へ移動して凹部１１１ａと凸部１０９ａとが係合する。凹部１１１ａは、凹軸１１１の先端であって凹軸１１１の回転中心に設けられている。

上記構成によると、ドラム駆動の大ギア１１２の回転ムラは感光ドラム１０１の回転ムラとなるため、直ちに画像不良となる。例えば大ギア１１２を感光ドラム１０１と略同径のモジュール１のギアとした場合、画像上の１歯ピッチは３ｍｍほどになり著しい画像の濃度ムラが認識できるレベルとなり問題となる。

この解決手段として、最終段ギアの直径が電子写真感光体の直径の２倍以上であり感光ドラムに歯車ピッチの回転ムラが発生しても画像上では目立ちにくい小さなピッチマークにすることが提案されている（特許文献１参照）。
特開平１０−３９７１５号公報

しかしながら、上述したように大ギア径が大きい場合には、後述のような不具合が発生するおそれがある。

この大ギア１１２は上述の通り小ギア１１３から駆動力が伝達されたときに、凹軸１１１を凸軸１０９方向へ移動させる推力を発生させるためにはす歯ギアになっている。そのため定常回転時においては駆動負荷によりスラスト方向の力Ｆ２が大ギア１１２にかかる。このスラスト力Ｆ２により、小ギア１１３と噛合う部分でスラスト方向に変形ΔＸが生じることが懸念される。

製品の小型化や部品成形上の制約から、大ギアに薄型化が要求される場合、変形ΔＸは無視できない大きさとなる。変形ΔＸによって傾いたはす歯同士は適切な噛合いが確保できずバックラッシュが発生し、振動によるギアの歯ごとのピッチむらが感光ドラム１０１の回転ムラすなわち画像不良が発生する要因となってしまう。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、像担持体を駆動するギアの変形に対応して噛合いを補正することにより、高品位な画像が得られ、ひいては装置本体の小型化を実現させた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
回転可能な像担持体と、
前記像担持体と同軸に設けられ、軸継手を介して前記像担持体に駆動力を伝達する第１ギアと、
前記第１ギアに駆動力を伝達する第２ギアと、
を備えた画像形成装置において、
前記第１ギア及び前記第２ギアは、前記第１ギアの軸方向前記像担持体側に推力が生ずるように噛合わされたギアであり、
前記第２ギアの軸は、前記第１ギアの軸に対し、前記推力が生ずる方向に向かって前記第１ギアの軸側に傾いて設けられていることを特徴とする。

また、回転可能な像担持体と、
前記像担持体と同軸に設けられ、軸継手を介して前記像担持体に駆動力を伝達する第１ギアと、
前記第１ギアに駆動力を伝達する第２ギアと、
を備えた画像形成装置において、
前記第１ギア及び前記第２ギアは、前記第１ギアの軸方向前記像担持体側に推力が生ずるように噛合わされたギアであり、
前記第２ギアは、前記第１ギアのうち前記第２ギアが噛合う噛合部分が、前記推力が生ずる方向に作用する駆動負荷によって変位する場合、前記噛合部分に連動するように揺動可能に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、像担持体を駆動するギアの変形に対応して噛合いを補正することにより、高品位な画像が得られ、ひいては装置本体の小型化を実現させた画像形成装置を提供することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであ
り、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

本発明は、例えば、電子写真方式の作像プロセスによって感光ドラムなどの像担持体に画像情報を形成して、記録材（転写材・印字用紙等）に該画像情報を転写する画像形成装置における、感光ドラムの駆動装置に関するものである。画像形成装置の例としては、複写機、電子写真プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタなど）その他ワープロ、ビデオプリンタなどである。

以下、図１〜４を用いて本発明の実施例１に係る画像形成装置について説明する。

図１は、本実施例に係る画像形成装置の構成説明するための図である。

―画像形成手段の構成―
図１に示すＧは、画像形成手段を組み込んで一体的に形成されているプロセスカートリッジである。像担持体としての感光ドラム１の上方には光学手段２、その側部には帯電ローラを有する帯電手段３及び現像スリーブを有する現像手段４が設けられている。

次に、画像形成手段による画像形成動作について説明する。

まず、帯電手段３によって感光ドラム１の表面は均一に帯電され、光学手段２によって画像信号に応じたレーザ光が照射されることにより感光ドラム１の表面電位が減衰されて静電潜像が形成される。次に、現像手段４において、帯電したトナーを静電気力によってジャンプさせて感光ドラム１の表面にトナー像を形成させる。

ここで、感光ドラム１の上流に設けられた搬送ローラ５により給送された記録材Ｐは、転写前ガイド６によって案内され、転写ローラ７と感光ドラム１との間の転写ニップに搬送される。感光ドラム１のトナー像には、転写ニップにおいて記録材Ｐの背面より転写ローラ７の逆極性の転写電圧による静電吸引力が作用し、感光ドラム１のトナー像は記録材Ｐに転写される。

―駆動装置の構成―
次に、画像形成装置本体（以下、装置本体という）ＥからプロセスカートリッジＧへ駆動力を伝達する駆動力伝達機構について説明する。

図２は、本実施例において、プロセスカートリッジＧにおける感光ドラム１へ駆動力を伝達するカップリング部の静止状態の縦断面図である。図３は、図２に示すカップリング部のカップリング状態の縦断面図である。図４は、図３に示すカップリング部の定常回転状態の縦断面図である。

図２に示すように、プロセスカートリッジＧに取り付けられた感光ドラム１の長手方向一方端部には軸継手としてのカートリッジ側カップリング手段が設けてある。このカップリング手段は、感光ドラム１の一方端部に固着したドラムフランジ８にカップリング凸軸９（円柱形状）を設けたものであり、前記凸軸９の先端面に凸部９ａが形成してある。また、この凸軸９は軸受部１０に嵌合して、ドラム回転軸として機能する。そして、本実施の形態では、ドラムフランジ８とカップリング凸軸９及び凸部９ａは一体に設けてある。

一方、装置本体Ｅには、軸継手としての本体カップリング手段が設けられている。この本体カップリング手段は、プロセスカートリッジＧを挿入したときの感光ドラム回転軸線と一致する位置にカップリング凹軸１１（円柱形状）が配設されている（図３，４参照）
。このカップリング凹軸１１は、図３に示すように、図示しないモータ（駆動源）の駆動力を感光ドラム１へと伝える第１ギアとしての大ギア１２と一体になった駆動軸である。そして、この凹軸１１は、大ギア１２の回転中心であって、大ギア１２の側端から突出して設けられている。本実施例では、大ギア１２とカップリング凹軸１１は、一体成型で形成している。

装置本体Ｅ側の大ギア１２は、はす歯ギアであって、第２ギアとしてのはす歯の小ギア１３と噛合っており、小ギア１３から駆動力が伝達されたときに、凹軸１１を凸軸９方向へ移動させる推力Ｆ１を発生させるようなねじれ方向と傾斜角の歯を有している。

これにより、図３に示すように画像形成に際してモータを駆動すると、前記推力Ｆ１によって凹軸１１が凸軸９方向へ移動して凹部１１ａと凸部９ａとが係合する。前記凹部１１ａは、前記凹軸１１の先端であって前記凹軸１１の回転中心に設けられている。

上記構成によると、ドラム駆動の大ギア１２の回転ムラは感光ドラム１の回転ムラとなるため、直ちに画像不良となることが懸念される。例えば、大ギア１２を感光ドラム１と略同径のモジュール１のギアとした場合、画像上の１歯ピッチは３ｍｍほどになり著しい画像の濃度ムラが認識できるレベルとなり問題となる。

上述した様にこの解決手段として、最終段ギアの直径が電子写真感光体の直径の２倍以上であり感光ドラムに歯車ピッチの回転ムラが発生しても画像上では目立ちにくい小さなピッチマークにすることができる。そして、本実施例においてもこの手段を用いている。本実施例においては、感光ドラム１の直径φ３０ｍｍ、大ギアの直径は７０ｍｍ弱となっている。

この大ギア１２は前述の通り小ギア１３から駆動力が伝達されたときに、凹軸１１を凸軸９方向へ移動させる推力を発生させるためにはす歯ギアになっている。そのため、定常回転時においては駆動負荷によりスラスト方向の力Ｆ２が大ギア１２にかかる。大ギア１２においては、このスラスト力Ｆ２により、小ギア１３と噛合う噛合部分でスラスト方向に変形（変位）ΔＸが生じる。

本実施例においては、製品の小型化や部品成形上の制約から薄型化が要求され、大ギア１２は厚み９ｍｍ弱となっており、変形ΔＸは０．４ｍｍ程度に達する。傾いたはす歯同士は適切な噛合いが確保できずバックラッシュが発生し、振動によるギアの歯ごとのピッチむらが感光ドラム１の回転ムラ、すなわち画像不良が発生する要因となってしまう。

そこで、本実施例では、小ギア１３の回転軸１４の支持部のうち枠体１６に設けられた支持部１６ａを、他方の枠体１５に設けられた支持部１５ａに対して図に示すδの長さ分オフセットした（ずれた）位置に形成している。これは、小ギア１３の回転軸１４が、
大ギア１２の軸に対し、推力Ｆ１方向に向かって大ギア１２の軸側に傾いて設けられているということもできる。

これによって、小ギア１３は図に示すθの角度だけ傾くため、大ギア１２に発生した変形ΔＸを補正するかたちでギアの噛合いを正常に保つことが可能となる。感光ドラム１の軸中心を決めている凹軸１１はもとのままなので、感光ドラム１は記録材と平行に回転することが維持される。本実施例では、δは０．３ｍｍ、θは０．５°程度である。

本実施例によれば、ギアの変形に対応してギアの噛合いを補正することが可能となる。すなわち、ピッチむら改善のために感光ドラムを駆動するギアを大径化し、かつ小型化のため前記ギアを薄型化する構成の画像形成装置においても、感光ドラム１上の濃度ムラの
発生を抑制することが可能となる。従って、高品位な画像を低コストで提供することが可能となる。

なお、小ギア１３の回転軸１４を傾けてしまうと小ギア１３及び図示しない小ギア１３の前段のギアとは噛合いがずれることになる。この解決策としては、はす歯ギアのねじれ角に相互差を設けるか又は、本実施例と同様に小ギア１３の前段のギアの軸を傾けることで解決できる。

以下、本発明の実施例２について説明する。なお、上述した実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図５は本実施例において、プロセスカートリッジＧにおける感光ドラム１へ駆動力を伝達するカップリング部の静止状態の縦断面図であり、図６は図５に示すカップリング部の定常回転状態の縦断面図である。

上述した実施例１と同様に、定常回転時においては駆動負荷によりスラスト方向の力Ｆ２が大ギア１２にかかり、このスラスト力Ｆ２により小ギア１３と噛合う噛合部分でスラスト方向に変形ΔＸが生じる（図６参照）。

本実施例では、小ギア１３の回転軸１４の支持部のうち枠体１６に設けられた支持部１６ａは、回転軸１４の先端が大ギア１２から離れる方向に自由度を有するように構成されている。また、小ギア１３の回転軸１４の支持部のうち枠体１５に設けられた支持部１５ａは、回転軸１４の被支持部１４ａを支持している。これにより、小ギア１３は揺動可能となっている。

小ギア１３及び回転軸１４には駆動負荷によるギア半径方向の力Ｆｒ２がかかるため、回転軸１４ないし枠体１５がたわんで傾く。

これによって、小ギア１３は図に示すθの角度だけ傾くため、大ギア１２に発生した変形ΔＸを補正するかたちでギアの噛合いを正常に保つことが可能となる。従って、上述した実施例１と同様の効果を得ることができる。

以下、本発明に係る実施例３について説明する。なお、上述した実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図７は本実施例において、プロセスカートリッジＧにおける感光ドラム１へ駆動力を伝達するカップリング部の静止状態の縦断面図であり、図８は図７に示すカップリング部の定常回転状態の縦断面図である。

上述した実施例１と同様に、定常回転時においては駆動負荷によりスラスト方向の力Ｆ２が大ギア１２にかかり、このスラスト力Ｆ２により小ギア１３と噛合う噛合部分でスラスト方向に変形ΔＸが生じる（図８参照）。

本実施例では、小ギア１３は枠体１５に回動（揺動）可能に支持されている。すなわち、小ギア１３の回転軸１４の推力Ｆ１方向下流側の一端部の被支持部１４ａが、枠体１５に設けられた支持部１５ａに回動可能に支持されている。

また、枠体１６に設けられた支持部１６ａは回転軸１４の先端が大ギア１２から離れる
方向に自由度をもっている。そして、小ギア１３は、付勢手段としてのバネ１７により大ギア１２方向に付勢されている。ここで、バネ１７は、小ギア１３の回転軸１４の他端部に設けられた被付勢部１４ｂに取り付けられている。

小ギア１３及び回転軸１４には駆動負荷によるギア半径方向の力Ｆｒ２がかかり回転軸１４はバネ１７のバネ力Ｆｓに抗して傾く。

図８は、ギア半径方向の力がＦｒ２のときの状態を示しているが、駆動負荷が増減した場合それに応じた分、小ギア１３が傾くため、大ギア１２に発生した変形ΔＸを常に補正するかたちでギアの噛合いを正常に保つことが可能となる。従って、上述した実施例１と同様の効果を得ることができる。

実施例１に係る画像形成装置の構成説明図。 実施例１におけるカップリング部の静止状態の縦断面図。 実施例１におけるカップリング部のカップリング状態の縦断面図。 実施例１におけるカップリング部の定常回転状態の縦断面図。 実施例２におけるカップリング部の静止状態の縦断面図。 実施例２におけるカップリング部の定常回転状態の縦断面図。 実施例３におけるカップリング部の静止状態の縦断面図。 実施例３におけるカップリング部の定常回転状態の縦断面図。 従来のカップリング部の縦断面図。 従来のカップリング部の縦断面図。 従来のカップリング部の縦断面図。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 光学手段
３ 帯電ローラ
４ 現像手段
５ 搬送ローラ
６ 転写前ガイド
７ 転写ローラ
８ ドラムフランジ
９ カップリング凸軸
９ａ カップリング凸軸凸部
１０ 軸受け
１１ カップリング凹軸
１１ａ カップリング凹軸凹部
１２ 大ギア
１３ 小ギア
１４ 回転軸
１５，１６ 枠体
１５ａ，１６ａ 支持部
１７ バネ
Ｇ プロセスカートリッジ
Ｅ 画像形成装置本体
Ｐ 記録材

Claims (5)

1. 回転可能な像担持体と、
   前記像担持体と同軸に設けられ、軸継手を介して前記像担持体に駆動力を伝達する第１ギアと、
   前記第１ギアに駆動力を伝達する第２ギアと、
   を備えた画像形成装置において、
   前記第１ギア及び前記第２ギアは、前記第１ギアの軸方向前記像担持体側に推力が生ずるように噛合わされたギアであり、
   前記第２ギアの軸は、前記第１ギアの軸に対し、前記推力が生ずる方向に向かって前記第１ギアの軸側に傾いて設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１ギアのうち前記第２ギアが噛合う噛合部分が、前記推力が生ずる方向に作用する駆動負荷によって変位した場合に、前記噛合部分及び前記第２ギアが正常に噛合うように、前記第２ギアの軸が前記第１ギアの軸に対して傾いて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 回転可能な像担持体と、
   前記像担持体と同軸に設けられ、軸継手を介して前記像担持体に駆動力を伝達する第１ギアと、
   前記第１ギアに駆動力を伝達する第２ギアと、
   を備えた画像形成装置において、
   前記第１ギア及び前記第２ギアは、前記第１ギアの軸方向前記像担持体側に推力が生ずるように噛合わされたギアであり、
   前記第２ギアは、前記第１ギアのうち前記第２ギアが噛合う噛合部分が、前記推力が生ずる方向に作用する駆動負荷によって変位する場合、前記噛合部分に連動するように揺動可能に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記第２ギアを前記第１ギアに付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第２ギアを支持する軸部材の両端部のうち、前記推力が生ずる方向下流側となる一端部に、前記第２ギアが揺動可能に支持される被支持部を設け、
   前記両端部のうち他端部に、前記付勢手段の付勢力が作用する被付勢部を設けたことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。