JP2007225059A - 等速ジョイント及びこれを用いる画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて重量や動作音を小さくし、環状空間へのグリースの充填が不要で、しかも回転駆動力の等速性を維持することができる等速ジョイントを提供する。
【解決手段】メス側ジョイント１２０として、カップ部１２１と、軸部１２７と、これらを繋ぐリブ１２８とを、同一の樹脂材料によって一体形成したものを用いた。これにより、カップ部を金属材料で形成していた従来の構成に比べて、メス側ジョイント１２０の重量を小さくすることができた。また、カップ部１２１を樹脂材料としたことから、カップ部１２１の環状空間にグリースを充填しなくても、メス側ジョイント１２０とこれに係合するオス側ジョイントとをスムーズに回転させつつ、従来の構成に比べて動作音を小さくすることもできた。更には、リブ１２８をカップ部１２１の梁として機能させることでカップ部１２１の歪みによる軸線方向からの傾きを抑えて、等速性を維持することができた。
【選択図】図５

Description

本発明は、互いに偏角をもった関係で軸線方向に並ぶ２つの回転体の間で等速回転力を伝達する等速ジョイント、及びこれを用いる複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置である。

従来、自動車のドライブシャフトの回転トルクを車軸に伝達する駆動伝達機構の一つとして、等速ジョイントが知られている。等速ジョイントは、互いに軸線方向に並ぶ原動側駆動軸と従動側駆動軸とのスキューを許容しつつ、両者間で駆動力を回転方向に等速に伝達することができる。自動車に限らず、様々な産業機械に広く用いられている駆動伝達機構である。

一般に、等速ジョイントは、例えば特許文献１に記載のもののように、互いに軸線方向に並ぶ第１回転体と第２回転体とを備えている。そして、第１回転体は、外輪とこれの内側の内輪との間隙による環状空間における軸線方向の一端側を開口させつつ他端側を塞ぐカップ形状をなすカップ部を有している。このカップ部において、互いに環状空間を介して対向する外輪内面と内輪外面とには、それぞれ軸線方向に延在しながら互いに円方向に並ぶ複数の溝が形成されている。一方、第２回転体は、第１回転体の環状空間内に挿入される円筒状の球体保持部を有している。この球体保持部の円筒状の周壁には、複数の貫通穴が円周方向に並ぶように形成されており、それぞれの貫通穴内にボールを保持している。第２回転体は、これらのボールを第１回転体の外輪内面及び内輪外面に形成された溝内に係合させるようにして、第１回転体の環状空間内に挿入される。この状態で第１回転体又は第２回転体の何れか一方が原動側となって回転すると、その回転力が溝に係合している複数のボールを介してもう一方に伝達される。

特公昭５２−３４６９９号公報

かかる構成の従来の等速ジョイントは、第１回転体や第２回転体が金属からなるため、重量が大きいという欠点があった。また、動作音がボールと外輪や内輪との摺擦によって大きくなるという欠点もあった。更には、ボールをスムーズに転動させる目的で、第１回転体の環状空間内にグリースを充填しているが、このグリースの漏洩による周囲環境へのグリース汚染が懸念される。これらの結果、事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品、食品製造機器などへの適用が困難であった。

そこで、本発明者らは、外輪を摩擦抵抗の非常に小さな合成樹脂（ポリアセタール樹脂）で形成した等速ジョイントを試作した。すると、環状空間内にグリースを充填しなくても、第１回転体や第２回転体をスムーズに回転させ、しかも動作音も金属製のものに比べて小さくすることができた。しかしながら、回転力を等速に伝達することができなかった。その原因について鋭意研究を行った結果、球体保持体に保持されながらカップ部の外輪に突き当たる球体が、剛性の低い樹脂製のカップ部を歪ませて軸線方向から傾けてしまうためであることがわかった。

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような等速ジョイント及びこれを用いる画像形成装置を提供することである。即ち、従来に比べて重量や動作音を小さくし、環状空間へのグリースの充填が不要で、しかも回転駆動力の等速性を維持することができる等速ジョイントを提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、外輪とこれの内側の内輪との間隙による環状空間における軸線方向の一端側を開口させつつ他端側を塞ぐカップ形状をなすカップ部と、該軸線方向に延在しながら互いに円方向に並ぶように該外輪の内面及び内輪の外面の少なくとも一方に設けられた複数の溝と、該カップ部の該他端側から突出して該カップ部の中心軸線上に延在する軸部とを有する第１回転体を備えるとともに、互いに周方向に沿って並ぶように円筒状の周壁に設けられた複数の貫通穴内にそれぞれ球体を保持する球体保持部を有する第２回転体を備え、該球体保持部を該環状空間内に挿入し且つ該球体保持部に保持される複数の該球体を該環状空間内で複数の該溝に係合させた状態で、複数の該球体を介して、該第１回転体及び第２回転体の何れか一方の回転駆動力を他方に伝達する等速ジョイントにおいて、上記第１回転体として、上記カップ部と上記軸部とを同一の樹脂材料によって一体形成し、且つ、該カップ部の上記他端側から突出ながら該カップ部と該軸部とを繋ぐリブを、該樹脂材料によって該カップ部及び軸部と一体形成したものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の等速ジョイントにおいて、上記リブを上記軸部の回転方向に所定ピッチで複数並べて設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の等速ジョイントにおいて、上記リブを、上記溝の延長線上に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかの等速ジョイントであって、上記球体保持部が樹脂材料からなることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかの等速ジョイントであって、上記カップ部、軸部及びリブを構成する上記樹脂材料が射出成形可能な材料であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、無端移動する表面に潜像を担持する潜像担持体と、該表面に潜像を形成する潜像形成手段と、無端移動する表面に担持した現像剤によって該潜像担持体上の潜像を現像する現像部材と、現像によって得られた該潜像担持体上の可視像を表面無端移動体の表面あるいはこれに保持される記録部材に転写する転写手段と、該潜像担持体、現像部材及び表面無端移動体の少なくとも１つに対して駆動源からの駆動力を伝達する駆動伝達機構とを備える画像形成装置において、上記駆動伝達機構内に上記等速ジョイントを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項７の画像形成装置において、上記駆動源として、原動回転軸を有する駆動モータを用いるとともに、上記潜像担持体として、従動回転軸を中心に回転する感光体を用い、該原動回転軸と該従動回転軸とを上記等速ジョイントで連結したことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の画像形成装置において、上記感光体として、その軸線方向に穿たれた中心穴に上記従動回転軸を貫通係合させるものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７又は８の画像形成装置において、上記第１回転体又は第２回転体と、上記駆動モータの上記原動回転軸とのうち、何れか一方を他方に対して軸線方向に圧入することで、両者を軸線方向に接続したことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記従動回転軸を装置本体に固定した軸受によって回転可能に支持させ、且つ、該従動回転軸の該軸受からの抜けを該従動回転軸に接続した上記第１回転体又は第２回転体によって阻止する構成にしたことを特徴とするものである。

これらの発明においては、第１回転体のカップ部を樹脂材料で形成したことで、金属材料で形成していた従来の構成に比べて、第１回転体の重量を小さくすることができる。また、カップ部を樹脂材料としたことから、本発明者らの試作品で明らかになったように、環状空間にグリースを充填しなくても、第１回転体と第２回転体とをスムーズに回転させつつ、カップ部を金属材料で形成していた従来の構成に比べて動作音を小さくすることもできる。更には、カップ部から突出しながらカップ部と軸部とを繋ぐリブをカップ部及び軸部と一体形成して、リブをカップ部の梁として機能させる。これにより、剛性の低い樹脂製のカップ部の歪みによる軸線方向からの傾きを抑えて、回転駆動力の等速性を維持することができる。

以下、本発明を画像形成装置である電子写真方式のカラーレーザプリンタ（以下、単にプリンタという）に適用した実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。各符号の数字の後に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示している（以下同様）。プロセスユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの他には、光書込ユニット１０、転写ユニット１１、レジストローラ対１９、３つの給紙カセット２０、定着ユニット２１などが配設されている。

光書込ユニット１０は、４つの光書込器を備えている。それぞれの光書込器は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて後述の感光体の表面にレーザ光を照射する。

図２は、４組のプロセスユニット１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、イエロー用のプロセスユニット１Ｙを示す拡大構成図である。なお、他のプロセスユニット１Ｍ，Ｃ，Ｋはそれぞれイエロー用のプロセスユニット１Ｙと同じ構成となっているので、これらの説明については省略する。同図において、プロセスユニット１Ｙは、ドラム状の感光体２Ｙ、帯電器３０Ｙ、現像装置４０Ｙ、ドラムクリーニング装置４８Ｙなどを有している。

帯電器３０Ｙは、帯電バイアスが印加される帯電ローラを感光体２Ｙに当接あるいは近接させており、帯電ローラと感光体２Ｙとの間に放電を発生させることによって感光体表面を一様帯電せしめる。帯電処理が施された感光体２Ｙの表面には、光書込ユニット１０によって変調及び偏向されたレーザ光が走査されながら照射される。すると、ドラム表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置４０Ｙによって現像されてＹトナー像となる。

現像装置４０Ｙは、そのケーシングの開口から周面の一部を露出させるように配設された現像部材たる現像スリーブ４２Ｙを有している。また、第１搬送スクリュウ４３Ｙ、第２搬送スクリュウ４４Ｙ、現像ドクタ４５Ｙ、トナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）４６Ｙなども有している。

上記ケーシング内には、磁性キャリアと、マイナス帯電性のＹトナーとを含む二成分現像剤が収容されている。この二成分現像剤は上記第１搬送スクリュウ４３Ｙ、第２搬送スクリュウ４４Ｙによって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、上記現像スリーブ４２Ｙの表面に担持される。そして、現像ドクタ４５Ｙによってその層厚が規制されてから感光体２Ｙに対向する現像領域に搬送され、ここで感光体２Ｙ上の静電潜像にＹトナーを付着させる。この付着により、感光体２Ｙ上にＹトナー像が形成される。現像によってＹトナーを消費した二成分現像剤は、現像スリーブ４２Ｙの回転に伴ってケーシング内に戻される。

第１搬送スクリュウ４３Ｙと、第２搬送スクリュウ４４Ｙとの間には仕切壁４７Ｙが設けられている。この仕切壁４７Ｙにより、現像スリーブ４２Ｙや第１搬送スクリュウ４３Ｙ等を収容する第１供給部と、第２搬送スクリュウ４４Ｙを収容する第２供給部とがケーシング内で分かれている。第１搬送スクリュウ４３Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第１供給部内の二成分現像剤を図紙面に直交する方向の手前側から奥側へと搬送しながら現像スリーブ４２Ｙに供給する。第１搬送スクリュウ４３Ｙによって上記第１供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁４７Ｙに設けられた図示しない開口部を通って上記第２供給部内に進入する。第２供給部内において、第２搬送スクリュウ４４Ｙは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、上記第１供給部から送られてくる二成分現像剤を第１搬送スクリュウ４３Ｙとは逆方向に搬送する。第２搬送スクリュウ４４Ｙによって第２供給部の端部付近まで搬送された二成分現像剤は、仕切壁４７Ｙに設けられたもう一方の開口部（図示せず）を通って第１供給部内に戻る。

透磁率センサからなるトナー濃度センサ（以下、Ｔセンサという）４６Ｙは、上記第２供給部の中央付近の底壁に設けられ、その上を通過する二成分現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。二成分現像剤の透磁率は、トナー濃度とある程度の相関を示すため、Ｔセンサ６６ＹはＹトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、ＲＡＭを備えており、この中にＴセンサ４６Ｙからの出力電圧の目標値であるＹ用Ｖｔｒｅｆを格納している。また、他の現像装置に搭載された図示しないＴセンサからの出力電圧の目標値であるＭ用Ｖｔｒｅｆ、Ｃ用Ｖｔｒｅｆ、Ｋ用Ｖｔｒｅｆのデータも格納している。Ｙ用Ｖｔｒｅｆは、図示しないＹトナー搬送装置の駆動制御に用いられる。具体的には、上記制御部は、Ｔセンサ４６Ｙからの出力電圧の値をＹ用Ｖｔｒｅｆに近づけるように、図示しないＹトナー搬送装置を駆動制御して第２供給部４９Ｙ内にＹトナーを補給させる。この補給により、現像装置４０Ｙ内の二成分現像剤のＹトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスユニットの現像装置についても、同様のトナー補給制御が実施される。

Ｙ用の感光体２Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述の紙搬送ベルトに搬送される記録紙上に転写される。転写後の感光体２Ｙの表面は、ドラムクリーニング装置４８Ｙによって転写残トナーがクリーニングされた後、不図示の除電器によって除電される。そして、帯電器３０Ｙによって一様帯電せしめられて次の画像形成に備えられる。他のプロセスユニットについても同様である。各プロセスユニットは、プリンタ本体に対して着脱可能になっており、寿命到達時に交換される。

先に示した図１において、転写手段たる転写ユニット１１は、無端状の紙搬送ベルト１２、駆動ローラ１３、張架ローラ１４、４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋなどを有している。表面無端移動体たる紙搬送ベルト１２は、駆動ローラ１３、張架ローラ１４，１５にテンション張架されながら、図示しない駆動系によって回転せしめられる駆動ローラ１３によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。

４つの転写バイアスローラ１７Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ図示しない電源から転写バイアスが印加される。そして、紙搬送ベルト１２をその裏面から感光体２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋに向けて押圧してそれぞれ転写ニップを形成する。各転写ニップには、上記転写バイアスの影響により、感光体と転写バイアスローラとの間に転写電界が形成される。Ｙ用の感光体２Ｙ上に形成された上述のＹトナー像は、この転写電界やニップ圧の影響により、紙搬送ベルト１２上に搬送される記録紙Ｐ上に転写される。このＹトナー像の上には、感光体２Ｍ，Ｃ，Ｋ上に形成されたＭ，Ｃ，Ｋトナー像が順次重ね合わせて転写される。かかる重ね合わせの転写により、紙搬送ベルト１２上に搬送される記録部材たる記録紙Ｐ上には、紙の白色と相まったフルカラートナー像が形成される。

上記転写ユニット１１の下方には、複数枚の記録紙Ｐを重ねて収容する３つの給紙カセット２０が多段に配設されており、それぞれのカセットは一番上の記録紙Ｐに給紙ローラを押し当てている。給紙ローラが所定のタイミングで回転駆動すると、一番上の記録紙Ｐが紙搬送路に給紙される。

給紙カセット２０から紙搬送路に給紙された記録紙Ｐは、レジストローラ対１９のローラ間に挟まれる。レジストローラ対１９は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Ｐを各転写ニップにてトナー像を重ね合わせ得るタイミングで送り出す。これにより、各転写ニップで記録紙Ｐにトナー像が重ね合わせ転写される。フルカラー画像が形成された記録紙Ｐは、定着ユニット２１に送られる。

定着ユニット２１は、内部にハロゲンランプ等の熱源を有する加熱ローラ２１ａと、これに圧接せしめられる加圧ローラ２１ｂとによって定着ニップを形成している。そして、この定着ニップに記録紙Ｐを挟み込みながら、その表面にフルカラー画像を定着せしめる。定着ユニット２１を通過した記録紙Ｐは、図示しない排紙ローラ対を経て機外へと排出される。

図３（ａ）は、プリンタ内にセットされたＹ用のプロセスユニットとその周囲構成とを示す縦断面図であり、図３（ｂ）は、プリンタから取り外されている最中のＹ用のプロセスユニットをその周囲構成とともに示す縦断面図である。これらの図の左右方向において、左側はプリンタの正面側に相当し、右側はプリンタの後面側に相当する。図３（ａ）に示すように、プリンタ内にセットされたプロセスユニット１Ｙは、プリンタ本体の前端付近に配設された面板７１と、プリンタ本体の後側板７０との間に位置している。円柱状の感光体２Ｙの円中心には、図３（ｂ）に示すように、軸線方向の一端側から他端側に向けて貫通する中心穴が形成されている。そして、後側板７０は、従動回転軸たる感光体軸１０２を図示しない軸受によって回転自在に支持している。そして、図３（ａ）に示すように、プロセスユニット１Ｙがプリンタ内にセットされると、後側板７０に支持されている感光体軸１０２が、感光体２Ｙの中心穴に感光体軸１０２が挿入される。この中心穴の横断面形状は、例えばＤ字型や小判型などといった非円形状になっており、感光体軸１０２の横断面形状も同様の形状になっている。これにより、中心穴に挿入された感光体軸１０２が穴内で空転することなく、感光体軸１０２の回転駆動力が感光体２Ｙに伝達される。

上述の感光体軸１０２は、プリンタ本体の後側板７０を貫通しているため、その後端部は後側板７０の更に後側に位置している。プリンタ本体の後側板７０における面板７１とは反対面には、ブラケット８０を介して駆動源たる駆動モータ１００が固定されている。そして、感光体軸１０２と、駆動モータ１００の原動回転軸たる駆動軸１０１とは、互いに軸線方向に並んでおり、等速ジョイント１１０によって連結されている。

駆動モータ１００は、ギヤなどを介さずに感光体２Ｙに回転駆動力を伝達するいわゆるダイレクトモータとなっている。ギヤを介さずに駆動軸１０１と感光体軸１０２との間で駆動力を繋ぐことで、ギヤの偏心や歯のピッチムラに起因する感光体の速度変動を回避することができる。

プロセスユニット１Ｙをプリンタから取り外すときには、移動可能な面板７１を後側板７０との対向位置から待避させる。そして、プロセスユニット１Ｙをプリンタ後側から前側に向けて引き出す。なお、感光体２Ｙは、プロセスユニット１Ｙの枠体９０（図３（ｂ）では、図示していない）に保持されている。

次に、本実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
図４は、等速ジョイント１１０とその周囲構成とを示す断面図である。同図において、後側板７０の図中左側は、図示しないプロセスユニットが収納されるユニット側であり、図中右側は駆動モータ１００などが収納される駆動伝達側である。後側板７０の駆動伝達側の面には、ブラケット８０が固定されており、更にブラケット８０の背面に駆動モータ１００が固定されている。そして、ブラケット８０の内部には、等速ジョイント１１０が収容されている。

ブラケット８０は、板金がプレス加工などの曲げ成形によって成形されたものである。そして、後側板７０の２つの位置決め孔７４、７５にそれぞれ挿入されて後側板７０上におけるブラケット８０の位置決めを行うための２つの位置決めピン８１、８２を有している。また、後側板７０にネジ固定するための固定部８３を有している。固定部８３には、ブラケット８０を後側板７０にねじ止め固定するための図示しないねじ孔が設けられている。

ブラケット８０の背面に固定された駆動モータ１００は、その原動回転軸たる駆動軸１０１をブラケット８０の背面に形成された丸穴に貫通させることで、モータ本体をブラケット８０の外部に位置させた状態で駆動軸１０１の先端側をブラケット８０の内部に位置させている。

従動回転軸としての感光体軸１０２は、後側板７０に固定された軸受７３に圧入されながら後側板７０を貫通している。感光体軸１０２の軸線方向における所定箇所には、感光体軸１０２よりも大径の固定リング１０３が嵌め込まれており、この固定リング１０３が軸受７３のユニット側の側面に突き当たることで、装置本体に対する感光体軸１０２の軸線方向の位置決めがなされている。

等速ジョイント１１０は、ブラケット８０の内部において、互いに軸線方向に並ぶ駆動軸１０１と感光体軸１０２とを連結している。上述のように、ブラケット８０は板金の曲げ加工によるものであり、加工時に曲げ角のバラツキが生じ易いために、後側板７０に対して駆動モータ１００を精度良く位置決めすることが困難である。そして、感光体軸１０２に対して、駆動モータ１００の駆動軸１０１を傾けてしまい易い。本プリンタでは、このように駆動軸１０１のスキューが起こっても、駆動軸１０１と感光体軸１０２とを等速ジョイント１１０で連結することで、駆動軸１０１から感光体軸１０２に対して回転駆動力を等速で伝達することが可能になっている。

等速ジョイント１１０は、第１回転体たるメス側ジョイント１２０と、第２回転体たるオス側ジョイント１５０とを有している。そして、メス側ジョイント１２０の軸線方向の図中左側端部には、感光体軸１０２が接続されている。また、オス側ジョイント１５０の軸線方向の図中右側端部には、駆動モータ１００の駆動軸１０１が接続されている。

メス側ジョイント１２０は、軸線方向の一端側に設けられた開口からオス側ジョイント１５０が挿入される円筒状のカップ部１２１を備えている。このカップ部１２１の他端側からは、軸部１２７がカップ部１２１の中心軸線上に延在するように突出している。これらカップ部１２１と軸部１２７とは同一の樹脂材料によって一体形成（一体成形）されたものである。また、カップ部１２１には、図５に示すように、開口とは反対側である他端側から突出ながらカップ部１２１と軸部１２７とを繋ぐリブ１２８が、前述の樹脂材料によってカップ部１２１及び軸部１２７と一体形成されている。このリブ１２８は、軸部１２７を中心とする回転方向に等間隔で６個形成されており、回転方向で６０［°］ずつの位相差のある位置関係になっている。

カップ部１２１は、図６にその横断面を示すように、外輪１２２と、これの内側の内輪１２３と、両者の間隙による環状空間１２４と、外輪１２２の内周面に設けられた３つの外溝１２５と、内輪１２３の外周面に設けられた３つの内溝１２６とを有している。そして、図４に示したように、環状空間１２４における軸線方向の一端側を開口させつつ他端側を塞いでおり、その開口からオス側ジョイント１５０が挿入される。

図６に示したように、外輪１２２の内周面に設けられた３つの外溝１２５は、外輪１２２の軸線方向に延在しながら、互いに１２０［°］の位相差をもって円方向に並ぶように形成されている。内輪１２３の外周面に設けられた３つの内溝１２６も、内輪１２３の軸線方向に延在しながら、互いに１２０［°］の位相差をもって円方向に並ぶように形成されている。そして、外溝１２５と内溝１２６とは環状空間１２４を介して互いに対面している。

第２回転体たるオス側ジョイント１５０は、その先端側が円筒状の球体保持部１５１になっている。この球体保持部１５１は、図７に横断面を示すように、互いに１２０［°］の位相差をもって周方向に沿って並ぶように円筒状の周壁に設けられた３つの貫通穴１５１ａを有しており、それぞれの貫通穴１５１ａ内に球体としてのボール１５２を回転可能に保持している。

先に示した図４においては、オス側ジョイント１５０の円筒状の球体保持部１５１が、メス側ジョイント１２０のカップ部１２１における環状空間１２４内に挿入されている。この状態では、図８に示すように、オス側ジョイントの球体保持部１５１に保持される３つのボール１５２が、それぞれ、メス側ジョイントの外輪１２２の内周面に設けられた外溝と、内輪１２３の外周面に設けられた内溝との間に挟まれて、法線方向への動きが阻止される。但し、外溝、内溝はそれぞれ軸線方向に延在しているので、ボール１５２の軸線方向の動きは許容される。

オス側ジョイントの円筒状の球体保持部１５１は、図９に示すようにメス側ジョイントのカップ部の環状空間１２４内に挿入されて、自らが保持している３つのボール１５２を図８に示したように環状空間１２４内で外溝及び内溝に係合させる。そして、図４に示した駆動モータ１００の駆動軸１０１とともに回転すると、３つのボール１５２を介してその回転駆動力をメス側ジョイント１２０に等速で伝達する。これにより、感光体軸１０２、ひいては図示しない感光体が等速で回転する。

なお、外輪１２２の内周面と内輪１２３の外周面との両方にそれぞれボール１２５を係合させるための溝を設けた例について説明したが、何れか一方だけに溝を形成してもよい。

図９に示したカップ部１２１、軸部１２７及びリブ１２８を一体物としている樹脂材料は、射出成形が可能な合成樹脂からなる。射出成形が可能であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れであってもよい。射出成形が可能な合成樹脂には結晶性樹脂と、非結晶性樹脂とがある。何れの樹脂を使用してもよいが、非結晶性樹脂は靱性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合に急激な破壊が生じるため、結晶性樹脂を用いるのが好ましい。また、潤滑特性の比較的高いものを用いることが望ましい。かかる合成樹脂としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ナイロン、射出成形可能なフッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥなど）、射出成形可能なポリイミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド等を例示することができる。これらの合成樹脂を単独で使用しても、２種類以上を混合したポリマーアロイとして使用していもよい。また、これら以外の合成樹脂で且つ潤滑特性の比較的低い樹脂であっても、前述した合成樹脂を配合したポリマーアロイとすれば、使用することが可能である。

カップ部１２１等に最も適した合成樹脂は、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＰＳ、ＰＥＥＫである。ナイロンはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、分子鎖中に芳香族環を有する半芳香族ナイロン等である。中でも、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＰＳは、耐熱性、潤滑性に優れて比較的安価であるため、コストパフォーマンスの優れた等速ジョイント１１０を実現することができる。また、ＰＥＥＫは補強材や潤滑剤を配合しなくても機械的強度や潤滑性に優れるため、高機能な等速ジョイントを実現することができる。

かかる構成の等速ジョイント１１０においては、カップ部１２１を樹脂材料で形成したことで、カップ部を金属材料で形成していた従来の構成に比べて、メス側ジョイント１２０の重量を小さくすることができる。また、外輪１２２の内周面を樹脂材料としたことから、環状空間１２４にグリースを充填しなくても、メス側ジョイント１２０とオス側ジョイント１５０とをスムーズに回転させつつ、金属材料で形成していた従来の構成に比べて動作音を小さくすることもできる。更には、カップ部１２１から突出しながらカップ部１２１と軸部１２７とを繋ぐリブ１２８をカップ部１２１及び軸部１２７と一体形成して、リブ１２８をカップ部１２１の梁として機能させる。これにより、剛性の低い樹脂製のカップ部１２１の歪みによる軸線方向からの傾きを抑えて、回転駆動力の等速性を維持することができる。以上の結果、本プリンタにおける等速ジョイント１１０は、軽量化を図り、トルク伝達時の動作音を小さくし、且つグリースの充填を不要にすることができる。そして、これにより、騒音やグリース汚染の制限を受けることがなくなり、従来では困難であった事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品、食品製造機器などへの適用を可能にすることができる。

リブ１２８の大きさは特に限定されるものではないが、外輪１２２よりも法線方向の外側に突出させない方が望ましい。ジョイント周囲の機器や配線などへのリブ１２８の引っ掛かりを回避したり、リブ１２８の突出によるジョイントの大型化を回避したりするためである。また、リブ１２８の数は特に限定されるものではないが、リブ１２８の歪みを確実に抑えるために円方向に所定のピッチで複数設けることが望ましい。更には、後述する理由により、ボール１５２の数（後述する溝対の数と同意）以上設けることが望ましい。また、リブ１２８の厚みは特に限定されるものではないが、数に合わせて設定することが望ましい。

なお、カップ部１２１等を構成する樹脂材料に固体潤滑剤や潤滑油を添加して潤滑特性を高めることも可能である。固体潤滑剤としては、ＰＴＦＥ、黒鉛、二硫化モリブデン等を例示することができる。また、樹脂材料にガラス繊維、炭素繊維、各種鉱物性繊維（ウィスカー）を配合して強度を高めてもよく、固体潤滑剤等と併用してもよい。また、Ｙ用の感光体に回転駆動力を伝達するための等速ジョイント１１０について説明したが、Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体も同様の等速ジョイントによって回転駆動力が伝達されるようになっている。

ボール１５２としては、軸受鋼、ステンレス球、セラミックス球、合成樹脂からなる球などを利用することができる。中でも、ステンレス球は発錆の心配が無く、低価格であるため好適である。

上述したように、カップ部１２１の外輪１２２の内周面には３つの外溝１２５が形成されている。また、内輪１２３の外周面には３つの内溝１２６が形成されている。そして、これらにより、互いに対向する外溝１２５と内溝１２６とからなる溝対が３組形成されている。これら３組の溝対は、カップ部１２１の軸線を中心にして、１２０［°］ずつ位相ズレした位置に配設されている。

一方、先に図５を用いて説明したように、カップ部１２１の端から突出する６つのリブ１２８は、軸部１２７を中心にして互いに６０［°］ずつ位相ズレした位置に配設されている。そして、６つのリブ１２８のうち、３つは、上述した図示しない溝対の延長線上に位置している。かかる構成では、カップ部１２１の底面の中でも、ボール１５２との当接によって法線方向への応力を受ける外輪１２２から二次的な力を受けることで歪みが特に生じ易くなる溝延長線箇所の歪みを抑える。これにより、カップ部１２１の歪みによる軸線方向からの傾きを効果的に抑えることができる。このような理由から、リブ１２８の数については、上述の溝対と同等以上にすることが望ましい。更には、溝対と同数では強度不足が生じてしまう場合には、リブ１２８の数を溝対の数の整数倍にすることが望ましい。本プリンタでは、リブ１２８の数を、溝対の数の２倍である６個にしている。これにより、リブ１２８の数の不足によるカップ部１２１の強度不足を回避することができる。また、９個にする場合に比べて低コスト化を図ることができる。

本プリンタでは、メス側ジョイント部１２０だけでなく、オス側ジョイント部１５０についても、樹脂材料からなるものを用いている。オス側ジョイント部１５０に好適な樹脂材料としては、メス側ジョイント部１２０に好適なものと同様である。オス側ジョイント部１５０を樹脂材料で構成することで更なる軽量化を図ることができる。

また、本プリンタでは、図３（ｂ）に示したように、潜像担持体として、従動回転軸たる感光体軸１０２を中心に回転する感光体２Ｙを用い、感光体軸１０２を等速ジョイント１１０で連結している。そして、ブラケット（８０）の折り曲げ加工精度のバラツキによって駆動モータ１００の原動軸１０１を感光体軸１０２に対してスキューさせたとしても、感光体２Ｙに対して回転駆動力を等速で伝達することができることは既に述べた通りである。感光体２Ｙは、その軸線方向に穿たれた中心穴に感光体軸１０２を貫通係合させる。かかる構成では、感光体軸１０２を装置本体側に固定した状態で、感光体２Ｙやプロセスユニット１Ｙを装置本体に対して着脱することができる。また、感光体２Ｙを感光体軸１０２との係合によって位置決めするとともに、プロセスユニット１Ｙのケーシングを位置決めすることで、現像スリーブと感光体との現像ギャップを精度良く決めることができる。

なお、オス側ジョイント１５０を駆動モータ１００の駆動軸１０１に接続した例について説明したが、この逆に、メス側ジョイント１２０を駆動軸１０１に接続してもよい。

先に示した図４において、オス側ジョイント１５０は、球体保持部１５１の軸線方向の一端部から軸線方向に突出する軸部１５３を有しており、この軸部１５３は中空になっている。そして、軸部１５３の中空の空間に、駆動モータ１００の駆動軸１０１が圧入されていることで、第２回転体たるオス側ジョイント１５０と、原動回転軸たる駆動軸１０１とが軸線方向に接続されている。かかる構成では、軸部１５３の軸線方向に延在する中空に駆動軸１０１を圧入することで、球体保持部１５１に設けた大きめの凹部に駆動軸１０１を挿入してピン固定する場合に比べて、駆動軸１０１と球体保持部１５１との相対的なガタツキを少なくして、両者の偏心を抑える。そして、これにより、両者の偏心に起因する感光体速度変動による画像の色ズレや重ね合わせズレを抑えることができる。

感光体軸１０２は、その一端部が中空構造になっており、その中空構造の中にメス側ジョイント１２０の軸部１２７が挿入されることで、感光体軸１０２とメス側ジョイント１２０とが接続されている。また、感光体軸１０２の一端部には、その外側に補強パイプ１５６が嵌め込まれる。これにより、感光体軸１０２の一端側では、補強パイプ１２６と感光体軸１０２と軸部１５７とがオーバーラップしている。感光体軸１０２及び軸部１５７には、それぞれ軸線方向と直交する方向に貫通する貫通穴が設けられている。また、中空の補強パイプ１５６の周面における一部にも、軸線方向と直交する貫通穴が設けられている。更には、中空を介してこの貫通穴に対向するネジ穴も設けられている。それぞれの貫通穴やネジ穴を一直線上に位置させた状態で、ネジ１５４が補強パイプ１５６、感光体軸１０２、軸部１５７の貫通穴に挿入された後、補強パイプ１５６のネジ穴に螺合せしめられている。これにより、メス側ジョイント１２０が感光体軸１０２に固定される。

筒状部材たる補強パイプ１２６は、図示のように、カップ部１２１と軸受７３との間に隙間無く挟み込まれている。これにより、感光体軸１０２の軸受７３からの抜けが阻止されている。このように、本プリンタでは、感光体軸１０２よりも大きな径の補強パイプ１２６に感光体軸１０２を挿入して補強パイプ１２６をメス側ジョイント１２０と軸受７３との間に位置させたことで、感光体軸１０２の軸受７３からの抜けが阻止することが可能になる。

これまで、駆動モータ１００から感光体に駆動力を伝達する駆動伝達機構内に等速ジョイント１１０を設けた例について説明したが、他の駆動伝達機構内に等速ジョイント１１０を設けてもよい。例えば、駆動モータから現像部材たる現像スリーブに駆動力を伝達する駆動伝達機構内に等速ジョイント１１０を設けてもよい。また例えば、駆動モータから表面無端移動体たる紙搬送ベルト１２（より詳しくは駆動ローラ１３）に駆動力を伝達する駆動伝達機構内に等速ジョイント１１０を設けてもよい。

以上、実施形態に係るプリンタの等速ジョイント１１０においては、リブ１２８を軸部１２７の回転方向に所定ピッチで複数並べて設けているので、回転面方向においてカップ部１２１の歪みを均一に抑えることができる。これにより、カップ部１２１の歪みに起因する軸線方向からの傾きをより確実に抑えることができる。

また、リブ１２８を、溝対の延長線上に設けているので、カップ部１２１の底面の中でも、歪みが特に生じ易くなる溝延長線箇所の歪みを抑えて、カップ部１２１の軸線方向からの傾きを効果的に抑えることができる。

また、球体保持部１５１が樹脂材料からなるので、金属材料からなるものに比べて軽量化を図ることができる。

また、カップ部１２１、軸部１２７及びリブ１２８を構成する樹脂材料が射出成形可能な材料であるので、射出成形によってカップ部１２１を容易に成形することができる。

また、実施形態に係るプリンタにおいては、駆動モータ１００から感光体に駆動力を伝達する駆動伝達機構内に等速ジョイント１１０を設けているので、駆動軸１０１と感光体軸１０２とにスキューが生じていても感光体を等速で回転せしめて、感光体の速度変動による画質劣化を回避することができる。なお、駆動モータから現像スリーブへの駆動伝達機構内に等速ジョイント１１０を設けた場合には、駆動軸とスリーブ軸とのスキューに起因する現像スリーブの回転速度変動（バンディング）による現像不良を回避することができる。また、駆動モータから紙搬送ベルト１２（駆動ローラ１３）への駆動伝達機構内に等速ジョイント１１０を設けた場合には、駆動軸と駆動ローラ軸とのスキューに起因するベルト速度変動による画像劣化を回避することができる。

また、実施形態に係るプリンタにおいては、駆動源として、原動回転軸たる駆動軸１０１を有する駆動モータ１００を用いるとともに、潜像担持体として、従動回転軸たる感光体軸１０２を中心に回転する感光体を用い、駆動軸１０１と感光体軸１０２とを等速ジョイント１１０で連結しているので、駆動軸１０１と感光体軸１０２とのスキューによる感光体の速度変動を回避することができる。

また、感光体として、その軸線方向に穿たれた中心穴に感光体軸１０２を貫通係合させるものを用いているので、感光体軸１０２を装置本体側に固定した状態で、感光体２Ｙやプロセスユニット１Ｙを装置本体に対して着脱することができる。また、感光体２Ｙを感光体軸１０２との係合によって位置決めするとともに、プロセスユニット１Ｙのケーシングを位置決めすることで、現像スリーブと感光体との現像ギャップを精度良く決めることができる。

また、第２回転体たるオス側ジョイント１５０に駆動軸１０１を圧入することで両者を軸線方向に接続しているので、球体保持部１５１に設けた大きめの凹部に駆動軸１０１を挿入してピン固定する場合に比べて、オス側ジョイント１５０と駆動軸１０１との偏心に起因する感光体速度変動による画像の色ズレや重ね合わせズレを抑えることができる。なお、駆動軸１０１にオス側ジョイント１５０に圧入してもよい。また、第１回転体たるメス側ジョイント１２０と駆動軸１０１とのうち、何れか一方を他方に対して軸線方向に圧入してもよい。

また、実施形態に係るプリンタでは、感光体軸１０２を装置本体に固定した軸受７３によって回転可能に支持させ、且つ、感光体軸１０２よりも大きな径の筒状部材たる補強パイプ１５６に感光体軸１０２を挿入して補強パイプ１５６をメス側ジョイント部１２０と軸受７３との間に位置させている。かかる構成では、上述したように、補強パイプ１５６の嵌め込みによって感光体軸１０２を補強しながら、感光体軸１０２の軸受７３からの抜けが阻止することができる。

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタのＹ用のプロセスユニットを示す拡大構成図。 （ａ）はプリンタ内にセットされたＹ用のプロセスユニットとその周囲構成とを示す縦断面図、（ｂ）は同プリンタから取り外されている最中のＹ用のプロセスユニットをその周囲構成とともに示す縦断面図。 同プリンタの等速ジョイントとその周囲構成とを示す断面図。 同等速ジョイントのメス側ジョイントのカップ部を示す斜視図。 同カップ部を示す横断面図。 同等速ジョイントのオス側ジョイントの球体保持部を示す横断面図。 同カップ部とこれの環状空間内に挿入された同球体保持部とを示す横断面図。 同カップ部とこれの環状空間内に挿入された同球体保持部とを示す縦断面図。

符号の説明

２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ：感光体（潜像担持体）
１０：光書込ユニット（潜像形成手段）
１１：転写ユニット（転写手段）
１２：紙搬送ベルト（表面無端移動体）
４２Ｙ：現像スリーブ（現像部材）
７３：軸受
１００：駆動モータ（駆動源）
１０１：駆動軸（原動回転軸）
１０２：感光体軸（従動回転軸）
１１０：等速ジョイント
１２０：メス側ジョイント（第１回転体）
１２１：カップ部
１２２：外輪
１２３：内輪
１２４：環状空間
１２５：外溝（溝）
１２６：内溝（溝）
１２７：軸部
１２８：リブ
１５０：オス側ジョイント（第２回転体）
１５１：球体保持部
１５１ａ：貫通穴
１５２：ボール（球体）
１５３：軸部
１５６：補強パイプ（筒状部材）

Claims (10)

1. 外輪とこれの内側の内輪との間隙による環状空間における軸線方向の一端側を開口させつつ他端側を塞ぐカップ形状をなすカップ部と、該軸線方向に延在しながら互いに円方向に並ぶように該外輪の内面及び内輪の外面の少なくとも一方に設けられた複数の溝と、該カップ部の該他端側から突出して該カップ部の中心軸線上に延在する軸部とを有する第１回転体を備えるとともに、
   互いに周方向に沿って並ぶように円筒状の周壁に設けられた複数の貫通穴内にそれぞれ球体を保持する球体保持部を有する第２回転体を備え、
   該球体保持部を該環状空間内に挿入し且つ該球体保持部に保持される複数の該球体を該環状空間内で複数の該溝に係合させた状態で、複数の該球体を介して、該第１回転体及び第２回転体の何れか一方の回転駆動力を他方に伝達する等速ジョイントにおいて、
   上記第１回転体として、上記カップ部と上記軸部とを同一の樹脂材料によって一体成形し、且つ、該カップ部の上記他端側から突出ながら該カップ部と該軸部とを繋ぐリブを、該樹脂材料によって該カップ部及び軸部と一体形成したものを用いたことを特徴とする等速ジョイント。
2. 請求項１の等速ジョイントにおいて、
   上記リブを上記軸部の回転方向に所定ピッチで複数並べて設けたことを特徴とする等速ジョイント。
3. 請求項１又は２の等速ジョイントにおいて、
   上記リブを、上記溝の延長線上に設けたことを特徴とする等速ジョイント。
4. 請求項１乃至３の何れかの等速ジョイントであって、
   上記球体保持部が樹脂材料からなることを特徴とする等速ジョイント。
5. 請求項１乃至４の何れかの等速ジョイントであって、
   上記カップ部、軸部及びリブを構成する上記樹脂材料が射出成形可能な材料であることを特徴とする等速ジョイント。
6. 無端移動する表面に潜像を担持する潜像担持体と、該表面に潜像を形成する潜像形成手段と、無端移動する表面に担持した現像剤によって該潜像担持体上の潜像を現像する現像部材と、現像によって得られた該潜像担持体上の可視像を表面無端移動体の表面あるいはこれに保持される記録部材に転写する転写手段と、該潜像担持体、現像部材及び表面無端移動体の少なくとも１つに対して駆動源からの駆動力を伝達する駆動伝達機構とを備える画像形成装置において、
   上記駆動伝達機構内に上記等速ジョイントを設けたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項７の画像形成装置において、
   上記駆動源として、原動回転軸を有する駆動モータを用いるとともに、上記潜像担持体として、従動回転軸を中心に回転する感光体を用い、該原動回転軸と該従動回転軸とを上記等速ジョイントで連結したことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７の画像形成装置において、
   上記感光体として、その軸線方向に穿たれた中心穴に上記従動回転軸を貫通係合させるものを用いたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７又は８の画像形成装置において、
   上記第１回転体又は第２回転体と、上記駆動モータの上記原動回転軸とのうち、何れか一方を他方に対して軸線方向に圧入することで、両者を軸線方向に接続したことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項８の画像形成装置において、
    上記従動回転軸を装置本体に固定した軸受によって回転可能に支持させ、且つ、該従動回転軸よりも大きな径の筒状部材に該従動回転軸を挿入して該筒状部材を該第１回転体又は第２回転体と該軸受との間に位置させたことを特徴とする画像形成装置。

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