JP2007256492A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光ドラムを常に等速度で回転させるようにして高品質の画像を形成することができるようにしたメンテナンスの容易な画像形成装置を提供することである。
【解決手段】感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａとをトリポード型等速ジョイントＪで連結して、ドラム軸１ａと回転軸２ａの相互に芯ずれや傾きがある場合でも感光ドラム１が等速回転するようにして静電潜像や転写材Ａに転写される画像に伸縮が生じないようにする。トリポード型等速ジョイントＪの外輪１１に形成された３本のトラック溝間の膨出部の先端部に一対のテーパ面を形成して、外輪１１およびトリポード部材２１を合成樹脂の成形品としてグリース潤滑を不要とし、トリポード部材２１を引抜くことによりトリポード型等速ジョイントＪが分解できるようにして、画像形成装置のメンテナンスの容易化を図る。
【選択図】図２

Description

この発明は、複写機やレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）の如き画像形成装置に関する。

一方向に回転される感光ドラムの外周囲に帯電器、露光手段、現像器および転写帯電器を設け、上記帯電器によって感光ドラムの外周全体を一様に帯電したのち、露光手段により画像情報に基づく画像光を露光して静電潜像を形成し、現像器からその静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成し、そのトナー像を転写帯電器によって感光ドラムの周速と同速度で搬送される転写材上に転写するようにした画像形成装置は従来から知られている。

単色の画像形成装置においては、感光ドラム、帯電器、露光手段、現像器および転写帯電器から成る１組の画像形成ユニットによって画像を形成し、一方、フルカラーの画像形成装置においては、４組の画像形成ユニットを転写材の搬送方向にタンデムに配置し、それぞれの画像形成ユニットによってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成し、これらのトナー像を転写材上に転写してカラー画像を形成するようにしている。

単色およびフルカラーの画像形成装置においては、感光ドラムの回転によって画像を形成するため、感光ドラムの１回転中における回転速度にムラがあると、露光手段による露光時に感光ドラム上の静電潜像に伸縮が生じると共に、転写材に対するトナー像の転写時に画像に伸縮が生じ、これらが一体となって画像ムラを生じさせ、高品質の画像を形成することができない。したがって、感光ドラムは常に等速度で回転させる必要がある。

感光ドラムの駆動に際し、その感光ドラムのドラム軸にモータの回転軸を直結し、そのモータの駆動によって感光ドラムを回転させるようにしたものが知られているが、感光ドラムの支持およびモータの取付けに際して誤差が生じるため、感光ドラムのドラム軸とモータの回転軸とを同一軸上に配置することは極めて困難であり、上記ドラム軸と回転軸の相互間に芯ずれや傾きが生じた場合に感光ドラムを一定の速度で回転させることができず、品質の高い画像を形成することができない。

そのような問題点を解決するため、特許文献１に記載された画像形成装置においては、感光ドラムのドラム軸とモータの回転軸とを自在継手で連結し、かつ、感光ドラムの露光位置と転写位置を１８０°の位置に配置して、感光ドラムの回転速度ムラによる画像の伸縮を感光ドラム上の露光位置と転写位置における画像の伸縮により相殺し、転写材上での画像の伸縮を防止するようにしている。
特開平５−３４１５８９号公報

ところで、上記特許文献１に記載された画像形成装置においては、自在継手が不等速形の自在継手であるため、感光ドラムを等速度で回転させることができず、感光ドラムの露光位置と転写位置を１８０°の位置としたとしても、組立て誤差や感光ドラムの傾き、撓み等で１８０°の位置にずれが生じて画像の伸縮を完全に相殺することができず、品質の高い画像を形成することができない。

また、不等速形自在継手においてはその入力側と出力側とを容易に分解することができないため、感光ドラム等の部品の交換に手間がかかり、メンテナンスが困難であるという問題がある。

この発明の課題は、感光ドラムを常に等速度で回転させるようにして高品質の画像を形成することができるようにしたメンテナンスの容易な画像形成装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、感光ドラムと、その感光ドラムを回転駆動する駆動手段と、前記感光ドラム上に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光ドラム上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光ドラムの周速と同速度で搬送される転写材上に前記トナー像を転写する転写手段とから成り、前記感光ドラムのドラム軸と駆動手段の駆動軸とを軸継手で連結した画像形成装置において、前記軸継手が、トリポード型等速ジョイントから成り、そのトリポード型等速ジョイントが、外輪と、その外輪の内側に組込まれたトリポード部材を有し、前記外輪の内周には軸方向に延びる３本のトラック溝が周方向に１２０゜の間隔をおいて形成され、トリポード部材には前記各トラック溝内にスライド自在に挿入されて外輪とトリポード部材の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部が設けられ、前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して膨出部の周方向幅の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を形成すると共に、前記突出部の、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に、突出部の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して幅方向中央に頂部を形成する一対のテーパ面を設けた構成からなるものを採用したのである。

上記の構成からなるトリポード型等速ジョイントにおいて、前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜するテーパ面を設けると、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に、外輪とトリポード部材の軸心にずれがある場合でも、膨出部の先端部に形成されたテーパ面で突出部のテーパ面が接触案内されて突出部がトラック溝の先端開口に誘導されるため、トリポード型等速ジョイントをより簡単に組立てることができる。

また、外輪およびトリポード部材のそれぞれを合成樹脂の成形品とすると、トリポード型等速ジョイントの無潤滑化と、トルク伝達時の動作音の低減化および軽量化を図ることができる。

ここで、合成樹脂として、射出成形可能な合成樹脂を採用すると、外輪およびトリポード部材を容易に成形することができる。また、潤滑性樹脂を採用すると、トラック溝と突出部の接触部を効果的に潤滑することができるため、動作音のより小さいトリポード型等速ジョイントを得ることができる。

さらに、トラック溝と突出部の接触部に予圧を付与することにより、円周方向にがたのない等速性に優れたトリポード型等速ジョイントを得ることができる。その結果、感光ドラムをきわめて高精度に等速回転させることができ、より品質の高い画像を形成することができる。

上記のように、感光ドラムのドラム軸と駆動手段の駆動軸とをトリポード型等速ジョイントで連結したことにより、上記駆動手段の駆動軸と感光ドラムのドラム軸の相互に芯ずれや傾きがあっても感光ドラムを速度ムラを発生させずに等速回転させることができる。

このため、露光手段によって形成される静電潜像に伸縮が生じたり、感光ドラム上のトナー像が転写材に転写される際に、画像に伸縮が生じるのを防止することができ、きわめて高品質の画像を形成することができる。

また、外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して膨出部の周方向幅の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を形成すると共に、前記突出部の、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に、突出部の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して幅方向中央に頂部を形成する一対のテーパ面を設けたことによって、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に、トラック溝と突出部の位相が周方向にずれがある場合でも、突出部は膨出部の先端部に形成されたテーパ面で接触案内されてトラック溝の先端開口に誘導されるため、トラック溝と突出部の位相合わせを行う必要がなく、トリポード型等速ジョイントを極めて簡単に組立てることができる。

ここで、トリポード型等速ジョイントの摺動部が金属から成る場合はグリース潤滑を必要とし、そのグリースによって転写材が汚されるのを防止するため、ブーツの取付けによってグリースの漏洩防止対策を講じる必要がある。そのため、画像形成装置のメンテナンスの際には、その都度、ブーツの取外しによって等速ジョイントを分解する必要が生じ、画像形成装置のメンテナンスが困難となる。

しかし、外輪とトリポード部材を合成樹脂の成形品とすることにより、グリース潤滑を不要とし、ブーツの取付けを不要とすることができる。その結果、外輪からトリポード部材を引抜くことによって等速ジョイントを分解することができる。このように、トリポード型等速ジョイントは、分解および組立てが容易であるため、画像形成装置のメンテナンスの容易化を図ることができると共に、転写材が汚されるという不都合の発生を皆無とすることができる。

また、外輪とトリポード部材を合成樹脂の成形品とすることにより、トルク伝達時の動作音の低減化を図ることができ、静粛な画像形成装置を得ることができる。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は単色の画像形成装置を示す。

この画像形成装置は、感光ドラム１を有している。感光ドラム１は、図２に示す駆動手段としての駆動モータ２によって図１の矢印で示す方向に回転され、その感光ドラム１の周囲に、帯電器３、露光手段４、現像手段としての現像器５、転写手段としての転写帯電器６およびクリーニング器７が感光ドラム１の回転方向に順に設けられている。

上記の構成から成る画像形成装置は、感光ドラム１の回転時に帯電器３によって感光ドラム１の外周全体を一様に帯電したのち、露光手段４により画像情報に基づく画像光を露光して静電潜像を形成し、現像器５からその静電潜像上にトナーを供給してトナー像を形成し、そのトナー像を転写帯電器６により感光ドラム１の周速と同速度で搬送される転写材Ａ上に転写して、転写材Ａに画像を形成するようにしている。また、転写後、感光ドラム１の周面に残る残留トナーをクリーニング器７によって取り除くようにしている。

図２に示すように、感光ドラム１は、両端にドラム軸１ａを有し、そのドラム軸１ａが一対のサイドフレーム８に軸受９を介して回転自在に支持され、一方、感光ドラム１を回転駆動する駆動モータ２はケーシング１０に取付けられて感光ドラム１と軸方向で対向する配置とされている。

駆動モータ２の駆動軸としての回転軸２ａと感光ドラム１のドラム軸１ａとはトリポード型等速ジョイントＪを介して連結されている。

図３乃至図５に示すように、トリポード型等速ジョイントＪは、外輪１１と、その内側に組込まれたトリポード部材２１とから成る。

外輪１１は、一端が開口するカップ部１２の閉塞端に感光ドラム１のドラム軸１ａと連結される第１軸１３を設けた構成とされ、上記カップ部１２の内周には、その開口端から軸方向に延びる３本のトラック溝１４が周方向に１２０°の間隔をおいて形成されている。各トラック溝１４の周方向で対向する一対の側面１５は互に平行する平坦面とされている。

トリポード部材２１は駆動モータ２の回転軸２ａと連結される第２軸２２を有している。このトリポード部材２１には外輪１１の各トラック溝１４内に挿入される３本の突出部２３が一体に設けられている。

各突出部２３はトラック溝１４内においてスライド自在とされ、上記トラック溝１４の側面１５と対向する両側は円筒面２４とされて周方向にわん曲している。

上記突出部２３は、第１軸１３と第２軸２２の一方に対する回転トルクの入力時、両側の一方の円筒面２４がトラック溝１４の一側面１５と係合し、その係合部において外輪１１とトリポード部材２１の相互間で回転トルクの伝達を行なうようになっている。

また、第１軸１３と第２軸２２が相対的に角度をとってトルク伝達するとき、突出部２３はトラック溝１４に沿って外輪１１の軸方向にスライドする。このとき、突出部２３とトラック溝１４の側面１５との接触が線接触であるため、スライド抵抗は小さく、上記突出部２３はトラック溝１４に沿って円滑にスライドする。

なお、実施の形態では、突出部２３の両側を円筒面２４としたが、突出部２３の外周全体もしくは両側部を球面としてもよい。

外輪１１の隣接するトラック溝１４間に形成された膨出部１６の先端部には一対のテーパ面１７が形成されている。一対のテーパ面１７は、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜していると共に、周方向には相反する方向に傾斜して膨出部１６の周方向幅の中央に頂部１８を形成している。

ここで、テーパ面１７は、平坦面であってもよく、あるいは、凸曲面であってもよい。

また、外輪１１の開口端面の外周部には、膨出部１６の周方向幅の中央を両端とする３つのテーパ面１９が形成され、各テーパ面１９は、外径部から内径部に向けて外輪内部に向けて入り込むように傾斜している。

一方、トリポード部材２１の各突出部２３には、外輪１１の開口端からトリポード部材２１を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に一対のテーパ面２５が形成されている。

一対のテーパ面２５は、突出部２３の幅方向中央から両側に向けて傾斜して、突出部２３の幅方向中央に頂部２６を形成している。

外輪１１、トリポード部材２１の形成材料は金属、セラミックス、合成樹脂のいずれでもよい。実施の形態では、外輪１１およびトリポード部材２１を合成樹脂の成形品としている。

合成樹脂はトリポード型等速ジョイントの使用条件によって適切なものを選択し、射出成形可能な合成樹脂が望ましい。射出成形可能な樹脂であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性脂のいずれでもよい。

射出成形可能な樹脂には結晶性樹脂、非結晶性樹脂があり、いずれの樹脂を使用してもよいが、非結晶性樹脂は靭性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合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。

好ましい合成樹脂として、潤滑特性の高い合成樹脂、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ナイロン樹脂、ＰＦＡやＦＥＰ、ＥＴＦＥ等の射出成形可能なフッ素樹脂、射出成形可能なポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド樹脂等を挙げることができる。

これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。あるいは、上記以外の潤滑特性の低い合成樹脂に上記の合成樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。

また、潤滑特性の低い合成樹脂であっても、固体潤滑剤や潤滑油を添加することで潤滑特性を高めることにより使用可能である。固体潤滑剤として、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン等を挙げることができる。

また、合成樹脂にガラス繊維、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。

この発明で最も使用に適した材料は、ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫである。ナイロン樹脂はナイロン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のいずれでもよい。ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳは、耐熱性、潤滑性に優れ、比較的安価であるため、コストパフォーマンスの優れたトリポード型等速ジョイントを得ることができる。

実施の形態で示すように、外輪１１の隣接するトラック溝１４間に形成された膨出部１６の先端部に、周方向には相反する方向に傾斜して膨出部１６の周方向幅の中央に頂部１８を形成する一対のテーパ面１７を形成すると共に、前記突出部２３の、外輪１１開口端からトリポード部材２１を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に、突出部２３の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して幅方向中央に頂部２６を形成する一対のテーパ面２５を設けたことによって、外輪１１の開口端からトリポード部材２１を挿入するジョイント組立て時に、トラック溝１４と突出部２３の位相が周方向にずれがある場合でも、突出部２３は膨出部１６の先端部に形成されたテーパ面１７で接触案内されてトラック溝１４の先端開口に誘導されることになる。

このため、ジョイント組立て時にトラック溝１４と突出部２３の位相合わせを行う必要がなく、外輪１１の開口端にトリポード部材２１を押し込むことにより、トリポード部材２１の各突出部２３はトラック溝１４内に進入することになり、トリポード型等速ジョイントを極めて簡単に組立てることができる。

また、外輪１１およびトリポード部材２１を合成樹脂の成形品とすることによって、軽量であって、トルク伝達時の動作音の小さなトリポード型等速ジョイントＪを得ることができると共に、グリース潤滑を不要とすることができるので、ブーツの取付けを不要とすることがきる。

したがって、外輪１１からトリポード部材２１を引抜くことによって、トリポード型等速ジョイントＪを容易に分解することができる。

このような、組立ておよび分解の容易なトリポード型等速ジョイントＪでもって感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａを連結することにより、感光ドラム１等の部品の交換が容易となり、メンテナンスの容易な画像形成装置を得ることができる。

実施形態では、トリポード部材２１、第２軸２２、突出部２３を合成樹脂で一体に成形したが、トリポード部材２１および突出部２３を合成樹脂で成形し、第２軸２２をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等の金属で形成してもよい。

なお、第２軸２２が比較的長い場合は、トルク損失を防止するため、第２軸２２をセラミックスや金属で形成することが好ましい。

また、外輪１１においては、カップ部１２と第１軸１３を合成樹脂で一体に成形したが、第１軸１３をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミ合金等で形成して、カップ部１２に結合するようにしてもよい。

実施の形態で示すように、感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａとをトリポード型等速ジョイントＪで連結することにより、感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａの相互に芯ずれや傾きがあっても感光ドラム１を速度ムラを発生させることなく等速回転させることができる。このため、露光手段４によって感光ドラム１上に形成される静電潜像に伸縮が生じたり、感光ドラム１上のトナー像が転写帯電器６により転写される際に画像に伸縮が生じるのを防止することができる。

したがって、高品質の画像を形成することができると共に、露光手段４と転写帯電器６を１８０゜の位置に設ける必要がないため、設計の自由度を高めることができる。

実施の形態で示すように、外輪１１を合成樹脂の成形品とすることにより、その外輪１１の弾性を利用して突出部２３とトラック溝１４の側面の接触部に予圧を付与することができる。具体的には、トラック溝１４の両側面間の寸法を突出部２３の両側の円筒面２４間の寸法より小さくすることで突出部２３とトラック溝１４の両側面の接触部に予圧を付与することができる。

また、外輪１１が合成樹脂ではなくセラミックス、鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等であっても突出部２３を合成樹脂の成形体とすることにより、その突出部２３の弾性を利用して突出部２３とトラック溝１４の側面の接触部に予圧を付与することができる。具体的には、突出部１４の両側の円筒面２４間の寸法をトラック溝１４の両側面間の寸法より大きくすることで突出部２３とトラック溝１４の両側面の接触部に予圧を付与することができる。

上記のように、突出部２３に予圧を付与することによって、周方向にガタのない等速性に優れたトリポード型等速ジョイントＪを得ることができ、駆動モータ２の駆動によって、感光ドラム１をより効果的に等速回転させることができる。

ここで、図６および図７に示すように、カップ部１２に形成されたトラック溝１４の外周壁部にカップ部１２の開口端から軸方向に延びる切り離し部３０を形成すると、カップ部１２を周方向に弾性変形可能とすることができるため、突出部２３に対する予圧の付与が容易であり、トラック溝１４の幅寸法を厳しく管理する必要がないため、外輪１１の製作の容易化を図ることができる。

図１では、単色の画像形成装置を例にとって説明したが、フルカラーの画像形成装置を形成する場合は、図１に示す画像形成装置を４組用意し、その４組の画像形成装置を転写材Ａの搬送方向にタンデムに配置し、これらの画像形成装置によりイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーによってトナー像を形成し、これらのトナー像を転写材Ａ上に重ね合わせてカラー画像を形成する。

この発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す概略図 図１に示す感光ドラムの駆動部を示す一部切欠正面図 図２に示すトリポード型等速ジョイントの一部切欠正面図 図３の右側面図 図２に示すトリポード型等速ジョイントの分解斜視図 トリポード型等速ジョイントの他の例を示す縦断正面図 図６の右側面図

符号の説明

１ 感光ドラム
１ａ ドラム軸
２ 駆動モータ(駆動手段)
２ａ 回転軸(駆動軸)
３ 帯電器
４ 露光手段
５ 現像器(現像手段)
６ 転写帯電器(転写手段)
Ｊ トリポード型等速ジョイント
１１ 外輪
１４ トラック溝
１５ 側面
１６ 膨出部
１７ テーパ面
１８ 頂部
２１ トリポード部材
２３ 突出部
２５ テーパ面
２６ 頂部

Claims (5)

1. 感光ドラムと、その感光ドラムを回転駆動する駆動手段と、前記感光ドラム上に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光ドラム上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光ドラムの周速と同速度で搬送される転写材上に前記トナー像を転写する転写手段とから成り、前記感光ドラムのドラム軸と駆動手段の駆動軸とを軸継手で連結した画像形成装置において、
   前記軸継手が、トリポード型等速ジョイントから成り、そのトリポード型等速ジョイントが、外輪と、その外輪の内側に組込まれたトリポード部材を有し、前記外輪の内周には軸方向に延びる３本のトラック溝が周方向に１２０゜の間隔をおいて形成され、トリポード部材には前記各トラック溝内にスライド自在に挿入されて外輪とトリポード部材の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部が設けられ、前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、周方向に相反する方向に傾斜して膨出部の周方向幅の中央に頂部を形成する一対のテーパ面を形成すると共に、前記突出部の、外輪開口端からトリポード部材を挿入するジョイント組立て時に先行側となる前側部に、突出部の幅方向の中央から両側に向けて傾斜して幅方向中央に頂部を形成する一対のテーパ面を設けた構成からなることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記外輪の隣接するトラック溝間に形成された膨出部の先端部に、外径側から内径側に向けて外輪内部に入り込むよう傾斜するテーパ面を設けた請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記外輪およびトリポード部材のそれぞれを合成樹脂の成形品とした請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記合成樹脂が、射出成形可能な合成樹脂からなる請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記トラック溝と突出部の接触部に予圧を付与した請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。

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