JP2007293096A - 等速ジョイントおよび画像形成装置 - 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】露光手段４によって感光ドラム１上に静電潜像を形成し、現像器５から静電潜像にトナーを供給してトナー像を設け、そのトナー像を転写帯電器により転写材Ａに転写して画像を形成する画像形成装置において、感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の駆動軸２ａとを等速ジョイントＪで連結して、ドラム軸１ａと駆動軸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。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１６、１７のボール転動面１９に潤滑皮膜２０を形成してグリース潤滑を不要とし、外輪１１内に組込まれたケージ２１を外輪１１から引抜くことにより等速ジョイント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、これ等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駆動軸を直結し、上記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駆動軸とを同一軸上に配置するのは極めて困難であり、上記ドラム軸と駆動軸の相互間に芯ずれや傾きが生じて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駆動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、画像形成装置においては、現像部に現像ローラやトナー供給ローラを設け、その現像ローラやトナー供給ローラから感光ドラムの外周にトナーを供給するようにしたものもある。そのような画像形成装置において、現像ローラやトナー供給ローラの回転が不等速回転すると、感光ドラムの静電潜像にトナーを定量供給することができず、転写材上に形成される画像に濃淡が生じ、品質の高い画像を形成することができない。

この発明の課題は、感光ドラムや、その感光ドラムにトナーを供給する現像ローラ、トナー供給ローラ等のトナー像の形成に関与する回転体を常に等速度で回転させることができるようにして、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、転写材に転写されるトナー像の形成に関与する回転体と、その回転体の回転駆動手段の駆動軸とを軸継手で接続した画像形成装置において、前記軸継手として、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる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た外輪と、その外輪の環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪のトラック溝に沿って転動可能なボールとを有する等速ジョイントを用いた構成を採用したのである。

ここで、トナー像の形成に関与する回転体とは、感光ドラムや、帯電ローラまたは現像ローラまたは感光ドラムの外周にトナーを供給するトナー供給ローラ等をいう。

また、この発明においては、上記の構成からなる画像形成装置において、前記トラック溝のボール転動面に潤滑皮膜を形成した構成を採用したのである。

ここで、前記潤滑皮膜は、樹脂皮膜、ダイヤモンドライクカーボン皮膜、複合メッキのいずれでもよい。上記樹脂皮膜としてフッ素樹脂が含有されたものを用いると、トラック溝のボール転動面の潤滑性をより高めることができ、トルク伝達時の動作音の極めて小さな静粛な画像形成装置を得ることができる。また、外輪は金属からなるものであってもよい。

上記のように、トナー像の形成に関与する感光ドラム等の回転体と回転駆動手段の駆動軸とを等速ジョイントで連結したことにより、上記回転駆動手段の駆動軸と回転体の相互に芯ずれや傾きがあっても感光ドラム等の回転体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、回転体としての感光ドラム上に形成されるトナー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、等速ジョイントにおける外輪のトラック溝に潤滑皮膜を形成したことにより、グリース潤滑を不要とすることができる。その結果、ブーツの取付けによるグリースの漏洩防止対策を必要とせず、外輪の環状空間内に対するケージの抜き差しによって等速ジョイントの組立ておよび分解を行なうことができるので、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、グリースの漏洩によって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、トルク伝達時の動作音の小さな画像形成装置を得ることができる。

さらに、等速ジョイントの外輪を金属製としたことにより、回転伝達性が安定した画像形成装置を得ることができると共に、等速ジョイントを安価で製造できるため画像形成装置の低価格化に対応できる。

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、回転体としての感光ドラム１を有している。感光ドラム１は、図２に示す回転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滞電したのち、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２ａと感光ドラム１のドラム軸１ａとは等速ジョイントＪを介して連結されている。

図３および図４に示すように、等速ジョイントＪは、外輪１１、ケージ２１およびボール３１から成る。

外輪１１は、一端が開口するカップ部１２を有し、そのカップ部１２の閉塞端に第１軸１３が設けられている。また、カップ部１２内には中心軸上にガイド軸１４が設けられ、そのガイド軸１４とカップ部１２間に環状空間１５が形成され、上記環状空間１５の外壁面を形成するカップ部１２の内周面と環状空間１５の内壁面を形成するガイド軸１４の外周面に軸方向に延びる３本のトラック溝１６、１７が周方向に１２０°の間隔をおいて設けられている。

なお、図３および図４では、環状空間１５の外壁面と内壁面のそれぞれにトラック溝１６、１７を形成したが、上記外壁面と内壁面の一方にトラック溝を設けるようにしてもよい。

ケージ２１は外輪１１の環状空間１５内に組込まれ、上記環状空間１５の開口端側に位置する端部には第２軸２２が一体に設けられている。

また、ケージ２１には、外輪１１の３本のトラック溝１６、１７のそれぞれに対向してポケット２３が形成され、各ポケット２３内に前記ボール３１が組込まれている。ボール３１のそれぞれは各トラック溝１６、１７に沿って転動自在とされている。

上記ケージ２１はカップ部１２の開口端部の内周に取付けた止め輪１８によって抜け止めされている。

外輪１１は、製造上および耐久性の点から金属あるいはセラミックスで形成するのが好ましい。また、外輪１１を焼結金属で形成してもよい。その場合、含油焼結金属とすることによってボール３１との潤滑性を高めることができる。その結果、ブーツの取付けによるグリースの漏洩防止対策を必要とせず、外輪１１の環状空間１５内に対するケージ２１の抜き差しによって等速ジョイントＪの組立ておよび分解を行なうことができるので、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。

カップ部１２の内周面とガイド軸１４の外周面に形成された前記トラック溝１６、１７のボール転動面１９には潤滑皮膜２０が形成されている。潤滑皮膜２０として、例えば、フッ素樹脂等の樹脂皮膜、二硫化モリブデン皮膜、黒鉛皮膜、ダイヤモンドライクカーボン皮膜、ニッケルリンメッキ、フッ素樹脂含有ニッケルメッキ等の複合メッキ等が採用できる。

上記のように、トラック溝１６、１７のボール転動面１９に潤滑皮膜２０を形成することによって、無潤滑化とトルク伝達時の動作音の低減化を図ることができる。その潤滑皮膜２０の中でもフッ素樹脂皮膜、ダイヤモンドライクカーボン皮膜、複合メッキは潤滑特性に優れるため、等速ジョイントＪのボール転動面１９の潤滑性をより高めることができるので、低トルク化になり、省電力化に貢献できる。

また、固体潤滑剤としてＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂をＰＡＩ(ポリアミドイミド)等のバインダー樹脂で結着させたフッ素樹脂皮膜は膜厚を１０μｍ〜１００μｍの膜厚にすることが可能であるため、トルク伝達時の動作音の低減化により効果を挙げることができる。

ケージ２１は回転伝達性の維持のため金属で形成することが好ましいが、形状が複雑なために合成樹脂の射出成形体としてもよい。ケージ２１に保持されたボール３１はトラック溝１６、１７に沿って転動自在とされている。このボール３１は軸受鋼、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂等のボールを使用することができるが、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂にすることで無潤滑でも錆の心配が不要で好ましい。合成樹脂のボール３１は動作音がより低減できるので特に好ましい。

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の駆動軸２ａとを等速ジョイント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の駆動軸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、等速ジョイントＪにおけるトラック溝１６、１７のボール転動面１９に潤滑皮膜２０を形成することにより、グリース潤滑を不要とすることができる。

このため、外輪１１の環状空間１５内に対するケージ２１の抜き差しによって等速ジョイントＪの組立ておよび分解を行なうことができるので、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、グリースの飛散もないため、転写材Ａ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。

なお、外輪１１を含油焼結金属で形成する場合は、トラック溝１６、１７の潤滑皮膜２０を不要とすることができる。

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。

また、実施の形態では、感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の駆動軸２ａを等速ジョイントＪで接続して、感光ドラム１を等速回転させるようにしたが、これに限らず、駆動軸からの動力を得て回転する他の回転体であって、メンテナンスの必要性から本体に対して着脱が行われるものについても上記例に準じて構成することができる。例えば、画像形成装置には、現像部に帯電ローラや現像ローラおよびトナー供給ローラ等を設け、その現像ローラやトナー供給ローラから感光ドラムの外周にトナーを供給するようにしたものがあり、そのような画像形成装置においては、各ローラと、そのローラを駆動する回転駆動手段の駆動軸とを図３および図４に示す等速ジョイントＪで着脱自在に連結して、各ローラを等速回転させるようにする。あるいは、画像形成装置が感光ドラム１と帯電ローラや現像ローラやトナー供給ローラ等が一体的にカートリッジ化されたプロセスカートリッジであってもよい。

この発明に係る画像形成装置の実施形態を示す概略図 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に示す等速ジョイントの一部切欠正面図 図３の縦断側面図

符号の説明

１ 感光ドラム(回転体)
２ 駆動モータ（回転駆動手段）
２ａ 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 等速ジョイント
１１ 外輪
１５ 環状空間
１６ トラック溝
１７ トラック溝
１９ ボール転動面
２０ 潤滑皮膜
２１ ケージ
３１ ボール

Claims (7)

1. 転写材に転写されるトナー像の形成に関与する回転体と、その回転体の回転駆動手段の駆動軸とを軸継手で接続した画像形成装置において、
   前記軸継手が、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる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た外輪と、その外輪の環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられたケージと、そのケージに保持されて外輪のトラック溝に沿って転動可能なボールとを有する等速ジョイントからなることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トラック溝のボール転動面に潤滑皮膜を形成した請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記潤滑皮膜が、樹脂皮膜、ダイヤモンドライクカーボン皮膜、複合メッキのうちの一種からなる請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記樹脂皮膜が、フッ素樹脂を含有する樹脂皮膜である請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記外輪が金属製である請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記回転体が、感光ドラムである請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記回転体が、現像部に組込まれた帯電ローラまたはトナー供給ローラまたは現像ローラである請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成装置。

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