JP2010265977A - カップリング及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製作誤差や摩耗等に起因する噛み合い不良を解消してトルクムラや回転ムラの無い駆動伝達を実現することができるカップリングを提供すること。
【解決手段】同軸上に配された駆動軸と従動軸の相対向する端部にそれぞれ取り付けられた駆動伝達部材３１，３２の一方に設けられた複数の爪３３を他方に形成された同数の孔３４に嵌合させることによって前記駆動軸から前記従動軸に回転駆動力を伝達するカップリング３０において、前記爪３３と前記孔３４とを軸心に対して互いに異なる角度傾斜させ、前記爪３３を傾斜方向に沿って移動可能に支持するとともに、該爪３３を前記孔３４側に向かって突出する方向に付勢する圧縮ばね（付勢手段）３７を設ける。又、前記孔３４の傾斜角度βを前記爪３３の傾斜角度αよりも小さく設定する（β＜α）。
【選択図】図５

Description

本発明は、駆動軸から従動軸に回転駆動力を伝達するカップリングとこれを駆動伝達部に用いた画像形成装置に関するものである。

例えば、電子写真方式を採用する複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、記録材である用紙を画像形成部に給送し、画像形成部において像担持体上に形成されたトナー像を用紙上に転写した後、該トナー像を用紙に定着し、トナー像が定着された用紙を排紙ローラ対によって装置本体外に排出するという一連のプロセスが実行される。

ところで、像担持体である例えば感光ドラムは、駆動源であるモータから回転駆動力を受けて所定のプロセススピードで回転し、帯電器によってその表面が一様に帯電された後、画像データに応じた露光を受けることによってその表面に静電潜像が形成され、この静電潜像は現像装置によってトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。ここで、モータの回転駆動力は種々の減速ギヤを経て駆動軸からカップリングを介して従動軸であるドラム軸へと伝達されるが、像ズレ等の無い高品位の画像を形成するためには感光ドラムの回転ムラの無い高精度な回転が要求される。

而して、カップリングは、同軸上に配された駆動軸と従動軸の相対向する端部にそれぞれ取り付けられた駆動伝達部材の一方に設けられた複数の爪を他方に形成された同数の孔に嵌合させることによって駆動軸から従動軸に回転駆動力を伝達するものであるが、感光ドラムの回転ムラを押えるには駆動軸と従動軸の軸心を高精度に一致させる必要がある。

ところが、実際にはカップリングの製作誤差、摩耗、劣化等に起因して爪と孔との噛み合い不良が発生し、安定した駆動伝達を実現して従動軸のトルクムラや回転ムラを解消することは困難であった。例えば、カップリングの爪を周方向に等角度に３つ配置した場合であっても、微視的には回転中に３つの爪の全てが孔に接触している訳ではなく、１つの爪だけが孔に接触してこともあり、このような場合には安定した駆動伝達ができないばかりか、１つの爪が過大なトルクを負担するために耐久性が問題となる。

上記問題を解決するため、特許文献１には、入力軸と出力軸に直角な平面上において少なくとも異なる２方向に入力軸と出力軸を揺動可能に支持する支持手段と、入力軸と出力軸の中心を一致させる調心手段を備えたカップリングが提案されている。

又、特許文献２には、軸とこの軸に連結されてこれと共に回転する回転体との連結装置として、軸に凹部を軸心に対して斜めに形成するとともに、回転体に形成された取付孔の内周面に凸部を形成し、これらの凹部と凸部とを嵌合させる構成が提案されている。

更に、特許文献３には、駆動軸と従動軸にそれぞれ取り付けられたカップリング部の一方に形成された多角形の軸部を他方に形成された多角形の嵌合穴に嵌合させる構成が提案されている。

特開２００１−００５２４０号公報 特開２００５−３３１８５５号公報 特開２００６−０７９１２２号公報

しかしながら、特許文献１〜３において提案された構成では、カップリングの製作誤差や摩耗等に起因する前記問題を解決することはできない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、製作誤差や摩耗等に起因する噛み合い不良を解消してトルクムラや回転ムラの無い駆動伝達を実現することができるカップリングと高質画像を安定的に得ることができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、同軸上に配された駆動軸と従動軸の相対向する端部にそれぞれ取り付けられた駆動伝達部材の一方に設けられた複数の爪を他方に形成された同数の孔に嵌合させることによって前記駆動軸から前記従動軸に回転駆動力を伝達するカップリングにおいて、前記爪と前記孔とを軸心に対して互いに異なる角度傾斜させ、前記爪を傾斜方向に沿って移動可能に支持するとともに、該爪を前記孔側に向かって突出する方向に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記孔の傾斜角度を前記爪の傾斜角度よりも小さく設定したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記付勢手段を圧縮ばね又は永久磁石で構成したことを特徴とする。

請求項４記載の画像形成装置は、請求項１〜３の何れかに記載のカップリングを駆動伝達部に用いたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、カップリングの一方の駆動伝達部材に斜めに設けられた爪と他方に斜めに形成された孔とを嵌合させ、爪を傾斜方向に沿って移動可能に支持するとともに、該爪を前記孔側に向かって突出する方向に付勢したため、カップリングの製作誤差や摩耗、劣化等に応じて各爪が各々独立に移動して孔に接触する。このため、全ての爪が均等に回転駆動力を伝達し、製作誤差や摩耗等に起因する噛み合い不良を解消してトルクムラや回転ムラの無い駆動伝達を実現することができる。又、各爪に作用する力が小さく抑えられるためにカップリングの耐久性が高められる。

請求項２記載の発明によれば、孔の傾斜角度を爪の傾斜角度よりも小さく設定したため、駆動軸と従動軸の軸心のズレやカップリングの製作誤差、摩耗、劣化等に応じて各爪が各々独立に移動して孔に確実に接触し、全ての爪が均等に回転駆動力を伝達する。

請求項３記載の発明によれば、圧縮ばね又は永久磁石によって各爪を孔側に向かって突出する方向に付勢することができ、製作誤差や摩耗等に応じて各爪を各々独立に移動させて孔に接触させることができる。

請求項４記載の発明によれば、例えば像担持体の回転ムラを解消して像ズレの無い高質画像を安定して得ることができる。

本発明に係るレーザープリンタの側断面図である。 本発明に係るレーサープリンタの感光ドラム駆動系の斜視図である。 本発明に係るカップリングの分解斜視図である。 （ａ）は本発明に係るカップリングの駆動側駆動伝達部材の正面図、（ｂ）は同平面図（（ａ）の矢視Ａ方向の図）、（ｃ）は同側面図（（ａ）の矢視Ｂ方向の図）である。 （ａ）は製作誤差等が無い場合のカップリングの状態を示す断面図、（ｂ）は製作誤差等が存在する場合のカップリングの状態を示す断面図である。 本発明の別形態に係るカップリングの断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［画像形成装置］
図１は本発明に係る画像形成装置の一形態としてのレーザープリンタの側断面図であり、図示のレーザープリンタ１においては、矩形ボックス状のプリンタ本体（筐体）２の上面の中央部に、傾斜した凹状の排紙トレイ３が設けられている。そして、プリンタ本体２の前面（図１の右側が前方）上部には開閉可能な手差しトレイ４が設けられおり、この手差しトレイ４とその奥のプリンタ本体２内に回転可能に設けられた手差し用の給紙ローラ５は手差し給紙部６を構成している。

而して、レーザープリンタ１は、プリンタ本体２内に設けられた搬送路Ｌに沿って記録材である用紙Ｐを搬送しながら、不図示の端末等から送信される画像データに基づいて用紙Ｐに画像を形成するものであって、前記搬送路Ｌは、側面視略Ｌ字状を成して前記排紙トレイ３へと延びている。

又、レーザープリンタ１は、プリンタ本体２の下部に設けられたカセット給紙部７と、該カセット給紙部７上方のプリンタ本体２内の略中央部に設けられた画像形成部８と、該画像形成部８の後方に配された定着装置９と、該定着装置９上方のプリンタ本体２の上面に設けられた凹状の排紙部１０を備えている。

上記カセット給紙部７は、上面が開放された矩形トレイ状の給紙カセット１１内に複数枚の用紙Ｐを積層収容するとともに、給紙カセット１１内の用紙Ｐを１枚ずつ取り出すピックローラ１２と、取り出された用紙Ｐを１枚ずつ分離して搬送路Ｌへと送り出すフィードローラ１３とリタードローラ１４を備えており、搬送路Ｌには、送り出された用紙Ｐを一時待機させた後に所定のタイミングで画像形成部８へと供給するレジストローラ対１５が設けられている。

前記画像形成部８は、手差し給紙部６又はカセット給紙部７から１枚ずつ供給された用紙Ｐに画像データに応じた画像を形成するものであって、プリンタ本体２内の略中央部に回転可能に配された像担持体としての感光ドラム１６と、その周囲に配置された帯電器１７、現像手段である現像装置１８、転写手段である転写ローラ１９及びクリーニング装置２０と、これらの上方に配置されたレーザースキャナユニットト（ＬＳＵ）２１、補給用のトナーを収容したトナーホッパー２２等を備えている。

又、前記定着装置９は、画像形成部８において用紙Ｐに転写されたトナー像を当該用紙Ｐに定着させるためのものであって、互いに圧接されて回転する定着ローラ２３と加圧ローラ２４を備えている。尚、定着ローラ２３にはヒータ等の加熱手段が内蔵されており、加圧ローラ２４はバネ等の付勢手段によって定着ローラ２３に所定圧で加圧されており、両者間には定着ニップが形成されている。

更に、前記排紙部１０は、定着装置９においてトナー像が定着された用紙Ｐをプリンタ本体２外へと排出するためのものであって、搬送路Ｌの末端に設けられた排紙ローラ対２５と、前記定着装置９から搬送路Ｌに沿って搬送される用紙Ｐを前記搬送ローラ対２５へと案内する縦リブ状の複数の搬送ガイドリブ２６及びプリンタ本体２外へと排出される用紙Ｐを積載するための前記排紙トレイ３を備えている。

次に、以上の構成を有するレーザープリンタ１の画像形成動作について説明する。

例えば、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の端末から当該レーザープリンタ１にプリント開始信号が送信されると、画像形成部８においては、感光ドラム１６が不図示の駆動手段によって図１の矢印方向（時計方向）に所定のプロセススピードで回転駆動され、その表面が帯電器１７によって所定の電位に一様に帯電される。そして、端末から送信された画像データに基づくレーザー光がレーザースキャナユニット２１から出力されて感光ドラム１６上に照射されると、該感光ドラム１６上には画像データに応じた静電潜像が形成される。そして、この感光ドラム１６上に形成された静電潜像は、現像装置１８によって現像剤であるトナーを用いて現像されてトナー像として可視像化される。

ところで、カセット給紙を行う場合、カセット給紙部７の給紙カセット１１内に収容された用紙Ｐは、ピックローラ１２によって最上位のものから１枚ずつピックアップされ、フィードローラ１３とリタードローラ１４によって１枚ずつ分離されてレジストローラ対１５へと搬送される。そして、レジストローラ対１５においては、用紙Ｐは、一時待機状態とされた後、感光ドラム１６上のトナー像と同期する所定のタイミングで画像形成部８へと供給される。

画像形成部８においては、感光ドラム１６と転写ローラ１９との間の転写ニップへと供給された用紙Ｐは、転写ローラ１９によって感光ドラム１６に押し付けられながら搬送されることによって、その表面（転写面）に感光ドラム１６上のトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置９へと搬送され、この定着装置９において定着ローラ２３と加圧ローラ２４の定着ニップに挟み込まれて搬送される過程で加熱及び加圧されてトナー像の定着を受ける。尚、用紙Ｐへのトナー像の転写後に感光ドラム１６の表面に残留するトナー（転写残トナー）はクリーニング装置２０によって除去され、表面が清掃された感光ドラム１６は次の画像形成動作に備えられる。

而して、定着装置９にて表面にトナー像が定着された用紙Ｐは、搬送路Ｌを上方へと排紙部１０に向かって搬送され、搬送ガイドリブ２６に沿って排紙ローラ対２５へと導かれ、排紙ローラ対２５によって挟み込まれた状態でプリンタ本体２外へと送り出され、プリンタ本体２の上部に設けられた排紙トレイ３上に積載され、一連の画像形成動作が終了する。

尚、ユーザーが手差しで給紙する場合には、手差し給紙部６の手差しトレイ４上に積載された用紙Ｐが手差し用の給紙ローラ５によってレジストローラ対１５へと供給され、以後は前述と同様のプロセスを経て用紙Ｐに画像が形成され、画像が形成された用紙Ｐはプリンタ本体２外の排紙トレイ３上に積載される。

［カップリング］
次に、本発明に係るカップリングの実施の形態を図２〜図５に基づいて説明する。

図２は図１に示したレーサープリンタの感光ドラム駆動系の斜視図、図３は本発明に係るカップリングの分解斜視図、図４（ａ）は同カップリングの駆動側駆動伝達部材の正面図、図４（ｂ）は同駆動側駆動伝達部材の平面図（図４（ａ）の矢視Ａ方向の図）、図４（ｃ）は同駆動側駆動伝達部材の側面図（図４（ａ）の矢視Ｂ方向の図）、図５（ａ）は製作誤差等が無い場合のカップリングの状態を示す断面図、図５（ｂ）は製作誤差等が存在する場合のカップリングの状態を示す断面図である。

図２に示すように、前記感光ドラム１６はモータＭによって回転駆動されるが、モータＭの出力軸２７の端部には小径の駆動ギヤＧ１が結着されており、この駆動ギヤＧ１は、駆動軸２８に結着された大径の従動ギヤＧ２に噛合している。そして、駆動軸２８と感光ドラム１６のドラム軸（従動軸）２９とは同軸に配されており、両者は本発明に係るカップリング３０によって連結されている。

而して、モータＭが起動されると、その出力軸２７の回転は駆動ギヤＧ１と従動ギヤＧ２によって減速されて駆動軸２８へと伝達され、駆動軸２８の回転はカップリング３０を介してドラム軸２９へと伝達されて感光ドラム１６が所定の速度（プロセススピード）で回転駆動される。

ところで、カップリング３０は、図３に示すように、駆動軸２８と従動軸であるドラム軸２９の相対向する端部に結着された円柱状の駆動伝達部材３１，３２によって構成されており、駆動側の駆動伝達部材３１に設けられた円柱状の３つの爪３３を従動側の駆動伝達部材３２に形成された３つの孔３４に嵌合させることによって駆動軸２８からドラム軸２９へと回転駆動力を伝達する。

上記駆動側の駆動伝達部材３１には、図４に示すように、同一円周上に３つの前記爪３３が等角度ピッチ（１２０°ピッチ）で設けられているが、これらの爪３３は軸心に対して所定角度α（図５参照）だけ傾斜し、且つ、その傾斜方向に沿って移動可能に設けられている。具体的には、図５に示すように、駆動側の駆動伝達部材３１には、３つの円孔３５（図５には１つのみ図示）が軸心に対して図示の角度αだけ傾斜して形成されており、各円孔３５の一端は駆動伝達部材３１の端面に結着された円板状のプレート３６によって閉塞されている。そして、各円孔３５には各爪３３が移動可能に嵌合保持されており、各爪３３は円孔３５内に縮装された付勢手段としての圧縮ばね３７によって駆動伝達部材３１から突出する方向に付勢され、その一部は駆動伝達部材３１の端面から外方（従動側の駆動伝達部材３２）に向かって突出している。尚、本実施の形態では、爪３３の付勢手段として圧縮ばね３７を使用したが、これに代えて互いに反発する異極（Ｎ．Ｓ極）の永久磁石等を使用しても良い。この場合、爪３３の脱落を防ぐために例えば図６に示すようなストッパ機構を設ける必要がある。即ち、駆動伝達部材３２に大小異径の円孔３５ａ，３５ｂを形成し、これらの円孔３５ａ，３５ｂに挿通する爪３３の端部に形成された鍔部３３ａを円孔３５ａ，３５ｂの段部に係合させることによって爪３３の脱落を防ぐことができる。

他方、図３に示すように、従動側の駆動伝達部材３２の爪３３に対応する箇所には３つの前記孔３４が同一円周上に等角度ピッチで形成されているが、図５に示すように、各孔３４は軸心に対して爪３３と同方向に所定角度βだけ傾斜しており、その傾斜角度βは爪３３の傾斜角度αよりも小さく設定されている（β＜α）。尚、本実施の形態では、爪３３の傾斜角度αを１０°、孔３４の傾斜角度βを５°に設定している。

而して、前述のようにモータＭから駆動ギヤＧ１と従動ギヤＧ２を経て駆動軸２８に伝達された回転駆動力は、カップリング３０において互いに凹凸嵌合する３つの爪３３と孔３４を経てドラム軸２９へと伝達されて感光ドラム１６が所定の速度（プロセススピード）で回転駆動されるが、本実施の形態では、カップリング３０の駆動側の駆動伝達部材３１に斜めに設けられた爪３３と従動側の駆動伝達部材３２に斜めに形成された孔３４とを嵌合させ、爪３３を傾斜方向に沿って移動可能に支持するとともに、該爪３３を圧縮ばね３７によって孔３４側に向かって突出する方向に付勢したため、カップリング３０の製作誤差や摩耗、劣化等に応じて各爪３３が各々独立に移動して孔３４に接触する。このため、全ての爪３３が均等に回転駆動力を伝達し、製作誤差や摩耗等に起因する噛み合い不良を解消してトルクムラや回転ムラの無い駆動伝達を実現することができ、感光ドラム１６のムラの無い高精度な回転が可能となる。

特に、本実施の形態では、孔３４の傾斜角度β（＝５°）を爪３３の傾斜角度α（＝１０°）よりも小さく設定したため（β＜α）、駆動軸２８とドラム軸２９の軸心のズレや当該カップリング３０の製作誤差、摩耗、劣化等に応じて各爪３３が各々独立に移動して孔３４に確実に接触し、全ての爪３３が均等に回転駆動力を伝達する。即ち、製作誤差等が無い場合には、図５（ａ）に示すように爪３３は最大に突出して孔３４の全長に亘って挿入されるが、製作誤差等が存在する場合には、図５（ｂ）に示すように爪３３は孔３４の途中で接触してその位置に保持される。

又、以上のようにカップリング３０の全ての爪３３が均等に回転駆動力を伝達する結果、各爪３３に作用する力が小さく抑えられ、過負荷による爪３３の折損等の不具合が発生することがなく、カップリング３０の耐久性が高められる。

更に、カップリング３０は、その爪３３が移動しても全体が移動する訳ではないため、軸方向のストロークが伸びることがなく、又、製作誤差等を吸収することができるために寸法精度に余裕を持つことができる。尚、孔３４の形状を周方向に長孔状とすれば、爪３３の傾きや長さの変化を吸収して容易に接続を解除することができる。

そして、本発明に係るカップリング３０によって例えば感光ドラム１６の回転ムラを解消することができるため、像ズレの無い高質画像を安定して得ることができる。

１ レーザープリンタ（画像形成装置）
２ プリンタ本体
３ 排紙トレイ
４ 手差しトレイ
５ 手差し用給紙ローラ
６ 手差し給紙部
７ カセット給紙部
８ 画像形成部
９ 定着装置
１０ 排紙部
１１ 給紙カセット
１２ ピックローラ
１３ フィードローラ
１４ リタードローラ
１５ レジストローラ対
１６ 感光ドラム
１７ 帯電器
１８ 現像装置
１９ 転写ローラ
２０ クリーニング装置
２１ レーザースキャナユニット（ＬＳＵ）
２２ トナーホッパー
２３ 定着ローラ
２４ 加圧ローラ
２５ 排紙ローラ対
２６ ガイドリブ
２７ モータの出力軸
２８ 駆動軸
２９ ドラム軸（従動軸）
３０ カップリング
３１，３２ 駆動伝達部材
３３ 爪
３３ａ 爪の鍔部
３４ 孔
３５ 円孔
３６ プレート
３７ 圧縮ばね（付勢手段）
Ｇ１ 駆動ギヤ
Ｇ２ 従動ギヤ
Ｌ 搬送路
Ｍ モータ
Ｐ 用紙（記録材）
α 爪の傾斜角度
β 孔の傾斜角度

Claims (4)

1. 同軸上に配された駆動軸と従動軸の相対向する端部にそれぞれ取り付けられた駆動伝達部材の一方に設けられた複数の爪を他方に形成された同数の孔に嵌合させることによって前記駆動軸から前記従動軸に回転駆動力を伝達するカップリングにおいて、
   前記爪と前記孔とを軸心に対して互いに異なる角度傾斜させ、前記爪を傾斜方向に沿って移動可能に支持するとともに、該爪を前記孔側に向かって突出する方向に付勢する付勢手段を設けたことを特徴とするカップリング。
2. 前記孔の傾斜角度を前記爪の傾斜角度よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１記載のカップリング。
3. 前記付勢手段を圧縮ばね又は永久磁石で構成したことを特徴とする請求項１記載のカップリング。
4. 請求項１〜３の何れかに記載のカップリングを駆動伝達部に用いたことを特徴とする画像形成装置。

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