JP2017037255A - 駆動力伝達装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被回転体の回転速度むらを抑制することができる駆動力伝達装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】駆動源から駆動力を受けて第１の回転体に回転駆動を伝達する第１の駆動継手部と、駆動源から駆動力を受けて第２の回転体に回転駆動を伝達する第２の駆動継手部と、を有し、第１の駆動継手部は、外歯ギアと内歯ギアからなる一対のインボリュートスプライン継手を有し、第２の駆動継手部は、第２の回転体の軸心位置に応じて駆動力を伝達する位置を変更する自在継手を有し、第２の回転体は、第１の回転体に接触又は近接するように移動可能に支持されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、駆動力伝達装置及び画像形成装置に関する。

複数の回転駆動伝達を必要とする装置であって、主となる被駆動回転体への駆動伝達にインボリュートスプラインジョイントを備える駆動伝達装置において、他の被駆動回転体への駆動伝達にもインボリュートスプラインジョイントを備えた構成である駆動伝達装置が知られている（特許文献１）。

回転軸の端部に凹部を備えた第１カップリング部材が設けられた感光体と、穴部が形成された第１ギアと、軸部の両端部に第１球状部及び第２球状部が形成され第１カップリング部材と第１ギアとを連結する第１連結部材と、第１連結部材を凹部側へ付勢するスプリングとを有する被回転体の駆動構も知られている（特許文献２）。

特開２００９−６９５５６号公報 特開２０１３−１９５９６１号公報

本発明は、被回転体の回転速度むらを抑制することができる駆動力伝達装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の駆動力伝達装置は、
駆動源から駆動力を受けて第１の回転体に回転駆動を伝達する第１の駆動継手部と、
駆動源から駆動力を受けて第２の回転体に回転駆動を伝達する第２の駆動継手部と、を有し、
前記第１の駆動継手部は、外歯ギアと内歯ギアからなる一対のインボリュートスプライン継手を有し、
前記第２の駆動継手部は、前記第２の回転体の軸心位置に応じて駆動力を伝達する位置を変更する自在継手を有する、
ことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
前記第２の回転体は、前記第１の回転体に接触又は近接するように移動可能に支持されている、
ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載の駆動力伝達装置において、
前記インボリュートスプライン継手の前記内歯ギアは、前記第１の回転体の軸心と同軸に一体に設けられている、
ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の駆動力伝達装置において、
前記第１の回転体が、画像形成装置本体が備え、または前記画像形成装置本体に着脱される、感光体ドラム、転写駆動ローラ、現像スクリューのいずれかであり、前記第２の回転体が、現像ローラである、
ことを特徴とする。

前記課題を解決するために、請求項５に記載の画像形成装置は、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の駆動伝達装置を備えた、
ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１の駆動継手部がインボリュートスプライン継手であり、第２の駆動継手部が自在継手である継手構成を有しない構成に比して、被回転体の回転速度むらを抑制することができる。
請求項２に記載の発明によれば、第２の回転体と第２の駆動継手部との間に軸心ずれがあっても無理なく吸収して回転駆動力を伝達することができる。
請求項３に記載の発明によれば、第１の回転体への駆動伝達を円滑に行うことができる。
請求項４に記載の発明によれば、被回転体の回転速度むらを抑制することができる。

画像形成装置１の内部構成を示す断面模式図である。 （ａ）は駆動力伝達装置１００の駆動力伝達側に視点をおいた斜視図、（ｂ）は駆動源側に視点をおいた斜視図である。 感光体ユニット３０及び現像装置４０の装着を示す断面模式図である。 （ａ）は外歯ギアと内歯ギアからなる一対のインボリュートスプライン継手の外歯ギアの斜視図、（ｂ）は内歯ギアの斜視図である。 第１の駆動継手部１２０と感光体ドラム３１との回転駆動伝達を示す断面模式図である。 第１の駆動継手部１２０の調心作用を模式的に示す断面模式図である。 （ａ）は自在継手の斜視図、（ｂ）は断面模式図、（ｃ）は現像ローラギアＧ２の断面模式図である。 現像ローラ４２への回転駆動伝達状態を示す断面模式図である。 感光体ドラム３１及び現像ローラ４２への回転駆動伝達状態を示す断面模式図である。

次に図面を参照しながら、以下に実施形態及び具体例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態及び具体例に限定されるものではない。
また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする。

（１）画像形成装置の全体構成及び動作
図１は本実施形態に係る駆動力伝達装置１００が用いられた画像形成装置１の内部構成を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、画像形成装置１の全体構成及び動作を説明する。

画像形成装置１は、制御装置１０、給紙装置２０、感光体ユニット３０、現像装置４０、転写装置５０、定着装置６０、を備えて構成されている。画像形成装置１の上面（Ｚ方向）には、画像が記録された用紙が排出・収容される排出トレイ１ａが形成されている。

制御装置１０は、画像形成装置１の動作を制御する画像形成装置制御部１１と、印刷処理要求に応じた画像データを準備するコントローラ部１２、露光装置ＬＨの点灯を制御する露光制御部１３、電源装置１４等を有する。電源装置１４は、後述する帯電ローラ３２、現像ローラ４２、一次転写ローラ５２、二次転写ローラ５３等に高圧電圧を印加するとともに、露光装置ＬＨ、給紙装置２０、定着装置６０及び備えられた各センサ等に電力を供給する。

コントローラ部１２は、外部の情報送信装置（例えばパーソナルコンピュータ等）から入力された印刷情報を潜像形成用の画像情報に変換して予め設定されたタイミングで、駆動信号を露光装置ＬＨに出力する。本実施形態の露光装置ＬＨは、複数の発光素子（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が主走査方向に沿って線状に配列されたＬＥＤヘッドにより構成されている。

画像形成装置１の底部には、給紙装置２０が設けられている。給紙装置２０は、用紙積載板２１を備え、用紙積載板２１の上面には多数の記録媒体としての用紙Ｐが積載される。用紙積載板２１に積載され、規制板（不図示）で幅方向位置が決められた用紙Ｐは、上側から１枚ずつ用紙引き出し部２２により前方（−Ｘ方向）に引き出された後、レジストローラ対２３のニップ部まで搬送される。

感光体ユニット３０は、給紙装置２０の上方（Ｚ方向）に、それぞれが並列して設けられ、駆動力伝達装置１００（図２に図示）を介して回転駆動する回転駆動する感光体ドラム３１を備えている。感光体ドラム３１の回転方向に沿って、帯電ローラ３２、露光装置ＬＨ、現像装置４０、一次転写ローラ５２、クリーニングブレード３４が配置されている。帯電ローラ３２には、帯電ローラ３２の表面をクリーニングするクリーニングローラ３３が対向、接触して配置されている。

現像装置４０は、内部に現像剤が収容される現像ハウジング４１を有する。現像ハウジング４１内には、感光体ドラム３１に当接して配置され、駆動力伝達装置１００（図２に図示）を介して回転駆動する現像ローラ４２と、この現像ローラ４２の背面側斜め下方には現像剤を現像ローラ４２側へ撹拌搬送する一対の搬送オーガ４４Ａ、４４Ｂが配設されている。現像ローラ４２には、現像剤の層厚を規制する層厚規制部材４６が近接配置されている。
現像装置４０各々は、現像ハウジング４１に収容される現像剤を除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

回転する感光体ドラム３１の表面は、帯電ローラ３２により帯電され、露光装置ＬＨから出射する潜像形成光により静電潜像が形成される。感光体ドラム３１上に形成された静電潜像は現像ローラ４２によりトナー像として現像される。

転写装置５０は、転写駆動ローラ５５から回転駆動を受けて周回移動しながら各感光体ユニット３０の感光体ドラム３１にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト５１、各感光体ユニット３０にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト５１に順次転写（一次転写）する一次転写ローラ５２を備えている。さらに、中間転写ベルト５１上に重畳して転写された各色トナー像を記録媒体である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ローラ５３、中間転写ベルト５１上に付着している残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーナ５４を備えて構成されている。

各感光体ユニット３０の感光体ドラム３１に形成された各色トナー像は、画像形成装置制御部１１により制御される電源装置１４等から所定の転写電圧が印加された一次転写ローラ５２により中間転写ベルト５１上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。

中間転写ベルト５１上の重畳トナー像は、中間転写ベルト５１の移動に伴って二次転写ローラ５３が配置された領域（二次転写部ＴＲ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部ＴＲに搬送されると、そのタイミングに合わせて給紙装置２０から用紙Ｐが二次転写部ＴＲに供給される。そして、二次転写ローラ５３には、画像形成装置制御部１１により制御される電源装置１４等から所定の転写電圧が印加され、レジストローラ対２３から送り出され、搬送ガイドにより案内された用紙Ｐに中間転写ベルト５１上の多重トナー像が一括転写される。

感光体ドラム３１表面の残留トナーは、クリーニングブレード３４により除去され、廃トナー回収容器（不図示）に回収される。感光体ドラム３１の表面は、帯電ローラ３２により再帯電される。尚、クリーニングブレード３４で除去しきれず帯電ローラ３２に付着した残留物は、帯電ローラ３２に接触して回転するクリーニングローラ３３表面に捕捉され、蓄積される。

定着装置６０は加熱モジュール６１と加圧モジュール６２を有し、加熱モジュール６１と加圧モジュール６２の圧接領域によって定着ニップ部Ｎ（定着領域）が形成される。
転写装置５０においてトナー像が転写された用紙Ｐは、トナー像が未定着の状態で搬送ガイドを経由して定着装置６０に搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐは、一対の加熱モジュール６１と加圧モジュール６２により、圧着と加熱の作用でトナー像が定着される。
定着トナー像が形成された用紙Ｐは、排出ローラ対６９から画像形成装置１上面の排出トレイ１ａに排出される。

（２）駆動力伝達装置
図２（ａ）は駆動力伝達装置１００の駆動力伝達側に視点をおいた斜視図、（ｂ）は駆動源側に視点をおいた斜視図、図３は感光体ユニット３０及び現像装置４０の装着を示す断面模式図、図４（ａ）は外歯ギアと内歯ギアからなる一対のインボリュートスプライン継手の外歯ギアの斜視図、（ｂ）は内歯ギアの斜視図、図５は第１の駆動継手部１２０と感光体ドラム３１との回転駆動伝達を示す断面図、図６は第１の駆動継手部１２０の調心作用を模式的に示す断面模式図、図７（ａ）は自在継手の斜視図、（ｂ）は断面模式図、（ｃ）は現像ローラギアＧ２の断面模式図、図８は現像ローラ４２への回転駆動伝達状態を示す断面模式図、図９は感光体ドラム３１及び現像ローラ４２への回転駆動伝達状態を示す断面模式図である。
以下、図面を参照しながら駆動力伝達装置１００の構成について説明する。

（２．１）駆動力伝達装置の全体構成
駆動力伝達装置１００は、枠体１１０と、駆動モータＭ１、Ｍ２の回転駆動力を伝達する複数の歯車Ｇと、歯車Ｇの回転を回転体に伝達する第１の駆動継手部１２０と、第２の駆動継手部１３０から構成されている。
感光体ユニット３０及び現像装置４０は、図３に矢印Ｒで示すように、装置本体の前面側から装置本体に対して案内レール（不図示）に沿って装着されるように構成され、所定の位置で駆動力伝達装置１００から回転駆動を受けるように連結される。

図２（ａ）に示すように、駆動力伝達装置１００の駆動力伝達側には、複数の第１の駆動継手部１２０と、第２の駆動継手部１３０が枠体１１０から突出して支持されている。
第１の駆動継手部１２０は、駆動源としての駆動モータＭ１の回転駆動力を、第１の回転体の一例としての感光体ドラム３１に伝達し、第２の駆動継手部１３０は、駆動モータＭ２の回転駆動力を、第２の回転体の一例としての現像ローラ４２に伝達する。

（２．２）第１の駆動継手部
図４（ａ）に示すように、第１の駆動継手部１２０は、駆動モータＭ１から複数段の歯車Ｇを介して駆動される第１出力ギア１２１と、第１出力ギア１２１に同軸上に突出して形成された外歯ギア１２２と、から構成されている。
外歯ギア１２２は、図４（ｂ）に示す感光体ドラム３１の一端に感光体ドラム３１と同軸に固定されたフランジギアＧ１の中心部に形成された内歯ギア１２３と噛合して駆動モータＭ１の回転駆動力を感光体ドラム３１に伝達する。

図５に示すように、外歯ギア１２２の外周部には、インボリュートスプライン歯１２２ａが形成され、フランジギアＧ１の内歯ギア１２３の内周部に形成されたインボリュートスプライン歯１２３ａと噛合してインボリュートスプラインカップリングを形成している。
係るインボリュートスプラインカップリングは構造的に調心性に優れ、感光体ユニット３０を装置本体に装着した際に、フランジギアＧ１と第１出力ギア１２１の軸のずれが発生した場合にも、ずれを吸収して回転駆動力を伝達することができる。
尚、図中ＢＲはフランジギアＧ１、第１出力ギア１２１、外歯ギア１２２の回転支持部を模式的に示している。

図６（ａ）、（ｂ）には第１の駆動継手部１２０の調心作用を模式的に示している。感光体ドラム３１と同軸に固定されたフランジギアＧ１の内歯ギア１２３とインボリュートスプラインカップリングを構成する第１の駆動継手部１２０においては、外歯ギア１２２のインボリュートスプライン歯１２２ａとフランジギアＧ１の内歯ギア１２３のインボリュートスプライン歯１２３ａとの噛合長さ（図中 Ｌ参照）に応じてガタ（図中 矢印Ｒ参照）を有している。

そのために、フランジギアＧ１と第１の駆動継手部１２０の軸のずれが発生した場合にも、無理なく吸収して回転駆動力を伝達することができる。
また、インボリュートスプライン歯１２２ａとインボリュートスプライン歯１２３ａの転移係数を適宜設定することで、ガタの大きさを調整することができる。
その結果、外歯ギア１２２のインボリュートスプライン歯１２２ａとフランジギアＧ１の内歯ギア１２３のインボリュートスプライン歯１２３ａとの噛合長さを長く設定した場合でも、ガタを大きくしてずれを吸収して回転駆動力を伝達することができる。

（２．３）第２の駆動継手部
図７（ａ）に示すように、第２の駆動継手部１３０は、駆動モータＭ２から複数段の歯車Ｇを介して駆動される第２出力ギア１３１と、第２出力ギア１３１に同軸上に突出して移動可能に支持された連結部材１３２と、から構成されている。
連結部材１３２は、図８に示すように、第２出力ギア１３１と、現像ローラ４２に固定された現像ローラギアＧ２とを連結する自在継手としてのボールジョイント機構を構成して、装置本体に装着され感光体ドラム３１に当接しながら回転する現像ローラ４２への回転駆動力の伝達を円滑に行っている。
尚、図中ＢＲは現像ローラギアＧ２、第２出力ギア１３１の回転支持部を模式的に示している。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、連結部材１３２は、先端部が略球状で他の部分よりも太く形成され、先端側突起１３２ａが、例えば３つ形成されている。また、基端部も略球状で他の部分よりも太く形成され、基端側突起１３２ｂが、例えば３つ形成されている。
基端側突起１３２ｂは、第２出力ギア１３１の軸部に形成された溝部１３３に嵌合した状態で、付勢部材ＳＲＧを介して現像ローラ４２の現像ローラギアＧ２側へ付勢され、軸方向に移動可能に支持されている。

図７（ｃ）に示すように、現像ローラギアＧ２には、溝部Ｇ２ａが連結部材１３２の先端部が装着される方向に対して傾くように形成され、溝部Ｇ２ａに連結部材１３２の先端部の先端側突起１３２ａが係合して現像ローラギアＧ２に第２出力ギア１３１の回転駆動が伝達される。
尚、溝部Ｇ２ａの傾きの方向は、連結部材１３２が回転した際に先端側突起１３２ａを溝部Ｇ２ａの内部（図中 矢印Ｒ参照）に引き込む方向に定められ、現像ローラギアＧ２から連結部材１３２が外れることが抑制される。

その結果、連結部材１３２は、第２出力ギア１３１及び現像ローラギアＧ２に対して図８に矢印Ｒで示すように傾くように移動することができる。そのために、現像ローラギアＧ２と第２出力ギア１３１の軸のずれが発生した場合には、連結部材１３２の第２出力ギア１３１側において、連結部材１３２の傾斜角度に応じて角速度変動が生じるが、現像ローラギアＧ２側では、第２出力ギア１３１側で生じた角速度変動を相殺する角速度変動が生じるため、現像ローラ４２は、一定の角速度で回転することになる。

このように構成される駆動力伝達装置１００においては、感光体ユニット３０を装置本体に装着した際に、フランジギアＧ１と第１出力ギア１２１の軸のずれが発生した場合にも、インボリュートスプラインカップリングを形成する第１の駆動継手部１２０が、ずれを吸収して回転駆動力を伝達することができる。

また、感光体ドラム３１に対して現像ローラ４２を当接コロ４２ａを介して押し付ける構造の場合、現像ローラ４２には接触負荷変動が生じる虞がある。
接触負荷変動が生じると、感光体ドラム３１に対する現像ローラ４２の付勢力が変動して、感光体ドラム３１自体が変位してしまう虞や、感光体ドラム３１の角速度変動を生じさせる虞がある。

本実施形態に係る駆動力伝達装置１００は、現像装置４０を装置本体に装着した際に、現像ローラギアＧ２と第２出力ギア１３１の軸のずれが発生した場合にも、第２の駆動継手部１３０が、第２出力ギア１３１と現像ローラ４２に固定された現像ローラギアＧ２とを連結する自在継手としてのボールジョイント機構を構成して、角速度を一致させている。
そのために、現像ローラ４２が当接コロ４２ａを介して押し付けられて回転する感光体ドラム３１の角速度変動を抑制することができる（図９参照）。

本実施形態においては、第１の回転体として感光体ドラム３１を一例として説明したが、第１の駆動継手部１２０を介して駆動源から回転駆動を伝達される第１の回転体としては、現像剤を現像ローラ４２側へ撹拌搬送する現像スクリューとしての一対の搬送オーガ４４Ａ、４４Ｂ、中間転写ベルト５１を回転駆動する転写駆動ローラ５５であっても適用することができる。

１・・・画像形成装置
１０・・・制御装置
２０・・・給紙装置
３０・・・感光体ユニット
３１・・・感光体ドラム
４０・・・現像装置
４２・・・現像ローラ
５０・・・転写装置
６０・・・定着装置
１００・・・駆動力伝達装置
１１０・・・枠体
１２０・・・第１の駆動継手部
１２１・・・第１出力ギア
１２２・・・外歯ギア
１２２ａ、１２３ａ・・・インボリュートスプライン歯
１３０・・・第２の駆動継手部
１３１・・・第２出力ギア
１３２・・・連結部材
１３２ａ・・・先端側突起
１３２ｂ・・・基端側突起
Ｇ１・・・フランジギア
Ｇ２・・・現像ローラギア
Ｇ２ａ・・・溝部

Claims (5)

1. 駆動源から駆動力を受けて第１の回転体に回転駆動を伝達する第１の駆動継手部と、
   駆動源から駆動力を受けて第２の回転体に回転駆動を伝達する第２の駆動継手部と、を有し、
   前記第１の駆動継手部は、外歯ギアと内歯ギアからなる一対のインボリュートスプライン継手を有し、
   前記第２の駆動継手部は、前記第２の回転体の軸心位置に応じて駆動力を伝達する位置を変更する自在継手を有する、
   ことを特徴とする駆動力伝達装置。
2. 前記第２の回転体は、前記第１の回転体に接触又は近接するように移動可能に支持されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置。
3. 前記インボリュートスプライン継手の前記内歯ギアは、前記第１の回転体の軸心と同軸に一体に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の駆動力伝達装置。
4. 前記第１の回転体が、画像形成装置本体が備え、または前記画像形成装置本体に着脱される、感光体ドラム、転写駆動ローラ、現像スクリューのいずれかであり、前記第２の回転体が、現像ローラである、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の駆動力伝達装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の駆動伝達装置と、
   前記駆動力伝達装置の歯車を回転駆動する駆動モータと、
   前記駆動力伝達装置の回転駆動力を受けて画像を形成する画像形成部と、を含む、
   ことを特徴とする画像形成装置。

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