JP3524371B2 - 回転軸連結機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、駆動モータ等の駆動
源の回転を駆動軸から従動軸に伝達するために両者を連
結する回転軸連結機構に関し、特に、駆動軸側に対して
着脱自在にされた従動軸側に駆動源の回転を伝達するた
めの回転軸連結機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】駆動源から回転力の供給を受けて回転す
る回転部品を着脱自在に備えた装置がある。例えば、電
子写真法を用いた画像形成を行う画像形成装置では、画
像形成状態を良好に維持すべく感光体ドラム等の回転部
品が定期的に交換される。このような装置では、回転部
品の交換作業を容易にするとともに、交換後においても
回転部品を正確に回転させるために、回転部品を装置の
適正な位置に容易に着脱できるように構成する必要があ
る。

【０００３】このため従来の装置では、回転部品を装置
の前面から回転軸方向に挿脱できるユニット体に構成
し、装置の内部にユニット体を挿入した際に従動軸であ
る回転部品の回転軸と装置の駆動軸とを連結させる連結
部を含む回転軸連結機構を備えている。例えば、特開平
１−１９９０２２号公報に開示された構成では、画像形
成装置であるカラーディジタル複写機本体に対して感光
体ドラムを含む作像ユニットを案内機構である伸縮レー
ルを介して複写機本体の前面側から挿脱自在にし、作像
ユニットを複写機本体に挿入した際に感光体ドラムの回
転軸の端部と複写機本体の駆動部から突出する駆動軸の
端部とに回転伝達部材であるカップリングを形成し、両
者の回転伝達部材を結合させることにより、駆動軸の回
転を従動軸である感光体ドラムの回転軸に伝達するよう
にしている。

【０００４】また、特開平１−１９９０２２号公報に開
示された構成では、図６（Ａ）に示すように、カップリ
ング４０３を備えた感光体ドラムの回転軸４０′の端部
に突出したピン４０７が嵌入するピン受穴４０８をカッ
プリング４０６を備えた駆動軸４０５の端部に形成し、
又は、図６（Ｂ）に示すように、感光体ドラムの回転軸
４０′においてカップリング４０３から突出した端部４
０″が駆動軸４０５の端部４０５′が没入したカップリ
ング４０６のボス部に嵌入させるようにし、感光体ドラ
ムの回転軸４０′の軸中心が駆動軸４０５の軸中心に一
致するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、駆動軸
に接近する方向への従動軸の移動を案内する案内機構に
含まれる伸縮レールやスライダ等の部品は一般に寸法誤
差や取付誤差を生じ易く、案内機構を構成する部品に誤
差を生じている場合には駆動軸と従動軸との軸芯が一致
していない状態で従動軸が駆動軸に接近することにな
り、駆動軸端部のピン受穴又は没入部に対する従動軸端
部のピン又は従動軸端部自体の嵌入のみによって従動軸
と駆動軸との軸芯を一致させて両者を連結するようにし
た特開平１−１９９０２２号公報の構成では、駆動軸端
部のピン受穴又は没入部と従動軸端部のピン又は従動軸
端部自体とが正確に位置決めされていない状態で当接
し、これらの部材に変形を生じた状態で駆動軸と従動軸
とが結合される結果、駆動軸及び従動軸の回転伝達部材
に歪みや破損を生じ、駆動軸及び従動軸の回転時に振動
や騒音を発生して画質の劣化や作業環境の劣悪化を招く
だけでなく、装置を動作させることができなくなって稼
働効率の低下を招く問題がある。

【０００６】即ち、特開平１−１９９０２２号公報に代
表される従来の構成では、駆動軸自体及び従動軸自体に
形成した連結機構のみによって駆動軸と従動軸との軸芯
を一致させるようにしているため、駆動軸と従動軸との
軸芯が一致していない状態で両者が接近した場合に、駆
動軸自体及び従動軸自体に変形を生じ易く、駆動軸及び
従動軸のそれぞれに固定されている回転伝達部材を適正
に結合させることができなくなる問題がある。

【０００７】この発明の目的は、装置本体において駆動
軸の軸芯位置を規定する部材を用いて従動軸の軸芯位置
を規定することにより、駆動軸及び従動軸以外の部材に
よって両者の軸芯を確実に一致させることができるよう
にし、駆動軸と従動軸との軸芯が一致しない状態で両者
が接近した場合にも、駆動軸自体及び従動軸自体に変形
や破損を生じることがなく、駆動軸の回転を従動軸に常
に適正に伝達することができる回転軸連結機構を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、駆動軸の軸芯と従動軸の軸芯との相対的な位置関係
を規定して駆動軸と従動軸とを連結する回転軸連結機構
において、駆動軸を軸支する軸受及び従動軸を軸支する
軸受を、駆動軸の軸芯と従動軸の軸芯との相対的な位置
関係に応じた位置に保持する位置決め部材を設け、前記
位置決め部材は、略円筒形形状を呈し、前面側端部の内
周面に前記従動軸を軸支する軸受が固定され、背面側の
内周面が前記駆動軸を軸支する軸受の外周面に外嵌する
ことを特徴とする。

【０００９】請求項１に記載した発明においては、駆動
軸の軸芯と従動軸の軸芯との相対的な位置関係が、駆動
軸自体及び従動軸自体以外の部材である位置決め部材に
よって規定される。したがって、駆動軸と従動軸とを相
対的に接近させて両者を連結する際に駆動軸又は従動軸
の移動方向に誤差を生じた場合にも駆動軸自体及び従動
軸自体に変形や破損を生じることがない。特に、駆動軸
を軸支する軸受と従動軸を軸支する軸受との両方が単一
の部品である位置決め部材の内部に位置し、駆動軸自体
及び従動軸自体以外の部材によって駆動軸と従動軸とが
互いの軸芯が一致する位置に配置される。

【００１０】

【００１１】

【００１２】請求項２に記載した発明は、互いに軸方向
に係合する駆動軸の端部に取り付けた駆動側カップリン
グと従動軸の端部に取り付けた従動側カップリングとに
よって構成された回転連結部材を含み、前記位置決め部
材が駆動軸の軸芯と従動軸の軸芯とが一致する位置に駆
動軸を軸支する軸受及び従動軸を軸支する軸受を支持す
ることを特徴とする。

【００１３】請求項２に記載した発明においては、位置
決め部材により駆動軸の軸芯と従動軸の軸芯とを一致さ
せると、駆動側カップリングと従動側カップリングとが
係合し、駆動側カップリングと従動側カップリングとに
よって構成される回転連結部材を介して駆動軸の回転が
従動軸に伝達される。

【００１４】請求項３に記載した発明は、前記位置決め
部材が支持するいずれか一方の軸受が、無限摺動用ボー
ルスプライン軸受であることを特徴とする。

【００１５】請求項３に記載した発明においては、位置
決め部材が支持する駆動軸側の軸受又は従動軸側の軸受
のいずれかが無限摺動用ボールスプラインによって構成
される。したがって、例えば、駆動軸に対して従動軸を
軸方向に接近させて両者を連結する場合に、従動軸を軸
支する軸受を無限摺動用ボールスプライン軸受によって
構成することにより、従動軸の移動が円滑に行われる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、画像形成装置に適用した
この発明の実施形態に係る回転軸連結機構の構成を示す
図である。この実施形態に係る回転軸連結機構１は、感
光体ドラム２２２の回転軸（以下、従動軸と言う。）２
４を画像形成装置本体に設けられている駆動軸２３に連
結する。画像形成装置本体において駆動軸２３は、中間
部を軸受３０及び軸受３２により軸支されており、前面
側端部に駆動側カップリング２５を固定しているととも
に、背面側端部近傍において駆動ギア２２及びフライホ
イール３５を固定している。この駆動軸２３には、回転
軸ギア２１ａと駆動ギア２２との噛合によって駆動モー
タ２１の回転が伝達される。なお、駆動軸２３は軸方向
に所定量だけ移動自在にされているとともに、スプリン
グ３４の弾性力により前面側に付勢されている。

【００１７】駆動軸２３を軸支する一方の軸受３２は、
駆動モータ２１を保持する駆動ユニットフレーム２９ｂ
に固定されている。また、駆動軸２３を軸支する他方の
軸受３０は、駆動ユニットフレーム２９ａの孔部に嵌入
して固定されている。駆動ユニットフレーム２９ａは、
画像形成装置本体の背面側フレーム２８にビス止めされ
ている。また、駆動ユニットフレーム２９ｂは、駆動ユ
ニットフレーム２９ａにビス止めされている。さらに、
駆動ユニットフレーム２９ａの前面側には、位置決め部
材２７がビス止めされている。位置決め部材２７は、略
円筒形形状を呈し、背面側フレーム２８の前面側に露出
している。この位置決め部材２７の前面側端部の内周面
には軸受３１が固定されている。また、位置決め部材２
７の背面側端部の内周面は、駆動ユニットフレーム２９
ａに固定された軸受３０の外周面に外嵌する。

【００１８】従動軸２４は、感光体ドラム２２２を含む
画像形成ユニットを搭載した画像形成ユニットフレーム
３７に軸支されている。詳細には、画像形成ユニットフ
レーム３７には、前面側端部に軸受３３が固定されてい
るとともに、背面側端部に支持台３６が設けられてい
る。軸受け３３は、画像形成ユニットフレーム３７の前
面側に形成された孔部に嵌入することにより、画像形成
ユニットフレーム３７における固定位置を位置決めされ
ている。従動軸２４は、前面側端部を軸受３３によって
軸支されているとともに、背面側端部近傍を感光体ドラ
ム２２２の背面側フランジ２２２ａを介して支持台３６
に支持されている。軸受３３は、従動軸２４の周面に全
周にわたって対向する。一方、支持台３６は、従動軸２
４の背面側端部及び背面側フランジ２２２ａの下方への
移動のみを規制しており、従動軸２４の背面側端部は、
左右方向及び上方向の所定範囲において移動することが
てきる。

【００１９】なお、従動軸２４には、前面側フランジ３
８及び背面側フランジ２２２ａを介して感光体ドラム２
２２が固定されている。したがって、感光体ドラム２２
２は従動軸２４と一体的に回転する。また、背面側フラ
ンジの背面側端部には、従動側カップリング２６が一体
的に形成されている。この従動側カップリング２６は、
駆動側カップリング２５に係合して駆動軸２３の回転を
従動軸２４に伝達する回転伝達部材である。

【００２０】上述した構成において、駆動側カップリン
グ２５及び従動側カップリング２６からなる回転伝達部
材と位置決め部材２７とによってこの発明の回転軸連結
機構が構成されている。

【００２１】画像形成装置本体の組立時において、軸受
３０を駆動ユニットフレーム２９ａの孔部に嵌入して固
定した後に、位置決め部材２７の背面側端部の内周面が
軸受３０の外周面に外嵌する状態で位置決め部材２７を
駆動ユニットフレーム２９ａにビス止めする。したがっ
て、駆動ユニットフレーム２９ａにおける位置決め部材
２７の固定位置は、駆動ユニットフレーム２９ａの孔部
に嵌入した軸受３０の外周面と位置決め部材２７の背面
側端部の内周面との当接によって規定されている。この
軸受３０は、駆動軸２３の軸芯位置を規定する。

【００２２】一方、位置決め部材２７は、前面側端部に
固定した軸受３１により従動側カップリング２６を介し
て従動軸２４の軸芯位置を規定する。したがって、従動
軸２４の軸芯位置は、駆動軸２３の軸芯位置を規定する
軸受３０によって位置決めされた位置決め部材２７に固
定された軸受３１によって規定されることになり、位置
決め部材２７を介して駆動軸２３の軸芯位置に一致する
位置に規定される。

【００２３】即ち、駆動軸２３を軸支する軸受３０と従
動軸２４を軸支する軸受３１との両方が単一の部品であ
る位置決め部材２７の内部に位置し、駆動軸２３自体及
び従動軸２４自体以外の部材によって駆動軸２３と従動
軸２４とを互いの軸芯が一致する位置に規定している。

【００２４】図２は、上記画像形成装置に感光体ドラム
２２２を含む画像形成ユニットを装着して駆動軸と従動
軸とを連結する際の回転軸連結機構の動作を説明する図
である。感光体ドラム２２２を含む画像形成ユニットを
搭載した画像形成ユニットフレーム３７は、画像形成装
置本体に対して前後方向に挿脱自在にされている。図２
（Ａ）に示すように、画像形成ユニットフレーム３７を
画像形成装置本体の前面側に引き出した状態で、画像形
成ユニットフレーム３７に感光体ドラム２２２を含む画
像形成ユニットを搭載すると、従動軸２４の背面側端部
は従動側カップリング２６を介して画像形成ユニットフ
レーム３７の背面側に形成された支持台３６上に載置さ
れる。

【００２５】図２（Ｂ）に示すように、感光体ドラム２
２２を搭載した画像形成ユニットフレーム３７を画像形
成装置本体内の背面側に挿入していくと、位置決め部材
２７の前面側端部に固定された軸受３１の内周面に従動
側カップリング２６の外周面が当接する。この後、画像
形成ユニットフレーム３７をさらに背面側に挿入してい
くと、図２（Ｃ）に示すように、従動側カップリング２
６が駆動側カップリング２５に係合して従動軸２３と駆
動軸２４との連結が完了し、駆動軸２３の回転が駆動側
カップリング２５と従動側カップリング２６とを介して
駆動軸２４及び感光体ドラム２２２に伝達される状態に
なる。

【００２６】前述のように、従動軸カップリング２６を
介して従動軸２４を軸支する軸受３１を固定した位置決
め部材２７は、駆動軸２３を軸支する軸受３０によって
位置決めされていることから、駆動軸２３を軸支する軸
受３０と従動軸２４を軸支する軸受３１との相対的な位
置関係が位置決め部材２７によって規定されている。一
方、軸受３０が嵌入する孔部を形成した駆動ユニットフ
レーム２９ａは背面側フレーム２８にビス止めされるこ
とから、軸受３０及び駆動ユニット２９ａの位置は位置
決め部材２７によって規定することになる。

【００２７】したがって、軸受３０及び軸受３１は位置
決め部材２７によって位置決めされることになり、位置
決め部材２７において軸受３０に外嵌する背面側端部の
内周面の中心位置と前面側端部に固定した軸受３１の中
心位置とを正確に一致させておくことにより、従動側カ
ップリング２６が軸受３１に嵌入する際に、従動軸２４
の軸芯位置と駆動軸２３の軸芯位置とを正確に一致させ
ることができ、駆動側カップリング２５と従動側カップ
リング２６とを適正な状態で結合させ、駆動軸２３の回
転を従動軸２４に正確に伝達することができる。

【００２８】なお、軸受３０及び軸受３１を位置決めす
る位置決め部材２７が背面側フレーム２８の孔部に嵌入
していることから、軸受３０及び軸受３１の位置は背面
側フレーム２８に形成する孔部の位置によって規定する
ことができる。このため、それぞれに感光体ドラム２２
２を備えた複数の画像形成ユニットを直線上に配置した
フルカラー画像形成装置のように、装置本体に着脱自在
にされた複数の回転部材の相対的な位置関係を正確に規
定して配置する必要がある場合にも、背面側フレーム２
８に複数の孔部を適正な位置に形成するだけで、各回転
部材の相対的な位置関係を正確に維持できる。

【００２９】また、軸受３０〜３３は、いずれもボール
ベアリングを用いることができる。特に、軸受３１は、
従動側カップリング２６を軸支する機能を有するととも
に、従動側カップリング２６が軸方向に挿脱されること
を考慮して、例えば、特公昭５３−２２２０８号公報に
開示されているような無限摺動用ボールスプライン軸受
とすることができる。

【００３０】図３は、上記回転軸連結機構の一部を構成
する回転伝達部材の構成を示す図である。上述のよう
に、回転軸連結機構１において、駆動側カップリング２
５及び従動側カップリング２６によって回転伝達部材が
構成されている。駆動軸２３の前面側端部に固定された
駆動側カップリング２５の前面側端部の周面には山部２
５ａと谷部２５ｂとが交互に繰り返して形成されてお
り、従動軸２４の背面側端部に固定された従動側カップ
リング２６の背面側端部の周面には山部２６ａと谷部２
６ｂとが交互に繰り返して形成されている。駆動軸２３
に従動軸２４を接近させていくと、従動側カップリング
２６の山部２６ａが駆動側カップリング２５の谷部２５
ｂに嵌入し、駆動側カップリング２５の山部２５ａが従
動側カップリング２６の谷部２６ｂに嵌入する。

【００３１】駆動側カップリング２５及び従動側カップ
リング２６の形状を図３に示すように形成することによ
り、駆動軸２３と従動軸２４とのいずれが移動する場合
にも、駆動側カップリング２５及び従動側カップリング
２６を確実に連結することができる。

【００３２】なお、位置決め部材２７の駆動軸２３の軸
方向に直交する断面形状は、図４（Ｂ）に示すように駆
動側カップリング２５の周面の全周に対向する形状だけ
でなく、駆動側カップリング２５の周面の半周を越える
範囲に対向することを条件として、例えば図４（Ｃ）〜
（Ｅ）に示すような種々の形状とすることができる。こ
の場合に、位置決め部材２７の断面形状を駆動側カップ
リング２５の周面の上側の半周を越える範囲に対向する
形状とすることにより、装置内に飛散したトナー等の塵
埃が駆動側カップリング２５及び従動側カップリング２
６に付着することを防止して両者の結合状態を良好にす
ることができる。また、位置決め部材２７の断面形状を
駆動側カップリング２５の周面の下側の半周を越える範
囲に対向する形状とすることにより、駆動側カップリン
グ２５及び従動側カップリング２６の当接により生じた
微粉による装置内の汚損を防止することができる。さら
に、位置決め部材２７の断面形状を駆動側カップリング
２５の全周に対向する形状とすることにより、駆動側カ
ップリング２５と従動側カップリング２６との連結時の
騒音を遮断することができる。

【００３３】また、図５に示すように、位置決め部材２
７の内部における駆動軸２３及び従動軸２４の軸方向に
ついて、駆動側カップリング２５と従動側カップリング
２６との結合位置から軸受３０の中心までの距離Ｌ１
は、駆動側カップリング２５と従動側カップリング２６
との結合位置から軸受３１の中心までの距離Ｌ２より長
く設定されている。この構成により、駆動側カップリン
グ２５の自由度を大きくして駆動側カップリング２５と
従動側カップリング２６との結合を容易にすることがで
きる。

【００３４】さらに、上記の実施形態では、この発明の
回転軸連結機構を画像形成装置に適用した場合を例にあ
げて説明したが、駆動軸と従動軸との軸芯を一致させて
結合するようにした画像形成装置以外の装置においても
この発明を同様に実施することができる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１に記載した発明によれば、駆動
軸の軸芯と従動軸の軸芯との相対的な位置関係を駆動軸
自体及び従動軸自体以外の部材である位置決め部材によ
って規定することにより、駆動軸と従動軸とを相対的に
接近させて両者を連結する際に駆動軸又は従動軸の移動
方向に誤差を生じた場合にも駆動軸自体及び従動軸自体
に変形や破損を生じることがなく、従動軸に対して駆動
軸の回転を常に適正に伝達することができる。特に、駆
動軸を軸支する軸受と従動軸を軸支する軸受との両方が
単一の部品である位置決め部材の内部に位置し、駆動軸
自体及び従動軸自体以外の部材によって駆動軸と従動軸
とを互いの軸芯が一致する位置に配置することが可能に
なる。

【００３６】

【００３７】請求項２に記載した発明によれば、位置決
め部材により駆動軸の軸芯と従動軸の軸芯とを一致させ
ることによって駆動側カップリングと従動側カップリン
グとを係合させることができ、駆動側カップリングと従
動側カップリングとによって構成される回転連結部材を
介して駆動軸の回転を従動軸に正確に伝達することがで
きる。

【００３８】請求項３に記載した発明によれば、位置決
め部材が支持する駆動軸側の軸受又は従動軸側の軸受の
いずれかを無限摺動用ボールスプラインによって構成す
ることにより、例えば、駆動軸に対して従動軸を軸方向
に接近させて両者を連結する場合に従動軸の移動を円滑
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係る回転軸連結機構を適
用した画像形成装置の要部の構成を示す図である。

【図２】上記回転軸連結機構における連結動作を説明す
る図である。

【図３】上記回転軸連結機構の一部を構成する回転伝達
部材の構成を示す図である。

【図４】上記回転軸連結機構の他の一部を構成する位置
決め部材の断面形状を示す図である。

【図５】上記位置決め部材の内部における軸受の位置関
係を示す図である。

【図６】従来の回転軸連結機構の構成を示す図である。

【符号の説明】

１−回転軸連結機構 ２３−駆動軸 ２４−従動軸 ２５−駆動側カップリング（回転伝達部材） ２６−従動側カップリンク（回転伝達部材） ２８−背面側フレーム ２９ａ、２９ｂ−駆動ユニットフレーム ３０、３１、３２、３３−軸受 ３７−画像形成ユニットフレーム ２２２−感光体ドラム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−103047（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−84120（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭43−12363（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 1/02 F16D 1/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動軸の軸芯と従動軸の軸芯との相対的な
   位置関係を規定して駆動軸と従動軸とを連結する回転軸
   連結機構において、 駆動軸を軸支する軸受及び従動軸を軸支する軸受を、駆
   動軸の軸芯と従動軸の軸芯との相対的な位置関係に応じ
   た位置に保持する位置決め部材を設け、 前記位置決め部材は、略円筒形形状を呈し、前面側端部
   の内周面に前記従動軸を軸支する軸受が固定され、背面
   側の内周面が前記駆動軸を軸支する軸受の外周面に外嵌
   する ことを特徴とする回転軸連結機構。
2. 【請求項２】互いに軸方向に係合する駆動軸の端部に取
   り付けた駆動側カップリングと従動軸の端部に取り付け
   た従動側カップリングとによって構成された回転連結部
   材を含み、前記位置決め部材が駆動軸の軸芯と従動軸の
   軸芯とが一致する位置に駆動軸を軸支する軸受及び従動
   軸を軸支する軸受を支持する請求項１に記載の回転軸連
   結機構。
3. 【請求項３】前記位置決め部材が支持するいずれか一方
   の軸受が、無限摺動用ボールスプライン軸受である請求
   項１または２に記載の回転軸連結機構。