JP3915796B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，プリンタ，コピー機等の画像形成装置に関する。さらに詳細には，感光体を含む画像形成ユニットが着脱可能な画像形成装置に関するものである。

従来より，画像形成装置において，感光体等の消耗部分をユニット化して着脱可能にすることにより，ユーザによって交換できるようにしたものがある。例えば，イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色それぞれの画像形成部を有するタンデム型の画像形成装置では，この画像形成ユニットを色ごとに計４つ備えている。このような画像形成ユニットが画像形成装置本体に装着されたときには，少なくとも感光体ドラムは回転駆動されることが必要である。そのため，画像形成装置本体に備えられた駆動源に感光体ドラムが連結され，動力が伝達できるようにされている。

この連結部の構成は，従来より種々提案されている（例えば，特許文献１，特許文献２参照。）。特許文献１に記載の画像形成装置では，駆動ギヤおよび感光体ドラムのいずれとも別体のカップリング軸を有し，各連結部のそれぞれにねじれた多角柱の穴とねじれた多角柱の突起とが形成されている。この穴と突起とを嵌合させて回転駆動させることにより，互いにねじ込まれる力が働き，位置合わせが行われる。また，特許文献２に記載の結合構造では，ギアの内部に組み込まれた自在ジョイントの端部に複数の凸部が設けられ，この凸部によって嵌合されている。
特開２０００−２１４６４６号公報 ＵＳＰ６３９７０２９号公報

しかしながら，前記した特許文献１の画像形成装置では，駆動伝達時にはネジのように入出力軸の軸芯を合わせるように引き寄せ合う。そのため，入出力軸を保持する部材や画像形成装置の筐体等にストレスを与え，歪みを生じさせるおそれがあるという問題点があった。この点に対処するためには，入出力軸の芯ズレが小さくなるように精密に形成するか，あるいはその保持部等に歪みを許容するような構成を設けるなどの工夫が必要である。歪みを許容する構成を設けることは装置の大型化やコストアップ等の原因となり，また精密に形成すれば画像形成ユニットが着脱しにくくなるという問題点があった。また，前記した特許文献２の画像形成装置では，自在ジョイントの端部に設けられた凸部に回転駆動力が加わることとなるため，自在ジョイント自体を強度の大きい材質で形成する必要があるという問題点があった。

本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，簡易な構成で入出力軸間の回転伝達精度を確保することができるとともに，耐久性が大きく，ジョイントの抜け落ちが防止されている画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，着脱可能な感光体ユニットを装着して画像形成を行う画像形成装置であって，感光体ユニットへの回転駆動力を受けるとともに，感光体ユニット側に凹部が形成されており，その凹部内に多角形断面をなす当接部が形成されている第１駆動伝達部材と，一方の端部が凹部内に位置し，第１駆動伝達部材から回転駆動力を受けるとともに感光体ユニットへ回転駆動力を伝達する，多角形断面であるとともにその側面に段差部が形成された中間駆動伝達部材と，凹部に設けられ，中間駆動伝達部材が凹部から抜け出ようとすると段差部が内側から当接する抜け止め部とを有するものである。

本発明の画像形成装置によれば，感光体ユニットへの回転駆動力を受ける第１駆動伝達部材と，その凹部内に端部が位置する中間駆動伝達部材とによって，感光体ユニットに回転駆動力が伝達される。このとき，感光体ユニット側に多角形断面の凹部が形成され，多角形断面の中間駆動伝達部材の一端が，その凹部内に位置されるので，これらによって簡易な構成で入出力軸間の回転伝達精度が確保される。さらに，中間駆動伝達部材の段差部が抜け止め部に当接されるので，中間駆動伝達部材が抜け落ちることがない。

さらに本発明では，凹部の内部に挿入され，凹部の壁面と中間駆動伝達部材の側面との間に位置する保護部材を有し，抜け止め部は，保護部材の一部である。
このため，中間駆動伝達部材は凹部の壁面でなく保護部材に当接する。従って，凹部の壁面が摩耗されることがなく，耐久性の大きい画像形成装置となっている。しかも，保護部材に抜け止め部が設けられているので，部品点数を増加させることがない。

さらに本発明では，保護部材の外面および凹部の壁面に，両者を互いに固定する係止部を有することが望ましい。
このようにすれば，保護部材の外面と凹部の壁面とが係止部によって互いに固定される。従って，保護部材が抜け落ちることもない。

さらに本発明では，保護部材は，第１駆動伝達部材および中間駆動伝達部材よりも摩耗耐久性において優れることが望ましい。
このようにすれば，第１駆動伝達部材または中間駆動伝達部材が，摩耗されるのを防止できる。従って，耐久性の大きい画像形成装置となっている。

また，本発明は，本体と，本体に着脱可能な感光体ユニットとを有し，本体に感光体ユニットを装着して画像形成を行う画像形成装置であって，本体は，感光体ユニットへの回転駆動力を受けるとともに，感光体ユニット側に凹部が形成されており，その凹部内に多角形断面をなす当接部が形成されている第１駆動伝達部材を有し，感光体ユニットは，本体から回転駆動力を受けるとともに，本体側に多角形断面の凹部が形成されている第２駆動伝達部材を有し，本体が，両端がそれぞれ第１駆動伝達部材および第２駆動伝達部材の凹部内に位置し，第１駆動伝達部材から回転駆動力を受けるとともに第２駆動伝達部材へ回転駆動力を伝達する，多角形断面であるとともにその側面に段差部が形成された中間駆動伝達部材と，第１駆動伝達部材の凹部に設けられ，中間駆動伝達部材が第１駆動伝達部材の凹部から抜け出ようとすると段差部が内側から当接する抜け止め部と，第１駆動伝達部材の凹部の内部に挿入され，第１駆動伝達部材の凹部または当接部の壁面と中間駆動伝達部材の側面との間に位置する保護部材とを有し，抜け止め部は，前記保護部材の一部であるものであってもよい。

本発明の画像形成装置によれば，感光体ユニットに第２駆動伝達部材が設けられ，中間駆動伝達部材を介して，第１駆動伝達部材から第２駆動伝達部材へと回転駆動力が伝達される。このとき，第１駆動伝達部材と第２駆動伝達部材とにそれぞれ多角形断面の凹部が形成され，それらの凹部内に中間駆動伝達部材の両端部が位置されるので，簡易な構成で入出力軸間の回転伝達精度が確保される。

本発明の画像形成装置によれば，簡易な構成で入出力軸間の回転伝達精度を確保することができるとともに，耐久性が大きく，ジョイントの抜け落ちが防止されている画像形成装置となっている。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する
。本形態は，タンデム型のカラープリンタに本発明を適用したものである。

本発明のカラープリンタ１は，図１に示すように，各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋが，中間転写ベルト１１に沿って並べられている。カラープリンタ１の下部には用紙カセット１２が装着され，その中の用紙が給紙ローラ１３によって給紙搬送部１４に搬送される。各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋによって中間転写ベルト１１上に重ねられて形成された画像は，二次転写部１５で用紙に転写され，定着部１６で定着される。こうして画像が形成された用紙は，排紙ローラ１７によって排紙される。これらの構成はすべて筐体２０内に収められている。

各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは，いずれも同様の構成であり，それぞれ，感光体２１，現像部２２，露光部２３，帯電部２４，クリーナ部２５，転写部２６を有している。この画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの各部の構成および動作は一般的なものであるので，ここでは説明を省略する。各画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋのうち，少なくとも感光体２１を含んだ所定部分がユニット化されて，それぞれ画像形成ユニット３０となっている。画像形成ユニット３０は，カラープリンタ１の筐体２０に対して着脱可能にされている。以下，カラープリンタ１のうち，画像形成ユニット３０を除く部分を本体２と呼ぶ。

このカラープリンタ１の図１中手前側には，開閉可能なドアが設けられている。このドアを開放することにより，各画像形成ユニット３０の手前側端部が露出される。ユーザはこの露出された端部を把持して，図中手前側に引き出すことにより，画像形成ユニット３０を本体２から取り外すことができる。また，本体２の画像形成ユニット３０が取り外された空間に画像形成ユニット３０を挿入し，図中奥方向へ押し込めば再び取り付けることができる。取付後，ドアを閉止すると，画像形成ユニット３０の手前側端部がドアの内面によって保持されて固定される。

次に，この本体２と画像形成ユニット３０との連結部分の概略を図２，図３に示す。この連結部分は，カラープリンタ１の図１中奥側に配置されているものである。図２に示したのは，この連結部分の断面図である。図３は，図２の右側半分の分解斜視図である。

画像形成ユニット３０は，感光体２１を含み，本体２に対して着脱可能な部分である。画像形成ユニット３０は，図２中左側に示すように，感光体２１の端部にフランジ３２が固定され，そのフランジ３２に感光体２１の回転軸３４が固定されている。さらに，回転軸３４の一端にはカップリング３６が取り付けられている。このカップリング３６，回転軸３４，フランジ３２，感光体２１は，すべて互いに固定されているので，本体２の回転駆動力を受けたときには一体となって回転する。

また，本体２側は，図２中右側に示すように，歯車４３が歯車軸受け４４を介して筐体２０に固定されている。歯車４３には，図中左方向に延設されて，ジョイント受け部４３ａが形成されている。ジョイント受け部４３ａは略円筒形状であり，その内部にジョイント４５，バネ４６が挿入された当接穴４７が形成されている。これらの歯車４３，歯車軸受け４４，ジョイント４５は，いずれも樹脂で形成されている。また，ジョイント受け部４３ａの図２中左端部には保護リング４８が取り付けられている。

歯車４３は，本体２の内部に設けられた動力装置による駆動力をジョイント４５に伝達する。歯車軸受け４４は，筐体２０に固定され，歯車４３を回転可能に支持している。ジョイント４５は，ねじれた三角柱形状の本体部４５ａを有している。さらに，図３中手前側の中心部には半球状の先端部４５ｂが，各側面には側方凸部４５ｄが形成されている。バネ４６は，画像形成ユニット３０が本体２に取り付けられることによって押し縮められ，ジョイント４５を図２中左方へ付勢する。

保護リング４８は，図３と図４に示すように，軸方向に平行な長方形板状の３つの保護部４８ａと，軸に垂直な略円環状の抜け止め部４８ｂとを有している。さらに，各保護部４８ａの外面には固定のための爪４８ｃがそれぞれ設けられている。この保護リング４８は，塑性変形に対する耐性がジョイント４５に比較して十分に大きい樹脂によって，一体的に形成される。そして，図２に示すように，保護リング４８の爪４８ｃは，樹脂の柔軟性を利用して，ジョイント受け部４３ａに形成された固定穴４３ｂにスナップフィットされている。

ジョイント４５には，図２に示すように，画像形成ユニット３０が本体２に取り付けられた状態では，画像形成ユニット３０のカップリング３６と歯車４３のジョイント受け部４３ａとが対向して近接されている。これらの部材のジョイント４５側には，ねじれていない三角柱形状の当接穴３６ａと当接穴４７とがそれぞれ形成されている。たとえば，カップリング３６を図２中右側から見ると，図５に示すような，複雑な形状の当接穴３６ａが形成されている。このうち，重要なのは３箇所の当接面３６ｂであり，これらの当接面３６ｂが，ねじれていない三角柱形状の穴を形成している。

また，ジョイント受け部４３ａの内面にも同様に，図６に示すように，ねじれていない三角柱形状の穴に相当する３箇所の当接部４３ｃが形成されている。当接部４３ｃにはそれぞれ，保護リング４８の爪４８ｃと係合する固定穴４３ｂが形成され，ここに保護リング４８の各保護部４８ａが取り付けられる。従って，３箇所の当接部４３ｃは，各保護部４８ａによってそれぞれ覆われる。その結果，保護部４８ａの内面が三角柱形状の当接穴４７として機能する。

次に，このねじれた三角柱形状のジョイント４５とねじれていない三角柱形状の当接穴３６ａとによる回転駆動力の伝達について説明する。ジョイント４５とカップリング３６との相対的な回転によって，ジョイント４５の各稜線ｐは，当接穴３６ａの３つの当接面３６ｂにそれぞれ１点のみで当接する。このとき，３点の当接点によって，その断面位置ではカップリング３６とジョイント４５との軸芯は同一位置に重ねられる。一方，両軸芯の傾きが多少異なっていても，カップリング３６の軸芯とジョイント４５の軸芯とのズレはジョイント４５の傾きによって吸収される。さらに，これらは互いの軸芯が傾いたままで，３点の当接点によって確実に嵌合される。このことは，ジョイント４５と保護部４８ａによって構成される当接穴４７との間についても同様である。

すなわち，ジョイント４５と当接穴３６ａ，４７とは，回転方向の駆動に関して３点で嵌合され，回転駆動力が伝達される。このことが，ジョイント４５の両端部に対して，画像形成ユニット３０のカップリング３６側と，本体２の歯車４３に形成されたジョイント受け部４３ａ側との両方で同様に起きる。また，ジョイント４５と当接穴３６ａ，４７との挿入や嵌合状態を良好にするために，ジョイント４５の各稜線ｐにはＲを付けるとより好ましい。

このとき，ジョイント４５と当接穴３６ａ，４７との間では３点の当接点によって回転駆動力が伝達されるため，当接穴３６ａ，４７の３点に集中して力が加えられる。長期にわたる使用によって当接穴３６ａ，４７に摩耗や塑性変形が起きると，ジョイント４５による軸芯ズレを吸収する機能が阻害されるおそれがあるので好ましくない。このカラープリンタ１では，歯車４３の当接穴４７は保護リング４８の保護部４８ａの内面によって構成されており，保護リング４８は塑性変形に対する耐性が大きいので，集中して力が加わっても塑性変形を起こすおそれはない。また，画像形成ユニット３０は適宜交換されるものであるので，カップリング３６は，あまり長期にわたって使用され続けることはない。従って，カップリング３６の当接穴３６ａに関しても塑性変形のおそれはない。

さらに，図７に示すように，樹脂製の保護リング４８に代えて，金属板製の保護リング４９を使用しても良い。金属板としては，炭素鋼板（ＳＥＣＣ）や焼き入れを施した板バネ用板金等を利用すればよい。保護リング４９はごく小さい部品であるので，金属製としても，全体の重量やコストに与える影響は小さい。図７に示すように，保護リング４９の抜け止め部４９ｂに切り込みを入れて折り曲げることにより，一体的に保護部４９ａを形成することができる。また，保護部４９ａの一部を折り曲げて，爪４９ｃを形成すればよい。このように金属製の保護リング４９とすれば，さらに耐性が大きく保護効果が大きいものとなる。

以上のように構成されることにより，ジョイント４５とカップリング３６との連結部分は，回転方向に嵌合しているのみであり，軸方向への移動に関しては自由である。従って，ユーザは，この画像形成ユニット３０を軸方向に移動させることにより，容易に着脱できる。本体２から画像形成ユニット３０を取り外すと，図２に示した状態から，カップリング３６によるジョイント４５への図中右方向への圧接力がなくなる。そのため，バネ４６の付勢力によって，ジョイント４５が図中左方向へ突出する。このとき，保護リング４８，４９の抜け止め部４８ｂ，４９ｂにジョイント４５の側方凸部４５ｄが当接するので，ジョイント４５が抜け落ちることはない。

以上詳細に説明したように本形態のカラープリンタ１によれば，画像形成ユニット３０と本体２との連結部分に，ねじれた三角柱形状のジョイント４５とねじれていない三角柱形状の当接穴３６ａ，４７とを使用している。これらは回転方向への駆動力により３点で当接するので，その当接位置では互いの軸芯位置が一致される。一方，当接点が３点のみであるので，回転軸の傾きに関してはある程度許容される。従って，軸芯が傾いたままで，回転速度を保持して精密に回転伝達される。これにより，入出力軸の軸芯がずれていてもその保持部にストレスを与えることがなく，強度の大きい材質を使用しなくても入出力軸間の回転伝達精度を確保することができる。

さらに，歯車４３のジョイント受け部４３ａには，保護リング４８，４９が取り付けられ，その内面が当接穴４７として機能する。従って，ジョイント４５の稜線ｐが当接しても，摩耗や塑性変形のおそれはない。従って，耐久性の大きいカラープリンタ１となっている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の形態では，保護リング４８，４９をジョイント受け部４３ａに係止するための爪４８ｃ，４９ｃを，保護部４８ａ，４９ａの外面に設けているが，保護部４８ａ，４９ａとは別に設けても良い。また，保護リング４８，４９に係止用の穴を設けて，ジョイント受け部４３ａの側に爪を設けるようにすることもできる。
また例えば，保護リング４８，４９の固定方法は，固定穴４３ｂと爪４８ｃ，４９ｃとによる係合に代えて，厳しい公差（例えば，−０．１〜０．０ｍｍ程度）による圧入によっても良い。
また例えば，上記の形態では，カラープリンタ１に本発明を適用したが，これに限らず，モノクロプリンタ，コピー機，ファクシミリ等の画像形成装置にも適用可能である。

本形態のカラープリンタの概略構成を示す断面図である。 連結部分を示す断面図である。 連結部分を示す分解斜視図である。 保護リングを示す斜視図である。 カップリングを示す斜視図である。 歯車のジョイント受け部を示す斜視部である。 連結部分の別の例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ カラープリンタ（画像形成装置）
２ 本体
３０ 画像形成ユニット（感光体ユニット）
３６ カップリング（第２駆動伝達部材）
３６ａ 当接穴（凹部）
４３ 歯車（第１駆動伝達部材）
４３ａ ジョイント受け部（凹部）
４３ｂ 固定穴（係止部）
４５ ジョイント（中間駆動伝達部材）
４５ｄ 側方凸部（段差部）
４８，４９ 保護リング（保護部材）
４８ｂ，４９ｂ 抜け止め部
４８ｃ，４９ｃ 爪（係止部）

Claims (7)

1. 着脱可能な感光体ユニットを装着して画像形成を行う画像形成装置において，
   感光体ユニットへの回転駆動力を受けるとともに，感光体ユニット側に凹部が形成されており，その凹部内に多角形断面をなす当接部が形成されている第１駆動伝達部材と，
   一方の端部が前記凹部内に位置し，前記第１駆動伝達部材から回転駆動力を受けるとともに感光体ユニットへ回転駆動力を伝達する，多角形断面であるとともにその側面に段差部が形成された中間駆動伝達部材と，
   前記凹部に設けられ，前記中間駆動伝達部材が前記凹部から抜け出ようとすると前記段差部が内側から当接する抜け止め部と，
   前記凹部の内部に挿入され，前記当接部の壁面と前記中間駆動伝達部材の側面との間に位置する保護部材を有し，
   前記抜け止め部は，前記保護部材の一部であることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載する画像形成装置において，
   前記保護部材の外面および前記当接部の壁面に，両者を互いに固定する係止部を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載する画像形成装置において，
   前記保護部材は，前記第１駆動伝達部材および前記中間駆動伝達部材よりも摩耗耐久性において優れることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１に記載する画像形成装置において，
   前記保護部材は，前記凹部の内部に圧入により固定されていることを特徴とする画像形成装置。
5. 本体と，前記本体に着脱可能な感光体ユニットとを有し，前記本体に感光体ユニットを装着して画像形成を行う画像形成装置において，
   前記本体は，感光体ユニットへの回転駆動力を受けるとともに，前記感光体ユニット側に凹部が形成されており，その凹部内に多角形断面をなす当接部が形成されている第１駆動伝達部材を有し，
   感光体ユニットは，本体から回転駆動力を受けるとともに，前記本体側に多角形断面の凹部が形成されている第２駆動伝達部材を有し，
   前記本体が，
   両端がそれぞれ前記第１駆動伝達部材および前記第２駆動伝達部材の凹部内に位置し，前記第１駆動伝達部材から回転駆動力を受けるとともに前記第２駆動伝達部材へ回転駆動力を伝達する，多角形断面であるとともにその側面に段差部が形成された中間駆動伝達部材と，
   前記第１駆動伝達部材の凹部に設けられ，前記中間駆動伝達部材が前記第１駆動伝達部材の凹部から抜け出ようとすると前記段差部が内側から当接する抜け止め部と，
   前記第１駆動伝達部材の凹部の内部に挿入され，前記第１駆動伝達部材の凹部または当接部の壁面と前記中間駆動伝達部材の側面との間に位置する保護部材とを有し，
   前記抜け止め部は，前記保護部材の一部であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載する画像形成装置において，
   前記保護部材の外面と，前記第１駆動伝達部材の凹部または当接部の壁面とに，両者を互いに固定する係止部を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５に記載する画像形成装置において，
   前記保護部材は，前記第１駆動伝達部材の凹部の内部に圧入により固定されていることを特徴とする画像形成装置。

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