JP3918901B2 - 駆動伝達装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被回転体に駆動力を伝達する駆動伝達装置に係り、特に、着脱自在に装着される被回転体と係合し、被回転体に駆動力を伝達する駆動伝達装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における画像形成装置においては、例えば感光体ドラム等の像担持体、帯電器、クリーナ等を一体構造にまとめたプロセスカートリッジ（サブユニット）とし、装置本体に形成されたカートリッジ受部（ユニット受部）に前記プロセスカートリッジを着脱自在に押し込み装着するようにしたものが既に知られている（例えば特開平６−３１７９５９号公報参照）。
このような態様によれば、トナーの補給や寿命に達した像担持体の部品交換をまとめて行うことが可能になる分、メンテナンス作業がきわめて容易になるという利点がある。
この種のプロセスカートリッジにおいて、例えばクリーナには廃トナー搬送オーガー（廃棄オーガー）などの被回転体が内蔵されており、カートリッジ受部にプロセスカートリッジを押し込み装着した場合には、カートリッジ受部に設置された駆動伝達装置に前記廃棄オーガーなどの被回転体の回転軸が係合連結し、被回転体を回転駆動するようになっている。
従来における駆動伝達方法としては、軸継手によるものや、ギア同士を噛合させるものが広く知られている（例えば特開平１０−１０５０２２号公報、特開平１０−２０６０２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
どちらも有効な方法ではあるが、例えば軸継手による駆動伝達方法は、軸継手の嵌合が困難であり、スムーズな嵌合をなさしめるための機構が必要不可欠になってしまう。
また、例えばギア同士を噛合させる方法では、カートリッジ受部へプロセスカートリッジを押し込み装着する際に、ギアの歯先を損傷したり、ギア間距離が確保できず、スムーズな駆動伝達がなされないことがある。
特に、クリーナの廃棄オーガーについては、プロセスカートリッジの装着方向に開閉するシャッタを具備し、このシャッタの下流側で駆動伝達を行おうとすると、ギア径がシャッタ径により制限されるという不具合がある。
【０００４】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、簡単な構成で且つ省スペースで確実に駆動伝達を可能とする駆動伝達装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、予め決められた装着位置に着脱自在に装着された被回転体１と係合し、被回転体１に駆動力を伝達する駆動伝達装置において、駆動源２と、この駆動源２からの駆動力を被回転体１に伝達する駆動伝達系３とを備え、前記駆動伝達系３は、駆動源２からの駆動力を固定回転中心を中心として伝達する固定駆動伝達ギア４と、この固定駆動伝達ギア４の径方向に対して浮動自在に保持され、前記固定駆動伝達ギア４に対してギア歯が完全に噛合する正規セット位置Ｓ0とギア歯が不完全に噛合する仮セット位置Ｓ1との間で移動する浮動駆動伝達ギア５と、この浮動駆動伝達ギア５と前記被回転体１の回転軸１ａとの間に設けられ、前記被回転体１が予め決められた装着位置に装着された条件下にて、浮動駆動伝達ギア５を仮セット位置Ｓ1（図１（ｂ）の実線で示す）から正規セット位置Ｓ0（図１（ｂ）の二点鎖線で示す）へ強制的に移動させ、浮動駆動伝達ギア５と前記被回転体１とを係合連結させる連結機構６とを備えたことを特徴とする駆動伝達装置である。
【０００６】
このような技術的手段において、「被回転体１」とは、例えばプロセスカートリッジのクリーナの廃棄オーガーなどに対する上位概念であり、予め決められた装着位置を有し、この装着位置に対して着脱自在に装着され、装着時に駆動伝達装置の駆動伝達系３と係合連結するものであれば適宜選定して差し支えない。
また、固定駆動伝達ギア４には、駆動源２に直結されるギアに限られず、固定回転中心（位置が固定された回転中心）を中心として回転するギアであれば全て含む。
更に、浮動駆動伝達ギア５とは、正規セット位置Ｓ0と仮セット位置Ｓ1との間で浮動自在に保持され、固定駆動伝達ギア４と完全若しくは不完全に噛合するものであれば適宜選定して差し支えない。
【０００７】
また、前記駆動源２及び前記駆動伝達系３はホルダにて保持されるが、このホルダ自体の構成については被回転体１が装着される側の装置本体と別体あるいは一体的に設けるなど適宜選定して差し支えない。
この場合において、被回転体１の芯出し位置精度を良好に保つという観点からすれば、ホルダは、前記浮動駆動伝達ギア５が浮動保持せしめられる浮動保持部と、前記被回転体１の回転軸受部が保持せしめられる軸受保持部とを一体的に備えていることが好ましい。
【０００８】
更に、連結機構６としては、浮動駆動伝達ギア５と被回転体１の回転軸１ａとの連結機能と、浮動駆動伝達ギア５の位置矯正機能とを具備していれば適宜選定してよい。
ここで、連結機構６の代表的な態様としては、例えば図１（ｂ）に示すように、前記被回転体１の回転軸１ａの先端に少なくとも回転軸１ａの径方向に一つ以上の突起が突出する係合凸部６ａを設ける一方、前記浮動駆動伝達ギア５には前記係合凸部６ａが係合する係合凹部６ｂを設け、この係合凹部６ｂ周辺に前記係合凸部６ａを前記係合凹部６ｂ内へ案内する案内部６ｃを設けたものが挙げられる。
【０００９】
そして、連結機構６の連結具合を良好に保つ上で好ましい態様としては、前記案内部６ｃは、前記係合凹部６ｂに前記係合凸部６ａが係合する前段階では前記係合凸部６ａを２点以下で支持するようにするのがよい。
仮に、案内部６ｃが係合凸部６ａを３点以上で支持する態様であると、係合凸部６ａと案内部６ｃとが干渉し合う懸念があり、浮動駆動伝達ギア５を仮セット位置Ｓ1から正規セット位置Ｓ0に正しい姿勢のまま浮動させることが困難になる可能性がある。
【００１０】
また、本発明は、駆動伝達装置に限られるものではなく、これを用いた画像形成装置をも対象とする。
この場合、本発明に係る画像形成装置は、図１（ａ）に示すように、被回転体１が内蔵されたサブユニット８を有し、装置本体に形成されたユニット受部９にサブユニット８を着脱自在に押し込み装着する画像形成装置において、ユニット受部９側に前述した駆動伝達装置（駆動源２と、固定駆動伝達ギア４、浮動駆動伝達ギア５及び連結機構６を備えた駆動伝達系３とを具備）を設けたものである。
ここでいうサブユニットは、被回転体１が内蔵されていて画像形成装置に組み込まれるものであればよく、例えば少なくとも像担持体及び前記被回転体１が内蔵されたクリーナを含むプロセスカートリッジを始め、現像ユニット、定着ユニット、転写ユニット、用紙搬送ユニット、用紙トレイユニット、廃トナー回収ユニット、現像剤補給ユニットなど適宜選定して差し支えない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図２は本発明が適用された画像形成装置（本例ではタンデム型の画像形成装置）の実施の一形態を示す説明図である。
同図において、タンデム型の画像形成装置は、各色成分（本例ではイエロ（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ））のプロセスカートリッジ２０（具体的には２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）を具備し、各プロセスカートリッジ２０の一側方には廃トナー回収装置３０（具体的には３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ）を配設し、各プロセスカートリッジ２０のクリーナ２３（図３参照）からの廃トナーを前記廃トナー回収装置３０へと回収するようにしたものである。
【００１２】
本実施の形態において、プロセスカートリッジ２０は、図２〜図４に示すように、感光体ドラム２１、感光体ドラム２１を帯電する帯電器２２、感光体ドラム２１上の残留トナーを清掃するクリーナ２３などを一体化したものであり、画像形成装置の装置本体３９に形成されたカートリッジ受部（図示せず）に着脱自在に押し込み装着されるものである。
そして、クリーナ２３の廃トナーダクト２９には廃トナー排出口２５を開閉するシャッタ２４が設けられており、スプリング２６にて常時廃トナー排出口２５を閉塞する方向に付勢されている。
更に、廃トナーダクト２９内には被回転体としての廃トナー搬送オーガー（廃棄オーガー）１５が配設されており、この廃棄オーガー１５の回転軸２７が廃トナーダクト２９の端部に回転自在に支承され、シャッタ２４の下流側にまで延びている。
【００１３】
一方、廃トナー回収装置３０（３０Ｙ〜３０Ｋ）は、図２、図３及び図５に示すように、各プロセスカートリッジ２０（２０Ｙ〜２０Ｋ）の廃トナー排出口２５に連通接続される連結ダクト３１を有している。この連結ダクト３１は上下方向に延びており、その下部が各プロセスカートリッジ２０の配列方向に沿って水平方向に延びる共通回収ダクト３２（回収オーガー内蔵）に連通接続されるようになっている。
【００１４】
また、廃トナー回収装置３０の連結ダクト３１には前記クリーナ２３の廃棄オーガー１５駆動用の駆動伝達装置４０が組み付けられている。
この駆動伝達装置４０は、特に図５に示すように、駆動モータ４１と、この駆動モータ４１からの駆動力を伝達する駆動伝達ギア４２，４３（４２は図８参照）とを備えている。
ここで、駆動モータ４１は取付ブラケット４５を介して連結ダクト３１の上部側方にネジ４６止めされている。
そして、図８に示すように、この駆動モータ４１の回転軸４１ａには固定駆動伝達ギア４２が連結されている。
一方、図５及び図６に示すように、連結ダクト３１の駆動モータ４１側には略ギア径に対応した湾曲支持面を有するギア受部３３が一体的に形成されており、このギア受部３３には、固定駆動伝達ギア４２に対して浮動自在に噛合する浮動駆動伝達ギア４３が保持されている。
更に、連結ダクト３１には、図６（ａ）に示すように、廃トナーダクト２９の廃トナー排出口２５部分が挿入されるダクト受部３５が形成されており、このダクト受部３５内には回転軸２７の軸受部として機能する廃トナーダクト２９を位置決め保持する軸受保持部３４が形成されている。
【００１５】
更に、本実施の形態では、廃棄オーガー１５の回転軸２７の先端部と浮動駆動伝達ギア４３との間には、両者を連結係合させる連結機構が設けられている。
この連結機構例としては、図３，４に示すように、廃棄オーガー１５の回転軸２７の先端には回転軸２７の径方向両端に突出する係合ピン２８が貫通装着されており、この係合ピン２８を有する回転軸２７の先端部が係合凸部として構成されている。
一方、浮動駆動伝達ギア４３側には、前記係合凸部が嵌合する係合凹部が形成されている。
本実施の形態では、係合凹部は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、回転軸２７の先端部が位置決め嵌合する小径孔部５６を形成すると共に、この小径孔部５６の手前には係合ピン２８の長さよりも長い内径の大径孔部５７を形成し、この大径孔部５７内には小径孔部５６に面した位置まで突出する４つの係合壁５１〜５４を９０°角度間隔で形成し、対向する一対の係合壁５１〜５４のうちの２つに前記係合ピン２８を係合させるようにしたものである。
そして、大径孔部５７内の各係合壁５１〜５４の入口付近には入口側に向かって末広がり状に拡開する案内テーパ面５５が形成されている。
【００１６】
本実施の形態では、浮動駆動伝達ギア４３がギア受部３３上に載置されている条件下では、図８（ａ）に示すように、浮動駆動伝達ギア４３は固定駆動伝達ギア４２に不完全に噛合している状態（本例では、両者の噛合関係が崩れない程度で軽く噛合している状態）にあり、本例では、この状態を仮セット位置としている。
一方、浮動駆動伝達ギア４３が廃棄オーガー１５の回転軸２７に位置決め連結された条件下では、図８（ｂ）に示すように、浮動駆動伝達ギア４３は、ギア受部３３から上方へ浮動し、固定駆動伝達ギア４２に完全に噛合した状態（本例では、ギア歯が所望のバックラッシュを確保しながら噛合している状態）にあり、本例では、この状態を正規セット位置としている。
【００１７】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について説明する。
今、装置本体のカートリッジ受部（図示せず）に図３に示すプロセスカートリッジ２０を押し込み装着すると、図３〜図６に示すように、クリーナ２３の廃トナーダクト２９の端部が廃トナー回収装置３０における連結ダクト３１のダクト受部３５に挿入され、これに伴って、廃トナーダクト２９に設けられたシャッタ２４がスプリング２６に抗して開放していき、廃トナーダクト２９の廃トナー排出口２５が連結ダクト３１内に連通接続される。
このとき、図９に示すように、回転軸２７の軸受部材である廃トナーダクト２９の端部が連結ダクト３１内の軸受保持部３４上に乗り上げ、回転軸２７と駆動モータ４１の回転軸４１ａとが一定の距離に保たれる。
【００１８】
この後、更に、プロセスカートリッジ２０が押し込まれていくと、クリーナ２３の回転軸２７先端の係合凸部が浮動駆動伝達ギア４３の係合凹部に係合していく。
この場合、係合凸部の回転軸２７部分の中心は浮動駆動伝達ギア４３の中心から偏位配置されているが、係合壁５１〜５４の入口側が案内テーパ面５５として構成されているため、前記係合凸部の回転軸２７部分が押し込まれると、回転軸２７部分が案内テーパ面５５に沿って奧側へ移動していき、ついには、小径孔部５６に嵌合する。
これに伴って、浮動駆動伝達ギア４３が上方に浮動していき、図９〜図１０に示すように、仮セット位置（図８（ａ）参照）から正規セット位置（図８（ｂ）参照）へと移動する。
【００１９】
また、係合凸部の係合ピン２８部分は、図１０に示すように、係合凹部のうち大径孔部５７の係合壁５１〜５４間に位置する溝部分に嵌合する。
このとき、係合凸部の係合ピン２８部分が係合壁５１〜５４の端面に衝合したとしても、廃棄オーガー１５の回転保持力がプロセスカートリッジ２０の押し込み操作力に比べて小さいため、前記係合凸部の係合ピン２８部分は、図９及び図１０に示すように、係合壁５１〜５４と干渉しない位置へと偏位回転し、係合壁５１〜５４間の溝に嵌合する。
この状態において、回転軸２７側の係合凸部の係合ピン２８は、浮動駆動伝達ギア４３側の係合凹部のうち対向する一対の係合壁５１〜５４のうちの２つと接触係合することになる。
【００２０】
このようにして、浮動駆動伝達ギア４３は仮セット位置から正規セット位置へ移動し、また、回転軸２７の係合凸部は浮動駆動伝達ギア４３に駆動可能に連結されるため、駆動モータ４１からの駆動力が固定駆動伝達ギア４２から浮動駆動伝達ギア４３に伝達され、この浮動駆動伝達ギア４３からの駆動力が係合ピン２８と係合壁５１〜５４との係合により回転軸２７側に確実に伝達される。
【００２１】
また、本実施の形態において、回転軸２７と浮動駆動伝達ギア４３との間の連結機構については、プロセスカートリッジ２０を押し込み装着する過程で、図１１に示すように、仮に、クリーナ２３の回転軸２７の係合凸部（回転軸２７部分，係合ピン２８部分）が３点以上で浮動駆動伝達ギア４３の係合凹部の入口部分、例えば係合ピン２８が係合壁５１，５３の端面に、回転軸２７部分が係合壁５２の案内テーパ面５５に当接したような状況になると、係合凸部が係合凹部内に係合しないまま浮動駆動伝達ギア４３を押し込んでしまういわゆるかじり現象が生ずる懸念がある。
【００２２】
このようなトラブルを有効に解消する手法としては、図１２、図１３に示すような手法が挙げられる。
例えば図１２（ａ）（ｂ）に示すように、浮動駆動伝達ギア４３の係合壁５１〜５４のうち、対向する一方の係合壁（例えば５２，５３）の高さを他の係合壁（例えば５１，５４）よりもｄ（例えば３ｍｍ程度）だけ低く形成すればよい。
この態様によれば、クリーナ２３の回転軸２７の係合凸部（回転軸２７部分，係合ピン２８部分）は常に浮動駆動伝達ギア４３の係合凹部の入口部分に対し２点以下で当接することになり、３点以上で当接した際に生ずるかじり現象による不具合は解消される。
【００２３】
また、図１３に示すように、クリーナ２３の回転軸２７の係合凸部の構成として、係合ピン２８よりも先端側の回転軸２７部分２７ａの軸方向寸法ｋを長く設定するようにしてもよい。
この態様においても、回転軸２７部分が浮動駆動伝達ギア４３の係合凹部の小径孔部５６に対応した部位に導かれるまでは、係合ピン２８が浮動駆動伝達ギア４３の端面に到達しないため、係合凸部が３点以上で係合凹部の入口部分に当接することは起こり得ず、３点以上で当接した際に生ずるかじり現象による不具合は解消される。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、着脱自在に装着される被回転体に駆動力を伝達するに際し、駆動伝達系の構成を工夫（固定駆動伝達ギアに対し浮動駆動伝達ギアを浮動自在に噛合させておき、被回転体との係合時に浮動駆動伝達ギアを仮セット位置から正規セット位置へ移動させて両ギアを完全噛合させる構成）するようにしたので、簡単な構成で且つ省スペースで確実に駆動伝達を実現することができる。
また、本発明においては、被回転体側にギアを組み付ける必要がなくなるため、例えばクリーナの廃トナー回収用シャッタの下流側で廃棄オーガーなどの被回転体に対して駆動伝達する場合でも、シャッタ径に関係なく、駆動伝達ギア径（歯数）を選定することができ、その分、駆動伝達系に対する設計の自由度を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明に係る駆動伝達装置及びこれを用いた画像形成装置の概要を示す説明図、（ｂ）は駆動伝達系の要部を模式的に示す説明図である。
【図２】 実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す説明図である。
【図３】 実施の形態に係るプロセスカートリッジと廃トナー回収装置との関係を示す説明図である。
【図４】 実施の形態に係るプロセスカートリッジの詳細を示す斜視図である。
【図５】 実施の形態で用いられる廃トナー回収装置の連結ダクトに組み込まれた駆動伝達装置を示す分解斜視図である。
【図６】 （ａ）は廃トナー回収装置の連結ダクトを図５の反対側から見た矢視図、（ｂ）は図５中ＶＩ方向から見た矢視図である。
【図７】 （ａ）は浮動駆動伝達ギアの構造を示す説明図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線断面説明図、（ｃ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図８】 （ａ）は浮動駆動伝達ギアが仮セット位置にある場合の駆動伝達装置の状態を示す説明図、（ｂ）は浮動駆動伝達ギアが正規セット位置にある場合の駆動伝達装置の状態を示す説明図である。
【図９】 （ａ）は浮動駆動伝達ギアが正規セット位置へ移動を開始する直前の状態を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の浮動駆動伝達ギアを被回転体側から見た矢視図である。
【図１０】 （ａ）は浮動駆動伝達ギアが正規セット位置へ移動を完了した状態を示す説明図、（ｂ）は浮動駆動伝達ギアの正面説明図（被回転体側から見た説明図）である。
【図１１】 被回転体と浮動駆動伝達ギアとの係合時におけるトラブル例を示す説明図である。
【図１２】 （ａ）は図１１のトラブル対策例として浮動駆動伝達ギア側に工夫を施した一例を示す説明図、（ｂ）はその正面説明図である。
【図１３】 図１１のトラブル対策例として被回転体の回転軸側に工夫を施した一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…被回転体，１ａ…回転軸，２…駆動源，３…駆動伝達系，４…固定駆動伝達ギア，５…浮動駆動伝達ギア，６…連結機構，６ａ…係合凸部，６ｂ…係合凹部，６ｃ…案内部，８…サブユニット，９…ユニット受部，Ｓ0…正規セット位置，Ｓ1…仮セット位置

Claims (6)

1. 予め決められた装着位置に着脱自在に装着された被回転体と係合し、被回転体に駆動力を伝達する駆動伝達装置において、
   駆動源と、
   この駆動源からの駆動力を被回転体に伝達する駆動伝達系とを備え、
   前記駆動伝達系は、駆動源からの駆動力を固定回転中心を中心として伝達する固定駆動伝達ギアと、
   この固定駆動伝達ギアの径方向に対して浮動自在に保持され、前記固定駆動伝達ギアに対してギア歯が完全に噛合する正規セット位置とギア歯が不完全に噛合する仮セット位置との間で移動する浮動駆動伝達ギアと、
   この浮動駆動伝達ギアと前記被回転体の回転軸との間に設けられ、前記被回転体が予め決められた装着位置に装着された条件下にて、浮動駆動伝達ギアを仮セット位置から正規セット位置へ強制的に移動させ、浮動駆動伝達ギアと前記被回転体とを係合連結させる連結機構とを備えたことを特徴とする駆動伝達装置。
2. 請求項１記載の駆動伝達装置において、
   前記駆動源及び前記駆動伝達系を保持するホルダが、前記浮動駆動伝達ギアが浮動保持せしめられる浮動保持部と、前記被回転体の回転軸受部が保持せしめられる軸受保持部とを一体的に備えていることを特徴とする駆動伝達装置。
3. 請求項１記載の駆動伝達装置において、
   前記連結機構は、前記被回転体の回転軸の先端に少なくとも回転軸の径方向に突起が一つ以上突出する係合凸部を設ける一方、前記浮動駆動伝達ギアには前記係合凸部が係合する係合凹部を設け、この係合凹部周辺に前記係合凸部を前記係合凹部内へ案内する案内部を設けたものであることを特徴とする駆動伝達装置。
4. 請求項３記載の駆動伝達装置において、
   前記案内部は、前記係合凹部に前記係合凸部が係合する前段階で前記係合凸部を２点以下で支持するものであることを特徴とする駆動伝達装置。
5. 被回転体が内蔵されたサブユニットを有し、装置本体に形成されたユニット受部にサブユニットを着脱自在に押し込み装着する画像形成装置において、
   ユニット受部側に請求項１記載の駆動伝達装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５記載の画像形成装置において、
   前記サブユニットが少なくとも像担持体及び前記被回転体の内蔵されたクリーナを含むプロセスカートリッジであることを特徴とする画像形成装置。

Images