JP4129588B2 - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は駆動伝達装置及び該駆動伝達装置を有する画像形成装置に関し、特に、駆動源からの回転駆動力を着脱可能な被駆動部材に伝達する駆動伝達装置、該駆動伝達装置を有する画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置においては、感光体や現像装置が画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられているものが多い。このような着脱部品としては、感光体や現像装置単体をユニットとしたものや、感光体と現像装置を1個のユニットとしたものや、これらに加えて帯電装置、クリーニング装置等の感光体周りの部品を1個のユニットに形成したプロセスカートリッジと称される着脱部品に構成されているものが多い。
【0003】
このような着脱部品には感光体や現像スリーブのように画像形成工程において回転するものが含まれており、かかる回転部品は装着時に、画像形成装置本体の駆動源と連結される。
【0004】
ところで、感光体や現像スリーブ等の回転部品を駆動する駆動系は回転ムラや振動の発生が高度に抑制されたものである必要がある。というのは画質は回転ムラや振動よる影響を非常に受けやすいからである。一方着脱される部品を駆動する場合には、回転ムラや振動が発生しやすいという事情があり、このような相反する要求を満足させるために従来から種々の工夫がなされてきた。
【0005】
特開平4−15315号公報では複数段の回転可能なリンク機構を組み合わせたユニバーサルジョイントを用いることが提案されている。
【0006】
実開平5−25453号公報、特開平8−6368号公報、特開平8−6456号公報及び特開平8−6457号公報には、ピンカップリングタイプのユニバーサルジョイントを用いることが記載されている。
【0007】
また、特開平8−220938号公報には1段のスプラインカップリングを用いることが記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前記の従来例では、着脱される部品の回転駆動時に発生する回転ムラや振動を十分には防止できないという問題がある。
【0009】
着脱される部品の回転駆動時発生する回転ムラや振動の発生原因は次の点にあると考えられる。
【0010】
着脱により連結が断たれる駆動系においては、駆動側の軸と被駆動側の軸との間にずれがあることはある程度避けられない。このずれにより回転時に、被駆動軸に対して、回転力の他に該軸に対するずれ力が生じて、回転ムラや振動が発生する。ピンタイプユニバーサルジョイントや1段のスプラインカップリングは駆動軸と被駆動軸との間を緩衝作用を有するこれらのカップリングで連結することにより、前述のように駆動軸と被駆動軸がずれている場合にも回転ムラや振動の発生を抑制したものであるが、十分ではないことが確認された。
【0011】
そのために前述の従来技術によっては、駆動軸と被駆動軸間のずれに対する許容度が小さく製造上問題になるとともに、コストの上昇を招く。
【0012】
また、着脱の操作性が低下するという問題がある。
本発明は、駆動軸に対して被駆動軸が係脱可能な駆動系における前述のような問題を解決することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、以下に示す発明によって達成される。
【0014】
1.
画像形成装置本体に対して着脱可能であり、被回転部材を有したプロセスカートリッジにおいて、
本体側に設けられ、駆動側カップリング部を有し、駆動源の回転を伝達する駆動側部材と、
前記駆動側カップリング部と係合する第1中間カップリング部を有するとともに、第2中間カップリング部を有し、駆動源の回転が前記駆動側部材を介して伝達される中間部材と、
前記被回転部材側に設けられ、前記第2中間カップリング部と係合する被駆動側カップリング部を有し、駆動源の回転を前記駆動側部材及び前記中間部材を介して、前記被回転部材へと伝達する被駆動側部材と、を有し、
前記駆動側カップリング部と前記第1中間カップリング部とのうち一方、及び、前記第2中間カップリング部と前記被駆動側カップリング部とのうち一方は、それぞれの回転軸を中心とした周面にわたって、軸方向に伸び、等間隔に設けられた複数の凸状部で構成される雄カップリング部を構成し、
前記駆動側カップリング部と前記第1中間カップリング部とのうち他方、及び、前記第2中間カップリング部と前記被駆動側カップリング部とのうち他方は、前記複数の凸状部と係合する複数の凹状部で構成される雌カップリング部を構成し、
前記雄カップリング部と前記雌カップリング部とから構成されるカップリングを複数設け、該複数のカップリング各々の位置を、回転軸方向にずらして設け、
前記駆動側カップリング部と前記第1中間カップリング部の作用面及び、前記第2中間カップリング部と前記被駆動側カップリング部との作用面は、ともに前記回転軸を含む平面上に設けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
2.
前記中間部材における前記駆動側部材との作用面と、前記中間部材における被駆動側部材との作用面は、位相がずれていることを特徴とする前記1に記載のプロセスカートリッジ。
3.
少なくとも駆動源側の前記カップリング部の凸状部又は凹状部の先端の作用面側を面取りしたことを特徴とする前記1又は前記2に記載のプロセスカートリッジ。
4.
それぞれの前記雄カップリング部と前記雌カップリング部とが、係合可能に遊嵌されることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
5.
前記中間部材は、前記被回転部材を前記本体側から外したときに、前記駆動側部材或いは前記被駆動側部材の一方側に変位可能なように保持されることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
6.
遊嵌される前記雄カップリング部と前記雌カップリング部との間の遊びが0.08mm以上であることを特徴とする前記4に記載のプロセスカートリッジ。
7.
前記凸状部と前記凹状部とがそれぞれ4以上設けられたことを特徴とする前記1〜6のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
8.
前記駆動側カップリング部と前記第1中間カップリング部とのカップリングの安全率と、前記第2中間カップリング部と前記被駆動側カップリング部とのカップリングの安全率とは、異なることを特徴とする前記1〜7のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
9.
前記中間部材を変位可能に保持した前記駆動側部材又は前記被駆動側部材と前記中間部材とのカップリングの安全率は、他方のカップリングの安全率よりも小さいことを特徴とする前記8に記載のプロセスカートリッジ。
10.
前記第1中間カップリング部の歯数と、前記第2中間カップリング部の歯数とが、同じであることを特徴とする前記1〜9のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
11.
前記1〜10のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジを備えた電子写真方式の画像形成装置であって、前記本体側は前記画像形成装置本体側であり、前記被回転部材は前記画像形成装置本体から着脱可能に設けられたカートリッジ内の部材であることを特徴とする画像形成装置。
12.
前記カートリッジは、トナー像を形成する現像ユニット、トナー像が形成される像形成体ユニット、像形成体上に形成されたトナー像が転写され保持する像保持ユニットのうちの少なくとも1つであることを特徴とする前記11に記載の画像形成装置。
13.
前記現像ユニットは、複数の被回転部材を有することを特徴とする前記11に記載の画像形成装置。
14.
前記現像ユニットは、複数の現像装置を有し、カラー画像を形成することを特徴とする前記11に記載の画像形成装置。
【0036】
【発明の実施の形態】
(1)駆動伝達装置
図1及び図2を参照して本発明の実施の形態に係る駆動伝達装置を説明する。図1は本発明の実施の形態に係る駆動伝達装置の断面図、図2の同駆動伝達装置の分解斜視図である。
【0037】
図において、100は駆動源からの回転の伝達を受ける被回転部材を構成する被駆動軸である。101は被駆動軸100に回転を伝達する被駆動側部材としての被駆動側伝達部材である。被駆動側伝達部材101はスプラインで形成される雄カップリング部102を有し、ピン104により被駆動軸100に固定されている。雄カップリング部102は被駆動側カップリング部の一例である。
【0038】
120は中間部材としての中間伝達部材であり、スプラインで形成される雌カップリング部122及び124を有する。雌カップリング部122は第2中間カップリング部の一例であり、雌カップリング部124は第1中間カップリング部の一例である。
【0039】
140は駆動源を構成する駆動軸である。142は駆動軸140から回転を伝達される駆動側部材としての駆動側伝達部材であり、スプラインで形成される雄カップリング部144を有しピン146により駆動軸140に固定されている。駆動軸140は駆動側を構成する。
【0040】
被駆動側伝達部材101、中間伝達部材120及び駆動側伝達部材142を構成する材料としては、ポリアセタール、ナイロン等の樹脂や金属が用いられる。
【0041】
雄カップリング部144は駆動側カップリング部の一例である。
雄カップリング部102と144はその回転軸を中心とした周面に亘って等間隔、即ち、等角度間隔で設けられた凸状部を有し、該凸状部を4以上設けることが望ましい。また、雌カップリング部122は雄カップリング部102の前記凸状部と係合する凹状部を有する、即ち、該凹状部はその回転軸を中心とした周面に亘って等間隔、即ち、等角度間隔で配置され、4以上設けることが望ましい。更に、雌カップリング部124は雄カップリング144の前記凸状部と係合する凹状部を有し、雄カップリング部144と同様にその回転軸を中心とした周面に亘って等間隔、即ち、等角度間隔で配置される。そして4以上設けることが望ましい。このように、雄カップリング部102、144及び雌カップリング部122、124の凸状部、凹状部それぞれの数を4以上にすることによって、駆動力による振動が生ずることが抑制される。
【0042】
被駆動軸100は駆動軸140に対して係脱可能であり、雄カップリング部102と雌カップリング部122、雌カップリング部124と雄カップリング部144とが係合することにより、駆動軸140の回転は被駆動軸100に伝達される。前記雄カップリング部と前記雌カップリング部とは遊びを持って係合している、即ち、遊嵌している。被駆動軸100をW1方向に移動することにより被駆動側伝達部材101は中間伝達部材120から離れて、前記係合が解除される。なお、中間伝達部材120は駆動軸140に対して、駆動軸140の直径よりやや大きな直径を有する孔126により緩く結合され、駆動軸140に設けた止め輪148により変位可能に保持され、中間伝達部材120が駆動軸140から離脱することを防止している。
【0043】
またさらに、被駆動軸100や駆動軸140に直接に、中間伝達部材を変位可能なように保持する保持部材を設けるのではなく、駆動側伝達部材や被駆動側伝達部材、更には本体や中間伝達部材により、中間伝達部材を変位可能に保持してもよく、要は、係合を解除したときに中間伝達部材が離脱することを防止できればよい。
【0044】
以下において、図3〜6を参照して本実施の形態における種々の望ましい形態を説明するが、これら種々の望ましい形態は図1に示した被駆動側伝達部材101、中間伝達部材120及び駆動側伝達部材142に適用される。
【0045】
本実施の形態においては、雄カップリング部と雌カップリング部の係合により形成されるカップリングを複数設け、これらのカップリングを回転軸方向にずらして設けることにより駆動伝達装置に有効な緩衝作用を持たせて、被駆動側の振動を抑制している。
【0046】
図3は複数のカップリングを回転軸方向にずらして設けた配置を説明する図であり、図1に示す駆動伝達装置を模式的に示す図である。
【0047】
図3において、駆動軸に設けた駆動側伝達部材X1(駆動側伝達部材142に対応)のカップリング部A1(雄カップリング部144に対応)と中間伝達部材X2(中間伝達部材120に対応)のカップリング部B1(雌カップリング部124に対応)とが係合して第1カップリングY1を形成し、被駆動軸に設けた被駆動側伝達部材X3(被駆動側伝達部材101に対応)のカップリング部A2(雄カップリング部102に対応)と中間伝達部材部材X2のカップリング部B2(雌カップリング部122に対応)とが第2カップリングY2において係合しており、第1カップリングY1と第2カップリングY2とは回転軸方向Wにずらして設けられている。
【0048】
本実施の形態においては、雄カップリング部と雌カップリング部とを遊嵌状態で係合させている、即ち、遊びを持って係合させている。これによって、中間伝達部材に有効な緩衝作用を持たせることができ、被駆動側の振動が防止される。
【0049】
ここに、「遊び」は中間伝達部材が駆動側伝達部材又は被駆動側伝達部材に対して、これらの回転軸に直角な方向に変位しうる距離の2分の1である。図4に示す例では次のように説明される。
【0050】
図4はカップリングにおいて雄カップリング部と雌カップリング部間に設けられる遊び、即ち、雄カップリング部の凸状部と雌カップリング部の凹状部とが遊嵌状態で係合している状態を説明する図である。
【0051】
本実施の形態においては、図4における雄カップリング部Aの凸状部M1と雌カップリング部Bの凹状部F1間の間隔α及び雌カップリングBの凸状部F2と雄カップリング部Aの凹状部M2間の間隔βとする、即ち、凹状部F1の接円FC1の半径と凸状部M1の頂部の接円MC1の半径との差をα及び凸状部F2の接円FC2の半径と凹状部M2の接円MC2の半径との差をβとするとき、αとβのうちの小さい値の方が遊びとなる。
【0052】
雄カップリング部Aを有する駆動側伝達部材X1、被駆動側伝達部材X3及び雌カップリング部Bを有する中間伝達部材X2は円筒状に形成された部材であり、雄カップリング部Aの凸状部及び雌カップリング部Bの凹状部は歯車の歯と同様に、円周上に形成される。遊びは、これら凸状部、凹状部が形成される円周の半径を用いて次のように表される。
【0053】
α、βのうちの小さな値を与える雄カップリング部の接円MC1又はMC2の半径を雄カップリング部Aの半径Rとし、雌カップリング部の接円FC1又はFC2の半径を雌カップリング部Bの半径rとするとき、遊びΔRは、ΔR=r−Rとなる。
【0054】
実験の結果、画像形成装置等に用いられるような小型の駆動伝達装置においては、遊びを0.08mm以上とすることにより、被駆動側を回転駆動する際に、被駆動側の振動が良好に防止されることが明らかになった。
【0055】
さらに、遊びを0.2mm以上とすることが特に望ましい。また、遊びを1mm以下とすることが実際上望ましい。
【0056】
遊びが0.08mmよりも小さい場合、被駆動側に振動を生じやすい。遊びが1mmよりも大きい場合、被駆動側伝達部材が装着されない状態において、中間伝達部材が大きく傾いて、着脱部品の装着性が低下しやすい。また、カップリングの強度が低下する。
【0057】
本実施の形態においては、カップリング部の作用点を下げることによって、駆動伝達装置の強度を向上している。これを図5(a)を参照して説明する。図5はスプラインで形成されたカップリング部の拡大図である。図5(a)においてカップリング部の凸状部Mは作用面Hを有し、作用面Hと凹状部Fの対応面Kとが係合して、駆動力が伝達される。ここに、作用面とは、駆動側の駆動側カップリング部と第1中間カップリング部と係合するカップリングにおける凸状部又は凹状部の回転方向下流側の面であり、また、被駆動側のカップリング部と第2中間カップリング部が係合するカップリングにおける凸状部又は凹状部の回転方向上流側の面である。
【0058】
勿論、駆動側伝達部材と被駆動側伝達部材に対する駆動側伝達部材、被駆動側伝達部材の関係は図5に示すものに限られず、種々の組み合わせが可能である。
【0059】
なお、図5の説明においては、カップリング部を形成している凸状部を歯と言い、該凸状部の先端部を歯先、該凸状部の根本部を歯元と言う。
【0060】
図5(a)において、カップリング部の凸状部Mの作用面Hは主作用面である直線部H2、歯先のR部H1及び歯元のR部H3からなる。作用面に直線部H2に加えて歯先にR部H1を設けることにより、作用面Hにおける駆動力の作用中心である作用点を雄カップリング部の歯元方向に下げる。これによりカップリング部の強度が増し、駆動伝達装置の強度が向上する。図5(a)に示した例では歯先にR部を設けているが、作用点を下げるには、歯先を面取りすればよく、面取り部の形状はR、即ち、円弧状の他の曲線或いは直線でもよい。
【0061】
本実施の形態においては、カップリング部における作用面を回転軸を含む平面上に形成している。これによって、被駆動側の振動が効果的に防止される。これを図5(b)を参照して説明する。
【0062】
図5(b)に示すように、カップリング部の凹状部Fの作用面HAは回転軸Ptを含む平面HP上に形成されることが望ましい。作用面HAをこのように形成することによって、凹状部Fが受ける作用力はV1で示すように、回転円の接線方向に作用し、回転軸Ptに対してこれを変位させる力の作用がない。
【0063】
これに対して、Eで示す凹状部のように作用面HEを回転軸を含む平面上に形成しない場合には、作用力はV2で示すように、回転円の接線方向とはならず、回転軸Ptに対して、V2aで示す回転駆動力とともに、V2bで示すように回転軸Ptに対してこれを変位させる力の成分が生ずる。その結果、振動や回転ムラが発生する。
【0064】
本実施の形態において、本体に対して着脱されるユニットの想定寿命が本体の想定寿命よりも短い場合、第1カップリングの安全率と第2カップリングの安全率を異ならせることにより、駆動伝達装置全体の故障率を低下させることができる。これを図3を参照して説明する。
【0065】
図3において、本体に対して着脱されるユニットの想定寿命が本体の想定寿命よりも短い場合に、第1カップリングY1の安全率と第2カップリングY2の安全率を異ならせることが望ましく、中間伝達部材X2と、中間伝達部材X2を変位可能に保持した駆動側伝達部材X1又は被駆動側伝達部材X3とのカップリングの安全率を他方の安全率よりも小さく設定することが特に望ましい。ここに、安全率を異ならせるとは、カップリングの強度を変えることであり、例えば、材質を変えるとか、カップリングの軸方向の長さを変えるなどにより行うことができる。従って、安全率を小さくすることはカップリングの強度を弱くすることであり、強度の低い材質を用いたり、カップリングの軸方向の長さを短くすることにより行うことができる。
【0066】
これによって、本体に対して着脱されるユニットの想定寿命が本体の想定寿命よりも短いという、本体に対する着脱ユニットの寿命の関係に駆動伝達装置のカップリングの安全率が整合したものとなり、装置の故障率を効果的に低下させることができる。
【0067】
本実施の形態においては、中間伝達部材X2の駆動側伝達部材X1との作用面と、中間伝達部材X2と被駆動側伝達部材X3の作用面とは位相がずれるように構成されている。これによって、駆動力による振動が生ずることが防止されて、被駆動側の振動が防止される。
【0068】
これを図6を参照して説明する。図6は図3における第1カップリングY1を構成するカップリング部B1と第2カップリングY2を構成するカップリング部B2の関係を示す。なお、図6(a)は図3における方向W2から見た中間伝達部材X2を示し、図6(b)は図3における方向W3から見た中間伝達部材X2を示す。図示のように、カップリング部B1とB2とは位相を違えて形成されている。カップリング部B1においては、基準線RL上に凹状部の作用面Hが形成されているが、カップリング部B2においては、ピッチ角度が20°に形成された前記凹状部が、基準線RLから5°ずれた線SL上に作用面Hを有するように位相が設定されている。
【0069】
このようにカップリング部B1とB2との位相関係を設定することにより、駆動軸から被駆動軸に作用する力が時間的に分散されて、被駆動軸の回転をムラを無くし、且つ被駆動軸の振動がより抑制される。
【0070】
次に、本発明に係る駆動伝達装置の種々の実施の形態について図7を参照して説明する。図7は駆動伝達装置を模式的に示す図である。
【0071】
図7(a)は駆動側伝達部材X1に雄カップリング部A1を、中間伝達部材X2に雌カップリング部Bを被駆動側伝達部材X3に雄カップリング部A2をそれぞれ設けたものである。雌カップリング部Bは雄カップリング部A1とA2とに、回転軸方向Wの異なる位置で共通に係合している。即ち、雄カップリング部A1と雌カップリング部Bとで形成される第1カップリングY1と雄カップリング部A2と雌カップリング部Bとで形成される第2カップリングY2とは回転軸方向Wにずらして配置される。
【0072】
中間伝達部材X2は被駆動側伝達部材X3が取り外されたときに、中間伝達部材X2が駆動側伝達部材X1から離脱するのを防止する止め部X4を有する。止め部X4は中間伝達部材X2に設けられており、中間伝達部材X2が変位可能なように、被駆動側伝達部材X1が緩く嵌入する孔を有している。該孔の径をカップリング部X1の外径よりも小さくすることにより、中間伝達部材X2は変位可能に駆動側伝達部材X1に保持される。
【0073】
図7(b)は駆動側伝達部材X1が雌カップリング部A1を有するとともに、中間伝達部材X2に雄カップリング部B1と雌カップリング部B2を形成し、雌カップリング部B2を被駆動側伝達部材X3の雄カップリング部A2に係合させることによって、第1カップリングY1と第2カップリングY2とがDにおいて重なり、しかも、第1カップリングY1と第2カップリングY2の回転軸方向Wの位置が異なるように構成した例である。図7(b)の例では雄雌の対応関係において一部異なるが、カップリング部A1が図1における雄カップリング部144に、カップリング部B1が雌カップリング部124に、カップリング部B2が雌カップリング部122に、カップリング部A2が雄カップリング部102にそれぞれ対応する。
【0074】
なお、駆動側伝達部材に雄カップリング部を、中間伝達部材に雌カップリング部及び雄カップリング部を、被駆動側伝達部材に雌カップリング部を設ける構成とすることも可能である。
【0075】
図7(c)は、第1カップリングY1及び第2カップリングY2を展開して示した図であり、中間伝達部材部材X2のカップリング部Bを形成する複数の凹状部に対して、駆動軸に設けた駆動側伝達部材(図示せず)のカップリング部A1の凸状部と被駆動軸に設けた被駆動側伝達部材(図示せず)のカップリング部A2の凸状部と交互に係合させることにより、第1カップリングY1と第2カップリングY2が重なり、しかも両者の回転軸W方向の位置を異ならせた配置の例である。
【0076】
(2)画像形成装置
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を図8により説明する。
【0077】
図において、画像形成装置1は、自動原稿搬送装置イと、自動原稿搬送装置イにより搬送される原稿の画像を読み取るための原稿画像読取部ロと、画像処理後のデータに従って像担持体としてのドラム状の感光体10上に露光装置ハと、感光体10及びその周囲には帯電手段としての帯電電極14、磁気ブラシ型現像装置からなる現像装置16、転写手段としての転写電極18、分離手段としての分離電極20、クリーニング装置21等を含む画像形成部ホと、記録紙Pを収納する給紙トレイ22、24のための収納部ヘを有している。帯電電極14と、露光装置ハと現像装置16とは像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段を構成する。
【0078】
前記像担持体には感光体10の他に誘電体や中間転写体を用いることもできる。また、前記トナー像形成手段には、針電極やスクリーン電極等の静電像形成手段と現像装置を用いることもできる。
【0079】
自動原稿搬送装置イは、原稿載置台26と、ローラ29を含むローラ群および原稿の移動通路を適宜切り替えるための切換手段等(参照記号なし)を含む原稿搬送処理部28とを主要素とする。
【0080】
原稿画像読取部ロは、プラテンガラス27の下にあり、光路長を保って往復移動できる2つのミラーユニット30、31、固定の結像レンズ(以下、単にレンズという)33、ライン状の撮像素子(以下、CCDという)35等からなる。
【0081】
露光装置ハは、発光素子としてのレーザダイオード40、偏向手段としての回転多面鏡41及び図示しないが、レーザダイオード40を駆動するパルスを発生する駆動手段としての駆動回路等を有し、図示のようにユニットとして形成されている。
【0082】
記録紙Pの移動方向からみて、転写電極18の手前側に示すR10はレジストローラであり、分離電極20の下流側に36で示してあるのは定着装置である。
【0083】
定着装置36は、実施の形態においては、加熱源を内蔵するローラと、当該ローラに圧接しながら回転する圧接ローラとで構成してある。
【0084】
また、38は定着装置36のためのクリーニング手段で、巻き取り可能に設けたクリーニングウェブを主要素とする。
【0085】
原稿載置台26上に載置される原稿(図示せず)の1枚が原稿搬送処理部28によって搬送され、ローラ29の下を通過中に、照射手段32による照射が行われる。
【0086】
原稿からの反射光は、固定位置にあるミラーユニット30、31およびレンズ33を経てCCD35上に結像され、読み取られる。
【0087】
原稿画像読取部ロで読み取られた画像情報は、画像データに処理されて図示しないメモリーに格納される。
【0088】
また、画像データは画像形成時に前記メモリから読み出され、読み出された画像データに従って、露光装置ハにおける発光素子としてのレーザダイオード40が駆動され、感光体10上に露光が行われる。
【0089】
当該露光に先立ち、矢印方向(反時計方向)に回転する感光体10は、帯電電極14のコロナ放電作用により所定の表面電位を付与されているが、露光により、露光部位の電位が露光量に応じて減じ、結果として、画像データに応じた静電潜像が感光体10上に形成される。
【0090】
静電潜像は、現像装置16により反転現像され、トナー像が形成される。一方、感光体10上のトナー像の先端部が転写領域に到達する前に、例えば、給紙トレイ22内の1枚の記録紙Pが給紙搬送されてレジストローラR10に到達し、先端規制される。
【0091】
記録紙Pは、トナー像、即ち感光体10上の画像領域と重畳するように、同期を取って回転を開始するレジストローラR10により転写領域に向けて搬送される。
【0092】
転写領域において、感光体10上のトナー像は転写電極18の帯電により記録紙P上に転写され、次いで、当該記録紙Pは分離電極20の除電により感光体10から分離される。
【0093】
その後、定着装置36の加圧、加熱により、トナー像は記録紙P上に溶融定着され、当該記録紙Pは、排紙通路78および排紙ローラ79を介して排紙トレイ37上に排紙される。
【0094】
給紙トレイ22、24は、実施の態様において、上下方向2段に配設した形態であるが、それ以上の数の給紙トレイを備えることもできる。
【0095】
給紙トレイの内、下段(実施の態様において給紙トレイは2段重ねであるので下段としたが、最下段の意)に配置した給紙トレイ24の底部(底壁と同義)と装置本体の底壁との間に、所定の間隙を持った空間部25を形成してある。
【0096】
空間部25は、記録紙Pの両面に画像を形成する態様(モード)において使用するものであり、記録紙の表裏反転用の第2搬送路80(後記)と共同して記録紙の表裏反転を達成することに寄与する。
【0097】
給紙トレイ22、24のそれぞれの先端部(給紙方向からみて、収納される記録紙Pの先端に対応する)上部に示す50および53はローラからなる給紙手段(以下、送り出しローラという)、51および54はフィードローラ、52および55は重送防止ローラである。
【0098】
送り出しローラ(50、53)とフィードローラ(51、54)とはユニット化してあり、装置本体側に設けた駆動源と接続している駆動軸あるいは給紙部に設けた係止手段に対して容易に着脱できる構成を有する。
【0099】
また、重送防止ローラ(52、55)もユニット化してあり、装置本体の固定部に設けた固定部材に対して容易に着脱できる構成を有する。
【0100】
60は手差し給紙部の手差し給紙トレイで、画像形成装置1の本体側壁に対して下端を支点として開閉できるように構成してある。
【0101】
61は手差し給紙トレイ60上に載置される記録紙を画像形成に伴って送り出すためのローラからなる送り出しローラ、63は送り出しローラ61の下流に設けてあるフィードローラ、65はフィードローラ63と圧接し、記録紙Pの複数枚送りを防止するための重送防止ローラで、前述した給紙トレイ22、24の場合と実質的に同じ構成を有する。
【0102】
66は、手差しトレイ60から送り出される記録紙Pの搬送路で、フィードローラ63のすぐ左横に示す一対の搬送ローラを経て後記する合流部に連通している。
【0103】
70は、記録紙P上に転写による画像形成を行わせるための第1搬送路で、適宜の給紙トレイから送り出される記録紙の移動方向から見て、下方から上方に延びている。
【0104】
72は上段の給紙トレイ22に収納される記録紙用の給紙通路、74は下段の給紙トレイ24に収納される記録紙用の給紙通路であり、76は両トレイ22および24から送られる記録紙Pが合流する合流部(第1搬送路70の一部)である。
【0105】
78は、所定の画像形成がなされた記録紙を排紙トレイ37上に排紙するための排紙通路である。
【0106】
80は、記録紙の両面に画像形成を行う場合に使用する記録紙の表裏反転用の第2搬送路であり、図の上方において、第1搬送路と連通している。
【0107】
第2搬送路80は、記録紙の移動方向から見て、上方から下方に向かって延びている。
【0108】
また、第2搬送路80の下端部は略垂直に延びる搬送路としてあり、その下端は下段の給紙トレイ24の給紙部よりも下側に延び、そして、第1搬送路70と接続(連通)している。
【0109】
上記から理解されるように、第1搬送路70と第2搬送路80とは、装置本体の一側壁側において縦方向に長いループ状をなしている。
【0110】
第1搬送路70と第2搬送路80との接続部には、可逆回転可能な一対のローラからなる搬送手段R20を設けてある。
【0111】
接続部は、記録紙Pが第2搬送路80から第1搬送路70に連続的に搬送されるものでないことから、両搬送路を分ける分岐部ともいえる。
【0112】
スイッチバック用ローラR20の下側には、空間部25に繋がる通路が設けてあり、記録紙Pの表裏反転に際して、第2搬送路80を移動してくる記録紙Pを空間部25に向かわせるように使用される。
【0113】
画像形成プロセスにおいて、第2搬送路80を移動してくる記録紙Pが空間部25に向けて送り出された時、当該記録紙Pの後端はスイッチバック用ローラR20で把持されているように構成してあり、従って、空間部25には記録紙の一部分が収納されることになる。
【0114】
90は(上側)分岐ガイドで、第1面に画像形成された記録紙Pを排紙通路78に向かわせたり、または、第2搬送路80に向かわせたりするように制御される。分岐ガイド90は片面モードと両面モードの設定に応じて制御され、記録紙搬送路を切り換える。
【0115】
例えば、記録紙の両面に画像形成を行うモードが設定されている場合、分岐ガイド90は、第1面に画像形成され、転写トナー像を有するに至った記録紙Pを第2搬送路80に送り込むように、図の破線位置に位置づけられ、第2搬送路80に記録紙を送り込んだ後は、図の実線位置をとるように図示しない制御部を介して制御される。
【0116】
なお、第1搬送路70および第2搬送路80上に位置し、一対の丸印で示す部材(参照記号なし)は、搬送ローラである。
【0117】
上記構成の画像形成装置における記録紙の第2面に対する画像形成プロセスは下記の通りである。
【0118】
前述した如く、第1面に画像形成された記録紙Pが第1搬送路70を上昇移動し、その先端が分岐ガイド90に達したとき、当該分岐ガイド90は図の破線位置に保たれているので、記録紙Pは第2搬送路80に進入し、移動を継続する。
【0119】
第2搬送路80の進入部は緩やかな円弧を描いており、記録紙Pのスムーズな移動を保証する。
【0120】
第2搬送路80を下降し、その下端に達すると、記録紙Pはスイッチバック用ローラR20に挟持され、第2搬送路から外れた下方に搬送され、下段の給紙トレイ24の下に形成してある空間部25に導かれる。
【0121】
このとき、記録紙Pの画像形成された第1面は下側に向いている。
やがて、スイッチバック用ローラR20が記録紙Pの後端を挟持した状態で回転を停止し、その後、と逆方向に回転を開始すると、記録紙Pは表裏を反転された状態、即ち、画像が形成されていない第2面が感光体10側に向いた状態で第1搬送路70に送り込まれ、レジストローラR10で先端規制される。
【0122】
一方、感光体10上には、前述したプロセスにより第2のトナー画像が形成されており、当該感光体10の回転に同期してレジストローラR10が回転を始めると、第2のトナー画像領域と重なる状態で記録紙Pが転写領域に進入する。
【0123】
以後、転写処理、分離処理、定着処理がされた記録紙Pの先端が分岐ガイド90のある部分に達したとき、前以て、分岐ガイド90は図の実線位置に保たれており、第1搬送路70と排紙通路78とを連通状態とし、第2搬送路80との連通を絶っているので、記録紙Pは排紙通路78に進入し、排紙ローラ79を介して排紙トレイ37上に排出される。こうして記録紙上に画像が形成される。
【0124】
図9は現像装置16の断面図である。現像装置16の外枠260内には、現像スリーブ210、羽車220及び撹拌搬送スクリュー230、231が設けられている。現像スリーブ210の内側には、固定の磁石211が設けられ、また、現像スリーブ210に対向して現像剤規制板212が設けられている。現像装置16内にはトナーとキャリアを含む二成分現像剤が収容されており、図示しない開口から供給されたトナーを撹拌搬送スクリュー230、231により撹拌搬送して羽車220に供給し、矢印で示すように回転する羽車220により現像スリーブ210上に供給する。現像スリーブ210は矢印で示すように回転して、この回転により、現像スリーブ210上の現像剤が現像剤規制板212により規制されて現像スリーブ210が感光体10と対向する現像位置に供給される。
【0125】
図10は現像装置16の平面図である。
撹拌搬送スクリュー230、231及び羽車220の回転により現像剤は白矢印で示すように搬送されて、現像スリーブ210に供給される。
【0126】
次に、現像スリーブ210の回転駆動と羽車220及び撹拌搬送スクリュー230、231の回転駆動駆動について、図11を用いて説明する。本実施の形態においては、現像スリーブ210と羽車220及び撹拌搬送スクリュー230、231とは別の駆動源により駆動される。
【0127】
現像スリーブ210は図示しないモータから歯車300に伝達される駆動力により回転駆動される。歯車300及び駆動側伝達部材310は駆動軸301に固定されており、駆動側伝達部材310は歯車300と一体に回転する。
【0128】
中間伝達部材320は駆動側伝達部材310の雄カップリング部311に係合する雌カップリング部321を有する。また、中間伝達部材320は雌カップリング部322を有する。
【0129】
現像スリーブ210が固定された被駆動軸340は軸受341により画像形成装置本体に固定された支持部材342に回転自在に支持されている。被駆動側伝達部材330の雄カップリング部331は中間伝達部材320の雌カップリング部322に係合する。
【0130】
前述のような駆動伝達機構、即ち、駆動側伝達部材310の雄カップリング部311と中間伝達部材320の雌カップリング部321との間のカップリング、中間伝達部材320の雌カップリング部322と被駆動側伝達部材330の雄カップリング部331との間のカップリングにより、駆動軸301から被駆動軸340に回転が伝達されて、現像スリーブ210が回転する。
【0131】
羽車220は被駆動軸440に固定されており、図示しないモータにより駆動されるプーリ400に伝達される駆動力により回転する。
【0132】
プーリが固定された駆動軸401には駆動側伝達部材410が固定されている。駆動側伝達部材410は中間伝達部材420の雌カップリング部421に係合する雄カップリング部411を有する。中間伝達部材420は雌カップリング部421及び422を有し、雌カップリング部422は羽車220が固定されている被駆動軸440に固定された駆動側伝達部材430の雄カップリング部431に係合する。このように、駆動軸401から被駆動軸440へは、駆動側伝達部材410の雄カップリング部411と中間伝達部材420の雌カップリング部421とで形成されるカップリング及び中間伝達部材420の雌カップリング部422と被動部材430の雄カップリング部431とで形成されるカップリングにより動力が伝達される。
【0133】
現像装置16は画像形成装置本体に対して着脱可能に装着されている。前述の駆動機構において、現像スリーブ210の駆動機構では、被駆動軸340及び被駆動側伝達部材330が現像装置16に設けられており、画像形成装置本体に対して着脱され、中間伝達部材320、駆動側伝達部材310及び駆動軸301は画像形成装置本体に設けられている。中間伝達部材320は駆動軸301の直径よりもやや大きな孔323を有しており、孔323に駆動軸301が遊びを持って挿入される。駆動軸301には止め輪304が設けられ、現像装置16の取り出しにより被駆動側伝達部材340が取り外されたときに、中間伝達部材320が画像形成装置本体から脱落するのを防止している。即ち、中間伝達部材320が駆動側伝達部材310に変位可能に保持される。
【0134】
羽車220の駆動機構では、被駆動側伝達部材430及び中間伝達部材420が現像装置16に設けられており、画像形成装置本体に対して着脱される。中間伝達部材420は被駆動軸440の直径よりもやや大きな直径の孔423を有しており、孔423に被駆動軸440が遊びを持って挿入される。被駆動軸440には止め輪442が固定されており、中間伝達部材420が現像装置16の一部として取り出された時に中間伝達部材420が脱落するのを防止している。即ち、中間伝達部材420が被駆動側伝達部材430に変位可能に保持される。
【0135】
前述の画像形成装置は着脱可能なプロセスカートリッジとして現像装置16がユニット化された現像ユニットの例を示したが、かかるプロセスカートリッジとしては次のような種々のものあり、画像形成装置に対して着脱可能に装着することができる。
【0136】
▲1▼像形成体
感光体等の像形成体が像形成体ユニットとしてプロセスカートリッジに形成される。
【0137】
▲2▼感光体と帯電電極
感光体及び帯電電極がプロセスカートリッジとして形成される。
【0138】
▲3▼感光体と帯電電極と現像装置
感光体、帯電電極及び現像装置がプロセスカートリッジとして形成される。
【0139】
▲4▼感光体と帯電電極と現像装置とクリーニング装置
感光体、帯電電極、現像装置及びクリーニング装置がプロセスカートリッジとして形成される。
【0140】
▲5▼カラープロセスカートリッジ
イエロー、マゼンタ、シアン及び黒の現像装置を1個のプロセスカートリッジに形成して画像形成装置本体に着脱される。また、このようなプロセスカートリッジには前記現像装置の他に、感光体、帯電電極等を組み込むことも可能である。
【0141】
▲6▼像保持体
転写されたトナー像を一時的に保持する中間転写体等の像保持体が像保持体ユニットとしてプロセスカートリッジに形成される。
【0142】
▲7▼中間転写体と他のプロセス部
中間転写体と前記▲1▼〜▲5▼に記したプロセス部の少なくともいずれかとがプロセスカートリッジとして形成される。
【0143】
【実施例】
画像形成装置の現像装置をプロセスカートリッジとし、現像スリーブの駆動伝達装置として、図12に示し、下記の寸法とした該駆動伝達装置により現像装置の現像スリーブを回転駆動し、現像装置の振動を調べた。
【0144】
駆動側伝達部材X1の雄カップリング部の半径をR1、これと係合する中間伝達部材X2の雌カップリング部の半径をr1、被駆動側伝達部材X3のカップリング部の半径をR2、これと係合する中間伝達部材X2のカップリング部の半径をr2とする。駆動側伝達部材X1と中間伝達部材X2との間の第1カップリングと被駆動側伝達部材X3と中間伝達部材X2との間の第2カップリング間の距離をL、前記第1カップリングの長さをL1、前記第2カップリングの長さをL2とする。
【0145】
本実施例では、L1=L2=6mm、L=8mm、ΔR=r1−R1=r2−R2=0.85mmとして、被駆動側を回転駆動したときの被駆動側の振動を測定した。
【0146】
また、比較例として、雄カップリング部及び雌カップリング部の半径及びカップリングの長さを図12(a)に示すものと同一にし、図12(b)に示すように雄カップリング部を有するX1を駆動側伝達部材とし、雌カップリング部を有するX3を被駆動側伝達部材とした1段のカップリングを有する駆動伝達装置を用いた。
【0147】
その結果、図13に示すように、カップリングを2段用いた実施例においては雄カップリングと雌カップリングからなるカップリングを1段とした比較例よりも格段に振動が少なくなった。なお、図13に示す振動データはレーザ変位計(キーエンス社製、LK−2500)で測定し、FFT解析を行って得た1回転の周波数成分の値である。
【0148】
【発明の効果】
従来技術では、着脱される部品の駆動時に、被駆動側に発生する振動を十分に抑制することが極めて困難であったが、請求項1の発明により、伝達駆動力は回転円の接線方向に作用し、被駆動側伝達部材の回転軸に対してこれを変位させる力の作用をなくしたので、被駆動側の振動や回転ムラが極めて良好に防止される。
【0149】
請求項2の発明により、駆動側伝達部材から被駆動側伝達部材に伝達される駆動力が時間的に分散されて被駆動側伝達部材に作用する結果、被駆動側伝達部材の振動が極めて効果的に防止される。
【0150】
請求項3の発明により、カップリングの強度が向上され、駆動伝達装置の強度を効果的に向上することができる。
請求項4の発明により、被駆動側の振動を極めて効果的に抑制することができる。
【0151】
請求項5の発明により、被駆動側の振動を促成する中間伝達部材が被駆動側を取り外したときに、脱落することが防止される。
【0152】
請求項6の発明により、被駆動側の振動が極めて効果的に抑制される。
【0153】
請求項7の発明により、被駆動側の振動が更に良好に抑制される。
【0154】
請求項8の発明により、駆動伝達装置の強度を効果的に上げることができる。
【0155】
請求項9の発明により、着脱操作が行われる部分のカップリングの強度を効果的に向上することができる。
【0156】
請求項10の発明により、周期的に発生する振動が効果的に防止される。
【0157】
請求項11の発明により、振動が極めて効果的に防止される。
【0158】
請求項12の発明により、画像形成装置に着脱されるカートリッジ内の回転部材の振動が防止される。その結果、高画質の画像を形成することができる。
【0159】
請求項11、12又は13の発明により、画像形成装置に着脱されるカートリッジ内の回転部材の振動が防止される。その結果、高画質の画像を形成することができる。
【0160】
請求項14の発明により、高画質のカラー画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に実施の形態に係る駆動伝達装置の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る駆動伝達装置の分解斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る駆動伝達装置を模式的に示す図である。
【図4】雄カップリング部の凸状部と雌カップリング部の凹状部とが遊嵌状態で係合している状態を説明する図である。
【図5】スプラインで形成されたカップリング部の拡大図である。
【図6】第1カップリングを構成するカップリング部と第2カップリングを構成するカップリング部の関係を示す図である。
【図7】駆動伝達装置の種々の変形例を模式的に示す図である。
【図8】本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図9】現像装置の断面図である。
【図10】現像装置の平面図である。
【図11】現像装置の駆動伝達部の断面図である。
【図12】本発明の実施例における駆動伝達装置を模式的に示す図である。
【図13】本発明の実施例における振動特性を示すグラフである。
【符号の説明】
101、X3 被駆動側伝達部材
102、144、A、B1、A1、A2 雄カップリング部
120、X2 中間伝達部材
122、124、B、B1、B2 雌カップリング部
140、X1 駆動側伝達部材
M1 凸状部
F1 凹状部
Y1 第1カップリング
Y2 第2カップリング
ΔR 遊び
Claims (14)
- 画像形成装置本体に対して着脱可能であり、被回転部材を有したプロセスカートリッジにおいて、
本体側に設けられ、駆動側カップリング部を有し、駆動源の回転を伝達する駆動側部材と、
前記駆動側カップリング部と係合する第1中間カップリング部を有するとともに、第2中間カップリング部を有し、駆動源の回転が前記駆動側部材を介して伝達される中間部材と、
前記被回転部材側に設けられ、前記第2中間カップリング部と係合する被駆動側カップリング部を有し、駆動源の回転を前記駆動側部材及び前記中間部材を介して、前記被回転部材へと伝達する被駆動側部材と、を有し、
前記駆動側カップリング部と前記第1中間カップリング部とのうち一方、及び、前記第2中間カップリング部と前記被駆動側カップリング部とのうち一方は、それぞれの回転軸を中心とした周面にわたって、軸方向に伸び、等間隔に設けられた複数の凸状部で構成される雄カップリング部を構成し、
前記駆動側カップリング部と前記第1中間カップリング部とのうち他方、及び、前記第2中間カップリング部と前記被駆動側カップリング部とのうち他方は、前記複数の凸状部と係合する複数の凹状部で構成される雌カップリング部を構成し、
前記雄カップリング部と前記雌カップリング部とから構成されるカップリングを複数設け、該複数のカップリング各々の位置を、回転軸方向にずらして設け、
前記駆動側カップリング部と前記第1中間カップリング部の作用面及び、前記第2中間カップリング部と前記被駆動側カップリング部の作用面は、ともに前記回転軸を含む平面上に設けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記中間部材における前記駆動側部材との作用面と、前記中間部材における被駆動側部材との作用面は、位相がずれていることを特徴とする請求項1に記載のプロセスカートリッジ。
- 少なくとも駆動源側の前記カップリング部の凸状部又は凹状部の先端の作用面側を面取りしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプロセスカートリッジ。
- それぞれの前記雄カップリング部と前記雌カップリング部とが、係合可能に遊嵌されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記中間部材は、前記被回転部材を前記本体側から外したときに、前記駆動側部材或いは前記被駆動側部材の一方側に変位可能なように保持されることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のプロセスカートリッジ。
- 遊嵌される前記雄カップリング部と前記雌カップリング部との間の遊びが0.08mm以上であることを特徴とする請求項4に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記凸状部と前記凹状部とがそれぞれ4以上設けられたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記駆動側カップリング部と前記第1中間カップリング部とのカップリングの安全率と、前記第2中間カップリング部と前記被駆動側カップリング部とのカップリングの安全率とは、異なることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記中間部材を変位可能に保持した前記駆動側部材又は前記被駆動側部材と前記中間部材とのカップリングの安全率は、他方のカップリングの安全率よりも小さいことを特徴とする請求項8に記載のプロセスカートリッジ。
- 前記第1中間カップリング部の歯数と、前記第2中間カップリング部の歯数とが、同じであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジ。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載のプロセスカートリッジを備えた電子写真方式の画像形成装置であって、前記本体側は前記画像形成装置本体側であり、前記被回転部材は前記画像形成装置本体から着脱可能に設けられたカートリッジ内の部材であることを特徴とする画像形成装置。
- 前記カートリッジは、トナー像を形成する現像ユニット、トナー像が形成される像形成体ユニット、像形成体上に形成されたトナー像が転写され保持する像保持ユニットのうちの少なくとも1つであることを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
- 前記現像ユニットは、複数の被回転部材を有することを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
- 前記現像ユニットは、複数の現像装置を有し、カラー画像を形成することを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
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