JP5311205B2 - 等速ジョイント、駆動装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、等速ジョイント、駆動装置および画像形成装置に関するものである。

従来、自動車のドライブシャフトの回転トルクを車軸に伝達する駆動伝達機構の一つとして、等速ジョイントが知られている。等速ジョイントは、互いに軸線方向に並ぶ原動側の出力軸と従動側の被駆動軸との間の偏角を許容しつつ、両者間で駆動力を回転方向に等速に伝達することができる。等速ジョイントは、自動車に限らず、様々な産業機械にも用いられている駆動伝達機構である。

等速ジョイントとしては、例えば特許文献１に記載のような、トリボールジョイントが知られている。トリボールジョイントは、互いに軸線方向に並ぶ外輪とケージとを備えている。外輪は、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面に軸方向に延在しながら互いに円周方向に１２０°の間隔をおいて並ぶトラック溝たる外溝が形成されている。また、環状空間の内壁面に軸方向に延在しながらそれぞれ外溝と対向するトラック溝たる内溝が形成されている。一方、ケージは、外輪の環状空間内に挿入される中空円筒状の周壁に、ボール保持穴が円周方向に１２０°の間隔をおいて並ぶように形成されており、それぞれのボール保持穴にボールを保持している。ケージは、これらのボールを外輪の内溝および外溝に係合させるようにして、外輪の環状空間内に挿入される。この状態で外輪又はケージの何れか一方が原動側となって回転すると、その回転力が内溝および外溝に係合している複数のボールを介して他方に伝達される。
特公昭５２−３４６９９号公報

トリボールジョイントは、ケージが取り付けられた軸と、外輪が取り付けられた軸との偏角が吸収できるよう、外輪に対してスラスト方向に隙間を有して外輪にケージが取り付けられている。このようにケージと外輪との間にスラスト方向の隙間を有することによって、ケージが外輪に対して揺動可能となり、ケージが取り付けられた軸と外輪が取り付けられた軸とに偏角が生じた場合、ケージが外輪に対して揺動して偏角を吸収することができる。

ケージが外輪側へ力を受けたり、外輪がケージ側へ力を受けたりすると、ケージが外輪側へ相対的に移動する場合があった。ケージが外輪側へ相対的に移動すると、環状空間の内壁面を有する外輪の軸中心に設けられた内ボス部のケージ側端面にケージが突き当たり、外輪に対してケージの相対的な外輪側への移動が規制される。このとき、ケージが内ボス部のケージ側端面と面接触している。このように、ケージが内ボス部のケージ側端面と面接触してしまうと、ケージが外輪に対して揺動できなくなり、偏角を吸収することができなくなってしまうという問題があった。これは、ケージが外輪に対して相対的に傾いたとき、ケージの傾いた側は、外輪側へ移動する。しかし、ケージと外輪とが面接触した状態のときは面接触部分の中心よりもケージの傾いた側は、外輪側へは移動することができない。その結果、ケージが外輪に対して揺動できなくなり、偏角を吸収することができなくなってしまうのである。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ケージと外輪とが突き当たっても、ケージが外輪に対して揺動することのできる等速ジョイント、駆動装置および画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、外周壁部と中央柱状部との間に一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と前記中央柱状部の周面である前記環状空間の内壁面の少なくとも一方に周方向に１２０°の間隔をおいて複数形成した軸方向に延びるトラック溝を有する合成樹脂で形成した外輪と、合成樹脂で成形され、前記中央柱状部を収容し得る中空部の回りの周壁部に前記トラック溝に沿って摺動するボールを保持するケージとを有し、前記ケージの一部を前記環状空間内に挿入し且つ前記ケージに保持されるボールを前記トラック溝に係合させた状態で、前記ボールを介して、前記ケージ及び外輪の何れか一方の回転駆動力を他方に伝達する等速ジョイントにおいて、前記外輪に点接触して、前記外輪に対して前記ケージの相対的な前記外輪側への移動を規制する規制手段としての半球状の突起部を前記ケージの前記中空部の底部における回転中心に設けるとともに、前記突起部に対向する前記外輪における中央柱状部の先端面を平坦面とし、前記規制手段と前記ケージとを同一材料で形成された一体物としたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、出力軸を有し回転体軸を有する回転体を回転させる駆動源と、前記出力軸と前記回転体軸との間で回転駆動力を伝達する駆動伝達手段とを備えた駆動装置において、前記駆動伝達手段として、請求項１の等速ジョイントを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の駆動装置において、前記駆動源として、ダイレクトドライブモータを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２または３の駆動装置において、前記等速ジョイントは、前記出力軸が圧入される軸取付け部を有することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、回転体を有し、装置本体に対して脱着または引き出し可能なユニットと、前記ユニットに設けられ前記回転体に駆動力を伝達するための被駆動軸と装置本体に設けられた駆動源から駆動力を受けて回転駆動する駆動軸とを連結するための連結手段とを備えた画像形成装置において、前記連結手段として、請求項１の等速ジョイントを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、前記外輪を前記被駆動軸に取り付けたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、駆動源を有し回転体を駆動させる駆動装置を備えた画像形成装置において、上記駆動装置として請求項２乃至４いずれかの駆動装置を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ケージが外輪に対して相対的に外輪側へ移動しようとすると、規制手段が、ケージまたは外輪に点接触して、ケージの外輪に対する相対的な外輪側への移動を規制する。このとき、ケージまたは外輪と規制手段とは点接触であるので、この点接触の部分以外は、ケージと外輪との間に隙間が形成される。その結果、ケージが外輪に対して相対的に傾くときは、上記点接触の部分を支点にしてケージがスムーズに傾く。よって、外輪とケージとが当接した状態であっても、ケージが外輪に対してスムーズに揺動することができ、等速ジョイントで軸間の偏角を吸収することができる。

また、規制手段をケージまたは外輪の回転中心に設けることにより、回転駆動時に規制手段が等速ジョイントの回転中心回りを円運動することがない。これにより、回転駆動時に規制手段の突き当る箇所が変わることがない。その結果、ケージが外輪に対して相対的に傾いても、駆動伝達時に等速ジョイントに振動が発生するのを抑制することができる。

以下、本発明を適用した等速ジョイントについて説明する。
図１は、等速ジョイント７０の軸方向断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。

図１に示すように、等速ジョイント７０は、外輪７１と、ケージ７２とを有している。外輪７１の軸線方向の図中左側端部には、第２軸９２が接続されている。また、ケージ７２の軸線方向の図中右側端部には、第１軸９１が接続されている。

外輪７１は、軸線方向の一端側に設けられた開口からケージ７２が挿入される円筒状のカップ部７１ａを備えている。カップ部７１ａ内には、図３に示すように、内ボス部７１ｃがカップ部７１ａの中心軸線上に設けられており、カップ部７１ａと内ボス部７１ｃとの間に環状空間７１ｃが形成される。また、外輪７１は、カップ部７１ａの内周面に設けられた３つのトラック溝たる外溝７１ｅと、内ボス部７１ｃの外周面に設けられた３つのトラック溝たる内溝７１ｆとを有している。
外輪７１は、環状空間７１ｄにおける軸線方向の一端側を開口させつつ他端側を塞いでおり、その開口からケージ７２が挿入される。このカップ部７１ａの他端側からは、円筒状の軸取り付け部７１ｇがカップ部７１ａの中心軸線上に延在するように突出している。この円筒状の軸取り付け部７１ｇに第２軸９２が嵌合固定されている。

図３に示すように、カップ部７１ａの内周面に設けられた３つのトラック溝たる外溝７１ｅは、カップ部７１ａの軸線方向に延在しながら、互いに１２０［°］の位相差をもって円方向に並ぶように形成されている。内ボス部７１ｃの外周面に設けられた３つの内溝７１ｆも、内ボス部７１ｃの軸線方向に延在しながら、互いに１２０［°］の位相差をもって円方向に並ぶように形成されている。そして、外溝７１ｅと内溝７１ｆとは環状空間７１ｄを介して互いに対面している。

また、図４に示すように、外溝７１ｅの開口端側には、開口端に向かうにつれて軸中心から離れ、かつ、溝幅が拡大するテーパ状の外溝案内部７１ｈが設けられている。また、内溝７１ｆの開口端側には、開口端に向かうにつれて軸中心に近づき、かつ、溝幅が拡大するテーパ状の内溝案内部７１ｉが設けられている。このように、案内部７１ｈ、７１ｉを設けることにより、ボール７３を内溝７１ｆと外溝７１ｅとが対向する環状空間７１ｄに案内することができ、ケージ７２の外輪７１への挿入を容易に行うことができる。

ケージ７２は、円筒状の球体保持部７２ａと、円筒状の軸取り付け部７２ｃとを有している。軸取り付け部７２ｃに第１軸９１が嵌合固定されている。
球体保持部７２ａは、図５に示すように、互いに１２０［°］の位相差をもって周方向に沿って並ぶように円筒状の周壁に設けられた３つのボール保持孔たる貫通穴７２ｂを有し、それぞれの貫通穴７２ｂ内のボール７３を回転可能に保持している。

貫通穴７２ｂの穴径Ａは、ボール７３の直径Ｂよりも大きくしている。また、貫通穴７２ｂの内側面の内周側端部から突出する内周抜け止め突起７２ｄが１８０°の位相差をもって設けられている。また、貫通穴７２ｂの内側面の外周側端部から突出する外周抜け止め突起７２ｅが１８０°の位相差をもって設けられている。また、外周抜け止め突起７２ｅは、内周抜け止め突起７２ｄと９０°の位相差をもって設けられている。外周抜け止め突起７２ｅによって、貫通穴７２ｂ内のボール７３が、挿入部７２ａの外周面から抜け落ちることがない。また、内周抜け止め突起７２ｄによって、貫通穴７２ｂ内のボール７３が、挿入部７２ａの内周面から抜け落ちることがない。

図１、図２に示すように、ケージ７２の円筒状の球体保持部７２ａが、外輪７１のカップ部７１ａにおける環状空間７１ｄ内に挿入されている。この状態では、ケージ７２の球体保持部７２ａに保持される３つのボール７３が、それぞれ、外輪７１のカップ部７１ａの内周面に設けられた外溝７１ｅと、内ボス部７１ｃの外周面に設けられた内溝７１ｆとの間に挟まれて、法線方向への動きが阻止される。但し、外溝７１ｅ、内溝７１ｆはそれぞれ軸線方向に延在しているので、ボール７３の軸線方向の動きは許容される。

ケージ７２の円筒状の球体保持部７２ａは、外輪７１のカップ部７１ａの環状空間７１ｄ内に挿入されて、自らが保持している３つのボール７３を環状空間７１ｄ内で外溝７１ｅ及び内溝７１ｆに係合させる。

なお、カップ部７１ａの内周面と内ボス部７１ｃの外周面との両方にそれぞれボール７３を係合させるためのトラック溝（外溝７１ｅおよび内溝７１ｆ）を設けた例について説明したが、何れか一方だけにトラック溝（外溝７１ｅまたは内溝７１ｆ）を形成してもよい。

外輪７１、ケージ７２は、射出成形が可能な合成樹脂の成形品から成るものが好ましい。射出成形が可能であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れであってもよい。射出成形が可能な合成樹脂には結晶性樹脂と、非結晶性樹脂とがあり、何れの樹脂を使用してもよい。しかし、ケージを射出成形で成形する場合、抜け止め突起７２ｅは、金型の無理抜き部分となってしまうため、靱性が低いと、無理抜き時に抜け止め突起７２ｅが破断してしまうおそれがある。このため、靱性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合に急激な破壊が生じる非結晶性樹脂よりも、結晶性樹脂を用いるのが好ましい。外輪７１、ケージ７２を射出成形で成形することで、切削加工などによって製作するものに比べて、簡単かつ安価に成形することができる。

また、潤滑特性の比較的高いものを用いることが望ましい。かかる合成樹脂としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ナイロン、射出成形可能なフッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥなど）、射出成形可能なポリイミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド等を例示することができる。これらの合成樹脂を単独で使用しても、２種類以上を混合したポリマーアロイとして使用してもよい。また、これら以外の合成樹脂で且つ潤滑特性の比較的低い樹脂であっても、前述した合成樹脂を配合したポリマーアロイとすれば、使用することが可能である。

最も適した合成樹脂は、摺動性のある合成樹脂であり、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＰＳ、ＰＥＥＫである。ナイロンはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、分子鎖中に芳香族環を有する半芳香族ナイロン等が挙げられる。中でも、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＰＳは、耐熱性、摺動性に優れて比較的安価であるため、コストパフォーマンスの優れた等速ジョイント７０を実現することができる。また、ＰＥＥＫは補強材や潤滑剤を配合しなくても機械的強度や摺動性に優れるため、高機能な等速ジョイント７０を実現することができる。

かかる構成の等速ジョイント７０においては、外輪７１及びケージ７２を樹脂材料で形成したことで、外輪７１及びケージ７２を金属材料で形成していた従来の構成に比べて、等速ジョイント７０の重量を小さくすることができる。また、外輪７１及びケージ７２を摺動性のある樹脂で形成することで、環状空間７１ｄにグリースを充填しなくても、外輪７１のトラック溝（外溝７１ｅ、内溝７１ｆ）に沿ってボール７３を、スムーズに摺動させることができる。これにより、金属材料で形成していた従来の構成に比べて動作音を小さくすることもできる。また、ボール７３を摺動性のある樹脂で形成しても、ボール７３がトラック溝をスムーズに摺動することができる。もちろん、ボール７３、外輪７１、ケージ７２いずれも摺動性のある樹脂で形成してもよい。また、外輪７１のみを摺動性のある樹脂で形成してもよい。

次に、本実施形態の特徴点について、説明する。
先の図１、図４に示すように、内ボス部７１ｃの先端面には、外輪７１に対してケージの相対的な外輪側への移動を規制する規制手段たる規制突起７１ｂが形成されている。この規制突起７１ｂは、外輪７１の回転中心に設けられており、先端が半球形状をしている。

規制突起７１ｂを設けてない等速ジョイントにおいては、何らかの影響によって、第１の軸９１が第２の軸９２側へ移動し、第１の軸９１に取り付けられたケージ７２が外輪７１に対して相対的に外輪側へ移動すると、図６に示すように、外輪の内ボス部７１ｃの先端面がケージ７２と当接して、ケージ７２の外輪側の移動が規制される。このとき、内ボス部７１ｃの先端面とケージ７２とが面接触してしまう。このような状態において、第２軸９２が第１軸９１に対して偏角が生じても、ケージ７２が外輪７１に対して相対的に揺動することができず、等速ジョイント７０で偏角を吸収することができない。その結果、第１の軸９１の回転を第２の軸９２、または第２軸９２の回転を第１の軸９１に等速で伝達することができなくなってしまう。

一方、規制突起７１ｂを設けている本実施形態の等速ジョイントにおいては、何らかの影響によって、第１の軸９１が第２の軸９２側へ移動し、第１の軸９１に取り付けられたケージ７２が外輪７１に対して相対的に外輪側へ移動すると、図７（ａ）に示すように、外輪７１の内ボス部７１ｃの先端面７１ｃ´に設けた規制突起７１ｂがケージ７２の球体保持部底面７２ａ´と当接して、ケージ７２の外輪側への移動が規制される。規制突起７１ｂの先端は、半球形状となっているため、規制突起７１ｂと球体保持部底面７２ａ´とは点接触となっている。点接触となっているので、図７（ｂ）に示すように、ケージ７２が規制突起７１ｂによって外輪側への移動が規制された状態で、第２の軸９２が第１の軸９１に対して偏角が生じても、ケージ７２が外輪７１に対して相対的に揺動することができ、等速ジョイントで偏角を吸収することができる。これにより、ケージ７２の外輪側への移動が規制された状態であっても、第１の軸９１の回転を第２の軸９２、または第２の軸９２の回転を第１の軸９１に等速で伝達することができる。

また、規制突起７１ｂは、外輪７１の回転中心に設けるのが好ましい。
図８は、規制突起７１ｂを外輪回転中心からずれた位置に設けたときの等速ジョイントについて説明する図である。
第１の軸９１が第２の軸側へ移動して、ケージ７２が規制突起７１ｂと当接したときに、ケージ７２が規制突起７１ｂを介して、外輪７１を押し込んでいる。規制突起７１ｂを、外輪回転中心からずれた位置に設けた場合は、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、規制突起７１ｂが、外輪７１の回転中心を中心として円運動を行う。その結果、規制突起７１ｂの位置が変動し、ケージ７２が規制突起７１ｂを介して、外輪７１を押し込む位置が変動する。
第２の軸９２が第１の軸９１に対して偏角が生じた場合、第２の軸９２が傾いた側における内ボス部先端面７１ｃ´からケージの球体保持部底面７２ａ´までの距離は、第２の軸９２が傾いた側と反対側の内ボス部先端面７１ｃ´からケージの球体保持部底面７２ａ´までの距離よりも短くなる。その結果、ケージ７２が規制突起７１ｂを介して、外輪７１を押し込む力が、外輪７１の剛性よりも大きい場合は、図８（ｂ）に示すように、規制突起７１ｂが第２の軸９２の傾いた側に位置したとき、外輪７１が図中時計回りに変形してしまう。そして、図８（ａ）に示すように、規制突起７１ｂが第２の軸９２の傾いた側と反対側に位置するときに外輪７１の変形が元の形状に戻る。その結果、回転伝達時において、外輪７１が微小に揺動して、等速ジョイントに振動が発生してしまう。
また、外輪７１を押し込む力が、外輪７１の剛性よりも小さい場合は、図８（ｂ）に示すように、規制突起７１ｂが第２の軸９２の傾いた側に位置するとき、第１の軸９１が、外輪７１から離れる方向へ移動する。そして、図８（ａ）に示すように、規制突起７１ｂが第２の軸９２の傾いた側と反対側に位置するとき、第１の軸９１が外輪７１へ近づく方向へ移動する。その結果、回転伝達時において、第１の軸９１がスラスト方向に振動してしまう。
このように、等速ジョイントが振動したり第１の軸が振動したりする結果、第１の軸９１の回転を第２軸９２、または第２の軸９２の回転を第１の軸９１に等速で伝達することができなくなってしまうおそれがある。

一方、本実施形態のように規制突起７１ｂを外輪７１の回転中心に設けることにより、回転伝達時に規制突起７１ｂの位置が変動することがない。回転伝達時に内ボス部先端面７１ｃ´の規制突起形成箇所からケージ７２の球体保持部底面７２ａ´までの距離が変動することがないので、外輪７１が振動したり第１の軸９１が振動したりするのが抑制される。その結果、駆動伝達時に等速ジョイントに振動が発生するのを抑制することができ、第１の軸９１の回転を第２の軸９２、または第２の軸９２の回転を第１の軸９１に等速で伝達することができる。

また、規制突起７１ｂを半球形状とすることで、ケージ７２と規制突起７１ｂとを点接触にすることができる。また、外輪７１は、上述したように樹脂で形成されており、射出成形などで形成されている。ここで、ケージ７２と規制突起７１ｂとを点接触にするには、規制突起７１ｂの先端形状を鋭角にすることも考えられる。しかし、規制突起７１ｂの先端を鋭角にする場合、金型に鋭角の部分を形成しなくてはならない。しかし、金型の鋭角な部分は他の部分に比べて、早期に磨耗して、鋭角でなくなってしまう。その結果、規制突起７１ｂの先端を所望の鋭角形状に成形することができず、金型を交換する必要が生じてしまう。
しかし、規制突起７１ｂを半球形状とすることで、金型に鋭角な部分を形成することなく、規制突起７１ｂの先端をケージ７２と点接触することのできる形状にすることができる。よって、長期に渡って同じ金型で、外輪７１を形成することができる。

次に、本実施形態の変形例について、図９、図１０を用いて説明する。なお、図９、図１０においては、ケージ７２を第２の軸に取り付け、外輪を第１の軸に取り付けた構成となっている。

[変形例１]
図９は、変形例１の等速ジョイントの概略構成図である。
図に示すように、この変形例１の等速ジョイントは、ケージ７２の球体保持部底面７２ａ´に規制突起７２ｂを設けたものである。規制突起７２ｂは、ケージ７２の回転中心に設け、先端を半球体形状にしている。この変形例１においても、図９（ｂ）に示すように、ケージ７２が外輪７１に対して相対的に外輪側へ移動すると、規制突起７２ｂの先端が外輪７１の内ボス部の先端面７１ｃ´と点接触して、ケージ７２の相対的な移動を規制する。また、規制突起７２ｂが内ボス部の先端面７１ｃ´と点接触するので、第１の軸９１と第２の軸９２との間に偏角が生じた場合でも、ケージ７２が外輪７１に対して相対に揺動することができ、偏角を吸収することができる。また、規制突起７２ｂを、ケージ７２の回転中心に設けることで、回転伝達時に第２の軸９２や外輪７１が振動することがない。

[変形例２]
図１０は、変形例２の概略構成図である。
図に示すように、変形例２においては、等速ジョイントがケージ７２の球体保持部底面がないような構成の場合において、第２の軸９２の先端面に規制突起９２ａを設けたものである。第２の軸９２の規制突起９２ａは、第２の軸９２の回転中心に設け、先端を半球体形状にする。この構成においても、図１０（ｂ）に示すように、ケージ７２が外輪７１に対して相対的に外輪側へ移動すると、規制突起９２ａの先端が外輪７１の内ボス部の先端面７１ｃ´と点接触して、ケージ７２の相対的な移動を規制する。また、規制突起９２ａが内ボス部の先端面７１ｃ´と点接触するので、第１の軸９１と第２の軸９２との間に偏角が生じた場合でも、ケージ７２が外輪７１に対して相対に揺動することができ、偏角を吸収することができる。また、規制突起９２ａを、ケージ７２の回転中心に設けることで、回転伝達時に第２の軸９２や外輪７１が振動することがない。

また、図２１に示すように、ケージの球体保持部底面７２ａ´を半球形状にしたり、図２２に示すように、外輪７１の内ボス部の先端面７１ｃ´を半球形状にしたりしてもよい。すなわち、図２１においては、半球形状のケージの球体保持部底面７２ａ´が、規制手段に該当し、図２２においては、半球形状の外輪７１の内ボス部先端面７１ｃ´が、規制手段に該当する。さらには、図２３に示すように、ケージの球体保持部底面と外輪７１の内ボス部の先端面７１ｃ´とを半球形状にしてもよい。この場合は、半球形状のケージの球体保持部底面７２ａ´と半球形状の外輪７１の内ボス部先端面７１ｃ´とが規制手段に該当する。
このように、ケージの球体保持部底面７２ａ´や外輪７１の内ボス部の先端面７１ｃ´全体を半球形状にしても、ケージ７２の相対的な移動規制時において、内ボス部の先端面７１ｃ´とケージの球体保持部底面７２ａとが点接触するので、第２の軸９２が第１の軸９１に対して偏角が生じても、ケージ７２が外輪７１に対して相対的に揺動することができ、等速ジョイントで偏角を吸収することができる。

次に、上述の等速ジョイントを用いた画像形成装置たるプリンタについて説明する。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、本プリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。以下の説明では、各プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの構成はすべて同じであるため、色分け用の符号Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについては省略する。
図１２に示すように、プロセスカートリッジ１は、像担持体たるドラム状の感光体２、ドラムクリーニングユニット３、帯電ユニット４、現像ユニット５、潤滑剤塗布ユニット６、等を図示しない枠体に収めている。このプロセスカートリッジ１は、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。

帯電ユニット４は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体２の表面を一様帯電せしめる。同図においては、図示しない電源によって帯電バイアスが印加されながら、図中反時計回りに回転駆動される回転体たる帯電ローラ４ａを感光体２と非接触にして、感光体２を一様帯電せしめる非接触帯電ローラ方式の帯電ユニット４を示している。帯電ユニット４としては、上記以外に、スコロトロン方式、コロトロン方式、接触ローラ方式等を用いることができる。

接触方式、非接触方式帯電ローラ４ａに印加する帯電バイアスは、直流に対して交流を重畳する方式や、直流のみを印加する方式がある。接触方式の帯電ローラ４ａにおける直流に対して交流を重畳する帯電バイアスは、交流を定電流制御にすることで環境変化によって帯電ローラ４ａの抵抗値が変化しても帯電ローラ４ａの表面電位がその影響を受けないメリットがある。しかし、電源装置のコストが高くなり、また交流高周波の音が問題としてある。一方、非接触方式の帯電ローラ４ａにおいて、直流に対して交流を重畳する帯電バイアスでは、感光体２と帯電ローラ４ａとのギャップ変動の影響により、感光体表面を均一に帯電することができず、画像にムラが出てしまう。このため、ギャップ変動に対応した帯電バイアス補正手段が必要となってくる。
帯電ローラ４ａの駆動は、感光体２ととも回りさせる方式や、感光体２を駆動させる駆動源からギアなどを介して駆動力をもらう方式などがある。低速機の場合は、感光体２ととも回りさせる方式が一般的である。高速・高画質を要求される装置では、後者の方式が一般的である。

また、同図においては、帯電ローラ４ａの表面をクリーニングする帯電ローラクリーナ４ｂを設けている。これにより、帯電ローラ４ａに付着した汚れにより、感光体２が狙いの電位に帯電されなくなるのを抑制することができる。その結果、帯電不良による異常画像を抑制することができる。帯電ローラクリーナ４ｂは、一般的にメラニンで構成されており、帯電ローラ４ａと連れ回りする構成としている。

現像手段たる現像ユニット５は、第１搬送スクリュウ５ａが配設された第１剤収容部５ｅを有している。また、透磁率センサからなるトナー濃度センサ５ｃ、第２搬送スクリュウ５ｂ、現像ロール５ｇ、ドクターブレード５ｄなどが配設された第２剤収容部５ｆも有している。これら２つの剤収容部内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとからなる図示しない現像剤が内包されている。第１搬送スクリュウ５ａは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、第１剤収容部５ｅ内の現像剤を図中手前側から奥側へと搬送する。そして、第１剤収容部５ｅと第２剤収容部５ｆとの間の仕切壁に設けられた図示しない連通口を経て、第２剤収容部５ｆ内に進入する。第２剤収容部５ｆ内の第２搬送スクリュウ５ｂは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、現像剤を図中奥側から手前側へと搬送する。搬送途中の現像剤は、第２剤収容部５ｆの底部に固定されたトナー濃度センサ５ｃによってそのトナー濃度が検知される。このようにして現像剤を搬送する第２搬送スクリュウ５ｂの図中上方には、図中反時計回りに回転駆動せしめられる現像スリーブ５h内にマグネットローラ５ｉを内包する現像ロール５ｇが平行配設されている。第２搬送スクリュウ５ｂによって搬送される現像剤は、マグネットローラ５ｉの発する磁力によって現像スリーブ５h表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ５hと所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード５ｄによってその層厚が規制された後、感光体２と対向する現像領域まで搬送され、感光体２上の静電潜像にトナーを付着させる。この付着により、感光体２上にＹトナー像が形成される。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像ロール５ｇの現像スリーブ５hの回転に伴って第２搬送スクリュウ５ｂ上に戻される。そして、図中手前端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第１剤収容部５ｅ内に戻る。

トナー濃度センサ５ｃによる現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ５ｃはトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。上記制御部はＲＡＭを備えており、この中にトナー濃度センサ５ｃからの出力電圧の目標値であるＶｔｒｅｆのデータを格納している。現像ユニット５については、トナー濃度センサ５ｃからの出力電圧の値とＶｔｒｅｆを比較し、図示しないトナー供給装置を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。この駆動により、現像に伴ってトナーを消費してトナー濃度を低下させた現像剤に対して第１剤収容部５ｅで適量のトナーが供給される。このため、第２剤収容部５ｅ内の現像剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。

クリーニングユニット３は、転写されずに感光体２の表面に残留した転写残トナーを感光体２の表面から除去するものである。このクリーニングユニット３は、カウンター方向に感光体表面に当接するブレード部材たるクリーニングブレード３ａを設けている。また、クリーニングユニット３は、クリーニングブレード３ａによって除去された感光体２表面上の転写残トナーを回収する回収部３ｂを備えている。回収部３ｂには、回収部に回収されたトナーを図示しない廃トナーボトルへ搬送する搬送オーガ３ｃを備えている。

感光体２表面上の転写残トナーは、クリーニングブレード３ａに除去される。クリーニングブレード３ａの先端に溜まった転写残トナーは、回収部３ｂに落下する。そして、搬送オーガ３ｃにより廃トナーとして図示しない廃トナーボトルへ搬送され、ここに蓄えられる。このようにして廃トナーボトルに蓄えられた廃トナーは、サービスマンなどにより回収される。なお、回収部３ｂに回収された転写残トナーを、リサイクルトナーとして現像ユニット５などに搬送し、再度現像に使用するようにしてもよい。

潤滑剤塗布手段たる潤滑剤塗布ユニット６は、感光体２の表面に潤滑剤を塗布して感光体２表面の摩擦係数を低くするものである。感光体２の表面への潤滑剤の塗布は、潤滑剤を固形状に成型して固形潤滑剤６ａとし、固形潤滑剤６ａを加圧バネ６ｂで回転するファーブラシ６ｃに押圧して、ファーブラシ６ｃを介して感光体２に塗布している。潤滑剤としては、ＺｎＳｔ（ステアリン酸亜鉛）が最も一般的に用いられる。また、ファーブラシ６ｃのブラシは、絶縁ＰＥＴ、導電ＰＥＴ、アクリル繊維などが用いられる。感光体表面に塗布された潤滑剤は、潤滑剤塗布ブレード６ｄによって均一な厚さになって感光体表面に定着する。感光体２表面に潤滑剤を塗布することで、感光体２のフィルミングを防止することができる。

先の図１１に示すように、プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの図中下方には、光書込ユニット２０が配設されている。潜像形成手段たる光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、各プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋにおける各感光体に照射する。これにより、感光体２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上にＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザ光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに照射するものである。

光書込ユニット２０の図中下側には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット内には、それぞれ、記録体たる転写紙Ｐが複数枚重ねられた転写紙束の状態で収容されており、一番上の転写紙Ｐには、第１給紙ローラ３１ａ、第２給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。第１給紙ローラ３１ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第１給紙カセット３１内の一番上の転写紙Ｐが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路３３に向けて排出される。また、第２給紙ローラ３２ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第２給紙カセット３２内の一番上の転写紙Ｐが、給紙路３３に向けて排出される。給紙路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給紙路３３に送り込まれた転写紙Ｐは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路３３内を図中下側から上側に向けて搬送される。

給紙路３３の末端には、レジストローラ対３５が配設されている。レジストローラ対３５は、転写紙Ｐを搬送ローラ対３４から送られてくる転写紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。

各プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの図中上方には、中間転写体たる中間転写ベルト４１を張架しながら図中反時計回りに無端移動せしめる転写ユニット４０が配設されている。転写手段たる転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１の他、ベルトクリーニングユニット４２、第１ブラケット４３、第２ブラケット４４などを備えている。また、４つの１次転写ローラ４５Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、２次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、補助ローラ４８、テンションローラ４９なども備えている。中間転写ベルト４１は、これら８つのローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの１次転写ローラ４５Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト４１を感光体２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト４１は、その無端移動に伴ってＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面に感光体２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。

２次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された２次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対３５は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Ｐを、中間転写ベルト４１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで、２次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト４１上の４色トナー像は、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ５０と２次転写バックアップローラ４６との間に形成される２次転写電界や、ニップ圧の影響により、２次転写ニップ内で転写紙Ｐに一括２次転写される。そして、転写紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット４２によってクリーニングされる。

２次転写ニップの図中上方には、加圧ローラ６１や定着ベルトユニット６２などを備える定着ユニット６０が配設されている。この定着ユニット６０の定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４を、加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６によって張架しながら、図中反時計回りに無端移動せしめる。加熱ローラ６３は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包しており、定着ベルト６４を裏面側から加熱する。このようにして加熱される定着ベルト６４の加熱ローラ６３の掛け回し箇所には、図中時計回りに回転駆動される加圧ローラ６１がおもて面側から当接している。これにより、加圧ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップが形成されている。

２次転写ニップを通過した転写紙Ｐは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着ユニット６０内に送られる。そして、定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト６４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が定着せしめられる。

このようにして定着処理が施された転写紙Ｐは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出された転写紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。

転写ユニット４０の上方には、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーを収容する４つのトナーカートリッジ１２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが配設されている。トナーカートリッジ１２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ内のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーは、それぞれプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの現像ユニットに適宜供給される。これらトナーカートリッジ１２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。

以上の構成の本プリンタにおいては、４つのプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、光書込ユニット２０、転写ユニット４０などの組合せにより、記録体たる転写紙Ｐにトナー像を形成するトナー像形成手段が構成されている。

図１３（ａ）は、プリンタ内にセットされたプロセスカートリッジ１とその周囲構成とを示す縦断面図であり、図１３（ｂ）は、プリンタから取り外されている最中のプロセスカートリッジ１をその周囲構成とともに示す縦断面図である。これらの図の左右方向において、左側はプリンタの正面側に相当し、右側はプリンタの後面側に相当する。図１３（ａ）に示すように、回転体を有し、装置本体に対して脱着可能なユニットであるプロセカートリッジ１は、プリンタ本体の前端付近に配設された前側板１３１と、プリンタ本体の後側板１３０との間に位置している。円柱状の感光体２の円中心には、図１３（ｂ）に示すように、軸線方向の一端側から他端側に向けて貫通する中心穴が形成されている。そして、後側板１３０は、被駆動軸たる感光体軸１７２を図示しない軸受によって回転自在に支持している。そして、図１３（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ１がプリンタ内にセットされると、後側板１３０に支持されている感光体軸１７２が、回転体たる感光体２の中心穴に感光体軸１７２が挿入される。この中心穴の横断面形状は、例えばＤ字型や小判型などといった非円形状になっており、感光体軸１７２の横断面形状も同様の形状になっている。これにより、中心穴に挿入された感光体軸１７２が穴内で空転することなく、感光体軸１７２の回転駆動力が感光体２Ｙに伝達される。

上述の感光体軸１７２は、プリンタ本体の後側板１３０を貫通しているため、その後端部は後側板１３０の更に後側に位置している。プリンタ本体の後側板１３０における前側板１３１と対向する面と反対の面には、ブラケット８２、駆動源たる駆動モータ８１、連結手段たる等速ジョイント７０などからなる駆動装置８０が固定されている。駆動モータ８１と、感光体軸１７２とは一直線上に並んでおり、駆動モータ８１からの回転駆動力が等速ジョイント７０を介して感光体軸１７２に伝達される。

駆動モータ８１は、ギヤなどを介さずに感光体２に回転駆動力を伝達するいわゆるダイレクトドライブモータとなっている。ギヤを介さずに駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間で駆動力を繋ぐことで、ギヤの偏心や歯のピッチムラに起因する感光体２の速度変動を回避することができる。

プロセスカートリッジ１をプリンタから取り外すときには、移動可能な前側板１３１を後側板１３０との対向位置から待避させる。そして、プロセスカートリッジ１をプリンタ後側から前側に向けて引き出す。なお、感光体２は、プロセスカートリッジ１の枠体９０に保持されている。

図１４は、駆動装置８０を示す断面図である。同図において、後側板１３０の図中左側は、図示しないプロセスカートリッジ１が収納されるユニット側であり、図中右側は駆動装置８０などが収納される駆動伝達側である。駆動装置８０は、後側板１３０の駆動伝達側の面に固定されたブラケット８２と、ブラケット８２の背面に固定された駆動モータ８１と、ブラケット８２の内部に収納された連結手段たる等速ジョイント７０とを有している。

ブラケット８２は、板金がプレス加工などの曲げ成形によって成形されたものである。そして、後側板１３０の２つの位置決め孔１３４、１３５にそれぞれ挿入されて後側板１３０上におけるブラケット８２の位置決めを行うための２つの位置決めピン８２ａ、８２ｂを有している。また、後側板１３０にネジ固定するための固定部８２ｃを有している。固定部８２ｃには、ブラケット８２を後側板１３０にねじ止め固定するための図示しないねじ孔が設けられている。

ブラケット８２の背面に固定された駆動モータ８１は、駆動軸８１ａをブラケット８２の背面に形成された丸穴に貫通させることで、モータ本体をブラケット８２の外部に位置させた状態で駆動軸８１ａの先端側をブラケット８２の内部に位置させている。

被駆動軸としての感光体軸１７２は、後側板１３０に固定された軸受１３３に圧入されながら後側板１３０を貫通している。感光体軸１７２の軸線方向における所定箇所には、感光体軸１７２よりも大径の固定リング１７３が嵌め込まれており、この固定リング１７３が軸受１３３のユニット側の側面に突き当たることで、装置本体に対する感光体軸１７２の軸線方向の位置決めがなされている。

等速ジョイント７０は、ブラケット８２の内部において、互いに軸線方向に並ぶ出力軸たる駆動軸８１ａと回転体軸たる感光体軸１７２とを連結している。上述のように、ブラケット８２は板金の曲げ加工によるものであり、加工時に曲げ角のバラツキが生じ易いために、後側板１３０に対して駆動モータ８１を精度良く位置決めすることが困難である。そして、感光体軸１７２に対して、駆動モータ８１の駆動軸８１ａを傾けてしまい易い。本プリンタでは、このように駆動軸８１ａのスキューが起こっても、駆動軸８１ａと感光体軸１７２とを等速ジョイント７０で連結することで、駆動軸８１ａから感光体軸１７２に対して回転駆動力を等速で伝達することが可能になっている。

また、図１４に示すように、外輪１４０の軸取り付け部７１ｇの中空空間に、駆動モータ８１の駆動軸８１ａが圧入されていることで、外輪１４０と、駆動軸８１ａとが軸線方向に接続される。
一方、この駆動装置８０に用いられる等速ジョイントのケージ７２の軸取り付け部７２ｃは、先の図１にした等速ジョイントと異なり、円柱状となっている。感光体軸１７２は、その一端部が中空構造になっており、その中空構造の中にケージ７２の軸取り付け部７２ｃが挿入されることで、感光体軸１７２とケージ７２とが接続されている。また、感光体軸１７２の一端部には、その外側にスラスト押さえ部材１７４が嵌め込まれる。これにより、感光体軸１７２の一端側では、スラスト押さえ部材１７４と感光体軸１７２と軸部１５３とがオーバーラップしている。感光体軸１７２及び軸取り付け部７２ｃには、それぞれ軸線方向と直交する方向に貫通する不図示の貫通穴が設けられている。また、中空のスラスト押さえ部材１７４の周面における一部にも、軸線方向と直交する不図示の貫通穴が設けられている。更には、中空を介してこの貫通穴に対向するネジ穴も設けられている。それぞれの貫通穴やネジ穴を一直線上に位置させた状態で、ネジ１７５がスラスト押さえ部材１７４、感光体軸１７２、軸取り付け部７２ｃの貫通穴に挿入された後、スラスト押さえ部材１７４のネジ穴に螺合せしめられている。これにより、ケージ７２が感光体軸１７２に固定される。

筒状部材たるスラスト押さえ部材１７４は、図示のように、球体保持部７２ａと軸受１３３との間に隙間無く挟み込まれている。これにより、感光体軸１７２の軸受１３３からの抜けが阻止されている。このように、本プリンタでは、感光体軸１７２よりも大きな径のスラスト押さえ部材１７４に感光体軸１７２を挿入してスラスト押さえ部材１７４をケージ７２と軸受１３３との間に位置させたことで、感光体軸１７２の軸受１３３からの抜けを阻止することが可能になる。

次に、感光体軸１７２と駆動軸８１ａとの連結方法について説明する。
図１４に示すように、プリンタ本体の後側板１３０に固定された軸受１３３に対して、感光体軸１７２を図示しないプロセスカートリッジ側から圧入する。そして、感光体軸１７２に固定された固定リング１７３を軸受１３３のプロセスカートリッジ側面に突き当てることで、プリンタ本体に対する感光体軸１７２の軸線方向の位置決めを行う。

次に、感光体軸１７２の後側板１３０から駆動装置８０側へ貫通した一端部に、スラスト押さえ部材１７４を挿入し、中空部分にケージの軸取り付け部７２ｃを挿入して、ネジ１７５でケージ７２およびスラスト押さえ部材１７４を感光体軸１７２に固定する。

以上のようにして感光体軸１７２を装置本体に取付けたら、次に、図１５に示すように、駆動モータ８１の駆動軸８１ａと、駆動軸８１ａに取付けられている外輪７１とを、ブラケット８２の背面に形成された丸穴に挿入し、外輪７１のカップ部内に感光体軸１７２に取付けられているケージ７２の球体保持部７２ａを挿入して外輪７１とケージ７２と係合させる。このとき、ボール７３の位相と、トラック溝（内溝７１ｆおよび外溝７１ｅ）の位相とが異なっていた場合、内溝案内部７１iおよび外溝案内部７１ｈにボール７３が案内されて、駆動モータ８１の挿入動作に連動してケージ７２または外輪７１が回転し、ボール７３の位相とトラック溝（内溝７１ｆおよび外溝７１ｅ）の位相とが合わせられる。ボール７３とトラック溝（内溝７１ｆおよび外溝７１ｅ）との位相が合うと、ケージ７２の球体保持部７２ｃが外輪７１の環状空間内へ挿入されて、自らが保持している３つのボール７３を環状空間７１ｄ内で外溝７１ｅ及び内溝７１ｆに係合する。このようにして、ケージ７２と外輪７１とが係合したら、駆動モータ８１をブラケット８２にネジ固定する。

また、図１６に示すように、装置本体に対して着脱可能なユニットであるプロセスカートリッジ１と一体となって装置本体から着脱される感光体軸１７２に外輪７１を取付け、駆動モータ８１の駆動軸８１ａにケージ７２を取付けて、プロセスカートリッジ１の装置本体への装着動作によって、外輪７１とケージ７２とを係合させてもよい。

図１７（ａ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジ１を装着する前の等速ジョイント７０の周辺を示す概略構成図であり、（ｂ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジ１を装着したときの等速ジョイント７０の周辺を示す概略構成図である。
装置本体の不図示の前側板１３１を開放した状態で、プロセスカートリッジ１をプリンタ本体へ挿入して、図１７（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ１のガイド穴９０ａに後側板１３０から延びるガイドピン１３６を挿入する。そして、ガイド穴９０ａにガイドピン１３６を挿入した状態で、プロセスカートリッジ１を装置本体内へ挿入していくと、プロセスカートリッジ１は、ガイドピン１３６によって外輪７１がケージ７２と係合可能な位置に案内される。

そして、ケージ７２の球体保持部７２ａが外輪７１の環状空間内へ挿入されて、自らが保持している３つのボール７３を環状空間７１ｄ内で外溝７１ｅ及び内溝７１ｆに係合させる。これにより、プロセスカートリッジ１が装置本体に対して、ラジアル方向に位置決めされて、プロセスカートリッジ１が、装置本体内に装着される。

感光体２の感光体軸１７２をプロセスカートリッジ１の装置本体に対する位置決めの主基準としているため、感光体軸１７２と、駆動軸８１ａとの間に軸心ずれが生じることがない。しかしながら、例えば、組み付け誤差や製造誤差などによって、後側板１３０が傾いて装置装置に取付けられていた場合、駆動軸８１ａが傾き、駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間に偏角が生じてしまう。

しかし、駆動軸８１ａと感光体軸１７２との連結に等速ジョイント７０を用いることで、このように駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間に偏角が生じても、感光体軸１７２を等速で回転させることができる。これにより、駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間に偏角θが生じないように取付け精度や部品の精度を高めなくても、感光体２を等速で回転駆動させることができ、濃度ムラなどの異常画像を抑制することができる。よって、製造コスト、部品コストを抑えて、濃度ムラなどの異常画像を抑制することができる。

また、等速ジョイント７０は、外輪７１と、ケージ７２と、ボール７３との３部品で構成されている。よって、少ない部品点数で、感光体軸１７２の等速回転と、感光体軸１７２と駆動軸８１ａとの連結とを行うことができ、装置のコストを低減することができる。

また、着脱可能なユニットと駆動装置との連結に等速ジョイント７０を用いる場合は、ユニットの被駆動軸に外輪７１を取付るのが好ましい。外輪７１は、ボール７３との摺動量がケージ７２に比べて多いため、ケージ７２に比べて磨耗の進行が早く、早期に寿命到達してしまう。よって、外輪７１を被駆動軸に取り付けることで、ケージ７２よりも寿命が早い外輪７１をプロセスカートリッジ１とともに、装置本体から容易に取り出せることができる。これにより、外輪７１の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性を上げることができる。

また、装置本体に対して着脱可能な現像ユニットの現像ローラ軸と駆動軸との連結手段、装置本体に対して着脱可能な定着ユニットの定着ローラ軸と駆動軸との連結手段、装置本体に対して着脱可能な二次中間転写ユニットの２次転写ローラ軸と駆動軸との連結手段、装置本体に対して着脱可能な中間転写ユニットの駆動ローラの軸と駆動軸との連結手段、などにも本発明の等速ジョイントを適用することができる。

また、図１９に示すように、中間転写タンデム方式の電子写真式カラー画像形成装置における中間転写ベルト４１に代えてドラム状の中間転写体１４１を用いたカラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。また、図１８に示すように、直接転写タンデム方式のカラー画像形成装置にも本発明を適用できる。さらに、図２０に示すように、上述したようなプロセスカートリッジ１を１つ備え、そのプロセスカートリッジ１の感光体２に画像を形成してその画像を転写ローラ５０で転写して記録材に画像を記録する直接転写タイプのモノクロ画像形成装置にも、本発明を適用することができる。

以上、本実施形態の等速ジョイントによれば、ケージまたは外輪に点接触して、外輪に対してケージの相対的な外輪側への移動を規制する規制手段たる規制突起を設ける。これにより、規制突起によって外輪に対してケージの相対的な外輪側への移動が規制された状態のとき、ケージまたは外輪と規制突起とが点接触で接触する。その結果、外輪に対してケージの相対的な外輪側への移動が規制された状態であっても、ケージを外輪に対して相対的に揺動させることができる。その結果、外輪に対してケージの相対的な外輪側への移動が規制された状態であっても、等速ジョイントで軸間の偏角を吸収することができる。

規制手段をケージまたは外輪の回転中心に設けることにより、回転伝達時に内ボス部先端面の規制突起形成箇所からケージの球体保持部底面までの距離が変動することがない。よって、外輪が振動したり第１の軸が振動したりするのが抑制される。その結果、駆動伝達時に等速ジョイントに振動が発生するのを抑制することができる。

また、規制突起のケージまたは外輪に接触する部分を半球形状とすることで、ケージまたは外輪と規制突起とを点接触で接触させることができる。また、規制突起の先端を鋭角にするものに比べて、規制突起を形成する金型の規制突起先端に対応する部分の摩滅を抑制することができ、寿命を延ばすことができる。

また、規制突起は、外輪のケージ対向面である内ボス部先端面またはケージの外輪対向面である球体保持部底面から突出する突起部であるので、ケージが外輪に対して相対的に外輪側への移動したとき、確実に、ケージまたは外輪を規制突起に突き当てることができる。

また、外輪を合成樹脂で形成した。このように構成することで、グリースなどの潤滑剤を環状空間内に充填しなくても、外輪のトラック溝に沿ってボールを、スムーズに摺動させることができる。これにより、金属材料で形成していた従来の構成に比べて動作音を小さくすることもできる。さらに、ケージを合成樹脂で形成することで、ケージを金属で形成したものに比べて、等速ジョイントの重量を軽くすることができる。

出力軸と回転体軸たる感光体軸との間で駆動源たる駆動モータの回転駆動力を伝達する駆動伝達手段として、上述の等速ジョイントを用いることで、出力軸が感光体軸に対して相対的に出力軸へ移動させる力が生じたとしても、偏角を吸収することができ、回転体たる感光体２の等速性の低下を抑制することができる。

また、駆動源たる駆動モータ８１として、ギヤなどからなる減速機を介さずに出力軸８１ａに回転力を出力する所謂ダイレクトドライブモータを用いる。これにより、モータ内の減速機のギヤなどの偏心や歯のピッチムラによる速度変動が生じることなく出力軸８１ａにモータの駆動力を伝達することができる。

また、等速ジョイントは、出力軸が圧入される軸取付け部を有している。このように構成することで、出力軸を軸取付け部に圧入することで、等速ジョイントと出力軸とが接続される。よって、出力軸の直径よりも大きい中空部を有する円筒状の軸取付け部に出力軸を挿入してピン固定する場合に比べて、等速ジョイントと出力軸との偏心に起因する回転体の速度変動を抑えることができる。

また、上述の等速ジョイントを脱着可能なユニットたるプロセスカートリッジの被駆動軸と装置本体に設けられた駆動源から駆動力を受けて回転駆動する駆動軸とを連結するための連結手段として用いる。これにより、被駆動軸と駆動軸との間に偏角が生じても、被駆動軸を等速で回転させることができ、濃度ムラなどのない良好な画像を得ることができる。

また、ケージよりも耐久寿命の短い外輪を被駆動軸に取り付ける。これにより、ユニットを装置本体から取り出すことで、外輪の交換を行うことができ、ケージを被駆動軸に取り付けた場合に比べて、メンテナンス性を上げることができる。

また、本実施形態の画像形成装置によれば、回転体を駆動させる駆動装置８０として、上述の駆動装置を用いることで、回転ムラを抑制することができ、濃度ムラのない良好な画像を得ることができる。

実施形態に係る等速ジョイントの軸方向断面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 外輪のカップ部を示す横断面図。 外輪のカップ部を示す図。 ケージの球体保持部を示す横断面図。 従来の等速ジョイントにおける外輪とケージとが突き当たった状態を示す軸方向断面図。 本実施形態に係るの等速ジョイントにおける外輪とケージとが突き当たった状態を示す軸方向断面図。 規制突起を外輪回転中心からずれた位置に設けたときの等速ジョイントについて説明する図。 変形例１の等速ジョイントの概略構成図。 変形例２の概略構成図。 プリンタを示す概略構成図。 プロセスカートリッジを示す拡大構成図。 （ａ）はプリンタ内にセットされたプロセスカートリッジとその周囲構成とを示す縦断面図、（ｂ）は同プリンタから取り外されている最中のプロセスカートリッジをその周囲構成とともに示す縦断面図。 駆動装置の軸方向断面図。 カップ部が挿入部に係合せしめられながらブラケットに固定されようとしている駆動モータを示す側面図。 駆動装置とプロセスカートリッジとの連結に等速ジョイントを用いた実施形態の要部概略構成図。 （ａ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジを装着する前の等速ジョイントの周辺を示す概略構成図であり、（ｂ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジを装着したときの等速ジョイントの周辺を示す概略構成図。 直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置を示す図。 中間転写ドラムを用いた中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置を示す図。 モノクロ画像形成装置を示す図。 ボール保持部の底面を半球体形状とした構成を示す図。 内ボス部先端面を半球体形状とした構成を示す図。 ボール保持部の底面と内ボス部先端面とを半球体形状とした構成を示す図。

符号の説明

１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ：プロセスカートリッジ
２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ：感光体
８０：駆動装置
８１：駆動モータ
８２：ブラケット
９０：枠体
７０：等速ジョイント
７１：外輪
７２：ケージ
７３：ボール

Claims (7)

1. 外周壁部と中央柱状部との間に一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面と前記中央柱状部の周面である前記環状空間の内壁面の少なくとも一方に周方向に１２０°の間隔をおいて複数形成した軸方向に延びるトラック溝を有する合成樹脂で形成した外輪と、
   合成樹脂で成形され、前記中央柱状部を収容し得る中空部の回りの周壁部に前記トラック溝に沿って摺動するボールを保持するケージとを有し、
   前記ケージの一部を前記環状空間内に挿入し且つ前記ケージに保持されるボールを前記トラック溝に係合させた状態で、前記ボールを介して、前記ケージ及び外輪の何れか一方の回転駆動力を他方に伝達する等速ジョイントにおいて、
   前記外輪に点接触して、前記外輪に対して前記ケージの相対的な前記外輪側への移動を規制する規制手段としての半球状の突起部を前記ケージの前記中空部の底部における回転中心に設けるとともに、前記突起部に対向する前記外輪における中央柱状部の先端面を平坦面とし、
   前記規制手段と前記ケージとを同一材料で形成された一体物としたことを特徴とする等速ジョイント。
2. 出力軸を有し回転体軸を有する回転体を回転させる駆動源と、
   前記出力軸と前記回転体軸との間で回転駆動力を伝達する駆動伝達手段とを備えた駆動装置において、
   前記駆動伝達手段として、請求項１の等速ジョイントを用いたことを特徴とする駆動装置。
3. 請求項２の駆動装置において、
   前記駆動源として、ダイレクトドライブモータを用いたことを特徴とする駆動装置。
4. 請求項２または３の駆動装置において、
   前記等速ジョイントは、前記出力軸が圧入される軸取付け部を有することを特徴とする駆動装置。
5. 回転体を有し、装置本体に対して脱着または引き出し可能なユニットと、
   前記ユニットに設けられ前記回転体に駆動力を伝達するための被駆動軸と装置本体に設けられた駆動源から駆動力を受けて回転駆動する駆動軸とを連結するための連結手段とを備えた画像形成装置において、
   前記連結手段として、請求項１の等速ジョイントを用いたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５の画像形成装置において、
   前記外輪を前記被駆動軸に取り付けたことを特徴とする画像形成装置。
7. 駆動源を有し回転体を駆動させる駆動装置を備えた画像形成装置において、
   上記駆動装置として請求項２乃至４いずれかの駆動装置を設けたことを特徴とする画像形成装置。

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