JP5729631B2 - 感光体ドラムユニット着脱機構、感光体ドラムユニット、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents
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また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、ドラム駆動シャフトに設けられる出力軸継ぎ手部とフランジ係合部は、上記ドラム駆動シャフトの軸上に固定、又は一体に形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、シャフト押圧手段を押圧状態にした後、初回の装置稼動時の起動シーケンスで行なわれる駆動ユニットの極低速回転により、出力軸継ぎ手部と駆動ユニットの出力軸との歯形の位相が合致したところで噛み合いが進行し、最終的な結合が自動的に完了することを特徴とするものである。
また、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれか一に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、減速機構が遊星歯車減速機構であることを特徴とするものである。
また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか一に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、減速機構の出力軸が浮動支持されていることを特徴とするものである。
また、請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか一に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、ドラム駆動シャフトの出力軸継ぎ手部と減速機構の出力軸の結合部がスプライン結合により構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項7に記載の感光体ドラムユニットの発明は、請求項1乃至6のいずれか一に記載の感光体ドラムユニット着脱機構を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項8に記載のプロセスカートリッジの発明は、現像装置、帯電装置、又は感光体ドラムクリーニング装置の内少なくとも1つと、感光体ドラムとを一体に保持するプロセスカートリッジにおいて、上記プロセスカートリッジの着脱機構として請求項1乃至6に記載の感光体ドラムユニット着脱機構、又は、着脱可能な感光体ドラムユニットとして請求項7に記載の感光体ドラムユニットを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項9に記載の画像形成装置の発明は、少なくとも、感光体ドラムを備える画像形成装置において、感光体ドラムユニット着脱機構として請求項1乃至6に記載の感光体ドラムユニット着脱機構、着脱可能な感光体ドラムユニットとして請求項7に記載の感光体ドラムユニット、又は、着脱可能なプロセスカートリッジとして請求項8に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とするものである。
本発明は、感光体ドラムユニットのケースの装着位置への装着動作を行った後に、装着動作と分けて出力軸継ぎ手部の結合動作を行なうので、ドラム駆動シャフトと駆動ユニットとの結合時には、ドラム駆動シャフトしか移動しない。結合時に移動する部材をドラム駆動シャフトのみとすることで、結合時に移動する質量を少なくできる。そして、感光体ドラムユニットのケースの装着位置から結合動作を行なうので、結合動作時のドラム駆動シャフトの結合位置までの移動量も短くできるので、結合位置に達する際のドラム駆動シャフトの速度も遅くなる。したがって、減速機構の出力軸とドラム駆動シャフトの出力軸継ぎ手部との接合部でう部材同士の回転方向の位相がズレていた場合に、結合部の接触部分に作用する衝撃力は移動するドラム駆動シャフトの質量、接触直前の速度にほぼ比例しするので、その衝撃力を小さくできる。また、従来の装着動作と結合動作とを同時に行なう構成よりも、結合部に作用する衝撃力を小さくできるので、ドラム駆動シャフトの出力軸継ぎ手部及び減速機構の出力軸のいずれも、それぞれを支持する軸部材に対してスライド可能に設ける必要がない。したがって、ドラム駆動シャフトの出力軸継ぎ手部及び減速機構の出力軸は、それぞれを支持する軸部材との嵌合箇所に、スライドに必要な嵌め合いのガタ量を設定する必要もないので、ガタ量の設定に起因した駆動伝達系の振動は発生せず、感光体ドラムの駆動安定性を損なうこともない。
また、感光体ドラムユニットのケースのケース装着位置への装着を行なった後に、ケース側押圧手段とシャフト側押圧手段とを嵌め合わせて、押圧手段を押圧状態とすることができる。このため、ドラム駆動シャフトの出力軸継ぎ手部及び減速機構の出力軸の結合部に過分な押圧力を作用させることなく、適切な範囲のスラスト方向の押圧力をドラム駆動シャフトに作用させることができる。すなわち、操作者は、手動でケース側押圧手段とシャフト側押圧手段とを嵌め合わせて押圧手段を押圧状態とするができ、適切な範囲のスラスト方向の押圧力をドラム駆動シャフトに作用させることができる。したがって、ドラム駆動シャフトの出力軸継ぎ手部及び減速機構の出力軸の結合部に過分な押圧力を作用させることなく、これらの結合部とシャフト係合部における伝達に必要な押しつけ力が確保ができるとともに、結合部の結合が維持できる。ここで、結合時に作用する最大力は、押圧手段のケース側押圧手段の変位量相当であり、従来の方式の結合時のような衝撃力は作用しないので、両結合部及び減速機構内部の歯車列を破壊させるという問題も起こらない。
また、離間手段を設けているので、感光体ドラムユニットを装置本体にセットする時点で、ドラム駆動シャフトは駆動ユニット側から完全に退避している。したがって、操作者がドラム駆動シャフトを退避させることなく装着作業を行ったとしても、ドラム駆動シャフトの出力軸継ぎ手部及び減速機構の出力軸の結合部に過剰な衝撃力が作用することはない。そして、出力軸継ぎ手部、減速機構の出力軸や、減速機構の歯形部の変形や破損、もしくは、減速機構自体が破壊されてしまうことを、未然に防止することができる。
まず、本実施形態の感光体ドラムユニット着脱機構105の、第1の実施例である、実施例1から説明する。本実施例は、本発明を、浮動支持が行われて高精度回転する遊星歯車減速機構に適用したものである。遊星歯車減速機構の出力軸と、感光体ドラムの駆動軸であるを結合させる時、過剰な負荷が両者に作用して結合部の変形又は破壊、あるいは遊星歯車減速機構そのものを破壊させることを防止するためのものである。さらに、結合後の感光体ドラムの高精度回転が可能となるものである。これらのためには、いかに余計な力を結合部に作用させずに的確に結合させるかということと、結合後の運転性能で重要な、回転伝達剛性の確保をどの様にするか重要となる。
次に、本実施形態の感光体ドラムユニット着脱機構105の、第2の実施例である、実施例2について説明する。本実施例と上述した実施例1とは、本実施例の感光体ドラムユニット着脱機構105では、感光体ドラムユニット110の、ドラム駆動シャフト部111から回転駆動力を感光体ドラム1に伝達するためのセレーション係合部を、装置背面側の感光体フランジ122に設けた点のみ異なる。したがって、実施例1と共通する構成・動作については適宜省略して説明する。
このように感光体ドラムユニット110を構成することで、ドラム駆動シャフト部111と、感光体駆動ユニット160を接合した場合の、テーパ付セレーション115の出力軸179から離れた面から外歯ギヤ113の先端までの軸長:Lを短くすることができる。ドラム駆動シャフト部111の回転駆動を伝達する部分の軸長:Lを短くすることで、回転駆動を伝達する部分の捩れ剛性を、実施例1の構成よりも高めることができる。また、捩れ剛性を高めることで結合部における捻り振動も抑えることもでき、実施例1の構成よりも駆動伝達系の共振周波数を高めることもできる。したがって、軸の捩れによる感光体ドラム1上の光学的記録潜像位置の変化による線曲がりや、微少な回転振動による感光体ドラム1上の光学的記録潜像位置の変化によるバンディング現象を、実施例1の構成よりもより良く防止することができる。
次に、本実施形態の感光体ドラムユニット着脱機構105の、第3の実施例である、実施例2について説明する。本実施例と上述した実施例1、2とは、本実施例の感光体ドラムユニット着脱機構105では、感光体ドラムユニット110の、ドラム駆動シャフト部111から回転駆動力を感光体ドラム1に伝達するためのセレーション係合部を、感光体ドラム1の両端部の感光体フランジ121、122の両方に設けた点のみ異なる。したがって、実施例1と共通する構成・動作については適宜省略して説明する。
また、感光体ユニットケース130のケース装着位置への装着を行なった後に、ケース側押圧手段141とシャフト側押圧手段142とを嵌め合わせて、押圧手段140を押圧状態とすることができる。このため、インボリュートスプライン結合部に過分な押圧力を作用させることなく、適切な範囲のスラスト方向の押圧力をドラム駆動シャフト部111に作用させることができる。すなわち、操作者は、手動でケース側押圧手段141とシャフト側押圧手段と142を嵌め合わせて押圧手段140を押圧状態とするができ、適切な範囲のスラスト方向の押圧力をドラム駆動シャフト部111に作用させることができる。したがって、外歯ギヤ113と出力軸179の結合部に過分な押圧力を作用させることなく、外歯ギヤ113と出力軸179の結合と、感光体フランジ121とドラム駆動シャフト部111との係合部における伝達に必要な押しつけ力が確保ができるとともに、外歯ギヤ113と出力軸179の結合が維持できる。ここで、結合時に作用する最大力は、押圧手段140の押圧バネ143の変位量相当であり、従来の方式の結合時のような衝撃力は作用しないので、両結合部及び減速機構内部の歯車列を破壊させるという問題も起こらない。
また、離間手段であるコイルスプリング150を設けているので、感光体ドラムユニット110を装置本体にセットする時点で、ドラム駆動シャフト部111は感光体駆動ユニット160側から完全に退避している。したがって、操作者がドラム駆動シャフト部111を退避させることなく装着作業を行ったとしても、インボリュートスプライン結合部に過剰な衝撃力が作用することはない。そして、インボリュートスプライン結合部である、外歯ギヤ113、出力軸179や、遊星歯車減速機構170の歯形部の変形や破損、もしくは、遊星歯車減速機構170自体が破壊されてしまうことを、未然に防止することができる。
また、本実施形態の感光体ドラムユニット着脱機構105では、ドラム駆動シャフト112に対して、テーパ付セレーション114と外歯ギヤ113を一体的でかつ高剛性に構成しているので、ドラム駆動シャフト部111の捩れによる感光体ドラム1上の光学的記録潜像位置の変化による線曲がりを防止できる。そして、ドラム駆動シャフト112に対して、テーパ付セレーション114と外歯ギヤ113を一体的でかつ高剛性に構成しているので、感光体ドラム1を回転駆動させる時の捩れ剛性を上げて回転駆動系の共振周波数よりも高いところで駆動させることができる。回転駆動系の共振周波数よりも高いところで駆動することで、微少な回転振動による感光体ドラム1上の光学的記録潜像位置の変化によるバンディング現象を防止することができる。また、回転駆動系の共振周波数よりも高いところで駆動することで、従来の駆動伝達系の共振周波数が低くなり回転制御の制御ゲインを上げられないという問題も回避できる。
また、本実施形態の感光体ドラムユニット着脱機構105では、操作者のシャフト押圧手段であるセットアーム146を押圧状態にセットするという簡単な操作で、最終的な結合が自動的に完了する。このことで、操作者に過分な操作をしいることなく確実に、外歯ギヤ113と出力軸179の結合と、感光体フランジ121とドラム駆動シャフト部111との係合部における伝達に必要な押しつけ力が確保ができるとともに、外歯ギヤ113と出力軸179の結合が維持できる。
また、本実施形態の感光体ドラムユニット着脱機構105では、樹脂製歯車が使用されることが多い、感光体ドラムユニット110の装着時の衝撃力により破壊される虞が高い遊星歯車減速機構170において、装着時の衝撃力により遊星歯車減速機構170自体が破壊されることを防ぐことができる。
また、本実施形態の感光体ドラムユニット着脱機構105では、出力軸179が噛み合う歯車の歯形部分が変形や破損し易い出力軸179が浮動支持されている減速機構でも、出力軸179や、出力軸179が噛み合う歯車の歯形部分の変形や破損を防ぐことができる。
また、本実施形態の感光体ドラムユニット着脱機構105では、結合部が、インボリュートスプライン結合部である外歯ギヤ113と出力軸179から構成されているので、ドラム駆動シャフト部111では、ドラム駆動シャフト112と外歯ギヤ113の同軸度を高めることができる。また、感光体駆動ユニット160の出力軸179では、外歯ギヤ113と嵌め合わされる時の、互いの歯形部の接触機会が増えることで、スムーズな結合が可能となる。
また、本実施形態の感光体ドラムユニット110では、上述した感光体ドラムユニット着脱機構105を備えることで、上述した感光体ドラムユニット着脱機構105と同様な作用効果を奏することができる。
また、本実施形態のプロセスカートリッジ71では、上述した感光体ドラムユニット着脱機構105、又は上述した感光体ドラムユニット110を備えることで、上述した感光体ドラムユニット着脱機構105、又は上述した感光体ドラムユニット110と同様な作用効果を奏することができる。
また、本実施形態のプリンタ100では、感光体ドラムユニット着脱機構として上述した感光体ドラムユニット着脱機構105、着脱可能な感光体ドラムユニットとして上述した感光体ドラムユニット110、又は、着脱可能なプロセスカートリッジとして上述したプロセスカートリッジ71を備えることで、上述した感光体ドラムユニット着脱機構105、着脱可能な感光体ドラムユニットとして上述した感光体ドラムユニット110、又は、着脱可能なプロセスカートリッジとして上述したプロセスカートリッジ71と同様な作用効果を奏することができる。
4 帯電装置
5 現像装置
6 クリーニング装置
7 露光装置
8 定着装置
40 中間転写部
50 用紙収納部
60 トナーボトル
70 画像形成ユニット
80 排紙トレイ
100 プリンタ
105 感光体ドラムユニット着脱機構
110 感光体ドラムユニット
111 ドラム駆動シャフト部
112 ドラム駆動シャフト
113 外歯ギヤ
114 装置前面側の外歯のテーパ付セレーション
121 装置前面側の感光体フランジ
130 感光体ユニットケース
133 取り付けベース
134 ロック爪
140 押圧手段
141 ケース側押圧手段
142 シャフト側押圧手段
143 押圧バネ
145 クリック部
146 セットアーム
150 コイルスプリング
160 感光体駆動ユニット
170 遊星歯車減速機構
173 モータギヤ(1段目の太陽歯車)
179 出力軸(2段目の太陽歯車)
180 駆動モータ
P 転写紙
Claims (9)
- 感光体ドラムユニット内に設けられた感光体ドラムが長手方向両端部に有する感光体フランジの回転中心を貫通するドラム駆動シャフトと、装置本体側に設けられた駆動ユニットとの結合・結合解除を自在に行う感光体ドラムユニット着脱機構において、
上記ドラム駆動シャフトには、装置稼動時に、上記駆動ユニットの減速機構の出力軸と結合して回転駆動される出力軸継ぎ手部と、少なくとも一方の感光体フランジに形成されたフランジ係合部と係合して感光体ドラムを回転させるシャフト係合部とが設けられ、
上記感光体ドラムユニットのケースを装着位置へ装着した状態で、上記ドラム駆動シャフトを該感光体ドラムユニット内でスラスト方向に移動させることにより、上記出力軸継ぎ手部の結合・結合解除と上記シャフト係合部の係合・係合解除とがほぼ同時に行われるように構成されており、
上記感光体ドラムユニットのケースを装着位置へ装着して位置だしを行った後に、該ケースの装着位置への装着動作と分けて、上記ドラム駆動シャフトの出力軸継ぎ手部と上記減速機構の出力軸を結合させる結合動作を行ない、
上記ドラム駆動シャフトを上記減速機構の出力軸側へ向かうスラスト方向に押圧するシャフト押圧手段と、該ドラム駆動シャフトを上記感光体ドラムユニットに対して、上記減速機構の出力軸から離れるスラスト方向に離間させる離間手段とが設けられ、
上記シャフト押圧手段は、
上記感光体ドラムユニットのケース側に設けられ、上記ドラム駆動シャフトを上記減速機構の出力軸側へ向かうスラスト方向に押圧するケース側押圧手段と、該ドラム駆動シャフトに対して、回転自在に設けられ、スラスト方向の位置が固定されたシャフト側押圧手段とを有し、
上記シャフト側押圧手段とケース側押圧手段とを嵌め合わせて、上記ドラム駆動シャフトを押圧する押圧状態と、該シャフト側押圧手段とケース側押圧手段との嵌め合いを解除して、該ドラム駆動シャフトを押圧しない押圧解除状態とに可変可能であり、
上記出力軸継ぎ手部と上記駆動ユニットの出力軸との結合及び装置稼動時には上記押圧状態にすることで、該出力軸継ぎ手部が該駆動ユニットの出力軸との結合完了位置からの離間距離に略比例した所定範囲の押圧力で、上記ドラム駆動シャフトを押圧完了位置まで押圧して該出力軸継ぎ手部の位置を維持し、
上記出力軸継ぎ手部と上記駆動ユニットの出力軸との結合解除時には上記押圧解除状態にすることで、上記ドラム駆動シャフトへの押圧力を解除して、上記離間手段により、該ドラム駆動シャフトが退避位置まで離間させられることを特徴とする感光体ドラムユニット着脱機構。 - 請求項1に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、
ドラム駆動シャフトに設けられる出力軸継ぎ手部とフランジ係合部は、上記ドラム駆動シャフトの軸上に固定、又は一体に形成されていることを特徴とする感光体ドラムユニット着脱機構。 - 請求項1又は2に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、
シャフト押圧手段を押圧状態にした後、初回の装置稼動時の起動シーケンスで行なわれる駆動ユニットの極低速回転により、出力軸継ぎ手部と駆動ユニットの出力軸との歯形の位相が合致したところで噛み合いが進行し、最終的な結合が自動的に完了することを特徴とする感光体ドラムユニット着脱機構。 - 請求項1乃至3のいずれか一に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、
減速機構が遊星歯車減速機構であることを特徴とする感光体ドラムユニット着脱機構。 - 請求項1乃至4のいずれか一に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、
減速機構の出力軸が浮動支持されていることを特徴とする感光体ドラムユニット着脱機構。 - 請求項1乃至5のいずれか一に記載の感光体ドラムユニット着脱機構において、
ドラム駆動シャフトの出力軸継ぎ手部と減速機構の出力軸の結合部がスプライン結合により構成されていることを特徴とする感光体ドラムユニット着脱機構。 - 請求項1乃至6のいずれか一に記載の感光体ドラムユニット着脱機構を備えたことを特徴とする感光体ドラムユニット。
- 現像装置、帯電装置、又は感光体ドラムクリーニング装置の内少なくとも1つと、感光体ドラムとを一体に保持するプロセスカートリッジにおいて、
上記プロセスカートリッジの着脱機構として請求項1乃至6に記載の感光体ドラムユニット着脱機構、又は、着脱可能な感光体ドラムユニットとして請求項7に記載の感光体ドラムユニットを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 少なくとも、感光体ドラムを備える画像形成装置において、
感光体ドラムユニット着脱機構として請求項1乃至6に記載の感光体ドラムユニット着脱機構、着脱可能な感光体ドラムユニットとして請求項7に記載の感光体ドラムユニット、又は、着脱可能なプロセスカートリッジとして請求項8に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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