JP6131223B2 - 駆動伝達機構およびこれを備える画像形成装置 - Google Patents

駆動伝達機構およびこれを備える画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、駆動伝達機構およびこれを備える画像形成装置に関し、特に現像装置等の着脱可能な着脱ユニットに対して駆動力を伝達する技術に関する。
画像形成装置では、装置本体に対して現像装置や感光体装置等のプロセス装置が着脱可能に設けられている場合がある。装置本体とプロセス装置との組み合わせを変えることで、様々な単位時間当たりの印刷枚数(PPM:Page Per Minute)や単位時間当たりのコピー枚数(CPM:Copy Per Minute)の性能を実現した画像形成装置を製造することができる。
上記のようにプロセス装置を着脱可能に設ける場合、装置本体に内蔵された駆動装置からプロセス装置へ駆動力を伝達させる駆動伝達機構が重要となる。この駆動伝達機構としては、一般に、装置本体側に設けられた駆動側カップリング部と、プロセス装置側に設けられた被駆動側カップリング部とを嵌合させることで駆動装置からプロセス装置へ駆動力を伝達させるカップリング構造が採用されている(例えば特許文献1参照)。
特開2005−17758号公報
装置本体とプロセス装置との組み合わせを誤り、装置本体に非対応のプロセス装置を取着してしまう場合がある。上記の従来技術では、このような場合に、駆動側カップリング部と被駆動側カップリング部とが完全に嵌合しない状態で、駆動側カップリング部の駆動力伝達部と被駆動側カップリング部の駆動力伝達部とが部分的に噛み合って、駆動側カップリング部から被駆動側カップリング部に駆動力が伝達する場合がある。その結果、駆動側カップリング部と被駆動側カップリング部とが破損する場合がある。
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、駆動側カップリング部と被駆動側カップリング部とが完全に嵌合しない状態で、駆動側カップリング部から被駆動側カップリング部へ回転駆動力が伝達しないようにすることを目的とする。
本発明の一局面にかかる駆動伝達機構は、駆動部、および、前記駆動部による回転駆動力が伝達する駆動側カップリング部を有する駆動装置と、前記駆動装置に対して着脱可能な着脱ユニットであって、外面の一部に円状の開口部が形成されたカバー部、前記開口部内に設けられ、前記着脱ユニットが前記駆動装置に取り着けられる取着状態において前記駆動側カップリング部に嵌合する被駆動側カップリング部、および、前記駆動側カップリング部から前記被駆動側カップリング部に伝達する回転駆動力により従動する被駆動部を有する着脱ユニットと、を備え、前記駆動側カップリング部は、前記取着状態において前記被駆動側カップリング部に対向する第1対向面を有する第1基部と、前記駆動側カップリング部の回転中心において前記第1対向面から突出した半球状凸部と、前記駆動側カップリング部の回転中心を中心とした円弧柱状の第1凸部、前記第1凸部の内径よりも短い内径の円弧柱状の第2凸部、および、前記第1凸部と前記第2凸部との間に設けられた段差部を有する筒状凸部と、を備え、前記被駆動側カップリング部は、前記取着状態において前記駆動側カップリング部に対向する第2対向面を有する第2基部と、前記被駆動側カップリング部の回転中心において前記第2対向面から突出した円柱状凸部と、前記円柱状凸部の外周面から径方向に突出した外周凸部と、前記被駆動側カップリング部の回転中心において前記円柱状凸部の上面から没入した凹部と、を備え、前記取着状態において、前記半球状凸部が前記凹部に嵌り込み、前記開口部が前記筒状凸部を囲繞し、かつ、前記筒状凸部が前記円柱状凸部と前記外周凸部とを囲繞した場合には、前記駆動側カップリング部の回転中心と前記被駆動側カップリング部の回転中心とが一致するとともに、回転方向において前記段差部と前記外周凸部とが当接して、前記駆動側カップリング部から前記被駆動側カップリング部に回転駆動力が伝達可能となる、駆動伝達機構である。
また、本発明の別の一局面にかかる画像形成装置は、上記の駆動伝達機構を備え、前記着脱ユニットは、現像剤を撹拌する撹拌ローラーおよび現像剤を像担持体に供給する現像ローラーを前記被駆動部として備える現像装置である、画像形成装置である。
上記の本発明によれば、駆動側カップリング部と被駆動側カップリング部とが完全に嵌合しない状態で、駆動側カップリング部から被駆動側カップリング部へ回転駆動力が伝達しない。
本発明の一実施形態にかかる駆動伝達機構を備える画像形成装置の構造を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる現像装置を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる装置本体に設けられた支持部および駆動側カップリング部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる駆動側カップリング部の構造を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる被駆動側カップリング部の構造を示す図である。 (A)は現像装置が装置本体に取り着けられる取着状態における駆動側カップリング部と被駆動側カップリング部の位置関係を示す図であり、(B)は駆動側カップリング部と被駆動側カップリング部とがずれた状態における駆動側カップリング部と被駆動側カップリング部との位置関係を示す図である。
以下、本発明の一実施形態にかかる駆動伝達機構およびこれを備える画像形成装置について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる駆動伝達機構を備える画像形成装置の構造を示す図である。
画像形成装置1は、例えば、コピー機能、プリンター機能、スキャナー機能、及びファクシミリ機能のような複数の機能を兼ね備えた複合機である。画像形成装置1は、筐体11に、操作部47、画像形成部12、定着部13、給紙部14、原稿給送部6、及び原稿読取部5等を備えて構成されている。
操作部47は、操作キー部471および液晶ディスプレイ等からなる表示部473を備え、操作キー部471等を用いて入力されるユーザー操作に基づき画像形成装置1が実行可能な各種動作および処理についての指示を受け付ける。
操作部47が原稿読取指示を受け付けた場合、原稿給送部6により給送されてくる原稿、又は原稿載置ガラス161に載置された原稿の画像を原稿読取部5が光学的に読み取り、画像データを生成する。原稿読取部5により生成された画像データは内蔵HDD又はネットワーク接続されたコンピューター等に保存される。
操作部47が画像形成指示を受け付けた場合、上記原稿読取動作により生成された画像データ又は内蔵HDDに記憶されている画像データ等に基づいて、画像形成部12が、給紙部14から給紙される記録紙Pにトナー像を形成する。
画像形成部12のマゼンタ用の画像形成ユニット12M、シアン用の画像形成ユニット12C、イエロー用の画像形成ユニット12Y及びブラック用の画像形成ユニット12Bkは、感光体ドラム(像担持体)15と、現像装置16と、帯電装置17と、露光装置18と、1次転写ローラー19とをそれぞれ備えている。
カラー印刷を行う場合、画像形成ユニット12M、12C、12Y及び12Bkは、画像データを構成するそれぞれの色成分からなる画像に基づいて、帯電、露光及び現像の工程により感光体ドラム15上にトナー画像を形成し、トナー画像を1次転写ローラー19により、駆動ローラー20A及び従動ローラー20Bに張架されている中間転写ベルト20上に転写させる。
中間転写ベルト20上に転写される各色のトナー画像は、転写タイミングを調整して中間転写ベルト20上で重ね合わされ、カラーのトナー画像となる。2次転写ローラー210は、中間転写ベルト20の表面に形成されたカラーのトナー画像を、中間転写ベルト20を挟んで駆動ローラー20Aとのニップ部において、給紙部14から搬送路190を搬送されてきた記録紙Pに転写させる。この後、定着部13が、記録紙P上のトナー画像を熱定着により記録紙Pに定着させる。定着処理の完了したカラー画像形成済みの記録紙Pは、排出トレイ151に排出される。
図2は、本発明の一実施形態にかかる現像装置16を示す斜視図である。現像装置16は、筐体30内に、現像ローラー31(被駆動部)、マグローラー(不図示)および撹拌スクリュー(不図示)を備えている。
筐体30内には、現像剤が収容されている。撹拌スクリューにより筐体30内で撹拌された現像剤は、マグローラーにより汲み上げられる。その後、マグローラーと現像ローラー31との間に形成された磁界により、現像剤に含まれるトナーが現像ローラー31の周面に移動する。現像ローラー31の回転軸32は、筐体30に回転可能に軸支されている。この状態で、現像ローラー31の周面の一部が筐体30の開口33から露出して、感光体ドラム15と対向する。現像ローラー31の周面に移動したトナーは、感光体ドラム15の周面に形成された静電潜像によって引き寄せられて、感光体ドラム15の周面に向けて移動する。
ここで、現像装置16は、画像形成装置1の装置本体50(図3参照)に対して着脱可能とされる。装置本体50は、既述の定着部13や給紙部14といった構成以外に、モーター等からなる駆動部(不図示)、当該駆動部に電力を供給する電源部(不図示)、および当該駆動部による駆動動作を制御するCPU(Central Processing Unit)等からなる制御部(不図示)等を内蔵し、現像装置16や感光体ドラム15等のプロセス装置を駆動する駆動装置として機能する。
現像装置16の筐体30の側面部34には、装置本体50の支持部51(図3参照)に嵌合可能な嵌合部35が設けられている。現像装置16が装置本体50に取り着けられる取着状態において、嵌合部35が支持部51に嵌合する。このとき、嵌合部35に設けられた2つの突起部36が支持部51の係止爪部52(図3参照)により係止される。これにより、現像装置16が装置本体50から抜け出ることが防止される。
また、筐体30の側面部34には、外面の一部に円状の開口部38が形成されたカバー部37が設けられている。開口部38内には、現像装置16が装置本体50に取り着けられる取着状態において、装置本体50の駆動側カップリング部60(図3参照)に嵌合する被駆動側カップリング部40が設けられている。
被駆動側カップリング部40は、駆動側カップリング部60に嵌合した状態で、駆動側カップリング部60から回転駆動力が伝達する。被駆動側カップリング部40の基部41(図5参照)は、不図示のギヤ等により現像ローラー31の回転軸32や撹拌ローラーの回転軸と連結されており、当該ギヤ等を介して回転駆動力が現像ローラー31や撹拌ローラーに伝達する。
図3は、本発明の一実施形態にかかる装置本体50に設けられた支持部51および駆動側カップリング部60を示す斜視図である。図4は、本発明の一実施形態にかかる駆動側カップリング部60の構造を示す図である。
駆動側カップリング部60の基部61は、円柱形状を有する部材であって、不図示のギヤ等により装置本体50に内蔵された駆動部と連結されている。基部61には、ギヤ等を介して駆動部による回転伝達力が伝達し、その結果、基部61は回転中心A1を中心に回転する。なお、基部61の円柱形状の中心軸と回転中心A1とは一致する。
基部61の上面62(対向面)は、現像装置16が装置本体50に取り着けられる取着状態において被駆動側カップリング部40に対向する。上面62には、当該上面62から上方に突出した筒状凸部63と半球状凸部64とが形成されている。
筒状凸部63は、基部61の上面62の径方向端部に形成された筒状形状を有する部材である。筒状凸部63は、回転中心A1を中心とした円弧柱状の第1凸部631および第2凸部632と、第1凸部631と第2凸部632との間に設けられた段差部633とを有する。第1凸部631および第2凸部632は、周方向において交互に複数形成されている。
第2凸部632の内径は、第1凸部631の内径よりも短い長さに設定されている。また、第2凸部632の外径は、第1凸部631の外径よりも短い長さに設定されている。段差部633は、径方向に延びた柱状形状を有する部材であって、径が異なる第1凸部631および第2凸部632の間において第1凸部631と第2凸部632とを連結している。段差部633は、後述する被駆動側カップリング部40の外周凸部44と当接して、駆動部による回転駆動力を外周凸部44に伝達する駆動力伝達部としての機能を果たす。
半球状凸部64は、回転中心A1を中心とした半球形状を有する部材である。半球状凸部64の外径は、第1凸部631および第2凸部632の内径よりも短い長さに設定されており、半球状凸部64は筒状凸部63に囲繞されている。上記の筒状凸部63および半球状凸部64により、筒状凸部63、半球状凸部64、および上面62に囲まれた空間S1が形成されている。
図5は、本発明の一実施形態にかかる被駆動側カップリング部40の構造を示す図である。被駆動側カップリング部40の基部41は、回転中心A2を中心に回転可能に筐体30に支持されている。当該回転中心A2と開口部38の開口中心とは一致する。
基部41の上面42(対向面)は、現像装置16が装置本体50に取り着けられる取着状態において、駆動側カップリング部60に対向する。上面42には、当該上面42から上方に突出した円柱状凸部43と複数の外周凸部44とが形成されている。円柱状凸部43は、回転中心A2を中心とした円柱状形状を有する部材である。また、外周凸部44は、円柱状凸部43の外周面から径方向に突出した円弧柱状形状を有する部材である。外周凸部44は、駆動側カップリング部60の段差部633と当接して、駆動部による回転駆動力が段差部633から伝達される駆動力被伝達部としての機能を果たす。
円柱状凸部43の上面には、回転中心A2において当該上面から没入したすり鉢状の凹部45が形成されている。凹部45の外径は駆動側カップリング部60の半球状凸部64の外径よりも長い長さに設定されており、凹部45に半球状凸部64が嵌り込み可能になっている。上記の円柱状凸部43、外周凸部44、および開口部38により、円柱状凸部43、外周凸部44、および開口部38の内周面39に囲まれた空間S2が形成されている。
図6(A)は、現像装置16が装置本体50に取り着けられる取着状態における駆動側カップリング部60と被駆動側カップリング部40との位置関係を示す図である。
駆動側カップリング部60の第2凸部632の内径D1は、被駆動側カップリング部40の円柱状凸部43の外径D2よりも長い長さに設定されている。また、駆動側カップリング部60の第1凸部631の内径D3は、被駆動側カップリング部40の外周凸部44の外径D4よりも長い長さに設定されている。このため、図6(A)に示すように、空間S1には、駆動側カップリング部60の筒状凸部63が嵌り込み可能となっている。空間S1に筒状凸部63が嵌り込んだ状態において、第2凸部632と円柱状凸部43との間に、内径D1と外径D2との差分であるD1−D2長さの間隙W1が形成される。また、第1凸部631と外周凸部44との間に、内径D3と外径D4との差分であるD3−D4長さの間隙W3が形成される。
また、開口部38の内径D5は、駆動側カップリング部60の第1凸部631の外径D6よりも長い長さに設定されている。このため、図6(A)に示すように、空間S2には、被駆動側カップリング部40の円柱状凸部43および外周凸部44が嵌り込み可能となっている。空間S2に円柱状凸部43と外周凸部44が嵌り込んだ状態において、開口部38と第1凸部631との間に、内径D5と外径D6との差分であるD5−D6長さの間隙W2が形成される。なお、内径D5と外径D6との差分である間隙W2の長さは、内径D1と外径D2との差分である間隙W1の長さ以上の長さに設定される。
さらに、既述のとおり凹部45の外径は半球状凸部64の外径よりも長い長さに設定されているため、凹部45に半球状凸部64が嵌り込み可能となっている。
ここで、着脱可能な着脱ユニットとしての現像装置16には、様々な性能を持つ複数種別の現像装置が存在する。装置本体50に取着する現像装置16の種別を変えることで、様々なPPMやCPMの性能を実現した画像形成装置1を製造することができる。装置本体50と現像装置16との組み合わせには、適切な組み合わせと不適切な組み合わせが存在する。装置本体50と現像装置16との組み合わせが適切であり、装置本体50に対応した現像装置16を取着する場合、図6(A)に示すように、駆動側カップリング部60と被駆動側カップリング部40とが完全に嵌合して、空間S1に筒状凸部63が嵌り込み、空間S2に円柱状凸部43と外周凸部44が嵌り込む。換言すれば、半球状凸部64が凹部45に嵌り込み、開口部38が筒状凸部63を囲繞し、かつ、筒状凸部63が円柱状凸部43と外周凸部44とを囲繞する状態となる。このとき、駆動側カップリング部60の回転中心A1と被駆動側カップリング部40の回転中心A2とが一致するとともに、回転方向において駆動側カップリング部60の段差部633と被駆動側カップリング部40の前記外周凸部44とが当接する。
上記の状態で、駆動部により駆動側カップリング部60が回転されると、被駆動側カップリング部40の外周凸部44が駆動側カップリング部60の段差部633により押圧され、被駆動側カップリング部40が回転する。すなわち、上記の押圧位置にて回転駆動力が駆動側カップリング部60から被駆動側カップリング部40に受け渡される。当該回転駆動力は、ギヤ等を介して現像ローラー31や撹拌ローラーに伝達する。
図6(B)は、駆動側カップリング部60と被駆動側カップリング部40とがずれた状態における駆動側カップリング部60と被駆動側カップリング部40との位置関係を示す図である。装置本体50と現像装置16との組み合わせが不適切であり、装置本体50に非対応の現像装置16を取着する場合、図6(B)に示すように、例えば、駆動側カップリング部60が被駆動側カップリング部40に対して長さXずれて取り着けられる。この状態においては、駆動側カップリング部60と被駆動側カップリング部40とが嵌合しない。具体的には、図6(B)に示すように、駆動側カップリング部60の筒状凸部63が被駆動側カップリング部40の円柱状凸部43および外周凸部44に乗り上げた状態となる。また、駆動側カップリング部60の筒状凸部63がカバー部37の開口部38に乗り上げた状態となる。また、駆動側カップリング部60の半球状凸部64が被駆動側カップリング部40の凹部45に嵌り込まない。これにより、駆動部により駆動側カップリング部60が回転された場合であっても、被駆動側カップリング部40の外周凸部44が駆動側カップリング部60の段差部633により押圧されず、被駆動側カップリング部40が回転しない。すなわち、回転駆動力が駆動側カップリング部60から被駆動側カップリング部40に受け渡されない。
一般の画像形成装置では、装置本体と現像装置との組み合わせが不適切であり、装置本体に非対応の現像装置を取着する場合、駆動側カップリング部と被駆動側カップリング部とが完全に嵌合しない状態で、駆動側カップリング部の駆動力伝達部と被駆動側カップリング部の駆動力被伝達部とが部分的に噛み合って、駆動側カップリング部から被駆動側カップリング部に駆動力が伝達する場合がある。駆動側カップリング部の回転中心と被駆動側カップリング部の回転中心とが一致しない状態で駆動力が伝達すると、駆動側カップリング部および被駆動側カップリング部の一部の部材に力が集中して部材が破損する場合がある。
これに対して、本発明の一実施形態にかかる駆動伝達機構によれば、装置本体50と現像装置16との組み合わせが不適切であり、駆動側カップリング部60と被駆動側カップリング部40とが一定の長さ以上ずれた状態で取り着けられた場合には、駆動側カップリング部60と被駆動側カップリング部40とが嵌合しない。このため、駆動側カップリング部60の回転中心と被駆動側カップリング部40の回転中心とが一致しない状態で回転駆動力が駆動側カップリング部60から被駆動側カップリング部40に受け渡されない。従って、駆動側カップリング部60および被駆動側カップリング部40の一部の部材に力が集中して部材が破損する事態を回避することができる。
また、本発明の一実施形態にかかる駆動伝達機構によれば、内径D1と外径D2との差分である間隙W1の長さは、内径D5と外径D6との差分である間隙W2の長さ以下の長さに設定される。これにより、被駆動側カップリング部40に対して駆動側カップリング部60がずれる長さXがW2より長くなる(X>W2≧W1)状態で、装置本体50に現像装置16が取着される場合には、駆動側カップリング部60の筒状凸部63が、被駆動側カップリング部40の円柱状凸部43および外周凸部44、または、カバー部37の開口部38の一方に乗り上げるのではなく、両方の部材にまたがって乗り上げる状態となる。その結果、被駆動側カップリング部40の外周凸部44が駆動側カップリング部60の段差部633により押圧されず、回転駆動力が駆動側カップリング部60から被駆動側カップリング部40に受け渡されない。
なお、本発明は、上記の実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。
例えば、上記の実施の形態では、着脱可能な着脱ユニットとしての現像装置16に対して駆動伝達機構を適用した場合を説明したが、本発明は必ずしもこの場合に限定されない。感光体装置等の他のプロセス装置に対して上記の駆動伝達機構を適用してもよい。
1 画像形成装置
12 画像形成部
16 現像装置
30 筐体
31 現像ローラー
35 嵌合部
36 突起部
37 カバー部
38 開口部
40 被駆動側カップリング部
41 基部
43 円柱状凸部
44 外周凸部
45 凹部
50 装置本体
60 駆動側カップリング部
61 基部
63 筒状凸部
64 半球状凸部
631 第1凸部
632 第2凸部
633 段差部

Claims (4)

  1. 駆動部、および、前記駆動部による回転駆動力が伝達する駆動側カップリング部を有する駆動装置と、
    前記駆動装置に対して着脱可能な着脱ユニットであって、外面の一部に円状の開口部が形成されたカバー部、前記開口部内に設けられ、前記着脱ユニットが前記駆動装置に取り着けられる取着状態において前記駆動側カップリング部に嵌合する被駆動側カップリング部、および、前記駆動側カップリング部から前記被駆動側カップリング部に伝達する回転駆動力により従動する被駆動部を有する着脱ユニットと、を備え、
    前記駆動側カップリング部は、前記取着状態において前記被駆動側カップリング部に対向する第1対向面を有する第1基部と、前記駆動側カップリング部の回転中心において前記第1対向面から突出した半球状凸部と、前記駆動側カップリング部の回転中心を中心とした円弧柱状の第1凸部、前記第1凸部の内径よりも短い内径の円弧柱状の第2凸部、および、前記第1凸部と前記第2凸部との間に設けられた段差部を有する筒状凸部と、を備え、
    前記被駆動側カップリング部は、前記取着状態において前記駆動側カップリング部に対向する第2対向面を有する第2基部と、前記被駆動側カップリング部の回転中心において前記第2対向面から突出した円柱状凸部と、前記円柱状凸部の外周面から径方向に突出した外周凸部と、前記被駆動側カップリング部の回転中心において前記円柱状凸部の上面から没入した凹部と、を備え、
    前記取着状態において、前記半球状凸部が前記凹部に嵌り込み、前記開口部が前記筒状凸部を囲繞し、かつ、前記筒状凸部が前記円柱状凸部と前記外周凸部とを囲繞した場合には、前記駆動側カップリング部の回転中心と前記被駆動側カップリング部の回転中心とが一致するとともに、回転方向において前記段差部と前記外周凸部とが当接して、前記駆動側カップリング部から前記被駆動側カップリング部に回転駆動力が伝達可能となる、駆動伝達機構。
  2. 前記第2凸部の内径と前記円柱状凸部の外径との差は、前記開口部の内径と前記筒状凸部の最大外径との差以下に設定される、請求項1に記載の駆動伝達機構。
  3. 前記駆動側カップリング部は、前記第1凸部と前記第2凸部とが交互に複数配置された前記筒状凸部が設けられ、
    前記被駆動側カップリング部は、前記円柱状凸部の外周面に前記外周凸部が複数設けられる、請求項1または請求項2に記載の駆動伝達機構。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の駆動伝達機構を備え、
    前記着脱ユニットは、現像剤を撹拌する撹拌ローラーおよび現像剤を像担持体に供給する現像ローラーを前記被駆動部として備える現像装置である、画像形成装置。
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