(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に内蔵されたモータを駆動源とする駆動軸の軸端に外輪部材を遊嵌し、この外輪部材内に従動軸の軸端を遊嵌し、前記外輪部材における従動軸接続側の開口が長楕円に形成され、前記駆動軸の軸端はその軸を直径方向に貫通している第一ピンを介して前記外輪部材に連結され、前記従動軸の軸端は、前記第一ピンと略直交し且つ長楕円開口の長軸方向に配置された第二ピンを介して前記外輪部材に連結され、前記従動軸に、前記画像形成装置に使用される交換ユニットと係合し得る連結手段を設けたことを特徴とする画像形成装置用の軸継手。
【請求項２】
前記連結手段が圧縮ばねによって前記交換ユニット側に付勢されている請求項１記載の画像形成装置用の軸継手。
【請求項３】
前記交換ユニットが感光体ドラムからなる請求項１または２記載の画像形成装置用の軸継手。
【請求項４】
前記連結手段が、前記従動軸上に設けられ前記感光体ドラムのドラムフランジに係合し得るフランジと、そのフランジ外面から軸方向に突設され前記ドラムフランジの係合溝と係合し得る連結ピンとから構成される請求項３記載の画像形成装置用の軸継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置本体に内蔵されたモータを駆動源とする駆動軸と、その駆動軸の回転力が伝達される従動軸との間に好適に設けられる画像形成装置用の軸継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タンデム方式のカラー複写機では、ブラック，マゼンタ，シアン，イエローの各感光体ドラムをユニット化した感光体ユニットを転写紙の送り方向に配列し、各感光体ドラム上にトナー像を形成して転写紙に複段転写を行うことにより画像を得るようになっている。このような構成の感光体ユニットにおいて、感光体ドラムは複写機本体の駆動源から伝達されるようになっており、トナーが消耗した際には交換できるようになっている。
【０００３】
上記感光体ユニットの交換には、感光体ドラムのドラムフランジに形成されたギア部を直接、駆動源に接続されている駆動軸のギアに歯合させる方式、駆動源から延設された４本のドラム軸にそれぞれ感光体ドラムを軸通させる方式、或いは感光体ドラムと駆動軸とを継手を介して接続する方式等が知られている。
【０００４】
このような交換部品である感光体ユニットは、通常、製作誤差を伴っているため、交換する場合においては誤差を吸収した状態で駆動軸と連結される必要がある。その点、継手を介して接続するものは、その継手部分で感光体ユニットの製品誤差を吸収できるため、極めて簡便な作業で確実な連結を得ることができる。この種の継手としては、通常、図６に示すような十字自在継手や図７に示すようなオルダム継手が採用されている。
【０００５】
上記十字自在継手は、連結片１に２本のピン２及び３が直交して設けられ、各ピン２，３に対して軸端に固定されている二叉アーム４及び５が嵌挿されているものであり、連結しようとする２軸６，７がある角度を持って交わる場合に、折れ角を吸収することができるようになっている。また、二叉アーム４及び５がピン２及び３に沿って若干摺動することができるため、軸６の軸線Ｓ１  と軸７の軸線Ｓ２  との間に芯ずれが生じても吸収できるようになっている。
【０００６】
一方、オルダム継手は、軸８及び軸９の軸端にそれぞれ円盤１０及び１１を固定し、その円盤１０，１１の間に連結用円盤１２を把持させ、連結用円盤１２の正面に直交する溝を設け、これらの溝と円盤１０に形成されている凸条１３及び円盤１１に形成されている凸条１４とを係合させたものであり、軸８の軸線Ｓ３  と軸９の軸線Ｓ４  との間の芯ずれを吸収できるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の十字自在継手では、一対の二叉アーム４，５、連結片１、ピン２，３等から構成されていために部品点数が多く、加えて構造が複雑であるために簡単に組み立てることができないという問題がある。また、オルダム継手では、十字自在継手に比べると部品点数が少ないものの、連結しようとする軸がある角度を持って交わる場合に対応できないという問題がある。このような状況により、簡単な構成で複写機本体の駆動源と感光体ユニットの感光体ドラムとの間で回転力を伝達し得る継手構造は確立されていない。
【０００８】
本発明は以上のような従来の軸継手の課題を考慮してなされたものであり、簡単な構成で、駆動軸と従動軸との間の芯ずれを吸収しつつ駆動軸の回転力を従動軸に確実に伝達することができる軸継手及びそれを備えた連結器並びに画像形成装置用の継手構造を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成用の軸継手は、画像形成装置に内蔵されたモータを駆動源とする駆動軸の軸端に外輪部材を遊嵌し、この外輪部材内に従動軸の軸端を遊嵌し、前記外輪部材における従動軸接続側の開口が長楕円に形成され、前記駆動軸の軸端はその軸を直径方向に貫通している第一ピンを介して前記外輪部材に連結され、前記従動軸の軸端は、前記第一ピンと略直交し且つ長楕円開口の長軸方向に配置された第二ピンを介して前記外輪部材に連結され、前記従動軸に、前記画像形成装置に使用される交換ユニットと係合し得る連結手段を設けたことを要旨とする。
本発明に従えば、画像形成装置側の駆動軸と交換ユニットが係合される従動軸との間の芯ずれが吸収された状態で回転力が交換ユニットに伝達される。
【００１０】
【００１１】
本発明において、連結手段は圧縮ばねによって交換ユニット側に付勢されていることが好ましい。
また、交換ユニットの一具体例としては感光体ドラムが示され、この場合、連結手段は、従動軸上に設けられて感光体ドラムのドラムフランジに係合し得るフランジと、そのフランジ外面から軸方向に突設されドラムフランジの係合溝と係合し得る連結ピンとから構成することができる。
交換ユニットが感光体ドラムである本発明に従えば、感光体ドラムに製作誤差があっても、モータの駆動軸と連結手段を備えた従動軸との間でその誤差を吸収し回転力を感光体ドラムに伝達することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した好ましい実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の軸継手が使用されるタンデム方式のカラー複写機の原理を示したものである。
【００１４】
同図に示す複写機は、転写ベルト２０上の転写紙に多段転写を行うことによりカラー画像を得るものであり、感光体ドラムを含む感光体ユニット、すなわち、ブラック用感光体ユニット２１、マゼンタ用感光体ユニット２２、イエロー用感光体ユニット２３、シアン用感光体ユニット２４が転写紙送り方向（矢印Ａ方向）に向けて配列されている。
【００１５】
その動作は、まず、スキャナ２５において１スキャンで同時に画像をＲ，Ｇ，Ｂの電気信号に変換し、画像処理部２６で像域分離等の画像処理を施し、Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃの各色への色変換を行い、Ｋ，Ｍ，Ｙ，Ｃの各信号をメモリに蓄える。次いで、書き込み部２７〜３０の各々においては、対応する色信号に基づいてレーザーダイオード（図示省略）を点灯制御し、そのレーザーダイオードから出射るレーザー光を感光体ドラム上に照射して静電潜像を形成する。そして、各感光体ドラム２１ａ〜２４ａ上に各色のトナー顕像をそれぞれ生成し、転写紙に転写し、定着ユニット３１にて定着を行ない、複写を完了するようになっている。
【００１６】
上記各感光体ユニット２１〜２４はトナーの消耗に応じて交換されるものであり、また、各感光体ドラム２１ａ〜２４ａを回転させる方式としては、複写機本体の１つのモータの駆動力を分岐させて伝達し回転させる方式や４個のモータを用いてそれぞれ独立して回転させる方式が採用されている。
【００１７】
図２は、上記感光体ユニットの感光体ドラム２１ａと、駆動源から延設されている駆動軸３２との連結状態を示したものである。
同図において、駆動軸３２と従動軸３３との間には軸継手３４が介設されており、従動軸３３には、感光体ドラム２１ａの端部に取り付けられたドラムフランジ３５と係合する連結手段３６が設けられている。なお、図中ＦＬは複写機内のフレームであり、ＢＥは駆動軸３２を支持しているベアリングである。
以下、軸継手３４及び連結手段３６の構成を詳しく説明する。
【００１８】
図３は軸継手３４の構成を示す分解図である。同図において、軸継手３４は、駆動軸３２の軸端に遊嵌される外輪部材３４ａと、その外輪部材３４ａ内に軸端が遊嵌される従動軸３３とを備えている。外輪部材３４ａはその中心部に長楕円に開口された貫通孔３４ｂを有し、その長楕円開口の短軸方向（以下「Ｙ方向」と呼ぶ）に外輪部材３４ａから第一ピン３７を挿入するようになっている。従って、外輪部材３４ａの後側開口から駆動軸３２の軸端を貫通孔３４ｂに挿入し、その軸端に形成されている貫通孔に対して遊びを持って第一ピン３７を軸通させ、軸通した第一ピン３７の両端を、六角孔付きのねじ３８及び３９を用いて挟み込んで拘束することにより、駆動軸３２と外輪部材３４ａとが遊びを持って連結される。なお、上下のピン挿通孔３４ｃ，３４ｄは外輪部材３４ａの後端寄りに設けられており、螺合されるねじ３８，３９の長さとほぼ一致する深さまで雌ねじが形成されている。
【００１９】
また、従動軸３３の後端は、外輪部材３４ａの前側貫通孔開口から挿入され、Ｙ方向と略直交するＸ方向に配置される第二ピン４０を、軸端に形成されているピン孔３３ａに遊挿することによって外輪部材３４ａと連結されるようになっている。なお、ピン孔３３ａ内には摺動性を向上させるための部材、例えばデュポン社製ベスペルＳＰ−２１，ＮＴＮ社製ドライメット等からなるスリーブを圧入することが好ましい。
【００２０】
第二ピン４０は外輪部材３４ａの前端寄りに設けられたピン挿通孔３４ｅ，３４ｆ（３４ｅのみ図示）から挿入され、その固定方法は上記第一ピン３７と同様に、ねじ３８ａ，３９ａを用いて固定される。それにより、外輪部材３４ａと従動軸３３とが遊びを持って連結される。なお、従動軸３３は、垂れ下がりを少なくするために短軸から構成することが好ましく、その前端は、後述する感光体ドラムのドラムフランジとの係合を容易にするため、先細に形成されている。
【００２１】
図４において、連結手段３６は、従動軸３３を軸通するフランジ３６ａを有し、そのフランジ３６ａの前面には４本の連結ピン３６ｂが同一円周上に等間隔に植設されている。フランジ３６ａのカバー部３６ｃには対向してガイド溝３６ｄが形成されており、従動軸３３胴部から外向きに突設されたガイドピン３３ｂがそのガイド溝３６ｄ内に嵌合し、移動できるようになっている。また、フランジ３６ａは割りピン４１によって前方移動限界が決めされており、従動軸３３の軸端とフランジ３６ａ裏面との間には圧縮コイルばね４２が装着されている。
【００２２】
図５は上記連結手段３６と係合する感光体ドラム２１ａをドラムフランジ側から示したものである。ドラムフランジ３５の端面には、上記４本の連結ピン３６ｂと係合し得る係合溝３５ａが十字状に形成されており、その中心部には円錐状孔３５ｂが形成され、さらにその円錐状孔３５ｂの奥部には上記従動軸３３を挿入するための貫通孔３５ｃが形成されている。
上述した軸継手３４及び連結手段３６は、各色感光体ユニット毎に複写機本体側に備えられている。
【００２３】
次に上記構成を有する軸継手及び連結手段の動作について説明する。
トナーが消耗した感光体ユニット２１を複写機本体から取り外して交換する場合を例に説明する。不要の感光体ユニット２１を手前側に引き抜いて取り外し、新しい感光体ユニット２１を送り込むと、従動軸３３の先端がまず、感光体ドラム２１ａのドラムフランジ３５に形成されている円錐状孔３５ｂと接触し、その内面に沿って貫通孔３５ｃに案内される。
【００２４】
次いで、フランジ３６の連結ピン３６ｂがドラムフランジ３５の端面と当接し、連結ピン３６ｂが直接、係合溝３５ａに係合した場合は、フランジ３６とドラムフランジ３５とが結合される。また、第三ピン３６ｂが係合溝３５ｂに係合しなかった場合でも、感光体ドラム２１ａをその軸上で回動させれば、圧縮コイルばね４２の付勢力に抗して後退していたフランジ３６が係合溝３５ａ内に押し出されて係合される。それによって、駆動軸３２と感光体ドラム２１ａが結合されることになる。
【００２５】
ここで、感光体ドラム２１ａに含まれる製作誤差によって、駆動軸３２の軸線と感光体ドラムの軸線とは必ずしも一致せず、大抵は両軸間で芯ずれが生じる。この場合の芯ずれには、連結しようとする二軸がある角度を持って交わる場合の芯ずれと、例えば二軸が平行にずれるような芯ずれとが含まれる。本発明の軸継手３４では、このような従動軸３３の芯ずれを許容できるように構成されている。具体的には、軸継手３４において、外輪部材３４ａはピン３７を軸としてＸ方向に揺動することができ、また、従動軸３３はピン４０を軸としてＹ方向に揺動することができるため、駆動軸３２と従動軸３３がある角度を持って交わる場合の芯ずれを許容することができる。
【００２６】
また、外輪部材３４ａはピン３７に沿ってＹ方向に移動することができ、また、従動軸３３はピン４０に沿ってＸ方向に移動することができるため、両軸３２，３３における平行な芯ずれも許容することができる。
なお、感光体ユニット２１が装着されていない状態では駆動軸３２に対して従動軸３３が垂れ下がるため、これを抑制する手段を設けることが好ましい。
【００２７】
例えば、外輪部材３４ａとフランジ３６との対向面上方または対向面下方に磁石を設け、吸着力または反撥力を利用して、垂れ下がりを抑制することができる。ただし、この場合は、磁石がＹ軸上に位置する位置に駆動軸３２を停止させるものとする。
【００２８】
また、垂れを抑制する手段は、上記した磁石に限らず、ピン３７を巻回して外輪部材３４ａと駆動軸３２との間に圧縮コイルばねを取り付けることにより、駆動軸３２を常に外輪部材３４ａの中心に位置させるように構成したものであってもよい。
【００２９】
また、貫通孔３４ｂの断面形状を長孔とし、駆動軸３２が停止した際に、その長孔がＸ軸方向に向くように構成したもの、すなわち、Ｙ方向の揺動角度を制限したものであってもよい。
さらにまた、外輪部材３４ａとフランジ３６の対向面に圧縮コイルばねを挿入したものであってもよい。
なお、本発明において、連結ピンは少なくとも１本以上であれば上記実施形態に示した４本に限らず、それ以上であっても、またそれ以下であってもよい。
【００３０】
また、本発明の軸継手は、カラー複写機における感光体ユニットとの接続に限らず、例えばモノクロ複写機における感光体ユニットとの接続や複写機全般における交換式トナーユニットの駆動部との接続等、芯ずれが発生し得る任意の軸の接続に適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明の画像形成装置用の軸継手によれば、画像形成装置本体側の駆動軸と交換ユニットに係合される従動軸との芯ずれを吸収することができるため、交換ユニットの製作誤差を吸収して駆動軸の回転力をその交換ユニットに確実に伝達することができ、しかも交換ユニットの交換作業を極めて簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軸継手が適用されるカラー複写機の原理図である。
【図２】本発明の交換ユニット脱着構造を示す一部断面を有する正面図である。
【図３】図２の軸継手の構成を示す分解斜視図である。
【図４】図３の従動軸とフランジの構成を示す要部正面図である。
【図５】図２のドラムフランジの構成を示す斜視図である。
【図６】従来の十字自在継手の構成を示す正面図である。
【図７】従来のオルダム継手の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
３２  駆動軸
３３  従動軸
３４  軸継手
３４ａ  外輪部材
３４ｂ  貫通孔
３６  連結手段
３６ａ  フランジ
３６ｂ  連結ピン
３７  第一ピン
３８，３９  ねじ
４０  第二ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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