(57)【要約】【課題】  本発明は、感光体ドラム駆動機構が感光体ドラムの半径方向に占めるスペースを縮小して、感光体ドラム駆動機構およびこれ含むプロセスカートリッジおよび画像形成装置全体の小型化を図ることを目的としている。【解決手段】  上記目的を達成するために、本発明に係る感光体ドラム駆動機構の代表的な構成は、電子写真感光体ドラムの一端に設けられた第一の内歯ギアと、クランク軸と、第二の内歯ギアを備えたドラム軸受と、第一の内歯ギアと噛合する第一の外歯ギアと、第二の内歯ギアと噛合する第二の外歯ギアと、を備えた伝達用段ギアとを有することを特徴とする。【選択図】    図４
2006171200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真感光体ドラムに駆動力を入力する感光体ドラム駆動機構において、
前記電子写真感光体ドラムの一端に設けられ、第一の内歯ギアと、該電子写真感光体ドラムの回転軸線と同軸線のドラムフランジ軸を備えたドラムフランジと、
画像形成装置本体から駆動力を受ける入力受け部と、前記回転軸線と同軸線の第一の軸部と、前記回転軸線とずれた軸線を有する第二の軸部と、前記ドラムフランジ軸と回転可能に嵌合する係合部と、を備えたクランク軸と、
前記第一の軸部を回転可能に支持する第一の軸受部と、前記第一の軸受部と同軸線の第二の内歯ギアと、を備えたドラム軸受と、
前記第二の軸部に回転可能に嵌合する第二の軸受部と、前記第一の内歯ギアと噛合する第一の外歯ギアと、前記第二の内歯ギアと噛合する第二の外歯ギアと、を備えた伝達用段ギアとを有し、
前記クランク軸の入力受け部が駆動力を受けることにより前記第二の軸部が偏心回転し、前記伝達用段ギアが公転しながら自転し、前記電子写真感光体ドラムに駆動力を伝達することを特徴とする感光体ドラム駆動機構。
【請求項２】
前記ドラムフランジ軸は前記ドラムフランジと別部材であって、
前記ドラムフランジは樹脂で形成し、前記ドラムフランジ軸は金属で形成したことを特徴とする請求項１記載の感光体ドラム駆動機構。
【請求項３】
前記ドラムフランジは、前記第一の内歯ギアの外側に、さらに現像ローラまたは転写ローラのいずれかまたは両方に駆動力を伝達する第三の外歯ギアを備えたことを特徴とする請求項１記載の感光体ドラム駆動機構。
【請求項４】
前記ドラムフランジ軸は、前記クランク軸の係合部内において、前記ドラム軸受の第一の軸受部まで到達していることを特徴とする請求項１記載の感光体ドラム駆動機構。
【請求項５】
少なくとも電子写真感光体ドラムと、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の感光体ドラム駆動機構とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項６】
少なくとも電子写真感光体ドラムと、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の感光体ドラム駆動機構と、
前記電子写真感光体ドラム上の潜像を現像する現像手段と、
現像された画像をシートに転写する転写手段と、
シート搬送手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
少なくとも電子写真感光体ドラムと、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の感光体ドラム駆動機構と、を有するプロセスカートリッジを取り外し可能に装着するための装着手段と、
前記記録媒体を搬送するための搬送手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真感光体ドラムに駆動力を入力する感光体ドラム駆動機構、およびこれを備えたプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成方式を用いた電子写真画像形成装置は、帯電手段によって一様に帯電させた電子写真感光体に画像情報に応じた選択的な露光を行って潜像を形成する。そして、その潜像を現像手段によってトナーを用いて現像してトナー画像を形成する。その後、前記電子写真感光体に形成したトナー画像を転写手段によってシートに転写して画像形成を行う。
【０００３】
ここで従来電子写真感光体には、感光体ドラムや、感光体ベルトが用いられる場合が多い。これらを回転駆動させる機構には、回転精度向上、小型化、静音化、感光体の着脱を可能とするなど様々な課題があり、種々の構成が考えられてきた。特許文献１（特開平８−２７０６４２）には、感光体ドラムを回転駆動するための構成が提案されている。特許文献１の構成について、図１１を用いて説明する。感光体ドラム100の一端にはカップリング凸軸101を設けている。装置本体側には、カップリング凸軸101と係合するカップリング凹軸102を備えた大歯車103を設けている。大歯車103は感光体ドラム100と同軸であり、モータ104からの駆動をモータギア105を介して伝達される。この構成により、モータ104からの駆動を減速しつつ感光体ドラム100を回転駆動している。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２７０６４２（第４頁および図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし図１１に示した従来の感光体ドラム駆動機構では、感光体ドラム100の減速比を大きくしようとすると、大歯車103の直径が大きくなる。大歯車103を駆動するモータ104のモータギア105は大歯車103の外周の外側に配置されるため、感光体ドラム100とその駆動機構が感光体ドラム100の半径方向に大きくなり、ひいては装置全体の大型化を招いてしまう。
【０００６】
そこで本発明は、感光体ドラム駆動機構が感光体ドラムの半径方向に占めるスペースを縮小して、感光体ドラム駆動機構およびこれ含むプロセスカートリッジおよび画像形成装置全体の小型化を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る感光体ドラム駆動機構の代表的な構成は、電子写真感光体ドラムに駆動力を入力する感光体ドラム駆動機構において、前記電子写真感光体ドラムの一端に設けられ、第一の内歯ギアと、該電子写真感光体ドラムの回転軸線と同軸線のドラムフランジ軸を備えたドラムフランジと、画像形成装置本体から駆動力を受ける入力受け部と、前記回転軸線と同軸線の第一の軸部と、前記回転軸線とずれた軸線を有する第二の軸部と、前記ドラムフランジ軸と回転可能に嵌合する係合部と、を備えたクランク軸と、前記第一の軸部を回転可能に支持する第一の軸受部と、前記第一の軸受部と同軸線の第二の内歯ギアと、を備えたドラム軸受と、前記第二の軸部に回転可能に嵌合する第二の軸受部と、前記第一の内歯ギアと噛合する第一の外歯ギアと、前記第二の内歯ギアと噛合する第二の外歯ギアと、を備えた伝達用段ギアとを有し、前記クランク軸の入力受け部が駆動力を受けることにより前記第二の軸部が偏心回転し、前記伝達用段ギアが公転しながら自転し、前記電子写真感光体ドラムに駆動力を伝達することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、感光体ドラムの半径方向において、感光体ドラム駆動機構を小型化することができ、ひいてはプロセスカートリッジおよび画像形成装置全体の小型化を図ることができる。また、歯車の1歯成分が高周波成分になることにより画像上ピッチが細かくなり、画質を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（全体構成の説明）
本発明に係る感光体ドラム駆動機構、およびこれを備えたプロセスカートリッジおよび画像形成装置本体の実施例について説明する。図１は本実施例に係るプロセスカートリッジの主断面図、図２は画像形成装置本体の主断面図、図３は装置本体と感光体ドラム駆動機構との連結を説明する図である。
【００１０】
図１に示すプロセスカートリッジＢは、電子写真感光体ドラムと、電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段を備えたものである。ここで、プロセス手段としては、例えば感光体ドラムの表面を帯電させる帯電手段、電子写真感光体ドラムにトナー画像を形成する現像手段、電子写真感光体ドラム表面に残留したトナーを除去するためのクリーニング手段がある。
【００１１】
図１に示すように、プロセスカートリッジＢは、電子写真感光体である感光層を有する感光体ドラム５の周囲に、帯電手段である帯電ローラ６、現像手段の例としての現像ローラ４、感光体ドラム５から除去した残留トナーを蓄積するためのクリーニング容器19を備えている。プロセスカートリッジＢは、図２に示す画像形成装置Ａに対して着脱可能に構成されている。
【００１２】
図２に示す画像形成装置Ａにおいて、感光体ドラム５は帯電ローラ６によって一様に帯電された後に、光学系10から画像情報に基づいたレーザー光像を露光開口部12（図１参照）を介して照射、露光されることにより、潜像が形成される。そして現像ローラ４に現像バイアスを印加することによって潜像を現像し、トナー画像を形成する。一方、感光体ドラム５上の潜像と同期して、装置下部に装着されたカセット１から搬送ローラ３によってシート２を搬送する。感光体ドラム５のトナー画像は、転写手段としての転写ローラ７に電圧印加することによってシート２に転写する。トナー画像を転写されたシートは定着手段８へと搬送される。そして、シートは、熱および圧力を印加されることにより画像を定着され、排出ローラ９によって装置上部の排出部11に排出される。
【００１３】
図３に示すように、感光体ドラム５の一端には後に詳述するカップリング凸軸17ｃが設けられている。一方、画像形成装置本体側には大歯車14が設けられており、不図示のモータによって駆動を伝達される。大歯車14は感光体ドラム５と同軸線であって、その軸心にカップリング凸軸17ｃと係合するカップリング凹軸14ａを備えている。従って、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａに装着した際には、カップリング凸軸17ｃとカップリング凹軸14ａとを係合させて大歯車14を駆動することにより、凸部の位置決め点が凹部に当接して駆動力が伝達される。カップリング凸軸17ｃはねじれた三角柱形状をしており、カップリング凹軸14ａに挿入しやすく、かつ位置決め容易に構成されている。
【００１４】
（駆動機構の説明）
図４は感光体ドラム駆動機構の分解斜視図、図５は感光体ドラム駆動機構の要部断面図、図６は感光体ドラム駆動機構がクリーナー容器に装着されている状態を示す図、図７はドラムフランジ軸が別部材となった場合の感光体ドラム駆動機構の要部断面図である。
【００１５】
まず、それぞれの構成部材について説明する。感光体ドラム５の一端に設けられたドラムフランジ15は、感光体ドラム５と同軸のドラムフランジ軸15ａと、内歯ギア15ｂ（第一の内歯ギア）を備えている。
【００１６】
クランク軸17は、入力受け部の例としてのカップリング凸軸17ｃと、伝達用段ギア16を回転自在に支持する偏心軸部17ａ（第二の軸部）、感光体ドラム５の回転軸線Ｌ１と同軸線であってドラム軸受18の軸受部18ｂに回転自在に支持される軸部17ｂ（第二の軸部）、ドラムフランジ軸15ａと回転可能に嵌合する係合部17ｄを備えている。偏心軸部17ａは軸部17ｂに対し、中心軸がずれて偏心している。ここで、係合部17ｄは貫通穴となっている。また、カップリング凸軸17ｃはドラム軸受18を貫通して外部に露出し、カップリング凹軸14ａと嵌合することが可能となっている。
【００１７】
ドラム軸受18は、軸部17ｂを回転自在に支持する軸受部18ｂ（第一の軸受部）と、感光体ドラム５の回転軸線Ｌ１と同軸線であって外歯ギア16ｂと噛合する内歯ギア18ａ（第二の内歯ギア）を備えている。
【００１８】
伝達用段ギア16は、歯数の異なる外歯ギア16ａ、16ｂを備えた段ギアである。外歯ギア16ａ（第一の外歯ギア）はドラムフランジ15の内歯ギア15ｂと噛合し、外歯ギア16ｂ（第二の外歯ギア）はドラム軸受18の内歯ギア18ａ（図５参照）と噛合する。伝達用段ギア16の中心にはクランク軸17の偏心軸部17ａと回転可能に嵌合する軸受部16ｃ（第二の軸受部）を備え、クランク軸17が回転することによって伝達用段ギア16は感光体ドラム５の回転軸線Ｌ１と異なる中心軸線で回転する。また、ドラムフランジ15には外歯ギア15ｃ（第三の外歯ギア）が設けられており、ドラムフランジ15の回転が現像ローラ４および転写ローラ７に伝達される。
【００１９】
図６に示すように、これらの駆動機構は組み合わされた上で、クリーニング容器19に取り付けられている。
【００２０】
ここで、図５においてドラムフランジ軸15ａはドラムフランジ15と一体に形成されているが、図７に示すように、ドラムフランジ樹脂部15ｅと、別部品の金属軸15ｄにて構成することでもよい。ドラムフランジ軸は高速回転し、強度が必要になるため、金属軸15ｄとすることにより耐久性を向上させることができる。金属軸15ｄはドラムフランジ樹脂部15ｅに圧入および接着等により強固に固定されている。
【００２１】
また、図５および図７に示すように、ドラムフランジ軸15ａおよび金属軸15ｄはクランク軸17の係合部17ｄ内において、ドラム軸受18の軸受部18ｂまで到達している。この構成によりドラムフランジ15はクランク軸17を介してドラム軸受18に支持され、ドラムフランジ15に固定された感光体ドラム５の回転の安定性を向上させることができる。
【００２２】
次に駆動伝達方法について説明する。図８は伝達用段ギアがクランク軸と嵌合する様子を説明する図、図９は伝達用段ギアがドラム軸受の内歯ギアと噛合した状態を説明する図、図１０は伝達用段ギアがドラムフランジの内歯ギアと噛合した状態を説明する図である。
【００２３】
図３に示したように、画像形成装置本体Ａに設けられたカップリング凹軸14ａと、プロセスカートリッジＢに設けられたクランク軸17のカップリング凸軸17ｃが係合することで、画像形成装置本体Ａの駆動力がクランク軸17に伝達される。ここで、図４に示したように、クランク軸17のカップリング凸軸17ｃ、および軸部17ｂは、感光体ドラム５回転軸線Ｌ１と同軸線で回転する。しかし、偏心軸部17ａは軸部17ｂに対して軸線がずれていることから、駆動力が伝わってクランク軸17が回転すると、偏心軸部17ａは軸部17ｂに対して偏心して回転する。
【００２４】
図８に示されるように、偏心軸部17ａは伝達用段ギア16の軸受部16ｃと回転可能に嵌合する。すなわち伝達用段ギア16は、図５、図７に示すように全体的に感光体ドラム５の回転線Ｌ１とずれた位置で偏心して回転する。そして図９に示すように、伝達用段ギア16が偏心した位置において、その外歯ギア16ｂは、ドラム軸受18の内歯ギア18ａと噛合する。従って、駆動力が伝わると伝達用段ギア16は感光体ドラム５の回転線Ｌ１の周りを公転するが、内歯ギア18ａと外歯ギア16ｂの歯数差分だけ公転方向と逆方向に自転する。
【００２５】
本実施例では内歯ギア18ａの歯数を48とし、外歯ギア16ｂの歯数を36とした。感光体ドラム方向から見て駆動力の回転が右回りであるとき、クランク軸17は右回りに回転し、それに伴って伝達用段ギア16は感光体ドラム５の回転線Ｌ１の周りを右回りに公転する（36歯分）。このとき同時に伝達用段ギア16は左回りに自転する(48歯分）。したがってクランク軸17への駆動力の１回転に対して、伝達用段ギア16は逆方向に４８／３６回転する。
【００２６】
さらに図１０に示すように、伝達用段ギア16は、偏心した状態において、外歯ギア16ａがドラムフランジ15に設けられた内歯ギア15ｂと噛合し、伝達用段ギア16の自転をドラムフランジ15に伝達する。ドラムフランジ15は感光体ドラム５に固定されており、ドラムフランジ15の回転が感光体ドラム５にそのまま伝達される。従ってドラムフランジ15は、駆動力が伝わると、伝達用段ギア16の公転による回転分から、伝達用段ギア16の自転による回転分を差し引いた分だけ回転する。
【００２７】
本実施例では、外歯ギア16ａの歯数を28、内歯ギア15ｂの歯数を40とした。クランク軸17が一回転したとき伝達用段ギア16の公転によりドラムフランジ15は右回りに一回転する（40歯分）。このとき同時に、伝達用段ギア16は左回りに４８／３６回転する（２８×４８／３６歯分）。従ってクランク軸17とドラムフランジ15との回転比は（４０−２８×４８／３６）／４０＝１／１５となり、感光体ドラム５は駆動力の回転に対して１５分の１に減速されて回転する。
【００２８】
上記説明した如く、内歯ギア18ａと外歯ギア16ｂ、外歯ギア16ａと内歯ギア15ｂは、それぞれがいわゆる遊星歯車を構成している。このように２つの遊星歯車を組み合わせ、かつ遊星ギアたる伝達用段ギア16を２種類の歯数を有する段ギアとしたことにより、極めて大きな減速比を得ながらも、感光体ドラム駆動機構およびプロセスカートリッジを、感光体ドラムの半径方向に機構の寸法を縮小することができる。
【００２９】
また、例えば前述した構造において、内歯ギア18ａの歯数を40、外歯ギア16ｂの歯数を28、外歯ギア16ａの歯数を36、内歯ギア15ｂの歯数を48とすると、感光体ドラム５は左回りに１４分の１に減速されて回転する。このように、内歯ギア18ａ、外歯ギア16ａ、16ｂ、内歯ギア15ｂの歯数のとり方によって、感光体ドラム５の回転方向および減速比を自在に設定することができる。
【００３０】
また、このように大きな減速比を得られることから、大きなトルクも得ることができ、モータからの駆動に対し、大歯車14の歯数（径）を小さくすることができる。従って画像形成装置全体をも、感光体ドラムの半径方向に寸法を縮小することができる。さらに、モータの回転数を増やすことができるため、大歯車14の回転ムラを解消することができ、感光体ドラム５の回転速度の安定性を高めることができる。また、ドラムフランジ15に設けられた外歯ギア15ｃにより、減速された駆動力の回転が現像ローラ４および転写ローラ７に伝達されることから、これらの回転速度の安定性も高めることができる。従って、画像品質を向上させることが可能である。また大歯車103とモータギア105の噛合による1歯成分の画像上ピッチは0.49mmであるが、本発明では1歯成分が高周波になるため画像上ピッチが0.13mmと細かくなり、画質が向上する。
【００３１】
なお、上記実施例においてプロセスカートリッジＢは単色画像を形成するためのものであったが、本発明はこれに限定するものではなく、画像形成装置Ａに複数のプロセスカートリッジを設け、複数色の画像（例えば２色画像、３色画像あるいはフルカラー等）を形成する画像形成装置にも好適に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、電子写真感光体ドラムに駆動力を入力する感光体ドラム駆動機構、およびこれを備えたプロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】プロセスカートリッジの主断面図である。
【図２】画像形成装置本体の主断面図である。
【図３】装置本体と感光体ドラム駆動機構との連結を説明する図である。
【図４】感光体ドラム駆動機構の分解斜視図である。
【図５】感光体ドラム駆動機構の要部断面図である。
【図６】感光体ドラム駆動機構がクリーナー容器に装着されている状態を示す図である。
【図７】ドラムフランジ軸が別部材となった場合の感光体ドラム駆動機構の要部断面図である。
【図８】伝達用段ギアがクランク軸と嵌合する様子を説明する図である。
【図９】伝達用段ギアがドラム軸受の内歯ギアと噛合した状態を説明する図である。
【図１０】伝達用段ギアがドラムフランジの内歯ギアと噛合した状態を説明する図である。
【図１１】従来の感光体ドラム駆動機構を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ    …画像形成装置
Ｂ    …プロセスカートリッジ
１    …給送カセット
２    …シート
３    …搬送ローラ
４    …現像ローラ
５    …感光体ドラム
６    …帯電ローラ
７    …転写ローラ
８    …定着手段
９    …排出ローラ
10    …光学系
11    …排出部
12    …露光開口部
14    …大歯車
14ａ  …カップリング凹軸
15    …ドラムフランジ
15ａ  …ドラムフランジ軸
15ｂ  …内歯ギア
15ｃ  …外歯ギア
15ｄ  …金属軸
15ｅ  …ドラムフランジ樹脂部
16    …伝達用段ギア
16ａ、16ｂ  …外歯ギア
16ｃ  …軸受部
17    …クランク軸
17ａ  …偏心軸部
17ｂ  …軸部
17ｃ  …カップリング凸軸
17ｄ  …係合部
18    …ドラム軸受
18ａ  …内歯ギア
18ｂ  …軸受部
19    …クリーニング容器
100   …感光体ドラム
101   …カップリング凸軸
102   …カップリング凹軸
103   …大歯車
104   …モータ
105   …モータギア
【図１】
2006171200.tif 000003
【図２】
2006171200.tif 000004
【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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【図８】
2006171200.tif 000010
【図９】
2006171200.tif 000011
【図１０】
2006171200.tif 000012
【図１１】
2006171200.tif 000013