(57)【要約】【課題】高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。【解決手段】露光手段４によって感光ドラム１上に静電潜像を形成し、現像器５から静電潜像にトナーを供給してトナー像を設け、そのトナー像を転写帯電器６により転写材Ａに転写して画像を形成する画像形成装置において、感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａとを等速ジョイントＪで連結して、ドラム軸１ａと回転軸２ａの相互に芯ずれや傾きがある場合でも感光ドラム１が等速回転するようにして静電潜像や転写材に転写される画像に伸縮が生じないようにする。また、等速ジョイントＪの外輪１１およびケージ２１を合成樹脂の成形品としてグリース潤滑を不要とし、その外輪１１内に対するケージ２１の抜き差しにより組立ておよび分解が行なえるようにして、感光ドラム１等の部品の交換を可能とし、画像形成装置のメンテナンスの容易化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光ドラムと、その感光ドラムを回転駆動する駆動手段と、前記感光ドラム上に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光ドラム上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光ドラムの周速と同速度で搬送される転写材上に前記トナー像を転写する転写手段とから成り、前記感光ドラムのドラム軸と駆動手段の駆動軸とを軸継手で連結した画像形成装置において、前記軸継手が、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内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成した外輪と、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられ、かつ前記トラック溝と対応する位置にポケットが形成されたケージと、そのケージのポケットに組込まれて外輪に形成された前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを有する等速ジョイントから成り、前記ケージにおける各ポケットのケージ外径側およびケージ内径側の開口端部にボールの脱落を防止する抜け止め手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記抜け止め手段が、ポケットの開口端部の内面に周方向に間隔をおいて形成された複数の突出部から成る請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記各トラック溝の開口端部に、環状空間における外壁面および内壁面の開口端を大径端とするテーパ面を設けた請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記外輪を合成樹脂の成形品とした請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ケージを合成樹脂の成形品とした請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記合成樹脂が、射出成形可能な合成樹脂からなる請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記合成樹脂が、潤滑性樹脂である請求項４乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記突出部の内接円径をボール径の７０〜９９％とした請求項５乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機やレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）の如き画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方向に回転される感光ドラムの外周囲に帯電器、露光手段、現像器および転写帯電器を設け、上記帯電器によって感光ドラムの外周全体を一様に帯電したのち、露光手段により画像情報に基づく画像光を露光して静電潜像を形成し、現像器からその静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成し、そのトナー像を転写帯電器によって感光ドラムの周速と同速度で搬送される転写材上に転写するようにした画像形成装置は従来から知られている。
【０００３】
単色の画像形成装置においては、感光ドラム、帯電器、露光手段、現像器および転写帯電器から成る１組の画像形成ユニットによって画像を形成し、一方、フルカラーの画像形成装置においては、４組の画像形成ユニットを転写材の搬送方向にタンデムに配置し、それぞれの画像形成ユニットによってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成し、これらのトナー像を転写材上に転写してカラー画像を形成するようにしている。
【０００４】
単色およびフルカラーの画像形成装置においては、感光ドラムの回転によって画像を形成するため、感光ドラムの１回転中における回転速度にムラがあると、露光手段による露光時に感光ドラム上の静電潜像に伸縮が生じると共に、転写材に対するトナー像の転写時に画像に伸縮が生じ、これ等が一体となって画像ムラを生じさせ、高品質の画像を形成することができない。したがって、感光ドラムは常に等速度で回転させる必要がある。
【０００５】
感光ドラムの駆動に際し、その感光ドラムのドラム軸にモータの回転軸を直結し、上記モータの駆動によって感光ドラムを回転させるようにしたものが知られているが、感光ドラムの支持およびモータの取付けに際して誤差が生じるため、感光ドラムのドラム軸とモータの回転軸とを同一軸上に配置することはきわめて困難であり、上記ドラム軸と回転軸の相互間に芯ずれや傾きが生じた場合に感光ドラムを一定の速度で回転させることができず、品質の高い画像を形成することができない。
【０００６】
そのような問題点を解決するため、特許文献１に記載された画像形成装置においては、感光ドラムのドラム軸とモータの回転軸とを自在継手で連結し、かつ、感光ドラムの露光位置と転写位置を１８０°の位置に配置して、感光ドラムの回転速度ムラによる画像の伸縮を感光ドラム上の露光位置と転写位置における画像の伸縮により相殺し、転写材上での画像の伸縮を防止するようにしている。
【特許文献１】特開平５−３４１５８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記特許文献１に記載された画像形成装置においては、自在継手が不等速形の自在継手であるため、感光ドラムを等速度で回転させることができず、感光ドラムの露光位置と転写位置を１８０°の位置としたとしても、組立て誤差や感光ドラムの傾き、撓み等で１８０°の位置にずれが生じて画像の伸縮を完全に相殺することができず、品質の高い画像を形成することができない。
【０００８】
また、不等速形自在継手においてはその入力側と出力側とを容易に分解することができないため、感光ドラム等の部品の交換に手間がかかり、メンテナンスが困難であるという問題がある。
【０００９】
この発明の課題は、感光ドラムを常に等速度で回転させるようにして高品質の画像を形成することができるようにしたメンテナンスの容易な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、感光ドラムと、その感光ドラムを回転駆動する駆動手段と、前記感光ドラム上に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光ドラム上の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光ドラムの周速と同速度で搬送される転写材上に前記トナー像を転写する転写手段とから成り、前記感光ドラムのドラム軸と駆動手段の駆動軸とを軸継手で連結した画像形成装置において、前記軸継手が、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内壁面の少なくとも一方に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成した外輪と、その外輪の前記環状空間内に組込まれ、外輪の開口端側に位置する端部に第２軸が設けられ、かつ前記トラック溝と対応する位置にポケットが形成されたケージと、そのケージのポケットに組込まれて外輪に形成された前記トラック溝に沿って転動可能なボールとを有する等速ジョイントから成り、前記ケージにおける各ポケットのケージ外径側およびケージ内径側の開口端部にボールの脱落を防止する抜け止め手段を設けた構成を採用したのである。
【００１１】
前記抜け止め手段として、ポケットの開口端部の内面に周方向に間隔をおいて形成された複数の突出部から成るものを採用することができる。
【００１２】
前記等速ジョイントにおいて、前記各トラック溝の開口端部に、環状空間における外壁面および内壁面の開口端を大径端とするテーパ面を設けておくと、外輪の環状空間内に対するケージの組込み時に、ボールはテーパ面で案内され、その案内状態で外輪とケージを相対的に回転させると、ボールはトラック溝に挿入されることになり、ボールとトラック溝の相互に位相ずれがある場合も等速ジョイントを容易に組立てることができる。
【００１３】
また、前記等速ジョイントにおいて、外輪を合成樹脂の成形品とすることによって、等速ジョイントの無潤滑化と、トルク伝達時の動作音の低減化および軽量化を図ることができる。
【００１４】
この場合、ケージも合成樹脂の成形品とすることによって、トルク伝達時の動作音のより低減化と、等速ジョイントのさらなる軽量化を図ることができる。
【００１５】
ケージが合成樹脂の成形品から成る場合、前記突出部はケージの成形時にアンダーカットとなるため、その突出部の突出長さが必要以上に長くなると成形後の脱型時に突出部が破損するおそれがあり、また、短か過ぎるとボールが脱落するおそれがある。このため、突出部の内接円径をボール径の７０〜９９％の範囲とするのがよい。
【００１６】
ここで、合成樹脂として射出成形可能な合成樹脂とすることにより、外輪およびケージを容易に成形することができる。また、潤滑性樹脂を採用することによって、ボール転動面の潤滑性をより高めることができるため、動作音のより小さい等速ジョイントを得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
上記のように、感光ドラムのドラム軸と駆動手段の駆動軸とを等速ジョイントで連結したことにより、上記駆動手段の駆動軸と感光ドラムのドラム軸の相互に芯ずれや傾きがあっても感光ドラムを速度ムラを発生させずに等速回転させることができる。
【００１８】
このため、露光手段によって形成される静電潜像に伸縮が生じたり、感光ドラム上のトナー像が転写材に転写される際に画像に伸縮が生じるの防止することができ、きわめて高品質の画像を形成することができる。
【００１９】
また、ケージに形成されたポケットの開口端部にボールの脱落を防止する抜け止め手段を設けたことにより、ケージの引き抜き状態でボールの脱落を防止することができ、等速ジョイントをきわめて簡単に組立ておよび分解することができる。このため、感光ドラム等の部品の交換を容易に行なうことができ、メンテナンスの容易な画像形成装置を得ることができる。
【００２０】
さらに、等速ジョイントの外輪およびケージのうち、少なくとも外輪を合成樹脂の成形品とすることによってグリース潤滑を不要とすることができるため、ブーツの取付けによるグリースの漏洩防止対策を必要とせず、外輪の環状空間内に対するケージの抜き差しによって等速ジョイントの組立ておよび分解を行なうことができる。また、グリース潤滑を不要とすることができるため、グリースの漏洩によって転写材が汚されるという不都合の発生を皆無とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は単色の画像形成装置を示す。この画像形成装置は、感光ドラム１を有している。感光ドラム１は、図２に示す駆動手段としての駆動モータ２によって図１の矢印で示す方向に回転され、その感光ドラム１の周囲に、帯電器３、露光手段４、現像手段としての現像器５、転写手段としての転写帯電器６およびクリーニング器７が感光ドラム１の回転方向に順に設けられている。
【００２２】
上記の構成から成る画像形成装置は、感光ドラム１の回転時に帯電器３によって感光ドラム１の外周全体を一様に帯電したのち、露光手段４により画像情報に基づく画像光を露光して静電潜像を形成し、現像器５からその静電潜像上にトナーを供給してトナー像を形成し、そのトナー像を転写帯電器６により感光ドラム１の周速と同速度で搬送される転写材Ａ上に転写して、転写材Ａに画像を形成するようにしている。また、転写後、感光ドラム１の周面に残る残留トナーをクリーニング器７によって取り除くようにしている。
【００２３】
図２に示すように、感光ドラム１は、両端にドラム軸１ａを有し、そのドラム軸１ａが一対のサイドフレーム８に軸受９を介して回転自在に支持され、一方、感光ドラム１を回転駆動する駆動モータ２はケーシング１０に取付けられて感光ドラム１と軸方向で対向する配置とされている。
【００２４】
駆動モータ２の駆動軸としての回転軸２ａと感光ドラム１のドラム軸１ａとは等速ジョイントＪを介して連結されている。
【００２５】
図３および図４に示すように、等速ジョイントＪは、外輪１１、ケージ２１およびボール３１から成る。
【００２６】
外輪１１は、一端が開口するカップ部１２を有し、そのカップ部１２の閉塞端に第１軸１３が設けられている。また、カップ部１２内には中心軸上にガイド軸１４が設けられ、そのガイド軸１４とカップ部１２間に環状空間１５が形成され、上記環状空間１５の外壁面を形成するカップ部１２の内周面と環状空間１５の内壁面を形成するガイド軸１４の外周面に軸方向に延びる３本のトラック溝１６、１７が周方向に１２０゜の間隔をおいて設けられている。
【００２７】
なお、実施の形態では、環状空間１５の外壁面と内壁面のそれぞれにトラック溝１６、１７を形成したが、上記外壁面と内壁面の一方にトラック溝を設けるようにしてもよい。
【００２８】
ケージ２１は外輪１１の環状空間１５内に組込まれ、上記環状空間１５の開口端側に位置する端部には第２軸２２が一体に設けられている。
【００２９】
また、ケージ２１には、外輪１１の３本のトラック溝１６、１７のそれぞれに対応してポケット２３が形成され、各ポケット２３内に前記ボール３１が組込まれている。ボール３１のそれぞれは各トラック溝１６、１７に沿って転動自在とされている。
【００３０】
外輪１１およびケージ２１は、金属から成るものであってもよく、あるいは合成樹脂の成形品から成るものであってもよい。合成樹脂の成形品とすると、グリース潤滑を必要とせず、無潤滑化とトルク伝達時の動作音の低減化および軽量化を図ることができる。そのため、実施の形態では、外輪１１およびケージ２１のそれぞれを合成樹脂の成形品としているが、外輪１１およびケージ２１のうち、少なくとも外輪１１のみを合成樹脂の成形品としてもよい。合成樹脂としては射出成形可能な合成樹脂が望ましい。射出成形可能な樹脂であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよい。
【００３１】
射出成形可能な樹脂には結晶性樹脂、非結晶性樹脂があり、いずれの樹脂を使用してもよいが、非結晶性樹脂は靱性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合急激な破壊が生じるため、結晶性樹脂を用いるのが好ましい。
【００３２】
好ましい合成樹脂として、潤滑特性の高い合成樹脂、例えば、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ナイロン樹脂、ＰＦＡやＦＥＰ、ＥＴＦＥ等の射出成形可能なフッ素樹脂、射出成形可能なポリイミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド樹脂等を挙げることができる。
【００３３】
これらの各樹脂は単独で使用してもよく、２種類以上混合したポリマーアロイであってもよい。あるいは、上記以外の潤滑特性の低い合成樹脂に上記の合成樹脂を配合したポリマーアロイであってもよい。
【００３４】
また、潤滑特性の低い合成樹脂であっても、固体潤滑剤や潤滑油を添加することで潤滑特性を高めることにより使用可能である。固体潤滑剤として、ポリテトラフルオロエチレン、黒鉛、二硫化モリブデン等を挙げることができる。
【００３５】
また、合成樹脂にガラス繊維、炭素繊維、各種鉱物性繊維（ウィスカー）を配合して強度を高めてもよく、固体潤滑剤等と併用してもよい。
【００３６】
最も使用に適した材料は、ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫである。ナイロン樹脂はナイロン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のいずれでもよい。ＰＯＭ、ナイロン樹脂、ＰＰＳは、耐熱性、潤滑性に優れ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を得ることができる。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潤滑性に優れるため、高機能な等速ジョイントを得ることができる。
【００３７】
ボール３１は軸受鋼、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂等のボールを使用できるが、ステンレススチール、セラミックス、合成樹脂にすることで無潤滑でも錆の心配が不要で好ましい。合成樹脂であればさらに軽量化、静粛性となるため特に好ましい。
【００３８】
図３では、ケージ２１と第２軸２２を合成樹脂で一体に成形したが、第２軸２２をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等の金属で形成し、合成樹脂で成形されたケージ２１とボルト等の結合手段で結合してもよい。
【００３９】
また、外輪１１においては、カップ部１２とガイド軸１４を合成樹脂で一体に成形したが、ガイド軸１４をセラミックスや鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等で形成して、カップ部１２に結合するようにしてもよい。
【００４０】
図３および図４に示すように、各ポケット２３のケージ外径側およびケージ内径側の開口端部にはボール３１の脱落を防止する抜け止め手段２４が設けられている。
【００４１】
抜け止め手段２４は、ポケット２３の内周対向位置に設けられた一対の突出部２５から成り、その突出部２５はケージ２１の成形時にアンダーカットとなるため、突出部２５のポケット径方向の長さが必要以上に長くなると成形後の脱型時に突出部２５が破損し、また、短かくなり過ぎると、ボール３１の脱落を防止することができなくなる。
【００４２】
このため、突出部２５は、その内接円径ｄがボール３１の球径（ボール径）Ｄの７０〜９９％の範囲としている。
【００４３】
なお、突出部２５の数は任意であり、周方向に連続する環状のものであってもよい。また、抜け止め手段２４は突出部２５に限定されるものではない。例えば、ポケット２３の開口端部に止め輪やＯリングを取付けるようにしてもよい。あるいは、ポケット２３に合わせて孔が形成されたカバーをケージ２１に被せるようにしてもよい。
【００４４】
実施形態で示すように、感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａとを等速ジョイントＪで連結することにより、感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａの相互に芯ずれや傾きがあっても感光ドラム１を速度ムラを発生させることなく等速回転させることができる。このため、露光手段４によって感光ドラム１上に形成される静電潜像に伸縮が生じたり、感光ドラム１上のトナー像が転写帯電器６により転写される際に画像に伸縮が生じるのを防止することができる。
【００４５】
したがって、高品質の画像を形成することができると共に、露光手段４と転写帯電器６を１８０°の位置に設ける必要がないため、設計の自由度を高めることができる。
【００４６】
また、等速ジョイントＪの外輪１１およびケージ２１を合成樹脂の成形品とすることにより、グリース潤滑を不要とすることができる。このため、グリースの飛散によって転写材Ａが汚されるという不都合の発生を皆無とすることができる。
【００４７】
さらに、等速ジョイントＪにおいては、上記のように、グリース潤滑を不要とすることができるため、外輪１１の開口端をブーツの取付けにより閉塞して、グリースの漏洩を防止する対策を施す必要がないため、外輪１１の環状空間１５内に対するケージ２１の抜き差しによって等速ジョイントＪの組立ておよび分解を行なうことができる。しかも、ケージ２１におけるポケット２３の開口端部に抜け止め手段２４が設けられているため、分解時にボール３１が脱落するのを防止することができ、等速ジョイントＪをきわめて容易に組立ておよび分解することができる。
【００４８】
このため、感光ドラム１等の部品の交換が容易であり、メンテナンスの容易な画像形成装置を得ることができる。
【００４９】
ここで、図３および図５に示すように、カップ部１２の内周面に形成されたトラック溝１６およびガイド軸１４の外周面に形成されたトラック溝１７の開口端部に環状空間１５における外壁面および内壁面の開口端を大径端とするテーパ面１８、１９を設けておくと、カップ部１２内に対するケージ２１の組込み時、ボール３１はテーパ面１８、１９で案内され、その案内状態で外輪１１とケージ２１を相対的に回転することにより、ボール３１はトラック溝１６、１７内に挿入されることになり、トラック溝１６、１７とボール３１の相互に位相ずれがある状態でも等速ジョイントＪを容易に組立てることができる。
【００５０】
上記テーパ面１８、１９は図５に示すように、外輪１１の中心軸上に軸心を有するテーパ面であってもよく、あるいは、図６に示すようにボール３１のピッチ円上に軸心を有するテーパ面であってもよい。
【００５１】
図５に示すように、外輪１１の中心軸上に軸心を有するテーパ面１８、１９を形成し、隣接するテーパ面１８、１９間に微小なガイド突部２０を形成することによって、方向性を考慮することなく等速ジョイントを組立てることができる。
【００５２】
図３および図４に示す等速ジョイントＪのように、外輪１１を合成樹脂の成形品とすることにより、その外輪１１の弾性を利用してボール３１に予圧を付与することができる。具体的には、カップ部１２の内周に形成されたトラック溝１６とガイド軸１４の外周に形成されたトラック溝１７間の内径をボール３１の球径より小さくすることでボール３１に予圧を付与することができる。その結果、周方向にガタのない等速性に優れた等速ジョイントＪを得ることができ、駆動モータ２の駆動によって、感光ドラム１をより効果的に等速回転させることができる。
【００５３】
図１では、単色の画像形成装置を例にとって説明したが、フルカラーの画像形成装置を形成する場合は、図１に示す画像形成装置を４組用意し、その４組の画像形成装置を転写材Ａの搬送方向にタンデムに配置し、これらの画像形成装置によりイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーによってトナー像を形成し、これらのトナー像を転写材Ａ上に重ね合わせてカラー画像を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明に係る画像形成装置の実施形態を示す概略図
【図２】図１に示す感光ドラムの駆動部を示す一部切欠正面図
【図３】図２に示す等速ジョイントの一部切欠正面図
【図４】図３のIV−IV線に沿った断面図
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図
【図６】等速ジョイントのさらに他の例を示す断面図
【符号の説明】
【００５５】
１    感光ドラム
１ａ  ドラム軸
２    駆動モータ（駆動手段）
２ａ  回転軸（駆動軸）
３    帯電器
４    露光手段
５    現像器（現像手段）
６    転写帯電器（転写手段）
１１  外輪
１５  環状空間
１６  トラック溝
１７  トラック溝
１８  テーパ面
１９  テーパ面
２１  ケージ
２２  第２軸
２３  ポケット
２４  抜け止め手段
２５  突出部
３１  ボール
Ｊ    等速ジョイント
【図１】
2006119597.tif 000003
【図２】
2006119597.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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