(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】露光手段によって感光ドラム１上に静電潜像を形成し、現像器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により転写材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。【選択図】図２
2006106681.tif 000002
【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軸が設けられたケージと、そのケージに保持さ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ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記外輪とケージのうち、少なくとも外輪を合成樹脂の成形品としたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記合成樹脂が、射出成形可能な合成樹脂から成る請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記合成樹脂が、潤滑性樹脂である請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ボールに予圧を付与した請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記外輪を隣接するトラック溝間で分割して、トラック溝を内周に有する３つの弾性片を形成した請求項１乃至５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。
【０００５】
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。
【０００６】
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の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て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。
【０００７】
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】
【０００８】
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。
【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、この発明においては、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、前記軸継手として、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軸が設けられたケージと、そのケージに保持さ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を用いた構成を採用したのである。
【００１１】
ここで、等速ジョイントの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。
【００１２】
また、等速ジョイントのケージも合成樹脂の成形品とすることによって、等速ジョイントのトルク伝達時の動作音をより低減化させることができると共に、等速ジョイントの重量のより軽量化を図ることができる。
【００１３】
上記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。
【００１４】
さらに、等速ジョイントのボールに予圧を付与することによって、周方向ガタのない等速性に優れた等速ジョイントを得ることができ、駆動手段の作動によって、感光ドラムをより効果的に等速回転させることができる。
【００１５】
また、等速ジョイントの外輪を隣接するトラック溝間で分割し、トラック溝を有する３つの弾性片を形成することにより、等速ジョイントに過大なトルクが負荷されると、各弾性片が外輪の径方向に弾性変形して外輪とケージの相互間で回転トルクの伝達を遮断することができる。このため、等速ジョイントにトルクリミッタとしての機能を付加することができ、破損することが少ない等速ジョイントを得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
また、等速ジョイントの外輪およびケージが金属から成る場合はグリース潤滑を必要とするが、上記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り、グリース潤滑を不要とすることができる。その結果、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ので、画像形成装置のメンテナンスの容易化を図ることができると共に、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。また、トルク伝達時の動作音の小さな画像形成装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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滞電したのち、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
なお、図３および図４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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
上記ケージ２１はカップ部１２の開口端部の内周に取付けた止め輪１８によって抜け止めされている。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、潤滑性に優れて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。
【００３７】
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。
【００３８】
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することができるが、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となるため好ましい。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
実施の形態で示すように、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。
【００４２】
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。
【００４３】
実施の形態で示すように、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。
【００４４】
このため、画像形成装置のメンテナンスの容易化を図ることができると共に、グリースの飛散もないため、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。また、外輪１１およびケージ２１を合成樹脂の成形品とすることでトルク伝達時の動作音の小さな等速ジョイントＪを得ることができる。
【００４５】
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。
【００４６】
図５および図６は、等速ジョイントＪの他の例を示す。この例で示す等速ジョイントにおいては、カップ部１２の隣接するトラック溝１６間に、カップ部１２の開口端から軸方向に延びる３本のスリットから成る割溝４１を形成してトラック溝１６を内周に有する３つの弾性片４２を設け、各弾性片４２のカップ部開口端側の端部内周に突出部４３を形成してケージ２１を抜け止めしている点で図３および図４に示す等速ジョイントＪと相違している。
【００４７】
他の構成は図３および図４に示す等速ジョイントＪと同一であるため、同一部位に同一の符号を付して説明を省略する。
【００４８】
図５および図６に示す等速ジョイントＪにおいては、カップ部１２の開口端側から環状空間１５内にケージ２１を挿入する組立て時に、突出部４３に対するボール３１の接触によって各弾性片４２がカップ部１２の半径方向外方に弾性変形し、環状空間１５内にケージ２１とボール３１の組立て品を簡単に組付けることができ、その組立て品を突出部４３によって抜け止めすることができる。
【００４９】
したがって、等速ジョイントＪの組立てに特殊な工具を用いる必要がなく、等速ジョイントＪを簡単に組立てることができる共に、図３に示す止め輪１８を不要とし得る分、部品点数を削減することができる。
【００５０】
また、図５および図６に示す等速ジョイントにおいて、外輪１１を弾性率の高い樹脂材料で形成することや、外輪１１のカップ部１２を厚肉に形成することで、弾性片４２の弾性力を利用しボール３１に予圧を付与することができ、回転方向ガタの少ない等速性に優れた等速ジョイントを得ることができる。
【００５１】
また、外輪１１の弾性率で許容できる回転トルク以上の回転トルクが負荷された場合、各弾性片４２がカップ部１２の径方向外方に弾性変形して、外輪１１とケージ２１の相互間でのトルク伝達を遮断することができる。このため、等速ジョイントＪにトルクリミッタとしての機能を付加することができ、等速ジョイントＪの破損防止に効果を挙げることができる。
【００５２】
なお、ボール３１に予圧を付与するため、カップ部１２の開口端部の外周に止め輪を取付けるようにしてもよい。
【００５３】
図５および図６で示す等速ジョイントにおいて、回転トルクが外輪１１の弾性率よりも大きくなる条件下で、トルクリミッタの機能を要求しない使用条件では、外輪１１の開口端部の外周に止め輪を取り付けて弾性片４２がカップ部１２の径方向外方に弾性変形するのを防止する。
【００５４】
図５および図６では、カップ部１２に形成する割溝４１としてスリットから成るものを示したが、割溝４１はこれに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、カップ部１２の周方向に幅広い広幅溝から成るものであってもよい。
【００５５】
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】
【００５６】
【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の縦断側面図
【図５】等速ジョイントの他の例を示す一部切欠正面図
【図６】図５の縦断側面図
【図７】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】
【００５７】
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）
Ｊ    等速ジョイント
１１  外輪
１５  環状空間
１６  トラック溝
１７  トラック溝
２１  ケージ
２２  第２軸
３１  ボール
４２  弾性片
【図１】
2006106681.tif 000003
【図２】
2006106681.tif 000004
【図３】
2006106681.tif 000005
【図４】
2006106681.tif 000006
【図５】
2006106681.tif 000007
【図６】
2006106681.tif 000008
【図７】
2006106681.tif 000009