(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に対して回転を伝達する駆動伝達装置において、
前記回転体を貫通し、且つ該回転体へ駆動を伝達する貫通軸を有し、
前記回転体は、
前記貫通軸との同軸度が規制される同軸度規制穴部位と、
前記貫通軸に対する直角度を規制する軸方向に伸長した円筒部位と、
軸方向へ移動を規制するスラスト決め部位と、
軸方向に延伸する歯が形成された内歯車部位と、
を有するフランジ部材を備え、
前記貫通軸は、
軸垂直方向に圧入された平行ピンと、
前記スラスト決め部位と面接触することで前記回転体のスラスト方向を規制するスラスト決め部材と、
を有し、
前記貫通軸上には、
前記内歯車部位と噛合う外歯車部位と、
前記貫通軸に圧入された平行ピンから駆動を受ける駆動受け溝部と、
前記貫通軸の軸方向への移動を支持されながら前記貫通軸の外周部分に対して隙間を有する内径部位と、
を有する中間伝達部材を備える、
ことを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動伝達装置において、
前記外歯車部位と前記内歯車部位の歯部は圧力角３０度でバックラッシを有することを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の駆動伝達装置において、
前記駆動受け溝部はＵ字溝形状であることを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動伝達装置において、
前記スラスト決め部材は焼結部材であって、前記貫通軸に圧入されることを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動伝達装置において、
前記フランジ部材は、前記内歯車部位の歯端部に歯底円直径より大きい径の円筒部を有し、前記平行ピンの上部まで該円筒部が覆う形状を有することを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の駆動伝達装置において、
前記フランジ部材の前記内歯車部位と前記中間伝達部材の前記外歯車部位は、挿入時の噛合い側の歯端部にテーパー形状を設けてあり、かつ前記内歯車部位の一つの歯は他の歯よりも歯幅が長い、ことを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の駆動伝達装置において、
前記回転体は感光体であることを特徴とする駆動伝達装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の駆動伝達装置を備えた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、駆動伝達装置と、これを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置では、感光体ドラム等の消耗部分をユニット化して着脱可能にすることにより、ユーザによって交換できるようにしたものがある。例えば、感光体ドラム、帯電装置、現像装置、及びクリーニング装置をユニット化して、画像形成装置本体（以下、装置本体と略記する）から着脱可能とし、装置本体側からこれらの駆動力を伝達する構成である。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色それぞれの画像形成部を有するタンデム型の画像形成装置では、この画像形成ユニットを色ごとに計４つ備えている。画像形成には、これらの画像形成ユニットを装置本体に装着し、感光体ドラムや現像ローラ等を回転駆動する必要がある。回転駆動するための駆動源となるモータや減速ユニットは装置本体側に備え、減速ユニットと感光体ドラムを連結し、動力が伝達できるようにする。
【０００３】
減速ユニットと感光体ドラムの連結部の構成は、従来から種々提案されており、例えば、外歯車と内歯車を用いたスプラインカップリングがある。このカップリングでは、画像形成ユニットが着脱可能であるために、連結する装置本体側の減速ユニットの出力軸と減速ユニット側に取り付いている感光体ドラムの軸とに軸偏心や軸偏角が発生しやすい。また、連結部品である外歯車や内歯車自体の軸に対する歯車偏心や、歯車偏角も発生する。
【０００４】
特許文献１に記載の画像形成装置では、セレーションカップリングを有し、挿入時のガイドを持たせることでスムーズに嵌合するカップリングを提案している。しかし、駆動軸と従動軸間の軸心ずれや偏心といったクリアランスを吸収する機能を持たないので、部品精度のばらつきによって軸反力が発生し、駆動対象の回転むらを悪化させることがあり得る。
【０００５】
特許文献２に記載の画像形成装置では、前記のようなずれ、すなわちミスアライメントを吸収するために、駆動軸と従動軸に平行ピンをそれぞれ圧入し、それに噛み合う中間体を保持する構成としている。この構成とすることで、部品精度で生じる軸反力を低減させようとしている。しかし、このような構成は平行ピンの上下２か所で駆動を伝達するため１回転周期の２倍波の回転むらが悪化しやすい。
【０００６】
特許文献３には、噛み合い部で発生する軸反力を下げるために、中間体の内歯車と外歯車の歯面をクラウニング形状にしてフランジの内歯とドラム軸に圧入させた焼結ギヤにそれぞれ噛合わせる構成が開示されている。しかし、中間体を保持するために画像形成装置内のドラムの内側に同軸度位置決め用の部材と中間体抜け止め機能を有する内歯フランジを圧入しなくてはならない。そのため、組立性という観点において問題があった。例えば感光体ドラム等のドラムに要求されるような高精度の真直度や振れ成分が悪化する懸念があった。
【０００７】
特許文献３及び４には、クラウニング処理を施した外歯ギヤを有するフレキシブルな中間体を有する２段スプラインジョイント構成とし、駆動伝達部位（歯数）を増やすことで荷重を分散させ、回転むらの改善を図る技術が開示されている。ただしこの構成を感光体ドラム等のドラムのフランジに適用する場合、ドラム側に外歯のクラウニングギヤを設ける構成とするにはレイアウトの面で課題が多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、画像形成ユニット等の装置内を貫通する貫通軸と、画像形成ユニットの回転体との連結部において、省スペース性が高く、回転体の組立性も考慮しつつ、高い軸反力の低減効果を奏する連結構造を用いた駆動伝達装置、及び画像家形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る駆動伝達装置は、回転体に対して回転を伝達する駆動伝達装置において、前記回転体を貫通し、且つ該回転体へ駆動を伝達する貫通軸を有し、前記回転体は、前記貫通軸との同軸度が規制される同軸度規制穴部位と、前記貫通軸に対する直角度を規制する軸方向に伸長した円筒部位と、軸方向へ移動を規制するスラスト決め部位と、軸方向に延伸する歯が形成された内歯車部位と、を有するフランジ部材を備え、前記貫通軸は、軸垂直方向に圧入された平行ピンと、前記スラスト決め部位と面接触することで前記回転体のスラスト方向を規制するスラスト決め部材とを有し、前記貫通軸上には、前記内歯車部位と噛合う外歯車部位と、前記貫通軸に圧入された平行ピンから駆動を受ける駆動受け溝部と、前記貫通軸の軸方向への移動を支持されながら前記貫通軸の外周部分に対して隙間を有する内径部位とを有する中間伝達部材を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回転体を貫通する貫通軸により回転体へ駆動を伝達する際、回転体と貫通軸の連結部で発生する軸反力によって回転体の表面の振れや速度変動を損なうことなく、高精度な駆動を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る駆動伝達装置の適用対象となり得る画像形成装置である複写機の概略構成について説明するための概念図である。
【図２】本発明に係る連結構造を用いた画像形成ユニット装着例について説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態のドラムジョイントにおける感光体ドラムの構成について説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態のドラムジョイントにおけるドラム軸の構成について示す図である。
【図５】本発明の実施形態の中間伝達部材とドラム軸間のクリアランスの構成について説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態の中間伝達部材のＵ字溝形状について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本実施形態は、画像形成装置の連結部に適用する貫通軸を有するいわゆるスプラインジョイントを用いるもので、以下の特徴を有する。要するに、感光体ドラムのドラムフランジに動力が伝達される際に、噛合い部で発生する軸反力に対して、フレキシブルに動く中間伝達部材を設け、軸反力の発生を極力抑える。発生する軸反力に対してもドラムフランジが感光体ドラムの表面に対して影響を及ぼしにくい構造になっていることが特徴である。
【００１３】
このような本発明の特徴について、添付図面に示す実施形態を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る駆動伝達装置の適用対象となり得る画像形成装置である複写機の概略構成について説明するための概念図である。この図１に示す装置は、タンデム方式を用いた電子写真方式のカラー複写機であり、乾式２成分系現像剤を用いる２成分現像方式により静電潜像が可視像処理される。なお、本実施形態では複写機を対象としているが、本発明はこれに限られることなく、プリンタやファクシミリ装置、あるいは印刷機やこれら機能を複合した複合機を対象とすることも可能である。
【００１４】
図示の複写機は、図示しない画像読取部から画像情報である画像データを受け取って画像形成処理を行う。この複写機には、図に示すように、イエロー（以下、「Ｙ」と省略する。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と省略する。）、シアン（以下、「Ｃ」と省略する。）、ブラック（以下、「Ｂｋ」と省略する。）の各色用の４個の回転体としての潜像担持体である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋが並設されている。これら感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、駆動ローラを含む回転可能な複数のローラに支持された無端ベルト状の中間転写ベルト５に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。
【００１５】
また、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの周りには、電子写真プロセス用部材がプロセス順に配設されている。図示の例では、帯電装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ、各色対応の現像装置９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋ、クリーニング装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ、除電装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋ等である。感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋはその軸線方向で着脱可能に画像形成装置本体に搭載される。
【００１６】
図示の複写機でフルカラー画像を形成する場合を説明する。
まず後述する感光体ドラム駆動装置により、感光体ドラム１Ｙを図中矢印の方向に回転駆動しながら帯電装置２Ｙで一様帯電させる。その後、図示しない光書込装置からの光ビームＬＹを照射して感光体ドラム１Ｙ上にＹ静電潜像を形成する。このＹ静電潜像は、現像装置９Ｙにより、現像剤中のＹトナーにより現像される。現像時には、現像ローラと感光体ドラム１Ｙとの間に所定の現像バイアスが印加され、現像ローラ上のＹトナーは、感光体ドラム１Ｙ上のＹ静電潜像部分に静電吸着する。
【００１７】
このように現像されて形成されたＹトナー像は、感光体ドラム１Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト５とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置において、中間転写ベルト５の裏面には、１次転写ローラ６Ｙにより所定のバイアス電圧が印加される。そして、このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１Ｙ上のＹトナー像を中間転写ベルト５側に引き寄せ、中間転写ベルト５上に１次転写する。以下、同様にして、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像も、中間転写ベルト５上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。
【００１８】
このように、中間転写ベルト５上に４色重なり合ったトナー像は、中間転写ベルト５の回転に伴い、２次転写ローラ７と対向する２次転写位置に搬送される。また、この２次転写位置には、図示しないレジストローラにより所定のタイミングで転写紙が搬送される。そして、この２次転写位置において、２次転写ローラ７により転写紙の裏面に所定のバイアス電圧が印加され、そのバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト５上のトナー像が転写紙上に一括して２次転写される。その後、トナー像が２次転写された転写紙は、定着ローラ対８により定着処理がなされた後に装置外に排出される。
【００１９】
図２は、本発明に係る連結構造を用いた画像形成ユニット装着例について説明するための図である。図３は、本実施形態のドラムジョイントにおける感光体ドラムの構成について説明する図である。これら図２、図３に基づいて、例えば上述したプリンタなどの画像形成装置における感光体ドラムと本体側にある感光体駆動軸について説明する。本実施形態では、感光体ドラムを被駆動体の例として説明しているが、他にも貫通軸を有するような転写ローラ、現像ローラ、クリーニングローラの場合においても使用可能である。
【００２０】
各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、同一構成の感光体駆動装置により回転駆動されているので、以下、感光体ドラム１Ｙと感光体駆動装置１０Ｙとの連結部について説明する。図１に示すように、画像形成装置本体には感光体ドラム１Ｙが装着されるが、図２に示すように感光体ドラム１Ｙはドラム軸５０Ｙ（貫通軸）によって支持されている。ドラム軸５０Ｙは例えば金属シャフトである。
【００２１】
感光体ドラム１Ｙには図３に示すようにドラムフランジ５１が圧入されている。ドラムフランジ５１は、ドラム軸５０Ｙと高精度に嵌め合うフランジ部材である。ドラムフランジ５１の貫通穴５２が、嵌め合った際に感光体ドラム１Ｙのドラム軸５０Ｙに対する真直度や振れを高精度に規制する構成になっている。すなわち、貫通軸５２との同軸度を規制する同軸度規制穴部位となっている。また、ドラムフランジ５１を感光体ドラム１Ｙの素管５３に対して圧入した後においても感光体ドラム１Ｙの振れや真直度を高精度にするためには、ドラムフランジ５１を二次加工する必要がある。そのためドラムフランジ５１は加工機にチャックするための突出し部位５４を備えている。
【００２２】
突出し部位５４の内側には、ドラム軸５０Ｙの軸方向に延伸する歯が形成された内歯車部位（内歯ギヤ５５）が設けられている。ドラムフランジ５１はこの内歯ギヤ５５により駆動伝達され、それにより感光体ドラム１Ｙが回転する。ドラムフランジ５１のウェブ面５６は内歯ギヤ５５の端部に形成されており、内歯ギヤ５５に軸反力が発生してもウェブ面５６に力が伝わりにくくしてある。そのことで感光体ドラム１Ｙの表面に振動が起きにくくなっている。また貫通穴５２は内歯ギヤ５５の反対側に十分な長さを有する円筒形状部位５７を有している。この円筒形状部位５７は、貫通軸５２に対する直角度を規制するために、貫通軸５２の軸方向に伸長した円筒部位を構成している。そして、内歯ギヤ５５に軸反力が発生してもウェブ面５６が倒れにくくすることで、回転駆動時の感光体ドラム１の表面振れ成分の悪化を防いでいる。
【００２３】
図４は、本実施形態のドラムジョイントにおけるドラム軸の構成について説明するための図である。また図５は、本実施形態の中間伝達部材とドラム軸間の隙間（クリアランス）の構成について説明するための図である。そして図６は、本実施形態の中間伝達部材のＵ字溝形状について説明するための図である。
【００２４】
ドラム軸５０Ｙにはドラムフランジ５１のスラスト位置を位置決めするためのスラスト位置決め部材６０が圧入され、スラスト決め部位を構成している。このスラスト位置決め部材６０が、ドラムフランジ５１の貫通穴５２の端部と面接触することで、感光体ドラム１Ｙのスラスト方向の位置が決まる。
【００２５】
またドラム軸５０Ｙには外歯車部位（外歯ギヤ６１）を有する中間伝達部材６２が保持されている。図５に示すように、中間伝達部材６２の内径部位とドラム軸５０Ｙの外周部分の外径の間には十分なクリアランス６３がある。そのために中間伝達部材６２は自由に動くことができる（図６参照）。なおスラスト位置決め部材６０を貫通軸であるドラム軸５０Ｙと別部品にすれば、ドラム軸５０Ｙの材料費と加工費の低減を図れる。またスラスト位置決め部材６０は焼結部材とすることが好ましい。スラスト方向の荷重を支持するために必要な強度が焼結部材とすることにより得られる。
【００２６】
外歯ギヤ６１と内歯ギヤ５５の歯部は圧力角３０度で十分なバックラッシを有するものが望ましい。圧力角を３０度とすることで、歯元に強度を持たせて曲げに対する耐久を上げ、十分なバックラッシを設け得る。そのことで、外歯ギヤ６１と内歯ギヤ５５の噛合い部においても中間伝達部材６２が自由に傾斜でき、ミスアライメント吸収能力を向上させて軸反力を低減させやすくなる。また外歯ギヤ６１と内歯ギヤ５５の挿入時の噛合い側の歯端部にテーパー形状を設けることが好ましい。感光体ドラム１Ｙを含む画像形成ユニットを繰り返し脱着する際に、スムーズな脱着性を得るためである。テーパー形状は、ジョイントとしてよく用いられている。さらに、嵌合性をよくするために一つだけ先に噛み合う歯を設定でき。例えば内歯ギヤ５５の一つの歯を他の歯よりも歯幅を長くすることが好ましい。
【００２７】
上述してきた実施形態では、中間伝達部材６２の外歯ギヤ６１を介してドラムフランジ５１を駆動している。しかし、ドラムフランジ５１が有する内歯ギヤ５５と中間伝達部材６２が有する外歯ギヤ６１は加工上の理由から偏心が発生する。そのため内歯ギヤ５５と外歯ギヤ６１の中心は必ずといってよいほどにずれが生じてしまう。高精度な駆動を伝達するためにはこの偏心を中間伝達部材が傾斜することで吸収する必要がある。前述のとおり、中間伝達部材６２の内径とドラム軸５０Ｙの外径の間には十分なクリアランス６３があるが、このクリアランス６３は上述の偏心を十分に吸収するだけの量が確保されていることが必要である（図５参照）。また、中間伝達部材６２は外周に軸方向に沿って伸びるＵ字溝形状部６６を備えている。中間伝達部材６２は樹脂材料製あるいは焼結材料製である。焼結材料製の場合、二次加工を必要とする形状であるとコストが高くなるが、Ｕ字溝形状部６６の長さが一定の長さ以下であれば二次加工を必要としないのでコスト増加を抑えることができる。
【００２８】
Ｕ字溝形状部６６には、平行ピン６５が嵌合し、Ｕ字溝形状部６６は駆動受け溝部として平行ピン６５から駆動を受ける。平行ピン６５は、ドラム軸５０Ｙの軸垂直方向に圧入されるとともに、外周に向けて径方向で外方へ突出させて設けた位置決め用のピンである。Ｕ字溝形状部６６と平行ピン６５の接触摩擦を低減させればさらに軸反力を低減できるので、平行ピン６５にグリスを塗布してもよい。ただし、感光体ドラム１Ｙの作像領域にグリスが飛散することによって異常画像が発生する。これを防ぐために、図３に示す突出し部位５４が平行ピン６５を覆うだけの長さを有している。すなわち、ドラムフランジ５１が有する内歯ギヤ５５の部位の歯端部に、内歯ギヤ５５の歯底円直径より大きい径の円筒部を設け、その円筒部が平行ピン６５の上部まで覆う形状となるように形成してある。これが突出し部位５４である。平行ピン６５にグリスを塗布した場合においても突出し部位５４が平行ピン６５上まで伸びているので、感光体ドラム１Ｙの作像領域にグリスが飛散することを防げる。なお図５に示すように、平行ピン６５は外歯ギヤ６１の径方向で対称位置に一対設けてあるが、その他の配置でもよく、一本だけでも良い。
【００２９】
本発明は以上の実施形態の説明からわかるように、いわゆる２段スプラインカップリングを用いるものである。
すなわち、ドラムフランジ５１には、貫通軸であるドラム軸５０Ｙとの位置決め用の貫通穴５２を有し、この位置決め用の貫通穴５２は十分な長さを持った円筒形状部位５７を有する。またドラム軸５０Ｙとの位置決め用の貫通穴５２の位置に軸方向のスラスト止め機構としてスラスト位置決め部材６０を有する。そして、感光体ドラム１Ｙに駆動を伝達するための内歯ギヤ５５を有し、ウェブ位置をなすウェブ面５６が内歯ギヤ５５の端部に設けられている。
ドラム軸５０Ｙには、ドラムフランジ５１の軸方向のスラスト止め機構を有し、ドラムフランジ５１の内歯車（内歯ギヤ５５）と噛合う外歯車（外歯ギヤ６１）を有する中間伝達部材６２を有する。そして、中間伝達部材６２に動力を伝える軸に圧入された平行ピン６５を有し、中間伝達部材６２がミスアライメントを十分に吸収するだけのドラム軸５０Ｙの外径と中間伝達部材６２の内径間のクリアランスを有する。
そのため、ドラム軸５０Ｙに対してドラム組立品は、位置決め用の貫通穴５２で位置決めされ、十分な長さを持った円筒形状部位５７に支持されることでドラムフランジ５１の倒れを防ぐことができ、スラスト方向が決まることで画像領域が常に安定するようになる。
またドラム軸５０Ｙの動力は内歯ギヤ５５からドラムフランジ５１へ供給される。
ドラム軸５０Ｙから内歯ギヤ５５の端部に荷重がかかっても内歯ギヤ５５の他方の端部にあるウェブ面５６まで十分に距離がある。そのため、ドラムフランジ５１の変形の影響がウェブ面５６に伝わり、ドラム（感光体ドラム１Ｙ）の表面の振れと真直度に悪影響を及ぼすことも少ない。
ドラムフランジ５１は、ドラム軸５０Ｙのスラスト部によって位置が規制され、ドラム軸５０Ｙが有する外歯ギヤ６１を経由して動力が伝えられ、駆動用の中間伝達部材６２にはドラム軸５０Ｙから平行ピン６５を介して動力が伝えられる。
そして、部品の加工精度上発生してしまうドラムフランジ５１とドラム軸５０Ｙの間生じる軸心ずれや偏心等のミスアライメントに対して中間伝達部材６２が傾斜することで十クリアランス分に吸収する。中間伝達部材６２は十分な吸収を可能とするクリアランス６３を有することでカップリング部から発生する軸反力を低減させる。
以上により、高性能なドラム向けジョイントを画像形成装置に提供することができる。
【００３０】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１Ｂｋ〜１Ｙ    ：感光体ドラム
２Ｂｋ〜２Ｙ    ：帯電装置
３Ｂｋ〜３Ｙ    ：除電装置
４Ｂｋ〜４Ｙ    ：クリーニング装置
５      ：中間転写ベルト
６Ｙ    ：１次転写ローラ
７      ：２次転写ローラ
８      ：定着ローラ対
９Ｂｋ〜９Ｙ    ：現像装置
１０Ｙ  ：感光体駆動装置
５０Ｙ  ：ドラム軸
５１    ：ドラムフランジ
５２    ：貫通穴
５３    ：素管
５４    ：突出し部位
５５    ：内歯ギヤ
５６    ：ウェブ面
５７    ：円筒形状部位
６０    ：スラスト位置決め部材
６１    ：外歯ギヤ
６２    ：中間伝達部材
６３    ：クリアランス
６５    ：平行ピン
６６    ：Ｕ字溝形状部
ＬＹ    ：光ビーム
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【特許文献１】特許４７７５９４７号公報
【特許文献２】特開２００７−２４０００７号公報
【特許文献３】特開２０１４−１４２４３１号公報
【特許文献４】特開２０１４−０６３０８２号公報
【図１】
0006511828.tif 000002
【図２】
0006511828.tif 000003
【図３】
0006511828.tif 000004
【図４】
0006511828.tif 000005
【図５】
0006511828.tif 000006
【図６】
0006511828.tif 000007