(57)【要約】【課題】突起形状をシンプルな形とし、製造が容易であり、駆動軸と従動軸の回転中心を一致させることが容易であり、かつ調整も容易であるカップリング装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】従動軸１１６には、回転中心から放射状に延びた３つの突起１２８が股に分かれて形成されている。また、駆動軸１１４には、駆動軸１１４の周縁で周方向に略等間隔を隔てて突出部１３０が形成されている。この突出部１３０は、回転中心Ｏに向けて傾斜した係合面１３２を有し、この係合面１３２に突起１２８の一部が係合するようになっており、駆動軸１１４が図中時計方向に回転すると、係合面１３２に突起１２８が当接する。このとき、係合面１３２が回転中心Ｏに向けて角度θだけ傾斜しているので、突起１２８の当接部分にはそれぞれ駆動軸１１４から回転中心Ｏに向かう分力を受け、駆動軸１１４と従動軸１１６との回転中心が一致するようになる。【選択図】　　　　　図８
2004108481.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と従動軸とを結合するカップリング装置において、前記駆動軸及び従動軸のいずれか一方に該一方の回転中心から半径方向に等間隔に形成された少なくとも３つの突起と、これら突起に係合するよう前記駆動軸及び従動軸の他方に形成され、該他方の回転中心に向けて傾斜した面からなる少なくとも３つの係合面と、を有することを特徴とするカップリング装置。
【請求項２】
駆動軸と従動軸とを結合するカップリング装置において、前記駆動軸及び従動軸のいずれか一方に回転中心を挟んで対向するよう形成された２つの突起と、これら突起に係合するよう前記駆動軸及び従動軸の他方に形成された係合面と、前記駆動軸又は従動軸の回転中心に形成された中心軸と、この中心軸が当接し、前記突起と係合面とが係合するときに前記中心軸を回転中心に合致するよう案内する案内面とを有することを特徴とするカップリング装置。
【請求項３】
前記突起及び係合面は、回転時に前記駆動軸と従動軸とが互いに引き合うようにねじれていることを特徴とする請求項１又は２記載のカップリング装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれか記載のカップリング装置を有する画像形成装置。
【請求項５】
画像形成装置本体に対して着脱自在なサブユニットを有する画像形成装置において、前記画像形成装置側本体に設けられた駆動軸と、前記サブユニットに設けれた従動軸と、この駆動軸と前記従動軸とを結合するカップリング装置とを有し、このカップリング装置は、前記駆動軸及び従動軸のいずれか一方に該一方の回転中心から半径方向に等間隔に形成された少なくとも３つの突起と、これら突起に係合するよう前記駆動軸及び従動軸の他方に形成され、該他方の回転中心に向けて一定角度をなす少なくとも３つの係合面と、を有してなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
画像形成装置本体に対して着脱自在なサブユニットを有する画像形成装置において、前記画像形成装置側本体に設けられた駆動軸と、前記サブユニットに設けれた従動軸と、この駆動軸と前記従動軸とを結合するカップリング装置とを有し、このカップリング装置は、前記駆動軸及び従動軸のいずれか一方に回転中心を挟んで対向するよう形成された２つの突起と、これら突起に係合するよう前記駆動軸及び従動軸の他方に形成された係合面と、前記駆動軸又は従動軸の回転中心に形成された中心軸と、この中心軸が当接し、前記突起と係合面とが係合するときに前記中心軸を回転中心に合致するよう案内する案内面とを有してなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記突起及び係合面は、係合時に前記駆動軸と従動軸とが互いに引き合うように周方向で傾斜していることを特徴とする請求項６又は７記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記カップリング装置は、駆動軸と従動軸との結合部分に外装されたカム装置を有し、このカム装置は、前記サブユニットを前記画像形成装置本体から着脱するためのカバー部に連結され、カバー部と連動して前記駆動軸と従動軸との結合、解除を行なうようにしてなることを特徴とする請求項４乃至８いずれか記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動軸と従動軸とを結合するカップリング装置及びこれを用いた画像形成装置に関する。より詳しくは、本発明は、特に画像形成装置本体に対して着脱自在なサブユニットを有する画像形成装置に適用されるものである。ここで、サブユニットとは、自らは駆動源を持たず、画像形成装置本体に装着されてはじめて本体側から駆動力を得るものであって、例えば像形成手段の一部又は全部をカートリッジ化したプロセスカートリッジを含む。画像形成装置には、例えば電子写真画像形成方法を用いて画像を記録媒体に記録するものであり、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＢＰ等）、ファクシミリ、ワードプロセッサ等を含む。
【０００２】
【従来の技術】この種の画像形成装置において、画像形成装置本体に対して着脱自在なサブユニットから画像形成装置本体から駆動力を伝達する手段としてカップリング装置を用いるものが知られている（特許文献１）。この従来例は、断面が複数の角部を有する非円形のねじれた孔と、この孔に嵌合する、断面が複数の角部を有する非円形のねじれた突起とを有して、この孔と突起とが嵌合した状態で回転することにより、突起の中心と孔の中心とが略一致し、かつ突起が孔の方向へ引く込み力を受けた状態で駆動力が伝達されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特許第２８７５２０３号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例には以下のような問題点があった。
（１）多角形のねじれた孔と多角形のねじれた突起を突起を用いているので、その孔と突起との中心を正確に保持しつつ加工することが困難であった。
（２）多角形の孔と多角形の突起の角部とで中心が決定されるので、孔及び突起の角部の磨耗によりその中心が初期状態からずれるおそれがあった。
（３）孔と突起との間には間隙を設けて結合・解除が容易であるように構成されているので、孔と突起とのガタは、連結を解除する際には大きいほど好ましいが、それらの形状が孔と突起との相似比によって決まるため、ガタの調整が比較的困難で、間隙を大きくしようとした場合、突起の大きさ伝達力から自ずと下限が決定されるため、孔を全体的に大きくしなければならず、装置全体の大型化を招いていた。
【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解消し、突起形状をシンプルな形とし、製造が容易であり、駆動軸と従動軸の回転中心を一致させることが容易であり、かつ調整も容易であるカップリング装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴とするところは、駆動軸と従動軸とを結合するカップリング装置において、前記駆動軸及び従動軸のいずれか一方に該一方の回転中心から半径方向に等間隔に形成された少なくとも３つの突起と、これら突起に係合するよう前記駆動軸及び従動軸の他方に形成され、該他方の回転中心に向けて傾斜した面からなる少なくとも３つの係合面と、を有するカップリング装置にある。突起と係合面が係合すると、係合面が回転中心に向けて傾斜しているので、駆動軸と従動軸とが回転中心を一致させるように作用する。
【０００７】本発明の第２の特徴とするところは、駆動軸と従動軸とを結合するカップリング装置において、前記駆動軸及び従動軸のいずれか一方に回転中心を挟んで対向するよう形成された２つの突起と、これら突起に係合するよう前記駆動軸及び従動軸の他方に形成された係合面と、前記駆動軸又は従動軸の回転中心に形成された中心軸と、この中心軸が当接し、前記突起と係合面とが係合するときに前記中心軸を回転中心に合致するよう案内する案内面とを有するカップリング装置にある。突起と係合面が係合すると、中心軸が案内面により回転中心と合致するように案内されるので、駆動軸と従動軸とが回転中心を一致させるように作用する。
【０００８】上記カップリング装置においては、突起及び係合面が回転時に前記駆動軸と従動軸とが互いに引き合うようにねじれているように構成することが好ましい。
【０００９】このようなカップリング装置を画像形成装置に用いることが有効である。即ち、本発明の第３の特徴とするところは、画像形成装置本体に対して着脱自在なサブユニットを有する画像形成装置において、前記画像形成装置側本体に設けられた駆動軸と、前記サブユニットに設けれた従動軸と、この駆動軸と前記従動軸とを結合するカップリング装置とを有し、このカップリング装置は、前記駆動軸及び従動軸のいずれか一方に該一方の回転中心から半径方向に等間隔に形成された少なくとも３つの突起と、これら突起に係合するよう前記駆動軸及び従動軸の他方に形成され、該他方の回転中心に向けて一定角度をなす少なくとも３つの係合面と、を有してなる画像形成装置にある。
【００１０】また、本発明の第４の特徴とするところは、画像形成装置本体に対して着脱自在なサブユニットを有する画像形成装置において、前記画像形成装置側本体に設けられた駆動軸と、前記サブユニットに設けれた従動軸と、この駆動軸と前記従動軸とを結合するカップリング装置とを有し、このカップリング装置は、前記駆動軸及び従動軸のいずれか一方に回転中心を挟んで対向するよう形成された２つの突起と、これら突起に係合するよう前記駆動軸及び従動軸の他方に形成された係合面と、前記駆動軸又は従動軸の回転中心に形成された中心軸と、この中心軸が当接し、前記突起と係合面とが係合するときに前記中心軸を回転中心に合致するよう案内する案内面とを有してなる画像形成装置にある。
【００１１】ここで、サブユニットは、例えばプロセスカートリッジであり、感光体である像担持体を有し、従動軸は、例えばこの像担持体の回転軸となる。感光体には、転写装置である転写ローラが圧接され、駆動軸と従動軸との中心をずらす方向の力が加わる。そこで、この力よりも駆動軸と従動軸の回転中心を一致させる力を強くすることにより、駆動軸と従動軸との回転中心を常に一致させることができる。
【００１２】前記カップリング装置は、駆動軸と従動軸との結合部分に外装されたカム装置を有し、このカム装置は、前記サブユニットを前記画像形成装置本体から着脱するためのカバー部に連結されてなることが好ましい。カバー部を開くと、このカバー部に連結されたカム装置が作動し、駆動軸と従動軸との結合を解く。カム装置は、駆動軸と従動軸との結合部分に外装されているので、カム装置を配置するスペースを小さくすることができ、装置全体を小型化することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２において、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置１０が示されている。画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を有し、この画像形成装置本体１２内に像形成手段１４が搭載され、この画像形成装置本体１２の上部に排出部１６が設けられていると共に、この画像形成装置本体１２の下部に給紙ユニット１８が配置されている。
【００１４】給紙ユニット１８は、給紙ユニット本体２０と、用紙が収納される給紙カセット２２とを有する。給紙カセット２２は、給紙ユニット本体２０に対して摺動自在に装着され、正面方向（図１及び図２の右方向）に引き出される。また、給紙カセット２２の奥端近傍上部にはナジャーロール２４が配置され、このナジャーロール２４の前方にリタ−ドパッド２６とフィードロール２８が配置されている。
【００１５】搬送路３０は、給紙ユニット１８から排出口３２までの用紙通路であり、この搬送路３０は、画像形成装置本体１２の裏面（図１の左側面）近傍にあって、給紙ユニット１８から定着装置３４まで略鉛直に形成されている部分を有する。この搬送路３０の定着装置３４の上流側に後述する転写装置４０と像担持体４２が配置され、さらに転写装置４０と像担持体４２の上流側にレジストロール３６が配置されている。さらに、搬送路３０の排出口３２の近傍には排出ロール３８が配置されている。
【００１６】したがって、給紙ユニット１８の給紙カセット２２からナジャーロール２４により送り出された記録媒体は、リタードパッド２６びフィードロール２８により捌かれて搬送路３０に導かれ、レジストロール３６により一次停止され、タイミングをとって後述する転写装置４０と像担持体４２との間を通って現像剤像が転写され、この転写された現像剤像が定着装置３４により定着され、排出ロール３８により排出口３２から排出部１６へ排出される。
【００１７】像形成手段１４は、例えば電子写真方式のもので、感光体からなる像担持体４２と、この像担持体４２一様帯電する例えば帯電ロールからなる帯電装置４４と、この帯電装置４４により帯電された像担持体４２に、光により潜像を書き込む光書込み装置４６と、この光書込み装置４６により形成された像担持体４２の潜像を現像剤により可視化する現像装置４８と、この現像装置４８による現像剤像を用紙に転写する例えば転写ロールからなる転写装置４０と、像担持体４２に残存する現像剤をクリーニングする例えばブレードからなるクリーニング装置５０と、転写装置４０により転写された用紙上の現像剤像を用紙に定着させる例えば加圧ロールと加熱ロールとからなる定着装置３４とから構成されている。光書込み装置４６は例えば走査型のレーザ露光装置からなり、前述した給紙ユニット１８と平行で画像形成装置本体１２の正面近傍に配置され、現像装置４８内を横切って像担持体４２を露光する。この像担持体４２の露光位置が潜像書込み位置Ｐとなる。なお、この実施形態においては、光書込み装置４６として走査型のレーザ露光装置を用いたが、他の実施形態としてＬＥＤや面発光レーザ等を用いることができる。
【００１８】プロセスカートリッジ５２は、像担持体４２、帯電装置４４、現像装置４６及びクリーニング装置４８を一体化したものである。このプロセスカートリッジ５２は、排出部１６のカバー部５４の直近下方に配置されており、排出部１６に設けられたカバー部５４を開いたときに形成される開放部５６を介してを脱着される。
【００１９】図２に示すように、画像形成装置本体１２には、プロセスカートリッジ受け部５８が形成されている。このプロセスカートリッジ受け部５８は、案内溝等からなる案内部６０を有し、このプロセスカートリッジ受け部５８の案内部６０に沿ってプロセスカートリッジ５２がプロセスカートリッジ受け部５８に装着される。
【００２０】図３において、上記プロセスカートリッジ５２の詳細が示されている。プロセスカートリッジ５２は、現像装置４８と像担持体カートリッジ部６２とから構成され、さらに現像装置５４は、現像剤カートリッジ部６４及び現像装置本体部６６から構成され、この像担持体カートリッジ部６２、現像剤カートリッジ部６４及び現像装置本体部６６がそれぞれ分離可能となっている。
【００２１】像担持体カートリッジ部６２は、像担持体カートリッジ本体６８に像担持体４２と帯電ロール（帯電装置）４４とが回転自在に支持されていると共に、帯電ロール４４の上部に残現像剤収納部７０が形成され、この残現像剤収納部７０の像担持体側開口部分にクリーニングブレード（クリーニング装置）５０が像担持体４２に押圧接触するように設けられている。また、残現像剤収納部７０のクリーニングブレード近傍には搬送パドル７２が設けられている。したがって、像担持体４２の残現像剤は、クリーニングブレード５０により掻き落とされ、搬送パドル７２により残現像剤収納部７０の奥側に搬送され、残現像剤収納部７０に収納されるようになる。
【００２２】図４にも示すように、現像装置４８は、この実施形態においては二成分現像方式が採用されている。この現像装置４８の現像剤カートリッジ部６４には、前述した光書込み装置４６からの光が通過するための窓部７４が形成されている。また現像剤カートリッジ部６２には、この窓部７４を挟んで上部に現像剤供給部７６が設けられ、下部に現像剤回収部７８が設けられている。現像剤供給部７６は、第１の攪拌搬送部材８０が回転自在に配置されていると共に、現像剤供給口８２が形成されている。この現像剤供給口８２は、現像装置本体部６６に設けられた現像剤通路８４に接続されている。この現像剤通路８４は、窓部７４を避ける位置に形成されている。また、この現像剤通路８４には、第２の攪拌搬送部材８６が回転自在に配置されている。
【００２３】現像装置本体部６６は、像担持体４２に対向する現像ロール８８を有する。また、現像装置本体部６６は、現像ロール８８に現像剤を供給するための第３の攪拌搬送部材９０と第４の攪拌搬送部材９２とが配置されている。この第３の攪拌搬送部材９０と第４の攪拌搬送部材９２とは、互いに逆方向に巻かれたオーガ部分を有し、分離壁９４をもって隔てられ、この分離壁９４の両端に形成された現像剤循環口９６接続されている。また、分離壁９４の他端（図３及び図４では手前端）には、第４の攪拌搬送部材９２の上部に廃現像剤排入口９８が形成されている。この廃現像剤排入口９８は、現像ロール８８に供給すべき現像剤の一部が廃現像剤として排出される。
【００２４】図４及び図５に示すように、廃現像剤搬送装置１００は、現像装置本体部６６の側面部分に設けられ、廃現像剤搬送路１０２を有する。この廃現像剤搬送路１０２は、前述した廃現像剤入口９８と、現像剤カートリッジ部６２の側面部分に形成された廃現像剤出口１０４とを接続していると共に、回収ファン１０６を有する。この回収ファン１０６が回転すると、廃現像剤入口９８からの現像剤を廃現像剤出口１０４を介して現像剤回収部７８に供給する。この現像剤回収部７８には第５の攪拌搬送部材１０８が設けられている。
【００２５】したがって、図４の矢印で示すように、現像剤供給部７６の現像剤は、第１の攪拌搬送部材８０の回転により現像剤収納部７６から現像剤通路８４に供給され、第２の攪拌搬送部材８６の回転により現像装置本体部６６に供給される。この現像装置本体部６６に供給された現像剤は、第３の攪拌搬送部材９０と第４の攪拌搬送部材９２の回転により隔壁９４の周囲で現像剤循環口９６を介して循環される。この循環される現像剤の一部は現像ロール８８に供給され、他の一部は廃現像剤搬送装置１００により廃現像剤として現像剤回収部７８に回収されるものである。
【００２６】次にプロセスカートリッジ５２の駆動伝達系について説明する。図７及び図８において、プロセスカートリッジ５２の駆動伝達系は、画像形成装置本体１２に設けられた駆動モータ１１０からカップリング装置１１２を介して駆動力が伝達される。カップリング装置１１２は、駆動軸１１４と従動軸１１６とが噛み合うように構成されている。駆動軸１１４は、カップリングギア１１８が固定されており、この駆動軸１１４とカップリングギア１１８とは、画像形成装置本体１２に設けられた支持軸１２０に摺動、回転自在に支持されている。このカップリングギア１１８は、駆動モータ１１０に設けられた駆動ギア１２２と噛み合っている。このカップリングギア１１８と駆動ギア１２２とは、はすばギアから構成されている。また、駆動軸１１４と支持軸１２０との間には、トルクリミッタ１２４が介在されているていると共に、カップリングギア１１８をプロセスカートリッジ５２から離す方向に付勢する弾性体（ばね）１２６が設けられている。
【００２７】本実施の形態では、駆動伝達系は以下のように動作する。
即ち、今、駆動モータ１１０が所定方向に伝達すると、駆動軸ギア１２２とカップリングギア１１８との噛合部には回転方向とトルクリミッタ１２４の負荷により図中矢印Ｂ方向へのスラスト力が発生する。すると、このスラスト力により駆動軸１１４が弾性体１２６の付勢力に抗して従動軸１１６に連結される。
一方、駆動モータ１１０が停止すると、駆動軸ギア１２２とカップリングギア１１８との噛合部には前記スラスト力がなくなるため、駆動軸１１６が弾性体１２６の付勢力によって後退移動し、駆動軸１１４と従動軸１１６との連結状態は解除される。
尚、カップリング装置１１２の連結状態を解除する際に、駆動モータ１１０を連結時とは逆回転させ、これにより、駆動軸ギア１２２とカップリングギア１１８との噛合部に連結時とは逆方向のスラスト力を生じさせ、両者の連結状態を解除するようにしてもよい。
このような連結解除機構を用いるようにすれば、カップリング装置１１２の連結を解除するために専用の別部品が不要になり、その分、連結解除機構の構造を簡略化することができる。
【００２８】次に上記カップリング装置１１２の具体例を説明する。
図８において、カップリング装置１１２に関する第１例が示されている。従動軸１１６には、回転中心から放射状に延びた３つの突起１２８が股に分かれて形成されている。また、駆動軸１１４には、駆動軸１１４の周縁で周方向に略等間隔を隔てて突出部１３０が形成されている。この突出部１３０は、回転中心Ｏに向けて傾斜した係合面１３２を有し、この係合面１３２に突起１２８の一部が係合するようになっている。即ち、駆動軸１１４が図中時計方向に回転すると、係合面１３２に突起１２８が当接する。このとき、係合面１３２が回転中心Ｏに向けて角度θだけ傾斜しているので、突起１２８の当接部分にはそれぞれ駆動軸１１４から回転中心Ｏに向かう分力を受け、駆動軸１１４と従動軸１１６との回転中心が一致するようになる。
【００２９】突起１２８と係合面１３２との係合部分は、周方向にねじれるように傾斜させることにより、駆動軸１１４の回転時に駆動軸１１４と従動軸１１６とが互いに引き合う方向に力を生じさせることができる。即ち、駆動軸１１４を回転駆動したときに、突起１２８と突出部１３０とは互いに離脱することなく係合状態を保ちながら、回転し、駆動軸１１４の回転中心と従動軸１１６のそれとは略一致するとともに、従動軸１１６が駆動軸１１４へ引き込まれるため、別途従動軸１１６が駆動軸１１４に対し回転軸方向に逃げるのを防止する機構を追加する必要がない。
【００３０】次に上記係合面１３２の接触角度θの値がどの程度であれば適性かを検討する。
まず、従動軸に受ける外力について検討する。図９において、従動軸が像担持体の回転軸であるとすると、像担持体４２には転写ロール４０がニップされているので、従動軸には転写ロール４０からの圧力とプロセスカートリッジの重量が加わる。図９は像担持体４２とに加わる力のかかり方を表した力線図である。
Ｆｔ１：転写ロールの加圧力（左側）
Ｆｗ１：プロセスカートリッジの重量
Ｆｇ１：カップリング装置に軸ずれを起こす外力　（Ｆｔ１とＦｗ１の合力）
α：転写ロールの加圧角度
β：合力の角度
とすると、
Ｆｇ１＝√（Ｆｗ１−Ｆｔ１×ｓｉｎα）２＋（Ｆｔ１×ｃｏｓα）２　　・・・▲１▼
β＝ａｒｃｔ（Ｆｔ１×ｃｏｓα）／（Ｆｗ１−Ｆｔ１×ｓｉｎα）　　　・・・▲２▼
と表される。
ここで例えば、
Ｆｔ１＝１．２Ｋｇｆ、Ｆｗ１＝２．８Ｋｇｆ、α＝２５°とすると、
Ｆｇ１＝２．３Ｋｇｆ、β＝２５．４°となる。
【００３１】次にカップリング装置１１２における力のかかり方について図１０を用いて説明する。
図１０は前述した第１例のカップリング装置１１２にかかる力を表した力線図である。
Ｔｃ：従動軸の負荷トルク
Ｆｃ１：接点での従動軸反力
Ｆｃｈ１：従動軸を駆動軸側斜面から滑らす方向への力
Ｆｃｖ１：従動軸を駆動軸へ押付ける方向への力
ｒ１：回転中心〜接点の半径
θ：接触角度
γ：Ｆｇ１〜Ｆｃｈ１のずれ角
μ：接点での摩擦力
とすると、
Ｆｃｈ１＝（Ｔｃ／ｒ１）×ｃｏｓ（９０゜−θ）　　　・・・▲３▼
Ｆｃｖ１＝（Ｔｃ／ｒ１）×ｃｏｓθ　　　・・・▲４▼
と表される。接点を離そうとする力の効率が一番大きいγ＝０°の時に次式が成り立たなければならない。
Ｆｃｈ１−μ×Ｆｃｖ１＞Ｆｇ１　　　・・・▲５▼
ここで例えば、
Ｔｃ＝１１．６ｋｇｆ・ｃｍとし、Ｔｃの負荷が軽い方に変動した場合を考慮して安全率を付加する。
安全率　　１．５
Ｔｃ＝７．７ｋｇｆ・ｃｍ
ｒ１＝０．８２ｃｍ
θ＝２７°
μ＝０．３
とすると、
Ｆｃｈ１＝４．３ｋｇｆ
Ｆｃｖ１＝８．４ｋｇｆ
Ｆｃｈ１−μ×Ｆｃｖ１＝１．８ｋｇｆ
となる。
【００３２】このような計算の結果は表１のようになる。
【表１】
2004108481.tif 000003
【００３３】これより傾斜角度θは３０°以上に設定しなければならないことが理解される。また、接触角度は大きくすればする程、回転方向の力の分力が、回転軸中心へ向かうため、伝達ロスが大きくなる。従って発明者は本実施の形態においては、接触角度を３４．５°に設定した。
以上のように構成すれば、駆動軸によって、従動軸を回転駆動したときに、それぞれの突起部は互いに離脱することなく係合状態を保ちながら、回転し、３点の接触点によって、駆動軸の回転中心と従動軸のそれとは、略一致する。
【００３４】図１１において、カップリング装置１１２に関する第２例が示されている。この第２例においては、駆動軸１１４側は前述した第１例と同様であるが、従動軸１１６の３つの突起１２８を円柱状とし、この円柱状の突起１２８の稜線部分が駆動軸１１４の係合面１３２に当接するようにしたものである。このように、突起１２８を円柱状のような製造しやすい構造とすることにより信頼性を向上させることができると共に、コストを低減することができる。
【００３５】図１２及び図１３において、カップリング装置１１２に関する第３例が示されている。従動軸１１６は、回転中心に対して対称配置となる、２つの楕円状の突起１２８と、回転中心と同軸上で突出した中心軸１３４とを有する。ここで突起１２８の形状は円形であってもよいし、他の形状であってもよい。駆動軸１１４は、従動軸１１６の突起１２８と対抗する２つの突出部１３０を有する。この突出部１３０は、それぞれ直径方向に切断された面からなる係合面１３２を有し、この係合面１３２に従動軸１１６の突起１２８が係合する。また、駆動軸１１４には例えば長穴形状の凹部１３６が形成され、この凹部１３６の両側が案内面１３８ａ，１３８ｂを構成しており、この凹部１３６に従動軸１１６の中心軸１３４が嵌合し、突起１２８が係合面１３２に係合したときに、案内面１３８ａ，１３８ｂに沿って中心軸１３４を回転中心に案内するようにしてある。
【００３６】次に第３例に係るカップリング装置１１２の作動について説明する。
図１２は、駆動軸１１４がＴｄ方向の時計周りに回転している所に、従動軸１１６の中心軸１３４が駆動軸１１４の凹部１３６に入り込んで来た後、係合面１３２の一方（Ｃ面）で最初の１点目の接触が発生した状態である。
駆動軸１１４の回転トルクＴｄと従動軸１１６の負荷トルクＴｃによって従動軸１１６にはＦｄｖ１の反力Ｆｃ１が発生しその分力Ｆｃｈ１、Ｆｃｖ１によって従動軸１１６はＣ面に接触しながら滑っていく。
ここで、
Ｆｄ１：駆動軸１１４回転中心と接点を結ぶ線に垂直な方向の駆動軸１１４の力
Ｆｄｖ１：従動軸１１６回転中心と接点を結ぶ線に垂直な方向の従動軸１１６を回転させようとする駆動軸の力（Ｆｄ１の分力）
Ｆｃ１：Ｆｄｖ１の反力（従動軸１１６の負荷トルクで発生する力）
Ｆｃｖ１：Ｆｃ１のＣ面に垂直方向の分力
Ｆｃｈ１：Ｆｃ１のＣ面に水平方向の分力
とする。
【００３７】従動軸１１６Ｃ面に接触した個所がＦｃｖ１方向に滑っていくと、従動軸１１６の中心軸１３４は駆動軸１１４の凹部１３６の案内面１３８ａ，１３８ｂに沿ってｘ方向に移動し、図１２のように結合が完了し、中心軸１３４と案内面１３８ａ，１３８ｂでｙ方向の位置出しをして、ｘ方向は２点接触で位置出しをする。
以上のように構成すれば、駆動軸１１４によって、従動軸１１６を回転駆動させたときに、それぞれの突起１２８と突出部１３０は互いに離脱することなく係合状態を保ちながら、回転し、中心軸１３４と案内面１３８ａ，１３８ｂでｙ方向の位置出しをして、ｘ方向は２点接触で位置出しがされ、駆動軸１１４の回転中心と従動軸１１６のそれとは、略一致する。
【００３８】図１４乃至２０図において、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジ５２が示されている。このプロセスカートリッジ５２は、像担持体ユニット１４０と現像装置ユニット１４２とから構成されており、図４に示すように、像担持体ユニット１４０と現像装置ユニット１４２とは、結合ピン１４４ａ，１４４ｂを介して回動自在に結合されている。また、像担持体ユニット１４０と現像装置ユニット１４２とは、引っ張りばね１４６と押圧ばね１４８とにより互いに付勢され、像担持体４２に現像ロール８８がトラッキング用キャップを介して押し付けられるようになっている。
なお、プロセスカートリッジ５２の側面（像担持体ユニット１４０及び現像装置ユニット１４２の一方又は双方の側面）には、印刷枚数等を記憶するためのメモリ１５０が設けれている。
【００３９】像担持体ユニット１４０は、像担持体ユニット本体１５２を有し、この像担持体ユニット本体１５２に像担持体４２と帯電装置４４とがそれぞれ像担持体用ベアリング１５４ａ，１５４ｂ及び帯電装置用ベアリング１５６ａ，１５６ｂを介して回転自在に支持されている。帯電装置用ベアリング１５６ａ，１５６ｂは給電部分を兼ねている。また、像担持体ユニット本体１５２には、例えば２つのフィンガー１５８ａ，１５８ｂが回動自在に支持されており、このフィンガー１５８ａ，１５８ｂは、フィンガー用ばねにより該フィンガー１５８ａ，１５８ｂの先端が像担持体４２の表面に押し付けられ、像担持体４２に巻き付こうとする記録媒体を剥がすようにしてある。また、像担持体ユニット本体１５２内でクリーニング装置（クリーニングブレード）５０の上方には、現像剤回収部７０が形成され、クリーニング装置５０で掻き落とされた現像剤がこの現像剤回収部７０に回収される。この現像剤回収部７０にはパドル７２が回転自在に設けられ、このパドル７２は、パドル用ギア１６０を介して像担持体ユニット本体１４０に支持されており、回転することにより回収した現像剤を現像剤回収部７０の奥側に搬送する。また、像担持体ユニット本体１４０の上部には、シャッタ１６２が開閉自在に設けられ、このシャッタ１６２は、シャッタ用シャフト１６４を介して像担持体ユニット本体１４０に移動自在に支持されている。このシャッタ１６２は、プロセスカートリッジ５２が装着される前には、像担持体４２の開放部分を閉じ、プロセスカートリッジ５２が装着された場合には、像担持体４２が表に出るように開かれるものである。
【００４０】現像装置ユニット１４２は、フロントハウジング１６６とリアハウジング１６８とを接合して構成された現像装置ユニット本体１７０を有し、この現像装置ユニット本体１７０内は、現像剤を収納する現像剤収納空間１７２と、現像ロール８８が配置された現像部１７４とに分かれている。現像剤収納空間１７２は、光書込み装置からの走査光路を境として、上部に位置する第１の現像剤収納部１７６ａと、下部に位置する第２の現像剤収納部１７６ｂとに隔壁１７８を介して分けられている。第１の現像剤収納部１７６ａの現像剤収納容積は、第２の現像剤収納部１７６ｂの現像剤収納容積よりも大きくなっている。
【００４１】図１５に示すように、隔壁１７８は、光書込み装置からの走査光路を形成する例えば四角形状の窓部７４を形成していると共に、この窓部７４の両側で現像装置ユニット本体１７０と共に現像剤通路８４ａ，８４ｂを構成している。現像剤通路８４ａ，８４ｂは、第１の現像剤収納部１７６ａと第２の現像剤収納部１７６ｂとを連通させている。第１の現像剤収納部１７６ａには、第１の攪拌搬送部材８０が回転自在に配置されている。この第１の攪拌搬送部材８０は、軸線方向中央部から両端に向けて、それぞれ異なった巻き方向で、らせん状に形成された線材から構成されており、第１の現像剤収納部１７６ａに収納された現像剤を現像剤通路８４ａ，８４ｂに供給する。また、第２の現像剤収納部１７６ｂには、第２の攪拌搬送部材８６が第１の攪拌搬送部材８０の下方位置で回転自在に配置されている。この第２の攪拌搬送部材８６は、軸線方向端部から中央に向けて互いに異なる方向に形成されたスクリューシャフトからなり、現像剤を均等に分散させるため、両側の現像剤通路８４ａ，８４ｂからの現像剤が中心方向に搬送されるようにしてある。したがって、図１５の矢印で示すように、第１の現像剤収納部１７６ａに収納された現像剤は、第１の攪拌搬送部材８０の回転により両側に搬送され、現像剤通路８４ａ，８４ｂを介して第２の現像剤収納部１７６ｂに落下し、第２の攪拌搬送部材８６の回転により均等に分散されて後述する現像ロール８８側に搬送される。
【００４２】第２の現像剤収納部１７６ｂには、さらに第３の攪拌搬送部材９０と第４の攪拌搬送部材９２とが配置されている。第３の攪拌搬送部材９０は、第２の攪拌搬送部材８６で搬送された現像剤を第４の攪拌搬送部材９２に搬送する。第４の攪拌搬送部材９２は、第２の現像剤収納部１７６ｂの出口部分に配置され、第３の攪拌搬送部材９０により搬送された現像剤を現像ロール８８に搬送すると共に、この新しい現像剤と、現像ロール８８から掻き落とされた劣化した現像剤とを混合する。
【００４３】現像ロール８８は、周知のように、マグネットロールにスリーブを巻装したものであり、両側にはトラッキング用キャップ１７８ａ，１７８ｂが設けられ、このトラッキング用キャップ１７８ａ，１７８ｂが像担持体４２に接し、前述したように引っ張りばね１４６と押圧ばね１４８とにより像担持体４２に押し付けられることにより現像ギャップを確保するようになっている。この現像ロール８８には、例えば樹脂から構成された層厚規制部材１８０が接触しており、この層厚規制部材１８０によって、現像ロール８８の表面に付着した現像剤の層厚を規制する。また、この現像ロール８８の側面は現像ロール用シール部材１８２によりシールされている。
なお、１８４ａ，１８４ｂは、現像装置ユニット本体１７０に着脱自在に装着された現像剤キャップであり、この現像剤キャップ１８４ａ，１８４ｂを抜くことにより第１の現像剤収納部１７６ａ又は第２の現像剤収納部１７６ｂに現像剤が供給される。
【００４４】次にこの第２の実施形態におけるプロセスカートリッジ５２の駆動伝達系について説明する。
プロセスカートリッジ５２における駆動伝達系は、前述した第１の実施形態と同様に、画像形成装置本体に設けられた駆動モータから後述するカップリング装置を介して像担持体４２に伝達されさらに現像ロール用ギア１８６、各攪拌搬送部材用ギア１８８及びアイドルギア１９０を介して現像ロール８８及び各攪拌搬送部材８０，８６，９０，９２に伝達される。攪拌搬送部材用ギア１８８の軸受け部分には攪拌搬送部用シール部材１９２が挿入されている。さらに、現像装置ユニット本体１７０の側面には、各攪拌搬送部材用ギア１８８及びアイドルギア１９０を囲むギアカバー１９４が設けられている。
【００４５】図２１乃至図２９において、この第２の実施形態におけるカップリング装置１１２は、前述した第１の実施形態の第３例（図１２及び図１３）とほぼ同様の構成を有している。即ち、前述したカップリングギア１１８のプロセスカートリッジ側中心には駆動軸１１４が突出形成され、この駆動軸１１４の端面の中心周囲にボス部１９６が突出形成され、このボス部１９６内に前述した長円状の凹部１３６が形成されている。また、駆動軸１１４の端面には、ボス部１９６から１８０°隔てて突出部１３０が形成され、この突出部１３０の周方向端部に係合面１３２が形成され、この係合面１３２は周方向に傾斜している。
【００４６】一方、像担持体４２の一端には従動軸１１６が突出形成され、この従動軸１１６の端面中心には、前述した円柱状の中心軸１３４が突出形成されている。また、従動軸１１６の端面周縁には、前述した突起１２８が１８０°隔てて突出形成されている。この突起１２８の周方向端部は周方向に傾斜している。
【００４７】駆動軸１１４と従動軸１１６とは、駆動軸１１４の凹部１３４に従動軸１１６の中心軸１３４が嵌合すると共に、駆動軸１１４の係合面１３２に従動軸１１６の突起１２８が係合して、結合される。したがって、駆動軸１１４によって、従動軸１１６を回転駆動させたときに、それぞれの突起１２８と突出部１３０は互いに離脱することなく係合状態を保ちながら、それぞれの回転中心が一致するようになる。
【００４８】前述した第１の実施形態においては、駆動モータの駆動により駆動軸１１４と従動軸１１６との結合、解除を行なうよう構成したが、この第２の実施形態においては、図２３乃至図２９に示すように、画像形成装置本体のカバー部５４と連動するカム装置１９８により、駆動軸１１４と従動軸１１６との結合、解除を行なうように構成してある。
【００４９】即ち、カム装置１９８は、円筒状に形成された可動カム２００を有し、この可動カム２００が駆動軸１１４の周囲で駆動軸１１４に対して回動自在に支持され、かつこの可動カム２００の一端がカップリングギア１１８の端面に当接している。この可動カム２００の内側には第１のカム面２０２が形成されている。また、この可動カム２００には周方向に延びる腕部２０４が固装され、この腕部２０４に連結部材２０６の一端が摺動自在に連結され、この連結部材２０６の他端がカバー部５４に連結されている。また、カップリングギア１１８と画像形成装置本体との間にはカップリングギア１１８をプロセスカートリッジ５２側へ付勢する弾性体１２６が介在されている。
【００５０】一方、プロセスカートリッジ５２には、従動軸１１６の周囲を囲むように円筒状のフランジ部２０８が突出形成され、さらにこのフランジ部２０８の内側には、同じく円筒状の固定カム２１０が突出形成されている。この固定カム２１０の端面に第２のカム面２１２が形成されている。可動カム２００の円筒部分は、このフランジ部２０８と固定カム２１０との間に摺動自在に嵌合している。また、第１のカム面２０２と第２のカム面２１２とが噛み合い、この第１のカム面２０２と第２のカム面２１２のそれぞれの谷と山の部分が当接すると、弾性体１２６の付勢により駆動軸１１４と従動軸１１６とが結合され、可動カム２００が回転して、第１のカム面２０２と第２のカム面２１２のそれぞれの山と山の部分が当接すると、弾性体１２６の付勢に抗して駆動軸１１４と従動軸１１６との結合が解除されるようにしてある。
なお、フランジ部２０８と固定カム２１０とには、可動カム２００の腕部２０４の移動を許容するための切欠き２１４ａ，２１４ｂが形成されている。
【００５１】上記構成において、図２８に示すように、カバー部５４が閉じられている場合は、可動カム２００の第１のカム面２０２が図示の位置あり、弾性体１２６の付勢によりカップリングギア１１８がプロセスカートリッジ側に押圧されて駆動軸と従動軸とは結合状態にある。一方、カバー部５４が閉じれると、図２９に示すように、カバー部５４と連結された可動カム２０２が図中時計方向に一定角度回転し、カップリングギア１１８が弾性体１２６に抗して画像形成装置本体側に移動し、駆動軸と従動軸との連結が解除されるものである。
【００５２】この実施形態においては、カップリング装置１１２にカム装置１９８が外装されているので、カム装置１９８を配置するスペースを小さくすることができ、装置全体を小型化することができる。
【００５３】なお、上記２つの実施形態においては、駆動軸１１４に係合面１３２を、従動軸１１６に突起１２８を設けたが、逆に駆動軸１１４に突起１２８を、従動軸１１６に突起１２８を設けてもよい。また、駆動軸１１４に案内面１３８ａ，１３８ｂを、従動軸１１６に中心軸１３４を設けたが、同様に、駆動軸１１４に中心軸１３４を、従動軸１１６に案内面１３８ａ，１３８ｂを設けてもよいものである。
【００５４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次の効果を奏する。
（１）突起形状をシンプルなものとしたので、製造が容易であり、コストを下げることができる。
（２）突起形状の位相を適宜設定するだけで、駆動軸と従動軸とのガタを調整できるため、連結を解除する際にガタを調整した場合に容易に対応可能である。
（３）駆動軸と従動軸とのガタを増加させても装置全体を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置であって、プロセスカートリッジを取り外した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジを示す分解斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジの廃現像剤搬送装置を示し、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジの側面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジを示す平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るカップリング装置の第１例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態において、転写ロールと像担持体とにかかる力かかり方を示す力線図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るカップリング装置の第１例における力のかかり方を示す力線図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係るカップリング装置の第２例を示す断面図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態に係るカップリング装置の第１例における力のかかり方を示す力線図であり、突起が係合面の一面に係合した状態を示す。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係るカップリング装置の第１例における力のかかり方を示す力線図であり、突起が係合面の二面に係合した状態を示す。
【図１４】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジを示す断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジにおいて、現像剤の供給経路を示す側面図である。
【図１６】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジを示す斜視図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジの像担持体ユニットを示す分解斜視図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジの現像装置ユニットを示す分解斜視図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジの現像装置ユニットを示す斜視図である。
【図２０】本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置に用いたプロセスカートリッジの現像装置ユニットを示す背面から見た分解斜視図である。
【図２１】本発明の第２の実施形態に係るカップリング装置を示す一方向から見た分解斜視図である。
【図２２】本発明の第２の実施形態に係るカップリング装置を示す他方向から見た分解斜視図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態に係るカップリング装置において、可動カムを装着した状態を示す一方向から見た斜視図である。
【図２４】本発明の第２の実施形態に係るカップリング装置において、可動カムを装着した状態を示す他方向から見た斜視図である。
【図２５】本発明の第２の実施形態に係るカップリング装置において、可動カムを含めて一方向から見た分解斜視図である。
【図２６】本発明の第２の実施形態に係るカップリング装置において、可動カムを装着した状態を示す正面図である。
【図２７】本発明の第２の実施形態に係るカップリング装置において、可動カムを装着した状態を示す図２６のＤ−Ｄ線断面図である。
【図２８】本発明の第２の実施形態に係るカップリング装置において、可動カムを装着し、カバー部を閉じた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２９】本発明の第２の実施形態に係るカップリング装置において、可動カムを装着し、カバー部を開いた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１０　　画像形成装置
１２　　画像形成装置本体
１４　　像形成手段
１６　　排出部
４０　　転写装置
４２　　像担持体
５２　　プロセスカートリッジ
５４　　カバー部
１１０　　駆動モータ
１１２　　カップリング装置
１１４　　駆動軸
１１６　　従動軸
１１８　　カップリングギア
１２８　　突起
１３２　　係合面
１３６　　凹部
１３８ａ，１３８ｂ　　案内面
１９８　　カム装置
２００　　可動カム
２０２　　第１のカム面
２０６　　連結部材
２１０　　固定カム
２１２　　第のカム面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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