(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およびトラニオン部材２１のうち、少なくとも一方を合成樹脂の成形品としてグリース潤滑を不要とし、メンテナンスの容易化を図る。【選択図】図２
2007052185.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、軸線に平行な６つの平坦面で囲まれた６角形の中空穴を有する外輪と、その外輪の中空穴に組み込まれたトラニオン部材とから成り、前記トラニオン部材の外周に６つの球面が形成され、その６つの球面のうち、３つの第１球面は、前記各平坦面の円周方向中央位置から円周方向の一方にずれた位置で前記各平坦面とそれぞれ接触し、他の３つの第２球面は、前記各平坦面の円周方向中央位置から円周方向の他方にずれた位置で前記各平坦面とそれぞれ接触し、かつ、前記第１球面と前記第２球面とが円周方向に交互に配された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】
前記外輪とトラニオン部材のうち、少なくとも一方を合成樹脂の成形品とした請求項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】
前記外輪の平坦面と前記トラニオン部材の第１球面および第２球面の各接触部間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。
【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、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、軸線に平行な６つの平坦面で囲まれた６角形の中空穴を有する外輪と、その外輪の中空穴に組み込まれたトラニオン部材とから成り、前記トラニオン部材の外周に６つの球面が形成され、その６つの球面のうち、３つの第１球面は、前記各平坦面の円周方向中央位置から円周方向の一方にずれた位置で前記各平坦面とそれぞれ接触し、他の３つの第２球面は、前記各平坦面の円周方向中央位置から円周方向の他方にずれた位置で前記各平坦面とそれぞれ接触し、かつ、前記第１球面と前記第２球面とが円周方向に交互に配された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、外輪とトラニオン部材のうち、少なくとも一方を合成樹脂の成形品とすることにより、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】
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、量産性に優れ、均一な品質の外輪およびトラニオン部材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、外輪とトラニオン部材の摺動部の潤滑性をより高めることができるため、動作音のより小さな等速ジョイントを得ることができる。
【００１３】
さらに、外輪の平坦面と前記トラニオン部材の第１球面および第２球面の各接触部間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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【００１５】
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を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。
【００１６】
また、等速ジョイントの外輪とトラニオン部材が金属からなる場合はグリース潤滑を必要とするが、上記外輪とトラニオン部材のうち少なくとも一方を合成樹脂の成形品としたことにより、グリース潤滑を不要とすることができる。その結果、ブーツの取り付けによるグリースの漏洩防止対策を必要とせず、外輪の中空穴に対するトラニオン部材の抜き差しによって等速ジョイントの組み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】
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、等速ジョイントＪは、外輪１１と、トラニオン部材２１とから成り、上記外輪１１は、軸線に平行な６つの平坦面１２で囲まれた正六角形の中空穴を有し、その中空穴内に上記トラニオン部材２１が組込まれている。
【００２２】
トラニオン部材２１の外周には、外輪１１の平坦面１２と接触する３つの第１球面２２ａおよび３つの第２球面２２ｂが円周方向に交互に形成されている。
【００２３】
第１球面２２ａは、平坦面１２の円周方向中央位置から円周方向の一方（同図では時計方向）にずれた位置で平坦面１２と接触する。また、第２球面２２ｂは、平坦面１２の円周方向中央位置から円周方向の他方（同図では反時計方向）にずれた位置で平坦面１２と接触する。等速ジョイントが同図で時計方向に回転する場合、第１球面２２ａは回転方向に湾曲した形状をなし、第２球面２２ｂは反回転方向に湾曲した形状をなす。
【００２４】
第１球面２２ａと第２球面２２ｂとは周方向に対象であり、等速ジョイントが同図で反時計方向に回転する場合には、第１球面２２ａが反回転方向に湾曲した形状をなし、第２球面２２ｂが回転方向に湾曲した形状をなす。また、各平坦面１２と各球面２２ａ、２２ｂとの各接触部における接触角線Ｃは継手内部で交わり、その交点を結ぶ線は、継手中心Ｏを重心とする正三角形をなす。また、トラニオン部材２１の中心部には貫通孔２３が設けられ、その貫通孔２３に挿入されたシャフト２４はトラニオン部材２１にスプライン結合される。
【００２５】
上記シャフト２４が同図で時計方向に回転すると、第１球面２２ａと平坦面１２との接触部において、シャフト２４と外輪１１との間のトルク伝達がなされる。逆に、シャフト２４が同図で反時計方向に回転すると、第２球面２２ｂと平坦面１２との接触部においてトルク伝達がなされる。
【００２６】
図４（ａ）、（ｂ）は、図２に示す等速ジョイントが作動角を取った状態を示す。シャフト２４と外輪１１との間に作動角θが付与されると、トラニオン部材２１の各球面２２ａ、２２ｂがそれぞれ、外輪１１の各平坦面１２に接触案内され、スムーズな角度変位を可能にする。また、シャフト２４と外輪１１との間に軸方向変位が付与された場合にも、同様に、各球面２２ａ、２２ｂがそれぞれ各平坦面１２に接触案内され、スムーズな軸方向変位を可能にする。
【００２７】
図５（ａ）、（ｂ）は、上述のトラニオン部材２１とシャフト２４とを一体化した例を示し、トラニオン部材２１の軸方向幅ｗを図３に示すトラニオン部材２１より小さくしてある。そのため、トラニオン部材２１の形状は、図３に示すものに比べて、円柱に近付き、より一層小さなものとすることができる。
【００２８】
図６（ａ）、（ｂ）は、図５に示すものと同様にトラニオン部材２１とシャフト２４とを一体化した例を示すが、シャフト２４を断面六角形としている点で相違している。
【００２９】
外輪１１およびトラニオン部材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、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およびトラニオン部材２１のそれぞれを合成樹脂の成形品としているが、外輪１１およびトラニオン部材２１のうち、一方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。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
図５では、トラニオン部材２１とシャフト２４を合成樹脂で一体に成形したが、シャフト２４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トラニオン部材２１とボルト等の結合手段で結合してもよい。
【００３７】
また、外輪１１においては、図２に示すように、平坦面１２を有するカップ部１３と、そのカップ部１３の閉塞端に設けられたステム１４を合成樹脂で一体に成形したが、ステム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１３に結合するようにしてもよい。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
実施形態で示すように、等速ジョイントＪの外輪１１とトラニオン部材２１の少なくとも一方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。
【００４１】
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とトラニオン部材２１の少なくとも一方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。
【００４２】
また、外輪１１とトラニオン部材２１の少なくとも一方を合成樹脂の成形品とすることによって、樹脂の弾性力を利用して平坦面１２と球面２２ａ、２２ｂの接触部に予圧を付与することができる。具体的には、トラニオン部材２１の各球面２２ａ、２２ｂが平坦面１２と接触する接触点の外接円径を外輪１１の各平坦面１２が各球面２２ａ、２２ｂと接触する接触点の内接円径より大きくすることによって予圧を付与することができる。外接円径と内接円径の寸法差は、１／１００以下であることが好ましく、円滑な動作を得るためには０〜１／２００であることがより好ましい。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。
【００４３】
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】
【００４４】
【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】（ａ）は図２に示す等速ジョイントの一部切欠正面図、（ｂ）は（ａ）の縦断側面図
【図４】（ａ）は、図３に示す等速ジョイントが作動角をとった状態の縦断正面図、（ｂ）は（ａ）の縦断側面図
【図５】（ａ）はシャフトが一体化されたトラニオン部材の正面図、（ｂ）は同側面図
【図６】（ａ）はシャフトが一体化されたトラニオン部材の他の例を示す正面図、（ｂ）は同側面図
【符号の説明】
【００４５】
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
１２    平坦面
２１    トラニオン部材
２２ａ  第１球面
２２ｂ  第２球面
【図１】
2007052185.tif 000003
【図２】
2007052185.tif 000004
【図３】
2007052185.tif 000005
【図４】
2007052185.tif 000006
【図５】
2007052185.tif 000007
【図６】
2007052185.tif 000008