JP2006084935A - 軸連結装置、その連結装置を有する伝動装置及び該伝動装置を有する画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 第１の軸と第２の軸を、これらの中心軸線が高い精度で一致した状態に連結する軸連結装置を提案する。
【解決手段】 第１の軸１と一体に回転できるように該第１の軸１に連結されると共に、第２の軸２が挿入される中心孔６を備えたグリップ部材４と、該グリップ部材４に嵌合する筒状の加圧部材５とを具備し、グリップ部材４は、第１の軸１が連結される基部１１と、該基部１１からグリップ部材４のほぼ軸線方向に突出すると共に、周方向に分割された複数のグリップ爪１２を備えたグリップ部１３とを有し、該グリップ部１３は、その各グリップ爪１２が当該グリップ爪１２の自由端側に向けて肉厚が漸次薄くなったテーパ状に形成され、加圧部材５をグリップ部材４に嵌合して、該加圧部材５によって、グリップ部材４のグリップ部１３を、その半径方向内方に加圧して、該グリップ部１３のグリップ爪１２を、当該グリップ部１３に嵌合した第２の軸２の外周面に圧接させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、第１の軸と第２の軸を連結する軸連結装置と、その軸連結装置を有する伝動装置と、さらにはその伝動装置を備えた画像形成装置に関するものである。

第１の軸と第２の軸を着脱可能に連結する軸連結装置は従来より周知であり（例えば、特許文献１参照）、多くの分野の装置に広く採用されている。例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置において、第１の軸と第２の軸のうちの一方の軸に、その第１の軸と一体に回転するドラム状の感光体を連結し、他方の軸をモータに連結すると共に、当該第１の軸と第２の軸を軸連結装置によって連結し、モータの回転をこれらの軸を介して感光体に伝え、その感光体上にトナー像を形成する構成が採用されている。その際、軸連結装置によって連結された第１の軸と第２の軸の中心軸線がずれていると、回転する感光体の線速に速度変動が発生し、その感光体上に形成されたトナー像にバンディングが生じ、これが濃度むらとなって現われ、その画質が劣化するおそれがある。従って、軸連結装置によって連結された第１の軸と第２の軸の中心軸線を高い精度で一致させる必要があるが、従来の軸連結装置によっては、両軸の中心軸線を高精度で一致させることが難しいか、或いは一致させることができても、軸連結装置の構成が複雑化し、そのコストが上昇する欠点を免れなかった。

特開２００２−３５７９８６号公報

本発明の目的は、連結された第１の軸と第２の軸の中心軸線を高い精度で一致させることとができ、しかも構成が簡単で、かつ耐久性に優れた軸連結装置と、その軸連結装置を有する伝動装置と、該伝動装置を有する画像形成装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、第１の軸と一体に回転できるように該第１の軸に連結されると共に、第２の軸が挿入される中心孔を備えたグリップ部材と、該グリップ部材に嵌合する筒状の加圧部材とを具備し、前記グリップ部材は、前記第１の軸が連結される基部と、該基部からグリップ部材のほぼ軸線方向に突出すると共に、周方向に分割された複数のグリップ爪を備えたグリップ部とを有し、該グリップ部は、その各グリップ爪が当該グリップ爪の自由端側に向けて肉厚が漸次薄くなったテーパ状に形成され、前記加圧部材を前記グリップ部材に嵌合して、該加圧部材によって、グリップ部材のグリップ部を、その半径方向内方に加圧して、該グリップ部のグリップ爪を、当該グリップ部に嵌合した該２の軸の外周面に圧接させ、グリップ部材を介して第１及び第２の軸を連結するように構成され、前記グリップ爪は、その外面のグリップ部軸線方向中央部が、そのグリップ部の半径方向外方に突出する向きに湾曲形成されていることを特徴とする軸連結装置を提案する（請求項1）。

また、上記請求項1に記載の軸連結装置において、前記グリップ部材の基部の外周面には雄ねじが形成され、前記加圧部材の内周面には雌ねじが形成されていて、該加圧部材を前記グリップ部材に嵌合して前記雌ねじと雄ねじとを螺着し、該加圧部材を前記グリップ部材に対して締め付けることにより、該加圧部材の内周面によって、前記グリップ部を半径方向内方に加圧するように構成されていると有利である（請求項２）。

さらに、本発明は、上記目的を達成するため、請求項１又は２に記載の軸連結装置を備え、該軸連結装置により連結された第１の軸と第２の軸のうちの一方の軸には、当該一方の軸と一体に回転する回転体が連結され、他方の軸はモータに連結されていることを特徴とする伝動装置を提案する（請求項３）。

また、本発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の伝動装置を具備することを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項４）。

さらに、上記請求項４に記載の画像形成装置において、前記回転体がドラム状の感光体であると有利である（請求項５）。

また、上記請求項５に記載の画像形成装置において、複数の感光体を備えていると有利である（請求項６）。

本発明によれば、連結された第１の軸と第２の軸の中心軸線を高い精度で一致させることとができ、しかも軸連結装置の構造を簡素化でき、かつその耐久性を高めることができる。

以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。

図１は、第１の軸１と第２の軸２が軸連結装置３によって連結された状態を示す縦断面図であり、図２はその外観斜視図である。また、図３は軸連結装置３によって第１の軸１と第２の軸２を連結する前の様子を示す分解斜視図である。ここに示した軸連結装置３は、筒状に形成されたグリップ部材４と、同じく筒状に形成された加圧部材５とを有している。ここで、この軸連結装置３によって第１の軸１と第２の軸２を同心状に連結する手順の一例を説明しながら、この軸連結装置３の構成と作用を明らかにする。

先ず、グリップ部材４の中心孔６に、その一方の側から第１の軸１を挿入し、グリップ部材４に形成されたねじ孔７，８と、第１の軸１に形成された貫通孔９とにねじ１０を挿入して螺着し、そのねじ１０を締め付けることによって、第１の軸１とグリップ部材４とを同心状に一体化する。第１の軸１とグリップ部材４が一体に回転できるように第１の軸１とグリップ部材４を連結するのである。

第１の軸１とグリップ部材を着脱可能に連結するのではなく、これらが一体化された１つの部材として構成して、第１の軸をグリップ部材に一体に回転できるように連結することもできる。

グリップ部材４は、第１の軸１が連結される基部１１と、この基部１１からグリップ部材４のほぼ軸線方向に突出すると共に、周方向に分割された複数のグリップ爪１２を備えたグリップ部１３とを有している。このグリップ部１３は、その各グリップ爪１２が、当該グリップ爪の自由端側に向けて肉厚が漸次薄くなったテーパ状に形成されている。

また、グリップ部材４の基部１１の外周面には雄ねじ１４が形成され、加圧部材５の内周面には雌ねじ１５が形成されている。さらに、加圧部材５には、一対の溝１６が形成され、第２の軸２を加圧部材５の中心孔１７に挿入すると共に、その軸２に固定されたピン１８を各溝１６にそれぞれ係合する。この状態で、第２の軸２をグリップ部材４の中心孔６に、その他方の側から挿入すると共に、加圧部材５をグリップ部材４に嵌合して、雌ねじ１５と雄ねじ１４とを螺着し、加圧部材５をグリップ部材４に対して締め付ける。すなわち、例えばグリップ部材４を指で掴んで、これが回転しないようにしてから、加圧部材５と第２の軸２を共に、手操作にて図２に矢印Ａで示した方向に回転する。これにより、雌ねじ１５と雄ねじ１４がねじ付けられながら、加圧部材５と第２の軸２は、図２に矢印Ｂで示すように、第１の軸１に近づく向きに移動し、加圧部材５がグリップ部材４に対して締め付けられる。このようにして、図１及び図２に示すように、第２の軸２がグリップ部材４の中心孔６に挿入され、かつ加圧部材５がグリップ部材４の外側に嵌合した状態で、該加圧部材５によって、グリップ部材４のグリップ部１３が、その半径方向内方に加圧される。これにより、グリップ部１３のグリップ爪１２が縮径する向きに弾性変形して、該グリップ部１３に嵌合した第２の軸２の外周面に圧接する。グリップ部１３と補完形態のテーパ状に形成された加圧部材５の内周面１９をグリップ爪１２の外面２０に圧接させてグリップ部１３を縮径させ、該グリップ部１３によって第２の軸２を強くグリップするのである。これにより、第１の軸１と第２の軸２は、グリップ部材４を介して一体的に連結され、第２の軸２の回転を第１の軸１に伝え、或いは第１の軸１の回転を第２の軸２に伝えることができる。その際、図１に示すように、グリップ部材４の中心孔６のうち、図１に符号Ｌで示した領域は、その内径が高い精度で一定となっていると共に、この領域Ｌの中心軸線が高い精度で直線状となるように形成され、この領域Ｌに第１の軸１と第２の軸２が嵌合しているので、第１の軸１の中心軸線と第２の軸２の中心軸線が高い精度で一致する。

第２の軸２と加圧部材５の方を指で掴んで、その回転を阻止し、グリップ部材４の方を回転させて、加圧部材５をグリップ部材４に対して締め付けてもよいし、加圧部材５とグリップ部材４を共に互いに反対方向に回転して、加圧部材５をグリップ部材４に対して締め付けてもよい。

前述の操作と逆の操作を行うことにより、第１の軸１と第２の軸２を図３に示すように分離することができる。

上述のように、本例の軸連結装置３においては、加圧部材５をグリップ部材４に対して締め付けることにより、加圧部材５の内周面１９によって、グリップ部１３をその半径方向内方に加圧して縮径し、そのグリップ爪１２を第２の軸２に圧接させるように構成されているので、簡単な操作によって確実に第１の軸１と第２の軸２を同心状に連結し、又はその連結を解除することができる。

図４は、テーパ状に形成されたグリップ部１３のグリップ爪１２と、そのテーパ形態と補完形態のテーパ状に形成された加圧部材５の内周面１９との圧接状態を示す拡大断面図である。この図から判るように、グリップ爪１２は、その外面２０のグリップ部軸線方向中央部Ｃが、グリップ部１３の半径方向外方向に突出する向きに、極くわずかに湾曲形成されている。図４における符号Ｘはグリップ部１３の軸線方向を示し、符号Ｒはその半径方向を示しているが、グリップ爪１２の外面２０は、軸線方向Ｘにおける中央部Ｃが、グリップ部１３の半径方向Ｒの外方に突出する向きに、大きな曲率半径の丸みをもった形状に形成されているのである。かかる構成を採用した理由は以下のとおりである。

仮に、グリップ爪１２のテーパ状の外面２０が、上述のように湾曲しておらず、これが直線状となっていたとすると、前述のように加圧部材５を図２に矢印Ａで示した方向に回転させたとき、加圧部材５の内周面１９が、グリップ爪１２に対し、先ず最初に、図４に符号Ｔで示した先端部に圧接し始める。このとき、加圧部材５は回転しているので、グリップ爪１２の先端部Ｔは、加圧部材５から第２の軸２の周方向に向く大きな力を受ける。第１の軸１と第２の軸２を連結するたびに、グリップ爪１２の先端部Ｔは、加圧部材５から、このような力を受けるのである。このとき、グリップ爪１２の先端部Ｔの厚さｔ１は、他の爪部分の厚さよりも薄いため、先端部Ｔが上述した力を繰り返し受けることにより、比較的早期に、その先端部Ｔが塑性変形し、遂には破損するおそれがある。このため、グリップ部材４の寿命が短いものとならざるを得ない。

これに対し、本例の軸連結装置３においては、前述のように、グリップ爪１２は、その外面２０の中央部Ｃが外方に突出する向きに極くわずかな曲率で湾曲しているので、加圧部材５を図２に矢印Ａで示した方向に回転させたとき、加圧部材５の内周面１９が先ずグリップ爪１２の外面２０の中央部Ｃに圧接する。その際、グリップ爪１２の中央部Ｃの厚さｔ２は、先端部Ｔの厚さｔ１よりも厚いので、中央部Ｃが加圧部材５から繰り返し加圧され、第２の軸２の周方向の力を繰り返し受けても、このグリップ爪１２が早期に塑性変形したり、破損するようなことはなく、グリップ部材４の寿命を伸ばすことができる。加圧部材５をグリップ部材４に対して締め付け終えたとき、加圧部材５の内周面１９は、グリップ爪１２の先端部Ｔと根元部Ｅに接触しないか、又は接触したとしても、中央部Ｃへの圧接力よりも弱い力で当接する。

グリップ爪１２の根元部Ｅが半径方向外方に突出するように、グリップ爪１２の外面を湾曲形成すると、加圧部材５を図２に矢印Ａで示した方向に回転させたとき、加圧部材５の内周面１９が、最初にグリップ爪１２の根元部Ｅに圧接し始める。このように構成しても、グリップ爪１２の根元部Ｅの厚さｔ３は、中央部Ｃの厚さｔ２よりもさらに厚いので、グリップ爪１２が早期に塑性変形したり、破損することをより確実に阻止できる。ところが、グリップ爪１２の根元部Ｅは、その厚さｔ３が厚いがため、加圧部材５を矢印Ａ方向に回し、その内周面１９が、先ずグリップ爪１２の根元部Ｅに圧接したとき、そのグリップ爪１２を大きく弾性変形させることができず、このためグリップ爪１２が第２の軸２をグリップする力が弱くなり、第１の軸１と第２の軸２を強固に連結できなくなるおそれがある。本例の軸連結装置３のように、加圧部材５を矢印Ａ方向に回転させたとき、その内周面１９がグリップ爪１２の外面２０の中央部Ｃに圧接するように構成すれば、グリップ部材４の寿命を伸ばすことができると共に、そのグリップ爪１２を大きく弾性変形させて、そのグリップ部材４により第２の軸２を大きな力でグリップし、第１の軸１と第２の軸２を強固に連結することができる。

図５は上述した軸連結装置３を有する伝動装置と、その伝動装置を備えた画像形成装置の概略を示す部分断面図である。図５に示した例では、第１の軸１が被駆動軸として構成され、第２の軸２がモータの出力軸として構成されている。図５における左側が画像形成装置本体の手前側であり、右側が奥側である。

第１の軸１の手前側の端部は軸受２１を介して、画像形成装置本体の手前側の側板２２に着脱可能に固定された面板２３に回転自在に支持され、第１の軸１の奥側の端部は、画像形成装置本体の奥側の側板２４に軸受２５を介して回転自在に支持されている。回転体の一例であるドラム状の感光体２６の各端部には、前フランジ２７と奥フランジ２８がそれぞれ圧入固定され、前フランジ２７は第１の軸１に軸線方向に摺動可能に嵌合し、奥フランジ２８の中心孔は、第１の軸１に固定された係合部材２９に嵌合し、その係合部材２９に形成された歯と奥フランジ２８の中心孔内周面に形成された歯が噛み合っている。これにより、感光体２６が第１の軸１と共に回転するように、該感光体２６が第１の軸１に連結される。

一方、奥側の側板２４には、ブラケット３０が固定され、そのブラケット３０に、ねじ３１によってモータ３２が着脱可能に固定されている。このモータ３２の出力軸が第２の軸２より成り、前述の第１の軸１と第２の軸２が、軸連結装置３によって着脱可能に連結されている。この軸連結装置３は、前述の軸連結装置と同じく構成され、グリップ部材４と加圧部材５を有している。

プリント動作時に、モータ３２が作動すると、そのモータの出力軸である第２の軸２が回転し、その回転が軸連結装置３を介して第１の軸１に伝達され、感光体２６が回転する。かかる感光体２６上にトナー像が形成され、そのトナー像が直接、又は図示していない中間転写体を介して、記録媒体に転写される。このときの、第２の軸２の回転方向は図２に矢印Ａで示した方向と同一である。ここで、第１及び第２の軸１，２は、軸連結装置３によって連結されているので、第１の軸１の中心軸線と第２の軸２の中心軸線は高い精度で一致している。このため、感光体２６の線速が変動する回転むらの発生を効果的に抑え、感光体２６上に形成されたトナー像にバンディングが発生することを防止できる。

第２の軸２の方に感光体２６を連結し、第１の軸１をモータ３２に連結することもできる。

上述のように、図５に示した伝動装置は、先に詳しく説明した軸連結装置３を備え、その軸連結装置３により連結された第１の軸１と第２の軸２のうちの一方の軸に、その一方の軸と一体に回転する回転体、図５の例ではドラム状の感光体２６が連結され、他方の軸はモータ３２に連結されている。画像形成装置がかかる伝動装置を有しているのである。また、図５に示した如き感光体２６を複数個有し、その各感光体上にそれぞれ色の異なるトナー像を形成し、そのトナー像を直接又は中間転写体を介して記録媒体に転写してカラー画像を得る画像形成装置も周知であり、かかる画像形成装置に図５に示した構成を採用することにより、色ずれのない高品質なカラー画像を記録媒体上に形成することができる。

なお、図５に示したモータ３２が故障し、これを新たなモータと交換するときは、ねじ３１を外し、グリップ部材４を指で掴んでこれが回転しないようにした上で、モータ３２のロータを回すなどして、第２の軸２と加圧部材５を図２に矢印Ａで示した方向と反対の方向に回転して、加圧部材５をグリップ部材４から分離すれば、図６に示すようにモータ３２をブラケット３０から取り外すことができる。逆の操作により、新たなモータ３２を画像形成装置本体に装着することができる。このように容易にモータ３２の交換作業を行なうことができ、しかも、かかる交換作業を繰り返し行っても、前述のように、グリップ部材４が早期に塑性変形したり、破損することはない。

本発明に係る軸連結装置は、感光体に連結された軸と、これを駆動する軸を連結する装置のほかに、他の適宜な回転体、例えば定着ローラの軸と、これを駆動する軸を連結する軸連結装置などにも広く適用できるものである。

軸連結装置と、この装置により連結された第１及び第２の軸の断面図である。 図１に示した軸連結装置の斜視図である。 図２に示した軸連結装置の分解斜視図である。 図１に矢印IVで示した部分の拡大断面図である。 軸連結装置を採用した画像形成装置の部分断面図である。 図５に示したモータを画像形成装置本体から外した状態を示す図である。

符号の説明

１ 第１の軸
２ 第２の軸
３ 軸連結装置
４ グリップ部材
５ 加圧部材
６ 中心孔
１１ 基部
１２ グリップ爪
１３ グリップ部
１４ 雄ねじ
１５ 雌ねじ
１９ 内周面
２０ 外面
２６ 感光体
３２ モータ
Ｃ 中央部
Ｒ 半径方向
Ｘ 軸線方向

Claims (6)

1. 第１の軸と一体に回転できるように該第１の軸に連結されると共に、第２の軸が挿入される中心孔を備えたグリップ部材と、該グリップ部材に嵌合する筒状の加圧部材とを具備し、前記グリップ部材は、前記第１の軸が連結される基部と、該基部からグリップ部材のほぼ軸線方向に突出すると共に、周方向に分割された複数のグリップ爪を備えたグリップ部とを有し、該グリップ部は、その各グリップ爪が当該グリップ爪の自由端側に向けて肉厚が漸次薄くなったテーパ状に形成され、前記加圧部材を前記グリップ部材に嵌合して、該加圧部材によって、グリップ部材のグリップ部を、その半径方向内方に加圧して、該グリップ部のグリップ爪を、当該グリップ部に嵌合した第２の軸の外周面に圧接させ、グリップ部材を介して第１及び第２の軸を連結するように構成され、前記グリップ爪は、その外面のグリップ部軸線方向中央部が、そのグリップ部の半径方向外方に突出する向きに湾曲形成されていることを特徴とする軸連結装置。
2. 前記グリップ部材の基部の外周面には雄ねじが形成され、前記加圧部材の内周面には雌ねじが形成されていて、該加圧部材を前記グリップ部材に嵌合して前記雌ねじと雄ねじとを螺着し、該加圧部材を前記グリップ部材に対して締め付けることにより、該加圧部材の内周面によって、前記グリップ部を半径方向内方に加圧する請求項１に記載の軸連結装置。
3. 請求項１又は２に記載の軸連結装置を備え、該軸連結装置により連結された第１の軸と第２の軸のうちの一方の軸には、当該一方の軸と一体に回転する回転体が連結され、他方の軸はモータに連結されていることを特徴とする伝動装置。
4. 請求項３に記載の伝動装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記回転体がドラム状の感光体である請求項４に記載の画像形成装置。
6. 複数の感光体を備える請求項５に記載の画像形成装置。

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