JP2006308918A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【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。
【解決手段】感光ドラム１のドラム軸１ａと駆動モータ２の回転軸２ａとをトリポード型等速ジョイントＪで連結し、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、トリポード型等速ジョイントＪは、外輪１１の内周に３本のトラック溝１４を形成し、外輪１１の内側に組込まれたトリポード部材２１にはトルク伝達用の３本の突出部２３を設け、その突出部２３の両側に球面２４ａを形成し、かつ外輪軸方向の前後に平坦面２４ｂを設けた構成とし、上記平坦面２４ｂ間の長さを球面２４ａの球径より短くしてトリポード型等速ジョイントの軸方向長さのコンパクト化を図る。
【選択図】図２

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。
特開平５−３４１５８９号公報

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。

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。

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、前記軸継手が、外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成し、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記各トラック溝内でスライド自在とされ、外輪とトリポード部材の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部を設け、その突出部の前記トラック溝の側面と対向する両側に少なくとも周方向にわん曲する曲面を設け、かつ突出部の外輪軸方向の前後に互に平行する平坦面を形成して、その平坦面間の長さを前記曲面間の長さより短かくした構成のトリポード型等速ジョイントから成る構成を採用したのである。

ここで、前記突出部の両側に形成された曲面は、突出部の軸心上に中心を有する球面であってもよく、あるいは、上記突出部の軸心に中心が一致する円筒面であってもよい。

また、この発明では、上記画像形成装置のトリポード型等速ジョイントを形成するトリポード部材の全体のうち少なくとも突出部と外輪の少なくとも一方を合成樹脂の成形品としている。

ここで、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、突出部、外輪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、摺動部の潤滑性をより高めることができるため、動作音のより小さいトリポード型等速ジョイントを得ることができる。

また、トラック溝と突出部の接触部間に予圧を付与することによって、周方向にガタのない等速性に優れたトリポード型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。

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トリポード型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間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。

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。

また、トリポード型等速ジョイントの、突出部の外輪軸方向の前後に設けた平坦面間の長さを、両側の曲面間の長さより短かくしたことによって軸方向長さ（全長）の短かい小型軽量のトリポード型等速ジョイントとすることができ、その結果、画像形成装置の全長を短かくすることができる。

ここで、トリポード型等速ジョイントの摺動部が金属から成る場合はグリース潤滑を必要とし、画像形成装置のメンテナンスが困難であって、グリースの漏洩により転写材が汚される懸念があるが、突出部と外輪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。その結果、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、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。

さらに、トリポード部材の全体および外輪の双方を合成樹脂の成形品とすれば、より軽量なトリポード型等速ジョイントを得ることができ、画像形成装置のより軽量化を図ることができる。

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。

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。

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。

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とはトリポード型等速ジョイントＪを介して連結されている。

図３乃至図５に示すように、トリポード型等速ジョイントＪは、外輪１１と、その内側に組込まれたトリポード部材２１とから成る。

外輪１１は、一端が開口するカップ部１２の閉塞端に感光ドラム１のドラム軸１ａと連結される第１軸１３を設けた構成とされ、上記カップ部１２の内周には、その開口端から軸方向に延びる３本のトラック溝１４が周方向に１２０°の間隔をおいて形成されている。各トラック溝１４の周方向で対向する一対の側面１５は互に平行する平坦面とされている。

トリポード部材２１は駆動モータ２の回転軸２ａと連結される第２軸２２を有している。このトリポード部材２１には外輪１１の各トラック溝１４内に挿入される３本の突出部２３が一体に設けられている。

各突出部２３はトラック溝１４内においてスライド自在とされ、上記トラック溝１４の側面１５と対向する両側は球面２４ａとされて周方向および軸方向の２方向にわん曲している。また、突出部２３の外輪軸方向の前後には互に平行する平坦面２４ｂが形成されている。この平坦面２４ｂ間の長さａは両側の球面２４ａ間の長さｂ（球面２４ａの球径）より短かくなっている。

上記突出部２３は、第１軸１３と第２軸２２の一方に対する回転トルクの入力時、両側の一方の球面２４ａがトラック溝１４の一側面１５と係合し、その係合部において外輪１１とトリポード部材２１の相互間で回転トルクの伝達を行なうようになっている。

また、第１軸１３と第２軸２２が相対的に角度をとってトルク伝達するとき、突出部２３はトラック溝１４に沿って外輪１１の軸方向にスライドする。このとき、突出部２３とトラック溝１４の側面１５との接触が点接触であるため、スライド抵抗は小さく、上記突出部２３はトラック溝１４に沿って円滑にスライドする。

なお、実施の形態では、突出部２３の両側を球面２４ａとしたが、突出部２３の外周全体もしくは両側部を円筒面として周方向にのみわん曲する曲面としてもよい。

図３および図４に示すように、外輪１１のカップ部１２における開口端部の内周には係合溝１６が形成され、その係合溝１６に一部が切り離された止め輪１７が取付けられている。止め輪１７はカップ部１２の開口端からトリポード部材２１が抜け出るのを防止している。

ここで、カートリッジ式の感光ドラム１を採用する場合は、前記抜け止め防止のための止め輪１７を設ける必要はない。

外輪１１および突出部２３を含むトリポード部材２１の全体は合成樹脂の成形品とされている。合成樹脂はトリポード型等速ジョイントＪの使用条件によって適切なものを選択し、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。

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。

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樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド樹脂等を挙げることができる。

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。

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。

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。

この発明で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。

上記のように、外輪１１およびトリポード部材２１を合成樹脂の成形品とすることによって、軽量であって、トルク伝達時の動作音の小さなトリポード型等速ジョイントＪを得ることができると共に、グリース潤滑を不要とすることができる。また、グリース潤滑する必要がないため、ブーツの取付けを不要とすることができ、部品点数の少ない簡単な構成の小型のトリポード型等速ジョイントＪ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、高機能なトリポード型等速ジョイントＪを得ることができる。

実施形態では、突出部２３、トリポード部材２１、第２軸２２を合成樹脂で一体に成形したが、突出部２３だけを合成樹脂で成形し、トリポード部材２１、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てもよい。あるいは、突出部２３とトリポード部材２１を合成樹脂で一体に成形し、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からなる第２軸２２とボルト等の結合手段で結合しても良い。

また、外輪１１においては、カップ部１２と第１軸１３を合成樹脂で一体に成形したが、第１軸１３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、合成樹脂で成形したカップ部１２に結合するようにしてもよい。

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とをトリポード型等速ジョイント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により転写材Ａ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る。

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。

また、トリポード型等速ジョイントＪの突出部２３および外輪１１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。

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、突出部２３および外輪１１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トリポード型等速ジョイントＪを得ることができる。

実施の形態で示すように、トリポード型等速ジョイントＪにおける突出部２３の前記トラック溝１４の側面１５と対向する両側に球面２４ａを設け、かつ突出部２３の外輪軸方向の前後に互に平行する平坦面２４ｂを形成し、この平坦面２４ｂ間の長さａを突出部２３両側の球面２４ａ間の長さｂより短くすることにより、トリポード型等速ジョイントＪを軸方向に短くすることができ、その結果、画像形成装置の全長を短くすることができる。

また、実施の形態で示すように、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の弾性を利用して突出部２３とトラック溝１４の側面１５の接触部に予圧を付与することができる。具体的には、トラック溝１４の両側面１５間の寸法を突出部２３の両側の球面２４ａ間の寸法より小さくすることで突出部２３とトラック溝１４の両側面１５の接触部に予圧を付与することができる。

また、外輪１１が合成樹脂ではなくセラミックス、鉄鋼、ステンレススチール、アルミニウム合金等であっても突出部２３を合成樹脂の成形品とすることにより、その突出部２３の弾性を利用して突出部２３とトラック溝１４の側面１５の接触部に予圧を付与することができる。具体的には、突出部２３の両側の球面２４ａ間の寸法をトラック溝１４の両側面１５間の寸法より大きくすることで突出部２３とトラック溝１４の両側面１５の接触部に予圧を付与することができる。

上記のように、突出部２３に予圧を付与することによって、周方向にガタのない等速性に優れたトリポード型等速ジョイント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。

図６に示すように、カップ部１２に形成されたトラック溝１４の外周壁部にカップ部１２の開口端から軸方向に延びる切り離し部１８を形成すると、カップ部１２を径方向に弾性変形可能とすることができるため、突出部２３に対する予圧の付与が容易であり、トラック溝１４の幅寸法を厳しく管理する必要がないため、外輪１１の製作の容易化を図ることができる。

実施の形態では、外輪１１およびトリポード部材２１の全体を合成樹脂の成形品としたが、トリポード部材２１の突出部２３のみ、あるいは外輪１１のみを合成樹脂の成形品としてもよい。

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。

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１に示す感光ドラムの駆動部を示す一部切欠正面図 図２に示す等速ジョイントの一部切欠正面図 図３のIV−IV線に沿った断面図 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図 トリポード型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

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
１４ トラック溝
２１ トリポード部材
２３ 突出部
２４ａ 球面
２４ｂ 平坦面

Claims (8)

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、外輪の内周に軸方向に延びる３本のトラック溝を周方向に１２０°の間隔をおいて形成し、外輪の内側に組込まれたトリポード部材には前記各トラック溝内でスライド自在とされ、外輪とトリポード部材の相互間でトルク伝達を行なう３本の突出部を設け、その突出部の前記トラック溝の側面と対向する両側に少なくとも周方向にわん曲する曲面を設け、かつ突出部の外輪軸方向の前後に互に平行する平坦面を形成して、その平坦面間の長さを前記曲面間の長さより短かくした構成のトリポード型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。
2. 前記突出部の両側の曲面が突出部の軸心上に中心を有する球面から成る請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記突出部の両側の曲面が突出部の軸心に中心を有する円筒面から成る請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記突出部と外輪の少なくとも一方を合成樹脂の成形品とした請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記突出部をトリポード部材と一体に成形した請求項４に記載の画像形成装置。
6. 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４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記合成樹脂が、潤滑性樹脂である請求項４乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記トラック溝と突出部の接触部間に予圧を付与した請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。

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