JP2009058657A - 回転体への駆動力伝達装置およびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転変動を抑えて信頼性に優れた駆動力伝達装置を提供する。
【解決手段】回転体78の内周に形成された噛合受部72、シャフト70から放射状に配置され弾性変形可能で係合歯部74を有しシャフト駆動力を回転体に伝達する３本のアーム部73、回転体の押し込み部材78を備え、押し込み部材78で回転体78を押し込み、アーム部73が回転体押し込み方向に撓った状態で係合歯部74に噛合受部72が噛合する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば感光体ドラムなどの回転体に駆動力を伝える駆動力伝達装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。

図１３ないし図１５は、従来特開平８−２７０６４２号公報に記載された感光体ドラムに駆動力を伝える駆動力伝達装置を説明するための図で、図１３はその駆動力伝達装置の一部斜視図、図１４はその駆動力伝達装置の構成模式図、図１５はその駆動力伝達装置におけるカップリング手段の説明図である。

この駆動力伝達装置は、感光体ドラム２０１の一方の端部にカートリッジ側カップリング手段が設けられている。このカップリング手段は、感光体ドラム２０１の端部に固着したフランジ２０２にカップリング凹軸２０３が設けられ、その凹軸２０３の端面中央部に凹部２０４が形成されている。

一方、画像形成装置本体側には、本体側カップリング手段が設けられている。このカップリング手段は、感光体ドラム２０１の回転軸線と一致する位置にカップリング凸軸２０５が設けられている。この凸軸２０５は図１４に示すように、モータ２０６のピニオンギア２０７からギア２０８を介して回転駆動力が伝達される。凸軸２０５の先端部には、凸部２０９が設けられている。

前記カップリング凸軸２０５にはギア２０８が固着されており、このギア２０８と前記ピニオンギア２０７はハス歯ギアを構成している。このハス歯ギアは、カップリング凸軸２０５を画像形成時の感光体ドラム２０１の回転方向に回転すると、ギア２０８に図１４の矢印a方向の推力を発生するようなギア構成になっている。この推力によって凸軸２０５の先端部に設けられている凸部２０９が、感光体ドラム２０１側に設けられた凹部２０４内に挿入されて、凹軸２０３と凸軸２０５が係合する。

図１４ならびに図１５（ａ）に示すように凸部２０９は正三角形柱をしており、凹部２０４はこの凸部２０９が挿入可能な大きさの正三角形柱をくり抜いた形状をしている。

ここで凸部２０９の断面三角形と凹部２０４の断面三角形の関係は図１５（ｂ）に示すように、凸部２０９の三角形の外接円Ｒ₀の直径をＤ₀、凹部２０４の三角形の内接円Ｒ_１の直径をＤ_１ 、凹部２０４の三角形の外接円Ｒ₂の直径をＤ₂ としたとき、Ｄ_１ ＜Ｄ₀ ＜Ｄ₂ の関係を有するように構成されている。
特開平８−２７０６４２号公報

感光体ドラムにレーザー走査により静電潜像を形成し、現像手段で前記潜像にトナーを付着させ、そのトナー画像を第一の転写手段で中間転写ベルトに転写し、第２の転写手段で中間転写ベルトから用紙にトナー画像を転写する電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムを一定の角速度で回転駆動する必要がある。感光体ドラムの角速度が変化すると、感光体上の画像の露光位置が所定の位置からずれて、単色であれば濃度むらになり、フルカラー画像のように複数の色を中間転写ベルト上に重ねる場合は色の重ね合わせがずれて色ずれを生じる。

感光体ドラムは、感光層の摩耗や露光に影響する静電気的な特性が経時的に劣化するため、交換部品とするのが一般的であり、感光体ドラムは画像形成装置本体に対して取り外し可能に支持されている。

感光体ドラムの駆動シャフト、モータ等の駆動系は、コストと取り付け精度の点から交換を行わず画像形成装置本体に固定される。そのため駆動シャフトはエンコーダを取り付けて角速度を検知し、一定角速度回転の制御が可能である。しかし、駆動力伝達装置でガタがあると駆動シャフトが一定角速度で回転していても感光体ドラムの角速度変動が発生し、前述のような濃度むらや色ずれ等の画像劣化が発生する。

前記図１３ないし図１５に示した従来の駆動力伝達装置は、凹部２０４と凸部２０９が３点接触する形状として、あえてガタを持たせ、駆動力により押し当てて駆動伝達を安定させている。しかしこの駆動力伝達装置では、軸に垂直な外力の影響を受ける場合、接触が安定せず、そのために感光体ドラム２０１に伝達される角速度が変動する可能性がり、駆動力伝達装置としての動作信頼性に問題がある。

本発明の第1の目的は、前述した従来技術の欠点を解消し、回転体の角速度変動の少ない、角速度の変動が少なく、動作信頼性に優れた回転体の駆動力伝達装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、前述した従来技術の欠点を解消し、濃度むらや色ずれ等の画像劣化が発生しない画像形成装置を提供することにある。

前記第1の目的を達成するため本発明の第１の手段は、筒状の回転体と、その回転体の内側に配置されて前記回転体を回転駆動するシャフトを備え、前記回転体が前記シャフトの軸方向に着脱可能に装着される回転体への駆動力伝達装置において、
前記回転体と一体に連結されて前記回転体の内周に沿って形成された多数の噛合受部と、
前記シャフトから噛合受部側に向けて放射状に配置され、前記シャフトの軸方向に沿って弾性変形可能で、先端部に前記噛合受部と噛合する係合歯部を有し、前記シャフトの駆動力を前記回転体に伝達する３本以上のアーム部と、
前記噛合受部と係合歯部との噛合部側に前記回転体を押圧する押し込み部材を備え、
前記回転体を装着して前記係合歯部に前記噛合受部を噛合したときの係合歯部と噛合受部の接触点を結んで形成される仮想円の直径をＤ１、前記回転体を装着する前の前記各係合歯部の先端を結んで形成される仮想外接円の直径をＤ２としたときにＤ１＜Ｄ２の関係にあり、
前記押し込み部材で前記回転体を前記噛合部側に押圧することにより、前記アーム部が回転体の押し込み方向に沿って撓った状態で、前記各係合歯部に噛合受部が噛合していることを特徴とするものである。

前記第1の目的を達成するため本発明の第２の手段は、筒状の回転体と、その回転体の内側に配置されて前記回転体を回転駆動するシャフトを備え、前記回転体が前記シャフトの軸方向に着脱可能に装着される回転体への駆動力伝達装置において、
前記回転体と一体に連結されて前記回転体の内周に沿って形成された多数の噛合受部と、
前記シャフトから噛合受部側に向けて放射状に配置され、前記シャフトの軸方向に沿って弾性変形可能で、先端部に前記噛合受部と噛合する第１の係合歯部を有し、前記シャフトに回転可能に支持された３本以上のアーム部と、
前記噛合受部と第１の係合歯部との噛合部側に前記回転体を押圧する押し込み部材と、
前記シャフトに連結されて前記噛合受部側に向けて延び、外周部に前記噛合受部と噛合する３個以上の第２の係合歯部を有し、前記シャフトの駆動力を前記回転体に伝達する伝達部材を備え、
前記回転体を装着して前記係合歯部に前記噛合受部を噛合したときの係合歯部と噛合受部の接触点を結んで形成される仮想円の直径をＤ１、前記回転体を装着する前の前記各係合歯部の先端を結んで形成される仮想外接円の直径をＤ２、前記伝達部材の第２の係合歯部の先端を結んで形成される仮想円の直径をＤ３としたときにＤ３＜Ｄ１＜Ｄ２の関係にあり、
前記押し込み部材で前記回転体を前記噛合部側に押圧することにより、前記アーム部が回転体の押し込み方向に沿って撓った状態で、前記各第1の係合歯部に噛合受部が噛合していることを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または２の手段において、前記アーム部の係合歯部に前記噛合受部が押し込まれる側に向かって傾斜した傾斜面が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１または２の手段において、前記各アーム部にねじれ規制部材が設けられ、各ねじれ規制部材が曲げ変形が可能な接続部材で互いに接続されていることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第１の手段において、前記アーム部の下方に弾性部を介してシャフト連結部が設けられ、そのシャフト連結部が前記シャフトに一体に連結されていることを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第５の手段において、前記アーム部と弾性部とシャフト連結部が一体に成形されていることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は前記第１ないし６の手段において、前記シャフトを回転駆動するモーターと、前記シャフトに取り付けられて当該シャフトの回転速度を検知するエンコーダと、そのエンコーダからの検知信号に基づいて前記モーターの回転速度を制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。

前記第２の目的を達成するため本発明の第８の手段は、感光体ドラムと、その感光体ドラムの表面を帯電する帯電器と、帯電した感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光器と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像器と、前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写器と、前記被記録媒体上に転写したトナー像を被記録媒体に定着する定着器とを備え、
前記感光体ドラムを回転駆動するシャフトが装置本体に支持されて、前記感光体ドラムが前記シャフトに着脱可能に装着される画像形成装置において、
前記感光体ドラムが前記第１ないし７の手段の回転体であって、その感光体ドラムが前記第１ないし７の手段の回転体への駆動力伝達装置によって回転駆動されて画像を形成することを特徴とするものである。

本発明の第１ないし７の手段は前述のような構成になっているから、角速度の変動が少なく、動作信頼性に優れた回転体の駆動力伝達装置を提供することができる。

本発明の第８の手段は前述のような構成になっているから、濃度むらや色ずれ等の画像劣化が発生しない画像形成装置を提供することができる。

次に本発明の各実施例を図面と共に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る駆動力伝達装置を軸方向から見た側面図、図２は図１A−A'線上の断面図で、円筒回転体を幅方向にわたって示した図である。

本実施例において回転円筒体は感光体ドラム５４であって、アルミニウム等の中空円筒体からなり、表面に感光層が形成されている。

駆動力伝達装置７は、噛み合いフランジ７１、噛合受部７２、アーム部７３、係合歯部７４、板ばねからなる弾性部７５、シャフト結合部７６、フランジ７７（図２参照）、押し込み部材７８（図２参照）などを備えている。

前記噛み合いフランジ７１は円筒状をしており、図２に示すように感光体ドラム５４の一方の端部に強嵌合により機械的に結合されている。図１に示すように噛み合いフランジ７１の左側開口部の内周に所定のピッチで歯状の噛合受部７２が形成され、図２に示すように噛み合いフランジ７１の内側の内周部８０はシャフト７０に対して若干の隙間を介して遊嵌されている。

図１に示すように噛み合いフランジ７１の内側に複数本（本実施形態では３本）のアーム部７３が、シャフト７０から噛合受部７２側に向けて放射状に等間隔に配置されている。各アーム部７３の基部は弾性部７５を介してシャフト結合部７６に連結され、シャフト結合部７６は圧入によりシャフト７０に強嵌合されている。

各アーム部７３の先端部に噛み合い歯７４が形成され、図１に示すように係合歯部７４の歯先角度Ｔ１、噛合受部７２の凹部の開き角度Ｔ２は、Ｔ１＜Ｔ２の関係にあり、係合歯部７４の先端部が噛合受部７２に弾性的に噛み合っている。

図２に示すように感光体ドラム５４の前記噛み合いフランジ７１と反対側の開口端部には、フランジ７７が一体に結合されている。押し込み部材７８は、例えばシャフト７０のオスネジ部に噛み合うメスネジ部を有し、シャフト７０に螺合して回転させることでフランジ７７を押して、感光体ドラム５４−噛み合いフランジ７１−フランジ７７の一体物を駆動力伝達装置7側に押し込む。

この一体物の噛み合いフランジ７１とフランジ７７は、シャフト７０から感光ドラム５４が取り外せるように１００μｍ以下でシャフト７０に対して遊合されている。図１及び図２は感光体ドラム５４の装着状態を示しており、感光体ドラム５４（噛み合いフランジ７１の内周部８０）は押し込み部材７８によりシャフト結合部７６に押し付けられている。

図３は係合歯部７４付近の詳細を示す図で、（ａ）は係合歯部７４の上方から見た図、（ｂ）はシャフト７０の軸方向から見た図、（ｃ）は（ａ）を側面から見た図であり、何れも感光体ドラム５４が装着されていない状態で示してある。

同図（ｃ）に示すように係合歯部７４は、噛合受部７２が押し込まれる側に向かって歯面Ｘが傾斜し、噛合受部７２と滑らかに噛み合うようになっている。感光体ドラム５４が駆動力伝達装置７に組み込まれる前の状態では、アーム部７３と弾性部７５はシャフト７０の軸方向に対して垂直に立設している[同図（ｃ）参照]。この状態のときの各係合歯部７４の先端を結んで形成される仮想外接円の直径Ｄ２[同図（ｂ）参照]は、感光体ドラム５４が装着された状態での噛合受部７２の係合歯部７４との接触点を結んで形成される仮想円の直径Ｄ１（図１参照）より大きく設計されている（Ｄ１＜Ｄ２）。

図２に示すように感光体ドラム５４−噛み合いフランジ７１−フランジ７７の一体物がシャフト７０の軸方向から押し込まれて装着されると、弾性部７５で支持されるアーム部７３が感光体ドラム５４の押し込み方向に倒れて、前記直径Ｄ２が減少して噛合受部７２と噛み合う。

図２に示すように、感光体ドラム５４の装着によりアーム部７３が角度Ｔ３で傾いた場合、アーム部７３を傾ける力をＷＳとすると、係合歯部７４が噛合受部７２を押す力ＷＲは、
ＷＳ×ｃｏｓ（Ｔ３) /ｓｉｎ（Ｔ３)
となり、例えば傾斜角度Ｔ３を６°とするとＷＲ＝ＷＳ×９．５になる。このため、押し込む力ＷＳが小さくとも、係合歯部７４が噛合受部７２をラジアル方向に押す力ＷＲが大きく、外力を受けても噛み合い部にガタが発生しないで、高精度の回転伝達が可能になる。

具体的な寸法として図３に示すアーム部７３の下端から係合歯部７４の先端までの距離Ｌ１を３０ｍｍ、アーム部７３の下端とシャフト結合部７６の上端との間隔Ｌ２を１０ｍｍ、アーム部７３の幅Ｗを２０ｍｍとする。弾性部７５は、厚さ０．１ｍｍのステンレス板（ヤング率２１００ｋｇｆ/ｍｍ^２）を使用する。Ｄ１を９０ｍｍ、Ｄ２を約９０．３ｍｍにすると、傾き角度Ｔ３は６°程度になる。この場合、１本のアーム部７３を傾ける力は０．５Ｎで、噛合受部７２の方向に押す力は５Ｎ程度になる。アーム部７３が３本であれば押し込む力は１．５Ｎで、噛合受部７２をラジアル方向に押す力はそれぞれ５Ｎであり、十分外力に耐えガタが発生しない。

図４は、駆動力伝達装置７におけるガタの影響を説明するための図である。シャフト８３に対してピン８２が直交する方向に結合され、そのピン８２を介して円筒回転体側の受け部８４にシャフト８３からの駆動力を伝える構造になっている。図中矢印方向に回転し、図の（ａ）から（ｂ）、（ｃ）と９０°ずつ回転している。

ガタによりシャフト８２の回転中心ｃ１と円筒回転体の回転中心ｃ２にずれΔrがあると、ピン８２と受け部８４の接触点pの回転中心c２からの半径が回転とともに変化する。そのためシャフト８２の角速度ωに対し円筒回転体の角速度ω’は、
ω’＝ω×｛ｒ+Δｒ×ｓｉｎ（ωＴ）｝/ｒ
で変動する。よって、シャフト８２が一定角速度で回転していても、接続された円筒回転体には角速度変動が起きることになる。また、変動率は接触点pの半径とガタの比率で決定されるため、接触点半径が小さいほどガタによる変動が大きくなる。例えば接触点半径が１０ｍｍではガタが０．１ｍｍでも１％の角速度変動になる。

本実施例では、係合歯部７４と噛合受部７２の接触点を円筒回転体の外周部に構成することで、例えガタが発生しても回転変動の比率が小さくなる。本実施例のように、前記接触点を結んで形成される仮想円の直径が９０ｍｍ（半径４５ｍｍ）であれば、ガタ０．１ｍｍで回転変動は０．２％になる。

以上のように本実施例によれば、噛み合いフランジ７１とフランジ７７がシャフト７０に対しガタを有し、シャフト７０から感光体ドラム５４が着脱可能（交換可能）な構成でありながら、駆動力を伝える係合歯部７４と噛合受部７２にガタがなく、伝達される角速度に変動がない高精度の駆動力伝達が可能になる。

図５は、本発明の実施例２に係る駆動力伝達装置の断面図である。本実施例で前記実施例１と差異する点は、アーム部７３が弾性部を兼ねている点である。この構成により、同図に示すようにアーム部７３、係合歯部７４、シャフト結合部７６をエンジニアリングプラスチックなどで一体成型することが可能であり、装置の簡略化が図れる。

具体的には、アーム部７３の幅を２０ｍｍ、係合歯部７４を含めたアーム部７３の長さを３３ｍｍとし、アーム部７３の厚さを１ｍｍとして、ヤング率３００ｋｇｆ/ｍｍ^２のエンジニアリングプラスチックを用いる。Ｄ１を９０ｍｍとして、Ｄ２を約９０．３ｍｍにすると、傾き角度Ｔ３は６°程度になる。この場合、１本のアーム部７３を傾ける力は１Ｎで、噛合受部７２に向かうラジアル方向に押す力は１０Ｎ程度になる。

本実施例はより簡略な構成の駆動力伝達装置でありながら、ガタがなく、伝達される角速度に変動のない高精度の駆動力伝達が可能になる。

図６は本発明の実施例３に係る駆動力伝達装置を軸方向から見た側面図、図７は図６B−B'線上の断面図である。

本実施例で前記実施例１と差異する点は、アーム部７３が支持されるシャフト結合部７６がシャフト７０に対してベアリング７９で回転可能に支持されている点と、シャフト７０の外周部に円板状の伝達部材７０１が連結され、その伝達部材７０１の外周部に少なくとも３個の第２の係合歯部７０２が設けられ、その第２の係合歯部７０２も噛合受部７２と噛み合っている点である。

前記伝達部材７０１は、強嵌合によりシャフト７０と一体に連結されている。また図６に示すように、噛合受部７２に対する第１の係合歯部となる係合歯部７４の噛合位置と、第２の係合歯部７０２の噛合位置とは若干ずれている。

各第２の係合歯部７０２の先端を結んで形成される仮想円の直径Ｄ３は、係合歯部７４と噛合受部７２の接触点を結んで形成される仮想円の直径Ｄ１より小さくなっている。すなわちＤ３＜Ｄ１＜Ｄ２の関係にある。

これにより第２の係合歯部７０２が係合歯部７４と噛合受部７２の接触を妨げずに、感光体ドラム５４の回転中心を安定化する。そのため、図４で示したようなシャフト７０と感光体ドラム５４の回転中心のずれによる角速度変動が発生しない。

図８は、第２の係合歯部７０２付近の詳細を示し、（ａ）は第２の係合歯部７０２の上方から見た図、（ｂ）はシャフト７０の軸方向から見た図、（ｃ）は（ａ）を側面から見た図であり、いずれも感光体ドラム５４が装着されていない状態で示してある
第２の係合歯部７０２は、噛合受部７２が押し込まれる側に向かって歯面Ｘが傾斜し、噛合受部７２と滑らかに噛み合い始めるように形成される。

本実施例の構成では、ベアリング７９の介在によりアーム部７３や弾性部７５には回転方向の力が伝わらず、シャフト７０の駆動力は、第２の係合歯部７０２から感光体ドラム５４に伝えられる。そのため回転方向の力によるアーム部７３や弾性部７５の変形がなく、より高精度に感光体ドラム５４を支持できるため、一層の高精度駆動力伝達が可能で、またより大きいトルクの伝達が可能になる。

図９は本発明の第４の実施例の駆動力伝達装置を軸方向から見た図である。図１０は係合歯部７４付近の詳細を示す図で、（ａ）は係合歯部７４の上方から見た図、（ｂ）はシャフト７０の軸方向から見た図である。

前記実施例１と相違する点は、アーム部７３にシャフト７０及びアーム部７３の中心軸に垂直な方向に伸びるねじれ規制部材７０３をアーム部７３の数に合わせて複数本（本実施例では４本）有し、各ねじれ規制部材７０３はそれぞれの端部で曲げ変形可能に接続部材７０４で接続されている点である。

アーム部７３は、係合歯部７４と噛合受部７２の接触点が図２のように弾性部７５に対し軸方向にずれているため、図中矢印C方向に駆動力を伝える場合、図中矢印Ｄ方向のモーメントが発生する。伝達する駆動力が大きくなると図中矢印Ｄ方向にねじれが発生する。アーム部７３のねじれ変形は微小ながら、係合歯部７４と噛合受部７２の接触点を変化させる原因になる。

このねじれを防ぐため、アーム部７３の基端部にねじれ規制部材７０３を取り付け、それぞれの端部で曲げ変形可能に接続部材７０４を接続する。アーム７３のねじれは、ねじれ規制部材７０３の端部位置を図中矢印Ｅ方向にずらす。しかし、互いのねじれ規制部材７０３は接続部材７０４で接続されるため、Ｅ方向のずれを規制し合い（モーメントを打ち消しあう）、図中矢印Ｄ方向のねじれが発生しない。

ねじれ規制部材７０３は、図中矢印Ｄ方向のモーメントに耐えるように、図中矢印Ｅ方向の幅を広くとる。一方、アーム部７３が図２に示すように傾く際の剛性を上げすぎないよう、ねじれ規制部材７０３同士を接続する接続部材７０４は、軸Ｃ３を中心とした曲げ剛性が低くなるように、Ｅ方向の幅を狭くする。この構成により、感光体ドラム５４を押し込み部材７８で押し込む際の力が過大にならずに、アーム部７３を傾け、係合歯部７４と噛合受部７２をガタなく噛み合わせることが可能になる。

本実施例によれば、伝達する駆動力が大きくなった場合でも、アーム部７３のねじれがなく、係合歯部７４と噛合受部７２の接触点が移動しないため、より高精度な駆動力伝達が可能になる。

図１１は、前記実施例１〜４に係る駆動力伝達装置の他の部分の構成を示す概略構成図である。

同図に示すように、シャフト７０にはエンコーダ１０５が取り付けられ、制御回路１１０とモータードライバ１１１を備える。モーター１０１にはモーターギア１０２が付設され、ギア１０３と噛み合ってシャフト７０を回転させる。制御では変動を抑えにくい１００Hz以上の回転変動を低減させるためのフライホイール１０６が、シャフト７０に取り付けられている。図中の５４は感光体ドラム、７８は押し込み部材である。

エンコーダ１０５の検知信号を基に、制御回路１１０はシャフト７０を一定角速度で回転するようにフィードバックまたはフィードフォワード制御を行う。

ギアにより減速を行う駆動機構は、小型のモーターでもシャフト７０上で高トルクが出せるため、小型、低コスト、低消費電力に優れる。しかし、ギアの取り付け誤差や、ギアの歯の累積ピッチ誤差、歯溝のふれ等の誤差により角速度変動が発生する。シャフト７０に取り付けたエンコーダ１０５により、この角速度変動を検出し、変動を低減する制御を行うことで、シャフト７０の高精度回転を行う。

この駆動機構に前記実施例１〜４のいずれかの駆動力伝達装置を取り付け、感光体ドラム５４を回転駆動することで、感光体ドラム５４の角速度変動を防止でき、高精度の回転が可能になる。

図１２は、本発明が適用される画像形成装置の一例を示す装置全体の概略構成図である。

画像形成装置１は、各色の現像ユニット５０１〜５０４を中間転写ベルト２０の上方に配置し、中間転写ベルト２０上にトナーによるカラー像を形成し、そのカラー像を用紙堆積手段４から搬送される用紙に転写し、定着器６０で熱と圧力でトナーを溶融定着してカラー画像を形成する。

現像ユニット５０１〜５０４は４式あり、黒色トナーを有するＫ現像ユニット５０１、シアン色トナーを有するＣ現像ユニット５０２、マゼンタ色トナーを有するＭ現像ユニット５０３、イエロー色トナーを有するＹ現像ユニット５０４である。

各現像ユニット５０１〜５０４は、トナーを貯めるトナーホッパ５３、トナー層を形成し感光体ドラム５４にトナーを接触させる現像ローラー５２、感光体ドラム５４上をクリーニングするドラムクリーナ５７、感光体ドラム５４上を帯電させる帯電器５５、感光体ドラム５４上に静電潜像を書き込む露光器５６で構成される。各色の感光体ドラム５４は、前記実施例１〜４のいずれかの駆動力伝達装置により回転駆動される。

中間転写ベルト２０は、複数のローラー３，２１，２６，３１に張架され、そのうちの駆動ローラー３で搬送駆動される。ベルトクリーナ９１は中間転写ベルト２０上の残留トナーを除去する。一次転写ローラー５８は、各感光体ドラム５４に対向してそれぞれ中間転写ベルト２０の内側に配置される。

用紙搬送経路８は、用紙を堆積する用紙堆積手段４から、ピックローラー９、分離ローラー１１を経て、二次転写ローラー７と中間転写ベルト２０の間を通過し、搬送ベルト８１から定着器６０へ至る。

定着器６０は、定着ベルト６１、加熱ローラー６２、弾性ローラー６３、バックアップローラー６４などを備えている。定着ベルト６１は、弾性ローラー６３と加熱ローラー６２に掛け渡され、加熱ローラー６２あるいは他のローラーの回転により搬送される。

用紙はバックアップローラー６４により弾性ローラー６３側に押し付けられる。加熱ローラー６２は、金属の中空シャフト内にハロゲンヒータ等の加熱手段を有し、定着ベルト６１を加熱する。弾性ローラー６３表面はシリコンゴム等の弾性材で形成され、バックアップローラー６４の押し付けにより、ニップ部を弾性ローラー６３側に凸とし、用紙が定着ベルト６１に巻きつくのを防止する。

画像を形成する場合、感光体ドラム５４上の感光層を帯電器５６で帯電させ、露光器５５で画像情報に応じた光を照射し、感光体ドラム５４上の電位を落とし静電潜像を形成する。この静電潜像が感光体ドラム５４の回転により現像ローラー５２の位置に到達し、トナー層と接すると帯電しているトナーが静電潜像上に付着する。

このようにして感光体ドラム５４上に形成されたトナー画像は、一次転写ローラー５８が中間転写ベルト２０を押し付けるニップ部で、中間転写ベルト２０上に転写される。

各現像ユニット５０１〜５０４の感光体ドラム５４上のトナー画像は、一次転写ローラー５８により中間転写ベルト２０上に転写され、カラーのトナー画像が形成される。そして中間転写ベルト２０の搬送により、二次転写ローラ−３０の部位で搬送されてきた用紙上にトナー画像は転写される。トナー画像が転写された用紙は、搬送ベルト８１により定着器６０に搬送され、熱と圧力によりトナーが溶融定着されカラー画像が形成される。

本実施例では、感光体ドラム５４の着脱が可能でありながら、駆動力伝達装置のガタによる回転変動がなく、回転変動による濃度むらや色ずれのない高画質画像が得られる。

前記実施例では、感光体ドラムなどの円筒形回転体への駆動力伝達について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばポリゴンミラーなどの多角形の回転体への駆動力伝達にも適用可能である。

本発明の実施例１に係る駆動力伝達装置を軸方向から見た側面図である。 図１Ａ−Ａ'線上の断面図である。 その駆動力伝達装置における係合歯部付近の詳細を示す図で、（ａ）は係合歯部の上方から見た図、（ｂ）はシャフトの軸方向から見た図、（ｃ）は（ａ）を側面から見た図である。 駆動力伝達装置のガタの影響を説明するための図である。 本発明の実施例２に係る駆動力伝達装置の断面図である。 本発明の実施例３に係る駆動力伝達装置を軸方向から見た側面図である。 図６Ｂ−Ｂ'線上の断面図である。 その駆動力伝達装置における係合歯部付近の詳細を示す図で、（ａ）は係合歯部の上方から見た図、（ｂ）はシャフトの軸方向から見た図、（ｃ）は（ａ）を側面から見た図である。 本発明の実施例４に係る駆動力伝達装置を軸方向から見た側面図である。 その駆動力伝達装置における係合歯部付近の詳細を示す図で、（ａ）は係合歯部の上方から見た図、（ｂ）はシャフトの軸方向から見た図である。 本発明の実施例１〜４に係る駆動力伝達装置の他の部分の構成を示す概略構成図である。 本発明の実施例１〜４に係る駆動力伝達装置が適用される画像形成装置の概略構成図である。 従来提案された駆動力伝達装置の一部斜視図である。 その駆動力伝達装置の構成模式図である。 その駆動力伝達装置におけるカップリング手段の説明図である。

符号の説明

１…画像形成装置、３…駆動ローラー、４…用紙堆積手段、７…駆動力伝達装置、８…用紙搬送経路、９…ピックローラー、１１…分離ローラー、２０…中間転写ベルト、２１，２６…ローラー、３０…二次転写ローラー、５２…現像ローラー、５３…トナーホッパー、５４…感光体ドラム、５５…帯電器、５６…露光器、５７…ドラムクリーナ、５８…一次転写ローラー、６０…定着器、６１…定着ベルト、６２…加熱ローラー、６３…加圧ローラー、６４…バックアップローラー、７０…シャフト、７１…噛み合いフランジ、７２…噛合受部、７３…アーム部、７４…係合歯部、７５…弾性部、７６…シャフト結合部、７７…フランジ、７８…押し込み部材、８０…内周部、８１…搬送ベルト、８２…ピン、８３…シャフト、８４…受け部、９１…ベルトクリーナ、１０１…モーター、１０２…モーターギア、１０３…ギア、１０５…エンコーダ、１０６…フライホイール、１１０…制御回路、１１１…モータードライバ、５０１〜５０４…現像ユニット、７０１…伝達部材、７０２…第２の係合歯部、７０３…ねじれ規制部材、７０４…接続部材、Ｘ…歯面、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…円の直径。

Claims (8)

1. 筒状の回転体と、その回転体の内側に配置されて前記回転体を回転駆動するシャフトを備え、前記回転体が前記シャフトの軸方向に着脱可能に装着される回転体への駆動力伝達装置において、
   前記回転体と一体に連結されて前記回転体の内周に沿って形成された多数の噛合受部と、
   前記シャフトから噛合受部側に向けて放射状に配置され、前記シャフトの軸方向に沿って弾性変形可能で、先端部に前記噛合受部と噛合する係合歯部を有し、前記シャフトの駆動力を前記回転体に伝達する３本以上のアーム部と、
   前記噛合受部と係合歯部との噛合部側に前記回転体を押圧する押し込み部材を備え、
   前記回転体を装着して前記係合歯部に前記噛合受部を噛合したときの係合歯部と噛合受部の接触点を結んで形成される仮想円の直径をＤ１、前記回転体を装着する前の前記各係合歯部の先端を結んで形成される仮想外接円の直径をＤ２としたときにＤ１＜Ｄ２の関係にあり、
   前記押し込み部材で前記回転体を前記噛合部側に押圧することにより、前記アーム部が回転体の押し込み方向に沿って撓った状態で、前記各係合歯部に噛合受部が噛合していることを特徴とする回転体への駆動力伝達装置。
2. 筒状の回転体と、その回転体の内側に配置されて前記回転体を回転駆動するシャフトを備え、前記回転体が前記シャフトの軸方向に着脱可能に装着される回転体への駆動力伝達装置において、
   前記回転体と一体に連結されて前記回転体の内周に沿って形成された多数の噛合受部と、
   前記シャフトから噛合受部側に向けて放射状に配置され、前記シャフトの軸方向に沿って弾性変形可能で、先端部に前記噛合受部と噛合する第１の係合歯部を有し、前記シャフトに回転可能に支持された３本以上のアーム部と、
   前記噛合受部と第１の係合歯部との噛合部側に前記回転体を押圧する押し込み部材と、
   前記シャフトに連結されて前記噛合受部側に向けて延び、外周部に前記噛合受部と噛合する３個以上の第２の係合歯部を有し、前記シャフトの駆動力を前記回転体に伝達する伝達部材を備え、
   前記回転体を装着して前記係合歯部に前記噛合受部を噛合したときの係合歯部と噛合受部の接触点を結んで形成される仮想円の直径をＤ１、前記回転体を装着する前の前記各係合歯部の先端を結んで形成される仮想外接円の直径をＤ２、前記伝達部材の第２の係合歯部の先端を結んで形成される仮想円の直径をＤ３としたときにＤ３＜Ｄ１＜Ｄ２の関係にあり、
   前記押し込み部材で前記回転体を前記噛合部側に押圧することにより、前記アーム部が回転体の押し込み方向に沿って撓った状態で、前記各第1の係合歯部に噛合受部が噛合していることを特徴とする回転体への駆動力伝達装置。
3. 請求項１または２に記載の回転体への駆動力伝達装置において、前記アーム部の係合歯部に前記噛合受部が押し込まれる側に向かって傾斜した傾斜面が形成されていることを特徴とする回転体への駆動力伝達装置。
4. 請求項１または２に記載の回転体への駆動力伝達装置において、前記各アーム部にねじれ規制部材が設けられ、各ねじれ規制部材が曲げ変形が可能な接続部材で互いに接続されていることを特徴とする回転体への駆動力伝達装置。
5. 請求項１に記載の回転体への駆動力伝達装置において、前記アーム部の下方に弾性部を介してシャフト連結部が設けられ、そのシャフト連結部が前記シャフトに一体に連結されていることを特徴とする回転体への駆動力伝達装置。
6. 請求項５に記載の回転体への駆動力伝達装置において、前記アーム部と弾性部とシャフト連結部が一体に成形されていることを特徴とする回転体への駆動力伝達装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載の回転体への駆動力伝達装置において、前記シャフトを回転駆動するモーターと、前記シャフトに取り付けられて当該シャフトの回転速度を検知するエンコーダと、そのエンコーダからの検知信号に基づいて前記モーターの回転速度を制御する制御手段とを有することを特徴とする回転体への駆動力伝達装置。
8. 感光体ドラムと、その感光体ドラムの表面を帯電する帯電器と、帯電した感光体ドラムの表面に静電潜像を形成する露光器と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像器と、前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写器と、前記被記録媒体上に転写したトナー像を被記録媒体に定着する定着器とを備え、
   前記感光体ドラムを回転駆動するシャフトが装置本体に支持されて、前記感光体ドラムが前記シャフトに着脱可能に装着される画像形成装置において、
   前記感光体ドラムが請求項１ないし７のいずれか１項に記載の回転体であって、その感光体ドラムが請求項１ないし７のいずれか１項に記載の回転体への駆動力伝達装置によって回転駆動されて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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