JP2011089607A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドッキングギヤが外力を受けた際の強度を高めることができると共に、支点軸の支持部を小型化することができる。
【解決手段】本体１１ａに着脱可能なカートリッジ１２内の被駆動部に本体１１ａから駆動力を伝達する動力伝達装置５１であって、一方の端部５４がカートリッジ１２のケーシング２４に片持ち支持される支点軸５３に外挿嵌合し支点軸５３の回りに回転可能に設けられ、本体１１ａの駆動部と係合する係合部５９ａと、ケーシング２４内の被駆動部に連結された従動ギヤ７１と係合する駆動ギヤ６１を有するドッキングギヤ５２が、支点軸５３の固定端側の第１嵌合部６３と自由端側の第２嵌合部６４の２点で嵌合し、ドッキングギヤ５２が係合部５９ａの近傍に設けた第３嵌合部６５でケーシング２４に回転可能に支持され、支点軸５３の自由端側に位置する第２嵌合部６４が、ドッキングギヤ５２の第３嵌合部６５の近傍に位置する。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えばプロセスカートリッジなどカートリッジに駆動力を伝達する動力伝達装置に関する。

従来、プロセスカートリッジに駆動力を伝達するには、回転ムラを抑えるためにカップリング方式のドッキングギヤから構成される動力伝達装置が採用されている。

例えば、図１１に示すように、プロセスカートリッジ８０は、画像形成装置本体側に配設された駆動源に連結するドッキングギヤ８３を有する動力伝達装置８６を備えている。ドッキングギヤ８３は先端に駆動源と係合する係合部８５を有し、外周には従動ギヤ８１と噛合する駆動ギヤ８２を有し、カバー８３ａが外挿された支点軸８４の回りに回転可能に支持されている。従動ギヤ８１の軸はプロセスカートリッジ８０内の例えば現像ローラに連結されている。

支点軸８４の一端はケーシング８７の支持部８８に嵌合し支持され、他端はネジ８３ｂが取り付けられている。ドッキングギヤ８３の内周面には環状突出部８９が設けられ、該環状突出部８９はネジ８３ｂに当接することでドッキングギヤ８３を支点軸８４に軸方向に抜け止めしている。

しかし、前記動力伝達装置８６では、ドッキングギヤ８３がケーシング８７に一端（片持ち）支持された支点軸８４に嵌合支持されているだけなので、ドッキングギヤ８３の外周に配設した駆動ギヤ８２が従動ギヤ８１と噛合し外力を受けると、支点軸８４とドッキングギヤ８３が撓むという問題があった。また、支持軸８４の支持強度を上げるためには支持部８８の寸法を大きくする必要があった。

他方で特許文献１には、フライホイールおよび、このフライホイールを駆動するベルトを支持するために軸を３点で支持し、かつ軸受に、軸方向の移動を規制する規制部と軸受の位置を調整するバネ手段を設けることで、軸受に不要なストレスが発生するのを防止することができる動力伝達装置が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の動力伝達装置では、軸受の構造が複雑になり製造コストが増大するという問題があった。

特開２００１−５１５５２号公報

本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、外力を受けた際の強度を高めると共に小型化することができ、かつ、製造コストを低減することができる動力伝達装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明に係る動力伝達装置は、本体に着脱可能なカートリッジに設けられ、前記本体から前記カートリッジ内の被駆動部に駆動力を伝達する動力伝達装置であって、一方の端部が前記カートリッジのケーシングに片持ち支持される支点軸と、該支点軸に外挿され嵌合し前記支点軸の回りに回転可能に設けられ、前記本体の駆動部と係合する係合部と、前記ケーシング内の被駆動部に連結された従動ギヤと係合する駆動ギヤとを有するドッキングギヤとを備えた動力伝達装置において、
前記ドッキングギヤが前記支点軸の固定端側の第１嵌合部と自由端側の第２嵌合部の２点で嵌合し、
前記ドッキングギヤが前記係合部の近傍に設けた第３嵌合部で前記ケーシングに回転可能に支持され、
前記支点軸の自由端側に位置する第２嵌合部が、前記ドッキングギヤの第３嵌合部の近傍に位置するものである。

上記構成により、ドッキングギヤが受ける外力は第１嵌合部および第２嵌合部から支点軸に伝達し、この支点軸はケーシングにより両持ち支持されている。従って、支点軸を片持ち支持する場合と比べて、ドッキングギヤが外力を受けた際の強度を高めることができると共に、支点軸の支持部を小型化することができる。更に、第２嵌合部を第３嵌合部の近傍に配設し簡単な構成で強度を高めることができるので、動力伝達装置の製造コストを低減することができる。

具体的な１つの手段として、前記第３嵌合部が、前記第２嵌合部よりも前記支点軸の自由端側に位置することが好ましい。

他の手段として、前記第３嵌合部が、前記第２嵌合部よりも前記支点軸の固定端側に位置することが好ましい。

前記第３嵌合部は、前記ドッキングギヤの外周から半径方向外方に向かって突出する複数の円形凸部からなることが好ましい。

本発明に係る動力伝達装置によれば、ドッキングギヤが受ける外力は第１嵌合部および第２嵌合部から支点軸に伝達し、この支点軸はケーシングにより両持ち支持されている。従って、支点軸を片持ち支持する場合と比べて、ドッキングギヤが外力を受けた際の強度を高めることができると共に、支点軸の支持部を小型化することができる。更に、第２嵌合部を第３嵌合部の近傍に配設し簡単な構成で強度を高めることができるので、動力伝達装置の製造コストを低減することができる。

本発明の実施形態に係るプロセスカートリッジを備えた画像形成装置の概略正面図である。 図１のプロセスカートリッジの拡大断面図である。 図２のプロセスカートリッジを駆動する動力伝達装置を装着側から見た斜視図である。 図３のプロセスカートリッジ端部に配設されたカバーの拡大斜視図である。 図３の動力伝達装置を引出側から見た斜視図である。 図５の動力伝達装置の拡大断面図である。 図６の駆動ギヤが従動ギヤと噛合することにより受ける外力を示す図である。 （ａ）は従動ギヤから外力を受けた際に図６の支点軸およびドッキングギヤに働く力を示す図、（ｂ）は本発明の構成をとらない場合の支点軸とドッキングギヤとを１点で嵌合しドッキングギヤに外力が働いたときに発生する力を示す概略断面図、（ｃ）は（ｂ）の支点軸およびドッキングギヤが倒れた状態を示す概略断面図である。 図６の動力伝達装置の変形例を示す断面図である。 図５に示すカップリングギヤの変形例を示す斜視図である。 従来のカップリング方式を採用する動力伝達装置の断面図である。

次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１に、タンデム式のカラーレーザプリンタである画像形成装置１１を示す。この画像形成装置１１は本体１１ａと、プロセスカートリッジ１２と、転写ユニット１３と、露光ユニット１４と、給紙ユニット１５と、クリーニングユニット１６とを備える。

プロセスカートリッジ１２は、転写ユニット１３の中間転写ベルト１８に沿って４カ所に配置され、それぞれクリーニングユニット１６側からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成を行うことにより、中間転写ベルト１８の表面にカラー画像を形成する。

転写ユニット１３は一対の支持ローラ２７、２８に中間転写ベルト１８を架け渡し、動力伝達装置（図示せず）により支持ローラ２７を駆動させ、中間転写ベルト１８を矢印Ａ方向に駆動する。また、転写ユニット１３は、イエローの感光体ドラム２０で代表的に示すように、感光体ドラム２０と対向して１次転写部を構成する１次転写ローラ３１と、支持ローラ２７と対向して２次転写部を構成する２次転写ローラ３３とを有する。

露光ユニット１４は、感光体ドラム２０に対してレーザ光を照射し、図示しないパソコンから送付される画像データに対応する静電潜像を形成する。

給紙ユニット１５は、給紙カセット３５および手差し給紙カセット３６に収容した記録媒体Ｓを順次、搬送ローラ３７を介して２次転写部へと搬送する。２次転写部に搬送された記録媒体Ｓには中間転写ベルト１８上に形成されたトナー像が転写され、定着ユニット３８で転写されたトナー像が定着された後、排出トレイ３９へと搬出される。

クリーニングユニット１６は中間転写ベルト１８に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト１８に残留するトナーを回収してクリーニングする。

図２に、本発明に係るプロセスカートリッジ１２の詳細を示す。
各プロセスカートリッジ１２は、イエローのプロセスカートリッジ１２で代表的に示すように、感光体ドラム２０の周囲に帯電装置２１と現像装置２２と清掃装置２３とを備えている。感光体ドラム２０はドラム側ケーシング２４内に回転可能に配設されている。

帯電装置２１は、感光体ドラム２０表面に所定の電荷を与える。この表面電位は、露光ユニット１４によって露光されることにより静電潜像となる。

現像装置２２は現像側ケーシング２５内に、トナーを収容するトナー収容部４１と、感光体ドラム２０にトナーを供給する現像ローラ４２と、この現像ローラ４２にトナーを供給する供給ローラ４３とを備えている。現像装置２２は、感光体ドラム２０にトナーを供給して静電潜像を現像する。現像装置２２の上方には、現像装置２２にトナーを補給するトナーカートリッジ２６が着脱可能に設置されている。

清掃装置２３は、感光体ドラム２０上の残留トナーを掻き取るクリーニングブレード２３ａと、回収したトナーを搬送する搬送ローラ２３ｂとから構成されており、感光体ドラム２０への転写後、この表面に残留するトナーを回収して清掃する。

図３に、プロセスカートリッジ１２の一部である感光体ドラム２０および清掃装置２３を示す。なお、説明の便宜上、図中矢印Ｂ方向を本体１１ａへの装着側、その反対方向を本体１１ａからの引出側という。プロセスカートリッジ１２は、矢印方向に本体１１ａに装着され、逆方向に引き出される。

プロセスカートリッジ１２には本体１１ａへの装着側端部に、感光体ドラム２０を軸受けすると共にプロセスカートリッジ１２を本体１１ａに位置決めするケーシングであるカバー４５が取り付けられている。カバー４５は図４に示すように、後述する動力伝達装置５１のドッキングギヤ５２と嵌合することで、動力伝達装置５１を回転可能に支持する貫通穴４６を有する支持部４７が一体に形成されている。

図５に示すように、プロセスカートリッジ１２の前記カバー４５近傍に動力伝達装置５１が配設されている。この動力伝達装置５１は、感光体ドラム２０に並設された支点軸５３と、支点軸５３に外装され嵌合しカップリング方式で駆動を伝達するドッキングギヤ５２とを備えている。

支点軸５３は金属製であり、図６に示すように固定端部５４がドラム側ケーシング２４の支持部２４ａに嵌合し支持され、感光体ドラム２０の軸と平行な方向に延び先端は自由端部５５となっている。支点軸５３は、固定端部５４の近傍に第１嵌合部６３が形成され、自由端部５５の近傍に第１嵌合部６３より小径の第２嵌合部６４が形成されている。

ドッキングギヤ５２は樹脂からなり、前記支点軸５３に外挿する第１円筒部５８と、該第１円筒部５８の装着側端部に設けられた第１円筒部５８より大径の第２円筒部５９と、この第２円筒部５９の装着側端部に円周方向に設けられた例えば３つの歯から構成される係合部５９ａと、第１円筒部５８の装着側端部の内周面から中心に向かって突出する環状突出部６０とからなる。

第１円筒部５８の引出側端部の外周には、プロセスカートリッジ内の従動ギヤ７１に噛合する駆動ギヤ６１が形成されている。従動ギヤ７１の軸は、例えばプロセスカートリッジ内の被駆動部である現像ローラ４２および/または供給ローラ４３に連結されている。

第２円筒部５９の外周面には支持部４７の貫通穴４６に嵌合する第３嵌合部６５が形成され、ドッキングギヤ５２が回転可能に支持されている。第２円筒部５９の係合部５９ａは本体１１ａに設けられた駆動源に連結される。

また、ドッキングギヤ５２は、支点軸５３の第１嵌合部６３と第１円筒部５８の引出側端部とが嵌合し、支点軸５３の第２嵌合部６４とドッキングギヤ５２の環状突出部６０とが嵌合して２点支持され、支点軸５３の周りを回転する。

以下、動力伝達装置５１の動作について説明する。
プロセスカートリッジ１２が本体１１ａに装着されると、ドッキングギヤ５２の係合部５９が本体１１ａの駆動源に連結する。本体側の駆動源からの駆動力によりドッキングギヤ５２は回転し、前記駆動力がドッキングギヤ５２の駆動ギヤ６１から従動ギヤ７１を介して現像ローラ４２および/または供給ローラ４３に伝達される。

駆動力が駆動ギヤ６１を介して従動ギヤ７１に伝達される際、図７に示すように、駆動ギヤ６１が図中矢印方向に回転すると、Ｘ軸方向には接線力Ｆｔ、Ｙ軸方向には半径方向力Ｆｒ、Ｚ軸方向には軸方向力Ｆｘが作用する。これらの力が駆動ギヤ６１に作用することにより、ドッキングギヤ５２には図８に示す外力Ｆｘが働く。

しかし、ドッキングギヤ５２は支点軸５３の第１嵌合部６３と第２嵌合部６４によって２点で嵌合支持されている。外力Ｆｘは、第１嵌合部６３から固定端部５４を通ってケーシング２４に伝わる一方、第１嵌合部６３から第２嵌合部６４、環状突出部６０、第３嵌合部６５を通って支持部４７に伝わる。従って、支点軸５３がドッキングギヤ５２から受ける力Ｆａは、ケーシング２４から受ける反力Ｆｂ、およびドッキングギヤ５２から受ける反力Ｆｃと釣り合うので支点軸５３は両持ち支持状態となる。これにより、支点軸５３とドッキングギヤ５２との間の支持強度を高め一体化し、従来のように倒れるのを防止することができる。

仮に、図８（ｂ）に示すように、支点軸５３が短く、ドッキングギヤ５２の一方の端部が支持部２４ａに支持された支点軸５３と嵌合し、他方の端部が支持部４７により支持されるとする。この場合、駆動ギヤ６１が従動ギヤ７１と噛合することにより発生する外力Ｆｘがドッキングギヤ５２に働くと、ドッキングギヤ５２と支点軸５３とは１点で嵌合しているだけなので、図８（ｃ）に示すようにドッキングギヤ５２と支点軸５３とが倒れることがある。

本実施形態では、支点軸５３は前述のように両持ち支持されている。従って、支点軸５３を１点で支持する場合と比べて支持強度を高め、支持部２４ａを大型化しなくてもドッキングギヤ５２が外力を受けた際の強度を高めることができる。更に、既存の部品を使用し簡単な構成で強度を高めることができるので、動力伝達装置５１の製造コストを低減することができる。

また、支点軸５３の第２嵌合部６４が、ドッキングギヤ８３の第３嵌合部６５の近傍に位置しているので、ドッキングギヤ５２が外力を受けた際の強度をより高めることができる。

本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。
前記実施形態では、ドッキングギヤ５２を支持する第３嵌合部６５が、支点軸５３の第２嵌合部６４よりも自由端側に位置しているが、第２嵌合部６４と軸方向に同じ位置とする構成も採用し得る。これにより、ドッキングギヤ５２が外力を受けた際の強度をより高めることができる。あるいは、第３嵌合部６５は、第２嵌合部６４よりも固定端側に位置する構成でもよい。

また、支点軸５３の引出側端部５４を回転可能に支持する支持部４７に関しては、前記実施形態ではドラム側ケーシング２４に設けた。しかし、支持強度を確保できる限りこれに限定されず、例えば図９に示すように現像側ケーシング２５に設けた支持部２５ａを採用してもよい。

ドッキングギヤ５２の支持部４７との第３嵌合部６５に関しては、図１０に示すように円筒部５８の外周に半径方向外側に向かって突出するように、部分的に円形凸部６６を形成する態様も採用しても同様の効果を得ることができる。この円形凸部６６は、環状突出部６０よりも支点軸５４の固定端側に設けて、カバー４７ではなくてプロセスカートリッジ１２のケーシングに設けた嵌合部１２ａと嵌合することが好ましい。

１１ａ 本体
１２ プロセスカートリッジ
２０ 感光体ドラム
２２ 現像装置
４２ 現像ローラ（被駆動部）
４３ 供給ローラ（被駆動部）
４５ カバー（ケーシング）
４７ 支持部
５１ 動力伝達装置
５２ ドッキングギヤ
５３ 支点軸
６１ 駆動ギヤ
６３ 第１嵌合部
６４ 第２嵌合部
６５ 第３嵌合部

Claims (4)

1. 本体に着脱可能なカートリッジに設けられ、前記本体から前記カートリッジ内の被駆動部に駆動力を伝達する動力伝達装置であって、一方の端部が前記カートリッジのケーシングに片持ち支持される支点軸と、該支点軸に外挿され嵌合し前記支点軸の回りに回転可能に設けられ、前記本体の駆動部と係合する係合部と、前記ケーシング内の被駆動部に連結された従動ギヤと係合する駆動ギヤとを有するドッキングギヤとを備えた動力伝達装置において、
   前記ドッキングギヤが前記支点軸の固定端側の第１嵌合部と自由端側の第２嵌合部の２点で嵌合し、
   前記ドッキングギヤが前記係合部の近傍に設けた第３嵌合部で前記ケーシングに回転可能に支持され、
   前記支点軸の自由端側に位置する第２嵌合部が、前記ドッキングギヤの第３嵌合部の近傍に位置することを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記第３嵌合部が、前記第２嵌合部よりも前記支点軸の自由端側に位置することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記第３嵌合部が、前記第２嵌合部よりも前記支点軸の固定端側に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
4. 前記第３嵌合部は、前記ドッキングギヤの外周から半径方向外方に向かって突出する複数の円形凸部からなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の動力伝達装置。

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