JP5264207B2 - 感光ドラム及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー像を形成するために回転可能な感光ドラム及びこれを備えた画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ等の電子写真画像形成装置は回転する感光ドラムの周面に静電像を形成し、この静電像を現像して記録シートに転写することで画像を形成する。この感光ドラムは、感光層を有するシリンダと、シリンダの両端に係合すフランジ部材とを有しており、感光ドラムは装置本体側に設けられた回転軸によって回転される。

回転軸には回転半径方向に突出する駆動伝達突部であるピンが設けられており、フランジ部材には前記ピンと係合するための係合溝が設けられている。このピンと係合溝の係合により回転軸とフランジ部材を結合させ駆動を伝達するのが一般的である。

このように回転軸とフランジ部材を結合する場合、ピンに対して係合溝が大きい設定ではピンと係合溝間にガタが生じ、このガタにより回転軸からフランジ部材に駆動を伝達する際に回転ムラが発生するおそれがある。そのため、ピンに対して係合溝を小さい設定にし、ピンを圧入してガタをなくすことにより、回転ムラの低減を行っていた。

例えば、係合溝の一方の側壁面に突起を設け、当該突起により、係合溝に係合されるピンを係合溝の他方の側壁面に対して突き当てる感光ドラムが開示されている。前記構成にあっては、ピンが係合溝内において、一方向に押し付けられて固定される。このため、ピンと係合溝とのガタがなくなり、結果として、安定した回転を得ることができると記載されている（特許文献１参照）。

また、係合溝の幅を回転軸の長手方向における外側から内側にかけて漸減するテーパ状に形成したものがある。これは、係合溝の、回転軸の長手方向における外側の幅がピンの径よりも大きく、回転軸の長手方向における内側の幅がピンの径よりも小さくしてピンと係合溝のガタをなくすようにしたものである（特許文献２参照）。

特開２００２−１８２５２７号公報 特開２００６−２２７０９８号公報

しかしながら、このようにガタの無い構成でピンを溝に係合させて駆動を伝達する方式においては、フランジ部材の係合溝と駆動軸のピンとの位相が一致したところでしか係合させることができない。そのため、回転軸に対して感光ドラムを挿入する際には、感光ドラムを手動で回して駆動軸のピンとの位相を合わせなければならないという問題点があった。そして、位相を合わせる際には、感光ドラムを画像形成の際の回転方向とは逆方向に回転して合わせてしまうというおそれがあった。

感光ドラムを画像形成の際の回転方向と逆方向に回転させると、感光ドラムと当接したクリーナブレードやクリーナローラなどの部分に溜まったトナーが落下してしまう可能性がある。また、感光ドラムが逆回転することでクリーナブレードやクリーナローラとの当接部位に溜まったトナーが転写部に到達すると転写部に付着するおそれがあり、その状態でシートが転写部を通過すると、シートの裏側に前記トナーが付着する可能性がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転軸に対して感光ドラムを挿入して固定する際に、感光ドラムを画像形成の際の回転方向と逆方向に回転させることを抑制し得る感光ドラム及びこれを備えた画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、画像形成装置本体が備える回転軸の駆動伝達突部に対して係合溝が係合することで回転可能であって、ドラム本体の長手方向両端にフランジ部材を有し、前記回転軸に対して前記ドラム本体の長手方向と平行な方向に挿入して装着可能な感光ドラムにおいて、一方のフランジ部材に、前記感光ドラムの回転軸方向に対して傾斜して設けられた第１の面と、前記感光ドラムの回転軸方向と略平行である第２の面とにより形成された係合溝と、前記駆動伝達突部に対して前記感光ドラムが回転軸方向に移動しないように前記感光ドラムを固定する固定手段と、を有し、前記感光ドラムを前記回転軸に対して挿入するときに、前記第１の面が前記駆動伝達突部にガイドされて感光ドラムが回転する方向が、画像形成する際に感光ドラムが回転する方向と同一方向となるように、前記第１の面を傾斜させて構成したことを特徴とする。

本発明にあっては、感光ドラムを回転軸に対して挿入する際に、ガイド面が駆動伝達突部に沿って案内されて感光ドラムが回転しても、その方向は画像形成の際の回転方向と同一である。このため、感光ドラムを取り付ける際に、画像形成の際の回転方向と逆方向に回転することを抑えることができ、トナーの落下等を防止することができる。

次に本発明を実施するための最良の形態に係る感光ドラムの駆動連結機構及びこれを備えた画像形成装置について、図面を参照して説明する。

［画像形成装置の全体構成］
まず、第１実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。図１０は第１実施形態に係る画像形成装置の一例であるプリンタの断面図である。

図１０に示すように、本実施形態のプリンタ１は、プリンタ本体２と、プリンタ本体２の上面に配置されたスキャナ11と、プリンタ本体２の一側部に配されたシート５を積載収納した給送デッキ12を備えている。

プリンタ本体２は、像担持体である感光ドラム21、感光ドラム21に形成した静電像をトナー現像する現像器20やクリーナ部６等を備えた画像形成部３を有する。またプリンタ本体２は、画像形成部３の下方にシート５を給送するリタード分離方式のシート給送装置16，17と、シート給送装置16，17により給送されたシート５を画像形成部３に搬送するシート搬送装置４等を備えている。

ここで、シート給送装置16，17は、所定量のシート５を積載収納したカセット13，14と、給送ローラ16ａ，17ａ等を備えている。

また、シート搬送装置４は、搬送ローラ41，42，43，44と、先端検知センサ19、斜行補正を行うレジストローラ対18を備えている。シート給送装置16，17から給送されたシート５は搬送ローラにより搬送され、先端検知センサ19を通過して、レジストローラ対18へと導かれるようになっている。なお、給送デッキ12に収納されたシートは、リタード分離方式のシート給送装置15により、先端検知センサ19を通過して、レジストローラ対18へと導かれるようになっている。

シート５先端が先端検知センサ19に達すると、感光ドラム21にレーザで静電像を形成開始するタイミングを決定する。

レジストローラ対18において、シート５の斜行が補正され後にシート５は画像形成部３の感光ドラム21と転写ローラ22とにより構成される転写部に送られ、ここで予め感光ドラム21上に形成されているトナー像が転写される。なお、感光ドラム21に画像を形成するタイミングは、前述のようにシート先端検知センサ19によってシート５の先端を検知した結果を基準にして決定しているので、転写部においてシートと画像の位置は高精度で合うようになっている。

シート５に転写されずに感光ドラム21の表面上に残留したトナーはクリーナ部６によって感光ドラム21の表面上より掻き取られて除去される。

トナー像が転写されたシート５は搬送ベルト23により定着器24に送られて、この定着器24において転写されたトナー像のシート面への定着処理がなされる。ここで、本プリンタ１はシート５への両面複写を行う両面複写モードと多重複写を行なう多重複写モードを備えており、通常複写モード（片面複写モード）の場合、定着処理後のシート５は排出ローラ対26により機外の排出トレイ27上に排出される。

また、両面複写モード及び多重複写モードの場合には、内排出ローラ対25又はスイッチバックローラ対29により再給送パス28及び両面搬送パス30を介して中間トレイ31上に一時的に積載収納される。そして、中間トレイ31上に収納されたシート５は、この後、再給送装置32により再び画像形成のためにレジストローラ対18に搬送され、以後片面複写と同一のプロセスを経て機外に排出される。

［感光ドラム］
次に本実施形態における感光ドラム21について説明する。

図１に示すように、感光ドラム21は中空円筒状のドラム本体であるシリンダ211の長手方向両端にフランジ部材が取り付けられている。本実施形態では、長手方向一方端に前方フランジ212が取り付けられ、他方端には後方フランジ213が取り付けられている。前記前方フランジ212の外周と後方フランジ213の外周がシリンダ211の両端の内周に係合し、圧入、接着等で固定されている。

図２のように、前記感光ドラム21は、画像形成装置本体１に備えられ駆動力が伝達されて回転する回転軸70に対して、シリンダ211の長手方向と平行な方向に挿入固定して装着可能であり、また抜き取ることで取り外し可能となっている。そして、感光ドラム21を装着した状態にあっては、シリンダ211と前方フランジ212及び後方フランジ213は一体となって回転する。回転軸70は軸受80により回転可能に支持されている。

そして感光ドラム21を回転させるための駆動力は、装置本体に設けられた駆動源（不図示）から装置本体に回転自在に設けられた回転軸70と、この回転軸70に圧入された駆動伝達突部であるピン71を介して伝達される。

図３は感光ドラム21を回転軸70に対して挿入するときの挿入先端側である後方フランジ213側から見た斜視図である。図３に示すように、感光ドラム21の後方フランジ213には、回転軸70を挿入させるための穴部と連通した円筒部213ａが形成されている。そして、この円筒部213ａの内周には感光ドラム21のピン71に突き当てるための位相に導くガイド面を有する係合溝Ｓが設けられている。

図４は後方フランジ213の円筒部内周に設けた係合溝Ｓの展開図である。ここで、Ｒは展開した円筒内周の周長を示す。また、図３及び図４中に示したr１が、画像形成する際に感光ドラムが回転する方向である。

本実施形態は突き当て面がガイド面を兼ねている例である。係合溝Ｓは、前記感光ドラムの回転軸方向に対して45°の角度で傾斜したガイド面Ｓ２（第１の面）と、回転軸方向に対する角度が第１の面よりも小さくなるように配置された面Ｓ１（第２の面）とを有している。本実施例では、面Ｓ１は、回転軸方向に対する角度が略０°、すなわち回転軸方向と略平行に配置されている。そして、前記２つの面Ｓ１，Ｓ２で形成される係合溝Ｓの幅は、回転軸方向の外側から内側にかけて狭くなるテーパ形状となるように形成されている。

このため、感光ドラム21を回転軸70に対して挿入し、面Ｓ１とガイド面Ｓ２の両面がピン71に突き当たると、感光ドラム21は回転軸70に対して回転方向（図３の矢印ｒ１方向）と挿入方向（図３の矢印Ｙ方向）が固定される。これにより、回転軸70の回転により、ピン71を介して駆動が伝達されてｒ１方向に回転する。

そして、前記テーパ形状の係合溝Ｓは感光ドラム21の回転方向に連続して複数設けられている（本実施形態では連続して４位相設けられている）。これにより、回転軸70に対して感光ドラム21を挿入して装着するときに、係合溝Ｓがピン71に対して確実に係合し、ガイド面Ｓ２がピン71にガイドされながら挿入できる。

また、図１に示すように、回転軸70には前記ピン71が設けられている側と感光ドラム21を挟んで反対側の端部にタップ穴（ネジ穴）が設けられ、このタップ穴にネジ72が螺合可能となっている。このため、回転軸70に対して感光ドラム21を挿入した後、ネジ72をタップ穴に螺合して締め付けると、ネジ72が押し付け部材73を移動させて前方フランジ212を押し込む。すると、感光ドラム21が回転軸70に沿って移動し、前記突当面Ｓ１とガイド面Ｓ２とにより形成されたテーパ形状の係合溝Ｓがピン71と係合する。これにより、感光ドラム21は押し付け部材73とピン71とで挟み込まれ、回転軸70に固定される。

以上のようにして回転軸70と感光ドラム21は回転方向ｒ１にも挿入方向Ｙにもガタが全く無く固定される。

（ガイド面の傾斜方向）
本実施形態の感光ドラム21は、ガイド面Ｓ２はドラム挿入方向に対して傾斜しているため、ガイド面Ｓ２がピン71にガイドされて感光ドラム21が挿入されるとき、感光ドラム21は回転しながら挿入される。このとき、ガイド面Ｓ２の傾斜方向は、感光ドラム21の回転方向が画像形成する際に感光ドラムが回転する方向と同一方向となるように傾斜させて構成されている。

ここで、上記のようにピン71にガイド面Ｓ２がガイドされて感光ドラム21が挿入されるときの感光ドラム21の動きについて、図５を用いて説明する。

まず、感光ドラム21の後方フランジ213がピン71に突き当たっていない状態にあるとする（図５(a)参照）。感光ドラム21をＹ方向に挿入していくと、ガイド面Ｓ２がピン71に接触する（図５(b)参照）。この状態から感光ドラム21をＹ方向にさらに挿入すると、感光ドラム21はガイド面Ｓ２とピン71を摺擦しながら矢印ｒ２方向に回転する（図５(c)参照）。そして最終的には突当面Ｓ１とガイド面Ｓ２の両方の面がピン71に突き当たって固定される（図５(d)参照）。このときの、感光ドラム21の回転方向ｒ２は画像形成する際の回転方向ｒ１と同一である。

また、図６に示すように、回転軸70とネジ72のかかり量Ａは、ピン71が係合溝Ｓの先端から該係合溝Ｓと係合完了するまでの移動長さ、すなわちピン71が面Ｓ１もしくはガイド面Ｓ２に接触し始める位置から突き当て位置までの長さＢよりも大きく構成されている。このため、ネジ72を締めていくことで、感光ドラムをｒ２方向に回転させながら挿入方向Ｙへと進ませることが可能となっている。これによって手動で感光ドラム21を回転させることなく挿入し、回転軸70に固定することができる。

そして、前述したように、感光ドラム21を挿入する際に、ガイド面Ｓ２がピン71に沿って案内されて感光ドラム21が回転しても、その方向は画像形成の際の回転方向（以下、順方向）と同一である。このため、感光ドラム21を取り付ける際に、順方向と逆の方向（以下、逆方向）に回転することでトナーが落下する事態を防止することができる。

ところで、感光ドラム21が挿入されてピン71が係合溝Ｓの先端と当接するときに、図７に示すように、ピン71の中央が突当面Ｓ１の先端に当接する場合が想定される。この場合、ピン71が突当面Ｓ１に沿ってガイドされると、ピン71の半径Ｒ１分だけ感光ドラム21が逆方向に回転する可能性がある。

そこで、本実施形態ではそのような場合でも感光ドラム21と当接したクリーナ部６のトナーが転写ローラ22へ至らないように構成されている。

（クリーナ部と転写部の位置関係）
次に前記突当面Ｓ１に沿ってガイドされ、感光ドラム21が逆方向に回転するときの、回転角について、クリーナ部６と転写部との位置との関係で説明する。

図８に示すように、本実施形態の画像形成装置のクリーナ部６は、感光ドラム21の回転方向上流側にマグネットローラ61が、下流側にクリーナブレード62が感光ドラム21に当接している。マグネットローラ61は感光ドラム21表面上のトナーを磁力で引き付けて残留トナーを除去するものであり、クリーナブレード62は感光ドラム表面上のトナーを掻き取ることで残留トナーを除去する。

そして、前述のように面Ｓ１がピン71にガイドされて感光ドラム21が逆方向に回転するときの角度は、感光ドラム21が図８に示すマグネットローラ61との当接位置Ｃ１から転写ローラ22との当接位置Ｃ０まで回転する角度αよりも小さくなるように構成されている。本実施形態にあっては、前記角度αは70°に構成されている。

ちなみに、感光ドラム21とクリーナ部６は同一の筐体よって保持されており、感光ドラム21の挿入は、クリーナ部６のマグネットローラ61が感光ドラム21に接触した状態で筐体ごと一体的に行うものである。

また、本実施形態にあっては、ピン71の直径は５mm、回転軸70の直径は16mm、感光ドラム21の直径は108mmに構成されている。このため、図７の状態で挿入されるとき、ピン71の半径分だけ感光ドラム21が逆方向に回転するときの回転量は、

（5mm／2）×（108mm／16mm）＝16.9mm

である。よって、そのときの回転角度θは、

θ＝360°×16.9mm／（108mm×π）＝17.9°

となり、感光ドラム21は最大で17.9°回転する可能性がある。

しかしながら、前述のように感光ドラム21におけるマグネットローラ61の当接位置Ｃ１から転写部である転写ローラ22の当接位置Ｃ０までのドラム回転角度はα＝70°である。よって、θ＜αであるため、当接位置Ｃ１に溜まっているトナーは感光ドラム21が逆方向に回転しても転写部に至らない。このため、感光ドラム21を挿入する時の逆回転によって転写ローラ22をクリーナ部６のトナーで汚すことはない。

なお、図９に示すように、クリーナ部６がマグネットローラを有しないクリーナブレード62のみの場合は、感光ドラムを挿入するときの逆方向への回転角度θが、ブレード62から転写ローラ22までのドラム角度β以下であればよい。なお、本実施形態ではβ＝95°に構成されている。

〔他の実施形態〕
前述した第１実施形態では、係合溝Ｓを面Ｓ１とガイド面Ｓ２の組み合わせ４位相で構成した例を示したが、これに限定するものではなく、複数の位相を有すればよい。例えば、図11に示すように、６位相でもよく、それ以上の位相をもつものであってもよい。

また第１実施形態では面Ｓ１とガイド面Ｓ２のなす角度を45°としたが、これに限定するものではなく、例えば、図12に示しように30°等の他の角度にしてもよい。

また第１実施形態ではガイド面Ｓ２を平面だけで構成する例を示した。しかし、図13に示すように、ガイド面Ｓ２の一部を曲面で構成してもよい。図13の例では、係合溝の外側角部及び内側角部をＲ曲面に形成した例を示している。

また、図14に示すように、ガイド面を２つの平面Ｓ２ａ，Ｓ２ｂで構成し、先端側の平面Ｓ２ａはピン71を溝に案内する役割だけをさせるように構成してもよい。なお、図14の例では、平面Ｓ２ａと回転軸とのなす角が15°となるような平面を構成し、ピン71の案内ガイドとしている。

また、前述した第１実施形態では、感光ドラム21を画像形成装置本体に装着する構成を例示した。しかし、感光ドラム21と現像器20、クリーナ部６を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジとして構成し、このプロセスカートリッジに前述した感光ドラム21を挿入して装着する場合でも同様に適用できる。

感光ドラムの断面図である。 感光ドラムを装置本体側の回転軸に対して挿入する様子を表した図である。 感光ドラムを回転軸に対して挿入するときの挿入先端側である後方フランジ側から見た斜視図である。 後方フランジの円筒部内周に設けた係合溝の展開図である。 ピンにガイド面がガイドされて感光ドラムが挿入されるときの感光ドラムの動きを示す説明図である。 ネジのかかり量と、ピンが係合溝の先端から係合溝に係合するまでの移動長さを示す説明図である。 感光ドラムの挿入時に突当面に沿ってガイドされる説明図である。 感光ドラムが逆方向に回転するときの回転角度の説明図である。 感光ドラムが逆方向に回転するときの回転角度の説明図である。 画像形成装置の一例であるプリンタの断面図である。 係合溝が６位相の場合の説明図である。 突当面とガイド面のなす角度を30°にした場合の説明図である。 係合溝を曲面にした場合の説明図である。 ガイド面を２つの面で構成した説明図である。

符号の説明

Ｓ …係合溝
Ｓ１ …面
Ｓ２ …ガイド面
１ …プリンタ
３ …画像形成部
６ …クリーナ部
21 …感光ドラム
22 …転写ローラ
61 …マグネットローラ
62 …クリーナブレード
70 …回転軸
71 …ピン
72 …ネジ
73 …押し付け部材
211 …シリンダ
212 …前方フランジ
213 …後方フランジ
213ａ …円筒部

Claims (7)

1. 画像形成装置本体が備える回転軸の駆動伝達突部に対して係合溝が係合することで回転可能であって、ドラム本体の長手方向両端にフランジ部材を有し、前記回転軸に対して前記ドラム本体の長手方向と平行な方向に挿入して装着可能な感光ドラムにおいて、
   一方のフランジ部材に、前記感光ドラムの回転軸方向に対して傾斜して設けられた第１の面と、前記感光ドラムの回転軸方向と略平行である第２の面とにより形成された係合溝と、前記駆動伝達突部に対して前記感光ドラムが回転軸方向に移動しないように前記感光ドラムを固定する固定手段と、を有し、
   前記感光ドラムを前記回転軸に対して挿入するときに、前記第１の面が前記駆動伝達突部にガイドされて感光ドラムが回転する方向が、画像形成する際に感光ドラムが回転する方向と同一方向となるように、前記第１の面を傾斜させて構成したことを特徴とする感光ドラム。
2. 前記係合溝は感光ドラムの回転方向に連続して複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の感光ドラム。
3. 前記係合溝の幅は、前記回転軸方向の外側から内側にかけて狭くなるテーパ形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の感光ドラム。
4. 感光ドラムに形成したトナー像を転写部においてシートに転写した後、前記感光ドラムに残留したトナーをクリーナ部において除去する画像形成装置において、
   駆動伝達突部を有する回転軸と、
   前記駆動伝達突部と係合して回転可能な請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の感光ドラムと、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記感光ドラムを前記回転軸に対して挿入するときに、前記第２の面が前記駆動伝達突部にガイドされて前記感光ドラムが画像形成する際の回転方向と逆方向に回転する角度は、前記感光ドラムが前記クリーナ部の当接位置から前記転写部の当接位置まで回転する角度よりも小さいことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記回転軸は前記駆動伝達突部が設けられている側と前記感光ドラムを挟んで反対側の端部にネジ穴を有し、
   前記ネジ穴にネジを螺合して前記感光ドラムを前記回転軸に沿って移動させ、前記係合溝を前記駆動伝達突部に係合させることを特徴とする請求項４乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記回転軸と前記ネジのかかり量は、前記駆動伝達突部が前記係合溝の先端から前記係合溝と係合するまでの移動長さよりも大きく構成されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。

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