JP6362355B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

図１０は従来のカップリング周りの断面図である。図１１は従来のカップリング周りの斜視図である。図１０に示すように、従来の画像形成装置として、画像形成ユニット６１のユニットドラムカップリング７０と装置本体の本体ドラムカップリング６５が連結し、装置本体の回転駆動を感光体ドラム７１に伝達するものがある。図１１に示すように、カップリング６５の爪部がカップリング７０の爪部と噛み合うことで、ドラムギアの回転駆動を感光体ドラム７１に伝達する構成となっている。

図１２は、図１１の斜視図であり、カップリング６５とカップリング７０が噛み合っている状態を示している。図１２（ａ）はカップリング７０軸心とカップリング６５の軸心がずれていない（芯ずれ無）状態である。図１２（ｂ）はカップリング７０軸心とカップリング６５軸心がずれている（芯ずれ有）状態である。

図１２（ａ）に示すように、カップリング６５が回転すると、カップリング６５に形成された４箇所の爪部がカップリング７０に形成された４箇所の爪部に噛み合い、カップリング７０には、荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４が発生する。荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の合力は、Ｘ方向はＦ１−Ｆ３＝０、Ｙ方向はＦ４−Ｆ２＝０となり、Ｘ方向、Ｙ方向に変形する力は発生しない。

図１２（ｂ）に示すように、カップリング７０の軸心がカップリング６５の軸心からΔｙだけＹ方向にずれた状態のときは、爪部が１箇所のみ噛み合い荷重Ｆ４のみが発生し、荷重Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は発生しない。この時、カップリングが回転すると調芯力により、カップリング７０はΔｙを小さくする方向、つまり芯ずれを小さくする方向に変形する。またカップリング６５も同様に芯ずれを小さくする方向に変形する。このため、図１０に示すドラムギア軸を軸受で軸支している領域（ストレス発生部）にストレスが発生し、感光体ドラム７１の回転に速度むら（回転むら）が生じる。これにより、色ずれ、バンディングなどの画像不良が発生する。

そこで、特許文献１に記載の画像形成装置では、図１３に示すように、本体ドラムカップリング６５は、ギア６２の回転駆動を画像形成ユニット６１のユニットドラムカップリング７０に伝達する。本体ドラムカップリング６５は、ラジアル方向の移動を軸受などで固定することなく、移動可能に配設されている。これにより、回転駆動したときにカップリング６５にラジアル方向に移動する荷重が発生しても、変形によるストレスが発生することなく感光体ドラム７１に回転駆動を伝達できる。

特開２００５−２４１９４６号公報

しかしながら、図１４に示すように、画像形成ユニット６１を装置本体に装着するときに、カップリング６５が傾くと、カップリング６５の先端の軸心がカップリング７０の軸心からずれてしまう。このとき、カップリング６５を図１３に示すカップリング７０に形成された凹部７２に挿入できず、カップリング６５とカップリング７０を連結できなくなってしまう。

そこで図１５に示すように、カップリング６５のラジアル方向への移動を規制する規制部７６を設ける。これにより、カップリング６５の傾き又はラジアル方向の移動を規制することができ、画像形成ユニット６１を装置本体に装着したときにカップリング６５とカップリング７０を確実に連結できる。

しかしながら、カップリング６５の軸心とカップリング７０の軸心がずれた状態で駆動したとき、カップリング６５は軸心のずれを小さくする方向に移動しようとする。このため、接触している規制部７６にストレスが生じ、回転むらが生じ、色ずれ、バンディングなどの画像不良が発生してしまいます。

そこで本発明は、画像形成ユニットを装置本体に装着するときにカップリングを確実に連結させることができるとともに、画像形成時に生じる回転むらを抑制し、色ずれ、バンディングの発生を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、感光ドラムを回転可能に支持するドラムカートリッジが、装置本体の側面から前記感光ドラムの回転軸線方向に沿って挿抜されることで前記装置本体に着脱可能な画像形成装置において、前記装置本体に設けられた駆動源からの駆動力が伝達され回転する軸部材と、前記装置本体に対する前記ドラムカートリッジの挿入方向において前記ドラムカートリッジが有するカートリッジ側カップリング部材よりも下流側で前記軸部材に固定され、前記カートリッジ側カップリング部材と係合し、回転する前記軸部材の駆動力を前記カートリッジ側カップリング部材を介して前記感光ドラムに伝達して当該感光ドラムを回転させる本体側カップリング部材と、前記カートリッジ側カップリング部材を前記挿入方向上流側に向けて付勢する付勢部材と、前記ドラムカートリッジが前記装置本体に装着されていない状態で、前記付勢部材からの付勢力を受けた前記本体側カップリング部材に接触して前記回転軸線方向における前記本体側カップリング部材の位置を決める第１接触部と、前記ドラムカートリッジが前記装置本体に装着されていない状態で、前記装置本体に装着された前記ドラムカートリッジの前記感光ドラムのラジアル方向において、前記本体側カップリング部材に接触して前記ラジアル方向への前記本体側カップリング部材の移動を制限する第２接触部と、を備え、前記本体側カップリング部材が前記付勢力によって前記第１接触部に接触し、かつ前記第２接触部に接触して前記ラジアル方向への移動が制限された状態において、前記本体側カップリング部材は挿入される前記ドラムカートリッジの前記カートリッジ側カップリング部材に係合し、前記本体側カップリング部材は当該係合した状態から前記ドラムカートリッジの前記挿入方向下流側へのさらなる移動によって前記カートリッジ側カップリング部材に押圧されて前記付勢部材の付勢力に抗して前記挿入方向下流側に移動し、当該移動によって前記本体側カップリング部材は前記第１接触部および前記第２接触部から離間し、当該離間した状態において前記駆動源の駆動力が前記軸部材、前記本体側カップリング部材、および前記カートリッジ側カップリング部材を介して前記感光ドラムに伝達されることを特徴とする。

本発明によれば、ドラムカートリッジを装置本体に装着するときにカートリッジ側と本体側のカップリング部材を確実に連結させることができるとともに、画像形成時に生じる回転むらを抑制し、色ずれ、バンディングの発生を抑制することができる。

実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 実施形態に係るドラム駆動を連結するカップリングの斜視図である。 実施形態に係る待機状態におけるカップリング周りの断面図である。 図３のａ部の拡大図である。 比較例としての規制部材がない構成におけるカップリング周りの断面図である。 実施形態に係るセット状態におけるカップリング周りの断面図である。 図６のｂ部の拡大図である。 実施形態に係る画像形成ユニットを装置本体から外すときの動作を示したカップリング周りの断面図である。 実施形態に係る画像形成ユニットを装置本体から外した後のカップリング周りの断面図である。 従来のカップリング周りの断面図である。 従来のカップリング周りの斜視図である。 図１１の斜視図である。 従来のカップリング周りの断面図である。 従来のカップリング先端が傾いた様子を示した断面図である。 従来のカップリング先端の傾きを規制する構成の断面図である。

本発明に係る画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施の形態に係る画像形成装置の構成図である。図１に示すように、本実施の形態の画像形成装置１００において、感光ドラム（像担持体、回転体）１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）は、帯電手段３１Ｙ〜３１Ｋによって帯電される。そして、露光手段３２Ｙ〜３２Ｋにより画像情報に応じたレーザー光を露光され、静電潜像が形成される。

形成された静電潜像は、現像ローラ３３Ｙ〜３３ＫによりイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色のトナーを用いて、各色のトナー像として現像される。現像されたトナー像は、１次転写ローラ２Ｙ〜２Ｋにより中間転写ベルト３に重ねて１次転写される。中間転写ベルト３に１次転写されたトナー像は、２次転写ローラ２６によりシートＴに２次転写される。トナー像を２次転写されたシートＴは、定着器３５により加熱、加圧されて、トナー像を定着され、装置本体外へ排出される。

１次転写後に感光ドラム１Ｙ〜１Ｋに残留した転写残トナーは、クリーニング部材３４Ｙ〜３４Ｋによってクリーニングされる。２次転写後に中間転写ベルト３に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング部材１８によってクリーニングされる。

（感光ドラム１Ｙ〜１Ｋの駆動構成）
図２は着脱可能な画像形成ユニット（ドラムカートリッジ）３８（３８Ｙ〜３８Ｋ）が装置本体１００ａに装着した状態を示している。このとき、駆動ユニット３９（３９Ｙ〜３９Ｋ）の本体ドラムカップリング（本体側カップリング部材）４５（４５Ｙ〜４５Ｋ）と画像形成ユニット３８のユニットドラムカップリング（カートリッジ側カップリング部材）４６（４６Ｙ〜４６Ｋ）が連結している。

図２に示すように、駆動ユニット３９のモータ（駆動源、不図示）が回転駆動すると、ギア（不図示）を介して感光ドラムギア４３（４３Ｙ〜４３Ｋ）が回転駆動する。感光ドラムギア４３の回転駆動は、感光ドラムギア軸４４（４４Ｙ〜４４Ｋ）、カップリング４５、４６、感光ドラム軸（軸部材）４７（４７Ｙ〜４７Ｋ）を介して、感光ドラム１に伝達される。

（待機状態における本体ドラムカップリング４５の位置）
図３は待機状態における本体ドラムカップリング４５周りの断面図である。待機状態とは、画像形成ユニット３８が装置本体に装着される前の状態をいう。図３に示すように、本体ドラムカップリング４５は、スラスト方向へ移動可能にドラムギア軸４４に取り付けられている。カップリング４５は、バネ（付勢部材）５１により付勢されて規制部材５０の当接部５０ｃ（図４参照）に当接されることで、スラスト方向の位置が定まっている。バネ５１は、ドラムギア軸４４に取り付けられたＥリング５２に着座している。

図４に示すように、カップリング４５は、円筒状に形成されており、外周に直径φＤ１の環状のリブ（凸部）４５ａを有している。規制部材５０は、円筒状に形成されており、規制部材５０の内周から突出した内径φＤ２の規制部５０ａを有している。待機状態において、リブ４５ａは、当接部（第１接触部）５０ｃに当接し、スラスト方向において規制部５０ａが形成されている領域Ａ（規制位置）に位置する。

規制位置は本体ドラムカップリング４５が規制部材５０に規制されうる位置である。カップリング４５がラジアル方向に移動すると、リブ４５ａが規制部（第２接触部）５０ａに当接することで、カップリング４５がラジアル方向に所定距離以上移動してしまうことを抑制している。カップリング４５の軸心４５ｂが規制部材５０の軸心５０ｂに一致した位置に配置された位置を基準とすると、カップリング４５の移動範囲は−（Ｄ２−Ｄ１）／２〜＋（Ｄ２−Ｄ１）／２となる。

図５は比較例としての規制部材５０がない構成のカップリング周りの断面図である。図５に示すように、本体ドラムカップリング４５の位置は、ドラムギア軸４４を介して軸受５５を支点として動き、カップリング４５のラジアル方向の位置が定まらない。このため、待機状態でカップリング４５の軸心４５ｂとユニットドラムカップリング４６の軸心４６ｂがずれ、画像形成ユニット３８を装置本体１００ａに装着しても、カップリング４６とカップリング４５が連結できない。

よって、本実施形態では、規制部材５０によってカップリング４５がラジアル方向に所定距離以上移動することを抑制することで、画像形成ユニット３８を装着したときにカップリング４６とカップリング４５を確実に連結できるようにしている。

（セット状態における本体ドラムカップリング４５の位置）
図６はセット状態におけるユニットドラムカップリング４６、本体ドラムカップリング４５周りの断面図である。セット状態とは、画像形成ユニット３８が装置本体１００ａに装着された状態のことをいう。

図６に示すように、画像形成ユニット３８が装置本体１００ａに装着されると、カップリング４６がカップリング４５に当接することで、カップリング４５はバネ５１の付勢力に抗してスラスト方向に押し込まれる。そして、カップリング４５の先端に設けられた調心軸４９がカップリング４６の凹部４６ａに嵌合することで、軸心４５ｂが軸心４６ｂに近づくようにカップリング４５が移動する。

このとき、図７に示すように、リブ４５ａは、スラスト方向において領域Ａ（規制位置）から退避した退避位置に移動している。この領域Ａから退避した位置における規制部材５０の内径は、規制部５０ａの内径よりも大きくなっている。このため、カップリング４５は、セット状態においてラジアル方向に移動しても、規制部材５０に接触しない。これにより、カップリング４５と規制部材５０が接触することによって生じる、感光ドラム１を回転させたときの回転変動（回転むら）を抑制し、安定して回転駆動を感光ドラム１に伝達することができる。これにより、色ずれ、バンディングなどの画像不良を抑制できる。

（画像形成ユニット３８が装置本体１００ａから外されるときの本体ドラムカップリング４５の移動）
図８は画像形成ユニット３８を装置本体１００ａから外すときの動作を示したカップリング周りの断面図である。図８に示すように、画像形成ユニット３８を装置本体１００ａから外すとき、カップリング４６はスラスト方向（矢印方向）に移動し、カップリング４５もバネ５１の付勢力によりスラスト方向（矢印方向）に移動する。

このとき、軸心４５ｂが傾いていた場合には、リブ４５ａが規制部５０ａの側面に設けられたテーパ部５０ｄに当接し、テーパ部５０ｄに沿ってスライドすることで、図９に示すように、リブ４５ａが領域Ａに戻り、待機状態となる。これにより、画像形成ユニット３８を装置本体１００ａから外したときにも、軸心４５ｂが傾いたままになることを抑制でき、カップリング４６とカップリング４５を確実に連結できる待機状態に確実に戻すことができる。

なお、本実施形態では、回転体として、感光ドラム１を例に説明したが、本発明はかかる構成に限定されるものではなく、中間転写ベルト３、現像ローラ３３を回転体としてもよい。

Ａ …領域
Ｔ …シート
１ …感光ドラム（像担持体、回転体）
３ …中間転写ベルト（回転体）
３３ …現像ローラ（回転体）
３８ …画像形成ユニット（ドラムカートリッジ）
３９ …駆動ユニット
４３ …感光ドラムギア
４４ …感光ドラムギア軸
４５ …本体ドラムカップリング（本体側カップリング部材）
４５ａ …リブ（凸部）
４５ｂ、４６ｂ、５０ｂ …軸心
４６ …ユニットドラムカップリング（カートリッジ側カップリング部材）
４６ａ …凹部
４７ …感光ドラム軸
４９ …調心軸
５０ …規制部材
５０ａ …規制部（第２接触部）
５０ｃ …当接部（第１接触部）
５０ｄ …テーパ部
５１ …バネ（付勢部材）
５２ …Ｅリング
５５ …軸受
１００ …画像形成装置
１００ａ …装置本体

Claims (13)

1. 感光ドラムを回転可能に支持するドラムカートリッジが、装置本体の側面から前記感光ドラムの回転軸線方向に沿って挿抜されることで前記装置本体に着脱可能な画像形成装置において、
   前記装置本体に設けられた駆動源からの駆動力が伝達され回転する軸部材と、
   前記装置本体に対する前記ドラムカートリッジの挿入方向において前記ドラムカートリッジが有するカートリッジ側カップリング部材よりも下流側で前記軸部材に固定され、前記カートリッジ側カップリング部材と係合し、回転する前記軸部材の駆動力を前記カートリッジ側カップリング部材を介して前記感光ドラムに伝達して当該感光ドラムを回転させる本体側カップリング部材と、
   前記カートリッジ側カップリング部材を前記挿入方向上流側に向けて付勢する付勢部材と、
   前記ドラムカートリッジが前記装置本体に装着されていない状態で、前記付勢部材からの付勢力を受けた前記本体側カップリング部材に接触して前記回転軸線方向における前記本体側カップリング部材の位置を決める第１接触部と、
   前記ドラムカートリッジが前記装置本体に装着されていない状態で、前記装置本体に装着された前記ドラムカートリッジの前記感光ドラムのラジアル方向において、前記本体側カップリング部材に接触して前記ラジアル方向への前記本体側カップリング部材の移動を制限する第２接触部と、を備え、
   前記本体側カップリング部材が前記付勢力によって前記第１接触部に接触し、かつ前記第２接触部に接触して前記ラジアル方向への移動が制限された状態において、前記本体側カップリング部材は挿入される前記ドラムカートリッジの前記カートリッジ側カップリング部材に係合し、前記本体側カップリング部材は当該係合した状態から前記ドラムカートリッジの前記挿入方向下流側へのさらなる移動によって前記カートリッジ側カップリング部材に押圧されて前記付勢部材の付勢力に抗して前記挿入方向下流側に移動し、当該移動によって前記本体側カップリング部材は前記第１接触部および前記第２接触部から離間し、当該離間した状態において前記駆動源の駆動力が前記軸部材、前記本体側カップリング部材、および前記カートリッジ側カップリング部材を介して前記感光ドラムに伝達されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１接触部と前記第２接触部とは一体的に成形され、前記装置本体に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１接触部と前記第２接触部とが形成され、前記装置本体に装着された前記ドラムカートリッジが有する前記感光ドラムの回転軸線周りに位置する円筒状の規制部材を備え、前記第２接触部は前記規制部材から前記回転軸線に向けて突出しており、
   前記ドラムカートリッジが装着されていない状態において、前記本体側カップリング部材は、前記第２接触部に接触することで前記ラジアル方向への移動が制限されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１接触部は前記規制部材から前記回転軸線に向けて前記第２接触部よりも突出しており、
   前記ドラムカートリッジが装着されていない状態において、前記本体側カップリング部材は、前記第１接触部に接触することで前記挿入方向上流側への移動が制限されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記本体側カップリング部材は円筒状であって、当該本体側カップリング部材には前記ラジアル方向に向けて突出した凸部が形成されており、前記ドラムカートリッジが装着されていない状態のとき、当該凸部は前記第１接触部および前記第２接触部と接触していることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第２接触部は、前記挿入方向下流側ほど前記装着されたドラムカートリッジの前記感光ドラムの回転軸線方向に垂直な方向において、前記軸部材から離れる方向に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 回転体を回転可能に支持する回転体ユニットが、装置本体の側面から前記回転体の回転軸線方向に沿って挿抜されることで前記装置本体に着脱可能な画像形成装置において、
   前記装置本体に設けられた駆動源からの駆動力が伝達され回転する軸部材と、
   前記装置本体に対する前記回転体ユニットの挿入方向において前記回転体ユニットが有する回転体ユニット側カップリング部材よりも下流側で前記軸部材に固定され、前記回転体ユニット側カップリング部材と係合し、回転する前記軸部材の駆動力を前記回転体ユニット側カップリング部材を介して前記回転体に伝達して当該回転体を回転させる本体側カップリング部材と、
   前記回転体ユニット側カップリング部材を前記挿入方向上流側に向けて付勢する付勢部材と、
   前記回転体ユニットが前記装置本体に装着されていない状態で、前記付勢部材からの付勢力を受けた前記本体側カップリング部材に接触して前記回転軸線方向における前記本体側カップリング部材の位置を決める第１接触部と、
   前記回転体ユニットが前記装置本体に装着されていない状態で、前記装置本体に装着された前記回転体ユニットの前記回転体のラジアル方向において、前記本体側カップリング部材に接触して前記ラジアル方向への前記本体側カップリング部材の移動を制限する第２接触部と、を備え、
   前記本体側カップリング部材が前記付勢力によって前記第１接触部に接触し、かつ前記第２接触部に接触して前記ラジアル方向への移動が制限された状態において、前記本体側カップリング部材は挿入される前記回転体ユニットの前記回転体ユニット側カップリング部材に係合し、前記本体側カップリング部材は当該係合した状態から前記回転体ユニットの前記挿入方向下流側へのさらなる移動によって前記回転体ユニット側カップリング部材に押圧されて前記付勢部材の付勢力に抗して前記挿入方向下流側に移動し、当該移動によって前記本体側カップリング部材は前記第１接触部および前記第２接触部から離間し、当該離間した状態において前記駆動源の駆動力が前記軸部材、前記本体側カップリング部材、および前記回転体ユニット側カップリング部材を介して前記回転体に伝達されることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記回転体は、現像ローラであることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１接触部と前記第２接触部とは一体的に成形され、前記装置本体に固定されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記第１接触部と前記第２接触部とが形成され、前記装置本体に装着された前記回転体ユニットが有する前記回転体の回転軸線周りに位置する円筒状の規制部材を備え、前記第２接触部は前記規制部材から前記回転軸線に向けて突出しており、
    前記回転体ユニットが装着されていない状態において、前記本体側カップリング部材は、前記第２接触部に接触することで前記ラジアル方向への移動が制限されていることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記第１接触部は前記規制部材から前記軸部材に向けて前記第２接触部よりも突出しており、
    前記回転体ユニットが装着されていない状態において、前記本体側カップリング部材は、前記第１接触部に接触することで前記挿入方向上流側への移動が制限されていることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記本体側カップリング部材は円筒状であって、当該本体側カップリング部材には前記ラジアル方向に向けて突出した凸部が形成されており、前記回転体ユニットが装着されていない状態のとき、当該凸部は前記第１接触部および前記第２接触部と接触していることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記第２接触部は、前記挿入方向下流側ほど前記装着された回転体ユニットの前記回転体の回転軸線方向に垂直な方向において、前記軸部材から離れる方向に向けて傾斜していることを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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