画像形成装置
【課題】画像形成ユニット側の第２ギヤ部を装置本体側の第１ギヤ部に確実かつ円滑に係合させる。
【解決手段】画像形成装置は、第１ギヤは、第１ギヤ部の回転方向の回転位置を検知するための被検知体を有し、被検知体を検知するための位置検出センサを装置本体側に有し、第１ギヤ部の歯部を構成する複数の歯部の内の一歯は、他の歯部よりも長く、第１ギヤ部の軸の端部まで延在しており、画像形成ユニットを装置本体に対して装着する際、位置検出センサによる被検知体の検知によって、一歯は、複数の歯部の内で上部の位置に停止され、第２ギヤ部は、第２ギヤ部の軸が第１ギヤ部の軸に対して上向きの角度をなして第１ギヤ部の軸の端部まで到達したとき、第１ギヤ部の一歯と第２ギヤ部が連結される。
【解決手段】画像形成装置は、第１ギヤは、第１ギヤ部の回転方向の回転位置を検知するための被検知体を有し、被検知体を検知するための位置検出センサを装置本体側に有し、第１ギヤ部の歯部を構成する複数の歯部の内の一歯は、他の歯部よりも長く、第１ギヤ部の軸の端部まで延在しており、画像形成ユニットを装置本体に対して装着する際、位置検出センサによる被検知体の検知によって、一歯は、複数の歯部の内で上部の位置に停止され、第２ギヤ部は、第２ギヤ部の軸が第１ギヤ部の軸に対して上向きの角度をなして第１ギヤ部の軸の端部まで到達したとき、第１ギヤ部の一歯と第２ギヤ部が連結される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタまたはファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、プリンタまたはファクシミリ等の画像形成装置において、高画質化・高速化に伴って、感光体、現像装置または転写装置に含まれる回転体の回転精度が一層厳しく要求されるようになっている。一方で、作像装置は寿命や交換容易性の観点から、装置本体に対して脱着可能である必要がある。このような要求に応え得る回転駆動伝達方法として、外歯車と内歯車である継手が結合して回転を伝達する駆動伝達方法が提案されている。
【０００３】
外歯車と内歯車である継手の結合を円滑に行うための手段も盛んに発明されている。特許文献１は、第１ギヤ部と第２ギヤ部が相互に同位相になっていた場合でも全ての歯部同士が当接するのを防ぐため、第１ギヤ部の歯部において、他の歯部の長さよりも長い歯部を形成し、この長い歯部の先端だけを第２ギヤ部の歯部の先端と当接させ、その後先端同士をずらして位相をずらすことで全ての歯部におけるギヤ結合を行っている。
【０００４】
また、多色の画像形成装置では、各色の感光体ドラムの回転位置検知手段としての検知体が設けられている。特許文献２は、各色の感光体ドラムの回転位置の検出のために、ドラム駆動ギヤの軸に対する鉛直方向の重心が感光体ドラムの軸心に一致するように検知体（フィラー）を設けることによって、検知体に起因するドラム駆動ギヤの重心バランスの偏りによって生じうる感光体ドラムの速度変動を抑制し、この速度変動による色ずれを低減することを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、製品の高寿命化が求められており、摩耗等の寿命が懸念される箇所を含むユニットを着脱できるようにして、定期的に画像形成ユニットの交換を行う必要がある。交換性を高めるという観点から、画像形成装置の各ユニットを分離・着脱可能にすることが求められる。画像形成ユニットは、組み付け間違いを防止するため、画像形成ユニット側のギヤ部と画像形成装置本体側のギヤ部の噛合いの前に、本体側に画像形成ユニットを一旦引っ掛けるための突起部等を利用して仮位置決めを行うと好ましい。
【０００６】
画像形成ユニットは、回転可能に設けられた像担持体としての感光体ドラム、感光体ドラムを帯電させる帯電ローラ、感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーにより顕像化する現像ローラ等を備えたプロセスカートリッジであり、画像形成装置本体に装着されるユニットである。画像形成ユニットには、あらゆる動力伝達部材等が備わっているためその質量が大きく、画像形成ユニットの取付け時には、ユニット質量の重力により作業者から見て、左右方向（水平方向）よりも上下方向（垂直方向）の位置決めを行うことが困難である。そのため、図１４，１５に示すように、装置本体３００側に設けられた突起部３０１と、画像形成ユニット３０２側に設けられた間違い防止取り付け箇所である係合穴３０３とを係合させる仮位置決めにより画像形成ユニット３０２の左右方向の位置決めを行い、その後、図１６，１７に示すように、画像形成ユニット３０２内の第２ギヤ３０５が装置本体３００側の第１ギヤ３０４に噛み合うように、画像形成ユニット３０２を上下方向および手前奥方向に微小移動させて装置本体３００に装着させると好ましい。
【０００７】
また、図１８に示すように、装置本体３００側に設けられた係合穴３０３と画像形成ユニット３０２側に設けられた突起部３０１を係合させて仮位置決めを行ってもよい。この場合、画像形成ユニット側に設けられた突起部３０１の先端は、下側に延在するように構成することで、重い画像形成ユニットを装置本体にうまくひっかけて仮位置決めすることができる。他の部分の構成や挿入順序は前記の例と同様である。
【０００８】
画像形成ユニットとしては、図１９に示すようなイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの４色のカートリッジが一体となった４連タンデムタイプや、図２０に示すような色毎に分離した単色カートリッジタイプの画像形成ユニット３０２があり、これらには、突起部３０１を係合させるための係合穴３０３が備わっている。４連タンデムタイプおよび単色カートリッジタイプおける画像形成ユニット３０２の着脱は、交換容易性のために単純に実現されることが求められる。ここで、画像形成ユニット３０２の着脱時に上下方向に加えて左右方向の動作を可能にすると、斜め方向への動作も可能となってしまい、ユーザーによって作業のばらつきが生じてしまう。そこで、画像形成ユニット３０２の左右方向の動作を固定して制限したうえで上下方向に限定すると好ましい。
【０００９】
また、図１６，１７に示すような画像形成ユニット３０２と画像形成装置本体３００の位置関係において、水平面に対する画像形成ユニット３０２の傾きをθとすると、近年の装置本体の小型化によりユニット配置スペースも限定され、またプロセスカートリッジのスロットやその他のユニットによる制限もあり、θは０°から１０°程度の間に限定される。
【００１０】
特許文献１では、第１ギヤ部を構成する一部の歯部の軸方向の長さを他の歯部の軸方向の長さと異ならせ、さらに歯先形状を先細りにしているが、第２ギヤ部の歯部は第１ギヤ部にある程度挿入されてから長い歯部に当接することになるため、歯部同士がぶつかる恐れがある。歯面同士でぶつかれば、歯部の駆動伝達を行なう噛み合い面を傷付けたり破損させたりする恐れがあり、この噛み合い面の破損は画像形成ユニット内の回転体の回転ムラ（回転速度変動）を生じさせ、画像形成ユニットが感光体等を含むプロセスカートリッジである場合は、この回転ムラによって画像にドットずれが生じ、肉眼で認識できる帯状の色の濃淡である色ムラが生じることになる。
【００１１】
また、画像形成ユニットの仮位置決め後は、装置本体側の第１ギヤ部に画像形成ユニット側の第２ギヤ部を係合させるが、図９，１０に示すように、第１ギヤ部の軸方向と第２ギヤ部の軸方向とが同軸上になく、第２ギヤ部の挿入軌跡が、水平な第１ギヤ部の軸心よりも上方向に角度θだけ傾いた状態からギヤ結合を行うとき、第２ギヤ部の上部の歯部が第１ギヤ部の軸にぶつかったり（図１０）、第２ギヤ部の下部の歯部が第１ギヤ部の軸にぶつかったりして（図９）、ギヤ部を円滑に噛み合わせることは困難である。
【００１２】
そこで、本発明は、前記のような不具合がないように、画像形成ユニット側の第２ギヤ部を装置本体側の第１ギヤ部に確実かつ円滑に係合させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、本体側の第１ギヤ部に設けた他のギヤ部よりも長い一歯の回転方向の位置を制御して、装着時に一歯と第２ギヤ部が最初に噛み合うように一歯を最適な位置に停止させ、よって他の全ての歯部もスムーズに噛み合うようにしている。
本発明によれば、画像形成装置は、装置本体側に設けられた駆動源からの駆動力を伝達する第１ギヤおよびこれに形成された第１ギヤ部と、装置本体から着脱される画像形成ユニットに設けられ、第１ギヤ部に対して着脱可能な第２ギヤおよびこれに形成された第２ギヤ部とを有し、第１ギヤ部の歯部と第２ギヤ部の歯部との連結により、駆動源から画像形成ユニットへ駆動力を伝達する装置であって、第１ギヤは、第１ギヤ部の回転方向の回転位置を検知するための被検知体を有し、被検知体を検知するための位置検出センサが装置本体側に設けられ、第１ギヤ部の歯部を構成する複数の歯部の内の一歯は、他の歯部よりも長く、第１ギヤ部の軸の端部まで延在しており、画像形成ユニットを装置本体に対して装着する際、位置検出センサによる被検知体の検知によって、一歯は、複数の歯部の内で上部若しくは下部の位置に停止され、第２ギヤ部は、第２ギヤ部の軸心が第１ギヤ部の軸心に対して上向き若しくは下向きの角度をなして第１ギヤ部の軸の端部まで到達したとき、第１ギヤ部の一歯と第２ギヤ部が連結される。
【００１４】
また、一歯が停止される上部若しくは下部の位置は、第１ギヤの面と平行な第１ギヤ部の断面で見て、最上部若しくは最下部に位置した一歯の歯山とこれに隣り合う歯部の歯山とが第１ギヤ部の軸心に対して形成する角度をφとして±φの角度範囲であると好ましい。
【００１５】
また、被検知体は、第１ギヤに形成された突出部であり、突出部の両端部と一歯とが第１ギヤの延在する平面で見て鉛直方向の直線上に位置すると好ましい。
また、被検知体は、第１ギヤ部の軸心と同心に１８０°の角度にわたって延在している一部品であると好ましい。
【００１６】
また、位置検出センサは光学センサであり、被検知体が位置検出センサからの光を遮ることで被検知体が検知されると好ましい。
また、第１ギヤ部の軸の先端に傾きが付けられていると好ましい。
【００１７】
また、一歯と、第１ギヤ部の軸の長さが最も短い箇所とが隣接し、これらが第１ギヤの面と平行な第１ギヤ部の断面で見て第１ギヤ部の軸心を通る直線上に位置すると好ましい。
また、第１ギヤ部または第２ギヤ部の歯部の先端部が先細りになっていると好ましい。
【００１８】
また、第１ギヤ部の軸の内側に面取り部が設けられると好ましい。
また、画像形成ユニットは、回転可能に設けられた像担持体としての感光体ドラム、感光体ドラムを帯電させる帯電ローラ、および感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーにより顕像化する現像ローラを備えたプロセスカートリッジであり、感光体ドラムの第２ギヤ部が、装置本体に設けられた駆動軸であって、感光体ドラムにギヤ結合により駆動力を伝達する第１ギヤ部としての感光体駆動軸に対して着脱されると好ましい。
【００１９】
また、プロセスカートリッジは、４色のカートリッジが一体となった４連タンデムタイプであると好ましい。
また、プロセスカートリッジは、色毎に分離した単色カートリッジタイプであると好ましい。これにより、プロセスカートリッジの設計変更や故障時における交換を容易且つ円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、噛合うギヤ同士の着脱を行うとき、装置本体内の第１ギヤ部と画像形成ユニット側の第２ギヤ部の歯部同士がぶつかることを極力避けるために、画像形成ユニットを装置本体に対して上側または下側から装着させる際、第１ギヤ部の一部の歯部のみが最初に噛合うように、一部の歯部の停止位置を制御する。これにより、他の全ての歯部の挿入時の接触が回避され、歯部の破損を極力小さくすることができる。従って、ギヤ部の寿命が長くなり、歯部の破損による画像形成ユニット内の回転体の回転速度変動および画像品質低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従う画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】感光体ドラム側と感光体駆動軸側とのギヤ結合を示す斜視図である。
【図３】従来技術における画像形成装置の感光体駆動軸側の第１ギヤ部を示す斜視図である。
【図４】画像形成装置の感光体駆動軸側の第１ギヤ部を示す斜視図である。
【図５】本発明に従う感光体駆動軸側の第１ギヤ部と検知体の位置関係を示す概略図である。
【図６】本発明に従う感光体駆動軸側の第１ギヤ部と検知体の位置関係を示す側面図である。
【図７】感光体ドラム側の第２ギヤ部を上側から係合させる場合における、感光体駆動軸側の第１ギヤ部の掬いの一歯の最適な停止位置を示す概略図である。
【図８】感光体ドラム側の第２ギヤ部を下側から係合させる場合における、感光体駆動軸側の第１ギヤ部の掬いの一歯の最適な停止位置を示す概略図である。
【図９】感光体ドラム側の第２ギヤ部を上側から係合させる場合において、第２ギヤ部が第１ギヤ部の軸の下側に接触している様子を示す概略図とその部分拡大図である。
【図１０】感光体ドラム側の第２ギヤ部を上側から係合させる場合において、第２ギヤ部が第１ギヤ部の軸の上側に接触している様子を示す概略図とその部分拡大図である。
【図１１】本発明に従い図１０における第２ギヤ部の挿入経路が修正された様子を示す概略図とその部分拡大図である。
【図１２】本発明に従う軸先端の傾きの形状および当該傾きと掬いの一歯との位置関係を示す概略図である。
【図１３】本発明に従い図９における第２ギヤ部の挿入経路が修正された様子を示す概略図とその部分拡大図である。
【図１４】画像形成装置本体および画像形成ユニットの全体を示す概略側面図とその部分拡大図である。
【図１５】画像形成装置本体の突起部と画像形成ユニットの係合穴が係合した様子を示す概略側面図である。
【図１６】画像形成装置本体に対して画像形成ユニットが上方向から進入する様子を示す概略側面図とその部分拡大図である。
【図１７】画像形成装置本体に対して画像形成ユニットが下方向から進入する様子を示す概略側面図とその部分拡大図である。
【図１８】別な実施形態としての画像形成装置本体および画像形成ユニットの全体を示す概略側面図とその部分拡大図である。
【図１９】４連タンデムタイプの画像形成ユニットを示す概略図である。
【図２０】単色カートリッジタイプの画像形成ユニットを示す概略図である。
【図２１】第２ギヤを第１ギヤへ挿入する過程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明に従う画像形成装置の実施例を画面を参照して説明する。
本発明を適用した画像形成装置１として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図のプリンタは、トナー像形成手段たる画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）として、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）用の４つの画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。Ｙトナー像を生成するための画像形成ユニット１Ｙを例にすると、これは感光体ユニットと現像ユニット７Ｙとを有している。これら感光体ユニットおよび現像ユニット７Ｙは、画像形成ユニット１Ｙとして一体的にプリンタ本体に対して着脱される。但し、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを図示しない感光体ユニットに対して着脱することができる。
【００２３】
感光体ユニットは、ドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置、図示しない除電装置、帯電装置５Ｙなどを有している。
帯電装置５Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動せしめられる感光体３Ｙの表面を一様帯電せしめる。同図においては、図示しない電源によって帯電バイアスが印加されながら、図中反時計回りに回転駆動される帯電ローラを感光体３Ｙに近接させることで、感光体３Ｙを一様帯電せしめる方式の帯電装置５Ｙを示した。帯電ローラの代わりに、帯電ブラシを当接させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャーのように、チャージャー方式によって感光体３Ｙを一様帯電せしめるものを用いてもよい。帯電装置５Ｙによって一様帯電せしめられた感光体３Ｙの表面は、後述する光書込ユニット２０から発せられるレーザー光によって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。
【００２４】
像担持体であり且つ潜像担持体である感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述する中間転写ベルトに中間転写される。感光体ユニットのドラムクリーニング装置は、中間転写工程を経た後の感光体３Ｙ表面に残留したトナーを除去する。これによってクリーニング処理が施された感光体３Ｙ表面は、図示しない除電装置によって除電される。この除電により、感光体３Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。先に示した図１において、他色用の画像形成ユニット１Ｃ、Ｍ、Ｋにおいても、同様にして感光体３Ｃ、Ｍ、Ｋ上にＣ、Ｍ、Ｋトナー像が形成されて、無端移動体たる中間転写ベルト上に中間転写される。
【００２５】
画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの図中下方には、光書込ユニット２０が配設されている。潜像形成手段たる光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて発したレーザー光Ｌを、各画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋに照射する。これにより、感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ上にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザー光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋに照射するものである。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイによる光走査を行うものを採用することもできる。
【００２６】
光書込ユニット２０の下方には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット内には、それぞれ、記録部材たる記録紙Ｐが複数枚重ねられた記録紙束の状態で収容されており、一番上の記録紙Ｐには、第１給紙ローラ３１ａ、第２給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。第１給紙ローラ３１ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第１給紙カセット３１内の一番上の記録紙Ｐが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路３３に向けて排出される。また、第２給紙ローラ３２ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第２給紙カセット３２内の一番上の記録紙Ｐが、給紙路３３に向けて排出される。給紙路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給紙路３３に送り込まれた記録紙Ｐは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路３３内を図中下側から上側に向けて搬送される。
【００２７】
給紙路３３の末端には、レジストローラ対３５が配設されている。レジストローラ対３５は、記録紙Ｐを搬送ローラ対３４から送られてくる記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。
【００２８】
各画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの図中上方には、無端移動体たる中間転写ベルト４１を張架しながら図中反時計回りに無端移動せしめる転写ユニット４０が配設されている。中間転写ベルト４１は、この内部のローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの１次転写ローラ４５Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト４１を感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト４１は、その無端移動に伴ってＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面に感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ上のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
【００２９】
２次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された２次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対３５は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Ｐを、中間転写ベルト４１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで、２次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト４１上の４色トナー像は、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ５０と２次転写バックアップローラ４６との間に形成される２次転写電界や、ニップ圧の影響により、２次転写ニップ内で記録紙Ｐに一括２次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
【００３０】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、記録紙Ｐに転写されなかつた転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット４２によってクリーニングされる。
【００３１】
２次転写ニップの図中上方には、定着ユニット６０が配設されている。この定着ユニット６０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ６１と、定着ベルトユニット６２とを備えている。定着ベルトユニット６２は、定着部材たる定着ベルト６４、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６、図示しない温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト６４を加熱ローラ６３、テンションローラ６５および駆動ローラ６６によって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト６４は加熱ローラ６３によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト６４の加熱ローラ６３掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ６１がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップが形成されている。
【００３２】
定着ベルト６４のループ外側には、図示しない温度センサが定着ベルト６４のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト６４の表面温度を検知する。この検知結果は、図示しない定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ６３に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ６１に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。これにより、定着ベルト６４の表面温度が約１４０℃に維持される。
【００３３】
図１において、２次転写ニップを通過した記録紙Ｐは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着ユニット６０内に送られる。そして、定着ユニット６０内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト６４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が定着せしめられる。
このようにして定着処理が施された記録紙Ｐは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出された記録紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。
【００３４】
転写ユニット４０の上方には、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを収容する４つのトナーカートリッジ１００Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが配設されている。トナーカートリッジ１００Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ内のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーは、画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの現像ユニット７Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋに適宜供給される。これらトナーカートリッジ１００Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
以上の基本的な構成を備える本プリンタにおいては、各色の画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋや光書込ユニット２０が、像担持体たる各色の感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋに可視像たるＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナー像を形成する可視像形成手段として機能している。
【００３５】
次に、各感光体ドラム３Ｙ、３Ｃ、３Ｍおよび３Ｋとこれを駆動する感光体駆動軸１０３とのギヤ結合について説明する。以下では、画像形成ユニット１Ｙや感光体ドラム３Ｙを例に説明するが、他の画像形成ユニット１Ｃ、１Ｍおよび１Ｋ、感光体ドラム３Ｃ、３Ｍおよび３Ｋについても同様である。
【００３６】
図２は、ギヤ結合を使用した回転駆動伝達装置の概略構成を示す斜視図である。像担持体である感光体ドラム３Ｙは、感光体軸１０２によって軸支され、感光体軸１０２の一端は回転伝達される感光体側継手１０３となっている。このような構成の回転駆動伝達装置では、例えばＤＣサーボモータやステッピングモータからなる感光体駆動モータ１０６からの動力が、第１ギヤ１０７と感光体駆動軸１０５を介して駆動側継手１０４に伝達され、駆動側継手１０４と係合した感光体側継手１０３に動力が伝達されることで感光体ドラムが回転する。
【００３７】
図３は、第１ギヤ１０７の概略構成と、駆動側歯車を内歯車として構成された感光体駆動軸１０５の部分を示す拡大図であり、第１ギヤ１０７の感光体駆動軸１０５（駆動側継手１０４）の内周には、軸方向に延びる複数の歯部１１０ａを有する第１ギヤ部１１０が形成されている。一方、図示しないが、感光体ドラム３Ｙの一方端側の、従動側歯車を外歯車として構成された感光体軸１０２（感光体側継手１０３）の外周には、第１ギヤ部１１０と噛み合う第２ギヤ部が形成されている。そして、第１ギヤ部１１０と第２ギヤ部の歯部が交互に噛み合うことで、感光体駆動軸１０５と感光体ドラム３Ｙとが相互に同軸上でギヤ結合される。
【００３８】
しかしながら、感光体ドラム３Ｙを含む画像形成ユニット（着脱ユニット）１Ｙを装着する際、感光体駆動軸１０５側の第１ギヤ部１１０と、感光体ドラム３Ｙ側の第２ギヤ部とが同位相になっていると、両者の歯部の先端同士が当接するため、感光体駆動軸１０５に感光体ドラム３Ｙが入らなくなってしまう。
【００３９】
そこで、特許文献１では、図４に示すように、第１ギヤ部１２０と第２ギヤ部が相互に同位相になっていた場合でも全ての歯部同士が当接するのを防ぐため、第１ギヤ部１２０の歯部１２０ａにおいて、他の歯部の長さよりも長い一つの歯部１２０ｂを形成し、この歯部１２０ｂの先端だけを第２ギヤ部の歯部の先端と当接させ、その後先端同士をずらして位相をずらすことで全ての歯部におけるギヤ結合を行っている。しかし、歯部の先端同士がぶつかるため、前記のような不具合が生じうる。
【００４０】
また、第１ギヤ部と第２ギヤ部の円滑なギヤ結合のためには、他の歯部の長さよりも長い一つの歯部の位置を検知・制御する必要があり、このためにフィラーと呼ばれるセンサ用の突出部がしばしば用いられる。
【００４１】
そこで、本発明では図５，６に示すように、第１ギヤ部２００の歯部２０１において他の歯部よりも長い歯部であって、軸の端部まで延在している一つの歯部２０２（以下、「掬いの一歯」という）を形成し、さらにフィラーとしての突出部２０３を、第１ギヤ部２００が形成された面と反対側の面に形成する。図示のように、フィラーは第１ギヤ部２００の軸心と同心に１８０°の角度にわたって延在している一部品である。このとき、フィラー２０３の両端部と掬いの一歯２０２とが第１ギヤ２０５の延在する平面で見て直線２０４上に位置するように、フィラー２０３を固定する。また、特許文献２などの従来から知られているフィラー用の位置検出センサー（図示せず）をフィラー２０３を跨ぐようにして装置本体側に固定して設ける。これにより、フィラーの両端部の位置を検知することで、掬いの一歯２０２の位置を容易に検知・制御することができる。
【００４２】
位置検出センサとしては、画像形成時の電磁気的な作動条件にその検知動作が影響を与えない、光学素子を用いた一般的な透過型の光学センサを用いることができる。位置検出センサは、発光部と受光部とが、その発光方向および受光方向を互いに向き合わせ、所定の間隔を確保して構成される。そして、位置検出センサは、発光部からの射出光が受光部に到達するまでの光路がフィラー２０３の軌跡と交差するように、装置本体側に固定されて配置される。
【００４３】
従って、プリント動作時などには、駆動手段である感光体駆動モータ１０６からの回転出力により感光体ドラム３Ｙが回転駆動され、この感光体ドラム３Ｙの回転と共にフィラー２０３も回転方向に移動し、感光体ドラム３Ｙの１回転につき１回、フィラー２０３が位置検出センサを通過する。そして、フィラー２０３が位置検出センサの検知範囲に進入して光を遮ると、または遮られていた光が再び受光部で検知されると、位置検出センサから、フィラー２０３を検知したまたは検知しないことを表わす信号レベルの検知信号が出力されるとともに、その瞬間にフィラー２０３の両端部と掬いの一歯２０２とが第１ギヤ２０５の延在する平面で見て直線上に位置していることが分かる。このようにして掬いの一歯２０２の位置を検知することができるため、位置検出センサを所望の位置に設けて、フィラー２０３が位置検出センサの検知範囲に進入して光を遮った瞬間または遮られていた光が再び受光部で検知された瞬間に第１ギヤ２０５を停止させることで、掬いの一歯２０２を所望の位置に停止させることができる。
【００４４】
好ましくは、位置検出センサを鉛直方向の上部または下部に設けることで、掬いの一歯２０２を鉛直方向の上部または下部の位置に停止させる。これにより、第１ギヤ部２００と第２ギヤ部との着脱を行う際、第１ギヤ部２００の軸と第２ギヤ部の軸とが同軸上ではなく、ある角度を持ってギヤ結合を行う場合において、掬いの一歯２０２と第２ギヤの歯部とが常に最初に噛み合う最適位置に停止するように第１ギヤ部２００の位置を制御することができる。すなわち、図７に示すように、挿入する画像形成ユニット側の第２ギヤ２１０の第２ギヤ部２１１が装置本体側の第１ギヤ部２００の軸心に対して上向きの角度を持って挿入される場合は、掬いの一歯２０２の停止位置を鉛直方向の最上部の位置に制御し、図８に示すように、挿入する画像形成ユニット側の第２ギヤ部２１１が装置本体側の第１ギヤ部２００の軸心に対して下向きの角度を持って挿入される場合は、掬いの一歯２０２の停止位置を鉛直方向の最下部の位置に制御することができる。
【００４５】
これにより、ある角度を持って第１ギヤ部２００と第２ギヤ部２１１のギヤ結合を行う場合において、掬いの一歯２０２が第２ギヤ部２００に最も入りやすい位置に来るように、掬いの一歯２０２をＣＰＵタイマを使用することなく正確に制御することができ、この最適な位置にギヤを停止するまでの時間を短縮することができる。また、位置検出センサで検知した瞬間にギヤを停止させることで掬いの一歯２０２の停止位置を決定できるので、ＣＰＵタイマを使用することによる誤差は生じない。
【００４６】
しかしながら、画像形成ユニット側の第２ギヤ部２１１と装置本体側の第１ギヤ部２００をある角度を持って手動にてギヤ結合を行う場合、図９に示すように、最適な位置に第１ギヤの掬いの一歯２０２を停止させても、手動のために第２ギヤ部２１１の挿入経路に誤差が生じ、互いのギヤ部が噛み合わず、第２ギヤ２１０の第２ギヤ部２１１が第１ギヤ部２００の軸と接触してしまうことがある。また、図１０に示すように、手動のために挿入経路の誤差が生じて、第２ギヤ２１０の第２ギヤ部２１１が第１ギヤ部２００を有する軸の部分に接触してしまうことがある。このような手動により発生する挿入経路の誤差により、画像形成ユニット側の第１ギヤ部２００と装置本体側の第２ギヤ部２１１との着脱に時間がかかってしまう。ここで、挿入経路２１２は、第２ギヤ部の歯部が第１ギヤ部に差し掛かったときの、図１１などにおける第２ギヤ部の中央の（軸心上の）歯部先端を通る水平線である。
【００４７】
そこで、本発明では、図１１に示すように、挿入する画像形成ユニット側の第２ギヤ部２１１の軸心が装置本体側の第１ギヤ部２００の軸心２０６に対して上向きの角度θ１をなし、さらに第２ギヤ部２１１の挿入経路２１２が第１ギヤ部２００の軸心２０６よりも上方向にずれた状態でギヤ結合を行うとき、軸の内側に歯部を有する内歯車として構成された第１ギヤ部２００に掬いの一歯２０２を設け、掬いの一歯２０２を上側に位置させ、また歯部の歯先を先細りにし、さらに第１ギヤ部２００を有する軸先端の内側に面取り部２０７を設けて、第２ギヤ２１０を第１ギヤ２０５に近づける。これにより、常に最初に掬いの一歯２０２から第１ギヤと第２ギヤを噛み合わせることができ、さらに面取り部２０７によって、第２ギヤ部２１１の歯部が第１ギヤ部２００の軸に当たることなく（図１１の下図）、図１０に示すような手動による微小な挿入経路の誤差も吸収することができる。ここで、ギヤ同士が同位相になったときにも噛み合い易いように、これらの歯部形状を、Ｃ面のテーパ形状や三角歯形状としもよい。
【００４８】
また、図１１，１２，１３に示すように、掬いの一歯２０２と、第１ギヤ部２００の軸の長さが最も短い箇所とが隣接し、これらが第１ギヤ２０５の面と平行な第１ギヤ部２００の断面で見てその軸心２０６を通る直線上に位置するように、第１ギヤ部２００の軸に傾き２０８を付ける。これにより、傾き２０８によって軸の先端長さが異なる場合でも、掬いの一歯２０２が常に軸先端に最も近くなるため、第２ギヤ部と最初に接触し、第２ギヤ部は掬いの一歯を支点に回動することができる。さらには、手動により理想の挿入経路から外れても、第２ギヤ部２１１が第１ギヤ部２００の軸の内側に接触することになり、ギヤ同士の噛合い前において挿入経路を修正することができ、図９に示すような第２ギヤ部２１１の歯部と第１ギヤ部２００の軸との接触を回避し、ギヤ部同士の接触である掬いの一歯２０２の噛み合いまでの時間を更に短縮することができる。
【００４９】
ところで、位置検出センサでフィラーを検知することによって、掬いの一歯２０２を所望の位置に停止させるが、その停止位置は、検知誤差または停止させるまでの時間誤差により最上部または最下部からずれる場合がある。しかし、第１ギヤ２０５の面と平行な第１ギヤ部２００の断面図である図１１の右図が示すように、第１ギヤ部における掬いの一歯２０２を最上部に停止させるときに、掬いの一歯２０２の歯山と隣り合う歯部２０９の歯山が軸心２０６に対して形成する角度をφとすると、掬いの一歯２０２は最上部から±φの角度範囲において停止されてもよい。この±φの上部の角度範囲であれば、装着時に掬いの一歯２０２と第２ギヤ部を最初に噛み合わせることができ、また、歯部の歯先が先細りになっているため、掬いの一歯２０２と第２ギヤ部２１１の歯部同士が面と面で接触することなく滑らかにガイドされる。同様に、第１ギヤ部における掬いの一歯２０２を最下部に停止させるときに、掬いの一歯２０２の歯山と隣り合う歯部２０９の歯山が軸心２０６に対して形成する角度をφとすると、掬いの一歯２０２は最下部から±φの角度範囲において停止されてもよい。
【００５０】
このように、図１１，２１に示すように、第１ギヤ２０５に対して第２ギヤ２１０を上部から挿入させる場合、掬いの一歯２０２を上部にて停止させ、これと第２ギヤ部２１１の歯部を最初に接触させた後、第２ギヤ部２１１は掬いの一歯２０２を支点にして下方向に、すなわち第１ギヤの軸心に対する第２ギヤの軸心の挿入角度θ１が０°になる回転方向に回動を行う。また、図１１，１３に示すように、第１ギヤの軸の傾斜角度がθ２となるように第１ギヤの軸に傾斜部２０８をつけることで、図１３に示すように第１ギヤの軸の内側に第２ギヤの歯部が接触するため、第２ギヤを回動し過ぎないようにすることができる。ここで、第２ギヤの挿入角度θ１＝０°〜１０°程度であることを考慮し、第１ギヤの軸の傾斜部２０８の傾斜角度θ２＝０°〜１０°程度とし、第２ギヤの軸心の方向と第１ギヤの傾斜部を通る平面とが垂直になると好ましい。
【００５１】
このように、第１ギヤの掬いの一歯と第２ギヤの歯部が接した後、第２ギヤは掬いの一歯を支点に回動を行い、例えば挿入角度θ１＝１０°の状態からθ１＝０°の状態に到達する。挿入角度θ１＝０°の状態では、図２１（ｉｉｉ）に示すように、第１ギヤ２０５の軸と第２ギヤ２１０の軸が一直線上に位置するため、第２ギヤを第１ギヤに押し込むことで、円滑にこれらの噛合いを行うことができる。
【００５２】
図８に示すように、挿入する画像形成ユニット側の第２ギヤ部２１１が装置本体側の第１ギヤ部２００の軸心に対して下向きの角度を持って挿入される場合においても、第１ギヤ２０５に対して第２ギヤ２１０を上部から挿入する場合と同様である。これにより、第１ギヤ部２００の軸方向と第２ギヤ部２１１の軸方向とが同軸上ではなく、ある角度を持って手動でギヤ結合を行うとき、感光体側とこれを駆動する感光体駆動軸側とのギヤ結合を時間のバラツキなく円滑に行うことが可能になる。
【００５３】
以上のように、画像形成ユニットの取付け時には、装置本体側に組み付けられた、掬いの一歯を有する第１ギヤの停止位置制御を行い、掬いの一歯を理想の着脱位置に配置後、画像形成ユニットを組み付ける。画像形成ユニットの再取付け後には、装置本体内部の制御により、再位相合わせ調整を行う。また、画像形成ユニットの取り外し時には掬いの一歯を有する第１ギヤの停止位置制御を行う必要はないが、取り外し後には第１ギヤの位置を制御して画像形成ユニットの再取付けに備える。
【００５４】
以上、感光体ドラム側とこれを駆動する感光体駆動軸側とのギヤ結合に着目して本発明を説明したが、本発明はこれに限られず、装置本体に着脱可能な中間転写ユニットや、感光体ユニットに対して着脱可能な現像ユニットなどの他のユニットにおけるギヤ結合に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
２００ 感光体駆動軸側の第１ギヤ部
２０１ 歯部
２０２ 他の歯部よりも長い歯部であって、軸の端部まで延在している一つの歯部（掬いの一歯）
２０３ フィラー
２０５ 第１ギヤ
２１０ 第２ギヤ
２１１ 画像形成ユニット側の第２ギヤ部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５６】
【特許文献１】特開２００４−９４２０４号明細書
【特許文献２】特開２００６−２０８９１６号明細書
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタまたはファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機、プリンタまたはファクシミリ等の画像形成装置において、高画質化・高速化に伴って、感光体、現像装置または転写装置に含まれる回転体の回転精度が一層厳しく要求されるようになっている。一方で、作像装置は寿命や交換容易性の観点から、装置本体に対して脱着可能である必要がある。このような要求に応え得る回転駆動伝達方法として、外歯車と内歯車である継手が結合して回転を伝達する駆動伝達方法が提案されている。
【０００３】
外歯車と内歯車である継手の結合を円滑に行うための手段も盛んに発明されている。特許文献１は、第１ギヤ部と第２ギヤ部が相互に同位相になっていた場合でも全ての歯部同士が当接するのを防ぐため、第１ギヤ部の歯部において、他の歯部の長さよりも長い歯部を形成し、この長い歯部の先端だけを第２ギヤ部の歯部の先端と当接させ、その後先端同士をずらして位相をずらすことで全ての歯部におけるギヤ結合を行っている。
【０００４】
また、多色の画像形成装置では、各色の感光体ドラムの回転位置検知手段としての検知体が設けられている。特許文献２は、各色の感光体ドラムの回転位置の検出のために、ドラム駆動ギヤの軸に対する鉛直方向の重心が感光体ドラムの軸心に一致するように検知体（フィラー）を設けることによって、検知体に起因するドラム駆動ギヤの重心バランスの偏りによって生じうる感光体ドラムの速度変動を抑制し、この速度変動による色ずれを低減することを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、製品の高寿命化が求められており、摩耗等の寿命が懸念される箇所を含むユニットを着脱できるようにして、定期的に画像形成ユニットの交換を行う必要がある。交換性を高めるという観点から、画像形成装置の各ユニットを分離・着脱可能にすることが求められる。画像形成ユニットは、組み付け間違いを防止するため、画像形成ユニット側のギヤ部と画像形成装置本体側のギヤ部の噛合いの前に、本体側に画像形成ユニットを一旦引っ掛けるための突起部等を利用して仮位置決めを行うと好ましい。
【０００６】
画像形成ユニットは、回転可能に設けられた像担持体としての感光体ドラム、感光体ドラムを帯電させる帯電ローラ、感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーにより顕像化する現像ローラ等を備えたプロセスカートリッジであり、画像形成装置本体に装着されるユニットである。画像形成ユニットには、あらゆる動力伝達部材等が備わっているためその質量が大きく、画像形成ユニットの取付け時には、ユニット質量の重力により作業者から見て、左右方向（水平方向）よりも上下方向（垂直方向）の位置決めを行うことが困難である。そのため、図１４，１５に示すように、装置本体３００側に設けられた突起部３０１と、画像形成ユニット３０２側に設けられた間違い防止取り付け箇所である係合穴３０３とを係合させる仮位置決めにより画像形成ユニット３０２の左右方向の位置決めを行い、その後、図１６，１７に示すように、画像形成ユニット３０２内の第２ギヤ３０５が装置本体３００側の第１ギヤ３０４に噛み合うように、画像形成ユニット３０２を上下方向および手前奥方向に微小移動させて装置本体３００に装着させると好ましい。
【０００７】
また、図１８に示すように、装置本体３００側に設けられた係合穴３０３と画像形成ユニット３０２側に設けられた突起部３０１を係合させて仮位置決めを行ってもよい。この場合、画像形成ユニット側に設けられた突起部３０１の先端は、下側に延在するように構成することで、重い画像形成ユニットを装置本体にうまくひっかけて仮位置決めすることができる。他の部分の構成や挿入順序は前記の例と同様である。
【０００８】
画像形成ユニットとしては、図１９に示すようなイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの４色のカートリッジが一体となった４連タンデムタイプや、図２０に示すような色毎に分離した単色カートリッジタイプの画像形成ユニット３０２があり、これらには、突起部３０１を係合させるための係合穴３０３が備わっている。４連タンデムタイプおよび単色カートリッジタイプおける画像形成ユニット３０２の着脱は、交換容易性のために単純に実現されることが求められる。ここで、画像形成ユニット３０２の着脱時に上下方向に加えて左右方向の動作を可能にすると、斜め方向への動作も可能となってしまい、ユーザーによって作業のばらつきが生じてしまう。そこで、画像形成ユニット３０２の左右方向の動作を固定して制限したうえで上下方向に限定すると好ましい。
【０００９】
また、図１６，１７に示すような画像形成ユニット３０２と画像形成装置本体３００の位置関係において、水平面に対する画像形成ユニット３０２の傾きをθとすると、近年の装置本体の小型化によりユニット配置スペースも限定され、またプロセスカートリッジのスロットやその他のユニットによる制限もあり、θは０°から１０°程度の間に限定される。
【００１０】
特許文献１では、第１ギヤ部を構成する一部の歯部の軸方向の長さを他の歯部の軸方向の長さと異ならせ、さらに歯先形状を先細りにしているが、第２ギヤ部の歯部は第１ギヤ部にある程度挿入されてから長い歯部に当接することになるため、歯部同士がぶつかる恐れがある。歯面同士でぶつかれば、歯部の駆動伝達を行なう噛み合い面を傷付けたり破損させたりする恐れがあり、この噛み合い面の破損は画像形成ユニット内の回転体の回転ムラ（回転速度変動）を生じさせ、画像形成ユニットが感光体等を含むプロセスカートリッジである場合は、この回転ムラによって画像にドットずれが生じ、肉眼で認識できる帯状の色の濃淡である色ムラが生じることになる。
【００１１】
また、画像形成ユニットの仮位置決め後は、装置本体側の第１ギヤ部に画像形成ユニット側の第２ギヤ部を係合させるが、図９，１０に示すように、第１ギヤ部の軸方向と第２ギヤ部の軸方向とが同軸上になく、第２ギヤ部の挿入軌跡が、水平な第１ギヤ部の軸心よりも上方向に角度θだけ傾いた状態からギヤ結合を行うとき、第２ギヤ部の上部の歯部が第１ギヤ部の軸にぶつかったり（図１０）、第２ギヤ部の下部の歯部が第１ギヤ部の軸にぶつかったりして（図９）、ギヤ部を円滑に噛み合わせることは困難である。
【００１２】
そこで、本発明は、前記のような不具合がないように、画像形成ユニット側の第２ギヤ部を装置本体側の第１ギヤ部に確実かつ円滑に係合させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明では、本体側の第１ギヤ部に設けた他のギヤ部よりも長い一歯の回転方向の位置を制御して、装着時に一歯と第２ギヤ部が最初に噛み合うように一歯を最適な位置に停止させ、よって他の全ての歯部もスムーズに噛み合うようにしている。
本発明によれば、画像形成装置は、装置本体側に設けられた駆動源からの駆動力を伝達する第１ギヤおよびこれに形成された第１ギヤ部と、装置本体から着脱される画像形成ユニットに設けられ、第１ギヤ部に対して着脱可能な第２ギヤおよびこれに形成された第２ギヤ部とを有し、第１ギヤ部の歯部と第２ギヤ部の歯部との連結により、駆動源から画像形成ユニットへ駆動力を伝達する装置であって、第１ギヤは、第１ギヤ部の回転方向の回転位置を検知するための被検知体を有し、被検知体を検知するための位置検出センサが装置本体側に設けられ、第１ギヤ部の歯部を構成する複数の歯部の内の一歯は、他の歯部よりも長く、第１ギヤ部の軸の端部まで延在しており、画像形成ユニットを装置本体に対して装着する際、位置検出センサによる被検知体の検知によって、一歯は、複数の歯部の内で上部若しくは下部の位置に停止され、第２ギヤ部は、第２ギヤ部の軸心が第１ギヤ部の軸心に対して上向き若しくは下向きの角度をなして第１ギヤ部の軸の端部まで到達したとき、第１ギヤ部の一歯と第２ギヤ部が連結される。
【００１４】
また、一歯が停止される上部若しくは下部の位置は、第１ギヤの面と平行な第１ギヤ部の断面で見て、最上部若しくは最下部に位置した一歯の歯山とこれに隣り合う歯部の歯山とが第１ギヤ部の軸心に対して形成する角度をφとして±φの角度範囲であると好ましい。
【００１５】
また、被検知体は、第１ギヤに形成された突出部であり、突出部の両端部と一歯とが第１ギヤの延在する平面で見て鉛直方向の直線上に位置すると好ましい。
また、被検知体は、第１ギヤ部の軸心と同心に１８０°の角度にわたって延在している一部品であると好ましい。
【００１６】
また、位置検出センサは光学センサであり、被検知体が位置検出センサからの光を遮ることで被検知体が検知されると好ましい。
また、第１ギヤ部の軸の先端に傾きが付けられていると好ましい。
【００１７】
また、一歯と、第１ギヤ部の軸の長さが最も短い箇所とが隣接し、これらが第１ギヤの面と平行な第１ギヤ部の断面で見て第１ギヤ部の軸心を通る直線上に位置すると好ましい。
また、第１ギヤ部または第２ギヤ部の歯部の先端部が先細りになっていると好ましい。
【００１８】
また、第１ギヤ部の軸の内側に面取り部が設けられると好ましい。
また、画像形成ユニットは、回転可能に設けられた像担持体としての感光体ドラム、感光体ドラムを帯電させる帯電ローラ、および感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーにより顕像化する現像ローラを備えたプロセスカートリッジであり、感光体ドラムの第２ギヤ部が、装置本体に設けられた駆動軸であって、感光体ドラムにギヤ結合により駆動力を伝達する第１ギヤ部としての感光体駆動軸に対して着脱されると好ましい。
【００１９】
また、プロセスカートリッジは、４色のカートリッジが一体となった４連タンデムタイプであると好ましい。
また、プロセスカートリッジは、色毎に分離した単色カートリッジタイプであると好ましい。これにより、プロセスカートリッジの設計変更や故障時における交換を容易且つ円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、噛合うギヤ同士の着脱を行うとき、装置本体内の第１ギヤ部と画像形成ユニット側の第２ギヤ部の歯部同士がぶつかることを極力避けるために、画像形成ユニットを装置本体に対して上側または下側から装着させる際、第１ギヤ部の一部の歯部のみが最初に噛合うように、一部の歯部の停止位置を制御する。これにより、他の全ての歯部の挿入時の接触が回避され、歯部の破損を極力小さくすることができる。従って、ギヤ部の寿命が長くなり、歯部の破損による画像形成ユニット内の回転体の回転速度変動および画像品質低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に従う画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
【図２】感光体ドラム側と感光体駆動軸側とのギヤ結合を示す斜視図である。
【図３】従来技術における画像形成装置の感光体駆動軸側の第１ギヤ部を示す斜視図である。
【図４】画像形成装置の感光体駆動軸側の第１ギヤ部を示す斜視図である。
【図５】本発明に従う感光体駆動軸側の第１ギヤ部と検知体の位置関係を示す概略図である。
【図６】本発明に従う感光体駆動軸側の第１ギヤ部と検知体の位置関係を示す側面図である。
【図７】感光体ドラム側の第２ギヤ部を上側から係合させる場合における、感光体駆動軸側の第１ギヤ部の掬いの一歯の最適な停止位置を示す概略図である。
【図８】感光体ドラム側の第２ギヤ部を下側から係合させる場合における、感光体駆動軸側の第１ギヤ部の掬いの一歯の最適な停止位置を示す概略図である。
【図９】感光体ドラム側の第２ギヤ部を上側から係合させる場合において、第２ギヤ部が第１ギヤ部の軸の下側に接触している様子を示す概略図とその部分拡大図である。
【図１０】感光体ドラム側の第２ギヤ部を上側から係合させる場合において、第２ギヤ部が第１ギヤ部の軸の上側に接触している様子を示す概略図とその部分拡大図である。
【図１１】本発明に従い図１０における第２ギヤ部の挿入経路が修正された様子を示す概略図とその部分拡大図である。
【図１２】本発明に従う軸先端の傾きの形状および当該傾きと掬いの一歯との位置関係を示す概略図である。
【図１３】本発明に従い図９における第２ギヤ部の挿入経路が修正された様子を示す概略図とその部分拡大図である。
【図１４】画像形成装置本体および画像形成ユニットの全体を示す概略側面図とその部分拡大図である。
【図１５】画像形成装置本体の突起部と画像形成ユニットの係合穴が係合した様子を示す概略側面図である。
【図１６】画像形成装置本体に対して画像形成ユニットが上方向から進入する様子を示す概略側面図とその部分拡大図である。
【図１７】画像形成装置本体に対して画像形成ユニットが下方向から進入する様子を示す概略側面図とその部分拡大図である。
【図１８】別な実施形態としての画像形成装置本体および画像形成ユニットの全体を示す概略側面図とその部分拡大図である。
【図１９】４連タンデムタイプの画像形成ユニットを示す概略図である。
【図２０】単色カートリッジタイプの画像形成ユニットを示す概略図である。
【図２１】第２ギヤを第１ギヤへ挿入する過程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明に従う画像形成装置の実施例を画面を参照して説明する。
本発明を適用した画像形成装置１として、電子写真方式のプリンタ（以下、単にプリンタという）の実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図のプリンタは、トナー像形成手段たる画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）として、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）用の４つの画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。Ｙトナー像を生成するための画像形成ユニット１Ｙを例にすると、これは感光体ユニットと現像ユニット７Ｙとを有している。これら感光体ユニットおよび現像ユニット７Ｙは、画像形成ユニット１Ｙとして一体的にプリンタ本体に対して着脱される。但し、プリンタ本体から取り外した状態では、現像ユニット７Ｙを図示しない感光体ユニットに対して着脱することができる。
【００２３】
感光体ユニットは、ドラム状の感光体３Ｙ、ドラムクリーニング装置、図示しない除電装置、帯電装置５Ｙなどを有している。
帯電装置５Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動せしめられる感光体３Ｙの表面を一様帯電せしめる。同図においては、図示しない電源によって帯電バイアスが印加されながら、図中反時計回りに回転駆動される帯電ローラを感光体３Ｙに近接させることで、感光体３Ｙを一様帯電せしめる方式の帯電装置５Ｙを示した。帯電ローラの代わりに、帯電ブラシを当接させるものを用いてもよい。また、スコロトロンチャージャーのように、チャージャー方式によって感光体３Ｙを一様帯電せしめるものを用いてもよい。帯電装置５Ｙによって一様帯電せしめられた感光体３Ｙの表面は、後述する光書込ユニット２０から発せられるレーザー光によって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。
【００２４】
像担持体であり且つ潜像担持体である感光体３Ｙ上に形成されたＹトナー像は、後述する中間転写ベルトに中間転写される。感光体ユニットのドラムクリーニング装置は、中間転写工程を経た後の感光体３Ｙ表面に残留したトナーを除去する。これによってクリーニング処理が施された感光体３Ｙ表面は、図示しない除電装置によって除電される。この除電により、感光体３Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。先に示した図１において、他色用の画像形成ユニット１Ｃ、Ｍ、Ｋにおいても、同様にして感光体３Ｃ、Ｍ、Ｋ上にＣ、Ｍ、Ｋトナー像が形成されて、無端移動体たる中間転写ベルト上に中間転写される。
【００２５】
画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの図中下方には、光書込ユニット２０が配設されている。潜像形成手段たる光書込ユニット２０は、画像情報に基づいて発したレーザー光Ｌを、各画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋに照射する。これにより、感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ上にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット２０は、光源から発したレーザー光Ｌを、モータによって回転駆動されるポリゴンミラー２１によって偏向せしめながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋに照射するものである。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイによる光走査を行うものを採用することもできる。
【００２６】
光書込ユニット２０の下方には、第１給紙カセット３１、第２給紙カセット３２が鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット内には、それぞれ、記録部材たる記録紙Ｐが複数枚重ねられた記録紙束の状態で収容されており、一番上の記録紙Ｐには、第１給紙ローラ３１ａ、第２給紙ローラ３２ａがそれぞれ当接している。第１給紙ローラ３１ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第１給紙カセット３１内の一番上の記録紙Ｐが、カセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路３３に向けて排出される。また、第２給紙ローラ３２ａが図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられると、第２給紙カセット３２内の一番上の記録紙Ｐが、給紙路３３に向けて排出される。給紙路３３内には、複数の搬送ローラ対３４が配設されており、給紙路３３に送り込まれた記録紙Ｐは、これら搬送ローラ対３４のローラ間に挟み込まれながら、給紙路３３内を図中下側から上側に向けて搬送される。
【００２７】
給紙路３３の末端には、レジストローラ対３５が配設されている。レジストローラ対３５は、記録紙Ｐを搬送ローラ対３４から送られてくる記録紙Ｐをローラ間に挟み込むとすぐに、両ローラの回転を一旦停止させる。そして、記録紙Ｐを適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。
【００２８】
各画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの図中上方には、無端移動体たる中間転写ベルト４１を張架しながら図中反時計回りに無端移動せしめる転写ユニット４０が配設されている。中間転写ベルト４１は、この内部のローラに張架されながら、駆動ローラ４７の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。４つの１次転写ローラ４５Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト４１を感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト４１の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する。中間転写ベルト４１は、その無端移動に伴ってＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面に感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ上のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナー像が重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト４１上に４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
【００２９】
２次転写バックアップローラ４６は、中間転写ベルト４１のループ外側に配設された２次転写ローラ５０との間に中間転写ベルト４１を挟み込んで２次転写ニップを形成している。先に説明したレジストローラ対３５は、ローラ間に挟み込んだ記録紙Ｐを、中間転写ベルト４１上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで、２次転写ニップに向けて送り出す。中間転写ベルト４１上の４色トナー像は、２次転写バイアスが印加される２次転写ローラ５０と２次転写バックアップローラ４６との間に形成される２次転写電界や、ニップ圧の影響により、２次転写ニップ内で記録紙Ｐに一括２次転写される。そして、記録紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
【００３０】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、記録紙Ｐに転写されなかつた転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニングユニット４２によってクリーニングされる。
【００３１】
２次転写ニップの図中上方には、定着ユニット６０が配設されている。この定着ユニット６０は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加圧加熱ローラ６１と、定着ベルトユニット６２とを備えている。定着ベルトユニット６２は、定着部材たる定着ベルト６４、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６、図示しない温度センサ等を有している。そして、無端状の定着ベルト６４を加熱ローラ６３、テンションローラ６５および駆動ローラ６６によって張架しながら、図中反時計回り方向に無端移動せしめる。この無端移動の過程で、定着ベルト６４は加熱ローラ６３によって裏面側から加熱される。このようにして加熱される定着ベルト６４の加熱ローラ６３掛け回し箇所には、図中時計回り方向に回転駆動される加圧加熱ローラ６１がおもて面側から当接している。これにより、加圧加熱ローラ６１と定着ベルト６４とが当接する定着ニップが形成されている。
【００３２】
定着ベルト６４のループ外側には、図示しない温度センサが定着ベルト６４のおもて面と所定の間隙を介して対向するように配設されており、定着ニップに進入する直前の定着ベルト６４の表面温度を検知する。この検知結果は、図示しない定着電源回路に送られる。定着電源回路は、温度センサによる検知結果に基づいて、加熱ローラ６３に内包される発熱源や、加圧加熱ローラ６１に内包される発熱源に対する電源の供給をオンオフ制御する。これにより、定着ベルト６４の表面温度が約１４０℃に維持される。
【００３３】
図１において、２次転写ニップを通過した記録紙Ｐは、中間転写ベルト４１から分離した後、定着ユニット６０内に送られる。そして、定着ユニット６０内の定着ニップに挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ベルト６４によって加熱されたり、押圧されたりして、フルカラートナー像が定着せしめられる。
このようにして定着処理が施された記録紙Ｐは、排紙ローラ対６７のローラ間を経た後、機外へと排出される。プリンタ本体の筺体の上面には、スタック部６８が形成されており、排紙ローラ対６７によって機外に排出された記録紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。
【００３４】
転写ユニット４０の上方には、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを収容する４つのトナーカートリッジ１００Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋが配設されている。トナーカートリッジ１００Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋ内のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーは、画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの現像ユニット７Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋに適宜供給される。これらトナーカートリッジ１００Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
以上の基本的な構成を備える本プリンタにおいては、各色の画像形成ユニット１Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋや光書込ユニット２０が、像担持体たる各色の感光体３Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋに可視像たるＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナー像を形成する可視像形成手段として機能している。
【００３５】
次に、各感光体ドラム３Ｙ、３Ｃ、３Ｍおよび３Ｋとこれを駆動する感光体駆動軸１０３とのギヤ結合について説明する。以下では、画像形成ユニット１Ｙや感光体ドラム３Ｙを例に説明するが、他の画像形成ユニット１Ｃ、１Ｍおよび１Ｋ、感光体ドラム３Ｃ、３Ｍおよび３Ｋについても同様である。
【００３６】
図２は、ギヤ結合を使用した回転駆動伝達装置の概略構成を示す斜視図である。像担持体である感光体ドラム３Ｙは、感光体軸１０２によって軸支され、感光体軸１０２の一端は回転伝達される感光体側継手１０３となっている。このような構成の回転駆動伝達装置では、例えばＤＣサーボモータやステッピングモータからなる感光体駆動モータ１０６からの動力が、第１ギヤ１０７と感光体駆動軸１０５を介して駆動側継手１０４に伝達され、駆動側継手１０４と係合した感光体側継手１０３に動力が伝達されることで感光体ドラムが回転する。
【００３７】
図３は、第１ギヤ１０７の概略構成と、駆動側歯車を内歯車として構成された感光体駆動軸１０５の部分を示す拡大図であり、第１ギヤ１０７の感光体駆動軸１０５（駆動側継手１０４）の内周には、軸方向に延びる複数の歯部１１０ａを有する第１ギヤ部１１０が形成されている。一方、図示しないが、感光体ドラム３Ｙの一方端側の、従動側歯車を外歯車として構成された感光体軸１０２（感光体側継手１０３）の外周には、第１ギヤ部１１０と噛み合う第２ギヤ部が形成されている。そして、第１ギヤ部１１０と第２ギヤ部の歯部が交互に噛み合うことで、感光体駆動軸１０５と感光体ドラム３Ｙとが相互に同軸上でギヤ結合される。
【００３８】
しかしながら、感光体ドラム３Ｙを含む画像形成ユニット（着脱ユニット）１Ｙを装着する際、感光体駆動軸１０５側の第１ギヤ部１１０と、感光体ドラム３Ｙ側の第２ギヤ部とが同位相になっていると、両者の歯部の先端同士が当接するため、感光体駆動軸１０５に感光体ドラム３Ｙが入らなくなってしまう。
【００３９】
そこで、特許文献１では、図４に示すように、第１ギヤ部１２０と第２ギヤ部が相互に同位相になっていた場合でも全ての歯部同士が当接するのを防ぐため、第１ギヤ部１２０の歯部１２０ａにおいて、他の歯部の長さよりも長い一つの歯部１２０ｂを形成し、この歯部１２０ｂの先端だけを第２ギヤ部の歯部の先端と当接させ、その後先端同士をずらして位相をずらすことで全ての歯部におけるギヤ結合を行っている。しかし、歯部の先端同士がぶつかるため、前記のような不具合が生じうる。
【００４０】
また、第１ギヤ部と第２ギヤ部の円滑なギヤ結合のためには、他の歯部の長さよりも長い一つの歯部の位置を検知・制御する必要があり、このためにフィラーと呼ばれるセンサ用の突出部がしばしば用いられる。
【００４１】
そこで、本発明では図５，６に示すように、第１ギヤ部２００の歯部２０１において他の歯部よりも長い歯部であって、軸の端部まで延在している一つの歯部２０２（以下、「掬いの一歯」という）を形成し、さらにフィラーとしての突出部２０３を、第１ギヤ部２００が形成された面と反対側の面に形成する。図示のように、フィラーは第１ギヤ部２００の軸心と同心に１８０°の角度にわたって延在している一部品である。このとき、フィラー２０３の両端部と掬いの一歯２０２とが第１ギヤ２０５の延在する平面で見て直線２０４上に位置するように、フィラー２０３を固定する。また、特許文献２などの従来から知られているフィラー用の位置検出センサー（図示せず）をフィラー２０３を跨ぐようにして装置本体側に固定して設ける。これにより、フィラーの両端部の位置を検知することで、掬いの一歯２０２の位置を容易に検知・制御することができる。
【００４２】
位置検出センサとしては、画像形成時の電磁気的な作動条件にその検知動作が影響を与えない、光学素子を用いた一般的な透過型の光学センサを用いることができる。位置検出センサは、発光部と受光部とが、その発光方向および受光方向を互いに向き合わせ、所定の間隔を確保して構成される。そして、位置検出センサは、発光部からの射出光が受光部に到達するまでの光路がフィラー２０３の軌跡と交差するように、装置本体側に固定されて配置される。
【００４３】
従って、プリント動作時などには、駆動手段である感光体駆動モータ１０６からの回転出力により感光体ドラム３Ｙが回転駆動され、この感光体ドラム３Ｙの回転と共にフィラー２０３も回転方向に移動し、感光体ドラム３Ｙの１回転につき１回、フィラー２０３が位置検出センサを通過する。そして、フィラー２０３が位置検出センサの検知範囲に進入して光を遮ると、または遮られていた光が再び受光部で検知されると、位置検出センサから、フィラー２０３を検知したまたは検知しないことを表わす信号レベルの検知信号が出力されるとともに、その瞬間にフィラー２０３の両端部と掬いの一歯２０２とが第１ギヤ２０５の延在する平面で見て直線上に位置していることが分かる。このようにして掬いの一歯２０２の位置を検知することができるため、位置検出センサを所望の位置に設けて、フィラー２０３が位置検出センサの検知範囲に進入して光を遮った瞬間または遮られていた光が再び受光部で検知された瞬間に第１ギヤ２０５を停止させることで、掬いの一歯２０２を所望の位置に停止させることができる。
【００４４】
好ましくは、位置検出センサを鉛直方向の上部または下部に設けることで、掬いの一歯２０２を鉛直方向の上部または下部の位置に停止させる。これにより、第１ギヤ部２００と第２ギヤ部との着脱を行う際、第１ギヤ部２００の軸と第２ギヤ部の軸とが同軸上ではなく、ある角度を持ってギヤ結合を行う場合において、掬いの一歯２０２と第２ギヤの歯部とが常に最初に噛み合う最適位置に停止するように第１ギヤ部２００の位置を制御することができる。すなわち、図７に示すように、挿入する画像形成ユニット側の第２ギヤ２１０の第２ギヤ部２１１が装置本体側の第１ギヤ部２００の軸心に対して上向きの角度を持って挿入される場合は、掬いの一歯２０２の停止位置を鉛直方向の最上部の位置に制御し、図８に示すように、挿入する画像形成ユニット側の第２ギヤ部２１１が装置本体側の第１ギヤ部２００の軸心に対して下向きの角度を持って挿入される場合は、掬いの一歯２０２の停止位置を鉛直方向の最下部の位置に制御することができる。
【００４５】
これにより、ある角度を持って第１ギヤ部２００と第２ギヤ部２１１のギヤ結合を行う場合において、掬いの一歯２０２が第２ギヤ部２００に最も入りやすい位置に来るように、掬いの一歯２０２をＣＰＵタイマを使用することなく正確に制御することができ、この最適な位置にギヤを停止するまでの時間を短縮することができる。また、位置検出センサで検知した瞬間にギヤを停止させることで掬いの一歯２０２の停止位置を決定できるので、ＣＰＵタイマを使用することによる誤差は生じない。
【００４６】
しかしながら、画像形成ユニット側の第２ギヤ部２１１と装置本体側の第１ギヤ部２００をある角度を持って手動にてギヤ結合を行う場合、図９に示すように、最適な位置に第１ギヤの掬いの一歯２０２を停止させても、手動のために第２ギヤ部２１１の挿入経路に誤差が生じ、互いのギヤ部が噛み合わず、第２ギヤ２１０の第２ギヤ部２１１が第１ギヤ部２００の軸と接触してしまうことがある。また、図１０に示すように、手動のために挿入経路の誤差が生じて、第２ギヤ２１０の第２ギヤ部２１１が第１ギヤ部２００を有する軸の部分に接触してしまうことがある。このような手動により発生する挿入経路の誤差により、画像形成ユニット側の第１ギヤ部２００と装置本体側の第２ギヤ部２１１との着脱に時間がかかってしまう。ここで、挿入経路２１２は、第２ギヤ部の歯部が第１ギヤ部に差し掛かったときの、図１１などにおける第２ギヤ部の中央の（軸心上の）歯部先端を通る水平線である。
【００４７】
そこで、本発明では、図１１に示すように、挿入する画像形成ユニット側の第２ギヤ部２１１の軸心が装置本体側の第１ギヤ部２００の軸心２０６に対して上向きの角度θ１をなし、さらに第２ギヤ部２１１の挿入経路２１２が第１ギヤ部２００の軸心２０６よりも上方向にずれた状態でギヤ結合を行うとき、軸の内側に歯部を有する内歯車として構成された第１ギヤ部２００に掬いの一歯２０２を設け、掬いの一歯２０２を上側に位置させ、また歯部の歯先を先細りにし、さらに第１ギヤ部２００を有する軸先端の内側に面取り部２０７を設けて、第２ギヤ２１０を第１ギヤ２０５に近づける。これにより、常に最初に掬いの一歯２０２から第１ギヤと第２ギヤを噛み合わせることができ、さらに面取り部２０７によって、第２ギヤ部２１１の歯部が第１ギヤ部２００の軸に当たることなく（図１１の下図）、図１０に示すような手動による微小な挿入経路の誤差も吸収することができる。ここで、ギヤ同士が同位相になったときにも噛み合い易いように、これらの歯部形状を、Ｃ面のテーパ形状や三角歯形状としもよい。
【００４８】
また、図１１，１２，１３に示すように、掬いの一歯２０２と、第１ギヤ部２００の軸の長さが最も短い箇所とが隣接し、これらが第１ギヤ２０５の面と平行な第１ギヤ部２００の断面で見てその軸心２０６を通る直線上に位置するように、第１ギヤ部２００の軸に傾き２０８を付ける。これにより、傾き２０８によって軸の先端長さが異なる場合でも、掬いの一歯２０２が常に軸先端に最も近くなるため、第２ギヤ部と最初に接触し、第２ギヤ部は掬いの一歯を支点に回動することができる。さらには、手動により理想の挿入経路から外れても、第２ギヤ部２１１が第１ギヤ部２００の軸の内側に接触することになり、ギヤ同士の噛合い前において挿入経路を修正することができ、図９に示すような第２ギヤ部２１１の歯部と第１ギヤ部２００の軸との接触を回避し、ギヤ部同士の接触である掬いの一歯２０２の噛み合いまでの時間を更に短縮することができる。
【００４９】
ところで、位置検出センサでフィラーを検知することによって、掬いの一歯２０２を所望の位置に停止させるが、その停止位置は、検知誤差または停止させるまでの時間誤差により最上部または最下部からずれる場合がある。しかし、第１ギヤ２０５の面と平行な第１ギヤ部２００の断面図である図１１の右図が示すように、第１ギヤ部における掬いの一歯２０２を最上部に停止させるときに、掬いの一歯２０２の歯山と隣り合う歯部２０９の歯山が軸心２０６に対して形成する角度をφとすると、掬いの一歯２０２は最上部から±φの角度範囲において停止されてもよい。この±φの上部の角度範囲であれば、装着時に掬いの一歯２０２と第２ギヤ部を最初に噛み合わせることができ、また、歯部の歯先が先細りになっているため、掬いの一歯２０２と第２ギヤ部２１１の歯部同士が面と面で接触することなく滑らかにガイドされる。同様に、第１ギヤ部における掬いの一歯２０２を最下部に停止させるときに、掬いの一歯２０２の歯山と隣り合う歯部２０９の歯山が軸心２０６に対して形成する角度をφとすると、掬いの一歯２０２は最下部から±φの角度範囲において停止されてもよい。
【００５０】
このように、図１１，２１に示すように、第１ギヤ２０５に対して第２ギヤ２１０を上部から挿入させる場合、掬いの一歯２０２を上部にて停止させ、これと第２ギヤ部２１１の歯部を最初に接触させた後、第２ギヤ部２１１は掬いの一歯２０２を支点にして下方向に、すなわち第１ギヤの軸心に対する第２ギヤの軸心の挿入角度θ１が０°になる回転方向に回動を行う。また、図１１，１３に示すように、第１ギヤの軸の傾斜角度がθ２となるように第１ギヤの軸に傾斜部２０８をつけることで、図１３に示すように第１ギヤの軸の内側に第２ギヤの歯部が接触するため、第２ギヤを回動し過ぎないようにすることができる。ここで、第２ギヤの挿入角度θ１＝０°〜１０°程度であることを考慮し、第１ギヤの軸の傾斜部２０８の傾斜角度θ２＝０°〜１０°程度とし、第２ギヤの軸心の方向と第１ギヤの傾斜部を通る平面とが垂直になると好ましい。
【００５１】
このように、第１ギヤの掬いの一歯と第２ギヤの歯部が接した後、第２ギヤは掬いの一歯を支点に回動を行い、例えば挿入角度θ１＝１０°の状態からθ１＝０°の状態に到達する。挿入角度θ１＝０°の状態では、図２１（ｉｉｉ）に示すように、第１ギヤ２０５の軸と第２ギヤ２１０の軸が一直線上に位置するため、第２ギヤを第１ギヤに押し込むことで、円滑にこれらの噛合いを行うことができる。
【００５２】
図８に示すように、挿入する画像形成ユニット側の第２ギヤ部２１１が装置本体側の第１ギヤ部２００の軸心に対して下向きの角度を持って挿入される場合においても、第１ギヤ２０５に対して第２ギヤ２１０を上部から挿入する場合と同様である。これにより、第１ギヤ部２００の軸方向と第２ギヤ部２１１の軸方向とが同軸上ではなく、ある角度を持って手動でギヤ結合を行うとき、感光体側とこれを駆動する感光体駆動軸側とのギヤ結合を時間のバラツキなく円滑に行うことが可能になる。
【００５３】
以上のように、画像形成ユニットの取付け時には、装置本体側に組み付けられた、掬いの一歯を有する第１ギヤの停止位置制御を行い、掬いの一歯を理想の着脱位置に配置後、画像形成ユニットを組み付ける。画像形成ユニットの再取付け後には、装置本体内部の制御により、再位相合わせ調整を行う。また、画像形成ユニットの取り外し時には掬いの一歯を有する第１ギヤの停止位置制御を行う必要はないが、取り外し後には第１ギヤの位置を制御して画像形成ユニットの再取付けに備える。
【００５４】
以上、感光体ドラム側とこれを駆動する感光体駆動軸側とのギヤ結合に着目して本発明を説明したが、本発明はこれに限られず、装置本体に着脱可能な中間転写ユニットや、感光体ユニットに対して着脱可能な現像ユニットなどの他のユニットにおけるギヤ結合に適用してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
２００ 感光体駆動軸側の第１ギヤ部
２０１ 歯部
２０２ 他の歯部よりも長い歯部であって、軸の端部まで延在している一つの歯部（掬いの一歯）
２０３ フィラー
２０５ 第１ギヤ
２１０ 第２ギヤ
２１１ 画像形成ユニット側の第２ギヤ部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５６】
【特許文献１】特開２００４−９４２０４号明細書
【特許文献２】特開２００６−２０８９１６号明細書
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置本体側に設けられた駆動源からの駆動力を伝達する第１ギヤおよびこれに形成された第１ギヤ部と、
装置本体から着脱される画像形成ユニットに設けられ、当該第１ギヤ部に対して着脱可能な第２ギヤおよびこれに形成された第２ギヤ部とを有し、
前記第１ギヤ部の歯部と前記第２ギヤ部の歯部との連結により、前記駆動源から前記画像形成ユニットへ駆動力を伝達する画像形成装置において、
前記第１ギヤは、前記第１ギヤ部の回転方向の回転位置を検知するための被検知体を有し、
前記被検知体を検知するための位置検出センサが装置本体側に設けられ、
前記第１ギヤ部の歯部を構成する複数の歯部の内の一歯は、他の歯部よりも長く、当該第１ギヤ部の軸の端部まで延在しており、
前記画像形成ユニットを装置本体に対して装着する際、前記位置検出センサによる前記被検知体の検知によって、前記一歯は、前記複数の歯部の内で上部の位置に停止され、前記第２ギヤ部は、当該第２ギヤ部の軸心が前記第１ギヤ部の軸心に対して上向きの角度をなして前記第１ギヤ部の軸の端部まで到達したとき、前記第１ギヤ部の前記一歯と前記第２ギヤ部が連結されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
画像形成装置本体側に設けられた駆動源からの駆動力を伝達する第１ギヤおよびこれに形成された第１ギヤ部と、
装置本体から着脱される画像形成ユニットに設けられ、当該第１ギヤ部に対して着脱可能な第２ギヤおよびこれに形成された第２ギヤ部とを有し、
前記第１ギヤ部の歯部と前記第２ギヤ部の歯部との連結により、前記駆動源から前記画像形成ユニットへ駆動力を伝達する画像形成装置において、
前記第１ギヤは、前記第１ギヤ部の回転方向の回転位置を検知するための被検知体を有し、
前記被検知体を検知するための位置検出センサが装置本体側に設けられ、
前記第１ギヤ部の歯部を構成する複数の歯部の内の一歯は、他の歯部よりも長く、当該第１ギヤ部の軸の端部まで延在しており、
前記画像形成ユニットを装置本体に対して装着する際、前記位置検出センサによる前記被検知体の検知によって、前記一歯は、前記複数の歯部の内で下部の位置に停止され、前記第２ギヤ部は、当該第２ギヤ部の軸心が前記第１ギヤ部の軸心に対して下向きの角度をなして前記第１ギヤ部の軸の端部まで到達したとき、前記第１ギヤ部の前記一歯と前記第２ギヤ部が連結されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記一歯が停止される前記上部の位置は、前記第１ギヤの面と平行な前記第１ギヤ部の断面で見て、最上部に位置した前記一歯の歯山とこれに隣り合う歯部の歯山とが前記第１ギヤ部の軸心に対して形成する角度をφとして±φの角度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記一歯が停止される前記下部の位置は、前記第１ギヤの面と平行な前記第１ギヤ部の断面で見て、最下部に位置した前記一歯の歯山とこれに隣り合う歯部の歯山とが前記第１ギヤ部の軸心に対して形成する角度をφとして±φの角度範囲であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記被検知体は、前記第１ギヤに形成された突出部であり、当該突出部の両端部と前記一歯とが前記第１ギヤの延在する平面で見て鉛直方向の直線上に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記被検知体は、前記第１ギヤ部の軸心と同心に１８０°の角度にわたって延在している一部品であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記位置検出センサは光学センサであり、前記被検知体が前記位置検出センサからの光を遮ることで被検知体が検知されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１ギヤ部の軸の先端に傾きが付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記一歯と、前記第１ギヤ部の軸の長さが最も短い箇所とが隣接し、これらが前記第１ギヤの面と平行な前記第１ギヤ部の断面で見て前記第１ギヤ部の軸心を通る直線上に位置することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１ギヤ部または前記第２ギヤ部の歯部の先端部が先細りになっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１ギヤ部の軸の内側に面取り部が設けられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記画像形成ユニットは、回転可能に設けられた像担持体としての感光体ドラム、当該感光体ドラムを帯電させる帯電ローラ、および当該感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーにより顕像化する現像ローラを備えたプロセスカートリッジであり、当該感光体ドラムの第２ギヤ部が、装置本体に設けられた駆動軸であって、前記感光体ドラムにギヤ結合により駆動力を伝達する第１ギヤ部としての感光体駆動軸に対して着脱されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記プロセスカートリッジは、４色のカートリッジが一体となった４連タンデムタイプであることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記プロセスカートリッジは、色毎に分離した単色カートリッジタイプであることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１】
画像形成装置本体側に設けられた駆動源からの駆動力を伝達する第１ギヤおよびこれに形成された第１ギヤ部と、
装置本体から着脱される画像形成ユニットに設けられ、当該第１ギヤ部に対して着脱可能な第２ギヤおよびこれに形成された第２ギヤ部とを有し、
前記第１ギヤ部の歯部と前記第２ギヤ部の歯部との連結により、前記駆動源から前記画像形成ユニットへ駆動力を伝達する画像形成装置において、
前記第１ギヤは、前記第１ギヤ部の回転方向の回転位置を検知するための被検知体を有し、
前記被検知体を検知するための位置検出センサが装置本体側に設けられ、
前記第１ギヤ部の歯部を構成する複数の歯部の内の一歯は、他の歯部よりも長く、当該第１ギヤ部の軸の端部まで延在しており、
前記画像形成ユニットを装置本体に対して装着する際、前記位置検出センサによる前記被検知体の検知によって、前記一歯は、前記複数の歯部の内で上部の位置に停止され、前記第２ギヤ部は、当該第２ギヤ部の軸心が前記第１ギヤ部の軸心に対して上向きの角度をなして前記第１ギヤ部の軸の端部まで到達したとき、前記第１ギヤ部の前記一歯と前記第２ギヤ部が連結されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
画像形成装置本体側に設けられた駆動源からの駆動力を伝達する第１ギヤおよびこれに形成された第１ギヤ部と、
装置本体から着脱される画像形成ユニットに設けられ、当該第１ギヤ部に対して着脱可能な第２ギヤおよびこれに形成された第２ギヤ部とを有し、
前記第１ギヤ部の歯部と前記第２ギヤ部の歯部との連結により、前記駆動源から前記画像形成ユニットへ駆動力を伝達する画像形成装置において、
前記第１ギヤは、前記第１ギヤ部の回転方向の回転位置を検知するための被検知体を有し、
前記被検知体を検知するための位置検出センサが装置本体側に設けられ、
前記第１ギヤ部の歯部を構成する複数の歯部の内の一歯は、他の歯部よりも長く、当該第１ギヤ部の軸の端部まで延在しており、
前記画像形成ユニットを装置本体に対して装着する際、前記位置検出センサによる前記被検知体の検知によって、前記一歯は、前記複数の歯部の内で下部の位置に停止され、前記第２ギヤ部は、当該第２ギヤ部の軸心が前記第１ギヤ部の軸心に対して下向きの角度をなして前記第１ギヤ部の軸の端部まで到達したとき、前記第１ギヤ部の前記一歯と前記第２ギヤ部が連結されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記一歯が停止される前記上部の位置は、前記第１ギヤの面と平行な前記第１ギヤ部の断面で見て、最上部に位置した前記一歯の歯山とこれに隣り合う歯部の歯山とが前記第１ギヤ部の軸心に対して形成する角度をφとして±φの角度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記一歯が停止される前記下部の位置は、前記第１ギヤの面と平行な前記第１ギヤ部の断面で見て、最下部に位置した前記一歯の歯山とこれに隣り合う歯部の歯山とが前記第１ギヤ部の軸心に対して形成する角度をφとして±φの角度範囲であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記被検知体は、前記第１ギヤに形成された突出部であり、当該突出部の両端部と前記一歯とが前記第１ギヤの延在する平面で見て鉛直方向の直線上に位置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記被検知体は、前記第１ギヤ部の軸心と同心に１８０°の角度にわたって延在している一部品であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記位置検出センサは光学センサであり、前記被検知体が前記位置検出センサからの光を遮ることで被検知体が検知されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１ギヤ部の軸の先端に傾きが付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記一歯と、前記第１ギヤ部の軸の長さが最も短い箇所とが隣接し、これらが前記第１ギヤの面と平行な前記第１ギヤ部の断面で見て前記第１ギヤ部の軸心を通る直線上に位置することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１ギヤ部または前記第２ギヤ部の歯部の先端部が先細りになっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第１ギヤ部の軸の内側に面取り部が設けられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記画像形成ユニットは、回転可能に設けられた像担持体としての感光体ドラム、当該感光体ドラムを帯電させる帯電ローラ、および当該感光体ドラムに形成された静電潜像をトナーにより顕像化する現像ローラを備えたプロセスカートリッジであり、当該感光体ドラムの第２ギヤ部が、装置本体に設けられた駆動軸であって、前記感光体ドラムにギヤ結合により駆動力を伝達する第１ギヤ部としての感光体駆動軸に対して着脱されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記プロセスカートリッジは、４色のカートリッジが一体となった４連タンデムタイプであることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記プロセスカートリッジは、色毎に分離した単色カートリッジタイプであることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１１−５９２４１（Ｐ２０１１−５９２４１Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０６９０４（Ｐ２００９−２０６９０４）
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月８日（２００９．９．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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