等速ジョイントおよび画像形成装置
【課題】良好な等速精度を得ることができ、外輪の寿命を延ばすことができ、ケージを外輪にスムーズに組み付けることのできる等速ジョイントおよび画像形成装置を提供する。
【解決手段】外溝と内溝とに沿うようにして引かれた仮想円（以下、トラック溝の内接円）の直径Ｄを、ボール１５２の直径Ｂ以上とする。これにより、溝間に係合したボール１５２に予圧が付与されることがなく、外溝および内溝に対してボール１５２がスムーズに摺動することができ、良好な等速精度を得ることができる。また、外溝および内溝の磨耗を抑制することができ、外輪の寿命を延ばすことができる。また、内溝と外溝との間の環状空間にケージに保持されているボールをスムーズに挿入することができ、外輪にケージを容易に組み付けることができる。
【解決手段】外溝と内溝とに沿うようにして引かれた仮想円（以下、トラック溝の内接円）の直径Ｄを、ボール１５２の直径Ｂ以上とする。これにより、溝間に係合したボール１５２に予圧が付与されることがなく、外溝および内溝に対してボール１５２がスムーズに摺動することができ、良好な等速精度を得ることができる。また、外溝および内溝の磨耗を抑制することができ、外輪の寿命を延ばすことができる。また、内溝と外溝との間の環状空間にケージに保持されているボールをスムーズに挿入することができ、外輪にケージを容易に組み付けることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイントおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のドライブシャフトの回転トルクを車軸に伝達する駆動伝達機構の一つとして、等速ジョイントが知られている。等速ジョイントは、互いに軸線方向に並ぶ原動側の駆動軸と従動側の被駆動軸との間の偏角を許容しつつ、両者間で駆動力を回転方向に等速に伝達することができる。等速ジョイントは、自動車に限らず、産業機械に多用されている駆動伝達機構である。
【０００３】
等速ジョイントとしては、例えば特許文献１に記載のような、トリボールジョイントが一般的に知られている。トリボールジョイントは、互いに軸線方向に並ぶ外輪とケージとを備えている。外輪は、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面に軸方向に延在しながら互いに円周方向に１２０°の間隔をおいて並ぶトラック溝たる外溝が形成されている。また、環状空間の内壁面に軸方向に延在しながらそれぞれ外溝と対向するトラック溝たる内溝が形成されている。一方、ケージは、外輪の環状空間内に挿入される中空円筒状の周壁に、ボール保持穴が円周方向に１２０°の間隔をおいて並ぶように形成されており、それぞれのボール保持穴にボールを保持している。ケージは、これらのボールを外輪の内溝および外溝に係合させるようにして、外輪の環状空間内に挿入される。この状態で外輪又はケージの何れか一方が原動側となって回転すると、その回転力が内溝および外溝に係合している複数のボールを介してもう一方に伝達される。
【０００４】
かかる構成の従来のトリボールジョイントは、外輪やケージが金属からなるため、重量が大きいという欠点があった。また、動作音がボールとトラック溝との摺擦によって大きくなるという欠点もあった。更には、ボールをスムーズに転動させる目的で、外輪の環状空間内にグリースを充填しているが、このグリースの漏洩による周囲環境へのグリース汚染が懸念される。これらの結果、事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品、食品製造機器などへの適用が困難であった。
【０００５】
特許文献２には、外輪を摩擦抵抗の非常に小さな合成樹脂（ポリアセタール樹脂）で形成したトリボールジョイントが記載されている。外輪を樹脂材料で形成することで、金属材料で形成していた従来の構成に比べて、外輪の重量を小さくすることができる。また、摩擦抵抗が非常に小さいので、外輪の環状空間内にグリースを充填しなくても、外輪やケージをスムーズに回転させ、しかも動作音も金属製のものに比べて小さくすることができる。その結果、事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品、食品製造機器などにもトリボールジョイントを適用することができる。
【０００６】
【特許文献１】特公昭５２−３４６９９号公報
【特許文献２】特開２００６−３８２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の等速ジョイントにおいては、外輪の弾性を利用して、トラック溝に係合したボールに予圧を付与している。具体的には、前記内溝の溝形状および前記外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円（以下、トラック溝の内接円という）の直径をボールの直径よりも小さくすることで、ボールに予圧を付与している。特許文献２においては、ボールに予圧を付与することで、回転方向のガタを無くし、等速性を高めることができると記載されている。
しかしながら、特許文献２の構成では、十分な等速精度が得られないことがわかった。これは、ボールに予圧を付与しながら使用すると、トラック溝との摺動抵抗が大きくなり、ボールがトラック溝に対してスムーズに摺動しなくなる場合があり、その結果、等速精度が十分に得ることができないのである。
【０００８】
また、トラック溝に係合したボールに予圧を付与する構成の場合、ケージを外輪にスムーズに組みつけることができなくなるという問題もある。これは、トラック溝の内接円の直径が、ボールの直径よりも小さいため、ケージに保持されたボールを内溝と外溝との間の環状空間に圧入することによって、ケージに保持されたボールをトラック溝に係合させることになる。その結果、ケージに保持されたボールを内溝と外溝との間の環状空間に挿入するときの挿入抵抗が大きくなってしまうのである。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、良好な等速精度を得ることができ、外輪の寿命を延ばすことができ、ケージを外輪にスムーズに組み付けることのできる等速ジョイントおよび画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面に周方向に等間隔をおいて複数形成した軸方向に延びる円弧状の外溝と、環状空間の内壁面に前記外溝にそれぞれ対向されて形成した軸方向に延びる円弧状の内溝とを有する外輪と、前記内溝および外溝に沿って摺動するボールを保持するケージとを有し、前記外輪および／またはケージが合成樹脂で成形されており、前記ケージの一部を前記環状空間内に挿入し且つ前記ケージに保持されるボールを前記内溝および前記外溝に係合させた状態で、前記ボールを介して、前記ケージ及び外輪の何れか一方の回転駆動力を他方に伝達する等速ジョイントにおいて、前記ボールの直径を、前記内溝の溝形状および前記外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円の直径以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の等速ジョイントにおいて、前記仮想円の直径よりも、前記ボールの直径を１０［μｍ］以上８０［μｍ］以下小さくしたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、回転体を有し、装置本体に対して脱着可能なユニットと、前記ユニットに設けられ前記回転体に駆動力を伝達するための被駆動軸と装置本体に設けられた駆動源から駆動力を受けて回転駆動する駆動軸とを連結するための連結手段とを備えた画像形成装置において、前記連結手段として、請求項１または２の等速ジョイントを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１または２の発明によれば、ボールの直径を、内溝の溝形状および外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円の直径以下とすることによって、ボールが内溝と外溝とに係合したとき、内溝および外溝から予圧が付与されることがない。これにより、駆動時にボールが内溝および外溝と摺動するときの摺動抵抗をボールに予圧が付与されたものに比べて小さくすることができ、ボールが内溝および外溝に対してスムーズに摺動することができる。その結果、良好な等速精度を得ることができる。
さらに、ケージに保持されたボールを内溝と外溝とに係合させるとき、ボールが内溝と外溝との間の環状空間に圧入されないため、ケージに保持されたボールを内溝と外溝との間の環状空間に挿入するときの挿入抵抗が大きくなることがない。その結果、ケージを外輪にスムーズに組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、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。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、本プリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ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おり、寿命到達時に交換される。以下の説明では、各プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの構成はすべて同じであるため、色分け用の符号Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについては省略する。
図２に示すように、プロセスカートリッジ１は、像担持体たるドラム状の感光体２、ドラムクリーニングユニット３、帯電ユニット４、現像ユニット５、潤滑剤塗布ユニット６、等を図示しない枠体に収めている。このプロセスカートリッジ１は、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
【００１３】
帯電ユニット４は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体２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回転体たる帯電ローラ４ａを感光体２と非接触にして、感光体２を一様帯電せしめる非接触帯電ローラ方式の帯電ユニット４を示している。帯電ユニット４としては、上記以外に、スコロトロン方式、コロトロン方式、接触ローラ方式等を用いることができる。
【００１４】
接触方式、非接触方式帯電ローラ４ａに印加する帯電バイアスは、直流に対して交流を重畳する方式や、直流のみを印加する方式がある。接触方式の帯電ローラ４ａにおける直流に対して交流を重畳する帯電バイアスは、交流を定電流制御にすることで環境変化によって帯電ローラ４ａの抵抗値が変化しても帯電ローラ４ａの表面電位がその影響を受けないメリットがある。しかし、電源装置のコストが高くなり、また交流高周波の音が問題としてある。一方、非接触方式の帯電ローラ４ａにおいて、直流に対して交流を重畳する帯電バイアスでは、感光体２と帯電ローラ４ａとのギャップ変動の影響により、感光体表面を均一に帯電することができず、画像にムラが出てしまう。このため、ギャップ変動に対応した帯電バイアス補正手段が必要となってくる。
帯電ローラ４ａの駆動は、感光体２ととも回りさせる方式や、感光体２を駆動させる駆動源からギアなどを介して駆動力をもらう方式などがある。低速機の場合は、感光体２ととも回りさせる方式が一般的である。高速・高画質を要求される装置では、後者の方式が一般的である。
【００１５】
また、同図においては、帯電ローラ４ａの表面をクリーニングする帯電ローラクリーナ４ｂを設けている。これにより、帯電ローラ４ａに付着した汚れにより、感光体２が狙いの電位に帯電されなくなるのを抑制することができる。その結果、帯電不良による異常画像を抑制することができる。帯電ローラクリーナ４ｂは、一般的にメラニンで構成されており、帯電ローラ４ａと連れ回りする構成としている。
【００１６】
現像手段たる現像ユニット５は、第１搬送スクリュウ５ａが配設された第１剤収容部５ｅを有している。また、透磁率センサからなるトナー濃度センサ５ｃ、第２搬送スクリュウ５ｂ、現像ロール５ｇ、ドクターブレード５ｄなどが配設された第２剤収容部５ｆも有している。これら２つの剤収容部内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとからなる図示しない現像剤が内包されている。第１搬送スクリュウ５ａは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、第１剤収容部５ｅ内の現像剤を図中手前側から奥側へと搬送する。そして、第１剤収容部５ｅと第２剤収容部５ｆとの間の仕切壁に設けられた図示しない連通口を経て、第２剤収容部５ｆ内に進入する。第２剤収容部５ｆ内の第２搬送スクリュウ５ｂは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、現像剤を図中奥側から手前側へと搬送する。搬送途中の現像剤は、第２剤収容部５ｆの底部に固定されたトナー濃度センサ５ｃによってそのトナー濃度が検知される。このようにして現像剤を搬送する第２搬送スクリュウ５ｂの図中上方には、図中反時計回りに回転駆動せしめられる現像スリーブ５h内にマグネットローラ５ｉを内包する現像ロール５ｇが平行配設されている。第２搬送スクリュウ５ｂによって搬送される現像剤は、マグネットローラ５ｉの発する磁力によって現像スリーブ５h表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ５hと所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード５ｄによってその層厚が規制された後、感光体２と対向する現像領域まで搬送され、感光体２上の静電潜像にトナーを付着させる。この付着により、感光体２上にＹトナー像が形成される。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像ロール５ｇの現像スリーブ５hの回転に伴って第２搬送スクリュウ５ｂ上に戻される。そして、図中手前端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第１剤収容部５ｅ内に戻る。
【００１７】
トナー濃度センサ５ｃによる現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ５ｃはトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。上記制御部はＲＡＭを備えており、この中にトナー濃度センサ５ｃからの出力電圧の目標値であるＶｔｒｅｆのデータを格納している。現像ユニット５については、トナー濃度センサ５ｃからの出力電圧の値とＶｔｒｅｆを比較し、図示しないトナー供給装置を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。この駆動により、現像に伴ってトナーを消費してトナー濃度を低下させた現像剤に対して第１剤収容部５ｅで適量のトナーが供給される。このため、第２剤収容部５ｅ内の現像剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
【００１８】
クリーニングユニット３は、転写されずに感光体２の表面に残留した転写残トナーを感光体２の表面から除去するものである。このクリーニングユニット３は、カウンター方向に感光体表面に当接するブレード部材たるクリーニングブレード３ａを設けている。また、クリーニングユニット３は、クリーニングブレード３ａによって除去された感光体２表面上の転写残トナーを回収する回収部３ｂを備えている。回収部３ｂには、回収部に回収されたトナーを図示しない廃トナーボトルへ搬送する搬送オーガ３ｃを備えている。
【００１９】
感光体２表面上の転写残トナーは、クリーニングブレード３ａに除去される。クリーニングブレード３ａの先端に溜まった転写残トナーは、回収部３ｂに落下する。そして、搬送オーガ３ｃにより廃トナーとして図示しない廃トナーボトルへ搬送され、ここに蓄えられる。このようにして廃トナーボトルに蓄えられた廃トナーは、サービスマンなどにより回収される。なお、回収部３ｂに回収された転写残トナーを、リサイクルトナーとして現像ユニット５などに搬送し、再度現像に使用するようにしてもよい。
【００２０】
潤滑剤塗布手段たる潤滑剤塗布ユニット６は、感光体２の表面に潤滑剤を塗布して感光体２表面の摩擦係数を低くするものである。感光体２の表面への潤滑剤の塗布は、潤滑剤を固形状に成型して固形潤滑剤６ａとし、固形潤滑剤６ａを加圧バネ６ｂで回転するファーブラシ６ｃに押圧して、ファーブラシ６ｃを介して感光体２に塗布している。潤滑剤としては、ＺｎＳｔ（ステアリン酸亜鉛）が最も一般的に用いられる。また、ファーブラシ６ｃのブラシは、絶縁ＰＥＴ、導電ＰＥＴ、アクリル繊維などが用いられる。感光体表面に塗布された潤滑剤は、潤滑剤塗布ブレード６ｄによって均一な厚さになって感光体表面に定着する。感光体２表面に潤滑剤を塗布することで、感光体２のフィルミングを防止することができる。
【００２１】
先の図１に示すように、プロセスカートリッジ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光Ｌを、各プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋにおける各感光体に照射する。これにより、感光体２Ｙ，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２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに照射するものである。
【００２２】
光書込ユニット２０の図中下側には、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、記録体たる転写紙Ｐが複数枚重ねられた転写紙束の状態で収容されており、一番上の転写紙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内の一番上の転写紙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内の一番上の転写紙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に送り込まれた転写紙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。
【００２３】
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、転写紙Ｐを搬送ローラ対３４から送られてくる転写紙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、転写紙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。
【００２４】
各プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの図中上方には、中間転写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。転写手段たる転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１の他、ベルトクリーニングユニット４２、第１ブラケット４３、第２ブラケット４４などを備えている。また、４つの１次転写ローラ４５Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、２次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、補助ローラ４８、テンションローラ４９なども備えている。中間転写ベルト４１は、これら８つ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２Ｙ，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２Ｙ，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。
【００２５】
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転写紙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次転写ニップ内で転写紙Ｐに一括２次転写される。そして、転写紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
【００２６】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、転写紙Ｐに転写されなかっ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。
【００２７】
２次転写ニップの図中上方には、加圧ローラ６１や定着ベルトユニット６２などを備える定着ユニット６０が配設されている。この定着ユニット６０の定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４を、加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６によって張架しながら、図中反時計回りに無端移動せしめる。加熱ローラ６３は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包しており、定着ベルト６４を裏面側から加熱する。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の掛け回し箇所には、図中時計回りに回転駆動される加圧ローラ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。
【００２８】
２次転写ニップを通過した転写紙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。
【００２９】
このようにして定着処理が施された転写紙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転写紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。
【００３０】
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１２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが配設されている。トナーカートリッジ１２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ内のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーは、それぞれプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの現像ユニットに適宜供給される。これらトナーカートリッジ１２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
【００３１】
以上の構成の本プリンタにおいては、４つのプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、光書込ユニット２０、転写ユニット４０などの組合せにより、記録体たる転写紙Ｐにトナー像を形成するトナー像形成手段が構成されている。
【００３２】
図３（ａ）は、プリンタ内にセットされたプロセスカートリッジ１とその周囲構成とを示す縦断面図であり、図３（ｂ）は、プリンタから取り外されている最中のプロセスカートリッジ１をその周囲構成とともに示す縦断面図である。これらの図の左右方向において、左側はプリンタの正面側に相当し、右側はプリンタの後面側に相当する。図３（ａ）に示すように、回転体を有し、装置本体に対して脱着可能なユニットであるプロセカートリッジ１は、プリンタ本体の前端付近に配設された前側板７１と、プリンタ本体の後側板７０との間に位置している。円柱状の感光体２の円中心には、図３（ｂ）に示すように、軸線方向の一端側から他端側に向けて貫通する中心穴が形成されている。そして、後側板７０は、被駆動軸たる感光体軸１７２を図示しない軸受によって回転自在に支持している。そして、図３（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ１がプリンタ内にセットされると、後側板７０に支持されている感光体軸１７２が、回転体たる感光体２の中心穴に感光体軸１７２が挿入される。この中心穴の横断面形状は、例えばＤ字型や小判型などといった非円形状になっており、感光体軸１７２の横断面形状も同様の形状になっている。これにより、中心穴に挿入された感光体軸１７２が穴内で空転することなく、感光体軸１７２の回転駆動力が感光体２Ｙに伝達される。
【００３３】
上述の感光体軸１７２は、プリンタ本体の後側板７０を貫通しているため、その後端部は後側板７０の更に後側に位置している。プリンタ本体の後側板７０における前側板７１と対向する面と反対の面には、ブラケット８２、駆動源たる駆動モータ８１、連結手段たる等速ジョイント１３０などからなる駆動装置８０が固定されている。駆動モータ８１と、感光体軸１７２とは一直線上に並んでおり、駆動モータ８１からの回転駆動力が等速ジョイント１３０を介して感光体軸１７２に伝達される。
【００３４】
駆動モータ８１は、ギヤなどを介さずに感光体２に回転駆動力を伝達するいわゆるダイレクトドライブモータとなっている。ギヤを介さずに駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間で駆動力を繋ぐことで、ギヤの偏心や歯のピッチムラに起因する感光体２の速度変動を回避することができる。
【００３５】
プロセスカートリッジ１をプリンタから取り外すときには、移動可能な前側板７１を後側板７０との対向位置から待避させる。そして、プロセスカートリッジ１をプリンタ後側から前側に向けて引き出す。なお、感光体２は、プロセスカートリッジ１の枠体９０に保持されている。
【００３６】
図４は、駆動装置８０を示す断面図である。同図において、後側板７０の図中左側は、図示しないプロセスカートリッジ１が収納されるユニット側であり、図中右側は駆動装置８０などが収納される駆動伝達側である。駆動装置８０は、後側板７０の駆動伝達側の面に固定されたブラケット８２と、ブラケット８２の背面に固定された駆動モータ８１と、ブラケット８２の内部に収納された連結手段たる等速ジョイント１３０とを有している。
【００３７】
ブラケット８２は、板金がプレス加工などの曲げ成形によって成形されたものである。そして、後側板７０の２つの位置決め孔７４、７５にそれぞれ挿入されて後側板７０上におけるブラケット８２の位置決めを行うための２つの位置決めピン８２ａ、８２ｂを有している。また、後側板７０にネジ固定するための固定部８２ｃを有している。固定部８２ｃには、ブラケット８２を後側板７０にねじ止め固定するための図示しないねじ孔が設けられている。
【００３８】
ブラケット８２の背面に固定された駆動モータ８１は、駆動軸８１ａをブラケット８２の背面に形成された丸穴に貫通させることで、モータ本体をブラケット８２の外部に位置させた状態で駆動軸８１ａの先端側をブラケット８２の内部に位置させている。
【００３９】
被駆動軸としての感光体軸１７２は、後側板７０に固定された軸受７３に圧入されながら後側板７０を貫通している。感光体軸１７２の軸線方向における所定箇所には、感光体軸１７２よりも大径の固定リング１７３が嵌め込まれており、この固定リング１７３が軸受７３のユニット側の側面に突き当たることで、装置本体に対する感光体軸１７２の軸線方向の位置決めがなされている。
【００４０】
等速ジョイント１３０は、ブラケット８２の内部において、互いに軸線方向に並ぶ駆動軸８１ａと感光体軸１７２とを連結している。上述のように、ブラケット８２は板金の曲げ加工によるものであり、加工時に曲げ角のバラツキが生じ易いために、後側板７０に対して駆動モータ８１を精度良く位置決めすることが困難である。そして、感光体軸１７２に対して、駆動モータ８１の駆動軸８１ａを傾けてしまい易い。本プリンタでは、このように駆動軸８１ａのスキューが起こっても、駆動軸８１ａと感光体軸１７２とを等速ジョイント１３０で連結することで、駆動軸８１ａから感光体軸１７２に対して回転駆動力を等速で伝達することが可能になっている。
【００４１】
次に、等速ジョイントについて、図４乃至図９に基づき説明する。
【００４２】
等速ジョイント１３０は、外輪１４０と、ケージ１５０とを有している。そして、ケージ１５０の軸線方向の図中左側端部には、感光体軸１７２が接続されている。また、外輪１４０の軸線方向の図中右側端部には、駆動モータ８１の駆動軸８１ａが接続されている。
【００４３】
外輪１４０は、軸線方向の一端側に設けられた開口からケージ１５０の一部が挿入される円筒状のカップ部１４１を備えている。このカップ部１４１の他端側からは、円筒状の軸取付け部１４７がカップ部１４１の中心軸線上に延在するように突出している。また、カップ部内には、内ボス部１４３がカップ部１４１の中心軸線上に設けられており、カップ部１４１と内ボス部１４３との間に環状空間１４４が形成される。外輪１４０を構成するカップ部１４１と軸取付け部１４７と内ボス部１４３とは同一の樹脂材料によって一体形成（一体成形）されたものである。
【００４４】
外輪１４０は、カップ部１４１の内周面に設けられた３つのトラック溝たる外溝１４５と、内ボス部１４３の外周面に設けられた３つのトラック溝たる内溝１４６とを有している。そして、図４に示したように、環状空間１４４における軸線方向の一端側を開口させつつ他端側を塞いでおり、その開口からケージ１５０が挿入される。また、円筒状の軸取付け部１４７の内部空間に駆動軸８１ａが嵌合固定されている。
【００４５】
図５に示したように、カップ部１４１の内周面に設けられた３つの外溝１４５は、カップ部１４１の軸線方向に延在しながら、互いに１２０［°］の位相差をもって円方向に並ぶように形成されている。内ボス部１４３の外周面に設けられた３つの内溝１４６も、内ボス部１４３の軸線方向に延在しながら、互いに１２０［°］の位相差をもって円方向に並ぶように形成されている。そして、外溝１４５と内溝１４６とは環状空間１４４を介して互いに対面している。
【００４６】
また、図６に示すように、外溝１４５の開口端側には、開口端に向かうにつれて軸中心から離れ、かつ、溝幅が拡大するテーパ状の外溝案内部１４５ａが設けられている。また、内溝１４６の開口端部には、開口端に向かうにつれて軸中心に近づき、かつ、溝幅が拡大するテーパ状の内溝案内部１４６ａが設けられている。このように、案内部１４５ａ、１４６ａを設けることにより、ボール１５２を外溝１４５と内溝１４６とが対向する環状空間１４４に案内することができ、ケージ１５０の外輪１４０への挿入を容易に行うことができる。
【００４７】
また、カップ部１４１の開口端において、各内溝案内部１４６ａの縁部が交わっている。このように構成することで、ケージ１５０と外輪１４０とを組み付けるときに、トラック溝（外溝１４５および内溝１４６）とボール１５２との位相が６０°付近であっても、ボール１５２を内溝案内部１４６ａの開口端に接触させることができる。これにより、ボール１５２とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）との位相が６０°付近であっても、内ボス部１４３に加わる軸方向の力の一部を、内溝案内部１４６ａによって回転方向の力に変換することができ、ケージ１５０が外輪１４０に対して相対的にスムーズに回転させることができる。よって、ケージ１５０に保持されたボール１５２を外輪１４０の外溝１４５と内溝１４６との間の環状空間１４４へ挿入するときの挿入抵抗を低減することができ、ボール１５２を外輪１４０の外溝１４５と内溝１４６との間の環状空間１４４にスムーズに挿入することができる。
【００４８】
ケージ１５０は、その先端側が円筒状の挿入部１５１になっている。この挿入部１５１は、図７に横断面を示すように、互いに１２０［°］の位相差をもって周方向に沿って並ぶように円筒状の周壁に設けられた３つのボール保持穴たる貫通穴１５１ａを有しており、それぞれの貫通穴１５１ａ内に球体としてのボール１５２を回転可能に保持している。
【００４９】
貫通穴１５１ａの穴径Ａは、ボール７３の直径Ｂよりも大きくしている。また、貫通穴１５１ａの内側面の内周側端部から突出する内周抜け止め突起１５１ｃが１８０°の位相差をもって設けられている。また、貫通穴１５１ａの内側面の外周側端部から突出する外周抜け止め突起１５１ｂが１８０°の位相差をもって設けられている。また、外周抜け止め突起１５１ｂは、内周抜け止め突起１５１ｃと９０°の位相差をもって設けられている。抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃの内接円径Ｃは、ボールの直径の８０〜９９％の範囲に設定するのがよい。内接円径Ｃをボールの直径の８０％より小さくすると、抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃが貫通穴から突出しすぎてしまい、貫通穴１５１ａにボール１５２を挿入することができなくなる。また、抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃは、金型を無理抜きすることによって成形しているが、突出しすぎてしまうと、射出成形後の型抜き時に抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃが破損するおそれがある。このため、抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃの内接円径Ｃは、ボール１５２の直径の８０％以上に設定するのが好ましい。外周抜け止め突起１５１ｂによって、貫通穴１５１ａ内のボール１５２が、挿入部１５１の外周面から抜け落ちることがない。また、内周抜け止め突起１５１ｃによって、貫通穴１５１ａ内のボール１５２が、挿入部１５１の内周面から抜け落ちることがない。
また、貫通穴１５１ａの穴径Ａを、ボール１５２の直径Ｂよりも大きくすることにより、ボール１５２が貫通穴１５１ａ内を径方向に移動可能とすることができる。これにより、ケージ１５０の挿入部１５１を外輪の環状空間に挿入するとき、ボール１５２が外輪１４０のカップ部１４１に突き当たったとき、ボール１５２が、軸中心方向へ移動する。これにより、ケージ１５０の挿入部１５１が外輪１４０の環状空間１４４へスムーズに挿入することができる。
【００５０】
また、貫通穴１５１ａの穴径Ａを、ボール１５２の直径Ｂよりも大きくすることにより、ボールが貫通穴内でスムーズに回転する。これにより、駆動時における内溝および外溝内をボールが回転しながら摺動するので、内溝および外溝の磨耗を抑制することができ、長期に亘り等速性を確保することができる。
【００５１】
先に示した図４においては、ケージ１５０の円筒状の挿入部１５１が、外輪１４０のカップ部１４１における環状空間１４４内に挿入されている。この状態では、図８に示すように、貫通穴１５１ａに保持される３つのボール１５２が、それぞれ、外輪のカップ部１４１の内周面に設けられた外溝１４５と、内ボス部１４３の外周面に設けられた内溝１４６との間に挟まれて、法線方向への動きが阻止される。但し、外溝１４５、内溝１４６はそれぞれ軸線方向に延在しているので、ボール１５２の軸線方向の動きは許容される。
【００５２】
また、本実施形態の等速ジョイントにおいては、図８に示すように、外溝と内溝とに沿うようにして引かれた仮想円（以下、トラック溝の内接円）の直径Ｄを、ボールの直径Ｂ以上とする。これにより、溝間に係合したボールに予圧が付与されることがなく、外溝および内溝に対してボールがスムーズに摺動することができ、良好な等速精度を得ることができる。また、外溝および内溝の磨耗を抑制することができ、外輪の寿命を延ばすことができる。また、内溝と外溝との間の環状空間にケージに保持されているボールをスムーズに挿入することができ、外輪にケージを容易に組み付けることができる。
【００５３】
特に、トラック溝の内接円の直径Ｄに対して、ボールの直径Ｂを１０［μｍ］〜８０［μｍ］、より好ましくは、２０［μｍ］〜６０［μｍ］小さくなるよう設定することによって、内溝および外溝の磨耗を抑制することができ、長期に亘って等速精度を維持することができる。また、外輪の寿命を延ばすことができる。
【００５４】
ケージ１５０の円筒状の挿入部１５１は、図８に示すように外輪のカップ部１４１の環状空間１４４内に挿入されて、自らが保持している３つのボール１５２を図８に示したように環状空間１４４内で外溝１４５及び内溝１４６に係合させる。そして、図４に示した駆動モータ８１の駆動軸８１ａとともに回転すると、３つのボール１５２を介してその回転駆動力をケージ１５０に等速で伝達する。これにより、感光体軸１７２、ひいては図示しない感光体が等速で回転する。
【００５５】
図４に示したカップ部１４１、軸取付け部１４７、内ボス部１４３を一体物としている樹脂材料は、射出成形が可能な合成樹脂からなる。射出成形が可能であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れであってもよい。射出成形が可能な合成樹脂には結晶性樹脂と、非結晶性樹脂とがある。何れの樹脂を使用してもよいが、非結晶性樹脂は靱性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合に急激な破壊が生じるため、結晶性樹脂を用いるのが好ましい。また、潤滑特性の比較的高いものを用いることが望ましい。かかる合成樹脂としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ナイロン、射出成形可能なフッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥなど）、射出成形可能なポリイミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド等を例示することができる。これらの合成樹脂を単独で使用しても、２種類以上を混合したポリマーアロイとして使用してもよい。また、これら以外の合成樹脂で且つ潤滑特性の比較的低い樹脂であっても、前述した合成樹脂を配合したポリマーアロイとすれば、使用することが可能である。
【００５６】
カップ部１４１等に最も適した合成樹脂は、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＰＳ、ＰＥＥＫである。ナイロンはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、分子鎖中に芳香族環を有する半芳香族ナイロン等である。中でも、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＰＳは、耐熱性、潤滑性に優れて比較的安価であるため、コストパフォーマンスの優れた等速ジョイント１３０を実現することができる。また、ＰＥＥＫは補強材や潤滑剤を配合しなくても機械的強度や潤滑性に優れるため、高機能な等速ジョイントを実現することができる。
【００５７】
かかる構成の等速ジョイント１３０においては、カップ部１４１を樹脂材料で形成したことで、カップ部１４１を金属材料で形成していた従来の構成に比べて、外輪１４０の重量を小さくすることができる。また、カップ部１４１の内周面を樹脂材料としたことから、環状空間１４４にグリースを充填しなくても、外輪１４０とケージ１５０とをスムーズに回転させつつ、金属材料で形成していた従来の構成に比べて動作音を小さくすることもできる。以上の結果、本プリンタにおける等速ジョイント１３０は、軽量化を図り、トルク伝達時の動作音を小さくし、且つグリースの充填を不要にすることができる。そして、これにより、騒音やグリース汚染の制限を受けることがなくなり、従来では困難であった事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品、食品製造機器などへの適用を可能にすることができる。
【００５８】
なお、カップ部１４１等を構成する樹脂材料に固体潤滑剤や潤滑油を添加して潤滑特性を高めることも可能である。固体潤滑剤としては、ＰＴＦＥ、黒鉛、二硫化モリブデン等を例示することができる。また、樹脂材料にガラス繊維、炭素繊維、各種鉱物性繊維（ウィスカー）を配合して強度を高めてもよく、固体潤滑剤等と併用してもよい。
【００５９】
なお、本実施形態の等速ジョイントにおいては、上述したように、トラック溝の内接円の直径Ｄを、ボールの直径Ｂに対して２０［μｍ］〜６０［μｍ］大きくなるよう設定することが最も好ましいが、合成樹脂製のケージのため内溝１４６および外溝１４５の成形精度が影響される。このため、射出成形時の成形条件、金型精度、使用する合成樹脂の成形収縮率等の詳細な考慮が必要である。一例を挙げると、合成樹脂に対して無機質の配合剤を１５容量％以上配合して成形収縮率を小さくすることなどが考えられる。
【００６０】
ボール１５２としては、軸受鋼、ステンレス球、セラミックス球、合成樹脂からなる球などを利用することができる。中でも、ステンレス球は発錆の心配が無く、低価格であるため好適である。
【００６１】
本プリンタでは、外輪１４０だけでなく、ケージ１５０についても、樹脂材料からなるものを用いている。ケージ１５０に好適な樹脂材料としては、外輪１４０に好適なものと同様である。ケージ１５０を樹脂材料で構成することで更なる軽量化を図ることができる。
【００６２】
また、本プリンタでは、図３（ｂ）に示したように、潜像担持体として、被駆動軸たる感光体軸１７２を中心に回転する感光体２を用い、感光体軸１７２を等速ジョイント１３０で連結している。そして、ブラケット８２の折り曲げ加工精度のバラツキによって駆動モータ８１の駆動軸８１ａを感光体軸１７２に対してスキューさせたとしても、感光体２に対して回転駆動力を等速で伝達することができることは既に述べた通りである。また、図３に示すように、感光体２は、その軸線方向に穿たれた中心穴に感光体軸１７２を貫通係合させる。かかる構成では、感光体軸１７２を装置本体側に固定した状態で、感光体２やプロセスカートリッジ１を装置本体に対して着脱することができる。
【００６３】
先に示した図４において、外輪１４０は、カップ部１４１の軸線方向の一端部から軸線方向に突出する円筒状の軸取付け部１４７を有している。そして、軸部１５３の中空の空間に、駆動モータ８１の駆動軸８１ａが圧入されていることで、外輪１４０と、駆動軸８１ａとが軸線方向に接続される。
感光体軸１７２は、その一端部が中空構造になっており、その中空構造の中にケージ１５０の軸部１５３が挿入されることで、感光体軸１７２とケージ１５０とが接続されている。また、感光体軸１７２の一端部には、その外側にスラスト押さえ部材１７４が嵌め込まれる。これにより、感光体軸１７２の一端側では、スラスト押さえ部材１７４と感光体軸１７２と軸部１５３とがオーバーラップしている。感光体軸１７２及び軸部１５３には、それぞれ軸線方向と直交する方向に貫通する不図示の貫通穴が設けられている。また、中空のスラスト押さえ部材１７４の周面における一部にも、軸線方向と直交する不図示の貫通穴が設けられている。更には、中空を介してこの貫通穴に対向するネジ穴も設けられている。それぞれの貫通穴やネジ穴を一直線上に位置させた状態で、ネジ１７５がスラスト押さえ部材１７４、感光体軸１７２、軸部１５３の貫通穴に挿入された後、スラスト押さえ部材１７４のネジ穴に螺合せしめられている。これにより、ケージ１５０が感光体軸１７２に固定される。
【００６４】
筒状部材たるスラスト押さえ部材１７４は、図示のように、挿入部１５１と軸受７３との間に隙間無く挟み込まれている。これにより、感光体軸１７２の軸受７３からの抜けが阻止されている。このように、本プリンタでは、感光体軸１７２よりも大きな径のスラスト押さえ部材１７４に感光体軸１７２を挿入してスラスト押さえ部材１７４をケージ１５０と軸受７３との間に位置させたことで、感光体軸１７２の軸受７３からの抜けを阻止することが可能になる。
【００６５】
次に、感光体軸１７２と駆動軸８１ａとの連結方法について説明する。
図４に示すように、プリンタ本体の後側板７０に固定された軸受７３に対して、感光体軸１７２を図示しないプロセスカートリッジ側から圧入する。そして、感光体軸１７２に固定された固定リング１７３を軸受７３のプロセスカートリッジ側面に突き当てることで、プリンタ本体に対する感光体軸１７２の軸線方向の位置決めを行う。
【００６６】
次に、感光体軸１７２の後側板７０から駆動装置８０側へ貫通した一端部に、スラスト押さえ部材１７４を挿入し、中空部分にケージの軸部１５３を挿入して、ネジ１７５でケージ１５０およびスラスト押さえ部材１７４を感光体軸１７２に固定する。
【００６７】
以上のようにして感光体軸１７２を装置本体に取付けたら、次に、図９に示すように、駆動モータ８１の駆動軸８１ａと、駆動軸８１ａに取付けられている外輪１４０とを、ブラケット８２の背面に形成された丸穴に挿入し、外輪１４０のカップ部内に感光体軸１７２に取付けられているケージ１５０の挿入部１５１を挿入して外輪１４０とケージ１５０と係合させる。このとき、ボール１５２の位相と、トラック溝（内溝１４６および外溝１４５）の位相とが異なっていた場合、内溝案内部１４６ａおよび外溝案内部１４５ａにボール１５２が案内されて、駆動モータ８１の挿入動作に連動してケージ１５０または外輪１４０が回転し、ボール１５２の位相とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）の位相とが合わせられる。ボール１５２とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）との位相が合うと、ケージ１５０の挿入部１５１が外輪１４０の環状空間内へ挿入されて、自らが保持している３つのボール１５２を環状空間１４４内で外溝１４５及び内溝１４６に係合する。このようにして、ケージ１５０と外輪１４０とが係合したら、駆動モータ８１をブラケット８２にネジ固定する。
【００６８】
外輪１４０とケージ１５０のどちらを駆動軸８１ａに取付けてもよいが、図に示すように、外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた方が好ましい。これは、外輪１４０は、ボール１５２との摺動量がケージ１５０に比べて多いため、ケージ１５０に比べて磨耗の進行が早く、早期に寿命到達してしまう。外輪１４０を感光体軸１７２に取付けた場合、外輪１４０の交換は、ブラケット８２を後側板７０から取り外して、後側板７０に支持された装置本体内の感光体軸１７２から取り外すことで行われる。このように、外輪１４０を感光体軸１７２に取付けた場合は、装置本体内から外輪を取り外すこととなるため、交換作業性がわるい。一方、外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた場合は、ブラケット８２から駆動モータ８１を取り外して装置本体から取り出すことで、外輪１４０を交換することができる。このように、外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた場合は、装置本体外で外輪１４０の交換作業を行うことができ、作業性がよい。よって、外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた方が、感光体軸１７２に取付けたときよりも外輪１４０の交換作業が容易となる。そして、寿命がケージ１５０よりも早期にくる外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた方が、ケージ１５０を駆動軸８１ａに取付けた場合よりもメンテナンス性を向上することができる。
【００６９】
次に、本実施形態に係る等速ジョイントの特徴的な構成について、実験１、２に基づき説明する。
【００７０】
［実験１］
実験１は、ボール１５２と内溝１４６および外溝１４５との嵌め合い隙間（トラック溝の内接円の直径−ボール直径）がそれぞれ異なる等速ジョイントを６つ用意し、以下に示す実験条件で、磨耗量と、等速精度とを調べたものである。なお、実験に用いた等速ジョイントは、材質がＳＵＳ３０４で、直径が６［ｍｍ］のボールと、材質がＰＰＳ（炭素繊維１５容量％配合）の外輪と、材質がＰＰＳ（炭素繊維１５容量％配合）のケージとを用いた。
［実験条件］
運転時間：２００時間（１Cycle（順回転５時間→休止→反転回転５時間→休止）×２０Cycle）
回転速度：１００ｒｐｍ
磨耗量：外輪質量の変化（運転開始前外輪質量−２００時間運転後の外輪質量）
等速精度：駆動−従動差分の速度ズレ周波数解析による駆動に対する従動ズレ
（◎：従動ズレ０．０３％以下、○：従動ズレ０．１％以下、△：従動ズレ０．２％以下、×：従動ズレ０．２％以上）
【表１】
【００７１】
表１に示すように、嵌め合い隙間が０以上の等速ジョイントにおいては、ボールに予圧が付与されないため、初期時において良好な等速精度が得られている。特に、嵌め合い隙間が、１０［μｍ］〜８０［μｍ］の等速ジョイントにおいては、初期時から２００時間経過後も駆動に対する従動のズレを０．０３％以下に抑えることができ、長期に亘り高い等速精度を維持することができる。さらに、嵌め合い隙間が、２０［μｍ］〜６０［μｍ］の等速ジョイントにおいては、２００時間経過後の磨耗量を１［ｍｇ］以下に抑えることができ、さらに長期に亘り高い等速精度を維持することができる。
【００７２】
［実験２］
実験２は、ボールの直径が８［ｍｍ］の等速ジョイントを用いて、実験１と同様な実験を行った。すなわち、実験に用いた等速ジョイントは、材質がＳＵＳ３０４で、直径が８［ｍｍ］のボールと、材質がＰＰＳ（炭素繊維１５容量％配合）の外輪と、材質がＰＰＳ（炭素繊維１５容量％配合）のケージとを用いた。
このときの実験結果を表２に示す。
【表２】
【００７３】
表２に示すように、ボール径が実験１よりも大きい等速ジョイントにおいても、嵌め合い隙間を大きくすることで、等速精度が得られることがわかる。また、嵌め合い隙間が１０［μｍ］〜８０［μｍ］の等速ジョイントにおいては、２００時間後の良好な等速精度を確保することができた。特に、嵌め合い隙間が２０［μｍ］〜６０［μｍ］の等速ジョイントにおいては、磨耗量を１［ｍｇ］以下に抑えることができた。
【００７４】
また、図１０に示すように、装置本体に対して着脱可能なユニットであるプロセスカートリッジ１と一体となって装置本体から着脱される感光体軸１７２に外輪１４０を取付け、駆動モータ８１の駆動軸８１ａにケージ１５０を取付けて、プロセスカートリッジ１の装置本体への装着動作によって、外輪１４０とケージ１５０とを係合させてもよい。
【００７５】
図１１（ａ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジ１を装着する前の等速ジョイント１３０の周辺を示す概略構成図であり、（ｂ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジ１を装着したときの等速ジョイント１３０の周辺を示す概略構成図である。
装置本体の不図示の前側板７１を開放した状態で、プロセスカートリッジ１をプリンタ本体へ挿入して、図１１（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ１のガイド穴９０ａに後側板７０から延びるガイドピン７６を挿入する。そして、ガイド穴９０ａにガイドピン７６を挿入した状態で、プロセスカートリッジ１を装置本体内へ挿入していくと、プロセスカートリッジ１は、ガイドピン７６によって外輪１４０がケージ１５０と係合可能な位置に案内される。
【００７６】
そして、ケージ１５０の挿入部１５１が外輪１４０の環状空間内へ挿入される。このとき、ボール１５２の位相と、トラック溝（内溝１４６および外溝１４５）の位相とが異なっていた場合、内溝案内部１４６ａおよび外溝案内部１４５ａにボール１５２が案内されて、プロセスカートリッジ１の挿入方向への移動に連動してケージ１５０または外輪１４０が回転し、ボール１５２の位相とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）の位相とが合わせられる。
【００７７】
ボール１５２とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）との位相が合うと、ケージ１５０の挿入部１５１が外輪１４０の環状空間内へ挿入されて、自らが保持している３つのボール１５２を環状空間１４４内で外溝１４５及び内溝１４６に係合させる。これにより、プロセスカートリッジ１が装置本体に対して、ラジアル方向に位置決めされて、プロセスカートリッジ１が、装置本体内に装着される。
【００７８】
感光体２の感光体軸１７２をプロセスカートリッジ１の装置本体に対する位置決めの主基準としているため、感光体軸１７２と、駆動軸８１ａとの間に軸心ずれが生じることがない。しかしながら、例えば、組み付け誤差や製造誤差などによって、後側板７０が傾いて装置装置に取付けられていた場合、駆動軸８１ａが傾き、駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間に偏角が生じてしまう。
【００７９】
しかし、駆動軸８１ａと感光体軸１７２との連結に等速ジョイント１３０を用いることで、このように駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間に偏角が生じても、ボール１５２が外輪１４０の外溝１４５と内溝１４６との間の環状空間内を軸方向に摺動することで、偏角があっても、感光体軸１７２を等速で回転させることができる。これにより、駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間に偏角θが生じないように取付け精度や部品の精度を高めなくても、感光体２を等速で回転駆動させることができ、濃度ムラなどの異常画像を抑制することができる。よって、製造コスト、部品コストを抑えて、濃度ムラなどの異常画像を抑制することができる。
【００８０】
また、等速ジョイント１３０は、外輪１４０と、ケージ１５０と、ボール１５２との３部品で構成されている。よって、少ない部品点数で、感光体軸１７２の等速回転と、感光体軸１７２と駆動軸８１ａとの連結とを行うことができ、装置のコストを低減することができる。
【００８１】
また、着脱可能なユニットと駆動装置との連結に等速ジョイント１３０を用いる場合は、ユニットの被駆動軸に外輪１４０を取付るのが好ましい。このように構成することで、ケージ１５０よりも寿命が早い外輪１４０をプロセスカートリッジ１とともに、装置本体から容易に取り出せることができる。これにより、外輪の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性を上げることができる。
【００８２】
また、装置本体に対して着脱可能な現像ユニットの現像ローラ軸と駆動軸との連結手段、装置本体に対して着脱可能な定着ユニットの定着ローラ軸と駆動軸との連結手段、装置本体に対して着脱可能な二次中間転写ユニットの２次転写ローラ軸と駆動軸との連結手段、装置本体に対して着脱可能な中間転写ユニットの駆動ローラの軸と駆動軸との連結手段、などにも本発明の等速ジョイントを適用することができる。
【００８３】
また、図１２に示すように、中間転写タンデム方式の電子写真式カラー画像形成装置における中間転写ベルト４１に代えてドラム状の中間転写体１４１を用いたカラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。また、図１３に示すように、直接転写タンデム方式のカラー画像形成装置にも本発明を適用できる。さらに、図１４に示すように、上述したようなプロセスカートリッジ１を１つ備え、そのプロセスカートリッジ１の感光体２に画像を形成してその画像を転写ローラ５０で転写して記録材に画像を記録する直接転写タイプのモノクロ画像形成装置にも、本発明を適用することができる。
【００８４】
以上、本実施形態の等速ジョイントによれば、ボールの直径を、内溝の溝形状および外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円たるトラック溝の内接円の直径以下とすることによって、ボールが内溝と外溝とに係合したとき、内溝および外溝から予圧が付与されることがない。これにより、駆動時にボールが内溝および外溝と摺動するときの摺動抵抗をボールに予圧が付与されたものに比べて小さくすることができ、ボールが内溝および外溝に対してスムーズに摺動することができる。その結果、良好な等速精度を得ることができる。
さらに、ケージに保持されたボールを内溝と外溝とに係合させるとき、ボールが内溝と外溝との間の環状空間に圧入されないため、ケージに保持されたボールを内溝と外溝との間の環状空間に挿入するときの挿入抵抗が大きくなることがない。その結果、ケージを外輪にスムーズに組み付けることのできる。
【００８５】
また、トラック溝の内接円の直径よりも、ボールの直径を１０［μｍ］以上８０［μｍ］以下小さくすることで、長期に亘り等速精度を維持することができる。
【００８６】
また、本実施形態の画像形成装置によれば、上述の等速ジョイントを脱着可能なユニットたるプロセスカートリッジの被駆動軸と装置本体に設けられた駆動源から駆動力を受けて回転駆動する駆動軸とを連結するための連結手段として用いる。これにより、被駆動軸と駆動軸との間に偏角が生じても、被駆動軸を等速で回転させることができ、濃度ムラなどのない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図２】プロセスカートリッジを示す拡大構成図。
【図３】（ａ）はプリンタ内にセットされたプロセスカートリッジとその周囲構成とを示す縦断面図、（ｂ）は同プリンタから取り外されている最中のプロセスカートリッジをその周囲構成とともに示す縦断面図。
【図４】等速ジョイントの軸方向断面図。
【図５】外輪のカップ部を示す横断面図。
【図６】外輪のカップ部を示す図。
【図７】ケージの球体保持部を示す横断面図。
【図８】図４に示す等速ジョイントの横断面図。
【図９】カップ部が挿入部に係合せしめられながらブラケットに固定されようとしている駆動モータを示す側面図。
【図１０】駆動装置とプロセスカートリッジとの連結に等速ジョイントを用いた実施形態の要部概略構成図。
【図１１】（ａ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジを装着する前の等速ジョイントの周辺を示す概略構成図であり、（ｂ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジを装着したときの等速ジョイントの周辺を示す概略構成図。
【図１２】直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置を示す図。
【図１３】中間転写ドラムを用いた中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置を示す図。
【図１４】モノクロ画像形成装置を示す図。
【符号の説明】
【００８８】
１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ：プロセスカートリッジ
２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ：感光体
８０：駆動装置
８１：駆動モータ
８２：ブラケット
９０：枠体
１３０：等速ジョイント
１４０：外輪
１４１：カップ部
１４３：内ボス部
１４４：環状空間
１４５：外溝
１４６：内溝
１５０：ケージ
１５１：挿入部
１５２：ボール
１５３：軸部
１７２：感光体軸
１７３：固定リング
１７４：スラスト押さえ部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイントおよび画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のドライブシャフトの回転トルクを車軸に伝達する駆動伝達機構の一つとして、等速ジョイントが知られている。等速ジョイントは、互いに軸線方向に並ぶ原動側の駆動軸と従動側の被駆動軸との間の偏角を許容しつつ、両者間で駆動力を回転方向に等速に伝達することができる。等速ジョイントは、自動車に限らず、産業機械に多用されている駆動伝達機構である。
【０００３】
等速ジョイントとしては、例えば特許文献１に記載のような、トリボールジョイントが一般的に知られている。トリボールジョイントは、互いに軸線方向に並ぶ外輪とケージとを備えている。外輪は、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面に軸方向に延在しながら互いに円周方向に１２０°の間隔をおいて並ぶトラック溝たる外溝が形成されている。また、環状空間の内壁面に軸方向に延在しながらそれぞれ外溝と対向するトラック溝たる内溝が形成されている。一方、ケージは、外輪の環状空間内に挿入される中空円筒状の周壁に、ボール保持穴が円周方向に１２０°の間隔をおいて並ぶように形成されており、それぞれのボール保持穴にボールを保持している。ケージは、これらのボールを外輪の内溝および外溝に係合させるようにして、外輪の環状空間内に挿入される。この状態で外輪又はケージの何れか一方が原動側となって回転すると、その回転力が内溝および外溝に係合している複数のボールを介してもう一方に伝達される。
【０００４】
かかる構成の従来のトリボールジョイントは、外輪やケージが金属からなるため、重量が大きいという欠点があった。また、動作音がボールとトラック溝との摺擦によって大きくなるという欠点もあった。更には、ボールをスムーズに転動させる目的で、外輪の環状空間内にグリースを充填しているが、このグリースの漏洩による周囲環境へのグリース汚染が懸念される。これらの結果、事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品、食品製造機器などへの適用が困難であった。
【０００５】
特許文献２には、外輪を摩擦抵抗の非常に小さな合成樹脂（ポリアセタール樹脂）で形成したトリボールジョイントが記載されている。外輪を樹脂材料で形成することで、金属材料で形成していた従来の構成に比べて、外輪の重量を小さくすることができる。また、摩擦抵抗が非常に小さいので、外輪の環状空間内にグリースを充填しなくても、外輪やケージをスムーズに回転させ、しかも動作音も金属製のものに比べて小さくすることができる。その結果、事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品、食品製造機器などにもトリボールジョイントを適用することができる。
【０００６】
【特許文献１】特公昭５２−３４６９９号公報
【特許文献２】特開２００６−３８２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載の等速ジョイントにおいては、外輪の弾性を利用して、トラック溝に係合したボールに予圧を付与している。具体的には、前記内溝の溝形状および前記外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円（以下、トラック溝の内接円という）の直径をボールの直径よりも小さくすることで、ボールに予圧を付与している。特許文献２においては、ボールに予圧を付与することで、回転方向のガタを無くし、等速性を高めることができると記載されている。
しかしながら、特許文献２の構成では、十分な等速精度が得られないことがわかった。これは、ボールに予圧を付与しながら使用すると、トラック溝との摺動抵抗が大きくなり、ボールがトラック溝に対してスムーズに摺動しなくなる場合があり、その結果、等速精度が十分に得ることができないのである。
【０００８】
また、トラック溝に係合したボールに予圧を付与する構成の場合、ケージを外輪にスムーズに組みつけることができなくなるという問題もある。これは、トラック溝の内接円の直径が、ボールの直径よりも小さいため、ケージに保持されたボールを内溝と外溝との間の環状空間に圧入することによって、ケージに保持されたボールをトラック溝に係合させることになる。その結果、ケージに保持されたボールを内溝と外溝との間の環状空間に挿入するときの挿入抵抗が大きくなってしまうのである。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、良好な等速精度を得ることができ、外輪の寿命を延ばすことができ、ケージを外輪にスムーズに組み付けることのできる等速ジョイントおよび画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面に周方向に等間隔をおいて複数形成した軸方向に延びる円弧状の外溝と、環状空間の内壁面に前記外溝にそれぞれ対向されて形成した軸方向に延びる円弧状の内溝とを有する外輪と、前記内溝および外溝に沿って摺動するボールを保持するケージとを有し、前記外輪および／またはケージが合成樹脂で成形されており、前記ケージの一部を前記環状空間内に挿入し且つ前記ケージに保持されるボールを前記内溝および前記外溝に係合させた状態で、前記ボールを介して、前記ケージ及び外輪の何れか一方の回転駆動力を他方に伝達する等速ジョイントにおいて、前記ボールの直径を、前記内溝の溝形状および前記外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円の直径以下としたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の等速ジョイントにおいて、前記仮想円の直径よりも、前記ボールの直径を１０［μｍ］以上８０［μｍ］以下小さくしたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、回転体を有し、装置本体に対して脱着可能なユニットと、前記ユニットに設けられ前記回転体に駆動力を伝達するための被駆動軸と装置本体に設けられた駆動源から駆動力を受けて回転駆動する駆動軸とを連結するための連結手段とを備えた画像形成装置において、前記連結手段として、請求項１または２の等速ジョイントを用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１または２の発明によれば、ボールの直径を、内溝の溝形状および外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円の直径以下とすることによって、ボールが内溝と外溝とに係合したとき、内溝および外溝から予圧が付与されることがない。これにより、駆動時にボールが内溝および外溝と摺動するときの摺動抵抗をボールに予圧が付与されたものに比べて小さくすることができ、ボールが内溝および外溝に対してスムーズに摺動することができる。その結果、良好な等速精度を得ることができる。
さらに、ケージに保持されたボールを内溝と外溝とに係合させるとき、ボールが内溝と外溝との間の環状空間に圧入されないため、ケージに保持されたボールを内溝と外溝との間の環状空間に挿入するときの挿入抵抗が大きくなることがない。その結果、ケージを外輪にスムーズに組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した画像形成装置として、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。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、本プリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ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おり、寿命到達時に交換される。以下の説明では、各プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの構成はすべて同じであるため、色分け用の符号Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋについては省略する。
図２に示すように、プロセスカートリッジ１は、像担持体たるドラム状の感光体２、ドラムクリーニングユニット３、帯電ユニット４、現像ユニット５、潤滑剤塗布ユニット６、等を図示しない枠体に収めている。このプロセスカートリッジ１は、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
【００１３】
帯電ユニット４は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体２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回転体たる帯電ローラ４ａを感光体２と非接触にして、感光体２を一様帯電せしめる非接触帯電ローラ方式の帯電ユニット４を示している。帯電ユニット４としては、上記以外に、スコロトロン方式、コロトロン方式、接触ローラ方式等を用いることができる。
【００１４】
接触方式、非接触方式帯電ローラ４ａに印加する帯電バイアスは、直流に対して交流を重畳する方式や、直流のみを印加する方式がある。接触方式の帯電ローラ４ａにおける直流に対して交流を重畳する帯電バイアスは、交流を定電流制御にすることで環境変化によって帯電ローラ４ａの抵抗値が変化しても帯電ローラ４ａの表面電位がその影響を受けないメリットがある。しかし、電源装置のコストが高くなり、また交流高周波の音が問題としてある。一方、非接触方式の帯電ローラ４ａにおいて、直流に対して交流を重畳する帯電バイアスでは、感光体２と帯電ローラ４ａとのギャップ変動の影響により、感光体表面を均一に帯電することができず、画像にムラが出てしまう。このため、ギャップ変動に対応した帯電バイアス補正手段が必要となってくる。
帯電ローラ４ａの駆動は、感光体２ととも回りさせる方式や、感光体２を駆動させる駆動源からギアなどを介して駆動力をもらう方式などがある。低速機の場合は、感光体２ととも回りさせる方式が一般的である。高速・高画質を要求される装置では、後者の方式が一般的である。
【００１５】
また、同図においては、帯電ローラ４ａの表面をクリーニングする帯電ローラクリーナ４ｂを設けている。これにより、帯電ローラ４ａに付着した汚れにより、感光体２が狙いの電位に帯電されなくなるのを抑制することができる。その結果、帯電不良による異常画像を抑制することができる。帯電ローラクリーナ４ｂは、一般的にメラニンで構成されており、帯電ローラ４ａと連れ回りする構成としている。
【００１６】
現像手段たる現像ユニット５は、第１搬送スクリュウ５ａが配設された第１剤収容部５ｅを有している。また、透磁率センサからなるトナー濃度センサ５ｃ、第２搬送スクリュウ５ｂ、現像ロール５ｇ、ドクターブレード５ｄなどが配設された第２剤収容部５ｆも有している。これら２つの剤収容部内には、磁性キャリアとマイナス帯電性のトナーとからなる図示しない現像剤が内包されている。第１搬送スクリュウ５ａは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、第１剤収容部５ｅ内の現像剤を図中手前側から奥側へと搬送する。そして、第１剤収容部５ｅと第２剤収容部５ｆとの間の仕切壁に設けられた図示しない連通口を経て、第２剤収容部５ｆ内に進入する。第２剤収容部５ｆ内の第２搬送スクリュウ５ｂは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられることで、現像剤を図中奥側から手前側へと搬送する。搬送途中の現像剤は、第２剤収容部５ｆの底部に固定されたトナー濃度センサ５ｃによってそのトナー濃度が検知される。このようにして現像剤を搬送する第２搬送スクリュウ５ｂの図中上方には、図中反時計回りに回転駆動せしめられる現像スリーブ５h内にマグネットローラ５ｉを内包する現像ロール５ｇが平行配設されている。第２搬送スクリュウ５ｂによって搬送される現像剤は、マグネットローラ５ｉの発する磁力によって現像スリーブ５h表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ５hと所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード５ｄによってその層厚が規制された後、感光体２と対向する現像領域まで搬送され、感光体２上の静電潜像にトナーを付着させる。この付着により、感光体２上にＹトナー像が形成される。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像ロール５ｇの現像スリーブ５hの回転に伴って第２搬送スクリュウ５ｂ上に戻される。そして、図中手前端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第１剤収容部５ｅ内に戻る。
【００１７】
トナー濃度センサ５ｃによる現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ５ｃはトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。上記制御部はＲＡＭを備えており、この中にトナー濃度センサ５ｃからの出力電圧の目標値であるＶｔｒｅｆのデータを格納している。現像ユニット５については、トナー濃度センサ５ｃからの出力電圧の値とＶｔｒｅｆを比較し、図示しないトナー供給装置を比較結果に応じた時間だけ駆動させる。この駆動により、現像に伴ってトナーを消費してトナー濃度を低下させた現像剤に対して第１剤収容部５ｅで適量のトナーが供給される。このため、第２剤収容部５ｅ内の現像剤のトナー濃度が所定の範囲内に維持される。
【００１８】
クリーニングユニット３は、転写されずに感光体２の表面に残留した転写残トナーを感光体２の表面から除去するものである。このクリーニングユニット３は、カウンター方向に感光体表面に当接するブレード部材たるクリーニングブレード３ａを設けている。また、クリーニングユニット３は、クリーニングブレード３ａによって除去された感光体２表面上の転写残トナーを回収する回収部３ｂを備えている。回収部３ｂには、回収部に回収されたトナーを図示しない廃トナーボトルへ搬送する搬送オーガ３ｃを備えている。
【００１９】
感光体２表面上の転写残トナーは、クリーニングブレード３ａに除去される。クリーニングブレード３ａの先端に溜まった転写残トナーは、回収部３ｂに落下する。そして、搬送オーガ３ｃにより廃トナーとして図示しない廃トナーボトルへ搬送され、ここに蓄えられる。このようにして廃トナーボトルに蓄えられた廃トナーは、サービスマンなどにより回収される。なお、回収部３ｂに回収された転写残トナーを、リサイクルトナーとして現像ユニット５などに搬送し、再度現像に使用するようにしてもよい。
【００２０】
潤滑剤塗布手段たる潤滑剤塗布ユニット６は、感光体２の表面に潤滑剤を塗布して感光体２表面の摩擦係数を低くするものである。感光体２の表面への潤滑剤の塗布は、潤滑剤を固形状に成型して固形潤滑剤６ａとし、固形潤滑剤６ａを加圧バネ６ｂで回転するファーブラシ６ｃに押圧して、ファーブラシ６ｃを介して感光体２に塗布している。潤滑剤としては、ＺｎＳｔ（ステアリン酸亜鉛）が最も一般的に用いられる。また、ファーブラシ６ｃのブラシは、絶縁ＰＥＴ、導電ＰＥＴ、アクリル繊維などが用いられる。感光体表面に塗布された潤滑剤は、潤滑剤塗布ブレード６ｄによって均一な厚さになって感光体表面に定着する。感光体２表面に潤滑剤を塗布することで、感光体２のフィルミングを防止することができる。
【００２１】
先の図１に示すように、プロセスカートリッジ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光Ｌを、各プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋにおける各感光体に照射する。これにより、感光体２Ｙ，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２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに照射するものである。
【００２２】
光書込ユニット２０の図中下側には、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、記録体たる転写紙Ｐが複数枚重ねられた転写紙束の状態で収容されており、一番上の転写紙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内の一番上の転写紙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内の一番上の転写紙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に送り込まれた転写紙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。
【００２３】
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、転写紙Ｐを搬送ローラ対３４から送られてくる転写紙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、転写紙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。
【００２４】
各プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの図中上方には、中間転写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。転写手段たる転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１の他、ベルトクリーニングユニット４２、第１ブラケット４３、第２ブラケット４４などを備えている。また、４つの１次転写ローラ４５Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、２次転写バックアップローラ４６、駆動ローラ４７、補助ローラ４８、テンションローラ４９なども備えている。中間転写ベルト４１は、これら８つ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２Ｙ，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２Ｙ，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。
【００２５】
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転写紙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次転写ニップ内で転写紙Ｐに一括２次転写される。そして、転写紙Ｐの白色と相まって、フルカラートナー像となる。
【００２６】
２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト４１には、転写紙Ｐに転写されなかっ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。
【００２７】
２次転写ニップの図中上方には、加圧ローラ６１や定着ベルトユニット６２などを備える定着ユニット６０が配設されている。この定着ユニット６０の定着ベルトユニット６２は、定着ベルト６４を、加熱ローラ６３、テンションローラ６５、駆動ローラ６６によって張架しながら、図中反時計回りに無端移動せしめる。加熱ローラ６３は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包しており、定着ベルト６４を裏面側から加熱する。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の掛け回し箇所には、図中時計回りに回転駆動される加圧ローラ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。
【００２８】
２次転写ニップを通過した転写紙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。
【００２９】
このようにして定着処理が施された転写紙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転写紙Ｐは、このスタック部６８に順次スタックされる。
【００３０】
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１２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが配設されている。トナーカートリッジ１２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ内のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナーは、それぞれプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの現像ユニットに適宜供給される。これらトナーカートリッジ１２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、プロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
【００３１】
以上の構成の本プリンタにおいては、４つのプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、光書込ユニット２０、転写ユニット４０などの組合せにより、記録体たる転写紙Ｐにトナー像を形成するトナー像形成手段が構成されている。
【００３２】
図３（ａ）は、プリンタ内にセットされたプロセスカートリッジ１とその周囲構成とを示す縦断面図であり、図３（ｂ）は、プリンタから取り外されている最中のプロセスカートリッジ１をその周囲構成とともに示す縦断面図である。これらの図の左右方向において、左側はプリンタの正面側に相当し、右側はプリンタの後面側に相当する。図３（ａ）に示すように、回転体を有し、装置本体に対して脱着可能なユニットであるプロセカートリッジ１は、プリンタ本体の前端付近に配設された前側板７１と、プリンタ本体の後側板７０との間に位置している。円柱状の感光体２の円中心には、図３（ｂ）に示すように、軸線方向の一端側から他端側に向けて貫通する中心穴が形成されている。そして、後側板７０は、被駆動軸たる感光体軸１７２を図示しない軸受によって回転自在に支持している。そして、図３（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ１がプリンタ内にセットされると、後側板７０に支持されている感光体軸１７２が、回転体たる感光体２の中心穴に感光体軸１７２が挿入される。この中心穴の横断面形状は、例えばＤ字型や小判型などといった非円形状になっており、感光体軸１７２の横断面形状も同様の形状になっている。これにより、中心穴に挿入された感光体軸１７２が穴内で空転することなく、感光体軸１７２の回転駆動力が感光体２Ｙに伝達される。
【００３３】
上述の感光体軸１７２は、プリンタ本体の後側板７０を貫通しているため、その後端部は後側板７０の更に後側に位置している。プリンタ本体の後側板７０における前側板７１と対向する面と反対の面には、ブラケット８２、駆動源たる駆動モータ８１、連結手段たる等速ジョイント１３０などからなる駆動装置８０が固定されている。駆動モータ８１と、感光体軸１７２とは一直線上に並んでおり、駆動モータ８１からの回転駆動力が等速ジョイント１３０を介して感光体軸１７２に伝達される。
【００３４】
駆動モータ８１は、ギヤなどを介さずに感光体２に回転駆動力を伝達するいわゆるダイレクトドライブモータとなっている。ギヤを介さずに駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間で駆動力を繋ぐことで、ギヤの偏心や歯のピッチムラに起因する感光体２の速度変動を回避することができる。
【００３５】
プロセスカートリッジ１をプリンタから取り外すときには、移動可能な前側板７１を後側板７０との対向位置から待避させる。そして、プロセスカートリッジ１をプリンタ後側から前側に向けて引き出す。なお、感光体２は、プロセスカートリッジ１の枠体９０に保持されている。
【００３６】
図４は、駆動装置８０を示す断面図である。同図において、後側板７０の図中左側は、図示しないプロセスカートリッジ１が収納されるユニット側であり、図中右側は駆動装置８０などが収納される駆動伝達側である。駆動装置８０は、後側板７０の駆動伝達側の面に固定されたブラケット８２と、ブラケット８２の背面に固定された駆動モータ８１と、ブラケット８２の内部に収納された連結手段たる等速ジョイント１３０とを有している。
【００３７】
ブラケット８２は、板金がプレス加工などの曲げ成形によって成形されたものである。そして、後側板７０の２つの位置決め孔７４、７５にそれぞれ挿入されて後側板７０上におけるブラケット８２の位置決めを行うための２つの位置決めピン８２ａ、８２ｂを有している。また、後側板７０にネジ固定するための固定部８２ｃを有している。固定部８２ｃには、ブラケット８２を後側板７０にねじ止め固定するための図示しないねじ孔が設けられている。
【００３８】
ブラケット８２の背面に固定された駆動モータ８１は、駆動軸８１ａをブラケット８２の背面に形成された丸穴に貫通させることで、モータ本体をブラケット８２の外部に位置させた状態で駆動軸８１ａの先端側をブラケット８２の内部に位置させている。
【００３９】
被駆動軸としての感光体軸１７２は、後側板７０に固定された軸受７３に圧入されながら後側板７０を貫通している。感光体軸１７２の軸線方向における所定箇所には、感光体軸１７２よりも大径の固定リング１７３が嵌め込まれており、この固定リング１７３が軸受７３のユニット側の側面に突き当たることで、装置本体に対する感光体軸１７２の軸線方向の位置決めがなされている。
【００４０】
等速ジョイント１３０は、ブラケット８２の内部において、互いに軸線方向に並ぶ駆動軸８１ａと感光体軸１７２とを連結している。上述のように、ブラケット８２は板金の曲げ加工によるものであり、加工時に曲げ角のバラツキが生じ易いために、後側板７０に対して駆動モータ８１を精度良く位置決めすることが困難である。そして、感光体軸１７２に対して、駆動モータ８１の駆動軸８１ａを傾けてしまい易い。本プリンタでは、このように駆動軸８１ａのスキューが起こっても、駆動軸８１ａと感光体軸１７２とを等速ジョイント１３０で連結することで、駆動軸８１ａから感光体軸１７２に対して回転駆動力を等速で伝達することが可能になっている。
【００４１】
次に、等速ジョイントについて、図４乃至図９に基づき説明する。
【００４２】
等速ジョイント１３０は、外輪１４０と、ケージ１５０とを有している。そして、ケージ１５０の軸線方向の図中左側端部には、感光体軸１７２が接続されている。また、外輪１４０の軸線方向の図中右側端部には、駆動モータ８１の駆動軸８１ａが接続されている。
【００４３】
外輪１４０は、軸線方向の一端側に設けられた開口からケージ１５０の一部が挿入される円筒状のカップ部１４１を備えている。このカップ部１４１の他端側からは、円筒状の軸取付け部１４７がカップ部１４１の中心軸線上に延在するように突出している。また、カップ部内には、内ボス部１４３がカップ部１４１の中心軸線上に設けられており、カップ部１４１と内ボス部１４３との間に環状空間１４４が形成される。外輪１４０を構成するカップ部１４１と軸取付け部１４７と内ボス部１４３とは同一の樹脂材料によって一体形成（一体成形）されたものである。
【００４４】
外輪１４０は、カップ部１４１の内周面に設けられた３つのトラック溝たる外溝１４５と、内ボス部１４３の外周面に設けられた３つのトラック溝たる内溝１４６とを有している。そして、図４に示したように、環状空間１４４における軸線方向の一端側を開口させつつ他端側を塞いでおり、その開口からケージ１５０が挿入される。また、円筒状の軸取付け部１４７の内部空間に駆動軸８１ａが嵌合固定されている。
【００４５】
図５に示したように、カップ部１４１の内周面に設けられた３つの外溝１４５は、カップ部１４１の軸線方向に延在しながら、互いに１２０［°］の位相差をもって円方向に並ぶように形成されている。内ボス部１４３の外周面に設けられた３つの内溝１４６も、内ボス部１４３の軸線方向に延在しながら、互いに１２０［°］の位相差をもって円方向に並ぶように形成されている。そして、外溝１４５と内溝１４６とは環状空間１４４を介して互いに対面している。
【００４６】
また、図６に示すように、外溝１４５の開口端側には、開口端に向かうにつれて軸中心から離れ、かつ、溝幅が拡大するテーパ状の外溝案内部１４５ａが設けられている。また、内溝１４６の開口端部には、開口端に向かうにつれて軸中心に近づき、かつ、溝幅が拡大するテーパ状の内溝案内部１４６ａが設けられている。このように、案内部１４５ａ、１４６ａを設けることにより、ボール１５２を外溝１４５と内溝１４６とが対向する環状空間１４４に案内することができ、ケージ１５０の外輪１４０への挿入を容易に行うことができる。
【００４７】
また、カップ部１４１の開口端において、各内溝案内部１４６ａの縁部が交わっている。このように構成することで、ケージ１５０と外輪１４０とを組み付けるときに、トラック溝（外溝１４５および内溝１４６）とボール１５２との位相が６０°付近であっても、ボール１５２を内溝案内部１４６ａの開口端に接触させることができる。これにより、ボール１５２とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）との位相が６０°付近であっても、内ボス部１４３に加わる軸方向の力の一部を、内溝案内部１４６ａによって回転方向の力に変換することができ、ケージ１５０が外輪１４０に対して相対的にスムーズに回転させることができる。よって、ケージ１５０に保持されたボール１５２を外輪１４０の外溝１４５と内溝１４６との間の環状空間１４４へ挿入するときの挿入抵抗を低減することができ、ボール１５２を外輪１４０の外溝１４５と内溝１４６との間の環状空間１４４にスムーズに挿入することができる。
【００４８】
ケージ１５０は、その先端側が円筒状の挿入部１５１になっている。この挿入部１５１は、図７に横断面を示すように、互いに１２０［°］の位相差をもって周方向に沿って並ぶように円筒状の周壁に設けられた３つのボール保持穴たる貫通穴１５１ａを有しており、それぞれの貫通穴１５１ａ内に球体としてのボール１５２を回転可能に保持している。
【００４９】
貫通穴１５１ａの穴径Ａは、ボール７３の直径Ｂよりも大きくしている。また、貫通穴１５１ａの内側面の内周側端部から突出する内周抜け止め突起１５１ｃが１８０°の位相差をもって設けられている。また、貫通穴１５１ａの内側面の外周側端部から突出する外周抜け止め突起１５１ｂが１８０°の位相差をもって設けられている。また、外周抜け止め突起１５１ｂは、内周抜け止め突起１５１ｃと９０°の位相差をもって設けられている。抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃの内接円径Ｃは、ボールの直径の８０〜９９％の範囲に設定するのがよい。内接円径Ｃをボールの直径の８０％より小さくすると、抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃが貫通穴から突出しすぎてしまい、貫通穴１５１ａにボール１５２を挿入することができなくなる。また、抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃは、金型を無理抜きすることによって成形しているが、突出しすぎてしまうと、射出成形後の型抜き時に抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃが破損するおそれがある。このため、抜け止め突起１５１ｂ、１５１ｃの内接円径Ｃは、ボール１５２の直径の８０％以上に設定するのが好ましい。外周抜け止め突起１５１ｂによって、貫通穴１５１ａ内のボール１５２が、挿入部１５１の外周面から抜け落ちることがない。また、内周抜け止め突起１５１ｃによって、貫通穴１５１ａ内のボール１５２が、挿入部１５１の内周面から抜け落ちることがない。
また、貫通穴１５１ａの穴径Ａを、ボール１５２の直径Ｂよりも大きくすることにより、ボール１５２が貫通穴１５１ａ内を径方向に移動可能とすることができる。これにより、ケージ１５０の挿入部１５１を外輪の環状空間に挿入するとき、ボール１５２が外輪１４０のカップ部１４１に突き当たったとき、ボール１５２が、軸中心方向へ移動する。これにより、ケージ１５０の挿入部１５１が外輪１４０の環状空間１４４へスムーズに挿入することができる。
【００５０】
また、貫通穴１５１ａの穴径Ａを、ボール１５２の直径Ｂよりも大きくすることにより、ボールが貫通穴内でスムーズに回転する。これにより、駆動時における内溝および外溝内をボールが回転しながら摺動するので、内溝および外溝の磨耗を抑制することができ、長期に亘り等速性を確保することができる。
【００５１】
先に示した図４においては、ケージ１５０の円筒状の挿入部１５１が、外輪１４０のカップ部１４１における環状空間１４４内に挿入されている。この状態では、図８に示すように、貫通穴１５１ａに保持される３つのボール１５２が、それぞれ、外輪のカップ部１４１の内周面に設けられた外溝１４５と、内ボス部１４３の外周面に設けられた内溝１４６との間に挟まれて、法線方向への動きが阻止される。但し、外溝１４５、内溝１４６はそれぞれ軸線方向に延在しているので、ボール１５２の軸線方向の動きは許容される。
【００５２】
また、本実施形態の等速ジョイントにおいては、図８に示すように、外溝と内溝とに沿うようにして引かれた仮想円（以下、トラック溝の内接円）の直径Ｄを、ボールの直径Ｂ以上とする。これにより、溝間に係合したボールに予圧が付与されることがなく、外溝および内溝に対してボールがスムーズに摺動することができ、良好な等速精度を得ることができる。また、外溝および内溝の磨耗を抑制することができ、外輪の寿命を延ばすことができる。また、内溝と外溝との間の環状空間にケージに保持されているボールをスムーズに挿入することができ、外輪にケージを容易に組み付けることができる。
【００５３】
特に、トラック溝の内接円の直径Ｄに対して、ボールの直径Ｂを１０［μｍ］〜８０［μｍ］、より好ましくは、２０［μｍ］〜６０［μｍ］小さくなるよう設定することによって、内溝および外溝の磨耗を抑制することができ、長期に亘って等速精度を維持することができる。また、外輪の寿命を延ばすことができる。
【００５４】
ケージ１５０の円筒状の挿入部１５１は、図８に示すように外輪のカップ部１４１の環状空間１４４内に挿入されて、自らが保持している３つのボール１５２を図８に示したように環状空間１４４内で外溝１４５及び内溝１４６に係合させる。そして、図４に示した駆動モータ８１の駆動軸８１ａとともに回転すると、３つのボール１５２を介してその回転駆動力をケージ１５０に等速で伝達する。これにより、感光体軸１７２、ひいては図示しない感光体が等速で回転する。
【００５５】
図４に示したカップ部１４１、軸取付け部１４７、内ボス部１４３を一体物としている樹脂材料は、射出成形が可能な合成樹脂からなる。射出成形が可能であれば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の何れであってもよい。射出成形が可能な合成樹脂には結晶性樹脂と、非結晶性樹脂とがある。何れの樹脂を使用してもよいが、非結晶性樹脂は靱性が低く、許容量以上のトルクがかかった場合に急激な破壊が生じるため、結晶性樹脂を用いるのが好ましい。また、潤滑特性の比較的高いものを用いることが望ましい。かかる合成樹脂としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ナイロン、射出成形可能なフッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥなど）、射出成形可能なポリイミド、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミドイミド等を例示することができる。これらの合成樹脂を単独で使用しても、２種類以上を混合したポリマーアロイとして使用してもよい。また、これら以外の合成樹脂で且つ潤滑特性の比較的低い樹脂であっても、前述した合成樹脂を配合したポリマーアロイとすれば、使用することが可能である。
【００５６】
カップ部１４１等に最も適した合成樹脂は、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＰＳ、ＰＥＥＫである。ナイロンはナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、分子鎖中に芳香族環を有する半芳香族ナイロン等である。中でも、ＰＯＭ、ナイロン、ＰＰＳは、耐熱性、潤滑性に優れて比較的安価であるため、コストパフォーマンスの優れた等速ジョイント１３０を実現することができる。また、ＰＥＥＫは補強材や潤滑剤を配合しなくても機械的強度や潤滑性に優れるため、高機能な等速ジョイントを実現することができる。
【００５７】
かかる構成の等速ジョイント１３０においては、カップ部１４１を樹脂材料で形成したことで、カップ部１４１を金属材料で形成していた従来の構成に比べて、外輪１４０の重量を小さくすることができる。また、カップ部１４１の内周面を樹脂材料としたことから、環状空間１４４にグリースを充填しなくても、外輪１４０とケージ１５０とをスムーズに回転させつつ、金属材料で形成していた従来の構成に比べて動作音を小さくすることもできる。以上の結果、本プリンタにおける等速ジョイント１３０は、軽量化を図り、トルク伝達時の動作音を小さくし、且つグリースの充填を不要にすることができる。そして、これにより、騒音やグリース汚染の制限を受けることがなくなり、従来では困難であった事務機、音響機器、医療機器、家庭用電化製品、食品製造機器などへの適用を可能にすることができる。
【００５８】
なお、カップ部１４１等を構成する樹脂材料に固体潤滑剤や潤滑油を添加して潤滑特性を高めることも可能である。固体潤滑剤としては、ＰＴＦＥ、黒鉛、二硫化モリブデン等を例示することができる。また、樹脂材料にガラス繊維、炭素繊維、各種鉱物性繊維（ウィスカー）を配合して強度を高めてもよく、固体潤滑剤等と併用してもよい。
【００５９】
なお、本実施形態の等速ジョイントにおいては、上述したように、トラック溝の内接円の直径Ｄを、ボールの直径Ｂに対して２０［μｍ］〜６０［μｍ］大きくなるよう設定することが最も好ましいが、合成樹脂製のケージのため内溝１４６および外溝１４５の成形精度が影響される。このため、射出成形時の成形条件、金型精度、使用する合成樹脂の成形収縮率等の詳細な考慮が必要である。一例を挙げると、合成樹脂に対して無機質の配合剤を１５容量％以上配合して成形収縮率を小さくすることなどが考えられる。
【００６０】
ボール１５２としては、軸受鋼、ステンレス球、セラミックス球、合成樹脂からなる球などを利用することができる。中でも、ステンレス球は発錆の心配が無く、低価格であるため好適である。
【００６１】
本プリンタでは、外輪１４０だけでなく、ケージ１５０についても、樹脂材料からなるものを用いている。ケージ１５０に好適な樹脂材料としては、外輪１４０に好適なものと同様である。ケージ１５０を樹脂材料で構成することで更なる軽量化を図ることができる。
【００６２】
また、本プリンタでは、図３（ｂ）に示したように、潜像担持体として、被駆動軸たる感光体軸１７２を中心に回転する感光体２を用い、感光体軸１７２を等速ジョイント１３０で連結している。そして、ブラケット８２の折り曲げ加工精度のバラツキによって駆動モータ８１の駆動軸８１ａを感光体軸１７２に対してスキューさせたとしても、感光体２に対して回転駆動力を等速で伝達することができることは既に述べた通りである。また、図３に示すように、感光体２は、その軸線方向に穿たれた中心穴に感光体軸１７２を貫通係合させる。かかる構成では、感光体軸１７２を装置本体側に固定した状態で、感光体２やプロセスカートリッジ１を装置本体に対して着脱することができる。
【００６３】
先に示した図４において、外輪１４０は、カップ部１４１の軸線方向の一端部から軸線方向に突出する円筒状の軸取付け部１４７を有している。そして、軸部１５３の中空の空間に、駆動モータ８１の駆動軸８１ａが圧入されていることで、外輪１４０と、駆動軸８１ａとが軸線方向に接続される。
感光体軸１７２は、その一端部が中空構造になっており、その中空構造の中にケージ１５０の軸部１５３が挿入されることで、感光体軸１７２とケージ１５０とが接続されている。また、感光体軸１７２の一端部には、その外側にスラスト押さえ部材１７４が嵌め込まれる。これにより、感光体軸１７２の一端側では、スラスト押さえ部材１７４と感光体軸１７２と軸部１５３とがオーバーラップしている。感光体軸１７２及び軸部１５３には、それぞれ軸線方向と直交する方向に貫通する不図示の貫通穴が設けられている。また、中空のスラスト押さえ部材１７４の周面における一部にも、軸線方向と直交する不図示の貫通穴が設けられている。更には、中空を介してこの貫通穴に対向するネジ穴も設けられている。それぞれの貫通穴やネジ穴を一直線上に位置させた状態で、ネジ１７５がスラスト押さえ部材１７４、感光体軸１７２、軸部１５３の貫通穴に挿入された後、スラスト押さえ部材１７４のネジ穴に螺合せしめられている。これにより、ケージ１５０が感光体軸１７２に固定される。
【００６４】
筒状部材たるスラスト押さえ部材１７４は、図示のように、挿入部１５１と軸受７３との間に隙間無く挟み込まれている。これにより、感光体軸１７２の軸受７３からの抜けが阻止されている。このように、本プリンタでは、感光体軸１７２よりも大きな径のスラスト押さえ部材１７４に感光体軸１７２を挿入してスラスト押さえ部材１７４をケージ１５０と軸受７３との間に位置させたことで、感光体軸１７２の軸受７３からの抜けを阻止することが可能になる。
【００６５】
次に、感光体軸１７２と駆動軸８１ａとの連結方法について説明する。
図４に示すように、プリンタ本体の後側板７０に固定された軸受７３に対して、感光体軸１７２を図示しないプロセスカートリッジ側から圧入する。そして、感光体軸１７２に固定された固定リング１７３を軸受７３のプロセスカートリッジ側面に突き当てることで、プリンタ本体に対する感光体軸１７２の軸線方向の位置決めを行う。
【００６６】
次に、感光体軸１７２の後側板７０から駆動装置８０側へ貫通した一端部に、スラスト押さえ部材１７４を挿入し、中空部分にケージの軸部１５３を挿入して、ネジ１７５でケージ１５０およびスラスト押さえ部材１７４を感光体軸１７２に固定する。
【００６７】
以上のようにして感光体軸１７２を装置本体に取付けたら、次に、図９に示すように、駆動モータ８１の駆動軸８１ａと、駆動軸８１ａに取付けられている外輪１４０とを、ブラケット８２の背面に形成された丸穴に挿入し、外輪１４０のカップ部内に感光体軸１７２に取付けられているケージ１５０の挿入部１５１を挿入して外輪１４０とケージ１５０と係合させる。このとき、ボール１５２の位相と、トラック溝（内溝１４６および外溝１４５）の位相とが異なっていた場合、内溝案内部１４６ａおよび外溝案内部１４５ａにボール１５２が案内されて、駆動モータ８１の挿入動作に連動してケージ１５０または外輪１４０が回転し、ボール１５２の位相とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）の位相とが合わせられる。ボール１５２とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）との位相が合うと、ケージ１５０の挿入部１５１が外輪１４０の環状空間内へ挿入されて、自らが保持している３つのボール１５２を環状空間１４４内で外溝１４５及び内溝１４６に係合する。このようにして、ケージ１５０と外輪１４０とが係合したら、駆動モータ８１をブラケット８２にネジ固定する。
【００６８】
外輪１４０とケージ１５０のどちらを駆動軸８１ａに取付けてもよいが、図に示すように、外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた方が好ましい。これは、外輪１４０は、ボール１５２との摺動量がケージ１５０に比べて多いため、ケージ１５０に比べて磨耗の進行が早く、早期に寿命到達してしまう。外輪１４０を感光体軸１７２に取付けた場合、外輪１４０の交換は、ブラケット８２を後側板７０から取り外して、後側板７０に支持された装置本体内の感光体軸１７２から取り外すことで行われる。このように、外輪１４０を感光体軸１７２に取付けた場合は、装置本体内から外輪を取り外すこととなるため、交換作業性がわるい。一方、外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた場合は、ブラケット８２から駆動モータ８１を取り外して装置本体から取り出すことで、外輪１４０を交換することができる。このように、外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた場合は、装置本体外で外輪１４０の交換作業を行うことができ、作業性がよい。よって、外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた方が、感光体軸１７２に取付けたときよりも外輪１４０の交換作業が容易となる。そして、寿命がケージ１５０よりも早期にくる外輪１４０を駆動軸８１ａに取付けた方が、ケージ１５０を駆動軸８１ａに取付けた場合よりもメンテナンス性を向上することができる。
【００６９】
次に、本実施形態に係る等速ジョイントの特徴的な構成について、実験１、２に基づき説明する。
【００７０】
［実験１］
実験１は、ボール１５２と内溝１４６および外溝１４５との嵌め合い隙間（トラック溝の内接円の直径−ボール直径）がそれぞれ異なる等速ジョイントを６つ用意し、以下に示す実験条件で、磨耗量と、等速精度とを調べたものである。なお、実験に用いた等速ジョイントは、材質がＳＵＳ３０４で、直径が６［ｍｍ］のボールと、材質がＰＰＳ（炭素繊維１５容量％配合）の外輪と、材質がＰＰＳ（炭素繊維１５容量％配合）のケージとを用いた。
［実験条件］
運転時間：２００時間（１Cycle（順回転５時間→休止→反転回転５時間→休止）×２０Cycle）
回転速度：１００ｒｐｍ
磨耗量：外輪質量の変化（運転開始前外輪質量−２００時間運転後の外輪質量）
等速精度：駆動−従動差分の速度ズレ周波数解析による駆動に対する従動ズレ
（◎：従動ズレ０．０３％以下、○：従動ズレ０．１％以下、△：従動ズレ０．２％以下、×：従動ズレ０．２％以上）
【表１】
【００７１】
表１に示すように、嵌め合い隙間が０以上の等速ジョイントにおいては、ボールに予圧が付与されないため、初期時において良好な等速精度が得られている。特に、嵌め合い隙間が、１０［μｍ］〜８０［μｍ］の等速ジョイントにおいては、初期時から２００時間経過後も駆動に対する従動のズレを０．０３％以下に抑えることができ、長期に亘り高い等速精度を維持することができる。さらに、嵌め合い隙間が、２０［μｍ］〜６０［μｍ］の等速ジョイントにおいては、２００時間経過後の磨耗量を１［ｍｇ］以下に抑えることができ、さらに長期に亘り高い等速精度を維持することができる。
【００７２】
［実験２］
実験２は、ボールの直径が８［ｍｍ］の等速ジョイントを用いて、実験１と同様な実験を行った。すなわち、実験に用いた等速ジョイントは、材質がＳＵＳ３０４で、直径が８［ｍｍ］のボールと、材質がＰＰＳ（炭素繊維１５容量％配合）の外輪と、材質がＰＰＳ（炭素繊維１５容量％配合）のケージとを用いた。
このときの実験結果を表２に示す。
【表２】
【００７３】
表２に示すように、ボール径が実験１よりも大きい等速ジョイントにおいても、嵌め合い隙間を大きくすることで、等速精度が得られることがわかる。また、嵌め合い隙間が１０［μｍ］〜８０［μｍ］の等速ジョイントにおいては、２００時間後の良好な等速精度を確保することができた。特に、嵌め合い隙間が２０［μｍ］〜６０［μｍ］の等速ジョイントにおいては、磨耗量を１［ｍｇ］以下に抑えることができた。
【００７４】
また、図１０に示すように、装置本体に対して着脱可能なユニットであるプロセスカートリッジ１と一体となって装置本体から着脱される感光体軸１７２に外輪１４０を取付け、駆動モータ８１の駆動軸８１ａにケージ１５０を取付けて、プロセスカートリッジ１の装置本体への装着動作によって、外輪１４０とケージ１５０とを係合させてもよい。
【００７５】
図１１（ａ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジ１を装着する前の等速ジョイント１３０の周辺を示す概略構成図であり、（ｂ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジ１を装着したときの等速ジョイント１３０の周辺を示す概略構成図である。
装置本体の不図示の前側板７１を開放した状態で、プロセスカートリッジ１をプリンタ本体へ挿入して、図１１（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ１のガイド穴９０ａに後側板７０から延びるガイドピン７６を挿入する。そして、ガイド穴９０ａにガイドピン７６を挿入した状態で、プロセスカートリッジ１を装置本体内へ挿入していくと、プロセスカートリッジ１は、ガイドピン７６によって外輪１４０がケージ１５０と係合可能な位置に案内される。
【００７６】
そして、ケージ１５０の挿入部１５１が外輪１４０の環状空間内へ挿入される。このとき、ボール１５２の位相と、トラック溝（内溝１４６および外溝１４５）の位相とが異なっていた場合、内溝案内部１４６ａおよび外溝案内部１４５ａにボール１５２が案内されて、プロセスカートリッジ１の挿入方向への移動に連動してケージ１５０または外輪１４０が回転し、ボール１５２の位相とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）の位相とが合わせられる。
【００７７】
ボール１５２とトラック溝（内溝１４６および外溝１４５）との位相が合うと、ケージ１５０の挿入部１５１が外輪１４０の環状空間内へ挿入されて、自らが保持している３つのボール１５２を環状空間１４４内で外溝１４５及び内溝１４６に係合させる。これにより、プロセスカートリッジ１が装置本体に対して、ラジアル方向に位置決めされて、プロセスカートリッジ１が、装置本体内に装着される。
【００７８】
感光体２の感光体軸１７２をプロセスカートリッジ１の装置本体に対する位置決めの主基準としているため、感光体軸１７２と、駆動軸８１ａとの間に軸心ずれが生じることがない。しかしながら、例えば、組み付け誤差や製造誤差などによって、後側板７０が傾いて装置装置に取付けられていた場合、駆動軸８１ａが傾き、駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間に偏角が生じてしまう。
【００７９】
しかし、駆動軸８１ａと感光体軸１７２との連結に等速ジョイント１３０を用いることで、このように駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間に偏角が生じても、ボール１５２が外輪１４０の外溝１４５と内溝１４６との間の環状空間内を軸方向に摺動することで、偏角があっても、感光体軸１７２を等速で回転させることができる。これにより、駆動軸８１ａと感光体軸１７２との間に偏角θが生じないように取付け精度や部品の精度を高めなくても、感光体２を等速で回転駆動させることができ、濃度ムラなどの異常画像を抑制することができる。よって、製造コスト、部品コストを抑えて、濃度ムラなどの異常画像を抑制することができる。
【００８０】
また、等速ジョイント１３０は、外輪１４０と、ケージ１５０と、ボール１５２との３部品で構成されている。よって、少ない部品点数で、感光体軸１７２の等速回転と、感光体軸１７２と駆動軸８１ａとの連結とを行うことができ、装置のコストを低減することができる。
【００８１】
また、着脱可能なユニットと駆動装置との連結に等速ジョイント１３０を用いる場合は、ユニットの被駆動軸に外輪１４０を取付るのが好ましい。このように構成することで、ケージ１５０よりも寿命が早い外輪１４０をプロセスカートリッジ１とともに、装置本体から容易に取り出せることができる。これにより、外輪の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性を上げることができる。
【００８２】
また、装置本体に対して着脱可能な現像ユニットの現像ローラ軸と駆動軸との連結手段、装置本体に対して着脱可能な定着ユニットの定着ローラ軸と駆動軸との連結手段、装置本体に対して着脱可能な二次中間転写ユニットの２次転写ローラ軸と駆動軸との連結手段、装置本体に対して着脱可能な中間転写ユニットの駆動ローラの軸と駆動軸との連結手段、などにも本発明の等速ジョイントを適用することができる。
【００８３】
また、図１２に示すように、中間転写タンデム方式の電子写真式カラー画像形成装置における中間転写ベルト４１に代えてドラム状の中間転写体１４１を用いたカラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。また、図１３に示すように、直接転写タンデム方式のカラー画像形成装置にも本発明を適用できる。さらに、図１４に示すように、上述したようなプロセスカートリッジ１を１つ備え、そのプロセスカートリッジ１の感光体２に画像を形成してその画像を転写ローラ５０で転写して記録材に画像を記録する直接転写タイプのモノクロ画像形成装置にも、本発明を適用することができる。
【００８４】
以上、本実施形態の等速ジョイントによれば、ボールの直径を、内溝の溝形状および外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円たるトラック溝の内接円の直径以下とすることによって、ボールが内溝と外溝とに係合したとき、内溝および外溝から予圧が付与されることがない。これにより、駆動時にボールが内溝および外溝と摺動するときの摺動抵抗をボールに予圧が付与されたものに比べて小さくすることができ、ボールが内溝および外溝に対してスムーズに摺動することができる。その結果、良好な等速精度を得ることができる。
さらに、ケージに保持されたボールを内溝と外溝とに係合させるとき、ボールが内溝と外溝との間の環状空間に圧入されないため、ケージに保持されたボールを内溝と外溝との間の環状空間に挿入するときの挿入抵抗が大きくなることがない。その結果、ケージを外輪にスムーズに組み付けることのできる。
【００８５】
また、トラック溝の内接円の直径よりも、ボールの直径を１０［μｍ］以上８０［μｍ］以下小さくすることで、長期に亘り等速精度を維持することができる。
【００８６】
また、本実施形態の画像形成装置によれば、上述の等速ジョイントを脱着可能なユニットたるプロセスカートリッジの被駆動軸と装置本体に設けられた駆動源から駆動力を受けて回転駆動する駆動軸とを連結するための連結手段として用いる。これにより、被駆動軸と駆動軸との間に偏角が生じても、被駆動軸を等速で回転させることができ、濃度ムラなどのない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。
【図２】プロセスカートリッジを示す拡大構成図。
【図３】（ａ）はプリンタ内にセットされたプロセスカートリッジとその周囲構成とを示す縦断面図、（ｂ）は同プリンタから取り外されている最中のプロセスカートリッジをその周囲構成とともに示す縦断面図。
【図４】等速ジョイントの軸方向断面図。
【図５】外輪のカップ部を示す横断面図。
【図６】外輪のカップ部を示す図。
【図７】ケージの球体保持部を示す横断面図。
【図８】図４に示す等速ジョイントの横断面図。
【図９】カップ部が挿入部に係合せしめられながらブラケットに固定されようとしている駆動モータを示す側面図。
【図１０】駆動装置とプロセスカートリッジとの連結に等速ジョイントを用いた実施形態の要部概略構成図。
【図１１】（ａ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジを装着する前の等速ジョイントの周辺を示す概略構成図であり、（ｂ）は、プリンタ本体にプロセスカートリッジを装着したときの等速ジョイントの周辺を示す概略構成図。
【図１２】直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置を示す図。
【図１３】中間転写ドラムを用いた中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置を示す図。
【図１４】モノクロ画像形成装置を示す図。
【符号の説明】
【００８８】
１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ：プロセスカートリッジ
２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ：感光体
８０：駆動装置
８１：駆動モータ
８２：ブラケット
９０：枠体
１３０：等速ジョイント
１４０：外輪
１４１：カップ部
１４３：内ボス部
１４４：環状空間
１４５：外溝
１４６：内溝
１５０：ケージ
１５１：挿入部
１５２：ボール
１５３：軸部
１７２：感光体軸
１７３：固定リング
１７４：スラスト押さえ部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面に周方向に等間隔をおいて複数形成した軸方向に延びる円弧状の外溝と、環状空間の内壁面に前記外溝にそれぞれ対向されて形成した軸方向に延びる円弧状の内溝とを有する外輪と、
前記内溝および外溝に沿って摺動するボールを保持するケージとを有し、
前記外輪および／またはケージが合成樹脂で成形されており、
前記ケージの一部を前記環状空間内に挿入し且つ前記ケージに保持されるボールを前記内溝および前記外溝に係合させた状態で、前記ボールを介して、前記ケージ及び外輪の何れか一方の回転駆動力を他方に伝達する等速ジョイントにおいて、
前記ボールの直径を、前記内溝の溝形状および前記外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円の直径以下としたことを特徴とする等速ジョイント。
【請求項２】
請求項１の等速ジョイントにおいて、
前記仮想円の直径よりも、前記ボールの直径を１０［μｍ］以上８０［μｍ］以下小さくしたことを特徴とする等速ジョイント。
【請求項３】
回転体を有し、装置本体に対して脱着可能なユニットと、
前記ユニットに設けられ前記回転体に駆動力を伝達するための被駆動軸と装置本体に設けられた駆動源から駆動力を受けて回転駆動する駆動軸とを連結するための連結手段とを備えた画像形成装置において、
前記連結手段として、請求項１または２の等速ジョイントを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
一端が開口する環状空間を有し、その環状空間の外壁面に周方向に等間隔をおいて複数形成した軸方向に延びる円弧状の外溝と、環状空間の内壁面に前記外溝にそれぞれ対向されて形成した軸方向に延びる円弧状の内溝とを有する外輪と、
前記内溝および外溝に沿って摺動するボールを保持するケージとを有し、
前記外輪および／またはケージが合成樹脂で成形されており、
前記ケージの一部を前記環状空間内に挿入し且つ前記ケージに保持されるボールを前記内溝および前記外溝に係合させた状態で、前記ボールを介して、前記ケージ及び外輪の何れか一方の回転駆動力を他方に伝達する等速ジョイントにおいて、
前記ボールの直径を、前記内溝の溝形状および前記外溝の溝形状に沿うようにして引いた仮想円の直径以下としたことを特徴とする等速ジョイント。
【請求項２】
請求項１の等速ジョイントにおいて、
前記仮想円の直径よりも、前記ボールの直径を１０［μｍ］以上８０［μｍ］以下小さくしたことを特徴とする等速ジョイント。
【請求項３】
回転体を有し、装置本体に対して脱着可能なユニットと、
前記ユニットに設けられ前記回転体に駆動力を伝達するための被駆動軸と装置本体に設けられた駆動源から駆動力を受けて回転駆動する駆動軸とを連結するための連結手段とを備えた画像形成装置において、
前記連結手段として、請求項１または２の等速ジョイントを用いたことを特徴とする画像形成装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−３０６４５（Ｐ２００９−３０６４５Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９２５３７（Ｐ２００７−１９２５３７）
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２４日（２００７．７．２４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]