JP2007321773A - 組付構造、ギヤ組付構造、これらの組付構造又はギヤ組付構造を用いたトナーカートリッジ、及びこのトナーカートリッジを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軸の先端に形成された係合部とこの係合部とを容易に組み付けることができ、しかも、組み付けの自動化を可能とすることができる組付構造を提供する。
【解決手段】スクリュー部材１７の先端に係合部１８が設けられ、ギヤ１９に係合部１８と係合可能な被係合孔部２７が設けられ、係合部１８と被係合孔部２７とが相対回転不能に係合されると共に、係合部１８に軸線を中心として均等間隔となるように断面放射状に突出され且つ軸線方向に沿って延在された複数の凸部１８ａが形成され、この複数の凸部１８ａの軸端寄りには全体的に先細りとなるように傾斜されたテーパ部１８ｂが形成され、被係合孔部２７には凸部１８ａと係合する複数の凹部２７ｂが形成されると共に、被係合孔部２７には係合部１８を被係合孔部２７に挿入する際にテーパ部１８ｂと接触してテーパ部１８ｂと凹部２７ｂとが一致するようにスクリュー部材１７とギヤ１９とを相対的に回転させるガイド面２７ｆが形成されている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、組付構造、ギヤ組付構造、このギヤ組付構造を用いたトナーカートリッジ、及びこのトナーカートリッジを備えた画像形成装置に関する。

従来、ギヤ軸にギヤを組み付けたギヤ組付構造等のように、軸や軸状の係合部材の先端と、この先端と係合する被係合部を備えた被係合部材とを相対回転不能に組み付けた組付構造が周知である。

また、このようなギヤ軸とギヤとのギヤ組付構造のように、互いに相対回転不能に両者を係合させるには、例えば、ギヤ軸の先端に、断面Ｄ字状等となるように面取り加工等を施すと共に、被係合部材側にこの軸の断面形状と一致する被係合孔を形成している（例えば、特許文献１，２参照。）。
特開２００４−１６２７３２号公報 特開平０９−０８６７１７号公報

ところが、上記の如く構成された組付構造（ギヤ組付構造）にあっては、軸の先端の断面形状が周方向で不均一であることから、先端と被係合孔との相対位置を一致させないと互いに係合することができないといった方向性を必要としているため、例えば、ロボット組み付け等によって自動組み付けを行うには、両者の相対位置を揃えるといった工程が必要となり、組み付けラインが複雑化してしまうという問題が生じていた。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、軸の先端に形成された係合部とこの係合部とを容易に組み付けることができ、しかも、組み付けの自動化を可能とすることができる組付構造、ギヤ組付構造、これら組付構造又はギヤ組付構造を用いたトナーカートリッジ、及びこのトナーカートリッジを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る組付構造は、先端に係合部が設けられた軸状係合部材と、前記係合部と係合可能な被係合孔部が設けられた被係合孔部材とを備え、前記係合部と前記被係合孔部とが相対回転不能に係合される組付構造において、前記係合部は、軸線を中心として均等間隔となるように断面放射状に突出され且つ軸線方向に沿って延在された複数の凸部と、該複数の凸部の軸端寄りに位置して全体的に先細りとなるように傾斜されたテーパ部と、を備え、前記被係合孔部は、前記凸部と係合する複数の凹部と、前記係合部を前記被係合孔部に挿入する際に前記テーパ部と接触して前記テーパ部と前記凹部とが一致するように前記軸状係合部材と前記被係合孔部材とを相対的に回転させるガイド面と、を備えていることを特徴とする。

本発明の組付構造によれば、係合部を被係合孔部に挿入する際にガイド面にテーパ部が接触してテーパ部（凸部）と凹部とが一致するように軸状係合部材と被係合孔部材とが相対的に回転した後に凸部と凹部とを係合させることができ、軸状係合部材と被係合孔部材とを相対回転不能に容易に組み付けることができる。

本発明の一実施形態に係る組付構造は、前記各凸部には前記テーパ部の近傍に位置する係合凹部が形成され、前記非被係合孔部には前記係合凹部と弾発係合可能な一つ以上の係合爪が形成されていることにより、係合部の抜け止めを容易に確保することができる。

本発明の一実施形態に係るギヤ組付構造は、先端に係合部が設けられた回転可能なギヤ軸と、中心に前記係合部と係合可能な被係合孔部が設けられたギヤとを備え、前記係合部と前記被係合孔部とが相対回転不能に係合されるギヤ組付構造において、前記係合部は、軸線を中心として均等間隔となるように断面放射状に突出され且つ軸線方向に沿って延在された複数の凸部と、該複数の凸部の軸端寄りに位置して全体的に先細りとなるように傾斜されたテーパ部と、を備え、前記被係合孔部は、前記凸部と係合する複数の凹部と、前記係合部を前記被係合孔部に挿入する際に前記テーパ部と接触して前記テーパ部と前記凹部とが一致するように前記軸状係合部材と前記被係合孔部材とを相対的に回転させるガイド面と、を備えていることを特徴とする。

本発明のギヤ組付構造によれば、係合部を被係合孔部に挿入する際にガイド面にテーパ部が接触してテーパ部（凸部）と凹部とが一致するようにギヤ軸とギヤとが相対的に回転した後に凸部と凹部とを係合させることができ、ギヤ軸とギヤとを相対回転不能に容易に組み付けることができる。

本発明の一実施形態に係るギヤ組付構造は、前記各凸部には前記テーパ部の近傍に位置する係合凹部が形成され、前記非被係合孔部には前記係合凹部と弾発係合可能な一つ以上の係合爪が形成されていることにより、係合部の抜け止めを容易に確保することができる。

また、本発明は上記した何れかの構成からなる組付構造又はギヤ組付構造を採用したトナーカートリッジとすることができる。

また、本発明は上記したトナーカートリッジを採用した画像形成装置とすることができる。

本発明によれば、軸の先端に形成された係合部とこの係合部とを容易に組み付けることができ、しかも、組み付けの自動化を可能とすることができる。

次に、本発明の一実施形態を画像形成装置としてのプリンタに適用し、図面を参照して説明する。

（画像形成装置の全体構成）
図１は本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複合機の説明図である。

図１において、画像形成装置としての複合機１は、本体２の内部に記録紙（図示せず）を供給する給紙カセット３，４と、この給紙カセット３，４に収納された記録紙を搬送シートとして取り出した後にその搬送過程で搬送シートの表面に所定の画像を形成するためのトナーを供給するトナーカートリッジ（トナーコンテナ）５〜８と、画像形成後の搬送シートを定着後に排出する排出口９と、複合機１を複写機・ファクシミリ・スキャナの何れかの機能を操作部１０を操作して原稿を読み取る際の原稿載置ガラス（図示せず）を覆うカバー１１とを備えている。

尚、このカバー１１に替えて公知の自動原稿送り装置（ＡＤＦ）等のオプション装置を装着することも可能である。また、複合機１はネットワークプリンタとしての機能も具備しているが、これらの各種機能の組み合わせやオプション装置の組み付け等は任意である。

（トナーカートリッジ５〜８の構成）
図２は本発明の一実施形態に係るトナーカートリッジの一部を省略した要部の分解斜視図である。尚、各トナーカートリッジ５〜８は、収納されるトナーの色が異なるのとその色によって大きさ（容量）が異なる以外、実質的な構造は同一であるため、以下の説明では便宜上トナーカートリッジ５として説明する。

図２に示すように、トナーカートリッジ５は、図１に示す設置状態において複合機１の上下（図２の右側が上で左側が下）に区画されたトナー室１２と廃トナー室１３とを備えた一対の（一方のみ図示）合わせ構造から箱状とされたカートリッジ本体１４と、トナー室１２の内部に配置されるトナー供給用のスクリューパイプ１５と、廃トナー室１３の内部に配置される廃トナー押込み用のローラースイープホルダー１６とを備えている。

スクリューパイプ１５は、トナー室１２に収納されたトナー（図示せず）を複合機１内の画像形成部（図示せず）に供給する機能を備え、その内部にはトナー搬送用のスクリュー部材１７が回転可能に設けられている。この軸状係合部材としてのスクリュー部材１７の係合部１８は、カートリッジ本体１４を貫通して本体外部に突出され、図示を略する駆動部から動力伝達されて回転するギヤ１９と係合する。

ローラースイープホルダー１６は、例えば、画像形成部を構成する感光体ドラム（図示せず）に付着して搬送シートの表面に付着しなかった廃トナー等を廃トナー室１３に回収する際、この廃トナーを廃トナー室１３の内部に押し込むためのローラスイープ２０を回転可能に保持している。このローラスイープ２０の係合部２１は、カートリッジ本体１４を貫通して本体外部に突出され、図示を略する駆動部から動力伝達されて回転するギ２２と係合する。

尚、トナーカートリッジ５は、複合機１に設置した状態の時には、トナー室１２が上方に位置し、廃トナー室１３が下方に位置する。

（組付構造）
図３乃至図１０は本発明の組付構造の実施例としてのギヤ組付構造を示し、図３は軸状係合部材としてのスクリュー部材の斜視図、図４はスクリュー部材の係合部の拡大斜視図、図５はギヤの裏面側の斜視図、図６はギヤの表面側の斜視図、図７は図９の矢視Ａで示す底面方向から見た組み付け前の一部を破断した要部の分解側面図、図８は組み付け状態の要部の斜視図、図９は組み付け状態の要部の正面図、図１０は図９のＢ−Ｂ線で示す組み付け状態の要部の断面図である。

図３及び図４において、スクリュー部材１７は、係合部１８と同軸の軸部２３と、この軸部２３の外周に螺旋状に設けられたスクリュー部２４と、係合部１８をカートリッジ本体１４から突出させる際の突出量を規制するフランジ部２５とを備えている。

尚、本実施の形態では、スクリュー部材１７は軸状係合部材としての機能を備え、係合部１８はギヤ軸としての機能を備えている。即ち、スクリュー部材１７は、係合部１８と同軸の軸部２３を一体に備えていると共にこの軸部２３にスクリュー部２４を設けることにより単なる軸としての機能以外にトナーの攪拌・搬送等の機能を具備した部品として構成されている。また、係合部１８は、その部分のみを捉えた場合、ギヤ１９からの動力伝達（回転）によってこのギヤ１９と一体に回転するように相対回転不能にギヤ１９と係合することによってギヤ軸となる。

係合部１８は、軸線を中心に均等間隔となるように断面略十字形の放射状に突出され且つ軸線方向に沿って延在された複数の凸部１８ａと、複数の凸部１８ａの軸端寄りに位置して全体的に先細りとなるように傾斜されたテーパ部１８ｂと、このテーパ部１８ｂの近傍となる各凸部１８ａの先端寄りに形成されて同一周回上に位置する係合凹部１８ｃとを備えている。

尚、凸部１８ａは、本実施の形態では軸部２３の直径と係合部１８の最大径とが同一となるように、外周の一部に凹陥部１８ｄを凸部１８ａと交互に設けることによって形成されており、軸外周面から突出した凸部とはなっていないため、係合部１８の小型化（小径化）に貢献することができる。

この際、係合部１８と軸部２３とを一体に樹脂成形すると共に、スクリュー部２４をフランジ部２５と一体に樹脂成形した後に、軸部２３にスクリュー部２４を挿入することでスクリュー部材１７を組み付けた構成とした場合等には、外周の凹陥部１８ｄは樹脂成形金型の設計によって形成することが可能である。また、スクリュー部材１７（特に、係合部１８）を金属（樹脂でも良い）で成形した場合には、凸部１８ａを形成するための凹陥部１８ｄの加工と係合凹部１８ｃの加工とは、切削・研磨加工等による後加工によって形成される。

また、テーパ部１８ｂには、軸線方向に沿う稜線部１８ｅが設けられており、これによりテーパ部１８ｂが断面山型形状となっている。

図５及び図６において、ギヤ１９は、外周に歯部２６を備えていると共に、その中心に被係合孔部２７が設けられ、ギヤ１９の全体として被係合孔部材を構成している。尚、被係合孔部２７は樹脂の一体成形品であるが、歯部２６は樹脂又は金属の何れでも良い。この際、歯部２６を金属で成形した場合には、インサート成形若しくは後組み付けにより被係合孔部２７を設けることができる。また、歯部２６を樹脂で成形した場合には、被係合孔部２７と一体成形でも良いし、別々に成形したものを後組み付けとしても良い。

被係合孔部２７は、歯部２６の端面から中心部分を円筒状に突出させることで軸線に沿う奥行き方向の深さを確保した孔部２７ａと、この孔部２７ａの中心を基準に交互に形成された凹部２７ｂ及び凸部２７ｃと、任意の係合凹部１８ｃと段発係合可能な係合爪２７ｄを有する弾性片２７ｅと、係合部１８の挿入側開口端に位置する凸部２７ｃの端面に形成されてテーパ部１８ｂと接触可能なガイド面２７ｆとを備えている。

尚、このガイド面２７ｆの中央にも稜線部２７ｇが設けられており、これによりガイド面２７ｆが断面山型形状となっている。

このような構成においては、図７乃至図１０に示すように、係合部１８を被係合孔部２７の孔部２７ａに挿入するだけで、凸部１８ａが凹部２７ｂに係合すると同時に、係合凹部１８ｃに係合爪２７ｄが係合する。

この際、係合部１８の先端に全体的に先細りとなるようにテーパ部１８ｂ並びに稜線部１８ｅが形成され、被係合孔部２７にガイド面２７ｆ並びに稜線部２７ｇが形成されていることにより、例えば、ギヤ１９の回転がフリーな状態で支持されていれば（軸線方向に沿う動きが規制されていれば）、例え、凸部１８ａと凹部２７ｂとの相対位置がずれていても、テーパ部１８ｂとガイド面２７ｆとが相対的に案内されてギヤ１９が回転し、凸部１８ａと凹部２７ｂとを容易に一致させることができ、これらと粒１８ａと凹部２７ｄとを容易に係合させることができる。

また、係合爪２７ｄは、係合部１８の孔部２７ａへの挿入に伴う押し込み荷重によってテーパ部１８ｂに案内されて弾性片２７ｅの弾性に抗して一旦非係合方向に退避され、係合凹部１８ｃと一致した際に段発係合することができる。

これにより、係合部１８とギヤ１９とをワンタッチで相対回転不能且つ抜け止め状態で組み付けることが可能となり、凸部１８ａと凹部２７ｂとの厳密な位置決め関係が要求されること無く、自動組付化（組み付けの機械化）を実現することが可能となる。

ところで、上記実施の形態では、本発明の組付構造、ギヤ組付構造、これらの組付構造又はギヤ組付構造を用いたトナーカートリッジ、及びこのトナーカートリッジを備えた画像形成装置を複合機１に適用して説明したが、例えば、プリンタ専用機等の各種画像形成装置並びにこの画像形成装置に装着されるトナーカートリッジに適用することができることは勿論である。

また、上記実施の形態では、スクリュー部材１７の係合部１８とギヤ１９との関係で説明したが、例えば、係合部２１とギヤ２２との関係においても本発明の構成を採用することが可能であり、実質的には、軸状の部材の先端に被係合部材を装着するような構成全般に適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としての複合機の説明図である。 本発明の一実施形態に係るトナーカートリッジの一部を省略した要部の分解斜視図である。 本発明の組付構造の実施例としてのギヤ組付構造を示し、軸状係合部材としてのスクリュー部材の斜視図である。 本発明の組付構造の実施例としてのギヤ組付構造を示し、スクリュー部材の係合部の拡大斜視図である。 本発明の組付構造の実施例としてのギヤ組付構造を示し、ギヤの裏面側の斜視図である。 本発明の組付構造の実施例としてのギヤ組付構造を示し、ギヤの表面側の斜視図である。 本発明の組付構造の実施例としてのギヤ組付構造を示し、図９の矢視Ａで示す底面方向から見た組み付け前の一部を破断した要部の分解側面図である。 本発明の組付構造の実施例としてのギヤ組付構造を示し、組み付け状態の要部の斜視図である。 本発明の組付構造の実施例としてのギヤ組付構造を示し、組み付け状態の要部の正面図である。 本発明の組付構造の実施例としてのギヤ組付構造を示し、図９のＢ−Ｂ線で示す組み付け状態の要部の断面図である。

符号の説明

１…複合機（画像形成装置）
５…トナーカートリッジ
６…トナーカートリッジ
７…トナーカートリッジ
８…トナーカートリッジ
１７…スクリュー部材（軸状係合部材）
１８…係合部
１８ａ…凸部
１８ｂ…テーパ部
１８ｃ…係合凹部
１９…ギヤ（被係合孔部材）
２７…被係合孔部
２７ｂ…凹部
２７ｃ…凸部
２７ｄ…係合爪
２７ｆ…ガイド面

Claims (6)

1. 先端に係合部が設けられた軸状係合部材と、前記係合部と係合可能な被係合孔部が設けられた被係合孔部材とを備え、前記係合部と前記被係合孔部とが相対回転不能に係合される組付構造において、
   前記係合部は、軸線を中心として均等間隔となるように断面放射状に突出され且つ軸線方向に沿って延在された複数の凸部と、該複数の凸部の軸端寄りに位置して全体的に先細りとなるように傾斜されたテーパ部と、を備え、
   前記被係合孔部は、前記凸部と係合する複数の凹部と、前記係合部を前記被係合孔部に挿入する際に前記テーパ部と接触して前記テーパ部と前記凹部とが一致するように前記軸状係合部材と前記被係合孔部材とを相対的に回転させるガイド面と、を備えていることを特徴とする組付構造。
2. 前記各凸部には前記テーパ部の近傍に位置する係合凹部が形成され、前記非被係合孔部には前記係合凹部と弾発係合可能な一つ以上の係合爪が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の組付構造。
3. 先端に係合部が設けられた回転可能なギヤ軸と、中心に前記係合部と係合可能な被係合孔部が設けられたギヤとを備え、前記係合部と前記被係合孔部とが相対回転不能に係合されるギヤ組付構造において、
   前記係合部は、軸線を中心として均等間隔となるように断面放射状に突出され且つ軸線方向に沿って延在された複数の凸部と、該複数の凸部の軸端寄りに位置して全体的に先細りとなるように傾斜されたテーパ部と、を備え、
   前記被係合孔部は、前記凸部と係合する複数の凹部と、前記係合部を前記被係合孔部に挿入する際に前記テーパ部と接触して前記テーパ部と前記凹部とが一致するように前記軸状係合部材と前記被係合孔部材とを相対的に回転させるガイド面と、を備えていることを特徴とするギヤ組付構造。
4. 前記各凸部には前記テーパ部の近傍に位置する係合凹部が形成され、前記非被係合孔部には前記係合凹部と弾発係合可能な一つ以上の係合爪が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のギヤ組付構造。
5. 請求項１又は請求項２並びに請求項３又は請求項４の何れか１項に記載の組付構造又はギヤ組付構造を備えていることを特徴とするトナーカートリッジ。
6. 請求項５に記載のトナーカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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