专利名称：等速联轴节及图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种连结驱动轴和被驱动轴的2个轴而将驱动轴的动力传递给被驱动轴的等速联轴节及图像形成装置。
背景技术：
从以往就为人所知，有作为将汽车的驱动轴的旋转扭矩传递到车轴的部件的等速联轴节。
上述等速联轴节是维持驱动轴和被驱动轴的等速性并允许两轴的角度变位的部件，因此，也多用在汽车以外的各种工业机械上。
在等速联轴节中，有只允许角度变位的固定型等速联轴节，有允许角度变位和允许轴方向变位的滑动型等速联轴节，作为该滑动型等速联轴节，为人所知的有专利文献1记载的联轴节。
在上述专利文献1中记载的等速联轴节中，在外圈的内部轴心上设置内部件而形成环状空间，并在该环状空间的外壁面和内壁面的至少一方上，以在周方向上保持120°间隔的方式设置在轴方向上延伸的3条轨道槽，在组装于上述环状空间内的保持架的与上述轨道槽对应的位置上形成凹部，在各凹部内组装能够沿所述轨道槽滚动的球，并通过该球在外圈和保持架彼此之间传递旋转扭矩。
另外，在专利文献2中提出了这样的图像形成装置，即，将感光鼓的鼓轴和马达的旋转轴用万向联轴节连结，并且将感光鼓的曝光位置和复写位置配置在180°的位置上，由感光鼓上的曝光位置和复写位置上的图像的伸缩抵消感光鼓的旋转速度不稳而引起的图像的伸缩，从而防止在复制材料上产生图像的伸缩。
专利文献1特公昭52-34699号公报专利文献2特开平5-341589号公报然而，在以往为人所知的等速联轴节中，由于外圈、内部件、保持架及球分别由金属构成，因此，需要油脂润滑，并通过紧固套带而安装的套子，封闭外圈的开口端，从而防止油脂的泄漏。
因而，在组装及分解等速联轴节时，安装套子，从而需要取下的麻烦的作业，存在向上述等速联轴节输入动力的输入侧部件和通过等速联轴节的输出旋转驱动的输出部件的损坏等而替换时需要非常大的劳力。
另外，在以往的金属制的等速联轴节中，强度高，且重量重，运行声音大，进而存在油脂泄漏之患，故，在事务机器、音响机器、医疗机器、医疗机器、食品制造、家庭用电制品的使用上存在问题，在使用上受限的居多。
另一方面，在专利文献2中记载的图像形成装置中，万向联轴节为不等速型的万向联轴节，因此，不能等速旋转感光鼓，即使将感光鼓的曝光位置和复写位置作为180°的位置，但由于组装误差和感光鼓的倾斜、挠曲等而在180°的位置上产生偏差，从而不能够完全抵消伸缩，不能够形成品质高的图像。
另外，在不等速型的万向联轴节中，由于不容易分解其输入侧与输出侧，因此，在感光鼓等部件的更换上存在花费时间、维修困难的问题。
发明内容
本发明的第1课题在于提供一种等速联轴节，容易更换输入侧部件和输出侧部件，组装及分解简单，同时，不需要油脂润滑且重量轻、小型、运行声音小、使用限制少。
另外，本发明的第2课题在于提供一种图像形成装置，使感光鼓总是等速旋转，从而能够形成高品质的图像且容易维修。
为了解决上述第1课题，第1发明的等速联轴节，采用以下所述的构成，即，由下述部件构成具有一端开口的环状空间并在该环状空间的外壁面和内壁面的至少一方形成有在周方向上隔开120°间隔而沿轴方向延伸的3条轨道槽的外圈、组装在该外圈的所述环空间状内并在分别对应于所述轨道槽的位置上形成凹部的保持架、和组装在该保持架的各凹部内并能沿所述轨道槽滚动的球；在所述保持架的各凹部的保持架的外径侧及保持架的内径侧的开口端部，设置有防止球脱落的防脱落机构。
作为所述防脱落机构，可以采用由在凹部的开口端部的内周面上、在周方向上保持间隔形成的多个突出部构成的结构。
在所述等速联轴节中，如果在所述各轨道槽的开口端部设置将环状空间的外壁面及内壁面的开口端形成大直径端的锥形面，则在将保持架组装在外圈的环状空间内时，球被锥形面引导，在该被引导的状态下使外圈和保持架相对旋转，此时，球将进入轨道槽，从而在球和轨道槽相互有相位偏离的情况下也能够容易地组装等速联轴节。
另外，在所述等速联轴节中，通过将外圈由合成树脂的成形品构成，可以不对等速联轴节进行润滑，可以降低扭矩传递时运行声音以及轻量化。
在这种情况下，通过将保持架也由合成树脂的成形品构成，可以进一步降低扭矩传递时的运行声音，且使等速联轴节进一步轻量化。
在将保持架由合成树脂的成形品构成的情况下，由于所述突出部在成形时咬边，故如果该突出部的突出长度为所需以上，则在成形后从模具中脱模时存在会损坏突出部的危险，另外，如果过短，则存在球会脱落的危险。因而，最好将突出部的内接圆直径设在球径的70～99％的范围。
另外，在第1发明的等速联轴节中，通过将合成树脂作为能够注射成形的合成树脂，能够容易地成形外圈及保持架。另外，通过采用润滑性树脂，能够进一步提高球滚动面的润滑性，故能够得到运行声音小的等速联轴节。
另外，为了解决第2课题，第2发明的，图像形成装置，由下述部件构成感光鼓、对该感光鼓进行旋转驱动的驱动机构、在所述感光鼓上形成静电潜影像的曝光机构、向所述感光鼓上的静电潜影供给调色剂而形成调色剂像的显影机构、和将所述调色剂像复制在以与感光鼓的周向速度相同的速度输送的复制材上的复制机构；将所述感光鼓的鼓轴和驱动机构的驱动轴用轴接头连结；所述轴接头是由所述第1发明的等速联轴节构成。
(发明效果)如第1发明，通过在形成于保持架的凹部的开口端部设置防止球脱落的防脱落机构，能够在拔出保持架的状态下，防止球脱落，能够极简单地组装及分解等速联轴节。
另外，通过将外圈由合成树脂的成形品构成，可以不需要油脂润滑，故可以得到不需要通过安装保护罩而防止油脂泄漏的对策而在以轻量传递扭矩时运行声音小且扭矩传递损失极小的等速联轴节。
从而，使用上不受限制，可以使用在至今很难使用的事务机器、音响机器、医疗机器、家庭用电器化产品等的各机器上，可以提高这些机器的设计自由度，从而可以实现小型化、低成本化。
如第2发明，通过将感光鼓的鼓轴和驱动机构的驱动轴由等速联轴节连结，即使在上述驱动机构的驱动轴和感光鼓的鼓轴的芯互相偏离或倾斜的情况下，也可以不使感光鼓发生速度不稳的现象，而能够等速旋转。
因而，可以防止由曝光机构形成的静电潜影产生伸缩或在感光鼓上的调色剂像被复制到复制材上时图像上产生伸缩，从而能够形成极高品质的图像。
另外，等速联轴节，如上所述，可以简单地组装或分解，故能够容易更换感光鼓等的部件，能够得到维修容易的图像形成装置，同时，不需要油脂润滑，故可以做到不发生因油脂泄漏而将复制材污染的不妥情况。
图1是表示本发明的等速联轴节的实施例的纵剖面图。
图2是沿图1的II-II线的剖面图。
图3是沿图1的III-III线的剖面图。
图4是表示本发明的等速联轴节的其他的实施例的剖面图。
图5是表示本发明的图像形成装置的实施例的概略图。
图6是表示图5中所示的感光鼓驱动部的局部剖开的图。
图中，1-外圈，5-环状空间，6、7-轨道槽，10-保持架，12-凹部，13-防脱落机构，14-突出部，15、16-锥形面，20-球，31-感光鼓，31a-鼓轴，32-驱动马达(驱动机构)，32a-旋转轴(驱动轴)，33-带电器，34-曝光机构，35-显影器(显影机构)，36-复制带电器(复制机构)，J-等速联轴节。
具体实施例方式
下面，根据附图对本发明的实施例进行说明。图1及图2表示本发明的等速联轴节的实施例。如图所示，等速联轴节由外圈、保持架10及球20构成。
外圈1具有一端开口的杯状部2，在其杯状部2的封闭端设置有第1轴3。另外，在杯状部2内的中心轴上设置有引导轴4，在该引导轴4和杯状部2之间形成环状空间5，在形成上述环状空间5的外壁面的杯状部2的内周面和形成环状空间5的内壁面的引导轴4的外周面上，设置有沿轴方向延伸且在周方向上保持120°间隔的3条轨道槽6、7。
还有，在实施例中，虽然在环状空间5的外壁面和内壁面上分别形成有轨道槽6、7，但也可以在上述外壁面和内壁面的一方设置轨道槽。
保持架10被组装在外圈1的环状空间5内，在位于上述环状空间5的开口端侧的端部，一体地设置有第2轴11。
另外，在保持架10上，分别对应外圈1的3条轨道槽6、7而形成有凹部12，在各凹部12内组装所述球20。球20分别设为沿各轨道槽6、7自由滚动。
如图1及图2所示，在各凹部12的保持架外径侧及保持架内径侧的开口端部，设置有防止球20脱落的防脱落机构13。
防脱落机构13由设置在凹部12的内周的相对向位置的一对突出部14构成。
外圈1及保持架10也可以由金属构成，或由合成树脂的成形品构成。如果是合成树脂的成形品，则不需要油脂润滑，能够实现润滑工作，降低扭矩传递时的运行声音并实现轻量化。因而，在实施例中，由合成树脂的成形品分别构成外圈1及保持架10，但也可以在外圈1及保持架10中，至少只将外圈1由合成树脂的成形品构成。合成树脂根据等速联轴节的使用条件可选择适当的材料，优选的是能够进行注射成形的合成树脂。只要是能够注射成形的树脂，就可以使用热塑性树脂、热固化树脂中的任意一种。
在能够注射成形的树脂中有结晶树脂、非结晶树脂，可以使用任意一种树脂，但是由于非结晶树脂的韧性低，在允许的量以上的扭矩作用的情况下会急剧产生破坏，因此优选使用结晶树脂。
作为优选的合成树脂，可以为润滑性高的合成树脂，可以列举例如，聚缩醛树脂(POM)、尼龙树脂、PFA或FEP、ETFE等能够注射成形的氟树脂、能够注射成形的聚酰亚胺树脂、聚苯硫树脂(PPS)、全芳香族聚酯树脂、聚醚醚酮树脂(PEEK)、聚酰胺酰亚胺树脂等。
这些树脂可以单独使用，也可以使用混合了2种类以上的聚合物合金。或使用在除了上述以外的润滑特性低的合成树脂中配合了上述的合成树脂的聚合物合金。
另外，即使在润滑特性低的合成树脂的情况下，也可以通过添加固体润滑剂或润滑油来提高润滑特性而使用。作为固体润滑剂，可以列举的有，例如，聚四氟乙烯、石墨、二硫化钼等。
另外，也可以在合成树脂中添加纤维、碳纤维、各种矿物纤维(须状物)而提高强度，也可以与固体润滑剂等合用。
在本发明中最适合的使用材料是POM、尼龙树脂、PPS、PEEK。尼龙树脂可以是尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、尼龙46、分子链中具有芳香环的半芳香尼龙等中的任意一种。POM、尼龙树脂、PPS具有优越的耐热性、润滑性，价格比较便宜，因此，能够得到性能价比高的等速联轴节。另外，由于PEEK即使不添加增强材或润滑剂也具有优越的机械强度或润滑性，因此，能够得到高功能的等速联轴节。
如上所述，通过将外圈1及保持架10由合成树脂的成形品构成，能够得到轻量且在传递扭矩时的运行声音小的等速联轴节，同时，可以不需要油脂润滑。
因而，使用上受限少，能够使用在食品制造机器等的各种机器上。
另外，如果将外圈1及保持架10由烧结含油金属形成，则即使是金属制，也不需要油脂或保护罩，故在等速联轴节部件的更换上没有障碍。
球20可以使用轴承钢、不锈钢、陶瓷、合成树脂等的球，但是由于使用不锈钢、陶瓷、合成树脂，即使无润滑也不用担心会生锈，故优选。如果为合成树脂，则可轻量化而且无噪音，故尤其优选。
在将等速联轴节使用在医疗机械或食品制造机的情况下，将球20由不锈钢或陶瓷构成，而去除环境对其的影响，故优选。另外，由于给人一种卫生的感觉，因此，合成树脂优选使用白色类。如果为POM，则由于为白色类同时润滑性高，可以不使用油脂，故最为适合。
防脱落机构13的突出部14，在由能够注射成形保持架10的合成树脂形成的情况下，在保持架10成形时会发生咬边，因此，如果突出部14的凹部的径向长度为所需的长度以上，则在成形后脱模时突出部14会被损坏，另外，如果太短，则不能防止球20脱落。
因而，突出部14，其内接圆的直径d为球20的球直径(球直径)D的70～99％的范围。
还有，突出部14的数量可以任意，也可以为在周方向上连续的环状。另外，防脱落机构13不限定于突出部14。例如，也可以在凹部12的开口端部安装固定环或○型环。或者也可以配合凹部12而使形成有孔的罩覆盖在保持架10上。
如上所述，在凹部12上设置防脱落机构13，以及将外圈1及保持架10由合成树脂的成形品构成，从而不需要油脂润滑，由此，通过保持架10相对外圈1的环状空间5内的拔出和插入，能够组装及分解等速联轴节，同时，能够防止在分解时球20脱落。
因而，能够得到容易组装及分解的等速联轴节，能够容易地更换被损坏的将动力输入到上述等速联轴节的输入侧部件或通过等速联轴节的输出而被旋转驱动的输出侧部件。
在此，如图1及图3所示，如果在于杯状部2的内周面上形成的轨道槽6及在引导轴4的外周面上形成轨道槽7的开口端部设置使环状空间5的外壁面及内壁面的开口端为大直径端的锥形面15、16，则在杯状部2内组装保持架10时，球20被锥形面15、16引导，并通过在该引导状态下使外圈1和保持架10进行相对旋转，由此，球20插进轨道槽6、7内，从而，即使在轨道槽6、7和球20产生相互位置偏差的状态下，也能够容易地组装等速联轴节。
在此，锥形面15、16如图3所示，也可以是在外圈1的中心轴上具有轴心的锥形面，或者也可以是如图4所示地在球20的节距圆上具有轴心的锥形面。
如图3所示，在外圈1的中心轴上形成具有轴心的锥形面15、16，在邻接的锥形面15、16之间形成微小的引导突部17，由此，不考虑方向性就能够组装等速联轴节。
在实施例中，虽然将保持架10和第2轴11由合成树脂一体成形，但也可以将第2轴11由陶瓷或钢铁、不锈钢、铝合金等的金属形成，并通过螺栓等结合机构，与由合成树脂成形的保持架10结合。
还有，在第2轴11比等速联轴节的整个长度长的情况下，由于防止扭矩损失，因此，优选的是将第2轴11由陶瓷或金属形成。
在实施例中，能够通过外圈1的弹性力预先给予球20压力。具体来说，是通过将杯状部2的轨道槽6和引导轴4的轨道槽7之间的内径设为比球20的外径尺寸稍小，能够预先给予球20压力。其结果，能够消除等速联轴节在轴方向上的晃动，能够提高等速性。这样的方法由于外圈1由合成树脂形成，因此成为可能。
图5及图6表示该发明的图像形成装置的实施例。图5表示单色的图像形成装置。该图像形成装置具有感光鼓31。感光鼓31通过如图6所示的作为驱动机构的驱动马达32向图5中的箭头方向旋转，在感光鼓31的周围，有带电器33、曝光机构34、作为显影机构的显影器35、作为复写机构的复制带电器36及清洁器37以感光鼓31的旋转方向按顺序设置。
由上述的部分构成的图像形成装置，在感光鼓31旋转时，通过带电器33使感光鼓31的整个外周都带电后，通过曝光机构34根据图像信息曝光图像光，从而形成静电潜影，从显影器35向该静电潜影上供给调色剂而形成调色剂像，通过复制带电器36将该调色剂像复制在与感光鼓31的圆周速度相同的速度被输送的复制材A上，从而在复制材A上形成图像。另外，在复制后，通过清洁器37除去残留在感光鼓31的周面上的残留调色剂。
如图6所示，感光鼓31在两端具有感光鼓轴31a，该感光鼓31a介由轴承39以自由旋转的方式被支撑在一对侧面框38上，另一方面，用于驱动感光鼓31旋转的驱动马达32被安装在壳体40上而被对向配置在感光鼓31在轴方向上。
作为驱动马达32的驱动轴的旋转轴32a和感光鼓31的鼓轴31a，介由等速联轴节J连结。
作为等速联轴节J，使用图1至图3所示的等速联轴节，但也可以使用如图4所示的等速联轴节。
如实施例所示，通过将感光鼓31的鼓轴31a和驱动马达32的旋转轴32a由等速联轴节J连结，即使在感光鼓31的鼓轴31a和驱动马达32的旋转轴32a的旋转轴32a互相产生芯偏离或倾斜，也不会发生速度上的不稳而能够等速旋转感光鼓31。因而，能够防止由于曝光机构34而形成在感光鼓31上的静电潜影上产生伸缩，或在感光鼓31上的调色剂像通过复制带电器36而复制时，在图像上产生伸缩。
从而，能够形成高品质的图像的同时，无需将曝光机构34和复制带电器36设置在180°的位置上。
另外，通过将等速联轴节J的外圈11及保持架21由合成树脂的成形品形成，可以不需要油脂润滑。因而，可以不发生由于油脂飞散而污染复制材A的不妥的情况。
进而，等速联轴节J由于能够拔出和插入而能够简单地分解及组装，因此，能够容易地更换感光鼓31等的部件，能够得到容易维修的图像形成装置。
在图5中，将单色的图像形成装置举例进行了说明，但在形成彩色图像装置的情况下，准备4组如图5所示的图像形成装置，将该4组图像形成装置在复制材A的输送方向上串连接地配置，并通过这些图像形成装置由黄色、洋红、青色及黑色的4色的调色剂形成调色剂像，将这些调色剂像重叠在复制材A上形成彩色图像。
权利要求
1.一种等速联轴节，其特征在于，由下述部件构成具有一端开口的环状空间并在该环状空间的外壁面和内壁面的至少一方形成有在周方向上隔开120°间隔而沿轴方向延伸的3条轨道槽的外圈、组装在该外圈的所述环空间状内并在分别对应于所述轨道槽的位置上形成凹部的保持架、和组装在该保持架的各凹部内并能沿所述轨道槽滚动的球；在所述保持架的各凹部的保持架的外径侧及保持架的内径侧的开口端部，设置有防止球脱落的防脱落机构。
2.根据权利要求1所述的等速联轴节，其特征在于，所述防脱落机构，由在凹部的周方向上保持间隔形成的多个突出部构成。
3.根据权利要求1或2所述的等速联轴节，其特征在于，在所述各轨道槽的开口端部，设置有将环状空间的外壁面及内壁面的开口端形成为大直径端的锥形面。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的等速联轴节，其特征在于，所述外圈由合成树脂的成形品构成。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的等速联轴节，其特征在于，所述保持架由合成树脂的成形品构成。
6.根据权利要求4或5所述的等速联轴节，其特征在于，所述合成树脂，由能够注射成形的合成树脂构成。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的等速联轴节，其特征在于，所述合成树脂是润滑性树脂。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的等速联轴节，其特征在于，将所述突出部的内接圆直径设为球直径的70～99％。
9.一种图像形成装置，由下述部件构成感光鼓、对该感光鼓进行旋转驱动的驱动机构、在所述感光鼓上形成静电潜影像的曝光机构、向所述感光鼓上的静电潜影供给调色剂而形成调色剂像的显影机构、和将所述调色剂像复制在以与感光鼓的周向速度相同的速度输送的复制材上的复制机构；将所述感光鼓的鼓轴和驱动机构的驱动轴用轴接头连结，其特征在于，所述轴接头是由权利要求1至8中任意一项所述的等速联轴节构成。
全文摘要
一种等速联轴节，分别在形成于外圈的环状空间的外壁面及内壁面上形成3个相隔120°间隔的轨道槽。在组装于外圈内的保持架上，相对向地在各轨道槽上设置凹部，在各凹部内组装球。将外圈及保持架由合成树脂的成形品构成而不需油脂润滑。在凹部的开口端部设置一对突出部而防止球脱落，可通过保持架在外圈内相对拔出和插入来组装及分解等速联轴节。从而，可提供容易组装及分解且轻量、使用受限少的等速联轴节。
文档编号G03G21/16GK1752856SQ200510109679
公开日2006年3月29日 申请日期2005年9月19日 优先权日2004年9月22日
发明者山崎雅之, 福泽觉, 大桥正明 申请人:Ntn株式会社