JP3750585B2

JP3750585B2 - カラー電子写真装置

Info

Publication number: JP3750585B2
Application number: JP2001331841A
Authority: JP
Inventors: 和博若松; 誠大高; 哲憲金子
Original assignee: リコープリンティングシステムズ株式会社
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2021-10-30
Also published as: JP2003131541A; US6694117B2; US20030081966A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はフルカラー画像を得るための電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラープリンタは、特許第3,036,144 号にみられるように、現像器を交換するときに開閉する扉の中に、現像器を選択的に感光体に押し付けるためのカムとその機構を設けていた。
【０００３】
また、特開２００１−８３８０１号にみられるように、現像器の下に、現像器を駆動するギヤを２個備えたシャフトを設けて、このギヤと現像器の両側のギヤが噛み合うようにして、シャフトの回転によって現像器が感光体に押し付けられるようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許第3,036,144 号の例では、現像器を感光体に押し付けるためのカムとその駆動機構が扉内に設けてあるため、扉が複雑で重くなるという問題があった。
【０００５】
また、特開２００１−８３８０１号の例では、現像器の下にシャフトを通す必要があるため、現像器と現像器との間隔を広くしなければならず、プリンタ本体の高さが高くなるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、現像器の駆動系を次のような構成とすることで、解決できる。
【０００７】
現像器は、バネによって感光体から離されている。現像器の両側に互いに連動するギヤを設けて、一方のギヤは、現像器を駆動するためのクラッチをつけた駆動ギヤと噛み合い、他方のギヤは、あるトルク値で滑り始めるブレーキで、そのブレーキ機能が電気信号などの制御手段でオンオフできるようにしたブレーキ機構と連結したブレーキギヤと噛み合うようにする。駆動ギヤは、それが回転すると現像器を感光体に押しつけるような位置に配置する。ブレーキギヤは現像器のギヤが回転すると、現像器を感光体に押しつけるような位置に配置する。ブレーキが滑り始めるトルクの設定は、現像器を押し戻すバネの力よりも大きくなるような値にしておく。
【０００８】
尚、現像器の両側のギヤ，駆動ギヤ，ブレーキギヤは、ギヤ以外にギヤとタイミングベルトを組合せたものやそれ以外の回転伝達手段を用いても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において現像を始めるとき、クラッチとブレーキ装置に通電され、駆動ギヤが回転を始め、同時にブレーキギヤにブレーキが作用する。駆動ギヤと噛み合っている現像器のギヤは駆動ギヤに押されることになり、バネの力に抗して、現像器の駆動ギヤ側が感光体に押し付けられる。感光体への押し付けが完了すると、現像器の負荷トルクよりも駆動ギヤによる駆動トルクが大きくなり、現像器のローラ類が回転を始める。このとき、現像器の他方のギヤに噛み合っているブレーキギヤにブレーキを働かせておくと、現像器の駆動側のギヤが回転することにより、現像器のブレーキギヤ側が感光体に押し付けられる。感光体への押し付けが完了すると、ブレーキが滑り始じめ、ブレーキギヤが回転する。これで、現像ローラ全体が感光体と接触して回転し、現像が始まる。
【００１０】
現像が終了するときは、駆動ギヤにつながるクラッチが停止する。これとほぼ同時にブレーキを開放する。現像器を戻すためのバネの作用により、駆動ギヤとブレーキギヤは逆回転し、現像器は感光体から離れる。
【００１１】
以下、本発明になるカラー電子写真装置であるカラーレーザプリンタの例を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は現像器とその駆動系の一部の斜視図である（この図は本体の左前側から見ている）。図２はカラーレーザプリンタを左側から見た断面図である。
【００１３】
プリンタ本体１の中央部に転写ドラム２が取り付けられており、転写ドラム２の前側（図２の右側）に感光ベルトカートリッジ１０が設けられている。感光ベルトカートリッジ１０の内部には感光ベルト１１がローラで保持されている。感光ベルトカートリッジ１０の前側には、４つの現像器２０Ｋ，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃが取り付けられている。現像器２０の下にはレーザユニット５があり、さらにその下には用紙カセット３１が設けられている。用紙カセット３１の後側（図２の左側）に給紙ローラ３３，レジストローラ３４が配置されている。転写ドラム２の上にはドラムクリーナ３が設けてある。転写ドラム２の後側には転写ローラ３５，除電器３６，定着器３７，排紙ローラ３８が配置されている。プリンタ本体１上面は排紙トレー３９になっている。
【００１４】
現像器２０はプリンタ本体１に設けたレール８（図４参照）に沿って前後に動くようになっている。レール８の先端はストッパ９になっていて、現像器２０と感光ベルト１１の接触を常に一定に保つようになっている。バネ６は現像器２０の左右に取りつけられていて、現像器２０が装着時には一端がプリンタ本体１側から押され各々約８Ｎで現像器２０を感光ベルト１１から離そうとしている。
【００１５】
プリンタ本体１前側にはフロントドア４１が設けられている。フロントドア
４１の下側には回転軸４４があり、現像器２０を交換する時に開けられるようになっている。
【００１６】
現像器２０の先端には、図１に示すように、現像ローラ２１が取りつけられている。現像ローラ２１の両端にはギヤ２２，ギヤ２３が設けられている。
【００１７】
ギヤ２２は、プリンタ本体１右側に設けられた駆動ギヤ５２に噛み合うように取りつけられている。ギヤ２２は駆動ギヤ５２の他に、現像器２０内のトナーを現像ローラ２１に供給するための羽根などを回転するためのギヤと噛み合っているが、詳細は省略する。
【００１８】
ギヤ２３は、アイドラギヤ２４を介してプリンタ本体１左側に設けられたブレーキギヤ５４に噛み合うようになっている。また、このギヤ２３はブレーキギヤ５４の他に、トナーを現像ローラ２１に均一に付着させるためのリセットローラを回転させるためのギヤに噛み合っているが、詳細は省略する。
【００１９】
アイドラギヤ２４は二段のギヤ比を２：１にしているので、アイドラギヤ２４及びブレーキギヤ５４の回転数は現像ローラ２１の回転数の半分になっている。
【００２０】
現像器２０の負荷トルクは約０.２５Ｎｍである。ギヤ２２，ギヤ２３，ブレーキギヤ５４のピッチ円直径は２０mmである。
【００２１】
駆動ギヤ５２は現像器２０の回転を制御するためにクラッチ５１が取り付けられている。
【００２２】
ブレーキギヤ５４は電磁ブレーキ５３を介してプリンタ本体１左側に取りつけられている。電磁ブレーキ５３は０.１Ｎｍのトルクで滑り始めるように設定してある。
【００２３】
駆動ギヤ５２，クラッチ５１，電磁ブレーキ５３，ブレーキギヤ５４は、４個の現像器２０Ｋ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙにそれぞれ設けられている。
【００２４】
ここでカラーレーザプリンタの動作を図１，図２に、図３を併用し説明する。
【００２５】
印刷が始まると、感光ベルト１１が回転を始め、それに伴って、転写ドラム２も一定の速度で回転を始める。感光ベルト１１は、帯電器１２により一様に帯電される。レーザユニット５は各色の画像信号に従ってレーザ光５ａを発光させ、それによって、感光ベルト１１表面に各色に対応する静電潜像が順次形成される。潜像形成は、黒Ｋ，シアンＣ，マゼンタＭ，イエローＹの順番で行われる。
【００２６】
黒の静電潜像が現像器２０Ｋの位置にきたときに、クラッチ５１に通電され、駆動ギヤ５２が反時計方向（プリンタの左側から見た場合）に回転を始める。現像器２０の右側のギヤ２２は駆動ギヤ５２によって、感光ベルト１１側に押されることになる。このとき、現像ローラ２１の負荷トルクが０.２５Ｎｍであることから、ギヤ２２の歯先には２５Ｎの力が働いたときに、現像ローラ２１が回転を始める。しかし、この力は、現像器２０を押し戻すバネ６の力８Ｎよりも、大きいので、現像ローラ２１が回転を始める前に、現像器２０の右側が感光ベルト１１に押しつけられる。図３(ｂ)に示すように、ストッパ９Ｒへ現像軸受１９Ｒが押しつけられると、現像ローラ２１の負荷トルク０.２５Ｎｍよりも駆動トルクが大きくなり、現像ローラ２１が回転を始める。
【００２７】
また、クラッチ５１への通電とほぼ同時に、電磁ブレーキ５３への通電が開始され、ブレーキ作用によってブレーキギヤ５４が固定される。現像ローラ２１が回転すると、左側のギヤ２３が回転し、ブレーキギヤ５４を回転させようとする。しかし、電磁ブレーキ５３の設定値が０.１Ｎｍであるため、ブレーキギヤ５４の歯先に１０Ｎの力が働くまで電磁ブレーキ５３は滑らない。この力が現像器２０を押し戻すバネ６の力８Ｎよりも大きいため、現像器２０の左側が感光ベルト１１側に移動を開始する。すなわち、図３（ｃ）に示すように、現像軸受１９Ｌがストッパ９Ｌに押し付けられると、電磁ブレーキ５３が滑り始めブレーキギヤ５４が回転する。この結果、現像ローラ２１全体が感光ベルト１１と接触して回転し、現像が始まる。
【００２８】
現像器２０と感光ベルト１１の接触の動きをまとめると、まず、現像器２０の右側が接触し、少し遅れて、左側が接触することになる。この遅れ時間は、ブレーキギヤ５４と噛み合っているアイドラギヤ２４の回転数が１５０rpm 、現像器２０の移動距離が３mmとなっているので、０.０２秒となり、静電潜像の現像という動作には、ほとんど問題とならない。
【００２９】
このようにして、現像器２０Ｋが感光ベルト１１上の静電潜像を現像し、感光ベルト１１上に黒のトナー像が形成される。
【００３０】
黒の静電潜像が現像位置を通り過ぎると、クラッチ５１と電磁ブレーキ５３への通電が停止し、現像器２０を感光ベルト１１側に押しつけていた力が消滅する。このため、現像器２０を戻すためのバネ６の作用により、駆動ギヤ５２とブレーキギヤ５４は逆回転し、現像器２０は感光ベルト１１から離れる。
【００３１】
一方、転写ドラム２は感光ベルト１１の表面と接触しながら同期して回転しているが、感光ベルト１１と転写ドラム２の間にある電位差によって、感光ベルト１１表面上の黒のトナー像は転写ドラム２の表面に転写される。
【００３２】
黒に引き続き、感光ベルト１１上にはシアンＣの静電潜像が形成される。黒の場合と同様に、シアン用のクラッチ５１Ｃと電磁ブレーキ５３Ｃに通電され、現像器２０Ｃが感光ベルト１１に接触する。現像器２０Ｃによって、静電潜像はシアンのトナーで現像され、感光ベルト１１上にシアンのトナー像が形成される。そして、シアンのトナー像も感光ベルト１１上から転写ドラム上に転写される。これをマゼンタ，イエローと繰り返すことにより、転写ドラム２の表面上に４色のカラートナー像が形成される。
【００３３】
一方、用紙カセット３１に蓄積された記録媒体である用紙３２は、給紙ローラ３３により抽出及び搬送されてレジストローラ３４に送られ、前記転写ドラム２表面上のカラートナー像と用紙搬送タイミングを整合制御した後に、転写ローラ３５に向けて送り出される。
【００３４】
この転写ローラ３５は、送り込まれた用紙３２を前記転写ドラム２に接触させながら、用紙３２の背面から機械的な押圧力と転写電界を与えることにより、該転写ドラム２表面上のカラートナー像を用紙３２に転写する。なお、転写ローラ３５は、転写ドラム２の表面上に感光ベルト１１上の各色のトナー像を転写してカラートナー像を形成する過程では、トナー像に接触しないように、転写ローラ接離装置（図示せず）により引き離されており、カラートナー像が完成して、用紙３２に転写する過程で作用するように転写ドラム２に向けて押し出される。
【００３５】
ＡＣ除電用電源（図示せず）から交流電圧が与えられて交流コロナを発生するＡＣ除電器３６は、カラートナー像が転写された用紙３２の背面に残留する電荷を中和して除電することにより、用紙３２が転写ドラム２から剥離し易くする。
【００３６】
転写ドラム２から剥離した用紙３２は定着器３７に送られ、定着器３７を通過する間にカラートナー像が用紙３２の表面上に熱定着される。カラートナー像が熱定着された用紙３２は、排紙ローラ３８を経て、排紙トレー３９上に排出される。
【００３７】
ドラムクリーナ３は転写ドラム２の表面に残留しているトナーを清掃する。尚、ドラムクリーナ３は、転写ドラム２の表面に単色トナー像を転写してカラートナー像を形成する過程では、その清掃作用が働かないように、転写ドラム２から引き上げられている。そして、カラートナー像が完成して、カラートナー像が用紙３２に転写された後に、転写ドラム２の表面に作用するように押圧される。
【００３８】
現像器２０内のトナーが無くなったら、その現像器２０を新しいものと交換するのであるが、そのときは、プリンタ本体１前にあるフロントドア４１を開いて現像器２０を引き抜き、新しい現像器２０を挿入する。フロントドア４１には、従来のプリンタに見られたような現像器を押し付けるカムなどは備わっていない。
【００３９】
以上、本実施例によれば、現像器が自分自身の回転する力を利用して、感光体と接触するので、現像器を手前側から押すための機構がいらなくなるという効果がある。
【００４０】
また、現像器の下にシャフトを通す必要がないので、プリンタ本体の高さを小さくできる効果がある。
【００４１】
さらに、現像ローラ２１が回転し現像している間は、電磁ブレーキ５３は滑りながら回転していて、電磁ブレーキ５３内では摩擦熱が発生している。本実施例では、二段ギヤのアイドラギヤ２４を取り付け、そのギヤ比を２：１にしているので、アイドラギヤが無い場合と比較して、電磁ブレーキ５３の回転数が半分となり、発熱量も半分になっている。本例では、電磁ブレーキの回転数を少なくできるので、電磁ブレーキ部での発熱量を少なくできる効果も有している。
【００４２】
本発明の第二の実施例を図４を用いて説明する。
【００４３】
図４は現像器と駆動系の一部を左前から見た斜視図である。
【００４４】
本実施例では、現像ローラ２１の左側にギヤ２３が取り付けられ、ギヤ２３の上方に電磁ブレーキ５３，ブレーキギヤ５４が配置され、ギヤ２３とブレーキギヤ５４とを直接（アイドラギヤを介さずに）噛み合わせるように構成したものである。電磁ブレーキ５３はプリンタ本体１の左側に取り付けられている。
【００４５】
カラーレーザプリンタの動作は第一の実施例と同じであるので、省略する。
【００４６】
本例においては、第一の実施例に比べて、アイドラギヤ２４を配置しないのでその分だけ、回転伝達部品を少なくできる。
【００４７】
また、ブレーキギヤ５４と噛み合っているギヤ２３の回転数が３００rpm であるので、現像器２０の右側が感光ベルト１１と接触してから左側が接触するまでの遅れ時間を０.０１秒(第一の実施例の半分）にすることができる。
【００４８】
以上、本実施例によれば、回転伝達部品を少なくでき、且つ、現像器のブレーキギヤ側が感光体と接触するまでの遅れ時間を短縮できる効果がある。
【００４９】
本発明の第三の実施例を図５を用いて説明する。
【００５０】
図５はブレーキギヤ周辺の斜視図である。
【００５１】
本実施例では、ブレーキギヤ５４の中に約０.１Ｎｍで滑るように設定されたトルクリミッタ５５を設けてある。ブレーキギヤ５４には同軸にラチェット５６が取り付けられていて、ラチェット５６に引っかかる爪５７ａを持ったソレノイド５７が設けてある。ソレノイド５７は制御基板５８に直接取り付けられている。
【００５２】
クラッチ５１に通電されるのと同時にソレノイド５７にも通電される。ソレノイド５７は爪５７ａを吸引し、爪５７ａはラチェット５６に引っかかり、ラチェット５６の回転を止める。現像器２０のギヤ２３が回転を始めると、現像器は感光ベルト１１の方に進む。現像器２０が感光ベルトに接触すると、トルクリミッタ５５が滑り始める。ギヤ２３，ブレーキギヤ５４は、矢印のように回転し現像が行われる。
【００５３】
現像が終了すると、ソレノイド５７への通電が止められ、爪５７ａがラチェット５６から外れて、ラチェット５６とブレーキギヤ５４がバネ６の作用によって、時計方向に回り、現像器２０が感光ベルト１１から離れる。
【００５４】
尚、ラチェット５６内にトルクリミッタ５５を設けても同じ効果が得られる。
【００５５】
また、第一の実施例のように、ブレーキギヤ５４を減速させるアイドラギヤ２４を配置し、トルクリミッタ５５を内蔵したブレーキギヤ５４に噛み合わせて構成しても良い。ただし、このときはラチェット５６の向きを逆にしなければならない。この場合、トルクリミッタ５５での発熱を少なくできる効果が付加される。
【００５６】
本実施例によれば、ソレノイドを基板に直接取り付けることで、組立性が向上するという効果が得られる。
【００５７】
本発明の第四の実施例を図６を用いて説明する。
【００５８】
本実施例は第一の実施例の変形例であり、図６に示すように、アイドラギヤ
２４の大きいギヤ２４ａと小さいギヤ２４ｂの内部に所定のトルクや力で滑るトルクリミッタ２４ｃを設け、トルクや力で滑るブレーキ機構を現像器２０側に配置するようにしたものである。
【００５９】
また、ブレーキギヤ５４と結合するプリンタ本体１側の機構は、図５の例と同様に、ブレーキギヤ５４を固定したシャフトにラチェット５６を取り付け、ラチェット５６はソレノイド５７などによって、現像中は固定され、現像が終わったらフリーになるようにすれば良い。
【００６０】
本実施例においては、消耗品として交換する現像器２０にトルクリミッタ24ｃを設けることにより、トルクリミッタ２４ｃの部品寿命を現像器２０の交換寿命と同等に設定することができる。その結果、通常のプリンタ本体寿命は現像器２０の交換寿命の数十倍に設定されているので、トルクリミッタをプリンタ本体側に配置した場合と比較して、トルクリミッタ２４ｃの寿命を数十分の１に設定することができ、また、その分だけ、安価な材料や機構部品を使用できる効果がある。
【００６１】
本発明の第五の実施例を図７を用いて説明する。
【００６２】
本実施例は第二の実施例の変形例であり、図７に示すように、ギヤ２３を二重にし、外側のギヤ２３ｂがブレーキギヤ５４と噛み合うようにし、外側のギヤ２３ｂの内部に所定のトルクや力で滑るトルクリミッタ２３ｃを設け、内側のギヤ２３ａはトルクリミッタ２３ｃを設けず現像ローラ２１のシャフトに直結したものである。
【００６３】
本例においては、トルクや力で滑るブレーキ機構を現像器２０側に配置する為、ギヤ２３を二重にしたが、これにより、（１）外側のギヤ２３ｂとトルクリミッタ２３ｃにより現像器２０を感光ベルト１１に押し付けるブレーキ力を発生させ、（２）内側のギヤ２３ａは滑らないようにし、内側のギヤ２３ａにより現像器内のリセットローラなどに動力を伝達させるようにしている。
【００６４】
また、ブレーキギヤ５４と結合するプリンタ本体１側の機構は、上記した第四の実施例と同様な構成にすれば良い。
【００６５】
本実施例においても、第四の実施例と同様に、トルクリミッタをプリンタ本体１側に配置した場合と比較して、トルクリミッタ２３ｃの寿命を数十分の１に設定することができ、また、その分だけ、安価な材料や機構部品を使用できる効果がある。
【００６６】
尚、上記した第一乃至第五の実施例において、現像ローラ２１の両側のギヤ２２，２３，駆動ギヤ５２，ブレーキギヤ５４は、ギヤ以外にギヤとタイミングベルト（歯付きベルト）を組合せたものや、それ以外の回転伝達手段を用いても良い。
【００６７】
また、上記した第一乃至第五の実施例において、オンオフ制御可能であるがトルクや力で滑る機能を有しないブレーキ機構を採用する場合も、ブレーキ機構をオンし現像器を感光体に接触させるステップを実施できる。
【００６８】
この場合、次の現像ステップでは、現像器が感光体に接触した直後にブレーキ機構をオフすると共に、（１）ブレーキ側のバネ力を除去ないし弱めるか
（２）バネ力に抗して接触を維持するような機構を付加すれば良い。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、現像器を手前側から押すための機構がいらなくなる。また、小型なカラー電子写真装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】現像器と駆動系の斜視図。
【図２】プリンタの縦断面図。
【図３】現像器の動作の説明図。
【図４】第二の実施例の斜視図。
【図５】第三の実施例の斜視図。
【図６】第四の実施例の部分斜視図。
【図７】第五の実施例の部分斜視図。
【符号の説明】
１…プリンタ本体、２…転写ドラム、３…ドラムクリーナ、５…レーザユニット、１０…感光ベルトカートリッジ、１１…感光ベルト、１２…帯電器、２０…現像器、２１…現像ローラ、２２，２３…ギヤ、３１…用紙カセット、３２…用紙、３３…給紙ローラ、３４…レジストローラ、３５…転写ローラ、３６…除電器、３７…定着器、３８…排紙ローラ、３９…排紙トレー、４１…フロントドア、４４…回転軸、５１…クラッチ、５２…駆動ギヤ、５３…電磁ブレーキ、５４…ブレーキギヤ、５５…トルクリミッタ、５６…ラチェット、５７…ソレノイド。

Claims

感光体と、複数の着脱可能な現像器を備えたカラー電子写真装置において、該現像器の両側に互いに連動する回転伝達手段を設け、その一方の回転伝達手段により該現像器を駆動し、他方の回転伝達手段はオンオフ制御可能なブレーキ機構を有することを特徴とするカラー電子写真装置。
請求項１に記載のカラー電子写真装置において、該ブレーキ機構は所定のトルクまたは力で滑り始めることを特徴とするカラー電子写真装置。
感光体と、複数の着脱可能な現像器を備えたカラー電子写真装置において、該現像器の両側に互いに連動するギヤを設け、その一方のギヤに該現像器を駆動する回転伝達手段を噛み合わせ、他方のギヤに所定のトルクまたは力で滑り始めるブレーキ機構を有する回転伝達手段を噛み合わせ、該ブレーキ機構がオンオフ制御可能であることを特徴とするカラー電子写真装置。
請求項３に記載のカラー電子写真装置において、該現像器を該感光体に接触させる際に該ブレーキ機構をオンし、該現像器を該感光体から離す際に該ブレーキ機構をオフさせることを特徴とするカラー電子写真装置。
請求項３に記載のカラー電子写真装置において、該ブレーキ機構が該現像器の下側に位置していることを特徴とするカラー電子写真装置。
感光体と、複数の着脱可能な現像器を備えたカラー電子写真装置において、該現像器の両側に互いに連動する回転伝達手段を設け、その一方の回転伝達手段により該現像器を駆動し、他方の回転伝達手段は所定のトルクまたは力で滑り始めるブレーキ機構を有し、該ブレーキ機構は該現像器に取り付けられていることを特徴とするカラー電子写真装置。
請求項１から請求項６のいずれか記載のカラー電子写真装置において、回転伝達手段はすくなくとも、単数または複数のギヤを含んで構成されていることを特徴とするカラー電子写真装置。