JP3847967B2 - 電子写真画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機あるいはレーザービームプリンタ等とされる電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、複数の現像カートリッジを用いて電子写真感光体に一色ずつトナー像を形成させ、中間転写体にそれぞれ転写して複数色のトナー像を形成し、さらに、これらのトナー像を記録材に転写してカラー画像を形成する電子写真画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数の現像カートリッジを用い電子写真感光ドラムに一色ずつトナー像を形成させ、このトナー像を順次中間転写体上に転写してカラー画像を形成し、さらにこのカラー画像を記録材に転写してカラー画像を得る電子写真画像形成装置では、複数の現像カートリッジを、一つの軸を中心にして駆動源によって回転運動する現像ロータリー(回転支持体)に設置し、現像ロータリーを割り出し回転させて現像カートリッジを電子写真感光体ドラムに対面させ、複数色のトナー像を電子写真感光体ドラム上に形成させる方法をとることが多い。
【0003】
このような電子写真画像形成装置においては、現像カートリッジの交換のために現像ロータリーの回転動作を停止させる必要がある。このため現像カートリッジの交換のために開ける開閉カバーの動作に連動して現像ロータリーの回転動作を停止したり、その停止を解除する制動手段としてのブレーキ機構を一般的に備えている。
【0004】
ここで、上記のごとき電子写真画像形成装置のブレーキ機構について図5〜図7を参照して説明する。
【0005】
図5において、回転支持体としての現像ロータリー1は、その中心に設けられた回転軸2と、所定の間隔で現像カートリッジDを支持するための4個の支持部材108とを有し、さらにその外周にはロータリーギア(回転支持体ギア)1aが形成されており、駆動源であるモータMOの駆動によりロータリーギア1aを介して回転軸2の回りに回動可能とされている。
【0006】
ロータリーギア1aには、メカニカルブレーキ機構Mに構成された3つのギアのうち第1ギア(第1噛み合い部材)5が常時噛み合っている。この第1ギア5は装置本体の側板14aに小ネジ13aで固定された支持部材としてのブラケット13に固定した軸13bに回転自在に嵌合している。
【0007】
また、第2ギア(第2噛み合い部材)6、第3ギア(第3噛み合い部材)7が第1ギア5と常時噛み合っている。第2ギア6はブラケット13に固定した固定軸13cに回転自在に嵌合している。第3ギア7は第1ギア5の中心付近を中心にして揺動する揺動部材8に固定された固定軸(不図示)に回転自在に嵌合している。
【0008】
さらに第2ギア6、第3ギア7には、同軸上に、それぞれのギアの歯先円直径よりも大きな直径をもつ摩擦係数の大きな弾性体のローラ(当接部材)9a、9bが第2、第3ギア6、7とそれぞれ一体に形成されている。ローラ9a、9bの外周部材は例えばゴムである。
【0009】
また、第2ギア6、第3ギア7に一体に形成されたローラ9a、9bは、お互いに接触する方向にバネなどの付勢部材10によって付勢されている。すなわち、引っ張りコイルばね10がブラケット13と揺動部材8間に張設されている。
【0010】
図6に示すように、現像カートリッジD(図5参照)を交換するためにユーザーが開ける開閉カバー11に突起部12が設けられている。突起部12は開閉カバー11の閉まる動作によって、メカニカルブレーキ機構Mの揺動部材8のカム8aに接して引っ張りコイルバネ10のバネ力に抗して揺動部材8を固定軸を中心に図中時計回りに回動させることで、第2ギア6、第3ギア7に一体に形成されたローラ9a、9bの接触状態が解除され、第1ギア5、第2ギア6、第3ギア7は無負荷状態となり、回転自在となることで、現像ロータリー1が回転可能状態となる。
【0011】
反対に現像カートリッジDを交換するため開閉カバー11の開く動作によって、開閉カバー11の突起部12がメカニカルブレーキ機構Mの揺動部材8から離れ、引っ張りコイルばね10のばね力によって第2ギア6、第3ギア7に一体に形成されたローラ9a、9bは互いに接触する方向に付勢されるため第1、第2、第3ギア5、6、7は全て回転不能となる。そのため現像ロータリー1の外周に形成されたギア1aが回転不能となるため現像ロータリー1の回転が停止する。
【0012】
以上のような構成およびその作用により、開閉カバー11の開閉動作に連動して現像ロータリー1の回転を機械的に停止することができる。そのため現像ロータリー1を電気的にステッピングモータなどの励磁によって保持する必要がなくなったため、装置本体のインターロック電源スイッチ109を切ることができるようになった。
【0013】
これにより、それまでステッピングモータなどの駆動源を電気的に励磁させることで現像ロータリー1の回転を固定することで生じていた、長期間の放置におけるモータの昇温によってその励磁力が著しく弱まり、ユーザーが現像カートリッジDを挿入しようとしたとき現像ロータリー1が回ってしまい、現像カートリッジDがうまく挿入できないという欠点は克服された。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、揺動部材8に付勢力を与えるばね10はある限界値を下回ると現像ロータリー1の停止能力が弱まる。したがって、その付勢力をあまり弱くすることができないため、開閉カバー11が閉じた状態では開閉カバー11は大きな力で揺動部材8を押し続けなければならない。
【0015】
そのため、揺動部材8を直接開閉カバー11で回転移動させる場合、つぎに挙げるような問題が発生していた。
【0016】
まず、図6に示すように開閉カバー11で略垂直方向に揺動部材8を押す場合、ばね10による反力に対して開閉カバー11の剛性が耐えきれなくなり、長期に亘って開閉カバー11が閉め続けられると、開閉カバー11が塑性変化をおこし、ついには揺動部材8を押せなくなるというトラブルが発生していた。
【0017】
これを改善するため、図7に示すように、揺動部材8の形状を変えて、開閉カバー11で略水平方向に揺動部材8が押す構成とした。この構成により、開閉カバー11で略水平方向に揺動部材8を押して回転移動させる場合、揺動部材8の回転移動量が小さいため、開閉カバー11がバネ10から受ける反力を小さくすることができた。しかしその反面、開閉カバー11の寸法精度が厳しく要求され、開閉カバー11の大きさから考慮すると大量生産における寸法管理ができないという欠点があった。
【0018】
さらに従来発生していたもう一つの不具合について説明する。
【0019】
まず、例えば図5に示すように、現像カートリッジDのいずれか一つのみが現像ロータリー1に装填し、二つ目の現像カートリッジを装填するために、その装填位置を開閉カバー11を開いた部分に対向する位置に電気的制御により現像ロータリー1を回転および停止させる。
【0020】
つぎに、ユーザーが開閉カバー11を開くとき、現像ロータリー1の制動動作が働くがそのとき上記のインターロック電源スイッチがもしメカニカルブレーキ機構よりも先にオフしてしまうと、その瞬間にすでに装填されていた一つの現像カートリッジによって偏重していた現像ロータリー1が重力により回転してしまう。結果的につぎに装填しようとした現像カートリッジの挿入ができないという不具合が発生してしまう。
【0021】
そのため上記の2つの動作タイミングはメカニカル的に非常に厳しい精度にて、その順番が逆にならないよう寸法公差を設定しなければならないが、開閉カバー11に形成されているインターロック電源スイッチ109を押す突起部11b(図6参照)と、メカニカルブレーキ機構Mを押す突起部12は通常開閉カバー11の離れた位置に設置されているため、その寸法精度の管理が難しく、また少しでも開閉カバー11が反った場合にはやはり上記の不具合が発生していた。
【0022】
従って、本発明の目的は、複数の現像カートリッジを支持した回転支持体を備えた電子写真画像形成装置において、現像カートリッジの交換の際に回転支持体を制動するための制動手段を動作させるとき、前記制動手段を動作させるためにユーザーが開ける開閉カバーの変形を防止し、確実に回転支持体を制止した後、回転支持体の電気的駆動の解除を行うことを可能とした、簡単な構成の制動手段を備えた電子写真画像形成装置を提供することである。
【0023】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る電子写真画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、複数の現像カートリッジを支持し回転可能な回転支持体と、画像形成装置本体の開閉カバーの開閉動作に伴って前記回転支持体の回転移動の停止およびその解除を行う制動手段とを有し、該制動手段は、前記回転支持体の外周に形成された回転支持体ギアに常時噛み合う第1の噛み合い部材と、該第1の噛み合い部材に常時噛み合う第2および第3の噛み合い部材と、該第2および第3の噛み合い部材にそれぞれ同軸上に設けられ互いに当接したときに前記第1の噛み合い部材の回転を不能とする移動側および固定側当接部材と、を有する画像形成装置において、前記制動手段は、さらに、前記第2の噛み合い部材を支持し前記移動側当接部材を前記固定側当接部材に対して当接離間可能とする揺動部材と、該揺動部材および、前記第3の噛み合い部材を支持する支持部材にそれぞれ端部を係止され、前記移動側当接部材を前記固定側当接部材に当接するように付勢する付勢部材と、前記開閉カバーの閉動作に伴い、前記付勢部材の付勢力に抗して前記揺動部材を押圧して揺動せしめ、前記移動側当接部材を前記固定側当接部材から離間させる、前記支持部材に回転可能に取り付けられた押圧部材とを有することを特徴とする電子写真画像形成装置である。
【0024】
前記第1、第2および第3の噛み合い部材と、前記支持部材と、前記揺動部材と、前記押圧部材と、前記付勢部材とを一体としたユニットして前記画像形成装置本体に取り付けることが好ましい。前記押圧部材の回動中心から前記開閉カバーとの接触ポイントまでの距離をXとし、前記回動中心から前記揺動部材との接触ポイントまでの距離をYとしたとき、X>Yであることが好ましい。
【0025】
前記現像カートリッジへ給電するための金属製露出部品と、前記画像形成装置本体または前記支持部材に設けられ、前記押圧部材の回動に応じて、前記金属製露出部品へのまたは前記回転支持体の回転駆動のための通電のオンオフを行うインターロック電源スイッチとを有することが好ましい。前記金属製露出部品は現像カートリッジへ高圧の現像バイアスを印加するための電極であることが好ましい。前記インターロック電源スイッチは前記画像形成装置本体に備える高圧あるいは低圧電源を制御することが好ましい。前記第1、第2、および第3の噛み合い部材はギアであり、前記第2、および第3の当接部材はローラであり、前記第2および第3のギアの外径は前記ローラの外径より小さいことが好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子写真画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。なお、前出の部材と同一部材には同一符号を付す。
【0027】
本実施例において、電子写真画像形成装置Aは、図3に示すように、一定速度で回転する電子写真感光体である感光ドラム3と、回転支持体である現像ロータリー1に支持され回転可能な4個の色の異なるトナー(イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック)を収納した現像器(現像カートリッジ)Dy、Dc、Dm、Dbとからなる画像形成部、および画像形成部で形成され多重転写されたカラー画像を保持し給送部37から給送された転写材102を定着部104へ搬送してカラー画像を転写材102に定着し、排出手段106a、106bによって装置上面の排出部40へ排出するものである。なお、上記回転可能な現像器Dy、Dc、Dm、Dcは現像ロータリー1に対して個別に着脱可能な構成とされている。
【0028】
つぎに上記画像形成装置の各部の構成について順次説明する。
【0029】
像担持体ユニットCは感光ドラム3と、感光ドラム3のホルダーを兼ねるクリーニング装置の容器36とが一体に構成され、画像形成装置本体14に対して着脱自在に支持され、感光ドラム3の寿命に合わせて容易にユニット交換可能なように構成されている。
【0030】
感光ドラム3の周上には、一次帯電ローラ32、クリーナブレード36aが配置され、感光ドラム3は図示しない駆動モータの駆動力により図示矢印方向に回転される。
【0031】
一次帯電ローラ32は不図示のバイアス電源により感光ドラム3の表面を均一に帯電する。
【0032】
感光ドラム3への露光はスキャナー部107から行われる。すなわち、画像信号がレーザーダイオードに与えられると、レーザーダイオードは画像信号に対応するレーザー光をポリゴンミラー107aへ照射し、高速で回転されたポリゴンミラー107aで反射されたレーザー光が反射ミラー107bを介して感光ドラム3の表面を選択的に露光し、静電潜像を形成する。
【0033】
4個の各現像器すなわち現像カートリッジDy、Dc、Dm、Dbは回転軸2を中心に回転する回転支持体である現像ロータリー1にそれぞれ着脱可能に保持され、画像形成に際しては、各現像器が現像ロータリー1に保持された状態で回転軸2を中心に回転移動し、所定の現像器が感光ドラム3に対向した位置に静止する。このとき現像器の現像スリーブDSと感光ドラム3との距離は微小間隔をもって位置決めされた後、トナー(現像剤)Dtが供給ローラDpにより現像スリーブDSに送られ、次いで現像スリーブDS上に担持され、感光ドラム3の静電潜像を現像し、可視像を形成する。
【0034】
中間転写体4は3個のローラ4b、4c、4d、これらのローラに巻回された中間転写ベルト4a、感光ドラム3に対向配置された一次転写ローラ4j、および中間転写ベルトクリーナ4eを備えており、中間転写ベルト4aは、カラー画像形成動作時には、各現像器によって可視化された感光ドラム3上のトナー像を4回(Y、M、C、Bの4色の各画像)にわたり多重転写を受ける。また、多重転写を受けた転写ベルト4aは、給紙部37から2次転写ローラ103との間に給紙されてきた記録材102に、2次転写ローラ103の作用により各色のトナー像を同時に多重転写する。多重転写終了後の中間転写ベルト4aは中間転写ベルトクリーナ4eによってクリーニングされる。
【0035】
クリーニングブレード36aは、各現像器によって感光ドラム3に可視像化されたトナーが中間転写体4に転写された後、感光ドラム3上に残ったトナーをクリーニングするものであり、クリーニングされた廃トナーは容器36に蓄えられる。容器36に蓄えられる廃トナー量は、感光ドラム3の寿命より早く容器36を満たすことはなく、したがって、容器36は感光ドラム3の寿命交換時に同時に一体で交換処理される。
【0036】
給紙部37は、給紙カセット37a、紙押さえ爪101、ピックアップローラ37e、給紙ローラ37b、給紙ガイド37c、およびレジストローラ37から主に構成される。
【0037】
画像形成時には、ピックアップローラ37eが画像形成動作に応じて回転し、給紙カセット37a内の記録材102を1枚ずつ分離給送すると共に、給紙ローラ37bおよび給紙ガイド37cを介してレジストローラ37dに給送する。
【0038】
画像形成動作中にレジストローラ37dは、記録材102を静止待機させる非回転の動作と、記録材102を中間転写体4に向けて搬送する回転動作とを所定のシーケンスで行い、次工程である転写工程時の画像と記録材102との位置合わせを行う。
【0039】
定着部104は、定着ローラ104bと加圧ローラ104bとを有し、両ローラ間を未定着トナー像を担持した記録材102が通過する際に熱と圧力とにより、未定着トナー像を記録材102に定着する。
【0040】
定着工程が終了した記録材102は排出ローラ対105と排出手段106a、106bによって装置上面の排出部40へ排出する。
【0041】
つぎに、本実施例の電子写真画像形成装置における現像ロータリー1の制動手段であるブレーキ機構Mについて図1および図2を参照して説明する。
【0042】
現像ロータリー1の外周に形成されたロータリーギア1aに、メカニカルブレーキ機構Mに構成された3つのギアのうち第1ギア(第1の噛み合い部材)5が常時噛み合っている。この第1ギア5は、従来例にて説明したように、装置本体14の側板14a(図5参照)に固定された支持部材であるブラケット13に固定した軸13bに回転自在に嵌合している。
【0043】
また、第2ギア(第2の噛み合い部材)6、および第3ギア(第3の噛み合い部材)7は第1ギア5と常時噛み合っている。第2ギア6は第1ギア5の中心付近を中心にして揺動する揺動部材8に固定された固定軸6aに回転自在に嵌合している。第3ギア7はブラケット13に固定した固定軸13cに回転自在に嵌合している。
【0044】
さらに第2ギア6、第3ギア7同軸上にはそれぞれのギアの歯先円直径よりも大きな直径をもつ摩擦係数の大きな弾性体のローラ(移動側当接部材および固定側当接部材)9a、9bが第2、第3ギア6、7とそれぞれ一体に形成されている。ローラ9a、9bの外周部材は例えばゴムである。
【0045】
また、第2ギア6、第3ギア7に一体に形成されたローラ9a、9bは、お互いに接触する方向にバネなどの付勢部材10によって付勢されている。すなわち、引っ張りコイルばね10がブラケット13と揺動部材8間に張設されている。
【0046】
ブラケット13には立設部13dが設けられ、この立設部13dに対して回動自在に取り付けられた押圧部材15が取り付けられている。図1に示されるように、開閉カバー11が開放された状態から、図2と図3に示されるように、開閉カバー11をその支点11aの回りに回動して閉じると、押圧部材15の押圧ポイント15aは開閉カバー11の内側に設けられた突起部12によって下方に押され、押圧部材15はその回動中心15cの回りに図示矢印方向に回動する。その結果、押圧部材15の動作ポイント15bが揺動部材8に当接し、揺動部材8を引っ張りコイルばね10の付勢力に抗して図中矢印方向に回動させる。この動きによってローラ9a、9bは互いに離間し、従来例のごとく現像ロータリー1の回転を可能とする。逆に、開閉カバー11の突起部12による押圧部材15の押圧を解除した場合には、引っ張りコイルばね10の作用によりローラ9a、9bは互いに当接し、現像ロータリー1の回転を停止させる。
【0047】
また、図1に示すように、押圧部材15の回動中心15cと押圧ポイント15aの距離Xと、押圧部材15の回動中心15cと、動作ポイント15bの距離Yとは、X>Yの関係にある。
【0048】
また、押圧部材15の先端15dはブラケット13に取り付けられたインターロック電源スイッチ109をオンオフさせるように配設されている。
【0049】
上記構成において、本実施例のブレーキ機構は以下のように作用する。
【0050】
図2において、開閉カバー11が閉じられると突起部12が押圧部材15の押圧ポイント15aに当接し押圧力をかける。すると押圧部材15が回動中心15cの回りに回動し動作ポイント15bが揺動部材8に当接し、引っ張りコイルばね10の付勢力に抗して押圧力をかける。結果的にローラ9a、9bは互いに離間し、現像ロータリー1の停止は解除される。
【0051】
このとき、X>Yの関係により従来開閉カバー11が受けていた反力はY/Xに減少するため、従来生じていた長期放置による開閉カバー11の塑性変形を防止できるようになった。
【0052】
また、押圧部材15の先端15dが直接インターロック電源スイッチ109をオンオフさせるように配設されているため、従来発生していた開閉カバー11のたわみによる、現像ロータリー1の制動とインターロック電源スイッチ109のオンオフタイミングの不具合による現像カートリッジの装填不能のトラブルもなくなった。
【0053】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、第2の噛み合い部材を支持し第2の当接部材を第3の当接部材に対して当接離間可能とする揺動部材と、該揺動部材および、第3の噛み合い部材を支持する支持部材にそれぞれ端部を係止され、前記第2の当接部材を前記第3の当接部材に当接するように付勢する付勢部材と、開閉カバーの閉動作に伴い、前記付勢部材の付勢力に抗して前記揺動部材を押圧して揺動せしめ、前記第2の当接部材を前記第3の当接部材から離間させる押圧部材とを有することにより、現像カートリッジの交換の際に回転支持体を制動するためのメカニカルブレーキ機構を動作させるとき、前記メカニカルブレーキ機構を動作させるためにユーザーが開ける開閉カバーの変形を防止し、確実に回転支持体を制止した後、回転支持体の電気的駆動の解除を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施例において、現像ロータリーのブレーキ作動時を示す要部構成図である。
【図2】図1の現像ロータリーのブレーキ解除時を示す要部構成図である。
【図3】本発明に係る画像形成装置(ブレーキ作動時)を示す全体構成図である。
【図4】本発明に係る画像形成装置(ブレーキ解除時)を示す全体構成図である。
【図5】従来のブレーキ機構の一例を示す斜視図である。
【図6】図5のブレーキ機構の作動時を示す説明図である。
【図7】従来のブレーキ機構の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 現像ロータリー(回転支持体)
1a ロータリーギア(回転支持体ギア)
5 第1ギア(第1の噛み合い部材)
6 第2ギア(第2の噛み合い部材)
7 第3ギア(第3の噛み合い部材)
8 揺動部材
9a 移動側ローラ(当接部材)
9b 固定側ローラ(当接部材)
10 引っ張りコイルバネ(付勢部材)
11 開閉カバー
12 突起部
13 ブラケット(支持部材)
15 押圧部材
109 インターロック電源スイッチ
M メカニカルブレーキ機構(制動手段)
Claims (7)
- 複数の現像カートリッジを支持し回転可能な回転支持体と、画像形成装置本体の開閉カバーの開閉動作に伴って前記回転支持体の回転移動の停止およびその解除を行う制動手段とを有し、該制動手段は、前記回転支持体の外周に形成された回転支持体ギアに常時噛み合う第1の噛み合い部材と、該第1の噛み合い部材に常時噛み合う第2および第3の噛み合い部材と、該第2および第3の噛み合い部材にそれぞれ同軸上に設けられ互いに当接したときに前記第1の噛み合い部材の回転を不能とする移動側および固定側の当接部材と、を有する電子写真画像形成装置において、
前記制動手段は、さらに、前記第2の噛み合い部材を支持し前記移動側当接部材を前記固定側当接部材に対して当接離間可能とする揺動部材と、該揺動部材および、前記第3の噛み合い部材を支持する支持部材にそれぞれ端部を係止され、前記移動側当接部材を前記固定側当接部材に当接するように付勢する付勢部材と、前記開閉カバーの閉動作に伴い、前記付勢部材の付勢力に抗して前記揺動部材を押圧して揺動せしめ、前記移動側当接部材を前記固定側当接部材から離間させる、前記支持部材に回転可能に取り付けられた押圧部材とを有することを特徴とする電子写真画像形成装置。 - 前記第1、第2および第3の噛み合い部材と、前記支持部材と、前記揺動部材と、前記押圧部材と、前記付勢部材とを一体としたユニットして前記画像形成装置本体に取り付けたことを特徴とする請求項1の電子写真画像形成装置。
- 前記押圧部材の回動中心から前記開閉カバーとの接触ポイントまでの距離をXとし、前記回動中心から前記揺動部材との接触ポイントまでの距離をYとしたとき、X>Yであることを特徴とする請求項1または2の電子写真画像形成装置。
- 前記現像カートリッジへ給電するための金属製露出部品と、前記画像形成装置本体または前記支持部材に設けられ、前記押圧部材の回動に応じて、前記金属製露出部品へのまたは前記回転支持体の回転駆動のための通電のオンオフを行うインターロック電源スイッチとを有することを特徴とする請求項1、2、または3の電子写真画像形成装置。
- 前記金属製露出部品は現像カートリッジへ高圧の現像バイアスを印加するための電極であることを特徴とする請求項4の電子写真画像形成装置。
- 前記インターロック電源スイッチは前記画像形成装置本体に備える高圧あるいは低圧電源を制御することを特徴とする請求項4または5の電子写真画像形成装置。
- 前記第1、第2、および第3の噛み合い部材はギアであり、前記移動側および固定側当接部材はローラであり、前記第2および第3のギアの外径は前記ローラの外径より小さいことを特徴とする請求項1の電子写真画像形成装置。
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