JP3884960B2 - 駆動装置及びカラー画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等に用いられる駆動装置及びこれを具備したカラー画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
インライン型カラー画像形成装置において、現像剤の浪費の問題を解消するため、電子写真感光体と現像器の回転を別々に制御して現像器の回転を最低限に抑える方法が考えられている。また、インライン特有の複数色の色ズレ対策として、各色独立のモータで感光体の回転を制御する方法が採用されてきている。両者の組み合わせを低コストで実現するためには、各色1つのモータで感光体と現像器を駆動し、現像駆動に回転、停止を制御するクラッチを入れる方法が考えられる。
【0003】
従来の画像形成装置の現像駆動では、電磁クラッチやバネクラッチを用いていることが多いが、コストが高い、形状が限られる、スリップによる動作不良等の問題があった。
【0004】
これを回避するための機械式クラッチとして、歯車が公転することで相手歯車と係合、離間する遊星式クラッチがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記遊星式クラッチは、かみ合いの衝撃に起因する歯面摩耗がピッチムラ等の画像不良の原因になる。また、遊星歯車の動作を確実にするための空転トルクによる効率悪化等の問題が生じる。また、駆動の接続、解除の際にモータの正逆回転を伴うため、1つのモータで感光体と現像器を同時に駆動する構成には適さない。
【0006】
このため、従来のインラインカラー画像形成装置の現像駆動において、感光体を回転している最中でも駆動の断続が可能な、コストや信頼性に優れた機械式のクラッチは使用されていなかった。
【0007】
そこで本発明は、インラインカラー画像形成装置において特に有効な、駆動側が回転中であっても比較的大きなトルクを確実に断続することが可能な、小型で低コストな機械式クラッチを採用した駆動装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の代表的な構成は、電子写真感光体と現像ローラを有する複数のプロセスカートリッジを有するカラー画像形成装置に用いられる駆動装置において、 i )モータと、( ii )移動可能に設けられた切換部材と、(iii)前記現像ローラの回転、停止を制御する複数のクラッチであって、前記モータからの駆動力を伝達する駆動部品と、前記現像ローラに前記駆動力を伝達する回転軸と、前記駆動部品とかみ合うことによって同一回転し、前記回転軸の軸方向に移動可能な駆動側係合部品と、前記回転軸に固定された、前記駆動側係合部品と係合する従動側係合部品と、前記駆動側係合部品を前記従動側係合部品とかみ合う方向に付勢する弾性部材と、前記駆動側係合部品を前記軸方向に移動させて、前記駆動側係合部品と前記従動側係合部品との係合、解除をおこなう制御手段であって、前記回転軸周りに回転する、カム部を有するレバー部材を有し、前記切換部材の移動によって前記レバー部材が回動して、前記カム部により前記駆動側係合部品を前記軸方向に移動させる制御手段と、を有し、前記駆動側係合部品と前記従動側係合部品は、係合した際にお互いに食い込む方向に傾いた複数の駆動伝達面を有しており、該駆動伝達面は回転中心に対して対称に配置されているクラッチと、を有し、前記切換部材を移動させることによって、前記複数のプロセスカートリッジに設けられた複数の前記レバー部材を回動させ、前記現像ローラの回転、停止をおこなうことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明に係る駆動装置及びカラー画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態にかかるカラー画像形成装置の断面図、図2はプロセスカートリッジの断面図、図3はプロセスカートリッジの斜視図、図4はプロセスカートリッジのカラー画像形成装置への装着方法を示す斜視図、図5はプロセスカートリッジのカラー画像形成装置への位置決め部を示す部分断面図、図6はプロセスカートリッジのカラー画像形成装置への位置決め部を示す部分断面図、図7はプロセスカートリッジの離間解除状態を示す断面図、図8はプロセスカートリッジの、ブラック離間解除、他色離間状態を示す断面図、図9は動作切換え機構を示す斜視図、図10はカートリッジを駆動する駆動部の斜視図、図11は機械式クラッチを示す斜視図、図12はフルカラー記録時のクラッチの状態を示す模式図、図13はモノカラー記録時のクラッチの状態を示す模式図である。
【0010】
[全体構成]
まずカラー画像形成装置の全体構成について、図1を参照して概要説明する。なお、図1はカラー画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタAの全体構成を示す縦断面図である。
【0011】
図1に示すように、カラー画像形成装置Aは、垂直方向に並設された4個の感光体ドラム1a、1b、1c、1dを備えている。感光体ドラム1は、図10に示す駆動手段によって、同図中、反時計回りに回転駆動される。
【0012】
感光体ドラム1の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム1表面を均一に帯電する帯電装置2(2a、2b、2c、2d)、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム1上の静電潜像を形成するスキャナユニット3(3a、3b、3c、3d)、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置4(4a、4b、4c、4d)(現像ユニット)、感光体ドラム1上のトナー像を転写材Sに転写させる静電転写装置5、転写後の感光体ドラム1表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置6(6a、6b、6c、6d)等が配設されている。
【0013】
ここで、感光体ドラム1と帯電装置2、現像ユニット4、クリーニング装置6は一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ7を形成している。
【0014】
以下、感光体ドラム1から順に詳述する。
【0015】
感光体ドラム1は、例えば直径30mmのアルミシリンダの外周面に有機光導伝体層(OPC感光体)を塗布して構成したものである。感光体ドラム1は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ(不図示)からの駆動力が伝達されることにより、反時計周りに回転駆動される。
【0016】
帯電装置2としては、接触帯電方式のものを使用することができる。帯電部材は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光体ドラム1表面に当接させるとともに、このローラに帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム1表面を一様に帯電させるものである。
【0017】
スキャナユニット3は、感光ドラム1の略水平方向に配置され、レーザーダイオード(不図示)によって画像信号に対応する画像光が、スキャナモーター(不図示)によって高速回転されるポリゴンミラー9(9a、9b、9c、9d)に照射される。ポリゴンミラー9に反射した画像光は、結像レンズ10(10a、10b、10c、10d)を介して帯電済みの感光体ドラム1表面を選択的に露光して静電潜像を形成するように構成している。またスキャナユニット3は、図5に示すように長手方向において左右側板間ピッチより長く形成され、側板32の開口穴35から突起部33が外側に飛び出すように取り付けられる。その際のスキャナユニットの押圧方法は、圧縮バネ36によって矢印で示す約45°下方に約10Nの力で押圧されている。これにより確実に突き当てに押し付け、位置決めがされている。
【0018】
現像ユニット4はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを夫々収納したトナー容器41(41a、41b、41c、41d)から構成され、トナー容器41内のトナーを送り機構42によってトナー供給ローラ43へ送り込み、図2中時計方向に回転するトナー供給ローラ43および現像ローラ40の外周に圧接された現像ブレード44によって図示時計方向に回転する現像ローラ40の外周にトナーを塗布し、且つトナーに電荷を付与する。
【0019】
そして潜像が形成された感光ドラム1と対向した現像ローラ40に現像バイアスを印加することにより、潜像に応じて感光ドラム1上にトナー現像を行うものである。
【0020】
すべての感光体ドラム1a、1b、1c、1dに対向し、接するように循環移動する静電転写ベルト11が配設される。静電転写ベルト11は1011〜1014Ω・cmの体積固有抵抗を持たせた厚さ約150μmのフィルム状部材で構成される。この静電転写ベルト11は、垂直方向に4軸でローラに支持され、図中左側の外周面に転写材Sを静電吸着して上記感光体ドラム1に転写材Sを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Sは静電転写ベルト11により転写位置まで搬送され、感光体ドラム1上のトナー像を転写される。
【0021】
この静電転写ベルト11の内側に当接し、4個の感光体ドラム1a、1b、1c、1dに対向した位置に転写ローラ12(12a、12b、12c、12d)が並設される。これら転写ローラ12から正極性の電荷が静電転写ベルト11を介して転写材Sに印加され、この電荷による電界により、感光体ドラム1に接触中の転写材Sに、感光体ドラム1上の負極性のトナー像が転写される。
【0022】
静電転写ベルト11は周長約700mm、厚さ150μmのベルトであり、駆動ローラ13、従動ローラ14a、14b、テンションローラ15の4本のローラにより掛け渡され、図の矢印方向に回転する。これにより、上述した静電転写ベルト11が循環移動して転写材Sが従動ローラ14a側から駆動ローラ13側へ搬送される間にトナー像を転写される。
【0023】
給送部16は、画像形成部に転写材Sを給送搬送するものであり、複数枚の転写材Sが給送カセット17に収納されている。画像形成時には給送ローラ18(半月ローラ)、レジストローラ対19が画像形成動作に応じて駆動回転し、給送カセット17内の転写材Sを1枚毎分離給送するとともに、転写材S先端はレジストローラ対19に突き当たり一旦停止し、ループを形成した後静電転写ベルト11の回転と画像書出し位置の同期をとって、レジストローラ対19によって静電転写ベルト11へと給送されていく。
【0024】
定着部20は、転写材Sに転写された複数色のトナー画像を定着させるものであり、回転する加熱ローラ21aと、これに圧接して転写材Sに熱及び圧力を与える加圧ローラ21bとからなる。
【0025】
すなわち、感光体ドラム1上のトナー像を転写した転写材Sは定着部20を通過する際に定着ローラ対21で搬送されるとともに、定着ローラ対21によって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が転写材S表面に定着される。
【0026】
画像形成の動作としては、プロセスカートリッジ7a、7b、7c、7dが、記録タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて感光体ドラム1a、1b、1c、1dが、反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ7に対応するスキャナユニット3が順次駆動される。この駆動により、帯電ローラ2は感光体ドラム1の周面に一様な電荷を付与し、スキャナユニット3は、その感光体ドラム1周面に画像信号に応じて露光を行って感光体ドラム1周面上に静電潜像を形成する。現像ユニット4内の現像ローラ40は、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム1周面上にトナー像を形成(現像)する。
【0027】
転写材S搬送方向最上流側の感光体ドラム1a周面上に形成されたトナー像の先端が、静電転写ベルト11との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に転写材Sの記録開始位置が一致するように、レジローラ対19が回転を開始して転写材Sを静電転写ベルト11へ給送する。
【0028】
転写材Sは静電吸着ローラ22と静電転写ベルト11とによって挟み込むようにして静電転写ベルト11の外周に圧接し、かつ静電転写ベルト11と静電吸着ローラ22との間に電圧を印加することにより、誘電体である転写材Sと静電転写ベルト11の誘電体層に電荷を誘起し、転写材を静電転写ベルト11の外周に静電吸着するように構成している。これにより、転写材Sは静電転写ベルト11に安定して吸着され、最下流の転写部まで搬送される。
【0029】
このように搬送されながら転写材Sは、各感光体ドラム1と転写ローラ12との間に形成される電界によって、各感光体ドラム1のトナー像を順次転写される。
【0030】
4色のトナー像を転写された転写材Sは、ベルト駆動ローラ13の曲率により静電転写ベルト11から曲率分離され、定着部20に搬入される。転写材Sは、定着部20で上記トナー像を熱定着された後、排出ローラ対23によって、排出部24から画像面を下にした状態で本体外に排出される。
【0031】
[プロセスカートリッジ]
プロセスカートリッジについて図2及び図3により詳細に説明する。図2及び図3はトナーを収納したプロセスカートリッジ7の主断面および斜視図を示している。なお、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各プロセスカートリッジ7a、7b、7c、7dは同一構成である。
【0032】
プロセスカートリッジ7は、像担持体であるドラム状の電子写真感光体すなわち感光体ドラム1と、帯電手段およびクリーニング手段を備えた感光体ドラムユニット50、および感光ドラム1上の静電潜像を現像する現像手段である現像ローラ40を有する現像ユニット4に分かれている。
【0033】
感光体ドラムユニット50は、感光体ドラム1が軸受31(31a、31b)を介してクリーニング枠体51に回転自在に取り付けてられている。感光体ドラム1の周上には、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させるための一次帯電手段2、および感光ドラム上に残った現像剤(トナー)を除去するためのクリーニングブレード60が配置されている。クリーニングブレード60近傍には、トナー送り機構52が設けられ、トナー送り機構52は図示後方の一方端に図示しない駆動モータの駆動力をに伝達されることにより、感光体ドラム1を画像形成動作に応じて図示反時計回りに回転駆動される。そしてクリーニングブレード60によって感光体ドラム1表面から除去された残留トナーは、トナー送り機構52によってクリーニング枠体後方に設けられた廃トナー室53に順次送られる。
【0034】
現像ユニット4は、感光体ドラム1と接触して矢印Y方向に回転する現像ローラ40、およびトナーが収容されたトナー容器41と現像枠体45とから構成される。現像ローラ40は軸受部材を介して回転自在に現像枠体45に支持され、また現像ローラ40の周上には、現像ローラ40と接触して矢印Z方向に回転するトナー供給ローラ43と現像ブレード44がそれぞれ配置されている。さらにトナー容器41内には収容されたトナーを撹拌するとともにトナー供給ローラ43に搬送するための送り機構42が設けられている。
【0035】
そして現像ユニット4は、現像ユニット4の両端に取り付けられた軸受部材47、48にそれぞれ設けられた支持軸49を中心に、ピン49aによって現像ユニット4全体が感光体ドラムユニット50に対して揺動自在に支持された吊り構造となっている。そして、現像ユニット4はプロセスカートリッジ7単体(プリンタ本体に装着しない)状態においては、支持軸49を中心に回転モーメントにより現像ローラ40が感光体ドラム1に接触するよう、加圧バネ54によって現像ユニット4が常に付勢されている。さらに現像ユニット4のトナー容器41には、現像ローラ40を感光体ドラム1から離間させる際にプリンタ本体Aの離間手段(後述)が当接するためのリブ46が一体的に設けられている。
【0036】
[駆動装置]
次にプロセスカートリッジ7をプリンタ本体Aに装着した際の動作機構について説明する。なお、図4においては、構成をわかりやすく説明するため、帯電手段2、現像ユニット4、クリーニング装置6を一体的に構成したプロセスカートリッジ7(図2参照)を感光体ドラム1と軸受31のみで簡略して示した。
【0037】
前述したように、プロセスカートリッジ7は単体の状態では図2のように現像ローラ40が感光体ドラム1に常に接触した状態になっている。プロセスカートリッジ7のプリンタ本体Aへの装着は、図4に示すように矢印方向から第1のガイド溝34に沿って、感光ドラム1を支持する軸受31を挿入することによって行なわれる。そして図6に示すように軸受31がガイド溝34の突き当て面37、38に押しつけられることでプロセスカートリッジ7の位置が決まる。
【0038】
図5に示すように、左右側板32には軸39が加締められており、軸39にねじりコイルバネ30が支持され、その端部30aが左右側板32の穴32aにはまり込み固定されている。プロセスカートリッジ7がない状態においては、ねじりコイルバネ30は左右側板32からの曲げ起こし32bにより回転方向に規制されている。そしてプロセスカートリッジ7が挿入されると、ねじりコイルバネ30は半時計周り方向にその力に反しながら回転し、軸受31を乗り越えたとき、図5のように位置し、矢印方向に約10Nの力でプリンタ本体内にプロセスカートリッジ7を押圧する。
【0039】
この際、プリンタ本体Aのプロセスカートリッジ7の挿入方向奥側には、図1及び図7、図8に示すように現像ユニット4の付勢力に抗して現像ローラ40を感光ドラム1から離間させるための離間手段としての離間板80が配置されている。イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック各色の現像ユニット4(4a、4b、4c、4d)に設けられたリブ46a、46b、46c、46dを押し上げるために離間板80(80a、80b、80c、80d)がそれぞれ設けられている。
【0040】
図9に示す駆動手段によりカム93が回転し、そのカム93によって離間板80が押し上げられた状態であり現像ローラ40を感光体ドラム1から離間させる離間位置、およびカム93による離間板80の押し上げを解除した状態であり現像ローラ40を感光体ドラム1に接触させる現像位置に移動可能に設けられている。そして現像作動時のみ離間板80の押し上げを解除して現像ユニット4を現像位置に移動させる。
【0041】
ここで、離間板80の押し上げ、解除の動作モードを限定することにより、構造を比較的簡単にすることができる。即ち、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック全色の離間板80が押し上げられる待機状態(図1)、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック全色の離間板80の押し上げが解除されたフルカラー状態(図7)、およびイエロー、マゼンダ、シアンの3色のみ離間板80が押し上げられるモノカラー状態(図8)の3つの状態を選択できるようにする。
【0042】
図9において、離間板は、ブラック用80dと、80a、80b、80cを一体化したカラー用80zの2種類とし、これを動かすカム93に各々の離間板に対応する2種類のプロフィールを持たせることにより、前述のモード切換えが可能となる。
【0043】
カートリッジを駆動する駆動装置は、図10のように各色毎に1つずつ設けた駆動モータ100から、感光体ドラム1を駆動する系列101と現像ローラ40を駆動する系列102に分岐し、モータ100側にクラッチCLを設け、感光体ドラム1回転時の現像ローラ40の回転停止を切換えられるようにしている。
【0044】
この構成により、各色の感光体ドラム1の駆動を独立に制御できるため、インライン型フルカラー画像形成装置で常に問題となる色ずれを低減する制御を講じることが可能となる。また、現像駆動用に別のモータを設ける必要がなく、コストをおさえることができる。
【0045】
次に、駆動装置のクラッチCLの詳細を、図11を用いて説明する。
【0046】
モータ100とかみ合う駆動部品としての歯車111は、不図示の固定部材により従動側の回転軸118に対して回転可能かつ軸方向の位置を決められている。歯車111の内側は大きく肉抜きされており、中心近傍の摺動ボス111aの内周は従動側の回転軸118に対する位置決め及び摺動面となり、外周は駆動側係合部品113の位置決め及び摺動面となる。同じく歯車111の内側の外周近傍には4ヶ所の回り止め111bがあり、駆動側係合部品113の回り止めとなっている。
【0047】
駆動側係合部品113は、内周面113aが歯車111の摺動ボス111aの外周部とはめ合うことにより摺動可能に支持されるのと同時に、外周部に設けた回り止め113bが歯車111の回り止め111bとかみ合うことにより歯車111と同一回転する。一方、係合部品113には4ヶ所の突起113cがあり、これが従動側の係合部品114の突起114cとかみ合うと回転を伝達することができる。
【0048】
突起113cの駆動伝達面は、回転により相手部品と食い込む方向に傾けて形成している。これにより、回転中にクラッチをつなげても確実にかみ合い、大きなトルクが加わっても歯飛びが生じない。また、前記駆動伝達面の間を緩やかな斜面でつなげることにより、回転中にクラッチを接続させるときでもスムーズに係合することができる。
【0049】
駆動側係合部品113の従動側の端面には、後述する解除部材115と回転摺動する摺動部113dを有している。また、係合部品113は弾性部材としてのコイルバネ112により常に従動側係合部品114の方向に付勢されている。コイルバネ112の両端に接している部品が同一回転するため、バネの端部摺動に関する問題や巻き径が変化することに起因する動作不良は生じない。
【0050】
従動側係合部品114は、内周面114aおよび溝114bに回転軸118および平行ピン119がはめ合い固定される。また、4ヶ所の突起114cがあり、これが従動側の係合部品113の突起113cとかみ合うと回転を伝達する。突起114cの駆動伝達面は、相手部品113cと同様に食い込む方向に傾けており、また、駆動伝達面の間を緩やかな斜面でつないでいる。
【0051】
駆動側係合部材113、従動側係合部材114、コイルバネ112は、歯車111の内側に内包されている。これにより、スペースを有効に利用してコンパクトにできるとともに、歯面から伝えられた駆動力をそのまま内側に伝えるため係合部品にねじれや倒れの力が発生せず、部品強度を確保しやすく大トルクの伝達が可能となる。
【0052】
回転軸118は、軸受部材117を介して駆動ユニットのフレーム120に対して回転自由に支持され、端部に固定した歯車121からカートリッジの現像駆動部へ回転を伝達する。軸受部材117は駆動ユニットのフレーム120に固定されており、外周部に、回り止めと位置決め機能を有し軸方向に摺動可能な摺動部117aと、回転摺動する円筒面117bの2つの摺動部を有する。
【0053】
軸受部材117の摺動部117bとはめ合い回動するのがレバー部材116であり、レバー部116aを後述する切換部材91により操作する。レバー部材116にはカム部116cがあり、解除部材115のカム部115cと当接して軸方向位置を制御している。また、カム部115c、116cは回転中心に対して対称に複数設られている。これにより、解除部材115が傾くことによる動作不良や動作抵抗の増加を防ぐことができる。
【0054】
解除部材115は、内側の摺動部115aが軸受部材117の摺動部117aとはめ合い、回転を規制され軸方向に移動可能に支持される。カム部115cはレバーのカム部117cに対応した形状となっており、これと当接して軸方向位置が決まるのと同時に、カムと反対側の摺動部115bが駆動側係合部品113と当接してこれの位置を決めることになる。
【0055】
即ち、レバー部材116のカム部116cと解除部材115のカム部115cの山と山が合わさった状態においては、解除部材115は歯車111の方向に押し出され、摺動部115bが駆動側係合部材113の摺動部113dと当接してバネ112に反して駆動側係合部材113を従動側係合部材114から引き離し、いわゆるクラッチが切れた状態となる。
【0056】
この状態でモータ100が回転すると摺動部113d、115bが摺動するが、クラッチが切れて従動側の負荷が無いので摺動抵抗による損失は問題とならない。
【0057】
一方、レバー部材116を回してレバー部材116のカム部116cと解除部材115のカム部115cの山と谷が合わさった状態においては、解除部材115は従動側の歯車121の方向に移動し、駆動側係合部材113がバネ112の弾性力により押圧され、従動側係合部材114とかみ合い、クラッチがつながり回転が伝達される。係合部材が完全に係合した状態において、駆動側係合部材113と解除部材115およびレバー部材116との間に隙間が生じる設定とすることにより、摺動部113d、115bにはほとんど摺動負荷が発生せず、効率の低下がほとんど無い。
【0058】
なお、上記クラッチCLの構成は、駆動側と従動側を反対にした構成とすることも可能である。
【0059】
図12(b)、図13(b)に示すように、レバー部材116および解除部材115のカム形状を、ブラック用と他の色用とで異ならせている。すなわち、ブラック用のカムは富士山形をしており、ホームポジションにおいては山の頂点と頂点が当接してクラッチが切れ、そこからレバーをどちらの方向に回してもクラッチがつながる。他の色のカム形状は、片側はブラック用と同様の斜面を有するが、もう片側は頂点と同じ高さの平坦部となっている。
【0060】
ホームポジションではクラッチが切れており、そこからカムの山と谷が当接する方向にレバーを回すとクラッチがつながるが(図12(b))、反対側に回してもクラッチは切れたままである(図13(b))。
【0061】
この構成にすれば、ホームポジションを基準として、全てのクラッチCLをつなげたフルカラープリント状態、ブラックのクラッチCLdだけをつなげたモノカラー状態を簡単に設定することが可能となる。
【0062】
図11に示すように、現像駆動のクラッチCLと離間板80を動かすカム93とは、切換部材91を1つのモータ90で上下動させて行うことができる。切換部材91を動作させる際の負荷抵抗は、フルカラープリント終了後に4つ全てのクラッチCLを切る時が最大となる。
【0063】
これに対し、図12(a)のように切換部材91を下方向に引っ張るバネ122を設けることにより、フルカラープリント終了時に最上部に移動している切換部材91を強いバネ力で下方に引き下げ、全色のクラッチCLを切る際の負荷を低減することができる。このバネ力はプリント終了時に離間用のカム93を回転させて全色の現像ローラを離間させる際の負荷の低減に対しても効果的である。
【0064】
一方、モノカラープリント終了時は、図13(a)のように最下部に移動している切換部材91に対するバネ力が小さいため、ブラックのクラッチCLdを切る際の負荷の増加は微小である。さらには、ホームポジション位置近傍でバネ力がゼロとなるようなバネの設定により、全色のクラッチCLを切る場合とブラックのみのクラッチを切る場合の双方に対して有効な設定も可能である。
【0065】
また、図12(b)等に示すように、全色のクラッチCLを切るときに使用するカムの斜面を、ブラックのクラッチCLdのみ切るときの斜面より緩くすることにより、負荷を均等に配分することができる。
【0066】
[動作]
プロセスカートリッジ7のプリンタ本体A装着の際には、本体側の現像駆動および離間装置はホームポジションとなっており、切換部材91は不図示のセンサーにより正確に位置決めされている。このとき、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック全色の離間板80は押し上げられた状態となっており、プロセスカートリッジ7の挿入動作に沿って現像ユニット4に設けられたリブ46が離間板80に乗り上げ、現像ローラ40は感光体ドラム1と所定間隙だけ離間された状態となる。
【0067】
この離間状態は電源オフ時および現像が行なわれていない状態で常に維持される。従ってプロセスカートリッジ7を装着した状態で長時間使用しない場合であっても、現像ローラ40は感光体ドラム1に対して常に離間された状態になるので、現像ローラ40を長期間感光ドラム1に接触させることにより発生するローラ層の永久変形を確実に防止することができる。
【0068】
記録動作を、フルカラープリントとモノカラープリントに分けて説明する。
【0069】
フルカラープリントの場合、プリント信号により記録動作が開始されると、プロセスカートリッジを駆動する全てのモータ100と転写ベルトの駆動モータが回転する。このとき、切換部材91はホームポジションにあり、全てのクラッチCLが切れていて全ての現像ローラ40は回転しない。
【0070】
次に、図12(a)のように、ステッピングモータ90が図中時計回りに第1段階まで回転し、切換部材91を上方向の第1段階まで上げることにより、全てのクラッチCLのレバー部材116が角度θ1だけ回転し、図12(b)のように全ての解除部材115および駆動側係合部材113が図中右側に移動して従動側係合部材114と係合しクラッチが接続され、全ての現像ローラ40が回転する。
【0071】
ここで、ステッピングモータ90を第1段階まで回してからカートリッジ駆動モータ100を回転させた場合、クラッチがつながる際の衝撃負荷は小さくなるが、現像ローラ40の回転時間を短くする目的に対しては不利である。
【0072】
次に、ステッピングモータ90が時計回りに第2段階まで回転すると、切換部材91は上方向の第2段階まで上昇し、レバー部材116が角度θ2まで回転する(不図示)。このとき解除部材115の位置は駆動側係合部品113と係合部品114の係合を維持する位置にあるため(図12(c))、全ての現像ローラ40は回転したままである。一方、離間用のカム93は回転してカラー用とブラック用の離間板80z、80dの押し上げが解除され、全ての現像ローラ40は感光ドラム1に接触して記録可能状態となる。
【0073】
記録終了後は、ステッピングモータ90を第1段階まで戻すことにより現像ローラ40を感光体ドラム1から離間さる。そして、ステッピングモータ90を初期状態まで戻す回転を行うことにより全てのクラッチCLを切って現像ローラ40の回転を停止させ、カートリッジ駆動モータ100および転写ベルト駆動ローラを停止する。なお、ステッピングモータ90を第1段階から初期状態まで戻す回転を、カートリッジ駆動モータ100および転写ベルト駆動ローラを停止させた後に行ってもよい。
【0074】
モノカラープリントの場合、プリント信号により記録動作が開始されると、プロセスカートリッジを駆動する全てのモータ100と転写ベルトの駆動モータが回転する。このとき、全てのクラッチCLが切れているため現像ローラ40は回転しない。
【0075】
次に、図13(a)のように、ステッピングモータ90が図中反時計回りに第1段階まで回転し、切換部材91を下方向の第1段階まで下げると、全てのクラッチCLのレバー部材116が角度θ3だけ回転し、図13(b)のようにブラックのクラッチCLdだけが接続され、他のクラッチCLa〜CLcは切れたままなので、ブラックの現像ローラだけが回転する。
【0076】
ここで、ステッピングモータ90を第1段階まで回してからカートリッジ駆動モータ100を回転させた場合、クラッチがつながる際の衝撃負荷は小さくなるが、現像ローラの回転時間を短くする目的に対しては不利である。
【0077】
次に、ステッピングモータ90が反時計回りに第2段階まで回転すると、切換部材91は下方向の第2段階まで下降し、レバー部材116が角度θ4まで回転する(不図示)。このとき、図13(c)に示すように、ブラックの解除部材115の位置は第1段階の状態を維持しているため、ブラックの現像ローラ40は回転したままである。一方、離間用のカム93が回転してブラック用の離間板80dだけ押し上げが解除され、ブラックの現像ローラ40が感光ドラム1に接触して記録可能状態となる。
【0078】
記録終了後は、ステッピングモータ90を第1段階まで戻すことにより現像ローラ40を感光体ドラム1から離間さる。そしてステッピングモータ90を初期状態まで戻す回転を行うことにより現像ローラ40の回転を停止させ、カートリッジ駆動モータ100および転写ベルト駆動ローラを停止する。なお、ステッピングモータ90を第1段階から初期状態まで戻す回転を、カートリッジ駆動モータ100および転写ベルト駆動ローラを停止させた後に行ってもよい。
【0079】
このようにして画像形成を行う過程においては、スキャナユニット3による静電潜像を形成する前に、感光体ドラム1の周面に一様な電荷を付与するために前回転が行われる。そして、トナー像を現像後に、感光体ドラム1周面の電位を除電するために後回転等の行程が行なわれる。この前回転および後回転の際に、感光体ドラムに対して現像ローラ40が離間されているため、かぶり等によるトナーの浪費が無く、また、感光体ドラム1が現像ローラ40と摺擦して表層が削れるのを軽減することができる。
【0080】
また、全色の離間板80が押し上げられる待機状態(図1)、全色の離間板80の押し上げが解除されたフルカラー状態(図7)、イエロー、マゼンダ、シアンの3色のみ離間板80が押し上げられるモノカラー状態(図8)の3つの状態を選択できるようにしてモードを集約することで、部品構成と制御を簡略化することができる。
【0081】
また、複数のクラッチCLを解除する方向に付勢するように、切換部材91にバネ122により弾性力を付加することにより、動作トルクを低減し、モータ等の電器部品や機械部品のコストダウンが可能となる。
【0082】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、駆動側が回転中であっても比較的大きなトルクを確実に断続することが可能な、小型で低コストな機械式クラッチを採用した駆動装置を得ることができる。
【0083】
また、クラッチ動作の制御を単純にすることができる。
【0085】
特に、カラー画像形成装置に複数の駆動装置を併設することにより、高品質で低コストなインラインカラー画像形成装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態にかかるカラー画像形成装置の断面図である。
【図2】プロセスカートリッジの断面図である。
【図3】プロセスカートリッジの斜視図である。
【図4】プロセスカートリッジのカラー画像形成装置への装着方法を示す斜視図である。
【図5】プロセスカートリッジのカラー画像形成装置への位置決め部を示す部分断面図である。
【図6】プロセスカートリッジのカラー画像形成装置への位置決め部を示す部分断面図である。
【図7】プロセスカートリッジの離間解除状態を示す断面図である。
【図8】プロセスカートリッジの、ブラック離間解除、他色離間状態を示す断面図である。
【図9】動作切換え機構を示す斜視図である。
【図10】カートリッジを駆動する駆動部の斜視図である。
【図11】機械式クラッチを示す斜視図である。
【図12】フルカラー記録時のクラッチの状態を示す模式図である。
【図13】モノカラー記録時のクラッチの状態を示す模式図である。
【符号の説明】
A …フルカラーレーザービームプリンタ
CL …クラッチ
S …転写材
1 …感光体ドラム
2 …帯電装置
3 …スキャナユニット
4 …現像ユニット
5 …静電転写装置
6 …クリーニング装置
7 …プロセスカートリッジ
9 …ポリゴンミラー
10 …結像レンズ
11 …静電転写ベルト
12 …転写ローラ
13 …駆動ローラ
14a、14b …従動ローラ
15 …テンションローラ
16 …給送部
17 …給送カセット
18 …給送ローラ
19 …レジストローラ対
20 …定着部
21a …加熱ローラ
21b …加圧ローラ
22 …静電吸着ローラ
23 …排出ローラ対
24 …排出部
30 …ねじりコイルバネ
30a …端部
31 …軸受
32 …側板
32a …穴
32b …曲げ起こし
33 …突起部
34 …ガイド溝
35 …開口穴
36 …圧縮バネ
37 …突き当て面
38 …突き当て面
39 …軸
40 …現像ローラ
41 …トナー容器
42 …送り機構
43 …トナー供給ローラ
44 …現像ブレード
45 …現像枠体
46 …リブ
47、48 …軸受部材
49 …支持軸
49a …ピン
50 …感光体ドラムユニット
51 …クリーニング枠体
52 …トナー送り機構
53 …廃トナー室
54 …加圧バネ
60 …クリーニングブレード
80 …離間板
80d …ブラック用
80z …カラー用
91 …切換部材
93 …カム
100 …モータ
101、102 …系列
111 …歯車
111a …摺動ボス
111b …回り止め
112 …コイルバネ
113 …駆動側係合部品
113a …内周面
113c …突起
113d …摺動部
114 …係合部品
114a …内周面
114b …溝
114c …突起
115 …解除部材
115b …摺動部
115c …カム部
116 …レバー部材
116a …レバー部
116c …カム部
117 …軸受部材
117a …摺動部
117b …円筒面
118 …回転軸
119 …平行ピン
120 …フレーム
121 …歯車
122 …バネ

Claims (5)

  1. 電子写真感光体と現像ローラを有する複数のプロセスカートリッジを有するカラー画像形成装置に用いられる駆動装置において、
    i )モータと、
    ii )移動可能に設けられた切換部材と、
    (iii)前記現像ローラの回転、停止を制御する複数のクラッチであって、
    前記モータからの駆動力を伝達する駆動部品と、
    前記現像ローラに前記駆動力を伝達する回転軸と、前記駆動部品とかみ合うことによって同一回転し、前記回転軸の軸方向に移動可能な駆動側係合部品と、
    前記回転軸に固定された、前記駆動側係合部品と係合する従動側係合部品と、
    前記駆動側係合部品を前記従動側係合部品とかみ合う方向に付勢する弾性部材と、
    前記駆動側係合部品を前記軸方向に移動させて、前記駆動側係合部品と前記従動側係合部品との係合、解除をおこなう制御手段であって、前記回転軸周りに回転する、カム部を有するレバー部材を有し、前記切換部材の移動によって前記レバー部材が回動して、前記カム部により前記駆動側係合部品を前記軸方向に移動させる制御手段と、
    を有し、
    前記駆動側係合部品と前記従動側係合部品は、係合した際にお互いに食い込む方向に傾いた複数の駆動伝達面を有しており、該駆動伝達面は回転中心に対して対称に配置されているクラッチと、
    を有し、
    前記切換部材を移動させることによって、前記複数のプロセスカートリッジに設けられた複数の前記レバー部材を回動させ、前記現像ローラの回転、停止をおこなうことを特徴とする駆動装置。
  2. 前記駆動部品を歯車とし、前記駆動側係合部品および前記従動側係合部品を前記歯車に内包した構造とすることを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  3. 前記複数のプロセスカートリッジにおいて、黒色の前記プロセスカートリッジが有する前記カム部と、他色の前記プロセスカートリッジが有する前記カム部の形状を異ならせ、全色のクラッチを連結したフルカラープリント状態と、全色のクラッチを切断した待機状態と、および前記黒色のプロセスカートリッジが有するクラッチのみを連結したモノカラー状態の3つの状態を切換え可能としたことを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  4. 前記切換部材に弾性力を付加し、前記駆動側係合部品と前記従動側係合部品との係合が解除する方向に前記複数のクラッチを付勢するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載の駆動装置を具備することを特徴とするカラー画像形成装置。
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