JP4718945B2

JP4718945B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4718945B2
Application number: JP2005270077A
Authority: JP
Inventors: 浩文大串; 雅彦斉藤; 賢二中村; 敦士小野瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: US20070065181A1; US7627271B2; JP2007079427A

Description

本発明は、現像器の駆動手段を備えた画像形成装置に関するものである。

電子写真方式を用いた複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置において、現像ローラを感光体に押し付けて回転させることで現像器内のトナーを感光体に形成する一成分現像方式の画像形成装置が知られている。前記画像形成装置の現像ローラを回転駆動する手段は、モータと複数のギアによって構成されている。ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの複数色のトナーを用いたカラー画像形成装置では、複数の現像器を動かして感光体に付ける必要があり、その駆動手段として電磁クラッチもしくはワンウェイクラッチを用いることで、一つのモ―タに対して複数の現像器を駆動している。（例えば特許文献１）

特開２００２−２７８２０９号

画像形成装置本体側に設けられたギアは、現像ローラに取付けられたギアと噛み合うことで、現像ローラを感光体に押し付ける向きに回転している。そのため、現像ローラを感光体から退避させる場合、画像形成装置本体側のギアと現像ローラのギアの噛み合いを外すか、電磁クラッチを用いて画像形成装置本体側のギアの回転をフリーとする必要がある。また、一つのモ―タに対して複数の現像器を連動しているため、その連動している他の現像器までのギアトレインの負荷により、着脱時に現像器の取外しができないという課題もあった。

上記課題を達成するために本発明では、現像器の駆動伝達手段が、ギアとシャフトとワンウェイクラッチを備えており、ギアとシャフトの嵌合部、もしくはシャフトとシャフトの嵌合部に、回転フリーとなる区間を設けた画像形成装置としている。

本発明によれば、部品点数を増やすことなく、感光体から確実に現像器を退避とすることができるとともに、現像器の着脱が確実にできる安価で高品質の画像形成装置を提供できる。

正転、逆転できる一つのモータによって、複数の現像器を回転駆動する駆動伝達手段を有するカラー画像形成装置において、駆動伝達手段がギアとシャフトとワンウェイクラッチから構成され、かつ、ギアとシャフトの嵌合部に空隙を設けることにより、現像器の退避及び着脱を可能とし、少ない部品点数で安価なカラー画像形成装置を実現している。以下、実施例について説明する。

以下、本発明の一実施例について図１、図２を用いて説明する。

図２は、本発明の実施例である画像形成装置１の模式図である。この装置は、中間転写体２を４回転させ、４色の画像を重ね合わせてカラー画像の形成が可能なカラーレーザプリンタである。

続いて画像形成装置１内に配置される各ユニットについて説明する。

装置中央部に中間転写体２が配置されており、中間転写体２の周辺には、感光体３、転写装置４が配置されている。また、感光体３の周辺には、帯電器５が配置されている。４色の異なる色のトナーが封入され、感光体３と当接し回転する現像ローラ１３，１４，１５，１６を有する現像器６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃは、それぞれがユニット化され、矢印Ｃ，Ｄに感光体３と当接，退避するように重ねられて配置されている。本実施例に示した現像器は、一成分現像剤を用いている。現像器６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃの下方には露光手段７、また更にその下方には用紙を溜めておく用紙保持手段８、用紙保持手段８から用紙を１枚ずつ供給する用紙供給装置９が配置されている。画像形成装置１の上部には、定着装置１０が配置されている。次に、各ユニットの動作及びプロセスについて説明する。感光体３は、矢印Ａの向きに回転するベルトタイプであり、帯電器５によって、表面を一様に帯電される。

次に、パソコン、イメージスキャナ等（図示せず）による画像、文字の情報を露光装置７によりドット単位で露光が行われ、感光体３の表面に静電潜像を形成させる。その後、現像器６Ｋが図示しないソレノイドあるいはカム機構によって、矢印Ｄの向きに移動することで現像ローラ１３が感光体３に当接する。そこで現像ローラ１３は後述する駆動伝達手段によって矢印Ｂの向きに回転駆動され、トナー像が感光体３に現像される。感光体３に現像されたトナー像は、第一転写部Ｔ１で中間転写体２の表面へ転写される。その後、現像ローラ１３は回転停止したのち、現像器６Ｋは図中矢印Ｃの向きへ退避する。上記工程を各現像器６Ｋ〜６Ｃにより必要数繰り返すことにより、中間転写体２の表面には、画像、文字の情報に見合うトナー像が形成される。その後、トナー像は第二転写位置Ｔ２で転写装置４によって、用紙供給装置９により装置保持手段８から供給された用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、定着装置１０に運ばれ、トナー像を用紙に定着し、用紙排出装置にて排出される。なお、画像形成装置１において現像器６Ｋ、６Ｙ、６Ｍ、６Ｃは消耗品であり、感光体３と反対方向すなわち図中矢印Ｃの方向へ引き出し交換可能となっている。

次に、本発明に関わる現像器の駆動装置について説明する。図１は、現像器の現像ローラ１３，１４の回転を実現する駆動伝達装置の斜視図である。また１つのモータの正転，逆転によって２つの現像ローラ１３，１４の回転駆動を行っている。図１は、図２の現像ローラ１３〜１６の駆動伝達装置を表している。従って、図２の画像形成装置１においては、４つの現像器があるため、図１に示す駆動伝達装置が２系統あることになる。

駆動伝達装置は、正転，逆転できる現像器駆動モータ１１に対し、現像ローラ１３，１４を駆動するための２系統のギア列を有している。現像ローラ１３は、現像器６Ｋの先端に配置され、現像ローラ１３を駆動するための現像器ギア２１と連結されている。現像器駆動モータ１１は、画像形成装置本体側に固定され、その先端には、モータギア２７が取付けられている。モータギア２７の駆動力は、ワンウェイクラッチ２５を有する中間ギア１７とシャフト２３によって、現像器駆動ギア１９へ伝達され、さらに、現像器駆動ギア１９と現像器ギア２１に伝達される構成となっている。現像器駆動ギア１９とシャフト２３の嵌合部には、後述するが、現像器６Ｋの退避と、引出し交換を可能とするために空隙を設けており、ワンウェイクラッチ２５の空転トルク以下では、シャフト２３が逆転できる構造としている。また、もう一方の現像ローラ１４は、現像器６Ｙの先端に配置され、現像ローラ１４を駆動するための現像器ギア２２と連結されている。画像形成装置本体側には、現像器駆動モータ１１に連結されたモータギア２７と現像ローラ１４の回転方向を現像ローラ１３と同一にするため、アイドラギア１２を有している。また、現像器駆動モータ１１の駆動を現像器ギア２２に伝えるために、駆動伝達手段として、ワンウェイクラッチ２６を有した中間ギア１８及び現像器駆動ギア２０を有し、シャフト２４にて連結されている。現像器駆動ギア２０とシャフト２４の嵌合部には、後述するが、現像器６Ｙの退避と、引出し交換を可能とするために空隙を設けており、ワンウェイクラッチ２６の空転トルク以下では、シャフト２４が逆転できる構造としている。

本実施例では３ｍＮ・ｍのトルク以下では、逆方向に回転できるオリジン電気株式会社製（型式ＯＷＣ６１２ＧＸＬＺ）を用いており、その理由も後述する。

次に、駆動伝達装置の動作を説明する。現像器駆動モータ１１が正回転すると、伝達手段である中間ギア１７のワンウェイクラッチ２５が固定され、中間ギア１７とシャフト２３にて連結してある現像器駆動ギア１９が、矢印方向に回転し、現像器ギア２１を介して現像ローラ１３が、矢印方向に回転する。このとき、もう一方の現像ローラ１４には、中間ギア１８のワンウェイクラッチ２６が開放されるため、現像器駆動モータ１１の駆動は伝わらず、現像ローラ１４は回転しないようになっている。現像器駆動モータ１１が逆回転すると、前述とは逆に、中間ギア１８のワンウェイクラッチ２６が固定され、中間ギア１８とシャフト２４にて連結してある現像器駆動ギア２０は、矢印方向に回転し、現像器ギア２０を介して現像ローラ１４は、矢印方向に回転する。このとき、もう一方の現像ローラ１３には、中間ギア１７のワンウェイクラッチ２５が開放され、現像器駆動モータ１１の駆動は伝わらず、現像ローラ１３は回転しないようになっている。

次に本発明に関わる現像器の退避機構について説明する。図１に示したように、現像器６Ｋを感光体３と反対方向すなわちＦ方向へ退避もしくは引き出し交換する場合、現像器駆動ギア１９と現像器ギア２１が噛み合っており、そのため、現像器駆動ギア１９もしくは現像器ギア２１の回転をフリーにする必要がある。また、それらのギアは、噛み合いガタによる現像ローラ１３の回転ムラを防止するため、通常、平歯車よりも噛み合い率の高い小モジュールのヘリカルギアが用いられている。何故なら、噛み合いガタがあると、現像ローラ１３の回転ムラが生じ、画像のジッターが発生するからである。本実施例では、モジュール０．５、ねじれ角２３、歯数３４のギアとしている。従って、ギアの噛み合いガタ分による、現像器駆動ギア１９の回転フリーだけでは、現像器駆動ギア１９と現像器ギア２１の噛み合いを外すことはできない。また、本構成のように、ワンウェイクラッチ２５が固定されて駆動力が伝わる回転方向と、現像器６Ｋを感光体から退避もしくは引き出し交換させるときに、現像駆動ギア１９に作用する力の方向が同じ場合には、現像器駆動モータ１１から現像器６Ｋまでのギアトレインの負荷が加わるため、現像器６Ｋの引き出し交換ができず、現像器駆動ギア１９と現像器ギア２１との噛み合いを解除する必要がある。そこで本発明では、図３に示すように、現像器駆動ギア１９とシャフト２３の嵌合部に空隙を設けることで、シャフト２３が逆回転するときには、負荷がかからない構成としている。そのため、本体側の現像器駆動モータ１１を逆回転させることによって、この空隙の範囲内は、シャフト２３だけを回転させることができ、その結果、現像器駆動ギア１９の回転がフリーとなり、現像器の退避と引き出し交換を可能としている。

以下、その詳細について説明する。

図３は、現像器駆動ギア１９とシャフト２３の嵌合状態を示しており、図３（ａ）は、シャフト２３が正回転して、現像器ギア２１を回転させている状態、図３（ｂ）は、シャフト２３が逆回転している状態、図３（ｃ）は、現像器が退避開始時の状態である。現像器駆動ギア１９の内周部に突起を形成し、その突起部が、Ｄ形状のシャフト２３と嵌合することで、空隙δ₀を形成する構成となっている。図３（ａ）の状態は、シャフト２３のＤ形状が、現像器駆動ギア１９に当接することで、シャフト２３の回転駆動力が、現像器駆動ギア１９に伝達され、図中矢印に示すように、シャフト２３、現像器駆動ギア１９、現像器ギア２１が回転していることを表している。図３（ｂ）は、現像器６Ｋを感光体から退避させるために、本体側の現像器駆動モータ１１を逆回転させることで、シャフト２３が矢印方向へ逆回転し、現像器駆動ギア１９の突起からシャフト２３のＤ形状がδだけ離れた状態である。先に述べたように、図１で示したワンウェイクラッチ２５は、シャフト２３にかかるトルクがある値以下であれば、シャフト２３を逆方向へ回転することができるため、シャフト２３は、Ｄ形状が現像器駆動ギア１９に設けた突起に当接するまで、すなわち空隙δがδ₀となるまで、逆方向へ回転することができる。従って、図３（ｃ）に示すように現像器６Ｋを感光体から退避させるときには、現像器ギア２１との噛み合いにより、現像器駆動ギア１９には、図中矢印Ｈ方向の力が作用するが、シャフト２３との空隙δだけ現像器駆動ギア１９が空転することができる。その結果、現像器ギア２１と現像器駆動ギア１９との噛み合いが外れることとなり、現像器６Ｋを感光体から矢印Ｇ方向に退避させることが可能となる。なお、空隙δ₀の値が大きいと、現像器駆動モータ１１の正転に対する現像器駆動ギア１９の応答が悪くなり、その結果、４色の現像器による画像の書き出し位置がずれ、色ずれの原因となる。また、反対に空隙δ₀の値が小さいと、現像器駆動ギア１９が回転フリーとなる範囲が狭くなり、現像器６Ｋの退避が不完全となって、最悪の場合、消耗品である現像器をユーザが、取外して交換できないという事態が生じる。そのため空隙δ₀は、現像器駆動ギア１９と現像器ギア２１の噛み合いが外れる距離以上必要である。従って、以上から本実施例では、前述したギアの仕様から、ギアの噛み合いが外れる距離が、３ｍｍ以上となることから、空隙δ₀の範囲を約４〜８ｍｍ（角度にして約３０°〜６０°）に設定している。なお、空隙δ₀は、モータの回転速度及びギア仕様から任意に設定できる値である。

以上、あるトルク以下では、逆回転方向に回転を伝達するワンウェイクラッチと、嵌合部に空隙を有するシャフトとギアによって現像器の退避を可能とする駆動伝達手段の一実施例について説明した。上述した空隙による嵌合部は、画像形成装置本体側ではなく現像器側のシャフトとギア、すなわち図１に示す現像ローラ１３のシャフトと現像器ギア２１にあっても良い。

本発明に関わるシャフトとギアの嵌合状態の他の実施例について、図４を用いて説明する。ギア２８は、図１における現像器駆動ギア１９であり、その内周部には、２カ所の切欠き部を有している。シャフト２９は、図１において正転，逆転する現像器駆動モータ１１の駆動力を伝達するシャフト２３であり、図示しない反対側には、図１におけるワンウェイクラッチ２５を有している。また、シャフト２９には、平行ピン３０が取付けられ、この平行ピン３０が、ギア２８の切欠き部と嵌合することで、空隙δ₀を形成している。一般にギア２８は、低価格もしくは軽量化のために、ポリアセタールあるいはＰＰＳ（ポリフェニレンサルフィド）などの樹脂成形品が用いられるが、シャフト２９は精度や強度の点から、金属が用いられる。そのため、ギア２８との当接部が２カ所あることから、樹脂で成形されたギア２８の切欠き部の摩耗を低減することができる。

その結果、ギア２８に対して、長寿命、高信頼性の回転を実現することができる。なお、本実施例では、シャフト２９の嵌合が、２ヶ所の切欠きとしたが、２ヶ所以上あっても良い。

本発明に関わる空隙を有する駆動伝達手段の他の実施例について、図５を用いて説明する。図５は、図１で示したシャフト２３を２本の小シャフト３１，３２で連結する状態を示している。すなわち、小シャフト３１は、ワンウェイクラッチ２５を介して、図中矢印のように正転，逆転する中間ギア１７が取付けられ、その反対側は、Ｄ形状となっている。シャフト３２は、現像器駆動ギア１９と空隙無く固定され、その反対側には、内周面に突起がある中空部を有している。従って、小シャフト３１のＤ形状と、小シャフト３２の中空部を突き合わせて嵌合することにより、空隙δ₀を形成している。また、小シャフト３１，３２の材質は、精度及び剛性から金属としている。従って、本実施例によれば、中間ギア１７の正転，逆転によって空隙δ間で、小シャフト３１のＤ形状と小シャフト３２の突起部が、繰り返し当接しても、それらの摩耗を極力減らすことができる。それ故、高精度で高信頼性のある駆動伝達が実現できる。

従来の駆動伝達手段は、電磁クラッチを用いることで、画像形成装置本体側のギアの回転をフリーにし、現像器の退避を可能としていたが、電磁クラッチは高価であり、カラー画像形成装置では、現像器の個数だけ必要となり、低価格化において課題があった。

ここまで述べた本発明の実施例によれば、部品点数を増やすことなく、感光体から確実に現像器を退避とすることができるとともに、現像器の着脱が確実にできる安価で高品質のカラー画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施例である駆動伝達装置の模式図である。本発明の一実施例を適用した画像形成装置の模式図である。本発明の一実施例のシャフトとギアの嵌合状態を示す説明図である。本発明の他の実施例のシャフトとギアの嵌合状態を示す説明図である。本発明の他の実施例の駆動伝達手段を示す模式図である。

符号の説明

１…画像形成装置、２…中間転写体、３…感光体、４…転写装置、５…帯電器、６Ｋ，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ…現像器、７…露光装置、８…用紙保持手段、９…用紙供給装置、１０…定着器、１１…現像器駆動モータ、１２…アイドラギア、１３，１４，１５，１６…現像ローラ、１７，１８…中間ギア、１９，２０…現像器駆動ギア、２１，２２…現像器ギア、２３，２４…シャフト、２５，２６…ワンウェイクラッチ、２７…モータギア、２８…ギア、２９…シャフト、３０…平行ピン、３１，３２…小シャフト。

Claims

感光体と、前記感光体表面にトナー像を形成するための現像ローラを有し画像形成装置本体に対して着脱自在な複数の現像器と、前記現像ローラを駆動する正転，逆転可能なモータと、前記モータと前記現像ローラの間に複数のギアと複数のシャフトと複数のワンウェイクラッチを備えた駆動伝達手段とを有する画像形成装置において、
前記駆動伝達手段の前記ギアと前記シャフトの少なくとも一つの嵌合部に空隙を設けたことを特徴とする画像形成装置。
前記空隙が、前記ギアと前記シャフトの嵌合部に複数の空隙を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記現像器を４個と、異なる前記現像ローラをそれぞれ駆動する前記モータを２個備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記空隙は、モータ側のギアと現像ローラ側のギアの噛み合いが外れる距離以上であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の画像形成装置。
感光体と、前記感光体表面にトナー像を形成するための現像ローラを有し画像形成装置本体に対して着脱自在な複数の現像器と、前記現像ローラを駆動する正転，逆転可能なモータと、前記モータと前記現像ローラの間に複数のギアと複数のシャフトと複数のワンウェイクラッチを備えた駆動伝達手段とを有する画像形成装置において、
少なくとも前記シャフトの一つは小シャフトの連結であり、前記小シャフトの連結部に空隙を設けたことを特徴とする画像形成装置。
感光体と、前記感光体表面にトナー像を形成するための現像ローラを有し画像形成装置本体に対して着脱自在な複数の現像器と、前記現像ローラを駆動する正転，逆転可能なモータと、前記モータと前記現像ローラの間に複数のギアと複数のシャフトと複数のワンウェイクラッチを備えた駆動伝達手段とを有する画像形成装置において、
前記駆動伝達手段の前記ギアの噛み合いを解除する駆動緩衝部を設けたことを特徴とする画像形成装置。