JP5202162B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録シートに画像を形成する画像形成装置に関するものである。

近年、レーザービームプリンタや複写機などの電子写真方式を採用した画像形成装置には、装置の小型化や低価格化が求められている。

また、装置のメンテナンス性向上、ランニングコストを抑えるために画像形成装置内のプロセスカートリッジや中間転写体などの構成要素をユニット化し、ユーザーやサービスマンがユニットを装置本体から取り外せるように構成した画像形成装置が一般的である。

このような従来例として、現像カートリッジを画像形成装置本体から着脱可能にするために、装置本体のトップカバーの開閉動作に連動させて、駆動伝達手段である装置本体側カップリング部を回転軸方向に退避させる構成のものが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−１５４７４６号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置においては、開閉ドアとカップリング退避動作を連動させる為にある程度の強度を有するリンク機構が必要となるため、装置の小型化、低コスト化の妨げになっていた。

そこで本発明は、装置の小型化、低コスト化を妨げることなく、駆動伝達手段としてのカップリング機構を有するユニットを、画像形成装置本体から容易に着脱可能な操作性に優れた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、装置本体と、駆動力を伝達する回転可能な駆動カップリングと、前記駆動カップリングから駆動力を伝達されて回転する被駆動カップリングを備えるユニットと、を有し、前記ユニットは、前記装置本体から取り外される際に、前記装置本体に対して前記被駆動カップリングの回転軸と略垂直な第一方向に移動可能である画像形成装置において、前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの少なくとも一方は、傾斜部を備えており、前記傾斜部と前記着脱可能なユニットを着脱するための操作力によって、前記駆動カップリングあるいは前記被駆動カップリングの少なくとも一方を前記回転軸に対して傾け、駆動伝達を解除する駆動伝達解除機構を有することを特徴とする。
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な他の構成は、装置本体と、駆動力を伝達する回転可能な駆動カップリングと、前記装置本体に着脱可能なユニットとであって前記駆動カップリングから前記駆動力を受ける回転可能な被駆動カップリングを備えるユニットと、を有し、前記ユニットは、前記装置本体から取り外される際に、前記装置本体に対して前記被駆動カップリングの回転軸と略垂直な第一方向に移動可能である画像形成装置において、前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの一方は、傾斜部を備え、前記被駆動カップリングの回転軸と略平行な第二方向に移動可能であり、前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの他方は、前記傾斜部に当接可能な当接部を有しており、前記装置本体から前記ユニットが取り外される際に、前記傾斜部と前記当接部とが当接した状態で前記ユニットが前記第一方向に移動することにより、前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングのどちらか一方の前記第二方向に移動可能なカップリングが、前記第二方向に移動し、且つ、前記回転軸に対して傾くことを特徴とする。
上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な他の構成は、装置本体と、駆動力を伝達する回転可能な駆動カップリングと、前記装置本体に着脱可能なユニットとであって前記駆動カップリングと係合し前記駆動カップリングから前記駆動力を受ける回転可能な被駆動カップリングを備えるユニットと、を有し、前記ユニットは、前記装置本体から取り外される際に、前記装置本体に対して前記被駆動カップリングの回転軸と略垂直な第一方向に移動可能である画像形成装置において、前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの一方は、傾斜部を備え、前記回転軸に対して傾くことが可能であり、前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの他方は、前記傾斜部に当接可能な当接部を備え、前記装置本体から前記ユニットが取り外される際に、前記ユニットが前記第一方向に移動することにより、前記傾斜部と前記当接部とが当接した状態から前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングのどちらか一方の前記回転軸に対して傾くことが可能なカップリングが、前記回転軸に対して傾くことで前記駆動カップリングと前記被駆動カップリングの係合が解除されることを特徴とする。

本発明によれば、装置の小型化、低コスト化を妨げることなく、駆動伝達手段としてのカップリング機構を有するユニットを、画像形成装置本体から容易に着脱できる。

本発明に係る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は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。

（画像形成装置）
図１に示すように、本実施形態の４ドラムフルカラー画像形成装置１は、プロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ、中間転写ベルトユニット６を有している。

プロセスカートリッジＰＹ〜ＰＫは、像担持体である感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、帯電ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、現像手段４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを有している。プロセスカートリッジＰＹ〜ＰＫは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の現像剤（トナー）を備えている。プロセスカートリッジＰは、装置本体１に対して着脱自在に設けられている。

感光体ドラム２は、回転自在に両端を支持されており、図示しない駆動モータおよび駆動伝達手段により一方の端部から駆動伝達され、図１において時計回り方向に回転駆動される。

各感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋは、表面に有機光導電体層を塗布されており、帯電ローラ３Ｙ〜３Ｋに帯電バイアスを印加することにより、表面が一様に帯電させられる。レーザースキャナー装置（露光手段）５から発せられたレーザー光により選択的に露光され、静電潜像が形成される。静電潜像は、現像手段４Ｙ〜４Ｋにより各色のトナーを付着させられ、トナー像として現像される。

ユニット６は、中間転写ベルト７、従動ローラ８、１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、駆動ローラ１０を有している。中間転写ベルト７は、駆動ローラ１０、従動ローラ８により張架されている。中間転写ベルト７は、１次転写ローラ９Ｙ〜９Ｋと感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋに挟持された状態で、図示しない駆動モータおよび駆動伝達手段により駆動ローラ１０が回転することにより、図１の反時計回り方向に回転駆動される。

１次転写ローラ９Ｙ〜９Ｋには所定の転写バイアスが印加され、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋ表面上の各色トナー像が中間転写ベルト７上に順次重ね合わされて転写され、４色のトナー像となる。

給送カセット１１には記録シートＳが積載されている。記録シートＳには図示しない駆動モータおよび駆動伝達手段により所定のタイミングで駆動される給送ローラ１２により給送される。給送された記録シートＳは、搬送ローラ対１３、レジストローラ対１４により搬送され、中間転写ベルト７と２次転写ローラ１５とが当接する２次転写位置に搬送される。２次転写位置へ搬送された記録シートＳは、所定のバイアスを印加された２次転写ローラ１５により、中間転写ベルト７上の４色のトナー像を転写される。

トナー像を転写された記録シートＳは、定着ローラ対１６に搬送され、熱と圧力によりトナー像を定着される。トナー像を定着された記録シートＳは、排出ローラ対１７により排出トレイ上に排出、積載される。

（中間転写ベルトユニット６）
図２は装置本体１から取り外した中間転写ベルトユニット６の斜視図である。図３はガイドレール２２の斜視図である。

不図示の開閉ドアを開けることにより、開閉ドアと共に２次転写ローラ１５が中間転写ベルト７から離間解除され退避する。この状態で、ユニット６は、装置本体１から矢印Ａ方向に着脱可能となる。

図２に示すように、ユニット６は、ユニット保持ボス１８、被駆動カップリング２０を有している。ユニット保持ボス１８は、ユニット６の左右のフレームに各２つ、合計４箇所に設けられている。

図３に示すように、ガイドレール２２は、レール部１９、駆動カップリング２１を有している。ガイドレール２２は、装置本体１からユニット６を着脱する際にユニット６の姿勢を案内するレール部１９が４箇所のユニット保持ボス１８を矢印Ａ方向に案内することで、ユニット６の装置本体１への着脱をガイドしている。

駆動カップリング２１は、回転軸回りに回転することで被駆動カップリング２０に回転駆動力を伝達する。図示しない装置本体内の駆動源により、駆動カップリング２１、被駆動カップリング２０を回転駆動することで１次転写ローラ９（中間転写ベルト７）と感光体ドラム２を当接離間する。

ここで、１次転写ローラ９（中間転写ベルト７）と感光体ドラム２の当接離間動作について詳述する。

図４はユニット６内の１次転写ローラ当接離間に関わる機構の構成図である。図４に示すように、装置本体１に設けられた駆動カップリング２１により駆動された被駆動カップリング２０が回転すると、カム軸（回転軸）２３を介して当接離間カム２９、３０が回転する。当接離間カム２９、３０の回動角度によって、カムスライダ２５、２６、カムスライダ２７、２８が各々スライドする。カムスライダ２５、２６は、１次転写ローラ軸受２４Ｙ〜２４Ｃを揺動する。カムスライダ２７、２８は、１次転写ローラ軸受２４Ｋを揺動する。

１次転写ローラ軸受２４Ｙ〜２４Ｃが揺動することで、１次転写ローラ９Ｙ〜９Ｃが上下に動き、感光ドラム２に対して当接離間する。１次転写ローラ軸受２４Ｋが揺動することで、１次転写ローラ９Ｋが上下に動き、感光ドラム２に対して当接離間する。

本実施形態では、被駆動カップリング２０を１２０°毎回転させることで、全離間モード（全ての１次転写ローラ９が離間状態）、フルカラーモード（全ての１次転写ローラ９が当接状態）、モノモード（１次転写ローラ９Ｋのみ当接状態）の３モードを切り替えている。

図５は被駆動カップリング２０と駆動カップリング２１が係合した状態を示した模式図である。図５に示すように、駆動伝達時には、駆動カップリング２１が図５中反時計方向に回転することで、被駆動カップリング２０を回転し、１次転写ローラ９の当接離間状態を制御している。

（従来のカップリング）
ここで、従来のカップリングにおいて、図５に示すような状態でカップリング同士が係合しているときに、ユニット６を装置本体１から取り外す場合を考える。図５中で水平方向左側にユニット６が取り外される（被駆動カップリング２０が図５中で左に移動する）場合は、カップリング同士が移動できる。これに対して、それ以外の方向、例えば図５中垂直方向にユニット６を取り外す場合は、カップリング同士がぶつかり、ユニット６を取り外せない。このような現象は、本実施形態で取り上げた２点駆動のカップリング形状に限らず、駆動点が増すほどに顕著になる。

従って、カップリングの回転軸に垂直な方向にカップリングを有するユニットを着脱する必要がある場合には、従来例でも採用しているようなカップリング退避機構を設けている。この従来のカップリング退避機構は、ユニットを着脱する前に一方のカップリングを退避させて、カップリングが互いに干渉しないようにした状態でユニットの着脱を行うようにしている。

しかしながら、上記従来のカップリングは、ユニット６の着脱動作以外に、カップリングの退避動作が必要であり、操作性が悪い。また、カップリング退避動作を開閉ドアの開閉に連動た場合でも、リンク機構が必要となり、装置の小型化、低コスト化の妨げになるという課題がある。

（本実施形態のカップリング、駆動伝達解除機構）
図６は本実施形態のカップリング構成、駆動伝達解除機構の断面図である。図７、図８は駆動カップリング２１がカム軸（回転軸）２３に対して傾いて退避した状態の模式図である。

図６に示すように、駆動カップリング２１は、駆動ギア３６に対して移動可能に設けられている。駆動カップリング２１は、球形状部２１ａを有している。球形状部２１ａに平行ピン（係合凸部）４０が圧入されている。

駆動ギア３６は、装置本体１に対して回転可能に保持されている。駆動ギア３６は、駆動カップリングバネ（付勢手段）３３、係合凹部３６ａを有している。駆動カップリングバネ３３、平行ピン４０、係合凹部３６ａは、駆動伝達解除機構を構成する。

バネ３３は、駆動ギア３６と駆動カップリング２１との間に設けられている。バネ３３は、回転軸方向（矢印Ｘ方向）に、駆動カップリング２１を被駆動カップリング２０に付勢する。

係合凹部３６ａは、回転軸方向に穿孔されている。平行ピン４０は、係合凹部３６ａに回転方向（回転軸周り方向）に係合し、回転軸方向で移動可能に係合している。すなわち、回転軸方向にスライド移動したり、傾斜した状態に移動可能である。

装置本体１内の不図示の駆動源により、駆動ギア３６が回転駆動されると、係合凹部３６ａから平行ピン４０へ駆動伝達され、駆動カップリング２１は駆動ギア３６と一体となって回転駆動される。

駆動カップリング２１は、球形状部２１ａの他端に設けられ、被駆動カップリング２０と係合するカップリング部２１ｂを有している。図７、図８に示すように、駆動伝達解除時には、カップリング部２１ｂに、回転軸方向に対して交差する方向に力が加わり、駆動カップリング２１は、球形状部２１ａを回動中心として、回転軸と交差する方向に回動する。この際、平行ピン４０は、係合凹部３６ａ内で傾く。但し、図３に示すように、駆動カップリング２１は、ガイドレール２２の長穴２２ａによって、中間転写ベルトユニット６を取り出す方向にのみ傾くように規制されている。

被駆動カップリング２０は、カム軸２３に対して傾かないように取り付けられている。

（ユニット６の装置本体１への着脱）
ここで、ユニット６を装置本体１へ着脱する場合について説明する。

まず、ユニット６を装置本体１に取り付ける場合について説明する。ユニット６を装置本体１に取り付ける場合、図９に示すように、回転軸に垂直な方向から、被駆動カップリング２０が駆動カップリング２１に近づく。そして、被駆動カップリング２０の外周面に設けられたテーパ面２０ａと、駆動カップリング２１の外周面に設けられたテーパ面２１ｃとが当接する。

さらに、ユニット６を押し込むことで、被駆動カップリング２０が垂直方向に移動し、駆動カップリング２１を押圧する。この際、駆動カップリング２１は、ガイドレール２２の長穴２２ａに当接し垂直方向へ移動できない。このため、駆動カップリング２１は、回転軸に対して傾くことなく、回転軸方向に退避する。これにより、テーパ面２０ａがテーパ面２１ｃを乗り越え、互いの回転軸が合い駆動伝達可能な状態に、ユニット６がセットされる。

そして、画像形成動作前の初期動作により、互いのカップリングが図５に示す係合状態となり、１次転写ローラ９の当接離間制御が可能な状態となる。

次に、ユニット６を装置本体１から取り外す場合について説明する。

本実施形態の画像形成装置においては、１次転写ローラ９のホームポジション（全離間状態）において、係合したカップリングが容易に外せるように、ユニット６の取り外し方向が図５中で水平方向左側になるように制御されている。

このように、カップリング同士が干渉しない場合には、ユニット６を装置本体１の外に矢印Ａ方向（脱方向）に引き抜く。この際、被駆動カップリング２０が図５中左側に移動し、カップリング同士が干渉することなく、ユニット６を容易に取り外すことができる。

しかしながら、画像形成中に記録シートがジャムを起こしてしまった場合や、ユーザーが装置本体に設けられたドアを開けた場合などに、装置本体１が緊急停止状態となり、カップリングが上述した位相で停止しない場合がある。このような場合は、図５を用いて説明したように、係合したカップリング同士が干渉してしまう方向に、ユニット６を取り外す必要性が生じてくる。

カップリング同士が干渉する場合（図６において、被駆動カップリング２０が上下方向下側に移動する場合）について説明する。この場合には、被駆動カップリング２０のテーパ面２０ａが、駆動カップリング２１の内周面に設けられたテーパ面２１ｄを押圧する。このユニット６を引き出す際の操作力によって、駆動カップリング２１が脱方向（図６中矢印Ｙ方向の下方向）に傾き、バネ３３の付勢力に抗して回転軸方向（矢印Ｘ方向）にスライドして退避する。

以上説明したように、本実施形態によれば、ドアなどに連動したカップリング退避機構を採用しなくても、ユニット６を装置本体１から取り外す際には、駆動カップリング２１が積極的に傾くと共に、傾いたことで被駆動カップリング２０によって、駆動ギア３６の回転軸方向に円滑に退避動作が行われるため、少ない操作力でカップリングの解除動作が行われる。

なお、本実施形態では駆動カップリング２１側が傾く構成としたが、駆動カップリングあるいは被駆動カップリングの少なくとも一方が、回転軸に対して傾き、他方への駆動伝達を解除すればよく、被駆動カップリング２０側が傾くようにしてもよい。また、回転軸方向に退避するカップリングも被駆動側のカップリングにしてもよい。さらに、ユニット取り付け時にも駆動カップリング２１が倒れるようにしてもよい。

また、転写ローラの当接離間を担う駆動カップリングでの適用例を示したが、本発明は、感光ドラムや中間転写ベルトなどを含む、装置本体から着脱されるユニットに設けられた駆動カップリング部にも適用できる。

本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 装置本体から取り外した中間転写ベルトユニットの斜視図である。 ガイドレールの斜視図である。 中間転写ベルトユニット内の１次転写ローラ当接離間機構を示す図である。 被駆動カップリングと駆動カップリングが係合した状態を示した模式図である。 カップリング構成、駆動伝達解除機構の断面図である。 駆動カップリングが回転軸に対して傾いて退避した状態の模式図である。 駆動カップリングが回転軸に対して傾いて退避した状態の模式図である。 中間転写ベルトユニットを装置本体への装着を説明図である。

符号の説明

Ｐ …プロセスカートリッジ
Ｓ …記録シート
１ …画像形成装置
２ …感光体ドラム
３ …帯電ローラ
４ …現像手段
５ …レーザースキャナー装置
６ …中間転写ベルトユニット
７ …中間転写ベルト
８ …従動ローラ
９ …１次転写ローラ
１０ …駆動ローラ
１１ …給送カセット
１２ …給送ローラ
１３ …搬送ローラ対
１４ …レジストローラ対
１５ …２次転写ローラ
１６ …定着ローラ対
１７ …排出ローラ対
１８ …ユニット保持ボス
１９ …レール部
２０ …被駆動カップリング
２０ａ、２１ｃ、２１ｄ …テーパ面
２１ …駆動カップリング
２１ａ …球形状部
２２ …ガイドレール
２２ａ …長穴
２３ …カム軸
２４ …１次転写ローラ軸受
２５〜２８ …カムスライダ
２９、３０ …当接離間カム
３３ …駆動カップリングバネ
３６ …駆動ギア
３６ａ …係合凹部
４０ …平行ピン

Claims (7)

1. 装置本体と、
   駆動力を伝達する回転可能な駆動カップリングと、
   前記駆動カップリングから駆動力を伝達されて回転する被駆動カップリングを備えるユニットと、を有し、前記ユニットは、前記装置本体から取り外される際に、前記装置本体に対して前記被駆動カップリングの回転軸と略垂直な第一方向に移動可能である画像形成装置において、
   前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの少なくとも一方は、傾斜部を備えており、
   前記傾斜部と前記着脱可能なユニットを着脱するための操作力によって、前記駆動カップリングあるいは前記被駆動カップリングの少なくとも一方を前記回転軸に対して傾け、駆動伝達を解除する駆動伝達解除機構を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動伝達解除機構は、前記駆動カップリングに駆動を伝達する駆動ギアに設けられ、回転軸方向に穿孔した係合凹部と、
   前記駆動カップリングに設けられ、前記係合凹部に回転方向に係合し、前記回転軸方向で移動可能な係合凸部と、
   前記駆動カップリングを前記被駆動カップリングに付勢する付勢手段と、を有し、
   駆動伝達時には、前記付勢手段が前記駆動カップリングを前記被駆動カップリングに付勢して、前記駆動カップリングと前記被駆動カップリングとが係合し、
   駆動伝達解除時には、前記付勢手段の付勢力に抗して前記係合凸部及び前記駆動カップリングが前記回転軸に対して傾き、駆動伝達を解除することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 装置本体と、駆動力を伝達する回転可能な駆動カップリングと、前記装置本体に着脱可能なユニットとであって前記駆動カップリングから前記駆動力を受ける回転可能な被駆動カップリングを備えるユニットと、を有し、前記ユニットは、前記装置本体から取り外される際に、前記装置本体に対して前記被駆動カップリングの回転軸と略垂直な第一方向に移動可能である画像形成装置において、
   前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの一方は、傾斜部を備え、前記被駆動カップリングの回転軸と略平行な第二方向に移動可能であり、
   前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの他方は、前記傾斜部に当接可能な当接部を有しており、
   前記装置本体から前記ユニットが取り外される際に、前記傾斜部と前記当接部とが当接した状態で前記ユニットが前記第一方向に移動することにより、前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングのどちらか一方の前記第二方向に移動可能なカップリングが、前記第二方向に移動し、且つ、前記回転軸に対して傾くことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記当接部が、前記傾斜部と当接可能であって前記傾斜部と略平行な他の傾斜部であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記ユニットは、像担持体から転写されるトナー像を搬送するためのベルトを備えるベルトユニットであり、前記ベルトユニットは、前記ベルトに当接離間可能な転写部材を備え、前記被駆動カップリングが回転することで前記転写部材は前記ベルトに対して移動することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 装置本体と、駆動力を伝達する回転可能な駆動カップリングと、前記装置本体に着脱可能なユニットとであって前記駆動カップリングと係合し前記駆動カップリングから前記駆動力を受ける回転可能な被駆動カップリングを備えるユニットと、を有し、前記ユニットは、前記装置本体から取り外される際に、前記装置本体に対して前記被駆動カップリングの回転軸と略垂直な第一方向に移動可能である画像形成装置において、
   前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの一方は、傾斜部を備え、前記回転軸に対して傾くことが可能であり、
   前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングの他方は、前記傾斜部に当接可能な当接部を備え、
   前記装置本体から前記ユニットが取り外される際に、前記ユニットが前記第一方向に移動することにより、前記傾斜部と前記当接部とが当接した状態から前記駆動カップリング又は前記被駆動カップリングのどちらか一方の前記回転軸に対して傾くことが可能なカップリングが、前記回転軸に対して傾くことで前記駆動カップリングと前記被駆動カップリングの係合が解除されることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記当接部が、前記傾斜部と当接可能であって前記傾斜部と略平行な他の傾斜部であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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