JP2006098893A

JP2006098893A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006098893A
Application number: JP2004286537A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Kei; 秀俊毛井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】本発明は、新たにモータ、センサ、ソレノイド等の電気部品を追加することなく安価に、スペースも取らず、重量の増加も押さえつつ、現像剤像の転写タイミングのずれによる画像欠陥を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、第２のギア列は、駆動力を受けてから伝達するまでにタイムラグがあるタイムラグギア８をカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）よりモータ１側に有し、タイムラグギア８が駆動力を受けてから伝達するまでの駆動停止時間内に、第１のギア列からの駆動力が感光ドラム15ａ〜15ｄ、転写ベルト12を介してカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）に伝わった場合には、カップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）を駆動力の伝達可能な状態とすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、１つの駆動源で像担持体と前記無端ベルトを回転するカラー複写機やカラープリンタ等の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プリンタにおいて、像担持体である複数の感光ドラムや転写ベルト毎にモータを設けて駆動のタイミングや停止時間を制御するものがある（特許文献１参照）。

しかし、かかる構成では、モータの数が増えてしまうため、モータ自身のコスト、それを制御するための電源コスト、モータを配置するためのスペースを確保することによるサイズアップ、モータが増えることにより本体重量の増加等の欠点があった。そこで、１つのモータで複数の感光ドラム、転写ベルトの駆動を行うことも考えられる。

特開平１０−１７１２００号公報

しかしながら、１つのモータで複数の感光ドラム、転写ベルトの駆動を行う構成では、複数の感光ドラム、転写ベルトの駆動のタイミングを制御したりするために、センサやソレノイド等の電気部品が必要となり、コストがかかってしまう。

また、電気部品を使わない場合、ドア等の開閉によりカップリングの位相がずれ、転写ベルトのカップリングよりも感光ドラムのカップリングが先に噛み合って、先に感光ドラムが回転してしまう場合がある。そして、感光ドラムと接する転写ベルトが連れ回ってしまい、転写ベルトを駆動する駆動ローラも連れ回ってしまう。

すると、カップリングの駆動ローラ側と駆動ギア側（モータ側）が同じ速度で回転し、カップリングが噛み合わない状態となる。これにより、転写ベルトの駆動タイミングがずれて転写される画像に欠陥がでてしまうという問題がある。

そこで本発明は、新たにモータ、センサ、ソレノイド等の電気部品を追加することなく安価に、スペースも取らず、重量の増加も押さえつつ、現像剤像の転写タイミングのずれによる画像欠陥を抑制することができる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、現像剤像を担持する複数の像担持体と、該複数の像担持体に当接して回転する無端ベルトと、前記像担持体と前記無端ベルトを回転する１つの正逆回転の可能な駆動源と、該駆動源から前記複数の像担持体へ駆動力を伝達する第１のギア列と、該駆動源から前記無端ベルトへ駆動力を伝達する第２のギア列と、を有し、該第２のギア列は、駆動力を切断、伝達可能なカップリングを有し、記録媒体に現像剤像を転写する画像形成装置であって、前記第２のギア列は、駆動力を受けてから伝達するまでにタイムラグがあるタイムラグギアを前記カップリングより前記駆動源側に有し、前記タイムラグギアが駆動力を受けてから伝達するまでの駆動停止時間内に、第１のギア列からの駆動力が前記複数の像担持体、前記無端ベルトを介して前記カップリングに伝わった場合には、前記カップリングを駆動力の伝達可能な状態とすることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば新たにモータやセンサ、ソレノイド等の電気部品を追加することなく安価で、スペースもとらず、重量の増加も押さえながら、複数の像担持体や無端ベルトへの駆動力の伝達に駆動停止時間を作ることができる。

それによって、駆動開始時に無端ベルトよりも像担持体を駆動するカップリングが先に噛み合って像担持体の回転で無端ベルトが連れまわり、駆動ローラが像担持体表面の周速で回転してしまったときにも、無端ベルトを駆動する駆動ギアのカップリングは一定時間停止しているために、確実にカップリングが噛み合い正常な画像を形成することが可能となる。

（画像形成装置全体）
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７は画像形成装置の構成図である。図７に示すように、画像形成装置31は、給送部32、画像形成部34、定着部35から構成される。

給送部32において、記録媒体Ｐは給送カセット37に積載され、給送ローラ38によりレジストローラ対39に給送される。そして、記録シートＰはレジストローラ対39により斜行を補正され、画像形成部34へ給送される。

画像形成部34では、リーダースキャナ43、パーソナルコンピュータ（不図示）などから送信されてきた画像情報の電気信号に応じて、像担持体である電子写真感光ドラム15ａ〜15ｄの外周面に光源装置であるＬＥＤ(発光ダイオード)40により反射ミラー45を介して静電潜像が順次露光される。その静電潜像が現像装置（不図示）で顕像化されて各色毎に現像剤像が形成される。そして、感光ドラム15ａ〜15ｄに形成された各色の現像剤像は、転写ローラ44により感光ドラム15ａ〜15ｄに当接して回転する無端ベルトである転写ベルト12に重畳的に転写される。

画像形成部34を搬送される記録シートＰは転写ベルト12に形成された現像剤像を転写され、定着部35へ搬送される。一方、電子写真感光ドラム15は当接して設けられたクリーニング装置（不図示）により感光ドラム15に残留したトナーを掻き落とされて次の画像形成に備える。

定着部35において、記録シートＰは現像剤像を定着され、装置外へ排出される。

（駆動機構）
ここで、感光ドラム15ａ〜15ｄ、転写ベルト12を回転する駆動機構について説明する。図１は駆動機構の構成図である。図１に示すように、駆動機構は、モータ１、第１のギア列、第２のギア列から形成されている。モータ１は、感光ドラム15ａ〜15ｄと転写ベルト12を回転する１つの正逆回転の可能な駆動源である。

第１のギア列は、モータ１から第１〜第４の感光ドラム15ａ、15ｂ、15ｃ、15ｄへ駆動力を伝達する。第１のギア列は、ギア２、段ギア３、アイドラギア４ａ、４ｂ、段ギア５ａ、５ｂ、感光ドラム駆動ギア６ａ〜６ｄ、アイドラギア７から構成されている。

第２のギア列は、モータ１から転写ベルト12へ駆動力を伝達する。第２のギア列は、ギア２、段ギア３、アイドラギア４ｂ、アイドラギア７、タイムラグギア８、アイドラギア９、アイドラギア10、ＥＴＢ駆動ギア11、駆動ローラ13から構成されている。第２のギア列は、駆動力を切断、伝達可能なカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）を有している。

モータ１の駆動力は噛み合うギア２を介して段ギア３へと伝えられる。段ギア３はアイドラギア４ａ、４ｂへと駆動力を分岐して伝達している。

アイドラギア４ａは、段ギア５ａへと駆動力を伝達する。段ギア５ａは、感光ドラム駆動ギア６ａ、６ｂへ駆動力を伝達する。感光ドラム駆動ギア６ａは同軸上に設けられた第１の感光ドラム15ａへ駆動力を伝達する。感光ドラム駆動ギア６ｂは同軸上に設けられた第２の感光ドラム15ｂへ駆動力を伝達する。

アイドラギア４ｂは、段ギア５ｂとアイドラギア７へ駆動力を伝達する。段ギア５ｂは、感光ドラム駆動ギア６ｃ、６ｄへ駆動力を伝達する。感光ドラム駆動ギア６ｃは同軸上に設けられた第３の感光ドラム15ｃへ駆動力を伝達する。感光ドラム駆動ギア６ｄは同軸上に設けられた第４の感光ドラム15ｄへ駆動力を伝達する。

アイドラギア７はタイムラグギア８へ駆動力を伝達する。タイムラグギア８はアイドラギア９、アイドラギア10を介してＥＴＢ駆動ギア11に駆動を伝達する。ＥＴＢ駆動ギア11は駆動ローラ13と同軸上に設けられ、駆動ローラ13へ駆動力を伝達する。駆動ローラ13は転写ベルト12を回転する。

ここで、カップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）について説明する。図２（ａ）はＥＴＢ駆動ギア11と駆動ローラ13の正面図である。図２（ｂ）はＥＴＢ駆動ギア11と駆動ローラ13のカップリングの側面図である。

図２（ｂ）に示すように、カップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）は、駆動ローラ13と駆動ローラ13を回転するＥＴＢ駆動ギア11とから構成されている。ＥＴＢ駆動ギア11には駆動ギア軸17が固定されており、駆動ギア軸17は軸受18によって回転可能に保持される。駆動ギア軸17と軸受18の間には、軸受18の端面に接地する圧縮バネ16が設けられており、圧縮バネ16によって駆動ギア軸17を介してＥＴＢ駆動ギア11が駆動ローラ13へ付勢されている。

ＥＴＢ駆動ギア11の端面は三角形の凹部11ａになっており、対向する駆動ローラ側13の端面は三角形の凸部13ａとなっている。凸部13ａは凹部11ａへ入り、勘合するようになっている。図２（ａ）に示すように、ＥＴＢ駆動ギア11回転し、三角形の凹部11ａと凸部13ａ（カップリング）の位相が合うと、カップリングが噛み合ってＥＴＢ駆動ギア11から駆動ローラ13へ駆動力が伝達される。

前ドアの開け閉めをした際には、図３に示すように、転写ベルトのカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）を解除される。そしてカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）の位相がずれた状態で、モータを駆動すると、カップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）が噛み合わなくなる。

また、感光ドラム駆動ギア６ａ〜６ｄも同様に圧縮バネ（不図示）によって感光ドラム15ａ〜15ｄへ付勢され、感光ドラム15ａ〜15ｄの端面の三角形の凸部（不図示）と感光ドラム駆動ギア６ａ〜６ｄの端面の三角形の凹部（不図示）の位相が合ったときに、カップリング（凹部、凸部）が噛み合って感光ドラム駆動ギア６ａ〜６ｄから感光ドラム15ａ〜15ｄへ駆動力が伝達される。

モータ１からの駆動力は、ギア列を介して感光ドラム駆動ギア６ａ〜６ｄへと常に伝達されるため、モータ１の駆動時には感光ドラム15ａ〜15ｄの駆動は常に行われている。

次に、タイムラグギア８について説明する。図４（ａ）はタイムラグギア８の斜視図である。図４（ｂ）はタイムラグギア８の構成図である。

図４に示すように、タイムラグギア８は、回転軸19上に回転可能に保持された２つのギア８ａ、８ｂから構成されている。タイムラグギア８は、ギア８ａがアイドラギア７から駆動力を受けてからギア８ｂがアイドラギア９へ駆動力を伝達するまでに駆動停止時間のタイムラグがある。タイムラグギア８は、２つのギア８ａ、８ｂの一方を回転してギア８ａ、８ｂが当接した状態とすることで駆動力を伝達する。

図４（ｂ）に示すように、ギア８ａは、凹部８ａ１、係止部８ａ２を有し、ギア８ｂは、ボス部８ｂ１を有している。ボス部８ｂ１が凹部８ａ１内を回転可能な状態で、ギア８ａが駆動力を伝達しない遊び角（約１８０°）分回転する。これにより、係止部８ａ２がボス部８ｂ１に当接し、ギア７から伝えられた駆動力はギア８ａ、８ｂ、を介してギア９へと伝達される。

図５（ａ）はモータ１の回転が正回転時のギア８ａ、８ｂの位置関係を示した図である。図５（ｂ）はモータ１の回転が逆回転時のギア８ａ、８ｂの位置関係を示した図である。

図５（ａ）に示すように、モータ１が正回転をするときには、ギア８ａは、図５（ｂ）の状態から図５（ａ）の状態まで、時計方向（図５中（ａ）矢印方向）へと回転し、係止部８ａ２がボス部８ｂ１に当接して駆動力を伝達する。このとき、ＥＴＢ駆動ギア11は駆動ローラ13を回転駆動し、転写ベルト12が搬送方向へと回転する。

次に、図５（ｂ）に示すように、モータ１が逆回転するときには、ギア８ａは、図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態まで、反時計方向（図５（ｂ）中矢印方向）へと回転し、係止部８ａ２がボス部８ｂ１に当接して駆動力を伝達する。このとき、ＥＴＢ駆動ギア11は駆動ローラ13を回転駆動し、転写ベルト12が搬送方向の逆方向へ回転する。

上述のごとく構成した画像形成装置において、一連の制御動作の最後に（モータ１を停止する前に）、モータ１を逆回転する。これにより、２つのギア８ａ、８ｂの一方を逆方向に回転して駆動停止時間分回転可能としておく。そして、次の駆動スタート時に（モータ１を正回転する時に）、ギア８ａとギア８ｂの間の遊び角（約１８０°）だけＥＴＢ駆動ギア11の駆動停止時間を作ることができる。

そして、ギア８ａとギア８ｂが必ず当接する状態となるまでの遊び角（約１８０°）は、ＥＴＢ駆動ギア11の凹部11ａと駆動ローラ13の凸部13ａが必ず噛み合うまでに必要な回転角度（１２０°）よりも大きく設定されている。

ここで、駆動をスタートして、モータ１を正回転すると、ＥＴＢ駆動ギア11の駆動停止時間があるため、転写ベルト12のカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）よりも感光ドラム15ａ〜15ｄのカップリングが先に噛み合う。そして、転写ベルト12より先に感光ドラム15ａ〜15ｄが回転し、感光ドラム15ａ〜15ｄと接する転写ベルト12が連れ回り、転写ベルト12を駆動する駆動ローラ13も連れ回る。

この際、ギア８ａとギア８ｂの間の遊び角（約１８０°）だけＥＴＢ駆動ギア11の凹部11ａは停止しており、この駆動停止時間内に連れ回りする駆動ローラ13の凸部13ａが回転し、転写ベルト12のカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）が噛み合う。尚、駆動ローラ13が連れ回らない場合でも、駆動停止時間後にＥＴＢ駆動ギア11が回転し、カップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）が噛み合う。

ここで、モータ１を正回転すると、上述のごとく、感光ドラム15ａ〜15ｄの回転により、転写ベルト12を介して駆動ローラ13が連れ回りする。一方、ＥＴＢ駆動ギア11は、圧縮バネ16によって駆動ギア軸17を介して駆動ローラ13へ付勢されている。かかる付勢力により、カップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）が噛合っていない状態でも、駆動ローラ13とＥＴＢ駆動ギア11の端面の摩擦力により、ＥＴＢ駆動ギア11が連れ回りしてしまう恐れがある。ＥＴＢ駆動ギア11が連れ回りした場合には、上記の駆動停止時間内にカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）が噛み合わなくなってしまう。

そこで、アイドラギア９、10、ＥＴＢ駆動ギア11のいずれかのギアに摩擦力よりも大きい回転負荷を与えて、ＥＴＢ駆動ギア11の連れ回りを防止するような回転負荷を加える必要がある。図６はＥＴＢ駆動ギア11に回転負荷を加える構成の説明図である。本実施形態では、図６に示すように、アイドラギア９の軸上に圧縮負荷バネ20を配置してアイドラギア９を板金14側へと押圧し、アイドラギア９の回転に摩擦負荷をかけている。

これにより、確実にＥＴＢ駆動ギア11の駆動停止時間を確保し、カップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）が噛み合い、正常な駆動伝達を行うことができる。尚、圧縮負荷バネ20の代わりにトルクリミッター等を、アイドラギア９、10、ＥＴＢ駆動ギア11のいずれかのギアに配置してもよい。

尚、凹部11ａ、凸部13ａは、ギア８ａとギア８ｂの間の遊び角（約１８０°）より少ないガタ量とするため、三角形のカップリングとして、ガタ量を１２０°とした。凹部11ａ、凸部13ａは、かかる三角形に限定されるものではなく、凹部11ａ、凸部13ａのいずれか一方を６角の星型として、ガタ量を６０°に減らし、確実に転写ベルト12のカップリングが噛み合う構成としてもよい。

また、無端ベルトは転写ベルト12としたが、これに限定されるものでなく、感光ドラム15ａ〜15ｄから直接、現像剤像を転写する画像形成装置では、記録媒体Ｐを感光ドラム15ａ〜15ｄに搬送する搬送ベルトであってもよい。

上述のごとく、第２のギア列は、タイムラグギア８をカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）より駆動伝達方向においてモータ１側に有し、タイムラグギア８が駆動力を受けてから伝達するまでの駆動停止時間内に、第１のギア列からの駆動力が感光ドラム15ａ〜15ｄ、転写ベルト12を介してカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）に伝わった場合には、カップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）を駆動力の伝達可能な状態とする。タイムラグギア８は、２つのギア８ａ、８ｂからなり、ギア８ａ、８ｂの一方を回転してギア８ａ、８ｂが当接した状態とすることで駆動力を伝達し、モータ１は、駆動を停止する前に逆回転することで、ギア８ａ、８ｂの一方を逆方向に回転して駆動停止時間分回転可能としておく。

かかる構成により、新たにモータ、センサ、ソレノイド等の電気部品を追加することなく安価に、スペースも取らず、重量の増加も押さえながら駆動停止時間を作りることができる。このため、転写ベルト12の連れまわり時にもカップリング（凹部11ａ、凸部13ａ）の確実な噛み合いを実現することができる。そして、転写ベルト12の駆動タイミングのずれを防止し、現像剤像の転写タイミングのずれによる画像欠陥を抑制することができる。

駆動機構の構成図である。ＥＴＢカップリングの構成図である。ＥＴＢカップリングの位相ずれの説明図である。タイムラグギアの構成図である。正逆回転時のタイムラグギアの噛み合いの説明図である。駆動ギアに回転負荷を加える構成の説明図である。画像形成装置の構成図である。

符号の説明

Ｐ…記録媒体、１…モータ（駆動源に対応）、２、８ａ、８ｂ…ギア、３…段ギア、４ａ、４ｂ、７、９、10…アイドラギア、５ａ、５ｂ…段ギア、６ａ〜６ｄ…ドラム駆動ギア、８…タイムラグギア、８ａ１、11ａ…凹部、８ａ２…係止部、８ｂ１…ボス部、11…ＥＴＢ駆動ギア、12…転写ベルト（無端ベルトに対応）、13…駆動ローラ、13ａ…凸部、14…板金、15ａ〜15ｄ…感光ドラム（像担持体に対応）、16…圧縮バネ、17…駆動ギア軸、18…軸受、19…回転軸、20…圧縮負荷バネ、31…画像形成装置、32…給送部、34…画像形成部、35…定着部、36…排出部、37…給送カセット、38…給送ローラ、39…レジストローラ対、40…ＬＥＤ、43…リーダースキャナ、44…転写ローラ、45…反射ミラー

Claims

現像剤像を担持する複数の像担持体と、該複数の像担持体に当接して回転する無端ベルトと、前記像担持体と前記無端ベルトを回転する１つの正逆回転の可能な駆動源と、該駆動源から前記複数の像担持体へ駆動力を伝達する第１のギア列と、該駆動源から前記無端ベルトへ駆動力を伝達する第２のギア列と、を有し、該第２のギア列は、駆動力を切断、伝達可能なカップリングを有し、記録媒体に現像剤像を転写する画像形成装置であって、
前記第２のギア列は、駆動力を受けてから伝達するまでにタイムラグがあるタイムラグギアを前記カップリングより前記駆動源側に有し、
前記タイムラグギアが駆動力を受けてから伝達するまでの駆動停止時間内に、第１のギア列からの駆動力が前記複数の像担持体、前記無端ベルトを介して前記カップリングに伝わった場合には、前記カップリングを駆動力の伝達可能な状態とすることを特徴とする画像形成装置。
前記タイムラグギアは、２つのギアからなり、該２つのギアの一方を回転して前記２つのギアが当接した状態とすることで駆動力を伝達し、
前記駆動源は、駆動を停止する前に逆回転することで、前記２つのギアの一方を逆方向に回転して駆動停止時間分回転可能としておくことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記２つのギアが必ず当接する状態となるまでの遊び角は、前記カップリングが必ず噛み合い駆動力の伝達可能な状態となるまでの回転角度よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記カップリングは、無端ベルトを回転する駆動ローラと該駆動ローラを回転する駆動ギアとから構成され、前記駆動ギアに回転負荷を加えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。