JP2006267725A

JP2006267725A - 駆動伝達機構

Info

Publication number: JP2006267725A
Application number: JP2005087280A
Authority: JP
Inventors: Masashige Tamura; 田村　　昌重
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】より安定する高精度回転を実現することができる駆動伝達機構の提供。
【解決手段】駆動源と該駆動源より着脱可能に構成された被駆動体と、該駆動源と被駆動体との間において着脱・回転自在に配され、係合部を有して駆動伝達する駆動係合手段とを有し、前記被駆動体駆動負荷には、低負荷状態と高負荷状態とがある構成であり、該被駆動体を前記駆動伝達手段の回転軸方向に着脱可能に構成し、前記駆動係合手段には前記係合部とは別の嵌合手段を有して、少なくとも該被駆動体低負荷状態では該被駆動体側の回転駆動負荷よりも、該軸と嵌合穴との摩擦回転力が大きい状況である場合において、前記嵌合手段を該被駆動体側の駆動伝達部回転中心に軸を突出させ、前記駆動源側の駆動伝達部に該軸を受ける嵌合穴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式等を利用したプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に設けられる駆動伝達機構に係り、特に、中間画像転写体を有して複数のトナー像を繰り返し転写することで多色画像形成を行う画像形成装置に関し良好な重ね合わせ画像を得ようとするものである。

電子写真技術を用いた画像形成装置は白黒のアナログ複写機から始まり、電子情報を直接レーザー光で書き込み画像を形成するデジタル機、そして、多色トナー画像を重ね合わせて同時に転写するフルカラー複合機へと進化し続けている。

フルカラー複合機、即ち多色画像形成装置の作像部の構成としては、複数の現像器を並列に並べて順次トナー像を作像する、いわゆるタンデム型の多色画像形成装置、回転軸を中心として複数の現像器を配し、これを回転させて現像器の切り替えを行い、順次トナー像を作像する回動型現像体＝ロータリ現像器型の多色画像形成装置等が広く一般として知られている。

このうち、ロータリ現像器型多色画像形成装置の構成は、現像器以外の感光ドラムその他構成も、現像色と同じだけ必要とするタンデム型に比べ、現像器以外の構成を１つにまとめることが可能な分コスト的にメリットがあり、同一の感光ドラムに現像するため色ズレに有利な分高画質性能にメリットがある等、これら利点により従来から多く採用されてきた経緯がある。１ドラム方式としてこれとは別に、複数の現像器が順次感光体ドラムに接離を繰り返し、所定色の現像を繰り返してトナー像を重ね合わせる方式も知られている。

しかしながら、電子写真に代表される画像形成装置の作像部駆動系においては、回転負荷変動の影響により作像部の安定回転が妨げられると、そのまま不良画像として発生してしまう恐れがあり、大変重要な技術として考えられている。

一般的に、駆動伝達機構における回転負荷変動の影響を受け難くする手法は、以前から良く知られている技術である。例えば、特許文献１に見られるようにギア駆動列のバックラッシュによる変動要因を解消するために、圧縮コイルバネを用いて摩擦板により常時負荷摩擦負荷トルクが発生するように構成した例や、特許文献２に見られるように感光体ドラム周面上に直接ブレーキ部材を用いた例や、特許文献３に見られるように遊星ローラ等摩擦減速機構によってブレーキ力を発生させた例や、特許文献４に見られるようにハスバ歯車を用いてスラスト力を発生させて摩擦負荷トルクを発生させる例もある。

又、カップリングを用いる例としては、特許文献５に開示されている駆動伝達部に弾性部材を設けて衝撃力を和らげる工夫も見られる。

ところで、ロータリ現像器型多色画像形成装置では一般に、中間転写体なる無端円環状の転写ベルト等に４色のトナー像を重ねて１次転写作像してから、でき上がった多色画像を一括して転写材へ２次転写する中間転写方式なるものが知られている。

一方で中間転写体としては、円筒状の中間転写ドラムを用いる方式も同様に様々考案されている。

これらどちらの中間転写方式においても、２次転写した後に中間転写体上に残された残トナーをクリーニングするクリーニング機構が必要であり、該クリーニング機構は、接触式のいわゆるブレード等を用いて、残トナーを掻き取るタイプのものが良く知られている。

ところで、中間転写体を有する多色画像形成装置においては組立・メンテナンス性の観点より、該中間転写体を本体より切り離せるようにユニット化してあるものが多く見られる。この場合駆動源は本体側の駆動ユニットに接合した駆動モータよりギアトレイン等を通じて入力される場合が多く、その駆動伝達にはカップリングが用いられる例が非常に多く見られる。

特開平０８−１１５００９号公報特開平０８−２１１７９６号公報特開平１０−２４００６９号公報特開２００３−０２８２４１号公報特開２００４−２５６７４６号公報

１ドラム方式の中間転写体ユニットの場合、駆動伝達機構においては前述の通りクリーニング機構の接離により、一般的なギアトレイン等における駆動負荷変動に比べ大きくそして衝撃的な負荷変動が入る場合が多い。

前記どちらの中間転写方式においても駆動伝達部にカップリング機構を用いた場合には、組立性を考慮し係止部に勘合ガタを持たせる必要があるが、前述のようにクリーニング機構の接離が中間転写体ユニットの回転負荷変動となって影響して、中間転写体の回転動作を不安定なものとしてしまう場合がある。クリーニング機構が接している時と、離間している時とで中間転写体ユニットの回転負荷が大きく異なり、前記カップリング機構の係止部ガタの範囲内において回転速度変動となって現れるためである。

従来このような中間転写体クリーニング機構の接離動作を、露光／現像／転写等の作像タイミングに行わないことで、画像に影響が出ないようにしていた。

しかし、とりわけ昨今の高速化・高画質化の流れの中では露光／現像／転写の全てのタイミングを外すことは、生産性の観点から不可能となってきており、多色画像形成装置においては中間転写体の安定回転は、高画質化における大きな課題となってきている。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、より安定する高精度回転を実現することができる駆動伝達機構を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、駆動源と該駆動源より着脱可能に構成された被駆動体と、該駆動源と被駆動体との間において着脱・回転自在に配され、係合部を有して駆動伝達する駆動係合手段とを有し、前記被駆動体駆動負荷には、低負荷状態と高負荷状態とがある構成であり、該被駆動体を前記駆動伝達手段の回転軸方向に着脱可能に構成し、前記駆動係合手段には前記係合部とは別の嵌合手段を有して、少なくとも該被駆動体低負荷状態では該被駆動体側の回転駆動負荷よりも、該軸と嵌合穴との摩擦回転力が大きい状況である場合において、前記嵌合手段を該被駆動体側の駆動伝達部回転中心に軸を突出させ、前記駆動源側の駆動伝達部に該軸を受ける嵌合穴としたことを特徴とする。

本発明によれば、例えばクリーニング機構の接離が中間転写体ユニットの回転負荷変動となる場合において、クリーニング機構が接している時と、離間している時とで中間転写体ユニットの回転負荷が大きく異なり、前記カップリング機構の係止部ガタの範囲内において回転速度変動となって現れることなく、むしろ積極的に係止部をガタ詰めして安定回転させることが可能となった。この他、様々な回転駆動伝達部へと応用が可能となった。

又、駆動伝達カップリング部に位置決め嵌合部を持たせることによって、簡易な構成でカップリング爪周期に発生する回転駆動ムラも最小限に抑えることが可能となり、より安定する高精度回転を実現することが可能となった。

従来の多色画像形成装置のように中間転写体クリーニング機構の接離動作を露光／現像／転写等の作像タイミングに行わないようにすることも不要となり、とりわけ昨今の高速化・高画質化の流れの中で、中間転写体の安定回転によって生産性を損なうことなく、高画質化を実現することが可能となった。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る駆動伝達機構を備えた画像形成装置の一例を示すものである。

図１に示した装置本体２００は、本発明の実施の形態で最も特徴的である駆動伝達機構１を有する多色画像形成装置（カラー複写機）である。尚、一例として画像形成装置を取り上げ、説明を加えていくが、負荷変動を有する被駆動体へと駆動を伝達するその他の駆動伝達機構に用いた場合であっても、本発明の主旨は何ら変わることはない。

装置本体２００には、原稿載置台２０６、光源２０７、レンズ系２０８、給紙部２０９、画像形成部２０２等を備えている。給紙部２０９は、転写材を収容して装置本体２００に着脱自在なカセット２１０，２１１及び手差しカセット２１２を有し、このカセット２１０，２１１及び手差しカセット２１２から転写材が供給される。

画像形成部２０２には、単独に構成された黒現像器２０３、円筒状の感光ドラム２１３、１次帯電器２１４、トナーカートリッジと一体となった複数の現像器２１５を内蔵したロータリ現像器２０１、現像後の画質を調整するポスト帯電器２１６、４色のトナー像を重ねて転写作像した後、転写材へ多色画像を転写する無端円環状の転写ベルト２１７、感光ドラム上の残トナーをクリーニングするドラムクリーナ２１８、転写ベルトから転写材へトナー画像を転写する２次転写ローラ２１９、転写ベルト上の残トナーをクリーニングするベルトクリーナ２２０等がそれぞれ配設されている。

画像形成部の上流側には転写材の姿勢位置精度を高め、転写ベルト上のトナー像に合わせて転写材をタイミングよく送り出すレジストローラ２２１、下流側にはトナー像が転写された転写材Ｓを搬送する転写搬送装置２２２、そして、本発明で最も特徴的であって、転写材Ｓ上の未定着画像を定着する定着装置２０４、画像が定着された転写材Ｓを画像形成装置外に排出する排出ローラ２０５等が配設されている。

この画像形成装置の動作を説明する。

装置本体側２００に設けられている図示しない制御装置から給紙信号が出力されると、カセット２１０，２１１又は手差しカセット２１２から転写材Ｓが供給される。

一方、光源２０７−１から原稿載置台２０６に載置されている原稿Ｄに当てられて反射した光は、一旦ＣＣＤユニット２０７−２により読み取られた後、電気信号に変換されレーザースキャナーユニット２０８からのレーザー光に置き換えられて感光ドラム２１３上に照射される。感光ドラム２１３は、予め一次帯電器２１４により帯電されており、光が照射されることにより静電潜像が形成され、次いで黒現像器２０３及びロータリ現像器２０１内に配された複数の現像器２１５により、選択された色のトナー像が形成される。

感光ドラム上に形成されたトナー像は、ポスト帯電器２１６によって電位が調整され、やがて転写位置で転写ベルト２１７上に転写される。転写されたトナー像は、カラーモードの場合には次のトナー像が形成転写されるよう転写ベルトを更に１回転する。この間、ロータリ現像器２０１は、次の指定カラーの現像器を感光ドラム２１３に対向するよう矢印ａ方向に回転し、次の静電潜像を現像する準備を行う。こうしてフルカラーモードでは、所定画像数のトナー画像が転写され終わるまで静電潜像形成・現像・転写を繰り返す。

ところで、給紙部２０９から給送された転写材Ｓは、レジストローラ２２１で斜行が補正され、更にタイミングが合わされて画像形成部２０２へ送られる。そして、２次転写ローラ２１９によりトナー像が転写され、分離された転写材Ｓは、搬送装置２２２により定着装置２０４に搬送されて、定着装置２０４の熱と圧力により転写材Ｓに未定着転写画像が永久定着される。画像が定着された転写材Ｓは、排出ローラ２０５により装置本体２００から排出される。

このようにして、給紙部２０９から給送された転写材Ｓは画像が形成されて排出される。

図２には本発明で最も特徴的な駆動伝達機構１により駆動が入力される中間転写体たる中間転写ユニット１１の内部主要配置断面を示す図である。

前述ように、中間転写ユニット１１には、４色のトナー像を重ねて転写作像した後、転写材へ多色画像を転写する無端円環状の転写ベルト２１７、感光ドラム上の残トナーをクリーニングするドラムクリーナ２１８、転写ベルトから転写材へトナー画像を転写する２次転写ローラ２１９、転写ベルト上の残トナーをクリーニングするベルトクリーナ２２０等がそれぞれ配設されている。

ここでは、先述の図１及び図２を用いて本実施の形態における多色画像形成装置の多色画像形成動作について説明する。

操作部入力や、パソコン等からコントローラを通じてユーザーより多色画像の出力要請がなされると、装置本体側２００に設けられている図示しない制御装置から多色画像の出力信号が発信され、多色画像形成装置は複数のトナー像の作像工程を実施する。

先ず、制御装置は、レーザースキャナーユニット２０８よりレーザー光を照射し、画像信号に置き換えられた潜像を感光ドラム２１３上に形成する。次いで、各現像器によって感光ドラム２１３上に作像された潜像を現像していくことなる。

先ず、本実施の形態における多色画像形成装置の第１現像色であるマゼンダの現像器２１５Ｍが感光ドラム２１３に対向すべく、ロータリ現像器２０１を図中矢印ａ方向に回転してマゼンダ色のトナー像が形成される。

次に、第２色目であるイエローの現像器２１５Ｙが同じくロータリ現像器２０１の矢印ａ方向の回転により感光ドラムに対向して、イエロー色のトナー像が形成される。同様にシアン色の現像を終えると、ロータリ現像器２０１を矢印ａ方向に回転させて各色現像器２１５を退避させた後、制御装置は黒現像器２０３を用いて黒色のトナー像を形成する。この間、先述のレーザースキャナーユニットは各色のトナー像を繰り返し潜像作成しており、ポスト帯電器２１６にて電位調整された後、１次転写部２１７−１にてその都度一次転写されて転写ベルト２１７上で保持され続ける。

転写ベルト２１７上にて重ね合わされたトナー像は、最終現像色である黒色の１次転写が終了すると、トナー像を重ねて合わせている間転写ベルト２１７より離間されていた２次転写ローラが不図示の離間／当接機構により当接するように移動する。こうして先述の通りレジストローラ２２１より搬送されてきた転写材Ｓに４色のトナー像が２次転写される。

更に、この４色のトナー像を重ね合わせている間、先述のベルトクリーナ２２０内に設けられたベルトクリーナブレード２２１−１は図中矢印ｂ方向に回動して退避している。このようにして、４色のトナー像を転写ベルト２１７上にて重ね合わせ、転写材Ｓに２次転写した後、始めてベルトクリーナブレード２２１−１は初期ポジションに回動（図中矢印ｂ方向とは反対方向）してベルトに当接する。これにより、転写ベルト２１７上に残った２次転写残トナーはベルトクリーナ２２０により清掃され、次の転写トナー像を待ち受ける状態となる。

ここまで説明したように、転写ベルト２１７を有する中間転写ユニット１１は、ベルトクリーナブレード２２１−１が当接している場合と退避している場合で回転負荷が大きく異なることとなる。本実施の形態の場合、この回転負荷変動の影響を極力少なくするため、中間転写ユニット１１における駆動入力は、該ベルトクリーナブレード２２１−１が当接する駆動ローラ１２部に入れる構成となっている。

しかしながら、一般にブレード構成の場合、摩擦負荷が発生するために当接／離間時の負荷トルク変動はやはり大きくなることとなる。因に、本実施の形態の中間転写ユニット１１の場合、同駆動ローラ１２軸中心の回転静トルクで、ブレード当接時は２ｋｇ・ｃｍ〜４ｋｇ・ｃｍ、ブレード離間時で２００ｇ・ｃｍ〜１ｋｇ・ｃｍとなっている。

図３は本実施の形態における最も特徴的な駆動伝達機構１を説明する駆動配置図であり、図４は同矢視図を示している。これらの図を用いて本実施の形態において特徴的な駆動伝達機構について説明を加える。

これら図において、２は中間転写ユニット１１へ駆動を伝達するカップリング出力部を、３はこれを受け中間転写ユニット１１へと駆動を受け取るカップリング入力部を、４は該カップリング出力部軸１３の他端に設けられた入力ギアを、５は中間転写ユニットを駆動するパルスモータ６軸先端に設けられた出力ギアを示している。

本実施の形態では、中間転写ユニット１１は、図中矢印方向ｃ方向に着脱可能に構成されており、良好なメンテナンス性・組立性を実現しているものである。そして、該中間転写ユニット１１が本体にセットされた状態（不図示）では、中間転写ユニット１１側に設けられたカップリング入力部３に設けられた嵌合穴３−２と、カップリング出力部２に設けられた嵌合軸２−２が、互いに嵌合することにより位置決めされて係合された状態となっている。ここが本発明において最も特徴的な点であり、後述するような様々な効果が実現できるものである。

又、これらカップリングには回転駆動を伝達するための係止部たる爪２−１，３−１を有しており、これらが係合することによって回転駆動が伝達されるようになっている。又、これら爪２−１，３−１は中間転写ユニット１１の着脱時にスムーズに出し入れできるように若干の係止ガタを有している。

これら駆動伝達機構の回転駆動状況について説明する。

駆動モータたるパルスモータ６の回転駆動はギアトレイン５，４を通じてカップリング出力部２を回転駆動させる。こうしてパルスモータ６の回転により回転するカップリング出力部２の回転駆動は前述の爪２−１から嵌合回転するカップリング入力部３に設けられた前述の爪３−１に受け渡され、結果、カップリング入力部３が回転駆動される。カップリング入力部３は、中間転写ユニット１１の駆動ローラ軸１２−１端部に一体となって回転するよう構成されているので、該中間転写ユニット１１は、駆動ローラ１２が回転することにより転写ベルト２１７が回転駆動することとなる。

因に、中間転写ユニット１１がメンテナンス等の付け外し作業の後、これら爪部２−１，３−１が十分に噛み合っていない場合も考えられるが、パルスモータ６からの回転駆動を受けたカップリング出力部２が先行で回転してやがてカップリング入力部３の爪３−１に、カップリング入力部２の爪２−１が噛み合うようになるので、問題なく駆動を伝えることができるようになっている。

カップリングは本来、同軸の出ていないもの同士の回転駆動伝達を行うものではあるが、爪位置等の噛み合わせにより回転駆動ムラが発生する。この回転駆動ムラは特に中間転写ユニット上にてトナー像を重ね合わせるような高精度回転が求められる場合においては、少なく押えた方が高画質化には有利である。本発明では、カップリング部に位置決め嵌合部を同時に持たせることにより、爪位置等の噛み合わせによる回転駆動ムラが発生しない高精度回転を実現するものとなっている。

ところで、本実施の形態における多色画像形成装置では、中間転写ユニット１１の転写ベルト２１７上にてトナー像を重ね合わせるため、先述の通りベルトクリーナブレード２２１−１は転写ベルト２１７に対して当接／離間を繰り返している。このため、中間転写ユニット１１自体の回転負荷は大きく変動する。

本実施の形態においては、中間転写ユニット１１への駆動伝達部に嵌合軸を有するカップリングを用いており、これが特徴的となっているが、この回転負荷変動の影響を少なくすることが可能となっている。この部分について図５を用いて説明する。

図５は駆動カップリング出力部２とカップリング入力部３との間における嵌合軸２−２及び嵌合穴３−２との摩擦回転力による回転状況を模式的に表したものである。同図に示すように、嵌合軸２−２及び嵌合穴３−２には嵌合させるために、直径に差を持たせておかなければならない。従って、これらの回転半径ｒ２，ｒ３の間には、
ｒ２＜ｒ３ … （式１）
なる関係式が成り立っている。

又、本発明実施例の多色画像形成装置において中間転写ユニットの回転負荷トルクをＴｉとして、ベルトクリーナブレードが離間している場合には、図中Ｆで示す回転摩擦力によって発生する駆動摩擦トルクＦ・ｒ３との間に、
Ｔｉ＜Ｆ・ｒ３ … （式２）
なる関係式が成り立つ状況になっている。

すると、嵌合軸２−２及び嵌合穴３−２は図中接触部Ａにて摩擦回転するために、移動周長がそれぞれ同じになるため、それぞれの回転角度α，βは、
α＞β … （式３）
なる関係となる。

こうすることにより、カップリング出力部２に設けられた爪２−１は、積極的にカップリング入力部３に設けられた爪３−１へと接触することになり、たとえベルトクリーナブレード２２１−１の当接／離間による中間転写ユニット１１の負荷変動が大きい場合であっても、回転変動を起こしにくい状況となっている。

通常、カップリングの中心に嵌合軸を持たない構成である場合は、前述のベルトクリーナブレード２２１−１当接／離間による回転負荷変動の影響を受け、駆動伝達部での回転ムラを発生し易い状況にあるが、本実施の形態にて説明した駆動伝達機構を用いれば、この影響を無くすことが可能となり、良好な画質性能にて出力画像を提供することができる。

本発明の効果を確認するために、本体駆動機構をカップリング部以外のギアトレインを外した状態として、カップリング軸の端部をトルクゲージにて回転させてることにより、転写クリーニングブレードの接離時それぞれにおける負荷トルクを測定した。これにより、カップリングの爪部が常時接触した状況で回転し安定した挙動を示すこと等、十分に効果があることが確認された。

又、これまで説明してきた駆動伝達機構を用いることで、他の駆動伝達部においても効果が期待できる。少なくとも、被駆動体に駆動負荷変動が大きく発生する場合において、カップリングを用いた駆動伝達部の回転軸方向に被駆動体を取り外し可能に構成し、カップリング中心に嵌合軸と嵌合穴を持たせれば、全く同じ効果が期待できると言える。このとき、該嵌合軸と嵌合穴における接触摩擦回転トルクが被駆動体の駆動負荷よりも大きい場合があることが条件となる。

本発明実施例における多色画像形成装置の主要断面図である。本発明実施例における中間転写ユニットの内部主要配置断面である。本発明実施例における駆動伝達機構を説明する駆動配置図である。本発明実施例における駆動伝達機構を説明する矢視図である。本発明実施例における摩擦回転力による回転状況を説明する模式図である。従来例における多色画像形成装置の主要断面図である。

符号の説明

１駆動伝達機構
２，３駆動カップリング
４，５ギア
６パルスモータ
１１中間転写ユニット
１２，１３軸

Claims

駆動源と該駆動源より着脱可能に構成された被駆動体と、該駆動源と被駆動体との間において着脱・回転自在に配され、係合部を有して駆動伝達する駆動係合手段とを有し、前記被駆動体駆動負荷には、低負荷状態と高負荷状態とがある構成であり、該被駆動体を前記駆動伝達手段の回転軸方向に着脱可能に構成し、前記駆動係合手段には前記係合部とは別の嵌合手段を有して、少なくとも該被駆動体低負荷状態では該被駆動体側の回転駆動負荷よりも、該軸と嵌合穴との摩擦回転力が大きい状況である場合において、前記嵌合手段を該被駆動体側の駆動伝達部回転中心に軸を突出させ、前記駆動源側の駆動伝達部に該軸を受ける嵌合穴としたことを特徴とする駆動伝達機構。
像担持体と、該像担持体上に特定の画像情報に基づいて静電潜像を形成する潜像形成手段と、移動可能に配置され該静電潜像を可視化する現像手段と、該像担持体上に形成された現像像を１次転写してから転写材へと２次転写する中間転写体とを有していて、該中間転写体へと駆動を入力する駆動受け渡し部に、前記駆動係合手段を用いたこを特徴とする請求項１記載の駆動伝達機構。
前記中間転写体上に複数の現像像を重ね合わせてから転写材へと２次転写を行う多色画像形成装置であって、該２次転写にて残ったトナーをクリーニングするクリーニング手段とを有しており、前記低負荷状態と高負荷状態とは該クリーニング手段の中間転写体に対する接離動作により発生することを特徴とする請求項１又は２記載の駆動伝達機構。