JP2008068990A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザビームプリンタにおいて、ＤＣモータを使用しつつ、簡素かつ安価な構成で記録紙のフィード量を検知可能にする。
【解決手段】ＤＣモータの駆動力をピックローラに伝達するための平ギヤ５３の外周部に、透過型のフォトインタラプタ６０を配設する。回転する平ギヤ５３の歯の側面５３ａによって発光部から出射された光が遮蔽され、受光部によって検知される光が断続的になり、これに伴いフォトインタラプタ６０からパルス信号が出力される。これにより、記録紙のフィード量が検知できるようになる。
【選択図】図３

Description

本発明は、記録紙に画像を形成する画像形成装置に関するものである。

レーザビームプリンタにおいては、ピックローラ等によって搬送される記録紙に感光体ドラムの表面に付着されたトナー像を転写・定着させることにより画像を形成するため、良好なプリント品質を得るためには、記録紙のフィード量、すなわちピックローラの回転数を正確に検知する必要がある。

ところで、近年のレーザビームプリンタにおいては、主としてコストダウンの要請から記録紙のフィード駆動にＤＣモータが用いられている。このようなＤＣモータは安価である反面、ステップモータのように単独では正確なフィード量（回転数）の検知ができない。そこで、記録紙のフィード駆動にＤＣモータを用いる場合には、記録紙のフィード量を検出するためのロータリエンコーダが併用されている。

図５は、このような従来のレーザビームプリンタにおける記録紙搬送機構を示している。
記録紙搬送機構は、ＤＣモータ１００と、その出力軸に設けられるロータリエンコーダ１１０等によって構成されている。ＤＣモータ１００の出力軸の一端側には、ピックローラ、給紙ローラ等に駆動力を伝達するためのピニオンギヤ１０１が組み込まれており、ロータリエンコーダ１１０は、その他端側に配設されている。ロータリエンコーダ１１０は、周方向に規則的にスリットが形成され、出力軸と共に回転するロータ１１１と、ＤＣモータ１００のケースに固定され、スリットに光を照射してロータの回転を検知するフォトインタラプタ１１２と、これらを覆うカバー部材１１３等によって構成されている。

しかしながら、図５に示した記録紙搬送機構を備えたレーザビームプリンタにおいては、ＤＣモータ１００の背後にロータリエンコーダ１１０を設ける必要があるため、レーザビームプリンタの構成が複雑になり、コストダウンを図ることができない。また、主走査方向に移動するキャリアとの干渉を回避するようにＤＣモータ１００及びロータリエンコーダ１１０を配置しなければならないので、レーザビームプリンタの小型化を図ることができない。また、ＤＣモータの軸受け部（焼結合金）に使用しているオイルが出力軸を伝って樹脂製のロータに付着すると、ケミカルアタックによりロータが破損する虞があり、ロータの材質を耐油性に優れた高価なものに変更する必要がある。

上述したレーザビームプリンタとは別の技術として、特許文献１には、駆動ギヤに放射状のスリットを入れ、感光体ドラムの回転速度を検出するレーザビームプリンタが示されている。また、特許文献２には、スリットが形成されたロータがウォームと一体的に形成されているロータリエンコーダが示されている。また、特許文献３には、放射状のスリットを有する樹脂製の円板の中に平ワッシャをインサート成形してロータを構成した反射型ロータリエンコーダが示されている。また、特許文献４には、エンコーダの表面に、反射部と非反射部が交互に配列されたスケール部が直接形成されている反射型エンコーダが示されている。また、特許文献５には、感光体ドラムのカートリッジにエンコーダユニットを内蔵したレーザビームプリンタが示されている。
特開２００６−１５４３５２号公報 特開平６−３２０８２５号公報 実登３００２８３５号公報 特開平７−２０９０２３号公報 特開２００４−２５８４６６号公報

ところが上記特許文献１に示された構成においては、駆動ギヤの強度が低下するため、比較的大きな駆動力がかけられるレーザビームプリンタの駆動機構には適さない。また、特許文献２に示されたエンコーダにおいては、ウォームギヤが大型化するという問題が生ずる。また、そもそもウォームギヤを使用しないレーザビームプリンタの記録紙搬送機構に適用することができない。また、特許文献３、４に示されたエンコーダは、構造が複雑で部品単価の高騰を招き、レーザビームプリンタのコストダウンを図ることができない。また、特許文献５に示された構成は、感光体ドラムの構造が複雑となり、やはりレーザビームプリンタのコストダウンを図ることができない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ＤＣモータを使用しつつ、簡素かつ安価な構成で記録紙のフィード量を検知できるようにしてコストダウンを図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。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、
表面に感光体が塗布された感光体ドラムと、
前記感光体ドラムの表面を均一に帯電させる帯電手段と、
前記感光体の表面にレーザビームを走査させながら照射して潜像を形成する露光手段と、
前記感光体の表面のうち潜像が形成された部分にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
前記感光体ドラムの回転方向の前記現像手段よりも下流側の所定の転写位置において、前記感光体ドラムの表面に対向するように設けられ、記録紙の表面を帯電させて、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を記録紙の上に転写させる転写手段と、
トナー像が転写された記録紙に所定の熱及び圧力を与えてトナー像を記録紙上に定着させる定着手段と、
記録紙を保持するための給紙トレイと、この給紙トレイに保持された記録紙を転写位置に送出するピックローラと、記録紙を搬送するための駆動力を発生するためのＤＣモータと、このＤＣモータの駆動力を前記ピックローラに伝達する駆動力伝達手段と、前記露光手段及びＤＣモータを制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、
前記駆動力伝達手段は、前記ＤＣモータの出力軸に組み込まれたピニオンギヤと、このピニオンギヤから順次噛み合わされている複数の平ギヤと、前記平ギヤを収容すると共に、前記ピックローラを支持するギヤハウジングを有し、
前記ギヤハウジングには、前記複数の平ギヤのうちいずれかの平ギヤの外周部に、透過型のフォトインタラプタが配設され、
前記フォトインタラプタは、その発光部と受光部とが前記いずれかの平ギヤの歯を挟むように、かつその光軸が該平ギヤの回転軸に平行となるように配置されており、
回転駆動される前記いずれかの平ギヤの歯の側面によって前記発光部から出射された光が遮蔽されることにより、前記フォトインタラプタによって前記平ギヤの回転数を検知し、前記制御手段が前記フォトインタラプタから出力された信号に基づいて前記ＤＣモータを制御するものである。

請求項２の発明は、
記録紙に画像を形成する画像形成手段と、記録紙を画像形成位置に搬送する記録紙搬送手段と、記録紙を搬送するための駆動力を発生するためのＤＣモータと、このＤＣモータの駆動力を前記記録紙搬送手段に伝達するギヤとを備えた画像形成装置において、
前記ギヤの外周部には、フォトインタラプタが配設され、
前記フォトインタラプタによって前記ギヤの回転数を検知するものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、
前記ギヤは平ギヤであり、前記フォトインタラプタは、透過型のフォトインタラプタであるものである。

請求項１の発明によれば、透過型のフォトインタラプタがいずれかの平ギヤの外周部に配設され、発光部から出射された光が回転駆動される上記平ギヤの歯の側面によって遮蔽されることにより、フォトインタラプタによって平ギヤの回転数を検知することができる。従って、制御手段がフォトインタラプタから出力された信号に基づいてＤＣモータを制御することができ、図５に示したようなロータリエンコーダをＤＣモータの出力軸に組み込むことなく、簡素かつ安価な構成で記録紙のフィード量を検知することができる。また、平ギヤの外周部に形成されている歯の側面によって上記出射光を遮蔽し、平ギヤの回転数を検知するので、フォトインタラプタを設ける平ギヤを適宜選択することにより、従来のロータリーエンコーダと比べて平ギヤが一周する間に出力されるパルス数を増やすことができ、記録紙のフィード量を精度よく検知することができる。また、ＤＣモータの背後にロータリーエンコーダを設ける必要がなく、かつフォトインタラプタをギヤハウジングに収容していることから、記録紙のフィード量を検知するための部品を配設するための特別なスペースを必要としないので、レーザビームプリンタの小型化を図ることができる。ここで、フォトインタラプタは、その光軸が平ギヤの回転軸に平行となるように配置されているので、角張った形状のフォトインタラプタをギヤハウジング内にコンパクトに収容することができる。

請求項２の発明によれば、ギヤの外周部に配設されたフォトインタラプタによってギヤの回転数を検知することができる。従って、フォトインタラプタから出力された信号に基づいてＤＣモータを制御することができ、図５に示したようなロータリエンコーダをＤＣモータの出力軸に組み込むことなく、簡素かつ安価な構成で記録紙のフィード量を検知することができる。

請求項３の発明によれば、平ギヤと透過型のフォトインタラプタとの組み合わせにより、安価な構成で精度よく記録紙のフィード量を検知することができる。

本発明を実施するための最良の実施形態による画像形成装置の一例としてレーザビームプリンタについて図面を参照して説明する。図１はレーザビームプリンタを示している。レーザビームプリンタ１は、表面に感光体が塗布されている感光体ドラム２、クリーナ３、帯電器（帯電手段）４、レーザスキャンユニット（露光手段）５、現像ブラシ（現像手段）６、転写ローラ（転写手段）７、転写ローラ７に対して記録紙Ｐの搬送方向の下流側に配置されている定着ローラ（定着手段）８、記録紙Ｐが装填される給紙トレイ（記録紙保持手段）９、プリント済みの記録紙Ｐが堆積される排紙部１０、給紙トレイ９に装填された記録紙Ｐを感光体ドラム２の位置まで搬送する記録紙搬送機構（搬送手段）１１、装置各部に電力を供給する電源回路１２と、プリンタ全体の制御を司る制御回路１８等によって構成されている。上記各部品は、レーザビームプリンタ１の底部等に配されている金属製のフレーム１３に装着され、支持されている。また、フレーム１３には、上記各部品を覆い、レーザビームプリンタ１の外装を形成するカバー１４が装着され、その背面側には、記録紙搬送機構１１に詰まった記録紙Ｐを除去するため又は後述するトナーカートリッジ１７を交換するためのドア部材１５が開閉自在に設けられている。

クリーナ３は、感光体ドラム２の表面に付着している１行程（１回転）前のトナー及び紙粉を除去し、ドラム表面を清掃する。帯電器４は、クリーナ３によって清掃された感光体ドラム２の表面を均一に帯電させる。レーザスキャンユニット５は、帯電器４によって帯電された感光体ドラム２の表面にレーザビームＬを走査させながら照射して潜像を形成する。現像ブラシ６は、トナーが充填されたトナーカートリッジ１７に装着されており、感光体ドラム２の表面のうち潜像が形成された部分にトナーを付着させてトナー像を形成する。転写ローラ７は、感光体ドラム２の表面に対向するように設けられ、記録紙Ｐを感光体ドラム２の表面に押圧しながら記録紙Ｐの表面を帯電させて、感光体ドラム２の表面に形成されたトナー像を記録紙Ｐの上に転写させる。転写に必要な電力は、電源回路基板１２から供給される。転写ローラ７によって表面に画像が形成された記録紙Ｐは、定着ローラ８に搬送される。定着ローラ８は、対向して配置された押圧ローラ１６と共に記録紙Ｐを挟みつつ熱と圧力を加えてトナーを定着させる。トナー定着のための熱は、定着ローラ８に内蔵されているヒータ（例えば、ハロゲンランプ等）８ａから供給される。ヒータ８ａには、電源回路基板１２によって発生された定着電圧が印加される。記録紙搬送機構１１は、給紙トレイ９に装填された記録紙Ｐを送出するピックローラ２１と、ピックローラ２１に記録紙Ｐを送出するための駆動力を発生するためのＤＣモータ３４（図２参照）と、このＤＣモータ３４の駆動力をピックローラ２１に伝達する駆動力伝達機構（駆動力伝達手段）３５（図２参照）を有している。

図２は、駆動力伝達機構３５の構成を示している。駆動力伝達機構３５は、ＤＣモータ３４の出力軸に組み込まれたピニオンギヤ５０と、減速用の段ギヤ５１、５２と、複数の平ギヤ５３、５４、５５、５６と、平ギヤ５３、５４、５５、５６を収容すると共に、ピックローラ３０を支持するギヤハウジング５７等によって構成されている。段ギヤ５１、５２、平ギヤ５３、５４、５５、５６は、ピニオンギヤ５０から順次噛み合わされている。平ギヤ５３の外周部には、透過型のフォトインタラプタ６０が配設されている。フォトインタラプタ６０は、ギヤハウジング５７の下部に配設されている。

図３、図４は、平ギヤ５３及びフォトインタラプタ６０の配置を示している。フォトインタラプタ６０は、発光部６１とそれに対向配置された受光部６２を備えた透過型のフォトセンサであり、発光部６１と受光部６２との間において平ギヤ５３が光を遮蔽するように配置されている。通常、フォトインタラプタ６０は、発光部６１と受光部６２とを両者の光軸を一致させた上で、所定の間隔を隔てて対面させるために、角張った形状を有している。フォトインタラプタ６０は、その光軸Ｌが、平ギヤ５３の側面５３ａに対して垂直に、すなわち平ギヤ５３の回転軸５３ｂと平行になるように配設されている。ＤＣモータ３４が発生する回転駆動力が平ギヤ５１、５２、５３、５４を順次介して平ギヤ５５に伝達されると、平ギヤ５５が回転し、その駆動力が平ギヤ５６、クラッチ３０ａ（図２参照）を介してピックローラ３０に伝達され、記録紙が搬送される。このとき、回転する平ギヤ５３の歯の側面５３ａによって発光部６１から出射された光が遮蔽され、受光部６２によって検知される光が断続的になり、これに伴いフォトインタラプタ６０からパルス信号が制御回路８に出力される。制御回路８は、フォトインタラプタ６０から出力された単位時間あたりのパルス信号をカウントし、それに基づいてＤＣモータ３４の回転数、すなわち記録紙のフィード量を検知することができる。

以上のように、本実施形態のレーザビームプリンタ１によれば、透過型のフォトインタラプタ６０が平ギヤ５３の外周部に配設され、発光部６１から出射された光が回転駆動される平ギヤ５３の歯の側面５３ａによって遮蔽されることにより、フォトインタラプタ６０によって平ギヤ５３の回転数を検知することができる。従って、制御回路８がフォトインタラプタ６０から出力された信号に基づいてＤＣモータ３４を制御することができ、図５に示したようなロータリエンコーダ１１０をＤＣモータ３４の出力軸に組み込むことなく、簡素かつ安価な構成で記録紙のフィード量を検知することができる。また、平ギヤ５３の外周部に形成されている歯の側面５３ａによって上記出射光を遮蔽し、比較的直径の大きい平ギヤ５３の回転数を検知するので、図５に示すようなＤＣモータの出力軸にロータリーエンコーダを設けた場合と比べて、平ギヤ５３が一周する間に出力されるパルス数を増やすことができ、記録紙のフィード量を精度よく検知することができる。また、ＤＣモータ３４の背後にロータリーエンコーダを設ける必要がなく、かつフォトインタラプタ６０をギヤハウジング５７に収容していることから、記録紙のフィード量を検知するための部品を配設するための特別なスペースを必要としないので、レーザビームプリンタの小型化を図ることができる。ここで、フォトインタラプタ６０は、その光軸Ｌが平ギヤ５３の回転軸５３ｂに平行となるように配置されているので、角張った形状のフォトインタラプタ６０をギヤハウジング５７の内部にコンパクトに収容することができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られることなく、少なくとも駆動力伝達機構３５を構成する平ギア５３、５４、５５、５６、５７のうちいずれかの外周にフォトインタラプタ６０が設けられ、このフォトインタラプタ６０の出力信号に基づいて記録紙のフィード量が検知できるように構成されていればよい。フォトインタラプタは、透過型のものに限られることなく、例えば、反射型のフォトインタラプタを平ギヤの外周側に配置し、発光部から出射させた光を回転する平ギヤの歯面で反射させた後、受光部で受光することにより、平ギヤの回転を検知するように構成されていてもよい。また、平ギヤに変えて斜ギヤを用いてもよい。この場合、フォトインタラプタ６０の光軸Ｌが歯面と平行になるようにフォトインタラプタ６０を配置すればよい。

本発明の一実施形態によるレーザビームプリンタの構成を示すブロック図。 同プリンタにおける駆動力伝達機構の構成を示す組み立て斜視図。 同機構における平ギヤ及びフォトインタラプタの配置を示す斜視図。 同平ギヤ及びフォトインタラプタの配置を示す側面図。 従来のレーザビームプリンタにおけるＤＣモータとロータリーエンコーダの構成を示す斜視図。

符号の説明

１ レーザビームプリンタ
２ 給紙トレイ
３４ ＤＣモータ
３５ 駆動力伝達機構
４０ インクカートリッジ
４１ キャリア
４３ 記録ヘッド
５３、５４、５５、５６ 平ギヤ
５７ ギヤハウジング
６０ フォトインタラプタ
６１ 発光部
６２ 受光部

Claims (3)

1. 表面に感光体が塗布された感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムの表面を均一に帯電させる帯電手段と、
   前記感光体の表面にレーザビームを走査させながら照射して潜像を形成する露光手段と、
   前記感光体の表面のうち潜像が形成された部分にトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、
   前記感光体ドラムの回転方向の前記現像手段よりも下流側の所定の転写位置において、前記感光体ドラムの表面に対向するように設けられ、記録紙の表面を帯電させて、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像を記録紙の上に転写させる転写手段と、
   トナー像が転写された記録紙に所定の熱及び圧力を与えてトナー像を記録紙上に定着させる定着手段と、
   記録紙を保持するための給紙トレイと、
   前記給紙トレイに保持された記録紙を転写位置に送出するピックローラと、
   記録紙を搬送するための駆動力を発生するためのＤＣモータと、
   前記ＤＣモータの駆動力を前記ピックローラに伝達する駆動力伝達手段と、
   前記露光手段及びＤＣモータを制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、
   前記駆動力伝達手段は、前記ＤＣモータの出力軸に組み込まれたピニオンギヤと、このピニオンギヤから順次噛み合わされている複数の平ギヤと、前記平ギヤを収容すると共に、前記ピックローラを支持するギヤハウジングを有し、
   前記ギヤハウジングには、前記複数の平ギヤのうちいずれかの平ギヤの外周部に、透過型のフォトインタラプタが配設され、
   前記フォトインタラプタは、その発光部と受光部とが前記いずれかの平ギヤの歯を挟むように、かつその光軸が該平ギヤの回転軸に平行となるように配置されており、
   回転駆動される前記いずれかの平ギヤの歯の側面によって前記発光部から出射された光が遮蔽されることにより、前記フォトインタラプタによって前記平ギヤの回転数を検知し、前記制御手段が前記フォトインタラプタから出力された信号に基づいて前記ＤＣモータを制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 記録紙に画像を形成する画像形成手段と、記録紙を画像形成位置に搬送する記録紙搬送手段と、記録紙を搬送するための駆動力を発生するためのＤＣモータと、このＤＣモータの駆動力を前記記録紙搬送手段に伝達するギヤとを備えた画像形成装置において、
   前記ギヤの外周部には、フォトインタラプタが配設され、
   前記フォトインタラプタによって前記ギヤの回転数を検知することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記ギヤは平ギヤであり、前記フォトインタラプタは、透過型のフォトインタラプタであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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