JP2010204384A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源から駆動伝達を複数に分岐しており、駆動源の回転数を変更できない系においても、クラッチ機構の連結時に発生する振動や騒音、駆動伝達部材の破損や損傷が発生しない画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置本体から画像形成装置本体に対し着脱可能なユニットへと駆動力を伝達する駆動部を備えた画像形成装置において、駆動部２００は、駆動源２から動力を受けて回転する駆動ギヤ１ａと、駆動ギヤ１ａを介して回転し、ユニットを駆動する従動ギヤ１ｂと、駆動ギヤ１ａから従動ギヤ１ｂへ駆動源２の動力を伝達、及び、遮断する噛み合いクラッチ１と、を備え、噛み合いクラッチ１は、駆動ギヤ１ａから従動ギヤ１ｂへ駆動伝達する際に、駆動ギヤ１ａをスラスト移動させることで、駆動源２の回転数を変更せずに、前記駆動ギヤをスラスト移動させる前の回転数よりも小さい回転数で回転させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置本体から、例えばプロセスカートリッジのような、画像形成装置本体に対し着脱可能なユニットへと駆動力を伝達する駆動部を備えた画像形成装置に関する。

従来、駆動源をもった画像形成装置本体と、該装置本体に対し着脱可能な被駆動側ユニット、例えば、プロセスカートリッジとの連結により画像形成手段を構成する画像形成装置が提案されている。

なお、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと、像担持体としての電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置（例えば、複写機、ＬＢＰ等）本体に着脱可能としたものである。

斯かる画像形成装置において、被駆動側となるプロセスカートリッジは、ユーザー等の手によって前記装置本体へ装着される。装置本体と、被駆動側となるプロセスカートリッジとの回転の伝達は、被駆動側のプロセスカートリッジが装置本体に装着されると、装置本体が持った駆動源から回転が伝達される駆動側ギヤと噛み合うことで達成される。

ここで、現像剤担持体が像担持体と常時接触すると、摺擦により像担持体表層が削れて像担持体、延いては、プロセスカートリッジの寿命を低下する。更には、現像剤担持体の作動量が大となることにより、現像剤が新しい状態に比べて、ダメージを受けて、現像剤の電荷を安定させることが困難になり、かぶり等の画像問題や騒音が発生することがある。

上記問題を抑制するために、現像剤担持体が像担持体に対して当接離間させることができ、現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切り替え動作を行うことのできる構成が提案されている。その駆動伝達経路の伝達及び解除の切替動作を行う機構で、噛み合いクラッチが使用されることがある。

噛み合いクラッチは、互いに結合する方向に付勢された駆動側ラチェットと従動側ラチェットを有し、駆動側ラチェットは、クラッチ軸のスラスト方向に移動可能である。

駆動側ラチェットは、付勢部材である圧縮バネによって、駆動ギヤ側に付勢されており、規制部材によって移動が規制されている。規制部材が解除されると、駆動側ラチェットが、圧縮バネの力によって、クラッチ軸方向に移動し、従動側ラチェットと噛み合うことで、現像剤担持体に駆動が伝達される。

ここで発生する可能性のある問題として、駆動側ラチェットと非駆動側ラチェットが噛み合う瞬間に、ラチェットの係合部が衝突する可能性がある。ラチェット係合部の衝突によって、衝撃的な振動や騒音、歯先の損傷が問題になることがある。また、強度の小さいラチェット先端で噛み合うことにより、変形によって、力が釣り合ってしまう場合がある。

このように、不完全な噛み合いのまま現像剤担持体を駆動すると、画像形成中に歯飛びを起し、画像不良を引き起こすことがある。

ラチェット係合部の衝突する確率を減らすには、ラチェットの係合部の数を減らす方法と、ラチェットの係合時の相対速度を小さく方法が考えられる。

ラチェット係合部の数を減らす方法は、ラチェット係合部の噛み合い位相によっては、駆動が伝達されるまでのタイムロスが大きくなる。現像剤担持体の像担持体に対する当接離間と、現像剤担持体への駆動伝達経路の伝達及び解除の切り替え動作を同一の駆動源で行う画像形成装置の場合、次の問題が起こる。つまり、当接時において、現像剤担持体の駆動がかかる前に像担持体に当接してしまい、摺擦によって像担持体に傷が付き、画像不良が発生する危険性がある。

また、ラチェットの係合時の相対速度を落とす方法の一つとして、クラッチ手段の連結時に、駆動源の回転速度を、一旦低下させる発明が特許文献１で提案されている。

特開平１０−１４７４４３号公報

しかしながら、上記特許文献１の発明は、像担持体への駆動伝達と、現像剤担持体への駆動伝達とを同一の駆動源で行う画像形成装置では、適用することは困難である。なぜなら、像担持体は、画像信号に基づいて静電潜像を現像して可視画像を形成し、この可視画像を重畳転写するための中間転写体と接している。そのため、駆動源を一旦低速で駆動した時に、像担持体の回転速度も低下し、中間転写体との周速差により、中間転写体に摺擦傷が発生し、画像不良の原因になる可能性があるためである。同様の理由により、クラッチ手段の連結時に一旦駆動源を止めることも困難である。

また、像担持体への駆動伝達と、現像剤担持体への駆動伝達とを別の駆動源で行う場合は、コストアップは避けられない。

駆動源から駆動伝達を複数に分岐しており、駆動源の回転数を変更できない系においては、クラッチ機構の連結時に発生する振動や騒音、駆動伝達部材の破損や損傷が発生する。

本発明の目的は、駆動源から駆動伝達を複数に分岐しており、駆動源の回転数を変更できない系においても、クラッチ機構の連結時に発生する振動や騒音、駆動伝達部材の破損や損傷が発生しない画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、画像形成装置本体から画像形成装置本体に対し着脱可能なユニットへと駆動力を伝達する駆動部を備えた画像形成装置において、
前記駆動部は、駆動源から動力を受けて回転する駆動ギヤと、前記駆動ギヤを介して回転し、前記ユニットを駆動する従動ギヤと、前記駆動ギヤから前記従動ギヤへ前記駆動源の動力を伝達、及び、遮断する噛み合いクラッチと、を備え、
前記噛み合いクラッチは、前記駆動ギヤから前記従動ギヤへ駆動伝達する際に、前記駆動ギヤをスラスト移動させることで、前記駆動源の回転数を変更せずに、前記駆動ギヤをスラスト移動させる前の回転数よりも小さい回転数で回転させることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、駆動源から、複数駆動伝達を分岐しており、回転数を低下させることができない系において、従来に比してクラッチ機構の連結時の衝撃による振動や騒音を抑え、又、駆動伝達部材の破損や損傷を低減させる画像形成装置を提供することが可能になる。

画像形成装置の全体図である 画像形成装置内の駆動伝達装置の斜視図である 噛み合いクラッチの分解図である クラッチ入力ギヤの駆動側ラチェットの関係を表した斜視図である クラッチの駆動解除状態と、駆動伝達状態を示した図である 本発明の特徴であるクラッチのディレイ機構を説明する図である

以下、本発明に係る画像形成装置画像を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。本実施例にて画像形成装置１００は、電子写真方式のタンデム型カラーレーザープリンタとされる。

本実施例の画像形成装置１００は、４つの画像形成ステーション、即ち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成ステーションＳ（ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ）を備えている。各画像形成ステーションＳにおいて、画像信号に基づいて静電潜像を現像して可視画像を形成し、この可視画像を中間転写体上に重畳転写して、カラー画像とする。更に、このカラー画像を記録媒体である記録材Ｐに二次転写し、次いで、カラー可視画像を定着させる。

画像形成装置１００は、現像色分並置した画像形成ステーションＳ毎に、像担持体としての感光ドラム５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）、帯電手段としての一次帯電器７（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）を有している。更に、感光ドラム５の周りに、現像手段として、現像器８（８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋ）が配置されている。現像器８は、現像剤を担持し搬送する現像剤担持体である現像ローラ８ａ（８ａＹ、８ａＭ、８ａＣ、８ａＫ）を備えている。

感光ドラム５、一次帯電器７、現像器８は、一体的結合されたユニットとされ、プロセスカートリッジ２２（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）を構成している。プロセスカートリッジ２２は、装置本体１００Ａに対して着脱可能とされる。

更に、感光ドラム５の周りには、露光手段として、スキャナ１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）、一次転写手段６（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ）が配置されている。また、各画像形成ステーションＳの感光ドラム５の下方に位置して、中間転写体としての中間転写ベルト１３が配置されている。中間転写ベルトは、支持ローラ１６、１７、１８に張設され、矢印方向に回転可能とされる。

更に、画像形成装置１００は、給紙手段１２、二次転写手段１９、及び定着手段１５などによって構成されている。

また、画像形成装置１００には、プロセスカートリッジ２２の現像器８に対してトナーを補給するために、装置本体１００Ａに対して着脱可能にトナーカートリッジ容器１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）が配置されている。トナーカートリッジ容器１１には、プロセスカートリッジ２２にトナーを供給するトナー補給手段２４（２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ）、トナーカートリッジ容器内のトナーを攪拌するトナー攪拌部材１４（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）が配置されている。

次に、画像形成装置本体１００Ａから画像形成装置本体１００Ａに対し着脱可能なユニット、即ち、本実施例ではプロセスカートリッジ２２へと駆動力を伝達する駆動部２００について説明する。

図２を参照すると、本実施例における像担持体である感光ドラム５、及び、現像器８に設けられた現像剤担持体である現像ローラ８ａの駆動部２００が示される。

駆動部２００は、駆動源であるモータ２を有し、モータ２は出力ギヤ３を備えている。駆動伝達は、モータギヤ３から、現像ローラ（図２には不図示）への駆動伝達経路の伝達及び遮断（伝達解除）を行うためのクラッチ１のクラッチ入力ギヤ１ａと、感光ドラム（図２には不図示）を駆動するドラムギヤ２５に駆動伝達するための段ギヤ４の、２つに分岐されている。

クラッチ１は、噛み合いクラッチとされ、クラッチ入力ギヤ（駆動ギヤ）１ａからクラッチ出力ギヤ（従動ギヤ）１ｂへの駆動伝達及び遮断（解除）の切替動作を、別の駆動源によって行うことができる。

クラッチ１が駆動伝達状態に切り替わると、クラッチ出力ギヤ１ｂが回転し、画像形成装置本体１００Ａに装着されたプロセスカートリッジ２２内の現像ローラ駆動部（不図示）に駆動伝達し、現像ローラ８ａが回転する。また、感光ドラム５は、ドラムギヤ２５に一体形成されたカップリング２５ａを介して駆動される。

本実施例では、感光ドラム５と現像ローラ８ａへの駆動伝達を同一の駆動源２で行っており、感光ドラム５は、ドラム表面上に現像された可視画像を中間転写ベルト１３に転写するため、画像形成時には、中間転写体１３に接している。

次に、図３を参照して、クラッチ１について説明する。

クラッチ１は、クラッチ入力ギヤ１ａ、クラッチ出力ギヤ１ｂ、クラッチ解除カムギヤ２６、クラッチ解除カム２７、駆動側ラチェット２８、従動側ラチェット３０、付勢部材２９、クラッチ軸３１、平行ピン３２から構成されている。

従動側、即ち、被駆動側ラチェット３０とクラッチ出力ギヤ１ｂは、クラッチ軸３１に対して、回転方向に固定されている。駆動側ラチェット２８とクラッチ入力ギヤ１ａは、別体とされ、同軸上に、即ち、クラッチ軸３１上に配置され、また、クラッチ軸３１に対して回転方向は自由に摺動（空回り）できる。

図４に示すように、クラッチ入力ギヤ１ａが矢印Ａの方向に回転駆動され、その突き当て面５０が、駆動側ラチェット２８の突き当て面５１に突き当たることで、回転駆動される。また、駆動側ラチェット２８は、図３に示すように、付勢部材とされる圧縮バネ２９によって、常にクラッチ解除カム２７側に付勢されており、クラッチ軸３１上をスラスト方向（軸線方向）に移動可能とされる。

次に、図５を参照して、クラッチ１の駆動伝達、及び、遮断（伝達解除）動作について説明する。

図５（ａ）のように、駆動伝達解除時には、クラッチ解除カムギヤ２６の凸形状のカム先端２６ａと、クラッチ解除カム２７の凸形状のカム先端２７ａが同位相にある。この時、クラッチ解除カム２７によって、駆動側ラチェット２８は、被駆動側ラチェット３０に対して、噛み合わない位置（第１の位置）に抑えられている。従って、駆動側ラチェット２８は、クラッチ入力ギヤ１ａによって、駆動伝達され、回転しているが、クラッチ出力ギヤ１ｂには駆動が伝達されない。以上が駆動伝達解除状態である。

次に、図５（ｂ）を参照して、駆動伝達状態について説明する。

駆動伝達解除の状態から別駆動源（不図示）によって、クラッチ解除カムギヤ２６を９０度回転させて、図５（ｂ）のように、クラッチ解除カムギヤ２６の凸形状のカム先端２６ａと、クラッチ解除カム２７の凸形状カム先端２７ａの位相をずらしていく。これにより、クラッチ解除カムギヤ２６のカム形状２６ａの凸の高さＸだけ、クラッチ解除カム２７は、クラッチ解除カムギヤ２６側に同軸上をスラスト方向（軸線方向）に移動する。それに伴い、駆動側ラチェット２８もスラスト移動し、被駆動側ラチェット３０に係合して噛み合う位置（第２の位置）に移動する。それにより、駆動側ラチェット２８から、被駆動側ラチェット３０に駆動が伝達され、クラッチ軸３１を介して、クラッチ出力ギヤ１ｂに駆動伝達される。以上が駆動伝達状態である。

次に、本発明の特徴であるクラッチ１のディレイ機構について説明する。

ディレイ機構は、クラッチ１において、駆動側ラチェット２８が、同軸上でスラスト移動を開始して、被駆動側ラチェット３０に完全に係合して噛み合い、スラスト移動を完了するまでの間、駆動側ラチェット２８の回転数を、クラッチ入力ギヤ１ａに対して小さくする機構である。

図６に、クラッチ入力ギヤ１ａの突き当て面５０と、駆動側ラチェット２８の突き当て面５１、及び、クラッチ解除カム２７を模したものを示して、力の釣り合いから、本発明の特徴構成を説明する。

突き当て面５０、５１は、水平に対して角度θ傾いた斜面になっている。即ち、駆動ギヤ１ａから駆動側ラチェット２８への駆動伝達は、所定量の勾配を持った斜面同士で行われる。

図６（ａ）は、駆動伝達解除時を示す。クラッチ入力ギヤ１ａはＶ１の速度で回転して、クラッチ入力ギヤ１ａの突き当て面５０が、駆動側ラチェット２８の突き当て面５１の斜面に、力Ｆを斜面に垂直な方向に与えている。

駆動側ラチェット２８の受ける力Ｆは、回転方向成分Ｆ１と鉛直方向成分Ｆ２に分解できる。鉛直方向成分Ｆ２は、クラッチ解除カム２７によって、鉛直方向の移動が規制されているため、垂直抗力と釣り合っている。また、回転方向成分Ｆ１は、駆動側ラチェット２８にかかる逆方向の摩擦力（Ｆ３＋Ｆ４）と釣り合っている。ここで、摩擦力Ｆ３は、鉛直方向Ｆ２の垂直抗力に比例する摩擦力である。Ｆ４は、駆動側ラチェット２８が、クラッチ軸３１と摺動する際に発生する摩擦力である。

以上の力の釣り合いから、駆動伝達解除時は、駆動側ラチェット２８は、クラッチ入力ギヤ１ａと一体となり、同じ速度Ｖ１で回転していることが分かる。

次に、図６（ｂ）、６（ｂ）´は、クラッチ解除カム２７が鉛直方向に移動し、停止するまでの間を示す。駆動側ラチェット２８の鉛直方向への規制が一時的に取り除かれた場合を示した図である。ここで、必須条件は、Ｖ６≧Ｖ５である。

ここでも、駆動側ラチェット２８が斜面に鉛直な方向に受ける力Ｆは、回転方向成分Ｆ１と鉛直方向成分Ｆ２に分解できるが、鉛直方向成分Ｆ２は、釣り合う力がないため、鉛直方向に移動する。回転方向成分Ｆ１については、駆動側ラチェット２８に加わる摩擦力Ｆ４の大きさによって、図６（ｂ）に示すＦ１＝Ｆ４、図６（ｂ）´に示すＦ１＞Ｆ４の、２つの場合が考えられる。

図６（ｂ）に示すＦ１＝Ｆ４の場合には、駆動側ラチェット２８は、クラッチ入力ギヤ１ａがＶ１で回転しているのに対して、回転方向には停止し（Ｖ２＝０）、鉛直方向のみ移動する（Ｖ５）。

この場合、駆動側ラチェット２８と、被駆動側ラチェット３０は、お互いに相対速度を持たずに噛み合うことになる。そのため、従来のように、駆動側ラチェット２８が、Ｖ１の回転速度で回転しながら、噛み合う場合に比較して、ラチェットの歯同士が衝突する確率が小さくなる。

図６（ｂ）´に示すＦ１＞Ｆ４の場合は、クラッチ入力ギヤ１ａの回転速度をＶ１、駆動側ラチェット２８の回転速度をＶ２とすると、Ｖ１＞Ｖ２となる。つまり、駆動側ラチェッ２８は、クラッチ入力ギヤ１ａに対して、相対的にディレイして回転することになる。これにより、駆動側ラチェット２８は、駆動源２の回転数を変更せず、駆動ギヤをスラスト移動させる前の回転数よりも小さい回転数で回転することとなる。

この場合においても、駆動側ラチェット２８が、従来のように、Ｖ１の回転速度で回転しながら、噛み合う場合に比較して、ラチェットの歯同士が衝突する確率が小さくなる。

次に、図６（ｃ）、図６（ｃ）´は、駆動伝達状態であり、クラッチ解除カム２７がスラスト移動して停止した後を示している。

この場合は、駆動側ラチェット２８は、鉛直方向への移動が、クラッチ解除カム２７によって、規制されており、鉛直方向の力Ｆ２は、抗力と釣り合っている。また、回転方向の力Ｆ１は、摩擦力（Ｆ３＋Ｆ４）と釣り合っている。

また、駆動側ラチェット２８は、クラッチ入力ギヤ１ａと一体となり、速度Ｖ１で回転している。一方、駆動側ラチェット２８は、被駆動側ラチェット３０と噛みあっている状態なので、クラッチ出力ギヤ１ｂに駆動が伝達される。

以上から、駆動源２の回転数を変更できない系においても、駆動側ラチェット２８と、被駆動側ラチェット３０が、噛みあう瞬間に、駆動側ラチェット２８が、クラッチ入力ギヤ１ａに対して、停止、又は、ディレイすることで、ラチェット歯同士の衝突による騒音、損傷、及び、破損等のリスクを低減できる。

１ 噛み合いクラッチ
１ａ クラッチ入力ギヤ（駆動ギヤ）
１ｂ クラッチ出力ギヤ（従動ギヤ）
２ 駆動源
２２ プロセスカートリッジ
１００ 画像形成装置
２００ 駆動部

Claims (7)

1. 画像形成装置本体から画像形成装置本体に対し着脱可能なユニットへと駆動力を伝達する駆動部を備えた画像形成装置において、
   前記駆動部は、駆動源から動力を受けて回転する駆動ギヤと、前記駆動ギヤを介して回転し、前記ユニットを駆動する従動ギヤと、前記駆動ギヤから前記従動ギヤへ前記駆動源の動力を伝達、及び、遮断する噛み合いクラッチと、を備え、
   前記噛み合いクラッチは、前記駆動ギヤから前記従動ギヤへ駆動伝達する際に、前記駆動ギヤをスラスト移動させることで、前記駆動源の回転数を変更せずに、前記駆動ギヤをスラスト移動させる前の回転数よりも小さい回転数で回転させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動源は、少なくとも２つに駆動伝達を分岐していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記噛み合いクラッチは、軸と、前記軸のスラスト方向へ移動可能であり、前記駆動ギヤから駆動伝達される駆動側ラチェットと、前記駆動側ラチェットと係合し、前記軸に対し回転方向に固定された従動側ラチェットと、前記駆動側ラチェットを前記従動側ラチェットに向けて付勢する付勢部材と、を備え、
   前記駆動側ラチェットは、前記従動側ラチェットと係合しない第１の位置と、前記従動側ラチェットと係合する第２の位置との間をスラスト移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記駆動ギヤと前記駆動側ラチェットは、別体であり、同軸上に配置されていることを特徴する請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記駆動側ラチェットは、前記第１の位置から前記第２の位置まで移動する間、前記駆動ギヤの回転数よりも小さい回転数で回転することを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記駆動ギヤから前記駆動側ラチェットへの駆動伝達は、所定量の勾配をもった斜面同士で行われることを特徴とする請求項３、４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記付勢部材は、圧縮バネであることを特徴とする請求項３〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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