JP2011150007A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ユニットを装置本体に装着する際に、歯車同士を円滑に噛み合わせることができ、しかも装置の大型化を招かない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】作像ユニット２を装置本体１０内に挿入すると、第２歯車２７と第１歯車８２とが回転軸方向において重なり合う直前に、レール状部材７１ａに形成された凸部７４に作像ユニット２の底面が乗り上げ、作像ユニット２は、第２歯車２７と第１歯車８２の回転軸間距離ｄが広がる方向に傾く。そして、作像ユニット２はコロ７３に乗り上げる形で上方に移動する。また同時に、作像ユニット２の突部２８が、後側板４２の穴部４６に係入する。そして、作像ユニット２が上方に移動するにしたがって、突部２８が穴部４６の上辺の傾斜面に沿って移動し、凸部７４による作像ユニット２の傾きが徐々に解消され、第２歯車２７と第１歯車８２とが徐々に歯合するようになる。
【選択図】図８

Description

本発明は、ファクシミリやプリンター、複写機などの画像形成装置に関し、より詳細には、装置本体に対してユニットを着脱できる画像形成装置に関するものである。

ファクシミリやプリンター、複写機などの画像形成装置において、各構成部材の保守・点検作業、あるいは交換作業などを容易するために、構成部材をユニット化すると共に、装置本体に対して着脱自在としている。これらのユニットとしては、例えば、感光体ユニット、現像ユニット、帯電ユニット、中間転写ベルトユニット、クリーニングユニットなどがある。

装置本体からユニットに駆動力を伝達する場合、ユニットを装置本体に装着すると、ユニットに設けられた従動歯車が、装置本体に設けられた駆動歯車に歯合し、駆動歯車から従動歯車に駆動力が伝達される機構が多く用いられている。

ところが、ユニットを装置本体に装着する際、従動歯車と駆動歯車の端面同士が突き当たって、ユニットが装置本体に正常に装着できないことがあった。特に、両歯車が斜歯歯車の場合に、このような不具合が生じやすかった。

そこで、従来は、例えば図９に示すように、歯合する２つ歯車９１，９２の端面をＣ面取りし、ユニットを装置本体に装着する際に、歯車の端面同士の噛み合いが円滑に行えるようにしていた。また、特許文献１では、駆動歯車を回転軸方向に移動可能に設けるとともに、ユニットの取り外す方向に駆動歯車を付勢する付勢手段を設け、装置本体にユニットを装着する際、従動歯車が駆動歯車に当接すると、駆動歯車は付勢力に抗して回動しながら後退し、歯車同士が噛み合う位置となった時に、駆動歯車の歯すじに沿って従動歯車が回転しながら進入する技術が提案されている。

特開2004-78087号公報

しかしながら、歯車の端面をＣ面取りする方法では、歯車同士の噛み合い有効幅が減少するので、噛み合い有効幅を所定値以上とするためには歯車の幅を長くする必要があり、装置が大型化する。また、前記提案技術でも、駆動歯車が後退できる空間を確保する必要があり装置が大型化する。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユニットを装置本体に装着する際に、歯車同士を円滑に噛み合わせることができ、しかも装置の大型化を招かない画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成する本発明に係る画像形成装置は、第１歯車を備えた装置本体と、第２歯車を備えたユニットと有し、前記ユニットが前記装置本体に対して第２歯車の回転軸方向に着脱自在の画像形成装置であって、前記ユニットを前記装置本体に挿入していくと、前記ユニットが、第２歯車と第１歯車とが回転軸方向において重なり合い且つ歯合しない位置から、歯合する位置に移動することを特徴とする。

前記装置本体に、前記装置本体に対する前記ユニットの着脱を案内するガイド部材と、前記ユニットを、第２歯車と第１歯車とが歯合する方向に付勢する付勢部材とをさらに設けてもよい。

ここで、前記ガイド部材としては、第２歯車と第１歯車とが回転軸方向において重なり合う直前から、第２歯車と第１歯車の回転軸間距離が広がる方向に前記ユニットを案内するものであってもよい。さらには、前記ガイド部材を、前記ユニットの幅方向両側を支持しながら案内する一対のレール状部材とし、前記一対のレール状部材の一方に凸部を設け、前記凸部によって、第２歯車と第１歯車の回転軸間距離が広がる方向に前記ユニットを傾斜させてもよい。

また、前記装置本体及び前記ユニットの一方に突部を形成し、他方に穴部を形成し、前記装置本体に前記ユニットを挿入していくと、前記突部が前記穴部に遊びのある状態で係入し、前記付勢部材によって前記ユニットが付勢されることによって、前記突部が前記穴部の周面に当接し、第２歯車と第１歯車とが歯合する位置に前記ユニットが位置決めされるようにするのが好ましい。

そしてまた、前記ユニットの前記装置本体への装着が完了すると、前記ユニットが前記ガイド部材と非接触となるようにしてもよい。

第１歯車及び第２歯車としては斜歯歯車であってもよい。

本発明に係る画像形成装置では、ユニットを装置本体に挿入していくと、ユニットが、第２歯車と第１歯車とが回転軸方向において重なり合い且つ歯合しない位置から、歯合する位置に移動するようにしたので、第１歯車と第２歯車の端面同士が突き当たることがなく、両歯車は円滑に噛み合い、しかも装置の大型化を招くことがない。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。 作像ユニットの外観を示す斜視図である。 作像ユニットの概説断面図である。 装置本体の構造体を示す斜視図である。 後側板に補助フレームが取り付けられることによって形成される貫通穴と穴部とを示す図である。 作像ユニットが着脱される装置本体部分の斜視図である。 図６の、第１歯車付近の拡大斜視図である。 作像ユニットを装置本体に装着する際の、作像ユニットの状態変化を示す図である。 端部をＣ面取りした歯車同士の歯合を示す図である。

以下、本発明の画像形成装置について図に基づいてより詳しく説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概説図を示す。図１の画像形成装置Ｄは所謂タンデム方式のカラープリンタである。もちろん、プリンタのほか、さらにスキャナを有する複写機、ファクシミリ又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等にも本発明を適用することができる。また、画像形成方式としてはタンデム方式に限定されるものではなく、他の方式、例えば、回転軸の周囲に４つの現像装置を配置し、これらを順次静電潜像担持体に対向させてフルカラー画像を作成する所謂４サイクル方式、あるいは一つの現像装置でモノクロ画像を作成するモノクロ方式であっても構わない。

画像形成装置Ｄは、導電性を有する無端状の中間転写ベルト３３を有する。中間転写ベルト３３は、図の左右両側にそれぞれ配置された一対のローラ３１，３２に掛架されている。ローラ３２は不図示のモータに連結されており、モータの駆動によってローラ３２は反時計回りに回転し、これによって中間転写ベルト３３とこれに接するローラ３１は従動回転する。ローラ３２に支持されているベルト部分の外側には、二次転写ローラ３４が圧接している。この二次転写ローラ３４と中間転写ベルト３３とのニップ部（二次転写領域）において中間転写ベルト３３上に形成されたトナー像が、搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

また、ローラ３１に支持されているベルト部分の外側には、中間転写ベルト３３の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置９が設けられている。ベルトクリーニング装置９は、中間転写ベルト３３を介してローラ３１に圧接するクリーニングブレードを備え、クリーニングブレードの中間転写ベルト３３との当接部で、未転写の残留トナーを除去・回収する。

ローラ３１とローラ３２とに掛架された中間転写ベルト３３の下側には、中間転写ベルト３３の回転方向上流側から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ（以下、「作像ユニット２」と総称することがある）が、装置本体１０に対して着脱自在に配置されている。これらの作像ユニット２では、各色の現像剤をそれぞれ用いて対応する色のトナー像が作成される。

作像ユニット２は、静電潜像担持体として円筒状の感光体２０を有する。そして、感光体２０の周囲には、その回転方向（時計回り方向）に沿って順に、帯電装置２１、現像装置２３、一次転写ローラ２４、および感光体クリーニング装置２５配置されている。感光体クリーニング装置２５はクリーニングブレード２５１（図３に図示）を備え、その一端側を感光体２０の外周面に当接させて、感光体２０の表面に残留するトナーを除去・回収している。一次転写ローラ２４は中間転写ベルト３３を挟んで感光体２０に圧接し、ニップ部（一次転写領域）を形成している。また、作像ユニット２の下方には露光装置２２が配置されている。

この図に示す実施形態では、帯電装置２１としてローラ帯電方式のものを用いているが、帯電装置２１の種類は特に限定されるものでなく、コロナ放電方式の帯電チャージャ、ブレード状の帯電部材、ブラシ状の帯電部材等を用いてももちろん構わない。

中間転写ベルト３３の上方には、各色の現像装置２３に補給するトナーを収容したホッパー２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋがそれぞれ配置されている。また、露光装置２２の下部には、給紙装置として給紙カセット５０が着脱可能に配置されている。給紙カセット５０内に積載収容された用紙（シート）Ｐは、給紙カセット５０の近傍に配置された給紙ローラ５１の回転によって最上紙から順に１枚ずつ搬送路に送り出される。給紙カセット５０から送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対５２に搬送され、ここで所定のタイミングで二次転写領域に送り出される。

画像形成装置Ｄは、１色のトナー（例えばブラック）を用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードと、４色のトナーを用いてカラー画像を形成するカラーモードとに切り替え可能となっている。

カラーモードにおける画像形成動作例について簡単に説明すると、まず、各作像ユニット２において、所定の周速度で回転駆動される感光体２０の外周面が帯電装置２１により帯電される。次に、帯電された感光体２０の表面に、画像情報に応じた光が露光装置２２から投射されて静電潜像が形成される。続いて、この静電潜像は、現像装置２３から供給される現像剤としてのトナーにより顕在化される。このようにして感光体２０の表面に形成された各色のトナー像は、感光体２０の回転によって一次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体２０から中間転写ベルト３３上へ転写（一次転写）されて重ねられる。

中間転写ベルト３３に転写されることなく感光体２０上に残った残留トナーは、感光体クリーニング装置２５で掻き取られ、感光体２０の外周面から除去される。

重ね合わされた４色のトナー像は、中間転写ベルト３３によって二次転写領域に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、レジストローラ対５２から二次転写領域に用紙Ｐが搬送される。そして、４色のトナー像が、二次転写領域において中間転写ベルト３３から用紙Ｐに転写（二次転写）される。４色のトナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置１へ搬送される。定着装置１において用紙Ｐは、定着ローラ１１と加圧ローラ１２とのニップ部を通過する。この間に用紙Ｐは加熱・加圧され、用紙Ｐ上のトナー像は用紙Ｐに溶融定着する。トナー像が定着した用紙Ｐは排出ローラ対５３によって排紙トレイ５４に排出される。

一方、用紙Ｐに転写されることなく中間転写ベルト３３上に残った残留トナーは、ベルトクリーニング装置３４で掻き取られ、中間転写ベルト３３の外周面から除去される。その後、各感光体２０及び中間転写ベルト３３の回転駆動が停止される。

図２に、作像ユニット２の斜視図を、図３に作像ユニット２の概説断面図をそれぞれ示す。図２から理解されるように、作像ユニット２の装置本体への挿入方向先端部には円筒状の突部２８が形成され、作像ユニット２の上面には感光体２０が露出している。そして、感光体２０の一方端側には、感光体２０と略同径で斜歯の第２歯車２７が取り付けられている。図３から理解されるように、作像ユニット２は、感光体２０を中心として、その周りに帯電装置２１と現像装置２３と、感光体クリーニング装置２５とが取り付けられてなる。現像装置２３は、現像ローラ２３１と、現像領域への現像剤量を規制する規制部材２３３と、現像ローラ２３１へ現像剤を供給する供給ローラ２３２とを備え、感光体２０に形成された軸を中心に揺動自在に設けられている。感光体クリーニング装置２５は、感光体２０の回転方向に対してカウンター方向に取り付けられたクリーニングブレード２５１と、クリーニングブレード２５１によって掻き取られた感光体２０上の残留トナーを、不図示の廃トナーボックスに搬送するスクリュ部材２５２とを有する。

図４に、図１の画像形成装置Ｄで用いられる、前側板４１と後側板４２、フレーム４３とを接続した構造体４の斜視図を示す。なお、図１における紙面手前側を「前側」、紙面裏側を「後側」というものとする。図４に示す構造体４は、前側板４１の下端部と後側板４２の下端部とがフレーム４３で接続されて、前側板４１と後側板４２とが略平行に対向するように組み立てられている。前側板４１には大きな開口４４が形成されており、この開口４４から、作像ユニット２（図２に図示）が、装置本体１０（図１に図示）に対して出入される。また、後側板４２には複数個の穴が形成されており、装置を構成する各種部材は、それぞれ対応する穴によって後側板４２に位置決めされた状態で支持される。

一方、作像ユニット２は高い位置精度で支持する必要があるので、前側板４１及び後側板４２に形成された所定の孔を覆うように、貫通孔６１（図５に図示）と切り欠き６２（図５に図示）とが形成された補助フレーム６ｂがさらに取り付けられている。これにより、図５に示すような、第１歯車８２（図６に図示）が突出するための貫通穴４５と、作像ユニット２の突部２８（図２に図示）が係合するための、いわゆるホームベース状の穴部４６とがそれぞれ形作られる。

図４の構造体４のフレーム４３の上面には、露光装置２２（図１に図示）が取り付けられ、露光装置２２の上側には、作像ユニット２を着脱可能に支持するフレーム７（図６に図示）が配置される。図６に示すように、後側板４２と補助フレーム６ｂの裏面側には、駆動歯車列８１が配設され、貫通穴４５（図５に図示）から、作像ユニット２に駆動力を伝達するための第１歯車８２が突き出している。また、フレーム７には、作像ユニット２を着脱する際、作像ユニット２の幅方向両側を支持しながら案内する一対のレール状部材７１ａ（７１ｂ）が形成されている。さらに、作像ユニット２を装置本体１０に装着した際、作像ユニット２の底面に押圧して作像ユニット２を上方へ付勢するコロ７２とコロ７３が、一対のレール状部材７１ａ（７１ｂ）の間で前側と後側に設けられている。コロ７２，７３は、押しバネ（付勢部材、図８に図示）７５によって上方に付勢されている。そして、図７に示すように、一方のレール状部材７１ａの後側部には凸部７４が形成されている。これによって、挿入されてきた作像ユニット２が略水平状態から一方側に傾くことになる。なお、凸部７４を後側部のみならず、前側部から連続して形成しても構わない。また、凸部７４を形成することなく、一対のレール状部材を異なる高さにして、作像ユニット２を一方側に傾かせるようにしてもよい。

次に、このような構成の画像形成装置において、作像ユニット２を装置本体１０に装着する際の作像ユニット２の動きについて説明する。図８に、作像ユニット２を装置本体１０に装着する際の状態を示す作像ユニット２の正面図、側断面図、背面図をそれぞれ示す。

まず、作像ユニット２は、装置本体１０に設けられた一対のレール状部材７１ａ，７１ｂに底面を支持されながら、装置本体１０内に挿入される（図８（ａ））。そして、感光体２０の先端部に設けられた第２歯車２７が、装置本体１０に設けられた第１歯車８２と、回転軸方向において重なり合う直前に、一方のレール状部材７１ａに形成された凸部７４に作像ユニット２の底面が乗り上げ、作像ユニット２は、第２歯車２７と第１歯車８２の回転軸間距離ｄが広がる方向に傾く（同図（ｂ））。これによって、作像ユニット２を装置本体１０に挿入する際の、第１歯車８２と第２歯車２７の端面同士が突き当たりが回避されるようになる。なお、作像ユニット２の傾き度合いは凸部７４の高さによって調整することができ、回転軸間距離ｄは、第１歯車８２と第２歯車２７とが接触しない範囲で、できるだけ短くなるようにするのが装置の小型化の観点からは望ましい。

一方側に傾いた作像ユニット２をさらに装置本体１０に挿入すると、作像ユニット２の底面にコロ７３（コロ７２）が接触し、作像ユニット２はコロ７３（コロ７２）に乗り上げる形で上方に移動する（同図（ｂ））。なお、コロ７３（コロ７２）に取り付けられている押しバネ７５の付勢力は、作像ユニット２の重量よりも大きく設定されており、作像ユニット２がコロ７３（コロ７２）に接触しても収縮することはない。また同時に、作像ユニット２の前側に形成された突部２８が、装置本体１０の後側板４２に形成された穴部４６に係入する。そして、作像ユニット２が上方に移動するにしたがって、作像ユニット２の突部２８が穴部４６の上辺の傾斜面に沿って移動する。これにより、凸部７４による作像ユニット２の傾きは徐々に解消されると同時に、第２歯車２７と第１歯車８２とが徐々に歯合するようになる。

そして、作像ユニット２を装置本体１０にさらに挿入すると、作像ユニット２の突部２８が、穴部４６の頂角部分に入り込み、作像ユニット２の上方への移動が制限され位置決めされる。また、作像ユニット２の上方への移動が制限される結果、コロ７３（コロ７２）は押しバネ７５の付勢力に抗して下方に移動する（同図（ｃ））。これにより、第２歯車２７と第１歯車８２とが正常に歯合し、作像ユニット２は装置本体１０に位置決めされた状態で固定される。このとき、作像ユニット２は、一対のレール状部材７１ａ，７１ｂから離間した状態、より詳細には、一対のレール状部材７１ａ，７１ｂから、凸部７４の高さ以上離間した状態で保持される。

なお、作像ユニット２を装置本体１０から取り外す場合には、前記状態変化とは逆の順序で作像ユニット２の状態が変化する。すなわち、作像ユニット２が装置本体１０に装着された状態から引き出されると、コロ７３（コロ７２）による上方への付勢が徐々に解除され、作像ユニット２の一方の底面に凸部７４が当接し、作像ユニット２は、第２歯車２７と第１歯車８２とが歯合した状態から、歯車同士が離間する方向に徐々に傾く。そして、作像ユニット２が装置本体１０からさらに引き出されると、作像ユニット２の底面と凸部７４との接触も解除され、一対のレール状部材７１ａ，７１ｂで作像ユニット２は略水平に保持されるようになる。その後、作像ユニット２は、一対のレール状部材７１ａ，７１ｂに案内されて略水平に保持されたまま装置本体１０から引き出される。

本発明の画像形成装置によれば、ユニットを装置本体に装着する際、歯車の端面同士が突き当たることなく、両歯車を円滑に噛み合わせることができ、しかも装置の大型化を招くことがないので有用である。

２ 作像ユニット（ユニット）
Ｄ 画像形成装置
１０ 装置本体
２７ 第２歯車
２８ 突部
４６ 穴部
７１ａ，７１ｂ レール状部材（ガイド部材）
７４ 凸部
７５ 押しバネ（付勢部材）
８２ 第１歯車

Claims (7)

1. 第１歯車を備えた装置本体と、第２歯車を備えたユニットと有し、前記ユニットが前記装置本体に対して第２歯車の回転軸方向に着脱自在の画像形成装置において、
   前記ユニットを前記装置本体に挿入していくと、前記ユニットが、第２歯車と第１歯車とが回転軸方向において重なり合い且つ歯合しない位置から、歯合する位置に移動することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記装置本体が、前記装置本体に対する前記ユニットの着脱を案内するガイド部材と、前記ユニットを、第２歯車と第１歯車とが歯合する方向に付勢する付勢部材とをさらに有する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記ガイド部材が、第２歯車と第１歯車とが回転軸方向において重なり合う直前から、第２歯車と第１歯車の回転軸間距離が広がる方向に前記ユニットを案内するものである請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記ガイド部材が、前記ユニットの幅方向両側を支持しながら案内する一対のレール状部材であって、前記一対のレール状部材の一方に凸部が設けられ、前記凸部によって、第２歯車と第１歯車の回転軸間距離が広がる方向に前記ユニットを傾斜させる請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記装置本体及び前記ユニットの一方に突部が形成され、他方に穴部が形成され、前記装置本体に前記ユニットを挿入していくと、前記突部が前記穴部に遊びのある状態で係入し、前記付勢部材によって前記ユニットが付勢されることによって、前記突部が前記穴部の周面に当接し、第２歯車と第１歯車とが歯合する位置に前記ユニットが位置決めされる請求項２〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記ユニットの前記装置本体への装着が完了すると、前記ユニットが前記ガイド部材と非接触となる請求項２〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 第１歯車及び第２歯車が斜歯歯車である請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。