JP2017187082A - 駆動機構、画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】クラッチが運動変換機構とともに採用される駆動機構において、運動変換機構の状態を把握するセンサーを要することなく運動変換機構の状態を目的の状態に制御できること。
【解決手段】駆動機構７は、第１ギア機構７０１、運動変換機構７ｃ、アクチュエーター７５およびメカニカルクラッチ７２を備える。アクチュエーター７５は、入力される制御信号に応じて変位部７５ａを第１位置と第２位置とに変位させる。メカニカルクラッチ７２は、入力ギア７２１の係合部７２１ａ，７２１ｂ各々が変位部７５ａと係合するか否かに応じて、第１ギア機構７０１の回転力を運動変換機構７ｃへ伝達する連結状態と伝達しない非連結状態とに切り替わる。複数の係合部７２１ａ，７２１ｂは、周方向における１８０度未満の中心角の範囲内の複数箇所に形成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、駆動機構および画像形成装置に関する。
一般に、タンデム方式の画像形成装置は、複数の感光体および複数の現像部を備える。前記複数の現像部は、複数の前記感光体上の静電潜像を黒色およびその他の複数の彩色のトナー像へそれぞれ現像する。
複数の感光体上の前記トナー像が中間転写ベルトに転写され、さらに、前記中間転写ベルト上の前記トナー像がシートへ転写される。なお、前記複数の彩色のトナー像は、シアン、マゼンタおよびイエローの３色のトナー像である。
前記複数の現像部は、現像ローラーおよびトナーを撹拌する撹拌部などの回転部をそれぞれ備える。前記画像形成装置において、カラーモードでの画像形成が行われる場合、全ての前記現像部の前記回転部が駆動される。
一方、モノクロモードでの画像形成が行われる場合、トナーの劣化防止のため、前記彩色のトナー像の現像を行う３つの前記現像部において、前記回転部が停止されることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１３３３３０号公報
ところで、前記複数の現像部の前記回転部が１つのモーターで駆動される場合、前記複数の現像部を駆動する駆動機構において、前記カラーモードと前記モノクロモードとで状態が切り替わるクラッチが採用される。
また、前記クラッチに大きな負荷がかかることを回避するため、前記クラッチと運動変換機構とが組み合わされた機構が前記駆動機構に採用される場合がある。前記運動変換機構は、モーターの動力を伝達する一次側ギア機構の回転運動を往復運動へ変換する機構であり、カム機構およびリンク機構の一方または両方を含む。前記運動変換機構は、前記一次側ギア機構と前記現像部などの負荷に回転力を伝達する二次側ギア機構とを中継する中継部を、両者を連結する作動位置と両者の連結を解除する退避位置との間で変位させる。
一般に、前記画像形成装置において、電磁クラッチまたは一回転クラッチが、前記クラッチとして採用される。前記電磁クラッチは、制御信号に従って連結状態および非連結状態の一方から他方へ切り替わる。
前記一回転クラッチは、ソレノイド式アクチュエーターなどのアクチュエーターと組み合わせて使用されるメカニカルクラッチである。前記一回転クラッチの係合部が前記アクチュエーターの変位部と係合すると、前記一回転クラッチが連結状態から非連結状態に切り替わる。前記一回転クラッチの前記係合部と前記アクチュエーターの変位部との係合が解除されると、前記一回転クラッチが非連結状態から連結状態に切り替わる。
前記電磁クラッチまたは前記一回転クラッチが、前記運動変換機構とともに採用される場合、前記運動変換機構の状態を目的の状態に制御するために、前記運動変換機構の状態を把握するためのセンサーが必要になる。例えば、前記センサーは、前記運動変換機構が変位させる前記中継部などの位置を検出する。
しかしながら、スペースの制約およびコストの制約などにより、前記センサーを省略したい場合がある。また、前記電磁クラッチが採用される場合、前記センサーの精度および前記電磁クラッチに対する制御信号の出力の時間分解能が、前記運動変換機構が往復変位させる対象の位置決めの精度に影響する。そのため、前記運動変換機構において高い位置決め精度が求められる場合、前記電磁クラッチを採用できないこともある。
本発明の目的は、クラッチが運動変換機構とともに採用される場合に、前記運動変換機構の状態を把握するセンサーを要することなく前記運動変換機構の状態を目的の状態に制御できる駆動機構およびそれを備える画像形成装置を提供することにある。
本発明の一の局面に係る駆動機構は、第１ギア機構と、運動変換機構と、アクチュエーターと、メカニカルクラッチとを備える。前記第１ギア機構は、モーターに連動し、前記モーターの回転力を第１の駆動対象へ伝達する機構である。前記運動変換機構は、前記第１ギア機構から回転力を受けたときに、前記第１ギア機構の１回転の回転運動を１往復の往復運動へ変換し、往復変位可能な往復駆動対象に対して前記往復運動の動力を伝達する機構である。前記アクチュエーターは、変位可能な変位部を有し、入力される制御信号に応じて前記変位部を第１位置と第２位置とに変位させる。前記メカニカルクラッチは、前記第１ギア機構から回転力を受けて回転し前記第１位置の前記変位部と係合可能な複数の係合部が形成された入力ギアを有する。前記メカニカルクラッチは、前記係合部各々が前記アクチュエーターの前記変位部と係合するか否かに応じて、前記第１ギア機構の回転力を前記運動変換機構へ伝達する連結状態と前記第１ギア機構の回転力を前記運動変換機構へ伝達しない非連結状態とに切り替わる。前記複数の係合部は、前記入力ギアの周方向における１８０度未満の中心角の範囲内の複数箇所に形成されている。
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、複数の像担持体と、複数の現像部と、モーターと、前記駆動機構と、制御部とを備える。前記複数の像担持体は、それぞれ表面に静電潜像が形成される部分である。前記複数の現像部は、それぞれ前記複数の像担持体上の前記静電潜像を黒色およびその他の複数の彩色のトナー像へ現像する部分である。前記モーターは、前記複数の現像部に共通の駆動源である。前記駆動機構は、前記モーターの回転力を前記複数の現像部が備える回転部へ伝達する。前記制御部は、前記駆動機構の前記アクチュエーターに前記制御信号を出力する。前記第１の駆動対象が、前記黒色のトナー像の現像を行う１つの前記現像部が備える前記回転部である。前記第２の駆動対象が、前記彩色のトナー像の現像を行う残りの前記現像部が備える前記回転部である。前記制御部は、前記運動変換機構を予め定められた基準状態へ移行させる際に、前記アクチュエーターに対し、前記変位部を前記第１位置から前記第２位置へ変位させ、続いて前記既定中心角よりも大きく１８０度よりも小さい角度分の前記入力ギアの回転に要する時間だけ前記変位部を前記第２位置に維持させ、さらに前記変位部を前記第２位置から前記第１位置へ変位させる前記制御信号を出力する。
本発明によれば、クラッチが運動変換機構とともに採用される場合に、前記運動変換機構の状態を把握するセンサーを要することなく前記運動変換機構の状態を目的の状態に制御できる駆動機構およびそれを備える画像形成装置を提供することが可能になる。
図１は、実施形態に係る駆動機構を備える画像形成装置の構成図である。 図２は、実施形態に係る駆動機構が第１状態であるときの中間転写ベルトおよび感光体の構成図である。 図３は、実施形態に係る駆動機構が第２状態であるときの中間転写ベルトおよび感光体の構成図である。 図４は、実施形態に係る駆動機構の構成図である。 図５は、実施形態に係る駆動機構が第１状態であるときの運動変換機構およびその周辺部分の正面図である。 図６は、実施形態に係る駆動機構が第１状態であるときの運動変換機構およびその周辺部分の背面図である。 図７は、実施形態に係る駆動機構が第２状態であるときの運動変換機構およびその周辺部分の正面図である。 図８は、実施形態に係る駆動機構が第１状態であるときの連結回転体およびその周辺部分の断面図である。 図９は、実施形態に係る駆動機構が第２状態であるときの連結回転体およびその周辺部分の断面図である。 図１０は、実施形態に係る駆動機構が第１状態であるときのメカニカルクラッチおよびその周辺部分の正面図である。 図１１は、実施形態に係る駆動機構が第２状態であるときのメカニカルクラッチおよびその周辺部分の正面図である。 図１２は、メカニカルクラッチの構成図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。
［画像形成装置１０の構成］
まず、図１を参照しつつ、実施形態に係る駆動機構７の画像形成装置１０の全体構成について説明する。
画像形成装置１０は、シート９に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。シート９は、用紙、封筒およびＯＨＰシートなどのシート状の画像形成媒体である。
画像形成装置１０は、シート供給部２、シート搬送部３、作像部４、定着部５、駆動機構７、制御部８および操作表示部８０などを備える。制御部８は、シート供給部２、シート搬送部３、作像部４、定着部５および駆動機構７などを制御する。作像部４は、光走査部４０を含む。駆動機構７は、作像部４が備える回転体などの機械的に動作する部分を駆動する。
操作表示部８０は、ユーザーインターフェイスの機器である。操作表示部８０は、ユーザーの操作を受け付ける操作部と、前記ユーザーに提示する情報を表示する表示部とを含む。例えば、前記操作部はタッチパネルおよび操作ボタンなどであり、前記表示部は液晶表示パネルなどである。
図１に示される画像形成装置１０は、タンデム式画像形成装置であり、カラープリンターである。そのため、作像部４は、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの各色に対応した複数の単色作像部４ｘと、中間転写ベルト４８と、二次転写部４８１と、二次クリーニング部４８２とを備える。
シート供給部２において、シート送出部２２が、シートカセット２１に収容されたシート９を搬送路３０へ送り出す。
シート搬送部３において、複数の搬送ローラー３１各々が、シート９を搬送路３０に沿って搬送する。さらに、搬送路３０の出口の搬送ローラー３１は、画像形成後のシート９を搬送路３０から排出トレイ１０１へ排出する。
単色作像部４ｘ各々において、ドラム状の感光体４１が回転し、帯電部４２が感光体４１の表面を一様に帯電させる。さらに、光走査部４０が感光体４１の表面に静電潜像を書き込み、現像部４３が、感光体４１の表面の前記静電潜像をトナー９０によって現像する。これにより、トナー像が感光体４１の表面に形成される。なお、感光体４１は像担持体の一例である。
即ち、作像部４は、複数の感光体４１、複数の現像部４３および光走査部４０を含む。作像部４において、光走査部４０が、回転する感光体４１各々の表面に前記静電潜像を形成し、さらに現像部４３が前記静電潜像を前記トナー像へ現像する。
単色作像部４ｘ各々において、一次転写部４５が、前記トナー像を感光体４１表面から中間転写ベルト４８に転写する。中間転写ベルト４８は、回転可能に支持された無端のベルトである。一次クリーニング部４７は、感光体４１表面に残存するトナー９０を除去する。
中間転写ベルト４８が感光体４１に接触する状態で回転することにより、感光体４１上の前記トナー像が中間転写ベルト４８へ転写される。中間転写ベルト４８が全ての感光体４１に接触する場合に、複数の感光体４１上の前記トナー像が、中間転写ベルト４８上にカラー画像として転写される。
二次転写部４８１は、搬送路３０におおいて、中間転写ベルト４８に形成された前記トナー像をシート９に転写する。二次クリーニング部４８２は、中間転写ベルト４８に残存するトナー９０を除去する。
定着部５は、搬送路３０におおいて、シート９上の前記トナー像を加熱し、前記トナー像をシート９に定着させる。
図２，３に示されるように、中間転写ベルト４８は、後述する駆動機構７により、複数の感光体４１との位置関係が変更される。
駆動機構７は、１つのモーター７０の回転力を複数の現像部４３が備える回転部４３０へ伝達する機構である（図１，４，５等参照）。即ち、モーター７０は、複数の現像部４３に共通の駆動源である。現像部４３の回転部４３０は、トナー９０を感光体４１へ供給する現像ローラー４３１およびトナー９０を撹拌する撹拌部４３２などを含む。
さらに、駆動機構７は、カラー位置決め動作とモノクロ位置決め動作とを実行可能な機構でもある。前記カラー位置決め動作は、中間転写ベルト４８を全ての感光体４１に接触するカラー位置に位置決めする動作である（図２参照）。前記モノクロ位置決め動作は、中間転写ベルト４８を予め定められた１つの感光体４１である常用感光体４１ａにのみ接触する位置に位置決めする動作である（図３参照）。
本実施形態において、常用感光体４１ａは、黒の前記トナー像が形成される感光体４１である。図２，３において、ベルト移動方向Ｒ１は、中間転写ベルト４８における複数の感光体４１に対向する面の移動方向を示す。常用感光体４１ａは、ベルト移動方向Ｒ１の最も下流側に配置された感光体４１である。
以下の説明において、常用感光体４１ａを除く残りの全ての感光体４１のことをその他感光体４１ｂと称する。即ち、その他感光体４１ｂは、シアン、マゼンタおよびイエローの前記トナー像が形成される３つの感光体４１である。
また、常用感光体４１ａにおける現像を行う現像部４３のことを常用現像部４３ａと称し、その他感光体４１ｂにおける現像を行う現像部４３のことをその他現像部４３ｂと称する。
本実施形態において、複数の現像部４３のうち、常用現像部４３ａは、黒色の前記トナー像の現像を行う１つであり、彩色の前記トナー像の現像を行う残りの３つである。
図２，３に示されるように、中間転写ベルト４８は、第１支持ローラー４８３および第２支持ローラー４８４によって支持されている。第１支持ローラー４８３および第２支持ローラー４８４は、それぞれベルト移動方向Ｒ１の下流側および上流側に設けられている。中間転写ベルト４８は、第２支持ローラー４８４を支持する支持フレーム４８５により、前記カラー位置と前記モノクロ位置との間で変位可能に支持されている。
駆動機構７は、支持フレーム４８５を、常用感光体４１ａに対応する一次転写部４５の位置を中心に予め定められた回動範囲内で回動させる。これにより、駆動機構７は、中間転写ベルト４８を前記カラー位置および前記モノクロ位置の各々に位置決めする。
制御部８は、操作表示部８０の前記操作部に対する操作に従って、画像形成の動作モードとしてカラーモードおよびモノクロモードの一方を選択する。
前記カラーモードでの画像形成が行われる場合、制御部８は、駆動機構７を制御することにより、全ての現像部４３の回転部４３０を動作させる。その際、駆動機構７は、前記カラー位置決め動作を実行する。
一方、前記モノクロモードでの画像形成が行われる場合、制御部８は、駆動機構７を制御することにより、複数の現像部４３のうち常用現像部４３ａの回転部４３０のみを動作させる。その際、駆動機構７は、前記モノクロ位置決め動作を実行する。
即ち、前記モノクロモードにおいて、制御部８は、トナー９０の劣化防止のため、彩色のトナー像の現像を行うその他現像部４３ｂの回転部４３０を停止させる。
ところで、従来装置においても、複数の現像部４３の回転部４３０が１つのモーター７０で駆動される場合がある。複数の現像部４３を駆動する前記従来装置の駆動機構において、前記カラーモードと前記モノクロモードとで状態が切り替わるクラッチが採用される。
また、前記クラッチに大きな負荷がかかることを回避するため、前記クラッチと運動変換機構とが組み合わされた機構が前記従来装置の駆動機構に採用される場合がある。前記従来装置の運動変換機構は、モーター７０の動力を伝達する一次側ギア機構の回転運動を往復運動へ変換する機構であり、カム機構およびリンク機構の一方または両方を含む。前記運動変換機構は、前記一次側ギア機構と現像部４３などの負荷に回転力を伝達する二次側ギア機構とを中継する中継部を、両者を連結する作動位置と両者の連結を解除する退避位置との間で変位させる。
一般に、前記従来装置において、電磁クラッチまたは一回転クラッチが、前記クラッチとして採用される。前記電磁クラッチは、制御信号に従って連結状態および非連結状態の一方から他方へ切り替わる。
前記一回転クラッチは、ソレノイド式アクチュエーターなどのアクチュエーターと組み合わせて使用されるメカニカルクラッチである。前記一回転クラッチの係合部が前記アクチュエーターの変位部と係合すると、前記一回転クラッチが連結状態から非連結状態に切り替わる。前記一回転クラッチの前記係合部と前記アクチュエーターの変位部との係合が解除されると、前記一回転クラッチが非連結状態から連結状態に切り替わる。
前記従来装置において、前記電磁クラッチまたは前記一回転クラッチが、前記運動変換機構とともに採用される場合、前記運動変換機構の状態を目的の状態に制御するために、前記運動変換機構の状態を把握するためのセンサーが必要になる。例えば、前記センサーは、前記運動変換機構が変位させる前記中継部などの位置を検出する。
しかしながら、スペースの制約およびコストの制約などにより、前記センサーを省略したい場合がある。また、前記電磁クラッチが採用される場合、前記センサーの精度および前記電磁クラッチに対する制御信号の出力の時間分解能が、前記運動変換機構が往復変位させる対象の位置決めの精度に影響する。そのため、前記運動変換機構において高い位置決め精度が求められる場合、前記電磁クラッチを採用できないこともある。
一方、後述するように、駆動機構７において、メカニカルクラッチ７２が運動変換機構７ｃとともに採用されている（図５，６等参照）。しかしながら、駆動機構７は、運動変換機構７ｃの状態を把握するセンサーを要することなく運動変換機構７ｃの状態を目的の状態に制御できる機構である。以下、駆動機構７の詳細について説明する。
［駆動機構７］
図４に示されるように、駆動機構７は、第１ギア機構７０１、中継ギア７ｂおよび第２ギア機構７０２を含む。さらに、図５，６に示されるように、駆動機構７は、メカニカルクラッチ７２、アクチュエーター７５および運動変換機構７ｃを含む。運動変換機構７ｃは、カム７３およびリンク機構７４を含む。
第１ギア機構７０１は、常にモーター７０に連動するギア機構である。第１ギア機構７０１は、モーター７０の回転力を第１の駆動対象である常用現像部４３ａの回転部４３０へ伝達する。なお、常用現像部４３ａの回転部４３０は第１の駆動対象の一例である。
図４に示されるように、第１ギア機構７０１は、常用現像部４３ａの回転部４３０へ回転力を伝達する第１現像連結ギア７ｗを含む。さらに、第１ギア機構７０１は、中継ギア７ｂと同軸上に支持された中継出力ギア７ａも含む。また、第１ギア機構７０１は、メカニカルクラッチ７２に回転力を伝達する変換出力ギア７１を含む（図５参照）。
中継ギア７ｂは、回転可能に支持され、第１ギア機構７０１の中継出力ギア７ａから回転力を受けて回転する接続位置と、中継出力ギア７ａから回転力を受けない接続解除位置との間で往復変位可能な回転体である。
図８は、前記接続位置に位置する中継ギア７ｂを示し、図９は、前記接続解除位置に位置する中継ギア７ｂを示す。図８，９において、中継出力ギア７ａおよび中継ギア７ｂを回転可能に支持する中継軸７０３が仮想線で示されている。
中継ギア７ｂは、中継軸７０３に沿って前記接続位置と前記接続解除位置との間で移動可能である。中継ギア７ｂが前記接続位置に位置するときに、中継出力ギア７ａに設けられた係合部７ａ１と中継ギア７ｂに設けられた係合部７ｂ１とが係合する（図８参照）。これにより、駆動機構７は、中継出力ギア７ａの回転力を中継ギア７ｂへ伝達する第１状態、即ち、前記カラーモードの状態となる。
一方、中継ギア７ｂが前記接続解除位置に位置するときに、中継ギア７ｂの係合部７ｂ１が中継出力ギア７ａの係合部７ａ１から離隔する（図９参照）。これにより、駆動機構７は、中継出力ギア７ａの回転力を中継ギア７ｂへ伝達しない第２状態、即ち、前記モノクロモードの状態となる。
第２ギア機構７０２は、中継ギア７ｂの回転力を第２の駆動対象であるその他現像部４３ｂの回転部４３０へ伝達するギア機構である。第２ギア機構７０２は、常に中継ギア７ｂに連動する。なお、その他現像部４３ｂの回転部４３０は第２の駆動対象の一例である。
図４に示されるように、第２ギア機構７０２は、３つのその他現像部４３ｂの回転部４３０へ回転力を伝達する３つの第２現像連結ギア７ｘ，７ｙ，７ｚを含む。
運動変換機構７ｃは、第１ギア機構７０１から回転力を受けたときに、第１ギア機構７０１の１回転の回転運動を１往復の往復運動へ変換する機構である。運動変換機構７ｃは、往復変位可能な中継ギア７ｂに対して前記往復運動の動力を伝達する。なお、中継ギア７ｂは、往復変位可能な往復駆動対象の一例である。
図１０，１１に示されるように、アクチュエーター７５は、変位可能な変位部７５ａを有し、入力される制御信号に応じて変位部７５ａを第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２とに変位させる。制御部８が、アクチュエーター７５に対して前記制御信号を出力する。
本実施形態において、ソレノイド式のアクチュエーターの一例であるフラッパーソレノイドが、アクチュエーター７５として採用されている。
図１２に示されるように、メカニカルクラッチ７２は、一対の欠歯ギア７２１，７２２およびバネ７２３を有する。以下、一対の欠歯ギア７２１，７２２の一方を第１欠歯ギア７２１と称し、他方を第２欠歯ギア７２２と称する。
第１欠歯ギア７２１および第２欠歯ギア７２２は、同軸上に重なって連結され、それら全体として回転可能に支持されている。第１欠歯ギア７２１および第２欠歯ギア７２２は、一定の回転範囲の遊びを有して連結されており、その遊びの範囲内でのみ独立して回転可能である。
第１欠歯ギア７２１および第２欠歯ギア７２２は、それぞれ周方向の２領域に第１欠歯部７２ｘおよび第２欠歯部７２ｙを有する。第１欠歯部７２ｘおよび第２欠歯部７２ｙは、それらが変換出力ギア７１に対向する位置に到達することにより、変換出力ギア７１と一対の欠歯ギア７２１，７２２との連動を一時的に解除する。
第１欠歯ギア７２１の第１欠歯部７２ｘおよび第２欠歯ギア７２２の第１欠歯部７２ｘは、回転軸方向から見て重なる範囲に形成されている。同様に、第１欠歯ギア７２１の第２欠歯部７２ｙおよび第２欠歯ギア７２２の第２欠歯部７２ｙも、回転軸方向から見て重なる範囲に形成されている。
但し、第１欠歯ギア７２１および第２欠歯ギア７２２が、前記遊びの範囲内で独立して回転することにより、第１欠歯ギア７２１の第１欠歯部７２ｘおよび第２欠歯ギア７２２の第１欠歯部７２ｘは、一対の欠歯ギア７２１，７２２の回転軸方向から見てそれらの全体が重なる状態から一部のみが重なる状態へシフトする。その際、第２欠歯部７２ｙも第１欠歯部７２ｘと同様にシフトする。
バネ７２３の一端は第１欠歯ギア７２１に連結されており、バネ７２３の他端は第２欠歯ギア７２２に連結されている。バネ７２３は、一対の欠歯ギア７２１，７２２に対し、それらを前記遊びの範囲内で相対的に回転させる弾性トルクを加える。なお、バネ７２３は弾性部材の一例である。
より具体的には、バネ７２３は、一対の欠歯ギア７２１，７２２に対し、前記回転軸方向から見て第１欠歯ギア７２１の第１欠歯部７２ｘおよび第２欠歯ギア７２２の第１欠歯部７２ｘの重なる範囲を狭める方向の前記前記トルクを加える。
一対の欠歯ギア７２１，７２２は、第１ギア機構７０１の変換出力ギア７１から回転力を受けて回転する。その際、一対の欠歯ギア７２１，７２２は、それぞれの第１欠歯部７２ｘおよび第２欠歯部７２ｙの向きが前記遊びの範囲内でずれた状態で、変換出力ギア７１と噛み合う。
そして、第１欠歯ギア７２１の第１欠歯部７２ｘおよび第２欠歯部７２ｙが変換出力ギア７１に対向するときには、第１欠歯ギア７２１は、変換出力ギア７１からの動力を受けないが、バネ７２３から前記弾性トルクを受けることによって前記遊びの範囲内で第２欠歯ギア７２２に対して相対的に回転する。
同様に、第２欠歯ギア７２２の第１欠歯部７２ｘおよび第２欠歯部７２ｙが変換出力ギア７１に対向するときには、第２欠歯ギア７２２は、変換出力ギア７１からの動力を受けないが、バネ７２３から前記弾性トルクを受けることによって前記遊びの範囲内で第１欠歯ギア７２１に対して相対的に回転する。
図５，７，１０，１１に示されるように、第１欠歯ギア７２１には、アクチュエーター７５の変位部７５ａが第１位置Ｐ１に位置するときにその変位部７５ａと係合可能な２つの係合部７２１ａ，７２１ｂが形成されている。即ち、一対の欠歯ギア７２１，７２２は、それぞれ係合部７２１ａ，７２１ｂの数と同数の欠歯部７２ｘ，７２ｙを有するギアである。なお、第１欠歯ギア７２１は、第１ギア機構７０１から回転力を受けて回転する入力ギアの一例である。
第１欠歯ギア７２１の第１欠歯部７２ｘが変換出力ギア７１に対向するときに、変位部７５ａが２つの係合部７２１ａ，７２１ｂの一方である第１係合部７２１ａと係合する（図６，１０参照）。また、第１欠歯ギア７２１の第２欠歯部７２ｙが変換出力ギア７１に対向するときに、変位部７５ａが２つの係合部７２１ａ，７２１ｂの他方である第２係合部７２１ｂと係合する（図１１参照）。変位部７５ａが第１係合部７２１ａまたは第２係合部７２１ｂと係合すると、第１欠歯ギア７２１の回転が停止する。
図６に示されるように、第２欠歯ギア７２２の軸部７２２ａには、カム７３が連結されている。カム７３は、第２欠歯ギア７２２に連動し、第２欠歯ギア７２２が回転すればカム７３も回転し、第２欠歯ギア７２２が停止すればカム７３も停止する。
変位部７５ａが２つの係合部７２１ａ，７２１ｂの一方と係合することによって第１欠歯ギア７２１が停止すると、第２欠歯ギア７２２の欠歯部７２ｘ，７２ｙの一方が変換出力ギア７１に対向する位置へ到達する。このとき、第２欠歯ギア７２２は、リンク機構７４の一部からカム７３に加わる荷重により、バネ７２３の力に抗して停止する。これにより、第２欠歯ギア７２２は、その欠歯部７２ｘ，７２ｙの一方が変換出力ギア７１に対向する状態に保持される。
メカニカルクラッチ７２は、２つの係合部７２１ａ，７２１ｂ各々がアクチュエーター７５の変位部７５ａと係合するか否かに応じて連結状態と非連結状態とに切り替わる。前記連結状態は、変換出力ギア７１の回転力をカム７３へ伝達する状態である。前記非連結状態は、変換出力ギア７１の回転力をカム７３へ伝達しない状態である。
アクチュエーター７５の変位部７５ａが第１係合部７２１ａと係合したときの運動変換機構７ｃおよび駆動機構７の状態が前記第１状態である。一方、アクチュエーター７５の変位部７５ａが第２係合部７２１ｂと係合したときの運動変換機構７ｃおよび駆動機構７の状態が前記第２状態である。前記第１状態および前記第２状態において、メカニカルクラッチ７２は前記非連結状態である。
メカニカルクラッチ７２の自然状態は前記連結状態である。変位部７５ａが第２位置Ｐ２に維持されていれば、一対の欠歯ギア７２１，７２２の一方または両方が変換出力ギア７１と噛み合い、カム７３が回転する。変位部７５ａが第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１へ移行すると、変位部７５ａが、最初に第１位置Ｐ１に到達した係合部７２１ａ，７２１ｂのうちの１つと係合し、第１欠歯ギア７２１の回転を止める。これにより、メカニカルクラッチ７２が前記連結状態から前記非連結状態へ切り替わり、カム７３の回転が停止する。
図１０，１１に示されるように、２つの係合部７２１ａ，７２１ｂは、第１欠歯ギア７２１の周方向における第１中心角θ１の範囲内の複数箇所に形成されている。第１中心角θ１は、１８０度未満の既定の角度である。本実施形態において、第１中心角θ１は概ね９０度である。なお、第１中心角θ１は既定中心角の一例である。
以下の説明において、３６０度から第１中心角θ１を差し引いた角度のことを第２中心角θ２と称する。本実施形態において、第１中心角θ１と第２中心角θ２との比は、概ね１対３である。
前述したように、変位部７５ａが第１位置Ｐ１へ移行し、変位部７５ａが第１係合部７２１ａおよび第２係合部７２１ｂの各々に係合したときに、メカニカルクラッチ７２が前記非連結状態になるとともに、カム７３が停止する。
一方、変位部７５ａが第２位置Ｐ２へ移行し、変位部７５ａと第１係合部７２１ａおよび第２係合部７２１ｂ各々との係合が解除されたときに、メカニカルクラッチ７２のバネ７２３は、停止中の第１欠歯ギア７２１に対し、第１欠歯ギア７２１が変換出力ギア７１と噛み合う状態になるまで回転させる前記弾性トルクを加える。これにより、メカニカルクラッチ７２が前記連結状態になる。即ち、第１欠歯ギア７２１が再び回転し、第２欠歯ギア７２２も第１欠歯ギア７２１に連動して回転する。その結果、カム７３も回転する。
リンク機構７４は、カム７３に連動し、カム７３の回転動作を往復変位動作へ変換する機構である。リンク機構７４は、第１揺動部７４１、昇降部７４２および第２揺動部７４３を含む。
第１揺動部７４１は、カム７３に接する状態で回動可能に支持され、カム７３が回転することによって上下に揺動する。第１揺動部７４１は、カム７３に対して荷重を加える。前述したように、この荷重が、第２欠歯ギア７２２をバネ７２３の力に抗して停止させる。
即ち、第１欠歯ギア７２１における複数の欠歯部７２ｘ、７２ｙ各々が変換出力ギア７１に対向するときに、第１位置P1に位置する変位部７５ａは、複数の係合部７２１ａ，７２１ｂ各々と係合することによって第１欠歯ギア７２１の回転を停止させる（図５，７，１０，１１参照）。
さらに、第１欠歯ギア７２１の回転が停止したときに、第２欠歯ギア７２２は、カム７３が第１揺動部７４１から受ける荷重により、第２欠歯ギア７２２における複数の欠歯部７２ｘ、７２ｙ各々が変換出力ギア７１に対向する状態で、前記弾性トルクに抗して停止する（図６参照）。これにより、メカニカルクラッチ７２が前記非連結状態になる。
さらに、変位部７５ａが第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ変位したときに、第１欠歯ギア７２１は、前記弾性トルクによって変換出力ギア７１に連動する向きまで回転する。そして、第１欠歯ギア７２１が変換出力ギア７１に連動して回転することにより、第２欠歯ギア７２２が第１欠歯ギア７２１に連動して変換出力ギア７１に連動する向きまで回転する。これにより、メカニカルクラッチ７２が前記連結状態になる。
昇降部７４２は、その上端側の部分が第１揺動部７４１に連結されている。第１揺動部７４１が揺動することにより、昇降部７４２が上下に変位する。第２揺動部７４３は、昇降部７４２の下端側の部分に連結されている。第２揺動部７４３は、昇降部７４２の上下方向の変位に連動して揺動する。
駆動機構７が前記第１状態であるときに、カム７３は、リンク機構７４の昇降部７４２を上死点側の位置に保持する（図５参照）。駆動機構７が前記第２状態であるときに、カム７３は、リンク機構７４の昇降部７４２を下死点側の位置に保持する。
図８，９に示されるように、第２揺動部７４３には、中継軸７０３の周方向に沿うテーパ面７４３ａが形成されている。テーパ面７４３ａは、中継ギア７ｂと第２揺動部７４３との間に介在する介在部材７４４の一部に接している。
なお、図８，９に示される例において、第２揺動部７４３は、組み合わされた２つの部材によって構成されている。
駆動機構７が前記第２状態から前記第１状態へ移行すると、テーパ面７４３ａが中継軸７０３を中心とする第１回動方向へ回動し、テーパ面７４３ａに押された介在部材７４４および中継ギア７ｂが中継出力ギア７ａ側へ変位する。これにより、中継ギア７ｂが前記接続位置へ変位し、中継出力ギア７ａの係合部７ａ１と中継ギア７ｂの係合部７ｂ１とが係合する（図８参照）。
一方、駆動機構７が前記第１状態から前記第２状態へ移行すると、テーパ面７４３ａが前記第１回動方向の反対の第２回動方向へ回動し、テーパ面７４３ａによる介在部材７４４および中継ギア７ｂの位置の制限が緩和される。
中継ギア７ｂは、不図示のバネによって中継出力ギア７ａから離れる方向への弾性力を受けている。そのため、駆動機構７が前記第１状態から前記第２状態へ移行すると、前記バネの力によって介在部材７４４および中継ギア７ｂが中継出力ギア７ａ側の反対側へ変位する。これにより、中継出力ギア７ａが前記接続解除位置へ変位し、中継出力ギア７ａの係合部７ａ１と中継ギア７ｂの係合部７ｂ１との係合が解除される（図９参照）。
駆動機構７が前記第１状態であるときに、モーター７０の動力は、第１ギア機構７０１によって常用現像部４３ａの回転部４３０へ伝達される。それと同時に、モーター７０の動力は、中継出力ギア７ａ、中継ギア７ｂおよび第２ギア機構７０２によってその他現像部４３ｂの回転部４３０へも伝達される。
一方、駆動機構７が前記第２状態である場合、モーター７０の動力は、第１ギア機構７０１によって常用現像部４３ａの回転部４３０へ伝達される。しかしながら、中継出力ギア７ａが前記接続解除位置へ変位することにより、モーター７０の動力は、その他現像部４３ｂの回転部４３０には伝達されない。
また、駆動機構７が前記第１状態である場合、リンク機構７４は、中間転写ベルト４８を前記カラー位置に保持する。また、駆動機構７が前記第２状態である場合、リンク機構７４は、中間転写ベルト４８を前記モノクロ位置に保持する。
即ち、駆動機構７の運動変換機構７ｃは、中間転写ベルト４８を前記カラー位置と前記モノクロ位置とに変位させる機構を兼ねる。
例えば、昇降部７４２が支持フレーム４８５に連結されていることが考えられる。これにより、昇降部７４２の変位に応じて、支持フレーム４８５が上下方向に変位する。
駆動機構７の前記カラー位置決め動作は、アクチュエーター７５の変位部７５ａを、一時的に第２位置Ｐ２へ変位させ、第１係合部７２１ａに引っ掛かるタイミングで第１位置Ｐ１へ戻す動作である。
同様に、駆動機構７の前記モノクロ位置決め動作は、アクチュエーター７５の変位部７５ａを、一時的に第２位置Ｐ２へ変位させ、第２係合部７２１ｂに引っ掛かるタイミングで第２位置Ｐ２へ戻す動作である。
制御部８は、運動変換機構７ｃを前記第１状態へ移行させる際に、アクチュエーター７５に対して第１制御信号を出力する。前記第１制御信号は、変位部７５ａを第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ変位させ、続いて予め設定された位置維持時間Ｔ１だけ変位部７５ａを第２位置Ｐ２に維持させ、さらに変位部７５ａを第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１へ変位させる前記制御信号である。なお、前記第１状態は基準状態の一例である。
位置維持時間Ｔ１は、第１欠歯ギア７２１が第１中心角θ１よりも大きく第２中心角θ２よりも小さい角度分回転するのに要する時間である。ここで、第１欠歯ギア７２１が１回転するのに要する時間がＴ０であるとすると、位置維持時間Ｔ１は次の（１）式を満たす。
（θ１／３６０）Ｔ０＜Ｔ１＜｛（３６０−θ１）／３６０｝Ｔ０＿＿＿（１）
制御部８がアクチュエーター７５を上記のように制御することにより、運動変換機構７ｃが前記第１状態および前記第２状態のいずれの状態であっても、必ず運動変換機構７ｃが前記第１状態へ移行する。
一方、制御部８は、運動変換機構７ｃを前記第１状態から前記第２状態へ移行させる際に、アクチュエーター７５に対して第２制御信号を出力する。前記第２制御信号は、変位部７５ａを第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ変位させ、続いて過剰時間Ｔ２が経過する前に、変位部７５ａを第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１へ変位させる前記制御信号である。
過剰時間Ｔ２は、第１欠歯ギア７２１が第１中心角θ１の角度分だけ回転するのに要する時間である。第１欠歯ギア７２１が１回転するのに要する時間がＴ０である場合、過剰時間Ｔ２は次の（２）式で表される。
Ｔ２＝（θ１／３６０）Ｔ０＿＿＿（２）
例えば、第１中心角θ１が９０度である場合、位置維持時間Ｔ１は、（Ｔ０／４）よりも長く、（３Ｔ０／４）よりも短い。さらに、過剰時間Ｔ２は（Ｔ０／４）である。
制御部８が前記第１制御信号を出力した後に前記第２制御信号を出力することにより、必ず運動変換機構７ｃが前記第２状態へ移行する。
従って、駆動機構７が採用されれば、運動変換機構７ｃの状態を把握するセンサーを要することなく、運動変換機構７ｃおよび駆動機構７の状態を目的の状態に制御することができる。
駆動機構７において、３つのその他現像部４３ｂの回転部４３０を駆動する中継ギア７ｂにかかる負荷は大きい。一方、メカニカルクラッチ７２にかかる負荷は、中継ギア７ｂを変位させるのに要する程度の比較的小さい負荷である。そのため、駆動機構７は、大型のクラッチを必要としない。
さらに、駆動機構７において、運動変換機構７ｃの各要素は、機械的に高精度で予め定められた複数の位置に位置決めされる。本実施形態においては、中継ギア７ｂが前記接続位置および前記接続解除位置に高精度で位置決めされる。
さらに、昇降部７４２が上下の２つの位置に高精度で位置決めされる。従って、中間転写ベルト４８が、前記カラー位置と前記モノクロ位置とに高精度で位置決めされる。
[応用例]
駆動機構７において、メカニカルクラッチ７２の第１欠歯ギア７２１が、係合部７２１ａ，７２１ｂを３つ以上備えることも考えられる。これにより、運動変換機構７ｃの各要素を予め定められた３つ以上の位置に高精度で位置決めすることができる。
また、画像形成装置１０において、駆動機構７がシート台昇降機構に適用されることも考えられる。前記シート昇降機構は、シートカセット２１においてシート９が載置されるシート台を上下方向へ変位させる機構である。
なお、本発明に係る駆動機構および画像形成装置は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態及び応用例を自由に組み合わせること、或いは実施形態及び応用例を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。
２ ：シート供給部
３ ：シート搬送部
４ ：作像部
４ｘ ：単色作像部
５ ：定着部
７ ：駆動機構
７ａ ：中継出力ギア
７ａ１ ：係合部
７ｂ ：中継ギア（往復駆動対象）
７ｂ１ ：係合部
７ｃ ：運動変換機構
７ｗ ：第１現像連結ギア
７ｘ，７ｙ，７ｚ：第２現像連結ギア
８ ：制御部
９ ：シート
１０ ：画像形成装置
２１ ：シートカセット
２２ ：シート送出部
３０ ：搬送路
３１ ：搬送ローラー
４０ ：光走査部
４１ ：感光体（像担持体）
４１ａ ：常用感光体
４１ｂ ：その他感光体
４２ ：帯電部
４３ ：現像部
４３ａ ：常用現像部（第１の駆動対象）
４３ｂ ：その他現像部（第２の駆動対象）
４５ ：一次転写部
４７ ：一次クリーニング部
４８ ：中間転写ベルト
７０ ：モーター
７１ ：変換出力ギア
７２ ：メカニカルクラッチ
７２ｘ ：第１欠歯部
７２ｙ ：第２欠歯部
７３ ：カム
７４ ：リンク機構
７５ ：アクチュエーター
７５ａ ：変位部
８０ ：操作表示部
９０ ：トナー
１０１ ：排出トレイ
４３０ ：現像部の回転部
４３１ ：現像ローラー
４３２ ：撹拌部
４８１ ：二次転写部
４８２ ：二次クリーニング部
４８３ ：第１支持ローラー
４８４ ：第２支持ローラー
４８５ ：支持フレーム
７０１ ：第１ギア機構
７０２ ：第２ギア機構
７０３ ：中継軸
７２１ ：第１欠歯ギア
７２１ａ ：第１係合部
７２１ｂ ：第２係合部
７２２ ：第２欠歯ギア
７２２ａ ：第２欠歯ギアの軸部
７２３ ：バネ（弾性部材）
７４１ ：第１揺動部
７４２ ：昇降部
７４３ ：第２揺動部
７４３ａ ：テーパ面
７４４ ：介在部材
７２１１ ：第１欠歯部
７２１２ ：第２欠歯部
Ｐ１ ：第１位置
Ｐ２ ：第２位置
θ１ ：第１中心角（既定中心角）
θ２ ：第２中心角

Claims (5)

  1. モーターに連動し、前記モーターの回転力を第１の駆動対象へ伝達する第１ギア機構と、
    前記第１ギア機構から回転力を受けたときに、前記第１ギア機構の１回転の回転運動を１往復の往復運動へ変換し、往復変位可能な往復駆動対象に対して前記往復運動の動力を伝達する運動変換機構と、
    変位可能な変位部を有し、入力される制御信号に応じて前記変位部を第１位置と第２位置とに変位させるアクチュエーターと、
    前記第１ギア機構から回転力を受けて回転し前記第１位置の前記変位部と係合可能な複数の係合部が形成された入力ギアを有し、前記係合部各々が前記アクチュエーターの前記変位部と係合するか否かに応じて、前記第１ギア機構の回転力を前記運動変換機構へ伝達する連結状態と前記第１ギア機構の回転力を前記運動変換機構へ伝達しない非連結状態とに切り替わるメカニカルクラッチと、を備え、
    前記複数の係合部は、前記入力ギアの周方向における１８０度未満の既定中心角の範囲内の複数箇所に形成されている、駆動機構。
  2. 前記運動変換機構は、
    カムと、
    前記カムに接する状態で回動可能に支持され、前記カムに荷重を加える揺動部と、を備え、
    前記メカニカルクラッチは、
    同軸上に重なり一定の回転範囲の遊びを有して連結され、前記第１ギア機構の一部の変換出力ギアに連動して回転し、それぞれ前記変換出力ギアとの連動を一時的に解除する複数の欠歯部を有する一対の欠歯ギアと、
    前記一対の欠歯ギアに対し、それらを前記遊びの範囲内で相対的に回転させる弾性トルクを加える弾性部材と、を備え、
    前記一対の欠歯ギアの一方である第１欠歯ギアは、複数の前記係合部が形成された前記入力ギアであり、
    前記一対の欠歯ギアの他方である第２欠歯ギアは、前記カムに連結されており、
    前記第１欠歯ギアにおける前記複数の欠歯部各々が前記変換出力ギアに対向するときに、前記第１位置に位置する前記変位部は、前記複数の係合部各々と係合することによって前記第１欠歯ギアの回転を停止させ、
    前記第１欠歯ギアの回転が停止したときに、前記第２欠歯ギアは、前記カムが前記揺動部から受ける荷重により、前記第２欠歯ギアにおける前記複数の欠歯部各々が前記変換出力ギアに対向する状態で、前記弾性トルクに抗して停止し、
    前記変位部が前記第１位置から前記第２位置へ変位したときに、前記第１欠歯ギアは、前記弾性トルクによって前記変換出力ギアに連動する向きまで回転し、
    前記第１欠歯ギアが前記変換出力ギアに連動して回転することにより、前記第２欠歯ギアが前記第１欠歯ギアに連動して前記変換出力ギアに連動する向きまで回転する、請求項１に記載の駆動機構。
  3. 回転可能に支持され、前記第１ギア機構から回転力を受けて回転する接続位置と前記第１ギア機構から回転力を受けない接続解除位置との間で変位可能な中継ギアと、
    前記中継ギアの回転力を第２の駆動対象へ伝達する第２ギア機構と、を備え、
    ２つの前記係合部が前記入力ギアに形成されており、
    前記中継ギアが、前記運動変換機構から動力が伝達される前記往復駆動対象である、請求項１または請求項２に記載の駆動機構。
  4. それぞれ表面に静電潜像が形成される複数の像担持体と、
    それぞれ前記複数の像担持体上の前記静電潜像を黒色およびその他の複数の彩色のトナー像へ現像する複数の現像部と、
    前記複数の現像部に共通の駆動源であるモーターと、
    前記モーターの回転力を前記複数の現像部が備える回転部へ伝達する請求項３に記載の駆動機構と、
    前記駆動機構の前記アクチュエーターに前記制御信号を出力する制御部と、を備え、
    前記第１の駆動対象が、前記黒色のトナー像の現像を行う１つの前記現像部が備える前記回転部であり、
    前記第２の駆動対象が、前記彩色のトナー像の現像を行う残りの前記現像部が備える前記回転部であり、
    前記制御部は、前記運動変換機構を予め定められた基準状態へ移行させる際に、前記アクチュエーターに対し、前記変位部を前記第１位置から前記第２位置へ変位させ、続いて予め設定された位置維持時間だけ前記変位部を前記第２位置に維持させ、さらに前記変位部を前記第２位置から前記第１位置へ変位させる前記制御信号を出力し、
    前記位置維持時間は、前記入力ギアが前記既定中心角よりも大きく３６０度から前記既定中心角を差し引いた角度よりも小さい角度分回転するのに要する時間である、画像形成装置。
  5. 前記複数の像担持体上の前記トナー像が転写される中間転写ベルトを備え、
    前記中間転写ベルトが、前記複数の前記像担持体の全てに接触するカラー位置と前記黒色のトナー像の現像を行う１つの前記現像部のみに接触するモノクロ位置との間で変位可能に支持され、
    前記駆動機構の前記運動変換機構が、前記中間転写ベルトを前記カラー位置と前記モノクロ位置とに変位させる機構を兼ねる、請求項４に記載の画像形成装置。
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