JP2020034723A - 現像カートリッジ - Google Patents

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Abstract

【課題】現像カートリッジの仕様を特定するための新たなギヤ構造を有する現像カートリッジを提供することを目的とする。【解決手段】現像カートリッジ10は、現像剤を収容可能な筐体11と、駆動ギヤ(アジテータギヤGA)と、駆動ギヤから駆動力を受ける第1ギヤ(キャリア110)であって、軸方向に延びる第1軸X1について、駆動ギヤと共に回転可能な第1ギヤであって、第1突起P11〜P13を有する第1ギヤと、駆動ギヤから駆動力を受ける第2ギヤ(サンギヤ120)であって、第1軸X1について回転可能な第2ギヤであって、第2突起P2を有する第2ギヤと、を備える。第2ギヤの回転速度は、第1ギヤの回転速度より速い。【選択図】図4

Description

本発明は、画像形成装置に用いる現像カートリッジに関する。
現像カートリッジを備える画像形成装置において、現像カートリッジの装着の有無または現像カートリッジの仕様を判定可能な画像形成装置が知られている。例えば、特許文献1には、検知ギヤが回転すると共に突起が移動する現像カートリッジが開示されている。画像形成装置は、突起をセンサで検出して、現像カートリッジが装着されているか否かを検知する。
特開2011−203362号公報
ところで、突起を検知することで現像カートリッジの仕様を判定する場合、複数の仕様それぞれについて、突起の配置パターンを異ならせている。これにより、画像形成装置は、複数の仕様の中で特定の仕様を有する現像カートリッジを判別することが可能である。近年、現像カートリッジの仕様の多様化に対して、新たなギヤ構造が望まれている。
そこで、本発明は、現像カートリッジの仕様を特定するための新たなギヤ構造を有する現像カートリッジを提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本開示の現像カートリッジは、現像剤を収容可能な筐体と、駆動ギヤと、前記駆動ギヤから駆動力を受ける第1ギヤであって、軸方向に延びる第1軸について、前記駆動ギヤと共に回転可能な第1ギヤであって、第1突起を有する第1ギヤと、前記駆動ギヤから駆動力を受ける第2ギヤであって、前記第1軸について回転可能な第2ギヤであって、第2突起を有する第2ギヤと、を備える。
前記第2ギヤの回転速度は、前記第1ギヤの回転速度より速い。
この構成によれば、第1ギヤと第2ギヤとを異なる回転速度で回転させることで、第1突起と第2突起に速度差をつけることができる。そのため、画像形成装置に設けたセンサのレバーを第1突起と第2突起によって回動させる場合には、レバーの回動速度が第1突起と第2突起とで異なる。このようにレバーの回転速度を変えることにより、光センサによりレバーが検出される時間が変わる。そして、検出される時間が変わることにより、光センサが受信する信号が変わる。したがって、速度が異なる各突起によって、検出される時間が第1時間となる第1信号と、検出される時間が第1時間よりも小さい第2時間となる第2信号を作ることができるため、これらの信号の組み合わせを、現像カートリッジの仕様に応じて作ることができる。そのため、現像カートリッジの仕様を特定するための新たなギヤ構造を有する現像カートリッジを提供することができる。
また、前記現像カートリッジは、プラネタリギヤ、キャリア、サンギヤおよびリングギヤを備える遊星歯車機構をさらに備え、前記リングギヤは、前記筐体に対して固定され、前記第1ギヤは、前記キャリアであり、前記プラネタリギヤは、前記リングギヤの内歯と噛み合い、且つ、前記キャリアの回転と共に前記リングギヤに対して回転可能であり、前記第2ギヤは、前記プラネタリギヤと噛み合い、且つ、前記プラネタリギヤと共に回転可能な前記サンギヤであってもよい。
これによれば、第1ギヤであるキャリアに駆動力が入力されると、第2ギヤであるサンギヤがキャリアよりも高速で回転するので、第1突起と第2突起の速度差を容易に作ることができる。
また、前記第2突起の回転軌跡は、前記第1突起の回転軌跡の内側に位置していてもよい。
また、前記第1ギヤおよび前記第2ギヤは、前記第1ギヤの回転方向において前記第1突起および前記第2突起がともに所定位置に位置する第1状態から、前記第2ギヤが1回転すると、前記第2突起が前記所定位置に位置し、かつ、前記第1突起が前記所定位置に位置しない第2状態となるように構成されてもよい。
これによれば、第1突起および第2突起がともに所定位置に位置する状態では、第1突起が第2突起の外側に位置することから、第1突起がセンサのレバーに当たる。そのため、第1突起によって第1信号を作ることができる。また、第2突出部が所定位置に位置し、かつ、第1突起が所定位置に位置しない状態では、第2突起がレバーに当たるので、第2突起によって第2信号を作ることができる。
また、前記第1ギヤは、前記第1突起を複数有し、複数の前記第1突起の少なくとも1組は、前記第1ギヤの回転方向に所定の角度αずれて配置され、n,mを自然数としたときに、前記第2ギヤの回転速度は、前記第1ギヤの回転速度のn倍であり、前記所定の角度αは、(360/n)・m°であり、前記第1突起の数は、nよりも少なくするとよい。
これによれば、第1信号と第2信号を良好に作ることができる。
例えば、n=4、かつ、m=1であり、前記第1突起の数は、3であってもよい。
これによれば、第1信号を2つ、第2信号を1つ作ることができる。
また、前記現像カートリッジは、前記筐体内の現像剤を撹拌するアジテータを備え、前記駆動ギヤは、前記アジテータと共に回転可能なアジテータギヤであってもよい。
前記第1突起および前記第2突起は、前記軸方向に延びていてもよい。
また、前記第1ギヤは、複数のギヤ歯を有し、前記複数のギヤ歯の少なくとも1つのギヤ歯は、前記駆動ギヤと噛み合い、前記複数のギヤ歯は、前記第1ギヤの周囲の一部に設けられていてもよい。
また、前記第1ギヤは、第1位置から第2位置へ回転し、前記第1ギヤが、前記第1位置に位置する場合、前記複数のギヤ歯の少なくとも1つのギヤ歯は、前記駆動ギヤと噛み合い、前記第1ギヤが、前記第2位置に位置する場合、前記複数のギヤ歯のいずれも、前記駆動ギヤと噛み合わないように構成されていてもよい。
また、本開示の現像カートリッジは、現像剤を収容可能な筐体と、遊星歯車機構と、駆動ギヤと、を備える。
前記遊星歯車機構は、前記筐体に固定されたリングギヤと、前記駆動ギヤと噛み合い、且つ、前記駆動ギヤと共に、前記リングギヤに対して回転可能なキャリアであって、第1突起を有するキャリアと、前記リングギヤの内歯と噛み合い、且つ、前記キャリアの回転と共に、前記リングギヤに対して回転可能なプラネタリギヤと、前記プラネタリギヤと噛み合い、且つ、前記プラネタリギヤと共に回転可能なサンギヤであって、第2突起を有するサンギヤと、を備える。
前記サンギヤの回転速度は、前記キャリアの回転速度より速い。
この構成によれば、回転速度の異なるキャリアとサンギヤに第1突起と第2突起を設けるので、第1突起と第2突起に速度差をつけることができる。これにより、第1信号と第2信号を作ることができ、これらの信号の組み合わせを、現像カートリッジの仕様に応じて作ることができる。そのため、現像カートリッジの仕様を特定するための新たなギヤ構造を有する現像カートリッジを提供することができる。
また、前記キャリアは、前記リングギヤの外周面を覆い、且つ、前記リングギヤの外周面に対して回転可能であってもよい。
また、前記現像カートリッジは、さらに、前記リングギヤの内歯と噛み合い、且つ、前記キャリアの回転と共に、前記リングギヤに対して回転可能な第2プラネタリギヤを備え、前記プラネタリギヤと前記第2プラネタリギヤの間に、前記サンギヤは位置していてもよい。
また、前記キャリアは、前記リングギヤの外周面を覆い、且つ、前記リングギヤの外周面に対して回転可能であり、前記プラネタリギヤおよび前記第2プラネタリギヤは、前記リングギヤの内歯ギヤと噛み合っていてもよい。
また、前記キャリアは、複数のギヤ歯を有し、前記複数のギヤ歯の少なくとも1つのギヤ歯は、前記駆動ギヤと噛み合い、前記複数のギヤ歯は、前記キャリアの周囲の一部に設けられていてもよい。
また、前記キャリアは、第1位置から第2位置へ回転し、前記キャリアが、前記第1位置に位置する場合、前記複数のギヤ歯の少なくとも1つのギヤ歯は、前記駆動ギヤと噛み合い、前記キャリアが、前記第2位置に位置する場合、前記複数のギヤ歯のいずれも、前記駆動ギヤと噛み合わないように構成されていてもよい。
本発明によれば、現像カートリッジの仕様を特定するための新たなギヤ構造を有する現像カートリッジを提供することができる。
本開示の実施形態の現像カートリッジを備えるプリンタの概略構成を示す図である。 現像カートリッジの構成を示す断面図である。 現像カートリッジを示す斜視図である。 筐体の部品を分解して示す斜視図である。 リングギヤを示す斜視図(a),(b)である。 キャリアを示す斜視図(a),(b)である。 サンギヤを示す斜視図(a),(b)である。 キャリアが第1位置であるときの図であり、第1突起と第2突起の関係を示す側面図(a)と、遊星歯車機構を示す断面図(b)と、トーションスプリングとキャリアの関係を示す断面図(c)と、キャリアとリングギヤの関係を示す断面図(d)である。 第1突起、第2突起およびレバーの動作を示す図(a)〜(f)である。 キャリアが第2位置であるときの図であり、遊星歯車機構を示す断面図(a)と、トーションスプリングとキャリアの関係を示す断面図(b)と、キャリアとリングギヤの関係を示す断面図(c)である。 センサから出力される信号を示す図である。 第1変形例に係る第1突起、第2突起およびレバーの動作を示す図(a)〜(d)と、センサから出力される信号を示す図(e)である。 第2変形例に係る第1突起、第2突起およびレバーの動作を示す図(a)〜(c)と、センサから出力される信号を示す図(d)である。 第3変形例に係る第1ギヤおよび第2ギヤを示す図(a)と、図14(a)のI−I断面図(b)である。
次に、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示すように、レーザプリンタ1は、本体筐体2と、給紙部3と、画像形成部4と、制御装置CUを主に備える。
本体筐体2は、フロントカバー2Aと本体筐体2の上部に位置する排紙トレイ2Bとを有している。本体筐体2は、内部に給紙部3、画像形成部4を備える。フロントカバー2Aを開くことで、現像カートリッジ10が本体筐体2に着脱可能に装着される。
給紙部3は、用紙Sを収容している。そして、給紙部3は、画像形成部4に用紙Sを1枚ずつ供給する。
画像形成部4は、プロセスカートリッジ4Aと、図示省略した露光装置と、転写ローラ4Bと、定着器4Cとを含む。
プロセスカートリッジ4Aは、感光体カートリッジ5と、現像カートリッジ10とを含む。現像カートリッジ10は、感光体カートリッジ5に対して着脱可能である。なお、現像カートリッジ10は、現像カートリッジ10が感光体カートリッジ5に装着された状態で、プロセスカートリッジ4Aとして、レーザプリンタ1に着脱される。感光体カートリッジ5は、フレーム5Aと、フレーム5Aに回転可能に支持された感光体ドラム5Bとを備える。
図2に示すように、現像カートリッジ10は、筐体11と、現像ローラ12と、供給ローラ13と、アジテータ14とを備える。
筐体11は、容器11Aと、蓋11Bとを含む。筐体11の容器11Aには内部にトナーTを収容可能である。なお、トナーTは、現像剤の一例である。
現像ローラ12は、第1方向に延びる現像ローラシャフト12Aと、ローラ部12Bとを含む。なお、第1方向は、後述するキャリア110の軸方向であり、以下、単に軸方向ともいう。ローラ部12Bは、現像ローラシャフト12Aの外周面を覆う。ローラ部12Bは、導電性のゴムなどからなる。現像ローラ12は、現像ローラシャフト12Aを中心に回転可能である。現像ローラ12は、現像ローラシャフト12Aを中心に回転可能に筐体11に支持されている。つまり、ローラ部12Bは、現像ローラシャフト12Aとともに回転可能である。現像ローラ12は、制御装置CUから現像バイアスが印加される。
筐体11の容器11Aと蓋11Bとは、第2方向において互いに向かい合っている。第2方向は、第1方向に交差する方向である。好ましくは、第2方向は、第1方向と直交する。現像ローラ12は、第3方向における筐体11の一端部に位置する。第3方向は、第1方向および第2方向に交差する。好ましくは、第3方向は、第1方向および第2方向と直交する。
供給ローラ13は、第1方向に延びる供給ローラシャフト13Aと、ローラ部13Bとを含む。ローラ部13Bは、供給ローラシャフト13Aの外周面を覆う。ローラ部13Bは、スポンジなどからなる。供給ローラ13は、供給ローラシャフト13Aを中心に回転可能である。つまり、ローラ部13Bは、供給ローラシャフト13Aとともに回転可能である。
アジテータ14は、アジテータシャフト14Aと、可撓性シート14Bとを含む。アジテータシャフト14Aは、筐体11に回転可能に支持されている。可撓性シート14Bは、基端がアジテータシャフト14Aに固定され、先端が筐体11の内面と接触可能に構成されている。アジテータ14は、回転する可撓性シート14BによりトナーTを撹拌可能である。
また、図1に示すように、転写ローラ4Bは、感光体ドラム5Bと向かい合う。転写ローラ4Bは、感光体ドラム5Bとの間で用紙Sを挟みながら搬送する。
感光体ドラム5Bは、図示しない帯電器により帯電され、露光装置に露光されることで静電潜像が形成される。現像カートリッジ10は、この静電潜像にトナーTを供給して感光体ドラム5B上にトナー像を形成する。給紙部3から供給された用紙Sは、感光体ドラム5Bと転写ローラ4Bの間を通りながら感光体ドラム5B上のトナー像が転写される。
定着器4Cは、用紙Sに転写されたトナー像を、用紙Sに熱定着する。トナー像が熱定着された用紙Sは、本体筐体2の外の排紙トレイ2Bに排出される。
制御装置CUは、レーザプリンタ1全体の動作を制御する装置である。
レーザプリンタ1は、センサ7を備える。センサ7は、現像カートリッジ10が新品であるか否か、または、現像カートリッジ10の仕様を検知するためのセンサである。センサ7は、本体筐体2に揺動可能に支持されたレバー7Aと、光センサ7Bとを備える。レバー7Aは、後述する第1突起P11,P12,P13または第2突起P2と接触可能な位置に位置している。光センサ7Bは、制御装置CUと接続され、検出信号を制御装置CUに出力する。制御装置CUは、光センサ7Bから受ける信号に応じて現像カートリッジ10の仕様等を判別可能に構成されている。光センサ7Bは、レバー7Aの変位を検出し、検出信号を制御装置CUへ送信する。より詳細には、光センサ7Bには、例えば、投光部と受光部とを含むセンサユニットが用いられる。詳細については、後述する。
次に、現像カートリッジ10の詳細構成について説明する。
図3および図4に示すように、現像カートリッジ10は、筐体11の第1方向における一方側に、ギヤカバー31と、アジテータギヤGAと、遊星歯車機構100と、トーションスプリング32と、を備える。
ギヤカバー31は、遊星歯車機構100の少なくとも一部を覆うカバーである。ギヤカバー31は、開口31Aを有する。開口31Aにより、遊星歯車機構100の一部が露出される。詳しくは、開口31Aにより、後述する3つの第1突起P11〜P13および第2突起P2が、後述するプラネタリギヤ131の回転に応じて、露出可能である。
アジテータギヤGAは、遊星歯車機構100を駆動するための駆動ギヤである。アジテータギヤGAは、図2に示すアジテータ14と共に回転可能となっている。詳しくは、アジテータギヤGAは、アジテータシャフト14Aの第1方向の一端側に固定されている。本体筐体2は、図示せぬモータを備えている。アジテータシャフト14Aは、第1方向の他端側からモータの駆動力を受ける。
遊星歯車機構100は、キャリア110と、サンギヤ120と、プラネタリギヤ131と、第2プラネタリギヤ132と、リングギヤ140と、を備えている。
リングギヤ140は、筐体11に対して固定されている。ここで、リングギヤ140は、筐体11に対してまったく動かないように固定されていてもよいし、筐体11に対して多少動くように固定されていてもよい。
図5(a),(b)に示すように、リングギヤ140は、円筒部141と、第1凸部142と、底壁143と、第2凸部144と、を有している。
円筒部141は、円筒状に形成されている。円筒部141は、内周面を有する。円筒部141は、内周面に内歯141Aを有する。内歯141Aは、内周面から径方向内側に突出する。内歯141Aは、略三角形状である。第1凸部142は、円筒部141の外周面から突出する。第1凸部142は、後述するキャリア110の突起111A(図6(a)参照)と接触可能である。突起111Aが第1凸部142に接触したときに、キャリア110の回転が停止される。
底壁143は、円筒部141の一端に形成されている。第2凸部144は、筐体11に固定される部位である。なお、第2凸部144は、筐体11に固定された際、多少がたついてもよい。第2凸部144は、底壁143から軸方向に突出する。
図4および図6に示すように、キャリア110は、アジテータギヤGAから駆動力を受ける第1ギヤである。キャリア110は、軸方向に延びる第1軸X1について、アジテータギヤGAと共に回転可能となっている。キャリア110は、リングギヤ140に対して回転可能となっている。
キャリア110は、円筒部111と、複数のギヤ歯112と、円板状の板状部113と、3つの第1突起P11,P12,P13と、を有している。
複数のギヤ歯112は、アジテータギヤGAと噛み合うことが可能なギヤ歯である。複数のギヤ歯112は、円筒部111の周囲の一部のみに設けられている(図8(b)参照)。キャリア110は、図8(b)に示す第1位置から、図10(a)に示す第2位置へ回転可能となっている。
キャリア110が第1位置に位置する場合、複数のギヤ歯112の少なくとも1つのギヤ歯112が、アジテータギヤGAと噛み合っている。キャリア110が第2位置に位置する場合、複数のギヤ歯112のいずれも、アジテータギヤGAと噛み合っていない。
図4および図6に示すように、円筒部111は、リングギヤ140の外周面を覆い、且つ、リングギヤ140の外周面に対して回転可能となっている。円筒部111は、板状部113から突出している。詳しくは、円筒部111は、板状部113から第1突起P11,P12,P13とは反対側に向けて延びている。
図6(b)に示すように、円筒部111は、突起111Aと、係合孔111Bと、を有している。
突起111Aは、リングギヤ140の第1凸部142(図4参照)によって回転方向への移動が規制される部位である。突起111Aは、円筒部111の一端から軸方向に突出している。
係合孔111Bは、トーションスプリング32(図4参照)が入り込む部位である。係合孔111Bは、円筒部111のうち、ギヤ歯112に対して板状部113とは反対側に位置する。
円筒部111内には、2つのシャフト111C,111Dが配置されている。各シャフト111C,111Dは、板状部113から突出している。一方のシャフト111Cは、プラネタリギヤ131(図4参照)の開口に挿入される。これにより、プラネタリギヤ131は、シャフト111Cに対して回転可能である。他方のシャフト111Dは、第2プラネタリギヤ132(図4参照)の開口に挿入される。これにより、第2プラネタリギヤ132は、シャフト111Dに対して回転可能である。
図6(a)に示すように、板状部113は、中心に貫通孔113Aを有している。貫通孔113Aは、サンギヤ120のギヤ部121(図7参照)を通すための孔である。
3つの第1突起P11〜P13は、前述したセンサ7のレバー7A(図1参照)に接触可能な突起である。各第1突起P11〜P13は、板状部113のギヤ歯112とは反対側に位置する。各第1突起P11〜P13は、円板状の板状部113の外周部から軸方向に延びている。各第1突起P11〜P13の外周面は、板状部113の外周に沿った円弧状となっている。各第1突起P11〜P13は、第1軸X1(図4参照)を中心に回転する。
第1突起P11は、センサ7のレバー7Aに最初に接触する。第1突起P12は、センサ7のレバー7Aに2番目に接触する。第1突起P13は、センサ7のレバー7Aに3番目に接触する。
第1突起P12の外周面の長さは、第1突起P13の外周面の長さと同じである。第1突起P11の外周面の長さは、第1突起P12の外周面の長さおよび第1突起P13の外周面の長さよりも大きい。
図4および図7に示すように、サンギヤ120は、アジテータギヤGAから駆動力を受ける第2ギヤである。サンギヤ120は、プラネタリギヤ131および第2プラネタリギヤ132と噛み合い、且つ、プラネタリギヤ131および第2プラネタリギヤ132と共に回転可能となっている。サンギヤ120は、軸方向に延びる第2軸X2について回転可能となっている。本実施形態では、第1軸X1と第2軸X2は、同一軸となっている。
サンギヤ120は、ギヤ部121と、板状部122と、第2突起P2と、を有している。
ギヤ部121は、全周にギヤ歯を有する。ギヤ部121は、キャリア110の貫通孔113Aを通って、キャリア110の円筒部111内に配置される。図8(b)に示すように、ギヤ部121は、プラネタリギヤ131と第2プラネタリギヤ132の間に位置する。ギヤ部121は、プラネタリギヤ131および第2プラネタリギヤ132に噛み合う。
図4に示すように、板状部122は、円板状に形成されている。板状部122は、ギヤ部121よりも大径である。サンギヤ120は、板状部122の中心にギヤ部121を有する。ギヤ部121は、板状部122の一方の面に位置する。
第2突起P2は、1つである。第2突起P2は、板状部122の他方の面に位置する。第2突起P2は、円板状の板状部122の外周部から軸方向に延びている。第2突起P2は、L形状に形成されている。詳しくは、第2突起P2は、板状部122の周方向に延びる部分と、板状部122の径方向に延びる部分と、を有する。第2突起P2の外周面は、板状部122の外周に沿った円弧状となっている。第2突起P2は、第1軸X1を中心に回転する。
図8(a)に示すように、第2突起P2の外周面の長さは、第1突起P11の外周面の長さよりも小さい。図9(b)において、2種類のドットのハッチングで示すように、第2突起P2の回転軌跡は、第1突起P11〜P13の回転軌跡の内側に位置する。
図8(b)に示すように、プラネタリギヤ131および第2プラネタリギヤ132は、リングギヤ140の内歯141Aと噛み合い、且つ、キャリア110の回転と共にリングギヤ140に対して回転可能となっている。また、プラネタリギヤ131および第2プラネタリギヤ132は、サンギヤ120のギヤ部121と噛み合っている。
以上のように構成された遊星歯車機構100では、サンギヤ120の回転速度が、キャリア110の回転速度より速い。詳しくは、本実施形態において、サンギヤ120の回転速度は、キャリア110の回転速度の4倍となっている。また、サンギヤ120の回転方向は、キャリア110の回転方向と同じである。
図8(c)に示すように、トーションスプリング32は、コイル部32Aと、第1アーム32Bと、第2アーム32Cと、を有する。第1アーム32Bは、筐体11に固定されている。第2アーム32Cは、屈曲部32Dを有している。屈曲部32Dは、キャリア110の円筒部111の外周面に付勢されている。図10(a),(b)に示すように、キャリア110が第2位置に位置する場合、屈曲部32Dは、係合孔111Bに入っている。
詳しくは、屈曲部32Dは、キャリア110のギヤ歯112がアジテータギヤGAから外れる直前に、係合孔111Bに係合する。これにより、屈曲部32Dは、キャリア110を図示時計回りに付勢する。そのため、キャリア110のギヤ歯112がアジテータギヤGAから外れた後は、トーションスプリング32の付勢力で、キャリア110が第2位置に移動する。なお、第2位置では、図10(c)に示すように、キャリア110の突起111Aは、リングギヤ140の第1凸部142に接触する。
次に、第1突起P11〜P13、第2突起P2およびセンサ7について詳細に説明する。
図9(a)に示すように、第1突起P11、第1突起P12および第1突起P13は、キャリア110の回転方向において、それぞれ90°ずつずれて配置されている。本実施形態では、第1突起P11の回転方向の先端と後端との間にある所定部分PA1に対して、第1突起P12の回転方向の先端PA2が回転方向上流側に90°ずれている。また、第1突起P12の回転方向の先端PA2に対して、第1突起P13の回転方向の先端PA3が回転方向上流側に90°ずれている。
図9(a)に示す状態において、第2突起P2の先端PBは、第1突起P11の所定部分PA1と、キャリア110の回転方向で同じ位置に位置する。言い換えると、第2突起P2の先端PBと第1突起P11の所定部分PA1は、ともに、キャリア110の回転方向において所定位置PPに位置する。ここで、所定位置PPは、キャリア110の回転方向における位置であって、各突起P11〜P13,P2のいずれかがセンサ7のレバー7Aを支持することが可能な位置をいう。
ここで、サンギヤ120の回転速度はキャリア110の回転速度の4倍であるため、サンギヤ120が1回転すると、キャリア110は、1/4回転、つまり90°だけ回転する。そのため、図9(a)の状態からサンギヤ120が1回転すると、図9(c)に示すように、キャリア110が90°だけ回転して、第2突起P2および第1突起P12がともに所定位置PPに位置する。
同様に、図9(c)の状態からサンギヤ120が1回転すると、図9(d)に示すように、キャリア110が90°だけ回転して、第2突起P2および第1突起P13がともに所定位置PPに位置する。そして、図9(d)の状態からサンギヤ120が1回転すると、図9(e)に示すように、キャリア110が90°だけ回転して、第2突起P2が所定位置PPに位置し、3つの第1突起P11〜P13はすべて所定位置PPに位置しない。
言い換えると、キャリア110およびサンギヤ120は、図9(d)に示す第1状態から、サンギヤ120が1回転すると、図9(e)に示す第2状態となる。キャリア110およびサンギヤ120が第1状態であるとき、第1突起P13および第2突起P2は、キャリア110の回転方向において、ともに所定位置PPに位置する。また、キャリア110およびサンギヤ120が第2状態であるとき、第2突起P2が所定位置PPに位置し、かつ、第1突起P13が所定位置PPに位置しない。
このように、第1突起P11〜P13および第2突起P2の配置やキャリア110およびサンギヤ120の回転速度を決定することで、レバー7Aを支持している第1突起P11〜P13の内側を、第2突起P2がレバー7Aに触れることなく通ることが可能となっている。これにより、低速の第1突起P11〜P13がレバー7Aを押すことにより得られる第1信号SG1(図11参照)と、高速の第2突起P2がレバー7Aを押すことにより得られる第2信号SG2(図11参照)と、を作り出すことが可能となっている。
このような信号SG1,SG2を得るためには、以下の条件を満たせばよい。
・複数の第1突起P11〜P13を、それぞれキャリア110の回転方向に所定の角度αずらして配置すること。
・所定の角度αが、(360/n)・m°であること。ここで、nは、キャリア110に対するサンギヤ120の回転速度比である。また、n,mは、自然数である。
・第1突起P11〜P13の数を、nよりも少なくすること。
本実施形態では、n=4、かつ、m=1である。また、第1突起P11〜P13の数は、3である。なお、本実施形態では、現像カートリッジ10が未使用状態であるときには、キャリア110は、図8(b)に示す第1位置に位置する。この際、第1突起P11〜P13および第2突起P2は、図9(a)の状態よりも、キャリア110の回転方向とは反対方向に、所定量回転した状態となっている。詳しくは、図9(a)において所定位置PPに位置していた第1突起P11(所定部分PA1)は、角度βだけ図示反時計回りに回転した状態となっている。また、図9(a)において所定位置PPに位置していた第2突起P2(先端PB)は、角度4βだけ図示反時計回りに回転した状態となっている。
つまり、現像カートリッジ10が未使用状態であるときには、第1突起P11の回転方向の先端部分が、レバー7Aと接触している。これにより、第1突起P11が回転し始めるときに、第1突起P11の他の第1突起P12,P13よりも長い外周面によりレバー7Aと他の第1突起P12,P13よりも長い時間接触することが可能となっている。
レバー7Aは、第1遮蔽部A1と、第2遮蔽部A2と、回転シャフトA3と、アーム部A4と、を有する。第1遮蔽部A1および第2遮蔽部A2は、回転シャフトA3から延びる。アーム部A4は、回転シャフトA3から第1遮蔽部A1および第2遮蔽部A2とは反対側に延びる。
第1遮蔽部A1および第2遮蔽部A2は、光センサ7Bからの光を遮る部分である。レバー7Aの回転方向において、第2遮蔽部A2の長さは、第1遮蔽部A1の長さよりも大きい。レバー7Aの回転方向において、第1遮蔽部A1は、第2遮蔽部A2から離れている。これにより、光センサ7Bからの光が、第1遮蔽部A1と第2遮蔽部A2との間を通過可能となっている。
レバー7Aは、図9(b)に示す第1レバー位置と、図9(e)に示す第2レバー位置と、図9(a)に示す第3レバー位置とに移動可能となっている。第1レバー位置において、アーム部A4は、第1突起P11〜P13および第2突起P2の各回転軌跡上に位置する。レバー7Aは、図示せぬバネによって、第3レバー位置から第1レバー位置に向けて付勢されている。
第2レバー位置は、レバー7Aが第2突起P2の外周面と接触する位置である。第2レバー位置において、光センサ7Bからの光は、第2遮蔽部A2のうち第1遮蔽部A1側の部位で遮蔽される。
第3レバー位置は、レバー7Aが第1突起P11〜P13の外周面と接触する位置である。第3レバー位置において、光センサ7Bからの光は、第2遮蔽部A2のうち第1遮蔽部A1とは反対側の部位で遮蔽される。
なお、本実施形態では、制御装置CUは、光センサ7Bからの光がレバー7Aで遮断されているときにONであると認識し、光センサ7Bからの光がレバー7Aで遮断されていないときにOFFであると認識するものとする。ただし、これとは逆に、制御装置CUは、光センサ7Bからの光がレバー7Aで遮断されているときにOFFであると認識し、光センサ7Bからの光がレバー7Aで遮断されていないときにONであると認識してもよい。
以上のように構成された現像カートリッジ10の作用および効果について説明する。
図1に示すように、レーザプリンタ1に現像カートリッジ10を装着するとき、現像ローラ12を先頭にして第3方向に沿って現像カートリッジ10が移動される。
また、現像カートリッジ10が図1のような未使用状態、つまり、キャリア110が第1位置にある状態において、回転方向の先頭に位置する第1突起P11は、ギヤカバー31の開口31Aから露出している。詳しくは、第1突起P11の先端付近は、前述した所定位置PPに位置する(図8(a)参照)。このため、第1突起P11は、レバー7Aに接触してレバー7Aを揺動させる。上述したように、光センサ7Bがレバー7Aの変位を検知すると、制御装置CUは、現像カートリッジ10が装着されていることを判定することができる。
レーザプリンタ1が、制御装置CUの指令に従って駆動を開始すると、図8(b)に示すように、アジテータギヤGAが回転し、キャリア110が回転する。キャリア110が回転すると、プラネタリギヤ131および第2プラネタリギヤ132が回転する。プラネタリギヤ131および第2プラネタリギヤ132が回転すると、サンギヤ120が回転する。詳しくは、サンギヤ120は、キャリア110の回転速度の4倍の回転速度で回転する。
キャリア110およびサンギヤ120が回転すると、図8(a),図9(a)の順に示すように、第1突起P11〜P13および第2突起P2が図示時計回りに回転していく。ここで、第1突起P11の外周面が他の第1突起P12,P13の外周面よりも長いため、第1突起P11は、レバー7Aと長い間接触する。これにより、図11に示すように、アジテータギヤGAの駆動を開始したとき(時刻t0)から第1時間T1もの長い間、センサ7をONの状態にすることができる。
ここで、アジテータギヤGAの駆動開始時において、センサ7がONである場合、制御装置CUは、現像カートリッジ10が装着されていると判定することができる。
図9(a)に示すように、第2突起P2は、第1突起P11がレバー7Aと接触している間に、第1突起P11の内側を通過する。
図9(b)に示すように、第1突起P11がレバー7Aから外れると、レバー7Aは、図示せぬバネの付勢力で第1レバー位置に移動する。これにより、レバー7Aが光センサ7Bの光から外れるので、図11に示すように、センサ7がOFFとなる(時刻t1)。なお、レバー7Aが図9(a)に示す第3レバー位置から図9(b)に示す第1レバー位置に移動する場合には、光センサ7Bの光が第1遮蔽部A1と第2遮蔽部A2との間を一瞬通過するが、バネの付勢力で移動するレバー7Aの速度が速いため、制御装置CUは、この間のセンサ7のOFFは認識しない。
図9(b),(c)の順に示すように、第1レバー位置に位置するレバー7Aに対し、次の第1突起P12は、第2突起P2よりも先に接触する。これにより、第2突起P2よりも低速で回転する第1突起P12が、レバー7Aを、第1レバー位置から第3レバー位置に第1速度で移動させる。このようにレバー7Aが第1速度で移動すると、レバー7Aの第1遮蔽部A1および各遮蔽部A1,A2間のスリットが第1速度で光センサの発光部と受光部の間を通るため、図11に示すように、ON時間が第2時間T2で、かつ、OFF時間が第3時間T3となる第1信号SG1が生じる。
その後、第1突起P12がレバー7Aから外れると、バネの付勢力によってレバー7Aが第1レバー位置に移動する(図示略)。そして、図9(d)に示すように、最後の第1突起P13が、第2突起P2よりも先にレバー7Aに接触して、レバー7Aを第1速度で第1レバー位置から第3レバー位置に移動させる。これにより、図11に示すように、2つめの第1信号SG1を得ることができる。
その後、第1突起P13がレバー7Aから外れると、バネの付勢力によってレバー7Aが第1レバー位置に移動する(図示略)。図9(e)に示すように、第1レバー位置に位置するレバー7Aに対し、第2突起P2が接触する。これにより、第1突起P11〜P13よりも高速で回転する第2突起P2が、レバー7Aを、第1レバー位置から第2レバー位置に第1速度よりも速い第2速度で移動させる。このようにレバー7Aが第2速度で移動すると、レバー7Aの第1遮蔽部A1および各遮蔽部A1,A2間のスリットが第2速度で光センサの発光部と受光部の間を通るため、図11に示すように、ON時間が第2時間T2よりも小さな第4時間T4で、かつ、OFF時間が第3時間T3よりも小さな第5時間T5となる第2信号SG2が生じる。
なお、前述した各信号SG1,SG2の組み合わせのパターンは、第1突起P11〜P13の数や配置、第1突起P11〜P13に対する第2突起P2の配置などで、複数作り出すことができる。そのため、各信号SG1,SG2の組み合わせのパターンと、現像カートリッジ10の仕様とをあらかじめ対応させておくことにより、制御装置CUは、現像カートリッジ10の仕様を判別することが可能である。
なお、図9(e)に示す位置に各突起P11〜P13,P2が到達すると、図10(a)に示すように、キャリア110のギヤ歯112がアジテータギヤGAから外れる。すると、図10(b)に示すように、トーションスプリング32の屈曲部32Dがキャリア110の係合孔111Bに係合して、キャリア110がトーションスプリング32の付勢力で回転する。これにより、図9(e),(f)の順に示すように、各突起P11〜P13,P2が僅かに回転し、キャリア110が第2位置で停止する。なお、キャリア110が第2位置に位置するとき、第2突起P2は、レバー7Aを支える位置にある。これにより、使用中の現像カートリッジ10をレーザプリンタ1から一旦取り外した後、レーザプリンタ1に再度装着するときには、第2突起P2がレバー7Aを押すので、制御装置CUは、現像カートリッジ10が装着されたことを判定することができる。
以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
遊星歯車機構100を利用して、レバー7Aに接触する各突起P11〜P13,P2に速度差をつけることで、第1信号SG1と第2信号SG2の組み合わせを、現像カートリッジ10の仕様に応じて作ることができる。そのため、現像カートリッジ10の仕様を特定するための新たなギヤ構造を有する現像カートリッジ10を提供することができる。
キャリア110に駆動力を入力すると、サンギヤ120がキャリア110よりも高速で回転するので、各突起P11〜P13,P2の速度差を容易に作ることができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
前記実施形態では、信号SG1,SG2を得るための条件として、n=4、m=1、第1突起の数を3としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図12(a)に示すように、n=4、m=2、第1突起の数を2としてもよい。つまり、前述した所定の角度αを、180°としてもよい。
この形態では、図12(a)に示すように、第1突起P11および第2突起P2がともに所定位置PPに位置する状態から第2突起P2が1回転すると、図12(b)に示すように、第2突起P2は、所定位置PPに位置するが、2つの第1突起P11,P13は、それぞれ、所定位置PPから90°ずれた位置に位置する。
そして、図12(b)に示す状態から第2突起P2が1回転すると、図12(c)に示すように、第1突起P13および第2突起P2がともに所定位置PPに位置する。さらに、図12(c)に示す状態から第2突起P2が1回転すると、図12(d)に示すように、第2突起P2は、所定位置PPに位置するが、2つの第1突起P11,P13は、それぞれ、所定位置PPから90°ずれた位置に位置する。
この形態によれば、図12(e)に示すように、第2信号SG2、第1信号SG1、第2信号SG2の順で各信号SG1,SG2を得ることができる。
また、図13(a)に示すように、前述した条件において、n=3、m=1、第1突起の数を2としてもよい。つまり、サンギヤ120の回転速度をキャリア110の回転速度の3倍とし、所定の角度αを、120°としてもよい。
この形態では、図13(a)に示すように、第1突起P11および第2突起P2がともに所定位置PPに位置する状態から第2突起P2が1回転すると、図13(b)に示すように、第1突起P13および第2突起P2がともに所定位置PPに位置する。そして、図13(b)に示す状態から第2突起P2が1回転すると、図13(c)に示すように、第2突起P2は、所定位置PPに位置するが、2つの第1突起P11,P13は、それぞれ、所定位置PPから120°ずれた位置に位置する。
この形態によれば、図13(d)に示すように、第1信号SG1、第2信号SG2の順で各信号SG1,SG2を得ることができる。
前記実施形態では、キャリア110を第1ギヤとし、サンギヤ120を第2ギヤとすることで、第1ギヤと第2ギヤの速度差を作り出したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図14(a)に示すように、第1ギヤG1と第2ギヤG2を異なる径とすることで、第1ギヤG1と第2ギヤG2の速度差を作り出してもよい。
詳しくは、この形態において、第1ギヤG1は、周囲の一部のみにギヤ歯を有するギヤである。第1ギヤG1は、第1軸X1を中心に回転する。
第2ギヤG2は、第1ギヤG1よりも小径となるギヤである。第2ギヤG2は、第1軸X1を中心に回転する。
駆動ギヤGDは、駆動力が入力されるギヤである。駆動ギヤGDは、第1中間ギヤGM1と第2中間ギヤGM2に噛み合っている。
第1中間ギヤGM1は、第1ギヤG1に噛み合っている。第2中間ギヤGM2は、第2ギヤG2に噛み合っている。
この形態では、駆動ギヤGDに対する第2ギヤG2のギヤ比(D2/Dd)が、駆動ギヤGDに対する第1ギヤG1のギヤ比(D1/Dd)よりも小さくなっている。ここで、Ddは、駆動ギヤGDのピッチ円の径である。D1は、第1ギヤG1のピッチ円の径である。D2は、第2ギヤG2のピッチ円の径である。これにより、第2ギヤG2の回転速度が、第1ギヤG1の回転速度よりも速くなる。
図14(b)に示すように、第1ギヤG1は、第1突起P11,P12を有する。第2ギヤG2は、第2突起P2を有する。そして、駆動ギヤGDに駆動力が入力されると、第2突起P2は、第1突起P11,P12よりも大きな回転速度で回転する。
この形態でも、第1突起P11,P12と第2突起P2の速度差を作ることができるので、第1信号と第2信号を作り出すことができる。
前記実施形態では、現像カートリッジ10は、感光体カートリッジ5と別体に構成されていたが、一体に構成されていても構わない。
前記実施形態では、レーザプリンタ1に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えば複写機や複合機などに本発明を適用してもよい。
前記実施形態では、駆動ギヤとしてアジテータギヤGAを例示したが、本発明はこれに限定されず、第1ギヤおよび第2ギヤに駆動力を伝達するギヤであれば、どのようなギヤであってもよい。
前記実施形態では、第1軸X1と第2軸X2を同一軸としたが、本発明はこれに限定されず、第1軸と第2軸が、異なる位置に配置されていてもよい。
前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。
10 現像カートリッジ
11 筐体
110 キャリア
120 サンギヤ
GA アジテータギヤ
P11,P12,P13 第1突起
P2 第2突起
X1 第1軸
X2 第2軸

Claims (16)

  1. 現像剤を収容可能な筐体と、
    駆動ギヤと、
    前記駆動ギヤから駆動力を受ける第1ギヤであって、軸方向に延びる第1軸について、前記駆動ギヤと共に回転可能な第1ギヤであって、第1突起を有する第1ギヤと、
    前記駆動ギヤから駆動力を受ける第2ギヤであって、前記第1軸について回転可能な第2ギヤであって、第2突起を有する第2ギヤと、を備える現像カートリッジであって、
    前記第2ギヤの回転速度は、前記第1ギヤの回転速度より速いことを特徴とする現像カートリッジ。
  2. 前記現像カートリッジは、プラネタリギヤ、キャリア、サンギヤおよびリングギヤを備える遊星歯車機構をさらに備え、
    前記リングギヤは、前記筐体に対して固定され、
    前記第1ギヤは、前記キャリアであり、
    前記プラネタリギヤは、前記リングギヤの内歯と噛み合い、且つ、前記キャリアの回転と共に前記リングギヤに対して回転可能であり、
    前記第2ギヤは、前記プラネタリギヤと噛み合い、且つ、前記プラネタリギヤと共に回転可能な前記サンギヤであることを特徴とする請求項1に記載の現像カートリッジ。
  3. 前記第2突起の回転軌跡は、前記第1突起の回転軌跡の内側に位置することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の現像カートリッジ。
  4. 前記第1ギヤおよび前記第2ギヤは、前記第1ギヤの回転方向において前記第1突起および前記第2突起がともに所定位置に位置する第1状態から、前記第2ギヤが1回転すると、前記第2突起が前記所定位置に位置し、かつ、前記第1突起が前記所定位置に位置しない第2状態となることを特徴とする請求項3に記載の現像カートリッジ。
  5. 前記第1ギヤは、前記第1突起を複数有し、
    複数の前記第1突起の少なくとも1組は、前記第1ギヤの回転方向に所定の角度αずれて配置され、
    n,mを自然数としたときに、
    前記第2ギヤの回転速度は、前記第1ギヤの回転速度のn倍であり、
    前記所定の角度αは、(360/n)・m°であり、
    前記第1突起の数は、nよりも少ないことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の現像カートリッジ。
  6. n=4、かつ、m=1であり、
    前記第1突起の数は、3であることを特徴とする請求項5に記載の現像カートリッジ。
  7. 前記筐体内の現像剤を撹拌するアジテータを備え、
    前記駆動ギヤは、前記アジテータと共に回転可能なアジテータギヤであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の現像カートリッジ。
  8. 前記第1突起および前記第2突起は、前記軸方向に延びることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の現像カートリッジ。
  9. 前記第1ギヤは、複数のギヤ歯を有し、
    前記複数のギヤ歯の少なくとも1つのギヤ歯は、前記駆動ギヤと噛み合い、
    前記複数のギヤ歯は、前記第1ギヤの周囲の一部に設けられることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の現像カートリッジ。
  10. 前記第1ギヤは、第1位置から第2位置へ回転し、
    前記第1ギヤが、前記第1位置に位置する場合、前記複数のギヤ歯の少なくとも1つのギヤ歯は、前記駆動ギヤと噛み合い、
    前記第1ギヤが、前記第2位置に位置する場合、前記複数のギヤ歯のいずれも、前記駆動ギヤと噛み合わないことを特徴とする請求項9に記載の現像カートリッジ。
  11. 現像剤を収容可能な筐体と、
    遊星歯車機構と、
    駆動ギヤと、
    を備える現像カートリッジであって、
    前記遊星歯車機構は、
    前記筐体に固定されたリングギヤと、
    前記駆動ギヤと噛み合い、且つ、前記駆動ギヤと共に、前記リングギヤに対して回転可能なキャリアであって、第1突起を有するキャリアと、
    前記リングギヤの内歯と噛み合い、且つ、前記キャリアの回転と共に、前記リングギヤに対して回転可能なプラネタリギヤと、
    前記プラネタリギヤと噛み合い、且つ、前記プラネタリギヤと共に回転可能なサンギヤであって、第2突起を有するサンギヤと、
    を備え、
    前記サンギヤの回転速度は、前記キャリアの回転速度より速いことを特徴とする現像カートリッジ。
  12. 前記キャリアは、前記リングギヤの外周面を覆い、且つ、前記リングギヤの外周面に対して回転可能であることを特徴とする請求項11に記載の現像カートリッジ。
  13. 前記現像カートリッジは、さらに、前記リングギヤの内歯と噛み合い、且つ、前記キャリアの回転と共に、前記リングギヤに対して回転可能な第2プラネタリギヤを備え、
    前記プラネタリギヤと前記第2プラネタリギヤの間に、前記サンギヤは位置することを特徴とする請求項11または請求項12に記載の現像カートリッジ。
  14. 前記キャリアは、前記リングギヤの外周面を覆い、且つ、前記リングギヤの外周面に対して回転可能であり、
    前記プラネタリギヤおよび前記第2プラネタリギヤは、前記リングギヤの内歯ギヤと噛み合うことを特徴とする請求項13に記載の現像カートリッジ。
  15. 前記キャリアは、複数のギヤ歯を有し、
    前記複数のギヤ歯の少なくとも1つのギヤ歯は、前記駆動ギヤと噛み合い、
    前記複数のギヤ歯は、前記キャリアの周囲の一部に設けられることを特徴とする請求項11から請求項14のいずれか1項に記載の現像カートリッジ。
  16. 前記キャリアは、第1位置から第2位置へ回転し、
    前記キャリアが、前記第1位置に位置する場合、前記複数のギヤ歯の少なくとも1つのギヤ歯は、前記駆動ギヤと噛み合い、
    前記キャリアが、前記第2位置に位置する場合、前記複数のギヤ歯のいずれも、前記駆動ギヤと噛み合わないことを特徴とする請求項15に記載の現像カートリッジ。
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