JP3492100B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばカラー複写機や
カラープリンタ等のような電子写真方式あるいは静電記
録方式のカラー画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来例のカラーレーザプリンタの
断面図である。最初に、図５を参照して従来例のカラー
レーザプリンタについて概略説明する。一次帯電器は像
担持体１０４ａに圧接された、電圧を印加した帯電ロー
ラ１０４ｂであり、この帯電ローラ１０４ｂによって潜
像の形成に先だって像担持体１０４ａの表面を一様に帯
電する。

【０００３】像担持体１０４ａへの露光はレーザダイオ
ードを有するスキャナー部１１０ａによって行われる。
レーザダイオードは画像信号に対応して発光し、ポリゴ
ンミラー（図示せず）へ照射する。ポリゴンミラーはス
キャナーモータ（図示せず）によって高速回転しレーザ
光を反射する。ポリゴンミラーで反射されたレーザ光は
結合レンズ１１０ｂ及び反射ミラー１１０ｃを介して像
担持体１０４ａの外周面を画像信号に対応して選択的に
露光する。像担持体１０４ａはレーザの露光により各色
の静電潜像を形成する。

【０００４】回転現像装置１０５は、複数色の現像器、
即ちマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナーを
備えた現像器１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｙ、１０５Ｋ
を有している。これら４色の現像器は、回転現像装置１
０５の中心軸１０５ｅに対して回転可能に配置され、各
現像器の中心が、公転するギアの外周に配置された自転
するギアに連動して回転し、その姿勢が一定に維持され
ている。画像形成に際しては潜像に対応した色の現像器
１０５が像担持体１０４ａに対向した位置に静止し、更
にそこで現像剤（トナー）担持体である現像スリーブ１
０５ｂが像担持体１０４ａの表面と微小間隙を介して対
向するように位置決めされる。

【０００５】現像器が現像位置に回転移動されたとき
に、プリンタ本体の高圧電源と接続され現像スリーブ１
０５ｂは現像バイアスが印加されると同時に駆動源から
の駆動手段とも結合し所定の回転を行う。現像時には現
像スリーブ１０５ｂがバイアスの印加と回転駆動とを受
けることで像担持体１０４ａ上の潜像を現像しトナー像
を形成する。

【０００６】給紙部１０１は転写ドラム１０３へ転写材
１０２を給送するためのものであり、装置本体の底部に
装填した転写材１０２を収納する給紙カセット１０１ａ
を有している。画像形成時には画像形成動作に応じて給
紙ローラ１０１ｂが回転し、給紙カセット１０１ａ内か
ら転写材１０２を１枚ずつ分離して転写ドラム１０３へ
給送する。

【０００７】転写ドラム１０３は給紙部１０１から給送
された転写材１０２を巻き付け、像担持体１０４ａ上の
各色のトナー像を転写部において転写材１０２上に転写
させるために、像担持体１０４ａの外周速度と同速度
（例えば、Ｖ＝７５．４ｍｍ／秒）（以下プロセス速度
と呼ぶ）で回転する。

【０００８】転写ドラム１０３は直径１８０ｍｍのアル
ミシリンダ１０３ａの外周にスポンジやゴム等で弾性体
層１０３ｂを形成し、その外周に抵抗層１０３ｃを形成
し、更に最外層には誘電体層１０３ｄを形成することに
よって構成されている。また転写ドラム１０３の外周上
の所定位置には、給送した転写材の先端を把持するグリ
ッパ１０３ｆが設けてある。更に転写ドラム１０３の外
周に離接可能に静電吸着ローラ１０３ｇが設けられ、吸
着ローラ１０３ｇは転写材１０２を転写ドラム１０３と
の間で挟み込むようにして転写ドラム１０３の外周に圧
接する。そして吸着ローラ１０３ｇと転写ドラム１０３
との間に電圧を印加することにより、誘電体である転写
材１０２と転写ドラム１０３の誘電体層１０３ｄに電荷
を誘起し、転写材１０２を転写ドラム１０３の外周に静
電吸着する。

【０００９】クリーナ１０４ｄは転写材１０２に転写し
た後に像担持体１０４ａ上に残留したトナーをクリーニ
ングするためのものであり、転写部下流の像担持体１０
４ａの外周に配備されている。

【００１０】定着部１０６は駆動される加圧ローラ１０
６ａと、これに圧接して転写材に熱および圧力を加える
定着ローラ１０６ｂとを備えている。各色トナー像を保
持し転写ドラム１０３から剥離搬送されてくる転写材１
０２を通過させることにより、各色トナー像を転写材１
０２に定着するものである。

【００１１】画像形成動作としては給紙カセット１０１
ａ内の転写材１０２が給紙ローラ１０１ｂにより転写ド
ラム１０３へ給送される。転写ドラム１０３は給送され
てきた転写材１０２の先端をグリッパ１０３ｆで把持す
ると共に、その周面に静電吸着する。

【００１２】一方、一次帯電器１０４ｂで表面を均一に
帯電された像担持体１０４ａはスキャナ部１１０ａから
マゼンタ画像の露光が行われ、その外周面にマゼンタ画
像の潜像を形成する。この潜像形成と同時にマゼンタ現
像器１０５Ｍを駆動し像担持体１０４ａ上に形成された
マゼンタ潜像にマゼンタトナーが付着するように像担持
体１０４ａの帯電極性と同極性で略同電位の現像バイア
ス電圧を印加して現像し、像担持体１０４ａ上にマゼン
タトナー像を得る。そして転写ドラム１０３にマゼンタ
トナーと逆極性の転写電圧を印加して、像担持体上のマ
ゼンタトナー像を転写ドラム１０３上の転写材１０２に
転写する。

【００１３】マゼンタトナー像の転写が終了すると、次
のシアン現像器１０５Ｃが回転して像担持体１０４ａに
対向した現像位置に位置決めされ、同様のプロセスで、
シアン、イエロー、ブラックの潜像形成、現像、得られ
たトナー像の転写を順次行い転写材１０２上にフルカラ
ー画像が形成される。

【００１４】転写材１０２をグリップして保持した転写
ドラムが４回転することにより１枚の４色フルカラー画
像を得ることができるわけである。即ち１８０π×４／
７５．４＝３０秒で１枚のフルカラーが出力される。

【００１５】４色トナー像の転写が終了した転写材は、
転写ドラム１０３から分離して定着部１０６へ搬送さ
れ、定着部１０６でトナー像の定着を行った後、排出ロ
ーラ対１０７によって排出トレイ１０８に排出される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来の技術にお
いて示した構成においては、従来の技術として、例え
ば、像担持体の駆動ギアへ駆動を入力し、更に、像担持
体の駆動ギアから２列以上の偶数列のアイドラギアを介
して中間転写体（転写ドラム）へ駆動を伝達している。
偶数列としたのは、回転方向を合わせるためである。そ
の結果として駆動手段から中間転写体へは少なくとも４
ヶ所のギアかみあい部が発生し、４ヶ所のバックラッシ
ュによる駆動力の伝達不安定要因が生じる。この駆動力
の伝達不安定要因が画像のピッチムラの要因となる。

【００１７】また、中間転写体への負荷変動が生じる
と、過大なバックラッシにより従動と駆動の関係の反転
が長時間発生する。このことは、中間転写体と像担持体
の間に高トルクを有する部材が介在しないことによる。
すなわち、中間転写体の負荷変動による影響が像担持体
に直接伝わることによるものである。このこともまた、
画像不良を招く事となる。

【００１８】また、像担持体の駆動ギアは像担持体上へ
のギアの１ピッチのかみあいによるピッチムラを低減す
るため、像担持体よりもピッチ円を大とすることが望ま
しい。このことは、スリーブ駆動ギアとの関係にも言
え、これらの要望に答えられるようにするためには、中
間転写体への入力ギアと像担持体への入力ギアに長手方
向で段差をつけれることが望ましい。現像スリーブと像
担持体と中間転写体は各々隣接している構成にあり、こ
れらに付随するギア同士を各々の要望に従い、大きくす
ると、相互に干渉が発生するからである。なお、段差を
設けるために、長軸のアイドラギアを設けるとするなら
ば、アイドラギアに対しては一対の軸受を設ける必要性
が新たに生じ、構成が複雑化することとなり、構成上望
ましくない。

【００１９】次に、駆動手段と、駆動を受ける部材の間
に着脱機構がある機構、例えば、中間転写体と像担持体
の２系列の駆動伝達手段を設けてある構成で、像担持体
ユニットまたは中間転写体ユニットが画像形成装置へ着
脱できる構成の場合に、前記ユニットが駆動を受けるに
あたり、いわゆるカップリング構成が必要となる。ここ
で、カップリング部分のかみ合わせをタイトにすると、
カップリングをする時に、駆動を入力する部分と駆動を
受ける部分の回転の位相が厳密に一致する必要があるの
で、画像形成装置に前記ユニットを装着することが困難
になる。カップリング部分の回転の位相を正確に一致さ
せる必要があるからである。一方で、カップリング部分
のかみ合いをルースにすると、回転方向に対してルース
にした場合には、そのガタがある分だけ、画像ムラが生
じることとなる。一方で、回転軸位置についてルースに
すると、カップリング部の軸ズレが生じて、回転ムラが
生じることとなる。

【００２０】更に、カップリングがかみ合わない状態に
おいて、画像形成装置に前記ユニットを装着できること
とした場合、中間転写体が像担持体へ加圧される機構で
あるので、このような状態で、モータにより駆動を開始
しても、像担持体は、中間転写体回転による従動回転に
より、画像形成を開始することができる。しかし、中間
転写体、像担持体の外径バラツキ、当接加圧力のバラツ
キにより、像担持体は理想回転数と異なる回転数で回っ
ているので、画像ムラは当然に発生するし、やがて突
然、カップリングが完了するという事態に陥る。この瞬
間、衝撃的な負荷変動が発生し、画像形成中であれば、
画像乱れが発生することとなる。

【００２１】なお、モータがこの負荷変動に追従しない
ようにするために、また、ステッピングモータの場合に
は脱調して停止するという不具合を防止するためには、
モータを高トルク駆動したり、高出力モータを用いるよ
うにして対応することも考えられるが、飛躍的なモータ
のスペックアップを必要とするので、この対応は現実的
な対応とはならない。

【００２２】したがって、本発明の目的は、前述の諸問
題を解消し、画像乱れや、画像ムラがない質の高い画像
を長期間得られる画像形成装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、表面にトナー像を形成で
きる像担持体と、転写材を担持し、前記像担持体上から
転写材へトナー像の転写を受ける転写ドラムと、前記像
担持体と前記転写ドラムを回転駆動させる単一のモータ
と、を有する画像形成装置において、前記モータはモー
タの両端に軸を有し、前記像担持体は両端の軸の一方か
ら駆動を受け、前記転写ドラムは両端の軸の他方からの
駆動を受けているものである。

【００２４】請求項２に記載の発明は、前記像担持体が
前記画像形成装置の本体から着脱可能であり、前記像担
持体へ駆動を伝達するためのカップリング機構を有する
画像形成装置において、前記カップリング機構が中空軸
内にあるものである。

【００２５】 請求項３に記載の発明は、前記カップリ
ング機構の駆動入力側と駆動受け側の両方が前記中空軸
内でスライドすることにより、非カップリング時におい
ても、前記像担持体前を前記画像形成装置本体に装着可
能であるとともに、前記カップリング機構の駆動入力側
と駆動受け側の回転中心軸が略同一なものである。

【００２６】請求項４に記載の発明は、前記カップリン
グ機構のカップリング動作は、前記モータを駆動させる
一方で、像担持体の回転を止めることにより達成させる
ものである。

【００２７】請求項５に記載の発明は、前記カップリン
グ動作を行うにあたり、前記モータの回転速度は、画像
形成時の前記モータの回転速度に比して低速なものであ
る。

【００２８】［作用］ 本発明は、第１に、モータから像担持体および中間転写
体の２系列の伝達手段を設けることにより、中間転写体
への負荷が変動することによるによる従動と駆動の関係
の反転を少なくする。第２に、モータから像坦持体及び
中間転写体の間のギア数を減らすことができ、ギアのか
みあい箇所を減らすことができる。これらによって画像
精度を向上するものである。

【００２９】本発明は、第３に、中間転写体の駆動ギア
と像担持体の駆動ギアの間に設けたモータから両方向に
軸を設け、軸の各端部にギアを設けることによって、モ
ータで段差をつくることができるので、軸長なアイドラ
ギアを設ける必要がなくなる。更に、モータ内の一対の
軸受を利用することにより、剛性の高い取付具を不要と
し、ギア中心間の距離を精度良く保持することが可能と
なる。

【００３０】本発明は、第４に、中空軸の内部にカップ
リング機構があり、像担持体等のユニットを画像形成装
置に装着する、その装着過程において、像担持体から延
びる軸を前記中空軸内でガイドすることにより、カップ
リング位置精度を高めると共に、より簡単にカップリン
グ部材を対向させることができるものである。

【００３１】本発明は、第５に、中空軸の中に駆動を伝
達させる為の、コマ嵌合部がカップリング位置から退避
することができるとともに、バネ等で付勢されているこ
とにより、カップリングの回転の位相が一致した場合
に、カップリングが達成させるものである。

【００３２】本発明は、第６に、画像形成装置の駆動入
力軸と像担持体のカップリング行程を回転周速をずらす
等により、位相を一致されることで達成するものであ
る。

【００３３】

【実施例】次に、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。図１は、本発明の画像形成装置で用いられる駆
動装置を説明する図であり、図１ａは駆動装置の正面図
であり、図１ｂはその一部を拡大して示す側部断面図で
ある。図１において、詳細には後述するように、像担持
体１（図５の像担持体１０４に相当する）および中間転
写体２（図５の転写ドラム１０３に相当する）はモータ
３によって駆動される。

【００３４】像担持体１の駆動ギア４はモータ３のギア
部３ａと係合しており、かつ像担持体１の駆動軸５は駆
動ギア４を貫通した状態で固定されている。図１ｂに示
すように、像担持体１の駆動軸５は中空軸であり、像担
持体１の側部のカップリング１ａとスライド可能に嵌合
し、かつ回転方向に駆動力を伝達するコマ７をピン６に
よってカシメている。詳細には、ピン６は駆動軸５に形
成された軸線方向の長溝５’に沿ってスライド可能にな
っている。コマ７の背面には、カップリング１ａが嵌合
位置と異なる位置で駆動軸５内へ挿入されたとき（コマ
７とカップリング１の角度位置が一致していないと
き）、コマ７を退避させ、嵌合位置へ回転したとき（角
度位置が一致したとき）、コマ７とカップリング１ａを
結合させるバネ９が設けてある。即ち、バネ９はコマ７
をカップリング１ａに向けて押圧している。詳細には、
カップリング１ａは断面がＵ字状の切込み１ａ’を有
し、コマ７は切込み１ａ’に係合するための突起部材８
を有し、この突起部材８は断面が図示のような形状であ
り、カップリング１ａの切込み１ａ’の幅より広い幅
（図面に対して垂直方向）を有している。したがって、
カップリング１ａは、１８０°回転する毎に、コマ７と
嵌合するようになっている。なお、図１ａはカップリン
グ１ａとコマ７が嵌合した状態を示している。

【００３５】モータ３は両端に軸を有し、更にギア部３
ａとは反対側に他のギア部３ｂが有る。これらのギア部
３ａ、３ｂは回転方向に関しては固定されており、互い
にそれらの相対位置は変化しない。ここでは同一部材と
しているが、ピニオンギアを用いても良く、かつギア部
３ａ、３ｂが同一仕様のギアである必要はない。アイド
ラギア１０は中間転写体２の保持筐体１１へ保持されて
おり、同軸上にギア１０ａが固定されている。ギア１０
ａは中間転写体２の駆動ギア１２と係合されており、中
間転写体２を回転駆動する。中間転写体２が像担持体１
への揺動して当接する際の回転中心となるリング状凸部
１１ａは、アイドラギア１０と同心位置にあり、モータ
３の位置決め凸部３ｃにより貫通位置決めされた保持固
定板１３により保持され、ギア部３ｂとアイドラギア１
０の中心間距離の精度を良く保っている。

【００３６】モータ３はベアリング等の軸受（図示せ
ず）を内部の両端に備えており、像担持体１の駆動ギア
４と中間転写体２の駆動ギア１２の間に配置すること
で、高剛性な駆動装置が得られる。

【００３７】画像形成動作前の準備段階で、矢印Ａで示
す方向に像担持体１を移動させて像担持体１をセットす
る際、カップリング１ａとコマ７の相対的な角度位置が
ずれていると、カップリング１ａとコマ７は嵌合せず、
コマ７が後退する。この状態で、中間転写体２を揺動当
接した場合、微少な回転バラツキにより、画像形成中で
もカップリング１ａがコマ７と嵌合し、その結果、トル
ク急変により画像乱れ、モータ脱調を発生させることに
なる。

【００３８】したがって、画像形成動作前の準備段階に
おけるカップリング１ａとコマ７を嵌合させることが好
ましく、図２を参照してその手順を説明する。図２は本
発明の駆動装置の平面図である。カム１５はステッピン
グクラッチ１４に固定されていて、ステッピングクラッ
チの回転に伴って回転するように構成されている。画像
形成動作前の準備段階において、１８０°ステッピング
クラッチ１４によりカム１５が初期位置へ退避する。一
方、この実施例では、カップリング１ａは回転の角度で
１８０°毎にコマ７と嵌合するように形成されている
（相対的な角度位置が一致するように形成されてい
る）。したがって、モータ３を駆動させ、像担持体１の
駆動ギア４が１８０°以上回転する様にする。中間転写
体２は、駆動されて回転するが、このカップリンブ実行
時にはカム１５が初期位置に退避しているので、像担持
体１と当接されておらず、像担持体１は停止したままで
ある。所定時間のモータ回転後（コマ７を１８０°以上
の角度回転させた後、カップリング１ａとコマ７は嵌合
するので）、ステッピングクラッチ１４をＯＮし、カム
を当接位置へ回転させることにより、カム１５が中間転
写体２の外周面を押圧するように働き、その反力で筐体
１１がアイドラギア１０を中心として回転して、中間転
写体２を像担持体へ当接させ、準備段階を終了する。な
お、符号２２で示すものはギアであり、このギア２２は
モータ（図示せず）からのトルクをステピングクラッチ
１４に伝達するように定常的に回転している。

【００３９】準備段階のカップリング動作は、像担持体
１が停止しているにも係わらず、カップリング１ａへコ
マ７が急激に結合するため、モータ３がステッピングモ
ータである場合、脱調し、停止してしまう恐れがある。
これを避けるには、モータ３を画像形成時回転よりも低
速度で回転させて、カップリング動作を行うことが好ま
しい。

【００４０】次に、図３を参照して、本発明に中間転写
体の当接圧の調節機構を設けた例を説明する。図３は、
駆動装置で用いられる当接圧の調節機構の断面図であ
る。図３において、調整機構は図２と同様な位置で筐体
１１に取付けられており、スプリング端板１６はその外
周にローレット加工が施されており、その内周にネジ加
工が施されている。そして、このスプリング端板１６と
キャップ部材１７との間にはスプリンブのような加圧部
材１８が配置されており、それによってキャップ部材１
７を外方に予圧している。中間転写体ユニットを本体へ
セット後、本体側に取付けられて手動で動かされるレバ
ー１９によりキャップ部材を押圧し、保持筐体１１、し
たがって、中間転写体２をアイドラギア１０を中心とし
て回転させ、中間転写体２を像担持体１へ当接加圧す
る。この後、カップリングを実行させるとき、スプリン
グ端板１６を手動で回転させ、カプリング回転位置Ｂへ
移動させる。結果、加圧力が変化し中間転写体２の像担
持体１への当接部進入量が変わり、従動される像担持体
１は画像形成時の回転より遅く回転する。つまり像担持
体１の駆動ギア４との間で速度差が生じる。適当時間回
転させた後、カップリングが完了する。画像形成時、ス
プリング端板１６を再び回転させ、画像形成位置Ａへ戻
す。

【００４１】次に、図４を参照して、カップリングの他
の実施例を説明する。図４は他の実施例を示す正面図で
ある。図４において、電磁クラッチ２１はアイドラギア
１０とギア１０ａの間に設けられており、中間転写体ユ
ニット２０に保持されている。例えば、電磁クラッチ２
１がＯＦＦ状態では、ギア１０ａがアイドラギア１０か
ら分離され、ＯＮ状態では、ギア１０ａがアイドラギア
１０と結合状態になる。したがって、電磁クラッチをＯ
ＦＦにして、アイドラギア１０からギア１０ａにモータ
３からの回転力を伝達させないようにすると、像担持体
１と中間転写体２が係合した状態では、中間転写体２が
停止しているので、像担持体１も停止した状態である。
このように、アイドラギア１０から像担持体１の回転を
積極的に停止し、モータ３を駆動すれば、カップリング
が完了する。

【００４２】例えば、ジャムが生じたような場合、準備
段階において、少なくとも１回この電磁クラッチ２１を
ＯＦＦ−ＯＮ動作させ、像担持体１を脱着する。あるい
は、新たな像担持体を使用するとき、カップリングが結
合していない場合に備える。

【００４３】

【発明の効果】両軸を有する１つのモータを駆動源とし
て、中間転写体と像担持体を２つの駆動伝達手段により
駆動することで、ギア配列上の干渉が少ない構成を達成
した上で、転写ローラ等負荷変動に対し、画像ムラへの
影響が少ない構成を達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の画像形成装置で用いられる駆
動装置を説明するための側面図である。

【図２】図２は、本発明の駆動装置の平面図である。

【図３】図３は、駆動装置で用いられる当接圧の調節機
構の断面図である。

【図４】図４は、電磁クラッチを用いた他の実施例の駆
動装置の側面図である。

【図５】図５は、従来例および本発明の画像形成装置の
全体構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 像担持体 ２ 中間転写体 ３ モータ ３ａ、３ｂ ギア部 ３ｃ 位置決め凸部 ４ 像担持体駆動ギア ５ 像担持体駆動軸（中空軸） ６ ピン ７ コマ ８ コマ嵌合部 ９ バネ １０ アイドラギア １１ 中間転写体保持筐体 １１ａ 揺動中心 １２ 中間転写体駆動ギア １３ 駆動軸 １４ １８０°ステッピングクラッチ １５ カム １６ スプリング端板 １７ キャップ部材 １８ 加圧部材 １９ レバー ２０ 中間転写体ユニット ２１ 電磁クラッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/00 550

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面にトナー像を形成できる像担持体と、
   転写材を担持し、前記像担持体上から転写材へトナー像
   の転写を受ける転写ドラムと、前記像担持体と前記転写
   ドラムを回転駆動させる単一のモータと、を有する画像
   形成装置において、 前記モータはモータの両端に軸を有し、前記像担持体は
   両端の軸の一方から駆動を受け、前記転写ドラムは両端
   の軸の他方からの駆動を受けていることを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】前記像担持体が前記画像形成装置の本体か
   ら着脱可能であり、前記像担持体へ駆動を伝達するため
   のカップリング機構を有する画像形成装置において、前
   記カップリング機構が中空軸内にあることを特徴とする
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記カップリング機構の駆動入力側と駆動
   受け側の両方が前記中空軸内でスライドすることによ
   り、非カップリング時においても、前記像担持体前を前
   記画像形成装置本体に装着可能であるとともに、前記カ
   ップリング機構の駆動入力側と駆動受け側の回転中心軸
   が略同一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。
4. 【請求項４】前記カップリング機構のカップリング動作
   は、前記モータを駆動させる一方で、像担持体の回転を
   止めることにより達成させることを特徴とする請求項3
   に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】前記カップリング動作を行うにあたり、前
   記モータの回転速度は、画像形成時の前記モータの回転
   速度に比して低速であることを特徴とする請求項４に記
   載の画像形成装置。