JP3985137B2

JP3985137B2 - Rotary developer

Info

Publication number: JP3985137B2
Application number: JP2002004510A
Authority: JP
Inventors: 稔岸上
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2022-01-11
Also published as: JP2003208014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形状のロータリー現像ユニットの外周に沿って複数の現像器を搭載し、駆動源より前記ロータリー現像ユニットを駆動して感光体に対向する現像位置に順次前記各現像器を移動し該現像器への駆動の受け渡しを行うロータリー現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリー現像方式を採用するフルカラー画像形成装置のこれまでの機種においては、ロータリー現像ユニットの外周に沿って複数の現像器を搭載し、各現像器を現像位置まで順次回転させて現像動作を行う。そのため、ロータリー現像ユニットを回転させる駆動手段と、ロータリー現像ユニットに搭載された現像器に内蔵された現像ローラ等を回転させる駆動手段をそれぞれ別に設けている。
【０００３】
上記複数の現像器を搭載したロータリー現像ユニットは、一般的に略円筒形状であり、感光体などの潜像担持体に形成された潜像を現像するために、その円筒外周付近に現像剤担持体である金属製ローラあるいは金属製芯金に弾性体を被せた現像ローラなどの重量物を配している。そのため、ロータリー現像ユニットは、大きな慣性モーメントを有している。
【０００４】
一般的なフルカラー印字動作において、例えば４色の現像器を搭載しているロータリー現像ユニットの場合、９０度回転を４回行うことで４色の現像器を順に感光体と対向する位置に移動させ現像動作を行う。現像動作を行う現像位置にロータリー現像ユニットを停止した後、その状態を保持する構成としては、モータ自体の保持力を利用する場合や、別に係合部材を設ける場合等がある。
【０００５】
ロータリー現像ユニットの９０度回転動作において、その慣性モーメントが大きいと、駆動源のモータは、それに応じて大きな力を発生する必要がある。更には、装置としての印字速度を速くしようとすると、９０度回転動作をより高速化することが有効になる。しかし、９０度回転動作を高速化することで、回転時の加速度も大きくなり、駆動源が必要とする力は、慣性モーメントに対して加速度の２乗で作用するため、より大きな力が必要となる。
【０００６】
ロータリー現像ユニットを回転させるのに必要な力は、逆にロータリー現像ユニットを停止させるときに影響を及ぼす。ロータリー現像ユニットが停止する際、駆動源は、ブレーキ作用を担ってロータリー現像ユニットの回転力を減衰させる。理想的には、停止直前にロータリー現像ユニットの回転力がブレーキ力によりゼロとなり停止するのが望ましい。
【０００７】
電子写真技術において、通常ロータリー駆動には、加減速が短時間に行え比較的簡単な制御で高い位置決め精度が達成可能なステッピングモータが使用され、現像駆動には、トルク効率が良く負荷変動による脱調が発生しないＤＣブラシレスモータが使用される。
【０００８】
ロータリー駆動にステッピングモータではなく、例えばＤＣブラシレスモータを使用する場合には、位置精度が悪く、モータ出力軸にエンコーダを取り付け、エンコーダからの信号によりモータの回転角を把握し、これに基づいてロータリーの回転角を制御することになる。しかも、ＤＣブラシレスモータは、物理的に加減速時の絶対速度が遅く、エンコーダとの信号の送受信による時間差が生じるため、高速でロータリーを回転させることは不可能である。また、エンコーダの信号によるフィードバック制御を行うことで制御ＣＰＵの負荷が増大し装置全体の動作にも制限が生じることになる。このようなことからロータリー駆動にはステッピングモータが使用される。しかし、ステッピングモータにも問題はある。それは、振動、騒音が大きい、負荷変動に対する裕度が小さく最悪の場合には脱調に至り動作が停止する、同一トルクではＤＣブラシレスモータ等と比較すると高価である、などの点である。
【０００９】
一方、現像駆動では、一部の機種にＤＣブラシレスモータではなく、ステッピングモータが使用されている例もでてきている。それは、ステッピングモータが他のモータに比較して価格が低廉になってきたことも１つの要因ではあるが、それに加えて加減速時間の短いことがメリットとして注目されてきていることによる。印字速度の高速化の中では、前述のロータリー回転による色切り替え時間だけでなく、現像ローラが定常速度に達するまでの加速時間の短縮も要望されるからである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際にロータリー駆動、現像駆動を切り替え運転する場合においては、ロータリー駆動によりロータリー現像ユニットが９０度回転を行い、現像カートリッジが感光体と対向する位置に移動して、その現像カートリッジの現像入力歯車が現像駆動歯車と噛み合うことにより現像駆動の受け渡しを行う際、歯車のピッチ円同士がオーバーラップするため、場合によっては、歯先同士の衝突の問題が生じる。この歯先衝突が生じた場合には、駆動源が異常（モータの脱調による動作停止など）を来すことになり、また、そのときの振動により画像不具合を生じる。
【００１１】
また、駆動系の歯車の輪列に存在するバックラッシュなどのガタや、撓み、ロータリー現像ユニット自体のねじれ等により回転力が残留してしまう。この残留した回転力がロータリー現像ユニットの停止時に、駆動源を介して振動として装置全体に伝達される。この振動は、露光手段や潜像担持体に伝達されて、潜像形成時にズレが発生したり、あるいは転写部に伝達すると、転写ズレが発生したりする。
【００１２】
更に、ロータリー現像ユニットが停止した直後においても、現像ローラを回転させる駆動手段が動作を開始すると、この駆動手段の回転ムラ、あるいは駆動源に発生する振動が、この駆動源を介して装置全体に伝達される。この振動でも、ロータリー現像ユニットの停止時に生じる振動と同じようにズレ等による画像不具合を生じる。
【００１３】
また、前述した２つの駆動源においてその種類やロットが異なる場合には各々異なった回転および振動特性を有する。それぞれが駆動源としてほぼ同等の振動特性を有しているとしても、異なった場所に取り付けられる場合においては、その取付場所の被振動特性による影響も生じる。そのために、それぞれの振動源で発生した振動は、異なった成分であることが多く、それぞれの振動は減衰することなく、場合によっては重なり合うように振動が合成され、増幅されることで、長周期に及ぶズレなどの画像不良を生じることとなる。
【００１４】
ロータリー駆動にステッピングモータを使い、現像駆動にＤＣブラシレスモータを使う場合、現像駆動中のロータリー駆動用のステッピングモータはホールド状態にある。ホールド状態とは、モータに微小な電流を通電し、ロータを一定の位置に保持することである。外部にロータリーを一定の位置に保持するロック機構を有する場合、一旦ホールドを解除することも可能であるが、ホールドを解除すると、ロータ位置が不定となり次にロータリー駆動を行う際に最初の励磁相の位置が不明となって位置誤差が生じてロータリー回転精度が低下するので、結局、現像駆動中のホールドはロータリー回転精度を保つために必須となる。
【００１５】
しかし、ホールド状態を保つためには、消費電力が発生（増加）することになる。また、ホールド中、モータに通電することでモータに与えられたエネルギーに対して、モータ自体は回転せず熱エネルギーとなり温度上昇を招き、モータ温度の上昇によりトルクの低下を招くことになる。
【００１６】
ロータリー駆動、現像駆動とも別々のステッピングモータで駆動する場合、各ステッピングモータには、そのモータを制御するためのドライバと、さらにそのドライバの制御を司るタイマがそれぞれ必要となる。しかも、現像駆動中にロータリー駆動用のステッピングモータをホールド状態に保つ場合、ロータリー駆動時に使用するタイマとは異なる長周期のタイマが必要となる。
【００１７】
すなわち、ロータリー現像ユニットでは、現像動作に伴い搭載されたそれぞれの現像器で現像剤の量が変化することにより、円筒内の荷重バランスが微妙に変化する。荷重バランスの変化により、ロータリー現像ユニットでは、慣性モーメントが大きいのでステッピングモータの必要とするトルクも大きく変化する。そのため、ロータリー駆動時には非常に細かい周期でのモータトルクとのマッチングを行う必要があり、非常に短い周期のタイマを使用している。この短い周期のタイマでホールドを制御すると、ＣＰＵの稼働率が過多となり他の動作に制限を生じることになる。このようなドライバやタイマが増加することで基板構成が複雑化するとともに、制御面でもＣＰＵの制御を含めて複雑化する。なお、基本的にドライバやタイマが増加することは、それぞれの駆動時間が重なりあうことで消費電力は増加することにもなる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、ロータリー現像ユニットの回転および現像ローラの回転に伴い発生する振動を早期に減衰させ、ズレ等による画像不良をなくすようにするものである。
【００１９】
そのために本発明は、円筒形状のロータリー現像ユニットの外周に沿って複数の現像カートリッジを搭載し、駆動源より前記ロータリー現像ユニットを駆動して感光体に対向する現像位置に順次前記各現像カートリッジを移動し前記現像カートリッジの現像ローラ歯車への現像駆動の受け渡しを行うロータリー現像装置において、前記ロータリー現像ユニットのフレームに設けられた現像入力歯車と、前記駆動源のモータピニオンに噛み合うと共に、駆動軸の一端を本体フレームに軸支し他端をバネにより前記ロータリー現像ユニットの中心方向に付勢することにより揺動可能にして前記現像入力歯車に噛み合うようになった現像駆動歯車と、前記現像カートリッジを前記ロータリー現像ユニットのフレームに装着することにより前記現像入力歯車に噛み合う前記現像カートリッジのアイドラ歯車と、前記駆動源のモータピニオンに噛み合う第１のクラッチ付歯車とを有し、前記現像駆動歯車として第２のクラッチ付歯車を用い、前記現像駆動歯車に前記現像入力歯車を噛み合わせ前記アイドラ歯車を介して前記現像カートリッジの前記現像ローラ歯車を連結して前記現像駆動の受け渡しを行い、前記第１のクラッチ付歯車にロータリー駆動歯車を介してロータリー入力歯車を連結してロータリー駆動を行い、前記現像駆動時と前記ロータリー駆動時で前記駆動源を逆方向に回転駆動することを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１はロータリー現像装置の参考例を示す図、図２は図１に示すロータリー現像装置の輪列部の側面図である。図中、１はロータリー現像ユニット、２はロータリー入力歯車、３は現像カートリッジ、４は現像ローラ歯車、５はアイドラ歯車、６は現像入力歯車、１０は感光体、１１は現像駆動歯車、１２、１４はモータピニオン、１３は現像駆動モータ、１４はモータピニオン、１５はロータリー駆動モータを示す。
【００２３】
図１において、ロータリー現像ユニット１は、略円筒形状で、感光体１０などの潜像担持体に形成された潜像を現像するために、その円筒外周付近に、複数の現像カートリッジ３を搭載したものであり、イエローＹ、シアンＣ、マゼンタＭ、ブラックＫの現像カートリッジ３を搭載した４色現像用のユニット構成例を示している。ロータリー現像ユニット１は、その回転中心と同心にロータリー入力歯車２が配置され、ロータリー駆動モータ１５を駆動源として、そのモータピニオン１４とロータリー入力歯車２が連結する歯車輪列でロータリー駆動されて、９０度回転を４回行うことで４色の現像カートリッジ３を順に感光体１０と対向する位置に移動させ現像動作を行う。
【００２４】
各現像カートリッジ３は、現像剤担持体である金属製ローラあるいは金属製芯金に弾性体を被せた現像ローラを配し、その現像ローラ歯車４は、現像駆動モータ１３を駆動源として、そのモータピニオン１２と噛み合う現像駆動歯車１１に現像入力歯車６、アイドラ歯車５を介して現像ローラ歯車４が連結する歯車の輪列で現像ローラが駆動され現像動作を行う。この現像動作中、ロータリー現像ユニット１は、ロータリー駆動モータ１５によりホールド状態に保たれる。
【００２５】
ロータリー現像ユニット１は、図２の側面図に示すように現像駆動モータ１３、ロータリー駆動モータ１５とともに本体フレーム２０に取り付けられ、ロータリー回転軸７が軸受で回転自在に支持されている。各現像カートリッジ３を駆動する歯車の輪列は、各現像カートリッジ３の現像入力歯車６がロータリーフレーム８に設けられ、この現像入力歯車６に噛み合うアイドラ歯車５と現像ローラ歯車４が各現像カートリッジ３に設けられる。各現像カートリッジ３は、個別に着脱自在になっており、その装着によりロータリーフレーム８に固定された現像入力歯車６にアイドラ歯車５が噛み合うようになっている。
【００２６】
このようにロータリーフレーム８に現像入力歯車６を固定し、一方では本体フレーム２０に固定した現像駆動歯車１１と噛み合い、他方では現像カートリッジ３のアイドラ歯車５と噛み合うようにすることにより、現像カートリッジ３を交換しても、現像カートリッジ３の品質のバラツキが現像駆動歯車１１と現像入力歯車６の噛み合いに影響しないようにしている。現像入力歯車６とアイドラ歯車５との噛み合いは、現像カートリッジ３が装着されると、交換するまでその状態が維持されるが、現像入力歯車６と現像駆動歯車１１との間は、ロータリー駆動、現像駆動に伴い噛合、離脱が繰り返される。
【００２７】
現像駆動の受け渡しは、ロータリー現像ユニット１の回転円運動の軌跡上で行われ、連結時には歯車（現像入力歯車６と現像駆動歯車１１）のピッチ円同士がオーバーラップするため、場合によっては、歯先同士が衝突する。衝突した場合には、駆動源が異常（モータの脱調による動作停止など）を来すことになり、歯先の損傷が生じやすく、寿命を短くしてしまう。そのため、現像駆動歯車１１にワンウェイクラッチを使用することにより、ロータリー駆動時に歯先が衝突しようとすると、ワンウェイクラッチが空転して衝突、衝突による駆動源の異常の回避を行うようにしている。
【００２８】
ワンウェイクラッチを使用した現像駆動歯車１１は、ロータリー駆動モータ１５を駆動源としてロータリー現像ユニット１を回転させる方向に空転し、現像動作においては、ロータリー駆動モータ１５をホールド状態にして、現像駆動モータ１３を駆動源として現像駆動歯車１１の空転方向と逆の方向に回転させて現像入力歯車６を駆動する。したがって、この場合には、ロータリー入力歯車２の回転方向と現像入力歯車６の回転方向は同方向になる。
【００２９】
ワンウェイクラッチは、電磁クラッチに比較して有利な点は多い。例えば電磁クラッチのように通電せずに、回転方向に応じて自動的に連結、解放が可能であるため、全く制御が不要でありオン／オフを制御するコントローラなどの電装部品が不要である。また、通電しないため消費電力は全く発生せず省電力化でき、連結、解放時間が０で切り替えが高速にでき、歯車に内蔵可能なサイズで大きなトルク伝達ができ、設計自由度が高い。
【００３０】
図３は本発明に係るロータリー現像装置の実施の形態を示す図、図４は図３に示すロータリー現像装置の歯車輪列部の側面図である。上記図１に示した参考例は、ロータリー駆動と現像駆動の駆動源にそれぞれ別のモータ（２モータ）を用いて構成したものであるが、ロータリー駆動と現像駆動の駆動源を共通の１モータで構成した本発明の実施の形態を示したのが図３であり、その側面図で現像駆動歯車におけるワンウェイクラッチの異なる配置例を示したのが図４である。
【００３１】
図３において、現像駆動モータ１３は、モータピニオン１２を時計回りに回転駆動することによりロータリー駆動を行い、その逆の反時計回りに回転駆動することにより現像駆動を行うものである。そして、１モータでロータリー駆動と現像駆動を行うため、モータピニオン１２と現像入力歯車６との間にワンウェイクラッチ付歯車を使用した現像駆動歯車１１を挿入し、モータピニオン１２とロータリー駆動歯車１７との間に電磁クラッチ付歯車１６を挿入している。
【００３２】
これらワンウェイクラッチ付歯車を使用した現像駆動歯車１１と電磁クラッチ付歯車１６の存在により、モータピニオン１２が時計回りに回転駆動されるロータリー駆動時には、電磁クラッチ付歯車１６を係合させてロータリー入力歯車２を駆動するとともに、ワンウェイクラッチを空回りさせて現像カートリッジ３との間の駆動伝達を切り離す。また、モータピニオン１２が反時計回りに回転駆動される現像駆動時には、電磁クラッチ付歯車１６の係合を開放させてロータリー入力歯車２との間の駆動伝達を切り離し、現像駆動歯車１１を介して現像入力歯車６を駆動する。
【００３３】
ロータリー入力歯車２に噛み合ってロータリー駆動を行う電磁クラッチ付歯車１６及び現像入力歯車６に噛み合って現像駆動を行う現像駆動歯車１１は、図４の側面図に示すように本体フレーム２０に取り付けられる。ワンウェイクラッチ付歯車を使用した現像駆動歯車１１は、同軸上に配置されるモータピニオン１２に噛み合う歯車側又は現像入力歯車６に噛み合う歯車側に設けられる。モータピニオン１２に噛み合う歯車側にワンウェイクラッチ付歯車１１が設けられる構成を示したのが図４（Ａ）であり、現像入力歯車６に噛み合う歯車側、つまり現像入力歯車６に噛み合う歯車と該歯車の駆動軸との間にワンウェイクラッチ付歯車１１が設けられる構成を示したのが図４（Ｂ）である。
【００３４】
モータピニオン１２に噛み合う歯車側にワンウェイクラッチ付歯車１１が設けられる図４（Ａ）に示す構成では、現像入力歯車６に衝突した際に、その相手の歯車１１ａと軸及びワンウェイクラッチ付歯車１１の入った歯車が空転する。これに対し、現像入力歯車６に噛み合う歯車側にワンウェイクラッチ付歯車１１が設けられる図４（Ｂ）に示す構成では、現像入力歯車６に衝突した際に、その相手のワンウェイクラッチ付歯車１１のみが空転する。したがって、ワンウェイクラッチ付歯車１１の位置により、図４（Ａ）に示す構成は、図４（Ｂ）に示す構成に比べて負荷が大きくなり、その分歯先が逃げにくくなるので、図４（Ｂ）に示す構成の方が有利である。
【００３５】
また、現像駆動歯車１１にワンウェイクラッチ付歯車を使用する構成に代えて片タンブラ機構を使用し、この片タンブラ機構により現像駆動の受け渡し部で歯車を噛み合わせて、現像駆動の受け渡しを行う駆動軸をロータリー現像ユニットの中心を結ぶ線上で揺動可能に支持してもよい。以下に片タンブラ機構を使用した実施の形態について説明する。図５は２モータ駆動での現像入力歯車との受け渡し部で歯先損傷を防止するための構成例を示す図、図６は１モータ駆動での現像入力歯車との受け渡し部で歯先損傷を防止するための構成例を示す図、図７は図５及び図６に示す受け渡し部の側面図、図８は噛み合い時の歯先衝突による退避動作を説明するための図である。
【００３６】
図５において、現像駆動歯車１１は、クラッチ付歯車でなく片タンブラ機構により支持されたものであるが、電磁クラッチ付歯車やロータリー駆動方向に空転するワンウェイクラッチ付歯車を使用してもよい。他は図１に示す実施の形態と同じである。ロータリー駆動によりロータリー現像ユニット１が９０度回転を行い、現像カートリッジ３が感光体１０と対向する位置に移動すると、その現像カートリッジ３の現像入力歯車６が現像駆動歯車１１と噛み合うことにより現像駆動の受け渡しを行う。現像駆動の受け渡し部の現像入力歯車６と現像駆動歯車１１の歯先が衝突して噛み合わなかった場合には、片タンプラ機構２１により、現像駆動歯車１１がロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で揺動して退避し、現像駆動歯車１１の回転と共に噛み合うようになる。片タンプラ機構２１は、現像駆動の受け渡し部となる現像駆動歯車１１の駆動軸をロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で揺動可能に支持する支持手段である。
【００３７】
ロータリー駆動と現像駆動は、交互に繰り返され、同時駆動モードはないので、図５に示す実施の形態のように現像駆動モータ１３とロータリー駆動モータ１５からなる２モータ駆動ではなく、１モータ駆動でも可能であり、その実施の形態を示したのが図６である。図６に示すように１モータ駆動では、モータピニオン１２より電磁クラッチ付歯車１６を介したロータリー駆動歯車１７にロータリー入力歯車２が噛み合って駆動される。この場合、ロータリー駆動のときには、電磁クラッチを連結して現像駆動モータ１３が図示時計回りに回転駆動され、現像駆動のときには、電磁クラッチを解放して現像駆動モータ１３が図示反時計回りに回転駆動される。この場合、現像駆動の受け渡し部においては、現像駆動歯車１１により現像入力歯車６がロータリー現像ユニット１の駆動方向と同じ回転方向に駆動される。
【００３８】
このように同一のモータを駆動源とすることにより、一方の駆動により発生した振動に対し他方の駆動で発生する振動を抑制することができ、ロータリー駆動が停止した直後に、同一のモータにより逆方向に現像動作を開始することで、ロータリー現像ユニットの回転により発生した振動を早期に減衰させることができ、振動に起因するブレやズレ等による画像不良をなくすことができる。
【００３９】
ロータリー駆動側の輪列は、ロータリー駆動時にも現像駆動時にもロータリー入力歯車２がモータピニオン１４、ロータリー駆動歯車１７に常時噛み合った状態にあり、歯車の噛み合い、離脱がなく、歯先の衝突という問題は基本的に発生しない。しかし、現像駆動側の輪列は、現像動作を行う際に現像カートリッジ３が順に感光体１０と対向する位置に移動した時に、現像入力歯車６に現像駆動歯車１１の歯先が衝突すると、歯先の損傷さらに振動が生じて画像不具合などの問題が生じる。これは、２モータ、１モータいずれの構成においても同じ問題である。
【００４０】
片タンブラ機構２１は、これら歯車の衝突時の衝撃を緩和すると共に歯先の損傷を低減するための逃げ機構である。この機構部の側面図を示したのが図７であり、片タンブラ機構２１によれば現像駆動歯車１１がロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で揺動可能に駆動軸の一端が本体フレーム２０に軸支されて、他端がバネによりロータリー現像ユニット１の中心方向に付勢され、現像入力歯車６に噛み合うようになっている。
【００４１】
図５及び図６に示すようにロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で現像ローラを感光体１０に接触させ、同じくロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で片タンブラ機構２１により現像駆動歯車１１をバネ付勢し揺動可能にして現像入力歯車６に噛み合うようにすることにより、歯車の衝突による衝撃があっても、現像駆動歯車１１がバネ力に抗して揺動し現像ローラと感光体１０との接触部に影響がないようにしている。
【００４２】
片タンブラ機構２１は、ロータリー駆動により図８（Ａ）から図８（Ｂ）に示すように現像入力歯車６が現像駆動歯車１１と噛み合う位置に移動し歯先が衝突したとき、その作動により現像駆動歯車１１がロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で外側に退避するようになる。そして、ロータリー駆動により現像入力歯車６が現像駆動歯車１１と噛み合う位置に移動中に現像駆動歯車１１の滑りながら噛み合うようになるか、現像入力歯車６と現像駆動歯車１１の歯先同士が当たった状態のままのときには、現像動作に入って現像駆動モータ１３が回転し始めたとき歯先の移動に伴って噛み合うようになる。
【００４３】
なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示すように片タンブラ機構２１で支持された現像駆動歯車１１がモータピニオン１２に対して、ロータリー駆動方向の上流側にあると、現像駆動歯車１１が揺動したときモータピニオン１２との噛み合いでこれと噛み合う現像入力歯車６を迎える方向に回転することになる。これに対して、図示とは逆に現像駆動歯車１１がモータピニオン１２に対して、ロータリー駆動方向の下流側に配置された場合には、現像駆動歯車１１が揺動したときモータピニオン１２との噛み合いでこれと噛み合う現像入力歯車６を逃げる方向に回転することになる。したがって、後者の方が片タンブラ機構２１をより円滑に揺動させることができる構成と言える。
【００４４】
上記図１や図３に示すように現像駆動歯車にワンウェイクラッチ付歯車を使用した場合には、ロータリー入力歯車２と現像入力歯車６において共に同方向に回転駆動することが条件となる。これに対し、図３や図６に示す１モータ駆動の場合には、１モータにより正回転と逆回転の切り替え駆動を行い、さらに、現像駆動歯車にワンウェイクラッチ付歯車を使用した図３の構成の場合には、ロータリー入力歯車２と現像入力歯車６は同方向に回転駆動されることになる。２モータ駆動で現像駆動歯車にワンウェイクラッチ付歯車ではなく電磁クラッチを使用する場合には、駆動方向はそれぞれが選択できることになる。
【００４５】
図９は歯先衝突時の衝撃や損傷の低減を図った歯先形状の各種例を示す図であり、図中、一点鎖線はピッチ円、細線は歯先円、矢印は駆動側、負荷側の回転方向を示している。通常のインボリュート歯車の歯車形状詳細と駆動側歯車、負荷側歯車を示した図９（Ａ）に対し、歯先衝突時の衝撃や損傷の低減を図った歯先形状として、例えば図９（Ｂ）は実際に歯面が押圧しない面の歯先をカットした歯車を示す。このカット高さはピッチ円よりも歯先側に限定している。また、図９（Ｃ）は高歯車を示し、３０％の例であり、図９（Ｄ）は高歯車で先端がＲ形状のものを示している。ＪＩＳによりインボリュート歯車は、曲線で形成されており、先端部で２つの曲線が交わる高さが限界と考えられ、また、歯底を下げていくと金型構成上、アンダーカット形状になり、離型不可能な限界もある。
【００４６】
また、通常のインボリュート歯車の斜視図を示した図９（Ｅ）に対し、歯先衝突時の衝撃や損傷の低減を図った歯先形状として、例えば図９（Ｆ）は、通常のハスバ歯車の斜視図を示し、図９（Ｇ）は歯車の長手方向で傾斜面を形成した歯車の斜視図を示している。
【００４７】
ロータリー駆動により現像入力歯車６がワンウェイクラッチ付歯車１１と噛み合う位置に移動して現像位置にロータリー現像ユニットが停止した時は、歯先同士が突き当たったままで、現像動作が開始して現像駆動モータ１３が回転し始めたとき歯先の移動に伴って噛み合うようになると、その衝撃により発生した振動状態が減衰しきらないまま実質的な現像動作に入ってしまう。上記のような歯先形状の歯車を用い、現像位置にロータリー現像ユニットが停止するまでの間に滑らかに噛み合うようにすることにより、上記のような振動が残らない状態で実質的な現像動作に入ることができる。
【００４８】
図１０はロータリーロック機構を備えた構成を示す図であり、４１はロック凹部、４２はソレノイド、４３はロックレバー凸部、４４はバネを示す。ロータリー現像ユニット１を特定の回転位置に停止、保持する、所謂ロータリーロック機構は、例えば図１０に示すようにロータリー現像ユニット１の回転外周部にロック凹部４１を設け、これに嵌合するロックレバー凸部４３を回転動作させることによりロータリー現像ユニット１を特定の位置に固定するように構成される。ロックレバー凸部４３は回転支点を中心にロック切替器であるソレノイド４２によって動作を行い、現像カートリッジの現像ローラが感光体１０に対向する位置に固定された状態でロックされる。
【００４９】
図１０に示したロック機構において、バネ４４は、ロック状態を保持する力を嵌合部に付勢し、レバーが自重で嵌合を解除する方向に動作することを妨げるものである。また、バネ４４は、現像動作時に現像ローラと感光体１０が回転接触することにより、ロータリー現像ユニット１に生じる回転させようとする反力の影響等により嵌合を解除しようとする力に対して、ロックが嵌合状態を保持するに十分な力を付与するように設定している。これに対して、ソレノイド４２は、このバネ４４を更に引き延ばしてレバーの嵌合状態を解除するだけの力を付与するように設定されている。
【００５０】
なお、上記の構成は、代表的な構成例を示したものであり、１モータでも同じである。勿論ロック機構に関しては、ロータリー現像ユニットを回転させる輪列（駆動歯車列）の歯車に噛み合う逆作動形クラッチを配置し、該逆作動形クラッチを歯車に噛み合わせて非通電によりロータリー現像ユニットを所定の現像位置に保持し、通電により歯車を解放してロータリー現像ユニットを回転移動させ色切り換えを行うように構成したものなど、種々の構成のものがある。
【００５１】
図１１はモータ、クラッチ、ロックソレノイドの動作シーケンスを説明するための図、図１２はロータリー色切り替え時のモータ駆動シーケンスを説明するための図、図１３は現像駆動停止時のモータピニオンの挙動を説明するための図である。
【００５２】
モータ、クラッチ、ロックソレノイドの動作シーケンスでは、図１１に示すようにホールド期間を挟んでロータリー駆動（ＲＴ駆動）と現像駆動が交互に繰り返し実行され、それぞれの駆動期間にスローアップ（加速）、定速、スローダウン（減速）の速度曲線にしたがってモータが駆動される。これに対し、電磁クラッチは、ロータリー駆動の期間をオン状態にして駆動ロータリー入力歯車に駆動モータからの動力を伝達し、ホールド期間から現像駆動を実行して次のホールド期間までオフにする。また、ロックソレノイドは、電磁クラッチのオンに対応してロータリー駆動の期間をオン状態にしロータリー現像ユニットの移動のロックを解放する。そして、現像駆動の期間はオフ状態にしてロータリー現像ユニットの移動をロックする。
【００５３】
ロータリー駆動モータとしてパルスモータを使用した場合には、図１２に示すようにその速度曲線に対応してモータパルスが生成される。図１２の縦軸はモータパルスの周波数であり、横軸は時間である。ロータリー駆動と現像駆動を１モータで行う場合には、現像駆動が停止した直後、ピニオンが図１３に示すように振動しているため、この振動方向に合わせて逆転パルスを投入する。この逆転パルスの投入で、現像駆動反力によりロック部に残留した力を解除し、ロック解除不良やロック解除動作に伴い生じる振動を低減することができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、本体フレーム側に取り付けられ、ロータリー現像ユニット側の現像入力歯車に噛み合う歯車にワンウェイクラッチ付歯車を配置する構成としたが、ワンウェイクラッチ付歯車は、アイドラ歯車その他モータ歯車から最終的に現像カートリッジのローラを直接駆動する歯車までの輪列の中の任意に位置に配置するように構成してもよい。また、現像入力歯車に噛み合う駆動側の歯車にワンウェイクラッチ付歯車を使用したが、ワンウェイクラッチ付歯車を電磁クラッチ付歯車に代えてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、円筒形状のロータリー現像ユニットの外周に沿って複数の現像カートリッジを搭載し、駆動源よりロータリー現像ユニットを駆動して感光体に対向する現像位置に順次各現像カートリッジを移動し現像カートリッジの現像ローラ歯車への現像駆動の受け渡しを行うロータリー現像装置において、ロータリー現像ユニットのフレームに設けられた現像入力歯車と、駆動源のモータピニオンに噛み合うと共に、駆動軸の一端を本体フレームに軸支し他端をバネによりロータリー現像ユニットの中心方向に付勢することにより揺動可能にして現像入力歯車に噛み合うようになった現像駆動歯車と、現像カートリッジをロータリー現像ユニットのフレームに装着することにより現像入力歯車に噛み合う現像カートリッジのアイドラ歯車と、駆動源のモータピニオンに噛み合う第１のクラッチ付歯車とを有し、現像駆動歯車として第２のクラッチ付歯車を用い、現像駆動歯車に現像入力歯車を噛み合わせアイドラ歯車を介して現像カートリッジの現像ローラ歯車を連結して現像駆動の受け渡しを行い、第１のクラッチ付歯車にロータリー駆動歯車を介してロータリー入力歯車を連結してロータリー駆動を行い、現像駆動時とロータリー駆動時で駆動源を逆方向に回転駆動するので、現像駆動の受け渡し部に電磁クラッチやワンウェイクラッチを用いる簡単な構成の付加によりロータリー駆動から現像駆動に移行するときに現像駆動の受け渡し部で発生する歯車間の歯先の衝突の回避、衝突による衝撃の緩和、振動や歯先の損傷の低減を図ることができ、転写ズレの発生等による画像不良をなくすことができる。
【００５６】
駆動源とロータリー現像ユニット及び現像器のそれぞれとの間の歯車の輪列の連結／解放を行うクラッチを備えたことにより、現像駆動歯車と現像入力歯車との噛み合わせを円滑に行えるようにし、より歯車間の歯先の衝突の回避、衝突による衝撃の緩和、振動や騒音、歯先の損傷の低減を図ることができる。
【００５７】
ロータリー現像ユニット及び現像器は、同じ回転方向に駆動されることにより、現像駆動の受け渡し部のクラッチにワンウェイクラッチを使用することができるので、連結／解放の自動切り替えを可能にし、消費電力の低減を図ることができる。
【００５８】
駆動源と現像駆動の受け渡し部との間のクラッチは、ワンウェイクラッチとし、しかもそのワンウェイクラッチは、現像駆動の受け渡し部でロータリー現像ユニットの現像入力歯車に噛み合う歯車と該歯車の駆動軸との間に配置することにより、連結、解放時間を０にして切り替え時間の短縮を図り、電磁クラッチの使用に比較して設計自由度を高め、省電力化、制御の簡素化を図り、温度上昇を抑えることができ、駆動信頼性を向上させることができる。
【００５９】
ロータリー現像ユニット及び現像器を駆動する駆動源として共通の駆動源を使用し、駆動源は、ロータリー現像ユニットの駆動を行う時と、現像器の駆動を行う時で回転方向を逆方向にすることにより、１モータでいずれの方向に回転させてもクラッチを連結／解放してロータリー駆動と現像駆動を行うことができ、さらに正回転／逆回転の切り替えを行うようにすると、ワンウェイクラッチを使用することもできる。
【００６０】
また、ロータリー現像ユニットは、駆動停止中にホールド状態を保つロック機構を備え、共通の駆動源に対し、現像駆動が停止した直後にモータピニオンの振動方向に合わせて逆転パルスを投入し、共通の駆動源は、ロータリー現像ユニットの駆動を行う時と、現像器の駆動を行う時で回転方向を逆方向にすることにより、現像駆動を行う際にロータリー現像ユニットをホールド状態に保って、その解除も円滑に行うことができると共に、振動を早期に減衰させることができ、振動に起因するブレやズレ等の画像不良のない良好な画像を得ることができる。
【００６１】
そして、駆動源として、ステッピングモータを用いることにより、位置制御の精度を高め、高速かつ高精度な切り替え動作が可能になる。また、現像駆動の受け渡し部では、ロータリー現像ユニットのフレームに現像入力歯車が設けられ、該現像入力歯車を介して現像駆動を行うことにより、現像器の交換があっても噛み合い部への影響を排除することができる。
【００６２】
以上のように本発明によれば、ロータリー駆動と現像駆動との切り替えを円滑に行い、時間の短縮を図ることができ、多色現像の高速化を図ることができる。さらに、連結／解放の自動切り替えを行い、正逆転によりロータリー駆動と現像駆動の切り替えを行うことができ、駆動モータの信頼性の向上、基板の簡素化、制御負荷の軽減、省電力化を図ることができる。また、振動に起因するブレやズレ等の画像不良のない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロータリー現像装置の参考例を示す図である。
【図２】図１に示すロータリー現像装置の輪列部の側面図である。
【図３】本発明に係るロータリー現像装置の実施の形態を示す図である。
【図４】図３に示すロータリー現像装置の輪列部の側面図である。
【図５】２モータ駆動での現像入力歯車との受け渡し部で歯先損傷を防止するための構成例を示す図である。
【図６】１モータ駆動での現像入力歯車との受け渡し部で歯先損傷を防止するための構成例を示す図である。
【図７】図５及び図６に示す受け渡し部の側面図である。
【図８】噛み合い時の歯先衝突による退避動作を説明するための図である。
【図９】歯先衝突時の衝撃や損傷の低減を図った歯先形状の各種例を示す図である。
【図１０】ロータリーロック機構を備えた構成を示す図である。
【図１１】モータ、クラッチ、ロックソレノイドの動作シーケンスを説明するための図である。
【図１２】ロータリー色切り替え時のモータ駆動シーケンスを説明するための図である。
【図１３】現像駆動停止時のモータピニオンの挙動を説明するための図である。
【符号の説明】
１…ロータリー現像ユニット、２…ロータリー入力歯車、３…現像カートリッジ、４…現像ローラ歯車、５…アイドラ歯車、６…現像入力歯車、１０…感光体、１１…ワンウェイクラッチ付歯車、１２、１４…モータピニオン、１３…現像駆動モータ、１５…ロータリー駆動モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a plurality of developing devices are mounted along the outer periphery of a cylindrical rotary developing unit, and each developing device is sequentially moved to a developing position facing a photosensitive member by driving the rotary developing unit from a driving source. The present invention relates to a rotary developing device that transfers driving to the developing device.
[0002]
[Prior art]
In conventional models of full-color image forming apparatuses that employ the rotary developing method, a plurality of developing devices are mounted along the outer periphery of the rotary developing unit, and each developing device is sequentially rotated to a developing position to perform a developing operation. For this reason, a driving means for rotating the rotary developing unit and a driving means for rotating a developing roller or the like built in a developing device mounted on the rotary developing unit are provided separately.
[0003]
The rotary developing unit equipped with the plurality of developing devices is generally cylindrical in shape, and in order to develop a latent image formed on a latent image carrier such as a photoconductor, a developer is carried near the outer periphery of the cylinder. A heavy object such as a metal roller as a body or a developing roller in which a metal core is covered with an elastic body is disposed. For this reason, the rotary developing unit has a large moment of inertia.
[0004]
In a general full-color printing operation, for example, in the case of a rotary developing unit equipped with a four-color developing device, the four-color developing device is sequentially moved to a position facing the photoreceptor by rotating 90 degrees four times. Perform development operation. After the rotary developing unit is stopped at the developing position where the developing operation is performed, the state is maintained in such a case that the holding force of the motor itself is used or a separate engaging member is provided.
[0005]
In the 90-degree rotation operation of the rotary developing unit, if the moment of inertia is large, the motor of the driving source needs to generate a large force accordingly. Furthermore, to increase the printing speed of the apparatus, it is effective to increase the speed of the 90-degree rotation operation. However, by increasing the speed of the 90-degree rotation operation, the acceleration during rotation increases, and the force required by the drive source acts on the moment of inertia as the square of the acceleration, so a larger force is required. Become.
[0006]
Conversely, the force required to rotate the rotary developing unit affects when the rotary developing unit is stopped. When the rotary developing unit stops, the driving source takes a braking action and attenuates the rotational force of the rotary developing unit. Ideally, it is desirable that the rotational force of the rotary developing unit is zeroed by the braking force immediately before the stop, and the stop is performed.
[0007]
In electrophotographic technology, stepping motors that can achieve acceleration and deceleration in a short time and achieve high positioning accuracy with relatively simple control are usually used for rotary drive. A DC brushless motor that does not generate tone is used.
[0008]
For example, when using a DC brushless motor instead of a stepping motor for rotary drive, the position accuracy is poor, an encoder is attached to the motor output shaft, the rotation angle of the motor is ascertained from the signal from the encoder, and the rotary is based on this Will be controlled. Moreover, the DC brushless motor is physically slow in acceleration / deceleration, and a time difference is caused by transmission / reception of signals to / from the encoder, so that it is impossible to rotate the rotary at high speed. Further, by performing feedback control using the encoder signal, the load on the control CPU increases, and the operation of the entire apparatus is limited. For this reason, a stepping motor is used for the rotary drive. However, there are problems with stepping motors. That is, the vibration and noise are large, the tolerance to the load fluctuation is small and the operation is stopped in the worst case, and the same torque is more expensive than a DC brushless motor or the like.
[0009]
On the other hand, in development driving, some models use stepping motors instead of DC brushless motors. One reason is that the price of stepping motors is lower than that of other motors, but in addition, the short acceleration / deceleration time has attracted attention as a merit. This is because, in the increase in the printing speed, not only the color switching time by the rotary rotation described above but also the shortening of the acceleration time until the developing roller reaches the steady speed is desired.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, when actually switching between the rotary drive and the development drive, the rotary development unit rotates 90 degrees by the rotary drive, and the development cartridge moves to a position facing the photoconductor, and the development input of the development cartridge is performed. When transferring the development drive by meshing the gear with the development drive gear, the pitch circles of the gears overlap each other, which may cause a problem of collision between the tooth tips. When this tooth tip collision occurs, the drive source becomes abnormal (such as operation stop due to motor step-out), and an image defect occurs due to vibration at that time.
[0011]
In addition, the rotational force remains due to backlash or other backlash present in the gear train of the driving system, bending, or twisting of the rotary developing unit itself. This remaining rotational force is transmitted to the entire apparatus as vibrations via the drive source when the rotary developing unit is stopped. This vibration is transmitted to the exposure means and the latent image carrier, and a shift occurs when the latent image is formed, or a transfer shift occurs when it is transmitted to the transfer unit.
[0012]
Further, even immediately after the rotary developing unit is stopped, when the driving means for rotating the developing roller starts to operate, uneven rotation of the driving means or vibration generated in the driving source is transmitted to the entire apparatus via the driving source. Communicated. This vibration also causes image defects due to misalignment and the like, similar to the vibration generated when the rotary developing unit is stopped.
[0013]
Further, when the two drive sources described above have different types and lots, they have different rotation and vibration characteristics. Even if each has a substantially equivalent vibration characteristic as a drive source, when it is attached to a different place, the influence by the vibration characteristic of the attachment place also arises. For this reason, the vibrations generated by the respective vibration sources are often different components, and the respective vibrations are not attenuated, and in some cases, the vibrations are combined and amplified so as to overlap each other. Image defects such as misalignment of up to
[0014]
When a stepping motor is used for rotary driving and a DC brushless motor is used for developing driving, the stepping motor for rotary driving during developing driving is in the hold state. The hold state is a state in which a minute current is supplied to the motor and the rotor is held at a certain position. If there is a lock mechanism that holds the rotary at a fixed position externally, it is possible to release the hold once.However, if the hold is released, the rotor position becomes indefinite and the first excitation phase will be Since the position is unknown and a position error occurs and the rotary rotation accuracy is lowered, the hold during the development drive is eventually essential to maintain the rotary rotation accuracy.
[0015]
However, in order to maintain the hold state, power consumption occurs (increases). In addition, during the hold, when the motor is energized, the motor itself does not rotate with respect to the energy given to the motor, and becomes thermal energy, causing a temperature rise, and a rise in the motor temperature causes a reduction in torque.
[0016]
When the rotary drive and the development drive are driven by separate stepping motors, each stepping motor requires a driver for controlling the motor and a timer for controlling the driver. In addition, when the stepping motor for rotary driving is kept in the hold state during development driving, a timer having a long cycle different from the timer used at the time of rotary driving is required.
[0017]
That is, in the rotary developing unit, the load balance in the cylinder slightly changes as the amount of the developer changes in each developing device mounted in accordance with the developing operation. Due to the change in load balance, the rotary developing unit has a large moment of inertia, so that the torque required for the stepping motor also changes greatly. For this reason, it is necessary to perform matching with the motor torque at a very fine cycle during rotary driving, and a timer with a very short cycle is used. If the hold is controlled by this short cycle timer, the operation rate of the CPU becomes excessive and other operations are restricted. The increase in the number of drivers and timers complicates the board configuration and also complicates the control, including CPU control. Basically, increasing the number of drivers and timers also increases the power consumption due to the overlapping of the respective driving times.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above-described problems, and it is intended to quickly attenuate the vibration generated with the rotation of the rotary developing unit and the rotation of the developing roller, thereby eliminating image defects due to misalignment or the like.
[0019]
To this end, the present invention mounts a plurality of developing cartridges along the outer periphery of a cylindrical rotary developing unit, drives the rotary developing unit from a driving source, and sequentially places each developing cartridge at a developing position facing the photoconductor. In the rotary developing device that moves and transfers the developing drive to the developing roller gear of the developing cartridge, the developing input gear provided on the frame of the rotary developing unit meshes with the motor pinion of the driving source, and the drive shaft A developing drive gear which is pivotably supported by one end pivotally supported on the main body frame and the other end biased toward the center of the rotary developing unit by a spring and meshed with the developing input gear; and the developing cartridge. By attaching to the frame of the rotary developing unit, An idler gear of the developing cartridge that meshes with a gear, and a first gear with a clutch that meshes with a motor pinion of the drive source, a second gear with a clutch is used as the development driving gear, and the development driving gear has the The development input gear is engaged, the development roller gear of the development cartridge is connected via the idler gear, the development drive is transferred, and the rotary input gear is connected to the first clutch-equipped gear via the rotary drive gear. The rotary drive is connected to perform rotary drive, and the drive source is rotationally driven in the opposite direction during the development drive and the rotary drive.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing a reference example of a rotary developing device, and FIG. 2 is a side view of a train wheel portion of the rotary developing device shown in FIG. In the figure, 1 is a rotary developing unit, 2 is a rotary input gear, 3 is a developing cartridge, 4 is a developing roller gear, 5 is an idler gear, 6 is a developing input gear, 10 is a photoreceptor, 11 is a developing drive gear, 12, Reference numeral 14 denotes a motor pinion, 13 denotes a development drive motor, 14 denotes a motor pinion, and 15 denotes a rotary drive motor.
[0023]
In FIG. 1, a rotary developing unit 1 has a substantially cylindrical shape, and a plurality of developing cartridges 3 are mounted near the outer periphery of the cylinder in order to develop a latent image formed on a latent image carrier such as a photoreceptor 10. 4 shows a unit configuration example for four-color development on which a development cartridge 3 for yellow Y, cyan C, magenta M, and black K is mounted. The rotary developing unit 1 has a rotary input gear 2 disposed concentrically with the rotation center thereof, and is rotary driven by a tooth wheel train connected to the motor pinion 14 and the rotary input gear 2 with a rotary drive motor 15 as a drive source. By performing the 90 ° rotation four times, the four-color developing cartridges 3 are sequentially moved to positions facing the photoconductor 10 to perform the developing operation.
[0024]
Each developing cartridge 3 is provided with a metal roller as a developer carrying member or a developing roller in which an elastic body is covered with a metal core, and the developing roller gear 4 uses the developing driving motor 13 as a driving source. The developing roller is driven by a gear train connected to the developing drive gear 11 meshed with the pinion 12 via the developing input gear 6 and the idler gear 5 through the developing input gear 6 and the idler gear 5 to perform the developing operation. During the developing operation, the rotary developing unit 1 is held in a hold state by the rotary drive motor 15.
[0025]
As shown in the side view of FIG. 2, the rotary developing unit 1 is attached to the main body frame 20 together with the developing drive motor 13 and the rotary drive motor 15, and the rotary rotating shaft 7 is rotatably supported by a bearing. In the gear train that drives each developing cartridge 3, the developing input gear 6 of each developing cartridge 3 is provided on the rotary frame 8, and the idler gear 5 and the developing roller gear 4 that mesh with the developing input gear 6 are connected to each developing cartridge 3. Is provided. Each developing cartridge 3 is detachable individually, and the idler gear 5 meshes with the developing input gear 6 fixed to the rotary frame 8 by the mounting.
[0026]
In this way, the developing input gear 6 is fixed to the rotary frame 8 and meshed with the developing drive gear 11 fixed to the main body frame 20 on the one hand and with the idler gear 5 of the developing cartridge 3 on the other hand. Even if the replacement is performed, the variation in the quality of the developing cartridge 3 does not affect the meshing of the developing drive gear 11 and the developing input gear 6. The meshing between the development input gear 6 and the idler gear 5 is maintained until the development cartridge 3 is attached until the development cartridge 3 is replaced. However, between the development input gear 6 and the development drive gear 11, rotary drive, Engagement and disengagement are repeated with the development drive.
[0027]
The delivery of the development drive is performed on the locus of the rotational circular movement of the rotary development unit 1, and the pitch circles of the gears (the development input gear 6 and the development drive gear 11) overlap each other at the time of connection. The points collide. In the case of a collision, the drive source becomes abnormal (operation stop due to motor step-out, etc.), the tooth tip is easily damaged, and the life is shortened. Therefore, by using a one-way clutch for the developing drive gear 11, when the tooth tip is about to collide during rotary driving, the one-way clutch is idled to avoid an abnormality in the drive source due to the collision or collision.
[0028]
The development drive gear 11 using the one-way clutch is idled in the direction of rotating the rotary development unit 1 using the rotary drive motor 15 as a drive source, and in the development operation, the rotary drive motor 15 is held and the development drive motor 13 is rotated. The developing input gear 6 is driven by rotating the developing driving gear 11 in the direction opposite to the idling direction. Therefore, in this case, the rotation direction of the rotary input gear 2 and the rotation direction of the development input gear 6 are the same direction.
[0029]
One-way clutches have many advantages over electromagnetic clutches. For example, since it is possible to automatically connect and release according to the rotation direction without energization like an electromagnetic clutch, no control is required and no electrical components such as a controller for controlling on / off are required. In addition, since no power is supplied, no power consumption occurs and power can be saved. The connection and release time is zero, switching can be performed at a high speed, and a large torque can be transmitted with a size that can be built into the gear, resulting in a high degree of freedom in design.
[0030]
FIG. 3 is a view showing an embodiment of a rotary developing device according to the present invention, and FIG. 4 is a side view of a tooth wheel row portion of the rotary developing device shown in FIG. The reference example shown in FIG. 1 is configured by using separate motors (2 motors) for the rotary drive and the development drive, but the rotary drive and the development drive are shared by one motor. FIG. 3 shows an embodiment of the present invention constituted by FIG. 3, and FIG. 4 shows a different arrangement example of the one-way clutch in the developing drive gear in its side view.
[0031]
In FIG. 3, the development drive motor 13 performs rotary drive by rotating the motor pinion 12 clockwise, and performs development drive by rotating the motor pinion 12 counterclockwise. In order to perform rotary drive and development drive with one motor, a development drive gear 11 using a one-way clutch gear is inserted between the motor pinion 12 and the development input gear 6, and the motor pinion 12, the rotary drive gear 17, A gear 16 with an electromagnetic clutch is inserted between them.
[0032]
Due to the presence of the developing drive gear 11 and the electromagnetic clutch-equipped gear 16 using these one-way clutch gears, the rotary input gear is engaged by engaging the electromagnetic clutch-equipped gear 16 when the motor pinion 12 is rotationally driven clockwise. 2 is driven and the one-way clutch is idled to disconnect the drive transmission from the developing cartridge 3. Further, at the time of development driving in which the motor pinion 12 is driven to rotate counterclockwise, the engagement of the gear 16 with the electromagnetic clutch is released to disconnect the drive transmission with the rotary input gear 2 and the development driving gear 11 is used. The development input gear 6 is driven.
[0033]
A gear 16 with an electromagnetic clutch that engages with the rotary input gear 2 and performs rotary drive and a development drive gear 11 that engages with the development input gear 6 and performs development drive are attached to the main body frame 20 as shown in a side view of FIG. The development drive gear 11 using the one-way clutch gear is provided on the gear side that meshes with the motor pinion 12 arranged coaxially or on the gear side that meshes with the development input gear 6. FIG. 4A shows a configuration in which the one-way clutch-equipped gear 11 is provided on the side of the gear that meshes with the motor pinion 12, and the gear side that meshes with the development input gear 6, that is, the gear that meshes with the development input gear 6 and the gear. FIG. 4B shows a configuration in which the one-way clutch gear 11 is provided between the two drive shafts.
[0034]
In the configuration shown in FIG. 4A in which the one-way clutch gear 11 is provided on the side of the gear meshing with the motor pinion 12, when it collides with the development input gear 6, the counterpart gear 11 a and the shaft and the one-way clutch gear 11 The gear that has entered idles. On the other hand, in the configuration shown in FIG. 4B in which the gear 11 with the one-way clutch is provided on the side of the gear that meshes with the development input gear 6, only the one-way clutch-equipped gear 11 that is the counterpart when it collides with the development input gear 6. Is idle. Therefore, depending on the position of the gear 11 with the one-way clutch, the configuration shown in FIG. 4A has a larger load than the configuration shown in FIG. The configuration shown in B) is more advantageous.
[0035]
Further, instead of using a one-way clutch gear for the development drive gear 11, a single tumbler mechanism is used, and the gear is meshed at the development drive delivery section by this single tumbler mechanism to deliver the development drive. May be swingably supported on a line connecting the centers of the rotary developing units. An embodiment using a single tumbler mechanism will be described below. FIG. 5 is a diagram showing a configuration example for preventing tooth tip damage at a transfer portion with a developing input gear driven by two motors. FIG. 6 shows tooth tip damage at a transfer portion with a developing input gear driven by one motor. FIG. 7 is a side view of the transfer section shown in FIGS. 5 and 6, and FIG. 8 is a view for explaining a retreat operation due to a tooth tip collision at the time of meshing.
[0036]
In FIG. 5, the development drive gear 11 is supported by a single tumbler mechanism instead of a gear with a clutch, but a gear with an electromagnetic clutch or a gear with a one-way clutch that idles in the rotary drive direction may be used. Others are the same as the embodiment shown in FIG. When the rotary developing unit 1 is rotated 90 degrees by rotary driving and the developing cartridge 3 is moved to a position facing the photoconductor 10, the developing input gear 6 of the developing cartridge 3 is engaged with the developing driving gear 11 so that the developing driving gear 11 is engaged. Deliver. When the development input gear 6 of the development drive delivery unit and the tooth tip of the development drive gear 11 collide and do not mesh with each other, the single tamper mechanism 21 causes the development drive gear 11 to cross the center of the rotary development unit 1. It swings and retracts, and meshes with the rotation of the developing drive gear 11. The one-sided tamper mechanism 21 is a support means that supports the drive shaft of the development drive gear 11 serving as a development drive delivery section so as to be swingable on a line connecting the centers of the rotary development units 1.
[0037]
Since the rotary drive and the development drive are alternately repeated and there is no simultaneous drive mode, the two-motor drive consisting of the development drive motor 13 and the rotary drive motor 15 as in the embodiment shown in FIG. FIG. 6 shows an embodiment that is possible. As shown in FIG. 6, in the one-motor drive, the rotary input gear 2 is engaged with the rotary drive gear 17 via the electromagnetic clutch gear 16 from the motor pinion 12 and driven. In this case, in the case of rotary driving, the electromagnetic clutch is connected and the developing drive motor 13 is driven to rotate clockwise in the figure, and in the case of developing drive, the electromagnetic clutch is released and the developing drive motor 13 is driven to rotate counterclockwise in the figure. Is done. In this case, the development input gear 6 is driven in the same rotation direction as the drive direction of the rotary development unit 1 by the development drive gear 11 in the transfer section of the development drive.
[0038]
By using the same motor as the drive source in this way, the vibration generated by the other drive can be suppressed with respect to the vibration generated by the one drive. By starting the developing operation in the direction, the vibration generated by the rotation of the rotary developing unit can be attenuated at an early stage, and image defects due to blurring and displacement caused by the vibration can be eliminated.
[0039]
The wheel train on the rotary drive side is in a state where the rotary input gear 2 is always meshed with the motor pinion 14 and the rotary drive gear 17 both during the rotary drive and during the development drive. The problem basically does not occur. However, when the developing cartridge 3 is sequentially moved to a position facing the photoconductor 10 during the developing operation, the toothed portion of the developing drive gear 11 collides with the developing input gear 6 when the developing driving gear train collides with the developing input gear 6. Problems such as image defects occur due to previous damage and vibration. This is the same problem in both configurations of two motors and one motor.
[0040]
The single tumbler mechanism 21 is an escape mechanism for reducing the impact of the gears and reducing the damage to the teeth. FIG. 7 shows a side view of this mechanism portion. According to the one-side tumbler mechanism 21, the developing drive gear 11 can swing on a line connecting the centers of the rotary developing units 1. The other end is urged toward the center of the rotary developing unit 1 by a spring and meshes with the developing input gear 6.
[0041]
As shown in FIGS. 5 and 6, the developing roller is brought into contact with the photosensitive member 10 on a line connecting the centers of the rotary developing units 1, and the developing drive gear 11 is moved by the one tumbler mechanism 21 on a line connecting the centers of the rotary developing units 1. By energizing the spring and allowing it to oscillate so as to mesh with the development input gear 6, the developing drive gear 11 oscillates against the spring force even if there is an impact due to the collision of the gear, and the developing roller and the photosensitive member. 10 is not affected.
[0042]
As shown in FIGS. 8A to 8B, the single tumbler mechanism 21 moves to a position where the development input gear 6 meshes with the development drive gear 11 as shown in FIGS. The drive gear 11 is retracted outward on a line connecting the centers of the rotary developing units 1. Then, while the development input gear 6 is moved to a position where the development input gear 6 is engaged with the development drive gear 11 by rotary driving, the development drive gear 11 is engaged while slipping, or the teeth of the development input gear 6 and the development drive gear 11 hit each other. When the state remains, when the developing drive motor 13 starts to rotate after entering the developing operation, it is engaged with the movement of the tooth tip.
[0043]
8A and 8B, when the development drive gear 11 supported by the one-side tumbler mechanism 21 is on the upstream side in the rotary drive direction with respect to the motor pinion 12, the development drive gear 11 When 11 is swung, the developing input gear 6 meshing with the motor pinion 12 is rotated in a direction to reach the developing input gear 6. On the other hand, when the development drive gear 11 is disposed downstream of the motor pinion 12 in the rotary drive direction, the development drive gear 11 is swung with the motor pinion 12 when the development drive gear 11 is swung. The developing input gear 6 that meshes with the mesh rotates in a direction to escape. Therefore, it can be said that the latter can make the one-tumbler mechanism 21 rock more smoothly.
[0044]
When a one-way clutch gear is used as the development drive gear as shown in FIGS. 1 and 3, both the rotary input gear 2 and the development input gear 6 are rotationally driven in the same direction. On the other hand, in the case of the single motor drive shown in FIGS. 3 and 6, the forward drive and the reverse drive are switched by a single motor, and the development drive gear uses a one-way clutch gear as shown in FIG. In this case, the rotary input gear 2 and the development input gear 6 are rotationally driven in the same direction. In the case of using an electromagnetic clutch instead of a one-way clutch gear as the developing drive gear with two motor drive, the drive directions can be selected.
[0045]
FIG. 9 is a diagram showing various examples of the tooth tip shape for reducing impact and damage at the time of the tooth tip collision. In the figure, the alternate long and short dash line is the pitch circle, the thin line is the tooth tip circle, the arrow is the drive side, the load side Indicates the direction of rotation. 9A showing the details of the shape of a normal involute gear, the drive side gear, and the load side gear, FIG. 9B shows an example of a tooth tip shape that reduces impact and damage during a tooth tip collision. ) Shows a gear in which the tooth tip of the surface where the tooth surface is not actually pressed is cut. This cut height is limited to the tooth tip side of the pitch circle. FIG. 9C shows a high gear, which is an example of 30%, and FIG. 9D shows a high gear with a tip having an R shape. According to JIS, the involute gear is formed in a curved line, and the height at which the two curves intersect at the tip is considered to be the limit. There are limits that cannot be typed.
[0046]
9E showing a perspective view of a normal involute gear, FIG. 9F shows, for example, a normal helical gear as a tooth tip shape for reducing impact and damage at the time of a tooth tip collision. FIG. 9G shows a perspective view of a gear having an inclined surface formed in the longitudinal direction of the gear.
[0047]
When the development input gear 6 is moved to a position where the development input gear 6 meshes with the one-way clutch-equipped gear 11 by the rotary drive and the rotary development unit stops at the development position, the development operation is started with the tooth tips being in contact with each other, and the development drive motor 13 When the teeth start to rotate and become engaged with the movement of the tooth tip, the vibration state generated by the impact enters the substantial developing operation without being attenuated. By using the gears with the above-mentioned tooth tips and engaging them smoothly until the rotary developing unit stops at the developing position, it is possible to perform a substantial developing operation with no such vibration remaining. I can enter.
[0048]
FIG. 10 is a view showing a configuration provided with a rotary lock mechanism, wherein 41 is a lock recess, 42 is a solenoid, 43 is a lock lever protrusion, and 44 is a spring. A so-called rotary lock mechanism that stops and holds the rotary developing unit 1 at a specific rotational position is provided with a lock recess 41 on the outer periphery of the rotary developing unit 1 as shown in FIG. The rotary developing unit 1 is configured to be fixed at a specific position by rotating the convex portion 43. The lock lever convex portion 43 is operated by a solenoid 42 that is a lock switch around the rotation fulcrum, and is locked in a state where the developing roller of the developing cartridge is fixed at a position facing the photoconductor 10.
[0049]
In the lock mechanism shown in FIG. 10, the spring 44 urges a force for holding the locked state to the fitting portion and prevents the lever from operating in the direction of releasing the fitting by its own weight. Further, the spring 44 is against the force of releasing the fitting due to the influence of the reaction force that is generated in the rotary developing unit 1 due to the rotation contact between the developing roller and the photosensitive member 10 during the developing operation. The lock is set so as to give a sufficient force to keep the fitting state. On the other hand, the solenoid 42 is set so as to apply a force that further extends the spring 44 to release the fitting state of the lever.
[0050]
Note that the above configuration shows a typical configuration example, and the same applies to one motor. Of course, with respect to the lock mechanism, a reverse operation type clutch that meshes with a gear of a gear train (drive gear train) that rotates the rotary development unit is arranged, and the rotary development unit is predetermined by energizing the reverse operation type clutch with the gear. There are various configurations such as a configuration in which the color is switched by holding the developing position and releasing the gear by energization to rotate and move the rotary developing unit.
[0051]
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation sequence of the motor, the clutch, and the lock solenoid, FIG. 12 is a diagram for explaining the motor drive sequence when the rotary color is switched, and FIG. 13 shows the behavior of the motor pinion when the development drive is stopped. It is a figure for demonstrating.
[0052]
In the operation sequence of the motor, the clutch, and the lock solenoid, as shown in FIG. 11, the rotary drive (RT drive) and the development drive are alternately and repeatedly executed with the hold period interposed therebetween. The motor is driven according to the speed curve of speed and slowdown (deceleration). On the other hand, the electromagnetic clutch transmits the power from the drive motor to the drive rotary input gear with the rotary drive period turned on, executes the development drive from the hold period, and turns off until the next hold period. Further, the lock solenoid turns on the rotary drive period in response to the electromagnetic clutch being turned on, and releases the movement of the rotary developing unit. Then, during the development drive period, the movement of the rotary development unit is locked in the off state.
[0053]
When a pulse motor is used as the rotary drive motor, motor pulses are generated corresponding to the speed curve as shown in FIG. The vertical axis in FIG. 12 is the frequency of the motor pulse, and the horizontal axis is time. When the rotary drive and the development drive are performed with one motor, immediately after the development drive is stopped, the pinion vibrates as shown in FIG. 13, and therefore a reverse rotation pulse is applied in accordance with this vibration direction. By applying this reverse rotation pulse, the force remaining in the lock portion due to the development drive reaction force is released, and the unlocking failure and the vibration caused by the unlocking operation can be reduced.
[0054]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above embodiment, the one-way clutch-equipped gear is arranged on the gear attached to the main body frame side and meshed with the development input gear on the rotary developing unit side. Finally, the roller of the developing cartridge may be arranged at an arbitrary position in the train wheel up to the gear that directly drives the roller. Further, although the one-way clutch gear is used as the driving gear that meshes with the development input gear, the one-way clutch gear may be replaced with an electromagnetic clutch gear.
[0055]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a plurality of developing cartridges are mounted along the outer periphery of the cylindrical rotary developing unit, and the rotary developing unit is driven from the driving source to face the photosensitive member. In the rotary developing device that sequentially moves each developing cartridge to a position and transfers the developing drive to the developing roller gear of the developing cartridge, the developing input gear provided on the frame of the rotary developing unit and the motor pinion of the driving source are engaged. A developing drive gear configured to be able to swing by engaging one end of the drive shaft with the main body frame and biasing the other end toward the center of the rotary developing unit with a spring, and to engage with the developing input gear, and a developing cartridge Is engaged with the development input gear by attaching it to the frame of the rotary development unit. An idler gear of the developing cartridge and a first gear with a clutch that meshes with a motor pinion of a drive source, a second gear with a clutch is used as the development driving gear, and the development input gear is meshed with the development driving gear and an idler gear. The developing roller gear of the developing cartridge is connected via a developing roller to transfer the developing drive, and the rotary input gear is connected to the first clutch-equipped gear via the rotary driving gear to perform the rotary driving. Since the drive source is driven to rotate in the reverse direction during driving, a simple configuration using an electromagnetic clutch or a one-way clutch is added to the development drive delivery section, which occurs at the development drive delivery section when shifting from rotary drive to development drive. To avoid tooth tip collisions between rotating gears, to reduce the impact of collisions, and to reduce vibrations and tooth tip damage. Can be, it can be eliminated image defect due to generation of transfer deviation.
[0056]
By providing a clutch for connecting / releasing the gear train between the driving source and each of the rotary developing unit and the developing device, the developing driving gear and the developing input gear can be smoothly engaged, Further, it is possible to avoid the collision of the tooth tips between the gears, reduce the impact caused by the collision, reduce the vibration and noise, and damage to the tooth tips.
[0057]
Since the rotary developing unit and the developing device are driven in the same rotational direction, a one-way clutch can be used as a clutch of the developing drive delivery unit, thus enabling automatic switching of connection / release and reducing power consumption. Can be achieved.
[0058]
The clutch between the drive source and the development drive delivery unit is a one-way clutch, and the one-way clutch is between the gear that meshes with the development input gear of the rotary development unit at the development drive delivery unit and the drive shaft of the gear. To reduce the switching time by setting the connection and release time to 0, increase the degree of freedom of design compared to the use of the electromagnetic clutch, save power, simplify the control, and suppress the temperature rise And driving reliability can be improved.
[0059]
A common driving source is used as a driving source for driving the rotary developing unit and the developing device, and the driving source reverses the rotation direction when the rotary developing unit is driven and when the developing device is driven. Therefore, the rotary drive and the development drive can be performed by connecting / releasing the clutch regardless of which direction is rotated by one motor, and the one-way clutch is used when switching between the forward rotation and the reverse rotation is performed. You can also.
[0060]
In addition, the rotary development unit is equipped with a lock mechanism that keeps the hold state when the drive is stopped. Immediately after the development drive is stopped, a common pulse is applied to the common drive source in accordance with the vibration direction of the motor pinion. The drive source keeps the rotary development unit in the hold state when performing the development drive by reversing the rotation direction when driving the rotary development unit and when driving the developing device, and releasing it. In addition, the vibration can be attenuated at an early stage, and a good image free from image defects such as blurring and displacement due to the vibration can be obtained.
[0061]
Then, by using a stepping motor as a drive source, the position control accuracy is improved, and a high-speed and high-accuracy switching operation is possible. Further, in the development drive delivery section, a development input gear is provided on the frame of the rotary development unit, and the development drive is performed via the development input gear, so that even if the developing device is replaced, the meshing section is not affected. Can be eliminated.
[0062]
As described above, according to the present invention, it is possible to smoothly switch between the rotary drive and the development drive, to shorten the time, and to increase the speed of multicolor development. In addition, automatic connection / release switching can be performed to switch between rotary drive and development drive by forward and reverse rotation, improving drive motor reliability, simplifying the board, reducing control load, and saving power. be able to. In addition, it is possible to obtain a good image free from image defects such as blurring and displacement caused by vibration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a reference example of a rotary developing device.
FIG. 2 is a side view of a train wheel portion of the rotary developing device shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of a rotary developing device according to the present invention.
4 is a side view of a train wheel portion of the rotary developing device shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example for preventing tooth tip damage at a transfer portion with a developing input gear driven by two motors.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example for preventing tooth tip damage at a transfer portion with a developing input gear driven by one motor.
7 is a side view of the transfer section shown in FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 8 is a diagram for explaining a retraction operation due to a tooth tip collision at the time of meshing.
FIG. 9 is a diagram showing various examples of tooth tip shapes that reduce impact and damage at the time of a tooth tip collision.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration including a rotary lock mechanism.
FIG. 11 is a diagram for explaining an operation sequence of a motor, a clutch, and a lock solenoid.
FIG. 12 is a diagram for explaining a motor drive sequence at the time of rotary color switching.
FIG. 13 is a diagram for explaining the behavior of a motor pinion when development drive is stopped.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rotary developing unit, 2 ... Rotary input gear, 3 ... Developing cartridge, 4 ... Developing roller gear, 5 ... Idler gear, 6 ... Developing input gear, 10 ... Photoconductor, 11 ... Gear with one-way clutch, 12, 14 ... Motor pinion, 13 ... development drive motor, 15 ... rotary drive motor

Claims

A plurality of developing cartridges are mounted along the outer periphery of a cylindrical rotary developing unit, the rotary developing unit is driven from a driving source, and the developing cartridges are sequentially moved to a developing position facing the photosensitive member. In the rotary developing device that transfers the development drive to the developing roller gear,
A development input gear provided on a frame of the rotary development unit;
Engages with the motor pinion of the drive source, and pivots one end of the drive shaft to the main body frame and urges the other end toward the center of the rotary developing unit by a spring to engage with the developing input gear. Development drive gear
An idler gear of the developing cartridge that meshes with the developing input gear by mounting the developing cartridge on the frame of the rotary developing unit;
A first gear with a clutch that meshes with the motor pinion of the drive source, a second gear with a clutch is used as the development drive gear, and the development input gear is meshed with the development drive gear via the idler gear. The developing roller gear of the developing cartridge is connected to transfer the developing drive, the rotary input gear is connected to the first clutch-equipped gear via the rotary driving gear, and the rotary driving is performed. The rotary developing device is characterized in that the drive source is rotated in the opposite direction between the time and the rotary drive.