JP4102542B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カラー画像が形成可能な複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、像担持体である感光体から中間転写体の同じ位置に順次異なる色のトナー像が重ね合わされることにより、カラー画像を作成し、転写部材（転写手段）により転写紙に転写する。転写部材は接離機構（接離手段）により中間転写体に接離可能となっており、感光体から中間転写体にトナー像が転写されている間においては、転写部材は中間転写体から離間しており、中間転写体から転写紙にトナー像を転写するときには、中間転写体に接してトナー像を転写紙に転写する。
【０００３】
接離機構は、回転により転写部材を中間転写体に接離させるカム及びカムの回転軸を駆動する駆動部材とを備えており、スプリングクラッチのスプリングが回転軸と駆動部材とを締め付けることにより（スプリングの締め付けトルクにより）カムが回転するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、スプリングクラッチを用いた場合において、スプリングの締め付け開始時に駆動部材及び回転軸にかかる衝撃により、駆動部材に急激な負荷変動が発生して瞬間的な振動が発生してしまう。このため、感光体に静電潜像を形成しているときや、静電潜像をトナー像として現像しているときに、スプリングによる衝撃があると、静電潜像の乱れや現像むらが発生し、異常画像が発生してしまうという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、異常画像の発生を防止できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、像担持体から異なる色のトナー像を順次重ね合わせて形成した中間転写体のフルカラー画像を転写材に一括転写する転写手段と、転写手段を中間転写体に接離させる接離手段とを備え、接離手段は、回転軸に固定されたカムと、回転軸を間欠に駆動する間欠駆動部とを備え、間欠駆動部は、回転軸を駆動する駆動部材と、スプリングを締付けて回転軸と駆動部材とを接続し且つスプリングを緩めて回転軸と駆動部材との接続を解除するスプリングクラッチとを備え、転写手段が回転しているカムに押されて移動することにより、転写手段が中間転写体に対して接離する画像形成装置であって、駆動部材に所定の負荷を付与する負荷付与手段を備え、負荷付与手段は、スプリングクラッチにより回転軸と駆動部材とが接続される前に駆動部材に負荷を与え、スプリングクラッチにより回転軸と駆動部材とが接続されている間には、駆動部材に対する負荷を解除していることを特徴とする。
【０００７】
この請求項１に記載の発明では、負荷付与手段が駆動部材に所定の負荷を与えた後、スプリングクラッチのスプリングが回転軸及び駆動部材を締め付けて回転軸及び駆動部材を接続する。回転軸及び駆動部材が接続されると、負荷付与手段は駆動部材に与えていた負荷を解除し、カムは駆動部材からの駆動により回転軸と一緒に回転する。
【０００８】
負荷付与手段は、回転軸と駆動部材とが接続する前に、駆動部材に所定の負荷を与えていることにより、スプリングの締付け時の衝撃による駆動部材の急激な負荷変動（トルク変動）を抑えることができるので、急激な負荷変動に起因する振動を防止でき、この振動による異常画像の発生を防止できる。また、負荷付与手段は、回転軸と駆動部材とが接続すると、駆動部材に与えていた負荷を解除するので、駆動部材にかかる負荷トルクを低減することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、回転軸と駆動部材とが接続される前に、負荷付与手段は、駆動部材に段階的に大きくなる負荷を与えることを特徴とする。
【００１０】
この請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、負荷付与手段が、駆動部材に対して段階的に大きくなる負荷を与えることにより、回転軸と駆動軸とが接続されたときにおける駆動部材の急激な負荷変動を更に防止できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、負荷付与手段は、スプリングクラッチにより回転軸と駆動部材との接続が解除された後に、駆動部材に負荷を与えることを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、回転軸と駆動部材との接続が解除された後に、負荷付与手段が駆動部材に負荷を与えることにより、回転軸と駆動部材との接続が解除された後の駆動部材の急激な負荷変動を抑えることができるので、急激な負荷変動に起因して発生する振動を防止でき、異常画像の発生を更に防止できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、回転軸と駆動部材との接続が解除された後に、負荷付与手段は段階的に小さくなる負荷を駆動部材に与えることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、負荷付与手段が、駆動部材に対して段階的に小さくなる負荷を与えることにより、回転軸と駆動軸との接続が解除された後における駆動部材の急激な負荷変動を更に防止できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、負荷付与手段が駆動部材に対する負荷を解除している時間は、スプリングクラッチが半回転する時間であることを特徴とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、例えば、半回転する度に転写手段が中間転写体に接離するカムを用いた場合においては、スプリングクラッチの半回転とカムの半回転とが一致しており、このような場合（カムの動作時間が予めわかっている場合）、負荷付与手段は、スプリングクラッチが半回転する時間だけ、駆動部材に負荷を与えれば良く、駆動部材に負荷を与える時間の設定が容易である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した画像形成装置を概略的に示す構成図である。図１に示すように、カラー画像が作成可能なプリンタである画像形成装置４０は、ベルト状感光体（像担持体）１を備え、ベルト状感光体１は回転ロ−ラ２、３により回転可能に支持され、矢印Ａの方向に回転される。
【００１８】
感光体１の外周部には帯電装置４、除電ランプL、感光体用１のクリ−ニングブレ−ド１５Ａが配置されている。帯電装置４の下流位置には、レ−ザ書き込みユニット５とを有している。書き込みユニット５は、図示しないレーザ発光部と、レーザ発光部の発光を制御する発光駆動制御部（図示せず）と、ポリゴンミラー５Ｂと、ポリゴンミラー５Ｂの回転用モータ５Ａと、ｆ／θレンズ５Ｃと、反射ミラー５Ｆとから主に構成されている。
【００１９】
この光書き込みユニット５は、この構成によって、カラースキャナからのカラー画像データを光信号に変換して、原稿画像に対応した光書き込みを行い、感光体１の表面上に静電潜像を形成する。即ち、レーザ発光部からのレーザ光５Ｄは、モータ５Ａにより回転駆動されるポリゴンミラー５Ｂにより走査され、ｆ／θレンズ５Ｃ及び反射ミラー５Ｆなどを経て、感光体１に至り、帯電された感光体１上に書き込み情報に対応した静電潜像を成形する。
【００２０】
光書込ユニット５より下流の位置には、複数の現像器が切り替え自在に支持された多色現像装置６が配置されている。多色現像装置６は、収容するトナ−の色毎に、イエロ−現像ユニットＹ、マゼンタ現像ユニットＭ、シアン現像ユニットＣを備えている。多色現像装置６の上部には黒色トナ−を収容した黒現像ユニット７が備えられている。上記の現像ユニットのいずれか一つが、対応する色の現像タイミングに同期し、現像可能な位置に移動する。
【００２１】
多色現像装置６は本実施例では、円周上１２０度の回転により、上記現像ユニットＹ、Ｍ、Ｃの選択を行う機構を有している。そしてこれらの現像ユニットが稼動するときには、黒現像ユニット7は、感光体１より離間した位置に移動する。その移動は、カム４５の回転により制御される。
【００２２】
感光体１上の静電潜像は前述の多色現像装置６、黒色現像ユニット７で現像され、トナ−による顕像が感光体１表面に形成・保持される。この感光体１はその上部が、中間転写体である中間転写ベルト１０に接している。
【００２３】
中間転写ベルト１０は回転ロ−ラ１１、１２に回転可能に支持されている。感光体１上のトナー像は、中間転写ベルト１０の裏側にあるバイアス印加部１３により、中間転写ベルト１０表面に転写される。一方、感光体１は１色毎にクリ−ニングされ、所定の色のトナ−像が順次感光体１上に形成され、その都度中間転写ベルト１０の１回転毎に中間転写ベルト１０上の同じ位置に転写されて、中間転写ベルト１０上で複数色重ねられたカラ−トナ−像が形成される。この中間転写ベルト１０上で複数色重ねられたカラ−トナ−像は、紙やプラスチック等の転写材１７Ａに転写される
転写材１７Ａへの転写に際しては、給紙装置（給紙カセット）１７に収容されれている転写材が給紙ロ−ラ１８、搬送ロ−ラ対１９、レジストロ−ラ対２０を経て中間転写ベルト１０と転写ロ−ラ（転写手段）１４のニップに、転写材１７Ａと画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングがとられて搬送される。
【００２４】
転写ロ−ラ１４の作用で、中間転写ベルト１０上の複数色のトナー像を一括して受け渡された転写材１７Ａは、定着装置５０に送られ、転写材１７Ａ上のトナー像が定着され、排紙ロ−ラ対５１により本体フレ−ム９の上部の排紙スタック部５２に排出される。尚、図１では転写ロ−ラ１４は接触状態にある。
【００２５】
中間転写ベルト１０には、回転ロ−ラ１１の部位に中間転写ベルト用クリ−ニング装置１６が設けられ、クリ−ニングブレ−ド１６Ａがクリ−ニングブレ−ド接離用ア−ム１６Ｃを介して接離自在の構成となっている。このクリ−ニングブレ−ド１６Ａは、感光体１からトナー像（トナ−画像）を受け取る工程では、中間転写ベルト１０から離れ、中間転写ベルト１０より転写材１７Ａにトナー画像を転写した後に接触するようになっていて、転写材１７Ａにトナー画像を転写した後の残留トナーを掻き取る。
【００２６】
クリーニングブレード１５Ａ、１６Ａはすでに記したように、感光体１用と中間転写ベルト１０用とが有る。これらのブレード１５Ａ、１６Ａが掻き取った廃トナー（残留トナー）は、本実施の形態では、回収容器１５に収納し、その容器を適宜交換するようになっている。即ち、中間転写ベルト用クリ−ニング装置１６の内部に設けたオ−ガ１６Ｂが、ブレード１５Ａがかきとった廃トナ−を搬送し、不図示の搬送手段で回収容器１５に送るようになっている。
【００２７】
図２に示すように、ユニット化されたプロセスカ−トリッジ３１は、感光体１、帯電装置４、中間転写ベルト１０、クリ−ニング装置１６、用紙搬送路を形成する搬送ガイド３０などを一体に組み込み、寿命到来時に交換可能な構成になっている。また、プロセスカ−トリッジ３１の交換のほかに、多色現像器６、黒現像器7なども寿命到来時に交換するが、その交換性やジャムした転写材の処理を容易にする為、本体の一部の前フレ−ム８は、支軸９Ａを回転中心として回動・開放が可能な構成にしてある。
【００２８】
なお、装置本体内には、図中左側に、電送・制御装置Ｅが収納されている。その上方には、ファンＦが備えられており機内の温度過昇防止の為に排風する。また、装置本体内には、図中右側に比較的小規模の別の給紙装置ＭＦが備えられている。図中ＯＰはオペレーションパネルである。
【００２９】
図４は、転写ロ−ラの接離動作を行う接離機構を概略的に示す構成図である。図４に示すように、転写ローラ１４は、離接機構（接離手段）８５により中間転写ベルト１０に離接可能になっている。離接機構は、装置本体に支持された回転軸７０に回転自在に支持されたブラケット７１と、カム６５と、カム６５の回転軸を駆動元からの駆動力を伝達する伝達ギヤ７４に歯合する入力ギヤ（駆動部材）６１と、負荷付与装置８０とを備えている。
【００３０】
転写ローラ１４は、ブラケット７１に回転自在に支持されている。ブラケット７１は、カム軸６０に固定されたカム６５に支持されており、カム６５の回転により転写ローラ１４は、中間転写ベルト１０に接する転写位置と、中間転写ベルト１０から離れる離間位置とに移動するようになっている。
【００３１】
即ち、カム６５が図中実線の位置にあるときには、転写ローラ１４は離間位置に位置しており、カム６５が実線の位置から一点鎖線の位置にまで回転したとき、ブラケット７１が矢印Ｚ方向（重力方向）に回動することにより、転写ローラ１４が転写位置に位置する。尚、カム６５が一点鎖線の位置から実線の位置にまで回動した場合には、反重力方向の移動となるので、カム６５が実線の位置から一点鎖線の位置まで回転する場合に比べて必要動作力が大となり、必要とする負荷トルクも大となる。
【００３２】
図３に示すように、カム６５が固定されたカム軸６０には、本体駆動系からの駆動を伝達する伝達ギヤ７４より回転力を受ける入力ギヤ（駆動部材）６１が、カム軸６０に対して回転自在に支持されており、入力ギヤ６１とカム軸６０とはスプリングクラッチ８１により接続されることにより、入力ギヤ６１の駆動がカム軸６０に伝わるようになっている。尚、本実施の形態では、入力ギヤ６１とスプリングクラッチ８１とで間欠駆動部８３を構成している。
【００３３】
入力ギヤ６１のボス部６１ａには、スプリングクラッチ８１のスプリング６２がセットされており、通常、スプリング６２の凸部６３は、図示しないラチェット状の爪がかかり、この爪がストッパとなってスプリング６２が緩んで入力ギヤ６１とカム軸６０とはフリー状態となる。このスプリング６２は、カム軸６０の出力ボズ６４とは食いつき状態となって一体となっている。また、出力ボス６４はカム軸６０とは回転止めがなされ、一体構造となっている。
【００３４】
ここで、スプリング６２の凸部６３にかかっていたストッパが、この凸部６３から離れると、スプリング６２が入力ギヤ６１のボス部６１ａに食いつき、入力ギヤ６１の回転力が、スプリング６２を介してカム軸６０に伝達され、カム６５が回転するようになっている。
【００３５】
また、入力ギヤ６１には、入力ギヤ６１に所定の負荷を与える負荷付与装置（負荷付与手段）８０が設けられている。負荷付与装置８０は、入力ギヤ６１に歯合する負荷付与ギヤ７６と、負荷付与ギヤ６７を駆動する負荷駆動部７３と、負荷駆動部７３に電流を流す電源７５とを備えており、負荷駆動部７３と負荷付与ギヤ７６とは同軸上に設けられている。
【００３６】
本実施の形態では、負荷駆動部７３として、電源７３からの電流値に応じて、ブレーキ力が異なるパウダーブレーキを用いていており、入力ギヤ６１のボス部６１ａに対してスプリング６２が食いついたとき（ストッパがＯＮのとき）及びスプリング６２の食いつきが解除されたとき（ストッパがＯＦＦのとき）にタイミングを合わせて、電源７５から駆動部７３に電流を流すようになっている。
【００３７】
次に、上述した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。中間転写ベルト１０に感光体１からトナー像が転写されている間において、カム６５は図４の実線の位置に位置しており、転写ローラ１４が中間転写ベルト１０から離れている。
【００３８】
感光体１から中間転写ベルト１０へのトナー像の転写が終了し、中間転写ベルト１０から転写材にトナー像を一括転写するときにおいて、図５に示すように、スプリングクラッチ８１のスプリング６２が入力ギヤ６１のボス部６１ａを締め付けるタイミング（ストッパがＯＦＦするタイミング）よりも、Δｔ１早く負荷駆動部７３に電源７５から段階的に大きくなる電流ｉ１が流れ始め、スプリング６２がボス部６１ａを締め付けたときに、電流をＯＦＦする。スプリング６２がボス部６１ａを締め付けることにより、入力ギヤ６１の駆動力が回転軸６０に伝達し、カム６５は図４の実線の位置から一点鎖線の位置に向けて（重力方向に向けて）回転する。
【００３９】
このように、負荷付与装置８０は、回転軸６０と入力ギヤ６１とが接続する前に、入力ギヤ６１に所定の負荷を与えていることにより、スプリング６２の締付け時の衝撃による入力ギヤ６１の急激な負荷変動（トルク変動）を抑えることができるので、急激な負荷変動に起因する振動を防止でき、この振動による異常画像の発生を防止できる。
【００４０】
本実施の形態では、カム６５がスプリングクラッチ８１と一緒に、図４の実線の位置から一点鎖線の位置に向けて回転する時間（カム６５が半回転する時間）はΔｔ２である。このΔｔ２を過ぎてから、即ち、転写ローラ１４が中間転写ベルト１０に接したとき、スプリング６２が緩んで（ストッパがＯＮ）回転軸６０と入力ギヤ６１の接続が解除されるとともに、電源７５をＯＮして（通電を開始して）負荷駆動部７３に段階的に小さくなる電流ｉ１を流す。これによって、入力ギヤ６１に負荷が与えられ、回転軸６０と入力ギヤ６１との接続が解除された後の入力ギヤ６１の急激な負荷変動を抑える。
【００４１】
そして、中間転写ベルト１０のトナー像は、転写ローラ１４により転写材に転写され、転写終了後、再び感光体１から中間転写ベルト１０へのトナー像転写が始まる。感光体１から中間転写ベルト１０へのトナー像転写が開始する前において、スプリングクラッチ８１のスプリング６２が入力ギヤ６１のボス部６１ａを締め付けるタイミングよりも、Δｔ１早く負荷駆動部７３に電源７５から段階的に大きくなる電流ｉ２が段階的に流れ始め、スプリング６２がボス部６１ａを締め付けたときに、電源７５をＯＦＦする。尚、本実施の形態では、カム６５が重力方向に向けて回転するときに負荷駆動部７３に流れる電流ｉ１よりも、カム６５が反重力方向に向けて回転するときに負荷駆動部７３に流れる電流ｉ２を大きく設定している（ｉ１＜ｉ２に設定している）。
【００４２】
その後、カム６５が図４の一点鎖線の位置から実線の位置に向けて回転している間（Δｔ２間）には、電源７５がＯＦＦ状態であり、カム６５が実線の位置に位置して、回転軸６０と入力ギヤ６１の接続が解除されるとともに、電源７５をＯＮにして段階的に小さくなる電流ｉ２を流し、入力ギヤ６１に負荷を与える。
【００４３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態では、負荷駆動部７３への通電を停止している時間、即ち、入力ギヤ６１に負荷を与えていない時間は、図５に示すΔｔ２（カム６５が半回転する時間）であったが、これに限定されず、カム６５の形状等に応じて適宜変更可能である。
【００４４】
本発明は、画像形成装置４０としてプリンタを用いたが、これに限定されず、例えば、複写機、ファクシミリ、或いはこれらの複合機に適用しても同様な作用効果を得る。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、負荷付与手段は、回転軸と駆動部材とが接続する前に、駆動部材に所定の負荷を与えていることにより、スプリングの締付け時の衝撃による駆動部材の急激な負荷変動（トルク変動）を抑えることができるので、急激な負荷変動に起因する振動を防止でき、この振動による異常画像の発生を防止できる。また、負荷付与手段は、回転軸と駆動部材とが接続すると、駆動部材に与えていた負荷を解除するので、駆動部材にかかる負荷トルクを低減することができる。
【００４６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、負荷付与手段が、駆動部材に対して段階的に大きくなる負荷を与えることにより、回転軸と駆動軸とが接続されたときにおける駆動部材の急激な負荷変動を更に防止できる。
【００４７】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、負荷付与手段が回転軸と駆動部材との接続が解除された後に、駆動部材に負荷を与えることにより、回転軸と駆動部材との接続が解除された後の駆動部材の急激な負荷変動を抑えることができるので、急激な負荷変動に起因して発生する振動を防止でき、異常画像の発生を更に防止できる。
【００４８】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、負荷付与手段が、駆動部材に対して段階的に小さくなる負荷を与えることにより、回転軸と駆動軸との接続が解除された後における駆動部材の急激な負荷変動を更に防止できる。
【００４９】
請求項５に記載の発明では、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、半回転する度に転写手段が中間転写体に接離するカムを用いた場合においては、スプリングクラッチの半回転とカムの半回転とが一致しており、カムの動作時間が予めわかっている場合、負荷付与手段は、スプリングクラッチが半回転する時間だけ駆動部材に負荷を与えれば良く、駆動部材に負荷を与える時間の設定が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したプリンタを概略的に示す構成図である。
【図２】図１のプリンタからプロセスカートリッジを取り外した状態を示す図である。
【図３】接離機構を概略的に示す構成図である。
【図４】カムと転写ローラを支持するブラケットと関係を示す図である。
【図５】電源から負荷駆動部への電流が流れるタイミングを説明するグラフであり、（ａ）はストッパのＯＮ、０ＦＦを示し、（ｂ）は電源からの電流と時間との関係を示している。
【符号の説明】
１ 感光体（像担持体）
１０ 中間転写ベルト（中間転写体）
１４ 転写ローラ（転写手段）
４０ プリンタ（画像形成装置）
６０ カムの回転軸
６１ 入力ギヤ（駆動部材）
６２ スプリング
６５ カム
８０ 負荷付与装置（負荷付与手段）
８１ スプリングクラッチ
８３ 間欠駆動部

Claims (5)

1. 像担持体から異なる色のトナー像を順次重ね合わせて形成した中間転写体のフルカラー画像を転写材に一括転写する転写手段と、転写手段を中間転写体に接離させる接離手段とを備え、接離手段は、回転軸に固定されたカムと、回転軸を間欠に駆動する間欠駆動部とを備え、間欠駆動部は、回転軸を駆動する駆動部材と、スプリングを締付けて回転軸と駆動部材とを接続し且つスプリングを緩めて回転軸と駆動部材との接続を解除するスプリングクラッチとを備え、転写手段が回転しているカムに押されて移動することにより、転写手段が中間転写体に対して接離する画像形成装置であって、
   駆動部材に所定の負荷を付与する負荷付与手段を備え、負荷付与手段は、スプリングクラッチにより回転軸と駆動部材とが接続される前に駆動部材に負荷を与え、スプリングクラッチにより回転軸と駆動部材とが接続されている間には、駆動部材に対する負荷を解除しており、
   負荷付与手段が駆動部材に与える負荷は、カムが重力方向に向けて回転するときよりも、カムが反重力方向に向けて回転するときの方が大きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 回転軸と駆動部材とが接続される前に、負荷付与手段は、駆動部材に段階的に大きくなる負荷を与えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 負荷付与手段は、スプリングクラッチにより回転軸と駆動部材との接続が解除された後に、駆動部材に負荷を与えることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 回転軸と駆動部材との接続が解除された後に、負荷付与手段は段階的に小さくなる負荷を駆動部材に与えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 負荷付与手段が駆動部材に対する負荷を解除している時間は、スプリングクラッチが半回転する時間であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。

Images