JP4820119B2 - 電子写真装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の電子写真装置に係り、特に簡単な構成で高信頼性を保つことができ、かつ安価な駆動源を選定できる駆動構成を構築した電子写真装置に関わる。

一般に、電子写真装置では、感光体に静電潜像を形成し、これをトナーによって現像し、この現像したトナー像を中間転写体に転写した上で、用紙などの記録媒体に転写し、熱により記録媒体に定着させる構成になっている。潜像や画像、記録媒体は、それぞれローラ回転体の形態を持ったものが回転することによって運搬されることが一般的である。このローラを回転させるためにモータ等の駆動源を持ち、それぞれのローラ回転体まである減速比を持った駆動伝達機構により連結され、あるモータ回転数にて規定のローラ回転速度を得られるように構成されている。したがって、ローラ回転速度を可変とする場合には、モータの回転数を可変とすることで対応することが一般的である。

上述した従来の方式では、以下の問題があった。

前述のローラ回転体には少なからず回転負荷が発生する。したがって、この回転負荷に打ち勝つ駆動力を発生できる駆動源を選定することになるが、この回転負荷は使用状況、使用状態に応じて変化することが一般的である。

例えば、摩擦負荷を持つローラ回転体であれば、起動時の負荷トルクが定常運転時の負荷よりも大きくなり、駆動源に作用する負荷は起動時に最大となる。また、前記のように熱により記録媒体に定着させる定着ローラ回転体の場合は、回転時の温度によって回転負荷が変わり、冷却状態からの起動時に定格負荷よりも非常に大きな回転負荷が発生する構成も存在する。更には、温度湿度の環境状態によっても、定格負荷に差異が発生する回転体も存在する。上述した従来の構成では、これらの事象を全て加味した上で、駆動源の出力や駆動伝達機構に対する安全率を設定しなければ、駆動源の駆動源の選定は、通常の定格負荷に対しては非常に大きな安全率を持った設計をすることになる。

また、一般的な電子写真装置は、各種記録媒体の種類や厚さに対応して、記録媒体へ確実にトナー像を転写するために、それに応じて各ローラ回転体の回転速度を増減させることが一般的である。

例えば、厚紙の場合は、通常厚さの記録媒体で設定されるローラ回転速度の３０％〜６０％に落とした場合には、上述した従来の構成にて達成するためには、駆動源からローラ回転体までの減速比が一意的に決定されているので、駆動源の回転数を３０％〜６０％に落として対応することになる。駆動源にはＤＣブラシレスモータやステップングモータを使用することが一般的であるが、そのようなモータの場合、低速回転をした場合には、回転精度ムラが発生しやすくなる。更には出力効率が低下することにより、低速回転時の回転安定性やモータ出力を考慮すると、更に高価な駆動源を選定する必要が発生することになる。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、簡単な構成で高信頼性を保つことができ、かつ安価な駆動源を選定できる駆動構成が構築された電子写真装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第一の特徴は、少なくとも一つのローラ回転体に対して一つの駆動源から動力を伝達する経路を複数個備え、かつ複数個の動力伝達経路の中の少なくとも１つ以上の動力伝達経路は、他の動力伝達経路に対して減速比が異なるように構成し、正逆転可能なモータ等の駆動源を有し、該動力源から複数個の動力伝達経路への分岐に双方の動力伝達経路へ移動可能な動力伝達部材を有しており、前記動力源の正転および逆転によって、それぞれの動力伝達経路へ前記動力伝達部材が移動することにある。

上記目的を達成するための本発明の第二の特徴は、上記第一の特徴を持つ電子写真装置において、動力源から複数個の動力伝達経路への分岐に双方の動力伝達経路へ移動可能な動力伝達部材と、電磁接離機構とを有しており、該電磁接離機構の往復運動により、それぞれの動力伝達経路へ該動力伝達部材が移動することにある。

上記目的を達成するための本発明の第三の特徴は、上記第一の特徴を持つ電子写真装置において、複数個の動力伝達経路の中に、それぞれ少なくとも１つ以上の電磁式動力遮断機構を有しており、該電磁式動力遮断機構への通電により、それぞれの動力伝達経路へ動力を伝達することにある。

上記目的を達成するための本発明の第四の特徴は、上記第一の特徴を持つ電子写真装置において、前記動力源は正転逆転可能なモータであり、複数個の動力伝達経路の中に、それぞれ少なくとも１つ以上のワンウェイクラッチを有しており、前記動力源の正転および逆転によって、それぞれの動力伝達経路へ動力を伝達することにある。

本発明によれば、電子写真装置における駆動系列の低コスト化を図るとともに、負荷系であるローラ回転体の負荷変動や通紙モードの種類に対する駆動源への負荷変動と保証回転数幅を低減し、信頼性の高い駆動系列を実現する電子写真装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

先ず、本発明に係わる電子写真装置の概要について、その概略断面を示す図２を用いて説明する。

図２において、装置中央部に中間転写装置１１が配置されており、中間転写装置１１の周辺には、感光装置１２、転写装置１３、用紙剥離手段１４、中間転写装置清掃手段１５が配置されている。また、感光装置１２の周辺には、帯電器１６、感光体清掃手段１７、残像除去手段１８が配置されている。４色の異なる色の微少着色粉体であるトナーを封入した現像器１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃが重ねられて配置されており、その下方には露光手段２０、また更にその下方には用紙を溜めておく用紙保持手段２１、用紙供給装置２２が配置されている。電子写真装置上部には、定着装置１０、用紙排出装置２３が配置されている。

このような構成において、帯電器１６は感光装置１２の表面を一様に帯電させる。次にパソコン、イメージスキャナ等による画像、文字の情報を露光手段２０によりドット単位で露光が行われ、感光装置１２の表面に静電潜像を形成させる。

その後、静電潜像は、現像装置１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃのいずれかによりトナーが供給、現像されることにより、トナー像として可視化され、第一転写位置Ｔ１へ搬送される。第一転写位置Ｔ１では、図示しない電源から供給される感光装置１２と中間転写装置１１との電位差により、トナー像が中間転写装置１１の表面へ転写される。第一転写位置Ｔ１を通過した後、感光装置１２の表面は残像除去手段１８による光照射で電位を一定以下に落とされて静電潜像が消去され、また、感光体清掃手段１７により第一転写位置Ｔ１にて転写されずに残留した表面の残トナーが清掃され、次のトナー像の形成が可能な状態になる。

上記工程を各現像装置１９Ｋ〜１９Ｃにより必要数繰返すことにより、中間転写装置１１の表面には、画像、文字の情報に見合うトナー像が形成される。その後、トナー像は第二転写位置Ｔ２で転写装置１３によって、用紙供給装置２２により用紙保持手段２１から供給された用紙に転写される。トナー像を転写された用紙は、用紙剥離手段１４により中間転写装置１１より剥離され、定着装置１０に運ばれ、トナー像を用紙に定着し、用紙排出装置２３にて排出される。図のように、それぞれの装置はローラ回転体によって構成されており、図示しない駆動源によってそれぞれが規定の回転数にて駆動されるように構成されている。

次に、本発明の電子写真装置における駆動伝達機構について説明する。本駆動伝達機構は、駆動源１、伝達ギヤ２、揺動ギヤ３、逆転減速ギヤ４、正転減速ギヤ５、逆転伝達ギヤ６、正転伝達ギヤＡ７、正転伝達ギヤＢ８から構成される。勿論、駆動力を伝達するギヤの連結数や減速ギヤの数は、本実施例より増減があっても良いし、駆動連結をギヤの代わりに、タイミングベルト等の駆動力伝達手段に置き換えても良い。揺動ギヤ３の軸３ａは、伝達ギヤ２の軸２ａと一定の距離を保って固定され、伝達ギヤ２の軸２ａを回転中心として回転自由に支持されている。一方、逆転伝達ギヤ６と正転伝達ギヤＢ８は、それぞれ同一の定着ギヤ９に連結されている。また定着ギヤ９は、定着ローラ９ａと直結されており、定着ギヤ９が駆動されることにより、定着ローラ９ａは回転する。更に、逆転減速ギヤ４と正転減速ギヤ６は、互いに異なる減速比に設定している。勿論この設定も、２段ギヤの歯数比を変えても構わないし、２段ギヤの連結数を変えても構わない。本実施例では、逆転減速ギヤ４の２段ギヤ歯数比を正転減速ギヤのそれよりも大きくして、減速比を大きく設定している。

次に、本構成の動作について説明する。駆動源１がＰ方向へ正転すると、伝達ギヤ２を伝って揺動ギヤ３をＵ方向へ回転させながら、Ｓ方向に軸２ａまわりにモーメントを発生させ、揺動ギヤ３はＳ方向へ移動し、正転減速ギヤ５と噛み合った状態で保持される。したがって正転減速ギヤ５から更に駆動力は、定着ローラ９ａまで伝達される。

一方、駆動源１がＱ方向へ逆転すると、伝達ギヤ２を伝って揺動ギヤ３をＴ方向へ回転させながら、Ｒ方向に軸２ａまわりにモーメントを発生させ、揺動ギヤ３はＲ方向へ移動し、逆転減速ギヤ４と噛み合った状態で保持される。したがって逆転減速ギヤ４から更に駆動力は、定着ローラ９ａまで伝達される。この時、駆動源１の正転時の駆動力伝達経路と、逆転時のそれとでは、ギヤの連結数を奇数個分ずらして、どちらの駆動源の回転方向としても、定着ローラ９ａは、同一方向へ回転するように設定する。本実施例では、逆転減速ギヤ４の２段ギヤ歯数比を正転減速ギヤのそれよりも大きくして、減速比を大きく設定している。

本構成にすることによって、ローラ回転体である定着ローラ９ａの回転負荷が大きくなる起動時や、冷却状態からの立ち上げ時に駆動源１を逆転させることによって、定着ローラ９ａへの減速比を大きくして、駆動源１の軸周りの負荷トルクを低減させることができ、高負荷状態から定常状態に移り変わった後に駆動源１を正転させることによって、定格回転数と定格負荷での定常運転に切り替えることが可能となる。更には、逆転時の減速比を厚紙印刷時の定着ローラ９ａ回転速度となるように設定すれば、駆動源１を逆転運転することによって、駆動源１の回転数を落とすことなく、定着ローラ９ａの回転速度を厚紙印刷時の回転速度とすることができ、駆動源は広範囲回転数での保証が不必要となる。

図３は、本発明の第２の実施例を示す図で、揺動ギヤ３の揺動を駆動源１の正逆回転ではなく、ソレノイド等の電磁接離機構を用いて実現させる例である。定常運転時には、揺動ギヤ３はバネ３２によって、一方の駆動連結側Ｖ方向に押し付けられて正転減速ギヤ５と噛み合っている。大きな減速が必要な場合には、ソレノイド３１を作動させ、揺動ギヤ３を逆転減速ギヤ４とかみ合うようにＷ側へ引き込み、高減速側の駆動連結で連結することができる。この構成によって、駆動源１を正逆回転させることなく、実施例１と同等の効果を得ることができる。

図４は、本発明の第３の実施例を示す図で、駆動源１から定着ローラ９ａへ伝達する２経路の駆動伝達経路双方に電磁クラッチ等の電磁式動力遮断機構を搭載した例である。電磁クラッチ６ａおよび７ａは、必要な減速比を有する駆動伝達経路を使用する際に連結させ、どちらか一方は遮断されている。定常運転時には、電磁クラッチ６ａは切断されており、電磁クラッチ７ａが連結されている。大きな減速が必要な場合には、電磁クラッチ７ａを切断し、電磁クラッチ６ａを連結させる。以上のような該電磁クラッチの連結および遮断により、駆動源１を正逆回転させることなく、実施例１と同等の効果を得ることができる。

図５は、本発明の第４の実施例を示す図で、駆動源１から定着ローラ９ａへ伝達する２経路の駆動伝達経路双方にワンウェイクラッチを搭載した例である。逆転伝達ギヤ６にはＸ方向のみに動力伝達可能で、反対方向へ回転する場合は空転するワンウェイクラッチ６ｂ、正転伝達ギヤＡ７にはＹ方向のみに動力伝達可能で、反対方向へ回転する場合は空転するワンウェイクラッチ７ｂが設置されている。駆動源１がＱ方向へ回転すると、それぞれの駆動伝達経路へ駆動力が伝達されていくが、ワンウェイクラッチ６ｂはＸ方向と反対方向へ回転駆動されるため空転し、それ以降へ動力は伝達されず、ワンウェイクラッチ７ｂを経由した駆動伝達経路のみで定着ローラ９ａは駆動されることになる。反対に、大きな減速が必要な場合には、駆動源１をＰ方向へ回転させれば、ワンウェイクラッチ７ｂはＹ方向と反対方向へ回転駆動されるため空転し、それ以降へ動力は伝達されず、ワンウェイクラッチ６ｂを経由した駆動伝達経路のみで定着ローラ９ａは駆動されることになる。以上のようなワンウェイクラッチを用いた連結により、駆動源１を正逆回転させることで、実施例１と同等の効果を得ることができる。

本発明の電子写真装置に係る駆動構成の模式図。 本発明に係わる電子写真装置の概略構成図。 本発明の電子写真装置に係る駆動構成の模式図。 本発明の電子写真装置に係る駆動構成の模式図。 本発明の電子写真装置に係る駆動構成の模式図。

符号の説明

１は駆動源、２は伝達ギヤ、２ａは伝達ギヤ軸、３は揺動ギヤ、３ａは揺動ギヤ軸、４は逆転減速ギヤ、５は正転減速ギヤ、６は逆転伝達ギヤ、６ａは電磁クラッチ、６ａはワンウェイクラッチ、７は正転減速ギヤＡ、７ａは電磁クラッチ、７ｂはワンウェイクラッチ、８は正転伝達ギヤ、９は定着ギヤ、９ａは定着ローラ、Ｐは駆動源１の正転方向、Ｑは駆動源１の逆転方向、Ｒは揺動ギヤ３の逆転時揺動方向、Ｓは揺動ギヤ３の正転時揺動方向、Ｔは揺動ギヤ３の逆転方向、Ｕは揺動ギヤ３の正転方向、Ｖはバネ３２の引き込み方向、Ｗはソレノイド３１の動作方向、Ｘはワンウェイクラッチ６ｂの連結方向、Ｙはワンウェイクラッチ７ｂの連結方向、１０は定着装置、１１は中間転写、１２は感光装置、１３は転写装置、１４は用紙剥離手段、１５は中間転写装置清掃手段、１６は帯電器、１７は感光体清掃手段、１８は残像除去手段、１９Ｋ、１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃは現像器、２０は露光手段、２１は用紙保持手段、２２は用紙供給装置、２３は用紙排出装置、３１はソレノイド、３２はバネである。

Claims (1)

1. 感光体、該感光体に像を形成するように露光する露光器、該感光体の潜像を現像する現像手段、現像された像を記録媒体に転写する転写手段、及び転写された像を記録媒体に定着させる定着手段と、それぞれの前記手段のローラ回転体に動力を与える動力源とを備えた電子写真装置において、
   前記定着手段のローラ回転体である定着ローラに対して前記動力源から動力を伝達する動力伝達経路を複数個有し、前記動力源から複数個の前記動力伝達経路への分岐に双方の前記動力伝達経路へ移動可能な動力伝達部材と、電磁接離機構とを有しており、該電磁接離機構の往復運動により、それぞれの前記動力伝達経路へ前記動力伝達部材が移動し、前記複数個の動力伝達経路の中の少なくとも１つの動力伝達経路は、他の前記動力伝達経路に対して減速比が異なるとともに高い減速比にして、該減速比を厚紙印刷時の前記定着ローラの回転速度となるように設定することを特徴とした電子写真装置。

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