JP5216459B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体ドラムをモータで駆動させる画像形成装置に関する。

この種の画像形成装置では感光体ドラムを有しており、ドラムの表面には現像器からトナーが供給され、トナー像が現像される。そして、このトナー像は転写ベルトを介して用紙に間接転写、或いは、転写ベルト上に搬送された用紙に直接転写される。
ここで、これらドラムやベルトはブラシレスモータを駆動源と駆動する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

詳しくは、画像形成装置が４色のカラー印刷を実施可能に構成されており、４個のドラムをそれぞれ駆動する４個のモータや、ベルトを駆動するモータが設けられている。

特開２００３−９１１２８号公報

ところで、上述した従来技術の如く、ブラシレスモータを駆動源に用いた場合には、当該モータと、このモータを制御するＩＣチップ等を実装した制御基板とは、駆動ユニット内に一体的に構成されるものが一般的である。
しかしながら、モータと制御基板とが駆動ユニットに一体に備えられていると、この基板による物理的制約があるために、この駆動ユニットのレイアウトの自由度が低くなるとの問題がある。

また、４個のドラムと転写ベルトとが各々独立して駆動制御される点にも留意しなければならない。ドラムと転写ベルトとを互いに無関係に駆動させると、駆動システムとして最適な制御が困難になるからである。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、駆動ユニットの小型化や、そのレイアウトの自由度を高める画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するための第１の発明は、複数の感光体ドラムと、各ドラムを駆動するブラシレスモータをそれぞれ有しており、その駆動によってトナー像を各ドラムに個別に形成させる複数のドラム駆動ユニットをそれぞれ備えた駆動ハウジングと、各モータとは別個独立して形成され、基板取り付け板を介して駆動ハウジングに設置されており、各モータの駆動制御を集約させた駆動制御基板とを具備する。

第１の発明によれば、ブラシレスモータを有したドラム駆動ユニットが複数用いられているが、駆動制御基板は、各モータに一体化されておらず、これらモータとは別の位置で各モータを制御する。よって、ドラム駆動ユニット自体の小型化に寄与するし、この駆動ユニットのレイアウトの制約が少なくなる。
また、駆動制御基板は、各モータを集中的に制御し、１箇所に集約されているので、従来に比して制御基板全体としては小型化が図れるし、また、従来は、ドラム駆動ユニットの外部に配置された電源供給用の基板と各制御基板とを接続するラインがそれぞれ必要であるが、この電源供給用の基板から１箇所に集約した駆動制御基板に１つのラインで済むため、配線が少なくて済む。

第２の発明は、第１の発明の構成において、駆動制御基板は、基板取り付け板に取り付けた状態でユニット化され、駆動ハウジングに設置されていることを特徴とする。
第２の発明によれば、第１の発明の作用に加えてさらに、駆動制御基板と基板取り付け板とがユニット化されており、駆動ハウジングから容易に脱着可能になることから、画像形成装置の生産性が向上する。

第３の発明は、第１や第２の発明の構成において、基板取り付け板は、駆動ハウジングに対して仮保持可能なユニット係合部を有していることを特徴とする。
第３の発明によれば、第１や第２の発明の作用に加えてさらに、基板取り付け板が上述したユニット係合部を有していれば、駆動ハウジングに対して仮保持させることができ、駆動ハウジングとの脱着の際における駆動制御基板の落下が回避され、駆動制御基板を保護できるし、画像形成装置の生産性向上にも寄与する。

第４の発明は、第１から第３の発明の構成において、ドラム駆動ユニットは、ドラムの駆動軸を回転自在に支持するユニット筐体を有し、駆動制御基板は、ユニット筐体に対して、その一部を覆うように、その外側から取り付けられていることを特徴とする。
第４の発明によれば、第１から第３の発明の作用に加えてさらに、駆動制御基板は、モータから離され、ユニット筐体の外側からその一部を覆って取り付けられており、ドラム駆動ユニットのレイアウトの自由度がより一層高くなる。

第５の発明は、第１から第４の発明の構成において、駆動ローラと搬送ローラとの間に掛け回されており、その駆動によってトナー像を用紙に転写させるベルト部材と、ベルト部材を駆動するベルト駆動モータとをさらに備え、駆動制御基板では、ベルト駆動モータの駆動制御も実行していることを特徴とする。
第５の発明によれば、第１から第４の発明の作用に加えてさらに、駆動制御基板がドラムに関するモータの制御機能の他、ベルト部材に関するモータの制御機能も備えており、従来に比してシステマチックな速度制御が可能となる。ドラムとベルト部材とは互いの速度を連携しながら起動停止可能になるからである。また、ベルト駆動モータを駆動制御するための基板も不要になり、画像形成装置の小型化も達成可能になる。

本発明によれば、制御基板をブラシレスモータから離間させ、駆動ユニットの小型化や、このユニットのレイアウトの自由度を高くすることが可能な画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施例に係るタンデム方式のカラープリンタの正面から見た断面図であり、同図の右方向や左方向が側面に対応している。
同図に示されるように、この装置本体２の下部には用紙のカセット３が配置されており、カセット３には画像形成前の用紙Ｐが積層状態で収容され、この用紙Ｐはピックアップローラ２１を介して１枚ずつ分離され、カセット３から同図の左方向に向けて送出される。

カセット３から送出された用紙Ｐは本体２の左側面に沿って上方に向けて搬送される。この本体２の内部には、用紙搬送方向でみて下流側にフィードローラ２２、レジストローラ２４、画像形成部４及び転写部７１が順番に配置されている。この画像形成部４の下方には露光ユニット２０が備えられており、このユニット２０からは画像形成部４の感光体ドラム５に向けてレーザ光が照射される。

また、用紙搬送方向でみて転写部７１の下流側には、定着部７２及び排出分岐部７４が順番に配置され、片面印刷の場合には、定着部７２から排出された用紙Ｐは排出分岐部７４を経て排紙トレイ７６に排出される。
一方、この排出分岐部７４とカセット３との間には両面印刷用ユニット７８が配置されており、このユニット７８では定着部７２から排出された用紙Ｐをレジストローラ２４に戻し、画像形成部４に向けて再び送出する。

ここで、本実施例の画像形成部４は、４つの画像形成ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄで構成されている。これら各ユニット４ａ〜４ｄは、プリンタ１の正面側から背面側に向けて順に配列され、異なる４色（イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程を通じてイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの画像を順次形成している。

具体的には、各ユニット４ａ〜４ｄには、各対応色の可視像（トナー画像）を担持するドラム５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが設けられている。各ドラム５ａ〜５ｄは、図１の裏側、つまり、このプリンタ１の内部を背面から見た図２のドラム駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂにそれぞれ連結されており、本体２に対して回転自在に設置され、図２の各駆動モータ３２によって図１の反時計回りに駆動する。

再び図１に戻り、各ドラム５ａ〜５ｄの周囲の適宜位置には、それぞれ対応する帯電器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、現像器７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、摺擦ローラ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄや、中間転写ローラ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが設けられている。

この帯電器６ａ〜６ｄでは、カラー用のドラム５ａ〜５ｃ及びブラック用のドラム５ｄの表面を一様に帯電させる。また、現像器７ａ〜７ｄでは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーが図示しないトナーコンテナやホッパーを経由して供給され、このトナーを用いてドラム５ａ〜５ｄの表面に静電的に付着させる。

これにより、ドラム５ａ〜５ｄの表面には、露光ユニット２０による静電潜像に応じたトナー画像が現像される。そして、これらドラム５ａ〜５ｄ上に形成されたトナー画像は、本実施例では転写ベルト（ベルト部材）１０上に順次転写され、１ページ分のトナー画像として合成される。

詳しくは、上記ベルト１０は、誘電体樹脂製のシート材の両端部分を重ね合わせて接合したエンドレス形状のベルトや、継ぎ目を有しないシームレスのベルトが用いられており、駆動ローラ１２と搬送ローラ１１との間に掛け回されている。そして、この駆動ローラ１２の近傍に配置された図示しないベルト駆動モータによって同図の時計回りに走行する。

このベルト１０は、ドラム５ａ〜５ｄと中間転写ローラ９ａ〜９ｄとの間を走行しており、これにより、ドラム５ａ〜５ｄ上に形成されたトナー画像はベルト１０上に１次転写される。そして、摺擦ローラ８ａ〜８ｄは、ドラム５ａ〜５ｄ上に残留したトナーをそれぞれ除去する。
上述した転写部７１は駆動ローラ１２に隣接して設けられ、この転写部７１のローラとベルト１０との間を用紙Ｐが通過すると、ベルト１０上に転写されたトナー画像は用紙Ｐに２次転写され、この用紙Ｐは定着部７２に向けて搬送される。

ところで、上述したドラム駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂは対応する各ドラム５ａ〜５ｄをそれぞれ別個に駆動する。
具体的には、図２〜４に示される如く、これら各ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂはユニットハウジング（駆動ハウジング）８０に備えられており、このハウジング８０は連結部８２などを介して本体２にネジ固定されている。

また、ハウジング８０はギアケース８１を有し（図３，４）、このケース８１内には図示しないギア列が配置されている。
一方、このケース８１の上方には、各駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂからそれぞれ延びたドラム駆動軸４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｂがハウジング８０を貫通して設置されており、これら駆動軸４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｂは各ユニット筐体２７に回転自在に支持され、上述した各駆動モータ３２の回転に伴って駆動する。

さらに、各駆動軸４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｂの周囲には、対応する現像器７ａ〜７ｄの駆動軸９６Ｙ，９６Ｍ，９６Ｃ，９６Ｂや、対応する摺擦ローラ８ａ〜８ｄの駆動軸１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃ，１０６Ｂがハウジング８０に回転自在に支持されている。そして、このうち駆動軸９６Ｙ，９６Ｍ，９６Ｃはケース８１内のギア列に噛合しており、図示しないカラー用の専用モータの駆動力が伝達されて駆動する。一方、駆動軸９６Ｂは図示しないブラック用の専用モータの駆動力が伝達されて駆動する。また、摺擦ローラ８ａ〜８ｄについても、駆動軸１０６Ｙ，１０６Ｍ，１０６Ｃが上記ギア列に噛合し、図示しないカラー用の専用モータで駆動し、駆動軸１０６Ｂが図示しないブラック用の専用モータの駆動力で駆動する。

ところで、上述した各駆動モータ３２にはブラシレスモータが用いられている。詳しくは、図５に示されるように、各駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂは、板状のユニット筐体２７をそれぞれ有し、その略中央部分にはブラシレスモータ３２が減速機とともにそれぞれ配置されている。
これに対し、各モータ３２の上方には、１枚の駆動制御基板５０がこれら各モータ３２とは別個独立して形成されている（図２）。

具体的には、駆動制御基板５０は、プリンタ１の背面に沿って延び、各駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂに亘ってユニット筐体２７の一部を外側から覆うように設けられており、基板取り付け板５８を介して各モータ３２の近傍に設置される。
この基板取り付け板５８は、図６〜８にも示されるように、略Ｌ字状に形成された本体５９を有する。本体５９の水平面には凹部６６がその水平面を貫通して形成されている。なお、この水平面の適宜位置には線材処理のサドル６２が設けられており、モータ３２と駆動制御基板５０とを接続する配線を保持する。

一方、本体５９の垂直面の適宜位置には、図３や図８にも示される如く、略Ｌ字状のユニット係合部６０が形成され、ユニットハウジング８０、より詳しくは、各駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂのユニット筐体２７に対して駆動制御基板５０を仮保持している。なお、係合部６０は略Ｌ字状の他、略コ字状や略Ｔ字状などの周知の形状であっても良い。
次に、駆動制御基板５０の周縁には凸部５６が形成されており（図６）、この凸部５６を上述した凹部６６に係合させると、駆動制御基板５０が基板取り付け板５８に取り付けた状態でユニット化され、その状態でユニット筐体２７に固定可能になる。

ここで、この駆動制御基板５０には図示しないＩＣチップが実装され、ドラム５ａ〜５ｄを駆動する各モータ３２やベルト１０を駆動する上述したモータの駆動制御が制御基板５０に集約されている。
すなわち、当該制御基板５０には、図６，７に示されるように、ドラム駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂの各モータ３２からの配線に接続されるモータ用コネクタ５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ，５２Ｂや、ベルト１０のモータからの配線に接続されるベルト用コネクタ５４が設けられている。なお、ユニットハウジング８０の適宜位置には図示しない電源供給用の基板が配置されており、これら電源供給用の基板と制御基板５０とは、１本の配線で接続されている。

これにより、ＩＣチップとドラム５ａ〜５ｄの各モータ３２やベルト１０のモータとが電気的に接続され、ドラム５ａ〜５ｄやベルト１０の駆動制御が可能になる。
上述したプリンタ１では、カセット３から用紙Ｐが１枚ずつ分離して送出され、この用紙Ｐはレジストローラ２４に到達する。このローラ２４は、用紙Ｐの斜め送りを矯正しつつ、画像形成部４で形成されるトナー画像とのタイミングを計りながら、用紙Ｐを転写部７１へと送出する。

また、図示しないコントローラからの画像データに基づき、プリンタ１では露光ユニット２０によるレーザ光の照射が制御される。これにより、画像形成部４において各ドラム５ａ〜５ｄ上に原稿画像の静電潜像が作られ、続いてこの潜像から各ドラム５ａ〜５ｄ上にトナー画像が形成され、転写ベルト１０に転写合成される。続いて、このベルト１０に転写合成されたトナー画像は転写部７１にて用紙Ｐに転写される。

その後、用紙Ｐは未定着トナー画像を担持した状態で定着部７２に向けて送られる。次いで、定着部７２から排出された用紙Ｐは排出分岐部７４を通ってトレイ７６に排出される。
この片面印刷に対し、両面印刷を行う場合には、定着部７２から排出された用紙Ｐは排出分岐部７４にてユニット７８側に引き戻され、この用紙Ｐはレジストローラ２４を経て、再び転写部７１に向けて送られる。そして、この場合には、用紙Ｐの未だ印刷がされていない方の面にトナー画像が転写される。

以上のように、本実施例によれば、ブラシレスモータ３２及び減速機を有したドラム駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂが４個用いられているが、駆動制御基板５０は、各モータ３２に搭載されておらず、これらモータ３２とは別の位置で各モータ３２を制御する。よって、駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂ自体の小型化に寄与するし、この駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂのレイアウトの制約が少なくなる。

また、駆動制御基板５０は、上述した駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂの小型化に伴って空いたスペースに設置されており、各モータ３２を集中的に制御し、従来４枚必要であった基板が、１枚に集約されているので、従来に比して制御基板全体としては小型化が図れる。さらに、従来は、ドラム駆動ユニットの外部に配置された電源供給用の基板と上記４枚の各基板とを接続するラインがそれぞれ必要であったが、１枚の駆動制御基板５０へ１つの接続ラインで済むため、配線が少なくて済む。

また、駆動制御基板５０と基板取り付け板５８とがユニット化されており、駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂから容易に脱着可能になるので、プリンタ１の生産性が向上する。
さらに、基板取り付け板５８が上述したユニット係合部６０を有していれば、駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂに対して仮保持させることができ、駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂとの脱着の際における駆動制御基板５０の落下が回避され、駆動制御基板５０を保護できるし、プリンタ１の生産性向上にも寄与する。
また、駆動制御基板５０は、モータ３２から離され、ユニット筐体２７の外側からその一部を覆って取り付けられており、駆動ユニット２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂのレイアウトの自由度がより一層高くなる。

さらにまた、駆動制御基板５０がモータ３２の制御機能の他、ベルト１０の駆動モータの制御機能も備えており、互いに独立して制御していた従来に比してシステマチックな速度制御が可能となる。ドラム５とベルト１０とは互いの速度を連携しながら起動停止可能になるからである。また、ベルト１０の駆動モータを駆動制御するための基板も不要になり、プリンタ１の小型化も達成可能になる。

本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、本発明の感光体ドラムは４個に限定されるものではなく、また、このドラムのトナー像は、ベルトを介して用紙に間接転写される他、ベルト上に搬送された用紙に直接転写されても良い。

さらに、上記実施例では画像形成装置としてプリンタに具現化した例を示しているが、本発明の画像形成装置は複合機、複写機やファクシミリ等にも当然に適用可能である。

本実施例の画像形成装置の概略構成図である。 図１の装置内部を背面から見た斜視図である。 図２を装置の右側面から見た斜視図である。 図２を装置の正面から見た斜視図である。 図２のドラム駆動ユニットの斜視図である。 図２の駆動制御基板や基板取り付け板の斜視図である。 図６のユニット状態の説明図である。 図７を装置の正面から見た斜視図である。

符号の説明

１ プリンタ（画像形成装置）
５ 感光体ドラム
１０ 転写ベルト（ベルト部材）
１１ 搬送ローラ
１２ 駆動ローラ
２６ ドラム駆動ユニット
２７ ユニット筐体
３２ ブラシレスモータ
５０ 駆動制御基板
５８ 基板取り付け板
６０ ユニット係合部
８０ ユニットハウジング（駆動ハウジング）

Claims (4)

1. 複数の感光体ドラムと、
   該各ドラムを駆動するブラシレスモータをそれぞれ有しており、その駆動によってトナー像を前記各ドラムに個別に形成させる複数のドラム駆動ユニットをそれぞれ備えた駆動ハウジングと、
   前記各モータとは別個独立して形成され、前記各モータの上方にて基板取り付け板を介して前記駆動ハウジングに設置されており、前記各モータの駆動制御を集約させた駆動制御基板とを具備し、
   前記ドラム駆動ユニットは、前記ドラムの駆動軸を回転自在に支持するユニット筐体を有し、
   前記駆動制御基板は、該ユニット筐体に対して、その一部を覆うように、その外側から取り付けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記駆動制御基板は、前記基板取り付け板に取り付けた状態でユニット化され、前記駆動ハウジングに設置されていることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、
   前記基板取り付け板は、前記駆動ハウジングに対して仮保持可能なユニット係合部を有していることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   駆動ローラと搬送ローラとの間に掛け回されており、その駆動によって前記トナー像を用紙に転写させるベルト部材と、該ベルト部材を駆動するベルト駆動モータとをさらに備え、
   前記駆動制御基板では、該ベルト駆動モータの駆動制御も実行していることを特徴とする画像形成装置。

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