JP5709432B2

JP5709432B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5709432B2
Application number: JP2010184713A
Authority: JP
Inventors: 冬人山下; 健一田上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2030-08-20
Also published as: JP2012042778A

Description

本発明は、複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式、静電記録方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来の画像形成装置において、画像形成装置本体の小型化に伴い、１つのモータで様々な駆動系を受け持つ必要がある。そこで、特許文献１に記載されているように、モータを正回転させると、画像形成時の回転方向に駆動力を伝達し、モータを逆回転させると、特定の駆動系にのみ駆動力を伝達する構成が提案されている。この構成では、ワンウェイクラッチやアクチュエータ等の駆動遮断手段を用いて、モータが正回転または逆回転をしている時に、それぞれの回転方向で動作する駆動系ではない駆動系への駆動を遮断している。

特開２０００−２９３４７

しかしながら、特許文献１の構成では、モータが正回転の場合は画像形成に関わる駆動系にのみだけ駆動伝達をし、モータが逆回転の場合は特定の駆動系のみにだけ駆動伝達をすることしか出来なかった。また、モータを逆回転させたら、そのまま逆回転方向に１回転するだけといった単純な動作しか出来ず、駆動用途が限られてしまう。そこで、駆動用途が限定されないようにするため、１つのモータからの出力系統を増やすために、アクチュエータの数を増やすと、画像形成装置本体の小型化が出来なくなってしまうと共に、コスト削減も困難になる。

そこで、本発明は、画像形成装置本体の小型化、コスト削減を図ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、感光体にトナー像を形成するための現像ユニットと、シートを挟持搬送しつつ前記感光体からシートに転写されたトナー像を加熱する加熱手段及び加圧手段と、前記加熱手段と前記加圧手段とを離間させる圧解除手段と、前記現像ユニットに設けられた記憶媒体に対して電子情報を読み書き可能なアクセス手段と、前記記憶媒体に対して前記アクセス手段を当接離間させる接離手段と、少なくとも加熱手段及び加圧手段の一方を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の駆動力を、前記圧解除手段、前記接離手段へ伝達する駆動伝達手段と、を有し、前記駆動手段は、正回転、逆回転可能であり、前記駆動伝達手段は、前記駆動手段の正回転の駆動力を前記加熱手段又は前記加圧手段へ伝達し、前記駆動手段の逆回転の駆動力を遮断して前記加熱手段又は前記加圧手段へ伝達しないラチェット機構と、前記駆動手段の回転により揺動する揺動ギアと、前記駆動手段が正回転した際に、前記揺動ギアと噛み合う、歯の一部が欠けた欠け歯ギアと、前記駆動手段が逆回転した際に、前記揺動ギアと噛み合う第３のギアと、前記第３のギアと前記欠け歯ギアに噛み合うアイドラギアと、を有し、前記駆動手段が正回転した際に、前記欠け歯ギアの歯の欠けた部分が前記揺動ギアに対向した位置に回転することで、前記圧解除手段は前記加熱手段と前記加圧手段とを離間させない状態に回転して停止し、前記接離手段は前記アクセス手段と前記記憶媒体とを離間させた状態に回転して停止し、前記駆動手段が逆回転した際に、前記第３のギアを介して、前記圧解除手段は前記加熱手段と前記加圧手段とを離間させる状態に回転し、前記圧解除手段が前記加熱手段と前記加圧手段とを離間させた圧解除位置にある間に、前記接離手段が前記アクセス手段を前記記憶媒体に対して当接離間させることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置本体の小型化、コスト削減を図ることができる。

本実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。（ａ）本実施形態にかかる揺動ギアの構成図である。（ｂ）本実施形態にかかる駆動手段が正回転した際の加圧時の駆動伝達手段の構成図である。本実施形態にかかる駆動手段が逆回転した際の圧解除時の駆動伝達手段の構成図である。本実施形態にかかる記憶媒体接点当接時の駆動伝達手段の構成図である。本実施形態にかかる加圧時の定着装置の斜視図である。（ａ）本実施形態にかかる加圧時の圧解除手段の側面図である。（ｂ）本実施形態にかかる加圧時の接離手段の側面図である。本実施形態にかかる圧解除時の定着装置の斜視図である。（ａ）本実施形態にかかる圧解除時の圧解除手段の側面図である。（ｂ）本実施形態にかかる圧解除時の接離手段の側面図である。本実施形態にかかる記憶媒体接点当接時の定着装置の斜視図である。（ａ）本実施形態にかかる記憶媒体接点当接時の圧解除手段の側面図である。（ｂ）本実施形態にかかる記憶媒体接点当接時の接離手段の側面図である。本実施形態にかかる定着圧解除カムと記録媒体接点解除カムのプロファイルである。

本発明に係る画像形成装置の実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態にかかる画像形成装置の構成図である。

図１に示すように、本実施形態の画像形成装置Ａは、感光体ドラム２の表面を帯電ローラ３によって均一に帯電し、露光装置４によって画像情報に応じたレーザー光を照射し、感光体ドラム２に静電潜像を形成する。感光体ドラム２に形成された静電潜像は、現像装置（現像ユニット）１８ａ〜１８ｄの現像ローラ１８２ａ〜１８２ｄにより、各色の現像剤（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）を用いて、現像位置１８Ｘにて、各色のトナー像として現像される。感光体ドラム２に形成された各色のトナー像は、一次転写ローラ８１により中間転写ベルト７に一次転写される。４つの現像ユニット１８ａ〜１８ｄは、回転可能な現像ユニット支持体１８０に対して着脱可能に支持されている。感光体ドラム２上に形成された静電潜像を現像する場合、所望の現像ユニットの現像ローラが感光体ドラム２と対向する位置（現像位置１８Ｘ）まで現像ユニット支持体１８０が回動する。現像ローラが現像位置１８Ｘに到達すると、現像ユニット支持体の回動が止まり、この状態で現像ローラに電圧を印加することにより、感光体ドラム２上の静電潜像を現像する。なお、各現像ユニットには、後述する記憶媒体５０１が取り付けられている。この記憶媒体５０１には、画像形成時に必要な、夫々の現像ユニットの固有情報や使用履歴情報等が記憶されている。これらの記憶情報は、後述する記録媒体接点（アクセス手段）４０２を介して読み取られる。また、アクセス手段４０２を介して記憶媒体へ新たな情報が書き込まれる。

一方、画像形成装置本体９０の下部に設けられたカセット５１に収納されたシート（記録媒体）Ｓは、給送ローラ５２によってカセット５１から一枚ずつ分離給送され、レジストローラ対（搬送ローラ）５３に給送される。給送されたシートＳは、レジストローラ対５３により中間転写ベルト７と二次転写ローラ８２とのニップ部へ搬送され、中間転写ベルト７のトナー像を二次転写される。トナー像を転写されたシートＳは、定着装置５４により加熱及び加圧され、トナー像がシートに定着され、上カバー５５の排出部へ排出される。

なお、一次転写後に感光体ドラム２に残留した現像剤は、クリーニング装置６によりクリーニングされる。二次転写後に中間転写ベルト７に残留した現像剤は、クリーニングユニット９によりクリーニングされる。

（ヒータユニット１２と加圧ローラ１３の加圧と圧解除動作）
後述するが、本実施形態は、定着装置５４を駆動するモータを、定着ニップ部の圧解除を行う動力源として用いるだけでなく、現像ユニットに設けられた記憶媒体５０１にアクセスする記録媒体接点４０２を移動させる動力源としても用いるものである。

図５、図７、図９に示すように、定着装置５４は、ヒータユニット（加熱手段）１２、加圧ローラ（加圧手段）１３を有している。ヒータユニット１２、加圧ローラ１３の長手方向両端には、加圧板１４、加圧バネ１５、定着圧解除カム（圧解除手段）３０１、３０３が設けられている。図６（ａ）に示すように、加圧バネ１５が加圧板１４を押圧することで、加圧板１４がヒータユニット１２を加圧ローラ１３へ加圧する。すなわち、シートを挟持搬送しつつトナー像をシートに定着するための定着ニップ部を形成している状態である。図８（ａ）、図１０（ａ）に示すように、Ｄカット形状の定着圧解除カム３０１、３０３が回転し、定着圧解除カム３０１、３０３の径の大きい部分の円弧が、加圧バネ１５の付勢力に抗して、加圧板１４を押圧し、ヒータユニット１２を加圧ローラ１３から離間させる。

（記憶媒体５０１への記録媒体接点４０２の当接と離間動作）図５、図７、図９に示すように、ヒータユニット１２の長手方向において、定着圧解除カム３０３の隣には、記憶媒体５０１側の電気接点と接触する端子を有する記録媒体接点（アクセス手段）４０２、離間アーム（接離手段の一部）４０３、記録媒体接点解除カム（接離手段の一部）３０４が設けられている。記録媒体接点４０２は、記憶媒体５０１に対して電子情報を読み書き可能となっている。離間アーム４０３は、フレーム１１から突出した軸を中心として揺動可能に設けられており、記録媒体接点４０２を現像ユニットに設けられた記憶媒体５０１に対して当接離間する。

図６は定着圧解除カム３０３の回動角度が図５と同位相の図、図８は定着圧解除カム３０３の回動角度が図７と同位相の図、図１０は定着圧解除カム３０３の回動角度が図９と同位相の図である。また、図６（ｂ）は定着圧解除カム３０３の位相が図６（ａ）の時の記録媒体接点４０２の状態を示している。また、図８（ｂ）は定着圧解除カム３０３の位相が図８（ａ）の時の記録媒体接点４０２の状態を示している。また、図１０（ｂ）は定着圧解除カム３０３の位相が図１０（ａ）の時の記録媒体接点４０２の状態を示している。

記録媒体接点４０２は加圧バネ４０１によって記憶媒体５０１に向かって付勢されているが、離間アーム４０３に押されると記憶媒体５０１から離れるようになっている。図６と図８は、いずれも記録媒体接点４０２の端子が記憶媒体５０１側の電気接点から離間している状態、図１０は、記録媒体接点４０２の端子が記憶媒体５０１側の電気接点に接触している状態である。

図８及び図１０はいずれも定着ニップ部を圧解除している状態であるが、図８の状態では記録媒体接点４０２が記憶媒体５０１から離間しており、図１０の状態では記録媒体接点４０２が記憶媒体５０１と接触している点が異なる。

図６（ｂ）、図８（ｂ）に示すように、Ｄカット形状の記録媒体接点解除カム３０４の径の大きい部分の円弧が、離間アーム４０３を押圧して揺動させ、加圧バネ４０１の付勢力に抗して、記録媒体接点４０２を記憶媒体５０１から離間させる。図１０（ｂ）に示すように、記録媒体接点解除カム３０４が回転し、記録媒体接点解除カム３０４の径の小さい部分が、加圧板１４に対向した位置にくると、記録媒体接点解除カム３０４が離間アーム４０３から離間し、離間アーム４０３が記録媒体接点４０２を付勢しない状態となる。これにより、記録媒体接点４０２は、記録媒体接点４０２を記憶媒体５０１に向かって付勢する加圧バネ４０１に付勢され、記憶媒体５０１と当接する。

（定着圧解除カム３０１、３０３、記録媒体接点解除カム３０４の駆動制御）
図５、図７、図９に示すように、定着圧解除カム３０１、３０３、記録媒体接点解除カム３０４、エンコーダ３０５は、一本の回転軸３０２に固定されている。モータ（駆動手段）１６を回転させて、後述する駆動系（駆動伝達手段）によって出力ギア２０２を回転させることにより、出力ギア２０２と同軸上でカップリングにより駆動連結される定着圧解除カム３０１が回転する。そして、回転軸３０２を介して、定着圧解除カム３０３、記録媒体接点解除カム３０４、エンコーダ３０５も一緒に回転する。

エンコーダ３０５のスリットが位相制御用センサ３０６を透光或いは遮光した信号を基準に、モータ１６の回転量を制御することで、定着圧解除カム３０１、３０３、記録媒体接点解除カム３０４の位相を任意に制御する。この時、図１１で示すように、定着圧解除カム３０１、３０３、記録媒体接点解除カム３０４は、３６０°以上回転させずに、０°から３６０°未満の範囲（カム回転角度Ａ−Ｂの範囲）で往復運動を行う。

（駆動系）
図２（ｂ）に示すように、本実施形態の駆動系（駆動伝達手段）は、モータピニオンギア１０１、段ギア１０２、ラチェットギア（ラチェット機構）１０３ａ、１０３ｂ、段ギア（ギア１０４ａ、ギア１０４ｂ）、段ギア（ギア１０５ａ、ギア１０５ｂ）、欠け歯ギア１０６、ギア２０１を有している。この駆動伝達手段は、正回転、逆回転可能なモータ１６の駆動力を、加圧ローラ１３、定着圧解除カム３０１、３０３、記録媒体接点解除カム３０４、離間アーム４０３へ伝達する。

図２（ａ）に示すように、段ギア（ギア１０４ａ、ギア１０４ｂ）、段ギア（ギア１０５ａ、ギア１０５ｂ）は、アーム１１０に回転自在に保持されている。ギア１０４ａ、ギア１０４ｂは、カップリングにより一体で回転する。ギア１０５ａ、ギア１０５ｂは、カップリングにより一体で回転する。ギア１０４ａとアーム１１０の間には圧縮バネ１１２が挿入されている。ギア１０４ａから駆動入力されるとギア１０４ｂが一体で回転し、ギア１０４ｂからギア１０５ａに駆動伝達され、ギア１０５ｂが共に回転する。それと同時に、段ギア（ギア１０５ａ、ギア１０５ｂ）は、揺動ギアとして機能し、段ギア（ギア１０４ａ、ギア１０４ｂ）を揺動中心としてギア１０４ａとの回転方向に揺動する。

図２（ｂ）に示すように、モータ１６を矢印Ａ方向に正回転すると、モータピニオンギア１０１が矢印Ａ方向に正回転し、段ギア１０２を介してラチェットギア１０３ａを回転し、ラチェットギア１０３ａ、１０３ｂのラチェット部が連結して駆動を伝達し、ラチェットギア１０３ｂがギア１０９を回転させる。ギア１０９は、加圧ローラ１３の回転軸上に一体に設けられており、加圧ローラ１３を回転する。この図２（ｂ）の状態が定着ニップ部形成状態であり、且つ加圧ローラが回転して定着処理を行う状態である。

段ギア１０２は、ラチェットギア１０３ａを回転させるとともに、ギア１０４ａを回転させる。ギア１０４ａはギア１０５ａを回転させ、ギア１０５ｂを回転させる。このとき、段ギア（ギア１０５ａ、ギア１０５ｂ）は、段ギア（ギア１０４ａ、ギア１０４ｂ）を回転中心として、欠け歯ギア１０６側に揺動する。このとき、段ギア１０５ｂが欠け歯ギア１０６の欠け歯部でない部分と噛み合っている場合には、歯の一部が欠けた欠け歯部と対向した位置にくるまで段ギア１０５ｂにより駆動伝達され、欠け歯ギア１０６からギア２０１を介して、出力ギア２０２が回転する。段ギア１０５ｂが欠け歯ギア１０６の欠け歯部と対向した位置にきたところで、段ギア１０５ｂによる駆動が遮断され、出力ギア２０２は回転停止する。

図３、図４に示すように、モータ１６を矢印Ｂ方向に逆回転すると、モータピニオンギア１０１が矢印Ｂ方向に逆回転し、段ギア１０２を介してラチェットギア１０３ａが回転する。しかしながら、ラチェットギア１０３ａ、１０３ｂのラチェット部が空転し、ギア１０９へ駆動力は伝わらず加圧ローラは回転しない。

段ギア１０２は、ラチェットギア１０３ａを回転させるとともに、ギア１０４ａを回転させる。ギア１０４ａはギア１０５ａを回転させ、ギア１０５ｂを回転させる。このとき、段ギア（ギア１０５ａ、ギア１０５ｂ）は、段ギア（ギア１０４ａ、ギア１０４ｂ）を回転中心として、ギア（第３のギア）１０８側に揺動する。段ギア１０５ｂがギア１０８を回転し、アイドラギア１０７、欠け歯ギア１０６、ギア２０１を介し、出力ギア２０２が回転する。

（ヒータユニット１２と加圧ローラ１３の加圧と圧解除と、記憶媒体への記録媒体接点４０２の当接と離間動作の全体の流れ）
ヒータユニット１２と加圧ローラ１３の圧解除状態（図７又は図９の状態）から、モータ１６を所定回転量以上、矢印Ａ方向に正回転させ、出力ギア２０２から定着圧解除カム３０１、３０３、回転軸３０２、記録媒体接点解除カム３０４、エンコーダ３０５を回転させることで、ヒータユニット１２と加圧ローラ１３が加圧状態（図５の状態）となる。具体的には、モータ１６を矢印Ａ方向に正回転させると、上述のごとく、最終的に欠け歯ギア１０６の欠け歯部により駆動が遮断されるので、欠け歯ギア１０６より下流側（出力ギア２０２、定着圧解除カム３０１、３０３、回転軸３０２）は、モータ１６が正回転しても回転せずに停止状態を保つ。それにより定着圧解除カム３０１、３０３が図５、図６（ａ）の状態に固定されて加圧状態（定着ニップ部形成状態）を保つ。

加圧状態（図５の状態）から、モータ１６を矢印Ｂ方向に逆回転させ、出力ギア２０２から定着圧解除カム３０１、３０３、回転軸３０２、記録媒体接点解除カム３０４、エンコーダ３０５を回転させることで圧解除状態となる（図７又は図９の状態）。エンコーダ３０５のスリットが位相制御用センサ３０６を遮光した信号を基準に、所定角度分だけモータ１６を回転させて停止させると、図７、図８（ａ）の圧解除状態になる。なお、この時、図１１に示すように、定着圧解除カム３０３が圧解除位置にある状態で、記録媒体接点解除カム３０４が離間位置にあるので、記録媒体接点４０２は記憶媒体５０１に対して退避状態を維持している。

記録媒体接点４０２と記憶媒体５０１の離間状態（図５、図６（ｂ）又は図７、図８（ｂ）の状態）から、モータ１６を矢印Ｂ方向に逆回転させ、出力ギア２０２から定着圧解除カム３０１、３０３、回転軸３０２、記録媒体接点解除カム３０４、エンコーダ３０５を回転させる。そして、エンコーダ３０５のスリットが位相制御用センサ３０６を遮光した信号を基準に、所定角度分だけモータ１６を回転させて停止させると、記録媒体接点４０２と記憶媒体５０１が当接状態（図９、図１０（ｂ）の状態）となる。なお、この時、図１１に示すように、記録媒体接点解除カム３０４が当接位置にある状態で、定着圧解除カム３０３が圧解除位置にあるので、定着ニップ部は圧解除状態を維持している。

記録媒体接点４０２と記憶媒体５０１の当接状態（図９、図１０（ｂ）の状態）から、モータ１６を矢印Ａ方向に正回転させ、出力ギア２０２から定着圧解除カム３０１、３０３、回転軸３０２、記録媒体接点解除カム３０４、エンコーダ３０５を回転させる。そして、エンコーダ３０５のスリットが位相制御用センサ３０６を透光した信号を基準に、所定角度分だけモータ１６を回転させて停止させると、離間状態（図７、図８（ｂ）の状態）となる。なお、この時、図１１に示すように、記録媒体接点解除カム３０４が離間位置にある状態で、定着圧解除カム３０３が圧解除位置にあるので、定着ニップ部は圧解除状態を維持している。

なお、本実施形態では、ヒータユニット１２を加圧ローラ１３に当接離間させる構成としたが、加圧ローラ１３をヒータユニット１２に当接離間させる構成としてもよい。また、モータ１６により１３を回転させる構成としたが、ヒータユニット１２（加熱ローラ）を回転させる構成としてもよい。

Ａ …画像形成装置
１２ …ヒータユニット（加熱手段）
１３ …加圧ローラ（加圧手段）
１６ …モータ（駆動手段）
１８ …現像装置
５４ …定着装置
１０１ …モータピニオンギア
１０２ …段ギア
１０３ａ、１０３ｂ …ラチェットギア
１０４ａ、１０４ｂ …ギア
１０５ａ、１０５ｂ …ギア
１０６ …欠け歯ギア
１０７ …アイドラギア
１０９、２０１ …ギア
１１０ …アーム
１８２ …現像ローラ
２０２ …出力ギア
３０１、３０３ …定着圧解除カム（圧解除手段）
３０２ …回転軸
３０４ …記録媒体接点解除カム（接離手段）
３０６ …位相制御用センサ
４０１ …加圧バネ
４０２ …記録媒体接点（アクセス手段）
４０３ …離間アーム（接離手段）
５０１ …記憶媒体

Claims

感光体にトナー像を形成するための現像ユニットと、
シートを挟持搬送しつつ前記感光体からシートに転写されたトナー像を加熱する加熱手段及び加圧手段と、
前記加熱手段と前記加圧手段とを離間させる圧解除手段と、
前記現像ユニットに設けられた記憶媒体に対して電子情報を読み書き可能なアクセス手段と、
前記記憶媒体に対して前記アクセス手段を当接離間させる接離手段と、
少なくとも加熱手段及び加圧手段の一方を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段の駆動力を、前記圧解除手段、前記接離手段へ伝達する駆動伝達手段と、を有し、
前記駆動手段は、正回転、逆回転可能であり、
前記駆動伝達手段は、
前記駆動手段の正回転の駆動力を前記加熱手段又は前記加圧手段へ伝達し、前記駆動手段の逆回転の駆動力を遮断して前記加熱手段又は前記加圧手段へ伝達しないラチェット機構と、
前記駆動手段の回転により揺動する揺動ギアと、
前記駆動手段が正回転した際に、前記揺動ギアと噛み合う、歯の一部が欠けた欠け歯ギアと、
前記駆動手段が逆回転した際に、前記揺動ギアと噛み合う第３のギアと、
前記第３のギアと前記欠け歯ギアに噛み合うアイドラギアと、を有し、
前記駆動手段が正回転した際に、前記欠け歯ギアの歯の欠けた部分が前記揺動ギアに対向した位置に回転することで、前記圧解除手段は前記加熱手段と前記加圧手段とを離間させない状態に回転して停止し、前記接離手段は前記アクセス手段と前記記憶媒体とを離間させた状態に回転して停止し、
前記駆動手段が逆回転した際に、前記第３のギアを介して、前記圧解除手段は前記加熱手段と前記加圧手段とを離間させる状態に回転し、前記圧解除手段が前記加熱手段と前記加圧手段とを離間させた圧解除位置にある間に、前記接離手段が前記アクセス手段を前記記憶媒体に対して当接離間させることを特徴とする画像形成装置。
前記駆動手段は、正回転、逆回転可能であり、
前記駆動手段の逆回転により、前記圧解除手段が前記加熱手段と前記加圧手段とを離間させた後、前記接離手段が前記アクセス手段と前記記憶媒体とを当接させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記駆動手段は、正回転、逆回転可能であり、
前記駆動手段の正回転により、前記圧解除手段が前記加熱手段と前記加圧手段とを当接させる前に、前記接離手段が前記アクセス手段と前記記憶媒体とを離間させ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。