JP6478517B2 - 駆動制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、クラッチ機構を有する駆動制御装置及びこれを有する画像形成装置に関するものである。

以下に図１〜図３、図７〜図９を用いてレーザプリンタからなる画像形成装置201に設けられる感光ドラム203に対して接離可能な一次転写ローラ214の駆動制御装置２の比較例について説明する。

図２（ａ）〜（ｃ）に示す中間転写ベルト206の内周側には、四本の一次転写ローラ214Ｙ，214Ｍ，214Ｃ，214Ｂｋが取り付けられている。各一次転写ローラ214は、四色のプロセスカートリッジ202の各感光ドラム203Ｙ，203Ｍ，203Ｃ，203Ｂｋにそれぞれ対向する。

一次転写ローラ214は、中間転写ベルト206の内周部に設けられた図３（ａ）〜（ｃ）に示す接離装置１によって、各感光ドラム203に対して当接または離間できるようになっている。四本の一次転写ローラ214の当接及び離間動作は、プリント信号に基づいて、図２（ａ）〜（ｃ）に示す三つの当接及び離間モードを有する。

図２（ａ）に示す第一の当接及び離間モードは、全ての一次転写ローラ214が感光ドラム203から離間している全離間状態である。これは、プリント動作の前回転及び後回転において、中間転写ベルト206と感光ドラム203とを離間させて摺擦を無くし、摺擦抵抗の低減や、摺擦部の磨耗を防止するためのモードである。

図２（ｂ）に示す第二の当接及び離間モードは、一次転写ローラ214ＢｋがブラックＢｋのプロセスカートリッジ202Ｂｋの感光ドラム203Ｂｋに中間転写ベルト206を介在して当接する。そして、残り三本の一次転写ローラ214Ｙ，214Ｍ，214Ｃが感光ドラム203Ｙ，203Ｍ，203Ｃから離間されているモノカラー当接状態である。

これは、モノカラープリント動作において、ブラックＢｋの感光ドラム203Ｂｋから中間転写ベルト206の外周面上に感光ドラム203Ｂｋの表面上のトナー画像を一次転写するためのモードである。中間転写ベルト206にプリント動作に必要ない感光ドラム203Ｙ，203Ｍ，203Ｃを接触させないことで、該感光ドラム203Ｙ，203Ｍ，203Ｃの回転を停止させることができる。

図２（ｃ）に示す第三の当接及び離間モードは、全ての一次転写ローラ214が感光ドラム203にそれぞれ当接しているフルカラー当接状態である。これは、フルカラープリント動作において、全ての感光ドラム203から中間転写ベルト206の外周面上に該感光ドラム203の表面上のトナー画像をそれぞれ一次転写するためのモードである。

次に、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて図２（ａ）〜（ｃ）に示す三つの当接及び離間モードを切り替える構成について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、中間転写ベルト206の内周部に設けられた接離装置１によって四本の一次転写ローラ214をそれぞれ図３（ａ）〜（ｃ）の上下方向（鉛直方向）に往復移動させる。

一次転写ローラ214は、各一次転写ローラ214を回転可能に支持する支持部材301に取り付けられている。支持部材301は、中間転写ベルト206を回転可能に支持する図示しない支持フレームに設けられた摺動部302によって摺動自在に支持されている。また、各支持部材301の上端部にはボス303が設けられている。

111は回転中心111ｄを中心に回転可能に設けられたカムである。カム111は三つのカム面111ａ，111ｂ，111ｃを有している。カム111の回転中心111ｄと同軸上には歯車110が固定されており、図７及び図８に示して後述する駆動制御装置２によって歯車110を介してカム111が回転中心111ｄを中心に連続的に１２０度ずつ回転するようになっている。

112は、図３（ａ）〜（ｃ）の左右方向（水平方向）にスライド可能に設けられたスライダである。スライダ112は、一端部が装置フレームに係止された圧縮バネ113の他端部がスライダ112に設けられた当接部112ａに当接係止される。これによりスライダ112は、圧縮バネ113の伸長力によりカム111に向かって図３（ａ）〜（ｃ）の右方向に常時付勢されている。

これによりスライダ112の当接面112ｂがカム111の三つのカム面111ａ，111ｂ，111ｃに当接摺動する。スライダ112は当接面112ｂが当接するカム111の三つのカム面111ａ，111ｂ，111ｃに応じて、図３（ａ）〜（ｃ）に示す三つの停止位置を有する。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、スライダ112には、四本の一次転写ローラ214の各々に対応する位置にクランク形状の貫通穴304Ｙ，304Ｍ，304Ｃ，304Ｂｋが形成されている。クランク形状の各貫通穴304は以下の通りである。一次転写ローラ214を回転可能に支持する支持部材301の端部に突出してボス303が設けられており。該ボス303がクランク形状の各貫通穴304内に摺動自在に挿通されている。これによりスライダ112の図３（ａ）〜（ｃ）の左右方向（水平方向）位置によって一次転写ローラ214を図３（ａ）〜（ｃ）の上下方向（鉛直方向）に移動させる。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、スライダ112に設けられた四つの貫通穴304のクランク形状は以下の通りである。該スライダ112が停止する図３（ａ）〜（ｃ）に示す三つの位置により図２（ａ）〜（ｃ）に示す三つの当接及び離間モードに対応する。そのように四本の一次転写ローラ214を図２（ａ）〜（ｃ）の上下方向に移動させる。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、カム111を図３（ａ）〜（ｃ）の時計回り方向に１２０度ずつ回転させる。これにより図３（ａ）に示す全離間モードから、図３（ｂ）に示すモノカラー当接モード、更に、図３（ｃ）に示すフルカラー当接モードの順に切り替えられるように貫通穴304のクランク形状が設定されている。

図３（ａ）に示す全離間モードに対して、図３（ｂ）に示すモノカラー当接モードでは以下の通りである。図２（ｂ）に示すように、一次転写ローラ214Ｂｋのみが図３（ｂ）に示す貫通穴304Ｂｋのクランク形状の図３（ｂ）の上下方向のズレ量ｄだけ図３（ｂ）の鉛直方向下方である感光ドラム203Ｂｋ側へ移動して当接される。

また、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すフルカラー当接モードでは、全ての一次転写ローラ214が感光ドラム203側へ移動して当接される。

次に図７（ａ），（ｂ）を用いて第１比較例の駆動制御装置２の構成について説明する。図７（ａ），（ｂ）において、101は駆動歯車である。駆動歯車101は、制御手段となる制御部８に制御されて所定のタイミングと回転数で回転する駆動源となるモータ９によって図７（ａ）の時計回り方向に一定方向で回転される。

102は欠歯歯車である。欠歯歯車102の両面側には係止部103と歯車102ｂとが一体的に形成されている。本比較例では、特許文献１に示されたと同様に欠歯歯車102は、係止部103を有し、ソレノイド104と引張りバネ105とによって、欠歯部102ａが駆動歯車101に噛合しない状態で停止可能となっている。

ソレノイド104を解除すると、引張りバネ105の引っ張り力により欠歯歯車102が図７（ａ）の反時計回り方向に回転する。これにより欠歯歯車102の歯部102ｃが駆動歯車101に噛合して該駆動歯車101から欠歯歯車102に回転駆動力が伝達される。

駆動歯車101に噛合して欠歯歯車102が図７（ａ）の反時計回り方向に一回転して欠歯部102ａが駆動歯車101に対向すると、欠歯歯車102は、引張りバネ105の引っ張り力によって図７（ａ）の反時計回り方向に回転する。これにより欠歯歯車102に設けられた係止部103と、ソレノイド104の係止部104ａとが係止されて欠歯歯車102が回転を停止する。図７（ａ），（ｂ）において、108は二つの歯車108ａ，108ｂが一体的に形成された段歯車である。109は段歯車108の回転を歯車110に伝達する歯車である。

次に図７（ａ），（ｂ）に示す歯車102ｂ，108ａ，108ｂ，109，110から成る歯車列７の減速比について説明する。歯車102ｂ，108ａ，108ｂ，109，110から成る歯車列７は、歯車102ｂと歯車110との減速比が３：１となるようにそれぞれの歯数が設定されている。従って、欠歯歯車102が一回転する度に、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、歯車110と同軸上で一体的に設けられたカム111が３分の１回転、つまり１２０度（＝３６０度／３）ずつ回転するようになっている。

これにより図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、三つのカム位置を切り替えることが可能である。図７（ａ）に示すソレノイド104の係止部104ａと、欠歯歯車102に一体的に設けられた係止部103との係止及び解除を繰り返す。これにより図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、一次転写ローラ214を感光ドラム203に対して所望の制御位置に遷移することが出来る。

また、同様の機能を有する駆動制御装置２として、図８（ａ），（ｂ）に示すように、二つの欠歯歯車502，503を組み合わせた第２比較例がある。本比較例では、特許文献２に示されたと同様に二つの欠歯歯車502，503からなる欠歯クラッチを用いている。

図８（ａ），（ｂ）に示す欠歯歯車502の片面側には係止部504が一体的に設けられている。ソレノイド104の係止部104ａが係止部504に係止されることにより欠歯歯車502の欠歯部502ａが駆動歯車101に対向して該欠歯歯車502の歯部502ｃが駆動歯車101に噛合しない状態で停止可能となっている。

また、欠歯歯車503の片面側には歯車503ｂが一体的に設けられており、該歯車503ｂの片面側にはボス503ｃが突出して設けられている。そして、欠歯歯車502と、欠歯歯車503との間に設けられた図示しない圧縮バネの付勢力によって、欠歯歯車503の欠歯部503ａが駆動歯車101に対向して該欠歯歯車503の歯部503ｄが駆動歯車101に噛合しない状態で停止可能となっている。

本比較例によれば、ソレノイド104を解除すると、欠歯歯車502と、欠歯歯車503との間に設けられた図示しない圧縮バネの付勢力によって、欠歯歯車502が回転を開始し、該欠歯歯車502の歯部502ｃが駆動歯車101と噛合する。欠歯歯車502と、欠歯歯車503との間には、図示しない回転止め部が形成されており、欠歯歯車502が所定の回転角度だけ回転すると、回転止め部が作用して欠歯歯車503が回転を開始する。

そして、駆動歯車101に噛合する欠歯歯車502が図８（ａ）の反時計回り方向に一回転する。すると、該欠歯歯車502の欠歯部502ａが駆動歯車101に対向して該駆動歯車101との噛合が解除される。そして、該欠歯歯車502に一体的に設けられた係止部504と、ソレノイド104の係止部104ａとが係止されて該欠歯歯車502の回転が再び停止する。

続いて、欠歯歯車503が、該欠歯歯車503と欠歯歯車502との間に設けられた図示しない圧縮バネを圧縮しながら回転し、該欠歯歯車503の欠歯部503ａが駆動歯車101に対向して該駆動歯車101との噛合が解除される。

引張りバネ506の一端が装置フレーム３に係止され、他端が回動中心505ａを中心に回動可能に設けられたレバー505に係止されている。この引張りバネ506の引っ張り力により該レバー505に当接可能に設けられたボス503ｃが回動中心505ａを中心に回動するレバー505により押圧されて欠歯歯車503が停止位置まで回転する。

尚、レバー505の回動中心505ａを中心とする回動範囲は、該回動中心505ａに設けられた図示しない規制部材により規制されている。これにより欠歯歯車503が駆動歯車101と噛合していない状態において、レバー505がボス503ｃを付勢しないように該レバー505の回転止めがなされている。

本比較例によっても前記第１比較例の駆動制御装置２と同様に図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、三つのカム位置を切り替えることが可能である。図８（ａ）に示すソレノイド104の係止部104ａと、欠歯歯車502に一体的に設けられた係止部504との係止及び解除を繰り返す。これにより図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、一次転写ローラ214を感光ドラム203に対して所望の制御位置に遷移することが出来る。

特開平６−５０４０６号公報 特開平１０−１５３２４７号公報

しかしながら、上記各比較例では、欠歯歯車102，502，503からなる欠歯クラッチが一回転し、係止位置に復帰する直前に駆動歯車101との噛合が解除される。このため以下のような課題があった。

図９（ａ）〜（ｃ）を用いてカム111とスライダ112との動作から図７及び図８に示す駆動制御装置２の駆動歯車101から歯車110に至る歯車列７に加わる負荷について説明する。図９（ａ）〜（ｃ）は、図７及び図８に示す駆動制御装置２の駆動歯車101から歯車110に至る歯車列７を介してカム111が回転し、図３（ａ）〜（ｃ）に示す三つの停止位置に移行する状態を示す。図９（ａ）〜（ｃ）の実線で示すカム111は制御完了位置を示す。また、破線で示すカム111は制御完了直前の位置を示す。

図３（ａ）〜（ｃ）に示す三つの停止位置における圧縮バネ113の長さは、カム111のそれぞれのカム面111ａ，111ｂ，111ｃがスライダ112の当接面112ｂを押す距離によって変化する。図９（ａ）〜（ｃ）に示すカム111の回転中心111ｄから各カム面111ａ，111ｂ，111ｃの頂点までのカム半径ｒ_ａ，ｒ_ｂ，ｒ_ｃの関係を以下の数１式とする。

［数１］
ｒ_ａ＜ｒ_ｂ＜ｒ_ｃ

すると、図９（ａ）〜（ｃ）に示す圧縮バネ113の伸長力からなる付勢力Ｐ_ａ，Ｐ_ｂ，Ｐ_ｃは、該圧縮バネ113の圧縮距離に比例することから以下の数２式に示す関係となる。

［数２］
Ｐ_ａ＜Ｐ_ｂ＜Ｐ_ｃ

図９（ａ）〜（ｃ）に示すカム111のカム面111ａ，111ｂ，111ｃと、スライダ112の端部（図９（ａ）〜（ｃ）の右端部）に設けられる当接面112ｂと間の接触部には摩擦力が働く。その摩擦力は、カム111のカム面111ａ，111ｂ，111ｃと、スライダ112の当接面112ｂとの接触摩擦係数をμとすると、それぞれμ×Ｐ_ａ，μ×Ｐ_ｂ，μ×Ｐ_ｃで表わされる。

図９（ａ）〜（ｃ）で破線で示された制御完了直前の位置にあるカム111の状態から、図９（ａ）〜（ｃ）で実線で示された制御完了位置にカム111を図９（ａ）〜（ｃ）の時計回り方向に回転させる。そのためには、カム111のカム面111ａ，111ｂ，111ｃと、スライダ112の当接面112ｂとの接触摩擦係数μを用いて以下の数３式で計算されるトルクＴが必要となる。

尚、圧縮バネ113の伸長力からなる付勢力Ｐ_ａ，Ｐ_ｂ，Ｐ_ｃを代表的に付勢力Ｐで示し、カム111の回転中心111ｄから各カム面111ａ，111ｂ，111ｃの頂点までのカム半径ｒ_ａ，ｒ_ｂ，ｒ_ｃを代表的にカム半径ｒで示す。

［数３］
Ｔ＝μ×Ｐ×ｒ

図９（ａ）〜（ｃ）に示された三つの制御位置におけるカム111に加わるトルクＴ_１ａ，Ｔ_１ｂ，Ｔ_１ｃを比較すると、前記数１式〜数３式により、以下の数４式に示す関係となる。

［数４］
Ｔ_１ａ＜Ｔ_１ｂ＜Ｔ_１ｃ

これにより図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、一次転写ローラ214を感光ドラム203に対して遷移させたい制御位置によって必要なトルクＴが違うことが分かる。

図７（ａ），（ｂ）に示して前述した第１比較例の欠歯歯車102は、欠歯部102ａが駆動歯車101に対向する係止位置では、駆動歯車101による駆動力が伝わらない。

このため図７（ａ）に示す係止位置まで回転させるために引張りバネ105の引っ張り力による付勢力を利用している。よって、引張りバネ105の引っ張り力による付勢力は、図９（ａ）〜（ｃ）に示すカム111に加わるトルクＴ_１ａ，Ｔ_１ｂ，Ｔ_１ｃの最大値であるトルクＴ_１ｃに打ち勝つ必要がある。

このとき、図７（ａ），（ｂ）に示す欠歯歯車102に働くトルクＴ_２ａ，Ｔ_２ｂ，Ｔ_２ｃは以下の通りである。引張りバネ105の引っ張り力によるトルクをＴ_ｓａ，Ｔ_ｓｂ，Ｔ_ｓｃとする。すると、カム111に加わるトルクＴ_１ａ，Ｔ_１ｂ，Ｔ_１ｃを用い、欠歯歯車102に一体的に設けられた歯車102ｂと、カム111と一体的に回転する歯車110との減速比が３：１を考慮して、それぞれ以下の数５式により表わされる。

［数５］
Ｔ_２ａ＝Ｔ_ｓａ−３×Ｔ_１ａ
Ｔ_２ｂ＝Ｔ_ｓｂ−３×Ｔ_１ｂ
Ｔ_２ｃ＝Ｔ_ｓｃ−３×Ｔ_１ｃ

前記数４式及び数５式を用いて図７（ａ），（ｂ）に示す欠歯歯車102に働くトルクＴ_２ａ，Ｔ_２ｂ，Ｔ_２ｃの関係は、以下の数６式により表わされる。

［数６］
Ｔ_２ａ＞Ｔ_２ｂ＞Ｔ_２ｃ

図９（ａ），（ｂ）に示すように、圧縮バネ113の伸長力によってカム111のカム面111ａ，111ｂを押圧する負荷が比較的小さい制御位置を考慮する。更に、図９（ｃ）に示すように、圧縮バネ113の伸長力によってカム111のカム面111ｃを押圧する負荷が比較的大きい制御位置を考慮する。図９（ａ），（ｂ）に示す制御位置は、図９（ｃ）に示す制御位置に比べて、図７（ａ）に示す引張りバネ105の引っ張り力が大きくなる。これにより欠歯歯車102に加えられる回転トルクが大きくなる。

このとき、図７（ａ），（ｂ）に示す引張りバネ105の引っ張り力によって歯車110と一体的に回転するカム111が回転しているときの図９（ａ）〜（ｃ）に示すカム111の角速度ω_ａ，ω_ｂ，ω_ｃは、以下の数７式で表わされる。

［数７］
ω_ａ＞ω_ｂ＞ω_ｃ

更に、これら角速度ω_ａ，ω_ｂ，ω_ｃをカム111の定常回転中の角速度ω_ｓと比較する。すると、図７（ａ），（ｂ）に示すように、欠歯歯車102の歯部102ｃが駆動歯車101に噛合して回転する間は、歯車110の駆動源となるモータ９が駆動歯車101を回転駆動して歯車列７を介してカム111と一体的に回転する歯車110を回転させる。

一方、引張りバネ105は、欠歯歯車102に一体的に設けられる係止部103の片側面に突出するボス103ａに一端が係止され、他端が装置フレーム３に係止されている。

欠歯歯車102の欠歯部102ａが駆動歯車101に対向して該駆動歯車101による回転駆動力が切れている場合がある。その場合は、歯車110の駆動源となる引張りバネ105の引っ張り力（付勢力）により欠歯歯車102を図７（ａ）の反時計回り方向に回転させて歯車列７を介してカム111と一体的に回転する歯車110を回転させる。このため歯車110の駆動源は、該欠歯歯車102の歯部102ｃに噛合する駆動歯車101から引張りバネ105の引っ張り力（付勢力）に連続的に切り替わる。

その場合には、図７（ａ），（ｂ）に示す欠歯歯車102、段歯車108、歯車109，110からなる歯車列７に慣性が働く。このため図９（ａ）〜（ｃ）に示すカム111の角速度ω_ａ，ω_ｂ，ω_ｃと、カム111の定常回転中の角速度ω_ｓとは以下の数８式に示す関係となる。

［数８］
ω_ａ＞ω_ｂ＞ω_ｃ≒ω_ｓ

カム111と一体的に回転する歯車110と、歯車109、段歯車108からなる歯車列７を介して欠歯歯車102が噛合している。欠歯歯車102は該欠歯歯車102の欠歯部102ａが駆動歯車101に対向して該駆動歯車101による回転駆動力が切れている場合がある。

その場合の引張りバネ105の引っ張り力によって回転しているときの欠歯歯車102の角速度ω_ｔは、駆動歯車101に歯部102ｃが噛合して回転駆動されているときの欠歯歯車102の角速度ω_ｄよりも速くなる。

その結果、図７（ａ），（ｂ）に示す第１比較例では以下の問題が発生した。図７（ａ），（ｂ）に示す制御位置に遷移する際に欠歯歯車102の片面側に一体的に設けられた係止部103にソレノイド104の係止部104ａが接触する瞬間に発生する衝突音が大きくなってしまうことがあった。

また、欠歯歯車102の係止部103と、ソレノイド104の係止部104ａとの衝突による衝撃によって、係止部103にソレノイド104の係止部104ａが引っ掛からずに乗り越えてしまい、誤動作が発生する可能性があるため設計上の制約となっていた。

また、図８（ａ），（ｂ）に示す第２比較例では、段歯車108、歯車109，110からなる歯車列７の下流の負荷に対応して引張りバネ506の引っ張り力を強くした場合がある。その場合に欠歯歯車503の角速度ω_ｔが図７（ａ），（ｂ）に示す第１比較例と同様に速くなってしまう。

その結果、図８（ａ），（ｂ）に示す欠歯歯車502と欠歯歯車503との間に設けられた図示しない圧縮バネが密着高さまで圧縮されると欠歯歯車502を介して係止部504に回転力が伝わってしまう。そのため係止部504がソレノイド104の係止部104ａを乗り越えてしまうことがあった。

更に、図７及び図８に示す欠歯歯車102，502，503による欠歯クラッチ機構は、構造上、逆回転できない。例えば、図７及び図８に示す駆動歯車101の回転方向を逆回転させて、一次転写ローラ214を感光ドラム203に対して図２（ａ）に示す全離間モードから図２（ｃ）に示すフルカラー当接モードに遷移させたい場合を考える。

しかし、例えば、図７（ａ），（ｂ）に示す第１比較例の欠歯歯車102は引張りバネ105の引っ張り力によって正回転方向（図７（ａ）の反時計回り方向）にのみ付勢されている。このため駆動歯車101の逆回転方向（図７（ａ）の反時計回り方向）と相反するため駆動歯車101の逆回転を継続することができない。

これにより予め設定した順番のみでしか一次転写ローラ214を感光ドラム203に対して制御位置を遷移させることができないという制約があり、モード切り替え動作にかかる時間が長くなってしまっていた。

例えば、各比較例の場合には、一次転写ローラ214を感光ドラム203に対して図２（ａ）に示す全離間モードから図２（ｃ）に示すフルカラー当接モードに遷移させるときに、図２（ｂ）に示すモノカラー当接モードを経由しなければならない。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、欠歯歯車を係止する係止手段の動作音を軽減し、係止手段を確実に動作させることが出来る駆動制御装置を提供するものである。

前記目的を達成するための本発明に係る駆動制御装置の代表的な構成は、回転駆動される被駆動体と、駆動源に接続された駆動歯車と、前記駆動歯車と噛合可能な位置に設けられた欠歯歯車と、前記欠歯歯車の欠歯部が前記駆動歯車と噛合しない状態で停止させる係止手段と、前記欠歯歯車を回転方向に付勢する付勢手段と、を有し、前記係止手段を作動させて、前記駆動源から前記被駆動体に回転を伝達する駆動制御装置において、前記欠歯歯車と同軸上で前記駆動歯車と噛合可能な位置に設けられた速度制御歯車と、前記欠歯歯車と前記速度制御歯車とを連結する回転抑止手段と、を有し、前記回転抑制手段は、前記欠歯歯車が前記速度制御歯車と同じ方向に回転する場合で、前記欠歯歯車が前記速度制御歯車よりも速く回転しようとする場合に、前記欠歯歯車の回転を抑制するクラッチであることを特徴とする。

上記構成によれば、欠歯歯車の回転速度を減速することができる。その結果、係止手段への衝突速度が緩和できるので衝突音を小さくすることができる。また、衝突の衝撃により係止手段を乗り越えてしまうことがないため駆動制御装置の誤動作を防止できる。

本発明に係る駆動制御装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面説明図である。 （ａ）は転写手段の位置が全離間モードの状態を示す断面説明図である。（ｂ）は転写手段の位置がモノカラーモードの状態を示す断面説明図である。（ｃ）は転写手段の位置がフルカラーモードの状態を示す断面説明図である。 （ａ）は転写手段の位置が全離間モード時のカムとスライダの状態を示す断面説明図である。（ｂ）は転写手段の位置がモノカラーモード時のカムとスライダの状態を示す断面説明図である。（ｃ）は転写手段の位置がフルカラーモード時のカムとスライダの状態を示す断面説明図である。 （ａ）は本発明に係る駆動制御装置の第１実施形態の構成を示す正面説明図である。（ｂ）は本発明に係る駆動制御装置の第１実施形態の構成を示す側面説明図である。 （ａ）は第１実施形態において転写手段の位置が全離間モード時のカムに作用するトルクを説明する図である。（ｂ）は第１実施形態において転写手段の位置がモノカラーモード時のカムに作用するトルクを説明する図である。（ｃ）は第１実施形態において転写手段の位置がフルカラーモード時のカムに作用するトルクを説明する図である。 （ａ）は本発明に係る駆動制御装置の第２実施形態の構成を示す正面説明図である。（ｂ）は本発明に係る駆動制御装置の第２実施形態の構成を示す側面説明図である。 （ａ）は第１比較例の駆動制御装置の構成を示す正面説明図である。（ｂ）は第１比較例の駆動制御装置の構成を示す側面説明図である。 （ａ）は第２比較例の駆動制御装置の構成を示す正面説明図である。（ｂ）は第２比較例の駆動制御装置の構成を示す側面説明図である。 （ａ）は比較例において転写手段の位置が全離間モード時のカムに作用するトルクを説明する図である。（ｂ）は比較例において転写手段の位置がモノカラーモード時のカムに作用するトルクを説明する図である。（ｃ）は比較例において転写手段の位置がフルカラーモード時のカムに作用するトルクを説明する図である。

図により本発明に係る駆動制御装置を備えた画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。

［第１実施形態］
＜画像形成装置＞
先ず、図１〜図５を用いて本発明に係る駆動制御装置を備えた画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。図１はレーザプリンタからなる画像形成装置201の構成を示す断面説明図である。図１において、202Ｙ，202Ｍ，202Ｃ，202Ｂｋは、それぞれイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの四色に対応する四本のプロセスカートリッジである。尚、説明の都合上、各プロセスカートリッジ202Ｙ，202Ｍ，202Ｃ，202Ｂｋを代表して単にプロセスカートリッジ202を用いて説明する場合もある。他の画像形成プロセス手段についても同様である。

プロセスカートリッジ202の内部には、トナー像が担持される像担持体となる感光ドラム203が設けられている。感光ドラム203の周囲には、該感光ドラム203の表面を一様に帯電する帯電手段となる帯電ローラ４が設けられる。

更に、帯電ローラ４により一様に帯電された感光ドラム203の表面に画像情報に応じたレーザ光204ａを照射する像露光手段となるレーザスキャナ204が設けられる。更に、レーザスキャナ204によりレーザ光204ａが照射されて静電潜像が形成された感光ドラム203の表面に現像剤となるトナーを供給する現像手段であって現像剤担持体となる現像ローラ５が設けられている。

現像ローラ５により感光ドラム203の表面に現像剤となるトナーを供給する。これにより画像情報に基づいてレーザスキャナ204から照射されるレーザ光204ａによって感光ドラム203の表面上に形成された静電潜像を公知の電子写真プロセスによりトナー像として現像する。

各感光ドラム203に対向してローラ206ａ，206ｂにより回転可能に張架された中間転写体となる中間転写ベルト206が設けられている。中間転写ベルト206の内周部には一次転写手段（転写手段）となる一次転写ローラ214が設けられている。一次転写ローラ214は、図４（ａ），（ｂ）に示して後述する駆動制御装置２により回転駆動される被駆動体となるカム111により制御される。そして各感光ドラム203に対して中間転写ベルト206を介在して接離可能に構成される。

各一次転写ローラ214は、図３に示す接離手段となる接離装置１により図２に示すように、中間転写ベルト206を介在して各感光ドラム203に当接したり離間するように構成される。

各感光ドラム203の表面に現像されたトナー像は、各一次転写ローラ214にそれぞれ一次転写バイアス電圧が印加されて中間転写ベルト206の外周面上に転写される。各色を連続的に中間転写ベルト206の外周面上に転写していくことで、該中間転写ベルト206の外周面上に四色からなるトナー画像が形成される。中間転写ベルト206の外周面上に形成されたトナー画像は二次転写手段となる二次転写ローラ207が対向する二次転写ニップ部に搬送される。

一方、画像形成装置201の下部にはシート208を収納可能な給送ユニット209が設けられている。給送ユニット209内に収容されたシート208の先端部付近に配置された給送ローラ210が回転する。

これによりシート208は、図示しない分離手段との協働により一枚ずつ分離給送される。その後、レジストローラ211によって更に下流の中間転写ベルト206と二次転写ローラ207とが当接する二次転写ニップ部に所定のタイミングで搬送される。

続いて、二次転写ローラ207に二次転写バイアス電圧が印加されることで中間転写ベルト206の外周面上のトナー画像が二次転写ニップ部に所定のタイミングで搬送されたシート208上に転写される。

未定着のトナー画像が転写されたシート208は、更に下流に搬送され、定着手段となる定着装置212によって加熱及び加圧されてシート208上のトナーが溶融することでトナー画像がシート208に定着される。その後、シート208は排出トレイ213上に排出される。以上の一連の画像形成動作によりシート208の表面にトナー画像の形成が行なわれる。

＜転写手段の当接及び離間モード＞
次に、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて各一次転写ローラ214の各感光ドラム203に対する当接及び離間モードについて説明する。中間転写ベルト206には、四色のプロセスカートリッジ202の各感光ドラム203に対向するように、四本の一次転写ローラ214Ｙ，214Ｍ，214Ｃ，214Ｂｋが取り付けられている。

各一次転写ローラ214は中間転写ベルト206の内周部に設けられた接離装置１によって該中間転写ベルト206を介在して各感光ドラム203に対して当接したり離間できるようになっている。

各一次転写ローラ214の各感光ドラム203に対する当接及び離間動作は、プリント信号に基づいて、図２（ａ）〜（ｃ）に示す三つの当接及び離間モードを有している。図２（ａ）に示す第一の当接及び離間モードは、全ての一次転写ローラ214が各感光ドラム203から離間している全離間モードである。

これは、プリント動作の前回転及び後回転において、中間転写ベルト206と感光ドラム203とを離間させて摺擦を無くし、摺擦抵抗の低減や、摺擦部の磨耗を防止するためのモードである。

図２（ｂ）に示す第二の当接及び離間モードは、一次転写ローラ214Ｂｋが中間転写ベルト206を介在してブラックＢｋのプロセスカートリッジ202Ｂｋの感光ドラム203Ｂｋに当接する。そして、残り三本の一次転写ローラ214Ｙ，214Ｍ，214Ｃは各感光ドラム203の表面から離間しているモノカラー当接モードである。

これは、モノカラープリント動作において、ブラックＢｋの感光ドラム203Ｂｋから中間転写ベルト206の外周面上に該感光ドラム203Ｂｋの表面上のトナー画像を一次転写するためのモードである。

中間転写ベルト206にプリント動作に必要ない感光ドラム203Ｙ，203Ｍ，203Ｃを接触させないことで、該感光ドラム203Ｙ，203Ｍ，203Ｃの回転を停止させることができる。

図２（ｃ）に示す第三の当接及び離間モードは、全ての一次転写ローラ214が中間転写ベルト206を介在して感光ドラム203の表面に当接しているフルカラー当接モードである。これは、フルカラープリント動作において、全ての感光ドラム203の表面上のトナー画像を中間転写ベルト206の外周面上に一次転写するためのモードである。

＜接離装置＞
次に、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて図２（ａ）〜（ｃ）に示す三つの当接及び離間モードを切り替える接離装置１の構成について説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は中間転写ベルト206の内周部に設けられた接離装置１により四本の一次転写ローラ214を図３（ａ）〜（ｃ）の上下方向（鉛直方向）に往復移動させる様子を示す。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、各一次転写ローラ214は、それぞれの支持部材301により回転可能に支持されている。支持部材301は、中間転写ベルト206の装置フレームに設けられた摺動部302によって図３（ａ）〜（ｃ）の上下方向に摺動可能に支持されている。支持部材301の端部にはボス303が突出して設けられている。

111は中間転写ベルト206の装置フレームに設けられた回転中心111ｄを中心に回転可能に軸支されたカムである。カム111は三つのカム面111ａ，111ｂ，111ｃを有して略三角形状を有して構成されている。カム111の回転中心111ｄと同軸上には、該カム111と一体的に回転する歯車110が設けられている。歯車110は図４（ａ），（ｂ）に示して後述する駆動制御装置２によって連続的に１２０度ずつ回転するようになっている。

図３（ａ）〜（ｃ）において、112は、図３（ａ）〜（ｃ）の左右方向（水平方向）にスライド可能に取り付けられたスライダである。スライダ112は、図示しない装置フレームに設けられた移動手段によって図３（ａ）〜（ｃ）の左右方向（水平方向）にスライド可能に取り付けられている。

スライダ112は、一端が装置フレームに係止された圧縮バネ113の他端がスライダ112に設けられた当接部112ａに係止されている。これによりスライダ112は、圧縮バネ113の伸長力によってカム111に向かって常時付勢されている。

一方、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、略三角形状のカム111の三つの角部に設けられたカム面111ａ，111ｂ，111ｃは、該回転中心111ｄを中心に１２０度ずつずれた位置に配置されている。

そして、回転中心111ｄを中心に歯車110と一体的に回転するカム111のカム面111ａ，111ｂ，111ｃがスライダ112の当接面112ｂに当接摺動する。これによりスライダ112が圧縮バネ113の伸長力による付勢力に抗して図３（ａ）〜（ｃ）の左右方向に往復移動可能に構成される。

カム111のカム面111ａ，111ｂ，111ｃが図３（ａ）〜（ｃ）に示す姿勢位置で停止することによりスライダ112はカム111の三つのカム面111ａ，111ｂ，111ｃに応じて図３（ａ）〜（ｃ）に示す三つの停止位置を有する。

スライダ112には、四本の一次転写ローラ214の各々に対応するクランク形状の貫通穴304Ｙ，304Ｍ，304Ｃ，304Ｂｋが形成されている。スライダ112の貫通穴304Ｙ，304Ｍ，304Ｃ，304Ｂｋには、一次転写ローラ214を支持する支持部材301の端部に設けられたボス303が摺動自在に挿通されている。ボス303は、該貫通穴304Ｙ，304Ｍ，304Ｃ，304Ｂｋのクランク形状に沿って移動する。

各貫通穴304のクランク形状は以下の通りである。スライダ112の図３（ａ）〜（ｃ）の左右方向（水平方向）位置によって支持部材301の端部に設けられたボス303が各貫通穴304内を移動する。これにより一次転写ローラ214を図３（ａ）〜（ｃ）の上下方向（鉛直方向）に移動させる。

スライダ112に設けられる四つの貫通穴304のクランク形状は以下の通りである。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、スライダ112が停止する三つの位置が図２（ａ）〜（ｃ）で示した三つの当接及び離間モードに対応する。各モードとなるように四本の一次転写ローラ214を移動する。

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、カム111を１２０度ずつ回転させる。これにより図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、全離間モード→モノカラー当接モード→フルカラー当接モードの順に切り替えられる。このように貫通穴304のクランク形状が設定されている。

図２（ａ）及び図３（ａ）に示す全離間モードに対して、図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すモノカラー当接モードでは以下の通りである。ブラックＢｋの一次転写ローラ214Ｂｋのみが貫通穴304Ｂｋのクランク形状のズレ量ｄだけ図３（ｂ）の下方向（鉛直方向下方）に移動する。これによりモノカラー当接モードでは、ブラックＢｋの一次転写ローラ214Ｂｋのみが中間転写ベルト206を介在して感光ドラム203Ｂｋの表面に当接する。

また、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すフルカラー当接モードでは以下の通りである。全ての一次転写ローラ214が図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示すモノカラー当接モードのブラックＢｋの一次転写ローラ214Ｂｋと同様に中間転写ベルト206を介在して感光ドラム203の表面に当接する。

＜駆動制御装置＞
次に図４を用いて駆動制御装置２の構成について説明する。図４（ａ），（ｂ）に示す駆動制御装置２は、制御手段となる制御部８により所定のタイミングで係止手段となるソレノイド104を作動させる。これにより駆動源となるモータ９から駆動歯車101、歯車列７を介して被駆動体となるカム111に回転を伝達する。

図４（ａ），（ｂ）において、101は、駆動源となるモータ９等に接続されて回転駆動される駆動歯車である。駆動歯車101は所定のタイミングと回転数で回転する駆動源となるモータ９によって図４（ａ）の時計回り方向で示す一定方向に回転される。

図４（ａ），（ｂ）において、102は、両面側に係止部103と歯車102ｂとが一体的に設けられた欠歯歯車である。欠歯歯車102は駆動歯車101と噛合可能な位置に設けられる。

欠歯歯車102の片面側には、係止手段となるソレノイド104の係止部104ａが係止可能な係止部103が設けられている。図４（ａ）に示すように、ソレノイド104の係止部104ａが欠歯歯車102の係止部103に係止された状態で欠歯歯車102の欠歯部102ａが駆動歯車101に対向して歯部102ｃが駆動歯車101と噛合しない状態で停止する。

欠歯歯車102に一体的に設けられた係止部103には、該欠歯歯車102を回転方向となる図４（ａ）の反時計回り方向に付勢する付勢手段となる引張りバネ105の一端が係止されるボス103ａが突出されている。

引張りバネ105の他端は、装置フレーム３に係止されている。欠歯歯車102は、ソレノイド104の係止部104ａが係止部103に係止され、引張りバネ105によって引っ張られる。これにより図４（ａ）に示すように、欠歯歯車102の欠歯部102ａが駆動歯車101に対向して歯部102ｃが駆動歯車101に噛合しない状態で停止する。

ソレノイド104を駆動して係止部104ａと、欠歯歯車102の係止部103との係止を解除する。すると、引張りバネ105の引っ張り力により欠歯歯車102を図４（ａ）の反時計回り方向に回転させる。これにより欠歯歯車102の歯部102ｃが駆動歯車101に噛合して該駆動歯車101の回転駆動力が欠歯歯車102に伝達される。

駆動歯車101に噛合した欠歯歯車102が図４（ａ）の反時計回り方向に一回転して欠歯部102ａが駆動歯車101に対向する。すると、該欠歯歯車102は、引張りバネ105の引っ張り力によって図４（ａ）の反時計回り方向に回転する。そして、該欠歯歯車102の係止部103がソレノイド104の係止部104ａに係止されて欠歯歯車102の回転が停止する。

図４（ｂ）に示すように、欠歯歯車102と同軸上で駆動歯車101と噛合可能な位置には速度制御歯車106が設けられている。本実施形態の速度制御歯車106は駆動歯車101に常時噛合されている。これにより欠歯歯車102の歯部102ｃが駆動歯車101と噛合して回転している間は、速度制御歯車106と欠歯歯車102とは、駆動歯車101を介して等しい角速度で回転する。

速度制御歯車106は、回転抑止手段となるワンウェイクラッチ107を介して欠歯歯車102と連結されている。ワンウェイクラッチ107は、欠歯歯車102と速度制御歯車106との相対的な回転方向が、回転している速度制御歯車106から見て該欠歯歯車102の回転方向が速度制御歯車106の回転方向に対して逆回転しているように見える場合には空転する。また、ワンウェイクラッチ107は、欠歯歯車102と速度制御歯車106との相対的な回転方向が、回転している速度制御歯車106から見て該欠歯歯車102の回転方向が速度制御歯車106の回転方向に対して同方向に回転しているように見え、且つ欠歯歯車102が速度制御歯車106よりも速く回転しようとする場合はロックするように構成されている。

即ち、ワンウェイクラッチ107は、回転している速度制御歯車106から見て欠歯歯車102の回転方向が速度制御歯車106の回転方向に対して逆方向に回転するように見えるときのみに回転可能である。本実施形態では、遊星歯車を用いたワンウェイクラッチ107を使用している。欠歯歯車102の係止部103がソレノイド104の係止部104ａに係止されて欠歯歯車102の回転が停止している状態においては、ワンウェイクラッチ107の作用により欠歯歯車102と速度制御歯車106とは空転する。これにより駆動制御装置２の駆動動作を妨げることはない。

図４（ａ），（ｂ）において、108は二つの歯車108ａ，108ｂが一体的に形成された段歯車である。109は段歯車108の回転を歯車110に伝える歯車である。111は、図３（ａ）〜（ｃ）に示したカムであり回転軸６を介して歯車110と一体的に回転する。図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、歯車110と一体的に回転するカム111の回転によって圧縮バネ113の伸長力によって付勢されたスライダ112の停止位置を制御する。

歯車110と一体的に回転するカム111のカム面111ａ，111ｂ，111ｃがスライダ112の当接面112ｂに当接摺動して圧縮バネ113の伸長力に抗してスライダ112を図３（ａ）〜（ｃ）の左右方向に移動する。これにより図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、中間転写ベルト206を介在して一次転写ローラ214を感光ドラム203の表面に当接、或いは、離間を切り替える三つのモードを切り替える。圧縮バネ113の伸長力によってカム111に作用する力も前記第１、第２比較例で説明したと同様である。

＜歯車列の減速比＞
次に、図４（ａ），（ｂ）に示す駆動制御装置２の歯車102ｂ，108ａ，108ｂ，109，110から成る歯車列７の減速比について説明する。図４（ａ），（ｂ）に示すように、駆動制御装置２の歯車列７は歯車102ｂ，108ａ，108ｂ，109，110から成る。歯車列７は、欠歯歯車102に一体的に設けられた歯車102ｂと、カム111と一体的に回転する歯車110との減速比が３：１となるように各歯車102ｂ，108ａ，108ｂ，109，110の歯数が設定されている。従って、欠歯歯車102が一回転する度に、歯車110と同軸上に固定されたカム111が３分の１回転する。つまり１２０度（３６０度／３）ずつ回転するようになっている。

本実施形態では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、接離装置１はカム111の回転角度によって三つ（少なくとも２つ）の制御位置を有する。そして、図４（ａ）に示す欠歯歯車102の一回転動作によって接離装置１の三つ（少なくとも２つ）の制御位置を切り替えるように該欠歯歯車102からカム111に至る歯車列７の減速比が設定されている。

これによりカム111は、欠歯歯車102が一回転する度に図３（ａ）〜（ｃ）に示す接離装置１の三つのカム111の制御位置を切り替えることが可能である。図４（ａ）に示すソレノイド104の係止部104ａと欠歯歯車102の係止部103との係止と解除とを繰り返す。これにより図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、一次転写ローラ214を中間転写ベルト206を介在して感光ドラム203の表面に対して所望の制御位置に遷移することが出来る。

＜歯車列に加わる負荷＞
次に図５を用いてカム111の回転と、スライダ112の移動動作とにより駆動制御装置２の歯車102ｂ，108ａ，108ｂ，109，110から成る歯車列７に加わる負荷について説明する。図５（ａ）〜（ｃ）は、欠歯歯車102が一回転する度にカム111が１２０度ずつ回転して図３（ａ）〜（ｃ）に示す三つの停止位置に移行する状態を示す。図５（ａ）〜（ｃ）には、実線のカム111と、破線のカム111が示されており、実線はカム111が制御完了位置にある場合を示す。破線はカム111が制御完了直前の位置を示す。

図３（ａ）〜（ｃ）に示す三つの制御位置における圧縮バネ113の長さは、カム111の各カム面111ａ，111ｂ，111ｃがスライダ112の当接面112ｂを押す距離によって変化する。本実施形態においてカム111の回転中心111ｄから各カム面111ａ，111ｂ，111ｃの頂点までのカム半径ｒ_ａ，ｒ_ｂ，ｒ_ｃを図５（ａ）〜（ｃ）に示すように以下の数９式の関係とする。

［数９］
ｒ_ａ＜ｒ_ｂ＜ｒ_ｃ

すると、圧縮バネ113の伸長力による付勢力Ｐ_ａ，Ｐ_ｂ，Ｐ_ｃは、該圧縮バネ113の圧縮距離に比例することから以下の数１０式で示す関係となる。

［数１０］
Ｐ_ａ＜Ｐ_ｂ＜Ｐ_ｃ

図５（ａ）〜（ｃ）に示すカム111のカム面111ａ，111ｂ，111ｃと、スライダ112の端部（図５（ａ）〜（ｃ）の右端部）に設けられる当接面112ｂと間の接触部には摩擦力が働く。その摩擦力は、カム111のカム面111ａ，111ｂ，111ｃと、スライダ112の当接面112ｂとの接触摩擦係数をμとすると、それぞれμ×Ｐ_ａ，μ×Ｐ_ｂ，μ×Ｐ_ｃで表わされる。

図５（ａ）〜（ｃ）で破線で示された制御完了直前の位置にあるカム111の状態から、図５（ａ）〜（ｃ）で実線で示された制御完了位置にカム111を図５（ａ）〜（ｃ）の時計回り方向に回転させる。

そのためには、カム111のカム面111ａ，111ｂ，111ｃと、スライダ112の当接面112ｂとの接触摩擦係数μを用いて以下の数１１式で示されるトルクＴが必要となる。尚、圧縮バネ113の伸長力からなる付勢力Ｐ_ａ，Ｐ_ｂ，Ｐ_ｃを代表的に付勢力Ｐで示し、カム111の回転中心111ｄから各カム面111ａ，111ｂ，111ｃの頂点までのカム半径ｒ_ａ，ｒ_ｂ，ｒ_ｃを代表的にカム半径ｒで示す。

［数１１］
Ｔ＝μ×Ｐ×ｒ

図５（ａ）〜（ｃ）に示された三つの制御位置におけるカム111に加わるトルクＴ_１ａ，Ｔ_１ｂ，Ｔ_１ｃを比較すると、前記数９式〜数１１式により、以下の数１２式に示す関係となる。

［数１２］
Ｔ_１ａ＜Ｔ_１ｂ＜Ｔ_１ｃ

これにより図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、一次転写ローラ214を感光ドラム203に対して遷移させたい制御位置によって必要なトルクＴが違うことが分かる。図４（ａ）に示すように、欠歯歯車102は、欠歯部102ａが駆動歯車101に対向する係止位置では、該駆動歯車101による駆動力が伝わらない。このため図４（ａ）に示す係止位置まで回転させるために引張りバネ105の引っ張り力による付勢力は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すカム111に加わるトルクＴ_１ａ，Ｔ_１ｂ，Ｔ_１ｃの最大値であるトルクＴ_１ｃに打ち勝つ必要がある。

このとき、図４（ａ）に示す欠歯歯車102に働くトルクＴ_２ａ，Ｔ_２ｂ，Ｔ_２ｃは以下の通りである。引張りバネ105の引っ張り力によるトルクをＴ_ｓａ，Ｔ_ｓｂ，Ｔ_ｓｃとする。すると、カム111に加わるトルクＴ_１ａ，Ｔ_１ｂ，Ｔ_１ｃを用い、欠歯歯車102に一体的に設けられた歯車102ｂと、カム111と一体的に回転する歯車110との減速比が３：１を考慮して、それぞれ以下の数１３式により表わされる。

［数１３］
Ｔ_２ａ＝Ｔ_ｓａ−３×Ｔ_１ａ
Ｔ_２ｂ＝Ｔ_ｓｂ−３×Ｔ_１ｂ
Ｔ_２ｃ＝Ｔ_ｓｃ−３×Ｔ_１ｃ

前記数１２式及び数１３式を用いて図４（ａ）に示す欠歯歯車102に働くトルクＴ_２ａ，Ｔ_２ｂ，Ｔ_２ｃの関係は、以下の数１４式により表わされる。

［数１４］
Ｔ_２ａ＞Ｔ_２ｂ＞Ｔ_２ｃ

これは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、圧縮バネ113の伸長力によってカム111のカム面111ａ，111ｂを押圧する負荷が比較的小さい制御位置を考慮する。更に、図５（ｃ）に示すように、圧縮バネ113の伸長力によってカム111のカム面111ｃを押圧する負荷が比較的大きい制御位置を考慮する。図５（ａ），（ｂ）に示す制御位置は、図５（ｃ）に示す制御位置に比べて、図４（ａ）に示す引張りバネ105の引っ張り力が大きくなる。これにより欠歯歯車102に加えられる回転トルクが大きくなる。

これにより図４（ａ）に示す引張りバネ105の引っ張り力によって歯車列７を介してカム111が回転しているときには、カム111の角速度ωを速めるトルクが加わる。このためカム111を含む欠歯歯車102よりも下流の歯車列７は、引張りバネ105の引っ張り力によって駆動歯車101から与えられる回転速度よりも速く回転しようとする。

本実施形態では、図４（ｂ）に示すように、欠歯歯車102にワンウェイクラッチ107を介して速度制御歯車106が接続されている。引張りバネ105の引っ張り力によってカム111を含む欠歯歯車102よりも下流側の歯車列７が駆動歯車101から与えられる回転速度よりも速く回転しようとする。その状態において欠歯歯車102が駆動歯車101よりも先行して回転しようとする。その場合、欠歯歯車102と速度制御歯車106との相対的な回転方向は、回転している速度制御歯車106から見て該欠歯歯車102の回転方向と速度制御歯車106の回転方向とは同方向に回転しようとするように見え、且つ欠歯歯車102が速度制御歯車106よりも速く回転しようとするときは、ワンウェイクラッチ107がロックされる。

その結果、欠歯歯車102は、速度制御歯車106の角速度と等しい角速度で回転する。つまり欠歯歯車102と駆動歯車101とが噛合したときの角速度で回転する。このため図７及び図８に示す各比較例のように欠歯歯車102の角速度が速くなることはない。

これにより欠歯歯車102は、カム111に加えられる負荷や反力に関係なく、常に等角速度で回転することが可能である。これにより図７及び図８に示す各比較例において発生していたソレノイド104の係止部104ａと係止部103とが係止する際の衝突音や誤動作を防止することができる。

また、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数の制御位置を有するカム111を動作させる場合に、該カム111の各制御位置における該カム111の駆動トルクの相違が欠歯歯車102の角速度に影響を与えない。これにより図４（ａ）に示す引張りバネ105や図３（ａ）〜（ｃ）に示す圧縮バネ113等のパラメータを十分にマージンを持たせて設定できる。

更に、本実施形態によれば、図４（ａ）に示す駆動歯車101を図４（ａ）の反時計回り方向に逆回転させて欠歯歯車102を図４（ａ）の時計回り方向に逆回転させることが可能である。駆動歯車101を図４（ａ）の反時計回り方向に逆回転させると、該駆動歯車101に常時噛合する速度制御歯車106も逆回転を開始する。このとき、速度制御歯車106と欠歯歯車102とを連結するワンウェイクラッチ107は、速度制御歯車106と欠歯歯車102との相対的な回転方向が逆回転する方向になるためにロックされる。これにより欠歯歯車102が図４（ａ）に示す引張りバネ105の引っ張り力に抗しながら図４（ａ）の時計回り方向に逆回転する。

本実施形態では、制御部８により制御される駆動源となるモータ９により回転駆動される駆動歯車101が、図４（ａ）の時計回り方向で示す正回転と、図４（ａ）の反時計回り方向で示す逆回転とに切り替え可能である。これにより図７及び図８に示す各比較例では実行できなかった図２（ａ）及び図３（ａ）に示す全離間モードから、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すフルカラー当接モードに直接遷移することが可能となり動作時間を短縮することができる。

尚、本実施形態のワンウェイクラッチ107は、より製造コストの低い、ラチェット式ワンウェイクラッチやトルクリミッタ等を制御対象物に合わせて適宜選択することができる。

本実施形態によれば、図４（ａ）に示す引張りバネ105や図３（ａ）〜（ｃ）に示す圧縮バネ113等の付勢手段の付勢力等の構成要件に左右されない。そして、ソレノイド104の係止部104ａと、欠歯歯車102に一体的に設けられた係止部103とからなる係止手段を確実に動作させることが出来る。

また、駆動歯車101の下流の歯車列７の負荷変動に関係なく、欠歯歯車102の回転速度を速度制御歯車106の回転速度以下にすることができる。これによりソレノイド104の係止部104ａと、欠歯歯車102に一体的に設けられた係止部103とが係止する際の衝突音や誤動作を防止することができる。

また、欠歯歯車102を図４（ａ）に示す係止位置に復帰させる付勢手段となる引張りバネ105の引っ張り力（付勢力）を駆動歯車101の下流のカム111の形状や負荷や反力の影響に関係なく設定できる。

また、欠歯歯車102を逆回転させることが可能になり、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、カム111の複数の制御位置を切り替える際に、最適な遷移順番を選択可能となる。

［第２実施形態］
次に、図６（ａ），（ｂ）を用いて本発明に係る駆動制御装置を備えた画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。

本実施形態の駆動制御装置２は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、二つの欠歯歯車502，503を組み合わせた欠歯クラッチである。図６（ａ），（ｂ）において、101は駆動歯車である。駆動歯車101は、制御部８により制御されて所定のタイミングと回転数で回転する駆動源となるモータ９によって図６（ａ）の時計回り方向に一定方向に回転される。モータ９に接続された駆動歯車101と噛合可能な位置に設けられた欠歯歯車502の片面側には係止部504が一体的に設けられている。

係止手段となるソレノイド104の係止部104ａが、欠歯歯車502に一体的に設けられた係止部504に係止される。これにより欠歯歯車502の欠歯部502ａが駆動歯車101に対向して該欠歯歯車502の歯部502ｃが駆動歯車101に噛合しない状態で停止可能となっている。

また、欠歯歯車503の片側面には歯車503ｂが一体的に設けられており、該歯車503ｂの片側面にはボス503ｃが突出して設けられている。そして、欠歯歯車502と、欠歯歯車503との間に設けられた図示しない圧縮バネの付勢力によって、欠歯歯車503の欠歯部503ａが駆動歯車101に対向して該欠歯歯車503の歯部503ｄが駆動歯車101に噛合しない状態で停止可能となっている。

本実施形態によれば、制御部８によりソレノイド104を解除する。すると、欠歯歯車502と、欠歯歯車503との間に設けられた図示しない圧縮バネの付勢力によって、欠歯歯車502が回転を開始する。そして、該欠歯歯車502の歯部502ｃが駆動歯車101と噛合する。

欠歯歯車502と、欠歯歯車503との間には、更に図示しない回転止め部が形成されており、欠歯歯車502が所定の回転角度だけ回転すると、該回転止め部が作用して欠歯歯車503が回転を開始する。

その後、欠歯歯車502の歯部502ｃと駆動歯車101との噛合により該欠歯歯車502が図６（ａ）の反時計回り方向に一回転する。すると、図６（ａ）に示すように、該欠歯歯車502の欠歯部502ａが駆動歯車101に対向して該駆動歯車101との噛合が解除される。そして、該欠歯歯車502に一体的に設けられた係止部504と、ソレノイド104の係止部104ａとが係止されて該欠歯歯車502の回転が再び停止する。

続いて、欠歯歯車503が、該欠歯歯車503と欠歯歯車502との間に設けられた図示しない圧縮バネを圧縮しながら回転する。そして、該欠歯歯車503の欠歯部503ａが駆動歯車101に対向して歯部503ｄと駆動歯車101との噛合が解除される。

付勢手段となる引張りバネ506の一端が装置フレーム３に係止され、他端が回動中心505ａを中心に回動可能に設けられたレバー505に係止されている。引張りバネ506の引っ張り力により該レバー505に当接可能に設けられたボス503ｃが回動中心505ａを中心に回動するレバー505により押圧されて欠歯歯車503が停止位置まで回転する。

尚、レバー505の回動中心505ａを中心とする回動範囲は、該回動中心505ａに設けられた図示しない規制部材により規制されている。これにより欠歯歯車503の歯部503ｄが駆動歯車101と噛合していない状態において、レバー505がボス503ｃを付勢しないように該レバー505の回転止めがなされている。

欠歯歯車503と同軸上で駆動歯車101と噛合可能な位置に速度制御歯車106が設けられている。本実施形態の速度制御歯車106は駆動歯車101に常時噛合して回転駆動される。欠歯歯車503の歯部503ｄが駆動歯車101に噛合して回転駆動される間は、速度制御歯車106と欠歯歯車503とは等しい角速度で回転する。

速度制御歯車106は、回転抑止手段となるワンウェイクラッチ107を介して欠歯歯車503と一体的に設けられた歯車503ｂと連結されている。ワンウェイクラッチ107は、歯車503ｂと速度制御歯車106との相対的な回転方向が、回転している速度制御歯車106から見て欠歯歯車503の回転方向が速度制御歯車106の回転方向と逆方向に見える場合に空転する。また、歯車503ｂの回転方向と、速度制御歯車106の回転方向とが、回転している速度制御歯車106から見て欠歯歯車503の回転方向が速度制御歯車106の回転方向と同方向に見え、且つ欠歯歯車503が速度制御歯車106よりも速く回転しようとするときは、ワンウェイクラッチ107は、ロックするように構成されている。

即ち、ワンウェイクラッチ107は、速度制御歯車106の回転方向に対して欠歯歯車503が逆方向のみに回転可能である。これにより欠歯歯車502の係止部504がソレノイド104の係止部104ａに係止される。そして、欠歯歯車502と欠歯歯車503との間に設けられた図示しない圧縮バネの付勢力によって欠歯歯車503が係止されている状態においては以下の通りである。欠歯歯車503に一体的に設けられた歯車503ｂと、速度制御歯車106とは空転する。このため駆動制御装置２の動作を妨げることはない。

ここで、歯車503ｂよりも下流の歯車列７の構成が前記第１実施形態と同様である場合の速度制御歯車106の効果について説明する。前記第１実施形態と同様に引張りバネ506の引っ張り力（付勢力）は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、カム111の全ての制御位置おいて、該カム111に加わる負荷トルクに打ち勝つように設定することが求められる。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、圧縮バネ113の圧縮距離が比較的小さく、負荷が小さい制御位置では以下の通りである。図３（ｃ）に示すように、圧縮バネ113の圧縮距離が比較的大きく、負荷が大きい制御位置に比べて、欠歯歯車503に加えられる回転トルクが大きくなる。

図６（ａ）に示すように、回動中心505ａを中心に回動可能に設けられたレバー505の一端が装置フレーム３に一端が係止された付勢手段となる引張りバネ506の他端に係止されている。引張りバネ506の引っ張り力（付勢力）によりレバー505が回動中心505ａを中心に図６（ａ）の時計回り方向に回動する。そして、欠歯歯車503に一体的に設けられた歯車503ｂの片面側に突出したボス503ｃに当接摺動して該ボス503ｃを図６（ａ）の右方向に押圧する。これにより付勢手段となる引張りバネ506が欠歯歯車503を回転方向となる図６（ａ）の反時計回り方向に付勢する。

図６（ａ）に示す引張りバネ506の引っ張り力によって欠歯歯車503に一体的に設けられた歯車503ｂから歯車110に至る歯車列７を介してカム111が回転しているときがある。そのときには、該引張りバネ506の引っ張り力によって該カム111の角速度ωを速めるトルクが加わる。このためカム111を含む欠歯歯車503よりも下流側の歯車列７は、該引張りバネ506の引っ張り力によって駆動歯車101から与えられる回転速度よりも速く回転しようとする。

本実施形態では、欠歯歯車503にワンウェイクラッチ107を介して速度制御歯車106が接続されている。このため引張りバネ506の引っ張り力によってカム111を含む欠歯歯車503よりも下流の歯車列７が駆動歯車101から与えられる回転速度よりも速く回転しようとする。しかし、該駆動歯車101に常時噛合する速度制御歯車106により該駆動歯車101の回転速度以下に抑制される。

これにより前記第１実施形態と同様に欠歯歯車503の角速度を一定に保つことができ、図７及び図８に示す各比較例において発生していたソレノイド104の係止部104ａと係止部504とが係止する際の衝突音や誤動作を防止することができる。

また、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、複数の制御位置を有するカム111を動作させる場合に、該カム111の各制御位置における該カム111の駆動トルクの相違が欠歯歯車503の角速度に影響を与えない。これにより図６（ａ）に示す引張りバネ506や図３（ａ）〜（ｃ）に示す圧縮バネ113等のパラメータを十分にマージンを持たせて設定できる。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

尚、前記第１、第２実施形態で説明した駆動制御装置２は、画像形成装置201の例えば給送ローラ210等の給送ユニット（シート給送装置）209を駆動する駆動制御装置にも適用することが可能である。

２ …駆動制御装置
９ …モータ(駆動源)
101 …駆動歯車
102 …欠歯歯車
104 …ソレノイド(係止手段)
106 …速度制御歯車
107 …ワンウェイクラッチ(回転抑止手段)
111 …カム(被駆動体)

Claims (8)

1. 回転駆動される被駆動体と、
   駆動源に接続された駆動歯車と、
   前記駆動歯車と噛合可能な位置に設けられた欠歯歯車と、
   前記欠歯歯車の欠歯部が前記駆動歯車と噛合しない状態で停止させる係止手段と、
   前記欠歯歯車を回転方向に付勢する付勢手段と、
   を有し、
   前記係止手段を作動させて、前記駆動源から前記被駆動体に回転を伝達する駆動制御装置において、
   前記欠歯歯車と同軸上で前記駆動歯車と噛合可能な位置に設けられた速度制御歯車と、
   前記欠歯歯車と前記速度制御歯車とを連結する回転抑止手段と、
   を有し、
   前記回転抑制手段は、前記欠歯歯車が前記速度制御歯車と同じ方向に回転する場合で、前記欠歯歯車が前記速度制御歯車よりも速く回転しようとする場合に、前記欠歯歯車の回転を抑制するクラッチであることを特徴とする駆動制御装置。
2. 回転駆動される被駆動体と、
   駆動源に接続された駆動歯車と、
   前記駆動歯車と噛合可能な位置に設けられた欠歯歯車と、
   前記欠歯歯車の欠歯部が前記駆動歯車と噛合しない状態で停止させる係止手段と、
   前記欠歯歯車を回転方向に付勢する付勢手段と、
   を有し、
   前記係止手段を作動させて、前記駆動源から前記被駆動体に回転を伝達する駆動制御装置において、
   前記欠歯歯車と同軸上で前記駆動歯車と噛合可能な位置に設けられた速度制御歯車と、
   前記欠歯歯車と前記速度制御歯車とを連結する回転抑止手段と、
   を有し、
   前記回転抑止手段は、回転する前記速度制御歯車から見て前記速度制御歯車の回転方向に対して前記欠歯歯車が逆方向に回転するように見えるときのみに回転可能であることを特徴とする駆動制御装置。
3. 前記回転抑止手段は、前記欠歯歯車が前記速度制御歯車と同じ方向に回転する場合で、前記速度制御歯車が回転する角速度を超えることがないように前記欠歯歯車の回転を抑止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動制御装置。
4. 前記欠歯歯車に設けられた第１係止部と、
   前記係止手段に設けられ、前記第１係止部に係合する第２係止部と、
   を有し、
   前記被駆動体は、
   カムと、
   前記カムのカム面に当接するスライダと、
   前記スライダを前記カムに向かって付勢する圧縮バネと、
   を有し、
   前記カムは、回転中心から異なる複数のカム半径を有するカム面を有し、
   前記カムの回転により前記カム面が前記スライダに当接して前記圧縮バネを圧縮したときの負荷が前記カム半径の違いにより変動する被駆動体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
5. 前記駆動歯車が、正回転と逆回転に切り替え可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の駆動制御装置。
6. 記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項５に記載の駆動制御装置と、
   トナー像が担持される複数の像担持体と、
   前記駆動制御装置により回転駆動される被駆動体により制御され、前記複数の像担持体に対して、それぞれ接離可能な複数の転写手段と、
   を有し、
   前記被駆動体によって制御される制御位置が、
   前記複数の転写手段が前記複数の像担持体に対してそれぞれ離間される第１制御位置と、
   前記複数の転写手段のうちの少なくとも１つが前記像担持体に対して当接され、残りの転写手段が残りの像担持体に対してそれぞれ離間される第２制御位置と、
   前記複数の転写手段が前記複数の像担持体に対してそれぞれ当接される第３制御位置と、
   を有し、
   前記第１制御位置と前記第２制御位置と前記第３制御位置のうちで各制御位置が遷移する順序が前記駆動歯車の正回転と逆回転とでは、各制御位置が遷移する順序が逆転することを特徴とする画像形成装置。
7. 記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の駆動制御装置と、
   トナー像が担持される複数の像担持体と、
   前記駆動制御装置により回転駆動される被駆動体により制御され、前記複数の像担持体に対して、それぞれ接離可能な複数の転写手段と、
   を有し、
   前記被駆動体によって制御される制御位置が、
   前記複数の転写手段が前記複数の像担持体に対してそれぞれ離間される第１制御位置と、
   前記複数の転写手段のうちの少なくとも１つが前記像担持体に対して当接され、残りの転写手段が残りの像担持体に対してそれぞれ離間される第２制御位置と、
   前記複数の転写手段が前記複数の像担持体に対してそれぞれ当接される第３制御位置と、
   を有し、
   前記欠歯歯車の一回転動作によって前記第１制御位置、前記第２制御位置、前記第３制御位置を切り替えるように前記欠歯歯車から前記被駆動体に至る歯車列の減速比が設定されていることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の駆動制御装置と、
   トナー像が担持される像担持体と、
   前記駆動制御装置により回転駆動される被駆動体により制御され、前記像担持体に対して接離可能な転写手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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