JP4049736B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動モータから回転駆動を得る本体駆動ギヤを備えた装置本体と、現像ローラを備えた作像ユニットとを備え、
この作像ユニットを装置本体に装着するに際して、回転駆動を本体駆動ギヤから受け入れる受動ギヤを、例えば、前記本体駆動ギヤのラジアル方向での近接操作により、本体駆動ギヤと噛合可能に構成され画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置としては、装置本体に対して分離・組付可能な作像ユニットを備えたものがあり、図１に示すように、この作像ユニットには、作像ドラム２及び現像ローラ３が設けられ、これら作像ドラム２と現像ローラ３との間において所定の相対回転状態が実現されるように、回転駆動伝達系統が構成されたものがある。

これら回転体における、回転駆動の駆動源としての駆動モータＭが原動側（具体的には画像形成装置の本体側）に備えられ、その駆動伝導の下手に現像ローラ３が位置される。ここで、駆動モータＭは正転、逆転可能なものであり、画像形成が正常に行われる状態では、駆動モータＭは正転する。

例えば、画像形成装置内で、紙詰まり（以下、ジャムと称する）等が発生し、このジャム処理の時に、ジャムした紙をバイパス側又はカセット側に引き抜くと、これら行為に連動して、駆動モータが逆回転する場合がある。

さて、上述の構成の現像ローラへの駆動伝達系統の構成に関しては、作像ユニットの装着に際して、その装着をスムーズに行うことを目的として、モータに連結されたタイミングプーリにワンウェイクラッチを介装したものがある（例えば、特許文献１）。

この構造のものにおいては、本体側にある駆動モータと、ユニット側に現像ローラとの間にワンウェイクラッチを備えることで、ユニット装着時に、噛合すべきギヤ間での相対回転が許容され、スムーズな組み込みが可能である。

この従来技術にあって、ワンウェイクラッチは、正回転時に駆動伝達を行い、逆回転時に下手側をフリーとして駆動伝達を行わない。
また、クラッチとしては、一般的に使用される爪車式のものが採用されており、駆動伝達系統が占める占有空間は、比較的大きいものとなっている。

一方、プリント画像上でジターが発生し、プリント品質が低下するのを防止するために、駆動伝達系統に一方向クラッチを介装したものがある（例えば、特許文献２）。
この従来技術では、一方向クラッチに対して、これに軸受けされた第１、第２伝達ギヤが設けられ、両伝達ギヤの逆方向の回転つまり感光体を回転駆動する方向とは逆方向の回転に対しては、両伝達ギヤがロックされる。
結果、感光体ギヤと第２伝達ギヤとの間、及び第１伝達ギヤと第２減速ギヤとの間のバックラッシュは、この一方向クラッチによって阻止することができる。

特開平６−１１８７８４（特許請求の範囲、図１、２、３）

特開昭６４−２５１５９（特許請求の範囲、図１）

さて、駆動モータから現像ローラに至る回転駆動伝達系統において、正転、逆転に係わらず常時、駆動伝達が起こると、駆動モータの逆転に伴って現像ローラが逆転し、現像ローラ表面のトナー形成層を乱してしまう不具合が発生する。また、作像ドラムとの関係で、２成分現像での剤吐きによる不具合（異常画像、ドラム傷等）が発生する虞もある。

この問題を阻止する目的からは、本願にいう回転駆動伝達系統の最下手側である現像ローラの入力軸と、その軸に装着される現像ローラ駆動ギヤとの間に一方向クラッチを設けることが好ましいが、通常、現像ローラはアルミ材等の比較的柔い材料で構成されるため、軸側に摩耗の問題が発生しやすい。現像ローラの構成材料としてＳＵＳ等を使用すると、摩耗の問題は解消されるが、交換品である作像ユニットのコスト高に繋がる。

一方、上述の従来技術１に開示の技術では、回転駆動伝達系統が、現像ローラの軸方向において比較的大型であり、またワンウェイクラッチが爪歯式のものであるために、このクラッチが軸の径方向において大型化しやすく、コスト高ともなる。

上述の従来技術２のものに関しては、その一方向クラッチの働き自体が異なる。

本発明の目的は、駆動モータに逆転を生じたとしても、その逆転が現像ローラに伝達されることはなく、様々な不具合の発生を避けることが可能で、更には、限られた占有空間の中で、簡単な構成且つ少ない部品点数で、一方向伝導性を発揮できる回転駆動伝達系統を備えた画像形成装置を得ることにある。

上記目的を達成することができる、本願に係る画像形成装置の特徴構成は、
前記現像ローラと一体に回転する現像ローラ駆動ギヤを備えるとともに、
前記受動ギヤから前記現像ローラ駆動ギヤまでの回転駆動伝達系統に、対となる入力ギヤと出力ギヤとを備えて構成されるアイドルギヤ機構を設け、
前記アイドルギヤ機構を構成するに、前記入力ギヤに正回転が伝達される正回転動作において、前記出力ギヤが前記入力ギヤと一体回転する伝導状態に、前記入力ギヤに逆回転が伝達される逆回転動作において、前記出力ギヤへの回転伝導が遮断される非伝導状態に、前記入力ギヤと出力ギヤとの相対回転関係を選択決定するラッチ機構を備えて構成し、
前記受動ギヤから前記入力ギヤに回転駆動を伝達可能に、且つ、前記出力ギヤから前記現像ローラ駆動ギヤに回転駆動を伝達可能に構成し、
前記ラッチ機構を構成するに、前記入力ギヤと出力ギヤとの間に介装されるコイルバネと、前記コイルバネにより何れか一方のギヤ側に付勢される中間体とを備えて構成し、
前記中間体と、前記中間体が付勢される側に存するスラスト方向と交わるギヤ内面に、前記ラッチ機構を構成するラッチ作用部が設けられていることにある。

この画像形成装置においては、現像ローラに対して、これと一体に現像ローラ駆動ギヤを設けることで、現像ローラの支持軸に磨耗を発生する等の問題を起こすことはない。
そして、この現像ローラ駆動ギヤの直上手にアイドルギヤ機構を設けることで、その一方向伝達機能を発揮させ、例えば、駆動モータが逆転した場合に、現像ローラが回転する等の問題の発生を回避できる。また、この構成のアイドルギヤ機構は、実際上、入・出力ギヤとその間に介装されるラッチ機構とで、構成されるため、簡単、且つ少ない部品点数で所望の機能を果たせるものとすることができる。従って、市販の所謂、ワンウェイクラッチを採用する場合に比べて、コストダウンできる。

さらに、この一方向機能部を、現像ローラに最も近接した位置に設けることで、可能な限りギヤ伝導において発生する可能性のあるガタ等の問題を解消できる。
さらに、コイルバネにより中間体を、一方のギヤ側に付勢するとともに、その付勢状態で中間体と付勢側のギヤ内面との関係で、係合又は摺動状態を簡易な構成で実現できる。

さて、前記アイドルギヤ機構が前記入力ギヤの入力側にアイドルギヤを備えた多段ギヤ機構として構成されていることが好ましい。
このようにアイドルギヤ機構を構成するに多段にすることで、ギヤ列の速度比を良好に調節できるとともに、現像ローラに必要となる回転方向を必要に応じて適切に設定できる。

さて、このように、本願に係るギヤ列から構成される回転駆動伝達系統を構成するに、前記作像ユニットに備えられる作像ドラムを回転駆動するドラム駆動ギヤから前記入力ギヤに回転駆動を伝達する現像アイドルギヤが設けられ、前記現像アイドルギヤが、前記現像ローラの回転軸に遊転可能に支持されていることが、好ましい。

この構成の場合は、作像ドラムを回転駆動するためのドラム駆動ギヤと、現像ローラを回転駆動するための現像ローラ駆動ギヤとのギヤ比の設定で、所定の速度比で確実な相対回転駆動を実現できる。即ち、作像ドラムと現像ローラとの間の駆動関係の同期を確実なものとでき、画像特性の安定したものを得ることができる。

さらに、この構成のギヤ列においては、現像ローラの支持軸に対して、現像アイドルギヤと現像ローラ駆動ギヤとを備え、さらに対を成す入力ギヤ及び出力ギヤをアイドル形態で備えられればよいために、図１に示すように、対を成すギヤを、２つの軸周りに伝導可能に組み合わせて備える構成とすることができ、非常にコンパクトで効率がよく、信頼性の高い回転駆動伝達系統を構築できる。

さて、この種の構成を実現する場合、前記ラッチ作用部としての凸状爪部が、前記中間体及び前記ギヤ内面に対応して設けられ、回転駆動の伝達状態で係合する中間体凸状爪部の係合面と、対応するギヤ凸状爪部の係合面との何れか一方又はその両方が、金型開方向に対して、逆勾配とされていることが好ましい。
この構成を採用すると、中間体と付勢側のギヤとの係合状態を確実に実現して、ラッチ動作を確実なものとできる。

さらに、前記コイルバネが、コイル軸方向において拡径もしくは縮径した竹の子バネであることが好ましい。
この構成で、アイドルギヤ機構に要求される占有空間をできるだけ小さいものとできる。

この構成の画像形成装置にあっては、バイパスジャム処理時に発生するメインモータの逆回転時にも、現像ローラが逆回転することがなくなり、異常画像が発生しない。
作像ユニットを本体から抜き差しするときに生じる、現像ローラの逆回転を防止することで、異常画像が発生しなくなる。
ワンウェイクラッチ等を使用することなく、安価に上記２項目の対策ができる。

本願に係る画像形成装置（図示省略）を、以下図面に基づいて説明する。
この画像形成装置は、作像ドラム２と現像ローラ３とを備えた作像ユニット４と、この作像ユニット４が装着される装置本体５とを備えて構成され、作像ドラム２、現像ローラ３の駆動源としての駆動モータＭを、装置本体５側に備えて構成されている。

〔画像形成部の回転駆動伝達系統〕
図１は、電子写真式の画像形成装置における、主に作像ユニット４側の回転駆動伝達系統Ａを示した図面である。
この画像形成装置に備えられる作像ユニット４は、装置本体５に対して、抜き差し可能に構成されるものであり、図１に示すように、作像ユニット４の挿入操作の後、作像ドラム２、現像ローラ３における、これらドラム・ローラの径方向（同図、上方向）の移動で、装置本体５に備えられ、駆動モータＭに駆動連結された本体駆動ギヤ６に対して、ユニット側の受動ギヤとしてのドラム駆動ギヤ７が噛合連結可能に構成されている。

噛合状態にあっては、駆動モータＭで回転駆動される本体駆動ギヤ６が、作像ユニット４に備えられるドラム駆動ギヤ７を回転駆動することで、作像ユニット４側に駆動回転が伝達される。

さて、図１に基づいて、作像ユニット４側の回転駆動伝達系統Ａに関して以下、説明する。
回転駆動は、作像ドラム用のドラム駆動ギヤ７に入力され、さらに、現像ローラ３の支持軸３ａに遊転可能に装備される現像アイドルギヤ８に伝導され、このギヤ８から、アイドル駆動ピン９周りに遊転可能な入力ギヤＧｉに伝達されるとともに、回転が正回転の場合は出力ギヤＧｏを介して出力され、現像ローラ３の支持軸３ａと一体回転する現像ローラ駆動ギヤ１０に伝達され、現像ローラ３を回転駆動する。

本願にあっては、前記受動ギヤ７から現像ローラ駆動ギヤ１０までの伝導系統をアイドルギヤ機構と呼ぶ。さらに、入力及び出力ギヤＧｉ、Ｇｏ及びそれらの内部に介装される機器を含くめて回転駆動伝達機構１と呼ぶ。

回転駆動伝達機構１の役割は、所謂、一方向伝導であり、図１にＮで示す正回転方向での回転に対しては、入力ギヤＧｉ及び出力ギヤＧｏが一体として回転駆動され、伝導下手側に回転駆動が伝えられる。一方、図上、Ｒで示す逆回転方向での回転に対しては、入力ギヤＧｉと出力ギヤＧｏとの伝導状態が遮断され、入力側の回転に係わらず伝導下手側へ回転駆動が伝導されない。

即ち、正転状態にあっては、駆動モータＭにより発生された回転駆動により作像ドラム２及び現像ローラ３が共に回転駆動されるが、逆転状態にあっては、作像ドラム２のみが回転され、現像ローラ３は現位置に留まる。

〔回転駆動伝達機構１〕
本願において採用される回転駆動伝達機構１は、２形態を成す。
第１の実施形態は、入力ギヤＧｉと出力ギヤＧｏとの間に中間体Ｐ及びコイルバネＢを備えた最も基本的な形態であり、第２の実施形態は、入力ギヤＧｉと中間体Ｐとの間における係合構造に特徴を有するものである。
図１〜５に第１の実施形態を、図６、７に第２の実施形態を示した。

（１） 第１の実施形態
図１に示すように、回転駆動伝達機構１は、正逆回転可能な駆動源としての駆動モータＭからの回転駆動を、外周に設けられたギヤ部ｇで径方向外方側から受けてアイドル駆動ピン９周りに回転する入力ギヤＧｉと、この入力ギヤＧｉからの回転を受け入れて前記アイドル駆動ピン９周りに回転して、外周に設けられたギヤ部ｇを介して径方向外方側に位置する従動側へ出力する出力ギヤＧｏとを備えて構成されている。

ここで、この回転駆動伝達機構１のスラスト方向幅（回転軸の軸方向幅）は、実質上、入力ギヤＧｉ及び出力ギヤＧｏの外径部に設けられるギヤ部ｇ，ｇの幅を合わせたものに過ぎず、良好に小型化が達成されている。

さらに、アイドル駆動ピン９の軸方向であるスラスト方向において、前記入力ギヤＧｉと出力ギヤＧｏとの間に、中間体ＰとコイルバネＢが介装されている。この回転駆動伝達機構１において、一方向伝達を実現するのに、実態上、変形して働く部材はコイルバネＢであり、移動する部材は、このコイルバネＢに入力ギヤＧｉ側に付勢される中間体Ｐである。

一方向伝達は、出力ギヤＧｏと一体に回転する中間体Ｐと、この中間体Ｐに設けられる中間体凸状爪部Ｐａと、入力ギヤＧｉに穿たれた中間体収納空間Ｇｉｓに設けられる入力ギヤ凸状爪部としての傾斜突起Ｃとの当接，摺動関係によって決まる。

実質的には、中間体Ｐと傾斜突起Ｃとにより、中間体凸状爪部Ｐａがアイドル駆動ピン
９の軸方向において移動して係合、摺動して動作するラッチ機構（ラチェット）を構成することとなる。この傾斜突起Ｃは、図４に示すように、周方向に２箇所、１８０度ピッチで均等配置されている。

１ 入力・出力ギヤ
図２に示すように、入力ギヤＧｉが、そのギヤ部ｇより径方向内径側で、アイドル駆動ピン９の軸方向に穿たれた中間体収納空間Ｇｉｓを備え、一方、出力ギヤＧｏが、そのギヤ部ｇより径方向内径側で、前記中間体収納空間Ｇｉｓに対して設けられる（径方向位置において対応した位置に形成される）バネ収納空間Ｇｏｓを備えている。

これら両空間Ｇｉｓ，Ｇｏｓは、互いに径方向位置において対応した位置に、対向する側壁面を穿った構成とされており、入力ギヤ側に設けられる中間体収納空間Ｇｉｓは、図２、５に示されるように、中間体Ｐを受け入れる構成が採用されている。
そして、その底面から突出する形態で、前記傾斜突起Ｃが突出形成されるのであるが、この傾斜突起Ｃに、正回転動作において中間体Ｐに備えられる中間体凸状爪部Ｐａの先端ｔと当接する当接面Ｃａと、逆回転動作において前記中間体凸状爪部Ｐの外側面Ｐａｗが摺接する摺接面Ｃｂとを備えている。

結果、相対回転制御部としての傾斜突起Ｃは、中間体収納空間Ｇｉｓの底面ｂより、逆回転方向で順次、出力ギヤＧｏ側に近接する傾斜状の前記摺接面Ｃｂを備えるとともに、この摺接面Ｃｂの先端から中間体収納空間Ｇｉｓの底面ｂに急落する段差面が、これまで説明してきた当接面Ｃａとして設けられている。

図２、４に示されるように、出力ギヤＧｏにあっては、バネ収納空間Ｇｏｓ内に、出力ギヤＧｏと中間体Ｐとが一体として回転駆動されるように、空間内に突出する係合凸部１１が設けられ、係合凹部１２が中間体Ｐの周部所定箇所に設けられている。
従って、出力ギヤＧｏと中間体Ｐは、組み付け状態で一体回転する。
２ コイルバネ
コイルバネＢは、図２に示すように、出力ギヤＧｏと中間体Ｐとの間に挿入されるものであり、出力ギヤＧｏから中間体Ｐを入力ギヤＧｉ側へ付勢するのに使用される。
このコイルバネＢは、所謂、竹の子バネであり、このバネがその軸方向において圧縮された場合は、その厚みが実質、コイルを成す線材の厚みとなるように構成されている。
さらに、その付勢力に関しては、中間体Ｐを入力ギヤＧｉ側に付勢した状態で、入力ギヤＧｉが逆回転するとともに、中間体Ｐが、出力ギヤＧｏと一体となっている状態で、入力ギヤＧｉに対して中間体Ｐが、その軸方向、出力ギヤＧｏ側に引退して、中間体Ｐと入力ギヤＧｉ間の相対回転、換言すると入力ギヤＧｉと出力ギヤＧｏ間の相対摺動移転が可能に、中間体Ｐと出力ギヤＧｏ間のすべりが発生するように構成されている。

３ 中間体Ｐ
前記中間体Ｐの構成に関して説明すると、図２、３、４に示されるように、その出力ギヤＧｏ側の面が前記コイルバネＢの当たり面として、入力ギヤＧｉ側の面が前記入力ギヤＧｉに対する当たり面として構成されている。
この中間体Ｐは、前記コイルバネＢに当接する背面Ｐｂと、この背面Ｐｂに対して反対側の面Ｐｆで、前記入力ギヤＧｉに設けられる傾斜突起Ｃに当接する凸状爪部Ｐａとを備えている。図４に示すように、前記凸状爪部Ｐａは、前記逆回転方向に進むに従って突出高さが増加する形態で構成されており、逆回転方向の段部で、回転制御空間の底面まで落ち込む構成とされている。この段部が係合面となる。
ここで、前記凸状爪部Ｐａの分布角（広がり角）αは５０度程度に選択されている。

以上構成を採用することにより、駆動モータＭから入力ギヤＧｉに正回転（Ｎで示す回転方向）が伝達される正回転動作において、中間体Ｐに備えられる凸状爪部Ｐａの先端ｔが、段差面Ｃａに当接して、入力ギヤＧｉの回転駆動が出力ギヤＧｏに伝達されて、これらギヤＧｉ，Ｇｏが一体回転する（図５（イ）参照）。

一方、入力ギヤＧｉに逆回転（Ｒで示す回転方向）が伝達される逆回転動作においては、中間体Ｐの中間体凸状爪部Ｐａの外側面Ｐａｗが、摺接面Ｃｂ上を摺動して、所定のトルク以上の回転駆動が逆転方向に加えられる状態において、出力ギヤＧｏへの回転駆動の伝達が遮断され、回転駆動が出力されることはない（図５（ロ）参照）。

結果、正回転動作及び逆回転動作において、前者動作にあっては、作像ドラム２及び現像ローラ３を所定方向に駆動回転させ、後者動作にあっては、作像ドラム３のみを駆動回転させる目的の動作を、非常に簡易な構成かつ、少ない部品数で、狭い占有空間を利用して実現できる。

（２） 第２の実施形態
第１の実施形態にあっては、中間体Ｐに設けられる凸状爪部Ｐａの段差部を係合面とし、さらに、入力ギヤＧｉに係合面を設けるに、これら部材を成形する時点で、その型抜き操作が良好に行えるように、所謂、正方向の抜き勾配を設定することとなる。

しかしながら、中間体Ｐと入力ギヤＧｉとの係合の確実性を考慮すると、前記ラッチ作用部としての凸状爪部Ｐａが、前記中間体Ｐ及び前記ギヤ内面に対応して設けられ、回転駆動の伝達状態で係合する中間体凸状爪部Ｐａの係合面と、対応するギヤ凸状爪部Ｃの係合面とが、金型開方向（図６の断面図下方向、図６の斜視図及び図７の上方向）に対して、逆勾配とされていることが好ましい。
ここで、逆勾配とは、図６、７に示す勾配βが例えば１〜５度の範囲内となっていることを意味する。

このようにしておくと、中間体Ｐと出力ギヤＧｏの係合を確実なものとできる。

回転駆動の一方向伝達を、簡単な構成の少ない部品で構成された回転駆動伝達機構でおこない、現像ローラの逆回転を発生しない画像形成装置を得ることができる。

駆動モータから現像ローラまでの回転駆動伝達系統を示す図 第１の実施形態に係る回転駆動伝達機構の分解斜視図 第１の実施形態に係る回転駆動伝達機構の縦断面図 第１の実施形態に係る回転駆動伝達機構の横断面図 第１の実施形態に係る回転駆動伝達機構の一方向伝達動作の説明図 第２の実施形態に係る回転駆動伝達機構の縦断面図及び中間体の斜視図 第２の実施形態に係る回転駆動伝達機構の別構成の縦断面図

符号の説明

１ 回転駆動伝達機構
２ 作像ドラム
３ 現像ローラ
４ 作像ユニット
５ 装置本体
６ 本体駆動ギヤ
７ ドラム駆動ギヤ
１０ 現像ローラ駆動ギヤ
Ａ 回転駆動伝達系統
ｂ 底面
Ｃ 傾斜突起
Ｃａ 当接面（係合面）
Ｃｂ 摺接面
Ｇｉ 入力ギヤ
Ｇｏ 出力ギヤ
ｇ ギヤ部
Ｐ 中間体
Ｐａ 中間体凸状爪部

Claims (5)

1. 駆動モータから回転駆動を得る本体駆動ギヤを備えた装置本体と、現像ローラを備えた作像ユニットとを有し、
   前記作像ユニットを前記装置本体に装着するに際して、前記回転駆動を前記本体駆動ギヤから受け入れる受動ギヤを、前記本体駆動ギヤと噛合可能に構成される画像形成装置であって、
   前記現像ローラと一体に回転する現像ローラ駆動ギヤを備えるとともに、
   前記受動ギヤから前記現像ローラ駆動ギヤまでの回転駆動伝達系統に、対となる入力ギヤと出力ギヤとを備えて構成されるアイドルギヤ機構を設け、
   前記アイドルギヤ機構を構成するに、前記入力ギヤに正回転が伝達される正回転動作において、前記出力ギヤが前記入力ギヤと一体回転する伝導状態に、前記入力ギヤに逆回転が伝達される逆回転動作において、前記出力ギヤへの回転伝導が遮断される非伝導状態に、前記入力ギヤと出力ギヤとの相対回転関係を選択決定するラッチ機構を備え、
   前記受動ギヤから前記入力ギヤに回転駆動を伝達可能に、且つ、前記出力ギヤから前記現像ローラ駆動ギヤに回転駆動を伝達可能に構成し、
   前記ラッチ機構を構成するに、前記入力ギヤと出力ギヤとの間に介装されるコイルバネと、前記コイルバネにより何れか一方のギヤ側に付勢される中間体とを備えて構成し、
   前記中間体と、前記中間体が付勢される側に存するスラスト方向と交わるギヤ内面に、前記ラッチ機構を構成するラッチ作用部が設けられている画像形成装置。
2. 前記アイドルギヤ機構が前記入力ギヤの入力側にアイドルギヤを備えた多段ギヤ機構として構成されている請求項１の画像形成装置。
3. 前記ラッチ作用部としての凸状爪部が、前記中間体及び前記ギヤ内面に対応して設けられ、回転駆動の伝達状態で係合する中間体凸状爪部の係合面と、対応するギヤ凸状爪部の係合面とのいずれか一方又は両方が、金型開方向に対して、逆勾配とされている請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記コイルバネが、コイル軸方向において拡径もしくは縮径した竹の子バネである請求項１〜３の何れか一項記載の画像形成装置。
5. 前記回転駆動伝達系統を構成するに、前記作像ユニットに備えられる作像ドラムを回転駆動するドラム駆動ギヤから前記入力ギヤに回転駆動を伝達する現像アイドルギヤが設けられ、前記現像アイドルギヤが、前記現像ローラの回転軸に遊転可能に支持されている請求項１〜４の何れか一項記載の画像形成装置。

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