(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体に装着された複数の現像器により多色現像を行う画像形成装置において、各現像器の現像ローラ軸に固定された被係合部材と、該被係合部材に離接可能に配設された係合部材と、該係合部材を回転させる現像ローラ駆動手段と、前記現像ローラ駆動手段がはすば歯車からなるサンギヤであり、前記各係合部材の外周には前記現像ローラ駆動手段のサンギヤと噛合するはすば歯車が形成され、前記係合部材は前記現像ローラ駆動手段と噛合状態を保持しつつ前記現像位置前後において前記係合部材を被係合部材側に押圧する押圧部材とを備え、前記押圧部材は固定された支持プレートに揺動自在に取り付けられ係合部材を押圧するスプリングが設けられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記係合部材には複数の係合ブレードが形成され、被係合部材には前記係合ブレードが係合される複数の係合溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法を用いる複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に係わり、特に、回転体に装着された複数の現像器により多色現像を行う画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法を用いる画像形成装置として、感光体上に複数色の静電潜像を順次形成し、この静電潜像をロータリー現像装置により各色トナー像に順次現像した後、各色トナー像を中間転写媒体上に重ねて転写し、この中間転写媒体上に転写されたフルカラートナー像を転写材に転写した後、定着する方式がある。
【０００３】
上記ロータリー現像装置は、感光体に対向して回転体を設け、この回転体内に複数の現像器（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用現像器）を搭載し、回転体を回転移動させることにより、感光体の現像位置に複数の現像器のいずれかを選択的に当接させ、現像器内の現像ローラを回転させるとともに現像バイアスを印加させることにより、静電潜像をトナー現像するようにしている。
【０００４】
上記ロータリー現像装置においては、感光体の現像位置に当接させた現像ローラを回転させる際に、他の現像器の現像ローラも回転させてしまうと、トナーの劣化、飛散および混色の原因となり、また単一の駆動手段における負荷トルクの増大となり、消費電力の増大、駆動手段であるモータの大型化によるコストアップの要因となる。そこで、感光体の現像位置に当接させた現像ローラのみを回転させる方式を採用している（例えば、特開平９−１０１６７５号公報）。
【０００５】
図７（Ａ）は、上記従来の方式を示す要部斜視図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。回転体５０の一側面には、各現像ローラの回転軸に連結された被駆動ギヤ５２（５２ａ〜５２ｄ）が配設されており、一方、駆動モータ５１の駆動力はプーリ５３、５４および伝達ベルト５５を介して駆動ギヤ５６に伝達されるようになっており、各現像ローラのいずれかが現像位置に到達した時点で被駆動ギヤ５２と駆動ギヤ５６とが噛合し、駆動モータ５１の回転が現像ローラに伝達されるように構成され、また、回転体５０の一側面には、各現像ローラに接触する給電用ブラシ６２（６２ａ〜６２ｄ）が配設されており、一方、画像形成装置本体６４には現像バイアス電源に接続された給電用プレート６３が設けられており、各現像ローラのいずれかが現像位置に到達した時点で給電用プレート６３が給電用ブラシ６２に接触され、現像バイアスが現像ローラに印加されるように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ロータリー現像装置においては、現像ローラが感光体に対して接離するが、現像ローラが回転停止状態で感光体上に当接すると、感光体との当接力により現像ローラ表面のトナーが掻き寄せられて現像ローラ表面が剥きだしになり、感光体の感光体層を損傷してしまう。そこで、現像ローラを必ず回転させて感光体に対してトナー層が介在した状態で等離接させる（以下、現像ローラの回転当離接という）必要がある。しかしながら、上記従来の方式においては、駆動ギヤ５６と非駆動ギヤ５２の接触あるいは離間する動作の範囲でしか動力伝達を行うことができないため、現像ローラが十分に回転しない状態で感光体に当接あるいは離間してしまう恐れがあるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、現像ローラの回転当離接を確実に行う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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回転体に装着された複数の現像器により多色現像を行う画像形成装置において、各現像器の現像ローラ軸に固定された被係合部材と、該被係合部材に離接可能に配設された係合部材と、該係合部材を回転させる現像ローラ駆動手段と、前記現像ローラ駆動手段がはすば歯車からなるサンギヤであり、前記各係合部材の外周には前記現像ローラ駆動手段のサンギヤと噛合するはすば歯車が形成され、前記係合部材は前記現像ローラ駆動手段と噛合状態を保持しつつ前記現像位置前後において前記係合部材を被係合部材側に押圧する押圧部材とを備え、前記押圧部材は固定された支持プレートに揺動自在に取り付けられ係合部材を押圧するスプリングが設けられることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、前記係合部材には複数の係合ブレードが形成され、被係合部材には前記係合ブレードが係合される複数の係合溝が形成されていることを特徴とする。
以上
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明が適用される画像形成装置の１例を示す全体構成図である。なお、この画像形成装置は、４色のトナーによりフルカラー画像を形成することができるカラー電子写真プリンタであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、電子写真法を用いる全てのカラー画像形成装置に適用可能である。
【００１０】
画像形成装置１のケース本体２内には、潜像担持体である感光体３が配設されている。感光体３は、ベルト状の導電性基材とその表面に形成された感光層とを有し、図示しない駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。この感光体３の周囲には、その回転方向に沿って、感光体３を一様に帯電するための帯電装置４、感光体３上に静電潜像を形成するための露光装置５、静電潜像を現像するためのロータリー現像装置６、感光体１上に形成された単色のトナー像を転写するための中間転写ドラム７および感光体クリーナ８が配設され、また中間転写ドラム７の周囲には、中間転写ドラム７に形成された４色フルカラー像を記録媒体（紙等）上に転写するための二次転写ローラ９、記録媒体上に転写されたトナー像を定着するための定着装置１０および転写ドラムクリーナ１１が配設されている。なお、１２は記録媒体を収納する給紙トレイ、１３は記録媒体搬送路である。
【００１１】
ロータリー現像装置６は、イエロー用現像器６Ｙ、シアン用現像器６Ｃ、マゼンタ用現像器６Ｍおよびブラック用現像器６Ｋが回転可能に構成されており、これらの現像器６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋは、感光体３の１回転毎に選択的に一つの現像器の現像ローラのみが感光体３に当接可能にされている。なお、各現像器にはそれぞれのトナーが収納されたトナーカートリッジ１４が接続され、トナーの補給を行うようにしている。
【００１２】
上記構成からなる画像形成装置の作用について説明する。図示しないコンピュータからの画像形成信号が入力されると、感光体３、現像装置６の現像ローラおよび中間転写ドラム７が回転駆動し、先ず、感光体３の外周面が帯電装置４によって一様に帯電され、一様に帯電された感光体３の外周面に、露光装置５によって第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローの静電潜像が形成される。
【００１３】
感光体３上に形成された潜像位置には、イエロー用現像器６Ｙが回動してその現像ローラが接触し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が感光体３上に形成され、次に、感光体３上に形成されたトナー像は中間転写ドラム７上に転写される。このとき、二次転写ローラ９は中間転写ドラム７から離間されている。感光体３上に残留しているトナーは感光体クリーナ８によって除去された後、感光体３の表面は除電手段８Ａにより除電される。
【００１４】
上記の処理が画像形成信号の第２色目、第３色目、第４色目に対応して、感光体３と中間転写ドラム７の１回転による潜像形成、現像、転写が繰り返され、画像形成信号の内容に応じた４色のトナー像が中間転写ドラム７上において重ねられて転写される。そして、このフルカラー画像が二次転写ローラ９に達するタイミングで、記録媒体（転写紙）が搬送路１３から二次転写ローラ９に供給され、このとき、二次転写ローラ９が中間転写ドラム７に押圧されるとともに二次転写電圧が印加され、中間転写ドラム７上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写される。そして、この記録媒体上に転写されたトナー像は定着装置１０により加熱加圧され定着される。中間転写ドラム７上に残留しているトナーは転写ドラムクリーナ１１によって除去される。
【００１５】
図２〜図６は、本発明の画像形成装置の１実施形態を示し、図２は、図１のロータリー現像装置６の斜視図、図３は、図２の要部を示す拡大斜視図、図４は図３の断面図、図５は図３のカップリング機構３１の分解斜視図、図６は図４のＢ方向から見た要部平面図である。なお、各図面間で同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する場合がある。
【００１６】
図２において、ロータリー現像装置６はハウジングからなる回転体１５を有し、回転体１５の両側面には回転軸１６が設けられ、回転軸１６は前後の支持プレート１７に回転自在に装着されている。回転体１５内にはその外周に沿って４組の現像ローラ１９と規制ブレード２０が配設されている。現像ローラ１９は現像剤であるトナーを搬送する手段であり、規制ブレード２０は現像ローラ１９に圧接して薄いトナー層を形成する手段である。回転体１５の一方の側には４つのトナー補給部２１が装着され、これらトナー補給部２１は、それぞれトナー補給管２２により各トナーカートリッジ１４（図１）に接続されている。
【００１７】
図３および図４において、回転体１５のトナー補給部２１と反対側には被駆動ギヤ２３が設けられ、被駆動ギヤ２３は伝達ギヤ２４、駆動ギヤ２５を介して支持プレート１７に固定された回転体駆動用モータ２６に連結されている。支持プレート１７に支持された回転軸１６には、はすば歯車からなる駆動ギヤ（サンギヤ）２７が回転自在に装着され、駆動ギヤ２７は伝達ギヤ２９を介して現像ローラ駆動用モータ３０に連結されている。一方、４本の現像ローラ１９の駆動ギヤ２７側には、現像ローラ軸１９ａにカップリング機構３１が装着されている。本発明においては、現像ローラ駆動用モータ３０、伝達ギヤ２９および駆動ギヤ２７を総称して現像ローラ駆動手段という。
【００１８】
カップリング機構３１は、現像ローラ軸１９ａに固定された被係合部材３２と、現像ローラ軸１９ａに摺動自在に配設された係合部材３４とからなり、被係合部材３２と係合部材３４間にはスプリング３３が設けられている。係合部材３４には複数の係合ブレード３５が設けられ、被係合部材３２には、前記複数のブレード３５が係合される複数の係合溝３６が形成されている。係合部材３４の外周には、はすば歯車が形成され前記駆動ギヤ２７のはすば歯車に噛合されている。また、係合部材３４の外側端には円錐台形状の押圧面３７が形成されている。
【００１９】
図５に示すように、係合部材３４の係合ブレード３５は、底面３５ａから軸方向に延びる係合面３５ｂと、係合面３５ｂの先端エッジ３５ｃから円弧状に底面３５ａに延びる摺動面３５ｄを備えている。一方、被係合部材３２の係合溝３６は、頂面３６ａから軸方向に延びる係合面３６ｂと、係合面３５ｂの底部から円弧状に頂面３６ａに延びる摺動面３６ｄを備え、４つの係合溝３６が係合面３６ｂの先端エッジ３６ｃを介して連続して形成されている。この構成により、係合部材３４が図示Ｘ方向に回転しながらＹ方向に押圧されると、係合ブレード３５の摺動面３５ｄが係合溝３６の摺動面３６ｄ上を滑りながら挿入されていき、係合面３５ｂと係合面３６ｂが係合され、係合部材３４の回転が被係合部材３２に伝達されることになる。
【００２０】
支持プレート１７には、カップリング機構３１の係合部材３４の回転軌跡に対向する位置に、カップリング駆動機構３９が取り付けられている。カップリング駆動機構３９は、支持プレート１７に固定される支持フレーム４０と、支持フレーム４０に軸４１により揺動自在に支持される押圧部材４２と備え、押圧部材４２のカップリング機構３１側に押圧片４３が設けられ、押圧部材４２の他端はスプリング４４を介して支持フレーム４０に固定されている。この構成により、押圧部材４２の押圧片４３は、常時、係合部材３４側に付勢されている。
【００２１】
図６に示すように、押圧部材４２に設けられた押圧片４３は円弧状の幅を持つように形成されており、その幅は、回転体１５の中心Ｃと現像位置を結ぶ線Ｐに対して角度α、βを有している。この構成により、現像位置の線Ｐに対して角度αだけ前の位置で係合部材３４と被係合部材３２が係合して現像ローラ１９を回転させた状態で感光体に当接させ、現像終了時は、角度βの位置まで現像ローラ１９を回転させた状態で感光体から離間させることができる。
【００２２】
上記構成からなる本発明の画像形成装置の作用について説明する。現像サイクルが終了すると回転体駆動用モータ２６により回転体１５が回動し、各現像器の現像ローラ１９のいずれもが感光体３に当接しない退避位置に待機されている。
【００２３】
感光体３上に静電潜像が形成され、現像サイクルに入ると、所定のタイミングで回転体駆動用モータ２６および現像ローラ駆動用モータ３０が駆動される。各現像ローラ１９の係合部材３４は、回転体１５の回転により駆動ギヤ２７の周りを公転するともに、自らは駆動ギヤ２７により自転するが、このとき図４の矢印Ａに示すように、係合部材３４はスプリング３３により外側に押されて、係合ブレード３５は係合溝３６から退避されている。従って、この状態では、係合部材３４の回転が被係合部材３２を介して現像ローラ１９に伝達されることはない。
【００２４】
現像に関与する現像ローラ１９の係合部材３４が、カップリング駆動機構３９の押圧片４３の位置に回動してくると、押圧片４３が係合部材３４の押圧面４７を押圧し、これにより係合部材３４はスプリング３３に抗して被係合部材３２側に押圧され、その結果、係合ブレード３５が係合溝３６内に入り込み両者が係合された状態で回転体１５は現像位置で停止する。このとき、図６で説明したように、回転体１５が現像位置で停止する直前からカップリング機構３１が係合するため、現像ローラ１９を回転させることができる。そして、係合部材３４の回転が現像ローラ１９に伝達され、感光体３上の静電潜像が現像される。現像が終了すると、回転体１５が回動するが、直後はカップリング機構３１が係合しているため、現像ローラ１９が停止することなく感光体から離間させることができ、現像ローラの回転当離接を確実に行うことができる。
【００２５】
ところで、係合ブレード３５と係合溝３６のカップリングが繰り返し行われる過程で、僅かの確率で両者の先端エッジ３５ｃと３６ｃが衝突してしまい、その結果、係合ブレード３５または押圧片４３が破損してしまうという問題が有る。これを解決するために、カップリング駆動機構３９において押圧片４３を退避方向に付勢するスプリング４４を設け、エッジ当たりが生じた場合に押圧片４３を退避させるようにしている。また、駆動ギヤ２７と係合部材３４の外周をはすば歯車で噛合させることにより、軸方向の推力によりエッジ当たりが生じた場合に係合部材３４を押圧片４３の方向に逃げ易くしている。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、回転体が現像位置で停止する直前から現像ローラを回転させることができ、また、現像終了後に現像ローラを停止させることなく回転体を感光体から離間させることができ、現像ローラの回転当離接を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の１例を示す全体構成図である。
【図２】本発明の画像形成装置の１実施形態を示し、図１のロータリー現像装置の斜視図である。
【図３】図２の要部を示す拡大斜視図である。
【図４】図３の断面図である。
【図５】図３のカップリング機構の分解斜視図である。
【図６】図４のＢ方向から見た要部平面図である。
【図７】図７（Ａ）は、従来のロータリー現像装置を示す要部斜視図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
６…ロータリー現像装置
１５…回転体
１９…現像ローラ
１９ａ…現像ローラ軸
２７…サンギヤ（現像ローラ駆動手段）
３２…被係合部材
３４…係合部材
３５…係合ブレード
３６…係合溝
４２…押圧部材
４４…スプリング
【図１】
0003651578.tif 000002
【図２】
0003651578.tif 000003
【図３】
0003651578.tif 000004
【図４】
0003651578.tif 000005
【図５】
0003651578.tif 000006
【図６】
0003651578.tif 000007
【図７】
0003651578.tif 000008