(57)【要約】【課題】  駆動源の駆動力を伝達して現像装置の撹拌駆動軸等を回転する駆動伝動装置において、複数の駆動源を設けたりする必要なく、効率的に負荷変動に合わせて適切な駆動力の伝達を可能とする。【解決手段】  駆動源の駆動力が入力される入力軸５７と、駆動力を出力する出力軸２５と、入力軸の回転を出力軸に伝える、ギヤ・ベルト・摩擦などによる伝動手段６２とからなる駆動伝動装置４７において、伝動手段として、変速比の異なる回転伝達手段６３〜６５を複数備え、その各回転伝達手段を、入力軸にトルクリミッタ５６を介して取り付ける原動ギヤ（原動車）５３〜５５と、出力軸にワンウェイクラッチ４８を介して取り付けて原動ギヤの回転を伝達する従動ギヤ（従動車）５０〜５２とで構成するものである。【選択図】      図４
2006194980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸と、出力軸と、前記入力軸の回転を出力軸に伝える伝動手段とからなる駆動伝動装置において、
前記伝動手段として、変速比の異なる回転伝達手段を複数備え、
その各回転伝達手段を、前記入力軸にトルクリミッタを介して取り付ける原動車と、前記出力軸にワンウェイクラッチを介して取り付けて前記原動車の回転を伝達する従動車とで構成する、
ことを特徴とする、駆動伝動装置。
【請求項２】
前記原動車として原動ギヤを用い、前記従動車としてその原動ギヤと噛み合う従動ギヤを用いることを特徴とする、請求項１に記載の駆動伝動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の駆動伝動装置における前記出力軸の回転を伝達する攪拌駆動軸と、その攪拌駆動軸に取り付けてそれとともに回転して現像ケーシング内のトナーを攪拌搬送するトナー攪拌部材とを備えることを特徴とする、現像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の現像装置を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジ。
【請求項５】
請求項３に記載の現像装置を備えることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項６】
請求項４に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする、画像形成装置。
【請求項７】
請求項１または２に記載の駆動伝動装置をユニット化して画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とすることを特徴とする、請求項５または６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記出力軸の回転数を検出する回転数検出手段を備えることを特徴とする、請求項５ないし７のいずれか１に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記回転数検出手段に、前記出力軸に固定する検知板と、その検知板の回転を検知する検知部材とを備えることを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記回転数検出手段により検出した前記出力軸の回転数から前記現像装置の現像ケーシング内のトナー残量を算出する制御手段を備えることを特徴とする、請求項８または９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御手段による算出結果に応じた表示を行う表示手段を備えることを特徴とする、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記制御手段により制御し、前記回転数検出手段により検出した前記出力軸の回転数が一定以上となったとき、前記表示手段でトナーニアエンドを表示し、その一定以上の回転数の積算時間が所定以上となったとき、トナーエンドを表示することを特徴とする、請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記回転数検出手段により検出した前記出力軸の回転数が一定以下となったとき、前記制御手段により前記表示手段で異常を表示することを特徴とする、請求項１１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。そのうち特に、帯電、露光、現像、転写、クリーニングなどを繰り返して感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を直接または間接的に転写して記録媒体に画像を記録する電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置において、感光体と、現像装置と、それに適宜帯電装置、クリーニング装置などを加えて一体化して構成し、画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とするプロセスカートリッジに関する。および、そのような画像形成装置やプロセスカートリッジなどに備える現像装置に関する。および、その現像装置などに駆動力を伝達してそれを駆動する駆動伝動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の画像形成装置では、例えば、感光体の回転とともに、その感光体表面を帯電装置で帯電してから、露光装置で書込みを行って感光体上に静電潜像を形成し、そののち現像装置でトナーを付着して静電潜像を可視像化し、その可視像化することにより感光体上に形成したトナー像を転写装置で転写して記録媒体に画像を記録し、定着装置で定着する一方、感光体上の転写残トナーをクリーニング装置で除去して感光体表面を除電装置で除電するなどし、再度の画像形成に備える。
【０００３】
ところで、この種の画像形成装置で用いる現像装置では、例えば、トナー容器から現像ケーシング内にトナーを供給し、その供給したトナーをトナー撹拌部材で撹拌搬送し、その撹拌搬送したトナーを現像ローラで担持して感光体に付着し、感光体上の静電潜像を現像する。トナーを消費して現像ケーシング内のトナーが一定量以下となったときは、トナー容器から現像ケーシング内に新しいトナーを供給する。
【０００４】
ここで、トナー撹拌部材には画像形成装置本体に備える駆動モータの駆動力を駆動伝動装置を用いて伝達し、トナー撹拌部材を回転駆動する。しかし、現像ケーシング内のトナー量が多いときには、トナー撹拌部材を速く回転すると、負荷が大きくなってトナーパッキングのおそれがあり、またトナー同士が擦れてトナー劣化のおそれがあった。トナー量が少ないときには、トナー撹拌部材を遅く回転すると、現像ローラへのトナー補給が不十分となるおそれがあった。
【０００５】
従来の画像形成装置の中には、図１１に示すように、駆動モータ１の駆動力を一対のギヤ２・３の噛み合いを介して撹拌駆動軸４に伝達し、その撹拌駆動軸４とともにそれに取り付けるトナー撹拌部材５を回転して不図示の現像ケーシング内のトナーを撹拌搬送するものがある。そして、トナーの固着により撹拌駆動軸４の回転負荷が増大して、駆動モータ１に供給する電流の増大を検知したときには、制御手段により駆動モータ１の回転数を低下し、反対に電流の減少を検知したときには、駆動モータ１の回転数を増加するように制御していた（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９-４３９４８号公報
【特許文献２】特開平５-３２３７８８号公報
【特許文献３】特開２００２-１６９３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の画像形成装置では、駆動モータ１を流れる電流値の変化から、その駆動モータ１で駆動する撹拌駆動軸４の回転負荷変動を検知して駆動モータ１の回転数を制御するので、各撹拌駆動軸４の回転負荷変動を検知するためには各撹拌駆動軸４ごとに独立の駆動モータ１を備える必要がある。このため、例えばフルカラーのタンデム型画像形成装置では、現像装置ごとに別個に駆動モータ１を設けなければならず、非効率である問題があった。
【０００８】
そこで、この発明の第１の目的は、駆動モータ等の駆動源の駆動力を伝達して現像装置の撹拌駆動軸等を回転する駆動伝動装置において、複数の駆動源を設けたりする必要なく、効率的に負荷変動に合わせて適切な駆動力の伝達を可能とすることにある。
【０００９】
この発明の第２の目的は、現像装置において、そのような駆動伝動装置を用い、撹拌駆動軸に加わる回転負荷に応じて適宜のトルクと回転数で出力軸を回転し、その回転を伝達してトナー撹拌部材を回転し、現像ケーシング内のトナーを適切に攪拌搬送してトナーを安定的に補給することにある。
【００１０】
この発明の第３の目的は、そのような現像装置を備えたプロセスカートリッジを提供することにある。
【００１１】
この発明の第４の目的は、そのような現像装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
この発明の第５の目的は、上述した現像装置を有するプロセスカートリッジを備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
この発明の第６の目的は、そのような画像形成装置において、駆動伝動装置の組立てを簡単とするとともに、コンパクト化を可能とし、交換性を向上することにある。
【００１４】
この発明の第７の目的は、現像ケーシング内のトナー残量を検知してそのトナー残量に応じた対応を可能とすることにある。
【００１５】
この発明の第８の目的は、出力軸の回転数が一定範囲外となったことを検知して必要な対応を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１および２に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、駆動源の駆動力が入力される入力軸と、駆動力を出力する出力軸と、前記入力軸の回転を出力軸に伝える、ギヤ・ベルト・摩擦などによる伝動手段とからなる駆動伝動装置において、前記伝動手段として、変速比の異なる回転伝達手段を複数備え、その各回転伝達手段を、前記入力軸にトルクリミッタを介して取り付ける原動車と、前記出力軸にワンウェイクラッチを介して取り付けて前記原動車の回転を伝達する従動車とで構成するものである。例えば、前記原動車として原動ギヤを用い、前記従動車としてその原動ギヤと噛み合う従動ギヤを用いる。
【００１７】
そして、出力軸に加わる負荷に応じてトルクリミッタおよびワンウェイクラッチを適宜働かせて、変速比の異なる複数の回転伝達手段を選択的に駆動し、その駆動した回転伝達手段の原動車の回転を従動車に伝達することにより伝動手段で入力軸の回転を出力軸に伝える。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１または２に記載の駆動伝動装置における前記出力軸の回転を伝達する攪拌駆動軸と、その攪拌駆動軸に取り付けてそれとともに回転して現像ケーシング内のトナーを攪拌搬送するトナー攪拌部材とを備えることを特徴とする、現像装置である。
【００１９】
そして、撹拌駆動軸に加わる回転負荷に応じて、請求項１または２に記載の駆動伝動装置を用いて適宜のトルクと回転数で出力軸を回転し、その回転を撹拌駆動軸に伝達してその撹拌駆動軸とともにトナー撹拌部材を回転し、現像ケーシング内のトナーを攪拌搬送する。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項３に記載の現像装置を備えることを特徴とする、プロセスカートリッジである。
【００２１】
請求項５ないし１３に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項３に記載の現像装置を備えることを特徴とする、画像形成装置である。また、請求項６ないし１３に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項３に記載のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする、画像形成装置である。
【００２２】
このような画像形成装置は、上述した第６の目的も達成すべく、請求項１または２に記載の駆動伝動装置をユニット化して画像形成装置本体に対して一括して着脱自在とするとよい。そして、メンテナンス時は、ユニット化した駆動伝動装置を画像形成装置本体に対して一括して着脱する。
【００２３】
また、画像形成装置には、上述した第７の目的も達成すべく、出力軸の回転数を検出する回転数検出手段を備えるとよい。回転数検出手段には、例えば出力軸に固定する検知板と、その検知板の回転を検知する検知部材とを備えるようにする。さらに、回転数検出手段により検出した出力軸の回転数から現像装置の現像ケーシング内のトナー残量を算出する制御手段を備えるとよい。そして、回転数検出手段により出力軸の回転数を検出して撹拌駆動軸に加わる回転負荷の大小を把握し、現像ケーシング内のトナー量の多少を検知する。制御手段による算出結果に応じた表示を行う表示手段を備えるとよい。
【００２４】
そして、上述した第８の目的も達成すべく、例えば、制御手段により制御し、回転数検出手段により検出した出力軸の回転数が一定以上となったとき、表示手段でトナーニアエンドを表示し、その一定以上の回転数の積算時間が所定以上となったとき、トナーエンドを表示する。逆に、回転数検出手段により検出した出力軸の回転数が一定以下となったとき、制御手段により表示手段で異常を表示する。そして、例えば画像形成装置本体の駆動を停止する。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によれば、出力軸に加わる負荷に応じてトルクリミッタおよびワンウェイクラッチを適宜働かせて、変速比の異なる複数の回転伝達手段を選択的に駆動し、その駆動した回転伝達手段の原動車の回転を従動車に伝達することにより伝動手段で入力軸の回転を出力軸に伝えるので、駆動モータ等の駆動源の駆動力を伝達して現像装置の撹拌駆動軸等を回転する駆動伝動装置において、複数の駆動源を設けたりする必要なく、効率的に負荷変動に合わせて適切な駆動力の伝達を可能とすることができる。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、原動車として原動ギヤを用い、従動車としてその原動ギヤと噛み合う従動ギヤを用いるので、小さなスペースの伝動手段で入力軸の回転を出力軸に確実に伝えることができる。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、撹拌駆動軸に加わる回転負荷に応じて、請求項１または２に記載の駆動伝動装置を用いて適宜のトルクと回転数で出力軸を回転し、その回転を伝達してトナー撹拌部材を回転し、現像ケーシング内のトナーを攪拌搬送するので、現像装置において、トナーパッキングやトナー劣化を生じたり、トナーの補給不足を生じたりすることなく、現像ケーシング内のトナー残量に合わせてトナーを安定的に補給することができる。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、プロセスカートリッジにおいて、請求項３に記載の現像装置を備えるので、トナーを安定的に補給することができる現像装置を備えたプロセスカートリッジを提供することができる。プロセスカートリッジ化することにより、構成部品または構成装置に故障が発生した場合に、プロセスカートリッジそのものを丸ごと交換すれば、早期に原状回復してサービス時間の短縮を図ることができ、メンテナンス面で有利となる。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項３に記載の現像装置を備えるので、トナーを安定的に補給することができる現像装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項４に記載のプロセスカートリッジを備えるので、トナーを安定的に補給することができる現像装置を有するプロセスカートリッジを備えた画像形成装置を提供することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、駆動伝動装置をユニット化したので、駆動伝動装置の組立てを簡単とするとともに、コンパクト化を可能とすることができる。また、メンテナンス時は、ユニット化した駆動伝動装置を画像形成装置本体に対して一括して着脱するので、画像形成装置本体に対して交換を容易とすることができる。特に、フルカラーの画像形成装置において、コンパクト化を図り、交換性を高めることができ、有用である。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、回転数検出手段により出力軸の回転数を検出するので、その検出結果に応じて、例えばユーザーにトナー残量を段階的に報知したり、画像形成装置本体を停止したりすることができる。
【００３３】
請求項９に記載の発明によれば、回転数検出手段には、出力軸に固定する検知板と、その検知板の回転を検知する検知部材とを備えるので、簡単な構成で出力軸の回転数を検知することができる。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、回転数検出手段により検出した出力軸の回転数から制御手段により現像装置の現像ケーシング内のトナー残量を算出するので、ユーザーにその算出したトナー残量を報知したり、算出したトナー残量に応じて自動的に画像形成装置本体を停止したりすることができる。
【００３５】
請求項１１に記載の発明によれば、制御手段による算出結果に応じた表示を行う表示手段を備えるので、制御手段による算出結果に応じて表示手段でトナー残量を表示することができる。これにより、ユーザーは、あらかじめ交換用のトナーボトルやプロセスカートリッジを準備することができる。
【００３６】
請求項１２に記載の発明によれば、トナーニアエンドを表示し、トナーエンドを表示するので、ユーザーはあらかじめトナーがなくなったときの準備を行うことができ、ダウンタイムを少なくして使い勝手のよい画像形成装置を提供することができる。
【００３７】
請求項１３に記載の発明によれば、回転数検出手段により検出した出力軸の回転数が一定以下となったとき、制御手段により表示手段で異常を表示するので、設定以上の負荷の増大を検知して画像形成装置本体のダメージを最小限にとどめることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、電子写真式の画像形成装置における内部機構の全体概略構成を示す。
図において、符号１０は画像形成装置本体、１２はその画像形成装置本体１０内に備えるプロセスカートリッジである。
【００３９】
図２には、そのプロセスカートリッジ１２の概略構成を示す。
図２において、符号１４は、表面に感光層を有するドラム状の感光体であり、図中時計まわりに回転する。感光体１４のまわりには、上に帯電ローラで構成する帯電装置１５を設け、右に現像装置１６を設け、左にクリーニングブレード１７を有するクリーニング装置１８を設ける。そして、感光体１４と帯電装置１５と現像装置１６とクリーニング装置１８とを、１つのカートリッジケース１９でまとめて一体化し、プロセスカートリッジ１２を構成してなる。
【００４０】
現像装置１６には、カートリッジケース１９の一部で、感光体１４側に開口を有する現像ケーシング２０を形成する。そして、その現像ケーシング２０の上部にトナー容器２１、その下部に撹拌部２２、その開口側に現像部２３を設ける。トナー容器２１内には、トナー２４を収納する。撹拌部２２には、撹拌駆動軸２５に取り付けてフィルム状のトナー撹拌部材２６を設ける。現像部２３には、開口から一部を露出して現像ローラ２７を配置する。現像ローラ２７は、内部の固定磁石と、そのまわりで反時計まわりに回転する現像スリーブとで構成する。現像スリーブの表面には、ブレードホルダ２８で保持する現像ブレード２９の先端を押し当てる。
【００４１】
そして、トナー容器２１内のトナー２４を重力により落下して撹拌部２２へと供給し、撹拌駆動軸２５の回転とともにトナー撹拌部材２６を回転して、撹拌部２２のトナーを現像部２３へと撹拌搬送する。現像部２３のトナー２４は、現像ローラ２７の回転とともにその現像ローラ２７で保持し、現像剤規制部材である現像ブレード２９で薄層化するとともに摩擦帯電し、現像領域で感光体１４に付着する。
【００４２】
そのようなプロセスカートリッジ１２は、画像形成装置本体１０に対して一括して着脱自在とし、図１に示すように画像形成装置本体１０に取り付けたとき感光体１４の下部に転写装置３０が位置するようにする。画像形成装置本体１０内には、感光体１４と転写装置３０間の転写位置を通って、画像形成装置本体１０内を右下から左上へと斜めに横切り、記録媒体搬送路３１を設ける。
【００４３】
記録媒体搬送路３１の始点には、画像形成装置本体１０内の下部に位置して給紙カセット３２を着脱自在に取り付ける。その右上の給紙位置には、給紙カセット３２内に積載して収納する記録媒体３３を上から順に送り出す給紙ローラ３４と、その給紙ローラ３４に押し当てて、送り出す記録媒体３３を一枚ずつ分離する分離部材３５とを設ける。
【００４４】
記録媒体搬送路３１に沿って、給紙位置の下流には、搬送ローラ対３６、レジストローラ対３７を順に備える。続く転写位置の下流には、定着装置３８を配置し、画像形成装置本体１０の上部に位置して排紙ローラ対３９を設け、画像形成装置本体１０上に排紙スタック部４０を設ける。
【００４５】
プロセスカートリッジ１２の上方には、画像形成装置本体１０内の上部に位置して露光装置４２を設ける。図示省略するが、露光装置４２には、ポリゴンモータ、ポリゴンミラー、Ｆθレンズ、レーザダイオード、ミラーなどを備える。
【００４６】
いま、この図示画像形成装置において記録媒体３３に画像を記録するときは、感光体１４の回転とともに帯電装置１５で電圧を印加してその感光体１４の表面を一様に帯電し、次いで露光装置４２でレーザ光を照射することにより画像情報に応じた書込みを行って感光体１４上に静電潜像を形成し、そののち現像装置１６でトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、感光体１４上にトナー像を形成する。
【００４７】
一方、適宜タイミングで給紙ローラ３４を回転して給紙カセット３２から記録媒体３３を送り出し、分離部材３５で一枚ずつ分離して記録媒体搬送路３１に入れ、搬送ローラ対３６で搬送してレジストローラ対３７でタイミングを取って転写位置へと送り込む。そして、その転写位置で、感光体１４上のトナー像を転写装置３０で記録媒体３３に転写し、定着装置３８で転写画像を定着して排紙ローラ対３９で外部へと排出して排紙スタック部４０上にスタックする。
【００４８】
トナー像転写後の感光体１４の表面は、転写残トナーをクリーニングブレード１７で除去してクリーニング装置１８で清掃し、不図示の除電装置で除電するなどして初期化することにより再度の画像形成に備える。
【００４９】
図３には、撹拌部２２の部分断面を示す。
この図３に示すように、現像ケーシング２０には、側面部の対向する位置に軸嵌合穴４４と、軸貫通孔４５を設ける。そして、撹拌駆動軸２５の一端を軸嵌合穴４４にはめ付け、他端側を軸貫通孔４５を通して外部に突出する。撹拌駆動軸２５には、断面矩形部分を設け、その部分に接着、熱カシメ等で貼り付けてトナー撹拌部材２６を取り付ける。トナー撹拌部材２６は、ＰＥＴＰ等を用いてフィルム状につくり、撹拌駆動軸２５とともに回転して現像ケーシング２０内のトナーを撹拌搬送する。
【００５０】
図４には、現像装置１６の撹拌駆動軸２５に回転を伝達する駆動伝動装置４７の構成を示す。
【００５１】
この例では、現像ケーシング２０から突出する撹拌駆動軸２５をそのまま駆動伝動装置４７の出力軸として利用している。そして、その撹拌駆動軸である出力軸２５上に、それぞれワンウェイクラッチ４８を介して従動車である第１の従動ギヤ５０、第２の従動ギヤ５１、第３の従動ギヤ５２を順に取り付ける。
【００５２】
これらの第１の従動ギヤ５０、第２の従動ギヤ５１、第３の従動ギヤ５２は、各々原動車である第１の原動ギヤ５３、第２の原動ギヤ５４、第３の原動ギヤ５５と噛み合う。第１の原動ギヤ５３、第２の原動ギヤ５４、第３の原動ギヤ５５は、それぞれトルクリミッタ５６を介して入力軸５７に取り付ける。入力軸５７は、出力軸２５と平行に取り付け、その軸上に別に入力ギヤ５８を固定する。入力ギヤ５８には、駆動源である不図示の駆動モータからの駆動力を伝達する。
【００５３】
この例では、第１の原動ギヤ５３、第２の原動ギヤ５４、第３の原動ギヤ５５、および入力ギヤ５８を取り付けた入力軸５７の両端を軸受５９を介してユニットケース６０で支持し、入力側のみをユニット化して入力駆動ユニット６１を構成している。
【００５４】
これにより、駆動伝動装置４７を、入力軸５７と、出力軸２５と、入力軸５７の回転を出力軸２５に伝える伝動手段６２とで構成する。伝動手段６２には、変速比の異なる複数の回転伝達手段を備える。この例では、第１の原動ギヤ５３と第１の従動ギヤ５０とよりなる第１の回転伝達手段６３、第２の原動ギヤ５４と第２の従動ギヤ５１とよりなる第２の回転伝達手段６４、第３の原動ギヤ５５と第３の従動ギヤ５２とよりなる第３の回転伝達手段６５の３つの回転伝達手段を備える。
【００５５】
いま、第１の原動ギヤ５３、第２の原動ギヤ５４、第３の原動ギヤ５５の歯数をそれぞれＺ１、Ｚ２、Ｚ３とし、第１の従動ギヤ５０、第２の従動ギヤ５１、第３の従動ギヤ５２の歯数をそれぞれＺ４、Ｚ５、Ｚ６とし、トルクリミッタ５６のトルクはすべて同じとする必要はないが、この例では同じＴ０とし、入力軸５７の回転数をＲ０とすると、第１の回転伝達手段６３の出力トルクＴ１および回転数Ｒ１は、各々
Ｔ１＝Ｔ０×（Ｚ４／Ｚ１）
Ｒ１＝Ｒ０×（Ｚ１／Ｚ４）
となる。
【００５６】
第２の回転伝達手段６４の出力トルクＴ２および回転数Ｒ２は、各々
Ｔ２＝Ｔ０×（Ｚ５／Ｚ２）
Ｒ２＝Ｒ０×（Ｚ２／Ｚ５）
となる。
【００５７】
第３の回転伝達手段６５の出力トルクＴ３および回転数Ｒ３は、各々
Ｔ３＝Ｔ０×（Ｚ６／Ｚ３）
Ｒ３＝Ｒ０×（Ｚ３／Ｚ６）
となる。
【００５８】
ここで、出力トルクＴおよび回転数Ｒの大小は、各々
Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３
Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３
となる。
【００５９】
そして、第１の回転伝達手段６３が主導で入力軸５７の回転を出力軸２５に伝達するときは、出力トルクＴおよび回転数Ｒは、各々
Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３………………………………（１）
Ｒ＝Ｒ１
となる。
【００６０】
第２の回転伝達手段６４が主導で入力軸５７の回転を出力軸２５に伝達するときは、出力トルクＴおよび回転数Ｒは、各々
Ｔ＝Ｔ２＋Ｔ３………………………………………（２）
Ｒ＝Ｒ２
となる。
【００６１】
第３の回転伝達手段６５が主導で入力軸５７の回転を出力軸２５に伝達するときは、出力トルクＴおよび回転数Ｒは、各々
Ｔ＝Ｔ３………………………………………………（３）
Ｒ＝Ｒ３
となる。
【００６２】
この結果、出力トルクＴは、第１の回転伝達手段６３が主導のとき最大となり、第３の回転伝達手段６５が主導のとき最小となる。また、回転数Ｒは、第３の回転伝達手段６５が主導のとき最大となり、第１の回転伝達手段６３が主導のとき最小となる。
【００６３】
図５には、回転伝達手段の一例として、第２の回転伝達手段６４における第２の原動ギヤ５４と第２の従動ギヤ５１の噛み合い状態を軸方向からみて示す。図６には、その第２の原動ギヤ５４に設けるトルクリミッタ５６の概略構成を示す。図７には、その第２の従動ギヤ５１に設けるワンウェイクラッチ４８の作動状態を示す。
【００６４】
トルクリミッタ５６は、図６に示すように、筒状のコア部６７をケーシング６８で被い、ピン６９で入力軸５７に固定する。コア部６７の外周にはマグネット７０を取り付け、空間を隔ててそのマグネット７０に対向してケーシング６８の内周には磁性体であるヒス板７１を取り付ける。そして、出力軸２５に定格トルク以上の負荷が加わると、トルクリミッタ５６内ですべりを生じて第２の原動ギヤ５４内で入力軸５７が空転する。第２の回転伝達手段６４以外でも、同様である。
【００６５】
ワンウェイクラッチ４８は、図７に示すように、出力軸２５のまわりに、複数の空所７３内にコロ７４を収納して外輪７５を固定する。そして、（Ａ）に示すように、第２の従動ギヤ５１が出力軸２５よりも速く回転するときは、コロ７４が空所７３の狭い部分に入り込んでロック状態となり、出力軸２５をともに回転する。逆に、（Ｂ）に示すように、第２の従動ギヤ５１が出力軸２５よりも遅く回転するときは、コロ７４が空所７３の広い部分に入り込んでロック解除状態となり、第２の従動ギヤ５１の回転に関係なくそれよりも速く出力軸２５を回転する。第２の回転伝達手段６４以外でも同様であり、ロック方向はすべての回転伝達手段６３〜６５で同じである。
【００６６】
よって、図５において、入力軸５７が反時計まわりに回転すると、トルクリミッタ５６を介して第２の原動ギヤ５４も反時計まわりに回転する。すると、ギヤの噛み合いを介して第２の従動ギヤ５１が時計まわりに回転し、ワンウェイクラッチ４８をロック状態として出力軸２５も時計まわりに回転し、その出力軸２５と一体の撹拌駆動軸２５を回転する。このとき、撹拌駆動軸２５に加わる負荷がトルクリミッタ５６よりも大きいときには、トルクリミッタ５６内でスリップして第２の原動ギヤ５４は回転せず、入力軸５７のみが空転する。
【００６７】
ただし、高負荷で、第１の回転伝達手段６３が主導で入力軸５７の回転を出力軸２５に伝達するときは、第１の原動ギヤ５３は回転数Ｒ１で回転し、他の原動ギヤ５４・５５はそれより速い回転数Ｒ２・Ｒ３で回転しようとするが、負荷に打ち勝って単独で回転するトルクを有しないから、結局Ｒ１の回転数に倣って回転することとなり、上記（１）式で示すように出力トルクＴ１にそれぞれの出力トルクＴ２・Ｔ３が加算されることとなる。第２の回転伝達手段６４が主導で入力軸５７の回転を出力軸２５に伝達するときも、同様にＲ２の回転数に倣って回転することとなり、上記（２）式で示すように出力トルクＴ２に出力トルクＴ３が加算されることとなる。
【００６８】
反対に、低負荷で、第３の回転伝達手段６５が主導で入力軸５７の回転を出力軸２５に伝達するときは、第３の原動ギヤ５５は回転数Ｒ３で回転し、他の原動ギヤ５３・５４はそれより遅い回転数Ｒ１・Ｒ２で回転する。よって、他の回転伝達手段６３・６４では、ワンウェイクラッチ４８がロック解除状態となって出力トルクＴ１・Ｔ２の伝達が行われず、上記（３）式で示すように出力軸２５は出力トルクＴ３のみで回転駆動されることとなる。
【００６９】
以上のとおり、図示駆動伝動装置４７によれば、適宜のトルクと回転数で出力軸２５を回転し、その回転を伝達してトナー撹拌部材２６を回転し、現像ケーシング２０内のトナーを攪拌搬送するので、現像装置１６において、現像ケーシング２０内のトナー残量に合わせてトナーが多いときには撹拌駆動軸２５をゆっくりと回転し、少ないときには早く回転して、トナーパッキングやトナー劣化を生じたり、トナーの補給不足を生じたりすることなく、トナーを安定的に補給することができる。
【００７０】
そして、感光体１４と帯電装置１５と現像装置１６とクリーニング装置１８とでプロセスカートリッジ１２を構成することにより、そのプロセスカートリッジ１２の構成部品または構成装置に故障が発生した場合に、プロセスカートリッジ１２そのものを丸ごと交換すれば、早期に原状回復してサービス時間の短縮を図ることができ、メンテナンス面で有利となる。プロセスカートリッジ１２には、感光体１４と帯電装置１５と現像装置１６とクリーニング装置１８をすべて設けなくても、感光体１４と現像装置１６に適宜帯電装置１５、クリーニング装置１８などを加えて一体化して構成すればよい。
【００７１】
ところで、図４に示すように、図示駆動伝動装置４７では、出力軸２５の回転数を検出する回転数検出手段８０を設ける。回転数検出手段８０には、中心を出力軸２５に固定する円盤状の検知板８１と、その検知板８１の回転を検知する検知部材８２とを備える。検知板８１は、例えば中心まわりに放射状にスリットを設けて構成する。他方、検知部材８２は、反射型センサや透過型センサなどで、検知板８１のスリットの有無を検知することにより単位時間当たりのスリット数をカウントし、出力軸２５の回転数を計測するものである。駆動伝動装置４７に設けても、画像形成装置本体１０側に設けてもよい。
【００７２】
出力軸２５の回転負荷は、現像ケーシング２０内のトナー残量により変動し、トナーが満杯近くのとき、中量のとき、少量のときと、順に小さくなる。これにより、出力軸２５の回転数は、次第に速くなる。よって、この出力軸２５の回転数を回転数検出手段８０で検出することにより、逆に現像ケーシング２０内のトナー残量を知ることができる。
【００７３】
なお、回転トルクは、撹拌部２２のトナー撹拌部材２６の形状や、現像ケーシング２０の形状や、撹拌駆動軸２５の軸受構成などにより変動するので、駆動系の構成を適切に設定することにより、トナー残量と出力軸２５の回転数との相関関係を正確に求めることができる。
【００７４】
そこで、図示例では、図４に示すように、回転数検出手段８０に制御手段８４を接続し、回転数検出手段８０により検出した出力軸２５の回転数から現像装置１６の現像ケーシング２０内のトナー残量を算出する。また、制御手段８４には、表示手段８５を接続する。そして、表示手段８５で、制御手段８４による算出結果に応じた表示を行う。
【００７５】
例えば、制御手段８４により制御し、回転数検出手段８０により検出した出力軸２５の回転数が一定以上となったとき、表示手段８５でトナーニアエンドを表示し、その一定以上の回転数の積算時間が所定以上となったとき、表示手段８５でトナーエンドを表示する。また、回転数検出手段８０により検出した出力軸２５の回転数が一定以下となったとき、制御手段８４により制御し、表示手段８５で異常を表示する。
【００７６】
図８には、回転数の検出から表示に至る電気制御ブロックを示す。図９には、フローチャートを示す。
【００７７】
図９のステップＳ１でＪＯＢ動作を開始しているか否かを判別し、ＪＯＢ動作を開始しているときは、ステップＳ２に進んで出力軸２５の回転数が一定の回転数Ｒ１より小さいか否かを判別し、小さいときには過負荷であると判断し、制御手段８４により制御して表示手段８５で異常を表示するとともに、機械の駆動を停止して画像形成装置本体１０のダメージを最小限にとどめる。
【００７８】
出力軸２５の回転数が一定の回転数Ｒ１より大きいときは、ステップＳ３に進んで出力軸２５の回転数がＲ１か否かを判別し、Ｒ１のときは表示手段８５で、制御手段８４による算出結果に応じてトナーが十分に有る旨のトナー残量表示を行う。そして、続くステップＳ４でＪＯＢが終了したか否かを判別し、終了しているときはそのまま終了する。終了していないときは、ステップＳ３に戻る。
【００７９】
ステップＳ３で出力軸２５の回転数がＲ１でないときには、ステップＳ５に進んで出力軸２５の回転数がＲ２か否かを判別し、Ｒ２のときは表示手段８５で、制御手段８４による算出結果に応じてトナーがまだ有る旨のトナー残量表示を行う。そして、続くステップＳ６でＪＯＢが終了したか否かを判別し、終了しているときはそのまま終了する。終了していないときは、ステップＳ５に戻る。
【００８０】
ステップＳ５で出力軸２５の回転数がＲ２でないときには、ステップＳ７に進んで出力軸２５の回転数がＲ３か否かを判別し、Ｒ３のときは表示手段８５で、制御手段８４で制御して表示手段８５でトナーニアエンドを表示する。これにより、ユーザーは、あらかじめ交換用のトナーボトルやプロセスカートリッジを準備することができ、ダウンタイムを少なくして使い勝手のよい画像形成装置を提供することができる。
【００８１】
このトナーニアエンドの状態では、現像ケーシング２０内にまだ少量のトナーが残っており、画像形成を続けることができる。そこで、そのまま画像形成を継続し、ステップＳ８に進んでその回転数Ｒ３の積算時間が所定以上となったとき、はじめて表示手段８５でトナーエンドを表示するとともに、画像形成装置本体１０の駆動を停止するようにする。積算時間の閾値は、通常の画像形成の画素数に応じたトナー消費量を撹拌駆動軸２５の回転数から時間に換算したものである。
【００８２】
積算時間が所定以上となっていないときは、続くステップＳ９でＪＯＢが終了したか否かを判別し、終了しているときはそのまま終了する。終了していないときは、ステップＳ７に戻る。
【００８３】
ところで、上述した例では、駆動伝動装置４７の入力駆動ユニット６１のみをユニット化したが、駆動伝動装置４７の全体をユニット化して画像形成装置本体１０に対して一括して着脱自在としてもよい。図１０（Ａ）には、駆動伝動装置４７の全体をユニット化した場合を示す。（Ｂ）には、そのときの撹拌駆動軸２５の先端を示す。
【００８４】
図１０に示す例では、撹拌駆動軸２５とは別に出力軸９０を独立に設ける。そして、その出力軸９０を軸受９１を介して一対のユニット側板９２で、軸受５９を介して支持する入力軸５７とともに支持する。一対のユニット側板９２間には、それぞれ第１の原動ギヤ５３、第２の原動ギヤ５４、第３の原動ギヤ５５と噛み合う第１の従動ギヤ５０、第２の従動ギヤ５１、第３の従動ギヤ５２を設ける。
【００８５】
そして、一端側には、中心を出力軸９０に固定する円盤状の検知板８１と、その検知板８１の回転を検知する検知部材８２とを備える回転数検出手段８０を設ける。他端側には、緩衝用スプリング９３を取り付けてからその緩衝用スプリング９３を圧縮して先端のＤ型断面部分にカップリング９４を出力軸９０に対して回転不能に取り付け、ピン９５で抜け止めする。カップリング９４には、十字状にすり割り９６を形成する。このすり割り９６には撹拌駆動軸２５のピン９７がはまり込み、出力軸９０と撹拌駆動軸２５とを一体に回転するように連結する。ピン９７は、図１０（Ｂ）に示すように、撹拌駆動軸２５に径方向に圧入して取り付けている。
【００８６】
なお、この例では、入力軸５７は、一端をユニット側板９２から突出し、そこに入力ギヤ５８を取り付けている。
【００８７】
さて、上述した例では、モノクロの画像形成装置に適用した場合について説明したが、フルカラーのタンデム型画像形成装置にも、同様に適用することができるし、そのような画像形成装置に備えるプロセスカートリッジや現像装置にも、同様に適用することができる。また、感光体上に形成したトナー像を記録媒体に直接転写する画像形成装置に限らず、中間転写体を介して間接的に転写する画像形成装置にも、同様に適用することができるし、そのような画像形成装置に備えるプロセスカートリッジや現像装置にも、同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】電子写真式の画像形成装置における内部機構の全体概略構成図である。
【図２】その画像形成装置に備えるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図３】そのプロセスカートリッジに設ける撹拌部の部分断面図である。
【図４】その撹拌部の撹拌駆動軸に回転を伝達する駆動伝動装置の構成図である。
【図５】その駆動伝動装置に備える回転伝達手段の一例として、第２の原動ギヤと第２の従動ギヤの噛み合い状態を軸方向からみて示す図である。
【図６】その第２の原動ギヤに設けるトルクリミッタの概略構成図である。
【図７】その第２の従動ギヤに設けるワンウェイクラッチの作動状態を示す図であり、（Ａ）はロック状態、（Ｂ）はロック解除状態を示す。
【図８】回転数の検出から表示に至る電気的制御を行うブロック図である。
【図９】そのフローチャートである。
【図１０】（Ａ）は駆動伝動装置の全体をユニット化した場合の一例を示す図であり、（Ｂ）はそのときの撹拌駆動軸の先端を示す図である。
【図１１】従来の駆動伝動装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８９】
１０    画像形成装置本体
１２    プロセスカートリッジ
１４    感光体
１６    現像装置
２０    現像ケーシング
２４    トナー
２５    撹拌駆動軸（出力軸）
２６    トナー撹拌部材
４７    駆動伝動装置
４８    ワンウェイクラッチ
５０    第１の従動ギヤ
５１    第２の従動ギヤ
５２    第３の従動ギヤ
５３    第１の原動ギヤ
５４    第２の原動ギヤ
５５    第３の原動ギヤ
５６    トルクリミッタ
５７    入力軸
６２    伝動手段
６３    第１の回転伝達手段
６４    第２の回転伝達手段
６５    第３の回転伝達手段
８０    回転数検出手段
８１    検知板
８２    検知部材
８４    制御手段
８５    表示手段
９０    出力軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006194980.tif 000009
【図８】
2006194980.tif 000010
【図９】
2006194980.tif 000011
【図１０】
2006194980.tif 000012
【図１１】
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