(57)【要約】【課題】本発明は、回転する現像器集合体に搭載された機器に電力を供給することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】カラー複写機（画像形成装置）１００は、現像器集合体１と伝動歯車２とローラ駆動モータ３と動力伝達経路２１と取込歯車５と発電機６とを備える。現像器集合体１が、搭載する現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのうちの１つを感光性ドラム７と対面する現像位置に回転すると、現像位置にある現像器８ａのローラ駆動歯車１２ａは、伝動歯車２と噛合する。取込歯車５は、現像器集合体１の回転中心と同軸に配置され、伝動歯車２と噛合する。発電機６は、現像器集合体１に内蔵されて取込歯車５と噛合する歯車６ａを有している。発電機６は、動力伝達経路２１と伝動歯車２と取込歯車５とを通じてローラ駆動モータ３から動力が供給される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載された複数の現像器の内の１つを感光性部材に対面させる現像位置に回転することで前記複数の現像器を切換える現像器集合体と、
前記複数の現像器のそれぞれに設けられて前記現像位置で前記感光性部材にトナーを供給する現像ローラと、
前記現像ローラのそれぞれに取付けられるローラ駆動歯車と、
前記現像位置にある現像器の現像ローラに取付けられた前記ローラ駆動歯車と噛合する伝動歯車と、
前記伝動歯車に動力伝達経路を通して動力を供給するローラ駆動モータと、
前記現像器集合体の回転中心と同軸に配置されて前記伝動歯車と噛合する取込歯車と、
前記現像器集合体に内蔵されて前記取込歯車と噛合する歯車を有した発電機とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記動力伝達経路は、
ローラ駆動モータに取付けられる駆動プーリと、
伝動歯車と共に回転する受動プーリと、
前記駆動プーリと前記受動プーリとに巻き掛けられるベルトとを有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記動力伝達経路は、
ローラ駆動モータに取付けられるモータ歯車と、
前記現像器集合体が回転する場合に前記ローラ駆動歯車と衝突しない位置に配置されて前記伝動歯車と連動する連動歯車と、
前記モータ歯車と前記連動歯車との間を連係する少なくとも１つの連係歯車とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記動力伝達経路は、
ローラ駆動モータに取付けられる駆動かさ歯車と、
伝動歯車とともに回転する受動かさ歯車と、
両端にかさ歯車が設けられて前記駆動かさ歯車と前記受動かさ歯車とを連動させるドライブシャフトとを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像器集合体は、
複数の現像器が外周面に取付けられる支持部材と、
この支持部材の中心に通されてこの支持部材を回転自在に支持する軸とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転することで複数の現像器を切換える現像器集合体を備え、電子写真方式で記録媒体に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式に基づいて画像を形成する画像形成装置は、感光性部材、帯電器、露光器、現像器、転写器、定着器などを装備している。単色刷りの画像形成装置は、現像器を１つ備えていることに対し、多色刷りの画像形成装置は、複数の現像器を備える他、加えて、中間転写部材を備える場合がある。
【０００３】
多色刷りの画像形成装置は、複数の現像器を搭載する現像器集合体を備えている。各現像器は、現像器集合体がリボルバーのシリンダのように回転することによって切替えられる。現像器は、それぞれ現像ローラとトナーコンテナを備えている。トナーコンテナには、現像ローラに供給するトナーが入っている。
【０００４】
多色刷りの画像形成装置の場合、一般にイエロー、マゼンタ、シアンの３色、または、ブラックを加えた４色を用いて多色画像を形成する。いずれかの色が不足すると所望する色調の多色画像を得られない事態となるので、各現像器のトナーの残量を把握する必要がある。
【０００５】
トナーコンテナ中のトナーの残量は、画像形成装置の外部から確認することができないので、トナーの残量を検出するためのセンサを画像形成装置内に設ける。この場合、トナーコンテナは、現像器集合体とともに回転するので、信号線及び電線を配線してセンサを取付けることができない。そこで、トナーコンテナの一部に透明な窓を設け、この窓を通して光学的にトナーの残量を検出している（例えば、特許文献１参照。）。ところが、窓の内側にトナーが付着している場合、トナーの残量を正しく検出できない恐れがある。そのため、トナー残量の検出の信頼性を向上させるために、センサをトナーコンテナに直接設けることが望まれている。
【０００６】
回転する部材に電力を供給する方法として、画像形成装置に関連する技術において、回転する感光性ドラムとこの感光性ドラムを支持する軸との間に発電機を形成し、感光性ドラムに内蔵されたヒータに電力を供給しているものがある（例えば、特許文献２参照。）。この場合、発電機は、感光性ドラムが回転するときに発電する。また、バッテリーを設けて感光性ドラムが停止している場合にも電力を供給できるようにしている。
【特許文献１】特願２０００−１１２２６４号公報（段落００３３、第２図）
【特許文献２】特開平５−６６６８１号公報（段落００１３−００１７、第１図、第２図）
【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、この方法を応用して現像器集合体に搭載される機器に電力を供給する場合、現像器集合体は、断続的にしか回転しないので、電力は、現像器集合体が回転するときにしか供給されない。また、現像器集合体は、感光性ドラムに比べて発電及び蓄電に十分な回転数が得られない。
【０００８】
そこで、本発明は、回転する現像器集合体に搭載された機器に電力を供給することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置は、現像器集合体と現像ローラとローラ駆動歯車と伝動歯車とローラ駆動モータと取込歯車と発電機とを備える。そして、現像器集合体は、搭載された複数の現像器の内の１つを感光性部材に対面させる現像位置に回転することで複数の現像器を切換える。現像ローラは、複数の現像器のそれぞれに設けられて現像位置で感光性部材にトナーを供給する。ローラ駆動歯車は、現像ローラのそれぞれに取付けられる。伝動歯車は、現像位置にある現像器の現像ローラに取付けられたローラ駆動歯車と噛合する。ローラ駆動モータは、伝動歯車に動力伝達経路を通して動力を供給する。取込歯車は、現像器集合体の回転中心と同軸に配置されて前記伝動歯車と噛合する。発電機は、現像器集合体に内蔵され、取込歯車と噛合する歯車を有している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る画像形成装置によれば、複数の現像器を搭載する現像器集合体に発電機が搭載されている。この発電機は、各現像器の現像位置において現像器の現像ローラを回転させるローラ駆動歯車が噛合する伝動歯車と、ローラ駆動モータと伝動歯車とを連動させる動力伝達経路と、現像器集合体の回転中心と同軸に配置されて伝動歯車と噛合する取込歯車とを介して、ローラ駆動モータからの動力が伝達される。したがって、画像形成装置は、間欠的に回転する現像器集合体に搭載された機器に電力を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、カラー複写機１００を一例に図１から図７を参照して説明する。図１に、カラー複写機１００の内部構造を概略的に示す。カラー複写機１００は、スキャナユニット１０２、プロセスユニット１０４、および給紙ユニット１０６を有する。スキャナユニット１０２は、図示しない原稿台にセットした原稿を照明し、原稿からの反射光を複数の光学部材を介して受光素子へ導き、光電変換して画像データを出力する。プロセスユニット１０４は、スキャナユニット１０２にて原稿から読み取った画像データ、或いは図示しない外部装置から入力される画像データに基づく画像を用紙（転写媒体）上に出力する。給紙ユニット１０６は、プロセスユニット１０４に用紙を供給する。
【００１２】
カラー複写機１００は、上記各ユニットを収容した筐体１０３を有する。筐体１０３の図中右側面には、両面ユニット１０８および手差しユニット１０９が脱着自在に取り付けられている。両面ユニット１０８は、プロセスユニット１０４で片面に画像形成された用紙Ｐを反転させて、再びプロセスユニット１０４へ供給する。手差しユニット１０９は、手差しにより、用紙Ｐをプロセスユニット１０４へ供給する。
【００１３】
プロセスユニット１０４は、カラー複写機１００のフロント−リア方向（紙面方向）に延びた管軸を有する感光性ドラム７（像担持体）を有する。感光性ドラム７の周囲には、帯電装置１１２、露光装置１１３、ブラック現像器１１４（第２現像器）、現像器集合体１、中間転写ベルト１１６（中間転写体）、およびドラムクリーナ１１７（清掃装置）が、感光性ドラム７の回転方向（図中矢印方向）に沿って設けられている。感光性ドラム７は、これら複数の装置を周囲に配置可能なように、少なくとも５０［mm］以上の直径が必要とされている。
【００１４】
中間転写ベルト１１６は、感光性ドラム７に対して重力方向上方から転接する位置に配置されている。中間転写ベルト１１６は、それぞれフロント−リア方向に延びた回転軸を有する駆動ローラ１１６ａ、転写前ローラ１１６ｂ、転写対向ローラ１１６ｃ、およびテンションローラ１１６ｄに巻回されて張設されている。駆動ローラ１１６ａは、現像器集合体１の上方で筐体１０３に対して固定的に設けられ、転写前ローラ１１６ｂは、感光性ドラム７の上方で筐体１０３に対して固定的に設けられ、転写対向ローラ１１６ｃは、後述する縦搬送路に転接する位置に固定的に設けられている。テンションローラ１１６ｄは、中間転写ベルト１１６に所定の張力を与えるようにベルト１１６の内側から外側に向けて付勢されている。
【００１５】
中間転写ベルト１１６の周囲には、ベルトクリーナ１２２（清掃装置）、および２次転写ローラ１２４（転写装置）がそれぞれベルト表面に対して離接可能に設けられている。ベルトクリーナ１２２は、現像器集合体１の上方で、中間転写ベルト１１６を介して駆動ローラ１１６ａの外周上に設けられている。言い換えると、ベルトクリーナ１２２は、感光性ドラム７より重力方向上方のエリアから外れた位置に設けられている。２次転写ローラ１２４は、中間転写ベルト１１６を介して、転写対向ローラ１１６ｃとの間で後述する縦搬送路１２６を挟む位置に設けられている。
【００１６】
次に、図１に示した現像器集合体１の駆動系について、図２から図７を参照して説明する。カラー複写機１００は、現像器集合体１と伝動歯車２とローラ駆動モータ３とベルト４と取込歯車５と発電機６と感光性ドラム７とを備える。
【００１７】
現像器集合体１は、複数の現像器、本実施形態の図２、図４、図５、図６、図７では４つの現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、これら現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを支持するコアユニット９とを備える。各現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、現像ローラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとトナーコンテナ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄとを備える。現像ローラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、ローラ駆動歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを端に備えている。トナーコンテナ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄには、現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ毎に異なる色、本実施形態では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーが入れられている。現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは、コアユニット９の外周面に取付けられる。
【００１８】
なお、現像器集合体１に搭載される現像器の数は、図１に示すように３つであっても良いし、図２、図４、図５、図６、図７のように４つであっても良い。３つの現像器を現像器集合体１に搭載する場合、イエロー、マゼンタ、シアンの３色のトナーの入った現像器を搭載することが好ましい。
【００１９】
図３に示すように、コアユニット９は、軸１３と円柱状の支持部材１４とを備える。軸１３は、支持部材１４の中心に通されており、カラー複写機１００の内側に保持されている。そして、軸１３は、現像器集合体１をカラー複写機１００の中で回転自在に支持する。支持部材１４は、図示しない現像器固定部が外周面に設けられている。なお、現像器固定部は、現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを容易に取外せる構造に造られている。
【００２０】
現像器集合体１は、図２に示す側と反対の図示されない側に配置された駆動機構によって、回転される。現像器集合体１は、各現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが感光性ドラム７と対面する現像位置に配置されるように停止される。すなわち、カラー複写機１００は、現像器集合体１を間欠的に回転させることによって複数の現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを切換える。
【００２１】
伝動歯車２は、ローラ駆動歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが配置される側と同じ側となるカラー複写機１００の内側に枢支されている。伝動歯車２は、図２に示すように、現像状態にある現像器８ａのローラ駆動歯車１２ａと係合する。また、伝動歯車２は、受動プーリ１５が取付けられている。
【００２２】
ローラ駆動モータ３は、図２に示すように、その回転軸に駆動プーリ１６が取付けられている。ベルト４は、駆動プーリ１６と受動プーリ１５に巻き掛けられている。
【００２３】
取込歯車５は、図２に示すようにローラ駆動歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが配置される側と同じ側の軸１３に嵌められており、伝動歯車２と噛合する。取込歯車５は、現像器集合体１の回転と関係なく、軸１３に対して自由に回転する。
【００２４】
発電機６は、図３に示すように、取込歯車５が取付けられた側の支持部材１４の一部に設けられた切欠き部１４ａに組み込まれる。なお、切欠き部１４ａは、発電機６を支持部材１４の内側に装備することができればよい。発電機６は、回転式であって、回転軸に歯車６ａが取付けられている。発電機６の歯車６ａは、取込歯車５と噛合している。
【００２５】
感光性部材として設けられた円筒状の感光性ドラム７は、図２に示すように現像器集合体１が現像状態の回転位置にあるときに現像位置にある現像器８ａの現像ローラ１０ａに接近する位置に平行に配置されている。図４に示すように、現像器集合体１と伝動歯車２と感光性ドラム７などを側面から見た場合、取込歯車５と伝動歯車２と現像位置にある現像器８ａのローラ駆動歯車１２ａと感光性ドラム７のそれぞれの中心は、軸１３を中心とする取込歯車５から半径方向に１列に並ぶ。
【００２６】
なお、伝動歯車２と発電機６の歯車６ａは、軸１３に沿う方向に互いにずれた位置で、取込歯車５と噛合している。したがって、現像器集合体１が回転しても、発電機６の歯車６ａが伝動歯車２と衝突しない。また、取込歯車５は、伝動歯車２と発電機６の歯車６ａに対してそれぞれ適正な回転数を伝達するために、伝動歯車２と発電機６の歯車６ａが噛合する部分において、直径や歯数を変えて造られていてもよい。
【００２７】
なお、本実施形態において、ローラ駆動モータ３から伝動歯車２への動力の伝達は、駆動プーリ１６と受動プーリ１５とベルト４とで構成される動力伝達経路２１によって行なわれている。さらに、ベルト４の緊張を一定にするために、ベルト４の途中にテンショナーを設けるとよい。また、ベルト４と駆動プーリ１６と受動プーリ１５は、歯を備えた歯付きベルトと歯付きプーリであってもよいし、チェーンとスプロケットでもよい。
【００２８】
図５に示すように、動力伝達経路２１は、複数のギヤ、例えば、ローラ駆動モータ３に取付けられるモータ歯車１７aと、伝動歯車２と連動する連動歯車１７bと、モータ歯車１７aと連動歯車１７ｂとの間を連係する１つ以上の連係歯車１７ｃとを組合せてローラ駆動モータ３から伝動歯車２に動力を伝えてもよい。この場合、連動歯車１７ｂは、現像器集合体１がする場合にローラ駆動歯車１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと衝突しない位置に配置される。
【００２９】
また、図６に示すように、動力伝達経路２１は、ローラ駆動モータ３に駆動かさ歯車１８ａを設け、伝動歯車２に受動かさ歯車１８ｂを設け、かさ歯車を両端に備えたドライブシャフト１８ｃでこれらを連結して動力を伝えてもよい。このほか、ウォームギヤやハイポイドギヤ、はすば歯車などのギヤを使用したものでもよい。
【００３０】
以上のように構成されたカラー複写機１００において、待機状態の現像器集合体１は、図７に示すように現像ローラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが感光性ドラム７に対面しない位置で停止している。現像行程が開始されると、現像器集合体１が回転し、現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄのうちの１つ、例えば、図２に示すように現像器８ａの現像ローラ１０ａを感光性ドラム７と対面させる向きに配置する。現像器８ａは、現像器集合体１が回転することによって感光性ドラム７と接近する現像位置に配置され、ローラ駆動歯車１２ａを伝動歯車２に係合させる。
【００３１】
ローラ駆動歯車１２ａが伝動歯車２と噛合することによって、ローラ駆動モータ３から、駆動プーリ１６とベルト４と受動プーリ１５による動力伝達経路２１、伝動歯車２、ローラ駆動歯車１２ａを経て、現像ローラ１０ａまでの動力が伝達される。現像ローラ１０ａは、伝えられた動力によって回転させられる。選択された現像器８ａの現像ローラ１０ａが回転すると、この現像器８ａのトナーコンテナ１１ａから現像ローラ１０ａを介して、トナーが感光性ドラム７に供給される。
【００３２】
現像器８ａによる現像が完了すると、現像器集合体１は、再び回転し、次の現像器、例えば現像器８ｂを現像位置に配置する。そして、現像位置に配置された現像器８ｂの現像ローラ１０ｂに取付けられたローラ駆動歯車１２ｂが伝動歯車２と噛合する。このように、現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを切換えるために、現像器集合体１は、各現像器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを現像位置に位置決めさせて停止するように、間欠的に回転する。
【００３３】
また、伝動歯車２は、取込歯車５とも噛合しているので、動力伝達経路２１を通って伝わってきたローラ駆動モータ３からの動力は、伝動歯車２から取込歯車５へと伝わる。そして、取込歯車５から発電機６の歯車６ａを経由して発電機６にローラ駆動モータ３の動力が伝わり、発電機６によって発電される。これにより、現像器集合体１に搭載される機器に電力を供給することができる。伝動歯車２は、現像器集合体１が回転しても常に取込歯車５と噛合しているので、現像器集合体１に搭載された機器に常に電力を供給することができる。
【００３４】
なお、現像器集合体１に搭載される機器として、例えば、トナーコンテナ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに取付けられるトナー残量センサ、現像ローラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの回転速度センサ、現像器集合体１の回転位置検出器などを想定することができる。
【００３５】
また、図７に示すように、現像器集合体は、待機状態で停止している場合においても、取込歯車５が伝動歯車２と発電機６の歯車６ａの両方に噛合しているので、発電機６は、動力伝達経路２１を経てローラ駆動モータ３から動力を得ることができ、現像器集合体１に搭載される機器に対して電力を供給することができる。つまり、現像ローラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを回転させる必要のない場合においても、ローラ駆動モータ３から動力を供給する。したがって、間欠的に回転する現像器集合体１に搭載される機器に電力を供給することができる。また、発電機６への動力の供給は、現像ローラ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを回転させるために設けられたローラ駆動モータ３、伝動歯車２、駆動プーリ１６、受動プーリ１５、及びベルト４を利用しているので、カラー複写機１００の構造を複雑化させることがない。
【００３６】
なお、発電機６で発電される電力を効率よく利用するために、コアユニット９に蓄電装置を備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る複写機の内部構造を示す概略図。
【図２】図１の複写機において、現像状態における現像器集合体と感光性ドラムの一端を示す斜視図。
【図３】図２の現像器集合体のコアユニットを示す斜視図。
【図４】図２に示す現像器集合体と感光性ドラムを模式的に示す側面図。
【図５】複数の連係歯車を介して駆動モータから連動歯車に動力を伝える場合の現像器集合体と、感光性ドラムとを模式的に示す側面図。
【図６】かさ歯車を使ったドライブシャフトで駆動モータから連動歯車に動力を伝える場合の現像器集合体と、感光性ドラムとを模式的に示す側面図。
【図７】図２の現像器集合体の待機状態における現像器集合体と感光性ドラムの一端を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３８】
１…現像器集合体、２…伝動歯車、３…ローラ駆動モータ、４…ベルト、５…取込歯車、６…発電機、６ａ…歯車、７…感光性ドラム（感光性部材）、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…現像器、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…現像ローラ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…ローラ駆動歯車、１３…軸、１４…支持部材、１５…受動プーリ、１６…駆動プーリ、１７ａ…モータ歯車、１７ｂ…連動歯車、１７ｃ…連係歯車、１８ａ…駆動かさ歯車、１８ｂ…受動かさ歯車、１８ｃ…ドライブシャフト、２１…動力伝達経路、１００…カラー複写機（画像形成装置）。
【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】
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