(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のロータリー現像ユニットの外周に沿って複数の現像カートリッジを搭載し、前記ロータリー現像ユニットを駆動して感光体に対向する現像位置に順次前記各現像カートリッジを移動し前記現像カートリッジの現像ローラ歯車への現像駆動の受け渡しを行うロータリー現像装置において、
駆動源のモータピニオンに対して前記ロータリー現像ユニットの回転方向下流側に配置して前記モータピニオンに噛み合い、駆動軸の一端を本体フレームに軸支し他端をバネにより前記ロータリー現像ユニットの中心方向に付勢する片タンブラ機構により前記駆動軸の中心と前記ロータリー現像ユニットの中心とを結ぶ線上で揺動可能に支持した現像駆動歯車と、
前記ロータリー現像ユニットのフレームに設けられた現像入力歯車と、
前記現像カートリッジを前記ロータリー現像ユニットのフレームに装着することにより前記現像入力歯車に噛み合う前記現像カートリッジのアイドラ歯車と
を有し、前記ロータリー現像ユニットの中心を結ぶ線上で揺動可能に支持された前記現像駆動歯車に前記現像入力歯車を噛み合わせて前記現像駆動の受け渡しを行い、前記アイドラ歯車を介して前記現像入力歯車に前記現像カートリッジの前記現像ローラ歯車を連結することを特徴とするロータリー現像装置。
【請求項２】
前記現像駆動歯車は、クラッチ付歯車であることを特徴とする請求項１記載のロータリー現像装置。
【請求項３】
前記現像入力歯車と前記ロータリー現像ユニットを同じ回転方向に駆動することを特徴とする請求項２記載のロータリー現像装置。
【請求項４】
前記駆動源は、共通の駆動源として、クラッチ付歯車を含む複数の歯車からなる輪列を介して前記ロータリー現像ユニットを駆動することを特徴とする請求項２記載のロータリー現像装置。
【請求項５】
前記ロータリー現像ユニットは、駆動停止中にホールド状態を保つロック機構を備えたことを特徴とする請求項４記載のロータリー現像装置。
【請求項６】
前記共通の駆動源に対し、前記現像駆動が停止した直後にモータピニオンの振動方向に合わせて逆転パルスを投入することを特徴とする請求項４記載のロータリー現像装置。
【請求項７】
前記共通の駆動源は、前記ロータリー現像ユニットの駆動を行う時と、前記現像駆動を行う時で回転方向を逆方向にしたことを特徴とする請求項４記載のロータリー現像装置。
【請求項８】
前記クラッチ付歯車は、ワンウェイクラッチ付歯車であることを特徴とする請求項２又は４記載のロータリー現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形状のロータリー現像ユニットの外周に沿って複数の現像器を搭載し、駆動源より前記ロータリー現像ユニットを駆動して感光体に対向する現像位置に順次前記各現像器を移動し該現像器への駆動の受け渡しを行うロータリー現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロータリー現像方式を採用するフルカラー画像形成装置のこれまでの機種においては、ロータリー現像ユニットの外周に沿って複数の現像器を搭載し、各現像器を現像位置まで順次回転させて現像動作を行う。そのため、ロータリー現像ユニットを回転させる駆動手段と、ロータリー現像ユニットに搭載された現像器に内蔵された現像ローラ等を回転させる駆動手段をそれぞれ別に設けている。
【０００３】
上記複数の現像器を搭載したロータリー現像ユニットは、一般的に略円筒形状であり、感光体などの潜像担持体に形成された潜像を現像するために、その円筒外周付近に現像剤担持体である金属製ローラあるいは金属製芯金に弾性体を被せた現像ローラなどの重量物を配している。そのため、ロータリー現像ユニットは、大きな慣性モーメントを有している。
【０００４】
一般的なフルカラー印字動作において、例えば４色の現像器を搭載しているロータリー現像ユニットの場合、９０度回転を４回行うことで４色の現像器を順に感光体と対向する位置に移動させ現像動作を行う。現像動作を行う現像位置にロータリー現像ユニットを停止した後、その状態を保持する構成としては、モータ自体の保持力を利用する場合や、別に係合部材を設ける場合等がある。
【０００５】
ロータリー現像ユニットの９０度回転動作において、その慣性モーメントが大きいと、駆動源のモータは、それに応じて大きな力を発生する必要がある。更には、装置としての印字速度を速くしようとすると、９０度回転動作をより高速化することが有効になる。しかし、９０度回転動作を高速化することで、回転時の加速度も大きくなり、駆動源が必要とする力は、慣性モーメントに対して加速度の２乗で作用するため、より大きな力が必要となる。
【０００６】
ロータリー現像ユニットを回転させるのに必要な力は、逆にロータリー現像ユニットを停止させるときに影響を及ぼす。ロータリー現像ユニットが停止する際、駆動源は、ブレーキ作用を担ってロータリー現像ユニットの回転力を減衰させる。理想的には、停止直前にロータリー現像ユニットの回転力がブレーキ力によりゼロとなり停止するのが望ましい。
【０００７】
電子写真技術において、通常ロータリー駆動には、加減速が短時間に行え比較的簡単な制御で高い位置決め精度が達成可能なステッピングモータが使用され、現像駆動には、トルク効率が良く負荷変動による脱調が発生しないＤＣブラシレスモータが使用される。
【０００８】
ロータリー駆動にステッピングモータではなく、例えばＤＣブラシレスモータを使用する場合には、位置精度が悪く、モータ出力軸にエンコーダを取り付け、エンコーダからの信号によりモータの回転角を把握し、これに基づいてロータリーの回転角を制御することになる。しかも、ＤＣブラシレスモータは、物理的に加減速時の絶対速度が遅く、エンコーダとの信号の送受信による時間差が生じるため、高速でロータリーを回転させることは不可能である。また、エンコーダの信号によるフィードバック制御を行うことで制御ＣＰＵの負荷が増大し装置全体の動作にも制限が生じることになる。このようなことからロータリー駆動にはステッピングモータが使用される。しかし、ステッピングモータにも問題はある。それは、振動、騒音が大きい、負荷変動に対する裕度が小さく最悪の場合には脱調に至り動作が停止する、同一トルクではＤＣブラシレスモータ等と比較すると高価である、などの点である。
【０００９】
一方、現像駆動では、一部の機種にＤＣブラシレスモータではなく、ステッピングモータが使用されている例もでてきている。それは、ステッピングモータが他のモータに比較して価格が低廉になってきたことも１つの要因ではあるが、それに加えて加減速時間の短いことがメリットとして注目されてきていることによる。印字速度の高速化の中では、前述のロータリー回転による色切り替え時間だけでなく、現像ローラが定常速度に達するまでの加速時間の短縮も要望されるからである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際にロータリー駆動、現像駆動を切り替え運転する場合においては、ロータリー駆動によりロータリー現像ユニットが９０度回転を行い、現像カートリッジが感光体と対向する位置に移動して、その現像カートリッジの現像入力歯車が現像駆動歯車と噛み合うことにより現像駆動の受け渡しを行う際、歯車のピッチ円同士がオーバーラップするため、場合によっては、歯先同士の衝突の問題が生じる。この歯先衝突が生じた場合には、駆動源が異常（モータの脱調による動作停止など）を来すことになり、また、そのときの振動により画像不具合を生じる。
【００１１】
また、駆動系の歯車の輪列に存在するバックラッシュなどのガタや、撓み、ロータリー現像ユニット自体のねじれ等により回転力が残留してしまう。この残留した回転力がロータリー現像ユニットの停止時に、駆動源を介して振動として装置全体に伝達される。この振動は、露光手段や潜像担持体に伝達されて、潜像形成時にズレが発生したり、あるいは転写部に伝達すると、転写ズレが発生したりする。
【００１２】
更に、ロータリー現像ユニットが停止した直後においても、現像ローラを回転させる駆動手段が動作を開始すると、この駆動手段の回転ムラ、あるいは駆動源に発生する振動が、この駆動源を介して装置全体に伝達される。この振動でも、ロータリー現像ユニットの停止時に生じる振動と同じようにズレ等による画像不具合を生じる。
【００１３】
また、前述した２つの駆動源においてその種類やロットが異なる場合には各々異なった回転および振動特性を有する。それぞれが駆動源としてほぼ同等の振動特性を有しているとしても、異なった場所に取り付けられる場合においては、その取付場所の被振動特性による影響も生じる。そのために、それぞれの振動源で発生した振動は、異なった成分であることが多く、それぞれの振動は減衰することなく、場合によっては重なり合うように振動が合成され、増幅されることで、長周期に及ぶズレなどによる画像不良を生じることとなる。
【００１４】
ロータリー駆動にステッピングモータを使い、現像駆動にＤＣブラシレスモータを使う場合、現像駆動中のロータリー駆動用のステッピングモータはホールド状態にある。ホールド状態とは、モータに微小な電流を通電し、ロータを一定の位置に保持することである。外部にロータリーを一定の位置に保持するロック機構を有する場合、一旦ホールドを解除することも可能であるが、ホールドを解除すると、ロータ位置が不定となり次にロータリー駆動を行う際に最初の励磁相の位置が不明となって位置誤差が生じてロータリー回転精度が低下するので、結局、現像駆動中のホールドはロータリー回転精度を保つために必須となる。
【００１５】
しかし、ホールド状態を保つためには、消費電力が発生（増加）することになる。また、ホールド中、モータに通電することでモータに与えられたエネルギーに対して、モータ自体は回転せず熱エネルギーとなり温度上昇を招き、モータ温度の上昇によりトルクの低下を招くことになる。
【００１６】
ロータリー駆動、現像駆動とも別々のステッピングモータで駆動する場合、各ステッピングモータには、そのモータを制御するためのドライバと、さらにそのドライバの制御を司るタイマがそれぞれ必要となる。しかも、現像駆動中にロータリー駆動用のステッピングモータをホールド状態に保つ場合、ロータリー駆動時に使用するタイマとは異なる長周期のタイマが必要となる。
【００１７】
すなわち、ロータリー現像ユニットでは、現像動作に伴い搭載されたそれぞれの現像器で現像剤の量が変化することにより、円筒内の荷重バランスが微妙に変化する。荷重バランスの変化により、ロータリー現像ユニットでは、慣性モーメントが大きいのでステッピングモータの必要とするトルクも大きく変化する。そのため、ロータリー駆動時には非常に細かい周期でのモータトルクとのマッチングを行う必要があり、非常に短い周期のタイマを使用している。この短い周期のタイマでホールドを制御すると、ＣＰＵの稼働率が過多となり他の動作に制限を生じることになる。このようなドライバやタイマが増加することで基板構成が複雑化するとともに、制御面でもＣＰＵの制御を含めて複雑化する。なお、基本的にドライバやタイマが増加することは、それぞれの駆動時間が重なりあうことで消費電力は増加することにもなる。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、ロータリー駆動と現像駆動の切り替えによる歯車間の歯先の衝突の回避、衝突による衝撃の緩和を図り、振動、転写ズレの発生等を低減し、画像不良をなくすようにするものである。
【００１９】
そのために、本発明は、円筒形状のロータリー現像ユニットの外周に沿って複数の現像カートリッジを搭載し、前記ロータリー現像ユニットを駆動して感光体に対向する現像位置に順次前記各現像カートリッジを移動し前記現像カートリッジの現像ローラ歯車への現像駆動の受け渡しを行うロータリー現像装置において、駆動源のモータピニオンに対して前記ロータリー現像ユニットの回転方向下流側に配置して前記モータピニオンに噛み合い、駆動軸の一端を本体フレームに軸支し他端をバネにより前記ロータリー現像ユニットの中心方向に付勢する片タンブラ機構により前記駆動軸の中心と前記ロータリー現像ユニットの中心とを結ぶ線上で揺動可能に支持した現像駆動歯車と、前記ロータリー現像ユニットのフレームに設けられた現像入力歯車と、前記現像カートリッジを前記ロータリー現像ユニットのフレームに装着することにより前記現像入力歯車に噛み合う前記現像カートリッジのアイドラ歯車とを有し、前記ロータリー現像ユニットの中心を結ぶ線上で揺動可能に支持された前記現像駆動歯車に前記現像入力歯車を噛み合わせて前記現像駆動の受け渡しを行い、前記アイドラ歯車を介して前記現像入力歯車に前記現像カートリッジの前記現像ローラ歯車を連結することを特徴とするものである。
【００２０】
前記現像駆動歯車は、クラッチ付歯車であり、前記現像ローラ歯車と前記ロータリー現像ユニットを同じ回転方向に駆動し、前記駆動源は、共通の駆動源として、クラッチ付歯車を含む複数の歯車からなる輪列を介して前記ロータリー現像ユニットを駆動することを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記ロータリー現像ユニットは、駆動停止中にホールド状態を保つロック機構を備え、前記共通の駆動源に対し、前記現像駆動が停止した直後にモータピニオンの振動方向に合わせて逆転パルスを投入し、前記共通の駆動源は、前記ロータリー現像ユニットの駆動を行う時と、前記現像器の駆動を行う時で回転方向を逆方向にし、前記駆動源と前記現像駆動の受け渡し部との間のクラッチは、ワンウェイクラッチとするものである。
【００２３】
【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。
【００２４】
図１は本発明に係るロータリー現像装置の実施の形態を示す図、図２は本発明に係るロータリー現像装置の他の実施の形態を示す図、図３は図１及び図２に示す片タンブラ機構及び現像駆動の受け渡し部の側面図、図４は噛み合い時の歯先衝突による退避動作を説明するための図である。図中、１はロータリー現像ユニット、２はロータリー入力歯車、３は現像カートリッジ、４は現像ローラ歯車、５はアイドラ歯車、６は現像入力歯車、１０は感光体、１１は現像駆動歯車、１２、１４はモータピニオン、１３は現像駆動モータ、１５はロータリー駆動モータ、１６は電磁クラッチ付歯車、１７はロータリー駆動歯車、２０は本体フレーム、２１は片タンプラ機構を示す。
【００２５】
図１において、ロータリー現像ユニット１は、略円筒形状で、感光体１０などの潜像担持体に形成された潜像を現像するために、その円筒外周付近に、複数の現像カートリッジ３を搭載したものであり、イエローＹ、シアンＣ、マゼンタＭ、ブラックＫの現像カートリッジ３を搭載した４色現像用のユニット構成例を示している。ロータリー現像ユニット１は、その回転中心と同心にロータリー入力歯車２が配置され、ロータリー駆動モータ１５を駆動源として、そのモータピニオン１４とロータリー入力歯車２が連結する歯車輪列でロータリー駆動されて、９０度回転を４回行うことで４色の現像カートリッジ３を順に感光体１０と対向する位置に移動させ現像動作を行う。
【００２６】
各現像カートリッジ３は、現像剤担持体である金属製ローラあるいは金属製芯金に弾性体を被せた現像ローラを配し、その現像ローラ歯車４は、現像駆動モータ１３を駆動源として、そのモータピニオン１２と噛み合う現像駆動歯車１１に現像入力歯車６、アイドラ歯車５を介して現像ローラ歯車４が連結する歯車の輪列で現像ローラが駆動され現像動作を行う。この現像動作中、ロータリー現像ユニット１は、ロータリー駆動モータ１５によりホールド状態に保たれる。
【００２７】
ロータリー駆動によりロータリー現像ユニット１が９０度回転を行い、現像カートリッジ３が感光体１０と対向する位置に移動すると、その現像カートリッジ３の現像入力歯車６が現像駆動歯車１１と噛み合うことにより現像駆動の受け渡しを行う。この駆動の受け渡しは、ロータリー現像ユニット１の回転円運動の軌跡上で行われ、連結時には歯車（現像入力歯車６と現像駆動歯車１１）のピッチ円同士がオーバーラップするため、場合によっては、歯先同士が衝突する。衝突した場合には、駆動源が異常（モータの脱調による動作停止など）を来すことになるので、片タンプラ機構２１によりこれを回避する。片タンプラ機構２１は、現像駆動の受け渡し部となる現像駆動歯車１１の駆動軸をロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で揺動可能に支持する支持手段であり、歯先衝突が発生した場合に、現像駆動歯車１１がロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で揺動して退避することで駆動源の異常を回避する。その後現像入力歯車６は、滑りや現像駆動歯車１１の回転と共に噛み合うようになる。
【００２８】
ロータリー駆動と現像駆動は、交互に繰り返され、同時駆動モードはないので、図１に示す実施の形態のように現像駆動モータ１３とロータリー駆動モータ１５からなる２モータ駆動ではなく、１モータ駆動でも可能であり、その実施の形態を示したのが図２である。図２に示すように１モータ駆動では、モータピニオン１２より電磁クラッチ付歯車１６を介したロータリー駆動歯車１７にロータリー入力歯車２が噛み合って駆動される。この場合、ロータリー駆動のときには、電磁クラッチを連結して現像駆動モータ１３が図示時計回りに回転駆動され、現像駆動のときには、電磁クラッチを解放して現像駆動モータ１３が図示反時計回りに回転駆動される。この場合、現像駆動の受け渡し部においては、現像駆動歯車１１により現像入力歯車６がロータリー現像ユニット１の駆動方向と同じ回転方向に駆動される。
【００２９】
このように同一のモータを駆動源とすることにより、一方の駆動により発生した振動に対し他方の駆動で発生する振動を抑制することができ、ロータリー駆動が停止した直後に、同一のモータにより逆方向に現像動作を開始することで、ロータリー現像ユニットの回転により発生した振動を早期に減衰させることができ、振動に起因するブレやズレ等による画像不良をなくすことができる。
【００３０】
ロータリー駆動側の輪列は、ロータリー駆動時にも現像駆動時にもロータリー入力歯車２がモータピニオン１４、ロータリー駆動歯車１７に常時噛み合った状態にあり、歯車の噛み合い、離脱がなく、歯先の衝突という問題は基本的に発生しない。しかし、現像駆動側の輪列は、現像動作を行う際に現像カートリッジ３が順に感光体１０と対向する位置に移動した時に、現像入力歯車６に現像駆動歯車１１の歯先が衝突すると、歯先の損傷さらに振動が生じて画像不具合などの問題が生じる。これは、２モータ、１モータいずれの構成においても同じ問題である。
【００３１】
片タンブラ機構２１は、これら歯車の衝突時の衝撃を緩和すると共に歯先の損傷を低減するための逃げ機構である。この機構部の側面図を示したのが図３であり、片タンブラ機構２１によれば現像駆動歯車１１がロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で揺動可能に駆動軸の一端が本体フレーム２０に軸支されて、バネによりロータリー現像ユニット１の中心方向に付勢され、現像入力歯車６に噛み合うようになっている。
【００３２】
図１及び図２に示すようにロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で現像ローラを感光体１０に接触させ、同じくロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で片タンブラ機構２１により現像駆動歯車１１をバネ付勢し揺動可能にして現像入力歯車６に噛み合うようにすることにより、歯車の衝突による衝撃があっても、現像駆動歯車１１がバネ力に抗して揺動し現像ローラと感光体１０との接触部に影響がないようにしている。
【００３３】
片タンブラ機構２１は、ロータリー駆動により図４（Ａ）から図４（Ｂ）に示すように現像入力歯車６が現像駆動歯車１１と噛み合う位置に移動し歯先が衝突したとき、その作動により現像駆動歯車１１がロータリー現像ユニット１の中心を結ぶ線上で外側に退避するようになる。そして、ロータリー駆動により現像入力歯車６が現像駆動歯車１１と噛み合う位置に移動中に現像駆動歯車１１の滑りながら噛み合うようになるか、現像入力歯車６と現像駆動歯車１１の歯先同士が当たった状態のままのときには、現像動作に入って現像駆動モータ１３が回転し始めたとき歯先の移動に伴って噛み合うようになる。
【００３４】
なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように片タンブラ機構２１で支持された現像駆動歯車１１がモータピニオン１２に対して、ロータリー駆動方向の上流側にあると、現像駆動歯車１１が揺動したときモータピニオン１２との噛み合いでこれと噛み合う現像入力歯車６を迎える方向に回転することになる。これに対して、図示とは逆に現像駆動歯車１１がモータピニオン１２に対して、ロータリー駆動方向の下流側に配置された場合には、現像駆動歯車１１が揺動したときモータピニオン１２との噛み合いでこれと噛み合う現像入力歯車６を逃げる方向に回転することになる。したがって、後者の方が片タンブラ機構２１をより円滑に揺動させることができる構成と言える。
【００３５】
また、現像駆動歯車１１にワンウェイクラッチ付歯車を使用し、ロータリー駆動方向に空転させるようにすると、現像駆動歯車１１と現像入力歯車６との噛み合いをより円滑に行わせることができる。片タンブラ機構２１とワンウェイクラッチ付歯車を併用してもよいし、ワンウェイクラッチ付歯車に代えて電動クラッチ付歯車を使用してもよいが、以下にワンウェイクラッチ付歯車を現像駆動歯車１１に使用した実施の形態について説明する。図５はワンウェイクラッチを使用したロータリー現像装置の他の実施の形態を示す図、図６は図５に示すロータリー現像装置の歯車輪列部の側面図である。
【００３６】
図５において、現像駆動歯車１１は、ロータリー駆動方向に空転するワンウェイクラッチ付歯車であり、他は図１に示す実施の形態と同じである。ロータリー現像ユニット１は、図６の側面図に示すように現像駆動モータ１３、ロータリー駆動モータ１５とともに本体フレーム２０に取り付けられ、ロータリー回転軸７が軸受で回転自在に支持されている。各現像カートリッジ３を駆動する歯車の輪列は、各現像カートリッジ３の現像入力歯車６がロータリーフレーム８に設けられ、この現像入力歯車６に噛み合うアイドラ歯車５と現像ローラ歯車４が各現像カートリッジ３に設けられる。各現像カートリッジ３は、個別に着脱自在になっており、その装着によりロータリーフレーム８に固定された現像入力歯車６にアイドラ歯車５が噛み合うようになっている。
【００３７】
このようにロータリーフレーム８に現像入力歯車６を固定し、一方では本体フレーム２０に固定した現像駆動歯車１１と噛み合い、他方では現像カートリッジ３のアイドラ歯車５と噛み合うようにすることにより、現像カートリッジ３を交換しても、現像カートリッジ３の品質のバラツキが現像駆動歯車１１と現像入力歯車６の噛み合いに影響しないようにしている。現像入力歯車６とアイドラ歯車５との噛み合いは、現像カートリッジ３が装着されると、交換するまでその状態が維持されるが、現像入力歯車６と現像駆動歯車１１との間は、ロータリー駆動、現像駆動に伴い噛合、離脱が繰り返される。したがって、歯先の損傷が生じやすく、寿命を短くしてしまい、上記構成は、現像駆動歯車１１と現像入力歯車６の現像駆動の受け渡し部の長寿命化に有効である。
【００３８】
ワンウェイクラッチを使用した現像駆動歯車１１は、ロータリー駆動モータ１５を駆動源としてロータリー現像ユニット１を回転させる方向に空転し、現像動作においては、ロータリー駆動モータ１５をホールド状態にして、現像駆動モータ１３を駆動源として現像駆動歯車１１の空転方向と逆の方向に回転させて現像入力歯車６を駆動する。したがって、この場合には、ロータリー入力歯車２の回転方向と現像入力歯車６の回転方向は同方向になる。
【００３９】
ワンウェイクラッチは、電磁クラッチに比較して有利な点は多い。例えば電磁クラッチのように通電せずに、回転方向に応じて自動的に連結、解放が可能であるため、全く制御が不要でありオン／オフを制御するコントローラなどの電装部品が不要である。また、通電しないため消費電力は全く発生せず省電力化でき、連結、解放時間が０で切り替えが高速にでき、歯車に内蔵可能なサイズで大きなトルク伝達ができ、設計自由度が高い。
【００４０】
図７はワンウェイクラッチを使用したロータリー現像装置の他の実施の形態を示す図、図８は図７に示すロータリー現像装置の歯車輪列部の側面図である。上記実施の形態は、ロータリー駆動と現像駆動の駆動源にそれぞれ別のモータ（２モータ）を用いて構成したものであるが、ロータリー駆動と現像駆動の駆動源を共通の１モータで構成した例を示したのが図７であり、その側面図で現像駆動歯車におけるワンウェイクラッチの異なる配置例を示したのが図８である。
【００４１】
図７において、現像駆動モータ１３は、モータピニオン１２を時計回りに回転駆動することによりロータリー駆動を行い、その逆の反時計回りに回転駆動することにより現像駆動を行うものである。そして、１モータでロータリー駆動と現像駆動を行うため、モータピニオン１２と現像入力歯車６との間にワンウェイクラッチ付歯車を使用した現像駆動歯車１１を挿入し、モータピニオン１２とロータリー駆動歯車１７との間に電磁クラッチ付歯車１６を挿入している。
【００４２】
これらワンウェイクラッチ付歯車を使用した現像駆動歯車１１と電磁クラッチ付歯車１６の存在により、モータピニオン１２が時計回りに回転駆動されるロータリー駆動時には、電磁クラッチ付歯車１６を係合させてロータリー入力歯車２を駆動するとともに、ワンウェイクラッチを空回りさせて現像カートリッジ３との間の駆動伝達を切り離す。また、モータピニオン１２が反時計回りに回転駆動される現像駆動時には、電磁クラッチ付歯車１６の係合を開放させてロータリー入力歯車２との間の駆動伝達を切り離し、現像駆動歯車１１を介して現像入力歯車６を駆動する。
【００４３】
上記図５や図７に示すように現像駆動歯車にワンウェイクラッチ付歯車を使用した場合には、ロータリー入力歯車２と現像入力歯車６において共に同方向に回転駆動することが条件となる。これに対し、図２や図７に示す１モータ駆動の場合には、１モータにより正回転と逆回転の切り替え駆動を行い、さらに、現像駆動歯車にワンウェイクラッチ付歯車を使用した図７の構成の場合には、ロータリー入力歯車２と現像入力歯車６は同方向に回転駆動されることになる。２モータ駆動で現像駆動歯車にワンウェイクラッチ付歯車ではなく電磁クラッチを使用する場合には、駆動方向はそれぞれが選択できることになる。
【００４４】
ロータリー入力歯車２に噛み合ってロータリー駆動を行う電磁クラッチ付歯車１６及び現像入力歯車６に噛み合って現像駆動を行う現像駆動歯車１１は、図８の側面図に示すように本体フレーム２０に取り付けられる。ワンウェイクラッチ付歯車を使用した現像駆動歯車１１は、同軸上に配置されるモータピニオン１２に噛み合う歯車側又は現像入力歯車６に噛み合う歯車側に設けられる。モータピニオン１２に噛み合う歯車側にワンウェイクラッチ付歯車１１が設けられる構成を示したのが図８（Ａ）であり、現像入力歯車６に噛み合う歯車側にワンウェイクラッチ付歯車１１が設けられる構成を示したのが図８（Ｂ）である。
【００４５】
モータピニオン１２に噛み合う歯車側にワンウェイクラッチ付歯車１１が設けられる図８（Ａ）に示す構成では、現像入力歯車６に衝突した際に、その相手の歯車１１ａと軸及びワンウェイクラッチ付歯車１１の入った歯車が空転する。これに対し、現像入力歯車６に噛み合う歯車側にワンウェイクラッチ付歯車１１が設けられる図８（Ｂ）に示す構成では、現像入力歯車６に衝突した際に、その相手のワンウェイクラッチ付歯車１１のみが空転する。したがって、ワンウェイクラッチ付歯車１１の位置により、図８（Ａ）に示す構成は、図８（Ｂ）に示す構成に比べて負荷が大きくなり、その分歯先が逃げにくくなるので、図８（Ｂ）に示す構成の方が有利である。
【００４６】
図９は歯先衝突時の衝撃や損傷の低減を図った各種歯先形状の例を示す図であり、図中、一点鎖線はピッチ円、細線は歯先円、矢印は駆動側、負荷側の回転方向を示している。通常のインボリュート歯車の歯車形状詳細と駆動側歯車、負荷側歯車を示した図９（Ａ）に対し、歯先衝突時の衝撃や損傷の低減を図った歯先形状として、例えば図９（Ｂ）は実際に歯面が押圧しない面の歯先をカットした歯車を示す。このカット高さはピッチ円よりも歯先側に限定している。また、図９（Ｃ）は高歯車を示し、３０％の例であり、図９（Ｄ）は高歯車で先端がＲ形状のものを示している。ＪＩＳによりインボリュート歯車は、曲線で形成されており、先端部で２つの曲線が交わる高さが限界と考えられ、また、歯底を下げていくと金型構成上、アンダーカット形状になり、離型不可能な限界もある。
【００４７】
また、通常のインボリュート歯車の斜視図を示した図９（Ｅ）に対し、歯先衝突時の衝撃や損傷の低減を図った歯先形状として、例えば図９（Ｆ）は、通常のハスバ歯車の斜視図を示し、図９（Ｇ）は歯車の長手方向で傾斜面を形成した歯車の斜視図を示している。
【００４８】
ロータリー駆動により現像入力歯車６が現像駆動歯車１１と噛み合う位置に移動して現像位置にロータリー現像ユニットが停止した時は、歯先同士が突き当たったままで、現像動作が開始して現像駆動モータ１３が回転し始めたとき歯先の移動に伴って噛み合うようになると、その衝撃により発生した振動状態が減衰しきらないまま実質的な現像動作に入ってしまう。上記のような歯先形状の歯車を用い、現像位置にロータリー現像ユニットが停止するまでの間に滑らかに噛み合うようにすることにより、上記のような振動が残らない状態で実質的な現像動作に入ることができる。
【００４９】
図１０はロータリーロック機構を備えた構成を示す図であり、４１はロック凹部、４２はソレノイド、４３はロックレバー凸部、４４はバネを示す。ロータリー現像ユニット１を特定の回転位置に停止、保持する、所謂ロータリーロック機構は、例えば図１０に示すようにロータリー現像ユニット１の回転外周部にロック凹部４１を設け、これに嵌合するロックレバー凸部４３を回転動作させることによりロータリー現像ユニット１を特定の位置に固定するように構成される。ロックレバー凸部４３は回転支点を中心にロック切替器であるソレノイド４２によって動作を行い、現像カートリッジの現像ローラが感光体１０に対向する位置に固定された状態でロックされる。
【００５０】
図１０に示したロック機構において、バネ４４は、ロック状態を保持する力を嵌合部に付勢し、レバーが自重で嵌合を解除する方向に動作することを妨げるものである。また、バネ４４は、現像動作時に現像ローラと感光体１０が回転接触することにより、ロータリー現像ユニット１に生じる回転させようとする反力の影響等により嵌合を解除しようとする力に対して、ロックが嵌合状態を保持するに十分な力を付与するように設定している。これに対して、ソレノイド４２は、このバネ４４を更に引き延ばしてレバーの嵌合状態を解除するだけの力を付与するように設定されている。
【００５１】
なお、上記の構成は、代表的な構成例を示したものであり、１モータでも同じである。勿論ロック機構に関しては、ロータリー現像ユニットを回転させる輪列（駆動歯車列）の歯車に噛み合う逆作動形クラッチを配置し、該逆作動形クラッチを歯車に噛み合わせて非通電によりロータリー現像ユニットを所定の現像位置に保持し、通電により歯車を解放してロータリー現像ユニットを回転移動させ色切り換えを行うように構成したものなど、種々の構成のものがある。
【００５２】
図１１はモータ、クラッチ、ロックソレノイドの動作シーケンスを説明するための図、図１２はロータリー色切り替え時のモータ駆動シーケンスを説明するための図、図１３は現像駆動停止時のモータピニオンの挙動を説明するための図である。
【００５３】
モータ、クラッチ、ロックソレノイドの動作シーケンスでは、図１１に示すようにホールド期間を挟んでロータリー駆動（ＲＴ駆動）と現像駆動が交互に繰り返し実行され、それぞれの駆動期間にスローアップ（加速）、定速、スローダウン（減速）の速度曲線にしたがってモータが駆動される。これに対し、電磁クラッチは、ロータリー駆動の期間をオン状態にして駆動ロータリー入力歯車に駆動モータからの動力を伝達し、ホールド期間から現像駆動を実行して次のホールド期間までオフにする。また、ロックソレノイドは、電磁クラッチのオンに対応してロータリー駆動の期間をオン状態にしロータリー現像ユニットの移動のロックを解放する。そして、現像駆動の期間はオフ状態にしてロータリー現像ユニットの移動をロックする。
【００５４】
ロータリー駆動モータとしてパルスモータを使用した場合には、図１２に示すようにその速度曲線に対応してモータパルスが生成される。図１２の縦軸はモータパルスの周波数であり、横軸は時間である。ロータリー駆動と現像駆動を１モータで行う場合には、現像駆動が停止した直後、ピニオンが図１３に示すように振動しているため、この振動方向に合わせて逆転パルスを投入する。この逆転パルスの投入で、現像駆動反力によりロック部に残留した力を解除し、ロック解除不良やロック解除動作に伴い生じる振動を低減することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、本体フレーム側に取り付けられ、ロータリー現像ユニット側の現像入力歯車に噛み合う現像駆動歯車にワンウェイクラッチ付歯車を配置する構成としたが、ワンウェイクラッチ付歯車は、アイドラ歯車その他モータ歯車から最終的に現像カートリッジのローラを直接駆動する歯車までの輪列の中の任意に位置に配置するように構成してもよい。また、現像入力歯車に噛み合う駆動側の歯車にワンウェイクラッチ付歯車を使用したが、ワンウェイクラッチ付歯車を電磁クラッチ付歯車に代えてもよい。
【００５６】
【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、円筒形状のロータリー現像ユニットの外周に沿って複数の現像カートリッジを搭載し、ロータリー現像ユニットを駆動して感光体に対向する現像位置に順次各現像カートリッジを移動し現像カートリッジの現像ローラ歯車への現像駆動の受け渡しを行うロータリー現像装置において、駆動源のモータピニオンに対してロータリー現像ユニットの回転方向下流側に配置してモータピニオンに噛み合い、駆動軸の一端を本体フレームに軸支し他端をバネによりロータリー現像ユニットの中心方向に付勢する片タンブラ機構により駆動軸の中心とロータリー現像ユニットの中心とを結ぶ線上で揺動可能に支持した現像駆動歯車と、ロータリー現像ユニットのフレームに設けられた現像入力歯車と、現像カートリッジをロータリー現像ユニットのフレームに装着することにより現像入力歯車に噛み合う現像カートリッジのアイドラ歯車とを有し、ロータリー現像ユニットの中心を結ぶ線上で揺動可能に支持された現像駆動歯車に現像入力歯車を噛み合わせて現像駆動の受け渡しを行い、アイドラ歯車を介して現像入力歯車に現像カートリッジの現像ローラ歯車を連結するので、ロータリー駆動から現像駆動に移行するときに現像駆動の受け渡し部で発生する歯車間の歯先の衝突の回避、衝突による衝撃の緩和、振動や歯先の損傷の低減を図ることができ、転写ズレの発生等による画像不良をなくすことができる。
【００５７】
駆動源と現像駆動の受け渡し部との間に歯車の輪列の連結／解放を行うクラッチを備えたことにより、現像駆動歯車と現像入力歯車との噛み合わせを円滑に行えるようにし、より歯車間の歯先の衝突の回避、衝突による衝撃の緩和、振動や騒音、歯先の損傷の低減を図ることができる。
【００５８】
現像駆動の受け渡し部では、ロータリー現像ユニットの駆動方向と同じ回転方向に駆動され、ロータリー現像ユニット及び現像器を駆動する駆動源として共通の駆動源を使用し、該駆動源とロータリー現像ユニットの入力歯車との間に歯車の輪列の連結／解放を行うクラッチを備えたことにより、１モータでいずれの方向に回転させてもクラッチを連結／解放してロータリー駆動と現像駆動を行うことができ、さらに正回転／逆回転の切り替えを行うようにすると、ワンウェイクラッチを使用することもできる。
【００５９】
また、ロータリー現像ユニットは、駆動停止中にホールド状態を保つロック機構を備え、共通の駆動源に対し、現像駆動が停止した直後にモータピニオンの振動方向に合わせて逆転パルスを投入し、共通の駆動源は、ロータリー現像ユニットの駆動を行う時と、現像器の駆動を行う時で回転方向を逆方向にすることにより、現像駆動を行う際にロータリー現像ユニットをホールド状態に保って、その解除も円滑に行うことができると共に、振動を早期に減衰させることができ、振動に起因するブレやズレ等の画像不良のない良好な画像を得ることができる。
【００６０】
駆動源と現像駆動の受け渡し部との間のクラッチは、ワンウェイクラッチとすることにより、連結、解放時間を０にして切り替え時間の短縮を図り、電磁クラッチの使用に比較して設計自由度を高め、省電力化、制御の簡素化を図り、温度上昇を抑えることができ、駆動信頼性を向上させることができる。
【００６１】
そして、駆動源として、ステッピングモータを用いることにより、位置制御の精度を高め、高速かつ高精度な切り替え動作が可能になる。また、支持手段は、駆動源よりロータリー現像ユニットの回転方向下流側に配置されることにより、揺動による歯車間の歯先の衝突回避、衝撃の緩和を円滑に実現することができ、現像駆動の受け渡し部では、ロータリー現像ユニットのフレームに現像入力歯車が設けられ、該現像入力歯車を介して現像駆動を行うことにより、現像器の交換があっても噛み合い部への影響を除くことができる。
【００６２】
以上のように本発明によれば、ロータリー駆動と現像駆動との切り替えを円滑に行い、時間の短縮を図ることができ、多色現像の高速化を図ることができる。さらに、連結／解放の自動切り替えを行い、正逆転によりロータリー駆動と現像駆動の切り替えを行うことができ、駆動モータの信頼性の向上、基板の簡素化、制御負荷の軽減、省電力化を図ることができる。また、振動に起因するブレやズレ等の画像不良のない良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るロータリー現像装置の実施の形態を示す図である。
【図２】  本発明に係るロータリー現像装置の他の実施の形態を示す図である。
【図３】  図１及び図２に示す片タンブラ機構及び現像駆動の受け渡し部の側面図である。
【図４】  噛み合い時の歯先衝突による退避動作を説明するための図である。
【図５】  ワンウェイクラッチを使用したロータリー現像装置の他の実施の形態を示す図である。
【図６】  図５に示すロータリー現像装置の歯車輪列部の側面図である。
【図７】  ワンウェイクラッチを使用したロータリー現像装置の他の実施の形態を示す図である。
【図８】  図７に示すロータリー現像装置の歯車輪列部の側面図である。
【図９】  歯先衝突時の衝撃や損傷の低減を図った各種歯先形状の例を示す図である。
【図１０】  ロータリーロック機構を備えた構成を示す図である。
【図１１】  モータ、クラッチ、ロックソレノイドの動作シーケンスを説明するための図である。
【図１２】  ロータリー色切り替え時のモータ駆動シーケンスを説明するための図である。
【図１３】  現像駆動停止時のモータピニオンの挙動を説明するための図である。
【符号の説明】
１…ロータリー現像ユニット、２…ロータリー入力歯車、３…現像カートリッジ、４…現像ローラ歯車、５…アイドラ歯車、６…現像入力歯車、１０…感光体、１１…現像駆動歯車、１２、１４…モータピニオン、１３…現像駆動モータ、１５…ロータリー駆動モータ、２１…片タンプラ機構
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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