多色画像形成装置

【課題】回転式現像カートリッジ切換機構の低騒音化および正確な切換を可能とする。
【解決手段】現像カートリッジ保持ロータリーを、ＤＣモーターにより、ＤＣモーター軸に設けられたパルスエンコーダーの信号を用いて、サーボ制御により回転駆動し、かつ、ロータリーの回転停止位置保持のために電磁クラッチを用いる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の現像器を順次切り換えることで、一つの像担持体とそれに対応した潜像形成部とで多色画像を形成する電子写真方式の多色画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図９から図２４に従来例を示す。図１１は装置本体を左側面から見た断面図である。図中１００は像担持体（ＯＰＣ）であり、図の矢印方向に回転される。像担持体１００の外周には、１次帯電部材１０１、クリーニング部材１０２が配され、その回転方向上流部（図中右下）に中間転写体ベルト（ＩＴＢ）２００が当接する。該ＩＴＢ２００の内側には１次転写ローラー２０１が設けられ、ＩＴＢ２００を介してＯＰＣ１００に加圧されている。ＩＴＢ２００は従動ローラー２０２と駆動ローラー２０３により張架されて図の矢印方向に回転し、従動ローラー２０２はテンションローラーとしても機能し、駆動ローラー２０３は、２次転写対向ローラーとしても機能する。ここでＩＴＢ２００の右端部にはＩＴＢ表面と反射率が異なった部分がシート等により設けられており、この部分を装置本体に設けられた光反射型センサー４００によって検知することでＩＴＢ２００の１回転毎の位置が特定される。
【０００３】
駆動ローラー２０３の外周にはＩＣＬローラー２０４がＩＴＢ２００に対して接離可能に配されている。ＩＣＬローラー２０４はＩＴＢ２００上の２次転写残トナーに１次転写時とは逆の電荷を付与する機能を有し、ここで逆電荷を付与されたトナーは１次転写部で、通常とは逆にＩＴＢからＯＰＣに転移し、ＯＰＣのクリーニング部材１０２により、廃トナーとして回収される。
【０００４】
図中２０５は廃トナー容器であり、クリーニング部材１０２で回収された廃トナーが、図示しない廃トナー送り機構により送られ、ここに蓄積される。
【０００５】
ここで、像担持体１００、１次帯電部材１０１、クリーニング部材１０２、ＩＴＢ２００、１次転写ローラー２０１、ＩＴＢ従動ローラー２０２、ＩＴＢ駆動ローラー２０３、ＩＣＬローラー２０４、廃トナー容器２０５は、一体のユニット（Ｉ／Ｏ−ＣＲＧ）１５０として構成される。
【０００６】
Ｉ／Ｏ−ＣＲＧ１５０の装置本体との位置決め部として、ＯＰＣ１００の回転中心両端軸受部１５１とＩＴＢ駆動ローラー２０３の回転中心両端軸受部１５２があり、各々がＩ／Ｏ−ＣＲＧ１５０両側面から円筒状に突出しており、これがＩ／Ｏ−ＣＲＧの装置本体への着脱時のガイドのためにも使用される。
【０００７】
Ｉ／Ｏ−ＣＲＧ１５０と装置本体との駆動入力個所は、Ｉ／Ｏ−ＣＲＧ１５０の右側面部に３箇所設けられている。第１はＯＰＣ１００の回転中心軸であり、軸の端部にはカップリング部が形成されている。第２はＩＴＢ駆動ローラー２０３の回転中心軸であり、これも軸の端部にカップリング部材が設けられている。第３はＩＣＬローラー２０４及び２次転写ローラー３００の接離切換用駆動入力部である。ここに入力される駆動力は、図示しないギア列により、ＩＴＢ駆動ローラー２０３の両端に設けられた接離切換カム２２０に伝達される。ＩＣＬローラー２０４及び２次転写ローラー３００は、各々の両端の軸受３０２・３０３を介して該駆動ローラー２０３に対して加圧されており、前記接離切換カム２２０はこれらの軸受３０２・３０３に対向する位置関係に配されており、該カム２２０の凸部２２１がこれらの軸受に当接するとＩＣＬローラー２０４及び２次転写ローラー３００はＩＴＢ２００から離間され、該カムの凹部２２２がくるとＩＴＢ２００に当接する。
【０００８】
Ｉ／Ｏ−ＣＲＧ１５０と装置本体の電気的な接続は、ＯＰＣ１００とＩＴＢ駆動ローラー２０３がその左側面部から装置本体のアースに接続され、１次帯電部材１０１、１次転写ローラー２０１及びＩＣＬローラー２０４の３種類の高圧が装置本体の中央下部に備えられた高圧ユニット５００と接点を介して接続される。装置本体には高圧ユニット５００からバネ用鋼線で形成された接点が設けられ、Ｉ／Ｏ−ＣＲＧ１５０が装置本体に装着されると該接点とＩ／Ｏ−ＣＲＧ１５０側の接点が接触することで導通が確保される。
【０００９】
装置本体の略中央部には、回転式現像器切換機構（ロータリー）６００が設けられる。該ロータリー６００は少なくとも左右の円形状の側板（ディスク左右）６０１・６０２とそれらを繋ぐ中央部の中心軸部材６０３からなり、その軸位置を回転中心として回転するロータリー本体６１０と、その左右に設けられ前記中心軸６０３の左右を保持する軸受部を有するロータリー保持側板（保持側板左右）６０４・６０５とこれら両側板を繋ぐ連結ステー６０６およびこれら両側版を貫通するように設けられ、装置本体に保持されるとともにロータリー６００全体の揺動動作の中心となる揺動中心軸６０７から構成される。各色毎の現像ＣＲＧは前記左右ディスク６０１・６０２に位置決め保持された状態でロータリー本体６１０とともに回転され、現像位置に対応した位置に移動される。ここで前記連結ステー６０６と装置本体間に設けられた図示しないロータリー加圧離間機構により、ロータリー全体６００は揺動中心軸６０７を中心に揺動され、現像位置の現像ＣＲＧ７００の現像ローラー７０１がＯＰＣ１００に加圧当接される。
【００１０】
ロータリー本体６１０の公転動作と同様に、ロータリー本体６１０からの現像ＣＲＧの着脱は、ロータリー全体６００の揺動位置においてＯＰＣ１００から離間した状態で行われる。装置本体に設けられた現像ＣＲＧ着脱ガイド部７１０は、ロータリー全体６００がＯＰＣ１００から離間した揺動位置にあり、かつ、ロータリー本体６１０の公転停止位置が現像動作時の位置とは異なった現像ＣＲＧ着脱用の公転停止位置にある場合にのみ、ロータリー本体６１０から現像ＣＲＧが着脱可能になるように設けられている。
【００１１】
前記ロータリー保持側板左６０４には現像位置にある現像ＣＲＧ７００に現像バイアスを印加するためにバネ用鋼線でなる現像バイアス接点が設けられ、前記揺動動作に伴って装置本体に設けられた現像バイアス接点と接触し、本体の高圧ユニット５００との電気的な接続が行われる。
【００１２】
前記ロータリー保持側板右６０５には現像位置において現像ＣＲＧ７００内の現像ローラー６０１に駆動力を伝達する現像駆動機構が設けられ、装置本体に設けられた現像駆動モーターから前記揺動中心軸６０７上に設けられた現像駆動中継ギアを介して駆動力が伝達される。
【００１３】
前記ディスク右６０２の外周部にはギアが形成されており、装置本体に設けられたロータリー公転モーター６０９により、前記揺動中心軸６０７上に具備された公転駆動中継ギア６０８を介して連結され、前期ロータリー保持側板左６０４に具備された光学式センサーにより前記ディスク左６０１に形成されたセンサーフラグを検知し、それを基準としてロータリー本体６１０が公転動作される。
【００１４】
前記ロータリー公転モーター６０９と前記公転駆動中継ギア６０８の間のギア６１１に一体にギア状のロック部６１４が形成されており、ロータリー公転ロックソレノイド６１２のフラッパ６１３はロック部６１４に契合してロータリー本体６１０の公転動作をロックしており、該ソレノイド６１２に通電して吸引状態にすると該フラッパ６１３は該ロック部６１４から離間され、ロータリー本体６１０の公転動作が可能となる。
【００１５】
ロータリー６００の上部には、光学ユニット８００が配置される。該ユニット８００のポリゴンミラー８０１と折り返しミラー８０２の間にはレーザーシャッタ８０３が回動中心８０４を保持されるように設けられており、通常状態ではシャッタ８０３はその自重によりレーザーを遮蔽する位置にあり、後述するＣＲＧドア９００に設けられた突起部９０１に押下されると該シャッタ８０３は回動され、レーザーは遮蔽されることなくＯＰＣ１００へ照射可能とされる。
【００１６】
装置最下部には給紙カセット１０００が設けられており、ピックアップローラー１００１により、ピックアップされた用紙は搬送ローラー部１００２にガイド搬送され停止される。ロータリー本体６１０は公転モーター６０９により公転され、最初に現像を行う現像ＣＲＧが対応する現像位置に公転移動され、ロータリー６００全体が揺動され、該現像ＣＲＧがＯＰＣ１００に当接位置決めされる。その現像ＣＲＧの現像ローラーはＯＰＣ１００に当接する以前に駆動を開始しており、当接後には現像バイアスが印加される。ついで画像データに基づいて光学ユニット８００により、潜像が１次帯電部材１０１により帯電されたＯＰＣ１００上に形成される。この潜像は現像像化されＩＴＢ２００上に１次転写される。１次転写終了後にロータリー６００はＯＰＣ１００から離間され、次の現像ＣＲＧが対応した現像位置に公転移動される。このようにして各色毎のトナー画像がＩＴＢ２００上に重ねられて多色画像が形成されると、その画像に合わせて用紙は搬送を再開され、２次転写ローラー３００も通常の離間位置から当接位置に切換られ、該２次転写ローラー３００とＩＴＢ２００の当接部（２次転写部）において、用紙上に多色画像が２次転写される。ここで２次転写残のトナーは当接位置に切換られたＩＣＬローラー２０４によりクリーニングのための電荷を付与されて１次転写部を経てＯＰＣ１００のクリーニング部１０２で回収される。
【００１７】
２次転写後の用紙はロータリー６００の下方を搬送されて装置後部にある定着ユニット１１００において定着され、排紙部１２００から装置より排出され、積載部１３００に積載される。
【００１８】
装置天面にはＣＲＧカバー９００が設けられており、回動中心９０２を中心に開閉が可能に構成される。該ドア９００のヒンジ部９０３に対応する位置にドアオープン検知用スイッチ９０４が設けられ、該ドア９００が開状態に移行すると前記ヒンジ９０３が該スイッチ９０４から離間することにより、装置の２４Ｖ系の電源が遮断される。これにより、ロータリー公転ロックソレノイド６１２へも電流が供給されないため、該ソレノイド６１２は釈放状態になり、ロータリー本体６１０の公転がロックされる。該ＣＲＧカバー９００が閉じられると該ヒンジ９０３が前記スイッチ９０４に当接し、該スイッチ９０４はオンされ、装置の２４Ｖ系電源がオンされる。
【００１９】
ＣＲＧカバー９００を開状態にすることで光学ユニット８００の前端部から装置前部の間の装置天面が開放される。ここで、光学ユニット８００はＯＰＣ１００との間から現像ＣＲＧ７０１が取出し可能な隙間をもつように配置されており、現像ＣＲＧ７０１はＩ／Ｏ−ＣＲＧ１５０を装置本体から取出すことなく着脱が可能となっている。
【００２０】
Ｉ／Ｏ−ＣＲＧ１５０も前記開口部から装置上方から独立で着脱が可能に構成される。ここで装置本体には本体フレームを構成する左右側板１８０・１８１の内側にＩ／Ｏ−ＣＲＧ１５０の着脱ガイドおよび位置決め部が形成されたＣＲＧガイド１６０・１６１が設けられる。図中１６２はＯＰＣ軸受部１５１の着脱ガイド部、１６３はＩＴＢ駆動ローラー軸受部１５２の着脱ガイド部、１６４はＯＰＣ軸受部１５１の位置決め部、１６５はＩＴＢ駆動ローラー軸受部１５２の位置決め部であり、各位置決め部１６４・１６５は現像ＣＲＧの加圧力方向１６６、２次転写ローラーの加圧力方向１６７の加圧で突当たる面に突当て部ができるような形状となっている。また、前記加圧力方向１６６・１６７と反しない方向から各軸受部１５１・１５２を加圧して前記位置決め部１６４・１６５に位置決めするためのロックバネ１６８・１６９が設けられる。前記二つのガイド部１６２・１６３により、Ｉ／Ｏ−ＣＲＧ１５０はロータリー６００と干渉することないように着脱時の姿勢を規制され、前記位置決め部１６４・１６５にガイドされる。
【００２１】
ＣＲＧカバー９００の開閉に連動する駆動連結解除機構が設けられている。該機構は前記ＣＲＧカバー９００を開くのに連動して装置本体とＩ／Ｏ−ＣＲＧ１５０間の駆動連結を解除し、該カバー９００の閉じるのに連動して装置本体とＩ／Ｏ−ＣＲＧ１５０間の駆動連結を可能にする。該カバー９００のヒンジ部９０３にはラック部材９５０が回動可能に連結されており、中継ギア９５１を介して接離ラック９５２にその動作は伝達される。該接離ラック９５２にはＩ／Ｏ−ＣＲＧ１５０との各駆動連結部にカム部９５３が設けられており、該カム部９５３に対応して接離カム９５４が設けられる。該接離カム９５４は装置本体側の駆動入力軸９５６に該軸９５６に対してそのスラスト方向に一体で動作するように設けられ、前記ラック９５０のカム部９５３の凹凸に応じて該軸９５６をそのスラスト方向に移動させる。該駆動入力軸９５６には該接離カム９５４以外に該軸９５６と一体で回転する駆動入力ギア９５５とカップリング部材９５８およびカップリングバネ９５７が設けられ、前記カム部９５３の凸部に該接離カム９５４がある状態では前記カップリング部材９５８は被駆動体のカップリング部材９５９と離間され、前記カム部９５３の凹部にある状態では前記カップリング部材９５８は被駆動体のカップリング部材９５９と連結される。
【００２２】
また、前記ＣＲＧカバー９００を開けて、Ｉ／Ｏ−ＣＲＧ１５０を装置本体から取出すと、前記搬送ローラー部１００２と２次転写部および定着前の用紙搬送部へのアクセスが可能であり、これらの位置で滞留したジャム紙の除去が行える。
【００２３】
ここで図９・図１０・図１３を用いてロータリー６００公転切換動作を説明する。ロータリー６００の左ディスク６０２には、各現像カートリッジの搭載位置に対応してフラグ６０２Ｙ・６０２Ｍ・６０２Ｃ・６０２Ｂが設けられており、ロータリー６００の回転動作により、装置本体に設けられて光学式透過型センサー６０２Ｓにより検知される。ＲＴモーター６０９が回転すると前記フラグが前記センサー６０２Ｓを通過する。その際のフラグ先端と後端間の長さをカウンタにより計測することで、各フラグの長さを判別し、それにより現像カートリッジの切換を行う。各フラグの後端は９０°毎に設置されており、フラグ後端からＸステップ後にモーターを停止することで、現像カートリッジは像担持体に対向する位置に移動される。ここで、ＲＴモーター６０９はステッピングモーターであり、その相を保持するためのロック電流が印加され、その停止位置が保持される。ついで、ブレーキソレノイドがＯＮされて、該ソレノイドにより、ロータリーがロックされるのに替わって、ＲＴモーターの励磁はＯＦＦされる。この後、現像工程にはいり、終了後には前記ブレーキソレノイドはＯＦＦされ、ＲＴモーターにとり現像カートリッジの切換回転が行われる。
【特許文献１】特開２００２−２４４５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
従来例においては、ロータリーの切換動作はステッピングモーターによって行われていたため、動作時の騒音が大きな問題としてあった。画像形成装置が小型・低価格になるにともなって、ユーザーの近傍での使用頻度も多くなり、ロータリー等の現像器切換方式の多色画像形成装置においては、切換時の低騒音化が課題となっていた。
【００２５】
また、本装置は現像方式として接触現像方式を採用しており、現像カートリッジの現像ローラーは像担持体に接触して現像を行うため、現像時にロータリー全体が現像部で生じる力により、回転されてしまわないように大きなパワーでステッピングモーターをロックする必要があるが、ロック時に印加される電流によるモーターの発熱が問題となっていた。この対策として、例で記載しているように、モーターによるロックからソレノイド＋ギアによるロックに切り替える方式があるが、モーターによるロックからソレノイドによるロックに切り替わる際に、ロータリーがわずかながら回転してしまい、そのショックが画像に影響する問題もあった。これはソレノイドのフラッパがギアの歯間にかかってロックする機構のため、ギアピッチに応じた位置にしか保持できないため、モーターのロックによる保持位置とに差が生じるためである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するために、各色毎の現像カートリッジを保持し、多色画像形成の各現像工程に対応した現像カートリッジを像担持体に対向した現像位置に回転切換および位置決めを行う回転式現像カートリッジ切換手段（ロータリー）を有する構成において、該ロータリーを、ＤＣモーターにより、該ＤＣモーター軸に設けられたパルスエンコーダーの信号を用いて、サーボ制御により回転駆動し、かつ、該ロータリーの回転停止位置保持のために電磁クラッチを用いる。これにより、ステッピングモーターと同様に位置制御によるロータリーの回転切換制御が可能で、騒音の発生の少ないロータリー回転が可能となる。また、電磁クラッチによるロックのため、モーターのサーボロックによる停止保持位置との差が非常に少ないため、ロックの切り替え時の画像への影響もない。
【００２７】
もしくは同様に、該ロータリーを、ＤＣモーターにより、ＤＣモーター軸に設けられたパルスエンコーダーの信号を用いて、サーボ制御により回転駆動し、かつ、該ＤＣモーターと該ロータリー間の駆動系は、その一部にウォームギアを用いて構成すれば、ソレノイド・電磁クラッチ等のロック手段は不要となる。ＤＣモーターはパルスモーターと比較して高速回転で使用されるため、減速比が大きくなるウォームギアでの使用が可能であり、騒音の発生も少ない。
【発明の効果】
【００２８】
各色毎の現像カートリッジを保持し、多色画像形成の各現像工程に対応した現像カートリッジを像担持体に対向した現像位置に回転切換および位置決めを行う回転式現像カートリッジ切換手段（ロータリー）を有する構成において、該ロータリーを、ＤＣモーターにより、該ＤＣモーター軸に設けられたパルスエンコーダーの信号を用いて、サーボ制御により回転駆動し、かつ、該ロータリーの回転停止位置保持のために電磁クラッチを用いることで、低騒音およびより正確なロータリーの切換が可能となる。また、ロータリー停止位置保持動作時の画質への悪影響を無くすとともに、停止位置のばらつきを少なくすることも可能となる。
また、該ＤＣモーターと該ロータリー間の駆動系の一部にウォームギアを用いることにより、ロータリーの停止位置保持機構が不要となり、機構の簡素化による信頼性の向上・コストダウンの効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第１の実施例）
図１から図４・図７・図８に説明図を示す。ロータリーの駆動部を除いて装置本体は従来例と同様に構成される。ここで、ロータリーの駆動源としてＤＣモーター１が用いられる。該モーター１の後部には基板３Ａが設けられ、そこには光学式反射型センサー３Ｂが搭載されている。該モーター１の回転軸４の後端にはエンコーダディスク２が設けられ、該ディスク２には等間隔でマーク２Ａが形成されており、反射率のことなる２Ａ部と２Ｂ部を前記センサー３で検知することでパルスエンコーダーが構成される。このエンコーダによる位相信号に基づいてＤＣモーター１はサーボ制御される。該モーター１の回転軸４の前端にはギア５が設けられ、ロータリーの左右ディスク６０１・６０２を駆動する。ここで、ロータリーの揺動中心軸６０７両端には該軸６０７と一体で回転するギア６０８Ａ・６０８Ｂが設けられ、ギア６０８Ａはディスク６０１と、ギア６０８Ｂはディスク６０２と噛合わされている。
【００３０】
ギア６０８Ｂには電磁クラッチ６のギア７が噛合わされている。電磁クラッチ６は装置本体の側板９に設けられた回転しない軸８にその本体を嵌合されており、電磁石１０がＯＦＦの状態では前記ギア７は前記軸８を中心に回転可能であり、該電磁石１０がＯＮされるとクラッチ６本体に固定されたプレート１１が前記ギア７に固定されたプレート１２と吸着されることにより、該ギア７は回転しないようにロックされる。
【００３１】
ロータリーの切換動作について説明する。ＤＣモーター１を回転させると、ロータリーのディスク６０２に設けられたフラグ６０２Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｂがセンサー６０２Ｓにより検知される。従来例と同様にフラグ長によりロータリーの回転位置の認識とフラグ後端からの距離で現像停止位置が決まる。ここでステッピングモーターの場合には駆動制御パルスに基づいて制御されたが、ＤＣモーターの場合はパルスエンコーダの信号に基づいて制御される。現像位置にロータリーを停止させるとともに、ＤＣモーターはサーボロックがかけられ、その位置を保持するように制御され、ついで電磁クラッチ６がＯＮされ、電磁クラッチ６によるブレーキが行われるのと交代でＤＣモーターのサーボロックはＯＦＦされる。現像工程の終了とともに電磁クラッチ６はＯＦＦされ。ＤＣモーター６によりロータリーの回転が行われる。
【００３２】
（第２の実施例）
図５および図６は第２の実施例の説明図である。ＤＣモーター１のギアとしてウォームギア１３が，欧けられ、ギア１４Ａおよびギア１４Ｂを介してロータリーが駆動される。ウォームギアにより、駆動系が構成されることにより、ロータリー側からの回転動作でモーターのギア１３を回転させることはできないため、ロータリーをロックするための手段を別途設けなくともロータリーの停止位置は保持される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施例の説明図
【図２】第１の実施例の説明図
【図３】第１の実施例の説明図
【図４】第１の実施例の説明図
【図５】第２の実施例の説明図
【図６】第２の実施例の説明図
【図７】第１の実施例の説明図
【図８】第１の実施例の説明図
【図９】従来例の説明図
【図１０】従来例の説明図
【図１１】従来例の説明図
【図１２】従来例の説明図
【図１３】従来例の説明図
【図１４】従来例の説明図
【図１５】従来例の説明図
【図１６】従来例の説明図
【図１７】従来例の説明図
【図１８】従来例の説明図
【図１９】従来例の説明図
【図２０】従来例の説明図
【図２１】従来例の説明図
【図２２】従来例の説明図
【図２３】従来例の説明図
【図２４】従来例の説明図
【符号の説明】
【００３４】
１ＤＣモーター
６電磁クラッチ
１００像担持体
２００中間転写体ベルト
６００ロータリー

【特許請求の範囲】
【請求項１】
各色毎の現像カートリッジを保持し、多色画像形成の各現像工程に対応した現像カートリッジを像担持体に対向した現像位置に回転切換および位置決めを行う回転式現像カートリッジ切換手段（ロータリー）を有する構成において、該ロータリーを、ＤＣモーターにより、該ＤＣモーター軸に設けられたパルスエンコーダーの信号を用いて、サーボ制御により回転駆動し、かつ、該ロータリーの回転停止位置保持のために電磁クラッチを用いることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２】
各色毎の現像カートリッジを保持し、多色画像形成の各現像工程に対応した現像カートリッジを像担持体に対向した現像位置に回転切換および位置決めを行う回転式現像カートリッジ切換手段（ロータリー）を有する構成において、該ロータリーを、ＤＣモーターにより、ＤＣモーター軸に設けられたパルスエンコーダーの信号を用いて、サーボ制御により回転駆動し、かつ、該ＤＣモーターと該ロータリー間の駆動系は、その一部にウォームギアを用いて構成されることを特徴とする多色画像形成装置。

【図１】