驱动装置和成像设备 【技术领域】
本发明涉及成像设备和在该成像设备中使用的驱动装置。背景技术 如日本公开专利申请 2001-141022 中描述的驱动装置通常已知作为在成像设备 中使用的驱动装置。
也就是说， 驱动装置由部分无齿齿轮、 弹簧和螺线管构成， 所述部分无齿齿轮设置 有不与输入齿轮啮合的无齿部， 所述弹簧用于沿一个方向旋转和推压所述部分无齿齿轮， 所述螺线管与所述部分无齿齿轮接合以便使所述部分无齿齿轮停止在所述部分无齿齿轮 不与所述输入齿轮啮合的位置处。
此外， 通过解除螺线管的接合， 部分无齿齿轮通过弹簧的推压力而旋转。随后， 部 分无齿齿轮与输入齿轮啮合， 使得驱动力传递给部分无齿齿轮。
然而， 通过被弹簧旋转和推压而进行旋转的输入齿轮的旋转速度有时与输入齿轮 的旋转速度不一致。 因此， 存在这样的问题， 即， 在离合器每次连接时， 部分无齿齿轮的齿部 的第一啮合齿与输入齿轮的齿彼此撞击， 从而由啮合时的碰撞而产生巨大的碰撞噪声。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种能够在驱动力传递期间减轻部分无齿齿轮和输入 齿轮之间的啮合碰撞的旋转控制离合器， 以及提供一种成像设备。
根据本发明的方面， 提供了一种要在成像设备中使用的驱动装置， 包括 ：
输入齿轮 ；
部分无齿齿轮， 其具有无齿部和能与所述输入齿轮啮合的齿部 ；
保持构件， 其能够将部分无齿齿轮放置在无齿部与输入齿轮相对并且部分无齿齿 轮不与输入齿轮啮合的保持状态， 并且能够将部分无齿齿轮放置在解除保持状态的释放状 态；
圆筒形构件， 其能通过接收旋转力而旋转 ； 和
进入部， 其能与部分无齿齿轮一起旋转、 能够进入圆筒形构件内部并且能够通过 进入部和圆筒形构件之间的摩擦力而从圆筒形构件接收旋转力。 附图说明 在结合附图考虑本发明的下列具体实施例的情况下， 本发明的这些及其他目的、 特征和优点将变得显而易见。
图 1 是实施例 1 中的成像设备的剖视图。
图 2 是实施例 1 中的旋转式旋转控制离合器的局部放大图。
图 3(A) 和 3(B) 是实施例 1 中的旋转式旋转控制离合器的局部放大图。
图 4 是使用实施例 8 中的驱动控制装置的片材进给装置的示意性透视图。
图 5 是实施例 1 中的旋转式旋转控制离合器的透视图。
图 6 是实施例 1 中的旋转式旋转控制离合器的局部放大图。
图 7 是实施例 1 中的旋转式旋转控制离合器的剖视图。
图 8 是实施例 2 中的旋转式旋转控制离合器的透视图。
图 9 是实施例 2 中的旋转式旋转控制离合器的局部放大图。
图 10 是实施例 2 中的旋转式旋转控制离合器的局部放大图。
图 11 是实施例 2 中的旋转式旋转控制离合器的操作特性曲线图。
图 12(A) 和 12(B) 是显示了包括多个实施例 3 中的旋转控制离合器的成像设备的 剖视图。
图 13 是包括图 1 所示旋转控制离合器的驱动传动系统的分解透视图。
图 14(A) 是图 2 所示旋转控制离合器的放大透视图， 图 14(B) 是接触分离机构的 局部放大图。
图 15(A) 是显示了旋转控制离合器的齿轮传动链的啮合状态的示意图， 图 15(B) 是控制机构的放大图。
图 16(A) 是显示了旋转控制离合器的驱动力传递状态的示意图， 图 16(B) 是显示 了驱动力传递的阻止状态的示意图。 图 17(A) 和 17(B) 是用于显示接触分离机构的接触凸轮的操作状态的示意图。
图 18(A) 和 18(B) 是实施例 4 中的旋转控制离合器的示意图， 其中， 图 18(A) 是透 视图， 图 18(B) 是侧视图。
图 19(A) 是实施例 5 中的成像设备的剖视图， 图 19(B) 是实施例 5 中的旋转控制 离合器的分解透视图。
图 20(A) 是显示了阻止驱动力传递期间的部分无齿齿轮及其相邻区域的示意图， 图 20(B) 是控制机构的局部放大前视图。
图 21(A) 是显示了驱动力传递阻止状态的示意图， 图 21(B) 是显示了驱动力传递 状态的示意图。
图 22(A) 是实施例 6 中的旋转控制离合器的分解透视图， 图 22(B) 是旋转控制离 合器的局部放大前视图。
图 23(A) 是实施例 7 中的旋转控制离合器的分解透视图， 图 23(B) 是旋转控制离 合器的局部放大前视图。
图 24(A) 是传统的旋转控制离合器的分解透视图， 图 24(B) 是显示了部分无齿齿 轮及其相邻区域的示意图。
图 25(A) 和 25(B) 是实施例 8 中的驱动控制装置的示意图。
具体实施方式
( 实施例 1)
在本实施例中， 本发明应用于旋转控制离合器， 其是用于成像设备 29 中的显影旋 转体 1 的驱动装置。成像设备 29 按下列方式操作。
[ 成像设备 ]
图 1 是实施本发明的成像设备 29 的剖视图。通过扫描单元 4 在感光鼓 2 上形成静电潜像。此外， 作为安装在显影旋转体 1 中 的显影装置的盒 5 与感光鼓 2 接触， 使得静电潜像显影成调色剂图像。形成在感光鼓 2 上 的调色剂图像一次转印到由驱动辊 20 旋转驱动的中间传送带 7 上。
在形成彩色图像的情况下， 旋转驱动力经由旋转控制离合器 30( 图 8) 从成像设备 29 的驱动部 ( 未显示 ) 传递给设置在旋转体 1 的端部的旋转驱动齿轮 17 以使旋转体 1 旋 转。旋转体 1 可拆装地保持容纳黄色调色剂的盒 5a、 容纳品红调色剂的盒 5b、 容纳青色调 色剂的盒 5c 和容纳黑色调色剂的盒 5d。通过旋转体 1 的旋转， 每个盒 5a 到 5d 移动到每 个盒与感光鼓 2 相对的显影位置， 并且在该显影位置， 静电潜像显影成调色剂图像。如此形 成的调色剂图像从感光鼓 2 相继转印到中间传送带 7 上由一次转印辊 8 形成的一次转印部 T1 处， 使得调色剂图像叠置以形成彩色图像。
其后， 转印到中间传送带 7 上的调色剂图像通过驱动辊 20 的旋转移动到由驱动辊 21 和二次转印辊 10 形成的二次转印点 T2。
此外， 通过片材进给辊 12 进行分离和进给的作为记录材料 ( 介质 ) 的片材 P 的前 端位置通过对齐辊对 13 进行调节， 随后片材 P 被传送至二次转印点 T2。随后， 通过给二次 转印辊 10 施加偏压而将形成在中间传送带 7 上的彩色图像转印到片材 P 上。
随后， 转印到片材 P 上的彩色图像 ( 调色剂图像 ) 通过定影装置 14 加热加压， 从 而定影到片材 P 上， 所述片材随后在上盖 15 上排出。
[ 旋转控制离合器 ]
接下来， 将对旋转控制离合器 30 的构造进行描述。
图 5 是旋转式旋转控制离合器的透视图。
当旋转体 1( 图 1) 停止时， 可旋转地设置在离合器轴 19b( 设置在主组件侧板 19 上 ) 上的离合器控制环 31 被锁定， 使得其锁定销 31a 锁定在作为保持构件的螺线管 32 的 挡片端 32a 处 ( 保持状态 )。也就是说， 离合器控制环 31 的旋转停止。离合器控制环 31 设置有外径为 Di 的圆周部 31b， 内径为 Dr 的凸缘环 51 可旋转且同轴地设置在所述圆周部 上。也就是说， 作为进入部的圆周部 31b 进入作为圆筒形构件的环 51 的内部。此外， 离合 器侧部分无齿齿轮 35 和旋转输出齿轮 36 也同轴地固定在离合器控制环 31 上。这时， 满足 Dr ＞ Di。
此外， 输入齿轮 18 通过输入齿轮轴 19a 可旋转地设置在主组件侧板 19 上， 从而与 离合器侧部分无齿齿轮 35 啮合， 并且驱动构件 34 同轴地固定到输入齿轮 18 上。
图 2 显示了旋转控制离合器 30 断开时输入齿轮 18 和部分无齿齿轮 35 的位置。 也 就是说， 部分无齿齿轮 35 的无齿部 35a 与输入齿轮 18 相对， 输入齿轮 18 沿箭头 r1 指示的 方向旋转， 使得来自成像设备的驱动部的旋转驱动力中断。
接下来， 参考图 6， 将对驱动构件 34 和作为圆筒形构件的环 33 之间的位置关系进 行描述。
作为第二磁体的圆筒形驱动侧磁体 50 固定在驱动构件 34 上。作为第一磁体的圆 筒形从动侧磁体 51 被固定， 使得从动侧磁体 51 的圆周表面与驱动侧磁体 50 的圆周表面相 对， 其间具有预定间隙 G。在驱动侧磁体 50 的圆周表面上， 圆筒形第一磁体 50 的 N 极 50a 和具有与 N 极 50a 相同形状的 S 极 50b 交替形成并且以螺旋角 h 倾斜。
在从动侧磁体 51 的圆周表面上， 从动侧磁体 51 的 N 极 51a 和具有与 N 极 51a 相同形状的 S 极 51b 交替形成并且以螺旋角 h 倾斜。
驱动侧磁体 50 和从动侧磁体 51 具有相同数量的磁极， 互不相同的磁极彼此相对， 同时产生吸引力 H( 图 7)。不管是静止周期还是旋转周期都保持这种使不同磁极彼此相对 的位置关系。吸引力 H 沿与从动侧磁体 51 的轴向 ( 轴 ) 方向交叉的方向起作用。
如图 7 所示， 驱动构件 34 沿由箭头 r1 表示的方向开始其旋转。这时， 如图 6 所 示， 驱动侧磁体 50 的 N 极 50a 和从动侧磁体 51 的 S 极 51b 在具有宽度 W 的磁体的 L 侧在 以间隙 G 隔开的位置处彼此相对。通过 N 极 50a 和 S 极 51b 之间的吸引力 H， 环 33 沿由箭 头 r2 指示的方向旋转通过一个磁极。这里， N 极 50a 和 S 极 51a 倾斜布置， 使得当 N 极 50a 和 S 极 51b 在具有宽度 W 的磁体的 R 侧彼此相对时， 磁体移动到圆筒形驱动侧磁体 50 的 S 极 50b 和圆筒形从动侧磁体 51 的 N 极 51a 彼此相对的位置。类似地， 环 33 沿由箭头 r2 表 示的方向旋转通过一个磁极。这种运动重复进行， 使得环 33 通过驱动构件 34 沿箭头 r1 方 向的旋转而沿箭头 r2 方向旋转。
图 7 显示了驱动构件 34、 环 33 和离合器控制环 31 的定位位置。驱动构件 34 和离 合器控制环 31 之间的中心距离为固定的。 此外， 为了设置预定间隙 G， 适当地调节输入齿轮 轴 19a 和离合器轴 19b 之间的中心距离。 接下来， 将对环 33 和离合器控制环 31 之间的摩擦进行描述。
同轴固定在输入齿轮 18 上的驱动构件 34 和驱动侧磁体 50 使环 33 以基本恒定速 度同时在保持间隙 G 的情况下旋转， 所述环 33 可旋转地设置在离合器控制环 31 的圆周表 面 31b 上并且设置有从动侧磁体 51。 在这种情况下， 当驱动构件 34 的圆周构件 34b 和环 33 的外周部 33a 之间的磁力的阻力系数为 μ1， 环 33 的内周部 33b 和控制环 31 的圆周部 31b 之间的摩擦系数为 μ2 时， 当满足 μ1 ≥ μ2 时， 可以保持环 33 的稳定旋转。此外， 同时， 吸引力 H 产生环 33 的内周部 33b 朝向控制环 31 的圆周部 31b 的接触力 N。通过接触力 N 压靠在控制环 31 的圆周部 31b 上的环 33 产生摩擦力 F1， 所述摩擦力是用于使离合器控制 环 31 在其旋转期间沿相同旋转方向旋转的切向力。 环 33 的内周部 33b 和控制环 31 的圆周 部 31b 之间的摩擦系数是 μ2， 因此满足 F1 ＝ μ2×N。此外， 当控制环 31 的圆周部 31b 的 直径为 Di 时， 用于使环 33 和控制环 31 沿相同方向旋转的转矩 T1 可以由 T1 ＝ F1×(Di/2) 表示。该转矩称作共同旋转转矩。
接下来， 将对盒 5 移动到显影位置的方法进行描述。
参考图 3(A) 和 5， 当螺线管 32 被激励时， 螺线管 32 的挡片端 32a 移动， 使得离合 器控制环 31 在挡片端 32a 处的锁定被解除 ( 释放状态 )。其上作用有共同旋转转矩 T1 的 离合器控制环 31 以及固定在离合器控制环 31 上的部分无齿齿轮 35 和旋转输出齿轮 36 抵 抗离合器下游侧的旋转体 1 的旋转负荷而开始沿箭头 r2 方向旋转， 所述箭头 r2 方向是部 分无齿齿轮 35 以与输入齿轮 18 基本相同速度与输入齿轮 18 啮合的方向。
如图 3(B) 所示， 部分无齿齿轮 35 和输入齿轮 18 以基本相同的速度旋转， 使得输 入齿轮 18 的齿开始与部分无齿齿轮 35 的齿部 35b 的第一齿 35b1 以基本相同的速度啮合。
随后， 输入齿轮 18 的齿和部分无齿齿轮 35 的齿相继地彼此啮合， 使得由成像设备 的驱动部 ( 未显示 ) 提供的旋转驱动力通过旋转输出齿轮 36 传递给旋转输入齿轮 17。随 后， 旋转体 1 旋转与旋转输出齿轮 36 旋转一圈相对应的距离。因此， 旋转体 1 中的所需的 盒 5 移动到显影位置， 其中， 形成在感光鼓 2 上的潜像显影为调色剂图像。
当离合器控制环 31 旋转一圈时， 已经返回旋转锁定位置的螺线管 32 的挡片端 22a 与设置在离合器控制环 31 上的锁定销 31a 接触。随后， 离合器控制环 31 停止， 使得部分无 齿齿轮 35 的无齿部 35a 再次与输入齿轮 18 相对， 输入齿轮 18 在不与部分无齿齿轮 35 啮 合的情况下旋转。因此， 来自驱动部的旋转驱动力中断。
这样， 离合器控制环 31 再次处于其等待旋转驱动力的连接 ( 传递 ) 的状态， 但是 在随后的步骤中， 如上所述， 感光鼓 2 上的调色剂图像通过驱动辊 20 的旋转被转印和承载 在中间传送带 7 上并且到达第一转印点 T1。
顺便地， 在本实施例中， 旋转输入齿轮设置在驱动输出侧上， 但本发明不限于此。 例如， 片材进给辊也可以设置在驱动输出侧。
( 实施例 2)
图 8-11 是本实施例中的旋转式旋转控制离合器的示意图。图 8( 透视图 ) 所示旋 转式旋转控制离合器的构造和作用与实施例 1 中的图 5 所示旋转式旋转控制离合器类似， 但是与实施例 1 中的图 5 所示旋转式旋转控制离合器的区别在于， 设置在每个圆筒形磁体 的圆周表面上的磁极形状与实施例 1 不同。成像设备的其他构造与实施例 1 中的成像设备 类似。 首先， 参考图 9， 将对驱动构件 34 和环 33 之间的位置关系进行描述。
驱动侧磁体 50 固定在驱动构件 34 上。从动侧磁体 51 被固定成其圆周表面与驱 动侧磁体 50 的圆周表面相对， 其间具有预定间隙 G。在本实施例中， 驱动侧磁体 50 和从动 侧磁体 51 具有相同的形状和相同的磁极形状。此外， 在本实施例中， 使用相同的两个磁极。 在驱动侧磁体 50 的圆周表面上， 驱动侧磁体 50 的 N 极 50a 和具有与 N 极 50a 相同形状的 驱动侧磁体 50 的 S 极 50b 交替形成并且包括弯折部 ( 或折角 K)， 其关于具有宽度 W 的磁体 的中心线 C 对称并且具有角度 K， 角度 K 形成为以中心线 C 作为角度 K 的等分线。
在从动侧磁体 51 的圆周表面上， 从动侧磁体 51 的 N 极 51a 和具有与 N 极 51a 相 同形状的从动侧磁体 51 的 S 极 51b 交替形成并且包括弯折部 ( 或折角 K)， 其关于具有宽度 W 的磁体的中心线 C 对称并且具有角度 K， 角度 K 形成为以中心线 C 作为角度 K 的等分线。
构成驱动侧磁体 50 和从动侧磁体 51 的两个圆筒形磁体在两者之间形成间隙 G( 也是最短距离 ) 的位置处使互不相同的磁极彼此相对， 同时产生吸引力 H。不管是静止 周期还是旋转周期都保持这种使不同磁极彼此相对的位置关系。吸引力 H 沿与从动侧磁体 51 的轴向 ( 轴 ) 方向交叉的方向起作用。
通过驱动构件 34 的旋转， 如图 9 所示， 驱动侧磁体 50 开始沿箭头 r1 方向的旋转。 随后， 从动侧磁体 51( 其与驱动侧磁体 50 以磁隙 G 隔开 ) 与驱动侧磁体 50 从弯折部 ( 其 使具有宽度 W 的磁体的中心相对于图 9 中的宽度方向弯折 ) 处互不相同的磁极开始相对， 从而开始从动侧磁体 51 的旋转。在磁体 50 和 51 的互不相同的磁极在整个宽度 W 上彼此 相对之后， 磁体 50 的磁极与磁体 51 的相关 ( 不同 ) 磁极在其两个宽度方向的端点处相对， 环 33 向左旋转的距离与一个磁极相对应， 使得磁体 50 和 51 的随后的互不相同的磁极彼此 相对。
顺便地， 将参考图 10、 表 1 和图 11 对驱动侧磁体 50 的第 i 个 N 极 Ni 与从动侧磁 体 51 的第 j 个 S 极 Sj 在间隙 G 的位置处相对的过程进行更具体的描述。
图 10 显示了驱动侧磁体 50 的第 i 个 N 极 Ni 经过间隙 G 同时在间隙 G 的位置处
与从动侧磁体 51 的第 j 个 S 极 Sj 相对的过程。在图 10 中， 观察者从定位从动侧磁体 51 的一侧观察驱动侧磁体 50， 驱动侧磁体 50 向右旋转。此外， 从动侧磁体 51 从视图中省略。
在下表 1 中概述了驱动侧磁体 50 的第 i 个 N 极 Ni 经过间隙 G 的过程。
表1
在表 1 中， “主” 表示磁体 50 的 N 极 Ni 与磁体 51 的 S 极 Si 相对。 “副” 表示磁体 50 的 N 极 Ni 前和后的 S 极 S(i-1) 和 S(i+1) 分别与磁体 51 的 S 极 Sj 前和后的 N 极 N(j-1) 和 N(j+1) 相对。 “成对数” 表示相对的磁极对的数量。 “(1) 开始” 表示 N 极 Ni 的折角 K 到 达磁隙 G 位置的时刻。 “(2)W- 开始” 表示具有宽度 W 的 N 极 Ni 的宽度方向的端部到达磁 隙 G 位置的时刻。 “(3)W- 结束” 表示 N 极 Ni 的宽度方向的端部偏离 ( 离开 ) 磁隙 G 位置 的时刻。 “(4) 结束” 表示 N 极 Ni 的两个后端部都偏离磁隙 G 位置的时刻并且表示一个磁 极对结束的位置。
表 10 中的数据表示相关磁极的位置。 具体地， 例如， “Ni-K” 表示 N 极 Ni 在 “(1) 开 始” 时刻位于磁隙 G 位置。 “Ni-W” 表示 N 极 Ni 的宽度方向的端部在 “(2)W- 开始” 和 “(3) W- 结束” 时刻位于磁隙 G 位置。 “Ni-R” 表示 N 极 Ni 的两个后端部在 “(4) 结束” 时刻位于 磁隙 G 位置。
从图 10 和表 1 可以理解， 在前一个磁极对 - 驱动侧磁体 50 的 S 极 S(i-1) 和从动 侧磁体 51 的 N 极 N(j-1) 开始彼此相对的同时， 驱动侧磁体 50 的第 i 个 N 极 Ni 从折角 K 的 中心开始与从动侧磁体 51 的第 j 个 S 极 Sj 相对。此外， 还可以理解， 圆筒形磁体的相对磁 极位置随后逐渐转变为磁体宽度方向的磁极端部， 同时逐渐增大相对的宽度， 最终， 磁体的 相对磁极位置终止于磁体的两个后磁极端部处， 同时， 在后磁极对 - 驱动侧磁体 50 的 S 极 S(i+1) 和从动侧磁体 51 的 N 极 N(j+1) 的开始彼此相对。驱动侧磁体 50 的第 i 个 N 极 Ni 和从动侧磁体 51 的第 j 个 S 极 Sj 彼此相对以产生吸引力 H， 使得环 33 沿与驱动构件 34 的 旋转方向相反的方向旋转经过一个磁极， 如上所述。
图 11 是显示了驱动侧磁体 50 的第 i 个 N 极 Ni 和从动侧磁体 51 的第 j 个 S 极 Sj 之间的相对宽度变化的图表。此外， 沿 B-B 线截取且沿图 9 中的指示方向观察的剖视图与 图 7 类似。本实施例中的其他构造和作用与实施例 1 类似。
如上所述， 在本实施例中， 输入齿轮和部分无齿齿轮的旋转速度可以彼此基本一 致， 使得可以减轻在输入齿轮和部分无齿齿轮啮合期间由于齿接触 ( 抵接 ) 产生的碰撞和 噪音。
此外， 用于产生接触力的驱动构件与输入齿轮同轴地布置， 从而与设置弹簧的传 统构造相比， 可以给旋转控制离合器提供简单结构和高可靠性。
此外， 环通过磁力旋转， 使得不会出现由于环和驱动构件之间的滑动摩擦而产生 热量、 环和驱动构件之间的磨损 ( 磨耗 ) 以及由于环和驱动构件之间的滑动摩擦引起的噪 音。
此外， 环和驱动构件通过磁力磁性连接， 因此， 即使当环的旋转受到阻碍或突然停 止时， 如转矩限制器的情况一样磁性连接被解除， 从而防止驱动构件和用于该驱动构件的 驱动系统受损。
此外， 在本实施例中， 施加有最大吸引力的部分 ( 磁隙经过部 ) 从环中心部逐渐移 动到圆筒形磁体的宽度方向的端部， 从而在环的径向晃动范围内防止环倾斜， 因此也减轻 了离合器控制环的圆周表面的局部磨损和噪音。
( 实施例 3)
图 12(A) 和 12(B) 显示了应用旋转控制离合器的成像设备， 所述旋转控制离合器 在根据本发明的本实施例中是驱动装置。成像设备 229 包括感光鼓 202 和设置有多个显影 装置 205(205y， 205m， 205c 和 205k) 的显影装置接触分离单元 201， 所述显影装置布置在感 光鼓 202 附近， 用于使感光鼓 202 上的潜像显影。 显影装置接触分离单元 201 设置有接触分 离机构 260(260y， 260m， 260c 和 260k)， 用于使显影装置 205 中的相关显影装置相对于感光 鼓 202( 图 12(B)) 移动到接触位置和分离位置。接触分离机构 260 包括接触分离凸轮 253， 在用于将驱动力传递给接触分离凸轮 253 的驱动力传递机构 261 中， 设置有根据本发明的 旋转控制离合器 230(230y， 230m， 230c 和 230k)( 图 12(A))。每个接触分离机构 260 的接触 分离凸轮 253 通过由旋转控制离合器 230 中相关的一个传递的旋转驱动力来选择地驱动。
在下列描述中， 在需要区分单个接触分离机构 260 和单个旋转控制离合器 230 的 情况下， 与显影装置 205 的情况类似， 增加了相同的后缀 y、 m、 c 和 k。此外， 在不必区分机 构 260 和离合器 230 的情况下， 不用特别增加后缀 y、 m、 c 和 k。
首先， 将对成像操作进行描述。如图 12(B) 所示， 由鼓清洁器 206 清洁的感光鼓 202 的表面被充电， 并且通过扫描单元 204 写入 ( 形成 ) 潜像。显影装置接触分离单元 201 的显影装置 205y、 205m、 205c 和 205k 中任意一个希望的显影装置与其上承载潜像的感光鼓 202 接触， 使得潜像显影成调色剂图像。相应颜色的调色剂容纳在调色剂容器 208y、 208m、 208c 和 208k 中并且通过未显示的调色剂供应路径供给相应的 ( 相关的 ) 显影装置。
感光鼓 202 上的调色剂图像被一次转印到由驱动辊 220 旋转驱动的中间传送带 207 上。未转印到中间传送带 7 上的调色剂由鼓清洁器 206 去除和收集。在后续不同颜色 的调色剂图像要进行转印的情况下， 来自未显示的成像设备驱动部的旋转驱动力通过相关 的旋转控制离合器 230 传递给与用于预定颜色 ( 后续的不同颜色 ) 的显影装置相关的接触 分离机构 260 的接触分离凸轮 253。
通过接触分离凸轮 253 的旋转， 用于后续不同颜色的显影装置 205 接触感光鼓 202 以使相关的潜像显影成后续不同颜色的调色剂图像。 以上述方式显影的调色剂图像相继转 印并叠置在中间传送带 7 上以形成希望颜色的调色剂图像。这样， 接触分离凸轮 253 通过 由旋转控制离合器 230 传递的旋转驱动力旋转， 从而进行显影装置 205 相对于感光鼓 202 在接触位置和分离位置之间的驱动 ( 运动 )。其后， 承载于中间传送带 7 上的希望颜色的调色剂图像通过驱动辊 220 的旋转到 达二次转印辊 210。 另一方面， 通过片材进给辊 212 从片材进给部 211 分离和进给的例如纸 张的片材 P 可通过对齐辊对 213 被位置对齐， 其后到达二次转印辊 210。 希望颜色的调色剂 图像转印并承载于夹在二次转印辊 210 和中间传送带 207 之间的例如纸张的片材 P 上， 所 述中间传送带通过张力辊 221 拉伸并随后通过定影装置 214 进行加压和熔合定影。其后， 片材 P 在上盖 215 或片材排放托盘 216 上排出。中间传送带 7 上的残留调色剂通过带清洁 器 209 进行去除和收集。顺便地， 在图 12(A) 和 12(B) 中， 布置有用于给中间传送带 7 施加 张力的张力辊 223。
接下来， 将对如上所述进行工作的成像设备 229 中的显影装置接触分离单元 201 的接触分离机构 260 和旋转控制离合器 230 的构造和操作进行描述。
在初始阶段或用于后续不同颜色的显影装置 205 与感光鼓 202 接触之前的阶段， 所有接触分离凸轮 253 的旋转停止， 即， 所有旋转控制离合器 230 断开。图 13 是本实施例 中的显影装置接触分离单元 201 和驱动传递系统的分解透视图。图 13 显示了部件构造并 且接触分离凸轮 253 位于任意位置。在图 13 中， 为显示方便起见， 多级齿轮被表示成断开 和分成与配合齿轮部相对应的分开部， 所述配合齿轮部要和所述分开部啮合。 例如， 离合器 齿轮 250、 部分无齿齿轮 235 和控制环 231 为整体部件或者固定在同一轴上。类似地， 鼓齿 轮 247、 输入齿轮 218 和环驱动辊 234 为整体部件或者固定在同一轴上。 显影装置接触分离单元 201 大致分成容纳在侧板 219 内的接触分离机构 260 和位 于侧板 219 以外的驱动力传递机构 261。对于接触分离机构 260 来说， 第一显影装置 205y 和第四显影装置 205k 相对于穿过感光鼓 202 的中心轴线 ( 轴 ) 的线段基本对称地双侧布 置。类似地， 第二显影装置 205m 和第三显影装置 205c 也相对于所述线段基本对称地双侧 布置。此外， 旋转控制离合器 230 也相对于所述线段基本对称地双侧布置。图 13 所示的每 个显影装置的端部和每个显影装置的另一端部 ( 未显示 ) 提供了双侧对称构造并且由相同 的部件构成。驱动力传递机构 261 包括数量等于显影装置 205 的旋转控制离合器 230 并且 构造如下。
在下文， 参考图 13、 14(A)、 14(B)、 15(A) 和 15(B)， 将以单个旋转控制离合器 230y 作为实例进行描述。
旋转控制离合器 230y 设置在离合器轴 222 的一个端部上， 所述离合器轴穿过设置 在侧板 219 上的轴支撑构件 190 的轴孔 190a 并且可旋转地设置。旋转控制离合器 230y 包 括输入齿轮 218、 部分无齿齿轮 235 和控制机构 100， 所述控制机构用于控制部分无齿齿轮 235 和输入齿轮 218 之间的啮合状态。
输入齿轮 218 设置在鼓轴 246 上， 所述鼓轴经由轴承 191 穿过侧板 219 并且可旋 转地设置。输入齿轮 218 在各个旋转控制离合器 230(230y， 230m， 230c 和 230k) 的部分无 齿齿轮 235 之间共用。
每个部分无齿齿轮 235 包括齿区域 235b 并且包括无齿区域 235a， 在齿区域 235b 中部分无齿齿轮 235 可与输入齿轮 218 啮合， 在无齿区域 235a 中部分无齿齿轮 235 不与输 入齿轮 218 啮合 ( 图 15(A))。
在驱动力 ( 传递 ) 中断期间， 控制机构 100 使部分无齿齿轮 235 的无齿区域 235a 定位在无齿区域 235a 与输入齿轮 218 相对的相对位置， 从而中断从输入齿轮 218 到部分无
齿齿轮 235 的驱动力传递。 另一方面， 在驱动力传递期间， 控制机构 100 使部分无齿齿轮 235 的齿区域 235b 定位在齿区域 235b 与输入齿轮 218 相对的相对位置， 从而使驱动力从输入 齿轮 218 向部分无齿齿轮 235 传递齿区域 235b 中能与输入齿轮 218 啮合的周向距离。在 部分无齿齿轮 235 上， 离合器齿轮 250 作为输出装置， 用于将驱动力朝向驱动力传递的下游 侧输出。
控制机构 100 包括同轴地固定在部分无齿齿轮 235 上的控制环 231 并且包括作为 圆筒形构件的环 233， 环 233 可与控制环 231 在预定接触压力下可旋转地且可滑动地接触。 此外， 控制机构 100 包括作为环驱动装置的环驱动辊 234 并且包括作为保持构件的螺线管 232， 其用于控制控制环 231 的旋转和旋转停止。
如图 14(A) 所示， 控制环 231 为具有凸缘的圆筒形形状， 包括在外圆周表面具有外 径 Di 的圆筒形控制环本体 231b 并且包括从所述控制环本体 231b 径向伸出的凸缘部 231c。 凸缘部 231c 设置有锁定销 231a。锁定销 231a 具有阶梯形状， 使得钩形挡片端部 232b 通过 锁定销 231a 被锁定。顺便地， 当沿轴向方向观察时， 凸缘部 231c 设置在控制环本体 231b 位于部分无齿齿轮 235 一侧的端部上。
环 233 是由金属制成的圆筒形构件并且可旋转地和可滑动地接合在控制环本体 231b 的外圆周部上 ( 图 14(A) 和 15(B))。当环 233 具有内径 Dr 时， 内径 Dr 和控制环本体 231b 的外径 Di 设定为满足关系 ： Dr ＞ Di。 也就是说， 作为进入构件的控制环本体 231 进入 作为圆筒形构件的环 233 的内部。顺便地， 在图 13 和 14(A) 中， 设置有用于防止环 233 与 控制环本体 231b 断开的垫圈 245。 环驱动辊 234 固定在与输入齿轮 218 同轴的鼓轴 246 上并且与输入齿轮 218 一起 被可旋转地驱动。环驱动辊 234 的外径等于输入齿轮 218 的节圆直径。环驱动辊 234 以与 输入齿轮 218 相同的圆周速度旋转， 并且在用于各个旋转控制离合器 230(230y， 230m， 230c 和 230k) 的控制机构 100 的环 233 之间共用。环驱动辊 234 的外圆周表面与环 233 的外圆 周表面在预定推压力下接触， 使得环 233 由环驱动辊 234 和环 233 的外圆周表面之间的接 触摩擦力旋转驱动。当环 233 被旋转驱动时， 旋转转矩通过环 233 的内圆周表面和控制环 231 之间的接触摩擦力传递给控制环 231。 环驱动辊 234 包括辊本体 234a 和辊圆周部 234b， 辊圆周部 234b 是设置在辊本体 234a 的外圆周表面上的弹性构件。辊圆周部 234b 与金属 环 233 在压缩状态下接触。
螺线管 232 锁定控制环 231 以防止控制环 231 的旋转， 并且解除控制环 231 的锁 定以允许控制环 231 的旋转。如图 14(A) 和 15(B) 所示， 螺线管 232 包括挡片 232a 和用 于驱动挡片 232a 的螺线管本体 232d。挡片 232a 由螺线管本体 233d 可摆动地支撑。在图 15(B) 所示实例中， 挡片端部 232b 通过弹簧 232c 的弹簧力始终沿锁定方向压靠控制环 231 的锁定销 231a。挡片端部 232b 通过弯曲呈钩状。此外， 通过激励螺线管本体 232d， 挡片端 部 232b 构造为抵抗弹簧 232c 的弹簧力与锁定销 231a 脱离。
使螺线管 232 的挡片 232a 的挡片端部 232b 锁定控制环 231， 使得控制环 231 停止 在无齿区域 235a 位于无齿区域 235a 与输入齿轮 218 相对的相对位置的状态下 ( 图 15(A))。 同时， 相对于控制环 231 而言， 环 233 处于空转接合力的传递中断的中断状态。另一方面， 通过解除控制环 231 的锁定， 控制环 231 通过与环 233 的接触摩擦力进行旋转， 使得与控制 环 231 同轴固定的部分无齿齿轮 235 旋转。随后， 齿区域 235a 的齿与输入齿轮 218 啮合，
从而处于驱动力进行传递的传递状态。
在图 14(A) 和 14(B) 中， 接触分离机构 260 包括相应于显影装置 205 设置的接触 分离凸轮 253。用于支撑每个显影装置 205 的显影辊 257 的滑动件 254 可滑动接合在设置 于侧板 219 中的细长孔 190b 内。显影辊 257 通过滑动件 254 和细长孔 190b 受到支撑， 从 而可在显影辊 257 与感光鼓 202 接触的接触位置和显影辊 257 与感光鼓 202 分离的分离位 置之间往复移动。每个显影装置 205 始终由张力弹簧 256 沿显影装置 205 与感光鼓 202 分 离的方向推压， 使得接触分离凸轮 253 的凸轮面与滑动件 254 接触。 通过接触分离凸轮 253 的 180 度旋转， 滑动件 254 在接触位置和分离位置之间移动。接触分离凸轮 253 由凸轮轴 252 驱动。在侧板 219 上， 设置有用于支撑显影装置 205y 的接收部 219y。
凸轮轴 252 固定在稍后描述的凸轮齿轮 251 中并且支撑在设置于轴支撑构件 190 中的轴孔 190c 内， 所述凸轮齿轮可与和部分无齿齿轮 235 整体固定的离合器齿轮 250 啮 合。
图 15(A) 显示了显影装置 205y 处于分离状态时的输入齿轮 218 和部分无齿齿轮 235 的旋转位置。图 15(A) 显示了当从由图 14(A) 中的箭头 B 表示的方向观察齿轮 218 和 235 时的这种位置关系。 在图 15(A) 中， 部分无齿齿轮 235 的无齿区域 235a 与输入齿轮 218 相对， 使得输入齿轮空转。此外， 经由驱动齿轮 248( 图 13) 从未显示的成像设备驱动部传 递的旋转驱动力不传递给离合器轴 222。 图 15(B) 显示了当显影装置 205y 处于分离状态时， 环驱动辊 234、 环 233 和控制环 231 之间的位置关系。还显示了这些构件从由图 14(A) 中的箭头 B 指示的方向观察时的这 种位置关系。在图 15(B) 中， 显示了控制环 231 的横截面， 并且环驱动辊 234 和控制环 231 之间的中心距固定。 为了设定位于环驱动辊 234 和环 233 之间的接触部处的希望进入量 S， 鼓轴 246 和离合器轴 222 之间的中心距可以适当地调节。进入量 S 是指环 233 进入环驱动 辊 234 的轮廓 (phantom) 形状的深度 ( 重叠长度 )。此外， 在固定中心距的情况下， 中心距 可以任意设定以在尺寸上调节环外径部 233a 的外径和环驱动辊 234 的辊圆周部 234b 的外 径中的至少之一。因此， 作为圆筒形构件的环 233 沿与环 233 的轴线相交的方向被推压， 从 而可以调节使环 233 压靠在控制环 231 上的接触压力 M。
参考图 15(B)， 将对接触压力 M 在控制环 231 中产生旋转驱动转矩 T1 的过程进 行描述。在图 15(B) 中， 与输入齿轮 218( 图 15(A)) 同轴固定的环驱动辊 234 的辊圆周部 234b( 为弹性的 ) 使旋转接合在控制环本体 231b 的外圆周表面上的环 233 旋转， 同时保持 进入量 S。
这时， 环外径部 233a 和环驱动辊 234 的辊圆周部 234b 的接触面之间的摩擦系数 为 μ1， 环内径部 233b 和控制环本体 231b 的接触面之间的摩擦系数为 μ2。当摩擦系数 μ1 和 μ2 满足 μ1 ≥ μ2 时， 环 233 的外圆周表面侧的摩擦转矩增大， 使得环 233 与环驱 动辊 234 同步地稳定旋转。
另一方面， 进入量 S 产生朝向环内径部 233b 和控制环本体 231b 的接触压力 M。接 触压力 M 沿与作为进入部的控制环本体 231b 的轴线交叉的方向起作用。通过接触压力 M 压靠控制环本体 231b 的环 233 在其旋转期间产生切向力 F1， 用于使处于静止的控制环 231 沿相同的旋转方向旋转。
环内径部 233b 和控制环本体 231b 之间的摩擦系数是 μ2， 从而满足 F1 ＝ μ2×M。
此外， 当控制环本体 231b 的直径为 Di， 用于使控制环 231 与环 233 沿相同旋转方向一起旋 转的旋转驱动转矩 T1 可以由 T1 ＝ F1×(Di/2) 表示。
下面将描述使显影装置 205y 与感光鼓 202 形成接触的方法。
参考图 15(B)， 螺线管 232 受到激励。随后， 激励螺线管本体 232d， 使得挡片 232a 被磁性吸引到螺线管本体 232d。因此， 挡片端部 232b 与控制环 231 的锁定销 231a 脱离， 使 得控制环 231 的旋转锁定解除。其上施加有环 233 的如上所述旋转驱动转矩 T1 的控制环 231 和固定到控制环 231 上的部分无齿齿轮 235( 图 16(A)) 开始抵抗相对于驱动力传递方 向施加在下游侧的旋转负荷而沿着使部分无齿齿轮 235 与输入齿轮 218 啮合的方向旋转。
参考图 16(A)， 在控制环 231 中产生旋转驱动转矩 T1， 因此， 固定在控制环 231 上 的部分无齿齿轮 235 也旋转， 使得输入齿轮 218 的齿与部分无齿齿轮 235 的齿区域 235b 的 第一齿啮合以在输入齿轮 218 和部分无齿齿轮 235 之间形成啮合。随后， 这两个齿轮 218 和 235 的相关齿相继地彼此啮合， 使得由未显示的成像设备驱动部供应给输入齿轮 218 的 旋转驱动力被传递给部分无齿齿轮 235。因此， 固定在部分无齿齿轮 235 上的离合器齿轮 250 旋转与无齿区域 235a 和输入齿轮 218 再次相对 ( 图 16(B)) 的一个整圈单位相对应的 角度。与离合器齿轮 250 啮合的凸轮齿轮 251 具有两倍于离合器齿轮的齿数， 使得固定在 凸轮轴 252 上的接触分离凸轮 253 从图 15(A) 所示初始分离位置旋转 180 度。
此外， 在图 15(B) 中， 当控制环 231 转过一个整圈时， 螺线管 232 的挡片端部 232b 锁定设置在控制环 231 上的锁定销 231a 以使控制环 231 停止。在这种状态下， 部分无齿齿 轮 235 的无齿区域 235a 再次定位在无齿区域 235a 与输入齿轮 218 相对的相对位置并且输 入齿轮 218 空转， 使得由未显示的成像设备驱动部供应的旋转驱动力中断 ( 图 16(B))。
另一方面， 如图 17(A) 所示， 接触分离凸轮 253 从初始位置旋转 180 度使旋转支撑 显影辊 257 的滑动件 254 抵抗张力弹簧 256 的弹簧力沿着侧板 219 的细长孔 219b 朝向感 光鼓 202 侧移动。随后， 显影辊 257 与感光鼓 202 接触。这样， 显影装置 205y 的接触操作 完成。
接下来， 将对显影装置 205y 的分离操作进行描述。在图 16(B) 和 17(A) 中， 当旋 转控制离合器 230 的螺线管本体 232d( 用于其的旋转驱动力在单一颜色调色剂图像的一次 转印之后已经中断 ) 被再次激励时， 旋转控制离合器 230 以与接触操作类似的方式操作。
也就是说， 在图 15(B) 中， 螺线管 232 的挡片端部 232b 移动， 使得控制环 231 的锁 定状态解除。
此外， 其上施加有环 233 的如上所述旋转驱动转矩 T1 的控制环 231 和固定到控制 环 231 上的部分无齿齿轮 235 开始抵抗施加于其下游侧的旋转负荷沿部分无齿齿轮 235 与 输入齿轮 218 啮合的方向旋转。 在控制环 231 中产生旋转驱动转矩 T1， 因此， 固定在控制环 231 上的部分无齿齿轮 235 也旋转， 使得输入齿轮 218 的齿与部分无齿齿轮 235 的齿区域 235b 的第一齿啮合以在输入齿轮 218 和部分无齿齿轮 235 之间形成啮合 ( 图 17(B))。其 后， 输入齿轮 218 和部分无齿齿轮 235 的齿区域 235b 的相关齿相继地彼此啮合。随后， 通 过由未显示的成像设备驱动部供应的旋转驱动力， 离合器侧部分无齿齿轮 235 和离合器齿 轮 250 旋转与无齿区域 235a 和输入齿轮 218 再次相对的一个整圈单位相对应的角度。与 离合器齿轮 250 啮合的凸轮齿轮 251 具有两倍于离合器齿轮的齿数。为此， 固定在凸轮轴 252 上的接触分离凸轮 253 从图 15(A) 所示初始位置进一步旋转 180 度， 即， 总共 360 度， 并且返回图 14(B) 所示的分离状态。
此外， 在图 15(B) 中， 当控制环 231 转过一个整圈时， 螺线管 232 的挡片端部 232b 再次锁定设置在控制环 231 上的锁定销 231a 以使控制环 231 停止。部分无齿齿轮 235 的 无齿区域 235a 再次与输入齿轮 218 相对， 并且输入齿轮 218 空转， 使得由成像设备驱动部 供应的旋转驱动力 ( 传递 ) 中断。这样， 显影装置 205y 的分离操作完成。此外， 每个其它 显影装置 205 与感光鼓 202 通过上述方法按照希望的顺序相继地接触和分离， 使得潜像显 影为单一颜色的调色剂图像， 并且调色剂图像转印并叠置在中间传送带 7 上。因此， 一次转 印完成。
根据本实施例 2， 多个显影装置 205(205y， 205m， 205c 和 205k) 布置在感光鼓 202 的两侧对称位置处， 而不是堆叠在一侧， 从而与显影装置在一侧堆叠的情况相比可以使用 小直径感光鼓 202。 因此， 可以限制显影装置接触分离单元 201 的高度和成像设备的主组件 的高度， 从而可以提供紧凑的成像设备， 其能够布置在任何地方， 不会产生拥挤的视觉感。
此外， 在显影装置 205(205y， 205m， 205c 和 205k) 的接触分离操作中， 围绕感光鼓 202 布置的旋转控制离合器 230(230y， 230m， 230c 和 230k) 由固定在鼓轴 246 上的单个输入 齿轮 218 可旋转地驱动。因此， 可以以短的动力传输路径实现有效动力传输， 实现部件数量 的减少。同样， 可以提供具有高可靠性的成像设备。
此外， 输入齿轮 218 与部分无齿齿轮 235 的齿区域 235b 的第一齿啮合期间的碰撞 被控制环 231 和环 233 之间的摩擦吸收， 从而减轻碰撞。特别地， 部分无齿齿轮 235 与输入 齿轮 218 以基本相同的旋转速度啮合， 从而可以进一步减轻齿接触的碰撞噪声。此外， 可以 省略如图 24(A) 所示用于旋转推压控制环 131 的控制环弹簧 145。 此外， 在用于成像设备的 驱动力传输系统中， 具有大惯性力的金属环 233 旋转， 从而可以减轻由驱动力的 ( 传递 ) 中 断和传递引起的冲击。此外， 产生与环 233 的接触压力的环驱动辊 234 与输入齿轮 218 同 轴地布置， 从而可以通过简单、 廉价的结构提供具有高可靠性的旋转控制离合器。
接下来， 将对本发明的其它实施例进行描述。在下列实施例中， 只对与实施例 3 的 不同点进行描述。与实施例 3 相同的结构部分用相同的附图标记或符号表示， 从而描述从 略。
( 实施例 4)
图 18(A) 和 18(B) 显示了用于成像设备 ( 其应用根据本发明的本实施例中的旋转 控制离合器 ) 的显影装置接触分离单元 201。
本实施例与实施例 3 的不同之处在于， 用于旋转驱动环 233 的环驱动装置是围绕 环 233 延伸的驱动带 239。也就是说， 在图 18(A) 和 18(B) 中， 驱动带 239 围绕四个旋转控 制离合器 230(230y， 230m， 230c 和 230k) 的环 233 的圆周表面卷绕和延伸。驱动力通过驱 动带 239 传递给每个环 233。除了四个环 233 之外， 驱动带 239 还围绕用于旋转驱动驱动带 239 的驱动滑轮 237 和用于调节驱动带 239 的张力的张力滑轮 236 卷绕和延伸。驱动滑轮 237 布置在左旋转控制离合器 230y 和 230m 以及右旋转控制离合器 230k 和 230c 下方的中 心处。另一方面， 张力滑轮 236 布置在左旋转控制离合器 230y 和 230m 以及右旋转控制离 合器 230k 和 230c 上方的中心处。
在下文， 与实施例 3 类似， 将注意力集中于用于一个显影装置 205y 的旋转控制离 合器 230y， 将对由环 233 施加给控制环 231 的接触压力 M 在控制环 231 中产生旋转驱动转矩 T1 的过程进行描述。
驱动滑轮 237 同轴固定到驱动齿轮 248 上， 所述驱动齿轮与设置在未显示的成像 设备驱动部上的驱动侧齿轮同轴地固定。由未显示的推压装置给张力滑轮 ( 驱动带 239 围 绕其拉伸 ) 提供推压力 P1， 从而在驱动带 239 上产生张力。
当驱动带 239 和环外径部 233a 之间的阻力系数为 μ1， 环内径部 233b 和控制环本 体 231b 的外圆周表面之间的摩擦系数为 μ2 时， 当满足 μ1 ≥ μ2 时， 保持环 233 的稳定 旋转。此外， 同时， 驱动带 239 的张力 P 产生朝向控制环本体 231b 的环内径部 233b 的接触 压力 M。通过接触压力 M 压靠控制环本体 231b 的环 233 在其旋转期间产生切向力 F1， 用于 使处于静止的控制环 231 沿相同的旋转方向旋转。环内径部 233b 和控制环本体 231b 之间 的摩擦系数是 μ2， 从而满足 F1 ＝ μ2×M。此外， 当控制环本体 231b 的直径为 Di 时， 用于 使环 233 和控制环 231 沿相同方向旋转的转矩 T1 可以由 T1 ＝ F1×(Di/2) 表示， 与实施例 3 类似。
使显影装置 205y 与感光鼓 202 接触和分离的方法与实施例 3 类似。
在本实施例中， 驱动带 239 具有扁平带形状， 但是还可以为圆带、 具有正方形横截 面的带和同步 ( 齿形 ) 带。 ( 实施例 5)
图 19(A) 显示了应用根据本发明的本实施例中的旋转控制离合器的成像设备。成 像设备 329 不包括如实施例 3 和 4 中围绕感光鼓布置的多个显影装置， 而是包括设置有多 个显影盒 305a、 305b、 305c 和 305d 的旋转显影单元 ( 显影旋转体 )301。
旋转显影单元 301 包括旋转轴 316 和围绕旋转轴 316 径向布置的多个显影盒 305a、 305b、 305c 和 305d。在本结构中， 通过使旋转显影单元 301 围绕旋转轴 316 旋转使一 个显影盒 305 选择地接触感光鼓 302。 为了使旋转显影单元 301 旋转， 使用根据本发明的旋 转控制离合器 300。
在成像设备 329 中， 感光鼓 302 的表面通过充电辊 303 被均匀充电， 随后根据预定 颜色的图像信号利用来自扫描单元 304 的激光照射， 使得静电潜像形成在感光鼓 302 上。 旋 转显影单元 301 中的一个显影盒 305 与承载由扫描单元 304 写入 ( 形成 ) 的潜像的感光鼓 302 相对和接触， 使得潜像显影成具有希望颜色的调色剂图像。 调色剂图像转印到由带驱动 辊 320 可旋转地驱动的中间传送带 307 上， 从而进行一次转印。感光鼓 302 上的残留调色 剂通过鼓清洁器 306 去除， 随后， 感光鼓表面再次通过充电辊 303 均匀充电。
此外， 在要转印后续不同颜色的调色剂图像的情况下， 来自未显示的成像设备驱 动部的旋转驱动力经由旋转控制离合器 300 和输出齿轮 336 传递给设置在旋转显影单元 301 的端部的旋转驱动齿轮 317。随后， 旋转显影单元 301 旋转预定角度 ( 距离 )， 使得用于 不同颜色的盒 305 相继地与感光鼓 302 相对， 随后， 合成调色剂图像相继地叠置在中间传送 带 307 上以形成希望颜色的调色剂图像。其后， 承载于中间传送带 307 上的希望颜色的调 色剂图像通过带驱动辊 320 的旋转到达二次转印辊 310。
另一方面， 通过片材进给辊 312 从片材进给部 311 分离和进给的例如纸张的片材 P 通过对齐辊对 313 被位置对齐， 其后到达二次转印辊 310。希望颜色的调色剂图像被转印 和承载于夹在二次转印辊 310 和中间传送带 307 之间的例如纸张的片材 P 上， 所述中间传 送带通过拉伸辊 321 被拉伸， 随后通过定影装置 314 加压并熔合定影。其后， 片材 P 在上盖
315 上排出。顺便地， 在图 19(A) 中， 附图标记 309 表示带清洁器， 附图标记 322 表示动力源 基底。
接下来， 将对旋转控制离合器 300 的构造进行描述。
图 19(B) 是本实施例中的旋转控制离合器 300 的透视图。 在实施例 3 和 4 中， 设置 用于驱动围绕感光鼓 202 布置的多个显影装置接触分离机构的多个旋转控制离合器 230， 但是在本实施例 ( 实施例 5) 中， 设置用于使旋转显影单元 301 旋转的单个旋转控制离合器 300。
旋转控制离合器 300 由输入齿轮 318 和部分无齿齿轮 335 构成， 所述部分无齿齿 轮 335 具有使部分无齿齿轮 335 可与输入齿轮 318 啮合的齿区域 335b 和可使部分无齿齿轮 335 不与输入齿轮 318 啮合的无齿区域 335a( 图 20(A))。输入齿轮 318 由设置在侧板 319 上的支撑轴 319a 可旋转地支撑。在部分无齿齿轮 335 上， 同轴地固定有用于将驱动力传递 给驱动力传递下游侧的输出齿轮 336。与实施例 3 和 4 中的输入齿轮 218 相比， 本实施例中 的输入齿轮 318 在尺寸 ( 直径 ) 方面更小， 并且具有与部分无齿齿轮 335 基本相同的直径。 此外， 当从输入齿轮到部分无齿齿轮 335 的驱动力传递中断时， 用于控制部分无齿齿轮 335 和输入齿轮 318 之间啮合状态的控制机构 330 使部分无齿齿轮 335 停止和保持在部分无齿 齿轮 335 的无齿区域 335a 位于无齿区域 335a 与输入齿轮 318 相对的相对位置的状态。 控制机构 330 控制部分无齿齿轮 335 的旋转位置， 使得部分无齿齿轮 335 的无齿 区域 335a 和齿区域 335b 中的任一个位于相关区域与输入齿轮 318 相对的相对位置。
通过使部分无齿齿轮 335 定位在无齿区域 335a 与输入齿轮 318 相对的相对位置， 从输入齿轮 318 到部分无齿齿轮 335 的驱动力传递被中断。另一方面， 通过使部分无齿齿 轮 335 的齿区域 335b 定位在齿区域 335b 与输入齿轮 318 相对的相对位置， 驱动力从输入 齿轮 318 传递给部分无齿齿轮 335。
控制机构 330 包括同轴固定在部分无齿齿轮 335 上的控制环 331、 可与控制环 331 在预定接触压力下可旋转和滑动地接触的环 333、 以及作为环驱动装置的环驱动辊 334。 此外， 控制机构 330 还包括具有作为旋转锁定机构的挡片 332a 的螺线管 332， 通过用挡片 332a 锁定控制环 331 来防止控制环 331 旋转， 通过解除控制环 331 的锁定来允许控制环 331 旋转。
控制环 331、 环 333 和螺线管 332 的构造与实施例 3 和 4 基本相同， 但是在本实施 例中， 输出齿轮 336 与部分无齿齿轮 335 一起同轴地旋转。控制环 331、 部分无齿齿轮 335 和输出齿轮 336 由设置在侧板 319 上并从侧板 319 伸出的支撑轴 319b 可旋转地支撑， 并且 通过设置在部分无齿齿轮 335 上并从部分无齿齿轮 335 伸出的连接轴 335d 连接， 从而一起 旋转。
另一方面， 环驱动辊 334 具有与实施例 3 和 4 中的环驱动辊 234 相同的构造， 其中， 弹性辊圆周部 334b 设置在辊本体 334a 的外径部上， 但是构造为具有比环驱动辊 234 更小 的直径， 与输入齿轮 318 的情况类似。环驱动辊 334 和输入齿轮 318 由相同的支撑轴 319b 可旋转地支撑并且被一起可旋转地驱动。环驱动辊 334 和输入齿轮 318 的节圆具有相同的 直径， 并且环驱动辊 334 以与输入齿轮 318 相同的速度旋转。
控制环 331 包括具有外径 Di 的控制环本体 331b， 并且包括设置有锁定销 331a 的 凸缘部 331c。在本实施例中， 凸缘部 331c 的宽度大于实施例 3 中的凸缘部 231b 的宽度。
此外， 与实施例 3 不同， 凸缘部 331c 的位置位于与部分无齿齿轮 335 相对的一侧。具有内 径 Dr 的环 333 同轴地旋转接合在控制环本体 331b 中 ( 图 19(B))。
与实施例 3 类似， 螺线管 332 包括挡片 332a 和用于驱动挡片 332a 的螺线管本体 332d。挡片 332a 由螺线管本体 332d 可摆动地支撑。弯曲成钩形的挡片端部 332b 通过弹 簧 332c 的弹簧力始终锁定控制环 331 的锁定销 331a。在本实施例中， 与控制环 331 的凸 缘部 331c 的宽度相对应， 挡片端部 332b 具有与实施例 3 中的挡片端部 232b 相比更宽的宽 度。
图 20(B) 显示了环驱动辊 334、 环 333 和控制环 331 之间的位置关系。在图 20(B) 中， 显示了控制环 331 的横截面， 并且环驱动辊 334 和控制环 331 之间的中心距固定。为 了设定位于环驱动辊 334 和环 333 之间的接触部处的希望进入量 S， 支撑轴 319a 和支撑轴 319b 之间的中心距被适当地调节， 与实施例 3 类似。
参考图 20(B)， 进入量 S 产生朝向环内径部 333b 和控制环本体 331b 的接触压力 M。通过接触压力 M 压靠控制环本体 331b 的环 333 在其旋转期间产生切向力 F1， 用于使处 于静止的控制环 331 沿相同的旋转方向旋转。
环内径部 333b 和控制环本体 331b 之间的摩擦系数为 μ2， 从而满足 F1 ＝ μ2×M。 此外， 当控制环本体 331b 的直径为 Di， 用于使控制环 331 与环 333 沿相同旋转方向一起旋 转的旋转驱动转矩 T1 可以由 T1 ＝ F1×(Di/2) 表示。
在图 20(A) 和 20(B) 中， 与输入齿轮 318( 图 20(A)) 同轴固定的环驱动辊 334 的 辊圆周部 334b( 为弹性的 ) 使可旋转地设置在控制环本体 331b 上的环 333 旋转， 同时保持 进入量 S。
这时， 环外径部 333a 和环驱动辊 334 的辊圆周部 334b 的接触面之间的摩擦系数 为 μ1， 环内径部 333b 和控制环本体 331b 的接触面之间的摩擦系数为 μ2。当摩擦系数 μ1 和 μ2 满足 μ1 ≥ μ2 时， 环 333 的外圆周表面侧的摩擦转矩增大， 使得环 333 与环驱 动辊 334 同步地稳定旋转。
在下文， 将要对使用于不同颜色的显影盒与感光鼓 302 相对的方法 ( 在本实施例 中为特殊方式 ) 进行描述。
参考图 19(B) 和 20(B)， 当螺线管 332 被激励时， 挡片 332a 被磁性吸引到螺线管 本体 332d 上。因此， 挡片端部 332b 与控制环 331 的锁定销 331a 脱离， 使得控制环 331 的 旋转锁定被解除。其上施加有环 333 的上述旋转驱动转矩 T1 的控制环 331 旋转。此外， 固 定在控制环 331 上的部分无齿齿轮 335 和旋转输出齿轮 336 也开始抵抗离合器下游侧的旋 转显影单元的旋转负荷以与输入齿轮 318 基本相同的速度沿部分无齿齿轮 335 与输入齿轮 318 啮合的方向旋转 ( 图 21(A))。
参考图 21(B)， 离合器侧部分无齿齿轮 335 和输入齿轮 318 以基本相同的速度旋 转， 因此， 输入齿轮 318 的齿与离合器侧部分无齿齿轮 335 的齿区域 335b 的第一啮合齿以 基本相同的速度啮合， 以在输入齿轮 318 和部分无齿齿轮 335 之间形成啮合。
随后， 部分无齿齿轮 335 的齿区域 335b 的相关齿与输入齿轮 318 的相关齿彼此啮 合， 使得由未显示的成像设备驱动部供应的旋转驱动力从输入齿轮 318 传递给部分无齿齿 轮 335。 因此， 经由与部分无齿齿轮 335 一起旋转的旋转输出齿轮 336 使所述旋转输入齿轮 317 旋转与旋转输出齿轮 336 的一整圈对应的角度。 在预定旋转之后， 旋转显影单元 301 中希望的显影盒 305 到达显影盒 305 与感光鼓 302 相对的相对位置， 使得显影盒 305 将感光 鼓 302 上的潜像显影成调色剂图像。
在显影之后， 当控制环 331 旋转过一整圈时， 已经返回旋转锁定位置的螺线管 332 的挡片端部 332b 再次与设置在控制环 331 上的锁定销 331a 接触以旋转锁定控制环 331。 随后， 部分无齿齿轮 335 的无齿区域 335a 再次与输入齿轮 318 相对， 并且输入齿轮 318 空 转， 使得由未显示的成像设备驱动部供应的旋转驱动力 ( 传递 ) 中断。这样， 控制环 331 再 次处于等待旋转驱动力传送的状态， 但是， 后续步骤以上述方式执行。感光鼓 302 上的调色 剂图像被转印和承载于中间传送带 307 上， 随后通过带驱动辊 320 的旋转到达转印辊 310。
就位于由片材进给辊 312 分离和进给的片材上的调色剂图像的转印和定影以及 片材排出而言， 这些操作以与实施例 3 类似的方式执行。
( 实施例 6)
图 22(A) 和 22(B) 显示了根据本发明的本实施例中的旋转控制离合器。
本实施例中的基本构造与实施例 5 相同， 只是用于驱动环 333 的旋转驱动装置是 围绕环 33 拉伸的驱动带 339。成像设备 329 的打印过程与实施例 3 类似。
也就是说， 驱动带 339 围绕同轴固定在驱动滑轮齿轮 340 上的环 333 和驱动滑轮 337 拉伸， 使得驱动带 339 使可旋转设置在控制环本体 331b 上的环 333 以基本恒定的速度 旋转， 同时保持张力。
此外， 驱动滑轮齿轮 340 可沿着设置在侧板 319 中的细长弓形孔 319c 被可移动地 支撑， 从而可与输入齿轮 318 啮合。也就是说， 细长弓形孔沿着以半径 R 和以用于支撑输入 齿轮 318 的支撑轴 319a 作为圆心画出的圆的一部分圆周延伸。
图 22(B) 显示了输入齿轮 318、 驱动滑轮 337、 环 333 和控制环 331 之间的位置关 系。驱动滑轮 337 和驱动滑轮齿轮 340( 在图 22(B) 中未显示 ) 可沿着具有 ( 中心 ) 半径 R 的细长弓形孔 319c 以输入齿轮 318 作为运动中心来移动， 同时与输入齿轮 318 啮合。为 此， 驱动滑轮 337 和控制环 331 之间的中心距可以从 L1 到 L2 被任意设定， 如图 22(B) 所示。 驱动滑轮轴 338 被固定在获得希望张力的位置。
顺便地， 驱动带 339 不局限于扁平带， 对于驱动带 339 来说， 可以使用各种 ( 驱动 力 ) 传送带， 例如具有正方形横截面的带、 圆带和同步 ( 齿形 ) 带。
驱动滑轮齿轮 340 和驱动滑轮 337 以基本相同的速度沿与输入齿轮 318 的旋转方 向相反的方向旋转， 使得由驱动滑轮 337 拉伸的驱动带 339 使环 333 以基本恒定的速度沿 与输入齿轮 318 的旋转方向相反的方向旋转， 同时给环 333 施加张力。
( 实施例 7)
图 23(A) 和 23(B) 显示了根据本发明的本实施例中的旋转控制离合器。
还是在本实施例中， 与实施例 6 类似， 用于驱动环 333 的旋转驱动装置是围绕环 333 拉伸的驱动带 339。在本实施例中， 使用设置有凸缘的环作为环 333， 使得凸缘 333c 设 置在圆筒形环 333 的一个 ( 宽度方向的 ) 端部上， 以便增大惯性力矩。此外， 提供驱动滑轮 弹簧 442 作为用于使环 333 与控制环 331 接触的接触力产生装置。凸缘 333c 还可以与环 333 分开设置。此外， 垫圈形圆盘也可以取代凸缘 333c 附接在环 333 上。用于增大惯性力 矩的凸缘或圆盘也适用于如上所述的实施例 3-6。
驱动带 339 围绕同轴固定在驱动滑轮齿轮 340 上的环 333 和驱动滑轮 337 拉伸，使得驱动带 339 使可旋转设置在控制环本体 331b 上的环 333 以基本恒定的速度旋转， 同时 保持张力。
在本实施例中， 接触力产生装置与设置有作为旋转驱动装置的凸缘 333c 的环 333 分开设置。驱动滑轮 337 和驱动滑轮齿轮 340 可沿着具有 ( 中心 ) 半径 R 的细长弓形孔 319c 以输入齿轮 318 作为运动中心来移动， 同时与输入齿轮 318 啮合。为此， 驱动滑轮 337 和控制环 331 之间的中心距可以从 L1 到 L2 任意设定， 如图 23(B) 所示。为了获得希望张 力， 可旋转地支撑驱动滑轮 337 和驱动滑轮齿轮 340 的驱动滑轮轴 338 由驱动滑轮弹簧 442 推压， 从而产生张力。驱动滑轮弹簧 442 的一端被锁定在固定于驱动滑轮轴 338 的端部上 的支撑突出部 443 上， 另一端被锁定在固定于侧板 319 上的支撑金属构件 444 上。
顺便地， 在每个上述实施例中， 描述了旋转控制离合器应用于成像设备中的显影 装置 205 的接触分离机构的驱动控制或者应用于旋转显影单元 301 的驱动控制的情况， 但 是本发明不限于这些驱动力传送系统。 例如， 驱动输出侧构件也可以是片材进给辊， 本发明 适用于各种驱动力传送系统。 此外， 本发明不局限于成像设备， 还适用于例如印刷机的各种 驱动力传送系统。
( 实施例 8)
接下来， 将对本发明的实施例 8 进行描述。图 4 是本实施例中的片材进给装置的 示意性透视图， 图 25(A) 和 25(B) 是用于片材进给装置的旋转控制离合器的示意性剖视图。
在本实施例中， 使用所谓的 “径向驱动控制装置” ， 其中， 接触摩擦力产生装置的推 压方向是径向 ( 圆周方向 )。
在本实施例中， 将对旋转控制片材进给辊 12 的驱动控制装置 500 进行描述， 所述 片材进给辊设置在图 1 所示的成像设备 29 中， 用于使片材 P 一张一张地分离和进给， 所述 片材是叠置在盒 11 中的记录介质。
在图 4 中， 用于控制传递给片材进给辊 12 的驱动力的驱动控制装置 500 设置在片 材进给装置的输出轴 566 的端部上。驱动控制装置 500 包括连接到未显示的驱动源 ( 例 如， 电机 ) 上的输入齿轮 518， 并且包括设置在部分无齿齿轮 535 可与输入齿轮 518 啮合的 位置处的部分无齿齿轮 535。
当其上附接有片材进给辊 12 的输出轴 566 停止时， 与输出轴 566 整体设置的离合 器控制环 531 通过由螺线管 532 的挡片端部 532a 使锁定销 531a 锁定而停止旋转。要与离 合器控制环 531 一起旋转和停止的部分无齿齿轮 535 设置在离合器控制环 531 上。部分无 齿齿轮 535 包括具有外径 Di 的圆周部 535b， 如图 25(A) 所示， 具有内径 Dr 的离合器同步齿 轮 562 的内圆周部 562c 同轴可旋转地设置在所述圆周部 535b 上， 并且与片材进给辊 12 和 凸轮 570 一起整体地附接于输出轴 566 上。这时， 满足 Dr ＞ Di。
输入齿轮 518 由位于主组件侧板 519 的输入齿轮轴 519a 可旋转地支撑， 从而可与 部分无齿齿轮 535 啮合。此外， 作为驱动构件的离合器输入齿轮 563 同轴地整体固定到输 入齿轮 518 上。输入齿轮 518 和离合器输入齿轮 563 具有相同的齿数， 即， 28 个齿。离合器 输入齿轮 563 在其圆周表面上具有第二齿轮齿。
另一方面， 包括无齿区域 535a 的部分无齿齿轮 535 和同步齿轮 562 也具有相同的 齿数， 即， 28 个齿。同步齿轮 562 在其圆周表面上具有可与第二齿轮齿啮合的第一齿轮齿 562a。也就是说， 在本实施例中， 输入齿轮 518 和部分无齿齿轮 535 之间的减速比以及离 合器输入齿轮 563 和同步齿轮 562 之间的减速比设定成彼此相等。
接下来， 将对用于部分无齿齿轮 535 和输入齿轮 518 之间的驱动传递和驱动传递 解除的机构进行描述。
如图 4 和图 25(A) 所示， 固定在可沿由箭头 r1 指示的方向旋转的输入齿轮 518 上 的离合器输入齿轮 563 也沿 r1 方向以与输入齿轮 518 相同的速度旋转。同时， 与离合器输 入齿轮 563 啮合的同步齿轮 562 沿由箭头 r2 指示的方向旋转。这时， 通过弹簧 564 的张 力， 在同步齿轮 562 的内圆周部 562c 和部分无齿齿轮 535 的外圆周部 535b 之间产生推压 力 L1。通过推压力与部分无齿齿轮 535 的外圆周部 535b 接触的同步齿轮 562 在其旋转期 间在产生摩擦力 F1 的状态下空转， 其中， 所述摩擦力是用于使部分无齿齿轮 535 沿与同步 齿轮 562 相同的方向旋转的切向力。
随后， 螺线管 532 被激励， 当螺线管 532 的挡片端部 532a 与离合器控制环 531 的 锁定销 531a 脱离时， 离合器控制环 531 通过接触摩擦力以与同步齿轮 562 相同的速度开始 旋转。
这时， 在本实施例中， 输入齿轮 518 和离合器输入齿轮 563 以相同的速度一起旋 转。此外， 输入齿轮 518 和与输入齿轮 518 啮合的部分无齿齿轮 535 之间的减速比以及离 合器输入齿轮 563 和与离合器输入齿轮 563 啮合的同步齿轮 562 之间的减速比被设定成彼 此相等。因此， 输入齿轮 518 和部分无齿齿轮 535 能以相同的速度彼此啮合。因此， 可以减 轻输入齿轮 518 和部分无齿齿轮 535 之间在啮合开始时产生的齿接触噪音。
首先， 当螺线管 532 的挡片端部 532a 与离合器控制环 531 的锁定销 531a 脱离时， 输入齿轮 518 和部分无齿齿轮 535 彼此啮合。随后， 在预定旋转之后， 输入齿轮 518 与部分 无齿齿轮 535 的齿区域 535a 的啮合完成， 部分无齿齿轮 535 通过共同旋转转矩 T1 和由与 中间板相互关连的凸轮 570 产生的旋转力而进一步旋转， 使得部分无齿齿轮 535 返回部分 无齿齿轮 535 不与输入齿轮 518 啮合的状态。
下面将参考图 25(B) 更具体地描述通过接触摩擦力 F1 使部分无齿齿轮 535 和离 合器控制环 531 旋转的机构。
当弹簧 564 的推压力为 L1， 部分无齿齿轮 535 的外圆周部 535b 和同步齿轮 562 的 内圆周部 562c 之间的摩擦系数为 μ， 并且施加于输出轴 566 上的负荷转矩为 T， 则部分无 齿齿轮 535 和同步齿轮 562 之间的摩擦力 F1 由 F1 ＝ μL1 表示。
因此， 作为使同步齿轮 562 和部分无齿齿轮 535 一起旋转的转矩的共同旋转转矩 T1 可以由 T1 ＝ F1×(Di/2) ＝ μL1×(Di/2) 表示。
当共同旋转转矩 T1 和施加于输出片材 566 上的负荷转矩 T 满足关系 T1 ＞ T 时， 旋转控制离合器 530 可以稳定地传递驱动力。
此外， 在本实施例中， 由于齿轮 562 和 563 之间的平行关系， 防止同步齿轮 562 和离合器输入齿轮 563 的齿在一个端部侧彼此接触。为此， 同步齿轮 562 的齿被分为齿 562a( 第一齿轮齿 ) 和齿 562b， 使得弹簧 64 可以在同步齿轮 562 的大体齿宽中心处产生推 压力。此外， 弹簧导向件 574 布置在齿 562a 和齿 562b 之间， 作为推压构件的弹簧 564 沿着 弹簧导向装置 574 延伸。
为此， 离合器输入齿轮 563 和同步齿轮 562 如此构造， 使得齿轮 563 和 562 能够一起旋转， 同时齿 562b 相对于齿 562a 具有微小间隙， 从而不会使离合器输入齿轮 563 和同步 齿轮 562 的每个齿 562a 和 562b 之间产生干涉。
然而， 为了防止同步齿轮 562 和离合器输入齿轮 563 的相关齿在其一个端部侧彼 此接触， 弹簧 564 相对于齿宽方向布置在两个端部 ( 两个部位 ) 处。当这种构造可以实现 同步齿轮 562 相对于齿宽方向布置在基本中心部时， 同步齿轮 562 也可以是不具有划分齿 562a 和 562b 的一体齿轮。
即使当使用与本实施例类似的同步齿轮 562 的齿分成齿 562a 和齿 562b 的构造 时， 如果构造满足下列条件也不会产生问题。 也就是说， 同步齿轮 562 的两个齿 562a 和 562b 之间的相位差为越来越接近零的值。此外， 当使用通过离合器齿轮 563 和同步齿轮 562 之 间的啮合齿隙防止离合器输入齿轮 563 的齿与同步齿轮 562 的每个齿 562a 和 562b 之间产 生啮合干涉的构造时， 也不会产生问题。
此外， 在本实施例中， 通过弹簧 564 的推压力在同步齿轮 562 的齿 562a 和内圆周 部 562c 之间产生接触摩擦力 F。然而， 如图 25(B) 所示， 同步齿轮 562 的齿 662a 也可以由 金属制成， 以通过其自重在齿 662a 和内圆周部 562c 之间产生接触摩擦力 F2 和共同旋转力 T2。因此， 可以省去弹簧 564。
根据本发明， 可以使输入齿轮和部分无齿齿轮的旋转速度彼此相等， 从而减轻输 入齿轮和部分无齿齿轮彼此啮合时由齿接触引起的碰撞噪声。
尽管已经参考这里公开的结构对本发明进行了描述， 但本发明不限于所披露的细 节， 并且本申请用于覆盖落入下列权利要求的改进目的或范围内的改变或变化。