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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−11147(P2007−11147A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−194241(P2005−194241)
出願日 平成17年7月1日(2005.7.1)
代理人
発明者 岡本 昌也
要約 課題
低コストな構成でギアの噛み合いを適正に保ちつつ、現像装置を長寿命化すること。

解決手段
現像位置(GP1)に移動した現像器(GK)の現像器側被係合部材に係合して像担持体(PR)に対する現像剤担持体(GRk)の位置を規制する像担持体側係合部材と、現像位置(GP1)に移動した現像器(GK)のギア位置規制用係合部材(31)に係合して現像器(GK)の被駆動ギア(32)に対する駆動ギア(43)の位置を調整するギア位置規制用被係合部材(46)と、現像器支持部材に対して移動可能に支持された現像器(GK)を現像領域(Q2)側に押圧する現像器押圧部材(26)と、現像器(GK)を現像領域(Q2)から離隔する方向に付勢する押圧力調整部材(37)とを有する現像装置。
特許請求の範囲
【請求項1】
下記の構成要件(A01)〜(A08)を備えたことを特徴とする現像装置、
(A01)像担持体に対向する現像領域に現像剤を搬送する現像剤担持体を有する複数の現像器を支持する現像器支持部材であって、回転軸を中心として回転して、前記現像剤担持体が前記現像領域に対向する現像位置に前記現像器を順次移動させる現像器支持部材、
(A02)前記各現像器に支持された現像器側被係合部材と、前記現像位置に移動した現像器の前記現像器側被係合部材に係合して前記像担持体に対する前記現像剤担持体の位置を規制する像担持体側係合部材と、を有する現像器位置規制部材、
(A03)前記各現像器に支持され、回転駆動される前記現像剤担持体に回転を伝達する被駆動ギア、
(A04)前記各現像器に支持されたギア位置規制用係合部材、
(A05)前記現像位置に移動した現像器の前記被駆動ギアに噛み合って回転を伝達する駆動ギア、
(A06)前記現像位置に移動した現像器のギア位置規制用係合部材に係合して前記被駆動ギアに対する前記駆動ギアの位置を調整するギア位置規制用被係合部材、
(A07)前記現像器支持部材に対して移動可能に支持された前記現像器を前記現像領域側に押圧する現像器押圧部材、
(A08)前記現像器を前記現像領域から離隔する方向に付勢する押圧力調整部材。
【請求項2】
下記の構成要件(A09),(A010)を備えたことを特徴とする請求項1に記載の現像装置、
(A09)前記駆動ギアを回転可能に支持し、揺動中心を中心に揺動可能な揺動部材、
(A010)前記揺動部材に係合して、前記揺動中心を中心として、前記現像位置に移動した現像器の前記被駆動ギアに前記駆動ギアが噛み合う方向に前記揺動部材を付勢する駆動ギア付勢部材。
【請求項3】
下記の構成要件(A011)を備えたことを特徴とする請求項2に記載の現像装置、
(A011)前記押圧力調整部材による付勢力をP2、前記駆動ギア付勢部材の付勢力をP3、前記駆動ギアの回転トルクをT1、前記駆動ギアの回転中心と前記揺動中心との距離をL4、前記揺動中心と前記駆動ギアの回転中心と前記被駆動ギアの回転中心とがなす角をγ、係数をαとした場合に、下記の式を満足する前記現像装置、
P2<α×T1/T4×sinγ+P3。
【請求項4】
下記の構成要件(A012)を備えたことを特徴とする請求項2または3に記載の現像装置、
(A012)前記現像器押圧部材による押圧力をP1、前記押圧力調整部材による付勢力をP2、前記駆動ギアの回転トルクをT1、現像器の重量をW、前記現像剤担持体の軸方向における前記現像器が前記現像器支持部材に支持されるフレーム支持位置と前記現像器押圧部材による押圧位置との距離をL1、前記フレーム支持位置と前記被駆動ギアとの距離をL2、前記フレーム支持位置と前記現像器の重心位置との距離をL3、前記駆動ギアの回転中心と前記揺動中心との距離をL4、前記現像剤担持体の回転中心と前記像担持体の回転中心とを結ぶ線分と水平面とが成す角をθ、前記揺動中心と前記駆動ギアの回転中心と前記被駆動ギアの回転中心とがなす角をγ、重力加速度をgとした場合、以下の式を満足する前記現像装置、
P1>{(W×g×sinθ)×L3+(T1/L4×sinγ)×L2}/L1−P2×L2/L1。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれかに記載の現像装置を備えた画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、静電潜像をトナー像に現像する現像装置および前記現像装置を備えた複写機、プリンタ、FAXあるいはこれらの複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関し、特に、回転移動する現像器支持部材に複数の現像器が支持された所謂ロータリ式の現像装置およびロータリ式の現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式の画像形成装置において、像担持体に対向する現像領域に複数の現像器を順次移動させて多色現像を行う所謂ロータリ式の現像装置が従来から使用されている。前記ロータリ式の現像装置では、各現像器に支持された現像ロールが順次像担持体に対向するので、現像ロール毎に像担持体との間の間隔を位置決めする必要がある。
ロータリ式の現像装置において、前記現像ロールを像担持体に対して位置決めする技術として、下記の従来技術(J01)が公知である。
(J01)特許文献1(特開2000−075650号公報)記載の技術
特許文献1には、現像ロール(21BS)の両端部にトラッキングロール(21BK)を設け、トラッキングロール(21BK)を像担持体(15)の外周面に直接当接させることにより所定の間隔に保持する技術、いわゆる、ダイレクトトラッキング技術が記載されている。
【0003】
また、前記ロータリ式の現像装置において、複数の現像器を全て駆動せず、現像位置に移動した現像器にのみ駆動力を伝達して現像ロール等を回転駆動することが一般的に行われている。現像位置に移動した現像器にのみ駆動力を伝達する現像装置では、現像位置に移動した現像器の被駆動ギアに駆動ギアを噛合わせる必要がある。しかし、駆動ギアを被駆動ギアに噛合わせる場合、部品公差の累積により、ギアどうしの噛合い量が現像器毎に異なったり周期的に変動したりすることがある。ギアの噛合い量が安定しないと、バンディング(縞状の画質不良)等の問題が発生するする恐れがある。
【0004】
ロータリ式の現像装置において、現像位置に移動してくる被駆動ギアと駆動ギアとの噛合い量を調整するための技術として、下記の従来技術(J02)が従来公知である。
(J02)特許文献2(特開2002−14501号公報)、特許文献3(特開2000−231240号公報)記載の技術
特許文献2、3には、駆動ギアを支持し画像形成装置のフレームに対して揺動可能な揺動部材と、前記揺動部材を予め設定された方向に付勢する付勢部材と、前記揺動部材の移動を規制するストッパとを設けたロータリ式の現像装置が記載されている。特許文献2、3記載の技術では、ロータリ式の現像装置が回転して現像器の被駆動ギアが駆動ギアに衝突すると、揺動部材が揺動して駆動ギアの位置が調整され、予め設定された適切な噛合い量でギアどうしを噛合わせている。すなわち、特許文献2、3には、揺動部材等によりギアどうしの位置を調整する技術、いわゆる、ギアトラッキング技術が記載されている。
【0005】
【特許文献1】特開2000−075650号公報(「0062」〜「0064」、第21図)
【特許文献2】特開2002−14501号公報(「0007」〜「0010」、「0050」〜「0063」、第3図、第4図)
【特許文献3】特開2000−231240号公報(「0027」〜「0030」第2図、第5図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
(従来技術の問題点)
前記従来技術(J01)のダイレクトトラッキング技術では、像担持体表面にトラッキングロールが当接する構成を採用しているため、低コストで像担持体と現像ロールとの間隔を安定して確保することができるが、当接荷重が大きくなると、トラッキングロールや像担持体表面、トラッキングロールが装着された現像ロール軸等の磨耗が激しくなり、寿命が短くなるという問題がある。
一方、前記従来技術(J02)のギアトラッキング技術では、駆動ギアの回転駆動により、揺動部材を揺動させるトルクが発生してしまう。このとき、発生したトルクにより、駆動ギアが被駆動ギアから離れたり、現像ロールが像担持体から離れると画像形成動作が安定しないので、前記トルクは駆動ギアが被駆動ギアを押圧し、現像器が像担持体側に押圧されるようなトルクに設定される。したがって、前記従来技術(J02)でも、現像ロールが像担持体側に押付けられてしまう。
【0007】
前記ギアトラッキング技術とダイレクトトラッキング技術を組み合わせると、トラッキングロール等の磨耗が激しくなるため、ギアトラッキング技術とダイレクトトラッキング技術を組み合わせた現像装置は従来の画像形成装置では使用されていなかった。
したがって、前記従来技術(J02)では、トラッキングロールを使用せず、現像器側のフレームと、像担持体側のフレームとを突き合わせて位置決めが行われていた。しかし、この場合、現像ロールと像担持体との間隔を所定の間隔にするためには、フレームや現像装置の回転軸等を高精度で作成する必要があり、コストが高くなるという問題があった。
【0008】
本発明は、前述の事情に鑑み、次の記載内容(O01)を技術的課題とする。
(O01)低コストな構成でギアの噛み合いを適正に保ちつつ、現像装置を長寿命化すること。
【課題を解決するための手段】
【0009】
(本発明)
次に、前記課題を解決した本発明を説明するが、本発明の要素には、後述の実施の形態の具体例(実施例)の要素との対応を容易にするため、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記する。また、本発明を後述の実施例の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。
【0010】
(第1発明)
前記技術的課題を解決するために、第1発明の現像装置は、下記の構成要件(A01)〜(A08)を備えたことを特徴とする。
(A01)像担持体(PR)に対向する現像領域(Q2)に現像剤を搬送する現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)を有する複数の現像器(GK,GY,GM,GC)を支持する現像器支持部材(1,2)であって、回転軸(Ga)を中心として回転して、前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)が前記現像領域(Q2)に対向する現像位置(GP1)に前記現像器(GK,GY,GM,GC)を順次移動させる現像器支持部材(1,2)、
(A02)前記各現像器(GK,GY,GM,GC)に支持された現像器側被係合部材(15)と、前記現像位置(GP1)に移動した現像器(GK,GY,GM,GC)の前記現像器側被係合部材(15)に係合して前記像担持体(PR)に対する前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)の位置を規制する像担持体側係合部材(PR1)と、を有する現像器位置規制部材(15+PR1)、
(A03)前記各現像器(GK,GY,GM,GC)に支持され、回転駆動される前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)に回転を伝達する被駆動ギア(32)、
(A04)前記各現像器(GK,GY,GM,GC)に支持されたギア位置規制用係合部材(31)、
(A05)前記現像位置(GP1)に移動した現像器(GK,GY,GM,GC)の前記被駆動ギア(32)に噛み合って回転を伝達する駆動ギア(43)、
(A06)前記現像位置(GP1)に移動した現像器(GK,GY,GM,GC)のギア位置規制用係合部材(31)に係合して前記被駆動ギア(32)に対する前記駆動ギア(43)の位置を調整するギア位置規制用被係合部材(46)、
(A07)前記現像器支持部材(1,2)に対して移動可能に支持された前記現像器(GK,GY,GM,GC)を前記現像領域(Q2)側に押圧する現像器押圧部材(26)、
(A08)前記現像器(GK,GY,GM,GC)を前記現像領域(Q2)から離隔する方向に付勢する押圧力調整部材(37)。
【0011】
(第1発明の作用)
前記構成要件(A01)〜(A08)を備えた第1発明の現像装置では、現像器(GK,GY,GM,GC)は、像担持体(PR)に対向する現像領域(Q2)に現像剤を搬送する現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)を有する。回転軸(Ga)を中心として回転する現像器支持部材(1,2)は、複数の現像器(GK,GY,GM,GC)を支持し、前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)が前記現像領域(Q2)に対向する現像位置(GP1)に前記現像器(GK,GY,GM,GC)を順次移動させる。現像器位置規制部材(15+PR1)の現像器側被係合部材(15)は前記各現像器(GK,GY,GM,GC)に支持されている。像担持体側係合部材(PR1)は、前記現像位置(GP1)に移動した現像器(GK,GY,GM,GC)の前記現像器側被係合部材(15)に係合して前記像担持体(PR)に対する前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)の位置を規制する。
【0012】
前記各現像器(GK,GY,GM,GC)に支持された被駆動ギア(32)は、回転駆動される前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)に回転を伝達する。駆動ギア(43)は、前記現像位置(GP1)に移動した現像器(GK,GY,GM,GC)の前記被駆動ギア(32)に噛み合って回転を伝達する。ギア位置規制用被係合部材(46)は、現像位置(GP1)に移動した現像器(GK,GY,GM,GC)に支持されたギア位置規制用係合部材(31)に係合して前記被駆動ギア(32)に対する前記駆動ギア(43)の位置を調整する。現像器押圧部材(26)は、前記現像器支持部材(1,2)に対して移動可能に支持された前記現像器(GK,GY,GM,GC)を前記現像領域(Q2)側に押圧する。押圧力調整部材(37)は、前記現像器(GK,GY,GM,GC)を前記現像領域(Q2)から離隔する方向に付勢する。
【0013】
したがって、第1発明の現像装置では、現像器側被係合部材(15)と像担持体側係合部材(PR1)との係合により像担持体(PR)に対する前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)の位置を規制する(ダイレクトトラッキング)と共に、ギア位置規制用被係合部材(46)と現像位置(GP1)に移動した現像器(GK,GY,GM,GC)のギア位置規制用係合部材(31)との係合により前記被駆動ギア(32)に対する前記駆動ギア(43)の位置を調整している(ギアトラッキング)。この結果、ギアトラッキングおよびダイレクトトラッキングにより現像器(GK,GY,GM,GC)は像担持体(PR)側に押圧されるが、押圧力調整部材(37)により押圧力が調整され、押圧力が大きくなりすぎることを防止できる。したがって、現像器側被係合部材(15)や像担持体側係合部材(PR1)の磨耗を低減することができ、現像装置の寿命を延ばすことができる。
この結果、ダイレクトトラッキングにより低コストな構成で像担持体(PR)に対する前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)の位置を確保できつつ、ギアトラッキングによりギアどうしの噛み合い量を適切に保持でき、さらに現像装置を長寿命化することができる。
【0014】
(第1発明の形態1)
第1発明の形態1の現像装置は、前記第1発明において、下記の構成要件(A09),(A010)を備えたことを特徴とする。
(A09)前記駆動ギア(43)を回転可能に支持し、揺動中心(42a)を中心に揺動可能な揺動部材(41)、
(A010)前記揺動部材(41)に係合して、前記揺動中心(42a)を中心として、前記現像位置(GP1)に移動した現像器(GK,GY,GM,GC)の前記被駆動ギア(32)に前記駆動ギア(43)が噛み合う方向に前記揺動部材(41)を付勢する駆動ギア付勢部材(44)。
【0015】
(第1発明の形態1の作用)
前記構成要件(A09),(A010)を備えた第1発明の形態1の現像装置では、前記駆動ギア(43)は、揺動中心(42a)を中心に揺動可能な揺動部材(41)に回転可能に支持される。駆動ギア付勢部材(44)は、前記揺動部材(41)に係合して、前記揺動中心(42a)を中心として、前記現像位置(GP1)に移動した現像器(GK,GY,GM,GC)の前記被駆動ギア(32)に前記駆動ギア(43)が噛み合う方向に前記揺動部材(41)を付勢する。したがって、前記揺動部材(41)により現像位置(GP1)に移動してくる現像器(GK,GY,GM,GC)の被駆動ギア(32)に駆動ギア(43)を適切に噛み合わせることができる。
【0016】
(第1発明の形態2)
第1発明の形態2の現像装置は、前記第1発明の形態1において、下記の構成要件(A011)を備えたことを特徴とする。
(A011)前記押圧力調整部材(37)による付勢力をP2、前記駆動ギア付勢部材(44)の付勢力をP3、前記駆動ギア(43)の回転トルクをT1、前記駆動ギア(43)の回転中心(43a)と前記揺動中心(42a)との距離をL4、前記揺動中心(42a)と前記駆動ギア(43)の回転中心(43a)と前記被駆動ギア(32)の回転中心(31)とがなす角をγ、係数をαとした場合に、下記の式を満足する前記現像装置、
P2<α×T1/T4×sinγ+P3。
【0017】
(第1発明の形態2の作用)
前記構成要件(A011)を備えた第1発明の形態2の現像装置(G)では、P2<α×T1/T4×sinγ+P3を満足するように各パラメータが設定されているので、押圧力を適切に調整することができる。
【0018】
(第1発明の形態3)
第1発明の形態3の現像装置(G)は、前記第1発明の形態1、2のいずれかにおいて、下記の構成要件(A012)を備えたことを特徴とする。
(A012)前記現像器押圧部材(26)による押圧力をP1、前記押圧力調整部材(37)による付勢力をP2、前記駆動ギア(43)の回転トルクをT1、現像器(GK,GY,GM,GC)の重量をW、前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)の軸方向における前記現像器(GK,GY,GM,GC)が前記現像器支持部材(1,2)に支持されるフレーム支持位置と前記現像器押圧部材(26)による押圧位置との距離をL1、前記フレーム支持位置と前記被駆動ギア(32)との距離をL2、前記フレーム支持位置と前記現像器(GK,GY,GM,GC)の重心位置との距離をL3、前記駆動ギア(43)の回転中心(43a)と前記揺動中心(42a)との距離をL4、前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)の回転中心と前記像担持体(PR)の回転中心とを結ぶ線分と水平面とが成す角をθ、前記揺動中心(42a)と前記駆動ギア(43)の回転中心(43a)と前記被駆動ギア(32)の回転中心(31)とがなす角をγ、重力加速度をgとした場合、以下の式を満足する前記現像装置(G)、
P1>{(W×g×sinθ)×L3+(T1/L4×sinγ)×L2}/L1−P2×L2/L1。
【0019】
(第1発明の形態3の作用)
前記構成要件(A012)を備えた第1発明の形態3の現像装置(G)では、P1>{(W×g×sinθ)×L3+(T1/L4×sinγ)×L2}/L1−P2×L2/L1を満足するので、押圧力を適切に調整することができる。
【0020】
(第2発明)
前記技術的課題を解決するために第2発明の画像形成装置は、前記第1発明、第1発明の形態1〜3のいずれかの現像装置(G)を備えたことを特徴とする。
(第2発明の作用)
前記構成要件を備えた第2発明の画像形成装置では、前記第1発明、第1発明の形態1〜3のいずれかの現像装置(G)を備えているので、ダイレクトトラッキングにより低コストな構成で像担持体(PR)に対する前記現像剤担持体(GRk,GRy,GRm,GRc)の位置を確保できつつ、ギアトラッキングによりギアどうしの噛み合い量を適切に保持でき、画像形成装置を長寿命化することができる。
【発明の効果】
【0021】
前述の本発明は、下記の効果(E01)を奏する。
(E01)低コストな構成でギアの噛み合いを適正に保ちつつ、現像装置を長寿命化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例(実施例)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
【実施例1】
【0023】
図1は本発明の実施例1の画像形成装置の斜視説明図である。
図1において、本発明の実施例1の画像形成装置としてのプリンタUでは、プリンタ本体U1の上面に排出トレイTRhが設けられ、プリンタ本体U1の下部には画像が記録される記録シートSが収容される給紙カセットTR1が収容される。前記プリンタ本体U1は、フロント回転中心U2aを中心として通常位置(図1の実線参照)と開放位置(図1の破線参照)との間を回転可能に支持されたフロントカバーU2を有し、紙詰まり(ジャム)が発生した場合等に、ユーザがフロントカバーU2を開放位置に回動させて紙詰まりを解消できる。前記フロントカバーU2の上面には、ユーザが入力操作を行うためのUI(ユーザインタフェース)が設けられている。
【0024】
図2は実施例1の画像形成装置の説明図である。
図2において、プリンタ本体U1はマイクロコンピュータにより構成されたコントローラCと、コントローラCにより作動を制御されるIPS(イメージプロセッシングシステム)、レーザ駆動回路DL、および電源装置E等を有している。電源装置Eは、後述の帯電ローラCR、現像ローラGRy〜GRkおよび転写ローラ(Rt1,T2b)等にバイアス電圧を印加する。
前記IPS(イメージプロセッシングシステム)は、外部のホストコンピュータ等から入力された印字データを潜像形成用の画像データに変換して所定のタイミングでレーザ駆動回路DLに出力する。レーザ駆動回路DLは、入力された画像データに応じてレーザ駆動信号を潜像形成装置ROS(光走査装置)に出力する。前記ROSは、レーザ駆動信号に応じて画像書き込み用のレーザビーム(画像書込光)Lを照射する。
【0025】
前記ROSの上方に配置された回転駆動する像担持体PRは、その表面が帯電ロールCRにより一様に帯電された後、潜像書込位置Q1において前記ROS(潜像形成装置)のレーザビームLにより露光走査されて静電潜像が形成される。フルカラー画像を形成する場合は、K(黒),Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン)の4色の画像に対応した静電潜像が順次形成され、モノクロ画像の場合はK(黒)画像に対応した静電潜像のみが形成される。
前記静電潜像が形成された像担持体PR表面は回転移動して現像領域Q2、1次転写領域Q3を順次通過する。
【0026】
前記ROSの上方には、ロータリ式の現像装置Gが配置されている。前記ロータリ式の現像装置Gは、回転軸Gaの回転に伴って前記現像領域Q2に順次回転移動するK(黒),Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン)の4色の現像器GK,GY,GM,GCを有している。前記各色の現像器GK,GY,GM,GCは、前記現像領域Q2に現像剤を搬送する現像ロール(現像剤担持体)GRk,GRy,GRm,GRcを有しており、現像領域Q2を通過する像担持体PR上の静電潜像をトナー像に現像する。
画像形成装置Uの動作時には、前記現像装置Gの回転にともなって、前記各現像器GK〜GCは前記像担持体PRと対向する現像位置(第1停止位置)GP1、前記現像位置GP1から時計回り方向に90°回転した第2停止位置GP2、180°回転した第3停止位置GP3、および270°回転した第4停止位置GP4に順次回転し、停止する。
前記現像位置GP1に停止した現像器GK,GY,GM,GCの現像ロールGRy〜GRkには回転力が伝達され、現像動作の実行が可能となる。また、前記現像位置GP1に停止した現像器GK,GY,GM,GCには、トナー補給用カートリッジTCk,TCy、TCm、TCcから新しい現像剤の補給が行われ、また、劣化した現像剤が排出される。なお、ロータリ式の現像装置Gの詳細な構成については後述する。
【0027】
前記像担持体PRの前方には像担持体PRに巻き付けられた中間転写ベルトBと、複数の従動ロールRj、巻き付き開始位置に配置されたラップインロールRw1、1次転写バイアスが印加される1次バイアスロール(1次転写ロール)Rt1、巻き付き終了位置に配置されたラップアウトロールRw2およびバックアップロールT2aを含む複数のベルト支持ロール(Rj,Rw1,Rw2,Rt1,T2a)と、それらを支持するベルトフレーム(図示せず)とを有している。
そして、前記中間転写ベルトBは前記ベルト支持ロール(Rj,Rw1,Rw2,Rt1,T2a)により回転移動可能に支持されており、画像形成動作時には像担持体PRの回転に従動して矢印Yb方向に回転する。
【0028】
フルカラー画像を形成する場合、潜像書込位置Q1において第1色目の静電潜像が形成され、現像領域Q2において1色目のトナー像が形成される。このトナー像は、ラップインロールRw1からラップアウトロールRw2の間の1次転写領域Q3を通過する際に、1次バイアスロールRt1によって中間転写ベルトB上に静電的に1次転写される。その後同様にして、第1色目のトナー像を担持した中間転写ベルトB上に、第2色目、第3色目、第4色目のトナー像が順次重ねて1次転写され、最終的にフルカラーの多重トナー像が中間転写ベルトB上に形成される。
単色のモノカラー画像を形成する場合には1個の現像器のみを使用し、単色トナー像が中間転写ベルトB上に1次転写される。
1次転写後、像担持体PR表面は、像担持体クリーナCL1によりクリーニングされる。
【0029】
前記バックアップロールT2aに対向する位置には、2次転写ロールT2bが前記バックアップロールT2aに対して離隔した位置と接触した位置との間で移動可能に配置されている。前記バックアップロールT2aおよび2次転写ロールT2bにより2次転写器T2が構成されている。前記バックアップロールT2aおよび2次転写ロールT2bの接触領域により2次転写領域Q4が形成されている。前記2次転写ロールT2bに付着したトナーは、2次転写ロールクリーナCLtによりクリーニングされる。
前記2次転写ロールT2bには、現像装置Gで使用するトナーの帯電極性と逆極性の2次転写電圧が電源回路Eから供給され、前記電源回路EはコントローラCにより制御される。
【0030】
プリンタ本体U1の下部には、記録シートSを収容する給紙トレイ(手差し給紙トレイ)TR1が配置されており、給紙トレイTR1内の記録シートSはシート載置プレートTR1aにより、シート最上面がピックアップロールRpに当接する給紙位置に保持されている。給紙トレイTR1に収容された記録シートSは、所定のタイミングでピックアップロールRpにより取り出され、フィードロールRs1およびリタードロールRs2を有するさばきロールRsで1枚づつ分離されて、シート搬送路SHの搬送ロールRaによりレジロールRrに搬送される。また、手差しトレイTR0から給紙されたシートSは、手差し給紙ロールRp0によりレジロールRrに搬送される。
前記レジロールRrに搬送された記録シートSは、前記1次転写された多重トナー像または単色トナー像が2次転写領域Q4に移動するのにタイミングを合わせて、転写前シートガイドSG1から2次転写領域Q4に搬送される。
前記2次転写領域Q4において前記2次転写器T2は、中間転写ベルトB上のトナー像を記録シートSに静電的に2次転写する。2次転写後の中間転写ベルトBはベルトクリーナCL2により残留トナーが除去される。
【0031】
なお、前記2次転写ロールT2bおよびベルトクリーナCL2は、中間転写ベルトBと離接(離隔および接触)自在に配設されており、カラー画像が形成される場合には最終色の未定着トナー像が中間転写ベルトBに1次転写されるまで、中間転写ベルトBから離隔している。
前記像担持体PR、帯電ロールCR、現像装置G、1次転写ロールRt1、中間転写ベルトB、2次転写器T2等により、記録シートSにトナー像を転写して形成するするトナー像形成装置(PR+CR+G+Rt1+B+T2)が構成されている。
【0032】
トナー像が2次転写された前記記録シートSは、定着装置Fの加熱ロールFhと加圧ロールFpとが圧接する領域(ニップ)により構成された定着領域Q5に搬送される。定着領域Q5を通過する記録シートSは、定着装置Fによりトナー像が加熱定着される。トナー像が加熱定着された記録シートSは、シート排出ロールRhに搬送され、プリンタ本体U1の上端部に形成されたシート排出口Kaから排紙トレイTRhに排出される。
また、両面印刷を行う場合、片面記録済みの記録シートSは、シート排出ローラRhによりスイッチバックされてシート反転路SH2に搬送され表裏が反転した状態でレジロールRrに再送される。
【0033】
(ロータリ式現像装置)
図3は実施例1の現像装置部分の要部拡大説明図であり、図3Aは要部断面図、図3Bは要部側面説明図である。
図4は実施例1の像担持体および現像器の要部説明図である。
図2〜図4において、ロータリ式の現像装置Gは、各現像器GK,GY,GM,GCの左右両端を支持する一対のサイドフレーム(現像器支持部材)1,2(図3、図4参照、図3には左側のサイドフレームのみ図示)と、前記サイドフレーム1,2を連結し回転軸Gaの軸方向に沿って延びる軸方向連結部材3(図2,図A、図4参照)を有している。図3において、前記軸方向連結部材3は現像装置Gの回転軸Gaとしての軸部3aと、前記軸部3aの外周の90°ずつ位相がずれた位置から接線方向に延びる4つの仕切壁3bとを有する。図3において、前記各仕切壁3bの基端部には、現像器押圧バネ支持部3cが形成されている。前記4つの仕切壁3bどうしの間には、各現像器GK,GY,GM,GCが収容される4つの現像器収容室が形成されている。
【0034】
次に現像器GK,GY,GM,GCの説明を行うが、各現像器の構成は同様であるので、K(黒)色の現像器GKについてのみ説明を行い、その他の現像器GY,GM,GCについての詳細な説明は省略する。
図3において、現像器GKは、左右方向に延びる現像容器11を有する。図3Aにおいて、前記現像容器11内には、現像ロールGRkが収容される現像ロール収容室12と、現像ロール12に隣接する第1現像剤撹拌室13と、第1現像剤撹拌室13に隣接する第2現像剤撹拌室14とが形成されている。前記現像ロールGRkは、磁石ロールの外側にスリーブを設けた従来公知のものである。図4において、現像ロールGRkの軸の左右両端部には現像ロールGRkよりも大径のトラッキングロール(現像器側被係合部材)15が支持されている。
図4において、前記像担持体PRの表面のトラッキングロール15が当接する領域によりトラッキング部PR1(像担持体側係合部材)が構成されており、前記トラッキングロール15およびトラッキング部PR1により現像器位置規制部材(15+PR1)が構成されている。
【0035】
図3Aにおいて、前記現像ロール収容室12には、現像ロールGRk表面の現像剤の層厚を規制するための層厚規制部材16が支持されている。また、前記第1現像剤撹拌室13には第1撹拌搬送部材R1が配置され、第2現像剤撹拌室14には第2撹拌搬送部材R2が配置されている。前記第1撹拌室13と第2撹拌室14は左右両端部に形成された図示しない連通孔で連通しており、現像剤撹拌室13,14内の現像剤は前記撹拌搬送部材R1、R2によってそれぞれ逆方向に搬送され、現像剤撹拌室13,14内を循環する。したがって、前記現像剤撹拌室13,14により循環搬送室(13+14)が構成され、撹拌搬送部材R1,R2により循環搬送部材(R1+R2)が構成されている。
【0036】
図5は実施例1の現像装置に支持された現像器の斜視説明図である。
図3〜図5において、前記現像容器11の左部には、トナーカートリッジTCkが装着される半円弧状のカートリッジ受け部21が形成されている。前記カートリッジ受け部21には、シャッタ22が半円弧状のカートリッジ受け部21の周方向に沿ってスライド可能に支持されている。前記シャッタ22は、トナーカートリッジTCkをカートリッジ受け部21に載置した状態で周方向に回転させることにより、スライド移動する。図4,図5において、前記カートリッジ受け部21のシャッタ22の下側には、第2撹拌室14にトナーカートリッジTCkの現像剤を補給する現像剤補給口(図示せず)と、劣化現像剤をトナーカートリッジTCkに戻すための現像剤排出口(図示せず)とが形成されている。
前記現像容器11の左右方向中央部には、第2撹拌室14に連通して第2撹拌室14へトナーカートリッジTCkからの現像剤を供給する現像剤供給部23が設けられている。前記現像剤供給部23には、円筒状の現像剤搬送筒24が連結されており、現像剤搬送筒24は前記現像剤補給部23まで延びている。前記現像剤搬送筒24には前記現像剤補給口から現像剤供給部23に現像剤を搬送する現像剤搬送部材R3が収容されている。
【0037】
図6は実施例1の現像器のギアの配置の説明図である。
図3、図5において、前記現像容器11の左端部後側面と前記現像器押圧バネ支持部3cとの間には、現像器GKを像担持体PR側に付勢する現像器押圧バネ(現像器押圧部材)26が連結されている。前記現像容器11の左右両端部には、側壁27,28が一体的に形成されている。前記側壁27,28の外側には、回転中心27a(右側壁28の回転中心は図示省略)が形成されている。前記側壁27,28は、前記現像装置Gのサイドフレーム1,2に回転中心27aを中心として回転可能に支持されている。前記左側壁27の外側には、外方に突出し且つ像担持体PRの反対側に開口27bが形成された半円筒状の被駆動ギア収容部27cが形成されている。
【0038】
図4〜図6において、前記現像容器11の外壁左端には、外方(左方)に延び、前記被駆動ギア収容部27c内に収容される被駆動ギア支持軸(ギア位置規制用係合部材)31が支持されている。図4,図6において、前記被駆動ギア支持軸31の外端には被駆動ギア32が支持されており、被駆動ギア32の基端部には複数の回転伝達ギア33が支持されている。前記現像ロールGRkの軸の左端には、回転伝達ギア33に噛み合う現像ロールギアG0が固着されている。前記第1撹拌搬送部材R1の軸には回転伝達ギア33に噛み合う第1撹拌用ギアG1が固着されており、第1撹拌用ギアG1は中間ギア34に噛み合っている。記第2撹拌部材R2の軸には、中間ギア34に噛み合う第2撹拌用ギアG2が固着されている。前記回転伝達ギア33には、トナーカートリッジTCk内の補給用搬送部材TC1k(図3A参照)を駆動するための補給用ギアG4が噛み合っている。前記現像剤搬送部材R3の軸には排出用ギアG3が固着されており、画像形成装置本体U1から延びる現像剤搬送駆動ギアG5(図3B参照)に噛み合っている。
【0039】
図7は実施例1の現像器に作用する力やトルク等を説明するための説明図である。
図3B、図4、図7において、前記左側のサイドフレーム1には、各現像器GK,GY,GM,GCに対応して、4つの板バネ支持部材(押圧力調整部材支持部材)36が支持されている。前記各板バネ支持部材36には、前記被駆動ギア収容部27cの像担持体側表面に当接して像担持体PRから離隔する方向に付勢する板バネ(押圧力調整部材)37が支持されている。
【0040】
前記画像形成装置本体U1のフレームU1a(図4参照)には、現像位置GP1に対応する位置に配置された揺動部材41が支持されている。前記揺動部材41には、モータMから駆動力が伝達される上流側ギア42と、前記上流側ギア42に噛み合い且つ現像位置GP1に移動した現像器GK,GY,GM,GCの被駆動ギア32に噛み合う駆動ギア43とが回転可能に支持されている。前記上流側ギア42の回転軸42aは、フレームU1aに回転可能に支持されており、揺動部材41の揺動中心(42a)と共通化されている。前記回転軸42aにはねじりバネ(駆動ギア付勢部材)44が装着されており、前記ねじりバネ44の上端部は、フレームU1aにより係止され、下端部は揺動部材41のバネ係止部41aに係止される。したがって、前記揺動部材41は、ねじりバネ44により常時像担持体PR側に付勢されている。なお、現像器GK,GY,GM,GCが現像位置GP1から移動して被駆動ギア32と駆動ギア43とが離隔したときに、ねじりバネ44により駆動ギア43の位置が像担持体PR側に移動しすぎて、次に現像位置GP1に移動する被駆動ギア32と駆動ギア43とが噛み合えなくならないように、図示しないストッパにより揺動部材41の像担持体PR側の移動位置は規制されている。
【0041】
図4において、前記駆動ギア43の回転軸(回転中心)43aの右部には、被駆動ギア支持軸31に突き当てられて被駆動ギア32と駆動ギア43との噛み合い量を所定の噛み合い量に調整する突き当て部(ギア位置規制用被係合部材)46が支持されている。なお、前記駆動ギア43は、揺動部材41が像担持体PR側に移動させるトルクが発生するように回転駆動する。
【0042】
(力やトルクの説明図)
図4,図6、図7において、実施例1の現像器GKのサイズや作用する力、トルク等のパラメータを下記のように置く。
P1:現像器押圧バネ26による押圧力(現像器GK,GY,GM,GCを像担持体PR側に押圧する押圧力)。
P2:板バネ37の付勢力(現像器GK,GY,GM,GCを像担持体PRから離隔させる方向に付勢する付勢力)。
P3:ねじりバネ44による付勢力(駆動ギア43を被駆動ギア32に押しつける押圧力)。
T1:駆動ギア43の回転トルク。
W:現像器GK,GY,GM,GCの重量。
【0043】
L1:現像ロールGRk〜GRcの軸方向における現像器GK,GY,GM,GCが左サイドフレーム1に支持されるフレーム支持位置(図4参照)と前記現像器押圧バネ26による押圧位置との距離。
L2:前記フレーム支持位置と被駆動ギア32との現像ロールGRyの軸方向の距離(図4参照)。
L3:前記フレーム支持位置と現像器GK,GY,GM,GCの重心位置47(図6、図7参照)との距離。
L4:前記駆動ギア43の回転中心43aと前記揺動中心との距離(図4参照)。
θ:現像ロールGRk,GRy,GRm,GRcの回転中心と像担持体PRの回転中心とを結ぶ線分と水平面とが成す角(図6,図7参照)。
γ:揺動中心42aと駆動ギア43の回転中心43aと被駆動ギア32の回転中心31とがなす角。
g:重力加速度。
【0044】
前記各力、トルク、距離等に対して、実施例1の板バネ37の付勢力P2は、付勢力P2が作用する被駆動ギア収容部27cの近傍に作用する力の釣り合いから、下記の式1を満足するように設定されている。
P2<α×T1/T4×sinγ+P3 …(式1)
すなわち、板バネ37の付勢力P2は、駆動ギア43により現像器GK,GY,GM,GCを像担持体PR側に押圧する力よりは小さくなるように設定されている。
なお、ここでαは、部品公差や経時的なトルク変動等に基づいて設定される係数であり、実施例1では、部品公差を10%、トルク変動を20%と想定し、α=0.7(70%)に設定されている。なお、前記αは実験により検証した値とすることが可能である。
【0045】
また、前記現像器押圧バネ26の押圧力P1は、フレーム支持位置を中心に作用するモーメントの釣り合いから、下記の式2を満足するように設定されている。
P1>{(W×g×sinθ)×L3+(T1/L4×sinγ)×L2}/L1−P2×L2/L1 …(式2)
すなわち、現像器押圧バネ26により現像器GK,GY,GM,GCを像担持体PR側に押圧できるように、押圧力P1が設定されている。
【0046】
(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1の現像装置Gでは、ロータリ式現像装置Gが回転して現像器GK,GY,GM,GCが順次現像位置GP1に移動する。現像位置GP1に移動した現像器GK,GY,GM,GCは、現像器押圧バネ26や揺動部材41、駆動ギア43による力により押圧されてトラッキングロール15が像担持体表面PRに直接当接する。したがって、ダイレクトトラッキングにより現像ロールGRと像担持体PRとの距離(ギャップ)が所定の距離に設定される。
また、現像器GK,GY,GM,GCが現像位置GP1に移動する際に、駆動ギア43が揺動可能な揺動部材41に支持されているので、被駆動ギア32が進入してくると被駆動ギア32に押されて駆動ギア43は一旦像担持体PRから離隔する方向に退避する。そして、現像器GK,GY,GM,GCが現像位置GP1に移動すると、ねじりバネ44の力により駆動ギア43が被駆動ギア32に噛み合う。この時、突き当て部46が被駆動ギア支持軸31に突き当てられ、ギアどうしの噛み合い量が調整される(ギアトラッキング)。
【0047】
実施例1の現像装置Gでは、板バネ37により現像器GK,GY,GM,GCを像担持体PRから離隔させる方向の力が作用するので、ギアトラッキング構造により現像器GK,GY,GM,GCが像担持体PR側に押圧される力を調整できる。したがって、ギアトラッキングによる押圧力によってトラッキングロール15と像担持体PRとの接触圧力が大きくなりすぎることを防止でき、トラッキングロール15や像担持体PRの磨耗を低減できる。この結果、長期にわたって安定して所定の距離に保持することができ、寿命を延ばすことができる。
【0048】
また、実施例1の現像装置Gは、前記板バネ37を使用することにより、ダイレクトトラッキングとギアトラッキングの両方の構造を採用することができる。したがって、低コストのダイレクトトラッキングにより安定してギャップを保持できるので、現像器を低コスト化することができる。
さらに、実施例1の現像装置では、現像器GK,GY,GM,GCの左端部は駆動ギア43等による押圧力で像担持体側に押圧されるので、現像器GK,GY,GM,GCの右端部に現像器押圧バネ26のような現像器押圧部材を設ける必要がなくなる。したがって、部品点数を減らすことができ、低コスト化することができる。
【0049】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H05)を下記に例示する。
(H01)本発明の画像形成装置は、プリンタに限定されず、複写機、FAXあるいはこれら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に適用可能である。また、ロータリ式の現像装置の現像器の数は4つに限定されず、3つや5つ以上とすることも可能である。
【0050】
(H02)前記実施例において、トラッキングロール15と像担持体PR表面とを当接させたが、像担持体PRの端部のフランジや端部に設けたトラッキング用の部材にトラッキングロール15を当接させるよう構成することも可能である。
(H03)前記実施例において、押圧力調整部材として板バネ37を例示したが、これに限定されず、コイル状のスプリングや弾性ゴム等の押圧力調整部材を採用することも可能である。また、現像器押圧部材として現像器押圧バネ26を例示したが、弾性ゴム等を採用することも可能である。
(H04)前記実施例において、揺動部材41を使用することが望ましいが、これに限定されず、揺動可能でなく像担持体側に付勢されたスライド移動可能な駆動ギア支持部材を使用することも可能である。
(H05)前記実施例において、板バネ37や現像器押圧羽根26を配置する位置は両端部に限定されず、設計に応じて任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】図1は本発明の実施例1の画像形成装置の斜視説明図である。
【図2】図2は実施例1の画像形成装置の説明図である。
【図3】図3は実施例1の現像装置部分の要部拡大説明図であり、図3Aは要部断面図、図3Bは要部側面説明図である。
【図4】図4は実施例1の像担持体および現像器の要部説明図である。
【図5】図5は実施例1の現像装置に支持された現像器の斜視説明図である。
【図6】図6は実施例1の現像器のギアの配置の説明図である。
【図7】図7は実施例1の現像器に作用する力やトルク等を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【0052】
1,2…現像器支持部材、
15…現像器側被係合部材、
15+PR1…現像器位置規制部、
26…現像器押圧部材、
31…ギア位置規制用係合部材、
32…被駆動ギア、
37…押圧力調整部材、
41…揺動部材、
42a…揺動中心、
43…駆動ギア、
44…駆動ギア付勢部材、
46…ギア位置規制用被係合部材、
Ga…回転軸、
GK,GY,GM,GC…現像器、
GRk,GRy,GRm,GRc…現像剤担持体、
GP1…現像位置、
PR…像担持体、
PR1…像担持体側係合部材、
Q2…現像領域。




 

 


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