JP2007114434A - 現像ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ等により発生する振動エネルギーを消散、低減し、画像形成に影響を与えるパーツであるモータなどの揺れも低減し、高画質化を可能とする現像ユニットおよび画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像情報に応じてレーザ光を走査露光し、静電潜像を形成するための感光体ドラムに対して、静電潜像上にトナーを供給することで可視トナー像を形成するための現像ユニットが、現像ローラを回転駆動するための現像モータを有し、弾性体を介して慣性体が側板又は側板に取り付けられたブラケットに取り付けられている構成であって、弾性体３と慣性体４が振動することによってモータにより発生した振動エネルギーを低減させ、高画質化を図る。
【選択図】図２

Description

本発明は、現像ユニット及び画像形成装置に関し、特に、電子写真方式のレーザプリンタ・複写機・ファクシミリなどにおける現像ユニット及び画像形成装置に関する。

近年、オフィス等において処理されるドキュメントは急速にカラー化が進み、これらのドキュメントを扱う複写機・プリンター・ファクシミリ等の画像形成装置も急速にカラー化されてきている。そして、現在これらのカラー機器は、オフィス等における事務処理の高品位化および迅速化に伴って、高画質化および高速化される傾向にある。かかる要求に応え得るカラー機器としては、例えば、黒（Ｋ）・イエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）の各色毎に各々の画像形成ユニットを持ち、各画像形成ユニットで形成された異なる色の画像を、搬送される転写材または中間転写体上に多重転写し、カラー画像の形成を行なういわゆるタンデム型のカラー画像形成装置が種々提案されており、製品化されてきてもいる。

電子写真の高画質化を阻害する要因の１つにバンディングと呼ばれる画像における縞状の濃淡が原因となる画像劣化がある。これを支配する大きな要因の１つとして、振動が挙げられる。画像形成装置における振動は、各部位を駆動するためのモータが振動源となっているものが多い。特に、画像形成に直接影響を与える感光体の駆動モータや転写ベルトの駆動モータの振動が、駆動伝達系のギアなどを介して回転体の速度変動振動の要因となりバンディングを発生させる。そのため、これら振動を低減する対策として、モータの制御やフライホイールなど様々な対策が施されている。

例えば、回転駆動装置における両軸両ギアモータより分岐し、且つ、ギア列により駆動伝達される像担持体及び中間転写体が圧接される駆動装置を有するカラー画像形成装置において、前記モータ軸上にダイナミックダンパー又はフライホイールを設けたことを特徴とするものであり、モータの共振による振動の増幅がモータ軸上に設けられたダイナミックダンパー又はフライホイールの効果によって抑えられるため、像担持体の振動が抑えられ、表面上に形成される潜像に画像乱れが発生するのを防ぐ技術（例えば、特許文献１参照）等である。
特開平１０−３３３３８５号公報

しかしながら、バンディングに影響を与える振動源を持っているにもかかわらず、振動低減に関してさほど考慮されていない駆動系として現像ユニットの駆動部分が挙げられる。現像ユニットの駆動は、感光体に露光された静電潜像上にトナー像を作成するため、現像ローラを回転させてトナーを供給するための機能である。したがって、駆動系の速度変動に対して高精度化されていないものが多い。しかし、感光体へのトナー供給時に現像ローラの振動が感光体へ伝播して速度変動を引き起こし画像劣化が発生する場合や、構成上、感光体駆動モータの近傍に現像駆動モータが取り付けられていることが多いため、側板やブラケットを介して、現像駆動モータの振動が感光体駆動系に伝播して結果として感光体の速度変動となり、バンディングを引き起こす現象が見られる。

特にディジタル技術の導入により画質の向上が進められるとレーザによる書き込みの１ラインごとの位置精度が厳しく要求され、これを支配する要因の１つとして回転駆動系の速度変動が挙げられる。回転駆動系における速度変動の低減が高品質な画像を得られる製品の開発上重要な技術となる。画像の可視感度と空間周波数の関係は、人間の視覚系の特性から、可視化空間周波数がおよそ0.3〜2 line/mmの範囲での変化が目につきやすいといわれている。これと感光体の回転速度を考えあわせると、数Hzから数百Hz程度の周波数領域における振動を回避することが要求される。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、現像駆動モータの振動が側板やブラケットに伝播し、それら振動がブラケットや側板に取り付けられた感光体駆動モータに伝播することが原因となる画像劣化を、ダイナミックダンパーにより低減させて高画質化を図り、また、現像ローラの回転振動が、感光体ドラムと接触する際に伝播して、画像を劣化させる現象に対して、回転振動を低減させるダイナミックダンパーによって、高画質化を可能とすることを目的とする。

請求項１記載の発明は、静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニットである。

請求項２記載の発明は、静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、前記現像駆動モータが取り付けられているブラケットに、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニットである。

請求項３記載の発明は、静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、ブラケットが取り付けられている側板に、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニットである。

請求項４記載の発明は、静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、前記現像駆動モータから前記現像ローラ間の駆動伝達系のシャフトに、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニットである。

請求項５記載の発明は、静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、前記現像駆動モータのローター上に、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニットである。

請求項６記載の発明は、請求項４又は５に記載の現像ユニットにおいて、前記弾性体を介して取り付けられた慣性体は、弾性体及び慣性体が、シャフト又はローターの回転中心に対して円周方向に分布を持たないことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の現像ユニットにおいて、前記弾性体を介して取り付けられた慣性体から構成される振動系の固有振動数と、現像駆動モータの回転周波数が一致することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の現像ユニットにおいて、前記弾性体を介して取り付けられた慣性体から構成される振動系の固有振動数と、現像駆動モータの駆動伝達系であるギアにより決定される噛み合い周波数が一致することを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載の現像ユニットにおいて、前記弾性体を介して取り付けられた慣性体を複数持つことを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、少なくとも１以上の像坦持体と、前記像坦持体の表面に画像情報に応じた光書込みを行い潜像を形成する光書込み手段と、前記像坦持体の替像を現像する現像手段と、前記像坦持体上の潜像を転写体若しくは、中間転写ベルト上へ転写する転写手段と、前記転写された画像を定着させる定着手段と、を備える画像形成装置であって、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像ユニットを備える画像形成装置である。

請求項１１記載の発明は、少なくとも１以上の像坦持体と、前記像坦持体の表面に画像情報に応じた光書込みを行い潜像を形成する光書込み手段と、前記像坦持体上の潜像を現像する現像手段と、前記像坦持体上の潜像を転写体若しくは、中間転写ベルト上へ転写する転写手段と、前記転写された画像を定着させる定着手段と、を備える画像形成装置であって、請求項１から９のいずれか１項に記載の現像ユニットを複数備える画像形成装置である。

本発明によれば、弾性体と慣性体により形成される振動系が振動することにより、モータ等により発生する振動エネルギーが、付加された振動系により消散、低減することで、画像形成に影響を与えるパーツであるモータなどの揺れも低減し、結果、高画質化が可能となる。

以下に、本発明の実施形態に係る現像ユニット及び画像形成装置を、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種種の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明の実施形態に係るタンデム型画像形成装置の基本的構成を示す概略構成図である。黒（Ｋ）色の画像を形成する黒色画像形成ユニット２００Ｋと、イエロー（Ｙ）色の画像を形成するイエロー色画像形成ユニット２００Ｙと、マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成するマゼンタ色画像形成ユニット２００Ｍと、シアン（Ｃ）色の画像を形成するシアン色画像形成ユニット２００Ｃの４つの画像形成ユニットを備えており、これらの４つの画像形成ユニット２００Ｋ、２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃは、互いに一定の間隔をおいて水平に配置されている。また、上記黒色、イエロー色、マゼンタ色及びシアン色の４つの画像形成ユニット２００Ｋ、２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃの下部には、転写用紙２０１を静電吸着した状態で各画像形成ユニット２００Ｋ、２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃの転写位置に渡って当該転写用紙２０１を搬送する無端状の転写材担持体としての転写ベルト２０２が配置されている。

上記４つの画像形成ユニット２００Ｋ、２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃは、すべて同様に構成されており、これら４つの画像形成ユニット２００Ｋ、２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃでは、上述したようにそれぞれ４色のトナー像を順次形成するように構成されている。上記各色の画像形成ユニット２００Ｋ、２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃは、感光体ドラム２０３を備えており、この感光体ドラム２０３の表面は、一次帯電用のスコロトロン２０４によって一様に帯電された後、像形成用のレーザ光２０５が画像情報に応じて走査露光されて静電潜像が形成される。上記感光体ドラム２０３の表面に形成された静電潜像は、各画像形成ユニットの現像器２０６によってそれぞれ黒色、イエロー色、マゼンタ色、シアン色の各色のトナーにより現像されて可視トナー像となり、これらの可視トナー像は、転写前帯電器２０７により転写前帯電を受けた後、転写帯電器２０８の帯電により転写ベルト２０２上に保持された転写用紙２０１に順次転写される。上記各色のトナー像が転写された転写用紙２０１は、転写ベルト２０２から分離された後、図示しない定着装置によって定着処理を受け、カラー画像の形成が行われる。なお、図中、２０９は感光体クリーナー、２１０は感光体除電ランプ、２１１は用紙剥離コロトロン、２１２は転写ベルト除電コロトロン、２１３は転写ベルトクリーナー、２１４はクリーニング前処理コロトロンをそれぞれ示すものである。

図２および図３は、本発明の実施形態に係る現像ユニットの概略構成図である。図に示すように、現像ユニットは、現像駆動モータ１、ブラケット２、慣性体３、弾性体４、側板５、感光体駆動モータ６、ギア７、感光体ドラム８、現像ローラ９から構成されている。画像情報に応じてレーザ光を走査露光し、静電潜像を形成するための感光体ドラム８に対して、静電潜像上にトナーを供給することで可視トナー像を形成するための現像ユニットが、現像ローラ９を回転駆動するための現像駆動モータ１を有する。図２に示す現像ユニットは、現像駆動モータが取り付けられているブラケットに、弾性体を介して慣性体が取り付けられている。図３に示す現像ユニットは、側板に、弾性体を介して慣性体が取り付けられている。

側板５又は側板５に取り付けられたブラケット２に、弾性体を介して慣性体が取り付けられている構成（付加された振動系）を有する。モータにより発生した振動は、ブラケット２や側板５に伝播し、伝播した振動が更にブラケット２や側板５に取り付けられた感光体駆動モータ６に伝播し、結果、画像劣化が起こる。このような振動のエネルギーを、弾性体３と慣性体４が振動することによって低減させ、高画質化を図る。また現像ローラ９の回転振動が、感光体ドラム８と接触する際に伝播して、バンディングなどの画像を劣化させる現象に対して、回転振動を低減し、高画質化を図る。図２、図３における弾性体は、スプリングのような形状でもそうでなくても良く、ゴム系の減衰性の高い材料を用いれば、より振動エネルギーの消散効果が得られる。また、慣性体は、金属、樹脂など特に限定はない。

上記実施形態により、ブラケットや側板の振動が低減し、これらに取り付けられている画像形成に影響を与えるパーツであるモータなどの揺れも低減し、高画質化が可能となる。

図４は、本発明の実施形態に係る現像駆動モータから現像ローラ間の駆動伝達系のシャフトに、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを示す概略構成図を示す。現像ローラの駆動伝達系におけるシャフト１１に弾性体３ｃと慣性体４ｃを付加する構成とすることで、回転方向に発生している振動成分を、弾性体と慣性体が振動してエネルギー消散し、現像ローラに伝播する回転振動が低減して、画像劣化が低減する。図４中の弾性体３ｃは、ゴム系材料などの減衰性が高いものが好ましく、慣性体は金属、樹脂などを用いるのが良いが、これに限るものではない。また、慣性体及び弾性体がシャフトの回転中心に対して円周方向に均一に分布することが好ましい。均一な分布を持たない場合、回転方向に対して慣性に偏りを生じることになり回転に伴う回転振動周波数の２倍に特に顕著にみられる偏芯振動を新たに発生するからである。画像劣化の原因となりうる偏芯振動を防ぐためにも、回転系に付加する慣性体と弾性体の分布は、均一である必要がある。

上記実施形態により、高画質化が可能となり、また、付加した振動系が原因となる回転振動周波数の整数倍である振動成分を発生させない。

図５は、本発明の実施形態に係る現像駆動モータのローター上に、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを示す概略構成図である。現像駆動モータのローター１２上に弾性体４ｄと慣性体３ｄを付加する構成とすることで、現像駆動モータ自身が回転することにより発生する回転振動成分を、弾性体４ｄと慣性体３ｄにより形成される振動系が振動して、ローター１２に伝達する振動エネルギーを消散し、ローター１２に伝播する回転振動が低減して画像劣化が低減する。また、慣性体３ｄと弾性体４ｄも、モータ・シャフト１３やローター１２の回転中心に対して、円周方向に均一に分布する構成とすることで偏芯振動の発生を防ぐ。

上記実施形態により、高画質化が可能となり、また、付加した振動系が原因となる回転振動周波数の整数倍である振動成分を発生させない。

本発明の他の実施形態に係る駆動系について説明する。現像ユニットで発生する主な振動成分には、現像駆動モータ１の回転周波数ｆm(Hz:hertz)やギア７の噛み合い振動がある。ギア７の噛み合い振動は、現像駆動モータ１の回転周波数ｆmとギア７の歯数ｚから、ｆg=ｆm×ｚ（Hz）によって決定され、ギア７の噛み合い時にギア７同士が接触・衝突することによって発生する振動源である。そこで、現像駆動モータ１の回転周波数ｆmや、ギア７の噛み合い振動を効率よく低減するために、上記各慣性体３と弾性体４から形成される振動系の固有振動数を、現像駆動モータ１の回転周波数ｆmやギア７の噛み合い周波数ｆgに一致させることで、ｆm(Hz)やｆg(Hz)で発生する振動成分が、付加した慣性体３の振動により消散されるため、高画質化となる。ここで、慣性体３と弾性体４による振動系の固有振動数は、慣性体３の質量をｍ、弾性体４の剛性をｋとすると、振動系の固有振動数ｆdは、
fd=1/(2・π)・√(k/m)
によって算出することが可能である。

上記実施形態により、弾性体４を介して取り付けられた慣性体３から構成される振動系の固有振動数と、現像駆動モータ１の回転周波数が一致することによって、現像ユニットで発生する主な振動であるモータの回転振動を選択的に低減することが可能となり、ブラケット２や側板５、現像ローラ９に伝播されるモータの回転周波数振動が低減して、高画質化が可能となる。

また、上記実施形態により、弾性体４を介して取り付けられた慣性体３から構成される振動系の固有振動数と、現像駆動モータ１の駆動伝達系であるギア７により決定される噛み合い周波数が一致することによって、現像ユニットで発生する主な振動である噛み合い周波数振動を選択的に低減することが可能となり、ブラケット２や側板５、現像ローラ９に伝播される噛み合い周波数振動が低減して、高画質化が可能となる。

図６は、本発明の実施形態に係る現像ユニットの概略構成図である。現像ユニットの側板５やブラケット２、シャフト１１など様々なところに複数の弾性体４と慣性体３からなる振動系を構成することで、現像ユニットで発生する複数の振動周波数成分を低減し、高画質化が可能となる。

上記実施形態により、弾性体４を介して取り付けられた慣性体３を複数持つことによって、現像ユニットで発生し画像に影響を与える複数の振動周波数に対して、振動を低減できるため、高画質化が可能となる。

本発明の実施形態に係る現像ユニットは、画像形成装置や、カラー画像形成装置に応用されることが考え得る。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種種変更可能であることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係るタンデム型画像形成装置の基本的構成を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る現像ユニットの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る現像ユニットの概略構成図である。 本発明の実施形態に係る駆動伝達系のシャフトに、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る現像駆動モータのローター上に、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係る現像ユニットの概略構成図である。

符号の説明

１ 現像駆動モータ
２ ブラケット
３ 慣性体
４ 弾性体
５ 側板
６ 感光体駆動モータ
７ ギア
８、２０３ 感光体ドラム
９ 現像ローラ
２００Ｋ、２００Ｙ、２００Ｍ、２００Ｃ 画像形成ユニット
２０１ 転写用紙
２０２ 転写ベルト
２０４ 一次帯電用のスコロトロン

Claims (11)

1. 静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、
   弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニット。
2. 静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、
   前記現像駆動モータが取り付けられているブラケットに、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニット。
3. 静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、
   ブラケットが取り付けられている側板に、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニット。
4. 静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、
   前記現像駆動モータから前記現像ローラ間の駆動伝達系のシャフトに、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニット。
5. 静電潜像を形成するための感光体ドラムと、感光体ドラムを回転駆動する感光体ドラム駆動モータと、現像ローラと、現像ローラを回転駆動する現像駆動モータと、を備える現像ユニットであって、
   前記現像駆動モータのローター上に、弾性体を介して慣性体が取り付けられていることを特徴とする現像ユニット。
6. 前記弾性体を介して取り付けられた慣性体は、弾性体及び慣性体が、シャフト又はローターの回転中心に対して円周方向に分布を持たないことを特徴とする請求項４又は５に記載の現像ユニット。
7. 前記弾性体を介して取り付けられた慣性体から構成される振動系の固有振動数と、現像駆動モータの回転周波数が一致することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の現像ユニット。
8. 前記弾性体を介して取り付けられた慣性体から構成される振動系の固有振動数と、現像駆動モータの駆動伝達系であるギアにより決定される噛み合い周波数が一致することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の現像ユニット。
9. 前記弾性体を介して取り付けられた慣性体を複数持つことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の現像ユニット。
10. 少なくとも１以上の像坦持体と、
    前記像坦持体の表面に画像情報に応じた光書込みを行い潜像を形成する光書込み手段と、
    前記像坦持体の替像を現像する現像手段と、
    前記像坦持体上の潜像を転写体若しくは、中間転写ベルト上へ転写する転写手段と、
    前記転写された画像を定着させる定着手段と、を備える画像形成装置であって、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の現像ユニットを備える画像形成装置。
11. 少なくとも１以上の像坦持体と、
    前記像坦持体の表面に画像情報に応じた光書込みを行い潜像を形成する光書込み手段と、
    前記像坦持体上の潜像を現像する現像手段と、
    前記像坦持体上の潜像を転写体若しくは、中間転写ベルト上へ転写する転写手段と、
    前記転写された画像を定着させる定着手段と、を備える画像形成装置であって、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の現像ユニットを複数備える画像形成装置。

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