JP2016095472A - 当接離間機構、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プロセス部材と像担持体とを当接離間させる当接離間機構を小型化する技術を提供する。【解決手段】像担持体2に作用するプロセス部材17が像担持体2に当接する当接状態と、プロセス部材17が像担持体2から離間する離間状態とを切り替える当接離間機構において、プロセス部材17を支持して、像担持体2に対して移動可能な支持部材20と、電圧が印加されることで変形する変形体23Rb(Lb)を用いたアクチュエータ23と、を有し、アクチュエータ23は、変形体Rb(Lb)が変形することで支持部材20を移動させることにより当接状態と離間状態とを切り替えることを特徴とする当接離間機構。【選択図】図3
Description
本発明は、当接離間機構、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。
記録媒体に画像を形成するために像担持体に接触する現像剤担持体等のプロセス部材を有する画像形成装置がある。このような画像形成装置では、プロセス部材が像担持体に長時間接触することで、プロセス部材と像担持体とに歪みが生じる場合や像担持体に不要な現像剤が付着してしまう場合があった。また、画像形成動作停止後に画像形成動作を再び開始する場合に記録媒体に形成される画像に欠陥が生じる場合があった。このような問題点を解決するため、プロセス部材を像担持体に接触させる画像形成装置ではプロセス部材を像担持体から離間できる当接離間機構が設けられている。
特許文献1では、現像剤担持体を像担持体に当接離間することができる当接離間機構が開示されている。
特許文献1では、現像剤担持体を像担持体に当接離間することができる当接離間機構が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載される当接離間機構はギアとモータとカム等から構成される機構であるため、画像形成装置に当接離間機構が配置されることで画像形成装置が大型化してしまっていた。
そこで、本発明は、プロセス部材と像担持体とを当接離間させる当接離間機構を小型化することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、
像担持体に作用するプロセス部材が前記像担持体に当接する当接状態と、前記プロセス部材が前記像担持体から離間する離間状態とを切り替える当接離間機構において、
前記プロセス部材を支持して、前記像担持体に対して移動可能な支持部材と、
電圧が印加されることで変形する変形体を用いたアクチュエータと、
を有し、
前記アクチュエータは、前記変形体が変形することで前記支持部材を移動させることにより前記当接状態と前記離間状態とを切り替えることを特徴とする。
像担持体に作用するプロセス部材が前記像担持体に当接する当接状態と、前記プロセス部材が前記像担持体から離間する離間状態とを切り替える当接離間機構において、
前記プロセス部材を支持して、前記像担持体に対して移動可能な支持部材と、
電圧が印加されることで変形する変形体を用いたアクチュエータと、
を有し、
前記アクチュエータは、前記変形体が変形することで前記支持部材を移動させることにより前記当接状態と前記離間状態とを切り替えることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、
当接離間機構と、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体が設けられる現像室と、
を有することを特徴とする。
当接離間機構と、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体が設けられる現像室と、
を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明のプロセスカートリッジは、
前記現像装置と、
前記現像剤によって現像される現像剤像を担持する前記像担持体と、
を有することを特徴とする。
前記現像装置と、
前記現像剤によって現像される現像剤像を担持する前記像担持体と、
を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
前記プロセスカートリッジを有し、
前記現像剤によって記録媒体に画像を形成することを特徴とする。
前記プロセスカートリッジを有し、
前記現像剤によって記録媒体に画像を形成することを特徴とする。
本発明によれば、プロセス部材と像担持体とを当接離間させる当接離間機構を小型化することができる。
以下に図面を参照して、本発明の実施例を例示する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
(実施例1)
図1は、実施例に係るアクチュエータが装着される画像形成装置の概略図である。
画像形成装置1は、インライン方式や中間転写方式などを採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置1は、画像情報に基づいて記録材P(記録媒体)(例えば、記録用紙やプラスチックシートや布など)にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置1に接続された画像読取装置または画像形成装置1に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器から画像形成装置1に入力される。
図1は、実施例に係るアクチュエータが装着される画像形成装置の概略図である。
画像形成装置1は、インライン方式や中間転写方式などを採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置1は、画像情報に基づいて記録材P(記録媒体)(例えば、記録用紙やプラスチックシートや布など)にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置1に接続された画像読取装置または画像形成装置1に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器から画像形成装置1に入力される。
画像形成装置1は、イエロー(Y)とマゼンタ(M)とシアン(C)とブラック(K)の各色の画像を形成するための画像形成部SY、SM、SC、SKを有する。本実施例では、画像形成部SY、SM、SC、SKは、水平方向に一列に配置されている。なお、本実施例では、画像形成部SY、SM、SC、SKの構成と動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、特に区別しない場合は、いずれの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Y、M、C、Kは省略して説明する。
画像形成装置1は像担持体として4つの感光体ドラム2(像担持体)を有する。感光体ドラム2は、画像形成装置1に感光体ドラム2が通常に装着されている場合において水平方向にそれぞれ配置されている。感光体ドラム2は、直径24(mm)のアルミ円筒の表面に塗工された正孔阻止層と電荷発生層の上に厚さ20(μm)の電荷移動層を塗工したものである。感光体ドラム2のアルミ円筒は画像形成装置1の筺体を介して接地されている。感光体ドラム2は、不図示の駆動手段(駆動源)によって表面速度120(mm/sec)で図1の矢印A方向に回転駆動させられる。
感光体ドラム2の周辺には、感光体ドラム2の表面を均一に帯電する帯電ローラ3と、画像情報に基づいてレーザーを照射することで感光体ドラム2の表面に静電潜像を形成する露光装置4とが配置されている。また、感光体ドラム2の周囲には、感光体ドラム2に形成された静電潜像を現像する現像ユニット5と、感光体ドラム2に形成されたトナー像(現像剤像)が写された後に感光体ドラム2の表面に残留したトナーを除去するクリーニング部材6とが配置されている。また、感光体ドラム2に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト7が4つの感光体ドラム2に対向して配置されている。中間転写ベルト7に転写されたトナー像が記録材Pに転写されることで記録材Pに画像が形成される。
感光体ドラム2の回転方向において、それぞれのプロセス部材は次のような順に配置されている。露光装置4によって感光体ドラム2が露光される位置である露光位置は、帯電ローラ3によって感光体ドラムが帯電される位置である帯電位置よりも下流側に位置している。また、現像ユニット5によって感光体ドラム2に形成された静電潜像が現像される位置である現像位置は露光位置よりも下流側に位置している。感光体ドラム2に形成されたトナー像が中間転写ベルト7に転写される位置である転写位置は現像位置よりも下流側に位置している。クリーニング部材6によって感光体ドラム2に残留したトナーが除去される位置であるクリーニング位置は転写位置よりも下流側に配置されている。
なお、本実施例では、現像ユニット5は、現像ローラ17(プロセス部材、現像剤担持体)を感光体ドラム2に接触させることで現像を行う。つまり、本実施例では、現像ユニット5は、感光体ドラム2の帯電極性と同極性に帯電したトナーを、感光体ドラムにおける露光により電荷が減衰した部分に付着させることで静電潜像を現像する。
本実施例では、感光体ドラム2と帯電ローラ3と現像ユニット5とクリーニング部材6とは一体化されてプロセスカートリッジ8を構成している。プロセスカートリッジ8は画像形成装置1に着脱可能に取り付けられている。プロセスカートリッジ8は各色の画像形成部ごとに設けられており、それぞれの色のプロセスカートリッジ8は互いに同一の形状に形成されている。4つのプロセスカートリッジ8には、イエロー(Y)とマゼンタ(M)とシアン(C)とブラック(K)のトナーがそれぞれ収容されている。
無端状のベルトである中間転写ベルト7は、4つの感光体ドラム2のすべてに当接しており、図1における矢印B方向に移動する。また、中間転写ベルト7は、従動ローラ9と二次転写対向ローラ10と駆動ローラ11とに支持されている。中間転写ベルト7の内周面側には、一次転写ローラ12がそれぞれの感光体ドラム2に対向して配置されている。一次転写ローラ12が中間転写ベルト7を感光体ドラム2に向けて押圧することで、中間転写ベルト7と感光体ドラム2とが当接する位置で一次転写部を形成する。そして、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが一次転写バイアス電源(不図示)から一次転写ローラ12に印加される。これにより、感光体ドラム2に形成されたトナー像が中間転写ベルト7上に転写(一次転写)される。
また、二次転写対向ローラ10に対向する位置であって中間転写ベルト7の外周面側に二次転写ローラ13が配置されている。二次転写ローラ13は中間転写ベルト7を介して二次転写対向ローラ10を押圧することで、中間転写ベルト7と二次転写ローラ13とが当接する位置に二次転写部を形成する。そして、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが二次転写バイアス電源(不図示)から二次転写ローラ13に印加される。これにより、中間転写ベルト7に形成されたトナー像が記録材Pに転写(二次転写)される。ここで、一次転写ローラ12と二次転写ローラ13とは同様の構成となっている。
画像形成動作がなされる際は帯電ローラ3によって感光体ドラム2の表面が一様に帯電
される。次に、露光装置4から照射されたレーザー光によって感光体ドラム2の表面が走査露光されることで、画像情報に基づいて感光体ドラム2に静電潜像が形成される。感光体ドラム2に形成された静電潜像は現像ユニット5によってトナー供給されることで現像される。そして、感光体ドラム2に形成されたトナー像は一次転写ローラ12によって中間転写ベルト7に転写(一次転写)される。例えば、フルカラー画像を形成時する際は、画像形成部SY、SM、SC、SKにおいてトナー像が順番に転写されることで中間転写ベルト7に各色のトナー像が重ねて形成される。
される。次に、露光装置4から照射されたレーザー光によって感光体ドラム2の表面が走査露光されることで、画像情報に基づいて感光体ドラム2に静電潜像が形成される。感光体ドラム2に形成された静電潜像は現像ユニット5によってトナー供給されることで現像される。そして、感光体ドラム2に形成されたトナー像は一次転写ローラ12によって中間転写ベルト7に転写(一次転写)される。例えば、フルカラー画像を形成時する際は、画像形成部SY、SM、SC、SKにおいてトナー像が順番に転写されることで中間転写ベルト7に各色のトナー像が重ねて形成される。
その後、中間転写ベルト7の移動することで記録材Pが二次転写部に搬送され、中間転写ベルト7に形成されたトナー像は二次転写ローラ13によって記録材Pに二次転写される。その後、トナー像が転写された記録材Pは定着装置14に搬送される。定着装置14で記録材Pが加圧されつつ加熱されることで記録材Pにトナー像が定着する。一次転写後に感光体ドラム2上に残留したトナーはクリーニング部材6によって除去される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト7上に残留した二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング装置15によって除去される。ここで、画像形成装置1における仕様は、本発明の趣旨により上記した構成に限定されることはない。
図2は、画像形成装置に装着されたプロセスカートリッジの概略図である。
本実施例の画像形成装置1に装着されるプロセスカートリッジ8の構成について説明する。なお、本実施例では、収容している現像剤の色を除いて各色におけるプロセスカートリッジ8の構成と動作は同様である。
本実施例の画像形成装置1に装着されるプロセスカートリッジ8の構成について説明する。なお、本実施例では、収容している現像剤の色を除いて各色におけるプロセスカートリッジ8の構成と動作は同様である。
プロセスカートリッジ8は、感光体ドラム2等を有する感光体ユニット16と現像ローラ17等を有する現像ユニット5とが一体となって構成されている。現像ユニット5は、回動軸Xを中心として回動可能(移動可能)に支持されている。現像ユニット5は、感光体ユニット16と現像ユニット5に取り付けられた引張りバネ18(付勢部材)によって、現像ローラ17が感光体ドラム2から離間するように付勢される。なお、図2では、引張りバネ18は、プロセスカートリッジ8の側面に取り付けられているものを断面図に投射して示されている。
感光体ユニット16は、感光体ユニット16の構成部材を支持するクリーニング枠体19を有する。クリーニング枠体19は、感光体ドラム2と帯電ローラ3とクリーニング部材6等を有している。現像ユニット5は、現像ユニット5の構成部材を支持する現像枠体20(支持部材)を有する。現像ユニット5は、感光体ドラム2と接触しながら図2の矢印C方向に回転する現像ローラ17を有している。現像ローラ17は、シリコーンやウレタンなどの低硬度のゴム材や発泡体等の層が芯金の外周面上に形成されることで構成される弾性現像ローラである。
また、現像ユニット5における現像室内には、現像ローラ17の外周面上に接触するように図2の矢印D方向に回転するトナー供給ローラ21が配置されている。トナー供給ローラ21は、連泡性発泡体の層が導電性芯金の外周に形成されることで構成される。現像枠体20は現像ブレード22を有している。金属製の板ばねである現像ブレード22は、現像ローラ17と当接することで現像ローラ17上にトナーの薄層を形成する。
図3は、アクチュエータが装着されたプロセスカートリッジの概略図である。図4は、プロセスカートリッジを上から見た場合の断面図である。本実施例の感光体ドラム2と現像ローラ17とが当接離間する動作について説明する。ここで、現像ローラ17と引張バネ18と現像枠体20とアクチュエータ23とを有する構成を当接離間機構とする。現像ユニット5と感光体ユニット16は、現像ローラ17と感光体ドラム2とが離間する方向に、引張りバネ18によって2(N)の引張力で弾性的に付勢されている。感光体ユニッ
ト16と現像ユニット5とに引張りバネ18による付勢力のみが加わっている場合、感光体ドラム2と現像ローラ17とは1(mm)の間隔を空けて離間している。
ト16と現像ユニット5とに引張りバネ18による付勢力のみが加わっている場合、感光体ドラム2と現像ローラ17とは1(mm)の間隔を空けて離間している。
図4において、アクチュエータ23は現像ローラ17の回転軸方向に延びている。アクチュエータ23は、現像ローラ17と平行するように配置されており、アクチュエータ23Lとアクチュエータ23Rと固定部24aとを有している。また、現像ローラ17の回転軸方向において、アクチュエータ23の長さは現像ローラ17の長さと同等である。現像ローラ17の回転軸方向におけるアクチュエータ23の中央部において、アクチュエータ23Lと23Rの一端は固定部24aに固定される固定端となっている。また、アクチュエータ23Lと23Rの他端は自由端となっている。なお、固定部24aはフレーム24に固定されており、フレーム24は画像形成装置1内に設けられている。アクチュエータ23L(23R)と現像ユニット5との間隔が所定の間隔となるように、アクチュエータ23L(23R)は固定部24aに取り付けられている。ここで、所定の間隔とは、アクチュエータ23に電圧が印加された場合にアクチュエータ23L(23R)が現像ユニット5を押圧するような間隔である。
アクチュエータ23Rと23Lは、ガラスエポキシ板23Ra(La)(弾性部材)にマクロ・ファイバー・コンポジット23Rb(Lb)(変形体)を3枚重ねて接着することで形成されている。ガラスエポキシ板23Ra(La)とマクロ・ファイバー・コンポジット23Rb(Lb)はともに現像ローラ17の回転軸方向に延びている。また、マクロ・ファイバー・コンポジット23Rb(Lb)は、ガラスエポキシ板23Ra(La)における現像枠体20と対向する面とは反対側の面に接着されている。ガラスエポキシ板23Ra(La)は、長さが120(mm)で幅が37(mm)で厚さが0.8(mm)であり可撓性を有する板となっている。また、マクロ・ファイバー・コンポジット23Rb(Lb)は、Smart Material社のマクロ・ファイバー・コンポジット(
Macro Fiber Composite:MFC、型番:M−8528−P1)である。アクチュエータ23R(23L)における現像枠体20と対向する面の自由端近傍には押圧部材23Rc(Lc)が取り付けている。
Macro Fiber Composite:MFC、型番:M−8528−P1)である。アクチュエータ23R(23L)における現像枠体20と対向する面の自由端近傍には押圧部材23Rc(Lc)が取り付けている。
帯電電源25(電圧源)に接続される高圧配線Yはアクチュエータ23の陰極23Nと帯電ローラ3とに接続されるように分岐しており、アクチュエータ23の陽極23Pと感光体ドラム2のアルミ円筒は画像形成装置1の筺体を介して接地されている。また、抵抗が100(kΩ)である抵抗26aと電気容量が1(μF)であるコンデンサ26bとが高圧配線に接続されている。抵抗26aはアクチュエータ23に対して直列に接続され、コンデンサ26bはアクチュエータ23に対して並列に接続されている。
アクチュエータが現像ローラ17を感光体ドラム2に当接させる(当接状態にする)動作について説明する。画像形成装置1が画像形成動作を開始すると、メインモータ(不図示)から伝わる動力によって感光体ドラム2と現像ローラ17と中間転写ベルト7が作動する。ここで、画像形成装置1が画像形成動作を開始していない場合、感光体ドラム2と現像ローラ17とは離間した状態(離間状態)にある。帯電電源25から−1100(V)の電圧を出力させると、高圧配線Yを介して帯電ローラ3とアクチュエータ23とに電圧が印加される。帯電ローラ3に電圧が印加されると、帯電ローラ3と感光体ドラム2との間で放電が生じることで、感光体ドラム2の表面は−500(V)程度に帯電される。
アクチュエータ23に電圧が印加されてマクロ・ファイバー・コンポジット23Rb(Lb)に電圧が印加されることで、マクロ・ファイバー・コンポジット23Rb(Lb)は現像ローラ17の回転軸方向に伸長する。上述したように、マクロ・ファイバー・コンポジット23Rb(Lb)は、ガラスエポキシ板23Ra(La)における現像枠体20と対向する面とは反対側の面に接着されている。これにより、ガラスエポキシ板23Ra
(La)における現像枠体20と対向する面とは反対の面の長さが、現像枠体20と対向する面の長さよりも長くなるため、ガラスエポキシ板23Ra(La)は湾曲する。ここで、ガラスエポキシ板23Ra(La)の面の長さとは、現像ローラ17の回転軸方向におけるガラスエポキシ板23Ra(La)の長さのことをいう。ガラスエポキシ板23Ra(La)の一端(一部)は固定部24a(固定部材)に固定されている。ガラスエポキシ板23Ra(La)の他端に位置する押圧部材23Rc(Lc)が現像ローラ17に近づくようにガラスエポキシ板23Ra(La)は湾曲する。
(La)における現像枠体20と対向する面とは反対の面の長さが、現像枠体20と対向する面の長さよりも長くなるため、ガラスエポキシ板23Ra(La)は湾曲する。ここで、ガラスエポキシ板23Ra(La)の面の長さとは、現像ローラ17の回転軸方向におけるガラスエポキシ板23Ra(La)の長さのことをいう。ガラスエポキシ板23Ra(La)の一端(一部)は固定部24a(固定部材)に固定されている。ガラスエポキシ板23Ra(La)の他端に位置する押圧部材23Rc(Lc)が現像ローラ17に近づくようにガラスエポキシ板23Ra(La)は湾曲する。
現像枠体20に近づいた押圧部材23Rc(Lc)が現像ユニット5における現像枠体20を押圧することで、現像ユニット5が図3の矢印F方向に回転して現像ローラ17が感光体ドラム2に当接する。ここで、矢印F方向とは、現像ローラ17が感光体ドラム2に近づくように現像ユニット5が回動する方向である。現像ローラ17の回転軸方向における両端に取り付けられる突き当てコロ27Lと27Rが感光体ドラム2に接触することで、現像ローラ17の感光体ドラム2への当接加減を調整する。現像ローラ17が感光体ドラム2に当接することで、露光装置4によって感光体ドラム2に形成された静電潜像が現像される。
画像形成動作が終了すると、帯電電源25が電圧の出力を停止することで帯電ローラ3とアクチュエータ23とに電圧が印加されなくなり、帯電ローラ3と感光体ドラム2との間の放電が停止する。また、アクチュエータ23にも電圧が印加されなくなってマクロ・ファイバー・コンポジット23Rb(Lb)が通常の長さに戻ることで、湾曲していたガラスエポキシ板23Ra(La)が直線状になり、押圧部材23Rc(Lc)が現像枠体20から離間する。押圧部材23Rc(Lc)から現像ユニット5に力が作用しないため、引張りバネ18の付勢力によって現像ユニット5が回動することで感光体ドラム2と現像ローラ17とは離間する。
図5は、遅延回路を有していないプロセスカートリッジの動作を示す図である。帯電電源25が電圧を出力するのと同時に現像ローラ17と感光体ドラム2とが当接する場合に生じる不具合と、帯電電源25が電圧を出力してから所定時間以上遅れて現像ローラ17が感光体ドラム2に当接する場合に生じる不具合について説明する。図5のように、帯電電源25が電圧の出力を開始すると、帯電ローラ3が感光体ドラム2を帯電することで感光体ドラム2に帯電領域2aが形成される。感光体ドラム2が帯電されるのと同時に現像ローラ17が感光体ドラム2に当接する場合、感光体ドラム2における帯電されていない領域である未帯電領域2bに現像ローラ17が当接するため未帯電領域2bにトナーが付着してしまうことになる。
一方、帯電電源25が電圧の出力を停止した場合、帯電電源25が電圧の出力を停止するのと同時に現像ローラ17が感光体ドラム2から離間すれば未帯電領域2bにトナーが付着することはない。しかし、現像ローラ17が感光体ドラム2から離間するタイミングが遅い場合、現像ローラ17が感光体ドラム2に当接する位置である当接位置を帯電領域2aが通過した後に現像ローラ17が感光体ドラム2から離間してしまう。これにより、感光体ドラム2の未帯電領域2bに現像ローラ17が接触することで、未帯電領域2bにトナーが付着してしまう。
本実施例では、感光体ドラム2の外径は24(mm)であり、感光体ドラム2の表面速度は120(mm/sec)である。感光体ドラム2の外周面において、現像ローラ17が感光体ドラム2にトナーを供給する位置は、帯電ローラ3が感光体ドラム2を帯電する位置から感光体ドラム2の回転軸を中心として矢印A方向に90°回転させた位置にある。このため、帯電電源25が電圧の出力を開始してから、感光体ドラム2に現像ローラ17が当接する位置に帯電領域2aが到達するまで0.16(sec)の時間がかかる。ま
た、帯電電源25が電圧の出力を停止してから、感光体ドラム2に現像ローラ17が当接する位置を帯電領域2aが通過するまで0.16(sec)の時間がかかる。したがって、帯電電源25が電圧の出力を開始してから現像ローラ17が感光体ドラム2に当接するまでに0.16(sec)以上の遅延がある必要がある。また、帯電電源25が電圧の出力を停止から現像ローラ17が感光体ドラム2から離間するまでの時間が0.16(sec)以内である必要がある。この条件を満たすことで、感光体ドラム2の未帯電領域2bにトナーが付着することを防止できる。
た、帯電電源25が電圧の出力を停止してから、感光体ドラム2に現像ローラ17が当接する位置を帯電領域2aが通過するまで0.16(sec)の時間がかかる。したがって、帯電電源25が電圧の出力を開始してから現像ローラ17が感光体ドラム2に当接するまでに0.16(sec)以上の遅延がある必要がある。また、帯電電源25が電圧の出力を停止から現像ローラ17が感光体ドラム2から離間するまでの時間が0.16(sec)以内である必要がある。この条件を満たすことで、感光体ドラム2の未帯電領域2bにトナーが付着することを防止できる。
遅延回路26について説明する。図3に示すように、帯電ローラ3とアクチュエータ23とは共通の帯電電源25に接続される高圧配線Yにおいて並列に接続されている。抵抗26aはコンデンサ26bとアクチュエータ23とに直列に接続されており、コンデンサ26bとアクチュエータ23とは並列に接続されている。帯電電源25が電圧の出力を開始すると、静電容量が小さい帯電ローラ3に印加される電圧は帯電電源25の電圧出力まで速やかに上昇し、帯電ローラ3と感光体ドラム2との間で放電が生じることで感光体ドラム2の表面が帯電される。一方、RC回路である遅延回路26では、帯電電源25が電圧を出力しても、コンデンサ26bに電荷が蓄えられるまではアクチュエータ23に電圧が印加されない。このため、現像ローラ17が感光体ドラム2に当接するタイミングは、帯電電源25が電圧を出力するタイミングよりも遅延する。また、帯電電源25が電圧の出力を停止した場合、現像ローラ17が感光体ドラム2から離間するタイミングは、帯電ローラ3に印加される電圧が0になるタイミングよりも遅延する。
図6は、帯電部材の出力電圧とアクチュエータの変位との関係を示した図である。図6(a)の上図は、帯電電源25が電圧の出力を開始した場合において、帯電電源25が電圧の出力を開始してからの経過時間と帯電電源25の出力電圧との関係を示した図である。図6(a)の下図は、帯電電源25が電圧の出力を開始した場合において、帯電電源25が電圧の出力を開始してからの経過時間と現像ローラ17の変位との関係を示した図である。図6(b)の上図は、帯電電源25が電圧の出力を停止した場合において、帯電電源25が電圧の出力を停止してからの経過時間と帯電電源25の出力電圧との関係を示した図である。また、図6(a)の下図は、帯電電源25が電圧の出力を停止した場合において、帯電電源25が電圧の出力を停止してからの経過時間と現像ローラ17の変位との関係を示した図である。
図6では、コンデンサ26bの静電容量が1.0(μF)と3.5(μF)と7.0(
μF)の場合についてそれぞれ実験結果を示している。なお、本実施例ではコンデンサ26bの静電容量は1.0(μF)である。なお、現像ローラ17の変位は株式会社キーエ
ンスのレーザー変位計LK−G80によって測定した。
μF)の場合についてそれぞれ実験結果を示している。なお、本実施例ではコンデンサ26bの静電容量は1.0(μF)である。なお、現像ローラ17の変位は株式会社キーエ
ンスのレーザー変位計LK−G80によって測定した。
図6(a)に示すように、コンデンサの静電容量が1.0(μF)である場合において
、帯電電源25が電圧を出力していない状態では、現像ローラ17の変位は0(mm)となっている。現像ローラ17の変位が0(mm)であるため、感光体ドラム2と現像ローラ17とは1(mm)の間隔を空けて離間していることになる。コンデンサの静電容量が1.0(μF)である場合において、帯電電源25が電圧の出力を開始してから0.25
(sec)経過したときに現像ローラ17の変位が1.0(mm)となっている。つまり、帯電電源25が電圧の出力を開始してから0.25(sec)経過したときに現像ローラ17が感光体ドラム2に当接することになる。
、帯電電源25が電圧を出力していない状態では、現像ローラ17の変位は0(mm)となっている。現像ローラ17の変位が0(mm)であるため、感光体ドラム2と現像ローラ17とは1(mm)の間隔を空けて離間していることになる。コンデンサの静電容量が1.0(μF)である場合において、帯電電源25が電圧の出力を開始してから0.25
(sec)経過したときに現像ローラ17の変位が1.0(mm)となっている。つまり、帯電電源25が電圧の出力を開始してから0.25(sec)経過したときに現像ローラ17が感光体ドラム2に当接することになる。
一方、図6(b)に示すように、帯電電源25が電圧の出力を停止してから0.1(sec)経過すると、現像ローラ17と感光体ドラム2との間隔が1(mm)より小さくなっている。つまり、帯電電源25が電圧の出力を停止してから0.1(sec)経過したときに現像ローラ17が感光体ドラム2から離間することになる。感光体ドラム2と現像
ローラ17とが離間するまでは0.1(sec)の遅延がある。
ローラ17とが離間するまでは0.1(sec)の遅延がある。
このように、帯電電源25が電圧の出力を開始してから現像ローラ17が感光体ドラム2に当接するまでに、0.16(sec)以上の遅延(0.25(sec)の遅延)がある。また、帯電電源25が電圧の出力を停止してから現像ローラ17が感光体ドラム2から離間するまでに、0.16(sec)以下の遅延(0.1(sec)の遅延)がある。したがって、感光体ドラム2における未帯電領域2bに現像ローラ17が接触することで、未帯電領域2bにトナーが付着してしまうことを防止することができる。なお、抵抗26aの抵抗値やコンデンサ26bの静電容量などを変更することで遅延時間を調整することができる。
以上のように、本実施例において、現像ローラを感光体ドラムに当接離間させるアクチュエータは、圧電素子(マクロ・ファイバー・コンポジット)と弾性部材(ガラスエポキシ板)とを用いた簡単な構成となっている。当接離間機構が簡単な構成となっていることで、当接離間機構が従来よりも小型化し、画像形成装置内において当接離間機構が占めるスペースが小さくなる。これにより、画像形成装置自体を従来よりも小型化することができる。従来では、当接離間機構は、歯車やカムなどを用いた機構で構成され、歯車などの機械部品が多数使用されることで複雑な構成となっていた。また、従来では、機械部品が多数使用されることで当接離間機構が大型化してしまい、画像形成装置自体も大型化してしまっていた。
また、本実施例では、遅延回路が用いられることで当接離間機構に電圧を供給する電源と帯電ローラに電圧を供給する電源とが共通の電源になっており、画像形成装置内の電源の数が少なくなることで画像形成装置を小型化することができる。
また、本実施例では、当接離間機構に圧電素子を用いることで、当接離間機構の動作音を軽減することができる。従来では、当接離間機構に歯車やカム等の機械部品が用いられていたため、当接離間機構が作動する際に機械部品同士が接触することで騒音が生じていた。本実施例では、当接離間機構に歯車やカム等が用いられていないため、当接離間機構が作動する際の動作音を軽減することができる。
なお、アクチュエータが感光体ドラムに当接させる部材は、必ずしも現像ローラである必要はない。アクチュエータが感光体ドラムに当接させる部材は、画像形成動作の際に像担持体に当接するプロセス部材であればよい。プロセス部材は、例えば、帯電ローラであってもよい。つまり、当接離間機構は、帯電ローラを感光体ドラムに当接離間させる構成とすることもできる。また、当接離間機構は、例えば、転写ローラを感光体ドラムに当接離間させる構成とすることもできる。
本実施例では、アクチュエータに、圧電セラミックから構成されるマクロ・ファイバー・コンポジットを用いた。マクロ・ファイバー・コンポジットは抵抗成分とインダクタ成分が小さいため、アクチュエータの等価回路はコンデンサとみなすことができる。このため、アクチュエータが変形する際に消費する変電力消費は小さく、アクチュエータと帯電ローラとを並列に接続しても帯電電源は電圧降下を生じない。一方、ソレノイドの等価回路はインダクタとみなすことができ、形状記憶合金の等価回路は抵抗とみなすことができる。このため、ソレノイドまたは形状記憶合金と帯電ローラとを並列に接続すると帯電電源は電圧降下を生じてしまう。つまり、電子写真プロセス部材に電力を供給する高圧電源によって当接離間機構を動作させる場合、アクチュエータはマクロ・ファイバー・コンポジットのように等価回路がコンデンサとみなせるものが好ましい。
(実施例2)
図7は、実施例2に係るアクチュエータが装着されたプロセスカートリッジの概略図である。実施例2では、アクチュエータとして円筒アクチュエータ(円筒状のアクチュエータ)を用いている。ここで、実施例2において、実施例1と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、アクチュエータ28と引張りバネ29(付勢部材)とはプロセスカートリッジ8の側面に実際は取り付けられているが、図7では断面図に投射して示している。
図7は、実施例2に係るアクチュエータが装着されたプロセスカートリッジの概略図である。実施例2では、アクチュエータとして円筒アクチュエータ(円筒状のアクチュエータ)を用いている。ここで、実施例2において、実施例1と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、アクチュエータ28と引張りバネ29(付勢部材)とはプロセスカートリッジ8の側面に実際は取り付けられているが、図7では断面図に投射して示している。
アクチュエータ28は、構造体28aと構造体28bと圧縮バネ28cと誘電エラストマー28dとを有している。構造体28aはシャフト部を有しており、構造体28bはスリーブ部を有している。構造体28aのシャフト部は構造体28bのスリーブ部に差し込まれている。圧縮バネ28cは、コイルばねであり、構造体28aのシャフト部と構造体28bのスリーブ部とが圧縮バネ28cの内側を通っている。圧縮バネ28cは構造体28aと構造体28bとの間に配置されており、圧縮バネ28cの圧縮方向における圧縮バネ28cの両端が構造体28aと構造体28bとに固定されている。また、フィルム状の誘電エラストマー28d(エラストマーフィルム)は、圧縮バネ28cの円周に40回巻きつけられて、圧縮ばねの圧縮方向における両端が構造体28aと構造体28bとに固定されている。
圧縮バネ28cは、バネ定数が1(N/mm)、自然長が22(mm)、直径が8(mm)となっている。また、誘電エラストマー28dは、3M社のVHB4905を幅方向に2倍ほど長さ方向に3倍ほど伸長したものに4905導電グリスを塗工して2枚重ねることで形成されている。導電グリスは、導電テープで引き出されており、アクチュエータ28における陽極28Pと陰極28Nになっている。
誘電エラストマー28dは、16(mm)に圧縮された圧縮バネ28cに巻きつけられている。アクチュエータ28に電圧が印加されると、誘電エラストマー28dが圧縮バネ28cの中心軸方向に伸長することで、圧縮バネ28cの中心軸方向にアクチュエータ28が伸長する。また、引張りバネ29は、現像ローラ17が感光体ドラム2に近づく方向に現像ユニット5が回動するようにプロセスカートリッジ8と現像ユニット5とを付勢する。
アクチュエータ28における陽極28Pと帯電ローラ3は帯電接点30に接続されており、アクチュエータ28における陰極28Nは接地接点31に接続されている。帯電電源25における電気回路において、アクチュエータ28と帯電ローラ3とは並列に接続されている。また、プロセスカートリッジ8を画像形成装置1に装着すると、プロセスカートリッジ8における帯電接点30と接地接点31とが画像形成装置1の給電端子(不図示)とそれぞれ接触導通する。
画像形成装置において、画像形成動作が実行される場合には、帯電電源25から帯電ローラ3とアクチュエータ28とに−1100(V)の電圧が印加される。上述したように、アクチュエータ28に電圧が印加されることでアクチュエータ28が伸長する。現像ローラ17と感光体ドラム2とが近づくような方向に引張りバネ29が現像ユニット5とプロセスカートリッジ8とを付勢して、アクチュエータ28が伸長することで、図7の矢印F方向に現像ユニット5が回動する。現像ユニット5が矢印F方向に回動することで、現像ローラ17と感光体ドラム2とが当接する。一方、帯電電源25が電圧の出力を停止すると、アクチュエータ28が通常の長さに復元されることで、現像ローラ17と感光体ドラム2とが離間するようにアクチュエータ28は現像枠体20を保持する。
以上のように、実施例2では、実施例1と同様に、歯車などの機械部品を用いることなく現像ローラを感光体ドラムに当接離間させているため、当接離間機構が装着される画像
形成装置を小型化することができる。
形成装置を小型化することができる。
また、実施例2では、実施例1と同様に、当接離間機構に電圧を供給する電源と帯電ローラに電圧を供給する電源とが共通の電源となっているため、当接離間機構が装着される画像形成装置を小型化することができる。
また、実施例2では、実施例1と同様に、歯車などの機械部品を用いることなく現像ローラを感光体ドラムに当接離間させているため、当接離間機構が動作する際の動作音を軽減することができる。
なお、実施例2では、実施例1と同様に、当接離間機構が感光体ドラムに当接させる部材は必ずしも現像ローラである必要はない。当接離間機構が感光体ドラムに当接させる部材は、例えば、帯電ローラなどのプロセス部材であってもよい。
2 感光体ドラム、17 現像ローラ、20 現像枠体、23 アクチュエータ、
23Rb マクロ・ファイバー・コンポジット、
23Lb マクロ・ファイバー・コンポジット
23Rb マクロ・ファイバー・コンポジット、
23Lb マクロ・ファイバー・コンポジット
Claims (10)
- 像担持体に作用するプロセス部材が前記像担持体に当接する当接状態と、前記プロセス部材が前記像担持体から離間する離間状態とを切り替える当接離間機構において、
前記プロセス部材を支持して、前記像担持体に対して移動可能な支持部材と、
電圧が印加されることで変形する変形体を用いたアクチュエータと、
を有し、
前記アクチュエータは、前記変形体が変形することで前記支持部材を移動させることにより前記当接状態と前記離間状態とを切り替えることを特徴とする当接離間機構。 - 前記アクチュエータは、前記像担持体の回転軸と平行する方向に延びる弾性部材と、前記弾性部材が延びる方向に延びる前記変形体と、前記弾性部材の一部を固定する固定部材とを有し、
前記弾性部材における前記支持部材と対向する面とは反対側の面に前記変形体は接着されており、前記弾性部材が延びる方向に前記変形体が伸びて、前記反対側の面が前記対向する面よりも前記変形体が伸びる方向に長くなることで前記弾性部材の一部が前記支持部材に近づくように前記弾性部材が撓み、
撓んだ前記弾性部材が前記支持部材を押圧することで前記支持部材を移動させることを特徴とする請求項1に記載の当接離間機構。 - 前記プロセス部材を前記像担持体から離間させる方向に前記支持部材を移動させるように前記支持部材を付勢する付勢部材を有し、
前記変形体に電圧が印加されない場合は前記付勢部材の付勢力によって前記プロセス部材が前記像担持体から離間され、前記変形体に電圧が印加される場合は前記プロセス部材が前記像担持体に近づく方向に前記支持部材を移動させるように、前記付勢部材の付勢力に抗して前記弾性部材が前記支持部材を押圧することを特徴とする請求項2に記載の当接離間機構。 - 前記プロセス部材が前記像担持体に近づく方向に前記支持部材が移動するように前記支持部材を付勢する付勢部材を有し、
前記アクチュエータは、電圧が印加されない場合は、前記プロセス部材が前記像担持体から離間するように前記支持部材を保持し、電圧が印加される場合は、前記プロセス部材が前記像担持体に近づく方向に前記支持部材が移動するように前記支持部材を押圧することを特徴とする請求項1に記載の当接離間機構。 - 前記変形体は、エラストマーフィルムであり、
前記アクチュエータは、前記エラストマーフィルムがばねに円筒状に巻きつけられた円筒アクチュエータであることを特徴とする請求項4に記載の当接離間機構。 - 前記支持部材は、回動可能に支持されており、
前記変形体が変形して前記支持部材を回動させることで前記当接状態と前記離間状態とを切り替えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の当接離間機構。 - 前記プロセス部材は、現像剤を担持する現像剤担持体であり、
前記像担持体を帯電位置で帯電する帯電部材と前記アクチュエータとは、共通の電圧源から電圧が印加される電気回路に接続されており、
前記電気回路は、回転する前記像担持体における前記帯電部材に帯電された部分が前記像担持体に前記現像剤担持体が当接する位置である当接位置に到達してから前記現像剤担持体が前記像担持体に当接するように、前記アクチュエータに電圧が印加されるタイミングを前記帯電部材に電圧が印加されるタイミングよりも遅らせる遅延回路を有することを
特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の当接離間機構。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の当接離間機構と、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体が設けられる現像室と、
を有することを特徴とする現像装置。 - 請求項8に記載の現像装置と、
前記現像剤によって現像される現像剤像を担持する前記像担持体と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項9に記載のプロセスカートリッジを有し、
前記現像剤によって記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014233090A JP2016095472A (ja) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | 当接離間機構、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014233090A JP2016095472A (ja) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | 当接離間機構、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
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Family
ID=56071150
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JP2014233090A Pending JP2016095472A (ja) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | 当接離間機構、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7483541B2 (ja) | 2019-09-17 | 2024-05-15 | キヤノン株式会社 | カートリッジ及び画像形成装置 |
US12045004B2 (en) | 2019-09-17 | 2024-07-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Cartridge including photosensitive drum and developing roller that can be easily separated |
-
2014
- 2014-11-17 JP JP2014233090A patent/JP2016095472A/ja active Pending
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US12045004B2 (en) | 2019-09-17 | 2024-07-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Cartridge including photosensitive drum and developing roller that can be easily separated |
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