JP5435852B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式などによって画像形成を行う複写機、プリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ及び印刷装置等の画像形成装置は、像担持体表面に一様に帯電を行った後、例えば半導体レーザーないしはＬＥＤにより画像露光を行なう。

その後、像担持体上に静電潜像を形成すると共に、この静電潜像を現像装置により現像剤像として可視像化する。そして、可視像を転写材に転写し、定着装置により転写材に定着して出力する。

ところで、近年のコンピュータ化及びネットワーク化が急速に進行する状況下では、コンピュータの情報をネットワークを介して受信して出力するタイプの画像形成装置が急速に普及しつつあり、画像形成装置に対する高速化、高画質化の要請も強くなっている。

このような高速度出力を行う画像形成装置に用いられる現像装置として、現像剤を担持する現像剤担持体を複数備えるものがある（特許文献１参照）。感光ドラム及び現像スリーブは、所定の現像を行なうため、両者間の微小な空隙（ＳＤギャップ）を一定に保持して配置される。

ＳＤギャップは、現像スリーブの長手方向両端部に、その外周が感光ドラムの外周又はフレーム突き当て部と当接する２つの突き当てコロを離間部材として設けることにより保障することができる。

２つ以上の現像スリーブを設けた構成の現像装置では、ＳＤギャップを保証するための突き当てコロを感光ドラムの表面に４箇所以上で突き当たる。しかし、かかる構成では、３箇所が先に突き当たり１箇所の突き当てコロが感光ドラムに当たらないで浮いてしまう恐れがある。

そこで、４箇所の突き当てコロを感光ドラムに当接すべく、現像容器の感光ドラムへの加圧力を増すことが考えられる。しかし、このように加圧力を増やすことで、現像容器を変形させ、無理な状態（ストレスの加わった状態）で突き当てコロを感光ドラムに突き当てると、現像容器に加わるストレスによる応力により、画像劣化の原因となる振動が発生する。更に、このような無理な状態は、現像容器の破損に繋がる恐れがある。

そこで、隣り合う第１及び第２現像スリーブを所定の空隙を保ちながら回転可能に支持し、第１現像スリーブを回動中心として第２現像スリーブの回転軸方向の一端部近傍を回動方向に移動可能とする揺動構成をとっている（特許文献２参照）。

第２現像スリーブの回転軸方向一端部だけでなく、両端部とも回動方向に移動可能な揺動構成をとることで、更なる突き当てコロの加圧力安定性を高めることも可能である。このような第２現像スリーブ揺動構成において、例えば第２現像スリーブへの駆動伝達がギアである場合、外部からの駆動伝達ではギアのバックラッシが保証できないため、第１現像スリーブからアイドラギアを介して駆動伝達する構成をとることになる。

特開平03−168665号公報 特開2002−357951号公報

しかしながら、従来例では、第１現像スリーブから第２現像スリーブへギア駆動伝達する場合、その駆動回転トルクにより第２現像スリーブの揺動運動を阻害してしまう可能性がある。

図７、８に示す現像装置のように、第１現像スリーブ110の駆動は、現像駆動ギア（図示略す）から駆動入力ギア118へ入力される。第２現像スリーブ111の駆動は、第１現像スリーブギア119からアイドラギア122を介して第２現像スリーブギア120へ入力される。

アイドラギア122は、第１現像スリーブ110と第２現像スリーブ111を連結する揺動部材113上に支持されている。アイドラギア122と第２現像スリーブギア120間は軸固定なので、この間に発生する力は作用、反作用の関係で打ち消しあうため、第２現像スリーブ111へ影響を与えない。

第１現像スリーブ110に駆動がかかると、アイドラギア122及び第２現像スリーブ111へ図示したような力がかかる。第２現像スリーブ111自体の回転トルクが増大することにより、図示した力は増大して、第２現像スリーブ111の突き当てコロ117にかかる加圧力が低下する。

更に、回転トルクが増大すると、第２現像スリーブ111の突き当てコロ117は浮いてしまう。また、回転トルクが不安定であると、第２現像スリーブ111が振動してしまいＳＤギャップの保証が不可能となってしまう。

図９は、現像装置の作用力を示している。同図において、第１現像スリーブギア119と第２現像スリーブギア120、アイドラギア122をそれぞれΦ28、Φ20、Φ20の円で表現している。

ここで、第２現像スリーブ111自体の回転トルクを１kgf・ｃｍとする。第１現像スリーブ110が回転すると、第２現像スリーブ111は第１現像スリーブギア119、アイドラギア122、第２現像スリーブギア120を介して回転させられる。

アイドラギア122と第２現像スリーブギア120は揺動連結ホルダ113を介して第１現像スリーブ110中心に揺動可能な構成となっている。

このため、第２現像スリーブ111が第１現像スリーブ110中心に回転させられる力は図示太矢印のように第１現像スリーブギア119とアイドラギア122との間に１kgfかかることになる。そして、破線で囲んだアイドラギア122と第２現像スリーブギア120が一体で感光ドラム101から離れる方向に力を受ける。

また、図１０、１１に示すように、アイドラギア122を固定することにより、回転トルクは突き当て部材側への力となる。第１現像スリーブギア119とアイドラギア122間は軸固定なので、この間に発生する力は作用、反作用の関係で打ち消しあうため、第２現像スリーブ111へ影響を与えない。

この場合、図８に示す場合とは逆に、回転トルクが増大することで加圧力が増大して突き当てコロ117が潰れてＳＤギャップ保証が出来なくなる。更に、回転トルクが増大すると、第１現像スリーブ110の突き当てコロ117にかかる加圧力の低下及び浮きを引き起こしてしまう。

更に、この構成ではアイドラギア122と第２現像スリーブギア120とのバックラッシは保証できず、画像ピッチムラを避けることは出来ない。

本発明の技術的課題は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、第１現像剤担持体から第２現像剤担持体への安定した駆動伝達を行うことができる画像形成装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明に係る代表的な構成は、像担持体と、回転中心位置が固定されるように配置され、回転することで現像剤を担持搬送する第１現像剤担持体と、回転中心位置が揺動可能となるように配置され、回転することで現像剤を担持搬送する第２現像剤担持体と、前記第１現像剤担持体に対して駆動力を付与する駆動装置と、前記第１現像剤担持体に付与された前記駆動力を前記第２現像剤担持体に伝達する駆動ベルトと、前記第１現像剤担持体の回転軸に設けられ、前記第１現像剤担持体に付与された駆動力を前記駆動ベルトに伝達する第１のプーリと、前記第２現像剤担持体の回転軸に設けられ、前記駆動ベルトに付与された駆動力を前記第２現像剤担持体に伝達する第２のプーリと、を有する画像形成装置において、前記第１プーリの径よりも前記第２プーリの径の方が大きいことを特徴とする。

本発明によれば、第１現像剤担持体と第２現像剤担持体を駆動ベルトにより駆動伝達することで、第２現像剤担持体の揺動運動に影響する力は第１現像剤担持体の軸中心方向への力と二分されるため、第２現像剤担持体への安定した駆動伝達が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。図２は、図１に示す現像装置の要部斜視図である。

図１に示す画像形成装置は、その上部に設けられた画像読取部８で原稿の画像データを読み取る。画像読取部８の下流側に画像書き込み部９が設けられている。この画像書き込み部９は、読み取られた画像データに基づくコントローラ（図示略す）からの指令により、潜像担持体である感光ドラム１の表面に露光を行って静電潜像を形成する。

即ち、感光ドラム１の表面は、帯電器２により所定電位に一様に帯電され、画像書き込み部９からレーザー光等を照射することにより、感光ドラム１上に静電潜像が形成される。

感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置21によって現像剤であるトナーが付与されることにより現像され、現像されたトナー画像は感光ドラム１の回転により転写装置４に搬送される。

現像されたトナー画像の搬送に対応して、ピックアップローラ32により記録媒体であるシートＳがシートカセット39から１枚づつ給送されるとともに、レジストローラ対35によってタイミングを取って感光ドラム１と転写装置４との間に搬送される。

シートＳが感光ドラム１と転写装置４との間を通過する際に、感光ドラム１上の現像されたトナー画像が転写装置４によりシートＳ上に転写される。

トナー画像が転写されたシートＳは、定着ローラ対７に搬送され、この定着ローラ対７で圧接されるとともに、定着ローラ７内に設けられたヒータ（図示略す）により加熱されて、シートＳ上のトナーがシートＳに溶融定着させられる。その後、トナー画像が定着させられたシートＳは、排出ローラ34により装置本体外部のトレイ15に収納される。

現像装置21は、円筒状の第１現像スリーブ（第１現像剤担持体）10及び第２現像スリーブ11（第２現像剤担持体）をそれぞれ回転可能に備えている。これら第１及び第２現像スリーブ10、11は、感光ドラム１に対向して配置され、感光ドラム１との間に所定の間隙（ＳＤギャップ）を有している。また、第１及び第２現像スリーブ10、11の表面には、現像装置21内の現像剤が均一の厚さの薄層を形成して担持される。

第１及び第２現像スリーブ10、11は、矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム１と各現像スリーブ10、11とが対向する位置（現像領域）に現像剤を担持搬送する。一方、感光ドラム１は矢印Ｂ方向に回転し、感光ドラム１上の静電潜像は、各現像スリーブ10、11が対向する現像領域に搬送される。

感光ドラム１に形成された静電潜像は、現像工程の上流側に位置する第１現像スリーブ10の現像領域で現像される。次に、第２現像スリーブ11の現像領域で現像される。尚、それぞれの現像領域における現像プロセスは、周知の静電潜像技術による静電潜像の現像プロセスである。

現像剤は磁性一成分のトナーを用いる。各現像スリーブ10、11内には、磁界発生手段として、例えば固定マグネットロール（図示略す）が設けられている。現像容器内の現像剤（トナー）は、この磁界発生手段の磁界により、各現像スリーブ10、11に供給される。

各現像スリーブ10、11上に所定の層厚の薄層に担持されたトナーは、一様に帯電された感光ドラム１の負電荷が露光により減衰した部分に転移して、反転現像を行う。通常、現像時に各現像スリーブ10、11には、例えば、ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した現像バイアスが印加される。

本発明は現像剤担持体の駆動構成に関するものであり、現像方式を上記本実施形態のものに限定するものではなく、各現像領域（各現像剤担持体）に関して、周知の現像方式を適宜採用することができる。

例えば、現像剤として、磁性キャリアと非磁性トナーとを含む二成分現像剤を用いることができる。かかる二成分現像剤は、磁界発生手段を内蔵した現像剤担持体上に穂立ち（磁気ブラシ）状に担持する。この磁気ブラシを像担持体に接触させるか、或いは非接触にて対向させて、像担持体上に形成した静電潜像を現像することができる。

このように２回の現像を行うことで、１つの現像スリーブによる現像と比較して、現像領域を広く設けることができる。これにより、上述したような、画像形成のプロセススピードの高速化（コピースピードアップ）による弊害を防止することができる。

つまり、１つの現像スリーブにてプロセススピードの高速化に対応すべく現像スリーブの周速を速くすることにより、現像スリーブが昇温し、現像剤の融着が発生する。これにより、現像スリーブの回転トルクが増加したり、回転が妨げられるといった問題は発生しない。又、現像剤の摩擦が増えることで現像剤の劣化が起こり、画像不良を起こすようなことも防止することができる。

次に、現像装置21について図２を用いて説明する。第１現像剤担持体である第１現像スリーブ10は、内部に磁石を有し、ベアリングホルダ12に回転支持されてベアリングホルダ12と共に、現像剤が収容された現像容器３に固定されている。すなわち、第１現像スリーブ10は、その回転中心位置が、感光ドラム1に対する相対位置が変化しないように、固定配置されている。第２現像剤担持体である第２現像スリーブ11は内部に磁石を有し、揺動連結ホルダ13に回転支持されて揺動連結ホルダ13を第１現像スリーブ10に回転支持している。そして、第１現像スリーブは、像担持体移動方向（感光ドラム表面移動方向）において、第２現像スリーブよりも上流側に配置されている。そして、第１現像スリーブは、感光ドラムの回転方向とは逆方向に回転する。

これにより、第２現像スリーブ11は第１現像スリーブ10に対して、第２現像スリーブの回転中心位置が揺動可能な構成となっている。つまり、感光ドラム1に対する相対位置も変化可能となっている。そして、揺動連結ホルダ13を第２加圧バネ14により感光ドラム１方向へと常時加圧されている。

現像容器３にはストッパ（図示略す）があり、揺動連結ホルダ13が所定の角度以内で揺動するように構成されている。第２現像スリーブ11は所定の位置よりも感光ドラム１側へ突き出たところまで揺動する。

第１現像スリーブ10の上方には、現像容器３に固定した保持部材６と、この保持部材６に保持された現像剤規制ブレード５とを設けている。第１現像スリーブ10と感光ドラム１の空隙（第１ＳＤギャップ）、第２現像スリーブ11と感光ドラム１の空隙（第２ＳＤギャップ）、第１現像スリーブ10と第２現像スリーブ11の空隙（ＳＳギャップ）すべてにおいて高精度の空隙保障が必要とされる。

このため、第１現像スリーブ10の同軸上には感光ドラム１の周面に当接し、第１現像スリーブ10と感光ドラム１との空隙を保障する突き当てコロ16を設けている。

同じように、第２現像スリーブ11の同軸上には感光ドラム１の周面に当接し、第２現像スリーブ11と感光ドラム１との空隙を保障する突き当てコロ17を設けている。ＳＳギャップは揺動連結ホルダ13のベアリング穴の中心間距離精度にて保証している。

回転駆動入力ギア18は、画像形成装置本体側の入力ギア32から駆動力を受け渡され、第１現像スリーブ10へ回転駆動を伝達する。入力ギア32は、例えば駆動装置であるところのモータ30の駆動軸31に取り付けられている。そして入力ギア32が、回転駆動入力ギア18に駆動力を付与する構成となっている。

第１現像スリーブ10と第２現像スリーブ11の回転軸上のプーリ23、24に駆動ベルトであるタイミングベルト25を架設して第２現像スリーブ11へ駆動力を伝達する。プーリ23、24は第１現像スリーブ10と第２現像スリーブ11の回転速度を考慮してそれぞれ45歯、34歯としている。

図３に現像装置21の要部正面図を示す。このように、突き当てコロ16及び17が感光ドラム１に突き当たることでＳＤギャップが保証される。また、突き当てコロ16、17の外径をプーリ23、24の外径より大きくすることで、タイミングベルト25は感光ドラム１に接触することなく駆動伝達を行う。

図４に示すように、現像装置21は、第１加圧バネ26により現像容器３が感光ドラム１方向へ加圧される。まず第２現像スリーブ11の突き当てコロ17が感光ドラム１へ当接し、第１現像スリーブ10を中心として揺動連結ホルダ13により所定の位置へ揺動する。

その後、第１現像スリーブ10の突き当てコロ16が感光ドラム１に当接する。現像装置21の上下方向は、位置決め部材27に突き当てコロ16が当接することで決まる。このようにして第１ＳＤギャップ、第２ＳＤギャップ、ＳＳギャップが決定する。

また、突き当てコロ16、17にかかる加圧力は、突き当てコロ16、17の潰れを考慮して突き当てコロ１つあたり１〜２kgとしている。突き当てコロ16、17への加圧力が強くなると、突き当てコロ16、17の潰れによってＳＤギャップが狭くなってしまう。

逆に、加圧力が弱すぎると突き当てが不安定となり、突き当てコロ16、17が感光ドラム１から浮いてしまうことが考えられる。このように突き当てコロ16、17への加圧力変動は極力小さくすることが望ましい。

次に、現像装置21の動作時の説明を行う。

図５に示すように、第２現像スリーブ11は第１現像スリーブ10が回転するとプーリ23、タイミングベルト25、プーリ24を介して図示の方向に回転させられる。このとき第２現像スリーブ11はタイミングベルト25より図示太矢印の力を受ける。この力が第２現像スリーブ11を感光ドラム１から離そうとする揺動力となる。

図６にそのときの作用力の関係を簡単に示している。同図は、簡単の為プーリ23、24をそれぞれΦ28、Φ20の円で表現している。例えば第２現像スリーブ11自体の回転トルクが１kgf・ｃｍとすると、第２現像スリーブ11がタイミングベルト25から受ける力は１kgfとなる。

この力は第１現像スリーブ10中心方向と回転方向との分力になり、中心方向への力が回転方向への力を低減させている。その結果、この力によって第２現像スリーブ11が第１現像スリーブ10中心に回転させられる力は、回転方向の分力0.45kgfのみとなる。

このように、第１現像スリーブ10と第２現像スリーブ11との駆動力の伝達をギア駆動からタイミングベルト駆動とすることで第２現像スリーブ11にかかる揺動力を55％低減することが可能となる。

また、駆動伝達の減速比を変更することでこの低減率は変わる。例えば、第１現像スリーブ10から第２現像スリーブ11への減速比を高くすると低減率は更に向上する。第２現像スリーブ11の加圧力変動が低減することで、安定した加圧が可能となり、ＳＤギャップの安定性が向上する。

このように、本実施の形態では、第１現像スリーブ10及び第２現像スリーブ11がタイミングベルト25により駆動伝達されることで、第２現像スリーブ11の揺動運動に影響する力は第１現像スリーブ10の軸中心方向への力と二分される。よって、第２現像スリーブ11への安定した駆動伝達が可能となる。従って、第１及び第２現像スリーブ10、11の安定した加圧が実現し、ＳＤギャップを一定に安定させることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。

例えば、本実施の形態では、現像容器３を感光ドラム１に向かって付勢する加圧部材、第２現像スリーブ11を感光ドラム１に向かって付勢する加圧部材として、第１加圧バネ26及び第２加圧バネ14を用いた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、板バネ、ねじりコイルバネなどの弾性部材から適宜選定して用いればよい。

また、本実施の形態では、第１、第２現像スリーブ10、11を支持する支持部材として、ベアリング（ボールベアリング）を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、樹脂、焼結金属を含む材料にて作製される滑り軸受けであってもよい。

また、本実施の形態では突き当てコロ16、17を感光ドラム１に突き当てているが、それに限定されるものではなく、突き当て部材に突き当ててもよい。

また、駆動伝達をタイミングベルト25として説明したが、これに限定されるものではなく、チェーンのようなものでもよい。

本発明の一実施の形態である画像形成装置の概略構成図である。 図１の現像装置の要部斜視図である。 図２の正面図である。 図２の側面図である。 図４の現像装置の駆動時の説明図である。 図５の現像装置の作用力の説明図である。 従来の現像装置の部分斜視図である。 図７の現像装置の駆動時の説明図である。 図８の現像装置の作用力の説明図である。 従来の現像装置の部分斜視図である。 図10の現像装置の駆動時の説明図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電器
３ 現像容器
４ 転写装置
５ 現像剤規制ブレード
６ 保持部材
７ 定着ローラ対
８ 画像読取部
９ 画像書き込み部
10 第１現像スリーブ
11 第２現像スリーブ
12 ベアリングホルダ
13 揺動連結ホルダ
14 第２加圧バネ
15 トレイ
16、17 突き当てコロ
18 回転駆動入力ギア
21 現像装置
23、24 プーリ
25 タイミングベルト
26 第１加圧バネ
27 位置決め部材
30 駆動装置
32 ピックアップローラ
34 排出ローラ
35 レジストローラ対
39 シートカセット
Ｓ シート

Claims (4)

1. 像担持体と、
   回転中心位置が固定されるように配置され、回転することで現像剤を担持搬送する第１現像剤担持体と、
   回転中心位置が揺動可能となるように配置され、回転することで現像剤を担持搬送する第２現像剤担持体と、
   前記第１現像剤担持体に対して駆動力を付与する駆動装置と、
   前記第１現像剤担持体に付与された前記駆動力を前記第２現像剤担持体に伝達する駆動ベルトと、
   前記第１現像剤担持体の回転軸に設けられ、前記第１現像剤担持体に付与された駆動力を前記駆動ベルトに伝達する第１のプーリと、
   前記第２現像剤担持体の回転軸に設けられ、前記駆動ベルトに付与された駆動力を前記第２現像剤担持体に伝達する第２のプーリと、を有する画像形成装置において、
   前記第１プーリの径よりも前記第２プーリの径の方が大きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１現像剤担持体は、像担持体移動方向において前記第２現像剤担持体より上流側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１現像剤担持体及び前記第２現像剤担持体の回転方向が同じであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記第１現像剤担持体は、前記像担持体の回転方向と逆方向に回転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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