JP6055724B2 - 画像形成ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
[画像形成装置の構成]
図1は、実施の形態1に係る画像形成ユニットを備えた画像形成装置1の構成を示す概略断面図である。この画像形成装置1は、電子写真方式により記録媒体上に画像を形成する装置であり、ここでは、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の4色を印刷可能なカラー用電子写真式プリンタである。
図3は、画像形成ユニット121の構成を示す概略断面図である。図4は、画像形成ユニット121の斜視図である。図5は、画像形成ユニット121の分解斜視図である。以下、図3〜図5を参照して、画像形成ユニット121の構成を説明する。
次に、図6〜図12を参照して、ドラムユニット200と現像ユニット300との係合構造について説明する。
図13および図14は、画像形成ユニット121の付勢構造を説明するための図である。以下、図6〜図14を参照して、画像形成ユニット121の付勢構造について説明する。
図11および図13に示すように、感光体ドラム51と現像ローラ53との当接部Apは、現像ローラ53の回転軸方向から見て、付勢部材支持ポスト320を通り付勢力F220の方向に延びる直線(または付勢部材支持ポスト320と付勢部材固定ポスト210fとを結ぶ直線)L220と、付勢部材支持ポスト321を通り付勢力F221の方向に延びる直線(または付勢部材支持ポスト321と付勢部材固定ポスト210gとを結ぶ直線)L221とで挟まれる領域に位置する。また、感光体ドラム51の回転軸Asは、感光体ドラム51の回転軸方向から見て、直線L220と直線L221とで挟まれる領域に位置する。ここでは、付勢部材220、221は、互いに平行に(略水平方向に)延在し、所定の間隔WRにて配置され、当接部Apおよび回転軸Asは、間隔WR間に位置する。なお、図11では、直線L220、221は、位置規制穴241、242と支持ポスト314、315との係合位置に対して、所定の間隔をおいて下方に位置している。
図13に示すように、現像ローラ53の回転軸方向から見た場合に、付勢力F220は、付勢部材支持ポスト320から当接部Apに向かう分力と、当該分力に対して垂直な第1の分力T220とに分けられ、付勢力F221は、付勢部材支持ポスト321から当接部Apに向かう分力と、当該分力に対して垂直な第2の分力T221とに分けられる。そして、分力T220と分力T221とは、相反する方向に作用する。具体的には、分力T220と分力T221とは、当接部Apにおける現像ローラ53の接線に垂直な直線に対して、互いに反対側を向く。また、図14に示すように、感光体ドラム51の回転軸方向から見た場合に、付勢力F220は、付勢部材支持ポスト320から回転軸Asに向かう分力と、当該分力に対して垂直な第3の分力Ts220とに分けられ、付勢力F221は、付勢部材支持ポスト321から回転軸Asに向かう分力と、当該分力に対して垂直な第4の分力Ts221とに分けられる。そして、分力Ts220と分力Ts221とは、相反する方向に作用する。具体的には、分力Ts220と分力Ts221とは、当接部Apにおける感光体ドラム51の接線に垂直な直線に対して、互いに反対側を向く。
「θ220>0かつθ221<0」または「θ220<0かつθ221>0」
が成立する。
「θs220>0かつθs221<0」または「θs220<0かつθs221>0」
が成立する。
また、本実施の形態において、位置規制穴241、242、250は長穴形状で形成されている。直線L220、L221、L230、L231は、位置規制穴241、242、250の長辺が延びる方向(すなわち長穴の長手方向)と略平行となっている。このように配置することで、付勢部材220、221、230、231の付勢力が効率的に当接部Apに付加されるようになる。
以下、図1〜図3を参照して、画像形成装置1の動作について説明する。
印刷が起動されると、画像形成装置1は、用紙繰り出し部108によって、給紙カセット107から用紙60を繰り出し、この用紙60を用紙搬送路103に沿って下流側に搬送する。また、画像形成装置1は、画像形成ユニット121〜124のそれぞれによって各色のトナー画像を形成する。そして、画像形成装置1は、転写ベルト105aによって用紙60が搬送される際に、画像形成ユニット121〜124により形成された各色のトナー画像を、転写ローラ151〜154により順次用紙60の記録面上に重ねて転写し、さらに定着器106によって記録面上へのトナー画像の定着を行った後、印刷済みの用紙60をスタッカ104に搬送する。
トップカバー109を開けると、トップカバー109の開動作と連動して、ドラム駆動出力カップリング160および現像駆動出力カップリング161が、ロワーフレーム101の側面壁101aの内側に収納される。画像形成ユニット121を装置本体100に装着し、トップカバー109を閉じると、トップカバー109の閉動作と連動して、ドラム駆動出力カップリング160および現像駆動出力カップリング161が、ロワーフレーム101の側面壁101aから外側に飛び出し、ドラム駆動出力カップリング160の凸部160aがドラム結合部212に形成された3つの凹部212aに嵌入する。また、現像駆動出力カップリング161の凸部161aが、駆動受領ギヤ313の結合部313aに形成された凹部313bに嵌入する。
回転力を打ち消すには、駆動受領ギヤ313の回転中心Oが固定されない条件とすると、2箇所の位置規制が必要であるが、これは3点支持のうち、2点支持側の一対の支持ポストの配置と、規制面の角度の規制で実現可能である。
まず、重力を打ち消すために、図17において現像ユニット300を図中矢印H方向から見た矢視図である図22に示すように、3点の支持ポストが形成する三角形の水平断面の内側に現像ユニット300の重心Pが位置するように各支持ポストT1、T2、T3を配置する。
さらに、このときの反駆動受領側の支持ポストT3は、図17では支持ポストT1、T2と鉛直方向の位置が同じであるが、鉛直方向における位置はこれに限定されない。
まず、重力を打ち消すために、図18において現像ユニット300を図中矢印H方向から見た矢視図である図23に示すように、3点の支持ポストが形成する三角形の水平断面の内側に現像ユニット300の重心Pが位置するように各支持ポストU1、U2、U3を配置する。
したがって、駆動受領側の一対の支持ポストが鉛直方向に距離をおいて配置されている場合であっても、回転力と重力とを打ち消すことが可能である。
なお、このときの反駆動受領側の支持ポストU3の鉛直方向における配置に規制はない。
感光体ドラム51と現像ローラ53との当接部での接触による摩擦力は、感光体ドラム51および現像ローラ53の回転速度の変動や、現像ローラ53の表面で発生するスティックスリップ振動によって、当接部での現像ローラ53の接線上で方向を変えながら変動する。
以上説明した本実施の形態1によれば、下記(1)〜(8)の効果が得られる。
(1)本実施の形態に係る画像形成ユニット121では、感光体ドラム51と現像ローラ53とが当接する方向に現像ユニット300を付勢する付勢部材が、現像ローラ53の回転軸方向における一端側に複数設けられる。このため、付勢部材が一端側に1つだけ設けられる構成と比較して、付勢部材の1つ当たりの付勢力を小さくすることができる。すなわち、付勢部材を一端側に複数設置することで、付勢力を分散することができ、付勢部材の単体の付勢力を小さくすることができる。したがって、小さい付勢力の付勢部材を用いた場合でも、安定して高い付勢力を確保することができる。また、付勢部材を支持する部材にかかる応力を分散することができ、付勢部材を支持する部材(例えば、付勢部材支持ポスト320、321、330、331、現像端部フレーム304、305)の剛性を小さくすることができ、部材コストを低減することが可能となる。さらに、付勢力が分散するため、付勢部材の取り付けが容易になり、組立性が向上する。
図24および図25は、実施の形態2に係る画像形成ユニットの付勢構造を説明するための図である。以下、図24および図25を参照して、実施の形態2に係る画像形成ユニットについて説明する。以下の説明では、実施の形態1と同様の部分については説明を省略または簡略化し、実施の形態1と同一または対応する要素については同一の符号を付す。
現像ローラ53の回転軸方向から見て、付勢部材支持ポスト320を通り付勢力F220の方向に延びる直線L220は、現像ローラ53の回転方向における当接部Apの上流側を通り、付勢部材支持ポスト321を通り付勢力F221の方向に延びる直線L221は、現像ローラ53の回転方向における当接部Apの下流側を通る。
現像ローラ53の回転軸方向から見て、付勢力F220の分力T220は、現像ローラ53の回転方向における当接部Apの上流側を向き、付勢力F221の分力T221は、現像ローラ53の回転方向における当接部Apの下流側を向く。
図24および図25において、感光体ドラム51は、図示しない駆動源によって駆動されて図中矢印B方向に回転し、現像ローラ53は、図示しない駆動源によって駆動されて図中矢印D方向に回転する。このとき、当接部Apでは、現像ローラ53に作用する摩擦力として、現像ローラ53の接線方向に、スティックスリップ振動によって、現像ローラ53の回転方向に沿う方向の摩擦力Fm1と、現像ローラ53の反回転方向に沿う方向の摩擦力Fm2とが作用する。この摩擦力Fm1、Fm2は、実施の形態1で説明したように、付勢力F220、F221により打ち消される。
Claims (22)
- 静電潜像が形成される像担持体を回転可能に支持し、係合手段を有する第1のユニットと、
前記静電潜像を現像剤で現像する現像剤担持体を回転可能に支持し、前記係合手段と係合する被係合手段を有する第2のユニットと
を備え、
前記第1のユニットと前記第2のユニットとは、前記係合手段と前記被係合手段とが係合することにより連結され、
前記像担持体と前記現像剤担持体とが当接する方向に前記第2のユニットを付勢する付勢部材が、前記現像剤担持体の回転軸方向における一端側に複数設けられ、
前記係合手段および前記被係合手段は、前記像担持体と前記現像剤担持体とが離接する所定の方向において前記像担持体に対する前記現像剤担持体の平行移動を許容し、前記像担持体に対する前記現像剤担持体の前記所定の方向以外の方向の平行移動および回転移動を規制するように構成されていることを特徴とする画像形成ユニット。 - 静電潜像が形成される像担持体を回転可能に支持し、係合手段を有する第1のユニットと、
前記静電潜像を現像剤で現像する現像剤担持体を回転可能に支持し、前記係合手段と係合する被係合手段を有する第2のユニットと
を備え、
前記第1のユニットと前記第2のユニットとは、前記係合手段と前記被係合手段とが係合することにより連結され、
前記像担持体と前記現像剤担持体とが当接する方向に前記第2のユニットを付勢する付勢部材が、前記現像剤担持体の回転軸方向における一端側に複数設けられ、
前記係合手段および前記被係合手段は、前記第1のユニットに対して前記第2のユニットが所定の方向へ平行移動することを許容し、前記第1のユニットに対して前記第2のユニットが前記所定の方向以外の方向へ移動することを規制するとともに、前記第1のユニットに対して前記第2のユニットが回転移動することを規制するように構成され、
前記所定の方向は、前記像担持体に対して前記現像剤担持体が離間する方向であることを特徴とする画像形成ユニット。 - 前記第2のユニットは、前記複数の付勢部材のうちの第1の付勢部材を支持する第1の支持部と、前記複数の付勢部材のうちの第2の付勢部材を支持する第2の支持部とを有し、
前記第1の付勢部材は、前記第1の支持部に第1の付勢力を作用させ、前記第2の付勢部材は、前記第2の支持部に第2の付勢力を作用させ、
前記現像剤担持体は、前記第1および第2の付勢力により前記像担持体と当接部で当接することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成ユニット。 - 前記当接部は、前記現像剤担持体の回転軸方向から見て、前記第1の支持部を通り前記第1の付勢力の方向に延びる直線と、前記第2の支持部を通り前記第2の付勢力の方向に延びる直線とで挟まれる領域に位置することを特徴とする請求項3に記載の画像形成ユニット。
- 前記像担持体と前記現像剤担持体とは、前記当接部において同一方向に移動するように回転し、
前記現像剤担持体の回転軸方向から見て、前記第1の支持部を通り前記第1の付勢力の方向に延びる直線は、前記現像剤担持体の回転方向における前記当接部の上流側を通り、前記第2の支持部を通り前記第2の付勢力の方向に延びる直線は、前記現像剤担持体の回転方向における前記当接部の下流側を通ることを特徴とする請求項3または4に記載の画像形成ユニット。 - 前記第1の付勢力の大きさと前記第2の付勢力の大きさとが異なることを特徴とする請求項5に記載の画像形成ユニット。
- 前記現像剤担持体の外周面の移動速度は、前記像担持体の外周面の移動速度よりも大きく、
前記第2の付勢力は、前記第1の付勢力よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載の画像形成ユニット。 - 前記現像剤担持体の外周面の移動速度は、前記像担持体の外周面の移動速度よりも小さく、
前記第1の付勢力は、前記第2の付勢力よりも大きいことを特徴とする請求項6に記載の画像形成ユニット。 - 前記像担持体の回転軸は、前記像担持体の回転軸方向から見て、前記第1の支持部を通り前記第1の付勢力の方向に延びる直線と、前記第2の支持部を通り前記第2の付勢力の方向に延びる直線とで挟まれる領域に位置することを特徴とする請求項3から8のいずれか1項に記載の画像形成ユニット。
- 前記現像剤担持体の回転軸方向から見た場合に、
前記第1の付勢力は、前記第1の支持部から前記当接部に向かう分力と、当該分力に対して垂直な第1の分力とを有し、
前記第2の付勢力は、前記第2の支持部から前記当接部に向かう分力と、当該分力に対して垂直な第2の分力とを有し、
前記第1の分力と前記第2の分力とは、前記当接部における前記現像剤担持体の接線に垂直な直線に対して、互いに反対側を向くことを特徴とする請求項3から9のいずれか1項に記載の画像形成ユニット。 - 前記像担持体と前記現像剤担持体とは、前記当接部において同一方向に移動するように回転し、
前記現像剤担持体の回転軸方向から見て、前記第1の分力は、前記現像剤担持体の回転方向における前記当接部の上流側を向き、前記第2の分力は、前記現像剤担持体の回転方向における前記当接部の下流側を向き、
前記現像剤担持体の外周面の移動速度は、前記像担持体の外周面の移動速度よりも大きく、
前記第2の付勢力は、前記第1の付勢力よりも大きいことを特徴とする請求項10に記載の画像形成ユニット。 - 前記像担持体と前記現像剤担持体とは、前記当接部において同一方向に移動するように回転し、
前記現像剤担持体の回転軸方向から見て、前記第1の分力は、前記現像剤担持体の回転方向における前記当接部の上流側を向き、前記第2の分力は、前記現像剤担持体の回転方向における前記当接部の下流側を向き、
前記現像剤担持体の外周面の移動速度は、前記像担持体の外周面の移動速度よりも小さく、
前記第1の付勢力は、前記第2の付勢力よりも大きいことを特徴とする請求項10に記載の画像形成ユニット。 - 前記像担持体の回転軸方向から見た場合に、
前記第1の付勢力は、前記第1の支持部から前記像担持体の回転軸に向かう分力と、当該分力に対して垂直な第3の分力とを有し、
前記第2の付勢力は、前記第2の支持部から前記像担持体の回転軸に向かう分力と、当該分力に対して垂直な第4の分力とを有し、
前記第3の分力と前記第4の分力とは、前記当接部における前記像担持体の接線に垂直な直線に対して、互いに反対側を向くことを特徴とする請求項3から12のいずれか1項に記載の画像形成ユニット。 - 前記第1および第2の付勢部材は、前記第1および第2の付勢力の方向が前記所定の方向に対して略平行となるように配置されることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の画像形成ユニット。
- 前記所定の方向は、重力方向に対して略垂直であることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の画像形成ユニット。
- 前記係合手段は、
前記像担持体の回転軸方向における一端側に形成された第1の係合部と、
前記一端側に前記第1の係合部と所定の距離をおいて形成された第2の係合部と、
前記像担持体の回転軸方向における前記一端の他端側に形成された第3の係合部とを有し、
前記被係合手段は、
前記第1の係合部と係合する第1の被係合部と、
前記第2の係合部と係合する第2の被係合部と、
前記第3の係合部と係合する第3の被係合部とを有することを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の画像形成ユニット。 - 前記第2のユニットの重心は、重力方向から見て、前記第1の被係合部と前記第2の被係合部と前記第3の被係合部とを結ぶ領域内に位置していることを特徴とする請求項16に記載の画像形成ユニット。
- 前記第2のユニットは、前記現像剤担持体を回転させるための駆動力を受ける駆動入力部を有し、
前記駆動入力部は、回転軸を中心として回転自在に前記第2のユニットに支持され、
前記第3の係合部および前記第3の被係合部は、前記駆動入力部の回転軸の近傍に配置されていることを特徴とする請求項16または17に記載の画像形成ユニット。 - 前記駆動入力部の回転軸は、前記第1の被係合部と前記第2の被係合部との略中心に設けられていることを特徴とする請求項18に記載の画像形成ユニット。
- 前記駆動入力部の回転軸は、前記第1の被係合部と前記第2の被係合部とを結んだ直線の近傍に位置することを特徴とする請求項18または19に記載の画像形成ユニット。
- 前記駆動入力部は、前記第1の被係合部と前記第2の被係合部とが設けられた一端側に設けられていることを特徴とする請求項18から20のいずれか1項に記載の画像形成ユニット。
- 請求項1から21のいずれか1項に記載の画像形成ユニットを有することを特徴とする画像形成装置。
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