JP6432374B2 - 作像ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、作像ユニット及び画像形成装置に関するものである。

従来、感光体上に現像装置から供給する現像剤で顕像化される画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置においては、一般に、現像装置における現像ロールの感光体との間隙を保持する構成を採用している。

このような構成を採用した現像装置としては、例えば、現像ユニットの伝達部材（ギヤ）に加わる力の作用の方向を、現像ユニットの揺動支点を通る直線方向に一致させることにより、感光体と現像ユニットの現像ロールとの圧接力が弾性部材（圧接ばね）によって設定した圧力に保たれるようにした一成分現像装置が知られている（特許文献１）。

また上記したような構成を採用した画像形成装置としては、例えば、現像剤担持体と、その現像剤担持体に回転駆動を与える駆動伝達手段と、その現像剤担持体の表面と潜像担持体の表面との間隔を一定に保つ間隔保持手段とを有する画像形成装置において、その駆動伝達手段に、画像形成装置本体側に保持された駆動ギヤとその駆動ギヤの駆動力を現像剤担持体に伝達する現像装置側に保持された従動ギヤとを設け、現像剤担持体と潜像担持体との間の距離方向に対して、駆動ギヤと従動ギヤとによって生じる圧力角方向がほぼ直交するように両ギヤを配置した画像形成装置が知られている（特許文献２）。

特開平０４−１１６５７７号公報 特開平０８−２８６４５３号公報

この発明は、感光体とその感光体の一部に間隔保持部材を接触させて回転する現像ロールを有する現像装置とを少なくとも備えた作像ユニットとして、現像装置の現像ロールに駆動連結部材を介して回転動力を伝達する場合、その駆動連結部材から回転動力を受けて回転駆動したときの現像ロールの間隔保持部材が感光体に安定して接触し続けることができる作像ユニット及びそれを備えた画像形成装置を提供するものである。

この発明（Ａ１）の作像ユニットは、
支持体と、
前記支持体に支持される感光体と、
前記支持体に揺動支点部を中心に揺動し得る状態で支持され、前記感光体の一部に接触させて当該感光体との間隙を保持する間隙保持部材が設けられた現像ロールを有する現像装置と、
前記現像ロールの一端部に設けられ、回転動力が伝達される駆動連結部材と挿抜自在に連結して当該回転動力を前記現像ロールに伝える被駆動連結部材と
を備え、
前記揺動支点部は、前記現像装置が自重により前記感光体に近づく方向に揺動する位置に配置され、
前記駆動連結部材又は被駆動連結部材は、連結時の回転方向の移動を規制する突部が３つ以上設けられた形態の部材であり、
前記現像ロールは、前記駆動連結部材から回転動力を受けて回転駆動したときに、前記現像装置を前記感光体に近づく方向に揺動させる作用が発生する方向に回転することを特徴とするものである。

この発明（Ａ２）の作像ユニットは、上記発明Ａ１の作像ユニットにおいて、前記揺動支点部は、その揺動支点と前記現像ロールの回転中心とを結ぶ直線が前記現像ロールの表面と交わる交点のうち前記揺動支点から遠い方の交点における当該現像ロールの回転方向に向かう接線ベクトルに対して、前記揺動支点の周りに発生するモーメントが前記現像ロールを前記感光体に接触させる方向に作用することになる位置に配置されているものである。

また、この発明（Ｂ１）の画像形成装置は、上記発明Ａ１又はＡ２の作像ユニットと、前記作像ユニットにおける現像装置の被駆動連結部材と挿抜自在に連結して回転動力を現像ロールに伝達する駆動連結部材とを備えていることを特徴とするものである。

上記発明Ａ１の作像ユニットによれば、現像装置の現像ロールに駆動連結部材を介して回転動力を伝達する場合、その駆動連結部材から回転動力を受けて回転駆動したときの現像ロールの間隔保持部材が感光体に安定して接触し続けることができる。
また、上記発明Ａ２の作像ユニットでは、上記発明Ａ１による効果をより的確に得ることができる。

上記発明Ｂ１の画像形成装置によれば、作像ユニットにおいて現像装置の現像ロールが駆動連結部材から回転動力を受けて回転駆動したときに現像ロールの間隔保持部材が感光体に安定して接触し続けることができる。

実施の形態１に係る作像ユニットを備えた画像形成装置の要部を示す概略説明図である。 図１の作像ユニットの全体を示す斜視図である。 図２の作像ユニットを矢印Ｒで示す方向（装置奥側）から見たときの状態を示す背面外観図である。 図２の作像ユニットのＱ−Ｑ線に沿う概略断面図である。 図２の作像ユニットの奥側端部の一部（現像装置や被駆動側カップリング）を示す概略断面図である。 （ａ）は図１の画像形成装置の作像ユニットを装着する装着部の一部（駆動側カップリングなど）を示す概略断面図、（ｂ）は（ａ）の駆動側カップリングを（ａ）における矢印Ｅ２で示す方向から見たときの状態を示す正面概略図である。 図２の作像ユニットを画像形成装置における装着部（図６（ａ））に装着したときの状態の一部を示す概略断面図である。 図２の作像ユニットの要部（感光ドラム、現像装置など）を示す断面説明図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。 現像ロールに回転動力を３つの爪が設けられた連結部材を介して伝達する場合における力の発生状態と、その各爪による各トラッキング力の測定結果とその合計した結果を示す説明図である。 図２の作像ユニットにおける構成とその各作用力を概念的に示す説明図である。 図２の作像ユニットにおける構成とその各作用力を別の視点から概念的に示す説明図である。 評価試験で用いた比較例の作像ユニットの構成とその各作用力を概念的に示す説明図である。 現像ロールに回転動力を２つの爪が設けられた連結部材を介して伝達する場合における力の発生状態と、その各爪による各トラッキング力の測定結果とその合計した結果を示す説明図である。

以下、この発明を実施するための形態（以下「実施の形態」という）について図面を参照しながら説明する。

［実施の形態１］
図１及び図２は、実施の形態１に係る作像ユニット２を備えた画像形成装置１を示すものである。図１はその画像形成装置１の概要を示し、図２はその作像ユニット２の外観を示している。ちなみに、各図面中に符号Ｘ，Ｙ，Ｚで示す矢印は、各図面において想定した３次元空間の幅、高さ及び奥行の各方向を示す直交座標軸（の方向）である。

＜画像形成装置の全体構成＞
画像形成装置１は、現像剤で構成される画像を記録媒体の一例である記録用紙９に形成するものであり、例えば、情報端末機等の外部機器から入力される画像情報を受けて画像の形成を行うプリンタとして構成されている。

この画像形成装置１は、全体が箱状の外観からなる筐体１０を有しており、その筐体１０の内部空間には、図１に示されるように、現像剤としてのトナーで構成されるトナー像を形成する作像ユニット２、作像ユニット２で形成されるトナー像を中継して搬送した後に記録用紙９に二次転写する中間転写装置３０、中間転写装置３０の二次転写位置に供給する記録用紙９を収容して送出する給紙装置４０と、中間転写装置３０で二次転写されたトナー像を記録用紙９に定着する定着装置４５等が配置されている。筐体１０の上面部には、定着されて画像が形成された記録用紙９を排出した後に積載した状態で収容するための排出収容部１２が形成されている。図１中に示す一点鎖線は、筐体１０内における記録用紙９の主な搬送経路である。

実施の形態１に係る作像ユニット２は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色の現像剤（トナー）像をそれぞれ個別に形成する４つの作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋで構成されている。また、これらの作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、筐体１０の内部空間においてブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順番で次第に位置が高くなる状態（傾斜した状態）で配置されている。

４つの作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）はいずれも、矢印Ａで示す方向に回転駆動する感光ドラム２１と、感光ドラム２１の像形成領域となる外周面を所要の電位に帯電させるロール形態等の帯電装置２２と、帯電後の感光ドラム２１の外周面に画像情報に基づいて各色成分に分解して構成された光を照射して各色成分の静電潜像を形成する露光装置２３と、その静電潜像を各色成分のトナーにより現像して上記各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナー像として顕像化する現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）と、感光ドラム２１上のトナー像を中間転写ユニット３０（の中間転写ベルト３１）に一次転写させた後の感光ドラム２１の外周面に残留するトナー等の不要物を除去して清掃するドラム清掃装置２６等を備えている。

また、この作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、感光ドラム２１、帯電装置２２、現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）及びドラム清掃装置２６が、共通の支持フレーム２０に支持されて一体化されており、その全体が画像形成装置１の筐体１０に設けられる図示しない各装着部に対して着脱自在に取り付けられるユニット構造になっている。しかも、この作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、感光ドラム２１を中心にして現像装置２４が配置される側が少し上方に持ち上げられてユニット全体が少し傾いた姿勢で画像形成装置１の装着部に装着されて使用されるようになっている。ちなみに、露光装置２３は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）や各種光学部品を組み合わせたライン形態のＬＥＤアレイが適用されており、画像形成装置１の筐体１０側に予め配置されている。また、この露光装置２３は、作像ユニット２を画像形成装置１の装着部に装着したときに作像ユニット２における帯電装置２２と現像装置２４との間に形成される配置空間２３０（図３、図４参照）内に存在するよう配置される。
なお、この作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の詳細については後述する。

このような各作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）では、例えば画像形成動作の要求を受けると、回転始動する感光ドラム２１の外周面を帯電装置２２により所要の電位に帯電させた後、その帯電した感光ドラム２１の外周面に露光装置２３から各色成分の画像信号に対応した光を照射して各色成分の静電潜像を形成する。続いて、各感光ドラム２１の外周面に形成された各色成分の静電潜像について、対応する現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）において前記４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のいずれかの色のトナーにより現像して当該４色のトナー像を各感光ドラム２１上にそれぞれ形成する。

中間転写装置３０は、４つの作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の上方側に少し傾斜した状態で配置されている。この中間転写装置３０は、作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光ドラム２１に形成されるトナー像を静電的作用により転写して保持し得る無端状の中間転写ベルト３１と、中間転写ベルト３１を作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の各一次転写位置を順次通過させて回転するように支持する複数の支持ロール３２ａ〜３２ｅと、中間転写ベルト３１の内側に配置され、各作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光ドラム２１上に形成される各トナー像を中間転写ベルト３１の外周面に一次転写させるロール形態等の一次転写装置３４と、中間転写ベルト３１に一次転写されたトナー像を記録紙９に二次転写するロール形態等の二次転写装置３５と、二次転写後の中間転写ベルト３１の外周面に残留するトナー等の不要物を除去して清掃するベルト清掃装置３６等を備えている。

このうち、支持ロール３２ａは駆動ロール兼二次転写バックアップロール、支持ロール３３ｃは張力付与ロール、支持ロール３２ｄ，３２ｅは面出しロール、支持ロール３３ｂは清掃バックアップロールとして、それぞれ構成されている。

給紙装置４０は、４つの作像装置２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の下方側に配置されている。この給紙装置４０は、筐体１０に対して引出し自在に取り付けられ、所望のサイズ、種類等の記録用紙９を積載板４２の上に積み重ねた状態で収容する用紙収容体４１と、用紙収容体４１から記録用紙９を１枚ずつ送り出す送出装置４３を備えている。
この給紙装置４０では、例えば画像形成動作時になると、所要の記録用紙９を用紙収容体４１から送出装置４３により１枚ずつ送り出す。給紙装置４０から送り出された記録用紙９は、一点鎖線で示す搬送経路に沿って進んだ後、その搬送経路上に配置された搬送時期調整用ロール対４４により二次転写タイミングに合わせて中間転写装置３０の二次転写位置（中間転写ベルト３１と二次転写装置３５の間）に最終的に送り込まれる。

中間転写装置３０では、例えば画像形成時になると、作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）において各感光ドラム２１上にそれぞれ形成される各色のトナー像が、一次転写装置３４の転写作用により中間転写ベルト３１の外周面に位置合わせされた状態で順次一次転写される。このとき作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）では、一次転写後の感光ドラム２１の外周面がドラム清掃装置２６により清掃される。続いて、中間転写ベルト３１は、一次転写されたトナー像を二次転写装置３５と対向する二次転写位置まで搬送する。しかる後、中間転写装置３０では、給紙装置４０から二次転写位置まで供給された記録用紙９に対し、中間転写ベルト３１上のトナー像を二次転写装置３５の転写作用により二次転写する。また、中間転写装置３０では、二次転写後の中間転写ベルト３１の外周面がベルト清掃装置３６により清掃される。

定着装置４５は、その装置の筐体の内部に、所要の方向に回転駆動するとともに加熱手段により加熱されて表面温度が所要の温度に保持されるロール形態、ベルト形態等の加熱回転体４６と、この加熱回転体４６の回転軸方向にほぼ沿うように所要の圧力で接触して従動して回転するロール形態、ベルト形態等の加圧回転体４７等を設置して構成されている。

定着装置４５では、画像形成時になると、中間転写装置３０でトナー像が二次転写された記録用紙９が、加熱回転体４６と加圧回転体４７の間の圧接部に送り込まれて加熱及び加圧されることにより、そのトナー像が溶融して記録用紙９に定着される。定着後の記録用紙９は、一点鎖線で示す搬送経路を進み、その搬送経路上に配置された排出ロール対４８により筐体１０の外部に搬出された後、排出収容部１２に収容される。

この画像形成装置１は、作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の全部又は一部（但し複数）を選択して作動させることにより４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナーの全部又は一部を組み合わせて構成されるカラー画像を形成することができる。また、作像装置ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の１つを作動させることにより例えばブラック等の１色のトナーで構成される単色画像を形成することもできる。

＜作像ユニット等の構成＞
上記作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）はいずれも、図２から図５等に示されるように、支持フレーム２０に、感光ドラム２１、帯電装置２２、現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）及びドラム清掃装置２６を支持して一体化したものである。支持フレーム２０は、主に２つの側板２０Ａ，２０Ｂで構成されており、また必要に応じて側板をつなぐ連結部材等を加えて構成されている。

このうち感光ドラム２１としては、例えば接地処理される円筒状の導電性基体の外周面に有機導電材料等からなる感光層を形成したものが使用されている。感光ドラム２１の長手方向の両端には、導電性基体の一部を構成する円盤形状のフランジ部２１２，２１３が設けられている。また、この感光ドラム２１は、その両端部における回転軸が支持フレーム２０Ａ，２０Ｂに対して回転自在に取り付けられている。さらに、感光ドラム２１は、作像ユニット２の装着時に奥側になる端部に設けた軸部２１５の内側に配置された被駆動ギヤ２１４が、画像形成装置１の筐体１０側に配置される図示しない回転駆動装置の軸部受け部の内側に配置された駆動ギヤに対して噛み合うことにより、回転動力が伝達されるようになっている。

また、帯電装置２２としては、感光ドラム２１の外周面に接触して従動回転する帯電ロール２２１を接触させる接触式の帯電装置が使用されている。帯電ロール２２１は、その両端部が支持フレーム２０Ａ，２０Ｂに対して回転自在に取り付けられている。また、帯電ロール２２１は、そのロール外周面に接触して回転する清掃ブラシロール２２２を備えている。

さらに、現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）としては、例えばトナー及びキャリアを含む二成分現像剤を使用する二成分現像装置が使用されている。この二成分現像装置２４は、現像剤を収容する筐体２４０を有しており、その筐体２４０の内部に、回転する円筒状のスリーブ２４２とそのスリーブ２４１の内部に配置される磁石ロール２４３とで構成される現像ロール２４１と、筐体２４０に収容されている現像剤を撹拌して現像ロール２４１を通過させるように循環搬送するスクリューオーガ等の攪拌搬送部材２４５，２４６と、現像ロール２４１のスリーブ２４２に保持される現像剤の量（層厚）を規制する棒状の層厚保規制部材２４７等を配置している。現像ロール２４１の両端部には、感光ドラム２１の一部（フランジ部２１２，２１３の外周面）に接触させて感光ドラム２１の像形成面との間隙を保持する円盤状のトラッキングロール２４４が設けられている。

ドラム清掃装置２６としては、その装置の筐体の内部に、感光ドラム２１に接触して残留トナー等の不要物をかき取る弾性板等の清掃部材２６１と、清掃部材２６１でかき取られ残留トナーを廃トナーとして図示しない回収容器にむけて送り出すスクリューオーガ等の回転搬送部材２６２等を設けて構成されている。このドラム清掃装置２６は、その両端部が支持フレーム２０Ａ，２０Ｂに固定された状態で取り付けられている。

そして、この作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）においては、図２から図５等に示されるように、特に、現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が支持フレーム２０Ａ，２０Ｂに揺動支点部２８Ａ，２８Ｂを中心に矢印Ｐ１，Ｐ２で示す方向に揺動し得る状態で支持されている。

具体的には、揺動支点部２８Ａ，２８Ｂはいずれも、現像装置２４の筐体２４０の一部に設ける揺動軸部２４９と、その揺動軸部２４９を回動自在に嵌め入れて支持するよう支持フレーム２０Ａ，２０Ｂの上部に設けられる孔状の揺動軸受部２０８とで構成されている（図５参照）。現像装置２４の揺動軸部２４９は、現像装置の筐体２４０において現像ロール２４１の両端部が配置される側面部分を重力方向（図面では座標軸Ｙの方向に沿う方向）の上方側に延ばした形状からなる揺動アーム部２４８を設けたうえで、その揺動アーム部２４８の上端部に外側にそれぞれ突出させた状態で設けられている。

しかも、この揺動支点部２８Ａ，２８Ｂは、支持フレーム２０Ａ，２０ｂにおいて現像装置２４が自重により感光ドラム２１に近づく方向Ｐ１に揺動する位置に配置されている。実施の形態１では、揺動支点部２８Ａ，２８Ｂを、例えば現像装置２４の全体の重心を通る重力方向の直線よりも感光ドラム２１寄りの位置に存在するように配置している。
これにより、作像ユニット２では、現像装置２４が常に、その自重により、支持フレーム２０において揺動支点部２８Ａ，２８Ｂを中心にして感光ドラム２１に近づく方向Ｐ１に揺動する状態で支持されることになる。

また、この作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）においては、各現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）における現像ロール２４１の一端部に、回転動力を現像ロール２４１（実際にはスリーブ２４２）に伝える被駆動側カップリング６０を設けている。この被駆動側カップリング６０は、図６、図７等に示されるように、画像形成装置１の筐体１０側に配置されて回転動力が伝達される駆動側カップリング１５と挿抜自在に連結されるものであり、駆動側カップリング１５との連結により回転動力が伝達されるようになっている。

実施の形態１では、駆動側カップリング１５として、図７等に示されるように、被駆動側カップリング６０との連結時に現像ロール２４１の回転方向Ｂに対する移動を規制（阻止、係止）する爪１６を３つ設けた形態のものを適用している。

具体的には、駆動側カップリング１５は、円筒状の本体１５ａの連結側になる端部の周面に、そのカップリングの挿抜方向に少し長い***形状の３つの爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃを、そのカップリングの回転方向に対して等間隔で存在させるよう設けている。
また、駆動側カップリング１５は、図６、図７等に示されるように、画像形成装置１の筐体１０における作像ユニット２の装着部を構成する内部フレーム１３に、装着時の作像ユニット２における奥側端部と向き合うような向きに突出した状態で配置されている。
さらに、駆動側カップリング１５は、画像形成装置１の筐体１０に設置される図示しない回転駆動装置の回転動力を伝達するギヤ列機構部１４を構成する一部の伝達ギヤ１４１の内部に設けたカップリング収容部１４２に変位自在に収容されている。詳しくは、駆動側カップリング１５は、そのカップリング本体１５ａの取り付け側端部が、カップリング収容部１４２に対してほぼ水平方向（例えばＺ座標軸に沿う方向）Ｅ１，Ｅ２に変位可能な状態で嵌め入れられており、また、そのカップリング収容部１４２に一端を固定されたコイルスプリング１７の他端と結合してコイルスプリング１７のばね力により弾性的に変位し得る状態で支持されている。

一方、現像ロール２４１の一端部に設けた被駆動側カップリング６０は、図３、図５等に示されるように、円筒状の本体６１の連結側端部に、駆動側カップリング１５の本体１５ａの連結側端部を嵌め入れる円柱状の連結凹部を設けるとともに、その連結凹部の内壁面に駆動側カップリング１５の３つの爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃを受け入れて保持する３つの爪受け溝６２を設けている。
また、被駆動側カップリング６０は、その本体６１の取り付け側端部を現像ロール２４１の回転軸部に固定している。さらに、この被駆動側カップリング６０は、作像ユニット２の装着時の奥側になる支持フレーム２０Ｂに設けた開口部２０６から外部に露出した状態になっている。

作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、図７に示されるように画像形成装置１の装着部に対して装着されたとき、現像ロール２４１に設けた被駆動側カップリング６０が、画像形成装置１の装着部側に設けられた駆動側カップリング１５と連結した状態になる。
実際には、画像形成装置１の奥側（座標軸Ｚの方向）に移動させる作像ユニット２における被駆動側カップリング６０の連結凹部に、駆動側カップリング１５の連結側端部が入り込んだ後、駆動側カップリング１５の３つの爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃが被駆動側カップリング６０の３つの爪受け溝６２にそれぞれ侵入して納まることで連結が完了する。
これにより、各現像装置２４における現像ロール２４１は、駆動側カップリング１５の回転動力が被駆動側カップリング６０を介して伝達され、その結果、所定の方向Ｂに回転駆動するようになる。

また、作像ユニット２は、画像形成装置１の装着部への装着に際しては、例えば感光ドラム２１の軸部２１５が装着部側にある軸部受け部に嵌め入れられること等により、その装着時における位置決めがなされる。ちなみに、この作像ユニット２の装着時の位置決めは、例えば、感光ドラム２１の軸部２１５（図２，図３参照）を装着部に設けられる軸部受け部に嵌め入れることや、支持フレームの側板２０Ｂに設けられる位置決め突起２１７（図３参照）を装着部に設けられる位置決め孔に嵌め入れることや、支持フレームの側板２０Ｂに設けられる位置決め凸形状部２１６（図２参照）を装着部に設けられる位置決め凹形状部に接触させて嵌め合わせること等によって行われる。

さらに、この作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）においては、図８等に示されるように、現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）における各現像ロール２４１について、駆動側カップリング１５から回転動力を受けて回転駆動したときに、現像装置２４を矢印Ｐ１で示す感光ドラム２１に近づける方向に揺動させる矢印Ｍで示すような作用（モーメント）が発生する方向に回転するように設定している。

実施の形態１では、図８等に示されるように、現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）における各現像ロール２４１を、矢印Ａで示す方向に回転駆動する感光ドラム２１に対して矢印Ｂで示す方向に回転させるように設定している。これは、矢印Ａで示す方向に回転駆動する感光ドラム２１と揺動支点部２８を含めて換言すれば、現像ロール２４は、揺動支点部２８の中心（揺動支点）０２と現像ロール２４１の回転中心０１とを通過する仮想直線Ｌが交差する揺動支点部２８から遠い方の現像ロール２４１の表面における回転方向が、感光ドラム２１に近づく側の向きになるように回転するよう設定されている。

ちなみに、実施の形態１に係る各作像ユニット２では、図３等に示されるように、現像装置２４が揺動支点部２８を中心にして矢印Ｐ２で示す感光ドラム２１から遠ざかる側の向き（方向）に不用意に揺動するのを防止するためのコイルスプリング２９が設けられている。つまり、コイルスプリング２９は、その一端が各現像装置２４の筐体２４０のうち現像ロール２４１と攪拌搬送部材２４５とのほぼ中間となる部位に取り付けられ、その他端が支持フレーム２０の揺動支点部２８から離れた部位に取り付けられている。
なお、このコイルスプリング２９は、結果的に現像装置２４が揺動支点部２８を中心にして感光ドラム２１に近づく方向Ｐ１に弾性的に揺動させる力を僅かながら付与する弾性付勢部材としても機能する。

＜作像ユニット等の使用及び作動状態＞
上記構成からなる作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、その使用に際しては、画像形成装置１の筐体１０における装着部に対して画像形成装置１の奥側（矢印Ｚで示す方向）に挿し入れるように移動操作されることにより装着される。このとき各作像ユニット２は、図示しない固定手段で装着部に固定される。

この装着の際、各作像ユニット２の感光ドラム２１における軸部２１５が画像形成装置１の装着部側に設けられた図示しない軸部受け部に嵌め入れられるとともに、感光ドラム２１における被駆動ギヤ２１４が画像形成装置１の装着部側に設けられた図示しない駆動ギヤに噛み合った状態になる。
また、この装着の際、各作像ユニット２の現像装置２４における被駆動側カップリング６０が、画像形成装置１の装着部側に設けられた駆動側カップリング１５と連結した状態になる（図７）。具体的には、前述したように被駆動側カップリング６０の連結凹部に駆動側カップリング１５の連結側端部が入り込んだ後に、駆動側カップリング１５における３つの爪１６ａ，１６ｂ，１６ｃが被駆動側カップリング６０における３つの爪受け溝６２にそれぞれ侵入して納まった状態になることで連結が完了する。

そして、画像形成装置１の画像形成時等になると、作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対し、画像形成装置１の本体側における図示しない回転駆動装置から回転動力が駆動ギヤ、駆動側カップリング１５等の駆動伝達手段を介してそれぞれ伝えられる。

これにより、作像ユニット２における感光ドラム２１は、図示しない駆動ギヤから被駆動ギヤ２４１を介して回転動力が伝達されて矢印Ａで示す方向に回転駆動し始める。また、作像ユニット２における現像装置２４は、その現像ロール２４１（スリーブ２４２）が、駆動側カップリング１５から被駆動側カップリング６０を介して回転動力が伝達されて矢印Ｂで示す方向に回転駆動し始める。さらに、現像装置２４においては、攪拌搬送部材２４５，２４６が現像ロール２４１と図示しないギヤ伝達機構で接続されているため、現像ロール２４１が受けた回転動力が攪拌搬送部材２４５，２４６にも伝達されて所定の方向にそれぞれ回転駆動し始める。

特に各作像ユニット２の現像装置２４では、前述したように、その自重により支持フレーム２０において揺動支点部２８Ａ，２８Ｂを中心にして感光ドラム２１に近づく方向Ｐ１に揺動する状態になっている。また、現像装置２４では、前述したように現像ロール２４１が矢印Ｂで示す方向に回転駆動することにより、その現像ロール２４１に、図８に例示するような、現像装置２４を感光ドラム２１に近づく方向Ｐ１に揺動させる作用力（力のモーメント）ＭＦ１が発生する。

しかも、画像形成装置１及び各作像ユニット２では、現像ロール２４１に回転動力を伝達させるための駆動側カップリング１５及び被駆動側カップリング６０として３つの爪１６ａ〜１６ｃが設けられた連結部材を採用している。これにより、トルクの変動が抑制され、また駆動側カップリング１５と被駆動側カップリング６０間の噛み合い振動がほぼ発生しなくなり、現像ロール２４１への安定した回転動力の伝達が行われる。

この結果、各作像ユニット２では、現像装置２４における現像ロール２４１に被駆動側カップリング６０を介して駆動側カップリング１５から回転動力を伝達させているにもかかわらず、現像ロール２４１に変動等のない安定した回転動力の伝達がなされ、しかも現像ロール２４１のトラッキングロール２４４が感光ドラム２１（のフランジ部２１２，２１３）に安定して接触し続けるようになる。

したがって、各作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）では、現像装置２４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）における各現像ロール２４１の感光ドラム２１との間隔が安定して保持され続けることで安定した現像が行われるようになる。このため、画像形成装置１では、各作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）において上記間隔が不安定になることに起因した現像不良や回転速度むらに起因した現像不良の発生が防止されるので、それらの現像不良に起因した画質不良が発生するおそれもない。

＜評価試験等＞
評価試験は、実施の形態１に係る作像ユニット２Ｋ（実施例）を画像形成装置１のユニット装着部に見立てた装置に装着し、その作像ユニット２Ｋの現像装置２４Ｋにおける現像ロール２４１のトラッキングロール２４４が感光ドラム２１に接触しているときの圧接力（トラッキング力）を測定したものである。

この評価試験で使用した作像ユニット２Ｋの主な条件は、以下の通りである。
感光ドラム２１としては、外径が約３０ｍｍの有機感光ドラムを模したアルミニウム合金の円筒状部材を適用し、その円筒状部材にロードセル（荷重変換器）を配置した試験用構造物を使用した。現像装置２４Ｋとしては、外径が約１６ｍｍのスリーブ２４２からなる現像ロール２４１を備え、その全体の質量が約４３０ｇ（現像剤の初期収容量の重さを含む）のものを使用した。この現像装置２４Ｋは、揺動支点部２８として、現像ロール２４１の回転中心０１から揺動支点０２までの重力方向（座標軸Ｚの方向）に沿う距離が約２０ｍｍであり、現像ロール２４１の回転中心０１を通る重力方向に沿う直線よりも感光ドラム２１側に水平方向（座標軸Ｘの方向）に沿って約１ｍｍ近寄った位置に配置した構成からなる揺動支点部を採用し、その揺動支点部に対して揺動自在に支持させた。現像ロール２４１については、駆動側カップリング１５から被駆動側カップリング６０を介して回転動力を伝えることにより、５０〜４００ｍｍ／秒の回転速度で矢印Ｂの方向に回転駆動させた。
トラッキング力の測定は、上記ロードセルを配した試験用構造物を感光ドラム２１とみなして作像ユニット２に装着し、そのロードセルに電圧入力レコーダを接続して結果を記録することで行った。このときの測定は、少なくとも現像ロール２４１が回転停止の状態から回転動力を受けて回転駆動し始め速度が安定する状態になるまでの所要時間（ここでは４秒）をかけて行った。

図９に、この実施例の測定結果を示す。なお、図９においてトラッキング力が約４．０Ｎである時間帯（経過時間が１秒＝１ｓになる少し手前までの時間）は、現像ロール２３４１が回転停止しているとき（回転停止時）に該当する。

また比較のため、図１３に概略的に示すような構成からなる現像装置２４Ｎを備えた作像ユニットを用意した後、その作像ユニットを装着した画像形成装置１（比較例）を用いて実施例と同様の測定を行った。この比較例の測定結果は図９に併せて示した。

ちなみに、比較例における作像ユニットは、感光ドラム２１が矢印Ｃで示す方向に回転駆動するものである。また、比較例における作像ユニットは、現像装置２４Ｎがその下部側において揺動支点部２８を中心にして矢印Ｄ３，Ｄ４で示す方向に揺動するよう支持フレームに支持されており、しかも、その現像装置２４Ｎにおける現像ロール２４１が実施例と同様の駆動側カップリング１５から被駆動側カップリング６０を介して回転動力が伝達されて矢印Ｅで示す方向に回転駆動するものである。ここで、感光ドラム２１の回転方向Ｃは、図１３の図示方向が画像形成装置１の装着部の手前側から見た状態になっているため、実質的には実施例における感光ドラム２１の回転方向（矢印Ａで示す方向）と同じである。また、現像装置２４Ｎは、その自重により、支持フレーム２０において揺動支点部２８を中心にして矢印Ｄ４で示す感光ドラム２１から離れる方向に揺動するようになっている。

また、比較例の作像ユニットの主な条件は、以下の通りである。
感光ドラム２１は、実施例と同じ構成のものである。現像装置２４Ｎとしては、外径が約１６ｍｍのスリーブ２４２からなる現像ロール２４１を備え、その全体質量が約６００ｇのものを使用した。この現像装置２４Ｎは、揺動支点部２８として、現像ロール２４１の回転中心０１から揺動支点０２までの重力方向（座標軸Ｚの方向）に沿う距離が約３１ｍｍであり、現像ロール２４１の回転中心０１を通る重力方向の直線上に配置した構成（その直線と感光ドラム２１とのずれ量が約０ｍｍになる位置に配置した構成）からなる揺動支点部を採用し、その揺動支点部に対して揺動自在に支持させた。現像ロール２４１については、駆動カップリング１５から被駆動カップリング６０を介して回転動力を伝達させることにより、約２２０ｍｍ／秒の回転速度で矢印Ｅの方向に回転駆動させた。なお、現像ロール２４１の回転方向Ｅについても、上記感光ドラム２１の回転方向の場合と同様の理由により、実質的には実施例における現像ロール２４１の回転方向（矢印Ｂで示す方向）と同じである。

図９に示す結果から、実施例では現像ロール２４１が回転駆動し始めると、トラッキング力が回転停止時よりも増加し、現像ロール２４１のトラッキングロール２４４が感光ドラム２１に安定して接触し続けることがわかる。一方、比較例では、現像ロール２４１が回転駆動し始めると、トラッキング力が回転停止時よりも減少し、現像ロール２４１のトラッキングロール２４４が感光ドラム２１に対してより弱い力で且つ不安定な状態で接触する傾向になることがわかる。

なお、実施例及び比較例とも、トラッキング力が小刻みに変動しているのは、主に、駆動側カップリング１５の姿勢や被駆動側カップリング６０における複数の爪受け溝６２の角度ばらつきにより生じる、現像ロール２４１の中心０１からカップリング１５、６０の連結時における爪の接触部までの距離のばらつき、分力のばらつき、位相のばらつき等の要因による変動であると推測される。しかし、このレベルの変動は実用上無視できる程度の微細な変動である。また実施例及び比較例とも、回転停止時におけるトラッキング力は、前述した現像装置の自重による揺動の力とスプリングコイル２９のばね力とを合わせた作用力により発生しているものである。
また参考までに、実施例において現像ロール２４１を逆方向（矢印Ｂで示す方向と逆の方向）に回転させてトラッキング力を測定したところ、比較例の場合と似通った結果が得られることが確認された。

この他、実施例の作像ユニット２や画像形成装置１では、前述した通り、駆動側カップリング１５及び被駆動側カップリング６０として３つの爪１６ａ〜１６ｃが設けられた連結部材を採用している。このため、回転動力の現像ロール２４１への伝達は、厳密には３つの爪１６ａ〜１６ｃからそれぞれ伝達されることで行われることになる。

このときの駆動側カップリング１５から被駆動側カップリング６０を介して現像ロール２４１に伝達される回転動力の状態について図解すると、図１０の上部に示すようになる。図１０においてＡ１，Ａ２，Ａ３は３つの爪１６ａ〜１６ｃの位置を示している。つまり、現像ロール２４１には、その各爪から動力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３がそれぞれ伝達されているとみなすことができる。そして、その動力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３には、感光ドラム２１に向かう方向の力成分として分解されるＸ成分の分力Ｆ１Ｘ，Ｆ２Ｘ，Ｆ３Ｘがそれぞれ存在することになる。

そこで、上記評価試験に加えて、この各動力のＸ成分の分力Ｆ１Ｘ，Ｆ２Ｘ，Ｆ３Ｘが現像ロール２４１に対して回転時にどのように作用しているかを調べた。
このときの各動力のＸ成分Ｆ１Ｘ，Ｆ２Ｘ，Ｆ３Ｘごとの各トラッキング力を調べた結果を、図１０の下部左側に現像ロール２４１の回転角度θ（°）に対応させて示した。上記各トラッキング力は、３つの爪の配置関係と対応する１２０°の位相差をもってプラスの値とマイナスの値を含んだ正弦カーブの波形を描くように変化する結果として現れる。

次に、この各動力のＸ成分の分力Ｆ１Ｘ，Ｆ２Ｘ，Ｆ３Ｘごとの各トラッキング力につ
いて合計すると、図１０の下部右側に示すような結果になる。
つまり、このときのＸ成分の分力Ｆ１Ｘ，Ｆ２Ｘ，Ｆ３Ｘを合計した場合には、プラス側の一定したトラッキング力が得られることになる。なお厳密には、この合計したトラッキング力は、分力のばらつきや位相のずれ等により、微細な幅で上下に周期的に変動する波形になる。

このことから、実施例の作像ユニット２においては、図１１に概念的に示すように、現像装置２４の現像ロール２４１が矢印Ｂで示す方向に回転駆動すると、現像装置２４には、上記Ｘ成分の分力Ｆ１Ｘ，Ｆ２Ｘ，Ｆ３Ｘに起因した矢印Ｍ１で示す感光ドラム２１側に近づける作用力（力のモーメント）と矢印Ｍ２で示す感光ドラム２１から遠ざける作用力（力のモーメント）とが発生すると推測される。

そして、３つの爪１６ａ〜１６ｃを設けた駆動側カップリング１５等に代表される駆動連結部材（又は被駆動連結部材）を採用した場合には、矢印Ｍ１で示す作用力が矢印Ｍ２で示す作用力よりも大きい関係になり、これがＸ成分の分力Ｆ１Ｘ，Ｆ２Ｘ，Ｆ３Ｘを合計した駆動力によるモーメントＭＦ１として作用する。この結果、実施例の作像ユニット２では、現像ロール２４１が矢印Ｂで示す方向に回転駆動し始めると、上記モーメントＭＦ１が現像装置２４を感光ドラム２１側に近づける方向Ｐ１に揺動させる作用力として発生するものと推測される。

これに対し、比較例の作像ユニットにおいては、図１３に概念的に示すように、現像装置２４Ｎの現像ロール２４１が矢印Ｅで示す方向に回転駆動すると、現像装置２４Ｎには、上記実施例に関して説明したようなＸ成分の分力Ｆ１Ｘ，Ｆ２Ｘ，Ｆ３Ｘに起因した矢印Ｍ４で示す感光ドラム２１側に近づける作用力と矢印Ｍ３で示す感光ドラム２１から遠ざける作用力とが発生すると推測される。

また、比較例の作像ユニットでは、矢印Ｍ３で示す作用力が矢印Ｍ４で示す作用力よりも大きい関係になり、これがＸ成分の分力Ｆ１Ｘ，Ｆ２Ｘ，Ｆ３Ｘを合計した駆動力によるモーメントＭＦ２として作用する。この結果、比較例の作像ユニット２では、現像ロール２４１が矢印Ｅで示す方向に回転駆動し始めると、上記モーメントＭＦ２が現像装置２４を感光ドラム２１から遠ざける方向Ｄ４に揺動させる作用力として発生するものと推測される。

ここで、以上説明した内容も考慮しながら見直した場合、実施の形態１に係る作像ユニット２における現像装置２の揺動支点部２８については、以下のような構成にしていると捉えることもできる。
すなわち、現像装置２の揺動支点部２８は、図１２に示されるように、その揺動支点０２と現像ロール２４１の回転中心０１とを結ぶ仮想直線Ｌが現像ロール２４１（のスリーブ２４２）の表面と交わる交点Ｊ１，Ｊ２のうち揺動支点０２から遠い方の交点Ｊ２における現像ロール２４１の回転方向Ｂに向かう接線ベクトルＶ２に対して、揺動支点０２の周りに発生するモーメントＭＬが現像ロール２４１を感光ドラム２１に接触させる方向に作用すること（最終モーメントＭＫ）になる位置に配置されているものである。

最後に、駆動側カップリング１５及び被駆動側カップリング６０として２つの爪１６ａ，１６ｂが設けられた連結部材を採用した場合について調べた。

この場合、現像ロール２４１に対しては、厳密には回転動力が２つの爪１６ａ，１６ｂからそれぞれ伝達される状態になる。このときの駆動側カップリング１５から被駆動側カップリング６０を介して現像ロール２４１に伝達される回転動力の状態について図解すると、図１４の上部に示すようになる。図１４においてＡ４，Ａ５は２つの爪１６ａ，１６ｂの位置を示している。つまり、この場合には、現像ロール２４１に、その各爪から動力Ｆ４，Ｆ５がそれぞれ伝達されているとみなすことができる。そして、その動力Ｆ４，Ｆ５には、感光ドラム２１に向かう方向の力成分として分解されるＸ成分の分力Ｆ４Ｘ，Ｆ５Ｘがそれぞれ存在することになる。

続いて、この各動力のＸ成分の分力Ｆ４Ｘ，Ｆ５Ｘが現像ロール２４１に対して回転時にどのように作用しているかを調べるため各動力のＸ成分Ｆ４Ｘ，Ｆ５Ｘごとの各トラッキング力を調べたところ、図１４の下部左側に現像ロール２４１の回転角度θ（°）に対応させて示す結果が得られた。上記各トラッキング力は、２つの爪の配置関係と対応する１８０°の位相差をもってプラスの値とマイナスの値で正弦カーブの波形を描くように変化する結果として現れる。

次に、この各動力のＸ成分の分力Ｆ４Ｘ，Ｆ５Ｘごとの各トラッキング力について合計すると、図１４の下部右側に示すような結果になる。
つまり、このときのＸ成分の分力Ｆ４Ｘ，Ｆ５Ｘを合計した場合には、プラス側で周期的に変動するトラッキング力になる。なお実際には、分力のばらつきや位相のずれ等により、マイナス側のトラッキング力になることもある。

このことから、このような２つの爪の駆動連結部材（又は被駆動連結部材）を採用した作像ユニット２においては、その連結部材から現像ロール２４１に上記合計したトラッキング力が伝達されることになるため、その伝達される回転動力が変動することになる。このため、この場合は、現像ロール２４１が矢印Ｂで示す方向に回転駆動し始めると、現像装置２４を感光ドラム２１側に近づける方向Ｐ１に揺動させる作用力も最終的に変動して安定しないものになると推測される。

［他の実施の形態］
実施の形態１では、作像ユニット２における現像装置２４の揺動支点部２８として、現像装置２４よりも重力方向上方側の位置に配置した構成例を例示したが、その揺動支点部２８については現像装置２４よりも重力方向下方側になる位置に配置することも可能である（図１３を参照）。なお、作像ユニット２においては、実施の形態１で例示したコイルスプリング２９を省略しても構わない。また、現像装置は、二成分現像装置２４に限定されず、例えば一成分現像剤を使用する一成分現像装置であってもよい。

また、実施の形態１では、作像ユニット２における被駆動側カップリング６０と駆動側カップリング１５からなる連結部材として、３つの爪１６ａ〜１６ｃを設けた形態の構成例を例示したが、その連結部材の爪については４以上の爪を設けてもよい。ちなみに、爪は、被駆動側カップリング６０の方に形成しても構わない。また、爪の形状等については特に限定されない。

さらに、実施の形態１では、画像形成装置１として４つの作像ユニット２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を着脱自在に装着する構成例を例示したが、画像形成装置１については４以外の複数の作像ユニット２を装着するものや単数の作像ユニット２を装着するものであっても構わない。つまり、画像形成装置１は、作像ユニット２を装着して使用することが可能なものであれば、その形式等の条件については特に限定されるものでない。

１ …画像形成装置
２ …作像ユニット
１５…駆動側カップリング（駆動連結部材の一例）
１６…爪（突部の一例）
２１…感光ドラム（感光体の一例）
２４…二成分現像装置（現像装置の一例）
２８…揺動支点部
６０…被駆動側カップリング（被駆動連結部材の一例）
２４１…二成分現像装置の現像ロール（現像ロールの一例）
２４４…トラッキングロール（間隔保持部材の一例）
Ａ …感光ドラムの回転方向
Ｂ …現像ロールの回転方向
Ｐ１…現像装置を感光ドラムに近づく方向の揺動方向
ＭＦ１…現像装置を感光ドラムに近づく方向に揺動させる作用（作用力）
０１…現像ロールの回転中心
０２…揺動支点
Ｊ２…交点

Claims (3)

1. 支持体と、
   前記支持体に支持される感光体と、
   前記支持体に揺動支点部を中心に揺動し得る状態で支持され、前記感光体の一部に接触させて当該感光体との間隙を保持する間隙保持部材が設けられた現像ロールを有する現像装置と、
   前記現像ロールの一端部に設けられ、回転動力が伝達される駆動連結部材と挿抜自在に連結して当該回転動力を前記現像ロールに伝える被駆動連結部材と
   を備え、
   前記揺動支点部は、前記現像装置が自重により前記感光体に近づく方向に揺動する位置に配置され、
   前記駆動連結部材又は被駆動連結部材は、連結時の回転方向の移動を規制する突部が３つ以上設けられた形態の部材であり、
   前記現像ロールは、前記駆動連結部材から回転動力を受けて回転駆動したときに、前記現像装置を前記感光体に近づく方向に揺動させる作用が発生する方向に回転することを特徴とする作像ユニット。
2. 前記揺動支点部は、その揺動支点と前記現像ロールの回転中心とを結ぶ直線が前記現像ロールの表面と交わる交点のうち前記揺動支点から遠い方の交点における当該現像ロールの回転方向に向かう接線ベクトルに対して、前記揺動支点の周りに発生するモーメントが前記現像ロールを前記感光体に接触させる方向に作用することになる位置に配置されている請求項１に記載の作像ユニット。
3. 請求項１又は２に記載の作像ユニットと、
   前記作像ユニットにおける現像装置の被駆動連結部材と挿抜自在に連結して回転動力を現像ロールに伝達する駆動連結部材と
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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