JP2005091793A - プロセスカートリッジおよび感光体ドラム、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドラム表面振れ起因の回転ムラによる色ズレの低減。
【解決手段】 画像形成装置に用いられる着脱可能なプロセスカートリッジの感光体ドラムユニット、感光体ドラムユニット一端から突出した軸に設けられたカップリング、カップリングは画像形成装置の駆動軸から回転力を感光体ドラムに伝達し、カップリングは本体駆動軸と一義的に結合される形状を持ち、カップリングは感光体ドラムの突出した軸に対して任意の回転方向に結合可能であり、感光体ドラム表面振れの最大ピークまたは最小ピーク位置に対して一定の位相となるように感光体ドラムに取り付ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真画像形成装置および前記電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ、及び電子写真感光体ドラムに関するものである。

ここで、電子写真画像形成装置は電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体に画像を形成するもので、たとえば、電子写真複写機、電子写真プリンタ、電子
写真ファクシミリなどが含まれる。

また、プロセスカートリッジとは、プロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段と電子写真感光体ドラムとを一体的に組合せカートリッジとして、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものである。

図２に電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置の一例、本例ではカラーレーザープリンタを概略的に示す。

カラープリンタは近年高速化、低価格化が進んでいる。高速化を図るために一括して複数色の画像形成を行うインラインカラープリンタが採用されている。

このカラーレーザープリンタは、イエロー20Y、マゼンタ20M、シアン20C、およびブラック20Bkの4つの画像形成部となるプロセスカートリッジ20を備えており、この各プロセスカートリッジ20内の第一の像担持体である電子写真感光体ドラム21上に形成された画像を一旦、第二の像担持体である中間転写体40に連続的に多重転写し、フルカラープリント画像を得る4連ドラム方式（インライン）プリンタである。

このとき、プロセスカートリッジ20Y、M、C、Kを上下方向に積み上げる形で配置すると、設置面積を少なくすることができ、オフィスの省スペース化のメリットが大きく、カラーレーザープリンタのパーソナル化を計る上でも有効な手段である。

このカラーレーザープリンタでは、中間転写体40は、プリンタの開閉カバー10側に取り付けられ、開閉カバー10を開けることで、プロセスカートリッジ20にアクセス可能となり、プロセスカートリッジ20の着脱、装着が行えるようになっている。

４連ドラムのインラインカラープリンタにおいては、紙等の転写材に４色の画像形成位置を精度良く合わせる必要があり、さまざまな手段や構成を用いている。
画像形成位置が各色でずれてしまう現象は静的位置ずれと動的位置ずれに分類される。

静的位置ずれは画像形成装置の位置精度、主にドラムピッチ間隔、ドラムピッチ間隔並行度によって発生するため以下説明する手段で対応している。

ドラムピッチ間隔のばらつきによって、画像形成位置がばらつく問題に対しては、プリント前に位置補正パターンを中間転写体に印字して本体内センサーで位置ずれ情報を読み取り、書き出しタイミングを補正する。

ドラムピッチの平行度のバラツキによって、画像形成位置がばらつく問題に対しては、理想位置に対する書き出し位置のずれる方向が異なるため、ドラムピッチ平行度を保つように、ドラムを精度良く位置決める方法が取られる。

動的位置ずれは感光体ドラムの回転角速度変動や感光体ドラムの軸偏芯による振れの影響を受ける。

感光体ドラム回転角速度変動による動的位置ずれはドラム回転周期の影響を最も受けるため、ずれ量がドラム周面周期の周期性を持っている。特に、感光体ドラムを駆動する同軸配置した駆動軸または駆動ギアの幾何形状の影響でドラム回転周期の回転ムラで発生する。

感光体ドラムの駆動モータが各ステーション独立で配置している場合、ドラム回転周期の角速度変動を本体内センサーで読み取り、角速度変動によるずれの位相を基準のステーションのドラム回転周期位相に合わせることで回転ムラによる中間転写体への画像書き出し位置の周期ムラを押えることができる。（先行文献１）
特開2002-304106

より安価な画像形成装置を構成するために４ステーションの感光体ドラムが１つのモータで駆動される駆動ギア列を構成し、本体駆動ギア列による回転ムラを抑えるように組み立てた本体において、カップリングより下流で発生する変動要因である感光体ドラムユニットの軸偏芯による振れの影響はドラムの回転ムラになって現れる。

感光体ドラムユニットの軸偏芯による表面振れは感光体ドラムシリンダ内径基準の外周振れとシリンダー両端に取り付けられたフランジの軸偏芯によるフランジの同軸度によって振れが発生する。そのため、感光体ドラムの振れは回転方向の任意位相で発生する。

ドラム表面フレの影響による回転ムラが任意の位相で発生するため、画像形成位置の各色のドラム回転周期うねり位相を一致させることができないという問題があった。

そこで、本発明の目的は従来のインラインカラープリンタの高画質化を更に発展させたものである。特に任意位相で発生する感光体ドラムの表面フレによって発生する各色画像形成位置ずれの周期を合わせ、より高画質な画像形成装置を提供するものである。

また、本発明の別の目的は、プロセスカートリッジに組み込んだ感光体ドラムの偏芯による感光体ドラム表面フレをより高精度に提供するものである。

また、本発明の別の目的は、感光体ドラム表面フレによって発生する回転ムラを本体駆動軸へ確実に伝達するものである。

また、本発明の別の目的は、感光体ドラム表面振れをより高精度に保証することである。

また、本発明の別の目的は、感光体ドラム表面振れを精度良く一定の位相になるようなカップリングを提供するものである。

そこで、本発明では、電子写真画像形成装置に用いる着脱可能なプロセスカートリッジの感光体ドラムユニットにおいて、感光体ドラムユニット一端から突出して設けられた軸にカップリングを有し、該カップリングは画像形成装置の駆動軸から回転力を感光体ドラムに伝達するもので、該カップリングは該駆動軸と３６０度毎に一義的に結合される形状を持ち、該カップリングは感光体ドラムの軸に対して任意の回転方向に結合可能であり、感光体ドラム表面がフレ振れの最大ピークまたは最小ピークを有し、該カップリングの該一義的に結合される形状を、ドラム表面振れのいずれかのピーク位置に対して一定の位相になるように感光体ドラムに取り付けることを特徴としている画像形成装置の感光体ドラムユニットである。

以上、説明してきたように、本発明において、ドラム表面の振れを測定してドラム振れピーク位置に対して一定の位相でカップリングを取り付けることにより、インラインカラープリンタの本体駆動ギア列のカップリング以下下流で画像形成時に発生する変動の周期を合わせることができ、変動が画像に与える影響を最小限に抑えることができる。このため、より低コストで安定した高画質画像形成装置を提供できる。

（実施例）
［画像形成装置の全体の説明］
まずカラー画像形成装置の全体構成について、図２を用いて概略説明する。
図２はカラー画像形成装置の一形態であるレーザープリンターの全体構成説明図である。

カラーレーザープリンタは図２に示すように、イエローY、マゼンダM、シアンC、ブラックBk各色毎に一定速度で回転する感光体ドラム21を有するプロセスカートリッジ20Y,20M,20C,20Bkをもつ画像形成部と画像形成部で現像され多重転写されたカラー画像を保持し給送部から給送された転写材Pに更に転写する中間転写体40とからなる。カラー画像を転写された転写材Pを定着部60へ搬送してカラー画像を転写材Pに定着し、排出ローラ群71,72,73によって装置上面の排出トレイ70上へ排出するものである。尚上記４色のプロセスカートリッジ20はプリンタ本体に対して個別に着脱可能に構成されている。

次に上記画像形成装置の各部の構成について順次詳細に説明する。
［感光体ドラム］
像担持体である感光体ドラム21（21Y,21M,21C,21Bk）は現像器の容器24（24Y,24M,24C,24Bk）と一体的に構成され、このプロセスカートリッジ20（20Y,20M,20C,20Bk）はプリンタ本体に対して着脱自在に支持され、感光体ドラム21の寿命に合わせて容易にユニット交換可能であるよう構成されている。本実施例に係わる像担持体(感光ドラム)21はアルミシリンダーの外側に有機光導電体層を塗布して構成し、プロセスカートリッジフレーム28に回転自在に支持されている。また図6に示す駆動モータ115の駆動力を駆動ギア列により伝達し、感光体ドラム21を画像形成動作に応じて図示反時計回りに回転させるようにしている。

本発明に係わる詳細な構成についてはあとで説明する。
［帯電手段］
帯電手段22（22Y,22M,22C,22Bk）はローラ帯電方法を用いたものであり、帯電ローラにより印加電圧を感光体ドラム21の表面に一様に帯電させるものである。
［露光手段］
上記感光体ドラム21への露光はスキャナー部50（50Y,50M,50C,50Bk）から行われる。本実施例では、４つの画像形成部に対して、ポリゴンミラーが２つの一体型のスキャナーを構成している。画像信号がレーザーダイオードに与えられると、このレーザーダイオードは画像信号に対応する画像光51（51Y,51M,51C,51Bk）をポリゴンミラー52（52YM, 52CBk）へ照射する。このポリゴンミラー52は高速回転し、ポリゴンミラー52で反射した画像光51が反射レンズ54（54Y,54M,54C,54Bk）され、さらに結像レンズ53（53Y, 53M, 53C, 53Bk）を介して一定速度で回転する感光体ドラム21の表面を選択的に露光しその結果感光体ドラム21上に静電潜像を形成する。
［現像手段］
現像手段は、上記静電潜像を可視像化するために、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色現像を可能とする４個のプロセスカートリッジ20(20Y,20M,20C,20Bk)から構成される。４色の各プロセスカートリッジ20は感光体ドラム21に対向し、現像ローラ23(23Y, 23M,23C,23Bk)が感光体ドラム21に対し像担時体回転方向の順方向に回転しながら接触する位置に配置され、感光体ドラム21に各色トナーによる可視像を形成する。
［中間転写体］
中間転写体40はカラー画像形成動作時には各現像器27により可視化された感光体ドラム21上のトナー画像を多重転写するため感光体ドラム21の外周速度と同期して図示時計回りに回転する。感光体ドラム21上に形成されたトナー画像は感光体ドラム21に中間転写体40を挟んで対向位置に配置され、電圧を印加された一次転写ローラ42(42Y, 42M, 42C, 42Bk)との接点である一次転写部T1(T1Y,T1M,T1C,T1Bk)で中間転写体40上に多重転写される。多重転写を受けた中間転写体40は2次転写ローラ5と接する二次転写部T2において電圧を印加された２次転写ローラ5によって転写材Pを挟み込み搬送することにより転写材２に中間転写体40上の各色トナー像を同時多重転写する。

本実施例に係わる中間転写体(中間転写ベルト)40は周長約620mmのシームレス樹脂ベルトで形成されていて、駆動ローラ41、２次転写対向ローラ43、テンションローラ44の３軸で張架され、テンションローラ44の両端をばねで荷重し、中間転写ベルト40の周長が本体内の温湿度や経時変化により変化しても、張架テンション変化量を吸収できる構成になっている。

中間転写体40の内側の片側縁部全周には、ゴムで形成されたガイドリブ(不図示)が接着剤により貼り付けられている。そして、テンションローラ44の片側端部には勾配を持ち、樹脂で形成したフランジ(不図示)が配置されていて、ガイドリブ(不図示)とフランジ(不図示)で中間転写体40の走行方向と直行する方向の動き(以下「寄り」という。)を規制している。

中間転写体40は本体に駆動ローラ41を支点とし支持され、駆動ローラ41の図示後方の一方端に図示しない駆動モータの駆動力を伝達することにより、中間転写体40を画像形成動作に応じて図示時計回りに回転させるようにしている。
［給紙部］
給紙部は画像形成部へ転写材Pを給送するものであり、複数枚の転写材Pを収納したカセット１と給紙ローラ２、分離パッド、給紙ガイド、レジストローラ対３から主に構成される。画像形成時には給紙ローラ２が画像形成動作に応じて駆動回転し、カセット１内の転写材Pを一枚ずつ分離給送すると共に、ガイド板によってガイドし、搬送ローラを経由してレジストローラ３に至る。画像形成動作中にレジストローラ３は、転写材Pを静止待機させる非回転の動作と転写材Pを中間転写体40に向けて搬送する回転の動作とを所定のシーケンスで行い、次工程である転写工程時の画像と転写材Pとの位置合わせを行う。
［転写部］
転写部は揺動可能な転写ローラ5からなる。転写ローラ5は金属軸を中抵抗発泡弾性体で巻いてあり、図示略上下方向に移動可能で且つ駆動を有す。転写材Pにカラー画像を転写するタイミングに合わせて転写ローラ5は図示しないカム部材により上方の位置、即ち転写材Pを介して中間転写体40に所定の圧で押しつけられる。この時同時に転写ローラ5にはバイアスが印加され中間転写体40上のトナー画像は転写材Pに転写される。ここで中間転写体40と転写ローラ5とは夫々駆動されているため、両者に挟まれた状態の転写材Pは転写工程が行われると同時に、図示左方向に所定の速度で搬送され、搬送ベルトにより次工程である定着器60にむけて搬送される。
［定着部］
定着部60は上記現像手段により形成されたトナー画像を中間転写体40を介して転写材P上に形成したトナー画像を定着させるものであり、転写材Pに熱を加えるためのセラミックヒータ63を内蔵しているフィルムガイドユニット61と転写材Pをフィルムガイドユニット61に圧接させるための加圧ローラ62とから成る。即ちトナー像を保持した転写材Pはフィルムガイドユニット61と加圧ローラ62とにより搬送されると共に熱及び圧力を加えられることによりトナーが転写材Pに定着される。
［画像形成動作］
次に上記のように構成された装置によって画像形成を行う場合の動作について説明する。

先ず図２に示す給紙ローラ２を回転して給紙カセット１内の転写材Pを一枚分離し、レジストローラ３へと搬送する。

一方感光体ドラム21と中間転写体40とが各々所定の外周速度Ｖ（以下プロセス速度と呼ぶ）で図示矢印方向へ回転する。

帯電手段22によって表面を均一に帯電された感光体ドラム21はレーザー51露光を受け画像形成を行う。

１：イエロー画像の形成
スキャナー部50によりイエロー画像のレーザー51Y照射を行い、感光体ドラム21Y上にイエロー潜像を形成する。この潜像形成と同時にイエロー現像器22Ｙを駆動し感光体ドラム21Y上の潜像にイエロートナーが付着するように感光体ドラム21Yの帯電極性と同極性で略同電位の電圧を印加してイエロー現像を行う。同時に現像部の下流の第一転写ローラ42Y当接位置で感光体ドラム21上のイエロートナー像を中間転写体40の外周に一次転写する。この時中間転写体40には上記イエロートナーと逆特性の電圧を印加して一次転写を行う。

２：マゼンタ画像の形成
次いで中間転写体40の外周のイエロー画像の先端が一致するように、スキャナー部50によりマゼンタ画像のレーザー51M照射がスタートされイエローと同様にして感光体ドラム21M上の潜像にマゼンタトナー像が現像され、感光体ドラム21M上のマゼンタトナー像を第一転写ローラ42M当接位置で中間転写体40上に転写する。

３：シアン画像の形成
次いで中間転写体40の外周のイエロー及びマゼンタ画像の先端が一致するように、スキャナー部50Cによりシアン画像のレーザー51C照射がスタートされマゼンタ同様にして感光体ドラム21C上の潜像にシアントナー像が現像され、感光体ドラム21C上のシアントナー像を第一転写ローラ42C当接位置で中間転写体40上にイエロー、マゼンタの各トナー像に重ねて転写する。

４：ブラック画像の形成
次いで中間転写体40の外周のイエロー／マゼンタ／シアン画像の先端が一致するように、スキャナー部50Kによりブラック画像のレーザー51K照射がスタートされシアン同様にして感光体ドラム21K上の潜像にブラックトナー像が現像され、感光体ドラム21K上のブラックトナー像を第一転写ローラ42Bk当接位置で中間転写体40上に更に重ねて転写する。

以上イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で潜像形成及び現像及び中間転写体40へのトナー転写をそれぞれの1次転写ローラ42当接位置で行い、中間転写体40の表面にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種のトナーから成るフルカラーの画像を形成することになる。

ブラックトナーの中間転写体40への転写が終了する前に、即ち４色目のブラックトナーの一次転写を終えてフルカラー画像を形成した中間転写体40の画像先端が第二転写部T２へ到達する前に、先述のレジストローラ3で待機させておいた転写材Pをタイミングを合わせて搬送スタートさせる。上記４色の中間転写体40上への各色の画像形成時には下方に待機し中間転写体40とは非接触状態であった転写ローラ5を同時に上方へカム(図示せず)で移動させ転写材Pを中間転写体40の第二転写部T２で圧接すると同時に転写ローラ5にトナーと逆特性のバイアスを印加することで、中間転写体40上のフルカラー画像を転写材Pに一気に４色同時に転写する。第二転写部T２を経た転写材Pは中間転写体40から剥離され定着部50へ搬送されトナー定着を行った後に排出ローラ対71,72,73,74を介して本体上部の排出トレイ70上へ画像面を下向きにして排出され、画像形成動作を終了する。

次に本発明に係わるプロセスカートリッジ及び感光体ドラムについて詳細に述べる
[プロセスカートリッジ]
図３にプロセスカートリッジ20の断面を示す。プロセスカートリッジ20は画像形成を行いながら、耐久によって減少する現像剤（トナー）と耐久によって劣化していく感光体ドラム21、帯電ローラ22、現像ローラ25等のプロセスパーツを一体的に交換部品として構成し、トナーがなくなると同時に交換を行い、新しいプロセスパーツに交換することで常に高画質を提供できるユニットである。本発明を実施しているインラインフルカラー画像形成装置においては、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のプロセスカートリッジを各々独立で４個使用している。各色独立のカートリッジにすることで出力する画像によって寿命の異なるプロセスカートリッジを効率良く使用する。

本実施例ではカートリッジフレーム26に感光体ドラム21とクリーニングブレード24、帯電ローラ25を配置している。現像容器27は現像剤と現像剤（トナー）を撹拌するためのトナー撹拌部材29、現像ローラ25、現像剤を現像ローラ25に供給するためのトナー供給スポンジローラ28、現像剤を現像ローラ25上に一定のコート量に規制するための現像ブレードからなる。図４に示す様に現像容器27はカートリッジフレーム26に固定ピンを用いて揺動可能に取り付けられている。この現像容器27は感光体ドラム21に現像ローラ25が所定の条件で当接できるように加圧バネで加圧されている。

図７にプロセスカートリッジの斜視図を、図８、図９にプロセスカートリッジの側面図を示す。カートリッジフレーム26のドラム軸線方向の駆動伝達カップリング87側にプロセスカートリッジ位置決め部85である軸受が突出して配置している。ドラムユニットは図１で示すように感光層を表面に塗布してある中空円筒のドラムシリンダ２１の両端にドラムフランジ８２、８３が機械的に結合されている。ドラムフランジ中心は円筒穴になっており、ドラム貫通軸８９が２つのフランジ中心穴に嵌合している。ドラム軸８９の両端がドラムフランジ８２，８３から突出しており、圧入ピン８４によってドラムフランジ８２に結合している。フレーム２６にドラムを取り付け後にフレーム26外側より軸受85，86をもちいてドラム軸８９とフレーム２６を係合している。その後、プロセスカートリッジ状態でドラムを回転しながら感光体ドラム２１の表面振れを測定し、感光体ドラム２１をピーク位置（矢印A）で停止させ、金属のカップリング８７の一義的に決める形状８８を前述のピーク位置に一定の位相になるように矢印Bに向けて、ドラム軸８９に圧入嵌合している。

図９に示すようにドラム軸受は下面とプロセスカートリッジ装着方向先端側に軸受85表面がむき出して突出するようにしてある。また、他端側にも同様にプロセスカートリッジ位置決め部86である軸受が突出して配置している。軸受85と同様に下面とプロセスカートリッジ装着先端側に軸受86表面が剥き出しに突出して配置している。本実施例では軸受85,86にすべり軸受を使用しているが、転がり軸受でも良い。
[プロセスカートリッジの本体固定方法]
図５は画像形成装置の開閉ドア10開口時の概略断面である。

本体開閉ドア10に中間転写体40が取り付けられ一体で回転を行い、本体開閉ドア10にリンク（２点鎖線表示）により連結されたCRG移動ガイド30により、プロセスカートリッジ20Y,M,C,Bkが傾いて取り出しやすい角度まで回転移動する。

図５図面奥の本体右側板100には右側板プロセスカートリッジ突き当て面101（10１Y,101M,101C,101Bk）が配置されている。図示しないが本体左側板にも同様のプロセスカートリッジ突き当て面103が配置されている。本体左右側板のプロセスカートリッジ突き当て面101はY、M、C、Bk各色のドラム軸の平行度を高精度に維持する為、本体側板100,110に調整して組立固定される。

プロセスカートリッジの突出したカートリッジ位置決め部85,86を係止するプロセスカートリッジ突き当て面101、103は本体側板面上又は、装置内側に突出して配置している。

本体開閉カバー10を閉じると移動ガイド30に載せられたプロセスカートリッジ20Y,20M,20C,20Bkは一体的に移動し、図２に示す画像形成位置まで移動する。

このときプロセスカートリッジ突き当て面101、103は水平、鉛直方向に平面２ヶ所配置し、その2面にプロセスカートリッジフレーム26から突出したカートリッジ右位置決め部85、左位置決め部86の焼結軸受がそれぞれの面に直接当接する。このように各色のプロセスカートリッジフレーム26を直接本体側板100,110で支持する際に、ドラム軸８９の軸受を直接支持することになり、４ステーションの感光体ドラム21が精度良く本体に位置決めされる。

プロセスカートリッジ20Yが位置決めされた状態を模式的に表した斜視図を図10に示す。

本体駆動ギアのカップリングがドア10開閉にリンクして、矢印の方向で移動し、カップリングが係合する。

図１１は４ステーションの感光体ドラムの支持を示す斜視図である。前述のように、感光体ドラムの軸受８５、８６が直接本体右側板プロセスカートリッジ右位置決め８５と左位置決め８６に支持されるため、ドラムが本体内で精度良く本体に位置決めしている。
[本体駆動ギア列]
本発明に用いている画像形成装置は４ステーションの感光体ドラムの駆動を１つのモータで行っている。図１１ではモータよりギア列群１１２，１１３、１１４により、４つのドラム駆動ギア１１１Y,１１１M,１１１C,１１１Bkに回転力を駆動する。４つのドラム駆動ギアは低コストを実現するためにモールド成形によって作成される。モールド成形のかみ合いピッチ誤差等のドラムギア精度によってドラム回転周期の回転ムラを発生するため、ドラムギアの回転ムラの周期が各ステーションで画像を書くタイミングで回転ムラ周期の位相が一致するようにギア上にマーキングを設けて、一定角度差をつけて組み立てている。（図６）
[ドラム表面振れ]
ドラムユニットは図１３で示すようにドラムシリンダ２１にドラムフランジ８２、ドラム貫通軸が固定され、ドラム軸受８４，８５で支持されて回転する。ドラム軸受で支持されたドラム表面振れは図１６で示されるようにドラムシリンダの肉厚変動とドラムフランジとドラム軸を一体とみなしたとき、ドラムフランジ外径の振れの和であらわされる。

図１６ａでドラムシリンダの肉厚変動を模式的に表している。ドラム回転周期のうちθ１で振れの最大値ピークを持っている。

図１６ｂでドラムフランジ（ドラムフランジ、ドラム軸を一体とみなす）の軸受基準の外径振れを模式的にあらわしたものである。ドラムフランジはθ２で最大ピークを持つ。

図１６ｃではドラムシリンダとドラムフランジが結合したときの軸受基準のドラム表面振れの変動を模式的に示している。シリンダーピーク位置θ１とフランジピーク位置θ２が異なるときは、θ１、θ２と異なる位相θ３でドラム表面振れのピークを持つことになる。このように、ドラムシリンダとドラムフランジの精度によって、結合された感光体ドラム表面振れは任意の位相に出現することになる。

画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジはドラム表面振れによるトルク変動や、感光体ドラム表面と接する中間転写体４０の接触圧によってドラム軸自体が軸受８５内で変動し、その結果、ドラム回転周期の回転ムラとして発生する。その発生した回転ムラの影響により前述の本体駆動構成でドラム回転ムラを抑えた駆動ギア列を構成しても、カップリングより下流の影響により画像形成位置がばらついてしまう。そのため、カップリングより下流で発生するドラム振れの影響を抑えるために、カップリングをドラム表面振れのピーク検出後に一定の位相で結合することでカップリング下流で発生する回転ムラ位相を合わせてあげることができる。
[カップリング、カップリング結合方法]
そこで、図７のプロセスカートリッジ状態でドラム軸にカップリング８７を取り付ける前に、ドラム軸をドラム軸回転力伝達形状９１を用いて回転させ、図示矢印A位置のドラム表面振れを測定し、ピークを検出した後に矢印A位置にピークが一致するようにドラムを停止させる。ドラム表面振れのピークは最大値でも最小値でもかまわない。なお、ピーク位置を検出後に停止位置がピークと一致しなくとも、矢印A位置に対し、一定角を保っていればよい。

本実施例のカップリング８７は断面形状が３角形で長手方向にねじれた三角柱のカップリングに３角の１辺に突起８８を持つ金属カップリングを使用している。カップリング８７はドラム軸８９に対し金属−金属の圧入結合で任意の位相で結合可能になっている。突起８８を図中矢印Bの方向に向け、ドラム軸８７のカップリング圧入嵌合部９０と圧入結合している。本実施例では一義的に決める形状突起８８が矢印Bの方向に向いているが、前述のドラムフレピークに対して一定の位相角度で取り付いていれば良い。

図１８〜２１にドラム軸カップリング圧入嵌合部９０とカップリングの穴形状をしめす。図１８はドラム軸嵌合部９０が円柱軸であり、カップリング円筒穴である。金属圧入のため、適切な圧入設定により、感光体ドラム２１の回転力伝達に対しては十分な回転強度を有する。図１９はドラム軸嵌合部９０が微細な突起を持つ軸になっている。

図２０はカップリング８７穴円筒部に微細な突起を持つカップリングになっている。

いずれもカップリングとドラム軸の圧入力を低減しながら、十分な回転強度をもち、カップリング８７をドラム軸８９へ任意の位相角に結合可能にしている。

図２１は駆動軸嵌合部９０とカップリング８７円筒穴ともにローレット形状になっていて、回転強度を増やすことができる。そのため、本実施例ではドラム軸８９、カップリング８７とも金属を使用しているが、回転強度を増やすことでモールド成形品のカップリングを使用することも可能にしながら、任意の角度で取り付け可能にできる。ただし、この場合ローレット突起の大きさにより、取り付け精度が制限される、たとえば円周方向に３６個のリブを配置したローレットの場合取り付け精度は１０度のばらつきを持つことになる。
[感光体ドラムと本体駆動軸カップリングの駆動伝達]
図１２、１４、１５にカップリングの結合状態を示している。図１２は結合する前の状態を示す斜視図である。図１４はカップリング結合時の状態、図１５は駆動伝達時のカップリング結合状態を示している。前述のようにカップリングは断面が３角形でそのうち１辺に突起を有する形状を長手方向にねじった形状になっている。本体駆動軸のカップリング８７はこの形状に対応するため、断面が３角形穴でそのうち１辺に３角の外側に突出した穴を持つ形状が長手方向にねじれた形状になっている。ドラム軸カップリング８７と本体駆動軸カップリング１１７は３６０度回転するとき、図示する組合せ以外で係合しない形状になっている。

本実施例ではドラムカップリング８７がドラム軸８９に対して、大きくないため３６０度に対し一義的に決める形状８８を凸にしている。

図１５に示すように駆動伝達を行うときはドラムカップリング８７の３角形の頂点付近が本体駆動軸カップリング１１７の３角形の辺に接触して３点で自動調芯しながら駆動を伝達する。さらに駆動伝達の際にカップリング同時が接近する方向に力がかかるようにカップリングのねじれ方向を設定しているため、カップリング同士がしっかりと結合して、回転力を伝えている。３６０度のうち一義的に決める形状８８はカップリング同士が契合した後は、ドラムカップリング８７に対して十分に逃げるようにクリアランスを設けてある。そのため、駆動伝達中にこの形状が作用することがない。

本実施例では感光体ドラム２１のカップリング８７を３６０°で一義的に決める形状８８が凸であり、本体カップリング１１７の回転位置決め（逃げ部）１１８が凹である組合せになっているが、両者を一義的に決める方法として、同様の効果を得られるために感光体ドラム２１のカップリング８７の一義的に決める形状が凹であり、本体駆動ギア１１１のカップリングの対応する形状が凸であっても良い。
[回転ムラ位相の影響]
図１７にドラム回転周期回転ムラ位相の影響を示すグラフを示す。基準のステーションに対して、あるステーションの画像形成位置による画像形成位置の理想位置からのずれ量を示している。理想位置殻のずれ量のうねりが５０μｍとしたとき、位相が１０°、９０°、１８０°ずれる場合の色ずれ量を示している。基準ステーションに対して位相ずれが小さいときは発生している位置ずれが５０μｍあるが、打ち消されて色ずれが小なくなる。

ドラム回転周期の位相が基準ステーションから大きくずれてくるとその結果、色ずれが大きくなり最大は１８０°位相がずれた場合で、位置ずれ量の２倍になる。５０μの位置ずれの場合は１００μの色ずれが発生する可能性がある。

本実施例のように感光ドラムの振れピーク位置とカップリングを一定の位相で組みつけているので、大幅な色ずれは発生しないので、安定した画像を提供できる。

本発明の実施例に係るプロセスカートリッジ周りを表す概略斜視図である。 本発明の実施例に係る画像形成装置の動作時の状態の概略断面図である。 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの概略断面図である。 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの結合を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る画像形成装置の開閉カバー開状態を示す断面図である。 本発明の実施例に係る駆動ギア列を示す本体側面図である。 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの斜視図である。 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの右側面図である。 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの左断面図である。 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの位置決めを示す斜視図である。 本発明の実施例に係る本体の斜視図である。 本発明の実施例に係るカップリングの嵌合を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る感光体ドラムユニットの構成を示す断面図である。 本発明の実施例に係るカップリング嵌合の断面図である。 本発明の実施例に係るカップリング嵌合の断面図である。 本発明の実施例に係るドラムユニットの精度を示す模式図である。 本発明の実施例に係る画像作成位置の色ズレを示す模式図である。 本発明の実施例に係るカップリングとドラム軸の結合図である。 本発明の実施例に係るカップリングとドラム軸の結合図である。 本発明の実施例に係るカップリングとドラム軸の結合図である。 本発明の実施例に係るカップリングとドラム軸の結合図である。

符号の説明

１ カセット
２ 給紙ローラ
３ レジローラ
４ メディアセンサー（紙種検出センサー）
５ ２次転写ローラ
８ 排紙ローラ
９ 排紙トレイ
１０ 開閉ドア
１１ 開閉ドア回転中心
１２ ドア連結レバー
１３ 中間ロッド
１４ 回転ロッド
１５ 移動ガイド連結ロッド
２０ プロセスカートリッジ
２１ 像担持体(感光ドラム)
２２ 帯電ローラ
２３ 現像ローラ
２４ クリーニングブレード
２５ 現像ブレード
２６ カートリッジフレーム(クリーニング容器)
２７ 現像容器
２８ スポンジローラ
２９ トナー撹拌部材
３０ プロセスカートリッジ移動ガイド
３１ プロセスカートリッジ抜け止めスライダ
３６ プロセスカートリッジ移動ガイド回転中心
４０ 中間転写体(中間転写ベルト)
４１ 中間転写ベルト駆動ローラ
４２ １次転写ローラ（42Y,42M,42C,42,Bk）
５０ レーザスキャナ
５１ 画像光（51Y,51M,51C,51Bk）
５２ ポリゴンミラー（52YM, 52CBk）
５３ 結像レンズ
５４ 反射レンズ
６０ 定着装置
７０ 排紙トレイ
７１，７２，７３，７４ 排出ローラ群
８１ 感光ドラムシリンダ
８２ ドラムフランジ右
８３ ドラムフランジ左
８４ 圧入ピン
８５ カートリッジ右位置決め部（軸受）
８６ カートリッジ左位置決め部（軸受）
８７ カップリング
８８ 回転位置決め突起
８９ ドラム軸
９０ ドラム軸カップリング嵌合部
９１ ドラム軸回転力伝達形状
１００ 本体右側板
１０１ 右側板プロセスカートリッジ突き当て面（101Y,101M,101C,101Bk）
１０２ 本体左側板
１０３ 左側板プロセスカートリッジ突き当て面（103Y,103M,103C,103Bk）
１１１ ドラム駆動ギア（111Y,111M,111C,111Bk）
１１２ 駆動アイドラギア（112YM,112CBｋ）
１１３ 駆動アイドラギア
１１４ アイドラ連結ギア
１１５ 本体駆動モータ
１１６ ドラム駆動軸
１１７ 本体カップリング
１１８回転位置決め逃げ部
１１９ 駆動伝達点

Claims (5)

1. 電子写真画像形成装置に用いる着脱可能なプロセスカートリッジの感光体ドラムユニットにおいて、感光体ドラムユニット一端から突出して設けられた軸にカップリングを有し、該カップリングは画像形成装置の駆動軸から回転力を感光体ドラムに伝達するもので、該カップリングは該駆動軸と３６０度毎に一義的に結合される形状を持ち、該カップリングは感光体ドラムの軸に対して任意の回転方向に結合可能であり、感光体ドラム表面がフレ振れの最大ピークまたは最小ピークを有し、該カップリングの該一義的に結合される形状を、ドラム表面振れのいずれかのピーク位置に対して一定の位相となるように感光体ドラムに取り付ける
   ことを特徴とする画像形成装置の感光体ドラムユニット。
2. 請求項１に係る感光体ドラム軸へカップリングを取り付ける前に、感光体ドラム一端から突出した軸に感光体ドラムを回転するための回転力伝達形状を有することを特徴とする感光体ドラムユニット。
3. 請求項1に係るカップリングが本体駆動軸と３６０度毎に一義的に決まる凸形状を有し、本体カップリングが凹形状を有することを特徴とする感光体ドラムユニット。
4. 請求項１に係るドラムユニットの表面フレの最大ピーク又は最小ピークをプロセスカートリッジに組立後にドラム軸を回転し測定することを特徴とする感光体ドラムユニット、及びプロセスカートリッジ。
5. 請求項１にかかるドラムユニットの突出した軸が金属軸であり、カップリングに嵌合する軸円周部に半径方向外側に突出した突起を有することを特徴とする感光体ドラムユニット、及び、プロセスカートリッジ。
   

Images