JP2005092223A - 電子写真方式画像形成装置の現像ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 現像ローラに一体に形成された現像ローラギアの回転を均一にし，画像品質を向上させる。
【解決手段】 感光ドラム１５１を備える感光体ユニット１１０にヒンジ１３０を中心に回動自在に結合されて，感光ドラム１５１に形成された静電潜像に現像剤を搬送する現像ローラを備える電子写真方式画像形成装置の現像ユニット１２０において，感光ドラム１５１に一体に形成された感光ドラムギア１１１と，上記現像ローラに一体に形成された現像ローラギア１２１との間には，感光ドラムギア１１１から駆動力を直接伝達される第１アイドルギア１３１が，その中心がヒンジ１３０の中心に位置するように配設されるように構成した。また，第１アイドルギア１３１と現像ローラギア１２１との間には，第１アイドルギア１３１の駆動力を現像ローラギア１２１に伝達する第２アイドルギア１３２を更に配設してもよい構成とした。
【選択図】 図８

Description

本発明は電子写真方式画像形成装置の現像ユニットにかかり，さらに詳しくは現像ローラの回転を均一にして画像品質を向上させ得る電子写真方式画像形成装置の現像ユニットに関する。

一般的に，複写機，プリンタ，ファクシミリ，複合機などの電子写真方式画像形成装置は，帯電された感光体に光を走査して所望のイメージの静電潜像を形成し，この静電潜像に現像剤を供給して画像を現像した後，現像された画像を用紙に転写及び定着させて画像を形成する。上記現像剤による静電潜像の現像は，画像形成装置に設けられる現像ユニット（現像装置）により行われる。

従来の現像装置には，現像ローラをバネ等の付勢手段によって像担持体側に付勢して案内部に沿って移動させることにより，現像ローラと像担持体との間の間隔を一定に調整したものがある（例えば，特許文献１参照。）。かかる現像装置においては，現像ローラによって像担持体に搬送される現像剤の量を規制する規制部材の端面が，案内部に沿って移動する現像ローラの移動方向と平行になるようにして，現像ローラが案内孔に沿って移動しても規制部材と現像ローラとの間隔の変化が少なくなるようにしている。

また，別の従来の現像装置には，像担持体に対する現像剤担持体の加圧揺動支点を現像剤担持体の下方部に配置したものがある（例えば，特許文献２参照。）。かかる現像装置によれば，現像装置がロータリにより回転させられて像担持体に当接する際の反発力と，現像装置が正規の現像位置から突出した位置より正規の現像位置に戻ろうとする力とが，同一方向か又は鋭角の関係になるため，小さい負荷で突出した現像装置を正規の現像位置に戻すことができ，加圧不良等の問題の発生を抑えることができる。

更に，別の従来の現像装置においては，伝達駆動トルクに起因する現像装置の押圧力の変化（揺動）を防止できる回転力入力ギア配置構造を有するものがある（例えば，特許文献３参照。）。かかる現像装置においては，回転駆動源によって回転駆動される駆動ギアと，該駆動ギアの回転によって回転駆動される入力ギアとの歯の接触点の移動軌跡である作用線の延長上に，枢支軸の中心が位置するようにしている。

しかし，上述したような従来の現像装置を有する画像形成装置は，現像ローラを駆動させるための駆動系を，感光ドラムを駆動させる駆動系とは別に設けており，装置が大型化すると同時に製造コストも高くなるといった問題があった。かかる問題点を解決するために，感光体ユニットと現像ユニットとを同一駆動系により駆動させた画像形成装置がある。このような従来の画像形成装置の現像ユニットについて，以下に説明する。

図１は，従来の電子写真方式画像形成装置の現像ユニットのギア列の構成を概略的に示す図である。電子写真方式画像形成装置は，感光ドラムが設けられる感光体ユニット１０と，現像ローラが設けられる現像ユニットとを備える。現像ユニット２０は，感光ドラムが装着された感光体ユニット１０にヒンジ３０を中心に回動自在に配設される。このように感光体ユニット１０と現像ユニット２０を回動可能に連結することで，例えば現像剤を補充したり感光ドラムなどの部品を交換する際に，現像ユニット２０を回動させて感光体ユニット１０から離した状態で部品の交換や補充を行うことができる。

現像ユニット２０は，現像ローラと，現像剤供給ローラと，現像剤攪拌装置とを備える。現像ローラは感光ドラムに対面して回転しつつ感光ドラムに形成された静電潜像を現像し，現像剤供給ローラは上記現像ローラに現像剤を供給し，現像剤攪拌装置は現像剤を攪拌する。上記感光ドラム，現像ローラ，現像剤供給ローラ，及び現像剤攪拌装置には感光ドラムギア１１，現像ローラギア２１，現像剤供給ギア２２，及び現像剤攪拌ギア２３がそれぞれ一体に形成される。

上述したような構成を有する従来の画像形成装置は，画像形成装置本体に設けられる駆動手段の動力が感光ドラムギア１１，現像ローラギア２１，現像剤供給ギア２２，及び現像剤攪拌ギア２３に伝達される。すなわち，印刷作業の過程において，上記駆動手段の動力は，先ず感光ドラムギア１１に伝達され，更に感光ドラムギア１１を通じて現像ローラギア２１に伝達される。そして，この現像ローラギア２１に伝達された駆動力は，アイドルギア２４，２５，２６を順に経つつ現像剤供給ギア２２及び現像剤攪拌ギア２３を回転させる。

上記印刷過程においては，ギアの駆動力によって感光ドラムと現像ローラとの軸間距離が変化するのを防止するために，現像ユニット２０に力４１が印加される。詳細に説明すると，先ず，図２に図示されたように，感光ドラムギア１１と現像ローラギア２１との間では，駆動力によって反発力Ｆ（斥力Ｆ）がギアの圧力角β方向に発生する。このように発生した反発力Ｆは，ヒンジ３０の中心と現像ローラギア２１の回動地点（円周）とを連結する線分方向の力成分Ｆｙと，力成分Ｆｙに対して直角方向の力成分Ｆｘとに分割することができる。そして，反発力Ｆの力成分Ｆｘによって，感光ドラムと現像ローラとの軸間距離は，図３に図示されたように反復的に変化する。すなわち，反発力Ｆは，現像ローラギア２１を感光ドラムギア１１から離隔された位置２１′へと移動させる力として作用する。したがって，このような駆動力による感光ドラムと現像ローラとの間の軸間距離の変化を防止するために，現像ユニット２０に力４１を印加する。

特開平０７−１９９６４８号公報 特開平１２−０７５６２３号公報 特開平０５−０３５０７６号公報

しかし，上述したような力４１を現像ユニット２０に印加しても，感光ドラム５１と現像ローラ６１との軸間距離を完全に不変にすることはできず，図４に図示されたように，駆動力による反発力Ｆによって軸間距離に微細且つ反復的な変化が生じる。このような軸間距離の微細な変化は，感光ドラム５１と現像ローラ６１との間のニップ幅（ニップ量）を変化させる。すなわち，現像ローラ６１は，位置６１と位置６１′との間を反復的に微細に移動するようになる。また同時に，図５に図示されたように，感光ドラムギア１１のピッチ円１２と現像ローラギア２１のピッチ円２２間の重畳及び離隔が反復的に生じるようになる。図５において，感光ドラムギア１１のピッチ円１２と現像ローラギア２１のピッチ円２２とが重畳した場合の現像ローラギア２１のピッチ円の位置は２２′となる。そして，感光ドラムギア１１のピッチ円１２と現像ローラギア２１のピッチ円２２とが離隔された場合の現像ローラギア２１のピッチ円の位置は２２″となる。

このように感光ドラム５１と現像ローラ６１との軸間距離が反復的に変化すると，感光ドラムギア１１のピッチ円１２と現像ローラギア２１のピッチ円２２との接触が不均一になる。そして，このようなピッチ円１２，２２間の不均一な接触は画像にジッタ（むら，歪み）を発生させる直接的な原因となる。

すなわち，感光ドラム５１と現像ローラ６１との間の軸間距離の変化によってピッチ円間の接触が不均一になると，感光ドラム５１及び現像ローラ６１の回転速度が不均一になる。このように回転が不均一になると，感光ドラム５１に形成された静電潜像に現像剤が均一に搬送されなくなるので，用紙に形成される画像には，例えば濃度むら，歪み，ずれなどの品質の劣化が生じることになる。更に，上述した感光ドラム５１と現像ローラ６１との間のニップ幅の変化も，現像剤の搬送を不均一にするので，画像品質を劣化させる要因となる。

特に，上述したようなギア配列を有する従来の現像ユニットにおいては，感光ドラムギア１１から直接駆動力を伝達されるのが現像ローラギア２１となっている。そして，この現像ローラギア２１自体がヒンジ３０を中心に揺動可能に配設されているので，現像ローラギア２１は駆動力による反発力Ｆの影響を受けやすく，その回動中心位置が変動し易くなる。このように，現像ローラギア２１の位置にずれが生じると，現像ローラギア２１に直接接している感光ドラムギア１１の回転にも影響が生じ，感光ドラム５１の回転が不均一になり，画像に生じるジッタはより著しくなる。更に，現像ローラ２１は，現像剤供給ギア２２，現像剤攪拌ギア２３，及びアイドルギア２４，２５，２６を駆動させているので駆動負荷が高くなり，感光ドラムギア１１と現像ローラ２１との間で生じる反発力Ｆも大きくなり，その結果，両者の軸間距離の変化を大きくしている。

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，現像ローラに一体に形成された現像ローラギアの回転を均一にして画像品質を向上させ得る電子写真方式画像形成装置の現像ユニットを提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，感光ドラムを備える感光体ユニットにヒンジを中心に回動自在に結合されて，上記感光ドラムに形成された静電潜像に現像剤を搬送する現像ローラを備える電子写真方式画像形成装置の現像ユニットにおいて，上記感光ドラムに一体に形成された感光ドラムギアと，上記現像ローラに一体に形成された現像ローラギアとの間には，上記感光ドラムギアから駆動力を直接（一次的に）伝達される第１アイドルギアが，その中心が上記ヒンジの中心に位置するように配設されること，を特徴とする電子写真方式画像形成装置の現像ユニットが提供される。

このような本発明にかかる電子写真方式画像形成装置の現像ユニットによれば，上記ヒンジの中心に上記感光ドラムギアから駆動力を直接伝達される上記第１アイドルギアの中心を，上記ヒンジの中心に配設したことにより，上記感光ドラムギアと上記第１アイドルギアとの間の軸間距離が変化しないようにした。このように，少なくとも，感光ドラムギアから直接駆動力を伝達される上記第１アイドルギアとの間の軸間距離が変化しなくなったので，感光ドラムの回転速度が不均一になるのを防止することができる。更に，第１アイドルギアにより駆動される現像ユニット側のギアと第１アイドルギアとの間で生じる反発力の位置がヒンジに近いので，反発力が現像ユニット側のギアを揺動させる力として作用するのを，従来よりも抑制することができる。

このとき，上記第１アイドルギアと上記現像ローラギアとの間には，上記第１アイドルギアの駆動力を上記現像ローラギアに伝達する第２アイドルギアを更に配設することが望ましい。

また，上記電子写真方式画像形成装置の現像ユニットは，上記現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給ローラと，上記現像剤供給ローラに一体に形成された現像剤供給ギアとをさらに備える構成としてもよい。このとき，上記現像剤供給ギアは，上記第２アイドルギアから駆動力を伝達される。

また，上記電子写真方式画像形成装置の現像ユニットは，上記現像ローラに供給される現像剤を攪拌する現像剤攪拌装置と，上記現像剤攪拌装置に一体に形成された現像剤攪拌ギアとをさらに備える構成としてもよい。このとき，上記第２アイドルギアと上記現像剤攪拌ギアとの間には，上記第２アイドルギアの駆動力を上記現像剤攪拌ギアに伝達する第３アイドルギアが更に配設されることが望ましい。

本発明によれば，感光ドラムギアから直接（一次的に）駆動力を伝達される第１アイドルギアを，その中心が感光ユニットと現像ユニットとを連結するヒンジの中心に位置するように配設したことにより，現像ローラギアの回転を均一にして画像品質を向上させ得る電子写真方式画像形成装置の現像ユニットを提供できるものである。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図６は，本発明の実施の形態にかかる電子写真方式画像形成装置の現像ユニットのギア列の構成を概略的に示す図である。そして，図８には図６に示したギア列が採用された電子写真方式画像形成装置の現像ユニットの分離された斜視図である。

図６及び図８を参照すれば，本実施形態にかかる電子写真方式画像形成装置の現像ユニット１２０は，感光体ユニット１１０にヒンジ１３０を中心に回動自在に連結される。そして，感光体ユニット１１０には静電潜像が形成される感光ドラム１５１が回転可能に装着される。現像ユニット１２０は，感光ドラム１５１に対面して回転しつつ感光ドラム１５１に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像ローラ（図示せず）と，該現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給ローラ（図示せず）と，該現像ローラに供給される現像剤を攪拌する現像剤攪拌装置（図示せず）とを備える。

ここで，感光ドラム１５１，現像ローラ，現像剤供給ローラ，及び現像剤攪拌装置には，感光ドラムギア１１１，現像ローラギア１２１，現像剤供給ギア１２２，及び現像剤攪拌ギア１２３がそれぞれ一体に形成される。そして，上記各ギア間には，駆動力を伝達する第１，第２，第３アイドルギア１３１，１３２，１３３が設けられる。第１アイドルギア１３１はその中心がヒンジ１３０の中心に位置するように配設され，感光ドラムギア１１１の駆動力は先ず第１アイドルギア１３１に伝達される。第２アイドルギア１３２は，第１アイドルギア１３１から駆動力を伝達されて現像ローラギア１２１及び現像剤供給ギア１２２を回転させる。第３アイドルギア１３３は，第２アイドルギア１３２から駆動力を伝達されて現像剤攪拌ギア１２３を回転させる。

上述したような構成を有する画像形成装置において印刷が行われる際には，画像形成装置の本体に設けられた駆動手段から感光ドラムギア１１１に駆動力が伝達されて，上記伝達された駆動力によって感光ドラム１５１が回転する。そして，感光ドラムギア１１１に伝達された駆動力は，その中心がヒンジ１３０の中心に位置するように設置された第１アイドルギア１３１に伝達される。次いで，第１アイドルギア１３１に伝達された駆動力は，第２アイドルギア１３２を経て現像ローラギア１２１及び現像剤供給ギア１２２に伝達される。そして，伝達された駆動力によって現像ローラ及び現像剤供給ローラが回転する。更に，第２アイドルギア１３２に伝達された駆動力は，第３アイドルギア１３３を経て現像剤攪拌ギア１２３に伝達され，上記伝達された駆動力によって現像剤攪拌装置が回転する。

上記印刷過程においては，従来技術で言及したのと同様に，駆動力によって感光ドラム１５１と現像ローラとの間の軸間距離に変化が生じるのを防止するために，現像ユニット１２０には力１４１が印加される。

一方，図７を参照すれば，現像ユニット１２０に力１４１を印加しても，それでも尚，駆動力によって感光ドラムギア１１１の中心と現像ローラギア１２１の中心間の距離が微細に変化する。図７において，符号１２０′，１２１′，１２２′，１３２′は，それぞれ微細に位置が変化した状態の現像ユニット，現像ローラギア，現像剤供給ギア，第２アイドルギアを示す。

しかし，本発明では，その中心がヒンジ１３０の中心に位置するように設置された第１アイドルギア１３１が感光ドラムギア１１１から直接（一次的に）駆動力を伝達される。従って，設計上意図した感光ドラムギア１１１の中心と第１アイドルギア１２１の中心間の距離Ａ，すなわち感光ドラムギア１１１の中心とヒンジ１３０の中心間の距離Ａ，は印刷作業中にも一定に維持される。従って，感光ドラム１５１の回転速度が第１アイドルギア１２１との接触によって不均一になるのを防止することができ，感光ドラムの回転むらによる画像品質の劣化が生じなくなる。

また，第１アイドルギア１３１により駆動される現像ユニット１２０側のギアである第２アイドルギア１３１と第１アイドルギア１３１との間で生じる反発力の位置がヒンジ１３０に近いので，反発力が現像ユニット側のギアを揺動させる力として作用しようとしても，その負荷が大きいので，従来よりも現像ユニット１２０及びそれに配設されたギアの揺動を抑制することができる。従って，現像ローラの回転の不均一，及び感光ドラム１５１と現像ローラとの間のニップ幅の変化を，最小限に抑制することができるので，画像のジッタを防止して画像品質を向上させることができる。

更に，第１アイドルギア１３１は，第２及び第３アイドルギア１３２，１３３を通じて現像ローラギア１２１，現像剤供給ローラ１２２，及び現像剤攪拌ギア１２３を回転させる構成となっている。このとき，感光ドラムギア１１１により駆動される全てのギアの，隣接するギア間の距離が一定に維持されるので，現像ローラギア１２１及び現像ローラギア１２１と一体に形成される現像ローラの回転が均一になり，画像のジッタを防止することができる。

上述したように，本実施形態にかかる電子写真方式画像形成装置の現像ユニットの効果としては，第１に，感光ドラムギアの中心と第１アイドルギアとの中心間の距離が印刷作業中にも一定に維持されるので，感光ドラムギア及びその他のギアの回転が均一になり，画像のジッタを防止することができる。更に，感光ドラムギアにより駆動される全てのギアの，隣接するギア間の距離が一定に維持されるので，感光ドラムギア以外のその他のギアの回転も均一になる。そして，特に現像ローラギアの回転が均一に維持されるので，画像のジッタを防止できる効果は大きい。

また，第２に，本実施形態にかかる電子写真方式画像形成装置の現像ユニットは，相互に隣接する全てのギア間の距離が一定に維持されるので，駆動力による感光ドラムギアの中心と現像ローラギアの中心間の距離変化を防ぐために現像ユニットに力を印加する際の力設計において余裕度を確保できる。すなわち，上述したような現像ユニットに印加される力は，一般に，画像形成装置の寿命を縮めるだけでなく，画像品質の低下も招く。しかし，本実施形態においては，隣接する全てのギア間の距離が一定に維持されるので，余分な力を印加する必要がなく，従来よりも弱い力を現像ユニットに印加すればよい。従って，画像形成装置の寿命の短縮化，及び画像品質の劣化を抑制することができる。

更に，第３に，ギアの駆動により発生する画像のジッタを防止するためには，画像形成装置内の全てのギアが一部品に配置されること，すなわち一つのギアにより駆動されることが望ましい。このように構成することにより，ギア列の長さが短くなり，例えば，ギアの駆動負荷を減少させる効果などを奏することができる。本発明では，その中心がヒンジの中心に位置するように設置された第１アイドルギアが感光ドラムギアから一次的に駆動力を伝達される。そして，この第１アイドルギアが，第２，第３アイドルギアを通じて現像ローラギア，現像剤供給ローラ，現像剤攪拌ギア１２３を回転させている。従って，全てのギアが一つのギアにより駆動されるのに近い構成を有し，全体としてギア列の長さが短くなるので，従来よりも画像のジッタを防止することができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお，本発明の実施の形態においては，感光ドラム，現像ローラ，現像剤供給ローラ，及び現像剤攪拌装置を同一駆動源により駆動させる現像ユニットについて述べたが，必ずしもこれに限定されるものではなく，少なくとも感光ドラムと現像ローラとが同一駆動源により駆動される現像ユニットについても同様の技術を適用可能である。

本発明は，複写機，プリンタ，ファクシミリ，複合機などの電子写真方式画像形成装置の現像ユニットに適用可能であり，特に感光体ユニットと現像ユニットとがヒンジにより回動可能に連結される構造有する電子写真方式画像形成装置の現像ユニットに適用可能である。

従来の電子写真方式画像形成装置の現像ユニットのギア列の構成を概略的に示す図である。 図１に示した従来の電子写真方式画像形成装置の現像ユニットのギア列の動作を説明する図である。 図１に示した従来の電子写真方式画像形成装置の現像ユニットのギア列の動作を説明する図である。 図１に示した従来の電子写真方式画像形成装置の現像ユニットのギア列の動作を説明する図である。 図１に示した従来の電子写真方式画像形成装置の現像ユニットのギア列の動作を説明する図である。 本発明の実施の形態にかかる電子写真方式画像形成装置の現像ユニットのギア列の構成を概略的に示す図である。 図６に示した本実施形態にかかる電子写真方式画像形成装置の現像ユニットのギア列の動作を説明する図である。 本実施形態にかかる電子写真方式画像形成装置の現像ユニットの一例を示す分離斜視図である。

符号の説明

１１０ 感光体ユニット
１１１ 感光ドラムギア
１２０ 現像ユニット
１２１ 現像ローラギア
１２２ 現像剤供給ギア
１２３ 現像剤攪拌ギア
１３０ ヒンジ
１３１ 第１アイドルギア
１３２ 第２アイドルギア
１３３ 第３アイドルギア
１５１ 感光ドラム

Claims (6)

1. 感光ドラムを備える感光体ユニットにヒンジを中心に回動自在に結合されて，前記感光ドラムに形成された静電潜像に現像剤を搬送する現像ローラを備える電子写真方式画像形成装置の現像ユニットにおいて，
   前記感光ドラムに一体に形成された感光ドラムギアと，前記現像ローラに一体に形成された現像ローラギアとの間には，前記感光ドラムギアから駆動力を直接伝達される第１アイドルギアが，その中心が前記ヒンジの中心に位置するように配設されること，
   を特徴とする電子写真方式画像形成装置の現像ユニット。
2. 前記第１アイドルギアと前記現像ローラギアとの間には，前記第１アイドルギアの駆動力を前記現像ローラギアに伝達する第２アイドルギアが更に配設されることを特徴とする請求項１に記載の電子写真方式画像形成装置の現像ユニット。
3. 前記現像ローラに現像剤を供給する現像剤供給ローラと，前記現像剤供給ローラに一体に形成された現像剤供給ギアとをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の電子写真方式画像形成装置の現像ユニット。
4. 前記現像剤供給ギアは，前記第２アイドルギアから駆動力を伝達されることを特徴とする請求項３に記載の電子写真方式画像形成装置の現像ユニット。
5. 前記現像ローラに供給される現像剤を攪拌する現像剤攪拌装置と，前記現像剤攪拌装置に一体に形成された現像剤攪拌ギアとをさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の電子写真方式画像形成装置の現像ユニット。
6. 前記第２アイドルギアと前記現像剤攪拌ギアとの間には，前記第２アイドルギアの駆動力を前記現像剤攪拌ギアに伝達する第３アイドルギアが更に配設されることを特徴とする請求項５に記載の電子写真方式画像形成装置の現像ユニット。

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