以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。図1は本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の上面図(部分断面図)、図2は同実施の形態に係る画像形成装置の後側面図、図3は同実施の形態に係る画像形成装置の外観斜視図、図4は同実施の形態に係る画像形成装置の断面図である。また図5は同実施の形態に係る画像形成装置の斜視図(前側)、図6は同実施の形態に係る画像形成装置の斜視図(後側)、図7は同実施の形態に係る画像形成装置のドラム軸の位置調整ユニットを示す斜視図、図8は同実施の形態に係る画像形成装置のドラム軸の位置調整ユニットの後側面図である。
まず、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置全体の概略を説明する。
図3と図4に示すように、この画像形成装置は、用紙に画像を形成する画像形成装置本体1と、画像形成装置本体1に原稿を搬送する原稿搬送ユニット22と、画像形成装置本体1に用紙を供給する給用紙カセット24と、これらをコントロールするための操作パネル23から構成されている。
画像形成装置本体1の上部には原稿を原稿台へ搬送する原稿搬送ユニット22が設けられている。画像形成装置本体1の前面上部側には操作パネル23が設けられ、下部側には給用紙カセット24が複数段配置されている。画像形成装置本体1の一側面部には、用紙の両面に画像を印字する場合に使用される両面印字ユニット25が開閉自在に設けられている。
図4において、画像形成装置本体1は、内部に画像形成部1Aを収納している。画像形成部1Aには、像担持体としての感光体ドラム2が回転自在に設けられている。感光体ドラム2の周囲部にはその回転方向に沿って、感光体ドラム2の表面を所定の電位に帯電させる帯電器5、静電潜像を現像するモノクロ用の現像装置8B、カラー用の回転型現像装置8A、トナー像を一時的に転写させる中間転写体としての中間転写ベルト3、及び感光体ドラム2上の残留トナーを除去するクリーナ6が配設されている。
カラー用の回転型現像装置8Aはイエロートナーを供給する第1の現像ユニット8a、シアントナーを供給する第2の現像ユニット8b、マゼンタトナーを供給する第3の現像ユニット8cを具備している。
中間転写ベルト3は、第1乃至第4のローラ3a〜3d間に所定の張力で取り付けられて転写ベルトユニット35を構成し、1次転写ローラ12によって感光体ドラム2に押し付けられている。中間転写ベルト3の第1のローラ3aに巻き付けられる部分には中間転写ベルト3をクリーニングする定着ベルトクリーナ14が設けられている。
回転型現像装置8A、8Bの下方部には感光体ドラム2上に静電潜像を形成する像形成手段としての露光装置4が設けられている。
露光装置4の下方部には、上記した給用紙カセット24が設けられている。給用紙カセット24には用紙を取り出すピックアップローラ7が設けられている。ピックアップローラ7によって取り出される用紙は給用紙ローラ15と分離ローラ16によって一枚ずつ分離されて送り出され、搬送部19に沿って搬送されるようになっている。
搬送部19中には用紙の搬送方向に沿って順次、搬送ローラ対9、レジストローラ対17、転写ローラとしての2次転写ローラ11が配設されている。レジストローラ対17は搬送されてくる用紙を一旦停止させて、搬送方向に対する用紙の傾きを修正するとともに、用紙の先端と中間転写ベルト3上のトナー像の先端とを一致させるものである。
また、2次転写ローラ11の用紙搬送方向下流側には、用紙に転写されたトナー像を用紙に定着する定着装置13が配設されている。定着装置13は加熱ローラ13aと加圧ローラ13bとによって構成されている。
定着装置13の用紙搬送方向下流側には用紙を排出させる排出ローラ対30が設けられている。排出ローラ対30の搬出側には排出される用紙を受ける排紙トレイ31が設けられている。
次に、上記した画像形成装置の印字動作について説明する。
オペレータは、原稿搬送ユニット22に原稿を原稿搬送トレイにセットし、操作パネル23のコピーボタンを操作する。これにより原稿は原稿読取部に搬送され、さらに原稿読取部に配置された読取手段(図示しない)により光学的に読み取られる。また、このときには、感光体ドラム2の表面が帯電器5によって一様に帯電される。そして、この帯電された感光体ドラム2上に露光装置4によって読取情報に応じた光が照射されて静電潜像が形成される。
この静電潜像は感光体ドラム2の回転により現像装置8B或いは回転型現像装置8Aと対向する位置に移動する。感光体ドラム2の表面には現像装置8Bから黒色のトナーが供給され、或いは、回転型現像装置8Aからシアン、マゼンタ、イエローの各トナーが供給されてトナー像が現像される。次にこの現像されたトナー像は感光体ドラム2の回転により、中間転写ベルト3上に送られて1次転写ローラ12によって1次転写される。この転写後、感光体ドラム2は除電器(図示しない)で光除電され、また、感光体ドラム2上に残ったトナーはクリーナ6でクリーニングされる。
一方、用紙は給紙部から給紙され、中間転写ベルト3と2次転写ローラ11との間に送り込まれる。この用紙に中間転写ベルト3上のトナー像が2次転写される。この転写後、用紙は中間転写ベルト3から剥離されて定着装置13に送られ、この定着装置13でトナー像が加熱されるとともに加圧されて定着される。この定着後、用紙は排出ローラ対30を介して外部に排出され、排紙トレイ31上に載置される。
以上が本発明の一実施の形態に係る画像形成装置全体の概略である。
次に、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置のモノクロ用の現像装置8B及びカラー用の回転型現像装置8Aの詳細について説明する。はじめに、モノクロ用の現像装置8Bの詳細について説明する。モノクロ用の現像装置8Bは、一端を支持された回動自在な保持フレーム8jに搭載されている。この保持フレーム8jは、画像形成装置本体1に収納された付勢手段(図示しない)によって感光体ドラムに近づく方向に付勢されている。すなわち、モノクロ用の現像装置8Bは、保持フレーム8jを介して感光体ドラム2に近づく方向に付勢されている。
一方、モノクロ用の現像装置8Bを搭載する保持フレーム8jの近傍には、駆動ユニット(図示しない)から電磁クラッチ(図示しない)を介して回転駆動されるカム8k及びカム8kの角度位置を検知するセンサー(図示しない)が配置されている。保持フレーム8jの回動支点8lから離れた他端部にはカム8kの外周部が当接している。また、カム8kは、回転しながら、保持フレーム8jの回動支点から離れた他端部を押し下げ、前記回動支点を中心として保持フレーム8jを回動させる動作をする。
この時、保持フレーム8jには常に前記付勢手段による付勢力が働いているが、カム8kはこの付勢力に対抗して、保持フレーム8jを回動させるため、この保持フレーム8jに搭載されたモノクロ用の現像装置8Bは、カムの回転にともない保持フレーム8jを介して感光ドラム2に近づく方向の付勢力を付与され、あるいは解除される動作を繰り返す。
また、電磁クラッチ(図示しない)は、カム8kの角度位置を検知する前記センサーの出力に基づいて、所定の時間ONしその後OFF制御される。この動作によりカム8kは半回転(180°)ごとに停止する様に制御される。
カム8kが180°回転して静止した時、モノクロ用の現像装置8Bを感光体ドラム2から離間した非現像位置にモノクロ用の現像装置8Bを移動させる為に、現像装置8Bを搭載した保持フレーム8jが感光ドラムから離れる方向に回動制御される。さらに180°回転して静止した時に、モノクロ用の現像装置8Bを感光体ドラム2に近づけて現像位置に移動させるために、現像装置8Bを搭載した保持フレーム8jが感光ドラムに近づく方向に回動制御される。
この動作によりモノクロ用の現像装置8Bが感光体ドラム2に近づいた時に、現像ローラ8eの両端部近傍に具備されたギャップローラ(図示しない)が現像ローラ8eの所定の位置を確保できる部品に当接することによって現像ギャップが確保される。すなわち、この動作により現像ギャップが確保されて、モノクロ用の現像装置8Bは感光体ドラム2へ安定したトナー供給を行うことができる。尚、このギャップローラ(図示しない)と当接して現像ローラ8eの所定の位置を確保できる部品(部分)は、感光体ドラム2の表面であってもよいし、画像形成装置本体1のフレームの一部であってもよい。また、ギャップローラが当接して感光体ドラム2とモノクロ用の現像装置8Bの現像ローラ8eとの位置決めができる部品であれば、その他の部品でもよいことはもちろんである。
次にカラー用の回転型現像装置8Aの構成及び位置決めについて説明する。図4乃至6においてカラー用の回転型現像装置8Aはイエロートナーを供給する第1の現像ユニット8a、シアントナーを供給する第2の現像ユニット8b、マゼンタトナーを供給する第3の現像ユニット8cを搭載する為に回転中心軸8fの両端部近傍に前側フランジ8m及び後側フランジ8nを具備し、この両フランジ8m、8nの間に配設されたステイ8pとにより構成されている。回転中心軸8fは、前側フランジ8m及び後側フランジ8nの回転中心孔と嵌合し平行ピンによって固定されている。また回転中心軸8fは、回転中心軸8fの前側端部近傍を軸受80aで支持され、さらにその後側端部近傍を軸受80bで支持されている。軸受80aの外壁は本体前側フレーム100の孔(図示しない)に嵌合し、軸受80bの外壁は本体後側フレーム200の孔200a(図6参照)に嵌合して、本体前側フレーム100及び本体後側フレーム200に対するカラー用の回転型現像装置8Aの位置を正確に決めている。
また、カラー用の回転型現像装置8Aは、回転中心軸8fを中心として駆動源(図示しない)により高速で回転駆動され、夫々の現像ユニット8a、8b、8cを感光体ドラム2と対向した位置へ選択的に移動可能な構成である。この動作により夫々の現像ユニット8a、8b、8cは所定のタイミングで感光体ドラム2と対向した位置に移動して、感光体ドラム2へトナーを供給することができる。
この時、例えばイエロートナーを供給する現像ユニット8aの現像ローラ8gと感光体ドラム2との現像ギャップを確保する必要があり、現像ローラ8gはギャップローラを具備していないが、位置精度を要求される。また、イエロートナーを供給する現像ユニット8aのみならず、シアントナーを供給する現像ユニット8b、マゼンタトナーを供給する現像ユニット8cの場合でも同様である。
従って、本発明の一実施の形態では、カラー用の回転型現像装置8Aは、画像形成装置本体1の内部に組み込まれる前に、回転型現像装置の回転中心から現像ローラ8g、現像ローラ8h、現像ローラ8iの夫々の現像ローラ表面までの距離をあらかじめ調整しておく必要がある。このため、カラー用の回転型現像装置の夫々の現像ローラ表面から回転型現像装置の回転中心までの距離が一定の値となるように調整しておく必要があり、この時回転型現像装置の専用調整治具が使用される。この調整が完了した状態において回転型現像装置8Aは、画像形成装置本体1の内部に組み込まれ、感光ドラム表面との現像ギャップ精度を要求される。ここで要求される現像ギャップの値は例えば、0.43mm±0.05mmである。
続いて、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の感光体ドラム2及びその支持部材の取り付け位置について説明する。まず、画像形成装置本体1の後側フレーム200に対するドラム軸2の取り付け位置について説明する。図1に示すように、感光体ドラム2を支持する支持部材としてのドラム軸2は、画像形成装置本体1の後側の所定範囲を支持する軸受2f及び2gを介してハウジング40よって支持されている。このハウジング40の凸部40aは、位置調整ユニット70の調整板金70aの孔70bと嵌合して、駆動ユニット61に取り付けられている。この駆動ユニット61は本体後側フレーム200に取り付けられている。このような構成によりドラム軸2の後側の位置が決められている。
次に、画像形成装置本体1の本体前側フレーム100に対するドラム軸2の取り付け位置について説明する。図1に示すように、ドラム軸2の前側には軸受2bが取り付けられている。一方、図5に示すように、本体前側フレーム100には、感光体ドラム2の回転中心であるドラム軸2の中心と回転型現像装置8Aの回転中心である中心軸8fの中心との距離を固定する固定部材としての現像ギャップ確保板金130が配置されている。この現像ギャップ確保板金130には軸受2bの外壁と嵌合する孔130a及び軸受80aの外壁と嵌合する孔130bが設けられている。これら2つの孔130a及び孔130bの中心間距離は、感光体ドラム2の回転中心と回転型現像装置8Aの回転中心が所定の値になるように高精度に設けられている。すなわち、ドラム軸2は、本体前側フレーム100に対して軸受2b、現像ギャップ確保板金130、及び軸受80aを介して高精度に取り付けられて位置を決められている。このような構成によりドラム軸2の前側の位置が決められている。
一方、ドラム軸2には、前側ドラムフランジ2eの回転中心孔と嵌合する軸受2cと、後側ドラムフランジ2dの回転中心孔と嵌合する軸受2cが取り付けられている。
前側ドラムフランジ2eと後側ドラムフランジ2dとの間には感光体ドラム2が配置され、この感光体ドラム2には両側から前側ドラムフランジ2e及び後側ドラムフランジ2d圧入されている。
このような構成によって、感光体ドラム2は、ドラム軸2を介して画像形成装置本体1の本体前側フレーム100及び本体後側フレーム200に対する位置を決められている。
このため、本体前側フレーム100、現像ギャップ確保板金130及び本体後側フレーム200及びを介して感光体ドラム2と回転型現像装置8Aとの相対位置も決められている。この状態で感光ドラムの表面と現像ローラの表面との現像ギャップ精度を要求され、その現像ギャップの値は例えば、0.43mm±0.05mmである。
ここで、画像形成装置本体1の前側近傍における現像ギャップの値Gap1及び画像形成装置本体1の後側近傍における現像ギャップの値Gap2について説明する。(図1参照)
画像形成装置本体1の前側近傍における現像ギャップの値Gap1は、例えば、感光体ドラム2の表面と現像ローラ8g表面との現像ギャップであり、詳しくは現像ローラ8gの前側端部から後側に向かって約50mmの位置における現像ギャップの値である。このGap1は、現像ギャップ確保板金130によってほぼその値を決められている。
次に画像形成装置本体1の後側近傍における現像ギャップの値Gap2は、感光体ドラム2を支持する支持部材としてのドラム軸2の本体後側フレーム200に対する取り付け位置によって変化する。尚、ドラム軸2の本体後側フレーム200に対する取り付け位置の変化量は、画像形成装置本体1の後側近傍における現像ギャップの値Gap2に大きな影響を与え、画像形成装置本体1の前側近傍における現像ギャップの値Gap1にも僅かな影響を与える。
図1に示すように、感光体ドラム2を支持する支持部材としてのドラム軸2は、画像形成装置本体1の後側の所定範囲を支持する軸受2f及び2gを介してハウジング40よって支持されている。このハウジング40の凸部40aは、位置調整ユニット70の調整板金70aの孔70bと嵌合して、駆動ユニット61に取り付けられている。この駆動ユニット61は本体後側フレーム200に取り付けられている。このような構成によりドラム軸2の後側の位置が決められている。
ところが、従来の画像形成装置は感光体ドラム2を支持する支持部材としてのドラム軸2aの位置を調整して、例えば、現像ローラ8gの表面と感光体ドラム2の表面との現像ギャップを調整可能な位置調整部材を具備していなかった。そのため、カラー用の回転型現像装置8Aを精度良く組立て、その後、画像形成装置本体に回転型現像装置8Aを組み込んで、現像ギャップを計測した時に許容範囲から僅かに外れていても調整できないという不具合があった。
そこで、本発明は、感光体ドラム2を支持する支持部材としてのドラム軸2aの位置を調整して、例えば、現像ローラ8gの表面と感光体ドラム2の表面との現像ギャップを調整可能な位置調整部材としての位置調整ユニット70を有する画像形成装置を提供する。
まず、図1、図7及び図8において、駆動ユニット61のメインフレーム61cは本体後側フレーム200にねじ(62a〜62f)で固定されている。メインフレーム61cの内側(本体後側フレーム200側)には、補強を目的としたサブフレーム34が取り付けられ、その外側には位置調整部材としての位置調整ユニット70がねじ(73a〜73e)で取り付けられている。
一方、ドラム軸2aを軸受2f、軸受2gを介して支持するハウジング40の凸部40aは、位置調整ユニット70の調整板金70aの孔70bと嵌合しており、さらにハウジング40は取付けねじ72a及び72bによって位置調整ユニット70に固定されている。また、図7において、ハウジング40の内部に配置されたプーリ50は、ドラム軸2aに取り付けられており、駆動モータ61bは、プーリ50と駆動モータ61bの出力軸に設けられたプーリ(図示しない)に架けられたベルト51を介して、ドラム軸2aを回転駆動する。このような構成により本発明の一実施の形態において画像形成装置は位置調整部材としての位置調整ユニット70を画像形成装置本体1の後側に有する。
尚、ドラム軸2aを軸受2f、軸受2gを介して支持するハウジング40の凸部40aは、位置調整ユニット70の調整板金70aの孔70bのみと嵌合しており、駆動ユニット61のメインフレーム61cの孔61aとは嵌合していない。また、サブフレーム34の孔34aもハウジング40とは嵌合しておらず、サブフレーム34は、ドラム軸2aの位置を調整する部材ではない。
次に位置調整ユニット70の詳細を説明する。
図2及び図8において、ホルダー70g及び70hは、駆動ユニット61のメインフレーム61cの所定の位置にねじ(73d及び73e)で固定されている。位置調整用ネジ70e及び70fは、頭部、頭部よりも小さい外径の首部、首部よりもさらに小さい外径のねじ部により一体に形成されている。一方、ホルダー70g及び70hには位置調整用ネジ70e及び70fの頭部の外径よりも小さく、首部の外径よりも僅かに大きな孔が設けられており、この孔に位置調整用ネジ70e及び70fの首部を一方から挿入して、他方から僅かな隙間を確保して止め輪70iによって回転自在に取り付けられている。
さらに位置調整用ネジ70e及び70fは、調整板金70aに取り付けられた70cのねじ孔に螺合されている。調整板金70aは、駆動ユニット61のメインフレーム61cに対してねじ(73a〜73c)で固定されるが、調整のために、ねじ(73a〜73c)を少し緩めた状態では、位置調整用ネジ70e及び70fの回転によって上下左右方向へ移動する。尚、調整板金70aに取り付けられた70cは曲げ加工により調整板金70aと一体に形成されてもよいことはもちろんである。
現像ギャップの調整動作としては、調整のためにあらかじめ、ねじ(73a〜73c)を少し緩めた状態において位置調整用ネジ70e及び70fを回すことにより、調整板金70aが移動する。この時、ドラム軸2aを軸受2f、軸受2gを介して支持するハウジング40の凸部40aは、位置調整ユニット70の調整板金70aの孔70bと嵌合しており、さらにハウジング40は取付けねじ72a及び72bによって調整板金70aに固定されているため、調整板金70aの移動とともにドラム軸2aも移動する。
すなわち、この動作により位置調整ユニット70は、感光体ドラム2を支持するドラム軸2aを移動させ、ドラム軸2aとカラー用の回転型現像装置8Aの中心軸8fとの中心距離を調整することによって、現像ギャップを調整することができる。
ここで、画像形成装置本体1の前側近傍の現像ギャップをGap1と定義する。詳しくは画像形成装置本体1の前側近傍(現像ローラの長手方向前側端部から中央に向かって例えば約30mm部分)における現像ギャップをGap1とする。同様に、画像形成装置本体1の後側近傍の現像ギャップをGap2と定義する。詳しくは、画像形成装置本体1の後側近傍(現像ローラの長手方向後側端部から中央に向かって例えば約30mm部分)における現像ギャップをGap2とする。Gap2は、画像形成装置本体1の後側に設けられた位置調整ユニット70によって調整することができる。Gap2が目標値の許容範囲に到達すれば、現像ギャップ調整のためにあらかじめ、少し緩められたねじ(73a〜73c)を締めつけて位置調整ユニット70を駆動ユニット61のメインフレーム61cに固定し、調整を終了する。
ところで、本発明の一実施の形態では、画像形成装置本体1の前側においては、感光体ドラム2のドラム軸2aとカラー用の回転型現像装置8Aの中心軸8fの中心距離を高精度に保つための固定部材としてのギャップ確保板金30を具備し、画像形成装置本体1の後側のみに現像ギャップを調整するための位置調整ユニット70を配置したが、この関係は画像形成装置本体1の前側と後側において反対の配置であってもよい。すなわち本発明の一実施の形態では、画像形成装置本体1の前側及び後側のうちいずれか一方に前記位置調整部材としての位置調整ユニット70を有し、他方には前記感光体ドラム2の回転中心と前記回転型現像装置8Aの回転中心との距離を固定する固定部材としてのギャップ確保板金30を有する。
またGap1とGap2を夫々調整する場合には、本発明の一実施例で示した固定部材としてのギャップ確保板金30を設けず、画像形成装置本体1の後側に配置された位置調整ユニット70はそのまま具備して、さらに画像形成装置本体1の前側にも設ける。すなわち、画像形成装置本体1の前側にもドラム軸2aの軸受2bの外壁と位置調整ユニット70の孔70bを最小の隙間で嵌合させて軸受2bの位置を調整する構成を設け、Gap1が目標値の許容範囲に到達すれば、現像ギャップ調整のためにあらかじめ、少し緩められたねじ(図示しない)で、位置調整ユニット70を本体前側フレーム100に取り付けることにより、画像形成装置本体1の前側及び後側において現像ギャップを調整することができる。すなわち位置調整部材である位置調整ユニット70を画像形成装置本体1の前側及び後側に夫々設けて感光体ドラム2を支持する支持部材としてのドラム軸2aの位置を画像形成装置本体1の前側及び後側において夫々調整(Gap1とGap2を夫々調整)することができる。
上記したように本発明の画像形成装置は、感光体ドラム表面に像を形成する現像ユニットを搭載した回転型現像装置と、前記感光体ドラムを支持する支持部材と、この支持部材の位置を調整して前記現像ユニットの現像ローラ表面と前記感光体ドラム表面との最短離間距離(現像ギャップ)を調整可能な位置調整部材とを有する。これにより前記現像ユニットの現像ローラの表面と前記感光体ドラムの表面との最短離間距離(現像ギャップ)を容易に調整できる。
本発明の一実施例では前記感光体ドラムを支持する支持部材としてのドラム軸2aを軸受2f、軸受2gを介して支持するハウジング40の位置を位置調整部材により調整する例を示したが、この一実施例に限定されず、位置調整部材は、例えば感光体ドラム2を支持するドラム軸2aを含み、これらを支持するドラムクリーニングユニットの位置を調整して現像ギャップを調整可能な構成であってもよいことはもちろんである。
つまり、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
1…画像形成装置本体、1A…画像形成部、2…感光体ドラム、2a…ドラム軸、2b…軸受、8A…回転型現像装置、8a、8b、8c…現像ユニット、8g、8h、8i…現像ローラ、8f…中心軸、8j…保持フレーム、8k…カム、8l…回動支点、8B…モノクロ用の現像装置、70…位置調整ユニット(位置調整部材)、70e、70f…位置調整ネジ、70g、70h…ホルダー、100…本体前側フレーム、200…本体後側フレーム。