JP2006085127A - 駆動装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、カラー画像形成時の現像ユニットが感光体に当接する際に、当接ショックを和らげることで、画像に現れるショックジターを低減できる駆動装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】 像担持体１１に接触又は近接してトナーを現像する現像ローラ２２と、現像ローラ２２と同軸で回転する従動手段３５と、従動手段３５との噛合いにより従動手段３５を回転駆動させる駆動手段３４と、駆動制御手段３０とを備え、駆動制御手段３０は現像時には駆動手段３４の駆動により現像ローラ２２を退避位置から現像位置まで移動させており、現像ローラ２２を退避位置から現像位置まで移動させるときには、現像動作時よりも駆動手段３４の回転速度を低速にしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリあるいはそれらの複合機等、記録紙、カードなどの記録媒体に画像を記録する各種の画像形成装置に係り、詳しくは画像形成装置内の駆動装置、現像装置、プロセスカートリッジに関するものである。

従来、この種の画像形成装置にあっては、複数の現像カートリッジのうちから適宜選択した現像カートリッジで現像を行うべく、各現像カートリッジを適宜選択して移動し、現像カートリッジ内の現像ローラを像担持体に当接しまたは微少間隔を保持して離間可能とするものが知られている。

例えば、特許文献１には、一対の装置本体側駆動歯車と、現像カートリッジ側駆動入力（従動）歯車の歯面位相を合わせたことを特徴とする画像形成装置が開示されている。

特開２００１−８３８０１号公報

ところで、前記特許文献１には、現像カートリッジ両端に設けられた一対の駆動入力歯車の駆動接線力により、作像時には該現像カートリッジを潜像担持体たる感光体側に移動せしめ、該現像カートリッジ内に回動自在に設けられた現像剤担持体を前記感光体に接触、もしくは非接触にて現像を行い、非作像持には、前記感光体から離間する様構成が記載されている。

この従来技術に於いては、現像ユニットを感光体に当接、または離間させるために、クラッチＯＮ、ＯＦＦにより、駆動ギアから現像ローラの従動ギアに駆動を伝達することで行っているが、この場合、クラッチＯＮにより、駆動の動力がもろに従動ギアに伝わり、いきよいよく現像ローラが感光体に当接することになり、その当接ショックにより、感光体が振動して、１次転写部でブレが起きたり、書込系に振動が伝わることで、ＬＤ、ミラー、レンズ等が振動することで、感光体に書き込んだレーザが振動して、画像にショックジターが現れてしまう問題がある。

また、当接時のショックを和らげるために、ダンパ等の弾性部材を備える構成においても、感光体と現像ローラの微妙な食い込み量を維持することが非常に困難になることと、ショックを吸収しきれないという問題がある。

本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、カラー画像形成時の現像ユニットが感光体に当接する際に、当接ショックを和らげることで、画像に現れるショックジターを低減できる駆動装置、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、像担持体に接触又は近接してトナーを現像する現像ローラと、現像ローラと同軸で回転する従動手段と、従動手段との噛合いにより従動手段を回転駆動させる駆動手段と、駆動制御手段とを備え、駆動制御手段は現像時には駆動手段の駆動により現像ローラを退避位置から現像位置まで移動させており、現像ローラを退避位置から現像位置まで移動させるときには、現像動作時よりも駆動手段の回転速度を低速にしていることを特徴とする。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、駆動制御手段は非現像時に現像ローラを退避位置まで一旦退避させるモードと、非現像時に現像ローラを現像位置に待機させるモードとを備え、単色画像で連続通紙させる場合には、非現像時に現像ローラを現像位置に留まらせていることを特徴とする。

また、請求項３に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、駆動制御手段は非現像時に現像ローラを退避位置まで一旦退避させるモードと、非現像時に現像ローラを現像位置に待機させるモードとを備え、単色画像で連続通紙させる場合には、非現像時に現像ローラを退避位置まで移動させることを特徴とする。

また、請求項４に記載された発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の駆動装置を備えた現像装置であることを特徴とする。

また、請求項５に記載された発明は、請求項４に記載の現像装置が画像形成装置本体に対して着脱自在であることを特徴とする。

また、請求項６に記載された発明は、請求項５に記載の現像装置と、像担持体と、像担持体を帯電させる帯電手段とを一体に収納したプロセスカートリッジであって、画像形成装置本体に対して着脱自在であることを特徴とする。

また、請求項７に記載された発明は、請求項６に記載のプロセスカートリッジを少なくとも４つ備えてあるカラー画像用の画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成時に現像ユニットが像担持体から離間した退避位置から、像担持体に当接する現像位置までの移動速度を低速にすることで、現像ユニットの像担持体に当接するショックを和らげ、１次転写部、及び書込ユニットへの振動を低減し、画像に現れるショックジターを低減することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。図１は、この発明に係る現像装置２を備えたカラーレーザプリンタ１を示すものであり、このカラーレーザプリンタ１には、感光体部１１と、帯電部１２と、書込部１３と、現像部１４と、中間転写部１５と、給紙部１６と、紙転写部１７と、定着部１８と、クリーニング部１９とを備えている。なお、符号１６Ａは、搬送ローラを示すものである。

感光体部１１には、像担持体である感光体ベルト１１Ａが使用されており、この感光体ベルト１１Ａの表面には有機感光層が形成されている。その感光体ベルト１１Ａの周辺には、帯電部１２と、現像部１４と、クリーニング部１９とを設置している。帯電部１２は、感光体ベルト１１Ａに高電圧を印加して一様な電位を付与する。

書込部１３は、図示外のレーザと、ポリゴンミラー１３Ａと、ｆ／θレンズ１３Ｂと、反射ミラー１３Ｃとを備えている。例えばコンピュータから出力されて各色に変換された画像信号に応じてレーザを作動させる。即ち、このレーザからは、黒（以下、Ｂと略す）、シアン（以下、Ｃと略す）、マゼンダ（以下、Ｍと略す）、イエロー（以下、Ｙと略す）の各画像信号に対応したレーザ光が出射され、このレーザ光が、ポリゴンミラー１３Ａ、ｆ／θレンズ１３Ｂ、反射ミラー１３Ｃを介して感光体ベルト１１Ａ上に入射して光書き込みが行われ、各色の静電潜像が形成される。

現像部１４には、この感光体ベルト１１Ａに帯電部で付与された電位とは逆性の電荷が付与されて帯電された各色毎のトナーをそれぞれ収容する４個の現像カートリッジ２１を備えている。この現像カートリッジ２１には、現像ローラ２２が設けられており、この現像ローラ２２を介して各色トナーを静電潜像に静電吸着させ、トナー像を形成する。

中間転写部１５では、感光体ベルト１１Ａの一部に当接する中間転写ベルトが使用されている。この中間転写ベルトには、各色トナーとは逆性の電荷を印加することにより、中間転写ベルト上にトナー像を転写させ、この転写動作を各色ごとに行い、トナー像を４色重ねた４色重画像を形成する。

紙転写部１７では、搬送ローラ１６Ａによって搬送されてきた転写紙にトナーとは逆性の電荷を付与することにより、中間転写ベルト上に形成した４色重画像の色トナーをこの転写紙へ転写する。

定着部１８では、熱転写ローラを備えており、転写紙上に担持された各色からなるトナーを溶融定着させる。

次に、この実施例に係るレーザプリンタの作用について説明する。例えば、コンピュータから出力されるカラー画像信号は、書込部１３で各色の画像信号に分解される。この分解された各色の画像信号に基づいてレーザが作動し、各色ごとの画像に応じた光書き込みを行う。即ち、感光体ベルト１１Ａには、各色ごとにレーザ光が入射してその色ごとに静電潜像が形成される。

次に、この静電潜像が形成された感光体ベルト１１Ａの書込領域が、現像部１４に達すると、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色のトナーをそれぞれ収納した４個の現像カートリッジ２１のうち、その色トナーが収納されたその色に対応する現像カートリッジ２１が、接離機構によって感光体ベルト１１Ａに向けて前進し、この現像カートリッジ２１に設けた現像ローラ２２が感光体ベルト１１Ａに当接もしくは近接する。これにより、現像カートリッジ２１に収納されて帯電された色トナーが、現像ローラ２２から感光体ベルト１１Ａの静電潜像に向け静電気力で吸引され、静電潜像に応じて吸着されて各色トナー像として顕像化される。

感光体ベルト１１Ａに静電気力で吸着する各色トナー像は、中間転写部１５において、この色トナーとは逆極性の電荷が付与されてこの感光体ベルト１１Ａと一部で当接する中間転写ベルトに転写される。このような転写動作が各色ごとに４度行われ、各色ごとに形成された色トナー像が中間転写ベルトに重畳され、４色重ね画像が形成される。

一方、給紙部１６から一枚づつ給送され、搬送ベルトによって紙転写部へ向けて搬送されてきた転写紙には、色トナーとは逆性の電荷が付与されるので、中間転写ベルトを通過する際に、そこに形成されていた４色重ね画像を形成する色トナーが静電気力で吸着されて転写される。このようにして、転写紙へ転写された４色重ね画像を形成する色トナーが定着部１８で溶融定着される。

次に、この発明に係る現像装置２について具体的に説明する。この第１実施例の現像装置２には、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色トナーごとにそれぞれ同様に構成されたものが用意されている。即ち、この現像装置２には、図２に示すように、各色トナーを収納するために各色ごとに現像カートリッジ２１が設けられていると共に、この現像カートリッジ２１を感光体ベルト１１Ａに向けて進退させる駆動装置３を備えている。

これらの各現像カートリッジ２１は、図３（ａ）に示すように、装置本体側の筐体１０との間に設けた圧縮ばね２３によって図示外の感光体から離間する方向に弾性力が常時付与されている。これにより、この現像カートリッジ２１は、普段、現像を行わない場合には、この圧縮ばね２３の弾性力で装置本体側の筐体１０に設けたストッパ２４に後方で突き当たった状態に後退している。

これらの現像カートリッジ２１には、感光体ベルト１１Ａに色トナーを供給する現像ローラ２２が組み込まれており、この現像ローラ２２は、後述する駆動モータ３１によって回転するようになっている。

図２に示す駆動装置３は、感光体ベルト１１Ａに各色トナーを供給する現像動作の際に、その色トナーを収容する現像カートリッジ２１側の現像ローラ２２を感光体ベルト１１Ａに当接させるかもしくは微少間隔を保持して離間させる（図３（ｂ）参照）と共に、現像動作を行わないときには感光体ベルト１１Ａから現像ローラ２２を離間させる（図３（ａ）参照）ものである。

この実施例の駆動装置３は、装置本体側の筐体１０に取り付けた駆動モータ３１と、この駆動モータ３１の駆動力で回転するギア３２Ａないし３２Ｃと、このギア３２Ｃの回転力を駆動軸３３へ切り繋ぐクラッチ３２Ｄと、駆動軸３３に固着した駆動ギア（駆動手段）３４と、この駆動ギア３４に噛合する左右一対の従動ギア（従動手段）３５と、この従動ギア３５と同軸上に現像ローラ２２を取り付けている回転軸３８と、この回転軸３８の両端に設けたキャップ３６と、このキャップ３６の移動動作をガイドするガイド部材３７とから構成されている。駆動モータ３１は駆動制御手段３０により回転方向及び回転速度が制御されている。

駆動ギア３４は、駆動軸３３の左右両端側に一対固着したものから構成されており、駆動軸３３は装置本体の筐体１０に軸受け１０Ｄを介して回転自在に取り付けられている。

一方、従動ギア３５は、現像カートリッジ２１の両側に取り付けられており、装置本体側の筐体１０に対して移動自在となっているが、ガイド部材３７によってその移動方向が規制されている。

ところで、前述した構成では、現像ユニットが図３（ａ）の待機位置からクラッチ３２Ｄを接続することで、現像ローラの従動ギアに駆動が伝達され、図３（ｂ）の感光体当接位置に移動するが、この時の現像ユニットの移動速度を低速にすることで、当接ショックを和らげる制御を行う。

初めに、単色画像時の従来の現像駆動モータ３１の制御を図４に示すタイミングチャートにより説明する。まず、非作像域（スタート時）で現像モータの回転数を全速回転まで立ち上げて、クラッチ３２ＤのＯＮ信号からα時間後以降の回転が安定したところで、作像域（斜線で示す領域）が始まるタイミングで制御する。現像ユニットの動作としては、クラッチ３２ＤのＯＮから移動を始め、α時間の間に感光体当接位置まで到達する。作像域とは、感光体の潜像に現像トナーが転写する時間帯を意味する。

次に、紙間（破線で示す領域）での制御を説明する。作像域が終わると同時にクラッチ３２ＤをＯＦＦし、その後、クラッチ３２ＤのＯＮ信号からα持間後以降の回転が安定したところで、作像域が始まるタイミングで制御する。このとき現像駆動モータ３１は、全速回転を継続している。カラー画像時も同一動作であり、単色時の紙間が他の色作像間に相当するだけである。

次に、本発明のカラー画像時における現像駆動モータ３１の制御を図５に示す。各色の現像駆動源の現像駆動モータ３１は、各色に対応し４個のモータを単独に設けてある。図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、１色目→２色目→３色目→４色目の順で作像し、カラー画像を形成していくが、各色の非作像域（スタート時）で現像モータの回転数を低速回転まで立ち上げて、クラッチ３２ＤのＯＮ信号からβ時間後に、全速回転に切り替え、回転が安定したところで、作像域が始まるタイミングで制御する。現像ユニットの動作としては、クラッチ３２ＤのＯＮから移動を始め、β時間の間に感光体当接位置まで到達する。作像域が終わると同時にクラッチ３２ＤをＯＦＦし、モータを停止させ、その後、次プリント画像として２枚目の同一動作（低速回転まで立ち上げ、クラッチ３２ＤのＯＮ信号からβ時間後に、全速回転に切り替え）の繰り返しとなる。

ここでは、各色に対応した４つのモータで説明したが、１色目と３色目を１つの現像駆動モータ３１でギャ連結させ駆動、２色目と４色目を１つの現像駆動モータ３１でギア連結させ駆動、計２個の現像駆動モータ３１を使用しても同様の駆動はタイミング上可能である。

次に、本発明の単色画像時における現像駆動モータ３１の制御を図６、７に示すタイミングチャートにより説明する。

単色画像の連続動作時は、常に１の現像駆動モータ３１で動作させることになる。また、その際の紙間隔は、搬送方向の紙サイズ長に対応して紙間の長さが異なる。例えば、Ａ４横送りに対し、Ａ３縦送りは、２倍の紙間に設定されている。理由は、両面搬送時などのスイッチバックがあるためである。

紙間が短い場合、図６のように、前の作像域が終わってもクラッチ３２ＤをＯＦＦせずに、連結を保ち、次の作像域へ継続して、作像させる。また、紙間が長い場合は、図７のように、前の作像域が終わると同時にクラッチ３２ＤをＯＦＦし、モータを停止させ、その後、低速回転まで立ち上げ、クラッチ３２ＤのＯＮ信号からβ時間後に、全速回転に切り替え、回転が安定したところで、作像域が始まるタイミングで制御する。

この２つのモードを持つ理由は、図８のように紙間が短い場合に、前の作像域が終わると同時にクラッチ３２ＤをＯＦＦし、モータを停止させ、その後、低速回転まで立ち上げようとしても、現像駆動モータ３１が低速回転まで落ちきらずに連結してしまう為である。

以上のように、本実施形態では、カラー画像形成時に現像ユニットが感光体から離間した位置から、感光体に当接するまでの移動速度を従来に比べて低速にすることで、現像ユニットの感光体当接ショックを和らげ、１次転写部、及び書込ユニットへの振動を低減し、画像に現れるショックジターを低減することができる。

また、本実施形態では、同一駆動源の連続動作となる単色画像時に非画像部も現像ローラを感光体に連続して現像動作させるので、画像形成速度を落とすことなく、現像ユニットの感光体当接ショックを和らげることが可能になる。

また、本実施形態では、同一駆動源の連続動作となる単色画像時に、非画像部は現像ローラを感光体から離間動作させた時には現像ユニットの移動速度を低速にして、当接ショックを和らげることで、現像ユニットの感光体当接ショックを和らげることが可能になる。また、非画像部での現像ローラ回転させる事が不要であるので、現像ユニット寿命の悪化も防止することが可能になる。

また、本実施形態では、同一駆動源の連続動作となる単色画像において、連続動作と毎回離間動作モードの切り分けを低速モードの駆動が安定する時間で切り分けたので、より確実に現像ユニットの感光体当接ショックを和らげることが可能になる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。図９に示すように、現像ローラ２２が退避位置にある場合、駆動ギア３４と従動ギア３５とは噛合わせが外れるようになっており、現像装置２が装置本体側の筐体１０に対して着脱自在となっている。

現像装置２が画像形成装置本体から着脱自在であるので、現像装置２内のメンテナンス及び交換が容易であると共に、現像装置２の接離動作時における衝撃の際に発生するショックジターを低減させることができる。

また、図１０にはプロセスカートリッジ６１の構成を示している。図１０では感光体５３の表面をクリーニングするためのクリーニング手段５５と帯電手段５７とを一体化した像担持体カートリッジ５１と、現像カートリッジ２１とを作像に関連する部材として一体化して、プロセスカートリッジ６１を構成している。

係るプロセスカートリッジ６１は画像形成装置本体から着脱自在としており、プロセスカートリッジ６１のメンテナンス及び交換が容易であると共に、プロセスカートリッジ６１内の現像装置２の接離動作時における衝撃の際に発生するショックジターを低減させることができる。

図１１は図１０に示すプロセスカートリッジ６１を４個搭載したタンデム型の画像形成装置７０を示している。係る画像形成装置７０は、装置本体内に４つの感光体（像担持体）５３を有しており、各感光体５３上にマゼンダ、シアン、イエロー、ブラックの各トナー像が形成されるようになっている。そして、感光体５３に対向配置された中間転写体７１に各感光体５３からトナー像が転写され、二次転写位置７３において給紙装置７５から搬送される転写紙に一括転写され、定着装置７７及び排紙装置７９に順次搬送されるようになっている。

本発明に係るカラーレーザプリンタの概略構成図である。 図１のカラーレーザプリンタの現像部に使用する現像装置の接離機構の構成図である。 （ａ）は現像カートリッジおよび現像ローラの離間状態を示す説明図、（ｂ）は現像カートリッジおよび現像ローラの感光体への当接もしくは近接状態を示す説明図である。 単色画像時の従来の現像駆動モータの制御を示すタイミングチャートである。 本発明のカラー画像時における現像駆動モータの制御を示し、（ａ）は１色目、（ｂ）は２色目、（ｃ）は３色目、（ｄ）は４色目をそれぞれ示すタイミングチャートである。 本発明の単色画像時における現像駆動モータの制御を示すタイミングチャートである。 本発明の単色画像時における現像駆動モータの制御を示すタイミングチャートである。 紙間が短い場合のタイミングチャートである。 本発明の変形例に係る画像形成装置の現像装置を概略的に示す断面図である。 本発明の変形例に係る画像形成装置のプロセスカートリッジを概略的に示す断面図である。 本発明の変形例に係る画像形成装置の全体を概略的に示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 現像装置
３ 駆動装置
１１ 感光体（像担持体）
２２ 現像ローラ
３０ 駆動制御手段
３４ 駆動ギア（駆動手段）
３５ 従動ギア（従動手段）
５３ 感光体（像担持体）
６１ プロセスカートリッジ
７０ 画像形成装置

Claims (7)

1. 像担持体に接触又は近接してトナーを現像する現像ローラと、現像ローラと同軸で回転する従動手段と、従動手段との噛合いにより従動手段を回転駆動させる駆動手段と、駆動制御手段とを備え、駆動制御手段は現像時には駆動手段の駆動により現像ローラを退避位置から現像位置まで移動させており、現像ローラを退避位置から現像位置まで移動させるときには、現像動作時よりも駆動手段の回転速度を低速にしていることを特徴とする駆動装置。
2. 駆動制御手段は非現像時に現像ローラを退避位置まで一旦退避させるモードと、非現像時に現像ローラを現像位置に待機させるモードとを備え、単色画像で連続通紙させる場合には、非現像時に現像ローラを現像位置に待機させていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 駆動制御手段は非現像時に現像ローラを退避位置まで一旦退避させるモードと、非現像時に現像ローラを現像位置に待機させるモードとを備え、単色画像で連続通紙させる場合には、非現像時に現像ローラを退避位置まで移動させることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の駆動装置を備えていることを特徴とする現像装置。
5. 請求項４に記載の現像装置は画像形成装置本体に対して着脱自在であることを特徴とする現像装置。
6. 請求項５に記載の現像装置と、像担持体と、像担持体を帯電させる帯電手段とを一体に収納しており、画像形成装置本体に対して着脱自在であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
7. 請求項６に記載のプロセスカートリッジを少なくとも４つ備えてあることを特徴とするカラー画像用の画像形成装置。
   
   
   
   
   

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