JP2006138907A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】問題を解消したカップリングにより、感光体ドラムの角速度ムラの発生を抑制し、色ずれを防止したカラー画像形成装置を提供すること。
【解決手段】像担持体を有するプロセスカートリッジを複数併設したカラー画像形成装置において、それぞれの像担持体を回転駆動する歯車と像担持体のカップリングが、歯車と同一回転する軸の端部に設けた駆動側カップリングと、像担持体の軸端部に設けた非駆動側カップリングで形成され、回転駆動により双方のカップリングが回転軸方向に引き込む形状を有し、軸方向の突き当て部を回転中心或いは中心近傍の円環面とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラー複写機やカラープリンタ等のカラー画像形成装置に関するものである。

従来から、複数の像担持体（感光体ドラム）を一列に並べた所謂インライン方式と称するカラー画像形成装置がある。これは、複数のローラで張架された静電転写ベルトにより転写材を担持搬送しつつ、転写材の搬送路に沿って配置された４個の感光体ドラムにより、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックから成るトナー画像をシート上に順次転写し、各色の重ね合わせにより、カラー画像を形成するものである。

この構成は、プリントを高速に行うことができるため近年注目されている。しかしながら、４個の感光体ドラムによりそれぞれの色が形成されるため、１つの感光体ドラムに対して各色毎に４つの搬送パスを経由して色を重ねる構成（以下、単に「４パス方式」と言う）のカラー画像形成装置に比べて感光体ドラムの回転駆動に関しては、より一層の精度が要求される。

一般に、感光体ドラムには、歯車や駆動カップリング等の機械部品精度に起因する角速度ムラが発生するが、４パス方式の場合、駆動歯車列の減速比を整数の組み合わせとすることで、歯車１回転成分等の低い周波数の角速度ムラの影響を回避し、各色の作像位置を合わせ込むことが可能である。

しかしながら、インライン方式の場合、複数の感光体ドラムが独立しているため駆動歯車列も独立となり、前述した４パス方式のような回避策が困難であるため、各色の作像位置がずれることによる色ずれという画像品質の低下が生じ易い。

従来の色ずれ対策としては、それぞれの感光体ドラムの角速度ムラを相殺する策が提案されている。例えば、特許文献１では、１つのモータから駆動を分岐して複数の感光体ドラムを駆動する構成としてそれぞれの歯車の位相を合わせて組立て、歯車の相対的な位相がずれないようにする方法が、特許文献２では、感光体ドラムの角速度等を検出してそれぞれの感光体の速度ムラを相殺するように感光体ドラムの相対的な回転位相を合わせ込んで、色ずれを減少させる策が提案されている。

特開平１１−２５８９６６号公報 特開平９−１４６３２９号公報

しかしながら、何れの場合も、感光体ドラムの角速度ムラが或る程度発生するのを容認した策であり、本質的には感光体ドラムの角速度ムラの発生レベルを低減させることが望ましい。

角速度ムラの一因となるカップリングにおいて、その発生レベルを抑えたカップリングとしては、三角柱を螺旋状にねじった形状とこれに噛み合う穴とを組み合わせる方法が考えられる。このカップリングは回転駆動時にお互いに引き込んで位置が定まり、ガタが発生しないため、角速度ムラが生じにくいが、双方のカップリングの軸線が傾くと角速度ムラが微小に発生する。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的とする処は、この問題を解消したカップリングにより、感光体ドラムの角速度ムラの発生を抑制し、色ずれを防止したカラー画像形成装置を提供することである。

上記課題を達成するために、本発明は、像担持体を有するプロセスカートリッジを複数併設したカラー画像形成装置において、それぞれの像担持体を回転駆動する歯車と像担持体のカップリングが、歯車と同一回転する軸の端部に設けた駆動側カップリングと、像担持体の軸端部に設けた非駆動側カップリングで形成され、回転駆動により双方のカップリングが回転軸方向に引き込む形状を有し、軸方向の突き当て部を回転中心或いは中心近傍の円環面とする。

本発明によれば、感光体ドラムの駆動カップリングにおける角速度ムラの発生レベルを低減させることが可能となり、色ずれを防止したカラー画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。

＜実施の形態１＞
先ず、カラー画像形成装置の全体構成について、図１を参照して概要説明する。尚、図１はカラー画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタ１００の全体構成を示す縦断面図である。

図１に示すカラー画像形成装置１００は、垂直方向に並設された４個の感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを備えている。感光体ドラム１は、駆動手段によって反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム１表面を均一に帯電する帯電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム１上の静電潜像を形成するスキャナユニット３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、感光体ドラム１上のトナー像を転写材Ｓに転写させる静電転写装置５、転写後の感光体ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）等が配設されている。

ここで、感光体ドラム１と帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置６は一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ７を形成している。

以下、感光体ドラム１から順に詳述する。

感光体ドラム１は、例えば直径３０ｍｍのアルミシリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ感光体）を塗布して構成したものである。感光体ドラム１は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ(不図示)からの駆動力が伝達されることにより、反時計周りに回転駆動される。

帯電装置２としては、接触帯電方式のものを使用することができる。帯電部材は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光体ドラム１表面に当接させるとともに、このローラに帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させるものである。

スキャナユニット３は、感光ドラム１の略水平方向に配置され、レーザーダイオード（不図示）によって画像信号に対応する画像光が、スキャナモーター（不図示）によって高速回転されるポリゴンミラー９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）に照射される。ポリゴンミラー９に反射した画像光は、結像レンズ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）を介して、帯電済みの感光体ドラム１表面を選択的に露光して静電潜像を形成するように構成している。

現像装置４は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを図示時計方向に回転する現像ローラ４０の外周に塗布し、且つ、トナーに電荷を付与する。

そして、潜像が形成された感光ドラム１と対向した現像ローラ４０に現像バイアスを印加することにより、潜像に応じて感光ドラム１上にトナー現像を行うものである。

全ての感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対向し、接するように循環移動する静電転写ベルト１１が配設される。静電転写ベルト１１は１０^１１〜１０^１４Ω・cmの体積固有抵抗を持たせた厚さ約１５０μｍのフィルム状部材で構成される。この静電転写ベルト１１は、垂直方向に４軸でローラに支持され、図中左側の外周面に転写材Ｓを静電吸着して上記感光体ドラム１に転写材Ｓを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Ｓは静電転写ベルト１１により転写位置まで搬送され、感光体ドラム１上のトナー像を転写される。

この静電転写ベルト１１の内側に当接し、４個の感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対向した位置に転写ローラ１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）が並設される。これら転写ローラ１２から正極性の電荷が静電転写ベルト１１を介して転写材Ｓに印加され、この電荷による電界により、感光体ドラム１に接触中の用紙に、感光体ドラム１上の負極性のトナー像が転写される。

静電転写ベルト１１は周長約７００ｍｍ、厚み１５０μｍのベルトであり、駆動ローラ１３、従動ローラ１４ａ、１４ｂ、テンションローラ１５の４本のローラにより掛け渡され、図の矢印方向に回転する。これにより、上述した静電転写ベルト１１が循環移動して転写材Ｓが従動ローラ１４ａ側から駆動ローラ１３側へ搬送される間にトナー像を転写される。

給紙部１６は、画像形成部に転写材Ｓを給紙搬送するものであり、複数枚の転写材Ｓが給紙カセット１７に収納されている。画像形成時には給紙ローラ１８（半月ローラ）、レジストローラ対１９が画像形成動作に応じて駆動回転し、給紙カセット１７内の転写材Ｓを１枚毎分離給送するとともに、転写材Ｓ先端はレジストローラ対１９に突き当たって一旦停止し、ループを形成した後静電転写ベルト１１の回転と画像書出し位置の同期を取って、レジストローラ対１９によって静電転写ベルト１１へと給紙されていく。

定着部２０は、転写材Ｓに転写された複数色のトナー画像を定着させるものであり、回転する加熱ローラ２１ａと、これに圧接して転写材Ｓに熱及び圧力を与える加圧ローラ２１ｂとから成る。

即ち、感光体ドラム１上のトナー像を転写した転写材Ｓは、定着部２０を通過する際に定着ローラ対２１で搬送されるとともに、定着ローラ対２１によって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が転写材Ｓ表面に定着される。

画像形成の動作としては、プロセスカートリッジ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが、印字タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ７に対応するスキャナユニット３が順次駆動される。この駆動により、帯電ローラ２は、感光体ドラム１の周面に一様な電荷を付与し、スキャナユニット３は、その感光体ドラム１周面に画像信号に応じて露光を行って、感光体ドラム１周面上に静電潜像を形成する。現像装置４内の現像ローラ４０は、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム１周面上にトナー像を形成（現像）する。

最上流の感光体ドラム１周面上に形成されたトナー像の先端が、静電転写ベルト１１との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に転写材Ｓの印字開始位置が一致するように、レジローラ対１９が回転を開始して転写材Ｓを静電転写ベルト１１へ給送する。

転写材Ｓは、静電吸着ローラ２２と静電転写ベルト１１とによって挟み込むようにして静電転写ベルト１１の外周に圧接し、且つ、静電転写ベルト１１と静電吸着ローラ２２との間に電圧を印加することにより、誘電体である転写材Ｓと静電転写ベルト１１の誘電体層に電荷を誘起し、転写材を静電転写ベルト１１の外周に静電吸着するように構成している。これにより、転写材Ｓは静電転写ベルト１１に安定して吸着され、最下流の転写部まで搬送される。

このように搬送されながら転写材Ｓは、各感光体ドラム１と転写ローラ１２との間に形成される電界によって、各感光体ドラム１のトナー像を順次転写される。

４色のトナー像を転写された転写材Ｓは、ベルト駆動ローラ１３の曲率により静電転写ベルト１１から曲率分離され、定着部２０に搬入される。転写材Ｓは、定着部２０で上記トナー像を熱定着された後、排紙ローラ対２３によって、排紙部２４から画像面を下にした状態で本体外に排出される。

駆動部は機械左側手前に位置し、略垂直方向に並んだ４色のプロセスカートリッジに回転駆動力を与える。各プロセスカートリッジには、感光体ドラム１、現像手段４、クリーニング手段６等が含まれ、これら全ての駆動力を供給することになる。

カートリッジは各色独立で脱着可能であり、駆動伝達部も各色独立で略垂直方向に並んだ構成となっており、回転精度が要求される感光体ドラム１に直接伝達するが、その駆動、例えば現像手段４やクリーニング手段６の駆動を別系列で伝達しても良い。プロセスカートリッジに供給された駆動力は、プロセスカートリッジ内の駆動系で各要素に分配される。

駆動手段の内部には、図２に示すように、プロセスカートリッジを駆動するための歯車２８ａと、歯車と一体となって回転する軸部２８ｂと、軸部と一体となって回転しプロセスカートリッジに回転駆動力を伝達するカップリング部２８ｃが一体で構成されている。この一体構成部品は樹脂成形品とすることができる。図３に示すように、軸部は本体側に設置されたシリンダ２９により回転直動自由に支持されており、歯車一体部品２８は軸方向に移動可能で、板バネ３０により感光体ドラム１の方向に押圧されている。

感光体ドラム１には、これと一体で回転するドラム軸３２が平行ピン３５を用いて固定されており、ドラム軸３２は、軸受３３を介して機械本体に正確に位置決めされている。ドラム軸３２の端部には非駆動側カップリング３４が固定され、駆動側カップリング２８ｃと噛み合い回転駆動力が伝達される。

図４に、いわゆる三角カップリングの従来例を示す。

駆動側カップリング２８ｃと非駆動側カップリング３４は、略三角形の螺旋形状穴及び略三角柱の螺旋形状から構成される係合部を有し、所定の方向に駆動すると両者が必ず噛み合う構成となっている。又、軸方向の突き当て面は三角柱の先端の全面となっている。この構成では、駆動側の三角形穴に非駆動側の三角形が３点で内接して相対的な位置が定まって駆動中のガタが発生しないため、カップリング部において角速度ムラが生じにくい。

しかし、実際には部品精度が完璧でないため、このカップリングにおいても微小な角速度ムラが生じる。回転軸に対して駆動側カップリング２８ｃ或いは非駆動側カップリング３４の突き当て面が直角でない場合を図５に示す。双方のカップリングの軸線が傾いていなければ、図５（ａ）のようにカップリングの相対距離は回転によって変動しないが、軸線が傾いていると図５（ｂ）、図５（ｃ）のように１回転毎に相対距離が変動する。この三角カップリングは螺旋形状にねじれているため、相対距離の変動は相対的な角速度変動に変換される。駆動側の歯車一体部品２８はモータにより一定回転に制御されているため、感光体ドラム１に角速度ムラが発生することになる。即ち、相対距離が離れると感光体ドラム１は速く回り、近づくと遅く回る。
この問題は、回転軸中心近傍に軸方向の突き当て部を設けることにより解決することができる。

図６（ａ）に、中心に突き当て部２８ｄを設けたカップリングを示す。この構成では、カップリングの軸方向の相対位置が変化しない（図６（ｂ））ため、角速度ムラは発生しにくい。図では、駆動側のカップリング２８ｃに突き当ての突起を設けたが、非駆動側のカップリング３４に設けても良い。

図７は、中心近傍の円環面２８ｅを突き当て部としたカップリングで、感光体ドラム軸３２の端部に摺動部を設けてアースを取る等（非図示）、軸中心に突き当て部を形成できない場合に有効な策である。このように、突き当て面を中心近傍に限定することで、突き当て面の直角度管理をし易くするとともに、カップリングの相対距離の変動に対する影響を小さくすることができる。図では、駆動側のカップリング２８ｃに突き当ての円筒を設けたが、非駆動側のカップリング３４に設けても良い。

＜実施の形態２＞
次に、図８を用いて本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について説明する。

図８は、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成を示す断面説明図である。尚、前記実施の形態１と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

本実施の形態では、図８に示すように、水平方向に並設された複数の像担持体となる感光体ドラム１に対向して該感光体ドラム１の表面に形成されたトナー画像を転写材に転写する搬送ベルト５４が張架されている。

一方、給送カセット５０からピックアップローラ５１により繰り出された転写材Ｓは、図示しない分離手段により１枚ずつ分離給送された後、搬送ローラ対５２によりレジストローラ対５３に送られ、該レジストローラ対５３により所定のタイミングで中間転写ベルト５４に搬送され、感光体ドラム１からトナー画像が転写される。

トナー画像が転写された転写材Ｓは、定着手段５５によりトナー画像が定着された後、排出ローラ対５６により搬送されて装置本体Ａの上部に設けられた排出トレイ５７上に排出される。

而して、本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様な効果を得ることができる。

本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成を示す断面説明図である。 像担持体の駆動部を示す斜視図である。 像担持体の駆動部構成を示す断面説明図である。 駆動部及び像担持体のカップリング形状を示す斜視図である。 カップリング軸線の傾きの影響を示す断面図である。 中心に突き当て部を設けたカップリングを示す斜視図である。 中心近傍に円環状の突き当て部を設けたカップリングを示す斜視図である。 本発明に係る画像形成装置の第２実施形態の構成を示す断面説明図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
２ａ〜２ｄ 帯電装置
３ａ〜３ｄ スキャナユニット
４ａ〜４ｄ 現像装置
５ 転写装置
６ａ〜６ｄ クリーニング手段
７ａ〜７ｄ プロセスカートリッジ
９ａ〜９ｄ ポリゴンモータ
１０ 結像レンズ
１１ 静電転写ベルト
１２ａ〜１２ｄ 転写ローラ
１３ 駆動ローラ
１４ 従動ローラ
１５ テンションローラ
１６ 給紙部
１７ 給紙カセット
１８ 給紙ローラ
１９ レジストローラ
２０ 定着装置
２１ 定着ローラ対
２２ 静電吸着ローラ
２３ 排紙ローラ対
２４ 排紙部
２８ 歯車一体部品
２９ シリンダ
３０ 板バネ
３２ ドラム軸
３３ 軸受
３４ 非駆動側カップリング

Claims (2)

1. 像担持体を有するプロセスカートリッジを複数併設したカラー画像形成装置において、
   それぞれの像担持体を回転駆動する歯車と像担持体のカップリングが、歯車と同一回転する軸の端部に設けた駆動側カップリングと、像担持体の軸端部に設けた非駆動側カップリングで形成され、回転駆動により双方のカップリングが回転軸方向に引き込む形状を有し、軸方向の突き当て部を回転中心或いは中心近傍の円環面としたことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記像担持体と歯車のカップリングが、略三角柱が螺旋状にねじれた形状と、これと係合する略三角形が螺旋状にねじれた穴との組み合せで構成されることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。

Images