JP2006195435A - 画像形成装置及びそれに適用される像担持ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】 像担持体の速度変動を抑え、画像のズレを低減する。
【解決手段】 像担持体の軸64の回転方向に関して、像担持体の円筒部80を支持する支持部60の第1係合部70aが軸の第1突部69aの下流側及び上流側で第1突部と当接し、支持部の第2係合部70bは軸の第2突部69bの下流側で第2突部と当接し、且つ第2係合部は第2突部の上流側では第2突部との間に隙間70eを有する。
【選択図】 図10

Description

本発明は、記録媒体上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる像担持体の駆動に関するものである。
近年、カラー画像の形成を行うことができる電子写真画像形成装置の需要が増大している。そして(1)低ランニングコスト、(2)小スペース、(3)低電力、(4)高画質、(5)ハイスピード、(6)操作性の向上、の6項目が達成できるカラー画像形成装置の投入が期待されている。
その中で、操作性を簡易にしながら、ハイスピード化を図り、かつ高画質のカラー画像技術を提供する方式として、次に述べるものがある。つまりカラー画像形成装置にイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの4色のプロセスカートリッジを用いて、感光ドラムを4つ並列に並べて画像形成を行うことで、操作性の向上、ハイスピード化を図る方式である。この方式をタンデム式、又は4ドラム方式のカラー画像形成装置と呼ぶ。
この方式における課題としては、4色の画像形成を独立で行って1つのカラー画像を形成しているため、次に述べる問題がある。つまり各ドラムで作像される作像点が目標(理想)位置から位置ズレした場合、各色間の相対位置ズレが各色間の色ずれ(例えば、ブラック−シアン間の色ずれ)となって現れるという問題がある。
例えば、4つの感光ドラムとそれに対応する4つの露光手段との位置精度の劣化によって、各色ごとの走査方向の位置ズレが生じ、4色重ねた際に画像上に色ズレとなって現れるという問題がある。
これに対しては、4つの感光ドラムと4つの露光手段の全てを画像形成装置本体の両側板にて位置決めし、各々のユニット間で発生する相互位置誤差を最小限に抑える等の改善方法がある(特許文献1参照)。
また、感光ドラムの回転変動によって理想位置からある量の位置ズレが周期的に発生すると、各色の感光ドラムの回転位相のずれによっては、最大単色の位置ズレ量の約2倍の色ズレが発生してしまうことがある。
これに対しても、次に述べる改善方法がある。つまりシート搬送手段上に位置ズレ検出パターンを形成し、そのパターンを検出手段によって読み取って位置ズレ量を演算すると共に、感光ドラムを駆動する複数の駆動ギアの回転位相をフォトセンサ等で検出する。そして、その検知信号と位置ズレ演算値に基づいて駆動ギアの回転位相を、画像形成時に理想位置に成る様にあらかじめ制御する等の改善方法である(特許文献2参照)。
特開2001−242671号公報 特開2003−177588号公報
しかしながら上記の装置構成では、プロセスカートリッジ内の感光ドラムユニットにおいて、感光ドラムの回転中心を担う回転軸上に、次の3部材が独立して位置決め固定されている。(1)装置本体からの駆動力を受け取るカップリング部材。(2)装置本体の両側板に精度良く位置決めされる為に設けた軸受け部材。(3)感光ドラムを回転軸上に支持するフランジ部材。これら3部材が独立して位置決め固定されているにもかかわらず、装置本体の検出手段によってその位相が制御可能である感光ドラム駆動ギアと回転位相が一義的に決定されるものは、カップリング部材のみである。
このため、実際に画像を形成している感光ドラムを支持位置決めしているフランジ部材の回転位相と、装置本体側の感光ドラム駆動ギアの回転位相との間にズレが生じる。そして4色間の感光ドラムの回転位相を理想位置に合わせることができず、色ズレが生じてしまう場合があった。
更に、前述した感光ドラム駆動ギア、カップリング部材及びフランジ部材の各部品はそれぞれ次に挙げる誤差があり、問題が生じる場合がある。つまりキャビティ差(製造時、複数のキャビティ(型の空洞部)違いにより生じる誤差をいう)、ロット差(製造時、複数の製造ロットの違いにより生ずる誤差をいう)等により微小に部品精度、部品強度が異なる場合があった。また4色のプロセスカートリッジにも各部品の組み合わせによって生じるユニット差(製造されたユニット毎に生ずる誤差をいう)があるため、感光ドラムの速度変動の大きさにバラツキが発生してしまい、色ズレが悪化する可能性があった。
この時、フランジ部材が1点でのみ駆動される構成として感光ドラム駆動ギアの回転位相と一義的に一致させた場合には、4色の感光ドラムの回転位相を一致させることができる。その為に位相差起因の色ズレが発生することはなく比較的良好な色ズレレベルを実現することができる。しかし感光ドラムを軸と直交する径方向に移動させようとする力が作用してしまい、効率の良い回転駆動力を与えることができず、感光ドラムの速度変動が大きくなってしまうという懸念点があった。
またこの要因における色ズレを最小限に抑えるために、実際にシート搬送手段上に位置ズレ検出パターンを形成し、そのパターンを検出手段によって読み取って位置ズレ量を検出することがある。このことによって、実際に画像を形成する感光ドラムの回転位相と装置本体側の感光ドラム駆動ギアの回転位相のズレを補正する方法をとった場合にも、その検出パターンの形成とその検知結果による位相補正に長い時間が必要となる。その為、ユーザーに長時間プリントを待たせてしまう恐れがあった。
また、検出パターン形成による位置ズレ補正には位相調整精度の限界があり、補正後にも位相が完全に合いきらないという問題が発生する場合がある。この場合、検出パターンの分解能を上げて対応するといった方法もあるが、検出パターンの分解能を上げた場合にはそれに応じてパターン形成時間が延長されることとなり、ユーザーのストレス増大につながる恐れがあった。
更に、検出パターン形成による位置ズレ補正を行って各色の回転位相を一致させることができたとしても、誤差によって色ズレを良化させることができない可能性があった。つまり前述した様に各部品のキャビティ差、ロット差及びユニット差による感光ドラムの速度変動の大きさにバラツキが発生している場合には、色ズレを良化させることができない可能性があった。
上記課題を解決するため本発明は、像担持体と、前記像担持体を回転駆動するための軸と、を有し、前記軸は第1突部及び第2突部を備え、前記像担持体は前記第1突部及び前記第2突部それぞれと係合する第1係合部及び第2係合部を備え、前記像担持体上に形成されたトナー像が記録媒体上に形成される画像形成装置において、前記軸の回転方向に関して、前記第1係合部は前記第1突部の下流側及び上流側で前記第1突部と当接し、前記第2係合部は前記第2突部の下流側で前記第2突部と当接し、且つ前記第2係合部は前記第2突部の上流側では前記第2突部との間に隙間を有することを特徴とするものである。
また本発明は、像担持体と、前記像担持体を回転駆動するための軸と、を有し、
前記軸は第1突部及び第2突部を備え、前記像担持体は前記第1突部及び前記第2突部それぞれと係合する第1係合部及び第2係合部を備える像担持ユニットにおいて、前記軸の回転方向に関して、前記第1係合部は前記第1突部の下流側及び上流側で前記第1突部と当接し、前記第2係合部は前記第2突部の下流側で前記第2突部と当接し、且つ前記第2係合部は前記第2突部の上流側では前記第2突部との間に隙間を有することを特徴とするものである。
以上の構成により本発明は、像担持体の速度変動を抑え、画像のズレを低減することができる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
(実施形態1)
(画像形成装置の全体の説明)
図1は本発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置の概略を示す断面図である。
同図に示すカラー画像形成装置は、4個の像担持体としての感光ドラム1a,1b,1c,1dを備えている。それぞれの感光ドラム1a,1b,1c,1dの周囲には、その回転方向に従って順に、次のものが配置されている。感光ドラム1a,1b,1c,1d表面を均一に帯電する帯電手段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ドラム1a,1b,1c,1d上に静電潜像を形成する露光手段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顕像化する現像手段(トナー収納部4a1,4b1,4c1,4d1、現像ローラ4a2,4b2,4c2,4d2等から構成される)。感光ドラム1a,1b,1c,1d上のトナー像を記録材(記録媒体)であるシートSに転写させる転写手段(転写部材)5a,5b,5c,5d。転写後の感光ドラム1a,1b,1c,1d表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング手段6a,6b,6c,6d。これらのものが感光ドラムの周囲に配設されており、これらの手段によって画像形成手段(画像形成部)が構成されている。
ここで、感光ドラム1a,1b,1c,1d、帯電手段2a,2b,2c,2d、現像手段4a,4b,4c,4d及びクリーニング手段6a,6b,6c,6dは一体的に収容(カートリッジ化)されている。そしてこの一体的に収容されたものでプロセスカートリッジ7a,7b,7c,7dを構成している。
また、後述する給送部から給送されたシートSは、搬送ベルト等で構成された搬送手段9によって画像形成手段へ搬送され、各色トナー像が順次転写されて未定着トナー像によるカラー画像がシートS上に形成される。その後、未定着トナー像は定着手段(定着部)10によりシートS上に定着され、フルカラー画像が形成されたシートSは排出ローラ対11,12によって排出部13へ排出される。
また両面印字の際は、定着部10でシートSが定着されて排出ローラ11,12によって排出される前に、排出ローラ11,12を逆転することにより、両面搬送経路15で矢印方向に搬送される。両面搬送経路15に搬送されたシートSは、装置本体正面にある斜送ローラを通過し、Uターンローラまで垂直下方向に搬送され、Uターンローラ及びレジストローラ8dによって画像形成部まで搬送される。
次に各部の構成について順次説明する。
(給送部)
給送部は、給送カセット8a、ピックアップローラ8a1、及びレジストローラ8d等から構成されている。
給送カセット8aは複数枚のシートSを収納し、装置本体内底部に装填される。給送カセット8aからの画像形成時には、ピックアップローラ8a1によって一枚ずつシートSが分離搬送され、レジストローラ8d等によって画像形成部まで搬送される。
給送カセット8aにおけるシートSの分離や搬送は、給送部にある不図示の給送モータによりギア駆動列を介して行われる。
(画像形成構成)
像担持体としての感光ドラム1a,1b,1c,1dは、アルミニウム製シリンダの外周面に有機光導伝体層(OPC)を塗布して構成した円筒部80と、この円筒部80に嵌合されるフランジ部材60を有する。感光ドラム1a,1b,1c,1dは、その両端部を支持部であるフランジ部材60(図4参照)によって回転自在に支持されている。その一方の端部に駆動源から駆動力が伝達されることにより、感光ドラム1a,1b,1c,1dは図1中、反時計周りである矢印方向に回転駆動される。
各帯電手段2a,2b,2c,2dは、ローラ状に形成された導電性部材を有する。これらのローラ2a,2b,2c,2dを感光ドラム1a,1b,1c,1d表面に当接させると共に、不図示の電源によってこれらのローラ2a,2b,2c,2dに帯電バイアス電圧を印加する。このことにより、感光ドラム1a,1b,1c,1d表面が一様に帯電される。
露光手段3a,3b,3c,3dは、ポリゴンミラーを有し、このポリゴンミラーにはレーザーダイオード(不図示)から画像信号に対応する画像光が照射される。
現像手段は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを収納したトナー収納部4a1,4b1,4c1,4d1を有する。また現像手段は、感光ドラム表面に隣接し、不図示の駆動部により回転駆動されると共に、不図示の現像バイアス電源により現像バイアス電圧を印加されることにより現像を行う現像ローラ4a2,4b2,4c2,4d2等から構成される。
また、後述する転写搬送ベルト9aの内側には、4個の感光ドラム1a,1b,1c,1dに対向して転写搬送ベルト9aに当接する転写部材5a,5b,5c,5dがそれぞれ併設されている。これら転写部材5a,5b,5c,5dは不図示の転写バイアス用電源が接続されている。そして転写部材5a,5b,5c,5dから正極性の電荷が転写搬送ベルト9aを介してシートに印加される。この電界により、感光ドラム1a,1b,1c,1dに接触中のシートに、感光ドラム1a,1b,1c,1d上の負極性の各色トナー像が順次転写され、カラー画像が形成される。
(シート搬送構成)
シートSは給送部から搬送手段9によって画像形成領域に搬送される。
搬送手段9を構成するシート担持体としての転写搬送ベルト9aは、駆動ローラ9bと従動ローラ9c,9d,9eの4本のローラで張架支持され、全ての感光ドラム1a,1b,1c,1dに対向し配設されている。
そして、転写搬送ベルト9aは、感光ドラム1a,1b,1c,1dに対向する外周面にシートSを静電吸着して、感光ドラム1a,1b,1c,1dにシートを接触させるべく駆動ローラ9bによって循環移動する。これにより、シートは転写搬送ベルト9aにより転写位置まで搬送され、感光ドラム1a,1b,1c,1d上のトナー像が転写される。
また、転写搬送ベルト9aの最上流位置には、転写搬送ベルト9aと共にシートを挟持し、且つシートを転写搬送ベルト9aに吸着させる吸着ローラ9fが配設されている。シートの搬送に際しては、吸着ローラ9fに電圧を印加することで、対向している接地されたローラ9cとの間に電界を形成し、転写搬送ベルト9a及びシートの間に誘電分極を発生させて両者に静電吸着力を生じさせるようになっている。
(補助搬送構成)
転写搬送ベルト9aでシートSを搬送する際、補助部材によってシートSが転写搬送ベルト9aから剥がれないように構成している。しかしこの補助部材は転写搬送ベルト9a上のシートを担持する側にあって、後述するように転写搬送ベルト9aを離間位置(第2の位置)へ移動させる移動手段としても機能するものである。
具体的には、転写搬送ベルト9aの表面側に従動回転可能な複数個の補助部材としての搬送補助ローラ14が配設されており、この搬送補助ローラ14が図示しないカム機構によって左右方向に一体的に移動可能に構成されている。
そして、カラー記録を行う場合には搬送補助ローラ14が左方へ退避して転写搬送ベルト9aから離間している。一方、モノクロ記録を行う場合には、カム機構が動作して搬送補助ローラ14を右方へ移動させ、転写搬送ベルト9aに当接すると共に、転写搬送ベルト9aを押し込む。これにより、転写搬送ベルト9aはブラック用の感光ドラム1dとは当接したままではあるが、他の感光ドラム1a,1b,1cからは離間するようになっている。
(定着部)
定着部10は、シート上に形成された未定着トナー画像に熱及び圧力を加えて定着させるものである。
10aは電磁誘導発熱層を有する円筒状の定着ベルトであり、励磁コイルとT型の磁性コアとからなる磁場発生手段を内蔵したベルトガイド部材にガイドされている。
10bは弾性加圧ローラであり、定着ベルト10aを挟みベルトガイド部材と所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部を形成している。
加圧ローラ10bは不図示の駆動手段により回転駆動され、それに伴って定着ベルト10aが回転し、不図示の励磁回路から励磁コイルへの給電により定着ベルト10aの電磁誘導発熱がなされる。
定着ニップ部が所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成部から搬送された未定着トナー画像が形成されたシートSが定着ニップ部の定着ベルト10aと加圧ローラ10bとの間に画像面が下向きで搬送される。即ちシートSは定着ベルト面に対向して導入され、定着ニップ部において画像面が定着ベルト10aの外面に密着して定着ベルト10aと一緒に定着ニップ部を挟持搬送されていく。
この定着ニップ部を定着ベルト10aと一緒にシートSが挟持搬送されていく過程において、定着ベルト10aは電磁誘導発熱で加熱され、シートS上の未定着トナー画像が加熱定着される。
(画像形成動作)
上記構成の画像形成装置によって画像記録を行う場合の動作について説明する。
まず、カラー画像記録を行う場合には、図1に示すように、補助搬送ローラ14は左方へ退避させておく。この状態では転写搬送ベルト9aは4個の感光ドラム1a,1b,1c,1dに当接している(第1の位置)。そして給送部から給送されたシートSは、転写搬送ベルト9aに吸着されて搬送される間に画像形成手段で各色のトナー像が順次転写されてカラー画像が形成され、定着手段10で定着された後に排出部13へ排出される。
次に、黒印字(モノクロ印字)について説明する。
ブラック用の感光ドラム1dのみによるモノクロ画像記録が選択されると、次の動作が行われる。つまり図示しないカム機構が駆動して補助搬送ローラ14を右方へ移動させ、ローラ14が転写搬送ベルト9aを押し込むことで、ブラック感光ドラム1dを除く他の感光ドラム1a,1b,1cから転写搬送ベルト9aを離間させる(第2の位置)。
この状態でブラック用の感光ドラム1dで形成されたブラックトナー像はシートSに転写され、このシートSは定着手段10で定着された後に排出部13へ排出される。
次に、本実施の形態の特徴的な構成について、図2〜11を用いて説明する。
図2(a)はプロセスカートリッジ7dを画像形成装置本体に装着して、プロセスカートリッジ内の感光ドラム1dが本体側板に位置決めされる様子を示した図、図2(b)は図2(a)の要部を示す図である。尚、感光ドラム1dについて示しているが、感光ドラム1a,1b,1cについても同様であり、代表的に感光ドラム1dで以下は説明する。
プロセスカートリッジ7dは、感光ドラム1d及び感光ドラム1dに作用するプロセス手段(帯電手段及び現像手段)を一体的にカートリッジ化したもので、ユーザー自身が画像形成装置本体に着脱可能となっている。画像形成装置本体内部には、プロセスカートリッジ7dの着脱方向に沿ってガイドレール部(不図示)が設けてあり、ユーザーはこれに沿ってプロセスカートリッジ7dを挿入する。この時、プロセスカートリッジ7d内の感光ドラム1dを回転支持する軸受部130,131の外周がそれぞれ本体右側板101及び本体左側板102のエッジ切り欠き部133Bk及び134Bkの端面133a,133b及び134a,134bに突き当たる。このことによって画像形成装置本体に対して感光ドラム1d及びプロセスカートリッジ7dが精度良く位置決め固定される。尚、図2(b)においてはエッジ切り欠き部134Bkについて示しているが、エッジ切り欠き部133Bkにおいても同様である。
また、133Y及び134Y、133C及び134C、133M及び134Mはそれぞれイエロー、シアン、マゼンタの各色に対応した感光ドラム1a,1b,1cを位置決めするエッジ切り欠き部である。
プロセスカートリッジの挿入方向右側には複数の感光ドラムを駆動する駆動ユニット103Y,103C,103M,103Bkが画像形成装置本体の右側のフレーム(本体右側板)101の外側に位置決め固定されている。
図3は駆動ユニット103Y,103C,103M,103Bkを説明する図である。
駆動ユニット103は駆動フレーム104上にY,M,C,Bk各色の感光ドラム1a,1b,1c,1dを駆動する駆動部103(103Y,103C,103M,103Bk)がそれぞれ精度良く位置決め、固定されている。また駆動部103は、駆動フレーム104に固定された駆動源としてのドラムモータ45と、モータ45のモータ軸に固定されたピニオン46と、ピニオン46及びドラム駆動ギア48と噛み合い回転自在に支持された中間ギア47を有する。また駆動部103は、ドラム駆動ギア48と、ドラム駆動ギア48を支持する軸受け51と、ドラム駆動ギア48先端部に形成された第2カップリング部材としての三角形状のカップリング凹部52とを有する。モータ45の動作は、画像形成装置本体に設けられた制御手段により制御されている。尚、第2カップリング部材52は回転軸64に駆動力を伝達する第2伝達部材である。
またここで、位置決めピン穴105a,105bは駆動フレーム104上に2ヶ所設けられており、その位置は各色の感光ドラム1a,1b,1c,1dの駆動フレーム104上での中心点を結ぶ線と同一直線上(x=0)である。また、Bk側の位置決めピン穴(第1基準穴)105aは駆動フレーム104におけるz方向の基準でもあり(z=0)、駆動ユニット103はこの位置決めピン穴(第1基準穴)105aを基準に本体右側板101にビス止め等により固定される。
また、本体右側板101には駆動ユニット103の位置決めピン穴105a,105bと嵌合する基準ピン106a,106bが設けてある。第1基準ピン106aはx方向、z方向ともに第1基準穴105aと精度良く嵌合して駆動ユニット103の位置決めをする。そして第2基準ピン106bが挿入される第2基準穴105bはz方向に延びる長丸穴形状になっており、xy方向のみ第2基準ピン106bと嵌合されて位置決めされる。尚、ここで、感光ドラム1dの軸方向をy方向とし、水平方向をxy方向とし、感光ドラム1dの軸方向に直交する方向をxz方向としている。x方向は、図2(a)に示す矢印方向となる。
尚、110Y,110C,110M,110Bkはそれぞれ、基準ピン、カップリング凹部、モータ軸を支持する駆動ユニット支持部材である。
次に、図4,5を用いて感光ドラム1a,1b,1c,1dと駆動ユニット103との接続構成について説明する。図4,5は、本実施の形態において、感光ドラム1dと駆動ユニット103Bkとの接続形態を説明する概略構成図である。図4はカップリングが接続していない状態を示す図であり、図5はカップリングが接続した状態を示す図である。尚、ここでもまた感光ドラム1dについて示すが、感光ドラム1a,1b,1cについても同様であり、代表的に感光ドラム1dで以下は説明する。
ユーザーがプロセスカートリッジを装置本体に装着した後、転写搬送ベルト9aを感光ドラムに当接させる回転動作と連動して回転カム128が回転する。そして回転カム128と接続する相手側回転カム129がドラム駆動ギア48と共にリターンバネ62の付勢力によって感光ドラムの軸方向にスラスト移動する。このことによって、ドラム駆動ギア48先端部に形成されたカップリング凹部52が、感光ドラムユニット端部の第1カップリング部材としてのドラムカップリング57に形成された三角形状のカップリング凸部37と接続する。この嵌合することにより、ドラム駆動ギア48は感光ドラムに対して位置決め、固定されると共に、ドラム駆動ギア48の軸線が感光ドラムに対して同一直線上に配置される。尚、第1カップリング部材57は回転軸64に駆動力を伝達する第1伝達部材である。
カップリング凹部52はねじれた正三角柱となる穴を有し、カップリング凸部37と軸方向に係脱される。カップリング凸部37とカップリング凹部52は嵌合時に、カップリング凸部37のねじれた正三角柱の稜線がカップリング凹部52のねじれた三角柱の面に接触することにより、カップリング凸部37とカップリング凹部52は調芯されて回転中心が一致する。
また上記において、画像形成中のドラム駆動ギア48はカップリング凹部52の底面とカップリング凸部37端面が突き当たる。このことによってプロセスカートリッジ側へ最も移動した位置でスラスト位置が定められると共に、軸受け51に沿ってリターンバネ62の付勢力に抗して後退可能に支持されている。
図6はカップリング凹部52を説明するための図、図7はカップリング凸部37を説明するための図である。
図6及び7に示す様に、カップリング凹部52にはねじれた正三角柱となる穴の一辺52aにキー溝65が設けられており、カップリング凸部37の正三角柱の一辺37aに設けられた位相位置決めリブ66と嵌合する様に構成されている。37b、37cは正三角柱の他の二面である。
位相位置決めリブ66はカップリング凹部52の正三角柱穴の一辺52aの稜線とカップリング凸部37の正三角柱の一辺37aの面が必ず決まって接触するように、一回転一位相でのみ係脱できる。つまり相対的に一回転した場合に一位相でのみ係合・脱離できる様に構成されている。位相位置決めリブ66とキー溝65はその位相が一致するまでは、カップリング凸部37とカップリング凹部52は回転が始まっても互いに嵌合することはない。
位相位置決めリブ66とキー溝65の位相が合わず、カップリング凸部37とカップリング凹部52が接続しない状態では、次の様になる。つまりカップリング凸部37の端面がカップリング凹部52の口部の縁を押し、リターンバネ62の付勢力に抗してドラム駆動ギア48を装置外側へ後退させる。そして、プロセスカートリッジの装着後、画像形成装置本体の前回転(画像形成の準備をするために行われる回転)時に位相位置決めリブ66とキー溝65の位相が一致した時点で、カップリング凸部37とカップリング凹部52は瞬時に接続する。
以上示した様に、ドラム駆動ギア48と感光ドラム1dは、位相位置決めリブ66とキー溝65の位相が一致し、互いのカップリング凹部52とカップリング凸部37とが係合することによって初めて位置決め固定がなされる。そして、駆動源であるドラムモータ45による回転駆動力がカップリング凸部37に伝達される。この時、ドラム駆動ギア48の回転位相とカップリング凸部37の回転位相とは一回転一位相の関係で一義的に決定される。尚、61はカップリング凹部52に設けられた突部である。
ここで、図4,5,8〜10を用いて本実施の形態の特徴要件である像担持ユニット構成について説明する。図8〜10は、本実施の形態に係る像担持ユニットの端部の構成を示す図である。
像担持体の回転中心を担う回転軸64にはスプリングピン67及び69が挿入されるピン穴75及び76が設けられており、その穴位置の回転位相は互いに一致する様に構成されている。
ドラムカップリング57には端部にカップリング凸部37が形成されると同時にスプリングピン67が挿入されるピン穴68が設けられている。このピン穴68はスプリングピン67の外径とガタ無く嵌合される丸穴部68aと、回転軸64が嵌合される中心穴73を挟んだ反対側にはスプリングピン67の外径とは接触しない長穴部68bとが設けられている。そしてドラムカップリング57がスプリングピン67を介して回転軸64に回転駆動力を伝達する駆動点は丸穴部68aの一点に限定される構成となっている。
更に、カップリング凸部37に形成された位相位置決めリブ66の回転位相と前述した丸穴部68aの回転位相がドラムカップリング57において一義的に決定される構成となっている。
また、感光ドラム1d端部に設けられた支持部であるフランジ部材60にはスプリングピン69が挿入されるピン穴70が設けられている。
このピン穴70は、スプリングピン69の一部(第1突部)69aの外径とガタ無く嵌合される第1係合部である丸穴部70aが設けられている。またピン穴70は、回転軸64が嵌合される中心穴73を挟んだ反対側にはスプリングピン69の一部(第2突部)69bの外径とは回転方向下流側のみで接触する第2係合部である四角穴部(矩形状穴部)70bとが設けられている。
穴部70bは四角穴形状を成しており、回転軸64の回転方向において、スプリングピン69の下流側に位置する当接部70cはスプリングピン69の第2突部69bの稜線と線接触する。そして上流側に位置する穴部70eには空間(隙間)が設けてあり、穴部70bはスプリングピン69の第2突部69bとは接触しない構成となっている。
つまり回転軸64の回転方向に関して、第1係合部70aは第1突部69aの下流側及び上流側で第1突部69aと当接し、第2係合部70bは第2突部69bの下流側で第2突部69bと当接する。そして第2係合部70bは第2突部69bの上流側では第2突部69bとの間に隙間70eを有する。
尚、第1突部69aと第2突部69bは、同一のスプリングピン69の一端部及び他端部である。
回転軸64が回転を始めるとスプリングピン69は丸穴部70a(第1駆動点)に接触してフランジ部材60を回転させると同時に当接部70c(第2駆動点)と接触する。回転中には、丸穴部70a(第1駆動点)で発生する回転駆動力F1と四角穴部70bで発生する回転駆動力F2がドラムフランジ60に作用する。
丸穴部70a(第1駆動点)ではスプリングピン69によりガタが無い状態で結合されているため駆動力F1の反力がスプリングピン69に働いたとしても丸穴部70aやスプリングピン69の変形は発生しにくく、駆動伝達の損失は少ない。
四角穴部70b(第2駆動点)では当接部70cにおける駆動力F2の反力が生じた場合には、次のことが起こる構成となっている。つまり当接部70cのスプリングピン69を介した対向側は空間70eが設けられているためその反力によりスプリングピン69の撓みなどが生じ、駆動力が損失する構成となっている。
これによりF1>F2の関係となり、本構成により感光ドラム1dの回転周期はより大きな回転駆動力を作用させる第1駆動点である丸穴部70aの位相と一致する。この時、F2も働いているので、回転駆動力F1に対する偶力F2を作用させることで、感光ドラム1dを移動させようとする力Rを抑制して回転駆動力を効率よく働かせることができる。ここで、第1駆動点及び第2駆動点において作用する回転駆動力は、異なる作用線上にあって、略平行で逆向きとなっている。
また、感光ドラム1dの回転位相はより大きな回転駆動力を作用させる第1駆動点である丸穴部70aによって決定される。すなわち、感光ドラムユニットにおいて、カップリング凸部37に形成された位相位置決めリブ66、丸穴部68a、ピン穴75、ピン穴76及び丸穴部70aは全てその回転位相を一義的に決定することができる。
更に、前述した様にカップリング凸部37とカップリング凹部52は位相位置決めリブ66とキー溝65によって一回転一位相の関係で一義的にその回転位相が決定される構成となっている。従って、ドラム駆動ギア48、ドラムカップリング57、回転軸64、フランジ部材60及び感光ドラム1dの回転位相を全て一致させることが可能となっている。
また、図4〜6に示すように、ドラム駆動ギア48にはその回転位相が検知できる様に位相検知リブ72が設けられている。
位相検知リブ72にはスリット幅の異なるスリット部72a及び72bが設けられており、別途装置本体に設置された検出手段としての検出部71がドラム駆動ギア48の回転中にスリット部72a及び72bの通過を検知する。このことによって、ドラム駆動ギア48の回転位相が瞬時に検出可能な様に構成されている。
そして画像形成装置起動時における前回転停止時に、前述した検出部71によって、4色それぞれのドラム駆動ギア48の回転位相を検知する。そして印字時に各々のドラム駆動ギアの回転位相が一致する様に、予め所定の角度分ずらした位置でそれぞれのドラム駆動ギア48を停止させる様にモータ45の回転を制御手段により制御する。そうすれば、次の印字ジョブが開始した際に4色それぞれの感光ドラム1a,1b,1c,1dの回転位相は全くずれることなく、位相ズレ起因の副走査方向のドラム周期の色ズレが発生することはない。
背景技術における画像形成装置と前述した本発明の様に構成した画像形成装置では、図13に示すような違いとして、本発明の有効性を説明することができる。図13は回転軸の回転角度に対する像担持体の位置誤差(理想の位置からのずれ量)を示すものであり、図において、各色の回転位相における印字開始ポイントを破線にて示している。
ここで図11は、フランジ部材160と回転軸164がスプリングピン等を用いずに圧入等によって互いに固定されている構成を示す背景技術である。また図12は、フランジ部材260及び感光ドラム1に回転駆動力を伝達する駆動点がスプリングピン269により丸穴部270aの一点に限定される構成を示す背景技術である。
図13(a)は、図11の画像形成装置における各4色の感光ドラム1の回転変動をそれぞれ表した図で、各色の印字開始ポイントにおける感光ドラム1の回転位相が一致していないため、その位置での振幅量の差異が色ズレとして発生する場合を示すものである。これは、図11に示す様にフランジ部材160と回転軸164がスプリングピン等を用いずに圧入等によって互いに固定されている構成をとっているためである。
つまりフランジ部材160の回転位相が回転軸164、ドラムカップリング157及びドラム駆動ギア48と一義的に決定されておらず、ドラム駆動ギア48の位相を検知してモータ45を制御しても各色の感光体ドラム1の位相にバラツキが発生してしまう。このことが原因となっている。また、前述した様に位置ズレ検出パターンを形成して位置ズレ補正を行ったとしても、位相調整精度には限界があり、調整誤差によって補正後にも位相が完全に合いきらない場合が多い。また、各部品のキャビ間差、ロット差、カートリッジユニット差等によって、各色感光体ドラム1の回転変動の大きさにバラツキが発生していると、色ズレ量はさらに悪化する。
これに対し、図13(b)は、図12の画像形成装置における各4色の感光ドラム1の回転変動をそれぞれ表した図である。
図12の装置では、前述した様にフランジ部材260及び感光体ドラム1に回転駆動力を伝達する駆動点が丸穴部270aの一点に限定される構成となっている。またフランジ部材260と回転軸264、ドラムカップリング257及びドラム駆動ギア48の回転位相が、位相位置決めリブ266及びスプリングピン267、269にて一義的に決定される構成となっている。尚、275、276はスプリングピン267、269が挿入される回転軸264のピン穴、237はカップリング凸部である。この構成では、各色の印字開始ポイントでの感光体ドラム1の回転位相が完全に一致しており、出力される画像上に位相差起因の色ズレが発生することはなく、比較的良好な色ズレレベルを実現することができる。しかし、上述した様に感光体ドラム1を回転駆動する駆動点が1点のみである為に、感光体ドラム1を移動させようとする力Rが作用し、効率の良い回転駆動力が得られずに感光体ドラム1の回転変動(位置誤差の振幅)の大きさが大きくなっている。この時に各部品のキャビ間差、ロット差、カートリッジユニット差等によって、図13(b)に示すように各色感光体ドラム1の回転変動の大きさにバラツキが発生していると、回転変動の振幅自体が大きい為、依然として色ズレが発生する。
図13(c)は、本発明の実施形態における各感光ドラムの回転変動を表した図である。つまりフランジ部材60に回転軸64の回転駆動力が伝達されると共にその回転位相を決定する第1駆動点と、第1駆動点による回転駆動力よりも小さい駆動力を発生させる補助的な第2駆動点を設けた構成とした場合の感光ドラムの回転変動を示した図である。尚、感光ドラムは1a,1b,1c,1dについて示してあり、第1駆動点は丸穴部70a、第2駆動点はスプリングピン69と四角穴部70bとの当接部である。
この構成では、図13(b)の構成と同様に各色の印字開始ポイントでの感光ドラムの回転位相が完全に一致しており、出力される画像上に位相差起因の色ズレが発生することはない。更に、第1駆動点における回転駆動力に対する偶力を得られる構成であるので、感光ドラムに効率良く回転駆動力が作用し、回転変動自体の大きさが小さくなっている。この場合では、上述した様な各部品のキャビ間差、ロット差、カートリッジユニット差等によって、各色感光ドラムの回転変動の大きさにバラツキが発生したとしても、感光ドラム自体の回転変動が小さい為に各色間の色ズレに与える影響は少なくて済むため、出力される画像上に発生する色ズレを最小限に抑えることができる。
以上説明した様に本実施の形態によれば、フランジ部材60に回転軸64の回転駆動力が伝達されると共にその回転位相を決定する第1駆動点と、第1駆動点による回転駆動力よりも小さい駆動力を発生させる補助的な第2駆動点を設けた。このことにより、感光ドラムの回転駆動力に対する偶力を発生させることができるので、感光ドラムの回転速度変動を小さく安定させることが可能となる。
これにより、誤差によって各色感光ドラムの回転変動の大きさにバラツキが発生したとしても、各色間の色ズレを最小限に抑えることができる。この誤差は、ドラム駆動ギア48、ドラムカップリング57、カップリング凹部52、フランジ部材60及びプロセスカートリッジユニット7に対するキャビ間差、ロット差、ユニット差によるものである。
また、第1駆動点及び第2駆動点を、フランジ部材60の略180°対向側に配置したことによって、第2駆動点によって発生する偶力が効率良く作用し、感光ドラムの回転変動を最小限に抑制することが可能となる。
また、感光ドラムを回転軸64上に支持するフランジ部材60と、回転軸64とが回転駆動される第1駆動点に対して、ドラムカップリング57の回転位相が一義的に決まるように構成されている。依って複数の感光ドラムに回転変動が生じたとしても、装置本体から駆動力を受け取るドラムカップリング57の回転位相のみを一致させることで同時に各々の感光ドラムの回転位相を一致させることができる。そして複数の感光ドラムによる相対位置ズレ(色ズレ)を容易に低減させることが可能となる。
また、感光ドラムを回転軸64上に支持するフランジ部材60、回転軸64及びドラムカップリング57の回転位相を同時に一義的に決定される様に像担持ユニットを構成する。また複数の感光ドラムを回転駆動するための回転軸64と同軸上に配置されたものが一回転一位相でのみカップリングが係合する様に構成した。回転軸64と同軸上に配置されたものは、複数のドラム駆動ギア48と、ドラムカップリング57と、ドラム駆動ギア48端部に設けられた、ドラムカップリング57と係合する装置本体側のカップリング凹部52である。
このことによって、複数の感光ドラムに回転変動が生じたとしても、ドラム駆動ギア48の回転位相のみを一致させることで同時に各々の感光ドラムの回転位相を一致させることができる。
従って、複数の感光ドラムによる相対位置ズレ(色ズレ)を容易に低減させることが可能となる。
更に、複数の感光ドラムに回転変動が生じた場合、ドラム駆動ギア48の回転位相を装置本体で検出し、画像形成時にドラム駆動ギア48の回転位相が一致する様に各々のドラム駆動ギア48の回転位相を補正する。このことによって、同時に各々の感光ドラムの回転位相を一致させることができ、複数の感光ドラムによる相対位置ズレ(色ズレ)を容易に低減させることが可能となる。
このように上述した様な像担持ユニット及び像担持体駆動構成を採用することによって、露光手段と像担持体との位置ズレによって発生する走査方向の色ズレを最小限に抑える装置本体構成を維持し、露光手段起因の走査方向の色ズレ向上を図ることが可能となる。また同時に、複数の像担持体に回転変動が生じた場合でも、ユーザーを長時間待たせることなく、精度の良い位相補正を安定して実行することができるため、複数の像担持体の回転変動起因の副走査方向の色ズレも容易に低減させることが可能となる。
また、上述した様な第1及び第2駆動点を設けることにより、部品のキャビ間差、ロット差及びカートリッジ差(製造されたカートリッジ毎に生ずる誤差をいう)等による像担持体の速度変動への影響を抑え、色ズレを最小限に抑えることが可能となる。
(実施形態2)
次に本発明の他の実施形態について説明する。基本的な構成は前述の実施形態と同様であり、主に異なる部分について説明する。
図4、5、14〜17を用いて本実施の形態の特徴要件である像担持ユニット構成について説明する。図14〜16は、本実施の形態に係る像担持ユニットの構成を示す図である。尚、ここでもまた感光ドラム1dについて示すが、感光ドラム1a,1b,1cについても同様であり、代表的に感光ドラム1dで以下は説明する。
像担持体の回転中心を担う回転軸64にはスプリングピン67及び69が挿入されるピン穴75及び76が設けられており、その穴位置の回転位相は互いに一致する様に構成されている。
ドラムカップリング57には端部にカップリング凸部37が形成されると同時にスプリングピン67が挿入されるピン穴68が設けられている。
このピン穴68はスプリングピン67の外径とガタ無く嵌合される丸穴部68aと、回転軸64が嵌合される中心穴73を挟んだ反対側にはスプリングピン67の外径とは接触しない長穴部68bとが設けられている。ドラムカップリング57がスプリングピン67を介して回転軸64に回転駆動力を伝達する駆動点は丸穴部68aの一点に限定される構成となっている。
更にカップリング凸部37に形成された位相位置決めリブ66の回転位相と前述した丸穴部68aの回転位相がドラムカップリング57において一義的に決定される構成となる。
また、感光ドラム1d端部に設けられたフランジ部材360にはスプリングピン69が挿入されるピン穴370が設けられている。このピン穴370はスプリングピン69の外径とガタ無く嵌合される丸穴部370aと、回転軸64が嵌合される中心穴74を挟んだ反対側にはスプリングピン69の外径とは回転方向上流側でのみ接触する穴部370bとが設けられている。
図15、16に示す通り、穴部370bにはスプリングピン69の回転方向下流側に小さな突起部135が設けられており、回転方向上流側はスプリングピン69の外径とは接触しない形状、つまり空間(隙間)370eを有する構成となっている。回転軸64が回転を始めると、スプリングピン69が丸穴部370aに接触してフランジ部材360を回転させると同時に突起部135の先端と接触する。この突起部135は弾性変形可能に構成されている。
図17は、像担持ユニットに作用する応力関係を説明するための図である。
図17に示す通り、感光ドラム1dが回転して負荷トルクが作用する。そうすると、突起部135は丸穴部370aよりも強度が弱いために微小に変形し、その変形の影響により突起部135先端部では丸穴部370aによる回転駆動力F1よりも小さい回転駆動力F2がフランジ部材360に対して作用する(F1>F2)。
このように、回転駆動力F1が作用する丸穴部370a(第1駆動点)の対向側(フランジ部材360上で略180度回転位相が異なる位置)に補助的な突起部135による第2駆動点を設け、回転駆動力F1に対する偶力F2を作用させる。このことで、感光ドラム1dを移動させようとする力Rを抑制して回転駆動力Fのみを効率よく働かせることができる。ここで、第1駆動点及び第2駆動点において作用する回転駆動力は、異なる作用線上にあって、略平行で逆向きとなっている。
また、感光ドラム1dの回転位相はより大きな回転駆動力を作用させる第1駆動点である丸穴部370aによって決定される。すなわち、感光ドラムユニットにおいて、カップリング凸部37に形成された位相位置決めリブ66、丸穴部68a、ピン穴75、ピン穴76及び丸穴部370aは全てその回転位相を一義的に決定することができる。
また、上述した構成に加えて、ドラムカップリング57に設けた長穴部68bに、穴部370bのようにスプリングピン67の回転方向上流側に小さな突起部235(図18参照)による第4駆動点を設けてもよい。この時、第4駆動点において軸に伝えられる駆動力は、第3駆動点において軸に伝えられる駆動力よりも小さい。
このように、丸穴部68a(第3駆動点)に作用する回転駆動力に対して偶力を発生させる構成を追加することにより、上述した効果と同様の効果を得ることができる。尚、第3駆動点と第4駆動点は、カップリング57上で略180度回転位相が異なる。
更に、前述した様にカップリング凸部37とカップリング凹部52は位相位置決めリブ66とキー溝65によって一回転一位相の関係で一義的にその回転位相が決定される構成となっている。それでドラム駆動ギア48、ドラムカップリング57、回転軸64、フランジ部材60及び感光ドラム1dの回転位相を全て一致させることが可能となっている。
以上説明した様に本実施の形態によれば次に挙げる効果がある。つまり本実施の形態ではフランジ部材360に回転軸64の回転駆動力が伝達されると共にその回転位相を決定する第1駆動点(丸穴部370a)と、第1駆動点による回転駆動力よりも小さい駆動力を発生させる補助的な第2駆動点(突起部135)を設けた。このことにより、感光ドラムの回転駆動力に対する偶力を発生させることができるので、感光ドラムの回転速度変動を小さく安定させることが可能である。この時、本実施形態では、突起部135が弾性変形可能であるので、より確実に第2駆動点の力を第1駆動点の力より小さい補助的なものとすることができる。
このように本実施形態においても、検知に時間を要する位相検知シーケンスを作動させることなく、より安定した感光ドラムの位相合わせを実現すると共に、感光ドラムの速度変動(回転変動)を抑えることにより、画像のズレを低減させることが可能である。
本発明の実施形態である画像形成装置を示す図である。 装置本体における像担持体の位置決めを説明するための図である。 像担持体を駆動する駆動ユニットを示す図である。 駆動ユニットと像担持体の接続形態を説明するための図である。 駆動ユニットと像担持体の接続形態を説明するための図である。 駆動ユニットのカップリング形状を説明する図である。 像担持体側のカップリング形状を説明する図である。 像担持体の駆動部を示す図である。 像担持体の駆動部を示す図である。 像担持体に作用する応力関係を説明する図である。 本発明の背景技術であり、駆動ユニットと像担持体の接続形態を示す図である。 本発明の背景技術であり、駆動ユニットと像担持体の接続形態を示す図である。 回転角度と位置誤差の関係を示す図である。 本発明の他の実施形態である像担持体の駆動部を示す図である。 本発明の他の実施形態である像担持体の駆動部を示す図である。 像担持体のフランジの構成を示す図である。 像担持体に作用する応力関係を説明する図である。 像担持体の駆動部を示す図である。
符号の説明
1a,1b,1c,1d 像担持体(感光ドラム)
60 支持部
64 回転軸
69 スプリングピン
69a 第1突部
69b 第2突部
70a 第1係合部
70b 第2係合部
70e 空間(隙間)
80 円筒部

Claims (17)

  1. 像担持体と、前記像担持体を回転駆動するための軸と、を有し、前記軸は第1突部及び第2突部を備え、前記像担持体は前記第1突部及び前記第2突部それぞれと係合する第1係合部及び第2係合部を備え、前記像担持体上に形成されたトナー像が記録媒体上に形成される画像形成装置において、
    前記軸の回転方向に関して、前記第1係合部は前記第1突部の下流側及び上流側で前記第1突部と当接し、前記第2係合部は前記第2突部の下流側で前記第2突部と当接し、且つ前記第2係合部は前記第2突部の上流側では前記第2突部との間に隙間を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記像担持体は、円筒部と、前記円筒部を支持する支持部と、を有し、前記支持部は前記第1係合部と前記第2係合部を備えることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記第1係合部は丸穴であり、前記第2係合部は矩形状の穴であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  4. 前記第1突部及び前記第2突部はピンであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  5. 前記ピンは前記軸を貫通しており、前記ピンの一端が前記第1突部であり、前記ピンの他端が前記第2突部であることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  6. 前記第2突部が前記第2係合部に当接する前記第2係合部の当接部は、弾性変形可能であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  7. 前記第2突部が前記第2係合部に当接する当接部において前記軸が前記像担持体に与える駆動力は、前記第1突部が前記第1係合部に当接する当接部において前記軸が前記像担持体に与える駆動力より小さいことを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
  8. 前記第1突部が前記第1係合部に駆動力を伝える第1駆動部と、前記第2突部が前記第2係合部に駆動力を伝える第2駆動部は、前記軸の回転方向で略180度離れていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  9. 前記像担持体は複数で、複数の像担持体はそれぞれ、異なる色のトナー像が形成され、複数の像担持体上のトナー像は順次一つの記録材上に転写されることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  10. 像担持体と、前記像担持体を回転駆動するための軸と、を有し、
    前記軸は第1突部及び第2突部を備え、前記像担持体は前記第1突部及び前記第2突部それぞれと係合する第1係合部及び第2係合部を備える像担持ユニットにおいて、
    前記軸の回転方向に関して、前記第1係合部は前記第1突部の下流側及び上流側で前記第1突部と当接し、前記第2係合部は前記第2突部の下流側で前記第2突部と当接し、且つ前記第2係合部は前記第2突部の上流側では前記第2突部との間に隙間を有することを特徴とする像担持ユニット。
  11. 前記像担持体は、円筒部と、前記円筒部を支持する支持部と、を有し、前記支持部は前記第1係合部と前記第2係合部を備えることを特徴とする請求項10記載の像担持ユニット。
  12. 前記第1係合部は丸穴であり、前記第2係合部は矩形状の穴であることを特徴とする請求項10記載の像担持ユニット。
  13. 前記第1突部及び前記第2突部はピンであることを特徴とする請求項10記載の像担持ユニット。
  14. 前記ピンは前記軸を貫通しており、前記ピンの一端が前記第1突部であり、前記ピンの他端が前記第2突部であることを特徴とする請求項13記載の像担持ユニット。
  15. 前記第2突部が前記第2係合部に当接する前記第2係合部の当接部は、弾性変形可能であることを特徴とする請求項10記載の像担持ユニット。
  16. 前記第2突部が前記第2係合部に当接する当接部において前記軸が前記像担持体に与える駆動力は、前記第1突部が前記第1係合部に当接する当接部において前記軸が前記像担持体に与える駆動力より小さいことを特徴とする請求項15記載の像担持ユニット。
  17. 前記第1突部が前記第1係合部に駆動力を伝える第1駆動部と、前記第2突部が前記第2係合部に駆動力を伝える第2駆動部は、前記軸の回転方向で略180度離れていることを特徴とする請求項10記載の像担持ユニット。
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