JP2007065102A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １次転写の最中に、転写ズレを発生させずに現像ロータを回転して形成画像の色を切り替えられる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 感光体２と、外周に配置された複数の現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを択一して感光体２に対向させることができ、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを感光体２に圧接する方向に付勢された現像ロータリ７と、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを択一するために、現像ロータリ７に設けた回転歯車１１に咬合して現像ロータリ７を回転させる切換駆動歯車１２とを有する画像形成装置１において、切換駆動歯車１２は、回転歯車１２に作用する力の方向が現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの圧接力を減少させる方向になる位置に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の現像ローラを有する画像形成装置に関する。

複数の現像ローラを有する現像ロータリによって異なる色の画像を形成することができる画像形成装置において、現像ロータリを回転して現像ローラを切り換えると、現像ロータリを回転させるための駆動力が感光体に伝わり、感光体を振動させる。このため、中間転写体に対する１次転写が完了する前に現像ロータリを回転すると、感光体の振動によって感光体と中間転写体との圧接状態が変化し、１次転写における転写ずれを引き起こす原因となる。これを防止するために１次転写が完了するまで現像ロータリを回転しないようにすると、画像形成速度を上げることができないという問題がある。

この問題を回避するために、現像ローラと感光体を離間してから現像ロータリを回転する画像形成装置も市販されている。

その一方で、現像ロータリを感光体に常に当接させることで、現像ローラの切り換えの際に現像ロータリが感光体に離間／着接しないようにし、現像ローラの切り換えによるショックを小さくして画像形成に影響を及ぼさないように工夫されたものもある（特許文献１）。
特開２００３−２９５５５１号公報

そこで、本発明は、１次転写の最中に、転写ズレを発生させずに現像ロータを回転して形成画像の色を切り替えられる画像形成装置を提供することを課題とする。

現像ローラの切り換えに伴う影響として、転写ズレが引き起こされるが、前記課題を解決するにあたり、本発明者らは、その原因となる要因を鋭意検討した結果、現像ローラの切り換えを駆動する歯車による力の方向が転写ズレに大きく影響することを見出した。つまり、切換駆動歯車の駆動力が現像ローラと感光体との間の圧接力の変動を引き起こし、そして、圧接力が増大した場合には、転写ズレへの影響が大きくなるという知見を得た。

そこで、前記課題を解決するために、本発明による画像形成装置の第１の態様は、感光体と、外周に配置された複数の現像ローラを択一して前記感光体に対向させることができ、前記現像ローラを前記感光体に圧接する方向に付勢された現像ロータリと、前記現像ローラを択一するために、前記現像ロータリに設けた回転歯車に咬合して前記現像ロータリを回転させる切換駆動歯車とを有し、前記切換駆動歯車は、前記回転歯車に作用する力の方向が前記現像ローラの圧接力を減少させる方向になる位置に設けられているものとする。

この構成によれば、切換駆動歯車が現像ロータリを回転させる力が感光体を押圧する方向に作用しないので、感光体と中間転写体との圧接状態が変動せず、転写ずれを発生させない。このため、１つの現像ローラで感光体にトナー画像を形成し終えたなら、形成したトナー画像が中間転写体に１次転写され終わるのを待つことなく、すぐに現像ロータリを回転し、次の現像ローラを感光体に圧接させて次の色のトナー画像を形成することができる。これによって、画像形成の間隔を短くできる結果、画像形成速度が高くなる。

また、本発明による画像形成装置の第２の態様は、感光体と、外周に配置された複数の現像ローラを択一して前記感光体に対向させることができ、前記現像ローラを前記感光体に圧接する方向に付勢された現像ロータリと、前記現像ローラを択一するために、前記現像ロータリに設けた回転歯車に咬合して前記現像ロータリを回転させる切換駆動歯車とを有し、前記切換駆動歯車は、前記回転歯車に作用する力の方向が前記現像ローラと前記感光体との圧接方向と９０°以上異なる位置に設けられているものとする。

この構成によっても、切換駆動歯車が現像ロータリを回転させる力が感光体を押圧する方向に作用しないので、感光体と中間転写体との圧接状態が変動せず、転写ずれを発生させない。このため、画像形成の間隔を短くでき、画像形成速度が高くなる。

本発明の第１および第２の態様の画像形成装置において、前記現像ロータリは、回転軸を揺動可能なアームに支持され、前記切換駆動歯車は、前記アームの支点の近傍に設けられてもよい。

この構成によれば、切換駆動歯車が回転歯車と咬合する位置が、現像ローラを圧接するための現像ロータリの揺動の中心に近く、現像ロータリの揺動による切換駆動歯車と回転歯車との距離の変動が小さく、歯車の噛み合い量の変動によるギアの過負荷や破損を防止できる。好ましくは、切換駆動歯車と回転歯車との距離が一定になるように、現像ロータリの回転軸を支持するアームの支点（揺動の中心軸）と切換駆動歯車の回転軸とを一致させるとよい。

以上のように、本発明によれば、切換駆動歯車が現像ロータリを回転させるために作用する力が、現像ローラと感光体との圧接力を増加させないようにしたので、感光体を振動させない。これによって、感光体から中間転写体に対する１次転写が終了する前に現像ロータリを回転しても、１次転写における転写ずれを発生させることがない。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の第１実施形態の画像形成装置１を示す。画像形成装置１は、感光体２と、感光体２に帯電させる帯電器３と、感光体２にレーザを照射して静電潜像を形成する露光器４と、静電潜像に、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを供給して感光体２上にトナー画像を形成するする４つの現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとを有する。現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、回転軸６を中心に矢印Ｒ方向に回転可能な現像ロータリ７の外周に均等に配置され、現像ロータリ７の回転位置によっていずれか１つが感光体２に対向する。

現像ロータリ７は、回転軸６を揺動軸８に枢支された揺動アーム９によって支持され、圧接ばね１０によって付勢されることで、感光体２に現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを圧接力Ｆ_Ｓで回転軸６の揺動方向に圧接している。また、現像ロータリ７には外周に回転歯車１１が設けられ、回転歯車１１は、揺動軸８に同軸に支持された切換駆動歯車１２と咬合している。切換駆動歯車１２は、切換モータ１３によって回転するモータ歯車１４に咬合している。

また、画像形成装置１は、感光体２と圧接し、１次転写ローラ１５の静電気力によってトナー画像が転写される中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６に記録紙を圧接し、静電気力によって中間転写ベルト１６から記録紙にトナー画像を転写する２次転写ローラ１７と、記録紙を加熱してトナー画像を定着させる定着器１８とを有している。

また、記録紙は、供給トレイ１９に供給され、供給ローラ２０によって１枚ずつ取り出され、搬送ローラ２１によって中間転写ベルト１６と２次転写ローラ１７との間に送り込まれる。

画像形成装置１において、いずれかの現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋで感光体２にトナー画像を形成したならば、即座に切換モータ１３によって切換駆動歯車１２を回転させることで回転歯車１１を駆動して、現像ロータリ７を回転軸６を中心に回転させる。これによって、先に感光体２に形成したトナー画像が中間転写ベルト１６に１次転写し終えているか否かに拘わらず、現像ロータリ７は、次の画像形成に必要な現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが感光体２に圧接するように回転する。

このとき、切換駆動歯車１２と回転歯車１１とのピッチ円の接線方向は、揺動アーム９と直角であるから現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光体２に対する圧接力Ｆ_Ｓの向きと平行であるが、切換駆動歯車１２が回転歯車１１対して作用する駆動力Ｆ_Ｇは、圧接力Ｆ_Ｓと正反対の方向から歯車の圧力角のために回転軸６側に僅かに傾いている。

このように、切換駆動歯車１２は、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを感光体２から離間させる方向に現像ロータリ７に駆動力Ｆ_Ｇを作用させる。つまり、切換駆動歯車１２の駆動により発生する力の方向が、前記付勢力を減少させる方向になるので、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光体２に対する圧接力を増加させることがなく、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが感光体２を押して振動させることがない。このため、１次転写の最中に現像ロータリ７を回転しても、１次転写ローラ１５が感光体２から中間転写ベルト１６に転写するトナー画像が転写ずれしない。

切換駆動歯車１２は、揺動アーム９と同軸に支持されているので、揺動アーム９が揺動しても回転歯車１１に対する距離が変化しない。このため、切換駆動歯車１２と回転歯車１１との噛み合い量が変化して、ギア抜けや伝達効率の低下がなく、切換駆動歯車１２および回転歯車１１の破損や異常な摩耗が発生しない。

現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋによって感光体２に適切にトナー画像を形成するために、本実施形態のように、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは感光体２に対して径方向に圧接力Ｆ_Ｓが加えられることが好ましい。揺動アーム９と切換駆動歯車１２とを同軸に支持すると、必然的に、切換駆動歯車１２が回転歯車１１に咬合する位置は、図１に示すように、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが感光体２に当接する位置から、回転軸６を中心に９０°の位置になる。この場合、切換駆動歯車１２の駆動力Ｆ_Ｇは、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光体２に対する圧接力Ｆ_Ｓの正反対より回転軸６側に僅かに傾斜した方向になる。

現像ロータリ７の支持方法は揺動アーム９に限らず、如何なる構造で支持してもよい。例えば、図２に示す第２実施形態の画像形成装置１’のように、回転軸６を案内溝９’で摺動可能に支持し、圧接ばね１０’で付勢してもよい。また、駆動力Ｆ_Ｇが圧接力Ｆ_Ｓと同じ方向の成分を有していなければ、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光体２に対する圧接力を増加させないので、駆動力Ｆ_Ｇは、圧接力Ｆ_Ｓから９０°以上向きが異なっていればよい。尚、本実施形態の切換駆動歯車１２は、揺動軸８に支持されないので、切換モータ１３で直接駆動できる。

図３に、画像形成装置１’における、切換駆動歯車１２を設ける位置と、切換駆動歯車１２の駆動力Ｆ_Ｇの現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光体２への圧接方向の大きさとの関係を示す。切換駆動歯車１２を設ける位置は、現像ロータリ７の中心からの見た感光体２に対する回転Ｒ方向の角度θで表す。駆動力Ｆ_Ｇが圧接力Ｆ_Ｓと同じ方向の成分を有していなければ、切換駆動歯車１２が現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光体２への圧接力を増大させることがない。すなわち、切換駆動歯車１２が、回転歯車１１に作用する力の方向が現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光体２への圧接力を減少させる方向、別の観点からみれば、作用する力の方向が圧接方向と９０°以上異なる位置に設けられていればよい。よって、図３において、グラフの値が０以下となる位置が本発明の条件を満たす切換駆動歯車１２の位置である。

また、本発明によれば、切換駆動歯車１２による駆動力Ｆ_Ｇが、現像ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの感光体２に対する圧接力Ｆ_Ｓと９０°以上異なる方向であればよい。よって、図４に示す第３実施形態の画像形成装置１”のように、現像ロータリ７が図１および２の回転方向Ｒと異なる回転方向Ｓに回転する場合、切換駆動歯車１２の配置可能な範囲は、図１および２の場合と異なり、切換駆動歯車１２を揺動軸８に同軸に支持することはできない。

本発明の第１実施形態の画像形成装置の概略図。 本発明の第２実施形態の画像形成装置の概略図。 切換駆動歯車の位置と駆動力の圧接方向成分の大きさの関係を示すグラフ。 本発明の第３実施形態の画像形成装置の概略図。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 感光体
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ 現像ローラ
６ 回転軸
７ 現像ロータリ
８ 揺動軸
９ 揺動アーム
１０ 圧接ばね
１１ 回転歯車
１２ 切換駆動歯車
１５ １次転写ローラ
１６ 中間転写ベルト

Claims (4)

1. 感光体と、
   外周に配置された複数の現像ローラを択一して前記感光体に対向させることができ、前記現像ローラを前記感光体に圧接する方向に付勢された現像ロータリと、
   前記現像ローラを択一するために、前記現像ロータリに設けた回転歯車に咬合して前記現像ロータリを回転させる切換駆動歯車とを有し、
   前記切換駆動歯車は、前記回転歯車に作用する力の方向が前記現像ローラの圧接力を減少させる方向になる位置に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 感光体と、
   外周に配置された複数の現像ローラを択一して前記感光体に対向させることができ、前記現像ローラを前記感光体に圧接する方向に付勢された現像ロータリと、
   前記現像ローラを択一するために、前記現像ロータリに設けた回転歯車に咬合して前記現像ロータリを回転させる切換駆動歯車とを有し、
   前記切換駆動歯車は、前記回転歯車に作用する力の方向が前記現像ローラと前記感光体との圧接方向と９０°以上異なる位置に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
3. 前記現像ロータリは、回転軸を揺動可能なアームに支持され、
   前記切換駆動歯車は、前記アームの支点の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像ロータリは、回転軸を揺動可能なアームに支持され、
   前記切換駆動歯車は、前記アームの支点と同軸に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

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