JP2016095472A - 当接離間機構、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プロセス部材と像担持体とを当接離間させる当接離間機構を小型化する技術を提供する。【解決手段】像担持体２に作用するプロセス部材１７が像担持体２に当接する当接状態と、プロセス部材１７が像担持体２から離間する離間状態とを切り替える当接離間機構において、プロセス部材１７を支持して、像担持体２に対して移動可能な支持部材２０と、電圧が印加されることで変形する変形体２３Ｒｂ（Ｌｂ）を用いたアクチュエータ２３と、を有し、アクチュエータ２３は、変形体Ｒｂ（Ｌｂ）が変形することで支持部材２０を移動させることにより当接状態と離間状態とを切り替えることを特徴とする当接離間機構。【選択図】図３

Description

本発明は、当接離間機構、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置に関する。

記録媒体に画像を形成するために像担持体に接触する現像剤担持体等のプロセス部材を有する画像形成装置がある。このような画像形成装置では、プロセス部材が像担持体に長時間接触することで、プロセス部材と像担持体とに歪みが生じる場合や像担持体に不要な現像剤が付着してしまう場合があった。また、画像形成動作停止後に画像形成動作を再び開始する場合に記録媒体に形成される画像に欠陥が生じる場合があった。このような問題点を解決するため、プロセス部材を像担持体に接触させる画像形成装置ではプロセス部材を像担持体から離間できる当接離間機構が設けられている。
特許文献１では、現像剤担持体を像担持体に当接離間することができる当接離間機構が開示されている。

特開２０１２−１２８０１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載される当接離間機構はギアとモータとカム等から構成される機構であるため、画像形成装置に当接離間機構が配置されることで画像形成装置が大型化してしまっていた。

そこで、本発明は、プロセス部材と像担持体とを当接離間させる当接離間機構を小型化することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、
像担持体に作用するプロセス部材が前記像担持体に当接する当接状態と、前記プロセス部材が前記像担持体から離間する離間状態とを切り替える当接離間機構において、
前記プロセス部材を支持して、前記像担持体に対して移動可能な支持部材と、
電圧が印加されることで変形する変形体を用いたアクチュエータと、
を有し、
前記アクチュエータは、前記変形体が変形することで前記支持部材を移動させることにより前記当接状態と前記離間状態とを切り替えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、
当接離間機構と、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体が設けられる現像室と、
を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明のプロセスカートリッジは、
前記現像装置と、
前記現像剤によって現像される現像剤像を担持する前記像担持体と、
を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
前記プロセスカートリッジを有し、
前記現像剤によって記録媒体に画像を形成することを特徴とする。

本発明によれば、プロセス部材と像担持体とを当接離間させる当接離間機構を小型化することができる。

実施例に係るアクチュエータが装着される画像形成装置の概略図。 画像形成装置に装着されたプロセスカートリッジの概略図。 アクチュエータが装着されたプロセスカートリッジの概略図。 実施例１に係るプロセスカートリッジを上から見た場合の断面図。 遅延回路を有していないプロセスカートリッジの動作を示す図。 帯電部材の出力電圧とアクチュエータの変位との関係を示した図。 実施例２に係るアクチュエータが装着されたプロセスカートリッジの概略図。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を例示する。但し、この実施例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形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１は、実施例に係るアクチュエータが装着される画像形成装置の概略図である。
画像形成装置１は、インライン方式や中間転写方式などを採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１は、画像情報に基づいて記録材Ｐ（記録媒体）（例えば、記録用紙やプラスチックシートや布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置１に接続された画像読取装置または画像形成装置１に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器から画像形成装置１に入力される。

画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）とシアン（Ｃ）とブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、水平方向に一列に配置されている。なお、本実施例では、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成と動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、特に区別しない場合は、いずれの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して説明する。

画像形成装置１は像担持体として４つの感光体ドラム２（像担持体）を有する。感光体ドラム２は、画像形成装置１に感光体ドラム２が通常に装着されている場合において水平方向にそれぞれ配置されている。感光体ドラム２は、直径２４（ｍｍ）のアルミ円筒の表面に塗工された正孔阻止層と電荷発生層の上に厚さ２０（μｍ）の電荷移動層を塗工したものである。感光体ドラム２のアルミ円筒は画像形成装置１の筺体を介して接地されている。感光体ドラム２は、不図示の駆動手段（駆動源）によって表面速度１２０（ｍｍ／ｓｅｃ）で図１の矢印Ａ方向に回転駆動させられる。

感光体ドラム２の周辺には、感光体ドラム２の表面を均一に帯電する帯電ローラ３と、画像情報に基づいてレーザーを照射することで感光体ドラム２の表面に静電潜像を形成する露光装置４とが配置されている。また、感光体ドラム２の周囲には、感光体ドラム２に形成された静電潜像を現像する現像ユニット５と、感光体ドラム２に形成されたトナー像（現像剤像）が写された後に感光体ドラム２の表面に残留したトナーを除去するクリーニング部材６とが配置されている。また、感光体ドラム２に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト７が４つの感光体ドラム２に対向して配置されている。中間転写ベルト７に転写されたトナー像が記録材Ｐに転写されることで記録材Ｐに画像が形成される。

感光体ドラム２の回転方向において、それぞれのプロセス部材は次のような順に配置されている。露光装置４によって感光体ドラム２が露光される位置である露光位置は、帯電ローラ３によって感光体ドラムが帯電される位置である帯電位置よりも下流側に位置している。また、現像ユニット５によって感光体ドラム２に形成された静電潜像が現像される位置である現像位置は露光位置よりも下流側に位置している。感光体ドラム２に形成されたトナー像が中間転写ベルト７に転写される位置である転写位置は現像位置よりも下流側に位置している。クリーニング部材６によって感光体ドラム２に残留したトナーが除去される位置であるクリーニング位置は転写位置よりも下流側に配置されている。

なお、本実施例では、現像ユニット５は、現像ローラ１７（プロセス部材、現像剤担持体）を感光体ドラム２に接触させることで現像を行う。つまり、本実施例では、現像ユニット５は、感光体ドラム２の帯電極性と同極性に帯電したトナーを、感光体ドラムにおける露光により電荷が減衰した部分に付着させることで静電潜像を現像する。

本実施例では、感光体ドラム２と帯電ローラ３と現像ユニット５とクリーニング部材６とは一体化されてプロセスカートリッジ８を構成している。プロセスカートリッジ８は画像形成装置１に着脱可能に取り付けられている。プロセスカートリッジ８は各色の画像形成部ごとに設けられており、それぞれの色のプロセスカートリッジ８は互いに同一の形状に形成されている。４つのプロセスカートリッジ８には、イエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）とシアン（Ｃ）とブラック（Ｋ）のトナーがそれぞれ収容されている。

無端状のベルトである中間転写ベルト７は、４つの感光体ドラム２のすべてに当接しており、図１における矢印Ｂ方向に移動する。また、中間転写ベルト７は、従動ローラ９と二次転写対向ローラ１０と駆動ローラ１１とに支持されている。中間転写ベルト７の内周面側には、一次転写ローラ１２がそれぞれの感光体ドラム２に対向して配置されている。一次転写ローラ１２が中間転写ベルト７を感光体ドラム２に向けて押圧することで、中間転写ベルト７と感光体ドラム２とが当接する位置で一次転写部を形成する。そして、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが一次転写バイアス電源（不図示）から一次転写ローラ１２に印加される。これにより、感光体ドラム２に形成されたトナー像が中間転写ベルト７上に転写（一次転写）される。

また、二次転写対向ローラ１０に対向する位置であって中間転写ベルト７の外周面側に二次転写ローラ１３が配置されている。二次転写ローラ１３は中間転写ベルト７を介して二次転写対向ローラ１０を押圧することで、中間転写ベルト７と二次転写ローラ１３とが当接する位置に二次転写部を形成する。そして、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが二次転写バイアス電源（不図示）から二次転写ローラ１３に印加される。これにより、中間転写ベルト７に形成されたトナー像が記録材Ｐに転写（二次転写）される。ここで、一次転写ローラ１２と二次転写ローラ１３とは同様の構成となっている。

画像形成動作がなされる際は帯電ローラ３によって感光体ドラム２の表面が一様に帯電
される。次に、露光装置４から照射されたレーザー光によって感光体ドラム２の表面が走査露光されることで、画像情報に基づいて感光体ドラム２に静電潜像が形成される。感光体ドラム２に形成された静電潜像は現像ユニット５によってトナー供給されることで現像される。そして、感光体ドラム２に形成されたトナー像は一次転写ローラ１２によって中間転写ベルト７に転写（一次転写）される。例えば、フルカラー画像を形成時する際は、画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいてトナー像が順番に転写されることで中間転写ベルト７に各色のトナー像が重ねて形成される。

その後、中間転写ベルト７の移動することで記録材Ｐが二次転写部に搬送され、中間転写ベルト７に形成されたトナー像は二次転写ローラ１３によって記録材Ｐに二次転写される。その後、トナー像が転写された記録材Ｐは定着装置１４に搬送される。定着装置１４で記録材Ｐが加圧されつつ加熱されることで記録材Ｐにトナー像が定着する。一次転写後に感光体ドラム２上に残留したトナーはクリーニング部材６によって除去される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト７上に残留した二次転写残トナーは中間転写ベルトクリーニング装置１５によって除去される。ここで、画像形成装置１における仕様は、本発明の趣旨により上記した構成に限定されることはない。

図２は、画像形成装置に装着されたプロセスカートリッジの概略図である。
本実施例の画像形成装置１に装着されるプロセスカートリッジ８の構成について説明する。なお、本実施例では、収容している現像剤の色を除いて各色におけるプロセスカートリッジ８の構成と動作は同様である。

プロセスカートリッジ８は、感光体ドラム２等を有する感光体ユニット１６と現像ローラ１７等を有する現像ユニット５とが一体となって構成されている。現像ユニット５は、回動軸Ｘを中心として回動可能（移動可能）に支持されている。現像ユニット５は、感光体ユニット１６と現像ユニット５に取り付けられた引張りバネ１８（付勢部材）によって、現像ローラ１７が感光体ドラム２から離間するように付勢される。なお、図２では、引張りバネ１８は、プロセスカートリッジ８の側面に取り付けられているものを断面図に投射して示されている。

感光体ユニット１６は、感光体ユニット１６の構成部材を支持するクリーニング枠体１９を有する。クリーニング枠体１９は、感光体ドラム２と帯電ローラ３とクリーニング部材６等を有している。現像ユニット５は、現像ユニット５の構成部材を支持する現像枠体２０（支持部材）を有する。現像ユニット５は、感光体ドラム２と接触しながら図２の矢印Ｃ方向に回転する現像ローラ１７を有している。現像ローラ１７は、シリコーンやウレタンなどの低硬度のゴム材や発泡体等の層が芯金の外周面上に形成されることで構成される弾性現像ローラである。

また、現像ユニット５における現像室内には、現像ローラ１７の外周面上に接触するように図２の矢印Ｄ方向に回転するトナー供給ローラ２１が配置されている。トナー供給ローラ２１は、連泡性発泡体の層が導電性芯金の外周に形成されることで構成される。現像枠体２０は現像ブレード２２を有している。金属製の板ばねである現像ブレード２２は、現像ローラ１７と当接することで現像ローラ１７上にトナーの薄層を形成する。

図３は、アクチュエータが装着されたプロセスカートリッジの概略図である。図４は、プロセスカートリッジを上から見た場合の断面図である。本実施例の感光体ドラム２と現像ローラ１７とが当接離間する動作について説明する。ここで、現像ローラ１７と引張バネ１８と現像枠体２０とアクチュエータ２３とを有する構成を当接離間機構とする。現像ユニット５と感光体ユニット１６は、現像ローラ１７と感光体ドラム２とが離間する方向に、引張りバネ１８によって２（Ｎ）の引張力で弾性的に付勢されている。感光体ユニッ
ト１６と現像ユニット５とに引張りバネ１８による付勢力のみが加わっている場合、感光体ドラム２と現像ローラ１７とは１（ｍｍ）の間隔を空けて離間している。

図４において、アクチュエータ２３は現像ローラ１７の回転軸方向に延びている。アクチュエータ２３は、現像ローラ１７と平行するように配置されており、アクチュエータ２３Ｌとアクチュエータ２３Ｒと固定部２４ａとを有している。また、現像ローラ１７の回転軸方向において、アクチュエータ２３の長さは現像ローラ１７の長さと同等である。現像ローラ１７の回転軸方向におけるアクチュエータ２３の中央部において、アクチュエータ２３Ｌと２３Ｒの一端は固定部２４ａに固定される固定端となっている。また、アクチュエータ２３Ｌと２３Ｒの他端は自由端となっている。なお、固定部２４ａはフレーム２４に固定されており、フレーム２４は画像形成装置１内に設けられている。アクチュエータ２３Ｌ（２３Ｒ）と現像ユニット５との間隔が所定の間隔となるように、アクチュエータ２３Ｌ（２３Ｒ）は固定部２４ａに取り付けられている。ここで、所定の間隔とは、アクチュエータ２３に電圧が印加された場合にアクチュエータ２３Ｌ（２３Ｒ）が現像ユニット５を押圧するような間隔である。

アクチュエータ２３Ｒと２３Ｌは、ガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）（弾性部材）にマクロ・ファイバー・コンポジット２３Ｒｂ（Ｌｂ）（変形体）を３枚重ねて接着することで形成されている。ガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）とマクロ・ファイバー・コンポジット２３Ｒｂ（Ｌｂ）はともに現像ローラ１７の回転軸方向に延びている。また、マクロ・ファイバー・コンポジット２３Ｒｂ（Ｌｂ）は、ガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）における現像枠体２０と対向する面とは反対側の面に接着されている。ガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）は、長さが１２０（ｍｍ）で幅が３７（ｍｍ）で厚さが０．８（ｍｍ）であり可撓性を有する板となっている。また、マクロ・ファイバー・コンポジット２３Ｒｂ（Ｌｂ）は、Ｓｍａｒｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ社のマクロ・ファイバー・コンポジット（
Ｍａｃｒｏ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：ＭＦＣ、型番：Ｍ−８５２８−Ｐ１）である。アクチュエータ２３Ｒ（２３Ｌ）における現像枠体２０と対向する面の自由端近傍には押圧部材２３Ｒｃ（Ｌｃ）が取り付けている。

帯電電源２５（電圧源）に接続される高圧配線Ｙはアクチュエータ２３の陰極２３Ｎと帯電ローラ３とに接続されるように分岐しており、アクチュエータ２３の陽極２３Ｐと感光体ドラム２のアルミ円筒は画像形成装置１の筺体を介して接地されている。また、抵抗が１００（ｋΩ）である抵抗２６ａと電気容量が１（μＦ）であるコンデンサ２６ｂとが高圧配線に接続されている。抵抗２６ａはアクチュエータ２３に対して直列に接続され、コンデンサ２６ｂはアクチュエータ２３に対して並列に接続されている。

アクチュエータが現像ローラ１７を感光体ドラム２に当接させる（当接状態にする）動作について説明する。画像形成装置１が画像形成動作を開始すると、メインモータ（不図示）から伝わる動力によって感光体ドラム２と現像ローラ１７と中間転写ベルト７が作動する。ここで、画像形成装置１が画像形成動作を開始していない場合、感光体ドラム２と現像ローラ１７とは離間した状態（離間状態）にある。帯電電源２５から−１１００（Ｖ）の電圧を出力させると、高圧配線Ｙを介して帯電ローラ３とアクチュエータ２３とに電圧が印加される。帯電ローラ３に電圧が印加されると、帯電ローラ３と感光体ドラム２との間で放電が生じることで、感光体ドラム２の表面は−５００（Ｖ）程度に帯電される。

アクチュエータ２３に電圧が印加されてマクロ・ファイバー・コンポジット２３Ｒｂ（Ｌｂ）に電圧が印加されることで、マクロ・ファイバー・コンポジット２３Ｒｂ（Ｌｂ）は現像ローラ１７の回転軸方向に伸長する。上述したように、マクロ・ファイバー・コンポジット２３Ｒｂ（Ｌｂ）は、ガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）における現像枠体２０と対向する面とは反対側の面に接着されている。これにより、ガラスエポキシ板２３Ｒａ
（Ｌａ）における現像枠体２０と対向する面とは反対の面の長さが、現像枠体２０と対向する面の長さよりも長くなるため、ガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）は湾曲する。ここで、ガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）の面の長さとは、現像ローラ１７の回転軸方向におけるガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）の長さのことをいう。ガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）の一端（一部）は固定部２４ａ（固定部材）に固定されている。ガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）の他端に位置する押圧部材２３Ｒｃ（Ｌｃ）が現像ローラ１７に近づくようにガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）は湾曲する。

現像枠体２０に近づいた押圧部材２３Ｒｃ（Ｌｃ）が現像ユニット５における現像枠体２０を押圧することで、現像ユニット５が図３の矢印Ｆ方向に回転して現像ローラ１７が感光体ドラム２に当接する。ここで、矢印Ｆ方向とは、現像ローラ１７が感光体ドラム２に近づくように現像ユニット５が回動する方向である。現像ローラ１７の回転軸方向における両端に取り付けられる突き当てコロ２７Ｌと２７Ｒが感光体ドラム２に接触することで、現像ローラ１７の感光体ドラム２への当接加減を調整する。現像ローラ１７が感光体ドラム２に当接することで、露光装置４によって感光体ドラム２に形成された静電潜像が現像される。

画像形成動作が終了すると、帯電電源２５が電圧の出力を停止することで帯電ローラ３とアクチュエータ２３とに電圧が印加されなくなり、帯電ローラ３と感光体ドラム２との間の放電が停止する。また、アクチュエータ２３にも電圧が印加されなくなってマクロ・ファイバー・コンポジット２３Ｒｂ（Ｌｂ）が通常の長さに戻ることで、湾曲していたガラスエポキシ板２３Ｒａ（Ｌａ）が直線状になり、押圧部材２３Ｒｃ（Ｌｃ）が現像枠体２０から離間する。押圧部材２３Ｒｃ（Ｌｃ）から現像ユニット５に力が作用しないため、引張りバネ１８の付勢力によって現像ユニット５が回動することで感光体ドラム２と現像ローラ１７とは離間する。

図５は、遅延回路を有していないプロセスカートリッジの動作を示す図である。帯電電源２５が電圧を出力するのと同時に現像ローラ１７と感光体ドラム２とが当接する場合に生じる不具合と、帯電電源２５が電圧を出力してから所定時間以上遅れて現像ローラ１７が感光体ドラム２に当接する場合に生じる不具合について説明する。図５のように、帯電電源２５が電圧の出力を開始すると、帯電ローラ３が感光体ドラム２を帯電することで感光体ドラム２に帯電領域２ａが形成される。感光体ドラム２が帯電されるのと同時に現像ローラ１７が感光体ドラム２に当接する場合、感光体ドラム２における帯電されていない領域である未帯電領域２ｂに現像ローラ１７が当接するため未帯電領域２ｂにトナーが付着してしまうことになる。

一方、帯電電源２５が電圧の出力を停止した場合、帯電電源２５が電圧の出力を停止するのと同時に現像ローラ１７が感光体ドラム２から離間すれば未帯電領域２ｂにトナーが付着することはない。しかし、現像ローラ１７が感光体ドラム２から離間するタイミングが遅い場合、現像ローラ１７が感光体ドラム２に当接する位置である当接位置を帯電領域２ａが通過した後に現像ローラ１７が感光体ドラム２から離間してしまう。これにより、感光体ドラム２の未帯電領域２ｂに現像ローラ１７が接触することで、未帯電領域２ｂにトナーが付着してしまう。

本実施例では、感光体ドラム２の外径は２４（ｍｍ）であり、感光体ドラム２の表面速度は１２０（ｍｍ／ｓｅｃ）である。感光体ドラム２の外周面において、現像ローラ１７が感光体ドラム２にトナーを供給する位置は、帯電ローラ３が感光体ドラム２を帯電する位置から感光体ドラム２の回転軸を中心として矢印Ａ方向に９０°回転させた位置にある。このため、帯電電源２５が電圧の出力を開始してから、感光体ドラム２に現像ローラ１７が当接する位置に帯電領域２ａが到達するまで０．１６（ｓｅｃ）の時間がかかる。ま
た、帯電電源２５が電圧の出力を停止してから、感光体ドラム２に現像ローラ１７が当接する位置を帯電領域２ａが通過するまで０．１６（ｓｅｃ）の時間がかかる。したがって、帯電電源２５が電圧の出力を開始してから現像ローラ１７が感光体ドラム２に当接するまでに０．１６（ｓｅｃ）以上の遅延がある必要がある。また、帯電電源２５が電圧の出力を停止から現像ローラ１７が感光体ドラム２から離間するまでの時間が０．１６（ｓｅｃ）以内である必要がある。この条件を満たすことで、感光体ドラム２の未帯電領域２ｂにトナーが付着することを防止できる。

遅延回路２６について説明する。図３に示すように、帯電ローラ３とアクチュエータ２３とは共通の帯電電源２５に接続される高圧配線Ｙにおいて並列に接続されている。抵抗２６ａはコンデンサ２６ｂとアクチュエータ２３とに直列に接続されており、コンデンサ２６ｂとアクチュエータ２３とは並列に接続されている。帯電電源２５が電圧の出力を開始すると、静電容量が小さい帯電ローラ３に印加される電圧は帯電電源２５の電圧出力まで速やかに上昇し、帯電ローラ３と感光体ドラム２との間で放電が生じることで感光体ドラム２の表面が帯電される。一方、ＲＣ回路である遅延回路２６では、帯電電源２５が電圧を出力しても、コンデンサ２６ｂに電荷が蓄えられるまではアクチュエータ２３に電圧が印加されない。このため、現像ローラ１７が感光体ドラム２に当接するタイミングは、帯電電源２５が電圧を出力するタイミングよりも遅延する。また、帯電電源２５が電圧の出力を停止した場合、現像ローラ１７が感光体ドラム２から離間するタイミングは、帯電ローラ３に印加される電圧が０になるタイミングよりも遅延する。

図６は、帯電部材の出力電圧とアクチュエータの変位との関係を示した図である。図６（ａ）の上図は、帯電電源２５が電圧の出力を開始した場合において、帯電電源２５が電圧の出力を開始してからの経過時間と帯電電源２５の出力電圧との関係を示した図である。図６（ａ）の下図は、帯電電源２５が電圧の出力を開始した場合において、帯電電源２５が電圧の出力を開始してからの経過時間と現像ローラ１７の変位との関係を示した図である。図６（ｂ）の上図は、帯電電源２５が電圧の出力を停止した場合において、帯電電源２５が電圧の出力を停止してからの経過時間と帯電電源２５の出力電圧との関係を示した図である。また、図６（ａ）の下図は、帯電電源２５が電圧の出力を停止した場合において、帯電電源２５が電圧の出力を停止してからの経過時間と現像ローラ１７の変位との関係を示した図である。

図６では、コンデンサ２６ｂの静電容量が1．０（μＦ）と３．５（μＦ）と７．０（
μＦ）の場合についてそれぞれ実験結果を示している。なお、本実施例ではコンデンサ２６ｂの静電容量は1．０（μＦ）である。なお、現像ローラ１７の変位は株式会社キーエ
ンスのレーザー変位計ＬＫ−Ｇ８０によって測定した。

図６（ａ）に示すように、コンデンサの静電容量が1．０（μＦ）である場合において
、帯電電源２５が電圧を出力していない状態では、現像ローラ１７の変位は０（ｍｍ）となっている。現像ローラ１７の変位が０（ｍｍ）であるため、感光体ドラム２と現像ローラ１７とは１（ｍｍ）の間隔を空けて離間していることになる。コンデンサの静電容量が1．０（μＦ）である場合において、帯電電源２５が電圧の出力を開始してから０．２５
（ｓｅｃ）経過したときに現像ローラ１７の変位が１．０（ｍｍ）となっている。つまり、帯電電源２５が電圧の出力を開始してから０．２５（ｓｅｃ）経過したときに現像ローラ１７が感光体ドラム２に当接することになる。

一方、図６（ｂ）に示すように、帯電電源２５が電圧の出力を停止してから０．１（ｓｅｃ）経過すると、現像ローラ１７と感光体ドラム２との間隔が１（ｍｍ）より小さくなっている。つまり、帯電電源２５が電圧の出力を停止してから０．１（ｓｅｃ）経過したときに現像ローラ１７が感光体ドラム２から離間することになる。感光体ドラム２と現像
ローラ１７とが離間するまでは０．１（ｓｅｃ）の遅延がある。

このように、帯電電源２５が電圧の出力を開始してから現像ローラ１７が感光体ドラム２に当接するまでに、０．１６（ｓｅｃ）以上の遅延（０．２５（ｓｅｃ）の遅延）がある。また、帯電電源２５が電圧の出力を停止してから現像ローラ１７が感光体ドラム２から離間するまでに、０．１６（ｓｅｃ）以下の遅延（０．１（ｓｅｃ）の遅延）がある。したがって、感光体ドラム２における未帯電領域２ｂに現像ローラ１７が接触することで、未帯電領域２ｂにトナーが付着してしまうことを防止することができる。なお、抵抗２６ａの抵抗値やコンデンサ２６ｂの静電容量などを変更することで遅延時間を調整することができる。

以上のように、本実施例において、現像ローラを感光体ドラムに当接離間させるアクチュエータは、圧電素子（マクロ・ファイバー・コンポジット）と弾性部材（ガラスエポキシ板）とを用いた簡単な構成となっている。当接離間機構が簡単な構成となっていることで、当接離間機構が従来よりも小型化し、画像形成装置内において当接離間機構が占めるスペースが小さくなる。これにより、画像形成装置自体を従来よりも小型化することができる。従来では、当接離間機構は、歯車やカムなどを用いた機構で構成され、歯車などの機械部品が多数使用されることで複雑な構成となっていた。また、従来では、機械部品が多数使用されることで当接離間機構が大型化してしまい、画像形成装置自体も大型化してしまっていた。

また、本実施例では、遅延回路が用いられることで当接離間機構に電圧を供給する電源と帯電ローラに電圧を供給する電源とが共通の電源になっており、画像形成装置内の電源の数が少なくなることで画像形成装置を小型化することができる。

また、本実施例では、当接離間機構に圧電素子を用いることで、当接離間機構の動作音を軽減することができる。従来では、当接離間機構に歯車やカム等の機械部品が用いられていたため、当接離間機構が作動する際に機械部品同士が接触することで騒音が生じていた。本実施例では、当接離間機構に歯車やカム等が用いられていないため、当接離間機構が作動する際の動作音を軽減することができる。

なお、アクチュエータが感光体ドラムに当接させる部材は、必ずしも現像ローラである必要はない。アクチュエータが感光体ドラムに当接させる部材は、画像形成動作の際に像担持体に当接するプロセス部材であればよい。プロセス部材は、例えば、帯電ローラであってもよい。つまり、当接離間機構は、帯電ローラを感光体ドラムに当接離間させる構成とすることもできる。また、当接離間機構は、例えば、転写ローラを感光体ドラムに当接離間させる構成とすることもできる。

本実施例では、アクチュエータに、圧電セラミックから構成されるマクロ・ファイバー・コンポジットを用いた。マクロ・ファイバー・コンポジットは抵抗成分とインダクタ成分が小さいため、アクチュエータの等価回路はコンデンサとみなすことができる。このため、アクチュエータが変形する際に消費する変電力消費は小さく、アクチュエータと帯電ローラとを並列に接続しても帯電電源は電圧降下を生じない。一方、ソレノイドの等価回路はインダクタとみなすことができ、形状記憶合金の等価回路は抵抗とみなすことができる。このため、ソレノイドまたは形状記憶合金と帯電ローラとを並列に接続すると帯電電源は電圧降下を生じてしまう。つまり、電子写真プロセス部材に電力を供給する高圧電源によって当接離間機構を動作させる場合、アクチュエータはマクロ・ファイバー・コンポジットのように等価回路がコンデンサとみなせるものが好ましい。

（実施例２）
図７は、実施例２に係るアクチュエータが装着されたプロセスカートリッジの概略図である。実施例２では、アクチュエータとして円筒アクチュエータ（円筒状のアクチュエータ）を用いている。ここで、実施例２において、実施例１と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。なお、アクチュエータ２８と引張りバネ２９（付勢部材）とはプロセスカートリッジ８の側面に実際は取り付けられているが、図７では断面図に投射して示している。

アクチュエータ２８は、構造体２８ａと構造体２８ｂと圧縮バネ２８ｃと誘電エラストマー２８ｄとを有している。構造体２８ａはシャフト部を有しており、構造体２８ｂはスリーブ部を有している。構造体２８ａのシャフト部は構造体２８ｂのスリーブ部に差し込まれている。圧縮バネ２８ｃは、コイルばねであり、構造体２８ａのシャフト部と構造体２８ｂのスリーブ部とが圧縮バネ２８ｃの内側を通っている。圧縮バネ２８ｃは構造体２８ａと構造体２８ｂとの間に配置されており、圧縮バネ２８ｃの圧縮方向における圧縮バネ２８ｃの両端が構造体２８ａと構造体２８ｂとに固定されている。また、フィルム状の誘電エラストマー２８ｄ（エラストマーフィルム）は、圧縮バネ２８ｃの円周に４０回巻きつけられて、圧縮ばねの圧縮方向における両端が構造体２８ａと構造体２８ｂとに固定されている。

圧縮バネ２８ｃは、バネ定数が１（Ｎ／ｍｍ）、自然長が２２（ｍｍ）、直径が８（ｍｍ）となっている。また、誘電エラストマー２８ｄは、３Ｍ社のＶＨＢ４９０５を幅方向に２倍ほど長さ方向に３倍ほど伸長したものに４９０５導電グリスを塗工して２枚重ねることで形成されている。導電グリスは、導電テープで引き出されており、アクチュエータ２８における陽極２８Ｐと陰極２８Ｎになっている。

誘電エラストマー２８ｄは、１６（ｍｍ）に圧縮された圧縮バネ２８ｃに巻きつけられている。アクチュエータ２８に電圧が印加されると、誘電エラストマー２８ｄが圧縮バネ２８ｃの中心軸方向に伸長することで、圧縮バネ２８ｃの中心軸方向にアクチュエータ２８が伸長する。また、引張りバネ２９は、現像ローラ１７が感光体ドラム２に近づく方向に現像ユニット５が回動するようにプロセスカートリッジ８と現像ユニット５とを付勢する。

アクチュエータ２８における陽極２８Ｐと帯電ローラ３は帯電接点３０に接続されており、アクチュエータ２８における陰極２８Ｎは接地接点３１に接続されている。帯電電源２５における電気回路において、アクチュエータ２８と帯電ローラ３とは並列に接続されている。また、プロセスカートリッジ８を画像形成装置１に装着すると、プロセスカートリッジ８における帯電接点３０と接地接点３１とが画像形成装置１の給電端子（不図示）とそれぞれ接触導通する。

画像形成装置において、画像形成動作が実行される場合には、帯電電源２５から帯電ローラ３とアクチュエータ２８とに−１１００（Ｖ）の電圧が印加される。上述したように、アクチュエータ２８に電圧が印加されることでアクチュエータ２８が伸長する。現像ローラ１７と感光体ドラム２とが近づくような方向に引張りバネ２９が現像ユニット５とプロセスカートリッジ８とを付勢して、アクチュエータ２８が伸長することで、図７の矢印Ｆ方向に現像ユニット５が回動する。現像ユニット５が矢印Ｆ方向に回動することで、現像ローラ１７と感光体ドラム２とが当接する。一方、帯電電源２５が電圧の出力を停止すると、アクチュエータ２８が通常の長さに復元されることで、現像ローラ１７と感光体ドラム２とが離間するようにアクチュエータ２８は現像枠体２０を保持する。

以上のように、実施例２では、実施例１と同様に、歯車などの機械部品を用いることなく現像ローラを感光体ドラムに当接離間させているため、当接離間機構が装着される画像
形成装置を小型化することができる。

また、実施例２では、実施例１と同様に、当接離間機構に電圧を供給する電源と帯電ローラに電圧を供給する電源とが共通の電源となっているため、当接離間機構が装着される画像形成装置を小型化することができる。

また、実施例２では、実施例１と同様に、歯車などの機械部品を用いることなく現像ローラを感光体ドラムに当接離間させているため、当接離間機構が動作する際の動作音を軽減することができる。

なお、実施例２では、実施例１と同様に、当接離間機構が感光体ドラムに当接させる部材は必ずしも現像ローラである必要はない。当接離間機構が感光体ドラムに当接させる部材は、例えば、帯電ローラなどのプロセス部材であってもよい。

２ 感光体ドラム、１７ 現像ローラ、２０ 現像枠体、２３ アクチュエータ、
２３Ｒｂ マクロ・ファイバー・コンポジット、
２３Ｌｂ マクロ・ファイバー・コンポジット

Claims (10)

1. 像担持体に作用するプロセス部材が前記像担持体に当接する当接状態と、前記プロセス部材が前記像担持体から離間する離間状態とを切り替える当接離間機構において、
   前記プロセス部材を支持して、前記像担持体に対して移動可能な支持部材と、
   電圧が印加されることで変形する変形体を用いたアクチュエータと、
   を有し、
   前記アクチュエータは、前記変形体が変形することで前記支持部材を移動させることにより前記当接状態と前記離間状態とを切り替えることを特徴とする当接離間機構。
2. 前記アクチュエータは、前記像担持体の回転軸と平行する方向に延びる弾性部材と、前記弾性部材が延びる方向に延びる前記変形体と、前記弾性部材の一部を固定する固定部材とを有し、
   前記弾性部材における前記支持部材と対向する面とは反対側の面に前記変形体は接着されており、前記弾性部材が延びる方向に前記変形体が伸びて、前記反対側の面が前記対向する面よりも前記変形体が伸びる方向に長くなることで前記弾性部材の一部が前記支持部材に近づくように前記弾性部材が撓み、
   撓んだ前記弾性部材が前記支持部材を押圧することで前記支持部材を移動させることを特徴とする請求項１に記載の当接離間機構。
3. 前記プロセス部材を前記像担持体から離間させる方向に前記支持部材を移動させるように前記支持部材を付勢する付勢部材を有し、
   前記変形体に電圧が印加されない場合は前記付勢部材の付勢力によって前記プロセス部材が前記像担持体から離間され、前記変形体に電圧が印加される場合は前記プロセス部材が前記像担持体に近づく方向に前記支持部材を移動させるように、前記付勢部材の付勢力に抗して前記弾性部材が前記支持部材を押圧することを特徴とする請求項２に記載の当接離間機構。
4. 前記プロセス部材が前記像担持体に近づく方向に前記支持部材が移動するように前記支持部材を付勢する付勢部材を有し、
   前記アクチュエータは、電圧が印加されない場合は、前記プロセス部材が前記像担持体から離間するように前記支持部材を保持し、電圧が印加される場合は、前記プロセス部材が前記像担持体に近づく方向に前記支持部材が移動するように前記支持部材を押圧することを特徴とする請求項１に記載の当接離間機構。
5. 前記変形体は、エラストマーフィルムであり、
   前記アクチュエータは、前記エラストマーフィルムがばねに円筒状に巻きつけられた円筒アクチュエータであることを特徴とする請求項４に記載の当接離間機構。
6. 前記支持部材は、回動可能に支持されており、
   前記変形体が変形して前記支持部材を回動させることで前記当接状態と前記離間状態とを切り替えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の当接離間機構。
7. 前記プロセス部材は、現像剤を担持する現像剤担持体であり、
   前記像担持体を帯電位置で帯電する帯電部材と前記アクチュエータとは、共通の電圧源から電圧が印加される電気回路に接続されており、
   前記電気回路は、回転する前記像担持体における前記帯電部材に帯電された部分が前記像担持体に前記現像剤担持体が当接する位置である当接位置に到達してから前記現像剤担持体が前記像担持体に当接するように、前記アクチュエータに電圧が印加されるタイミングを前記帯電部材に電圧が印加されるタイミングよりも遅らせる遅延回路を有することを
   特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の当接離間機構。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の当接離間機構と、
   現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体が設けられる現像室と、
   を有することを特徴とする現像装置。
9. 請求項８に記載の現像装置と、
   前記現像剤によって現像される現像剤像を担持する前記像担持体と、
   を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項９に記載のプロセスカートリッジを有し、
    前記現像剤によって記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。