JP3760964B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真式の画像形成装置に関するものであり、特に、像担持体と、該像担持体上の静電潜像をトナー現像するための現像装置とを適正な相対位置関係に保持するのに好適な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラム等の像担持体（以下、「感光体」で代表して説明する）上に形成された静電潜像を現像装置でトナー像として可視化し、このトナー像を記録媒体に直接転写する方式を採用したものと、前記トナー像をドラム状あるいは無端フィルム状のベルト部材からなる中間転写体上に一旦１次転写した後、この１次転写されたトナー像を改めて記録媒体上へ２次転写して画像を得る方式を採用したものとが知られている。
【０００３】
図６は、画像形成装置の一例を示す図である。同図において、図示しないモータで矢印Ｂの方向に回転される感光体１の周囲には、帯電ロール８、露光装置５、現像装置アセンブリ１０、１次転写ロール２、クリーナ装置１１が配置されている。前記現像装置アセンブリ１０はフルカラー現像のための４台の現像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋからなる。現像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、感光体１上の潜像を現像するためのイエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーに対応し、それぞれが、交換可能なトナーカートリッジと、現像バイアスを与えるための現像ロールと、現像ロールへトナーを供給するトナー供給装置および搬送装置とを有している（いずれも図示しない）。各色に対応した潜像を現像する際には、図示しないモータによって現像装置アセンブリ１０を前記方向Ｂとは反対方向つまり矢印Ａ方向に９０°ずつ回転させ、当該色の現像ロールが感光体１に当接するように位置合わせされる。
【０００４】
感光体１上には各色のトナー像が順次形成され、該トナー像は１次転写ロール２によって中間転写ベルト（以下、単に「ベルト」という）３上に順次転写され、４色のトナー像が重ね合わされる。ベルト３はロール１２，１３，１４，１５に張架されている。これらのうち、ロール１２は駆動ロールとして機能し、ロール１３はベルト３に張力を与えるテンションロールとして機能し、ロール１４は２次転写ロール４のバックアップロールとして機能する。ベルト３を挟んでロール１５と対向する位置にはベルト３上の残留トナーを除去するクリーナ１６が設けられている。
【０００５】
記録紙カセット１７，１８から引き出しロール１９，２０で搬送路に引き出された記録紙はロール対２１，２２，２３によって２次転写ロール４とベルト３との当接部（または２次転写部）に給送される。２次転写時までは２次転写ロール４はバックアップロール１４側への付勢は解除されて下方に退避している。２次転写時には、２次転写ロール４がベルト３に当接され、ベルト３上に形成されたトナー像はこの当接部で記録紙上に転写され、定着器２４で熱定着されてトレイ２５またはトレイ２６（本体上面）に排出される。
【０００６】
ベルト３には反射型光センサ６が対向して配置されていて、ベルト３上に設けられたアルミ箔等のマーキング（図示せず）からの反射光を検出する。反射型光センサ６の出力は露光装置５による画像形成タイミングやトナー像の転写タイミングを制御する基準信号として利用される。
【０００７】
動作時には、まず、帯電器８に電圧を印加して感光体１の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させ、帯電された感光体１上の画像部分が予定の露光部電位になるように露光装置５で露光を行い静電潜像が形成される。現像装置１０Ｙ等の現像ロールには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、前記潜像は該現像ロールの位置を通過時にトナーで現像される。トナー像は１次転写ロール２でベルト３に転写され、さらに２次転写ロール４で記録紙に転写された後、定着器２４に送給される。フルカラープリント時はベルト３上で４色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記画像形成装置において、現像ロールは複数の磁極を有する現像ロールであり、トナーとともに現像剤を形成しているキャリアを磁力によって吸着して磁気ブラシを形成し、キャリアに吸着したトナーを感光体に供給する。ここで、現像ロールの周囲には磁極の数に応じた磁力線が発生しており、現像ロール上の円周方向の位置によって磁力の強さは異なる。したがって、前記位置によって現像ロールに吸着されるトナーの量が異なる。
【０００９】
一方、現像装置アセンブリを回転させるための駆動モータのギヤおよび該ギヤと噛み合う現像装置アセンブリのギヤとは互いにバックラッシュを有している。したがって、各現像ロールを感光体に対して予定の位置に固定しようとして前記駆動モータを基準位置で停止させたとしても、前記バックラッシュがあるために現像ロールの停止位置は一定せず、感光体および現像ロールの相対位置は安定しない。
【００１０】
このように、現像時の感光体および現像ロールの相対位置が安定しないと、現像ロール位置と前記トナーの量との関係により、感光体に供給されるトナー量が変動し、結果的に画像濃度の不安定化につながるという問題点が生じる。図８は、現像ロールの停止位置と画像濃度との関係を調査した実験結果を示す図である。同図において、停止位置は、感光体表面上における、現像装置アセンブリの中心および感光体の中心を結ぶ直線から、現像ロールおよび感光体の接点までの距離で示している。また、感光体の回転方向での距離を正方向、その逆方向を負方向として表わしている。同図に示すように、画像の濃度は前記現像ロールの停止位置が正方向に変化するに伴って濃度は高くなっている。
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解消し、感光体および現像ロールの相対位置を安定化させ、画像濃度の不安定化を解消することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し、目的を達成するための本発明は、像担持体上に形成された静電潜像を互いに異なる複数色のトナーによって現像するための複数の現像装置を搭載した現像装置アセンブリを有する画像形成装置において、トナーを前記像担持体に供給するため前記現像装置のそれぞれに設けられた現像ロールと、前記現像ロールを回転駆動する第１駆動手段と、前記現像装置アセンブリを予め設定した量だけ一方向に回転駆動して停止させ、前記各現像ロールを像担持体との対向位置に順次位置決めするための第２駆動手段とを具備し、前記現像装置アセンブリが前記第２駆動手段で回転させられる方向と、前記現像装置アセンブリが前記第１駆動手段の駆動の反力により回転させられようとする方向とが互いに逆方向となるように構成された点に特徴がある。
【００１４】
第１の特徴によれば、第２駆動手段が基準位置で停止したときに現像装置アセンブリの慣性によりその位置がずれるが、前記第１駆動手段の駆動による反力で基準位置に戻される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。本実施形態は、図６に関して説明した画像形成装置に本発明を適用した例であるので、適宜図６を参照する。図２は、前記現像装置アセンブリ１０、すなわち回転式現像装置の一例を示す要部断面図である。回転自在に設けられたサイドフレーム３０のアーム３１には、現像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃおよび１０Ｋが前記アーム３１の伸張方向に変位可能に装着されている（詳細は後述）。現像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃおよび１０Ｋは同一構成であるので、以下の説明では現像装置１０Ｙで代表する。現像装置１０Ｙは現像器４０と現像剤カートリッジ５０から構成されている。現像器４０内には、サイドフレーム３０の回転軸方向（以下、単に「軸方向」という）が長手方向であるマグネットロールすなわち現像ロール４１と、該現像ロール４１と平行に延びる２本のスパイラルオーガ４２、４３が配置されている。現像ロール４１が回転すると、スパイラルオーガ４２は現像器４０内に収容されている現像剤４４を前記軸方向に攪拌しながら搬送する。
【００１７】
一方、スパイラルオーガ４３はスパイラルオーガ４２の搬送方向とは逆方向に現像剤４４を攪拌しながら搬送して、現像剤４４を現像ロール４１に供給する。現像ロール４１は現像剤４４に含まれるキャリアを磁力によって吸着して磁気ブラシを形成し、キャリアに吸着したトナーを感光体１に供給する。これにより、感光体１上に形成された静電潜像は顕像化される。
【００１８】
現像剤カートリッジ５０は前記軸方向が長手方向である円筒体容器からなり、新しい現像剤の収容室と劣化した現像剤の回収室とに区分されている。新現像剤収容室には図示されていない供給口が設けられており、該供給口を介して新現像剤を現像器４０に導くためのほぼ円筒状のケーシング５１と通じている。該ケーシング５１内には、スパイラルオーガ５２が設置されており、補給される現像剤は該スパイラルオーガ５２により補給口５３に導かれ、現像器４０内に導入される。補給口５３の出口には、フラップ５４が設けられており、現像装置が位置Ｄにある時には開いている。
【００１９】
現像剤カートリッジ５０の劣化現像剤回収室５５には、現像カートリッジ５０内を周回する回収通路５６が設けられており、該回収通路５６には排出管５７が接続され、該排出管５７はその先端の回収口がス現像器４０内に突出するように「くの字」または「ドッグレッグ」状に捻って折り曲げられている。回収口５８は前記補給口５３より上流側（現像剤の搬送方向の）に向いており、スパイラルオーガ４２、４３によって攪拌・搬送されて現像器４０内を一周した現像剤が該補給口５３によって回収されるようになっている。
【００２０】
現像装置１０Ｙと同一構成の現像装置１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍを有する回転式現像装置は、現像器がＤ位置にある時にフラップ５４は補給口５３を解放しており、必要に応じて新現像剤が現像器４０内に補給される。現像装置１０Ｙによる感光体１上の潜像の現像が終わると、回転体が回転して現像装置がＥの位置にくると、図示されているようにフラップ５４は半開きになると共に、回収口５８が上を向くので、排出管５７を搬送される現像剤が逆流せずに、回収通路５６の方に流れる。この劣化現像剤は、現像装置がＦ位置からＧ位置に至までに回収通路５６を通って劣化現像剤回収室へ落とし込まれる。このように、周回する回収通路５６を設けることによって、回収される現像剤は現像器４０へ逆流することはなくなる。
【００２１】
一方、現像装置がＧ位置からＤ位置に至る途中で、現像剤カートリッジ５０内に設けられた図示されていないアジテータの作用により新現像剤はケーシング５１へと送られ、該ケーシング５１内のスパイラルオーガ５２により補給口５３へと導かれる。この時、フラップ５４は再び解放するので、新現像剤は現像器４０内に補給される。
【００２２】
前記現像装置１０Ｙ等は感光体１の方向に弾力的に付勢されている。図３を参照して、この付勢手段および付勢方向について説明する。図３は現像装置アセンブリ１０の要部拡大図であり、現像装置１０Ｙの付勢手段を説明するための図である。現像ロール４１はトラッキングロール４１ａを介し、適当なすきま（例えば０．５ｍｍ）を有して感光体１に対向している。現像器４０のハウジング４０ａの側面には長孔５９，６０が設けられていて、該長孔５９，６０にはサイドフレーム３０のアーム３１に固定されたピン６１，６２が嵌合している。同様の長孔およびピンはハウジング４０の他方の側面および該他方の側面と対向するロータリフランジ（後述する）にもそれぞれ設けられている。すなわち、現像ロール４１を保持しているハウジング４０ａは、ピン５９，６０を介してサイドフレーム３０に支持されている。
【００２３】
ハウジング４０ａの背後には該ハウジング４０ａを感光体１方向に付勢する押圧装置６３が設けられている。押圧装置６３はメインフレーム（サイドフレームの面と直交し、サイドフレーム３０を結合している構造体）に固定された筒体６４およびその筒体６４内に収納された圧縮コイルばね６５、ならびに圧縮ばね６５によって付勢される加圧ピン６６からなる。加圧ピン６６が筒体６４から脱出しないように筒体６４にかぶせられた蓋６７でストロークが規制されている。加圧ピン６６の先端はハウジング４０ａの後部に突き当たっていて、圧縮コイルばね６５の弾力でハウジング４０ａを前方つまり感光体１側へ押し出している。
【００２４】
トラッキングロール４１ａが予定の位置で感光体１に当接した状態、つまり現像位置では、トラッキングロール４１ａは感光体１によってわずかに押し戻され、長孔５９，６０とピン６１，６２との間には感光体１側に間隙が生じている。換言すれば、トラッキングロール４１ａと感光体１とは、圧縮コイルばね６５を前記間隙に相当するストローク分だけ押し戻す力によって当接している。
【００２５】
次に、現像装置アセンブリ１０の回転のための構造を説明する。図１は現像装置アセンブリ１０の駆動部の構造を示す斜視図である。現像装置アセンブリ１０の一端には、該現像装置アセンブリ１０の回転中心である主軸６８と同軸に歯車７８が設けられている。この歯車７８にはアセンブリ用モータ７０の出力軸に結合された歯車７１がかみ合わされている。主軸６８は図示しない本体に軸受けされていて、アセンブリ用モータ７０によって前記Ａ方向に回転させられる。
【００２６】
前記主軸６８はロータリフランジ７２に固定されていて、該ロータリフランジ７２には現像ロール４１を駆動する歯車７３，７４が回転自在に支持されている。すなわち、歯車７３，７４の共通軸がロータリフランジ７２を貫通し、該共通軸の両端に歯車７３，７４が固定されている。前記歯車７３は現像ロール４１の一端に固定されている歯車７５と噛み合っている。
【００２７】
図示しない本体には現像器用モータ７６が設けられていて、その出力軸に固定されている歯車７７が、現像装置アセンブリ１０が予定の現像位置、つまり現像ロール４１が感光体１に当接する位置で停止した時に前記歯車７４と噛み合うように位置決めされている。
【００２８】
ロータリフランジ７２の端面には突起状のアクチュエータ６９が形成されていて、このアクチュエータ６９が光学センサ７９の光軸を遮ったときに検出信号が出力される。センサ７９の出力信号は現像装置アセンブリ１０の回転方向の基準位置を示す信号（基準位置信号）であり、この基準位置信号に基づいて現像装置アセンブリ１０の停止位置が決定される。
【００２９】
例えば、非現像時の位置（ホームポジション）は基準位置信号が出力されてから４７．２５°回転した位置に設定されている。アセンブリ用モータ７０として１パルスにつき０．２２５°進角するステッピングモータを使用した場合、基準位置信号から２１０パルスを与えた時点がホームポジションである。
【００３０】
現像位置は、例えばホームポジションから３０．１５°進んだ位置であり、ホームポジションから１３４パルスを与えた時に現像装置アセンブリ１０は現像のために停止される。その後、各色の現像器による現像のため、現像装置アセンブリ１０は９０°ずつ回転される。
【００３１】
アセンブリ用モータ７０の歯車７１と現像装置アセンブリ１０側の歯車７８との噛み合い状態を図４に示す。歯車７１および歯車７８は回転を滑らかにして騒音を小さくするためハスバ歯車を使用している。同図（ａ）は歯車７１および歯車７８が回転しているときの互いの噛み合い状態を示す図であり、歯車７１が回転方向ｘ１に回転し、これにつれて歯車７８が矢印ｘ２の方向に回転しているとき、互いの接触点ＰＣは歯車７１の前面と歯車７８の背面との接触位置である。
【００３２】
一方、現像位置でアセンブリ用モータ７０の回転を停止した時には、必ずしも歯車７１と歯車７８とが図４（ａ）のように当接した状態であるとは限らない。すなわち、歯車７１と歯車７８との間にはバックラッシュが存在するため、そのバックラッシュの範囲で停止位置にばらつきが生じる。例えば、現像装置アセンブリ１０の慣性により歯車７８は矢印ｘ３方向に回動し、図４（ｂ）のように歯車７１の背面と歯車７８の前面との接触位置が接触点ＰＣ´になることも有り得る。
【００３３】
また、次に示す状態のとき、前記バックラッシュによる位置のずれは最も大きくなる。図７は現像ロール４１と感光体１との当接状態を示す図である。同図において、感光体１の中心Ｃ１と現像装置アセンブリ１０の中心Ｃ２とを結ぶ直線上に現像ロール４１と感光体１との当接位置がくるように設定してある場合を想定する。この場合、前記アセンブリ用モータ７０が予定位置で停止した後も、現像装置アセンブリ１０はその慣性によってＡ方向に変位し、現像ロール４１は予定の当接位置を越えてしまう。現像装置１０Ｙ等は上述のように感光体１の方向へ付勢されているため、現像ロール４１が一旦予定の当接位置を行き過ぎると、前記付勢の反力によって現像装置アセンブリ１０はさらに前記当接位置を行き過ぎる方向に付勢される。その結果、現像時には歯車７１と歯車７８とは図４（ｂ）の状態となり、現像ロール４１と感光体１との当接位置のずれが最も大きくなる。
【００３４】
前記当接位置のずれをなくして、現像時には常に安定した位置で現像ロール４１と感光体１とが当接するように、次の構成を採用した。現像時には現像器用モータ７６の歯車７７が歯車７４と噛み合って現像ロール４１を駆動する。歯車７４はロータリフランジ７２に軸受けされているので、現像器用モータ７６の回転により、ロータリフランジ７２も、反力としての回転力を受け、現像装置アセンブリ１０全体が回動する。
【００３５】
現像器用モータ７６の回転による現像装置アセンブリ１０の回動方向が、現像装置アセンブリ１０の慣性による回転方向と逆になる場合には、歯車７１と歯車７８との噛み合いは図４（ａ）のようになり、現像器用モータ７６の回転による現像装置アセンブリ１０の回動方向が、現像装置アセンブリ１０の慣性による回転方向と同じになる場合には、歯車７１と歯車７８との噛み合いは図４（ｂ）のようになる。
【００３６】
そこで、アセンブリ用モータ７０が停止した時の歯車７１，７８のかみ合わせの状態が現像時にも維持されるように、現像装置アセンブリ１０が現像器用モータ７６で回動されようとする方向と、現像装置アセンブリ１０がアセンブリ用モータ７０で回転される方向とが、互いに逆方向となるようにした。すなわち、現像装置アセンブリ１０がアセンブリ用モータ７０で回転される方向を前記Ａ方向（図６）とすると、現像器用モータ７６の駆動による反力で、歯車７３，７４を軸受している現像装置アセンブリ１０が回転されようとする方向は、Ａ方向とは逆の方向（Ａ´方向とする）になるように歯車７３，７４等を含む歯車装置の構成を決定する。
【００３７】
また、上述のように現像装置アセンブリ１０の中心と感光体１とを結ぶ直線上に現像ロール４１と感光体１との当接位置がくるようにすると、アセンブリ用モータ７０が停止した時と現像時との位置のずれが最大となる。そこで、現像装置アセンブリ１０の中心と感光体１とを結ぶ直線よりも現像装置アセンブリ１０の回転方向上流側で、現像ロール４１と感光体１とが当接するように設定した。
【００３８】
図５は、現像装置アセンブリ１０の中心と感光体１とを結ぶ直線よりも現像装置アセンブリ１０の回転方向上流側で、現像ロール４１と感光体１とを当接させた状態を示す図である。同図において、アセンブリ用モータ７０がホームポジションから予定パルス数入力後に停止したとき、現像装置アセンブリ１０は現像器１０Ｙ等の付勢力の反力を受け、現像ロール４１は矢印Ａ´方向に回動させられる力を受ける。このＡ´方向の力は、アセンブリ用モータ７０が停止した時の現像装置アセンブリ１０の慣性の方向（Ａ方向）とは逆方向、つまり歯車７１，６８のバックラッシュ分の位置のずれが生じるのを抑制する方向に作用する。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、現像装置アセンブリが現像位置で停止したときに、慣性で予定の停止位置を越えてしまうことを防止できるので、停止位置のばらつきによる画像濃度の変動を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る画像形成装置に含まれる現像装置アセンブリの構成を示す斜視図である。
【図２】 現像装置アセンブリの構成を示す断面図である。
【図３】 現像装置アセンブリの要部構成を示す拡大図である。
【図４】 現像装置アセンブリの駆動用歯車の噛み合い状態を示す図である。
【図５】 本発明の一実施形態に係る現像ロールと感光体との当接位置を示す模式図である。
【図６】 画像形成装置の全体構成を示す模式図である。
【図７】 従来装置にに係る現像ロールと感光体との当接位置を示す模式図である。
【図８】 現像ロールの停止位置のずれと画像濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…感光体、 ２…１次転写ロール、 ３…中間転写ベルト、 ４…２次転写ロール、 ８…帯電ロール、 １０…現像装置アセンブリ、 １６…ベルトクリーナ、 １７…記録紙カセット、 ３０…サイドフレーム、 ４１…現像ロール、 ６８…主軸、 ７０…アセンブリ用モータ、 ７６…現像器用モータ

Claims (2)

1. 像担持体上に形成された静電潜像を互いに異なる複数色のトナーによって現像するための複数の現像装置を搭載した現像装置アセンブリを有する画像形成装置において、
   トナーを前記像担持体に供給するため前記現像装置のそれぞれに設けられた現像ロールと、
   前記現像ロールを回転駆動する第１駆動手段と、
   前記現像装置アセンブリを予め設定した量だけ一方向に回転駆動して停止させ、前記各現像ロールを像担持体との対向位置に順次位置決めするための第２駆動手段とを具備し、
   前記現像装置アセンブリが前記第２駆動手段で回転させられる方向と、前記現像装置アセンブリが前記第１駆動手段の駆動の反力により回転させられようとする方向とが互いに逆方向となるように構成されたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１駆動手段が、前記現像装置アセンブリとは分離して設けられた第１モータ、および第１モータから動力を伝達される歯車装置からなり、
   前記第２駆動手段が、前記現像装置アセンブリの回転中心と同軸に配置された歯車および該歯車に動力を伝達するため前記現像装置アセンブリとは分離して設けられた第２モータからなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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