JP5526829B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、軸方向片側端のみが駆動される現像器を有する画像形成装置に関する。

コピー機、プリンタといった画像形成装置は、装置本体と、装置本体に着脱可能な現像器とを有している。現像器は、本体に設けられた感光体上の静電潜像を、現像剤によって現像する。現像器内に収容された現像剤の量が減少したとき、現像器は装置本体から取り外され、現像剤の補給を受けるか又は交換される（例えば、特許文献１を参照。）。

このような画像形成装置では、感光体に対して、現像器（特に感光体に現像剤を供給する現像ローラ）が正確な位置に配置されることが、良好な画像を得るために重要である。なぜなら、現像ローラの軸と感光ドラムの軸が平行にならないと、現像の画質が低下してしまうからである。

特開２００４−３０２３３４号公報

例えば、特許文献１に示す画像形成装置の現像器ユニット３０は、図７に示すように、現像器ユニット３０の片方の軸端側に配置された伝導ギヤ装置６３を有している。伝導ギヤ装置６３は、例えば、駆動ギヤＧ１、現像ローラ３２のギヤＧ２、供給ローラ３１のギヤＧ３を有している。駆動ギヤＧ１には本体側からの図示しないギヤが噛み合っている。本体側からの駆動力が伝導ギヤ装置６３に伝達されると、駆動ギヤＧ１がギヤＧ２およびＧ３を駆動し、その結果、現像ローラ３２、供給ローラ３１、パドル５２が回転させられる。

以上述べたように伝導ギヤ装置６３は現像器ユニット３０の軸方向片側端のみに設けられているので、現像ローラ３２に対しては軸方向片側端のみに駆動力が作用している。このため、現像ローラが感光ドラムに接する力が軸方向において均一ではなく、現像ローラの一方の側における接触圧が他方の側における接触圧よりも大きくなっていた。そのため、現像ローラがねじれたように変形してしまい、現像ローラの感光ドラムの平行度を保つのが難しく、その場合は感光ドラムに現像剤が均一に補給されず、画像の濃度ムラが生じていた。

本発明の課題は、画像形成装置において、現像ローラの回転軸と感光体との平行度を高くすることにある。

本発明に係る画像形成装置は、感光体と、現像器と、現像ローラギアと、第１ギアと、負荷トルク発生機構と、第２ギアとを備えている。感光体は、本体内に配置されている。現像器は、現像剤を用いて感光体に静電潜像を現像する現像ローラを有する。現像ローラギアは、現像ローラの軸端に設けられている。第１ギアは、現像器の第１軸端部に設けられ、本体からの駆動力を現像ローラギアに伝達する。負荷トルク発生機構は、現像器の第２軸端部に設けられている。第２ギアは、第１ギアと同軸上に配置され、本体からの駆動力を負荷トルク発生機構に伝達する。さらに、負荷トルク発生機構は、現像器から第１ギアに伝達される負荷トルクと同等の負荷トルクを、第２ギアに伝達する。
この装置では、本体からの駆動力は、第１ギアによって現像器の第１軸端部に伝達される。さらに、本体からの駆動力は、第２ギアによって負荷トルク発生機構にも伝達され、それによって、負荷トルク発生機構は、第２ギアに対して負荷トルクを与える。したがって、現像器の軸端両側に作用する力のバランスが取られ、その結果、現像ローラがねじれにくくなる。以上より、現像ローラの回転軸と感光体との平行度が高くなる。
また、負荷トルク発生機構は、現像器から第１ギアに伝達される負荷トルクと同等の負荷トルクを、第２ギアに伝達していることから、第２ギアには第１ギアと同等の負荷トルクが付与されるので、現像ローラのねじれが生じにくくなり、その結果、現像ローラの回転軸と感光体との平行度が高くなる。

負荷トルク発生機構はトルクリミッタを有していてもよい。
この装置では、トルクリミッタを用いているので、装置構造の複雑化を防止できる。

現像剤は一成分トナーであり、第１ギアは、現像器の第１軸端部に対して本体からの駆動力を伝達することで、現像ローラを感光体に接触させてもよい。
この装置では、現像ローラと感光体の接触圧を均一化でき、そのため一成分接触方式における感光体での濃度ムラを抑制できる。

本発明に係る画像形成装置では、負荷トルク発生機構が第２ギアに対して負荷トルクを与えるので、現像ローラの回転軸と感光体との平行度が高くなる。

本発明の一実施形態としての画像形成装置の要部構成を示す模式図。 画像形成装置の現像器およびその周辺を示す模式図。 現像器の概略平面図。 ギア装置の模式図。 負荷トルク発生機構の模式図。

（１）画像形成装置
図１を用いていて、画像形成装置１を説明する。図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の要部構成を示す模式図である。

画像形成装置１は、用紙上に画像を形成する装置である。より具体的には、画像形成装置１は、最初に静電潜像を形成し、次に静電潜像を現像し、さらに現像を用紙に転写し、最後に現像を用紙に画像として定着させる。この実施形態では、画像形成装置１はプリンタである。より具体的には、画像形成装置１は、感光体ドラムに現像ローラを押しつけて接触させる現像システム、いわゆる接触現像システムを採用している。

図１に示すように、本実施形態の画像形成装置１は、本体２および現像器３を備える。現像器３は、本体２に対して着脱可能である。

図１に示すように、本体２は、筐体２１を備えると共に、筐体２１の内部に設けられた現像装置２２、定着部２３、給紙カセット２４、用紙搬送部２５を備える。また、本体２は、筐体２１の上面に設けられた排紙トレイ２６を備える。

（２）現像装置
現像装置２２は、一成分トナーからなる現像剤を用いて静電潜像を現像する装置である。現像装置２２は、感光体ドラム２２１、帯電器２２２、露光ヘッド２２３転写ローラ２２５、クリーニング部２２６を備える。現像装置２２は、前述の現像器３を収容している。

感光体ドラム２２１は表面に潜像が形成される装置である。感光体ドラム２２１は、回転可能に設けられた円柱状の部材である。感光体ドラム２２１は、図示しない駆動装置によって、図１の紙面方向に垂直な回転軸を中心に、図１における反時計回りに回転される。帯電器２２２、露光ヘッド２２３、現像器３，転写ローラ２２５、クリーニング部２２６は、感光体ドラム２２１の回転方向において、この順に設けられる。

帯電器２２２は、感光体ドラム２２１の表面を一様に帯電させる。帯電器２２２は、例えばコロナ放電式の装置である。

露光ヘッド２２３は、帯電した感光体ドラム２２１の表面に光を照射することで、画像データに沿った静電潜像を描く。露光ヘッド２２３は、光源として、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を備える。

現像器３は、筐体２１の前面（画像形成装置１の前面）に設けられた挿入口（図示せず）を介して、現像器収容部（図示せず）に挿入される。ここで、画像形成装置１の前面とは、ユーザに対向する面である。現像器３は、感光体ドラム２２１上の静電潜像にトナーを供給することで、画像を現像する。現像後の画像をトナー像と称する。

（３）現像装置以外の装置
転写ローラ２２５は、感光体ドラム２２１に対向して配置され、感光体ドラム２２１上のトナー像を、用紙Ｐ上に転写する。

クリーニング部２２６は、転写後の感光体ドラム２２１上に残るトナーを除去する。

定着部２３は、加熱ローラおよび圧力ローラを備える。定着部２３は、転写後の用紙Ｐに熱および圧力を加えることで、トナー像を用紙Ｐ上に定着させる。

給紙カセット２４は、その内部に、画像形成前の用紙Ｐの束を収容する。給紙カセット２４は、筐体２１に対して出し入れ可能に設けられる。

用紙搬送部２５は、搬送路および複数のローラを備える。用紙搬送部２５は、ローラによって、搬送路に沿って用紙を搬送することで、給紙カセット２４から、現像装置２２、および定着部２３を通って、最終的に排紙トレイ２６まで、用紙Ｐを搬送する。

（４）現像器
図２および図３を用いて、現像器３を説明する。図２は、画像形成装置の現像器およびその周辺を示す模式図である。図３は、現像器の概略平面図である。

現像器３は、感光体ドラム２２１の表面に現像剤を供給する装置である。図２に示すように、現像器３は、筐体３１と、第１パドル３２と、第２パドル３３と、供給ローラ３４と、現像ローラ３５と、を備える。

図３に示すように、筐体３１は、現像ローラ３５の回転軸方向に長い形状である。以下、筐体３１の長手方向を「Ｘ方向」として、短手方向を「Ｙ方向」と称する。Ｘ方向は、第１パドル３２、第２パドル３３、供給ローラ３４、現像ローラ３５の回転軸の延びる方向を示している。Ｙ方向は、第１パドル３２、第２パドル３３、供給ローラ３４、現像ローラ３５が並ぶ方向を示している。
筐体３１の内部は、現像剤容器３１１として機能する。現像剤容器３１１には、現像剤が収容される。

第１パドル３２および第２パドル３３は、現像剤容器３１１内に設けられ、Ｘ方向に長い形状である。第１パドル３２および第２パドル３３は、現像ローラ３５の回転軸方向に平行な回転軸を中心に回転することで、現像剤を撹拌し、かつ、供給ローラ３４に向けて現像剤を搬送する。

供給ローラ３４は、現像剤容器３１１内に設けられ、現像ローラ３５の回転軸方向に平行な回転軸を中心に回転することで、現像ローラ３５に現像剤を供給する。より具体的には、供給ローラ３４は、現像ローラ３５に接触しながら回転して、現像剤を摩擦帯電しながら現像ローラ３５の表面に保持させる。

現像ローラ３５は、感光体ドラム２２１に接触しながら感光体ドラム２２１に現像剤を供給する部材である。現像ローラ３５は、全体として円柱状の部材であり、円柱の高さ方向、つまり図２の紙面方向に垂直な方向に延びる回転軸を中心に回転可能に設けられている。筐体３１の上面（図２における上面）には、筐体３１のＸ方向に長く延びる開口３１ｃが形成されており、現像ローラ３５は、筐体３１内に、開口３１ｃから露出するように設けられる。現像器３が現像器収容部（図示せず）に装着されることで、現像ローラ３５は、開口３１ｃを介して、感光体ドラム２２１と対向するように配置される。

開口３１ｃは、筐体３１のＹ方向の第１端に設けられる。つまり、現像ローラ３５は、筐体３１のＹ方向の第１端に設けられる。Ｙ方向の第１端とは、現像器３が現像器収容部（図示せず）に収容されたときに、感光体ドラム２２１に近い側の端である。逆の端を、Ｙ方向の第２端と称する。

図示しないが、現像器３は、筐体３１内にトナーを補給するトナーカートリッジを備えていてもよい。トナーカートリッジは、例えば筐体３１の上面に接続される。

現像器３の現像剤容器３１１内では、現像ローラ３５，供給ローラ３４、第２パドル３３、第１パドル３２が、Ｙ方向の第１端から第２端に向かって、この順に配置されている。

（５）現像ローラを感光ドラムに接触させる構造
図３および図４を用いて、現像ローラ３５の感光体ドラム２２１に対して接触させる構造について説明する。図４は、ギア装置の模式図である。

現像器３には、Ｘ方向に延びる支持軸４９が設けられている。図３に示すように、支持軸４９の両端は、現像器３の両側の側壁から突出しており、本体フレーム（図示せず）に回動可能に支持されている。

現像ローラ３５、供給ローラ３４、第１パドル３２、第２パドル３３のＸ方向両端部は、現像器３の両側の側壁に回転自在に支持されている。図３では、現像ローラ３５の軸端３５ａが示されている。

現像器３の筐体３１の第１軸端部３１ａには、ギア装置５１が設けられている。第１軸端部３１ａは、Ｘ方向の片側であり、画像形成装置１の奥側に位置する部分である。ギア装置５１は、複数のギアの組合せで構成されている。具体的には、ギア装置５１は、現像ローラ３５の現像ローラギア５３と、第１入力ギア５５とを有している。現像ローラギア５３は、現像ローラ３５の軸端３５ａに固定され、現像器３の側壁の外側に配置されている。第１入力ギア５５は、支持軸４９に回転自在に支持されており、現像ローラギア５３に噛み合っている。第１入力ギア５５は、本体側に設けられた駆動装置（図示せず）により駆動され、本体２から駆動力を現像器３に付与するための部材である。第１入力ギア５５には、第１駆動ギア６１が噛み合っている。第１駆動ギア６１は、図示しない本体側の駆動装置によって駆動される。第１入力ギア５５と第１駆動ギア６１の噛み合いは、現像器３を本体２に装着する際に自動的に行われる。
第１駆動ギア６１が回転すれば、第１入力ギア５５が回転させられ、さらに現像ローラギア５３が回転させられる。その結果、現像ローラ３５が回転する。なお、第１駆動ギア６１からの駆動力は、図示しないギアを介して、供給ローラ３４、第１パドル３２、第２パドル３３にも伝達される。

以上に説明したような現像ローラ３５の駆動において、第１入力ギア５５が本体側からの駆動によって矢視Ａ方向に回転して現像ローラギア５３を矢視Ｂ方向に駆動する。このとき、現像ローラギア５３には、例えば現像ローラ３５と供給ローラ３４との間の摩擦力により、回転方向反対側への負荷トルクが発生する。この負荷トルクにより、現像器３が、支持軸４９を中心として、現像ローラ３５が感光体ドラム２２１側に接近する方向へ回動する。この結果、現像ローラ３５が感光体ドラム２２１に押しつけられる。

（６）負荷トルク発生機構
図３および図５を用いて、負荷トルク発生機構７１を説明する。図５は、負荷トルク発生機構の模式図である。

負荷トルク発生機構７１は、回転力が作用すると所定の負荷トルクを発生する機構である。負荷トルク発生機構７１は、現像器３の筐体３１の第２軸端部３１ｂに設けられている。第２軸端部３１ｂは、Ｘ方向の片側であり、画像形成装置１の手前側に位置する部分である。

負荷トルク発生機構７１は、トルクリミッタ７３を有している。トルクリミッタ７３の構成は公知であるため、詳細な説明は省略するが、コイルバネの圧縮力によって摩擦材に生ずる摩擦力でトルクの伝達を行うもの、または粘性流体を用いたものを採用できる。また、トルクリミッタ７３には、電磁パウダークラッチ等の伝達トルクを制御可能な電磁的継手を用いることが可能である。なお、負荷トルク発生部としてトルクリミッタを用いているので、装置構造の複雑化を防止できる。

トルクリミッタ７３には、第２入力ギア７５が連結されている。第２入力ギア７５は本体側に設けられた駆動装置（図示せず）により駆動され、本体２から駆動力を負荷トルク発生機構７１に付与するための部材である。第２入力ギア７５は、支持軸４９の端部に回転自在に支持されており、そのため第１入力ギア５５と同じ第１回転軸Ｃ１を中心に回転するようになっている。

第２入力ギア７５には、第２駆動ギア７７が噛み合っている。第２駆動ギア７７は、第１駆動ギア６１と同軸上に（第２回転軸Ｃ２上に）配置されている。第２駆動ギア７７は、図示しない本体側の駆動装置によって駆動される。

本体２からの駆動力は、第１入力ギア５５によって現像器３の第１軸端部３１ａに伝達されるとともに、さらに、第２入力ギア７５によって第２軸端部３１ｂにある負荷トルク発生機構７１にも伝達される。第２入力ギア７５は、本体側からの駆動によって矢視Ａ方向に回転して、トルクリミッタ７３を駆動する。このとき、トルクリミッタ７３から第２入力ギア７５には、回転方向反対側への負荷トルクが作用する。より具体的には、負荷トルク発生機構７１では、第２入力ギア７５が駆動されると、トルクリミッタ７３において負荷トルクが発生し、その負荷トルクが第２入力ギア７５に付与される。なお、負荷トルク発生機構７１は、現像器３から第１入力ギア５５に伝達される負荷トルクと同等の負荷トルクを、第２入力ギア７５に伝達する。

以上の負荷トルク発生機構７１の動作によって、現像器３のＸ方向両端に作用する力のバランスが取られ、その結果、現像ローラ３５がねじれにくくなる。以上より、現像ローラ３５の回転軸と感光体ドラム２２１との平行度が高くなる。その結果、現像ローラ３５と感光体ドラム２２１の接触圧を均一化でき、そのため一成分接触方式における感光体での濃度ムラを抑制できる。
（７）他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
前記実施形態では負荷トルク発生機構はトルクリミッタを採用していたが、本発明はそのような実施形態に限定されない。例えば、ロータリーダンパーまたは摩擦クラッチを用いてもよい。
前記実施形態では、現像ローラは本体からの駆動力によって感光体ドラムに接触させられると説明したが、他に押圧機構も併用して現像ローラを感光体ドラムに接触させてもよい。

本発明は、軸方向片側端のみが駆動される現像器を有する画像形成装置に広く適用できる。

１ 画像形成装置
２ 本体
３ 現像器
２１ 筐体
２２ 現像装置
２３ 定着部
２４ 給紙カセット
２５ 用紙搬送部
２６ 排紙トレイ
３１ 筐体
３１ａ 第１軸端部
３１ｂ 第２軸端部
３１ｃ 開口
３２ 第１パドル
３３ 第２パドル
３４ 供給ローラ
３５ 現像ローラ
３５ａ 軸端
４９ 支持軸
５１ ギア装置
５３ 現像ローラギア
５５ 第１入力ギア
６１ 第１駆動ギア
７１ 負荷トルク発生機構
７３ トルクリミッタ
７５ 第２入力ギア
７７ 第２駆動ギア
２２１ 感光体ドラム（感光体）
２２２ 帯電器
２２３ 露光ヘッド
２２５ 転写ローラ
２２６ クリーニング部
３１１ 現像剤容器

Claims (3)

1. 本体内に配置された感光体と、
   現像剤を用いて前記感光体に静電潜像を現像する現像ローラを有する現像器と、
   前記現像ローラの軸端に設けられた現像ローラギアと、
   前記現像器の第１軸端部に設けられ、前記本体からの駆動力を前記現像ローラギアに伝達する第１ギアと、
   前記現像器の第２軸端部に設けられた負荷トルク発生機構と、
   前記第１ギアと同軸上に配置され、前記本体からの駆動力を前記負荷トルク発生機構に伝達する第２ギアとを備え、
   前記負荷トルク発生機構は、前記現像器から前記第１ギアに伝達される負荷トルクと同等の負荷トルクを、前記第２ギアに伝達することを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記負荷トルク発生機構はトルクリミッタを有している、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像剤は一成分トナーであり、
   前記第１ギアは、前記現像ローラギアに対して前記本体からの駆動力を伝達することで、前記現像ローラを前記感光体に接触させる、請求項１または２に記載の画像形成装置。

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