JP5820343B2 - 画像形成ユニットおよび画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、電子写真プリンタ、ファクシミリ装置、複合機等に用いられる画像形成ユニットおよびそれを用いた画像形成装置に関する。

従来の画像形成ユニットは、感光体ドラムを有するドラムユニットと、現像ローラを有する現像ユニットとに分割され、ドラムユニットに現像ユニットが所定の回転支点を中心に回動可能に支持され、付勢部材の付勢力により現像ユニットが感光体ドラムに接近する方向に回転移動し、その結果、現像ローラが感光体ドラムに所定の圧力で接触するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−４８０１８号公報（段落「００１３」〜段落「００２５」、図１、図２）

しかしながら、従来の技術においては、感光体ドラムと現像ローラとの接触圧には付勢部材の付勢力とは別の力が掛かり、感光体ドラムと現像ローラとの接触圧が変動してしまう場合がある。
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、感光体ドラムと現像ローラとの接触圧の変動を低減させることを目的とする。

そのため、本発明は、静電潜像が形成される像担持体を回転可能に支持する第１のユニットと、前記静電潜像を現像剤で現像する現像剤担持体を回転可能に支持する第２のユニットと、前記像担持体と前記現像剤担持体とを当接させる付勢部材と、を有し、前記第１のユニットは、前記像担持体の回転軸方向における一端側に形成された第１の係合部と、前記一端側に前記第１の係合部と所定の距離をおいて形成された第２の係合部と、前記回転軸方向における前記一端側の反対の他端側において、前記第１の係合部の中心を通り前記回転軸方向に延在する第１の仮想直線と、前記第２の係合部の中心を通り前記回転軸方向に延在する第２の仮想直線との略中央に形成された第３の係合部とを有し、前記第２のユニットは、前記現像剤担持体を回転させるための駆動入力部と、前記第１の係合部と係合する第１の被係合部と、前記第１の被係合部と並設され、前記第２の係合部と係合する第２の被係合部と、前記第３の係合部と係合する第３の被係合部とを有し、前記駆動入力部は、前記第１の被係合部と第２の被係合部との略中央に位置し、前記第２のユニットの重心は、前記第１の被係合部と前記第２の被係合部と前記第３の被係合部とを結ぶ領域内に位置し、前記第１の係合部は、前記第１の被係合部の下方において略水平に延在し、前記第１の被係合部と接触する第１の規制面を有し、前記第２の係合部は、前記第２の被係合部の下方において略水平に延在し、前記第２の被係合部と接触する第２の規制面を有し、前記第３の係合部は、前記第３の被係合部の下方において略水平に延在し、前記第３の被係合部と接触する第３の規制面を有し、前記付勢部材は、前記第１の被係合部と前記第２の被係合部とを結ぶ第１の仮想水平面と、前記像担持体と前記現像剤担持体との間の当接部を通る第２の仮想水平面との間に位置することを特徴とする。

このようにした本発明は、感光体ドラムと現像ローラとの接触圧の変動を低減させることができるという効果が得られる。

第１の実施例におけるドラムユニットに現像ユニットが結合した状態を示す側面図 第１の実施例における画像形成装置の概略側断面図 第１の実施例における画像形成装置の駆動入力カップリングの斜視図 第１の実施例における画像形成ユニットの斜視図 第１の実施例における画像形成ユニットの分解斜視図 第１の実施例における画像形成ユニットの断面図 第１の実施例における現像ユニットの斜視図 第１の実施例における現像ユニットの現像ローラ駆動部の斜視図 第１の実施例における現像ユニットの駆動受領側の斜視図 第１の実施例における現像ユニットの反駆動受領側の斜視図 第１の実施例におけるドラムユニットの分解斜視図 第１の実施例におけるドラムユニットの駆動受領側の斜視図 第１の実施例におけるドラムユニットの反駆動受領側の斜視図 第１の実施例におけるドラムユニットに現像ユニットが結合した画像形成ユニットの側面図 第１の実施例における現像ユニットに作用する力の説明図 第１の実施例における現像ユニットに作用する力の説明図 第１の実施例における現像ユニットに作用する力の説明図 第１の実施例における現像ユニットに作用する力の説明図 第１の実施例における現像ユニットに作用する力の説明図 第１の実施例における現像ユニットの概略上面図 第１の実施例における現像ユニットの概略上面図 第１の実施例における現像ユニットの概略上面図 第１の実施例における現像ユニットの概略上面図 第２の実施例における現像ユニットの駆動受領側の斜視図 第２の実施例における現像ユニットの反駆動受領側の斜視図 第２の実施例におけるドラムユニットに現像ユニットが結合した状態を示す側面図 第２の実施例におけるドラムユニットに現像ユニットが結合した画像形成ユニットの側面図

以下、図面を参照して本発明による画像形成ユニットおよび画像形成装置の実施例を説明する。

図２は第１の実施例における画像形成装置の概略側断面図、図３は第１の実施例における画像形成装置の駆動入力カップリングの斜視図である。
図２において、複写機、電子写真プリンタ、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置１０１には、画像形成装置１０１に対して着脱可能な画像形成ユニット１２１、１２２、１２３、１２４と、その画像形成ユニット１２１〜１２４に着脱可能に配置され、ユーザにより交換される現像剤収納容器（現像剤カートリッジ）１３１、１３２、１３３、１３４と、感光体ドラムに光を照射する露光装置１４１、１４２、１４３、１４４と、画像形成ユニット１２１〜１２４に対向配置され、画像形成ユニット１２１〜１２４で形成された現像剤像を媒体に転写する転写ベルトユニット１０５と、媒体に転写された現像剤を定着する定着装置１０６と、媒体を収容する給紙カセット１０７と、媒体を給紙する給紙部１０８と、画像形成ユニット１２１〜１２４を画像形成装置１０１から取り出す際に開閉する本体カバー１０９とを備えている。

また、画像形成装置１０１は、装着された画像形成ユニット１２１〜１２４の側方に、図３に示す、感光体ドラムに駆動を伝達するドラム駆動入力カップリング１５０と、現像ユニットに駆動を伝達する現像駆動入力カップリング１５１とを備えている。

図４は第１の実施例における画像形成ユニットの斜視図、図５は第１の実施例における画像形成ユニットの分解斜視図、図６は第１の実施例における画像形成ユニットの断面図であり、図２に示す画像形成ユニット１２１の構成を図４〜図６を用いて説明する。
なお、図２において、画像形成ユニット、現像剤収納容器および露光装置は４つ示されているが、４つとも同一の構成であり、現像剤収納容器に関しては収納してある現像剤の色のみが異なるため、以下の説明では、代表してブラック色の画像形成ユニット１２１、現像剤収納容器１３１および露光装置１４１を説明する。

図４および図５において、画像形成ユニット１２１は、図６に示す静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム５１を回転可能に支持する第１のユニットとしてのドラムユニット２００と、感光体ドラム５１に形成された静電潜像に現像剤を現像する現像剤担持体としての現像ローラ５３を回転可能に支持する第２のユニットとしての現像ユニット３００との２つのユニットからなり、ドラムユニット２００の両側部のドラムフレーム２０１の側壁部２０１ａ、２０１ｂに現像ユニット３００が支持されてドラムユニット２００と現像ユニット３００とは一体化されている。

図６に示すように、ドラムユニット２００には、静電潜像を形成する感光体ドラム５１と、その感光体ドラム５１を帯電させる帯電装置５２と、感光体ドラム５１上の残留現像剤５８を除去するクリーニング部５７とが備えられ、現像ユニット３００には、感光体ドラム５１の外周表面に押圧されて接触する現像ローラ５３と、現像ローラ５３に押圧されて接触した状態で配置され、現像ローラ５３の外周表面に現像剤５４の薄層を形成する現像ブレード５５と、現像ローラ５３に現像剤５４を供給する供給ローラ５６と、現像剤収容器１３１から供給された現像剤５４が収容される現像剤収容室５９とが備えられている。

感光体ドラム５１の表面には、露光装置１４１により光が選択的に照射されることにより静電潜像が形成され、その静電潜像に現像ローラ５３から現像剤５４が供給されて現像剤画像が現像される。

次に、現像ユニット３００の構成を図４〜図１０、図２０に基づいて詳細に説明する。
図７は第１の実施例における現像ユニットの斜視図、図８は第１の実施例における現像ユニットの現像ローラ駆動部の斜視図、図９は第１の実施例における現像ユニットの駆動受領側の斜視図、図１０は第１の実施例における現像ユニットの反駆動受領側の斜視図、図２０は第１の実施例における現像ユニットの概略上面図である。

図７において、現像ユニット３００には、現像ローラ５３および図６に示す供給ローラ５６の外周面と隙間を保持して各ローラを被い、図６に示す現像剤収容室５９の空間を形成する現像主フレーム３０１と、現像主フレーム３０１の両端部に現像ローラ５３および図６に示す供給ローラ５６を回転可能に支持する現像側面フレーム３０２、３０３とが配置されている。現像側面フレーム３０２の内部には、現像ローラ５３および図６に示す供給ローラ５６を回転させる駆動ギヤ列が配置されている。

図８において、現像側面フレーム３０２の内部に配置されたギヤ列は、現像ローラ５３および供給ローラ５６の回転軸としてのシャフトに固定された現像ローラギヤ３１１および供給ローラギヤ３１２と、両ギヤに噛合う駆動受領ギヤ３１３とからなる。
駆動入力部としての駆動受領ギヤ３１３は、回転軸方向の外側に画像形成装置１０１本体の現像駆動入力カップリング１５１に嵌合する結合部３１３ａが形成されていて、現像ユニット３００の側面から突出している。

現像駆動入力カップリング１５１は、図３に示すように画像形成装置１０１の本体に備えられ、駆動受領ギヤ３１３の結合部３１３ａとの僅かな中心ずれがあっても、調芯作用が働かない一般的なオルダムカップリングを使用する。
また、現像側面フレーム３０２、３０３のローラ回転軸方向の外側には、図７に示すように、現像側面フレーム３０２、３０３に係止された現像端部フレーム３０４、３０５が配置されている。

図９において、現像ローラ５３の軸方向における一端側の現像端部フレーム３０４には、駆動受領ギヤ３１３の両側に、一体で形成された一対の支持ポスト３１４、３１５が現像ローラ５３の回転軸５３ａと平行に、回転軸方向における外側に向かい現像端部フレーム３０４から突出するように配置されている。また、一対の支持ポスト３１４、３１５には、コロ３２１、３２２がそれぞれの支持ポスト３１４、３１５を中心に回転自在に設けられている。

一対の支持ポスト３１４、３１５の位置は、駆動受領ギヤ３１３の回転軸３１３ｂ中心を通る重力方向に対して略垂直な水平線上であって、図７に示す現像ユニット３００の重心を水平方向に跨ぐ位置に配置してある。ここで、略垂直とは、８０〜１１０°の範囲をいう。すなわち、現像ユニット３００の重心は、支持ポスト３１４と支持ポスト３１５との間に位置している。なお、支持ポスト３１４、３１５の水平方向における位置は、駆動受領ギヤ３１３の回転軸３１３ｂ中心に対して非対称であっても良い。また、支持ポスト３１４、３１５を駆動受領ギヤ３１３の回転軸３１３ｂ中心から等距離に配置する場合、支持ポスト３１４、３１５の中心を通る直線が駆動受領ギヤ３１３の回転軸３１３ｂ中心を通る水平線に対して角度を持つように配置しても良い。

また、支持ポスト３１５の下方には、後述する付勢部材２５０を引掛けるための金属製の付勢部材支持ポスト３１６が配置されている。
なお、本実施例では、支持ポスト３１４、３１５を現像端部フレーム３０４に形成したが、現像端部フレーム３０４に金属製のポストを固定することや図７に示す現像側面フレーム３０２に形成するようにしても良い。

さらに、図１０に示すように、現像ローラ５３の軸方向における他端側の現像端部フレーム３０５には、支持ポスト３２５が一体に形成されている。この支持ポスト３２５は、図２０に示すように、図２に示す画像形成ユニット１２１を画像形成装置１０１に装着した状態で重力方向上側から下側に向かって見たとき、３つの支持ポスト３１４、３１５、３２５を結んで作られる三角形の水平断面の内側に現像ユニット３００の重心Ｐが位置するように配置されている。また、現像ローラ５３の軸方向から現像ユニット３００を見たとき、支持ポスト３１４、３１５の間に、支持ポスト３２５が形成されている。なお、本実施例では、支持ポスト３２５の重力（鉛直）方向における位置を、支持ポスト３１４、３１５の重力（鉛直）方向における位置と同位置としたが、現像ユニット３００の重心Ｐに対して上述した条件を満たせば、重力（鉛直）方向の位置はこれに限定されない。なお、支持ポスト３２５には、上述した支持ポスト３１４、３１５と同様に、これを中心に回転自在のコロ３２６が設けられている。

本実施例においては、図９に示す駆動受領ギヤ３１３の回転軸３１３ｂと図１０に示す第３の被係合部を形成する支持ポスト３２５の中心軸３２５ａとを略一致するように構成した。しかし、これに限ったものではなく、駆動受領ギヤ３１３の回転軸３１３ｂの近傍に支持ポスト３２５の中心軸３２５ａを設けることで一定の効果を得ることができる。より具体的には、第１の被係合部を形成する支持ポスト３１４の中心軸と第２の被係合部を形成する支持ポスト３１５の中心軸との距離をＤ１としたとき、現像ユニット３００を回転軸３１３ｂの軸方向から見たときに、回転軸３１３ｂを中心とした半径ｒ＝０．３×Ｄ１の円の中に支持ポスト３２５の中心軸３２５ａが配置されていれば良い。

次に、ドラムユニット２００の構成を図１１〜図１３に基づいて詳細に説明する。
図１１は第１の実施例におけるドラムユニットの分解斜視図、図１２は第１の実施例におけるドラムユニットの駆動受領側の斜視図、図１３は第１の実施例におけるドラムユニットの反駆動受領側の斜視図である。
図１１において、ドラムユニット２００には、帯電装置５２およびクリーニング部５７を被い、感光体ドラム５１の回転軸方向の端部の外側に回り込むドラムフレーム２０１が配置されている。このドラムフレーム２０１には、感光体ドラム５１の回転軸方向の両端部に、その回転軸に直交し、鉛直方向に伸びる側壁部２０１ａ、２０１ｂが配置され、感光体ドラム５１を回転可能に支持している。

感光体ドラム５１の回転軸方向の一方の端部には、感光体ドラム５１のフランジがドラムフレーム２０１の側壁部２０１ａを貫通して回転軸方向における外側に突出していて、その端面には図２に示す画像形成装置１０１のドラム駆動入力カップリング１５０と嵌合するドラム結合部２１０が形成されている。
図１２および図１３において、側壁部２０１ａには、図７および図８に示す現像ユニット３００に配置されている駆動受領ギヤ３１３が貫通する孔２２４が、駆動受領ギヤ３１３の外径と隙間を保持して形成されている。

また、孔２２４の両脇には、図９に示す現像ユニット３００に配置された支持ポスト３１４、３１５に設けられたコロ３２１、３２２と嵌合する一対の第１の係合部としての位置規制孔２２１、第２の係合部としての位置規制孔２２２が形成されている。位置規制孔２２１と係合する第１の被係合部は、支持ポスト３１４およびコロ３２１によって構成され、位置規制孔２２２と係合する第２の被係合部は、支持ポスト３１５およびコロ３２２によって構成される。

図２に示す画像形成ユニット１２１を画像形成装置１０１に装着した状態において、位置規制孔２２１、２２２の内側には規制面２２１ａ，ｂ，ｃ，ｄ、２２２ａ，ｂ，ｃ，ｄが形成され、その規制面２２１ａ，ｂおよび規制面２２２ａ，ｂは互いに平行な面で、下面２２１ａ、２２２ａおよび上面２２１ｂ、２２２ｂが重力方向において水平な面であり、その下面２２１ａと上面２２１ｂおよび下面２２２ａと上面２２２ｂの間隔はコロ３２１、３２２の外径に対して微小量大きい間隔となっている。その微小量は０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍであることが望ましい。

一方、位置規制孔２２１、２２２の水平方向の対向面に、向きや角度の規制はないが、位置規制孔２２１、２２２の大きさはコロ３２１、３２２に対して大きな間隔を持つように形成されている。その間隔は、１ｍｍ以上であることが望ましい。
位置規制孔２２１の下方には、付勢部材２５０を装着する溝２２５と、付勢部材２５０の一端部を固定する付勢部材固定ポスト２２３とが配置されている。
もう一方側の側壁部２０１ｂには、側壁部２０１ａの孔２２４と対称の位置に第３の係合部としての位置規制孔２３０が設けられ、溝２２５および付勢部材固定ポスト２２３と対象の位置には、同形状の溝２２８および付勢部材固定ポスト２２９が配置されてドラムユニット２００が構成されている。位置規制孔２３０と係合する第３の被係合部は、支持ポスト３２５およびコロ３２６によって構成される。

本実施例では、位置規制孔２２１の規制面２２１ｃ、ｄは、上面２２１ａに対して略垂直に互いに平行に形成されている。また、現像ユニット３００が位置規制孔２２１、２２２、２３０上を摺動して、付勢部材２５０の付勢によって現像ローラ５３が感光ドラム５１に付勢されるよう、規制面２２１ｃと規制面２２１ｄとの間隔が支点ポストの外径よりも大きくなるように形成した。ここでは、支点ポストの外径に対して１ｍｍ〜５ｍｍ大きくした。なお、位置規制孔２２２、２３０についても同様である。

ここで、位置規制孔２２１、２２２、２３０は、重力方向に対して略垂直な水平方向に長手方向を有する長孔とした。長孔は、その長辺が、付勢部材２５０が現像ユニット３００をドラムユニット２００へと付勢する付勢方向へと伸びている。また、位置規制孔２２１の中心と、位置規制孔２２２の中心とを結んだ直線上に位置規制孔２３０の中心がくるように配置し、位置規制孔２２１の中心と、位置規制孔２２２の中心とを結んだ直線の中点を位置規制孔２３０の中心とした。

次に、図１を用いてドラムユニットと現像ユニットとが結合した状態を詳細に説明する。図１は第１の実施例におけるドラムユニットに現像ユニットが結合した状態を示す側面図である。
図１に示すように、ドラムユニット２００と現像ユニット３００とを結合すると、現像ユニット３００の両側面の支持ポスト３１４、３１５、３２５に設けられたコロ３２１、３２２、３２６がドラムフレーム２０１の位置規制孔２２１、２２２、２３０に嵌合し、支持ポスト３１４、３１５、３２５が位置規制孔２２１、２２２、２３０の鉛直方向において対向した面と接触し、その表面を転がることで現像ユニット３００はドラムユニット２００に水平方向に移動可能に支持される。

現像ユニット３００を現像ローラ５３の回転軸５３ａの軸方向から見たとき、位置規制孔２２１と位置規制孔２２２は軸方向における一端側に形成され、他端側に位置規制孔２３０が形成されている。また、現像ユニット３００を現像ローラ５３の回転軸５３ａの軸方向から見たとき、位置規制孔２２１と、その位置規制孔２２１から所定の距離をおいて形成された位置規制孔２２２との間に、位置規制孔２３０が形成されている。支持ポスト３１４、３１５、３２５の位置関係も位置規制孔２２１、２２２、２３０の位置関係と同様である。これによって、現像ローラ５３と感光体ドラム５１との押圧力の変動を低減することができる。

ドラムユニット２００および現像ユニット３００の両側部に配置された付勢部材２５０の一方の端部がドラムフレーム２０１の付勢部材固定ポスト２２３および図１３に示す付勢部材固定ポスト２２９に固定され、もう一方の端部が現像ユニット３００の付勢部材支持ポスト３１６および図１３に示す付勢部材支持ポスト３１９に固定され、付勢部材２５０は現像ユニット３００を図中矢印Ａが示す方向へ付勢し、感光体ドラム５１と現像ローラ５３とを接触部５１ａで当接させている。

付勢部材２５０の鉛直方向における位置は、支持ポスト３１４、３１５および駆動受領ギヤ３１３と、感光体ドラム５１と現像ローラ５３の接触部５１ａとの間に配置されている。
この位置で付勢部材２５０による付勢力をかけることで、現像ユニット３００に新たな回転モーメントや力を作用させずに現像ユニット３００を移動することができる。この結果、現像ユニット３００は、ドラムユニット２００に対して、図中矢印Ａが示す方向に付勢力を受け、水平方向に移動し、感光体ドラム５１と現像ローラ５３とが所定の圧力で接触する。

ここで、現像ユニット３００が動作したときに働く力を説明する。
現像ユニット３００に働く力は、大きく３つあり、駆動受領ギヤ３１３を中心に現像ユニット３００の負荷トルクによる回転力と、現像ユニット３００の自重による重力と、感光体ドラム５１と現像ローラ５３との接触部５１ａの摩擦力とである。
各力による現像ローラ５３の位置に作用する力の大きさは、回転力が１．５〜２．５Ｋｇｆ程度、重力が１〜２Ｋｇｆ程度、摩擦力が０．３Ｋｇｆ程度であり、回転力および自重による重力が大きく、摩擦力は３つの力の中では非常に小さい。摩擦力のばらつきや変動はさらに小さいため、感光体ドラム５１と現像ローラ５３との接触圧への影響は無視しても問題ない。

したがって、感光体ドラム５１と現像ローラ５３との接触圧へ影響を与える力は、上述した回転力および重力であり、これらの回転力および重力の影響を低減することにより、感光体ドラム５１と現像ローラ５３との接触圧の変動を低減することができる。
上述した構成の作用について説明する。
画像形成ユニットの動作を図１４の第１の実施例におけるドラムユニットに現像ユニットが結合した画像形成ユニットの側面図に基づいて説明する。

まず、画像形成装置に図示しない指令部より印刷指令が入力されると、画像形成装置は印刷動作を開始する。
印刷動作を開始すると画像形成装置の図示しない制御部および駆動モータにより、図３に示す画像形成装置１０１のドラム駆動入力カップリング１５０および現像駆動入力カップリング１５１は回転する。
図３に示す画像形成装置１０１のドラム駆動入力カップリング１５０はドラム結合部２１０と嵌合し、また現像駆動入力カップリング１５１は結合部３１３ａと嵌合しているため、図３に示すドラム駆動入力カップリング１５０および現像駆動入力カップリング１５１の回転により、画像形成ユニット１２１に駆動が伝達される。

駆動が伝達された画像形成ユニット１２１では、感光体ドラム５１は図中矢印Ｂが示す方向に回転し、現像ローラ５３は駆動受領ギヤ３１３の図中矢印Ｃが示す方向の回転により駆動が伝達されて図中矢印Ｄが示す方向に回転し、印刷動作を開始する。
このとき、現像ユニット３００は、自身の負荷トルクにより駆動受領ギヤ３１３を中心に図中矢印Ｅが示す方向に回転しようとする回転モーメントによる回転力と、自身の重量による重力とを受けている。

ここで、現像ユニット３００に作用する回転力および重力を打ち消す方法を図１５〜図１８および図２１〜図２３を用いて説明する。
なお、図１５〜図１８（ａ）は現像ユニット３００の駆動受領側の側面図であり、図１５〜図１８（ｂ）は現像ユニット３００の駆動受領側の反対側である反駆動受領側の側面図である。
また、図１５〜図１８および図２１〜図２３において、Ｑ１、Ｑ２、Ｒ１、Ｒ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｔ１、Ｔ２、Ｕ１、Ｕ２は、現像ユニット３００を支持する駆動受領側の支持ポストの配置を表し、Ｑ３、Ｒ３、Ｓ３、Ｔ３、Ｕ３は駆動受領側の支持ポストに対応した反駆動受領側の支持ポストの配置を表している。

まず、回転力によって現像ユニット３００に作用する力の水平方向の成分を打ち消す方法を、図１５を用いて説明する。
回転力を打ち消すには、駆動入力部としての駆動受領ギヤ３１３の回転中心Ｏが固定されない条件とすると、２箇所の位置規制が必要であるが、これは３点支持のうち、２点支持側の１対の支持ポストの配置と、規制面の角度の規制で実現可能である。

まず、１対の支持ポストＱ１、Ｑ２を、駆動受領ギヤ３１３の回転中心Ｏに対して点対象となるように配置する。このとき、支持ポストＱ１と回転中心Ｏとの距離Ｌ１と、支持ポストＱ２と回転中心Ｏとの距離Ｌ２とは等しく（距離Ｌ１＝距離Ｌ２）なる。
そして、駆動受領ギヤ３１３を中心とする円周の接線方向と直交する方向に規制面Ｑ１ａ、Ｑ２ａを、図中矢印Ｅが示す駆動受領ギヤ３１３の回転方向の下流側に配置し、回転力によって支持ポストＱ１、Ｑ２に働く力Ｆ１、Ｆ２を垂直に受けることで回転力を打ち消すことができる。

つまり、本実施例に示すように、図１に示す駆動受領ギヤ３１３は、第１の被係合部としての支持ポスト３１４と、第２の被係合部としての支持ポスト３１５との略中央に設けられるのが好ましい。ここで、略中央とは、支持ポスト３１４と支持ポスト３１５との距離をＤ１としたとき、駆動受領ギヤ３１３の回転中心から支持ポスト３１４までの距離Ｄ２が距離Ｄ１の４０％〜６０％の範囲にあることであり、この範囲にあれば同様の効果が得られる。

以上のように、回転力は駆動受領側の１対の支持ポストＱ１、Ｑ２によって打ち消されるため、反駆動受領側の支持ポストＱ３には回転力が作用しない。したがって、反駆動受領側の１点支持ポストＱ３の配置は限定されない。また、図１５では、水平面Ｑ３ａで支持ポストＱ３の下面を規制しているが、その規制面Ｑ３ａの角度も限定されるものではない。

さらに、駆動受領ギヤ３１３の回転中心Ｏが、１対の支持ポストを結ぶ線分上にありながら、その支持ポストが駆動受領ギヤ３１３の回転中心Ｏに対して点対象でない位置に配置されている場合、すなわち支持ポストＲ１と回転中心Ｏとの距離Ｌ３と、支持ポストＲ２と回転中心Ｏとの距離Ｌ４とが等しくない（距離Ｌ３≒距離Ｌ４）場合でも、１対の支持ポストＲ１、Ｒ２のように水平であれば、回転力を打ち消すことができる。この場合も、上述した支持ポストＱ３と同様に、反駆動受領側の支持ポストＲ３に回転力は作用しないので、その配置および規制面Ｒ３ａの角度は限定されない。

次に、重力を打ち消す方法を図１６および図２１を用いて説明する。なお、図２１は、図１６に示す現像ユニット３００を図中矢印Ｈが示す方向、すなわち鉛直上方から見た矢視図である。
重力を打ち消すためには、図２１に示すように、駆動受領側の１対の支持ポストＳ１、Ｓ２と、反駆動受領側の支持ポストＳ３とが形成する三角形の水平断面の内側（すなわち、第１の被係合部と第２の被係合部と第３の被係合部とを結ぶ領域内）に現像ユニット３００の重心Ｐが位置するように、各支持ポストＳ１、Ｓ２、Ｓ３を配置する。このとき、各支持ポストＳ１、Ｓ２、Ｓ３の鉛直方向における配置に規制はなく、図１６に示すように、支持ポストＳ１、Ｓ２、Ｓ３の鉛直方向における位置がすべて異なっていても良い。また、重心Ｐの鉛直方向における配置も同様に規制されない。

さらに、３点のすべての支持ポストＳ１、Ｓ２、Ｓ３の下面を水平面Ｓ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ３ａで規制することによって、現像ユニット３００の自重によって各支持ポストＳ１、Ｓ２、Ｓ３に働く鉛直下方の力Ｗｓ１、Ｗｓ２、Ｗｓ３はすべて打ち消される。
つまり、本実施例に示すように、図１に示す駆動受領ギヤ３１３の回転中心は、第１の被係合部としての支持ポスト３１４と第２の被係合部としての支持ポスト３１５の中心を結んだ直線Ｌの近傍に設けられるのが好ましい。ここで、近傍とは、支持ポスト３１４と支持ポスト３１５との距離をＤ１としたとき、駆動受領ギヤ３１３の回転中心から直線Ｌまでの距離Ｄ３が距離Ｄ１の２０％以下であることであり、この範囲にあれば同様の効果が得られる。

次に、回転力および重力の二つの力を同時に打ち消す方法を説明する。
まず、重力を打ち消すために、図１７において現像ユニット３００を図中矢印Ｈが示す方向から見た矢視図である図２２に示すように、３点の支持ポストが形成する三角形の水平断面の内側に現像ユニット３００の重心Ｐが位置するように各支持ポストＴ１、Ｔ２、Ｔ３を配置する。
そして、図１７に示すように、各支持ポストＴ１、Ｔ２、Ｔ３に働く重力Ｗｔ１、Ｗｔ２、Ｗｔ３を打ち消すために、３点すべての支持ポストＴ１、Ｔ２、Ｔ３の下面を水平面Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ３ａで規制する必要がある。

そのため、現像ユニット３００は、水平方向に移動可能に支持する必要があることから、回転力は水平方向に働く力を打ち消さなければならず、規制面は鉛直方向に水平面Ｔ１ａ、Ｔ２ａ、Ｔ３ａと対向する１対の水平面Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ、Ｔ３ｂを配置する。
また、図１７（ａ）に示す駆動受領側の１対の支持ポストＴ１、Ｔ２の配置は、水平かつ駆動受領ギヤ３１３の回転中心Ｏが支持ポストＴ１と支持ポストＴ２とを結ぶ線分上に位置するように配置する。

この配置によって、支持ポストＴ１、Ｔ２のそれぞれに働く力Ｆ５、Ｆ６は規制面としての水平面Ｔ１ｂ、Ｔ２ａに垂直に受け止められて打ち消される。この場合、駆動受領ギヤ３１３の回転中心Ｏから支持ポストＴ１、Ｔ２までの距離Ｌ５、Ｌ６に規制はない。
さらに、このときの反駆動側の支持ポストＴ３は、図１７では支持ポストＴ１、Ｔ２と鉛直方向の位置が同じになるように描かれているが、鉛直方向における配置はこれに限定されるものではない。

次に、図１８に示すように、駆動受領側の１対の支持ポストが鉛直方向に距離をおいて配置されている場合について説明する。
まず、重力を打ち消すために、図１８において現像ユニット３００を図中矢印Ｈが示す方向から見た矢視図である図２３に示すように、３点の支持ポストが形成する三角形の水平断面の内側に現像ユニット３００の重心Ｐが位置するように各支持ポストＵ１、Ｕ２、Ｕ３を配置する。

そして、図１８に示すように、各支持ポストＵ１、Ｕ２、Ｕ３に働く重力Ｗｕ１、Ｗｕ２、Ｗｕ３を打ち消すために、３点すべての支持ポストＵ１、Ｕ２、Ｕ３の下面を水平面Ｕ１ａ、Ｕ２ａ、Ｕ３ａで規制する必要がある。
そのため、現像ユニット３００は、水平方向に移動可能に支持する必要があることから、回転力は水平方向に働く力を打ち消さなければならず、規制面は鉛直方向に水平面Ｕ１ａ、Ｕ２ａ、Ｕ３ａと対向する１対の水平面Ｕ１ｂ、Ｕ２ｂ、Ｕ３ｂを配置する。このとき、支持ポストＵ１、Ｕ２には回転力による力Ｆ７、Ｆ８がそれぞれ作用するが、上述したとおり、規制面が水平であるため、水平成分の力Ｆ７ｈ、Ｆ８ｈがそれぞれ発生する。

しかし、２つ力Ｆ７ｈ、Ｆ８ｈが作用する方向は逆であり、駆動受領ギヤ３１３の回転中心Ｏから支持ポストＵ１、Ｕ２までの距離Ｌ７、Ｌ８を等しくすることで、力Ｆ７ｈ＝力Ｆ８ｈとすることができるので、相殺することが可能である。
したがって、駆動受領側の１対の支持ポストが鉛直方向に距離をおいて配置されている場合であっても、回転力と重力とを打ち消すことが可能である。
なお、このときの反駆動側の支持ポストＵ３は、駆動受領側の支持ポストＵ１、Ｕ２との鉛直方向における配置に規制はない。

ここで、図１９および図２０を用いて本実施例における現像ユニット３００の動作並びに駆動受領側の支持ポスト３１４、３１５および反駆動受領側の支持ポスト３２５に発生する力について説明する。本実施例では、図１７および図２２に示すように、支持ポストを配置し、回転力と重力を打ち消す方法について説明する。
まず、駆動受領側の支持ポスト３１４、３１５および反駆動受領側の支持ポスト３２５は、現像ユニット３００の自重による重力Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を鉛直下方にそれぞれ受け、各支持ポスト３１４、３１５、３２５に取り付けられたコロ３２１、３２２、３２６を介して位置規制孔２２１、２２２、２３０の下面に規制される。
このとき、位置規制孔２２１、２２２、２３０は、水平面が形成されているため、上述の重力Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３を垂直に受け止めることができ、現像ユニット３００は重力による作用を受けない。

次に、図１９に示す駆動受領ギヤ３１３が図３に示す現像駆動入力カップリング１５１から駆動力を受けて図中矢印Ｅが示す方向に回転すると、支持ポスト３１４、３１５は、回転モーメントによる力Ｆ１が鉛直上方に、力Ｆ２が鉛直下方にそれぞれ受け、各支持ポストに取り付けられたコロ３２１、３２２を介して位置規制孔２２１の上面、位置規制孔２２２の下面に規制される。
しかし、位置規制孔２２１、２２２は、水平面で構成されているため、上述の回転モーメントによる力Ｆ１、Ｆ２は垂直に受け止められるので、現像ユニット３００は回転力の作用を受けない。なお、上述の回転力は、駆動受領側の支持ポスト３１４、３１５で打ち消されるため、反駆動受領側の支持ポスト３２５には回転モーメントによる力は作用していない。

このようにして、現像ユニット３００は回転力および重力の水平方向の成分が打ち消され、ドラムユニットに対する現像ユニット３００の現像ローラ５３の回転軸周りの回転が規制され、図１に示す付勢部材２５０の付勢力のみで水平方向の力を受け、感光体ドラム５１に現像ローラ５３が所定の圧力で接触し、印刷動作が行われる。

ここで、反駆動受領側の支持ポストの配置が、駆動受領側の支持ポストの配置と対称の場合に、その支持ポストにかかる力関係について述べる。この場合、駆動受領側の支持ポストおよび反駆動受領側の支持ポストの合計数は４点となるが、４点すべての支持ポストの移動が規制される必要がある。そのためには、各支持ポストおよび位置規制孔の位置、コロの外径などに非常に高い寸法精度が要求される。仮に、これらの部材の寸法精度が不足することなどが原因で支持ポストのいずれか１点が位置規制孔に対して非接触で規制されない場合、この支持ポストは印刷動作中の回転力および重力の変動の影響を受けるので、現像ユニットの姿勢は不安定となり、この支持ポスト側の感光体ドラムと現像ローラとの接触圧は変動してしまうため、印刷画像品質が損なわれてしまう。

本実施例では、図１に示すように、第１の係合部としての位置規制孔２２１と第１の被係合部としての支持ポスト３１４との係合部と、第２の係合部としての位置規制孔２２２と第２の被係合部としての支持ポスト３１５との係合部との間に、駆動入力部としての駆動受動ギヤ３１３を配置することにより、感光体ドラム５１と現像ローラ５３との間の接触圧の変動を低減することができる。

以上説明したように、第１の実施例では、画像形成ユニットの構成部品に高い寸法精度を要求せずに、動作時の現像ユニットに働く負荷トルクによる回転力と自重による重力とを安定して打ち消すことができるため、付勢部材の付勢力のみで感光体ドラムに現像ローラを接触させることで、感光体ドラムと現像ローラとの間の接触圧の変動を低減させて接触圧を安定化することができるという効果が得られる。
また、現像ユニットに働く負荷トルクのばらつき、変動および現像ユニットの重量変化が発生しても感光体ドラムと現像ローラとの間の接触圧を安定化することが可能になり、かぶり、白抜け印刷、グレイネスの悪化、現像剤フィルミング等の印刷品質の低下を防止することができるという効果が得られる。

第２の実施例の構成は、第１の実施例における現像ユニットの支持ポストの構成が異なるものであり、その構成を図２４〜図２６に基づいて説明する。なお、上述した第１の実施例と同様の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する。
図２４は第２の実施例における現像ユニットの駆動受領側の斜視図、図２５は第２の実施例における現像ユニットの反駆動受領側の斜視図、図２６は第２の実施例におけるドラムユニットに現像ユニットが結合した状態を示す側面図である。

図２４〜図２６において、現像ユニット３００の駆動受領側の支持ポスト３１４、３１５と、その支持ポスト３１４、３１５に対して回転自在なコロ３２１、３２２が設けられている。また、位置規制孔２２１、２２２は、内側の下面および上面が水平面であり、下面と上面との間隔はコロ３２１、３２２の外径に対して微小量大きい間隔となっている。その間隔は０．０１〜０．０５ｍｍであることが望ましい。

一方、本実施例では、現像ユニット３００の反駆動受領側の支持ポスト３５０にはコロを設けておらず、支持ポスト３５０の外径はコロ３２１、３２２と同じ寸法になっている。したがって、支持ポスト３５０と位置規制孔２３０との間隔は、駆動受領側のコロ３２１、３２２と位置規制孔２２１、２２２との間隔と同じになっている。
なお、支持ポスト３５０の材質は、ドラムフレーム２０１が樹脂成型品の場合、すべり性に富んだステンレスなどの金属製であることが望ましい。

上述した構成の作用について図２７を用いて説明する。
図２７は第２の実施例におけるドラムユニットに現像ユニットが結合した画像形成ユニットの側面図である。
本実施例では、現像ユニット３００を支持する駆動受領側の支持ポスト３１４、３１５は、位置規制孔２２１、２２２に対してコロ３２１、３２２を用いた転がり接触であるが、反駆動受領側の支持ポスト３５０は、コロを設けていないため位置規制孔２３０に対してすべり接触となっている。

しかし、第１の実施例でも述べたように、反駆動受領側の支持ポスト３５０には、重力のみで働く力が小さいので、位置規制孔２３０に対してすべり接触であっても付勢部材による付勢力の妨げとならない。したがって、支持ポスト３５０にコロを設け、そのコロを介して位置規制孔２３０に転がり接触させたときと同等の付勢部材による付勢力が得られる。

以上説明したように、第２の実施例では、第１の実施例の効果に加え、部品点数を削減させても付勢部材による付勢力を損なうことがないため、印刷品質を低下させることなく、製品コストを下げることができるという効果が得られる。
なお、本発明は、接触現像方式および非接触現像方式を使用する画像形成ユニットを用いた複写機、電子写真プリンタ、ファクシミリ装置、複合機（ＭＦＰ）等の画像形成ユニットに適用することが可能である。

５１ 感光体ドラム
５３ 現像ローラ
１０１ 画像形成装置
１２１、１２２、１２３、１２４ 画像形成ユニット
１５０ ドラム駆動入力カップリング
１５１ 現像駆動入力カップリング
２００ ドラムユニット
２０１ ドラムフレーム
２０１ａ、２０１ｂ 側壁部
２１０ ドラム結合部
２２１、２２２、２３０ 位置規制孔
２５０ 付勢部材
３００ 現像ユニット
３０１ 現像主フレーム
３０２、３０３ 現像側面フレーム
３０４、３０５ 現像端部フレーム
３１３ 駆動受領ギヤ
３１３ａ 結合部
３１３ｂ 回転軸
３１４、３１５、３２５ 支持ポスト
３２１、３２２、３２６ コロ

Claims (6)

1. 静電潜像が形成される像担持体を回転可能に支持する第１のユニットと、
   前記静電潜像を現像剤で現像する現像剤担持体を回転可能に支持する第２のユニットと、
   前記像担持体と前記現像剤担持体とを当接させる付勢部材と、
   を有し、
   前記第１のユニットは、
   前記像担持体の回転軸方向における一端側に形成された第１の係合部と、
   前記一端側に前記第１の係合部と所定の距離をおいて形成された第２の係合部と、
   前記回転軸方向における前記一端側の反対の他端側において、前記第１の係合部の中心を通り前記回転軸方向に延在する第１の仮想直線と、前記第２の係合部の中心を通り前記回転軸方向に延在する第２の仮想直線との略中央に形成された第３の係合部とを有し、
   前記第２のユニットは、
   前記現像剤担持体を回転させるための駆動入力部と、
   前記第１の係合部と係合する第１の被係合部と、
   前記第１の被係合部と並設され、前記第２の係合部と係合する第２の被係合部と、
   前記第３の係合部と係合する第３の被係合部とを有し、
   前記駆動入力部は、前記第１の被係合部と第２の被係合部との略中央に位置し、
   前記第２のユニットの重心は、前記第１の被係合部と前記第２の被係合部と前記第３の被係合部とを結ぶ領域内に位置し、
   前記第１の係合部は、前記第１の被係合部の下方において略水平に延在し、前記第１の被係合部と接触する第１の規制面を有し、
   前記第２の係合部は、前記第２の被係合部の下方において略水平に延在し、前記第２の被係合部と接触する第２の規制面を有し、
   前記第３の係合部は、前記第３の被係合部の下方において略水平に延在し、前記第３の被係合部と接触する第３の規制面を有し、
   前記付勢部材は、前記第１の被係合部と前記第２の被係合部とを結ぶ第１の仮想水平面と、前記像担持体と前記現像剤担持体との間の当接部を通る第２の仮想水平面との間に位置することを特徴とする画像形成ユニット。
2. 請求項１に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記駆動入力部および前記第３の被係合部は、共に前記回転軸方向に延在する第３の仮想直線上に位置することを特徴とする画像形成ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記第１の被係合部と前記駆動入力部との間の距離は、前記第１の被係合部と前記第２の被係合部との間の距離の４０％乃至６０％の範囲内にあることを特徴とする画像形成ユニット。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記第１の係合部、前記第２の係合部、および前記第３の係合部は、共に略水平方向に延在する規制孔からなり、
   前記第１の被係合部、前記第２の被係合部、および前記第３の被係合部は、共に円柱形状のポストを含むことを特徴とする画像形成ユニット。
5. 請求項４に記載の画像形成ユニットにおいて、
   前記第１の被係合部および前記第２の被係合部は、それぞれ回転可能なコロをさらに含むことを特徴とする画像形成ユニット。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成ユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。

Images