JP6494304B2 - ギアユニット、現像装置及びその製造方法 - Google Patents

ギアユニット、現像装置及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、現像剤担持体を駆動するために用いるギアユニットに関するものである。また、ギアユニットを用いるプロセスカートリッジや画像形成装置に関するものである。特に、カラー電子写真画像形成装置に適用して好適なものである。
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録材に画像を形成する画像形成装置のことである。そして、電子写真画像形成装置としては、電子写真複写機、電子写真プリンタ(レーザービームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
また、プロセスカートリッジとは、少なくとも像担持体を有するものをいう。多くの場合は、像担持体とプロセス手段を有し、プロセス手段は、帯電手段、現像手段、クリーニング手段などの少なくとも1つを有する。このプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能である。
また、現像装置とは、静電像を現像するための現像剤担持体を少なくとも有する装置をいう。それを支持する現像枠体などを一体化し、画像形成装置の装置本体に着脱可能にしたものである。
従来、電子写真画像形成方式を用いた電子写真画像形成装置は、電子写真感光体ドラム及びそれに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化し、装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。プロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずユーザー自身で行うことができる。そのため格段に操作性を向上させることができた。このため、このプロセスカートリッジ方式は電子写真画像形成装置において広く用いられている。
プロセスカートリッジを構成する現像装置の組立方法として、現像容器4に現像ローラ25等を取り付ける際、現像ローラの両端軸を軸受によって回転可能に支持する構成を用いる場合がある。このような場合、軸受は現像容器にネジで固定される。また、現像容器に取り付けられた軸受には複数のギアが回転可能に動作するよう組付けられる。そして、ギアを覆うためのカバー部材を軸受にネジで固定する構成をとっている(特許文献1)。
特開2009−288286号公報
しかしながら、このような現像装置を組立てる際、容器に対し、軸受、ギア、カバー部材をそれぞれ順番に組付ける構成は、組立工程が多くなる。このように組立工程が多いと、組立装置が増え、作業の複雑化やコストが増大する恐れがある。
そこで、本発明は、静電像を現像するための現像剤担持体を駆動するために用いるギアユニットであって、前記現像剤担持体の軸に前記軸と所定の位相関係で係合する係合部を有する現像ギアと、前記現像ギアと駆動伝達可能に連結される少なくとも一つ以上の駆動伝達ギアと、前記現像ギアを挟みこんで保持するカバー部材と、を有し、前記カバー部材は、前記現像ギアが前記現像剤担持体の軸と係合する前まで前記現像ギアを一時的に仮支持しており、前記現像ギアは、前記カバー部材に仮支持された状態で、前記カバー部材を貫通し前記現像剤担持体の長手方向において外側に突出する突出部を備え、前記突出部が回転することで前記位相関係が変わることを特徴とするギアユニットを提供するものである。
また、本発明は、静電像を現像するための現像剤担持体と、現像剤を収容するための枠体と、前記現像剤担持体の軸に前記軸と所定の位相関係で係合する係合部を有する現像ギアと、前記現像ギアと駆動伝達可能に連結される少なくとも一つ以上の駆動伝達ギアと、前記現像ギアを挟みこんで保持するカバー部材と、を有し、前記カバー部材は、前記現像ギアが前記現像剤担持体の軸に係合する前まで前記現像ギアを一時的に支持する仮支持部を有し、前記現像ギアは、前記カバー部材に仮支持された状態で、前記カバー部材を貫通し前記現像剤担持体の長手方向において外側に突出する突出部を備え、前記突出部が回転することで前記位相関係が変わることを特徴とする現像装置。
また、本発明は、プロセスカートリッジや画像形成装置を提供するものである。
本発明によれば、ギアをユニット化することにより作業の複雑化を低減できる。
実施例に係るギアユニットを説明する図である。 実施例に係るプロセスカートリッジを装着した電子写真画像形成装置の構成を説明する図である。 実施例に係るプロセスカートリッジを説明する図である。 実施例に係るギアユニットを説明する図である。 実施例に係るギアユニットの組立方法を説明する図である。 実施例に係るギアユニットを説明する図である。 実施例に係る現像装置の組立方法を説明する図である。 実施例に係る現像装置の組立方法を説明する図である。 実施例に係る現像装置の組立方法を説明する図である。
以下、本発明に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジを図面に則して説明する。
1.画像形成装置の全体構成
まず、電子写真画像形成装置(以下、画像形成装置という。)100の全体構成について、図2を用いて説明する。図2に示すように、着脱可能な4個のプロセスカートリッジ70(70Y、70M、70C、70K)が装着部材(不図示)によって装着されている。またプロセスカートリッジ70の画像形成装置100の装着方向上流側を前側面側、装着方向下流側を奥側面側と定義する。図2において、プロセスカートリッジ70は、装置本体100内に水平方向に対して傾斜して併設されている。
各プロセスカートリッジ70には、像担持体である電子写真感光体ドラム(以下、感光体ドラムという)1を有する。さらに、感光体ドラム1の周囲に帯電ローラ2と、現像剤担持体である現像ローラ25と、クリーニング部材6等のプロセス手段が一体的に配置されている。帯電ローラ2は、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させるものであり、現像ローラ25は、感光体ドラム1に形成した静電像を現像剤によって現像して可視像化するものである。そして、クリーニング部材6は、感光体ドラム1に形成した現像剤像(又はトナー像)を記録材に転写した後に、感光体ドラム1に残留した現像剤(以下、トナーという)を除去するものである。
また、プロセスカートリッジ70の下方には画像情報に基づいて感光体ドラム1に選択的な露光を行い、感光体ドラム1に潜像を形成するためのスキャナユニット3が設けられている。
装置本体100の下部には記録材Sを収納したカセット17が装着されている。そして、記録材Sが2次転写ローラ69、定着部74を通過して装置本体100の上方へ搬送されるように記録材搬送手段が設けられている。すなわち、カセット17内の記録材Sを1枚ずつ分離給送する給送ローラ54、給送された記録材Sを搬送する搬送ローラ対76、感光体ドラム1に形成される潜像と記録材Sとの同期を取るためのレジストローラ対55が設けられている。また、プロセスカートリッジ70(70Y、70M、70C、70K)の上方には各感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)上に形成したトナー画像を転写させるための中間転写手段としての中間転写ユニット5が設けられている。中間転写ユニット5には駆動ローラ56、従動ローラ57、各色の感光体ドラム1に対向する位置に1次転写ローラ58(58a、58b、58c、58d)を有する。また、2次転写ローラ69に対向する位置に対向ローラ59を有し、転写ベルト9が掛け渡されている。そして、転写ベルト9はすべての感光体ドラム1に対向し、且つ接するように循環移動している。1次転写ローラ58(58a、58b、58c、58d)に電圧を印加することにより、感光体ドラム1から転写ベルト9上に一次転写を行う。そして、転写ベルト9内に配置された対向ローラ59と2次転写ローラ69への電圧印加により、転写ベルト9のトナーを記録材Sに転写する。
画像形成に際しては、各感光体ドラム1を回転させ、帯電ローラ2によって一様に帯電させた感光体ドラム1にスキャナユニット3から選択的な露光を行う。これによって、感光体ドラム1に静電潜像(又は静電像)を形成する。その静電像を現像剤担持体である現像ローラ25によって現像する。これによって、各感光体ドラム1に各色トナー像を形成する。この画像形成と同期して、レジストローラ対55が、記録材Sを対向ローラ59と2次転写ローラ69とが転写ベルト9を介在させて当接している2次転写位置に搬送する。そして、2次転写ローラ69へ転写バイアス電圧を印加することで、転写ベルト上の各色トナー像を記録材Sに2次転写する。これによって、記録材Sにカラー画像を形成する。カラー画像が形成された記録材Sは、定着部74によって加熱、加圧されてトナー像が定着される。その後、記録材Sは、排出ローラ72によって排出部75に排出される。尚、定着部74は、装置本体100の上部に配置されている。
2.プロセスカートリッジ
次に、本発明を実施したプロセスカートリッジ70について、図3を用いて説明する。図3はトナーを収納したプロセスカートリッジ70の主断面である。尚、イエロー色のトナーを収納したカートリッジ70Y、マゼンタ色のトナーを収納したカートリッジ70M、シアン色のトナーを収納したカートリッジ70C、ブラック色のトナーを収納したカートリッジ70Kは同一構成である。本実施形態では同一構成であるが、これに限定されず、ブラックのカートリッジ70Kの容量が大きな構成でもよい。
プロセスカートリッジ70(70Y、70M、70C、70K)は、クリーニングユニット26(26a、26b、26c、26d)と、現像ユニット4(4a、4b、4c、4d)と、を有する。本実施例では、クリーニングユニットと現像ユニットとを結合したプロセスカートリッジについて説明するが、これに限定されるものではない。例えば、クリーニングユニットが単独のクリーニング装置であってり、現像ユニットが単独の現像装置であってもよい。
本実施形態のクリーニングユニット26は、感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)と、帯電ローラ2(2a、2b、2c、2d)、及びクリーニング部材6(6a、6b、6c、6d)を備えている。
そして、クリーニングユニットの感光体ドラム1の周上には、前述した通り帯電ローラ2、クリーニング部材6が配置されている。クリーニング部材6はゴムブレードで形成された弾性部材7とクリーニング支持部材8から構成されている。ゴムブレード7の先端部7aは感光体ドラム1の回転方向に対してカウンター方向に当接させて配設してある。そしてクリーニング部材6によって感光体ドラム1表面から除去された残留トナーは除去トナー室27aに落下する。また除去トナー室27aの除去トナーが漏れることを防止するスクイシート21が感光体ドラム1に当接している。そしてクリーニングユニット26に駆動源である本体駆動モータ(不図示)の駆動力を伝達することにより、感光体ドラム1を画像形成動作に応じて回転駆動させる。帯電ローラ2は、帯電ローラ軸受28を介し、クリーニングユニット26に回転可能に取り付けられており、帯電ローラ加圧部材46により感光体ドラム1に向かって加圧され、感光体ドラム1に従動回転する。
現像ユニット4は、感光体ドラム1と接触して矢印B方向に回転する現像ローラ25と、現像ローラ25を支持し現像剤を収容する現像枠体31とから構成される。現像ローラ25は、現像枠体31の両側にそれぞれ取り付けられた現像前軸受12、現像奥軸受13を介して、回転自在に現像枠体31に支持されている。また現像ローラ25の周上には、現像ローラ25に接触して矢印C方向に回転する現像剤供給部材であるトナー供給ローラ34が配置されている。また、現像ローラ25上のトナー層を規制するための現像ブレード35も配置されている。なお、現像ローラ25とトナー供給ローラ34の回転方向はこれに限らない。さらに現像枠体31のトナー収容部31aには、収容されたトナーを撹拌するとともに前記トナー供給ローラ34へトナーを搬送するためのトナー搬送部材36が設けられている。
また現像ユニット4はクリーニングユニット26に対し回転自在に取り付けられている。現像前軸受12、現像奥軸受13の吊り穴12a、13aに、クリーニング枠体27に圧入された前支持ピン14、奥支持ピン15が係合する。それによって現像ユニット4は、クリーニング枠体27に対し、支持ピン14、15を回転軸として回転自在に支持されている。
3.ギアユニット、その製造方法、現像装置の製造方法
ギアユニットの構成とその製造方法を最初に説明する。その後、ギアユニットを用いる現像装置の製造方法について、組立工程ごとに順を追って説明する。組立工程は、ギアユニット組立工程、現像装置組立工程に分けて説明する。
(ギアユニットの構成及びギアユニットの組立工程)
図1、図4を用いて現像ギアユニット40の構成と組立工程について説明する。本実施例では、現像装置に用いられるギアユニットについて説明するため、現像ギアユニットという。現像ギアユニットでなくても、像担持体を駆動するために用いるギアユニットにも応用可能である。
まず、図4に示すように現像前軸受12に現像ローラギア(現像ギアともいう)41とトナー供給ローラギア(供給ギアともいう)42と駆動伝達ギア43、44を組み付ける。これをギア組み付け工程という。駆動伝達ギア43、44は現像前軸受12に設けた支持軸(12c、12d)に回転可能に支持される。本実施例では、2つの駆動伝達ギアを用いた例で説明しているが、これに限定されず一つ以上の駆動伝達ギアがあればよい。現像ローラギア41とトナー供給ローラギア42は現像前軸受12に支持され、次に組付けるサイドカバー部材45により仮支持される。
図4に示すように、現像前軸受12に各ギア(41〜44)を組付けたあと、各ギアを挟み込むようにサイドカバー部材45を組付ける。これをカバー部材組み付け工程という。現像前軸受12とサイドカバー部材45の結合は、図1(b)に示すように現像前軸受12に設けた穴(12t、12b)とサイドカバー部材45に設けた係合部(45t、45b)がそれぞれ係合する。本実施例の係合はスナップフィットによるものであるが、ビス等により結合することも可能である。上記組付け工程を経て、現像前軸受12とサイドカバー部材45とにより駆動伝達ギア43、44が支持され、現像ローラギア41とトナー供給ローラギア42は仮支持される。
上記述べた工程にて完成した現像前軸受12とギア(21〜44)とサイドカバー部材45の一体部品を現像ギアユニット40とする。
次に、現像ローラギア41とトナー供給ローラギア42の仮支持について説明する。まず、現像前軸受12とギアとの仮支持について説明する。図4に示すように、現像ローラギア41は現像前軸受12の複数の側壁12eとトナー供給ギア42により仮支持される。トナー供給ギア42も同様に現像前軸受12の複数の側壁12fと現像ローラギアにより仮支持される。本発明では現像ローラギア41とトナー供給ローラギア42はギア部が噛み合うように配置されている。
次に、サイドカバー部材45とギアとの仮支持について説明する。図4に示すように、現像ローラギア41の一端に支持軸41aが延びている。そして、サイドカバー部材45には前記現像ローラギア41の支持軸41aが貫通できる仮支持穴45cが設けられている。このギアの支持軸45aとサイドカバー部材の仮支持穴45cが貫通することにより、現像ローラギア41がサイドカバー部材45に仮支持される。本実施例では、仮支持穴45cを形成する面45c1が仮支持部になる。トナー供給ローラギア42のサイドカバー部材45への仮支持は、次のようになる。まず、トナー供給ローラギア42の一端に支持軸42aが伸びている。そして、サイドカバー部材45の凸部である円筒部45dとサイドカバー部材の端面45eにより、支持軸が囲まれることにより仮支持される。本実施例では、凸部である円筒部45dや端面45eが仮支持部になる。
上記で説明した現像ギアユニット40において、図6に示したように、現像ギアユニット40内の各ギア(41〜44)は駆動伝達可能に連結されている。図6は現像ギアユニット40のカバー部材45を不図示にした状態の図である。
本実施例では、ギアを挟むような形で支持し軸受12とカバー部材45とを取り付けることで、現像ギアユニットとして商品として流通させることが可能である。
このように、カバー部材の仮支持部で支持する構成により、現像ギアユニット40にて保持された各ギア(41〜44)は、物流などの振動や衝撃等が加わったとしても、各ギアが所定の位置に保持され、現像ギアユニットから脱落することはない。
(現像装置の組立工程)
次に、現像装置4の組立工程について順に説明する。図7はトナー供給ローラ34、および現像ローラ25を組付けたあとの現像装置4に、現像ギアユニット40を組付ける状態を示した図である。図7に示すように、現像剤を収容する現像枠体31に用意しておいた現像ギアユニット40を取り付け、ビス(46a、46b)により現像ギアユニット40を固定する。
ここで、現像ギアユニット内で仮支持されている現像ローラギア41とトナー供給ローラギア42は、現像ローラ25の端部から突出した現像ローラ軸25eと、トナー供給ローラ34の端部から突出したトナー供給ローラ軸34eと係合する。現像ローラギア41とトナー供給ローラギア42がそれぞれ現像ローラ軸25e、トナー供給ローラ軸34eと係合することにより、現像ギアユニット内の仮支持は解除される。仮支持の解除とは、現像ローラギア41とトナー供給ローラギア42とがそれぞれローラ軸によって支持され、現像ギアユニット40内で仮支持されていた部分と離れることである。本実施例では、現像ギアユニットのカバー部材の仮支持部45c1が現像ローラギアとトナー供給ローラギアを現像ローラと係合する前まで仮支持していた。そこに、現像ローラを有する枠体に組み付けると、現像ローラと現像ローラギアが係合し、ギアが現像ローラに支持される。これに伴い、枠体にギアユニットを組み付け後は、カバー部材でギアを支持しなくなる。言い換えると、ギアユニットのカバー部材は、ギアを一時的に支持していたことになり、ギアユニット単体として見た場合に、カバー部材は現像剤担持体と係合する前までギアを支持している状態である。現像ローラ25と現像ローラギア41、およびトナー供給ローラ34とトナー供給ローラギア42は外部から受けた駆動力を駆動伝達するため、それぞれのローラとギアは回転方向に係合する構成をとっている。
次に、回転方向に係合する構成を説明する。図8に示した図は現像ギアユニット40を内側から見た図であり、サイドカバー部材45に現像ローラギア41とトナー供給ローラギア42が仮支持されている状態である(現像前軸受12は不図示)。図8に示すように、現像ローラギア41とトナー供給ローラギア42にそれぞれのローラ軸と係合するための、係合穴(Dカット形状)41eと42eを設けている。また、それぞれのギアと対応するローラ軸にも図7に示したように係合形状25eと34eを設けている。各ローラ軸係合部(25e、34e)と各ギア係合穴(41e、42e)がおのおの係合することにより、それぞれのギアはローラ軸に支持される。本実施例の係合穴の形状はDカット形状であるが、二方取り等のHカット形状でも良い。
ローラ軸係合部(25e、34e)とギア係合穴(41e、42e)が係合するためにそれぞれの回転方向の位相を合わせる必要があり、本実施例では現像ローラギアを回転させることにより、各ギアとローラ軸の位相を一致させている。
次に、回転方向の位相を合わせるため手段を説明する。図7に示すように、現像ローラギア41の支持軸41aがサイドカバー部材45の長手外側に突出している。現像ローラギア係合穴41eの位相を現像ローラ軸25eの位相に合わせるために、図9に示すように、現像ローラギア支持軸41aに現像ローラギア41を回転するための保持部41bを設けている。ギアユニット40から突出した保持部41bを保持し、回転することにより現像ローラギア係合穴41eと現像ローラ軸25eの位相が一致したときに係合する。また、あらかじめ位相を検知できるように、現像ローラギア41に検知部である位相検知溝41dを設けている(図9)。
この位相検知溝41dを回転する前に検知することにより、あらかじめ所定の回転角度を決めることができる。また、トナー供給ローラギア42についてもトナー供給ローラ軸34eと位相を合わせるために現像ローラギア支持軸41aを回転させる。前述したように、現像ギアユニット内のギアは全て駆動連結されているため、現像ローラギア41を回転させることにより、トナー供給ローラギア42を所定の位相に回転させることが可能であり、トナー供給ギア軸34eと係合することができる。
これまでの実施例では、現像ローラギアとトナー供給ローラギアの両方を一時的にカバー部材で支持し、係合後に、仮支持を解除する説明をしてきた。しかし、これに限定されず、現像ローラギアのみをカバー部材は一時的に支持するような構成でもよい。つまり、一時的に支持する部材が1つ以上あればよい。また、トナー供給ローラを持たない装置では、トナー供給ローラギアを持たないギアユニットを用いることもできる。さらに、現像ローラギアに加え、トナー搬送スクリューなどを駆動するための駆動ギアを有するギアユニットであってもよい。
4(4a〜4d) 現像ユニット
12 現像前軸受
25(25a〜25d) 現像ローラ
31 現像枠体
40 現像ギアユニット
41 現像ローラギア
43 駆動伝達ギア
44 駆動伝達ギア
45 カバー部材

Claims (16)

  1. 静電像を現像するための現像剤担持体を駆動するために用いるギアユニットであって、
    前記現像剤担持体の軸に前記軸と所定の位相関係で係合する係合部を有する現像ギアと、
    前記現像ギアと駆動伝達可能に連結される少なくとも一つ以上の駆動伝達ギアと、
    前記現像ギアを挟みこんで保持するカバー部材と、を有し、
    前記カバー部材は、前記現像ギアが前記現像剤担持体の軸と係合する前まで前記現像ギアを一時的に仮支持しており、
    前記現像ギアは、前記カバー部材に仮支持された状態で、前記カバー部材を貫通し前記現像剤担持体の長手方向において外側に突出する突出部を備え、
    前記突出部が回転することで前記位相関係が変わることを特徴とするギアユニット。
  2. 前記カバー部材は、前記現像ギアを一時的に支持するための仮支持部を有することを特徴とする請求項1記載のギアユニット。
  3. 前記カバー部材は、穴を有し、前記穴を形成する面が前記仮支持部であることを特徴とする請求項2記載のギアユニット。
  4. 前記カバー部材は、凸部を有し、前記凸部が前記仮支持部であることを特徴とする請求項2記載のギアユニット。
  5. 前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材の軸に前記軸と所定の位相関係で係合する係合部を有する供給ギアを有し、前記現像ギアと前記供給ギアとは駆動連結されており、前記カバー部材は、前記供給ギアを一時的に支持しており、前記供給ギアは、前記突出部が回転することで前記供給部材の軸の位相関係が変わることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のギアユニット。
  6. 前記現像剤担持体は、回転方向の位相を合わせるための保持部を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のギアユニット。
  7. 前記現像剤担持体は、回転方向の位相を検知するための検知部を設けていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のギアユニット。
  8. 静電像を現像するための現像剤担持体と、
    現像剤を収容するための枠体と、
    前記現像剤担持体の軸に前記軸と所定の位相関係で係合する係合部を有する現像ギアと、
    前記現像ギアと駆動伝達可能に連結される少なくとも一つ以上の駆動伝達ギアと、
    前記現像ギアを挟みこんで保持するカバー部材と、を有し、
    前記カバー部材は、前記現像ギアが前記現像剤担持体の軸に係合する前まで前記現像ギアを一時的に支持する仮支持部を有し、
    前記現像ギアは、前記カバー部材に仮支持された状態で、前記カバー部材を貫通し前記現像剤担持体の長手方向において外側に突出する突出部を備え、
    前記突出部が回転することで前記位相関係が変わることを特徴とする現像装置。
  9. 記現像ギアが前記現像剤担持体と係合した際に仮支持が解除されることを特徴とする請求項8記載の現像装置。
  10. 前記カバー部材は、穴を有し、前記穴を形成する面が前記仮支持部であることを特徴とする請求項8又は9に記載の現像装置。
  11. 前記カバー部材は、凸部を有し、前記凸部が前記仮支持部であることを特徴とする請求項8又は9に記載の現像装置。
  12. 前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材の軸に係合する係合部を有する供給ギアを有し、前記現像ギアと前記供給ギアとは駆動連結されており、前記カバー部材は、前記供給ギアを一時的に支持しており、前記供給ギアは、前記突出部が回転することで前記供給部材の軸の位相関係が変わることを特徴とする請求項8から11のいずれか1項に記載の現像装置。
  13. 前記現像ギアは、回転方向の位相を合わせるための保持部を有することを特徴とする請求項8から12のいずれか1項に記載の現像装置。
  14. 前記現像ギアは、回転方向の位相を検知するための検知部を設けていることを特徴とする請求項8から13のいずれか1項に記載の現像装置。
  15. 像担持体と、
    請求項1から7のいずれか1項に記載のギアユニット又は請求項8から14のいずれか1項に記載の現像装置のうちの少なくとも1つを有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  16. 請求項1から7のいずれか1項に記載のギアユニット又は請求項8から14のいずれか1項に記載の現像装置、請求項15に記載のプロセスカートリッジのうちの少なくとも1つを有し、
    記録材に画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
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