JP2005157169A - 画像形成装置及びプロセスユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 同一の駆動系で同一の周期で駆動される複数の像担持体を有する画像形成装置において、長期放置による像担持体の部分的な表面摩擦係数の低下による負荷変動を低減できる画像形成装置及びこれに用いるプロセスユニットを提供する。
【解決手段】 複数の感光体ドラム１と、該複数の感光体ドラムを回転駆動するための駆動モータ11と、駆動モータ11から前記複数の感光体ドラムに駆動力を伝達するギア列12とを有し、複数の感光体ドラムが駆動モータ11からギア列12によって同一周期で回転駆動される画像形成装置において、ギア列12が駆動力を伝達する複数の感光体ドラムのうち、少なくとも一つの感光体ドラムの回転時の位相を、他の感光体ドラムの停止時の位相に対して変位させる位相変位手段を有することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等によって画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置に係り、一つの駆動源から複数の像担持体に駆動を伝達する駆動伝達手段を備えた画像形成装置及びこれに用いられるプロセスユニットに関する。

近年、高速化に適した方式の多色画像形成方式として、複数の像担持体である感光体ドラムを並べて配置したタンデム型の画像形成装置がある。

タンデム型の画像形成装置は、図８に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を形成する４個の像担持体である感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを一列に配置し、それぞれの感光体ドラムを回転させて各色トナー像を形成するとともに回転する中間転写ベルト30に順次転写してカラー画像を形成し、このカラー画像を二次転写ローラ32が配置された二次転写部において別途搬送された転写材20に二次転写するものである。

このようなタンデム型の画像形成装置における感光体ドラムの駆動方式としては、特開２００３−２９４９２号公報で開示されているように、各感光体ドラムを、各１個の駆動源たるモータで駆動する「個別モータ方式」（図９(a)参照）や、１個のモータで全ての感光体ドラム１を駆動する「１モータ方式」（図９(b)参照）、もしくは、例えば彩色トナーを有する感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを１つのモータで駆動し、黒色トナーを有する感光体ドラム１Ｂｋを別のモータで駆動させる「複数モータ方式」（図９(c)参照）などがある。

「１モータ方式」では、全ての感光体ドラム１を駆動させるカラーモードと、黒色の感光体ドラム１のみ駆動させる黒モードとを、電子式クラッチや機械式ワンウェイクラッチ、その他、特開平７−１８１７７３号公報等で開示されているような駆動伝達機構を採用して切換えできるものもある。

「１モータ方式」は、比較的高価な駆動源たるモータの数が他の方式に比べ少ないことや、モータが複数ある場合の制御系（各モータの回転速度検知機構やその制御機構）も１つで済むことから、一般的にはコスト面で有利とされている。一方、色ずれやバンディング等の画像劣化要因に対して制御し難いといったデメリットがある。

上記の理由から、一般に、高精細画像を望まれるカラー画像装置では、「個別モータ方式」が採用されるケースが多く、高精細画像を望まれない比較的安価な小型カラー画像装置では、安価なほど「複数モータ方式」，「１モータ方式」の採用比率が増加する傾向がある。

また、コストメリットを向上させるため、当然ながら、使用部品を共通化する傾向があり、上記説明した感光体ドラムや帯電装置，現像装置などのプロセス部材は、トナーの色を除いて共通のものが使われることが多い。特に安価な小型カラー画像装置では、この傾向が強い。

特開２００３−２９４９２号公報 特開平７−１８１７７３号公報

上述したような、「１モータ方式」，「複数モータ方式」の画像形成装置で、駆動系を同一にする感光体ドラムが共通の部品である場合（共通の外径を持ち、共通の回転速度で駆動される場合）では、感光体ドラムが個別に駆動される場合より顕著なスジ状の画像欠陥が発生することがあった。これは、感光体ドラムに対して、例えばゴム製クリーニングブレードや接触帯電ローラなどが押し付けられていた部分に感光体ドラム上に残っていたトナーや外添剤などが押し付けられていたために、感光体ドラム上の表面の滑り性（摩擦係数μ）がその部分だけ変化していることが分かっている。そして、駆動系を同一とする全ての感光体ドラムの摩擦係数μが低下した部分が同一の周期で現れるため、同じタイミングでクリーニングブレードや帯電ローラを通過する際に駆動負荷変動を起こす。したがって、駆動系全体の負荷変動の大きさは同一駆動系に属する感光体ドラムの数に従い増幅されることなる。そしてこの変動時において露光装置の描く感光体ドラム上の潜像にブレが生じて、画像上に感光体ドラムピッチのスジとして現れる。このような原理のため、特にハーフトーンパターンにて顕著に発生する。

上記のような負荷変動を回転速度変動に転換させないようにするためには、駆動系のバックラッシュなどを低減することが必要であるが、部品の精度向上などでは、効果／コストが小さく実用的ではない。

相対的な負荷変動比を低減するために、クリーニングブレードなど以外の駆動負荷を加える方法も考えられるが、スジ状の画像欠陥が発生しない十分な駆動負荷に耐える大きな駆動モータが必要となる。そして画像形成装置全体の駆動負荷が大きく増大することからコストや消費電力の観点から見ても好ましくない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、同一の駆動系で同一の周期で駆動される複数の像担持体を有する画像形成装置において、長期放置による像担持体の部分的な表面摩擦係数の低下による負荷変動を、画像形成装置全体の駆動負荷を大きく増大することなく、低コストで低減できる画像形成装置及びこれに用いるプロセスユニットを提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における第１の手段は、複数の像担持体と、該複数の像担持体を回転駆動するための駆動源と、該駆動源から前記複数の像担持体に駆動力を伝達する駆動伝達手段とを有し、前記複数の像担持体が前記駆動源から前記駆動伝達手段によって同一周期で回転駆動される画像形成装置において、前記駆動伝達手段が駆動力を伝達する複数の像担持体のうち、少なくとも一つの像担持体の回転時の位相を、他の像担持体の停止時の位相に対して変位させる位相変位手段を有することを特徴とする。

第２の手段は、前記第１の手段において、前記位相変位手段は、駆動力の伝達を切断、接続するクラッチ手段であることを特徴とする。

第３の手段は、前記第１の手段において、前記位相変位手段は、駆動力の伝達を遅延する遅延手段であることを特徴とする。

第４の手段は、複数の像担持体と、該複数の像担持体を回転駆動するための駆動源と、該駆動源から前記複数の像担持体に駆動力を伝達する駆動伝達手段とを有し、前記複数の像担持体が前記駆動源から前記駆動伝達手段によって同一周期で回転駆動される画像形成装置において、前記駆動伝達手段が駆動力を伝達する複数の像担持体のうち、少なくとも一つの像担持体の回転時の位相を、他の像担持体の停止時の位相に対して変位させる位相変位手段を有し、且つ該移送変位手段による位相変位を制御するための位相変位制御手段を有することを特徴とする。

第５の手段は、前記第４の手段において、前記位相変位手段は駆動力の伝達を切断、接続するクラッチ手段であり、前記位相変位制御手段は前記クラッチ手段による駆動力の伝達を切断、接続を行うタイミングを制御することを特徴とする。

第６の手段は、前記第４の手段において、前記位相変位手段は駆動力の伝達を遅延する遅延手段であり、前記位相変位制御手段は前記遅延手段による駆動の伝達遅延時間を制御することを特徴とする。

第７の手段は、画像形成装置本体に装着され、画像形成部を構成するプロセスユニットにおいて、像を形成するための像担持体と、前記像担持体の回転軸に設けられた駆動伝達部材であって、前記第１乃至第６のいずれかの手段に係る画像形成装置に装着され、前記駆動伝達手段により駆動力が伝達される駆動伝達部材とを有することを特徴とする。

本発明は複数の像担持体のうち、少なくとも一つの像担持体の回転時の位相を、他の像担持体の停止時の位相に対して変位させるようにすることで、同一の駆動系で同一の周期で駆動される複数の像担持体を有する画像形成装置において、長期放置による像担持体の部分的な表面摩擦係数の低下による負荷変動を、画像形成装置全体の駆動負荷を大きく増大することなく、低コストで低減でき、また、露光時や転写時の潜像やトナー像が歪んでスジ状の画像欠陥を生じることなく常に良好な画像を出力することができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
（画像形成装置の全体構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置を示す概略構成図で、基本的には従来のタンデム式の画像形成装置と同じである。像形成手段として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成する第１〜第４の各画像形成ユニットＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを有する。各色用の画像形成部は、形成する画像の色が異なる他は、同一の構成を有するので、図１において、同一機能を有する部材には同一符号を付け、特に現像剤の色の区別を行う場合はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ（イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック）の符号を付している。

図に示すように、感光体ドラム１Ｙは不図示の駆動手段により図中矢印方向に駆動され、一次帯電ローラ２Ｙにより一様に帯電される。次いで、露光装置（ＬＥＤアレイ）３Ｙよりイエローの画像パターンにしたがったレーザ光が感光体ドラム１Ｙに照射され感光体ドラム１Ｙ上に潜像が形成される。感光体ドラム１Ｙ上に形成された潜像は、イエロートナーの入った現像装置４Ｙにより現像される。現像により可視化されたトナー像は、感光体ドラム１Ｙと略同速で矢印方向に回転している中間転写ベルト30上に、一次転写ローラ５Ｙに印加される一次転写バイアスによって転写される。感光体ドラム１Ｙ上に残った転写残トナーは、クリーニングブレードによるクリーニング手段６Ｙによって除かれる。

上記イエロー画像に引き続いて上記の帯電，露光，現像，一次転写の工程を、所定のタイミングとってマゼンタ，シアン，ブラックの各色で同様に行い、各色のトナー像を中間転写ベルト30上に順次重ねて複数色のトナーからなるトナー像を形成する。

中間転写ベルト30上に形成された多色トナー像は、搬送手段を構成するピックアップローラ31によって所定のタイミングで送られてくる転写材20上に、二次転写ローラ32に印加される二次転写バイアスによって転写される。中間転写ベルト30上に残った転写転写残トナーは、ブレードによるクリーニング手段33によって除かれる。クリーニング手段33によって取り除かれた転写残トナーは廃トナーボックス34に送られる。

多色トナー像が転写された転写材20は、搬送ベルト35によって定着装置７に送られる。多色トナー像は、定着装置７により熱および圧を加えられて転写材20に溶融固着され、排出トレイ36に送られてカラー画像形成を終了する。

なお、本実施形態では感光体ドラム１、帯電ローラ２、クリーニング手段６を一体化し、クリーニング手段６で回収された廃トナーを貯留する貯留部８を付加して潜像プロセスユニット９として、また、現像装置４も現像プロセスユニットとして構成されており、この潜像プロセスユニットと現像プロセスユニットとを一体化として画像形成ユニットＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋとし、画像形成装置本体10により容易に脱着可能となっている構成にした。上記プロセスユニットは、トナーが消費し尽くされた場合や感光体ドラム１が消耗した際に、消耗品として潜像プロセスユニット９又は現像装置４としての現像プロセスユニットごと容易に交換できるようにすることで、画像形成装置のメンテナンスにおけるユーザの利便性の向上を図ったものである。

（感光体ドラムの駆動構成）
次に本実施形態の画像形成装置における感光体ドラムの駆動構成及び動作を図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は本実施形態の画像形成装置における感光体ドラムの駆動伝達手段の概略図であり、図３はクラッチギアの構成説明図である。

本実施形態の画像形成装置は１個のモータによって４個の感光体ドラムを駆動する「１モータ方式」である。画像形成装置の各感光体ドラム１は駆動モータ11を駆動源としており、この駆動力が駆動伝達手段としてのギア列12を介して各感光体ドラムの回転軸に取り付けられた駆動伝達部材であるギアに伝達される。そして、前記ギア列12の中に隣接するギアｃ及びギアｄと噛合及び噛合解除可能なクラッチ手段であるクラッチギアａが配置されている。

そして、本実施形態では前記クラッチギアａの動作を制御することにより、前記複数の感光体ドラムのうち、少なくとも一つの感光体ドラムの回転時の位相を、他の感光体ドラムの停止時の位相に対して変位させる位相変位手段を構成している。

すなわち、前記クラッチギアａには、図３に示すように、電子式クラッチ13が設けられており、電子式クラッチ13が切断されると、クラッチギアａは隣接するギアｃ及びギアｄと噛合解除するように位置し、クラッチギアａと隣接するギアｃ及びギアｄとの駆動伝達が切断される。このため、駆動モータ11の駆動力はギアｃからギアａへ伝達されず、その結果として感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに回転駆動力は伝達されない。

一方、電子式クラッチ13が接続された時は、クラッチギアａは隣接するギアｃ及びギアｄと噛合する方向へ押し出されて相互に噛合し、駆動力が伝達されるようになる。そのため、駆動モータ11の駆動力がギアｃ→ギアａ→ギアｄ→ギアｅ→ギアｆを介して感光体ドラム１Ｙ，１Ｍに伝達され、またギアａ→ギアｇを介して感光体ドラム１Ｃへ伝達される。

なお、前記駆動モータ11及び電子式クラッチ13は制御部であるＣＰＵ80により制御されており、駆動モータ11は駆動、停止及び電子式クラッチ13は接続、切断をＣＰＵ80にて制御される。

ＣＰＵ80がプリント信号を受け取ると、駆動モータ11に回転駆動を開始するように信号を送り、前多回転を開始する。このとき、電子式クラッチ13は、この前多回転中に、駆動モータ11が回転駆動を開始した時より所定のタイミングでクラッチギアａをギア列12に接続し、回転駆動の伝達を接続する。このタイミングの分だけ感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃは、感光体ドラム１Ｂｋに対してある一定の位相差（変位）をもって回転を開始することができる。即ち、感光体ドラム１の表面のすべり性が変化しやすい部分が帯電ローラ２やクリーニング６を通過するタイミングがずれ、動負荷変動を分散することができる。

また、電子式クラッチ13は位相変位制御手段となるＣＰＵ80により、接続、切断を制御されているために、その接続、切断のタイミングを制御することにより、所望の位相差を持たせることができる。

本実施形態では電子式クラッチ13をクラッチギアａに設置したが、この限りではなく、複数ある感光体ドラム１の少なくとも１つ駆動の伝達タイミングをずらすことのできるギアに設置すればよい。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図４乃至図７を参照して説明する。本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。なお、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

図４は、本実施形態の画像形成装置の感光体ドラムの駆動系である。本実施形態の画像形成装置は「１モータ方式」である。駆動モータ11を駆動源として、ギア列12を介して、各感光体ドラム１に駆動が伝達される。このギア列12には、ギアｆ，ギアｇ，ギアｈの位置に機械式ワンウェイクラッチ14が配置されている。この機械式ワンウェイクラッチ14は一定の回転方向へ駆動がかかったときには駆動を伝達するが、逆方向への駆動がかかったときには駆動を伝達しないものである。また、ギアｂ及びギアｅは遅延手段となるカップリング15及びカップリング18となっており、切れ込みをいれてある。そして、カップリング15とカップリング18とは切り込み量を変えている。

そして、本実施形態では前記カップリング15及び18の切り込み量により、駆動伝達を遅延させることにより、前記複数の感光体ドラムのうち、所定の感光体ドラムの回転時の位相を、他の感光体ドラムの停止時の位相に対して変位させる位相変位手段を構成している。

ここで、カップリング15の断面図を図５に示す。カップリング15はカップリング凹部16とカップリング凸部17とが同軸上に設けられ、係合する凹凸形状に構成されている。そして、図６(a)(b)に示すように、カップリング凹部16の切り込み形状にカップリング凸部17が係合することにより、駆動力が伝達される。また、もう一方のカップリング18も同様に切り込み形状のカップリング凹部16とカップリング凸部17とを有する形状をしているが、カップリング15とは切り込み量に差を持たせている。これは駆動伝達に位相差を生じさせるためである。これにより、駆動終了後は２つのカップリング15，18が位相差を生じる位置までに戻るように逆回転制御している。なお、本実施形態では図４に示すように、感光体ドラム１Ｂｋに駆動力を伝達するカップリング15に切り込み形状が感光体ドラム１Ｙ，１Ｍに駆動力を伝達するカップリング18の切り込み形状より小さくなるように構成している。

次に本実施形態の感光体ドラム駆動系の動作を詳述する。図４において、ＣＰＵ80がプリント信号を受け取ると、駆動モータ11に回転駆動を開始するように信号を送り、前多回転を開始する。この駆動力がギア列12に伝達され、カップリング15，18へと駆動力が伝達される。ここでカップリング15及びカップリング18には前述の如く切り込み形状が施されているため、駆動力が伝達されても切り込み部分のガタがある分、感光体ドラム１Ｂｋ及び感光体ドラム１Ｙ，１Ｍへの駆動伝達は感光体ドラム１Ｃと比べて時間差を生じて、遅延して伝達される。また、本実施形態では一方のカップリング18の切り込み量は他方のカップリング15の切り込み量よりも大きいため、感光体ドラム１Ｂｋよりも感光体ドラム１Ｙ，１Ｍへの駆動力は遅延して伝達される。これにより、画像形成装置全体としての駆動負荷変動を分散することができる。

また、画像形成が終了すると、駆動モータ11は一旦停止し、カップリング凸部17が所定の位置、即ち、駆動伝達される図７(b)の状態から図７(a)の位置まで戻るようにＣＰＵ80は駆動モータ11に逆回転をするように制御される。このとき、機械式ワンウェイクラッチ14は逆回転に駆動を伝達しないため、各感光体ドラム１は回ることはないので、中間転写ベルト30などとの摺擦傷を作ることもない。

この逆回転制御を行うことにより常に画像形成開始時には駆動負荷変動を分散することができる。また、この逆回転制御によりカップリング凸部17の移動量を制御する位相変位制御手段により、前記移動量を制御することにより所望の位相差を持たせ、駆動の伝達遅延時間を制御することが可能である。

なお、本実施形態ではワンウェイクラッチ14をギアｆ，ギアｇ，ギアｈに、切り込み形状をもったカップリング15をギアｂ、カップリング18をギアｅに設置し、複数ある感光体ドラム１の駆動タイミングを３つの時間位相差を生じさせる構成としたが、本発明はこの限りではなく、２つずつの感光体ドラムの組み合わせ、又はすべての感光体ドラムの駆動タイミングに位相差を生じるような構成とするで効果を得ることができる。

また、本実施形態では中間転写ベルト30をもつ画像形成装置であるが、中間転写ベルト系ではなく中間転写ドラム系、直接紙転写系の画像形成装置でも効果を発揮することができる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る駆動伝達手段の概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る電子式クラッチによる駆動伝達の概略図である。 本発明の第２の実施形態に係る駆動伝達手段の概略図である。 本発明の第２の実施形態に係るカップリング形状の断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るカップリング形状を示し、(ａ)はカップリング凹部、(ｂ)はカップリング凸部の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る位相制御に関する動作機構の概略図である。 従来の画像形成装置を示す概略構成図である。 タンデム型の画像形成装置における像担持体の駆動方式の概略図であり、(ａ)は「個別モータ方式」、(ｂ)は「１モータ方式」、(ｃ)は「個別モータ方式」の説明図である。

符号の説明

Ｐ …画像形成ユニット
ａ …クラッチギア
１ …感光体ドラム
２ …帯電ローラ
３ …露光装置
４ …現像装置
５ …一次転写ローラ
６ …クリーニング手段
７ …定着装置
８ …貯留部
９ …潜像プロセスユニット
10 …画像形成装置本体
11 …駆動モータ
12 …ギア列
13 …電子式クラッチ
14 …ワンウェイクラッチ
15 …カップリング
16 …カップリング凹部
17 …カップリング凸部
18 …カップリング
30 …中間転写ベルト
31 …ピックアップローラ
32 …二次転写ローラ
33 …クリーニング手段
35 …搬送ベルト
80 …ＣＰＵ

Claims (7)

1. 複数の像担持体と、該複数の像担持体を回転駆動するための駆動源と、該駆動源から前記複数の像担持体に駆動力を伝達する駆動伝達手段とを有し、前記複数の像担持体が前記駆動源から前記駆動伝達手段によって同一周期で回転駆動される画像形成装置において、
   前記駆動伝達手段が駆動力を伝達する複数の像担持体のうち、少なくとも一つの像担持体の回転時の位相を、他の像担持体の停止時の位相に対して変位させる位相変位手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記位相変位手段は、駆動力の伝達を切断、接続するクラッチ手段であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記位相変位手段は、駆動力の伝達を遅延する遅延手段であることを特徴とする請求項項１の画像形成装置。
4. 複数の像担持体と、該複数の像担持体を回転駆動するための駆動源と、該駆動源から前記複数の像担持体に駆動力を伝達する駆動伝達手段とを有し、前記複数の像担持体が前記駆動源から前記駆動伝達手段によって同一周期で回転駆動される画像形成装置において、
   前記駆動伝達手段が駆動力を伝達する複数の像担持体のうち、少なくとも一つの像担持体の回転時の位相を、他の像担持体の停止時の位相に対して変位させる位相変位手段を有し、且つ該移送変位手段による位相変位を制御するための位相変位制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記位相変位手段は駆動力の伝達を切断、接続するクラッチ手段であり、
   前記位相変位制御手段は前記クラッチ手段による駆動力の伝達を切断、接続を行うタイミングを制御することを特徴とする請求項４の画像形成装置。
6. 前記位相変位手段は駆動力の伝達を遅延する遅延手段であり、前記位相変位制御手段は前記遅延手段による駆動の伝達遅延時間を制御することを特徴とする請求項４の画像形成装置。
7. 画像形成装置本体に装着され、画像形成部を構成するプロセスユニットにおいて、
   像を形成するための像担持体と、
   前記像担持体の回転軸に設けられた駆動伝達部材であって、前記請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置に装着され、前記駆動伝達手段により駆動力が伝達される駆動伝達部材と、
   を有することを特徴とするプロセスユニット。

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