JP4328944B2 - ロータリー現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリーフレームからなる回転体と、該回転体の円筒外周に沿って着脱可能に搭載される複数の現像器とを備え、選択的に前記現像器を感光体と対向する現像位置に回転移動して前記感光体上の潜像を現像するロータリー現像装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法を用いる複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置として、感光体上に順次複数色の静電潜像を形成し、この静電潜像をロータリー現像装置により各色トナー像に順次現像した後、各色トナー像を中間転写媒体上に重ねて転写し、この中間転写媒体上に転写されたフルカラートナー像を転写材に転写した後、定着する方式がある。
【０００３】
上記ロータリー現像装置は、感光体に対向して回転体を設け、この回転体内に複数の現像器（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック用現像器）を搭載し、回転体を回転移動させることにより、感光体の現像位置に複数の現像器のいずれかを選択的に当接させ、現像器内の現像ローラを回転させるとともに現像バイアスを印加させることにより、静電潜像をトナー現像するようにしている。
【０００４】
ロータリー現像装置を備えたカラー画像装置では、感光体と現像ローラとの適正なギャップを確保するための感光体との位置決めとして、現像器を感光体方向に付勢して、現像ローラと同軸上に配置したコロを感光体に突き当てる方式が知られている。この方式では、カートリッジとしてロータリー現像装置に装着される現像器のバラツキが駆動入力歯車と駆動出力歯車との噛み合いに影響し、各カートリッジ、各色の現像器により駆動入力歯車と駆動出力歯車との噛み合い具合が変わってくる。このことから、ロータリー現像装置の各現像器に対応する位置にアイドラー歯車を設け、該アイドラー歯車に現像器の歯車の輪列を噛み合わせ、現像位置でアイドラー歯車を駆動出力歯車に噛み合わせるように構成することにより、現像駆動伝達時に現像ローラを感光体方向へ安定して付勢でき、感光体と現像ローラのギャップ確保が容易になるようにする装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−５４８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置では、現像器を背面から弾性体により押圧し、加えて現像駆動により生じる伝達反力が現像器を感光体に押圧する方向に作用させ、揺動支点を中心に現像器を回転移動させて感光体に押圧しているが、その揺動支点には、現像カートリッジの位置決め穴が挿入される構成になっている。このような弾性体や伝達反力を利用して現像器を感光体に押圧し、また、歯車の材料を工夫することにより、現像器に駆動を伝達する歯車の輪列においては、現像器に対して駆動源からの振動を吸収できるようになっている。一方、揺動支点の嵌合部には、部品精度のバラツキを許容し現像カートリッジの円滑な着脱を可能にするため、揺動支点のピンとその嵌合穴との間に少なからず嵌合ガタが存在してしまう。この嵌合ガタに、主に現像駆動時に生じる駆動源からの振動が作用するため、現像器そのものが暴れたり共振する不具合が発生し、バンディングなどの画像欠陥が生じるという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであって、現像器を揺動自在に支持する揺動支点での嵌合ガタによる現像器の暴れなどを防止し、画像欠陥を生じないようにするものである。
【０００８】
そのために本発明は、ロータリーフレームからなる回転体と、該回転体の円筒外周に沿って着脱可能に搭載される複数の現像器とを備え、選択的に前記現像器を感光体と対向する現像位置に回転移動して前記感光体上の潜像を現像するロータリー現像装置において、前記回転体と前記現像器とを位置決めピンと位置決め穴との嵌合により位置決めする位置決め手段と、前記位置決めピンを揺動支点として前記現像器を背面から前記感光体側へ揺動付勢する揺動付勢手段と、前記位置決めピンと位置決め穴との嵌合位置決め部で弾性部材により前記現像器を前記揺動支点中心に向け付勢して片寄せし嵌合ガタ止めする片寄せ手段を設けたことを特徴とする。
【０００９】
前記片寄せ手段は、前記位置決めピンの外側に設けたことを特徴とし、前記片寄せ手段は、前記位置決めピンと前記位置決め穴との間に設けられ前記片寄せ方向に付勢する弾性部材であることを特徴とし、前記位置決め手段の位置決めピンは、前記現像位置で駆動出力歯車に噛み合わせる前記回転体側のアイドラー歯車の回転中心軸に設け、前記位置決め穴は、前記現像器の前記位置決めピンと嵌合する位置に設けたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係るロータリー現像装置の実施の形態を示す図であり、１はロータリー現像装置、２はロータリーアイドラ歯車、３は現像器入力歯車、４は現像ローラ歯車、６はロータリーフレーム、１６は位置決めピン、１８は嵌合ガタ止め弾性部材、１９は位置決め穴、２１は現像器、２２は現像ローラを示す。
【００１１】
図１において、ロータリー現像装置１は、ロータリーフレーム６からなる回転体の円筒外周に沿って複数の現像器２１を着脱可能に搭載し、現像色切り替え動作により各現像器２１を選択的に感光体２３（図示せず）と対向する現像位置まで回転移動させ、現像器２１を揺動付勢して感光体２３に当接させ感光体上の潜像を現像するものである。ロータリー現像装置１は、４色フルカラーであればＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各現像色の現像器２１が着脱可能に搭載される。ロータリーアイドラ歯車２は、駆動モータ８から駆動伝達される駆動出力歯車８（図示せず）と噛み合うようにロータリー現像装置１に回転自在に配設される。
【００１２】
現像器２１の位置決めは、位置決めピン１６をこのロータリーアイドラ歯車２の回転中心軸に設け、図１（Ａ）に示す下方から現像器２１をロータリー現像装置１に挿入し、図１（Ｂ）に示すように位置決めピン１６に現像器２１の位置決め穴１９を嵌合させることにより行う。現像器２１は、この位置決めピン１６を設けた回転中心軸を中心に現像ローラ２２が感光体２３（図示せず）に対向して揺動可能な構成となっている。嵌合ガタ止め弾性部材１８は、図１（Ｂ）に示すように位置決めピン１６に現像器２１の位置決め穴１９が嵌合して現像器２１が位置決めされた状態で、位置決めピン１６と現像器２１の位置決め穴１９との嵌合ガタを固定して現像器２１が暴れたり共振するのを防止するものであり、ロータリーフレーム６に板バネを固定して現像器２１を一方向へ寄せるように片寄せ部材で構成したものである。
【００１３】
図２は現像器の駆動輪列と現像器の揺動付勢機構を示す図であり、７は駆動モータ、８は駆動出力歯車、１７は現像器付勢バネを示す。位置決めピン１６と現像器２１の位置決め穴１９との嵌合位置決め部をロータリー現像装置１の回転する軸に平行な断面により拡大して示した図１に対し、ロータリー現像装置１の回転する軸に直角な断面により現像器の駆動輪列と現像器の揺動付勢機構を示したのが図２である。
【００１４】
図２において、現像器２１は、ロータリーアイドラ歯車２の回転中心軸で位置決めされると共に、この回転中心軸を中心に現像ローラ２２が感光体２３に対向して揺動可能な構成となっている。ここで、駆動出力歯車８を反時計方向、ロータリーアイドラ歯車２を時計方向に駆動することにより、現像器２１は、現像器入力歯車３、現像ローラ歯車４からなる輪列がロータリーアイドラ歯車２と噛み合うので、この輪列の構成において、ロータリーアイドラ歯車２と現像器入力歯車３との噛み合いで発生する駆動力が、現像器２１をロータリー現像装置１の半径方向外側、つまり感光体２３の中心方向に向かう回転方向となる。
【００１５】
したがって、その駆動反力を現像器２１の現像ローラ２２を感光体２３に押圧する方向に作用させ、さらに、ロータリーフレーム６に固定した現像器付勢バネ１７により現像器２１の背面から現像ローラ２２を感光体２３に押圧して現像器２１が揺動付勢される。これらの現像器２１の揺動付勢に対し、嵌合ガタ止め弾性部材１８は、位置決めピン１６と現像器２１の位置決め穴１９との嵌合位置決め部の近傍（位置決めピン１６の外側）において、ロータリー現像装置１の回転軸と駆動出力歯車８の回転軸とを結ぶ線（面）φと直交する方向ｘに寄せる片寄せ部材として配設されている。特に、嵌合ガタ止め弾性部材１８により片寄せする力の方向を揺動支点中心（位置決めピンの中心方向）に向けると、現像器２１の揺動に対して分力が作用することがないので、安定した現像ローラ２２と感光体２３の与圧力を維持することができる。
【００１６】
図３は嵌合ガタ止め弾性部材として片寄せ部材を配設した他の実施の形態を示す図、図４は嵌合ガタ止め弾性部材として嵌合ガタ充填部材を配設した他の実施の形態を示す図である。
【００１７】
上記実施形態では、嵌合ガタ止め弾性部材１８として、ロータリーフレーム６に板バネを固定して現像器２１を一方向へ寄せるように片寄せ部材で構成したが、嵌合ガタが存在する位置決めピン１６または現像器２１の位置決め穴１９のいずれかに板バネを固定して、同様に現像器２１を一方向へ寄せるようにすることもでき、その実施の形態を示したのが図３である。すなわち、図３（Ａ）に示すように現像器２１の位置決め穴１９の中を削って板バネ１８′を取り付ける空間１９ａを確保し、ここに固定した板バネ１８′により位置決めピン１６を所定の方向に寄せるようにしてもよい。逆に、位置決めピン１６を削って板バネ１８″を取り付ける面をつくり、ここに固定した板バネ１８″により位置決めピン１６を所定の方向に寄せるようにしてもよい。
【００１８】
また、嵌合ガタが存在する嵌合位置決め部に嵌合ガタ止め弾性部材として嵌合ガタ充填部材を配設することもでき、その実施の形態を示したのが図４である。すなわち、図４に示すように位置決めピン１６に環状の溝を設けてその溝に環状の弾性部材２０を嵌め込み固定し、図４（Ａ）に示す下方から現像器２１をロータリー現像装置１に挿入し、図４（Ｂ）に示すように環状の弾性部材２０を嵌め込み固定した位置決めピン１６に現像器２１の位置決め穴１９を嵌合させるようにしてもよい。
【００１９】
本実施形態によれば、現像器２１の揺動支点軸１６と現像器２１の位置決め穴１９との間の嵌合ガタによる現像器２１の振動などの動きを規制するために弾性体を付与するので、現像駆動時に生じる振動がロータリーフレーム６から現像器２１に伝播されなくなり、現像器２１そのものが暴れたり共振する不具合の発生を防止することができ、このような振動に起因するバンディングなどの画像欠陥をなくすことができる。
【００２０】
図５は現像器をロータリー現像装置に装着した状態を示す図、図６は現像器カバー部の拡大詳細を示す図、図７はロータリー現像装置内の現像器の位置決め、揺動を実現する部材、構造、ロータリーアイドラ歯車と駆動出力歯車との噛み合い状態を示す図である。図中、１１は現像器カバー、１２は現像器揺動支点、１３、１６は現像器位置決めピン、１４、１５は現像器位置決め穴、１７は現像器付勢バネを示す。
【００２１】
ロータリー現像装置１に４色のうちの１色のみの現像器２１を装着した状態を示したのが図５であり、その現像器カバー１１の周辺を拡大した詳細図が図６である。現像器カバー１１には、現像器位置決めピン１３と現像ローラ２２のある反対側の２ヶ所に突起があり、これらと対向するロータリーフレーム６の端面に設けられた現像器位置決め穴１４と嵌合するようになっている。現像器揺動支点１２は、ロータリーアイドラ歯車２の回転軸と対向する部分にある。この現像器揺動支点１２の反対側には、現像器２１を取り外したロータリー現像装置１内を示すように、ロータリーフレーム６にロータリーアイドラ歯車２が設けられている。そして、その回転軸に現像器位置決めピン１６が設けられ、これに現像器２１の現像器位置決め穴（図示せず）を嵌合させて現像器揺動支点１２との間で現像器２１を揺動させるようにしている。また、ロータリー現像装置１内のロータリーフレーム６には、図７に示すように現像器２１を感光体の方向へ付勢する現像器付勢バネ１７が設けられている。
【００２２】
上記のように図７に示す現像器位置決め穴１４、１５が図６に示す現像器カバー１１の現像器位置決めピン１３及び図示しないもう１つの現像器位置決めピンと嵌合し、現像器位置決めピン１６が現像器２１の図示しない現像器位置決め穴と嵌合して現像器２１の位置決めを行う。これに対し、現像器揺動支点１２と現像器位置決めピン１６により揺動する。そして、ロータリーアイドラ歯車２が図７に示すように駆動出力歯車８に噛み合い、駆動モータ７により駆動される。
【００２３】
したがって、上記位置決め機構により現像器２１がロータリー現像装置１に揺動自在に高精度で位置決めすることができる。しかも、その着脱に際しての輪列の係合、離脱は、ロータリーフレーム６に配置されたロータリーアイドラ歯車２と現像器入力歯車３との間で行われ、そのロータリーアイドラ歯車２の回転軸の先端に設けられた現像器位置決めピン１６を使って位置決めされるため、遊びやガタを少なくし円滑に係合、離脱を行わせることができる。そして、現像プロセスの色に対応する現像器２１が現像位置にくるようにロータリー現像装置１が回転させたとき、駆動出力歯車８は、ロータリー現像装置１のロータリーフレーム６に配置されたロータリーアイドラ歯車２と噛み合うようになっている。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図８は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す図であり、図中、３４は中間転写媒体、３５は露光装置、３６はプロセスユニット、３７は１次転写装置、３８は２次転写装置、３９は給紙トレイ、４０は給紙ローラ、４１はレジローラ、４２は紙搬送ユニット、４３は定着ユニット、４４は排紙トレイ、４５は扉体を示す。
【００２５】
本実施形態の画像形成装置は、図８に示すようにハウジングの上部に形成された排紙トレイ４４と、ハウジングの前面に開閉自在に挿着された扉体４５を有する。ハウジング内には、複数の現像器を搭載したロータリ現像装置１、静電潜像が形成され現像されてトナー像が形成される感光体２３、感光体２３を露光して静電潜像を形成する露光装置３５、無端状のベルトからなりトナー像が転写される中間転写媒体３４、露光装置３５による静電潜像の形成を制御するプロセスユニット３６、感光体２３上のトナー像を中間転写媒体３４に１次転写する１次転写装置３７、中間転写媒体３４のトナー像を記録媒体（紙等）に２次転写する２次転写装置３８、記録媒体を収容する給紙トレイ３９、記録媒体上のトナー像を定着する定着ユニット４３、各駆動モータやバイアスを制御する制御ユニットなどが配設されている。また、扉体４５内には給紙トレイ３９から記録媒体を２次転写装置３８を通して定着ユニット４３に搬送する紙搬送ユニット４２が配設されている。そして、各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００２６】
像担持体である感光体２３は、薄肉円筒状の導電性基材と、その表面に形成された感光層とを有する。その感光体２３の外周には、回転方向に沿って感光体２３を一様に帯電するための帯電装置（図示せず）、感光体２３上に静電潜像を形成するための露光装置３５、静電潜像を現像するためのロータリ現像装置１、感光体２３上のトナー像が転写される中間転写媒体３４、及び中間転写媒体３４にトナー像を１次転写する１次転写装置３７、１次転写後の感光体２３の表面をクリーニングするクリーナ（図示せず）などが配設されている。そして、感光体２３上に露光装置３５により形成された静電潜像をロータリ現像装置１により現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を１次転写装置３７により中間転写媒体３４上に転写して、さらに２次転写装置３８により記録媒体（紙等）に転写する。
【００２７】
上記構成の画像形成装置では、露光装置３５にプロセスユニット３６からの画像形成信号が入力されると、制御ユニットによる駆動モータやバイアスの制御にしたがい、感光体２３、ロータリ現像装置１の現像ローラ、中間転写媒体３４が回転駆動され、まず、感光体２３の外周面が帯電装置によって一様に帯電される。しかる後、Ｎ＝４とする４色フルカラーでは、露光装置３５によって感光体２３の表面に第１色、例えばイエローＹの画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローＹの静電潜像が形成される。このとき、ロータリ現像装置１は、イエロー用の現像器２１の現像ローラが感光体２３に当接するように回転移動する。このことにより、イエローＹの静電潜像のトナー像が感光体２３上に形成される。
【００２８】
その後、１次転写装置３７には、トナーの帯電極性と逆極性の１次転写電圧が印加され、感光体２３上に形成されたトナー像が中間転写媒体３４上に転写される。この間、２次転写装置３８は、中間転写媒体３４から離間されている。この一連の処理が画像形成信号の第２色目、第３色目、第４色目に対応して繰り返して実行されることにより、各画像形成信号の内容に応じたイエローＹ、ブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭからなる４色（Ｎ＝４）のトナー像が感光体２３から順次中間転写媒体３４上において重ね合わされて転写され、フルカラー画像が形成される。
【００２９】
そして、フルカラー画像が２次転写装置３８に達するタイミングで、給紙トレイ９の記録媒体（紙等）が搬送通路から給紙ローラ４０、レジローラ４１を通して２次転写装置３８に搬送され、２次転写装置３８が中間転写媒体３４に押圧されるとともに２次転写電圧が印加されて、中間転写媒体３４上の４色のフルカラートナー像が２次転写装置３８で記録媒体上に転写される。このようにしてフルカラートナー像が転写された記録媒体は紙搬送ユニット４２により定着ユニット４３まで搬送されると、定着ユニット４３により記録媒体上のフルカラートナー像が加熱加圧されて定着され、排紙トレイ４４に排紙される。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、位置決めピンと位置決め穴の壁面との間に弾性部材を配設する構成として、位置決めピンに環状の弾性部材を固定したが、位置決め穴の壁面に環状の弾性部材を固定してもよい。ロータリーフレームからなる回転体に対し、現像器は、一定の寿命で交換されるので、位置決めピン側に環状の弾性部材を固定する場合には、現像器より長い寿命が要求されると共に、劣化時には交換等のメンテナンスも必要になるが、現像器側に環状の弾性部材を固定する場合には、現像器の寿命と同等でよくメンテナンスフリーとすることができる。また、現像器側に位置決め穴を設け、ロータリーフレーム側、ロータリーアイドラ歯車の回転中心軸に設けた位置決めピンに嵌合させるようにしたが、逆に現像器側に位置決めピンを設けロータリーフレーム側に位置決め穴を設けてこれらを嵌合させるようにしてもよい。
【００３１】
【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、ロータリーフレームからなる回転体と、該回転体の円筒外周に沿って着脱可能に搭載される複数の現像器とを備え、選択的に現像器を感光体と対向する現像位置に回転移動して感光体上の潜像を現像するロータリー現像装置又は該ロータリー現像装置を備えた画像形成装置において、回転体と現像器とを位置決めピンと位置決め穴との嵌合により位置決めする位置決め手段と、位置決めピンを揺動支点として現像器を感光体側へ揺動付勢する揺動付勢手段と、現像器の揺動支点を位置決め穴の一方へ寄せる片寄せ手段を設けたので、現像器を揺動自在に支持する揺動支点での位置決めピンとその嵌合穴である位置決め穴との間の嵌合ガタをなくすことができ、現像駆動時に生じる駆動源からの振動に起因して、現像器そのものが暴れたり共振する不具合が発生したり、バンディングなどの画像欠陥が生じたりしないようにすることができる。
【００３２】
片寄せ手段は、位置決めピンの外側に設け、回転体の回転軸と駆動出力歯車の回転軸を結ぶ線と直交する方向、位置決め手段の位置決めピンの中心方向に片寄せし、回転体と現像器との間に設けられ片寄せ方向に付勢する弾性部材であり、あるいは位置決めピンと位置決め穴との間に設けられ片寄せ方向に付勢する弾性部材であるので、現像器の揺動に対して分力が作用することがなく、安定した現像ローラと感光体の与圧力を維持することができる。
【００３３】
位置決め手段の位置決めピンは、現像位置で駆動出力歯車に噛み合わせる回転体側のアイドラー歯車の回転中心軸に設け、位置決め穴は、現像器の位置決めピンと嵌合する位置に設けたので、現像器装着の際に現像器側の現像器入力歯車と噛み合うアイドラー歯車が位置決め部にあり、位置ずれや振れを少なくし歯車を円滑に噛み合せ導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るロータリー現像装置の実施の形態を説明するための図である。
【図２】 現像器の駆動輪列と現像器の揺動付勢機構を示す図である。
【図３】 嵌合ガタ止め弾性部材として片寄せ部材を配設した他の実施の形態を示す図である。
【図４】 嵌合ガタ止め弾性部材として嵌合ガタ充填部材を配設した他の実施の形態を示す図である。
【図５】 現像器をロータリー現像装置に装着した状態を示す図である。
【図６】 現像器カバー部の拡大詳細を示す図である。
【図７】 ロータリー現像装置内の現像器の位置決め、揺動を実現する部材、構造、ロータリーアイドラ歯車と駆動出力歯車との噛み合い状態を示す図である。
【図８】 本発明に係るロータリー現像装置を搭載した画像形成装置の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１…ロータリー現像装置、２…ロータリーアイドラ歯車、３…現像器入力歯車、４…現像ローラ歯車、６…ロータリーフレーム、１６…位置決めピン、１８…嵌合ガタ止め弾性部材、１９…位置決め穴、２１…現像器、２２…現像ローラ

Claims (5)

1. ロータリーフレームからなる回転体と、該回転体の円筒外周に沿って着脱可能に搭載される複数の現像器とを備え、選択的に前記現像器を感光体と対向する現像位置に回転移動して前記感光体上の潜像を現像するロータリー現像装置において、前記回転体と前記現像器とを位置決めピンと位置決め穴との嵌合により位置決めする位置決め手段と、前記位置決めピンを揺動支点として前記現像器を背面から前記感光体側へ揺動付勢する揺動付勢手段と、前記位置決めピンと位置決め穴との嵌合位置決め部で弾性部材により前記現像器を前記揺動支点中心に向け付勢して片寄せし嵌合ガタ止めする片寄せ手段を設けたことを特徴とするロータリー現像装置。
2. 前記片寄せ手段は、前記位置決めピンの外側に設けたことを特徴とする請求項１記載のロータリー現像装置。
3. 前記片寄せ手段は、前記位置決めピンと前記位置決め穴との間に設けられ前記片寄せ方向に付勢する弾性部材であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のロータリー現像装置。
4. 前記位置決め手段の位置決めピンは、前記現像位置で駆動出力歯車に噛み合わせる前記回転体側のアイドラー歯車の回転中心軸に設け、前記位置決め穴は、前記現像器の前記位置決めピンと嵌合する位置に設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のロータリー現像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のロータリー現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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