(57)【要約】【課題】安価な構成でかつ良好な出力画像の形成を可能にする帯電機構を備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】駆動軸５を中心に回転する感光体ドラム１と、この感光体ドラム１表面近傍で電圧印加により感光体ドラム１表面を帯電する帯電ローラ２と、前記感光体ドラム１の回転駆動力をギヤ連結により前記帯電ローラ２の回転駆動に伝達する帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構３、４を備えた画像形成装置において、前記帯電ローラ２は、前記感光体ドラム１の回転始動時の駆動力により、前記感光体ドラム１近傍位置に移動し、かつ前記感光体ドラム１の非回転時には、帯電ローラ移動機構を形成する弾性部材８により所定の位置に移動するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸を中心に回転する感光体ドラムと、この感光体ドラム表面近傍で電圧印加することにより前記感光体ドラム表面を帯電する帯電ローラと、前記感光体ドラムの回転駆動力をギヤ連結により前記帯電ローラの回転駆動に伝達する帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構と、を備えた画像形成装置において、前記帯電ローラは、前記感光体ドラムの回転始動時の駆動力により、前記感光体ドラム近傍位置に移動し、かつ前記感光体ドラムの非回転時には、帯電ローラ移動機構を形成する弾性部材により所定の離間位置に移動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電ローラ移動機構は、前記感光体ドラムの軸方向両端部に備えられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記帯電ローラの軸方向両端の外周に所要厚さの部材が巻かれていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構は、ハス歯ギヤにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体の回転駆動軸に設けた駆動ギヤにより帯電ローラギヤを直接駆動する構成を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の電子写真式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置における帯電機構は従来のオゾン発生が懸念されるコロナ帯電等の帯電方式から、最近では帯電ローラ方式が採用されるようになってきている。帯電ローラ方式は帯電ローラを感光体ドラム表面に接触させ、帯電ローラと感光体ドラム間に電圧を印加する方式である。
しかし、感光体ドラムの非回転時にも、帯電ローラがこの感光体ドラムに接触していることになり、感光体ドラムに押し付けられることで帯電ローラが変形してしまい、その後の帯電動作に支障をきたしてしまう。また、帯電動作に帯電ローラ変形による影響が加わると出力画像に黒帯等が発生し良好な画像形成が妨げられることが知られており、このような問題を解決する手段として種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至７参照）。
【０００３】
特許文献１には、感光体回転時に弾性体により感光体に押し付け、非回転時には駆動モータの逆回転とクラッチを使用することで帯電ローラを感光体から引き離す方式が開示されている。
この方式では感光体非回転時に帯電ローラを感光体から引き離すことが可能になり、長時間における帯電ローラの感光体への接触を防止することが可能になるが、モータを逆回転させる必要があったり、ワンウェイクラッチを使用するため高価な構成となってしまう。
安価な構成の提案としては、特許文献２において、帯電ローラ駆動が感光体ドラムの非回転時には、自重により感光体ドラムから離間する機構が開示されている。このような機構にすることで、感光体ドラムの非回転時における帯電ローラの変形を回避することが可能になる。
しかし、この方式では、感光体ドラムに付属するギヤと帯電ローラに付属するギヤの他に接離動作を可能にするアイドラギヤが必要となり、装置構成が複雑となりレイアウト上厳しくなってしまう。
また、帯電ローラの回転駆動は感光体ドラムから駆動伝達を受け感光体ドラムと順方向に回転する機構が主流となっている。この機構では感光体側の駆動ギヤを回転させた時に帯電ローラギヤとの間に感光体から離れる方向の分力が発生してしまい、帯電ローラと感光体間のギャップが設定よりも広くなってしまうという問題がある。
さらに、感光体ドラム片側の端部に設けられたギヤから駆動伝達を行うことが多いため、駆動伝達が行われる側の帯電ローラと感光体間のギャップが広がってしまい、帯電ギャップに左右差が生じてしまうという問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献３では、帯電ローラと感光体のギャップに左右差がでないように感光体の両端から帯電への駆動伝達を行う方式が開示されている。この開示では、両端から帯電ローラを駆動させるため、均一な帯電ギャップを形成することができ、左右差の発生を防ぐことができる。しかし、感光体から帯電ローラが離れてしまう問題は解決しないため帯電ギャップの管理が困難になってしまう。
また、特許文献４では、帯電ローラに帯電ギャップ管理部材を設け、駆動伝達側と非駆動伝達側の管理部材の厚みに差をつけて左右差の解消を達成する技術が開示されている。
しかし、この技術では帯電ローラは弾性部材により付勢されかつ感光体に押し付けられているため、帯電ローラの駆動負荷の増減により感光体から離れようとする力との釣り合い関係が不安定になり、帯電ギャップの管理ができなくなってしまう。
帯電ローラ駆動を感光体ではない別の駆動源から行なう例が、特許文献５で開示されている。この例は、感光体から駆動を伝達するのではなく、別の駆動モータから駆動伝達を行うため、帯電ローラを感光体に押し付ける方向の力を利用することが可能になり、ギャップ管理部材を併用することで安定した帯電ギャップの管理が可能になる。しかし、この方式では感光体駆動とは別に駆動源が必要となるため、レイアウト及びコスト面で高価な構成となってしまう。
帯電ローラ駆動の負荷増加による感光体ドラムギヤと帯電ローラギヤの噛合い位置で発生した振動や帯電ローラが感光体ドラムに対し連れ回りする際の周速差により発生する滑り振動は直接感光体回転変動に影響を与えてしまう。感光体の回転変動は出力画像上に縞状の変動であるバンディングを発生させてしまう。
【０００５】
このような課題を解決する手段として、特許文献６では、感光体フランジから帯電ローラギヤまでの間に偶数個の中間ギヤと近接・離間可能な搖動アームを有することで長時間の感光体への接触の防止とともに、噛み合い不良によりギヤに偏摩耗を生じて円滑な回転を妨げたり、帯電ローラと像担持体の長手方向の食い込み量が変化したりして、均等な帯電ができなくなるという問題を解決する手段が開示されている。しかし、これには複数の中間ギヤが必要であり、レイアウトの問題とともにコスト高となってしまう。
また、特許文献７では、帯電ローラ軸と帯電ローラギヤの間又は感光体ドラム軸と感光体ドラムギヤの間にトルクリミッタを設ける帯電ローラ駆動機構を開示している。この技術によれば、感光体側の駆動軸と帯電ローラ軸との間を、ギヤを介して直結することによって過大な駆動力が常時伝達されるのを防止している。
また、帯電ローラが感光体ドラムに対し連れ回りする際の周速差により発生する滑りが解消され、発生する振動を防止することが可能になり、出力画像上のバンディング発生を防止することができる。
しかしながら、帯電ローラ軸と帯電ローラギヤの間、又は感光体ドラム軸と感光体ドラムギヤの間にトルクリミッタを設ける必要があるため、高価な構成となってしまうという問題がある。感光体ドラムの非回転時の当接による帯電ローラ変形を回避し、帯画像等の帯電不良による画質の低下を防止することが必要となる。
また、帯電ローラ駆動を感光体駆動から伝達する方式では、感光体駆動時に帯電ローラに感光体から離れる方向に分力が働くため、帯電ギャップを均一に保つことが難しくなっている。さらに、帯電ローラの回転負荷増大に伴うギヤ噛み合い部の発生振動を回避し、感光体ドラム回転変動によるバンディング発生を防止することが必要である。
【特許文献１】特開平０７−１５２２２３号公報
【特許文献２】特開２００４−１６３７０９公報
【特許文献３】特開２００２−０４９２１５公報
【特許文献４】特開２００２−３１８４８３公報
【特許文献５】特開２００３−１６２１０４公報
【特許文献６】特開平０８−０９５３４２号公報
【特許文献７】特開２００３−１９５６１１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
各従来技術では、帯電ローラ駆動を感光体から伝達する場合には、ギヤ間に帯電ローラの回転方向の力と感光体から帯電ローラを引き離す力が生じる。これにより帯電ギャップが広がるのを抑えるために、帯電ローラを感光体から引き離す方向の力を弾性体やギャップ管理部材を利用して規制している。
そこで、本発明の目的は、安価な構成でかつ良好な出力画像の形成を可能にする帯電機構を備えた画像形成装置を提供することにある。
また、本発明では回転方向に発生する力とギヤが離れようとする力を利用して、ギヤを理想の噛み合い位置に移動させ、感光体駆動時に発生する回転方向に発生する力とギヤが離れようとする力をガイドレールにより規制し、ギヤの理想位置への移動力に転換し、非回転時には弾性部材により規定の位置に移動させ、長時間の感光体への接触を防止する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動軸を中心に回転する感光体ドラムと、この感光体ドラム表面近傍で電圧印加により前記感光体ドラム表面を帯電する帯電ローラと、前記感光体ドラムの回転駆動力をギヤ連結により前記帯電ローラの回転駆動に伝達する帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構を備えた画像形成装置において、前記帯電ローラは、前記感光体ドラムの回転始動時の駆動力により、前記感光体ドラム近傍位置に移動し、かつ前記感光体ドラムの非回転時には、帯電ローラ移動機構を形成する弾性部材により所定の位置に移動する画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記帯電ローラ移動機構が、前記感光体ドラムの両端に備えられている請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記帯電ローラが、両端部の外周に所定の厚さの部材が巻かれている請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、前記帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構が、ハス歯ギヤにより構成されている請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、感光体ドラムの非回転時の当接による帯電ローラ変形を回避し、帯画像等の帯電不良による画質の低下の防止、及び帯電ローラの回転付加増大に伴うギヤ噛み合い部発生振動を回避し、感光体ドラムの回転変動によるバンディング発生の防止を安価な構成で達成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は感光体ドラム回転時の感光体ドラムと帯電ローラの位置関係を示す上面図である。感光体ドラム１はその軸心位置に配置されている感光体ドラム軸５に固定され、この感光体ドラム軸５は図示しないモータ等の駆動源に連結しており、駆動源からの駆動力伝達により回転する機構となっている。
帯電ローラ軸６は、感光体ドラム１に平行に配置された帯電ローラ２と帯電ローラギヤ４が片側に固定され、帯電ローラ軸受け７ａ、７ｂにより図示しないフレームに固定されている。
帯電ローラギヤ４は感光体ドラム１の片側に配置された感光体ドラムフランジギヤ３と噛み合って連結され、感光体ドラム１の駆動を帯電ローラ２に伝達して回転させている。帯電ローラ２は感光体ドラム１近傍に平行配置され、図示しない電圧供給源から印加された電圧により感光体ドラム１表面を帯電させる。
【００１０】
図２は非回転時の感光体ドラムと帯電ローラとの位置関係を横方向から帯電ローラ軸受け７ａ付近を表した概略図である。図３は感光体ドラムフランジギヤと帯電ローラギヤの噛み合い位置を詳細に示す図である。
帯電ローラ２は感光体ドラム１から離れた位置となっており、帯電ローラギヤ４は感光体ドラムフランジギヤ３と歯先が接触した位置関係でギヤの噛み合い位置に配置されている。
弾性部材８は、図示してないが、帯電ローラ軸受け７aに片側が固定されており、非回転時の帯電ローラ２の位置で帯電ローラ２の重さと弾性部材８の弾性力により釣り合っている。弾性部材８は、ばね、ゴム等が該当し、つる巻きばねが適している。帯電ローラ軸受け７aは、図示しないフレームに設けられた、ガイドレール９に沿ってストッパ１０に突き当たるまで移動可能である。
本発明は、駆動軸５を中心に回転する感光体ドラム１と、この感光体ドラム表面近傍で電圧印加することにより感光体ドラム表面を帯電する帯電ローラ２と、感光体ドラムの回転駆動力をギヤ連結により帯電ローラの回転駆動に伝達する帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構３と、を備えた画像形成装置において、帯電ローラは、感光体ドラムの回転始動時の駆動力により、感光体ドラム近傍位置に移動し、かつ感光体ドラムの非回転時には、帯電ローラ移動機構を形成する弾性部材８により所定の離間位置に移動するように構成した点が特徴的である。
【００１１】
図３には感光体ドラムフランジギヤ３と帯電ローラギヤ４の噛み合い位置を詳細に示している。感光体ドラムフランジギヤ３の１つの歯３ａと帯電ローラギヤ４の１つの歯４ａの歯先が接触した位置関係としている。この時、歯先の接触している長さは、歯たけｈに対してｈ／１０であることが望ましい。
図４は感光体ドラムの回転始動時の帯電ローラとの位置関係を横方向から帯電ローラ軸受け付近を示す図である。図４では、帯電ローラ軸受け７aは、図示しないフレームに設けられた、ガイドレール９に沿ってストッパ１０に突き当たるまで移動可能である。帯電ローラ軸受け７aがストッパ１０に突き当たる位置は帯電動作を行う時の感光体ドラム１と帯電ローラ２の理想位置となっている。
図５は感光体ドラムの回転始動時の感光体ドラムフランジギヤと帯電ローラギヤの噛み合い状態を示す図である。図５において、感光体ドラムフランジギヤ３の１つの歯３ａと帯電ローラギヤ４の１つの歯４ａはギヤピッチ円上で接しており、その位置はｈ／２である。
【００１２】
図６はギヤ噛み合い時のギヤの歯に掛かる力のベクトルを示す図である。感光体ドラムフランジギヤ３の１つの歯３ａと帯電ローラギヤ４の１つの歯４ａの間にかかる力Ｆは、歯接触面に対して直交する方向であり、回転方向の力Ｆ１とギヤが離れる方向の力Ｆ２に分解できる。
力Ｆ１は帯電ローラギヤ４を感光体ドラムフランジギヤ３に近づける方向に働き、かつ回転始動後に、帯電ローラ２を帯電動作が可能な正規の位置に移動させる力となっている。力Ｆ２はギヤの軸間距離を広げる方向に働く力であり、ギヤの正常な噛み合いを妨げることになる。
本発明では、力Ｆ２が帯電ローラギヤ４に掛からないようにガイドレール９とストッパ１０で抑える構成としている。感光体ドラム１の回転が止まる時について説明する。ギヤを介して駆動を伝達しているため感光体ドラム１の回転が止まると同時に帯電ローラ２の回転も止まる。
このとき、感光体ドラムフランジギヤ３と帯電ローラギヤ４の間で発生していた駆動伝達力がなくなるため、帯電ローラ２を保持していた力Ｆ１が０になり、帯電ローラ２は弾性部材８により図２に示した位置に引き戻される。
このように、帯電ローラ２を感光体ドラム１の回転時にのみ帯電可能な理想位置にすることで、長時間の感光体ドラム１の接触による帯電ローラ２の変形やトナー等の異物の固着を回避することが可能になる。
【００１３】
図７は外側に逃げているガイドレールを示す概略図である。図８は過負荷状態においてギヤ間に生じる力を示す図である。図７では、ここでの説明に必要である部分以外には、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略してある。
帯電ローラ２の回転に異常な負荷が掛かった場合には、図７に示すように、一定以上の力Ｆ２が掛かると、ガイドレール９がストッパ１０から離れて外側に逃げる構成となっている。帯電ローラ２は感光体ドラム１から離れる。
図８におけるように、過負荷状態においてギヤ間に生じ、かつ感光体ドラムフランジギヤ３（図１）の１つの歯３ａと帯電ローラギヤ４（図１）の１つの歯４ａの間に掛かる力Ｆ’のギヤ同士が離れようとする力Ｆ２’が所定の値Ｆｍａｘ以上になった場合に、ガイドレール９が外れ、感光体ドラム１から帯電ローラ２が離れる構成になっている。このような構成にすることで、過大な駆動力が連続して伝達されることを防止することができる。
上述したように、感光体ドラム１の非回転時には帯電ローラ２の位置を感光体ドラム１近傍から移動する構成としている。これによって、アイドラギヤやトルクリミッタなどを別に装備することなく、感光体ドラム１と帯電ローラ２の安価な構成で、長時間の帯電ローラ２の感光体ドラム１への接触に伴う変形やトナー固着及び異物挿入に伴う画像の劣化を防ぐことができる。
【００１４】
図９は感光体ドラム及び帯電ローラの両端部にギヤ連結機構を設ける構成を示す概略図である。本発明によれば、図９に示すように、感光体ドラム１及び帯電ローラ２の両端部にギヤ連結機構を設けることもできる。
図９において、感光体ドラム１の左右両端には、それぞれ、感光体ドラムフランジギヤ３、右側の感光体ドラムフランジギヤ１１、帯電ローラギヤ４、右側の帯電ローラギヤ１２が設けられ、図示しないガイドレールとストッパとともに構成されている。その他、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略してある。
駆動力伝達用のギヤを感光体の軸方向両端に設けることで回転始動時の帯電ローラ２の感光体ドラム１方向への移動を左右均一の力で行うことができるようになり、帯電ローラ２の移動安定化に繋げることができる。また、過負荷状態の回避の際にも左右両端で行うことが可能になるため、確実に異常の発生防止を図ることができる。
このように、帯電ローラ移動機構を感光体ドラム１の両端に配することにより、左右差のない安定した帯電ローラ２の移動が可能になり、感光体ドラム１の回転時における感光体ドラム１と帯電ローラ２の間隔を均一に保つことができ、帯電不良の発生しない画像形成を可能にする。
【００１５】
図１０は帯電ローラの長手方向両端に所定の長さのシール部材が巻かれる構成を示す概略図である。図１０では、シール部材１３ａ、１３ｂは帯電ローラ２の周方向に巻かれており、感光体ドラム１と帯電ローラ２間の間隔を長手方向均一に保つような構成となっている。
シール部材１３ａ、１３ｂはポリプロピレン、ポリエステル等の材質であることが望ましい。シール部材１３ａ、１３ｂを帯電ローラ２の円周方向に巻くことで、感光体ドラム１との間隔を長手方向均一にすることができるとともに、感光体ドラム１への接触による帯電ローラ２の変形を防止することが可能になる。
図１０において、その他の図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略してある。
このように、帯電ローラ２に所定の厚みのシール材１３ａ、１３ｂを円周方向に配することにより、感光体ドラム１と帯電ローラ２間の間隔を均一に保つことができ、感光体ドラム１と帯電ローラ２の間におけるトナー固着や異物の挿入を回避することができ、帯電不良の発生しない画像形成を可能にすることができる。
【００１６】
図１１はハス歯ギヤによる感光体ドラムと帯電ローラの連結を示す概略図である。図１１では、感光体ドラムフランジギヤ３’と帯電ローラギヤ４’のギヤ連結がハス歯ギヤにより構成されている。また、図１１では、その他の図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略してある。
一般に、ハス歯ギヤは平歯ギヤと比較して、ギヤの噛み合い面積が広くギヤ噛み合い率が高くなるため駆動の伝達効率の面で優位である。駆動伝達率の向上により、発生振動の低減が図れ、出力画像上でのバンディング画像を防止することが可能になる。
また、感光体ドラム１の回転始動時の駆動力による帯電ローラ２の移動においても、安定した移動力確保が可能になり帯電ローラ２の所定の位置までの移動時間を短縮することが可能である。移動時間の短縮は感光体ドラム１の回転初期から安定した帯電を可能にできる。
このように、ギヤ連結にハス歯ギヤを活用し、駆動伝達効率の向上が図れることで発生する振動を低減することができる。また、回転始動時の駆動力による帯電ローラ２の移動においても、安定した移動力確保が可能になり、帯電ローラ２の所定の位置までの移動時間を短縮することによって安定した画像形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】感光体ドラム回転時の感光体ドラムと帯電ローラの位置関係を示す上面図。
【図２】非回転時の感光体ドラムと帯電ローラとの位置関係を横方向から帯電ローラ軸受け７ａ付近を表した概略図。
【図３】感光体ドラムフランジギヤと帯電ローラギヤの噛み合い位置を詳細に示す図。
【図４】感光体ドラムの回転始動時の帯電ローラとの位置関係を横方向から帯電ローラ軸受け付近を示す図。
【図５】感光体ドラムの回転始動時の感光体ドラムフランジギヤと帯電ローラギヤの噛み合い状態を示す図。
【図６】ギヤ噛み合い時のギヤの歯に掛かる力のベクトルを示す図。
【図７】外側に逃げているガイドレールを示す概略図。
【図８】過負荷状態においてギヤ間に生じる力を示す図。
【図９】感光体ドラム及び帯電ローラの両端部にギヤ連結機構を設ける構成を示す概略図。
【図１０】帯電ローラの長手方向両端に所定の長さのシール部材が巻かれる構成を示す概略図。
【図１１】ハス歯ギヤによる感光体ドラムと帯電ローラの連結を示す概略図。
【符号の説明】
【００１８】
１  感光体ドラム、２  帯電ローラ、３  帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構（感光体ドラムフランジギヤ、ハス歯ギヤ）、３ａ  感光体ドラムフランジギヤ３の１つの歯、３’  帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構（感光体ドラムフランジギヤ）、４  帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構（帯電ローラギヤ）、４ａ  帯電ローラギヤ４の１つの歯、４’  帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構（帯電ローラギヤ、ハス歯ギヤ）、５  駆動軸（感光体ドラム軸）、６  帯電ローラ軸、７ａ  帯電ローラ軸受け、８  帯電ローラ移動機構（弾性部材）、９  ガイドレール、１０  ストッパ、１１  帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構（感光体ドラムフランジギヤ）、１２  帯電ローラ駆動ギヤ伝達機構（帯電ローラギヤ）、１３ａ  所定の厚さの部材（シール部材）、１３ｂ  所定の厚さの部材（シール部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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