(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の現像器を着脱可能に円筒外周に沿って搭載し、選択的に現像器を現像位置に回転移動させ感光体上の潜像を現像するロータリー現像ユニットにおいて、前記複数の現像器の着脱位置に対応して複数のアイドラー歯車をロータリーフレームに設けて、位置決めピンを前記アイドラー歯車の回転軸の先端に設け、
前記現像器は、装着時に前記位置決めピンに嵌合する位置決め穴及び前記アイドラー歯車の回転軸線上の前記位置決め穴と対向する反対側に揺動支点を設け、入力歯車と現像ローラ歯車からなる輪列の前記入力歯車が前記アイドラー歯車に噛み合い、前記アイドラー歯車と前記入力歯車との噛み合いポイントを前記アイドラー歯車と前記現像ローラ歯車の回転軸を結ぶ線より前記ロータリー現像ユニットの半径方向内側で、かつ前記アイドラー歯車の回転方向上流側にして前記位置決めピンと前記揺動支点で揺動可能に支持し、前記現像位置に回転移動した現像器に対応する前記アイドラー歯車が前記円筒外周の駆動出力歯車に噛み合うように構成したことを特徴とするロータリー現像ユニット。
【請求項２】
前記位置決めピンと前記揺動支点で揺動する前記現像器を前記感光体の方向へ付勢する付勢バネを前記ロータリーフレーム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ユニット。
【請求項３】
複数の現像器を着脱可能に円筒外周に沿って搭載し、選択的に現像器を現像位置に回転移動させ感光体上の潜像を現像するロータリー現像ユニットを備えたカラー画像形成装置において、
前記複数の現像器の着脱位置に対応して複数のアイドラー歯車をロータリーフレームに設けて、位置決めピンを前記アイドラー歯車の回転軸の先端に設け、
前記現像器は、装着時に前記位置決めピンに嵌合する位置決め穴及び前記アイドラー歯車の回転軸線上の前記位置決め穴と対向する反対側に揺動支点を設け、入力歯車と現像ローラ歯車からなる輪列の前記入力歯車が前記アイドラー歯車に噛み合い、前記アイドラー歯車と前記入力歯車との噛み合いポイントを前記アイドラー歯車と前記現像ローラ歯車の回転軸を結ぶ線より前記ロータリー現像ユニットの半径方向内側で、かつ前記アイドラー歯車の回転方向上流側にして前記位置決めピンと前記揺動支点で揺動可能に支持し、前記現像位置に回転移動した現像器に対応する前記アイドラー歯車が前記円筒外周の駆動出力歯車に噛み合うように構成したことを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に係わり、現像剤搬送手段を持った複数の現像器を円筒外周に沿って配設し、選択的に現像器を現像位置に回動させ像担持体上の潜像を現像するロータリー現像ユニット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、従来より、例えば特公平４−１００７０号公報に提案されているように現像位置への移動経路沿いの所定位置に固定された枢軸に、弾性部材で揺動自在に駆動歯車を支持しており、且つこの駆動歯車の揺動量を規制する部材として、現像ローラの入力歯車と駆動歯車との噛み合いを保つ規制部材を有する。また、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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の提案では、ロータリーの回転により現像位置に案内された現像器の駆動入力歯車と本体側の駆動出力歯車との噛み合いを確保するようにしているため、カートリッジとしてロータリー現像ユニット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という問題がある。また、上記従来の提案では、積極的に現像器を感光体方向に付勢させる簡便な構成が開示も示唆もされていない。
【０００６】
【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ものである。
【０００７】
そのために本発明は、複数の現像器を着脱可能に円筒外周に沿って搭載し、選択的に現像器を現像位置に回転移動させ感光体上の潜像を現像するロータリー現像ユニット又は該ユニットを備えたカラー画像形成装置として、前記複数の現像器の着脱位置に対応して複数のアイドラー歯車をロータリーフレームに設けて、位置決めピンを前記アイドラー歯車の回転軸の先端に設け、前記現像器は、装着時に前記位置決めピンに嵌合する位置決め穴及び前記アイドラー歯車の回転軸線上の前記位置決め穴と対向する反対側に揺動支点を設け、入力歯車と現像ローラ歯車からなる輪列の前記入力歯車が前記アイドラー歯車に噛み合い、前記アイドラー歯車と前記入力歯車との噛み合いポイントを前記アイドラー歯車と前記現像ローラ歯車の回転軸を結ぶ線より前記ロータリー現像ユニットの半径方向内側で、かつ前記アイドラー歯車の回転方向上流側にして前記位置決めピンと前記揺動支点で揺動可能に支持し、前記現像位置に回転移動した現像器に対応する前記アイドラー歯車が前記円筒外周の駆動出力歯車に噛み合うように構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記位置決めピンと前記揺動支点で揺動する前記現像器を前記感光体の方向へ付勢する付勢バネを前記ロータリーフレームに設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
【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は本発明に係るカラー画像形成装置の実施の形態を示す図であり、１は駆動出力歯車、２はロータリーアイドラ歯車、３は現像カートリッジ入力歯車、４は現像ローラ歯車、１０はロータリー現像ユニット、２２は現像ローラ、２３は感光体を示す。
【００１０】
図１において、ロータリー現像ユニット１０は、４色現像用のユニット構成例を示し、駆動出力歯車１は、図示しない装置フレーム側に配置され駆動モータに連結されているものであり、ロータリーアイドラ歯車２は、この駆動出力歯車１と噛み合うようにロータリー現像ユニット１０に回転自在に配置される。現像器２１の位置決めは、このロータリーアイドラ歯車２の回転中心軸とし、この回転中心軸を中心に感光体２３に対し揺動可能な構成とする。現像器２１は、現像カートリッジ入力歯車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と噛み合い、この輪列の構成において、ロータリーアイドラ歯車２と現像カートリッジ入力歯車３との噛み合いで発生する駆動力は、現像器２１をロータリー現像ユニット１０の半径方向外側、つまり感光体２３の中心方向に向かうように回転方向を設定している。
【００１１】
ロータリーアイドラ歯車２と現像カートリッジ入力歯車３との噛み合いで発生する駆動力が感光体２３の中心方向に向かう回転方向は、例えば図示のように輪列が駆動出力歯車１とロータリーアイドラ歯車２との噛み合いポイントよりロータリーアイドラ歯車２の回転上流側になる方向である。また、輪列は、現像カートリッジ入力歯車３がロータリーアイドラ歯車２と現像ローラ歯車４の回転軸を結ぶ線よりロータリー現像ユニット１０の半径方向内側に配置される。言い換えれば、ロータリーアイドラ歯車２と現像カートリッジ入力歯車３との噛み合いポイントは、ロータリーアイドラ歯車２と現像ローラ歯車４の回転軸を結ぶ線よりロータリー現像ユニット１０の半径方向内側で、それは、ロータリーアイドラ歯車２の回転方向上流側になる。
【００１２】
次に、現像カートリッジの具体的な位置決め、揺動機構について説明する。図２は現像カートリッジをロータリー現像ユニットに装着した状態を示す図、図３は現像カートリッジカバー部の拡大詳細を示す図、図４はロータリー現像ユニット内の現像器の位置決め、揺動を実現する部材、構造を示す図、図５は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、６はロータリーフレーム、７は駆動モータ、１１は現像カートリッジカバー、１２は現像カートリッジ揺動支点、１３、１６は現像カートリッジ位置決めピン、１４、１５は現像カートリッジ位置決め穴、１７は現像カートリッジ付勢バネ、２１は現像器、２２は現像ローラを示す。
【００１３】
ロータリー現像ユニット２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２であり、その現像カートリッジカバー１１の周辺を拡大した詳細図が図３である。現像カートリッジカバー１１には、現像カートリッジ位置決めピン１３と現像ローラ２２のある反対側の２ヶ所に突起があり、これらに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カートリッジ位置決め穴１４と嵌合するようになっている。現像カートリッジ揺動支点１２は、ロータリーアイドラ歯車２の回転軸に対向する部分にある。この現像カートリッジ揺動支点１２の反対側には、現像器２１を取り外したロータリー現像ユニット内を示すように、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、その回転軸に現像カートリッジ位置決めピン１６が設けられ、これに現像器２１の現像カートリッジ位置決め穴（図示せず）を嵌合させて現像カートリッジ揺動支点１２との間で現像器２１を揺動させるようにしている。また、ロータリー現像ユニット内のロータリーフレーム６には、図４に示すように現像器２１を感光体の方向へ付勢する現像カートリッジ付勢バネ１７が設けられている。
【００１４】
上記のように図４に示す現像カートリッジ位置決め穴１４、１５が図３に示す現像カートリッジカバー１１の現像カートリッジ位置決めピン１３及び図示しないもう１つの現像カートリッジ位置決めピンと嵌合し、現像カートリッジ位置決めピン１６が現像器２１の図示しない現像カートリッジ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、現像カートリッジ揺動支点１２と現像カートリッジ位置決めピン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５に示すように駆動出力歯車１に噛み合い、駆動モータ７により駆動される。
【００１５】
したがって、上記位置決め機構により現像器２１がロータリー現像ユニット１０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と現像カートリッジ入力歯車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カートリッジ位置決めピン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ユニット１０が回転させたとき、駆動出力歯車１は、ロータリー現像ユニット１０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。
【００１６】
図６は本発明に係るロータリー現像ユニットを備えた画像形成装置の実施の形態を示す図であり、２１は現像器、２２は現像ローラ、２３は感光体、２４は１次転写装置、２５は中間転写媒体、２６は２次転写装置、２７はレーザー書込ユニット、２８は給紙トレイ、２９は給紙ローラ、３０はレジローラ、３１は搬送通路、３２は定着装置、３３は排出装置、３４は排紙トレイを示す。
【００１７】
本発明に係るロータリー現像ユニットを備えた画像形成装置は、図６に示すようにプロセスユニット１１の潜像担持体である感光体２３の外周に、その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、感光体２３上に静電潜像を形成するためのレーザー書込ユニット２７、静電潜像を現像するためのロータリー現像ユニット１０、感光体２３上に形成された単色のトナー像を転写するための中間転写媒体２５、及び１次転写装置２４などが配設される。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。そして、給紙トレイ２８から給紙ローラ２９、レジローラ３０を通して２次転写装置２６に記録媒体（紙等）を搬送し、２次転写装置２６で４色のフルカラー像が転写された記録媒体を排紙トレイ３４へ搬送する経路にトナー像を定着するための定着装置３２、排出装置３３が配設される。
【００１８】
ロータリー現像ユニット１０には、イエローＹ、シアンＣ、マゼンタＭ、ブラックＫの４つの現像器２１が回転可能に配設され、感光体２３の１回転毎に選択的に１つの現像器２１の現像剤担持体である現像ローラ２２が感光体２３に当接可能になっている。なお、各現像器２１にはそれぞれのトナーが収納されたトナーカートリッジが連結され、トナーの補給を行うようにしている。そして、図示しないコンピュータからの画像形成信号が入力されると、感光体２３、ロータリー現像ユニット１０の現像ローラ２２、中間転写媒体２５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、レーザー書込ユニット２７によって第１色、例えばＹの画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローの静電潜像が感光体２３の表面に形成される。このとき、ロータリー現像ユニット１０は、イエロー用現像器の現像ローラ２２が感光体２３に当接するように回転移動して接触する。このことにより、イエローの静電潜像のトナー像が感光体２３上に形成される。その後、１次転写装置２４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２５上に転写される。この間、２次転写装置２６は、中間転写媒体２５から離間されている。
【００１９】
上記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４色のトナー像が中間転写媒体２５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。そして、このフルカラー画像が２次転写装置２６に達するタイミングで、記録媒体が搬送通路３１からレジローラ３０を通して２次転写装置２６に搬送され、２次転写装置２６が中間転写媒体２５に押圧されるとともに２次転写電圧が印加され、中間転写媒体２５上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写される。このようにして記録媒体上に転写されたフルカラートナー像は、定着装置３２により加熱加圧されて定着される。なお、この画像形成装置は、４色のトナーによりフルカラー画像を形成することができるカラー電子写真プリンタであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、電子写真法を用いる全てのカラー画像形成装置に適用可能である。
【００２０】
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、ロータリーアイドラ歯車と駆動出力歯車との噛み合いで発生する駆動力が現像器を感光体中心方向に向かうように回転方向を定めたが、ロータリー現像ユニット中心方向に向かうように回転方向を定めてもよい。
【００２１】
【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、複数の現像器を着脱可能に円筒外周に沿って搭載し、選択的に現像器を現像位置に回転移動させ感光体上の潜像を現像するロータリー現像ユニットにおいて、ロータリー現像ユニット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したので、現像駆動伝達時にロータリーアイドラ歯車と現像カートリッジ入力歯車との噛み合いで発生する駆動力で現像ローラを感光体方向へ安定して付勢することができ、感光体と現像ローラのギャップの確保が容易になる。また、過大な弾性部材による付勢力が不要となり、現像ユニットと感光体との衝撃による画像劣化やトナー飛散が防止できる。さらに、ロータリー現像ユニットの各現像器に対応する位置にアイドラー歯車を設けることにより、現像ユニットを交換する際に、ロータリー現像ユニットに配置したアイドラー歯車で現像ユニットのバラツキによる受け渡しギヤの負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るロータリー現像ユニットの実施の形態を説明するための図である。
【図２】  現像カートリッジをロータリー現像ユニットに装着した状態を示す図である。
【図３】  現像カートリッジカバー部の拡大詳細を示す図である。
【図４】  ロータリー現像ユニット内の現像器の位置決め、揺動を実現する部材、構造を示す図である。
【図５】  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６】  本発明に係るロータリー現像ユニットを備え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…駆動出力歯車、２…ロータリーアイドラ歯車、３…現像カートリッジ入力歯車、４…現像ローラ歯車、１０…ロータリー現像ユニット、２２…現像ローラ、２３…感光体
【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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