JP2006171633A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 駆動力伝達機構の構成を簡素化し、カートリッジの装置本体の脱着を容易とし、高画質のカラー画像を得ることができるタンデム型カラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 カラー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置において、それぞれの画像形成ステーションの感光体・現像器を一体型のカートリッジとし、感光体と現像器をそれぞれ１つのモータピニオンから駆動力を受ける構成にすると共に、感光体被駆動ギアは装置本体に残し、感光体被駆動ギアとカートリッジ内の感光体とをカップリングにより接続し、カートリッジ内の現像器被駆動ギアと装置本体内の現像器被駆動ギアとを噛合することを特徴とする。３
【選択図】 図４

Description

本発明は、像担持体の周囲に帯電手段、像書込手段及び現像手段を配置した画像形成ステーションを転写ベルトに沿って各色毎に設け、転写ベルトを各画像形成ステーションに通過させることによりカラー画像を形成するタンデム型カラー画像形成装置に関する。

従来、電子写真技術を用いた画像形成装置においては、像担持体である感光体を帯電手段により帯電し、帯電された感光体上に画像情報に応じた光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段によって現像し、現像されたトナー像を記録媒体に転写して画像を形成することが行われている。

電子写真を用いた画像形成装置では、その使用が長時間に及ぶと感光体ドラムの交換、現像剤の補給や交換、その他（帯電器、クリーナ容器など）の調整・清掃・交換が必要となるが、このような保守作業は専門知識を有するサービスマン以外は事実上困難であった。

そこで、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置においては、電子写真感光体及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成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。この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出来るので、格段に操作性を向上させることが出来た。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置において広く用いられている。

従来から複数の感光体ドラムを一列に並べたタンデム型のカラー画像形成装置がある。これは、複数のローラで張架された静電転写ベルトにより転写材を担持搬送しつつ、転写材の搬送路に沿って配置された４個の感光体ドラムにより、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックからなるトナー画像をシート上に順次転写し、各色の重ねあわせによりカラー画像を形成するものである。

この構成はプリントを高速に行うことができるため近年注目されている。しかしながら、４個の感光体ドラムにより夫々の色が形成されるため、１つの感光体ドラムに対して各色毎に４つの搬送バスを経由して色を重ねる構成のカラー画像形成装置に比べて感光体ドラムの回転駆動に関してはより一層の精度が要求される。また、この種の装置において、画像形成機構がユニット化され、プロセスカートリッジとなり、画像形成装置本体から着脱可能に構成することで、メンテナンスを容易に行えるようになっている。

このような画像形成装置においては、プロセスカートリッジの着脱のため、像担持体と駆動伝達機構を切り離す必要性があり、再挿入の際、正しく係合していない場合は画像不良及び部品の破損のおそれがある。そのため、カートリッジの装置本体への脱着の容易性と係合状態の確実性が要求される。
特開２０００−２７６０３０号公報

しかしながら、従来の感光体・現像器一体型のカートリッジの場合、回転精度が要求される感光体の駆動源を現像器やクリーニング手段の駆動系列と別系列とし、各被駆動体への駆動力伝達をカップリング手段により行っていたため、駆動力伝達機構が複雑となり、位相合わせ等の問題でカートリッジ脱着の際の駆動伝達手段の係合・離接が複雑な構成となる問題があった。

本発明は、前記課題を解決した、駆動力伝達機構の構成を簡素化し、カートリッジの装置本体の脱着を容易とし、高画質のカラー画像を得ることができるタンデム型カラー画像形成装置を提供することを目的とする。

本第１発明は、前記課題を解決するために、カラー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置において、それぞれの画像形成ステーションの感光体・現像器を一体型のカートリッジとし、感光体と現像器をそれぞれ１つのモータピニオンから駆動力を受ける構成にすると共に、感光体被駆動ギアは装置本体に残し、感光体被駆動ギアとカートリッジ内の感光体とをカップリングにより接続し、カートリッジ内の現像器被駆動ギアと装置本体内の現像器被駆動ギアとを噛合することを特徴とする。

本第２発明は、本第１発明のタンデム型カラー画像形成装置において、前記モータピニオンを挟んで感光体被駆動ギアと現像器被駆動ギアとを直線状に配置することを特徴とする。

本第３発明は、本第１又は第２発明のタンデム型カラー画像形成装置において、前記装置本体内の現像器被駆動ギアを軸方向に摺動可能とすることを特徴とする。

本第４発明は、本第１〜第３発明のいずれかのタンデム型カラー画像形成装置において、前記感光体をクリーナレスとすることを特徴とする。

カラー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置において、それぞれの画像形成ステーションの感光体・現像器を一体型のカートリッジとし、感光体と現像器をそれぞれ１つのモータピニオンから駆動力を受ける構成にすると共に、感光体被駆動ギアは装置本体に残し、感光体被駆動ギアとカートリッジ内の感光体とをカップリングにより接続し、カートリッジ内の現像器被駆動ギアと装置本体内の現像器被駆動ギアとを噛合する構成により、駆動力受け入れ部を集中配置することができると共に、感光体駆動のカップリングの位相合わせをするだけで、現像器駆動はギアの受け渡しなので、カートリッジの装置本体への脱着が容易となる。
前記モータピニオンを挟んで感光体被駆動ギアと現像器被駆動ギアとを直線状に配置する構成により、感光体被駆動ギアへの負荷変動の大きい現像器非駆動ギアからの負荷変動の影響を少なくすることができると共に、モータピニオンの倒れを防止できる。
前記装置本体内の現像器被駆動ギアを軸方向に摺動可能とする構成により、カートリッジの脱着が容易となる。
前記感光体がクリーナレスとする構成により、カートリッジを小型化することができる。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明のカラー画像形成装置の１実施形態の全体構成を示す図である。図２は、本発明のカラー画像形成装置の１実施形態の一部構成を示す図である。なお、以下の説明において、各図面間で同一番号を付して説明を省略する場合がある。本実施形態は転写ベルトとして中間転写ベルトを用いた例である。

図１及び図２において、本実施形態の画像形成装置１は、ハウジング本体２を備え、ハウジング本体２内には、画像形成ユニット６、転写ベルトユニット９、給紙ユニット１０が配設され、さらに、二次転写ユニット１１、定着ユニット１２、記録媒体搬送手段１３が配設されている。画像形成ユニット６および給紙ユニット１０内の消耗品は、本体に対して着脱可能な構成であり、その場合には、転写ベルトユニット９を含めて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。

転写ベルトユニット９は、駆動ローラ１４と、駆動ローラ１４の斜め上方に配設される従動ローラ１５と、この２本のローラ１４、１５間に張架されて図示矢印方向へ循環駆動される中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の表面に当接されるクリーニング手段１７とを備え、従動ローラ１５および中間転写ベルト１６が駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されている。これにより中間転写ベルト１６駆動時のベルト搬送方向が下向きになるベルト面１６ａが下方に位置するようにされている。本実施形態においては、前記ベルト面１６ａはベルト駆動時のベルト張り面（駆動ローラ１４により引っ張られる面）である。

また、中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａ裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体２０に対向して１次転写部材２１が弾性力で当接され、１次転写部材２１は、図に示されるような板バネ状でも、ローラ状であってもよい。１次転写部材２１には転写バイアスが印加されている。

転写ベルトユニット９の支持フレーム９ａには、駆動ローラ１４に近接してテストパターンセンサ１８が設置されている。このテストパターンセンサ１８は、中間転写ベルト１６上の各色トナー像の位置決めを行うとともに、各色トナー像の濃度を検出し、各色画像の色ずれや画像濃度を補正するためのセンサである。

画像形成ユニット６は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備え、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにはそれぞれ、感光ドラムからなる像担持体２０と、像担持体２０の周囲に配設された、帯電手段２２、像書込手段２３および現像手段２４を有している。なお、現像手段２４は、画像形成ステーションＫのみに図番を付けて他の画像形成ステーションについては構成が同一のため図番を省略する。また、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。

そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体２０が中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接されるようにされ、その結果、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ローラ１４に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。像担持体２０は、図示矢印に示すように、中間転写ベルト１６の搬送方向に回転駆動される。

本実施形態においては、各画像ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが斜め方向に配設され、かつ像担持体２０が中間転写ベルト１６の搬送方向下向きのベルト面１６ａに当接される関係上、トナー貯留容器２６を斜め下方に傾斜して配置している。

現像手段２４は、トナー（図のハッチング部）を貯留するトナー貯留容器２６と、このトナー貯留容器２６内に形成されたトナー貯留部２７と、トナー貯留部２７内に配設されたトナー撹拌部材２９と、トナー貯留部２７の上部に区画形成された仕切部材３０と、仕切部材３０の上方に配設されたトナー供給ローラ３１と、仕切部材３０に設けられトナー供給ローラ３１に当接されるブレード３２と、トナー供給ローラ３１および像担持体２０に当接するように配設される現像ローラ３３と、現像ローラ３３に当接される規制ブレード３４とから構成されている。トナーは一成分非磁性トナーからなる負帯電トナーである。トナー供給ローラ３１と現像ローラ３３は同方向に回転する。

像担持体２０は中間転写ベルト１６の搬送方向に回転され、現像ローラ３３および供給ローラ３１は、図示矢印に示すように、像担持体２０の回転方向とは逆方向に回転駆動され、一方、撹拌部材２９は供給ローラ３１の回転方向とは逆方向に回転駆動される。トナー貯留部２７において撹拌部材２９により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材３０の上面に沿ってトナー供給ローラ３１に供給され、供給されたトナーはブレード３２と摺擦して供給ローラ３１の表面凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ３３の表面に供給される。現像ローラ３３に供給されたトナーは規制ブレード３４により所定厚さの層厚に規制され、薄層化したトナー層は、像担持体２０へと搬送されて現像ローラ３３と像担持体２０が接触して構成するニップ部及びこの近傍で像担持体２０の潜像部を現像する。

給紙ユニット１０は、記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５から記録媒体Ｐを一枚ずつ給送するピックアップローラ３６とからなる給紙部を備えている。第１の開閉部材３内には、二次転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するレジストローラ対３７と、駆動ローラ１４および中間転写ベルト１６に圧接される二次転写手段としての二次転写ユニット１１と、定着ユニット１２と、記録媒体搬送手段１３と、排紙ローラ対３９と、両面プリント用搬送路４０を備えている。

二次転写ユニット１１は、固定軸４１に回動自在に枢支された回動レバー４２と、回動レバー４２の一端に回動自在に設けられた二次転写ローラ１９と、回動レバー４２の他端と第１の開閉部材３間に配設されたスプリング４３とを備え、常時は、二次転写ローラ１９がスプリング４３の付勢により図示矢印方向に移動し、中間転写ベルト１６および駆動ローラ１４に押圧可能にされている。回動レバー４２のスプリング４３側には偏心カム４４が設けられ、回動レバー４２、スプリング４３および偏心カム４４は、二次転写ローラ１９の離当接手段を構成している。そして、偏心カム４４の回動により、回動レバー４２がスプリング４３に抗して回動し二次転写ローラ１９を中間転写ベルト１６から離れるようにされている。

定着ユニット１２は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ４５と、この加熱ローラ４５を押圧付勢する加圧ローラ４６と、加圧ローラ４６に揺動可能に配設されたベルト張架部材４７と、加圧ローラ４５とベルト張架部材４７間に張架された耐熱ベルト４９を有し、記録媒体に２次転写されたカラー画像は、加熱ローラ４５と耐熱ベルト４９で形成するニップ部で所定の温度で記録媒体に定着される。本実施形態においては、中間転写ベルト１６の斜め上方に形成される空間、換言すれば、中間転写ベルト１６に対して画像形成ユニット６と反対側の空間に定着ユニット１２を配設することが可能になり、電装品ボックス、画像形成ユニット６および中間転写ベルト１６への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。

図３は、画像形成ユニット６及び転写ベルトユニット９の駆動伝達機構の輪列配置を示す平面図である。画像形成ユニット８の各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋには、個別に第１〜第４の駆動モータが配置される。各駆動モータのモータピニオン５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、感光体駆動アイドル歯車５１Ｙ〜５１Ｋと現像器駆動アイドル歯車５２Ｙ〜５２Ｋと噛合する。

各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの輪列配置は、各モータピニオン５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋを挟んで、各感光体駆動アイドル歯車５１Ｙ、５１Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋと各現像駆動第１アイドル歯車５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋが直線上に配置される。輪列配置を直線状とすることにより、トナー量の変動により負荷変動の大きい現像器被駆動ギアの負荷変動の回転精度が求められる感光体被駆動ギアへの影響を少なくすることができ、かつ、モータピニオンの倒れを防止できる。

各現像駆動第１アイドル歯車５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋは、各現像駆動第２アイドル歯車５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋと噛合する。画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋにおいては、各モータピニオン５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋから感光体駆動第１アイドル歯車５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋと現像駆動第１アイドル歯車５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋに二股に分岐する。

図４は、二股に分岐している画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの駆動伝達機構の断面図である。本発明の画像形成装置は、各画像形成ステーションにおいて、感光体・現像器一体型のカートリッジ方式で、１点鎖線で囲まれた部分はカートリッジを示す。感光体２０をクリーナレスとすることによりカートリッジを小型化することができる。装置本体の駆動基板５６の下面に駆動モータ５７が取り付けられる。駆動基板５６上面に第１輪列支持板５８が取り付けられ、第１輪列支持板５８上に第２輪列支持板５９が取り付けられる。駆動モータ５７のモータピニオン５０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、駆動基板５６上面に突出する。駆動基板５６と第１輪列支持板５７に両端を支持された軸６０の上下に感光体駆動アイドル歯車５１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋが回転自在に配置される。駆動基板５５と第２輪列支持板５８に両端を支持された軸６１に、現像駆動第１アイドル歯車５２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋがバネ６１を介して上下動可能かつ回転自在に配置される。

装置本体の現像駆動第１アイドル歯車５２Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、カートリッジ内の現像駆動第２アイドル歯車５３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと噛合する。現像駆動第２アイドル歯車５３Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、現像駆動歯車６７と噛合し、現像ローラ３３を駆動する。

モータピニオン５０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、感光体駆動アイドル歯車５１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと噛合する。また、モータピニオン５０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、別軸の現像駆動第１アイドル歯車５２Ｙ、Ｍ、Ｃと噛合する。駆動基板５５に一端を支持された感光体歯車軸６２に感光体歯車６３が回転自在に配置される。感光体歯車６３は、感光体駆動アイドル歯車５１Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと噛合する。感光体歯車軸６２は、第１輪列支持板５８の上面から突出する高さまでのび、感光体歯車軸６２に回転自在に配置された感光体歯車６３の上端には、カップリング部６４が一体に形成される。カップリング部６４は、カートリッジ内の感光体２０の端部に形成したカップリング部と係合し、駆動力を伝達する。

カートリッジ内の感光体２０と現像ローラ３３の装置本体からの駆動力伝達方式を、一方はカップリングにより、他方をギア受け渡しとすることにより、装置を小型化することができると共に、カートリッジ脱着が容易となる。

本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

符号の説明

１：画像形成装置
２：ハウジング本体
９：転写ベルトユニット
１０：給紙ユニット
１１：二次転写ユニット
１２：定着ユニット
１３：記録媒体搬送手段
１４：転写ベルト駆動ローラ
１５：従動ローラ
１６：中間転写ベルト
１７：クリーニング手段
１８：テストパターンセンサ
１９：二次転写ローラ
２０：像担持体
２１：１次転写部材
２２：帯電手段
２３：像書込手段
２４：現像手段
２６：トナー貯留容器
２７：トナー貯留部
２９：トナー攪拌部材
３０：仕切部材
３１：トナー供給ローラ
３２：ブレード
３３：現像ローラ
３４：規制ブレード
３５：給紙セット
３６：ピックアップローラ
３７：レジストローラ対
３９：排紙ローラ対
４０：両面プリント用搬送路
４１：固定軸
４２：回転レバー
４３：スプリング
４４：偏心カム
４５：加熱ローラ
４６：加圧ローラ
４７：ベルト張架部材
４９：耐熱ベルト
５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ：第１〜第４駆動モータピニオン
５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ：感光体駆動アイドル歯車
５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋ：現像駆動第１アイドル歯車
５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋ：現像駆動第２アイドル歯車
５６：駆動基板
５７：モータ
５８：第１輪列支持板
５９：第２輪列支持板
６０：軸
６１：軸
６２：感光体歯車軸
６３：感光体歯車
６４：カップリング部
６５：軸
６７：現像駆動歯車

Claims (4)

1. カラー画像を形成するタンデム型のカラー画像形成装置において、それぞれの画像形成ステーションの感光体・現像器を一体型のカートリッジとし、感光体と現像器をそれぞれ１つのモータピニオンから駆動力を受ける構成にすると共に、感光体被駆動ギアは装置本体に残し、感光体被駆動ギアとカートリッジ内の感光体とをカップリングにより接続し、カートリッジ内の現像器被駆動ギアと装置本体内の現像器被駆動ギアとを噛合することを特徴とするタンデム型のカラー画像形成装置。
2. 前記モータピニオンを挟んで感光体被駆動ギアと現像器被駆動ギアとを直線状に配置することを特徴とする請求項１に記載のタンデム型のカラー画像形成装置。
3. 前記装置本体内の現像器被駆動ギアを軸方向に摺動可能とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のタンデム型のカラー画像形成装置。
4. 前記感光体をクリーナレスとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタンデム型カラー画像形成装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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