JP2002229412A - 画像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルトの搬送速度の安定性を図り、且つ部品
点数を減少して小型化、コストダウンが可能な画像形成
ユニット及びこれを用いる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 画像形成装置本体に着脱可能な画像形成
ユニットにおいて、感光体ドラム１上のトナー像が転写
されるエンドレスの中間転写ベルト５ａと、前記中間転
写ベルト５ａを回転可能に支持する駆動ローラ40と従動
ローラ41とを有し、前記感光体ドラム１上のトナー像が
中間転写ベルト５ａに転写される部位が、該ベルト５ａ
の回転方向において駆動ローラ40から従動ローラ41の間
に位置することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式を用い
た複写機やプリンター等に用いられる画像形成ユニット
及びこれを用いて転写材に画像を形成する画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真画像形成装置にあっては、像担
持体である感光体ドラム上に形成したトナー像を転写材
に転写した画像を形成するが、カラー画像形成装置にあ
っては感光体ドラム上に順次形成する各色トナー像を中
間転写体に重畳転写し、そのカラー画像を転写材に一括
転写する構成を有するものが用いられてきた。この場
合、感光体ドラム等の劣化、消耗する部材の取り扱いを
容易にするために、これらをユニット化して装置本体に
着脱可能としたものが広く用いられるようになってい
る。

【０００３】そして、このように中間転写体を用いたカ
ラー画像形成装置は、特開平8−137181号、特開平10−3
01464号、特開平11−295998号に示すように、感光体ユ
ニットと中間転写体ユニットがそれぞれ独立したユニッ
ト構成となっており、ユニット寿命に達した際、或いは
ジャム（紙詰まり）処理の際に着脱できる構成となって
いる。

【０００４】ここで、特開平8−137181号は装置前面の
可動側フレームを装置前面下方へ回動して開き、感光体
ユニットと中間転写体ユニットをそれぞれ上方より着脱
する構成となっている。また、特開平10−301464号では
感光体ユニットと中間転写体ユニットを、それぞれ独立
して装置本体前面に水平に引き出せる可動体に着脱する
構成となっている。これら２つの従来例は転写材搬送方
向と平行方向にユニット着脱を実施している。

【０００５】一方、特開平11−295998号では、転写材搬
送方向と直角方向にユニットをスライドして着脱する構
成となっている。

【０００６】上記従来例において、中間転写体はエンド
レスベルトであり、３本以上のローラで懸回張設されて
おり、前記中間転写ベルトはベルトを回転駆動する駆動
ローラ、ベルトにテンションを付与するためのテンショ
ンローラ、及び二次転写手段に対向する二次転写対向ロ
ーラ等から構成されている。

【０００７】また、像担持体としての感光体ドラムと中
間転写ベルトを挟んで感光体ドラムに対向する一次転写
手段は、駆動ローラからみて、中間転写ベルト搬送方向
の上流側（いわゆるベルトの張り側）に位置している。

【０００８】更に、懸回張設部材としてのローラの径
は、大きいものと小さいものが混在している。

【０００９】図15は中間転写ベルトを用いた従来例に係
るカラー画像形成装置の説明図である。図15において、
中間転写ユニット504は、中間転写ベルト508を駆動ロー
ラ502と二次転写対向ローラ505、図示しないバネにより
中間転写ベルト508に所定の張力を付与するテンション
ローラ506の３本のローラで懸回張設され、感光体ドラ
ム501に対向する位置には一次転写ローラ507が設けられ
て構成されている。

【００１０】駆動ローラ502は、図15に示すように、右
方向（時計回り）に回転し、中間転写ベルト508も矢印
で示すように右回転移動していく。二次転写対向ローラ
505とテンションローラ506は中間転写ベルト508に従動
回転する構成になっている。

【００１１】感光体ドラムカートリッジ503の感光体ド
ラム501は図15に示すように中間転写ベルト駆動ローラ5
02とテンションローラ506の間Ｌ1に配置され、中間転写
ベルト508を挟んで一次転写ローラ507が対向して配置さ
れている。

【００１２】一次転写部位が存在するＬ1は中間転写ベ
ルト駆動ローラ502の回転方向からみて中間転写ベルト
搬送方向の上流側で、いわゆるベルトの張り側である。

【００１３】これは、中間転写ベルト508の回転移動速
度のバラツキが、ベルトの張り側Ｌ1の方が、中間転写
ベルト508の緩み側Ｌ2よりも安定していることを考慮し
た配置である。

【００１４】つまり、感光体ドラム501上に形成された
静電潜像を任意の色トナーで現像し、得られたトナー画
像を回転する中間転写ベルト508に一次転写する工程を
異なる色ごとに繰り返し、前記中間転写ベルト508上に
カラーの重ねトナー画像を形成する際に、各色トナー毎
の色ズレを少なくするために、中間転写ベルト508の搬
送速度は安定していなければならないからである。

【００１５】更に、中間転写ベルト508の周長Ｌbは感光
体ドラム501の周長Ｌdの略整数倍であり、且つ中間転写
ローラ駆動ローラ502の周長Ｌrの略整数倍でもあるよう
に構成され、感光体ドラム501の振れによる１回転周期
の周速度変化と中間転写ベルト508の駆動ローラ502の振
れによる搬送速度の変化を一定周期とし、中間転写ベル
ト508の所定の位置から各色トナーを一次転写開始して
いくことで、中間転写ベルト508上で各色トナー毎の色
ズレの位相が重なるように構成され、二次転写ローラ50
9で転写材に一括転写されて色ズレの少ないカラー画像
が得られるようになっている。

【００１６】図15において仮に、感光体ドラム501の直
径Ｄ1は47mmとすると、感光体ドラム周長Ｌd＝47πmmで
あり、感光体ドラム501の露光位置Ａから一次転写位置
Ｂまでの周長Ｌd1は約63mmとする。

【００１７】中間転写ベルト508の周長Ｌbは、47π×2
≒295.3mmか47π×3≒442.96mmとなるが、転写材をＡ４
サイズのシートとすると、紙長さ297mmと、感光体ドラ
ム501の露光位置Ａが一次転写位置Ｂまで回転してくる
距離63mmを足したベルト長さ360mm以上が最低必要とな
る。

【００１８】更に、中間転写ベルト508の一次転写位置
Ｂからベルト搬送方向の二次転写位置Ｃまでのベルト長
さは、Ａ４サイズ紙長さの297mm以上が最低でも必要で
ある。

【００１９】各色トナー現像器の切替、トナー現像器の
感光体ドラム501への加圧、離間等の時間を考慮し、適
度なシート紙の搬送されてくる間隔（紙間）を見込むと
中間転写ベルト508の周長Ｌbは442.96mmが適正となる。

【００２０】また、中間転写ベルト駆動ローラ502の周
長Ｌrは442.96／5≒88.593mmとなり、駆動ローラ直径Ｄ
2は88.893／π≒28.2mmとなる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来例では以
下のような課題があった。すなわち、一次転写が行われ
る部位が、中間転写ベルト508上の張り側に位置し、且
つ二次転写を行う位置を転写材の搬送経路を考慮し、更
に前述した各寸法関係を満足しながら、中間転写ベルト
508をコンパクトに懸回張設する形状を考案しなければ
ならない。

【００２２】しかしながら、中間転写ベルト508は駆動
ローラ502、二次転写ローラ509に対向し、二次転写ロー
ラ509とニップを形成して転写材を搬送する二次転写対
向ローラ505、中間転写ベルト508に所定の張力を付与す
るテンションローラ506等の３本以上のローラに懸回張
設される形状となっていた。

【００２３】このため、中間転写ベルト508には、寸法
精度の高いローラが多数必要となり、中間転写ベルトユ
ニットを構成するフレーム自体も複雑で高精度のものが
必要となり、結果として中間転写ユニット及び画像形成
装置本体の大型化、コストアップの要因となっていた。

【００２４】更に、図15に示すように、中間転写ベルト
508を懸回張設する多数のローラの中には、テンション
ローラ506のように、駆動ローラ502の直径より小さなロ
ーラが用いられることが多かった。

【００２５】この直径の小さなローラは、直径の大きい
ローラより中間転写ベルト508自体の屈曲損失を増大さ
せる。又、ローラの数が多いほど中間転写ベルトの屈曲
損失は増大する。

【００２６】更に、直径の小さなローラは回転数も多く
なるので、ローラの軸受での摩擦損失が増大する。

【００２７】これらの損失は、中間転写駆動ローラ502
の駆動トルクを増大させ、駆動トルク自体も変動するこ
とになり、中間転写ベルト508自体の搬送速度も変動
し、色ズレに影響を及ぼすといった問題があった。

【００２８】本発明は上記課題を解決するものであり、
その目的は、ベルトの搬送速度の安定性を図り、且つ部
品点数を減少して小型化、コストダウンが可能な画像形
成ユニット及びこれを用いる画像形成装置を提供するも
のである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、画像形成装置本体に着
脱可能な画像形成ユニットにおいて、感光体ドラム上の
トナー像が転写されるエンドレスのベルト部材と、前記
ベルト部材を回転可能に支持する複数の回転体であっ
て、少なくともベルトに回転力を付与する駆動回転体と
従動回転する従動回転体と、を有し、前記感光体ドラム
上のトナー像が前記ベルト部材に転写される部位が、前
記ベルト部材の回転方向において駆動回転体から従動回
転体の間に位置することを特徴とする。

【００３０】上記構成にあっては、ベルト部材の張り側
と緩み側での搬送速度の変動を抑制してベルト走行性の
安定性を向上させることができ、安定した画像形成が可
能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】次に本発明の一実施形態に係る画
像形成ユニット及び画像形成装置について図面を参照し
て説明する。

【００３２】〔第１実施形態〕図１は第１実施形態に係
る電子写真画像形成装置Ａで、４色フルカラーのレーザ
ービームプリンターの概略構成を示す縦断面説明図であ
り、図の右側が装置前面である。

【００３３】｛画像形成装置の全体構成｝中間転写体と
してのエンドレスのベルト部材としての中間転写ベルト
５ａの回転と同期して像担持体としての感光体ドラム１
を図１の矢印方向（反時計回り）に回転させ、この感光
体ドラム１表面を帯電装置としての帯電ローラ２によっ
て均一に帯電するとともに、露光手段３によってイエロ
ー画像の光照射を行い、感光体ドラム１上にイエローの
静電潜像を形成する。この静電潜像形成と同時に現像装
置４を駆動してイエロー現像器４Ｙを現像位置に配置
し、感光体ドラム１上の静電潜像にイエロートナーが付
着するように感光体ドラム１の帯電極性と同極性でほぼ
同電位の電圧を印加して静電潜像にイエロートナーを付
着させて現像する。その後、中間転写ベルト５ａの押え
ローラ（一次転写ローラ）５ｊにトナーと逆極性の電圧
を印加して感光体ドラム１上のイエローのトナー像を中
間転写ベルト５ａ上に一次転写する。

【００３４】上述のようにしてイエロートナー像の一次
転写が終了すると、次の現像器が回転移動してきて、感
光体ドラム１に対向する現像位置に位置決めされ、イエ
ローの場合と同様にしてマゼンダ、シアン、そしてブラ
ックの各色について、静電潜像の形成、各色現像器４
Ｍ，４Ｃ，４ＢＫによる現像、一次転写を順次行い、中
間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像を重ね合わせる。

【００３５】この間、二次転写手段としての二次転写ロ
ーラ11は、中間転写ベルト５ａとは非接触状態にある。
この時、クリーニング帯電手段としての帯電ローラ５ｆ
も中間転写ベルト５ａとは非接触状態に位置する。

【００３６】そして、中間転写ベルト５ａ上に４色のト
ナー像形成完了後、二次転写ローラ11が中間転写ベルト
５ａに圧接され（図１の状態）、更に中間転写ベルト５
ａの回転と同期して、搬送手段としての給送ローラ７
ｂ、搬送ローラ対７ｃによって転写材カセット７ａから
搬送され、且つレジストローラ対７ｄ近傍の所定の位置
で待機していた転写材が中間転写ベルト５ａと二次転写
ローラ11のニップ部に送り出される。

【００３７】ここで、レジストローラ対７ｄの直前には
転写材Ｓの先端を検知してレジストローラ対７ｄの回転
駆動力を遮断し、転写材Ｓを所定の位置で待機させるレ
ジ前センサ14が設けられている。

【００３８】更に、二次転写ローラ11は電極部材として
機能するものであり、この二次転写ローラ11にはトナー
と逆極性の電圧が印加されており、中間転写ベルト５ａ
上のトナー像は、一括して搬送されてきた転写材Ｓの表
面に二次転写していく。このとき、二次転写ローラ11と
中間転写ベルト５ａを介して対向している駆動ローラ40
は二次転写ローラ11の対向電極として機能する。

【００３９】このようにして、二次転写された転写材Ｓ
は搬送ベルトユニット12を経由して定着器８に至り、こ
こで複数色のトナー像の定着を行った後排出ローラ対13
によって排出ガイド15に沿って搬送され、排出ローラ対
９によってカラー画像形成装置Ａ上部の排出トレー10に
排出され、画像形成を完了する。

【００４０】一方、二次転写後にクリーニング用の帯電
ローラ５ｆが中間転写ベルト５ａに圧接され、中間転写
ベルト上に残った残留トナーに転写時と逆の電荷（トナ
ーの正規の帯電極性とは逆極性の電荷）を与えることで
回収する。すなわち、この回収手段は、前記のようにし
て残留トナーに逆極性の電荷を付与し、これを一次転写
手段としての一次転写ローラ５ｊにより感光体ドラム１
に静電気的に付着し、その後感光体ドラム用のクリーニ
ングブレード６により回収する。そして、回収された残
留トナーは、廃トナーとして後述する搬送する搬送経路
をたどり、廃トナーボックス16に回収され蓄積される。

【００４１】また、複数の転写材に連続して画像形成す
る場合、クリーニング帯電ローラ５ｆにより帯電された
前記残留トナーを中間転写ベルト５ａから感光体ドラム
１に静電的に転写するのと同時に、感光体ドラム１上に
形成された次の転写材に対するトナー像を中間転写ベル
ト５ａに一次転写する。これにより、画像形成のスルー
プットを向上させることができる。

【００４２】｛画像形成ユニット｝次に前記画像形成装
置に着脱される感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成
の画像形成ユニットの構成について詳細に説明する。

【００４３】図２は図１の画像形成ユニットの概略構成
を示す主縦断面図を拡大したものであり、装置前面に向
かって左側から見た断面図である。図３は装置前面に向
かって右側から見た画像形成ユニットの縦断面図を示
す。また、図４は図２を上方より見た廃トナー搬送通路
部での横断面図を示す。

【００４４】図２〜図４において、画像形成ユニット５
は、中間転写ベルトユニット21の投影上方面に感光体ド
ラムユニット20を配置し、中間転写ベルトユニット21の
投影下方面に廃トナーボックス16を配置している。ま
た、中間転写ベルトユニット21のベルト駆動ローラ40に
は、中間転写ベルト５ａ上の残留トナーに転写時と逆電
荷を付与するためのクリーニング帯電ローラ部23が設け
られ、一体構成となっている。

【００４５】（感光体ドラムユニット）感光体ドラムユ
ニット20には、図２、図３に示すように、感光体ドラム
１が両端を回転自在に右側軸受206と左側回転支軸202に
より保持され、右側端部のカップリング24を介して装置
本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになってい
る。

【００４６】また、感光体ドラム１には帯電ローラ２が
両端の軸受25を介して、圧縮バネ26により所定の力で圧
接され、従動回転するようになっている。前記軸受25の
少なくとも片方は導電性の部材で構成され、圧縮バネ26
から軸受25を介して帯電ローラ２に所定の帯電バイアス
電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面を一様
に帯電させるようになっている。

【００４７】更に前記圧縮バネ26の端部は、図５に示す
ように、感光体ドラムフレーム29の左側面から下方に伸
び圧縮バネ327となって、感光体ドラムフレーム29のボ
ス部にその一端が圧入され固定されている。

【００４８】更に、感光体ドラム１にはクリーニングブ
レード６が所定の位置に設けられ、前述の逆電荷を付与
された中間転写ベルト上の残留トナーを感光体ドラム１
上に回収し、感光体ドラム１上の残留トナーと共に掻き
取るように構成されている。掻き取られた廃トナーはス
クイシート27（図２参照）により中間転写ベルト５ａ上
への落下が阻止され、感光体ドラムフレーム29の底部に
溜まった廃トナーはスクリュー28の回転により、装置前
面から見て右側へ搬送されて行く（図４における矢印Ｃ
の方向）。

【００４９】その後、廃トナーはスクリュー28により感
光体ドラムユニット20の右側面（装置前面側からみて）
に搬送され、廃トナーボックス16に滑り落ちて蓄積され
ていく。また、感光体ドラムユニット20には画像形成装
置本体に着脱する動作に連動して開閉するドラムシャッ
ター19も設けられている。

【００５０】（中間転写ベルトユニット）次に、中間転
写ベルトユニット21の構成について説明する。中間転写
ベルト５ａは把手部61を含むフレーム45に、２つの回転
部材としての駆動ローラ40と従動ローラ41により懸回張
設されている。

【００５１】そして、駆動ローラ40は中間転写ベルト５
ａに回転力を付与するものであり、フレーム45に回転可
能に位置固定されている。そして、この駆動ローラ40は
金属パイプ等で構成され、表層には所定の導電性を有し
たゴム層等の高摩擦力を有する層が形成され、電極とし
て機能するようになっている。

【００５２】図２乃至図４に示すように、駆動ローラ40
は両端を回転自在に右側軸受205と左側軸受201により保
持され、右側端部のカップリング42（図３参照）を介し
て装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようにな
っている。また、左側軸受201は導電性部材で構成され
画像形成装置本体に接地されている。

【００５３】従動ローラ両端の軸受43には圧縮バネ44が
設けられ、中間転写ベルト５ａに所定の張力を与える方
向に移動可能に取り付けられている。

【００５４】中間転写ベルト５ａを挟んで、感光体ドラ
ム１と対向する位置には、一次転写ローラ５ｊが設けら
れ、両端の軸受46を介して、圧縮バネ47により所定の力
で圧接され、従動回転するようになっている。

【００５５】軸受46の少なくとも片方は導電性の部材で
構成され、一次転写ローラ５ｊに所定の帯電バイアス電
圧を印加することにより、感光体ドラム１表面上のトナ
ーを中間転写ベルト５ａ上に一次転写される。

【００５６】そして、図６に示すように、中間転写体フ
レーム45の左側面には一次転写ローラ高圧接点板401が
設けられ、その端部401ａは圧縮バネ47に接続され、も
う一方の端部401ｂは中間転写体フレーム45の左側下部
にフック部401ｃにより固定されている。

【００５７】また、図２に示すように、中間転写ベルト
駆動ローラ40に対向する位置には、中間転写ベルト上の
残留トナーに転写時と逆電荷を付与するためのクリーニ
ング帯電ローラ部23が設けられている。

【００５８】クリーニング帯電ローラ５ｆは両端の軸受
51を介して、圧縮バネ52により所定の力で圧接され、従
動回転するようになっている。そして、軸受51の少なく
とも片方は導電性の部材で構成され、電極部材として機
能する。すなわち、クリーニング帯電ローラ５ｆに転写
時と逆の電圧を印加することにより、中間転写ベルト５
ａ上の残留トナーに転写時と逆の電荷を付与し、感光体
ドラム１でドラム表面に静電気的に吸着回収され、前述
したように廃トナーボックス16に蓄積される。

【００５９】尚、前記帯電ローラ５ｆによる帯電に際
し、これに中間転写ベルト５ａを介して対向する駆動ロ
ーラ40は帯電ローラ５ｆの対向電極として機能する。そ
して、駆動ローラ40は二次転写ローラ11と帯電ローラ５
ｆとに共通する共通電極として機能しており、二次転写
ローラ11と帯電ローラ５ｆのそれぞれ個別に対向電極を
設ける必要がないために、中間転写ベルトユニット21の
小型化が可能になっている。

【００６０】また図４に示すように、圧縮バネ52はクリ
ーニング手段を構成するクリーニング帯電ローラ高圧接
点板403の端部403ａに接続され、もう一方の端部403ｂ
はフック部403ｃにより中間転写体フレーム45の左側下
部に固定されている。

【００６１】更に、図４及び図５に示すように、中間転
写体フレーム45の左カバー208の内側には帯電ローラ２
に高圧を供給するための帯電ローラ高圧接点板402が設
けられ、その一方側の端部402ａは中間転写体フレーム4
5の上面に固定され、前述の感光体ドラムフレーム29の
左側面から下方に伸び圧縮バネ327と接続され、他方側
の端部402ｂはフック部402ｃにより中間転写体フレーム
45の左側下部に固定されている。これにより、装置本体
からの電力は帯電ローラ高圧接点板402の一方の端部402
ｂへ供給され、接点板402の他方の端部402ａと圧縮バネ
327が電気接点手段として電気的に接続されているため
に、圧縮バネ26及び軸受25を介して帯電ローラ２へと供
給される。

【００６２】このように、(1)帯電ローラ２、(2)一次転
写ローラ５ｊ、(3)クリーニング手段、への画像形成装
置本体からの各バイアス電圧の供給接点部は、中間転写
ベルトユニット21の左側（画像形成領域幅外）下部の40
2ｂ、401ｂ、403ｂに集約されている。

【００６３】｛画像形成ユニットのユニット構成｝次に
前記画像形成ユニット５のフレーム構成について詳細に
説明する。フレーム構成は大きく２つに分割される。ま
ず、第一ユニットは、図３及び図４に示すように、廃ト
ナーボックス16と一体構成をとる感光体ドラムフレーム
29に感光体ドラム１、右側軸受206、左側回転支軸202、
帯電ローラ２、クリーニングブレード６、スクリュー2
8、ドラムシャッター19を主要部品として構成される感
光体ドラムユニット20（図４において太線二点鎖線で囲
われた部分）である。また、第二ユニットは、図２に示
すように、中間転写体フレーム45に中間転写ベルト５ａ
を駆動ローラ40と従動ローラ41により懸回張設し、且つ
感光体ドラム１と対向する中間転写ベルト内側には一次
転写ローラ５ｊ、駆動ローラ40にはクリーニング帯電ロ
ーラ５ｆも配置している中間転写ベルトユニット21であ
る。

【００６４】上記２つのユニットは、図２及び図３に示
すように、感光体ドラムフレーム29の左右両端に設けら
れた突起部71が、中間転写体フレーム45に設けられた位
置決め穴72にそれぞれ挿入され、一方、感光体ドラムフ
レーム29の幅方向中央に設けられたスナップフィット形
式のフック部の爪73が、中間転写体フレーム45のロック
穴74に嵌められて連結されている。

【００６５】ここで、前記中間転写体フレーム45に設け
られた位置決め穴72、及びロック穴74は、感光体ドラム
フレーム29に設けられた突起部71、フック部の爪73より
所定量だけ大きめの穴が開けられており、感光体ドラム
ユニット20と中間転写ベルトユニット21の間には、所定
量の相対的位置移動が可能な構成となっている。また、
前記位置決め穴72にはテーパー部72ａ（図８参照）が設
けられ、着脱し易くなっている。

【００６６】上記構成において、図３に示すように、感
光体ドラムユニット20のフック爪73を矢印Ｄの方向に押
して中間転写ベルトユニット21のロック穴74から外し、
図７に示すように、感光体ドラムユニット20を矢印Ｅの
方向に回転させることで、図８及び図９に示すように、
感光体ドラムユニット20と中間転写ベルトユニット21に
分割できる。

【００６７】分離されている両ユニット20，21を連結す
る際は、前記と逆に感光体ドラムユニット20の突起部71
を中間転写ベルトユニット21の位置決め穴72に差込み、
図７の矢印Ｅと逆方向に回転させて、フック爪73をロッ
ク穴74に押し込むことで、２つのユニット20，21が連結
される。

【００６８】この時、帯電ローラ２へのバイアス電圧供
給経路は中間転写ベルトユニット21側に設けた帯電ロー
ラ高圧接点板402の端部402ａと、感光体ドラムユニット
20側に設けた圧縮バネ327の部分で接続、分離される構
成になっている。

【００６９】前記のように感光体ドラムユニット20と中
間転写ベルトユニット21とが分離可能であるために、感
光体ドラム１のみ或いは中間転写ベルト５ａのみが寿命
に達した場合には、寿命に達したユニットのみを交換す
ることが可能となる。このため、感光体ドラム１と中間
転写ベルト５ａの寿命が異なる場合に使用者のコスト負
担が軽減される。

【００７０】｛ユニットの装置本体への装着手段｝次に
前記画像形成ユニット５の画像形成装置本体Ａへのに着
脱及び所定位置への位置決め固定構成について、図10を
参照して説明する。

【００７１】カラー画像形成装置本体Ａの上蓋60を開く
と、感光体ドラム軸受を支持する支持部302に設けら
れ、感光体ドラム１への回転駆動力を伝達するカップリ
ング24（図３参照）と嵌合するカップリングと、中間転
ベルト駆動軸の軸受部を支持する支持部303に設けら
れ、中間転写ベルト駆動ローラへの回転駆動力を伝達す
るカップリング42（図３参照）と嵌合するカップリング
が、それぞれ軸方向へスライドして退避した状態となる
（連結解除状態）。尚、上蓋60と連動するカップリング
の退避構成自体は公知の構成を用いればよい。

【００７２】装置本体内側には感光体ドラム用ガイドレ
ール300と中間転写体用ガイドレール301が段差γを設け
て、両サイドに設けてある。この段差γが、図４に示
す、画像形成ユニットのドラム用の軸受206，回転支軸2
02と中間転写ベルト駆動ローラの軸受201，205との段差
γとなっている。

【００７３】画像形成ユニット５の感光体ドラム右側軸
受206及び左側回転支軸202を感光体ドラム用ガイドレー
ル300へ、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受205及び
左側軸受201と、左右サイドカバーに設けられた突起部2
03，204（図４参照）を中間転写体用ガイドレール301に
それぞれ載せてスライドさせながら挿入していく。

【００７４】最終的には、感光体ドラム右側軸受206と
左側回転支軸202は感光体ドラム軸受を支持する支持部3
02に落ち込み、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受20
5と左側軸受201は中間転ベルト駆動軸の軸受部を支持す
る支持部303に落ち込み、更には画像形成ユニットの左
右サイドカバーに設けられた突起部203，204は位置決め
溝304にそれぞれ落ち込み、図10に示すように、それぞ
れがねじりコイルバネ305，306，307により装置本体フ
レームの位置決めに押し付けられて固定される。

【００７５】｛感光体ドラムと中間転写ベルトの関係｝
次に感光体ドラム１と中間転写ベルト５ａの関係につい
て説明する。駆動ローラ40と従動ローラ41の２本のロー
ラに懸回張設された中間転写ベルト５ａは、駆動ローラ
40が図２に示すように矢印右（時計回転）方向に回転す
ることで矢印右方向に搬送移動されていく。

【００７６】従って、感光体ドラム１が接する中間転写
ベルト５ａの上方側は、いわゆるベルトの緩み側（駆動
ローラ40から見て中間転写ベルト搬送方向の下流側）で
あり、一般的には中間転写ベルト下方側のベルトの張り
側よりも、ベルトの搬送速度の安定性、ベルト走行性の
安定性といった点で不安定であり、一次転写を行う部位
としては色ズレ、バンディングといった画質の面で不利
であるとされている。

【００７７】しかしながら、本実施例においては、前述
したように、中間転写ベルト５ａを懸回張設するローラ
の数を最小の２本にして、中間転写ベルト自体の屈曲損
失発生箇所を最少にし、また各ローラ軸受部での摩擦損
失発生箇所も最少にしている。

【００７８】また、中間転写ベルト５ａを懸回張設する
駆動ローラ40と従動ローラ41の径を直径25mm〜35mmの間
の所定値で略同一径にするとともに、ローラ周長が中間
転写ベルト５ａの周長の略整数分の１になるように構成
し、中間転写ベルト５ａ自体の屈曲損失及び軸受部の摩
擦損失を小さくしている。

【００７９】更に、像担持体を感光体ベルトではなく感
光体ドラム１とすることで、感光体ベルトと中間転写ベ
ルトの接触といったベルト同士の接触で発生するベルト
の速度変動を抑え、また感光体ドラム１の周長は中間転
写ベルト５ａの周長の略整数分の１にし、同一駆動源か
ら分岐して回転駆動される感光体ドラム１と駆動ローラ
40のギア比も略整数倍にすることで、感光体ドラム１の
周速変動と中間転写ベルト５ａの周速変動の位相が合う
ようにしている。

【００８０】また、本実施形態にあっては、図２に示す
ように、二次転写が行われる部位Ｃが、一次転写が行わ
れる部位Ｂよりも下方に位置するように構成されてい
る。このため、感光体ドラム、中間転写ベルト駆動ロー
ラ、二次転写ローラ、給紙等を同一の駆動源でギア列の
分岐により駆動する場合、ギア列の配置がコンパクトに
できる。

【００８１】ここで、図２において、仮に感光体ドラム
１の直径Ｄ1を47mmとすると、感光体ドラム周長Ｌd＝47
πmmであり、感光体ドラム１の露光位置Ａから一次転写
位置Ｂまでの周長Ｌd1は約56mmとする。

【００８２】中間転写ベルト５ａの周長Ｌbは47π×2≒
295.3mmか47π×3≒442.96mmとなるが、転写材をＡ４サ
イズのシートとすると、Ａ４紙長さ297mmと、感光体ド
ラム１の露光位置Ａが一次転写位置Ｂまで回転してくる
距離56mmを足したベルト長さ353mm以上が最低必要とな
る。

【００８３】更に、中間転写ベルト５ａの一次転写位置
Ｂからベルト搬送方向の二次転写位置Ｃまでのベルト長
さはＡ４サイズ紙長さの297mm以上が最低でも必要であ
り、二次転写ローラの当接時間を足した長さ330mm程度
が必要となる。

【００８４】更に、各色トナー現像器４の切替、トナー
現像器４の感光体ドラムへの加圧、離間等の時間を考慮
し適度なシート紙の搬送されてくる間隔（紙間）を、ベ
ルト搬送方向の二次転写位置Ｃから一次転写位置Ｂまで
に見込むと、中間転写ベルトの全周長Ｌbは442.96mmが
適正となる。

【００８５】また、中間転写ベルト駆動ローラ40の周長
Ｌrは442.96／5≒88.593mmとなり、駆動ローラ直径Ｄ2
は88.893／π≒28.2mmとなる。

【００８６】｛実験結果｝ここで、図２の構成における
中間転写ベルト５ａの走行安定性を検証した実験データ
を示す。尚、以下の実験データは樹脂芯体入りのゴムベ
ルトを約10kgの張力で張ったエンドレスベルトによるも
のである。

【００８７】図２において中間転写ベルト５ａの３箇所
において、ベルトの１回転周期を測定したところ、図11
(a)〜(c)に示す結果通りであった。尚、図11(a)は感光
体ドラム前緩み側（ベルト搬送方向で駆動ローラ40と感
光体ドラム１の間）、図11(b)は感光体ドラム後緩み側
（ベルト搬送方向で感光体ドラム１と従動ローラ41の
間）、図11(c)は張り側（ベルト搬送方向で従動ローラ4
1と駆動ローラ40の間）における中間転写ベルト５ａの
１回転周期である。そして、この実験結果から図11(d)
の結果が得られた。これから言えることは、本実施形態
の中間転写ベルト５ａの張り側と緩み側において、中間
転写ベルト５ａの回転周期は安定しており、差が殆ど無
く、ベルト走行性が安定していることがわかる。

【００８８】これに対し、図12に示すように、３個のロ
ーラで懸回張設した中間転写ベルト５ａによって同様に
実験した。尚、図12の構成では、中間転写ベルト５ａの
周長を約443mm、駆動ローラ40とテンションローラ80が
同一直径で28.2mm、従動ローラ41の直径を16mmとした構
成をモデルで、中間転写ベルト５ａの３箇所において、
ベルトの１回転周期を測定した。

【００８９】その結果は図13(a)〜図13(c)に示す通りで
あった。図13(a)は張り部（ベルト搬送方向でテンショ
ンローラ80と駆動ローラ40の間）、図13(b)は緩み部
（ベルト搬送方向で駆動ローラ40と従動ローラ41の
間）、図13(c)は中央部（ベルト搬送方向で従動ローラ4
1とテンションローラ80の間）における中間転写ベルト
５ａの１回転周期である。

【００９０】図13(a)〜(c)から図13(d)の結果が得られ
た。これから言えることは、張り部に対して緩み部と中
央部は約２倍のベルト周期のバラツキを有し、ベルトの
走行性が不安定である。また、張り部においても図11に
示すデータより周期バラツキが大きい。

【００９１】図14は図２の２軸と、図12の３軸の構成で
それぞれ駆動ローラ40を回転させた時の駆動トルクの変
動を示すグラフである。このグラフからわかるように、
２軸のほうが駆動トルクが小さく、変動も少ない。この
ことから、以下のような結論が得られる。

【００９２】(1)中間転写ベルト５ａを懸回張設するロ
ーラの数を最小の２本にして、中間転写ベルト自体の屈
曲損失発生箇所を最少にし、及び各ローラ軸受部での摩
擦損失発生箇所も最少とすることで、駆動ローラ40の必
要とするトルクを小さくし、トルク変動を少なくするこ
とでベルトの搬送速度の安定と走行性の安定を得ること
ができる。

【００９３】(2)また、中間転写ベルト５ａを懸回張設
する全てのローラ径を直径25mm〜35mmの間の所定値で略
同一径にするとともに、ローラ周長が中間転写ベルト周
長の略整数分の１になる構成にする。このように、小径
のローラを使用しないすることで、ベルト自体の屈曲損
失、及び軸受部の摩擦損失が大きい箇所を作らないこと
で駆動ローラの必要とするトルクを小さくし、トルク変
動を少なくすることでベルトの搬送速度の安定と走行性
の安定を得ることができる。

【００９４】尚、ローラ径を前記寸法より小さくすると
ベルト自体の屈曲損失及び軸受部の摩擦損失が大きくな
り、前記寸法より大きくするとユニット自体が大型化し
てしまう。

【００９５】(3)像担持体を感光体ベルトではなく感光
体ドラムとすることで、感光体ベルトと中間転写ベルト
の接触といったベルト同士の接触で発生するベルトの速
度変動を抑え、また感光体ドラム１の周長は中間転写ベ
ルト５ａの周長の略整数分の１にし、感光体ドラム１と
駆動ローラ40のギア比も略整数倍にすることで、感光体
ドラム１の周速変動と中間転写ベルト５ａの周速変動の
位相を合わせることができる。

【００９６】これにより、中間転写ベルトの回転駆動ト
ルクの減少と安定化を図り、更には中間転写ベルトの張
り側と緩み側での搬送速度の変動、ベルト走行性の安定
性が均一に良くなる。このため、緩み側での一次転写が
可能となり、色ずれ、バンディングの少ない画像を得る
ことができる。

【００９７】尚、前述した実施形態の画像形成ユニット
５は感光体ドラムユニット20と中間転写ベルトユニット
が分離可能であったが、両ユニットは分離できない一体
的なユニットとして構成されているものであってもよ
い。

【００９８】また、前述した実施形態の画像形成ユニッ
ト５は中間転写ベルト５ａを駆動ローラと従動ローラの
２個のローラで支持した例を示したが、これは３個以上
のローラで支持するようにしてもよい。

【００９９】また、前述した実施形態では画像形成ユニ
ット５を装填してカラー画像を形成するカラー画像形成
装置を例示したが、本発明に係る画像形成ユニットはモ
ノクロ画像を形成する画像形成装置にあっても用いるこ
とができる。

【０１００】

【発明の効果】本発明は前述したように、ベルト部材の
回転駆動トルクの減少と安定化を図り、更にはベルト部
材の張り側と緩み側での搬送速度の変動を抑制してベル
ト走行性の安定性を向上させることができる。

【０１０１】また、ベルト部材自身による屈曲損失を低
減し、駆動ローラとテンションローラの軸受部での摩擦
損失を低減することができる。

【０１０２】画像形成ユニットの部品点数を大幅に減少
し、コストも大幅に減少することができ、更には組立性
の向上、画像形成ユニットの小型化が可能となる。そし
て、この画像形成ユニットを用いることにより、小型の
画像形成装置で安定した画像を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した電子写真方式のカラー画像形
成装置の主縦断面説明図である。

【図２】本発明を実施した感光体ドラム、中間転写ベル
ト一体構成の画像形成ユニットの左側主縦断面説明図で
ある。

【図３】図２の画像形成ユニットを右側か見た主縦断面
説明図である。

【図４】図２の画像形成ユニットを上方から見た断面説
明図である。

【図５】感光体ドラムを帯電させる帯電ローラへのバイ
アス電圧供給経路を示す断面説明図である。

【図６】一次転写ローラへのバイアス電圧供給経路を示
す断面説明図である。

【図７】感光体ユニットと中間転写体ユニットを分割す
る際の高圧接点部の状況を示す説明図である。

【図８】中間転写体ユニットの説明図である。

【図９】感光体ユニットの説明図である。

【図１０】画像形成ユニットを装置本体に着脱する状態
を示す説明図である。

【図１１】(a)〜(c)は２軸構成の中間転写ベルトの回転
周期を示す実験結果のグラフであり、(d)は得られた結
果である。

【図１２】３軸構成中間転写ベルトの概略図

【図１３】(a)〜(c)は３軸構成の中間転写ベルトの回転
周期を示す実験結果のグラフであり、(d)は得られた結
果である。

【図１４】２軸と３軸構成の駆動ローラトルク変動を示
すグラフである。

【図１５】従来技術に係る画像形成装置の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ …感光体ドラム ２ …帯電ローラ ３ …露光手段 ４ …現像装置 ４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ＢＫ …色現像器 ５ …画像形成ユニット ５ａ …中間転写ベルト ５ｆ …帯電ローラ ５ｊ …一次転写ローラ ６ …クリーニングブレード ７ａ …転写材カセット ７ｂ …給送ローラ ７ｃ …搬送ローラ対 ７ｄ …レジストローラ対 ８ …定着器 ９ …排出ローラ対 10 …排出トレー 11 …二次転写ローラ 12 …搬送ベルトユニット 13 …後排出ローラ対 14 …レジ前センサ 15 …排出ガイド 16 …廃トナーボックス 17 …高圧電源基板 17ａ …位置決めボス 19 …ドラムシャッター 20 …感光体ドラムユニット 21 …中間転写ベルトユニット 23 …クリーニング帯電ローラ部 24 …カップリング 25 …軸受 26 …圧縮バネ 27 …スクイシート 28 …スクリュー 29 …感光体ドラムフレーム 40 …駆動ローラ 41 …従動ローラ 42 …カップリング 43 …軸受 44 …圧縮バネ 45 …中間転写体フレーム 46 …軸受 47 …圧縮バネ 51 …軸受 52 …圧縮バネ 60 …上蓋 61 …把手部 71 …突起部 72 …位置決め穴 72ａ …テーパー部 73 …爪 74 …ロック穴 80 …テンションローラ 201 …左側軸受 202 …左側回転支軸 203，204 …突起部 205 …右側軸受 206 …右側軸受 208 …左カバー 300 …感光体ドラム用ガイドレール 301 …中間転写体用ガイドレール 302 …支持部 303 …支持部 304 …溝 305，306，307 …ねじりコイルバネ 327 …圧縮バネ 401 …一次転写ローラ高圧接点板 401ａ …端部 401ｂ …端部 401ｃ …フック部 402 …帯電ローラ高圧接点板 402ａ …端部 402ｂ …端部 402ｃ …フック部 403 …クリーニング帯電ローラ高圧接点板 403ａ …端部 403ｂ …端部 403ｃ …フック部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置本体に着脱可能な画像形成
   ユニットにおいて、 感光体ドラム上のトナー像が転写されるエンドレスのベ
   ルト部材と、 前記ベルト部材を回転可能に支持する複数の回転体であ
   って、少なくともベルトに回転力を付与する駆動回転体
   と従動回転する従動回転体と、 を有し、 前記感光体ドラム上のトナー像が前記ベルト部材に転写
   される部位が、前記ベルト部材の回転方向において駆動
   回転体から従動回転体の間に位置することを特徴とする
   画像形成ユニット。
2. 【請求項２】 前記複数の回転体は前記ベルト部材に回
   転力を伝達する１つの駆動ローラと、従動回転する１つ
   の従動ローラであることを特徴とする請求項１記載の画
   像形成ユニット。
3. 【請求項３】 前記感光体ドラムの周長は前記ベルト部
   材の周長の略整数分の１であり、且つ同一駆動源より分
   岐して回転駆動される前記駆動回転体と感光体ドラムを
   駆動するギア比を整数倍に構成したことを特徴とする請
   求項１記載の画像形成ユニット。
4. 【請求項４】 前記駆動回転体及び従動回転体の径は略
   同一径であり、その周長は前記ベルト部材の外周長の略
   整数分の１になるように構成したことを特徴とする請求
   項１記載の画像形成ユニット。
5. 【請求項５】 前記駆動回転体と従動回転体の直径は25
   mm〜35mmであることを特徴請求項４記載の画像形成ユニ
   ット。
6. 【請求項６】 前記ベルト部材を挟んで前記感光体ドラ
   ムの対向位置に、該感光体ドラムに形成したトナー像を
   前記ベルト部材に一次転写する一次転写手段を設けたこ
   とを特徴とする請求項３記載の画像形成ユニット。
7. 【請求項７】 前記画像形成ユニットは、前記像担持体
   を有する第一ユニットと、前記ベルト部材を有する第二
   ユニットとを有し、第一ユニットと第二ユニットが分離
   可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成ユ
   ニット。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に
   記載の画像形成ユニットであって、画像形成装置本体に
   対して着脱可能な画像形成ユニットを有し、ベルト部材
   に一次転写したトナー像を転写材に二次転写して画像を
   形成することを特徴とする画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記二次転写が行われる部位が、前記一
   次転写が行われる部位よりも下方に設けられたことを特
   徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記画像形成装置は、回転する像担持
    体上に形成された静電潜像を任意の色トナーで現像し、
    得られたトナー画像を回転する前記ベルト部材に一次転
    写する工程を異なる色ごとに繰り返し、前記ベルト部材
    上にカラーの重ねトナー画像を形成した後、転写材に一
    括して二次転写してカラー画像を得ることを特徴とする
    請求項８又は請求項９記載の画像形成装置。