JP2006330502A - 画像形成カートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置に対する取り付けおよび取り外しが容易な画像形成カートリッジを提供する。
【解決手段】 画像形成装置に着脱自在に設けられるカートリッジは、感光体ドラム１１、感光体ドラム１１に圧接配置される帯電ロール８１および中間転写ベルト１５、そして帯電ロール８１に圧接配置されるクリーニングロール８２を備えている。このカートリッジが画像形成装置の本体に取り付けられ、本体に設けられた駆動モータ１００によって感光体ドラム１１が回転駆動されると、この感光体ドラム１１の像担持面Ａに圧接配置される帯電ロール８１および中間転写ベルト１５が従動回転し、従動回転する帯電ロール８１に圧接配置されるクリーニングロール８２がさらに従動回転する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置で用いられ、画像形成装置に対して取り付けおよび取り外しが可能な画像形成カートリッジ等に関する。

従来の画像形成装置として、例えば静電潜像に応じたトナー像が形成される感光体ドラムと、この感光体ドラム上のトナー像が一時的に転写される中間転写ベルトと、中間転写ベルトに対して感光体ドラム上のトナー像を転写させる一次転写装置と、中間転写ベルト上に一次転写されたトナー像を用紙に二次転写させる二次転写装置とを備えたものが知られている(特許文献１参照。)。

画像形成装置では、感光体ドラム上に静電潜像を形成するために、感光体ドラムを予め所定の電位に帯電する帯電装置が用いられている。このような帯電装置として、感光体ドラムの表面に弾性ロールを接触するように配置し、この弾性ロールを回転させながら帯電バイアスを印加することで、その接触部近傍において帯電を行う接触型帯電装置が知られている。また、帯電ロールにトナー等の異物が付着すると、感光体ドラムの帯電不良が生じる。このため、帯電ロールにクリーニングロールを圧接配置し、帯電ロールに付着した異物をクリーニングロールに転移させることも行われている(特許文献２参照。)。

特開２００３−８４５８１号公報(第６頁、図５) 特開平７−１４０７６２号公報(第３−４頁、図１)

ところで、この種の画像形成装置では、一次転写における転写効率を向上させ、また、一次転写における中抜け現象の発生を防止するために、中間転写ベルトの周速度を感光体ドラムの周速度よりも高速化することが行われていた。このため、感光体ドラムおよび中間転写ベルトには、それぞれ独立した駆動源が設けられていた。ただし、このような構成では、周速度差により中間転写ベルトが感光体ドラムを引っ張ることになるため、感光体ドラムの周速度に変動が生じ、バンディングや色重ねずれの発生原因となる懸念がある。これを具体的に説明すると、例えば感光体ドラムの駆動伝達をギア伝達機構で行っているような場合、駆動側ギアの歯面が被駆動側ギアの歯面に力を与えることで感光体ドラムを回転させている。一方、中間転写ベルトは感光体ドラムを進行方向に引っ張る。すると、駆動側ギアの歯面から被駆動側ギアの歯面が浮いてしまうために感光体ドラムの周速度に変動が生じ、結果的に感光体ドラムと中間転写ベルトとの間の周速度差に変化してしまうのである。

かかる問題に対し、上記特許文献１では、感光体ドラムと中間転写ベルトとの接触領域を大きく設定するとともに、感光体ドラムおよび中間転写ベルトのいずれか一方を駆動し、他方を従動回転させている。このような構成を採用することにより、感光体ドラムおよび中間転写ベルトの周速度差の変動を低減し、一次転写におけるバンディングを抑制している。

一方、特許文献２では、感光体ドラムとは別に帯電ロールを駆動し、また、クリーニングロールも駆動することが記載されている。このような場合に、感光体ドラムおよび帯電ロールの周速度差が変動すると、感光体ドラムの周方向で帯電電位が変動し、結果として感光体ドラム上に形成されるトナー像に縞状の濃度変動が生じてしまう。すなわち、帯電に起因するバンディングが生じてしまうのであるが、上記特許文献１ではこのような問題を解決することはできない。また、帯電ロールおよびクリーニングロールの周速度差が生じた場合には、クリーニングロールが帯電ロールをこすることにより帯電ロール上に異物が固着してしまったり、あるいは、クリーニングロールが帯電ロール表面を削り取ったりすることになり、結果として帯電不良を招いてしまう。

また、近年では画像形成装置のメンテナンス性を向上させる目的で、構成部材のカートリッジ化が進んできている。しかしながら、従来の画像形成装置では、感光体ドラム、中間転写ベルト、帯電ロール等の駆動をそれぞれ個別に行っていたため、これらをカートリッジ化した場合に、カートリッジの交換作業において本体側に設けられる各駆動機構と感光体ドラム、中間転写ベルト、帯電ロール等との切り離しを別々に行わなければならず、カートリッジの交換手順を複雑にしていた。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、画像形成装置に対する取り付けおよび取り外しが容易な画像形成カートリッジを提供することにある。
また、他の目的は、帯電および転写におけるバンディングをともに抑制することにある。

かかる目的のもと、本発明は、画像形成装置で用いられ、画像形成装置に対して取り付けおよび取り外しが可能な画像形成カートリッジであって、トナー像が担持搬送されるトナー像担持面を有し、画像形成装置に取り付けられた際に画像形成装置から駆動力を受けて回転する唯一の駆動回転体と、駆動回転体のトナー像担持面に直接あるいは間接的に接触配置され、駆動回転体とともにトナー像の形成または搬送に関わる機能を具備し、駆動回転体の回転に伴って従動回転する３以上の従動回転体とを含んでいる。

このような画像形成カートリッジにおいて、駆動回転体は、トナー像が形成される像担持体であり、従動回転体は、像担持体に接触配置されて像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、像担持体に接触配置されて像担持体を帯電する帯電部材と、帯電部材に接触配置されて帯電部材を清掃する清掃部材とを含むことができる。また、駆動回転体は、トナー像が転写される中間転写体であり、従動回転体は、中間転写体に接触配置されて中間転写体に転写するためのトナー像が形成される像担持体と、像担持体に接触配置されて像担持体を帯電する帯電部材と、帯電部材に接触配置されて帯電部材を清掃する清掃部材とを含むことができる。さらに、像担持体は、ロール状に形成された感光体ドラムからなり、中間転写体は、無端ベルト状に形成された中間転写ベルトからなり、中間転写ベルトは、感光体ドラムに対し所定範囲だけ巻きつくように、感光体ドラムの形状に沿ってラップ状に接触することができる。さらにまた、像担持体に接触配置されて像担持体を除電する除電部材をさらに含むことができる。

また、他の観点から捉えると、本発明は、画像形成装置で用いられ、画像形成装置に対して取り付けおよび取り外しが可能な画像形成カートリッジであって、回転駆動され、トナー像が担持搬送される駆動回転体と、駆動回転体に直接あるいは間接的に接触配置され、駆動回転体の回転に伴って従動回転する３以上の従動回転体とを含んでいる。

さらに、他の点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、回転可能に配設され、トナー像が形成される像担持体と、像担持体に回転可能に圧接配設され、像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、像担持体を回転駆動することで中間転写体を従動回転させ、または、中間転写体を回転駆動することで像担持体を従動回転させる駆動部と、像担持体または中間転写体に回転可能に圧接配置され、像担持体または中間転写体の回転に伴って従動回転する第１の回転体と、像担持体、中間転写体または第１の回転体に回転可能に圧接配置され、像担持体、中間転写体または第１の回転体の回転に伴って従動回転する第２の回転体とを含んでいる。

このような画像形成装置において、第１の回転体は、像担持体に回転可能に圧接配置され、像担持体を帯電する帯電部材からなり、第２の回転体は、帯電部材に圧接配置され、帯電部材に付着した異物を除去する帯電清掃部材からなることを特徴とすることができる。また、第１の回転体は、像担持体に回転可能に圧接配置され、像担持体を除電する除電部材からなり、第２の回転体は、除電部材に回転可能に圧接配置され、除電部材に付着した異物を除去する除電清掃部材からなることを特徴とすることができる。さらに、像担持体は、ロール状に形成された感光体ドラムからなり、中間転写体は、無端ベルト状に形成された中間転写ベルトからなり、中間転写ベルトは、感光体ドラムに対し所定範囲だけ巻きつくように、感光体ドラムの形状に沿ってラップ状に接触することができる。

本発明によれば、画像形成カートリッジにおける唯一の駆動回転体によって３以上の従動回転体を回転駆動するようにしたので、画像形成装置と画像形成カートリッジとの間の駆動力伝達を一箇所で行うことができ、画像形成装置に対する取り付けおよび取り外しを容易にすることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図であり、回転式(ロータリ)現像装置を用いたデジタルカラープリンタを示している。図１に示す画像形成装置は、本体１に、静電潜像を形成してトナー像を担持させる像担持面Ａを備えた感光体ドラム１１、帯電ロールを用いて感光体ドラム１１に電荷を与えて帯電させる帯電装置１２、図示しない画像処理装置(ＩＰＳ：Image Processing System)からの画像信号に基づいて、帯電された感光体ドラム１１を例えばＲＯＳ(Raster Output Scanner)を用いて露光する露光装置１３、露光装置１３によって感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１４を備えている。

この現像装置１４は、回転式(ロータリ)現像装置であり、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４色のトナー像を形成するために、各々の色のトナーを含んだ４つの現像器５０が備えられ、感光体ドラム１１を現像する現像ロール５１が現像装置１４の周上に設けられている。現像装置１４は、現像装置中心１４ａを中心として、９０度ずつ回動することで所望の現像器５０が備える現像ロール５１を感光体ドラム１１に対峙させている。より具体的には、１つのプリント出力に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの現像器５０を、この順に感光体ドラム１１に対峙させ、フルカラーの出力を可能としている。また、各々の現像器５０は、現像装置中心１４ａに配置されたコイルスプリング５５によって法線上に押圧され、位置決めのためのトラッキングロールが感光体ドラム１１に確実に当接できるように構成されている。感光体ドラム１１は、駆動モータ１００によって図の矢印方向(時計方向)に駆動せしめられ、現像装置１４は、感光体ドラム１１の回動(時計方向)とは接線方向の動きが同じとなるように、反時計方向に回動する。なお、駆動モータ１００は本体１内に取り付けられており、感光体ドラム１１は後述するカートリッジ６３(図３参照)に取り付けられている。

また、感光体ドラム１１上における現像装置１４の下流側には、現像器５０によって現像されて感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を一旦保持する中間転写ベルト１５、中間転写ベルト１５上に重畳されて形成されたトナー像を用紙に転写する二次転写ロール１６、用紙上に形成されたトナー像を加熱および押圧して定着する定着装置１７を備えている。また、感光体ドラム１１の周りには、中間転写ベルト１５への一次転写の後に感光体ドラム１１上に残ったトナー(残留トナー)を掻き取るクリーニングブレード１８、このクリーニングブレード１８より掻き取られたトナーを回収してトナーを溜めるトナー回収ボトル１９を備えている。中間転写ベルト１５は、１つのプリント画像を形成する際に４回転する。二次転写ロール１６は、最初の３回転の間、即ち、Ｙ、Ｍ、Ｃのトナー像を保持する際には中間転写ベルト１５から離間しており、最後のＫのトナー像が重畳されるにあたって、中間転写ベルト１５に接触するように構成されている。

中間転写ベルト１５は、感光体ドラム１１の像担持面Ａに対して所定範囲だけ巻きつくように、感光体ドラム１１の形状に沿ってラップ状に接触(当接)し、所謂ラップ転写を可能としている。この中間転写ベルト１５は、例えば、０.５ｍｍ程度の厚さ、および周長４４３ｍｍであり、耐油性および耐候性に優れているクロロプレンや、耐候性に優れているＥＰＤＭ等が用いられている。本実施の形態では、中間転写ベルト１５自身に駆動源を設けず、ラップによる接触を利用して感光体ドラム１１の回転に従動するように構成されており、接触部分の回転方向が同じとなるように、反時計方向に回動している。

この中間転写ベルト１５の内側には、感光体ドラム１１における回動の上流側にて中間転写ベルト１５のラップ位置を特定するラップインロール２１、感光体ドラム１１に形成されたトナー像を中間転写ベルト１５上に転写させる一次転写ロール２２、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト１５のラップ位置を特定するラップアウトロール２３を備えている。一次転写ロール２２には、一次転写を助けるために所定の一次転写バイアスが付与されている。また、ラップインロール２１およびラップアウトロール２３は、ＧＮＤまたはフローティングの状態に置かれている。

更に、中間転写ベルト１５の内側には、二次転写ロール１６による二次転写を助けるバックアップロール２４が設けられている。二次転写ロール１６およびバックアップロール２４によって二次転写が行なわれる二次転写部にて、このバックアップロール２４と二次転写ロール１６との間には、所定の電位差が必要であり、例えば一方の二次転写ロール１６を高圧に接続した場合には、対向する他方のバックアップロール２４はＧＮＤに接続されている。

中間転写ベルト１５上における二次転写部の下流側には、二次転写の後に中間転写ベルト１５上のトナーを取り除く中間転写体クリーナ３０が設けられている。この中間転写体クリーナ３０は、二次転写の後に残ったトナーを掻き取るスクレーパ２５、スクレーパ２５によるクリーニングにて残ったトナーを更に掻き取るためのブラシロール２６、スクレーパ２５およびブラシロール２６により掻き取られたトナーを回収する第２トナー回収ボトル２９を備えている。中間転写ベルト１５の内側には、このスクレーパ２５によるクリーニング作業を助けるクリーニングバックアップロール２７、ブラシロール２６によるクリーニング作業を助けるクリーニングバックアップロール２８を備えている。

スクレーパ２５は、例えばステンレス等の厚さ０.１ｍｍ程度の薄板からなり、所定の電界がかけられている。また、ブラシロール２６は、導電性の処理がなされたナイロン、アクリル等のブラシであり、駆動源からの動力を受けて回転駆動し、掻き落としたトナーは、第２トナー回収ボトル２９に設けられた窓から第２トナー回収ボトル２９内に収容される。スクレーパ２５およびブラシロール２６は、二次転写ロール１６が中間転写ベルト１５に接触して二次転写を行った後の中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取る。そのために、画像形成の最初では、重畳途中のトナー像が掻き取られることのないように中間転写ベルト１５から離間しており、所定のタイミングで、これらが一体となって中間転写ベルト１５に接触するように構成されている。

図１に示すように、本実施の形態では、中間転写ベルト１５を比較的細長くなるレイアウトとし、ラップインロール２１、ラップアウトロール２３、バックアップロール２４、クリーニングバックアップロール２７、およびクリーニングバックアップロール２８などによって中間転写ベルト１５を扁平支持している。そして、この扁平支持された中間転写ベルト１５の長手方向の一方の端に、二次転写ロール１６が当接する二次転写部を設け、長手方向の他の一方の端に、中間転写体クリーナ３０を配設した。そして、中間転写ベルト１５が感光体ドラム１１に対してラップ状に当接する位置の近くに、二次転写ロール１６が当接する二次転写部を設けている。言い換えると、感光体ドラム１１が、中間転写体クリーナ３０が設けられている位置よりも、二次転写ロール１６が当接する二次転写部により近い位置に配置されている。このように、本実施の形態では、各色ごとに回動する中間転写ベルト１５を用いた装置にて、ラップ状に感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部の直後に(比較的近傍に)二次転写部を設けるといったレイアウトを採用している。

用紙搬送系としては、用紙やＯＨＰシートなどの各種記録媒体を収容する給紙カセット３１、この給紙カセット３１から用紙を繰り出して給紙するフィードロール３２、給紙される用紙を１枚ずつ捌くリタードロール３３、給紙カセット３１からフィードロール３２等を介して搬送された用紙に対して転写のためのタイミングを取り、位置合わせを行うためのレジロール３４、定着装置１７内に設けられ、用紙上に形成されたトナー像を熱するヒートロール３５、ヒートロール３５に対向して設けられ加熱に際して用紙を押圧するプレッシャロール３６、定着された後に用紙を機外に排出する排出ロール３７、装置上部に設けられ、排出ロール３７により排出された用紙を集積(スタック)する排出トレイ３８を備えている。

また、図１に示すように、本実施の形態が適用される画像形成装置は、縦方向の用紙搬送パスとして、用紙搬送路７０が設けられている。この用紙搬送路７０は、装置内に設けられる搬送ガイド７１と、箱体であるトナー回収ボトル１９の外壁とによって構成されている。即ち、本実施の形態では、レジロール３４と二次転写部との間に設けられ、略鉛直方向の下方から上方に向けて用紙を搬送する用紙搬送路７０を、その一面をトナー回収ボトル１９の外壁によって形成し、他の一面を搬送ガイド７１によって構成している。

更に、本実施の形態が適用される画像形成装置は、画像形成装置の各部材の動きを制御する制御部４０、中間転写ベルト１５に隣接して設けられ中間転写ベルト１５上に形成されたトナーのパッチを検出する反射型フォトセンサである位置センサ４１を備えている。この位置センサ４１は、中間転写ベルト１５の長手方向に形成されたパッチを読み取ることで、中間転写ベルト１５の回転方向における位置を検出することが可能である。より具体的には、位置センサ４１によってパッチが検出されたところから所定のタイミングで露光することで、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの位置合わせを可能としている。また、この位置センサ４１の出力に基づいて、中間転写ベルト１５上に形成されたトナーの濃度検知を行い、この検知結果から制御部４０による濃度制御を実行することも可能である。

次に、図１に示す画像形成装置を用いた画像形成プロセスについて説明する。画像形成装置では、外部接続されたＰＣ(パーソナルコンピュータ)や画像読取装置等からの出力要求を受け、制御部４０からの指示に基づき、画像形成プロセスが開始される。フルカラーのプリント出力の場合、現像装置１４は、まず、イエロー(Ｙ)の現像器５０を感光体ドラム１１に対峙させるように回動する。最初に、イエローのトナー像を形成する際、時計方向に回動する感光体ドラム１１は、帯電装置１２にて帯電された後、露光装置１３からの例えばレーザ光によって、露光部にてイエローに対応する画像情報に基づく露光が行われ、静電潜像が形成される。その後、現像ロール５１によって現像が実行された後、ラップ状の接触範囲(ラップ範囲)にて中間転写ベルト１５にイエローのトナー像が転写される。このとき、二次転写ロール１６、スクレーパ２５およびブラシロール２６は中間転写ベルト１５からはリトラクト(離間)しており、これらによって中間転写ベルト１５上のトナー像が掻き取られることはない。

一次転写を終えた感光体ドラム１１の表面は、クリーニングブレード１８によって残ったトナーが掻き取られ、次のトナー像形成のために帯電装置１２との対向部へ移動する。このクリーニングブレード１８によって掻き取られた残留トナーは、トナー回収ボトル１９に溜められる。また、現像のタイミングに間に合うようにして現像装置１４が回動して、マゼンタの現像器５０が感光体ドラム１１に対峙する。露光装置１３によってマゼンタの画像情報に基づく露光が行われた潜像から、順に、マゼンタのトナー像が形成されて中間転写ベルト１５に重畳される。同様にして、シアン、黒のトナー像が、順次、中間転写ベルト１５上に重畳されて一次転写が終了する。

二次転写ロール１６は、露光装置１３によるシアンのトナー像に対する一次転写が終了し、シアンまでが重畳されたトナー像が二次転写部(二次転写ロール１６によって二次転写が行われる場所)を通過した後のインターイメージにて、黒の静電潜像を形成するための露光(黒の露光)を開始する前に、中間転写ベルト１５に対してアドバンスし(押し出し)、二次転写ロール１６が中間転写ベルト１５に当接(コンタクト)した状態で、二次転写に備える。また、スクレーパ２５およびブラシロール２６は、黒の露光が終了した後、クリーナ部(スクレーパ２５およびブラシロール２６によるクリーナが行われる場所)がインターイメージであるときに、中間転写ベルト１５に対してアドバンスする。このインターイメージは、中間転写ベルト１５や感光体ドラム１１上においてトナー像が形成されていない(トナー像の形成が予定されていない)領域部分、露光による書き込みが予定されていない部分と言うことができる。

一方、給紙カセット３１からは、制御部４０による制御に基づいて所定のタイミングでフィードロール３２が駆動され、順次、用紙が取り出されるとともに、リタードロール３３により１枚ずつに捌かれ、レジロール３４へ到達する。レジロール３４は、二次転写部における二次転写のタイミングに合わせて回転し、所定のタイミングで用紙を二次転写部へ送り出すように機能している。給紙カセット３１に収容された用紙は、搬送装置によって略鉛直方向に搬送され、二次転写ロール１６およびバックアップロール２４による二次転写部に搬送され、トナー像が転写される。

二次転写部にてトナー画像が転写された用紙は、定着装置１７に搬送される。定着装置１７にて、用紙上のトナー像は、ヒートロール３５により加熱され、プレッシャロール３６により用紙に押圧されて、定着される。その後、排出ロール３７を経て装置外に出力され、本体１の上部に設けられた排出トレイ３８に収容される。以上のようにして、一枚のカラープリントを出力する際の画像形成プロセスが終了する。このように、本実施の形態では、本体１のサイズを非常に小さくし、比較的細長い、扁平状にされたレイアウトを有する中間転写ベルト１５を用い、縦パスの搬送にて二次転写を行っている。

次に、感光体ドラム１１、帯電装置１２、現像装置１４、および中間転写ベルト１５の構成について詳述する。
図２は、感光体ドラム１１、帯電装置１２、現像装置１４、および中間転写ベルト１５の関係を説明するための図である。唯一の駆動回転体あるいは像担持体としての感光体ドラム１１は、直径４７ｍｍ程度の管状部材であり、アルミパイプの表面に感光層が形成され、そのアルミパイプの両端に設けられたアルミ製のフランジ(図示せず)を介して、中心部の軸１１ａからモータ(図示せず)の駆動力を受けている。例えば、Ａ４縦方向の長さ(２９７ｍｍ)のカラー画像を１分間に５枚(５ｐｐｍ)の速さでプリントアウトする場合には、感光体ドラム１１上にて４色の画像×５枚の２０画像を１分間に形成する必要がある。感光体ドラム１１は１画像の形成で３回転、即ち、約１５０ｍｍ/ｓｅｃ、毎秒１回転程度で回転するように構成されている。また、感光体ドラム１１の偏芯等による色ずれを軽減するために、感光体ドラム１１上における画像の形成位置を各色で同じ場所に形成することが望ましい。

帯電装置１２は、感光体ドラム１１の像担持面Ａに接触配置される従動回転体の一つ(第１の回転体、帯電部材)としての帯電ロール８１と、この帯電ロール８１に接触配置される従動回転体の一つ(第２の回転体、清掃部材、帯電清掃部材)としてのクリーニングロール８２とを有している。帯電ロール８１は、金属製の回転軸８１ａと、この回転軸８１ａの周面に形成されるエピクロルヒドリンゴム層８１ｂと、このエピクロルヒドリンゴム層８１ｂの周面に形成されるナイロン樹脂層８１ｃとを備えている。一方、クリーニングロール８２は、金属製の回転軸８２ａと、この回転軸８２ａの周面に形成される多孔質弾性層としての発泡ポリウレタン層８２ｂとを有している。ここで、帯電ロール８１は特に駆動源を設けず、当接する感光体ドラム１１の回転に伴って従動するように構成されており、接触部分の回転方向が同じとなるように、反時計方向に回転するようになっている。また、クリーニングロール８２にも特に駆動源を設けず、当接する帯電ロール８１の回転に伴って従動するように構成されており、接触部分の回転方向が同じとなるように、時計方向に回転するようになっている。したがって、本実施の形態では、駆動される感光体ドラム１２の回転に伴って帯電ロール８１が従動回転し、従動回転する帯電ロール８１の回転に伴ってクリーニングロール８２がさらに従動回転する。そして、帯電ロール８１の直径は例えば１０ｍｍであり、クリーニングロール８２の直径は帯電ロール８１よりも小さい６ｍｍである。このように帯電ロール８１およびクリーニングロール８２の直径を定めることで、帯電ロール８１の回転に伴って従動回転するクリーニングロール８２の駆動に必要なトルクを低減している。

また、帯電ロール８１には、図示しない帯電電源が接続されており、直流電圧(−５５０Ｖ)に交流電圧(ピークトゥピーク値１５００Ｖ以上)の帯電バイアスが印加されている。一方、クリーニングロール８２には特にバイアスは印加されていないが、帯電ロール８１の回転軸８１ａおよびクリーニングロール８２の回転軸８２ａは同一の軸受けにて回転可能に軸支されており、その結果、クリーニングロール８２は帯電ロール８１と同電位になっている。

現像装置１４を構成する各々(Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ)の現像器５０は、現像剤を担持する現像剤担持体である現像ロール５１、現像ロール５１と感光体ドラム１１との距離を一定に保つための位置決め部材であるトラッキングロール５２、現像ロール５１に供給される現像剤を撹拌するサプライオーガ５３およびアドミックスオーガ５４を各々備えている。現像ロール５１は、例えば直径１６ｍｍの管状部材からなり、内部に配設されるマグネットロール(図示せず)によって、現像剤中に含まれるキャリアを磁力で吸着し、この現像ロール５１の表面に現像剤の磁気ブラシを形成して、キャリアに吸着したトナーを感光体ドラム１１の現像領域へと搬送している。このようにして形成された磁気ブラシは、感光体ドラム１１の表面に穂先が接触して現像するために、感光体ドラム１１と現像ロール５１との距離は、ある一定の間隔に常時、保たれている必要がある。

そこで、現像ロール５１の両端部(装置のＩｎ側とＯｕｔ側、または装置の右側と左側)に、この現像ロール５１よりも若干(０.３ｍｍ程度)半径の大きなトラッキングロール５２が、現像ロール５１と同軸に設けられている。例えば現像ロール５１をφ１６ｍｍとすると、トラッキングロール５２はφ１６.６ｍｍとなる。このトラッキングロール５２としては、ポリアセタールなどの合成樹脂製のものが用いられ、現像装置１４に配置される４つの現像器５０の各々に設けられている。現像装置１４は、現像器５０の切り替えに際して、０.７秒に９０度の回転速度で所望の現像ロール５１を感光体ドラム１１に対峙させている。このとき、トラッキングロール５２は、周上に軌跡を描いて感光体ドラム１１に当接するとともに、図１に示したコイルスプリング５５による所定の弾性力によって、衝撃が低減されて感光体ドラム１１に当接する。

一方、従動回転体の一つ(中間転写体)としての中間転写ベルト１５は、ラップインロール２１およびラップアウトロール２３とによって、図２に示すようなラップ範囲に対して感光体ドラム１１を覆うようにして接触している。ラップインロール２１およびラップアウトロール２３は、感光体ドラム１１とは接触しておらず、感光体ドラム１１のふらつき等による中間転写ベルト１５の挟み込みを防止して、中間転写ベルト１５に対するダメージを抑制している。図２に示すようなラップ範囲(ラップ状の接触範囲)は、感光体ドラム１１の周縁部にて、約９０度程度の角度で形成される弧の範囲である。この中間転写ベルト１５は弾性ベルトであり、比較的強い荷重で感光体ドラム１１を押圧している。特に、本実施の形態では、中間転写ベルト１５自身に駆動力を与えておらず、感光体ドラム１１の駆動を受けて中間転写ベルト１５は従動するように構成されている。

したがって、本実施の形態では、駆動部としての駆動モータ１００によって感光体ドラム１１が回転駆動されるのに伴い、中間転写ベルト１５および帯電ロール８１が従動回転する。そして、帯電ロール８１が従動回転するのに伴って、クリーニングロール８２がさらに従動回転する。つまり、クリーニングロール８２は、感光体ドラム１１の回転に伴い、帯電ロール８１を介して間接的に従動回転するようになっている。

次に、図１に示した本実施の形態における画像形成装置の保守性について説明する。図３は、本実施の形態における画像形成装置の保守作業を説明するための図である。図３に示す画像形成装置では、本体１の回動支点６１を中心として、本体１における筐体の一部である開閉カバー６２を開閉させることが可能である。開閉カバー６２には、排出トレイ３８が含まれているとともに、この排出トレイ３８の裏側に設けられた位置センサ４１も同時に開閉される。この回動支点６１は、現像装置中心１４ａと同程度の高さに設けられており、この回動支点６１を中心として開閉カバー６２を開放することが可能である。開閉カバー６２による装置の開放部をこのように形成することによって、現像装置１４よりも上方にある部材、例えば、中間転写ベルト１５や中間転写体クリーナ３０の挿脱を容易に行うことができる。

ユーザやサービス作業者が保守作業を行う場合には、まず、例えば本体１の装置上面における開閉カバー６２の一部を掴み、図３に示す(i)の方向に対して、本体１における開閉カバー６２を、回動支点６１を中心に回動させる。開閉カバー６２の回動によって、装置内部、即ち、中間転写ベルト１５や中間転写体クリーナ３０などの画像形成部位の配置上方が開放される。本実施の形態の画像形成装置における各部材の配置では、現像装置１４と中間転写ベルト１５や中間転写体クリーナ３０などが上下方向にレイアウトされている。また、中間転写ベルト１５や中間転写体クリーナ３０などが本体１における筐体の近傍に設けられ、特に、中間転写ベルト１５と、筐体を形成する排出トレイ３８とが略並行になるように配置されている。そのために、排出トレイ３８を含む開閉カバー６２を回動することによって、現像装置１４の上方にある中間転写手段の上方が開放された状態になる。

次に、図３に示す(ii)のように、交換部品であるカートリッジ６３が取り出される。本実施の形態にて、カートリッジ６３としては、中間転写ベルト１５およびこの中間転写ベルト１５の内側にある各種ロール(２１〜２４、２７、２８)、中間転写ベルト１５の中間転写体クリーナ３０、中間転写ベルト１５に接触する感光体ドラム１１、感光体ドラム１１に接触して帯電する帯電装置１２、および感光体ドラム１１をクリーニングするクリーニングブレード１８を含むトナー回収ボトル１９が該当する。これらの交換部品は、カートリッジ化されて一体となっている。なお、本体１からカートリッジ６３が取り出される際に、唯一の駆動回転体としての感光体ドラム１１と駆動部としての駆動モータ１００との接続は切り離される。

これらの交換部品であるカートリッジ(画像形成カートリッジ)６３は、開閉カバー６２の開放によって上方が開放され、図３に示す(ii)の矢印方向に一体的に引き上げ可能となり、本体１から離脱させることができる。即ち、開閉カバー６２の開放によって、本体１の他の機構部と干渉することがなく、カートリッジ６３をスムーズに取り出すことができる。本実施の形態では、交換部品でない現像装置１４の鉛直上方に、交換部品である中間転写ベルト１５を配置している。また、用紙の搬送路として、縦方向の用紙パスを採用しており、定着装置１７を図１に示す右上に配置している。そのために、カートリッジ６３の取り出し方向は、図３に示す(ii)の矢印方向とすることが好ましい。

また、カートリッジ６３を取り出した後、図３の(iii)に示すように、トナー回収ボトル１９だけをカートリッジ６３から取り外すことができる。これによって、感光体ドラム１１や中間転写ベルト１５などが寿命に達していない状態にて、トナー回収ボトル１９が廃トナーで満杯になった場合などに、トナー回収ボトル１９だけをカートリッジ６３から取り外して交換することも可能である。

ここで、上述した画像形成装置を用いてプリントテストを行ったところ、駆動される感光体ドラム１１(図２参照)に対し、中間転写ベルト１５、帯電ロール８１、およびクリーニングロール８２の三つの部材が従動回転しているため、色ずれ等の発生がなく、また、帯電ロール８１への異物(トナーや外添剤)によるフィルミングも発生せず、良好な画像が得られることを確認した。比較のため、クリーニングロール８２に代えて固定されるスポンジ部材を帯電ロール８１に圧接配置して同様の実験を行った結果、帯電ロール８１の表面に筋状の異物付着が発生し、用紙上では黒すじ状の画像欠陥がみられた。また、スポンジ部材を用いた場合では、スポンジ部材が徐々に帯電ロール８１を回転させるのに必要なトルクを増大させてしまい、帯電ロール８１のスムーズな回動が阻害されることがあった。

以上説明したように、本実施の形態では、感光体ドラム１１(図２参照)が回転駆動されるのに伴い、中間転写ベルト１５および帯電ロール８１が従動回転し、帯電ロール８１が従動回転するのに伴ってクリーニングロール８２がさらに従動回転するように構成した。つまり、本実施の形態では、感光体ドラム１１の回転に伴って中間転写ベルト１５、帯電ロール８１、およびクリーニングロール８２が従動回転するので、これら各部材をスムーズに回転させることが可能になる。これにより、感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５との間、感光体ドラム１１と帯電ロール８１との間、および帯電ロール８１とクリーニングロール８２との間における周速度差をなくすことができ、一次転写および帯電におけるバンディングの発生を抑えることができる。また、このような構成を採用することで、画像形成装置内に設けられる駆動モータの数を低減することができ、装置構成の簡略化、小型化および低コスト化を図ることができる。

特に、本実施の形態では、本体１に対して着脱自在に構成されるカートリッジ６３に、感光体ドラム１１、中間転写ベルト１５、帯電装置１２を構成する帯電ロール８１およびクリーニングロール８２を搭載するようにした。そして、本体１に対してカートリッジ６３を取り付けた際に、本体１に設けられた駆動モータ１００(図２参照)から感光体ドラム１１が駆動力を受けるように構成した。さらに、カートリッジ６３に設けられた中間転写ベルト１５、帯電ロール８１およびクリーニングロール８２、すなわち三つの部材が、駆動モータ１００によって駆動される感光体ドラム１１の回転に従動して回転する構成とした。これにより、本体１(駆動モータ１００)とカートリッジ６３との間での駆動力伝達箇所を一箇所だけにすることができ、カートリッジ６３を交換する際の手順を簡易化することができる。しかも、本実施の形態では、これら中間転写ベルト１５、帯電ロール８１およびクリーニングロール８２が感光体ドラム１１の像担持面Ａから直接あるいは間接的に駆動力を受けるように構成したので、ギア等を用いて各部材間の駆動力伝達を行う必要がない。したがって、カートリッジ６３の小型化を図ることが可能であるとともに、駆動時の騒音を低減することができる。

なお、本実施の形態では、図２に示したように、帯電ロール８１をクリーニングする部材としてクリーニングロール８２を設けていたが、これに限られるものではなく、例えば回転可能に配設され、帯電ロール８１の回転に伴って従動回転するブラシロールを用いることもできる。
また、本実施の形態では、唯一の駆動回転体としての感光体ドラム１１を回転駆動することで、この感光体ドラム１１に接触配置される中間転写ベルト１５および帯電ロール８１を従動回転させ、さらに帯電ロール８１に接触配置されるクリーニングロール８２を従動回転させるようにしていたが、これに限られるものではない。例えばクリーニングバックアップロール２７等を回転駆動することで中間転写ベルト１５を回転駆動し、中間転写ベルト１５に接触配置される感光体ドラム１１を従動回転させ、さらに感光体ドラム１１に接触配置される帯電ロール８１を従動回転させ、さらにまた帯電ロール８１に接触配置されるクリーニングロール８２を従動回転させることも可能である。つまり、中間転写ベルト１５を唯一の駆動回転体として機能させ、感光体ドラム１１、帯電ロール８１およびクリーニングロール８２を従動回転体として機能させることもできる。

さらに、本実施の形態では、感光体ドラム１１上の残留トナーをクリーニングブレード１８にて掻き取った後、直ちに帯電装置１２によって感光体ドラム１１の帯電を行っていたが、感光体ドラム１１に設けられる感光層の特性によっては、この時点で以前に形成された静電潜像の残像(残留電荷)が残っていることがある。このような残像が生じると、次の画像形成において残像に対応するトナー像が形成されてしまうおそれがある。そこで、このような残像の影響を低減するために、例えば図２に破線で示すように、感光体ドラム１１のうちクリーニングブレード１８と帯電ロール８１との間の部位に従動回転体(第１の回転体、除電部材)としての除電ロール９１を配置することができる。この除電ロール９１には、感光体ドラム１１を除電するために交流バイアスが印加される。もちろん、この除電ロール９１も、特に駆動源などを設けず、感光体ドラム１１の回転に伴って従動するように構成することができる。また、この除電ロール９１にも帯電ロール８１と同様にトナーや外添剤等の異物が付着するおそれがあることから、クリーニングロール８２と同様に従動回転体(第２の回転体、除電清掃部材)のクリーニングロール９２を装着することも可能である。ここで、クリーニングロール９２も、除電ロール９１に従動回転するように構成することができる。そして、除電ロール９１およびクリーニングロール９２も、カートリッジ６３の構成部材としてカートリッジ６３に組み込むことができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図である。 感光体ドラム、帯電装置、現像装置、および中間転写ベルトの関係を説明するための図である。 本実施の形態における画像形成装置の保守作業を説明するための図である。

符号の説明

１…本体、１１…感光体ドラム、１１ａ…像担持面、１２…帯電装置、１３…露光装置、１４…現像装置、１５…中間転写ベルト、１６…二次転写ロール、１７…定着装置、１８…クリーニングブレード、１９…トナー回収ボトル、２２…一次転写ロール、８１…帯電ロール、８１ａ…回転軸、８１ｂ…エピクロルヒドリンゴム層、８１ｃ…ナイロン樹脂層、８２…クリーニングロール、８２ａ…回転軸、８２ｂ…発泡ポリウレタン層、９１…除電ロール、１００…駆動モータ

Claims (10)

1. 画像形成装置で用いられ、当該画像形成装置に対して取り付けおよび取り外しが可能な画像形成カートリッジであって、
   トナー像が担持搬送されるトナー像担持面を有し、前記画像形成装置に取り付けられた際に当該画像形成装置から駆動力を受けて回転する唯一の駆動回転体と、
   前記駆動回転体のトナー像担持面に直接あるいは間接的に接触配置され、当該駆動回転体とともに前記トナー像の形成または搬送に関わる機能を具備し、当該駆動回転体の回転に伴って従動回転する３以上の従動回転体と
   を含む画像形成カートリッジ。
2. 前記駆動回転体は、トナー像が形成される像担持体であり、
   前記従動回転体は、
   前記像担持体に接触配置されて当該像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、
   前記像担持体に接触配置されて当該像担持体を帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材に接触配置されて当該帯電部材を清掃する清掃部材と
   を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成カートリッジ。
3. 前記駆動回転体は、トナー像が転写される中間転写体であり、
   前記従動回転体は、
   前記中間転写体に接触配置されて当該中間転写体に転写するためのトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に接触配置されて当該像担持体を帯電する帯電部材と、
   前記帯電部材に接触配置されて当該帯電部材を清掃する清掃部材と
   を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成カートリッジ。
4. 前記像担持体は、ロール状に形成された感光体ドラムからなり、
   前記中間転写体は、無端ベルト状に形成された中間転写ベルトからなり、
   前記中間転写ベルトは、前記感光体ドラムに対し所定範囲だけ巻きつくように、当該感光体ドラムの形状に沿ってラップ状に接触することを特徴とする請求項２または３記載の画像形成カートリッジ。
5. 前記像担持体に接触配置されて当該像担持体を除電する除電部材と
   をさらに含むことを特徴とする請求項２または３記載の画像形成カートリッジ。
6. 画像形成装置で用いられ、当該画像形成装置に対して取り付けおよび取り外しが可能な画像形成カートリッジであって、
   回転駆動され、トナー像が担持搬送される駆動回転体と、
   前記駆動回転体に直接あるいは間接的に接触配置され、当該駆動回転体の回転に伴って従動回転する３以上の従動回転体と
   を含む画像形成カートリッジ。
7. 回転可能に配設され、トナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体に回転可能に圧接配設され、当該像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、
   前記像担持体を回転駆動することで前記中間転写体を従動回転させ、または、当該中間転写体を回転駆動することで当該像担持体を従動回転させる駆動部と、
   前記像担持体または前記中間転写体に回転可能に圧接配置され、当該像担持体または当該中間転写体の回転に伴って従動回転する第１の回転体と、
   前記像担持体、前記中間転写体または前記第１の回転体に回転可能に圧接配置され、当該像担持体、当該中間転写体または当該第１の回転体の回転に伴って従動回転する第２の回転体と
   を含む画像形成装置。
8. 前記第１の回転体は、前記像担持体に回転可能に圧接配置され、当該像担持体を帯電する帯電部材からなり、
   前記第２の回転体は、前記帯電部材に圧接配置され、当該帯電部材に付着した異物を除去する帯電清掃部材からなることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
9. 前記第１の回転体は、前記像担持体に回転可能に圧接配置され、当該像担持体を除電する除電部材からなり、
   前記第２の回転体は、前記除電部材に回転可能に圧接配置され、当該除電部材に付着した異物を除去する除電清掃部材からなることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
10. 前記像担持体は、ロール状に形成された感光体ドラムからなり、
    前記中間転写体は、無端ベルト状に形成された中間転写ベルトからなり、
    前記中間転写ベルトは、前記感光体ドラムに対し所定範囲だけ巻きつくように、当該感光体ドラムの形状に沿ってラップ状に接触することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。

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