JP2007017506A

JP2007017506A - 画像形成装置

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Publication number: JP2007017506A
Application number: JP2005196130A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Yokoyama; 勝則横山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】本発明の目的は、背面露光方式の画像形成装置の小型化と機能安定化を実現することである。
【解決手段】ＬＥＤアレイ２３が内包された可撓性の感光体スリーブ２１と、前記スリーブ内面に接触して前記スリーブを回転移動方向に案内するフィルムガイド２２と、前記スリーブ内面に当接して前記スリーブを回転移動させる第１駆動ローラ２５と、第１駆動ローラとは異なる位置で前記スリーブ内面に当接して前記スリーブを回転移動させる第２駆動ローラ２６と、第１駆動ローラと対向する前記スリーブ外表面に当接する加圧ローラ２７と、第２駆動ローラと対向する前記スリーブ外表面に当接するクリーニングブレード４２とを有し、第１駆動ローラと加圧ローラ及び第２駆動ローラとクリーニングブレードによって前記スリーブを挟持して前記ガイドに沿って回転移動させることを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、光透過性を有する可撓性の電子写真感光体に内包した露光源により、前記感光体の内面から画像情報に応じて前記感光体を露光をする背面露光方式の画像形成装置に関するものである。

背面露光方式の画像形成装置では、露光源を内包した光透過性を有する電子写真感光体が用いられる。この背面露光方式に用いられる感光体としては、シリンダタイプの感光体があるが、シリンダ感光体は剛性維持のために感光体自身の肉厚を確保しつつ、その内部に露光源のスペースを確保する必要があるため、小径化が困難である。これに対して、ベルト、フィルム、スリーブなどの可撓性を有する感光体は、小型化が有利であることから、背面露光方式の画像形成装置において多用されている。

ここで、従来の背面露光方式の画像形成装置において多用される、可撓性を有する電子写真感光体の支持駆動構成について図１０を用いて説明する。従来の可撓性感光体の支持駆動構成は、可撓性感光体に常に周方向応力（張力）が作用する張架方式と、可撓性感光体を内外から挟持して回転駆動するフリーベルト（テンションフリー）方式とに大別される。

図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は前記張架方式の例示である。以下に例示した張架方式は可撓性感光体に張力をかける構成が異なる。

図１０（ａ）に示す張架方式では、駆動ローラ１１０と従動ローラ１１１間に可撓性感光体１１５を掛け渡し、バネ手段１１６によって従動ローラ１１１を駆動ローラ１１０から離間する方向に付勢することによって可撓性感光体１１５に張力を与える構成となっている。

図１０（ｂ）に示す張架方式では、駆動ローラ１１０と従動ローラ１１１間に可撓性感光体１１５を掛け渡している。さらにテンションローラ１１２を可撓性感光体１１５の内側から加圧接触させて、可撓性感光体１１５に張力を与える構成となっている。

図１０（ｃ）に示す張架方式では、駆動ローラ１２０の他に、複数の従動ローラ１２１ａ，１２１ｂを可撓性感光体１２５に内接して支持し、全てのローラ１２０，１２１ａ，１２１ｂの軸位置を半径方向に拡張することによって可撓性感光体１２５に張力を与える構成となっている。

図１０（ｄ）に示す張架方式では、駆動ローラ１１０とガイド部材１１３間に可撓性感光体１１５を掛け渡し、摺擦コマ１１７を可撓性感光体１１５内側に加圧接触させて、可撓性感光体１１５を拡張し、これに張力を与える構成となっている（特許文献１）。

図１０（ｅ）および図１０（ｆ）は前記フリーベルト方式の例示である。以下に例示したフリーベルト方式は可撓性感光体を加圧挟持する構成が異なる。

図１０（ｅ）に示すフリーベルト方式では、可撓性感光体１１５に１本の駆動ローラ１１０を内接し、加圧部材１１８を可撓性感光体１１５の外側から加圧摺擦させることによって、可撓性感光体１１５を回転駆動する構成となっている（特許文献２）。

図１０（ｆ）に示すフリーベルト方式では、駆動ローラ１２０と複数の従動ローラ１２１ａ，１２１ｂ間に可撓性感光体１２５を掛け渡し、駆動ローラ１２０と加圧ローラ１１９間で可撓性感光体１２５を挟持加圧して、可撓性感光体１２５を回転駆動する構成となっている（特許文献３）。

特開平６−１４９１３５号公報特開平４−１８８１６４号公報特開平５−２２４５７１号公報

しかしながら、背面露光方式の画像形成装置における、可撓性感光体の従来の支持駆動構成には、次のような問題があった。

前記張架方式では、駆動ローラや従動ローラの他に、テンションローラなどの張力を付与する部材を可撓性感光体の内部に設ける必要がある。さらに前記可撓性感光体は前述したように背面露光用の露光源を内包しなければならないため、感光体の小型化、ひいては画像形成装置の小型化が困難となる。

前記フリーベルト方式では、前記張架方式に比べて周方向応力（張力）が低下するので可撓性感光体の機械的疲労の問題は低減される。しかしながら、前記可撓性感光体は、駆動ローラと加圧部材又は加圧ローラで形成される挟持部（駆動ニップ部）以外では、前記張力の低下により可撓性感光体の周方向の位置が周回毎にばらつくおそれがあった。これにより、前記可撓性感光体に対して作用する、クリーニング、帯電、露光、現像、転写の各プロセス手段が、周回運動する可撓性感光体の周回毎にその周方向位置でばらつき、画像のズレや乱れとなって現れるおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、背面露光方式の画像形成装置において、可撓性感光体の支持駆動構成を複雑にすることなく且つ周方向の位置のばらつきを最小限に抑えて、画像形成装置の小型化と機能安定化を実現することである。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、光透過性を有する可撓性の電子写真感光体と、前記感光体に内包され、前記感光体の内面から画像情報に応じて前記感光体を露光をする露光源と、前記感光体の内面及び端面に接触して前記感光体を回転移動方向に案内しつつ前記感光体の軸方向への移動を規制する支持部材と、前記感光体の内面に当接して前記感光体を前記支持部材に沿って回転移動させるための第１駆動ローラと、前記第１駆動ローラとは異なる位置で前記感光体の内面に当接して前記感光体を前記支持部材に沿って回転移動させるための第２駆動ローラと、前記第１駆動ローラと対向する前記感光体の外表面に当接する第１当接部材と、前記第２駆動ローラと対向する前記感光体の外表面に当接する第２当接部材と、を有し、前記第１駆動ローラと前記第１当接部材及び前記第２駆動ローラと前記第２当接部材によって前記感光体を挟持して前記支持部材に沿って回転移動させることを特徴とする。

本発明によれば、背面露光方式の画像形成装置における、可撓性感光体の支持、駆動構成を大幅に小型化し、かつ可撓性感光体の位置精度を維持可能な画像形成装置が実現できる。よって、画像形成装置の小型化と機能安定化を実現できる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔第１実施形態〕
第１実施形態に係る画像形成装置について説明する。本実施形態では、画像形成装置として作像ユニットが着脱可能な画像形成装置を例示している。まず、画像形成装置の概略構成について説明し、次に作像ユニットの概略構成について説明し、最後に可撓性を有する電子写真感光体の支持駆動構成について詳しく説明する。

図６を用いて、第１実施形態に係る作像ユニットを用いた画像形成装置の概略構成について説明する。図６は、本発明の第１実施形態に係る作像ユニットを用いた画像形成装置の断面図である。

図６に示すように、画像形成装置１下部のカセット内に積載された記録媒体としての記録紙９０は、画像形成動作の開始とともに、給送機構３の作用により最上位の記録紙１枚のみが分離給送されて、転写部９２へ搬送される。

転写ローラ１０は、外径部に導電性ゴムを有する大径ローラであり、転写電場を形成するための電圧をこれに印加すると、記録紙９０は静電分極の作用により転写ローラ１０へ吸着搬送される。

転写部９２では、転写ローラ１０に吸着した記録紙９０を挟んで、作像ユニット２の感光体スリーブ（電子写真感光体）２１が加圧接触している。この接触ニップ近傍では、感光体スリーブ２１の基準電位に対して感光体スリーブ２１上のトナー（現像剤）の帯電電荷と逆極性の転写電場が生じている。そのため、感光体スリーブ２１上のトナーは記録紙９０へ転移する。

その後、定着ユニット６でトナー像を記録紙９０に加熱定着し、排出部７より画像形成装置外へ排出される。

次に図１〜図５を用いて、前記作像ユニット２の概略構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る作像ユニットの構成を説明する断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る感光体ユニットの構成を説明する外観図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る露光方法と感光体の構成を説明する詳細図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る作像ユニットの構成を説明する斜視図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る作像ユニットの駆動構成を説明する断面図である。

なお、図４に示す作像ユニット２の斜視図では、内部構成を説明し易いように作像ユニット２の長手方向中央付近で切断して示してある。また本実施形態の作像ユニット２は、ユニット駆動部の有無を除けば、この断面について対称形状をなしている。

図４に示すように、作像ユニット２は、クリーニングユニット４０、感光体ユニット２０、現像ユニット３０、第１サイドユニット５０ａ、第２サイドユニット（不図示）から構成されている。

図１〜図３に基づいて作像ユニット２を構成する各ユニットの基本構成について説明する。

図１に示すように、感光体ユニット２０は、光透過性を有する可撓性の電子写真感光体として、薄肉スリーブ形状の感光体スリーブ２１を有している。前記感光体スリーブ２１は、支持部材としての円筒形状のフィルムガイド（以下、ガイド）２２の外周に支持されている。感光体スリーブ２１の内径とガイド２２の外径には所定のクリアランスがあり、感光体スリーブ２１はガイド２２の外周面に沿って周回運動を行うことができる。前記ガイド２２は、感光体スリーブ２１内面及び端面に接触して感光体スリーブ２１を回転移動方向に案内しつつ感光体スリーブ２１の軸方向への移動を規制している。

本実施形態では、図２に示すように、支持部材であるガイド２２を、ガイド２２ａ，２２ｂの２分割構成とすることによって、感光体スリーブ２１内に、駆動構成、露光構成の内蔵を可能とした。

また感光体ユニット２０は、感光体スリーブ２１内面に当接して感光体スリーブ２１をガイド２２に沿って回転移動させるための第１駆動ローラ２５を有している。更に、前記第１駆動ローラ２５とは異なる位置で感光体スリーブ２１内面に当接して感光体スリーブをガイド２２に沿って回転移動させるための第２駆動ローラ２６を有している。前記第１駆動ローラ２５と前記第２駆動ローラ２６は、芯金の周囲にＥＰＤＭゴムを被覆した回転体であり、芯金が回転駆動されると、感光体スリーブ２１の内面との摩擦力により、これに接線方向の駆動力を伝達する。その結果、図１において感光体スリーブ２１はほぼ円形の断面形状を維持したまま、図１中時計回り方向へ回転運動する。

更に感光体ユニット２０は、感光体スリーブ２１に内包された、感光体スリーブ２１内面から画像情報に応じて前記感光体を露光をする露光源としてのＬＥＤアレイ２３を有している。ＬＥＤアレイ２３は、ガラスエポキシ基板上に潜像１画素について１つのＬＥＤ素子をマトリクス状に配置したものである。そして、ＬＥＤアレイ２３は、ＬＥＤ素子の駆動回路、画像データ転送用のシフトレジスタ、Ｉ／Ｏ制御回路も同一基板上に形成している。マイクロレンズアレイ２４は、ＬＥＤアレイ２３の出力光を感光体スリーブ２１背面から感光層に結像するためのレンズである。

なお、図３に本実施形態における作像ユニット２の露光部の構成をより詳細に示した。感光体スリーブ２１は、透明樹脂製シームレススリーブ７０を基層として、この表層に透明導電層７１を設けた上に、下引き層（ＵＣＬ）７２，電荷キャリア発生層（ＣＧＬ）７３、キャリア移動層（ＣＴＬ）７４の３層構成の感光体を形成したものである。本実施形態においては、基層として厚さ７５μｍ、内径３０ｍｍの透明ポリイミドの成型シームレススリーブを使用している。そして、導電膜としてＩＴＯ膜をスパッタリング法によって基層外表面に成膜した。感光層は円筒形の特殊コーターを用いてディッピングにより形成した。なお、本実施形態における作像ユニット２においては、感光体スリーブ２１の透明導電層７１は不図示の摺擦接点により電位０（基準電位）に維持されている。以後の説明では、電位の値を感光体スリーブ２１の透明導電層を基準電位として示す。

図１に示すように、クリーニングユニット４０は、感光体スリーブ２１の外表面に当接して感光体スリーブ２１の外表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング手段としてのクリーニングブレード（以下、ブレード）４２を有している。更に、感光体スリーブ２１の外周面に当接して感光体スリーブ２１の外周面を帯電する帯電手段としての帯電ローラ４３を有している。すなわち、クリーニングユニット４０は、感光体スリーブ２１表面の残留トナーの除去し、帯電によって感光体スリーブ２１上に一様な表面電荷密度分布を形成するものである。感光体スリーブ２１のクリーニングは、前記ブレード４２の先端を感光体スリーブ２１の運動方向に対してカウンター方向に加圧接触させて、感光体スリーブ２１上のトナーを機械的に掻き取る。また、感光体スリーブ２１の帯電は、芯金の周囲に導電性ゴムを被覆した帯電ローラ４３を感光体スリーブ２１に加圧接触させている。そして、この帯電ローラ４３を従動回転させつつ、感光体スリーブ２１の導電層に対して芯金部分を所定の電位にする。これにより、ゴム部表面と感光層表面間の微小空隙に放電を発生させて感光体スリーブ２１表面を帯電する。

図１に示すように、現像ユニット３０は、本実施形態では２成分現像方式を例示している。スクリュー３５，３６は現像剤としてのトナーの循環スクリューであり、この攪拌、循環作用により、トナーの帯電、現像剤中のトナー／キャリア比の一様化、現像スリーブ３３へのトナー搬送および現像スリーブ３３からのトナー回収を行う。現像スリーブ３３はマグネットローラを内包した金属性スリーブであり、その表層に帯電制御、トナー搬送性制御のための機能性コーティングが施されている。スクリュー３５より現像スリーブ３３へ移送されたトナーは、マグネットローラの磁場の作用で現像スリーブ３３の外周上に付着する。現像スリーブ３３に付着したトナーは、規制部材３４と現像スリーブ３３間のクリアランス部で、その搬送付着量が規制された後、感光体スリーブ２１との最近接部位である現像ニップに送られる。ここで、感光体スリーブ２１上の潜像に対して、選択的なトナーの移動、即ち現像が行われる。その後、現像スリーブ３３上のトナーおよびキャリアは、現像スリーブ３３の回転と共に現像容器へ戻り、マグネットローラの反発極近傍の磁場作用によって現像スリーブ３３表面より剥離してトナー循環側へ戻される。

本実施形態では背面露光方式の採用により、露光用の光路によるクリーニングユニット４０と現像ユニット３０の分割が不要になるため、現像ユニット３０を感光体ユニット２０及びクリーニングユニット４０と同様に空間的に固定としている。更に詳しくは、現像スリーブ３３、規制部材３４を含む現像ヘッド部３１のみをスクリュー３５の軸回りに揺動可動になっている。そして現像スリーブ３３を、スペーサーコロ（不図示）を介して感光体スリーブ２１に接触する構成をとっている。ここで、コイルスプリング４７は現像スリーブ３３と感光体スリーブ２１との加圧接触のための付勢部材である。シール３７は前記揺動可能な現像ヘッド部３１と前記現像ヘッド部３１を揺動可能に支持している現像固定部３２との隙間からのトナーの漏れを防ぐためのシール部材である。

続いて、本実施形態における作像ユニット２を用いたトナー像の作像過程を順に説明する。

図１において、感光体スリーブ２１は、これに内接した駆動ローラ２５からの摩擦駆動により、ガイド２２の外周に沿って所定の速度（例えば１５０ｍｍ／ｓｅｃの接線速度）で図中時計回り方向に周回駆動される。

クリーニング部では、ブレード４２により感光体スリーブ２１上の残留トナーが機械的に掻き落とされる。ここで、回収されたトナーは、クリーニングユニットの下部に設けられた開口部（不図示）から現像器固定部３２の容器内に落下してトナー循環経路に入り、再利用される。

１次帯電部では、感光体スリーブ２１に加圧接触して従動回転する帯電ローラ４３の芯金に帯電電位（例えば−１．２ｋVの直流電圧）を印加する。これにより感光体スリーブ２１と帯電ローラ４３の間の微小空隙での連続的な放電が発生する。その結果、感光体スリーブ２１の表層に一様な電荷密度分布（例えば約−６００Ｖの表面電位）を形成する。

露光部では、画像形成装置内の画像データ処理部で展開された点灯ドット、階調情報を含む画像データを、作像ユニット２の非駆動側に設けられたデータバスからＬＥＤアレイ２３に転送する。そして、この画像データに基づいたドット位置、輝度で各画素の一対一対応したＬＥＤ素子を感光体スリーブ２１の接線速度に同期して点灯させる。

例えば、３００ｄｐｉ、即ち約８４．７μｍ間隔で主走査方向１列に配置したＬＥＤ素子を副走査方向に８４．７μｍ間隔で２列設け、２つの列のＬＥＤ位置を主走査方向に半ピッチずらした配置をとることで、６００ｄｐｉの解像度を実現できる。また点灯方式は、点灯電流の平滑化の目的で、この２列を１組とした画像形成周期をさらに４分割したストローブ周期で時分割点灯する方式を採用しても良い。

図３に示す様に、ＬＥＤアレイ２３より出力された光は、マイクロレンズアレイ２４により感光体スリーブ２１内側より透明基層７０、透明導電層７１、下引き層（ＵＣＬ）７２を透過して電荷キャリア発生層（ＣＧＬ）７３に結像する。この際、電子・キャリア対が発生し、一様に負に帯電している感光体表面のつくる電場の作用によって、キャリアはキャリア移動層（ＣＴＬ）７４を移動して表面電荷と打ち消しあう。この結果、感光体スリーブ２１の感光体表面には、画像データに対応した表面電荷密度分布、即ち潜像が形成される。

現像部では、感光体スリーブ２１と現像スリーブ３３の間隔が、所定のクリアランス（例えば０．５±０．１０）に維持されており、現像スリーブ３３の図中反時計回り方向の回転に伴って規制部材３４の作用で層厚規制されたトナーが現像部に移送される。ここで、例えば非露光部の感光体表面電位（ＶＤ）＝−６００Ｖ，露光部の感光体表面電位（ＶＬ）＝−２００Ｖのとき、現像スリーブ３３に現像バイアスとしてＶ＝−４００Ｖを印加する。すると、現像コントラスト（ＶＣ）＝２００Ｖ、戻り電位（ＶＢＣ）＝２００Ｖのトナーによる選択的な可視像、つまり現像が行われる。なお、本実施形態では、外乱に対する安定した現像を行うために、上記現像バイアスに振幅１．８ｋＶｐｐ、周波数４ｋＨｚ、Ｄｕｔｙ５０％の矩形波を乗せている。

転写部において、記録媒体は、感光体スリーブ２１と転写ローラ１０間で挟持搬送される。この際、転写ローラ軸に所定の転写電圧（約１．５ｋＶ）を印加して転写電場を形成すると、電場から受けるトナーの静電的作用によって感光体スリーブ２１上のトナー像は記録媒体に転写される。

次に図４及び図５を用いて本実施形態における作像ユニット２の駆動方法について説明する。

図４に示すように、本実施形態における作像ユニット２は、ユニットの長手方向片側端部に設けられたステッピングモータ５１により駆動する。ステッピングモータ５１への電力供給及びこの制御は画像形成装置本体のモータドライバ（不図示）によって行われる。

ステッピングモータ５１より入力された駆動力は、サイドユニット５０ａに内蔵されたギア列によって感光体スリーブ駆動、現像スリーブ駆動、トナー搬送駆動の各部へ伝達される。

サイドユニット５０ａのギア列は、図５に示すように構成されている。ステッピングモータ５１に結合しているピニオン５３からの駆動力は、アイドラー５２を介して第１駆動ローラの駆動軸２５ａ軸端に固定されたＯＰＣ駆動ギア５６と、第２駆動ローラの駆動軸２６ａ軸端に固定されたＯＰＣ駆動ギア５７の両者に伝達される。同時に、ピニオン５３には現像スリーブの端部に設けられたスリーブギア５４に噛み合っている。そして、更にスリーブギア５４、スクリューギア５５、スクリューギア３６ａがこの順に噛み合っている。これにより、ステッピングモータ５１に結合しているピニオン５３からの駆動力が、現像スリーブ３３、スクリュー３５、スクリュー３６の全てに駆動伝達される。

次に、図７（ａ）を用いて、本発明の第１実施形態に係る可撓性感光体スリーブの支持構成及び駆動構成について更に詳しく説明する。図７（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る可撓性感光体スリーブの支持、駆動構成の概念図である。

前述したように、感光体スリーブ２１は、透明な樹脂フィルムの基板上に感光層が形成された可撓性の円筒形のスリーブである。この感光体スリーブ２１は、画像形成装置本体に対して空間的に固定されたガイド２２ａ，２２ｂの外周面に沿って、その内周面を沿わせるように支持されている。また、ガイド２２ａ，２２ｂは、長手方向の両端に、感光体スリーブ２１の長手方向（軸方向）への運動を規制するガイドフランジが設けられている。２本の駆動ローラ２５，２６は、芯金の周囲に弾性のウレタンゴムを被覆したローラであり、その外径を感光体スリーブ２１の内周部に内接するように設けられている。

感光体スリーブ２１の外表面には、２つの当接部材が当接している。１つは、第１駆動ローラ２５と対向する感光体スリーブ２１の外表面に当接する第１当接部材としての加圧ローラ２７である。もう１つは、第２駆動ローラ２６と対向する感光体スリーブ２１の外表面に当接する第２当接部材としてのブレード４２である。感光体スリーブ２１は、第１駆動ローラ２５と加圧ローラ２７及び第２駆動ローラ２６とブレード４２によって加圧挟持されてガイド２２に沿って回転移動される。以下、詳しく説明する。

前記加圧ローラ２７は、アルミニウム製の中空ローラであり、第１駆動ローラ２５と平行な回転軸を有し、図７（ａ）に示すように感光体スリーブ２１を挟んでその外側より第１駆動ローラ２５の軸芯方向に加圧される。

第２駆動ローラ２６は、感光体スリーブ２１を挟んでブレード４２と対向位置にあり、図７（ａ）に示すようにブレード４２の先端エッジが感光体スリーブ２１を介して第２駆動ローラ２６に加圧接触している。

１次帯電ローラ４３は、不図示のバネ手段によって感光体スリーブ２１を挟んでガイド２２ａの外周法線方向へ向けて加圧接触しており、感光体スリーブ２１の周回運動に従動して回転する。

また、露光ポイント１９０は、ＬＥＤアレイ２３の発光面がマイクロレンズアレイ２４によって等倍結像する像面であり、現像ニップ１９１は現像プロセスが行われる現像スリーブ３３と感光体スリーブ２１の近接点近傍を示す。

ここで外部の駆動手段によって第１駆動ローラ２５が回転駆動されると、加圧ローラ２７による加圧作用により第１駆動ローラ２５と感光体スリーブ２１内面での摩擦力が発生する。これにより、感光体スリーブ２１が第１駆動ローラ２５との接点において接線方向速度を持つ。その結果、感光体スリーブ２１はガイド２２と摺動しつつ、これに沿って周回運動を行う。

上記構成においては、１次帯電ローラ４３が感光体スリーブ２１に外側から加圧接触してこれに従動回転している。このため、１次帯電ローラ４３のころがり抵抗と、接点付近において感光体スリーブ２１がガイド２２ｂから受ける摩擦力とが、感光体スリーブ２１に対して負荷となる。これにより、１次帯電ローラ４３との接触点から第１駆動ローラー２５の接触点間は、感光体スリーブ２１に張力が作用して、感光体スリーブ２１はガイド２２から離れることなく摺擦する。その結果、露光ポイント１９０、現像ニップ１９１において、感光体スリーブ２１の位置が確定し、露光、現像プロセスが安定化する。

上述したように、ガイド２２と第１駆動ローラ２５および１次帯電ローラ４３の構成を用いれば、可撓性感光体スリーブ２１のフリーベルト方式の支持駆動構成において、原理的には感光体スリーブ２１の空間的位置を確定することができる。

更に本実施形態では、第２駆動ローラ２６をブレード４２のクリーニングニップ対向位置に設けることによって、さらなる機能向上を実現している。以下、この第２駆動ローラ２６の作用について図７（ｂ）を用いて説明する。

図７（ｂ）は、周回駆動中の感光体スリーブ２１が受ける外力を示した図である。ここで、Ｎｉは感光体スリーブ２１が受ける内外面の法線方向力である。そして、添字１は第１駆動ローラ２５、加圧ローラ２７と感光体スリーブ２１との接触部、添字２は第２駆動ローラ２６、ブレード４２と感光体スリーブ２１との接触部、添字３は１次帯電ローラ４３、ガイド２２と感光体スリーブ２１との接触部を表し、各々の接触点で内向き外向きの法線方向力は釣り合っている。

感光体スリーブ２１が受ける接線方向の力としては、ブレード４２から受ける摩擦負荷μ_ｃＮ_２、１次帯電ローラ４３とその接点付近で発生するガイド２２との摩擦負荷の和であるμ_３Ｎ_３、その他、ガイド２２ａ，２２ｂから感光体スリーブ２１が受ける単位接触角あたりの摩擦力ｄＦの摺擦範囲φ１にわたる積分値があり、これらの合計が等速周回運動時には感光体スリーブ２１駆動力と釣り合う。

ここで、まず図７（ｃ）及び図７（ｄ）を用いて、円柱部材Ｉの外表面に巻き付いたベルト部材ＩＩが円柱部材Ｉから受ける力について考察する。そして次に、この考察結果を踏まえて第１駆動ローラ２５のみで駆動する場合をＣＡＳＥ１、第１駆動ローラ２５と第２駆動ローラ２６で駆動する場合をＣＡＳＥ２として、その駆動特性を図７（ｂ）のモデルにより比較する。

図７（ｃ）は固定された円柱部材Ｉにベルト部材ＩＩが巻き付いて摺動する状態を示している。図７（ｃ）において、φ_１は巻き付き角、Ｔ_０はＡ点でのベルト張力、Ｔ_１はＢ点でのベルト張力である。

ここで、図７（ｄ）に示すように、巻き付き部位の微小角度ｄφに対するベルト微小部位が受ける作用の釣り合いを考えると、半径方向は数式１、接線方向は数式２のようになる。なお、図７（ｄ）において、ｄｐは微小部位が円柱部材Ｉより受ける法線方向力、ｄＦは微小部位が円柱部材Ｉより受ける摩擦力である。

そして、前記法線方向力ｄｐと前記摩擦力ｄＦの関係は以下の数式３のようになり、これら数式１〜３より、ベルト部材ＩＩに作用する張力Ｔは以下の数式４のようになる。ここで、μは円柱部材Ｉとベルト部材ＩＩ間の摩擦係数である。

図７（ｂ）のモデルにおいて、図７（ｃ）で考察したベルト部材の負荷側の端部Ａ点はＮ_３の作用点、駆動側の端部Ｂ点は第１駆動ローラの駆動力作用点に対応する。摺擦範囲を示す角は同じφ_１を用いている。ここで、第１駆動ローラ２５のみで駆動する場合（ＣＡＳＥ１）、第１駆動ローラ２５と第２駆動ローラ２６で駆動する場合（ＣＡＳＥ２）の２つのケースについて考察する。

所要駆動力（駆動に要する接線方向力の総和）を各々について求めると、以下の数式５のようになる。ここで、Ｆ_Ｔは第１駆動ローラによる接線力、μ_Ｔは駆動ローラと感光体スリーブ間の摩擦係数、μ_Ｃはブレードと感光体スリーブ間の摩擦係数である。

前記所要駆動力について考察すると、上記数式５の計算結果に示すようにＣＡＳＥ２はＣＡＳＥ１に対してΔＤ＝μ_ＴＮ_２（１−ＥＸＰ（μφ_１））だけ小さくなる。この関係を以下の数式６に示す。

これは、ブレード４２の感光体スリーブ２１に与える負荷μ_ＣＮ_２が、ガイド２２と感光体スリーブ２１間の摩擦力の増加につながるためである。前記μ_ＣＮ_２の負荷は、第２駆動ローラ２６の駆動力μ_ＴＮ_２によってバランスさせて、出来る限り小さくすることが所要駆動力の低減につながることがわかる。

また、ガイド２２から感光体スリーブ２１が受ける単位角度あたりの法線方向力ｄＰの摺擦範囲φ_１にわたる積分値Ｐ（数式７）において、ＣＡＳＥ１の値をＰ１、ＣＡＳＥ２の値をＰ２とすると、以下の数式８に示すようにＰ２／Ｐ１＜１となる。

これは、ガイド２２から感光体スリーブ２１が受ける法線方向力が小さくなり、この間の摩擦力が低減することを示している。特に感光体スリーブ２１の内面の状態が露光結像に影響する背面露光方式においては、感光体スリーブ２１内面の摩耗防止、傷の低減に大きな効果がある。

上述したように、本実施形態では、第１駆動ローラ２５と加圧ローラ２７及び第２駆動ローラ２６とブレード４２によって感光体スリーブ２１を挟持してガイド２２に沿って回転移動させている。これにより、背面露光方式の画像形成装置における、可撓性感光体スリーブの支持、駆動構成を大幅に小型化し、かつ可撓性感光体スリーブの空間的位置精度を維持可能な画像形成装置が実現できる。よって、画像形成装置の小型化と機能安定化を実現できる。

〔第２実施形態〕
図８を用いて、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置について説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る作像ユニットを用いた画像形成装置の断面図である。

図８に示すように、画像形成装置１上部に積載された記録紙９０は、画像形成動作の開始とともに、給送機構３の作用により最上位の記録紙１枚のみが分離給送されて、画像形成装置１内へ搬送される。レジスト／搬送ユニット４で搬送と像形成の同期を取った後、作像ユニット２と転写ローラ１０で形成された転写部で、記録紙９０にトナー像を転写される。その後、定着ユニット６でトナー像を記録紙９０に加熱定着し、排出部７より画像形成装置外へ排出される。

なお、本実施形態に係る作像ユニット２の構成は、前述した第１実施形態における作像ユニット２の構成と同様であるため、ここではその説明は省略する。

本実施形態では、感光体スリーブ２１内面に当接する第１駆動ローラ２５と対向して感光体スリーブ２１の外表面に当接する加圧ローラとして、前記転写ローラ１０を用いている。このように第１駆動ローラ２５と対向する感光体スリーブ２１の外表面に当接する第１当接部材として、既存の転写ローラ１０を流用することで、画像形成装置に新しい構成を付加することなく、背面露光方式の画像形成装置の小型化と機能安定化が実現できる。また、更なる構成の簡易化、低コスト化が可能となる。

〔第３実施形態〕
図９を用いて、本発明の第３実施形態に係るフルカラーの画像形成が可能な画像形成装置について説明する。図９は、本発明の第３実施形態に係る作像ユニットを用いたフルカラー画像形成装置の断面図である。

図９に示すように、画像形成装置１下部のカセット内に積載された記録紙９０は、画像形成動作の開始とともに、給送機構３の作用により最上位の記録紙１枚のみが分離給送されて、画像形成装置１内へ搬送される。レジスト／搬送ユニット４で搬送と像形成の同期を取った後、中間転写ベルト５ａと２次転写ローラ８で形成された２次転写部で、記録紙９０にトナー像を転写される。その後、定着ユニット６でトナー像を記録紙９０に加熱定着し、排出部７より画像形成装置外へ排出される。

ここで、作像ユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、順にブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各色のトナー像の形成を行う作像ユニットである。なお、本実施形態に係る角作像ユニットの構成は、前述した第１実施形態における作像ユニット２の構成と同様であるため、ここではその説明は省略する。各作像ユニットの上部に配置された１次転写ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄは、各作像ユニットの第１駆動ローラ２５と中間転写ベルト５ａを介して対向位置にあり、加圧接触している。

１次転写動作は、各作像ユニットの第１駆動ローラ２５と１次転写ローラ１１で形成される転写ニップで行われ、１次転写ローラ１１に印加される転写電圧による電場の作用により、各感光体スリーブ２１上のトナー像は中間転写ベルト５ａ上に順次重ねて転写される。

各色の作像ユニットによって形成されたトナー像は、中間転写ベルト５ａ上で重ね合わされてフルカラーのトナー像が形成され、２次転写部で中間転写ベルト５ａから記録紙９０へ一括して転写される。

本実施形態では、各感光体スリーブ内面に当接する第１駆動ローラ２５と対向して感光体スリーブの外表面に当接する加圧ローラとして、前記１次転写ローラ１１ａ〜１１ｄを用いている。このように第１駆動ローラ２５と対向する感光体スリーブ２１の外表面に当接する第１当接部材として、既存の１次転写ローラを流用する。それによって、フルカラー画像形成装置に新しい構成を付加することなく、背面露光方式の画像形成装置の小型化と機能安定化が実現できる。また、更なる構成の簡易化、低コスト化が可能となる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、第１駆動ローラに対向して感光体の外表面に当接する第１当接部材として既存の転写ローラを流用することを例示した。また第２駆動ローラに対向して感光体の外表面に当接する第２当接部材として既存のブレードを流用することを例示した。しかしながら、本発明はこれらに限定されるものではない。各駆動ローラに対向して感光体の外表面に当接する当接部材は、例えば感光体の外表面に当接する帯電ローラ、現像スリーブなどの他の当接部材を用いるようにしても良い。

また前述した実施形態では、前記感光体の外表面に当接して前記感光体の外表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング手段としてブレードを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。前記クリーニング手段として、前記感光体の外表面に当接して前記感光体の外表面の転写残トナーを除去するファーブラシを用いても良い。

また前述した実施形態では、画像形成装置に対して着脱自在な作像ユニットとして、感光体と、該感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示したが、これに限定されるものではない。感光体とクリーニング手段の他に、帯電手段、現像手段のうち、いずれか１つを一体に有するユニットであっても良い。

更に前述した実施形態では、感光体を含む作像ユニットが画像形成装置に対して着脱自在な構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば各構成部材がそれぞれ組み込まれた画像形成装置、或いは各構成部材がそれぞれ着脱可能な画像形成装置であっても良く、本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また、感光体を複数有し、前記各感光体に形成された現像剤像を記録媒体担持体に担持された記録媒体に順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係る作像ユニットの構成を説明する断面図本発明の第１実施形態に係る感光体ユニットの構成を説明する外観図本発明の第１実施形態に係る露光方法と感光体の構成を説明する詳細図本発明の第１実施形態に係る作像ユニットの構成を説明する斜視図本発明の第１実施形態に係る作像ユニットの駆動構成を説明する断面図本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明する断面図本発明の第１実施形態に係る感光体の支持構成及び駆動構成を説明する概念図本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明する断面図本発明の第３実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明する断面図従来の感光体の支持駆動構成を説明する模式図

符号の説明

１ …画像形成装置
２ …作像ユニット
１０，１１ …転写ローラ（第１当接部材）
２０ …感光体ユニット
２１ …感光体スリーブ（電子写真感光体）
２２ …フィルムガイド（支持部材）
２３ …ＬＥＤアレイ（露光源）
２４ …マイクロレンズアレイ
２５ …第１駆動ローラ
２６ …第２駆動ローラ
２７ …加圧ローラ（第１当接部材）
３０ …現像ユニット
３１ …現像ヘッド部
３３ …現像スリーブ
３４ …規制部材
３５，３６ …スクリュー
４０ …クリーニングユニット
４２ …クリーニングブレード（第２当接部材）
４３ …帯電ローラ

Claims

光透過性を有する可撓性の電子写真感光体と、
前記感光体に内包され、前記感光体の内面から画像情報に応じて前記感光体を露光をする露光源と、
前記感光体の内面及び端面に接触して前記感光体を回転移動方向に案内しつつ前記感光体の軸方向への移動を規制する支持部材と、
前記感光体の内面に当接して前記感光体を前記支持部材に沿って回転移動させるための第１駆動ローラと、
前記第１駆動ローラとは異なる位置で前記感光体の内面に当接して前記感光体を前記支持部材に沿って回転移動させるための第２駆動ローラと、
前記第１駆動ローラと対向する前記感光体の外表面に当接する第１当接部材と、
前記第２駆動ローラと対向する前記感光体の外表面に当接する第２当接部材と、
を有し、
前記第１駆動ローラと前記第１当接部材及び前記第２駆動ローラと前記第２当接部材によって前記感光体を挟持して前記支持部材に沿って回転移動させることを特徴とする画像形成装置。
前記第１当接部材は、前記感光体の外表面に当接して前記感光体に従動回転する加圧ローラであり、前記第１当接部材は、前記感光体の外表面に当接して前記感光体の外表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
更に、前記感光体の外周面に当接して前記感光体の外周面を帯電する帯電手段を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記加圧ローラは、前記感光体に形成された現像剤像を記録媒体に転写する転写ローラであることを特徴とする請求項２の画像形成装置。
前記画像形成装置は、前記感光体を複数有し、前記各感光体に形成された現像剤像を中間転写体に順次重ねて一次転写し、前記中間転写体に担持された現像剤像を記録媒体に一括して二次転写する画像形成装置であって、前記転写ローラは、前記感光体及び前記中間転写体を介して前記対向する第１駆動ローラに加圧されている一次転写ローラであることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
前記画像形成装置は、前記感光体を複数有し、前記各感光体に形成された現像剤像を記録媒体担持体に担持された記録媒体に順次重ねて転写する画像形成装置であり、前記転写ローラは、前記感光体及び前記記録媒体担持体を介して前記対向する第１駆動ローラに加圧されている転写ローラであることを特徴とする請求項４の画像形成装置。