JP2015068836A - 移動機構、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の簡易化、小型化を図りつつ、像担持体に作用する往復移動可能なプロセス手段の駆動負荷を抑制することが可能な移動機構、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１に作用する往復移動可能なプロセス手段４２を往復移動させる移動機構１３は、駆動源１０９からの回転駆動力が入力されて回転可能な駆動伝達部材１６と、駆動伝達部材１６に入力された回転駆動力によって回転するカム部材１７と、カム部材１７と係合しカム部材１７のカム面１７Ａに沿って摺動することでプロセス手段４２が往復移動するようにプロセス手段４２に駆動力を伝達する係合部材１８と、を有し、カム部材１７は、カム面１７Ａのカム曲線が略直線形状となるように構成されている。【選択図】図９

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式などを利用した画像形成装置における往復移動可能なプロセス手段の移動機構、その画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ、及びその画像形成装置に関するものである。

従来、例えば電子写真方式を利用して画像形成を行う複写機、ファクシミリ、プリンタ又はこれらの機能を複数備えた複合機などの画像形成装置では、像担持体としての感光体上の転写残トナーをクリーナにより除去して回収することが行われている。

一方、このようなクリーナを設けずに、感光体上の転写残トナーを現像装置へ回収するクリーナレス方式を採用した画像形成装置がある。このようなクリーナレス方式を採用した画像形成装置では、感光体上の転写残トナーを帯電させることで現像装置への回収効率を高めることが行われている。

特許文献１に記載の装置では、２つの固定ブラシが感光体に接触するように設置され、この２つの固定ブラシを用いて感光体上の転写残トナーの帯電処理が行われている。また、固定ブラシによる感光体上の転写残トナーの帯電処理を適切に行うべく、固定ブラシを感光体の回転軸線方向へ往復移動させる移動機構（レシプロ機構）が設けられている。このように、固定ブラシを往復移動させる移動機構を採用することにより、転写残トナーを感光体の回転軸線方向へ分散させることが可能となる。したがって、転写残トナーが固定ブラシの一部の領域に局所的に蓄積されてしまうのを抑制することが可能となり、転写残トナーの帯電処理を適切に行うことが可能となる。その結果、現像装置への転写残トナーの回収効率を高めることが可能となる。

また、特許文献２に記載の装置では、固定ブラシと回転ブラシとを用いることで、転写残トナーの回収効率を更に向上させている。また、回転ブラシを介して入力される駆動力を利用して固定ブラシを感光体の回転軸線方向へ往復移動させる移動機構が設けられている。これにより、回転ブラシを回転させるための駆動源の他に固定ブラシを往復移動させる専用の駆動源を設けることなく、固定ブラシを往復移動させて転写残トナーの帯電処理を行うことができる。その結果、小型かつ簡易な構成で、現像装置への転写残トナーの回収効率を高めることが可能となる。

特開２００３−１８６２７２号公報 特開２０１０−９１８６５号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の移動機構には、次のような改善すべき課題がある。

すなわち、特許文献２に記載の移動機構では、回転ブラシを介して入力される駆動力を利用して固定ブラシを感光体の回転軸線方向へ往復移動させる。具体的には、回転ブラシの回転軸上に回転可能なカム部を設け、このカム部のカム面と、固定ブラシの保持部材に設けられた係合部との摺擦により、固定ブラシを感光体の回転軸線方向へ往復移動させる。

例えばこのような構成の場合、固定ブラシを往復移動させるための負荷が大きくなると、固定ブラシの往復動作が不安定になりやすくなる。また、駆動伝達部での歯飛びや、駆動モータの脱調、変音などが発生しやすくなる。

その対策として、駆動伝達ギアのモジュールアップやモータの高出力化などが考えられるが、これにより装置（移動機構、プロセスカートリッジ或いは画像形成装置）の大型化やコストアップにつながることがある。

以上では、像担持体に作用するプロセス手段として固定ブラシを往復移動させる移動機構に関して従来の課題を説明した。しかし、往復移動可能なプロセス手段が、例えば上記同様別の要素と共通の駆動源から駆動力が伝達されるような構成とされている場合には、その往復移動のための負荷が大きくなると、上記同様の課題が生じ得る。

したがって、本発明の目的は、装置の簡易化、小型化を図りつつ、像担持体に作用する往復移動可能なプロセス手段の駆動負荷を抑制することが可能な移動機構、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る移動機構、プロセスカートリッジ及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、像担持体に作用する往復移動可能なプロセス手段を往復移動させる移動機構であって、駆動源からの回転駆動力が入力されて回転可能な駆動伝達部材と、前記駆動伝達部材に入力された回転駆動力によって回転するカム部材と、前記カム部材と係合し前記カム部材のカム面に沿って摺動することで前記プロセス手段が往復移動するように前記プロセス手段に駆動力を伝達する係合部材と、を有し、前記カム部材は、前記カム面のカム曲線が略直線形状となるように構成されていることを特徴とする移動機構である。

第２の本発明によると、画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、像担持体としての感光体と、前記感光体に作用する往復移動可能なプロセス手段と、該プロセス手段を往復移動させる上記本発明の移動機構と、を有することを特徴するプロセスカートリッジが提供される。

第３の本発明によると、回転可能な感光体と、前記感光体に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、前記現像装置により形成された前記感光体上のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記感光体に残留した転写残トナーを前記現像装置へ回収するために前記感光体に接触して配置された回転可能な回転ブラシ及び往復移動可能な固定ブラシと、前記回転ブラシを回転させるための駆動源と、前記駆動源から前記回転ブラシを介して回転駆動力が入力され前記感光体の回転軸線方向に沿う回転軸線を中心に回転可能な駆動伝達部材と、前記駆動伝達部材に入力された回転駆動力によって回転するカム部材と、前記カム部材と係合し前記カム部材のカム面に沿って摺動することで前記固定ブラシが前記感光体の回転軸線方向に沿う方向へ往復移動するように前記固定ブラシに駆動力を伝達する係合部材と、を有し、前記カム部材は、前記カム面のカム曲線が略直線形状となるように構成されていることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、装置の簡易化、小型化を図りつつ、像担持体に作用する往復移動可能なプロセス手段の駆動負荷を抑制することが可能となる。

画像形成装置の概略断面図である。 プロセスカートリッジの概略断面図である。 感光ドラム及び補助帯電装置の近傍の斜視図である。 補助帯電装置の近傍の斜視図である。 補助帯電装置の一方の端部の近傍をより詳しく示す側面図である。 固定ブラシの移動機構をより詳しく示す斜視図である。 駆動機構の概略制御ブロック図である。 比較例の固定ブラシの移動機構におけるカム部材のカム曲線を示すグラフ図である。 実施例の固定ブラシの移動機構におけるカム部材のカム曲線を示すグラフ図である。 比較例と実施例の固定ブラシの移動機構におけるトルクのデータを示すグラフ図である。 比較例と実施例の固定ブラシの移動機構におけるカム部材のカム外形の一例を示す斜視図である。

以下、本発明に係る移動機構、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この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。

実施例１
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を利用してフルカラー画像の形成が可能な、中間転写方式を採用したインライン型のフルカラープリンタである。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部として第１、第２、第３、第４の画像形成部（画像形成ステーション）ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。これらの画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、それぞれ電子写真プロセスを用いてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する。また、これらの画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、一定の間隔をおいて一列に配設されている。

本実施例では、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、当該要素について総括的に説明する。

画像形成部Ｓには、画像形成装置１００の装置本体１１０に対して着脱可能なプロセスカートリッジ１０１が配置されている。図２は、本実施例のプロセスカートリッジ１０１の概略断面図である。

プロセスカートリッジ１０１には、像担持体としてのドラム型（円筒形）の電子写真感光体（感光体）である感光ドラム１が設けられている。また、プロセスカートリッジ１０１において、感光ドラム１の周囲には、次の各プロセス手段が配置されている。まず、帯電手段としてのローラ状の帯電部材（１次帯電器）である帯電ローラ２が配置されている。次に、現像手段としての現像装置３が配置されている。次に、補助帯電手段としての補助帯電装置４が配置されている。

感光ドラム１は、ＯＰＣ感光体であり、アルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有している。本実施例では、このＯＰＣ感光体の帯電極性は負極性である。感光ドラム１は、装置本体１１０に設けられた駆動手段（駆動装置）によって、所定のプロセススピード（周速度）で図中矢印Ｒ１方向に回転駆動される。

帯電ローラ２は、感光ドラム１に接触して、感光ドラム１の回転に従動して回転するように設けられている。そして、帯電ローラ２は、装置本体１１０に設けられた図示しない帯電バイアス電源（高圧電源）から帯電バイアスが印加されることによって、感光ドラム１の表面を負極性の所定電位に略均一に帯電させる。

現像装置３は、感光体上に形成された静電潜像（静電像）にトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。各現像装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋには、それぞれ現像剤としてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーが収納されている。現像装置３は、トナーを担持して感光ドラム１との対向部（現像部）に搬送するための現像剤担持体としての現像ローラ３１を有する。現像時に、現像ローラ３１には、装置本体１１０に設けられた図示しない現像バイアス電源（高圧電源）から、感光ドラム１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性の現像バイアスが印加される。

補助帯電装置４は、後述する１次転写時に感光ドラム１上に残留したトナー（１次転写残トナー）を感光ドラム１から除去するための補助帯電器（補助帯電部材）である、回転ブラシ４１、固定ブラシ４２などを有して構成されている。回転ブラシ４１、固定ブラシ４２は、それぞれ感光ドラム１に接触して配置されており、回転ブラシ４１は回転可能に、また固定ブラシ４２は往復移動可能に構成されている。

本実施例では、プロセスカートリッジ１０１は、感光ドラム１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置３及び補助帯電装置４と、が一体的に枠体１１１によってまとめられて、装置本体１１０に対して着脱可能とされている。プロセスカートリッジ１０１が装置本体１１０に装着されることで、装置本体１１０の駆動源からプロセスカートリッジ１０１の要素への駆動伝達、装置本体１１０の電源からプロセスカートリッジ１０１の要素への電圧の印加が可能となる。

４つのプロセスカートリッジ１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋの図中下方には、露光手段としての露光装置（レーザースキャナーユニット）１０２が配置されている。露光装置１０２は、各プロセスカートリッジ１０１の帯電ローラ２と現像装置３との間から感光ドラム１にレーザー光を照射できるようになっている。露光装置１０２は、入力された画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザー発光素子、ポリゴンレンズ、反射ミラーなどを有して構成されている。露光装置１０２は、帯電ローラ２によって帯電させられた感光ドラム１を露光することによって、感光ドラム１の表面に画像情報に応じた静電潜像を形成する。露光装置１０２も、各画像形成部Ｓを構成するものである。

また、４つのプロセスカートリッジ１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋの図中上方には、各プロセスカートリッジ１０１で形成されたトナー像を転写材Ｐに転写するための中間転写ユニット（中間転写装置）１０３が配置されている。中間転写ユニット１０３は、被転写体の一例である中間転写体としての無端状のベルトで構成された中間転写ベルト１３１を有する。中間転写ベルト１３１は、２次転写対向ローラ１３２、駆動ローラ１３３、テンションローラ１３４に所定の張力をもって張架されており、駆動ローラ１３３が回転駆動されることによって図中矢印Ｒ２方向に回転（周回移動）する。中間転写ベルト１３１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルムなどのような誘電体樹脂によって構成されている。中間転写ベルト１３１の内周面側において、各プロセスカートリッジ１０１の各感光ドラム１と対向する位置に、１次転写手段としてのローラ状の１次転写部材である１次転写ローラ１３５が配置されている。１次転写ローラ１３５は、中間転写ベルト１３１を介して感光ドラム１に向けて付勢（押圧）されており、中間転写ベルト１３１と感光ドラム１とが接触する１次転写部（１次転写ニップ）Ｎ１を形成している。また、中間転写ベルト１３１の外周面側において、２次転写対向ローラ１３２と対向する位置に、２次転写手段としてのローラ状の２次転写部材である２次転写ローラ１３６が配置されている。２次転写ローラ１３６は中間転写ベルト１３１を介して２次転写対向ローラ１３２に向けて付勢（押圧）されており、２次転写ローラ１３６と中間転写ベルト１３１とが接触する２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２を形成している。また、中間転写ベルト１３１の外周面側において、テンションローラ１３４と対向する位置には、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置１３７が配置されている。ベルトクリーニング装置１３７は、後述する２次転写時に中間転写ベルト１３１上に残留したトナー（２次転写残トナー）を中間転写ベルト１３１上から除去するものである。

さらに、転写材Ｐの搬送方向において２次転写部Ｎ２の上流側（図中下方）には、転写材給送部１０４が設けられている。また、転写材Ｐの搬送方向において２次転写部Ｎ２の下流側（図中上方）には、定着手段としての定着装置１０５が配置されている。定着装置１０５は、定着ローラ１５１と加圧ローラ１５２とを有する。本実施例では、転写材給送部１０４から２次転写部Ｎ２を経て定着装置１０５へと、略垂直の搬送路が形成されている。

次に、画像形成動作について説明する。画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される感光ドラム１は、帯電ローラ２によって略一様に負極性に帯電させられる。次に、露光装置１０２は、外部から入力されるカラー色分解された画像信号に応じてレーザー発光素子を発光させ、ポリゴンレンズ、反射ミラーなどを経由して、対応する画像形成部Ｓの感光ドラム１に照射する。これにより、感光ドラム１上に、対応する色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置３により対応する色のトナーが付着させられて、トナー像として現像（可視像化）される。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写部Ｎ１において、１次転写ローラ１３５の作用により、駆動されている中間転写ベルト１３１上に転写（１次転写）される。このとき、１次転写ローラ１３５には、装置本体１１０に設けられた図示しない１次転写バイアス電源（高圧電源）から、現像時のトナーの帯電極性（正規の帯電極性）とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である１次転写バイアスが印加される。例えばフルカラー画像の形成時には、上述のような動作が第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいてそれぞれ行われる。そして、各１次転写部Ｎ１において各色のトナー像が中間転写ベルト１３１上に重ね合わせるようにして順次に１次転写される。

一方、中間転写ベルト１３１上のトナー像の先端が２次転写部Ｎ２に移動されるタイミングに合わせて、記録用紙などの転写材Ｐが２次転写部Ｎ２に搬送される。すなわち、転写材Ｐは、転写材給送部１０４において、転写材収納カセット１４１又は手差しトレイ１４２から選択されて、搬送パス１４３を通してレジストローラ１４４へと送り出される。そして、転写材Ｐは、このレジストローラ１４４により上述のようにタイミングを合わせて２次転写部Ｎ２に搬送される。

中間転写ベルト１３１上のトナー像は、２次転写部Ｎ２において、２次転写ローラ１３６の作用により、２次転写部Ｎ２に搬送された転写材Ｐ上に転写（２次転写）される。このとき、２次転写ローラ１３６には、装置本体１１０に設けられた図示しない２次転写バイアス電源（高圧電源）から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である２次転写バイアスが印加される。本実施例では、駆動ローラ１３３と２次転写対向ローラ１３２により形成された、２次転写面１３８に沿うように、レジストローラ１４４から２次転写部Ｎ２へ転写材Ｐは搬送される。そのため、２次転写部Ｎ２の直前における放電現象による画像不良を抑制することが可能である。また、２次転写面１３８は、駆動ローラ１３３の直下流（中間転写ベルト１３１の弛み側）であるが、本実施例では２次転写ローラ１３６には駆動が入力されており、中間転写ベルト１３１に対し独立して回転している。そのため、２次転写面１３８は動的に安定した面を形成することが可能である。

トナー像が形成された転写材Ｐは、定着装置１０５に搬送されて、定着ローラ１５１と加圧ローラ１５２との間に形成された定着ニップ部で加熱及び加圧されつつ搬送される。これによって、トナー像は転写材Ｐの表面に熱定着される。その後、転写材Ｐは、転写材排出ローラ１０６によって装置本体１１０の図中上面に形成された転写材排出トレイ１０７上に排出される。

ここで、１次転写時に各感光ドラム１上に残留した１次転写残トナーは、補助帯電装置４により帯電処理され、現像装置３へ回収される。本実施例では、感光ドラム１の回転方向において、上流側に一方の補助帯電器である固定ブラシ４２が配置され、下流側に他方の補助帯電器である回転ブラシ４１が配置されている。１次転写残トナーは、固定ブラシ４２、回転ブラシ４１により順次帯電処理される。固定ブラシ４２には、装置本体１１０に設けられた図示しない１次補助帯電バイアス電源（高圧電源）から、現像時のトナーの帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の直流電圧である１次補助帯電バイアスが印加される。また、回転ブラシ４１には、装置本体１１０に設けられた図示しない２次補助帯電バイアス電源（高圧電源）から、現像時のトナーの帯電極性と同極性（本実施例では負極性）の直流電圧である２次補助帯電バイアスが印加される。これにより、１次転写残トナーは、固定ブラシ４２によって一旦正極性に帯電させられた後、回転ブラシ４１によって負極性に帯電させられる。このようにして補助帯電装置４によって帯電処理された１次転写残トナーは、現像装置３との対向部に到達すると、現像装置３へ静電的に回収される。このとき、現像装置３の現像ローラ３１には、現像バイアスが印加されている。１次転写残トナーの現像装置３への回収処理は、現像処理と同時に行うことができる。

また、２次転写時に中間転写ベルト１３１上に残留した２次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１３７によって除去されて回収される。

２．回転ブラシの駆動機構
次に、図３及び図４を参照して、回転ブラシ４１を回転駆動する駆動機構５について説明する。各画像形成部Ｓにおいて、駆動機構５の構成は実質的に同じである。図３は、感光ドラム１及び補助帯電装置４の近傍を示す斜視図である。図４は、図３から一部の要素を省き補助帯電装置４を見やすくした斜視図である。図３及び図４は、固定ブラシ４２と回転ブラシ４１のうち固定ブラシ４２が上方に位置するようにして、感光ドラム１が配置される側から見た様子を示す。

なお、以下の説明において、画像形成装置１００、プロセスカートリッジ１０１、及びその要素に関して、図１及び図２の紙面手前側を「手前側」とし、紙面奥側を「奥側」とする。この手前側と奥側とを結ぶ方向は、感光ドラム１の回転軸線方向（長手方向）と略平行である。

本実施例では、駆動機構５は、回転ブラシ４１を回転させる専用の駆動源を有しておらず、感光ドラム１の回転駆動力が感光ドラム１を経由して回転ブラシ４１へ伝達されることで回転ブラシ４１が回転する構成とされている。このように、感光ドラム１と回転ブラシ４１との駆動源を共通化することで、コストダウンを図ることが可能となり、さらに装置の簡易化、小型化を図ることが可能となる。

更に説明すると、駆動機構５は、感光ドラム１を回転駆動するための駆動伝達機構を有している。具体的には、この駆動伝達機構は、駆動源である駆動モータ１０９（図７参照）と、駆動モータ１０９からの伝達経路に設けられた本体側カップリング部１１１と、を有している。この本体側カップリング部１１１は、感光ドラム１の回転軸線方向の奥側の端部に固定されたフランジ６に設けられたカートリッジ側カップリング部７と駆動連結関係にある。駆動モータ１０９からの回転駆動力が、本体側カップリング部１１１とカートリッジ側カップリング部７とを介して感光ドラム１へ伝達される。したがって、装置本体１１０に設けられたコントローラであるＣＰＵ１０８（図７参照）により駆動モータ１０９を作動させることにより、感光ドラム１が図示矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転する。

また、駆動機構５は、感光ドラム１と回転ブラシ４１との間を駆動連結する駆動連結機構を有している。具体的には、この駆動連結機構は、感光ドラム１の回転軸線方向の手前側の端部に固定されたフランジ８に設けられた駆動出力ギア９を有している。駆動出力ギア９は、感光ドラム１の回転軸線を中心として回転し、その外周に歯が形成されている。また、この駆動連結機構は、回転ブラシ４１の回転軸線方向（長手方向）の両端部側に延出（突出）して設けた回転軸部４１ａのうち手前側の回転軸部４１ａに固定して設けられた駆動入力ギア１０を有している。駆動入力ギア１０は、回転ブラシ４１の回転軸線を中心として回転し、その外周に歯が形成されている。この駆動入力ギア１０は、上記駆動出力ギア９と係合関係にある。

そして、上記回転ブラシ４１の回転軸線方向の両端部側に延出して設けられた回転軸部４１ａが、それぞれ軸受１２を介して補助帯電器カバー１１に対し回転可能に支持されている。この補助帯電器カバー１１は、プロセスカートリッジ１０１の枠体１１１（図２参照）の一部を構成するものである。また、回転ブラシ４１は、その回転軸線方向への移動が実質的に禁止されるように補助帯電器カバー１１にストッパ（図示せず）により固定されている。したがって、回転ブラシ４１は、感光ドラム１を経由して駆動モータ１０９から入力される回転力により回転する。

以上のような駆動機構５により、回転ブラシ４１が回転しながら２次補助帯電処理を行う。

３．固定ブラシの移動機構
次に、図５を参照して、本実施例における固定ブラシ４２を感光ドラム１の回転軸線方向に沿って往復移動させる移動機構１３について説明する。各画像形成部Ｓにおいて、移動機構１３の構成は実質的に同じである。図５は、補助帯電器カバー１１に保持された固定ブラシ４２と回転ブラシ４１の手前側の端部近傍を、感光ドラム１が配置される側から見た側面図である。

本実施例では、感光ドラム１の回転軸線方向において感光ドラム１上に局所的に転写残トナーが多くなるような場合に対応するため、固定ブラシ４２を感光ドラム１の回転軸線方向に沿って（本実施例では略平行に）往復移動させる。このように、固定ブラシ４２を往復移動させる移動機構１３を設けることで、固定ブラシ４２により感光ドラム１上の転写残トナーを感光ドラム１の回転軸線方向へ散らして分散させることが可能となる。したがって、回転ブラシ４１の一部の領域に局所的に転写残トナーが蓄積されてしまうのを抑制することが可能となり、回転ブラシ４１による２次補助帯電処理の効率を高めることが可能となる。その結果、感光ドラム１から現像装置３への転写残トナーの回収効率を高めることが可能となる。さらに、帯電ローラ２による帯電処理も適切に行うことが可能となり、感光ドラム１の帯電電位の一様性を高めることが可能となる。

本実施例では、移動機構１３は、固定ブラシ４２を往復移動させるための専用の駆動源を有しておらず、感光ドラム１及び回転ブラシ４１を駆動する駆動モータ１０９による駆動力を利用する構成とされている。つまり、駆動モータ１０９から感光ドラム１に入力された駆動力を回転ブラシ４１へ出力し、そして回転ブラシ４１に入力された駆動力を固定ブラシ４２に入力する。このように、感光ドラム１と回転ブラシ４１を回転させる駆動源を、固定ブラシ４２を往復移動させるための駆動源としても使用している。すなわち、感光ドラム１と回転ブラシ４１と固定ブラシ４２との駆動源を共通化している。したがって、コストダウンを図ることが可能となり、さらに装置の簡易化、小型化を図ることが可能となる。

具体的には、移動機構１３は、回転ブラシ４１の手前側の回転軸部４１ａに固定して設けられた駆動出力ギア１４を有している。詳しくは後述するように、本実施例では、駆動出力ギア１４は、回転ブラシ４１の回転軸線方向の中央寄りに配置された往路側駆動出力ギア１４ａと、手前側の端部寄りに配置された復路側駆動出力ギア１４ｂとからなる。この駆動出力ギア１４は、駆動モータ１０９による回転駆動力が感光ドラム１を経由して入力されることで、回転ブラシ４１とともに回転する。駆動出力ギア１４は、回転ブラシ４１の回転軸線（すなわち、感光ドラム１の回転軸線方向と固定ブラシ４２の往復移動方向に沿う方向）を中心として回転し、その外周に歯が形成されている。

また、移動機構１３は、固定ブラシ４２を支持する支持部材２０を有している。この支持部材２０の長手方向（固定ブラシ４２の往復移動方向）の両端部には、それぞれ軸部２１（手前側のみ図示）が同方向に延出して設けられている。この支持部材２０の両端部の軸部２１のうち手前側の軸部２１に被せられるようにして、概略筒状形状のギアカム部材１５が設けられている。このギアカム部材１５は、駆動入力ギア（駆動伝達部材）１６とカム部（カム部材）１７とが一体的に連結されて構成されている。駆動入力ギア１６は、軸部２１の軸線方向（すなわち、感光ドラム１の回転軸線方向と固定ブラシ４２の往復移動方向に沿う方向）を中心として回転し、その外周に歯が形成されている。また、カム部１７は、軸部２１の軸線方向における一端面にカム外形が形成された端面カムであり、軸部２１の軸線方向（すなわち、感光ドラム１の回転軸線方向と固定ブラシ４２の往復移動方向に沿う方向）を中心として回転する。支持部材２０の軸部２１は、この概略筒状のギアカム部材１５の中央の貫通穴１７Ｂ（図６参照）に往復移動可能に挿通されている。また、このギアカム部材１５は、カム軸受１９を介して補助帯電器カバー１１に回転可能に支持されている。詳しくは後述するように、本実施例では、ギアカム部材１５は、固定ブラシ４２の長手方向の中央寄りに配置された往路側ギアカム部材１５ａと、手前側の端部寄りに配置された復路側ギアカム部材１５ｂとからなる。往路側ギアカム部材１５ａは、往路側駆動入力ギア（往路側駆動伝達部材）１６ａと往路側カム部（往路側カム部材）１７ａとが一体的に連結して構成されている。また、復路側ギアカム部材１５ｂは、復路側駆動入力ギア（復路側駆動伝達部材）１６ｂと復路側カム部（復路側カム部材）１７ｂとが一体的に連結されて構成されている。そして、往路側駆動入力ギア１６ａは上記往路側駆動出力ギア１４ａと係合関係にあり、復路側駆動入力ギア１６ｂは上記復路側駆動出力ギア１４ｂと係合関係にある。したがって、ギアカム部材１５のカム部１７は、駆動モータ１０９による回転駆動力が感光ドラム１、回転ブラシ４１を経由して入力されることで回転する。

また、支持部材２０の軸部２１には、ギアカム部材１５のカム部１７と係合関係にある係合部（係合部材）１８が設けられている。係合部１８は、軸部２１の軸線方向（往復移動方向）と交差する方向に延出して設けられている。詳しくは後述するように、本実施例では、係合部１８は、固定ブラシ４２の長手方向の中央寄りに配置された往路側係合部１８ａと、手前側の端部寄りに配置された復路側係合部１８ｂとからなる。往路側係合部１８ａは往路側カム部１７ａと係合関係にあり、復路側係合部１８ｂは復路側カム部１７ｂと係合関係にある。

そして、支持部材２０の両端部の軸部２１が、それぞれ軸受１２を介して補助帯電器カバー１１に対し往復移動可能に支持されている。したがって、駆動モータ１０９から感光ドラム１、回転ブラシ４１を経由して入力された駆動力により、回転するカム部１７のカム面１７Ａ（図６参照）と支持部材２０の軸部２１に固定された係合部１８とが摺擦する。つまり、係合部１８がカム部１７のカム面Ａに沿って摺動する。これにより、固定ブラシ４２を支持する支持部材２０が、係合部１８が固定された軸部２１と一体的に往復移動して、その結果固定ブラシ４２が往復移動する。

本実施例では、感光ドラム１の回転軸線方向、回転ブラシ４１の回転軸線方向、及び固定ブラシ４２の長手方向（往復移動方向）は、相互に略平行である。

図６を参照して更に説明する。図６は、上述の駆動出力ギア１４、ギアカム部材１５、係合部１８の近傍をよく詳しく示す斜視図である。図６は、固定ブラシ４２と回転ブラシ４１のうち回転ブラシ４１が上方に位置するようにして、感光ドラム１が配置される側とは反対側から見た様子を示す。

本実施例では、往路側ギアカム部材１５ａ、復路側ギアカム部材１５ｂとしては実質的に同一の構成のものが用いられており、カム部１７の位相が１８０°ずらされて組み付けられている。往路側ギアカム部材１５ａのカム部１７ａのカム面１７Ａと、復路側ギアカム部材１５ｂのカム部１７ｂのカム面１７Ａとは、それぞれ固定ブラシ４２の長手方向において逆側を向くように配置されている。そして、往路側ギアカム部材１５ａ、復路側ギアカム部材１５ｂのそれぞれのカム面１７Ａが、支持部材２０の軸部２１の長手軸線方向に対し略垂直方向に延出して設けられた往路側係合部１８ａ、復路側係合部１８ｂと摺動可能に係合している。

往路側駆動入力ギア１６ａ、復路側駆動入力ギア１６ｂは、それぞれ往路側駆動出力ギア１４ａ、復路側駆動出力ギア１４ｂによって駆動力が伝達されて、図中矢印Ａ方向に回転する。これにより、往路側駆動入力ギア１６ａ、復路側駆動入力ギア１６ｂにそれぞれ一体的に連結されている往路側カム部１７ａ、復路側カム部１７ｂも、同期して図中矢印Ａ方向に回転する。

そして、往路側カム部１７ａの回転により、該往路側カム部１７ａのカム面（斜線部）１７Ａと往路側係合部１８ａとが摺擦することで、該往路側係合部１８ａが図中矢印Ｂ方向（往路：手前側から奥側に向かう方向）に付勢される。その結果、往路側係合部１８ａと一体的に支持部材２０が図中矢印Ｂ方向に移動し、これにより支持部材２０に支持された固定ブラシ４２も図中矢印Ｂ方向に移動する。

更に往路側カム部１７ａが回転すると、往路側係合部１８ａと往路側カム部１７ａのカム面（斜線部）１７Ａとの摺擦が終了し、支持部材２０の移動が停止し、これにより支持部材２０に支持された固定ブラシ４２の移動も停止する。

その後、復路側カム部１７ｂの回転により、該復路側カム部１７ｂのカム面１７Ａと復路側係合部１８ｂとが摺擦することで、該復路側係合部１８ｂが図中矢印Ｂとは逆方向（復路：奥側から手前側に向かう方向）に付勢される。その結果、復路側係合部１８ｂと一体的に支持部材２０が図中矢印Ｂとは逆方向に移動し、これにより支持部材２０に支持された固定ブラシ４２も図中矢印Ｂとは逆方向に移動する。その後、その移動が停止し、再度往路方向の移動が開始される。

このような動作を繰り返すことで、支持部材２０は往復運動を繰り返し、これにより支持部材２０に支持された固定ブラシ４２も往復運動を繰り返す。

ここで、固定ブラシ４２が往復移動する領域や速度は、カム部１７のカム曲線（傾斜角度）を適宜設定することにより調整が可能である。カム曲線は、カム部材の回転角度（本実施例ではカム部材は等速回転するので時間であってもよい）に対する、カム部材によって動かされる従節（出力端、従節作動端）としての固定ブラシ４２などのプロセス手段の変位量の関係（関数）をいうものとする。

なお、本発明は、詳しくは後述するカム曲線に従って構成されていれば、カム部材の具体的態様を何ら限定するものではない。本実施例では、カム部１７として端面カムを採用しているが、円筒溝カムや円筒リブカムなどの、回転駆動を往復移動駆動に変換する任意の種類のカムを採用することができる。また、往路側と復路側とが一体のカム部材であっても構わない。

以上のような移動機構１３により、固定ブラシ４２が往復移動しながら１次補助帯電処理を行う。このような駆動入力機構を採用したことにより、装置のコストダウンを図ることが可能となる。さらに装置の簡易化、小型化を図ることが可能となる。

４．カム部の形状
次に、カム部１７の形状について更に詳しく説明する。

上述のように、本実施例では、固定ブラシ４２の往復移動は、駆動モータ１０９から感光ドラム１及び回転ブラシ４１を介して入力された回転駆動力を、カム部１７によって往復移動駆動力に変換して行う。そして、この固定ブラシ４２の往復移動の領域や速度は、カム部１７のカム曲線で調整が可能である。本実施例では、カム部１７のカム外形を本発明に従うカム曲線に適合するように構成して、固定ブラシ４２の往復移動に要する負荷を低減する。

図８は、本実施例に対する比較例のカム曲線である、カム部１７の回転角度と往復移動変位量との関係（実線）を表したグラフである。このカム曲線は、一例として、速度変動を可及的に滑らかにするようにサインカーブに設定されている。図８のカム曲線では、カム部１７の回転角度が約４５°〜約１３５°（又は約２２５°〜約３１５°）の範囲で、単位回転角度あたりの往復移動変位量（グラフの傾き）が大きくなっている。

固定ブラシ４２の往復移動は、カム部１７の回転駆動により、カム曲線にならってカム面１７Ａと係合部１８とが摺擦することで行われる。そのため、一定の速度でカム部１７が回転した場合、単位回転角度あたりの往復移動変位量（グラフの傾き）が大きい箇所で、カム部１７のカム面１７Ａと係合部１８との摺擦抵抗が高くなる。

つまり、図８のカム曲線に従って構成されたカム部１７を用いた場合、カム部１７の回転角度が約４５°〜約１３５°（又は約２２５°〜約３１５°）の範囲で、固定ブラシ４２の往復移動に要する負荷が大きくなる。

これに対して、図９は、本実施例のカム曲線である、カム部１７の回転角度と往復移動変位量との関係を表したグラフである。図９に示すように、本実施例では、単位回転角度あたりの往復移動変位量が略一定（略直線）になるように、カム部１７のカム曲線を設定している。そのため、図９のカム曲線に従って構成されたカム部１７を用いた場合、単位回転角度あたりの往復移動変位量（グラフの傾き）の最大値が、図８のカム曲線に従って構成されたカム部材１７を用いた場合と比べ低減されている。そして、本実施例のカム曲線に従って構成されたカム部材１７を用いた場合、カム部材１７の回転角度によらずに固定ブラシ４２の往復移動に要する負荷が略一定となる。これにより、安定した移動負荷の実現が可能であるとともに、負荷の最大値の低減が可能である。

このように、往復移動領域が決まっている場合、その範囲で単位回転角度あたりの往復移動変位量（グラフの傾き）が略一定になるように、カム曲線を略直線形状とすることが望ましい。理論上は、往復移動領域に対しカム曲線の上死点と下死点を直線で結んだ形状（理想直線）が最も傾きが小さくなる。

更に説明すると、図８中に実線で示した比較例のカム曲線と、一点鎖線で示した直線形状のカム曲線（理想直線）とを比較するとわかるように、ストローク量が同じである場合、直線形状のカム曲線では傾きのピークが小さくなる。そのため、固定ブラシ４２の往復移動のために必要なトルクは小さくなる。これは、本実施例のように、固定ブラシ４２の往復移動のための駆動源を回転ブラシ４１と共通化し、更に感光ドラム１とも共通化しているような場合には重要である。つまり、このような構成では、往復移動のための負荷が大きくなると、駆動伝達部での歯飛びや、駆動モータの脱調、変音などを、装置の大型化やコストアップを抑制しつつ達成するのが難しくなるからである。本実施例によれば、カム部１７のカム面（カム摺擦面、カム摺動面）１７Ａのカム曲線を略直線形状とするとで、カム部１７と係合部１８との摺擦負荷を低減し、固定ブラシ４２の往復移動に要する負荷を低減することが可能となる。

なお、カム曲線の上死点と下死点では、固定ブラシ４２の往復移動の方向が切り換わるため、衝撃が発生する場合がある。この衝撃を緩和するためには、上死点と下死点付近のカム曲線を曲線形状にすることが有効である。所望に応じて、上死点、下死点のいずれか一方又は両方の付近のカム曲線を曲線形状とすることができる。ただし、この場合でも、曲線形状はなるべく狭い範囲にすることが望ましい。カム曲線の半周期で見た場合におけるこの曲線形状の範囲は、上死点又は下死点から４５°未満の範囲である必要があり、好ましくは３０°未満の範囲、更に好ましくは１５°未満の範囲である。

また、カム曲線が略直線形状であるとは、理想直線形状に対しその傾きの最大値が＋５％以内の範囲であればよい。

ここで、本実施例では、上述のように、往路側カム部１７ａと復路側カム部１７ｂは、実質的に同一の構成とされており、それぞれのカム外形（端面カムの輪郭曲線）は、カム曲線の１周期分にわたって形成されている。しかし、本実施例では、上述のように、往路側カム部１７ａ、復路側カム部１７ｂは、それぞれ当該カム曲線の半周期分のカム外形（カム面１７Ａ）において、対応する係合部１８に作用する。このような場合、少なくとも係合部１８と係合してこれに作用するカム面のカム曲線が略直線形状とされていればよい。

５．効果
図１０は、図８に示す比較例のカム曲線（サインカーブ）に従って構成されたカム部材１７を用いた場合と、図９に示す本実施例のカム曲線（略直線形状）に従って構成されたカム部材１７を用いた場合とで、駆動トルクを比較したデータである。また、図１１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ比較例と本実施例のギアカム部材１５の斜視図である（同図には、半周期分のカム曲線も併せて示されている。）。図１１（ａ）に示すギアカム部材１５のカム部１７のカム面１７Ａは、カム曲線がサインカーブになるように構成されている。これに対し、図１１（ｂ）に示すギアカム部材１５のカム部１７のカム面１７Ａは、上死点と下死点との間でカム曲線が略直線形状（線形）となるように構成されている。また、このギアカム部材１５の上死点、下死点は、それぞれ上記所定範囲内でカム曲線が曲線形状となるようにＲ形状でつながれている。

図１０からわかるように、本実施例のカム曲線（略直線形状）に従って構成されたカム部材１７を用いた場合の駆動トルクは、比較例のカム曲線（サインカーブ）に従って構成されたカム部材１７を用いた場合と比較して約２５％低下した。このように、単位回転角度あたりの往復移動の変位量が略一定になるようにカム曲線を設定することにより、回転ブラシ４２の往復移動に要する負荷を抑制することが可能である。

以上、本実施例によれば、感光ドラム１に作用する往復移動可能なプロセス手段である固定ブラシ４２の駆動負荷を抑制することが可能となる。これにより、固定ブラシ４２を安定して動作させることができる。また、これにより、装置の簡易化、小型化を図ることが可能となる。

その他
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

例えば、上述の実施例では、感光ドラムと回転ブラシとで駆動源を共通化したが、これに限定されるものではない。例えば、感光ドラムと回転ブラシの駆動源を別々に設け、回転ブラシ用の駆動源から回転ブラシに直接入力された駆動力を利用して固定ブラシを往復移動させる構成としても構わない。また、固定ブラシの駆動源は、例えば現像スリーブなど、上述の実施例における回転ブラシ、感光ドラムとは異なる要素と共通化されていてもよい。

また、上述の実施例では、画像形成装置は中間転写方式を採用するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、中間転写ベルトの代わりに転写材を搬送する転写材担持体としての搬送ベルトなどが設置されており、画像形成部で形成されたトナー像を搬送ベルトに担持して搬送される転写材に直接転写する直接転写方式の画像形成装置がある。このような画像形成装置にも、本発明を同様に適用することが可能であり、同様の効果を得ることができる。この場合、転写材が被転写体として機能することになる。

また、プロセスカートリッジは、感光体と、この感光体に作用する往復移動可能なプロセス手段と、このプロセス手段を往復移動させる移動機構と、を有していれば、上述の実施例のような態様に限定されるものではない。例えば、上述の実施例における帯電ローラ２、現像装置３のうちいずれか又は両方は設けられていなくてもよい。

また、往復移動可能なプロセス手段が、独立の駆動源から駆動力が伝達される場合でも、上述の実施例のようなカム部を備えた移動機構を用いることで、駆動負荷を低減でき、これにより装置の小型化や簡易化が可能になる。

また、像担持体は感光体に限定されるものではない。例えば、中間転写体上の転写残トナーを帯電（例えば現像時のトナーの帯電極性とは逆極性）させて、これを１次転写部で感光体に転移させてクリーニングする方法がある。このような場合に、中間転写体上の転写残トナーを帯電させる帯電装置として、上述の実施例における補助帯電装置と同様の構成のものを用いることができる。この場合、固定ブラシの駆動源は、回転ブラシ、さらには中間転写体などと共通化することができ、そのような場合に本発明に従って固定ブラシの駆動負荷を低減することで、装置の小型化や簡易化が可能になる。

また、上述の実施例では、固定ブラシには電圧が印加されて転写残トナーを帯電させるようにされているが、電圧が印加されずに往復移動することで転写残トナーを散らすようにされていてもよい。

また、往復移動可能なプロセス手段は、固定ブラシに限定されるものではない。例えばクリーニング装置が設けられているような場合に、プロセス手段としてのクリーニングブラシやクリーニングブレードといったクリーニング部材が往復移動させられるようになっていてもよい。

１ 感光ドラム
４ 補助帯電装置
５ 駆動機構
１３ 移動機構
１５ ギアカム部材
１６ 駆動入力ギア
１７ カム部
１８ 係合部
４１ 回転ブラシ
４２ 固定ブラシ
１００ 画像形成装置
１０１ プロセスカートリッジ
１０９ 駆動モータ

Claims (9)

1. 像担持体に作用する往復移動可能なプロセス手段を往復移動させる移動機構であって、
   駆動源からの回転駆動力が入力されて回転可能な駆動伝達部材と、
   前記駆動伝達部材に入力された回転駆動力によって回転するカム部材と、
   前記カム部材と係合し前記カム部材のカム面に沿って摺動することで前記プロセス手段が往復移動するように前記プロセス手段に駆動力を伝達する係合部材と、
   を有し、
   前記カム部材は、前記カム面のカム曲線が略直線形状となるように構成されていることを特徴とする移動機構。
2. 前記カム部材は、前記プロセス手段を往復移動の往路方向に移動させる際に前記係合部と係合する往路側カム部材と、復路側に移動させる際に前記係合部と係合する復路側カム部材と、からなることを特徴とする請求項１に記載の移動機構。
3. 前記駆動伝達部材と前記カム部材とは一体的に連結されており、それぞれ前記プロセス手段の往復移動方向に沿う回転軸線を中心に回転可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の移動機構。
4. 前記プロセス手段を支持し前記プロセス手段と一体的に往復移動する支持部材であって、前記プロセス手段の往復移動方向に沿って延出して設けられた軸部を有する支持部材を有し、
   前記カム部材は、前記支持部材の前記軸部が挿通される穴を備え、前記プロセス手段の往復移動方向に沿う方向の端面にカム外形が形成された端面カムであり、
   前記係合部は、前記支持部材の前記軸部から前記プロセス手段の往復移動方向と交差する方向に延出して設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の移動機構。
5. 前記駆動源は、前記プロセス手段とは別の少なくとも一つの要素を駆動するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の移動機構。
6. 前記少なくとも一つの要素は、前記像担持体に作用する別のプロセス手段であるか、又は前記像担持体に作用する別のプロセス手段及び前記像担持体であることを特徴とする請求項５に記載の移動機構。
7. 画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、像担持体としての感光体と、前記感光体に作用する往復移動可能なプロセス手段と、該プロセス手段を往復移動させる請求項１〜６のいずれか一項に記載の移動機構と、を有することを特徴するプロセスカートリッジ。
8. 回転可能な感光体と、
   前記感光体に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、
   前記現像装置により形成された前記感光体上のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、
   前記感光体に残留した転写残トナーを前記現像装置へ回収するために前記感光体に接触して配置された回転可能な回転ブラシ及び往復移動可能な固定ブラシと、
   前記回転ブラシを回転させるための駆動源と、
   前記駆動源から前記回転ブラシを介して回転駆動力が入力され前記感光体の回転軸線方向に沿う回転軸線を中心に回転可能な駆動伝達部材と、
   前記駆動伝達部材に入力された回転駆動力によって回転するカム部材と、
   前記カム部材と係合し前記カム部材のカム面に沿って摺動することで前記固定ブラシが前記感光体の回転軸線方向に沿う方向へ往復移動するように前記固定ブラシに駆動力を伝達する係合部材と、
   を有し、
   前記カム部材は、前記カム面のカム曲線が略直線形状となるように構成されていることを特徴とする画像形成装置。
9. 前記駆動源は、更に前記感光体を回転させることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

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