JP4579395B2 - 画像形成ユニット及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【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】
例えば、特開平8−137181号公報に示す装置（以下「従来装置Ａ」という）にあっては、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たユニットとして構成され、大きな可動側フレームを装置前面へ回動して開き、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挿入するように構成されている。
【０００４】
そして、中間転写ベルトの投影上方面に、感光体ドラムと廃トナー収容ボックスが一体となった感光体ユニットが設けられ、感光体ドラム上の廃トナーはクリーニングブレードにより掻き取られ、背面の廃トナーボックスへ収容される。また、中間転写ベルト上の廃トナーも、もう一つのクリーニングブレードで掻き取られ、搬送コイルにより第一の搬送パイプの下部に搬送され、更に、第一の搬送パイプ内のスクリューにより、廃トナー収容ボックスのある上方まで搬送される。その後、第二の搬送パイプ内を搬送コイルで搬送され、ようやく廃トナー収容ボックスに収容される。
【０００５】
また、第二のパイプと廃トナー収容ボックスの連結部は別ユニットでそれぞれ、着脱する構成になっているので、着脱時にシャッターが開閉して、廃トナーがこぼれないようになっている。
【０００６】
中間転写体を用いたもう一つのカラー画像形成装置の従来例としては、特開平11−30944号公報、特開平10−177329号公報に示すように、感光体ベルトと中間転写ベルト、廃トナー収容ボックスが一体構成となった装置（以下「従来装置Ｂ」という）が提案されている。
【０００７】
従来装置Ｂにおいては、中間転写ベルトの投影下方面に感光体ベルトと廃トナー回収ボックスを配置した構成となっている。また、従来装置Ａと同様に、大きな可動側フレームを装置前面へ回動して開き、中間転写体と感光体、廃トナー収容ボックスが一体となった画像形成ユニットを上方より挿入する構成となっている。
【０００８】
また、中間転写体ベルトと感光体ベルトの廃トナーは、同様にそれぞれのクリーニングベルトで掻き取られ、廃トナー収容ボックスに収容される。このとき、中間転写体ベルトからの廃トナーは搬送パイプで上方から下方へ落下する構成となっているために前述した従来装置Ａの場合ほど複雑ではない。
【０００９】
中間転写体ベルトと感光体ベルト一体構成の画像形成ユニットは画像形成装置本体内で位置決めされ、中間転写体ベルトと感光体ベルトのそれぞれの駆動力伝達カップリングの位置関係は、画像形成ユニット側と画像形成装置本体側で若干の位置ズレが発生する。そこで、この位置ズレを吸収するために、特開平11−126009号公報に示すように、画像形成装置側のカップリングの中間部材としての爪部がスライドして芯ズレを吸収する、いわゆるオルダム軸継手を採用している。
【００１０】
また、廃トナーの搬送系の駆動は従来装置Ａと同様に、感光体ユニット側と中間転写体ユニット側にそれぞれ独立に設けられたカップリング、或いはギアが装置本体側のカップリング、或いはギアと噛み合い、装置本体側から伝達される構成となっている。
【００１１】
更に、従来装置Ａと同様に二次転写ローラの回転駆動、二次転写後の定着器までの転写材搬送手段の回転駆動は装置本体内の駆動伝達経路で行われている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のカラー画像形成装置では以下のような問題点がある。
【００１３】
まず、従来装置Ａに示す別体型の画像形成ユニットでは画像形成ユニットが二種類あるため装置全体が大きくなってしまう。しかも、画像形成ユニット着脱のための開口部も大きく複雑となり、コストアップにつながってしまう。また、二種類のユニットの存在は着脱手順が発生したりユーザビリティーもよくないといった課題があげられる。
【００１４】
更に、廃トナーを廃トナーボックスまで搬送し、廃トナーボックス内でも廃トナーを撹拌するために、画像形成装置本体から、専用の駆動伝達経路を必要とする。そのため、装置本体側に余分な伝達経路が増えるばかりでなく、画像形成ユニット側にも余分な駆動伝達経路が必要となる。
【００１５】
更に、画像形成ユニットの着脱のために、感光体ユニットと中間転写体ユニットの駆動伝達カップリング同様に退避機構も設けなければならない。
【００１６】
また、二次転写ローラの回転駆動力、二次転写後の定着器までの転写材搬送手段の回転駆動力も装置本体内の駆動源からギア列を介して伝達されてくる。従って、画像形成ユニットの大型化、装置本体の複雑化、大型化、コストアップにつながってしまうという課題がある。
【００１７】
一方、従来装置Ｂでは一体型の画像形成ユニットとなっているが、中間転写体ベルトと感光体ベルトのそれぞれの回転駆動力伝達カップリングの装置本体側のカップリングとの芯ズレを吸収するために、前述したようにいわゆるオルダム軸継手を採用する必要がある。
【００１８】
また、従来装置Ａと同様に、廃トナーの搬送系の駆動は、感光体ユニット側と中間転写体ユニット側にそれぞれ独立に設けられたカップリング、或いはギアが装置本体側のカップリング、或いはギアと噛み合い、装置本体側から伝達される構成となっている。従って、画像形成ユニットの着脱のために、感光体と中間転写体の駆動伝達カップリングと同様に退避機構も設けなければならない（なお、この場合、感光体と中間転写体の回転駆動のように、高精度の回転ではないので、オルダム軸継手のような複雑なカップリングは必要ない）。
【００１９】
また、二次転写ローラの回転駆動力も装置本体内の駆動源からギア列を介して伝達されてくる。
【００２０】
従って、従来装置Ｂの場合も画像形成ユニットの大型化、装置本体の複雑化、大型化、コストアップにつながってしまう。
【００２１】
本発明は従来の上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動伝達経路を最小限に抑え、小型、低コストの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。
【００２２】
【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の画像形成ユニットであって、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、前記像担持体からトナーを回収するクリーニング手段と、前記クリーニング手段が回収したトナーを収容する廃トナーボックスと、駆動力が伝達されることで前記クリーニング手段が回収したトナーを搬送する廃トナー搬送手段と、を有し、前記像担持体は、前記装置本体に設けられた像担持体支持部のカップリングに嵌合する第１のカップリングを備えており、前記第１のカップリングが前記像担持体支持部のカップリングと嵌合して前記装置本体から駆動力が伝達されて回転することで、前記像担持体は回転可能である画像形成ユニットにおいて、前記中間転写体は、ベルトと、前記装置本体に設けられた中間転写体支持部のカップリングに嵌合する第２のカップリングと、前記ベルトを回転させるものであり前記第２のカップリングが回転することで回転する駆動ローラと、前記駆動ローラに設けられた駆動ギアと、を備え、前記第２のカップリングが前記中間転写体支持部のカップリングと嵌合して前記装置本体から駆動力が伝達されて回転することで、前記駆動ローラと前記駆動ギアは回転可能であり、前記駆動ギアによって回転する複数のギアから成るギア列を有し、前記廃トナー搬送手段に伝達される駆動力は、前記駆動ギアから前記ギア列を介して伝達されることを特徴とする。
【００２３】
上記構成にあっては、像担持体の回転精度を高精度に維持すると共に、廃トナー搬送手段への駆動伝達経路を最小限に抑えることが可能となるため、画像形成ユニット及びこれを装着する画像形成装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
【００２４】
【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。
【００２５】
図１は一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。
【００２６】
｛画像形成装置の全体構成｝
中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト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。
【００２７】
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４Ｍ，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。
【００２８】
この間、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。
【００２９】
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５ａの回転と同期して、搬送手段としての給送ローラ７ｂ、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。
【００３０】
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。
【００３１】
更に、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電することで回収する。すなわち、この回収手段は、前記のようにして帯電された中間転写ベルト上の残留トナーを一次転写ローラ５ｊにより感光体ドラム１に静電気的に逆転写し、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。また、複数の転写材に連続して画像形成する場合、この逆転写と同時に次の画像の一次転写を行う構成とされる。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経路をたどり、廃トナー収容手段としての廃トナーボックス16に回収され蓄積される。
【００３４】
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。
【００３５】
｛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。
【００３６】
図２は図１の画像形成ユニットの概略構成を示す縦断面図であり、装置前面に向かって左側から見た縦断面説明図、図３は画像形成ユニットの駆動伝達構成を示す縦断面説明図、図４及び図５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説明図を示す。また、図６は図４の矢印Ｂ方向（上方）より見た廃トナー搬送通路部での横断面説明図であり、図７はトナー詰まり防止機構の説明図、図８は搬送ベルトユニットの構成説明図、図９は画像形成ユニットの装着構成説明図である。
【００３７】
図２乃至図９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、エンドレスベルトで構成された中間転写ベルト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。
【００３８】
（感光体ドラムユニット）
感光体ドラムユニット20には、感光体ドラム１が両端を回転自在に右側軸受206（図５参照）と左側回転支軸202（図３参照）により保持され、感光体ドラム１は、装置本体に設けられたモータの回転駆動力が伝達されるモータ(モータとの間には種々のギヤ等が配置され、ギヤ等を介して駆動力が伝達される構成となっている)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。
【００３９】
また、図３に示すように、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、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。
【００４０】
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、図４参照）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廃トナー搬送手段としてのスクリュー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６における矢印Ｃの方向）。
【００４１】
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、図４の矢印Ｄに示すように、廃トナー通路31を滑り落ちていく。更に、廃トナー通路31の内部には、図６に示すようになコ字状の形状を連ねた針金32が設けられ、その一端は図に示すようなスクリュー28の回転中心より偏心した位置に差し込まれている。また、他方端はフリー状態になっており、図４に示すように、廃トナー通路と廃トナーボックス16をつなぐ穴34に挿入されている。これにより、図７に示すように、スクリュー28が矢印方向へ回転すると、針金32の端部が穴34の内周を回転するので、穴34での廃トナー詰まりが防止される。
【００４２】
その後、廃トナーは穴34から廃トナーボックス16に落下し、廃トナー撹拌手段としての廃トナー撹拌板35の回転により均されて蓄積されていく。なお、図６に示すように、廃トナー通路の両端はシール部材33によってシールされ、廃トナーが外部へ漏れないようになっている。また、廃トナー容器は画像形成ユニット内に設置されているので、廃トナー容器が廃トナーでいっぱいであると所望の検知手段により検知すると、この旨の信号を制御手段に送り、装置全面の表示よりユーザーに画像形成ユニットの交換を促す。
【００４３】
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。
【００４４】
（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を含む中間転写体フレーム45に、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。
【００４５】
駆動ローラ40は、両端を回転自在に右側軸受205（図５参照）と左側軸受201（図２参照）により保持され、装置本体に設けられたモータの回転駆動力が伝達される(モータとの間には種々のギヤ等が配置され、ギヤ等を介して駆動力が伝達される構成となっており、またカップリング24に回転駆動力を付与するモータと共通である)右側端部のカップリング42（図４参照）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。このように、共通の１つの駆動源（モータ）により感光体ドラム、中間転写ベルトを回転駆動する構成となっているので、駆動源の回転ムラ（偏芯）による色ずれを防止すると共に装置を小型化、低コスト化することができる。また、従動ローラ41の両端の軸受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ようになっている。
【００４６】
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、図２及び図４に示すように、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、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５ａ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。
【００５０】
（画像形成ユニット内の駆動伝達構成）
ここで、画像形成ユニット５内の回転駆動力伝達手段の構成について説明する。
【００５１】
前述したように、感光体ドラム１へ駆動伝達する感光体ドラム駆動伝達手段は、右側端部のカップリング24を介して単独で装置本体から所定の回転駆動力が伝達する構成になっている。これは、感光体ドラム１は前述したように、露光手段３により静電潜像を形成しトナーを付着させて現像を行うので、単独駆動で高精度の一定速度回転を維持する構成が望ましいからである。
【００５２】
一方、中間転写体ベルト駆動ローラ40へ駆動伝達する中間転写体駆動伝達手段は前記感光体ドラム駆動伝達手段と別経路によるものであり、、図６に示すように、右側端部のカップリング42を介して装置本体から所定の回転数で回転駆動力が伝達され、中間転写ベルト５ａを回転移動させるとともに、駆動ローラ40の左側回転軸部211に固定された二段ギア212にも回転駆動力が伝達される。
【００５３】
そして、図３に示すように、二段ギア212の小ギアから二段アイドラギア213，214を介して減速され、更にアイドラギア215、ギア216を介して回転駆動力が伝達され、図２に示す廃トナーボックス内の廃トナー撹拌板35が矢印方向に回転される。
【００５４】
また、二段アイドラギア214の大ギアから、アイドラギア218，219、ギア220を介して回転駆動力が伝達され、図２に示す感光体ドラムユニット20内のスクリュー28が矢印方向に回転される。
【００５５】
次に、カラー画像形成装置本体側の二次転写ローラ11及び、二次転写後の定着器８までの搬送手段への回転駆動力伝達経路について述べる。
【００５６】
二段ギア212の大ギアから、画像形成装置本体に設けられたアイドラギア300に伝達された回転駆動力は、アイドラギア301、搬送ベルト駆動ギア302を介して、搬送ベルト303（図８参照）及び搬送ベルト304を転写材搬送方向に回転移動させる。一方、アイドラギア301は、二次転写ローラ11の駆動ギア305にも連結されており、この駆動ギア305を介して回転駆動力が二次転写ローラ11にも矢印方向に伝達される。ここで、二次転写ローラ11は前述したように中間転写ベルト５ａに対し、接離動作を行うことができるようになっている。
【００５７】
｛画像形成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する装着手段の構成について、図９を参照して説明する。
【００５８】
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402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４参照）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403に設けられ、中間転写ベルト駆動ローラ40への回転駆動力を伝達するカップリング42（図４参照）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。
【００５９】
装置本体内側には感光体ドラム用ガイドレール400と、中間転写体用ガイドレール401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６に示す、画像形成ユニットのドラム用の軸受206，回転支軸202と中間転写ベルト駆動ローラ40の軸受201，205との段差γとなっている。
【００６０】
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400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203，204（図６参照）を中間転写体用ガイドレール401にそれぞれ載せてスライドさせながら挿入していく。
【００６１】
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402に落ち込み、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受205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403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404にそれぞれ落ち込み、図９に示すように、それぞれがねじりコイルバネ405，406，407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。
【００６２】
次に、前記画像形成ユニット５を取り外すときは上蓋60を開いて画像形成ユニット５を引き抜くだけで容易に引き抜くことができる。そして、画像形成ユニット５を取り出した後は、図９からも明らかなように、上方から転写材搬送経路が露出する。このため、転写材がジャム（紙詰まり）した場合でも容易にジャム処理することができる。
【００６３】
前述したように、廃トナーを搬送するスクリュー28や廃トナーボックス16内の廃トナーを撹拌する廃トナー撹拌板35への駆動伝達を、感光体ドラム駆動伝達手段ではなく中間転写ベルト５ａを駆動する駆動伝達手段を介して行うことで、感光体ドラムの回転精度を高精度に維持すると共に、駆動伝達経路を最小限に抑えることができ、結果として高画質の画像形成と画像形成ユニットの小型化及び低コスト化が図れる。
【００６４】
また、二次転写ローラ11への駆動伝達も前記中間転写ベルト５ａを駆動する駆動伝達手段を介して行うことにより、同様に画像形成装置の小型化を図ることができる。
【００６５】
また、中間転写ベルト５ａに残留したトナーをトナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性に帯電し、これを次の画像の一次転写時と同時に感光体ドラム１に静電的に逆転写する構成とすることで、複数の転写材に画像形成する場合に画像形成のスループットを向上することができ、廃トナー容器の位置を感光体ドラムの近傍に配置できることが可能となる。
【００６６】
感光体ドラム上のトナーを摺擦して除去するクリーニング手段としてクリーニングブレードを用いる場合は、クリーニングブレードにより掻き落されたトナーが落下するのでクリーニングブレードの直ぐ下（クリーニングブレードの感光体ドラムに対する当接位置よりも感光体ドラムの回転方向直上流側）に廃トナー容器を配置するのが好ましいためである。
【００６７】
なお、前述した実施形態では像担持体としてドラム状の感光体ドラム１を用いたが、これはエンドレスベルトで構成した感光体ベルトを用いてもよい。また、中間転写体もエンドレスベルトで構成した中間転写ベルト５ａでなく、ドラム状の中間転写ドラムで構成してもよい。
【００６８】
しかし、上記のように像担持体を感光体ドラムで構成し、中間転写体をエンドレスベルトで構成することにより、図に示すように中間転写ベルトを斜めに配置し、その垂直投影面上方に感光体ドラムを配置し、垂直投影面下方に廃トナー容器をコンパクトに配置することが可能となる。
【００６９】
本実施例では、複数色のトナー像を中間転写体に順次重ねて転写する構成の画像形成装置であるので、中間転写体の周長を感光体の周長の略整数倍とすることで感光体ドラムの偏芯による色ずれが生じないようにすることができる。したがって、中間転写体をドラム形状にすると大きな直径となってしまい装置が大型化してしまうが、中間転写体をベルト形状にすると配置の自由度、即ち設計の自由度が向上するのでこの構成が好ましい。なお、感光体よりも中間転写体の周長を長くするのは、装置に使用可能な最大長さの転写材（中間転写体の回転方向に沿った転写材の長さ）に対する画像形成のために、この長さ以上の周長が必要となるからである。また、感光体をドラム形状にするのは、ベルトにした場合にベルトの蛇行を防止するための特別な構成が必要となるからである。
【００７０】
【発明の効果】
本発明は前述のように構成したために、像担持体の回転精度を高精度に維持すると共に廃トナー搬送手段への駆動伝達経路を最小限に抑えることが可能となるため、画像形成ユニット及びこれを装着する画像形成装置の小型化及び低コスト化が可能となる。また、画像形成ユニットを着脱するための開口部も小さく、簡単に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子写真画像形成装置で、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る。
【図２】図１の画像形成ユニットの概略構成を示す縦断面図であり、装置前面に向かって左側から見た縦断面説明図である。
【図３】画像形成ユニットの駆動伝達構成を示す縦断面説明図である。
【図４】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説明図である。
【図５】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説明図である。
【図６】図４の上方より見た廃トナー搬送通路部での横断面説明図である。
【図７】トナー詰まり防止機構の説明図である。
【図８】搬送ベルトユニットの構成説明図である。
【図９】画像形成ユニットの装着構成説明図である。
【符号の説明】
Ａ …カラー画像形成装置
Ｓ …転写材
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 …クリーニング帯電ローラ
５ｊ …押えローラ
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 …排出ローラ対
15 …排出ガイド
16 …廃トナーボックス
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
31 …廃トナー通路
32 …針金
33 …シール部材
34 …穴
35 …廃トナー撹拌板
40 …ベルト駆動ローラ
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
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
211 …左側回転軸部
212 …二段ギア
213，214 …二段アイドラギア
215 …アイドラギア
216 …ギア
218，219 …アイドラギア
220 …ギア
300 …アイドラギア
301 …アイドラギア
302 …搬送ベルト駆動ギア
303 …搬送ベルト
304 …搬送ベルト
305 …駆動ギア
400 …感光体ドラム用ガイドレール
401 …中間転写体用ガイドレール
402 …支持部
403 …支持部
404 …位置決め溝
405，406，407 …ねじりコイルバネ
【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】
例えば、特開平8−137181号公報に示す装置（以下「従来装置Ａ」という）にあっては、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たユニットとして構成され、大きな可動側フレームを装置前面へ回動して開き、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挿入するように構成されている。
【０００４】
そして、中間転写ベルトの投影上方面に、感光体ドラムと廃トナー収容ボックスが一体となった感光体ユニットが設けられ、感光体ドラム上の廃トナーはクリーニングブレードにより掻き取られ、背面の廃トナーボックスへ収容される。また、中間転写ベルト上の廃トナーも、もう一つのクリーニングブレードで掻き取られ、搬送コイルにより第一の搬送パイプの下部に搬送され、更に、第一の搬送パイプ内のスクリューにより、廃トナー収容ボックスのある上方まで搬送される。その後、第二の搬送パイプ内を搬送コイルで搬送され、ようやく廃トナー収容ボックスに収容される。
【０００５】
また、第二のパイプと廃トナー収容ボックスの連結部は別ユニットでそれぞれ、着脱する構成になっているので、着脱時にシャッターが開閉して、廃トナーがこぼれないようになっている。
【０００６】
中間転写体を用いたもう一つのカラー画像形成装置の従来例としては、特開平11−30944号公報、特開平10−177329号公報に示すように、感光体ベルトと中間転写ベルト、廃トナー収容ボックスが一体構成となった装置（以下「従来装置Ｂ」という）が提案されている。
【０００７】
従来装置Ｂにおいては、中間転写ベルトの投影下方面に感光体ベルトと廃トナー回収ボックスを配置した構成となっている。また、従来装置Ａと同様に、大きな可動側フレームを装置前面へ回動して開き、中間転写体と感光体、廃トナー収容ボックスが一体となった画像形成ユニットを上方より挿入する構成となっている。
【０００８】
また、中間転写体ベルトと感光体ベルトの廃トナーは、同様にそれぞれのクリーニングベルトで掻き取られ、廃トナー収容ボックスに収容される。このとき、中間転写体ベルトからの廃トナーは搬送パイプで上方から下方へ落下する構成となっているために前述した従来装置Ａの場合ほど複雑ではない。
【０００９】
中間転写体ベルトと感光体ベルト一体構成の画像形成ユニットは画像形成装置本体内で位置決めされ、中間転写体ベルトと感光体ベルトのそれぞれの駆動力伝達カップリングの位置関係は、画像形成ユニット側と画像形成装置本体側で若干の位置ズレが発生する。そこで、この位置ズレを吸収するために、特開平11−126009号公報に示すように、画像形成装置側のカップリングの中間部材としての爪部がスライドして芯ズレを吸収する、いわゆるオルダム軸継手を採用している。
【００１０】
また、廃トナーの搬送系の駆動は従来装置Ａと同様に、感光体ユニット側と中間転写体ユニット側にそれぞれ独立に設けられたカップリング、或いはギアが装置本体側のカップリング、或いはギアと噛み合い、装置本体側から伝達される構成となっている。
【００１１】
更に、従来装置Ａと同様に二次転写ローラの回転駆動、二次転写後の定着器までの転写材搬送手段の回転駆動は装置本体内の駆動伝達経路で行われている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来のカラー画像形成装置では以下のような問題点がある。
【００１３】
まず、従来装置Ａに示す別体型の画像形成ユニットでは画像形成ユニットが二種類あるため装置全体が大きくなってしまう。しかも、画像形成ユニット着脱のための開口部も大きく複雑となり、コストアップにつながってしまう。また、二種類のユニットの存在は着脱手順が発生したりユーザビリティーもよくないといった課題があげられる。
【００１４】
更に、廃トナーを廃トナーボックスまで搬送し、廃トナーボックス内でも廃トナーを撹拌するために、画像形成装置本体から、専用の駆動伝達経路を必要とする。そのため、装置本体側に余分な伝達経路が増えるばかりでなく、画像形成ユニット側にも余分な駆動伝達経路が必要となる。
【００１５】
更に、画像形成ユニットの着脱のために、感光体ユニットと中間転写体ユニットの駆動伝達カップリング同様に退避機構も設けなければならない。
【００１６】
また、二次転写ローラの回転駆動力、二次転写後の定着器までの転写材搬送手段の回転駆動力も装置本体内の駆動源からギア列を介して伝達されてくる。従って、画像形成ユニットの大型化、装置本体の複雑化、大型化、コストアップにつながってしまうという課題がある。
【００１７】
一方、従来装置Ｂでは一体型の画像形成ユニットとなっているが、中間転写体ベルトと感光体ベルトのそれぞれの回転駆動力伝達カップリングの装置本体側のカップリングとの芯ズレを吸収するために、前述したようにいわゆるオルダム軸継手を採用する必要がある。
【００１８】
また、従来装置Ａと同様に、廃トナーの搬送系の駆動は、感光体ユニット側と中間転写体ユニット側にそれぞれ独立に設けられたカップリング、或いはギアが装置本体側のカップリング、或いはギアと噛み合い、装置本体側から伝達される構成となっている。従って、画像形成ユニットの着脱のために、感光体と中間転写体の駆動伝達カップリングと同様に退避機構も設けなければならない（なお、この場合、感光体と中間転写体の回転駆動のように、高精度の回転ではないので、オルダム軸継手のような複雑なカップリングは必要ない）。
【００１９】
また、二次転写ローラの回転駆動力も装置本体内の駆動源からギア列を介して伝達されてくる。
【００２０】
従って、従来装置Ｂの場合も画像形成ユニットの大型化、装置本体の複雑化、大型化、コストアップにつながってしまう。
【００２１】
本発明は従来の上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動伝達経路を最小限に抑え、小型、低コストの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。
【００２２】
【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の画像形成ユニットであって、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、前記像担持体からトナーを回収するクリーニング手段と、前記クリーニング手段が回収したトナーを収容する廃トナーボックスと、駆動力が伝達されることで前記クリーニング手段が回収したトナーを搬送する廃トナー搬送手段と、を有し、前記像担持体は、前記装置本体に設けられた像担持体支持部のカップリングに嵌合する第１のカップリングを備えており、前記第１のカップリングが前記像担持体支持部のカップリングと嵌合して前記装置本体から駆動力が伝達されて回転することで、前記像担持体は回転可能である画像形成ユニットにおいて、前記中間転写体は、ベルトと、前記装置本体に設けられた中間転写体支持部のカップリングに嵌合する第２のカップリングと、前記ベルトを回転させるものであり前記第２のカップリングが回転することで回転する駆動ローラと、前記駆動ローラに設けられた駆動ギアと、を備え、前記第２のカップリングが前記中間転写体支持部のカップリングと嵌合して前記装置本体から駆動力が伝達されて回転することで、前記駆動ローラと前記駆動ギアは回転可能であり、前記駆動ギアによって回転する複数のギアから成るギア列を有し、前記廃トナー搬送手段に伝達される駆動力は、前記駆動ギアから前記ギア列を介して伝達されることを特徴とする。
【００２３】
上記構成にあっては、像担持体の回転精度を高精度に維持すると共に、廃トナー搬送手段への駆動伝達経路を最小限に抑えることが可能となるため、画像形成ユニット及びこれを装着する画像形成装置の小型化及び低コスト化が可能となる。
【００２４】
【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。
【００２５】
図１は一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。
【００２６】
｛画像形成装置の全体構成｝
中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト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。
【００２７】
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４Ｍ，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。
【００２８】
この間、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。
【００２９】
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５ａの回転と同期して、搬送手段としての給送ローラ７ｂ、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。
【００３０】
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。
【００３１】
更に、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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をトナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電することで回収する。すなわち、この回収手段は、前記のようにして帯電された中間転写ベルト上の残留トナーを一次転写ローラ５ｊにより感光体ドラム１に静電気的に逆転写し、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。また、複数の転写材に連続して画像形成する場合、この逆転写と同時に次の画像の一次転写を行う構成とされる。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経路をたどり、廃トナー収容手段としての廃トナーボックス16に回収され蓄積される。
【００３４】
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。
【００３５】
｛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。
【００３６】
図２は図１の画像形成ユニットの概略構成を示す縦断面図であり、装置前面に向かって左側から見た縦断面説明図、図３は画像形成ユニットの駆動伝達構成を示す縦断面説明図、図４及び図５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説明図を示す。また、図６は図４の矢印Ｂ方向（上方）より見た廃トナー搬送通路部での横断面説明図であり、図７はトナー詰まり防止機構の説明図、図８は搬送ベルトユニットの構成説明図、図９は画像形成ユニットの装着構成説明図である。
【００３７】
図２乃至図９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、エンドレスベルトで構成された中間転写ベルト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。
【００３８】
（感光体ドラムユニット）
感光体ドラムユニット20には、感光体ドラム１が両端を回転自在に右側軸受206（図５参照）と左側回転支軸202（図３参照）により保持され、感光体ドラム１は、装置本体に設けられたモータの回転駆動力が伝達されるモータ(モータとの間には種々のギヤ等が配置され、ギヤ等を介して駆動力が伝達される構成となっている)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。
【００３９】
また、図３に示すように、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、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。
【００４０】
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、図４参照）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廃トナー搬送手段としてのスクリュー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６における矢印Ｃの方向）。
【００４１】
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、図４の矢印Ｄに示すように、廃トナー通路31を滑り落ちていく。更に、廃トナー通路31の内部には、図６に示すようになコ字状の形状を連ねた針金32が設けられ、その一端は図に示すようなスクリュー28の回転中心より偏心した位置に差し込まれている。また、他方端はフリー状態になっており、図４に示すように、廃トナー通路と廃トナーボックス16をつなぐ穴34に挿入されている。これにより、図７に示すように、スクリュー28が矢印方向へ回転すると、針金32の端部が穴34の内周を回転するので、穴34での廃トナー詰まりが防止される。
【００４２】
その後、廃トナーは穴34から廃トナーボックス16に落下し、廃トナー撹拌手段としての廃トナー撹拌板35の回転により均されて蓄積されていく。なお、図６に示すように、廃トナー通路の両端はシール部材33によってシールされ、廃トナーが外部へ漏れないようになっている。また、廃トナー容器は画像形成ユニット内に設置されているので、廃トナー容器が廃トナーでいっぱいであると所望の検知手段により検知すると、この旨の信号を制御手段に送り、装置全面の表示よりユーザーに画像形成ユニットの交換を促す。
【００４３】
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。
【００４４】
（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を含む中間転写体フレーム45に、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。
【００４５】
駆動ローラ40は、両端を回転自在に右側軸受205（図５参照）と左側軸受201（図２参照）により保持され、装置本体に設けられたモータの回転駆動力が伝達される(モータとの間には種々のギヤ等が配置され、ギヤ等を介して駆動力が伝達される構成となっており、またカップリング24に回転駆動力を付与するモータと共通である)右側端部のカップリング42（図４参照）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。このように、共通の１つの駆動源（モータ）により感光体ドラム、中間転写ベルトを回転駆動する構成となっているので、駆動源の回転ムラ（偏芯）による色ずれを防止すると共に装置を小型化、低コスト化することができる。また、従動ローラ41の両端の軸受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ようになっている。
【００４６】
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、図２及び図４に示すように、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、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５ａ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。
【００５０】
（画像形成ユニット内の駆動伝達構成）
ここで、画像形成ユニット５内の回転駆動力伝達手段の構成について説明する。
【００５１】
前述したように、感光体ドラム１へ駆動伝達する感光体ドラム駆動伝達手段は、右側端部のカップリング24を介して単独で装置本体から所定の回転駆動力が伝達する構成になっている。これは、感光体ドラム１は前述したように、露光手段３により静電潜像を形成しトナーを付着させて現像を行うので、単独駆動で高精度の一定速度回転を維持する構成が望ましいからである。
【００５２】
一方、中間転写体ベルト駆動ローラ40へ駆動伝達する中間転写体駆動伝達手段は前記感光体ドラム駆動伝達手段と別経路によるものであり、、図６に示すように、右側端部のカップリング42を介して装置本体から所定の回転数で回転駆動力が伝達され、中間転写ベルト５ａを回転移動させるとともに、駆動ローラ40の左側回転軸部211に固定された二段ギア212にも回転駆動力が伝達される。
【００５３】
そして、図３に示すように、二段ギア212の小ギアから二段アイドラギア213，214を介して減速され、更にアイドラギア215、ギア216を介して回転駆動力が伝達され、図２に示す廃トナーボックス内の廃トナー撹拌板35が矢印方向に回転される。
【００５４】
また、二段アイドラギア214の大ギアから、アイドラギア218，219、ギア220を介して回転駆動力が伝達され、図２に示す感光体ドラムユニット20内のスクリュー28が矢印方向に回転される。
【００５５】
次に、カラー画像形成装置本体側の二次転写ローラ11及び、二次転写後の定着器８までの搬送手段への回転駆動力伝達経路について述べる。
【００５６】
二段ギア212の大ギアから、画像形成装置本体に設けられたアイドラギア300に伝達された回転駆動力は、アイドラギア301、搬送ベルト駆動ギア302を介して、搬送ベルト303（図８参照）及び搬送ベルト304を転写材搬送方向に回転移動させる。一方、アイドラギア301は、二次転写ローラ11の駆動ギア305にも連結されており、この駆動ギア305を介して回転駆動力が二次転写ローラ11にも矢印方向に伝達される。ここで、二次転写ローラ11は前述したように中間転写ベルト５ａに対し、接離動作を行うことができるようになっている。
【００５７】
｛画像形成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する装着手段の構成について、図９を参照して説明する。
【００５８】
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402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４参照）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403に設けられ、中間転写ベルト駆動ローラ40への回転駆動力を伝達するカップリング42（図４参照）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。
【００５９】
装置本体内側には感光体ドラム用ガイドレール400と、中間転写体用ガイドレール401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６に示す、画像形成ユニットのドラム用の軸受206，回転支軸202と中間転写ベルト駆動ローラ40の軸受201，205との段差γとなっている。
【００６０】
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400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203，204（図６参照）を中間転写体用ガイドレール401にそれぞれ載せてスライドさせながら挿入していく。
【００６１】
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402に落ち込み、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受205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403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404にそれぞれ落ち込み、図９に示すように、それぞれがねじりコイルバネ405，406，407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。
【００６２】
次に、前記画像形成ユニット５を取り外すときは上蓋60を開いて画像形成ユニット５を引き抜くだけで容易に引き抜くことができる。そして、画像形成ユニット５を取り出した後は、図９からも明らかなように、上方から転写材搬送経路が露出する。このため、転写材がジャム（紙詰まり）した場合でも容易にジャム処理することができる。
【００６３】
前述したように、廃トナーを搬送するスクリュー28や廃トナーボックス16内の廃トナーを撹拌する廃トナー撹拌板35への駆動伝達を、感光体ドラム駆動伝達手段ではなく中間転写ベルト５ａを駆動する駆動伝達手段を介して行うことで、感光体ドラムの回転精度を高精度に維持すると共に、駆動伝達経路を最小限に抑えることができ、結果として高画質の画像形成と画像形成ユニットの小型化及び低コスト化が図れる。
【００６４】
また、二次転写ローラ11への駆動伝達も前記中間転写ベルト５ａを駆動する駆動伝達手段を介して行うことにより、同様に画像形成装置の小型化を図ることができる。
【００６５】
また、中間転写ベルト５ａに残留したトナーをトナーの正規の帯電極性（本実施例では負極性）とは逆極性に帯電し、これを次の画像の一次転写時と同時に感光体ドラム１に静電的に逆転写する構成とすることで、複数の転写材に画像形成する場合に画像形成のスループットを向上することができ、廃トナー容器の位置を感光体ドラムの近傍に配置できることが可能となる。
【００６６】
感光体ドラム上のトナーを摺擦して除去するクリーニング手段としてクリーニングブレードを用いる場合は、クリーニングブレードにより掻き落されたトナーが落下するのでクリーニングブレードの直ぐ下（クリーニングブレードの感光体ドラムに対する当接位置よりも感光体ドラムの回転方向直上流側）に廃トナー容器を配置するのが好ましいためである。
【００６７】
なお、前述した実施形態では像担持体としてドラム状の感光体ドラム１を用いたが、これはエンドレスベルトで構成した感光体ベルトを用いてもよい。また、中間転写体もエンドレスベルトで構成した中間転写ベルト５ａでなく、ドラム状の中間転写ドラムで構成してもよい。
【００６８】
しかし、上記のように像担持体を感光体ドラムで構成し、中間転写体をエンドレスベルトで構成することにより、図に示すように中間転写ベルトを斜めに配置し、その垂直投影面上方に感光体ドラムを配置し、垂直投影面下方に廃トナー容器をコンパクトに配置することが可能となる。
【００６９】
本実施例では、複数色のトナー像を中間転写体に順次重ねて転写する構成の画像形成装置であるので、中間転写体の周長を感光体の周長の略整数倍とすることで感光体ドラムの偏芯による色ずれが生じないようにすることができる。したがって、中間転写体をドラム形状にすると大きな直径となってしまい装置が大型化してしまうが、中間転写体をベルト形状にすると配置の自由度、即ち設計の自由度が向上するのでこの構成が好ましい。なお、感光体よりも中間転写体の周長を長くするのは、装置に使用可能な最大長さの転写材（中間転写体の回転方向に沿った転写材の長さ）に対する画像形成のために、この長さ以上の周長が必要となるからである。また、感光体をドラム形状にするのは、ベルトにした場合にベルトの蛇行を防止するための特別な構成が必要となるからである。
【００７０】
【発明の効果】
本発明は前述のように構成したために、像担持体の回転精度を高精度に維持すると共に廃トナー搬送手段への駆動伝達経路を最小限に抑えることが可能となるため、画像形成ユニット及びこれを装着する画像形成装置の小型化及び低コスト化が可能となる。また、画像形成ユニットを着脱するための開口部も小さく、簡単に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子写真画像形成装置で、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る。
【図２】図１の画像形成ユニットの概略構成を示す縦断面図であり、装置前面に向かって左側から見た縦断面説明図である。
【図３】画像形成ユニットの駆動伝達構成を示す縦断面説明図である。
【図４】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説明図である。
【図５】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説明図である。
【図６】図４の上方より見た廃トナー搬送通路部での横断面説明図である。
【図７】トナー詰まり防止機構の説明図である。
【図８】搬送ベルトユニットの構成説明図である。
【図９】画像形成ユニットの装着構成説明図である。
【符号の説明】
Ａ …カラー画像形成装置
Ｓ …転写材
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 …クリーニング帯電ローラ
５ｊ …押えローラ
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 …排出ローラ対
15 …排出ガイド
16 …廃トナーボックス
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
31 …廃トナー通路
32 …針金
33 …シール部材
34 …穴
35 …廃トナー撹拌板
40 …ベルト駆動ローラ
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
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
211 …左側回転軸部
212 …二段ギア
213，214 …二段アイドラギア
215 …アイドラギア
216 …ギア
218，219 …アイドラギア
220 …ギア
300 …アイドラギア
301 …アイドラギア
302 …搬送ベルト駆動ギア
303 …搬送ベルト
304 …搬送ベルト
305 …駆動ギア
400 …感光体ドラム用ガイドレール
401 …中間転写体用ガイドレール
402 …支持部
403 …支持部
404 …位置決め溝
405，406，407 …ねじりコイルバネ
Claims (7)
- 画像形成装置本体に着脱可能の画像形成ユニットであって、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、前記像担持体からトナーを回収するクリーニング手段と、前記クリーニング手段が回収したトナーを収容する廃トナーボックスと、駆動力が伝達されることで前記クリーニング手段が回収したトナーを搬送する廃トナー搬送手段と、を有し、前記像担持体は、前記装置本体に設けられた像担持体支持部のカップリングに嵌合する第１のカップリングを備えており、前記第１のカップリングが前記像担持体支持部のカップリングと嵌合して前記装置本体から駆動力が伝達されて回転することで、前記像担持体は回転可能である画像形成ユニットにおいて、
前記中間転写体は、ベルトと、前記装置本体に設けられた中間転写体支持部のカップリングに嵌合する第２のカップリングと、前記ベルトを回転させるものであり前記第２のカップリングが回転することで回転する駆動ローラと、前記駆動ローラに設けられた駆動ギアと、を備え、前記第２のカップリングが前記中間転写体支持部のカップリングと嵌合して前記装置本体から駆動力が伝達されて回転することで、前記駆動ローラと前記駆動ギアは回転可能であり、
前記駆動ギアによって回転する複数のギアから成るギア列を有し、前記廃トナー搬送手段に伝達される駆動力は、前記駆動ギアから前記ギア列を介して伝達されることを特徴とする画像形成ユニット。 - 前記廃トナーボックスは、前記廃トナーボックス内のトナーを撹拌する撹拌部材を有し、前記撹拌部材を駆動させる駆動力は、前記駆動ギアから前記ギア列を介して伝達されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成ユニット。
- 前記中間転写体から転写材に転写されず前記中間転写体に残留したトナーを帯電する帯電部材を有し、前記帯電部材によって帯電されたトナーは、前記中間転写体から前記像担持体に逆転写することで、前記中間転写体から回収されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成ユニット。
- 画像形成ユニットが画像形成装置本体に装着した状態において、前記像担持体及び前記廃トナー搬送手段は、前記中間転写体よりも上方にあり、前記廃トナーボックスは、前記中間転写体よりも下方にあり、前記帯電部材によって帯電されることで前記中間転写体から前記像担持体に転写された前記残留トナーは、前記クリーニング手段によって前記像担持体から回収され、その後、前記廃トナー搬送手段によって搬送されることで、トナー通路を介して前記中間転写体よりも下方に配置される前記廃トナーボックスに回収されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成ユニット。
- 前記廃トナー搬送手段はスクリューであり、一端が前記スクリューに支持され前記トナー通路内で移動する棒状部材を有し、前記棒状部材は、前記スクリューの回転中心よりはずれた位置で支持されていることを特徴とする請求項４に記載の画像形成ユニット。
- 前記棒状部材は、屈曲していることを特徴とする請求項５に記載の画像形成ユニット。
- 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成ユニットが着脱可能な画像形成装置において、
前記像担持体支持部のカップリングと前記中間転写体支持部のカップリングに駆動力を付与する単一の駆動源を有することを特徴とする画像形成装置。
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