JP4862268B2 - プロセスユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体と中間転写体とを一体化したプロセスユニット及び画像形成装置に関する。

画像形成装置においては、感光体と中間転写体との位置決め精度の確保、及び装置の小型化を図るために、感光体と中間転写体とを一体化したプロセスユニットを組み付ける場合がある（例えば、特許文献１参照）。このようなプロセスユニットでは、ユニットフレームの両側板に設けられた軸受部に感光体の軸と中間転写体の軸とを挿入した状態としている。

この従来のプロセスユニットでは、ユニットフレームへの感光体及び中間転写体の組付作業性が悪い。
特開２００３−１８６３７２公報

本発明は、上記事実を考慮して、ユニットフレームへの感光体及び中間転写体の組付作業性を向上させるプロセスユニット及び画像形成装置を提供することを課題とする。

請求項１に記載する本発明のプロセスユニットは、対向する一対のフレーム板を備え、前記フレーム板に複数の軸支孔が形成されたフレームと、前記一対のフレーム板間に収容される感光体と、前記感光体へ同軸的に取り付けられ、軸方向の長さが前記一対のフレーム板間に比べて短い第１回転支軸と、前記一対のフレーム板間に収容され、前記感光体に接して前記感光体上に形成されたトナー像を転写するベルト状の中間転写体と、前記中間転写体を張架する張架ロールへ同軸的に取り付けられ、軸方向の長さが前記一対のフレーム板間に比べて短い第２回転支軸と、前記フレーム板の前記軸支孔へ前記フレーム板の外側から取り付けられ、前記第１回転支軸を回転可能に支持する第１軸受と、前記フレーム板の前記軸支孔へ前記フレーム板の外側から取り付けられ、前記第２回転支軸を回転可能に支持する第２軸受と、前記一対のフレーム板間に配置され、前記感光体の側方から前記感光体へ同軸的に取り付けられて前記感光体の側部内側に入り込んだ伝達ギアと、前記感光体の軸方向に沿った方向を軸方向として前記フレーム板を貫通する駆動軸の先端部に取り付けられ、前記フレーム板の外側から前記フレーム板を貫通して挿入され、前記感光体の側部内側で前記伝達ギアと噛み合う位置に配置され、前記駆動源の回転力を前記伝達ギアへ伝達する駆動ギアと、を有することを特徴とする。

請求項１に記載する本発明のプロセスユニットによれば、第１回転支軸の取り付けられた感光体、及び第２回転支軸の取り付けられた張架ロールに張架された中間転写体が一対のフレーム板間に収容され、フレーム板の軸支孔へフレーム板の外側から取り付けられた第１軸受及び第２軸受によって、第１回転支軸及び第２回転支軸がそれぞれ回転可能に支持される。第１回転支軸、第２回転支軸（及び張架ロール）は、軸方向の長さが一対のフレーム板間に比べて短いので、ユニットフレームへの感光体及び中間転写体の組付作業性を向上させることができる。

また、ここで、駆動源の回転力は、一対のフレーム板間において感光体の側部内側で駆動ギアによって伝達ギアへ伝達され、これにより感光体が回転する。

請求項２に記載する本発明のプロセスユニットは、請求項１記載の構成において、前記感光体の回転に前記中間転写体が従動することを特徴とする。

請求項２に記載する本発明のプロセスユニットによれば、感光体が回転すると、中間転写体は従動する。

請求項３に記載する本発明の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載のプロセスユニットと、前記プロセスユニットが取り付けられる装置本体と、を有することを特徴とする。

請求項３に記載する本発明の画像形成装置によれば、感光体と中間転写体とが一体化されたプロセスユニットを装置本体に取り付ける。

以上説明したように、本発明のプロセスユニット及び画像形成装置によれば、ユニットフレームへの感光体及び中間転写体の組付作業性を向上させることができるという優れた効果を有する。

本発明における画像形成装置の実施形態を図面に基づき説明する。
（画像形成装置の概要構成）
図１に示されるように、画像形成装置１０は、４色のカラー画像を得るために中間転写体上に４回の多重転写を行ういわゆる４サイクル方式の中間転写型画像形成装置とされている。

画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を備えており、画像形成装置本体１２の上部には、開閉カバー１６が設けられている。開閉カバー１６は、回動支点１４を中心に回動自在とされている。画像形成装置本体１２の下部には、給紙ユニット１８が配置されている。

給紙ユニット１８は、用紙Ｐが収納される給紙カセット２０を備える。給紙カセット２０の隣接位置には、フィードロール２２が配置されており、給紙カセット２０から用紙Ｐを供給するようになっている。

フィードロール２２の用紙排出側には、搬送路２４が形成されており、排出口２６に至る用紙通路とされている。この搬送路２４には、レジストロール２８、二次転写ロール３０、搬送ベルト３２、定着装置３４、搬送ロール３６、及び、排出ロール３８が配置されている。なお、排出口２６を挟んで排出ロール３８とは反対側における開閉カバー１６の上部は、排出トレイを兼ねている。

画像形成装置本体１２の略中央部には、プロセスユニット４０が配置されており、このプロセスユニット４０に近接してやや下方寄りに露光装置４２が配置されている。露光装置４２は、プロセスユニット４０の感光体ドラム５０上に静電潜像を形成するようになっている。露光装置４２の上方には、プロセスユニット４０に隣接してロータリ現像装置４４が配置されている。ロータリ現像装置４４は、イエロー（Ｙｅｌｌｏｗ）、マゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）、シアン（Ｃｙａｎ）及びブラック（Ｂｌａｃｋ）の４色のトナー像をそれぞれ形成する現像器４４Ａ〜４４Ｄを備えており、ロータリ現像装置中心４６を中心軸として図１の左回りに回転するようになっている。このロータリ現像装置４４は、プロセスユニット４０の感光体ドラム５０上の静電潜像をトナー像で可視化するようになっている。

ロータリ現像装置４４には、プロセスユニット４０の感光体ドラム５０が接するように配置されており、感光体ドラム５０上の潜像は、各色のトナーで現像される。感光体ドラム５０は、画像形成装置本体１２に取り付けられた駆動モータＭ（図２参照）により感光体回転支軸４９を軸として回転可能とされており、図１の時計回り方向（矢印Ｃ方向）へ回転する。

感光体ドラム５０の下方には、感光体ドラム５０を一様に帯電する帯電装置としての帯電ロール５２、及び、一次転写後に感光体ドラム５０に残留する廃トナーを掻き取る感光体用クリーナ５４が設けられている。

感光体ドラム５０の図１の右側には、感光体ドラム５０に接して感光体ドラム５０上に形成されたトナー像を転写するベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト６０が配置される。中間転写ベルト６０は、弾性を有した無端ベルトであり、３個の張架ロール６２により内周側から支持され、これら張架ロール６２へ所定張力で掛け渡されて張架されている。この中間転写ベルト６０は、感光体ドラム５０の回転に従動して図１の反時計回り方向（矢印Ｋ方向）へ回転するようになっている。中間転写ベルト６０の周囲には、中間転写ベルト用クリーナ６６が中間転写ベルト６０に対して接離可能に配置されている。

中間転写ベルト６０の内周側に接して中間転写ベルト６０を挟んで感光体ドラム５０の対向位置には、一次転写ロール６４が配置される。一次転写ロール６４には、一次転写の際に転写バイアス電圧が印加され、中間転写ベルト６０の外周側の面に感光体ドラム５０の表面上のトナーを吸着させる。一次転写ロール６４によって感光体ドラム５０上のトナー像がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に重ねられて中間転写ベルト６０に一次転写され、この一次転写されたトナー像を中間転写ベルト６０が二次転写ロール３０に向けて搬送するようになっている。なお、二次転写ロール３０とこれに対向する張架ロール６２は、搬送路２４を挟んでいる。
（プロセスユニットの構成）
プロセスユニット４０は、図２に示されるように、略コ字状のユニットフレーム７０を備えている。このユニットフレーム７０は、樹脂製で一体成形されており、製造時のアライメント精度が確保されると共に、感光体ドラム５０と中間転写ベルト６０とのアライメントを維持できる高い剛性を有する。

ユニットフレーム７０は、対向する一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂを備え、これらのフレーム板７２Ａ、７２Ｂには、複数の軸支孔７２Ｄ（図３参照）、７２Ｅ、７２Ｆ、７２Ｇ（一部図示省略）が形成されている。これら一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂの間には、感光体ドラム５０、帯電ロール５２、感光体用クリーナ５４、中間転写ベルト６０、張架ロール６２、一次転写ロール６４（図１参照）、及び中間転写ベルト用クリーナ６６が収容されており、一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂは、これら感光体ドラム５０や中間転写ベルト６０等を一体に支持している。

一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂのほぼ中央には、外側に突出する取付用シャフト７２Ｓが形成され（図２における手前側のフレーム板７２Ａの取付用シャフトは図示省略）、一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂの下端縁には、位置決め用の溝７２Ｃが形成されている。プロセスユニット４０を画像形成装置本体１２（図１参照）に取り付け固定する際には、取付用シャフト７２Ｓを画像形成装置本体１２（図１参照）の位置決め用の被係合溝（図示省略）に係合させて位置決め支持させると共に、溝７２Ｃに二次転写ロール３０（図１参照）の軸が回転自在に係合されるようになっている。

一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂの間は、連結板７１とされており、この連結板７１には、上部に外側に突出する係合片７１Ａが形成されている。プロセスユニット４０を画像形成装置本体１２（図１参照）に取り付け固定する際には、この係合片７１Ａを画像形成装置本体１２（図１参照）の位置決め用の被係合凹部（図示省略）に係合させて位置決め支持させるようになっている。

図３に示されるように、感光体ドラム５０へ同軸的に取り付けられた感光体回転支軸４９は、軸方向の長さが一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂ間の間隔に比べて短く、両端側が一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂの間で第１軸受７４によって回転可能に支持されている。第１軸受７４は、第１軸受ホルダ７５を介してフレーム板７２Ａ、７２Ｂの軸支孔７２Ｄ、７２Ｅへフレーム板７２Ａ、７２Ｂの外側から取り付けられている。

第１軸受ホルダ７５は、短筒状に形成されており、その外周の一部がフレーム板７２Ａ、７２Ｂの軸支孔７２Ｄ、７２Ｅに嵌合した状態で、先端側部分の筒内側に第１軸受７４を保持している。これにより、感光体回転支軸４９の両端側は、各フレーム板７２Ａ、７２Ｂに近い位置で第１軸受７４に支持される構成である。なお、第１軸受ホルダ７５の外周及び軸支孔７２Ｄ、７２Ｅにねじ溝を形成して第１軸受ホルダ７５の外周を軸支孔７２Ｄ、７２Ｅに螺合させて取り付けてもよい。

第１軸受ホルダ７５の軸線方向の一端側部分（フレーム板７２Ａ、７２Ｂの外側に配置される部分）には、ツバ部７５Ａが形成されており、ツバ部７５Ａは、フレーム板７２Ａ、７２Ｂに面接触すると共に、図示しない固定手段によってフレーム板７２Ａ、７２Ｂに固定される。

感光体ドラム５０の両側面部には、樹脂製のフランジ５０Ａが接着されており、このフランジ５０Ａは、感光体ドラム５０の内向きに窪んだ浅底の筒状とされる。一方側（図３の左側）のフランジ５０Ａの筒状内部には、感光体回転支軸４９と同軸状とされた感光体伝達ギア７６が、感光体ドラム５０の側方から取り付けられる。感光体伝達ギア７６は、外周面に外歯が形成されており、この感光体伝達ギア７６の外径は、フランジ５０Ａの内径に比べて十分に小さい。このように、感光体伝達ギア７６が、一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂ間において、フランジ５０Ａの筒状内部に配置されることで、一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂ間の間隔を短くすることが可能になる。

感光体伝達ギア７６と噛み合う位置には、感光体駆動ギア７８が配置されている。感光体駆動ギア７８は、フレーム板７２Ａの外側に配置される駆動モータＭの軸７７の先端部に取り付けられており、フレーム板７２Ａを貫通して挿入される。駆動モータＭの軸７７は、軸受部材７９の孔に挿入されており、軸受部材７９は、外周部の一部がフレーム板７２Ａの貫通部７２Ｚに嵌合されている。これにより、感光体駆動ギア７８は、駆動モータＭの回転力を感光体伝達ギア７６へ伝達するようになっている。

図２に示されるように、中間転写ベルト６０を張架する張架ロール６２へ取り付けられたロール回転支軸６２Ａは、感光体ドラム５０の感光体回転支軸４９と同様に、軸方向の長さが一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂ間の間隔に比べて短く、両端側が一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂの間で第２軸受８０によって回転可能に支持されている。第２軸受８０は、第２軸受ホルダ８１を介してフレーム板７２Ａ、７２Ｂの軸支孔７２Ｆ、７２Ｇへフレーム板７２Ａ、７２Ｂの外側から取り付けられている。

第２軸受ホルダ８１は、第１軸受ホルダ７５と同様に、短筒状に形成されており、その外周の一部がフレーム板７２Ａ、７２Ｂの軸支孔７２Ｆ、７２Ｇに嵌合した状態で、先端側部分の筒内側に第２軸受８０を保持している。これにより、張架ロール６２のロール回転支軸６２Ａの両端側は、各フレーム板７２Ａ、７２Ｂに近い位置で第２軸受８０に支持される構成である。なお、第２軸受ホルダ８１の外周及び軸支孔７２Ｆ、７２Ｇにねじ溝を形成して第２軸受ホルダ８１の外周を軸支孔７２Ｆ、７２Ｇに螺合させて取り付けてもよい。

第２軸受ホルダ８１の軸線方向の一端側部分（フレーム板７２Ａ、７２Ｂの外側に配置される部分）には、ツバ部８１Ａが形成されており、ツバ部８１Ａは、フレーム板７２Ａ、７２Ｂに面接触すると共に、図示しない固定手段によってフレーム板７２Ａ、７２Ｂに固定される。

なお、第２軸受ホルダ８１及び第２軸受８０の断面形状は、図３に示される第１軸受ホルダ７５及び第１軸受７４の断面形状とほぼ同様の形状である。

このように、図２に示される第１軸受７４が感光体ドラム５０の感光体回転支軸４９を支持し、第２軸受８０が中間転写ベルト６０の張架ロール６２のロール回転支軸６２Ａを支持することで、これらの軸の相対的な位置を規制すると共に、各軸の平行アライメントを規制するようになっている。

なお、帯電ロール５２、感光体用クリーナ５４、一次転写ロール６４（図１参照）、及び中間転写ベルト用クリーナ６６についても、感光体ドラム５０の感光体回転支軸４９や中間転写ベルト６０の張架ロール６２のロール回転支軸６２Ａと同様にフレーム板７２Ａ、７２Ｂに支持されている（図示省略）。
（ユニットフレームへの組付作業）
次に、一体成形されたユニットフレーム７０への感光体ドラム５０及び中間転写ベルト６０の組付作業について説明する。なお、帯電ロール５２、感光体用クリーナ５４、及び中間転写ベルト用クリーナ６６の組付作業については、説明を省略するが、感光体ドラム５０及び中間転写ベルト６０の場合とほぼ同様の組付作業を行う。

まず、図２に示されるように、中間転写ベルト６０の内周側に３個の張架ロール６２、及び一次転写ロール６４（図１参照）を配置した状態で、中間転写ベルト６０、張架ロール６２、及び一次転写ロール６４を一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂの間に収容する。

次に、各張架ロール６２を設置位置に配置した状態で、第２軸受ホルダ８１をフレーム板７２Ａ、７２Ｂの外側から軸支孔７２Ｆ、７２Ｇ内に挿入する。これにより、第２軸受ホルダ８１の外周の一部を軸支孔７２Ｆ、７２Ｇに嵌合させる共に、第２軸受８０に張架ロール６２のロール回転支軸６２Ａを支持させる。このとき、第２軸受ホルダ８１のツバ部８１Ａは、フレーム板７２Ａ、７２Ｂに面接触するので、図示しない固定手段によってツバ部８１Ａをフレーム板７２Ａ、７２Ｂに固定させる。（一次転写ロール６４（図１参照）についても同様に組み付ける。）
次に、感光体ドラム５０を一対のフレーム板７２Ａ、７２Ｂの間に収容する。感光体ドラム５０の感光体回転支軸４９を設置位置に配置した状態で、図３に示されるように、第１軸受ホルダ７５をフレーム板７２Ａ、７２Ｂの外側から軸支孔７２Ｄ、７２Ｅ内に挿入する。これにより、第１軸受ホルダ７５の外周の一部を軸支孔７２Ｄ、７２Ｅに嵌合させる共に、第１軸受７４に感光体ドラム５０の感光体回転支軸４９を支持させる。このとき、第１軸受ホルダ７５のツバ部７５Ａは、フレーム板７２Ａ、７２Ｂに面接触するので、図示しない固定手段によってツバ部７５Ａをフレーム板７２Ａ、７２Ｂに固定させる。

以上により、図２に示される一体成形されたユニットフレーム７０へ感光体ドラム５０及び中間転写ベルト６０を容易に組み付けることができる。また、感光体ドラム５０の感光体回転支軸４９の両端側、及び、張架ロール６２のロール回転支軸６２Ａの両端側は、各フレーム板７２Ａ、７２Ｂに近い位置で第１軸受７４及び第２軸受８０に支持されるので、軸方向における小型化を図ることが可能となる。

ユニットフレーム７０へ感光体ドラム５０及び中間転写ベルト６０を組み付けた後には、感光体駆動ギア７８をフレーム板７２Ａの外側からフレーム板７２Ａを貫通して挿入し、図３に示されるように、軸受部材７９の外周部の一部をフレーム板７２Ａの貫通部７２Ｚに嵌合されると共に、感光体駆動ギア７８を感光体伝達ギア７６と噛み合う位置に配置するが、これらの組付けも容易である。

なお、伝達ギアとしての感光体伝達ギアは、感光体ドラム５０の側方から感光体回転支軸４９を介して感光体ドラム５０へ取り付けられる等のような他の伝達ギアとしてもよい。

また、上記実施形態では、中間転写ベルト６０を感光体ドラム５０の回転に従動させているが、中間転写体と感光体とを別駆動としてもよい。

また、上記実施形態では、駆動モータＭは、画像形成装置本体１２に取り付けられているが、駆動モータＭがユニットフレーム７０の外側に一体的に取り付けられていてもよい。

さらに、上記実施形態では、ユニットフレーム７０は、樹脂製で一体成形されたものを適用したが、例えば、板金製として一対のフレーム板にタイバー状の部材（連結部材）を溶接にて接続する等のような他のユニットフレームであってもよい。

なお、本実施形態では、いわゆる４サイクル方式の画像形成装置に適用するプロセスユニットについて説明したが、例えば、いわゆるタンデム方式の画像形成装置等のような他の画像形成装置に適用するプロセスユニットとしてもよい。ここで、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に適用するプロセスユニットとした場合には、感光体同士の相対的な位置精度を良好にできるという利点がある。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略構成図である。 本発明の実施形態に係るプロセスユニットを一部破断して示す分解斜視図である。 本発明の実施形態における感光体ドラムの組付状態を示す断面図である。（感光体ドラムの上半分と下半分とで切断面が異なる。）

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 画像形成装置本体（装置本体）
４０ プロセスユニット
４９ 感光体回転支軸（第１回転支軸）
５０ 感光体ドラム（感光体）
６０ 中間転写ベルト（中間転写体）
６２ 張架ロール
６２Ａ ロール回転支軸（第２回転支軸）
７０ ユニットフレーム（フレーム）
７２Ａ フレーム板
７２Ｂ フレーム板
７２Ｄ〜７２Ｇ 軸支孔
７４ 第１軸受
７６ 感光体伝達ギア（伝達ギア）
７７ 駆動モータの軸（駆動軸）
７８ 感光体駆動ギア（駆動ギア）
８０ 第２軸受
Ｍ 駆動モータ（駆動源）

Claims (3)

1. 対向する一対のフレーム板を備え、前記フレーム板に複数の軸支孔が形成されたフレームと、
   前記一対のフレーム板間に収容される感光体と、
   前記感光体へ同軸的に取り付けられ、軸方向の長さが前記一対のフレーム板間に比べて短い第１回転支軸と、
   前記一対のフレーム板間に収容され、前記感光体に接して前記感光体上に形成されたトナー像を転写するベルト状の中間転写体と、
   前記中間転写体を張架する張架ロールへ同軸的に取り付けられ、軸方向の長さが前記一対のフレーム板間に比べて短い第２回転支軸と、
   前記フレーム板の前記軸支孔へ前記フレーム板の外側から取り付けられ、前記第１回転支軸を回転可能に支持する第１軸受と、
   前記フレーム板の前記軸支孔へ前記フレーム板の外側から取り付けられ、前記第２回転支軸を回転可能に支持する第２軸受と、
   前記一対のフレーム板間に配置され、前記感光体の側方から前記感光体へ同軸的に取り付けられて前記感光体の側部内側に入り込んだ伝達ギアと、
   前記感光体の軸方向に沿った方向を軸方向として前記フレーム板を貫通する駆動軸の先端部に取り付けられ、前記フレーム板の外側から前記フレーム板を貫通して挿入され、前記感光体の側部内側で前記伝達ギアと噛み合う位置に配置され、前記駆動源の回転力を前記伝達ギアへ伝達する駆動ギアと、
   を有することを特徴とするプロセスユニット。
2. 前記感光体の回転に前記中間転写体が従動することを特徴とする請求項１記載のプロセスユニット。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプロセスユニットと、
   前記プロセスユニットが取り付けられる装置本体と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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