本発明の実施形態に係る回転体ユニット及び画像形成装置の一例について説明する。
(全体構成)
図1には、本実施形態の一例としての画像形成装置10が示されている。画像形成装置10は、上下方向(矢印V方向)の下側から上側へ向けて、記録媒体の一例としての記録用紙Pが収容される用紙収容部12と、用紙収容部12の上に設けられ用紙収容部12から供給される記録用紙Pに画像形成を行う画像形成部14と、画像形成部14の上に設けられ読取原稿Gを読み取る原稿読取部16と、画像形成部14内に設けられ画像形成装置10の各部の動作を制御する制御部20と、を含んで構成されている。なお、以後の説明では、画像形成装置10の装置本体10Aの上下方向をV方向、水平方向をH方向(矢印H方向)と記載する。
用紙収容部12は、サイズの異なる記録用紙Pが収容される第1収容部22、第2収容部24、及び第3収容部26が設けられている。第1収容部22、第2収容部24、及び第3収容部26には、収容された記録用紙Pを画像形成装置10内に設けられた搬送路28に送り出す送り出しロール32が設けられている。そして、搬送路28における送り出しロール32よりも下流側には、記録用紙Pを一枚ずつ搬送するそれぞれ一対の搬送ロール34及び搬送ロール36が設けられている。また、搬送路28における記録用紙Pの搬送方向で搬送ロール36よりも下流側には、記録用紙Pを一旦停止させるとともに、決められたタイミングで後述する二次転写位置へ送り出す位置合せロール38が設けられている。
搬送路28の上流側部分(搬送ロール36が設けられている部位)は、画像形成装置10の正面視において、V方向に向けて用紙収容部12の左側から画像形成部14の左側下部まで直線状に設けられている。また、搬送路28の下流側部分は、画像形成部14の左側下部から画像形成部14の右側面に設けられた排紙部15まで設けられている。さらに、搬送路28には、記録用紙Pの両面に画像形成を行うために記録用紙Pが搬送及び反転される両面搬送路29が接続されている。
両面搬送路29は、画像形成装置10の正面視において、搬送路28と両面搬送路29との切り替えを行う第1切替部材31と、画像形成部14の右側下部から用紙収容部12の右側までV方向(図示の下向きが−V、上向きが+V)に直線状に設けられた反転部33と、反転部33に搬送された記録用紙Pの後端が進入するとともにH方向における図示の左側に搬送される搬送部37と、反転部33と搬送部37との切り替えを行う第2切替部材35と、を有している。そして、反転部33には、一対の搬送ロール42が間隔をあけて複数箇所に設けられており、搬送部37には、一対の搬送ロール44が間隔をあけて複数箇所に設けられている。
第1切替部材31は、三角柱状の部材であり、駆動手段(図示省略)によって先端部が搬送路28又は両面搬送路29のいずれか一方に移動されることで、記録用紙Pの搬送方向を切り替えるようになっている。同様に、第2切替部材35は、三角柱状の部材であり、図示しない駆動手段によって先端部が反転部33又は搬送部37のいずれか一方に移動されることで、記録用紙Pの搬送方向を切り替えるようになっている。
なお、搬送部37の下流側端部は、搬送路28の上流側部分にある複数の搬送ロール36のうち、一番下流側にある搬送ロール36の手前側(上流側)に案内部材(図示省略)により接続されている。また、画像形成部14の左側面には、折り畳み式の手差給紙部46が設けられており、手差給紙部46から送り込まれる記録用紙Pの搬送経路が、搬送路28における位置合せロール38よりも手前側(上流側)に接続されている。
原稿読取部16は、読取原稿Gを1枚ずつ自動で搬送する原稿搬送装置52と、原稿搬送装置52の下側に配置され1枚の読取原稿Gが載せられるプラテンガラス54と、原稿搬送装置52によって搬送された読取原稿G又はプラテンガラス54に載せられた読取原稿Gを読み取る原稿読取装置56とが設けられている。
原稿搬送装置52は、一対の搬送ロール53が複数配置された自動搬送路55を有しており、自動搬送路55の一部は記録用紙Pがプラテンガラス54上を通るように配置されている。また、原稿読取装置56は、プラテンガラス54の左端部下方に静止した状態で原稿搬送装置52によって搬送された読取原稿Gを読み取り、又はH方向に移動しながらプラテンガラス54に載せられた読取原稿Gを読み取るようになっている。
一方、画像形成部14は、記録用紙P上にトナー画像(現像剤像)を形成する画像形成ユニット50を有している。画像形成ユニット50は、後述する感光体62、帯電部64、露光装置66、現像装置70、中間転写ベルト68、及びクリーニングユニット90を含んで構成されている。
画像形成部14における装置本体10Aの中央には、詳細を後述する回転体ユニットの一例としての感光体ユニット100が設けられている。感光体ユニット100には、回転体及び潜像保持体の一例としての円筒状の感光体62が設けられている。感光体62は、駆動手段(図示省略)によって矢印+R方向(図示の時計回り方向)に回転すると共に光照射によって形成される静電潜像を外周面に保持するようになっている。また、感光体62の上側で且つ感光体62の外周面と対向する位置には、感光体62の外周面(表面)を帯電するコロトロン方式の帯電部64が設けられている。
感光体62の回転方向における帯電部64よりも下流側で且つ感光体62の外周面と対向する位置には、露光装置66が設けられている。露光装置66は、図示しない半導体レーザ、f−θレンズ、ポリゴンミラー、結像レンズ、及び複数のミラーを有しており、画像信号に基づき半導体レーザから出射されたレーザ光をポリゴンミラーで偏向走査し、帯電部64により帯電された感光体62の外周面に照射(露光)して静電潜像を形成するようになっている。なお、露光装置66は、レーザ光をポリゴンミラーで偏向走査する方式に限らず、LED(Light Emitting Diode)方式であってもよい。
感光体62の回転方向で露光装置66の露光光が照射される部位よりも下流側の部位と対向する位置には、感光体62の外周面に形成された静電潜像を決められた色のトナーで現像して可視化させる回転切り替え式の現像手段の一例としての現像装置70が設けられている。
図2に示すように、現像装置70は、一例として、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)、第1特別色(E)、第2特別色(F)の各トナー色にそれぞれ対応する現像器72Y、72M、72C、72K、72E、72Fが、周方向に(図示の反時計回り方向にこの順番で)並んで配置されている。そして、現像装置70は、モータ(図示省略)によって中心角で60°ずつ回転することで、現像処理を行う現像器72Y、72M、72C、72K、72E、72Fが切り替えられ、感光体62の外周面と対向するようになっている。
なお、現像器72Y、72M、72C、72K、72E、72Fは同様の構成となっているため、ここでは現像器72Yについて説明し、他の現像器72M、72C、72K、72E、72Fについては説明を省略する。また、Y、M、C、Kの4色の画像形成を行う場合は、現像器72E、72Fを使用しないため、現像器72Kから現像器72Yへの回転角度が180°となる。
現像器72Yは、本体となるケース部材76を有しており、ケース部材76内には、トナーカートリッジ78Y(図1参照)からトナー供給路(図示省略)を経由して供給されるトナー及びキャリアから成る現像剤(図示省略)が充填されている。また、ケース部材76には、感光体62の外周面と対向して矩形状の開口部76Aが形成されており、開口部76Aには、外周面が感光体62の外周面と対向する現像ロール74が設けられている。さらに、ケース部材76内で開口部76Aに近い部位には、現像剤の層厚を規制するための板状の規制部材79が、開口部76Aの長手方向に沿って設けられている。
現像ロール74は、回転可能に設けられた円筒状の現像スリーブ74Aと、現像スリーブ74Aの内側に固定された複数の磁極から成る磁性部材74Bとで構成されている。そして、現像スリーブ74Aが回転することで現像剤(キャリア)の磁気ブラシが形成されると共に、規制部材79で層厚が規制されることで、現像スリーブ74Aの外周面に現像剤層を形成するようになっている。さらに、現像スリーブ74Aの外周面の現像剤層は、現像スリーブ74Aの回転により感光体62と対向する位置に搬送され、感光体62の外周面に形成された潜像(静電潜像)に応じたトナーを付着させて現像を行う。
また、ケース部材76内には、螺旋状に形成された搬送ロール77が2本回転可能に並列配置されており、この2本の搬送ロール77が回転することで、ケース部材76内に充填された現像剤が、現像ロール74の軸方向(現像器72Yの長手方向)に循環搬送されるようになっている。なお、各現像器72Y、72M、72C、72K、72E、72Fに1本ずつ設けられた合計6本の現像ロール74は、隣の現像ロール74との間隔が中心角60°となるように周方向に配置されており、現像器72の切り替えにより、次の現像ロール74が感光体62の外周面と対向するようになっている。
一方、感光体62の回転方向で現像装置70よりも下流側であり且つ感光体62の下側には、感光体62の外周面に形成されたトナー画像が転写される転写手段の一例としての中間転写ベルト68が設けられている。中間転写ベルト68は、無端状であり、制御部20(図1参照)により回転駆動される駆動ロール61、中間転写ベルト68に張力を付与するための張力付与ロール63、中間転写ベルト68の裏面に接触して従動回転する複数の搬送ロール65、及び後述する二次転写位置において中間転写ベルト68の裏面に接触して従動回転する補助ロール69に巻き掛けられている。そして、中間転写ベルト68は、駆動ロール61が回転することにより、矢印−R方向(図示の反時計回り方向)に周回移動するようになっている。
また、中間転写ベルト68を挟んで感光体62の反対側には、感光体62の外周面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト68に一次転写させる転写手段の一例としての一次転写ロール67が設けられている。一次転写ロール67は、感光体62と中間転写ベルト68とが接触する位置(これを一次転写位置とする)から中間転写ベルト68の移動方向下流側に離れた位置で、中間転写ベルト68の裏面に接触している。そして、一次転写ロール67は、電源(図示省略)から通電されることにより、接地されている感光体62との電位差で感光体62のトナー画像を中間転写ベルト68に一次転写するようになっている。
さらに、中間転写ベルト68を挟んで補助ロール69の反対側には、中間転写ベルト68上に一次転写されたトナー画像を記録用紙Pに二次転写させる転写手段の一例としての二次転写ロール71が設けられている。そして、二次転写ロール71と補助ロール69との間が、記録用紙Pへトナー画像を転写する二次転写位置とされている。二次転写ロール71は、接地されると共に中間転写ベルト68の表面に接触しており、電源(図示省略)から通電された補助ロール69と二次転写ロール71との電位差で、中間転写ベルト68のトナー画像を記録用紙Pに二次転写するようになっている。なお、二次転写位置は、前述の搬送路28(図1参照)の途中に設定されている。
また、中間転写ベルト68を挟んで駆動ロール61の反対側には、中間転写ベルト68の二次転写後の残留トナーを回収するクリーニングユニット90が設けられている。クリーニングユニット90は、クリーニングブレード92を有しており、クリーニングブレード92の先端部で掻き取られたトナーが筐体内に回収されるようになっている。
中間転写ベルト68の周囲で張力付与ロール63と対向する位置には、中間転写ベルト68の表面に付されたマーク(図示省略)を検知することで中間転写ベルト68上の予め定めた基準位置を検出し、画像形成処理の開始タイミングの基準となる位置検出信号を出力する位置検出センサ83が設けられている。位置検出センサ83は、中間転写ベルト68に向けて光を照射すると共にマークの表面で反射された光を受光することで、中間転写ベルト68の移動位置を検出するようになっている。
一方、感光体62の回転方向で一次転写ロール67よりも下流側には、中間転写ベルト68に一次転写されずに感光体62の表面に残留した残留トナー等を清掃するクリーニングユニット73が設けられている。クリーニングユニット73は、感光体62表面に接触するクリーニングブレード86及びブラシロール88により残留トナー等を回収する構成となっている。また、感光体62の回転方向でクリーニングユニット73の上流側(一次転写ロール67よりも下流側)には、感光体62の外周面に一次転写後に残留したトナーの除電を行う除電ユニット75が設けられている。
図1に示すように、記録用紙Pの搬送方向における二次転写ロール71よりも下流側には、二次転写ロール71によってトナー画像が転写された記録用紙Pにトナー画像を定着させる定着装置80が設けられている。定着装置80は、内部に熱源を有する加熱ロール82と、加熱ロール82へ向けて記録用紙Pを加圧する加圧ロール84とを有している。また、記録用紙Pの搬送方向で定着装置80よりも下流側には、排紙部15又は反転部33へ向けて記録用紙Pを搬送する搬送ロール39が設けられている。
原稿読取装置56の下側で現像装置70よりも上側には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)、第1特別色(E)、第2特別色(F)の各トナーを収容するトナーカートリッジ78Y、78M、78C、78K、78E、78FがH方向に並んで交換可能に設けられている。
次に、画像形成装置10における画像形成工程について説明する。
図1で示すように、画像形成装置10が作動すると、画像処理装置(図示省略)又は外部から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)、第1特別色(E)、第2特別色(F)の各色の画像データが露光装置66に順次出力される。このとき、一例として、現像装置70は、現像器72Y(図2参照)が感光体62の外周面と対向するように回転して保持されている。
続いて、露光装置66から画像データに応じて出射された光は、帯電部64により帯電された感光体62の外周面を露光し、感光体62の外周面にはイエローの画像データに対応した静電潜像が形成される。更に、感光体62の外周面に形成された静電潜像は、現像器72Yによってイエローのトナー画像として現像される。そして、感光体62の外周面のイエローのトナー画像は、一次転写ロール67によって中間転写ベルト68に転写される。
続いて、図2において、現像装置70が矢印+R方向に60°回転され、現像器72Mが感光体62の外周面と対向する。そして、帯電、露光、現像の各工程が行われ、感光体62の外周面のマゼンタのトナー画像は、一次転写ロール67によって中間転写ベルト68のイエローのトナー画像上に転写される。同様にして、シアン(C)、ブラック(K)、更に色設定に応じて第1特別色(E)、第2特別色(F)のトナー画像が中間転写ベルト68上に順次多重転写される。
一方、図1に示すように、用紙収容部12から送り出され、搬送路28を搬送されてきた記録用紙Pは、位置合わせロール38により、中間転写ベルト68への各トナー画像の多重転写とタイミングを合わせて二次転写位置に搬送される。そして、中間転写ベルト68上に多重転写されたトナー画像は、二次転写位置に搬送されてきた記録用紙P上に二次転写ロール71によって二次転写される。
続いて、トナー画像が転写された記録用紙Pは、定着装置80に向けて矢印A方向(図示の右方向)に搬送される。そして、定着装置80では、トナー画像が加熱ロール82及び加圧ロール84によって加熱、加圧されることで記録用紙Pに定着される。さらに、トナー画像が定着された記録用紙Pは、一例として、排紙部15に排出される。
なお、記録用紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着装置80で表面に画像定着を行った後、記録用紙Pを矢印−V方向に沿って反転部33に送り込むとともに、矢印+V方向に沿って送り出すことで、記録用紙Pの先端と後端を入れ替える。そして、記録用紙Pを両面搬送路29によって矢印B方向(図示の左方向)に搬送し、更に搬送路28に送り込んで、記録用紙Pの裏面の画像形成及び定着を行う。
(要部構成)
次に、感光体ユニット100について説明する。
図3に示すように、装置本体10Aは、感光体ユニット100が装着又は離脱される装置本体の一例としての本体フレーム102を有している。なお、以後の説明では、本体フレーム102への感光体ユニット100の装着方向を+X方向、+X方向と直交し後述する回転軸108からクリーニングブレード86へ向かう方向を+Y方向、+X方向及び+Y方向と直交し現像装置70(図2参照)へ向かう方向をZ方向と記載する。また、+X方向とは反対方向(離脱方向)を−X方向、+Y方向とは反対方向を−Y方向と記載し、+−を特定する必要がない場合は単にX方向、Y方向と記載する。
本体フレーム102は、X方向を長手方向とする本体部102Aと、本体部102Aの−X方向端部(装置本体10Aの手前側)に一体で形成された前壁部102Bと、本体部102Aの+X方向端部(装置本体10Aの奥側)に一体で形成された後壁部102Cと、本体部102Aの−X方向端面から−X方向へ突出した位置決めピン102Dと、を有している。前壁部102Bは、本体部102Aから−Y方向へ突出された板状部であり、後述する引掛爪115と係合する係合孔102EがX方向に貫通して形成されている。
また、後壁部102Cは、本体部102Aから−Y方向へ前壁部102Bよりも長く突出された、本体部102Aと強固に固定された本体フレーム102の主要な板状部であり、ベアリング104がX方向を軸方向として取り付けられて(圧入されていることが望ましい)いる。詳細には、ベアリング104は、小サイズの板金部材(図示省略)に圧入され、この小サイズ板金部材を本体フレーム102にねじで固定することで「ガタ取り」されており、本体フレーム102に対して高精度のスキマ嵌めとされている。さらに、ベアリング104は、Cリング106によって−X方向への移動が規制されている。そして、ベアリング104には、X方向を軸方向とする回転軸108が圧入されている。
回転軸108は、ベアリング104によって回転可能に支持されており、駆動源であるモータ(図示省略)から駆動が伝達されて回転するようになっている。また、回転軸108は、−X方向に延びる円柱状に形成されており、−X方向側の一部には、径方向の外側(両側)に突出する伝達ピン108Aが支持されている。なお、回転軸108の径方向における伝達ピン108Aの長さは、後述する後フランジ137から+X方向に延びる円筒状のスリーブ142の内径以下の長さに設定されている。
回転軸108における+X方向端部の付近には、筒状(円錐台状)のテーパ駒108Bが固定されている。テーパ駒108Bは、−X方向に向けて外径が連続的に小径となる接触面108Cを有している。
一方、感光体ユニット100は、感光体62と、感光体62を支持する筐体の一例としてのユニットフレーム112と、後述するベアリング118を付勢する付勢部材の一例としてのスプリング124と、後述する前フレーム112Bと後フレーム112Cとの間隔を調整する調整手段の一例としての調整部150と、を有している。なお、本実施形態では一例として、図2に示すように、感光体ユニット100の中に帯電部64、クリーニングユニット73、及び除電ユニット75が含まれている。
図3に示すように、ユニットフレーム112は、X方向を長手方向とする基台の一例としての横フレーム112Aと、横フレーム112Aの両端部で−Y方向に直立する1組の支持壁の一例としての前フレーム112B、後フレーム112Cと、を備えている。横フレーム112Aは、感光体62に対してクリーニングユニット73(図2参照)側に設けられている。なお、図3では、感光体ユニット100の構成を分かりやすくするために、ユニットフレーム112の形状を簡略化して示している。
前フレーム112Bは、横フレーム112Aの−X方向端部で−Y方向に直立した(片持ち構造の)側壁であり、前フレーム112Bの中央には、+X方向に貫通した貫通孔112Dが形成されている。貫通孔112Dの孔径は、後述する前スリーブ116を挿入可能な大きさとなっている。また、横フレーム112Aの前面(−X方向側の面)には、−X方向へ突出した円柱状の位置決め部112Fが形成されている。さらに、前フレーム112Bの−Y方向の端部には、後述する調整ねじ154が取り付けられる貫通孔112Gが、X方向を軸方向として形成されている。
一方、後フレーム112Cは、横フレーム112Aの+X方向端部で−Y方向に直立した(片持ち構造の)側壁であり、後フレーム112Cの中央には、+X方向に貫通した貫通孔112Eが形成されている。貫通孔112Eの孔径は、後述する後スリーブ128を圧入可能な大きさとなっている。また、後フレーム112Cの−Y方向の端部には、−X方向に開口した穴部112Hが貫通孔112Gと同軸で形成されている。穴部112Hの穴径は、後述する連結部材152の凸部155を挿入可能な大きさとなっている。そして、穴部112Hに挿入された凸部155が、後述するねじ157で後フレーム112Cに締結固定(強固に固定)される。
そして、前フレーム112Bの前面には、Y−Z面に沿って広がる板状のブラケット114が取り付けられている。ブラケット114は、+X方向に貫通した貫通孔114Aが形成されており、貫通孔114Aの孔径は、ユニットフレーム112の貫通孔112Dの孔径とほぼ同じ大きさとされている。また、ブラケット114には、貫通孔114Aに対する+Y方向側で+X方向に貫通した第1位置決め孔114B及び第2位置決め孔114Cが形成されている。
第1位置決め孔114Bは、位置決め部112Fの外径よりも僅かに大きい孔径となっており、ブラケット114を前フレーム112Bの前面に取り付けるときに、位置決め部112Fが挿入されることでブラケット114を位置決めする。また、第2位置決め孔114Cは、位置決めピン102Dの外径よりも僅かに大きい孔径となっており、感光体ユニット100を本体フレーム102に取り付けるときに、位置決めピン102Dが挿入されることでブラケット114(感光体ユニット100)を位置決めする。
さらに、ブラケット114には、本体が直方体状で一端(先端115A)が三角柱状に形成された引掛爪115が、X−Y面に沿って回転可能に支持されている。そして、ブラケット114がユニットフレーム112に取り付けられた状態で、引掛爪115の先端115Aが係合孔102Eの周縁に引っ掛けられる(係合される)ことにより、感光体ユニット100が本体フレーム102に固定されるようになっている。また、引掛爪115が引っ掛け方向とは逆方向に回転されることで、本体フレーム102への感光体ユニット100の固定が解除される(−X方向へ離脱可能となる)。
貫通孔114A及び貫通孔112Dの内側には、+X方向を軸方向として円筒状の前スリーブ116が設けられている。前スリーブ116は、円筒状の前スリーブ本体116Aを有する。前スリーブ本体116Aの−X方向の端部には、径方向の外方に延びる円板状に形成されブラケット114に固定されるフランジ部116Bが形成されている。そして、前スリーブ本体116Aの+X方向の端部には、径方向の内側に突出した円環状のストッパ部116Cが形成されている。
前スリーブ116の内側には、軸受の一例としてのベアリング118が設けられている。ベアリング118は、後述するスリーブ138の外径に対応する大きさの内径が設定されており、X方向に回転軸108が挿入されるように配置されている。また、ベアリング118は、前スリーブ116の内径に対応する大きさの外径が設定されており、外周面が前スリーブ116の内周面と接触している。
前スリーブ116の内側でベアリング118よりも前側(−X方向側)には、回転軸108を挿入可能な大きさで円板状のリテーナ122が設けられている。リテーナ122は、X方向に間隔をあけて配置される円板状のリテーナ前部123と、円板状のリテーナ後部125とを有している。リテーナ前部123の−X方向の端部は、フランジ部116Bの前面を覆うように径方向に張り出しており、フランジ部116Bにねじ(図示省略)で締結されることによりブラケット114に固定されている。また、リテーナ後部125は、前スリーブ116の内側でX方向に移動可能となっており、+X方向の端部がベアリング118の前面と接触している。そして、リテーナ前部123とリテーナ後部125との間には、付勢部材の一例としてのスプリング124が設けられている。
スプリング124は、リテーナ前部123とリテーナ後部125を軸方向(X方向)で離れるように付勢している。即ち、リテーナ後部125は、スプリング124に付勢されて+X方向に可動してベアリング118を押す。これにより、軸方向の一端にあるベアリング118が、+X方向へ付勢されている。
一方、貫通孔112Eの内側には、後スリーブ128が固定されている。後スリーブ128は、X方向を軸方向とする円筒状の本体部128Aと、本体部128Aの+X方向端部で径方向外側へ張り出したフランジ部128Bと、本体部128AのX方向中央の内壁から径方向内側へ突出したストッパ部128Cと、を有している。フランジ部128Bは、−X方向側の表面が後フレーム112Cの+X方向側の表面と接触しており、ねじ(図示省略)で後フレーム112Cに固定されている。
また、後スリーブ128の内側でストッパ部128Cの−X方向側には、軸受の一例としてのベアリング132が設けられている。ベアリング132は、外周面が本体部128Aの内周面(内壁)と接触する(圧入されている)と共に、+X方向側の端面がストッパ部128Cと接触している。このストッパ部128Cにより、ベアリング132は、軸方向(+X方向)の移動が規制(抜け止め)されている。
図3に示すように、感光体62は、X方向を(回転)軸方向とする本体となる円筒状のスリーブ134を有している。そして、スリーブ134のX方向両端には、Y−Z面に沿って広がる円板状の前フランジ136、後フランジ137が取り付けられている。
前フランジ136の中央部には、X方向両側に突出した円筒状のスリーブ138が形成されている。スリーブ138の前端部(−X方向側の端部)には、ベアリング118の端面及び内輪に接触可能なベアリング接触部138Aが形成されている。また、スリーブ138の後端部(+X方向側の端部)には、回転軸108の伝達ピン108Aが噛み合って駆動が伝達されるセレーション138Bが形成されている。
さらに、スリーブ138には、ベアリング接触部138Aとセレーション138Bとの間の部位で回転軸108が挿入される軸接触部138Cが形成されている。軸接触部138Cの孔径は、回転軸108の外径に対応して形成されている。また、ベアリング接触部138A及びセレーション138Bの内径は、回転軸108の外径よりも大きくなっている。これにより、スリーブ138に回転軸108が挿入されたとき、軸接触部138Cの内壁のみが回転軸108の外周面と接触し、ベアリング接触部138A及びセレーション138Bは、回転軸108の外周面とは接触しないようになっている。
後フランジ137の中央部には、+X方向に突出した円筒状のスリーブ142が形成されている。スリーブ142の後端部(+X方向側の端部)の外周面は、ベアリング132の内周面と接触して回転可能に支持されている。そして、スリーブ142の後端部の内周面には、テーパ駒108Bの接触面108Cが接触している。
ここで、感光体62は、前フランジ136のベアリング接触部138Aがベアリング118に接触することにより、スプリング124の付勢力を受けると共にベアリング118により回転可能に支持されている。また、感光体62は、後フランジ137がスリーブ142を介して、ベアリング132に回転可能に支持されている。
さらに、感光体62の前フランジ136は、リテーナ前部123とリテーナ後部125との接近又は退避により軸方向(X方向)に移動可能となっている。そして、後フランジ137のスリーブ142は、ベアリング132により軸方向に移動可能となっている。これらの構成により、感光体62は、ユニットフレーム112に対してX方向に移動可能で且つ回転可能に支持されている。
一方、調整部150は、後フレーム112Cに一端が固定され他端が自由端である連結部材152と、前フレーム112Bに回転可能に支持されたねじ部材の一例としての調整ねじ154と、前フレーム112Bと連結部材152との間に挟まれる板材の一例としてのシム156と、を有している。
図4(A)に示すように、連結部材152は、X方向を軸方向とする円柱状の本体部152Aと、本体部152Aの外周面から径方向の外方に延びる板状の被案内部152Bと、被案内部152Bの本体部152A側とは反対側の端部で被案内部152Bと直交する方向に直立した板状の被案内部152Cと、が一体化された構成となっている。
図3に示すように、本体部152Aは、前フレーム112Bの−Y方向の端部と後フレーム112Cの−Y方向の端部との間にX方向を軸方向として配置されている。本体部152Aの−X方向の端部中央には、調整ねじ154の雄ねじ部154Aがねじ込まれる穴部である雌ねじ部153が、−X方向に開口して形成されている。また、本体部152Aの+X方向の端部中央には、+X方向に突出したDカット状(回り止め形状)の凸部155が形成されている。ここで、凸部155は、+X方向に開口した雌ねじ部155Aが形成されている。そして、既述したように、凸部155は、後フレーム112Cの穴部112Hに挿入され、後フレーム112Cにねじ157で強固に締結固定されており、連結部材152は、+X方向側が固定端、−X方向側が自由端となっている。
図2に示すように、装置本体10A内で感光体62、中間転写ベルト68、及び現像装置70に囲まれた空間には、装置本体10Aの一部を構成する案内部材の一例としてのガイドレール103が設けられている。
図4(A)に示すように、ガイドレール103は、+X方向を長手方向として装置本体10A内に設けられており、ほぼ水平方向に配置される板状の案内部103Aと、案内部103Aの短手方向の一端で鉛直方向に直立する案内部103Bとを有している。案内部103Aの水平方向の幅は、連結部材152の被案内部152Bを支持可能な大きさとなっており、案内部103Bの鉛直方向の高さは、連結部材152の被案内部152Cの高さよりも高くなっている。
ここで、被案内部152Bをガイドレール103の案内部103A上に載せ、被案内部152Cを案内部103Bと接触させた状態で、連結部材152を+X方向へ移動させることで、図4(B)に示すように、装置本体10Aに対する感光体ユニット100の装着時にユニットフレーム112が装置本体10A内に案内される。
図3に示すように、調整ねじ154は、連結部材152の雌ねじ部153にねじ込まれる雄ねじ部154Aと、雄ねじ部154Aが回転可能に挿入された円筒部154Bと、雄ねじ部154Aの−X方向の端部に形成されたねじ頭部154Cと、を有している。円筒部154Bは、前フレーム112Bの貫通孔112Gにスキマ嵌めの関係で回転可能に支持されて、調整ねじ154のねじ頭部154Cのフランジ面が、前フレーム112Bの−X方向端面に接触している。そして、ねじ頭部154Cをドライバー(図示省略)等の工具を用いて回すことで、雄ねじ部154Aが連結部材152の雌ねじ部153にねじ込まれ、前フレーム112Bと後フレーム112Cが連結部材152で連結される。なお、雄ねじ部154Aが連結部材152の他端にねじ込まれる量で、前フレーム112Bと後フレーム112Cとの間隔が調整される。
図5(A)に示すように、シム156は、一例として、U字状の板材であり、雄ねじ部154Aが挿入される溝部156Aが形成されている。そして、シム156は、図3に示すように、前フレーム112Bと後フレーム112Cとの間隔を調整した後に連結部材152の他端(−X方向側の端部)と前フレーム112Bとの間に挟まれている。なお、シム156は、板厚が異なるものが複数準備されており、前フレーム112Bと後フレーム112Cとの間隔に合わせて交換するようになっている。
図5(B)に示すように、調整部150(図3参照)を用いた間隔調整方法は、一例として、感光体62のスリーブ134の外形線OLの一部(図示の領域S)を拡大鏡(図示省略)で見て、外形線OL1(実線で示す)又は外形線OL2(一点鎖線で示す)が、拡大鏡の視野領域内に予め設定されている基準線CLと一致するまで調整ねじ154を回すようにすればよい。外形線OL1の場合は、調整ねじ154を締め付ける方向に回し、外形線OL2の場合は、調整ねじ154を緩める方向に回せばよい。基準線CLは、前フレーム112Bと後フレーム112C(図3参照)との間隔が、予め設定した設定間隔となるときの外形線OLの位置を示している。なお、外形線OLが基準線CLと一致する前にシム156(図3参照)を挟めばよい。
(比較例)
次に、比較例の感光体ユニット200について説明する。なお、比較例において、本実施形態と基本的に同一の部材、部位(一部の形状の違いも同一に含める)については、本実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
図10には、比較例の感光体ユニット200を本体フレーム102に取り付けた状態が示されている。感光体ユニット200は、本実施形態の感光体ユニット100(図3参照)のユニットフレーム112(図3参照)に換えて、ユニットフレーム202が設けられている。ユニットフレーム202は、+X方向を長手方向とする横フレーム202Aと、横フレーム202Aの両端部で−Y方向に直立する前フレーム202B、後フレーム202Cと、を備えている。なお、図10では、感光体ユニット200の配置を分かり易くするためにブラケット114の引掛爪115を前壁部102Bに引っ掛けた状態で図示しているが、実際は、図8(B)に示すように、引掛爪115が本体部102Aに引っ掛けられている。
前フレーム202Bは、横フレーム202Aの−X方向端部で−Y方向に直立した(片持ち構造の)側壁であり、前フレーム202Bには、ブラケット114と共に前スリーブ116、ベアリング118、及びリテーナ122が取り付けられている。また、後フレーム202Cは、横フレーム202Aの+X方向端部で−Y方向に直立した側壁であり、後フレーム202Cには、後スリーブ128及びベアリング132が取り付けられている。
なお、前フレーム202B及び後フレーム202Cの−Y方向の端部(自由端側)には、調整部150(図3参照)は設けられておらず、横フレーム202A、前フレーム202B、及び後フレーム202Cが一体でコ字状に形成されている。
比較例の感光体ユニット200を本体フレーム102に取り付けるとき、感光体62の前フランジ136、後フランジ137に回転軸108が挿入される。ここで、スプリング124の付勢力F1が、スリーブ138、スリーブ134、及びスリーブ142を介してテーパ駒108Bに伝達される。そして、テーパ駒108Bから、後フランジ137のスリーブ142、スリーブ134、及びスリーブ138を介して、リテーナ122のスプリング124へ反力F2が伝わり、スプリング124が弾性変形する。このようにして、スプリング124に付勢されて後フランジ137がテーパ駒108Bに突き当てられ、感光体62のX方向の位置が決められる。
即ち、ブラケット114の引掛爪115が係合孔102Eの周縁と係合して(実際には、引掛爪115が本体部102Aと係合して)、感光体ユニット200が本体フレーム102に固定(ロック)されると、スプリング124の付勢力F1(+X方向の押圧力)がベアリング118を介して感光体62に作用する。そして、作用・反作用の法則により、軸方向の反力F2(−X方向の力)がリテーナ122を介して前フレーム202Bに作用する。前フレーム202Bは、片持ち梁状態であり、−Y方向側の端部が自由端となっているため、反力F2によって矢印Q方向(X−Y面内で図示の反時計回り方向)に撓み、ユニットフレーム202が撓むため、ブラケット114が傾くことになる。
ここで、図8(B)に示すように、前フレーム202Bが矢印Q方向に変形するとき、位置決めピン102Dがあるため、位置決めピン102Dが挿入されている貫通孔114Aの周縁が拘束され、貫通孔114Aの周縁を中心にブラケット114が回転する。そして、前フレーム202Bが変形すると、前スリーブ116の中心軸(実線C3で示す)が傾き、前スリーブ116の中心位置が変位する。これにより、ベアリング118が変位する。さらに、ベアリング118の変位に追従して、回転軸108が−Y方向に変位する。このようにして、回転軸108の中心位置、即ち、感光体62の回転中心位置がずれる。
比較例の感光体ユニット200では、前フレーム202BがY方向を基準として角度θで撓むことによって、感光体62の回転中心位置(一点鎖線C2で示す)が、元の回転中心位置(一点鎖線C1で示す)に対して−Y方向にΔLずれることになる。なお、ブラケット114の+X方向側の面からベアリング118の中心までの距離(オフセット距離)をLとすると、ずれ量ΔL=L×tanθで求められる。一例として、Lが20mm程度で且つ角度θが0.1°前後のとき、ΔLは35μm程度のずれとなる。この数十μmのずれ量は、現像ロール74(図2参照)と感光体62の外周面との間隔が数十μmで管理されていることを考えると、大きなずれ量と言える。
(作用)
次に、本実施形態の作用について説明する。
図7に示すように、本実施形態の感光体ユニット100を本体フレーム102に取り付けるとき、感光体62の前フランジ136、後フランジ137に回転軸108が挿入される。ここで、スプリング124の付勢力F1が、スリーブ138、スリーブ134、及びスリーブ142を介してテーパ駒108Bに伝達される。そして、テーパ駒108Bからスプリング124へ逆の経路で反力F2が伝わる。このようにして、スリーブ142(後フランジ137)がテーパ駒108Bに突き当てられることで、感光体62のX方向の位置が決められる。なお、この時点ではシム156が設けられていない。
続いて、ブラケット114の引掛爪115が係合孔102Eの周縁と係合して感光体ユニット100が本体フレーム102に固定(ロック)されると、スプリング124の付勢力F1(+X方向の押圧力)がベアリング118を介して感光体62に作用する。そして、作用・反作用の法則により、軸方向の反力F2(−X方向の力)がリテーナ122を介して前フレーム112Bに作用する。この反力F2によって前フレーム112Bが矢印Q方向に撓もうとする。
ここで、連結部材152が前フレーム112Bの−Y方向の端部と後フレーム112Cの−Y方向の端部とを連結しており、矢印Q方向の撓み(モーメント)に抵抗する。これにより、前フレーム112B及びブラケット114の撓みが抑制される。また、調整ねじ154を回すことで前フレーム112Bの−Y方向の端部が矢印−Q方向に戻されるので、前フレーム112B及びブラケット114の撓みがさらに抑制される。
続いて、図5(A)及び図6(A)、(B)に示すように、前フレーム112Bと連結部材152との隙間Δdに予め厚さが既知のシム156を挟み、調整ねじ154を回して締め付ける。このとき、図5(B)に示すように、感光体62の外形線OLを拡大鏡(図示省略)で確認して、外形線OLが基準線CLに一致していない場合は、他の厚さのシム156に交換して再び締め付けを行う。なお、シム156が挟まっていることにより、調整ねじ154の逆方向の回転が抑制されるため、調整ねじ154の固定処理を別途、行わなくても済む。
以上の間隔調整により、図8(A)に示すように、本実施形態の感光体ユニット100では、前フレーム112Bの撓みが抑制されることで、感光体62のY方向の回転中心位置ずれが抑制される。
また、感光体ユニット100では、感光体62の回転中心位置ずれが抑制されることにより、感光体62の外周面と現像ロール74(図2参照)との間隔が、軸方向(X方向)で変わることが抑制されるので、記録用紙Pの搬送方向と交差する幅方向で生じるトナー画像の濃度差が低減される。
さらに、感光体ユニット100では、図4(A)、(B)に示すように、連結部材152がガイドレール103と係合することにより、感光体ユニット100が装置本体10Aへ案内される。このため、別途、ガイド部材を設ける必要がなくなり、部品点数が減る。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
連結部材152を感光体ユニット100の本体フレーム102への案内手段として用いない場合は、円柱状の本体部152Aのみで構成してもよい。また、シム156は、調整ねじ154の締結時の面圧に耐えられるものであれば、樹脂製、金属製のいずれであってもよい。
さらに、前フレーム112Bに換えて、図9(A)、(B)に示すように、緩み止めねじ164を設けた前フレーム162を用いて、シム156を使わないようにしてもよい。前フレーム162は、Y方向に直立しており、−Y方向の端部に調整ねじ154が回転可能に支持されている。また、前フレーム162は、本体部162Aと、本体部162Aの−Y方向の端部で−Y方向に突出すると共にZ方向に間隔をあけて配置された板状の支持部162B、162Cとを有している。
前フレーム162を+X方向に見て、前フレーム162における支持部162Bと支持部162Cとの間には、+Y方向に長く且つ+X方向に貫通した溝部163が形成されている。そして、調整ねじ154は、溝部163の一部に形成された貫通孔(図示省略)内に回転可能に支持されている。また、支持部162B、162Cには、同軸上に配置されZ方向に貫通した雌ねじ部162D、162Eが形成されており、雌ねじ部162D、162Eには、緩み止めねじ164がねじ込まれている。詳細には、緩み止めねじ164は、ねじ頭部164Aと、雄ねじ部164Bとを有しており、雄ねじ部164Bが雌ねじ部162D、162Eにねじ込まれている。
ここで、調整ねじ154による前フレーム162と後フレーム112Cとの間隔調整後に、緩み止めねじ164を回すことにより、支持部162Bと支持部162Cとの間隔が短くなり、調整ねじ154が締め付けられて緩み止めされる。
また、感光体ユニット100では、調整ねじ154を用いて間隔調整しているので、調整ねじ154の回転角度を少しずつ変えることで、前フレーム112Bと後フレーム112Cの間隔の微調整が行われる。ここで、一例として、調整ねじ154がM3並目ねじの場合、1回転で軸方向に0.5mm動き、1/4回転で軸方向に125μm動くことになる。しかし、本実施形態の調整ねじ154は、前フレーム112Bの端部に設けられているので、回転角度が大きくなっても前フレーム112Bの+X方向への移動量は小さい。つまり、調整感度が鈍い前フレーム112Bの端部で調整しているので、調整ねじ154による前フレーム112Bと後フレーム112Cの間隔調整を行いやすい。
また、調整手段の他の例として、調整部150を用いた前フレーム112Bと後フレーム112Cとの間隔の調整は、前フレーム112B側からだけでなく、後フレーム112C側から行ってもよく、雄ねじと雌ねじを逆の関係としてもよい。
さらに、回転体の一例として感光体62を示したが、これに限定されず、例えば、帯電ロールや、ドラム状の中間転写体、清掃部材が接触する転写ロール等、軸受を介して支持され且つ外力を受ける任意の回転体に適用可能である。
加えて、感光体ユニット100において、シム156を使用する場合、例えば、ねじ山ピッチ1mm以上のタッピングねじを使用してもよい。タッピングねじを使用する場合、連結部材152を樹脂製として、そこに設置されるねじ穴は単なる円筒穴で良いため、コスト低減に繋がる。