JP7057908B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関するものである。

プリンタ、複写機、ファックスなどの画像形成装置において、メンテナンスを容易にするために、回転体たる像担持体と、この像担持体に画像を形成するためのプロセス手段とを備え、装置本体に対して着脱可能とした着脱ユニットたるプロセスカートリッジを有するものが知られている。

特許文献１には、上記画像形成装置として、プロセスカートリッジを像担持体の軸方向と直交する方向に着脱する画像形成装置が記載されている。プロセスカートリッジは、装置本体の側板に取り付けられた位置決め部材に位置決めされて、装置本体に装着されている。

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置においては、プロセスカートリッジを位置決めする位置決め部材の側板に対する組み付け誤差により、像担持体に対向配置される対向回転体たる転写ローラに対して像担持体の位置がずれる場合があった。また、装置本体に取り付けられた像担持体を駆動する駆動装置に対しても、位置決め部材の側板に対する組み付け誤差により、位置ずれが発生するおそれがあった。このような位置ずれが発生することにより画像品質が低下するおそれがあった。

上記課題を解決するために、本発明は、回転体を有し、該回転体の軸方向と直交する方向に着脱可能に構成された着脱ユニットと、前記着脱ユニットが装置本体に装着されている状態で前記回転体を駆動する駆動装置と、前記着脱ユニットが装置本体に装着されている状態で前記回転体と対向する対向回転体を有する対向回転体ユニットとを備えた画像形成装置において、前記駆動装置は、装置本体の側板を挟んで前記対向回転体ユニットの配置側と反対側に配置されており、前記対向回転体ユニットの前記対向回転体を回転自在に支持するフレーム部材は、前記着脱ユニットが位置決めされる着脱ユニット位置決め部と、前記側板の位置決め貫通孔に嵌め込まれ、装置本体に対して前記対向回転体ユニットを位置決めするユニット位置決め部とを有し、前記ユニット位置決め部に前記駆動装置が位置決めされる駆動位置決め部を設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、画像品質の低下を抑制することができる。

実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 転写ユニットの斜視図。 プロセスカートリッジを装置本体に装着するときの転写ユニットとプロセスカートリッジとの関係を示す斜視図。 転写ユニットに位置決めされたプロセスカートリッジと転写ユニットとを示す斜視図。 感光体を駆動する駆動装置の斜視図。 駆動装置とプロセスカートリッジの一部とを示す斜視図。 感光体と、駆動装置と、転写フレームの側壁部とを示す概略平面図。 図７のＡ－Ａの位置で切った断面斜視図。 図７のＡ－Ａの位置で切った断面図。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式で画像を形成する電子写真プリンタ（以下、単にプリンタという）について説明する。
図１は、実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。
図１に示すプリンタは、モノクロプリンタである。その装置本体１００には、着脱ユニットとしてのプロセスカートリッジ１が着脱可能に装着されている。プロセスカートリッジ１は、表面に画像を担持する像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２上の潜像を可視画像化する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード５等を備える。また、感光体２の周囲には表面を露光する露光手段としてのＬＥＤヘッドアレイ６が配設されている。

また、プロセスカートリッジ１には、現像剤収容器としてのトナーカートリッジ７が着脱可能に設けられている。トナーカートリッジ７は、その容器本体２２に、現像装置４へ補給する現像剤であるトナーを収容する現像剤収容部８を有する。さらに、本実施形態のトナーカートリッジ７は、クリーニングブレード５で除去されたトナー（廃トナー）を回収する現像剤回収部９も一体的に有している。

また、プリンタは、転写体としての用紙に画像を転写する転写ユニット１０と、用紙を供給する給紙装置１１と、用紙に転写された画像を定着させる定着装置１２と、用紙を装置外へ排出する排紙装置１３とを備える。

転写ユニット１０は、転写フレーム３０に回転自在に支持された転写部材としての転写ローラ１４を備える。転写ローラ１４は、プロセスカートリッジ１を装置本体１００に装着した状態で感光体２と当接しており、両者の当接部において転写ニップが形成されている。また、転写ローラ１４は、電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加されるようになっている。

給紙装置１１は、用紙Ｐを収容した給紙カセット１５や、給紙カセット１５に収容されている用紙Ｐを給送する給紙ローラ１６を備える。また、給紙ローラ１６に対して用紙搬送方向下流側には、搬送タイミングを計って用紙を二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ１７が設けてある。なお、用紙Ｐには、厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等も含まれる。また、用紙以外の記録媒体として、ＯＨＰシートやＯＨＰフィルム等を用いることも可能である。

定着装置１２は、定着部材としての定着ローラ１８と、加圧部材としての加圧ローラ１９とを備える。定着ローラ１８は、定着ローラ内部に設置された赤外線ヒータ２３によって加熱されるようになっている。加圧ローラ１９は、定着ローラ１８側へ加圧されて定着ローラ１８に当接し、その当接箇所において定着ニップが形成されている。

排紙装置１３は、一対の排紙ローラ２０を備える。排紙ローラ２０によって装置外に排出された用紙は、装置本体１００の上面を凹ませて形成された排紙トレイ２１上に積載されるようになっている。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、プロセスカートリッジ１の感光体２が図１の時計回りに回転駆動され、帯電ローラ３によって感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。外部の機器から入力される画像情報に基づいて、ＬＥＤヘッドアレイ６から感光体２の帯電面に光が照射されて、感光体２の表面に静電潜像が形成される。

このように感光体２上に形成された静電潜像に、現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、転写ローラ１４が回転駆動し、転写ローラ１４に、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加されることによって、転写ローラ１４と感光体２との間において転写電界が形成される。

装置本体１００の下部では、給紙ローラ１６が回転駆動を開始し、給紙カセット１５から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１７によって搬送を一旦停止される。

その後、所定のタイミングでレジストローラ１７の回転駆動を開始し、感光体上のトナー画像が転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Ｐを転写ニップへ搬送する。そして、上記転写電界によって、感光体２上のトナー画像が転写体たる用紙Ｐ上に一括して転写される。また、用紙Ｐに転写しきれなかった感光体上の残留トナーは、クリーニングブレード５でによって除去され、除去されたトナーは、現像剤回収部９へ搬送され回収される。

その後、トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置１２へと搬送され、定着装置１２において用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、一対の排紙ローラ２０によって装置外に排出され、排紙トレイ２１上にストックされる。

また、装置本体１００の側面（図中右側側面）には、図中矢印方向に開閉可能な開閉カバー３７が設けられている。開閉カバー３７は、リンク機構などによりＬＥＤヘッドアレイ６が接続されており、開閉カバー３７の開らく動作にあわせて、ＬＥＤヘッド６が、プロセスカートリッジ１の着脱の邪魔とならない退避位置へ移動するようになっている。これにより、開閉カバー３７を開けることで、開いた開口部から、プロセスカートリッジ１が装置本体から取り出される。

図２は、転写ユニット１０の斜視図である。
図２に示すように、転写ユニット１０は、転写ローラ１４を回転自在に支持する転写フレーム３０を備えている。この転写フレーム３０は、上記転写ニップを通過した用紙Ｐをガイドする搬送ガイド３９を有している。また、この転写フレーム３０の軸方向両端には、プロセスカートリッジ１を位置決めするプロセス位置決め部３１,３２が設けられている。プロセス位置決め部３１,３２は、互いに対向するように設けられた一対の傾斜面からなる。一対の傾斜面のうち図中下側の傾斜面３１ｂ，３２ｂは、用紙搬送方向下流にいくにつれて上方に位置するような傾斜面となっている。また、図中上側の傾斜面３１ａ，３２ａは、用紙搬送方向下流にいくにつれて上方に位置するような傾斜面となっている。

また、転写フレーム３０の用紙搬送方向下流側端部の軸方向両側には、定着装置１２を位置決めする用紙搬送方向上流側に凹んだ定着位置決め凹部３３,３４を有している。定着装置１２のフレームの用紙搬送方向上流側端部の軸方向両側には、用紙搬送方向上流側に突出する凸形状の定着位置決め凸部を備えている。定着装置１２を、用紙搬送方向下流側から上流側に向けて装置本体に装着して、上記位置決め凸部を装置本体に取り付けられた転写フレーム３０の定着位置決め凹部３３,３４に嵌め込むことで、定着装置１２が装置本体に位置決めされる。

また、転写フレーム３０の軸方向両端の軸方向と直交する側壁部３８には、用紙搬送方向に所定の間隔を開けて設けられた一対の転写位置決め部３５,３６が設けられている。この転写位置決め部３５,３６の頂部には、感光体２を駆動する後述する駆動装置４０（図５参照）を位置決めする凹形状の駆動位置決め凹部３５ａ,３６ａが設けられている。また、側壁部３８には、内周面にネジ溝が形成された複数のネジ穴３８ａ,３８ｂ,３８ｃが形成されている。転写ユニット１０は、これらネジ穴にネジがネジ込まれることにより、装置本体の側板にネジ止めされる。

図３は、プロセスカートリッジ１を装置本体に装着するときの転写ユニット１０とプロセスカートリッジ１との関係を示す斜視図であり、図４は、転写ユニット１０に位置決めされたプロセスカートリッジ１と転写ユニット１０とを示す斜視図である。
図３に示すように、プロセスカートリッジ１は、図中矢印Ａに示すように、軸方向と直交する方向に移動して、装置本体に装着される。プロセスカートリッジ１のフレームの装着方向下流側の軸方向両端には、円弧状の位置決め部１ａが設けられている。図４に示すように、プロセスカートリッジ１が装置本体に装着されると、図中手前側の円弧状の位置決め部１ａは、転写フレーム３０のプロセス位置決め部３１を形成する一対の傾斜面３１ａ，３１ｂに当接する。また、図中奥側の位置決め部１ａは、先の図２に示した転写フレーム３０のプロセス位置決め部３２の一対の傾斜面３２ａ，３２ｂに当接する。これにより、プロセスカートリッジ１が転写ユニット１０に位置決めされる。

このように、プロセスカートリッジ１が、転写ユニット１０に位置決めされることにより、転写ユニット１０が保持する転写ローラ１４に対する感光体２の位置ずれを抑制することができる。これにより、転写ローラ１４を所定の当接圧で感光体２に当接することができ、転写ニップ幅を、規定のニップ幅にすることができ、良好な転写性を得ることができる。

転写フレーム３０は、金属で構成してもよいし、樹脂で構成してもよい。転写フレーム３０を金属で構成することで、転写フレーム３０の剛性を高めることができ、転写フレーム３０の捩れなどの変形を抑制することができる。これにより、転写フレーム３０に支持される転写ローラ１４が軸方向に対して傾斜するのを抑制することができる。一方、転写フレーム３０を樹脂で形成することで、射出成型で転写フレーム３０を製造することができ、転写フレーム３０を安価に形成することができる。これにより、装置のコストアップを抑制することができる。

図５は、感光体２を駆動する駆動装置４０の斜視図である。
図５に示すように駆動装置４０は、駆動モータ４６、駆動モータ４６のモータギヤと噛み合う内歯歯車４７、内歯歯車４７の外周に設けた外歯部と噛み合う感光体ギヤ４５などを備えている。駆動モータ４６、内歯歯車４７、感光体ギヤ４５は、ブラケット４４に保持されている。また、感光体ギヤ４５の回転中心には、感光体ギヤ４５と係合し、軸方向に移動可能なジョイント部材４８が設けられている。また、このジョイント部材４８を軸方向に移動させて感光体２との駆動連結を解除する解除機構４３が設けられている。解除機構４３は、例えば、リンク機構などを介して先の図１に示した開閉カバー３７に接続され、開閉カバー３７の開閉に連動して、ジョイント部材４８を軸方向に移動させるように構成されている。

また、ブラケット４４には、軸方向に延び出して、転写ユニット１０の転写フレーム３０に位置決めするための２つの位置決め突起部４１，４２が設けられている。これら位置決め突起部４１，４２の先端に、位置決め突起部４１，４２よりも直径が短い駆動位置決め凸部４１ａ，４２ａが形成されている。また、ブラケット４４には、装置本体の側板１００ａ（図７参照）にネジ止めするためのネジが貫通する複数のネジ貫通孔４４ａ，４４ｂ，４４ｃが設けられている。

図６は、駆動装置４０とプロセスカートリッジ１の一部とを示す斜視図である。
図６に示すように、プロセスカートリッジ１を装置本体から取り出すときは、解除機構４３によりジョイント部材４８は、感光体ギヤ４５側へ移動せしめられ、感光体２に設けられた従動側ジョイント部２ａとの駆動連結が解除されている。これにより、プロセスカートリッジ１を軸方向と直交する方向に着脱させることができる。そして、プロセスカートリッジ１が装置本体に装着されたら、解除機構４３によりジョイント部材４８を図中矢印方向に移動させ、ジョイント部材４８の先端部を、従動側ジョイント部２ａに挿入する。これにより、ジョイント部材４８が従動側ジョイント部２ａと係合し駆動連結され、駆動モータ４６の駆動力が感光体２に伝達され、感光体２を回転駆動させることができる。

図７は、感光体２と、駆動装置４０と、転写フレーム３０の側壁部３８とを示す概略平面図であり、図８は、図７のＡ－Ａの位置で切った断面斜視図であり、図９は、Ａ－Ａの位置で切った断面図である。
図７～図９に示すように、転写フレーム３０の側壁部３８に設けられた転写位置決め部３５,３６が、装置本体の側板１００ａに設けられた転写位置決め穴部１０１，１０２に嵌め込まれ、転写ユニット１０が装置本体に位置決めされる。位置決めされた転写ユニット１０は、側板１００ａにネジ止めされる。

また、駆動装置４０の位置決め突起部４１，４２の先端に設けられた駆動位置決め凸部４１ａ，４２ａが、側板１００ａに位置決め固定された転写ユニット１０の駆動位置決め凹部３５ａ,３６ａに嵌め込まれ、駆動装置４０が転写ユニット１０に位置決めされる。この転写ユニット１０に位置決めされた駆動装置４０は、図８に示すように、ネジ１４０により、側板１００ａにネジ止めされる。

本実施形態においては、プロセスカートリッジ１を軸方向と直交する方向に着脱可能にしており、プロセスカートリッジ１は、装置本体の側板１００ａと平行な方向に移動することになる。例えば、プロセスカートリッジが側板１００ａと直交する方向に着脱する構成においては、転写ユニットと同様、プロセスカートリッジに位置決め突起を設け、側板に位置決め穴を設けて、プロセスカートリッジの位置決め突起を側板の位置決め穴に嵌め込むことで側板にプロセスカートリッジを位置決めすることができる。よって、駆動装置を、側板に位置決めすれば、プロセスカートリッジ、転写ユニット、駆動装置のすべてを同一部材に位置決めすることができる。このように、プロセスカートリッジ、転写ユニット、駆動装置を同一部材である側板に位置決めすることで、製造誤差の積み上げや、組み立て誤差の積み上げを抑制することができる。これにより、プロセスカートリッジを、駆動装置と転写ユニットに対して良好に位置決めすることができる。

しかし、プロセスカートリッジ１が、側板１００ａと平行な方向に着脱する構成において、プロセスカートリッジの位置決め突起を側板の位置決め穴に嵌め込むことで側板にプロセスカートリッジを位置決めする構成を採用できない。なぜなら、かかる構成を採用すると、プロセスカートリッジの位置決め突起が側板に引っ掛かって、プロセスカートリッジ１を、装置本体に対して着脱できないからである。そのため、本実施形態では、側板よりも装置内側に配置される転写ユニット１０にプロセスカートリッジ１を位置決めするプロセス位置決め部３１,３２を設け、プロセスカートリッジを転写ユニット１０に位置決めするようにした。これにより、プロセスカートリッジ１が、側板１００ａと平行な方向に着脱することができる。

ここで、駆動装置４０や転写ユニット１０などが取り付けられる装置本体の側板１００ａに、駆動装置４０を位置決めした場合、ジョイント部材４８の回転軸中心と、感光体２の回転軸中心とのずれ（以下、軸心ずれという）が、大きくなるおそれがある。具体的には、部材の製造誤差の積み上がりが大きくなり、ジョイント部材４８と感光体２との軸心ずれが大きくなるおそれがある。具体的に説明すると、駆動装置４０を側板１００ａに位置決めした場合、駆動装置４０のブラケット４４の製造誤差、転写ユニットの転写フレームの製造誤差、プロセスカートリッジ１のフレームの製造誤差、および、側板１００ａの製造誤差の積み上がりが、ジョイント部材４８と感光体との間の軸心ずれに影響を与える。一方、本実施形態のように、プロセスカートリッジ１が位置決めされる部材である転写ユニット１０の転写フレーム３０に駆動装置４０を位置決めすると、ジョイント部材４８と感光体２との軸心ずれの影響を、ブラケット４４の製造誤差と、転写フレーム３０の製造誤差と、プロセスカートリッジのフレームの製造誤差の３部材の製造誤差の積み上がりにすることができ、側板の製造誤差の影響をなくすことができる。これにより、駆動装置を側板に位置決めした場合に比べて、ジョイント部材４８と感光体２との軸心ずれを抑制することができる。これにより感光体２の回転ムラを抑制することができ、バンディングなどの異常画像の発生を抑制することができ、画像品質の低下を抑制することができる。

また、本実施形態においては、駆動装置４０やプロセスカートリッジが位置決めされる転写フレーム３０に、装置本体の側板１００ａに位置決めされる転写位置決め部３５,３６を設けた。これにより、側板１００ａに対する駆動装置４０やプロセスカートリッジ１の位置ずれを抑制することができ、側板１００ａに位置決めされる他の部材との間の位置ずれを抑制することができる。

以上に説明したものは一例であり、以下の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
感光体２などの回転体を有し、該回転体の軸方向と直交する方向に着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ１などの着脱ユニットと、前記着脱ユニットが装置本体に装着されている状態で前記回転体を駆動する駆動装置４０と、前記着脱ユニットが装置本体に装着されている状態で前記回転体と対向する転写ローラ１４などの対向回転体を有する対向回転体ユニットとを備えた画像形成装置において、前記着脱ユニットと前記駆動装置とを前記対向回転体ユニットの同一部材に位置決めした。
態様１によれば、プロセスカートリッジ１などの着脱ユニットを転写ユニット１０などの対向回転体ユニットに直接位置決めすることで、感光体２などの回転体を転写ローラ１４などの対向回転体に対する位置ずれを抑制することができる。また、駆動装置４０を、対向回転体ユニットの着脱ユニットが位置決めさる転写フレーム３０などの部材に位置決めすることで、駆動装置４０と着脱ユニットとをそれぞれ別の部材に位置決めする場合に比べて、製造誤差の積み上げや組み付け誤差の積み上げを抑制することができる。これにより、駆動装置４０と着脱ユニットとをそれぞれ別の部材に位置決めする場合に比べて、駆動装置の着脱ユニットに対する位置ずれを抑制することができる。よって、位置ずれによる画像品質の低下を抑制することができる。

（態様２）
態様１において、前記回転体が感光体２などの像担持体であり、前記対向回転体が転写ローラ１４である。
これによれば、実施形態で説明したように、感光体２などの像担持体に対する転写ローラ１４の位置ずれを抑制することができ、良好の像担持体の画像を用紙などの転写体に転写することができる。

（態様３）
態様１または２において、転写ユニット１０などの対向回転体ユニットは、装置本体に対して位置決めする転写位置決め部３５,３６などの位置決め部を備え、前記駆動装置４０とプロセスカートリッジ１などの着脱ユニットとを、対向回転体ユニットの転写フレーム３０などの位置決め部を有する部材に位置決めする。
これによれば、実施形態で説明したように、プロセスカートリッジ１などの着脱ユニットや駆動装置４０を装置本体の規定の位置に位置させることができ、装置本体に組みつけられた他の装置やユニットとの間の位置ずれを抑制することができる。

（態様４）
態様３において、転写ユニット１０などの対向回転体ユニットの転写フレーム３０などの位置決め部を有する部材が金属である。
これによれば、実施形態で説明したように、樹脂とした場合に比べ、転写フレーム３０などの位置決め部を有する部材の剛性を高めることができる。これにより、位置決め部を有する部材の変形によるプロセスカートリッジ１などの着脱ユニットの位置ずれを抑制することができる。

（態様５）
態様３において、転写ユニットなどの対向回転体ユニットの転写フレーム３０などの位置決め部を有する部材が、樹脂である。
これによれば、実施形態で説明したように、射出成型で転写フレーム３０などの位置決め部を有する部材を形成することができ、安価に位置決め部を有する部材を製造することができる。

１ プロセスカートリッジ
１ａ 位置決め部
２ 感光体
２ａ 従動側ジョイント部
１０ 転写ユニット
１２ 定着装置
１４ 転写ローラ
３０ 転写フレーム
３１,３２ プロセス位置決め部
３３,３４ 定着位置決め凹部
３５,３６ 転写位置決め部
３５ａ,３６ａ 駆動位置決め凹部
３７ 開閉カバー
３８ 側壁部
４０ 駆動装置
４１ａ,４２ａ 駆動位置決め凸部
４２，４３ 位置決め突起部
４３ 解除機構
４４ ブラケット
４５ 感光体ギヤ
４６ 駆動モータ
４７ 内歯歯車
４８ ジョイント部材
１００ 装置本体
１００ａ 側板
１０１，１０２ 転写位置決め穴部

特許第５３５４３７１号公報

Claims (4)

1. 回転体を有し、該回転体の軸方向と直交する方向に着脱可能に構成された着脱ユニットと、
   前記着脱ユニットが装置本体に装着されている状態で前記回転体を駆動する駆動装置と、
   前記着脱ユニットが装置本体に装着されている状態で前記回転体と対向する対向回転体を有する対向回転体ユニットとを備えた画像形成装置において、
   前記駆動装置は、装置本体の側板を挟んで前記対向回転体ユニットの配置側と反対側に配置されており、
   前記対向回転体ユニットの前記対向回転体を回転自在に支持するフレーム部材は、前記着脱ユニットが位置決めされる着脱ユニット位置決め部と、前記側板の位置決め貫通孔に嵌め込まれ、装置本体に対して前記対向回転体ユニットを位置決めするユニット位置決め部とを有し、
   前記ユニット位置決め部に前記駆動装置が位置決めされる駆動位置決め部を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記回転体が像担持体であり、前記対向回転体が転写ローラであることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記フレーム部材が、金属であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記フレーム部材が、樹脂であることを特徴とする画像形成装置。

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