(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、説明の便宜上、画像形成装置10が使用可能な設置状態(
図1に示される状態)で鉛直方向を上下方向7と定義する。また、前記設置状態において
図1に示される給紙カセット24が挿抜される面を正面(前面)として前後方向8を定義する。また、前記設置状態の画像形成装置10の正面を基準として左右方向9を定義する。
【0011】
本発明の実施形態に係る画像形成装置10は、少なくとも印刷機能を備えた装置である。画像形成装置10は、所謂タンデムタイプのカラープリンターである。
【0012】
図1及び
図2に示されるように、画像形成装置10は筐体10A(装置本体の一例)を備える。筐体10Aは、全体として略直方体形状である。筐体10Aの内部には、画像形成装置10を構成する各部が配設されている。
【0013】
図2に示されるように、画像形成装置10は、4つの画像形成ユニット4、中間転写ユニット5、光走査装置13、二次転写ローラー20、定着装置16、排紙トレイ18、給紙カセット24、操作表示部25(
図1参照)、ベルトクリーニング装置6、及び制御部2などを備える。
【0014】
画像形成ユニット4の各々は、現像装置31、一次転写ローラー32、感光体ドラム51を有するドラムユニット50、などを備えており、電子写真方式にしたがって画像を形成する。画像形成ユニット4は、筐体10Aの内部において前後方向8に沿って並設されており、所謂タンデム方式に基づいてカラー画像を形成する。画像形成ユニット4は、各色のトナー像を感光体ドラム51から転写ベルト46に重ね合わせて転写して、転写ベルト46にカラーのトナー像を形成する。転写ベルト46上のトナー像は、二次転写ローラー20により、給紙カセット24から給送される印刷用紙に転写される。
【0015】
中間転写ユニット5は、4つの画像形成ユニット4の上側に設けられている。つまり、中間転写ユニット5は、4つのドラムユニット50の上側に設けられている。
図3に示されるように、中間転写ユニット5は、本体フレーム45と、転写ベルト46とを備えている。また、本体フレーム45の前後方向8の両端に駆動プーリー5A及び従動プーリー5Bを備えている。転写ベルト46は、駆動プーリー5A及び従動プーリー5Bそれぞれに掛け渡すように支持されている。これにより、転写ベルト46のベルト面が水平な状態で前後方向8に延在している。転写ベルト46は、その表面が各感光体ドラム51の表面に接しながら矢印19の方向へ移動可能となる。本実施形態では、転写ベルト46は、ドラムユニット50が筐体10A内に予め定められた装着位置に配置されたときに、感光体ドラム51各々の外周面に接触可能なように、感光体ドラム51各々の外周面に対向するように支持されている。
【0016】
具体的に、転写ベルト46は、環状のベルト部材である。転写ベルト46は、感光体ドラム51の長手方向の長さと同じ幅を有している。転写ベルト46は、内部に基材層部を有し、その表面に表層部を有する。前記基材層部は、熱可塑性樹脂により形成される。例えば、前記熱可塑性樹脂は、PC(ポリカーボネート)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PA(ナイロン)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等である。前記表層部は、前記基材層部に熱硬化性樹脂がコーティングされて形成される。例えば、前記熱硬化性樹脂は、PI(ポリイミド)、PAI(ポリアミドイミド)、AC(アクリル)等である。
【0017】
ドラムユニット50は、感光体ドラム51を有している。感光体ドラム51は、円筒状に形成されており、アルミニウム製の素管の表面に、アモルファスシリコン(a−Si)系の感光材料を用いた薄い感光層が形成されている。つまり、感光体ドラム51の表面には、感光層が形成されている。この感光層に静電潜像が形成される。感光体ドラム51は、一次転写ローラー32の下側に配置されており、感光体ドラム51と一次転写ローラー32との間のニップ部で転写ベルト46が挟持される。なお、ドラムユニット50については後述する。
【0018】
光走査装置13は、4つの画像形成ユニット4の下側に設けられている。光走査装置13は、入力される各色の画像データに基づいてレーザー光を生成し、そのレーザー光をドラムユニット50の感光体ドラム51各々の表面に照射する。これにより感光体ドラム51各々の表面の感光層に静電潜像が形成される。
【0019】
給紙カセット24は、筐体10Aの底部(最下部)に設けられている。給紙カセット24に規定サイズの印刷用紙が収容される。給紙カセット24は、筐体10Aに着脱可能に支持されている。給紙カセット24は、筐体10Aの内部において予め定められた装着位置に装着される。筐体10Aの後方側に、給紙カセット24から二次転写ローラー20を経て定着装置16に至る縦搬送路26が形成されている。また、給紙カセット24の後端部の付近に、給紙ユニット24Aが設けられている。給紙カセット24が前記装着位置に装着された状態で、給紙ユニット24Aは、給紙カセット24に積載されている印刷用紙を一枚ずつ取り出して、縦搬送路26へ向けて給送する。
【0020】
二次転写ローラー20は、筐体10Aの後方側において、駆動プーリー5Aと対向する位置に設けられている。二次転写ローラー20によって転写ベルト46から印刷用紙にトナー像が転写される。
【0021】
定着装置16は、二次転写ローラー20の上側に設けられている。定着装置16は、印刷用紙に熱を加えてトナー像を印刷用紙に定着させる。定着装置16は、一対のローラー対である加熱ローラー16Aと、加圧ローラー16Bとを有する。二次転写ローラー20から定着装置16に搬送された印刷用紙は、加熱ローラー16Aと加圧ローラー16Bとによって挟持されつつ搬送される。このとき、加熱ローラー16Aから印刷用紙に熱が伝達されて、印刷用紙上のトナーが溶融して印刷用紙に定着する。これにより、カラー画像が印刷用紙に形成される。
【0022】
図2に示されるように、定着装置16からシート排出口27までの間に排出路28が形成されている。排出路28において、シート排出口27の近傍に、排出ローラー対23が設けられている。排出ローラー対23は、駆動ローラー23Aと、駆動ローラー23Aに圧接される従動ローラー23Bとにより構成されている。定着装置16を通過した印刷用紙は排出路28を搬送され、その後、排出ローラー対23によってシート排出口27から排紙トレイ18に排出される。
【0023】
以下、
図3〜
図7を参照して感光体ドラム51及びこれを備えるドラムユニット50の構成について説明する。
【0024】
上述したように、画像形成装置10は、ドラムユニット50を備えている。ドラムユニット50は、感光体ドラム51を回転可能に支持するものであり、
図4に示されるように、感光体ドラム51と、帯電ローラー52(本発明の被伝達部材の一例)と、クリーニング部53と、これらを支持するフレーム54と、により構成されている。また、ドラムユニット50は、感光体ドラム51を回転可能に支持する回転軸62を備えている。回転軸62は、フレーム54に支持されている。つまり、感光体ドラム51は、帯電ローラー52、クリーニング部53、回転軸62などとともにフレーム54に取り付けられることによってユニット化されている。
【0025】
帯電ローラー52は、感光体ドラム51の表面を一様な電位に帯電させるものであり、ローラー状の回転体である。帯電ローラー52は、感光体ドラム51の下側に設けられている。帯電ローラー52の長手方向の両端には支軸が設けられており、この支軸がフレーム54に回転可能に支持されている。クリーニング部53は、感光体ドラム51の表面に残存するトナーを除去するものであり、内部にブラシローラーやクリーニングブレードなどのクリーニング部材が設けられている。クリーニング部53は、フレーム54に一体に取り付けられている。
【0026】
図4及び
図5は、ドラムユニット50の構成を示す図である。
図4にはドラムユニット50の外観を示す斜視図が示されている。
図5は、回転軸62の中心を通る鉛直面でドラムユニット50を切断した場合の断面図である。
図4及び
図5に示されるように、ドラムユニット50は、一方向に長い形状のユニット体である。ドラムユニット50は、
図1において、その長手方向が画像形成装置10の左右方向9に一致するように筐体10A内に設けられている。なお、以下において、ドラムユニット50が筐体10A内に装着された状態を基準にして、ドラムユニット50に対する上下方向7、前後方向8、左右方向9を定義する。
【0027】
ドラムユニット50は、筐体10Aの内部において予め定められた装着位置に設けられている。ドラムユニット50は、筐体10Aに対して水平に挿抜可能なように、筐体10Aの内部フレームなどにスライド可能に支持されている。本実施形態では、ドラムユニット50は、筐体10Aの右側面から内部へ向けて左右方向9に沿って水平に挿抜可能である。ドラムユニット50が筐体10Aの奥側まで挿入されると、画像形成が可能な前記装着位置にドラムユニット50が装着される。
【0028】
ここで、ドラムユニット50の感光体ドラム51は、その表面の感光層が画像形成を重ねるごとに劣化したり摩耗する。感光層が劣化すると帯電性が悪くなり、摩耗すると所定の電位に帯電しなくなり、画質低下を招来する。そのため、感光体ドラム51は、予め定められた交換タイミングで交換する必要がある。本実施形態では、感光体ドラム51はドラムユニット50に内蔵されている。そのため、感光体ドラム51が交換される際に、ドラムユニット50が筐体10Aから抜き出されることになる。また、画像形成装置10の内部をメンテナンスする場合にも必要に応じてドラムユニット50が抜き出される。
【0029】
フレーム54は、ドラムユニット50の筐体である。フレーム54は、一方向に長い形状に形成されている。フレーム54は、その長手方向が左右方向9に一致する状態で、筐体10Aの内部フレームなどに取り外し可能に取り付けられる。フレーム54は、回転軸62の両端を支持している。そして、その回転軸62は、回転軸62の周りを回転可能なように感光体ドラム51を支持されている。フレーム54は、左右方向9に隔てられた支持部63,64を有する。回転軸62は、支持部63,64によって回転可能に支持されている。また、フレーム54は、感光体ドラム51の後方側の周面を覆う側面カバー部61を有する。側面カバー部61は、支持部63と支持部64とを渡す様に左右方向9に沿って延在している。側面カバー部61の内部に前記クリーニング部材が設けられている。
【0030】
図5に示されるように、感光体ドラム51の一方側(左側)の端部(左端部)51Aにフランジ65(
図5参照)が設けられている。具体的には、フランジ65は、筐体10Aに対してドラムユニット50が挿入されるときの挿入方向D1側の左端部51Aに設けられている。フランジ65は、感光体ドラム51の左端部51Aの内孔に嵌合されて、感光体ドラム51と一体的に固定(連結)される。感光体ドラム51の他方側(右側)の端部(右端部)51Bにフランジ71(
図5参照)が設けられている。フランジ71は、感光体ドラム51の右端部51Bの内孔に嵌合されて、感光体ドラム51と一体的に固定(連結)される。
【0031】
フランジ65の中央部に軸孔66(
図6参照)が形成されており、フランジ71の中央部に軸孔(不図示)が形成されている。フランジ65の軸孔66及びフランジ71の軸孔それぞれに回転軸62が回転可能に挿通されている。
【0032】
回転軸62は、支持部63を貫通して左側へ突出している。筐体10Aの内部フレームには、図示しないモーターなどの駆動源から伝達される回転駆動力を受ける入力ギヤ69が設けられている。ドラムユニット50が筐体10Aに装着されたときに、回転軸62の左端部62Aが入力ギヤ69の中心に形成された軸孔に挿通される。前記回転駆動力は、入力ギヤ69から後述のジョイント74を通じてフランジ65に伝達され、フランジ65から感光体ドラム51に伝達される。この駆動回転力を受けて感光体ドラム51が回転軸62の周りを所定の回転方向へ回転する。
【0033】
図6に示されるように、フランジ65は、感光体ドラム51の左端部51Aに取り付けられている。フランジ65は、結晶性樹脂で構成された樹脂部材であり、例えば、摩擦係数が小さく、摺動性のよいポリアセタール(POM)で構成されている。フランジ65は、後述のジョイント74の筒部74Aに対して周方向に係合して連結する。これにより、フランジ65は、ジョイント74から回転駆動力を受ける。
【0034】
具体的に、フランジ65は、圧入部65Aと、ギヤ部65Bと、軸部65Cと、を有しており、これらが金型成型によって一体に形成されている。フランジ65は、樹脂部材で構成されている。
【0035】
圧入部65Aは、ギヤ部65Bの右側面から軸方向の外側(右側)へ突出する円筒部分である。圧入部65Aは、感光体ドラム51の内孔に圧乳されて嵌合される。これにより、圧入部65Aが感光体ドラム51に固定される。なお、フランジ65の中心部、具体的には圧入部65Aの中心部に軸孔66が形成されている。軸孔66に回転軸62が挿通されている。
【0036】
ギヤ部65Bは、フランジ65の外周面に一体に形成されている。ギヤ部65Bは、感光体ドラム51の径寸法よりも外径が大きく形成されている。ギヤ部65Bは、帯電ローラー52をクリーニングするためのクリーニングローラー(不図示)と駆動伝達可能に連結されている。感光体ドラム51の回転時にギヤ部65Bから前記クリーニングローラーの入力ギヤに回転駆動力が伝達されて、帯電ローラー52の前記クリーニングローラーが回転される。前記回転駆動力の伝達を良好にし、また、連結駆動時の駆動音や摩耗を低減するために、ギヤ部65Bには、シリコングリースなどの潤滑剤が塗布されている。なお、本実施形態では、ギヤ部65Bは、軸方向に傾斜した歯を有するはすばギヤである。もちろん、ギヤ部65Bは、平歯車や、かさ歯車であってもよい。
【0037】
軸部65Cは、ギヤ部65Bの左側面から軸方向の外側(左側)に突出している。フランジ65の圧入部65Aが感光体ドラム51の左端部51Aに固定された状態で、軸部65Cは、ギヤ部65Bの左側面の中心から軸方向の外側へ突出している。軸部65Cは、ギヤ部65Bや圧入部65Aよりも外径が小さく形成されている。軸部65Cは、内部が空洞の円筒形状に形成されている。軸部65Cの内径は、ジョイント74の筒部74Aの外径よりも大きい。このため、軸部65Cの内孔に筒部74Aが挿入可能である。本実施形態では、軸部65Cの内孔に筒部74Aが挿入されて、フランジ65とジョイント74とが周方向に係合して連結される。例えば、筒部74Aの外周面に軸方向に延びる係合リブ(不図示)が設けられており、軸部65Cの内部の内面に軸方向に延びる係合溝(不図示)が形成されており、軸部65Cの内孔に筒部74Aが挿入されたときに前記係合リブが前記係合溝に挿入されることによって、軸部65Cと筒部74Aとが互いに周方向に連結し、軸方向に互いに相対移動することが可能となる。
【0038】
フランジ65の左側にジョイント74が設けられている。ジョイント74は、入力ギヤ69に入力された回転駆動力を受けてフランジ65にその回転駆動力を伝達するものである。
図6に示されるように、ジョイント74は、互いに外径の異なる筒部74Aおよび筒部74Bを有する。筒部74Aは筒部74Bよりも外径が小さく形成されている。ジョイント74において、フランジ65側に筒部74Aが設けられ、その反対側(入力ギヤ69側)に筒部74Bが設けられている。また、ジョイント74の中心には、筒部74A及び筒部74Bに共通の軸孔75が形成されている。軸孔75に回転軸62が挿通されている。筒部74Bは、入力ギヤ69と連結可能な係合溝(不図示)等が形成されており、後述するコイルバネ67によって付勢されることにより、入力ギヤ69と筒部74Bとが回転方向に対して係合して、ジョイント74と入力ギヤ69とが連結される。
【0039】
図6に示されるように、フランジ65とジョイント74との間にコイルバネ67が設けられている。コイルバネ67は、所定のバネ力(弾性力)によって、ジョイント74を軸方向の外側(左側)へ付勢する。本実施形態では、コイルバネ67は圧縮バネとして作動するものであり、フランジ65の軸部65Cの内部の空洞部分に装着されている。この状態で軸部65Cの内孔に筒部74Aが挿入される。これにより、コイルバネ67は、ジョイント74を軸方向の外側(左側)へ弾性的に付勢可能となる。
【0040】
また、ジョイント74の筒部74Aとフランジ65の軸部65Cとを覆うように筒状の保護カバー77が設けられている。保護カバー77は、支持部63に形成された開口63Aに挿通されており、その一部が外部に露出されている。支持部63の挿入方向D1側の上端部には傾斜面63Bが形成されている。この傾斜面63Bは、筐体10Aにドラムユニット50が挿入されるときに転写ベルト46のエッジ部に当接して、そのエッジ部を上方へ持ち上げるように案内するガイド面の役割を担っている。
【0041】
ここで、ドラムユニット50において、フランジ65のギヤ部65Bの外径(歯先円直径)が感光体ドラム51の外径よりも大きい場合、交換時やメンテナンス時にドラムユニット50を筐体10Aから抜き出す際に、ギヤ部65Bが転写ベルト46のエッジ部46Aに引っ掛かり、転写ベルト46のエッジ部46Aを損傷させるおそれがある。そのため、従来から画像形成装置10においては、ドラムユニット50の抜き出し時にドラムユニット50を転写ベルト46から遠ざける方向(下方)へ下降させる機構や、ドラムユニット50の抜き出し前に転写ベルト46を上方へ移動させる機構などの周知の退避機構が設けられている。しかしながら、転写ベルト46は、上述したように、樹脂部材で構成されており、しかも駆動プーリー5Aと従動プーリー5Bとによって所定のテンションで張架されているため、転写ベルト46にたるみが生じる。このため、前記退避機構によって転写ベルト46と感光体ドラム51とを相対的に離間させても、前記たるみによって転写ベルト46が感光体ドラム51と接触した状態となる場合がある。このような場合に、ドラムユニット50が抜き出されると、ギヤ部65Bが転写ベルト46の挿入方向D1側のエッジ部46Aに引っ掛かることになる。また、ギヤ部65Bがエッジ部46Aに引っ掛からなくても、抜き出し時にギヤ部65Bが転写ベルト46の表面に接触すると、ギヤ部65Bに塗布されていた前記潤滑剤が転写ベルト46の表面に付着して、転写ベルト46の表面におけるトナー像の付着性や転写性を低下させ、画質低下を引き起こすおそれがある。
【0042】
このため、本実施形態のドラムユニット50には、フレーム54の側面カバー部61の上面にガイド部材80が設けられており、更に、フランジ65のギヤ部65Bを覆うようにフィルム部材90(本発明の被覆部材の一例)が設けられている。これらガイド部材80及びフィルム部材90が設けられているため、ドラムユニット50の抜き出し時にフランジ65ギヤ部65Bが転写ベルト46に接触することが防止される。
【0043】
ガイド部材80は、ドラムユニット50が筐体10Aから抜き出されたときに転写ベルト46のエッジ部46A(
図6参照)を上方へ案内するものである。
図4に示されるように、ガイド部材80は、フレーム54に設けられている。具体的には、ガイド部材80は、側面カバー部61の上面に設けられている。ガイド部材80は、フレーム54と一体に形成されたものであってもよく、或いは、別部材として構成されていてもよい。ガイド部材80が別部材である場合は、ガイド部材80は側面カバー部61の上面に接着剤や両面テープなどによって取り付けられる。
【0044】
本実施形態では、ガイド部材80は、側面カバー部61の上面において、挿入方向D1の端部の近傍に設けられている。ガイド部材80は、ドラムユニット50が筐体10Aにおける前記装着位置に配置された状態で、転写ベルト46の挿入方向D1側のエッジ部46Aが配置されたエッジ位置P1(
図6参照)を境に左右方向9(感光体ドラム51の挿抜方向)に延在している。
【0045】
図6に示されるように、ガイド部材80の上面は、第1ガイド面81と、第2ガイド面82と、傾斜ガイド面83とを有する。第1ガイド面81は、ガイド部材80の上面において、前記エッジ位置P1よりも感光体ドラム51の中央側に形成されている。第2ガイド面82は、ガイド部材80の上面において、前記エッジ位置P1よりも挿入方向D1側に形成されている。また、傾斜ガイド面83は、ガイド部材80の上面において、第1ガイド面81から前記エッジ位置P1を越えて第2ガイド面82に至る領域に形成されている。本実施形態では、第1ガイド面81は、上下方向7(高さ方向)におけるエッジ部46Aの下面(対向面)の高さ位置P2よりも低い。また、第2ガイド面82は、エッジ部46Aの前記高さ位置P2よりも高く、しかも、ギヤ部65Bにおける上端位置P3よりも高い。
【0046】
このように構成されたガイド部材80が設けられているため、筐体10Aにおける前記装着位置からドラムユニット50が抜き出されたときに、最初に、ガイド部材80がエッジ部46Aに当接する。そして、ドラムユニット50の抜き出し過程において、ガイド部材80の上面にエッジ部46Aが接触しながら、ガイド部材80の第1ガイド面81から傾斜ガイド面83を経て第2ガイド面82に案内される。これにより、ギヤ部65Bにおける上端位置P3までエッジ部46Aが持ち上げられる。その結果、ドラムユニット50の抜き出し時にギヤ部65Bがエッジ部46Aに接触しなくなり、接触によるエッジ部46Aの損傷が防止される。
【0047】
なお、ガイド部材80がフレーム54とは別部材として構成されている場合は、ガイド部材80は、フレーム54と同じ樹脂部材で構成する必要はなく、例えば、スポンジ部材やブラシ部材、パイル部材、不織布などのように、エッジ部46Aとの接触時の衝撃を緩衝できる柔軟性と、接触時にエッジ部46Aを上方へ持ち上げることができる剛性とを併せ持つ素材で構成することができる。
【0048】
図4に示されるように、フィルム部材90は、フランジ65のギヤ部65Bを覆うようにフレーム54の支持部63に取り付けられている。ギヤ部65Bは、帯電ローラー52の入力ギヤと連結しているため、本実施形態では、フィルム部材90は、前記入力ギヤとの連結部であるギヤ部65Bの下端部を除く領域、具体的には、ギヤ部65Bの上側の外周面を覆うように取り付けられている。フィルム部材90は、ギヤ部65Bの外周面に沿って湾曲状に形成されており、その一方の端部91(
図7参照)がガイド部材80に固定されており、他方の端部92(
図7参照)が支持部63に固定されている。
【0049】
フィルム部材90は、例えばポリエステルを素材とするフィルムである。
図7に示されるように、他方の端部92は概ね垂直に屈曲されており、支持部63に形成されたスリット状の溝に端部92が挿入されることによって固定されている。また、ガイド部材80の側面にも水平に延びるスリット状の溝が形成されており、この溝に端部91が挿入されることによって固定されている。
【0050】
図6に示されるように、フィルム部材90は、ギヤ部65Bの挿入方向D1の端部から挿入方向D1へ向けて突出している。
【0051】
このように構成されたフィルム部材90が設けられているため、ドラムユニット50の抜き出し時にギヤ部65Bが転写ベルト46の下面に直接に接触しなくなる。その結果、ギヤ部65Bに塗布されていた前記潤滑剤が転写ベルト46の下面に付着しなくなり、転写ベルト46の下面におけるトナー像の付着性や転写性の低下が防止される。
【0052】
また、フィルム部材90がギヤ部65Bの挿入方向D1の端部から挿入方向D1へ向けて突出しているため、フランジ65の回転時に潤滑剤がギヤ部65Bから挿入方向D1側へ移動しても、その潤滑剤がフィルム部材90を越えて上方の転写ベルト46へ移動することが防止される。特に、ギヤ部65Bとしてはすばギヤが適用されている場合に、フランジ65の回転方向の上流側へはすばギヤが傾斜していると、挿入方向D1側へ潤滑剤が移動し易くなる。この構成においては、フィルム部材90をギヤ部65Bの挿入方向D1の端部から挿入方向D1へ向けて突出させることにより、潤滑剤が転写ベルト46に付着することを効果的に防止できる。
る、して