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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−17506(P2007−17506A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−196130(P2005−196130)
出願日 平成17年7月5日(2005.7.5)
代理人 【識別番号】100095315
【弁理士】
【氏名又は名称】中川 裕幸
発明者 横山 勝則
要約 課題
本発明の目的は、背面露光方式の画像形成装置の小型化と機能安定化を実現することである。

解決手段
LEDアレイ23が内包された可撓性の感光体スリーブ21と、前記スリーブ内面に接触して前記スリーブを回転移動方向に案内するフィルムガイド22と、前記スリーブ内面に当接して前記スリーブを回転移動させる第1駆動ローラ25と、第1駆動ローラとは異なる位置で前記スリーブ内面に当接して前記スリーブを回転移動させる第2駆動ローラ26と、第1駆動ローラと対向する前記スリーブ外表面に当接する加圧ローラ27と、第2駆動ローラと対向する前記スリーブ外表面に当接するクリーニングブレード42とを有し、第1駆動ローラと加圧ローラ及び第2駆動ローラとクリーニングブレードによって前記スリーブを挟持して前記ガイドに沿って回転移動させることを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
光透過性を有する可撓性の電子写真感光体と、
前記感光体に内包され、前記感光体の内面から画像情報に応じて前記感光体を露光をする露光源と、
前記感光体の内面及び端面に接触して前記感光体を回転移動方向に案内しつつ前記感光体の軸方向への移動を規制する支持部材と、
前記感光体の内面に当接して前記感光体を前記支持部材に沿って回転移動させるための第1駆動ローラと、
前記第1駆動ローラとは異なる位置で前記感光体の内面に当接して前記感光体を前記支持部材に沿って回転移動させるための第2駆動ローラと、
前記第1駆動ローラと対向する前記感光体の外表面に当接する第1当接部材と、
前記第2駆動ローラと対向する前記感光体の外表面に当接する第2当接部材と、
を有し、
前記第1駆動ローラと前記第1当接部材及び前記第2駆動ローラと前記第2当接部材によって前記感光体を挟持して前記支持部材に沿って回転移動させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記第1当接部材は、前記感光体の外表面に当接して前記感光体に従動回転する加圧ローラであり、前記第1当接部材は、前記感光体の外表面に当接して前記感光体の外表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング手段であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
更に、前記感光体の外周面に当接して前記感光体の外周面を帯電する帯電手段を有することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
前記加圧ローラは、前記感光体に形成された現像剤像を記録媒体に転写する転写ローラであることを特徴とする請求項2の画像形成装置。
【請求項5】
前記画像形成装置は、前記感光体を複数有し、前記各感光体に形成された現像剤像を中間転写体に順次重ねて一次転写し、前記中間転写体に担持された現像剤像を記録媒体に一括して二次転写する画像形成装置であって、前記転写ローラは、前記感光体及び前記中間転写体を介して前記対向する第1駆動ローラに加圧されている一次転写ローラであることを特徴とする請求項4の画像形成装置。
【請求項6】
前記画像形成装置は、前記感光体を複数有し、前記各感光体に形成された現像剤像を記録媒体担持体に担持された記録媒体に順次重ねて転写する画像形成装置であり、前記転写ローラは、前記感光体及び前記記録媒体担持体を介して前記対向する第1駆動ローラに加圧されている転写ローラであることを特徴とする請求項4の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、光透過性を有する可撓性の電子写真感光体に内包した露光源により、前記感光体の内面から画像情報に応じて前記感光体を露光をする背面露光方式の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
背面露光方式の画像形成装置では、露光源を内包した光透過性を有する電子写真感光体が用いられる。この背面露光方式に用いられる感光体としては、シリンダタイプの感光体があるが、シリンダ感光体は剛性維持のために感光体自身の肉厚を確保しつつ、その内部に露光源のスペースを確保する必要があるため、小径化が困難である。これに対して、ベルト、フィルム、スリーブなどの可撓性を有する感光体は、小型化が有利であることから、背面露光方式の画像形成装置において多用されている。
【0003】
ここで、従来の背面露光方式の画像形成装置において多用される、可撓性を有する電子写真感光体の支持駆動構成について図10を用いて説明する。従来の可撓性感光体の支持駆動構成は、可撓性感光体に常に周方向応力(張力)が作用する張架方式と、可撓性感光体を内外から挟持して回転駆動するフリーベルト(テンションフリー)方式とに大別される。
【0004】
図10(a)〜図10(d)は前記張架方式の例示である。以下に例示した張架方式は可撓性感光体に張力をかける構成が異なる。
【0005】
図10(a)に示す張架方式では、駆動ローラ110と従動ローラ111間に可撓性感光体115を掛け渡し、バネ手段116によって従動ローラ111を駆動ローラ110から離間する方向に付勢することによって可撓性感光体115に張力を与える構成となっている。
【0006】
図10(b)に示す張架方式では、駆動ローラ110と従動ローラ111間に可撓性感光体115を掛け渡している。さらにテンションローラ112を可撓性感光体115の内側から加圧接触させて、可撓性感光体115に張力を与える構成となっている。
【0007】
図10(c)に示す張架方式では、駆動ローラ120の他に、複数の従動ローラ121a,121bを可撓性感光体125に内接して支持し、全てのローラ120,121a,121bの軸位置を半径方向に拡張することによって可撓性感光体125に張力を与える構成となっている。
【0008】
図10(d)に示す張架方式では、駆動ローラ110とガイド部材113間に可撓性感光体115を掛け渡し、摺擦コマ117を可撓性感光体115内側に加圧接触させて、可撓性感光体115を拡張し、これに張力を与える構成となっている(特許文献1)。
【0009】
図10(e)および図10(f)は前記フリーベルト方式の例示である。以下に例示したフリーベルト方式は可撓性感光体を加圧挟持する構成が異なる。
【0010】
図10(e)に示すフリーベルト方式では、可撓性感光体115に1本の駆動ローラ110を内接し、加圧部材118を可撓性感光体115の外側から加圧摺擦させることによって、可撓性感光体115を回転駆動する構成となっている(特許文献2)。
【0011】
図10(f)に示すフリーベルト方式では、駆動ローラ120と複数の従動ローラ121a,121b間に可撓性感光体125を掛け渡し、駆動ローラ120と加圧ローラ119間で可撓性感光体125を挟持加圧して、可撓性感光体125を回転駆動する構成となっている(特許文献3)。
【0012】
【特許文献1】特開平6−149135号公報
【特許文献2】特開平4−188164号公報
【特許文献3】特開平5−224571号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかしながら、背面露光方式の画像形成装置における、可撓性感光体の従来の支持駆動構成には、次のような問題があった。
【0014】
前記張架方式では、駆動ローラや従動ローラの他に、テンションローラなどの張力を付与する部材を可撓性感光体の内部に設ける必要がある。さらに前記可撓性感光体は前述したように背面露光用の露光源を内包しなければならないため、感光体の小型化、ひいては画像形成装置の小型化が困難となる。
【0015】
前記フリーベルト方式では、前記張架方式に比べて周方向応力(張力)が低下するので可撓性感光体の機械的疲労の問題は低減される。しかしながら、前記可撓性感光体は、駆動ローラと加圧部材又は加圧ローラで形成される挟持部(駆動ニップ部)以外では、前記張力の低下により可撓性感光体の周方向の位置が周回毎にばらつくおそれがあった。これにより、前記可撓性感光体に対して作用する、クリーニング、帯電、露光、現像、転写の各プロセス手段が、周回運動する可撓性感光体の周回毎にその周方向位置でばらつき、画像のズレや乱れとなって現れるおそれがあった。
【0016】
そこで、本発明の目的は、背面露光方式の画像形成装置において、可撓性感光体の支持駆動構成を複雑にすることなく且つ周方向の位置のばらつきを最小限に抑えて、画像形成装置の小型化と機能安定化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0017】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、光透過性を有する可撓性の電子写真感光体と、前記感光体に内包され、前記感光体の内面から画像情報に応じて前記感光体を露光をする露光源と、前記感光体の内面及び端面に接触して前記感光体を回転移動方向に案内しつつ前記感光体の軸方向への移動を規制する支持部材と、前記感光体の内面に当接して前記感光体を前記支持部材に沿って回転移動させるための第1駆動ローラと、前記第1駆動ローラとは異なる位置で前記感光体の内面に当接して前記感光体を前記支持部材に沿って回転移動させるための第2駆動ローラと、前記第1駆動ローラと対向する前記感光体の外表面に当接する第1当接部材と、前記第2駆動ローラと対向する前記感光体の外表面に当接する第2当接部材と、を有し、前記第1駆動ローラと前記第1当接部材及び前記第2駆動ローラと前記第2当接部材によって前記感光体を挟持して前記支持部材に沿って回転移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、背面露光方式の画像形成装置における、可撓性感光体の支持、駆動構成を大幅に小型化し、かつ可撓性感光体の位置精度を維持可能な画像形成装置が実現できる。よって、画像形成装置の小型化と機能安定化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0020】
〔第1実施形態〕
第1実施形態に係る画像形成装置について説明する。本実施形態では、画像形成装置として作像ユニットが着脱可能な画像形成装置を例示している。まず、画像形成装置の概略構成について説明し、次に作像ユニットの概略構成について説明し、最後に可撓性を有する電子写真感光体の支持駆動構成について詳しく説明する。
【0021】
図6を用いて、第1実施形態に係る作像ユニットを用いた画像形成装置の概略構成について説明する。図6は、本発明の第1実施形態に係る作像ユニットを用いた画像形成装置の断面図である。
【0022】
図6に示すように、画像形成装置1下部のカセット内に積載された記録媒体としての記録紙90は、画像形成動作の開始とともに、給送機構3の作用により最上位の記録紙1枚のみが分離給送されて、転写部92へ搬送される。
【0023】
転写ローラ10は、外径部に導電性ゴムを有する大径ローラであり、転写電場を形成するための電圧をこれに印加すると、記録紙90は静電分極の作用により転写ローラ10へ吸着搬送される。
【0024】
転写部92では、転写ローラ10に吸着した記録紙90を挟んで、作像ユニット2の感光体スリーブ(電子写真感光体)21が加圧接触している。この接触ニップ近傍では、感光体スリーブ21の基準電位に対して感光体スリーブ21上のトナー(現像剤)の帯電電荷と逆極性の転写電場が生じている。そのため、感光体スリーブ21上のトナーは記録紙90へ転移する。
【0025】
その後、定着ユニット6でトナー像を記録紙90に加熱定着し、排出部7より画像形成装置外へ排出される。
【0026】
次に図1〜図5を用いて、前記作像ユニット2の概略構成について説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る作像ユニットの構成を説明する断面図である。図2は、本発明の第1実施形態に係る感光体ユニットの構成を説明する外観図である。図3は、本発明の第1実施形態に係る露光方法と感光体の構成を説明する詳細図である。図4は、本発明の第1実施形態に係る作像ユニットの構成を説明する斜視図である。図5は、本発明の第1実施形態に係る作像ユニットの駆動構成を説明する断面図である。
【0027】
なお、図4に示す作像ユニット2の斜視図では、内部構成を説明し易いように作像ユニット2の長手方向中央付近で切断して示してある。また本実施形態の作像ユニット2は、ユニット駆動部の有無を除けば、この断面について対称形状をなしている。
【0028】
図4に示すように、作像ユニット2は、クリーニングユニット40、感光体ユニット20、現像ユニット30、第1サイドユニット50a、第2サイドユニット(不図示)から構成されている。
【0029】
図1〜図3に基づいて作像ユニット2を構成する各ユニットの基本構成について説明する。
【0030】
図1に示すように、感光体ユニット20は、光透過性を有する可撓性の電子写真感光体として、薄肉スリーブ形状の感光体スリーブ21を有している。前記感光体スリーブ21は、支持部材としての円筒形状のフィルムガイド(以下、ガイド)22の外周に支持されている。感光体スリーブ21の内径とガイド22の外径には所定のクリアランスがあり、感光体スリーブ21はガイド22の外周面に沿って周回運動を行うことができる。前記ガイド22は、感光体スリーブ21内面及び端面に接触して感光体スリーブ21を回転移動方向に案内しつつ感光体スリーブ21の軸方向への移動を規制している。
【0031】
本実施形態では、図2に示すように、支持部材であるガイド22を、ガイド22a,22bの2分割構成とすることによって、感光体スリーブ21内に、駆動構成、露光構成の内蔵を可能とした。
【0032】
また感光体ユニット20は、感光体スリーブ21内面に当接して感光体スリーブ21をガイド22に沿って回転移動させるための第1駆動ローラ25を有している。更に、前記第1駆動ローラ25とは異なる位置で感光体スリーブ21内面に当接して感光体スリーブをガイド22に沿って回転移動させるための第2駆動ローラ26を有している。前記第1駆動ローラ25と前記第2駆動ローラ26は、芯金の周囲にEPDMゴムを被覆した回転体であり、芯金が回転駆動されると、感光体スリーブ21の内面との摩擦力により、これに接線方向の駆動力を伝達する。その結果、図1において感光体スリーブ21はほぼ円形の断面形状を維持したまま、図1中時計回り方向へ回転運動する。
【0033】
更に感光体ユニット20は、感光体スリーブ21に内包された、感光体スリーブ21内面から画像情報に応じて前記感光体を露光をする露光源としてのLEDアレイ23を有している。LEDアレイ23は、ガラスエポキシ基板上に潜像1画素について1つのLED素子をマトリクス状に配置したものである。そして、LEDアレイ23は、LED素子の駆動回路、画像データ転送用のシフトレジスタ、I/O制御回路も同一基板上に形成している。マイクロレンズアレイ24は、LEDアレイ23の出力光を感光体スリーブ21背面から感光層に結像するためのレンズである。
【0034】
なお、図3に本実施形態における作像ユニット2の露光部の構成をより詳細に示した。感光体スリーブ21は、透明樹脂製シームレススリーブ70を基層として、この表層に透明導電層71を設けた上に、下引き層(UCL)72,電荷キャリア発生層(CGL)73、キャリア移動層(CTL)74の3層構成の感光体を形成したものである。本実施形態においては、基層として厚さ75μm、内径30mmの透明ポリイミドの成型シームレススリーブを使用している。そして、導電膜としてITO膜をスパッタリング法によって基層外表面に成膜した。感光層は円筒形の特殊コーターを用いてディッピングにより形成した。なお、本実施形態における作像ユニット2においては、感光体スリーブ21の透明導電層71は不図示の摺擦接点により電位0(基準電位)に維持されている。以後の説明では、電位の値を感光体スリーブ21の透明導電層を基準電位として示す。
【0035】
図1に示すように、クリーニングユニット40は、感光体スリーブ21の外表面に当接して感光体スリーブ21の外表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング手段としてのクリーニングブレード(以下、ブレード)42を有している。更に、感光体スリーブ21の外周面に当接して感光体スリーブ21の外周面を帯電する帯電手段としての帯電ローラ43を有している。すなわち、クリーニングユニット40は、感光体スリーブ21表面の残留トナーの除去し、帯電によって感光体スリーブ21上に一様な表面電荷密度分布を形成するものである。感光体スリーブ21のクリーニングは、前記ブレード42の先端を感光体スリーブ21の運動方向に対してカウンター方向に加圧接触させて、感光体スリーブ21上のトナーを機械的に掻き取る。また、感光体スリーブ21の帯電は、芯金の周囲に導電性ゴムを被覆した帯電ローラ43を感光体スリーブ21に加圧接触させている。そして、この帯電ローラ43を従動回転させつつ、感光体スリーブ21の導電層に対して芯金部分を所定の電位にする。これにより、ゴム部表面と感光層表面間の微小空隙に放電を発生させて感光体スリーブ21表面を帯電する。
【0036】
図1に示すように、現像ユニット30は、本実施形態では2成分現像方式を例示している。スクリュー35,36は現像剤としてのトナーの循環スクリューであり、この攪拌、循環作用により、トナーの帯電、現像剤中のトナー/キャリア比の一様化、現像スリーブ33へのトナー搬送および現像スリーブ33からのトナー回収を行う。現像スリーブ33はマグネットローラを内包した金属性スリーブであり、その表層に帯電制御、トナー搬送性制御のための機能性コーティングが施されている。スクリュー35より現像スリーブ33へ移送されたトナーは、マグネットローラの磁場の作用で現像スリーブ33の外周上に付着する。現像スリーブ33に付着したトナーは、規制部材34と現像スリーブ33間のクリアランス部で、その搬送付着量が規制された後、感光体スリーブ21との最近接部位である現像ニップに送られる。ここで、感光体スリーブ21上の潜像に対して、選択的なトナーの移動、即ち現像が行われる。その後、現像スリーブ33上のトナーおよびキャリアは、現像スリーブ33の回転と共に現像容器へ戻り、マグネットローラの反発極近傍の磁場作用によって現像スリーブ33表面より剥離してトナー循環側へ戻される。
【0037】
本実施形態では背面露光方式の採用により、露光用の光路によるクリーニングユニット40と現像ユニット30の分割が不要になるため、現像ユニット30を感光体ユニット20及びクリーニングユニット40と同様に空間的に固定としている。更に詳しくは、現像スリーブ33、規制部材34を含む現像ヘッド部31のみをスクリュー35の軸回りに揺動可動になっている。そして現像スリーブ33を、スペーサーコロ(不図示)を介して感光体スリーブ21に接触する構成をとっている。ここで、コイルスプリング47は現像スリーブ33と感光体スリーブ21との加圧接触のための付勢部材である。シール37は前記揺動可能な現像ヘッド部31と前記現像ヘッド部31を揺動可能に支持している現像固定部32との隙間からのトナーの漏れを防ぐためのシール部材である。
【0038】
続いて、本実施形態における作像ユニット2を用いたトナー像の作像過程を順に説明する。
【0039】
図1において、感光体スリーブ21は、これに内接した駆動ローラ25からの摩擦駆動により、ガイド22の外周に沿って所定の速度(例えば150mm/secの接線速度)で図中時計回り方向に周回駆動される。
【0040】
クリーニング部では、ブレード42により感光体スリーブ21上の残留トナーが機械的に掻き落とされる。ここで、回収されたトナーは、クリーニングユニットの下部に設けられた開口部(不図示)から現像器固定部32の容器内に落下してトナー循環経路に入り、再利用される。
【0041】
1次帯電部では、感光体スリーブ21に加圧接触して従動回転する帯電ローラ43の芯金に帯電電位(例えば−1.2kVの直流電圧)を印加する。これにより感光体スリーブ21と帯電ローラ43の間の微小空隙での連続的な放電が発生する。その結果、感光体スリーブ21の表層に一様な電荷密度分布(例えば約−600Vの表面電位)を形成する。
【0042】
露光部では、画像形成装置内の画像データ処理部で展開された点灯ドット、階調情報を含む画像データを、作像ユニット2の非駆動側に設けられたデータバスからLEDアレイ23に転送する。そして、この画像データに基づいたドット位置、輝度で各画素の一対一対応したLED素子を感光体スリーブ21の接線速度に同期して点灯させる。
【0043】
例えば、300dpi、即ち約84.7μm間隔で主走査方向1列に配置したLED素子を副走査方向に84.7μm間隔で2列設け、2つの列のLED位置を主走査方向に半ピッチずらした配置をとることで、600dpiの解像度を実現できる。また点灯方式は、点灯電流の平滑化の目的で、この2列を1組とした画像形成周期をさらに4分割したストローブ周期で時分割点灯する方式を採用しても良い。
【0044】
図3に示す様に、LEDアレイ23より出力された光は、マイクロレンズアレイ24により感光体スリーブ21内側より透明基層70、透明導電層71、下引き層(UCL)72を透過して電荷キャリア発生層(CGL)73に結像する。この際、電子・キャリア対が発生し、一様に負に帯電している感光体表面のつくる電場の作用によって、キャリアはキャリア移動層(CTL)74を移動して表面電荷と打ち消しあう。この結果、感光体スリーブ21の感光体表面には、画像データに対応した表面電荷密度分布、即ち潜像が形成される。
【0045】
現像部では、感光体スリーブ21と現像スリーブ33の間隔が、所定のクリアランス(例えば0.5±0.10)に維持されており、現像スリーブ33の図中反時計回り方向の回転に伴って規制部材34の作用で層厚規制されたトナーが現像部に移送される。ここで、例えば非露光部の感光体表面電位(VD)=−600V,露光部の感光体表面電位(VL)=−200Vのとき、現像スリーブ33に現像バイアスとしてV=−400Vを印加する。すると、現像コントラスト(VC)=200V、戻り電位(VBC)=200Vのトナーによる選択的な可視像、つまり現像が行われる。なお、本実施形態では、外乱に対する安定した現像を行うために、上記現像バイアスに振幅1.8kVpp、周波数4kHz、Duty50%の矩形波を乗せている。
【0046】
転写部において、記録媒体は、感光体スリーブ21と転写ローラ10間で挟持搬送される。この際、転写ローラ軸に所定の転写電圧(約1.5kV)を印加して転写電場を形成すると、電場から受けるトナーの静電的作用によって感光体スリーブ21上のトナー像は記録媒体に転写される。
【0047】
次に図4及び図5を用いて本実施形態における作像ユニット2の駆動方法について説明する。
【0048】
図4に示すように、本実施形態における作像ユニット2は、ユニットの長手方向片側端部に設けられたステッピングモータ51により駆動する。ステッピングモータ51への電力供給及びこの制御は画像形成装置本体のモータドライバ(不図示)によって行われる。
【0049】
ステッピングモータ51より入力された駆動力は、サイドユニット50aに内蔵されたギア列によって感光体スリーブ駆動、現像スリーブ駆動、トナー搬送駆動の各部へ伝達される。
【0050】
サイドユニット50aのギア列は、図5に示すように構成されている。ステッピングモータ51に結合しているピニオン53からの駆動力は、アイドラー52を介して第1駆動ローラの駆動軸25a軸端に固定されたOPC駆動ギア56と、第2駆動ローラの駆動軸26a軸端に固定されたOPC駆動ギア57の両者に伝達される。同時に、ピニオン53には現像スリーブの端部に設けられたスリーブギア54に噛み合っている。そして、更にスリーブギア54、スクリューギア55、スクリューギア36aがこの順に噛み合っている。これにより、ステッピングモータ51に結合しているピニオン53からの駆動力が、現像スリーブ33、スクリュー35、スクリュー36の全てに駆動伝達される。
【0051】
次に、図7(a)を用いて、本発明の第1実施形態に係る可撓性感光体スリーブの支持構成及び駆動構成について更に詳しく説明する。図7(a)は、本発明の第1実施形態に係る可撓性感光体スリーブの支持、駆動構成の概念図である。
【0052】
前述したように、感光体スリーブ21は、透明な樹脂フィルムの基板上に感光層が形成された可撓性の円筒形のスリーブである。この感光体スリーブ21は、画像形成装置本体に対して空間的に固定されたガイド22a,22bの外周面に沿って、その内周面を沿わせるように支持されている。また、ガイド22a,22bは、長手方向の両端に、感光体スリーブ21の長手方向(軸方向)への運動を規制するガイドフランジが設けられている。2本の駆動ローラ25,26は、芯金の周囲に弾性のウレタンゴムを被覆したローラであり、その外径を感光体スリーブ21の内周部に内接するように設けられている。
【0053】
感光体スリーブ21の外表面には、2つの当接部材が当接している。1つは、第1駆動ローラ25と対向する感光体スリーブ21の外表面に当接する第1当接部材としての加圧ローラ27である。もう1つは、第2駆動ローラ26と対向する感光体スリーブ21の外表面に当接する第2当接部材としてのブレード42である。感光体スリーブ21は、第1駆動ローラ25と加圧ローラ27及び第2駆動ローラ26とブレード42によって加圧挟持されてガイド22に沿って回転移動される。以下、詳しく説明する。
【0054】
前記加圧ローラ27は、アルミニウム製の中空ローラであり、第1駆動ローラ25と平行な回転軸を有し、図7(a)に示すように感光体スリーブ21を挟んでその外側より第1駆動ローラ25の軸芯方向に加圧される。
【0055】
第2駆動ローラ26は、感光体スリーブ21を挟んでブレード42と対向位置にあり、図7(a)に示すようにブレード42の先端エッジが感光体スリーブ21を介して第2駆動ローラ26に加圧接触している。
【0056】
1次帯電ローラ43は、不図示のバネ手段によって感光体スリーブ21を挟んでガイド22aの外周法線方向へ向けて加圧接触しており、感光体スリーブ21の周回運動に従動して回転する。
【0057】
また、露光ポイント190は、LEDアレイ23の発光面がマイクロレンズアレイ24によって等倍結像する像面であり、現像ニップ191は現像プロセスが行われる現像スリーブ33と感光体スリーブ21の近接点近傍を示す。
【0058】
ここで外部の駆動手段によって第1駆動ローラ25が回転駆動されると、加圧ローラ27による加圧作用により第1駆動ローラ25と感光体スリーブ21内面での摩擦力が発生する。これにより、感光体スリーブ21が第1駆動ローラ25との接点において接線方向速度を持つ。その結果、感光体スリーブ21はガイド22と摺動しつつ、これに沿って周回運動を行う。
【0059】
上記構成においては、1次帯電ローラ43が感光体スリーブ21に外側から加圧接触してこれに従動回転している。このため、1次帯電ローラ43のころがり抵抗と、接点付近において感光体スリーブ21がガイド22bから受ける摩擦力とが、感光体スリーブ21に対して負荷となる。これにより、1次帯電ローラ43との接触点から第1駆動ローラー25の接触点間は、感光体スリーブ21に張力が作用して、感光体スリーブ21はガイド22から離れることなく摺擦する。その結果、露光ポイント190、現像ニップ191において、感光体スリーブ21の位置が確定し、露光、現像プロセスが安定化する。
【0060】
上述したように、ガイド22と第1駆動ローラ25および1次帯電ローラ43の構成を用いれば、可撓性感光体スリーブ21のフリーベルト方式の支持駆動構成において、原理的には感光体スリーブ21の空間的位置を確定することができる。
【0061】
更に本実施形態では、第2駆動ローラ26をブレード42のクリーニングニップ対向位置に設けることによって、さらなる機能向上を実現している。以下、この第2駆動ローラ26の作用について図7(b)を用いて説明する。
【0062】
図7(b)は、周回駆動中の感光体スリーブ21が受ける外力を示した図である。ここで、Niは感光体スリーブ21が受ける内外面の法線方向力である。そして、添字1は第1駆動ローラ25、加圧ローラ27と感光体スリーブ21との接触部、添字2は第2駆動ローラ26、ブレード42と感光体スリーブ21との接触部、添字3は1次帯電ローラ43、ガイド22と感光体スリーブ21との接触部を表し、各々の接触点で内向き外向きの法線方向力は釣り合っている。
【0063】
感光体スリーブ21が受ける接線方向の力としては、ブレード42から受ける摩擦負荷μ、1次帯電ローラ43とその接点付近で発生するガイド22との摩擦負荷の和であるμ、その他、ガイド22a,22bから感光体スリーブ21が受ける単位接触角あたりの摩擦力dFの摺擦範囲φ1にわたる積分値があり、これらの合計が等速周回運動時には感光体スリーブ21駆動力と釣り合う。
【0064】
ここで、まず図7(c)及び図7(d)を用いて、円柱部材Iの外表面に巻き付いたベルト部材IIが円柱部材Iから受ける力について考察する。そして次に、この考察結果を踏まえて第1駆動ローラ25のみで駆動する場合をCASE1、第1駆動ローラ25と第2駆動ローラ26で駆動する場合をCASE2として、その駆動特性を図7(b)のモデルにより比較する。
【0065】
図7(c)は固定された円柱部材Iにベルト部材IIが巻き付いて摺動する状態を示している。図7(c)において、φは巻き付き角、TはA点でのベルト張力、TはB点でのベルト張力である。
【0066】
ここで、図7(d)に示すように、巻き付き部位の微小角度dφに対するベルト微小部位が受ける作用の釣り合いを考えると、半径方向は数式1、接線方向は数式2のようになる。なお、図7(d)において、dpは微小部位が円柱部材Iより受ける法線方向力、dFは微小部位が円柱部材Iより受ける摩擦力である。
【0067】
【数1】



【0068】
【数2】


【0069】
そして、前記法線方向力dpと前記摩擦力dFの関係は以下の数式3のようになり、これら数式1〜3より、ベルト部材IIに作用する張力Tは以下の数式4のようになる。ここで、μは円柱部材Iとベルト部材II間の摩擦係数である。
【0070】
【数3】


【0071】
【数4】


【0072】
図7(b)のモデルにおいて、図7(c)で考察したベルト部材の負荷側の端部A点はNの作用点、駆動側の端部B点は第1駆動ローラの駆動力作用点に対応する。摺擦範囲を示す角は同じφを用いている。ここで、第1駆動ローラ25のみで駆動する場合(CASE1)、第1駆動ローラ25と第2駆動ローラ26で駆動する場合(CASE2)の2つのケースについて考察する。
【0073】
所要駆動力(駆動に要する接線方向力の総和)を各々について求めると、以下の数式5のようになる。ここで、Fは第1駆動ローラによる接線力、μは駆動ローラと感光体スリーブ間の摩擦係数、μはブレードと感光体スリーブ間の摩擦係数である。
【0074】
【数5】


【0075】
前記所要駆動力について考察すると、上記数式5の計算結果に示すようにCASE2はCASE1に対してΔD=μ(1−EXP(μφ))だけ小さくなる。この関係を以下の数式6に示す。
【0076】
【数6】


【0077】
これは、ブレード42の感光体スリーブ21に与える負荷μが、ガイド22と感光体スリーブ21間の摩擦力の増加につながるためである。前記μの負荷は、第2駆動ローラ26の駆動力μによってバランスさせて、出来る限り小さくすることが所要駆動力の低減につながることがわかる。
【0078】
また、ガイド22から感光体スリーブ21が受ける単位角度あたりの法線方向力dPの摺擦範囲φにわたる積分値P(数式7)において、CASE1の値をP1、CASE2の値をP2とすると、以下の数式8に示すようにP2/P1<1となる。
【0079】
【数7】


【0080】
【数8】


【0081】
これは、ガイド22から感光体スリーブ21が受ける法線方向力が小さくなり、この間の摩擦力が低減することを示している。特に感光体スリーブ21の内面の状態が露光結像に影響する背面露光方式においては、感光体スリーブ21内面の摩耗防止、傷の低減に大きな効果がある。
【0082】
上述したように、本実施形態では、第1駆動ローラ25と加圧ローラ27及び第2駆動ローラ26とブレード42によって感光体スリーブ21を挟持してガイド22に沿って回転移動させている。これにより、背面露光方式の画像形成装置における、可撓性感光体スリーブの支持、駆動構成を大幅に小型化し、かつ可撓性感光体スリーブの空間的位置精度を維持可能な画像形成装置が実現できる。よって、画像形成装置の小型化と機能安定化を実現できる。
【0083】
〔第2実施形態〕
図8を用いて、本発明の第2実施形態に係る画像形成装置について説明する。図8は、本発明の第2実施形態に係る作像ユニットを用いた画像形成装置の断面図である。
【0084】
図8に示すように、画像形成装置1上部に積載された記録紙90は、画像形成動作の開始とともに、給送機構3の作用により最上位の記録紙1枚のみが分離給送されて、画像形成装置1内へ搬送される。レジスト/搬送ユニット4で搬送と像形成の同期を取った後、作像ユニット2と転写ローラ10で形成された転写部で、記録紙90にトナー像を転写される。その後、定着ユニット6でトナー像を記録紙90に加熱定着し、排出部7より画像形成装置外へ排出される。
【0085】
なお、本実施形態に係る作像ユニット2の構成は、前述した第1実施形態における作像ユニット2の構成と同様であるため、ここではその説明は省略する。
【0086】
本実施形態では、感光体スリーブ21内面に当接する第1駆動ローラ25と対向して感光体スリーブ21の外表面に当接する加圧ローラとして、前記転写ローラ10を用いている。このように第1駆動ローラ25と対向する感光体スリーブ21の外表面に当接する第1当接部材として、既存の転写ローラ10を流用することで、画像形成装置に新しい構成を付加することなく、背面露光方式の画像形成装置の小型化と機能安定化が実現できる。また、更なる構成の簡易化、低コスト化が可能となる。
【0087】
〔第3実施形態〕
図9を用いて、本発明の第3実施形態に係るフルカラーの画像形成が可能な画像形成装置について説明する。図9は、本発明の第3実施形態に係る作像ユニットを用いたフルカラー画像形成装置の断面図である。
【0088】
図9に示すように、画像形成装置1下部のカセット内に積載された記録紙90は、画像形成動作の開始とともに、給送機構3の作用により最上位の記録紙1枚のみが分離給送されて、画像形成装置1内へ搬送される。レジスト/搬送ユニット4で搬送と像形成の同期を取った後、中間転写ベルト5aと2次転写ローラ8で形成された2次転写部で、記録紙90にトナー像を転写される。その後、定着ユニット6でトナー像を記録紙90に加熱定着し、排出部7より画像形成装置外へ排出される。
【0089】
ここで、作像ユニット2a,2b,2c,2dは、順にブラック、シアン、マゼンダ、イエローの各色のトナー像の形成を行う作像ユニットである。なお、本実施形態に係る角作像ユニットの構成は、前述した第1実施形態における作像ユニット2の構成と同様であるため、ここではその説明は省略する。各作像ユニットの上部に配置された1次転写ローラ11a,11b,11c,11dは、各作像ユニットの第1駆動ローラ25と中間転写ベルト5aを介して対向位置にあり、加圧接触している。
【0090】
1次転写動作は、各作像ユニットの第1駆動ローラ25と1次転写ローラ11で形成される転写ニップで行われ、1次転写ローラ11に印加される転写電圧による電場の作用により、各感光体スリーブ21上のトナー像は中間転写ベルト5a上に順次重ねて転写される。
【0091】
各色の作像ユニットによって形成されたトナー像は、中間転写ベルト5a上で重ね合わされてフルカラーのトナー像が形成され、2次転写部で中間転写ベルト5aから記録紙90へ一括して転写される。
【0092】
本実施形態では、各感光体スリーブ内面に当接する第1駆動ローラ25と対向して感光体スリーブの外表面に当接する加圧ローラとして、前記1次転写ローラ11a〜11dを用いている。このように第1駆動ローラ25と対向する感光体スリーブ21の外表面に当接する第1当接部材として、既存の1次転写ローラを流用する。それによって、フルカラー画像形成装置に新しい構成を付加することなく、背面露光方式の画像形成装置の小型化と機能安定化が実現できる。また、更なる構成の簡易化、低コスト化が可能となる。
【0093】
〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、第1駆動ローラに対向して感光体の外表面に当接する第1当接部材として既存の転写ローラを流用することを例示した。また第2駆動ローラに対向して感光体の外表面に当接する第2当接部材として既存のブレードを流用することを例示した。しかしながら、本発明はこれらに限定されるものではない。各駆動ローラに対向して感光体の外表面に当接する当接部材は、例えば感光体の外表面に当接する帯電ローラ、現像スリーブなどの他の当接部材を用いるようにしても良い。
【0094】
また前述した実施形態では、前記感光体の外表面に当接して前記感光体の外表面の転写残トナーを除去するためのクリーニング手段としてブレードを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。前記クリーニング手段として、前記感光体の外表面に当接して前記感光体の外表面の転写残トナーを除去するファーブラシを用いても良い。
【0095】
また前述した実施形態では、画像形成装置に対して着脱自在な作像ユニットとして、感光体と、該感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段,現像手段,クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示したが、これに限定されるものではない。感光体とクリーニング手段の他に、帯電手段、現像手段のうち、いずれか1つを一体に有するユニットであっても良い。
【0096】
更に前述した実施形態では、感光体を含む作像ユニットが画像形成装置に対して着脱自在な構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば各構成部材がそれぞれ組み込まれた画像形成装置、或いは各構成部材がそれぞれ着脱可能な画像形成装置であっても良く、本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【0097】
また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また、感光体を複数有し、前記各感光体に形成された現像剤像を記録媒体担持体に担持された記録媒体に順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0098】
【図1】本発明の第1実施形態に係る作像ユニットの構成を説明する断面図
【図2】本発明の第1実施形態に係る感光体ユニットの構成を説明する外観図
【図3】本発明の第1実施形態に係る露光方法と感光体の構成を説明する詳細図
【図4】本発明の第1実施形態に係る作像ユニットの構成を説明する斜視図
【図5】本発明の第1実施形態に係る作像ユニットの駆動構成を説明する断面図
【図6】本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明する断面図
【図7】本発明の第1実施形態に係る感光体の支持構成及び駆動構成を説明する概念図
【図8】本発明の第2実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明する断面図
【図9】本発明の第3実施形態に係る画像形成装置の概略構成を説明する断面図
【図10】従来の感光体の支持駆動構成を説明する模式図
【符号の説明】
【0099】
1 …画像形成装置
2 …作像ユニット
10,11 …転写ローラ(第1当接部材)
20 …感光体ユニット
21 …感光体スリーブ(電子写真感光体)
22 …フィルムガイド(支持部材)
23 …LEDアレイ(露光源)
24 …マイクロレンズアレイ
25 …第1駆動ローラ
26 …第2駆動ローラ
27 …加圧ローラ(第1当接部材)
30 …現像ユニット
31 …現像ヘッド部
33 …現像スリーブ
34 …規制部材
35,36 …スクリュー
40 …クリーニングユニット
42 …クリーニングブレード(第2当接部材)
43 …帯電ローラ




 

 


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