JP6086204B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらを備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式のカラー画像形成装置には、その装置本体に、トナーボトル（現像剤収容器）や現像ユニットや作像ユニット等が搭載される。このため、作像駆動に関わるモータ、メカトロ部品、帯電ローラならびに現像ローラにバイアスを印加する為等の制御部としても電装基板を必要としていた。

すなわち、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、モータ、センサといった電装部品の起動や制御等を行うために、電源装置、複合高圧電源、エンジンボードといった複数の電装基板が用いられている。

電装基板を配置する場合、特許文献１に記載のように、装置本体の後面に、電装基板を収納する基板収容部（電装基板収納装置）を設けたものがある。

近年、画像形成装置の小型化等のために、作像ユニットにおいて、感光体ドラムおよび感光ドラムを駆動するための駆動用モータ等を、装置本体内に配置される側板に取り付けたものがある（特許文献２）。

また、従来には、ドラム駆動ユニット（感光体ドラムと駆動用モータ等を有するユニット）を、装置本体に配置されるハウジングに付設し、かつ、このハウジングに前記電装基板を取り付けたものもある（特許文献３）。

特許文献１では、電装基板を収納するために、装置本体の後面等に電装基板収納部（収納室）を設ける必要がある。このため、装置を設置する部位において、収納室の開閉スペースを設ける必要があり、装置全体の小型化を図れても、設置スペースを大きくとる等の問題点があった。

前記特許文献２では、感光体ドラムおよび感光ドラムを駆動するための駆動用モータ等を、装置本体内に配置される側板に取り付けたものであるが、電装基板を配置する部位（スペース）を別途設ける必要があった。すなわち、この側板には、モータ等の配置以外の部位には、軸受や軸部材等があり、この側板には電装基板を配置する部位を確保できなかった。このため、装置本体のコンパクト化（小型化）を図ることができない。

前記特許文献３では、感光体ドラム毎に駆動用モータ（ブラシレスモータ）を設けたものであり、ドラム駆動ユニットとしてあまりコンパクト化を図ることができていない。また、現像ユニットは、現像ローラ及び現像用モータ等を必要し、これらのコンパクト化の対策はなされていない。

本発明は、斯かる事情に鑑み、装置本体内に無駄なスペースを形成することなく、装置全体の小型化を図ることができ、しかも、装置本体の後壁等に電装基板収納部を設ける必要がない画像形成装置を提供しようとするものである。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、像担持体上の潜像を現像する現像ローラと、像担持体を駆動する像担持体駆動モータと、現像ローラを駆動する現像ローラ駆動モータとを備え、前記像担持体と現像ローラと像担持体駆動モータと現像ローラ駆動モータとを、装置本体内に配置される保持基板に付設するとともに、この保持基板に電装基板を取り付けたものである。この場合、電装基板としては、像担持体の表面を帯電させるための高圧基板であったり、像ローラにバイアスを供給する高圧基板であったりする。

本発明の画像形成装置によれば、保持基板に、像担持体と現像ローラと像担持体駆動モータと現像ローラ駆動モータとを取り付けることによって、駆動ユニットを構成でき、この駆動ユニットに電装基板に取り付けることができる。

本発明の画像形成装置では、電装基板の取り付け部を別途確保する必要がなく、装置本体内に無駄なスペースを作らないで済み、装置本体内のスペースの有効利用が可能となって、装置全体の小型化に寄与することができる。

本発明の画像形成装置の全体簡略側面図である。 前記画像形成装置の全体構成図である。 前記画像形成装置の要部構成図である。 前記画像形成装置のプロセスカートリッジの斜視図である。 前記画像形成装置のプロセスカートリッジの拡大断面図である。 前記画像形成装置の駆動伝達経路の正面図である。 前記図６に示す駆動伝達経路の斜視図である。 前記図６に示す駆動伝達経路の斜視図である。 前記画像形成装置のプロセスカートリッジに要部拡大斜視図である。 前記画像形成装置のプロセスカートリッジに要部拡大斜視図である。 前記画像形成装置の駆動ユニットの正面図である。 前記画像形成装置の駆動ユニットの斜視図である。

以下、図に示す実施例による本発明を実施するための形態を説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の全体簡略側面図を示し、図２は全体構成図を示す。この場合の画像形成装置は、いわゆるタンデム方式の画像形成装置であり、装置本体１００内に、下方から上方に向かって順次、給紙部２０１と、書込部２０２と、作像部２０３と、トナー補給部２０４及び定着部２０５と、排紙部２０６とが配置される。すなわち、書込部２０２により、作像部２０３の像担持体である感光体上に前記画像の静電潜像を形成する。

この場合、装置本体１００は、図２に示すように、本体ベース１９８と、この本体ベース１９８上に立設される一対の側板１９９、２００とを有し、この側板１９９，２００間に、前記給紙部２０１と書込部２０２と作像部２０３とトナー補給部２０４及び定着部２０５と排紙部２０６とが配置される。なお、装置本体１００の前面は前壁１９５にて塞がれ、装置本体１００の後面は後壁１９６にて塞がれ

一方の側板２００に外側方に、多数の電子基板群が配置される電装部２１０が配置される。この電装部２１０と一方の側板１９９との間に、給紙部２０１の高さ位置に対応する給紙駆動部２０８と、書込部２０２および作像部２０３の高さ位置に対応する作像駆動部２０７と、定着部２０５および排紙部２０６の高さ位置に対応する定着駆動部及びトナー補給駆動部２０９とを配置した。

図３は作像部２０３を示し、この作像部２０３は、像担持体としての感光体１を備える。この場合、ブラック感光体１ａとマゼンダ感光体１ｂとシアン感光体１ｃとイエロー感光体１ｄとを有する。

感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上に書込部２０２より照射された各々の色の露光ビーム５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄにて潜像が形成され、各色の現像ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにて各感光体１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上にトナー像を形成する。その後、イエロー感光体１ｄ、シアン感光体１ｃ、マゼンダ感光体１ｂ、ブラック感光体１ａの順に、各色の転写位置（一次転写ローラ）６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにて中間転写ベルト３上に順次トナー像が転写される。

なお、中間転写ベルト３は、複数の支持ローラ１０によって張架されている。複数の支持ローラ１０のうちの１つが駆動ローラとなっており、その駆動ローラが回転することにより、中間転写ベルト３は走行するようになっている。

一方、レジストローラ対７からタイミングを合わせて搬送された転写紙Ｐは、２次転写ローラ４にて中間転写ベルト３上のトナー像が転写され、定着ローラ８にて定着される。

すなわち、この装置は、給紙部２０１又は手差しトレイ２１１から給送された記録用紙（転写紙）に対して原稿画像の複写を行い、その用紙は排紙部２０６を経て、装置本体１００上面の排紙トレイに排出される。

ところで、感光体１は、図４に示すように、いわゆるプロセスカートリッジ３０に配置される。プロセスカートリッジ３０は、図４に示すように、感光体１を有する感光体ユニット５０と、現像ローラ２を有する現像ユニット５１とを備える。この場合、感光体ユニット５０と現像ユニット５１とが一体構造品であってよい。

感光体ユニット５０においては、図５に示すように、時計方向に回転する感光体１の表面は、帯電ローラ４２により、所定の電位に帯電される。一様に帯電した感光体１は、書込部２０２より光ビーム５で露光され、潜像が形成される。

現像ユニット５１は、現像ローラ２、磁性キャリア及びマイナス帯電のトナーを含む二成分現像剤（以下、単に現像剤という）が内包されている。この現像剤は搬送スクリュウ３５によって撹拌搬送されながら摩擦帯電された後、現像ローラ２の表面に担持される。そして、現像ドクタ５９によってその層厚が規制されてから感光体ドラム１と対向する現像位置に搬送され、ここで感光体ドラム１上の上記静電潜像にトナーを付着させる。この付着により、感光体ドラム１上に所定の色トナー像が形成される。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像ローラ２の回転に伴って現像ユニット５１内に戻される。

感光体ドラム１は、これの上方に配設された転写ユニットの中間転写ベルト３（図３等参照）に接触して転写位置としての転写ニップを形成する。感光体１上に現像されたトナーは、中間転写ベルト３上に転写され、転写されずに感光体１に残ったトナーは、クリーニングブレード３９により除去され、トナー回収コイル４０により、図示省略の収容部に搬送される。

なお、上記実施形態では、タンデム型の画像形成装置の場合について説明したが、本発明は、黒トナーを用いるトナー像形成部を１組備えたモノクロの画像形成装置にも適用できるものである。

次に、本実施例の画像形成装置において、プロセスカートリッジ３０内の感光体１、現像ローラ２、搬送スクリュウ３５、クリーニングブラシ４１、トナー回収コイル４０、帯電ローラ４２の駆動伝達経路について、図６〜図１２等を用いて説明する。

ブラック感光体１ａ側の駆動源であるブラック感光体モータ１１は、出力軸にギヤ歯が切削加工等にて形成されており、大口径ギヤ１２ａに駆動伝達される。大口径ギヤ１２ａと一体となったインボリュートスプラインの雄形状であるジョイント部２２（２２ａ）にてプロセスカートリッジ３０の感光体１と同軸上のジョイント３１にて駆動伝達される。

この時、大口径ギヤ１２ａには、小モジュールのギヤを採用しており、感光体１上に１歯の噛合周期の速度変動が生じても、画像上に見えにくい領域である為、バンディング・色ムラといったものを生じにくくしている。

また、大口径ギヤ１２ａには、大口径側とジョイント部２２の間にギヤ１３が形成されておりこのギヤ１３（１３ａ）がブラシジョイント２１（２１ａ）に噛合う。ブラシジョイント２１ａには先端に一体となったインボリュートスプラインの雌形状であるジョイント部２４（２４ａ）にてプロセスカートリッジ３０側のブラシ４１及び回収コイル４０の駆動を取るジョイント３６に駆動伝達される。ジョイント３６と回収コイル４０とはギヤ３７，３８等を介して連動連結される。

また、ブラック現像側は、駆動源であるブラック現像モータ２０は、出力軸にギヤ歯が切削加工等にて形成されており、現像ギヤ１６（１６ａ）に駆動伝達される。ギヤ１６ａは、現像ジョイント（１８）１８ａに噛合う。現像ジョイント１８ａには先端に一体となったインボリュートスプラインの雌形状であるジョイント部（１９）１９ａにてプロセスカートリッジ３０側の現像ローラ２のギヤ３３及び現像スクリュウ３５のギヤ３４の駆動を取るジョイント３２に駆動伝達される。

また、プロセスカートリッジ３０内の帯電ローラ４２に関しては、本実施例においては、感光体１との連れ回りであるが、駆動を取る際は、感光体１のフランジから駆動を供給するのではなく、ジョイント３６からの入力系統で駆動伝達するのが好ましい駆動構成である。なお、全てのインボリュートスプライン形状は、雌雄が逆になっていてもよい。

次にＦｃ（フルカラー）の駆動系について説明する。Ｆｃ感光体側の駆動源であるＦｃ感光体モータ６０は、出力軸にギヤ歯が切削加工等にて形成されており、大口径ギヤ１２ｂ及び大口径ギヤ１２ｃに駆動伝達される。さらに、大口径ギヤ１２ｃには、アイドラギヤ６１、大口径ギヤ１２ｄと噛み合い、マゼンダン、シアン、イエローとカラー３色の感光体１を駆動する。ブラック同様、ユニット側への駆動伝達のジョイント形態は同一である。すなわち、各カラーにおいて、図９の矢印Ａ，Ｂ，Ｃと、図７の矢印Ａ，Ｂ，Ｃに示すように、ジョイント３１とジョイント部２２（２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ）とが連結され、ジョイント３２とジョイント部１９（１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ）とが連結され、ジョイント３６とジョイント部２４（２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ）とが連結される。

また、Ｆｃ現像側は、駆動源であるＦｃ現像モータ１０１は、出力軸にギヤの歯が切削加工にて形成されており、現像ギヤ５３に駆動伝達される。現像ギヤ５３は、マゼンダ側にアイドラギヤ５３、現像ジョイント１８ｂと駆動伝達する。また、シアン側には、ギヤ５３,５４、現像ジョイント１８ｃと駆動伝達する。イエロー側には、ギヤ５４、タイミングベルト５５、ギヤ５６、現像ジョイント１８ｄと駆動伝達する。ブラック同様、ユニット側への駆動伝達のジョイント形態は同一である。

次に、中間転写ベルト３の駆動系について説明する。ブラック大口径ギヤ１２ａは、ギヤ８１，８２と駆動伝達し、転写ジョイント８３を駆動させる。転写ジョイント８３は図示省略の中間転写ベルトユニットと連動し、中間転写ベルト３を駆動する。

次に、作像部２０３の駆動ユニット１２０について説明する。作像部２０３の駆動系は、４色の感光体１、４色の現像ローラ２、中間転写ベルトユニットを駆動するための駆動機構全てを抱き込んだ駆動ユニット１２０（図１１と図１２参照）である。感光体１や現像ローラ２を駆動伝達させるジョイント群と対向する方向にモータ６０、１０１を有する。モータ類すべては、同一の保持基板（側板）７９に取り付けられる。

すなわち、保持基板７９の一方の面７９ａ側に、ブラック感光体モータ１１と、ブラック現像モータ２０と、フルカラー感光体モータ６０と、フルカラー現像モータ１０１とが付設される。この場合、ブラック感光体モータ１１が、保持基板７９の一方の面７９ａの長手方向一端部側に配置され、この隣にブラック現像モータ２０が配置される。また、フルカラー感光体モータ６０及びフルカラー現像モータ１０１は、保持基板７９の長手方向中央部に配設され、かつ、フルカラー感光体モータ６０が保持基板７９の上辺側とされるとともに、フルカラー現像モータ１０１が保持基板７９の下辺側とされる。

この場合、板金から切り曲げ形状を作って、保持基板７９の一方の面７９ａの長手方向他端部に、電装基板８０の装着可能な基板装着スペース（基板固定面）を設ける。この際、基板固定面はモータからオフセットさせることによって確保する。そして、この基板固定面に電装基板８０を装着することになる。電装基板８０としては、例えば、Ｉ／Ｏ制御基板とすることができる。ここで、Ｉ／Ｏ制御基板とは、この画像形成装置のエンジン制御部（画像形成に関わる制御を行う制御部）に設けられる基板である。なお、エンジン制御部としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備える。また、Ｉ／Ｏ制御基板は、各種信号の入出力を制御するものであり、Ａ／Ｄ変換部と、電圧制御部とを備える。

また、電装基板８０としては、ソレノイドやモータなどのメカトロ部品を制御する基板であっても、現像バイアスや帯電バイアスを供給する高圧基板であってよい。

ところで、前記駆動ユニット１２０においては、フルカラー感光体モータ６０及びフルカラー現像モータ１０１は、隣り合うマゼンダ感光体１ｂとシアン感光体１ｃとの間に対応して配設される。また、電装基板８０は、隣り合うシアン感光体１ｃとイエロー感光体１ｄとの間に対応して配置される。

この画像形成装置においては、前記のように構成された駆動ユニット１２０は、図２に示す作像駆動部２０７を構成することになる。このため、この作像駆動部２０７に電装基板８０が配置されることになる。このため、電装部２１０のスペースを小さくできる利点がある。

前記のように構成された画像形成装置では、保持基板７９に、像担持体としての感光体１と現像ローラ２と像担持体駆動モータ１１，６０と現像モータ２０、１０１とを取り付けることによって、駆動ユニット１２０を構成でき、この駆動ユニット１２０に電装基板に取り付けることができる。このため、電装基板８０の取り付け部を別途確保する必要がなく、装置内に無駄なスペースを作らないで済み、装置全体のコンパクト化を図れる。

すなわち、この画像形成装置では、電装基板を駆動ユニット以外の部位に配設する必要がなく、装置本体１００内のスペースの有効利用が可能となって、装置全体の小型化に寄与することができる。

また、像担持体（感光体１）及び現像ローラ２は、それぞれ少なくとも３つ以上有し、かつ、像担持体駆動モータ（感光体モータ１１、６０）及び現像モータ２０，１０１は、隣設する像担持体間にそれぞれ１つずつ配置されものでは、より一層のコンパクト化を達成できる。

電装基板８０がモータ群を制御する制御基板であれば、ハーネスの配回しが簡素になるとともに、ハーネス長が短くなって、低コスト化を図ることができる。しかも、駆動ユニット単品での保障が容易となる。すなわち、駆動機構がユニット化されているので、メンテナンス性に優れる。

電装基板８０が、像担持体の表面を帯電ざせるための高圧基板であっても、現像ローラにバイアスを供給する高圧基板であってもよく、装置本体１００内のスペースの有効利用を図ることができる。

また、図２に示すような配置構成することによって、装置本体１００内のスペースの有効利用をさらに図ることができ、画像形成装置のコンパクト化を有効を達成できる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明に係る画像形成装置は、電子写真複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ装置等がある。

１ 感光体
２ 現像ローラ
１１ ブラック感光体モータ（像担持体駆動モータ）
２０ ブラック現像モータ
６０ フルカラー感光体モータ
７９ 保持基板
８０ 電装基板
１０１ フルカラー現像モータ
１２０ 駆動ユニット
２０１ 給紙部
２０２ 書込部
２０３ 作像部
２０４ トナー補給部
２０５ 定着部
２０６ 排紙部
２０７ 作像駆動部
２０８ 給紙駆動部
２０９ トナー補給駆動部

特開２００４−８７６９２号公報 特開２００５−１８９４８２号公報 特開２０１０−２６３５４号公報

Claims (3)

1. 像担持体と、像担持体上の潜像を現像する現像ローラと、像担持体を駆動する像担持体駆動モータと、現像ローラを駆動する現像ローラ駆動モータとを備え、前記像担持体と現像ローラと像担持体駆動モータと現像ローラ駆動モータとを、装置本体内に配置される保持基板に付設するとともに、この保持基板に電装基板を取り付け、この電装基板が像担持体の表面を帯電させるための高圧基板であることを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、像担持体上の潜像を現像する現像ローラと、像担持体を駆動する像担持体駆動モータと、現像ローラを駆動する現像ローラ駆動モータとを備え、前記像担持体と現像ローラと像担持体駆動モータと現像ローラ駆動モータとを、装置本体内に配置される保持基板に付設するとともに、この保持基板に電装基板を取り付け、この電装基板が現像ローラにバイアスを供給する高圧基板であることを特徴とする画像形成装置。
3. 装置本体は一対の側板を配置するとともに、この側板間に、下方から上方に向かって、順次、給紙部と、書込部と、作像部と、定着部及びトナー補給部と、排紙部とを配設し、かつ、一方の側板の外方側に電装部を配置し、この電装部と一方の側板との間に、給紙部の高さ位置に対応する給紙駆動部と、書込部および作像部の高さ位置に対応する作像駆動部と、定着部および排紙部の高さ位置に対応する定着駆動部及びトナー補給駆動部とを配置した画像形成装置であって、
   保持基板に、像担持体と現像ローラと像担持体駆動モータと現像ローラ駆動モータと電装基板とを取り付けて、駆動ユニットを構成し、この駆動ユニットが前記作像駆動部を構成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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