(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次転写部位で感光体ドラムから中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を二次転写部位で中間転写ベルトから転写材に二次転写する画像形成装置本体に着脱可能な画像形成ユニットであって、
トナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラム上のトナー像が転写されるエンドレスの中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架する複数の回転部材と、前記中間転写ベルトを介して前記感光体ドラムと共に一次転写部位を形成する一次転写部材と、を有し、前記複数の回転部材の内の一つが前記中間転写ベルトを回転させるための駆動ローラであり、前記一次転写部位が前記駆動ローラに対して前記中間転写ベルトの回転方向における下流側に形成され、前記感光体ドラムと前記中間転写ベルトが一体的に前記画像形成装置本体に着脱可能な画像形成ユニットにおいて、
前記複数の回転部材は、前記駆動ローラと前記中間転写ベルトの回転に従動する従動ローラのみであり、前記駆動ローラは、前記二次転写部位を形成するために前記中間転写ベルトの外面に当接する二次転写部材と前記中間転写ベルトに残留したトナーを回収するために前記中間転写ベルトの外面に当接するクリーニング部材との夫々に対して、前記中間転写ベルトを介して対向する対向ローラであり、前記中間転写ベルトの屈曲箇所は、前記駆動ローラと張架されている位置と、前記従動ローラで張架されている位置の二箇所のみであることを特徴とする画像形成ユニット。
【請求項２】
前記感光体ドラムの周長は前記ベルト部材の周長の略整数分の１であり、且つ同一駆動源より分岐して回転駆動される前記駆動ローラと感光体ドラムを駆動するギア比を整数倍に構成したことを特徴とする請求項１記載の画像形成ユニット。
【請求項３】
前記駆動ローラ及び前記従動ローラの径は略同一径であり、その周長は前記中間転写ベルトの外周長の略整数分の１になるように構成したことを特徴とする請求項１記載の画像形成ユニット。
【請求項４】
前記駆動ローラと従動ローラの直径は25mm〜35mmであることを特徴とする請求項３記載の画像形成ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成ユニットであって、画像形成装置本体に対して着脱可能な画像形成ユニットを有し、中間転写ベルトに一次転写したトナー像を転写材に二次転写して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記二次転写部位が、前記一次転写部位よりも下方に設けられたことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画像形成装置は、回転する像担持体上に形成された静電潜像を任意の色トナーで現像し、得られたトナー画像を回転する前記中間転写ベルトに一次転写する工程を異なる色ごとに繰り返し、前記中間転写ベルト上にカラーの重ねトナー画像を形成した後、転写材に一括して二次転写してカラー画像を得ることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた複写機やプリンター等に用いられる画像形成ユニット及びこれを用いて転写材に画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真画像形成装置にあっては、像担持体である感光体ドラム上に形成したトナー像を転写材に転写した画像を形成するが、カラー画像形成装置にあっては感光体ドラム上に順次形成する各色トナー像を中間転写体に重畳転写し、そのカラー画像を転写材に一括転写する構成を有するものが用いられてきた。この場合、感光体ドラム等の劣化、消耗する部材の取り扱いを容易にするために、これらをユニット化して装置本体に着脱可能としたものが広く用いられるようになっている。
【０００３】
そして、このように中間転写体を用いたカラー画像形成装置は、特開平8−137181号、特開平10−301464号、特開平11−295998号に示すように、感光体ユニットと中間転写体ユニットがそれぞれ独立したユニット構成となっており、ユニット寿命に達した際、或いはジャム（紙詰まり）処理の際に着脱できる構成となっている。
【０００４】
ここで、特開平8−137181号は装置前面の可動側フレームを装置前面下方へ回動して開き、感光体ユニットと中間転写体ユニットをそれぞれ上方より着脱する構成となっている。また、特開平10−301464号では感光体ユニットと中間転写体ユニットを、それぞれ独立して装置本体前面に水平に引き出せる可動体に着脱する構成となっている。これら２つの従来例は転写材搬送方向と平行方向にユニット着脱を実施している。
【０００５】
一方、特開平11−295998号では、転写材搬送方向と直角方向にユニットをスライドして着脱する構成となっている。
【０００６】
上記従来例において、中間転写体はエンドレスベルトであり、３本以上のローラで懸回張設されており、前記中間転写ベルトはベルトを回転駆動する駆動ローラ、ベルトにテンションを付与するためのテンションローラ、及び二次転写手段に対向する二次転写対向ローラ等から構成されている。
【０００７】
また、像担持体としての感光体ドラムと中間転写ベルトを挟んで感光体ドラムに対向する一次転写手段は、駆動ローラからみて、中間転写ベルト搬送方向の上流側（いわゆるベルトの張り側）に位置している。
【０００８】
更に、懸回張設部材としてのローラの径は、大きいものと小さいものが混在している。
【０００９】
図15は中間転写ベルトを用いた従来例に係るカラー画像形成装置の説明図である。図15において、中間転写ユニット504は、中間転写ベルト508を駆動ローラ502と二次転写対向ローラ505、図示しないバネにより中間転写ベルト508に所定の張力を付与するテンションローラ506の３本のローラで懸回張設され、感光体ドラム501に対向する位置には一次転写ローラ507が設けられて構成されている。
【００１０】
駆動ローラ502は、図15に示すように、右方向（時計回り）に回転し、中間転写ベルト508も矢印で示すように右回転移動していく。二次転写対向ローラ505とテンションローラ506は中間転写ベルト508に従動回転する構成になっている。
【００１１】
感光体ドラムカートリッジ503の感光体ドラム501は図15に示すように中間転写ベルト駆動ローラ502とテンションローラ506の間Ｌ1に配置され、中間転写ベルト508を挟んで一次転写ローラ507が対向して配置されている。
【００１２】
一次転写部位が存在するＬ1は中間転写ベルト駆動ローラ502の回転方向からみて中間転写ベルト搬送方向の上流側で、いわゆるベルトの張り側である。
【００１３】
これは、中間転写ベルト508の回転移動速度のバラツキが、ベルトの張り側Ｌ1の方が、中間転写ベルト508の緩み側Ｌ2よりも安定していることを考慮した配置である。
【００１４】
つまり、感光体ドラム501上に形成された静電潜像を任意の色トナーで現像し、得られたトナー画像を回転する中間転写ベルト508に一次転写する工程を異なる色ごとに繰り返し、前記中間転写ベルト508上にカラーの重ねトナー画像を形成する際に、各色トナー毎の色ズレを少なくするために、中間転写ベルト508の搬送速度は安定していなければならないからである。
【００１５】
更に、中間転写ベルト508の周長Ｌbは感光体ドラム501の周長Ｌdの略整数倍であり、且つ中間転写ローラ駆動ローラ502の周長Ｌrの略整数倍でもあるように構成され、感光体ドラム501の振れによる１回転周期の周速度変化と中間転写ベルト508の駆動ローラ502の振れによる搬送速度の変化を一定周期とし、中間転写ベルト508の所定の位置から各色トナーを一次転写開始していくことで、中間転写ベルト508上で各色トナー毎の色ズレの位相が重なるように構成され、二次転写ローラ509で転写材に一括転写されて色ズレの少ないカラー画像が得られるようになっている。
【００１６】
図15において仮に、感光体ドラム501の直径Ｄ1は47mmとすると、感光体ドラム周長Ｌd＝47πmmであり、感光体ドラム501の露光位置Ａから一次転写位置Ｂまでの周長Ｌd1は約63mmとする。
【００１７】
中間転写ベルト508の周長Ｌbは、47π×2≒295.3mmか47π×3≒442.96mmとなるが、転写材をＡ４サイズのシートとすると、紙長さ297mmと、感光体ドラム501の露光位置Ａが一次転写位置Ｂまで回転してくる距離63mmを足したベルト長さ360mm以上が最低必要となる。
【００１８】
更に、中間転写ベルト508の一次転写位置Ｂからベルト搬送方向の二次転写位置Ｃまでのベルト長さは、Ａ４サイズ紙長さの297mm以上が最低でも必要である。
【００１９】
各色トナー現像器の切替、トナー現像器の感光体ドラム501への加圧、離間等の時間を考慮し、適度なシート紙の搬送されてくる間隔（紙間）を見込むと中間転写ベルト508の周長Ｌbは442.96mmが適正となる。
【００２０】
また、中間転写ベルト駆動ローラ502の周長Ｌrは442.96／5≒88.593mmとなり、駆動ローラ直径Ｄ2は88.893／π≒28.2mmとなる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例では以下のような課題があった。すなわち、一次転写が行われる部位が、中間転写ベルト508上の張り側に位置し、且つ二次転写を行う位置を転写材の搬送経路を考慮し、更に前述した各寸法関係を満足しながら、中間転写ベルト508をコンパクトに懸回張設する形状を考案しなければならない。
【００２２】
しかしながら、中間転写ベルト508は駆動ローラ502、二次転写ローラ509に対向し、二次転写ローラ509とニップを形成して転写材を搬送する二次転写対向ローラ505、中間転写ベルト508に所定の張力を付与するテンションローラ506等の３本以上のローラに懸回張設される形状となっていた。
【００２３】
このため、中間転写ベルト508には、寸法精度の高いローラが多数必要となり、中間転写ベルトユニットを構成するフレーム自体も複雑で高精度のものが必要となり、結果として中間転写ユニット及び画像形成装置本体の大型化、コストアップの要因となっていた。
【００２４】
更に、図15に示すように、中間転写ベルト508を懸回張設する多数のローラの中には、テンションローラ506のように、駆動ローラ502の直径より小さなローラが用いられることが多かった。
【００２５】
この直径の小さなローラは、直径の大きいローラより中間転写ベルト508自体の屈曲損失を増大させる。又、ローラの数が多いほど中間転写ベルトの屈曲損失は増大する。
【００２６】
更に、直径の小さなローラは回転数も多くなるので、ローラの軸受での摩擦損失が増大する。
【００２７】
これらの損失は、中間転写駆動ローラ502の駆動トルクを増大させ、駆動トルク自体も変動することになり、中間転写ベルト508自体の搬送速度も変動し、色ズレに影響を及ぼすといった問題があった。
【００２８】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、ベルトの搬送速度の安定性を図り、且つ部品点数を減少して小型化、コストダウンが可能な画像形成ユニット及びこれを用いる画像形成装置を提供するものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、一次転写部位で感光体ドラムから中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を二次転写部位で中間転写ベルトから転写材に二次転写する画像形成装置本体に着脱可能な画像形成ユニットであって、トナー像を担持する感光体ドラムと、前記感光体ドラム上のトナー像が転写されるエンドレスの中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架する複数の回転部材と、前記中間転写ベルトを介して前記感光体ドラムと共に一次転写部位を形成する一次転写部材と、を有し、前記複数の回転部材の内の一つが前記中間転写ベルトを回転させるための駆動ローラであり、前記一次転写部位が前記駆動ローラに対して前記中間転写ベルトの回転方向における下流側に形成され、前記感光体ドラムと前記中間転写ベルトが一体的に前記画像形成装置本体に着脱可能な画像形成ユニットにおいて、前記複数の回転部材は、前記駆動ローラと前記中間転写ベルトの回転に従動する従動ローラのみであり、前記駆動ローラは、前記二次転写部位を形成するために前記中間転写ベルトの外面に当接する二次転写部材と前記中間転写ベルトに残留したトナーを回収するために前記中間転写ベルトの外面に当接するクリーニング部材との夫々に対して、前記中間転写ベルトを介して対向する対向ローラであり、前記中間転写ベルトの屈曲箇所は、前記駆動ローラと張架されている位置と、前記従動ローラで張架されている位置の二箇所のみであることを特徴とする。
【００３０】
上記構成にあっては、ベルトの張り側と緩み側での搬送速度の変動を抑制してベルト走行性の安定性を向上させることができ、安定した画像形成が可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成ユニット及び画像形成装置について図面を参照して説明する。
【００３２】
〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る電子写真画像形成装置Ａで、４色フルカラーのレーザービームプリンターの概略構成を示す縦断面説明図であり、図の右側が装置前面である。
【００３３】
｛画像形成装置の全体構成｝
中間転写体としてのエンドレスのベルト部材としての中間転写ベルト５ａの回転と同期して像担持体としての感光体ドラム１を図１の矢印方向（反時計回り）に回転させ、この感光体ドラム１表面を帯電装置としての帯電ローラ２によって均一に帯電するとともに、露光手段３によってイエロー画像の光照射を行い、感光体ドラム１上にイエローの静電潜像を形成する。この静電潜像形成と同時に現像装置４を駆動してイエロー現像器４Ｙを現像位置に配置し、感光体ドラム１上の静電潜像にイエロートナーが付着するように感光体ドラム１の帯電極性と同極性でほぼ同電位の電圧を印加して静電潜像にイエロートナーを付着させて現像する。その後、中間転写ベルト５ａの押えローラ（一次転写ローラ）５ｊにトナーと逆極性の電圧を印加して感光体ドラム１上のイエローのトナー像を中間転写ベルト５ａ上に一次転写する。
【００３４】
上述のようにしてイエロートナー像の一次転写が終了すると、次の現像器が回転移動してきて、感光体ドラム１に対向する現像位置に位置決めされ、イエローの場合と同様にしてマゼンダ、シアン、そしてブラックの各色について、静電潜像の形成、各色現像器４Ｍ，４Ｃ，４ＢＫによる現像、一次転写を順次行い、中間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像を重ね合わせる。
【００３５】
この間、二次転写手段としての二次転写ローラ11は、中間転写ベルト５ａとは非接触状態にある。この時、クリーニング帯電手段としての帯電ローラ５ｆも中間転写ベルト５ａとは非接触状態に位置する。
【００３６】
そして、中間転写ベルト５ａ上に４色のトナー像形成完了後、二次転写ローラ11が中間転写ベルト５ａに圧接され（図１の状態）、更に中間転写ベルト５ａの回転と同期して、搬送手段としての給送ローラ７ｂ、搬送ローラ対７ｃによって転写材カセット７ａから搬送され、且つレジストローラ対７ｄ近傍の所定の位置で待機していた転写材が中間転写ベルト５ａと二次転写ローラ11のニップ部に送り出される。
【００３７】
ここで、レジストローラ対７ｄの直前には転写材Ｓの先端を検知してレジストローラ対７ｄの回転駆動力を遮断し、転写材Ｓを所定の位置で待機させるレジ前センサ14が設けられている。
【００３８】
更に、二次転写ローラ11は電極部材として機能するものであり、この二次転写ローラ11にはトナーと逆極性の電圧が印加されており、中間転写ベルト５ａ上のトナー像は、一括して搬送されてきた転写材Ｓの表面に二次転写していく。このとき、二次転写ローラ11と中間転写ベルト５ａを介して対向している駆動ローラ40は二次転写ローラ11の対向電極として機能する。
【００３９】
このようにして、二次転写された転写材Ｓは搬送ベルトユニット12を経由して定着器８に至り、ここで複数色のトナー像の定着を行った後排出ローラ対13によって排出ガイド15に沿って搬送され、排出ローラ対９によってカラー画像形成装置Ａ上部の排出トレー10に排出され、画像形成を完了する。
【００４０】
一方、二次転写後にクリーニング用の帯電ローラ５ｆが中間転写ベルト５ａに圧接され、中間転写ベルト上に残った残留トナーに転写時と逆の電荷（トナーの正規の帯電極性とは逆極性の電荷）を与えることで回収する。すなわち、この回収手段は、前記のようにして残留トナーに逆極性の電荷を付与し、これを一次転写手段としての一次転写ローラ５ｊにより感光体ドラム１に静電気的に付着し、その後感光体ドラム用のクリーニングブレード６により回収する。そして、回収された残留トナーは、廃トナーとして後述する搬送する搬送経路をたどり、廃トナーボックス16に回収され蓄積される。
【００４１】
また、複数の転写材に連続して画像形成する場合、クリーニング帯電ローラ５ｆにより帯電された前記残留トナーを中間転写ベルト５ａから感光体ドラム１に静電的に転写するのと同時に、感光体ドラム１上に形成された次の転写材に対するトナー像を中間転写ベルト５ａに一次転写する。これにより、画像形成のスループットを向上させることができる。
【００４２】
｛画像形成ユニット｝
次に前記画像形成装置に着脱される感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成の画像形成ユニットの構成について詳細に説明する。
【００４３】
図２は図１の画像形成ユニットの概略構成を示す主縦断面図を拡大したものであり、装置前面に向かって左側から見た断面図である。図３は装置前面に向かって右側から見た画像形成ユニットの縦断面図を示す。また、図４は図２を上方より見た廃トナー搬送通路部での横断面図を示す。
【００４４】
図２〜図４において、画像形成ユニット５は、中間転写ベルトユニット21の投影上方面に感光体ドラムユニット20を配置し、中間転写ベルトユニット21の投影下方面に廃トナーボックス16を配置している。また、中間転写ベルトユニット21のベルト駆動ローラ40には、中間転写ベルト５ａ上の残留トナーに転写時と逆電荷を付与するためのクリーニング帯電ローラ部23が設けられ、一体構成となっている。
【００４５】
（感光体ドラムユニット）
感光体ドラムユニット20には、図２、図３に示すように、感光体ドラム１が両端を回転自在に右側軸受206と左側回転支軸202により保持され、右側端部のカップリング24を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。
【００４６】
また、感光体ドラム１には帯電ローラ２が両端の軸受25を介して、圧縮バネ26により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。前記軸受25の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、圧縮バネ26から軸受25を介して帯電ローラ２に所定の帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させるようになっている。
【００４７】
更に前記圧縮バネ26の端部は、図５に示すように、感光体ドラムフレーム29の左側面から下方に伸び圧縮バネ327となって、感光体ドラムフレーム29のボス部にその一端が圧入され固定されている。
【００４８】
更に、感光体ドラム１にはクリーニングブレード６が所定の位置に設けられ、前述の逆電荷を付与された中間転写ベルト上の残留トナーを感光体ドラム１上に回収し、感光体ドラム１上の残留トナーと共に掻き取るように構成されている。掻き取られた廃トナーはスクイシート27（図２参照）により中間転写ベルト５ａ上への落下が阻止され、感光体ドラムフレーム29の底部に溜まった廃トナーはスクリュー28の回転により、装置前面から見て右側へ搬送されて行く（図４における矢印Ｃの方向）。
【００４９】
その後、廃トナーはスクリュー28により感光体ドラムユニット20の右側面（装置前面側からみて）に搬送され、廃トナーボックス16に滑り落ちて蓄積されていく。また、感光体ドラムユニット20には画像形成装置本体に着脱する動作に連動して開閉するドラムシャッター19も設けられている。
【００５０】
（中間転写ベルトユニット）
次に、中間転写ベルトユニット21の構成について説明する。中間転写ベルト５ａは把手部61を含むフレーム45に、２つの回転部材としての駆動ローラ40と従動ローラ41により懸回張設されている。
【００５１】
そして、駆動ローラ40は中間転写ベルト５ａに回転力を付与するものであり、フレーム45に回転可能に位置固定されている。そして、この駆動ローラ40は金属パイプ等で構成され、表層には所定の導電性を有したゴム層等の高摩擦力を有する層が形成され、電極として機能するようになっている。
【００５２】
図２乃至図４に示すように、駆動ローラ40は両端を回転自在に右側軸受205と左側軸受201により保持され、右側端部のカップリング42（図３参照）を介して装置本体から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。また、左側軸受201は導電性部材で構成され画像形成装置本体に接地されている。
【００５３】
従動ローラ両端の軸受43には圧縮バネ44が設けられ、中間転写ベルト５ａに所定の張力を与える方向に移動可能に取り付けられている。
【００５４】
中間転写ベルト５ａを挟んで、感光体ドラム１と対向する位置には、一次転写ローラ５ｊが設けられ、両端の軸受46を介して、圧縮バネ47により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
【００５５】
軸受46の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、一次転写ローラ５ｊに所定の帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面上のトナーを中間転写ベルト５ａ上に一次転写される。
【００５６】
そして、図６に示すように、中間転写体フレーム45の左側面には一次転写ローラ高圧接点板401が設けられ、その端部401ａは圧縮バネ47に接続され、もう一方の端部401ｂは中間転写体フレーム45の左側下部にフック部401ｃにより固定されている。
【００５７】
また、図２に示すように、中間転写ベルト駆動ローラ40に対向する位置には、中間転写ベルト上の残留トナーに転写時と逆電荷を付与するためのクリーニング帯電ローラ部23が設けられている。
【００５８】
クリーニング帯電ローラ５ｆは両端の軸受51を介して、圧縮バネ52により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。そして、軸受51の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、電極部材として機能する。すなわち、クリーニング帯電ローラ５ｆに転写時と逆の電圧を印加することにより、中間転写ベルト５ａ上の残留トナーに転写時と逆の電荷を付与し、感光体ドラム１でドラム表面に静電気的に吸着回収され、前述したように廃トナーボックス16に蓄積される。
【００５９】
尚、前記帯電ローラ５ｆによる帯電に際し、これに中間転写ベルト５ａを介して対向する駆動ローラ40は帯電ローラ５ｆの対向電極として機能する。そして、駆動ローラ40は二次転写ローラ11と帯電ローラ５ｆとに共通する共通電極として機能しており、二次転写ローラ11と帯電ローラ５ｆのそれぞれ個別に対向電極を設ける必要がないために、中間転写ベルトユニット21の小型化が可能になっている。
【００６０】
また図４に示すように、圧縮バネ52はクリーニング手段を構成するクリーニング帯電ローラ高圧接点板403の端部403ａに接続され、もう一方の端部403ｂはフック部403ｃにより中間転写体フレーム45の左側下部に固定されている。
【００６１】
更に、図４及び図５に示すように、中間転写体フレーム45の左カバー208の内側には帯電ローラ２に高圧を供給するための帯電ローラ高圧接点板402が設けられ、その一方側の端部402ａは中間転写体フレーム45の上面に固定され、前述の感光体ドラムフレーム29の左側面から下方に伸び圧縮バネ327と接続され、他方側の端部402ｂはフック部402ｃにより中間転写体フレーム45の左側下部に固定されている。これにより、装置本体からの電力は帯電ローラ高圧接点板402の一方の端部402ｂへ供給され、接点板402の他方の端部402ａと圧縮バネ327が電気接点手段として電気的に接続されているために、圧縮バネ26及び軸受25を介して帯電ローラ２へと供給される。
【００６２】
このように、(1)帯電ローラ２、(2)一次転写ローラ５ｊ、(3)クリーニング手段、への画像形成装置本体からの各バイアス電圧の供給接点部は、中間転写ベルトユニット21の左側（画像形成領域幅外）下部の402ｂ、401ｂ、403ｂに集約されている。
【００６３】
｛画像形成ユニットのユニット構成｝
次に前記画像形成ユニット５のフレーム構成について詳細に説明する。フレーム構成は大きく２つに分割される。まず、第一ユニットは、図３及び図４に示すように、廃トナーボックス16と一体構成をとる感光体ドラムフレーム29に感光体ドラム１、右側軸受206、左側回転支軸202、帯電ローラ２、クリーニングブレード６、スクリュー28、ドラムシャッター19を主要部品として構成される感光体ドラムユニット20（図４において太線二点鎖線で囲われた部分）である。また、第二ユニットは、図２に示すように、中間転写体フレーム45に中間転写ベルト５ａを駆動ローラ40と従動ローラ41により懸回張設し、且つ感光体ドラム１と対向する中間転写ベルト内側には一次転写ローラ５ｊ、駆動ローラ40にはクリーニング帯電ローラ５ｆも配置している中間転写ベルトユニット21である。
【００６４】
上記２つのユニットは、図２及び図３に示すように、感光体ドラムフレーム29の左右両端に設けられた突起部71が、中間転写体フレーム45に設けられた位置決め穴72にそれぞれ挿入され、一方、感光体ドラムフレーム29の幅方向中央に設けられたスナップフィット形式のフック部の爪73が、中間転写体フレーム45のロック穴74に嵌められて連結されている。
【００６５】
ここで、前記中間転写体フレーム45に設けられた位置決め穴72、及びロック穴74は、感光体ドラムフレーム29に設けられた突起部71、フック部の爪73より所定量だけ大きめの穴が開けられており、感光体ドラムユニット20と中間転写ベルトユニット21の間には、所定量の相対的位置移動が可能な構成となっている。また、前記位置決め穴72にはテーパー部72ａ（図８参照）が設けられ、着脱し易くなっている。
【００６６】
上記構成において、図３に示すように、感光体ドラムユニット20のフック爪73を矢印Ｄの方向に押して中間転写ベルトユニット21のロック穴74から外し、図７に示すように、感光体ドラムユニット20を矢印Ｅの方向に回転させることで、図８及び図９に示すように、感光体ドラムユニット20と中間転写ベルトユニット21に分割できる。
【００６７】
分離されている両ユニット20，21を連結する際は、前記と逆に感光体ドラムユニット20の突起部71を中間転写ベルトユニット21の位置決め穴72に差込み、図７の矢印Ｅと逆方向に回転させて、フック爪73をロック穴74に押し込むことで、２つのユニット20，21が連結される。
【００６８】
この時、帯電ローラ２へのバイアス電圧供給経路は中間転写ベルトユニット21側に設けた帯電ローラ高圧接点板402の端部402ａと、感光体ドラムユニット20側に設けた圧縮バネ327の部分で接続、分離される構成になっている。
【００６９】
前記のように感光体ドラムユニット20と中間転写ベルトユニット21とが分離可能であるために、感光体ドラム１のみ或いは中間転写ベルト５ａのみが寿命に達した場合には、寿命に達したユニットのみを交換することが可能となる。このため、感光体ドラム１と中間転写ベルト５ａの寿命が異なる場合に使用者のコスト負担が軽減される。
【００７０】
｛ユニットの装置本体への装着手段｝
次に前記画像形成ユニット５の画像形成装置本体Ａへのに着脱及び所定位置への位置決め固定構成について、図10を参照して説明する。
【００７１】
カラー画像形成装置本体Ａの上蓋60を開くと、感光体ドラム軸受を支持する支持部302に設けられ、感光体ドラム１への回転駆動力を伝達するカップリング24（図３参照）と嵌合するカップリングと、中間転ベルト駆動軸の軸受部を支持する支持部303に設けられ、中間転写ベルト駆動ローラへの回転駆動力を伝達するカップリング42（図３参照）と嵌合するカップリングが、それぞれ軸方向へスライドして退避した状態となる（連結解除状態）。尚、上蓋60と連動するカップリングの退避構成自体は公知の構成を用いればよい。
【００７２】
装置本体内側には感光体ドラム用ガイドレール300と中間転写体用ガイドレール301が段差γを設けて、両サイドに設けてある。この段差γが、図４に示す、画像形成ユニットのドラム用の軸受206，回転支軸202と中間転写ベルト駆動ローラの軸受201，205との段差γとなっている。
【００７３】
画像形成ユニット５の感光体ドラム右側軸受206及び左側回転支軸202を感光体ドラム用ガイドレール300へ、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受205及び左側軸受201と、左右サイドカバーに設けられた突起部203，204（図４参照）を中間転写体用ガイドレール301にそれぞれ載せてスライドさせながら挿入していく。
【００７４】
最終的には、感光体ドラム右側軸受206と左側回転支軸202は感光体ドラム軸受を支持する支持部302に落ち込み、中間転写ベルト駆動ローラの右側軸受205と左側軸受201は中間転ベルト駆動軸の軸受部を支持する支持部303に落ち込み、更には画像形成ユニットの左右サイドカバーに設けられた突起部203，204は位置決め溝304にそれぞれ落ち込み、図10に示すように、それぞれがねじりコイルバネ305，306，307により装置本体フレームの位置決めに押し付けられて固定される。
【００７５】
｛感光体ドラムと中間転写ベルトの関係｝
次に感光体ドラム１と中間転写ベルト５ａの関係について説明する。駆動ローラ40と従動ローラ41の２本のローラに懸回張設された中間転写ベルト５ａは、駆動ローラ40が図２に示すように矢印右（時計回転）方向に回転することで矢印右方向に搬送移動されていく。
【００７６】
従って、感光体ドラム１が接する中間転写ベルト５ａの上方側は、いわゆるベルトの緩み側（駆動ローラ40から見て中間転写ベルト搬送方向の下流側）であり、一般的には中間転写ベルト下方側のベルトの張り側よりも、ベルトの搬送速度の安定性、ベルト走行性の安定性といった点で不安定であり、一次転写を行う部位としては色ズレ、バンディングといった画質の面で不利であるとされている。
【００７７】
しかしながら、本実施例においては、前述したように、中間転写ベルト５ａを懸回張設するローラの数を最小の２本にして、中間転写ベルト自体の屈曲損失発生箇所を最少にし、また各ローラ軸受部での摩擦損失発生箇所も最少にしている。
【００７８】
また、中間転写ベルト５ａを懸回張設する駆動ローラ40と従動ローラ41の径を直径25mm〜35mmの間の所定値で略同一径にするとともに、ローラ周長が中間転写ベルト５ａの周長の略整数分の１になるように構成し、中間転写ベルト５ａ自体の屈曲損失及び軸受部の摩擦損失を小さくしている。
【００７９】
更に、像担持体を感光体ベルトではなく感光体ドラム１とすることで、感光体ベルトと中間転写ベルトの接触といったベルト同士の接触で発生するベルトの速度変動を抑え、また感光体ドラム１の周長は中間転写ベルト５ａの周長の略整数分の１にし、同一駆動源から分岐して回転駆動される感光体ドラム１と駆動ローラ40のギア比も略整数倍にすることで、感光体ドラム１の周速変動と中間転写ベルト５ａの周速変動の位相が合うようにしている。
【００８０】
また、本実施形態にあっては、図２に示すように、二次転写が行われる部位Ｃが、一次転写が行われる部位Ｂよりも下方に位置するように構成されている。このため、感光体ドラム、中間転写ベルト駆動ローラ、二次転写ローラ、給紙等を同一の駆動源でギア列の分岐により駆動する場合、ギア列の配置がコンパクトにできる。
【００８１】
ここで、図２において、仮に感光体ドラム１の直径Ｄ1を47mmとすると、感光体ドラム周長Ｌd＝47πmmであり、感光体ドラム１の露光位置Ａから一次転写位置Ｂまでの周長Ｌd1は約56mmとする。
【００８２】
中間転写ベルト５ａの周長Ｌbは47π×2≒295.3mmか47π×3≒442.96mmとなるが、転写材をＡ４サイズのシートとすると、Ａ４紙長さ297mmと、感光体ドラム１の露光位置Ａが一次転写位置Ｂまで回転してくる距離56mmを足したベルト長さ353mm以上が最低必要となる。
【００８３】
更に、中間転写ベルト５ａの一次転写位置Ｂからベルト搬送方向の二次転写位置Ｃまでのベルト長さはＡ４サイズ紙長さの297mm以上が最低でも必要であり、二次転写ローラの当接時間を足した長さ330mm程度が必要となる。
【００８４】
更に、各色トナー現像器４の切替、トナー現像器４の感光体ドラムへの加圧、離間等の時間を考慮し適度なシート紙の搬送されてくる間隔（紙間）を、ベルト搬送方向の二次転写位置Ｃから一次転写位置Ｂまでに見込むと、中間転写ベルトの全周長Ｌbは442.96mmが適正となる。
【００８５】
また、中間転写ベルト駆動ローラ40の周長Ｌrは442.96／5≒88.593mmとなり、駆動ローラ直径Ｄ2は88.893／π≒28.2mmとなる。
【００８６】
｛実験結果｝
ここで、図２の構成における中間転写ベルト５ａの走行安定性を検証した実験データを示す。尚、以下の実験データは樹脂芯体入りのゴムベルトを約10kgの張力で張ったエンドレスベルトによるものである。
【００８７】
図２において中間転写ベルト５ａの３箇所において、ベルトの１回転周期を測定したところ、図11(a)〜(c)に示す結果通りであった。尚、図11(a)は感光体ドラム前緩み側（ベルト搬送方向で駆動ローラ40と感光体ドラム１の間）、図11(b)は感光体ドラム後緩み側（ベルト搬送方向で感光体ドラム１と従動ローラ41の間）、図11(c)は張り側（ベルト搬送方向で従動ローラ41と駆動ローラ40の間）における中間転写ベルト５ａの１回転周期である。そして、この実験結果から図11(d)の結果が得られた。これから言えることは、本実施形態の中間転写ベルト５ａの張り側と緩み側において、中間転写ベルト５ａの回転周期は安定しており、差が殆ど無く、ベルト走行性が安定していることがわかる。
【００８８】
これに対し、図12に示すように、３個のローラで懸回張設した中間転写ベルト５ａによって同様に実験した。尚、図12の構成では、中間転写ベルト５ａの周長を約443mm、駆動ローラ40とテンションローラ80が同一直径で28.2mm、従動ローラ41の直径を16mmとした構成をモデルで、中間転写ベルト５ａの３箇所において、ベルトの１回転周期を測定した。
【００８９】
その結果は図13(a)〜図13(c)に示す通りであった。図13(a)は張り部（ベルト搬送方向でテンションローラ80と駆動ローラ40の間）、図13(b)は緩み部（ベルト搬送方向で駆動ローラ40と従動ローラ41の間）、図13(c)は中央部（ベルト搬送方向で従動ローラ41とテンションローラ80の間）における中間転写ベルト５ａの１回転周期である。
【００９０】
図13(a)〜(c)から図13(d)の結果が得られた。これから言えることは、張り部に対して緩み部と中央部は約２倍のベルト周期のバラツキを有し、ベルトの走行性が不安定である。また、張り部においても図11に示すデータより周期バラツキが大きい。
【００９１】
図14は図２の２軸と、図12の３軸の構成でそれぞれ駆動ローラ40を回転させた時の駆動トルクの変動を示すグラフである。このグラフからわかるように、２軸のほうが駆動トルクが小さく、変動も少ない。このことから、以下のような結論が得られる。
【００９２】
(1)中間転写ベルト５ａを懸回張設するローラの数を最小の２本にして、中間転写ベルト自体の屈曲損失発生箇所を最少にし、及び各ローラ軸受部での摩擦損失発生箇所も最少とすることで、駆動ローラ40の必要とするトルクを小さくし、トルク変動を少なくすることでベルトの搬送速度の安定と走行性の安定を得ることができる。
【００９３】
(2)また、中間転写ベルト５ａを懸回張設する全てのローラ径を直径25mm〜35mmの間の所定値で略同一径にするとともに、ローラ周長が中間転写ベルト周長の略整数分の１になる構成にする。このように、小径のローラを使用しないすることで、ベルト自体の屈曲損失、及び軸受部の摩擦損失が大きい箇所を作らないことで駆動ローラの必要とするトルクを小さくし、トルク変動を少なくすることでベルトの搬送速度の安定と走行性の安定を得ることができる。
【００９４】
尚、ローラ径を前記寸法より小さくするとベルト自体の屈曲損失及び軸受部の摩擦損失が大きくなり、前記寸法より大きくするとユニット自体が大型化してしまう。
【００９５】
(3)像担持体を感光体ベルトではなく感光体ドラムとすることで、感光体ベルトと中間転写ベルトの接触といったベルト同士の接触で発生するベルトの速度変動を抑え、また感光体ドラム１の周長は中間転写ベルト５ａの周長の略整数分の１にし、感光体ドラム１と駆動ローラ40のギア比も略整数倍にすることで、感光体ドラム１の周速変動と中間転写ベルト５ａの周速変動の位相を合わせることができる。
【００９６】
これにより、中間転写ベルトの回転駆動トルクの減少と安定化を図り、更には中間転写ベルトの張り側と緩み側での搬送速度の変動、ベルト走行性の安定性が均一に良くなる。このため、緩み側での一次転写が可能となり、色ずれ、バンディングの少ない画像を得ることができる。
【００９７】
尚、前述した実施形態の画像形成ユニット５は感光体ドラムユニット20と中間転写ベルトユニットが分離可能であったが、両ユニットは分離できない一体的なユニットとして構成されているものであってもよい。
【００９９】
また、前述した実施形態では画像形成ユニット５を装填してカラー画像を形成するカラー画像形成装置を例示したが、本発明に係る画像形成ユニットはモノクロ画像を形成する画像形成装置にあっても用いることができる。
【０１００】
【発明の効果】
本発明は前述したように、ベルトの回転駆動トルクの減少と安定化を図り、更にはベルトの張り側と緩み側での搬送速度の変動を抑制してベルト走行性の安定性を向上させることができる。
【０１０１】
また、ベルト自身による屈曲損失を低減し、駆動ローラとテンションローラの軸受部での摩擦損失を低減することができる。
【０１０２】
画像形成ユニットの部品点数を大幅に減少し、コストも大幅に減少することができ、更には組立性の向上、画像形成ユニットの小型化が可能となる。そして、この画像形成ユニットを用いることにより、小型の画像形成装置で安定した画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した電子写真方式のカラー画像形成装置の主縦断面説明図である。
【図２】本発明を実施した感光体ドラム、中間転写ベルト一体構成の画像形成ユニットの左側主縦断面説明図である。
【図３】図２の画像形成ユニットを右側か見た主縦断面説明図である。
【図４】図２の画像形成ユニットを上方から見た断面説明図である。
【図５】感光体ドラムを帯電させる帯電ローラへのバイアス電圧供給経路を示す断面説明図である。
【図６】一次転写ローラへのバイアス電圧供給経路を示す断面説明図である。
【図７】感光体ユニットと中間転写体ユニットを分割する際の高圧接点部の状況を示す説明図である。
【図８】中間転写体ユニットの説明図である。
【図９】感光体ユニットの説明図である。
【図１０】画像形成ユニットを装置本体に着脱する状態を示す説明図である。
【図１１】  (a)〜(c)は２軸構成の中間転写ベルトの回転周期を示す実験結果のグラフであり、(d)は得られた結果である。
【図１２】３軸構成中間転写ベルトの概略図
【図１３】  (a)〜(c)は３軸構成の中間転写ベルトの回転周期を示す実験結果のグラフであり、(d)は得られた結果である。
【図１４】２軸と３軸構成の駆動ローラトルク変動を示すグラフである。
【図１５】従来技術に係る画像形成装置の説明図である。
【符号の説明】
１    …感光体ドラム
２    …帯電ローラ
３    …露光手段
４    …現像装置
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ＢＫ …色現像器
５    …画像形成ユニット
５ａ  …中間転写ベルト
５ｆ  …帯電ローラ
５ｊ  …一次転写ローラ
６    …クリーニングブレード
７ａ  …転写材カセット
７ｂ  …給送ローラ
７ｃ  …搬送ローラ対
７ｄ  …レジストローラ対
８    …定着器
９    …排出ローラ対
10    …排出トレー
11    …二次転写ローラ
12    …搬送ベルトユニット
13    …後排出ローラ対
14    …レジ前センサ
15    …排出ガイド
16    …廃トナーボックス
17    …高圧電源基板
17ａ  …位置決めボス
19    …ドラムシャッター
20    …感光体ドラムユニット
21    …中間転写ベルトユニット
23    …クリーニング帯電ローラ部
24    …カップリング
25    …軸受
26    …圧縮バネ
27    …スクイシート
28    …スクリュー
29    …感光体ドラムフレーム
40    …駆動ローラ
41    …従動ローラ
42    …カップリング
43    …軸受
44    …圧縮バネ
45    …中間転写体フレーム
46    …軸受
47    …圧縮バネ
51    …軸受
52    …圧縮バネ
60    …上蓋
61    …把手部
71    …突起部
72    …位置決め穴
72ａ  …テーパー部
73    …爪
74    …ロック穴
80    …テンションローラ
201   …左側軸受
202   …左側回転支軸
203，204 …突起部
205   …右側軸受
206   …右側軸受
208   …左カバー
300   …感光体ドラム用ガイドレール
301   …中間転写体用ガイドレール
302   …支持部
303   …支持部
304   …溝
305，306，307 …ねじりコイルバネ
327   …圧縮バネ
401   …一次転写ローラ高圧接点板
401ａ …端部
401ｂ …端部
401ｃ …フック部
402   …帯電ローラ高圧接点板
402ａ …端部
402ｂ …端部
402ｃ …フック部
403   …クリーニング帯電ローラ高圧接点板
403ａ …端部
403ｂ …端部
403ｃ …フック部
【図１】
0004745506.tif 000002
【図２】
0004745506.tif 000003
【図３】
0004745506.tif 000004
【図４】
0004745506.tif 000005
【図５】
0004745506.tif 000006
【図６】
0004745506.tif 000007
【図７】
0004745506.tif 000008
【図８】
0004745506.tif 000009
【図９】
0004745506.tif 000010
【図１０】
0004745506.tif 000011
【図１１】
0004745506.tif 000012
【図１２】
0004745506.tif 000013
【図１３】
0004745506.tif 000014
【図１４】
0004745506.tif 000015
【図１５】
0004745506.tif 000016