画像形成装置
【課題】本発明の目的は、定期交換部品の交換の容易性、定期交換ユニットの低コスト化、定期交換部品の相対位置の高精度化、交換部品の寿命検知の簡素化を実現可能とすることである。
【解決手段】転写材に転写するトナー像を担持する中間転写ベルト８と、前記中間転写ベルト８上のトナー像を転写材に転写する２次転写ローラ１５と、転写後に前記中間転写ベルト８上に残留したトナーを除去する中間転写体クリーニングブレード１１と、前記ブレード１１により除去したトナーを収容する廃トナー容器１４とを有する画像形成装置であって、画像形成装置本体に対して着脱可能な交換ユニット２５を備え、前記交換ユニット２５が、前記中間転写ベルト８と、前記２次転写ローラ１５と、前記中間転写体クリーニングブレード１１と、前記廃トナー容器１４を一体に有することを特徴とする。
【解決手段】転写材に転写するトナー像を担持する中間転写ベルト８と、前記中間転写ベルト８上のトナー像を転写材に転写する２次転写ローラ１５と、転写後に前記中間転写ベルト８上に残留したトナーを除去する中間転写体クリーニングブレード１１と、前記ブレード１１により除去したトナーを収容する廃トナー容器１４とを有する画像形成装置であって、画像形成装置本体に対して着脱可能な交換ユニット２５を備え、前記交換ユニット２５が、前記中間転写ベルト８と、前記２次転写ローラ１５と、前記中間転写体クリーニングブレード１１と、前記廃トナー容器１４を一体に有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交換可能な中間転写体を有する複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のフルカラー画像形成装置において、トナー像を担持している感光体から一旦中間転写体に転写を行い、トナー像を中間転写体に重畳した後、レジローラ等の斜行補正手段で紙等の転写材先端部の斜行補正と先端位置合わせを行った後に給送された転写材に前記中間転写体上のトナー像を２次転写部で一括して転写し、中間転写体上に残留したトナーを板状ブレードなどのクリーナで除去し、除去したトナーを廃トナーボトルなどの格納スペースに搬送するという画像形成装置は数多く実用化されている。
【０００３】
前記したような構成を持つ画像形成装置において、装置本体の寿命が長い場合、中間転写体、クリーナ、廃トナーボトル、２次転写部材を定期的に交換する必要性がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０９２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術においては、ユーザーまたはサービス技術者が定期的に上記定期交換部品の交換を行っているが、上述したように定期交換部品が複数あると各定期交換部品ごとに寿命を検知しなければならず、また各定期交換部品の交換タイミング（寿命）が異なる場合、交換が煩雑になるという問題がある。
【０００６】
また中間転写体のクリーナや廃トナーボトルを交換する際には、廃トナーがこぼれ落ちる可能性がある。この問題を対策するために、中間転写体クリーナや廃トナーボトルの開口部にはシャッターや弁などを設けて、廃トナー飛散を防止することも提案されているが、結果として装置が複雑化し、逆に着脱の操作性が低下したり、装置コストが高くなったり、中間転写体クリーナの取り付け位置精度が出ない等の問題が発生する。
【０００７】
また、従来技術においては、中間転写体は交換可能なユニットであるのに対し、例えば２次転写部材は画像形成装置本体側に取り付けられている。この場合、着脱可能な中間転写体と、装置本体側の２次転写部材の相対位置にばらつきが出る可能性がある。この着脱可能な中間転写体と装置本体側の２次転写部材の相対位置は、中間転写体上のトナー像を転写材上の正しい位置に転写するための重要な要素であり、高精度に配置する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、定期交換部品の交換の容易性、定期交換ユニットの低コスト化、定期交換部品の相対位置の高精度化、交換部品の寿命検知の簡素化を実現可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、転写材に転写するトナー像を担持する中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する転写部材と、転写後に前記中間転写体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段により除去したトナーを収容する廃トナー容器とを有する画像形成装置であって、画像形成装置本体に対して着脱可能な交換ユニットを備え、前記交換ユニットが、前記中間転写体と、前記転写部材と、前記クリーニング手段と、前記廃トナー容器を一体に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定期的な交換を要する定期交換部品を、画像形成装置本体に着脱可能な交換ユニットとして一体化したため、該定期交換部品の交換が容易となる。更に定期交換部品の相対位置の高精度化が実現できる。また定期交換部品を交換ユニットとして一体化することにより、例えば定期交換部品の耐性を一番劣化し易い部品にあわせることができるため、定期交換部品の寿命検知の簡素化および交換ユニットの低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１は電子写真方式のカラー画像形成装置であるタンデム式のカラー画像形成装置を示す構成図である。
【００１３】
カラー画像形成装置は、図１に示す様に画像形成部分において、画像入力データに基づき各画像形成部の電子写真感光体２上に静電潜像を形成し、該静電潜像に対して単色トナーを現像し単色トナー像を形成し、該単色トナー像を中間転写体８上で重ね合わせて多重トナー像を形成し、該多重トナー像を用紙等の転写材２０に一括転写し、転写材上の多重トナー像を定着器２１で定着させる構成となっている。
【００１４】
各色画像形成部には、それぞれ電子写真感光体（第１の像担持体）としての感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが一列に配置されている。
【００１５】
各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周囲には、１次帯電手段としての帯電ローラ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、露光装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、現像手段を構成する現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、感光体ドラムクリーニングブレード５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが配置されている。各現像装置には、各色のトナーカートリッジ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが収納されている。
【００１６】
各色感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、本実施の形態では有機感光体でアルミニウムのドラム基体（不図示）上にＯＰＣ感光層を有しており、駆動装置（不図示）により所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００１７】
各色感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの下部は、各１次転写ニップ部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにて、中間転写体（第２の像担持体）を構成する無端状の中間転写ベルト８を介して１次転写ローラ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと当接している。中間転写ベルト８は、回転体である駆動ローラ１０およびテンションローラ９によって張架されており、２次転写対向ローラ、中間転写体クリーナ対向部材としての役割をあわせ持つ駆動ローラ１０の駆動により矢印の方向に回転される。
【００１８】
給送カセットから分離給送された転写材２０は、斜行補正手段を構成する停止状態のレジローラ１８とレジ対向ローラ１７とのニップ部に突き当てられ、該転写材２０のコシによりループを形成することにより転写材先端部の斜行を矯正する。そして、レジセンサー１６の信号でタイミングを取ることによりレジクラッチ（不図示）を介してレジローラ１８に動力が伝わり、斜行が補正された転写材が２次転写部に給送される。この２次転写部とは、転写部材としての２次転写ローラ１５と、中間転写ベルト８を介して２次転写ローラ１５と対向する駆動ローラ１０とのニップ部である。
【００１９】
前記２次転写部への給送のタイミングは、転写材２０がレジセンサー１６に到達してからレジローラ１８により給送を行うまでの時間で管理されており、この時間を調整することにより中間転写ベルト８上のトナー像と２次転写部に搬送される転写材２０の相対的な記録位置精度を得ることが可能となる。
【００２０】
レジローラ１８により給送された転写材は、搬送ガイド１９に沿うように２次転写ローラ１５と中間転写ベルト８によって形成されるニップ部（２次転写部）に導かれ、中間転写ベルト８上に形成されたトナー像が転写材上に転写され、定着器２１にて加圧および加熱することにより定着されたトナー像を転写材上に得ることが可能となる。
【００２１】
一方、２次転写部において転写材に転写できなかった中間転写ベルト８上のトナー（廃トナー）は、クリーニング部材としての中間転写体クリーニングブレード１１で中間転写ベルト８から掻き取った後、廃トナー送り機構１２により廃トナー容器１４に送られる。
【００２２】
廃トナー送り機構１２は中間転写ベルト８の長手巾全域（転写材の搬送方向と直交する幅方向全域）に渡りスクリュー形状をした部材であり、中間転写クリーニングブレード１１により掻き取った廃トナーは装置本体奥側に搬送され、図２に示す廃トナー送り機構開口２２へと送られる。
【００２３】
廃トナー送り機構開口２２へと送られた廃トナーは、自由落下により廃トナー容器１４に送られ収容される。
【００２４】
前記廃トナーを自由落下により廃トナー容器１４に落下させる場合には、該廃トナーが詰まることなく潤滑に移動できるように、廃トナー落下スペースのトナー通路断面積（不図示）を広く取る必要性がある。必要となるトナー通路断面積は、廃トナー送り機構１２のスクリューの廃トナー搬送スピード、つまりはスクリュー回転速度により異なる。
【００２５】
もし、装置内部のスペース上制約から十分なトナー通路断面積を取れない場合には、図３に示すように、中間転写クリーニングブレード１１により掻き取った廃トナーを廃トナー容器１４に移動させる廃トナー移動部材２３を設ける。この廃トナー移動部材２３を駆動することにより、廃トナーの移動量を増やす事も可能となる。図中では、廃トナー移動部材２３はキャタピラ形状となっているが、これに限定されるものではなく、スクリュー形状等の構成をとることも可能である。
【００２６】
本実施の形態に係る画像形成装置は、図２に示すように、画像形成装置本体から抜き差し可能な交換ユニット２５を備えており、該交換ユニット２５は定期的な交換を要する以下の定期交換部品を一体に有する構成となっている。すなわち本実施形態に係る交換ユニット２５は、中間転写体を構成する中間転写ベルト８、テンションローラ９、駆動ローラ１０、転写部材としての２次転写ローラ１５、クリーニング手段としての中間転写体クリーニングブレード１１、廃トナー容器１４を一体に有する。更に本実施形態に係る交換ユニット２５には、１次転写ローラ４、廃トナー送り機構１２が含まれる。
【００２７】
なお、前記した交換ユニットの構成部品は本発明の一実施形態の説明であり、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施が可能である。
【００２８】
図４に示すように、交換ユニット２５は画像形成装置の外装を兼ねたカバー部材としてのドア２６を開放することにより、該交換ユニット２５の周辺に配置された部材を着脱または退避させることなく、該交換ユニット２５を着脱することが可能である。
【００２９】
次に本実施形態の定期交換ユニットの交換の容易性について説明する。
【００３０】
本実施形態の場合、感光体ドラム２、現像装置３、帯電ローラ７、感光体ドラムクリーニングブレード５によって構成されるプロセスカートリッジを、図４の手前側から転写材の幅方向に着脱する必要性がある。
【００３１】
この場合、中間転写ベルト８を含む交換ユニット２５を図４の手前側から同方向に着脱する構成とすると、装置本体前面の開口が大きくなりすぎてしまい、装置本体の剛性が保たれない可能性があるため、交換ユニット２５は図４中の左または右から引き抜く必要性がある。
【００３２】
本実施形態においては、転写材の通路が図４中の装置本体右側に集中しており、紙詰まり処理、定着器２１交換などの作業と同じ装置本体右側から、前記交換ユニット２５を着脱することが、ユーザビリティの観点からも、装置簡略化の観点からも望ましい。
【００３３】
しかし、従来技術のように２次転写ローラ１５が装置本体側に設けられている場合、中間転写ベルト８を含むユニットを装置本体から取り出すために、２次転写ローラを取り出すか、或いは２次転写ローラ１５を退避させないと、中間転写ベルトユニットを装置本体から着脱することができず、定期交換部品の交換が煩雑である。
【００３４】
また、２次転写ローラ１５をドア２６に取り付けることにより、２次転写ローラ１５を取り出したり、退避させる必要性はなくなるが、２次転写ローラ１５の中間転写ベルト８に対する位置精度が著しく悪化することにより転写性が低下する可能性があり、２次転写ローラ１５の中間転写ベルト８に対する位置精度を高精度化しようとすると、装置が複雑化しコストアップにつながる。
【００３５】
よって本実施形態では、図４に示すように、中間転写体を構成する中間転写ベルト８等を有する交換ユニット２５が、前記２次転写ローラ５を一体に有する構成であるため、装置本体に対して開閉可能なドア２６を開放し、前記交換ユニット２５の側面に設けられたレール２７を、装置本体に設けられたレールガイド２８に沿うように移動させることにより、該交換ユニット２５の周辺に配置された部材を取り外したり、退避させることなく、該交換ユニット２５を着脱することが可能であり、本装置に精通していないユーザーにも容易に交換を行う事が出来るという利点がある。
【００３６】
次に本実施形態の定期交換ユニットの低コスト化について説明する。
【００３７】
交換ユニット２５を構成する部材のうち、使用により特性劣化する部材は、ユニットの構成や部材の材質により異なるが、一般に寿命が長いものとしては、中間転写ベルト８等が上げられる。
【００３８】
従来技術のように、中間転写ベルト等の寿命の長い部材が、中間転写体クリーナ等の寿命の短い部材とは違う交換タイミングに設定されている場合、中間転写ベルトを含む交換ユニットは、ランニングコストを抑えるために、耐久に耐えうる構成が必要となり、結果としてイニシャルコストが高くなるという問題があった。
【００３９】
特に中間転写ベルトにおいては、長寿命に耐えうる材料は限られており、ポリイミドに代表されるような非常に高価な高機能ポリマー材料を選ばざるを得なかった。
【００４０】
さらに、中間転写クリーナのブレードが中間転写ベルト上面に当接し、該中間転写クリーナの開口部が下側を向いている場合、寿命の短い中間転写クリーナのみを交換しようとすると、該中間転写クリーナ内部に滞留したトナーが前記開口部からこぼれ落ちるという問題があった。
【００４１】
これを対策しようとすると、中間転写クリーナに開口部を塞ぐシャッターをつけるなどの対策が必要となり、機構が複雑化し、交換ユニット自体が高くなるという弊害が生まれる。
【００４２】
よって本実施形態においては、中間転写体を構成する中間転写ベルト８等を有する交換ユニット２５が、前記中間転写体のクリーニング手段を構成する中間転写体クリーニングブレード１１と廃トナー送り機構１２とを一体に有する構成であるため、装置本体に対して開閉可能なドア２６を開放し、前記交換ユニット２５の側面に設けられたレール２７を、装置本体に設けられたレールガイド２８に沿うように移動させることにより、該交換ユニット２５の周辺に配置された部材を取り外したり、退避させることなく、該交換ユニット２５を着脱することが可能であり、本装置に精通していないユーザーにも容易に交換を行う事が出来るという利点がある。更に、交換ユニットの寿命を該ユニット中一番劣化し易い中間転写体のクリーニング手段とし、このクリーニング手段の耐性にあわせて中間転写ベルト８はＰＥＴ、アクリル、ＡＢＳ等の安価な汎用ポリマーの選択することにより、交換ユニットを従来のものより安価にすることが可能となる。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、定期的な交換を要する前記定期交換部品を、画像形成装置本体に着脱可能な交換ユニット２５として一体化したため、該定期交換部品の交換が容易となる。更に交換ユニット２５として一体化したため、該ユニットを構成する定期交換部品の相対位置の高精度化が実現できる。また定期交換部品を交換ユニット２５として一体化することにより、例えば定期交換部品の耐性を一番劣化し易い部品にあわせることができるため、定期交換部品の寿命検知の簡素化および交換ユニットの低コスト化が可能となる。
【００４４】
〔第２実施形態〕
第２実施形態における画像形成装置の概略構成は、前述した第１実施形態と略同じであるが、交換ユニットを構成する部材が異なる。第２実施形態に係る交換ユニットの概略構成を図５に示す。
【００４５】
図５に示すように、本実施形態に係る交換ユニット２５は、１次転写ローラ４、中間転写ベルト８、テンションローラ９、駆動ローラ１０、２次転写ローラ５、中間転写体クリーニングブレード１１、廃トナー送り機構１２、廃トナー容器１４を一体に有するだけでなく、更に斜行補正手段を構成するレジローラ１８、レジ対向ローラ１７、搬送ガイド１９を一体に有する構成となっている。
【００４６】
以上のように、交換ユニット２５にレジローラ１８、レジ対向ローラ１７、搬送ガイド１９をも含めることにより、前述した第１実施形態で説明した交換ユニットの着脱の容易性を維持しつつ、記録位置精度をさらに良化することが可能となる。以下に、どのように記録位置精度が良化するかを説明する。
【００４７】
転写材上に高い記録位置精度の画像を得るためには、レジローラ１８から給送された転写材２０が、規定時間に斜行することなく２次転写ローラ５と中間転写ベルト８のニップ（２次転写部）に突入することが不可欠となる。
【００４８】
図６を用いて、どのように記録位置精度が高く、安定した先端余白を持つ画像を転写材上に得られるかを説明する。
【００４９】
図６は、転写材がレジセンサー１６を通過してから２次転写ローラ１５のニップ（２次転写部）に突入するタイミングを、レジセンサー信号、レジクラッチ信号、中間転写ベルト上の画像領域を用いて模式的に表したものである。
【００５０】
図６中のＡは転写材がレジセンサー１６に到達した時刻、Ｂは転写材が停止状態のレジローラ１８ニップに到達した時刻、Ｃはレジクラッチがオンになり転写材が給送する時刻、Ｄは転写材先端が２次転写ローラ５ニップに突入した時刻を意味する。
【００５１】
転写材の搬送速度が一定と仮定した場合、時刻Ａ〜Ｂの時間（以下ｔＡ−Ｂと記す）は、転写材がレジセンサー１６に到達してからレジローラ１８に到達する時間で、レジセンサー１６とレジローラ１８の相対距離に依存する。
【００５２】
時刻Ｂ〜Ｃの時間（以下ｔＢ−Ｃと記す）は、転写材が停止状態のレジローラ１８とレジ対向ローラ１７のニップに突き当たり、さらに転写材が押し込まれることによりループを形成し、転写材先端の斜行を矯正する時間である。
【００５３】
この時間が短すぎると転写材先端の斜行の矯正が不十分となり、２次転写部へ転写材が斜行して送られる原因となる。
【００５４】
本実施形態においては、装置本体が持つ制御手段としてのＣＰＵ（不図示）に格納されているプログラムに時間ｔＡ−Ｃ（時刻Ａ〜Ｃの時間）、つまりは転写材がレジセンサー１６を切ってからレジローラ１８により給送されるまでの時間は、定数として保存されている。
【００５５】
よって、時間ｔＡ−Ｂが大きくなると時間ｔＢ−Ｃは小さくなり、転写材先端部の斜行が悪化する可能性がある。
【００５６】
時間ｔＡ−Ｂを安定させるために、つまりは、レジセンサー１６からレジローラ１８までの距離を一定にするためには、レジセンサー１６を交換ユニット２５に取り付けることにより、レジセンサー１６とレジローラ１８の取り付け精度を向上することが可能である。
【００５７】
しかしながら、本実施形態においてはレジセンサー１６を装置本体側に設置しても時間ｔＡ−Ｂのバラツキが少なかったため、レジセンサー１６は装置本体側に設置したが、場合によってはレジセンサー１６を交換ユニット側２５に設置することも有効な手段である。
【００５８】
また、前記レジセンサー１６としてフォトセンサーを用いる場合、通常フォトセンサーは使用による性能劣化が無いため、センサーフラグは交換ユニットに設置し、センサー自体を装置本体に設置するという構成としてもよく、該構成により交換ユニットのコストを下げることも可能である。
【００５９】
時刻Ｃ〜Ｄの時間（以下ｔＣ−Ｄと記す）は、転写材の搬送速度が一定と仮定した場合、転写材がレジローラ１８から給送されて搬送ガイド１９を沿って２次転写ローラ５ニップに突入するまでの転写材の通る軌跡距離に相当し、転写材の先端余白と直接的に関係するものである。
【００６０】
図６中では時刻Ｄ〜Ｅの時間（距離）が転写材の画像領域までの先端余白に相当し、前述の時刻Ｄまでの時間（距離）が短くなれば（図６中のＤ'）その分だけ先端余白が長くなり（Ｄ'〜Ｅ）、前述の時刻Ｄまでの時間（距離）が長くなれば（図６中のＤ''）その分だけ先端余白は短くなる（Ｄ''〜Ｅ）。
【００６１】
転写材の画像領域までの先端余白を安定させるためには、Ｄ〜Ｅの距離のバラツキを１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下にする必要性がある。
【００６２】
しかしながら、中間転写ベルト８と２次転写ローラ５とレジローラ１８が同一ユニット上に無い従来技術においては、これらの部材を精度良く取り付けを行うのは困難であり、結果として先端余白に上記バラツキ以上のバラツキが生じていた。
【００６３】
よって、図５に示すように中間転写ベルト８と２次転写ローラ５とレジローラ１８を同一ユニット上に設置することにより、高い精度で取り付けを可能とし、安定した先端余白を得ることが可能となった。
【００６４】
より高い精度を実現させるためには、２次転写ローラ５、レジローラ１８、レジ対向ローラ１７と、２次転写部における中間転写ベルト８の位置を決定する駆動ローラ１０を、同一の支持部材（フレーム、側板など）上で位置決めすることが有効である。
【００６５】
上記のように中間転写ベルト８と２次転写ローラ５とレジローラ１８とレジ対向ローラ１７を精度良く取り付けることにより、これらのパーツのアライメントが向上し、転写材先端の斜行補正も更に良化する。
【００６６】
また、中間転写体のクリーニング手段を構成する中間転写体クリーニングブレード１１等も前述した同一の支持部材に取り付けることにより、中間転写体クリーニングブレード１１の中間転写ベルト８に対する相対位置を安定させ、安定したクリーニング性能を得ることも出来る。
【００６７】
次に図７を用いて第２実施形態における交換ユニットの着脱方法について説明する。
【００６８】
第２実施形態においても、画像形成装置本体に対して開閉可能なドア２６を開放し、上記交換ユニット２５の側面に設けられたレール２７を、装置本体に設けられたレールガイド２８に沿うように移動させることにより、該交換ユニット２５の周辺に配置された部材を取り外したり、退避させることなく、該交換ユニット２５を着脱することが可能であり、本装置に精通していないユーザーにも容易に交換を行う事が出来るという利点がある。
【００６９】
尚、本発明は前述した実施形態で例示した画像形成装置への適用に限定されるものでなく、従来公知または周知の技術を必要に応じて置換及び付加することが可能である。図８および図９に変形例を記す。
【００７０】
図８に示す画像形成装置の動作に関しては、第２実施形態で説明したものと同じであるため、同等の機能を有する部材に同一符号を付して説明を省略するが、本構成においても交換ユニット２５が、１次転写ローラ４、中間転写ベルト８、テンションローラ９、駆動ローラ１０、２次転写ローラ５、中間転写体クリーニングブレード１１、廃トナー送り機構１２、廃トナー容器１４、レジローラ１８、レジ対向ローラ１７、搬送ガイド１９を一体に有する構成となっている。これにより、交換ユニットの交換の容易性と高い記録位置精度が実現可能となる。
【００７１】
図９に示す画像形成装置も同様に、交換ユニット２５が、１次転写ローラ４、中間転写ベルト８、テンションローラ９、駆動ローラ１０、２次転写ローラ５、中間転写体クリーニングブレード１１、廃トナー送り機構１２、廃トナー容器１４、レジローラ１８、レジ対向ローラ１７、搬送ガイド１９を一体に有する構成となっている。これにより、交換ユニットの交換の容易性と高い記録位置精度が実現可能となる。
【００７２】
〔第３実施形態〕
図１０を用いて、第３実施形態における画像形成装置の交換ユニットについて説明する。
【００７３】
図１０に示す本実施形態に係る交換ユニット２５は、第１実施形態で説明を行った画像形成装置の交換ユニット２５と略同じである。本実施形態では、交換ユニット２５における廃トナー容器１４内の廃トナーの満杯を検知する廃トナー満杯検知手段としての廃トナー満杯検知センサ２９が設置されている。
【００７４】
本実施形態に係る廃トナー満杯検知センサ２９は、発光素子からの光が廃トナー容器１４を通過するように入射し、廃トナー容器１４通過後の光強度を受光素子で測定することにより、廃トナー満杯を検知するものであり、設置位置は交換ユニット２５でも画像形成装置本体のいずれでも良い。
【００７５】
本実施形態では、交換ユニット２５の交換タイミング（寿命）が、交換ユニット２５内にある使用により性能劣化する部材のうち、最も寿命が短い部材の寿命、または、廃トナー満杯検知の早い方で定義されるところにある。
【００７６】
交換ユニット２５内には、使用により性能劣化する部材として、１次転写ローラ４、中間転写ベルト８、中間転写体クリーニングブレード１１、２次転写ローラ５、駆動ローラ１０がある。
【００７７】
主たる寿命決定要因は用いる材質にもよるが、１次転写ローラ４と２次転写ローラ５が通電劣化による電気抵抗の上昇や外径の変化、中間転写体クリーニングブレード１１はブレード先端部磨耗によるクリーニング不良、中間転写ベルト８は表層のシワや破断、廃トナー容器は満杯、駆動ローラ１０は摩擦抵抗低下によるものである。
【００７８】
上記耐久劣化する部材がユニット化されていない従来技術のような画像形成装置の場合、各々の部材をそれぞれの寿命に基づいて交換を行う必要性がある。
【００７９】
この場合、各々の部材に対して、記録枚数や通電時間や回転時間を測定し、その結果を保持し、寿命達成時にそれを告知しなければならない。
【００８０】
これに対し、本実施形態においては、上記耐久劣化する部材が交換ユニットとして一体化されているため、上記耐久劣化する部材の内、最も寿命が短くなる可能性がある部材のみ寿命検知を行えばよい。
【００８１】
耐久劣化する部材の寿命は、装置構成や使用される部材により異なるが、本実施形態においては、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命が最も短いため、該中間転写体クリーニングブレード１１のみの寿命検知を行っている。
【００８２】
本実施形態では、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命は、中間転写ベルト８の積算走行時間と良い相関があったため、装置本体に装備されている制御手段としてのＣＰＵ（不図示）により中間転写ベルト８の積算走行時間を測定し、その結果をメモリに格納し、その値が寿命のための閾値を超えた場合に、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命と判断している。
【００８３】
寿命データを格納するメモリは、ＮＶ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ）ＲＡＭを使用した。メモリの設置場所に関しては、交換ユニット２５上でも装置本体上でもよい。
【００８４】
一方、廃トナーに関しては、使用される画像パターンや使用モードにより大きく廃トナーの回収率が異なるために、枚数や通電時間でその寿命を知ることは極めて困難である。
【００８５】
よって、本実施形態においては、廃トナー満杯検知センサ２９により検知される廃トナー満杯検知と、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命検知のうち、早い方を交換ユニットの寿命としている。このようにして交換ユニット２５の寿命と判断した場合は、ユーザに寿命告知を行っている。
【００８６】
なお、本実施形態においては、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命検知を行ったが、画像形成装置の構成によっては、交換ユニット２５内の他の部材の寿命の方が短い場合もあるため、該交換ユニット２５内の部材のうちの、最も寿命が短くなる可能性がある部材であれば、その他の部材であっても良い。また、耐久劣化する部材の寿命を検知する寿命検知手段として、画像形成装置本体の制御手段により、中間転写ベルト８の積算走行時間を測定し、その結果をメモリに格納し、その値が閾値を超えたか否かを判断する構成を例示したが、これに限定されるものではなく、耐久劣化する部材の寿命を検知する部材の寿命を検知するものであれば、その他の構成であっても良い。
【００８７】
以上のように、本実施形態によれば、定期的な交換を要する前記定期交換部品を、画像形成装置本体に着脱可能な交換ユニット２５として一体化したため、該定期交換部品の交換が容易となる。更に交換ユニット２５として一体化したため、該ユニットを構成する定期交換部品の相対位置の高精度化が実現できる。また定期交換部品を交換ユニット２５として一体化することにより、例えば定期交換部品の耐性を一番劣化し易い部品にあわせることができるため、煩雑になりがちな定期交換部品の寿命検知を簡素化することが可能となり、更に交換ユニットの低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の構成概略図
【図２】第１実施形態に係る交換ユニットの構成図
【図３】前記交換ユニットにおける廃トナー送り機構の詳細図
【図４】第１実施形態に係る画像形成装置の交換ユニットの着脱方法の説明図
【図５】第２実施形態に係る交換ユニットの構成図
【図６】第２実施形態に係る画像形成装置における先端余白に関する説明図
【図７】第２実施形態に係る画像形成装置の構成概略図
【図８】第２実施形態に係る画像形成装置の変形例の構成概略図
【図９】第２実施形態に係る画像形成装置の変形例の構成概略図
【図１０】第３実施形態に係る交換ユニットの構成図
【符号の説明】
【００８９】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ …露光装置（露光手段）
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ …感光体ドラム（像担持体）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ …現像装置（現像手段）
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ …１次転写ローラ
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ …感光体ドラムクリーニングブレード
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ …トナーカートリッジ
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ …帯電ローラ（帯電手段）
８ …中間転写ベルト（中間転写体）
９ …テンションローラ
１０ …駆動ローラ
１１ …中間転写体クリーニングブレード（クリーニング手段）
１２ …廃トナー送り機構
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ …１次転写ニップ部
１４ …廃トナー容器
１５ …２次転写ローラ（転写部材）
１６ …レジセンサー
１７ …レジ対向ローラ
１８ …レジローラ（斜行補正手段）
１９ …搬送ガイド
２０ …転写材
２１ …定着器
２２ …廃トナー送り機構開口
２３ …廃トナー移動部材
２５ …交換ユニット
２６ …ドア
２７ …レール
２８ …レールガイド
２９ …廃トナー満杯検知センサ（廃トナー満杯検知手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交換可能な中間転写体を有する複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のフルカラー画像形成装置において、トナー像を担持している感光体から一旦中間転写体に転写を行い、トナー像を中間転写体に重畳した後、レジローラ等の斜行補正手段で紙等の転写材先端部の斜行補正と先端位置合わせを行った後に給送された転写材に前記中間転写体上のトナー像を２次転写部で一括して転写し、中間転写体上に残留したトナーを板状ブレードなどのクリーナで除去し、除去したトナーを廃トナーボトルなどの格納スペースに搬送するという画像形成装置は数多く実用化されている。
【０００３】
前記したような構成を持つ画像形成装置において、装置本体の寿命が長い場合、中間転写体、クリーナ、廃トナーボトル、２次転写部材を定期的に交換する必要性がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０９２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術においては、ユーザーまたはサービス技術者が定期的に上記定期交換部品の交換を行っているが、上述したように定期交換部品が複数あると各定期交換部品ごとに寿命を検知しなければならず、また各定期交換部品の交換タイミング（寿命）が異なる場合、交換が煩雑になるという問題がある。
【０００６】
また中間転写体のクリーナや廃トナーボトルを交換する際には、廃トナーがこぼれ落ちる可能性がある。この問題を対策するために、中間転写体クリーナや廃トナーボトルの開口部にはシャッターや弁などを設けて、廃トナー飛散を防止することも提案されているが、結果として装置が複雑化し、逆に着脱の操作性が低下したり、装置コストが高くなったり、中間転写体クリーナの取り付け位置精度が出ない等の問題が発生する。
【０００７】
また、従来技術においては、中間転写体は交換可能なユニットであるのに対し、例えば２次転写部材は画像形成装置本体側に取り付けられている。この場合、着脱可能な中間転写体と、装置本体側の２次転写部材の相対位置にばらつきが出る可能性がある。この着脱可能な中間転写体と装置本体側の２次転写部材の相対位置は、中間転写体上のトナー像を転写材上の正しい位置に転写するための重要な要素であり、高精度に配置する必要がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、定期交換部品の交換の容易性、定期交換ユニットの低コスト化、定期交換部品の相対位置の高精度化、交換部品の寿命検知の簡素化を実現可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の代表的な構成は、転写材に転写するトナー像を担持する中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する転写部材と、転写後に前記中間転写体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段により除去したトナーを収容する廃トナー容器とを有する画像形成装置であって、画像形成装置本体に対して着脱可能な交換ユニットを備え、前記交換ユニットが、前記中間転写体と、前記転写部材と、前記クリーニング手段と、前記廃トナー容器を一体に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、定期的な交換を要する定期交換部品を、画像形成装置本体に着脱可能な交換ユニットとして一体化したため、該定期交換部品の交換が容易となる。更に定期交換部品の相対位置の高精度化が実現できる。また定期交換部品を交換ユニットとして一体化することにより、例えば定期交換部品の耐性を一番劣化し易い部品にあわせることができるため、定期交換部品の寿命検知の簡素化および交換ユニットの低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１は電子写真方式のカラー画像形成装置であるタンデム式のカラー画像形成装置を示す構成図である。
【００１３】
カラー画像形成装置は、図１に示す様に画像形成部分において、画像入力データに基づき各画像形成部の電子写真感光体２上に静電潜像を形成し、該静電潜像に対して単色トナーを現像し単色トナー像を形成し、該単色トナー像を中間転写体８上で重ね合わせて多重トナー像を形成し、該多重トナー像を用紙等の転写材２０に一括転写し、転写材上の多重トナー像を定着器２１で定着させる構成となっている。
【００１４】
各色画像形成部には、それぞれ電子写真感光体（第１の像担持体）としての感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが一列に配置されている。
【００１５】
各感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周囲には、１次帯電手段としての帯電ローラ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、露光装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、現像手段を構成する現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、感光体ドラムクリーニングブレード５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが配置されている。各現像装置には、各色のトナーカートリッジ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが収納されている。
【００１６】
各色感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、本実施の形態では有機感光体でアルミニウムのドラム基体（不図示）上にＯＰＣ感光層を有しており、駆動装置（不図示）により所定のプロセススピードで回転駆動される。
【００１７】
各色感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの下部は、各１次転写ニップ部１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄにて、中間転写体（第２の像担持体）を構成する無端状の中間転写ベルト８を介して１次転写ローラ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと当接している。中間転写ベルト８は、回転体である駆動ローラ１０およびテンションローラ９によって張架されており、２次転写対向ローラ、中間転写体クリーナ対向部材としての役割をあわせ持つ駆動ローラ１０の駆動により矢印の方向に回転される。
【００１８】
給送カセットから分離給送された転写材２０は、斜行補正手段を構成する停止状態のレジローラ１８とレジ対向ローラ１７とのニップ部に突き当てられ、該転写材２０のコシによりループを形成することにより転写材先端部の斜行を矯正する。そして、レジセンサー１６の信号でタイミングを取ることによりレジクラッチ（不図示）を介してレジローラ１８に動力が伝わり、斜行が補正された転写材が２次転写部に給送される。この２次転写部とは、転写部材としての２次転写ローラ１５と、中間転写ベルト８を介して２次転写ローラ１５と対向する駆動ローラ１０とのニップ部である。
【００１９】
前記２次転写部への給送のタイミングは、転写材２０がレジセンサー１６に到達してからレジローラ１８により給送を行うまでの時間で管理されており、この時間を調整することにより中間転写ベルト８上のトナー像と２次転写部に搬送される転写材２０の相対的な記録位置精度を得ることが可能となる。
【００２０】
レジローラ１８により給送された転写材は、搬送ガイド１９に沿うように２次転写ローラ１５と中間転写ベルト８によって形成されるニップ部（２次転写部）に導かれ、中間転写ベルト８上に形成されたトナー像が転写材上に転写され、定着器２１にて加圧および加熱することにより定着されたトナー像を転写材上に得ることが可能となる。
【００２１】
一方、２次転写部において転写材に転写できなかった中間転写ベルト８上のトナー（廃トナー）は、クリーニング部材としての中間転写体クリーニングブレード１１で中間転写ベルト８から掻き取った後、廃トナー送り機構１２により廃トナー容器１４に送られる。
【００２２】
廃トナー送り機構１２は中間転写ベルト８の長手巾全域（転写材の搬送方向と直交する幅方向全域）に渡りスクリュー形状をした部材であり、中間転写クリーニングブレード１１により掻き取った廃トナーは装置本体奥側に搬送され、図２に示す廃トナー送り機構開口２２へと送られる。
【００２３】
廃トナー送り機構開口２２へと送られた廃トナーは、自由落下により廃トナー容器１４に送られ収容される。
【００２４】
前記廃トナーを自由落下により廃トナー容器１４に落下させる場合には、該廃トナーが詰まることなく潤滑に移動できるように、廃トナー落下スペースのトナー通路断面積（不図示）を広く取る必要性がある。必要となるトナー通路断面積は、廃トナー送り機構１２のスクリューの廃トナー搬送スピード、つまりはスクリュー回転速度により異なる。
【００２５】
もし、装置内部のスペース上制約から十分なトナー通路断面積を取れない場合には、図３に示すように、中間転写クリーニングブレード１１により掻き取った廃トナーを廃トナー容器１４に移動させる廃トナー移動部材２３を設ける。この廃トナー移動部材２３を駆動することにより、廃トナーの移動量を増やす事も可能となる。図中では、廃トナー移動部材２３はキャタピラ形状となっているが、これに限定されるものではなく、スクリュー形状等の構成をとることも可能である。
【００２６】
本実施の形態に係る画像形成装置は、図２に示すように、画像形成装置本体から抜き差し可能な交換ユニット２５を備えており、該交換ユニット２５は定期的な交換を要する以下の定期交換部品を一体に有する構成となっている。すなわち本実施形態に係る交換ユニット２５は、中間転写体を構成する中間転写ベルト８、テンションローラ９、駆動ローラ１０、転写部材としての２次転写ローラ１５、クリーニング手段としての中間転写体クリーニングブレード１１、廃トナー容器１４を一体に有する。更に本実施形態に係る交換ユニット２５には、１次転写ローラ４、廃トナー送り機構１２が含まれる。
【００２７】
なお、前記した交換ユニットの構成部品は本発明の一実施形態の説明であり、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において適宜変形実施が可能である。
【００２８】
図４に示すように、交換ユニット２５は画像形成装置の外装を兼ねたカバー部材としてのドア２６を開放することにより、該交換ユニット２５の周辺に配置された部材を着脱または退避させることなく、該交換ユニット２５を着脱することが可能である。
【００２９】
次に本実施形態の定期交換ユニットの交換の容易性について説明する。
【００３０】
本実施形態の場合、感光体ドラム２、現像装置３、帯電ローラ７、感光体ドラムクリーニングブレード５によって構成されるプロセスカートリッジを、図４の手前側から転写材の幅方向に着脱する必要性がある。
【００３１】
この場合、中間転写ベルト８を含む交換ユニット２５を図４の手前側から同方向に着脱する構成とすると、装置本体前面の開口が大きくなりすぎてしまい、装置本体の剛性が保たれない可能性があるため、交換ユニット２５は図４中の左または右から引き抜く必要性がある。
【００３２】
本実施形態においては、転写材の通路が図４中の装置本体右側に集中しており、紙詰まり処理、定着器２１交換などの作業と同じ装置本体右側から、前記交換ユニット２５を着脱することが、ユーザビリティの観点からも、装置簡略化の観点からも望ましい。
【００３３】
しかし、従来技術のように２次転写ローラ１５が装置本体側に設けられている場合、中間転写ベルト８を含むユニットを装置本体から取り出すために、２次転写ローラを取り出すか、或いは２次転写ローラ１５を退避させないと、中間転写ベルトユニットを装置本体から着脱することができず、定期交換部品の交換が煩雑である。
【００３４】
また、２次転写ローラ１５をドア２６に取り付けることにより、２次転写ローラ１５を取り出したり、退避させる必要性はなくなるが、２次転写ローラ１５の中間転写ベルト８に対する位置精度が著しく悪化することにより転写性が低下する可能性があり、２次転写ローラ１５の中間転写ベルト８に対する位置精度を高精度化しようとすると、装置が複雑化しコストアップにつながる。
【００３５】
よって本実施形態では、図４に示すように、中間転写体を構成する中間転写ベルト８等を有する交換ユニット２５が、前記２次転写ローラ５を一体に有する構成であるため、装置本体に対して開閉可能なドア２６を開放し、前記交換ユニット２５の側面に設けられたレール２７を、装置本体に設けられたレールガイド２８に沿うように移動させることにより、該交換ユニット２５の周辺に配置された部材を取り外したり、退避させることなく、該交換ユニット２５を着脱することが可能であり、本装置に精通していないユーザーにも容易に交換を行う事が出来るという利点がある。
【００３６】
次に本実施形態の定期交換ユニットの低コスト化について説明する。
【００３７】
交換ユニット２５を構成する部材のうち、使用により特性劣化する部材は、ユニットの構成や部材の材質により異なるが、一般に寿命が長いものとしては、中間転写ベルト８等が上げられる。
【００３８】
従来技術のように、中間転写ベルト等の寿命の長い部材が、中間転写体クリーナ等の寿命の短い部材とは違う交換タイミングに設定されている場合、中間転写ベルトを含む交換ユニットは、ランニングコストを抑えるために、耐久に耐えうる構成が必要となり、結果としてイニシャルコストが高くなるという問題があった。
【００３９】
特に中間転写ベルトにおいては、長寿命に耐えうる材料は限られており、ポリイミドに代表されるような非常に高価な高機能ポリマー材料を選ばざるを得なかった。
【００４０】
さらに、中間転写クリーナのブレードが中間転写ベルト上面に当接し、該中間転写クリーナの開口部が下側を向いている場合、寿命の短い中間転写クリーナのみを交換しようとすると、該中間転写クリーナ内部に滞留したトナーが前記開口部からこぼれ落ちるという問題があった。
【００４１】
これを対策しようとすると、中間転写クリーナに開口部を塞ぐシャッターをつけるなどの対策が必要となり、機構が複雑化し、交換ユニット自体が高くなるという弊害が生まれる。
【００４２】
よって本実施形態においては、中間転写体を構成する中間転写ベルト８等を有する交換ユニット２５が、前記中間転写体のクリーニング手段を構成する中間転写体クリーニングブレード１１と廃トナー送り機構１２とを一体に有する構成であるため、装置本体に対して開閉可能なドア２６を開放し、前記交換ユニット２５の側面に設けられたレール２７を、装置本体に設けられたレールガイド２８に沿うように移動させることにより、該交換ユニット２５の周辺に配置された部材を取り外したり、退避させることなく、該交換ユニット２５を着脱することが可能であり、本装置に精通していないユーザーにも容易に交換を行う事が出来るという利点がある。更に、交換ユニットの寿命を該ユニット中一番劣化し易い中間転写体のクリーニング手段とし、このクリーニング手段の耐性にあわせて中間転写ベルト８はＰＥＴ、アクリル、ＡＢＳ等の安価な汎用ポリマーの選択することにより、交換ユニットを従来のものより安価にすることが可能となる。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、定期的な交換を要する前記定期交換部品を、画像形成装置本体に着脱可能な交換ユニット２５として一体化したため、該定期交換部品の交換が容易となる。更に交換ユニット２５として一体化したため、該ユニットを構成する定期交換部品の相対位置の高精度化が実現できる。また定期交換部品を交換ユニット２５として一体化することにより、例えば定期交換部品の耐性を一番劣化し易い部品にあわせることができるため、定期交換部品の寿命検知の簡素化および交換ユニットの低コスト化が可能となる。
【００４４】
〔第２実施形態〕
第２実施形態における画像形成装置の概略構成は、前述した第１実施形態と略同じであるが、交換ユニットを構成する部材が異なる。第２実施形態に係る交換ユニットの概略構成を図５に示す。
【００４５】
図５に示すように、本実施形態に係る交換ユニット２５は、１次転写ローラ４、中間転写ベルト８、テンションローラ９、駆動ローラ１０、２次転写ローラ５、中間転写体クリーニングブレード１１、廃トナー送り機構１２、廃トナー容器１４を一体に有するだけでなく、更に斜行補正手段を構成するレジローラ１８、レジ対向ローラ１７、搬送ガイド１９を一体に有する構成となっている。
【００４６】
以上のように、交換ユニット２５にレジローラ１８、レジ対向ローラ１７、搬送ガイド１９をも含めることにより、前述した第１実施形態で説明した交換ユニットの着脱の容易性を維持しつつ、記録位置精度をさらに良化することが可能となる。以下に、どのように記録位置精度が良化するかを説明する。
【００４７】
転写材上に高い記録位置精度の画像を得るためには、レジローラ１８から給送された転写材２０が、規定時間に斜行することなく２次転写ローラ５と中間転写ベルト８のニップ（２次転写部）に突入することが不可欠となる。
【００４８】
図６を用いて、どのように記録位置精度が高く、安定した先端余白を持つ画像を転写材上に得られるかを説明する。
【００４９】
図６は、転写材がレジセンサー１６を通過してから２次転写ローラ１５のニップ（２次転写部）に突入するタイミングを、レジセンサー信号、レジクラッチ信号、中間転写ベルト上の画像領域を用いて模式的に表したものである。
【００５０】
図６中のＡは転写材がレジセンサー１６に到達した時刻、Ｂは転写材が停止状態のレジローラ１８ニップに到達した時刻、Ｃはレジクラッチがオンになり転写材が給送する時刻、Ｄは転写材先端が２次転写ローラ５ニップに突入した時刻を意味する。
【００５１】
転写材の搬送速度が一定と仮定した場合、時刻Ａ〜Ｂの時間（以下ｔＡ−Ｂと記す）は、転写材がレジセンサー１６に到達してからレジローラ１８に到達する時間で、レジセンサー１６とレジローラ１８の相対距離に依存する。
【００５２】
時刻Ｂ〜Ｃの時間（以下ｔＢ−Ｃと記す）は、転写材が停止状態のレジローラ１８とレジ対向ローラ１７のニップに突き当たり、さらに転写材が押し込まれることによりループを形成し、転写材先端の斜行を矯正する時間である。
【００５３】
この時間が短すぎると転写材先端の斜行の矯正が不十分となり、２次転写部へ転写材が斜行して送られる原因となる。
【００５４】
本実施形態においては、装置本体が持つ制御手段としてのＣＰＵ（不図示）に格納されているプログラムに時間ｔＡ−Ｃ（時刻Ａ〜Ｃの時間）、つまりは転写材がレジセンサー１６を切ってからレジローラ１８により給送されるまでの時間は、定数として保存されている。
【００５５】
よって、時間ｔＡ−Ｂが大きくなると時間ｔＢ−Ｃは小さくなり、転写材先端部の斜行が悪化する可能性がある。
【００５６】
時間ｔＡ−Ｂを安定させるために、つまりは、レジセンサー１６からレジローラ１８までの距離を一定にするためには、レジセンサー１６を交換ユニット２５に取り付けることにより、レジセンサー１６とレジローラ１８の取り付け精度を向上することが可能である。
【００５７】
しかしながら、本実施形態においてはレジセンサー１６を装置本体側に設置しても時間ｔＡ−Ｂのバラツキが少なかったため、レジセンサー１６は装置本体側に設置したが、場合によってはレジセンサー１６を交換ユニット側２５に設置することも有効な手段である。
【００５８】
また、前記レジセンサー１６としてフォトセンサーを用いる場合、通常フォトセンサーは使用による性能劣化が無いため、センサーフラグは交換ユニットに設置し、センサー自体を装置本体に設置するという構成としてもよく、該構成により交換ユニットのコストを下げることも可能である。
【００５９】
時刻Ｃ〜Ｄの時間（以下ｔＣ−Ｄと記す）は、転写材の搬送速度が一定と仮定した場合、転写材がレジローラ１８から給送されて搬送ガイド１９を沿って２次転写ローラ５ニップに突入するまでの転写材の通る軌跡距離に相当し、転写材の先端余白と直接的に関係するものである。
【００６０】
図６中では時刻Ｄ〜Ｅの時間（距離）が転写材の画像領域までの先端余白に相当し、前述の時刻Ｄまでの時間（距離）が短くなれば（図６中のＤ'）その分だけ先端余白が長くなり（Ｄ'〜Ｅ）、前述の時刻Ｄまでの時間（距離）が長くなれば（図６中のＤ''）その分だけ先端余白は短くなる（Ｄ''〜Ｅ）。
【００６１】
転写材の画像領域までの先端余白を安定させるためには、Ｄ〜Ｅの距離のバラツキを１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下にする必要性がある。
【００６２】
しかしながら、中間転写ベルト８と２次転写ローラ５とレジローラ１８が同一ユニット上に無い従来技術においては、これらの部材を精度良く取り付けを行うのは困難であり、結果として先端余白に上記バラツキ以上のバラツキが生じていた。
【００６３】
よって、図５に示すように中間転写ベルト８と２次転写ローラ５とレジローラ１８を同一ユニット上に設置することにより、高い精度で取り付けを可能とし、安定した先端余白を得ることが可能となった。
【００６４】
より高い精度を実現させるためには、２次転写ローラ５、レジローラ１８、レジ対向ローラ１７と、２次転写部における中間転写ベルト８の位置を決定する駆動ローラ１０を、同一の支持部材（フレーム、側板など）上で位置決めすることが有効である。
【００６５】
上記のように中間転写ベルト８と２次転写ローラ５とレジローラ１８とレジ対向ローラ１７を精度良く取り付けることにより、これらのパーツのアライメントが向上し、転写材先端の斜行補正も更に良化する。
【００６６】
また、中間転写体のクリーニング手段を構成する中間転写体クリーニングブレード１１等も前述した同一の支持部材に取り付けることにより、中間転写体クリーニングブレード１１の中間転写ベルト８に対する相対位置を安定させ、安定したクリーニング性能を得ることも出来る。
【００６７】
次に図７を用いて第２実施形態における交換ユニットの着脱方法について説明する。
【００６８】
第２実施形態においても、画像形成装置本体に対して開閉可能なドア２６を開放し、上記交換ユニット２５の側面に設けられたレール２７を、装置本体に設けられたレールガイド２８に沿うように移動させることにより、該交換ユニット２５の周辺に配置された部材を取り外したり、退避させることなく、該交換ユニット２５を着脱することが可能であり、本装置に精通していないユーザーにも容易に交換を行う事が出来るという利点がある。
【００６９】
尚、本発明は前述した実施形態で例示した画像形成装置への適用に限定されるものでなく、従来公知または周知の技術を必要に応じて置換及び付加することが可能である。図８および図９に変形例を記す。
【００７０】
図８に示す画像形成装置の動作に関しては、第２実施形態で説明したものと同じであるため、同等の機能を有する部材に同一符号を付して説明を省略するが、本構成においても交換ユニット２５が、１次転写ローラ４、中間転写ベルト８、テンションローラ９、駆動ローラ１０、２次転写ローラ５、中間転写体クリーニングブレード１１、廃トナー送り機構１２、廃トナー容器１４、レジローラ１８、レジ対向ローラ１７、搬送ガイド１９を一体に有する構成となっている。これにより、交換ユニットの交換の容易性と高い記録位置精度が実現可能となる。
【００７１】
図９に示す画像形成装置も同様に、交換ユニット２５が、１次転写ローラ４、中間転写ベルト８、テンションローラ９、駆動ローラ１０、２次転写ローラ５、中間転写体クリーニングブレード１１、廃トナー送り機構１２、廃トナー容器１４、レジローラ１８、レジ対向ローラ１７、搬送ガイド１９を一体に有する構成となっている。これにより、交換ユニットの交換の容易性と高い記録位置精度が実現可能となる。
【００７２】
〔第３実施形態〕
図１０を用いて、第３実施形態における画像形成装置の交換ユニットについて説明する。
【００７３】
図１０に示す本実施形態に係る交換ユニット２５は、第１実施形態で説明を行った画像形成装置の交換ユニット２５と略同じである。本実施形態では、交換ユニット２５における廃トナー容器１４内の廃トナーの満杯を検知する廃トナー満杯検知手段としての廃トナー満杯検知センサ２９が設置されている。
【００７４】
本実施形態に係る廃トナー満杯検知センサ２９は、発光素子からの光が廃トナー容器１４を通過するように入射し、廃トナー容器１４通過後の光強度を受光素子で測定することにより、廃トナー満杯を検知するものであり、設置位置は交換ユニット２５でも画像形成装置本体のいずれでも良い。
【００７５】
本実施形態では、交換ユニット２５の交換タイミング（寿命）が、交換ユニット２５内にある使用により性能劣化する部材のうち、最も寿命が短い部材の寿命、または、廃トナー満杯検知の早い方で定義されるところにある。
【００７６】
交換ユニット２５内には、使用により性能劣化する部材として、１次転写ローラ４、中間転写ベルト８、中間転写体クリーニングブレード１１、２次転写ローラ５、駆動ローラ１０がある。
【００７７】
主たる寿命決定要因は用いる材質にもよるが、１次転写ローラ４と２次転写ローラ５が通電劣化による電気抵抗の上昇や外径の変化、中間転写体クリーニングブレード１１はブレード先端部磨耗によるクリーニング不良、中間転写ベルト８は表層のシワや破断、廃トナー容器は満杯、駆動ローラ１０は摩擦抵抗低下によるものである。
【００７８】
上記耐久劣化する部材がユニット化されていない従来技術のような画像形成装置の場合、各々の部材をそれぞれの寿命に基づいて交換を行う必要性がある。
【００７９】
この場合、各々の部材に対して、記録枚数や通電時間や回転時間を測定し、その結果を保持し、寿命達成時にそれを告知しなければならない。
【００８０】
これに対し、本実施形態においては、上記耐久劣化する部材が交換ユニットとして一体化されているため、上記耐久劣化する部材の内、最も寿命が短くなる可能性がある部材のみ寿命検知を行えばよい。
【００８１】
耐久劣化する部材の寿命は、装置構成や使用される部材により異なるが、本実施形態においては、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命が最も短いため、該中間転写体クリーニングブレード１１のみの寿命検知を行っている。
【００８２】
本実施形態では、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命は、中間転写ベルト８の積算走行時間と良い相関があったため、装置本体に装備されている制御手段としてのＣＰＵ（不図示）により中間転写ベルト８の積算走行時間を測定し、その結果をメモリに格納し、その値が寿命のための閾値を超えた場合に、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命と判断している。
【００８３】
寿命データを格納するメモリは、ＮＶ（Ｎｏｎ Ｖｏｌａｔｉｌｅ）ＲＡＭを使用した。メモリの設置場所に関しては、交換ユニット２５上でも装置本体上でもよい。
【００８４】
一方、廃トナーに関しては、使用される画像パターンや使用モードにより大きく廃トナーの回収率が異なるために、枚数や通電時間でその寿命を知ることは極めて困難である。
【００８５】
よって、本実施形態においては、廃トナー満杯検知センサ２９により検知される廃トナー満杯検知と、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命検知のうち、早い方を交換ユニットの寿命としている。このようにして交換ユニット２５の寿命と判断した場合は、ユーザに寿命告知を行っている。
【００８６】
なお、本実施形態においては、中間転写体クリーニングブレード１１の寿命検知を行ったが、画像形成装置の構成によっては、交換ユニット２５内の他の部材の寿命の方が短い場合もあるため、該交換ユニット２５内の部材のうちの、最も寿命が短くなる可能性がある部材であれば、その他の部材であっても良い。また、耐久劣化する部材の寿命を検知する寿命検知手段として、画像形成装置本体の制御手段により、中間転写ベルト８の積算走行時間を測定し、その結果をメモリに格納し、その値が閾値を超えたか否かを判断する構成を例示したが、これに限定されるものではなく、耐久劣化する部材の寿命を検知する部材の寿命を検知するものであれば、その他の構成であっても良い。
【００８７】
以上のように、本実施形態によれば、定期的な交換を要する前記定期交換部品を、画像形成装置本体に着脱可能な交換ユニット２５として一体化したため、該定期交換部品の交換が容易となる。更に交換ユニット２５として一体化したため、該ユニットを構成する定期交換部品の相対位置の高精度化が実現できる。また定期交換部品を交換ユニット２５として一体化することにより、例えば定期交換部品の耐性を一番劣化し易い部品にあわせることができるため、煩雑になりがちな定期交換部品の寿命検知を簡素化することが可能となり、更に交換ユニットの低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の構成概略図
【図２】第１実施形態に係る交換ユニットの構成図
【図３】前記交換ユニットにおける廃トナー送り機構の詳細図
【図４】第１実施形態に係る画像形成装置の交換ユニットの着脱方法の説明図
【図５】第２実施形態に係る交換ユニットの構成図
【図６】第２実施形態に係る画像形成装置における先端余白に関する説明図
【図７】第２実施形態に係る画像形成装置の構成概略図
【図８】第２実施形態に係る画像形成装置の変形例の構成概略図
【図９】第２実施形態に係る画像形成装置の変形例の構成概略図
【図１０】第３実施形態に係る交換ユニットの構成図
【符号の説明】
【００８９】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ …露光装置（露光手段）
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ …感光体ドラム（像担持体）
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ …現像装置（現像手段）
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ …１次転写ローラ
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ …感光体ドラムクリーニングブレード
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ …トナーカートリッジ
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ …帯電ローラ（帯電手段）
８ …中間転写ベルト（中間転写体）
９ …テンションローラ
１０ …駆動ローラ
１１ …中間転写体クリーニングブレード（クリーニング手段）
１２ …廃トナー送り機構
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ …１次転写ニップ部
１４ …廃トナー容器
１５ …２次転写ローラ（転写部材）
１６ …レジセンサー
１７ …レジ対向ローラ
１８ …レジローラ（斜行補正手段）
１９ …搬送ガイド
２０ …転写材
２１ …定着器
２２ …廃トナー送り機構開口
２３ …廃トナー移動部材
２５ …交換ユニット
２６ …ドア
２７ …レール
２８ …レールガイド
２９ …廃トナー満杯検知センサ（廃トナー満杯検知手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材に転写するトナー像を担持する中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する転写部材と、転写後に前記中間転写体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段により除去したトナーを収容する廃トナー容器とを有する画像形成装置であって、
画像形成装置本体に対して着脱可能な交換ユニットを備え、前記交換ユニットが、前記中間転写体と、前記転写部材と、前記クリーニング手段と、前記廃トナー容器を一体に有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体上のトナー像を転写する前記転写部材による転写部に搬送する転写材の斜行を補正する斜行補正手段を有し、前記交換ユニットは更に前記斜行補正手段を有す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】
前記交換ユニットが有する中間転写体は、無端状ベルト部材と、前記無端状ベルト部材を張架する２つ以上の回転体と、前記回転体を回転自在に支持する支持部材とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記交換ユニットが有するクリーニング手段は、前記中間転写体上の残留トナーを掻き取るクリーニング部材と、前記クリーニング部材で掻き取ったトナーを前記廃トナー容器に送る廃トナー送り機構とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成装置の外装の一部をなす開閉可能なカバー部材を有し、前記カバー部材を開放することにより前記交換ユニットが着脱可能となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記廃トナー容器内の廃トナーが満杯になったことを検知する廃トナー満杯検知手段と、前記交換ユニット内の使用により劣化する部材の寿命を検知する寿命検知手段と、を有し、
前記廃トナー満杯検知手段による廃トナー満杯検知又は前記寿命検知手段による前記交換ユニット内の部材の寿命検知のいずれか一方の検知により前記交換ユニットの寿命とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
転写材に転写するトナー像を担持する中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する転写部材と、転写後に前記中間転写体上に残留したトナーを除去するクリーニング手段と、前記クリーニング手段により除去したトナーを収容する廃トナー容器とを有する画像形成装置であって、
画像形成装置本体に対して着脱可能な交換ユニットを備え、前記交換ユニットが、前記中間転写体と、前記転写部材と、前記クリーニング手段と、前記廃トナー容器を一体に有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体上のトナー像を転写する前記転写部材による転写部に搬送する転写材の斜行を補正する斜行補正手段を有し、前記交換ユニットは更に前記斜行補正手段を有す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】
前記交換ユニットが有する中間転写体は、無端状ベルト部材と、前記無端状ベルト部材を張架する２つ以上の回転体と、前記回転体を回転自在に支持する支持部材とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記交換ユニットが有するクリーニング手段は、前記中間転写体上の残留トナーを掻き取るクリーニング部材と、前記クリーニング部材で掻き取ったトナーを前記廃トナー容器に送る廃トナー送り機構とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成装置の外装の一部をなす開閉可能なカバー部材を有し、前記カバー部材を開放することにより前記交換ユニットが着脱可能となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記廃トナー容器内の廃トナーが満杯になったことを検知する廃トナー満杯検知手段と、前記交換ユニット内の使用により劣化する部材の寿命を検知する寿命検知手段と、を有し、
前記廃トナー満杯検知手段による廃トナー満杯検知又は前記寿命検知手段による前記交換ユニット内の部材の寿命検知のいずれか一方の検知により前記交換ユニットの寿命とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−３８９８９（Ｐ２００６−３８９８９Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１５３５９（Ｐ２００４−２１５３５９）
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２３日（２００４．７．２３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]