画像形成装置

【課題】
駆動ローラと従動ローラで張り渡されて回転する中間転写ベルトを持つ転写ユニットの部品交換等のメンテナンス性を向上する。
【解決手段】
転写ユニットには、縦方向に長く張架された転写ベルトがあり、転写ベルトの一方の面側に複数の画像形成部を積層配置し、転写ユニットの長手方向軸に平行な軸を中心に転写ユニットを回転可能に構成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真技術を用いてカラー画像を形成するプリンタなどの画像形成装置に関する。特に高速で画像を形成できる大型の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像を形成する画像形成装置として、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のトナー画像を形成するために独立した複数の画像形成ユニットを備え、画像形成ユニットで形成した画像を転写ベルト上で重ね合わせた後に一回のプロセスで記録媒体に転写することでカラー画像の形成を行うタンデム型のカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７９４７４号公報
【０００４】
【特許文献２】特開２００４−２０６０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術（特許文献１）では、駆動ローラと従動ローラで張り渡されて回転する転写ベルトの長手方向を水平になるように転写ユニットを配置した画像形成装置が開示されている。転写ベルトをメンテナンス等で転写ユニットから着脱する場合、まず転写ユニットを載せた画像形成ユニットをガイドレールを用いて水平に本体手前に引き出し、さらに画像形成ユニットから転写ユニットを取り外している。転写ユニットを取り外した後に、別途転写ユニットを支持固定するメンテナンス用の支持部材が必要となり、その作業効率が悪かった。また、高画質化のために転写ユニットは画像形成ユニットに精度よく取り付ける必要があるため、転写ユニットと画像形成ユニット及び、画像形成ユニットと本体との高精度な位置決め機構が求められ、高コストな構造となっていた。
【０００６】
また、転写ベルトの長手方向を水平に配置する構成では、画像形成装置の設置面積が転写ベルトの長さに依存するため、転写ユニットが１ｍを超えて長くなる記録速度の速い高速機では、装置の設置面積が増大する問題があった。そのため、特許文献２では、４つの画像形成ユニットを縦方向に一列に配置し、画像形成ユニット列の一方側には、転写ユニットが縦方向に長くなるように配置された、縦型タンデム方式が開示されている。縦型タンデム方式は、横型タンデム方式に比べ、中間転写ベルトの大きさに設置面積が影響を受けにくいため、装置小型化には有利な方式である。
【０００７】
そして、転写ベルトの一方側には、記録媒体上のトナーを定着させるための定着ユニットを配置し、記録媒体は画像形成ユニットと転写ユニットの上部をほぼ水平に通過させる構成であるので、記録媒体が詰まった時の処理が容易にできる特徴がある。転写ユニットのメンテナンスにおいては、転写ユニットを上方向に引き抜くことが開示されているが、転写ユニットが大きく重量がある場合、上方向に人手だけで引き抜くことは難しくなる。特に中間転写ベルトが１ｍを超えて長くなる場合には、引き抜くための移動距離が増加し、操作性が悪かった。転写ユニットは、ベルトを張架するローラを支持する側板を介して本体に固定するため、側板側へ水平（装置手前）に引き出すようにした場合、本体との支持部を回避する構造が必要となる。しかし支持部は、転写ユニットを画像形成ユニットに高精度に位置決めすることと、重量のある転写ユニットを支持するための強度剛性が求められるため、支持部を可動させる構造とすると支持構造が複雑化し、高コストなものとなる問題があった。
【０００８】
また、転写ユニットを本体から取り外した後、転写ベルトを傷つけないように別途転写ユニットを支持固定するメンテナンス用の支持部材を必要とし、その作業効率が悪かった。
また、特許文献１、２ともに転写ユニットを着脱するときに、画像形成ユニットと転写ベルトが接触した状態のまま引き出すため、その接触部が擦れ、転写ベルトや画像形成部の表面を傷つけることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数色の画像を形成する複数の画像形成体と画像担持体を有し、該画像形成体で形成した画像を該画像担持体上で重ね合わせることで、複数色で形成される多色画像を形成する画像形成装置において、該画像担持体は、縦方向に長く張架されたベルト状部材であり、該ベルト状画像担持体の一方の面側に複数の該画像形成体が積層配置されているとともに、該ベルト状画像担持体は、該ベルト状部材の長手方向軸に平行な軸を中心にベルト状画像担持体を回転可能に構成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、転写ユニットを転写点から退避させた後に、転写ベルトの着脱を行うようにすることにより、メンテナンス性の向上と高精度な位置決めが可能な構造を持った画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図９は本発明の第一の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である（筐体パネルは図示せず）。本画像形成装置はおもに印写部１と給紙部６からなる。給紙部６には、記録紙を収納している用紙カセット８がベース９上に配置されている。用紙カセット８は、前面に引き出し可能である。本実施例では３つの用紙カセット８があり、各々異なった種類の記録紙を収納、給紙できるようになっている。印写部１は、画像形成ユニット２、転写ユニット３、定着ユニット５からなり、ベース１１上に設けられたフレーム１３、１４に固定されている。フレーム１３、１４には、画像形成ユニット２、定着ユニット５をフレーム１３、１４の側面を通して前面手前側に引き出すための開口部がある。また転写ユニット３の前面への引き出しは、フレーム１３と１４の隙間４０を使って行う。転写ユニット３の引き出し方法は後述する。用紙カセット８に収められた記録紙は、用紙搬送経路４により、転写ユニット３、定着ユニット５に送られ、記録紙に画像形成した後、排出トレイ７に排出される。
【００１２】
次に図２を用いて印写部１の画像形成方法の詳細について説明する。図２は画像形成ユニット２の構成を示す図である。画像形成ユニット２は、感光体２１、帯電手段２２、露光手段２３、現像手段２４、清掃手段２６とからなり、電子写真プロセスによって画像形成が行なわれる。電子写真プロセスは、感光体２１の回転に伴い、帯電、露光、現像、転写、清掃の順に各プロセスが進行して可視画像を形成する。画像形成のプロセスを以下に説明する。帯電プロセスでは、帯電手段２２に高電圧を印加し気中放電によって生成したイオンを、電気的に移動させて感光体２１表面の帯電を行う。
【００１３】
露光プロセスでは、露光手段２３によって感光体２１表面を画像に応じて露光し、静電潜像を形成する。現像プロセスでは、前記の静電潜像に現像手段２４でトナー等の色材を静電気的に付着させて可視画像を形成する。本実施例では、前記画像形成ユニット２を４つ備えている。画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、設置面積を小さくするために縦に積層配置している。各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、並行して画像形成が行なわれ、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色材による可視画像が形成される。
【００１４】
第一転写プロセスでは、感光体２１上の可視画像を転写ユニット３側に設けた第一転写手段２５によって転写ユニット３の中間転写ベルト３１上へ転写する。可視画像を効率よく転写するには、感光体２１と中間転写ベルト３１を確実に接触させるとともに、滑らかに回転させることが必要である。このため、本実施例では、転写転写手段２５は、金属シャフトにスポンジゴムを覆ったものを使用した。このようにスポンジゴムのような柔らかい材質を用いることで、第一転写手段２５を感光体２１に押し付ける力を小さくしても幅広いニップが確保できるため、中間転写ベルト３１を感光体２１に確実に密着できる。同時に、押し付け力が小さいため、中間転写ベルト３１と感光体２１の間で発生する摩擦力を抑えることができるので、感光体２１の回転負荷を極力低減することができ、画像形成プロセスを良好に行うことができる。
【００１５】
本実施例では、第一転写手段２５を数百ｇｆ程度の力で押し付けることで、中間転写ベルト３１と感光体２１の密着性と回転負荷の低減を両立が達成でき、良好な画像形成と転写ができた。
【００１６】
中間転写ベルト３１上では、各画像形成ユニット２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋで形成された色材の重ね合わせが行われ、中間転写ベルト３１上にカラー画像が形成される。清掃プロセスでは、転写後の感光体２１に残った色材を清掃手段２６で除去する。第二転写手段３６は、用紙搬送経路４により搬送されてくる記録紙にカラー画像を所定の位置に一括転写を行う。第二転写手段３６は、第一転写手段２５と同様に金属シャフトにスポンジゴムのような柔らかい材質を用いており、対抗する金属製の駆動ローラ３２との間で、幅広いニップが確保でき、中間転写ベルト３１から記録紙へ良好な転写を可能にする。
【００１７】
また、第二転写手段３６の押し付け力を駆動ローラ３２および中間転写ベルト３１の回転を妨げないように第一転写手段２５と同様に数百ｇｆに設定することにより、記録紙へ良好な画像の転写を達成している。
【００１８】
第二転写手段３６と定着ユニット５の間には、記録紙を負圧により吸着搬送するベルト搬送ユニット１０がある。ベルト搬送ユニット１０は、無端状のベルトを２つのローラで張架、回転するもので、ベルトには吸着用の孔が多数設けられており、ファン等の吸引手段（図示せず）により負圧を発生させ、ベルト面に記録紙を吸着して搬送を行う。これにより、第二転写手段３６を離れた記録紙は安定して定着ユニット５まで搬送され、転写ユニットと定着ユニットの間に、転写ユニットを退避し、引き出すための空間４０を設けることができる。定着ユニット５は、記録紙に転写されたカラー画像をハロゲンランプやニクロム線などの加熱手段を有し、記録紙上に転写されたカラー画像を形成する色材を溶融する温度まで温度上昇させるとともに、ローラ（図示せず）により所定の圧力を加えることにより溶融した色材を記録紙に定着させる。
【００１９】
次に図５、図６を用いて印写部１の構成について詳細に説明する。画像形成ユニット２と転写ユニット３はベース１１上に固定されているフレーム１４によって支持、固定される。転写ユニット３は、蝶番１５、１６を介してフレーム１４に取り付けられている。
【００２０】
ここで転写ユニット３の構成について図３、図４を用いて説明する。転写ユニット３は、中間転写ベルト３１と、中間転写ベルト３１を張架して、回転駆動するためのベルト駆動用ローラ３２、従動ローラ３３、３４と、画像形成ユニット２で形成したトナー画像を中間転写ベルト３１に転写するために必要な４つの第一転写ローラ２５と、前記ローラを支える側板４１で構成される。駆動ローラ３２は、所望の速度で回転するモータ（図示せず）が伝達ギアを介して接続されており、中間転写ベルト３１の速度を最適に調節するように回転する。従動ローラ３４は、駆動ローラ３３側に移動が可能で、中間転写ベルト３１に張力を与えたり、緩めたりすることができる。中間転写ベルト３１に張力を与えた状態では、中間転写ベルト３１の回転を妨げないように、同じ速度で回転する。また中間転写ベルト３１の張力を緩めた状態では、中間転写ベルト３１を駆動ローラ３２、従動ローラ３３、３４上を滑らせることができる。
【００２１】
駆動ローラ３２、従動ローラ３３、３４のローラ外周は、側板４１よりはみ出るように取り付けられている。そのため、中間転写ベルト３１は、ローラ上を軸方向に滑らせることにより、転写ユニット３から容易に着脱することができる。中間転写ベルト３１の伸びによる画像位置ずれが問題とならない程度の材質と厚さを持っている。本実施例では、最大付加数ｋｇｆが加わっても、中間転写ベルト３１の伸びが１ドットの半分程度に抑えられる、ヤング率２００００ｋｇｆ／平方ｃｍ、厚さ０．１ｍｍの無端形状の樹脂製ベルトを用いており、プロセス速度５００ｍ/sに対応できるように、中間転写ベルト３１の周長は２０００ｍｍであり、中間転写ベルト３１の幅はＡ３サイズの用紙に対応できるように４５０ｍｍである。側板４１ａ、４１ｂには、シャフト４３ａ、４３ｂを通すための貫通孔４６ａと４６ｂがある。把手５３は、転写ユニット３を着脱および移動させる時に使用するもので、側板４１ａに取り付けてある。ロックレバー５４は側板４１ａに回転自在に取り付けてあり、フレーム１４に固定されている円柱状で側板４１側に張り出したピン５５に係合するようになっている。ピン１８は、円柱状で側板４１ａに取り付けられており、フレーム１４に取り付けられた位置決め部材１７を用いて、転写ユニット３の位置決めを行うものである。
【００２２】
転写ユニット３は、シャフト４３ａ、４３ｂを転写ユニット３の貫通孔４６ａと４６ｂに通すことにより、蝶番１６を介してフレーム１４に支持される。シャフト４３ａ、４３ｂは、図１０に示すような形状で、その端部には雄ネジ４８が形成されており、蝶番１６にネジ止めされている。シャフト４３ａ、４３ｂの蝶番１６への取り付け部には、凸形の位置決め部材４２ａ、４２ｂがある。位置決め部材４２は、そのフランジ部を蝶番１６にネジ止めしており、その中心部にシャフト４３を通す貫通孔が設けられている。位置決め部材４２は、シャフト４３を支え、蝶番１６との接続部への荷重の集中を防止するためにある。
【００２３】
転写ユニット３の側板４１ｂを位置決め部材４２に突き当てた状態で、ネジ４５ａ、４５ｂでシャフト４３ａ、４３ｂの雌ネジ４９と締結することにより、転写ユニット３はシャフト４３の軸方向の位置決めがなされる。側板４１ａのピン１８は水平方向と鉛直方向の位置決めを行うためのものである。ピン１８はフレーム１４に取り付けられたＬ字形の位置決め部材１７の水平部分１７ａに乗り上げることにより、転写ユニット３の垂直方向の位置決めが容易になされる。
【００２４】
また、ピン１８を位置決め部材１７の垂直部１７ｂに押し当てて固定するため、画像形成ユニット２の感光体２１と第一転写手段２５との押し付け方向での位置合わせが精度よくでき、さらに第一転写手段２５と感光体２１との押し付け力が所望の値に設定されるので、感光体２１上のカラー画像を転写ベルト３１に正確に転写することが可能となる。垂直方向の位置決め同様に精度良くできるので、第二転写手段３６との位置合わせも正確にでき、転写ユニット３と第二転写手段３６との押し付け力が所望の値に設定され、記録紙へのカラー画像の転写を精度よく行うことが可能となる。
【００２５】
次に転写ベルト３１の交換や用紙つまり時等に行う転写ユニット３の引き出す方法について図１を用いて説明する。転写ユニット３は、フレーム１４と１３の隙間４０から引き出される。転写ユニット３は、蝶番１６によりフレーム１４に取り付けられているため、図中３ａの位置から図中３ｂの定着ユニット５側に移動させることができる。転写ユニット３をフレーム１４とフレーム１３の隙間４０に移動させてから、ネジ４５を外し、シャフト４３と同形状の延長シャフト４７（図１０）の雄ネジ４９をシャフト４３の雌ネジ４８と連結する。延長シャフト４７とシャフト４３は同じ外径で、本実施例では外径１５ｍｍである。これにより転写ユニット３は延長シャフト４７上を滑らせることで容易に手前に引き出すことが可能となる（図中３ｂの位置から図中３ｃの位置へ移動）。
【００２６】
また、延長シャフト４５の他端には、雄ネジ４５が入る雌ネジ部４９が設けられており、外したネジ４５を嵌めておくことにより、延長シャフト４７から転写ユニット３が抜け落ちることを防止できる。側板４１ａは中間転写ベルト３１の内径よりも小さいため、従動ローラ３４の張力を緩めるだけで、中間転写ベルト３１は転写ユニット３より容易にシャフト４３の軸方向に着脱できる。
【００２７】
図１１は、フレーム１４の第二の実施形態で、フレーム１４を前面側フレーム１４ａ（転写ユニット３の取り出し側）と背面側フレーム１４ｂ（転写ユニット３の固定側）を別個にしたものである。ベース１１上に精度よくフレーム１４ａ、１４ｂを固定できれば、フレーム１５ａ、１５ｂは平板を利用できるため、低コストで装置を構成できる利点がある。
【００２８】
図７は転写ユニット３の第二の実施形態である。第一の実施形態において、側板４１ａ、４１ｂに車輪５１を設けたものである。車輪５１は側板４１ａと側板４１ｂにそれぞれ２つ設けられている。また図８に示すように,車輪５１を支える脚部５０は支持部５２で回転可能なように側板４１に支持されており、車輪５０ａ、５０ｂは、側板４１から中間転写ベルト３１の取り外しを妨げない位置５０ｃ、５０ｄにて固定できる。これにより、転写ユニット３を印写部１から取り外した場合、転写ユニット３を容易に移動することができるため、メンテナンスが容易となる。
【００２９】
なお、本発明は、電子写真方式により画像記録を行うプリンタやファクシミリおよび複写機などに用いられる画像形成装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す正面図で、転写ユニットの取り出し方法を説明する図である。
【図２】本発明の実施例に係る中間転写方式の画像形成ユニットの構成を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る転写ユニットの構成を示す側面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る転写ユニットの構成を示す正面図である。
【図５】本発明の第一の実施例に係る画像形成装置の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す正面図である。
【図７】本発明の第二の実施形態に係る転写ユニットの構成を示す側面図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係る転写ユニットの構成を示す側面図である。
【図９】本発明の実施例に係る電子写真装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係る転写ユニットを支持するシャフトの断面図である。
【図１１】本発明の第二の実施例に係る画像形成装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…印写部、２…画像形成ユニット、３…転写ユニット、４…用紙搬送経路、５…定着ユニット、６…給紙部、７…排紙トレイ、１３…フレーム、２１…感光体、２２…帯電手段、２３…露光手段、２４…現像手段、２４１…現像ローラ、２５…第一転写手段、２６…清掃手段、３１…中間転写ベルト、３２…駆動ローラ、３３…従動ローラ、３４…従動ローラ、３６…第二転写手段。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の画像を形成する複数の画像形成体と画像担持体を有し、該画像形成体で形成した画像を該画像担持体上で重ね合わせることで、複数色で形成される多色画像を形成する画像形成装置において、該画像担持体は、縦方向に長く張架されたベルト状部材であり、該ベルト状画像担持体の一方の面側に複数の該画像形成体が積層配置されているとともに、該ベルト状画像担持体は、該ベルト状部材の長手方向軸に平行な軸を中心にベルト状画像担持体を回転可能に構成していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項1記載の画像形成装置において、該ベルト状画像担持体は、複数の該画像形成体と接触する画像転写動作位置と該画像形成体と離れた退避位置の間を該ベルト状部材の長手方向軸に平行な軸を中心に回転移動するとともに、該ベルト状担持体は該退避位置において、画像形成装置本体から着脱可能に構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、該ベルト状画像担持体の上方に画像担持退場に形成した多色画像を記録用紙に転写するための転写手段を配置するとともに、該ベルト状部材の一方の面側に複数の該画像形成体が積層配置されており、その対抗する面側に画像を転写後の記録用紙に定着するための定着手段を具備してなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項２記載の画像形成装置において、該ベルト状画像担持体は、該ベルト状部材の張架軸に平行な少なくとも２本以上の軸によって、該画像形成装置本体に保持接続されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項２又は４記載の画像形成装置において、該着脱可能な該ベルト状画像担持体は、該画像形成装置体本体へ装着時に格納もしくは着脱可能なベルト接触防止部材を該ベルト状画像担持体の下方に具備してなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置において、該着脱可能な該ベルト状画像担持体の下方に配置された格納もしくは着脱可能なベルト接触防止部材は、回転可能な車輪であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置において、該複数の画像形成体は、感光体を用いた電子写真ユニットであることを特徴とする画像形成装置。

【図１】