説明

画像形成装置

【課題】印刷品質を確保しつつ中間転写ベルトのシワ発生を防止する。
【解決手段】ブラック用の転写ローラー5aが、複数のカラー用の転写ローラー5b〜5dよりも大径で、かつ、中間転写ベルト2の進行方向においてブラック用の感光体ドラム1aよりも下流側に所定距離オフセット配置されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、フルカラー式のプリンターや複写機等の画像形成装置に組み込まれる現像ユニットには、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)及びブラック(BK)の各色にそれぞれ対応した複数の感光体ドラムが用意されている。そして、各感光体ドラムの周面には、レーザスキャニングユニットを用いて電気的潜像が形成されると共に、供給された各色のトナーによって各色のトナー像がそれぞれ生成されるように構成されている。各感光体ドラムの周面に生成された各色のトナー像は、例えば回転駆動する無端ベルトからなる中間転写ベルトに順次重畳転写され、これにより、中間転写ベルト上にはカラー画像が合成される。次いで、この中間転写ベルト上に合成されたカラー画像は用紙等からなる記録媒体に転写された後、定着装置で加圧・加熱されて定着処理されるように構成されている。また、中間転写ベルト上に残留したトナーは、感光体ドラム上に残留したトナーと同様にクリーニング装置により除去されるように構成されている(特許文献1参照)。
【0003】
ところで、フルカラー式の画像形成装置において、印刷形式がモノクロモードに選択されているときも、カラー用の転写ローラーで中間転写ベルトを感光体ドラムに押圧することは、中間転写ベルトに必要以上の張力がかかることになって中間転写ベルトの寿命が短くなる等の不都合が発生してしまう。
このような不都合を解決するために、モノクロモード選択時にイエロー、マゼンダ及びシアンに係るカラー用の転写ローラーの押圧力を解除する、いわゆる3色解除機構を備えた画像形成装置が提案されている(特許文献2参照)。
【0004】
上記3色解除機構は、イエロー、マゼンダ及びシアンに係る3本の転写ローラーを回転可能に支持するカラー用ハウジング(支持部)を備えている。そして、3色解除時には、カラー用ハウジングをこれら3本の転写ローラーに対向して設けられている3本の感光体ドラムから離れる方向に移動させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2008−304780号公報
【特許文献2】特開2008−241786号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の中間転写ベルトを備えたフルカラー式の画像形成装置においては、合成樹脂製の中間転写ベルトは、印刷品質を一定に保つために転写ローラーと感光体ドラムとの間で所定の押圧力(ニップ圧)で挟持されている。したがって、中間転写ベルトが停止した状態で長時間置かれると中間転写ベルトに永久歪みであるシワ(皺)が発生し、その後の印刷品質に悪影響を及ぼすことがあった。このような欠点は、高温状態での輸送時や高温状態での倉庫保管、あるいは、ユーザが高温環境で長期間使用しない状態で発生することがあった。
【0007】
上述の欠点を解決するために、転写ローラーと感光体ドラムとの押圧力を弱めるようにすることも考えられるが、押圧力を一定以下にすると印刷品質が低下するので採用することはできない。また、装置の稼働停止時は、3色解除機構を作動させることも考えられるが、この場合は、カラー用の転写ローラーと感光体ドラムとで挟まれるシワを確実に防止できるが、ブラック用の転写ローラーと感光体ドラムと間のシワ発生を依然として防止することができない。しかも、このブラック用の転写ローラーと感光体ドラムとの間の押圧力は、カラー用に比べて文字散り現象を防止するために押圧力が高く設定されているのでシワが発生し易いという性質を有している。
【0008】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、印刷品質を確保しつつ中間転写ベルトのシワ発生を防止できるようにした画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【0010】
第1の発明は、中間転写ベルトを挟んで配置されるブラック用の感光体ドラム及びブラック用の転写ローラーと、前記中間転写ベルトを挟んで配置される複数のカラー用の感光体ドラムとカラー用の転写ローラーとを備える画像形成装置であって、前記ブラック用の転写ローラーが、前記カラー用の転写ローラーよりも大径で、かつ、中間転写ベルトの進行方向において前記ブラック用の感光体ドラムよりも下流側に所定距離オフセット配置されているという構成を採用する。
【0011】
第2の発明は、上記第1の発明において、前記ブラック用の転写ローラーが、当該ブラック用の転写ローラーの回転軸心方向において中心部分が両側より径が大きいクラウンローラーからなるという構成を採用する。
【0012】
第3の発明は、上記第1または第2の発明において、複数の上記カラー用の転写ローラーは直径が同一であり、移動可能に構成された共通の支持フレームに保持され、複数の上記カラー用の感光体ドラムの軸心に向けて上記中間転写ベルトを押圧する状態と、上記中間転写ベルトから離間する状態に移動可能であるという構成を採用する。
【発明の効果】
【0013】
感光体ドラムから中間転写ベルトへのトナー像の転写における精度は、感光体ドラムと転写ローラーとで形成されるニップ領域において作用する荷重の積算値(すなわちニップ領域における仕事量)に依存する。つまり、ニップ領域における単位面積あたりの荷重が小さい場合であっても、ニップ領域が広い場合には、精度を劣化させることなくトナー像を転写することができ、印刷品質を確保することができる。
【0014】
一方で、中間転写ベルトのシワは、ニップ領域における単位面積あたりの荷重に依存する。つまり、ニップ領域における単位面積あたりの荷重が大きい場合には中間転写ベルトにシワが発生しやすい。
【0015】
このため、感光体ドラムと転写ローラーとで形成されるニップ領域を広げることができれば、ニップ領域における単位面積あたりの荷重を下げつつ、ニップ領域における仕事量を確保することができる。すなわち、中間転写ベルトのシワ発生を防止しつつ、印刷品質を確保することができる。
【0016】
そして、本発明によれば、ブラック用の転写ローラーが、カラー用の転写ローラーよりも大径で、かつ、中間転写ベルトの進行方向においてブラック用の感光体ドラムよりも下流側に所定距離オフセット配置されている。このため、本発明によれば、感光体ドラムと転写ローラーとのニップ領域が広がり、印刷品質を確保しつつ中間転写ベルトのシワ発生を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の一実施形態における画像形成装置を適用したプリンターの概略構成図である。
【図2】本発明の一実施形態における画像形成装置を適用したプリンターの現像ユニットの一部及び中間転写ベルトユニットの詳細図で、カラー印刷時の状態を示している。
【図3】本発明の一実施形態における画像形成装置を適用したプリンターの現像ユニットの一部及び中間転写ベルトユニットの詳細図で、モノクロ印刷時の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。また、以下の説明においては、本発明の画像形成装置の一例として、電子写真法によるフルカラー式のプリンターPを挙げて説明する。
【0019】
(画像形成装置の概略構成)
図1は、プリンターPの概略構成図である。このプリンターPは、上部から下部にかけて順に、排出部a、トナーカートリッジ収納部b、画像形成部c、用紙部dを備えている。また、プリンターPは、下部に位置する用紙部dから上部に位置する排出部aにかけて用紙搬送部eが設けられている。
【0020】
排出部aは、所定の内容が印字された用紙(記録媒体)が用紙搬送部eを介して排出されるように構成されている。この排出部aの底面は傾斜が付されていて、排出される用紙が複数枚のときに一端側が揃えて積層できるように工夫されている。
【0021】
トナーカートリッジ収納部bは、ブラックトナー(BK)のトナーカートリッジb1、イエロートナー(Y)のトナーカートリッジb2、シアントナー(C)のトナーカートリッジb3及びマゼンダトナー(M)のトナーカートリッジb4を収納できるように構成されている。そして、各カートリッジb1〜b4からは、後述する画像形成部cの現像ユニットc2にトナーを供給できるように構成されている。
【0022】
画像形成部cは、レーザスキャンニングユニットc1、現像ユニットc2、中間転写ベルトユニットc3、クリーニングユニットc4、2次転写ユニットc5及び定着ユニットc6を含んで構成されている。
【0023】
レーザスキャンニングユニットc1は、周知のレーザスキャンニングユニットと同様に、レーザ光を発生する光ビーム発生器と、その光ビーム発生器から照射されてくる光ビームを走査するポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーにより走査された光ビームを後述する感光体ドラム1a〜1d上に結像させるfθレンズ等を含んで構成されている。
【0024】
現像ユニットc2は、感光体ドラム1a〜1dに対してトナーを供給することによって感光体ドラム1a〜1dの周面に形成された静電潜像を現像するものであり、各色(BK,Y,C,M)に対応する4つの現像器c21を備えている。
【0025】
感光体ドラム1a〜1dは、中間転写ベルトユニットc3の搬送方向に沿って互いに所定の間隔を保って設けられている。これら感光体ドラム1a〜1dは、各色(BK,Y,C,M)に対応して設けられている。そして、各感光体ドラム1a〜1dには、帯電器、除電器及びクリーナ等がそれぞれ設けられ、帯電状態のドラム周面にレーザスキャンニングユニットc1を用いて静電潜像が生成されると共に、トナーカートリッジ収納部bから供給されたトナーによりトナー像が形成されるように構成されている。
【0026】
中間転写ベルトユニットc3は、合成樹脂製のベルト基体に弾性層を積層して形成された積層ベルトからなる無端の中間転写ベルト(一次転写ベルト)2を有している。この中間転写ベルト2の一端側(図1において右端側)は、プリンターPの本体の一端側に縦方向に設けられている搬送部eの一部に対向し、その他端側(図1において左端側)は、複写機Pの本体の他端側に位置するように略水平状に設けられている。すなわち、この中間転写ベルト2は、一端側が図示しない駆動源に連なる駆動ローラー3に張架され、他端側がテンションローラー4に張架されて構成されている。
【0027】
上記中間転写ベルト2の感光体ドラム1a〜1dに対向する位置には、中間転写ベルト2を挟んで1次転写ローラー5a〜5dがそれぞれ設けられている。そして、これら1次転写ローラー5a〜5dは、中間転写ベルト2の移動に伴って回転できるように構成されている。なお、中間転写ベルト2は、駆動ローラー3及びテンションローラー4以外にもベルトの移動方向を変更する転換ローラーやアイドリングローラーで支持されている。この中間転写ベルトユニットc3については、後に図2及び図3を用いて詳述する。
【0028】
クリーニングユニットc4は、テンションローラー4側に設けられ、中間転写ベルト2上に残存したトナーをブレード等によって除去し、その除去されたトナーを図示しない廃トナーボトルへ排出できるように構成されている。
【0029】
2次転写ユニットc5は、上述した駆動ローラー3及びその駆動ローラー3に対向し中間転写ベルト2を中間に挟んで配置される2次転写ローラー6によって構成されている。
【0030】
2次転写ローラー6は、上述したように、駆動ローラー3に対向し中間転写ベルト2を中間に挟んで配置されている。また、この2次転写ローラー6は、常時、駆動ローラー3を押圧するように設けられている。したがって、この2次転写ローラー6は、中間転写ベルト2が駆動ローラー3により移動(回転)されるとその移動に伴って回転することができる。また、搬送部eを介して用紙が搬送されてきたときは、その用紙を中間転写ベルト2との間に介在させた状態で2次転写ローラー6を回転させることができると共に、用紙を定着ユニットc6側に搬送させることができる。
【0031】
定着ユニットc6は、2次転写ユニットc5の設けられているよりも下流側の搬送部eの一部に設けられていて、その搬送部eを搬送する用紙を挟持できるように配置された一対のローラーで構成されている。そして、その一対のローラーによって加圧・加熱して2次転写ユニットc5で転写された用紙上のトナー像を用紙に定着できるように構成されている。
【0032】
用紙部dは、装置本体に対して開閉自在に設けられている給紙トレイd1と、装置本体に対して引き出し自在に設けられている用紙カセットd2とを備えている。そして、給紙トレイd1から用紙搬送部eに1枚ずつ用紙を供給できるように構成されている。また、用紙カセットd2からも用紙搬送部eに1枚ずつ用紙を供給できるように構成されている。
【0033】
用紙搬送部eは、下部に位置する用紙部dから上部に位置する排出部aにかけて設けられていて、複数の搬送ローラー及びガイド板によって構成されている。そして、この用紙搬送部eは、用紙部dから供給された用紙を1枚ずつ排出部cに向けて搬送できるように構成されている。
【0034】
上記構成からなるプリンターPは、駆動ローラー3の駆動が開始されて中間転写ベルト2の回動が開始されると、カラー印刷の場合は、レーザスキャンニングユニットc1から各感光体ドラム1a〜1dに画像データに対応したレーザ光が照射されて静電潜像が形成され、供給されたトナーによって各色のトナー像が形成される。そして、それら各色のトナー像は、中間転写ベルト2に順次重畳転写されてカラー画像が合成される。次いで、この中間転写ベルト2上に合成されたカラー画像は2次転写ユニットc5で用紙に転写された後、定着ユニットc6で加圧・加熱されて定着処理される。最後に、カラー画像の印刷された用紙が排出部cに排出される。
なお、モノクロ印刷の場合は、感光体ドラム1aの1次転写ローラー5aのみがバイアス印加され、他の1次転写ローラー5b〜5dは解除され、つまり3色解除されて印刷が行われる。
【0035】
(中間転写ベルトユニットの構成)
以下、中間転写ベルトユニットc3について図2及び図3を用いて説明する。図2は、プリンターPの現像ユニットc2の一部及び中間転写ベルトユニットc3の部分の詳細図で、カラー印刷時の状態を示し、図3は、モノクロ印刷時の状態を示している。
【0036】
この中間転写ベルトユニットc3では、上述したように、中間転写ベルト2の感光体ドラム1a〜1dに対向する位置に、中間転写ベルト2を挟んで1次転写ローラー5a〜5dがそれぞれ設けられている。つまり、本実施形態のプリンターPは、中間転写ベルト2を挟んで配置されるブラック用の感光体ドラム(感光体ドラム1a)及びブラック用の転写ローラー(1次転写ローラー5a)と、中間転写ベルト2を挟んで配置されるカラー用の感光体ドラム(感光体ドラム1b〜1d)とカラー用の転写ローラー(1次転写ローラー5b〜5d)とを備えている。
【0037】
そして、これら1次転写ローラー5a〜5dのうち、ブラック用の1次転写ローラー5aは、図示しない中間転写ベルトユニットc3のフレームに回転自在に軸支され、カラー用(イエロー、マゼンダ及びシアン)の転写ローラー5b〜5dは、図示しないカラー用ハウジング(以下、「ハウジング」という。)に装着されている。
【0038】
上記ブラック用の1次転写ローラー5aは、カラー用の3本の転写ローラー5b〜5dの径よりも少し大きく形成されていると共に、その1次転写ローラー5aの回転軸心方向に関して中央部分が両側よりわずかに大径に形成されていた、いわゆるクラウンローラーからなる。
【0039】
また、この1次転写ローラー5aは、この1次転写ローラー5aに対向して設けられている感光体ドラム1aに対して中間転写ベルト2の進行方向(図2,図3の中間転写ベルト2に付された矢印参照)の下流側に僅かにオフセットして設けられている。
すなわち、1次転写ローラー5aの感光体ドラム1aへの図示しない押圧機構による押圧力の方向(図2,図3の太線矢印参照)は、1次転写ローラー5aの回転中心位置O1及び感光体ドラム1aの回転中心位置O2を結ぶ線方向ではなく、中間転写ベルト2の移動方向の下流側に(L)で示される距離だけオフセットした位置に向けられている。
このオフセットの具体的な距離は実験により求められるが、数mmの範囲である。
【0040】
1次転写ローラー5a以外の3本の転写ローラー5b〜5dの押圧力の方向は、図3に矢印で示されるように、従来と同様に、各転写ローラー5b〜5dの回転中心位置と、これら転写ローラー5b〜5dに対向して設けられる各感光体ドラム1b〜1dの回転中心位置とを結ぶ線上にそれぞれ位置している。
すなわち、1次転写ローラー5a以外の3本の転写ローラー5b〜5dの押圧力の方向は、直上に位置している。
なお、図2及び図3に鎖線で示される1次転写ローラー(5a)は、従来装置における1次転写ローラーを示している。この従来の1次転写ローラー(5a)の感光体ドラム1aに対する押圧力の方向は、1次転写ローラー5b〜5dと同様に直上に位置している。
【0041】
(3色解除機構の構成)
次に、カラー用の3本の転写ローラー5b〜5dを装着しているハウジング(図示せず)について説明する。
このハウジングは、駆動ローラー3及びテンションローラー4間に張設されている無端状の中間転写ベルト2の内側に設けられていると共に、このハウジングの中間転写ベルト2の移動方向の一端側(図示の例では右端側)は、中間転写ベルトユニットc3の図示しないフレームに回転自在に軸支されている。
【0042】
そして、印刷がカラーモード時には、ハウジングを図示しない駆動手段により図2の矢印(a)に示されるように下降させ、3本の転写ローラー5b〜5dをこれらに対応して設けられている感光体ドラム1b〜1dに押圧できるように構成されている。
【0043】
さらに、印刷がモノクロモード時及びプリンターPの稼働停止時には、ハウジングを駆動源により図3の矢印(b)に示されるように上昇させ、3本の転写ローラー5b〜5dをこれらに対応して設けられている感光体ドラム1b〜1dから離隔させることができるように構成されている。
【0044】
つまり、複数のカラー用の転写ローラー5b〜5dは、直径が同一であり、移動可能に構成された共通のハウジング(支持フレーム)に保持され、複数のカラー用の感光体ドラム1b〜1dの軸心に向けて中間転写ベルト2を押圧する状態と、中間転写ベルト2から離間する状態に移動可能とされている。
【0045】
(実験例)
表1は、1次転写ローラー5a及び感光体ドラム1aによって形成されるニップ領域における単位面積あたりの荷重を計測した結果を示している。なお、表1の結果を取得する際における感光体ドラム1aは直径30mmであり、長さが約330mmである。表1において、「F」は軸心方向の手前位置(図2及び図3において紙面側の位置)、「C」は軸心方向の中央位置、「R」は軸心方向の奥の位置を示し、「改善前」は、図2及び図3に鎖線で示される他の転写ローラー5b〜5dと共通の従来の1次転写ローラー(5a)であり、外径が16mmでローラー部の長さが320mmである。直径φ8の金属軸に、硬度40°±5°(Ascer−C)のEPDM発砲体のローラー部が形成されている。「改善前ローラクラウン」は、上記の従来の1次転写ローラー(5a)を、中央部の外径が両端部付近の外径よりも200μm程度大きいクラウンローラーとしたときを示す。「改善後」は、本発明に係る1次転写ローラー5aの場合で、上記の従来の1次転写ローラーよりもローラー部の直径を4mm大きくした大径で、かつ、中央部の外径が両端部付近の外径よりも200μm程度大きいクラウンローラーで、オフセットの距離を1.5mmとしたときを示している。
【0046】
【表1】

【0047】
そして、表1から明らかなように、本発明に係る1次転写ローラー5aは、オフセットしていること及び大径にしていることによりニップ領域が広がり、従来よりも中間転写ベルト2における単位面積あたりの荷重を低下させることができる。
【0048】
そして、上記構成からなるプリンターPは、モノクロ印刷に係る1次転写ローラー5aを他の1次転写ローラー5b〜5dよりも大径で、かつ、中間転写ベルト2の下流側に所定距離(L)オフセットして押圧するようにしているので、転写に必要な仕事量を確保しながら中間転写ベルト2における単位面積あたりの荷重を低下させることができ、中間転写ベルト2のシワ発生を防止することができる。
【0049】
また、1次転写ローラー5aをクラウン型にしているので、中間転写ベルト2のうち、シワの発生し易い中間転写ベルト2の移動方向の両側部分のシワ発生を効果的に防止することができる。
【0050】
また、上記構成からなるプリンターPは、稼働停止時、すなわち、装置電源をOFFしているときや、一定時間、使用されないときは、3色解除機構が作動するようにしているが、このような場合であっても中間転写ベルト2のシワ発生を防止することができる。
【0051】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
また、上述の例では、中間転写ベルトユニットc3が感光体ドラム1a〜1dの上方に位置しているが、中間転写ベルトユニットc3が感光体ドラム1a〜1dの下方に位置している形式のプリンターであってもよい。
さらに、上述の例では、画像形成装置をプリンターPとしたが、複写機、ファクシミリ装置又はこれらの機能を備えた複合機とすることもできる。
【符号の説明】
【0052】
P……プリンター(画像形成装置)、c……画像形成部、c1……レーザスキャンニングユニット、c2……現像ユニット、c3……中間転写ベルトユニット、c4……クリーニングユニット、c5……2次転写ユニット、c6……定着ユニット、1a……感光体(ブラック用の感光体ドラム)、1b〜1d……感光体ドラム(カラー用の感光体ドラム)、2……中間転写ベルト、3……駆動ローラー、5a……1次転写ローラー(ブラック用の転写ローラー)、5b〜5d……1次転写ローラー(カラー用の転写ローラー)、6……2次転写ローラー、O1……1次転写ローラーの回転中心位置、O2……感光体ドラムの回転中心位置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
中間転写ベルトを挟んで配置されるブラック用の感光体ドラム及びブラック用の転写ローラーと、前記中間転写ベルトを挟んで配置される複数のカラー用の感光体ドラムとカラー用の転写ローラーとを備える画像形成装置であって、
前記ブラック用の転写ローラーは、前記カラー用の転写ローラーよりも大径で、かつ、中間転写ベルトの進行方向において前記ブラック用の感光体ドラムよりも下流側に所定距離オフセット配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記ブラック用の転写ローラーは、当該ブラック用の転写ローラーの回転軸心方向において中心部分が両側より径が大きいクラウンローラーからなることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】
複数の前記カラー用の転写ローラーは直径が同一であり、移動可能に構成された共通の支持フレームに保持され、複数の前記カラー用の感光体ドラムの軸心に向けて前記中間転写ベルトを押圧する状態と、前記中間転写ベルトから離間する状態に移動可能であることを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−211987(P2012−211987A)
【公開日】平成24年11月1日(2012.11.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−77155(P2011−77155)
【出願日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【出願人】(000006150)京セラドキュメントソリューションズ株式会社 (13,173)
【Fターム(参考)】