JP2006098538A - 転写ベルト装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】各画像形成モードにおいて転写ローラを昇降させる構成を備えていても、複数の転写ユニットを単純な構成で連結して容易に揺動させ、転写ベルトの交換作業の作業性を向上させる.
【解決手段】モノクロ画像用の一次転写ローラ13aが支持されるモノクロ画像用フレーム50aを有する第1転写ユニット70aと、複数のカラー画像用の一次転写ローラ13b〜13dが支持されるカラー画像用フレーム50bを有する第2転写ユニット70bと、を第1の回転カム23a及び第2の回転カム23bの回転軸23cで揺動自在に連結する。
【選択図】 図7

Description

この発明は、像担持体に形成された現像剤像を記録媒体又は転写ベルトに転写する転写ベルト装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
近年、画像形成装置はカラー化と高速化の2つの局面から開発が活発に行われている。画像形成装置のカラー化は画像形成ステーションを1つ用いた4回転プロセス方式から、高速化の可能な複数の画像形成ステーションを備えたタンデム方式が主流となってきている。
タンデム方式の画像形成装置は、記録媒体又は現像剤像が搬送される搬送経路を形成する無端状の転写ベルトを有した転写ベルト装置、及び、上記搬送経路に沿って並列に配置された各色相に対応した複数の画像形成ステーションを備え、カラー画像形成だけでなくモノクロ(白黒)画像形成も可能である。
また、タンデム方式の画像形成装置は、カラー画像形成を行うカラー画像形成モード及びモノクロ画像形成を行うモノクロ画像形成モードのそれぞれについて異なる画像形成能力を設定することができる。
例えば、カラー画像形成モードよりもモノクロ画像形成モードでの画像形成速度を速くし、モノクロ画像形成モードでの画像形成ボリュームを多くした構成のものがある。また、モノクロ画像用の像担持体の直径をカラー画像用の像担持体の直径よりも大きくしてモノクロ画像用の像担持体の使用可能期間をカラー画像用の像担持体の使用可能期間と同等にした構成のものがある(例えば、特許文献1参照。)。
これは、一般に1の画像形成装置においてカラー画像形成よりもモノクロ画像形成を行う方が頻度が高い。また、モノクロ画像用の画像形成ステーションに含まれるモノクロ画像用の像担持体は、カラー画像形成及びモノクロ画像形成のどちらにおいても使用されるので、カラー画像用の画像形成ステーションに含まれるカラー画像用の像担持体に比べ使用頻度が高い。そのため、モノクロ画像用の像担持体の方が、カラー画像用の像担持体に比べ、同じ寿命であったとしても使用可能期間が短くなるからである。
したがって、タンデム方式の画像形成装置の各機種毎にモノクロ画像形成モードでの画像形成速度を変更する等の画像形成能力の仕様を設定することが可能である。また、機種毎に異なる画像形成能力の仕様を設定するためには、通常は画像形成装置の機種毎に、目的に合わせてカラー画像用及びモノクロ画像用の画像形成ステーションや転写ベルト装置の仕様を設計している。
一方、タンデム方式の画像形成装置に備えられる転写ベルト装置は、転写ベルトを張架する複数のローラ、この複数のローラを支持する転写ユニット等から構成されている。転写ユニットは、転写ベルトの内側に配置され、複数の転写ローラ等から構成されている。転写ローラは、転写ベルトを介して各画像形成ステーションの像担持体に対向するように配置され、各画像形成ステーションの像担持体の表面に形成された現像材像を転写ベルトの外周面上を搬送される記録媒体や転写ベルトの外周面上に転写する。
また、近年の転写ベルト装置は、モノクロ画像形成モード及びカラー画像形成モードにおいて、モノクロ画像用の転写ローラ及び複数のカラー画像用の転写ローラの昇降により転写ベルトと各像担持体との当接状態を切り換えて転写ベルトの外周面上に転写する構成のものがある。これにより、モノクロ画像形成モード時においては、モノクロ画像用の転写ローラ降下によってモノクロ画像用の像担持体にのみ転写ベルトの外周面が当接し、モノクロ画像用の像担持体の表面に形成された現像剤像のみが転写ベルトに転写される。一方、カラー画像形成モード時においては、モノクロ画像用の転写ローラ及び複数のカラー画像用の転写ローラの降下によってモノクロ画像用の像担持体及びカラー画像用の像担持体に転写ベルトの外周面が当接し、モノクロ画像用の像担持体の表面に形成された現像剤像及び複数のカラー画像用の像担持体の表面に形成された現像剤像が転写ベルトに重なって転写される。
ところが上述の転写ベルト装置では、転写ユニットに支持された複数のローラによって転写ベルトが張架されているので、転写ベルトを転写ユニットから取り外して新しいものに交換する作業に手間がかかっていた。そこで、近年の転写ベルト装置には、転写ユニットを第1転写ユニット及び第2転写ユニットの2つを上記の複数のローラの軸方向に平行な軸で揺動自在に連結した構成のものがある(例えば、特許文献2,3参照。)。
これにより、第1転写ユニット又は第2転写ユニットを揺動させてV字形状にすることで張架された転写ベルトが緩まり、転写ベルトの交換が容易となる。
特開2000−242057公報 特開平8−69238号公報 特開2004−109267公報
しかしながら、各画像形成モードにおいて転写ローラを昇降させる構成を備えた転写ベルト装置では、各転写ローラを昇降させる機構が転写ユニット内に配置されているので単純に上述の特許文献2,3のような構成を適用しようとすることは困難である。また、適用させたとしても、まず転写ローラを昇降させる構成を取り外した後に転写ユニットを揺動させなければならず、転写ベルトの交換作業が煩雑となってしまう。
この発明の目的は、各画像形成モードにおいて転写ローラを昇降させる構成を備えていても、複数の転写ユニットを単純な構成で連結して容易に揺動でき、転写ベルトの交換作業の作業性を向上させることができる転写ベルト装置及びこの転写ベルト装置を備えた画像形成装置とを提供することにある。
この発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を備えている。
(1)複数のローラで張架され、一定方向に沿って並列に配置されたモノクロ画像用の像担持体及び複数のカラー画像用の像担持体に対向して記録媒体又は現像剤像が搬送される搬送経路を形成する無端状の転写ベルトを備え、
前記複数のローラのうちの少なくとも1つと、前記モノクロ画像用の像担持体に形成される現像剤像を前記記録媒体又は前記転写ベルトの外周面上に転写する昇降自在なモノクロ画像用の転写ローラと、前記モノクロ画像用の転写ローラを備えたモノクロ画像用の転写部材移動機構と、前記モノクロ画像用の転写部材移動機構を備えた第1連結部材と、を有する第1転写ユニットと、
前記複数のローラのうちの前記第1転写ユニットが有するローラ以外の少なくとも1つと、前記複数のカラー画像用の像担持体のそれぞれにおいて形成される現像剤像を前記記録媒体又は前記転写ベルトの外周面上に転写する昇降自在な複数のカラー画像用の転写ローラと、前記複数のカラー画像用の転写ローラを備えたカラー画像用の転写部材移動機構と、前記カラー画像用の転写部材移動機構を備えた第2連結部材と、を有する第2転写ユニットと、
前記モノクロ画像用の転写部材移動機構及び前記カラー画像用の転写部材移動機構のそれぞれを介して前記転写ローラを昇降させる駆動機構であって、駆動力の伝達を受け、該駆動力を前記モノクロ画像用の転写部材移動機構及び前記カラー画像用の転写部材移動機構に供給する単一の回転軸を有する駆動機構と、を備え、
前記回転軸において前記第1連結部材及び前記第2連結部材を揺動自在に連結することを特徴とする。
この構成においては、モノクロ画像用の転写部材移動機構及びカラー画像用の転写部材移動機構を介して前記モノクロ画像用の転写ローラ及び複数のカラー画像用の転写ローラを昇降させる駆動機構に備えられた回転軸において第1転写ユニット及び第2転写ユニットが揺動自在に連結されるので、第1転写ユニット及び第2転写ユニットを揺動自在に連結するための軸を設ける必要がない。
また、第1転写ユニット及び第2転写ユニットが有する各ローラ同士の転写ベルトに接触している位置からの直線距離が、揺動によって転写ベルトの張架を緩める程度にまで縮まるので、転写ベルトが第1転写ユニット及び第2転写ユニットから容易に着脱される。
(2)前記駆動機構は、所定の周面形状を有し、回転による周面の変位に伴って前記モノクロ画像用の転写部材移動機構及び前記カラー画像用の転写部材移動機構のそれぞれを駆動する前記回転軸に支持された第1の回転カム及び第2の回転カムを含み、前記前記第1連結部材及び前記第2連結部材を、前記回転軸を中心に揺動自在に連結することを特徴とする。
この構成においては、モノクロ画像用の転写部材移動機構及びカラー画像用の転写部材移動機構を回転の周面の変位に伴って駆動する第1の回転カム及び第2の回転カムの回転軸を中心にして第1転写ユニット及び第2転写ユニットが揺動自在に連結される。したがって、第1転写ユニット及び第2転写ユニットを揺動自在に連結するための軸を設ける必要がない。
また、第1転写ユニット及び第2転写ユニットが有する各ローラ同士の転写ベルトに接触している位置からの直線距離が、揺動によって転写ベルトの張架を緩める程度にまで縮まるので、転写ベルトが第1転写ユニット及び第2転写ユニットから容易に着脱される。
(3)前記駆動機構は、前記第1転写ユニット又は前記第2転写ユニットに備えられることを特徴とする。
この構成においては、駆動機構が予め第1転写ユニット又は第2転写ユニットに備えられているので、第1転写ユニット及び第2転写ユニットを連結する際に例えば駆動機構を第1転写ユニットに組み込んだ後に第1転写ユニットと第2転写ユニットとを連結させるといった面倒な作業が必要ない。
(4)前記駆動機構は、前記第2転写ユニットに備えられることを特徴とする。
この構成においては、駆動機構が予め第2転写ユニットに備えられているので、装置の複数の機種間において駆動機構を備えたカラー画像用の第2転写ユニットを共通にすると、1の第2転写ユニットに対して互いに異なる構成の複数のモノクロ画像用の第1転写ユニットが連結自在となる。
(5)前記第1転写ユニット及び前記第2転写ユニットを介して前記モノクロ画像用の像担持体及び前記複数のカラー画像用の像担持体の配置位置に対向する位置に前記転写ベルトに張力を作用させるテンション機構を備え、
前記第1転写ユニット又は第2転写ユニットは、前記第1転写ユニット及び前記第2転写ユニットの長手方向が前記一定方向に平行である平行状態おいて、前記テンション機構が前記転写ベルトに張力を作用させる位置に近づく方向に前記第2転写ユニット又は前記第1転写ユニットに対して揺動することを特徴とする。
この構成においては、転写ローラの昇降によって搬送経路が変化する転写ベルトについて適切な張架状態を保持するためのテンション機構が配置されている。また、平行状態において第1転写ユニット又は第2転写ユニットが、テンション機構が転写ベルトに張力を作用させる位置に向かって揺動する。つまり、揺動にすることよって平行状態から第1転写ユニットと第2転写ユニットとが次第にV字状になり、テンション機構が転写ベルトに張力を作用させる位置がこのV字状の凹部内に位置することになる。この時、テンション機構が転写ベルトに張力を作用させることがない。
したがって、張架していた転写ベルトが容易に緩み、転写ベルトが第1転写ユニット及び第2転写ユニットから容易に着脱される。
(6)前記平行状態において、前記第1連結部材及び第2連結部材を締結する締結部材を備えたことを特徴とする。
この構成においては、記録媒体又は転写ベルトの外周面上に現像剤像を転写する状態である平行状態を保持するために第1転写ユニット及び第2転写ユニットが揺動しないように締結部材が備えられている。また、締結部材を除けば第1転写ユニット及び第2転写ユニットが揺動自在となる。
したがって、平行状態において、揺動することなく記録媒体又は転写ベルトの外周面上に現像剤像が転写されるので、転写精度が低下することがない。
(7)モノクロ画像用の現像剤像を形成するモノクロ画像用の像担持体と、
カラー画像用の現像剤像を形成する複数のカラー画像用の像担持体と、
(1)〜(6)の何れかに記載の転写ベルト装置と、を備え、
前記モノクロ画像用の像担持体に形成されたモノクロ画像用の現像剤像及び前記複数のカラー画像用の像担持体のそれぞれに形成された複数のカラー画像用の現像剤像を前記転写ベルトに転写した後、記録媒体に転写することを特徴とする。
この構成においては、(1)〜(6)の何れかに記載の転写ベルト装置によって、モノクロ画像用の像担持体及び複数のカラー画像用の像担持体の表面に形成された現像剤像が転写ベルトの外周面上に重ね合わされて転写された後、記録媒体に転写されて画像形成される。
(8)モノクロ画像用の現像剤像を形成するモノクロ画像用の像担持体と、
カラー画像用の現像剤像を形成する複数のカラー画像用の像担持体と、
(1)〜(6)の何れかに記載の転写ベルト装置と、を備え、
前記モノクロ画像用の像担持体に形成されたモノクロ画像用の現像剤像及び前記複数のカラー画像用の像担持体のそれぞれに形成された複数のカラー画像用の現像剤像を前記転写ベルトに搬送される前記記録媒体に転写することを特徴とする。
この構成におていは、(1)〜(6)の何れかに記載の転写ベルト装置によって、モノクロ画像用の像担持体及び複数のカラー画像用の像担持体の表面に形成された現像剤像が記録媒体に重ね合わされて転写され、画像形成される。
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)駆動機構の回転軸を中心にして第1転写ユニット及び第2転写ユニットを揺動自在に連結することによって、装置の構成を単純にでき、第1転写ユニット又は第2転写ユニットを第2転写ユニット又は第1転写ユニットに対して容易に揺動させることができる。
また、転写ベルトを第1転写ユニット及び第2転写ユニットから容易に着脱でき、転写ベルト、第1転写ユニット及び第2転写ユニットの交換作業の作業性を向上させることができる。
(2)駆動機構を第1転写ユニット又は第2転写ユニットに備えることによって、第1転写ユニット及び第2転写ユニットを連結する作業性を向上させることができ、装置の組立てを容易にできる。
(3)駆動機構を第2転写ユニットに備えることによって、装置の複数の機種間において駆動機構を備えたカラー画像用の第2転写ユニットを共通にし、互いに異なる構成の複数のモノクロ画像用の第1転写ユニットを連結することができるので、装置の複数の機種間で部品の共通化を図ることができ、機種の増加に伴う部品の種類の増加を低減できる。
(4)第1転写ユニット又は第2転写ユニットを平行状態からテンション機構が転写ベルトに張力を作用させる位置に向かって揺動させることによって、より容易に張架していた転写ベルトを緩ませることができるので、より容易に転写ベルト、第1転写ユニット及び第2転写ユニットの交換を行うことができる。
(5)平行状態を保持するために第1転写ユニット及び第2転写ユニットの揺動を禁止する締結部材を備えたことによって、転写ベルトの着脱性を保持しつつ転写精度を維持することができる。
(6)(1)〜(5)の何れかに記載の転写ベルト装置を用いて画像形成を行うことによって、転写ベルトを第1転写ユニット及び第2転写ユニットから容易に着脱でき、転写ベルト、第1転写ユニット及び第2転写ユニットの交換作業の作業性を向上させることができる。
以下、この発明の最良の実施形態に係る転写ベルト装置及び画像形成装置を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、この発明の実施形態に係る転写ベルト装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。画像形成装置100は、外部から伝達された画像データに応じて、用紙等の記録媒体に対して多色および単色の画像を形成する。このため、画像形成装置100は、露光ユニットE、感光体ドラム(本発明の像担持体に相当する。)101(101a〜101d)、現像ユニット102(102a〜102d)、帯電ローラ103(103a〜103d)、クリーニングユニット104(104a〜104d)、転写ベルト11、一次転写ローラ(本発明の転写ローラに相当する。)13(13a〜13d)、二次転写ローラ14、定着装置15、用紙搬送路P1,P2,P3、給紙カセット16、手差し給紙トレイ17及び排紙トレイ18等を備えている。
画像形成装置100は、ブラック(K)と、カラー画像を色分解して得られる減法混色の3原色であるイエロー(Y)、マゼンタ(M)及びシアン(Y)の3色との計4色の各色相に対応した画像データを用いて画像形成を行う。感光体ドラム101(101a〜101d)、現像ユニット102(102a〜102d)、帯電ローラ103(103a〜103d)、一次転写ローラ13(13a〜13d)及びクリーニングユニット104(104a〜104d)は、各色相に応じてそれぞれ4個ずつ設けられており、4つの画像形成ステーションPa〜Pdを構成している。画像形成ステーションPa〜Pdは、転写ベルト11の副走査方向である移動方向(本発明の一定方向に相当する)に並列に配列されている。
帯電ローラ103は、感光体ドラム101の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。帯電ローラ103に代えて、帯電ブラシを用いた接触方式の帯電器、又は、帯電チャージャを用いた非接触方式の帯電器を用いることもできる。露光ユニットEは、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー4及び反射ミラー8等を備えており、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによって変調されたレーザビームのそれぞれを感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに照射する。感光体ドラム101a〜101dのそれぞれには、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによる潜像が形成される。
現像ユニット102は、潜像が形成された感光体ドラム101aの表面に現像剤(トナー)を供給し、潜像をトナー像に顕像化する。現像ユニット102a〜102dのそれぞれは、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナーを収納しており、感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに形成された各色相の潜像をブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット104は、現像・画像転写後における感光体ドラム101上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
感光体ドラム101の上方に配置されている転写ベルト11は、駆動ローラ11aと従動ローラ11bとの間に張架されてトナー像を搬送する搬送経路を形成している。転写ベルト11の外周面は、感光体ドラム101d、感光体ドラム101c、感光体ドラム101b及び感光体ドラム101aにこの順に対向する。この転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム101a〜101dに対向する位置に、一次転写ローラ13a〜13dが配置されている。転写ベルト11が感光体ドラム101a〜101dに対向する位置のそれぞれが一次転写位置である。
転写ベルト11は、厚さ100μm〜150μm程度のフィルムを用いて無端状に形成されており、堆積抵抗率は1011〜1012Ω・cmのレベルである。転写ベルト11の抵抗値がこのレベルよりも低い場合には転写ベルト11からのリークが生じて一次転写時に充分な転写電力を維持することができず、転写ベルト11の抵抗値がこのレベルよりも高い場合には各転写位置を通過後の転写ベルト11を除電する手段が別途必要になるからである。
本発明の転写部材である一次転写ローラ13a〜13dには、感光体ドラム101a〜101dの表面に担持されたトナー像を転写ベルト11上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが定電圧制御によって印加される。これによって、感光体ドラム101(101a〜101d)に形成された各色相のトナー像は転写ベルト11の外周面に順次重ねて転写され、転写ベルト11の外周面にカラーのトナー像が形成される。
但し、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、4つの感光体ドラム101a〜101dのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体101のみにおいて潜像及びトナー像の形成が行われる。例えば、モノクロ画像の転写時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム101aのみにおいて潜像の形成及びトナー像の形成が行われ、転写ベルト11の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。
なお、この発明の実施形態では、転写ベルト11に付与される一次転写バイアス量を一定にするため、カラー画像用の感光体ドラム101b〜101dの周面に形成されるトナー像及びモノクロ画像用の感光体ドラム101aの周面に形成されるトナー像を転写ベルト11に転写するカラー画像の転写時であっても、モノクロ画像用の感光体ドラム101aの周面に形成されたトナー像を転写ベルト11に転写するモノクロ画像の転写時であっても常に全ての一次転写ローラ13a〜13dに同一の一次転写バイアスが印加される。それに伴って、常に全ての一次転写ローラ13a〜13dが転写ベルト11に当接した状態となる。常に当接していないと、画像形成時毎に転写ベルト11に付与される一次転写バイアス量が変化し、転写ベルト11へのトナー像の転写精度がばらついてしまうからである。
一次転写バイアスは、最初のトナー像の転写ベルト11に対する転写が開始されてから全てのトナー像の転写が終了するまでの間において一次転写ローラ13a〜13dの全てに印加される。これは、カラー画像の転写時及びモノクロ画像の転写時において、全てのトナー像の転写ベルト11への転写が終了するまで一次転写ローラ13a〜13dに当接された転写ベルト11に常に同一の一次転写バイアスを供給し、カラー画像の転写時及びモノクロ画像の転写時におけるトナー像の転写精度を適切に保持するためである。
例えば、カラー画像の転写時においては、少なくとも感光体ドラム101dの周面に形成されたイエローのトナー像を転写ベルト11に転写開始する時から感光体ドラム101aの周面に形成された黒色のトナー像の転写が終了する間、常に一次転写ローラ13a〜13dに一次転写バイアスが印加される。また、モノクロ画像の転写時においては、少なくとも感光体ドラム101aの周面に形成された黒色のトナー像を転写ベルト11に転写開始する時から転写が終了する間、常に一次転写ローラ13a〜13dに一次転写バイアスが印加される。
各一次転写ローラ13a〜13dは、直径8〜10mmの金属(例えばステンレス)を素材とする軸の表面を導電性の弾性材(例えばEPDM,発泡ウレタン等)により被覆して構成されており、導電性の弾性材によって転写ベルト11に均一に高電圧を印加する。また、一次転写ローラ13a〜13dのような中間転写ローラに代えて、ブラシ状の中間転写部材を用いることもできる。
なお、一次転写ローラ13a〜13dのそれぞれは、感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに対して、感光体ドラム101a〜101dの周面における転写ベルト11の当接位置における法線方向と異なる方向に付勢されている。
各一次転写位置において転写ベルト11の外周面に転写されたトナー像は、転写ベルト11の回転によって、二次転写ローラ14との対向位置に搬送される。二次転写ローラ14は、画像形成時において、内周面が駆動ローラ11aの周面に接触する転写ベルト11の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。給紙カセット16又は手差し給紙トレイ17から給紙された用紙が二次転写ローラ14と転写ベルト11との間を通過する際に、二次転写ローラ14にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、転写ベルト11の外周面から用紙の表面にトナー像が転写される。
なお、二次転写ローラ14と転写ベルト11とのニップ圧を所定値に維持するために、二次転写ローラ14又は駆動ローラ11aの何れか一方を硬質材料(金属等)によって構成し、残る他方を弾性ローラ等の軟質材料(弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等)とする。
また、感光体ドラム101から転写ベルト11に付着したトナーのうち用紙上に転写されずに転写ベルト11上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、クリーニングユニット104によって回収される。
トナー像が転写された用紙は、定着装置15に導かれ、加熱ローラ15aと加圧ローラ15bとの間を通過して加熱及び加圧を受ける。これによって、トナー像が、用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ18aによって排紙トレイ18上に排出される。
画像形成装置100には、用紙カセット16に収納されている用紙を二次転写ローラ14と転写ベルト11との間及び定着装置15を経由して排紙トレイ18に送るための略垂直方向の用紙搬送路P1が設けられている。用紙搬送路P1には、用紙カセット16内の用紙を一枚ずつ用紙搬送路P1内に繰り出すピックアップローラ16a、繰り出された用紙を上方に向けて搬送する搬送ローラr、搬送されてきた用紙を所定のタイミングで二次転写ローラ14と転写ベルト11との間に導くレジストローラ19、及び、用紙を排紙トレイ18に排出する排紙ローラ18aが配置されている。
また、画像形成装置100の内部には、手差し給紙トレイ17からレジストローラ19に至る間に、ピックアップローラ17a及び搬送ローラrを配置した用紙搬送路P2が形成されている。さらに、排紙ローラ18aから用紙搬送路P1におけるレジストローラ19の上流側に至る間には、用紙搬送路P3が形成されている。
排紙ローラ18aは、正逆両方向に回転自在にされており、用紙の片面に画像を形成する片面画像形成時、及び、用紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第2面画像形成時に正転方向に駆動されて用紙を排紙トレイ18に排出する。一方、両面画像形成における第1面画像形成時には、排出ローラ18aは、用紙の後端が定着装置15を通過するまで正転方向に駆動された後、用紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて用紙を用紙搬送路P3内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された用紙は、表裏面及び前後端を反転した状態で用紙搬送路P1に導かれる。
レジストローラ19は、用紙カセット16若しくは手差し給紙トレイ17から給紙され、又は、用紙搬送路P3を経由して搬送された用紙を、転写ベルト11の回転に同期したタイミングで2次転写ローラ14と転写ベルト11との間に導く。このため、レジストローラ19は、感光体ドラム101や転写ベルト11の動作開始時には回転を停止しており、転写ベルト11の回転に先立って給紙又は搬送された用紙は、前端をレジストローラ19に当接させた状態で用紙搬送路P1内における移動を停止する。この後、レジストローラ19は、2次転写ローラ14と転写ベルト11とが圧接する位置で、用紙の前端部と転写ベルト11上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。
図2は、この発明の実施形態に係る転写ベルト装置の構成を示す正面図である。この実施形態に係る転写ベルト装置200では、駆動ローラ11a及び従動ローラ11bに張架された転写ベルト11のトナー像の搬送経路の下側に対向するように一次転写位置Ta〜Tdを配置している。また、矢印Q方向の転写ベルト11の移動方向における最も下流側に配置された一次転写ローラ13aの下流側で、この一次転写ローラ13aに近接する位置に二次転写ローラ14を配置している。
これは、略垂直方向に搬送される用紙に対して転写ベルト11からトナー像を二次転写する構成において、画像形成装置100の小型化を実現しつつ、最も上流側の一次転写ローラ13dによる一次転写を開始した後に二次転写ローラ14による二次転写を終了するまでの時間を短縮して画像形成速度を高速化するためである。
各一次転写位置Ta〜Tdにおいて、一次転写ローラ13a〜13dは、転写ベルト11の移動方向における感光体ドラム101a〜101dの下流側で、転写ベルト11を挟んで感光体ドラム101a〜101dに接触しない位置に配置されている。転写ベルト11は、一次転写ローラ13a〜13dによって感光体ドラム101a〜101dに当接する方向に常に押圧されている。
一次転写ローラ13a〜13dは、ローラ昇降部材21a〜21dのL字形状の一端に軸支されている。ローラ昇降部材21a〜21dは、一次転写ローラ13a〜13dの軸方向に直交する方向の断面がL字形状を呈し、屈曲部において一転写ローラ13a〜13dの軸方向に平行な軸で揺動自在に支持されている。ローラ昇降部材21aは、上端(他端)にスライド部材22aが係止されている。ローラ昇降部材21b〜21dは、上端(他端)にスライド部材22bが係止されている。
各スライド部材22a及び22bは、周面が同軸上に配置された第1の回転カム23a及び第2の回転カム23bに係合し、各回転カム23a,23bの回転による周面の変位及びスプリング24a,24bにより生じる矢印Q方向に略平行な水平方向の弾性力によって水平方向に往復移動自在にされている。スライド部材22a,22bが水平方向に移動することにより、ローラ昇降部材21a〜21dが揺動し、一次転写ローラ13aは単独で、一次転写ローラ13b〜13dは一体的に感光体ドラム101a〜101dに接近する位置と離間する位置との間を移動(昇降)する。
第1の回転カム23a及び第2の回転カム23bは、図3(A)〜(C)に示すようにそれぞれ所定の周面形状を有し、図示しない単一の駆動源による駆動力を受けて一体的に回転する。図3(A)〜(C)は第1及び第2の回転カム23a,23bの上面、正面及び背面から見た図である。
なお、一次転写ローラ13a〜13dがカラー画像の転写(カラー画像形成モード)時、モノクロ画像の転写(モノクロ画像形成モード)時及び待機時のそれぞれに応じた位置に移動することにより、転写ベルト11のトナー像の搬送経路が変形する。これにともなって、図2に示す一端にスプリング27が係止されたレバー26の他端に支持されているテンションローラ25が上下に変位し、転写ベルト11の張力が一定に維持される。また、テンションローラ25は接地されている。なお、テンションローラ25及びスプリング27がこの発明のテンション機構に含まれる。
図4は、この発明の実施形態に係る転写ベルト装置の各モード時の状態を示す背面図である。カラー画像形成を行うカラー画像形成モード時には、図4(A)に示すように一次転写位置Ta〜Tdの全てにおいて一次転写が行われるため、モノクロ画像用の一次転写ローラ13a及びカラー画像用の一次転写ローラ13b〜13dの全てが感光体ドラム101a〜101dに近接する下降位置に下降している。
モノクロ画像形成を行うモノクロ画像形成モード時には、図4(B)に示すように一次転写位置Taにおいてのみ一次転写が行われるため、モノクロ画像用の一次転写ローラ13aのみが感光体ドラム101aに近接する下降位置に下降している。
画像形成を行わない待機処理を行う待機時には、図4(C)に示すように一次転写ローラ13a〜13dの全てが感光体ドラム11から離間する上側の位置に上昇している。
図4(B)に示したモノクロ画像形成時の転写ベルト装置200において、上昇している一次転写ローラ13b〜13dが転写ベルト11に接触しない程度に上昇しているように図示されているが、自重によって実際は図示した状態よりも下降しているので転写ベルト11に当接する。また、一次転写バイアスによっても転写ベルト11を引き付けるので、常に一次転写ローラ13a〜13dは転写ベルト11に当接した状態となっている。
なお、ローラ昇降部材21a〜21d及びスライド部材22a,22bが本発明の転写部材移動機構に相当する。
図5は、この発明の実施形態に係る転写ベルト装置の構成を示す背面図である。図5は、カラー画像の転写時の状態を示している。転写ベルト装置200の裏面側には、転写ローラ13a〜13dのそれぞれに同一の一次転写バイアスを印加する導電部材40が配置されている。導電部材40は、矢印Q方向に伸びたワイヤ形状であってスライド部材22a,22bに配置され、スライド部材22a,22bの往復移動に伴って移動する。また、導電部材40は、第1の回転カム23a及び第2の回転カム23bの回転軸を一巡した状態で配置され、接続された当接部材40a〜40dに電力を供給する。
第1の回転カム23a及び第2の回転カム23bの回転軸に導電部材40を一巡させたのは、スライド部材22a,22bの往復移動に伴う導電部材40移動によって、矢印Q方向に導電部材40を伸縮させるためである。さらに、導電部材40は、両端部に接続された図示しない電源装置から電力が供給される。
導電性を有する当接部材40a〜40dは、一端側の支持端部が各一次転写ローラ13a〜13dの上方のスライド部材22a,22bに固定され、他端側の自由端部が一次転写ローラ13a〜13dの軸に当接し、導電部材40からの電力を一次転写ローラ13a〜13dに供給する。また、当接部材40a〜40dは、当接方向に弾性力が生じ、常に一次転写ローラ13a〜13dの軸に当接する。
図6は、この発明の実施形態に係る転写ベルト装置の構造を説明するための説明図である。転写ベルト装置200は、同図に示すようにモノクロ画像用フレーム50aに駆動ローラ11a、ローラ昇降部材21a、スライド部材22a及び一次転写ローラ13a等が配置されて構成された第1転写ユニット70a、及び、カラー画像用フレーム50bに従動ローラ11b、ローラ昇降部材21b〜21d、スライド部材22b〜22d及び一次転写ローラ13b〜13d等が配置されて構成された第2転写ユニット70bに転写ベルト11が張架されて構成される。
本発明の第1連結部材及び第2連結部材であるモノクロ画像用フレーム50a及びカラー画像用フレーム50bは、図6の拡大図に示すように、一端51a,51bが鍵形状を呈している。また、モノクロ画像用フレーム50a及びカラー画像用フレーム50bは、一端51a,51bが噛み合わさって連結される。
各フレーム50a,50bの一端51a,51bは、弾性変形可能な樹脂で形成され、固定孔52a,52b及び離接孔53a,53bを有する。固定孔51a,51bは、第1の回転カム23a及び第2の回転カム23bの回転軸23cを回転自在に支持しつつ、回転軸23cを軸としてモノクロ用フレーム50a及びカラー用フレーム50bを連結する。離接孔53a,53bは、溝54a,54bを有している。
図7は、この発明の実施形態に係る転写ベルト装置の揺動状態を示す説明図である。図7(A)は、第1転写ユニット70a及び第2転写ユニット70bの長手方向が矢印Q方向に平行となる平行状態を示す。また、図7(B)は、平行状態から回転軸23cを軸にして第2転写ユニット70bに対して第1転写ユニット70aが揺動した状態を示す。また、第1転写ユニット70aは、図7(B)に示す点線の範囲で揺動する。
モノクロ用フレーム50a及びカラー用フレーム50bは、図8に示すように平行状態において締結部材60によって、モノクロ用フレーム50a及びカラー用フレーム50bが揺動しないように連結固定される。締結部材60は、プレート61及びねじ62等から構成される。プレート61は、図6に示すように段ビス56に螺合されるねじ孔61aとねじ55に螺合されるねじ孔61bを有する。段ビス56は、図8に示すようにモノクロ用フレーム50a及びカラー用フレーム50bの外側から、ねじ溝を有する先端側の段がプレート61のねじ孔61aに螺合し、先端側の段よりも直径の大きいねじ溝を有しない段が離接孔53a,53bに嵌合する。ねじ62は、モノクロ用フレーム50aの外側からモノクロ用フレーム50aのねじ孔55及びプレート61のねじ孔61bに螺合する。
また、第1転写ユニット70aを揺動させる際は、ねじ62をモノクロ用フレーム50a及びプレート61から外してやればよい。この時、モノクロ用フレーム50bは、離接孔53aにおいて段ビス56に外嵌しているが溝54aは弾性変形可能なので、揺動する際に溝54bを介して段ビス56から外れる。逆に、段ビス56から外れたモノクロ用フレーム54aは、溝54aを介して離接孔53aにおいて段ビス56に再び外嵌する。
したがって、第1転写ユニット70aは、ねじ62をプレート61から外してやれば揺動自在となる。
なお、単一のプレート61を用いてモノクロ用フレーム50a及びカラー用フレーム50bの片側を締結しているが、2つのプレート61を用いて両側を締結してもよい。
また、段ビス56は、平行状態においてモノクロ用フレーム50a及びカラー用フレーム50bの長手方向が適切に矢印Q方向に平行に連結するように感光体ドラム101a〜101dが位置する方向への揺動を規制するストッパーの機能を果たす。導電部材40は、モノクロ用フレーム50aが揺動する際に回転軸23cを一巡した箇所が弾性変形しつつモノクロ用フレーム50a側の部分が揺動する。
これによって、第1転写ユニット70a及び第2転写ユニット70bが有する各ローラ11a,11b同士の転写ベルト11に接触している各位置からの直線距離が、転写ベルト11の張架を緩める程度にまで縮まるので、転写ベルト11を第1転写ユニット70a及び第2転写ユニット70bから容易に着脱でき、転写ベルト11、第1転写ユニット70a及び第2転写ユニット70bの交換を容易に行うことができる。
また、締結部材60を用いて平行状態を維持しているので、平行状態において第1転写ユニット50aが揺動することなく転写ベルト11に現像剤像を転写でき、転写ベルトの着脱性を保持しつつ転写精度を維持することができる。
さらに、平行状態から第1転写ユニット70aをテンションローラ25が転写ベルト11に張力を作用させる位置に向かって揺動させているので、揺動によってテンションローラ25から転写ベルト11が離間し、テンションローラ25が転写ベルト11に張力を作用させることがなくなる。これによって、より容易に張架していた転写ベルトを緩ませることができ、より容易に転写ベルト、第1転写ユニット及び第2転写ユニットの交換を行うことができる。
なお、第1転写ユニット70aの揺動範囲は、第1転写ユニット70a及び第2転写ユニット70bを転写ベルト11から容易に着脱できる程度に転写ベルト11の張架を緩めるられる範囲であればよい。
また、平行状態であって、図7(A)に示すように全ての一次転写ローラ13a〜13dが降下したカラー画像形成を行う状態において、一次転写ローラ13a〜13dの配置間隔の全てが駆動ローラ11aの外周の長さの整数倍に略等しい。本実施形態では、全ての配置間隔が駆動ローラ11aの外周の長さLと略等しい。なお、略等しいとしたのは誤差を考慮したものである。
これによって、感光体ドラム101a〜101dの表面に形成されたトナー像を転写ベルト11の外周面上に転写して重ね合わせる(レジストする)際の制御を単純にできる。
これは、本実施形態では、各感光体ドラム101a〜101dに形成されたトナー像を転写するそれぞれの一次転写位置Ta〜Tdでの転写タイミングを駆動ローラ11aの回転数を基準にしているので、駆動ローラの回転数に基づいて正確に転写タイミングが設定でき、駆動ローラ11aの回転速度に影響を受けることがないからである。
なお、本実施形態では、一次転写ローラ13a〜13dの配置間隔の全てを駆動ローラ11aの外周の長さのと略等しくしたが全て同じ配置間隔でなくてもよく、それぞれの配置間隔が駆動ローラ11aの外周の長さの整数倍に略等しければ異なっていてもよい。例えば、図9に示すように、一次転写ローラ13aと13bとの配置間隔を駆動ローラ11aの外周の長さLの2倍(2L)とし、一次転写ローラ13b〜13dまでの配置間隔をLとしてもよい。
これによって、図10に示すようにカラー画像用の感光体ドラム101b〜101dに比べて直径の大きな感光体ドラム101aをモノクロ画像用として用いることができ、感光体ドラム101aだけ長い寿命の感光体ドラムを用いることができる。
これは、感光体ドラム101は、トナー像の転写後に表面上に付着している残存トナー等をクリーニングユニット104が削り取る(除去する)が、その時残存トナーとともに表面の感光層も削り取られる。そのため、感光体ドラム101を使用すればするほど感光層が削り取られて寿命が減っていくが、外周の長さが長いほど、同一部分の使用頻度が減少し、寿命が長くなるからである。
なお、モノクロ画像用の感光体ドラム101aは、カラー画像形成及びモノクロ画像形成の両方において使用されるので、カラー画像用の感光体ドラム101b〜101dに比べて使用頻度が高い。そのため、モノクロ画像用の感光体ドラム101a及びカラー画像用の感光体ドラム101b〜101dの寿命が同じでも使用可能期間はモノクロ画像用の感光体ドラム101aの方が短くなるので、モノクロ画像用の感光体ドラム101aの寿命を長くすることは交換時期等の保守作業の期間をカラー画像用の感光体ドラム101b〜101dの期間と同様にできる点で有効である。
また、感光体ドラム101aの直径を大きくすることで、モノクロ画像形成速度の高速化を図ることができる。これは、外周の長さが短いと感光体ドラム101の外周に配置される帯電ローラ103やクリーニングローラ104等が接する面積が狭くなり、帯電や残存トナーの除去等の作業能力が低くなるので、感光体ドラム101の回転速度を遅くして作業する時間を確保しなければならないからである。
しかも、本実施形態の転写ベルト装置200と上述の図9に示す転写ベルト装置200に関しては、第1転写ユニット70aの構成が異なるだけであり、その他の構成は略同じ構成にすることができる。したがって、画像形成装置100の複数の機種間で転写ベルト装置200の部品の共通化を図ることができる。例えば、上述したように第2転写ユニット70bのみ全機種共通で第1転写ユニット70aのみを機種毎に目的(例えば、画像形成速度)に応じて変更することができる。
これによって、転写ベルト装置200の機種の増加に伴う部品の種類の増加を低減できる。また、モノクロ用フレーム50a及びカラー用フレーム50bで第1連結ユニット及び第2連結ユニットを連結するので、転写ベルト装置200の複数の機種間で組立て方法も共通化できる。
これらによって、コストアップを抑制しつつ転写ベルト装置200及び画像形成装置100の機種を増加できる。
また、第1の回転カム23a及び第2の回転カム23bの回転軸23cを中心にして第1転写ユニット70a及び第2転写ユニット70bを揺動自在に連結しているので、第1転写ユニット70a及び第2転写ユニット70bを連結、揺動させるための軸を新たに設ける必要がなく、転写ベルト装置200の構成を単純にでき、第1転写ユニット50aを第2転写ユニット50bに対して容易に揺動させることができる。
また、転写ベルト11を第1転写ユニット50a及び第2転写ユニット50bから容易に着脱でき、転写ベルト11、第1転写ユニット50a及び第2転写ユニット50bの交換作業の作業性を向上させることができる。
さらに、本実施形態では、図6に示すように駆動機構である第1の回転カム23a、第2の回転カム23b及び回転軸23cを第2転写ユニット70bに備えているので、第1転写ユニット及び第2転写ユニットを連結する際に例えば駆動機構を第1転写ユニットに組み込んだ後に第1転写ユニット70a及び第2転写ユニット70bを連結させるといった面倒な作業が必要なく、第1転写ユニット70a及び第2転写ユニット70bを連結する作業性を向上させることができ、転写ベルト装置200の組立てを容易にできる。
なお、第1転写ユニット70aに駆動機構である第1の回転カム23a、第2の回転カム23b及び回転軸23cを第1転写ユニット70aに備えてもよい。
また、図11に示すように、モノクロ画像用フレーム50aとカラー画像用フレーム50bとを同一形状としてもよい。例えば、図11に示すようにモノクロ画像用フレーム50a及びカラー画像用フレーム50bの一端51a及び51bの鍵部分の向きを全て同方向に形成する。これにより、ノクロ画像用フレーム50a及びカラー画像用フレーム50bを上下方向を一致させた状態で連結することができ、図9に示す転写ベルト装置200と同様な転写ベルト装置200を形成することができる。なお、第1転写ユニット70a、70bを構成するローラ昇降部材21やスライド部材22等は、それぞれモノクロ画像用、カラー画像用を用いて構成される。
これによって、より部品の共通化を図ることができ、転写ベルト装置200の機種の増加に伴う部品の種類の増加を低減できるので、コストアップを抑制しつつ転写ベルト装置200及び画像形成装置100の機種を増加できる。
なお、本発明の実施形態では、転写ベルト11にトナー像を転写して搬送する構成を用いているが特にこれに限定されるものではなく、転写ベルト11で記録媒体を搬送しつつ、記録媒体にトナー像を転写する構成であってもよい。
この発明の実施形態に係る転写ベルト装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。 同転写ベルト装置の構成を示す正面図である。 同転写ベルト装置に備えられる回転カムの構成を示す外観図である。 同転写ベルト装置の各モード時の状態を示す背面図である。 同転写ベルト装置の構成を示す背面図である。 同転写ベルト装置の構造を説明するための説明図である。 同転写ベルト装置の揺動状態を示す説明図である。 同転写ベルト装置に備えられるフレームの連結状態を示す説明図である。 同転写ベルト装置の構成を示す正面図である。 同転写ベルト装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。 同転写ベルト装置に備えられるフレームの一部の構成を拡大した拡大図である。
符号の説明
11−転写ベルト
11a−駆動ローラ
13−一次転写ローラ
21−ローラ昇降部材
22−スライド部材
23a−第1の回転カム
23b−第2の回転カム
23c−回転軸
50a−モノクロ画像用フレーム
50b−カラー画像用フレーム
70a−第1転写ユニット
70b−第2転写ユニット
100−画像形成装置
101−感光体ドラム
200−転写ベルト装置

Claims (8)

  1. 複数のローラで張架され、一定方向に沿って並列に配置されたモノクロ画像用の像担持体及び複数のカラー画像用の像担持体に対向して記録媒体又は現像剤像が搬送される搬送経路を形成する無端状の転写ベルトを備え、
    前記複数のローラのうちの少なくとも1つと、前記モノクロ画像用の像担持体に形成される現像剤像を前記記録媒体又は前記転写ベルトの外周面上に転写する昇降自在なモノクロ画像用の転写ローラと、前記モノクロ画像用の転写ローラを備えたモノクロ画像用の転写部材移動機構と、前記モノクロ画像用の転写部材移動機構を備えた第1連結部材と、を有する第1転写ユニットと、
    前記複数のローラのうちの前記第1転写ユニットが有するローラ以外の少なくとも1つと、前記複数のカラー画像用の像担持体のそれぞれにおいて形成される現像剤像を前記記録媒体又は前記転写ベルトの外周面上に転写する昇降自在な複数のカラー画像用の転写ローラと、前記複数のカラー画像用の転写ローラを備えたカラー画像用の転写部材移動機構と、前記カラー画像用の転写部材移動機構を備えた第2連結部材と、を有する第2転写ユニットと、
    前記モノクロ画像用の転写部材移動機構及び前記カラー画像用の転写部材移動機構のそれぞれを介して前記転写ローラを昇降させる駆動機構であって、駆動力の伝達を受け、該駆動力を前記モノクロ画像用の転写部材移動機構及び前記カラー画像用の転写部材移動機構に供給する単一の回転軸を有する駆動機構と、を備え、
    前記回転軸において前記第1連結部材及び前記第2連結部材を揺動自在に連結することを特徴とする転写ベルト装置。
  2. 前記駆動機構は、所定の周面形状を有し、回転による周面の変位に伴って前記モノクロ画像用の転写部材移動機構及び前記カラー画像用の転写部材移動機構のそれぞれを駆動する前記回転軸に支持された第1の回転カム及び第2の回転カムを含み、前記前記第1連結部材及び前記第2連結部材を、前記回転軸を中心に揺動自在に連結することを特徴とする請求項1に記載の転写ベルト装置。
  3. 前記駆動機構は、前記第1転写ユニット又は前記第2転写ユニットに備えられることを特徴とする請求項1に記載の転写ベルト装置。
  4. 前記駆動機構は、前記第2転写ユニットに備えられることを特徴とする請求項1に記載の転写ベルト装置。
  5. 前記第1転写ユニット及び前記第2転写ユニットを介して前記モノクロ画像用の像担持体及び前記複数のカラー画像用の像担持体の配置位置に対向する位置に前記転写ベルトに張力を作用させるテンション機構を備え、
    前記第1転写ユニット又は第2転写ユニットは、前記第1転写ユニット及び前記第2転写ユニットの長手方向が前記一定方向に平行である平行状態おいて、前記テンション機構が前記転写ベルトに張力を作用させる位置に近づく方向に前記第2転写ユニット又は前記第1転写ユニットに対して揺動することを特徴とする請求項1に記載の転写ベルト装置。
  6. 前記平行状態において、前記第1連結部材及び第2連結部材を締結する締結部材を備えたことを特徴とする請求項1に記載の転写ベルト装置。
  7. モノクロ画像用の現像剤像を形成するモノクロ画像用の像担持体と、
    カラー画像用の現像剤像を形成する複数のカラー画像用の像担持体と、
    請求項1〜6の何れかに記載の転写ベルト装置と、を備え、
    前記モノクロ画像用の像担持体に形成されたモノクロ画像用の現像剤像及び前記複数のカラー画像用の像担持体のそれぞれに形成された複数のカラー画像用の現像剤像を前記転写ベルトに転写した後、記録媒体に転写することを特徴とする画像形成装置。
  8. モノクロ画像用の現像剤像を形成するモノクロ画像用の像担持体と、
    カラー画像用の現像剤像を形成する複数のカラー画像用の像担持体と、
    請求項1〜6の何れかに記載の転写ベルト装置と、を備え、
    前記モノクロ画像用の像担持体に形成されたモノクロ画像用の現像剤像及び前記複数のカラー画像用の像担持体のそれぞれに形成された複数のカラー画像用の現像剤像を前記転写ベルトに搬送される前記記録媒体に転写することを特徴とする画像形成装置。
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