JP2008281699A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転移動して複数の現像器を切り換える画像形成装置においてファーストプリントタイムを速くする。
【解決手段】 中間転写ベルト上のトナー像が第１回転部材を経由して第２回転部材へ搬送され記録材へ転写される装置において、中間転写ベルトの移動方向に関して、一次転写部が第１回転部材と第２回転部材の中央部より第１回転部材側に位置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転移動する複数の現像器により像担持体にトナー像を形成する画像形成装置に関し、特に像担持体の配置に関するものである。

従来、画像形成プロセスに電子写真方式や静電気録方式を採用した種々の形式の画像形成装置がある。これら各種形式の画像形成装置の中には、プリンタ、複写機に広く採用されている像担持体としての感光ドラムがある。この感光ドラムの周辺には、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段などのプロセス手段が配置されている。更に装置内には、記録材搬送手段や定着手段などが配設されている。

図６に示す様に、像担持体３００上のトナー像を記録材に転写する際、一旦ベルト体にトナー像を担持させる装置、即ち像担持体から転写されるトナー像を中間転写体（中間転写ベルト）３０１で担持する画像形成装置がある（特許文献１参照）。
特開２００５−７０２０７号公報

ところで一般的に、中間転写ベルトの長さは画像形成装置が出力する最長通紙サイズから一定長さ以下に短縮することに制約があり、装置本体の小型化を行う場合、中間転写ベルトの長さが装置本体の最大寸法に影響する割合が大きい。

そこで、上記従来の装置では中間転写ベルトを斜めに配置すること装置本体の奥行き方向の長さを抑える構成としている。

しかしながらこの従来の装置では、斜めの中間転写ベルトの中央よりやや上方に感光体を配置し、感光体の上方に現像ユニットを配置する構成となっている。

この様に、中間転写ベルト上の一次転写を行う位置と二次転写位置を行う位置が離れていると、装置本体がプリント信号を受け取ってから実際に記録材に転写が行われるまで時間がかかるという問題があった。例えば、従来の装置の場合、一次転写位置は斜めに配置された中間転写ベルトの上面の中央部やや上方に配置されており、二次転写部は中間転写ベルト搬送方向にて約３／４周後となっている。このため、一次転写が終了しても中間転写ベルトの搬送距離にして約３／４周後までの間、二次転写終了までに時間を要すことになるという問題があった。

上記課題を解決するため本発明は、像担持体と、複数の現像器を備え複数の現像器を前記像担持体に対して回転移動可能に支持する現像手段と、第１回転部材及び第２回転部材に掛け回された移動可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを介して前記像担持体と一次転写部を形成する一次転写部材と、前記中間転写ベルトを介して前記第２回転部材と二次転写部を形成する二次転写部材と、を有し、前記現像手段により前記像担持体に形成されたトナー像は前記一次転写部で前記中間転写ベルトに転写され、この中間転写ベルト上のトナー像は前記第１回転部材を経由して前記二次転写部へ搬送され記録材へ転写される画像形成装置において、前記中間転写ベルトの移動方向に関して、前記一次転写部は前記第１回転部材と前記第２回転部材の中央部より前記第１回転部材側に位置することを特徴とするものである。

以上説明した様に本発明によれば、中間転写ベルトに沿う一次転写部と二次転写部の距離を短くすることができ、記録材への転写タイミングを早くすることができる。

以下図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
最初に、本発明の実施形態であるカラー画像形成装置の全体について説明する。

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、４色フルカラーのレーザービームプリンターであり、図１はその概略構成を示す断面図である。

図１に示す様に、画像形成装置本体１００は、像担持体である感光ドラム２を有し、感光ドラム２の周囲には、帯電手段、露光手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段等が設けられている。帯電手段である帯電ローラ３は感光ドラム２を一様に帯電する。露光手段である露光器４は帯電された感光ドラム２上にレーザー光を照射して潜像を形成する。現像手段５は複数の現像器（現像カートリッジ）５ａ〜５ｄを備え、感光ドラム２上に形成された潜像を対応する色（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）のトナーで現像して顕像化する。転写手段は中間転写体（中間転写ベルト）７、一次転写部材８等から構成され、感光ドラム２上のトナー像を中間転写ベルト７に転写する。クリーニング手段６は感光ドラム２上の残留トナーを除去する。

次に動作について説明する。まず、感光ドラム２を、中間転写ベルト７の回転と同期させて、図１の矢印方向（反時計回り）に回転させる。そして、この感光ドラム２表面を帯電ローラ３によって均一に帯電すると共に、露光器４によってイエロー画像の光照射を行い、感光ドラム２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、回転式現像器切り替え手段を構成するロータリ１を駆動してイエローの現像カートリッジ５ａを現像位置に配置する。そして感光ドラム２上の静電潜像にイエロートナーが付着するように感光ドラム２の帯電極性と同極性でほぼ同電位の電圧を現像ローラに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７の内側に配置され、中間転写ベルト７を介して感光ドラム２と一次転写部を形成する一次転写部材である一次転写ローラ８にトナーと逆極性の電圧を印加する。これにより感光ドラム２上のイエローのトナー像を中間転写ベルト７上に一次転写する。

上述の様にしてイエロートナー像の一次転写が終了すると、マゼンダ、シアン、そしてブラックの各色の現像器５ｂ〜５ｄがロータリ１の駆動により順次回転移動し、感光ドラム２に対向する現像位置に位置決めされる。それにより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、現像、一次転写が順次行われ、中間転写ベルト７上に４色のトナー像が重ね合わされる。

尚、現像手段５は複数の現像器５ａ〜５ｄを備え複数の現像器５ａ〜５ｄを感光ドラム２に対して回転移動可能に支持するものである。現像手段５は現像器５ａ〜５ｄを収容し回転するロータリ１も有する。

中間転写ベルト７上のトナー像が巡回している間、二次転写部材である二次転写ローラ１０は、中間転写ベルト７とは非接触状態にある。またこの時、クリーニングユニット９も中間転写ベルト７とは非接触状態にある。

記録材であるシートＳは、装置下部に設けられた給紙カセット１１に積載収納されており、給紙ローラ１２によって給紙カセット１１から一枚ずつ分離給送され、レジストローラ対１３に給紙する。レジストローラ対１３は、給紙されたシートＳを中間転写ベルト７と２次転写ローラ１０の間に送り出す。この時、二次転写ローラ１０が中間転写ベルト７に圧接された状態にある（図１の状態）。つまり二次転写ローラ１０は中間転写ベルト７を介して第２回転部材（後述）と二次転写部を形成する。尚、給紙ローラ１２及びレジストローラ対１３は記録材を二次転写部に供給する供給手段である。

更に、二次転写ローラ１０にはトナーと逆極性の電圧が印加されており、前述の中間転写ベルト７上に重ね合わされた４色のトナー像は、一括して搬送されてきたシートＳの表面に二次転写されていく。

トナー像が転写されたシートＳは、定着手段である定着器１４に送られる。定着器１４においては、シートＳが加熱、加圧され、そのトナー像がシートＳ上に定着される。これにより、シートＳ上には定着画像が形成されることになり、このシートＳは、定着器１４から装置外部の上カバー１５の排紙部へ排出される。

ここで、中間転写ベルト７は第２回転部材である駆動ローラ７１と第１回転部材である張架ローラ７２により張架、駆動される構成であり、図１に示すように装置本体に略水平に配置されている。つまり中間転写ベルト７は第１回転部材及び第２回転部材に掛け回された移動可能なベルトである。そして現像手段５により像担持体２に形成されたトナー像は一次転写部で中間転写ベルト７に転写され、この中間転写ベルト７上のトナー像は第１回転部材７２を経由して第二転写部へ搬送され記録材Ｓへ転写される。

また中間転写ベルト７の移動方向に関して、一次転写部は第１回転部材７２と第２回転部材７１の中央部より第１回転部材側に位置する。つまり一次転写部は第１回転部材７２の近傍に位置する。

ここで、中間転写ベルト７の長さは、装置本体が仕様上で搬送および画像形成が可能な最大シート長に制約を受ける。このため、装置本体の小型化において、中間転写ベルト７の長さが図１における左右方向の装置本体の最大寸法に及ぼす影響が大きい。このため、本実施形態では中間転写ベルト７の図１における左右方向の長さに対し、露光器４、各色の現像器５ａ〜５ｄを含むロータリ１及び感光体ドラム２、電源基板１０１が中間転写ベルト７の上方投影面内に収まる配置とした。このことで、装置本体の図１における左右方向の最大寸法を短くすることができた。尚、電源基板１０１は装置本体の各部へ電源供給を行う電源手段である。

また、感光ドラム２を中間転写ベルト７の移動方向で下流側に位置する張架ローラ７２近傍に配置すると共に、ロータリ１を感光ドラム２の上流側に配置し、且つロータリ１の最下端部を感光ドラム２の中心より下げる構成としている。このことで、装置本体の高さを抑える効果が発生する。

このとき、駆動ローラ７１と張架ローラ７２により張架された中間転写ベルト７上で、これらのローラの中央部より張架ローラ７２側、つまりベルト搬送方向下流側に位置する張架ローラ７２近傍に感光ドラム２を配置している。このことは装置本体の小型化のみならず、感光ドラム２から中間転写ベルト７上へトナー像を転写する一次転写部と中間転写ベルト７からシートＳへトナー像を転写する二次転写部までの距離を短くすることが可能となる。その結果、画像形成装置本体がプリント信号を受け取ってから印字、出力されるまでのファーストプリントタイムを短縮することができる。

更に、本実施形体は中間転写ベルト７上面に配置されたロータリ１に対し、ベルト搬送方向上流側に電源基板１０１を配置し、ロータリ１の回転方向を電源基板１０１の隣接面にて下方から上方に回転する（図１において時計方向）ものである。このことにより、ロータリ１の回転により発生した気流が通電により自己昇温した電源基板１０１の下部より上部にぬけて昇温した電源基板１０１上の素子を冷却しつつ装置本体上部に排熱することができる。

また、定着装置１４の配置を装置本体１００の上部で、電源基板１０１近傍に配置されている。このことで電源基板１０１同様に通電時の定着装置１４の昇温をロータリ１の回転により発生した気流により定着装置１４の周囲に滞留した熱を装置本体上部に排熱することができる。つまり記録材は供給手段から定着手段へ向かって下方から上方へ搬送され、現像手段（ロータリ）の記録材搬送路側は下方から上方へ向かって回転することで、効率良く排熱することができる。

（第２の実施形態）
次に本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、画像形成装置本体に原稿読取装置（原稿読取手段）が搭載された４色フルカラーのレーザービームプリンターであり、図２は、その概略構成を示す断面図である。基本的には第１の実施形態と同様であり、異なる部分について説明する。

図２に示す様に、装置本体１００の上部には原稿読取装置２００を備え、原稿読取装置２００の内部にはＣＩＳ、ＣＣＤ等のイメージセンサー２０１が内蔵されている。イメージセンサー２０１により読み取られた原稿のデータは装置本体１００に送られ処理される。

装置本体１００については前述の実施形態で説明した通りである。

図３乃至図５に示す様に、使用済みの現像カートリッジ５ａ〜５ｄ、感光ドラム２等の交換を行う場合、装置本体１００の正面側に設置された開閉部材であるフロントカバー１０２を開放する。つまり現像器、感光ドラムを着脱する際、装置本体に対して開閉可能で装置本体の前面に設けられた開閉部材を開放する。

そして必要に応じてロータリ１を回転させ交換を必要とする現像カートリッジ５ａ〜５ｄを所定の位置に停止させることで、所望の現像カートリッジの交換を行う。図３に示す例においては現像カートリッジ５ｂを開口部から引出し可能にしている。同様に感光ドラム２も同じ開口部から引き出し可能である。尚、感光ドラム２、帯電ローラ３、クリーニング手段６は一体化され、プロセスカートリッジを形成している。

本実施形態では、現像カートリッジ５ａ〜５ｄや感光ドラム２等の交換が装置本体上部の原稿読取装置２００や排紙されたシートＳを退避させることなく交換可能な構成となっている。

つまり現像カートリッジの交換作業等により装置本体上部の原稿読取装置をヒンジ等の機構により退避させて上部を開放することで交換可能にすることが一般的であるが、本実施形態では重量のある原稿読取装置を開閉する必要がない。即ちヒンジ等の開閉機構の追加や開閉に伴う作業に対し、強度を確保するために装置本体の補強の必要がない。またそもそも精度を要求される原稿読取装置の精度確保、破損防止の観点からは固定されていることが望ましく、破損防止の観点からも原稿読取装置の急激な開閉を防止するダンパー等の部品を追加する必要もない。また原稿読取装置が開閉すると装置全体の重心が移動するために装置本体の重心や小型化に制約をきたすが、本実施形態ではその心配も無い。

このため、本実施形態では、装置本体の基本性能を満足しつつ、画像形成装置本体の小型化を実現した画像形成装置を提供することができる。

その他、装置本体に関わる構成は前述した第１の実施形態と同様であり、本実施形態も第１の実施形態と同様の効果を有する。

この様に前述した実施形態では、感光ドラムを中間転写ベルトの上方投影面上の最下流部に配置することで二次転写部までの距離を中間転写ベルト長の約半分の距離に抑える構成としたことでファーストプリントタイムをより短縮することができる。

また前述した実施形態では、略水平に配置した中間転写ベルトに対し、中間転写ベルトの上方投影面上の最下流部に感光ドラム、その上流部に現像ロータリを配置し、更にその上流部に電源基板を配置する構成とした。また同時に露光手段を中間転写ベルトの上方投影面上の感光ドラムの上部に配置することで、中間転写ベルトの搬送方向における装置本体の寸法を抑えることができた。更に露光手段を現像ロータリや感光ドラムに対し上方に配置することが可能となり、トナーによる露光手段の部品の汚れによる不良を防止することができる。

また、感光ドラムを中間転写ベルトの上方投影面上の最下流部に配置することで現像ロータリを中間転写ベルト上の直上に配置することを可能とし、且つ現像ロータリを中間転写ベルト上に近づけることで装置本体の高さも抑えることができた。

また、中間転写ベルトの上方投影面上のロータリ上流側に、通電時、素子から発熱のある電源基板を配置することで、素子からの発熱の中間転写ベルトや現像器に与える影響を抑えつつ発生した熱量を装置本体上部に排熱し、機内昇温を抑える構成とした。更に熱源である定着装置を装置本体上部に配置することで、電源基板同様に中間転写ベルトや現像器に与える影響を抑えつつ発生した熱を装置本体上部に排熱可能な構成とした。

また、ロータリと熱源である定着装置や電源基板との対向部において、ロータリの回転方向を下から上に規定することで、ロータリに同様の向きの気流を発生させ、装置内の熱の滞留を防止すると共に熱を装置本体上部に排熱することができる。

また、感光ドラムを中間転写ベルトの上方投影面上の最下流部に配置することで、装置本体において中間転写ベルトの上方、且つ搬送方向下流側から感光ドラム、現像カートリッジ等の交換を行うことができる。これにより、装置本体上面に設置された原稿読取装置や印字後の用紙を移動、退避させることなくカートリジを交換することができる。

本発明の第１の実施形態である画像形成装置の断面図。 本発明の第２の実施形態である画像形成装置の断面図。 第２の実施形態の画像形成装置のカートリッジ交換時を示す図。 第２の実施形態の画像形成装置の斜視図。 第２の実施形態の画像形成装置のカートリッジ交換時を示す図。 従来の画像形成装置を示す図。

符号の説明

１ ロータリ
２ 感光ドラム
４ 露光手段
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 現像カートリッジ
７ 中間転写ベルト
８ 一次転写ローラ
１０ 二次転写ローラ
１２ 給紙ローラ
１３ レジストローラ対
１４ 定着装置
７１ 駆動ローラ
７２ 張架ローラ
１００ 装置本体
１０１ 電源基板
１０２ フロントカバー
２００ 原稿読取装置
Ｓ シート

Claims (8)

1. 像担持体と、複数の現像器を備え複数の現像器を前記像担持体に対して回転移動可能に支持する現像手段と、第１回転部材及び第２回転部材に掛け回された移動可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを介して前記像担持体と一次転写部を形成する一次転写部材と、前記中間転写ベルトを介して前記第２回転部材と二次転写部を形成する二次転写部材と、を有し、前記現像手段により前記像担持体に形成されたトナー像は前記一次転写部で前記中間転写ベルトに転写され、この中間転写ベルト上のトナー像は前記第１回転部材を経由して前記二次転写部へ搬送され記録材へ転写される画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトの移動方向に関して、前記一次転写部は前記第１回転部材と前記第２回転部材の中央部より前記第１回転部材側に位置することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記一次転写部は前記第１回転部材の近傍に位置することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写ベルトは略水平に配置され、前記現像手段および前記像担持体は前記中間転写ベルトの上方投影面内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記現像手段の最下端部は前記像担持体の中心より下方に位置することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体を露光する露光手段を有し、前記露光手段は前記中間転写ベルトの上方投影面内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 装置本体の各部へ電源供給を行う電源手段を有し、前記電源手段は前記中間転写ベルトの上方投影面内に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 記録材を前記二次転写部に供給する供給手段と、前記二次転写部で転写されたトナー像を記録材に定着する定着手段と、を有し、記録材は前記供給手段から前記定着手段へ向かって下方から上方へ搬送され、前記現像手段の記録材搬送路側は下方から上方へ向かって回転することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 装置本体上部に設けられた原稿読取手段と、前記現像器を着脱するため装置本体に対して開閉可能で装置本体の前面に設けられた開閉部材と、を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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