JP2010122551A - カラー画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】駆動源の数を削減してコストダウンを図るとともに、複数の像担持体の回転を同期させて色ずれの無い高質なカラー画像を安定的に得ることができるカラー画像形成装置を提供すること。
【解決手段】複数の感光ドラム(像担持体)2a〜2dと、これらの感光ドラム2a〜2dに中間転写ベルト(中間転写体)7を挟んで対向する複数の転写ローラ(一次転写手段)5a〜5dを前記中間転写ベルト7に沿って並設し、各感光ドラム2a〜2d上に形成されたトナー像を前記中間転写ベルト7上に重畳転写してカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、モータ(駆動源)26からの駆動力を無端状の金属ベルト27によって前記感光ドラム2a〜2dに伝達して該感光ドラム2a〜2dを回転駆動する。
【選択図】図3

Description

本発明は、タンデムに並設された複数の像担持体上に形成されたトナー画像を中間転写体上に重畳転写してカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関するものである。
電子写真方式によって用紙にカラー画像を形成するカラー複写機やカラープリンタ等のカラー画像形成装置は、複数の像担持体と、これらの像担持体に中間転写体を挟んで対向する複数の一次転写手段を前記中間転写体に沿って並設し、各像担持体上に形成された各カラートナー像を前記中間転写体上に重畳転写してカラー画像を形成するものであって、中間転写体上のカラー画像は記録材である用紙に一括転写される。
斯かるカラー画像形成装置においては、各像担持体を回転駆動する複数の駆動源が設けられ、各駆動源からはギヤを介して各像担持体に駆動力を伝達する構成が採用されていた。
ところで、カラー画像形成装置においては、中間転写体上での各カラートナー像のレジストレーションのずれは最終的なカラー画像の色ずれを引き起こし、画質の低下を招く原因となってしまう。
そこで、特許文献1には、ドラム(像担持体)以外の駆動系によるショックや振動をタイミングベルト部で減衰させることによって画質の向上を図るために、駆動源であるモータと、像担持体の駆動プーリと、像担持体以外の回転部駆動ベルトと、前記モータを保持するモータ保持板と、像担持体のプーリ中心とモータの駆動プーリ中心とその他の回転部駆動プーリ中心で形成される角度の2等分線上に設けられたモータ保持板の位置規制手段と、前記2等分線上に設けられたモータテンション負荷手段を含んで構成される画像形成装置が提案されている。
特許文献2には、無端状のスチールベルトを駆動プーリと従動プーリ間に循環走行自在に張架したスチールベルト駆動装置において、スチールベルトを安定走行させるとともに、ベルト駆動中の共鳴や共振による騒音の問題を解消することを目的として、スチールベルトの幅方向両端部をゴム等の弾性材料で被覆した被覆部を設け、駆動プーリ及び従動プーリの軸方向両端部に前記被覆部をガイドする鍔状凸部を設ける構成が提案されている。
特許文献3には、感光体と中間転写体を用いたカラー画像形成装置において各色画像のレジストレーションのずれやバンディングを低減するために、歯付きプーリを各色の感光体に接続し、モータに接続された歯付きプーリから歯付きベルトを介して各感光体に駆動力を伝達し、複数のギヤを中間転写体に接続し、各感光体に形成された各色トナー像を中間転写体に2色ずつ重畳転写する構成が提案されている。
特許文献4には、カラー画像形成装置の色ずれ防止を目的として、転写ベルト上を搬送される転写紙への各プロセスユニットによる転写画像の、感光体駆動系ギヤの偏芯に起因する転写ムラが同期するように、駆動系ギヤの最大偏芯方向を設定するとともに、各感光体ドラム間距離とこれらの感光体ドラムの周長を合わせる構成が提案されている。
特許文献5には、色ずれや画像劣化を抑制するために、感光体駆動用と現像手段等のその他のプロセス手段駆動用の2つ以上の駆動入力手段を備えたカラー画像形成装置において、感光体の駆動にはインボリュートスプライン方式を用い、その他のプロセス手段の駆動にはオルダカップリング方式を用いる提案がなされている。
特開2006−072206号公報 特開2004−100854号公報 特開2000−267373号公報 特開平8−194361号公報 特開2000−214654号公報
しかしながら、カラー画像形成装置において、複数の像担持体をこれらと同数の駆動源で個々独立に駆動する方式を採用すると、モータ等の駆動源の数が増えてコストアップを招く他、カラー画像の色ずれの発生を防ぐために各像担持体の回転を同期させるための各駆動源の制御が複雑化するという問題がある。
又、駆動源からの駆動力の各像担持体への伝達をギヤや歯付きベルトによって行う方式を採用すると、ギヤの偏芯やバックラッシュ、歯付きベルトの伸び等の起因して各像担持体に回転ムラが発生し、これらの像担持体の回転を同期させることが困難であるためにカラー画像に色ずれが発生し易いという問題がある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、駆動源の数を削減してコストダウンを図るとともに、複数の像担持体の回転を同期させて色ずれの無い高質なカラー画像を安定的に得ることができるカラー画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、複数の像担持体と、これらの像担持体に中間転写体を挟んで対向する複数の一次転写手段を前記中間転写体に沿って並設し、各像担持体上に形成されたトナー像を前記中間転写体又は該中間転写体上を搬送される用紙に重畳転写してカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、駆動源からの駆動力を無端状の金属ベルトによって前記像担持体に伝達して該像担持体を回転駆動することを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、隣接する2つの像担持体を1つの駆動源から金属ベルトを経て伝達される駆動力によって回転駆動することを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記1つの駆動源の両側に前記2つの像担持体を対称に配置するとともに、駆動源と各像担持体の間に同一径の前記金属ベルトを巻き掛けたことを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1〜3の何れかに記載の発明において、前記金属ベルトに所定の張力を付与するためのテンションローラを設けたことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、駆動源から各像担持体への駆動力の伝達を伸びの少ない金属ベルトによって行うようにしたため、全ての像担持体の回転を同期させることができ、中間転写体又は用紙上での各カラートナー像のレジストレーションのずれを防いで色ずれの無い高質なカラー画像を安定的に得ることができる。
請求項2記載の発明によれば、隣接する2つの像担持体を1つの駆動源から金属ベルトを経て伝達される駆動力によって回転駆動するようにしたため、駆動源の数を半減して装置の小型化とコストダウンを図ることができる。
請求項3記載の発明によれば、1つの駆動源の両側に2つの像担持体を対称に配置するとともに、駆動源と各像担持体の間に同一径の金属ベルトを巻き掛けたため、各金属ベルトから駆動源の出力軸には大きさが等しいラジアル荷重が反対方向に作用する。このため、駆動源の出力軸に作用するラジアル荷重が互いに相殺され、駆動源の出力軸の撓み変形が抑制されるとともに、該出力軸を支承する軸受への負荷が軽減され、振動や騒音の発生が防がれる。
請求項4記載の発明によれば、テンションローラによって金属ベルトに所定の張力が付与されるため、金属ベルトの弛みが防がれ、全ての像担持体が同期して安定的に回転駆動される。
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係るカラー画像形成装置の一形態としてのカラーレーザープリンタの断面図であり、図示のカラーレーザープリンタはタンデム型であって、その本体100内の中央部には、マゼンタ画像形成ユニット1M、シアン画像形成ユニット1C、イエロー画像形成ユニット1Y及びブラック画像形成ユニット1Kが一定の間隔でタンデムに配置されている。
上記各画像形成ユニット1M,1C,1Y,1Kには、感光ドラム2a,2b,2c,2dがそれぞれ配置されており、各感光ドラム2a〜2dの周囲には、帯電器3a,3b,3c,3d、現像装置4a,4b,4c,4d、転写ローラ5a,5b,5c,5d及びドラムクリーニング装置6a,6b,6c,6dがそれぞれ配置されている。
ここで、前記感光ドラム2a〜2dは、ドラム状の感光体であって、不図示の駆動モータによって図示矢印方向(時計方向)に所定のプロセススピードで回転駆動される。又、前記帯電器3a〜3dは、不図示の帯電バイアス電源から印加される帯電バイアスによって感光ドラム2a〜2dの表面を所定の電位に均一に帯電させるものである。
更に、前記現像装置4a〜4dは、マゼンタ(M)トナー、シアン(C)トナー、イエロー(Y)トナー、ブラック(K)トナーをそれぞれ収容しており、各感光ドラム2a〜2d上に形成された各静電潜像に各色のトナーを付着させて各静電潜像を各色のトナー像として可視像化するものである。
又、前記転写ローラ5a〜5dは、各一次転写部にて感光ドラム2a〜2dに中間転写ベルト7を挟んで当接可能に対向配置されており、中間転写ベルト7に沿って感光ドラム2a〜2dと共にタンデムに並設されている。ここで、中間転写ベルト7は、二次転写対向ローラ8とテンションローラ9及び駆動ローラ10との間に張設されて各感光ドラム2a〜2dの下面側に走行可能に配置されており、前記二次転写対向ローラ8は、二次転写部において中間転写ベルト7を介して二次転写ローラ11に当接可能に配置されている。又、テンションローラ9の近傍にはベルトクリーニング装置12が設けられている。
ところで、装置本体100内の各画像形成ユニット1M,1C,1Y,1Kの上方には、前記各現像装置4a〜4dにトナーを補給するためのトナーコンテナ13a,13b,13c,13dが一列に並設されており、これらのトナーコンテナ13a〜13dの近傍には不図示のレーザースキャナユニット(LSU)が配置されンいる。
又、装置本体100内の下部には給紙カセット14が着脱可能に設置されており、この給紙カセット14には複数枚の不図示の用紙が積層収容されている。そして、給紙カセット14の近傍には、該給紙カセット14から用紙を取り出すピックローラ15と、取り出された用紙を1枚ずつ分離して搬送パスLへと送り出すフィードローラ16とリタードローラ17が設けられている。
上記搬送パスLは、装置本体100内の一側部(図1の右側)において横U字状に湾曲して他側側(図1の左側)へと略水平に延びた後、装置本体100の上面に形成された排紙トレイ18まで上方に向かって垂直に延設されている。そして、この搬送パスLの略U字状を成す湾曲部には大小異径の搬送ローラ19,20が配置され、水平部にはレジストローラ対21と前記二次転写ローラ11及び定着装置22が配置され、垂直部には搬送ローラ対23,24と排紙ローラ対25が配置されている。
次に、以上の構成を有するカラーレーザープリンタによる画像形成動作について説明する。
画像形成開始信号が発せられると、各画像形成ユニット1M,1C,1Y,1Kにおいて各感光ドラム2a〜2dが図示矢印方向(時計方向)に所定のプロセススピードで回転駆動され、これらの感光ドラム2a〜2dは、帯電器3a〜3dによって一様に帯電される。又、不図示のレーザースキャナユニットは、各色毎のカラー画像信号によって変調されたレーザー光を出射し、そのレーザー光を各感光ドラム2a〜2dの表面に照射し、各感光ドラム2a〜2d上に各色のカラー画像信号に対応した静電潜像をそれぞれ形成する。
そして、先ず、マゼンタ画像形成ユニット1Mの感光ドラム2a上に形成された静電潜像に、該感光ドラム2aの帯電極性と同極性の現像バイアスが印加された現像装置4aによってマゼンタトナーを付着させ、該静電潜像をマゼンタトナー像として可視像化する。このマゼンタトナー像は、感光ドラム2aと転写ローラ5aとの間の一次転写部(転写ニップ部)において、トナーと逆極性の一次転写バイアスが印加された転写ローラ5aの作用によって、図示矢印方向に回転駆動されている中間転写ベルト7上に一次転写される。
上述のようにしてマゼンタトナー像が一次転写された中間転写ベルト7は、次のシアン画像形成ユニット1Cへと移動する。そして、シアン画像形成ユニット1Cにおいても、前記と同様にして、感光ドラム2b上に形成されたシアントナー像が一次転写部において中間転写ベルト7上のマゼンタトナー像に重ねて転写される。
以下同様にして、中間転写ベルト7上に重畳転写されたマゼンタ及びシアントナー像の上に、イエロー及びブラック画像形成ユニット1Y,1Kの各感光ドラム2c,2d上にそれぞれ形成されたイエロー及びブラックトナー像が各一次転写部において順次重ね合わせられ、中間転写ベルト7上にはフルカラーのトナー像が形成される。尚、中間転写ベルト7上に転写されないで各感光ドラム2a〜2d上に残留する転写残トナーは、各ドラムクリーニング装置6a〜6dによって除去され、各感光ドラム2a〜2dは次の画像形成に備えられる。
そして、中間転写ベルト7上のフルカラートナー像の先端が二次転写対向ローラ8と二次転写ローラ11間の二次転写部(転写ニップ部)に達するタイミングに合わせて、給紙カセット14からピックローラ15とフィードローラ16及びリタードローラ17によって搬送パスLへと送り出された用紙がレジストローラ対21によって二次転写部へと搬送される。そして、二次転写部に搬送された用紙に、トナーと逆極性の二次転写バイアスが印加された二次転写ローラ11によってフルカラーのトナー像が中間転写ベルト7から一括して二次転写される。
而して、フルカラーのトナー像が転写された用紙は、定着装置22へと搬送され、フルカラーのトナー像が加熱及び加圧されて用紙の表面に熱定着され、トナー像が定着された用紙は、搬送ローラ対23,24によって搬送パスLの垂直部を上方に向かって搬送され、排紙ローラ対25によって排紙トレイ18上に排出されて一連の画像形成動作が完了する。尚、用紙上に転写されないで中間転写ベルト7上に残留する転写残トナーは、前記ベルトクリーニング装置12によって除去され、中間転写ベルト7は次の画像形成に備えられる。
次に、前記感光ドラム2a〜2dの駆動系の構成を図2〜図7に基づいて説明する。
図2はカラーレーザープリンタの画像形成部(感光ドラムと転写ローラ及び中間転写ベルト部分)の正面図、図3は同画像形成部の斜視図、図4は感光ドラムの駆動系の構成を示す斜視図、図5は隣接する2つの感光ドラムの駆動系の構成を示す斜視図、図6は隣接する2つの感光ドラムの金属ベルトの巻き掛け構造を示す正面図、図7は同斜視図である。
図2及び図3に示すように、タンデムに並設された4つの感光ドラム2a〜2dには中間転写ベルト7を挟んで4つの転写ローラ5a〜5dが対向配置されており、隣接する2つの感光ドラム、即ち、マゼンタ用感光ドラム2aとシアン用感光ドラム2b、イエロー用感光ドラム2cとブラック用感光ドラム2dは、駆動源としての各1つのモータ26によってそれぞれ回転駆動され、各モータ26からマゼンタ用感光ドラム2aとシアン用感光ドラム2b及びイエロー用感光ドラム2cとブラック用感光ドラム2dには無端状の金属ベルト(本実施の形態では、SUSベルト)27によって駆動力が伝達される(図2〜図4参照)。
ここで、マゼンタ用感光ドラム2aとシアン用感光ドラム2bの駆動系の構成の詳細を図5〜図7に従って説明する。尚、イエロー用感光ドラム2cとブラック用感光ドラム2dの駆動系の構成は、マゼンタ用感光ドラム2aとシアン用感光ドラム2bの駆動系のそれと同じであるため、これについての説明は省略する。
垂直に立設されたモータ支持板28には前記モータ26が横置き状態で支持されており、該モータ26の出力軸であるモータ軸26aはモータ支持板28を貫通して感光ドラム2a,2b側(図の手前側)に水平に突出している。そして、このモータ軸26aの両側には感光ドラム2a,2bが対称に配置されている。
ところで、各感光ドラム2a,2bのモータ26が設けられた側の軸方向一端には、モータ軸26aよりも大径な同径のプーリ29が結着されており、各プーリ29とモータ軸26aとの間には同一径の前記金属ベルト27がそれぞれ巻き掛けられている。そして、各金属ベルト27の弛み側には、モータ支持板28に回転可能に支持されたテンションプーリ30がそれぞれ当接しており、これらのテンションプーリ30によって各金属ベルト27には所定の張力が付与されている。
而して、モータ26が起動されると、その出力軸であるモータ軸26aの回転は各金属ベルト27及び各プーリ29を経て所定の比率で減速されて各感光ドラム2a,2bにそれぞれ伝達され、各感光ドラム2a,2bが図1の矢印方向(時計方向)に所定のプロセススピードで回転駆動される。このとき、プーリ29の径は前述のように同一であるため、両感光ドラム2a,2bは同一速度で回転駆動される。尚、同様に他の感光ドラム2c,2dも回転駆動され、4つの感光ドラム2a〜2dは全て同一速度で回転駆動される。
以上のように、本実施の形態では、モータ26から各感光ドラム2a〜2dへの駆動力の伝達を伸びの少ない金属ベルト27によって行うようにしたため、全ての感光ドラム2a〜2dの回転を同期させることができ、中間転写ベルト7上での各カラートナー像のレジストレーションのずれを防いで色ずれの無い高質なカラー画像を安定的に得ることができる。特に、本実施の形態では、金属ベルト27は、全周に亘って特殊圧延されているため、その物性が全周に亘って均一であってムラが無く、その耐久性が高められる。
又、本実施の形態では、隣接する2つの感光ドラム2a,2bと感光ドラム2c,2dをそれぞれ1つのモータ26から金属ベルト27を経て伝達される駆動力によって回転駆動するようにしたため、モータ26の数を4つから2つに半減して装置の小型化とコストダウンを図ることができる。このように隣接する2つの感光ドラム2a,2bと感光ドラム2c,2dをそれぞれ1つのモータ26によって同一速度で回転駆動するようにしたため、これらの感光ドラム2a〜2dの回転速度を安定化させる目的で回転センサを設ける場合には、隣接する2つの感光ドラム2a,2bと感光ドラム2c,2dの各一方に回転センサを設ければ良く、回転センサの数を半減することができる。尚、本実施の形態では、金属ベルト27は超薄肉に成形されているため、駆動系のコンパクトな設計が可能となる。
更に、本実施の形態では、1つのモータ26の両側に2つの感光ドラム2a,2b及び感光ドラム2c,2dをそれぞれ対称に配置するとともに、モータ26のモータ軸26aと各感光ドラム2a〜2dのプーリ29との間に同一径の金属ベルト27を巻き掛けたため、各金属ベルト27からモータ軸26aには大きさが等しいラジアル荷重が反対方向に作用する。このため、モータ軸26aに作用するラジアル荷重が互いに相殺され、モータ軸26aの撓み変形が抑制されるとともに、該モータ軸26aを支承する軸受への負荷が軽減され、振動や騒音の発生が防がれてスピードアップが可能となる。又、モータ軸26aを支承する軸受への負荷がされる結果、軸受として従来のボールベアリング等の転がり軸受に代えて燒結金属製の滑り軸受を使用することができる。
その他、本実施の形態では、テンションローラ30によって金属ベルト27に所定の張力が付与されるため、金属ベルト27の弛みが防がれ、全ての感光トラム2a〜2dが同期して安定的に回転駆動される。
ところで、以上の実施の形態では、隣接する感光ドラム2a,2b及び感光ドラム2c,2dをそれぞれ1つのモータ26によって回転駆動する構成を採用したが、図8〜図10に示すように各感光ドラム2a〜2d(図にはマゼンタ用感光ドラム2aのみ図示)を各1つのモータ26によってそれぞれ回転駆動するようにしても良い。
尚、以上は特にカラーレーザープリンタに対して本発明を適用した形態について説明したが、本発明は、カラー複写機やカラー複合機等の他の任意のカラー画像形成装置に対しても同様に適用可能であることは勿論である。又、以上は複数の像担持体上に形成された各トナー像を中間転写体に順次重畳転写する方式を採用するカラー画像形成装置に対して本発明を適用した形態について説明したが、本発明は、複数の像担持体上に形成された各トナー像を中間転写体上を搬送される用紙上に順次重畳転写する方式を採用するカラー画像形成装置に対しても同様に適用可能である。
本発明に係るカラーレーザープリンタの断面図である。 本発明に係るカラーレーザープリンタの画像形成部(感光ドラムと転写ローラ及び中間転写ベルト部分)の正面図である。 本発明に係るカラーレーザープリンタの画像形成部(感光ドラムと転写ローラ及び中間転写ベルト部分)の斜視図である。 本発明に係るカラーレーザープリンタの感光ドラムの駆動系の構成を示す斜視図である。 本発明に係るカラーレーザープリンタの隣接する2つの感光ドラムの駆動系の構成を示す斜視図である。 本発明に係るカラーレーザープリンタの隣接する2つの感光ドラムの金属ベルトの巻き掛け構造を示す正面図である。 本発明に係るカラーレーザープリンタの隣接する2つの感光ドラムの金属ベルトの巻き掛け構造を示す斜視図である。 本発明の別形態に係る感光ドラムの駆動系の構成を示す斜視図である。 本発明の別形態に係る感光ドラムの金属ベルトの巻き掛け構造を示す斜視図である。 本発明の別形態に係る感光ドラムの金属ベルトの巻き掛け構造を示す正面図である。
符号の説明
1M マゼンタ画像形成ユニット
1C シアン画像形成ユニット
1Y イエロー画像形成ユニット
1K ブラック画像形成ユニット
2a〜2d 感光ドラム(像担持体)
3a〜3d 帯電器
4a〜4d 現像装置
5a〜5d 転写ローラ(一次転写手段)
6a〜6d ドラムクリーニング装置
7 中間転写ベルト(中間転写体)
8 二次転写対向ローラ
9 テンションローラ
10 駆動ローラ
11 二次転写ローラ
12 ベルトクリーニング装置
13a〜13d トナーコンテナ
14 給紙カセット
15 ピックローラ
16 フィードローラ
17 リタードローラ
18 排紙トレイ
19,20 搬送ローラ
21 レジストローラ対
22 定着装置
23,24 搬送ローラ対
25 排紙ローラ対
26 モータ(駆動源)
26a モータ軸
27 金属ベルト
28 モータ支持板
29 感光ドラムのプーリ
30 テンションプーリ
100 画像形成装置本体
L 搬送パス

Claims (4)

  1. 複数の像担持体と、これらの像担持体に中間転写体を挟んで対向する複数の一次転写手段を前記中間転写体に沿って並設し、各像担持体上に形成されたトナー像を前記中間転写体又は該中間転写体上を搬送される用紙に重畳転写してカラー画像を形成するカラー画像形成装置において、
    駆動源からの駆動力を無端状の金属ベルトによって前記像担持体に伝達して該像担持体を回転駆動することを特徴とするカラー画像形成装置。
  2. 隣接する2つの像担持体を1つの駆動源から金属ベルトを経て伝達される駆動力によって回転駆動することを特徴とする請求項1記載のカラー画像形成装置。
  3. 前記1つの駆動源の両側に前記2つの像担持体を対称に配置するとともに、駆動源と各像担持体の間に同一径の前記金属ベルトを巻き掛けたことを特徴とする請求項2記載のカラー画像形成装置。
  4. 前記金属ベルトに所定の張力を付与するためのテンションローラを設けたことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のカラー画像形成装置。
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