JP2011095416A

JP2011095416A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2011095416A
Application number: JP2009248062A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Hosohara; 和広細原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2011-05-12
Also published as: US20110097106A1

Abstract

【課題】中間転写体へのシートの巻き付きによるジャムを防止した安価で小型な画像形成装置を提供する。
【解決手段】中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａとの接点よりも中間転写ドラム34の回転方向上流側で該中間転写ドラム34の表面と清掃ローラ47ａの表面とに同時に接する共通接線Ｓを引いたときにできる、該共通接線Ｓと中間転写ドラム34との接点と、共通接線Ｓと清掃ローラ47ａとの接点と、中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａとの接点と、の３点を結ぶ空間領域内でかつシート幅方向のシート搬送領域内には、中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａのみが配置され、該清掃ローラ47ａが当該領域に露出した構成である。
【選択図】図７

Description

本発明は、カートリッジを着脱可能であって、電子写真画像形成方式を使った画像形成装置に関するものである。

電子写真画像形成方式を使った画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。また、カートリッジとは、例えば、プロセスカートリッジ或いは現像カートリッジであって、画像形成装置の本体に取り外し可能に装着されて、記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスに寄与するものである。ここで、前記プロセスカートリッジとは、プロセス手段としての、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。また、前記現像カートリッジとは、トナー（現像剤）を収納する現像器と、電子写真感光体ドラムに対しそのトナーを現像する部分等のプロセス手段とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。上述のように、カートリッジは、使用者自身によって画像形成装置本体に対する着脱を行うことができるため、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができる。

上述の画像形成装置においては、中間転写体にトナー画像を形成した後、記録媒体や紙等のシートに転写することでシートへの画像形成を行っている。シートへの転写を行う際、中間転写体の曲率が小さい構成においては、転写後のシートが剥離せず中間転写体に巻き付くことでジャムとなる場合があった。また、中間転写体の曲率が大きい構成においても、薄紙などの剛性が低いシートに転写した場合、または転写前のシートがカールしている場合等において、同様に転写後のシートが剥離せず中間転写体に巻き付くことでジャムが発生する場合があった。

従来の、中間転写体へのシートの巻き付きによるジャムを防止する技術としては、シートへのトナー画像転写後の中間転写体に当接する分離ローラもしくは分離爪により、シートを中間転写体から剥離するという技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、中間転写体と転写ローラの当接位置よりもシート搬送方向上流側において、中間転写体の曲率とは逆方向の曲率をシートに与えるローラ対や屈曲部等を設け、中間転写体へのシートの巻き付きを防ぐという技術が開示されている（例えば、特許文献２）。

特開２００２−２９６９１７号公報特開２００３−０８４５７５号公報

しかしながら、上記従来例に示した方法では、中間転写体へのシートの巻き付きを防止するための専用の部材もしくは、中間転写体に巻き付いたシートを剥離する専用の部材を設ける必要がある。このため、画像形成装置のコスト増を招く恐れや、画像形成装置全体のサイズアップを招く恐れがあった。

本発明は、このような背景を鑑みてなされたものであり、中間転写体へのシートの巻き付きによるジャムを防止した安価で小型な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置は、トナー画像が担持する像担持体と、前記像担持体に当接して前記像担持体に担持されたトナー画像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上に形成されたトナー画像をシートへ転写する転写手段と、前記転写手段よりもシート搬送方向下流側に配置され、前記中間転写体に当接して前記中間転写体を清掃する清掃回転体と、前記清掃回転体を画像形成時における前記中間転写体の回転方向とは逆転方向に回転させる駆動手段と、を備え、前記中間転写体と前記清掃回転体との接点よりも前記中間転写体の回転方向上流側で中間転写体の表面と前記清掃回転体の表面とに同時に接する共通接線を引いたときにできる、前記共通接線と前記中間転写体との接点と、前記共通接線と前記清掃回転体との接点と、前記中間転写体と前記清掃回転体との接点と、の３点を結ぶ空間領域内でかつシート幅方向のシート搬送領域内には、前記中間転写体と前記清掃回転体のみが配置され、前記清掃回転体が当該領域に露出していることを特徴とする。

本発明によれば、中間転写体へのシートの巻き付きを防止するための専用の部材もしくは、中間転写体に巻き付いたシートを剥離する専用の部材を設ける必要が無い。それにより、、中間転写体へのシートの巻き付きによるジャムを防止した安価で小型な画像形成装置を提供することができる。

本発明の画像形成装置の外観斜視図である。本発明の画像形成装置における全体的な概略構成を表す主縦断面図である。本発明の画像形成装置に搭載する画像形成ユニットを表す主縦断面図である。本発明の第１実施形態に係る中間転写ドラム清掃ユニットの外観斜視図である。本発明の第１実施形態に係る中間転写ドラムと清掃ローラの共通接線を説明する断面図である。本発明の第１実施形態に係る中間転写ドラムと清掃ローラの共通接線と各ローラのそれぞれの接点を結ぶ領域を表す断面図である。本発明の第１実施形態に係るシートが中間転写ドラムから剥離するまでの様子を示す図である。本発明の第１実施形態に係るシートが中間転写ドラムから剥離するまでの様子を示す図である。本発明の第１実施形態に係るシートが中間転写ドラムから剥離するまでの様子を示す図である。本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の現像カートリッジ交換時の断面図である。

画像形成装置の全体的な概略構成について図画を用いて説明する。図１は本発明の画像形成装置100の外観斜視図、図２は画像形成装置100の主縦断面図、図３は画像形成ユニット200の主縦断面図である。この画像形成装置100は、電子写真プロセスを用いた、４色フルカラーのレーザープリンタである。そして、パーソナルコンピュータ、イメージリーダ、相手方ファクシミリ装置等の外部ホスト装置（不図示）から入力する電気的画像信号に基づいて記録媒体となるシートに対する画像形成を実行する。

以下の説明において、画像形成装置（以下、「装置本体」とも記す）100に関して、前側（正面側）とは給送カセット19の引き出す方向である。後側とはそれとは反対側である。上側とは、メンテナンスカバー10の開放方向である。前後方向とは、装置本体100の後側から前側に向かう方向（前方向）と、その逆の方向（後方向）である。左右とは装置本体100を前側から見て左または右である。左右方向とは、右から左に向かう方向（左方向）と、その逆の方向（右方向）である。

装置本体100内には、図３に示すように、画像形成ユニット200を有する。画像形成ユニット200は、図２に示す画像形成装置100のメインフレーム110に着脱可能なサブフレーム31と、サブフレーム31に所定の間隔で配置される複数の感光ユニット32とを有する。更に、画像形成ユニット200は、サブフレーム31に回転可能に取り付けられた、中間転写体としての中間転写ドラム34を有する。中間転写ドラム34は像担持体となる感光体ドラム32ａの表面に当接して感光体ドラム32ａに担持されたトナー画像が転写される。また、感光ユニット32に現像剤（トナー）を供給する現像カートリッジ33は、画像形成ユニット200に連結する。

サブフレーム31は、中間転写ドラム34を支持する中間転写枠体31ａと、感光ユニット32を支持する感光体支持ユニット31ｂと、画像形成ユニット200に装着された現像カートリッジ33を仮保持する現像器連結ユニット31ｃとを有する。中間転写枠体31ａはメインフレーム110に臨むシートＰと接触する中央部分を除き、中間転写ドラム34の中心軸34ａの両端部を支持する形状と、現像カートリッジ33が感光ユニット32に連結するようにガイドする形状と、が設けられている。また、中間転写ドラム34の中央部分はシートＰと感光ユニット32に向けられている。

感光ユニット32は、トナー画像が担持される第１の像担持体としての感光体ドラム32ａと、この感光体ドラム32ａに作用するプロセス手段としての帯電ローラ32ｂとを有する。更に、感光体ドラム32ａの表面に残った現像剤を除去するクリーニング器32ｃと、サブフレーム31の感光体支持ユニット31ｂに連結される感光体ケース32ｄとを有する。感光ユニット32は中間転写ドラム34に対して複数、所定の間隔で配置される。

現像カートリッジ33は、サブフレーム31の現像器連結ユニット31ｃに連結される現像器ケース33ａと、感光体ドラム32ａに現像剤を供給する現像剤保持ユニットとなる現像器ケース33ａの一端に設けられた現像ローラ33ｂとを有する。更に、現像剤を収容する現像器33ｃと、現像ローラ33ｂに現像器33ｃの現像剤を供給する供給ローラ33ｄと、現像ローラ33ｂを感光体ドラム32ａに対して所定圧にて押圧する接点ユニット33ｅとを有する。現像ローラ33ｂは感光体ドラム32ａに対して当接していても、離間していても良い。

現像カートリッジ33の前方部には、露光手段となるレーザースキャナユニット11を配設してある。このレーザースキャナユニット11は、外部ホスト装置から入力する各色の画像情報に対応して変調したレーザー光Ｌを出力し、各感光体ドラム32ａを走査露光する。

画像形成ユニット200の下方部には、給送ユニット18を配設してある。この給送ユニット18は、給送カセット19、給送ローラ20、分離パッド21等を有する。給送カセット19は装置本体100の前側から出し入れ自由であるフロントローデング方式とされる。

装置本体100内（画像形成装置内）の後側上部には、定着手段23と、排出ローラ対24を配設してある。装置本体100の上面は排出トレイ25にしてある。定着手段23は定着フィルムユニット23ａと加圧ローラ23ｂを有するものを用いている。排出ローラ対24は排出ローラ24ａと排出コロ24ｂである。

装置本体100内の装着位置に装着されている状態にある各感光ユニット32は、その感光ユニット32の駆動入力部に対して装置本体100側の駆動出力部が連結している。また、その感光ユニット32の電気接点に対して装置本体100側の給電系統が導通化している。

フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。図２に示すように、各感光ユニット32の感光体ドラム32ａが矢印の反時計方向に所定の制御速度で回転駆動される。中間転写ドラム34も矢印の時計方向（感光体ドラム32ａの回転に順方向）に、感光体ドラム32ａの速度に対応した速度で回転駆動される。レーザースキャナユニット11も駆動される。この駆動に同期して、各感光ユニット32においてそれぞれ所定の制御タイミングで帯電ローラ32ｂが感光体ドラム32ａの表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。レーザースキャナユニット11は各感光体ドラム32ａの表面を各色の画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌで走査露光する。これにより、各感光体ドラム32ａの表面に対応色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像が現像カートリッジ33によりトナー画像として現像される。

上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１の感光体ドラム32ａにはフルカラー画像のイエロー成分に対応するＹ色トナー画像が形成され、そのトナー画像が中間転写ドラム34上（中間転写体上）に一次転写される。

第２の感光体ドラム32ａにはフルカラー画像のマゼンタ成分に対応するＭ色トナー画像が形成され、そのトナー画像が中間転写ドラム34上にすでに転写されているＹ色トナー画像に重畳されて一次転写される。

第３の感光体ドラム32ａにはフルカラー画像のシアン成分に対応するＣ色トナー画像が形成され、そのトナー画像が中間転写ドラム34上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色トナー画像に重畳されて一次転写される。

第４の感光体ドラム32ａにはフルカラー画像のブラック成分に対応するＫ色トナー画像が形成され、そのトナー画像が中間転写ドラム34上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色トナー画像に重畳されて一次転写される。

かくして、中間転写ドラム34上にＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の４色フルカラーの未定着トナー画像が合成形成される。中間転写ドラム34に対するトナー画像の一次転写後の感光体ドラム32ａ面に残留した転写残トナーはクリーニング器32ｃにより除去される。

一方、所定の制御タイミングで給送ローラ20が駆動される。これにより、給送ローラ20と分離パッド21との協働で、給送カセット19内に積載されているシートＰが１枚分離給送される。そして、中間転写体となる中間転写ドラム34上（中間転写体上）に形成されたトナー画像をシートＰへ転写する転写手段となる二次転写ローラ22と中間転写ドラム34とのニップ部（二次転写ニップ部）に導入される。これにより、シートＰがニップ部を挟持搬送されていく過程で中間転写ドラム34上の４色重畳のトナー画像がシートＰの面に順次に一括転写される。尚、図２に示す35はサブフレーム付勢バネ、36はメンテナンスボタン、37はメインステーである。

次に、トナー画像が転写されたシートＰが中間転写ドラム34に巻き付いた場合における中間転写ドラム34からシートＰが剥離されるまでを図４〜図９を用いて説明する。図４は中間転写ドラム34の表面を清掃する清掃ユニットの外観斜視図である。図５は中間転写ドラム34と、中間転写ドラム34の回転方向において二次転写ローラよりも下流側、且つ、感光ドラム32aよりも上流側に配置される清掃回転体となる清掃ローラ47ａの共通接線Ｓを説明する断面図である。清掃ローラ47ａは、中間転写体となる中間転写ドラム34に当接して中間転写ドラム34の表面を清掃する。また、清掃ローラ47ａはファーブラシで構成しても良い。図６は中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａの共通接線Ｓと各ローラのそれぞれの接点を結ぶ領域を表す断面図である。図７〜図９はシートＰが中間転写ドラム34から剥離するまでの様子を表す断面図である。

中間転写ドラム清掃ユニット47は、清掃ユニットフレーム47ｆと、清掃回転体となる清掃ローラ47ａと、清掃ローラ軸受け47ｂと、清掃ローラ加圧バネ47ｃと、清掃ブレード47ｄと、マイラー47ｅと、廃トナー容器47ｇとを有する。清掃ローラ47ａは、清掃ローラ軸受け47ｂを回転中心として、駆動手段となる図示しない駆動源により回転駆動される。このとき、清掃ローラ47ａの回転方向は、中間転写ドラム34の画像形成時の回転方向とは逆転方向に設定されている。また、清掃ローラ軸受け47ｂが、清掃ローラ加圧バネ47ｃにより押圧されることにより、清掃ローラ47ａは中間転写ドラム34へ所定の当接圧で付勢されている。清掃ユニットフレーム47ｆの清掃ローラ軸受け保持部47ｈ及び清掃ローラ軸受け47ｂ、清掃ローラ加圧バネ47ｃは、本画像形成装置100で対応するシートＰの最も大きいシート幅よりもシート幅方向に充分に外側に配置してある。これにより、シートＰの搬送を妨げないよう構成されている。

また、図５及び図６に、シートＰが搬送されるシート幅方向の搬送領域内であって、中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａの共通接線Ｓと清掃ローラ47ａの接点Ｍを示す。更に、中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａの接点Ｎ、共通接線Ｓと中間転写ドラム34の接点Ｒを示す。これらの３点を結ぶ領域内においては、中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａのみを配することで、清掃ローラ47ａが露出するよう配置されている。即ち、中間転写体となる中間転写ドラム34と清掃回転体となる清掃ローラ47ａとの接点Ｎよりも中間転写ドラム34の回転方向上流側で中間転写ドラム34の表面と清掃ローラ47ａの表面とに同時に接する共通接線Ｓを考える。そして、その共通接線Ｓを引いたときにできる共通接線Ｓと中間転写ドラム34の表面との接点Ｒと、共通接線Ｓと清掃ローラ47ａの表面との接点Ｍと、中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａとの接点Ｎと、の３点を結ぶ空間領域を考える。そしてその空間領域内でかつシート幅方向のシート搬送領域内には、中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａのみが配置され、清掃ローラ47ａが当領域に露出している。ここで、中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａとの共通接線Ｓとは次の通りである。即ち、図５に示すように、中間転写ドラム34と清掃ローラ47ａの接点Ｎ以外で中間転写ドラム34の外径線と清掃ローラ47ａの外径線の２つの外径線に接する直線を考える。その直線のうち清掃ローラ47ａよりも中間転写ドラム34の回転方向上流側で中間転写ドラム34の外径線に接する直線である。

トナー画像が転写されたシートＰが、中間転写ドラム34に張り付いたまま清掃ローラ47ａまで搬送された場合を考える。この場合、所定圧で中間転写ドラム34に当接した状態で、中間転写ドラム34の画像形成時の回転方向とは逆転方向に回転駆動された清掃ローラ47ａによって、図７〜図９に示したようにシートＰの先端が中間転写ドラム34から剥離される。ここで、シートＰが搬送されるシート幅方向の搬送領域内であって、かつ、前述の接点Ｍ、Ｎ、Ｒを結ぶ領域内においては、清掃ローラ47ａを配することで、清掃ローラ47ａが露出するよう配置されている。このため、剥離されたシートＰの先端は、中間転写ドラム清掃ユニット47を構成する部材等の周辺部材へ巻き込まれることや引っかかり等がなく、清掃ローラ47ａの回転によって容易にシート搬送方向下流側へ導かれる。また、中間転写ドラム清掃ユニット47は、マイラー47ｅを備えるため、清掃ローラ47ａの回転によって導かれたシートＰの先端は、清掃ローラ47ａに巻き込まれることなく搬送される。さらに、清掃ローラ47ａは、少なくともシートＰの先端（シート先端）が中間転写ドラム34から剥離するまでの間において、中間転写ドラム34の画像形成時における回転方向とは逆転方向に回転駆動される構成であってもよい。

中間転写ドラム34に張り付くことなく搬送されたシートＰもしくは、上述した過程を経て中間転写ドラム34から清掃ローラ47ａにより剥離されたシートＰは、定着装置23へ導入され、定着ニップ部で加熱・加圧される。これにより、各色トナー画像の混色及びシートＰへの定着がなされる。そしてシートＰは、定着装置23を出て、フルカラー画像形成物として排出ローラ対24で排出トレイ25上に排出される。

シートＰ分離後の中間転写ドラム34の表面に残留した二次転写残トナーは、清掃ローラ47ａの表面を経て清掃ブレード47ｄにより剥ぎ取られ、廃トナー容器47ｇへと回収される。

次に、画像形成装置100における、画像形成ユニット200の現像カートリッジ交換動作について説明する。図10は現像カートリッジ33が脱着可能な位置まで開閉自在な外装部材となるメンテナンスカバー10を開放した状態を表した図である。尚、図10に示す38はメンテナンスギア列、40は押圧部材、41は押圧ラック、42は押圧ラックバネである。

筐体上方には上面部を覆っているメンテナンスカバー10が備えられ、メンテナンスカバー10はヒンジ部10ａを中心として回転することができる。ユーザがメンテナンスカバー10を装置本体100の上方へと開放すると、サブフレーム31のギア38ｂとメンテナンスカバー10のギア38ａとの駆動がメンテナンスギア列38を介して伝達される。そして、画像形成ユニット200は現像カートリッジ33の着脱位置に回転移動し、装置本体100の上部開口からの現像カートリッジ33の脱着が可能になる。即ち、中間転写ドラム34と一つまたは複数の現像剤保持ユニットとなる現像器ケース33ａからなる現像ユニットを備える画像形成ユニット200が画像形成装置100内（画像形成装置内）において一体となって画像形成を行う第１の姿勢を有する。そして、第１の姿勢から移動して現像器ケース33ａが開口部から着脱可能となる第２の姿勢とを有する。そして、その第１の姿勢と、露光手段となるレーザースキャナユニット11が開閉自在な外装部材となるメンテナンスカバー10と一体となって開動作を行うことで開口部を作り、現像器ケース33ａが開口部から着脱可能となる第２の姿勢とを有する。そして、前記第１の姿勢と第２の姿勢との間の移動は中間転写ドラム34の中心軸34ａまわりの回転移動である。

Ｍ …接点
Ｎ …接点
Ｐ …シート
Ｒ …接点
Ｓ …共通接線
22 …二次転写ローラ（転写手段）
32ａ …感光体ドラム（像担持体）
34 …中間転写ドラム（中間転写体）
47ａ …清掃ローラ（清掃回転体）

Claims

トナー画像が担持する像担持体と、
前記像担持体に当接して前記像担持体に担持されたトナー画像が転写される中間転写体と、
前記中間転写体上に形成されたトナー画像をシートへ転写する転写手段と、
前記転写手段よりもシート搬送方向下流側に配置され、前記中間転写体に当接して前記中間転写体を清掃する清掃回転体と、
前記清掃回転体を画像形成時における前記中間転写体の回転方向とは逆転方向に回転させる駆動手段と、
を備え、
前記中間転写体と前記清掃回転体との接点よりも前記中間転写体の回転方向上流側で中間転写体の表面と前記清掃回転体の表面とに同時に接する共通接線を引いたときにできる、前記共通接線と前記中間転写体との接点と、前記共通接線と前記清掃回転体との接点と、前記中間転写体と前記清掃回転体との接点と、の３点を結ぶ空間領域内でかつシート幅方向のシート搬送領域内には、前記中間転写体と前記清掃回転体のみが配置され、前記清掃回転体が当該領域に露出していることを特徴とする画像形成装置。
少なくともシート先端が前記像担持体または前記中間転写体から剥離するまでの間、前記清掃回転体を、前記像担持体または前記中間転写体の画像形成時における回転方向とは逆転方向に前記駆動手段により回転させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記清掃回転体がファーブラシであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。