JP2023119738A - 転写ユニットおよびそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体に選択的に圧接される２本の転写ローラーを接地することで高品質な画像を安定して形成可能な転写ユニットおよびそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】転写ユニットは、弾性層の軸方向長さ、体積抵抗率または硬度のいずれかが異なる第１ローラーおよび第２ローラーと、第１ローラーおよび第２ローラーの芯金を回転可能に支持する第１軸受部材および第２軸受部材と、ローラーホルダーと、切換機構と、を備える。ローラーホルダーは、第１軸受部材および第２軸受部材を摺動可能に保持する第１軸受保持部および第２軸受保持部を有する。切換機構は、ローラーホルダーを回転駆動して第１ローラーまたは第２ローラーのいずれか一方を像担持体に圧接されて転写ニップ部を形成する基準位置に配置する。第１軸受部材および第２軸受部材は、それぞれ第１ローラーおよび第２ローラーを接地する接地部材を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写ユニットおよびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、転写部材を接地する機構に関するものである。

従来、所定方向に回動される無端状の中間転写ベルトと、中間転写ベルトに沿って設けられた複数の画像形成部とを備え、各画像形成部により中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次重ね合わせて一次転写した後、二次転写ローラーにより用紙等の記録媒体上にトナー像を二次転写する中間転写方式の画像形成装置が知られている。

このような中間転写方式の画像形成装置においては、耐久印字によって二次転写ローラーの表面へのトナー付着が進行する。特に、発色性や色の再現性を向上させるために、所定のタイミングで画像濃度や色ずれを補正するキャリブレーションを実行する必要があるが、キャリブレーションの実行時に中間転写ベルト上に形成されるパッチ画像は用紙に転写されずにベルトクリーニング装置によって除去される。そのため、パッチ画像が二次転写ローラーを通過する際に中間転写ベルト上に転写されたトナーの一部が二次転写ローラーに付着してしまう。

従来は、非画像形成時に二次転写ローラーに転写逆電圧（トナーと同極性の電圧）を印加して二次転写ローラーに付着したトナーを中間転写ベルトに戻すことにより、二次転写ローラーを清掃する方法が行われていた。しかし、この方法では二次転写ローラーの清掃に時間を要するため、印字待ち時間が長くなるという問題点があった。

そこで、二次転写ローラーを記録媒体に適したサイズに切り換え可能とすることで、生産性を向上させる方法が提案されており、例えば特許文献１には、互いに軸方向の長さの異なる複数の二次転写ローラー、及び複数の二次転写ローラーを回転可能に支持するととともに軸方向と平行な軸周りに回転可能な支持部を有する回転体と、記録媒体の幅に応じて複数の二次転写ローラーから一のローラーを選択し、支持部を回転させて一のローラーを中間転写ベルトに対向させる制御部を備える画像形成装置が開示されている。

特開２０１７－１５６６５３号公報

転写ローラーと記録媒体との間に適切な転写電界を付与して良好な転写画像を得るためには、転写ローラーを接地（アース）して残留電荷を除去することが必要となる。特許文献１には、二次転写ローラーを接地（アース）する機構が記載されておらず、二次転写ローラーの残留電荷によって転写不良が発生するおそれがあった。

本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体に選択的に圧接される２本の転写ローラーを接地することで高品質な画像を安定して形成可能な転写ユニットおよびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、芯金と、芯金の外周面に積層された弾性層とを有し、弾性層を像担持体に圧接させて転写ニップ部を形成する転写ローラーを備え、像担持体上に形成されたトナー像を、転写ニップ部を通過する記録媒体に転写する転写ユニットである。転写ユニットは、転写ローラーとしての第１ローラーおよび第２ローラーと、第１軸受部材と、第２軸受部材と、ローラーホルダーと、切換機構と、を備える。第１ローラーおよび第２ローラーは、弾性層の軸方向長さ、体積抵抗率または硬度のいずれかが異なる。第１軸受部材は、第１ローラーの芯金を回転可能に支持する。第２軸受部材は、第２ローラーの芯金を回転可能に支持する。ローラーホルダーは、第１軸受部材および第２軸受部材を、それぞれ像担持体に対して接近または離間する方向に摺動可能に保持する第１軸受保持部および第２軸受保持部を有する。切換機構は、ローラーホルダーを回転駆動して第１ローラーまたは第２ローラーのいずれか一方を像担持体に圧接されて転写ニップ部を形成する基準位置に配置する。第１軸受部材および第２軸受部材は、それぞれ第１ローラーおよび第２ローラーを接地する接地部材を有する。

本発明の第１の構成によれば、第１ローラーおよび第２ローラーが接地部材によって常に接地（アース）されている。これにより、転写後に第１ローラーおよび第２ローラーに転写電界が残存しないため、転写ニップ部に常に適切な転写電界を付与することができ、良好な転写画像を安定して得ることができる。

本発明の二次転写ユニット９を備えた画像形成装置１００の内部構成を示す概略図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図 画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図 画像形成装置１００に搭載される本発明の一実施形態に係る二次転写ユニット９の斜視図 本実施形態の二次転写ユニット９の一端側の構成を示す拡大斜視図 本実施形態の二次転写ユニット９のローラーホルダー４７周辺を軸方向外側から見た斜視図 二次転写ユニット９のローラーホルダー４７周辺を表面側から見た斜視図であって、シャフト５１と本体フレーム１０１との接触状態を示す図 二次転写ユニット９の第１軸受部材４３、第２軸受部材４５周辺を軸方向外側から見た拡大斜視図 本実施形態の二次転写ユニット９の駆動機構を示す斜視図 二次転写ニップ部Ｎにおける二次転写電流の流れを示す回路図 本実施形態の二次転写ユニット９が搭載された画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 本実施形態の二次転写ユニット９の切換カム５０を含む側面断面図であって、第１ローラー４０が二次転写ニップ部Ｎを形成する基準位置に配置された状態を示す図 切換カム５０を軸方向内側から見た平面図 図１２の状態から切換カム５０を時計回り方向に所定角度だけ回転させた第１ローラー４０の離間状態を示す図 図１４の状態からシャフト５１を反時計回り方向に回転させて第２ローラー４１を駆動ローラー１０に対向させた状態を示す図 図１５の状態から切換カム５０を反時計回り方向に所定角度だけ回転させて、第２ローラー４１が二次転写ニップ部Ｎを形成する基準位置に配置された状態を示す図 図１６の状態から切換カム５０をさらに反時計回り方向に所定角度だけ回転させた第２ローラー４１の離間状態を示す図 図１７の状態から切換カム５０を時計回り方向に所定角度だけ回転させて第１ローラー４０を駆動ローラー１０に対向させた状態を示す図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の二次転写ユニット９を備えた画像形成装置１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。

図１に示す画像形成装置１００は、いわゆるタンデム方式のカラー複合機であり、以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では左側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されている。さらに図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ～Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ～１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ～１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ユニット９において記録媒体の一例としての用紙Ｓ上に一度に転写される。さらに、定着部１３において用紙Ｓ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ～１ｄを図１において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ～１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｓは、画像形成装置１００の本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ユニット９へと搬送される。中間転写ベルト８には継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

次に、画像形成部Ｐａ～Ｐｄについて説明する。以下、画像形成部Ｐａについて詳細に説明するが、画像形成部Ｐｂ～Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の時計回り方向）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置７ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラー１１に対向するベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、メインモーター６０（図１１参照）により感光体ドラム１ａ～１ｄの回転が開始され、帯電装置２ａ～２ｄの帯電ローラー２５によって感光体ドラム１ａ～１ｄの表面を均一に帯電させる。次いで露光装置５から出射されたビーム光（レーザー光）によって感光体ドラム１ａ～１ｄの表面を光照射し、各感光体ドラム１ａ～１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。

現像装置３ａ～３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各色のトナーが所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ～３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ～４ｄから各現像装置３ａ～３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ～３ｄの現像ローラー２２により感光体ドラム１ａ～１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ～６ｄにより一次転写ローラー６ａ～６ｄと感光体ドラム１ａ～１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ～１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ～１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ～７ｄのクリーニングブレード２３および摺擦ローラー２４により除去される。

ベルト駆動モーター６１（図１１参照）による駆動ローラー１０の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ユニット９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部１３へと搬送される。中間転写ベルト８の表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

定着部１３に搬送された用紙Ｓは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１０と対向する位置には画像濃度センサー２８が配置されている。画像濃度センサー２８としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各パッチ画像（基準画像）に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図１１参照）に出力信号を出力する。

そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からパッチ画像の画像濃度（トナー量）、画像位置を検知し、予め定められた基準濃度、基準位置と比較して現像電圧の特性値、露光装置５の露光開始位置およびタイミング等を調整することにより、各色について濃度補正および色ずれ補正（キャリブレーション）が行われる。

図３は、画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図である。図３に示すように、中間転写ユニット３０は、下流側の駆動ローラー１０と上流側のテンションローラー１１とに掛け渡された中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ～１ｄに接触する一次転写ローラー６ａ～６ｄと、押圧切換ローラー３４と、を有する。

テンションローラー１１に対向する位置には、中間転写ベルト８の表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット１９が配置されている。駆動ローラー１０には中間転写ベルト８を介して二次転写ユニット９が配設圧接されており、二次転写ニップ部Ｎを形成している。二次転写ユニット９の詳細な構成については後述する。

中間転写ユニット３０は、一次転写ローラー６ａ～６ｄおよび押圧切換ローラー３４の回転軸の両端部を回転可能、且つ中間転写ベルト８の進行方向に対し垂直（図３の上下方向）に移動可能に支持する一対の支持部材（図示せず）と、一次転写ローラー６ａ～６ｄおよび押圧切換ローラー３４を上下方向に往復移動させる駆動手段（図示せず）と、を有するローラー接離機構３５を備えている。ローラー接離機構３５は、４本の一次転写ローラー６ａ～６ｄを、それぞれ中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ～１ｄ（図１参照）に圧接するカラーモードと、一次転写ローラー６ｄのみを中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ｄに圧接するモノクロモードと、４本の一次転写ローラー６ａ～６ｄの全てを感光体ドラム１ａ～１ｄから離間させる退避モードとに切り換え可能である。

図４は、画像形成装置１００に搭載される本発明の一実施形態に係る二次転写ユニット９の斜視図である。図５は、本実施形態の二次転写ユニット９の一端側の構成を示す拡大斜視図である。図６は、本実施形態の二次転写ユニット９のローラーホルダー４７周辺を軸方向外側から見た斜視図である。図７は、シャフト５１と本体フレーム１０１との接触状態を示す図である。図８は、二次転写ユニット９の第１軸受部材４３、第２軸受部材４５周辺を軸方向外側から見た拡大斜視図である。図９は、本実施形態の二次転写ユニット９の駆動機構を示す斜視図である。なお、図４および図９ではユニットフレーム９ａの記載を省略している。また、図５ではユニットフレーム９ａを透過状態で示している。図６では第１軸受部材４３の記載を省略しており、図６および図７では切換カム５０の記載を省略している。

図４～図９に示すように、二次転写ユニット９は、二次転写ローラーとしての第１ローラー４０および第２ローラー４１と、第１軸受部材４３と、第２軸受部材４５と、ローラーホルダー４７と、切換カム５０と、ローラー切換モーター５５と、を備える。

第１ローラー４０および第２ローラー４１は、それぞれ芯金４０ａ、４１ａの外周面に導電性を有する弾性層４０ｂ、４１ｂが積層された弾性ローラーである。弾性層４０ｂ、４１ｂの材質としては、例えばＥＣＯ（エピクロルヒドリンゴム）等のイオン導電性ゴムが用いられる。

第１ローラー４０は、弾性層４０ｂの軸方向長さが３１１ｍｍであり、Ａ３サイズの用紙に対応している。第２ローラー４１は、弾性層４１ｂの軸方向長さが第１ローラー４０の弾性層４０ｂよりも大きい。より詳細には、弾性層４１ｂの軸方向長さは３２５ｍｍであり、１３インチサイズの用紙に対応している。

第１軸受部材４３は、第１ローラー４０の軸方向の両端部に一対配置されており、芯金４０ａを回転可能に支持する。第２軸受部材４５は、第２ローラー４１の軸方向の両端部に一対配置されており、芯金４１ａを回転可能に支持する。

ローラーホルダー４７は、第１ローラー４０、第２ローラー４１の軸方向の両端部に一対配置されている。ローラーホルダー４７は側面視略Ｖ字状であり、第１軸受保持部４７ａ、第２軸受保持部４７ｂ、挿通孔４７ｃを有する。第１軸受保持部４７ａ、第２軸受保持部４７ｂは、それぞれ第１軸受部材４３、第２軸受部材４５を摺動可能に保持する。挿通孔４７ｃはＶ字状の頂点部分に形成され、シャフト５１が回転可能に挿通される。ローラーホルダー４７は合成樹脂等の絶縁材料で形成されている。

図５に示すように、第１軸受保持部４７ａと第１軸受部材４３の間には第１コイルバネ４８が配置されている。第２軸受保持部４７ｂと第２軸受部材４５の間には第２コイルバネ４９が配置されている。第１ローラー４０は第１コイルバネ４８によって、第２ローラー４１は第２コイルバネ４９によって、それぞれシャフト５１から離間する方向（駆動ローラー１０に圧接される方向）に付勢される。

図６および図８に示すように、第１軸受部材４３、第２軸受部材４５には第１接地部材５６ａ、５６ｂが配置されている。第１接地部材５６ａ、５６ｂは、金属板を所定の形状に折り曲げて形成されている。第１接地部材５６ａは、一端部が第１ローラー４０の芯金４０ａに装着された金属製のベアリング４０ｃに接触しており、他端部が第１コイルバネ４８の上端部に接触している。第１接地部材５６ｂは、一端部が第２ローラー４１の芯金４１ａに装着された金属製のベアリング４１ｃに接触しており、他端部が第２コイルバネ４９の上端部に接触している。

図６および図７に示すように、ローラーホルダー４７には第２接地部材５７が配置されている。第２接地部材５７は、金属板を所定の形状に折り曲げて形成されている。第２接地部材５７は、上端部が第１軸受保持部４７ａ、第２軸受保持部４７ｂの底面に重なるように折り曲げられており、第１コイルバネ４８、第２コイルバネ４９の下端部に接触している。第２接地部材５７の下端部にはシャフト５１が貫通する導通孔５７ａが形成されている。導通孔５７ａの内径はシャフト５１の外径と同一であり、導通孔５７ａの内周縁がシャフト５１の外周面と接触する。

図７に示すように、シャフト５１の外周面は、画像形成装置１００の本体フレーム１０１に形成された接触片１０１ａに接触しており、シャフト５１は本体フレーム１０１を介して接地（アース）されている。

上記の構成により、第１ローラー４０は、第１接地部材５６ａ、第１コイルバネ４８、第２接地部材５７、シャフト５１、本体フレーム１０１を介して接地（アース）されている。また、第２ローラー４１は、第１接地部材５６ｂ、第２コイルバネ４９、第２接地部材５７、シャフト５１、本体フレーム１０１を介して接地（アース）されている。

図４に示すように、シャフト５１には第１遮光板５１ａが付設されており、第１位置検知センサーＳ１（図１１参照）の検知部を遮光することでシャフト５１の回転角度を検知可能となっている。また、図７に示すように、ローラーホルダー４７の回転方向の一側面には第２遮光板４７ｄが形成されている。第２遮光板４７ｄは、ユニットフレーム９ａに配置された第２位置検知センサーＳ２（図１１参照）の検知部を遮光可能な位置に形成されている。

ローラーホルダー４７（シャフト５１）の回転角度に応じて第１遮光板５１ａおよび第２遮光板４７ｄが第１位置検知センサーＳ１および第２位置検知センサーＳ２をオンまたはオフすることで、ローラーホルダー４７に支持される第１ローラー４０および第２ローラー４１の位置を検知することができる。第１ローラー４０、第２ローラー４１の位置検知制御については後述する。

図８に示すように、第１軸受部材４３、第２軸受部材４５は、それぞれ第１ローラー４０、第２ローラー４１の芯金４０ａ、４１ａを保持する円弧状の第１軸受部４３ｂ、第２軸受部４５ｂを有する。第１軸受部４３ｂ、第２軸受部４５ｂの上部には、芯金４０ａ、４１ａの上方への移動を規制する規制部材５８が装着されている、芯金４０ａ、４１ａの先端にはキャップ５９が装着されている。キャップ５９は、第１軸受部４３ｂ、第２軸受部４５ｂからの芯金４０ａ、４１ａの抜けを防止する。

第１軸受部材４３、第２軸受部材４５は、それぞれローラーホルダー４７の第１軸受保持部４７ａ、第２軸受保持部４７ｂに対して左右方向（ローラーホルダー４７の回転方向）に所定の裕度（ガタ）をもって保持されている。

切換カム５０は、第１ローラー４０、第２ローラー４１の軸方向の両端部においてローラーホルダー４７の外側に一対配置されている。切換カム５０は側面視扇形状であり、扇形の要部分（２本の半径が交差する頂点部分）がシャフト５１に固定されている。シャフト５１には、径方向に延びる平行ピン５１ｂが固定されている。切換カム５０には平行ピン５１ｂが挿入されるピン挿入部６５が形成されている。平行ピン５１ｂは、シャフト５１の周方向においてピン挿入部６５に隙間なく挿入される。

切換カム５０の軸方向内側には円弧状のガイド穴６３（図１２参照）が形成されている。ガイド穴６３の径方向外側の周縁部の中央には凹部６４（図１２参照）が形成されている。第１軸受部材４３、第２軸受部材４５にはそれぞれガイド穴６３に係合する第１係合部４３ａ、第２係合部４５ａが形成されている。

第１係合部４３ａが凹部６４に係合することで、第１軸受部材４３が第１コイルバネ４８に押圧されてシャフト５１から離間する方向に移動する。その結果、第１ローラー４０が中間転写ベルト８を介して駆動ローラー１１に圧接される。また、第２係合部４５ａが凹部６４に係合することで、第２軸受部材４５が第２コイルバネ４９に押圧されてシャフト５１から離間する方向に移動する。その結果、第２ローラー４１が中間転写ベルト８を介して駆動ローラー１１に圧接される。即ち、ローラーホルダー４７の回転方向における第１軸受部材４３、第２軸受部材４５の位置が決まる。

前述したように、第１軸受部材４３、第２軸受部材４５は、それぞれローラーホルダー４７の第１軸受保持部４７ａ、第２軸受保持部４７ｂに対して所定の裕度（ガタ）を持って保持されている。ここで、切換カム５０は平行ピン５１ｂによってシャフト５１との位置関係が維持されている。また、第１係合部４３ａ、第２係合部４５ｂと切換カム５０の凹部６４との係合によって、切換カム５０と第１ローラー４０および第２ローラー４１との位置関係が維持されている。

さらに、後述する図１３に示すように、切換カム５０のピン挿入部６５は、シャフト５１と凹部６４とを通る直線に沿って形成されている。即ち、第１係合部４３ａ、第２係合部４５ｂが凹部６４と係合したとき、第１ローラー４０、第２ローラー４１は平行ピン５１ｂの延在方向に位置決めされる。

図９に示すように、シャフト５１にはギア５２、５３を介してローラー切換モーター５５が連結されている。切換カム５０をシャフト５１と共に回転させることで第１ローラー４０、第２ローラー４１の配置を切り換える。第１ローラー４０、第２ローラー４１の切り換え制御については後述する。

図１０は、二次転写ニップ部Ｎにおける二次転写電流の流れを示す回路図である。図１０に示すように、駆動ローラー１０は転写電圧電源７４の正極端子と電気的に接続されている。第１ローラー４０および第２ローラー４１は、駆動ローラー１０に対向配置された状態で、転写電圧電源７４の正極端子と電気的に接続される。

転写電圧電源７４から駆動ローラー１０にトナーと同極性（ここでは正極性）の二次転写電圧を印加すると、駆動ローラー１０から中間転写ベルト８を介して第１ローラー４０または第２ローラー４１に二次転写電流が流れる。これにより、二次転写ニップ部Ｎに所定の二次転写電界が発生し、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像が二次転写ニップ部Ｎを通過する用紙Ｓに二次転写される。

前述したように、第１ローラー４０および第２ローラー４１は第１接地部材５６ａ、５６ｂおよび第２接地部材５７によって常に接地（アース）されている。そのため、第１ローラー４０または第２ローラー４１に流れる二次転写電流の一部は本体フレーム１０１に流れる。但し、全ての二次転写電流が本体フレーム１０１に流れるわけではないため、第１ローラー４０および第２ローラー４１が常に接地されていても二次転写性に影響を与えるおそれはない。

また、本実施形態では駆動ローラー１０にトナーと同極性（正極性）の二次転写電圧を印加して二次転写ニップ部Ｎに二次転写電界を発生させているが、第１ローラー４０および第２ローラー４１にトナーと逆極性（負極性）の二次転写電圧を印加して二次転写ニップ部Ｎに二次転写電界を発生させることもできる。この場合でも、二次転写電流は図１０と同一方向に流れるため二次転写電流の一部は本体フレーム１０１に流れるが、二次転写性に影響を与えるおそれはない。

図１１は、本実施形態の二次転写ユニット９が搭載された画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部８０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、キャリブレーションに用いる濃度補正テーブル等も記憶される。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ～Ｐｄ、露光装置５、一次転写ローラー６ａ～６ｄ、二次転写ユニット９、ローラー接離機構３５、メインモーター６０、ベルト駆動モーター６１、電圧制御回路７１、操作部８０等が挙げられる。

画像入力部７０は、画像形成装置１００にパソコン等の上位機器から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

電圧制御回路７１は、帯電電圧電源７２、現像電圧電源７３、転写電圧電源７４、クリーニング電圧電源７５と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路７１からの制御信号によって、帯電電圧電源７２は帯電装置２ａ～２ｄ内の帯電ローラー２５に所定の帯電電圧を印加し、現像電圧電源７３は現像装置３ａ～３ｄ内の現像ローラー２２に所定の現像電圧を印加し、転写電圧電源７４は一次転写ローラー６ａ～６ｄに所定の一次転写電圧を印加する。また、転写電圧電源７４は駆動ローラー１０に所定の二次転写電圧を印加する。

操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２が設けられており、ユーザーは操作部８０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部８１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

次に、本実施形態の二次転写ユニット９における第１ローラー４０、第２ローラー４１の切り換え制御および位置検知制御について説明する。図１２は、本実施形態の二次転写ユニット９の切換カム５０を含む側面断面図であって、第１ローラー４０が二次転写ニップ部Ｎを形成する位置に配置された状態を示す図である。図１３は、切換カム５０を軸方向内側から見た平面図である。

図１３に示すように、切換カム５０の凹部６４は平面視略台形状であり、台形の上辺に当たる底部６４ａと、台形の斜辺に当たる傾斜部６４ｂとを有する。切換カム５０の回転によって、第１軸受部材４３の第１係合部４３ａおよび第２軸受部材４５の第２係合部４５ａが、凹部６４の底部６４ａまたは傾斜部６４ｂに係合するか、若しくは凹部６４から離間することで、後述するように中間転写ベルト８に対する第１ローラー４０および第２ローラー４１の接触状態を切り換え可能となっている。

図１２の状態では、第１軸受部材４３の第１係合部４３ａが凹部６４の底部６４ａに係合している。これにより、第１ローラー４０が第１コイルバネ４８（図５参照）の付勢力によって中間転写ベルト８を介して駆動ローラー１０に圧接されて二次転写ニップ部Ｎを形成し、第１ローラー４０は駆動ローラー１０に従動して回転する。第１ローラー４０には、転写電圧電源７４（図１１参照）によって所定の二次転写電流が流れる。具体的には、第１ローラー４０が図１２の位置に配置されたとき、転写電圧電源７４に電気的に接続された駆動ローラー１０にトナーと同極性（ここでは正極性）の転写電圧が印加され、中間転写ベルト８を介して第１ローラー４０に二次転写電流が流れる。

また、シャフト５１の第１遮光板５１ａ（図４参照）は第１位置検知センサーＳ１の検知部を遮光（オン）し、ローラーホルダー４７の第１遮光板４７ｄは第２位置検知センサーＳ２の検知部を遮光（オン）している。この状態（Ｓ１／Ｓ２オン）を第１ローラー４０の基準位置（ホームポジション）とする。この基準位置からの切換カム５０の回転時間に基づいて切換カム５０の回転角度を規制し、第１ローラー４０の配置および離間状態を制御する。

図１４は、図１２の状態から切換カム５０を時計回り方向に所定角度（ここでは図１２の基準位置から４６．４°）だけ回転させた状態を示す図である。シャフト５１を時計回り方向にさらに回転させると、シャフト５１と共に切換カム５０もさらに時計回り方向に回転する。一方、ローラーホルダー４７は規制リブ９ｂ（図５参照）によって時計回り方向の回転が規制されている。その結果、第１軸受部材４３の第１係合部４３ａが凹部６４から移動し、第１軸受部材４３は第１コイルバネ４８（図５参照）の付勢力に抗してシャフト５１に近づく方向に移動する。これにより、第１ローラー４０は中間転写ベルト８に対して離間した状態（離間状態）となる。図１４における第１位置検知センサーＳ１および第２位置検知センサーＳ２の検知状態はＳ１オフ／Ｓ２オンである。

図１４の状態からシャフト５１を反時計回り方向に回転させると、シャフト５１と共に切換カム５０も反時計回り方向に回転する。また、第１軸受部材４３は第１コイルバネ４８（図５参照）の付勢力によって、第２軸受部材４５は第２コイルバネ４９（図５参照）の付勢力によって、それぞれシャフト５１から離間する方向に付勢されている。そのため、第１係合部４３ａおよび第２係合部４５ａは切換カム５０のガイド穴６３の径方向外側の周縁部に押圧されている。これにより、ローラーホルダー４７も切換カム５０と共に反時計回り方向に回転する。

そして、ローラーホルダー４７が規制リブ９ｃ（図５参照）に当接するまで回転すると、図１５に示すように第２ローラー４１が駆動ローラー１０に対向する位置に配置される。図１５の状態では、シャフト５１の第１遮光板５１ａは第１位置検知センサーＳ１の検知部から退避（オフ）しており、ローラーホルダー４７の第２遮光板４７ｄは第２位置検知センサーＳ２の検知部から退避（オフ）している。即ち、図１４の検知状態（Ｓ１オフ／Ｓ２オン）から図１５の検知状態（Ｓ１／Ｓ２オフ）へ移行したとき、第２ローラー４１の駆動ローラー１０に対向する位置への移動を検知することができる。

図１６は、図１５の状態から切換カム５０を反時計回り方向に所定角度だけ回転させた状態を示す図である。シャフト５１を反時計回り方向に回転させると、シャフト５１と共に切換カム５０も回転する。一方、ローラーホルダー４７は規制リブ９ｃ（図５参照）によって反時計回り方向の回転が規制されている。その結果、第２軸受部材４５の第２係合部４５ａが凹部６４の底部６４ａに移動し、第２軸受部材４５は第２コイルバネ４９（図５参照）の付勢力によってシャフト５１から離間する方向に移動する。

これにより、第２ローラー４１は中間転写ベルト８を介して駆動ローラー１０に圧接されて二次転写ニップ部Ｎを形成し、第２ローラー４１は駆動ローラー１０に従動して回転する。第２ローラー４１には、転写電圧電源７４（図１１参照）によって所定の二次転写電流が流れる。具体的には、第２ローラー４１が図１６の位置に配置されたとき、転写電圧電源７４に電気的に接続された駆動ローラー１０にトナーと同極性（ここでは正極性）の転写電圧が印加され、中間転写ベルト８を介して第２ローラー４１に二次転写電流が流れる。

また、シャフト５１の第１遮光板５１ａは第１位置検知センサーＳ１の検知部を遮光（オン）し、ローラーホルダー４７の第２遮光板４７ｄは第２位置検知センサーＳ２の検知部から退避（オフ）している。この状態（Ｓ１オン／Ｓ２オフ）を第２ローラー４１の基準位置（ホームポジション）とする。即ち、図１５の検知状態（Ｓ１／Ｓ２オフ）から図１６の検知状態（Ｓ１オン／Ｓ２オフ）へ移行したとき、第２ローラー４１の基準位置への移動を検知することができる。この基準位置からの切換カム５０の回転時間に基づいて切換カム５０の回転角度を規制し、第２ローラー４１の配置および離間状態を制御する。

図１７は、図１６の状態から切換カム５０を反時計回り方向に所定角度（ここでは図１６の基準位置から４６．４°）だけ回転させた状態を示す図である。シャフト５１を反時計回り方向にさらに回転させると、シャフト５１と共に切換カム５０もさらに反時計回り方向に回転する。一方、ローラーホルダー４７は規制リブ９ｃ（図５参照）によって反時計回り方向の回転が規制されている。その結果、第２軸受部材４５の第２係合部４５ａが凹部６４から移動し、第２軸受部材４５は第２コイルバネ４９（図５参照）の付勢力に抗してさらにシャフト５１に近づく方向に移動する。これにより、第２ローラー４１は中間転写ベルト８に対して離間した状態（離間状態）となる。図１７における第１位置検知センサーＳ１および第２位置検知センサーＳ２の検知状態は、Ｓ１／Ｓ２オフである。

二次転写ニップ部Ｎを形成するローラーを第２ローラー４１から第１ローラー４０へ切り換える場合は、図１６の状態から切換カム５０を時計回り方向に所定角度だけ回転させる。これにより、切換カム５０およびローラーホルダー４７も時計回り方向に所定角度だけ回転し、ローラーホルダー４７が規制リブ９ｂに当接するまで回転したとき、第１ローラー４０が駆動ローラー１０に対向した図１８の状態となる。図１８の状態から、さらに切換カム５０を時計回り方向に所定角度だけ回転させると、第１ローラー４０が基準位置に配置された図１２の状態となる。以下、上記の手順を繰り返すことで第１ローラー４０と第２ローラー４１の切り換えを行う。

本実施形態の構成によれば、ローラーホルダー４７と切換カム５０とを用いた簡易な構成で、第１ローラー４０および第２ローラー４１のいずれか一方を駆動ローラー１０に対向配置するとともに、駆動ローラー１０に対向配置された第１ローラー４０または第２ローラー４１を、二次転写ニップ部Ｎを形成する基準位置と中間転写ベルト８から離間した離間位置とに選択配置することができる。

例えば、用紙Ｓが所定サイズ（ここではＡ３サイズ）以下である場合に軸方向長さの小さい弾性層４０ｂを有する第１ローラー４０を基準位置に配置する。これにより、画像形成中に中間転写ベルト８の幅方向の画像領域外（第１ローラー４０の軸方向外側）に基準画像を形成してキャリブレーションを行う場合に中間転写ベルト８に形成された基準画像が第１ローラー４０に接触しない。従って、画像形成中にキャリブレーションを実行可能となり、画像処理効率（生産性）を低下させることなく画像品質を向上させることができる。

また、第１ローラー４０に付着したトナーが用紙Ｓに付着することによる用紙Ｓの裏汚れを効果的に抑制することができる。さらに、第１ローラー４０に付着したトナーを中間転写ベルト８上に戻すクリーニング動作を行う必要がないため、印字待ち時間も短縮することができる。

一方、用紙Ｓが所定サイズよりも大きい（ここでは１３インチサイズ）場合は、軸方向長さの大きい弾性層４１ｂを有する第２ローラー４１を基準位置に配置する。これにより、大サイズの用紙Ｓの幅方向両端部へのトナー像の二次転写を確実に行うことができる。

また、第１ローラー４０および第２ローラー４１が第１接地部材５６ａ、５６ｂおよび第２接地部材５７によって常に接地（アース）されている。これにより、二次転写後に第１ローラー４０および第２ローラー４１に転写電界が残存しないため、二次転写ニップ部Ｎに常に適切な転写電界を付与することができ、良好な転写画像を安定して得ることができる。

また、第１軸受部材４３、第２軸受部材４５は、それぞれローラーホルダー４７の第１軸受保持部４７ａ、第２軸受保持部４７ｂに対して所定の裕度（ガタ）を持って保持されている。これにより、第１軸受部材４３および第２軸受部材４５のローラーホルダー４７への装着が容易となり、二次転写ユニット９の組み立て作業性が向上する。

なお、第１係合部４３ａ、第２係合部４５ｂが凹部６４と係合したとき、第１ローラー４０、第２ローラー４１は平行ピン５１ｂの延在方向に位置決めされる。従って、第１軸受部材４３、第２軸受部材４５が第１軸受保持部４７ａ、第２軸受保持部４７ｂに位置決めされていなくても、第１ローラー４０および第２ローラー４１が駆動ローラー１１に対して精度よく位置決めされ、二次転写ニップ部Ｎを安定して形成することができる。

さらに本実施形態では、１つのローラー切換モーター５５を用いてローラーホルダー４７と切換カム５０を駆動させることができる。これにより、ローラーホルダー４７と切換カム５０を別々のモーターを用いて駆動させる場合に比べて駆動機構および駆動制御を簡素化することができ、画像形成装置１００の低コスト化、コンパクト化に寄与する。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、二次転写ユニット９を構成する第１ローラー４０、第２ローラー４１、ローラーホルダー４７、切換カム５０等の形状、寸法等は一例であり、本発明の効果を阻害しない範囲で任意に変更可能である。

また、上記実施形態では、弾性層４０ｂ、４１ｂの軸方向長さが異なる第１ローラー４０と第２ローラー４１から成る２本の二次転写ローラーを備え、用紙Ｓのサイズ情報に応じて第１ローラー４０と第２ローラー４１のいずれかを基準位置に配置する構成としたが、弾性層４０ｂ、４１ｂの体積抵抗率若しくは硬度の異なる第１ローラー４０と第２ローラー４１から成る２本の二次転写ローラーを備え、用紙Ｓの物性（抵抗値、厚み、坪量、表面平滑性等）に関する情報に応じて第１ローラー４０と第２ローラー４１のいずれかを基準位置に配置するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像を用紙Ｓに二次転写する二次転写ユニット９を備えた中間転写式の画像形成装置１００を例示したが、感光体ドラム上に形成されたトナー像を用紙に直接転写する直接転写式の画像形成装置に搭載される転写ユニットにおいても同様に適用できる。

本発明は、像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写ユニットを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、像担持体に選択的に圧接される２本の転写ローラーを接地することで高品質な画像を安定して形成可能な転写ユニットおよびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ～Ｐｄ 画像形成部
１ａ～１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
６ａ～６ｄ 一次転写ローラー
８ 中間転写ベルト（像担持体）
９ 二次転写ユニット（転写ユニット）
９ａ ユニットフレーム
３０ 中間転写ユニット
４０ 第１ローラー（転写ローラー）
４１ 第２ローラー（転写ローラー）
４３ 第１軸受部材
４３ａ 第１係合部
４５ 第２軸受部材
４５ａ 第２係合部
４７ ローラーホルダー
４８ 第１コイルバネ
４９ 第２コイルバネ
５０ 切換カム
５１ シャフト
５１ｂ 平行ピン
５５ ローラー切換モーター
５６ａ、５６ｂ 第１接地部材
５７ 第２接地部材
６３ ガイド穴
６４ 凹部
６４ａ 底部
６４ｂ 傾斜部
６５ ピン挿入部
７４ 転写電圧電源
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
１０１ 本体フレーム
Ｎ 二次転写ニップ部
Ｓ 用紙（記録媒体）

Claims (7)

1. 芯金と、前記芯金の外周面に積層された弾性層とを有し、前記弾性層を像担持体に圧接させて転写ニップ部を形成する転写ローラーを備え、前記像担持体上に形成されたトナー像を、前記転写ニップ部を通過する記録媒体に転写する転写ユニットにおいて、
   前記転写ユニットは、
   前記転写ローラーとしての前記弾性層の軸方向長さ、体積抵抗率または硬度のいずれかが異なる第１ローラーおよび第２ローラーと、
   前記第１ローラーの前記芯金を回転可能に支持する第１軸受部材と、
   前記第２ローラーの前記芯金を回転可能に支持する第２軸受部材と、
   前記第１軸受部材および前記第２軸受部材を、それぞれ前記像担持体に対して接近または離間する方向に摺動可能に保持する第１軸受保持部および第２軸受保持部を有するローラーホルダーと、
   前記ローラーホルダーを回転駆動して前記第１ローラーまたは前記第２ローラーのいずれか一方を前記像担持体に圧接されて前記転写ニップ部を形成する基準位置に配置する切換機構と、
   を有し、
   前記第１軸受部材および前記第２軸受部材は、それぞれ第１ローラーおよび前記第２ローラーを接地する接地部材を有することを特徴とする転写ユニット。
2. 前記切換機構は、
   前記第１軸受保持部と前記第１軸受部材との間に配置され、前記第１軸受部材を前記像担持体に接近する方向に付勢する第１コイルバネと、
   前記第２軸受保持部と前記第２軸受部材との間に配置され、前記第２軸受部材を前記像担持体に接近する方向に付勢する第２コイルバネと、
   前記第１軸受部材に形成された第１係合部および前記第２軸受部材に形成された第２係合部が係合するガイド穴を有する切換カムと、
   前記切換カムの回転中心に固定され、前記ローラーホルダーを回転可能に支持する金属製のシャフトと、
   前記シャフトを回転させるローラー切換モーターと、
   を備え、
   前記シャフトは、前記転写ユニットが搭載される画像形成装置の本体フレームを介して接地されており、
   前記接地部材は、
   前記芯金と前記第１コイルバネまたは前記第２コイルバネとを導通する一対の第１接地部材と、
   前記第１コイルバネおよび前記第２コイルバネと前記シャフトとを導通する第２接地部材と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の転写ユニット。
3. 前記ローラーホルダーを回転させることにより、前記第１ローラーおよび前記第２ローラーのいずれか一方を前記像担持体に対向配置するとともに、
   前記切換カムを回転させて前記ガイド穴における前記第１係合部および前記第２係合部の係合位置を変化させることにより、前記像担持体に対向配置された前記第１ローラーまたは前記第２ローラーを、前記基準位置と、前記像担持体から離間した離間位置とに選択配置することを特徴とする請求項２に記載の転写ユニット。
4. 前記切換カムは、前記ガイド穴の径方向外側の周縁部に凹部が形成されており、前記第１係合部または前記第２係合部を前記凹部に係合させることで、前記像担持体に対向配置された前記第１ローラーまたは前記第２ローラーを前記基準位置に配置することを特徴とする請求項３に記載の転写ユニット。
5. 前記第１軸受部材および前記第２軸受部材は、それぞれ前記ローラーホルダーの回転方向に所定の裕度をもって前記第１軸受保持部および前記第２軸受保持部に保持されることを特徴とする請求項４に記載の転写ユニット。
6. 前記シャフトには、径方向に延びる平行ピンが固定されており、前記切換カムには、前記平行ピンが挿入されるピン挿入部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の転写ユニット。
7. 異なる色の前記トナー像を形成する複数の画像形成部と、
   前記画像形成部に沿って移動する、前記像担持体としての無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを挟んで前記各画像形成部に配置された感光体ドラムに対向配置され、前記感光体ドラム上に形成された前記トナー像を前記中間転写ベルト上に一次転写する複数の一次転写部材と、
   前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像を前記記録媒体上に二次転写する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の前記転写ユニットとしての二次転写ユニットと、を備える画像形成装置。

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