JP3672027B2

JP3672027B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3672027B2
Application number: JP2001360953A
Authority: JP
Inventors: 友衛有賀; 信正阿部; 雄二郎野村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2001-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2021-11-27
Also published as: JP2003162128A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段と、該画像転写搬送手段に像担持体が接触して並列配置され潜像形成手段により前記像担持体上に形成された潜像を現像手段により現像する複数の画像形成手段とを備え、前記各画像形成手段の現像されたトナー像を画像転写搬送手段に順次重ねて転写するように構成した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記タンデム型の画像形成装置には大別して、
各画像形成ステーションを列状に複数配置しておき、記録紙を搬送ベルトに静電吸着させ、記録紙を順次、各ステーションへ当接させて搬送しながら、ステーションと記録紙の間へ静電転写力を印加して、複数色のトナー像を記録紙へ直接転写しながら色重ねを行う紙搬送方式と、
各画像形成ステーションを列状に複数配置しておき、各ステーションへ誘電体で形成された中間転写ベルトを当接させて搬送しながら、各ステーションで形成したトナー像をステーションと中間転写ベルトの間へ静電転写力を印加して順次、１次転写させて中間転写ベルト上で色重ねを行い、さらに中間転写ベルトから記録紙へ一括して２次転写する中間転写方式と、
の２通りの方式が採用されている。
【０００３】
上記紙搬送方式では記録紙を搬送ベルトへ吸着させるための手段（ローラやブラシ）と高電圧供給電源が必要であるが、中間転写方式ではこれらの手段や電源が不要であると共に、紙搬送方式では記録紙のサイズ、厚さ、種類に応じて各画像転写部へ印加する転写バイアスを厳密に制御する必要があるが、中間転写方式では、記録紙のこうした要因とは無関係に抵抗や厚さ、表面粗さが一定の中間転写ベルトに対してトナー像の１次転写を行い、その後、一括して記録紙へ２次転写を行う際にのみ転写電圧または転写電流や当接圧といった転写条件の管理を行えば良く、したがって中間転写方式には優れる点が多い。
【０００４】
一方、各画像形成ステーションの配置方式で分けると、各ステーションを水平方向に配置する方式と、各ステーションを垂直方向に配置する方式があり、前者は設置面積が大きいという欠点があり、後者は装置の高さが高くなり机上への設置が困難であるという欠点を有している。
【０００５】
そのために、従来、特開平１１−９５５２０号や特開平８−３０５１１５号において、各画像形成ステーションを斜め方向に配置させる方式が知られている。前者は、各画像形成ステーションに対応して露光装置を備え、後者は、各画像形成ステーションに共通に露光装置を備えたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の像担持体に接してトナー像を順次重ねて転写し画像を形成搬送する搬送ベルトや中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段を用いた画像形成装置においては、第１の像担持体で第１トナー像を転写する条件と、該第１トナー像の上に次の第２の像担持体で第２トナー像を転写する条件と、……第ｎ−１トナー像の上に次の第ｎの像担持体で第ｎトナー像を転写する条件とでは、それぞれ以前に転写したトナー像の属性影響を受けて異なる場合が多い。とりわけ、各像担持体と画像転写搬送手段との接触圧力や接触形態、トナー像を転写する転写バイアスの印加形態等は、上記のように複数の像担持体に接してトナー像を順次重ねて転写する転写条件を決定付ける重要な要件である。
【０００７】
一方、カラー画像形成装置では、複数の像担持体にそれぞれ異なった色のトナー像を現像し、像担持体と接触して駆動される画像転写搬送手段に各接触部でトナー像を順次重ねて転写することにより、カラー画像が形成される。この場合の複数色のトナー像の転写に求められる転写能力は色特性によって異なる場合がある。即ち、第１のトナー像は、何もない状態、つまり先に転写されたトナー像がない状態で転写するので、素直な転写状態である。しかし、第２のトナー像は、第１のトナー像の上かあるいは近傍に転写するので、少なからず先に転写した第１のトナー像の影響を受けた状態で転写する。そのため好ましい転写条件は、第１のトナー像の転写とは異なる場合が多い。同様に第Ｎ番目のトナー像は、（Ｎ−１）番目以前に転写したトナー像の影響を受けた状態で転写するので、好ましい転写条件は、順次重ねて多層化していくにしたがって、第１のトナー像の転写、第ｉのトナー像の転写とは異なり、転写性は低下する。
【０００８】
したがって、転写順番に応じて像担持体から画像転写搬送手段にトナー像を転写した後の転写残りトナー量に差が生じたり、本来ならば像担持体から画像転写搬送手段にトナー像を転写するものであるが、像担持体から画像転写搬送手段が離れていく過程で転写バイアスの放電によって像担持体方向にトナー像を逆転写して転写残りトナーと合算される場合がある。このような転写残りまたは逆転写トナーは、順次繰り返す画像形成プロセスにおいて混色を引き起こすので、好ましくない存在である。とりわけトナー特性の差異などにより、濃厚な色は淡い色に比較して混色による画像への影響が大きい。例えばトナー色として、Ｙ（イェロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色を用いた構成では、淡い色のＹに比較して濃厚な色のＫが混色による画像への影響は大きい。
【０００９】
また、トナー像を順次重ねて転写することにより多層化していくと、その多層化に従ってトナー層が厚くなり、このトナー層厚の増加に応じて転写部位における周速差が増加して転写時のトナーのズレ量が大きくなる。つまり、第１のトナー像の転写位置から第Ｎ番目のトナー像の転写位置まず順次位置ズレを起こし、レジストレーションの好ましくない画像になる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、重ね転写するトナー像の転写順番による転写残りまたは逆転写トナーを低減し、混色、トナー像の位置ズレ、レジストレーションの悪化を防止するものである。
【００１１】
そのために本発明は、可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段と、該画像転写搬送手段に像担持体が接触して並列配置され潜像形成手段により前記像担持体上に形成された潜像を現像手段により現像する複数の画像形成手段とを備え、前記複数の画像形成手段の各像担持体に対する前記画像転写搬送手段の巻き付け角度をトナー像の転写順番に従って設定して、前記各画像形成手段の現像されたトナー像を画像転写搬送手段に順次重ねて転写するように構成し、前記各画像形成手段の像担持体と前記画像転写搬送手段とは速度差を持たせると共に、前記巻き付け角度をトナー像の転写順番に従って小さくすることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の１実施の形態を示す全体構成の模式的断面図、図２は像担持体に対する画像転写搬送手段の巻き付け角度と張力により付与される接触圧を説明するための図、図３は１次転写バイアス印加手段の構成例を示す図である。図中、１は画像形成装置、２はハウジング、３は扉体、６は露光ユニット、７は画像形成ユニット、９は転写ベルトユニット、１０は給紙ユニット、１１は紙搬送ユニット、１５はクリーニング手段、１７は像担持体、１８は画像転写搬送手段、２０は現像手段、２１はスキャナ手段、２１ｂは回転多面鏡、４０は定着手段を示す。
【００１６】
図１において、本実施形態の画像形成装置１は、ハウジング２と、ハウジング２の上部に形成された排紙トレイ２ａと、ハウジング２の前面に開閉自在に装着された扉体３を有し、ハウジング２内には、露光ユニット（露光手段）６、画像形成ユニット７、画像転写搬送手段を有する転写ベルトユニット９、給紙ユニット１０が配設され、扉体３内には紙搬送ユニット１１が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００１７】
画像形成ユニット７は、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イェロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）を備えている。そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体１７と、像担持体１７の周囲に配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段１９および現像手段２０を有する。これら各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、転写ベルトユニット９の下側に斜めアーチ状のラインに沿って像担持体１７が上向きになるように並列配置されている。なお、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。
【００１８】
転写ベルトユニット９は、ハウジング２の下側に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ローラ１２と、駆動ローラ１２の斜め上方に配設される従動ローラ１３と、バックアップローラ（テンションローラ）１４と、これら３本、少なくとも２本のローラ間に張架されて図示矢印方向（反時計方向Ｘ）へ循環駆動される中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段１８と、画像転写搬送手段１８の表面に当接するクリーニング手段１５とを備えている。従動ローラ１３、バックアップローラ１４および画像転写搬送手段１８は、駆動ローラ１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、これにより画像転写搬送手段１８駆動時のベルト搬送方向Ｘが下向きになるベルト面１８ａが下方に位置し、搬送方向が上向きになるベルト面１８ｂが上方に位置するようにされている。
【００１９】
したがって、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ローラ１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。そして、像担持体１７は、アーチ状のラインに沿って画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触され、図示矢印に示すように画像転写搬送手段１８の搬送方向に回転駆動される。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８は、像担持体１７に対して上側から被せるように略同一の巻き付け角度で接触させるため、像担持体１７と画像転写搬送手段１８との間の接触圧やニップ幅は、テンションローラ１４により画像転写搬送手段１８に付与される張力、像担持体１７の配置間隔、巻き付け角度（アーチの曲率）などを制御することにより調整することができる。
【００２０】
駆動ローラ１２は、２次転写ローラ３９のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ１２の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０⁵Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ローラ３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ１２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へ記録媒体が進入する際の衝撃が画像転写搬送手段１８に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。また、駆動ローラ１２は、その径を従動ローラ１３、バックアップローラ１４の径より小さくすることにより、２次転写後の記録紙が記録紙自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ローラ１３を後述するクリーニング手段１５のバックアップローラとして兼用させている。
【００２１】
なお、画像転写搬送手段１８を駆動ローラ１２に対して図で右側に傾斜する方向に配設し、これに対応して各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ローラ１２に対して図で右側に傾斜する方向に斜めアーチ状に沿って、つまり、図１と左右対象に配設してもよい。
【００２２】
次に、像担持体１７に対する画像転写搬送手段１８の巻き付け角度と張力により付与される接触圧を説明する。例えば図２に示すように、バックアップローラ１４をテンションローラとして画像転写搬送手段１８に対し図示ローラの付勢力Ｆにより張力Ｐを付与すると、像担持体１７に対する画像転写搬送手段１８の巻き付け角度αに応じて、接触圧ｆは、張力Ｐの分力として
ｆ＝Ｐ・ｓｉｎα
で求められる。この接触圧ｆが像担持体１７と画像転写搬送手段１８の下面１８ａとの間に付与されることになる。したがって、ローラの付勢力Ｆにより張力Ｐを調節すれば、接触圧ｆを調節することができ、また、像担持体１７に対する画像転写搬送手段１８の巻き付け角度αを調節することによっても、接触圧ｆを調節することができる。同時に、像担持体１７に対する画像転写搬送手段１８の巻き付け角度αを調節すると、ニップ幅Ｌも調節することができる。また、像担持体１７に対してそれぞれ異なる画像転写搬送手段１８の巻き付け角度αにすると、その角度に応じて異なる接触圧ｆ及びニップ幅Ｌが実現できる。
【００２３】
例えば張力Ｐは、画像転写搬送手段１８の安定走行に要する所望の値に設定し、ニップ部に作用する接触圧ｆは、像担持体１７の中心同士に設けた線のなす角度（巻き付け角度）αを調節することによって所望の値を得ることができる。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８の安定走行に要する張力Ｐは、その材質特性によって設定すればよいが、剛性の大きな材質では、張力Ｐを大きくして張架状態を安定させる必要があるが、ローラに巻き付く部分での永久歪み、クリープを残さない範囲の張力に設定することが望ましい。逆に、剛性の小さな材質では、張力を小さくしても容易に張架状態の安定化が可能になるとともに、ローラに巻き付く部分での永久歪み、クリープに対しても許容範囲が大きい。しかし、ローラに張架されて駆動される時に安定駆動される駆動力に応じた張力に設定することが望ましい。
【００２４】
画像転写搬送手段の好適な素材としては、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等があり、当然のことながら、導電性や剛性等、または表面粗度、摩擦係数等を所望の特性に設定する目的で、対応する添加剤などを添加することもよい、また、剛性に関しては、厚さの設定によって所望の剛性に設定することもできる。
【００２５】
実施例では、比較的剛性が小さくて永久歪み、クリープを残さないウレタン樹脂及びポリエーテル樹脂によって画像転写搬送手段を形成し、ローラの付勢力Ｆにより張力Ｐを４０Ｎ、像担持体の巻き付け角度αを４°に設定してニップ部に作用する接触圧ｆを焼く２．８Ｎ（＝４０Ｎ×ｓｉｎ４°）として安定した転写条件を設定した。しかし、上記の素材を勘案すると、ローラの付勢力Ｆにより張力Ｐを１０Ｎ〜１００Ｎ、像担持体の巻き付け角度αを０．５°〜１５°のそれぞれの組み合わせを設定すれば、所望の転写条件の設定が可能であることが確認された。
【００２６】
１次転写部材１６は、トナー像を順次重ねて転写して画像を形成する転写バイアス印加手段として、画像転写搬送手段の内側に接する位置に配置しているが、上記のような接触圧ｆの付与により、転写ニップを形成するための押圧力の付与は必要ない。単に画像転写搬送手段への通電を確保可能な手段として接すればよいので、例えば図３の１６ａ〜１６ｃに示すように画像転写搬送手段に接して従動回転する導電性ローラやリジッドな接触子、あるいは板バネ等の導電性弾性部材、樹脂等の繊維群によって形成した導電性ブラシ等でも構成可能になる。したがって、画像転写搬送手段との摺動抵抗が少なく、互いの寿命が向上させることができるばかりでなく、安価に構成できる。
【００２７】
上記のように本実施形態の画像形成装置では、複数の像担持体１７を並列配置し、各像担持体１７に対して所定の巻き付け角度を有する姿勢で可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８を接触配置して少なくとも２本のローラ１２、１３に張架して回転駆動し、画像転写搬送手段１８には、いずれかのローラ１２、１３によって張力を付与して像担持体１７のトナー像を順次重ねて転写する構造に構成する。このようにすると、巻き付け角度に応じて像担持体１７と画像転写搬送手段１８との接触部には、容易に所定のニップが形成されるとともに、その接触部の接触圧力も巻き付け角度に応じて付与される。
【００２８】
本実施形態は、像担持体に当接してトナー像を順次転写して複数色のトナー像を形成するその転写順番に応じて、画像転写搬送手段の巻き付け角度に差異を設けて対応し、転写順番にマッチングした転写条件を選択するものである。例えば巻き付け角度を大きくすると、像担持体と画像転写搬送手段の当接部は、ニップ幅が大きくて接触圧も大きくなる。したがって、転写順番に応じて巻き付け角度を順次増加する構成にすると、順次重ねて多層化していくに従って転写性が低下した転写特性が均一化され、複数の転写部位における転写バイアスを共通の電源から給電可能になり、そのメリットは大きい。
【００２９】
また、像担持体１７とそれに接触して駆動される画像転写搬送手段１８において、接触部の移動周速度は双方一致しているのが好ましい状態であるが、量産形態の中では、像担持体１７の外径や偏心または駆動手段の偏心等のバラツキ、画像転写搬送手段１８の駆動ローラ１２径、あるいは駆動手段等のバラツキによって完全に等速に設定することは現実的ではない。
【００３０】
そこで、これらのバラツキを勘案したとき、像担持体１７の移動速度に対して画像転写搬送手段１８の移動速度が相対的に速くなったり遅くなったりしてバラツクことになり、転写諸条件を設定する上で好ましくない。むしろ、相対速度は、像担持体１７に対していずれか一方にシフトした相対速度差を設けることが好ましい。しかも、極端な速度差を設けると、像担持体１７によって搬送されるトナー像が画像転写搬送手段１８に転写される時にこのトナー像の位置にズレが生じて画像乱れが発生するので、極力小さな速度差を設けることが好ましい。
【００３１】
しかし、この場合も、トナー像を順次重ねて転写し多層化していくに従ってトナー層が厚くなり、このトナー層厚の増加に応じて転写部位における周速差が増加して転写時のトナーのズレ量が大きくなる。つまり、第１のトナー像の転写位置から第Ｎ番目のトナー像の転写位置まで順次位置ズレを起こし、レジストレーションの好ましくない画像になる。この場合には、像担持体と画像転写搬送手段との巻き付け角度を順次低減すると、順次重ねて多層化していくに従って増加するトナー層厚によるレジストレーションの悪化を防止することができる。
【００３２】
なお、画像に現れたレジストレーションの好ましくない状態は、複数の色の中で濃厚な色ほど目立つ。そのため、Ｋ（ブラック）等の濃厚な色を下流側で転写する配置構成にすると、像担持体と画像転写搬送手段との巻き付け角度を順次低減する構成は、レジストレーションの優れた画像形成に好適である。同様に考えるとＹ（イエロー）等の淡い色は上流側で転写する配置構成にすればよい。転写特性が均一化できないところの補いは、複数の転写部位における転写バイアスをそれぞれ転写部位に応じて適正に設定するとよい。
【００３３】
クリーニング手段１５は、搬送方向下向きのベルト面１８ａ側に設けられ、二次転写後に画像転写搬送手段１８の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード１５ａと、回収したトナーを搬送するトナー搬送部材１５ｂを備えている。クリーニングブレード１５ａは、従動ローラ１３への画像転写搬送手段１８の巻きかけ部において画像転写搬送手段１８に当接されている。また、画像転写搬送手段１８の裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に対向して１次転写部材１６が当接され、１次転写部材１６には転写バイアスが印加されている。
【００３４】
露光手段６は、斜め方向に配設された画像形成ユニット７の斜め下方に形成された空間に配設されている。また、露光手段６の下部でハウジング２の底部には給紙ユニット１０が配設されている。露光手段６は、全体がケースに収納され、ケースは、搬送方向下向きのベルト面の斜め下方に形成される空間に配設されている。ケースの底部には、ポリゴンミラーモータ２１ａ、ポリゴンミラー（回転多面鏡）２１ｂからなる単一のスキャナ手段２１を水平に配設されるとともに、各色の画像信号により変調される複数のレーザ光源２３からのレーザビームをポリゴンミラー２１ｂで反射させ各像担持体上に偏向走査する光学系Ｂには、単一のｆ−θレンズ２２および各色の走査光路ｙ、ｍ、ｃ、ｋが像担持体１７にそれぞれ非平行になって折り返すように複数の反射ミラー２４が配設されている。
【００３５】
上記構成からなる露光手段６においては、ポリゴンミラー２１ｂから各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ２２、反射ミラー２４を経て、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に照射され、潜像が形成される。反射ミラー２４を設けることにより走査光路ｙ、ｍ、ｃ、ｋを屈曲させ、ケースの高さを低くすることが可能となり光学系のコンパクト化が可能となる。しかも、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７への走査光路長は同一の長さになるように反射ミラー２４が配置されている。このように各画像形成ユニット７に対する露光手段６のポリゴンミラー２１ｂから像担持体１７までの光路の長さ（光路長）が略同一の長さになるように構成することにより、各光路で走査された光ビームの走査幅も略同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。したがって、レーザ光源は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なった色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるため副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成できる。
【００３６】
また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系を配置することにより、画像形成手段の駆動系が装置を支持するフレームへ与える振動による走査光学系の振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。とくに、スキャナ手段２１をケースの底部に配置することにより、ポリゴンモータ２１ａ自身がケース全体に与える振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。また、振動源であるポリゴンモータ２１ａの数を一つにすることによりケース全体に与える振動を最小限にすることができる。
【００３７】
本実施形態においては、各画像ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋが斜め方向に配設され、かつ像担持体１７が斜めアーチ状のラインに沿って上向きに並列配置されて、画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触される関係上、トナー貯留容器２６を斜め下方に傾斜して配置している。そのため、現像手段２０に特別の構成を採用している。図４は図１に示す現像手段と像担持体からなる画像形成部の拡大断面図である。
【００３８】
現像手段２０は、図４に示すようにトナー（図のメッシュ部）を貯留するトナー貯留容器２６と、このトナー貯留容器２６内に形成されたトナー貯留部２７と、トナー貯留部２７内に配設されたトナー撹拌部材２９と、トナー貯留部２７の上部に区画形成された仕切部材３０と、仕切部材３０の上方に配設されたトナー供給ローラ３１と、仕切部材３０に設けられトナー供給ローラ３１に当接される可撓性ブレード３２と、トナー供給ローラ３１および像担持体１７に当接するように配設される現像ローラ３３と、現像ローラ３３に当接される規制ブレード３４とから構成されている。
【００３９】
像担持体１７は画像転写搬送手段１８の搬送方向に回転され、現像ローラ３３および供給ローラ３１は、図示矢印に示すように、像担持体１７の回転方向とは逆方向に回転駆動され、一方、撹拌部材２９は供給ローラ３１の回転方向とは逆方向に回転駆動される。トナー貯留部２７において撹拌部材２９により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材３０の上面に沿ってトナー供給ローラ３１に供給され、供給されたトナーは可撓性ブレード３２と摺擦して供給ローラ３１の表面凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ３３の表面に供給される。現像ローラ３３に供給されたトナーは規制ブレード３４により所定厚さのコーティング層に規制され、薄層化したトナー層は、像担持体１７へと搬送されて現像ローラ３３と像担持体１７が接触して構成するニップ部及びこの近傍で像担持体１７の潜像部を現像する。
【００４０】
本実施形態においては、像担持体１７と対向する側の現像ローラ３３、トナー供給ローラ３１および現像ローラ３３と規制ブレード３４の当接部がトナー貯留部２７内のトナーに埋没しない構成としている。この構成によって、貯留トナーの減少によって現像ローラ３３に対する規制ブレード３４の当接圧力の変動を防ぐことができると共に、規制ブレード３４によって現像ローラ３３から掻き落とされた余剰トナーがトナー貯留部２７へ落下するので現像ローラ３３のフィルミングを防ぐことができる。
【００４１】
また、供給ローラ３１と現像ローラ３３の当接位置下方に現像ローラ３３と規制ブレード３４の当接部を位置させ、供給ローラ３１によって現像ローラ３３へ供給されて現像ローラ３３に移行しなかった余剰トナーと、規制ブレード３４によって現像ローラ３３から規制除去された余剰トナーを現像手段下部のトナー貯留部２７へ戻す経路を設け、トナー貯留部２７へ戻ったトナーは撹拌部材２９によってトナー貯留部２７内のトナーと撹拌され、撹拌部材２９によって再度、供給ローラ３１近傍のトナー導入部へ供給される。従って、余剰トナーを供給ローラ３１と現像ローラ３３の摺擦部や現像ローラ３３と規制ブレード３４の当接部に渋滞させずに下部へ落下させてトナー貯留部２７のトナーと撹拌を行うので、現像手段内のトナーの劣化が徐々に進行し、現像手段の交換直後に急激な画質変化が発生することを防ぐことができる。
【００４２】
さらに、現像手段２０には、現像ローラ３３近傍に現像ローラ露出部２０ａが形成されており、一方、帯電手段であるコロナ帯電手段１９には、像担持体１７に対向して上向き開口部１９ａが形成されている。このとき、現像ローラ露出部２０ａの下方にコロナ帯電手段１９の上向き開口部１９ａが位置すると、現像ローラ露出部２０ａからトナーが重力によりこぼれ落ちて、コロナ帯電手段１９の上向き開口部１９ａからコロナ帯電手段１９内に入り込み、コロナ帯電手段１９を汚してしまうという問題が生じる。
【００４３】
そこで、本実施形態においては、現像手段２０の現像ローラ露出部２０ａに対して、コロナ帯電手段１９の上向き開口部１９ａが重ならないように、上向き開口部１９ａを画像転写搬送手段１８側にオフセットさせるようにしている。これにより、現像ローラ露出部２０ａからトナーが重力によりこぼれ落ちて、上向き開口部１９ａからコロナ帯電手段１９内に入り込み、コロナ帯電手段１９を汚してしまうという問題を解消することができる。
【００４４】
給紙ユニット１０は、記録媒体Ｐが積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５から記録媒体を一枚ずつ給送するピックアップローラ３６を備えている。紙搬送ユニット１１は、二次転写部への記録媒体Ｐの給紙タイミングを規定するゲートローラ対３７（一方のローラはハウジング２側に設けられている）と、駆動ローラ１２および画像転写搬送手段１８に圧接される二次転写手段としての二次転写ローラ３９と、主記録媒体搬送路３８と、定着手段４０と、排紙ローラ対４１と、両面プリント用搬送路４２を備えている。
【００４５】
定着手段４０は、少なくも一方にハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な定着ローラ対４０ａと、この定着ローラ対４０ａの少なくも一方側のローラを他方側に押圧付勢してシート材に２次転写された２次画像を記録媒体Ｐに押圧する押圧手段を有し、記録媒体に２次転写された２次画像は、定着ローラ対４０ａの形成するニップ部で所定の温度で記録媒体に定着される。本実施形態においては、転写ベルトの搬送方向上向きのベルト面１８ｂの斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルトに対して画像形成ステーションと反対側の空間に定着手段４０を配設することが可能になり、露光手段６、画像転写搬送手段１８、画像形成手段への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。特に、露光手段６は、定着手段４０から最も離れた位置にあり、走査光学系部品の熱による変位を最小限にすることができ、色ズレを防ぐことができる。
【００４６】
本実施形態においては、画像転写搬送手段１８を駆動ローラ１２に対して傾斜する方向に配設しているため、図で右側空間に広いスペースが生じその空間に定着手段４０を配設することができ、コンパクト化を実現することができると共に、定着手段４０で発生する熱が、左側に位置する露光ユニット６、画像転写搬送手段１８および各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ伝達されるのを防止することができる。また、画像形成ユニット７の左側下部の空間に露光ユニット６を配置することができるため、画像形成手段の駆動系がハウジング２へ与える振動による、露光ユニット６の走査光学系の振動を最小限に抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。
【００４７】
また、本実施形態においては、球形化されたトナーを用いることにより、１次転写効率を高め（略１００％）、各像担持体１７には、１次転写残りトナーを回収するクリーニング手段を設置していない。これにより、３０ｍｍ径以下の感光体ドラムからなる各像担持体１７を近接して配置することが可能となり、装置を小型化することができる。
【００４８】
また、クリーニング手段を設置しないことに伴い、帯電手段としてはコロナ帯電手段１９を採用している。帯電手段がローラである場合は、微量ではあるが像担持体１７上に存在する１次転写残りトナーがローラ上に堆積して帯電不良が発生するが、非接触帯電手段であるコロナ帯電手段１９はトナーが付着しにくく、帯電不良の発生を防ぐことができる。
【００４９】
図５はスキャナ手段の上に冷却手段を配置した本発明の他の実施の形態を示す図、図６はスキャナ手段の上方に制御ユニットや電源ユニットの収納空間と共に冷却手段を配置した本発明の他の実施の形態を示す図、図７は画像転写搬送手段をシート材搬送媒体とした本発明の他の実施の形態を示す図である。
【００５０】
露光装置と複数の像担持体を固定するフレームが温度変動により膨張し、露光装置と画像形成ステーションとの相対位置が変化した場合、各レーザビームが平行でないため走査線同士の相対角度に応じて走査線のピッチも変動するという問題が生じる。走査線のピッチの変動は、像担持体上の走査位置の変動となり、色によって画像位置がずれて、色ずれとなり画像品質を大きく劣化させる。
【００５１】
特に、近年、画像形成装置の高速化、高解像度化に伴い、回転多面鏡の回転数が数万ＲＰＭにも及ぶ領域に達し増加する傾向にあり、回転多面鏡軸受への負担が大きくなっている。しかし、従来の装置のように回転多面鏡が斜めに配置されていると、軸受部の重力方向にのみ半径方向の力が作用し、その部分で摩擦が増大することなどにより、駆動モータ、軸受それらの近傍での発熱も大きくなる。このような発熱は当然、装置全体の温度変動を大きくして、上記色ずれによる画像劣化を招く一因にもなっている。
【００５２】
そこで、上記実施形態では、ポリゴンミラーモータ２１ａ、ポリゴンミラー２１ｂからなる単一のスキャナ手段２１を水平に配置し、さらにレーザ光源２３とともに垂直方向にｆ−θレンズ２２、反射ミラー２４からなる光学系とは離れた位置に配置している。このようにポリゴンミラーモータ２１ａ、ポリゴンミラー２１ｂを水平配置することにより、軸受の半径方向へ作用する力をなくすことができるので、画像形成装置の高速化、高解像度化に伴って回転数が増加して軸受への負荷が大きくなっても、軸受部の発熱を低減させることができる。
【００５３】
また、ポリゴンミラーモータ２１ａや軸受部、レーザ光源２３などの発熱部から垂直方向に離すことにより、図５に示すようにスキャナ手段２１の上方に送風ファンからなる冷却手段８を設け、さらに図６に示すようにスキャナ手段２１の上方で露光手段６の側面上方の空間に制御ユニットや電源ユニットを配置する空間として制御部５を設け、その上方に送風ファンからなる冷却手段８を設けることにより、内部の空気を図示矢印の方向に導き、露光手段６その他の発熱部からの熱を放出させることができる。このようにすることにより、光学系の配置空間を避けて放熱させ熱的影響を低減させて、ポリゴンモータ２１ａの温度上昇を抑制し、画質劣化の防止とポリゴンモータ２１ａ、軸受部の長寿命化を図ることができ、装置内の温度変動を小さくし、高画質の画像形成装置を提供することができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、中間転写ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としたが、図７に示す実施形態は、表面にシート材を吸着して搬送移動し、該シート材の表面にトナー像を順次重ねて転写して画像を形成搬送するシート材搬送ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としたものである。この場合、上記各実施形態と異なるのは、画像転写搬送手段１８であるシート材搬送ベルトのベルト搬送方向が像担持体１７に接触する下面で逆方向の上向きになることである。
【００５５】
したがって、上記各実施の形態では、上側の像担持体１７からトナー像を画像転写搬送手段１８である中間転写ベルトに順次重ねて転写したが、本実施形態では、逆に下側の像担持体１７からトナー像を画像転写搬送手段１８であるシート材搬送ベルトの表面に吸着して搬送移動するシート材に順次重ねて転写するようになっている。
【００５６】
また、この場合には、上記実施形態において、従動ローラ１３をクリーニング手段１５のバックアップローラとして兼用させていたが、ローラ１３を駆動ローラ、ローラ１２を従動ローラ、ローラ１４をクリーニング手段１５のバックアップローラとして兼用させている。この実施形態においても、定着手段４０は画像形成部の上側に配置され、上方に放熱できるため、装置内の温度変動を小さくし、高画質の画像形成装置を提供することができる。
【００５７】
以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
（１）図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの印字指令信号（画像形成信号）が画像形成装置１の制御ユニットに入力されると、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７、現像手段２０の各ローラ、および画像転写搬送手段１８が回転駆動される。
（２）像担持体１７の外周面が帯電手段１９によって一様に帯電される。
（３）各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいて一様に帯電した像担持体１７の外周面に、露光ユニット６によって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、各色用の静電潜像が形成される。
（４）それぞれの像担持体１７に形成された静電潜像が現像手段２０によりトナー像が現像される。
（５）画像転写搬送手段１８の１次転写部材１６には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体１７上に形成されたトナー像が一次転写部において画像転写搬送手段１８の移動に伴って順次、画像転写搬送手段１８上に重ねて転写される。
（７）この１次画像を１次転写した画像転写搬送手段１８の移動に同期して、給紙カセット３５に収納された記録媒体Ｐが、レジストローラ対３７を経て２次転写ローラ３９に給送される。
（８）１次転写画像は、２次転写部位で記録媒体と同期合流し、図示省略した押圧機構によって画像転写搬送手段１８の駆動ローラ１２に向かって押圧された２次転写ローラ３９で、１次転写画像とは逆極性のバイアスが印加され、画像転写搬送手段１８上に形成された１次転写画像は、同期給送された記録媒体に２次転写される。
（９）２次転写に於ける転写残りのトナーは、従動ローラ１３方向へと搬送されて、このローラ１３に対向して配置したクリーニング手段１５によって掻き取られ、そして、画像転写搬送手段１８はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。
（１０）記録媒体が定着手段４０を通過することによって記録媒体上のトナー像が定着し、その後、記録媒体が所定の位置に向け（両面印刷でない場合には排紙トレイ２ａに向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路４２に向け）搬送される。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来公知または周知の技術を必要に応じて置換または付加することが可能である。例えば、本実施形態においては、斜めアーチ状のラインに沿って複数の像担持体１７を並列配置し、これらと画像転写搬送手段１８とを接触させたが、縦型のアーチ状、横型のアーチ状のラインであってもよいし、ラインは直線であってもよい。この場合にも、ポリゴンミラーモータ２１ａの位置は、反射ミラー２４の配置により熱的に有利な位置を選択することは可能である。また、バックアップローラ１４を省き、駆動ローラ１２と従動ローラ１３だけで画像転写搬送手段１８を張架してもよい。さらに、駆動ローラ１２を下方に従動ローラ１３を上方に配置しているが、従動ローラ１３を下方に駆動ローラ１２を上方に配置するようにしてもよい。なお、本発明においては、画像転写搬送手段は、中間転写ベルトおよび紙搬送ベルトを総称して定義している。
【００５９】
潜像形成手段として、１つのポリゴンミラーを用いた各レーザ光源からのレーザビームを各像担持体に偏向走査する露光手段を示して説明したが、本発明は、これに限らず各像担持体に対応してポリゴンミラーを有する露光手段、ＬＥＤ素子あるいはＥＬ素子をライン状に多連接配置して選択的な光照射によって潜像を形成する手段についても勿論適用可能であり、さらには走査光学系のない潜像形と同様な形の書き込み電極部を多連接配置して像担持体に摺動し、電極部に選択的に電圧印加可能にした潜像形成手段その他の潜像形成手段においても同様に適用可能であることはいうまでもない。
【００６０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段と、該画像転写搬送手段に像担持体が接触して並列配置され潜像形成手段により前記像担持体上に形成された潜像を現像手段により現像する複数の画像形成手段とを備え、前記複数の画像形成手段の各像担持体に対する前記画像転写搬送手段の巻き付け角度をトナー像の転写順番に従って設定して、前記各画像形成手段の現像されたトナー像を画像転写搬送手段に順次重ねて転写するように構成し、前記各画像形成手段の像担持体と前記画像転写搬送手段とは速度差を持たせると共に、前記巻き付け角度をトナー像の転写順番に従って小さくするので、転写順番に応じて像担持体から画像転写搬送手段にトナー像を転写した後の転写残りトナー量に差が生じたり、像担持体から画像転写搬送手段が離れていく過程で転写バイアスの放電によって像担持体方向にトナー像を逆転写して転写残りトナーと合算され、順次繰り返す画像形成プロセスにおいて混色を引き起こすのを防ぐことができる。また、トナー層厚の増加に応じて転写部位における周速差が増加して転写時のトナーのズレ量が大きくなるのを防ぎ、目立つ色のズレ量を少なくし、順次重ねて多層化していくに従って増加するトナー層厚によるレジストレーションの悪化を防止することができる。さらに、適度な速度差を持つことにより、電気エネルギー作用に加えて機械的なかきとり作用も付加されて転写効率を向上させて、像担持体の転写残りトナーをクリーニングする工程を廃止または簡略化することが可能となる。
【００６５】
以上のように本発明によれば、転写順番に応じ、また、トナー特性に応じて転写条件を選択し好ましい転写を行うができ、転写残りトナー量を格段に減少させ、像担持体の転写残りトナーをクリーニングする行程の廃止または簡略化が可能になる。しかも、転写条件を安価な構成で安定化可能にして、画質劣化を防止し、高画質の画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の１実施の形態を示す全体構成の模式的断面図である。
【図２】像担持体に対する画像転写搬送手段の巻き付け角度と張力により付与される接触圧を説明するための図である。
【図３】１次転写バイアス印加手段の構成例を示す図である。
【図４】図１に示す現像手段及び像担持体からなる画像形成部の拡大断面図である。
【図５】スキャナ手段の上に冷却手段を配置した本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図６】スキャナ手段の上方に制御ユニットや電源ユニットの収納空間と共に冷却手段を配置した本発明の他の実施の形態を示す図である。
【図７】画像転写搬送手段をシート材搬送媒体とした本発明の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…ハウジング、３…扉体、６…露光ユニット、７…画像形成ユニット、９…転写ベルトユニット、１０…給紙ユニット、１１…紙搬送ユニット、１５…クリーニング手段、１７…像担持体、１８…画像転写搬送手段、２０…現像手段、２１…スキャナ手段、２１ｂ…回転多面鏡、４０…定着手段

Claims

可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段と、該画像転写搬送手段に像担持体が接触して並列配置され潜像形成手段により前記像担持体上に形成された潜像を現像手段により現像する複数の画像形成手段とを備え、前記複数の画像形成手段の各像担持体に対する前記画像転写搬送手段の巻き付け角度をトナー像の転写順番に従って設定して、前記各画像形成手段の現像されたトナー像を画像転写搬送手段に順次重ねて転写するように構成し、前記各画像形成手段の像担持体と前記画像転写搬送手段とは速度差を持たせると共に、前記巻き付け角度をトナー像の転写順番に従って小さくすることを特徴とする画像形成装置。