JP3775162B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、感光体上に形成されたトナー像を転写ベルト、転写ドラムや転写ドラムに巻き付けられた記録材などの転写媒体に転写する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置では、感光体上に形成したトナー像を中間転写体に１次転写する処理を、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）ごとに行い、これら４色のトナー像を転写媒体上で重ね合わせてカラートナー像を形成している。そして、そのカラートナー像を２次転写ローラによって記録材に２次転写することで記録材にカラー画像を形成し、さらに定着手段によって記録材表面のトナー像を加熱して記録材上にカラー画像を定着している。ここで、転写媒体としては、従来よりドラム形状の転写ドラムや無端ベルトを用いた転写ベルトが用いられている。
【０００３】
また、上記のように転写ドラムや転写ベルトに中間的にカラー画像を形成する代わりに、転写ドラムの表面に記録材を巻き付け、当該記録材上に感光体上のトナー像を転写する画像形成装置も従来より知られている。
【０００４】
上記した１次転写処理を実行するために、従来の画像形成装置では、感光体の周りにその回転方向に沿って、帯電手段、現像手段として４色（イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ））の現像器、およびクリーニング部がそれぞれ配置されている。そして、帯電手段によって感光体２１の外周面を均一に帯電させた後、この感光体の外周面に向けて露光ユニットからレーザ光を照射して静電潜像を形成する。それに続いて、４つの現像器のうちの一の現像器を選択的に感光体に当接するとともに、当該現像器に現像バイアスを印加する。これによって選択された色のトナーが感光体の表面に付与されて感光体上の静電潜像が顕在化される。こうして現像手段で現像されたトナー像を、転写ベルト、転写ドラム、あるいは転写ドラム表面で保持された記録材上に１次転写する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記画像形成装置では、現像器は予め感光体から離間して配置されており、現像処理を行うときのみ選択された一の現像器が感光体に当接する。この現像器当接の衝撃によって感光体の速度が変動してしまい、いわゆるバンディングと呼ばれる画像欠陥が生じることがあった。また、現像器が感光体に当接している間においても、当該現像器が感光体に与える相互作用力によって感光体の駆動が不安定となり、画像欠陥を引き起こすことがあった。
【０００６】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、感光体の速度変動を抑えてバンディングのない高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の一態様は、複数の現像器を所定の回転軸まわりに回転移動させることで複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させることにより該感光体上に形成されたトナー像を、転写ドラムの表面または当該表面に巻き付けられた記録材に転写する画像形成装置に関するものであり、上記目的を達成するため、転写ドラムの回転軸上で転写ドラムに固着されたドラム駆動ギアと、感光体の回転軸上で感光体に固着され、ドラム駆動ギアと噛合する感光体駆動ギアと、ドラム駆動ギアを回転駆動する駆動部とを備え、ドラム駆動ギアの歯数をＺ1とし、感光体駆動ギアの歯数をＺ2とし、転写ドラムの直径をＤ1とし、感光体の直径をＤ2としたとき、次の不等式、
Ｚ2／Ｚ1＞Ｄ2／Ｄ1
を満足するとともに、感光体の回転方向と逆方向に複数の現像器を回転移動させて複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させるように構成している。
【０００８】
上記不等式を満足した画像形成装置では、駆動部からの回転駆動力がドラム駆動ギアに与えられて転写ドラムが回転し、その周速は感光体の周速よりも速くなっている。一方、この感光体側では、感光体の回転軸上で感光体駆動ギアが感光体に固着され、ドラム駆動ギアと噛合している。このため、感光体駆動ギアの回転方向側歯面がドラム駆動ギアの反回転方向側歯面に係止された状態で、感光体は転写ドラムに従動して回転する。その結果、感光体の周速を高める方向に作用する外力に対しては、ドラム駆動ギアがストッパーとして機能する。このように感光体およびドラムの駆動ギアを構成した上で、上記画像形成装置では、感光体上にトナー像を形成する現像器を選択するにあたっては、感光体の回転方向と逆方向に複数の現像器を回転移動させて複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させるように構成している。よって、このような現像器の切換の際は、その周速を高める方向に作用する外力を感光体に与えることとなる。したがって、現像器の切換にかかわらず感光体の周速を安定化させることができる。
【０００９】
また、この発明の別態様は、複数の現像器を所定の回転軸まわりに回転移動させることで複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させることにより該感光体上に形成されたトナー像を、中間転写ベルトに転写する画像形成装置に関するものであり、上記目的を達成するために、中間転写ベルトを張架して駆動する駆動ローラと、駆動ローラの回転軸上で駆動ローラに固着されたベルト駆動ギアと、感光体の回転軸上で感光体に固着され、ベルト駆動ギアと噛合する感光体駆動ギアと、ベルト駆動ギアを回転駆動する駆動部とを備え、ベルト駆動ギアの歯数をＺ1とし、感光体駆動ギアの歯数をＺ2とし、駆動ローラの直径をＤ1とし、感光体の直径をＤ2としたとき、次の不等式、
Ｚ2／Ｚ1＞Ｄ2／Ｄ1
を満足するとともに、複数の現像器を感光体の回転方向と逆方向に回転移動させて複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させるように構成している。
【００１０】
このように構成された画像形成装置においても、感光体駆動ギアの回転方向側歯面がべルト駆動ギアの反回転方向側歯面に係止された状態で、感光体は中間転写ベルトに従動して回転する。そして、感光体上にトナー像を形成する現像器を選択するにあたっては、感光体の回転方向と逆方向に複数の現像器を回転移動させて複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させるように構成している。よって、このような現像器の切換の際は、その周速を高める方向に作用する外力を感光体に与えることとなる。したがって、現像器の切換にかかわらず感光体の周速を安定化させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。この画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令（印字要求内容を示す信号）が制御ユニットに与えられると、制御ユニット内に設けられたメインコントローラが画像形成装置のエンジン部１の動作指示に適した形式のジョブデータ（印字情報）に変換し、サブコントローラに与える。これを受けたサブコントローラはジョブデータに応じて画像形成装置のエンジン部１を制御している。
【００１２】
このエンジン部１では、作像ユニット２の感光体２１にトナー像を形成可能となっている。すなわち、作像ユニット２は、図１の矢印方向に回転可能な感光体２１を備えており、さらに感光体２１の周りにその回転方向に沿って、帯電手段としての帯電ローラ２２、現像手段としての現像器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ、およびクリーニング部２４がそれぞれ配置されている。なお、感光体２１を駆動するための構成については後で説明する。
【００１３】
帯電ローラ２２は帯電バイアス回路（図示省略）から帯電バイアスが印加されており、感光体２１の外周面に当接して外周面を均一に帯電させる。そして、この帯電ローラ２２によって帯電された感光体２１の外周面に向けて露光ユニット３からレーザ光ＬＢが照射される。この露光ユニット３は、画像形成指令を画像展開して得られる画像データに応じてレーザ光ＬＢを感光体２１上に走査露光して感光体２１上に画像形成指令に対応する静電潜像を形成する。
【００１４】
こうして形成された静電潜像は現像部２３によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では現像部２３として、イエロー用の現像器２３Ｙ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、シアン用の現像器２３Ｃ、およびブラック用の現像器２３Ｋが回転軸（図２の符号２３１）を中心に回転自在に設けられている。これらの現像器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋはこの順序で回転位置決めされるとともに、感光体２１に対して選択的に当接し、トナーを感光体２１の表面に付与する。これによって、感光体２１上の静電潜像が顕在化される。そして、現像部２３で現像されたトナー像は、１次転写領域ＴＲ1で転写ユニット４の中間転写ドラム４１上に１次転写される。
【００１５】
また、１次転写領域ＴＲ1から周方向（図１の矢印方向）に進んだ位置には、クリーニング部２４が配置されており、１次転写後に感光体２１の外周面に残留付着しているトナーを掻き落とす。
【００１６】
転写ユニット４の中間転写ドラム４１は感光体２１と当接しながら、駆動モータ（図示省略）からの回転駆動力を受けて回転する。なお、中間転写ドラム４１を駆動するための構成についても感光体２１の駆動機構と併せて後で説明する。
【００１７】
そして、カラー画像を記録材に転写する場合には、感光体２１上に形成される各色のトナー像を中間転写ドラム４１上に重ね合わせてカラー像を形成する。また、モノクロ画像を記録材に転写する場合には、感光体２１上にブラックトナー像のみを中間転写ドラム４１上に形成する。
【００１８】
また、こうして中間転写ドラム４１上に担持されたトナー像については、２次転写ローラ４２によって記録材に２次転写する。この２次転写ローラ４２は、中間転写ドラム４１に対して接離可能となっており、適当なタイミングで中間転写ドラム４１に当接して、搬送経路６１に沿って２次転写領域ＴＲ2に搬送されてくる記録材にトナー像を２次転写する。
【００１９】
この２次転写領域ＴＲ2の近傍には、中間転写ドラム４１に対して接離可能にクリーニング部４３が設けられており、適当なタイミングで中間転写ドラム４１に当接して、２次転写後に中間転写ドラム４１の外周面に残留付着しているトナーについては、クリーニング部４３によって掻き落される。
【００２０】
さらに、搬送経路６１に沿って２次転写領域ＴＲ2の下流側には、定着ユニット５が配置されており、搬送経路６１に沿って搬送されてくる記録材上のトナー像を記録材に定着する。そして、当該記録材はさらに搬送経路６１に沿って排出トレイ（図示省略）に搬送される。
【００２１】
次に、感光体２１および中間転写ドラム４１を回転駆動するための構成について図２および図３を参照しながら説明する。図２は図１の画像形成装置の部分斜視図である。
【００２２】
図２に示すように中間転写ドラム４１の回転軸４１１上でドラム駆動ギア８が中間転写ドラム４１に固着されており、駆動モータからの回転駆動力を直接あるいは減速機構を介して受けて中間転写ドラム４１が回転軸４１１を中心として回転する。また、感光体２１の回転軸２１１上で感光体駆動ギア９がドラム駆動ギア８と噛合した状態で感光体２１に固着されている。特に、この実施形態では、ドラム駆動ギア８の歯数をＺ1とし、感光体駆動ギア９の歯数をＺ2とし、中間転写ドラム４１の直径をＤ1とし、感光体２１の直径をＤ2としたとき、次の不等式、
Ｚ2／Ｚ1＞Ｄ2／Ｄ1
を満足するように構成されている。このため、中間転写ドラム４１の周速が感光体２１の周速よりも速くなり、感光体２１は駆動モータからの回転駆動力を直接受けて回転するのではなく、中間転写ドラム４１に従動して回転することとなる。
【００２３】
ここで、ドラム駆動ギア８と感光体駆動ギア９との噛合状態を詳しく見ると、図３に示すように、感光体駆動ギア９の回転方向側歯面９１がドラム駆動ギア８の反回転方向側歯面８２に係止されており、この係止状態のまま、上記のように感光体２１は中間転写ドラム４１に従動して回転する。
【００２４】
このように構成された画像形成装置では、現像処理を実行するために４つの現像器のうち一の現像器が選択的に感光体に当接し、その当接時に感光体２１の周速を高める方向に作用する外力が感光体２１に作用したとしても、ドラム駆動ギア８が感光体駆動ギア９に対するストッパーとして機能し、感光体２１の周速変動を防止することができる。その結果、いわゆるバンディングと呼ばれる画像欠陥の発生を防止して良好な画像形成を行うことができる。
【００２５】
また、現像器が感光体２１に当接している間においても、当該現像器と感光体２１との間の相互作用力によって感光体２１の周速を高める方向に作用する外力が感光体２１に与えられることがあるが、この場合においても、上記と同様に、ドラム駆動ギア８が感光体駆動ギア９に対するストッパーとして機能するので、画像欠陥の発生を防止して良好な画像形成を行うことができる。
【００２６】
さらに、上記画像形成装置では、図２に示すようにイエロー用の現像器２３Ｙ、マゼンタ用の現像器２３Ｍ、シアン用の現像器２３Ｃ、およびブラック用の現像器２３Ｋが回転軸２３１を中心に反時計回りに回転して現像器の切換が行われる。そのため、現像器の切換時に感光体２１の周速を高める方向に作用する外力が感光体２１に与えられることがある。しかしながら、この実施形態によれば、当該外力が作用したとしても、ドラム駆動ギア８が感光体駆動ギア９に対するストッパーとして機能し、上記と同様の作用効果が得られる。このように本発明が現像器をレボルバ（回転）方式で切り換える画像形成装置にとって非常に有用な技術であるといえる。
【００２７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、中間転写ドラム４１の表面にトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置に本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではない。例えば、転写ドラム４１の表面に記録材を巻き付け、この記録材の上にトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【００２８】
また、中間転写ドラム４１を用いる代わりに中間転写ベルトを用いる画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。この場合、駆動ローラと、少なくとも１つ以上の従動ローラとに対して中間転写ベルトを張架し、ベルト駆動ギアを感光体駆動ギア９と噛合させながら駆動ローラの回転軸上で駆動ローラに固着し、このベルト駆動ギアに対して駆動モータからの回転駆動力を与えることとなる。したがって、ベルト駆動ギアの歯数をＺ1とし、感光体駆動ギア９の歯数をＺ2とし、駆動ローラの直径をＤ1とし、感光体２１の直径をＤ2としたとき、次の不等式、
Ｚ2／Ｚ1＞Ｄ2／Ｄ1
を満足するように構成すれば、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００２９】
また、上記においては、感光体の周速を変動させる要因として現像器の当接や現像器との相互作用力を挙げて説明しているが、それ以外の要因によって感光体の周速が変動することがあるが、この場合にも本発明によって感光体の周速増大を防止することができ、上記のように現像器による周速変動の場合と同様の作用効果が得られる。
【００３０】
さらに、上記において説明した画像形成装置はプリンタであるが、画像形成装置としては複写機やファクシミリ装置などの画像形成装置全般が含まれる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、駆動部によってドラム駆動ギアを回転駆動することで転写ドラムを回転させるとともに、感光体の回転軸上で感光体に固着された感光体駆動ギアに対してドラム駆動ギアを噛合させている。そして、ドラム駆動ギアの歯数をＺ1とし、感光体駆動ギアの歯数をＺ2とし、転写ドラムの直径をＤ1とし、感光体の直径をＤ2としたとき、次の不等式、
Ｚ2／Ｚ1＞Ｄ2／Ｄ1
を満足するように構成しているので、感光体駆動ギアの回転方向側歯面がドラム駆動ギアの反回転方向側歯面に係止された状態で、感光体は転写ドラムに従動して回転する。その結果、感光体の周速を高める方向に作用する外力に対しては、ドラム駆動ギアがストッパーとして機能する。このように感光体およびドラムの駆動ギアを構成した上で、請求項１に記載の発明では、感光体上にトナー像を形成する現像器を選択するにあたっては、感光体の回転方向と逆方向に複数の現像器を回転移動させて複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させるように構成している。よって、このような現像器の切換の際は、その周速を高める方向に作用する外力を感光体に与えることとなる。したがって、現像器の切換にかかわらず感光体の周速を安定化させることができる。
【００３２】
また、請求項２に記載の発明によれば、駆動ローラの回転軸上で駆動ローラに固着されたベルト駆動ギアを駆動部によって回転駆動することで中間転写ベルトを回転させるとともに、感光体の回転軸上で感光体に固着された感光体駆動ギアに対してベルト駆動ギアを噛合させている。そして、ベルト駆動ギアの歯数をＺ1とし、感光体駆動ギアの歯数をＺ2とし、駆動ローラの直径をＤ1とし、感光体の直径をＤ2としたとき、次の不等式、
Ｚ2／Ｚ1＞Ｄ2／Ｄ1
を満足するように構成するとともに、複数の現像器を感光体の回転方向と逆方向に回転移動させて複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させるように構成している。よって、上記請求項１に記載の発明と同様に感光体の周速を安定化させることができ、良好な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の部分斜視図である。
【図３】ドラム駆動ギアと感光体駆動ギアとの噛合状態を示す図である。
【符号の説明】
８…ドラム駆動ギア
９…感光体駆動ギア
２１…感光体
４１…中間転写ドラム
８２…反回転方向側歯面
９１…回転方向側歯面
２１１…（感光体の）回転軸
４１１…（中間転写ドラムの）回転軸

Claims (2)

1. 複数の現像器を所定の回転軸まわりに回転移動させることで前記複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させることにより該感光体上に形成されたトナー像を、転写ドラムの表面または当該表面に巻き付けられた記録材に転写する画像形成装置において、
   前記転写ドラムの回転軸上で前記転写ドラムに固着されたドラム駆動ギアと、
   前記感光体の回転軸上で前記感光体に固着され、前記ドラム駆動ギアと噛合する感光体駆動ギアと、
   前記ドラム駆動ギアを回転駆動する駆動部とを備え、
   前記ドラム駆動ギアの歯数をＺ1とし、前記感光体駆動ギアの歯数をＺ2とし、前記転写ドラムの直径をＤ1とし、前記感光体の直径をＤ2としたとき、次の不等式、
   Ｚ2／Ｚ1＞Ｄ2／Ｄ1
   を満足するとともに、
   前記複数の現像器を前記感光体の回転方向と逆方向に回転移動させて前記複数の現像器から選択された一の現像器を前記感光体上に当接させる
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 複数の現像器を所定の回転軸まわりに回転移動させることで前記複数の現像器から選択された一の現像器を感光体上に当接させることにより該感光体上に形成されたトナー像を、中間転写ベルトに転写する画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトを張架して駆動する駆動ローラと、
   前記駆動ローラの回転軸上で前記駆動ローラに固着されたベルト駆動ギアと、
   前記感光体の回転軸上で前記感光体に固着され、前記ベルト駆動ギアと噛合する感光体駆動ギアと、
   前記ベルト駆動ギアを回転駆動する駆動部とを備え、
   前記ベルト駆動ギアの歯数をＺ1とし、前記感光体駆動ギアの歯数をＺ2とし、前記駆動ローラの直径をＤ1とし、前記感光体の直径をＤ2としたとき、次の不等式、
   Ｚ2／Ｚ1＞Ｄ2／Ｄ1
   を満足するとともに、
   前記複数の現像器を前記感光体の回転方向と逆方向に回転移動させて前記複数の現像器から選択された一の現像器を前記感光体上に当接させる
   ことを特徴とする画像形成装置。

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