JP4474981B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、帯電騒音や振動によって画質が影響されることのない電子写真式の画像形成措置に関する。

帯電ローラによって感光体ドラムを帯電させる画像形成装置においては、帯電ローラに直流と交流とを重畳させて印加するので、帯電ローラに交流成分による振動や騒音が生じ、これが前記帯電ローラに接触する感光体ドラムに伝達して画像が低下するという問題がある。

この問題に対する対策として、薄肉アルミニウム円筒などにより形成された感光体ドラムの基体の内側に制振部材を挿入することが提案されている（特許文献１）。この制振部材は、帯電ローラの交流成分による振動等を効果的に抑えられるように、感光体ドラムの像形成領域の大部分に延在する長さを有していたり、また、短小の制振部材の場合は、複数の制振部材を感光体ドラムの基体内側に挿入したりするものであった。
特開２００１−３０５９０８号公報

しかしながら、感光体ドラムの基体の内部に大型の制振部材や複数の制振部材を挿入すると、組み立て性が悪化したり、部品点数や組み立て工程が大幅に増加して生産コストが上昇したりするという問題がある。

本発明は、帯電ローラで生じる帯電騒音や振動を効果的に抑制して画像の乱れを防止でき、しかも、組み立て性が悪化したり、部品点数や組み立て工程が大幅に増加して生産コストの上昇を招いたりすることのない画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、感光体ドラムと、前記感光体ドラムに当接して前記感光体ドラムを帯電させる帯電ローラと、一定方向に回転するとともに、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、を備え、 前記中間転写ベルトは、前記中間転写ベルトの回転方向に対して前記感光ドラムの上流側に位置するラップインローラと、前記回転方向に沿って前記感光体ドラムの下流側に位置するラップアウトローラとによって前記感光体ドラムにおける前記帯電ローラが当接する側とは反対の側に巻き掛けられてなるとともに、前記感光体ドラムの回転中心が、前記中間転写ベルトの前記感光体ドラムに巻き掛けられた部分の始点と終点と前記帯電ローラとで囲まれた三角形の内側に位置するように配設され、且つ前記ラップインローラおよび前記ラップアウトローラは前記中間転写ベルトを介して前記感光体ドラムに当接され、前記感光体ドラムの回転中心が、前記ラップインローラと前記ラップアウトローラと前記帯電ローラとで囲まれた三角形の内側に位置するように配設されてなることを特徴とする画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、前記帯電ローラに印加される交流成分による帯電騒音や振動は前記ラップインローラとラップアウトローラと帯電ローラとによって吸収されるから、感光体ドラム上に形成されたトナー画像が前記帯電騒音や振動によって乱れることがない。

また、感光体ドラムの内部に制振部材を挿入する必要がないから、部品点数や組み立て工程が大幅に増加して生産コストが上昇するという問題もない。

前記ラップインローラおよびラップアウトローラとしては、表面が弾力性および制振性を有するローラが挙げられ、具体的には、全体が加硫ゴムやエラストマから形成されたソリッドゴムローラ、金属製芯金の表面を加硫ゴムやエラストマで被覆したゴム被覆ローラ、および全体が発泡ゴムから形成された発泡ゴムローラ、および金属製芯金の表面を発泡ゴムで被覆した発泡ゴム被覆ローラなどが挙げられる。

請求項２に記載の発明は、前記ラップインローラおよび前記ラップアウトローラがソリッドゴムローラである請求項１に記載の画像形成装置に関する。

前記画像形成装置において、前記ラップインローラおよびラップアウトローラとして用いられているソリッドゴムローラは、特に制振効果が高いから、帯電騒音や振動の抑制効果が高い。

また、前記ラップインローラおよび前記ラップアウトローラにおいては、中間転写ベルトや感光体ドラムから圧接部材を通して電荷が逃げないように高い電気絶縁性が要求されるが、ソリッドゴムローラは、電気絶縁性が高い点においても前記圧接部材として好ましい。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記帯電ローラが、芯材の回りに設けられた発泡層と前記発泡層の外周面に形成された帯電層とを有する導電制振ローラである画像形成装置に関する。

前記画像形成装置においては、前記圧接部材だけでなく、帯電ローラそのものも制振部材として機能するから、帯電ローラにおいて帯電騒音や振動を抑制できる。したがって、前記帯電騒音や振動が感光体ドラムに伝達されて感光体ドラム上のトナー画像が乱れたり、画質が劣化したりすることが特に効果的に防止される。

なお、帯電ローラとしては、前記発泡層と帯電層とを有するものの他、芯材の周りに導電性発泡ゴムの層を設けたものも使用できる。

以上説明したように、本発明の画像形成装置においては、帯電騒音や振動を効果的に抑制して画像の乱れを防止でき、しかも、組み立て性が悪化したり、部品点数や組み立て工程が大幅に増加して生産コストが上昇したりすることもない。

１．実施形態１
以下、本発明の画像形成装置の一例について図面を用いて説明する。

図１に示すように、画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２と、画像形成装置本体１２の上部に回動支点１４を中心に回動自在の開閉カバー１６とを有し、画像形成装置本体１２の下部には１段の給紙ユニット１８が配置されている。

給紙ユニット１８は、給紙ユニット本体２０と、用紙が収納される給紙カセット２２とを有する。給紙カセット２２の奥端近傍上部には、給紙カセット２２から用紙を供給するフィードローラ２４、および供給される用紙を１枚ずつ捌くリタードローラ２６が配置されている。

搬送路２８は、フィードローラ２４から排出口３０までの用紙通路であり、画像形成装置本体１２の裏側（図１の右側）近傍にあって、給紙ユニット１８から後述する定着装置９０まで略垂直に形成されている。搬送路２８は、本発明における記録媒体の進入経路に相当する。

搬送路２８における定着装置９０の上流側に二次転写ローラ８０と二次転写バックアップローラ７２とが配置され、二次転写ローラ８０と二次転写バックアップローラ７２の上流側にレジストローラ３２が配置されている。また、搬送路２８の排出口３０の近傍には排出ローラ３４が配置されている。なお、二次転写ローラ８０および二次転写バックアップローラ７２は、夫々本発明における二次転写部材およびバックアップ部材に相当する。二次転写ローラ８０は、後述する中間転写ベルト６４に当接しつつ従動する従動ローラであってもよく、また、中間転写ベルト６４の回転速度と同一の周速で回転駆動される回転駆動ローラであってもよい。ただし、二次転写ローラ８０として回転駆動ローラを用いるときは、回転駆動現との間にトルクリミッタを介装し、中間転写ベルト６４と二次転写ローラ８０との間に過大なトルクが生じないようにすることが好ましい。

画像形成装置本体１２の略中央部にはロータリ現像装置３８が配置され、ロータリ現像装置３８の右隣に隣接して感光体ドラム５０が配設されている。感光体ドラム５０は回転し軸４９の回りに回転する。

ロータリ現像装置３８は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒（Ｋ）の４色のトナー像を形成する現像器４２ａ〜４２ｄが内部に設けられた現像器本体４０を有する。現像器本体４０は、回転軸４４を中心として左回り（図１において反時計回り）に回転する。現像器４２ａ〜４２ｄは、回転軸４４を中心として９０°の間隔で現像器本体４０の外周に配置されている。現像器４２ａ〜４２ｄは、夫々現像ローラ４６ａ〜４６ｄを有するとともに、コイルスプリングなどの弾性体４８ａ〜４８ｄにより、現像器本体４０の法線方向に押圧されている。現像ローラ４６ａ〜４６ｄは、感光体ドラム５０に当接していない状態で、それぞれの外周の一部が現像器本体４０の外周から半径方向に、例えば２ｍｍ突出している。また、現像ローラ４６ａ〜４６ｄそれぞれの両端には、現像ローラ４６ａ〜４６ｄの直径よりもわずかに大きい直径のトラッキングローラ（図示せず）が現像ローラ４６ａ〜４６ｄと同軸で回転するように設けられている。現像ローラ４６ａ〜４６ｄのトラッキングローラが感光体ドラム５０の両端に設けられたフランジ（図示せず）に当接し、現像ローラ４６ａ〜４６ｄと感光体ドラム５０との間に所定の隙間を形成しつつ、感光体ドラム５０上の潜像をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーで現像する。

感光体ドラム５０の下方には、感光体ドラム５０に当接して帯電させる帯電ローラ５２と、像担持体クリーナ５４が設けられている。帯電ローラ５２は、感光体ドラム５０の回転方向ｂに沿って像担持体クリーナ５４の下流側に設けられている。

像担持体クリーナ５４は、一次転写後に感光体ドラム５０に残留する廃トナーを掻き取るクリーニングブレード５６と、クリーニングブレード５６が掻き取った廃トナーを回収するトナー回収ボトル５８とから構成される。トナー回収ボトル５８の背面側（図１において右側）は、例えばリブなどが形成され、用紙が滑らかに搬送されるように曲面にされて搬送路２８の一部を形成している。

ロータリ現像装置３８の右下方には、帯電ローラ５２により帯電された感光体ドラム５０に、レーザ光などの光線により潜像を書き込む露光装置６０が配設されている。また、ロータリ現像装置３８の上方には中間転写ユニット６２が設けられている。

図１に示すように、中間転写ユニット６２は、中間転写ベルト６４、一次転写ローラ６６、ラップインローラ６８、ラップアウトローラ７０、バックアップローラ７２、スクレーパバックアップローラ７４、ブラシバックアップローラ７６、および感光体ドラム５０から構成される。

中間転写ベルト６４は、長手方向に伸縮性を有する弾性エンドレスベルトであり、ロータリ現像装置３８の上方に、ラップインローラ６８、ラップアウトローラ７０、二次転写バックアップローラ７２、スクレーパバックアップローラ７４、およびブラシバックアップローラ７６の５つのローラにより、横長の長方形状に張架されている。そして、下側の長辺においてラップインローラ６８とラップアウトローラ７０との間で感光体ドラム５０に巻き掛けられて一次転写部６３を形成する。なお、ラップインローラ６８、ラップアウトローラ７０、二次転写バックアップローラ７２、スクレーパバックアップローラ７４、およびブラシバックアップローラ７６は、中間転写ベルト６４の回転方向ａに沿ってこの順に配列されている。

図１および図２に示すように、ラップインローラ６８およびラップアウトローラ７０は、本発明における圧接部材に相当し、感光体ドラム５０における帯電ローラ５２が当接する側とは反対側に、中間転写ベルト６４を介して当接している。したがって、感光体ドラム５０の回転中心である回転支軸４９は、ラップインローラ６８とラップアウトローラ７０と帯電ローラ５２とで囲まれた三角形の内側に位置する。また、図３に示すように、回転支軸４９は、中間転写ベルト６４が感光体ドラム５０に巻き掛けられた部分の始点と終点と帯電ローラ５２とで囲まれた三角形の内側にも位置している。

帯電ローラ５２は、ステンレス鋼製の回転軸５２Ｂの回りに、カーボンブラックを配合した導電性発泡ゴムから形成された導電性発泡ゴム層５２Ａを形成した構成を有する。一方、ラップインローラ６８およびラップアウトローラ７０は、ステンレス鋼制の回転軸６８Ｂおよび回転軸７０Ｂの回りに非導電性ゴム層６８Ａおよび非導電性ゴム層７０Ａを設けた構成を有する。更に、一次転写ローラ６６は、ステンレス鋼製の回転軸６６Ｂの回りにカーボンブラックを配合した導電性発泡ウレタンゴムからなる導電性発泡ウレタン層６６Ａを設けた構成を有する。

感光体ドラム５０は、図１において矢印ｂで示すように時計回り方向に回転し、中間転写ベルト６４は、前記一次転写部６３で感光体ドラム５０の回転に従動するから、矢印ａに示すように反時計回り方向に回転する。そして、一次転写ローラ６６によって感光体ドラム５０上のトナー像が転写される。

さらに、中間転写ベルト６４の裏側（図１の右側面）には、ラップアウトローラ７０および二次転写バックアップローラ７２により平面部（短辺）が形成されており、この平面部により、搬送部２８に臨むように二次転写部６５が形成される。

中間転写ベルト６４としては、たとえば、クロロプレンゴムまたはエチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体ゴムの中間層の両面に表層を設けた３層構造のエンドレスベルトなどが挙げられる。表層としては、水性ポリウレタン樹脂にポリ４弗化エチレン樹脂とカーボンブラックとベンガラとを配合したものが使用できる。長手方向の伸縮性は、ＪＩＳ Ｋ６２５１試験法を用いた引張り伸び（％）で測定することができるが、前記例示したゴム材料は、３００％以上の特性値を持つものである。

中間転写ベルト６４の上側の長辺に沿ってセンサ７８が設けられている。センサ７８は、開閉カバー１６の裏面（内側）に固定され、中間転写ベルト６４上に形成されたトナーのパッチを光学的に読み取り、中間転写ベルト６４が正しい経路を通っているか否かを検出するとともに、トナーの濃度検知を行う。

中間転写ユニット６２の二次転写バックアップローラ７２には、搬送路２８を挟んで二次転写ローラ８０が対峙し、二次転写部６５が形成されている。二次転写ローラ８０は、二次転写バックアップローラ７２の補助により、中間転写ベルト６４に一次転写されたトナー像を二次転写位置で用紙に二次転写する。ここで、二次転写ローラ８０は、中間転写ベルト６４が最初に３回転する間、すなわちＹ、Ｍ、Ｃの３色のトナー像が転写されるときは中間転写ベルト６４から離間した状態にあり、Ｋのトナー像が転写されると中間転写ベルト６４に当接する。なお、二次転写ローラ８０と二次転写バックアップローラ７２との間には、所定の電位差が形成され、例えば二次転写ローラ８０に高電圧が印加され、二次転写バックアップローラ７２は接地されている。

中間転写ベルト６４の反像担持体側端には、中間転写体クリーナ８２が設けられている。

中間転写体クリーナ８２は、中間転写体クリーナ８２の筐体を構成するトナー回収容器８８と、トナー回収容器８８の内側に軸支されたブラシロール８６とを備える。

以下、実施形態１の画像形成装置１０の作用について説明する。

ＣＰＵ（図示せず。）から画像形成信号が入力されると、感光体ドラム５０が帯電ローラ５２により負に帯電され、次いで、露光装置６０において、入力された画像信号に基づいて露光が行なわれて感光体ドラム５０の表面に潜像が形成される。

ロータリ現像装置３８によって感光体ドラム５０の前記潜像にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーが付着されてトナー像が形成される。

トナーが付着した感光体ドラム５０は、矢印ｂの方向に回転し、一次転写部６３において前記トナー像が中間転写ベルト６４に転写される。

一次転写後に感光体ドラム５０に残留する廃トナー、および感光体ドラム５０に吸着された正に帯電したトナーは、像担持体クリーナ５４によって掻き取られ、回収される。

一方、給紙カセット２２に収納された用紙は、フィードローラ２４により送り出され、リタードローラ２６により捌かれて搬送路２８に導かれ、レジストローラ３２により一次停止される。そして、中間転写ベルト６４と同期して二次転写ローラ８０と二次転写バックアップローラ７２との間に導かれる。

用紙が二次転写ローラ８０と二次転写バックアップローラ７２との間に導かれると、二次転写ローラ８０は中間転写ベルト６４に当接し、前記用紙が中間転写ベルト６４を挟んで二次転写ローラ８０とバックアップローラ７２とでニップされて中間転写ベルト６４上のトナー像が前記用紙に二次転写される。トナー像が転写された用紙は、定着装置９０に導かれ、加熱ローラ９２とによる熱圧力によって、トナー像を定着される。トナー像が定着した用紙は、排出ローラ３４により排出口３０から排出部３６へと排出される。

中間転写ベルト６４から用紙に二次転写された後に中間転写ベルト６４上に残留する廃トナーは、中間転写ベルト６４によって矢印ａの方向に運ばれ、中間転写体クリーナ８２で除去される。

ここで、帯電ローラ５２には直流と交流とが重畳した電圧が印加されているから、帯電騒音と振動とを生じる。そして、前述のように感光体ドラム５０は、帯電ローラ５２に当接しているから、帯電ローラ５２で生じた帯電騒音と振動とは感光体ドラム５０に伝達される。

しかしながら、帯電ローラ５２、ラップインローラ６８、ラップアウトローラ７０は、何れも制振性の表面を有し、感光体ドラム５０を外側から囲むように配設されている。また、一次転写ローラ６６も表面は制振性である。

したがって、前記帯電騒音および振動は、帯電ローラ５２において減衰する上、感光体ドラム５０に伝達された分も、帯電ローラ５２、ラップインローラ６８、一次転写ローラ６６、およびラップアウトローラ７０によって減衰される。

故に、感光体ドラム５０上に形成されたトナー画像が前記帯電騒音や振動によって乱れることがない。

また、ラップインローラ６８およびラップアウトローラ７０とは別個に制振部材を設ける必要がないから、構造および組み立てが簡易化される。

本発明は、電子写真式のプリンタや複写機などの画像形成装置に適用でき、特にフルカラーのプリンタや複写機に好適に適用できる。

図１は、実施形態１に係る画像形成装置の構成の概略を示す断面図である。 図２は、実施形態１に係る画像形成装置における一次転写部およびその近傍の構成を示す拡大図である。 図３は、実施形態１に係る画像形成装置における一次転写部およびその近傍の構成を示す拡大図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 画像形成装置本体
５０ 感光体ドラム
５２Ａ 導電性発泡ゴム層
５２Ｂ 回転軸
５２ 帯電ローラ
５８ トナー回収ボトル
６０ 露光装置
６２ 中間転写ユニット
６３ 一次転写部
６４ 中間転写ベルト
６５ 二次転写部
６６ 一次転写ローラ
６６Ａ 導電性発泡ウレタン層
６６Ｂ 回転軸
６８ ラップインローラ
６８Ａ 非導電性ゴム層
６８Ｂ 回転軸
７０ ラップアウトローラ
７０Ａ 非導電性ゴム層
７０Ｂ 回転軸

Claims (3)

1. 感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムに当接して前記感光体ドラムを帯電させる帯電ローラと、
   一定方向に回転するとともに、前記感光体ドラムの表面に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトと、
   を備え、
   前記中間転写ベルトは、前記中間転写ベルトの回転方向に対して前記感光ドラムの上流側に位置するラップインローラと、前記回転方向に沿って前記感光体ドラムの下流側に位置するラップアウトローラとによって前記感光体ドラムにおける前記帯電ローラが当接する側とは反対の側に巻き掛けられてなるとともに、
   前記感光体ドラムの回転中心が、前記中間転写ベルトの前記感光体ドラムに巻き掛けられた部分の始点と終点と前記帯電ローラとで囲まれた三角形の内側に位置するように配設され、且つ
   前記ラップインローラおよび前記ラップアウトローラは前記中間転写ベルトを介して前記感光体ドラムに当接され、前記感光体ドラムの回転中心が、前記ラップインローラと前記ラップアウトローラと前記帯電ローラとで囲まれた三角形の内側に位置するように配設されてなることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ラップインローラおよび前記ラップアウトローラはソリッドゴムローラである請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記帯電ローラは、芯材の回りに設けられた発泡層と前記発泡層の外周面に形成された帯電層とを有する導電制振ローラである請求項１または２に記載の画像形成装置。

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