JP4627641B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するもので、詳しくは複数の像担持体と、それら像担持体上のトナー像を順次転写される中間転写体と、当該中間転写体上のトナー像を転写紙に二次転写する二次転写ユニットとを有する画像形成装置に関するものである。
特開平11−352741号公報 特開2000−194203号公報
画像形成装置を構成する各プロセス装置やプロセスユニットを容易に取り外し可能として、それら装置やユニットの交換を実現し、画像形成装置としての寿命を延ばすようにしたり、あるいはジャム処理時にその処理作業を容易化することが図られている。
特許文献1では、感光ドラムとその現像器を画像形成装置本体の操作側への方向において着脱可能とし、中間転写体ユニットをそれと直交する方向において着脱可能とする構成が開示されている。このような構成により、交換頻度の高い感光ドラムや現像器のメンテナンス性やユーザビリティが向上し、また装置本体に対して回動開閉する既存の開閉部材を介して中間転写体ユニットの着脱を行うことで新たな扉を設けることを不要とし、操作側に大きな切欠き部を必要とせずに済ませている。これを中間転写体に関して見れば、中間転写体と、当該中間転写体のトナー像を転写紙に転写するための転写ユニットを共に装置本体から着脱させている。
また特許文献2では、中間転写体ユニットを装置本体に着脱可能とする構成が開示され、この構成では中間転写ベルトを張架するローラ保持部材(保持板)に二次転写手段位置決め部が一体に形成され、この位置決め部により、二次転写バイアスローラと中間転写体ユニットの二次転写バイアスローラと対向する位置の張架ローラとの平行度や軸間距離が中間転写体ユニットの着脱、交換に拘らず常に一定に保たれるようになっている。この構成において二次転写バイアスローラは原則的に装置本体からの簡単な着脱を想定されていない。
本発明は、中間転写体と、当該中間転写体上のトナー像を転写紙に再転写させる二次転写手段とを画像形成装置本体の内部から外方へ移動するに際してユーザーの使い勝手を向上させることを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明にしたがい、像担持体上のトナー像を転写される中間転写回転体と、当該中間転写回転体上のトナー像を転写材に再転写する二次転写装置とを備えた画像形成装置において、上記中間転写回転体は、その回転軸方向にて画像形成装置本体から着脱されるように構成され、上記二次転写装置は、上記回転軸方向と直交する方向にて画像形成装置本体から着脱させるように構成されており、上記二次転写装置が画像形成装置本体内に装着されている場合には上記中間転写回転体の画像形成装置本体からの取り外しを禁止し且つ上記二次転写装置が画像形成装置本体から外方へ移動すると上記中間転写回転体の画像形成装置本体からの取り外しを可能とする移動規制部材が取り付けられる。
上記移動規制部材は二次転写装置に一体に構成され、上記中間転写回転体の取り外し方向に存するものであれば、好適である。二次転写装置に一体的に構成された移動規制部材は、例えば中間転写回転体の方へ突き出した突起部片である。画像形成装置本体に回動可能に装着された上記二次転写装置用支持部材が設けられ、当該支持部材が画像形成装置本体に対して開放回動されると二次転写装置が画像形成装置から外方へ移動するように構成されていれば、一層効果的である。上記二次転写装置がカム回転により上記中間転写回転体と接離可能に構成され、待機時に、上記中間転写回転体に接触するように構成されているのが良い。
像担持体上のトナー像を転写される中間転写回転体と、当該中間転写回転体上のトナー像を転写材に再転写する二次転写装置とを備えた画像形成装置において、上記中間転写回転体は、その回転軸方向にて画像形成装置本体から着脱されるように構成され、上記二次転写装置は、上記回転軸方向と直交する方向にて画像形成装置本体から着脱させるように構成されており、画像形成装置本体に回動可能に装着された二次転写装置用支持部材が設けられ、当該支持部材が画像形成装置本体に対して開放回動されると二次転写装置が画像形成装置本体から外方へ移動して、中間転写回転体の取り外しを可能とするように構成されていれば、同じように上記課題を解決できる。
そして、中間転写回転体の取り外し時は、中間転写回転体と二次転写装置とは離間しているのが、好ましい。
本発明によれば、二次転写装置が画像形成装置本体内に装着されている場合には中間転写回転体の画像形成装置本体からの取り外しを禁止し且つ二次転写装置が画像形成装置本体から外方へ移動すると中間転写回転体の画像形成装置本体からの取り外しを可能とする移動規制部材が備えられることにより、中間転写回転体乃至中間転写ユニットが外へ移動するのは、必ず二次転写装置が外に移された後になる。これにより、中間転写ユニットを着脱する場合、二次転写装置と中間転写ユニット間の摺擦を防止することが可能となり、ベルト、ローラ若しくはユニット全体の破損を防止することが可能となる。また転写紙の詰まり等の問題が発生した場合、ユーザーは、先ず比較的軽量の二次転写装置を外に移動させて問題解決を図り、それでも解決しない場合(例えば中間転写ユニットに紙が巻き込まれてしまった場合など)に始めて比較的重量のある中間転写ユニットを外に移動させる。これにより、比較的軽量の二次転写装置を外に移動させるだけで解決する問題にも拘らず、比較的重量のある中間転写ユニットを外に移動させるという無駄を回避することができるようになり、ユーザーの使い勝手が向上する。しかも、中間転写回転体乃至中間転写ユニットが、その回転軸方向に沿って、したがって転写紙搬送方向と直交方向において、画像形成装置本体の内部から外へ移動するとともに、二次転写装置が上記回転軸方向に直交する方向に沿って、画像形成装置本体の内部から外へ移動するように構成されていることで、ジャム処理時に二次転写装置と中間転写回転体の間に詰まった転写紙が上記回転軸方向に引き千切られる不具合を防ぐことができる。
また二次転写装置自体に移動規制部材が存すれば、二次転写装置の移動に連動して移動規制部材による中間転写回転体のロックを解除することが可能である。画像形成装置本体に回動可能に装着された支持部材に二次転写装置が保持され、当該支持部材に連動して移動可能であると、二次転写装置は、画像形成装置本体から外方へ移動した際にも支持部材に保持されることになって、ユーザーが、画像形成装置本体外で二次転写装置を支える必要がない。
中間転写回転体が、その回転軸方向にて画像形成装置本体から着脱されるように構成され、二次転写装置が、上記回転軸方向と直交する方向にて画像形成装置本体から着脱させるように構成されていて、画像形成装置本体に回動可能に装着された二次転写装置用支持部材が設けられ、当該支持部材が画像形成装置本体に対して開放回動されると二次転写装置が画像形成装置本体から外方へ移動して、中間転写回転体の取り外しを可能とするように構成されていることで、本質的機能として中間転写回転体に対して正確に位置決めされるべき二次転写装置を動かし、中間転写回転体を取り出してユニット交換やジャム処理する際に、中間転写装置が脱落する等の不具合を発生させずにすみ、ユーザーの使い勝手が向上する。
以下、本発明を一つの実施形態について説明する。図1、2、3は本発明の実施例に係るカラー画像形成装置の構成図である。
図1において、カラー画像形成装置には、中間転写ベルト11を有し中間転写体たる転写ベルトユニット10と4つの画像ステーションが配置され、各画像ステーションには像担持体(以下、感光体ドラムと称する)として20Y、20C、20M、20Bkをそれぞれ有し、その回りには専用の帯電装置30Y、30C、30M、30Bk、現像装置50Y、50C、50M、50Bk、クリーニング装置40Y、40C、40M、40Bkを有している。
符号9は、トナーを補給するトナーボトルであり、図中左からイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、黒(Bk)のトナーが充填されており、ここから不図示の搬送経路によって、所定の補給量だけ各色の現像装置50Y、50C、50M、50Bkへ補給される。
中間転写回転体たる中間転写ベルト11としては、機械強度を示すヤング率が30000kg/cm以上であることが望ましい。このような強度を保つことができる材料としてはポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトンまたはポリエーテルエーテルケトン等の機械特性に優れた樹脂を挙げることができる。特に入手のし易さからポリイミドが好ましい。ポリイミド樹脂は、従来使用されてきた熱可塑性樹脂と比較して、駆動時のベルトの変形が小さいという特長がある。
ポリイミド樹脂は、一般にテトラカルボン酸二無水物とジアミンまたはジイソシアネートとをモノマー成分として縮重合により合成されたポリマーである。上記二無水物のテトラカルボン酸成分としては、ピロメリット酸、ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸、ナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸、2,3,5,6−ビフェニルテトラカルボン酸、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、3,3’,4,4’−アゾベンゼンテトラカルボン酸、ビス(2,3−ジカルポキシフェニル)メタン、ビス(3,4−ジカルポキシフェニル)メタン、β,β−ビス(3,4−ジカルポキシフェニル)プロパン、β,β−ビス(3,4−ジカルポキシフェニル)ヘキサフオロプロパン等を挙げることができる。
ジアミン成分としては、m−フェニルジアミン、p−フェニルジアミン、2,4−ジアミノトルエン、2,6−ジアミノトルエン、2,4−ジアミノクロロベンゼン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、2,6−ジアミノナフタレン、2,4’−ジアミノナフタレビフェニル、ベンジジン、3,3−ジメチルベンジジン、3,3’−ジメトキシベンジジン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(オキシ−p,p’−ジアニリン;ODA)、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノフェニルスルホン、4,4’−ジアミノアゾベンゼン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、β,β−ビス(4−アミンフェニル)プロパン等を挙げることができる。前記イソシネート成分とした上記したジアミン成分におけるアミノ基がイソシネート基に置換した化合物を挙げることができる。これらポリイミドの市販品としては、例えばODAをジアミン成分とするピロメリット酸系ポリイミド(カプトンHA:デュポン社製)や、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸系ポリイミド(ユーピレックスS:宇部興産(株)製)等を挙げることができる。
基材に分散させる導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト等の導電性炭素系物質、アルミニウム、銅合金等の金属または合金、更には、酸化錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物(ATO)、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物(ITO)等の導電性金属酸化物、過塩素酸リチウム、過塩素酸第四級アンモニウム、第四級アンモニウムクロライド、トリフルオロメタンスルホン酸ナトリウム等の電解質等の1種または2種以上の微粉末が用いられる。上記金属酸化物は、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものであってもよい。
これらの導電剤の中でも、価格および環境安定性の点でカーボンブラックが好ましい。さらに分散性の観点から、三井金属(株)製の平均粒子径が0.1μmの酸化錫系複合酸化物(製品名:UF),0.3μmの亜鉛系酸化物(パストランType−II)、平均粒子径が0.4μmの硫酸バリウム表面に錫系酸化物を被覆したもの(パストランType−IV)、0.2μmのATO、0.2μmのITO等の平均粒子径が1μm以下の金属酸化物も好適に用いられる。導電性金属酸化物は、各種シラン系カップリング剤の1種または2種以上で表面処理することが好ましい。表面処理された金属酸化物は、基材を構成する樹脂との相溶性が向上するため、その分散が均一になり、基材の抵抗値のバラツキが抑制される。
ところで、ベルト駆動時の負荷によるベルトの伸び・縮み(変位量)は、ベルト材料のヤング率に逆比例することが知られている。すなわち、ベルト材料のヤング率とベルト駆動時の負荷による変位量との関係は、下記の式(1)で表すことができる。
Δl=α・P・l/(t・w・E) …………………………(1)
ここで、
Δl:ベルトの変位量(μm)
α:係数
P:負荷(N)
l:2本のテンションロール間のベルトの長さ(mm)
t:ベルトの厚み(mm)
w:ベルトの幅(mm)
E:ベルト材料のヤング率(N/mm
PC、PVDF等の従来使用されてきた熱可塑性樹脂材料は、カーボンブラックを分散したときのヤング率が24000kg/cm以下である。これに対して、本発明においては、表面層(Ba)の樹脂材料のヤング率を30000kg/cm以上と大きくしたので、ベルト駆動時の外乱(例えば、ベルト表面にクリーニングブレードが当接したり離れたりする時に発生する負荷変動)が同一である場合、ベルトの伸び・縮みが従来のものよりも25%以上少なくなる。したがって、高品質の転写画像が安定して得られる。ベルト駆動時の外乱によるベルトの変位量を少なくして、良質の転写画質を得るためには、ベルトの厚みは50μm以上であることが好ましい。またベルトが厚くなりすぎると、テンションロールの部位でのベルト表面の変形が大きくなり、カラー画像を形成する場合、多重トナー像の位置がずれて色ズレが発生するようになるので、ベルトの厚みは50〜300μm、特に70〜200μmの範囲にあることが好ましい。
カラー画像を得る動作は従来と基本的に同じであり、転写紙2が給紙カセット1より給紙ローラ3でフィードされ、転写紙2の先端がレジストローラ対4まで到達すると不図示のセンサによって検知され、この検出信号でタイミングを取りながら、レジストローラ対4によって転写紙2を二次転写ローラ5と中間転写ベルト11のニップ部へ搬送する。
あらかじめ帯電装置30Y、30C、30M、30Bkによって一様に帯電された感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkは、光書込み装置8によりレーザー光にて露光走査され、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk上に静電潜像が形成される。
各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置50Y、50C、50M、50Bkにより現像され、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk表面にイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。
次に一次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkに電圧が印加され、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk上のトナーが、中間転写ベルト11上に順次転写されていく。この際、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
中間転写ベルト11上に形成された画像は、二次転写ローラ5の位置まで搬送され、転写紙2に二次転写される。各色のトナー像が転写された転写紙2は、定着装置6に搬送されて熱定着され、排紙ローラ7で機外へ排紙される。
なお、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk上の残留トナーは、それぞれのクリーニング装置40Y、40C、40M、40Bkでクリーニングされ、その後、直流に交流成分のバイアスが重畳印加された帯電装置30Y、30C、30M、30Bkによって除電と同時に帯電され、次の作像に備える。また、中間転写ベルト11上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置13によってクリーニングされ、次の作像工程に備える。
扱うトナーの色は異なるが、画像ステーションの構成はそれぞれ同じであるので、その詳細構成を図2により説明する。その際、画像ステーションの各符号に沿えられトナー色に対応するY、C、M、Kは省略する。
現像装置50は開口部を有する現像ケース55、感光体ドラム20表面に近接対向するように配置された現像ローラ51、現像ローラ51上の現像剤を一定の高さに規制する現像ブレード52、現像ローラ51と対向する位置に配される第1搬送スクリュ53と第2搬送スクリュ54等により構成されている。また、クリーニング装置40は開口部を有するクリーニングケース43、感光体ドラム20上の残留トナーをクリーニングする為のクリーニングブレード41、クリーニングした廃トナーを不図示の廃トナーボトルに搬送するための廃トナースクリュ42等により構成されている。転写ベルトユニット10は中間転写ベルト11、感光体ドラム20上のトナー像を中間転写ベルト11に転写するための一次転写ローラ12、それらの部品を保持する中間転写ベルトケース14等にて構成されている。なお符号31は帯電装置(帯電ローラ)30のクリーニングローラ、Lは光書込み装置8(図1)からのレーザー光を示す。
次に図3において、転写ベルトユニット10は本体フレーム102にセットされている。当該転写ベルトユニットは図示されている中間転写ユニット引き出し方向(転写紙移送方向に対し直交する方向)へ着脱可能に構成されており、ユニットの交換が可能となっている。図4は転写ベルトユニットをユニット引き出し方向から見た図であるが、図示したように転写ベルトユニット10と二次転写装置104(図1における転写ローラ5を含むユニット)は接触し、その間を転写紙が通過することで、転写ベルトユニットに作像された画像が転写紙に転写される。図5に描くように二次転写装置104は、前カバー保持爪110Bに二次転写装置の回転軸110Aを挟み込む(爪の中で回転軸乃至ユニットは回転可能である)ようにして、前カバー103に略保持されており、当該前カバーに連動して本体より移動可能に構成され、取り外し可能である。前カバー103の移動は図6に示すように回転中心105を基に矢印方向に回転移動する。回転中心105回りの前カバー103の移動は、図7,8に示す前カバー回転穴106,107を図9に示した本体フレーム102の軸108,109に合わせて回転させることにより実現する。
二次転写装置104は、図10に示すように、転写ローラ5、ケース119、転写前ガイド121を備えて構成されており、転写ユニットはケース119に設定された回転軸110Aを中心に回転可能となっており、またモータユニット115により軸114が回転し、それに連動してカム113が回転することによって回転中心116を中心に移動することで二次転写装置ユニットを移動させることができる。
また二次転写装置104はスプリング118により上記カムで発生する力とは反対方向に力を与えられ、ユニットの位置を決める補助がなされている。これら機能によって二次転写装置は転写ベルトユニットに接離可能に構成されることになる。二次転写装置は作像時にはもちろん一次転写体(中間転写ベルト)に接触しているが、転写紙がジャムした後に発生する転写ベルトユニット上の残留トナーを二次転写装置に付着させないため離間できることが必要となる。また待機時においては接触するまでの時間、作像を行うことができず、画像形成までの時間がよけいにかかるような事態を避け、より早い速度での作像が可能になる効果を得るよう転写ベルトユニットに接触するよう構成されているのがよい。ただしこの場合でも、ユニット取り外し時には必ず二次転写装置を転写ベルトユニットから離間させる必要がある。
次に転写ベルトユニット10の移動を規制する例の説明を行う。図11において二次転写装置104には移動規制部材112が一体形成されている。この移動規制部材112は転写ベルトユニット10の引き出し方向へ当該ユニットの引き出しを妨げるように突き出し、図12にあるように転写ベルトユニット10、および本体フレーム102の間に挟まれるように位置している。これにより中間転写ユニット10はロック状態となり、ユニットの移動を行うことができない。また移動規制部材112を転写ベルトユニット10と本体フレーム102の間に、隙間少なく挟み込むことにより、ロック状態の時に転写ベルトユニット10を移動させる慣性力を小さくでき、部品の強度を高めることなくロック状態を構成できる(仮に隙間があると或る程度移動後に移動規制部材に当たることになるので慣性力が働く)。図13のように二次転写装置が移動した後には、当該二次転写装置と一体形成された規制部材も移動して無くなるので、ロック解除状態となり、転写ベルトユニット10はユニットの着脱が可能となる。
図示しない他の形態として、移動規制部材112は二次転写装置104ではなく、本体フレーム102に取り付けられていても良い。この場合、二次転写装置104が外部に移動するのに連動して、移動規制部材112をロック状態からロック解除状態に切り替えるリンク機構を設けることが好ましい。あるいは、二次転写装置104が外部に移動するのを電気的に検知する検知部を設け、この検知結果に基づき移動規制部材112を駆動し、移動規制部材112をロック状態からロック解除状態に切り替える駆動制御装置を設けても良い。
カラー画像形成装置の概略構成図である。 画像ステーションの構成概念図である。 転写ベルトユニットの本体フレームへのセットを説明する図である。 転写ベルトユニットをユニット引き出し方向から見た図である。 二次転写装置が前カバーに保持される様子を示す図である。 前カバーの回転移動可能性を示す図である。 回転中心の構成を説明する図である。 回転中心の構成を説明する図である。 回転中心の構成を説明する図である。 二次転写装置の構成を説明する図である。 転写ベルトユニットの引き出しを規制している状態を説明する図である。 移動規制部材によるロック状態を説明する図である。 ロック解除状態を説明する図である。
符号の説明
5 二次転写ローラ
10 転写ベルトユニット(中間転写ユニット)
11 中間転写ベルト
12 一次転写ローラ
20 感光体ドラム
102 本体フレーム
103 前カバー
104 二次転写装置
112 移動規制部材

Claims (7)

  1. 像担持体上のトナー像を転写される中間転写回転体と、当該中間転写回転体上のトナー像を転写材に再転写する二次転写装置とを備えた画像形成装置において、
    上記中間転写回転体は、その回転軸方向にて画像形成装置本体から着脱されるように構成され、上記二次転写装置は、上記回転軸方向と直交する方向にて画像形成装置本体から着脱させるように構成されており、
    上記二次転写装置が画像形成装置本体内に装着されている場合には上記中間転写回転体の画像形成装置本体からの取り外しを禁止し且つ上記二次転写装置が画像形成装置本体から外方へ移動すると上記中間転写回転体の画像形成装置本体からの取り外しを可能とする移動規制部材が取り付けられたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 上記移動規制部材は二次転写装置に一体に構成され、上記中間転写回転体の取り外し方向に存するものであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 二次転写装置に一体的に構成された移動規制部材が、中間転写回転体の方へ突き出した突起部片であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 画像形成装置本体に回動可能に装着された上記二次転写装置用支持部材が設けられ、当該支持部材が画像形成装置本体に対して開放回動されると二次転写装置が画像形成装置から外方へ移動するように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  5. 上記二次転写装置がカム回転により上記中間転写回転体と接離可能に構成され、待機時に、上記中間転写回転体に接触するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 像担持体上のトナー像を転写される中間転写回転体と、当該中間転写回転体上のトナー像を転写材に再転写する二次転写装置とを備えた画像形成装置において、
    上記中間転写回転体は、その回転軸方向にて画像形成装置本体から着脱されるように構成され、上記二次転写装置は、上記回転軸方向と直交する方向にて画像形成装置本体から着脱させるように構成されており、
    画像形成装置本体に回動可能に装着された二次転写装置用支持部材が設けられ、当該支持部材が画像形成装置本体に対して開放回動されると二次転写装置が画像形成装置本体から外方へ移動して、中間転写回転体の取り外しを可能とするように構成されている画像形成装置。
  7. 上記中間転写回転体の取り外し時は、上記中間転写回転体と上記二次転写装置とは離間していることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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