JP4735730B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
このような画像形成装置において、感光体ドラム上に形成されたトナー像の中間転写ベルトへの一次転写は、中間転写ベルトを挟んで感光体ドラムと略対向する位置に転写ローラを配設し、当該転写ローラを中間転写ベルトの内周面に押圧して、中間転写ベルトの表面を適度な圧力で感光体ドラムに面接触させた状態で、所定の転写電圧を転写ローラに印加することにより、感光体ドラム上のトナー像を中間転写ベルトに静電吸着させている。
一方、最近では、中間転写ベルトの走行方向における転写ローラと感光体ドラムとの位置を若干ずらして(オフセット)、転写ローラと中間転写ベルトとが接触する第1の接触位置と、感光体ドラムと中間転写ベルトとが接触する第2の接触位置との距離を長くする。
このようなオフセットタイプの構成において、従来、例えば、図11(a)に示すように、転写ローラ1035のローラ軸と同軸上に外径が転写ローラ1035よりも大きな円板状のコロ1034が転写ローラ1035の両端に設けられ、コロ1034を感光体ドラム1031の外周面両端の非画像領域に当接させられている。
ここで、感光体ドラム1031は、1対の第1保持部材1132に軸支されている。
一方、転写ローラ1035およびコロ1034は、揺動軸1036aを中心に揺動する1対の第2保持部材1036の端部に軸支されている。
このような構成により、コロ1034が感光体ドラム1031周面の両端部側の非画像領域に当接している。
このため、組み付け精度や部品寸法精度のばらつきなどが存在し、感光体ドラム1031を保持する第1保持部材1132と転写ローラ1035およびコロ1034を保持する第2保持部材1036との間に相対的な位置ずれが生じやすい。
本発明の課題は、感光体ドラムなどの像担持回転体の保持部材と転写ローラの保持部材との間に相対的な位置ずれが生じても、像担持回転体から中間転写ベルトへのトナー像の転写効率が低下しにくくすることである。
または、第1と第2の保持部材の一方が、ベルトの走行面とほぼ直交する方向に案内されつつ、第1保持部材と転写ローラとが、もしくは、第2保持部材と像担持回転体とが、互いに対向する部分で当接し、かつ、前記転写ローラの軸方向から見たときに、前記第1保持部材と第2保持部材のうち前記当接が生じている方の前記対向部分が、前記ベルトの走行方向と平行な直線形状を有している。
これにより、前記案内対象となる保持部材が傾くことなく姿勢をしっかりと維持することができ、第1保持部材と第2保持部材との位置決め精度を向上することができる。
これにより、安価で簡単な構成により基準面への付勢力が得られる。
また、前記第1の付勢手段は、圧縮コイルばねであるとしてもよい。
これにより、ばねの線形や巻き数を適宜選択することにより、ばね定数が簡単に設定することができ、目的とする付勢力の設定が容易になる。
同図に示すように、このプリンタ1は、画像プロセス部3、給紙部4、定着部5および制御部60を備えている。プリンタ1は、ネットワーク(例えばLAN)に接続されて、外部の端末装置(不図示)からのプリントジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック色からなるトナー像を形成し、これらを多重転写してフルカラーの画像形成を実行するいわゆるタンデム型のカラープリンタである。
<画像プロセス部>
画像プロセス部3は、Y〜K色のそれぞれに対応する作像部3Y,3M,3C,3K、光学部10、中間転写ベルト11などを備えている。
作像部3Yは、感光体ドラム31Y上にY色のトナー像を作像する。他の作像部3M〜3Kについても、作像部3Yと同様の構成になっており、同図では符号を省略している。
光学部10は、レーザダイオードなどの発光素子を備えている。光学部10は、制御部60からの駆動信号によりY〜K色の画像形成のためのレーザ光Lを発し、感光体ドラム31Y〜31Kを露光走査させる。
感光体ドラム31Y〜31K上に現像されたY〜K色のトナー像が中間転写ベルト11上の同じ位置に重ね合わせて一次転写されるようにタイミングをずらして一次転写が実行される。
さらに、トナー像が中間転写ベルト11の周回に伴って二次転写位置46方向に移動する。
例えば、一次転写ローラ34Yにおいて作用する静電力は、一次転写ローラ34Yと感光体ドラム31Yとの間の電位差によってその大きさが決まる。ここで、一次転写ローラ34Y(〜34K)は、安価で低抵抗な金属ローラであり、表面に絶縁層が設けられておらず、上記電位差を十分に確保するためには、感光体ドラム31Yと一次転写ローラ34Yとの間に介在する中間転写ベルト11の抵抗を大きく設定する必要がある。
さらに、一次転写ローラ34Yは、中間転写ベルト11をこれの走行面と直交するZ’方向に長さL2分押し込んでいる。
(変形例の説明部分の直前で記載していた走行面の定義を前半に記載すると共に、請求項で記載する走行面に疑義が生じないように内容を一部見直しました。)
また、感光体ドラム31M〜31Kおよび一次転写ローラ34M〜34Kについても、これと同様の構成となっている。
一方、給紙部4は、記録シートSを収容する給紙カセット41と、給紙カセット41内の記録シートSを搬送路43上に1枚ずつ繰り出す繰り出しローラ42と、繰り出された記録シートSを二次転写位置46に送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対44などを備えている。給紙部4は、中間転写ベルト11上のトナー像の移動タイミングに合わせて給紙部4から記録シートSを二次転写位置に給送し、二次転写ローラ45の作用により中間転写ベルト11上のトナー像が一括して記録シートS上に二次転写される。二次転写位置46を通過した記録シートSは、定着部5に搬送される。記録シートS上のトナー像(未定着画像)が、定着部5における加熱・加圧により記録シートSに定着される。
<感光体ドラムと一次転写ローラの保持構造>
本実施の形態におけるプリンタ1は、感光体ドラム31Y〜31Kと一次転写ローラ34Y〜34Kの保持構造に特徴がある。
図2は、上記保持構造を示す一部切り欠き斜視図である。
<一次転写ローラ34Y〜34Kの保持構造について>
一次転写ローラ34Y〜34Kは、それぞれその両端部において、一対の転写ローラ保持部材133Y〜133Kを介して転写ローラ保持機構130に保持されている。
すなわち、機枠132において、各感光体ドラム31Y〜31Kの回転軸の位置よりもベルト走行方向へ所定距離だけ下流側へとずれた位置に、上記転写ローラ保持部材133Y〜133Kを、Z−Z’方向に摺動可能に保持する案内部135Y〜135Kが設けられている。
転写ローラ保持部材133Yは、そのZ軸方向の高さ16mm、Y軸方向の奥行き6mm、X軸方向の幅11mmのほぼ直方体形状であって、転写ローラ保持部材133Yの上辺部にはストッパー部133bが形成されており、ストッパー部133bが上記バー部材132eに係合することにより、組み立て時などにおいて転写ローラ保持部材133Yが落下しないように工夫されている。
この転写ローラ保持部材133Yの材料としては、摺動性および成形性および機械的強度に優れた、例えば、POM(polyacetal)、PPS(Polyphenylenesulfide)などの樹脂材料が望ましい。
図2の2点鎖線の円内の拡大断面図に示すように、案内部135Yの右側のガイド部材132bの内側面は、左側のガイド部材132cの内側面に形成された凹部132dに板ばね134を装着して転写ローラ保持部材133Yをガイド部材132b方向に付勢することにより、転写ローラ保持部材133Yの右側平坦面133sを基準面132sに常時面接触させた状態で摺動するように構成されている。
転写ローラ保持部材133Yの上面には、円柱状の凸部133dが突設され、凸部133dに圧縮コイルバネ138の一端が取り付けられる。
一方、機枠132は、側面部がXZ平面内にあるように配置されている。機枠132は、横断面がほぼ逆L字状であって、その上部に水平方向外側に伸びる水平部1321を有している。当該水平部1321の下面の、上記凸部133dに対向する部分には、円柱状の凸部132dが突設され、圧縮コイルバネ138の他端が取り付けられている。これにより圧縮コイルバネ138が、この位置に保持されつつ、転写ローラ保持部材133Yを下方に付勢するように構成される。
<感光体ドラム31Y〜31Kの保持構造について>
各感光体ドラム31Y〜31Kは、それぞれ両端部において各一対の感光体保持部材131Y〜131Kにより保持されている。(図2では、感光体保持部材131Y〜131Kのうち手前側の感光体保持部材131Y〜131Cのみ図示している。)。
また、各感光体保持部材131Y〜131Kの上部は、一次転写ローラ34Yの軸方向(Y−Y’方向)からみたとき、感光体ドラム31Y〜31Kの軸心を中心とし、当該感光体ドラムの半径と同一の円弧形状に形成されている。
これにより一次転写ローラ34Y〜34Kによる中間転写ベルト11の押し込み量L2(図1参照)を厳格に設定し、感光体ドラム31Y〜31Kと中間転写ベルト11との接触圧力を適正に設定することができる。
図3(a)は、感光体保持部材131Yと転写ローラ保持機構130との相対的な位置が、設計ポイント、即ち、理想の状態にある場合を示す図である。
このような理想の状態から、図3(b)に示すように、感光体保持部材131Yと転写ローラ保持機構130との相対的位置がZ−Z’方向においてずれると、感光体ドラム31Yの中心軸の位置Bに対して、転写ローラ保持機構130における基準点の位置Cが位置C’に変化する。
つまり、転写ローラ保持部材133Yは、転写ローラ保持機構130に対して、第1ガイド部材132bの基準面132sに沿ってZ’方向に移動しているが、感光体保持部材131Yに対しては、何ら相対的な位置変化を生じない。
ここで、仮に、転写ローラ保持部材133Yが板ばね134により基準面132sに付勢されておらず、転写ローラ保持部材133Yの姿勢が基準面132sに対して傾いていたとすれば、感光体保持部材131Yの円弧部分131aに当接する接線が傾くことになるので、当接位置がずれ、感光体ドラム31Yおよび一次転写ローラ34Yの回転軸同士のZ−Z’方向における距離H1も変化する。
また、図3(a)に示す理想状態から、図3(c)に示すように、感光体保持部材131Yと転写ローラ保持機構130との相対的位置がX−X’方向においてずれが生じて、感光体ドラム31Yの中心軸の位置Bに対して、転写ローラ保持機構130における基準点の位置Cが位置C’’に変化したものとする。
つまり、一次転写ローラ34Yによる中間転写ベルト11の押し込み量L2は変化しない。
この場合、同図に示すように、転写ローラ保持機構130の位置変化に伴い、転写ローラ保持部材133Yもまた、感光体保持部材131YとのX軸方向における距離を拡大するが、Z軸方向における距離は変化しない。
このため、一次転写ローラ34Yによる中間転写ベルト11の押し込み量L2は変化しない。
<板ばね134の付勢力の設定について>
上述のような効果を得るためには、転写ローラ保持部材133Yの姿勢が常時傾いていないこと、即ち、ガイド部材の基準面に沿って中間転写ベルト11の走行面に直交する方向に移動することが要請される。
当接点Fにおいて、反力F1’を作用点Gと当接点Fとを結ぶ直線と直交する方向に分力した力F2が、E点の中心として回転させる力となると考えられるので、E点から分力F2の作用線に下ろした垂線の長さをX1とするとき、上述の回転モーメントM2は、X1×F1×SINθによって計算される。
したがって、このモデルでは、右側平坦面133sと基準面132sとの面接触状態を保持するため、以下の式1の条件を満足する必要がある。
[式1] F4×Y1>X1×F1×SINθ
なお、実際には、E点における回転モーメントは、当接部Fにおける摩擦力や一次転写ローラ34Yが中間転写ベルト11から受ける力にも影響を受ける。
そこで、実際の設計手法としては、試験等で確認を行い、板ばね134の付勢力を決定することが現実的であり、要するに、板ばね134の押圧力が、右側平坦面133sと基準面132sとの面接触状態を維持させるに足る大きさに設定されることが望ましい。
このような厳しい制約条件がある中、板ばね134が設けられておらず、かつ、転写ローラ保持部材133YのX−X’方向の側方に、左右を合わせて100μm程度の隙間が生じている場合、これに起因する押し込み量L2のばらつきは、16〜62μmも生じることになり、他の部位の寸法精度や組み付け精度の向上を余儀なくされる。
このため、他の部位の寸法精度や組み付け精度に余裕が生じるまでとなった。
以上のように、本実施の形態におけるプリンタ1では、感光体保持部材131Yと転写ローラ保持部材133Yとの相対的な位置が、中間転写ベルト11の走行面(X−Y平面)と直交する方向(Z−Z’方向)において、両者の距離が変わらないように構成されている。
これにより、一次転写ローラ34Y〜34Kによる中間転写ベルト11の押し込み量L2を厳格に設定することができる。
このため感光体ドラム31Y〜31Kと中間転写ベルト11との接触圧力の高精度な設定が可能となり、一次転写効率が低下しにくい。
もっとも、一次転写ローラ34Y(〜34K)による中間転写ベルト11の押し込み量L2は、0.01mm以上、0.12mm以下なので、上記押圧が行われた後の状態は、押圧が行われる前の状態と殆ど変わらない。
<変形例>
本発明は、上述のような実施の形態に限られるものではなく、次のような変形例であってもよい。
(1)上記実施の形態では、板ばね134により転写ローラ保持部材133Y〜133KのX方向側面を第1ガイド部材132bの基準面132sに付勢していたが、この構成に限るものではない。
この場合、上記側面と基準面との面接触状態の保持に要する板ばね134の付勢力が、基準面132sと板ばね134との位置を入れ替える前の場合と後の場合とで異なる。
図5は、後者の場合における、転写ローラ保持部材133Yに作用する回転モーメントと基準面への付勢力との関係を示す模式図である。
同図に示すように、圧縮コイルばね136により、転写ローラ保持部材133Yの頂部中央(以下、「H点」という。)に垂直方向下方(Z’方向)に向けて押圧力F5が加わっているものとする。
J点から押圧力F5の作用線に下ろした垂線の長さをX2とし、J点において押圧力F5に起因して生じる回転モーメントM3とするとき、M3=X2×F5となる。
この回転モーメントM3は、J点中心に時計回りに作用する。言い換えると、回転モーメントM3は、左側平坦面133uと基準面132fとを面接触させない方向に作用する。
この押圧力をF6とし、J点から押圧力F6の作用線に下ろした垂線の長さをY2とするとき、回転モーメントM4は、M4=X2×F5によって算出される。
[式2] F6×Y2>F5×X2
なお、実際には、当接部Jにおける回転モーメントは、一次転写ローラ34Yが中間転写ベルト11から受ける力にも影響を受けるので、上記式2を満足するからといって、右側平坦面133sと基準面132sとの面接触状態が保証されるものではない。
(2)また、上記実施の形態では、第2ガイド部材132cに凹部132dを設け、ここに板ばね134を嵌め込んでいたが、このような構成に限るものではない。
(3)さらに、上記実施の形態では、板ばね134は、弾性に富み摺動性に優れた樹脂が望ましいとしたが、これに限るものではない。
このような構成を採用すると、ばねの線形や巻き数を適宜選択することによって、ばね定数の設定を簡単に行うことができる。
(4)また、上述の構成では、転写ローラ保持部材133Yを基準面132sに押圧させるため、板ばね134や圧縮コイルばね335などと転写ローラ保持部材とが接触する構成となっていたが、この構成に限らない。
もしくは、図9に示すように、転写ローラ保持部材533Yに設けられた磁石434aと、第2ガイド部材232c側に設けられた磁石434bとの間に作用する吸引力を利用して、非接触で転写ローラ保持部材533Yを第1ガイド部材232bに押圧させてもよい。
(5)さらに、上述の構成では、転写ローラ保持部材133Yとは別に板ばね134などを設けていたが、これに限られるものではない。
要するに、一次転写ローラを保持する保持部材と基準面とが面接触状態を保っ保ったまま、上記保持部材をこの基準面に沿って案内する案内手段があればよい。
(6)上述の構成では、感光体保持部材131Y〜131Kを固定し、転写ローラ保持部材133Y〜133Kを中間転写ベルト11の走行面と直交する方向(Z軸方向)に滑動自在な構成としていたが、この構成に限るものではなく、転写ローラ保持部材133Y〜133Kを固定し、感光体保持部材131Y〜131Kを中間転写ベルト11の走行面と直交する方向に滑動自在な構成としてもよい。
(7)さらに、上述の構成では、感光体保持部材131Y〜131KのZ方向における上部が円弧状となっていると共に、転写ローラ保持部材133Y〜133KのZ’方向における下部が平坦面133tとなっていたが、場合によっては、両者の形状が入れ替わっていてもよいであろう。
また、感光体保持部材131Y〜131KのZ方向における上部に設けられることとなった平坦面は、中間転写ベルト11の走行面と極力平行となるように構成されることが望ましい。
ただし、例えば、1対の感光体保持部材(第1保持部材)131Yと1対の転写ローラ保持部材(第2保持部材)133Yとの相対的位置決め精度が多少低下することを許容するのであれば、上記円弧は、一次転写ローラの回転軸の延長上に中心があるきれいな円弧である必要はなく、要するに、凸型曲線状であればよい。
(8)上記実施の形態では、X−X’方向において感光体ドラム31Yと一次転写ローラ34Yとがオフセットしている構成としたが、このような構成に限るものではなく、感光体ドラム31Yの直上に一次転写ローラ34Yが設けられ、上記オフセットが生じていない構成であっても構わない。
(9)また、上記実施の形態では、転写ローラ保持部材133Y〜133Kおよび第1ガイド部材132bの具体的寸法を示したが、これらの寸法は、転写ローラ保持部材133Y〜133Kを基準面132sにしっかりと面接触させた状態で、それぞれに対応する感光体保持部材に当接させることができれば、この数値に限られるものではない。
(10)また、上述の構成では、感光体ドラム31Yと一次転写ローラ34Yの位置決めを行うために、転写ローラ保持部材133Yと感光体保持部材131Yとを当接させていたが、このような構成に限るものではない。
(11)なお、上記実施の形態では、タンデム型のカラープリンタについて説明したが、本発明は、これに限らず、感光体ドラムから転写ベルトにトナー像を転写する全ての画像形成装置に適用されるものである。
3 画像プロセス部
3Y,3M,3C,3K 作像部
4 給紙部
5 定着部
10 光学部
11 中間転写ベルト
12 駆動ローラ
13 従動ローラ
31 感光体ドラム
32 帯電器
33 現像器
34 一次転写ローラ
35 クリーナ
41 給紙カセット
42 ローラ
43 搬送路
44 タイミングローラ対
45 二次転写ローラ
46 二次転写位置
60 制御部
71 排出ローラ対
72 排出トレイ
130 転写ローラ保持機構
131 感光体保持部材
131a 円弧部分
132 機枠
132a 側面
132b,232b 第1ガイド部材
132c,232c 第2ガイド部材
132d,233a 凹部
132e バー部材
132f,132s 基準面
133, 233,433, 533,633 転写ローラ保持部材
133 平坦面
133b 頂部
133c 孔
133d 凸部
133s 右側平坦面
133u 左側平坦面
134 板バネ
138 圧縮コイルバネ
334 摺動部材
434a,434b 磁石
633a 弾性変形部
Claims (6)
- 周回走行するベルトの外周面側に像担持回転体を配すると共に、前記ベルトの内周面に転写ローラを接触させて、前記ベルト外周面にトナー像を転写させる構成を有する画像形成装置であって、
前記像担持回転体をその両端で回転自在に保持する軸受部を有する第1保持部材と、
前記転写ローラをその両端で回転自在に保持する軸受部を有する第2保持部材と、
前記第1保持部材および第2保持部材のいずれか一方の保持部材を案内するために、前記ベルトの走行方向と直交し、かつ、前記ベルトの走行面と直交する方向に延びるように配された基準面を有するガイド部材と、
前記ガイド部材の案内対象となる保持部材の平坦面を前記基準面に向けて付勢して面接触の状態を維持する第1の付勢手段と、
前記ガイド部材の案内対象となる保持部材を他方の保持部材に向けて付勢する第2の付勢手段とを有すると共に、
前記転写ローラの軸方向から見たときに、第1保持部材と第2保持部材の当接する部分を含む各対向部分のうち一方の対向部分が、前記ベルトの走行方向と平行な直線状に形成されると共に、他方の対向部分が軸受けの中心と同心の円弧を含む凸型曲線状に形成されてなることを特徴とする画像形成装置。 - 前記像担持回転体および前記転写ローラの組が、前記ベルトに沿って複数配置されており、前記第1保持部材、前記第2保持部材、前記ガイド部材、前記第1の付勢手段および前記第2の付勢手段は、前記像担持回転体および転写ローラの組ごとにそれぞれ設けられることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記案内される保持部材を前記基準面へと付勢する前記第1の付勢手段の力は、前記案内される保持部材が前記当接部において他方の保持部材から受ける反力により生ずる回転モーメントに抗して、前記基準面との面接触状態を維持させるに足る大きさ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。
- 前記第1の付勢手段は、板ばね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。
- 前記板ばねは、樹脂材料からなることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記第1の付勢手段は、圧縮コイルばね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。
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