JP4897307B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタル複合機であるMFP(Multi-Function Peripherals)やプリンタ等の画像形成装置に関する。
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、複数の感光体ドラムを並列に配置し、それぞれの感光体ドラム上に形成されるトナー像を1枚のシート紙上に多重転写してカラー画像を得る、タンデム方式の画像形成装置が知られている。また、このようなタンデム方式において、中間転写ベルトユニットを持つ画像形成装置もある。
中間転写ベルトユニットを持つ画像形成装置の一例として特許文献1あるいは特許文献2に記載の例がある。これら特許文献1、2の例では、中間転写ベルトを備えるとともに、中間転写ベルトの余剰電荷によってトナーが飛散するのを防ぐため、中間転写ベルト上に残留する電荷を除去する除電手段を備えている。 除電手段に関して、特許文献1では、転写ベルトと所定の低電位部分との間に高抵抗体を配置し、特許文献2では、中間転写ベルトの帯電電位を検出してトナー画像形成のためのバイアス電圧を制御するようにしている。
一方、感光体ドラムに対向して1次転写ローラが配置されるが、1次転写ローラは寿命を確保するために、必要な箇所以外(たとえばモノクロ印字時のカラー部など)は感光体ドラムから離間させておくのが望ましい。しかしながら、従来では、離間機構と除電機構の両面を満足できるものはなかった。
特開平11−237794号公報 特開2002−72615号公報
従来の画像形成装置では、離間機構の構造的な性能向上と、除電性能の確保という両面を満足できるものはなく、さらなる改善が求められている。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、タンデム式の画像形成装置において、除電機構によりトナーの飛散を防止し、かつ1次転写ローラ等の寿命を延ばすことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
請求項1記載の本発明の画像形成装置は、循環的に移動する中間転写媒体を含む転写ユニットと、前記中間転写媒体の循環方向上流側から下流側に沿って並列的に配置され、複数の異なる色成分の画像を形成する第1の画像形成部と、ブラックの画像を形成する第2の画像形成部を含み、第1の画像形成部及び第2の画像形成部は、それぞれ感光体ドラムの周囲に帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を有する複数の画像形成部と、前記複数の画像形成部のそれぞれの感光体ドラムを露光する露光手段と、前記転写ユニット内に設けられ、前記複数の画像形成部の前記感光体ドラムに対向してそれぞれ転写ローを有し、前記転写ローラの位置を、前記第2の画像形成部の転写ローラのみが対応する感光体ドラム側に当接し、前記第1の画像形成部のそれぞれの転写ローラが対応する感光体ドラムから離間する第1の位置と、前記第1の画像形成部と第2の画像形成部の全ての前記転写ローラが対応する感光体ドラム側にそれぞれ当接する第2の位置との間で移動する離間機構と、前記中間転写媒体に帯電した電荷を除電するため、前記複数の画像形成部の前記転写ローに近接し、前記中間転写媒体と所定間隔をおいて設けられた除電部材を含み、前記除電部材と前記中間転写媒体の間隔が、前記循環方向の上流側から下流側に位置する画像形成部ほど狭くなるようにした除電手段と、を具備したことを特徴とする。
また、請求項8記載の本発明の画像形成装置は、循環的に移動する中間転写ベルトを含む転写ユニットと、前記中間転写媒体の循環方向上流側から下流側に沿って並列的に配置され、複数の異なる色成分の画像を形成する第1の画像形成部と、ブラックの画像を形成する第2の画像形成部を含み、第1の画像形成部及び第2の画像形成部は、それぞれ感光体ドラムの周囲に帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を有し、前記第2の画像形成部を最も下流側に配置した複数の画像形成部と、前記画像形成部のそれぞれの感光体ドラムを露光する露光手段と、前記転写ユニット内に設けられ、前記複数の画像形成部の前記感光体ドラムに対向してそれぞれ転写ローを有し、前記転写ローラの位置を、前記第2の画像形成部の転写ローラのみが対応する感光体ドラム側に当接し、前記第1の画像形成部のそれぞれの転写ローラが対応する感光体ドラムから離間する第1の位置と、前記第1の画像形成部と第2の画像形成部の全ての前記転写ローラが対応する感光体ドラム側にそれぞれ当接する第2の位置との間で移動する離間機構と、前記中間転写ベルトに帯電した電荷を除電するため、前記複数の画像形成部の前記転写ローに近接し、前記中間転写ベルトと所定間隔をおいて設けられた除電ブラシを含み、前記除電ブラシと前記中間転写ベルトの間隔が、前記循環方向の上流側から下流側に位置する画像形成部ほど狭くなるようにした除電手段と、を具備したことを特徴とする。
本発明の画像形成装置によれば、除電性能を確保した離間機構を構成することができ、部品の長寿命化を図ることができる。
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の画像形成装置の一実施形態を示す内部構成図、図2は図1の一部を拡大して示す構成図である。尚、以下の説明では、複合機であるMFP(Multi-Function Peripherals)を例に説明するが、プリンタ等、他の画像形成装置にも適用可能である。
図1は、画像形成装置1の概略構成図であり、装置本体の中央部に画像形成部2を有し、上部に画像読取り部3、原稿自動送り装置(ADF)4、及び胴内排紙部5を有している。また、上部には操作部、表示部(図示せず)を有している。さらに、画像形成装置1の下部には、給紙部6を有している。原稿自動送り装置4は、原稿を画像読取り部3に送り、画像読取り部3は、原稿を読み取って画像データを保存する。
画像形成部2は、例えばタンデム方式によるカラーレーザプリンタで成り、レーザ露光装置20からのレーザビームによって感光体を走査して画像を生成するもので、レーザ露光装置20からのレーザビームを、光学系を介して感光体に照射しその表面を走査して露光し、静電潜像を作成して現像し、トナー像を形成して用紙に転写するものである。
画像形成部2は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像形成部2Y,2M,2C,2Kで構成され、中間転写媒体である中間転写ベルト11の下側に上流から下流側に沿って並列に配置されている。なお、以下の説明では画像形成部2Y,2M,2C,2Kを構成する各部品の番号にY,M,C,Kの符号を記して説明するが、Y,M,C,Kの符号を省略してトータル的に説明する場合もある。
画像形成部2Yを代表にして説明すると、感光体ドラム12Yの周囲には帯電チャージャ13Y、現像装置14Y、転写ローラ15Y、クリーナ16Y、ブレード17Y等が配置されている(細部構造は図2に示す)。
中間転写ベルト11は、循環的に移動し、耐熱性及び耐磨耗性の点から例えば半導電性ポリイミドが用いられる。中間転写ベルト11は、駆動ローラ22及び従動ローラ23、24に張架され、中間転写ベルト11は感光体ドラム12Y〜Kに対向して接触可能である。中間転写ベルト11の感光体ドラム12Yに対向する位置には、1次転写ローラ15Yにより+1000V程度の1次転写電圧が印加され、感光体ドラム12Y上のトナー像は中間転写ベルト11に1次転写される。
また、中間転写ベルト11を張架する駆動ローラ22には、2次転写ローラ25が対向配置されている。駆動ローラ22と2次転写ローラ25間をシート紙Pが通過する際に、2次転写ローラ25により+1000V程度の2次転写電圧が印加され、中間転写ベルト11上のトナー像はシート紙Pに2次転写される。中間転写ベルト11の従動ローラ24付近には、ベルトクリーナ26が設けられる。
図2は、画像形成部2Y〜2Kの1つを拡大して示すもので、画像形成部2Yの場合、感光体ドラム12Yの周囲に、その回転方向tに沿って帯電チャージャ13Y、現像装置14Y、1次転写ローラ15Y、クリーナ16Y、ブレード17Y等が配置されている。また感光体ドラム12Yの露光位置には、レーザ露光装置20からイエローのレーザビームが照射され、感光体ドラム12Y上に潜像を形成する。他の画像形成部2M〜Kも同様の構成である。
各画像形成部2の帯電チャージャ13は、感光体ドラム12の表面を例えば−700V程度に一様に全面帯電する。現像装置14は、現像部材であり−500V程度の現像バイアスが印加される現像ローラ14aにより各色のトナー及びキャリアからなる二成分現像剤を感光体ドラム12に供給する。クリーナ16は、ブレード17を用いて感光体ドラム12表面の残留トナーを除去する。
一方、レーザ露光装置20は、半導体レーザ素子から出射されたレーザビームを感光体ドラム12の軸線方向に走査するもので、ポリゴンミラー20a、結像レンズ系20b、ミラー20c等を含んでいる。
また給紙部6には、各種のサイズ用紙を収容する複数の給紙カセット6a,6bが備えられており、さらに画像形成装置1には手差しによりシート紙Pを給紙する手差しトレイ30を備えている。
給紙カセット6a,6bから2次転写ローラ25に至る間には、給紙カセット61,62内のシート紙Pを取り出すピックアップローラ31a、32aと、分離ローラ31b,32b、及び搬送ローラ33,34、レジストローラ35が設けられる。手差しトレイ30からレジストローラ35に達する間には、シート紙Pを取り出すピックアップローラ36a、手差し給紙ローラ37が設けられている。
さらに、給紙カセット6a,6bあるいは手差しトレイ30から給紙されるシート紙Pを垂直方向に搬送する縦パス38に沿って、2次転写ローラ25の下流には定着装置39が設けられる。
定着装置39から排紙部5までは排紙搬送路40が設けられ、さらに反転搬送路41が設けられている。反転搬送路41にはゲート42が設けられ、シート紙Pを排紙部3側あるいは反転搬送路41に振り分ける。反転搬送路41は、用紙Pを反転させて2次転写ローラ25方向に導くもので、両面印刷を行う際に使用する。
次に図1,図2の画像形成装置の作用について述べる。画像形成開始により、スキャナやパソコン端末等から画像情報が入力されると各感光体ドラム12が回転され各画像形成部2Y〜2Kにて、順次画像形成工程が実施される。
画像形成部2Yを例に説明すると、感光体ドラム12Yは、イエロー(Y)の画像情報に対応するレーザビームが照射され静電潜像が形成される。更に感光体ドラム12Yは、現像装置14Yによりイエロー(Y)のトナー像が形成される。次いで感光体ドラム12Yは、矢印S方向に回転される中間転写ベルト11と接触して1次転写ローラ15Yによりイエロー(Y)のトナー像を中間転写ベルト11上に1次転写する。
このイエロー(Y)のトナー像形成プロセスと同様にして、画像形成部2M〜2Kにより、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナー像が形成され、中間転写ベルト11上のイエロー(Y)のトナー像が形成された同一位置に順次転写され、中間転写ベルト11上にイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナー像を多重転写してなるフルカラートナー像を得る。
さらに中間転写ベルト11は、フルカラートナー像を2次転写ローラ25の転写バイアスによりシート紙P上に一括2次転写する。シート紙Pは、中間転写ベルト11上のフルカラートナー像が2次転写ローラ25に達するのと同期して給紙カセット6a,6bあるいは手差しトレイ30から2次転写ローラ25の位置に給紙される。トナー像が2次転写されたシート紙Pは定着ローラ39に達しトナー像が定着される。トナー像が定着されたシート紙Pは、片面画像であればゲート42により排紙部5側に振り分けられ、両面印刷あるいは多重プリントを行う場合は、ゲート42により反転搬送路41側に振り分けられ、2次転写ローラ25に再搬送される。
一方、中間転写ベルト11は、2次転写終了後、ベルトクリーナ26により残留トナーがクリーニングされる。又感光体ドラム12は、トナー像を中間転写ベルト11に1次転写した後、クリーナ16、ブレード17により残留トナーが除去され、次の画像形成が可能となる。
ここで、ブレード17は感光体ドラム12に接触しており、ドラム12の回転に伴い、ドラム12上の被膜を微小に削り、一方ブレード17のエッジも削られる。上記プロセスが繰り返され、感光体ドラム12やブレード17の削れ量がある量を超えると所望の性能を満たすことができなくなる。つまり感光体ドラム12やブレー17ドの寿命は動作した時間に依存することになる。
そこで、本発明では、感光体ドラム12等の長寿命化を測るため、感光体ドラム12と1次転写ローラ15を、必要な箇所以外(たとえばモノクロ印字時のカラー画像形成部など)は離間させるようにして長寿命化を図った離間機構を備えている。
図3は、転写ベルト11を含む転写ユニット21の構成を概略的に説明する図であり、後述する離間機構を含んでいる。転写ベルト11は駆動ローラ22により駆動を与えられ、矢印Sの方向に走行する。感光体ドラム12Y〜Kと対向する位置に配置された1次転写ローラ15Y〜Kにバイアスがかけられ、感光体ドラム12Y〜K上に現像されたトナー像が転写ベルト11上に転写される。このとき1次転写ローラ15は自重とバネ51による加圧で、一定のニップを形成するように感光体ドラム12に押し当てられている。
各色の画像形成部2Y〜Kでは、トナー像を形成するために同様のプロセスが行われ、各色のトナー像を重ね合わせることによりカラー画像が形成される。画像形成後、転写ベルト11上の残トナーはベルトクリーナ26により清掃される。
ここで白黒の文字情報など、カラー画像を形成しない場合には、ブラック(K)だけを現像させることでトナー消費量を抑えることができる。この場合、先に述べたように、画像形成部2の寿命は動作時間に依存するため、画像形成部2K以外のカラー画像形成部2Y,2M,2Cは動作させないことが望ましい。
1次転写の加圧により、転写ベルト11を感光体ドラム12に当接した状態で回転させると、感光体ドラム12や転写ベルト11が摩耗したり傷ついたりするため、転写ベルト11を感光体ドラム12から離間させる機構が必要となる。
また、画像形成後、転写ベルト11上の残トナーをクリーニングする必要があるが、感光体ドラム12の周長と比較して転写ベルト11の長さが長いため、同期してクリーニングすると感光体ドラム12が無駄に空走してしまい、結果的に感光体ドラム12周りの寿命を縮めることになる。これも転写ベルト11を感光体ドラム12から離間させ、転写ベルト11だけを走行させるか、あるいは独立に走行させることで解決可能である。
図4は、転写ベルト11を感光体ドラム12から離間させるための離間機構の概要を示す。図4は離間機構を底面側から見た斜視図であり、カム52と、カム52を動作させるための駆動系53、リンク54,55、リフタ56Y〜56K、ベルト張りローラ57、ローラカム58、ローラホルダ59により構成されている。
リンク54は、ブラック(K)の1次転写ローラ15Kを駆動し、リンク55は、カラー用の1次転写ローラ15Y〜15Cを駆動するもので、リンク54はリフタ56Kを動かし、リンク55は、リフタ56Y〜56Cを動かす。また、ローラホルダ59は、上方にバネで荷重が掛けられている。
駆動系53によりカム52が回転し、リンク54、55を経由してリフタ56Y〜56Kが回転し、リフタ56Y〜56Kの先端のフックが1次転写ローラ15Y〜15Kを持ち上げる。同時にローラカム58が回転し、ローラホルダ59はバネにより持ち上がり、転写ベルト11を感光体ドラム12Y〜12Kより離間させる。
このとき、カム52の位置によって、リンク54、55がそれぞれ動作することにより、各色全てを使用するフルカラーモードと、ブラック1色のみ使用するモノクロモードと、全てを離間させる全離間モードへと切換えることができる。
図5(a)はフルカラーモードを示し、1次転写ローラ15Y〜15Kと感光体ドラム12Y〜12Kが当接した状態を示している。図5(b)はモノクロモードを示し、1次転写ローラ15Kと感光体ドラム12Kのみが当接し、他のカラー用の1次転写ローラ15Y〜15Cと感光体ドラム12Y〜12Cが離間した状態を示している。さらに図5(c)は全離間モードを示し、すべての1次転写ローラ15Y〜15Kが感光体ドラム12Y〜12Kから離間した状態を示している。
図6は本発明の画像形成装置の一実施形態における除電機構を示したもので、転写ユニット21の各転写ローラ15M〜15Kには、接地された除電ブラシ61M〜61Kが、転写ベルト11と一定の間隔を置いて配置されている。除電ブラシ61Y〜61Kは、転写ローラ15Y〜15Kに近接して転写ベルト11の下流側の位置にそれぞれ配置され、除電ブラシ61Y〜61Kと転写ベルト11との間隔は、下流側ほど近づくようにしている。
図7は除電機構の一部を拡大したものであり、除電ブラシ61Mと61Cを拡大して示している。除電ブラシ61Mと転写ベルト11との間隔をL1とし、除電ブラシ61Cと転写ベルト11との間隔をL2としたとき、L1>L2に設定し、下流側の画像形成部ほど除電ブラシと転写ベルトの間隔が近づくようにしている。
図8は、除電ブラシ61の詳細な構造を示すものであり、フレーム62にアルミホルダ63が取り付けられ、アルミホルダ63の転写ベルト11側の端部にブラシ64が固定されている。除電ブラシ61によって転写ベルト11が除電されると、転写ベルト11上の電位が安定する。それによって転写ベルト11と感光体ドラム12を取り付けるユニットフレーム65の表面の電位差が安定し、フレーム65に向かってトナーが移動しにくくなり、画像を形成すべきトナーの飛散を防ぐことが可能となる。
転写ベルト11の上流側は画像形成部2Yによる帯電で済むが、下流側ほど画像形成部2M,2C,2Kの数が増えるため帯電量が多くなる。このため、上流側は除電ブラシ61と転写ベルト11の距離を離し、下流側ほど除電ブラシ61と転写ベルト11の距離を近づけることにより、確実に除電することができる。
また、上流側にカラー用の画像形成部2Y,2M,2Cを配置し、最も下流側にブラック(K)の画像形成部2Kを配置することにより、モノクロモードでの2次転写ローラ22までの距離を短くすることができ、画像形成して転写するまでの時間を短縮することができる。つまり、もっとも使用頻度の高いモノクロモードにおける画像形成処理の効率を向上することができる。
以上詳述したようにこの発明によれば、タンデム方式の画像形成装置において、離間機構により、転写ベルトと感光体ドラムを必要箇所のみ接触させることで、感光体ドラムの長寿命化を図ることができる。また除電機構によりトナーの飛散を防ぐことが可能となる。しかも離間機構を備えた場合であっても除電機構による除電効果は十分に確保することができる。
尚、以上の説明に限定されることなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲内でさらに種々の変形が可能である。
本発明の画像形成装置の一実施形態を示す内部構成図。 同実施形態における画像形成部の一部を拡大して示す説明図。 同実施形態における離間機構を含む転写ユニットの構成を示す説明図。 同実施形態における離間機構を示す斜視図。 同実施形態における離間機構の動作を説明する動作説明図。 同実施形態における除電機構を含む転写ユニットの構成を示す説明図。 図6の転写ユニットの一部を拡大して示す説明図。 同実施形態における除電機構を拡大して示す説明図。
符号の説明
1…画像形成装置
2、2Y、2M、2C、2K…画像形成部
3…画像読取り部
4…原稿自動送り装置
5…胴内排紙部
6…給紙部
11…転写ベルト
12Y、12M、12C、12K…感光体ドラム
13…帯電チャージャ
14…現像装置
15…1次転写ローラ
16…クリーナ
17…ブレード
20…レーザ露光装置
21…転写ユニット
22,23,24…ローラ
25…2次転写ローラ
39…定着ローラ
52…カム
53…駆動系
54,55…リンク
56Y,56M,56C,56K…リフタ
61Y,61M,61C,61K…除電ブラシ

Claims (8)

  1. 循環的に移動する中間転写媒体を含む転写ユニットと、
    前記中間転写媒体の循環方向上流側から下流側に沿って並列的に配置され、複数の異なる色成分の画像を形成する第1の画像形成部と、ブラックの画像を形成する第2の画像形成部を含み、第1の画像形成部及び第2の画像形成部は、それぞれ感光体ドラムの周囲に帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を有する複数の画像形成部と、
    前記複数の画像形成部のそれぞれの感光体ドラムを露光する露光手段と、
    前記転写ユニット内に設けられ、前記複数の画像形成部の前記感光体ドラムに対向してそれぞれ転写ローを有し、前記転写ローラの位置を、前記第2の画像形成部の転写ローラのみが対応する感光体ドラム側に当接し、前記第1の画像形成部のそれぞれの転写ローラが対応する感光体ドラムから離間する第1の位置と、前記第1の画像形成部と第2の画像形成部の全ての前記転写ローラが対応する感光体ドラム側にそれぞれ当接する第2の位置との間で移動する離間機構と、
    前記中間転写媒体に帯電した電荷を除電するため、前記複数の画像形成部の前記転写ローに近接し、前記中間転写媒体と所定間隔をおいて設けられた除電部材を含み、前記除電部材と前記中間転写媒体の間隔が、前記循環方向の上流側から下流側に位置する画像形成部ほど狭くなるようにした除電手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記複数の画像形成部は、前記第2の画像形成部を前記循環方向の最も下流側に配置したことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 記離間機構は、前記第1の画像形成部と前記第2の画像形成部での離間制御をそれぞれ個別に行うことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  4. 前記離間機構は、前記それぞれの転写ローを前記第1の位置及び第2の位置に移動するためのリフタを有し、前記リフタを駆動する駆動系からの駆動力を前記第1の画像形成部と前記第2の画像形成部ごとに別のリンクを介して伝達することを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記除電部材は、前記転写ローラを固定するフレームに取り付けられた除電ブラシで成り、この除電ブラシの先端と前記中間転写媒体との間隔を前記下流側に位置する画像形成部ほど狭くなるようにしたことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  6. 前記中間転写媒体は駆動ローラ及び従動ローラ間に張架された転写ベルトにて成ることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  7. 前記中間転写媒体を駆動する駆動ローラと、この駆動ローラと対向して2次転写ローラを有し、この駆動ローラと2次転写ローラ間にシートを通して2次転写を行うことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  8. 循環的に移動する中間転写ベルトを含む転写ユニットと、
    前記中間転写媒体の循環方向上流側から下流側に沿って並列的に配置され、複数の異なる色成分の画像を形成する第1の画像形成部と、ブラックの画像を形成する第2の画像形成部を含み、第1の画像形成部及び第2の画像形成部は、それぞれ感光体ドラムの周囲に帯電手段、現像手段及びクリーニング手段を有し、前記第2の画像形成部を最も下流側に配置した複数の画像形成部と、
    前記画像形成部のそれぞれの感光体ドラムを露光する露光手段と、
    前記転写ユニット内に設けられ、前記複数の画像形成部の前記感光体ドラムに対向してそれぞれ転写ローを有し、前記転写ローラの位置を、前記第2の画像形成部の転写ローラのみが対応する感光体ドラム側に当接し、前記第1の画像形成部のそれぞれの転写ローラが対応する感光体ドラムから離間する第1の位置と、前記第1の画像形成部と第2の画像形成部の全ての前記転写ローラが対応する感光体ドラム側にそれぞれ当接する第2の位置との間で移動する離間機構と、
    前記中間転写ベルトに帯電した電荷を除電するため、前記複数の画像形成部の前記転写ローに近接し、前記中間転写ベルトと所定間隔をおいて設けられた除電ブラシを含み、前記除電ブラシと前記中間転写ベルトの間隔が、前記循環方向の上流側から下流側に位置する画像形成部ほど狭くなるようにした除電手段と、を具備したことを特徴とする画像形成装置。
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