JP5407128B2 - 加圧装置及び転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、複合機等の画像形成装置に関し、詳しくはローラを加圧する加圧装置に関する。

画像形成装置の分野では、市場からの要求に伴いカラー複写機やカラープリンタ等の、カラー画像出力対応のものが増産される傾向にある。このような画像形成装置には、像担持体として１つの感光体の周りに複数色の現像装置を備え、各現像装置から各色トナーを感光体に付着させることにより感光体上に合成トナー画像を形成し、このトナー画像を記録媒体である転写紙に転写してカラー画像を得るいわゆる１ドラム型のものと、転写紙の搬送方向に並列された複数の感光体の近傍にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、各単色トナー画像を順次中間転写体に１次転写した後、転写紙に合成カラー画像を２次転写してカラー画像を得るいわゆるタンデム型のものとがある。

１ドラム型とタンデム型とを比較すると、前者は感光体が１つであるので比較的装置の小型化が容易でありコストを低減できるが、１つの感光体を用いて複数回の画像形成を繰り返すことによりフルカラー画像を形成するため、その構成上画像形成の高速化が困難である。後者では前者とは逆に装置が大型化し易くコストアップしてしまうものの、画像形成の高速化が容易であるという利点がある。カラー画像を形成可能な画像形成装置では通常４色のトナーを用いるものが多く、１ドラム型では４回の画像形成を繰り返すこととなる。

タンデム型の画像形成装置には、図１１に示すように、各色に対応して設けられた４個の感光体９０上に形成された画像を、各感光体９０にそれぞれ対応して設けられた転写部材９１により、ベルト駆動装置あるいは転写駆動システムによって所定の方向に所定の速度で移動する無端ベルトで構成された転写搬送ベルト９２で搬送される転写紙Ｓに順次転写する直接転写方式と、図１２に示すように、各感光体９０上に形成された画像を、各感光体９０にそれぞれ対応して設けられた転写部材９１により、ベルト駆動装置あるいは転写駆動システムによって所定の方向に所定の速度で移動する無端ベルトで構成された中間転写体としての中間転写ベルト９３上に１次転写した後、中間転写ベルト９３上の画像を２次転写部材９４によって転写紙Ｓに一括して転写する間接転写方式とがある。中間転写体としては、ベルト形状の他にローラ形状のものもある。

ところで、１ドラム型における転写部材９１及びタンデム型における２次転写部材９４としてローラ形状のものを用いる場合に、画像転写ムラ等を発生させないために転写部材の加圧力はその軸方向において均等であることが望ましい。しかし、転写部材の両軸端部に加圧部材としてのばねを設け、転写部材の両端部を加圧する方式では加圧力の誤差が生じ易い。

そこで、転写ユニットの被駆動伝達側に設けられた加圧部材の加圧力を高く設定する技術が、例えば「特許文献１」に開示されている。この技術によれば、駆動伝達ギヤの歯面法線方向に働く駆動力のばね伸縮方向の分力だけ被駆動伝達側に設けられた加圧部材の加圧力を高く設定することにより、ばね伸縮方向の分力による被駆動伝達側に設けられた加圧部材の加圧力低下を補償し、転写部材の軸方向に均等に圧力をかけることができる。

特開２０００−１２２４４５号公報

しかし上述した技術では、部品点数が増加してしまうと共にばね荷重値の最適値を設定することが困難であるという問題点がある。これは、ローラ状の転写部材（以下転写ローラ）とこれに圧接する対向ローラとの間に転写紙が突入せずに負荷がかからず、かつ部品のばらつき（ローラ径のばらつきや設置位置のばらつき等）がない状態で駆動しているときには駆動トルクは一定であるが、転写紙として厚紙が使用されたときや部品精度にばらつきがある場合には駆動トルクは一定とはならない。すなわち実使用時においては駆動伝達ギヤの歯面法線方向に働く駆動力が変化してしまい、ばね荷重値を変化させるだけでは軸方向において安定した加圧力を得ることはできない。各ローラ間において軸方向における加圧力が一定ではない場合には、転写不良による画像濃度低下等の不具合が生じてしまう。

上述のメカニズムを、従来の駆動伝達方法を用いた加圧装置の概略図である図１３を用いて説明する。同図において符号９５は２次転写ローラを、符号９６は対向ローラをそれぞれ示しており、２次転写ローラ９５は図示しない転写ユニットに回転自在に支持されている。図示しない転写ユニットは回動中心Ａ０において図示しない画像形成装置本体に回動自在に支持されており、加圧点Ａ１に配置された図示しない加圧ばねによって上方に向けて付勢され、対向ローラ９６に圧接配置されている。２次転写ローラ９５の同軸上にはギヤ９７が設けられており、ギヤ９７に噛合する第１アイドルギヤ９８Ａ、第１アイドルギヤ９８Ａに噛合する第２アイドルギヤ９８Ｂ、第２アイドルギヤ９８Ｂに噛合する駆動ギヤ９９を介して図示しない駆動モータからの回転駆動力が２次転写ローラ９５に伝達され、２次転写ローラ９５が回転駆動される。

ここで、駆動側の反力をＦ１、非駆動側の反力をＦ２、駆動力をＴ、図示しない転写ユニットの自重をＷ、図示しない加圧ばねによる加圧力をＰとすると、加圧機構モデルはモーメントの釣り合いから下式で与えられる。
駆動側 Ｆ１×ｃｏｓθ１×Ｌ１＝Ｐ×ｓｉｎθ２×Ｌ２−Ｗ×Ｌ３−Ｔ×Ｌ４
∴Ｆ１＝（Ｐ×ｓｉｎθ２×Ｌ２−Ｗ×Ｌ３−Ｔ×Ｌ４）／（Ｌ１×ｃｏｓθ１）・・・１式
非駆動側 Ｆ２×ｃｏｓθ１×Ｌ１＝Ｐ×ｓｉｎθ２×Ｌ２−Ｗ×Ｌ３
∴Ｆ２＝（Ｐ×ｓｉｎθ２×Ｌ２−Ｗ×Ｌ３）／（Ｌ１×ｃｏｓθ１）・・・２式
１式より、駆動力Ｔが反力Ｆ１に影響を与えていることが分かる。駆動力Ｔの影響により反力Ｆ１が減少する分、加圧ばねの加重を増加することで反力のばらつきを低減させることができるが、実使用時において駆動力Ｔは上述したように部品のばらつきや転写紙突入時における負荷等によって変動するため、反力Ｆ１を一定の値に保つことはできなかった。

本発明は上述の問題点を解決し、反力を一定に保つことにより加圧力を一定とし、画像転写ムラ等の発生を防止して良好な画像を得ることが可能な加圧装置及びこれを備えた転写装置並びに画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、ユニット本体に回転自在に支持され駆動伝達部材を介して駆動手段からの駆動力を受けて回転駆動するローラと、前記ローラを装置本体に設けられた対向部材に向けて付勢する加圧手段とを有する加圧装置において、前記駆動伝達部材が、前記加圧手段により付勢される第１のプーリと第２のプーリとに掛け渡された無端ベルトを有し、前記ユニット本体が前記装置本体に揺動可能に支持され、前記加圧手段の第１のプーリに対する付勢力により前記ユニット本体を揺動させて前記ローラを前記対向部材に圧接させ、前記ユニット本体の揺動中心は第１のプーリの回転中心とは異なる位置に設けられ、かつ前記無端ベルトの張力作用方向が、前記加圧手段による第１のプーリに対する加圧力が発生する加圧点と前記揺動中心とを結ぶ線分とほぼ一致するように構成されると共に、前記加圧力の作用方向とほぼ直交するように構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の加圧装置において、前記無端ベルトの張力作用方向が第１のプーリの回転中心と第２のプーリの回転中心とを結ぶ方向であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の加圧装置において、前記加圧点が第１のプーリの回転中心に位置すると共に前記ユニット本体の揺動軌跡が第２のプーリの回転中心を中心として第１のプーリの回転中心を通る円弧に近似した軌跡となるように設定されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の加圧装置において、さらに前記ローラが前記対向部材に圧接する圧接位置と前記対向部材より離間する離間位置とを占めるべく、前記ユニット本体が前記装置本体に対して回動可能に設けられていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の加圧装置において、さらに前記ユニット本体の回動中心が前記加圧点に位置し、前記ユニット本体を回動させるユニット回動手段を前記揺動中心位置近傍に設けたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の加圧装置において、さらに前記ユニット回動手段は、前記ローラが前記圧接位置を占めるべく前記ユニット本体を付勢する付勢手段と、前記ローラが前記離間位置を占めるべく前記付勢手段の付勢力を解除させる解除手段とを有することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の加圧装置において、さらに前記付勢手段の付勢力によるモーメントは前記回動中心に発生する前記駆動伝達部材の駆動力によるモーメントよりも大きくなるように設定されることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし７の何れか１つに記載の加圧装置において、さらに前記ローラと前記対向部材との接触位置と前記揺動中心との間の水平距離が前記加圧点と前記揺動中心との間の水平距離よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載の加圧装置を有する転写装置であることを特徴とする。

請求項１０記載の発明は、請求項１ないし８の何れか１つに記載の加圧装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。

本発明によれば、駆動力の作用方向を、加圧手段による加圧力が発生する加圧点とユニット本体の揺動中心とを結ぶ線分とほぼ一致させるように構成することにより駆動力が反力に及ぼす影響を小さくすることができ、これにより加圧力を一定に保ち画像転写ムラ等の発生を防止して良好な画像を得ることが可能な加圧装置及びこれを備えた転写装置並びに画像形成装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。同図において画像形成装置１は、イエロ（黄色）、マゼンタ（赤色）、シアン（青色）、ブラック（黒色）の各色にそれぞれ対応して画像形成を行うことが可能な感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋを平行に配置したタンデム構造を有している。各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋは、画像形成装置１の装置本体３に設けられた図示しないフレームにそれぞれ回転自在に支持されており、転写ベルト４の回転方向であって図１において時計回り方向である矢印Ａ２で示す方向の上流側からこの順で並んで配設されている。各符号の末尾に付されたＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋはそれぞれイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの部材であることを示している。各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋはそれぞれイエロ、マゼンタ、シアン、ブラック画像を形成するための画像形成ユニット５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋに設けられており、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋは転写ベルト４の外周面側である作像面側にそれぞれ配置されている。

各画像形成ユニット５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋはそれぞれ同様に構成されており、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋの周囲に、図１において反時計回り方向であるその回転方向Ａ３に沿って、１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋ、クリーニング装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｂｋ、帯電装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂｋ、現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋを有している。

装置本体３の内部ほぼ中央には、中間転写体である転写ベルト４を有する転写ベルトユニット１０が配設されている。転写ベルトユニット１０は、転写ベルト４、１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋ、駆動ローラ１１、クリーニング対向ローラ１２，１３、対向部材としての支持ローラ１４、支持ローラ１５，１６，１７，１８，１９、ベルトクリーニング装置２０、駆動ローラ１１を回転駆動する図示しない駆動手段、１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋに１次転写バイアスを印加する図示しない電源及びバイアス制御手段等を有している。

クリーニング対向ローラ１２，１３及び支持ローラ１４，１５，１６，１７，１８，１９は駆動ローラ１１の回転によって走行する転写ベルト４の移動に伴い従動回転する。１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋは、転写ベルト４をその裏面から各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋに押圧することによりそれぞれ１次転写ニップを形成する。この１次転写ニップは転写ベルト４の支持ローラ１５，１９間に支持された部分に形成され、支持ローラ１５，１９はそれぞれ１次転写ニップを安定化させる機能を有している。各１次転写ニップには、１次転写バイアスの作用により各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋとの間に１次転写電界が形成される。各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ上に形成された各色のトナー像には、この１次転写電界やニップ圧の影響により転写ベルト４上に１次転写される。支持ローラ１５，１６は、黒色画像形成時において１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃと共に下方に移動し、転写ベルト４を各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋから離間させるように構成されている。

ベルトクリーニング装置２０は、矢印Ａ２で示す方向の支持ローラ１４の下流側であって図１におけるクリーニング対向ローラ１２，１３の左方において転写ベルト４に対向するように配設されている。ベルトクリーニング装置２０は、転写ベルト４を介してクリーニング対向ローラ１３と対向する位置に配設され転写ベルト４をクリーニングするクリーニングブレード２１と、転写ベルト４を介してクリーニング対向ローラ１２と対向する位置に配設された潤滑剤塗布装置２２と、これらを収容するケース２３とを有している。ベルトクリーニング装置２０は、転写ベルト４上の残留トナー等の異物をクリーニングブレード２１で除去して転写ベルト４をクリーニングする。

転写ベルト４は、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ２方向に移動可能に設けられている。各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋに形成された各トナー像は移動する転写ベルト４にそれぞれ重畳転写され、その後、記録媒体である転写紙Ｓに一括転写されるように構成されている。転写ベルト４は、その上側の部分が各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋに対向しており、この対向部分が各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ上の各トナー像を転写ベルト４に転写する１次転写部２４を構成している。転写ベルト４に対する重畳転写は、転写ベルト４が矢印Ａ２方向に移動する過程において各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋにそれぞれ形成された各トナー像が転写ベルト４の同じ位置に重ねて転写されるように、転写ベルト４を介して各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋと対向配置された各１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋからの電圧印加により、Ａ２方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

転写ベルト４は、伸びの少ない材質により構成されたベース層と、このベース層の表面を平滑性のよい材料により覆うことで構成されたコート層とを有する多層構造により構成されている。ベース層の材質としては、例えばフッ素樹脂、ＰＶＤシート、ポリイミド系樹脂等が挙げられ、コート層の材質としては、例えばフッ素樹脂等が挙げられる。転写ベルト４は、その縁部にそれぞれ寄り止め部材である図示しないガイド部材を有しており、このガイド部材は転写ベルト４が矢印Ａ２方向に回転するときに図１における紙面とは垂直な方向に偏倚することを防止すべく配設されている。ガイド部材としてはウレタンゴム、シリコンゴム等の各種ゴム材料を用いることが可能である。

転写ベルト４を介して支持ローラ１４と対向する位置にはローラとしての２次転写ローラ２５を有する加圧装置を含む転写装置としての２次転写ユニット２６が配設されている。２次転写ローラ２５は転写ベルト４を介して支持ローラ１４に圧接されており、この圧接部において２次転写部２７が形成されている。支持ローラ１６は転写ベルト４に所定の張力を付与しており、テンションローラとして機能している。２次転写部２７には２次転写バイアスの作用により２次転写電界が形成される。転写ベルト４上に形成されたトナー像は、２次転写電界やニップ圧の影響により転写紙Ｓ上に２次転写される。支持ローラ１４は２次転写対向ローラを兼用している。２次転写ユニット２６については後述する。

各画像形成ユニット５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋの上方には、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ上に静電潜像を形成する光書き込みユニットである光走査装置２８，２８が配設されており、一方の光走査装置２８の上方にはイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーが充填されたトナーボトル２９Ｙ，２９Ｍ，２９Ｃ，２９Ｂｋが配設されている。各トナーボトル２９Ｙ，２９Ｍ，２９Ｃ，２９Ｂｋ内に充填された各色トナーは、図示しない搬送経路を経て所定の補給量だけ各現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋに補給される。

装置本体３の下方には装置本体３が載置される給紙テーブル３０が配設されており、給紙テーブル３０内には２次転写部２７に向けて給送される転写紙Ｓを貯容する複数のシート給送装置３１が配設されている。シート給送装置３１は、転写紙Ｓを複数枚重ねた転写紙束の状態で収容し、本実施形態では給紙テーブル３０内に上下２段の態様で配設されている。シート給送装置３１は最上位の転写紙Ｓの上面に圧接する給送ローラ３２を有しており、給送ローラ３２が所定のタイミングで図１において反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙Ｓを装置本体３に向けて給送する。

２次転写部２７の右方には、シート給送装置３１から給送された転写紙Ｓを、各画像形成ユニット５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｂｋによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで２次転写部２７に向けて給送するレジストローラ対３３と、転写紙Ｓの先端がレジストローラ対３３に到達したことを検知する図示しないセンサとが設けられている。シート給送装置３１から給送された転写紙Ｓは給紙路３４を経てレジストローラ対３３に至り、レジストローラ対３３によって挟持される。図１には装置本体３内に符号を付さない複数の搬送ローラが図示されているが、これらは全て転写紙Ｓの搬送を行うものであり、これらにより装置本体３内及び給紙テーブル３０内において破線で示す給紙路３５が形成される。

装置本体３の右側部には、手差しを行う際に使用される手差しトレイ３６が配設されている。手差しトレイ３６の転写紙搬送方向下流側端部には、載置された転写紙Ｓをレジストローラ対３３に向けて給送する給紙ローラ３７と、給紙ローラ３７に対向配置され給紙ローラ３７によって給送される転写紙Ｓを１枚ずつに分離する分離ローラ３８とが配設されている。

２次転写部２７の左方には、トナー像が転写された転写紙Ｓに対してこのトナー像を定着させる定着装置３９が配設されている。定着装置３９は、無端ベルトからなる定着ベルト４０、定着ベルト４０が巻き掛けられ内部に熱源を有する加熱ローラ４１、定着ベルト４０が巻き掛けられる定着ローラ４２、定着ローラ４２に圧接された加圧ローラ４３等を有している。定着装置３９は、トナー像を担持した転写紙Ｓを定着ローラ４２上に位置する定着ベルト４０と加圧ローラ４３との圧接部である定着部に挟持することにより、熱と圧力とによって担持したトナー像を転写紙Ｓの表面に定着させる。

定着装置３９の左方には、定着済みの転写紙Ｓを装置本体３の外部に排出する排紙ローラ４４と、排紙ローラ４４によって排出された転写紙Ｓを積載する排紙トレイ４５とが配設されている。２次転写部２７と定着装置３９との間には、２次転写部２７を通過した転写紙Ｓを定着装置３９に搬送するベルトコンベヤからなる搬送装置４６が配設されている。搬送装置４６としては固定されたガイド板を用いてもよい。

定着装置３９と排紙ローラ４４との間には、定着装置３９を通過した定着済みの転写紙Ｓを反転させて再度レジストローラ対３３に向けて給送させる反転ユニット４７、定着装置３９を通過した定着済みの転写紙Ｓを排紙ローラ４４に案内するか反転ユニット４７に案内するかを切り換える切換ガイド４８、定着装置３９を通過した定着済みの転写紙Ｓを切換ガイド４８に向けて搬送する搬送装置４９が配設されている。さらに装置本体３の内部には、２次転写ローラ２５に対して２次転写バイアスを印加する図示しない電源及びバイアス制御手段、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋを回転駆動する図示しない駆動手段、画像形成装置１の動作全般を制御する図示しない制御手段等が設けられている。

上述した構成の画像形成装置１において、カラー画像を形成すべき旨の信号が入力されると、駆動ローラ１１が駆動され転写ベルト４、クリーニングローラ対向ローラ１２，１３、支持ローラ１４，１５，１６，１７，１８，１９が回転すると共に、各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋが矢印Ａ３方向に回転駆動される。各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋは回転に伴い帯電装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂｋによりその表面を一様に帯電され、光走査装置２８からの露光走査によりイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した静電潜像を形成される。形成された静電潜像は現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋによりイエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナーにより現像され、イエロ、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像によって構成された単色画像が各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ上に形成される。現像により得られた各色のトナー像は、順次１次転写ローラ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋにより転写ベルト４上の同一箇所に転写され、転写ベルト４上には合成カラー画像が形成される。

一方、カラー画像を形成すべき旨の信号の入力に伴い各シート給送装置３１の何れかが選択され、選択されたシート給送装置３１の給送ローラ３２が回転して転写紙Ｓが分離給送され給紙路３４に送り込まれる。給紙路３４に送り込まれた転写紙Ｓはさらに給紙路３５へと給送され、レジストローラ対３３に突き当てられた状態で一時停止する。手差しトレイ３６に転写紙Ｓが載置されている場合には給紙ローラ３７が回転して転写紙Ｓが給送され、給送された転写紙Ｓは分離ローラ３８で分離されて給紙路３５へと給送され、レジストローラ対３３に突き当てられた状態で一時停止する。

転写ベルト４上に重ね合わされた合成カラー画像が転写ベルト４の移動に伴い２次転写部２７まで移動するタイミングに合わせてレジストローラ対３３が回転し、２次転写部２７において合成カラー画像が送り込まれた転写紙Ｓに密着し、ニップ圧及びバイアスの作用により転写紙Ｓに合成カラー画像が２次転写される。合成カラー画像が転写された記録紙Ｓは搬送装置４６によって定着装置３９に送り込まれ、定着装置３９において定着部を通過する際に熱と圧力との作用により合成カラー画像を定着される。

定着装置３９を通過した合成カラー画像定着済みの転写紙Ｓは、搬送装置４９を経由して切換ガイド４８の姿勢に応じ、排紙ローラ４４を経て排紙トレイ４５上に積載されるか、反転ユニット４７を経て再度の画像形成に供される。なお、一度反転ユニット４７を通過した転写紙Ｓは、両面に画像が形成された状態であるので排紙トレイ４５上に排出積載される。

各感光体ドラム２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋは、転写後に残留した残留トナーをクリーニング装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｂｋによって除去され、帯電装置８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｂｋにより帯電されて次の画像形成に備えられる。２次転写を終えた２次転写部２７通過後の転写ベルト４は、ベルトクリーニング装置２０によってその表面をクリーニングされ、次の転写に備えられる。

ここで本発明の特徴部である２次転写ユニット２６について説明する。図２は２次転写ユニット２６の概略斜視図を示している。同図において２次転写ローラ２５はユニット本体５０に回転自在に支持されており、後述する駆動手段によって回転駆動される。２次転写ローラ２５は、図示を省略した転写ベルト４を介して支持ローラ１４に圧接している。

図３は２次転写ユニット２６の駆動力伝達系及びモーメントの関係を示す概略図である。２次転写ローラ２５の同軸上には第１ギヤ５１が設けられており、この第１ギヤ５１はユニット本体５０に回転自在に支持された第２ギヤ５２に噛合していて、第２ギヤ５２はユニット本体５０に回転自在に支持された第３ギヤ５３に噛合している。装置本体３には第１のプーリであるプーリ５４及び第２のプーリであるプーリ５５がそれぞれ回転自在に支持されており、各プーリ５４，５５間には無端ベルト５６が掛け渡されている。プーリ５４の支軸５７（図２、図４に示す）の同軸上には第４ギヤ５８が設けられており、この第４ギヤ５８は第３ギヤ５３に噛合している。プーリ５５の支軸５９（図４に示す）の同軸上には第５ギヤ６０が設けられており、この第５ギヤ６０は装置本体３に図示しないブラケットを介して回転自在に支持された第６ギヤ６１に噛合していて、第６ギヤ６１は装置本体３に取り付けられた駆動手段としてのモータ６３の出力軸に取り付けられた駆動ギヤ６２に噛合している。上述の構成において、第１ギヤ５１、第２ギヤ５２、第３ギヤ５３、各プーリ５４，５５及び無端ベルト５６、第４ギヤ５８、第５ギヤ６０、第６ギヤ６１、駆動ギヤ６２によって駆動伝達部材６４が構成されており、モータ６３からの回転駆動力が駆動伝達部材６４を介して２次転写ローラ２５に伝達されて２次転写ローラ２５が回転する。

図２において、ユニット本体５０は装置本体３に設けられた不動部材６５上に、不動部材６５上に配設された２本の圧縮ばね６６により上方に付勢された態様で配設されており、不動部材６５によって回転自在に支持された支軸６７に取り付けられた２枚のカム６８によって上方への移動を規制された状態で支持されている。また、ユニット本体５０は装置本体３の図示しない側板に形成された図４に示す円弧状の長穴６９によって支軸５７の両端を上下動自在に支持されており、この構成によりユニット本体５０は、圧縮ばね６６とカム６８とによって支持された点を揺動中心として、図２に示す矢印Ａ４方向に揺動自在に支持されている。支軸５７には装置本体３に設けられた加圧手段としての４本の引張ばね７０（図２には２本しか図示していない）による上方への付勢力が作用しており、この付勢力によって２次転写ローラ２５が支持ローラ１４に圧接されている。

図３において、反力をＦ（駆動側Ｆ１、非駆動側Ｆ２）、駆動伝達部材６４から発生する駆動力をＴ、２次転写ユニット２６の自重をＷ、引張ばね７０による加圧力をＰとしたとき、図３に示すモデルはモーメントの釣り合いから下式で与えられる。
駆動側 Ｆ１×ｓｉｎθ１１×Ｌ１１＝Ｐ×ｃｏｓθ１２×Ｌ１２−Ｗ×Ｌ１３＋Ｔ×ｓｉｎθ１３×Ｌ１２
∴Ｆ１＝｛（Ｐ×ｃｏｓθ１２＋Ｔ×ｓｉｎθ１３）×Ｌ１２−Ｗ×Ｌ１３｝／（Ｌ１１×ｓｉｎθ１１）
非駆動側 Ｆ２×ｓｉｎθ１１×Ｌ１１＝Ｐ×ｃｏｓθ１２×Ｌ１２−Ｗ×Ｌ１３
∴Ｆ２＝（Ｐ×ｃｏｓθ１２×Ｌ１２−Ｗ×Ｌ１３）／（Ｌ１１×ｓｉｎθ１１）
となる。
本実施形態では、θ１３＝１．８°となるため、ｓｉｎθ１３＝ｓｉｎ１．８°＝０．０３となり、駆動力Ｔが反力Ｆ１に及ぼす影響が非常に小さくなる。

本発明の作用効果を検証すべく、従来の構成である図１３に示す構成及び本発明の構成である図３に示す構成のそれぞれにおいて、２次転写ローラ２５，９５の画像形成装置駆動時における軸方向での反力を測定した。反力の測定は、ｆｒｏｎｔ（駆動側）、ｃｅｎｔｅｒ（中央）、ｒｅａｒ（非駆動側）の３箇所で行い、加圧と圧解除とをそれぞれ４回ずつ繰り返して行った。従来の構成における測定結果を図５に、本発明の構成における測定結果を図６にそれぞれ示す。

図５に示す結果から明らかなように、従来の構成では駆動側の反力が非駆動側の反力に対して約７Ｎ低くなったが、図６に示すように本発明の構成では駆動側及び非駆動側において反力の差がほとんど見られなかった。すなわち本発明によれば、駆動力Ｔの作用方向を、引張ばね７０による加圧力が発生する加圧点（図３に符号Ａ５で示す）とユニット本体５０の揺動中心（図３に符号Ａ６で示す）とを結ぶ線分（図３に符号Ａ７で示す）とほぼ一致させるように構成することにより駆動力Ｔが反力Ｆに及ぼす影響を小さくすることができ、これにより加圧力を一定に保ち画像転写ムラ等の発生を防止して良好な画像を得ることが可能な加圧装置及びこれを備えた転写装置並びに画像形成装置を提供することができる。

また、本発明では引張ばね７０による加圧力の作用方向を線分Ａ７とほぼ直交するように構成している。仮に、図７に示すように引張ばね７０による加圧力Ｐの作用方向が駆動力Ｔと平行となるように構成した場合には、加圧力Ｐは駆動力Ｔの影響を受けることとなり、駆動力Ｔの変動に伴い２次転写ローラ２５の反力Ｆが変動してしまい、本発明と同等の作用効果を得ることはできない。さらに本実施形態では、引張ばね７０を加圧点である支軸５７の両側に配置しているので、引張ばね７０を支軸５７の一方のみに設けた場合に比して支軸５７の移動がスムーズとなり、良好な画像形成を行うことが可能となっている。

次に、上述の構成における２次転写ローラ２５の支持ローラ１４に対する加圧力の解除機構について説明する。２次転写ローラ２５の支持ローラ１４からの圧解除は、２次転写ローラ２５を支持するユニット本体５０を、加圧点Ａ５である支軸５７の軸芯を中心に図２に示す矢印Ａ８方向に回動させることにより行われる。ユニット本体５０の回動は、カム６８を図２に示す矢印Ａ９方向に回転させることにより圧縮ばね６６の付勢力によってカム６８に圧接されているユニット本体５０の端部を下方に移動させることにより行われ、この構成において圧縮ばね６６が付勢手段として、カム６８が解除手段としてそれぞれ機能し、圧縮ばね６６とカム６８とによりユニット回動手段７１が構成されている。

上述の構成により、加圧点Ａ５を中心にユニット本体５０が回動することにより、メンテナンス時やジャム処理時等において２次転写ローラ２５を支持ローラ１４から離間及び圧接させる際に引張ばね７０の伸縮を極力抑えることができ、引張ばね７０のばね荷重の変化を抑制してヒステリシスによる荷重低下、すなわち経時的な加圧力低下を防止することができる。

上述の機構における圧縮ばね６６のばね荷重は、モーメントの釣り合いから下式に基づいて設定される。
図８に示すように、圧縮ばね６６の付勢力である張力をＰ１、ユニット本体５０の自重をＷ、回動中心から次のギヤに伝達される駆動力をｔ、張力Ｐ１によるモーメントをＭα、駆動力ｔによるモーメントをＭβとすると、
Ｐ１×ｃｏｓθ１２＝ｔ×Ｌ２２＋Ｗ×Ｌ２１
（Ｍα＝Ｐ１×ｃｏｓθ１２、Ｍβ＝ｔ×Ｌ２２）
従って、Ｐ１に必要な荷重は下式で表すことができる。
∴Ｐ１≧（ｔ×Ｌ２２＋Ｗ×Ｌ２１）／ｃｏｓθ１２
本実施形態において、ｔとしてモータ６３が最大定格電流で駆動しているときのトルクから駆動伝達部材６４の設計諸元（ギヤ比、伝達効率）を用いて算出した値を用い、これに基づいてＰ１の設計値を決定している。この構成より、Ｍα＞Ｍβとすることによって２次転写ローラ２５の駆動時に圧縮ばね６６の張力Ｐ１が駆動力ｔに影響することを低減でき、これによりメンテナンス時やジャム処理時等の作業効率を向上できると共に加圧力を一定に保ち画像転写ムラ等の発生を防止して良好な画像を得ることができる。

第１の実施形態では、駆動伝達部材６４として無端ベルト５６を用いるものを示したが、無端ベルト５６を用いることなくギヤのみで構成された駆動伝達部材を用いても第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。以下にこの例を第２の実施形態として説明する。

図９に示す駆動伝達部材７２は、装置本体３側に設けられたギヤ７３とユニット本体５０側に設けられたギヤ７４とを有しており、モータ６３からの回転駆動力が図示しないギヤを介してギヤ７３に伝達され、ユニット本体５０にはギヤ７４から駆動力Ｔが伝達される。このとき、各ギヤ７３，７４、加圧点Ａ５及びユニット本体５０の揺動中心Ａ６の位置関係において、駆動力Ｔが加圧点Ａ５と揺動中心Ａ６とを結ぶ線分Ａ７とほぼ一致するように構成することにより、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。本実施形態においても引張ばね７０による加圧力の作用方向を線分Ａ７とほぼ直交するように構成しているので、加圧力が駆動力の影響を受けることがない。なお、無端ベルト５６を用いていない駆動伝達部材７２の構成では、ギヤ７３が装置本体３側に設けられユニット本体５０側に設けられたギヤ７４がユニット本体５０の揺動に伴い移動することから、ギヤ７３とギヤ７４との間にジョイント部材が必要となる。

上記各実施形態では、図１０に示すように、支持ローラ１４と２次転写ローラ２５との接触位置Ａ９と揺動中心Ａ６との間の水平距離Ｌ３１が、加圧点Ａ５と揺動中心Ａ６との間の水平距離Ｌ３２よりも小さくなるようにそれぞれ設定されている。この構成とすることにより、必要な加圧力に対して小さなばね荷重により２次転写ローラ２５を支持ローラ１４に対して加圧することができ、引張ばね７０のばね定数を小さくすることができる。これにより引張ばね７０の変形量を低減でき、引張ばね７０の変形が加圧に及ぼす影響を低減することができる。

上述した各実施形態では、２次転写ローラ２５に圧接する対向部材として転写ベルト４を介して圧接する支持ローラ１４を用いる例を示したが、対向部材としてはこれに限られず、２次転写ローラ２５に直接圧接するローラ部材、２次転写ローラ２５に直接圧接する感光体ドラム等、どのような部材であってもよい。また上記各実施形態では画像形成装置１としてタンデム型カラー複写機を用いた例を示したが、画像形成装置としてはこれに限られず、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、複合機等の画像形成装置に本発明を適用してもよい。

本発明の第１の実施形態を採用した画像形成装置の概略正面図である。 本発明の第１の実施形態を示す加圧装置の概略斜視図である。 本発明の第１の実施形態における加圧装置の駆動力伝達系及びモーメントの関係を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に用いられる無端ベルトの支持機構を説明する概略図である。 従来の加圧装置における反力測定結果を示す線図である。 本発明の加圧装置における反力測定結果を示す線図である。 加圧力の作用方向が駆動力と平行となるように構成した加圧装置の概略図である。 本発明の第１の実施形態におけるユニット本体の回動時におけるモーメントの関係を示す概略図である。 本発明の第２の実施形態に用いられる加圧装置の概略図である。 本発明の各実施形態におけるローラと対向部材との接触位置と揺動中心との間の水平距離と加圧点と揺動中心との間の水平距離との関係を説明する概略図である。 従来の直接転写方式の画像形成装置を示す概略図である。 従来の直接転写方式の画像形成装置を示す概略図である。 従来の駆動伝達方法を用いた加圧装置の概略図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
３ 装置本体
１４ 対向部材（支持ローラ）
２５ ローラ（２次転写ローラ）
２６ 加圧装置、転写装置
５０ ユニット本体
５４ 第１のプーリ（プーリ）
５５ 第２のプーリ（プーリ）
５６ 無端ベルト
６３ 駆動手段（モータ）
６４，７２ 駆動伝達部材
６６ 付勢手段（圧縮ばね）
６８ 解除手段（カム）
７０ 加圧手段（圧縮ばね）
７１ ユニット回動手段
７３，７４ ギヤ
Ａ５ 加圧点
Ａ６ 揺動中心
Ａ７ 線分
Ａ９ 接触位置
Ｆ 反力
Ｌ３１ 接触位置と揺動中心との間の水平距離
Ｌ３２ 加圧点と揺動中心との間の水平距離
Ｍα 付勢手段の付勢力によるモーメント
Ｍβ 駆動伝達部材の駆動力によるモーメント
Ｐ 加圧力
Ｔ 駆動力

Claims (10)

1. ユニット本体に回転自在に支持され駆動伝達部材を介して駆動手段からの駆動力を受けて回転駆動するローラと、前記ローラを装置本体に設けられた対向部材に向けて付勢する加圧手段とを有する加圧装置において、
   前記駆動伝達部材が、前記加圧手段により付勢される第１のプーリと第２のプーリとに掛け渡された無端ベルトを有し、
   前記ユニット本体が前記装置本体に揺動可能に支持され、前記加圧手段の第１のプーリに対する付勢力により前記ユニット本体を揺動させて前記ローラを前記対向部材に圧接させ、前記ユニット本体の揺動中心は第１のプーリの回転中心とは異なる位置に設けられ、かつ前記無端ベルトの張力作用方向が、前記加圧手段による第１のプーリに対する加圧力が発生する加圧点と前記揺動中心とを結ぶ線分とほぼ一致するように構成されると共に、前記加圧力の作用方向とほぼ直交するように構成したことを特徴とする加圧装置。
2. 請求項１記載の加圧装置において、
   前記無端ベルトの張力作用方向が第１のプーリの回転中心と第２のプーリの回転中心とを結ぶ方向であることを特徴とする加圧装置。
3. 請求項２記載の加圧装置において、
   前記加圧点が第１のプーリの回転中心に位置すると共に前記ユニット本体の揺動軌跡が第２のプーリの回転中心を中心として第１のプーリの回転中心を通る円弧に近似した軌跡となるように設定されていることを特徴とする加圧装置。
4. 請求項１ないし３の何れか１つに記載の加圧装置において、
   前記ローラが前記対向部材に圧接する圧接位置と前記対向部材より離間する離間位置とを占めるべく、前記ユニット本体が前記装置本体に対して回動可能に設けられていることを特徴とする加圧装置。
5. 請求項４記載の加圧装置において、
   前記ユニット本体の回動中心が前記加圧点に位置し、前記ユニット本体を回動させるユニット回動手段を前記揺動中心位置近傍に設けたことを特徴とする加圧装置。
6. 請求項５記載の加圧装置において、
   前記ユニット回動手段は、前記ローラが前記圧接位置を占めるべく前記ユニット本体を付勢する付勢手段と、前記ローラが前記離間位置を占めるべく前記付勢手段の付勢力を解除させる解除手段とを有することを特徴とする加圧装置。
7. 請求項６記載の加圧装置において、
   前記付勢手段の付勢力によるモーメントは前記回転中心に発生する前記駆動伝達部材の駆動力によるモーメントよりも大きくなるように設定されることを特徴とする加圧装置。
8. 請求項１ないし７の何れか１つに記載の加圧装置において、
   前記ローラと前記対向部材との接触位置と前記揺動中心との間の水平距離が前記加圧点と前記揺動中心との間の水平距離よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする加圧装置。
9. 請求項１ないし８の何れか１つに記載の加圧装置を有することを特徴とする転写装置。
10. 請求項１ないし８の何れか１つに記載の加圧装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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