JP5805384B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルトユニットを備えた画像形成装置に関する。

従来、用紙を搬送するベルトユニットを備えた画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、この画像形成装置は、主に、駆動ローラと従動ローラの間で張架されたベルトと、各ローラを回転可能に支持するフレームとからなるベルトユニットを備えている。ベルトユニットのフレームは、付勢手段の付勢によって、フレームに設けられている係合部が、装置本体に設けられている被係合部に装置本体前方に向けて押し当てられて位置決めされている。そして、このベルトユニットに、付勢手段の付勢方向とは逆向きの方向に用紙が搬送されてくるように構成されている。

特開２００７−５７９５２号公報

しかしながら、前述した技術では、ベルトユニットに搬送されてくる用紙が付勢方向とは逆向きの方向に搬送されるため、ベルトと接触した際に摩擦抵抗が生じ、これにより付勢手段が変形してベルトユニットの位置決めが不安定になることがあった。

そこで、本発明は、ベルトユニットの位置決めを安定させる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、装置本体と、前記装置本体に着脱可能に設けられ、駆動ローラ、従動ローラ、ならびに、前記駆動ローラおよび前記従動ローラの間で架け渡されて回転するベルトを有するベルトユニットと、前記ベルトの展張面と接触して当該ベルトと順方向に回転する感光体ドラムを有する画像形成部と、記録シートをベルトに向けて搬送する記録シート搬送手段と、前記装置本体および前記ベルトユニットの一方に設けられた係合部と、他方に設けられた被係合部とを有し、前記係合部と前記被係合部が係合することで前記ベルトユニットを位置決めする位置決め部と、前記係合部と前記被係合部の間に押圧力が働くように、前記ベルトユニットを付勢する付勢手段と、を備え、前記付勢手段の付勢方向は、前記記録シート搬送手段によって搬送される記録シートに前記感光体ドラムが接触する位置での記録シートの搬送方向と同じ方向成分を有しており、前記ベルトユニットは、前記駆動ローラの軸端に設けられ前記駆動ローラを駆動するベルトギアと、前記装置本体に設けられ前記ベルトギアと係合する本体ギアとを有し、前記本体ギアから前記ベルトユニットに作用する前記搬送方向と同方向の力は、ゼロ以上であることを特徴とする。

このように構成された画像形成装置によれば、付勢手段が記録シート搬送方向と同じ方向にベルトユニットを付勢することができ、記録シートからベルトユニットに加わる力で付勢手段が変形するのを抑制することができる。

本発明によれば、付勢手段の変形を抑えることができるので、ベルトユニットの位置決めを安定させることができる。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタを示す側断面図である。 ベルトユニット周辺を拡大した側面図である。 ベルトユニット周辺を拡大した平面図である。 装置本体からベルトユニットを取り外す過程を説明する図である。 変形例に係るベルトユニット周辺を拡大した側面図である。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、カラープリンタ１（画像形成装置）の全体構成を簡単に説明した後、本発明の特徴部分の詳細を説明することにする。

また、以下の説明において、方向はカラープリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における右側を「前」、左側を「後」とし、手前側を「左」、奥側を「右」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

＜カラープリンタの概略構成＞
カラープリンタ１は、図１に示すように、装置本体１０内に、記録シートの一例としての用紙Ｐを供給する給紙部２と、露光ユニット３０と、画像形成部４０と、ベルトユニット５０と、ベルトクリーナ６０と、定着ユニット７０と、画像が形成された用紙Ｐを排出する排紙部４とを主に備えている。

給紙部２は、装置本体１０内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１から用紙Ｐを画像形成部４０とベルトユニット５０の間に供給する記録シート搬送手段の一例である用紙供給機構２２とを主に備えている。給紙トレイ２１内の用紙Ｐは、用紙供給機構２２によって１枚ずつ分離されて画像形成部４０とベルトユニット５０の間に供給される。

露光ユニット３０は、装置本体１０内の上部に設けられ、図示しないレーザ発光部、ポリゴンミラー、レンズ、反射鏡などを備えている。シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの各色に対応してレーザ発光部から出射されたレーザ光は、ポリゴンミラーや反射鏡で反射し、レンズを通過して、各感光体ドラム４３の表面上に高速走査にて照射される。

画像形成部４０は、給紙部２と露光ユニット３０との間に配置され、４つのプロセスユニット４１と、４つのプロセスユニット４１を前後に並んだ状態で支持する支持部材４２とを主に備えている。

プロセスユニット４１は、感光体ドラム４３と、帯電器４４と、現像カートリッジ４５とを主に備えている。現像カートリッジ４５は、現像ローラ４６と、符号を省略して示す供給ローラ、層厚規制ブレードおよびトナー収容部とを主に備えている。

ベルトユニット５０は、給紙部２と画像形成部４０との間に、駆動ローラ５１と、従動ローラ５２と、駆動ローラ５１および従動ローラ５２の間で架け渡されて回転するベルトの一例としての無端状の搬送ベルト５３と、４つの転写ローラ５４とを主に備えている。搬送ベルト５３は、画像形成部４０が搬送ベルト５３の後述する上ベルト５３Ａに接触するように配置されることで、各感光体ドラム４３に接しており、内側には各転写ローラ５４が各感光体ドラム４３との間で搬送ベルト５３を挟持するように配置されている。なお、ベルトユニット５０は、装置本体１０に着脱可能に設けられている。

定着ユニット７０は、画像形成部４０およびベルトユニット５０の後方に設けられ、加熱ローラ７１と、加熱ローラ７１と対向配置されて加熱ローラ７１を押圧する加圧ローラ７２とを備えている。

画像形成部４０では、感光体ドラム４３の表面が帯電器４４により一様に帯電された後、露光ユニット３０からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム４３上に静電潜像が形成される。また、トナー収容部内のトナーは、供給ローラを介して現像ローラ４６に供給され、現像ローラ４６と層厚規制ブレードとの間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ４６上に担持される。

現像ローラ４６上に担持されたトナーは、現像ローラ４６から感光体ドラム４３上の静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化されて感光体ドラム４３上にトナー像が形成される。その後、用紙供給機構２２によって、搬送ベルト５３に向けて搬送されてくる用紙Ｐが、感光体ドラム４３と搬送ベルト５３（転写ローラ５４）の間を通過することで、各感光体ドラム４３上に形成されたトナー像が用紙Ｐ上に順次重ね合わせて転写される。そして、用紙Ｐが加熱ローラ７１と加圧ローラ７２の間を搬送されることで、用紙Ｐ上に転写されたトナー像が熱定着される。

排紙部４は、定着ユニット７０の出口から上方に向かって延び、前方に方向転換するように形成された排紙経路８１と、用紙Ｐを搬送する複数の搬送ローラ８２とを主に備えている。トナー像が熱定着された用紙Ｐは、搬送ローラ８２によって排紙経路８１を搬送され、装置本体１０の上部に設けられた排紙トレイ１２上に排出される。

装置本体１０の前側の側壁は開閉可能なフロントカバー１１であり、フロントカバー１１を開けることで画像形成部４０およびベルトユニット５０を装置本体１０の外部へ取り出すことが可能となっている。

＜ベルトユニット周辺の詳細構成＞
次に、図２および図３を参照してベルトユニット５０周辺の詳細構造について説明する。搬送ベルト５３は、前記したように駆動ローラ５１と従動ローラ５２との間で架け渡されており、上側の展張面（「上ベルト５３Ａ」とする。）は、その外側（上側）の面が各感光体ドラム４３と接触している。なお、印刷時には、感光体ドラム４３は用紙Ｐを介して搬送ベルト５３と接触している。

ここで、本発明において、「用紙搬送方向」というときは、用紙供給機構２２によって搬送される用紙Ｐが搬送ベルト５３に接触する接触位置９３Ｐでの用紙Ｐの搬送方向を指す。すなわち、本実施形態においては、用紙搬送方向は後方向きである。

用紙Ｐを後方へ搬送するため、感光体ドラム４３は、搬送ベルト５３（上ベルト５３Ａ）と順方向に回転している。すなわち、感光体ドラム４３が上ベルト５３Ａと接触する部分は上ベルト５３Ａと同様に、後方へ向けて進行する。

感光体ドラム４３は、図示しない駆動源により駆動され、感光体ドラム４３の周速度（周回する表面の移動速度）と搬送ベルト５３の周速度とは、ほぼ同じに設定、もしくは、感光体ドラム４３の周速度を搬送ベルト５３の周速度よりも僅かに大きく設定されている。言い換えると、感光体ドラム４３からベルトユニット５０に作用する用紙搬送方向と同方向の力はゼロ以上となり、この力は、後述するロックピン５５Ａを突当部９２Ｂに押し当てるように働く。感光体ドラム４３の周速度が搬送ベルト５３の周速度より大きい場合には、感光体ドラム４３がベルトユニット５０を用紙搬送方向と同方向へ向けて押し動かそうとする力が働くので、後述するように本発明の効果を有効に利用するのには望ましい。

駆動ローラ５１と従動ローラ５２とは、それぞれフレーム５５により軸受５１Ａ，５２Ａを介して回動可能に支持されている。搬送ベルト５３に適度な張力を付与するため、公知のように、駆動ローラ５１と従動ローラ５２とは互いに離れるようにバネにより付勢されている（図示せず）。そのため、従動ローラ５２は、前後方向に多少移動できるようにフレーム５５に支持されている。

フレーム５５には、前寄りの位置に左右外側に突出する係合部の一例としてのロックピン５５Ａが設けられている。装置本体１０には、搬送ベルト５３の左右両側に被係合部の一例としての位置決めレール９２が設けられている。このロックピン５５Ａと位置決めレール９２は、互いが係合することでベルトユニット５０の位置決めをする位置決め部１００となっている。

位置決めレール９２は、前後に水平に延びるレール部９２Ａと当該レール部９２Ａの後方から上方に延びる突当部９２Ｂとを有している。突当部９２Ｂの前側の面は、鉛直に延びる平面で形成されており、感光体ドラム４３がベルトユニット５０を押す力、つまり後方へ押す力を受け止める向きとなっている。また、ロックピン５５Ａは、位置決めレール９２に届く長さで形成されている。つまり、ロックピン５５Ａに対して異なる方向から当接するように互いに交差する方向に延びる二つの面を有している。これにより、ロックピン５５Ａがロック部材９３によって位置決めレール９２に押し当てられると、ベルトユニット５０の前後方向および上下方向の位置決めをすることができる。

そして、左右のロックピン５５Ａの前側には、駆動ローラ５１と平行な軸９３Ｃ周りに揺動可能な付勢手段の一例としてのロック部材９３とバネ９４が装置本体１０に支持されている。ロック部材９３は、軸９３Ｃから上方に延びる第１アーム９３Ａと、軸９３Ｃから下方に延びる第２アーム９３Ｂを有し、第２アーム９３Ｂは、バネ９４の一端と係合している。バネ９４の他端は装置本体１０に係止され、バネ９４により、第２アーム９３Ｂは常時前方に、第１アーム９３Ａは常時後方に付勢されている。

第１アーム９３Ａは装着されたベルトユニット５０のロックピン５５Ａに当接するように配置されて、常時ベルトユニット５０を後方に付勢する。つまり、ロック部材９３とバネ９４による付勢方向は、用紙搬送方向と同じ方向成分を有している。

このような構成のため、カラープリンタ１が作動していないときにおいて、ロックピン５５Ａは第１アーム９３Ａにより後方に押され、ベルトユニット５０は全体として後方（用紙搬送方向）に付勢され、ロックピン５５Ａと突当部９２Ｂの間に押圧力が働く。これによりベルトユニット５０は前後方向に位置決めされる。

駆動ローラ５１の軸５１Ｂの一端（左端）には、駆動ローラ５１と同軸にベルトギア５１Ｃが設けられている。ベルトギア５１Ｃには、上ベルト５３Ａに沿う方向に並んで本体ギア９１が係合している。

本体ギア９１は、装置本体１０に回転可能に設けられ、図示しないモータからの動力を受けて図２における時計回りに回転するようになっている。このため、本体ギア９１に係合しているベルトギア５１Ｃは、図２における反時計回りに回転し、駆動ローラ５１および搬送ベルト５３を反時計回りに回転させる。

ベルトユニット５０の前端には、フレーム５５に固定されたハンドル５７が設けられている。ハンドル５７は、ベルトユニット５０を装置本体１０から着脱するのに把持される部分である。

ベルトユニット５０を装置本体１０から取り外す際には、図４（ａ）に示すように、まずフロントカバー１１を開放し、画像形成部４０を装置本体１０外に取り出す。そして、図４（ｂ）に示すように、ハンドル５７を把持して上方向に持ち上げ、ベルトユニット５０を装置本体１０外へ取り出す。

図２，３に示すように、ベルトユニット５０の下、言い換えるとベルトユニット５０における画像形成部４０と反対側の位置には、ベルトクリーナ６０が搬送ベルト５３（下ベルト５３Ｂ）と接触するように配置され、搬送ベルト５３をクリーニングしている。ベルトクリーナ６０は、クリーニングローラ６１、回収ローラ６２、ブレード６３および回収ボックス６４を有する。

クリーニングローラ６１は、駆動ローラ５１と平行な軸周りに回転するローラであり、感光体ドラム４３とは逆に図２における反時計回りに回転して下ベルト５３Ｂの方面と摺接するように配置されている。クリーニングローラ６１は、下ベルト５３Ｂと摺接することで、搬送ベルト５３の表面の残トナーや紙粉を掻き取るようになっている。

なお、下ベルト５３Ｂを挟んでクリーニングローラ６１の反対側には、クリーニングローラ６１と下ベルト５３Ｂとの接触圧を与えるバックアップローラ５６がベルトユニット５０の一部として設けられている。

回収ローラ６２は、クリーニングローラ６１の下方でクリーニングローラ６１と接して図２における時計回りに回転するローラでありクリーニングローラ６１に付着したトナーなどを除去するものである。

ブレード６３は、その先端が回収ローラ６２と摺接するように配置され、回収ローラ６２の表面のトナーなどを回収ボックス６４内に掻き落とす。

以上のようにベルトユニット５０周辺が構成されていると、印刷が開始されると、感光体ドラム４３、本体ギア９１およびクリーニングローラ６１が回転する。

感光体ドラム４３が搬送ベルト５３よりも早いタイミングで動き始めた場合や、感光体ドラム４３の周速度が搬送ベルト５３の周速度よりも速い場合には、感光体ドラム４３が用紙Ｐを介して上ベルト５３Ａを後方（用紙搬送方向）へ押す。また、同じ周速度の場合は、感光体ドラム４３はベルトユニット４３に力を加えない。そのため、感光体ドラム４３の作動によってベルトユニット５０の前後方向の位置が不安定になることはなく、感光体ドラム４３の周速度の方が速い場合には、むしろ、位置がしっかりと定まる。

そして、本体ギア９１がベルトギア５１Ｃを押す力は下方向である。したがって、本体ギア９１からベルトユニット５０に作用する用紙搬送方向と同方向の力がゼロであるため、この力によってベルトユニット５０の前後方向の位置が不安定になることがない。

また、図示しない駆動源により駆動されているクリーニングローラ６１が回転したとき、クリーニングローラ６１は、下ベルト５３Ｂを後方に押すことでベルトユニット５０全体を後方（用紙搬送方向）に押す。つまり、ベルトクリーナ６０からベルトユニット５０に作用する用紙搬送方向と同方向の力はゼロより大きくなっており、この力によってロックピン５５Ａを突当部９２Ｂに押し当てることでベルトユニット５０の前後方向の位置を安定させる。

以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
ロック部材９３の付勢方向は、用紙搬送方向と同じ方向成分を有しているため、ロック部材９３が用紙搬送方向と同じ方向にベルトユニット５０を付勢することで、用紙Ｐからベルトユニット５０に加わる力でロック部材９３が変形するのを抑制することができる。

そして、ベルトクリーナ６０、本体ギア９１および感光体ドラム４３からベルトユニット５０に作用する搬送方向と同方向の力は、それぞれゼロ以上であるため、ロック部材９３の変形を抑制することができ、ベルトユニット５０の位置決めが安定する。

また、感光体ドラム４３を、搬送ベルト５３の周速度よりも速い周速度で回転させる場合には、搬送ベルト５３に用紙搬送方向と同じ方向に力が加わるため、感光体ドラム４３の回転もベルトユニット５０の位置決めに利用することができる。

そして、本体ギア９１は、ベルトギア５１Ｃを介してベルトユニット５０を押す力の用紙搬送方向と同じ方向成分がゼロとなるような配置でベルトギア５１Ｃと係合しているため、本体ギア９１からベルトユニット５０に加わる力によってロック部材９３が変形するのを抑制することができる。

また、ベルトクリーナ６０は、ベルトユニット５０における画像形成部４０と反対側の位置において搬送ベルト５３と接触しているため、ベルトクリーナ６０の反力もベルトユニット５０の位置決めに利用することができる。

位置決め部１００のロックピン５５Ａを、フレーム５５に設けているため、フレーム５５を直接位置決めでき、駆動ローラ５１の軸受５１Ａなどの転写ローラ５４とは別にフレーム５５に支持される部品に位置決め部を設ける場合と比べて、フレーム５５に支持された転写ローラ５４の位置精度が向上する。

本体ギア９１とベルトギア５１Ｃとは、上ベルト５３Ａに沿う方向に並んで配置されているため、画像形成部４０を外した空間からベルトユニット５０を装置本体１０外へ取り外すことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態においては、本体ギア９１とベルトギア５１Ｃが上ベルト５３Ａに沿う方向に並んで配置されているため本体ギア９１からベルトユニット５０に作用する搬送方向と同方向の力がゼロとなっていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、本体ギア９１をベルトギア５１Ｃの後ろ斜め上方に設けてもよい。このように本体ギア９１を配置することで、本体ギア９１からベルトギア５１Ｃを介してベルトユニット５０を押す力の方向が後ろ斜め下方となるため、用紙搬送方向と同じ方向成分の力を有し、この力もベルトユニット５０の位置決めに利用することができる。これにより本体ギア９１からベルトユニット５０に作用する搬送方向と同方向の力をゼロより大きくすることができ、さらにベルトユニットの位置決めを安定させることができる。

前記実施形態では、付勢手段の一例としてロック部材９３とバネ９４とを採用していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ロック部材９３とトーションバネを付勢手段として利用してもよい。

前記実施形態では、ベルトクリーナ６０からベルトユニット５０に作用する用紙搬送方向と同方向の力は、ゼロより大きくなっていたが、本発明はこれに限定されず、ベルトクリーナ６０からベルトユニット５０に作用する用紙搬送方向と同方向の力はゼロであってもよい。例えば、クリーニングローラ６１を搬送ベルト５３の前後方向（用紙搬送方向）で隣接するように設けてもよい。

また、ベルトクリーナ６０は、前記した実施形態のようにクリーニングローラ６１を用いる場合に限られず、下ベルト５３Ｂに接触するブレードを有するベルトクリーナを採用してもよい。

前記実施形態においては、ベルトの一例として用紙Ｐを搬送する搬送ベルト５３を示したが、ベルトは、感光体ドラム４３から一時的にトナー像が転写される中間転写ベルトであってもよい。

また、上記実施の形態においては、位置決めレール９２におけるレール部９２Ａと突出部９２Ｂとが直交するように交差していたが、これに限らず突出部９２Ｂを前方に傾けてレール部９２Ａと突出部９２Ｂとが鋭角をなすように交差するようにしてもよい。これによりロックピン５５Ａには、第１アーム９３Ａにより後方に押されたときにレール部９２Ａおよび突出部９２Ｂの両者に押圧力が働くことになる。これにより、ベルトユニット５０は、前後方向に加えて上下方向にも位置決めされることになる。

前記実施形態では、記録シートとして、厚紙、はがき、薄紙などの用紙Ｐを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばＯＨＰシートであってもよい。

また、前記実施形態では、画像形成装置の一例としてカラープリンタ１を示したが、本発明は、モノクロプリンタや、コピー機、複合機などにも同様に適用することができる。

１ カラープリンタ
１０ 装置本体
２２ 用紙供給機構
４０ 画像形成部
４３ 感光体ドラム
５０ ベルトユニット
５１ 駆動ローラ
５１Ｃ ベルトギア
５２ 従動ローラ
５３ 搬送ベルト
５３Ａ 上ベルト
５４ 転写ローラ
５５ フレーム
５５Ａ ロックピン
６０ ベルトクリーナ
９１ 本体ギア
９２ 位置決めレール
９３ ロック部材
９４ バネ
１００ 位置決め部
Ｐ 用紙

Claims (9)

1. 装置本体と、
   前記装置本体に着脱可能に設けられ、駆動ローラ、従動ローラ、ならびに、前記駆動ローラおよび前記従動ローラの間で架け渡されて回転するベルトを有するベルトユニットと、
   前記ベルトの展張面と接触して当該ベルトと順方向に回転する感光体ドラムを有する画像形成部と、
   記録シートを前記ベルトに向けて搬送する記録シート搬送手段と、 前記装置本体および前記ベルトユニットの一方に設けられた係合部と、他方に設けられた被係合部とを有し、前記係合部と前記被係合部が係合することで前記ベルトユニットを位置決めする位置決め部と、
   前記係合部と前記被係合部の間に押圧力が働くように、前記ベルトユニットを付勢する付勢手段と、を備え、
   前記付勢手段の付勢方向は、前記記録シート搬送手段によって搬送される記録シートに前記感光体ドラムが接触する位置での記録シートの搬送方向と同じ方向成分を有しており、
   前記ベルトユニットは、前記駆動ローラの軸端に設けられ前記駆動ローラを駆動するベルトギアと、前記装置本体に設けられ前記ベルトギアと係合する本体ギアとを有し、
   前記本体ギアから前記ベルトユニットに作用する前記搬送方向と同方向の力は、ゼロ以上であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体ドラムから前記ベルトユニットに作用する前記搬送方向と同方向の力は、ゼロ以上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. 前記感光体ドラムは、前記ベルトの周速度よりも速い周速度で回転していることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ベルトと接触し、前記ベルトの表面をクリーニングするベルトクリーナをさらに備え、
   前記ベルトクリーナから前記ベルトユニットに作用する前記搬送方向と同方向の力は、ゼロ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成
   装置。
5. 前記ベルトクリーナは、前記ベルトユニットにおける前記画像形成部と反対側の位置において前記ベルトと接触し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. 前記本体ギアは、前記ベルトギアを介して前記ベルトユニットを押す力が、前記搬送方向と同じ方向成分を有するような配置で前記ベルトギアと係合していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記ベルトユニットは、前記駆動ローラと前記従動ローラを支持するフレームをさらに備え、
   前記係合部および前記被係合部の一方は、前記フレームに設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記被係合部および前記係合部の一方には、他方に対して異なる方向から当接するように互いに交差する方向に延びる二つの面が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記本体ギアと前記ベルトギアとは、展張面に沿う方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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