以下、本発明を適用した画像形成装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図2は、本発明の実施の形態における画像形成装置1の全体構成を概略的に示す図である。図3は、本実施の形態における画像形成装置1の制御系の主要部を示す。
画像形成装置1は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置1は、感光体ドラム413上に形成されたY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の各色トナー像を中間転写ベルト421に一次転写し、中間転写ベルト421上で4色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に二次転写することにより、トナー像を形成する。
また、画像形成装置1には、YMCKの4色に対応する感光体ドラム413を中間転写ベルト421の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト421に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。
図3に示すように、画像形成装置1は、画像読取部10、操作表示部20、画像処理部30、画像形成部40、用紙搬送部50、定着部60および制御部100等を備える。
制御部100は、CPU(Central Processing Unit)101、ROM(Read Only Memory)102、RAM(Random Access Memory)103等を備える。CPU101は、ROM102から処理内容に応じたプログラムを読み出してRAM103に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置1の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部72に格納されている各種データが参照される。記憶部72は、例えば不揮発性の半導体メモリ(いわゆるフラッシュメモリ)やハードディスクドライブで構成される。
制御部100は、通信部71を介して、LAN(Local Area Network)、WAN(Wide Area Network)等の通信ネットワークに接続された外部の装置(例えばパーソナルコンピューター)との間で各種データの送受信を行う。制御部100は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ(入力画像データ)に基づいて用紙にトナー像を形成させる。通信部71は、例えばLANカード等の通信制御カードで構成される。
画像読取部10は、ADF(Auto Document Feeder)と称される自動原稿給紙装置11および原稿画像走査装置12(スキャナー)等を備えて構成される。
自動原稿給紙装置11は、原稿トレイに載置された原稿Dを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置12へ送り出す。自動原稿給紙装置11は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Dの画像(両面を含む)を連続して一挙に読み取ることができる。
原稿画像走査装置12は、自動原稿給紙装置11からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をCCD(Charge Coupled Device)センサー12aの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部10は、原稿画像走査装置12による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部30において所定の画像処理が施される。
操作表示部20は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)で構成され、表示部21および操作部22として機能する。表示部21は、制御部100から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部22は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部100に出力する。
画像処理部30は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部30は、制御部100の制御下で、記憶部72内の階調補正データ(階調補正テーブルLUT)に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部30は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部40が制御される。
画像形成部40は、入力画像データに基づいて、Y成分、M成分、C成分、K成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット41Y、41M、41C、41K、中間転写ユニット42等を備える。
Y成分、M成分、C成分、K成分用の画像形成ユニット41Y、41M、41C、41Kは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にY、M、C、又はKを添えて示す。図2では、Y成分用の画像形成ユニット41Yの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット41M、41C、41Kの構成要素については符号が省略されている。
画像形成ユニット41は、露光装置411、現像装置412、感光体ドラム413、帯電装置414、およびドラムクリーニング装置415等を備える。
感光体ドラム413は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体(アルミ素管)の周面に、アンダーコート層(UCL:Under Coat Layer)、電荷発生層(CGL:Charge Generation Layer)、電荷輸送層(CTL:Charge Transport Layer)を順次積層した負帯電型の有機感光体(OPC:Organic Photo-conductor)である。電荷発生層は、電荷発生材料(例えばフタロシアニン顔料)を樹脂バインダー(例えばポリカーボネイト)に分散させた有機半導体からなり、露光装置411による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料(電子供与性含窒素化合物)を樹脂バインダー(例えばポリカーボネイト樹脂)に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。
制御部100は、感光体ドラム413を回転させる駆動モーター(図示略)に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム413を一定の周速度(線速度)で回転させる。
帯電装置414は、光導電性を有する感光体ドラム413の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置411は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム413に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム413の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム413の表面電荷(負電荷)が中和される。感光体ドラム413の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。
現像装置412は、例えば二成分現像方式の現像装置であり、感光体ドラム413の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。
ドラムクリーニング装置415は、感光体ドラム413の表面に摺接されるクリーニング部材としてのドラムクリーニングブレード(以下、単にクリーニングブレードと称する)416等を有する。ドラムクリーニング装置415は、一次転写後に感光体ドラム413の表面に残存する転写残トナーをクリーニングブレード416によって除去する。
中間転写ユニット42は、像担持体としての中間転写ベルト421、一次転写ローラー422、複数の支持ローラー423、二次転写ローラー424、及びベルトクリーニング装置426等を備える。
中間転写ベルト421は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー423にループ状に張架される。複数の支持ローラー423のうちの少なくとも1つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、K成分用の一次転写ローラー422よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー423Aが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー423Aが回転することにより、中間転写ベルト421は矢印A方向に一定速度で走行する。
一次転写ローラー422は、各色成分の感光体ドラム413に対向して、中間転写ベルト421の内周面側に配置される。中間転写ベルト421を挟んで、一次転写ローラー422が感光体ドラム413に圧接されることにより、感光体ドラム413から中間転写ベルト421へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。
二次転写ローラー424は、駆動ローラー423Aのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー423Bに対向して、中間転写ベルト421の外周面側に配置される。中間転写ベルト421を挟んで、二次転写ローラー424がバックアップローラー423Bに圧接されることにより、中間転写ベルト421から用紙Sへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。
一次転写ニップを中間転写ベルト421が通過する際、感光体ドラム413上のトナー像が中間転写ベルト421に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー422に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト421の裏面側(一次転写ローラー422と当接する側)にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト421に静電的に転写される。
その後、用紙が二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト421上のトナー像が用紙に二次転写される。具体的には、二次転写ローラー424に二次転写バイアスを印加し、用紙の裏面側(二次転写ローラー424と当接する側)にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙に静電的に転写される。トナー像が転写された用紙は定着部60に向けて搬送される。
ベルトクリーニング装置426は、中間転写ベルト421の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト421の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー424に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成(いわゆるベルト式の二次転写ユニット)を採用してもよい。
定着部60は、用紙の定着面(トナー像が形成されている面)側に配置される定着面側部材を有する上側定着部60A、用紙の裏面(定着面の反対の面)側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部60B、及び加熱源60C等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙を狭持して搬送する定着ニップが形成される。
上側定着部60Aは、定着面側部材である無端状の定着ベルト61、加熱ローラー62、上加圧ローラー63を有する(ベルト加熱方式)。定着ベルト61は、加熱ローラー62と上加圧ローラー63とに所定のベルト張力(例えば、400N)で張架されている。
加熱ローラー62は、定着ベルト61を加熱する。加熱ローラー62は、定着ベルト61を加熱する加熱源60Cを内蔵している。加熱ローラー62は、例えば、ハロゲンヒーターであり、アルミニウム等から形成された円筒状の芯金における外周面をPTFEでコーティングした樹脂層で被覆された構成である。
下側定着部60Bは、例えば裏面側支持部材である下加圧ローラー64を有する(ローラー加圧方式)。下加圧ローラー64は、PI(ポリイミド)からなる基材層の外周面を弾性層として耐熱性のシリコンゴムで被覆し、さらに、弾性層の外周面を表面離型層としてPFAチューブの樹脂層で被覆したものである。
定着部60は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙を定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙にトナー像を定着させる。定着部60は、定着器F内にユニットとして配置される。また、定着器Fには、エアを吹き付けることにより、定着面側部材から用紙Sを分離させるエア分離ユニット60Dが配置されている。
用紙搬送部50は、給紙部51、排紙部52および搬送経路部53等を備える。給紙部51を構成する3つの給紙トレイユニット51a~51cには、坪量(剛度)やサイズ等に基づいて識別された用紙S(規格用紙、特殊用紙)が予め設定された種類ごとに収容される。搬送経路部53は、レジストローラー対53a等の複数の搬送ローラー、用紙の両面に画像形成するための両面搬送経路等を有する。
給紙トレイユニット51a~51cに収容されている用紙Sは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部53により画像形成部40に搬送される。このとき、レジストローラー対53aが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Sの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部40において、中間転写ベルト421のトナー像が用紙Sの一方の面に一括して二次転写され、定着部60において定着工程が施される。画像形成された用紙Sは、排紙ローラー52aを備えた排紙部52により機外に排紙される。
ところで、このような中間転写方式の画像形成装置1において、用紙Sとして表面に凹凸形状を有する粗い紙(エンボス紙やラフ紙など、以下は総称して「凹凸紙」という)に画像を形成したいという要望がある。一方、凹凸紙は、二次転写時にその凹部にトナーが到達しにくく、通常紙に比べて二次転写性が悪化する場合が多い。
そこで、凹凸紙に画像形成する場合に、一次転写ローラー422の中間転写ベルト421に対する押圧力を通常よりも弱くすることで、中間転写ベルト421上のトナーを中間転写ベルト421から剥がれやすくさせ、凹凸紙の凹部での二次転写性を向上させる技術が提案されている。
ここで、図4Aは、通常の用紙Sに画像を形成する場合における一次転写ニップ部N1の位置および押圧状態をやや誇張して示している。図4Aに示すように、上述した白プチやさざ波などの画像不良の発生を出来るだけ防止する観点から、各々の一次転写ローラー422は、対応する感光体ドラム413に対して中間転写ベルト421の移動方向の下流側になるようにずらして配置される。
また、図4A中、各々の一次転写ローラー422が押圧部材(この例ではコイルばね)により押圧される押圧力(ニップ圧または当接圧)を黒矢印で示している。図4Aに示す設定例では、各々の一次転写ローラー422は、一次転写ニップ部N1を保持できるだけの十分な押圧力(ニップ圧)で押圧されている。かかる設定状態では、通常紙に対するトナー像の一次転写性および二次転写性の両方を確保することができる。
一方、図4Aに示すような一次転写ニップ部N1の設定状態では、一次転写されたトナー像の中間転写ベルト421への付着力が強くなるため、凹凸紙を使用する場合、中間転写ベルト421と二次転写ローラー424との二次転写ニップでの凹凸紙への二次転写性が悪くなる。
かかる問題に対処するため、図4Bに示すように、一次転写ローラー422の中間転写ベルト421に対する押圧力(当接圧)を通常よりも弱く設定することが考えられる。なお、図4B中、各々の一次転写ローラー422がコイルばねにより付勢(押圧)される押圧力(図4Aの設定例よりも弱い当接圧)をドット入り矢印で示しており、後述する図4C中の矢印も同様である。図4Bに示すような一次転写ニップ部N1の設定状態によれば、中間転写ベルト421上のトナーが中間転写ベルト421から剥がれやすくなる。
しかしながら、このように一次転写ローラー422の押圧力を弱くすると、一次転写ローラー422が感光体ドラム413に対して中間転写ベルト421の移動方向の下流側になるようにずらした配置では、図1B及び図4Bに示すように、中間転写ベルト421のテンションにより一次転写ローラー422が押し返されて一次転写ニップ部N1が形成されなくなる。この場合、中間転写ベルト421から凹凸紙への二次転写性は確保できても、感光体ドラム413から中間転写ベルト421への一次転写性が著しく落ちるという問題が発生する。
この問題を解決するためには、図4Cに示すように、一次転写ローラー422の中間転写ベルト421に対する押圧力を弱くし、かつ、一次転写ニップ部N1すなわち中間転写ベルト421を介した感光体ドラム413との密着性を維持するために、各々の一次転写ローラー422の位置を上昇させる必要がある。
かくして、本発明者らが実験した結果、図4Cに示すような一次転写ニップ部N1の設定状態によれば、凹凸紙に対しては、一次転写性及び二次転写性の両方を確保することができ、かつ、上述した白プチやさざ波が目立たないように印刷できることが分かった。反面、図4Cに示すような一次転写ニップ部N1の設定状態は、通常紙に対しては、白プチやさざ波などの画像不良が目立ってしまい、使用に耐えないことが改めて確認された。
そこで、本実施の形態における中間転写ユニット42では、各々の一次転写ローラー422を、通常紙用に画像形成を行う図4Aに示す第1のニップ位置(通常位置または初期位置)と、凹凸紙用に画像形成を行う図4Cに示す第2のニップ位置(上方位置)と、の間で往復移動できる移動機構を設けた。
本発明との対応関係において、かかる移動機構および制御部100は、画像が形成される用紙S(記録媒体)の種類に応じて、中間転写ベルト421(像担持体)の回転方向において像担持体(中間転写ベルト421および感光体ドラム413)と一次転写ローラー422との当接位置を変更する「当接位置変更部」に対応する。
以下、本実施の形態の中間転写ユニット42における移動機構(当接位置変更部)の概要及び具体的な構成を詳述する。
本実施の形態では、YMCKの各々の感光体ドラム413に対向する各々(4つ)の一次転写ローラー422を、一度に(一括的に)動かせる構成を設ける。このために、一次転写ローラー422の軸を一まとまりの部材(下記例では一対の側板)に保持させ、かかる側板を中間転写ユニット42に対して移動可能に構成する。以下、説明の便宜のため、この側板を「可動側板」と称する。
さらに、単色印刷(この例ではKトナーのみのモノクロ印刷)の場合、YMCの有色トナーは使用されないことから、モノクロ印刷の実行時には、Y、M、Cの感光体ドラム413に対向する各々(3つ)の一次転写ローラー422を退避できるように構成する。
上記観点から、本実施の形態では、以下のような構成とした。
中間転写ベルト421が懸架される複数の支持ローラー423(図2参照)は、画像形成装置1の装置本体に固定されるフレームなどの一対の側板(以下は説明の便宜のため「固定側板」という)を用いて回転可能に支持する。
一方、各々の一次転写ローラー422(図2参照)は、上記の固定側板に対して移動可能な側板(上述した「可動側板」)に取り付ける。後述する構成例では、互いに略平行に位置する一対の固定側板の各々の内面側に一対の可動側板を配置し、可動側板を略上下方向に移動させるようにした。
かくして、上記の構成は、通常紙用に画像形成を行う図4Aに示す第1のニップ位置(通常位置または初期位置)と、凹凸紙用に画像形成を行う図4Cに示す第2のニップ位置(上方位置)と、の間で往復移動させる移動機構(当接位置変更部)の基盤となる。
次に、図5~図9をも参照して、移動機構(当接位置変更部)の更なる詳細について説明する。
図5は、本実施の形態における画像形成装置1の中間転写ユニット42の主要部を抽出して示す斜視図である。なお、理解を容易にするため、図5では、中間転写ベルト421の図示を省略している。本実施の形態において、上述した制御部100および中間転写ユニット42は、本発明の「転写装置」に対応する。
図5を参照すると、本実施の形態の中間転写ユニット42は、画像形成装置1の前奥方向の両側に配置される一対の固定側板400の各々の内側に、可動側板430が移動可能に組み付けられている。
このうち、固定側板400,400は、中間転写ベルト421の幅方向のサイズよりも若干広い間隔で略平行に配置されている。そして、固定側板400同士を連結して、かかる平行状態を維持(固定)するため、固定側板400,400の内面には、図5に示すように、複数の長尺状の連結部材460が、一次転写ローラー422等と平行に設けられている。なお、これら連結部材460の他の機能については後述する。
固定側板400,400は、画像形成装置1の装置本体に対して着脱可能に固定され、中間転写ベルト421を回転可能に保持する役割、可動側板430をスライド移動可能に保持する役割等を有する。すなわち、上述のように、固定側板400には、中間転写ベルト421を回転可能に支持する複数の支持ローラー423が回転可能に軸支される(適宜、図2を参照)。
一方、可動側板430には、4色(すなわちY,M,C,およびK)のトナー像を担持する感光体ドラム413に対向位置する4つの一次転写ローラー422が回転可能に保持される。
そして、本実施の形態では、一対の固定側板400の内面に各々の可動側板430の外面が当接し、固定側板400に対する可動側板430の位置が変わる(すなわち可動側板430がスライド移動する)ことにより、感光体ドラム413に対する一次転写ローラー422の位置等が変更できるようになっている。
さらに、本実施の形態では、YMC(3色)の各々の画像の一次転写ニップ部N1を形成する一次転写ローラー422(Y)、422(M)、422(C)を回転可能に保持する可動側板430(U)と、K(黒色)の画像の一次転写ニップ部N1を形成する一次転写ローラー422(K)を回転可能に保持する可動側板430(U)と、が別部材となっている。
すなわち、本実施の形態では、一次転写ローラー422(Y)、422(M)、422(C)は、可動側板430(U)の移動動作に伴って一体的に移動し、一次転写ローラー422(K)は、可動側板430(K)の移動動作に伴って移動する。
本発明との関係において、可動側板430(K)は、黒色画像を転写する転写ローラー422(K)の軸を保持する「第1可動側板」に対応し、可動側板430(U)は、黒以外の色の画像を転写する前記転写ローラー422(Y)~(M)の軸を保持する「第2可動側板」に対応する。
かかる構成は、主として、上述したモノクロ印刷の実行時に可動側板430(U)を移動させて、Y、M、Cの感光体ドラム413に対向する各々の一次転写ローラー422を退避させる(当接圧を解除する)ことを意図したものであり、かかる構成の詳細については後述する。
図5に示すように、装置前側における固定側板400の外面には、可動側板430を上下方向に移動させる駆動源としてのモーター80、81が設けられている(適宜、図3を参照)。
このうち、上側のモーター80は、上から3つの感光体ドラム413に担持された各々の色(Y,M,C)のトナー像を中間転写ベルト421上に一次転写する各々の一次転写ローラー422(Y)、422(M)、422(C)が保持された一対の可動側板430(U)を、上下方向に移動させるための駆動源である。
一方、下側のモーター81は、最下段の感光体ドラム413に担持されたK(黒色)のトナー像を中間転写ベルト421上に一次転写する一次転写ローラー422(K)を保持する一対の可動側板430(K)を、上下方向に移動させるための駆動源である。
ここで、図6は、可動側板430(U)を上下方向に移動させる機構を説明するための平面図であり、可動側板430(U)が上方に押し上げられた状態(適宜、図4Cを参照)を示している。
図6に示すように、固定側板400には、一対の偏芯カム402,402を備えるカム軸401が回転自在に軸支されている。一方、可動側板430(U)は、かかる偏芯カム402によって押圧されるカム受け軸431を備える。なお、カム受け軸431は、図示しない他の軸部材とともに、一対の可動側板430U,430Uを連結させ、その位置関係(平行状態)を保持する機能をも担っている。
かくして、本実施の形態では、制御部100の制御の下、モーター80が所定方向に回転駆動されることにより、かかる駆動力が複数のギヤ(図6を参照)を介してカム軸401に伝達されて、カム軸401および偏芯カム402が所定方向に回転する。このとき、回転する一対の偏芯カム402,402の各々の先端がカム受け軸431を上方に押し上げることで、カム受け軸431とともに可動側板430(U)が一体的に上昇する(図5および図6を参照)。
また、図6に示す状態から、制御部100の制御の下、モーター80が上記と逆方向に回転駆動されることにより、かかる駆動力が上記ギヤを介してカム軸401に伝達されて、カム軸401が上記と逆方向に回転する。このとき、回転する偏芯カム402,402の先端がカム受け軸431から下方に離れるように移動することから、上記の押圧状態から解放されたカム受け軸431および可動側板430(U)が自重で一体的に下降する。
なお、モーター81の駆動により下側の可動側板430(K)を上下方向に移動させるための機構も上記と同様であるため(適宜、図5を参照)、詳細な説明を省略する。
上述のように、本実施の形態では、制御部100の制御の下、モーター80および81が回転することにより、可動側板430(U)および430(K)が固定側板400に対して上下方向に移動する。
かかる上下移動の動作により、可動側板430に保持された各々の一次転写ローラー422と、中間転写ベルト421を介した感光体ドラム413と、の一次転写ニップ部N1の位置が調整される。すなわち、可動側板430(U)、430(K)が上方に移動した場合、ニップ位置も上方(搬送方向の上流側)に移動し(図4Cを参照)、可動側板430U(K)が下方に移動した場合、ニップ位置も下方(同下流側)に移動する(図4Aを参照)。
一方で、感光体ドラム413に対する一次転写ローラー422の押圧力(ニップ圧ないし当接圧)を調整するためには、かかる可動側板430の上下移動に伴って、かかるニップ圧を何らかの手段により切り替える必要がある。すなわち、図4Aに示す通常紙用のニップ位置ではニップ圧(当接圧)を強くし、図4Cに示す凹凸紙用のニップ位置ではニップ圧(当接圧)を弱くするように切り替える機構が望まれる。
さらには、図4Aに示す通常紙用のニップ位置と、図4Cに示す凹凸紙用のニップ位置とでは、感光体ドラム413に対する一次転写ローラー422の垂直方向(図4中の左右方向)の位置のみならず、水平方向(図4中の左右方向)の位置も大きく異なっている。
このため、本実施の形態における可動側板430は、一次転写ローラー422を単に回転可能に軸支するのでは足りず、一次転写ローラー422を感光体ドラム413への離接方向(図2中の左右方向)に移動可能に保持する機構を備えることが望まれる。さらに、可動側板430は、上記のように、上下位置(移動)に応じたニップ圧(当接圧)の切り替えを実現できる機構を備える必要がある。
かかる幾多の技術的課題に対し、本実施の形態では、複数のばね(下記例では強弱2つのばね)を配置するとともに、可動側板430の上下移動に伴って、一次転写ローラー422ひいては像担持体(中間転写ベルト421等)を押圧するばね(ニップの当接圧の発生源として使用するばね)の数を変更するように切り替える機構を設けた。本発明との対応関係において、かかる機構は、像担持体と転写ローラー422との当接圧を変更する「当接圧変更部」に対応するものであり、以下に詳述する。
図7、図8および図9は、各々、当接圧変更部の構成を示す平面図、斜視図および側面図である。これら各図では、上述した4つの一次転写ローラー422(Y)~(K)に対して共通に備えられる構成を示している。
また、これら各図では、一次転写ローラー422の一端側のみを示しているが、実際には、図7~図9に示す構成は、一次転写ローラー422の他端側にも同様に備えられている。
なお、簡明のため図示を省略しているが、実際には、図7の右側および図8中の前側に像担持体としての中間転写ベルト421および感光体ドラム413が位置する(適宜、図9を参照)。また、図7および図8は、図4Aに示す通常時の状態(初期状態)を示しており、この状態から可動側板430が上方に移動すると、以下に説明する機構により、一次転写ローラー422は、上方に移動するとともに、図7中の左側(図8中の後側)に移動する(図4C参照)。
図8に示すように、本実施の形態では、可動側板430に対してベース部材435が取り付けられ、一次転写ローラー422の回転軸(以下、単に「軸」という)は、かかるベース部材435のガイド溝435aに沿って移動するようになっている。
より具体的には、図7および図8に示すように、一次転写ローラー422の軸は、内側軸受け444および外側軸受け443によって上下から挟まれるように保持されている。そして、これら内側軸受け444および外側軸受け443は、ベース部材435における上部および下部に設けられた一対のガイド溝435a,435aに沿って、像担持体(中間転写ベルト421等)との接離方向に往復移動可能に取り付けられている。
ここで、ベース部材435と内側軸受け444との間には、内側軸受け444を押圧(付勢)するためのばね442が配置されている。また、ベース部材435と外側軸受け443との間には、外側軸受け443を押圧(付勢)するためのばね441が配置されている。
なお、本発明との対応関係において、内側軸受け444を押圧するばね442は「第1の押圧部材」に対応し、外側軸受け443を押圧するばね441は「第2の押圧部材」に対応する。
すなわち、本実施の形態では、一次転写ローラー422(の軸)を図7等に示す中間転写ベルト421および感光体ドラム413の方向(図7中の右方向)に付勢(押圧)するための2つのばね441、442が備えられている。この例では、ばね441、442はいずれもコイルばねであるが、以下のように異なる役割を担っている。
本実施の形態において、より内側(図7中の上方)に位置するばね442は、可動側板430の位置に関わらず、内側軸受け444の押圧を通じて常に一次転写ローラー422(の軸)を付勢する役割を担っており、以下に説明するばね441よりも付勢力が弱い。
一方、外側(図7中の下方)に位置するばね441は、可動側板430の位置に応じて、一次転写ローラー422(の軸)を付勢することの有無(ON/OFF)が切り替えられる役割を担っている。
具体的には、ばね441は、可動側板430の位置に関わらず常に外側軸受け443を図7中の右方向に付勢(押圧)する。ここで、図7に示す状態では、外側軸受け443の突起する部位(突起面443a)が内側軸受け444の端面444aの上側と当接している。
このため、図7に示す状態では、ばね441は、外側軸受け443を図7中の右方向に押圧することにより、内側軸受け444ひいては一次転写ローラー422(の軸)を同方向(図示しない中間転写ベルト421等を押圧する方向)に付勢している。
なお、図7に示す状態では、ばね442は、その一端がベース部材435に当接し、その他端が内側軸受け444の端面444aの下側と当接することにより、内側軸受け444ひいては一次転写ローラー422(の軸)を図7中の右方向に付勢している。
このときの一次転写ニップ部N1の状態は、図4Aに示されるように、強い当接圧(ニップ圧)が加えられることにより、通常紙における一次転写性および二次転写性を確保することができる。
しかしながら、図4Aに示す一次転写ニップ部N1の状態では、一次転写されたトナー像の中間転写ベルト421への付着力が強いため、用紙Sとして凹凸紙を使用する場合、中間転写ベルト421から凹凸紙への二次転写性が悪くなる。
これに対して、図7に示す状態から可動側板430が上方に移動する場合、内側軸受け444およびばね442は、一次転写ローラー422と共に上方に移動する(図9中の符号422’を参照)。この後も、ばね442は、上述したばね441よりも弱い付勢力によって、内側軸受け444ひいては一次転写ローラー422を付勢する。
一方、図8に示すように、一次転写ローラー422の軸等の上方には、可動側板430の溝部430a内における固定側板400の内面に固定された腕部450が位置している。より詳細には、可動側板430における一次転写ローラー422の取り付けられる領域の上側の領域は、広い面積で肉抜きされた溝部430aが形成されている(図5も参照)。
そして、溝部430aの領域に対応する固定側板400の内面には、上述した腕部450が設けられている。かかる腕部450は、固定側板400の内面にねじ等で固定されており、可動側板430の溝部430aに通されて、腕部450の先端450aが下方に延びるように配置されている。
さらに、図9に参照されるように、外側軸受け443の上述した突起面443aと反対側の面には、腕部450の先端450aに対向し、腕部450の先端側の傾斜と対応する角度で傾斜する傾斜部443bが突出形成されている。
このため、図7に示す状態から可動側板430が上方に移動する場合、外側軸受け443は、その傾斜部443bが腕部450の先端450a側に突き当てられて、この後は、傾斜部443bの傾斜により図9中の左側に移動(退避)させられる。
このとき、図7で上述した外側軸受け443の突起面443aと内側軸受け444の端面444a(上側)との当接(言い換えると契合)が解除され、ばね441の付勢力が内側軸受け444ひいては一次転写ローラー422の軸に作用しなくなる。
すなわち、可動側板430が図7に示す位置から上昇すると、一次転写ローラー422は、図9に符号422’で示す位置まで移動(図9中の左斜め上方向に上昇)する。この移動の際に、上述したように、内側軸受け444は、一次転写ローラー422と同方向に移動するのに対して、外側軸受け443は、腕部450の先端450aに突き当てられることにより、傾斜部443bの傾斜角度に基づき、一次転写ローラー422の軸から退避する方向に移動することで、内側軸受け444を押圧しなくなる。
したがって、図7に示す状態から可動側板430が上方に移動することにより、ばね441(第2の押圧部材)の強い押圧力に基づく中間転写ベルト421等への押圧が解除され、内側軸受け444ひいては一次転写ローラー422の軸は、ばね442のみによる弱い付勢力で押圧される。
このときの一次転写ニップ部N1の状態は、図4Cに示すように、通常状態よりも弱いニップ圧(当接圧)となる。図4Cに示す一次転写ニップ部N1の状態は、図4Aの場合と比較して、一次転写されたトナー像の中間転写ベルト421への付着力が弱くなるため、用紙Sとして凹凸紙を使用する場合における中間転写ベルト421から凹凸紙への二次転写性を良好に確保することができる。
このように、図7に示す初期状態から可動側板430が上方に移動する動作に伴って、外側軸受け443がばね441の付勢力に抗って中間転写ベルト421から退避する方向に移動することにより、内側軸受け444の端面444aと、外側軸受け443の突起面443aとの契合が解除される。この結果、内側軸受け444は、その端面444aが弱い付勢力のばね442のみによって押圧されることにより、一次転写ニップ部N1を弱い当接力で押圧する。
総じて、可動側板430および一次転写ニップ部N1が下方(搬送方向下流側)に位置する図7の通常状態では、一次転写ローラー422は、ばね441および442という2つのばねの強い押圧力によって一次転写ニップ部N1を押圧する。これに対して、可動側板430および一次転写ニップ部N1が上方(搬送方向上流側)に位置する場合、一次転写ローラー422は、ばね442のみによる弱い押圧力によって一次転写ニップ部N1を押圧する。
このように、本実施の形態によれば、可動側板430の上下方向の移動に伴って、ニップ圧(当接圧)の強弱が機械的に切り替えられる機構を備えることから、簡素かつ省スペースな構成としつつ、使用する用紙Sの種類に応じた適確な切り替えを実現することができる。
すなわち、本実施の形態において、制御部100は、印刷ジョブの実行時に使用される用紙Sの紙種(用紙設定プロファイルなどの用紙情報)に応じて、上述した一次転写ニップの位置を切り替えるように、上述したモーター80、81の駆動を制御する。
具体的には、制御部100は、使用される用紙Sの紙種がエンボス紙などの凹凸紙である場合、図4Cで説明した状態となるように、適宜、上述したモーター80、81の駆動を制御して、可動側板430および一次転写ローラー422を上方の位置に設定する。このとき、上述した当接圧変更部の作用により、一次転写ニップ部N1は、押圧力の弱いばね442(第1のばね)のみによって押圧される。
一方、制御部100は、使用される用紙Sの紙種が凹凸紙以外である場合、図4Aで説明した状態となるように、適宜、上述したモーター80、81の駆動を制御して、可動側板430および一次転写ローラー422を下方の位置に設定する。このとき、上述した当接圧変更部の作用により、一次転写ニップ部N1は、押圧力の弱いばね442(第1のばね)および押圧力の強いばね441(第2のばね)の両方によって押圧される。
また、制御部100は、Kのトナーのみを使用するモノクロ印刷ジョブの実行時には、上述した可動側板430(U)ひいては一次転写ローラー422(Y),422(Y),422(C)を退避位置まで退避させるように、モーター80を駆動制御する。
具体的には、制御部100は、図5等に示す初期状態から可動側板430(U)を下降させるように、モーター80を回転駆動させて、上述した偏芯カム402のカム位置(回転角度)が、可動側板430(U)が最も下がる位置に来るように制御する。
本実施の形態では、かかる単純な制御により、可動側板430(U)等を退避位置まで退避させ、一次転写ローラー422(Y),422(Y),422(C)と対応する感光体ドラム413との一次転写ニップ部N1を解除することができる。
以下、かかる退避動作を実現する機構について詳述する。なお、かかる機構は、上述した当接位置変更部の付加的な機能に相当する。
図8を参照すると、可動側板430の溝部430aは、下側に対して上側の幅が広く形成されていることが分かる。
このような溝部430aの構成によれば、図8に示す状態(初期位置)から可動側板430を下降させた場合に、腕部450の基部(固定側板400との取り付け部分)の外形に沿って、可動側板430を感光体ドラム413から退避する方向(図8中における後側)に移動させることができる。
さらに、図5に示すように、可動側板430における溝部430aの上方には、固定側板400に固定される長尺状の連結部材460が通される、多角形状のガイド溝430bが形成されており、このガイド溝430bの上部は所定角度で傾斜する傾斜辺を有する。
かかる構造において、図8および図5に示す初期状態から可動側板430が下降すると、可動側板430におけるガイド溝430bの上述した傾斜辺が連結部材460の上側に突き当たる。可動側板430は、ガイド溝430bの傾斜辺が連結部材460に突き当たった後、かかる傾斜辺の傾斜角に従った方向すなわち図5中の左下方向に導かれるように移動する。
かかる動作により、可動側板430(430(U))を一次転写ローラー422(Y),422(M),422(C)とともに、像担持体(中間転写ベルト421および対応する感光体ドラム413)から退避させることができる。
かくして、本実施の形態では、上記の構成および退避動作により、モノクロ印刷時において、一次転写ローラー422(Y)~(C)と、中間転写ベルト421を介して対応する感光体ドラム413との一次転写ニップ部N1を解除することができる。
そして、かかる退避動作を行うことにより、モノクロ印刷時において使用されない一次転写ローラー422(Y)~(C)や中間転写ベルト421の耐久性を確保ないし向上させることができる。
(メンテナンス性向上のための構成)
以下、主として中間転写ユニット42のメンテナンスの際に作業性の向上ないし作業者の便宜を図るための構成、言い換えると上述した「当接圧変更部」の更なる詳細な構成について説明する。
上述した当接圧変更部の付加的な構成として、ベース部材435は、図7に示すように、一次転写ローラー422の回転軸と対向する位置から棒状に突出するアーム436を備えている。このアーム436は、上述したばね442および内側軸受け444と平行方向に延びるように形成され、アーム436の先端側は、図7中に点線で示すように、一次転写ローラー422の回転軸に達する位置まで延びている。そして、アーム436の先端は、内側軸受け444に向けて楔状に突起した係止部436aが設けられている。
さらに、図7に示すように、内側軸受け444におけるアーム436に対向する部位には、アーム436に向けて楔状に突起した係止部444bが設けられている。本発明との対応関係において、ベース部材435のアーム436(特に係止部436a)および内側軸受け444の係止部444bは、ばね442等の抜けを記載ないし防止する「第1規制部材」に対応する。
かかる構成(第1規制部材)を備えた本実施の形態によれば、一次転写ニップ部N1が解除(解放)されて内側軸受け444等の種々の部品が図7中の右側に移動したときに、係止部436aおよび444b同士が契合することにより、当該部品の移動が阻止される。
かかる動作により、上記のように中間転写ベルト421から可動側板430等を退避させて一次転写ニップ部N1を解除した場合に、上述した軸受け(444,443)やばね(442,441)等が抜け落ちる等の不具合を防止することができる。
加えて、例えば中間転写ベルト421あるいは中間転写ユニット42全体を取り外して一次転写ニップN1を解放した場合に、軸受け(444,443)やばね(442,441)等が抜けて飛散する等の不具合を有効に防止することができる。したがって、本実施の形態によれば、中間転写ユニット42のメンテナンス等の際における作業性の向上ないし作業者の便宜を図ることができる。
さらに、上述した当接圧変更部の付加的な構成として、図8の説明で上述したように、腕部450における先端450a側と、外側軸受け443における傾斜部443bとは、互いに対向している。
本発明との対応関係において、固定側板400の腕部450(特に先端450a側)および外側軸受け443の傾斜部443bは、ばね441等の抜けを規制ないし防止する「第2規制部材」に対応する。
すなわち、上記構成によれば、図8に示す初期状態から例えば中間転写ベルト421あるいは中間転写ユニット42全体を取り外して一次転写ニップN1を解放した場合に、腕部450の先端450a側と外側軸受け443の傾斜部443bとが突き当たる。この動作により、外側軸受け443やばね441が抜けて飛散する等の不具合を有効に防止することができる。したがって、本実施の形態によれば、中間転写ユニット42のメンテナンス等の際における作業性の向上ないし作業者の便宜を図ることができる。
以上、詳細に説明したように、本実施の形態の画像形成装置1における中間転写ユニット42は、画像が形成される用紙S(記録媒体)の種類に応じて、中間転写ベルト421(像担持体)の回転方向において中間転写ベルト421および感光体ドラム413と一次転写ローラー422との当接位置(ニップ位置)を変更する当接位置変更部と、かかる当接位置に応じて感光体ドラム413等を押圧する押圧部材(ばね441,442)の数を変更することによって、一次転写ニップ圧(当接圧)を変更する当接圧変更部と、を備える。
かかる構成を備える本実施の形態の中間転写ユニット42によれば、印刷される用紙Sの種類等に応じて、中間転写ベルト421を介した一次転写ニップN1の位置および押圧力を一度に切り替えることができる。したがって、本実施の形態によれば、用紙Sの種類に関わらず、転写性すなわち中間転写ベルト421への一次転写性ひいては用紙Sへの二次転写性を良好に保つことができる。
より具体的には、上記の中間転写ユニット42は、一次転写ローラー422の軸を保持する可動側板430が、中間転写ベルト421を回転可能に支持する固定側板400に対する初期位置(図5等参照)から移動(上昇)した場合(図4Aおよび図4C参照)、一次転写ローラー422の軸を押圧するばね(441,442)の数を減らすことによって、一次転写ニップ圧(当接圧)を通常よりも減少させる。
かかる構成によれば、一般に転写性が低下しやすい凹凸紙に画像形成する場合であっても、当該凹凸紙への画像の転写性を良好に保つことができる。
上記実施の形態および変形例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。