JP3757997B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はベルト状の感光体、または、カラー画像形成装置に用いられるベルト状の中間転写体、または、タンデム型カラー画像形成装置に用いられる記録シート搬送ベルトなどのベルト状の像担持体と、前記像担持体に当接する現像手段、または、転写手段、または、クリーニング手段などの像形成補助手段を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、前記像担持体の張架構造と前記像形成補助手段の前記像担持体に対する当接構造に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ベルト状の像担持体を複数のローラで掛け回し、前述のような像形成補助手段を像担持体を介してローラに当接させる構造を有する画像形成装置としては種々のものが提案されている。
【０００４】
例えば第１の従来技術として、特公平３−３２０７２号公報では、ベルト状の感光体を駆動ローラと従動ローラで掛け回し、どちらか一方のローラの表面にゴム等の弾性層を形成し、この弾性層を有するローラ上に位置する感光体へトナー除去用ブレードを当接させて不要なトナーを除去する装置が提案されている。
【０００５】
また第２の従来技術として、特開昭６０−１３７１６７号公報には、複数のローラに掛け回されたベルト状の感光体を有し、トナー像を記録シートへ転写する転写ローラをソレノイド等で付勢して感光体を張架するローラへ当接させる構造が提案されている。
【０００６】
さらに第３の従来技術として、特開昭６３−２９２１５６号公報では、ベルト状の中間転写体を有するカラー画像形成装置において、複数のローラに掛け回された中間転写体のローラ部へ離接可能なトナー除去ブレードを当接させて不要なトナーを除去する装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術のように、ベルト状の感光体や中間転写体等の像担持体を複数のローラで掛け回す構造を有する画像形成装置では、ローラの数を極力少なくすることが構造を簡素化する上で極めて重要である。
【０００８】
しかしながら、各ローラには像担持体への駆動力伝達、像担持体への張力印加、像担持体に当接する現像手段や転写手段、クリーニング手段などの像形成補助手段の当接安定化、像形成補助手段の離接動作に対応した像担持体の張力維持などの様々な機能を果たすことが要求され、ローラの数を削減するには個々のローラが果たす機能を複合化することが必要となる。
【０００９】
ローラの数を削減し、これらの機能を複合化することは相反する作用を起こす場合が多々ある。例えば、像担持体に対して張力を印加するテンションローラと、前述のような像形成補助手段の像担持体への当接力を支えるバックアップローラを共通化した場合、予め所定の張力で張架した像担持体に像形成補助手段を当接させると張力が低下してしまい、像担持体を所望の速度で安定して駆動できなくなることがある。
【００１０】
このような課題は前述の第２、第３の従来技術のように像形成補助手段である転写ローラやトナー除去ブレードなどが離接を行う場合はさらに深刻であり、画像形成中にこれらの像形成補助手段が離接を行うと像担持体の張力が変動し、像担持体の伸縮や駆動力の変動によって局所的に画像を伸縮させてしまう。
【００１１】
また、このような像形成補助手段の離接に伴う局所的な画像伸縮は画像形成装置が連続的な画像形成を行わないタイミングで離接動作を行うことで回避できる場合があるが、連続的な画像形成が行えなくなるために画像形成装置の単位時間あたりのプリント枚数が低下してしまう。
【００１２】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構造で像担持体のテンションローラと像形成補助手段の像担持体への当接力を支えるバックアップローラを共通化し、安価で小型の画像形成装置を提供することを第１の目的とし、また、像担持体に対して像形成補助手段が離接動作を伴う場合でも像担持体の張力変動が極めて小さく、連続的な画像形成が可能な高速の画像形成装置を提供することを第２の目的としている。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、平行に配置された複数の感光体と対向しかつトナー像を担持するベルト状の像担持体と、前記ベルト状の像担持体を張架して掛け回す複数のローラと、前記像担持体を介して前記ローラの１つに当接する像形成補助手段を有するタンデム型の画像形成装置において、前記ローラの少なくとも１つを前記像担持体へ張力を付与するテンションローラとし、前記テンションローラの１つは、前記像担持体へ張力を付与する方向と平行に設けた案内溝で移動自在に支持されており、
前記テンションローラが前記案内溝の方向に沿って付勢されて前記像担持体へ張力を付与することにより前記像担持体が張架されており、前記像形成補助手段が前記像担持体を介して前記テンションローラの１つと当接しており、 前記像形成補助手段は前記像担持体を介して前記テンションローラを付勢しているとともに、前記テンションローラの付勢力は前記案内溝によって支持されて前記張力に影響しないようにされており、前記像担持体上へ記録された前記各感光体の像の書き出し位置を意味する位置合わせ用マーク像を読み取る位置センサが設けられており、更に、前記像形成補助手段が、位置センサで読み取られた前記像担持体の前記マーク像を除去するクリーニング手段であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づき本発明を詳しく説明する。
【００１８】
図１は本発明の画像形成装置の第１の実施例を示す装置断面図である。この第１の実施例の概略動作を図１で説明する。
【００１９】
図１において、ベルト状の像担持体である感光体１は現像部ローラ２、テンションローラ３、クリーニング部ローラ４、露光部ローラ５によって回転可能に張架支持され、現像部ローラ２またはクリーニング部ローラ４によって矢印Ａ方向に駆動される。感光体１は帯電ローラで構成された感光体１に当接する帯電手段６によって一様に接触帯電され、レーザ走査光学系等で構成された露光手段７で静電潜像が記録され、非磁性１成分トナーを有する現像手段８が圧接現像することで静電潜像がトナー像として顕像化される。トナー像は転写バネ９で付勢されて感光体１に当接する転写ローラで構成された転写手段１０によって図示しない給紙手段から給送された記録シート１１へ転写される。トナー像が転写された記録シート１１は定着手段１２で加熱加圧されながら搬送され装置外部に搬出される。
【００２０】
一方、トナー像が記録シート１１へ転写された感光体１はゴムブレード等で構成されたクリーニング手段１３が当接して表面に残留する不要なトナーが掻き落とされる。
【００２１】
なお、本例では感光体１の露光手段７と対向する位置に露光部ローラ５を配置して露光部における感光体１をバックアップすることで、露光部ローラ５を設けない場合に露光部７ａ付近の紙面奥行き方向に発生する皺や振動を防止しているが、感光体１が充分な剛性を有する場合には感光体１の張架構造を簡略化するという本発明の主旨に沿って省略することが可能である。
【００２２】
また、同様の理由で帯電手段６とクリーニング手段１３を感光体１を介してクリーニング部ローラ４へ当接させているが、それぞれの手段に対向して個別のローラを配置して構成しても良い。
【００２３】
ここで、本例における像担持体である感光体１の張架構造と、本例における像形成補助手段である転写手段１０の当接構造について説明する。
【００２４】
図１において、現像部ローラ２、クリーニング部ローラ４、露光部ローラ５は側板１４へ軸位置を固定して回転可能に保持されている。一方、テンションローラ３は、張架された感光体１の平坦部１ａとほぼ平行に側板１４に設けられた案内溝１５に沿って軸位置が移動可能に支持され、テンションバネ１６によって案内溝１５と平行な矢印Ｂ方向に付勢されることで感光体１へ張力を印加している。
【００２５】
これに対して、転写手段１０は転写バネ９により矢印Ｃ方向に付勢され、感光体１を介してテンションローラ３と当接し、矢印Ｂと矢印Ｃの成す角度がほぼ直角となるように構成している。
【００２６】
即ち、転写手段１０の当接力が案内溝１５で支持されるので、感光体１の張力は転写手段１０の当接力の影響をほとんど受けることがなく、例えば、消耗部品である感光体１を各ローラに張架したユニット状態で交換する場合に、交換された感光体１が転写手段１０と当接しても感光体１の張架状態が変化することがない。
【００２７】
なお、本例では感光体１を張架するテンションローラ３に対して感光体１を介して転写手段１０が当接する構成としたが、感光体１を張架するローラの配置を変更し、本例と同様の構成でローラ群に掛け回された感光体１の平坦部と略平行に付勢するテンションローラに対して帯電手段６、または、現像手段８、または、クリーニング手段１３がテンションローラの付勢方向と略直角方向から感光体１を介してテンションローラ３に当接する構成としても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
また、本例では案内溝１５の長手方向（矢印Ｂの方向）と矢印Ｃで示される転写手段１０の付勢方向がほぼ直角となるように配置したが、必ずしも直角に限定されるものではなく、記録シート１１の転写部への進入方向や定着手段１２の配置などに応じて案内溝１５の長手方向（矢印Ｂの方向）と矢印Ｃの方向が直角から１０゜程度ずれても良い。
【００２９】
次に、本発明の画像形成装置の第２の実施例を図２から図４を用いて説明する。
【００３０】
図２は本発明の画像形成装置の第２の実施例を示す装置断面図であり、ベルト状の中間転写体を用いたカラー画像形成装置である。
【００３１】
図２において、矢印Ｄ方向に回転する感光体１７の外周には帯電手段である帯電ローラ１８が配置され、感光体１７に当接回転しながら感光体１７の表面が一様に帯電される。
【００３２】
表面が一様に帯電された感光体１７は、露光手段であるレーザー走査光学系１９によって第１色目として例えばイエローの画像情報に応じて選択的に走査露光され、イエロー用の静電潜像が形成される。
【００３３】
静電潜像が記録された感光体１７の回転方向下流側には、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを貯蔵し、感光体１に対して離接自在な現像手段２０、２１、２２、２３が配置され、形成されたイエロー用の静電潜像はイエロー現像手段２０のみが感光体１７と当接して現像することでイエローのトナー像が形成される。
【００３４】
現像手段の感光体回転方向下流側には、感光体１７に隣接してベルト状の中間転写体２４が中間転写体駆動ローラ２５、バックアップローラ２６、テンションローラ２７、補助ローラ２８に掛け回されており、図示しない駆動源によって感光体１７の周速度と同一速度で駆動されている。また、中間転写体２４は感光体１７と１次転写ローラ２９によって挟持され、図示しない高圧電源から１次転写ローラ２９へ電圧が供給されることで前述の手順で形成されたイエローのトナー像が中間転写体２４の表面に転写される。
【００３５】
中間転写体２４へイエローのトナー像を転写した感光体１７は更に矢印Ｄ方向へ回転し、クリーナーブレード等で構成された感光体クリーナ３０によって感光体１７の表面に残留するトナーが掻き取られ、再び画像形成が可能となる。
【００３６】
同様の手順を第２色目から第４色目の画像（マゼンタ、シアン、ブラック）に対して繰り返し行うことで中間転写体２４上に４色のトナー像が順次重ね合わせて記録される。
【００３７】
中間転写体２４へ４色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙ローラ３１、紙搬送ローラ対３２および３３によって記録シート３４が給送され、これと同期して図示しないクラッチ機構とカム機構によって２次転写ローラ３５が２次転写支点軸３６を中心として矢印Ｅ方向に回転して中間転写体２４を介してバックアップローラ２６と当接し、図示しない高圧電源から電圧が２次転写ローラ３５へ印加されることで中間転写体２４上の４色のトナー像が記録シート３４へ転写される。２次転写を終えた中間転写体２４にはクリーナーブレード等で構成された中間転写体クリーナ３７が図示しないクラッチ機構とカム機構によって矢印Ｆ方向へ回動して当接し、中間転写体２４の表面に残留したトナーが掻き取られ、掻き取りが終了すると転写体クリーナ３７は矢印Ｆとは逆方向に回動して退避する。
【００３８】
４色のトナー像が転写された記録シート３４は、ハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵したヒートローラを有する定着手段３８で加熱加圧しながら挟持搬送されてトナー像が定着される。トナー像が定着された記録シート３４は排紙ローラ対３９および４０によって装置外部へと排出され、カラー画像記録が完了する。
【００３９】
ここで、本例における像担持体である中間転写体２４の張架構造と、本例における像形成補助手段である中間転写体クリーナ３７の当接構造について図３および図４を用いて説明する。
【００４０】
図３は本発明の第２の実施例における中間転写体２４の張架構造を示す部分断面図である。図３において、バックアップローラ２６と本図に図示しない中間転写体駆動ローラ２５および補助ローラ２８は側板４１へ軸位置を固定して回動可能に保持されている。一方、テンションローラ２７は張架された中間転写体２４の平坦部２４ａとほぼ平行に側板４１に設けられた案内溝４２に沿って軸位置が移動可能に支持され、加圧支点軸４３を中心として回動可能な加圧レバー４４とテンションバネ４５によって案内溝４２と平行な矢印Ｇ方向に付勢されることで中間転写体２４へ張力を印加している。この張架構造は中間転写体２４の両側面に設けられており、各側面の加圧レバー４４に設けた複数のテンションバネ掛け４４ａのいずれかにテンションバネ４５を掛けることで中間転写体２４に印加する張力の絶対値とバランスが調整可能な構造となっており、中間転写体２４の駆動時の蛇行を防止している。
【００４１】
また、図４は本発明の第２の実施例における中間転写体クリーナ３７の当接構造を示す部分断面図である。図４において、クリーナーカム４６が図示しないクラッチ機構によって回動するとクリーナバネ４７の付勢力で中間転写体クリーナは矢印Ｆ方向に回動し、クリーナーブレードが矢印Ｈ方向に付勢されながら中間転写体２４を介してテンションローラ２７へ当接する。このとき、矢印Ｈの方向が前述のテンションローラ２７の中間転写体２４の付勢方向である矢印Ｇと略直角方向となるように配置してある。なお、中間転写体クリーナ３７の離接動作の回動中心は中間転写体クリーナ３７の内部に回収された廃トナーを回転しながら紙面奥行き方向に搬送する搬出スクリュー４８の回転中心と同一とすることで、中間転写体クリーナ３７の離接揺動動作によって転写体クリーナ３７と廃トナーが回収される図示しない廃トナーボトルとの結合部分が受ける運動が単純な回転運動となるので廃トナー漏れ防止構造を単純化することができる。
【００４２】
さて、図３および図４の説明からわかるように、テンションローラ２７を支持する案内溝の長手方向（矢印Ｈの方向）が中間転写体の張力付勢方向Ｇとほぼ直角であり、中間転写体クリーナ３７の当接力のほとんどは案内溝４２で支持されるので、中間転写体２４の張力は中間転写体クリーナ３７の離接動作の影響をほとんど受けることがない。従って、テンションローラ２７のみで中間転写体２４への張力印加と中間転写体クリーナ３７の当接力保持ができるので、中間転写体２４の張架駆動構造を簡略化することができる。さらに、例えば記録シート３４への２次転写が行われている時に中間転写体クリーナ３７の当接が行われても中間転写体２４の張力が大きく変動せず、局所的な画像の伸縮が起こらない。また、２次転写が行われている時に中間転写体クリーナ３７を当接させることができるので、クリーニング後の中間転写体に対して即座に次の画像の第１色目の転写を開始することができるので、画像形成装置の単位時間あたりのプリント枚数を低下させることがない。
【００４３】
なお、本例ではテンションローラ２７に対して像担持体である中間転写体２４を介して像形成補助手段である中間転写体クリーナ３７が離接する構成としたが、中間転写体２４を張架するローラの配置を変更し、本例と同様の構成でローラ群に掛け回された中間転写体２４の平坦部と略平行に案内溝を設け、この案内溝に沿ってテンションローラを付勢することで中間転写体２４へ張力を印加する構成とし、このテンションローラの案内溝に対して、２次転写ローラ３５のような転写手段が略直角方向から中間転写体２４を介してテンションローラ２７と離接する構成としても同様の効果を得ることができる。
【００４４】
次に、本発明の画像形成装置の第３の実施例を図５を用いて説明する。
【００４５】
図５は本発明の画像形成装置の第３の実施例を示す装置断面図であり、一般にタンデム型と称されるカラー画像形成装置である。
【００４６】
図５において、平行に配置された感光体４９ａ、４９ｂ、４９ｃ，４９ｄの周囲にはそれぞれ感光体の表面を一様に帯電させる帯電手段である帯電ローラ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、それぞれの感光体表面を露光する露光手段であるレーザー走査光学系５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄと、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを貯蔵し、それぞれの感光体へ露光手段で書き込まれた静電潜像を現像する現像手段５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄと、図示しない給紙手段から給送され、記録シート搬送ベルト５３で搬送される記録シート５４へトナー像を転写する転写手段である転写チャージャ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄと、記録シート５４へトナー像を転写した後の各感光体表面の残留トナーをクリーニングするゴムブレード等で構成された感光体クリーナ５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄが配置されている。
【００４７】
各感光体への各色のトナー像形成は記録シート搬送ベルト５３による記録シート５４の搬送と同期して行われ、４色のトナー像が転写された記録シート５４は定着手段５７で加熱加圧されて装置外部に搬出される。
【００４８】
ここで、本例における記録シート搬送ベルト５３の張架構造と、記録シート搬送ベルト５３の記録シート５４の搬送以外の機能について述べる。
【００４９】
図５において、記録シート搬送ベルト５３はベルト搬送ローラ５８および５９とテンションローラ６０で張架され、ベルト搬送ローラ５８または５９によって駆動される。ベルト搬送ローラ５８および５９は側板６１へ軸位置を固定して回転可能に保持され、テンションローラ６０は張架された記録シート搬送ベルト５３の平坦部５３ａとほぼ平行に側板６１に設けられた案内溝６２に沿って軸位置が移動可能に支持され、テンションバネ６３によって案内溝６２と平行な矢印Ｉ方向に付勢されることで記録シート搬送ベルト５３へ張力を印加している。
【００５０】
本例のようなタンデム型カラー画像形成装置においては各感光体４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄで形成される各色のトナー像を記録シート５４上にズレを生じることなく重ね合わせることが良好な画像を得る上で極めて重要であり、記録シート５４への画像形成を行う前に、予め、記録シート搬送ベルト５３上へ各色の書き出し位置を意味するマークをトナー像として記録し、このマークの位置間隔を反射型フォトセンサ等で構成した図５のトナー像位置センサ６４で読み取ることで各感光体に対するレーザー走査光学系５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄの走査露光開始タイミングを調整する方法が取られている。このように、記録シート搬送ベルト５３は単に記録シート５４を搬送するだけでなく、各色マーク像を担持する像担持体としの機能も有するものである。
【００５１】
このような目的で記録シート搬送ベルト５３上に担持されたマーク像は、その位置がトナー像位置センサ６４で読み取られた後は不要となるので、図５に示す如くゴムブレード等で構成された搬送ベルトクリーニング手段６５が、前述の案内溝６２の長手方向（矢印Ｉの方向）とほぼ直角の矢印Ｊ方向から図示しない移動機構によって付勢され、記録シート搬送ベルト５３を介してテンションローラ６０と当接してマーク像が除去される。マーク像の除去が完了すると、搬送ベルトクリーニング手段６５は図示しない移動機構によって矢印Ｊとは逆方向に移動して記録シート搬送ベルト５３と離間する。
【００５２】
ここで、搬送ベルトクリーニング手段６５は前述の第１および第２の実施例と同様にテンションローラ６０の付勢方向Ｉと平行に設けた案内溝６２に対して略直角方向から当接するので、記録シート搬送ベルト５３の張力は搬送ベルトクリーニング手段６５の離接動作の影響をほとんど受けることがない。従って、テンションローラ２７のみで像担持体である記録シート搬送ベルト５３への張力印加と像形成補助手段である搬送ベルトクリーニング手段６５の当接力保持ができるので、記録シート搬送ベルト５３の張架駆動構造を簡略化することができる。さらに、例えば搬送ベルトクリーニング手段６５が記録シート搬送ベルトに対する離接動作を行っている時でも感光体４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄのいずれかで形成されたトナー像を転写チャージャ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄによって記録シート５４上に転写をしても記録シート搬送ベルト５３の張力が変動しないので、局所的な画像の伸縮が起こらない。また、搬送ベルトクリーニング手段６５の離接動作に関係なく画像形成を行うことができるので、画像形成装置の単位時間あたりのプリント枚数を低下させることがない。
【００５３】
以上述べたように、本発明の画像形成装置によれば、ベルト状の像担持体へ張力を印加するテンションローラに対して像形成補助手段がベルト状の像担持体を介して当接してもベルト状の像担持体の張力が変動しない。したがって、テンションローラとベルト状の像担持体を介して像形成補助手段の当接をバックアップするローラを共通化することができる。これにより、ベルト状の像担持体を張架するローラの数を低減することができ、装置を安価で小型にすることが可能である。
【００５４】
さらに、請求項１の構成により、タンデム型カラー画像形成装置において、ベルト状の像担持体上に転写された位置合わせ用マーク像を位置センサで読み取ることで、各感光体で形成される各色のトナー像を像担持体上にズレを生じることなく重ね合わせることができ、良好な画像を得ることが可能となる。このとき、テンションローラに対して像形成補助手段がベルト状の像担持体を介して当接してもこの像担持体の張力が変動しないことから、ベルト状の像担持体上の位置合わせ用マーク像がこの像担持体の張力の変動を受けることはない。
【００５５】
さらに、タンデム型カラー画像形成装置において、ベルト状の像担持体上に転写された位置合わせ用マーク像のクリーニングを行うクリーニング手段の離接動作がいずれかの感光体からベルト状の像担持体への転写中に行われても、像担持体の張力変動を最小限に抑えることができるので、画像形成装置の単位時間あたりのプリント枚数を低下させず、高速な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施例を示す装置断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の第２の実施例を示す装置断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例における中間転写体２４の張架構造を示す部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例における中間転写体クリーナ３７の当接構造を示す部分断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置の第３の実施例を示す装置断面図である。
【符号の説明】
１…感光体（像担持体）
１ａ…感光体１の平坦部
２…現像部ローラ
３…テンションローラ
４…クリーニング部ローラ
５…露光部ローラ
８…現像手段
１０…転写手段
１３…クリーニング手段
１５…案内溝
２４…中間転写体
【発明の属する技術分野】
本発明はベルト状の感光体、または、カラー画像形成装置に用いられるベルト状の中間転写体、または、タンデム型カラー画像形成装置に用いられる記録シート搬送ベルトなどのベルト状の像担持体と、前記像担持体に当接する現像手段、または、転写手段、または、クリーニング手段などの像形成補助手段を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、前記像担持体の張架構造と前記像形成補助手段の前記像担持体に対する当接構造に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ベルト状の像担持体を複数のローラで掛け回し、前述のような像形成補助手段を像担持体を介してローラに当接させる構造を有する画像形成装置としては種々のものが提案されている。
【０００４】
例えば第１の従来技術として、特公平３−３２０７２号公報では、ベルト状の感光体を駆動ローラと従動ローラで掛け回し、どちらか一方のローラの表面にゴム等の弾性層を形成し、この弾性層を有するローラ上に位置する感光体へトナー除去用ブレードを当接させて不要なトナーを除去する装置が提案されている。
【０００５】
また第２の従来技術として、特開昭６０−１３７１６７号公報には、複数のローラに掛け回されたベルト状の感光体を有し、トナー像を記録シートへ転写する転写ローラをソレノイド等で付勢して感光体を張架するローラへ当接させる構造が提案されている。
【０００６】
さらに第３の従来技術として、特開昭６３−２９２１５６号公報では、ベルト状の中間転写体を有するカラー画像形成装置において、複数のローラに掛け回された中間転写体のローラ部へ離接可能なトナー除去ブレードを当接させて不要なトナーを除去する装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術のように、ベルト状の感光体や中間転写体等の像担持体を複数のローラで掛け回す構造を有する画像形成装置では、ローラの数を極力少なくすることが構造を簡素化する上で極めて重要である。
【０００８】
しかしながら、各ローラには像担持体への駆動力伝達、像担持体への張力印加、像担持体に当接する現像手段や転写手段、クリーニング手段などの像形成補助手段の当接安定化、像形成補助手段の離接動作に対応した像担持体の張力維持などの様々な機能を果たすことが要求され、ローラの数を削減するには個々のローラが果たす機能を複合化することが必要となる。
【０００９】
ローラの数を削減し、これらの機能を複合化することは相反する作用を起こす場合が多々ある。例えば、像担持体に対して張力を印加するテンションローラと、前述のような像形成補助手段の像担持体への当接力を支えるバックアップローラを共通化した場合、予め所定の張力で張架した像担持体に像形成補助手段を当接させると張力が低下してしまい、像担持体を所望の速度で安定して駆動できなくなることがある。
【００１０】
このような課題は前述の第２、第３の従来技術のように像形成補助手段である転写ローラやトナー除去ブレードなどが離接を行う場合はさらに深刻であり、画像形成中にこれらの像形成補助手段が離接を行うと像担持体の張力が変動し、像担持体の伸縮や駆動力の変動によって局所的に画像を伸縮させてしまう。
【００１１】
また、このような像形成補助手段の離接に伴う局所的な画像伸縮は画像形成装置が連続的な画像形成を行わないタイミングで離接動作を行うことで回避できる場合があるが、連続的な画像形成が行えなくなるために画像形成装置の単位時間あたりのプリント枚数が低下してしまう。
【００１２】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構造で像担持体のテンションローラと像形成補助手段の像担持体への当接力を支えるバックアップローラを共通化し、安価で小型の画像形成装置を提供することを第１の目的とし、また、像担持体に対して像形成補助手段が離接動作を伴う場合でも像担持体の張力変動が極めて小さく、連続的な画像形成が可能な高速の画像形成装置を提供することを第２の目的としている。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、平行に配置された複数の感光体と対向しかつトナー像を担持するベルト状の像担持体と、前記ベルト状の像担持体を張架して掛け回す複数のローラと、前記像担持体を介して前記ローラの１つに当接する像形成補助手段を有するタンデム型の画像形成装置において、前記ローラの少なくとも１つを前記像担持体へ張力を付与するテンションローラとし、前記テンションローラの１つは、前記像担持体へ張力を付与する方向と平行に設けた案内溝で移動自在に支持されており、
前記テンションローラが前記案内溝の方向に沿って付勢されて前記像担持体へ張力を付与することにより前記像担持体が張架されており、前記像形成補助手段が前記像担持体を介して前記テンションローラの１つと当接しており、 前記像形成補助手段は前記像担持体を介して前記テンションローラを付勢しているとともに、前記テンションローラの付勢力は前記案内溝によって支持されて前記張力に影響しないようにされており、前記像担持体上へ記録された前記各感光体の像の書き出し位置を意味する位置合わせ用マーク像を読み取る位置センサが設けられており、更に、前記像形成補助手段が、位置センサで読み取られた前記像担持体の前記マーク像を除去するクリーニング手段であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、実施例に基づき本発明を詳しく説明する。
【００１８】
図１は本発明の画像形成装置の第１の実施例を示す装置断面図である。この第１の実施例の概略動作を図１で説明する。
【００１９】
図１において、ベルト状の像担持体である感光体１は現像部ローラ２、テンションローラ３、クリーニング部ローラ４、露光部ローラ５によって回転可能に張架支持され、現像部ローラ２またはクリーニング部ローラ４によって矢印Ａ方向に駆動される。感光体１は帯電ローラで構成された感光体１に当接する帯電手段６によって一様に接触帯電され、レーザ走査光学系等で構成された露光手段７で静電潜像が記録され、非磁性１成分トナーを有する現像手段８が圧接現像することで静電潜像がトナー像として顕像化される。トナー像は転写バネ９で付勢されて感光体１に当接する転写ローラで構成された転写手段１０によって図示しない給紙手段から給送された記録シート１１へ転写される。トナー像が転写された記録シート１１は定着手段１２で加熱加圧されながら搬送され装置外部に搬出される。
【００２０】
一方、トナー像が記録シート１１へ転写された感光体１はゴムブレード等で構成されたクリーニング手段１３が当接して表面に残留する不要なトナーが掻き落とされる。
【００２１】
なお、本例では感光体１の露光手段７と対向する位置に露光部ローラ５を配置して露光部における感光体１をバックアップすることで、露光部ローラ５を設けない場合に露光部７ａ付近の紙面奥行き方向に発生する皺や振動を防止しているが、感光体１が充分な剛性を有する場合には感光体１の張架構造を簡略化するという本発明の主旨に沿って省略することが可能である。
【００２２】
また、同様の理由で帯電手段６とクリーニング手段１３を感光体１を介してクリーニング部ローラ４へ当接させているが、それぞれの手段に対向して個別のローラを配置して構成しても良い。
【００２３】
ここで、本例における像担持体である感光体１の張架構造と、本例における像形成補助手段である転写手段１０の当接構造について説明する。
【００２４】
図１において、現像部ローラ２、クリーニング部ローラ４、露光部ローラ５は側板１４へ軸位置を固定して回転可能に保持されている。一方、テンションローラ３は、張架された感光体１の平坦部１ａとほぼ平行に側板１４に設けられた案内溝１５に沿って軸位置が移動可能に支持され、テンションバネ１６によって案内溝１５と平行な矢印Ｂ方向に付勢されることで感光体１へ張力を印加している。
【００２５】
これに対して、転写手段１０は転写バネ９により矢印Ｃ方向に付勢され、感光体１を介してテンションローラ３と当接し、矢印Ｂと矢印Ｃの成す角度がほぼ直角となるように構成している。
【００２６】
即ち、転写手段１０の当接力が案内溝１５で支持されるので、感光体１の張力は転写手段１０の当接力の影響をほとんど受けることがなく、例えば、消耗部品である感光体１を各ローラに張架したユニット状態で交換する場合に、交換された感光体１が転写手段１０と当接しても感光体１の張架状態が変化することがない。
【００２７】
なお、本例では感光体１を張架するテンションローラ３に対して感光体１を介して転写手段１０が当接する構成としたが、感光体１を張架するローラの配置を変更し、本例と同様の構成でローラ群に掛け回された感光体１の平坦部と略平行に付勢するテンションローラに対して帯電手段６、または、現像手段８、または、クリーニング手段１３がテンションローラの付勢方向と略直角方向から感光体１を介してテンションローラ３に当接する構成としても同様の効果を得ることができる。
【００２８】
また、本例では案内溝１５の長手方向（矢印Ｂの方向）と矢印Ｃで示される転写手段１０の付勢方向がほぼ直角となるように配置したが、必ずしも直角に限定されるものではなく、記録シート１１の転写部への進入方向や定着手段１２の配置などに応じて案内溝１５の長手方向（矢印Ｂの方向）と矢印Ｃの方向が直角から１０゜程度ずれても良い。
【００２９】
次に、本発明の画像形成装置の第２の実施例を図２から図４を用いて説明する。
【００３０】
図２は本発明の画像形成装置の第２の実施例を示す装置断面図であり、ベルト状の中間転写体を用いたカラー画像形成装置である。
【００３１】
図２において、矢印Ｄ方向に回転する感光体１７の外周には帯電手段である帯電ローラ１８が配置され、感光体１７に当接回転しながら感光体１７の表面が一様に帯電される。
【００３２】
表面が一様に帯電された感光体１７は、露光手段であるレーザー走査光学系１９によって第１色目として例えばイエローの画像情報に応じて選択的に走査露光され、イエロー用の静電潜像が形成される。
【００３３】
静電潜像が記録された感光体１７の回転方向下流側には、現像剤としてそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを貯蔵し、感光体１に対して離接自在な現像手段２０、２１、２２、２３が配置され、形成されたイエロー用の静電潜像はイエロー現像手段２０のみが感光体１７と当接して現像することでイエローのトナー像が形成される。
【００３４】
現像手段の感光体回転方向下流側には、感光体１７に隣接してベルト状の中間転写体２４が中間転写体駆動ローラ２５、バックアップローラ２６、テンションローラ２７、補助ローラ２８に掛け回されており、図示しない駆動源によって感光体１７の周速度と同一速度で駆動されている。また、中間転写体２４は感光体１７と１次転写ローラ２９によって挟持され、図示しない高圧電源から１次転写ローラ２９へ電圧が供給されることで前述の手順で形成されたイエローのトナー像が中間転写体２４の表面に転写される。
【００３５】
中間転写体２４へイエローのトナー像を転写した感光体１７は更に矢印Ｄ方向へ回転し、クリーナーブレード等で構成された感光体クリーナ３０によって感光体１７の表面に残留するトナーが掻き取られ、再び画像形成が可能となる。
【００３６】
同様の手順を第２色目から第４色目の画像（マゼンタ、シアン、ブラック）に対して繰り返し行うことで中間転写体２４上に４色のトナー像が順次重ね合わせて記録される。
【００３７】
中間転写体２４へ４色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙ローラ３１、紙搬送ローラ対３２および３３によって記録シート３４が給送され、これと同期して図示しないクラッチ機構とカム機構によって２次転写ローラ３５が２次転写支点軸３６を中心として矢印Ｅ方向に回転して中間転写体２４を介してバックアップローラ２６と当接し、図示しない高圧電源から電圧が２次転写ローラ３５へ印加されることで中間転写体２４上の４色のトナー像が記録シート３４へ転写される。２次転写を終えた中間転写体２４にはクリーナーブレード等で構成された中間転写体クリーナ３７が図示しないクラッチ機構とカム機構によって矢印Ｆ方向へ回動して当接し、中間転写体２４の表面に残留したトナーが掻き取られ、掻き取りが終了すると転写体クリーナ３７は矢印Ｆとは逆方向に回動して退避する。
【００３８】
４色のトナー像が転写された記録シート３４は、ハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵したヒートローラを有する定着手段３８で加熱加圧しながら挟持搬送されてトナー像が定着される。トナー像が定着された記録シート３４は排紙ローラ対３９および４０によって装置外部へと排出され、カラー画像記録が完了する。
【００３９】
ここで、本例における像担持体である中間転写体２４の張架構造と、本例における像形成補助手段である中間転写体クリーナ３７の当接構造について図３および図４を用いて説明する。
【００４０】
図３は本発明の第２の実施例における中間転写体２４の張架構造を示す部分断面図である。図３において、バックアップローラ２６と本図に図示しない中間転写体駆動ローラ２５および補助ローラ２８は側板４１へ軸位置を固定して回動可能に保持されている。一方、テンションローラ２７は張架された中間転写体２４の平坦部２４ａとほぼ平行に側板４１に設けられた案内溝４２に沿って軸位置が移動可能に支持され、加圧支点軸４３を中心として回動可能な加圧レバー４４とテンションバネ４５によって案内溝４２と平行な矢印Ｇ方向に付勢されることで中間転写体２４へ張力を印加している。この張架構造は中間転写体２４の両側面に設けられており、各側面の加圧レバー４４に設けた複数のテンションバネ掛け４４ａのいずれかにテンションバネ４５を掛けることで中間転写体２４に印加する張力の絶対値とバランスが調整可能な構造となっており、中間転写体２４の駆動時の蛇行を防止している。
【００４１】
また、図４は本発明の第２の実施例における中間転写体クリーナ３７の当接構造を示す部分断面図である。図４において、クリーナーカム４６が図示しないクラッチ機構によって回動するとクリーナバネ４７の付勢力で中間転写体クリーナは矢印Ｆ方向に回動し、クリーナーブレードが矢印Ｈ方向に付勢されながら中間転写体２４を介してテンションローラ２７へ当接する。このとき、矢印Ｈの方向が前述のテンションローラ２７の中間転写体２４の付勢方向である矢印Ｇと略直角方向となるように配置してある。なお、中間転写体クリーナ３７の離接動作の回動中心は中間転写体クリーナ３７の内部に回収された廃トナーを回転しながら紙面奥行き方向に搬送する搬出スクリュー４８の回転中心と同一とすることで、中間転写体クリーナ３７の離接揺動動作によって転写体クリーナ３７と廃トナーが回収される図示しない廃トナーボトルとの結合部分が受ける運動が単純な回転運動となるので廃トナー漏れ防止構造を単純化することができる。
【００４２】
さて、図３および図４の説明からわかるように、テンションローラ２７を支持する案内溝の長手方向（矢印Ｈの方向）が中間転写体の張力付勢方向Ｇとほぼ直角であり、中間転写体クリーナ３７の当接力のほとんどは案内溝４２で支持されるので、中間転写体２４の張力は中間転写体クリーナ３７の離接動作の影響をほとんど受けることがない。従って、テンションローラ２７のみで中間転写体２４への張力印加と中間転写体クリーナ３７の当接力保持ができるので、中間転写体２４の張架駆動構造を簡略化することができる。さらに、例えば記録シート３４への２次転写が行われている時に中間転写体クリーナ３７の当接が行われても中間転写体２４の張力が大きく変動せず、局所的な画像の伸縮が起こらない。また、２次転写が行われている時に中間転写体クリーナ３７を当接させることができるので、クリーニング後の中間転写体に対して即座に次の画像の第１色目の転写を開始することができるので、画像形成装置の単位時間あたりのプリント枚数を低下させることがない。
【００４３】
なお、本例ではテンションローラ２７に対して像担持体である中間転写体２４を介して像形成補助手段である中間転写体クリーナ３７が離接する構成としたが、中間転写体２４を張架するローラの配置を変更し、本例と同様の構成でローラ群に掛け回された中間転写体２４の平坦部と略平行に案内溝を設け、この案内溝に沿ってテンションローラを付勢することで中間転写体２４へ張力を印加する構成とし、このテンションローラの案内溝に対して、２次転写ローラ３５のような転写手段が略直角方向から中間転写体２４を介してテンションローラ２７と離接する構成としても同様の効果を得ることができる。
【００４４】
次に、本発明の画像形成装置の第３の実施例を図５を用いて説明する。
【００４５】
図５は本発明の画像形成装置の第３の実施例を示す装置断面図であり、一般にタンデム型と称されるカラー画像形成装置である。
【００４６】
図５において、平行に配置された感光体４９ａ、４９ｂ、４９ｃ，４９ｄの周囲にはそれぞれ感光体の表面を一様に帯電させる帯電手段である帯電ローラ５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、それぞれの感光体表面を露光する露光手段であるレーザー走査光学系５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄと、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを貯蔵し、それぞれの感光体へ露光手段で書き込まれた静電潜像を現像する現像手段５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄと、図示しない給紙手段から給送され、記録シート搬送ベルト５３で搬送される記録シート５４へトナー像を転写する転写手段である転写チャージャ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄと、記録シート５４へトナー像を転写した後の各感光体表面の残留トナーをクリーニングするゴムブレード等で構成された感光体クリーナ５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄが配置されている。
【００４７】
各感光体への各色のトナー像形成は記録シート搬送ベルト５３による記録シート５４の搬送と同期して行われ、４色のトナー像が転写された記録シート５４は定着手段５７で加熱加圧されて装置外部に搬出される。
【００４８】
ここで、本例における記録シート搬送ベルト５３の張架構造と、記録シート搬送ベルト５３の記録シート５４の搬送以外の機能について述べる。
【００４９】
図５において、記録シート搬送ベルト５３はベルト搬送ローラ５８および５９とテンションローラ６０で張架され、ベルト搬送ローラ５８または５９によって駆動される。ベルト搬送ローラ５８および５９は側板６１へ軸位置を固定して回転可能に保持され、テンションローラ６０は張架された記録シート搬送ベルト５３の平坦部５３ａとほぼ平行に側板６１に設けられた案内溝６２に沿って軸位置が移動可能に支持され、テンションバネ６３によって案内溝６２と平行な矢印Ｉ方向に付勢されることで記録シート搬送ベルト５３へ張力を印加している。
【００５０】
本例のようなタンデム型カラー画像形成装置においては各感光体４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄで形成される各色のトナー像を記録シート５４上にズレを生じることなく重ね合わせることが良好な画像を得る上で極めて重要であり、記録シート５４への画像形成を行う前に、予め、記録シート搬送ベルト５３上へ各色の書き出し位置を意味するマークをトナー像として記録し、このマークの位置間隔を反射型フォトセンサ等で構成した図５のトナー像位置センサ６４で読み取ることで各感光体に対するレーザー走査光学系５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄの走査露光開始タイミングを調整する方法が取られている。このように、記録シート搬送ベルト５３は単に記録シート５４を搬送するだけでなく、各色マーク像を担持する像担持体としの機能も有するものである。
【００５１】
このような目的で記録シート搬送ベルト５３上に担持されたマーク像は、その位置がトナー像位置センサ６４で読み取られた後は不要となるので、図５に示す如くゴムブレード等で構成された搬送ベルトクリーニング手段６５が、前述の案内溝６２の長手方向（矢印Ｉの方向）とほぼ直角の矢印Ｊ方向から図示しない移動機構によって付勢され、記録シート搬送ベルト５３を介してテンションローラ６０と当接してマーク像が除去される。マーク像の除去が完了すると、搬送ベルトクリーニング手段６５は図示しない移動機構によって矢印Ｊとは逆方向に移動して記録シート搬送ベルト５３と離間する。
【００５２】
ここで、搬送ベルトクリーニング手段６５は前述の第１および第２の実施例と同様にテンションローラ６０の付勢方向Ｉと平行に設けた案内溝６２に対して略直角方向から当接するので、記録シート搬送ベルト５３の張力は搬送ベルトクリーニング手段６５の離接動作の影響をほとんど受けることがない。従って、テンションローラ２７のみで像担持体である記録シート搬送ベルト５３への張力印加と像形成補助手段である搬送ベルトクリーニング手段６５の当接力保持ができるので、記録シート搬送ベルト５３の張架駆動構造を簡略化することができる。さらに、例えば搬送ベルトクリーニング手段６５が記録シート搬送ベルトに対する離接動作を行っている時でも感光体４９ａ、４９ｂ、４９ｃ、４９ｄのいずれかで形成されたトナー像を転写チャージャ５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄによって記録シート５４上に転写をしても記録シート搬送ベルト５３の張力が変動しないので、局所的な画像の伸縮が起こらない。また、搬送ベルトクリーニング手段６５の離接動作に関係なく画像形成を行うことができるので、画像形成装置の単位時間あたりのプリント枚数を低下させることがない。
【００５３】
以上述べたように、本発明の画像形成装置によれば、ベルト状の像担持体へ張力を印加するテンションローラに対して像形成補助手段がベルト状の像担持体を介して当接してもベルト状の像担持体の張力が変動しない。したがって、テンションローラとベルト状の像担持体を介して像形成補助手段の当接をバックアップするローラを共通化することができる。これにより、ベルト状の像担持体を張架するローラの数を低減することができ、装置を安価で小型にすることが可能である。
【００５４】
さらに、請求項１の構成により、タンデム型カラー画像形成装置において、ベルト状の像担持体上に転写された位置合わせ用マーク像を位置センサで読み取ることで、各感光体で形成される各色のトナー像を像担持体上にズレを生じることなく重ね合わせることができ、良好な画像を得ることが可能となる。このとき、テンションローラに対して像形成補助手段がベルト状の像担持体を介して当接してもこの像担持体の張力が変動しないことから、ベルト状の像担持体上の位置合わせ用マーク像がこの像担持体の張力の変動を受けることはない。
【００５５】
さらに、タンデム型カラー画像形成装置において、ベルト状の像担持体上に転写された位置合わせ用マーク像のクリーニングを行うクリーニング手段の離接動作がいずれかの感光体からベルト状の像担持体への転写中に行われても、像担持体の張力変動を最小限に抑えることができるので、画像形成装置の単位時間あたりのプリント枚数を低下させず、高速な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施例を示す装置断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の第２の実施例を示す装置断面図である。
【図３】本発明の第２の実施例における中間転写体２４の張架構造を示す部分断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例における中間転写体クリーナ３７の当接構造を示す部分断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置の第３の実施例を示す装置断面図である。
【符号の説明】
１…感光体（像担持体）
１ａ…感光体１の平坦部
２…現像部ローラ
３…テンションローラ
４…クリーニング部ローラ
５…露光部ローラ
８…現像手段
１０…転写手段
１３…クリーニング手段
１５…案内溝
２４…中間転写体
Claims (1)
- 平行に配置された複数の感光体と対向しかつトナー像を担持するベルト状の像担持体と、前記ベルト状の像担持体を張架して掛け回す複数のローラと、前記像担持体を介して前記ローラの１つに当接する像形成補助手段を有するタンデム型の画像形成装置において、
前記ローラの少なくとも１つを前記像担持体へ張力を付与するテンションローラとし、前記テンションローラの１つは、前記像担持体へ張力を付与する方向と平行に設けた案内溝で移動自在に支持されており、
前記テンションローラが前記案内溝の方向に沿って付勢されて前記像担持体へ張力を付与することにより前記像担持体が張架されており、
前記像形成補助手段が前記像担持体を介して前記テンションローラの１つと当接しており、
前記像形成補助手段は前記像担持体を介して前記テンションローラを付勢しているとともに、前記テンションローラの付勢力は前記案内溝によって支持されて前記張力に影響しないようにされており、
前記像担持体上へ記録された前記各感光体の像の書き出し位置を意味する位置合わせ用マーク像を読み取る位置センサが設けられており、
更に、前記像形成補助手段が、位置センサで読み取られた前記像担持体の前記マーク像を除去するクリーニング手段であることを特徴とする画像形成装置。
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