JP4343611B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は静電記録方式や電子写真記録方式など像担持体に形成した像をシートに転写して記録する画像形成装置に関する。

従来の電子写真方式を用いた画像形成装置のプリンタは、例えば特開平9-304988号等に示されるように種々開発されている。

これを簡単に説明すると、図９に示すように、光、磁気、電荷等を利用して像担持体たる感光体ドラム11上に潜像を形成し、潜像を顕像化して可視画像を得る画像形成手段10と、上記画像形成部から可視画像をシートに転写する転写手段30と、操作者によってセットされたシートを前記転写手段まで搬送する手差し給送手段20と、シート上に転写された画像をシート上に定着するための定着手段40とを有している。

前記手差し給送手段20は、操作者によってセットされたシートＰを保持する給送トレイ21、前記シートＰをレジストローラへと送り出すピックアップローラ22及び給送ガイド24、そしてシートＰのレジストレイションを合わせ、シートＰを画像形成部の画像形成タイミングに合わせて画像転写領域Ｔへ送り出すためのレジストローラ対25から構成される。

前記転写手段30は感光体ドラム11に対して対向する位置に配設された転写ローラ31を有し、感光体ドラム11上に形成された可視画像（トナー像）を、前記転写ローラ31によってシートＰ上に転写させ、このトナー像を定着手段40において定着することで出力画像を得る。

特開平０９−３０４９８８号公報

上記の画像形成装置は、高生産性を求めるための大型高速機とオフィス等で手軽に使えるデスクトップ型の小型機とが用いられている。近年ではオフィス等で用いられる小型の画像形成装置では、各メーカーとも小型化・低価格化を推進し、小型・低価格であることが装置の大きなセールスポイントとなっている。

ところが、上記従来例で示したような構成をとる以上、給送部・画像形成部・転写部・定着部のスペースが必要であり、これらをある程度小スペース化したとしても、完全になくすことは出来ず、さらなる大幅な小型化を阻害してきた。従って部品点数も大幅に削減することが出来ず、低価格化にも限界があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成によりシート給送スペースの大幅な簡略化及び部品点数の大幅な削減を達成し、小型化・低価格化を実現した画像形成装置を提供するものである。

上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、シートを搬送して像担持体に形成した像を転写形成する画像形成装置において、前記像担持体に形成した像をシートに転写するための転写回転体と、前記転写回転体を前記像担持体に当接離隔するための接離手段と、を有し、シートを前記転写回転体に突き当ててセットするよう構成したことを特徴とする。

本発明は、簡易な構成により転写回転体にシートレジスト機能を追加することによって、シート給送機構の大幅な簡略化が可能となり、部品点数も削減でき、小型化・低価格化を実現する効果がある。

次に本発明の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明の画像形成装置はシートに画像を形成する複写機やプリンタ、ファクシミリ装置等に用いることができるが、ここではレーザービームプリンタを例示して説明する。

〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係るプリンタの断面模式説明図である。このプリンタは、大別して画像形成手段10、給送機能も兼ねた転写手段30、定着手段40から構成される。

（全体構成）
画像形成手段10は、像担持体としての感光体ドラム11がその中心で回転可能に軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光体ドラム11の外周面に対向してその回転方向には一次帯電器12、光学系13、現像装置14が配置されている。

画像形成に際しては、回転する感光体ドラム11の表面に一次帯電器12において均一な帯電量の電荷を与える。次いで光学系13により、記録画像信号に応じて変調した書き込み光を感光体ドラム11上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。さらに現像剤（以下「トナー」と呼ぶ）を収納した現像装置14によって上記静電潜像を顕像化する。

顕像化された可視画像をシートＰに転写する画像転写領域Ｔの下流側では、感光体ドラムクリーニング装置15によりシートに転写されずに感光体ドラム11上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、トナーによる画像形成が行われる。

定着手段40は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を備えた定着ローラ41と、そのローラに加圧される42（このローラにも熱源を備える場合もある）、及び上記ローラ対のニップ部へシートＰを導くための定着前ガイド43、また、上記ローラ対から排出されてきたシートＰをさらに排出トレイ45へ導き出すための排出ローラ対44から構成されている。

前記定着手段40の上部には定着手段からの排熱を行うファン61が配されている。また、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板や、モータドライブ基板などから構成される電装部71が設けられている。

（転写手段）
転写手段30及び画像形成手段10は，水平よりシート搬送方向前方へ向かって略斜め下方へ向かうように配置され、操作者がシートＰをセットする場合、シートが自重によって容易に装置内部にセッティングできるように構成されている。

転写手段30は、所定の電気抵抗を持ち、かつ表面摩擦抵抗の高いソリッドゴムで構成された転写回転体としての転写ローラ31にバイアス印加することで感光体ドラム11に形成されたトナー像を搬送されるシートＰに転写するように構成されている。これにより、後述するようにローラ表面に突き当てられたシートを確実に搬送するとともに、該シートにトナー像を転写することができる。

なお、本実施形態では転写ローラ31として芯金と導電性に優れた例えばウレタン、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ等のゴム材料のローラからなる転写ローラ31で構成され、この転写ローラ31が感光体ドラム11に加圧、当接するための加圧バネ32によって感光体ドラム11方向へ付勢されている。

前記転写ローラ31は給送前のシートＰを保持して画像転写領域Ｔまでシートをガイドする給送トレイ35に取り付けられ、この給送トレイ35には該トレイ35にシートをセットし易くするとともに、画像形成装置内部に異物が入り込むのを防止するための給送上ガイド38が取り付けられている（なお、給送上ガイド38の上端である給送口37はシートを挿入し易くするために、大きく開かれている）。そして、画像転写領域Ｔから定着手段40までシートＰを案内する転写後ガイド33が給送トレイ35と一体的に形成され、これらが一体となった転写ホルダ36が回動軸34を中心にして回動可能に構成されている。

また、転写ホルダ36の下面側には回転軸82を中心に回転可能な偏心カム81が当接しており、この偏心カム81を制御部84からの信号で駆動するモータ83によって回転制御することにより、転写ホルダ36が揺動して転写ローラ31が感光体ドラム11に当接、離間するようになっている。

（シートのセット構成）
次に上記構成の画像形成装置にシートをセットして画像形成する場合について説明する。図２は転写ホルダ36が揺動して転写ローラ31が感光体ドラム11から離間した状態を示す断面説明図である。

前記転写ローラ31は感光体ドラム11方向へ所定の範囲で平行移動可能に給送トレイ35に取り付けられ、その状態で前述したように加圧バネ32によって感光体ドラム11方向へ付勢されている。そして、この転写ローラ31は感光体ドラム11から離間した状態では（図２参照）、感光体ドラム11に当接した状態（図１参照）よりも上方へ位置し、転写ローラ31が給送トレイ35の面よりも突出するように構成されている。

転写ローラ31が感光体ドラム11から離間した状態において、使用者は給送口37から給送トレイ35と給送上ガイド38の間にシートＰを挿入し、その先端を転写ローラ31の表面に突き当ててセットする。このとき、給送上ガイド38がシートＰを適正位置にガイドし、また前述したように転写ローラ31は開放状態（図２に示すように、転写ローラ31が感光体ドラム11から離間した状態）にあって加圧状態（図１に示すように、転写ローラ31が感光体ドラム11に当接した状態）より上方に位置しているため（加圧状態のときの転写ローラ31の位置は図２の二点鎖線で示す位置）、セット時にシートＰが転写ローラ31を乗り越えてセットされてしまうことがない。また、転写ローラ31は感光体ドラム11と平行に取り付けられているために、転写ローラ31にシート先端を突き当てることによりシートＰは斜行がなくなり、シートＰの前端のレジストレイションが合わせられる。なお、シートＰの幅方向のレジストレイションは図示しないサイド規制板により合わせられている。

（画像形成動作）
上記のようにしてシートＰをセットした後、画像形成動作開始信号が発せられると、感光体ドラム11が回転するとともに、光学系13から露光が行われて感光体ドラム11上にトナー像が形成される。このとき、感光体ドラム11の回転によって、可視画像が画像転写領域Ｔに到達するタイミングに合わせて転写ローラ31が感光体ドラム11に対して加圧され、回転を開始し、シートＰが画像転写領域Ｔに搬送されてトナー像が転写される。

この時、給送ガイド38や給送トレイ35も転写ホルダ36と一体となって可動するため、給送性能を悪化させることはない。

ここで、上記転写タイミングについて、図３及び図４を用いて詳細に説明する。

図３は画像形成手段及び転写手段の模式説明図である。図３に示すように、光学系13が露光位置Ｐ1において露光を行い、感光体ドラム11上に静電潜像を形成する。さらに現像位置Ｐ2において、現像装置14によって静電潜像をトナー現像した顕像化する。顕像化された可視画像は感光体ドラム11の回転によって転写位置Ｔまで移動する。

一方、転写ローラ31及びシートＰは、感光体ドラム上の可視画像が画像転写領域Ｔに達するタイミングに合わせて転写ホルダ36を回動させ、転写ローラ31の駆動を開始する。

上記一連のタイミングをタイムチャートにしたものが図４である。図４によれば、プロセス速度をＶp(mm/s)とすると、露光位置Ｐ1において露光が開始された後、Ａ／Ｖp秒後〔Ａ：露光位置Ｐ1から現像位置Ｐ2までの距離(mm)〕に現像位置Ｐ2において現像が開始される。その後、Ｂ／Ｖp秒後〔Ｂ：現像位置Ｐ2から画像転写領域Ｔまでの距離(mm)〕に可視画像先端は、画像転写領域Ｔに達する。

一方、転写ローラは、可視画像先端が画像転写領域Ｔに達する時間より（Ｃ＋Ｄ）／Ｖp秒前〔Ｃ：転写ローラ31に当接したシート先端から画像転写領域Ｔまでの距離(mm)、Ｄ：シートＰ上に設定された余白(mm)〕に感光体ドラム11に対し当接、回転を開始する。

以上の一連の動作により、シートＰ上の適切な位置に可視画像を転写することが出来る。

なお、本実施形態では転写タイミングが耐久による転写ローラ31の表面性の変化やシートＰの吸湿による先端形状の不均一性の影響を受けて変動する場合に備え、操作者が不図示のスイッチ等により、図１における接離手段80の制御部84から駆動モータ83への電気信号を伝達するタイミングを微少範囲で調整可能に構成している。これにより、転写ローラ31の表面性が変化した場合等は前記微調整を行うことで、転写ローラ31の感光体ドラム11に対する接離タイミングを調整し、転写タイミングを適正化することが出来る。

図５は転写ローラ31の駆動伝達構成説明図である。図５に示すように、感光体ドラム11の回転軸一方端部には駆動モータ16が取り付けられ、これによって感光体ドラム11が回転可能になっている。また、ドラム軸の他方端部には駆動伝達ギア17が固着されている。

一方、転写ローラ31のローラ軸端部には転写ローラ駆動ギア39が固着されており、感光体ドラム11に転写ローラ31が当接すると、駆動伝達ギア17が転写ローラ駆動ギア39と噛み合い、転写ローラ31が回転を開始する。なお、転写ローラ駆動ギア39の歯先円直径と転写ローラ31の外径は略同一に設計されている。従って本構成であれば、転写ローラ31は簡易な構成で感光体ドラム11への加圧と同時に回転を開始することが出来、シートＰを適正なタイミングで画像転写領域に搬送できる。

以上のような構成によって、転写ローラ31にシートレジスト機能及びシート給送機能を持たせることが可能となり、従来の給送ローラ群をなくすことが出来、装置の小型化に大きく貢献することが出来る。また、給送ローラ群を廃止することによって、コストも大幅に低く抑えることが出来る。

〔参考例〕
次に本願発明の参考例について、図６乃至図８を参照して説明する。なお、本参考例は前述した第１実施形態とシートセット構成が異なり、他の構成は同一であるため、ここでは異なる構成部分についてのみ説明し、同一機能を有する部材は同一符号を付して説明を省略する。

図６は(a)が転写ローラ31と感光体ドラム11が離間し、操作者が転写シートＰをセットした状態を示し、(b)が転写ローラ31と感光体ドラム11が当接し、給送動作が開始される状態を示す断面説明図である。

本参考例の給送トレイ35は、ここにシートＰを載置したときに給送口37から転写ローラ31へ向かってシートＰが自重で転写ローラ31側へ確実に滑り落ちるシート給送路が形成されるように、傾斜をもつように構成されている。

また、前記シート給送路の転写ローラ31の直前にはシャッタ51が設けられている。このシャッタ51は転写ホルダ36内に設けられたシャッタバネ52及びシャッタ押部材54によって上下に移動してシート給送路を開閉可能である。

すなわち、図６(a)に示すように、転写ホルダ36が下方に位置して転写ローラ31が感光体ドラム11から離間しているときはシャッタ押部材54によって押し上げられ、シート給送路にセットされたシートが自重落下するのを規制する。

一方、図６(b)に示すように、転写ホルダ36が偏心カム81によって押し上げられ、転写ローラ31が感光体ドラム11に当接すると、シャッタ51は前記シャッタ押部材54の押圧がなくなって下方へ下がり、シート給送路にセットされたシートの自重落下の規制解除する。

上記構成において、感光体ドラム11と転写ローラ31が離間している時、転写ホルダ36の回動に伴ってシャッタ51がシャッタ押部材54によって押され、操作者によってセットされたシートＰの先端は、シャッタ51に突き当てられ、その状態で保持される。

一方、画像形成時は、転写ローラ31が感光体ドラム11と当接するために転写ホルダ36が回動されると、シャッタ51とシャッタ押部材54が離間し、シャッタバネ52によってシャッタ51は移動して給送口が開放され、シャッタ51によって規制されていたシートＰは自重によって転写ローラ31に当接し、さらに転写ローラ31の回転によって画像形成領域Ｔへと搬送される。

転写タイミングについては、図７に示すように、シャッタ位置から転写ローラ31表面までの距離Ｅ(mm)を考慮して設定されれば、第１実施形態の場合と同様にシートＰを適正なタイミングで画像転写領域に搬送することができる。

シャッタ51が開放されるタイミングを図８に示す。図８(a)はシートＰの先端がシャッタ51に突き当てられてセットされた状態であり、転写ホルダ36は最下段に位置し、シャッタ51は閉じている。この状態から図８(b)に示すように、偏心カム81が約１／４回転すると転写ホルダ36は中段に位置し、シャッタ51が開放される。

シャッタ51の開放に伴って、シートＰは自重により滑り落ちて転写ローラ31表面まで突き当たる。このとき転写ローラ31は、未だ感光体ドラム11に当接してないため、回転を開始していない。そして図８(c)に示すように、偏心カム81がさらに約１／４回転すると転写ホルダ36は最上段に位置し、転写ローラ31は感光体ドラム11に当接して回転を開始し、突き当てられていたシートＰの給送を搬送・転写動作を行う。

このようにシャッタ51を開放するタイミングを転写ローラ31の回転開始タイミングより前にすることで、回転している転写ローラ31の表面にシートＰを突き当てた場合のように、転写ローラ31の回転によってシート先端が弾かれて適正なタイミングで給送されないという問題が防止される。

また、本参考例においても、転写タイミングが耐久による転写ローラ31の表面性の変化やシートＰの吸湿による先端形状の不均一性の影響を受けて変動する場合に備え、図１における接離手段80の制御部84から駆動モータ83への電気信号を伝達するタイミングを微少に調整することによって、転写ローラ31の感光体ドラム11に対する接離タイミングを調整し、転写タイミングを適正化することが出来る。

以上のように本参考例によれば、第１実施形態で述べた作用効果と同様の効果を得られるばかりでなく、給送時、操作者がシート先端を転写ローラ31に突き当てないので、転写ローラ表面を衝撃による傷・磨耗から防ぐことが出来る。

またシャッタ51によってシートＰのセット時にシートＰが転写ローラ31を乗り越えてセットされてしまうのを確実に防ぐことができる。

さらにシャッタ51によってシートＰを突き当ててセットするために、シートＰのレジストレイションを合わせることも容易かつ適正に行うことが出来る。

〔他の実施形態〕

前述した実施形態では接離手段としてカム及び駆動モータを利用した構成を紹介したが、接離手段としてはソレノイドを利用した構成や、電磁クラッチを利用して感光体ドラム等の駆動源から駆動を伝達する構成であっても差し支えない。

また、前述した実施形態では転写回転体としてローラ形状の転写ローラ31を用いた例を示したが、これは感光体ドラム11にシートを押圧して搬送力を付与出来、且つ転写バイアスを印加して感光体ドラム上のトナー像をシートに転写し得る部材であれば、必ずしもローラ形状でなくてもよく、例えばエンドレスベルト等の回転体であってもよい。

第１実施形態に係るプリンタの断面模式説明図である。 転写ホルダが揺動して転写ローラが感光体ドラムから離間した状態を示す断面説明図である。 第１実施形態に係る画像形成手段及び転写手段の模式説明図である。 転写タイミングチャートである。 転写ローラの駆動伝達構成説明図である。 参考例に係るプリンタの断面模式説明図であり、(a)は転写ローラと感光体ドラムが離間し、操作者が転写シートをセットした状態を示し、(b)は転写ローラと感光体ドラムが当接し、給送動作が開始される状態を示す断面説明図である。 参考例に係る画像形成手段及び転写手段の模式説明図である。 転写ローラが感光体ドラムに当接する前にシャッタが開放する状態説明図である。 従来技術に係るプリンタの説明図である。

Ｐ …シート
Ｔ …画像転写領域
10 …画像形成手段
11 …感光体ドラム
12 …一次帯電器
13 …光学系
14 …現像装置
15 …感光体ドラムクリーニング装置
16 …駆動モータ
17 …駆動伝達ギア
30 …転写手段
31 …転写ローラ
32 …加圧バネ
33 …転写後ガイド
34 …回動軸
35 …給送トレイ
36 …転写ホルダ
37 …給送口
38 …給送上ガイド
39 …転写ローラ駆動ギア
40 …定着手段
41 …定着ローラ
43 …定着前ガイド
44 …排出ローラ対
51 …シャッタ
52 …シャッタバネ
54 …シャッタ押部材
61 …ファン
71 …電装部
80 …接離手段
81 …偏心カム
82 …回転軸
83 …モータ
84 …制御部

Claims (4)

1. シートを搬送して像担持体に形成した像を転写形成する画像形成装置において、
   シートを積載し、揺動可能なトレイと、
   前記トレイに取り付けられ、前記像担持体に形成した像をシートに転写するための転写回転体と、
   前記転写回転体を前記像担持体に向けて付勢する付勢手段と、
   前記トレイを揺動させて、前記転写回転体を前記像担持体に当接離隔するための接離手段と、
   を有し、
   前記転写回転体は、前記像担持体から離間しているときは、前記トレイのシート積載面よりも前記像担持体の方向へ突出しており、
   前記接離手段は、画像形成に際して回転する像担持体に形成した画像が画像転写領域へ移動するタイミングと、シートが前記画像転写領域へ搬送されるタイミングが一致するように、前記転写回転体を前記像担持体に当接させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写回転体は、回転する像担持体に当接した後に回転することでシートを搬送することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記接離手段は、前記像担持体に像を形成するタイミングに応じて前記転写回転体を前記像担持体に当接させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記接離手段は、前記転写回転体を前記像担持体に当接させるタイミングを調整可能であることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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