JP4467456B2 - 画像形成装置の用紙搬送機構 - Google Patents

Description

本発明は、用紙搬送機構、特に、画像形成装置の用紙搬送経路における用紙搬送機構に関する。

電子写真方式による画像形成装置では、像担持体である感光体ドラムの周辺に帯電器、露光器、現像装置、転写装置、クリーニング装置等が設けられている。また、感光体ドラムの転写材下流側には定着装置が設けられている。このような画像形成装置では、まず、帯電器により感光体ドラムの表面が一様に帯電される。その後、画像情報に基づき、露光器によって感光体ドラムが露光され、感光体ドラム表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置によって現像される。ここで、フルカラー画像形成装置の場合は、シアン現像剤、マゼンダ現像剤、イエロー現像剤、ブラック現像剤をそれぞれ収容する４つ現像ユニットが設けられ、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４つの色のトナー画像が現像される。その後、現像されたトナー画像は、転写装置において給紙部から搬送された転写材上に転写され、さらに定着装置により定着され排出部に排出される。感光体ドラムに残留した残留現像剤は、クリーニング手段によりクリーニングされる。

このような画像形成過程において、転写材としての用紙を搬送するため、給紙部と排出部との間には用紙を搬送する搬送経路が設けられている。また、用紙の両面に画像形成を行う画像形成装置においては、用紙の第１面に画像を形成した後に第２面に画像を形成するために再給紙するための戻し搬送経路が設けられている。

近年来、フルカラー画像形成装置の個人的利用の増加に伴い、画像形成装置の小型化が求められている。用紙の搬送経路を直線状にすると、装置全体が大型になることが多い。そこで、用紙の搬送経路の一部に円弧状に折り曲げたガイド部を設けることで、小型化を図る方案が提案されている。また、円弧状部分の曲率半径を小さくするために円弧状搬送経路上に設けられている金属製のＵ字形ガイドに有機系のコーティング材を塗布する方法も用いられている。
特開２００１-２６０４６７号公報

しかし、円弧状に折り曲げたガイド部の曲率半径を小さく設定すると、直線状の搬送経路から搬送された用紙が折り曲げられたガイド部に衝突し、衝突音が発生するとともに、用紙の角折れ、ジャムなどが発生しやすい。また、金属製のＵ字形ガイドに有機系のコーティング材を塗布することはコストアップにつながる。また、カラー画像形成の場合、特に両面画像形成の場合は、片面印字時のトナーの量が多いため、片面印字定着後の用紙の腰が強くなる傾向があり、Ｕ字型搬送ガイドでの搬送性が良くない。

本発明の目的は、簡単な構造で、大きなスペースを必要としない用紙搬送機構を提供することである。

請求項１に係る用紙搬送機構は、用紙の両面に画像形成を行う画像形成装置において、用紙の第１面に画像を形成した後に第２面に画像を形成するために再給紙する戻し搬送経路に設けられた用紙搬送機構であって、搬送ローラ対と、搬送ガイドと、搬送ガイド板とを備えている。ここで、搬送ローラは、戻し搬送経路に設けられたものである。搬送ガイドは、Ｕ字形状であって、用紙搬送方向の下流側に設けられ、用紙の搬送方向を変更させるためのものである。搬送ガイド板は搬送ローラ対と搬送ガイド部との間に設けられ、用紙に撓みが形成されるように用紙を搬送するためのものである。また、搬送ガイド板には、戻し搬送経路において搬送ローラ対と搬送ガイド部との間に形成された湾曲部を有し、湾曲部は、搬送方向と直交する方向に設けられ上向きに突出する凸部である。

画像形成過程において、用紙は搬送経路に沿って搬送される。面画像形成装置においては、用紙の第１面に画像を形成した後に第２面に画像を形成するため用紙の搬送方向を変更して再給紙するための戻し搬送経路が設けられており、戻し搬送経路上には用紙搬送経路の搬送ローラと搬送ガイドが設けられている。また、装置全体の小型化を図るため、搬送ガイドの曲率半径を小さく設定する場合が多い。また、カラー画像形成の場合、片面印字時のトナーの量が多いため、片面印字定着後の用紙の腰が強くなる傾向があり、用紙の搬送方向を変更させる搬送ガイドが設けられている円弧状の搬送経路において搬送性がよくない。
ここでは、用紙搬送経路の搬送ローラと搬送ガイドとの間に形成された湾曲部を有する搬送ガイド板を設けることで、簡単な構造で、搬送ローラと搬送ガイドとの間の用紙に撓みを形成させることができる。したがって、円弧状に折り曲げたガイド部の曲率半径が小さく設定された場合でも、用紙が直線状の搬送経路から搬送ガイドが設けられている円弧状の搬送経路に進入する際の衝突を軽減することができる。また、従来の金属製のＵ字形ガイドに有機系のコーティング材を塗布することなく、用紙の円滑な搬送を実現することができ、コーティング材を塗布する場合と比べて、コストダウンを図ることができる。

また、搬送ガイド板の湾曲の形状は、搬送方向と直交する方向に設けられた凸部である。用紙搬送経路の搬送ローラは、通常軸方向に分割されたローラ対であって、用紙がローラ対を通過する際、軸方向のローラのある部分とローラのない部分とで搬送方向に平行な向きの撓みが僅かに形成され、紙に腰が形成される場合がある。このような撓みは、用紙を直線的に搬送するためには有効であるが、Ｕ字型搬送を通過させる場合は用紙が曲がりにくくなる。ここでは、用紙搬送経路の搬送ローラと搬送ガイドとの間に形成された湾曲部を有する搬送ガイド板を設けることで、搬送ローラ対とＵ字型搬送の間で用紙の腰をやわらげ、用紙の円滑な搬送を実現することができる。
そこで、本願発明を適用することにより、簡単な構造で、搬送経路における用紙の腰をやわらげ、用紙の円滑な搬送を実現することができる。また、用紙が直線状の搬送経路から搬送ガイドが設けられている円弧状の搬送経路に進入する際の衝突を軽減することができる。

本発明では、搬送ローラと搬送ガイドとの間で用紙に撓みが形成されるように用紙を搬送する撓み形成機構搬を設けている。これにより搬送経路における用紙の腰をやわらげ、用紙の円滑な搬送を実現することができる。また、用紙が直線状の搬送経路から搬送ガイドが設けられている円弧状の搬送経路に進入する際の衝突を軽減することができる。

図１に本発明の一実施形態によるカラー画像形成装置としてのカラープリンタ１を示す。なお、この図１は各構成要素の配置を示すための模式図であり、各部の詳細は省略して示している。

［全体構成］
このカラープリンタ１は、図示しないコンピュータ等に接続されており、コンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいてカラー画像を用紙に印刷可能な装置である。また、このカラープリンタ１は、図１において右側がオペレータが操作する側であり、以下では、図１における装置の右側を手前側、左側を奥側とする。

カラープリンタ１は、感光体ドラム２と、ロータリ式現像装置３と、レーザユニット４と、トナー収容部５と、トナー供給装置６と、中間転写ベルト７と、２次転写ローラ８と、定着装置９とを有している。

［感光体ドラム］
感光体ドラム２は、表面に静電潜像が形成されるものであり、装置のほぼ中央に回転自在に設けられ、その回転軸は装置の手前側から見て横方向に延びるように、すなわち図１の紙面に対して垂直に延びるように設けられている。感光体ドラム２の上部には、感光体ドラム２の表面を一様に帯電するための帯電ローラ１０が設けられている。また感光体ドラム２の側方には、感光体ドラム２の表面に残留したトナーや付着物を清掃するためのドラムクリーニング装置１１が設けられている。

［ロータリ式現像装置］
ロータリ式現像装置３は、感光体ドラム２に形成された静電潜像を各色のトナーによって現像するものであり、感光体ドラム２に隣接して、中心が感光体ドラム２の中心とほぼ同じ高さ位置になるように設けられている。このロータリ式現像装置３は、回転枠１５と、４色のトナーに対応して設けられ回転枠１５に支持された４つの現像ユニット１６とを有している。回転枠１５は、感光体ドラム２の回転軸と平行な軸の回りに回転自在な円筒形状であり、図示しないモータやギアを含む駆動機構によって回転させられるようになっている。

また、図２に示すように、回転枠１５は、回転軸の中心から放射状に延びる仕切枠によって円周方向に４等分された４つの区画を有しており、各区画にマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４つのトナー色に対応した現像ユニット１６が配置されている。各現像ユニット１６は、それぞれほぼ同様の構成であり、感光体ドラム２に対向配置可能な現像ローラ７０や、摺接ローラ７１、トナー攪拌用の攪拌ローラ７２等が設けられている。

［レーザユニット］
レーザユニット４は、外部のコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいて、感光体ドラム２を走査露光するものであり、感光体ドラム２の上方で、かつ回転現像装置３の回転軸より装置奥側に配置されている。正確には、レーザユニット４の前端（レーザ光が発射される側の端部）が、回転現像装置３の回転軸のほぼ真上に位置し、後端側に行くにつれて下方に傾斜し、後端は回転現像装置３の上端部よりは下方に位置している。なお、レーザユニット４の内部の構成は、従来の構成と同様であり、レーザ光源、ポリゴンミラー、ポリゴンミラー駆動用モータ等を有している。また、レーザユニット４のレーザ光路の前方には、反射ミラー２０が設けられている。したがって、図１の一点鎖線で示すように、レーザユニット４から発射されたレーザ光は、この反射ミラー２０によって屈曲し、回転現像装置３の装置手前側上方を通過し、感光体ドラム２の表面に照射されるようになっている。

［トナー収容部］
トナー収容部５は、回転現像装置３の各現像ユニット１６に対して供給するトナーを収容する部分であり、感光体ドラム２の上方で、かつレーザユニット４と対向する側（装置手前側）に配置されている。このトナー収容部５は、図７に示すように、横方向（図１の紙面垂直方向）に並べて配置されたマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのそれぞれの各色のトナーを収容する４つの収容部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有している。また、このトナー収容部５は、装置の手前側に取り出しが可能となっている。

［トナー供給装置］
トナー供給装置６は、トナー収容部５に収容された各色のトナーを、対応する現像ユニット１６に供給するためのものであり、感光体ドラム２の上方において、レーザユニット４とトナー収容部５との間のスペースに配置されている。トナー供給パイプ２５は、上下方向に長く、上端が装置手前側に、下端が装置奥側に傾斜している。このトナー供給パイプ２５は、先端が先細形状となっており、下方に移動した際には、先端が現像ユニットに形成されたスリットを通って内部に進入可能である。また、トナー供給パイプ２５の内部には、トナーを搬送するためのスパイラル部材（図示せず）が回転可能に設けられている。

［中間転写ベルト］
中間転写ベルト７は、感光体ドラム２に形成された各色のトナー画像が順次転写されるものであり、感光体ドラム２及びトナー収容部５の下方に配置されている。この中間転写ベルト７は、対向して配置された駆動ローラ３５と従動ローラ３６との間に掛け渡されている。また、転写ベルト７の感光体ドラム２と対向する部分は、１対の１次転写ローラ３７ａ，３７ｂによって感光体ドラム２に当接するように構成されている。

これらの各構成部材の配置について、より詳細に説明する。駆動ローラ３５は、感光体ドラム２と回転現像装置３との接触部のほぼ真下に位置し、その中心は回転現像装置３の最下端よりもさらに下方に位置している。そして、図示しないモータ及びギアを含む駆動部によって駆動されるようになっている。従動ローラ３６は、トナー収容部５の装置手前側の底部に近接して配置されており、その高さ位置はほぼ感光体ドラム２と同じ位置である。この従動ローラ３６はバネ３８によって駆動ローラ３５から離れる側に付勢されており、これにより中間ベルト７に所定の張力が与えられている。また、１次転写ローラ３７ａ，３７ｂは互いに近接して感光体ドラム２の下方に設けられ、これにより、転写ベルト７の所定範囲が感光体ドラム２に当接されている。

なお、駆動ローラ３５の装置奥側で、回転現像装置３の下方には、転写ベルト７を清掃するためのベルトクリーニング装置４０が設けられている。このベルトクリーニング装置４０は、駆動ローラ３５と対向する位置に設けられ転写ベルト７の表面に摺接するファーブラシ４１と、ファーブラシ４１の上方にファーブラシ４１と接触するように配置されたクリーニングローラ４２と、先端がクリーニングローラ４２の表面に接触するように配置されたブレード４３と、ブレード４３の下方に並べて配置された回収スパイラル４４とを有している。

このクリーニング装置４０においては、中間転写ベルト７の付着物はファーブラシ４１によって掻き取られ、ファーブラシ４１に掻き取られた付着物はクリーニングローラ４２に回収される。そして、クリーニングローラ４２側に回収された付着物は、ブレード４３によってクリーニングローラ４２の表面から掻き落とされ、回収スパイラル４４によって図示しない回収部に回収される。

［２次転写ローラ］
２次転写ローラ８は、中間転写ベルト７に転写された画像を、搬送されてきた用紙に転写するためのものであり、駆動ローラ３５の下方に駆動ローラ３５と対向するように配置されている。そして、この２次転写ローラ８には、図示しない電圧印加手段によって、用紙に対して、画像転写のためのバイアス電圧が印加されている。

［定着装置］
定着装置９は、用紙上に転写されたトナーを溶融定着するためのものであり、回転現像装置３の下方で、かつ装置奥側に配置されている。この定着装置９は、ヒータを内蔵する加熱ローラ９ａと加熱ローラ９ａに圧接する加圧ローラ９ｂとを有しており、両ローラ間に用紙を挟持して搬送する。

［排出部］
このプリンタ１では、装置の上部表面、すなわち、レーザユニット４、トナー供給装置６及びトナー収容部５の上方に、画像が形成された用紙を載置するための排出部５０が形成されている。この排出部５０は、レーザユニット４側（装置奥側）が最も低く、トナー収容部５側（装置手前側）に行くにしたがって徐々に高くなる曲面部と、この曲面部に連続しトナー収容部５の上方に位置する平面部とを有している。

［給紙部］
装置の底部には、用紙を収納するとともに収納された用紙を送り出すための給紙部５１が設けられている。この給紙部５１は、用紙が載置される載置板を有する給紙カセット５２と、載置板上の用紙を取り出すための前送りコロ５３と、用紙を１枚ずつ搬送経路に送り出すためのローラ対からなる重送防止機構５４とを有している。そして、給紙カセット５２は装置の手前側に引き出すことが可能である。

［搬送部］
給紙部５１と排出部５０との間には、用紙を搬送する搬送部が設けられている。搬送部は、給紙部５１から２次転写ローラ８に至る第１搬送経路５５と、２次転写ローラ８から定着装置９に至る第２搬送経路５６と、定着装置９から排出部５０に至る第３搬送経路５７とを有している。また、定着装置９の出口には、分岐爪５８が設けられており、この分岐爪５８と第１搬送経路５５の途中との間には用紙を第１搬送経路５５に戻すための戻し搬送経路５９が設けられている。

第１搬送経路５５は、給紙カセット５２から送り出された用紙を上方に搬送しつつ搬送方向を逆にするための湾曲路５５ａと、この湾曲路５５ａから２次転写ローラ８に至る直線路５５ｂとを有している。これらの搬送経路は、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で形成されており、所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。また、直線路５５ｂには用紙の搬送タイミングを制御するためのレジストローラ対６０が配置されている。

第２搬送経路５６は、ほぼ直線的に形成されており、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。また、搬送経路の所定位置には用紙を検出するためのセンサが設けられている。

第３搬送経路５７は、分岐爪５８の搬送方向下流側に形成された縦搬送経路を有している。すなわち、用紙は、分岐爪５８を通過した後は、ほぼ垂直上方に向かって搬送され、排出部５０に排出される。この第３搬送経路５７も、前記同様に、用紙を案内しながら搬送するガイド板及びローラ対で構成されている。

［戻し搬送経路］
図２に本発明の用紙搬送機構としての戻し搬送経路５９を示す。戻し搬送経路５９は、分岐爪５８の設けられた部分において第３搬送経路５７から下方に分岐し、定着装置９、第２搬送経路５６、２次転写ローラ８及びレジストローラ対６０の下方を通り、さらに上方に向かう搬送経路であり、第１搬送経路５５のレジストローラ対６０の搬送方向上流側に合流している。すなわち、この戻し搬送経路５９は、第１搬送経路５５の直線路５５ｂ及び第２搬送経路５６と給紙カセット５２との上下方向の間に設けられ、定着装置９を通過した用紙を、２次転写ローラ８の上流側に配置されたレジストローラ対６０のさらに上流側に戻すための搬送経路である。この戻し搬送経路５９は、用紙を案内しながら搬送する搬送ガイド板７０と、Ｕ字形搬送ガイド７１と、搬送ローラ対８０とで構成されている。ここで、搬送ローラ対８０は、その軸方向に分割されたローラである。また、Ｕ字形搬送ガイド７１は、曲率半径が６０ｍｍ以下である。搬送ガイド板７０には、搬送ローラ対８０とのＵ字形搬送ガイド７１の間で用紙に撓みが形成されるように用紙を搬送するための凸部７２が設けられている。搬送ガイド７１は、戻し搬送経路５９上の用紙の搬送方向を変更させて、用紙をレジストローラ対６０にガイドしている。凸部７２は、搬送ローラ対８０とのＵ字形搬送ガイド７１の間に設けられ、戻し搬送経路５９上の用紙に撓みが形成されるように上向きに突出している。

［給紙トレイ］
トナー収容部５の下方でかつ給紙カセット５２の上方には、装置の手前側の側壁を構成するように給紙トレイ６５が配置されている。この給紙トレイ６５は、下端が第１搬送経路５５の湾曲路５５ａの近傍で回動自在（開閉自在）に支持されており、この回動支点６５ａを中心に、上端を装置手前側に倒すことが可能である。このようにして給紙トレイ６５を開いた状態では、給紙トレイ６５上に用紙を載置し、この用紙を第１搬送経路５５の湾曲路５５ａに給紙することが可能である。

［画像形成動作］
次に画像形成動作について簡単に説明する。まず、カラープリンタに電源が投入されると、各種パラメータが初期化され、定着部の温度設定を行うなどの初期設定が実行される。そして、このプリンタに接続されたコンピュータ等から画像データが入力され、印刷開始の指示がなされると、以下のようにして画像形成動作が実行される。なお、この画像形成動作中においては、トナー供給パイプ２５は上方の待避位置に移動させられている。したがって、レーザ光路はトナー供給パイプ２５によって遮られていない。

まず、帯電ローラ１０によって感光体ドラム２が帯電される。その後、この感光体ドラム２に対して、レーザユニット４により画像データに対応した走査露光が行われ、感光体ドラム２には静電潜像が形成される。次に、ロータリ式現像装置３が回転されて、対応する色の現像ユニット１６が感光体ドラム２に対向させられる。この状態で、感光体ドラム２の静電潜像が対応する色のトナーによって現像される。現像された画像は、中間転写ベルト７に転写される。以上の動作を各色毎に順次繰り返すことによって、中間転写ベルト７上にはフルカラー画像が形成される。なお、感光体ドラム２に残留した残留トナー等は、ドラムクリーニング装置１１により清掃されて、図示しない廃トナーコンテナに廃棄される。

一方で、給紙部５１において、給紙カセット５２から１枚の用紙が前送りコロ５４及び重送防止機構５５により取り出され、第１搬送経路５５を介してレジストローラ対６０に搬送される。その後、用紙は、レジストローラ対６０から中間転写ベルト７上の画像形成にタイミングを合わせて搬送され、２次転写ローラ８に案内される。２次転写ローラ８は中間転写ベルト７に当接し、２次転写ローラ８に印加された転写バイアスにより、中間転写ベルト７上に形成されたフルカラーの画像が用紙に転写される。この用紙は第２搬送経路５６を介して定着装置９に案内され、この定着装置９による加熱・加圧によって画像が用紙に定着される。そして、片面印刷の場合は、分岐爪５８を介して第３搬送経路５７に案内され、排出部５０に排出される。

また、両面印刷の場合は、定着装置９を通過した用紙は、分岐爪５８を通過した後、逆側に搬送され、分岐爪５８によって戻し搬送経路５９側に案内され、再び第１搬送経路５５に戻される。第１搬送経路５５に戻された用紙はレジストローラ対６０で一旦停止させられる。そして、裏面側の画像が前述の動作と同様の動作で中間転写ベルト７に形成された後、レジストローラ対６０で待機していた用紙はタイミングを合わせて２次転写ローラ８側に送られる。その後は前記同様の動作が実行され、分岐爪５８を介して第３搬送経路５７側に案内されて排出部５０に排出される。

この戻し搬送経路５９においては、凸部７２により、戻し搬送経路５９上の搬送ローラ対８０と搬送ガイド７１との間の用紙に撓みが形成される。これにより、搬送経路における用紙の腰をやわらげ、用紙が搬送経路５９上の直線状の搬送経路からＵ字形搬送ガイド７１が設けられている円弧状の搬送経路に進入する際の衝突を軽減することができる。その後、用紙は搬送ガイド７１により搬送方向が変更され、レジストローラ対６０にガイドされる。

［本実施形態の効果］
本実施形態では、ロータリ式現像装置３を有する画像形成装置１の戻し搬送経路５９に凸部７２を設けることにより、戻し搬送経路５９上の搬送ローラ対８０と搬送ガイド７１との間の用紙に撓みが形成される。したがって、簡単な構造で、曲率半径が６０ｍｍ以下の搬送ガイド７２が設けられている円弧状の搬送経路に進入する際の衝突を軽減することができる。また、従来の金属製のＵ字形ガイドに有機系のコーティング材を塗布することなく、用紙の円滑な搬送を実現することができるため、コーティング材を塗布する場合と比べて、コストダウンを図ることができる。

本発明の一実施形態によるカラープリンタの概略構成図。 戻し搬送経路５９の断面図。

１ カラープリンタ
２ 感光体ドラム
３ ロータリ式現像装置
４ レーザユニット
５ トナー収容部
６ トナー供給装置
７ 中間転写ベルト
８ ２次転写ローラ
９ 定着装置
１５ 回転枠
１６ 現像ユニット
２５ トナー供給パイプ
５０ 排出部
５１ 給紙部
５５ 第１搬送経路
５６ 第２搬送経路
５７ 第３搬送経路
５９ 戻し搬送経路
７０ 搬送ガイド板
７１ 搬送ガイド
７２ 凸部
８０ 搬送ローラ対

Claims (1)

1. 用紙の両面に画像形成を行う画像形成装置において、用紙の第１面に画像を形成した後に第２面に画像を形成するために再給紙する戻し搬送経路に設けられた用紙搬送機構であって、
   前記戻し搬送経路に設けられた搬送ローラ対と、
   前記搬送ローラ対の用紙搬送方向の下流側に設けられ、用紙の搬送方向を変更するように案内するＵ字形の搬送ガイド部と、
   前記搬送ローラ対と前記搬送ガイド部との間に設けられ、用紙に撓みが形成されるように用紙を搬送する搬送ガイド板と、
   を備え、
   前記搬送ガイド板には、前記戻し搬送経路の前記搬送ローラ対と前記搬送ガイド部との間に形成された湾曲部を有し、
   前記湾曲部は、搬送方向と直交する方向に設けられた上向きに突出する凸部である、
   画像形成装置の用紙搬送機構。

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