JP5171171B2

JP5171171B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5171171B2
Application number: JP2007234867A
Authority: JP
Inventors: 弘雅片山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2027-09-11
Also published as: EP2037332A3; JP2009067487A; US7983607B2; EP2037332A2; CN101387854A; CN101387854B; US20090067896A1

Description

本発明は、シートの表裏両面に画像を形成可能な複写機、プリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置には、シートの表裏両面に画像形成をおこなうモード（以下、両面画像形成モードという）を有するものがある。

このような両面画像形成モードにより、シートの表裏面に画像形成をおこなう場合は、シートが、画像形成装置内に設けられたスイッチバック方式のシート反転部により反転されるようになっている。図10に、シート反転部の側断面の説明図を示す。同図を参照して、シートの反転処理の動作を述べる。

先ず、シートが搬送路101から搬送ローラ102に搬送されてくると、搬送ローラ102の分岐部に設けられたフラッパ108が回動して、搬送路104を開き、搬送ガイド103側を閉じる。これにより、シートは搬送ローラ102の回転によって搬送路104へと搬送される。

シートが搬送路104へ搬送された際、反転ローラ105の分岐部に設けられたフラッパ109は、搬送ガイド110を閉じているため、シートは搬送路104を通過し、反転ローラ105によってシート反転路107へ送り出される。このとき、シートの後端がフラッパ109を通過した時点で反転ローラ105は停止する。

反転ローラ105が停止すると、フラッパ109は搬送路104を閉じ、搬送路110を開く。そして、反転ローラ105は前述とは逆回転することでシートを搬送ガイド110へと送り出し、そのまま搬送ローラ106により両面搬送路を経由して、画像形成部に搬送される。

このような従来のスイッチバック方式のシート反転装置においては、シートを反転させる際に、シートをスイッチバックさせるローラを停止及び逆回転させる必要があり、時間的な無駄が生じる。

また、シートをスイッチバックさせる際に、一時的にシート反転路107にシートを取り込み、シート全体がガイドを通過するまで占有されてしまう。このため、長さのある紙ほど取り込む際の時間が掛かり、両面画像形成モードの際の生産性を向上させることが困難であった。

そこで、図11に示すように、シートを捩じり反転させる方式が提案されている。図11において、反転ユニット30は、搬送開始位置であるベルト駆動ローラ35と、搬送終了位置であるベルト駆動ローラ36との間で、180度ねじりながら吸着ベルト33が掛け合わされている。そして、吸着ベルト33に交流電源41によって静電気力を付加することで、シートを吸着ベルト33に吸着させてシートを搬送させる。これにより、シートの反転に要する時間が短縮され、両面画像形成モードの際の生産性を向上させている（特許文献１参照）。

特開2006−103855号公報

しかしながら、前記捩じり反転させる方式では、シートを180度回転させて反転させるスペースが必要となり、画像形成装置が大型化してしまう。

また、近年では、画像形成装置のシート搬送速度の高速化が進んでいる。このため、従来のようなローラ搬送やローラ搬送とベルト搬送が混在した状態では、ローラ搬送部から次のローラ搬送部へのシートの受け渡しや、ローラ搬送部からベルト搬送部へのシートの受け渡しで、シート先端の挙動が不安定となる。これにより、シートのジャム（詰り）が発生したりしてシートの搬送が安定しない。

本発明の技術的課題は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シートを安定かつ高速に搬送することができ、小型コンパクトな反転方式のシート搬送装置を備えた画像形成装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明は、シートを搬送するシート搬送装置を備える画像形成装置において、前記シート搬送装置は、720度の捩じりを有する無端状の搬送ベルトと、前記搬送ベルトを懸架する複数の懸架部材と、を有し、前記搬送ベルトは、前記懸架部材に８の字形状に懸架され、画像をシートに転写するための転写搬送、シートに転写された前記画像を定着させるための定着搬送、シートの表裏面を反転するための反転搬送、反転したシートの再搬送を行なう再搬送、の各搬送を行なうための環状の搬送路を形成し、前記搬送ベルトの回転駆動によりシートを搬送することを特徴とする。

本発明によれば、720度捩じり８の字形状に懸架された無端状の搬送ベルトによりシートを搬送する構成を用いて、転写搬送及び反転搬送の表裏両面搬送などを行なうことにより装置の小型化が達成される。さらに、搬送ベルトで定着搬送も行い、画像形成装置内に環状搬送路を形成することで、安定したシートの搬送を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、図１は、本発明の一実施の形態に係るカラー画像形成装置の概略縦断面図であり、複数の画像形成部が並設された状態を示す。図２は、図１に示す搬送ベルトの懸架状態を示す斜視説明図である。

［第一実施形態］
図１、２において、画像形成部10は、図示矢印方向に回転駆動される像担持体としての感光ドラム11ａ，11ｂ，11ｃ，11ｄがその中心で軸支されている。そして、各感光ドラム11ａ〜11ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ、光学系13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄ、現像装置14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄが配置されている。

一次帯電器12ａ〜12ｄによって感光ドラム11ａ〜11ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、光学系13ａ〜13ｄによって記録画像信号に応じて変調した、例えばレーザービーム等の光線を感光ドラム11ａ〜11ｄ上に露光させて各感光ドラム11ａ〜11ｄ上に静電潜像を形成する。

そして、各静電潜像をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した前記現像装置14ａ〜14ｄによってトナー画像として顕像化する。顕在化されたトナー画像は感光ドラム11ａ〜11ｄと転写ローラ16ａ〜16ｄのニップ部に搬送されてきたシートＰに順次転写される。

シートＰに転写されないで感光ドラム11ａ〜11ｄ上に残されたトナーはクリーニング装置15ａ，15ｂ，15ｃ，15ｄによって掻き落とされ、感光ドラム11ａ〜11ｄの表面は清掃される。

一方、シートＰは、給送部20に積載されており、シートＰを１枚ずつ送り出すためのピックアップローラ21によってレジストローラ対22まで搬送される。レジストローラ対22は画像形成タイミングに合わせてシートＰを搬送ベルト50へ送り出す。レジストローラ対22によって送り出されたシートＰは、吸着ローラ51によって、搬送ベルト50に吸着される。

後で詳述する搬送ベルト50に吸着したシートＰは、前述のように感光ドラム11ａ〜11ｄと転写ローラ16ａ〜16ｄのニップ部に搬送され、転写ローラ16ａ〜16ｄに高電圧を印加することでシートＰにトナー画像が順次転写される。即ち、搬送ベルト50は中間転写体としての中間転写ベルトとしても機能する。シートＰに画像が転写されるとシートＰは、そのまま搬送ベルト50に搬送されて定着部60に到達する。

定着部60は、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラ61と、この定着ローラ61に加圧される加圧ローラ62（この加圧ローラ62にも熱源を備える場合もある）とを有している。そして、定着部60のローラ対61，62の熱及びニップの圧力によってトナー画像がシートＰの表面に定着される。トナー画像が定着されたシートＰは分離手段である分離爪63によって搬送ベルト50から分離され、排出ローラ64によって搬送されて機外に排出される。

シートＰの両面に印刷を行なう場合には、上述のように定着部60で顕画像を定着した後に、分離爪63が図中反時計回りに回動して搬送ベルト50から退避することで、シートＰを装置の下方へと搬送する。

装置の下方の搬送路はシートＰを再び画像形成部10へと導くための両面搬送路（再搬送路）であり、搬送ベルト50にて引き続き形成されている。

シートＰは反転前ローラ52に到達すると、搬送ベルト50に挟まれた状態で搬送される。そして、搬送ベルト50ごと捩じられることでシートＰの表裏が反転する。シートＰは反転後に吸着ローラ53によって、今まで吸着していた搬送ベルト50と逆側の搬送ベルト50に吸着することで、再び画像形成部10へ向かって搬送される。

そして、上述した第１面目に対する画像形成プロセスと同様にして、今度は第２面目に対して画像形成が行われる。さらに、定着部60で第２面目の顕画像を定着した後に、分離爪63によって搬送ベルト50から分離され排出ローラ64によって搬送されて機外に排出され、１つの両面画像記録サイクルが終了する。

次に、本実施の形態のベルト構成について述べる。

本実施形態の搬送ベルト50は、図３のように、720度捩じった無端状ベルトを、図４、５に示すように、８の字形状に懸架してシートＰの搬送路として構成している。この無端状ベルトの材質は、ＰＩ（ポリイミド）等が選定される。これらを基材として、表面にウレタンなどのゴム層を有しても良い。図中、55，56，57，58は、搬送ベルト50を懸架する懸架ローラである。

また、搬送ベルト50の清掃部材として、クリーナ70が近接して配置されている。搬送ベルト50でシートＰを搬送することない領域であるのでクリーナ70を着脱することなく常に搬送ベルト50に接した状態で清掃できる。

搬送ベルト50の駆動源としては、定着部60の駆動源を利用する。搬送ベルト50は定着ローラ61と加圧ローラ62に狭持されているため、定着ローラ61が回転することで搬送ベルト50も回転する。

ところで、搬送ベルト50の懸架部材としてローラを示しているが、これに限定されるものではなく、摺動性の良いガイド形状部材でも良い。また懸架部材の個数も限定するのではなく、懸架部材を複数用いることで搬送ベルト50のシート搬送時の形状や搬送動作をさらに安定化させるようにしてもよい。

懸架部材の１つである吸着ローラ51には、図示しないバネによって加圧ローラ62と離れる方向の力が付勢されている。したがって、吸着ローラ51から加圧ローラ62までの搬送ベルト50は十分なテンションを持って懸架されている。

シートＰを、搬送ベルト50に吸着させるための吸着力は静電気力を用いる。この静電気力を得るために搬送ベルト50を帯電させるには、吸着ローラ51，53に電流を供給することによって搬送ベルト50に静電気力を与えることができる。

吸着ローラ51に電流を供給することで、給送部20から搬送されてきたシートＰを搬送ベルト50に吸着可能となる。給送部20から吸着ローラ51さらにその後の転写部までの搬送路がほぼストレイトである場合は、搬送ベルト50への積極的な吸着は不要であり、吸着ローラ51の静電気力は必ずしも必要としない。

シートＰの反転後の吸着ローラ53の位置においても、搬送ベルト50の下側に吸着していたシートＰを上側に吸着させる必要があるが、吸着ローラ53に電流を供給することで下側から上側の搬送ベルト50への吸着が達成できる。

下側のベルトの吸着力を低減させるために、反転前ローラ52に除電力を持たせることで吸着ローラ53での搬送ベルト50の下側から上側への受け渡しが容易となる。

また、懸架ローラ58に除電力を持たせると、定着前に除電を行なうために安定した定着性を得ることができる。さらに、装置外へシートＰを排出するために搬送ベルト50からシートＰを分離するのが容易となる。

除電手段は懸架部材でなくともシートＰの表面に接触する除電針を別途設けても良い。特に定着ローラ61と加圧ローラ62のニップの直後に設けることで搬送ベルト50からシートＰを分離が容易となる。

通常、搬送ベルト50のような無端状ベルトの回転駆動には回転方向と直交する方向にベルトが進むベルト寄りが発生する。一般的なベルト寄りの調整としては、ベルトにリブを設けて寄りを規制する方法、懸架部材にフランジを設けてフランジでベルト寄りを規制する方法、または、ベルト寄り検知手段を設け、懸架部材のアライメントを調節してベルト寄りを調整する方法がある。いずれの方法でもベルト寄りを調整可能である。

本実施形態では、搬送ベルト50の駆動源として定着ローラ61を使用する例を示したが、図６に示すように、定着ローラ61とは別途に懸架ローラ58を駆動源としても良い。その場合は、シートＰを定着部60の前で搬送ベルト50から分離手段59によって一旦分離して、定着前搬送部80で搬送する。そして、シートＰが、両面印刷時に定着部60を通過した後にフラッパ65によって屈曲パス90を通過させて再び搬送ベルト50に吸着されるようにしても良い。

この場合においても装置の小型化のメリット得ることができ、また、シートＰへのトナー画像転写終了後、定着部60を通過する前にクリーナ71によって搬送ベルト50を清掃することができる。

［第二実施形態］
図７の画像形成装置は複数の画像形成部を並設して成るカラー画像形成装置である。

画像形成部10においては、図示矢印方向に回転駆動される像担持体としての感光ドラム11ａ，11ｂ，11ｃ，11ｄがその中心で軸支されている。そして、各感光ドラム11ａ〜11ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器12ａ，12ｂ，12ｃ，12ｄ、光学系13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄ、現像装置14ａ，14ｂ，14ｃ，14ｄが配置されている。

そして、各静電潜像をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した前記現像装置14ａ〜14ｄによってトナー画像として顕像化する。顕在化されたトナー画像は感光ドラム11ａ〜11ｄと転写ローラ16ａ〜16ｄのニップ部とで搬送ベルト50に順次重ね合わせて転写される。

搬送ベルト50に転写されないで感光ドラム11ａ〜11ｄ上に残されたトナーはクリーニング装置15ａ，15ｂ，15ｃ，15ｄによって掻き落とされ、感光ドラム11ａ〜11ｄの表面は清掃される。

一方、シートＰは、給送部20に積載されており、シートＰを１枚ずつ送り出すためのピックアップローラ21によってレジストローラ対22まで搬送される。レジストローラ対22は画像形成タイミングに合わせてシートＰを搬送ベルト50へ送り出す。レジストローラ対22によって送り出されたシートＰは、吸着ローラ151によって、搬送ベルト50に吸着される。

搬送ベルト50には、画像形成部で形成されたトナー画像が搬送されているため、吸着ローラ151によってシートＰとトナー画像が接触される。その後トナー画像とシートＰは一体的に捩じられて、シートＰの表裏は反転する。そのままトナー画像面を下側にして搬送ベルト50に搬送され定着部60へと向かう。

定着部60は、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラ61と、この定着ローラ61に加圧される加圧ローラ62（この加圧ローラ62にも熱源を備える場合もある）とを有している。そして、定着部60のローラ対61，62の熱及びニップの圧力によってトナー画像がシートＰの表面に転写、定着が同時になされる。トナー画像が転写定着されたシートＰは分離手段である分離爪63によって搬送ベルト50から分離され、排出ローラ64によって搬送されて機外に排出される。

装置の下方の搬送路はシートＰを再び画像形成部へと導くための両面搬送路であり、搬送ベルト50にて引き続き形成され、シートＰは再び画像形成部10へ向かって搬送される。

そして、上述した第１面目に対する画像形成プロセスと同様にして、今度は第２面目に対して画像形成が行われる。さらに、定着部60で第２面目の顕画像を定着した後に、分離爪63によって搬送ベルト50がから分離され排出ローラ64によって搬送されて機外に排出され、１つの両面画像記録サイクルが終了する。

次に、本実施の形態のベルト構成について述べる。

本実施形態の搬送ベルト50の形状と材質は実施形態１と同様である。

図８に示すように実施形態２の懸架部材の１つである懸架ローラ152には図示しないバネによって懸架ローラ153と離れる方向の力が付勢されている。したがって、懸架ローラ152から懸架ローラ153までの搬送ベルト50は十分なテンションを持って懸架されている。

シートＰを搬送ベルト50に吸着させるための吸着力は静電気力を用いる。この静電気力を得るために搬送ベルト50を帯電させるには、吸着ローラ151に電流を供給することによって搬送ベルト50に静電気力を与えることができる。

吸着ローラ151に電流を供給することで、給送部20から搬送されてきたシートＰを搬送ベルト50に吸着可能となる。しかし、転写ローラ16ａ〜16ｄによって搬送ベルトに十分な静電気が付与されている場合は、吸着ローラ151の静電気力は必ずしも必要としない。

また、懸架ローラ154に除電力を持たせると、定着前に除電を行なうために安定した定着性を得ることができる。さらに、装置外へシートＰを排出するために搬送ベルト50からシートＰを分離するのが容易となる。除電手段は懸架部材でなくともシートＰの表面に接触する除電針を別途設けても良い。特に定着ローラ61と加圧ローラ62のニップの直後に設けることで搬送ベルト50からシートＰを分離が容易となる。

通常、無端状の搬送ベルト50の回転駆動には回転方向と直交する方向にベルトが進むベルト寄りが発生する。一般的なベルト寄りの調整策としては、ベルトにリブを設けて寄りを規制する方法、懸架部材にフランジを設けてフランジでベルト寄りを規制する方法、または、ベルト寄り検知手段を設け、懸架部材のアライメントを調節してベルト寄りを調整する方法がある。いずれの方法でもベルト寄りを調整可能である。

以上のような、搬送ベルト50にテンションを与えるためのテンション手段、搬送ベルト50にシートＰを吸着させるための静電気付与手段及びこれらの機能を有する懸架部材の数と配置位置は本実施形態に限定されるものではない。さらに、搬送ベルト50もしくはシートＰの電荷を除去するための除電手段、搬送ベルト50のベルト寄り規制手段及びこれら機能を有する懸架部材の数と配置位置も本実施形態に限定されるものではない。また、懸架部材を搬送ベルト50の内周に配置した例を示したが、搬送ベルト50の外周に配置しても良い。

また、図７に示すように、搬送ベルト50の清掃部材としてのクリーナ70をシートＰを搬送しない位置に配置する。図７の位置は搬送ベルト50でシートＰを搬送することのない領域であるのでクリーナ70を着脱することなく常に搬送ベルト50に接した状態での搬送ベルト50の清掃が可能となる。

このように、本実施の形態では、搬送ベルト50の駆動源として定着ローラ61を使用する例を示したが、図９に示すように定着ローラ61とは別途に駆動源として駆動ローラ158を配置しても良い。その場合は、懸架ローラ155によって、シートＰを下側のベルトから上側のベルトに吸着させるとともに、シートＰにトナー画像を転写する。

そして、分離手段159によって搬送ベルト50から一旦分離して、定着前搬送部80で搬送する。定着前搬送部80はファン81と搬送ベルト82を有し、ファン81によってシートＰの非トナー転写面を搬送ベルト82に吸着して定着部60に搬送する。両面印刷時は定着部60通過後にフラッパ65によって屈曲パス90を通過させて再び搬送ベルト50に吸着される。この場合においても装置の小型化のメリットを得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の縦断面図である。図１に示す搬送ベルトの懸架状態を示す斜視図である。本発明の一実施の形態の搬送ベルトの斜視図である。本発明の一実施の形態における８の字形状の搬送ベルトの斜視図である。図４に示す搬送ベルトの懸架状態を示す斜視図である。本発明の他の実施の形態に係る画像形成装置の縦断面図である。本発明の他の実施の形態に係る画像形成装置の縦断面図である。図７に示す搬送ベルトの懸架状態を示す斜視図である。本発明の他の実施の形態に係る画像形成装置の縦断面図である。従来の画像形成装置のシート反転部の側断面図である。従来の他の画像形成装置のシート反転部の斜視図である。

符号の説明

10 画像形成部
11ａ〜11ｄ感光ドラム
14ａ〜14ｄ現像装置
16ａ〜16ｄ転写ローラ
50 搬送ベルト
51，53 吸着ローラ
52 反転前ローラ
58 懸架ローラ
60 定着部
61 定着ローラ
62 加圧ローラ
70 クリーナ
Ｐシート

Claims

シートを搬送するシート搬送装置を備える画像形成装置において、
前記シート搬送装置は、720度の捩じりを有する無端状の搬送ベルトと、
前記搬送ベルトを懸架する複数の懸架部材と、を有し、
前記搬送ベルトは、前記懸架部材に８の字形状に懸架され、画像をシートに転写するための転写搬送、シートに転写された前記画像を定着させるための定着搬送、シートの表裏面を反転するための反転搬送、反転したシートの再搬送を行なう再搬送、の各搬送を行なうための環状の搬送路を形成し、前記搬送ベルトの回転駆動によりシートを搬送することを特徴とする画像形成装置。
前記搬送ベルトが中間転写体の機能を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記懸架部材は、前記搬送ベルトの回転方向と直交する方向に生じるベルト寄りが調整可能に設けられてい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。
前記懸架部材に、前記搬送ベルトを帯電させる静電気が供給されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記懸架部材は、前記搬送ベルトの静電気力の除電を行なうことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。