(57)【要約】【課題】  画像形成装置において、ベルトの信頼性を損なうことなく、小型化することができるようにする。【解決手段】  カラープリンタ１において、画像形成部２〜５で形成したトナー像を転写紙２５上に順次転写して色重ねするための転写搬送ベルト８を、相対的に小径の半径ａの駆動ローラ９で駆動する。駆動ローラ９の近傍には相対的に大径の半径ｂの駆動ローラカバー１０を配置し、転写搬送ベルト８の大部分が半径ｂで屈曲されるようにする。そして、半径ｂを屈曲負荷を低減できる大きさとし、半径ａを装置が小型化できる大きさとする。【選択図】      図１
2005173352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の像担持体上に形成されるトナー像を色重ねして最終的に記録材に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
前記複数の像担持体上にトナー像をそれぞれ形成するトナー像形成手段と、
該トナー像形成手段で形成されたトナー像をそれぞれ転写するための転写手段と、
該転写手段と前記像担持体との間で、表面が前記像担持体の線速と同線速で移動される無端ベルトからなるベルト転写体と、
該ベルト転写体を前記線速で移動するためにベルト内面に当接されて回転駆動される相対的に小径の駆動ローラと、
該駆動ローラの近傍に配置され、前記ベルト転写体の内面を前記駆動ローラの径より大径の案内面により案内するベルトガイドとを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動ローラが、前記ベルトガイドの周方向の中間部に配置されるとともに、
前記駆動ローラのローラ面が、前記ベルトガイドの案内面より径方向外側に突出されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ベルト転写体上における前記複数のトナー像形成手段の画像転写位置が、ベルト周方向に距離Ｐをピッチとする等間隔に配置され、前記駆動ローラの半径をａとするとき、次式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
Ｐ＝π・２・ａ・ｎ                    ・・・（１）
ここで、πは円周率、ｎは正の整数とする。
【請求項４】
前記ベルトガイドの前記ベルト転写体内面に対する摩擦係数が、前記駆動ローラの前記ベルト転写体内面に対する摩擦係数より小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記ベルト転写体を前記駆動ローラとともに張架するための従動ローラと、
該従動ローラの近傍に配置され、前記ベルト転写体の内面を前記従動ローラの径より大径の案内面により案内するベルトガイドとを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関する。特に複数のトナー像を色重ね転写して画像を形成するタンデム方式のカラー画像形成装置などに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、循環移動するベルトに沿って複数のトナー像形成手段を並列的に配置し、電子写真方式により形成したトナー像を転写することによりフルカラー画像を高速印字できるようにしたタンデム方式の画像形成装置が普及しつつある。このように使われるベルトには、トナー像を転写する転写紙を搬送する転写搬送ベルトや転写紙に転写する前にトナー像を色重ねする中間転写ベルトなどがある。
従来、このような画像形成装置では、これら転写搬送ベルト、中間転写ベルトの駆動ムラによる色ずれを防止するために、隣接するトナー像形成手段間の転写位置の間隔を、これらベルトを駆動する駆動ローラの周長の整数倍としていた。
例えば、特許文献１には、カラープリンターに用いられるシート搬送装置であって、回転駆動されるスクリーンベルト（転写搬送ベルト）上にドラムを有する４つの画像処理ステーション（トナー像形成手段）を等間隔Ｈで配置し、スクリーンベルトを回転させる駆動ローラーの直径をＤとしたときに、π・Ｄ＝Ｈなる関係を持たせたシート搬送装置が記載されている。この装置によれば、駆動ローラーの偏心などによるベルト駆動ムラが各色の間で同期されるため、色ずれを防止することができるものである。
【特許文献１】特公平６−１３３７３号公報（第２−３頁、図１、４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来の画像形成装置には、以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、装置を小型化しようとする場合に、画像処理ステーションの間隔を狭める必要があるが、それに応じて駆動ローラーを小径化する必要があった。一方、駆動ローラーを小径化するとスクリーンベルトの屈曲半径が小さくなるため、繰り返しの曲げ負荷が大きくなる。その結果、ベルトの割れや破断が起こりやすくなり、寿命が短くなるという問題があった。また、静止時の張力でもクリープが起こって巻き癖がつき、それにより転写不良やクリーニング不良を招きやすいという問題があった。
このように、色ずれを防止しようとすれば、小型化と高信頼性とを両立することができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、ベルトの信頼性を損なうことなく、小型化することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、複数の像担持体上に形成されるトナー像を色重ねして最終的に記録材に転写して画像を形成する画像形成装置であって、前記複数の像担持体上にトナー像をそれぞれ形成するトナー像形成手段と、該トナー像形成手段で形成されたトナー像をそれぞれ転写するための転写手段と、該転写手段と前記像担持体との間で、表面が前記像担持体の線速と同線速で移動される無端ベルトからなるベルト転写体と、該ベルト転写体を前記線速で移動するためにベルト内面に当接されて回転駆動される相対的に小径の駆動ローラと、該駆動ローラの近傍に配置され、前記ベルト転写体の内面を前記駆動ローラの径より大径の案内面により案内するベルトガイドとを備えた構成とする。
この発明によれば、ベルト転写体を、相対的に小径の駆動ローラで回転駆動し、駆動ローラ近傍ではその駆動ローラ径より大径の案内面を有するベルトガイドにより案内するから、駆動ローラ近傍でのベルト転写体の屈曲負荷を緩和することができる。その結果、装置を小型化するために駆動ローラを比較的小径としても、ベルトガイドの案内面の径を比較的大径とすることによりベルト転写体を長寿命化することができる。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記駆動ローラが、前記ベルトガイドの周方向の中間部に配置されるとともに、前記駆動ローラのローラ面が、前記ベルトガイドの案内面より径方向外側に突出された構成とする。
この発明によれば、ベルト転写体が比較的大径のベルトガイドで屈曲されてから、相対的に小径の駆動ローラにより屈曲され、それから再びベルトガイドにより屈曲されるから、ベルト転写体の曲率半径が除変される。その結果、ベルト転写体の屈曲負荷がより軽減される。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記ベルト転写体上における前記複数のトナー像形成手段の画像転写位置が、ベルト周方向に距離Ｐをピッチとする等間隔に配置され、前記駆動ローラの半径をａとするとき、次式を満足する構成とする。
Ｐ＝π・２・ａ・ｎ                    ・・・（１）
ここで、πは円周率、ｎは正の整数とする。
この発明によれば、相対的に小径の駆動ローラの半径ａに応じて画像転写位置の間隔を決めるから、例えば駆動ローラの偏心など、駆動ローラ１回転ごとに生じる駆動ムラによる色ずれを防止できるとともに、装置の小型化を図ることができる。
【０００８】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ベルトガイドの前記ベルト転写体内面に対する摩擦係数が、前記駆動ローラの前記ベルト転写体内面に対する摩擦係数より小さい構成とする。
この発明によれば、ベルト転写体を駆動ローラの摩擦駆動により回転駆動できる。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ベルト転写体を前記駆動ローラとともに張架するための従動ローラと、該従動ローラの近傍に配置され、前記ベルト転写体の内面を前記従動ローラの径より大径の案内面により案内する従動側ベルトガイドとを備えた構成とする。
この発明によれば、従動側ベルトガイドにより、ベルト転写体の屈曲負荷を低減しつつ、従動ローラの径を小さくできるから、従動ローラを小型で安価なものとすることができる。
なお、より屈曲負荷を低減するには、前記従動ローラが、前記従動側ベルトガイドの周方向の中間部に配置されるとともに、前記従動ローラのローラ面が、前記従動側ベルトガイドの案内面より径方向外側に突出された構成とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像形成装置によれば、駆動ローラの径を比較的小径としてもベルト転写体の屈曲負荷を緩和することができるので、ベルト転写体の信頼性を損なうことなく、装置を小型化することことができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成について説明するための正面視断面の模式説明図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ部部分拡大図である。
【００１２】
図１（ａ）に主要部の構成を示した本発明の実施形態に係るカラープリンタ１（画像形成装置）は、印字すべき画像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに色分解し、電子写真方式によりそれぞれの色分解画像をトナー像として顕像化し、最終的に転写紙２５（記録材）に色重ねして転写することにより画像形成を行うタンデム方式のカラー画像形成装置である。
カラープリンタ１は、電子写真方式によるカラー画像形成装置が備える周知の手段は当然に備える。例えば、像担持体に初期電位を付与する帯電手段、像担持体に潜像を形成する露光手段、潜像電位に応じてトナーを付着させてトナー像を形成する現像手段、転写紙を供給して搬送する転写紙搬送手段、転写紙上にトナー像を定着する定着手段、露光手段に画像信号を供給する画像信号形成手段、帯電、現像、転写などの電位条件などを制御するプロセス制御手段、種々の可動部の駆動および駆動シーケンスなどを制御する駆動制御手段などを備える。これらは周知技術を適宜組み合わせた構成を採用することができる。そこで図示は省略し、必要に応じて簡単に説明することにする。
以下、カラープリンタ１の主要部を中心に説明する。
【００１３】
カラープリンタ１の主要部の概略構成は、画像形成部（トナー像形成手段）２、３、４、５、４本の転写ローラ７（転写手段）、転写搬送ベルト８（ベルト転写体）、不図示のベルトクリーニング手段からなる。
なお、以下では符号の記載を簡潔にするために、連番符号を列挙する場合、例えば、「２、３、４、５」を単に「２〜５」、「２ａ、３ａ、４ａ、５ａ」を単に「２ａ〜５ａ」と略記する場合がある。
【００１４】
画像形成部２は、図示紙奥行き方向に延ばされた円筒状部材の表面に光導電層が形成された感光体ドラム２ａ（像担持体）を備える。感光体ドラム２ａは、転写紙２５の幅以上の有効作像領域が形成され、上記駆動制御手段により図示回転矢印方向に回転可能とされる。
そして感光体ドラム２ａの外周部には、図示しないが、有効作像領域の範囲に延ばされ感光体ドラム２ａ上に残留するトナーなどを除去するための感光体クリーナ、帯電手段、露光手段の光ビーム入射部、現像手段が回転矢印の方向に沿ってこの順に配置される。トナー像を転写する転写位置は、感光体クリーナの上流側かつ現像手段の下流側に設けられる。
【００１５】
画像形成部３、４、５は、それぞれ、画像形成部２と同様の構成を備える。例えば、感光体ドラム２ａに対応して感光体ドラム（像担持体）３ａ、４ａ、５ａがそれぞれ設けられる。また、画像形成部２と同様に図示しないが、感光体クリーナや他の各手段を備える。
ただし、画像形成部２〜５の各現像手段に供給されるトナーの色はそれぞれ異なっている。例えば、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色のトナーが供給され、それぞれの色で色分解された画像信号により各露光手段から光ビームが入射され、感光体ドラム２ａ〜５ａ上に対応する色のトナー像が形成できるようになっている。
そして、画像形成部２〜５は、それぞれ感光体ドラム２ａ〜５ａの回転軸が所定のドラム間隔をおいて平行とされ、各転写位置が同一平面上に整列するように配置される。転写位置の間隔は距離Ｐとされる。
【００１６】
転写ローラ７…は、感光体ドラム２ａ〜５ａの各転写位置に対向する位置に各１本ずつ、後述する転写搬送ベルト８を介して軽く押圧するように配置され、転写搬送ベルト８とともに連れ回るように設けられたローラ部材である。そして不図示の高圧電源により適宜タイミングで電圧が印加され、対向するそれぞれの感光体ドラム２ａ〜５ａ上のトナー像を転写搬送ベルト８側に吸引してトナー像を転写できるようになっている。
【００１７】
転写搬送ベルト８は、少なくとも転写ローラ７…を内周側に含み、有効画像領域より広い幅を有する無端ベルトである。転写搬送ベルト８の材質は、転写紙２５を転写ローラ７に電位により静電吸着できるように可撓性に富んだ合成樹脂をシート状に成形して無端ベルト加工したものなどが採用できる。
そして、適宜の張力を付与された状態で一方向に回転駆動できるように、内周側に駆動ローラ９、従動ローラ１１が互いに平行に配置されている。
【００１８】
駆動ローラ９は、画像形成部５の下流側に設けられ不図示のモータにより図示回転矢印方向に回転駆動可能とされたローラ部材である。そして、感光体ドラム２ａ〜５ａの線速と同期された線速で転写搬送ベルト８を回転できるようになっている。
駆動ローラ９のローラ半径は、次式を満足する半径ａとされる。
Ｐ＝π・２・ａ・ｎ                    ・・・（１）
ここで、πは円周率、ｎは正の整数とする。
【００１９】
駆動ローラ９の近傍には、図１（ｂ）に示したように、転写搬送ベルト８を周方向に屈曲させ、駆動ローラ９に当接する転写搬送ベルト８の屈曲量を緩和するための駆動ローラカバー１０が配置される。
駆動ローラカバー１０は、半径ｂ（ただし、ｂ＞ａ）で半円より大きな断面形状を有する部分円筒状のガイド面１０ａ、１０ａを有する。そして、円筒面の周方向中間部に駆動ローラ９を回転可能に収容するための軸方向に延ばされた開口を有する駆動ローラ収容部１０ｂが設けられる。そして、駆動ローラ収容部１０ｂには、駆動ローラ９がガイド面１０ａ、１０ａの円筒面に対して、径方向の外側にわずかに突出するように配置される。
駆動ローラカバー１０の材質は、転写搬送ベルト８の当接面（内周面）に対する摩擦係数が、同じく駆動ローラ９のローラ面９ａの摩擦係数よりも小さければ、どのような材質を用いてもよい。例えば、金属、合成樹脂、もしくはそれらの複合物などが採用できる。
また、駆動ローラカバー１０の形状は、図１（ｂ）では模式図のため中実棒状に描いているが、転写搬送ベルト８を案内できるようにガイド面１０ａが形成できれば、中実部材である必要はなく、板状部材を折り曲げたものや中空部材としてもよい。
【００２０】
従動ローラ１１は、画像形成部２の上流側に設けられ転写紙２５の入り口部を形成するとともに、転写搬送ベルト８に適宜の張力を付与するために回転中心を位置調整可能に設けられたアイドルローラである。
【００２１】
次に、本実施形態のカラープリンタ１の動作について、上記主要部の作用を中心に説明する。
外部からプリント信号が入力されると、各色ごとに色分解された画像信号が露光手段に入力され、それに応じて変調された光ビームにより、画像形成部２〜５により潜像形成および現像が行われる。一方、それに同期して転写紙搬送手段により転写紙２５が搬送され、従動ローラ１１側の転写搬送ベルト８上に供給される。そして転写搬送ベルト８上に静電吸着されて図示矢印方向（上側）に搬送される。そして画像形成部２と転写搬送ベルト８との当接部間に侵入すると、転写ローラ７により感光体ドラム２ａ上のトナー像が転写紙２５上に静電吸引され、順次転写されて所定線速で搬送される。
そして、画像形成部３、４、５のトナー像が転写ローラ７…により順次転写され、転写紙２５上に４色のトナー像が順次色重ねされる。
【００２２】
そして、転写搬送ベルト８は、駆動ローラカバー１０のガイド面１０ａの曲面形状に沿って徐々に屈曲される。その結果、転写紙２５は曲率分離され、不図示の定着手段へ搬送され、トナー像が転写紙２５上に定着される。
一方、転写搬送ベルト８は、ガイド面１０ａ上を滑って、駆動ローラ９近傍まで移動される。そして、ガイド面１０ａの円筒面よりも径方向外側に突出する駆動ローラ９のローラ面９ａに巻き掛けられ、内周面でローラ面９ａから回転駆動力を受けて、図示矢印方向に回転駆動される。
さらに、駆動ローラ９の下流側では、転写搬送ベルト８は、いったんローラ面９ａから離れて屈曲され、駆動ローラ９の近傍のもう一方の駆動ローラカバー１０に当接する。そして、ガイド面１０ａ上を滑って、ガイド面１０ａに沿って周方向に屈曲される。そして、駆動ローラカバー１０を離れて従動ローラ１１に向けて回転駆動される。そして不図示のベルトクリーニング手段により繰り返し使用可能なように表面が清掃される。
【００２３】
このように、本実施形態では、駆動ローラ９側で転写搬送ベルト８が略１８０°屈曲されるが、駆動ローラ９との当接部のみが相対的に小径の半径ａで屈曲され、その他の大部分が相対的に大径の半径ｂで屈曲される。
したがって、半径ａのみで１８０°屈曲される場合に比べて転写搬送ベルト８の屈曲負荷が緩和される。すなわち、ベルト走行する場合に転写搬送ベルト８が受ける繰り返し曲げ応力が緩和され、曲げ疲労によるベルト破断などを防止することができる。また、張力を印加された状態で長期間放置される際のクリープも低減でき、巻き癖がつくことを防止できる。したがって、巻き癖による湾曲による転写不良やクリーニング不良などを防止することができる。
【００２４】
そして、本実施形態では、半径ａと画像転写位置の間隔Ｐとが、式（１）を満足するので、半径ａを小さくすることにより、トナー像形成手段の間隔を詰めることができる。それにより、装置の搬送方向の幅を短縮でき、装置を小型化することができる。
ここで、装置を小型化するためには、式（１）においてｎを小さい値とすることは言うまでもない。ただし、本実施形態では、半径ａを回転駆動力が得られる範囲で小さくできるので、例えばｎ≧２としても、例えば半径ｂの駆動ローラを有する従来の画像形成装置の画像転写位置の間隔に比べて小さな装置とすることが可能となる。
本実施形態では、転写搬送ベルト８の一部は、半径ａにしたがって屈曲されるが、それによる屈曲負荷は、駆動ローラ９に対する転写搬送ベルト８の巻き掛け角の大きさに比例するから、駆動ローラ９の外方への突出量を小さくすることにより、屈曲負荷を低減できる。
また、そのように巻き掛け角が小さくても大きな回転駆動力が得られるように、駆動ローラ９と転写搬送ベルト８の内周面との材質は、その間の摩擦係数は大きくなるような組合せとすることが好ましい。また、ローラ面９ａの表面の摩擦係数が、ガイド面１０ａの摩擦係数に対して相対的に大きくなるようにすることも効果的である。
【００２５】
なお、上記の説明では、転写搬送ベルト８の転写位置が鉛直方向に整列する構成で説明したが、これは一例であって、転写位置はどの方向に整列していてもよい。例えば、水平方向に整列していてもよい。
【００２６】
また、上記の説明では、相対的大径のベルトガイドと相対的小径の駆動ローラとを有する例で説明したが、従動ローラ１１に代えて、ベルトガイドと駆動ローラとに対応して、略同様の構成からなる、相対的大径の従動側ベルトガイドと相対的小径の他の従動ローラとを用いて、従動側のベルト転写体を屈曲させてもよい。その対応は上記の説明から容易に分かる詳細の説明は省略する。
このような構成によれば、ベルト転写体の屈曲負荷を増大させることなく、従動ローラを小径化できるので、従動ローラを安価に製作できるという利点がある。
【００２７】
また、上記の説明では、ベルト転写体が転写搬送ベルトである場合を例にとって説明したが、ベルト転写体は中間転写ベルトであってもよい。
【００２８】
また、上記の説明では、カラー画像形成装置の例で説明したが、駆動ローラ径を小さくしてもベルト転写体の信頼性が向上できるようにするためには、画像形成部が１つのモノクロの画像形成装置であってもよい。その場合、駆動ローラ径を小さくできるので、軽量化を図ることができ、さらに駆動トルクを低減できる。それらによりモータなどの駆動手段を小型化することができ、ひいては装置全体の小型化を図ることができるという利点がある。またそれにより安価に製作することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要部の概略構成について説明するための正面視断面の模式説明図およびその部分拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  カラープリンタ（画像形成装置）
２、３、４、５  画像形成部（トナー像形成手段）
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ  感光体ドラム（像担持体）
７  転写ローラ（転写手段）
８  転写搬送ベルト（ベルト転写体）
９  駆動ローラ
１０  駆動ローラカバー（ベルトガイド）
１０ａ  ガイド面（案内面）
１０ｂ  駆動ローラ収容部
２５  転写紙（記録材）
【図１】
2005173352.tif 000003