JP2005315966A

JP2005315966A - 画像形成装置

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Abstract

【課題】中間転写体９上のトナー像を転写定着部Ｃ２に搬送される転写材２０に転写同時定着する場合、中間転写体９が加熱され、それに接触する感光ドラム１が過剰に昇温するのを防止する。
【解決手段】画像形途中で感光ドラム１をある温度まで冷却する。その規定温度を画像形成の回数（ＪＯＢ枚数）に応じて決定すること。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは、中間転写体と転写定着手段(転写同時定着手段)を用いた画像形成装置に関する。

中間転写体と転写定着手段を用いた画像形成装置は例えば特許文献１に記載がある。この画像形成装置は、感光ドラム等の第１像担持体の周囲に例えばブラック（Ｂｋ）、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色成分の帯電した粉体トナーを包含する現像器を備えると共に、この第１像担持体に対し第２像担持体としての中間転写体を対向配置し、第１像担担体の一回転毎に該第１像担持体上の静電潜像を現像した前記各色成分の未定着トナー像を１次転写部において中間転写体に順次に静電的に１次転写する。これにより中間転写体上に重ね合わされた４色の未定着フルカラー画像（多重転写画像）が合成形成される。そしてこの中間転写体とこれに当接させた転写定着手段との間の転写定着部に転写材（記録材、以下、用紙と記す）を導入して挟持搬送させて中間転写体上の上記多重転写画像を加熱溶融し用紙に一括して転写同時定着することで、転写定着されたフルカラー画像形成物を得るものである。すなわち、転写定着部（一括２次転写部）で加熱部材と加圧部材を用いてトナー像を加熱・加圧することにより、トナーを塑性変形かつ半融・合体かつ用紙にトナーを浸透させ、次いで冷却してトナーを固着させることによりトナー像が用紙へ転写同時定着される溶融転写定着プロセスを行うものである。

この中間転写体と転写定着手段を用いた画像形成装置によれば、中間転写体上に既に多重転写された４色のトナー像を用紙に一括転写しているので、用紙を転写ドラムや転写ベルトに予め保持させて感光ドラム等の像担持体との１次転写部に繰り返して搬送することで像担持体上に順次に形成した各色成分のトナー像を用紙上に順次に転写して重ね合わされた４色の未定着フルカラー画像（多重転写画像）を合成形成するタイプの画像形成装置との対比において、用紙の厚さや表面特性等の要因によって転写ドラムへの転写材の保持が不安定になり、用紙上に形成されるカラー画像が乱れる等の問題を排除することができ、多重転写時における画像の乱れや色ずれの発生を効果的に防止することができる。

また、転写定着手段を用いた画像形成装置の場合は、転写ドラムや転写ベルトもしくは中間転写ベルトから分離した用紙を定着装置（溶融定着部）に搬送して定着処理する構成の画像形成装置におけるような、用紙を定着装置まで搬送する間に未定着トナー像が乱れて画像不良になる等の問題も排除することができる。
特開く２０００−３５２８８２

ところで、上記のような中間転写体と転写定着手段を用いた画像形成装置は、連続して画像形成を行うと、転写定着手段により加熱されてしまった中間転写体部分が引き続く中間転写体の回転で再び１次転写部に至り、第１像担持体としての感光ドラムに接触することにより熱が伝達され、感光ドラムが昇温していた。感光ドラムが昇温するとその熱がさらに前記現像器に伝わり、現像器が熱放出する速度より熱流入する速度が速いと現像器に蓄熱が起こり、蓄熱量が多量になると現像器内のトナー粒子同士が半融・合体を起こし、前記感光ドラム上の静電潜像を帯電したトナー粒子で忠実に現像できない問題がある。

この問題に対し感光ドラムを冷却する冷却装置を感光ドラム周辺に配置することも考えられるが、その場合、スペース確保のため感光ドラム体を大きくする必要があり、装置が大型化してしまう。

本発明は、中間転写体と転写定着手段を用いた画像形成装置について、装置を大型化することなく、連続画像形成時における第１像担持体の冷却処置を効果的にできるようにしてた画像形成装置を提供することを目的としている。また、その冷却処置時間を短縮化して生産性を向上させた画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。

（１）少なくとも１つの回転可能な第１像担持体と、回転可能な第２像担持体と、前記第１像担持体に形成されたトナー像を１次転写部にて前記第２像担持体に転写する転写手段と、転写定着部にて前記第２像担持体との間で転写材を挟持搬送して前記第２像担持体上のトナー像を加熱溶融し該転写材に転写定着する転写定着手段と、を有する画像形成装置において、
連続画像形成回数の情報を有した画像形成開始の信号と該信号を受け連続画像形成回数中の残りの連続画像形成回数とを記憶する記憶手段と、制御手段を備え、
前記制御手段は、前記連続画像形成回数または残りの連続画像形成回数と予め規定した連続画像形成制限回数と比較し、連続画像形成制限回数以上の画像形成を行う場合、連続画像形成制限回数分の連続画像形成が終了する毎に、規定の冷却時間の間、前記第１像担持体上でのトナー像形成と該トナー像の転写材への前記転写定着を一時停止して該第１像担持体と前記第２像担持体を共に回転する空回転モード実行させることを特徴とする画像形成装置。

（２）少なくとも１つの回転可能な第１像担持体と、回転可能な第２像担持体と、前記第１像担持体に形成されたトナー像を１次転写部にて前記第２像担持体に転写する転写手段と、転写定着部にて前記第２像担持体との間で転写材を挟持搬送して前記第２像担持体上のトナー像を加熱溶融し該転写材に転写定着する転写定着手段と、を有する画像形成装置において、
連続画像形成回数の情報を有した画像形成開始の信号と該信号を受け連続画像形成回数中の残りの連続画像形成回数とを記憶する記憶手段と、前記第１像担持体の温度を検知する温度検知手段と、制御手段を備え、
前記制御手段は、制御モードとして、前記画像形成開始の信号を受けて次の画像形成開始の信号を受けるまでの間に、前記第１像担持体上でのトナー像形成と該トナー像の転写材への前記転写定着を一時停止して前記該第１像担持体と前記第２像担持体を共に回転する空回転モードと、前記第１像担持体上へのトナー像の形成と前記第２像担持体から転写材へのトナー像の転写定着を行う画像形成モードを有し、前記温度検知手段の検知結果と前記連続画像形成回数または残りの連続画像形成回数に応じて前記空回転モードと前記画像形成モードを切り替えることを特徴とする画像形成装置。

（３）前記制御手段は、前記連続画像形成回数または残りの連続画像形成回数に応じて、連続画像形成の途中で前記第１像担持体を冷却する規定温度を決定し、該決定規定温度と、前記温度検知手段の検知結果との比較結果に応じて前記空回転モードと前記画像形成モードを切り替えることを特徴とする（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記転写定着手段は前記空回転モード中は前記第２像担持体に接触していないことを特徴とする（２）または（３）に記載の画像形成装置。

（５）前記第２像担持体を冷却する冷却手段を少なくとも１つ有することを特徴とする（２）から（４）の何れかに記載の画像形成装置。

（６）前記冷却手段は、前記第２像担持体の回転方向において、前記転写定着部の下流側でかつ前記１次転写部の上流側に配置することを特徴とする（２）から（５）の何れかに記載の画像形成装置。

（１）に記載の画像形成装置によれば、連続して画像形成できる回数に制限を設け、該連続した画像形成のジョブ終了後に、規定冷却時間を設けて感光ドラム等である第１像担持体と中間転写体である第２像担持体を空回転することによりそれらの放熱を行い、現像器内の過度の蓄熱を防止できる。すなわち、装置を大型化することなく、第１像担持体の冷却処置を効果的にできる。

（２）と（３）に記載の画像形成装置によれば、連続画像形成時に感光ドラム等である第１像担持体が昇温していて冷却をする必要がある場合、残りの連続画像形成回数に必要な分だけ冷却できるので、ユーザにとって必要以上の冷却時間を要さず印刷時間を効率的に短縮できる。すなわち、生産性を向上させた画像形成装置を提供することができる。

（４）に記載の画像形成装置によれば、空回転モード中に熱源である転写定着手段を中間転写材である第２像担持体と非接触にすることにより該第２像担持体の冷却をより促進することができ、空回転モードの時間を短くし、ユーザにとっての印刷時間を短縮できる。すなわち、生産性を向上させた画像形成装置を提供することができる。

（５）に記載の画像形成装置によれば、中間転写材である第２像担持体を冷却することにより、画像形成モード中においては感光ドラム等である第１像担持体が昇温するのを軽減し冷却を必要とするまでの連続画像形成回数を多くでき、空回転モード中においては第１像担持体の冷却速度を速くすることができ、結局はユーザの印刷時間を短縮できる。すなわち、生産性を向上させた画像形成装置を提供することができる。

（６）に記載の画像形成装置によれば、加熱されてしまった中間転写材である第２像担持体の熱を感光ドラム等である第１像担持体に伝熱する前に可能な限り冷却することで、画像形成モード中においては第１像担持体が昇温するのを軽減し冷却を必要とするまでの連続画像形成回数を多くでき、空回転モード中においては第１像担持体の冷却速度を速くすることができ、結局はユーザの印刷時間を短縮できる。すなわち、生産性を向上させた画像形成装置を提供することができる。

（１）画像形成装置例
図１は本実施例における、中間転写体と転写定着手段を用いた、電子写真カラー画像形成装置の概略構成模型図である。図２は制御系のブロック図である。

１は第１像担持体としての電子写真感光ドラム（潜像担持体）であり、矢印Ａの反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。そして、回転に伴いその表面には、帯電装置２、画像情報に基づいて露光する露光装置３等の周知の電子写真プロセス機器によって画像情報に応じた静電潜像が形成される。

８はロータリ切換え方式の現像器ユニットであり、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応した４つの現像器４〜７を有していて、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像器４〜７のいずれかで現像してトナー像を形成するようになっている。

本実施例の画像形成装置においては、感光ドラム１は負極性に帯電するもので構成され、また、現像は反転現像方式にて行われる。従って、使用されるトナーはすべて負極性に帯電するタイプのものである。

９は第２像担持体としての中間転写ベルトであり、複数の張架ローラ１０〜１４に張架してあり、感光ドラム１の表面に当接させて１次転写部（１次転写ニップ部）Ｃ１を形成させてある。この中間転写ベルト９は、感光ドラム１とほぼ同じ周速度で、かつ１次転写部Ｃ１において感光ドラム面の移動方向に対して順となる矢印Ｂの時計方向に回動駆動されるになっている。

本実施例の画像形成装置においては、張架ローラ１０と１１は１次転写部Ｃ１位置の近傍に配置され、中間転写ベルト９の平坦な１次転写面の形成に用いられる金属製の従動ローラ、張架ローラ１２は中間転写ベルト９の張力を一定に制御するようにしたテンションローラ、張架ローラ１４は中間転写ベルト９の駆動ローラ、張架ローラ１３は転写定着のためのバックアップローラである。張架ローラ１０〜１４は接地されている。また、中間転写ベルト９として、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、塩化ビニル等の樹脂または各種ゴム等に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させ、その体積抵抗率を１Ｅ＋８〜１Ｅ＋１３［Ω・ｃｍ］、厚みを０．０７〜０．１［ｍｍ］としたものを用いている。

１５は１次転写手段としての１次転写ローラであり、中間転写ベルト９の感光ドラム１に対向する１次転写部Ｃ１位置において、中間転写ベルト９の感光ドラム１側とは反対側の中間転写ベルト裏面側に配設して、中間転写ベルト９を介して感光ドラム１に圧接させてある。この１次転写ローラ１５に、不図示のバイアス印加電源によりトナーの帯電極性と逆極性の正極性の１次転写バイアスを印加することで、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト９上に１次転写されるようになっている。

１６は転写定着手段を構成する加圧ヒートローラであり、前記した中間転写ベルト張架ローラ１０〜１４のうちの張架ローラ１３を転写定着のためのバックアップローラとして、この張架ローラ１３に対して中間転写ベルト９を介して揺動手段３３により接離可能に配設してある。上記のヒートローラ１６とバックアップローラ１３とで転写定着手段を構成させている。ヒートローラ１６がバックアップローラ１３に対して中間転写ベルト９を介して圧接状態にされることで、中間転写ベルト９との間に転写定着部（２次転写同時定着ニップ部）Ｃ２が形成される。このヒートローラ１６は中間転写ベルト９の回動により従動回転する。またヒートローラ１６にはヒータ１６ａを内包させてあり、このヒータ１６ａにヒータ電源３２（図２）から電力が供給されて該ヒータ１６ａが発熱することでヒートローラ１６が内部加熱される。そしてそのヒートローラ１６の表面温度が温度センサ１６ｂにより検知されてその電気的検知温度情報が制御手段としての制御回路部３０の温調機能部３０ａに入力する。温調機能部３０ａは温度センサ１６ｂから入力する電気的検知温度情報が所定のほぼ一定の定着温度に対応するものに維持されるようにヒータ電源３２からヒータ１６ａに対する供給電力を制御してヒートローラ１６を所定の定着温度に温調制御する。

１７はレジストローラ対であり、不図示の給紙機構部にから給紙された転写材２０を一旦位置決め停止させた後、所定の制御タイミングで転写定着部Ｃ２へと送り込むようになっている。

１９は１次転写後の感光ドラム１上に残留したトナーを除去するドラムクリーナである。

２１は感光ドラム１の温度を検知する温度センサ（第１像担持体の温度検知手段）である。この温度センサ２１による感光ドラム１についての電気的検知温度情報が制御回路部３０に入力する。

２２は転写定着後の中間転写ベルト９上に残留したトナーを除去するベルトクリーナである。このベルトクリーナ２２は、転写定着部Ｃ２よりも中間転写ベルト移動方向下流側において、中間転写ベルト駆動ローラとしてのベルト張架ローラ１４に巻き掛けられた中間転写ベルト部分の外面に対して揺動手段３４により接離可能に配設してある。ベルトクリーナ２２は中間転写ベルト９に対してクリーニングエレメントが接触した状態にされることで、中間転写ベルト９上に残留したトナーを除去する状態になる。

制御回路部３０は、複数色のカラー画像が形成される場合には、揺動手段３３・３４を制御して、最終色前のトナー像が加圧ヒートローラ１６及びベルトクリーナ２１の位置を通過するまで加圧ヒートローラ１６とベルトクリーナ２１を中間転写ベルト９から非接触に離間させた状態の保持する。

２３は第２像担持体である中間転写ベルト９の冷却手段としての冷却ファンである。この冷却ファン２３は、中間転写ベルト９の回転方向において、転写定着部Ｃ２の下流側でかつ１次転写部Ｃ１の上流側に配置してある。

制御回路部３０は画像形成装置のメイン電源スイッチ３１ａがＯＮされたときにファンモータ３５をＯＮにして冷却ファン２３を作動させ、メイン電源スイッチ３１ａがＯＦＦされたときにファンモータ３５をＯＦＦして冷却ファン２３を停止させる。

３１は画像形成装置の制御盤部（コンソール部）である。この制御盤部３１には、メイン電源スイッチ３１ａ、連続画像形成回数設定部（テンキー等の枚数設定手段）３１ｂ、画像形成開始キー３１ｃ等の各種の画像形成条件設定キー・制御キー類を配設してある。

次に、作像プロセスについて説明する。まず、感光ドラム１上に静電潜像の書き込みが行われ、この静電潜像に対応した現像器４〜７によって現像される。これは、例えば感光ドラム１上に書き込まれた静電潜像がイエロの画像情報に対応したものであれば、この静電潜像はイエロのトナーを内包する現像器４で現像され、感光ドラム１上にはイエロのトナー像が形成される。そして、感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト９とが接する１次転写部Ｃ１で感光ドラム１から中間転写ベルト９の表面に転写される。一方、１次転写後に感光ドラム１上に残留したトナーはドラムクリーナ１９によって除去される。

このとき、単色画像形成モードが選択されている場合には、中間転写ベルト９に１次転写されたトナー像を転写定着部Ｃ２において直ちに転写材２０に転写定着するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像形成モードが選択されている場合には、感光ドラム１上でのトナー像形成並びにこのトナー像の１次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば、４色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合には、感光ドラム１上にはその一回転毎にイエロ、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が形成され、これらトナー像は順次中間転写ベルト９に１次転写される。一方、中間転写ベルト９は最初に１次転写されたトナー像を担持したまま感光ドラム１と同一周期で回動し、中間転写ベルト９上にはその一回転毎にマゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が転写される。この間、転写定着手段のヒートローラ１６とベルトクリーナ２１はトナー像を乱さないように中間転写ベルト９に非接触に離間している状態に保持されている。

このようにして中間転写ベルト９に１次転写されたトナー像は、中間転写ベルト９の回動に伴って転写定着部Ｃ２へと搬送される。転写定着手段のヒートローラ１６とベルトクリーナ２１は中間転写ベルト９上に最終色のトナー像が１次転写されてトナー像先端が転写定着部Ｃ１に所定に近づいたタイミングにて制御回路部３０で揺動手段３３・３４が制御されてそれぞれ中間転写ベルト９に接触状態に切換えられる。

一方、給紙機構部から給紙された転写材２０はレジストローラ１７にて所定のタイミングで転写定着部Ｃ２へと供給され、バックアップローラ１３に対して加圧ヒートローラ１６が転写材２０を挟持する。つまり、転写定着部Ｃ２では、バックアップローラ１３と加熱された加圧ヒートローラ１６で転写材裏面からとトナー像表面からトナーを加圧することにより、トナーを塑性変形かつ半融・合体かつ転写材２０にトナーを浸透させ、通過直後、すぐに冷却してトナーが固着することによりトナー像ｔの転写材への転写と定着が同時に行われる溶融転写定着プロセスが行われる。一方、転写定着部Ｃ２を通過した中間転写ベルト９の像担持面側はベルトクリーナ２１によってクリーニングされる。

第２像担持体としての中間転写体はベルト型に限られず、ドラム型にすることもできる。

（２）感光ドラム１の冷却処置構成
本実施例においては、上記のような中間転写体９と転写定着手段１３・１６を用いた画像形成装置における前述したような問題、すなわち、連続画像形成の進行に伴う第１像担持体としての感光ドラム１の許容を超える昇温に起因する弊害を無くするための感光ドラム冷却処置構成として下記の構成を採択した。

即ち、制御手段である制御回路部３０に連続画像形成回数（ＪＯＢ枚数）の情報を有した画像形成開始の信号と該信号を受け連続画像形成回数中の残りの連続画像形成回数とを記憶する記憶手段としてのメモリ機能部３０ｂを具備させる。そして、制御回路部３０は、前記連続画像形成回数または残りの連続画像形成回数と予め規定した連続画像形成制限回数と比較し、連続画像形成制限回数以上の画像形成を行う場合、連続画像形成制限回数分の連続画像形成が終了する毎に、規定の冷却時間の間、感光ドラム１上でのトナー像形成と該トナー像の転写材２０への前記転写定着を一時停止して該感光ドラム１と中間転写体９を共に回転する空回転モード実行させるものである。

画像形成装置の制御盤部３１の連続画像形成回数設定部３１ｂを操作して所望の連続画像形成回数を設定するとともに、その他に必要な画像形成条件の設定操作をして画像形成開始キー３１ｃを押すと、記憶手段としてのメモリ機能部３０ｂに連続画像形成回数の情報を有した画像形成開始の信号が記憶され、また該信号を受け連続画像形成回数中の残りの連続画像形成回数が記憶される。

要するに、連続して画像形成できる回数に制限を設け、該連続した画像形成のジョブ終了後に、規定冷却時間を設けて第１像担持体としての感光ドラム１と第２像担持体としての中間転写体９を空回転することによりそれらの放熱を行い、現像器内の過度の蓄熱を防止するもので、これにより、装置を大型化することなく、感光ドラム１の冷却処置を効果的にできる。

図３は上記の感光ドラム冷却処置構成において制御回路部３０が行う制御動作フロー図である。

本実施例は、図３に示すように、連続画像形成（残）回数Ｎの情報を有する画像形成開始信号を受け、次いで連続して画像形成する回数ＮＬを読み込む（ステップＳ１→Ｓ２）。その連続して画像形成する回数ＮＬを読み込むと、そのＮＬに応じた規定冷却時間Ｌ（ＮＬ）を読み込む（ステップＳ２→Ｓ３）。

次に、中間転写ベルト９から加圧ヒートローラ１６を離間させ、感光ドラムと中間転写ベルトの空回転をスタートさせ、その空回転時間ＬがＬ（ＮＬ）になるまで空回転を継続する（ステップＳ４→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ１３→Ｓ７）。

次いで、連続画像形成を開始し、その画像形成回数がＮＬになるまで画像形成を継続する（ステップＳ８→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ１６→Ｓ１０）。

その連続画像形中に、ステップＳ１で読み込んだ連続画像形成（残）回数Ｎが１回ずつカウントダウンされ（ステップＳ１０）、
Ｎがゼロになった時点で画像形成開始信号待機状態になる（ステップＳ１１→Ｓ１２）。

一方、Ｎがゼロにならず、かつ、連続画像形成回数がＮＬに達すると、再度、中間転写ベルト９から加圧ヒートローラ１６を離間させ（ステップＳ１１→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ４）、感光ドラムと中間転写ベルトの空回転をスタートさせ、その空回転時間ＬがＬ（ＮＬ）になるまで空回転を継続する（ステップＳ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ１３→Ｓ７）。

再度、連続画像形成を開始し、その画像形成回数がＮＬになるまで画像形成を継続しステップＳ８→Ｓ９→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ１６→Ｓ１０）、その連続画像形中に、ステップＳ１で読み込んだ連続画像形成（残）回数Ｎが１回ずつカウントダウンされ、Ｎがゼロになった時点で画像形成開始信号待機状態になる（ステップＳ１０→Ｓ１１→Ｓ１２）。

このようにして、感光ドラムが昇温してその熱がさらに前記現像器に伝わっても、現像器内の多量の蓄熱を防止し、現像器内でトナー粒子同士が半融・合体を起こさせず、前記感光ドラム上の静電潜像を帯電したトナー粒子で忠実に現像できない問題を防止している。

本実施例は、前述した中間転写体９と転写定着手段１３・１６を用いた画像形成装置（図１）における感光ドラム冷却処置構成として下記の構成を採択した。

即ち、制御手段である制御回路部３０に連続画像形成回数の情報を有した画像形成開始の信号と該信号を受け連続画像形成回数中の残りの連続画像形成回数とを記憶する記憶手段としてのメモリ機能部３０ｂを具備させる。また、第１像担持体としての感光ドラム１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２１を具備させる。そして、制御手段としての制御回路部３０は、制御モードとして、前記画像形成開始の信号を受けて次の画像形成開始の信号を受けるまでの間に、感光ドラム１上でのトナー像形成と該トナー像の転写材への転写定着を一時停止して感光ドラム１と中間転写ベルト９を共に回転する空回転モードと、感光ドラム１上へのトナー像の形成と中間転写ベルト９から転写材へのトナー像の転写定着を行う画像形成モードを有し、前記温度センサ２１の検知結果と前記連続画像形成回数または残りの連続画像形成回数に応じて前記空回転モードと前記画像形成モードを切り替えるものである。

また制御回路部３０は、前記連続画像形成回数または残りの連続画像形成回数に応じて、連続画像形成の途中で感光ドラム１を冷却する規定温度を決定し、該決定規定温度と、前記温度センサ２１の検知結果との比較結果に応じて前記空回転モードと前記画像形成モードを切り替えるものである。

上記の感光ドラム冷却処置構成によれば、連続画像形成時に感光ドラム１が昇温していて冷却をする必要がある場合、残りの連続画像形成回数に必要な分だけ冷却できるので、ユーザにとって必要以上の冷却時間を要さず印刷時間を効率的に短縮できる。すなわち、生産性を向上させた画像形成装置を提供することができる。

また、転写定着手段のヒートローラ１６は前記空回転モード中は中間転写ベルトに接触していないものである。すなわち、空回転モード中に熱源である転写定着手段のヒートローラ１６を中間転写ベルト９と非接触にすることにより該中間転写ベルト９の冷却をより促進することができ、空回転モードの時間を短くし、ユーザにとっての印刷時間を短縮できる。すなわち、生産性を向上させた画像形成装置を提供することができる。

図４は本実施例における上記の感光ドラム冷却処置構成において制御回路部３０が行う制御動作フロー図である。

本実施例は、図４に示すように、連続画像形成（残）回数Ｎの情報を有する画像形成開始信号を受けると、連続画像形成（残）回数Ｎの際、あらかじめしておくべき感光ドラム温度の温度データ（以後これを冷却温度Ｔ（Ｎ）と呼ぶ）を読み込む（ステップＳ１→Ｓ２）。

この連続画像形成（残）回数Ｎと冷却温度Ｔ（Ｎ）の関係はあらかじめ求めておき、図５が示すように、画像形成（残）回数Ｎが任意の閾値ｎ_０以下の場合、画像形成（残）回数Ｎが小さければ小さいほど冷却温度Ｔ（Ｎ）が大きくなりそれほど感光ドラム１を冷却する必要がないことを意味していて、また、この範囲の画像形成（残）回数Ｎならば、連続画像形成中の感光ドラム１の温度が昇温限界温度τ以上にならない。

画像形成（残）回数Ｎが閾値ｎ_０より大きい場合は、冷却温度Ｔ（Ｎ）は一定になり、これは画像形成（残）回数が閾値ｎ_０回までは感光ドラム１の温度が昇温限界温度τにならないことを意味しているが、ｎ_０回以上は感光ドラム１の温度が昇温限界温度τ以上になり途中で感光ドラム１を冷却する必要があることを意味している。

図５のグラフにおいて、横軸は右方に行くにつれて回数が大きくなり、縦軸は上方に行くにつれて冷却温度が大きくなる。縦軸の「冷却温度Ｔ（Ｎ）」もしくは「連続画像形成（残）回数Ｎの際、あらかじめしておくべき感光ドラム温度の温度データ」について下記に説明する。

感光ドラムが昇温するとその熱がさらに前記現像器に伝わり、現像器が熱放出する速度より熱流入する速度が速いと現像器に蓄熱が起こり、蓄熱量が多量になると現像器内のトナー粒子同士が半融・合体を起こし、前記感光ドラム上の静電潜像を帯電したトナー粒子で忠実に現像できなくなる。この現像が出来なくなる際の蓄熱量は熱流入速度と時間の積に比例した式で表現できる。熱流入速度は感光ドラムの温度Ｔに比例する（厳密には感光ドラムと現像器の温度差に比例）。一方、熱伝達時間は画像形成時間（ここでは連続画像形成（残）回数Ｎ）に比例する。つまり、感光ドラムの温度Ｔが高くても連続形成回数が少なければ、現像できなくなる状態の蓄熱量以下にすることができ、また感光ドラムの温度Ｔが低くても連続画像形成時間が長ければ蓄熱量が多くなるので、現像できなくなる状態の蓄熱量以下になるように連続画像形成時間を規制しなければならない。よって、連続画像形成（残）回数Ｎに応じて画像形成開始時にしておくべき感光ドラム温度Ｔがあるはずで、それを“冷却温度Ｔ（Ｎ）”とし、それを実験であらかじめ求めておく。それが図５になる。

冷却温度Ｔ（Ｎ）と温度センサ２１で実測される感光ドラム温度Ｔは直接に大小の比較（Ｔ＞Ｔ（Ｎ）、Ｔ＜Ｔ（Ｎ））をすることができる。理由は前述の通り、冷却温度Ｔ（Ｎ）は画像形成開始時にしておくべき“感光ドラム温度”だからである。また、画像形成回数が少ないから冷却温度Ｔ（Ｎ）が大きくても良い。理由は前述の通り、現像が出来なくなる際の蓄熱量は熱流入速度と時間の積に比例した式で表現できる。熱流入速度は感光ドラムの温度Ｔに比例する。一方、熱伝達時間は画像形成時間（ここでは連続画像形成（残）回数Ｎ）に比例する。つまり、感光ドラムの温度Ｔが高くても連続形成回数が少なければ、現像できなくなる状態の蓄熱量以下にすることができ、また感光ドラムの温度Ｔが低くても連続画像形成時間が長ければ蓄熱量が多くなるので、現像できなくなる状態の蓄熱量以下になるように連続画像形成時間を規制しなければならない。

画像形成（残）回数Ｎが閾値ｎ_０より大きい場合は、冷却温度Ｔ（Ｎ）は一定になる。感光ドラムの温度を冷却するにも限度があると考えているので、画像形成（残）回数が多すぎる（閾値ｎ０より大きい）場合、冷却温度Ｔ（Ｎ≧ｎ０）を一定にせざるを得ない。

次に、温度センサ２１が感光ドラム温度Ｔを検知する（ステップＳ３）。感光ドラム温度Ｔが前記の冷却温度Ｔ（Ｎ）より小さい場合は画像形成を開始つまり画像形成モードになり、感光ドラム温度Ｔが昇温限界温度τ以上にならない限り画像形成モードを継続して行う（ステップＳ４→Ｓ８、Ｓ７→Ｓ１４→Ｓ１５→Ｓ６）。

一方で感光ドラム温度ＴがＴ（Ｎ）より大きい場合は（ステップＳ４のＴ）、画像形成を一時停止し（ステップＳ９）、加圧ヒートローラ１６を中間転写ベルト９に接触しない位置に退避し（ステップＳ１０）、感光ドラム１と中間転写ベルト９の空回転モードになり（ステップＳ１１）、自然放熱により感光ドラム１を冷却する。感光ドラム温度Ｔが冷却温度Ｔ（Ｎ）より小さくならない限り空回転モードを続ける（ステップＳ１２→Ｓ１３→Ｓ１４）。感光ドラム温度Ｔが冷却温度Ｔ（Ｎ）より小さくなったところで画像形成を開始する（ステップＳ１３→Ｓ５）。感光ドラム温度Ｔが昇温限界温度τ以上でない限り画像形成を継続して行う（ステップＳ５〜Ｓ８、Ｓ７→Ｓ１５〜Ｓ１７→Ｓ６）。

画像形成開始の信号受けたときの初期の連続画像形成（残）回数Ｎが閾値ｎ_０以上の場合は、画像形成を継続して行っていると感光ドラム温度Ｔが昇温限界温度τ以上になるタイミングがある（ステップＳ１６のＴ）。その時の連続画像形成（残）回数Ｎを記憶し、その連続画像形成（残）回数Ｎに応じた冷却温度Ｔ（Ｎ）を読み込む（ステップＳ）。次に感光ドラム温度Ｔを読み込む（ステップＳ３）。このとき、当然、感光ドラム温度Ｔは冷却温度Ｔ（Ｎ）より大きくなっているので（ステップＳ４のＴ）、画像形成を一時停止し、加圧ヒートローラ１６を中間転写ベルト９に接触しない位置に退避し、感光ドラム１と中間転写ベルト９は空回転モードになり、自然放熱により感光ドラム１を冷却する（ステップＳ９〜Ｓ１１）。感光ドラム温度Ｔが冷却温度Ｔ（Ｎ）より小さくならない限り空回転モードを続ける（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。

感光ドラム温度Ｔが冷却温度Ｔ（Ｎ）より小さくなったところで画像形成を再開する（ステップＳ５）。感光ドラム温度Ｔが昇温限界温度τ以上でない限り画像形成を継続して行い（ステップＳ５〜Ｓ８、Ｓ７→Ｓ１５〜Ｓ１７）、再度感光ドラム温度Ｔが昇温限界温度τ以上になった場合（ステップＳ１６のＴ）は空回転モードにより感光ドラムの温度を冷却し（ステップＳ４→Ｓ９〜Ｓ１４）、これらを連続画像形成（残）回数がゼロになる（ステップＳ７のＴ）まで繰り返し、次の画像形成開始信号の待機状態になる（ステップＳ８）。

本実施例の感光ドラム冷却処置構成の特徴は、このように連続画像形成中に感光ドラム温度Ｔが昇温限界温度τ以上になった場合、連続画像形成（残）回数に応じて感光ドラムを冷却すべき温度を決定し、残りの画像形成に必要な分だけ空回転モードで感光ドラムを冷却しその空回転モードの時間を効率的に短縮したことである。連続画像形成回数が多く感光ドラムを冷却する必要がある場合でも、ユーザ一人一人が最短で出力物を得ることができる。

これを図６を用いてより具体的に説明すると、感光ドラム１が過剰昇温してしまう温度に中間転写ベルト９がなってしまった場合を例にすると、残りの印刷枚数が２枚の場合は感光ドラム温度が２枚分に相当するＴ１の温度に冷却されるまで、また１００枚の場合は感光ドラム温度がその１００枚分に相当するＴ２の温度に冷却されるまで空回転モードを実行して、画像形成を再開させるもので、特に残りの印刷枚数が少数の場合に待ち時間を短縮することが可能になる。

本実施例は上記の実施例２における感光ドラム冷却処置構成の空回転モード中に、更に、冷却ファン２３（図１）の出力アップの制御動作と出力ダウンの制御動作を組み入れたものである。

図７は本実施例における感光ドラム冷却処置構成において制御回路部３０が行う制御動作フロー図であり、実施例２における図４の制御動作フロー図との対比において、図４のステップＳ１１とＳ１２との間に、ステップ１００として「冷却ファン出力ｕｐ」の制御動作を、またステップＳ１３とＳ５との間に、ステップ１０１として「冷却ファン出力Ｄｏｗｎ」の制御動作を追加している点で異なり、その他の制御動作は同じである。

即ち、本実施例においては、感光ドラム１と中間転写ベルト９の空回転モード時には冷却ファン２３の出力を画像形成モードのときより大きくして強制放熱により中間転写ベルト９を冷却し感光ドラム１の冷却を加速する。感光ドラム温度ＴがＴ（Ｎ）より小さくならない限り空回転モードを続ける。感光ドラム温度ＴがＴ（Ｎ）より小さくなったところで、中間転写ベルト上のトナー像が乱れてしまわない冷却ファン２３の出力に下げ、画像形成を開始する。

冷却ファン２３により中間転写ベルト９を積極冷却することにより、画像形成モード中においては感光ドラム１が昇温するのを軽減し冷却を必要とするまでの連続画像形成回数を多くでき、空回転モード中においては感光ドラム１の冷却速度を速くすることができ、結局はユーザの印刷時間を短縮できる。すなわち、生産性を向上させた画像形成装置を提供することができる。

冷却ファン２３は、中間転写ベルト９の回転方向において、転写定着部Ｃ２の下流側でかつ１次転写部Ｃ１の上流側に配置することで、加熱されてしまった中間転写ベルト９の熱を感光ドラム１に伝熱する前に可能な限り冷却して、画像形成モード中においては感光ドラム１が昇温するのを軽減し冷却を必要とするまでの連続画像形成回数を多くでき、空回転モード中においては感光ドラム１の冷却速度を速くすることができ、結局はユーザの印刷時間を短縮できる。すなわち、生産性を向上させた画像形成装置を提供することができる。

図８は本実施例における画像形成装置の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は、第２像担持体としての中間転写ベルトの移動方向に沿って４個の画像形成ユニットをタンデム配設した４色フルカラーの画像形成装置であり、中間転写ベルト上のトナー像を、２次転写部にて転写同時定着するようにしたものである。

この画像形成装置は装置内に図面上左から右に順に配列した第１〜第４の４つの画像形成ユニットＵＹ（イエロ）・ＵＭ（マゼンタ）・ＵＣ（シアン）・ＵＫ（ブラック）を備えている。これらの画像形成ユニットは、いずれも同一の電子写真作像プロセス機構からなるもので、それぞれ、
ａ：駆動手段（不図示）によって矢印Ａの反時計方向に所定の周速度で回転駆動される、第１像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）１、
ｂ：その感光ドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する１次帯電器２、
ｃ：その感光ドラム１の一様帯電面に光像露光して静電潜像を書き込み形成するレーザースキャナやＬＥＤアレイ等の露光手段３、
ｄ：感光ドラム１に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器４〜７、
ｅ：そのトナー像を第２像担持体としての中間転写ベルト９に１次転写ニップ部Ｃ１にて転写する１次転写手段としての１次転写ローラ１５、
ｆ：中間転写ベルト９に対するトナー像転写後の感光ドラム１の表面をクリーニングするクリーナ１９、
等の電子写真作像プロセス機器を有している。

第１の画像形成ユニットＵＹは現像器４に現像剤としてイエロトナーを納めてあり、感光ドラム１上にイエロトナー像を形成する。第２の画像形成ユニットＵＭは現像器５に現像剤としてマゼンタトナーを納めてあり、感光ドラム１上にマゼンタトナー像を形成する。第３の画像形成ユニットＵＣは現像器６に現像剤としてシアントナーを納めてあり、感光ドラム１上にシアントナー像を形成する。第４の画像形成ユニットＵＫは現像器７に現像剤としてブラックトナーを納めてあり、感光ドラム１上にブラックトナー像を形成する。

中間転写ベルト９は上記第１から第４の画像形成ユニットＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫの下側に各画像形成ユニットの感光ドラム１の下面に上行側のベルト部分を渡らせて、４本の張架ローラ１１〜１４間に懸回張設してある。中間転写ベルト９は張架ローラ１４を駆動ローラとして矢印Ｂの時計方向に感光ドラム１の回転周速度とほぼ同じ周速度にて回転駆動される。

１５は４つの１次転写ローラであり、第１〜第４の各画像形成ユニットＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫにおいて、それぞれ中間転写ベルト９の裏側（内面側）に配置され、中間転写ベルト９の上行側ベルト部分（張架ローラ１２と１４間のベルト部分）を介して対応する感光ドラム１の下面に圧接して感光ドラム１と中間転写ベルト６の表側（外面側）との間に１次転写ニップ部Ｃ１を形成させている。

１６は転写定着手段を構成する加圧ヒートローラであり、前記した中間転写ベルト張架ローラ１１〜１４のうちの張架ローラ１３を転写定着のためのバックアップローラとして、この張架ローラ１３に対して中間転写ベルト９を介して揺動手段３３により接離可能に配設してある。上記のヒートローラ１６とバックアップローラ１３とで転写定着手段を構成させている。ヒートローラ１６がバックアップローラ１３に対して中間転写ベルト９を介して圧接状態にされることで、中間転写ベルト９との間に転写定着部（２次転写同時定着ニップ部）Ｃ２が形成される。このヒートローラ１６は中間転写ベルト９の回動により従動回転する。またヒートローラ１６にはヒータ１６ａを内包させてあり、このヒータ１６ａにヒータ電源３２（図２）から電力が供給されて該ヒータ１６ａが発熱することでヒートローラ１６が内部加熱される。そしてそのヒートローラ１６の表面温度が温度センサ１６ｂにより検知されてその電気的検知温度情報が制御手段としての制御回路部３０（図２）の温調機能部３０ａに入力する。温調機能部３０ａは温度センサ１６ｂから入力する電気的検知温度情報が所定のほぼ一定の定着温度に対応するものに維持されるようにヒータ電源３２からヒータ１６ａに対する供給電力を制御してヒートローラ１６を所定の定着温度に温調制御する。

フルカラー画像形成動作は次のとおりである。第１〜第４の各画像形成ユニットＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＫが画像形成のタイミングに合わせて順次駆動される。また中間転写ベルト９も回転駆動される。第１の画像形成ユニットＵＹの感光ドラム１の面にはフルカラー画像のイエロ成分のトナー像が、第２の画像形成ユニットＵＭの感光ドラム１の面にはフルカラー画像のマゼンタ成分のトナー像が、第３の画像形成ユニットＵＣの感光ドラム１の面にはフルカラー画像のシアン成分のトナー像が、第４の画像形成ユニットＵＫの感光ドラム１の面にはフルカラー画像のブラック成分のトナー像が、それぞれ所定の制御タイミングにて形成される。

その各画像形成ユニットの感光ドラム１の面に形成されるイエロトナー像・マゼンタトナー像・シアントナー像・ブラックトナー像が各画像形成ユニットの１次転写ニップ部Ｃ１において中間転写ベルト９の面に対して順次に位置合わせ状態で重畳転写されて、中間転写ベルト９上に未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。

中間転写ベルト９上に合成形成された未定着のフルカラートナー画像は、引き続く中間転写ベルト９の回動で転写定着部Ｃ２に搬送される。

一方、給紙機構部（不図示）から給紙された転写材２０はレジストローラ１７にて所定のタイミングで転写定着部Ｃ２へと供給され、バックアップローラ１３に対して加圧ヒートローラ１６が転写材２０を挟持する。つまり、転写定着部Ｃ２では、バックアップローラ１３と加熱された加圧ヒートローラ１６で転写材裏面からとトナー像表面からトナーを加圧することにより、トナーを塑性変形かつ半融・合体かつ転写材２０にトナーを浸透させ、通過直後、すぐに冷却してトナーが固着することによりトナー像ｔの転写材２０への転写と定着が同時に行われる溶融転写定着プロセスが行われる。一方、転写定着部Ｃ２を通過した中間転写ベルト９の像担持面側はベルトクリーナ２２によってクリーニングされる。

上記のような、画像形成ユニットをタンデム配設した４色フルカラーの画像形成装置においても、実施例１の感光ドラム冷却処置構成を適用して同様な効果を得ることができる。また、例えば、中間転写ベルトの移動方向最上流である第１の画像形成ユニットＵＹ（イエロ）の感光ドラム１の温度を検出する温度センサ２１を配設して、あるいは第１〜第４の画像形成ユニットの何れかの少なくとも１つの感光ドラム１の温度を検出する温度センサ２１を配設して、また冷却ファン２３を設けて、実施例２あるいは実施例３の感光ドラム冷却処置構成を適用して同様な効果を得ることができる。

実施例１における画像形成装置の概略構成模型図である。制御系のブロック図である。感光ドラム冷却処置構成において制御回路部が行う制御動作フロー図である。実施例２の感光ドラム冷却処置構成において制御回路部が行う制御動作フロー図である。連続画像形成（残）回数Ｎと冷却温度Ｔ（Ｎ）の関係説明図である。実施例２の感光ドラム冷却処置構成の特徴をより具体的に説明する図である。実施例３の感光ドラム冷却処置構成において制御回路部が行う制御動作フロー図である。実施例４における画像形成装置の概略構成模型図である。

符号の説明

１・・・感光ドラム、２・・・帯電装置、３・・・露光装置、４・・・現像器（Ｙ）、５・・・現像器（Ｍ）、６・・・現像器（Ｃ）、７・・・現像器（Ｂｋ）、８・・・現像器ユニット、９・・・中間転写ベルト、１０，１１，１２・・・張架ローラ、１３・・・バックアップローラ、１４・・・駆動ローラ、１５・・・１次転写ローラ、１６・・・加圧ヒートローラ、１９・・・ドラムクリーナ、２１・・・ベルトクリーナ、２１・・・温度センサ、２３・・・冷却ファン

Claims

少なくとも１つの回転可能な第１像担持体と、回転可能な第２像担持体と、前記第１像担持体に形成されたトナー像を１次転写部にて前記第２像担持体に転写する転写手段と、転写定着部にて前記第２像担持体との間で転写材を挟持搬送して前記第２像担持体上のトナー像を加熱溶融し該転写材に転写定着する転写定着手段と、を有する画像形成装置において、
連続画像形成回数の情報を有した画像形成開始の信号と該信号を受け連続画像形成回数中の残りの連続画像形成回数とを記憶する記憶手段と、制御手段を備え、
前記制御手段は、前記連続画像形成回数または残りの連続画像形成回数と予め規定した連続画像形成制限回数と比較し、連続画像形成制限回数以上の画像形成を行う場合、連続画像形成制限回数分の連続画像形成が終了する毎に、規定の冷却時間の間、前記第１像担持体上でのトナー像形成と該トナー像の転写材への前記転写定着を一時停止して該第１像担持体と前記第２像担持体を共に回転する空回転モード実行させることを特徴とする画像形成装置。
少なくとも１つの回転可能な第１像担持体と、回転可能な第２像担持体と、前記第１像担持体に形成されたトナー像を１次転写部にて前記第２像担持体に転写する転写手段と、転写定着部にて前記第２像担持体との間で転写材を挟持搬送して前記第２像担持体上のトナー像を加熱溶融し該転写材に転写定着する転写定着手段と、を有する画像形成装置において、
連続画像形成回数の情報を有した画像形成開始の信号と該信号を受け連続画像形成回数中の残りの連続画像形成回数とを記憶する記憶手段と、前記第１像担持体の温度を検知する温度検知手段と、制御手段を備え、
前記制御手段は、制御モードとして、前記画像形成開始の信号を受けて次の画像形成開始の信号を受けるまでの間に、前記第１像担持体上でのトナー像形成と該トナー像の転写材への前記転写定着を一時停止して前記該第１像担持体と前記第２像担持体を共に回転する空回転モードと、前記第１像担持体上へのトナー像の形成と前記第２像担持体から転写材へのトナー像の転写定着を行う画像形成モードを有し、前記温度検知手段の検知結果と前記連続画像形成回数または残りの連続画像形成回数に応じて前記空回転モードと前記画像形成モードを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記連続画像形成回数または残りの連続画像形成回数に応じて、連続画像形成の途中で前記第１像担持体を冷却する規定温度を決定し、該決定規定温度と、前記温度検知手段の検知結果との比較結果に応じて前記空回転モードと前記画像形成モードを切り替えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記転写定着手段は前記空回転モード中は前記第２像担持体に接触していないことを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
前記第２像担持体を冷却する冷却手段を少なくとも１つ有することを特徴とする請求項２から４の何れかに記載の画像形成装置。
前記冷却手段は、前記第２像担持体の回転方向において、前記転写定着部の下流側でかつ前記１次転写部の上流側に配置することを特徴とする請求項２から５の何れかに記載の画像形成装置。