JP2006010985A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 中間転写ベルトの駆動ローラ表面温度を検出し、常に一定温度に保つ構成とすることによって、駆動ローラ径の変動による中間転写ベルトの搬送速度変動が発生せず、色ずれの少ない安定した画像を得る画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナー像を順次重畳して画像を形成する無端状ベルト手段４と、この無端状ベルト手段４を駆動する駆動手段５を有するカラー画像形成装置において、前記駆動手段５の表面温度を検出する検出手段２２と、前記駆動手段５を一定温度に保つ加熱手段２１、２３、２４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラープリンタ、カラー複写機等の電子写真方式のカラー画像形成装置に関するものである。

従来から、電子写真方式のカラー画像形成装置については、高速化のために複数の画像形成手段を備え、各画像形成手段から中間転写部材上に順次異なる色の像を重ね転写する方式が、各種提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
特許文献１は、中間転写ベルトの駆動手段近傍に配置した第１の温度検出手段と、画像形成装置のそれ以外の場所に配置した第２の温度検出手段を有し、それら２つの温度検出手段の温度差または温度差の変動量から、色ずれ補正装置の作動タイミングを決定するカラー画像形成装置の色ずれ補正装置を開示している。
特許文献２は、光ビームの走査開始端と走査終了端を検知する上流側同期検知手段と下流側同期検知手段を設け、各結像光学系の倍率誤差のずれを両同期検知手段からの信号で検出し、各各結像光学系の倍率誤差のずれを補正するとともに、両同期検知手段の間の温度を検出する温度センサを設け、感光体上の作像長さのずれを温度センサからの信号で検出し、温度センサの温度に因る同期検知手段間の位置間隔のずれを修正する、２点同期検知による画像形成装置を開示している。

図５は一般的なカラー画像形成装置の例を説明する概略断面図である。この一般的なカラー画像形成装置１には、静電潜像を形成する像担持体である感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、画像信号に応じて露光を行い、感光ドラム３ａ〜３ｄ上に静電潜像を形成する光走査装置２が設けられる。
感光ドラム３ａ〜３ｄ上に形成された静電潜像を、図示しない現像器によってトナー像とし、無端状ベルトである中間転写ベルト４に順次トナー像を重ね転写しカラー画像を形成する。また、中間転写ベルト４を搬送するためのベルト駆動ローラ５および加圧スプリング７で加圧された従動ローラ６によって、中間転写ベルト４に張力が与えられている。
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄは、感光ドラム３ａ〜３ｄ上のトナー像を中間転写ベルト４上に転写させるための一次転写ローラであり、中間転写ベルト４上に形成されたカラー画像は、２次転写ローラ対８および８’によって転写紙１７上に転写される。
カラー像が転写された転写紙１７は、搬送ユニット９によって定着器１０に送られ、熱および圧力によって転写紙１７上に定着される。一方、転写紙１７は用紙カセット１１内の底板１２上に載置されており、ピックアップコロ１５によって給紙され、搬送ローラ対１４および１４’によりレジストローラ対１３および１３’に運ばれる。
ここで、中間転写ベルト４上にカラー画像が形成されるタイミングに応じて２次転写ローラ対８および８’に運ばれるのである。このような画像形成装置１においては、中間転写ベルト４を搬送するためのベルト駆動ローラ５の表層に、摩擦係数が大きいゴムが使われることが多い。
ベルト駆動ローラ５の表層にゴムが使われる場合、その高摩擦係数により中間転写ベルト４との間にスリップ等の発生がなく、中間転写ベルト４の搬送ムラが生じず、感光ドラム３ａ〜３ｄからトナー像を順次転写するさいに、いわゆる“色ずれ”が発生しないのである。しかし、画像形成装置１の内部温度は、定着器１０などから発生する熱により変動する。
また、両面ユニット１６により転写紙の裏面にも画像が形成される場合、転写紙１７が定着器１０により加熱されているため、転写紙１７が２次転写ローラ対８および８’を通過するさい、中間転写ベルト４を通してベルト駆動ローラ５にも熱が伝わってしまう。
この結果、ベルト駆動ローラ５の表層のゴムが昇温により膨張し、径が大きくなってしまう。ベルト駆動ローラ５の径が大きくなると、中間転写ベルト４の搬送速度が変動し、感光ドラム３ａ〜３ｄからトナー像を転写するさいに、色ずれが発生してしまう。

図６は色ずれの発生を説明する概略図である。その様子は、図６に示すように、本来の画像位置２５に対し、中間転写ベルト４の搬送速度が変動したことにより、色ずれが発生している場合に、画像は画像位置２６に形成されてしまうのである。
図７は金属パイプのみのベルト駆動ローラと金属パイプの上にゴム層が形成されているベルト駆動ローラの場合との温度変動による熱膨張の影響のみを計算で求め、換算した色ずれ量をグラフで示す図である。
図７に示すように、ベルト駆動ローラ５が金属パイプのみで形成されている場合と、金属パイプの上にゴム層が形成されている場合との、温度変動による熱膨張の影響のみを計算で求め、色ずれ量に換算した。
図７から明らかなように、ゴム層がある場合は、そうでない場合に比べ、温度変動により約５〜６倍の色ずれを発生させてしまうことが解る。しかしながらゴム層がないと、前述したとおり中間転写ベルト４との間にスリップが発生し、中間転写ベルト４の搬送ムラとなり、色ずれが発生してしまうのである。
特開２００３−９８７９２公報 特開２００２−３７２６７６公報

上記のような問題を解決するため、例えば特許文献１では、中間転写ベルト駆動ローラ近傍と画像形成装置内の別の場所に温度検出センサを設置し、その温度出力差及び温度出力差の変動量から色ずれ補正装置の作動タイミングを決定している。
しかしながら、このような方法では制御が複雑となり、かつ色ずれ補正のための中断時間（ダウンタイム）が頻繁に発生する可能性があり、その間画像形成装置からの出力が行えない等の不具合があった。
本発明の目的は、上述した実情を考慮して、中間転写ベルトの駆動ローラ表面温度を検出し、常に一定温度に保つ構成とすることによって、駆動ローラ径の変動による中間転写ベルトの搬送速度変動が発生せず、色ずれの少ない安定した画像を得る画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、トナー像を順次重ねて転写される無端状ベルト手段と、この無端状ベルト手段を駆動する駆動手段を有するカラー画像形成装置において、前記駆動手段の表面温度を検出する検出手段と、前記駆動手段を加熱する加熱手段と、検出手段が検出した駆動手段の表面温度に基づいて加熱手段を制御して駆動手段を一定温度に保持する制御手段と、を備えることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１において、前記一定温度は、画像形成装置の使用上限温度において、前記駆動手段表面温度が最も高温になると予想される使用方法のときに観測される温度以上であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１において、前記加熱手段は、前記駆動手段に内蔵されたヒータであることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１において、前記加熱手段は、前記駆動手段の高熱伝導部に近接配置されることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４において、前記駆動手段周辺に高温空気を送り込むファン等の気流発生手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、中間転写ベルトの駆動ローラ表面温度を検出し、常に一定温度に保つことができるので、駆動ローラ径の変動による中間転写ベルトの搬送速度変動が発生せず、色ずれの少ない安定した画像を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明によるカラー画像形成装置の実施の形態を示す断面図である。図５の一般的なカラー画像形成装置において説明されたと同一の部分で、本発明と直接関係のない部分はそれらの説明を省略した。
図１において、中間転写ベルト４を搬送するベルト駆動ローラ（駆動手段）５のパイプ状中空部には、ヒータ（加熱手段）２１がベルト駆動ローラ５内部の軸方向に搭載されている。また、ベルト駆動ローラ５の表面には、表面温度を検出する温度センサ（検出手段）２２が接触するように配置されている。
ベルト駆動ローラ５の表面温度は、ヒータ２１、温度センサ２２および図示しない温度制御装置（制御手段）によって、ヒータ２１のオン／オフを行い、Ｔ０℃に保たれている。つまり、温度センサ２２が検知した駆動ローラ５の表面温度に基づいて、温度制御装置がヒータ２１を制御して、駆動ローラ５の表面温度を一定に保持する。
本発明によれば、中間転写ベルト４のベルト駆動ローラ５内にヒータ２１を内蔵しているので、容易にベルト駆動ローラ５の表面温度を一定値に保つことができ、ベルト駆動ローラ５の径の変動による中間転写ベルトの搬送速度変動が発生せず、色ずれの少ない安定した画像を得ることができる。

図２はベルト駆動ローラ近傍を拡大して示す本発明による第１の実施の形態の概略斜視図である。図２には、ベルト駆動ローラ５近傍が拡大して示されている。ベルト駆動ローラ５の表面制御温度Ｔ０℃の決定方法は、次の通りである。
画像形成装置１には、許容される使用温度範囲が決められており、したがって使用温度の上限も明確になっている。このような使用温度の上限環境において、ベルト駆動ローラ５の表面温度が最も上昇すると考えられる条件を予め計測しておく。
すなわち、図１のような両面ユニット１６が搭載された画像形成装置１においては、両面プリントを連続で行う場合のベルト駆動ローラ５の表面飽和温度Ｔを予め計測しておく。しかる後に、表面制御温度Ｔ０は、表面飽和温度Ｔにあるマージンを加算して決定するのである。
このように、ベルト駆動ローラ５の表面温度をＴ０℃に設定しておけば、ユーザがどのようなプリント動作を行っても、Ｔ０℃以上にベルト駆動ローラ５の表面温度が上昇しないため、ベルト駆動ローラ５の外径が変動することがなく、したがって中間転写ベルト４の搬送速度も一定に保たれる。
その結果、画像形成装置１内の温度変動や使用環境温度の変動があっても、図６で示したような色ずれの発生がなくなり、常に安定したプリント画像を得ることができる。

図３はベルト駆動ローラ近傍を拡大して示す本発明による第２の実施の形態の概略斜視図である。図３において、ベルト駆動ローラ５の表面温度をＴ０℃に保つために、ベルト駆動ローラ５の外部の軸端部に近接した発熱体２３を、図示しない温度制御装置によってオン／オフする。
通常、ベルト駆動ローラ５の軸（芯金）は金属性の材料で形成された高熱伝導部であり、したがって非常に熱伝導性がよい。この軸（芯金）の良熱伝導性を利用し、ベルト駆動ローラ５の表面温度を一定に保つのである。
なお、発熱体２３は軸端部の片側に設置されていてもよいし、ベルト駆動ローラ５の長さ・軸（芯金）の材質等に応じて、両側に設置するように構成されても構わない。
第２の実施の形態によれば、中間転写ベルト４のベルト駆動ローラ５の芯金を直接加熱することができるので、容易にベルト駆動ローラ５の表面温度を一定値に保つことができ、駆動ローラ５の径の変動による中間転写ベルト４の搬送速度変動が発生せず、色ずれの少ない安定した画像を得ることができる。

図４はベルト駆動ローラ近傍を拡大して示す本発明による第３の実施の形態の概略斜視図である。この実施の形態では、ベルト駆動ローラ５の表面温度をＴ０℃に保つために、画像形成装置１内部の熱源から発生する熱をベルト駆動ローラ５の近傍に導いている。
例えば定着器１０から発生する熱を、図示しない導風路（ダクト）によってベルト駆動ローラ５の近傍に導き、ファン２４のオン／オフにより熱風をベルト駆動ローラ５に吹き付けたり遮断したりすることで、ベルト駆動ローラ５の表面温度をＴ０℃に保つように構成する。
ファンを用いた構成は、図２、図３の各実施形態に適用することが出来る。
第３の実施の形態によれば、中間転写ベルト４のベルト駆動ローラ５周辺に熱気流を吹き込むことができるので、容易にベルト駆動ローラ５の表面温度を一定値に保つことができ、ベルト駆動ローラ５の径の変動による中間転写ベルト４の搬送速度変動が発生せず、色ずれの少ない安定した画像を得ることができる。
本発明によれば、中間転写ベルト４のベルト駆動ローラ５の表面温度が、想定される上限温度（画像形成毎に決められる許容使用温度の上限環境に基づいて想定される上限温度）以上に保たれているため、ベルト駆動ローラ５の直径の変動がなく、その結果中間転写ベルトの搬送速度も一定となり、色ずれの少ない安定した画像を得ることができる。

本発明によるカラー画像形成装置の実施の形態を示す断面図である。 ベルト駆動ローラ近傍を拡大して示す本発明による第１の実施の形態の概略斜視図である。 ベルト駆動ローラ近傍を拡大して示す本発明による第２の実施の形態の概略斜視図である。 ベルト駆動ローラ近傍を拡大して示す本発明による第３の実施の形態の概略斜視図である。 一般的なカラー画像形成装置の例を説明する概略断面図である。 色ずれの発生を説明する概略図である。 金属パイプのみのベルト駆動ローラと金属パイプの上にゴム層が形成されているベルト駆動ローラの場合との温度変動による熱膨張の影響のみを計算で求め、換算した色ずれ量をグラフで示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
４ 無端ベルト手段（中間転写ベルト）
５ 駆動手段（ベルト駆動ローラ）
２１ 加熱手段（ヒータ）
２２ 検出手段（温度センサ）
２３ 加熱手段（発熱体）
２４ 気流発生手段（ファン）

Claims (5)

1. トナー像を順次重ねて転写される無端状ベルト手段と、この無端状ベルト手段を駆動する駆動手段を有するカラー画像形成装置において、前記駆動手段の表面温度を検出する検出手段と、前記駆動手段を加熱する加熱手段と、検出手段が検出した駆動手段の表面温度に基づいて加熱手段を制御して駆動手段を一定温度に保持する制御手段と、を備えることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記一定温度は、画像形成装置の使用上限温度において、前記駆動手段表面温度が最も高温になると予想される使用方法のときに観測される温度以上であることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
3. 前記加熱手段は、前記駆動手段に内蔵されたヒータであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
4. 前記加熱手段は、前記駆動手段の高熱伝導部に近接配置されることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
5. 前記駆動手段周辺に高温空気を送り込むファン等の気流発生手段を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のカラー画像形成装置。

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