JP2011033753A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】色ずれ補正の実行頻度を低減することができるレーザ方式の画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は、レーザ光源から光学系を経由して出力されるレーザビームを感光体ドラムに導く光学ユニットと、画像形成時の色ずれを補正する色ずれ補正手段と、光学ユニットの内部温度を検出する温度検出手段と、光学ユニットの内部が色ずれ補正手段で色ずれ補正を実行した際に温度検出手段で検出された温度に保たれるよう温度制御手段を使って温度調整を行う温度調整手段とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成装置における色ずれ補正の技術に関する。
レーザ方式の画像形成装置は、レーザ光源、ポリゴンミラー、レンズ等を含む書込みユニットを備え、書込みユニットはレーザ光源から光学系を経由して出力されるレーザビームを感光体ドラムに導くことで画像を形成する。
ここで、ポリゴンミラーはポリゴンモータにより駆動されるが、ポリゴンモータは発熱するため、熱の蓄積と放射により書込みユニット内の温度が変化し、光学系の温度特性によって、レーザビームの照射位置(画像形成位置)がずれてしまうという問題が発生する。
特に複数のレーザビームを用いてカラー画像を形成する画像形成装置においては、このようなずれが色ずれとなって現れ画質を大きく劣化させてしまう。
そこで、ポリゴンモータを冷却し、書込みユニット内の温度変化を低減することで、照射位置精度の向上を図るようにした技術が考えられ既に知られている。
特許文献1には、書込みユニット内の温度ムラに起因して生じる問題の発生を低減する目的で、ポリゴンモータから発せられる熱や光走査装置外から取り込む熱を書込みユニット内全体に循環させることにより、書込みユニット内の温度を調整する構成が開示されている。
しかし、今までの書込みユニット内の温度変化を低減する装置では、書込みユニット内の温度を下げることしか考えられていなかった。ポリゴンモータは回転数に応じて発熱量も大きくなるため、冷却効果が十分に得られない状況も容易に想定できる。
そのような場合、色ずれを検知するための基準となるパターンを形成し、検出された色ずれ量に応じて各色のレーザビームの照射位置を補正する色ずれ補正が必要となる。光学系の温度特性に起因するレーザビームの照射位置のずれによる色ずれ量は、書込みユニット内の温度と相関があるため、色ずれ補正を行った後も、書込みユニット内の温度を下げてしまうと、再度色ずれが発生してしまうことになる。
本発明は上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、その目的は、色ずれ補正の実行頻度を低減することができるレーザ方式の画像形成装置を提供することにある。
請求項1に記載の発明は、レーザ光源および光学系を有し、レーザ光源から光学系を経由して出力されるレーザビームを感光体ドラムに導く光学ユニットと、画像形成時の色ずれを補正する色ずれ補正手段と、光学ユニットの内部のユニット内部温度を検出する温度検出手段と、ユニット内部温度を制御する温度制御手段と、光学ユニットの内部が色ずれ補正手段で色ずれ補正を実行した際に温度検出手段で検出されたユニット内部温度に保たれるよう温度制御手段を使って温度調整を行う温度調整手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、温度調整手段は、色ずれ補正手段で色ずれ補正を実行した際のユニット内部温度と、温度制御手段を使ってユニット内部温度の温度調整を行う調整時点のユニット内部温度との差から調整量を算出し、
調整時点のユニット内部温度の方が低い場合は調整量に基づき温度制御手段を使ってユニット内部温度を上昇させるように調整し、
調整時点のユニット内部温度の方が高い場合は調整量に基づき温度制御手段を使ってユニット内部温度を下降させるように調整することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2記載の画像形成装置において、温度調整手段は、色ずれ補正手段で色ずれ補正を実行した際のユニット内部温度と調整時点のユニット内部温度との差に、前回、光学ユニット内部の温度調整を行った調整時点から、今回、光学ユニット内部の温度調整を行う調整時点までのユニット内部温度の変化量を加味して調整量を算出することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置において、温度調整手段は、光学ユニット内部のポリゴンモータを駆動し、ポリゴンモータから発せられる熱でユニット内部温度を上昇させることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の画像形成装置において、温度調整手段は、光学ユニット内部の熱を吸引する光学ユニットファンを回転し光学ユニット内部の熱を光学ユニットと装置外とを結ぶ風路となる暖気排出ダクトから装置外に排出させることで、ユニット内部温度を下降させることを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の画像形成装置において、温度調整手段は、用紙に形成された画像を定着させる定着部の熱を吸引する定着部ファンを回転し定着部で発せられる熱を定着部と光学ユニットとを結ぶ風路となる暖気循環ダクトを介して光学ユニット内部に循環させることで、ユニット内部温度を上昇させることを特徴とする。
本発明によれば、色ずれ補正の実行頻度を低減することができる。
本発明の第一の実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する図である。 本発明の第一の実施形態に係る画像形成装置の基本的な電気的構成について説明する図である。 本発明の第一の実施形態に係る画像形成装置の機能ブロック図である。 本発明の第一の実施形態に係る処理動作を示したフローチャートである。 本発明の第一の実施形態に係る書込みユニット温度調整制御動作について説明する図である。 本発明の第二の実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する図である。 本発明の第二の実施形態に係る処理動作を示したフローチャートである。 本発明の第三の実施形態に係る画像形成装置の概略構成について説明する図である。 本発明の第三の実施形態に係る処理動作を示したフローチャートである。
本発明の各実施の形態を説明する。具体的には、色ずれ補正後の処理に際して、以下の特徴を有する。要するに、本発明は、色ずれ補正直後の書込みユニット内の温度を検出して目標温度とし、その後、印刷動作等で書込みユニット内の温度が上昇しているときは書込みユニット内を冷却するよう調整し、印刷待機等で書込みユニット内の温度が下降しているときは書込みユニット内を加熱するよう調整することが特徴になっている。
上記特徴について、以下の図面を用いて具体的に解説する。
図1は、本発明の第一の実施形態に係る画像形成装置1の概略構成について説明する図である。
転写ベルト105に沿って各色のAIOカートリッジ(106Bk、106M、106C、106Y)が並べられた構成を備えるものであり、所謂、タンデムタイプといわれるものである。転写ベルト105は図1でいうと反時計回りに回転し、回転方向の上流側から順に、複数のAIOカートリッジ(電子写真プロセス部)106Bk、106M、106C、106Yが配列されている。これら複数のAIOカートリッジ106Bk、106M、106C、106Yは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。AIOカートリッジ106Bkはブラックの画像を、AIOカートリッジ106Mはマゼンタの画像を、AIOカートリッジ106Cはシアンの画像を、AIOカートリッジ106Yはイエローの画像をそれぞれ形成する。
以下の説明では、AIOカートリッジ106Bkについて具体的に説明するが、他のAIOカートリッジ106M、106C、106YはAIOカートリッジ106Bkと同様であるので、その画像形成部106M、106C、106Yの各構成要素については、画像形成装置106Bkの各構成要素に付したBkに替えて、M、C、Yによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。
転写ベルト105は、回転駆動される2次転写駆動ローラ107と転写ベルトテンションローラ108とに巻回されたエンドレスのベルトである。この2次転写駆動ローラ107は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、2次転写駆動ローラ107と、転写ベルトテンションローラ108とが、転写ベルト105を移動させる駆動手段として機能する。画像形成部106Bkは、感光体としての感光体109Bk、この感光体109Bkの周囲に配置された帯電器110Bk、書込みユニット111、現像器112Bk、クリーナーブレード113Bk、等から構成されている。
書込みユニット111は、各AIOカートリッジ106Bk、106M、106C、106Yが形成する画像色に対応する露光光であるレーザ光114Bk、114M、114C、114Yを照射するように構成されている。画像形成に際し、感光体109Bkの外周面は、暗中にて帯電器110Bkにより一様に帯電された後、書込みユニット111からのブラック画像に対応したレーザ光114Bkにより露光され、静電潜像を形成される。現像器112Bkは、この静電潜像をブラックトナーにより可視像化し、このことにより感光体109Bk上にブラックのトナー画像が形成される。
このトナー画像は、感光体109Bkと転写ベルト105とが接する位置(一次転写位置)で、一次転写ローラ115Bkの働きにより転写ベルト105上に転写される。この転写により、転写ベルト105上にブラックのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体109Bkは、外周面に残留した不要なトナーをクリーナーブレード113Bkにより払拭された後、次の画像形成のために待機する。
以上のように、AIOカートリッジ106Bkでブラックのトナー画像を転写された転写ベルト105は、転写ベルト105によって次のAIOカートリッジ106Mに搬送される。AIOカートリッジ106Mでは、AIOカートリッジ106Bkでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体109M上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が転写ベルト105上に形成されたブラックの画像に重畳されて転写される。転写ベルト105は、さらに次のAIOカートリッジ106C、106Yに搬送され、同様の動作により、感光体109C上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体109Y上に形成されたイエローのトナー画像とが、転写ベルト上に重畳されて転写される。こうして、転写ベルト105上にフルカラーのトナー画像が形成される。
なお画像形成に際して、ブラックのみの印刷の場合は一次転写ローラ115M、一次転写ローラ115C、一次転写ローラ115Yは、それぞれ感光体109M、感光体109C、感光体109Yから離間された位置に退避し、前述の画像形成プロセスをブラックの場合のみ行う。転写ベルト105の下方には、給紙トレイ101、給紙ローラ102、レジストローラ103などを有する給紙手段が設けられている。また、2次転写駆動ローラ107に対向するように2次転写ローラ116を備えている。
ここで、2次転写駆動ローラ107は、2次転写ローラ116との間に転写ベルト105を挟み込んで2次転写ニップを形成している。さらに、2次転写ニップの上方には、定着器122、排紙ローラ118などを備えている。給紙トレイ101は、記録媒体としての用紙104を複数枚重ねて収納しており、一番上の用紙104には給紙ローラ102が当接している。給紙ローラ102は、図示しない駆動手段によって回転し、一番上の用紙104の先端をレジストローラ103に突き当てた状態で回転を一旦停止させる。そして、用紙104を適切なタイミングで転写バイアスが印加された2次転写ニップに向けて送り出す。転写ベルト105上に形成されたトナー画像は、この2次転写ニップで用紙104に転写される。
2次転写ニップを通過した後の転写ベルト105には、用紙104に転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、中転ベルトクリーナによってクリーニングされる。2次転写ニップを通過した用紙104は、定着器122のローラ間を通過する際の熱と圧力により、表面に転写されたトナー画像が定着される。その後、用紙104は、排紙ローラ118によって機外へと排出される。
次に、書込みユニット111の構成について説明すると、主に各色情報に対応して照射するレーザ光源、レーザ光を主走査方向に偏向させるポリゴンミラー、ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータ200、レーザ光を感光体方向に偏向させる反射ミラー、書込みユニット内部の温度を検出する温度センサ(図示せず)、書込みユニット内部の熱をダクト202を通じて排熱する書込みユニットファン201で構成されている。
図2は、本実施形態に係る画像形成装置1の基本的な電気的構成について説明する図である。
この画像形成装置はCPU10、画像メモリ20、I/O(入出力部)30、I/F(インターフェース部)40、ROM50、RAM60、操作パネル70を備えている。
CPU10はROM50に記憶されたプログラムに従い、画像形成装置を構成する各部を制御する。
画像メモリ20は印刷データに含まれる画像データを一時的に記憶する。
I/O30は画像形成部やセンサなどの電装品の入出力を制御する。
I/F40は装置とケーブルなどで接続されたパーソナルコンピュータやサーバなどから印刷データやユーザへの問い合せ応答を受け取る。
ROM50は装置全体を制御するためのプログラムを記憶する。
RAM60は装置に関する各種情報を一時的に記憶する。
操作パネル70はユーザが装置の状態把握や、装置の動作変更を設定するための手段である。
図3は、本実施形態に係る画像形成装置1の機能ブロック図である。色ずれ補正部3−1、温度検出部3−2、加熱部3−3、冷却部3−4および温度調整部3−5を備えている。
色ずれ補正部3−1は、各AIOカートリッジ106Bk、106M、106C、106Yが形成する画像色に対応する露光光であるレーザ光114Bk、114M、114C、114Yを照射する位置(画像形成位置)を補正して画像形成時の色ずれを補正する機能を有している。CPU10により実現されてよい。
温度検出部3−2は、書込みユニット内のユニット内部温度を検出する機能を有している。温度センサにより実現されてよい。
加熱部3−3は、書込みユニット内のユニット内部温度を上昇させる機能を有している。ポリゴンモータ200により実現されてよい。
冷却部3−4は、書込みユニット内のユニット内部温度を下降させる機能を有している。書込みユニットファン201により実現されてよい。
温度調整部3−5は、色ずれ補正部3−1で色ずれ補正を実行した際の書込みユニット内のユニット内部温度を温度検出部3−2で検出し、書込みユニット内がその検出されたユニット内部温度に保たれるよう加熱部3−3および冷却部3−4を使って温度調整を行う機能を有している。CPU10により実現されてよい。
図4は、本実施形態に係る画像形成装置1の書込みユニット温度調整処理について説明する図である。
説明を容易にするため、本処理は電源オン時に開始され、色ずれ補正部3−1により先ず色ずれ補正を実行することを想定する(S1)。
色ずれ補正終了時(色ずれ補正を実行した際)に温度検出部3−2により書込みユニット内の温度を検出し、書込みユニット目標温度とする(S2)。
次に書込みユニットの温度を調整する制御シーケンスを実行するが、これは次の色ずれ補正実行タイミングが来るまで繰り返される。書込みユニット温度調整制御シーケンスの詳細については、図5で説明する(S3)。
色ずれ補正実行タイミングが来た場合は、色ずれ補正を実行するフローに戻る(S4)。
図5は、本実施形態に係る画像形成装置1の書込みユニット温度調整制御動作について説明する図である。
本制御シーケンスが開始されると、先ず現時点の書込みユニット温度を温度検出部3−2により検出する(S5)。
次に、図4のS2で設定した書込みユニット目標温度と、S5で検出した書込みユニット温度から、書込みユニットを加熱するか冷却するか温度調整部3−5により判断する(S6、S7)。
例えば、以下数式(αは定数)で算出される調整量が正(0以上)であれば要加熱、負であれば要冷却と判定することができる。
調整量= α×(書込みユニット目標温度−書込みユニット温度)
この数式で判定すると、書込みユニット温度が書込みユニット目標温度以下であれば要加熱、書込みユニット温度が書込みユニット目標温度を超える場合は要冷却と判定される。
なお、このような制御方法におけるパラメータ調整法として、例えば限界感度法がよく知られている。限界感度法では、先ず比例ゲインαを徐々に大きくしていく実験を行い、ある値α=α_u(ultimate)以上になると、書込みユニット温度が目標温度を中心に発振する現象が持続することを確認する。この結果から、α=0.5×α_uとして定数αを求める。
また、別の判定方法として、前回の書込みユニット温度調整制御シーケンスにおいて検出した書込みユニット温度を書込みユニット温度'、前回の書込みユニット温度調整制御シーケンスからの経過時間をΔTとし、次式(βは定数)で算出される調整量が正(0以
上)であれば要加熱、負であれば要冷却と判定することもできる。
調整量= α×(書込みユニット目標温度−書込みユニット温度)+β×(書込みユニット温度'− 書込みユニット温度)/ΔT
この数式で判定すると、書込みユニット温度と書込みユニット目標温度の比較結果だけでなく、書込みユニット温度の変化速度も考慮して加熱と冷却の判断ができるため、書込みユニット目標温度に対するオーバーシュート低減効果がある。
要加熱と判断した場合は、温度調整部3−5により装置が画像形成中であるかを判定する。画像形成中であればポリゴンモータは既に画像形成に必要な回転数で発熱しているため、そのまま本制御シーケンスを終了する(S8)。
要加熱と判断し、且つ画像形成中で無い場合は、温度調整部3−5によりポリゴンモータを発熱のために回転させる。このときの回転数は、上記のS6で算出した調整量とし、ポリゴンモータの発熱によって書込みユニット内が適度に加熱されるようにする(S9)。
また、要冷却と判断した場合は、温度調整部3−5により書込みユニットファン201を回転させ、書込みユニット内部の熱を装置外へ排出させる。このときの書込みユニットファン回転数は、上記のS6で算出した調整量とし、書込みユニットファン201による冷却によって書込みユニット内が適度に冷却されるようにする(S10)。
なお、本実施の形態によれば、不要なトナー消費を低減する効果も期待できる。
図6は、本発明の第二の実施形態に係る画像形成装置2の概略構成について説明する図である。
画像形成装置2の構成は、画像形成装置1の一部を修正したものであるため、同一部分の説明は省略する。画像形成装置2は、定着器で発生した熱を排熱する定着器ファン203、その熱を搬送するダクト202、ダクトの風路切替を行う仕切弁a204、仕切弁b205、を備えている。ここで仕切弁a204、仕切弁b205はそれぞれ、X−Y、X‘−Y’に弁を切替えられるものである。仕切弁a204をX、仕切弁b204をX‘に切替えると、定着器の熱を書込みユニットに搬送するダクトが形成される。また、仕切弁a204をY、仕切弁b204をY‘に切替えると、書込みユニットの熱を装置外に排出するダクトが形成される。
上記の第一の実施形態の図2における加熱部3−3は、定着器ファン203により実現されてもよいこととなる。
図7は、本実施形態に係る画像形成装置2の書込みユニット温度調整制御動作について説明する図である。
本処理は、図5の一部を修正したものであるため、同一部分の説明は省略する。
要加熱と判断し、且つ画像形成中で無い場合は、温度調整部3−5により定着器の熱を書込みユニットに循環させるため、仕切弁a204をX、仕切弁b204をX‘に切替える(S11)。
次に、定着器の熱が書込みユニットに循環する方向に、書込みユニットファン201、定着器ファン203を回転させるが、その回転量はS6で算出した調整量とし、ポリゴンモータの発熱によって書込みユニット内が適度に加熱されるようにする。このときの回転数は、S6で算出した調整量とし、定着器の熱によって書込みユニット内が適度に加熱されるようにする(S12)。
加熱は、定着器内の熱を流入させることで書込みユニット内の温度を上昇させることでも、定着器内の熱を流入させることに加えてさらにポリゴンモータの回転による発熱で書込みユニット内の温度を上昇させることであってもよい。
また、要冷却と判断した場合は、温度調整部3−5により書込みユニットファン201を回転させ、書込みユニット内部の熱を装置外へ排出させるため、仕切弁a204をY、仕切弁b204をY‘に切替える(S13)。
次に、書込みユニット内の熱が装置外に排出される方向に、書込みユニットファンを回転させる(S10と同じ)。
図8は、本発明の第三の実施形態に係る画像形成装置3の概略構成について説明する図である。
画像形成装置3の構成は、画像形成装置2の一部を修正したものであるため、同一部分の説明は省略する。画像形成装置3は、定着器で発生した熱を搬送するダクト202の風路切替を行う仕切弁a204、仕切弁b205を備えていない点が異なる。
図9は、本実施形態に係る画像形成装置2の書込みユニット温度調整制御動作について説明する図である。
本処理は、図7の一部を修正したものであるため、同一部分の説明は省略する。
要加熱と判断し、且つ画像形成中で無い場合は、温度調整部3−5により書込みユニットファン201(さらに定着器ファン203)の回転方向を書込みユニット外部から書込みユニット内部へ送風する方向に設定する(S14)。
また、要冷却と判断した場合は温度調整部3−5により書込みユニットファン201(さらに定着器ファン203)の回転方向を書込みユニット内部から書込みユニット外部へ送風する方向に設定する(S15)。
なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更実施が可能である。
102 給紙ローラ
103 レジストローラ
104 用紙
105 転写ベルト
106Bk、106M、106C、106Y AIOカートリッジ
107 2次転写駆動ローラ
108 転写ベルトテンションローラ
109Bk 感光体
110Bk 帯電器
111 書込みユニット
112Bk 現像器
113Bk クリーナーブレード
114Bk、114M、114C、114Y レーザ光
115M 一次転写ローラ
116 2次転写ローラ
118 排紙ローラ
122 定着器
200 ポリゴンモータ
201 書込みユニットファン
202 ダクト
203 定着器ファン
特開2005−31160号公報

Claims (6)

  1. レーザ光源および光学系を有し、前記レーザ光源から前記光学系を経由して出力されるレーザビームを感光体ドラムに導く光学ユニットと、
    画像形成時の色ずれを補正する色ずれ補正手段と、
    前記光学ユニットの内部のユニット内部温度を検出する温度検出手段と、
    前記ユニット内部温度を制御する温度制御手段と、
    前記光学ユニットの内部が前記色ずれ補正手段で色ずれ補正を実行した際に前記温度検出手段で検出された前記ユニット内部温度に保たれるよう前記温度制御手段を使って温度調整を行う温度調整手段と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記温度調整手段は、前記色ずれ補正手段で色ずれ補正を実行した際のユニット内部温度と、前記温度制御手段を使って前記ユニット内部温度の温度調整を行う調整時点のユニット内部温度との差から調整量を算出し、
    前記調整時点のユニット内部温度の方が低い場合は前記調整量に基づき前記温度制御手段を使ってユニット内部温度を上昇させるように調整し、
    前記調整時点のユニット内部温度の方が高い場合は前記調整量に基づき前記温度制御手段を使ってユニット内部温度を下降させるように調整することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記温度調整手段は、前記色ずれ補正手段で色ずれ補正を実行した際のユニット内部温度と前記調整時点のユニット内部温度との差に、前回、前記光学ユニット内部の温度調整を行った調整時点から、今回、前記光学ユニット内部の温度調整を行う前記調整時点までの前記ユニット内部温度の変化量を加味して調整量を算出することを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記温度調整手段は、前記光学ユニット内部のポリゴンモータを駆動し、前記ポリゴンモータから発せられる熱で前記ユニット内部温度を上昇させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記温度調整手段は、前記光学ユニット内部の熱を吸引する光学ユニットファンを回転し前記光学ユニット内部の熱を前記光学ユニットと装置外とを結ぶ風路となる暖気排出ダクトから装置外に排出させることで、前記ユニット内部温度を下降させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記温度調整手段は、用紙に形成された画像を定着させる定着部の熱を吸引する定着部ファンを回転し前記定着部で発せられる熱を前記定着部と前記光学ユニットとを結ぶ風路となる暖気循環ダクトを介して前記光学ユニット内部に循環させることで、前記ユニット内部温度を上昇させることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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