JP3812630B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式等を採用した複写機やレーザープリンターその他画像形成装置に係り、特に、転写手段と定着手段との間に記録材搬送手段を備えるタイプの画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の画像形成装置としては、例えば中間転写型の画像形成装置を例に挙げると、感光体上に形成されたトナー像を中間転写体に一次転写した後、この中間転写体上のトナー像を二次転写装置で用紙上に一括転写し、この用紙上に転写されたトナー像を定着装置で加熱定着するようにしたものが知られている（特開平２−２１３８７９号公報参照）。
この種の画像形成装置にあっては、転写後の用紙を安定した状態で定着装置に搬送する目的で、通常、前記二次転写装置と前記定着装置との間に用紙搬送装置が設けられる。そして、このような用紙搬送装置としては、例えば、複数のロールに張架された無端状の搬送ベルトを有するベルト搬送装置が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した定着装置は、用紙上の未定着トナーを加熱溶融することで用紙上に定着させるものであり、通常、１５０℃〜１８０℃の範囲に加熱されている。
そして、従来においては、非画像形成時すなわち用紙を搬送する必要がない条件下（非搬送動作時）には搬送ベルトを停止させるようにしていたため、当該搬送ベルトのうち定着装置付近で停止した部位が定着装置の熱に晒され、当該部位の搬送ベルトが局所的に過熱されて膨張するという事態を生じ、これに伴って次の搬送動作時に当該搬送ベルトの回動速度が不規則となって搬送不良を招いたり、また、当該搬送ベルトが長時間にわたって停止すると、最悪の場合、張架するロールに搬送ベルトが融着し、搬送不能となってしまうという技術的課題がみられた。
【０００４】
また、感光体から用紙に直接トナー像を転写するタイプの画像形成装置にあっても、転写後の用紙を搬送するために転写装置と定着装置との間にベルト搬送装置が設けられているものについては、同様の技術的課題がみられた。
【０００５】
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、搬送ベルトが局所的に過熱されることに伴う搬送不良の発生を有効に防止することのできる画像形成装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、トナー像Ｔが担持搬送される像担持体１と、前記像担持体１上のトナー像Ｔを記録材Ｋに転写する転写手段２と、前記記録材Ｋ上に転写されたトナー像Ｔを加熱定着する定着手段３と、複数のロール部材４に張架された無端状の搬送ベルト５を有し、転写後の記録材Ｋを前記転写手段２から前記定着手段３へと搬送する記録材搬送手段６と、前記搬送ベルト５を回動させるベルト駆動手段７とを備える画像形成装置であって、前記ベルト駆動手段７は、前記記録材Ｋの非搬送動作中の少なくとも一部において前記搬送ベルト５が回動するように当該搬送ベルト５を駆動することを特徴とする。
【０００７】
このような技術的手段において、像担持体１は、トナー像Ｔが担持搬送されるものであれば、トナー像Ｔが形成担持される感光体や誘電体のみならず、形成されたトナー像Ｔが一次転記に転写されて保持される中間転写体をも包含するものである。
また、像担持体１の形状については、ドラム状、ベルト状等適宜選定して差し支えなく、更に、その画像形成方式としてはトナー像Ｔを形成可能なものであれば、電子写真方式、静電記録方式等適宜選定して差し支えない。
【０００８】
また、転写手段２としては、前記像担持体１上のトナー像Ｔを記録材Ｋ上に転写できるものであれば、接触転写方式、非接触転写方式等適宜選定して差し支えない。
更に、定着手段３としては、記録材Ｋ及びこの記録材Ｋ上に転写されたトナー像Ｔを加熱定着させるものであれば、種々の方式から適宜選定して差し支えないが、安全性及び安定性の確保という観点からすれば、例えばロール対やベルト対又はロールとベルトとの組合せ等によって定着ニップ域を形成し、且つ、少なくともこれらの一方に加熱源を設ける加熱加圧方式を採用することが好ましい。
【０００９】
また、記録材搬送手段６は、複数のロール部材４に張架された無端状の搬送ベルト５を有するものであり、図１においては、搬送ベルト５が二つの搬送ロール４ａ、４ｂに張架される態様を例示しているが、これに限られるものではなく、三つ以上のロール部材４に張架されるものであってもよい。
【００１０】
更に、ベルト駆動手段７は、前記搬送ベルト５を回動させる機能を有するものであれば適宜選定して差し支えないが、構成の簡易化という観点からすれば、搬送ベルト５を張架するロール部材４を回転駆動して前記搬送ベルト５を回動させるように構成することが好ましい。
【００１１】
ここで、搬送ベルト５の局所的な過熱を防止すると共に、エネルギー消費も極力抑えるという観点からすれば、前記ベルト駆動手段７は、搬送動作中の前記搬送ベルト５の回動速度よりも非搬送動作中の当該搬送ベルト５の回動速度を低速に駆動することが好ましい。
【００１２】
また、前記ベルト駆動手段７は、非搬送動作中に前記搬送ベルト５が連続して回動させるようにしてもよいし、断続して回動させるようにしてもよい。
ここで、搬送ベルト５を断続して回動させる態様すなわち回動と停止とを繰り返す態様にあっては、搬送ベルト５の停止位置が前回の停止位置と同一であると、当該位置が局所的に過熱されるおそれがある。
そこで、このような不具合を防止するという観点からすれば、前記ベルト駆動手段７は、前記搬送ベルト５の停止する位置が前回停止した位置と異なるように当該搬送ベルト５を停止させることが好ましい。
【００１３】
また、搬送ベルト５を断続して回動させる態様にあっては、前記定着手段３の温度を測定する温度測定手段８を具備させるようにし、前記ベルト駆動手段７が、前記温度測定手段８からの温度情報に基づいて前記搬送ベルト５を回動させ且つ停止させることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は本発明が適用されたカラー画像形成装置の実施の形態１を示す。
同図において、本実施の形態に係るカラー画像形成装置は、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数の画像形成ユニット１００（具体的には１００Ｋ、１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ）と、各画像形成ユニット１００にて形成された各色成分トナー像を順次転写（一次転写）保持させる像担持体としての中間転写ベルト１１０と、中間転写ベルト１１０上に転写された重ね画像を記録材としての用紙１１７に一括転写（二次転写）させる一括転写装置１２０と、中間転写ベルト１１０上の残留トナーを除去するベルトクリーナ１４０と、一括転写された画像を用紙１１７上に定着させる定着装置１５０とを備えたものである。
【００１５】
本実施の形態において、各色成分の画像形成ユニット１００（具体的には１００Ｋ、１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ）は、感光体ドラム１０１の周囲に、感光体ドラム１０１が帯電される一様帯電器１０２、感光体ドラム１０１上に静電潜像が書込まれるレーザ露光器１０３、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１０１上の静電潜像が可視像化される現像装置１０４、感光体ドラム１０１上の各色成分トナー像が中間転写ベルト１１０に転写される一次転写ロール１０５及び感光体ドラム１０１上の残留トナーなどが除去されるクリーナ１０６などの電子写真用デバイスを順次配設したものである。
【００１６】
また、中間転写ベルト１１０は、複数（本実施の形態では６つ）の支持ロール１３１〜１３６に掛け渡されている。ここで、支持ロール１３１は中間転写ベルト１１０の駆動ロール、支持ロール１３２、１３５は従動ロール、支持ロール１３３が中間転写ベルト１１０の移動方向に略直交する方向の蛇行規制用の補正ロール（ステアリングロール：軸方向一端を支点として傾動自在に設けられる）、支持ロール１３４は後述するように一括転写装置１２０のバックアップロール、支持ロール１３６は中間転写ベルト１１０の位置決めに用いられるアイドラロールである。
【００１７】
そして、中間転写ベルト１１０は、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等の樹脂又は各種ゴムにカーボンブラック等を適当量含有させてその体積抵抗率が１０⁶〜１０¹⁵Ω・ｃｍとなるように形成され、その厚みは０．１ｍｍに設定される。
【００１８】
更に、一括転写装置１２０は、中間転写ベルト１１０のトナー担持面側に圧接配置される二次転写ロール１１３と、中間転写ベルト１１０の裏面側に配置されて二次転写ロール１１３の対向電極をなすバックアップロール１１４（支持ロール１３４と兼用）とを備えており、このバックアップロール１１４にはトナーの帯電極性と同極性のバイアスが安定的に印加される給電ロール１１５が当接配置され、二次転写ロール１１３のニップ域出口側には、剥離部材１２１が配置されている。
【００１９】
本実施の形態において、バックアップロール１１４は、金属芯材の外周に内側に発泡弾性体層と外側の導電層とを被覆してなる２層構成のＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）を用いた。外側の導電層はカーボンブラックを１５〜３５重量％分散した半導電性のＥＰＤＭ発泡ゴムで、導電層の厚みは０．５〜１．５ｍｍに構成され、また、その表面抵抗率は１０⁷〜１０¹⁰Ω／□の抵抗領域に制御される。
【００２０】
また、二次転写ロール１１３は、金属芯材とこの金属芯材の周囲に固着されたカーボンブラック分散発泡ＥＰＤＭ材料からなるコア層にスキン層を介して５〜２０μｍの厚みのカーボンブラック分散のフッ素樹脂系材料からなるコーティング層を形成したものを用いた。金属芯材とコーティング層との間の体積抵抗率は１０⁴Ωｃｍないし１０⁶Ωｃｍであり、また、ロール硬度はアスカＣ硬度で２０゜から４５゜である。
【００２１】
尚、二次転写ロール１１３には、例えばウレタンゴムからなるクリーニングブレード１２２が付設され、二次転写ロール１１３に付着した汚れを除去することにより用紙１１７の裏面汚れを防止している。
また、一括転写装置１２０とベルトクリーナ１４０との間には、クリーニング処理前に中間転写ベルト１１０の残留電荷を除去する除電器１１２が設けられている。
【００２２】
更に、本実施の形態において、用紙搬送系は、用紙トレイ１１６からの用紙１１７を所定のタイミングで二次転写位置へと送り込むようになっており、二次転写後の用紙１１７を第一ベルト搬送装置１１８へと導き、この第一ベルト搬送装置１１８からその下流側に配設される第二ベルト搬送装置１１９を介して定着装置１５０へと搬送するようになっている。
【００２３】
ここで、前記第二ベルト搬送装置１１９は、図３に示すように、ゴム系材料からなる無端状の搬送ベルト１４１と、この搬送ベルト１４１を張架する樹脂系材料からなる二本の張架ロール１４２、１４３とを有している。尚、前記第一ベルト搬送装置１１８についても、その基本構成は同様であり、ゴム系材料からなる無端状の搬送ベルト１６１と、この搬送ベルト１６１を張架する樹脂系材料からなる二本の張架ロール１６２、１６３とを有している。
ここで、張架ロール１４２には、図４に示すように、モータ１４４が接続されており、搬送ベルト１４１を回動させる駆動ロールとなっている。一方、張架ロール１４３は、搬送ベルト１４１を位置決めするアイドラロールとなっている。そして、前記モータ１４４による駆動ロール（張架ロール）１４２の回転駆動すなわち搬送ベルト１４１の回動は、制御装置１６０にて制御されるようになっている。
【００２４】
また、本実施の形態において、定着装置１５０は、図４に示すように、ハロゲンランプからなる加熱源１５１ａを内蔵する加熱ロール１５１と、この加熱ロール１５１に圧接配置されて定着ニップ域を形成する加圧ロール１５２とを有している。
尚、符号１５３は前記加熱ロール１５１の表面に接触配置され、当該加熱ロール１５１の表面温度（定着温度）を測定する温度センサである。
【００２５】
次に、本実施の形態に係るカラー画像形成装置の作像プロセスについて説明する。
今、図示外のスタートスイッチがオン操作されると、所定の作像プロセスが実行される。
具体的に述べると、例えば、このカラー画像形成装置をデジタルカラー複写機として構成する場合には、図示しない原稿台にセットされる原稿をカラー画像読み取り装置により読み取り、その読み取り信号を画像信号処理手段によりデジタル画像信号に変換してメモリーに一時的に蓄積し、その蓄積されている４色（Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ）のデジタル画像信号に基づいて各色のトナー像形成を行なわせるようにする。
【００２６】
すなわち、画像信号処理手段から入力される各色のデジタル画像信号に応じて画像形成ユニット１００（具体的には１００Ｋ、１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ）を夫々駆動する。そして、各画像形成ユニット１００では、一様帯電器１０２により一様に帯電された感光体ドラム１０１に前記デジタル信号に応じた静電潜像をレーザ露光器１０３にて夫々書き込ませる。
そして、これらの各静電潜像を各色のトナーを収容した現像装置１０４により現像して上記各色のトナー像を形成させる。
尚、このカラー画像形成装置をプリンタ等の装置として構成する場合には、外部などから画像信号処理手段に入力される画像信号に基づいて各色のトナー像形成を行うようにすればよい。
【００２７】
そして、各感光体ドラム１０１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１０１と中間転写ベルト１１０とが接する一次転写位置で一次転写ロール１０５によって感光体ドラムから中間転写ベルト１１０の表面に順次転写される。
【００２８】
このようにして中間転写体ベルト１１０に一次転写されたトナー像は中間転写ベルト１１０上で重ね合わされ、中間転写ベルト１１０の回動に伴って二次転写位置へと搬送される。
一方、用紙１１７は所定のタイミングで二次転写位置へと供給され、バックアップロール１１４に対して二次転写ロール１１３が用紙１１７をニップする。
【００２９】
そして、二次転写位置において、一括転写装置１２０としての二次転写ロール１１３とバックアップロール１１４との間に形成される転写電界の作用で、中間転写ベルト１１０上に担持されたトナー像が用紙１１７に一括転写される。このトナー像が転写された用紙１１７は、第一及び第二ベルト搬送装置１１８、１１９によって定着装置１５０へと搬送されトナー像の定着が行われる。
また、二次転写後の中間転写ベルト１１０は除電器１１２によって残留電荷が除去され、また、二次転写後に中間転写ベルト１１０上に残留したトナーは、ベルトクリーナ１４０によってクリーニングされる。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る搬送ベルト１４１の回動制御について、図５に示すタイミングチャートに基づいて説明する。
まず、画像形成プロセスの実行時、すなわち用紙１１７の搬送動作中においては、制御装置１６０に画像形成中であるという画像形成信号が伝達され、これに伴い、制御装置１６０は、モータ１４４に搬送ベルト１４１を第一の搬送速度（通常の用紙搬送速度、本実施の形態では２６６mm/sec）で回動させる駆動信号を送出する。
次に、画像形成プロセスの終了時、すなわち用紙１１７の非搬送動作中においては、制御装置１６０に非画像形成中であるという画像形成信号が伝達され、これに伴い、制御装置１６０は、モータ１４４に搬送ベルト１４１を第二の搬送速度（本実施の形態では１０mm/sec）で回動させる駆動信号を送出する。
そして、再び画像形成プロセスが実行されるとき、制御装置１６０は、モータ１４４に搬送ベルト１４１を第一の搬送速度（２６６mm/sec）で回動させる駆動信号を送出する。
【００３１】
本実施の形態では、非搬送動作中（画像形成動作停止時）においても、常時搬送ベルト１４１を回動させるようにしたので、定着装置１５０から放出される熱によって当該搬送ベルト１４１の一部が局所的に過熱されるという事態を回避することができ、その結果、搬送ベルト１４１の局所的な熱膨張に伴う搬送不良の発生を回避することができる。
【００３２】
尚、本実施の形態において、第一ベルト搬送装置１１８の搬送ベルト１６１については、第二ベルト搬送装置１１９の搬送ベルト１４１とは異なり、用紙１１７の搬送動作中にのみ回動し、非搬送動作中には停止するようになっている。
これは、第一ベルト搬送装置１１８が定着装置１５０から離れて配設されているため、この第一ベルト搬送装置１１８の搬送ベルト１６１が局所的に過熱されるという事態を生じないためである。
【００３３】
◎実施の形態２
本実施の形態は、実施の形態１とほぼ同様であるが、図６のタイミングチャートに示すように、用紙１１７の非搬送動作中に搬送ベルト１４１が回動と停止とを繰り返すようにしたものである。
尚、本実施の形態に係る画像形成装置の構成要素のうち、実施の形態１に係る画像形成装置と同様のものについては、実施の形態１と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００３４】
本実施の形態では、用紙１１７の非搬送動作中に、制御装置１６０が、所定時間搬送ベルト１４１を回動した後に、所定時間搬送ベルト１４１を停止させるというプロセスを繰り返すようモータ１４４に駆動信号を送出する。
そして、例えば、搬送ベルト１４１の周長が５００ｍｍである場合、搬送ベルト１４１を回動させる時間を例えば３０秒に設定する。すると、搬送ベルト１４１が一度回動することによって移動する距離は３００ｍｍとなるため、搬送ベルト１４１の停止位置は、前回の停止位置と必ず異なった位置となる。
【００３５】
従って、本実施の形態では、非搬送動作中（画像形成動作停止時）において、搬送ベルト１４１を断続的に回動させるようにしたので、搬送ベルト１４１の一部が局所的に過熱されるという事態を回避しながら、更にモータ１４４で消費されるエネルギーを抑えることができる。
また、搬送ベルト１４１の停止位置を前回の停止位置と必ず異なった位置とするようにしたので、搬送ベルト１４１の同一位置が連続して熱せられるという事態も確実に回避することができる。
【００３６】
◎実施の形態３
本実施の形態は、実施の形態２とほぼ同様であるが、図４に示すように、更に、定着装置１５０に設けられた温度センサ１５３からの温度情報によって搬送ベルト１４１の回動、停止を制御するようにしたものである。
尚、本実施の形態に係る画像形成装置の構成要素のうち、実施の形態１に係る画像形成装置と同様のものについては、実施の形態１と同様の符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００３７】
本実施の形態に係る搬送ベルト１４１の制御フローを図７に示す。
本実施の形態においては、定着装置１５０の加熱ロール１５１に内蔵される加熱源１５１ａをオンオフ制御することで定着温度Ｔを一定に保持する制御が行われるようになっているが、実際には、ある温度範囲内で定着温度Ｔが上下動してしまう。
そこで、本実施の形態では、非搬送動作中において、定着温度Ｔが予め定められた第一設定温度Ｔ1（本実施の形態では１６５℃）以上である場合には、前記第二の搬送速度（１０mm/sec）で搬送ベルト１４１を回動させ、一方、前記第一設定温度Ｔ1未満である場合には、搬送ベルト１４１を停止させるようにする。また、搬送ベルト１４１を前記第二の搬送速度で回動させている場合は、定着温度Ｔが第二の設定温度Ｔ2（本実施の形態では１５５℃、ここで、Ｔ1＞Ｔ2である）以下となるまで回動を続行させるようにする。
尚、非搬送動作中に搬送動作が再開されるときには、いずれの場合においても、搬送ベルト１４１が第一の搬送速度（２６６mm/sec）で回動せしめられることとなる。
【００３８】
このように、本実施の形態においては、定着温度Ｔが高温となる条件下、すなわち搬送ベルト１４１が膨張しやすい条件下では、必ず搬送ベルト１４１を回動させるようにしたので、その結果、搬送ベルト１４１の局所的な熱膨張に伴う搬送不良の発生を回避することができる。
また、実施の形態２と同様に、搬送ベルト１４１の停止位置を前回の停止位置と必ず異ならせるようにすれば、搬送ベルト１４１の同一位置が連続して熱せられるという事態も確実に回避することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、記録材の非搬送動作中の少なくとも一部において搬送ベルトを回動させるようにしたので、搬送ベルトが局所的に過熱されることに伴う搬送不良の発生を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の概要を示す説明図である。
【図２】 本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す概要図である。
【図３】 実施の形態１に係るベルト搬送装置の斜視図である。
【図４】 実施の形態１に係るベルト搬送装置、ベルト搬送装置の制御系及び定着装置の詳細な説明図である。
【図５】 実施の形態１に係るベルト搬送装置の回動を説明するタイミングチャートである。
【図６】 実施の形態２に係るベルト搬送装置の回動を説明するタイミングチャートである。
【図７】 実施の形態３に係るベルト搬送装置の回動制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…像担持体，２…転写手段，３…定着手段，４…ロール部材，５…搬送ベルト，６…記録材搬送手段，７…ベルト駆動手段，８…温度測定手段，Ｋ…記録材，Ｔ…トナー像，１０１…感光体ドラム，１１０…中間転写ベルト，１１７…用紙，１１８…第一ベルト搬送装置，１１９…第二ベルト搬送装置，１２０…一括転写装置，１４１…搬送ベルト，１４２，１４３…張架ロール，１４４…モータ，１５０…定着装置，１５１…加熱ロール，１５１ａ…加熱源，１５２…加圧ロール，１５３…温度センサ，１６０…制御装置

Claims (6)

1. トナー像が担持搬送される像担持体と、
   前記像担持体上のトナー像を記録材に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を加熱定着する定着手段と、
   複数のロール部材に張架された無端状の搬送ベルトを有し、転写後の記録材を前記転写手段から前記定着手段へと搬送する記録材搬送手段と、
   前記搬送ベルトを回動させるベルト駆動手段とを備える画像形成装置であって、
   前記ベルト駆動手段は、記録材の非搬送動作中の少なくとも一部において前記搬送ベルトを回動させることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記ベルト駆動手段は、搬送動作中の前記搬送ベルトの回動速度よりも非搬送動作中の当該搬送ベルトの回動速度を低速に駆動することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記ベルト駆動手段は、非搬送動作中に前記搬送ベルトを連続して回動させることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記ベルト駆動手段は、非搬送動作中に前記搬送ベルトを断続して回動させることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記ベルト駆動手段は、前記搬送ベルトの停止する位置が前回停止した位置と異なるように当該搬送ベルトを停止させることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   前記定着手段の温度を測定する温度測定手段を備え、
   前記ベルト駆動手段は、前記温度測定手段からの温度情報に基づいて前記搬送ベルトを回動させ且つ停止させることを特徴とする画像形成装置。

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