JP4890996B2 - ベルト走行装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、無端ベルトを有するベルト走行装置、該ベルト走行装置を中間転写装置又は直接転写装置として備える複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらのうちの少なくとも２つの機能を有する複合機、プロッタ等の画像形成装置に関する。

近年、複写機などの画像形成装置では、装置が高性能化及び画像形成の高速化に伴い、画像を用紙に定着させるための定着装置に、より大きな熱量が必要とされている。このため定着装置に使用される熱量が増えたために、装置内の機内温度上昇が懸念されている。
更に、省スペース化に伴い定着装置と他の装置が近くに配置されていることから、定着装置の熱がその周辺にある他の装置の動作や性能に影響を与える可能性がある。すなわち、画像の形成に係わる感光体や現像部などに熱を伝えることにより、画像の劣化、トナーの飛散、トナーの固化などという不具合が生じるおそれがある。
また、複数の感光体ドラムが並置されたいわゆるタンデム型の画像形成装置においては、転写ユニットに熱が伝わることで、転写ベルトに熱による膨張が起こる。高画質化をねらうため、転写ベルトの一部に熱による膨張等が発生すると、速度異常が発生し、カラー機においては各色の色ずれの要因となることがある。

特許文献１には、タンデム型の画像形成装置において、ヒータやファンを用いずに感光体ドラム間において生じる温度差を抑制する技術が開示されている。
これは、各感光体ドラムの表面温度を温度センサにより検知し、各感光体ドラム間の最大温度差が所定の値を超えた場合、画像形成動作を禁止した状態で、感光体ドラムと中間転写ベルトを接触させた状態で回転駆動し、両者間での熱交換を行い、温度差を低減するものである。

特開２００３−２８０３２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、感光体ドラムに中間転写ベルトからの熱を伝えてしまい、トナー等への熱の影響が懸念されるという問題があった。
ベルト走行装置において、装置の動作精度が無端ベルトの位置精度に影響を受ける場合、熱による無端ベルトの膨張により精度低下を避けられない。

本発明は、熱源に隣接又は近接して配置されても無端ベルトにおける熱の影響を抑制することができるベルト走行装置、該ベルト走行装置を有する画像形成装置の提供を、その目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、複数の支持部材により回転可能に支持された無端ベルトを、駆動源により走行させるベルト走行装置であって、熱源に隣接して配置されるベルト走行装置において、上記熱源と隣接する範囲における上記無端ベルトの表面温度を検知する温度検知手段が設けられ、上記無端ベルトの表面を冷却する冷却手段が上記熱源の影響が小さい範囲に設けられ、上記無端ベルトの走行停止中において、上記温度検知手段の検知結果が所定の温度上昇値を超えた場合、上記無端ベルトの上記熱源と隣接する範囲を上記冷却手段がある上記熱源の影響が小さい範囲へ移動させる制御手段を有し、上記冷却手段により冷却された上記無端ベルトの領域が、次に上記温度検知手段の検知結果が所定の温度上昇値を超えることとなって上記無端ベルトを移動させた時に再度上記熱源と隣接する範囲に来ないように、上記冷却手段の位置が設定されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明では、請求項１記載のベルト走行装置において、上記冷却手段は上記制御手段によりその起動を制御されることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、画像形成装置において、請求項１又は２記載のベルト走行装置を中間転写装置として有することを特徴とする。

請求項４記載の発明では、画像形成装置において、請求項１又は２記載のベルト走行装置を直接転写装置として有することを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項３又は４記載の画像形成装置において、上記無端ベルト面に沿って複数の感光体ドラムが並置された構成を有しているとともに、上記感光体ドラムを回転駆動するドラム駆動源を有し、上記制御手段は、上記無端ベルトを走行させるとき上記ドラム駆動源を同時に起動させることを特徴とする。

請求項６記載の発明では、請求項３又は４記載の画像形成装置において、上記無端ベルト面に沿って複数の感光体ドラムが並置された構成を有しているとともに、上記感光体ドラムに対して上記無端ベルトを接離させる接離機構を有し、上記制御手段は、上記無端ベルトを走行させるとき上記接離機構を制御して上記感光体ドラムから上記無端ベルトを離間させることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、熱による無端ベルトの伸縮量を抑制でき、無端ベルトの走行時の速度異常による影響を低減できる。
請求項２記載の発明によれば、不要なエネルギー消費を抑制できる。
請求項１記載の発明によれば、無端ベルトの同じ箇所を何回も加熱・冷却することによるベルト劣化を抑制できる。
請求項３記載の発明によれば、中間転写方式の画像形成装置において、中間転写ベルトの搬送速度の異常による色ずれを抑制することができる。
請求項４記載の発明によれば、直接転写方式の画像形成装置において、用紙搬送ベルトの搬送速度の異常による色ずれを抑制することができる。
請求項５記載の発明によれば、冷却制御におけるベルト走行時の感光体ドラムとの摩擦接触を回避できる。
請求項６記載の発明によれば、冷却制御におけるベルト走行時の感光体ドラムとの摩擦接触を回避できるとともに、ベルトの熱が感光体ドラムへ伝わるのを抑制できる。

以下、本発明の第１の施形態を図１及び図２に基づいて説明する。
本実施形態に係るベルト走行装置１は、支持部材としての駆動ローラ２及び従動ローラ３、４と、これらのローラ間に掛け回された無端ベルト５と、駆動ローラ２を回転駆動する駆動源としてのベルト駆動モータ６と、このベルト駆動モータ６を制御する制御手段７等を有している。
ベルト走行装置１は熱源８に隣接して配置されており、無端ベルト５の熱源８と隣接する範囲ａ１の表面温度を検知する温度検知手段９が設けられている。無端ベルト５の熱源８の影響が小さい範囲ａ２には、冷却手段としてのファン１０が配置されている。
ここで、「熱源の影響が小さい範囲」とは、熱源８から離れた比較的温度の低い領域を指し、範囲ａ２に限定される趣旨ではない。また、ここでの冷却手段による冷却は、この領域における、熱源８の近傍と比べて比較的温度の低い空気を吹き付けることにより空冷することを意味している。

無端ベルト５が走行停止中において、熱源８と隣接する範囲では熱による温度上昇に伴う膨張により、無端ベルト５の一部が伸縮するため、無端ベルト５を走行させる際に速度異常が生じる可能性がある。
その範囲を冷却してその伸縮量を少なくすることにより、速度異常による悪影響を抑制することが可能となる。
本実施形態では、熱源８と隣接する範囲が所定の温度上昇値を超えた場合には無端ベルト５を駆動して走行させ、冷却手段が設けられている熱源の影響が小さい範囲まで搬送し、その位置で強制的に冷却を行うことにより、無端ベルト５の伸縮量を少なくする。

図２に基づいて、その制御動作を説明する。まず、無端ベルト５が走行停止中において、範囲ａ１における無端ベルト５の表面温度の初期値を温度検知手段９により測定する（Ｓ１）。その後、走行停止中において無端ベルト５の表面温度を計測し（Ｓ２）、温度上昇値（初期値からの温度上昇幅：温度偏差）が、予め制御手段７の図示しないメモリに記憶されている所定値Ｘを超えたかどうかをチェックし（Ｓ３）、超えた場合にはベルト駆動モータ６を所定時間動かす（Ｓ４）。
ここでの「所定時間」は範囲ａ１に位置する無端ベルト５の部分が範囲ａ２に位置する回転時間である。この場合、予め無端ベルト５の走行速度に基づく時間を求めて制御手段７のメモリに記憶しておく。ベルト駆動モータ６がステッピングモータの場合には、そのステップ数を管理することによって、範囲ａ２に位置付けることができる。
検知マークを基準に無端ベルト５を移動させる方式としてもよい。

図３及び図４に基づいて第２の実施形態を説明する。なお上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
上記実施形態では、冷却手段としてのファン１０を常時ＯＮする構成であるが、本実施形態では冷却する必要がないときは停止させて無駄なエネルギー消費を抑制することを目的としている。ファン１０は制御手段７に接続され、そのＯＮ・ＯＦＦを制御手段７により制御される。
図４に示すように、最初はファン１０は停止されており、温度上昇値がＸを超えたと判断されたときに、ベルト駆動モータ６を所定時間動かすとともに、ファン１０を起動させる（Ｓ４）。
したがって、所定の温度上昇が起こるまではファン１０を停止させておくことができ、使用電力量を少なくできる。

次に、図５に基づいて第３の実施形態を説明する。一度冷却された無端ベルトの領域が再度、熱源と隣接する範囲に来ると、同じ領域を何度も加熱及び冷却することになり、無端ベルトの劣化を早めることになる。本実施形態ではこれを防止することを目的としている。
範囲ａ１にあった無端ベルト５の領域を冷却するために、範囲ａ２に移動させた後、次に温度検知手段９の検知結果が所定の温度上昇以上となった場合、制御手段７は同じく範囲ａ１にあった無端ベルト５の領域を範囲ａ２に移動させるべくベルト駆動モータ６を制御するが、この場合、先に範囲ａ２にあった領域は範囲ａ３内に位置し、熱源８と隣接する範囲ａ１には来ない。図１、図３においても同様である。
本実施形態では、冷却手段としてのファン１０を駆動ローラ２と従動ローラ４の間に配置しているが、上記のように一旦冷却された領域（部位）が再び熱源８と隣接する範囲ａ１に来なければよく、これを満たす範囲でファン１０は任意の位置に配置することができる。

図６乃至図８に基づいて第４の実施形態を説明する。本実施形態は、上記ベルト走行装置を画像形成装置の中間転写装置に適用した例である。
画像形成装置では、機器の省スペース化による高密度化に伴い、熱源となる定着装置と無端ベルト走行装置である中間転写装置が隣接した構成をとることがある。画像形成を行っていない状態においても、次の画像形成のために定着装置内は加熱されているために、定着装置の熱が中間転写ベルトの定着装置と隣接した領域の温度を上昇させる。
中間転写ベルトにおける熱の影響を受ける範囲が熱膨張することにより、中間転写ベルトの周長に変化が起こり、次の画像形成時において中間転写ベルトの搬送速度の異常が発生し、各色の色ズレが発生することが考えられるため、中間転写ベルトの温度上昇を小さくする必要がある。

図６に基づいて中間転写方式のカラー画像形成装置（タンデム型複写機）の構成の概要を説明する。ここで、符号１はベルト走行装置としての中間転写装置を、５は無端ベルトとしての中間転写ベルトを、８は熱源としての定着装置を示している。
中間転写ベルト５の展張面に沿って、像担持体としての４つの感光体ドラム１６Ｋ（ブラック）、１６Ｃ（シアン）、１６Ｍ（マゼンタ）、１６Ｙ（イエロー）が並置されている。各感光体ドラム１６の周りには、帯電手段１７、図示しない現像手段、露光手段、クリーニング手段、除電手段等が配置され、周知の作像構成をなしている。Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの色順はこれに限定される趣旨ではない。

各感光体ドラム１６上に形成されたトナー像は、図示しない１次転写手段により中間転写ベルト５上に重ね合わせて転写される。装置本体１４の下部に設けられた給紙カセット１５Ａ、１５Ｂのうち、選択された方から給紙されたシート状記録媒体としての用紙Ｐは、レジストローラ対１１で一旦停止されて斜めずれを修正された後、レジストローラ対１１により所定のタイミングで搬送され、２次転写手段１２により中間転写ベルト５上の重ね合わせトナー像を一括転写される。
重ね合わせトナー像を転写された用紙Ｐは定着装置８へ送られ、ここで熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた用紙Ｐは図示しない排出ローラ対により排紙トレイ１３に排出される。

図７に示すように、各感光体ドラム１６はドラム駆動源としてのドラム駆動モータ１８により駆動され、ドラム駆動モータ１８は制御手段７により制御される。
上記タンデム型の複写機において、中間転写装置１と定着装置８が隣接する構成となることが考えられる。このような構成において、中間転写ベルト５を回転させ、冷却することで、熱による局所的な伸縮が小さい中間転写ベルト５を提供することができ、タンデム機特有の課題である各色の色合わせ時の色のずれが小さい画像形成装置を提供できる。
図８に本実施形態における制御動作を示す。本実施形態では各感光体ドラム１６と中間転写ベルト５の接離機構が無いため、温度上昇値が所定値Ｘを超えたかどうかをチェックし（Ｓ３）、超えたときは、ベルト駆動モータ６を所定時間動かすとともに、ファン１０を起動させ、且つ、ドラム駆動モータ１８を所定の時間動かす（Ｓ４）。すなわち、ベルト駆動モータ６とドラム駆動モータ１８を同期回転させて中間転写ベルト５の移動における各感光体ドラム１６の支障を回避している。

図９乃至図１１に基づいて第５の実施形態を説明する。
本実施形態では、上記タンデム型の中間転写方式の画像形成装置において、各感光体ドラム１６と中間転写ベルト５の接離機構を有している。
図９に示すように、接離機構は、各感光体ドラム１６に対向する領域において、中間転写ベルト５の内側に上下動可能に設けられた接離部材２０と、該接離部材２０を上下に変位させるカム２１と、カム２１を回転駆動する接離カム駆動モータ２２を有している。接離部材２０は、図示しない支持部材により上下動可能に支持されたベースプレート２３と、該ベースプレート２３の左右端部に回転自在に支持され、中間転写ベルト５に接触して連れ回りするローラ２４を有している。
本実施形態では、ドラム駆動モータ１８ではなく接離カム駆動モータ２２が制御手段７によって制御される。

図１１に示すように、温度上昇値が所定値Ｘを超えたかどうかをチェックし（Ｓ３）、超えたときは、ベルト駆動モータ６を所定時間動かすとともに、ファン１０を起動させ、且つ、接離カム駆動モータ２２を起動させる（Ｓ４）。
接離カム駆動モータ２２を、所定角度回転するように起動させると、図１０に示すように、中間転写ベルト５が各感光体ドラム１６から離間し、その走行において各感光体ドラム１６の影響を受けなくなる。

図１２及び図１３に基づいて第６の実施形態を説明する。
本実施形態は、上記ベルト走行装置を画像形成装置の直接転写装置に適用した例である。
画像形成装置では、機器の省スペース化による高密度化に伴い、熱源となる定着装置と無端ベルト走行装置である直接転写装置が隣接した構成をとることがある。画像形成を行っていない状態においても、次の画像形成のために定着装置内は加熱されているために、定着装置の熱が直接転写装置における用紙搬送ベルトの定着装置と隣接した領域の温度を上昇させる。
用紙搬送ベルトにおける熱の影響を受ける範囲が熱膨張することにより、用紙搬送ベルトの周長に変化が起こり、次の画像形成時において用紙搬送ベルトの搬送速度の異常が発生し、各色の色ズレが発生することが考えられるため、用紙搬送ベルトの温度上昇を小さくする必要がある。

図１２に基づいて直接転写方式のカラー画像形成装置（タンデム型複写機）の構成の概要を説明する。ここで、符号３０はベルト走行装置としての直接転写装置を示し、直接転写装置３０は、駆動ローラ３１と、従動ローラ３２と、無端ベルトとしての用紙搬送ベルト３３等を有している。
用紙搬送ベルト３３の展張面に沿って、像担持体としての４つの感光体ドラム１６Ｙ（イエロー）、１６Ｍ（マゼンタ）、１６Ｃ（シアン）、１６Ｋ（ブラック）が並置されている。各感光体ドラム１６の周りには、帯電手段１７、図示しない現像手段、露光手段、クリーニング手段、除電手段等が配置され、周知の作像構成をなしている。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色順はこれに限定される趣旨ではない。

各感光体ドラム１６上に形成されたトナー像は、図示しない転写手段により用紙搬送ベルト３３により搬送される用紙Ｐ上に直接順次重ねて転写される。
トナー像を転写された用紙Ｐは定着装置８へ送られ、ここで熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた用紙Ｐは図示しない排出ローラ対により排紙トレイ１３に排出される。

上記タンデム型の複写機において、直接転写装置３０と定着装置８が隣接する構成となることが考えられる。このような構成において、用紙搬送ベルト３３を回転させ、冷却することで、熱による局所的な伸縮が小さい用紙搬送ベルト３３を提供することができ、タンデム機特有の課題である各色の色合わせ時の色のずれが小さい画像形成装置を提供できる。

定着装置８と隣接する範囲ａ４が所定の温度上昇値を越えた場合には用紙搬送ベルト３３を駆動して走行させ、冷却手段１０が設けられている熱源の影響が小さい範囲ａ５まで搬送して冷却する。
本実施形態では、各感光体ドラム１６と用紙搬送ベルト３３の接離機構が無いため、その冷却のための制御は、図８で示したのと同様に、温度上昇値が所定値Ｘを超えたかどうかをチェックし、超えたときは、ベルト駆動モータ６を所定時間動かすとともに、ファン１０を起動させ、且つ、ドラム駆動モータ１８を所定の時間動かす。

図１４及び図１５に基づいて第７の実施形態を説明する。
本実施形態では、上記タンデム型の直接転写方式の画像形成装置において、各感光体ドラム１６と中間転写ベルト５の接離機構を有している。
図１４に示すように、接離機構は、各感光体ドラム１６に対向する領域において、用紙搬送ベルト３３の内側に上下動可能に設けられた接離部材２０と、該接離部材２０を上下に変位させるカム２１と、カム２１を回転駆動する接離カム駆動モータ２２を有している。接離部材２０は、図示しない支持部材により上下動可能に支持されたベースプレート２３と、該ベースプレート２３の左右端部に回転自在に支持され、用紙搬送ベルト３３に接触して連れ回りするローラ２４を有している。
本実施形態では、ドラム駆動モータ１８ではなく接離カム駆動モータ２２が制御手段７によって制御される。

その冷却制御は、図１１で示したのと同様に、温度上昇値が所定値Ｘを超えたかどうかをチェックし、超えたときは、ベルト駆動モータ６を所定時間動かすとともに、ファン１０を起動させ、且つ、接離カム駆動モータ２２を起動させる。
接離カム駆動モータ２２を、所定角度回転するように起動させると、図１５に示すように、用紙搬送ベルト３３が各感光体ドラム１６から離間し、その走行において各感光体ドラム１６の影響を受けなくなる。

本発明の第１の実施形態に係るベルト走行装置の概要構成図である。 第１の実施形態における冷却の制御動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るベルト走行装置の概要構成図である。 第２の実施形態における冷却の制御動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係るベルト走行装置の概要構成図である。 第４の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 第４の実施形態に係る画像形成装置の制御構成図である。 第４の実施形態における冷却の制御動作を示すフローチャートである。 第５の実施形態に係る画像形成装置の制御構成図である。 第５の実施形態において接離機構を動作させた状態の制御構成図である。 第５の実施形態における冷却の制御動作を示すフローチャートである。 第６の実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 第６の実施形態に係る画像形成装置の制御構成図である。 第７の実施形態に係る画像形成装置の制御構成図である。 第７の実施形態において接離機構を動作させた状態の制御構成図である。

符号の説明

１ ベルト走行装置又は中間転写装置
２、３１支持部材としての駆動ローラ
３、４、３２ 支持部材としての従動ローラ
５ 無端ベルト
７ 制御手段
８ 熱源又は定着装置
９ 温度検知手段
１０ 冷却手段としてのファン
１６ 感光体ドラム
１８ ドラム駆動源としてのドラム駆動モータ
３０ 直接転写装置
ａ１、ａ４ 熱源と隣接する範囲
ａ２、ａ５ 熱源の影響が小さい範囲

Claims (6)

1. 複数の支持部材により回転可能に支持された無端ベルトを、駆動源により走行させるベルト走行装置であって、熱源に隣接して配置されるベルト走行装置において、
   上記熱源と隣接する範囲における上記無端ベルトの表面温度を検知する温度検知手段が設けられ、上記無端ベルトの表面を冷却する冷却手段が上記熱源の影響が小さい範囲に設けられ、上記無端ベルトの走行停止中において、上記温度検知手段の検知結果が所定の温度上昇値を超えた場合、上記無端ベルトの上記熱源と隣接する範囲を上記冷却手段がある上記熱源の影響が小さい範囲へ移動させる制御手段を有し、
   上記冷却手段により冷却された上記無端ベルトの領域が、次に上記温度検知手段の検知結果が所定の温度上昇値を超えることとなって上記無端ベルトを移動させた時に再度上記熱源と隣接する範囲に来ないように、上記冷却手段の位置が設定されていることを特徴とするベルト走行装置。
2. 請求項１記載のベルト走行装置において、
   上記冷却手段は上記制御手段によりその起動を制御されることを特徴とするベルト走行装置。
3. 請求項１又は２記載のベルト走行装置を中間転写装置として有することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は２記載のベルト走行装置を直接転写装置として有することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項３又は４記載の画像形成装置において、
   上記無端ベルト面に沿って複数の感光体ドラムが並置された構成を有しているとともに、上記感光体ドラムを回転駆動するドラム駆動源を有し、上記制御手段は、上記無端ベルトを走行させるとき上記ドラム駆動源を同時に起動させることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項３又は４記載の画像形成装置において、
   上記無端ベルト面に沿って複数の感光体ドラムが並置された構成を有しているとともに、上記感光体ドラムに対して上記無端ベルトを接離させる接離機構を有し、上記制御手段は、上記無端ベルトを走行させるとき上記接離機構を制御して上記感光体ドラムから上記無端ベルトを離間させることを特徴とする画像形成装置。

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