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【発明の名称】 |
画像形成装置、およびこの画像形成装置に組込まれたベルト搬送装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】留目 剛 |
【課題】この発明は、出力される画像のズレを防止でき、良質な画像を形成できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】カラー複写機は、互いに並設された４つの画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを有している。各画像形成部の下方には、記録紙Ｐを搬送するための搬送機構２０が設けられている。搬送機構２０の下流側には、トナー像を転写した記録紙Ｐを加熱してトナー像を定着させる定着装置５０が設けられている。定着装置５０に近接して配置された搬送機構２０の駆動ローラ２２は、低熱膨張係数を有するノビナイトにより形成されており、定着装置５０の熱により熱膨張しても搬送ベルト２１の走行速度が変更されることがなく、出力される画像にズレを生じることを防止できる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 像担持体上に熱溶融性の現像剤による可視像を形成する像形成手段と、互いに離間した第１および第２ローラ、および上記第１および第２ローラに巻回されて無端走行可能に張設された搬送ベルトを有し、上記第１および第２ローラの少なくとも一方を回転することにより、上記搬送ベルトを所定方向に走行させ、この走行する搬送ベルト上に保持した被転写媒体を上記像形成手段にて形成された可視像へ搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記像形成手段にて形成された可視像を転写する転写手段と、上記搬送手段による被転写媒体の搬送方向下流側に配置された第１ローラに近接して配置され、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を加熱して溶融し、この可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記第１ローラは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 上記金属材料は、１×１０-6［１／Ｋ］乃至３×１０-6［１／Ｋ］の熱膨張係数を有するノビナイトにより形成され、その露出した表面にメッキが施されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】 互いに離間して並設され略同じ方向に延びた回転軸を有する複数の感光体ドラムと、上記複数の感光体ドラム同士の距離を規定するように上記複数の感光体ドラムの回転軸をその両端でそれぞれ支持した一対の支持部材と、上記各感光体ドラムの表面上に、色分解された画像信号に基づく各色毎の熱溶融性の現像剤による可視像をそれぞれ形成する像形成手段と、上記像形成手段にて形成された各色毎の可視像を通して被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記像形成手段にて形成された可視像を順次重ね合わせて転写する転写手段と、上記搬送手段による被転写媒体の搬送方向下流側に近接して配置され、上記転写手段にて被転写媒体に重ね合せて転写された各色の可視像を加熱して溶融し、溶融した可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記一対の支持部材は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】 上記金属材料は、１×１０-6［１／Ｋ］乃至３×１０-6［１／Ｋ］の熱膨張係数を有するノビナイトにより形成され、その露出した表面にメッキが施されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】 第１の方向に走行される像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、高速回転するポリゴンミラーを有し、画像信号に応じた光ビームを上記第１の方向を横切る第２の方向に連続的に偏向させる偏向手段、および上記偏向手段にて偏向された光ビームを像担持体上の所定の露光位置へ導く光学系を有し、上記帯電手段にて帯電された像担持体を露光走査することにより、静電潜像を形成する露光手段と、上記露光手段にて形成された静電潜像に現像剤を供給し、像担持体に現像剤による可視像を形成する現像手段と、上記現像手段にて形成された可視像に被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記現像手段にて現像された可視像を転写する転写手段と、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記ポリゴンミラーは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】 上記金属材料は、１×１０-6［１／Ｋ］乃至３×１０-6［１／Ｋ］の熱膨張係数を有するノビナイトにより形成され、その露出した表面にメッキが施されていることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】 像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、画像信号に応じた光ビームを連続的に偏向させる偏向手段、および上記偏向手段にて偏向された光ビームを像担持体上の所定の露光位置へ反射させる少なくとも１つの反射ミラーを有し、上記帯電手段にて帯電された像担持体を該光ビームによって露光走査することにより、静電潜像を形成する露光手段と、上記露光手段にて形成された静電潜像に熱溶融性の現像剤を供給し、像担持体に現像剤による可視像を形成する現像手段と、上記現像手段にて形成された可視像に被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記現像手段にて現像された可視像を転写する転写手段と、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を加熱して溶融し、溶融した可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記少なくとも１つの反射ミラーを保持した保持部材は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】 上記金属材料は、１×１０-6［１／Ｋ］乃至３×１０-6［１／Ｋ］の熱膨張係数を有するノビナイトにより形成され、その露出した表面にメッキが施されていることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】 像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、高速回転するポリゴンミラーを有し、画像信号に応じた光ビームを連続的に偏向させる偏向手段、上記ポリゴンミラーに近接して配置され、上記偏向手段にて偏向された光ビームを通過させ、該光ビームに所定のビーム特性を与えるｆΘレンズ、およびこのｆΘレンズを通過した光ビームを像担持体上の所定の露光位置へ反射させる反射ミラーを有し、上記帯電手段にて帯電された像担持体を該光ビームによって露光走査することにより、静電潜像を形成する露光手段と、上記露光手段にて形成された静電潜像に現像剤を供給し、像担持体に現像剤による可視像を形成する現像手段と、上記現像手段にて形成された可視像に被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記現像手段にて現像された可視像を転写する転写手段と、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記ｆΘレンズを保持した保持部材は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】 上記金属材料は、１×１０-6［１／Ｋ］乃至３×１０-6［１／Ｋ］の熱膨張係数を有するノビナイトにより形成され、その露出した表面にメッキが施されていることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】 像担持体上に可視像を形成する像形成手段と、第１ローラ、この第１ローラと離間して配置され、その一端に向けて先細のテーパー形状に形成された第２ローラ、上記第１および第２ローラに巻回されて無端走行可能に張設された搬送ベルト、および上記第２ローラの一端に対向した上記第１ローラの一端に近接した位置で、該第１ローラに巻回された搬送ベルトの端辺に摺接して配置された規制部材を有し、上記第１および第２ローラの少なくとも一方を回転することにより、上記搬送ベルトを所定方向に走行させ、この走行する搬送ベルトの搬送面上に保持した被転写媒体を上記像形成手段にて形成された可視像へ搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記像形成手段にて形成された可視像を転写する転写手段と、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を該被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記規制部材は、上記搬送ベルトが上記第１ローラに巻回された領域で上記搬送ベルトの端辺に摺接されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】 回転駆動される第１ローラと、この第１ローラと離間して配置され、その一端に向けて先細のテーパー形状に形成された第２ローラと、上記第１および第２ローラに巻回されて無端走行可能に張設された搬送ベルトと、上記第２ローラの先細の一端に対向した上記第１ローラの一端に近接した位置で、該第１ローラに巻回された搬送ベルトの端辺に摺接して配置された規制部材と、を有し、上記規制部材は、上記搬送ベルトが上記第１ローラに巻回された領域で上記搬送ベルトの端辺に摺接されていることを特徴とするベルト搬送装置。
【請求項１３】 色分解された画像信号に基づく各色毎の潜像を形成し、これらの潜像に各色の現像剤を供給して現像し、現像した各色の現像剤像を第１の被転写媒体上に重ね合わせて転写してカラー画像を出力する画像形成装置において、上記各色の現像剤像とともに、予め用意された各色のパターンに基づくパターン画像を形成する像形成手段と、上記像形成手段にて形成された各色のパターン画像を通して上記第１の被転写媒体とは別の第２の被転写媒体を供給する媒体供給手段と、上記媒体供給手段にて供給された第２の被転写媒体上に上記各色のパターン画像を転写する転写手段と、上記転写手段にて第２の被転写媒体上に転写されたパターン画像を検出する検出手段と、上記検出手段にてパターン画像の検出された第２の被転写媒体を収容する収容手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】 像担持体上に可視像を形成する像形成手段と、上記像形成手段にて形成された可視像に被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体上に上記像形成手段にて形成された可視像を転写することにより画像を出力する転写手段と、上記搬送手段の被転写媒体を保持した搬送面に光を照射するとともに搬送面から反射される反射光を受光し、この受光量によって搬送面の状態を検出する検出手段と、上記検出手段によって受光した受光量から上記搬送面の寿命を判断する判断手段と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、像担持体上にトナー像を形成し、像担持体に転接された搬送ベルトを介して搬送される被転写媒体上にトナー像を転写することにより画像を出力する画像形成装置、およびこの画像形成装置に組込まれたベルト搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、フルカラー画像を形成する画像形成装置では、並設した複数の感光体ドラムに各色のトナー像を形成し、搬送ベルトにて搬送される被転写媒体上に各色のトナー像を順次重ね合わせて転写し、転写したトナー像を溶融して定着させることにより、被転写媒体上にカラー画像を出力する。
【０００３】例えば、４つの感光体ドラムにそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成し、記録用紙を搬送ベルトに静電的に吸着させて搬送し、転写ローラあるいは転写ブラシにより転写電界を形成し、トナー像を順次重ね合わせて記録用紙上に転写し、カラー画像を出力する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の画像を、その転写位置を正確に一致させて転写することは極めて困難であり、色ズレのない良質な画像を出力することは難しかった。
【０００５】この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、出力される画像のズレを防止でき、良質な画像を形成できる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】また、この発明の目的は、無端走行されるベルトを所定位置で正確に走行させることのできるベルト搬送装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、この発明のうち請求項１記載の画像形成装置は、像担持体上に熱溶融性の現像剤による可視像を形成する像形成手段と、互いに離間した第１および第２ローラ、および上記第１および第２ローラに巻回されて無端走行可能に張設された搬送ベルトを有し、上記第１および第２ローラの少なくとも一方を回転することにより、上記搬送ベルトを所定方向に走行させ、この走行する搬送ベルト上に保持した被転写媒体を上記像形成手段にて形成された可視像へ搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記像形成手段にて形成された可視像を転写する転写手段と、上記搬送手段による被転写媒体の搬送方向下流側に配置された第１ローラに近接して配置され、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を加熱して溶融し、この可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記第１ローラは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする。
【０００８】また、この発明のうち請求項３記載の画像形成装置は、互いに離間して並設され略同じ方向に延びた回転軸を有する複数の感光体ドラムと、上記複数の感光体ドラム同士の距離を規定するように上記複数の感光体ドラムの回転軸をその両端でそれぞれ支持した一対の支持部材と、上記各感光体ドラムの表面上に、色分解された画像信号に基づく各色毎の熱溶融性の現像剤による可視像をそれぞれ形成する像形成手段と、上記像形成手段にて形成された各色毎の可視像を通して被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記像形成手段にて形成された可視像を順次重ね合わせて転写する転写手段と、上記搬送手段による被転写媒体の搬送方向下流側に近接して配置され、上記転写手段にて被転写媒体に重ね合せて転写された各色の可視像を加熱して溶融し、溶融した可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記一対の支持部材は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする。
【０００９】また、この発明のうち請求項５記載の画像形成装置は、第１の方向に走行される像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、高速回転するポリゴンミラーを有し、画像信号に応じた光ビームを上記第１の方向を横切る第２の方向に連続的に偏向させる偏向手段、および上記偏向手段にて偏向された光ビームを像担持体上の所定の露光位置へ導く光学系を有し、上記帯電手段にて帯電された像担持体を露光走査することにより、静電潜像を形成する露光手段と、上記露光手段にて形成された静電潜像に現像剤を供給し、像担持体に現像剤による可視像を形成する現像手段と、上記現像手段にて形成された可視像に被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記現像手段にて現像された可視像を転写する転写手段と、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記ポリゴンミラーは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする。
【００１０】また、この発明のうち請求項７記載の画像形成装置は、像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、画像信号に応じた光ビームを連続的に偏向させる偏向手段、および上記偏向手段にて偏向された光ビームを像担持体上の所定の露光位置へ反射させる少なくとも１つの反射ミラーを有し、上記帯電手段にて帯電された像担持体を該光ビームによって露光走査することにより、静電潜像を形成する露光手段と、上記露光手段にて形成された静電潜像に熱溶融性の現像剤を供給し、像担持体に現像剤による可視像を形成する現像手段と、上記現像手段にて形成された可視像に被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記現像手段にて現像された可視像を転写する転写手段と、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を加熱して溶融し、溶融した可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記少なくとも１つの反射ミラーを保持した保持部材は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする。
【００１１】また、この発明のうち請求項９記載の画像形成装置は、像担持体を所定の電位に帯電させる帯電手段と、高速回転するポリゴンミラーを有し、画像信号に応じた光ビームを連続的に偏向させる偏向手段、上記ポリゴンミラーに近接して配置され、上記偏向手段にて偏向された光ビームを通過させ、該光ビームに所定のビーム特性を与えるｆΘレンズ、およびこのｆΘレンズを通過した光ビームを像担持体上の所定の露光位置へ反射させる反射ミラーを有し、上記帯電手段にて帯電された像担持体を該光ビームによって露光走査することにより、静電潜像を形成する露光手段と、上記露光手段にて形成された静電潜像に現像剤を供給し、像担持体に現像剤による可視像を形成する現像手段と、上記現像手段にて形成された可視像に被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記現像手段にて現像された可視像を転写する転写手段と、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記ｆΘレンズを保持した保持部材は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃ、およびＳｉを主成分とする金属材料により形成されていることを特徴とする。
【００１２】また、この発明のうち請求項１１記載の画像形成装置は、像担持体上に可視像を形成する像形成手段と、第１ローラ、この第１ローラと離間して配置され、その一端に向けて先細のテーパー形状に形成された第２ローラ、上記第１および第２ローラに巻回されて無端走行可能に張設された搬送ベルト、および上記第２ローラの一端に対向した上記第１ローラの一端に近接した位置で、該第１ローラに巻回された搬送ベルトの端辺に摺接して配置された規制部材を有し、上記第１および第２ローラの少なくとも一方を回転することにより、上記搬送ベルトを所定方向に走行させ、この走行する搬送ベルトの搬送面上に保持した被転写媒体を上記像形成手段にて形成された可視像へ搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体に上記像形成手段にて形成された可視像を転写する転写手段と、上記転写手段にて被転写媒体に転写された可視像を該被転写媒体に定着させる定着手段と、を有し、上記規制部材は、上記搬送ベルトが上記第１ローラに巻回された領域で上記搬送ベルトの端辺に摺接されていることを特徴とする。
【００１３】また、この発明のうち請求項１２記載のベルト搬送装置は、回転駆動される第１ローラと、この第１ローラと離間して配置され、その一端に向けて先細のテーパー形状に形成された第２ローラと、上記第１および第２ローラに巻回されて無端走行可能に張設された搬送ベルトと、上記第２ローラの先細の一端に対向した上記第１ローラの一端に近接した位置で、該第１ローラに巻回された搬送ベルトの端辺に摺接して配置された規制部材と、を有し、上記規制部材は、上記搬送ベルトが上記第１ローラに巻回された領域で上記搬送ベルトの端辺に摺接されていることを特徴とする。
【００１４】また、この発明のうち請求項１３記載の画像形成装置は、色分解された画像信号に基づく各色毎の潜像を形成し、これらの潜像に各色の現像剤を供給して現像し、現像した各色の現像剤像を第１の被転写媒体上に重ね合わせて転写してカラー画像を出力する画像形成装置において、上記各色の現像剤像とともに、予め用意された各色のパターンに基づくパターン画像を形成する像形成手段と、上記像形成手段にて形成された各色のパターン画像を通して上記第１の被転写媒体とは別の第２の被転写媒体を供給する媒体供給手段と、上記媒体供給手段にて供給された第２の被転写媒体上に上記各色のパターン画像を転写する転写手段と、上記転写手段にて第２の被転写媒体上に転写されたパターン画像を検出する検出手段と、上記検出手段にてパターン画像の検出された第２の被転写媒体を収容する収容手段と、を備えている。
【００１５】更に、この発明のうち請求項１４記載の画像形成装置は、像担持体上に可視像を形成する像形成手段と、上記像形成手段にて形成された可視像に被転写媒体を搬送する搬送手段と、上記搬送手段にて搬送された被転写媒体上に上記像形成手段にて形成された可視像を転写することにより画像を出力する転写手段と、上記搬送手段の被転写媒体を保持した搬送面に光を照射するとともに搬送面から反射される反射光を受光し、この受光量によって搬送面の状態を検出する検出手段と、上記検出手段によって受光した受光量から上記搬送面の寿命を判断する判断手段と、を備えている。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】図１には、この発明の実施の形態に係る画像形成装置として、４連タンデム方式のフルカラー複写機（以下、単に複写機と称する）の構成を概略的に示してある。この複写機は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の可視像をそれぞれ対応した感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの表面上に形成するための電子写真方式の４組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを備えている。これらの画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、略水平方向に互いに所定距離離間して並設されている。
【００１８】各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの下方には、各画像形成部を通して被転写媒体としての記録紙Ｐを搬送するための搬送機構２０が延設されている。搬送機構２０は、互いに離間して配置された駆動ローラ２２および従動ローラ２４、および各ローラ２２、２４に巻回されて張設され所定方向に無端走行される搬送ベルト２１を有している。従動ローラ２４は、後述するバネにより駆動ローラ２２から離れる方向に付勢されており、両者の間に巻回された搬送ベルト２１には所定のテンションが与えられている。そして、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋが搬送ベルト２１の搬送面上にそれぞれ転接されて配置されている。
【００１９】尚、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの回転軸、および駆動ローラ２２の回転軸は、複写機のフロント側（紙面手前側）からリア側（紙面奥側）に向けて同一方向に互いに略平行に延び、各回転軸のフロント側およびリア側の端部には各回転軸を回動自在に支持した一対の金属製の支持板（図示せず）がそれぞれ設けられている。つまり、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ、および駆動ローラ２２は、一対の支持板によって所定位置に位置決めされており、各感光体ドラム間の距離も支持板によって所定の距離に規定されている。
【００２０】また、搬送機構２０の図中右側端部には、搬送ベルト２１を介して従動ローラ２４の上方に転接した吸着ローラ２５が設けられている。吸着ローラ２５には、吸着バイアス電源（図示せず）が接続され、接地された従動ローラ２４との間に所定の吸着バイアス電圧が与えられるようになっている。
【００２１】更に、搬送機構２０の図中左側端部には、搬送ベルト２１を介して駆動ローラ２２に転接されたベルトクリーナ２７が設けられている。ベルトクリーナ２７は、搬送ベルト２１上に不所望に残留した残留トナーおよび後述するパターン画像を掻き落とすことにより搬送ベルト２１の搬送面を清掃する。
【００２２】ここで、上述した各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの構成について説明する。尚、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは略同一の構成を有するため、ここでは記録紙Ｐの搬送方向最上流側に配設されたイエロー用の画像形成部１０Ｙについて代表して説明する。
【００２３】すなわち、イエロー用の画像形成部１０Ｙはその略中央位置に搬送ベルト２１に転接された像担持体としての感光体ドラム１Ｙを備えている。この感光体ドラム１Ｙの周囲には、感光体ドラム１Ｙの表面を所定の電位に帯電させる帯電装置２Ｙ、帯電されたドラム表面を色分解された画像信号に基づいて露光し、ドラム表面上に静電潜像を形成する露光装置３Ｙ（後述する）、ドラム表面上に形成された静電潜像にイエロートナー（現像剤）を供給して現像する現像装置４Ｙ、現像したトナー像（現像剤像）を後述する給紙機構を介して給紙される記録紙Ｐ上に転写する転写ローラ５Ｙ、転写されずに感光体ドラム１Ｙの表面に残留した残留トナーを除去するクリーナ６Ｙ、および感光体ドラム１Ｙの表面に残留した電荷を除去する除電ランプ７Ｙが順に配設されている。また、感光体ドラム１Ｙは、図示しないドラム駆動モータにより所定の周速度で回転駆動されるようになっている。
【００２４】図２には、上述したイエロー用の露光装置３Ｙの概略構成を代表して示してある。露光装置３Ｙは、図示しない外部機器などから送られてくる画像データに従って、図示しない印字制御部から送られる印字信号に応じたレーザービーム３１を射出する半導体レーザー発振器３２を有している。レーザー発振器３２から射出されたレーザービーム３１は、ビーム整形光学系としてのシリンドリカルレンズ３３を通過されて整形され、図示しない高速回転モータによって高速回転（約２００００〜２５０００［ｒｐｍ］）されるポリゴンミラー３４によって偏向される。
【００２５】ポリゴンミラー３４によって偏向されたレーザービーム３１は、ｆΘレンズ３５を通過して反射ミラー３６によって反射され、感光体ドラム１Ｙの表面上の所定の露光位置に照射される。反射ミラー３６は、感光体ドラム１Ｙに向う光路上に複数設けられているが、ここでは図示簡略化のため、１つの反射ミラー３６を代表して示してある。
【００２６】このとき、ポリゴンミラー３４の回転によってレーザービーム３１が感光体ドラム１Ｙの回転軸に沿った主走査方向に走査され、感光体ドラム１Ｙ自体の回転によりレーザービーム３１が主走査方向と直交する副走査方向に走査される。このようなポリゴンミラー３４の高速回転および感光体ドラム１Ｙ自体の回転により、ドラム表面全体が印字信号に基づいて露光走査され、ドラム表面上にイエロー用の静電潜像が形成される。
【００２７】また、ポリゴンミラー３４によって偏向されたレーザービーム３１の一部がビーム検出器としてのフォトダイオード３７で検出され、この検出結果に基づいて、各画像形成部におけるレーザービームの主走査方向の書出しタイミングの同期がとられるようになっている。
【００２８】尚、ｆΘレンズ３５は金属製のレンズ保持部材３５ａによって所定の角度で所定位置に保持され、ｆΘレンズ３５の下流側に設けられた反射ミラー３６は金属製のミラー保持部材３６ａによって所定の角度で所定位置に保持されている。また、反射ミラー３６は、比較的感光体ドラム１Ｙに近接した位置に配置され、ｆΘレンズ３５は、その位置決め精度を高めるため、ポリゴンミラーとともに１つの密閉されたユニット内に組込まれて配置されている。
【００２９】以下、イエロー用の画像形成部１０Ｙにおける動作について説明する。まず、動作に先立って、帯電装置２Ｙによって感光体ドラム１Ｙの表面が所定の電位に帯電される。感光体ドラム１Ｙの表面は、有機系光導電体によって形成されている。この光導電体は、通常は高抵抗であるが、光が照射されると、光照射部の比抵抗が変化する性質を持っている。
【００３０】そして、帯電した感光体ドラム１Ｙの表面に、図示しない印字制御部から送られてくるイエロー用の印字信号に従って、露光装置３Ｙを介してレーザービームを照射する。レーザービームは、感光体ドラム１Ｙの表面に照射され、それにより、イエロー印字パターンの静電潜像が感光体ドラム１Ｙの表面上に形成される。
【００３１】静電潜像とは、帯電によって感光体ドラム１Ｙの表面に形成される像であり、露光装置３Ｙからの光照射によって、光導電体の被照射部分の比抵抗が低下し、感光体ドラム１Ｙの表面の帯電した電荷が流れ、一方、露光装置３Ｙからの光照射がなされなかった部分の電荷が残留することによって形成される、いわゆるネガ潜像である。
【００３２】このようにして帯電された感光体ドラム１Ｙ上の露光位置に、露光装置３Ｙを介して出力されるレーザービームが結像されて形成された静電潜像は、感光体ドラム１Ｙの回転に従って所定の現像位置まで回転される。そして、この現像位置で、感光体ドラム１Ｙ上の静電潜像は、現像装置４Ｙによって供給されるイエロートナーによって可視像としてトナー像化される。
【００３３】現像装置４Ｙは、図示しない現像器駆動モータにより所定の周速度で回転駆動される現像スリーブ４０Ｙを有している。現像スリーブ４０Ｙは、感光体ドラム１Ｙに転接された状態で配置されている。
【００３４】現像装置４Ｙ内には、イエロー染料を含み樹脂にて形成されるイエロートナーが収容されている。イエロートナーは、現像装置４Ｙの内部で攪拌されることで摩擦帯電し、感光体ドラム１Ｙ上に帯電した帯電荷と同極性の電荷を有している。感光体ドラム１Ｙの表面が現像装置４Ｙの現像スリーブ４０Ｙを通過していくことにより、感光体ドラム１Ｙ表面上の除電された潜像部にのみイエロートナーが静電的に付着し、潜像がイエロートナーによって現像される。イエローのトナー像が形成された感光体ドラム１Ｙは、引続き所定の周速度で回転され、ドラム表面上のトナー像が所定の転写位置へ回転される。
【００３５】一方、記録紙Ｐを搬送ベルト２１上に給紙するための給紙機構４０は、複数枚の記録紙Ｐを集積した給紙カセット４１を搬送機構２０の下方に隣接した位置に有している。給紙カセット４１内に収容された記録紙Ｐは、給紙カセット４１の一端に隣接して配設されたピックアップローラ４２によって取出され、フィードローラ４３によって給紙搬送路４４へフィードされる。給紙搬送路４４を搬送された記録紙Ｐは、給紙搬送路４４の終端、即ち搬送機構２０の上流側の搬送路上に設けられたレジストローラ４５によって一旦整位された後、搬送機構２０の従動ローラ２４と吸着ローラ２５との間を通して搬送され、搬送ベルト２１に沿った上述した転写位置へ給紙される。
【００３６】上述した給紙機構４０を介して給紙された記録紙Ｐは、搬送ベルト２１の走行とともにイエロー画像形成部１０Ｙの上述した転写位置へ搬送される。このとき、吸着ローラ２５に所定の吸着バイアス電圧が印加され、吸着ローラ２５と従動ローラ２４との間に所定の電界が形成される。この電界により、記録紙Ｐが搬送ベルト２１に吸着され、搬送ベルト２１の走行に従って吸着された記録紙Ｐが各画像形成部に対応した複数の転写位置を通して搬送される。
【００３７】このように、感光体ドラム１Ｙ上のイエロートナー像が転写位置へ回転されるとともに記録紙Ｐが転写位置へ搬送されると、転写ローラ５Ｙに対してトナーの極性と逆極性の転写バイアス電圧が印加され、イエロートナーに対して転写ローラ５Ｙに向う電界が作用され、記録紙Ｐ上にトナー像が転写される。
【００３８】また、マゼンタ画像形成部１０Ｍ以降の転写ローラ５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋによる転写バイアスは、後段に行くにつれて高くなるように設定されている。これは、各画像形成部の転写位置を記録紙Ｐが通過する際に、記録紙Ｐ上のトナーが感光体ドラムとの間の放電によりチャージを受け、このチャージが記録紙Ｐ上のトナーに蓄積することにより、転写電界を徐々に弱めるためである。
【００３９】以上のように、記録紙Ｐ上にトナー像が転写された後、感光体ドラム１Ｙは、そのまま所定の周速度にて回転駆動され、クリーナ６Ｙによって残留トナーや紙粉が除去される。その後、必要に応じて再び帯電装置２Ｙからの一連のプロセスに入る。
【００４０】転写位置において記録紙Ｐと接した感光体ドラム１Ｙ上のイエロートナー像は、転写ローラ５Ｙによって、感光体ドラム１Ｙから離脱して記録紙Ｐ上に転写され、この結果、イエロー印字信号に基づく印字パターンのイエロートナー像が記録紙Ｐ上に形成される。
【００４１】転写ローラ５Ｙは、搬送ベルト２１の内側に設けられ、搬送ベルト２１を介して感光体ドラム１Ｙに転接しており、感光体ドラム１Ｙに静電的に付着しているイエロートナーの電位と逆極性を有する電界を搬送ベルト２１の裏側から記録紙Ｐに供給する。この電界は、搬送ベルト２１および記録紙Ｐを通して感光体ドラム１Ｙ上のイエロートナー像に作用し、その結果、感光体ドラム１Ｙから記録紙Ｐへトナー像が転写される。
【００４２】こうして、イエロー画像形成部１０Ｙにてイエロートナー像の転写された記録紙Ｐは、搬送ベルト２１により、マゼンタ画像形成部１０Ｍ、シアン画像形成部１０Ｃ、さらにブラック画像形成部１０Ｂｋを通して順次搬送され、各色のトナー像が重ねられて転写される。
【００４３】なお、マゼンタ画像形成部１０Ｍ、シアン画像形成部１０Ｃ、ブラック画像形成部１０Ｂｋは、上述したイエロー画像形成部１０Ｙと略同様に構成されており、同一の部分にはイエロー（Ｙ）の代りに、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）を付した同一参照符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００４４】イエロー転写位置、マゼンダ転写位置、シアン転写位置、ブラック転写位置を順次通過して、全ての色のトナー像が転写された記録紙Ｐは、搬送機構２０の駆動ローラ２２に近接して搬送機構２０より下流側に配設された定着装置５０へ送り込まれる。
【００４５】定着装置５０は、搬送機構２０によって搬送される記録紙Ｐを上下で挟持する位置関係で、互いに所定の圧力で押圧された一対のヒートローラ５１、５２を有している。各ヒートローラ５１、５２内部には、各ヒートローラ５１、５２の表面温度を所定の温度に昇温するための図示しないヒータが配設されている。
【００４６】しかして、定着装置５０のヒートローラ５１、５２間に記録紙Ｐを通紙して、電荷力によって記録紙Ｐ上に載っているだけのトナー像を加熱圧縮することにより、色重ねしたトナー像を溶融して、記録紙Ｐへ永久定着する。カラー画像の定着が完了した記録紙Ｐは、一対のヒートローラ５１、５２の下流側に設けられた排出ローラ５４を介して排出トレイ５６へ向けて搬出され、これにより、一連のカラー画像形成動作が終了される。
【００４７】上述したように、記録紙Ｐ上に熱溶融性トナーによる各色の像を重ねて転写し、このトナー像を転写した記録紙Ｐを定着装置へ供給し、定着装置にてトナー像を加熱溶融して記録紙Ｐ上に定着させることにより画像を出力するカラー複写機では、特に、モノクロ画像を出力する場合の定着温度より高い定着温度が必要とされる。つまり、モノクロ画像を出力するときには約１３０℃のヒートローラの表面温度が必要であるのに対し、複数の色のトナーを重ねたトナー像を溶融してカラー画像を出力するときに必要とされるヒートローラの表面温度は１６０℃程度とされ、モノクロ時より高い表面温度が要求される。
【００４８】従って、本実施の形態のようなカラー複写機では、定着装置５０の熱の影響によって、定着装置５０の周辺に配置された金属製の部材が熱膨張され、画像ズレを生じるといった不具合を生じることが考えられる。
【００４９】例えば、定着装置５０に近接して配置された搬送機構２０の駆動ローラ２２と定着装置５０との間の距離は、本実施の形態では約５０ｍｍに設定されている。また、定着装置５０の周りの密閉空間の雰囲気温度は、電源投入からおよそ６時間経過した時点で６０℃程度となる。このため、例えば、定着装置５０に近接して配置された駆動ローラ２２の表面温度は雰囲気温度と同じ６０℃程度まで昇温され、特に、定着装置５０との間に何の遮蔽物もない場合には７２℃程度まで昇温されてしまう。
【００５０】ここで、駆動ローラ２２の材質を熱膨張係数１７．３×１０-6［１／Ｋ］のオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とし、２５℃（常温）でのローラ径をΦ３０ｍｍとした場合を考えると、ローラの周速を１００ｍｍ／ｓｅｃにするためには、ローラの角速度を２０／３［ｒａｄ／ｓｅｃ］に設定すれば良い。ところが、上述したように、駆動ローラ２２の表面温度が例えば常温から６０℃まで昇温されてしまうと、ローラ径が、Φ３０ｍｍ×１７．３×１０-6［１／Ｋ］×（６０℃−２５℃）＝０．０２ｍｍ膨張してしまう。このようにローラ径が膨張した状態で、ローラ径が膨張する前の角速度で駆動ローラ２２を回転すると、ローラの周速ｖが、ｖ＝ｒ×ω＝１５．０１×２０／３＝１００．０６７ｍｍ／ｓｅｃとなり、初期値より６７μｍ／ｓｅｃだけ速くなる。この結果、搬送ベルト２１の走行速度が速くなり、感光体ドラムの周速との間に速度差を生じ、出力される画像にズレを生じてしまう。
【００５１】また、定着装置５０の熱による影響は、駆動ローラ２２の回転軸とともに４つの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの回転軸を回動自在に支持した金属製の支持板（図示せず）の熱膨張としても現れる。
【００５２】例えば、常温（２５℃）で、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの軸間距離が８０ｍｍになるように、熱膨張係数が１１．６×１０-6［１／Ｋ］の冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）からなる支持板によって各感光体ドラムの回転軸を支持した場合を考えると、上述した駆動ローラ２２と同じ６０℃まで支持板が昇温されてしまうと、各感光体ドラムの軸間距離は、８０［ｍｍ］×１１．６×１０-6［１／Ｋ］×（６０−２５）＝０．０３３ｍｍだけ膨張される。このため、４つの感光体ドラムのトータルとして、０．０３３ｍｍ×３＝０．０９９ｍｍ、即ち９９μｍのズレを生じる。これにより、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋにおけるトナー像の転写位置にズレを生じ、画像の色ズレを生じてしまう。
【００５３】更に、定着装置５０の熱による影響は、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに近接して配置された反射ミラー３６を保持した上述したミラー保持部材３６ａの熱膨張や角度ズレとして現れる。
【００５４】ミラー保持部材３６ａが熱膨張によって変形したり傾いたりすると、反射ミラー３６の取付け角度が変化され、感光体ドラムの表面上に照射されるレーザービームの照射位置、即ち露光位置にズレを生じる。このように、露光位置にズレを生じると、露光位置から転写位置までの距離が変化され、出力される画像に色ズレを生じてしまう。特に、反射ミラー３６に不所望な傾きΘを生じた場合、反射ミラー３６で反射されるレーザービームの偏向角度は２Θズレるため、反射ミラーに僅かな傾きを生じてもレーザービームの偏向特性に大きな影響を及ぼしてしまう。
【００５５】また、円筒形の感光体ドラムの表面上に露光位置があるため、上述したようにレーザービームによる露光位置にズレを生じると、ビームスポットの形状が不所望に変化されてしまう場合がある。更に、ミラー保持部材３６ａの熱膨張によって反射ミラー３６の取付け位置が変化され、レーザービームの光路長が設計値からズレると、露光位置でのビームスポット径が所定の値に収束しないといった問題が生じる。
【００５６】ところで、上述した定着装置５０の熱による影響の他に、上述したようなカラー複写機では、高速に回転するポリゴンミラー３４と空気との間の摩擦熱による影響が考えられる。
【００５７】つまり、ポリゴンミラー３４は、上述したように約２００００〜２５０００［ＲＰＭ］の高速で回転されていることから、空気との摩擦によって１００℃近くまで昇温される。このように、ポリゴンミラー３４が加熱されると、ポリゴンミラー３４とともに１つのユニットに組込まれたｆΘレンズ３５を保持した金属製のレンズ保持部材３５ａも同様に加熱される。
【００５８】ポリゴンミラー３４が加熱されると、ポリゴンミラー３４によって走査されるレーザービームの走査角度が不所望に変化され、ドラム表面上の露光位置にズレを生じてしまう。これにより、転写タイミングにズレを生じ、出力される画像に色ズレを生じてしまう。
【００５９】また、ｆΘレンズ３５を保持したレンズ保持部材３５ａが加熱されると、ｆΘレンズ３５の固定位置が変化され、ドラム表面上に収束されるレーザービームのスポット径が設計値にならず、必要な解像度が得られないといった不具合を生じてしまう。
【００６０】以上のように、不所望な熱を発生する定着装置５０やポリゴンミラー３４の周辺に配設された金属製部材は、一般に、熱膨張係数１１〜１２×１０-6［１／Ｋ］の冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）、熱膨張係数１７〜１８×１０-6［１／Ｋ］のオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）、熱膨張係数１９〜２３×１０-6［１／Ｋ］のアルミ合金などによって形成されている。しかしながら、このような金属を、発熱部材に近接した熱膨張を生じ易い位置に配置すると、上述したような種々の不具合を生じてしまう。
【００６１】このため、本実施の形態では、以下に説明するような熱膨張係数の比較的小さい低熱膨張合金を、上述した各部材に用いた。
【００６２】低熱膨張合金として、著名なものに合金インバーがある。この合金インバーは、１８９６年フランスのギョームによって発見された合金であり、標準尺・センサー・バイメタル・精密測定等に古くから使用されている。この合金は、３４〜３６％のＮｉを含むＮｉ−Ｆｅの二元合金であるが、切削性が悪いといった性質を持っている。このインバーの場合、１〜２×１０-6［１／Ｋ］という比較的低い熱膨張係数を有している。ＦｅにＮｉを加えていった場合、熱膨張係数が低下していき、３４〜３６％のＮｉを加えたときに最低の熱膨張係数を示し、これ以上Ｎｉを加えると、熱膨張係数が上昇するといった特徴を持っている。
【００６３】また、上記インバーにＣｏを加えて切削性を改良したスーパーインバーも我が国の増本博士によって発見されたが、コスト的な問題で広く実用には至らなかった。
【００６４】更に、インバーの組成を基にして、オーステナイト鋳鉄として、１９２７年アメリカＩＮＣＯ社からニレジスト鋳鉄（ミノーバー鋳鉄）が開発された。これは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃ−Ｓｉ合金であり、耐食性・耐摩耗性・耐低温脆性・耐熱性など種々の優れた性質を有する材料であるため、各国で規格化され化学工業・食品工業などの多方面で広く利用されている。しかし、このニレジストの場合、そのグレードによって熱膨張係数が変わり、５〜１９×１０-6［１／Ｋ］という、インバーと比較して高めの熱膨張計数となっている。
【００６５】上記スーパーインバーとニレジスト鋳鉄の優れた点を兼ね備えた鋳鉄として、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｃ−Ｓｉ合金が開発されている。この鋳鉄は、１〜３×１０-6［１／Ｋ］という熱膨張係数を持ち、切削性にも優れている。尚、この鋳鉄は、ノビナイトという商品名で商品化されており、この組成の鋳鉄は昭和６２年、開発者の榎本新一氏が特許を取得している。
【００６６】本実施の形態では、このノビナイトを、上述した熱膨張を生じる可能性の高い位置に配置された金属部材に使用した。つまり、搬送機構２０の駆動ローラ２２、感光体ドラムの回転軸を支持した支持板、レーザービームを偏向させるポリゴンミラー３４、反射ミラー３６を保持したミラー保持部材３６ａ、およびｆΘレンズ３５を保持したレンズ保持部材３５ａに上記ノビナイトを用いた。以下、ノビナイトを各部材に用いたときの特性について考察する。
【００６７】搬送機構２０の駆動ローラ２２を熱膨張係数３×１０-6［１／Ｋ］のノビナイトで形成すると、例えば、常温（２５℃）でΦ３０ｍｍであったローラ径が、６０℃では、Φ３０ｍｍ×３×１０-6［１／Ｋ］×（６０℃−２５℃）＝０．００３ｍｍだけ膨張される。このようにローラ径が膨張した状態で常温時と同じ角速度２０／３［ｒａｄ／ｓｅｃ］で駆動ローラ２２を回転させると、１００ｍｍ／ｓｅｃであったローラの周速が、ｖ＝ｒ×ω＝１５．００１５×２０／３＝１００．０１ｍｍ／ｓｅｃとなる。
【００６８】つまり、駆動ローラ２２にノビナイトを用いると、６０℃に加熱されてもローラの周速が１０μｍ／ｓｅｃ速くなる程度の熱膨張が生じるだけであるため、熱膨張による色ズレも１０μｍ程度となり、カラートナーの粒子径が９〜１０μｍであることを考慮すると、この程度の色ズレは誤差範囲内と判断できる。
【００６９】従って、本実施の形態のように、駆動ローラ２２をノビナイトで形成することにより、装置構成を変更することなく、ローラの材質を変更するだけで、熱膨張による色ズレを誤差範囲内に抑えることができ、良質な画像を出力できる。
【００７０】また、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの回転軸を支持した一対の支持板を熱膨張係数３×１０-6［１／Ｋ］のノビナイトで形成すると、例えば、常温（２５℃）で８０ｍｍであった軸間距離が、６０℃では、８０ｍｍ×３×１０-6［１／Ｋ］×（６０℃−２５℃）＝０．００８ｍｍだけ長くなる。よって、４つの感光体ドラムのトータルで、支持板は０．００８ｍｍ×３＝０．０２４ｍｍだけ長くなる。
【００７１】これは、支持板を上述したような冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）で形成した場合の９９μｍと比較して、約１／４の２４μｍであり、支持板の材料をノビナイトに変えただけで熱膨張による色ズレ量も１／４程度に抑えることができる。従って、本実施の形態のように、支持板をノビナイトで形成することにより、支持板の熱膨張による色ズレを大幅に抑制でき、良質な画像を出力できる。
【００７２】更に、反射ミラー３６を保持したミラー保持部材３６ａを、比較的熱膨張係数の大きいアルミ合金（熱膨張係数；１９〜２３×１０-6［１／Ｋ］）による厚さ１５ｍｍ（常温）のブロックとした場合、定着装置５０の熱により、ミラー保持部材３６ａが常温（２５℃）から６０℃まで加熱されると、その厚さが最低でも１５ｍｍ×１９×１０-6［１／Ｋ］×（６０℃−２５℃）＝０．０１ｍｍ膨張され、反射ミラー３６の反射面が０．０１ｍｍ移動される。このように反射面が移動されると、反射面に入射されるレーザービームの光路長が短く（長く）されるとともに、反射面で反射されるレーザービームの光路長も同じ長さだけ短く（長く）される。つまり、反射面の移動距離の２倍の長さで光路長が変化される。
【００７３】本実施の形態では、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋにおいて、それぞれ３つの反射ミラーを有していることから、例えば、各反射ミラーが互いの光路長を短くする方向に移動されたとすると、３つの反射ミラーのトータルで、０．０１×２×３＝０．０６ｍｍだけ光路長が短くされる。このように、レーザービームの光路長が短くなると、レーザービームの焦点位置が０．０６ｍｍ手前に移動されることになり、所定のスポットを形成できない。
【００７４】これに対し、各反射ミラーの保持部材を熱膨張係数３×１０-6［１／Ｋ］のノビナイトで形成すると、ミラー保持部材３６ａが６０℃に加熱されたときに、その厚さが１５ｍｍ×３×１０-6［１／Ｋ］×（６０℃−２５℃）＝０．００１６ｍｍだけ膨張される。このため、３つの反射ミラーのトータルで０．００１６×２×３＝０．００９６ｍｍだけ光路長が短くされる。
【００７５】つまり、各反射ミラー３６の保持部材３６ａをノビナイトで形成することにより、定着装置５０の熱の影響により、レーザービームの光路長が最大で約１０μｍ短くされることが考えられるが、この程度の光路長の変化はビームスポットに影響を及ぼすほどのものではないため、出力される画像に不具合を生じることはない。
【００７６】一方、上述した定着装置５０の熱による部材の熱膨張の他に、ポリゴンミラー３４の熱による部材の熱膨張が考えられる。
【００７７】レーザービームを偏向させるポリゴンミラー３４を、比較的熱膨張係数の大きいアルミ合金（熱膨張係数；１９〜２３×１０-6［１／Ｋ］）により形成し、ポリゴンミラー３４の内接円の直径をΦ７０ｍｍに設定した場合、約２００００［ｒｐｍ］で高速回転されるポリゴンミラー３４は空気との摩擦により常温（２５℃）から約１００℃まで加熱されることから、ポリゴンミラー３４の内接円の直径は、最低でも７０ｍｍ×１９×１０-6［１／Ｋ］×（１００℃−２５℃）＝０．１ｍｍ膨張される。従って、ポリゴンミラー３４の各反射面は、それぞれその回転軸から遠ざかる方向に０．０５ｍｍづつ移動される。
【００７８】このように、ポリゴンミラー３４の熱膨張により各反射面が移動されると、反射面で反射されるレーザービームの光路長が０．０５×２＝０．１ｍｍ短くなり、ポリゴンミラー３４の走査によってドラム表面上に結像されるビームスポットの径が設計値にならなくなるといった不具合を生じる。
【００７９】これに対し、ポリゴンミラー３４を熱膨張係数３×１０-6［１／Ｋ］のノビナイトで形成すると、ポリゴンミラー３４が１００℃まで加熱された場合であっても、ポリゴンミラー３４の内接円の直径は７０ｍｍ×３×１０-6［１／Ｋ］×（１００℃−２５℃）＝０．０１６ｍｍだけ膨張される。これにより、ポリゴンミラー３４の各反射面が０．００８ｍｍ移動され、レーザービームの光路長が０．０１６ｍｍ短くされる。しかし、この程度の光路長の変化は、レーザービームのスポット径に影響を及ぼすほどのものではなく、出力される画像に不具合を生じることはない。
【００８０】また、ｆΘレンズ３５を保持したレンズ保持部材３５ａを、比較的熱膨張係数の大きいアルミ合金（熱膨張係数；１９〜２３×１０-6［１／Ｋ］）による厚さ２５ｍｍ（常温）のブロックとした場合、ポリゴンミラー３４が常温（２５℃）から１００℃まで加熱されたときの熱により、その厚さが最低でも２５ｍｍ×１９×１０-6［１／Ｋ］×（１００℃−２５℃）＝０．０４ｍｍ膨張される。
【００８１】ｆΘレンズ３５は、レーザービームの露光位置でのビーム径を均一にするとともに、レーザー走査が直線となるように機能するが、上記のようにレンズ保持部材３５ａが熱により０．０４ｍｍ膨張されると、ｆΘレンズ３５の中心にレーザービームが入射しなくなり、ｆΘレンズ３５が正常に機能しなくなる。
【００８２】これに対し、ｆΘレンズ３５の保持部材３５ａを熱膨張係数３×１０-6［１／Ｋ］のノビナイトで形成すると、レンズ保持部材３５ａが１００℃に加熱されたときに、その厚さが２５ｍｍ×３×１０-6［１／Ｋ］×（１００℃−２５℃）＝０．００５６ｍｍだけ膨張される。しかし、レンズ保持部材３５ａのこの程度の膨張では、保持部材３５ａで保持されたｆΘレンズ３５の機能を損なうことはない。
【００８３】以上のように、複写機内で熱膨張を生じる可能性のある部材、すなわち駆動ローラ２２、支持板、ポリゴンミラー３４、レンズ保持部材３５ａ、およびミラー保持部材３６ａを低熱膨張係数を有するノビナイトにより形成することにより、部材の熱膨張を抑制でき、熱膨張による不具合、つまり出力される画像のズレを防止でき、良質な画像を形成できる。
【００８４】また、上述した各部材を形成したノビナイトは錆を生じ易いため、ノビナイトの露出した表面には、硬質クロムメッキ等を施すことが望ましい。
【００８５】次に、この発明のベルト搬送装置としての上述した搬送機構２０について、図３および図４を用いて更に詳細に説明する。
【００８６】図３に示すように、搬送機構２０は、互いに所定距離離間して略平行に配置された駆動ローラ２２、および従動ローラ２４を有している。各ローラ間２２、２４には、無端状の搬送ベルト２１が巻回されて張設されている。
【００８７】各ローラ２２、２４の回転軸のフロント側、およびリア側の各端部には、それぞれ略矩形板状の一対のフレーム２３ｆ、２３ｒが取付けられている。従動ローラ２４の回転軸の端部が取付けられたフレーム２３ｆ、２３ｒの部位には、回転軸の両端部に取付けられたコマ部材２４１ｆ、２４１ｒを略水平方向に移動可能に嵌合したスライド孔２３１ｆ、２３１ｒが形成されている。各コマ部材２４１ｆ、２４１ｒには、バネ２４２ｆ、２４２ｒが取付けられており、従動ローラ２４が駆動ローラ２２から離れる方向に付勢されており、搬送ベルト２１が張設されている。
【００８８】上記搬送機構２０では、搬送ベルト２１を所定位置で正確に走行させ、且つ搬送ベルト２１が各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに転接された搬送面を略水平に保つことが、良好な転写性を得る上で重要である。このため、搬送ベルト２１を巻回した一方のローラ、例えば従動ローラ２４を装置のリア側からフロント側に向うテーパー形状とし、搬送ベルト２１のフロント側の端辺を所定位置に規制するブロック状の規制部材２６を設けた。
【００８９】従動ローラ２４は、そのフロント側端部のローラ径をｄ、リア側端部のローラ径をＤとすると、ｄ＜Ｄの関係が成り立つようなテーパー形状に形成されている。また、搬送ベルト２１のフロント側の端辺を規制する規制部材２６は、駆動ローラ２２のフロント側の端部とフロント側のフレーム２３ｆとの間でフレーム２３ｆに固設され、搬送ベルト２１の端辺に摺接することにより搬送ベルト２１の走行位置を規定している。つまり、従動ローラ２４のテーパー形状によって搬送ベルト２１をフロント側に滑らせるとともに、搬送ベルト２１のフロント側の端辺を規制部材２６によって押えることにより、搬送ベルト２１を蛇行させることなく所定位置で走行させている。
【００９０】このように、従動ローラ２４をテーパー形状とすると、駆動ローラ２２と従動ローラ２４の回転軸を互いに平行に配置した場合、感光体ドラムに対向した搬送面が水平とならない。このため、従動ローラ２４のローラ径の小さいフロント側の軸端部を水平状態から僅かに持ち上げるようにした。このとき、回転軸のフロンと側を持ち上げる量を、（Ｄ−ｄ）／２とすることにより、搬送ベルト２１の搬送面を水平に保つことができる。
【００９１】ところで、規制部材２６を駆動ローラ２２のフロント側の端部に接触した状態で配置すると、搬送ベルト２１のフロント側の端辺が規制部材２６に押し付けられたときに、搬送ベルト２１のリア側の端辺で反力を生じる。そして、この反力によって、搬送ベルト２１のリア側の端辺付近で搬送ベルト２１に捻れを生じ、搬送ベルト２１の端辺が持ち上がる現象が生じる。このように、搬送ベルト２１に捻れによる持ち上がりを生じると、感光体ドラムとの間の接触状態が悪化され、転写不良を生じてしまう。
【００９２】このため、本実施の形態では、駆動ローラ２２のフロント側の端部に接触して配置された規制部材２６の形状を工夫した。つまり、搬送ベルト２１が駆動ローラ２２の表面に接触（巻回）された領域のみで搬送ベルト２１の端辺に規制部材２６が接触するようにした。言い換えれば、搬送ベルト２１が駆動ローラ２２から離れた状態で接触していない部位には規制部材２６が接触しないようにした。これにより、搬送ベルト２１のフロント側の端辺が規制部材２６に押し付けられたときに、その反力が図４に矢印で示す方向、すなわち駆動ローラ２２の軸に沿った方向にのみ発生することになり、搬送ベルト２１のリア側の端辺に反力が発生することなく、搬送ベルト２１の捻れによる持ち上がりを防止でき、良好な転写性を得ることができる。
【００９３】次に、上述したカラー複写機において、出力される画像の色ズレを補正するとともに、出力される画像の濃度を適切な画像濃度に調整するための構成、およびその動作について、図５乃至図７を用いて説明する。
【００９４】一般的には、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋによって、搬送ベルト２１の搬送面上に、予めプログラムされた条件に従って各色毎のパターン画像を形成し、これら各色のパターン画像のズレを検出することにより色ズレを検出し、この色ズレが解消されるように、検出結果を各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋにフィードバックする。また、画像濃度を調整する場合にも、各色のパターン画像から画像濃度を検出し、検出結果を各画像形成部にフィードバックする。
【００９５】ところで、各色のパターン画像は、搬送ベルト２１のリア側の端部に近接した位置で、搬送ベルト２１の走行方向（副走査方向）に沿って等間隔で一列に並んで形成され、副走査方向と直交するベルトの幅方向（主走査方向）に沿って延びた第１の線分と、この第１の線分の一端から所定の角度で傾斜して延びた第２の線分と、から成る略Ｖ字形に形成されている。そして、各色のパターン画像がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で搬送ベルト２１の搬送方向、即ち副走査方向に沿って等間隔で一列に並ぶとともに、このように並んだ各色のパターン画像が所定のタイミングで、給紙される記録紙Ｐの間の非画像形成領域に形成されるように各画像形成部が制御される（図６参照）。
【００９６】また、上記のように搬送ベルト２１上に形成された各色のパターン画像は、搬送ベルト２１を巻回した駆動ローラ２２の上方に所定距離離間して配置されたセンサ２９によって検出される。センサ２９は、その画像検出位置が、各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋにて正常に形成された各色のパターン画像の中央を通るように位置決めされて配置されている。
【００９７】図７に示すように、センサ２９は、受光用の光ファイバ２９ａの周りに複数の光照射用の光ファイバ２９ｂを配設し、受光用の光ファイバ２９ａが搬送ベルト２１に対向した先端部に集光レンズ２９ｃを備えている。複数の光照射用の光ファイバ２９ｂには図示しない光源が接続され、受光用の光ファイバ２９ａには図示しない光量検出装置が接続されている。しかして、複数の光照射用の光ファイバ２９ｂを介して搬送ベルト２１の搬送面上に光が照射され、その反射光が集光レンズ２９ｃを介して受光用の光ファイバ２９ａを介して受光される。これにより、センサ２９は、受光した光の光量の変化からパターン画像を認識する。
【００９８】尚、上記のように搬送ベルト２１上に形成されたパターン画像は、センサ２９によって検出された後、ベルトクリーナ２７によってクリーニングされる。
【００９９】ここで、色ズレを補正する場合を例にとって説明する。上述したように、各色のパターン画像は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で搬送ベルト２１上に形成されていることから、センサ２９によって各パターン画像の色を検出する必要はなく、パターン画像のズレを検出するだけで色ズレを検出できる。従って、センサ２９は、印字部分と非印字部分とを二値的に検出できれば良く、反射光量の変化を検出する上述したうような光量センサとすることができる。
【０１００】センサ２９によって検出される各パターン画像は、主走査方向に延びた第１の線分と傾斜した第２の線分とを有することから、１つのパターン画像に対して反射光量の変化が２回検出される。従って、この２回の反射光量の変化の間隔を既定値と比較することにより、各パターン画像の主走査方向のズレ量を検出できる。例えば、反射光量の変化の間隔が既定値より長い場合には、パターン画像が第１の線分と第２の線分との交点の方向にズレて形成されていることがわかる。
【０１０１】また、各パターン画像の副走査方向のズレ量は、１色につき２回以上連続して所定の間隔でパターン画像を形成し、例えば各パターン画像の第１の線分の間隔を比較することにより検出できる。
【０１０２】従って、これら主走査方向および副走査方向のズレ量を各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋにフィードバックすることにより、出力される画像の色ズレを補正できる。例えば、副走査方向の画像ズレを補正する場合には、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの回転速度、或いは搬送ベルト２１の走行速度を調整すれば良い。
【０１０３】しかしながら、上記のように、搬送ベルト２１上に直接印字したパターン画像の反射光量をセンサ２９で検出する方法では、パターン画像の印字部分と非印字部分との反射光量の差によってパターン画像を認識することから、搬送ベルト２１の劣化などの要因によって検出される光量変化のＳ／Ｎが低下されてしまうと、反射光量の差を正確に検出できなくなってしまう。このように、パターン画像を正確に検出できなくなると、色ズレの補正が正常になされなくなり、画像不良の原因となる。
【０１０４】搬送ベルト２１の劣化の要因としては、記録紙Ｐの搬送時に生じる紙粉が搬送ベルト２１に付着し、この紙粉をベルトクリーナ２７でクリーニングするため、何万回もの記録紙Ｐの通紙により搬送ベルト２１の表面が傷付けられることによるものが考えられる。
【０１０５】このため、本実施の形態では、パターン画像を印字するためのパターン印字用の紙片ｐを、記録紙Ｐが通紙される間の非画像形成領域であってパターン画像が形成されるパターン印字位置およびパターン画像を読取るパターン読取位置を通して通紙し、この紙片ｐ上にパターン画像を印字するようにした。これにより、反射光量のＳ／Ｎが低下されることのない紙片ｐ上にパターン画像を形成でき、パターン画像を正確に検出でき、パターン画像の検出不良による画像不良を確実に防止できる。
【０１０６】図５には、上記紙片ｐを通紙するための構成を備えたカラー複写機を概略的に示してある。尚、この複写機の基本的な構成は図１に示した複写機と同じであるため、同一の構成には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分だけ詳細に説明する。
【０１０７】紙片ｐは、幅１５ｍｍ、搬送方向に沿った長さ５０ｍｍに形成され、ケース６１内に複数枚集積されて収容されている。つまり、紙片ｐは、パターン画像を形成することのできるサイズを有していれば良い。ケース６１内に収容された紙片ｐは、ピックアップローラ６２によって最上のものから取出され、一対のフィードローラ６３、およびレジストローラ４５を介して搬送ベルト２１上へ給紙される。尚、これら紙片ｐを給紙するための部材は、搬送ベルト２１上に給紙された紙片ｐがベルト２１のリア側に近接した所定のパターン印字位置およびパターン読取位置（図６参照）を通過されるように位置決めされている。
【０１０８】パターン読取位置を通過された紙片ｐは、ここでセンサ２９によってパターン画像が読取られ、第２の剥離爪６５によって搬送ベルト２１から剥離される。つまり、駆動ローラ２２に巻回された搬送ベルト２１の搬送面上には、通常の画像を印字するための記録紙Ｐを剥離する第１の剥離爪６４が駆動ローラ２２の軸方向に沿って約２０ｍｍの間隔で配設されており、最もリア側の第１の剥離爪６４ａと１つ内側の第１の剥離爪６４ｂとの間に一対の第２の剥離爪６５が配置されている。
【０１０９】第１の剥離爪６４は搬送ベルト２１の搬送面と略同じ高さ位置に配置されており、第２の剥離爪６５は第１の剥離爪６４より僅かに下流側で第１の剥離爪６４より下方に配置されている（図５参照）。従って、パターン読取位置を通過された紙片ｐは、第１の剥離爪６４の間を通過され、第２の剥離爪６５によって搬送ベルト２１から剥離される。しかし、画像を出力するための記録紙Ｐは、少なくとも第１の剥離爪６４の間隔より長い幅を有することから、第１の剥離爪６４によって剥離され、定着装置５０へと導かれるようになっている。
【０１１０】第２の剥離爪６５によって搬送ベルト２１から剥離された紙片ｐは、パターン画像が転写されただけの未定着の状態で、第２の剥離爪６５の下方であって駆動ローラ２２と定着装置５０との間に配設された収納ケース６６内に収納される。尚、この収納ケース６６内に収納された紙片ｐはサービスマンによって回収される。また、紙片ｐがサービスマンによってケース６１内に補充される。
【０１１１】以上のように、記録紙Ｐとは別に給紙される紙片ｐ上にパターン画像を形成することにより、搬送ベルト２１の搬送面上にパターン画像を直接印字することなく、常に新しい紙片ｐ上にパターン画像を形成することができ、パターン画像のＳ／Ｎが低下されることがなく、パターン画像を正確に検出できる。これにより、画像のズレや画像濃度の調整が確実にでき、良質な画像を形成できる。
【０１１２】次に、搬送ベルト２１の寿命の判断方法について説明する。
【０１１３】通常、搬送ベルト２１の寿命は、記録紙Ｐの通紙枚数をカウントし、通紙枚数が規定枚数を超えたときに判断される。しかしながら、通紙される記録紙Ｐのサイズや厚さは一定していないことから、通紙枚数による寿命の判断では正確な判断ができない場合がある。
【０１１４】搬送ベルト２１は、記録紙Ｐの通紙によって生じる紙粉などにより傷つけられ、記録紙Ｐを何万枚も通紙することにより劣化される。従って、搬送ベルト２１の寿命は、このようにベルト表面に細かい傷が付けられて傷の深さが限度を超えたときに判断されるべきである。
【０１１５】ベルト表面の傷が深くなると、傷ついた個所のベルトの耐圧が低下され、転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋにより与えられる転写電圧によってリークが発生する。このリークとは、耐圧の低下したベルトの部位で転写ローラと感光体ドラムとの間で生じる放電である。
【０１１６】リークが生じると、放電の熱によってベルトの当該部位にピンホールが発生する。一度ピンホールが発生すると、ベルトの搬送時に毎回リークを生じ、ピンホールが徐々に大きくなる。そして、ピンホールの部位に生じるリークによって感光体ドラムの感光面が破壊され、画像抜け等の不具合の要因となる。
【０１１７】また、このような不所望なリークは、複写機のノイズとしての悪影響を及ぼす。リークによるノイズは、装置の制御信号のオン／オフ動作に影響を与え、装置の誤動作を生じる。このリークによるノイズは不規則であるため、ノイズが生じた場合には装置自体が機能しなくなる。
【０１１８】従って、本実施の形態では、搬送ベルト２１の表面状態をセンサ２９によりモニターし、ベルト表面の傷の度合いによりベルトの寿命を判断するようにした。
【０１１９】つまり、搬送ベルト２１の表面に傷を生じていない初期の状態では、センサ２９からベルト表面に照射される光は略全反射に近い状態で反射される。これに対して、記録紙Ｐの通紙によって搬送ベルト２１の表面に傷が増えると、傷の部位で光が散乱されて受光量が低下される。従って、この低下した光量をモニターすることにより、搬送ベルト２１の寿命を判断することにした。
【０１２０】図８には、搬送ベルト２１の寿命を判断するためのシーケンスの流れを示してある。このシーケンスは、複写機のスタートボタンが押されたタイミングで実行される。搬送ベルト２１の交換サイクルは記録紙の通紙枚数が数万枚毎であるので、複写動作中に搬送ベルトの表面状態をモニターする必要はない。
【０１２１】図８に示すように、スタートボタンが押されると、センサ２９が信号の入力を待機する状態にされ、搬送ベルト２１が駆動を開始されたか否かが判断される（ステップ１）。この判断の結果、搬送ベルト２１の駆動が開始されたことが判断されると、センサ２９によって受光された反射光の光量が図示しないメモリに書込まれる（ステップ２）。そして、搬送ベルト２１によって搬送された記録紙Ｐがセンサ２９の直前まで到達したか否かが判断され（ステップ３）、記録紙Ｐがセンサ２９の位置に到達するまで反射光の光量がメモリに蓄えられる。尚、記録紙Ｐがセンサ２９の位置に到達したか否かの判断は、搬送ベルト２１の駆動ローラ２２の回転制御パルスをカウントすることにより成される。
【０１２２】ステップ３で記録紙Ｐがセンサ２９に到達したことが判断されると、メモリに蓄積した反射光量が平均化処理され（ステップ４）、平均化した値が予めメモリ内に設定した基準値より小さいか否かが判断される（ステップ５）。
【０１２３】この判断の結果、平均値が基準値より大きい場合、搬送ベルト２１の交換の必要がないことが判断され、シーケンスが終了される。
【０１２４】一方、平均値が基準値より小さい場合、搬送ベルト２１の交換の必要があることが判断され、複写機の内部に設けられた図示しない交換ランプが点灯される（ステップ６）。このランプは、サービスマンによってのみ確認され、サービスマンによる確認の後にリセットされる。
【０１２５】尚、メモリに設定した基準値は、サービスマンのメンテナンスの間隔より広くマージンをとってあるので、サービスマンによるメンテナンスが終了された直後にベルトの交換時期が判断された場合であっても、次回のメンテナンスまで搬送ベルト２１にリークを生じることはなく、リークによる不具合を生じることはない。
【０１２６】従って、搬送ベルト２１の表面状態を所定のタイミングでセンサ２９によって検出し、搬送ベルト２１の寿命を判断することにより、ベルトの寿命を正確に判断でき、ベルトにリークを生じることなくリークによる画像不良を生じることもない。
【０１２７】尚、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。
【０１２８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の画像形成装置は、上記のような構成および作用を有しているので、出力される画像のズレを防止でき、良質な画像を形成できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月１２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−８４７７６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）３月３０日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２４９１０２ |
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