JP2007108361A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成に掛かる時間を短縮することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】駆動手段と、中間転写体の基準位置での基準信号を生成する基準信号生成手段と、基準信号を基に画像形成制御を行う画像形成手段と、用紙の種類又はトナー画像の種類に応じて定着速度を少なくとも２速以上持つ定着速度を制御する定着速度制御手段を有し、感光ドラムで現像されたトナー画像を転写ベルトに転写する第１の位置、用紙に中間転写体上のトナー画像を転写する第２の位置、前記所定の画像形成速度より遅い前記定着速度で定着する場合において、感光ドラム上のトナー画像の現像終了後、前記トナー画像の後端が前記第１の位置で中間転写体に転写終了後、転写ベルトの駆動速度を前記画像形成速度以上で駆動し、前記基準信号が生成される中間転写体の基準位置が前記第２の位置に到達するまで前記定着速度制御手段の前記定着速度に合わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。

感光ドラム上のトナー画像を複数回、中間転写体に転写しカラー画像を形成する画像形成装置に関して、特許文献１に示すように従来はトナー画像形成中は、感光ドラムの駆動速度、中間転写体の駆動速度は同一速度で回転させていた。これは、感光ドラムと転写ベルトは一定回転で回転させることで、高精度なトナー画像を形成しているからである。この駆動源としてはＤＣブラシレスモータを用いるのが一般的である。

中間転写体は、画像形成装置が形成可能な、少なくとも最大画像サイズ以上の長さがある。中間転写体上に２面の画像を書き込み可能な画像に関しては、中間転写体１回転で２面の画像形成を行うことで画像生産性を上げている。

図３に従来の画像形成装置の厚紙用紙に画像形成する場合のタイミング図を示す。

３０１は感光ドラムと中間転写体を駆動するためのドラム／ＩＴＢモータの速度である。３０２は中間転写体の所定位置に取り付けられたマークをセンサで検出した基準信号である。中間転写体の１回転毎に基準信号が１回発生する。画像形成装置はこの基準信号を基に画像形成制御が行われる。

３０３はレジ駆動モータの速度を示し、レジローラ部に待機している用紙が、レジローラを駆動することで中間転写体から用紙へトナー画像を転写する２次転写位置に搬送される。従来は、感光ドラム上に形成されたトナー画像を中間転写体に一次転写して、中間転写体上にトナー画像を形成する訳であるが、中間転写体上への一次転写が終了した図中３０４のタイミングで、ドラム／ＩＴＢモータの速度が変更される。

図中、３０６の速度１から速度２の変更であるが、速度１はトナー画像の形成速度であり、通常プロセススピードと呼ばれている速度である。速度２は用紙である厚紙に高品質にトナー画像を定着するための速度であり、用紙が厚くなるに応じて速度は前記プロセススピードである速度１に対して遅くなる。従来は、定着速度を画像形成速度以外に変更する場合、中間転写体へのカラー画像形成後、画像形成速度から定着速度に変更し定着速度で用紙に転写して定着を行っていた。これは、中間転写体上のトナー画像の用紙への転写位置から定着入り口位置までの長さを、最大画像サイズ＋速度変更に必要な距離を取ってしまうと装置自体が大型化してしまい実用性が無いためである。

このようにトナー画像の一次転写が終了してから、ドラム／ＩＴＢの速度を速度１から速度２に減速し、減速した速度２により検知される基準信号で用紙へトナー画像を２次転写して定着していた。特許文献２に示すように、機器によっては、プロセススピードから定着速度へ減速するために中間転写ベルトを空回転させる必要があり、生産性の低下を招いている。

又、中間転写体長に半分以下の画像サイズが小さい場合には、中間転写体上にＡ面とＢ面の２つのトナー画像を中間転写体１回転で構成して、２次転写時に２枚の用紙に２面分のトナー画像を転写することが行われている。これは、画像サイズが中間転写体長の半分以上である大きな画像サイズ時に比べ画像サイズが小さい場合の生産性が２倍にすることができる大きな利点がある。

図７はＡ面、Ｂ面の２枚の画像を構成するための基準信号発生部を示す図である。

図中、７０１は本来無端ベルトである中間転写体を平面展開した図であり、αとβ部は本来繋がっており、回転動作する。７０２Ａは中間転写体上に形成されるＡ面のトナー画像の基準信号用マークである。７０２Ｂは中間転写体上に形成されるＢ面のトナー画像の基準信号用マークである。

７０３はＡ面、Ｂ面のマークを検出するためのセンサであり、７０３ＡはＡ面マーク検出用のセンサ、７０３ＢはＢ面マーク検出用のセンサである。中間転写体７０１が回転駆動されるとＡ面及びＢ面のマークがセンサ７０３により検出され、この検出信号Ａは７０４の様に中間転写体１回転毎のパルス信号となり、検出信号Ｂは７０５のように中間転写体１回転毎のパルス信号となる。このＡ面検出信号とＢ面検出信号は位相７０６が１８０度ずれた信号となる。このＡ面の基準信号と、Ｂ面の基準信号に応じて画像形成を行うことで、中間転写体上に２面のトナー画像を生成することが行われている。
特開平１−１６６０７０号公報 特開２００１−３０５８３０号公報

紙種に応じて画像形成速度以外の定着速度で定着する場合、
・中間転写体の画像形成速度から定着速度への減速時間
・転写としては、画像形成速度での転写が可能であるが、遅い定着速度での中間転写体上のトナー画像を用紙への転写する２次転写部の転写時間
・定着速度での転写位置から定着器入り口まで定着速度での用紙搬送時間
という時間が掛かっていたために、特に厚紙、ＯＨＰ等の紙種においては生産性が極端に低下していた。

又、中間転写体長の半分以下の小さな画像サイズの場合は、中間転写体上に２面のトナー画像を構成し生産性を挙げているが、この小さな画像サイズも１面構成では大きな画像サイズの形成と同じ時間が掛かってしまう。これは、同一速度で駆動される中間転写体上に画像を形成しない部分が増えて単位時間当たりの生産性を上げることができないからである。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、画像形成に掛かる時間を短縮することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、感光ドラムで現像されたトナー画像を転写ベルトに転写し、転写ベルト上の画像を用紙に転写して画像を形成する画像形成装置において、
感光ドラムと中間転写体を所定の画像形成速度で回転させる駆動手段と、
中間転写体の基準位置での基準信号を生成する基準信号生成手段と、
前記基準信号生成手段で生成された基準信号をもとに画像形成制御を行う画像形成手段と、
用紙の種類又はトナー画像の種類に応じて定着速度を少なくとも２速以上持つ定着速度を制御する定着速度制御手段を有し、
感光ドラムで現像されたトナー画像を転写ベルトに転写する第１の位置、用紙に中間転写体上のトナー画像を転写する第２の位置、前記所定の画像形成速度より遅い前記定着速度で定着する場合において、感光ドラム上のトナー画像の現像終了後、前記トナー画像の後端が前記第１の位置で中間転写体に転写終了後、転写ベルトの駆動速度を前記画像形成速度以上で駆動し、前記基準信号が生成される中間転写体の基準位置が前記第２の位置に到達するまで前記定着速度制御手段の前記定着速度に合わせることを特徴とする。

本発明によれば、ベルト上に画像を形成しない部分で、画像形成上必要の無い部分においては、極力ベルト駆動速度を上げて、画像形成に掛かる時間を短縮することができる。又、定着速度を複数持つような場合で、複数の速度が混在した印刷ＪＯＢにおいても生産性を最大限に引き出すことが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの構成図である。

１００は複写装置本体、１４２は原稿の自動給紙を行う循環式自動原稿送り装置（以下、ＲＤＦと記す）であり、複数枚の原稿は上向き重ねておいた場合、原稿は１番下にあるものから順番に読み込まれるようになっている。

以下に本実施の形態に係る画像形成装置の動作について説明する。

図１において、１０１は原稿載置台としての原稿台ガラスで、１０２は原稿照明ランプで走査ミラー１０３と共にスキャナを構成している。不図示のモータによりスキャナが所定方向に往復走査されて原稿の反射光を走査ミラー１０３〜１０５を介してレンズ１０７を透過してＣＣＤセンサ１０８に結像する。

１１７はレーザで、イメージセンサ部１０６で電気信号に変換され画像制御部１３９で所定の画像処理が行われた画像信号に基づいて変調されたレーザ光を感光体ドラム１に照射する。

像担持体としての感光体ドラム（以下、単に「感光体」と言う）1 は、図示しないモータで矢印Ａ方向に回転できるように設けられている。感光体１の周囲には、一次帯電器７、露光装置１１７、色現像ユニット１３、黒現像ユニット１４、転写帯電器１０、クリーナ装置１２が配置されている。

前記色現像ユニット１３は、カラー現像のための３台の現像装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃから成る。現像装置１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃは、感光体１上の潜像をそれぞれＹ，Ｍ，Ｃのトナーで現像する。各色のトナーを現像する際には、図示しないモータによって現像ユニット１３を矢印Ｒ方向に回転させ、当該色の現像装置が感光体１に当接するように位置合わせされる。

又、フルカラー及び黒単色画像に使用される黒トナーの現像は、黒現像装置１４にて潜像を黒トナーで現像する。

感光体１上に現像された各色のトナー像は、転写装置１０によって中間転写体としてのベルト２に順次転写されて、４色のトナー像が重ね合わされる。ベルト２は、ローラ１７，１８，１９，１７０，１８０に張架されている。これらのうち、ローラ１７は、図示しない駆動源に結合されてベルト２を駆動する駆動ローラとして機能し、ローラ１８は、ベルト２の張力を調節するテンションローラとして機能し、ローラ１９は、２次転写装置としての転写ローラ２１のバックアップローラとして機能する。

ベルト２を挟んでローラ１７と対向する位置にはベルトクリーナ２２が設けられていて、ベルト２上の残留トナーがブレードで掻き落とされる。

記録紙カセット１２２からピックアップローラ１２３で搬送路に引き出された記録紙は、ローラ対１３８，１２６によってニップ部、つまり２次転写装置２１とベルト２との当接部に給送される。ベルト２上に形成されたトナー像は、このニップ部で記録紙上に転写され、定着装置１５０で熱定着されて装置外へ排出される。

定着器１５０は、上下２つのローラと外部加熱ローラの３ローラで構成され、上側のローラ内部には上ヒータ１３２、下側のローラ内部には下ヒータ１３３の２つのヒータが挿入されており、外部加熱ローラ１４０には外部ヒータ１４１が挿入されている。

又、上ローラ表面に押し当てられて配置されている上サーミスタ１３４の出力及び下ローラ表面に押し当てられて配置されている下サーミスタ１３５、外部ローラ表面には外部サーミスタ１４２の出力により図示しないヒーター制御部により上ヒーター１３２、下ヒータ１３３、外部ヒータ１４１のオンオフを制御し、ローラ表面の温度を一定に保っている。定着器１５０で加圧、加熱により定着され、排出ローラ１３１により本体の外に排出される。

上記構成によるカラープリンタでは、次のようにして画像が形成される。

即ち、先ず帯電装置７に電圧を印加して感光体１の表面を予定の帯電部電位で一様にマイナス帯電させる。続いて、帯電された感光体１上の画像部分が予定の露光部電位になるようにレーザースキャナからなる露光装置１１７で露光を行い潜像が形成される。露光装置１１７は、画像信号に基づいてオン・オフすることにより、画像に対応した潜像を形成する。

現像装置１３Ｙ等の現像ローラには各色毎に予め設定された現像バイアスが印加されており、前記潜像は該現像ローラの位置を通過時にトナーで現像され、トナー像として可視化される。トナー像は、転写装置１０でベルト２に転写され、更に２次転写装置２１で記録紙に転写された後、定着装置５に送給される。フルカラープリント時はベルト上で４色のトナーが重ね合わされた後、記録紙に転写される。感光体１上に残留したトナーは、予備清掃装置でトナーの帯電をクリーニングし易い状態にし、クリーナ装置１２で除去・回収され、最後に、感光体１は、除電装置（不図示）で一様に０ボルト付近まで除電されて、次の画像形成サイクルに備える。

上記カラープリンタの画像形成タイミングは、ベルト２上の所定位置を基準として制御されている。ベルト２は、駆動ローラ１７、テンションローラ１８、バックアップローラ１９から成るローラ類に掛け渡されていて、テンションローラ１８によって所定の張力が与えられている。

駆動ローラ１７及びローラ１９の間には、基準位置を検知する反射型センサ１６０及び１６１が配置されている。反射型センサ１６０及び１６１は、ベルト２の外周面端部に設けられた反射テープ等のマーキングを検知してイメージ・トップ信号（以下、ＩＴＯＰ信号とする）を出力する。

前記感光体１の外周の長さとベルト２の周長は、１：ｎ（ｎは整数）で表される整数比になっている。このように設定しておくと、ベルト２が１周する間に、感光体１が整数回転し、ベルト１周前と全く同じ状態に戻るため、中間転写ベルト２上に４色を重ね合わせる際に（ベルトは４周回る）、感光体１の回転ムラによる色ズレを回避することが可能である
図２は、ドラム／中間転写体を用いた画像形成装置の概略図である。感光ドラム２０１と中間転写体２０２は、同一のステッピングモータ２０５で回転駆動される。２１２は基準信号を生成するためのセンサであり、中間転写体２０２に取り付けられたマークを検出して、検出信号を画像形成装置の制御部２１１に送る。

図示しないレーザ走査部において、感光ドラム上に画像信号に応じた潜像画像を形成する。そして、潜像画像をトナーで現像することで感光ドラム上には可視化されたトナー画像が形成される。現像器は、回転現像器２０７に入っており、現像色に応じて回転現像器は回転駆動され、所定の現像色の現像器を感光ドラムに当接する構成となっている。感光ドラム上に形成されたトナー画像、例えばマゼンダのトナー画像が形成され、中間転写体の基準信号に応じた中間転写体上の位置に一次転写ローラ部２０３で中間転写体２０２にトナー画像が転写される。この一連の画像形成制御は、センサ２１２で生成される中間転写体上の位置を表す基準信号を基に制御することで、中間転写体の所定位置にトナー画像を形成することができる。

更に、回転現像器２０７を回転させて現像色を変えることでシアン、イエロー、ブラックのトナー画像を感光ドラムで現像し、前記基準信号に応じて、感光ドラム２０１でトナー画像を現像し、このトナー画像を中間転写体に転写する。前記基準信号を基に中間転写体上にトナー画像を形成するために、中間転写体２０２上にはマゼンダ・シアン・イエロー・ブラックの４色のトナー画像が同じ位置に形成されカラー画像が形成される。

この中間転写体２０２上に可視化されたトナー画像を用紙上に転写するためには、２次転写ローラ部２０４においてトナー画像の先端と用紙上の画像先端部の位相を合わせるように用紙をレジローラ部２０８から用紙を搬送して、用紙上にトナー画像の転写を行う。この位相を合わせる制御も前記基準信号を基にレジローラ駆動開始タイミングを制御回路２１１で生成し用紙を搬送することで可能となる。更に、用紙上のトナー画像を永久画像とするためには、トナー画像に対して、熱更には圧力を与え用紙にトナーを定着させることが必要となる。

そこで、２次転写ローラ部２０４にて用紙に転写されたトナー画像は、定着前の用紙搬送部２０９により定着器２１０に搬送される。そして、定着器２１０を通し永久画像とする。この定着器２１０は、トナーを永久画像とさせ、主に所定の熱量を与えなければ用紙上の画像品位が極端に落ちてしまう。そこで、用紙の種類や、用紙上のトナー量に応じて定着速度を変えて、用紙の種類や用紙のトナー量によらず所定の熱量をトナー画像に与えられ構成となっている。

図４に本発明の画像形成装置のタイミング図を示す。

前述の感光ドラムへの潜像形成、トナーの現像、トナー画像の中間転写体への転写は画像形成のプロセス速度である速度１にて実行される。このため、ドラム／ＩＴＢモータは、図中４０６に示すように速度１で駆動される。感光ドラムに形成されたトナー画像の中間転写体への転写である一次転写が終了したタイミング４０４でドラム／ＩＴＢモータは、増速されて次のマークを検出し基準信号４０２を生成する前までに定着速度である速度２に減速される。ドラム／中間転写体モータは、ステッピングモータであるために、中間転写体の位置信号である基準信号検知から中間転写体１回転分の駆動パルス数は把握でき、次の基準信号までの区間で増速、減速するためにはステッピングモータの駆動パルス数を制御することで容易に制御可能である。

そして、所定の定着速度で回転された中間転写体の回転で基準信号が生成され、この基準信号を基にレジ駆動モータ４０３を駆動し用紙を給紙して、トナー画像を用紙に転写する。

図５に従来の制御と本発明の制御による画像形成のタイミング図を示す。

従来の画像形成制御に対して本発明の制御を用いることで、機器の構成を大幅に変更することなく、コストも同等で１枚当たりの画像形成を行う時間は、Δｔ（５０４）だけ短縮される。

＜実施の形態２＞
図６に中間転写体に画像を２面形成する場合のタイミング図を示す。

６０１は従来のドラム駆動の速度で画像形成中は速度一定である。６０２はＡ面の基準信号であり、この基準信号に応じて、感光ドラムにトナー画像が形成される。そして、一次転写位置で感光ドラム上のトナー画像が中間転写体上に転写される。６０４はＡ面の基準信号に応じてトナー画像が中間転写体上に一次転写された様子を示す。この一例の場合は、Ａ面のみにトナー画像を形成している例のために、Ｂ面には画像が形成されない。よって、Ｂ面の基準信号６０３も使用されない。

この例のように従来は、中間転写体上に中間転写体長の半分以下の小さな画像を形成する場合、Ａ面、Ｂ面の２面分形成しても、Ａ面若しくはＢ面の一方を形成しても画像形成に要する時間は変わらなかった。

そこで、本実施の形態は、Ａ面の感光ドラム上に形成されたトナー画像の中間転写体上への一次転写が終了したタイミングでドラム／ＩＴＢモータの駆動速度６０５を増速して次のＡ及びＢの使用基準信号マークが来る前に減速し画像形成速度にすることで、画像形成時間を短縮する。

図６Ａの点線で囲んだ部分の拡大図を図６Ｂに示す。

感光ドラム上のトナー画像を中間転写体上に転写する一次転写が終了したタイミング６０１でドラム／ＩＴＢモータの速度を速度１から速度２に増速する。又、基準信号６０９を生成する前にドラム／ＩＴＢモータの速度を速度２から速度１に源速する。この増減速により一定速度の場合よりも次の画像形成を行うための基準信号生成時間ｔ１（６１１）を短縮可能である。

本発明により、１枚の画像形成時間が従来の技術に対して、Δｔ（６０７）だけ短縮され、画像形成装置の生産性をコストを上げずに向上可能である。

制御部でのドラム／ＩＴＢモータの制御フローは以下の通りである。

ドラム／ＩＴＢモータが駆動されると、先ず速度１で回転駆動される。その後、一次転写位置でのトナー画像の転写が終了したかが判別されて、終了した場合は、ドラム／ＩＴＢモータの速度を速度１から速度２に増速して、ドラム／ＩＴＢモータ制御ルーチンから抜ける。。終了していない場合は、ドラム／ＩＴＢモータの速度が速度２かが判別される。速度１の場合は、何も制御せずドラム／ＩＴＢモータ制御ルーチンから抜ける。速度２の場合は、速度２から速度１への減速開始タイミングであるかが判別される。減速タイミングである場合は、ドラム／ＩＴＢモータを速度１に減速する。減速タイミングで無い場合は、何も制御せずドラム／ＩＴＢモータ制御ルーチンから抜ける。

本発明に係る画像形成装置の一例であるフルカラープリンタの構成図である。 ドラム／中間転写体を用いた画像形成装置の概略図 従来の画像形成装置の厚紙用紙に画像形成する場合のタイミング図 本発明の画像形成装置のタイミング図 従来の制御と本発明の制御による画像形成のタイミング図 中間転写体に画像を２面形成する場合のタイミング図 Ａ面、Ｂ面の２枚の画像を構成するための基準信号発生部を示す図

符号の説明

１ 感光体
１０ 転写帯電器
１２ クリーナ装置
１３ 色現像器
１４ 黒現像器
１００ 複写装置本体
１１７ 露光装置
１４２ ＲＤＦ
１５０ 定着器

Claims (3)

1. 感光ドラムで現像されたトナー画像を転写ベルトに転写し、転写ベルト上の画像を用紙に転写して画像を形成する画像形成装置において、
   感光ドラムと中間転写体を所定の画像形成速度で回転させる駆動手段と、
   中間転写体の基準位置での基準信号を生成する基準信号生成手段と、
   前記基準信号生成手段で生成された基準信号をもとに画像形成制御を行う画像形成手段と、
   用紙の種類又はトナー画像の種類に応じて定着速度を少なくとも２速以上持つ定着速度を制御する定着速度制御手段を有し、
   感光ドラムで現像されたトナー画像を転写ベルトに転写する第１の位置、用紙に中間転写体上のトナー画像を転写する第２の位置、前記所定の画像形成速度より遅い前記定着速度で定着する場合において、感光ドラム上のトナー画像の現像終了後、前記トナー画像の後端が前記第１の位置で中間転写体に転写終了後、転写ベルトの駆動速度を前記画像形成速度以上で駆動し、前記基準信号が生成される中間転写体の基準位置が前記第２の位置に到達するまで前記定着速度制御手段の前記定着速度に合わせることを特徴とする画像形成装置。
2. 感光ドラム上に現像したカラートナー画像を複数回、転写ベルト上の同じ位置に転写することでカラー画像を形成する画像形成装置であって、
   用紙の種類又はトナー画像の種類に応じて定着速度を、少なくとも２速以上持ち、感光ドラム上の複数の色トナーの１色分のトナー画像の現像終了後、トナー画像の後端が前記第１の位置で中間転写体に転写終了後、転写ベルト上のトナー画像先端が前記第１の位置まで転写ベルトの駆動速度を任意に変更可能なことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 転写ベルトの回転速度を任意に可変可能な画像形成装置であって、
   用紙の種類又はトナー画像の種類に応じて定着速度を、少なくとも２速以上持ち、転写ベルトは継ぎ目の無い無端ベルトであって、無端ベルトのベルト周長は、一般的なスモールサイズ紙（例えば、Ａ４、ＬＴＲ）の長さをα、画像形成装置が連続して用紙を給紙する場合の、前記第２位置での用紙の間隔をβとしたときに、少なくとも（２×α）＋（２×β）以上の長さを有し、
   感光ドラムで現像されたトナー画像を転写ベルトに転写する第１の位置、画像を形成する用紙のサイズが前記一般的なスモールサイズ以上の場合に、感光ドラム上で現像する複数の色トナーの内１色分のトナー画像の現像を行いトナー画像の後端が前記第１の位置で中間転写体に転写終了後、転写ベルト上のトナー画像先端が前記第１の位置まで転写ベルトの駆動速度を任意に変更可能なことを特徴とする画像形成装置。

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