JP3799245B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特にモノカラー画像形成モードとフルカラー画像形成モードで異なるプロセス速度を有する複写機、プリンター、ファクス等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に従来のフルカラー画像形成装置を示す。図１１は中間転写体を用いた画像形成装置である。この装置は第一の像担持体である感光体１０１を有し、この感光体１０１の周囲には回転方向に沿って上流から該感光体の表面を一様に帯電する一次帯電器１０２、画像信号に基づいて感光体１０１を露光して静電潜像を形成する画像露光器１０３、静電潜像にトナーを付着させて現像する現像器１０４、色現像器１０５が配置されている。色現像器１０５は３つの現像器が回転自在な回転体に配置され、回転体が回転することで現像器が感光体と対向して現像工程が行われる。
【０００３】
感光体１０１の現像位置下流には第二の像担持体として中間転写体１０６、除電器１１０、クリーナー１０９が配置されている。中間転写体１０６の下流には二次転写ベルトユニット１０７が配置され、二次転写ベルトユニット１０７の下流にはバイアス印加ローラー１１１が配置されている。二次転写ベルトユニット１０７は二次転写ベルト１０７ａ、転写ローラー１０７ｂ、駆動ローラー１０７ｃで構成されている。
【０００４】
二次転写ベルトユニット１０７から紙搬送方向の下流には定着器１０８が配置されている。この定着器１０８は一対のローラー１０８ａ，１０８ｂで一方または両方に内蔵されるヒーター１０８ｃを持ち、ローラー１０８ａ，１０８ｂは一定の圧力で互いに加圧されて定着ニップを形成している。そして、上記感光体１０１には一次転写高圧電源１１２（ＨＶＴ・Ｔ１）、転写ローラー１０７ｂには二次転写高圧電源１１３（ＨＶＴ・Ｔ２）、バイアス印加ローラー１１１には高圧バイアス電源１１４（ＨＶＴ・ＩＣＬ）が接続されている。
【０００５】
次にその画像形成工程を説明する。
【０００６】
コロナ帯電器やローラー帯電器などの一次帯電器１０２にＡＣバイアスとＤＣバイアスを印加することによって、感光体表面が一様に例えば−５５０Vに帯電される。帯電された感光体表面にレーザーやＬＥＤなどの画像露光器１０３によって画像パターンが露光されると、感光体表面の露光部の表面電位が−１５０V程度まで減衰し、露光部と未露光部には電位差が生じて画像パターンに応じた静電潜像が形成される。この静電潜像に対し、現像器１０４、色現像器１０５において現像することで、ネガ帯電性のトナーが露光部に付着し、トナー画像（可視画像）が形成される。
【０００７】
中間転写体１０６は一次転写部で感光体１０１と対向して一次転写ニップＮ１を形成している。一次転写部では中間転写体１０６に定電圧もしくは定電流でトナーと逆極性の電荷を付与している。例えば一次転写高圧電源１１２で電圧(一次転写バイアス：Ｔ１)を+３００Vの一定値で印加することで、感光体１０１上に現像されたトナー画像が中間転写体１０６に転写される。
【０００８】
フルカラー画像形成ではこの工程を複数色のトナーについて位置合わせをしながら繰り返すことで中間転写体１０６の表面に複数色の重なった画像が形成される。
【０００９】
次に二次転写部では中間転写体１０６と対向して二次転写ベルトユニット１０７が二次転写ニップＮ２を形成している。二次転写ベルト１０７ａにも定電圧もしくは定電流の電荷を付与するが、例えば二次転写高圧電源１１３でトナーと逆極性の電圧(二次転写バイアス：Ｔ２)を+１．５ｋＶの一定値で印加することで、中間転写体１０６上のマイナス極性に帯電した単色もしくは複数色のトナー画像を紙などの記録媒体（以下、紙、記録紙、被転写材などと称する）Ｐに転写させている。さらに二次転写ベルト１０７ａは二次転写バイアスで表面がプラスに帯電することによって、記録媒体Ｐを吸着搬送して定着器１１０に送り込む。
【００１０】
定着器１０８は一対のローラー１０８ａ，１０８ｂで一方または両方に内蔵されるヒーターや外部からの加熱手段１０８ｃを持ち、一対のローラー１０８ａ，１０８ｂは一定の圧力で互いに加圧されている。記録媒体Ｐが定着器１０８のローラー１０８ａ，１０８ｂ間を通過すると、熱と圧力によってトナー像は混色と同時に記録媒体Ｐ上に定着され、フルカラー画像が得られる。
【００１１】
上記画像形成装置は例えばＡ３用紙に出力可能なフルカラープリンタであり、中間転写体１０６の全周長はＡ３用紙の長辺方向の長さ以上に用意されているので、Ａ３よりも小さい例えばＡ４用紙に出力する際には中間転写体１０６の同一面内に２ページの画像形成が可能となっている。
【００１２】
このような１つの像担持体としての感光体１０１に対して複数色のトナー画像の形成と中間転写体１０６への一次転写を順次繰り返してフルカラー画像を得る画像形成装置においては、モノカラー画像形成モードのプロセス速度と４色のトナーを用いたフルカラー画像形成モードのプロセス速度が同一の場合は、白黒出力の生産性はフルカラー出力の生産性の４倍までにしか上がらなかった。
【００１３】
上記問題を解決すべく特開平１０−１７７２８３号公報記載の発明においては、白黒モード時のプロセス速度をフルカラーモードのプロセス速度よりも速くする方法が提案されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記解決方法では白黒画像とフルカラー画像を連続して出力する際に以下のような問題があった。
【００１５】
連続出力において、たとえば白黒画像形成に続いてフルカラー画像形成を行う場合に、感光体や中間転写体などの像担持体の回転速度を遅くするために駆動モーターの変速が必要であり、画像露光を一つのレーザースキャニングユニットを用いている場合には、スキャナーモーターの変速も必要であり、これらのモーターの回転が安定状態となるまでの待ち時間が必要となる。
【００１６】
また、感光体の変速に伴って感光体の一次帯電設定も変える必要があり、感光体の帯電電位が安定状態となるまでに例えば感光体一回転程度の前回転が必要である。
【００１７】
中間転写体の同一面内で２ページの画像を形成する際に１ページ目と２ページ目のプロセス速度を変えると、上記待ち時間や前回転を１ページ目と２ページ目の間に設けることになる。すなわち２ページの画像を形成するために必要な中間転写体の全周長を大きくしなければならない。
【００１８】
また、特開平８−３２０６０８号公報においては、二次転写以降のプロセス速度について単色時に速く、フルカラー時に遅くする方法が提案されているが、フルカラー画像形成に続いて白黒画像形成を行う場合には、被転写材への転写工程でフルカラー画像の転写された後にプロセス速度を速くして白黒画像の転写を行うと、白黒画像の転写された被転写材がフルカラー画像の転写された被転写材に追いついてしまう。これを回避するために十分な紙間を確保する必要があるが、その場合も中間転写体の全周長を大きくしなければならない。
【００１９】
本発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、モノカラー画像形成モードの生産性を向上しながら中間転写体や転写材担持体の全周長を必要最小限とし、中間転写体や転写材担持体のコスト、装置全体の小型化を実現する画像形成装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
感光体と、
複数色のトナーで現像して前記感光体上に画像を形成する複数の現像器と、
同一面内に複数の前記画像を形成可能な全周長を有する中間転写体と、
前記感光体に形成された前記画像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体上の前記画像を被転写材に転写する二次転写手段と、
を有し、前記被転写材に転写された前記画像を該被転写材上に定着して画像形成を行う画像形成装置において、
１種類のトナーを用いた第１プロセス速度でモノカラー画像を形成するモノカラー画像形成モード及び、複数色のトナーを用い、前記第１プロセス速度よりも遅い第２プロセス速度でフルカラー画像を形成するフルカラー画像形成モードを有し、
前記中間転写体の同一面内に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成して、連続的に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成する混載モード中のプロセス速度は、前記第２プロセス速度に固定されることを特徴とする画像形成装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について説明する。
【００２６】
［実施例１］
本発明による実施例ではネガプロセスを用いたフルカラーレーザービームプリンターについて説明する。図１は中間転写体を使用したフルカラーレーザービームプリンター（あるいは複写機など）の概略断面図であり、はじめに構成について説明する。
【００２７】
装置は第一の像担持体として感光体１を備えている。この感光体１は矢印方向に回転し、上流から感光体１の表面をマイナス極性に一様に帯電する一次帯電器２、画像信号に基づいて感光体１を露光して静電潜像を形成するレーザー露光装置３、静電潜像にトナーを付着させて現像する現像器４、色現像器５が配置されている。色現像器５は３つの現像器が回転自在な回転体に配置され、回転体が回転することで現像器が感光体と対向して現像工程が行われる。
【００２８】
感光体１の現像位置下流には第二の像担持体として中間転写体６、除電器１０、クリーナー９が配置されている。中間転写体６は円筒状でゴム、エラストマー、樹脂などからなるドラム形状またはベルト形状のものである。中間転写体６の下流には二次転写ベルトユニット７が配置され、二次転写部の下流にはバイアス印加ローラー１１が配置されている。二次転写ベルトユニット７は二次転写ベルト７ａ、転写ローラー７ｂ、駆動ローラー７ｃで構成されている。
【００２９】
二次転写ベルトユニット７から紙搬送方向の下流には定着器８が配置されている。この定着器８は一対のローラー８ａ，８ｂで一方または両方に内蔵されるヒーター８ｃを持ち、ローラー８ａ，８ｂは一定の圧力で互いに加圧されて定着ニップを形成している。そして、上記感光体１には一次転写手段としての一次転写高圧電源１２（ＨＶＴ・Ｔ１）、転写ローラー７ｂには二次転写手段としての二次転写高圧電源１３（ＨＶＴ・Ｔ２）、バイアス印加ローラー１１には高圧バイアス電源１４（ＨＶＴ・ＩＣＬ）が接続されている。
【００３０】
本実施例では色現像器５にイエロー（Y）、マゼンタ（M）、シアン（C）のトナーを用い、現像器４にブラックトナー（K）を用いた。これらのトナーのうち１種類のみを用いて単色画像を得るモノカラーモードではプロセス速度を２００mm／ｓｅｃとし、これらのトナーのうち複数のトナーを用いて多色画像を得るフルカラーモードではプロセス速度を１００mm／ｓｅｃとした。
【００３１】
本実施例の画像形成装置は図示していないコントローラにより制御されている。コントローラはプリンターの場合にパソコンなどのホストから送られてくるデータを展開してプリンタエンジンに送る、あるいは複写機の場合には原稿台から読み取った画像に所定の画像処理を行ってプリンタエンジンにデータを送る部分である。コントローラがプリンタエンジンに画像データを送る際に動作するカラーモードがフルカラーモードかモノカラーモードかの識別信号を送ることによってエンジンは動作を切り替えることが出来る。
【００３２】
本実施例では中間転写体６の同一面内にＡ４サイズを２ページ形成可能であり、複数プリント出力の際にコントローラから２ページ先までのカラーモード情報を送ることによって本発明を実現するものである。
【００３３】
そのフローチャートを図１２に示す。
【００３４】
例えばフルカラーモードでは、感光体１の表面は一次帯電器２によって−５５０Vに均一に帯電され、次いでレーザー露光装置３によって画像パターンが露光されて静電潜像が形成される。露光後の感光体１の表面は未露光部分電位（ＶＤ）が−５５０V、露光部分電位（ＶＬ）は−１５０Vとなる。現像器４、色現像器５の現像スリーブには−３５０Vの現像バイアスが印加されると、感光体１の表面電位の低いＶＬ部は負帯電性のネガトナーで現像され、静電潜像は顕像化する。
【００３５】
中間転写体６は第一の転写部材を兼ねていて、感光体１とほぼ等速で回転している。中間転写体６の芯金に一次転写高圧電源１２によって一次転写バイアス（Ｔ１）を+３００V印加すると、感光体１上のトナー像は一次転写ニップ部Ｎ１において、感光体１のＶＬ部と中間転写体６との４５０Vの電位差によって中間転写体６に転写される。上記工程をイエロー（Y）、マゼンタ（M）、シアン（C）、ブラック（K）の四色のトナーについて繰り返すことで中間転写体６上に四色の版が重なった画像が形成される。
【００３６】
次に二次転写ベルト７ａを中間転写体６に加圧して二次転写ニップＮ２を形成し、中間転写体６上の画像先端と同期させて紙などの記録媒体（以下、紙、記録紙、被転写材などと称する）Ｐを二次転写ニップに送り込む。そして二次転写ベルト７ａに二次転写高圧電源１３によって２次転写バイアス（Ｔ２）を＋１．５ｋＶ印加すると、トナー画像は記録媒体Ｐに転写される。トナー像の転写された記録媒体Ｐは定着器８に送り込まれる。記録紙Ｐが定着器８の一対のローラー８ａ，８ｂ間を通過すると、熱と圧力によってトナー像は混色と同時に紙Ｐに定着され、フルカラー画像が得られる。図２にその動作シーケンスと中間転写体６の回転数を示す。
【００３７】
モノカラーモードではプロセス速度を速くしたことに伴って一次帯電、現像条件、一次転写、二次転写条件等を最適化している。そして上記一次帯電、現像、一次転写の工程を一種類のトナーのみについて行っている。図３にその動作シーケンスと中間転写体６の回転数を示す。
【００３８】
本実施例では感光体１に直径φ６０mmのものを用い、中間転写体６に直径φ１８０mmのドラム形状の中間転写ドラムを用いている。中間転写体６の周長は５６７mmであり、同一面内にレター（ＬＴＲ）サイズ（８.５×１１インチ）２ページ分の画像形成が可能である。連続出力時の各ページの紙間（Ｌ１）を４５mmとし、レターサイズの画像領域を２１６mmとすると、
５６７−４５−２１６×２=９０mm
この残りの９０mmすなわち０.９秒はフルカラーモード出力時の色現像器５ａの切り替え時間、つまり中間転写体６が進む距離（Ｌ２）として使っている。
【００３９】
本実施例では中間転写体６の同一面内にフルカラーと白黒の画像（モノカラー）を連続形成する場合には、モノカラーモードのプロセス速度をフルカラーモードと同じ１００mm／秒とした。そのシーケンスと中間転写体６の回転数を図４に示す。例えば装置本体がフルカラー１枚と白黒画像１枚の画像信号を受け取ると、メインモータは１００mm／秒で回転し、１枚目のフルカラー画像についてイエロー、マゼンタ、シアンの各色に対する一次帯電、画像露光、現像、一次転写工程を行う。
【００４０】
次に同じプロセス速度のまま１枚目のフルカラー画像のブラックと２枚目の白黒画像のブラックを連続して一次帯電、現像、一次転写工程を行う。これにより中間転写体６上にフルカラーの画像と白黒の画像が形成される。次に二次転写ベルト７ａを中間転写体６に当接させて、二次転写ニップＮ２を形成して、二次転写高圧電源１３から転写バイアスを印加するとともに、被記録材Ｐを２枚連続して送り込むとそれぞれの画像は被記録材Ｐに転写される。
【００４１】
図５に示すように本発明を採用せずに、中間転写体６の同一面内に白黒画像とフルカラー画像をそれぞれのプロセス速度を変えて連続形成する従来方式の場合に必要な中間転写体６の周長を以下に計算する。感光体１の直径は同じくφ６０mmとし、フルカラーモード時に色現像器５の切り替えに必要な回転体の回転中に中間転写体６が進む距離（Ｌ２）を同じく９０mmとする。
【００４２】
プロセス速度が１００mm／秒から２００mm／秒に切り替わった後に感光体１の電位を安定させるために、感光体１を１回転させた場合に必要な中間転写体６の移動距離は６０π＝１８８mmとなる。２ページの紙間（Ｌ１）を上記値とした条件でレターサイズ２ページ形成するために必要な中間転写体６の周長は
である。
【００４３】
上記周長を持つ中間転写体６を用いた場合の画像形成装置の生産性を以下に計算する。
【００４４】
フルカラーモードにおいては中間転写体６の回転数が
（１００mm／秒×６０秒）÷７１０＝８.４５回転／分
であり、中間転写体６が４回転する毎にフルカラー画像が２枚出力可能なことから
８.４５÷４×２＝約４.２枚／分
である。
【００４５】
白黒モードでページ間隔（紙間）を４５mmとした場合
（２００mm／秒×６０秒）÷（２１６＋４５）＝約４６枚／分
と計算される。
【００４６】
これに対し、本実施例によって中間転写体６の周長を小さくすることが可能な場合の生産性は
（１００mm／秒×６０秒）÷５６７＝１０.５８回転／分
であり、中間転写体６が４回転する毎にフルカラー画像が２枚出力可能なことから
１０.５８÷４×２＝約５.２９枚／分
となりフルカラー出力の生産性を向上することが可能となった。
【００４７】
［参考例］
以下に参考例を示す。
【００４８】
本参考例における画像形成装置の説明図を図６に示す。本参考例では周長５７７mmの転写ドラム２０を転写材担持体として用いた例であり、一次帯電、画像露光、現像、転写工程を２００mm／秒のプロセス速度で処理を行っている。白黒モード（図８）では同じ２００mm／秒のプロセス速度で定着工程を行っている。またフルカラーモード（図９）においては、多色のトナーの定着性を確保するために１４０mm／ｓｅｃのプロセス速度で定着工程を行っている。
【００４９】
本参考例では転写ドラム２０の同一面内に２枚の被転写材Ｐを吸着し、フルカラーと白黒の画像を連続形成する場合（図９）には、定着のプロセス速度をフルカラーモードと同じ１４０mm／秒とした。例えば装置本体がフルカラー１枚と白黒画像１枚の画像信号を受け取ると、メインモータは２００mm／秒で回転し、１枚目のフルカラー画像についてイエロー、マゼンタ、シアンの各色に対する一次帯電、画像露光、現像、転写工程を行う。
【００５０】
次に同じプロセス速度のまま１枚目のフルカラー画像のブラックと２枚目の白黒画像のブラックを連続して一次帯電、現像、転写工程を行う。これにより、転写ドラム２０上の被転写材Ｐにそれぞれフルカラーの画像と白黒の画像が形成される。次にプロセス速度を１４０mm／秒に減速し被転写材Ｐを転写ドラム２０から分離し、定着器８に送り込む。
【００５１】
本発明を用いないで１枚目にフルカラー、２枚目に白黒の画像を形成し、それぞれの定着のプロセス速度を変えた従来方式の場合（図１０）、２枚目の白黒画像が転写された被転写材Ｐが１枚目のフルカラー画像が転写された被転写材Ｐの排出前に追いつかない様に両者の間隔を取っておく必要がある。
【００５２】
例えば転写から排出までの距離が２００ｍｍである場合、１４０ｍｍ／秒で搬送される１枚目のフルカラー画像の転写された被転写材Ｐの後端が転写後に排出されるまでの時間は１.４３秒である。これに対し２００ｍｍ／秒で搬送される２枚目の白黒画像の転写された被転写材Ｐが、転写後に排出されるまでの時間は１秒であるので、両者の差に相当する０.４３秒以上の紙間を設ける必要がある。
【００５３】
２枚目の搬送速度が２００ｍｍ／秒とすると、８６ｍｍの紙間（Ｌ１）が必要となる。色現像器５の切り替え中に中間転写体６の進む距離は、切り替え時間を０.５秒とすると２００ｍｍ／秒で画像形成している場合１００ｍｍ（Ｌ２）である。レターサイズ（ＬＴＲ）２枚を形成するために必要な転写ドラム２０の周長は
である。
【００５４】
これに対し本発明を用いた場合は紙間（Ｌ１）はさらに小さくすることが可能であり、実施例１と同等に４５ｍｍとした場合の転写ドラム２０の周長は
である。
【００５５】
フルカラー画像形成時には転写ドラム２０が４回転して１枚のフルカラー画像を形成しているため、転写ドラム２０の周長を小さくすることはファーストプリント時間を短くすることにも効果が得られる。例えば上記例ではプロセス速度１４０ｍｍ／秒で６１８mmの転写ドラム２０が４回転する時間は４.４秒に対して、５７７mmの転写ドラム２０が４回転する時間は４.１秒であり、プロセス速度を早くすることなく約０.３秒ファーストプリント出力時間の短縮が可能である。
【００５６】
なお、本参考例においては、フルカラーモードとブラックモードを例に説明しているがフルカラーモードに替えてレッド、ブルーなどの２つ以上の現像器を動作させて出力する多色モードや、ブラックモードに替えてイエロー、マゼンタ、シアンなどの単色カラープリントを行う場合においても本発明は有効である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１種類のトナーを用いた第１プロセス速度でモノカラー画像を形成するモノカラー画像形成モード及び、複数色のトナーを用い、前記第１プロセス速度よりも遅い第２プロセス速度でフルカラー画像を形成するフルカラー画像形成モードを有し、前記中間転写体の同一面内に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成して、連続的に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成する混載モード中のプロセス速度は、前記第２プロセス速度に固定されるように構成したので、フルカラー画像とモノカラー画像の混載時の問題を解消し、中間転写体または転写材担持体の小型化が可能となった。これにより中間転写体または転写材担持体のコストの低減、本体サイズの小型化が可能となる。さらにプロセス速度を上げることなくフルカラープリントの生産性、ファーストプリントの時間短縮が実現できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を用いた実施例１における画像形成装置の概略断面図
【図２】 実施例１のフルカラーモード動作の説明図
【図３】 実施例１のモノカラーモード動作の説明図
【図４】 実施例１のフルカラー、白黒連続モード動作の説明図
【図５】 従来方式のフルカラー、白黒連続モード動作の説明図
【図６】 参考例における画像形成装置の概略断面図
【図７】 参考例のフルカラーモード動作の説明図
【図８】 参考例のモノカラーモード動作の説明図
【図９】 参考例のフルカラー、白黒連続モード動作の説明図
【図１０】 従来方式のフルカラー、白黒連続モード動作の説明図
【図１１】 従来の画像形成装置の概略断面図
【図１２】 実施例１におけるフローチャート
【符号の説明】
１ 感光体
２ 一次帯電器
３ 露光器
４ ブラック現像器
５ 色現像器
６ 中間転写体
７ 二次転写部材
８ 定着器
１２ 一次転写高圧電源（一次転写手段）
１３ 二次転写高圧電源（二次転写手段）
２０ 転写ドラム
２１ 転写帯電器
２２ 吸着帯電器
２３ 分離帯電器
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特にモノカラー画像形成モードとフルカラー画像形成モードで異なるプロセス速度を有する複写機、プリンター、ファクス等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に従来のフルカラー画像形成装置を示す。図１１は中間転写体を用いた画像形成装置である。この装置は第一の像担持体である感光体１０１を有し、この感光体１０１の周囲には回転方向に沿って上流から該感光体の表面を一様に帯電する一次帯電器１０２、画像信号に基づいて感光体１０１を露光して静電潜像を形成する画像露光器１０３、静電潜像にトナーを付着させて現像する現像器１０４、色現像器１０５が配置されている。色現像器１０５は３つの現像器が回転自在な回転体に配置され、回転体が回転することで現像器が感光体と対向して現像工程が行われる。
【０００３】
感光体１０１の現像位置下流には第二の像担持体として中間転写体１０６、除電器１１０、クリーナー１０９が配置されている。中間転写体１０６の下流には二次転写ベルトユニット１０７が配置され、二次転写ベルトユニット１０７の下流にはバイアス印加ローラー１１１が配置されている。二次転写ベルトユニット１０７は二次転写ベルト１０７ａ、転写ローラー１０７ｂ、駆動ローラー１０７ｃで構成されている。
【０００４】
二次転写ベルトユニット１０７から紙搬送方向の下流には定着器１０８が配置されている。この定着器１０８は一対のローラー１０８ａ，１０８ｂで一方または両方に内蔵されるヒーター１０８ｃを持ち、ローラー１０８ａ，１０８ｂは一定の圧力で互いに加圧されて定着ニップを形成している。そして、上記感光体１０１には一次転写高圧電源１１２（ＨＶＴ・Ｔ１）、転写ローラー１０７ｂには二次転写高圧電源１１３（ＨＶＴ・Ｔ２）、バイアス印加ローラー１１１には高圧バイアス電源１１４（ＨＶＴ・ＩＣＬ）が接続されている。
【０００５】
次にその画像形成工程を説明する。
【０００６】
コロナ帯電器やローラー帯電器などの一次帯電器１０２にＡＣバイアスとＤＣバイアスを印加することによって、感光体表面が一様に例えば−５５０Vに帯電される。帯電された感光体表面にレーザーやＬＥＤなどの画像露光器１０３によって画像パターンが露光されると、感光体表面の露光部の表面電位が−１５０V程度まで減衰し、露光部と未露光部には電位差が生じて画像パターンに応じた静電潜像が形成される。この静電潜像に対し、現像器１０４、色現像器１０５において現像することで、ネガ帯電性のトナーが露光部に付着し、トナー画像（可視画像）が形成される。
【０００７】
中間転写体１０６は一次転写部で感光体１０１と対向して一次転写ニップＮ１を形成している。一次転写部では中間転写体１０６に定電圧もしくは定電流でトナーと逆極性の電荷を付与している。例えば一次転写高圧電源１１２で電圧(一次転写バイアス：Ｔ１)を+３００Vの一定値で印加することで、感光体１０１上に現像されたトナー画像が中間転写体１０６に転写される。
【０００８】
フルカラー画像形成ではこの工程を複数色のトナーについて位置合わせをしながら繰り返すことで中間転写体１０６の表面に複数色の重なった画像が形成される。
【０００９】
次に二次転写部では中間転写体１０６と対向して二次転写ベルトユニット１０７が二次転写ニップＮ２を形成している。二次転写ベルト１０７ａにも定電圧もしくは定電流の電荷を付与するが、例えば二次転写高圧電源１１３でトナーと逆極性の電圧(二次転写バイアス：Ｔ２)を+１．５ｋＶの一定値で印加することで、中間転写体１０６上のマイナス極性に帯電した単色もしくは複数色のトナー画像を紙などの記録媒体（以下、紙、記録紙、被転写材などと称する）Ｐに転写させている。さらに二次転写ベルト１０７ａは二次転写バイアスで表面がプラスに帯電することによって、記録媒体Ｐを吸着搬送して定着器１１０に送り込む。
【００１０】
定着器１０８は一対のローラー１０８ａ，１０８ｂで一方または両方に内蔵されるヒーターや外部からの加熱手段１０８ｃを持ち、一対のローラー１０８ａ，１０８ｂは一定の圧力で互いに加圧されている。記録媒体Ｐが定着器１０８のローラー１０８ａ，１０８ｂ間を通過すると、熱と圧力によってトナー像は混色と同時に記録媒体Ｐ上に定着され、フルカラー画像が得られる。
【００１１】
上記画像形成装置は例えばＡ３用紙に出力可能なフルカラープリンタであり、中間転写体１０６の全周長はＡ３用紙の長辺方向の長さ以上に用意されているので、Ａ３よりも小さい例えばＡ４用紙に出力する際には中間転写体１０６の同一面内に２ページの画像形成が可能となっている。
【００１２】
このような１つの像担持体としての感光体１０１に対して複数色のトナー画像の形成と中間転写体１０６への一次転写を順次繰り返してフルカラー画像を得る画像形成装置においては、モノカラー画像形成モードのプロセス速度と４色のトナーを用いたフルカラー画像形成モードのプロセス速度が同一の場合は、白黒出力の生産性はフルカラー出力の生産性の４倍までにしか上がらなかった。
【００１３】
上記問題を解決すべく特開平１０−１７７２８３号公報記載の発明においては、白黒モード時のプロセス速度をフルカラーモードのプロセス速度よりも速くする方法が提案されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記解決方法では白黒画像とフルカラー画像を連続して出力する際に以下のような問題があった。
【００１５】
連続出力において、たとえば白黒画像形成に続いてフルカラー画像形成を行う場合に、感光体や中間転写体などの像担持体の回転速度を遅くするために駆動モーターの変速が必要であり、画像露光を一つのレーザースキャニングユニットを用いている場合には、スキャナーモーターの変速も必要であり、これらのモーターの回転が安定状態となるまでの待ち時間が必要となる。
【００１６】
また、感光体の変速に伴って感光体の一次帯電設定も変える必要があり、感光体の帯電電位が安定状態となるまでに例えば感光体一回転程度の前回転が必要である。
【００１７】
中間転写体の同一面内で２ページの画像を形成する際に１ページ目と２ページ目のプロセス速度を変えると、上記待ち時間や前回転を１ページ目と２ページ目の間に設けることになる。すなわち２ページの画像を形成するために必要な中間転写体の全周長を大きくしなければならない。
【００１８】
また、特開平８−３２０６０８号公報においては、二次転写以降のプロセス速度について単色時に速く、フルカラー時に遅くする方法が提案されているが、フルカラー画像形成に続いて白黒画像形成を行う場合には、被転写材への転写工程でフルカラー画像の転写された後にプロセス速度を速くして白黒画像の転写を行うと、白黒画像の転写された被転写材がフルカラー画像の転写された被転写材に追いついてしまう。これを回避するために十分な紙間を確保する必要があるが、その場合も中間転写体の全周長を大きくしなければならない。
【００１９】
本発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、モノカラー画像形成モードの生産性を向上しながら中間転写体や転写材担持体の全周長を必要最小限とし、中間転写体や転写材担持体のコスト、装置全体の小型化を実現する画像形成装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の構成を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２１】
感光体と、
複数色のトナーで現像して前記感光体上に画像を形成する複数の現像器と、
同一面内に複数の前記画像を形成可能な全周長を有する中間転写体と、
前記感光体に形成された前記画像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体上の前記画像を被転写材に転写する二次転写手段と、
を有し、前記被転写材に転写された前記画像を該被転写材上に定着して画像形成を行う画像形成装置において、
１種類のトナーを用いた第１プロセス速度でモノカラー画像を形成するモノカラー画像形成モード及び、複数色のトナーを用い、前記第１プロセス速度よりも遅い第２プロセス速度でフルカラー画像を形成するフルカラー画像形成モードを有し、
前記中間転写体の同一面内に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成して、連続的に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成する混載モード中のプロセス速度は、前記第２プロセス速度に固定されることを特徴とする画像形成装置。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態について説明する。
【００２６】
［実施例１］
本発明による実施例ではネガプロセスを用いたフルカラーレーザービームプリンターについて説明する。図１は中間転写体を使用したフルカラーレーザービームプリンター（あるいは複写機など）の概略断面図であり、はじめに構成について説明する。
【００２７】
装置は第一の像担持体として感光体１を備えている。この感光体１は矢印方向に回転し、上流から感光体１の表面をマイナス極性に一様に帯電する一次帯電器２、画像信号に基づいて感光体１を露光して静電潜像を形成するレーザー露光装置３、静電潜像にトナーを付着させて現像する現像器４、色現像器５が配置されている。色現像器５は３つの現像器が回転自在な回転体に配置され、回転体が回転することで現像器が感光体と対向して現像工程が行われる。
【００２８】
感光体１の現像位置下流には第二の像担持体として中間転写体６、除電器１０、クリーナー９が配置されている。中間転写体６は円筒状でゴム、エラストマー、樹脂などからなるドラム形状またはベルト形状のものである。中間転写体６の下流には二次転写ベルトユニット７が配置され、二次転写部の下流にはバイアス印加ローラー１１が配置されている。二次転写ベルトユニット７は二次転写ベルト７ａ、転写ローラー７ｂ、駆動ローラー７ｃで構成されている。
【００２９】
二次転写ベルトユニット７から紙搬送方向の下流には定着器８が配置されている。この定着器８は一対のローラー８ａ，８ｂで一方または両方に内蔵されるヒーター８ｃを持ち、ローラー８ａ，８ｂは一定の圧力で互いに加圧されて定着ニップを形成している。そして、上記感光体１には一次転写手段としての一次転写高圧電源１２（ＨＶＴ・Ｔ１）、転写ローラー７ｂには二次転写手段としての二次転写高圧電源１３（ＨＶＴ・Ｔ２）、バイアス印加ローラー１１には高圧バイアス電源１４（ＨＶＴ・ＩＣＬ）が接続されている。
【００３０】
本実施例では色現像器５にイエロー（Y）、マゼンタ（M）、シアン（C）のトナーを用い、現像器４にブラックトナー（K）を用いた。これらのトナーのうち１種類のみを用いて単色画像を得るモノカラーモードではプロセス速度を２００mm／ｓｅｃとし、これらのトナーのうち複数のトナーを用いて多色画像を得るフルカラーモードではプロセス速度を１００mm／ｓｅｃとした。
【００３１】
本実施例の画像形成装置は図示していないコントローラにより制御されている。コントローラはプリンターの場合にパソコンなどのホストから送られてくるデータを展開してプリンタエンジンに送る、あるいは複写機の場合には原稿台から読み取った画像に所定の画像処理を行ってプリンタエンジンにデータを送る部分である。コントローラがプリンタエンジンに画像データを送る際に動作するカラーモードがフルカラーモードかモノカラーモードかの識別信号を送ることによってエンジンは動作を切り替えることが出来る。
【００３２】
本実施例では中間転写体６の同一面内にＡ４サイズを２ページ形成可能であり、複数プリント出力の際にコントローラから２ページ先までのカラーモード情報を送ることによって本発明を実現するものである。
【００３３】
そのフローチャートを図１２に示す。
【００３４】
例えばフルカラーモードでは、感光体１の表面は一次帯電器２によって−５５０Vに均一に帯電され、次いでレーザー露光装置３によって画像パターンが露光されて静電潜像が形成される。露光後の感光体１の表面は未露光部分電位（ＶＤ）が−５５０V、露光部分電位（ＶＬ）は−１５０Vとなる。現像器４、色現像器５の現像スリーブには−３５０Vの現像バイアスが印加されると、感光体１の表面電位の低いＶＬ部は負帯電性のネガトナーで現像され、静電潜像は顕像化する。
【００３５】
中間転写体６は第一の転写部材を兼ねていて、感光体１とほぼ等速で回転している。中間転写体６の芯金に一次転写高圧電源１２によって一次転写バイアス（Ｔ１）を+３００V印加すると、感光体１上のトナー像は一次転写ニップ部Ｎ１において、感光体１のＶＬ部と中間転写体６との４５０Vの電位差によって中間転写体６に転写される。上記工程をイエロー（Y）、マゼンタ（M）、シアン（C）、ブラック（K）の四色のトナーについて繰り返すことで中間転写体６上に四色の版が重なった画像が形成される。
【００３６】
次に二次転写ベルト７ａを中間転写体６に加圧して二次転写ニップＮ２を形成し、中間転写体６上の画像先端と同期させて紙などの記録媒体（以下、紙、記録紙、被転写材などと称する）Ｐを二次転写ニップに送り込む。そして二次転写ベルト７ａに二次転写高圧電源１３によって２次転写バイアス（Ｔ２）を＋１．５ｋＶ印加すると、トナー画像は記録媒体Ｐに転写される。トナー像の転写された記録媒体Ｐは定着器８に送り込まれる。記録紙Ｐが定着器８の一対のローラー８ａ，８ｂ間を通過すると、熱と圧力によってトナー像は混色と同時に紙Ｐに定着され、フルカラー画像が得られる。図２にその動作シーケンスと中間転写体６の回転数を示す。
【００３７】
モノカラーモードではプロセス速度を速くしたことに伴って一次帯電、現像条件、一次転写、二次転写条件等を最適化している。そして上記一次帯電、現像、一次転写の工程を一種類のトナーのみについて行っている。図３にその動作シーケンスと中間転写体６の回転数を示す。
【００３８】
本実施例では感光体１に直径φ６０mmのものを用い、中間転写体６に直径φ１８０mmのドラム形状の中間転写ドラムを用いている。中間転写体６の周長は５６７mmであり、同一面内にレター（ＬＴＲ）サイズ（８.５×１１インチ）２ページ分の画像形成が可能である。連続出力時の各ページの紙間（Ｌ１）を４５mmとし、レターサイズの画像領域を２１６mmとすると、
５６７−４５−２１６×２=９０mm
この残りの９０mmすなわち０.９秒はフルカラーモード出力時の色現像器５ａの切り替え時間、つまり中間転写体６が進む距離（Ｌ２）として使っている。
【００３９】
本実施例では中間転写体６の同一面内にフルカラーと白黒の画像（モノカラー）を連続形成する場合には、モノカラーモードのプロセス速度をフルカラーモードと同じ１００mm／秒とした。そのシーケンスと中間転写体６の回転数を図４に示す。例えば装置本体がフルカラー１枚と白黒画像１枚の画像信号を受け取ると、メインモータは１００mm／秒で回転し、１枚目のフルカラー画像についてイエロー、マゼンタ、シアンの各色に対する一次帯電、画像露光、現像、一次転写工程を行う。
【００４０】
次に同じプロセス速度のまま１枚目のフルカラー画像のブラックと２枚目の白黒画像のブラックを連続して一次帯電、現像、一次転写工程を行う。これにより中間転写体６上にフルカラーの画像と白黒の画像が形成される。次に二次転写ベルト７ａを中間転写体６に当接させて、二次転写ニップＮ２を形成して、二次転写高圧電源１３から転写バイアスを印加するとともに、被記録材Ｐを２枚連続して送り込むとそれぞれの画像は被記録材Ｐに転写される。
【００４１】
図５に示すように本発明を採用せずに、中間転写体６の同一面内に白黒画像とフルカラー画像をそれぞれのプロセス速度を変えて連続形成する従来方式の場合に必要な中間転写体６の周長を以下に計算する。感光体１の直径は同じくφ６０mmとし、フルカラーモード時に色現像器５の切り替えに必要な回転体の回転中に中間転写体６が進む距離（Ｌ２）を同じく９０mmとする。
【００４２】
プロセス速度が１００mm／秒から２００mm／秒に切り替わった後に感光体１の電位を安定させるために、感光体１を１回転させた場合に必要な中間転写体６の移動距離は６０π＝１８８mmとなる。２ページの紙間（Ｌ１）を上記値とした条件でレターサイズ２ページ形成するために必要な中間転写体６の周長は
【００４３】
上記周長を持つ中間転写体６を用いた場合の画像形成装置の生産性を以下に計算する。
【００４４】
フルカラーモードにおいては中間転写体６の回転数が
（１００mm／秒×６０秒）÷７１０＝８.４５回転／分
であり、中間転写体６が４回転する毎にフルカラー画像が２枚出力可能なことから
８.４５÷４×２＝約４.２枚／分
である。
【００４５】
白黒モードでページ間隔（紙間）を４５mmとした場合
（２００mm／秒×６０秒）÷（２１６＋４５）＝約４６枚／分
と計算される。
【００４６】
これに対し、本実施例によって中間転写体６の周長を小さくすることが可能な場合の生産性は
（１００mm／秒×６０秒）÷５６７＝１０.５８回転／分
であり、中間転写体６が４回転する毎にフルカラー画像が２枚出力可能なことから
１０.５８÷４×２＝約５.２９枚／分
となりフルカラー出力の生産性を向上することが可能となった。
【００４７】
［参考例］
以下に参考例を示す。
【００４８】
本参考例における画像形成装置の説明図を図６に示す。本参考例では周長５７７mmの転写ドラム２０を転写材担持体として用いた例であり、一次帯電、画像露光、現像、転写工程を２００mm／秒のプロセス速度で処理を行っている。白黒モード（図８）では同じ２００mm／秒のプロセス速度で定着工程を行っている。またフルカラーモード（図９）においては、多色のトナーの定着性を確保するために１４０mm／ｓｅｃのプロセス速度で定着工程を行っている。
【００４９】
本参考例では転写ドラム２０の同一面内に２枚の被転写材Ｐを吸着し、フルカラーと白黒の画像を連続形成する場合（図９）には、定着のプロセス速度をフルカラーモードと同じ１４０mm／秒とした。例えば装置本体がフルカラー１枚と白黒画像１枚の画像信号を受け取ると、メインモータは２００mm／秒で回転し、１枚目のフルカラー画像についてイエロー、マゼンタ、シアンの各色に対する一次帯電、画像露光、現像、転写工程を行う。
【００５０】
次に同じプロセス速度のまま１枚目のフルカラー画像のブラックと２枚目の白黒画像のブラックを連続して一次帯電、現像、転写工程を行う。これにより、転写ドラム２０上の被転写材Ｐにそれぞれフルカラーの画像と白黒の画像が形成される。次にプロセス速度を１４０mm／秒に減速し被転写材Ｐを転写ドラム２０から分離し、定着器８に送り込む。
【００５１】
本発明を用いないで１枚目にフルカラー、２枚目に白黒の画像を形成し、それぞれの定着のプロセス速度を変えた従来方式の場合（図１０）、２枚目の白黒画像が転写された被転写材Ｐが１枚目のフルカラー画像が転写された被転写材Ｐの排出前に追いつかない様に両者の間隔を取っておく必要がある。
【００５２】
例えば転写から排出までの距離が２００ｍｍである場合、１４０ｍｍ／秒で搬送される１枚目のフルカラー画像の転写された被転写材Ｐの後端が転写後に排出されるまでの時間は１.４３秒である。これに対し２００ｍｍ／秒で搬送される２枚目の白黒画像の転写された被転写材Ｐが、転写後に排出されるまでの時間は１秒であるので、両者の差に相当する０.４３秒以上の紙間を設ける必要がある。
【００５３】
２枚目の搬送速度が２００ｍｍ／秒とすると、８６ｍｍの紙間（Ｌ１）が必要となる。色現像器５の切り替え中に中間転写体６の進む距離は、切り替え時間を０.５秒とすると２００ｍｍ／秒で画像形成している場合１００ｍｍ（Ｌ２）である。レターサイズ（ＬＴＲ）２枚を形成するために必要な転写ドラム２０の周長は
【００５４】
これに対し本発明を用いた場合は紙間（Ｌ１）はさらに小さくすることが可能であり、実施例１と同等に４５ｍｍとした場合の転写ドラム２０の周長は
【００５５】
フルカラー画像形成時には転写ドラム２０が４回転して１枚のフルカラー画像を形成しているため、転写ドラム２０の周長を小さくすることはファーストプリント時間を短くすることにも効果が得られる。例えば上記例ではプロセス速度１４０ｍｍ／秒で６１８mmの転写ドラム２０が４回転する時間は４.４秒に対して、５７７mmの転写ドラム２０が４回転する時間は４.１秒であり、プロセス速度を早くすることなく約０.３秒ファーストプリント出力時間の短縮が可能である。
【００５６】
なお、本参考例においては、フルカラーモードとブラックモードを例に説明しているがフルカラーモードに替えてレッド、ブルーなどの２つ以上の現像器を動作させて出力する多色モードや、ブラックモードに替えてイエロー、マゼンタ、シアンなどの単色カラープリントを行う場合においても本発明は有効である。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、１種類のトナーを用いた第１プロセス速度でモノカラー画像を形成するモノカラー画像形成モード及び、複数色のトナーを用い、前記第１プロセス速度よりも遅い第２プロセス速度でフルカラー画像を形成するフルカラー画像形成モードを有し、前記中間転写体の同一面内に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成して、連続的に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成する混載モード中のプロセス速度は、前記第２プロセス速度に固定されるように構成したので、フルカラー画像とモノカラー画像の混載時の問題を解消し、中間転写体または転写材担持体の小型化が可能となった。これにより中間転写体または転写材担持体のコストの低減、本体サイズの小型化が可能となる。さらにプロセス速度を上げることなくフルカラープリントの生産性、ファーストプリントの時間短縮が実現できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を用いた実施例１における画像形成装置の概略断面図
【図２】 実施例１のフルカラーモード動作の説明図
【図３】 実施例１のモノカラーモード動作の説明図
【図４】 実施例１のフルカラー、白黒連続モード動作の説明図
【図５】 従来方式のフルカラー、白黒連続モード動作の説明図
【図６】 参考例における画像形成装置の概略断面図
【図７】 参考例のフルカラーモード動作の説明図
【図８】 参考例のモノカラーモード動作の説明図
【図９】 参考例のフルカラー、白黒連続モード動作の説明図
【図１０】 従来方式のフルカラー、白黒連続モード動作の説明図
【図１１】 従来の画像形成装置の概略断面図
【図１２】 実施例１におけるフローチャート
【符号の説明】
１ 感光体
２ 一次帯電器
３ 露光器
４ ブラック現像器
５ 色現像器
６ 中間転写体
７ 二次転写部材
８ 定着器
１２ 一次転写高圧電源（一次転写手段）
１３ 二次転写高圧電源（二次転写手段）
２０ 転写ドラム
２１ 転写帯電器
２２ 吸着帯電器
２３ 分離帯電器
Claims (1)
- 感光体と、
複数色のトナーで現像して前記感光体上に画像を形成する複数の現像器と、
同一面内に複数の前記画像を形成可能な全周長を有する中間転写体と、
前記感光体に形成された前記画像を前記中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体上の前記画像を被転写材に転写する二次転写手段と、
を有し、前記被転写材に転写された前記画像を該被転写材上に定着して画像形成を行う画像形成装置において、
１種類のトナーを用いた第１プロセス速度でモノカラー画像を形成するモノカラー画像形成モード及び、複数色のトナーを用い、前記第１プロセス速度よりも遅い第２プロセス速度でフルカラー画像を形成するフルカラー画像形成モードを有し、
前記中間転写体の同一面内に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成して、連続的に前記モノカラー画像と前記フルカラー画像を形成する混載モード中のプロセス速度は、前記第２プロセス速度に固定されることを特徴とする画像形成装置。
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