JP4047046B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に電子写真方式の複写機、プリンタに関し、特に、複数の像担持体としての感光体と中間転写体とを備え、小型、低価格、高速ファーストプリント、高速連続プリントを実現する画像形成装置に関する物である。
【０００２】
【従来の技術】
従来像担持体である複数の感光体を用いた画像形成装置には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に感光体及び現像手段である現像器を含めた画像形成部を有し、各画像形成部で形成された現像剤像（トナー像）を重ね合わせてフルカラー画像を生成するタンデム型のカラー画像形成装置が主流となっている。
【０００３】
こうしたタンデム方式の画像形成装置は、単位時間当たりのプリント枚数を多く出来る一方で、画像形成部を複数持たなければならないことから、構成が複雑で、小型化、低価格化が困難であるといった問題を有している。
【０００４】
そこで、上述の問題を解決する構成として、基本的に２個の像担持体である感光体と４個の現像手段である現像器と中間転写体を有する以下の（１）〜（４）に記載する構成の画像形成装置が考案され、実用化されている。
【０００５】
（１）特開平４−２０４８７１号公報に開示されたように、２つの感光体と１つの中間転写体を備え、２つの感光体で第一色、第二色に対応した現像剤像（トナー像）を形成し、中間転写体に各トナー像を重ねて転写した後に、更に、それぞれの感光体で第三色、第四色のトナー像を形成して、前述の中間転写体上のトナー像に更に重ねて転写し、以上のようにして得られたトナー像を転写材に転写、定着することで、フルカラー画像を得る提案もなされている。
【０００６】
図７は上述の従来例の構成を示しており、２個の感光体１ａ、１ｂ、感光体１ａ周囲に備えられた２個の現像器２ａ、２ｂ、感光体１ｂ周囲に備えられた２個の現像器２ｃ、２ｄ、を有している。先ず、感光体１ａに第一色であるイエロー色の現像剤（トナー）を収容した現像器２ａ、感光体１ｂに第２色であるマゼンタトナーを収容した現像器２ｃより、それぞれの感光体上の静電潜像が現像され、ベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）３にこの２つの色のトナー像を重ねて転写した後、中間転写ベルト３を一周させて、感光体１ａ上にイエロートナー像及びマゼンタトナー像と同様に、現像器２ｂにより形成されたシアントナー像、現像器２ｄより形成されたブラックトナー像がそれぞれ先のイエロートナー像とマゼンタトナー像の複合トナー像に重ねられる。中間転写ベルト３上に形成された４色の複合トナー像は、二次転写手段１４により転写材カセット５、６から搬送された転写材に二次転写され、定着器４によって、転写されたトナー像が転写材に固着される。
【０００７】
この方式の画像形成装置は、前述したタンデム型に比して比較的簡単な構成で、且つ、比較的低価格を実現できる構成でありながら、単位時間あたりのプリント枚数もタンデム方式のものに対して１／２まで向上できるといった特徴を有している。
【０００８】
（２）その他の構成として、更に、特開平８−１２３１２３号公報に開示されたような構成のドラム状の中間転写体（中間転写ドラム）を用いる画像形成装置がある。こうした構成について図８を用いて説明すると、２つの感光体１ａ、１ｂに１つの中間転写ドラム７を設けて、それぞれの感光体１ａ、１ｂに複数色の重ねあわせによるトナー像を形成し、それぞれの感光体１ａ、１ｂに形成されたトナー像を中間転写ドラム７上に重ねて転写することで、先に説明した、図７にて説明した２個の感光体と４個の現像器と中間転写ベルトを設けた画像形成装置と同様の効果を高画質、長寿命で享受する方法が提案されている。
【０００９】
（３）又、特開２０００−３５２８５４号公報に開示された構成の画像形成装置について、図９を用いて説明すると、２つの感光体１ａ、１ｂと１つの中間転写体３、更に、４つの現像器Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋを備えた現像切り替え手段である１つの回転現像装置８を備え、現像器を２つずつ、感光体１ａ、１ｂのそれぞれに対向させてトナー像を形成するように構成し、装置の小型化を図る提案もなされている。
【００１０】
（４）又、特開２０００−３３８７３９号公報に開示された構成の画像形成装置について図１０を用いて説明すると、１つの中間転写体３を挟むように２つの感光体１ａ、１ｂを配置し、それぞれの感光体１ａ、１ｂに現像する二つの黒色現像器２ｄ、２ｄ’を備える事で、白黒画像のプリント生産性を向上する提案もなされている。又、数を増やす現像器はブラックと限定されず、現像器２ａ〜２ｄのいずれかと同色のトナーを収容する現像器を増やして、画像形成を行なうものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した（１）〜（４）のような構成の従来の電子写真装置においては、以下のような問題を有していた。
【００１２】
（１）図７に示した画像形成装置では、中間転写ベルト３を２つのローラ３１、３２で巻架することによって形成される水平なベルト面ｔに感光体１ａ、１ｂを有する２つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂを並べて配置しており、この２つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂが、感光体１ａ、１ｂ以外に帯電手段１０ａ、１０ｂ、現像手段２ａ〜２ｄ等を含んでいることから前記中間転写ベルト３の水平面ｔには長さが必要であり、且つ、この水平面ｔが転写材の搬送方向に対して平行に配されている為、転写材の搬送経路が長くなる傾向がある。その結果、１枚目のプリント出力時間（ＦＣＯＴ）がかかるといった問題がある。
【００１３】
図７に示す画像形成装置では、同上にして中間転写ベルト３全体の長さも長くなる為、中間転写ベルト３の一回転に要する時間も長くなり、単位時間あたりのプリント枚数が少なく制限される（連続プリント速度が低下する）といった問題がある。
【００１４】
（２）図８に示した画像形成装置では、中間転写ドラム７が形成するトナー像の最大サイズを確保する必要のある一方で、ドラム形状を構成している為、中間転写体７が装置内で占める体積が大きくなり、小型化の障害となる。
【００１５】
（３）図９に示した画像形成装置では、一つの回転現像装置８を用いて、２つの感光体１ａ、１ｂにトナー像形成を行う構成となっているため、一方の感光体１ａ（又は１ｂ）でのトナー像の形成が終了しても、他方の感光体１ｂ（又は１ａ）でのトナー像の形成が終わるまで感光体１ａにおいて現像器を交換することはできず、これによって更に単位時間あたりのプリント枚数を低下させるといった問題がある。
【００１６】
更に、図９に示した画像形成装置では、２つの感光体１ａ、１ｂと回転現像装置８、及び、中間転写体３とによって囲まれた狭いスペースに、トナー像を形成する為の潜像形成手段（不図示）を配置する必要があり、感光体１ａ、１ｂへの光の照射がＬＥＤ等の小型な手段に限定される為、レーザーとポリゴンミラーを用いる高速な照射手段を利用することが不可能であり、単位時間あたりのプリント枚数を多く出来ないといった問題がある。
【００１７】
又、更に、同上にして、感光体１ａ、１ｂへの光の照射手段を配置する為に、２つの感光体１ａ、１ｂ間距離を広くとろうとすると、中間転写ベルト３が大型化し、中間転写ベルト３が１回転に要する時間が長くなり、ここでも、単位時間あたりのプリント枚数を低下させるといった問題がある。
【００１８】
（４）図１０に示した画像形成装置では、直線状に張られた無端状の中間転写ベルト３を挟むように２つの感光体１ａ、１ｂが配置されている為、２つの感光体を結ぶ中間転写ベルト３の長さが長くなり、その結果４色のトナー像を重ねあわせるのに時間がかかり、これによっても、ＦＣＯＴが長くなるといった問題がある。
【００１９】
（５）従来例（１）〜（４）に記載したこれら従来例の画像形成装置においては、各感光体での画像形成は中間転写体上での画像位置が合うように各画像形成部の制御が行なわれる為、画像形成に用いられる高圧電源の制御もそれぞれのタイミングで行われ、これにより、画像形成に関わるソフト開発の負担が増大するばかりでなく、感光体の数に合わせて、必要になる高圧電源の数も増大し、小型化、低価格化の妨げになるといった問題がある。
【００２０】
更に、同上にして、画像形成のタイミングが異なることにより、前述の高圧電源を含む画像形成に絡む駆動系のタイミングも異なる為、それぞれの駆動に伴なう電源電圧の変動や、機械的振動により、形成中の画像に帯び状の斑が出来るなど画像品質の低下を招く危険がある。又、前述の画像品質の低下を防ぐ為に装置の開発負担が増大するといった問題がある。
【００２１】
従って、本発明の目的は、複数の像担持体と中間転写体とを備えた画像形成装置において、装置本体を大型化させることなく、低コストで、しかも１枚目プリント出力時間（ＦＣＯＴ）が長くなることや単位当たりのプリント枚数が低下することもなく、良好な画像を形成できる画像形成装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、表面に現像剤像が形成される第一の像担持体及び第二の像担持体と、前記第一と第二の像担持体で形成された現像剤像が一次転写される中間転写体と、第一の一次転写位置において前記第一の像担持体から前記中間転写体に現像剤像を一次転写させる第一の一次転写手段と、第二の一次転写位置において前記第二の像担持体から前記中間転写体に現像剤像を転写させる第二の一次転写手段と、前記第一及び第二の一次転写手段へ電圧を与える電源と、前記中間転写体に一次転写された現像剤像を転写材上に二次転写する二次転写手段と、を有し、前記中間転写体上の現像剤像に重なる様に、前記第一及び第二の一次転写位置で一次転写が繰り返される画像形成装置において、
前記中間転写体が２つの現像剤像を保持することが可能であって、
前記中間転写体が２つの現像剤像を保持する場合には、前記第一の一次転写位置で前記中間転写体に一次転写された１つ目の現像剤像に重なる様に第二の一次転写位置で一次転写が開始されると同時に、第一の一次転写位置で２つ目の現像剤像の一次転写が開始され、
前記中間転写体の移動方向における前記第一の一次転写位置から前記第二の一次転写位置までの部分の長さが、それ以外の部分の長さと略等しい長さであって、
対向する前記第一又は第二の像担持体上に現像剤像を形成する複数の現像手段を保持し、保持した該複数の現像手段のうちいずれかひとつを前記第一又は第二の像担持体に選択的に対向させる現像切り替え手段が、前記第一及び第二の像担持体の周囲に設けられ、前記第一の像担持体周囲の前記現像切り替え手段と、前記第二の像担持体周囲の前記現像切換手段と、が共通の駆動手段からの動力切換により動作することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２３】
本発明の一実施態様によると、更に、前記第一と第二の像担持体のそれぞれの周囲に、像担持体を帯電する帯電手段を備え、前記帯電手段、前記現像手段のうち少なくとも一種類の手段が、前記第一と第二の像担持体とにおいて同じタイミングで動作する。
【００２４】
本発明の他の実施態様によると、前記同じタイミングで動作する手段に対して、前記第一と第二の像担持体とで共通の電源出力が供給される。
【００２６】
本発明の他の実施態様によると、前記中間転写体に転写された現像剤像を転写材に転写する二次転写手段を有し、又、前記中間転写体に当接する位置が、該中間転写体移動方向で上流側から下流側に向かって、前記第一の一次転写手段、前記第二の一次転写手段、前記二次転写手段の順に配置され、前記中間転写体の前記第二の一次転写手段と前記二次転写手段との間の長さが、前記第一の一次転写手段と前記二次転写手段との間の長さよりも短い。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２８】
実施例１
本発明を実施する、本実施例における画像形成装置の構成図を図１に示す。
【００２９】
本実施例における画像形成装置は、図１に示すように、（Ａ）それぞれ光に反応してその表面の導電状態を変化する、第一の像担持体である感光体１ａ、第二の像担持体である感光体１ｂ、（Ｂ）感光体１ａ、１ｂ表面に形成される静電潜像を、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像剤（トナー）により可視化する第一の現像手段であり感光体１ａ周囲に設けられた現像器２ａ、第二の現像手段であり感光体１ｂ周囲に設けられた現像器２ｂ、第三の現像手段であり感光体１ａ周囲に設けられた現像器２ｃ、第四の現像手段であり感光体１ｂ周囲に設けられた現像器２ｄ、（Ｃ）感光体１ａ、１ｂ上に形成された現像剤像（トナー像）が転写されるベルト状に構成された中間転写体３、（Ｄ）感光体１ａに形成されたトナー像を中間転写体３に転写させる為の第一の転写手段である一次転写ローラ１３ａ、及び感光体１ｂに形成されたトナー像を前記中間転写体３に転写させる為の第二の転写手段である一次転写ローラ１３ｂである一次転写手段、を備える。
【００３０】
そして、更に、上記（Ａ）感光体１ａ、１ｂ（Ｂ）現像器２ａ〜２ｄ（Ｃ）中間転写体３、（Ｄ）一次転写ローラ１３ａ、１３ｂに加え、（Ｅ）転写材に転写されたトナー像を転写材に熱と圧力とによって定着する定着器４、（Ｆ）トナー像が転写される前の転写材が格納される転写材カセット５、６、（Ｇ）感光体１ａ、１ｂの表面を一様に帯電する為の帯電手段である一次帯電ローラ１０ａ、１０ｂ、（Ｈ）形成すべき画像情報に応じた光の照射を行なう為にレーザー光Ｌの反射によって二方向のレーザー走査を行なうポリゴンミラー１１、及び該ポリゴンミラー１１からのレーザー走査光Ｌを反射して感光体１ａ，１ｂに導くミラー１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ等を含む感光体１ａ、１ｂ上に静電潜像を形成する潜像形成手段、（Ｉ）中間転写体３上に転写されたトナー像を転写材カセット５或いは６から取り出される転写材上に転写する二次転写手段である二次転写ローラ１４、（Ｊ）二次転写ローラ１４の位置から定着器４に転写材を搬送する転写材搬送ベルト１５、及び（Ｋ）各感光体１ａ、１ｂ周囲に配置されたそれぞれ感光体１ａ、１ｂ上に残ったトナーを回収するクリーナー１６ａ、１６ｂ、以上（Ｅ）〜（Ｋ）の装置にて構成されている。
【００３１】
尚、（Ｃ）にて前述の中間転写体３は、本実施例においては、想定される転写材の最大サイズの現像剤像（トナー像）を１面分、保持できる大きさで、特に、無端状に構成された中間転写体３の一周分の長さが、この最大サイズの長手方向となるように構成されている。
【００３２】
以上の構成において、次に動作説明を行うが、説明にあたって、本実施例においては、まず、転写材の想定最大サイズがＡ３サイズの場合について説明することとする。このＡ３のサイズの画像形成は後に説明する図２のタイミングチャートに従って行われる。
【００３３】
プリントの開始が指示されると、各感光体１ａ、１ｂ、各一次帯電ローラ１０ａ、１０ｂ、中間転写体３、各現像器２ａ〜２ｄ内の現像スリーブが所定の回転・移動動作を始める。続いて、一次帯電ローラ１０ａ、１０ｂに所定の高圧電力が供給され、これによって、各感光体１ａ、１ｂの表面が一様に帯電される。
【００３４】
帯電された各感光体１ａ、１ｂには、ポリゴンミラー１１からのレーザー走査光Ｌが各ミラー１２ａ〜１２ｄの働きにより照射され、この照射に基づいて、各感光体１ａ、１ｂ表面の帯電状態が変わることによって静電潜像が形成される。
【００３５】
ここで、プリントが指示されて、最初の静電潜像の形成が始まるときは、感光体１ａのみが潜像形成動作を始め、感光体１ｂには静電潜像形成が始まらない構成となっており、又、この一回目の静電潜像の形成は、イエロー画像に対応した情報に基づいて行われる。続いて、感光体１ａに形成された静電潜像は、第一の現像手段である現像器２ａの働きによりイエローのトナーで現像され、感光体１ａの表面上にはイエローのトナー像が形成される。
【００３６】
該イエローのトナー像は、第一の転写位置である、感光体１ａに対向した第一の一次転写ローラ１３ａ部において、該ローラ１３ａに供給される高圧電力の作用によって中間転写体３に転写され、中間転写体３の回転移動によって、第二の転写位置である、感光体１ｂに対向した第二の一次転写ローラ１３ｂ部まで搬送される。
【００３７】
一方、感光体１ａでのイエローのトナー像の形成がおよそ半分ほど終了すると、感光体１ｂでは、第二の現像手段である現像器２ｂによってマゼンタのトナー像の形成が開始される。
【００３８】
マゼンタのトナー像は、中間転写体３によって搬送されるイエローのトナー像と位置合わせされて、第二の一次転写ローラ１３ｂに供給される高圧電力の作用により、中間転写体３上のイエローのトナー像に重ねられて転写される。
【００３９】
続いて、イエローのトナー像の形成が終了し、マゼンタのトナー像の形成がおよそ半分ほど終了すると、感光体１ａでは第三の現像手段である現像器２ｃによって、シアンのトナー像の形成が開始される。
【００４０】
シアンのトナー像は、中間転写体３によって搬送されるイエローとマゼンタとが重なり合った前述のトナー像と位置合わせされて、第一の一次転写ローラ１３ａに供給される高圧電力の作用により、中間転写体３上のトナー像に重ねられて転写される。
【００４１】
更に、マゼンタのトナー像の形成が終了し、シアンのトナー像の形成がおよそ半分ほど終了すると、感光体１ｂでは第四の現像手段である現像器２ｄによるブラックのトナー像の形成が開始される。
【００４２】
ブラックのトナー像は、中間転写体３によって搬送されるイエローとマゼンタとシアンとが重なり合った前述のトナー像と位置合わせされて、第二の一次転写ローラ１３ｂに供給される高圧電力の作用により、中間転写体３上のトナー像に重ねられて転写される。
【００４３】
以上の工程を経て、中間転写体３上には４色のトナーが重ねられたフルカラーのトナー像が形成され、転写材カセット５又は６から給紙、搬送されるＡ３サイズの転写材に、二次転写ローラ１４部で、該ローラに供給される高圧電力の作用によって転写される。尚、フルカラーのトナー像が転写された転写材は、搬送ベルト１５により定着器４に搬送され、前記トナー像は、該定着器４からの熱と圧力により前記転写材に定着される。
【００４４】
以上の動作におけるトナー像の形成過程をタイミングチャートで図２に示す。ここで、イエロー転写及びシアン転写のタイミングが、第一の転写位置における、感光体１ａから中間転写体３へのトナー像の転写タイミング（ａ）であり、マゼンタ転写とブラック転写のタイミングが、第二の転写位置における、感光体１ｂから中間転写体３へのトナー像の転写タイミング（ｂ）であり、二次転写のタイミングが、中間転写体３から転写材へのトナー像の転写タイミング（ｃ）であることを示している。
【００４５】
図２に示すように、イエローのトナー像の転写が半分程度終了したところで、イエローのトナー像の先端からマゼンタのトナー像の転写が開始され、イエローのトナー像の転写が終了してまもなくしてマゼンタのトナー像の転写が半分程度終了したところで、中間転写体３上に形成されているトナー像の先端に合わせて、シアンのトナー像が転写され、更に同様にして、ブラックのトナー像の転写が開始される。ブラックの転写が開始されると、そのトナー像が二次転写手段である二次転写ローラにさしかかったところで、転写材への二次転写が開始される動作となっている。
【００４６】
本実施例の説明においては転写材の想定最大サイズをＡ３としているので、中間転写体３の大きさはＡ３のトナー画像が保持できるように、Ａ３サイズよりやや大きい程度に形成されている。この為、転写材のサイズがＡ３のときは、中間転写体３上のおよそ半面にトナー画像を転写したところで、次の色のトナー画像の転写位置に到達するため、図２のタイミングチャートに示したようなタイミングで画像形成を行うが、転写材のサイズがその半分のＡ４以下のときは、中間転写体３上に２面目分（或いは、それ以上）のトナー画像を転写させて、Ａ４サイズでの画像形成におけるタイミングチャートである図３を用いて以下に説明するような画像形成を行うことで、各装置の動作を共通化できるように構成している。
【００４７】
ここでは、Ａ４サイズの画像プリントを連続で２枚行う場合について説明する。この場合、中間転写体３にはその一周の中に２面分のＡ４サイズのトナー像が保持されるよう制御される。このＡ４サイズの画像形成は、後に説明する図３のタイミングチャートに従って行われる。
【００４８】
まず、プリントの開始が指示されると、各感光体１ａ、１ｂ、各帯電ローラ１０ａ、１０ｂ、中間転写体３、各現像器２ａ〜２ｂ内の現像スリーブ所定の回転・移動動作を始める。続いて、各帯電ローラ１０ａ、１０ｂに所定の高圧電力が供給され、これによって、各感光体１ａ、１ｂの表面が一様に帯電される。帯電された各感光体１ａ、１ｂには、ポリゴンミラー１１からのレーザー走査が各ミラー１２ａ〜１２ｄの働きにより照射され、この照射に基づいて、各感光体１ａ、１ｂ表面の帯電状態が変わることによって、静電潜像が形成される。
【００４９】
ここで、プリントが指示されてから一回目のＡ４サイズの静電潜像の形成は感光体１ａでのみで始められ、このタイミングでは、感光体１ｂにおいては静電潜像の形成を始めない構成となっており、又、この静電潜像の形成は、イエロー画像の１枚目に対応した情報に基づいて行われる。
【００５０】
更に、この静電潜像の形成が終了するとまもなく、感光体１ａでは続いて、２枚目の静電潜像の形成が開始される。
【００５１】
この時、感光体１ｂでは１枚目のＡ４画像に相当するマゼンタのトナー像に対応する静電潜像の形成が同時に開始され、これらの動作により形成された静電潜像は、それぞれイエローとマゼンタのトナーで現像されたのち、それぞれ第一の転写位置である第一の一次転写ローラ１３ａ部と、第二の転写位置である第二の一次転写ローラ１３ｂ部とで、それぞれに供給される高圧電力の作用により中間転写体３に転写される。
【００５２】
ところで、マゼンタトナーの中間転写体３への転写は、前述の１枚目のイエロートナー像と位置合わせされるよう静電潜像の形成タイミングが調整されており、これによって、転写動作によりイエローとマゼンタのトナー像が重ね合わされる。
【００５３】
更に、感光体１ｂでは、前述のマゼンタの１枚目の静電潜像の形成が終了すると間もなく、マゼンタの２枚目の静電潜像の書き込み照射が、感光体１ａでは、シアントナーに対応した１枚目の静電潜像の書き込み照射が開始され、以下、上述のように現像と転写、再び、静電潜像の形成・・・というように、感光体１ｂ上での２枚目のブラックトナー像の形成が終了するまで同じ動作が繰り返される。
【００５４】
更に、以上のようにして中間転写体３上に形成されたフルカラーのトナー像はブラックのトナー像が重ねて転写されるとまもなく、二次転写ローラ１４部で、該ローラ１４に供給される高圧電力の作用により、搬送・給紙された転写材に転写され、前述のＡ３画像のプリントと同様に定着後、排紙される。
【００５５】
図３に上記動作におけるトナー像の形成過程をタイミングチャートに示す。
【００５６】
ここで、イエロー転写及びシアン転写のタイミングが、第一の転写位置における、感光体１ａから中間転写体３へのトナー像の転写タイミング（ａ）であり、マゼンタ転写とブラック転写のタイミングが、第二の転写位置における、感光体１ｂから中間転写体３へのトナー像の転写タイミング（ｂ）であり、二次転写のタイミングが、中間転写体３から転写材へのトナー像の転写タイミング（ｃ）であることを示している。
【００５７】
図３に示すように、感光体１ａにおいて、１枚目のイエローのトナー像の転写（イエロー転写（１））が終了したところで、感光体１ｂにおいて、イエロー転写（１）によって形成されたトナー像の先端から１枚目のマゼンタのトナー像の転写（マゼンタ転写（１））が開始され、同時に感光体１ａでは、２枚目のイエローのトナー像の転写（イエロー転写（２））が開始される。該イエロー転写（２）の終了と同時に、感光体１ｂにて行われていた１枚目のマゼンタのトナー像の転写（マゼンタ転写（１））が終了し、まもなくして、中間転写体３上に形成されているイエロー転写（１）とマゼンタ転写（１）によるトナー像の先端に合わせて、感光体ａにおける１枚目のシアンのトナー像の転写（シアン転写（１））が開始され、同時に、感光体１ｂにおいて、中間転写体３上に形成されているイエロー（２）のトナー像の先端に合わせて、２枚目のマゼンタのトナー像の転写（マゼンタ転写（２））が開始される。更に、同様にして、感光体１ａにおける２枚目のシアンのトナー像の転写（シアン転写（２））、感光体１ｂにおける１枚目のブラックのトナー像の転写（ブラック転写（１））、そして、感光体１ｂにおける２枚目のブラックのトナー像の転写（ブラック転写（２））が、各々に対応した中間転写３上のトナー像に転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。
【００５８】
尚、ブラック転写（１）が開始されると、形成されたフルカラー画像が直下の二次転写ローラ１４にさしかかったところで、転写材カセット５、６から搬送・給紙された１枚目のＡ４転写材に転写され（二次転写（１））、定着器４で定着されて１枚目のプリント出力として排紙される。又、続いて、２枚目のトナー像も同様にして、ブラック転写（２）が開始されると、同様に形成されるフルカラー画像が、その直下の二次転写ローラ１４にさしかかったところで、転写材カセット５、６から搬送・給紙された２枚目のＡ４転写材に転写され、定着器４で定着されて、２枚目のプリント出力として排紙される。
【００５９】
このとき、（シアン転写（２））が終わったタイミングで、感光体１ａにおいて、３枚目のイエローのトナー像の転写を始めることで、３枚目以上の連続プリントを同様に続けることが可能である。
【００６０】
尚、Ａ４サイズの出力を１枚出力する場合は、図３のタイミングチャートにおいて、２枚目のトナー像の形成をブランクとした動作となる。又、Ａ４より面積の小さいＡ５、Ａ６・・・といったサイズに関しては、中間転写体３に重ねて形成されるトナー像の数を３、４・・・と増やしていく動作も可能である。ただし、このようなタイミングで画像形成を行うときは、中間転写体は、これらのトナー像を形成する数の２倍の数だけ搭載できる面積が必要である。
【００６１】
更に、面積がＡ４より大きく、Ａ３より小さいサイズの転写材に関しては、上述のＡ３サイズのプリント動作と同様にして、中間転写体３上に１枚分のトナー像を形成するように動作させることで実現可能である。
【００６２】
以上、図３にて説明したように、本実施例においては、転写材のサイズがＡ４のときには、感光体１ａ、１ｂ双方でのトナー像の形成及び中間転写体３への転写が全て同じタイミングで動作するように構成されている。このようなタイミングで動作を行うことによる効果は、本実施例の画像形成装置においては、転写材を中間転写体３に複数乗せて画像形成を行う、Ａ４のサイズにおいてであるので、ここでは、Ａ４の用紙にて図３のタイミングによる動作を実行した。
【００６３】
そして、本発明の特徴部分である、こうした画像形成装置を実現するための構成として、２つの一次転写ローラ１３ａと１３ｂとが、中間転写体３において均等に配置されていることが挙げられる。つまり、図４を用いて説明すると、中間転写体３の回転方向に沿った一次転写ローラ１３ａから１３ｂまでの中間転写体３の長さＬｄは、同方向に沿った一次転写ローラ１３ｂから１３ａまでの長さＬｄ’に等しい。言い換えると、中間転写体３に沿った一方向、ここでは中間転写体３の移動方向における第一及び第二の転写ローラ１３ａ、１３ｂの配置において、中間転写体３の第一の転写ローラ１３ａの位置から第二の転写ローラ１３ｂの位置までの部分の長さＬｄが、それ以外の部分の長さＬｄ’と略等しい長さである。
【００６４】
この構成によって、中間転写体に搬送されるトナー像の移動が一次転写ローラ１３ａから１３ｂに移動する距離と、一次転写ローラ１３ｂから１３ａへと移動する距離と、が等しくなり、両一次転写ローラ１３ａと１３ｂの中間転写体３への転写が同タイミングで行われるようになる。
【００６５】
そして、これに応じて、感光体１ａと１ｂとの位置も一次転写ローラ１３ａ、１３ｂに対向して設けられるので、それぞれの感光体１ａ及び１ｂにおける一次帯電、静電潜像形成、現像においても、一次転写のタイミングを合わせて、この構成を実現するために、本実施例においては、中間転写体３の長さ、各一次転写ローラ１３ａと１３ｂ間の距離、各感光体１ａ、１ｂと一次帯電器１０ａ、１０ｂ、現像器２ａ〜２ｄ、二次転写ローラ１４の位置関係が略決定付けられている。
【００６６】
即ち、各感光体１ａ、１ｂは同じ径（ｒａ＝ｒｂ）で形成され、周囲に配置される一次帯電ローラ１０ａ、１０ｂから各感光体１ａ、１ｂ回転方向上流側の現像器２ａ、２ｃまでの感光体１ａ、１ｂの周長Ｌａ、Ｌａ’、現像器２ａ、２ｂから下流側の現像器２ｂ、２ｄまでの感光体１ａ、１ｂの周長Ｌｂ、Ｌｂ’、更には、現像器２ｂ、２ｄから各一次転写ローラ１３ａ、１３ｂまでの感光体１ａ、１ｂの周長Ｌｃ、Ｌｃ’がそれぞれ、Ｌａ＝Ｌａ’、Ｌｂ＝Ｌｂ’、Ｌｃ＝Ｌｃ’で構成されている。
【００６７】
又、特に、１枚目のプリントに掛かる時間（ＦＣＯＴ）を極力短縮する為に、本実施例では以下の構成も付加している。即ち、中間転写体移動方向上流から下流に向かって、第一の一次転写ローラ１３ａ、第２の一次転写ローラ１３ｂ、二次転写ローラの順に配置されており、二次転写ローラ１４から第一の一次転写ローラ１３ａまでの中間転写体３の周長Ｌｅ、第二の一次転写ローラ１３ｂまでの周長Ｌｅ’、をＬｅ＞Ｌｅ’となるように構成している。
【００６８】
これによって、フルカラーのトナー像が形成された直後に転写材へのトナー像の転写が可能になり、ＦＣＯＴを極力短くすることが可能になっている。
【００６９】
又、前述した通り、各感光体１ａ、１ｂに対する一次帯電ローラ１０ａ、１０ｂ、現像器２ａ〜２ｄ、一次転写ローラ１３ａ、１３ｂに供給される高圧電力は、それぞれ同じタイミングで制御されるため、それぞれ感光体１ａと１ｂで共通の電源から供給する構成にすることができる。
【００７０】
ここで、現像器２ａ〜２ｄへの高圧電力の供給を共通化する場合は、現像器と感光体１ａ又は１ｂとの対向をタイミング制御により着脱することが多い。即ち、現像を行う現像器は感光体と対向させると共に高圧電力の供給を行い、現像させない現像器は感光体との対向は解除した上で、高圧電力の供給を受ける動作とする。
【００７１】
又、他の手法として、現像器への電力供給を切替える手段を用意し、高圧電力の出力は単一の電源により統一したタイミングで動作させ、どこの現像器の組合せに供給するかを切替えるように動作させても構成することができる。
【００７２】
図５に、本実施例における画像形成に用いられる高圧電源装置の概略構成図を示す。図５に示すように、一次帯電用高圧電源部１７、現像用高圧電源部１８、一次転写用高圧電源部１９、二次転写用高圧電源部２０は、それぞれ、２つ（ここでは、現像用高圧電源部は４つ）の出力を装備しており、それらは、各感光体１ａ、１ｂの負荷に接続されるように構成されている。
【００７３】
このように、二つの感光体で形成されたトナー像を中間転写体上で重ね合わせてフルカラー画像を得る画像形成装置においては、それぞれの感光体に中間転写体を挟んで対向して設けられている、２つの一次転写手段が中間転写体の周長において均等に配置されていることにより、各感光体でのトナー像の形成を同じタイミングで行える構成とし、更に、それに対応して、画像形成工程で制御される各感光体、現像器内のスリーブ、中間転写体、各一次帯電ローラや二次帯電ローラ等の配置を調整することにより、これらの駆動をも全く同じタイミングで制御させることができ、更に、各高圧電源からの電力供給のタイミングも共通にできるので、駆動や出力のＯＮ・ＯＦＦに伴う機械的な振動や電気的な振動の発生を画像形成に関わらない同じタイミングに集約することができ、画像品質の低下を回避できるという効果を発揮しながら、中間転写体の周長は想定される転写材サイズを確保できる程度の必要最低限の大きさに制限できるので、単位時間辺りのプリント出力の低下を回避できる。
【００７４】
又、画像品質の低下が回避される為、画像品質確保の為の装置の開発負荷を軽減することができる。又、制御シーケンスが簡素化されることにより、装置の制御ソフトの開発負荷を大幅に軽減でき、低コスト化が実現できる。更に、高圧電源やモータなどの共通化が可能にでき、低価格化や小型化を実現できる。
【００７５】
又、フルカラーのトナー像形成後の転写材へのトナー像の転写を極力早期の内に実行できる構成としたので、１枚目のプリント時間（ＦＣＯＴ）を短縮できる効果がある。
【００７６】
更に、中間転写体をベルトで構成できるので、ドラム形状に比べてスペースの効率的な利用が可能であり、装置の小型化が実現できる。
【００７７】
実施例２
実施例１においては、各感光体に対して二つの現像器を備える構成を例に説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、それぞれの感光体に対していわゆる現像切り替え手段である回転現像装置を具備して、２つの現像器を切換使用する構成としてもよい。
【００７８】
この場合、各感光体に対する現像器の対向位置は、各回転現像装置に対して一箇所ずつで構成され、前記各回転現像装置の駆動動作もそれぞれ同時に行うよう構成される。
【００７９】
図６に回転現像装置を用いた本実施例の構成例を示す。本実施例では、感光体１ａ、１ｂの周囲にそれぞれ回転現像装置２１ａ、２１ｂを備える構成とする。感光体１ａ周囲の回転現像装置２１ａには、現像器２ａ、２ｃ、感光体１ｂ周囲の回転現像装置２１ｂには、現像器２ｂ、２ｄを具備している。それぞれ回転現像装置２１ａ、２１ｂは、駆動手段として、それらの駆動動力を発生する動力源２２及び駆動源２２からの動力の伝達を切替えるクラッチ２３に継続されている。
【００８０】
図６に示すように、各回転現像装置２１ａ、２１ｂは具備している２つの現像器２ａと２ｃのうちのどちらかひとつ、２ｂと２ｄのうちのどちらかひとつを各感光体１ａ、１ｂに対して対向させてセットする。セットされた現像器は上述した装置動作に従って、対向している感光体１ａ、１ｂに形成されている静電潜像を現像する。
【００８１】
各回転現像装置２１ａ、２１ｂは、同様に、実施例１にて上述した装置動作に基づく所定のタイミングで各感光体１ａ、１ｂに対向する現像器を切替えるが、本実施例の装置の動作では、各回転現像装置２１ａ、２１ｂの現像器切換は、必ず独立したタイミングで交互に行われる為、クラッチ２３を用いることで、単一の駆動手段である動力源２２からの駆動動力で動作させることが可能にできる。
【００８２】
即ち、各回転現像装置２１ａ、２１ｂは交互に間欠的に動作して各感光体１ａ、１ｂに対向する現像器を切替えるが、この切換動作を単一の動力源で実現することができ、回転現像装置２１ａ、２１ｂを用いる場合での、低価格化、小型化を実現することができる。
【００８３】
このように回転現像装置を備えた画像形成装置においても、実施例１に記載したものと同様の効果が得られ、それぞれの感光体に中間転写体を挟んで対向して設けられている、２つの一次転写手段が中間転写体の周長において均等に配置されることにより、各感光体でのトナー像の形成を同じタイミングで行える構成とすることで、画像品質の低下を回避できるという効果を発揮しながら、単位時間辺りのプリント出力の低下を回避でき、低価格化や小型化、又、１枚目のプリント時間（ＦＣＯＴ）を短縮できる。
【００８４】
更に、回転現像装置２１ａ、２１ｂによって、現像器２ａ〜２ｄのうち選択された現像器それぞれを同様の体勢で、感光ドラム１ａ、１ｂと対向させるので、常に感光ドラム１ａ、１ｂ上の潜像位置から対向する現像器までの距離を常に一定の位置に保持できるため、どの現像器においても静電潜像が同じ条件で現像することができ、更に、現像器２ａ〜２ｄの断面或いは形状が全て同一で、且つ現像時の感光ドラム１ａ、１ｂに対する現像器の位置及び向き等がどの現像器においても同じく、且つ理想的な位置で行えるため、現像剤の循環性などのプロセス条件も同じとなり、その結果全ての現像剤（種類）に対して、常に安定した同一条件のトナー像を提供することが可能となる。
【００８５】
ここで、本明細書においては、１個の感光体に対して、２個の現像器を有する画像形成装置において説明したが、現像器の数や色の種類等はこれに限るものではない。
【００８６】
又、以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、第一及び第二の二つの像担持体で形成された現像剤像を中間転写体上で重ね合わせて画像を得る画像形成装置において、それぞれの像担持体に中間転写体を挟んで対向して設けられている２つの一次転写位置が中間転写体の周長において均等に配置されている。また、中間転写体に２つの現像剤像を形成する場合、第一の一次転写位置で中間転写体上に一次転写された１つ目の現像剤像に重なる様に第二の一次転写位置で一次転写が開始されると同時に、第一の一次転写位置で２つ目の現像剤像の一次転写が開始される。更に、対向する前記第一又は第二の像担持体上に現像剤像を形成する複数の現像手段を保持し、保持した該複数の現像手段のうちいずれかひとつを第一又は第二の像担持体に選択的に対向させる現像切り替え手段が、第一及び第二の像担持体の周囲に設けられ、第一の像担持体周囲の現像切り替え手段と、第二の像担持体周囲の現像切換手段と、が共通の駆動手段からの動力切換により動作する。これらの構成によって、第一の一次転写位置と第二の一次転写位置における転写の開始タイミングを同じにすることが可能になり、一次転写のための電圧印加の制御を簡素化することができる。同時に、低価格化、小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】画像形成装置による最大サイズの転写材１枚印刷の際の各転写動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】本発明に係る画像形成装置による、連続印刷の際の各転写動作のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明に係る中間転写体とその周囲の構成の一例を示す説明図である。
【図５】本発明に係る画像形成手段を動作させる電源の一例を示す回路図である。
【図６】本発明に係る中間転写体とその周囲の構成の他の例を示す説明図である。
【図７】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】従来の画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図９】従来の画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１０】従来の画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ 感光体（第一、第二の像担持体）
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 現像器（第一〜第四の現像手段）
３ 中間転写体
８、２１ａ、２１ｂ 回転現像装置（現像切り替え手段）
１０ａ、１０ｂ 一次帯電器（帯電手段）
１３ａ、１３ｂ 一次転写ローラ（第一、第二の転写手段）
１４ 二次転写ローラ（二次転写手段）
１７、１８、１９、２０ 画像形成手段電源
２２ 駆動源（駆動手段）
２３ クラッチ（駆動手段）

Claims (6)

1. 表面に現像剤像が形成される第一の像担持体及び第二の像担持体と、前記第一と第二の像担持体で形成された現像剤像が一次転写される中間転写体と、第一の一次転写位置において前記第一の像担持体から前記中間転写体に現像剤像を一次転写させる第一の一次転写手段と、第二の一次転写位置において前記第二の像担持体から前記中間転写体に現像剤像を転写させる第二の一次転写手段と、前記第一及び第二の一次転写手段へ電圧を与える電源と、前記中間転写体に一次転写された現像剤像を転写材上に二次転写する二次転写手段と、を有し、前記中間転写体上の現像剤像に重なる様に、前記第一及び第二の一次転写位置で一次転写が繰り返される画像形成装置において、
   前記中間転写体が２つの現像剤像を保持することが可能であって、
   前記中間転写体が２つの現像剤像を保持する場合には、前記第一の一次転写位置で前記中間転写体に一次転写された１つ目の現像剤像に重なる様に第二の一次転写位置で一次転写が開始されると同時に、第一の一次転写位置で２つ目の現像剤像の一次転写が開始され、
   前記中間転写体の移動方向における前記第一の一次転写位置から前記第二の一次転写位置までの部分の長さが、それ以外の部分の長さと略等しい長さであって、
   対向する前記第一又は第二の像担持体上に現像剤像を形成する複数の現像手段を保持し、保持した該複数の現像手段のうちいずれかひとつを前記第一又は第二の像担持体に選択的に対向させる現像切り替え手段が、前記第一及び第二の像担持体の周囲に設けられ、前記第一の像担持体周囲の前記現像切り替え手段と、前記第二の像担持体周囲の前記現像切換手段と、が共通の駆動手段からの動力切換により動作することを特徴とする画像形成装置。
2. 更に、前記第一と第二の像担持体のそれぞれの周囲に、像担持体を帯電する帯電手段を備え、前記帯電手段、前記現像手段のうち少なくとも一種類の手段が、前記第一と第二の像担持体とにおいて同じタイミングで動作することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記同じタイミングで動作する手段に対して、前記第一と第二の像担持体とで共通の電源出力が供給されることを特徴とする請求項２の画像形成装置。
4. 前記第一と第二の像担持体が同径の円筒形に構成され、且つ、前記第一の像担持体の周囲に設置された、前記帯電手段、前記現像手段、及び前記第一の一次転写手段の前記第一の像担持体に対する相対的な位置関係と、前記第二の像担持体の周囲に設置された、前記帯電手段、前記現像手段、及び前記第二の一次転写手段の前記第二の像担持体に対する相対的な位置関係と、が同じ位置関係に配置されることを特徴とする請求項２又は３の画像形成装置。
5. 現像手段として、前記第一の像担持体の周囲に、該第一の像担持体上に現像剤像を形成する第一の現像手段及び第三の現像手段を有し、且つ、前記第二の像担持体の周囲に、該第二の像担持体上に現像剤像を形成する第二の現像手段及び第四の現像手段を有し、前記第一の現像手段、前記第二の現像手段、前記第三の現像手段、前記第四の現像手段の順番で、それぞれの現像剤像形成動作を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
6. 前記中間転写体に転写された現像剤像を転写材に転写する二次転写手段を有し、又、前記中間転写体に当接する位置が、該中間転写体移動方向で上流側から下流側に向かって、前記第一の一次転写手段、前記第二の一次転写手段、前記二次転写手段の順に配置され、前記中間転写体の前記第二の一次転写手段と前記二次転写手段との間の長さが、前記第一の一次転写手段と前記二次転写手段との間の長さよりも短いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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