JP4428789B2

JP4428789B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4428789B2
Application number: JP2000041788A
Authority: JP
Inventors: 雅博井上
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2020-02-18
Also published as: JP2001228675A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に感光ドラム等の像担持体上に形成される単色又は複数色のトナー像を中間転写体上に１次転写した後に転写材に２次転写する構成の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報化社会の発展に伴って、大量の文書を複写したり、コンピュータ等から直接プリントアウトするといったニーズが急速に拡大してきている。また、文書や画像をカラーで出力するニーズも広がってきており、大量の白黒画像出力が可能でカラー画像出力も可能となるような画像形成装置が待望されている。カラー画像形成方式としては、昇華型、熱転写型、インクジェット型などの画像形成装置が用いられているが、高速で画像形成、特に白黒画像形成を行うためには電子写真方式が最も優れているといわれている。
【０００３】
この電子写真方式の画像形成装置の中でも転写材の種類を選ばないで画像形成が行え、且つカラーレジストレーションに優れている中間転写方式が主流を占めつつある。
【０００４】
中間転写方式の画像形成装置では、第１の像担持体としての単一の回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各単色トナー像を、それぞれ第２の像担持体としての中間転写体（中間転写ドラムや中間転写ベルト）上に順次重ね合わせた後に、第３の像担持体としての転写材上に一括転写することによってフルカラー画像が形成される。
【０００５】
この中間転写方式は、中間転写ドラム（中間転写体）に転写材を巻き付ける必要がないため、封筒や厚紙等の転写材に対応することができ、汎用性が高く、且つ転写材の厚みによってカラーレジストレーションが変化することがないため、高画質が得られるというメリットがある。
【０００６】
また、このような中間転写方式のカラー画像形成装置において、モノカラーモード時、特にブラック単色モードの時はブラック単色のみのトナー像を中間転写体から転写材上に転写、定着させてモノカラー画像（ブラック単色画像）を得ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように中間転写方式で単一の感光ドラムを備えたカラー画像形成装置では、フルカラー画像を形成する場合には感光ドラムが４回転して各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成されるが、モノカラー画像（例えばブラック単色画像）を形成する場合には感光ドラムが１回転してモノカラー画像（例えばブラック単色画像）が形成される。このため、モノカラー画像形成時に出力されるモノカラー画像（例えばブラック単色画像）の生産性は、フルカラー画像形成時に出力されるフルカラー画像の生産性の４倍である。
【０００８】
ところで、近年、オフィス等で上述した中間転写方式で単一の感光ドラムを備えたカラー画像形成装置においても、モノカラー画像（例えばブラック単色画像）を出力する割合は高い。このため、上述した中間転写方式で単一の感光ドラムを備えたカラー画像形成装置でモノカラー画像（ブラック単色画像）を出力する場合でも、簡易な方法でより生産性の高い、即ちフルカラー画像時の４倍以上の生産性を有する画像形成装置が待望されている。
【０００９】
そこで本発明は、中間転写方式で単一の感光ドラムを備えたカラー画像形成装置でモノカラー画像（ブラック単色画像）を出力する場合でも、フルカラー画像時の４倍以上の生産性を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、静電潜像が形成される１つの像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像して単色又は複数色のトナー像を形成する複数の現像器を有する現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像が１次転写されてＡ４サイズの画像を複数枚担持することができる中間転写体と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写材に２次転写する２次転写部材と、転写材のレジストレーションを取ってトナー像の転写部へ搬送するレジストローラ対と、前記中間転写体上に設けた該中間転写体の基準位置を示す基準位置目印と、前記基準位置目印を検知する検知手段とを有し、前記複数の現像器で前記像担持体上に形成したそれぞれ色の異なる複数のトナー像を前記中間転写体上に重畳転写してから前記２次転写部材で前記転写材上に一括転写するカラー画像形成と、前記複数の現像器のうちの任意の現像器で前記像担持体上に形成した単色トナー像を前記中間転写体上に転写してから前記２次転写部材で前記転写材上に転写する単色画像形成とが可能であって、前記中間転写体に担持することができるＡ４サイズの画像の枚数をＬ枚として、前記カラー画像形成によりＬ＋１枚以上のＡ４サイズのカラー画像を連続して形成する場合、前記基準位置に基づいて中間転写体上に形成される１枚目のカラー画像からＬ枚目のカラー画像までは、第１の間隔を空けて連続的に搬送される転写材上に転写され、再度前記基準位置に基づいて前記中間転写体上に形成されるＬ＋１枚目のカラー画像は、前記Ｌ枚目のカラー画像が転写される転写材に続いて前記第１の間隔より長い第２の間隔を空けて搬送される転写材上に転写される画像形成装置において、前記単色画像形成によりＬ＋１枚以上のＡ４サイズの単色画像を連続して形成する場合、前記基準位置に基づいて単色画像を前記中間転写体上に形成し、その後に連続して形成される単色画像の全てを、前記第１の間隔を空けて連続的に搬送される転写材上に転写することを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、静電潜像が形成される１つの像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像して単色又は複数色のトナー像を形成する複数の現像器を有する現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像が１次転写されてＡ４サイズの画像を２枚担持することができる中間転写体と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写材に２次転写する２次転写部材と、転写材のレジストレーションを取ってトナー像の転写部へ搬送するレジストローラ対と、前記中間転写体上に設けた該中間転写体の基準位置を示す基準位置目印と、前記基準位置目印を検知する検知手段とを有し、前記複数の現像器で前記像担持体上に形成したそれぞれ色の異なる複数のトナー像を前記中間転写体上に重畳転写してから前記２次転写部材で前記転写材上に一括転写するカラー画像形成と、前記複数の現像器のうちの任意の現像器で前記像担持体上に形成した単色トナー像を前記中間転写体上に転写してから前記２次転写部材で前記転写材上に転写する単色画像形成とが可能であって、前記カラー画像形成により３枚以上のＡ４サイズのカラー画像を連続して形成する場合、前記基準位置に基づいて中間転写体上に形成される１枚目と２枚目のカラー画像は第１の間隔を空けて連続的に搬送される転写材上に転写され、再度前記基準位置に基づいて前記中間転写体上に形成される３枚目のカラー画像は、前記２枚目のカラー画像が転写される転写材に続いて前記第１の間隔より長い第２の間隔を空けて搬送される転写材上に転写される画像形成装置において、前記単色画像形成により３枚以上のＡ４サイズの単色画像を連続して形成する場合、前記基準位置に基づいて１枚目の単色画像を前記中間転写体上に形成し、その後に連続して形成される単色画像の全てを、前記第１の間隔を空けて連続的に搬送される転写材上に転写することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
〈実施の形態１〉
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置（本実施の形態では、電子写真方式の中間転写方式で単一の感光ドラムを備えたカラー画像形成及びブラック単色画像形成可能なレーザビームプリンタ等の画像形成装置）を示す概略構成図である。本画像形成装置は、像担持体としての感光ドラム１、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、ドラム状の中間転写体（中間転写ドラム）５、感光ドラムクリーニング装置６、定着装置７、２次転写部材としての２次転写ベルト８等を備えている。
【００１７】
感光ドラム１は、アルミニウム製のドラム基体（不図示）上に光導電層（不図示）を有しており、所定の周速（プロセススピード）で矢印ａ方向（反時計方向）に回転駆動される。感光ドラム１の直径は、本実施の形態では６２ｍｍである。
【００１８】
帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に対して所定の押圧力で圧接され、感光ドラム１の回転駆動に伴い従動回転し、帯電バイアスの印加により感光ドラム１を負極性及び所定の電位に一様に帯電する。
【００１９】
露光装置３は、入力される画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ光がレーザ出力部（不図示）から出力され、高速回転するポリゴンミラー（不図示）等を介して帯電された感光ドラム１表面を画像露光Ｌすることにより、感光ドラム１表面に各色成分に対応した静電潜像を形成する。
【００２０】
現像装置４は、イエロー（Ｙ）現像器４Ｙ、マゼンタ（Ｍ）現像器４Ｍ、シアン（Ｃ）現像器４Ｃ、ブラック（ＢＫ）現像器４ＢＫが回転体４ａに搭載されており、回転駆動装置（不図示）による回転体４ａの矢印ｂ方向（時計方向）の回転によって、現像過程でイエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、ブラック現像器４ＢＫの順で感光ドラム１と対向する現像位置に配置される。これらの現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ＢＫは、トナーを保持し現像位置へ搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ４ｂを備えており、現像時、現像スリーブ４ｂに現像バイアス（負極性の直流電圧、必要に応じて交流電圧を重畳してもよい）が印加され、感光ドラム１上の静電潜像にトナーを静電的に付着させてトナー像として現像する。現像方式としては、現像スリーブ４ｂと感光ドラム１とを接触させて現像する接触現像方式、又は現像スリーブ４ｂを感光ドラム１に非接触で現像する非接触現像方式のいずれでもよい。本実施の形態では、感光ドラム１表面の露光部分電位部を負帯電性のネガトナーで反転現像して、静電潜像を顕像化（可視像化）する。
【００２１】
中間転写体５は、１次転写ニップ部Ｔ１で感光ドラム１表面に当接し、更に２次転写ニップ部Ｔ２で２次転写ベルト８表面に当接しており、矢印ｃ方向（時計方向）に感光ドラム１と同速度で回転する。表面が中抵抗の弾性ローラである中間転写体５には１次転写バイアス電源９が接続されており、１次転写バイアス電源９から中間転写体５の芯金に所定の１次転写バイアス（正極性の直流電圧）が印加され、これにより感光ドラム１上に形成されるトナー像が、１次転写ニップ部Ｔ１において感光ドラム１と中間転写体５間の電位差によって、中間転写体５上に１次転写される。中間転写体５の直径は、本実施の形態では１８６ｍｍである。また、中間転写体５の非画像形成領域には、中間転写体５の基準位置（ホームポジョン）を示す基準マーク１５が設けられており、後述する１次転写時にセンサ１６で基準マーク１５を検知して、各色のトナー像が中間転写体５上に正確に重ね合わされるようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成タイミングが制御される。センサ１６は、中間転写体５の基準マーク１５が位置している領域に光を照射し、その反射光の受光出力に基づいて基準マーク１５を検知することができる。
【００２２】
２次転写ベルト８は、２次転写ローラ１０と駆動ローラ１１間に張架された無端状の樹脂ベルトであり、駆動ローラ１１の回転駆動によってベルト上面が矢印方向に移動（回転）する。２次転写ローラ１０には２次転写バイアス電源１２が接続されており、２次転写ローラ１０に所定の２次転写バイアス（正極性の直流電圧）を印加する。２次転写ベルト８は、所定のタイミングで中間転写体５に対して当接・離間自在であり、２次転写時に２次転写ローラ１０は２次転写ニップ部Ｔ２にて、２次転写ベルト８を介して中間転写体５に所定の２次転写圧で当接される。
【００２３】
中間転写体５の外周面には、中間転写体クリーニングローラ１３が当接・離間自在に配置されており、中間転写体クリーニングローラ１３には、中間転写体５のクリーニング時にバイアス電源１４から所定のバイアス（正極性の直流電圧）が印加され、転写材Ｐに転写されないで中間転写体５の表面に残った２次転写残トナーを除去する。なお、中間転写体クリーニングローラ１３は、中間転写体５上の２次転写残トナーを逆極性に帯電するものであり、この逆極性に帯電された２次転写残トナーは、感光ドラム１上のトナー像の中間転写体５上への１次転写と同時に、逆に中間転写体５から感光ドラム１に移送されて、感光ドラムクリーニング装置６によって除去される。
【００２４】
定着装置７は、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂを有しており、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂ間の定着ニップ部にて未定着トナー像が転写されている転写材Ｐを加熱、加圧してトナー像を熱定着する。
【００２５】
次に、上述した画像形成装置のフルカラー画像形成動作について説明する。
画像形成開始信号が入力されると、感光ドラム１は所定のプロセススピード（例えば１００ｍｍ／ｓｅｃ）で矢印ａ方向に回転駆動される。また、中間転写体５も感光ドラム１と同じプロセススピードで矢印ｃ方向に回転される。
【００２６】
そして、感光ドラム１は所定の帯電バイアスが印加された帯電ローラ２により負極性及び所定の電位に帯電される。そして、帯電された感光ドラム１上に露光装置３によりレーザ光による画像露光Ｌが与えられて、目的のカラー画像の第１色目のイエロートナー像に対応した静電潜像が形成される。そして、現像装置４の回転体４ａを回転駆動してイエロー現像器４Ｙを現像位置に配置し、イエロー現像器４Ｙにより前記静電潜像を現像してイエロートナー像を形成する。
【００２７】
感光ドラム１上に形成担持されたイエロートナー像は、感光ドラム１と中間転写体５間の１次転写ニップ部Ｔ１を通過する過程で、この１次転写ニップ部Ｔ１での圧力と１次転写バイアス電源９より中間転写体５に印加される１次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））により形成される電界によって、中間転写体５の外周面に１次転写（中間転写）される。中間転写体５上にイエロートナー像が１次転写された後に、中間転写体５に１次転写されないで感光ドラム１上に残った１次転写残トナーは、感光ドラムクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって除去され回収される。
【００２８】
また、本実施の形態では、中間転写体５の外径（直径）を１８６ｍｍとしている。中間転写体５の外径を決定する要因はいくつかある。
【００２９】
要因の一つとして、少なくとも出力させたい転写材（用紙）の最大サイズの画像形成装置内における進行方向（給送方向）長さより大きくなければならないというものである。転写材のサイズとしては、通常、日本国内ではＡ３サイズ（２９７×４２０ｍｍ）が最大サイズ紙として用いられることが多く、北米地域ではレジャーサイズ（１１×１７インチ）のものが最大サイズ紙として用いられることが多い。しかしながら、最近ではさらに大きなサイズの転写材の需要も多く１２×１８インチ紙（進行方向長さが約４５７．２ｍｍ）や、これ以上のサイズの転写材に対する需要も高まってきているのが現状である。
【００３０】
また、別の要因としては上述した最大サイズ紙の約半分の大きさを有するサイズの紙、例えば国内においてはＡ４サイズ（２１０×２９７ｍｍ）の転写材に画像形成する際には、前記Ａ３サイズの転写材に画像形成する時の２倍の生産性を得たいという要求からくるもので、中間転写体５の１周上にＡ４サイズ紙２枚分に相当する画像イメージを顕像化する必要が生じる。単にＡ４サイズ紙２枚分のスペースであればＡ３サイズ紙１枚分のスペースと変わりがないのであるが、２枚分のＡ４サイズ紙はその間隔が０の状態では画像形成装置内を給送することができないので所定の間隔、本実施の形態の画像形成装置においては５７ｍｍ空けている。この距離は、図１に示すレジストローラ対によって転写材の高精度のレジストレーションを取ろうとすると大きくする必要がある。従って、Ａ４サイズ紙２枚分（進行方向長さに直すと２１０×２＝４２０ｍｍ）にこの連続する転写材間の距離を加えた長さ以上の周長が必要になる。
【００３１】
更に、上記２つの要因に加えてフルカラー画像形成を行う際には、現像する色を切り替える際の時間を考慮した分だけの周長余裕が必要になる。本実施の形態例においては、図１に示したように回転体４ａにイエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、ブラック現像器４ＢＫを搭載した４色ロータリー現像方式なので、各色間でこの回転体４ａを９０度回転させるのに要する時間に相当する距離だけ中間転写体５上に空走させられる領域を設ける必要がある。本実施の形態においては、この距離が１０７．３ｍｍ、時間に直すと１．０７３秒分の時間余裕をとる構成とした。この現像色の切り替えという操作は、フルカラー画像形成時には必ず発生し、本実施の形態のように４色ロータリー現像方式のみならず、大径の感光ドラムを用い、その周囲に固定式の各色の現像器を配置したような構成の画像形成装置においても同様に発生する。
【００３２】
上述した各要因をすべて考慮して中間転写体５の周長を決定しようとした場合、本実施の形態においては、Ａ４サイズ紙２枚貼りの時が中間転写体５の最大周長を必要とした。具体的なサイズは以下のような計算式により求めることができる。
周長＝（Ａ４サイズ紙２枚分）＋（連続通紙時の紙間）＋（各現像器の色切り替え相当時間の空走距離）
＝２１０×２＋５７＋１０７．３＝５８４．３（ｍｍ）
となり、直径に直すと上述の１８６ｍｍとなる。
【００３３】
そして、上述のようにしてイエロートナー像の１次転写が終了すると、回転体４ａを回転駆動して順に次の現像器（マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、ブラック現像器４ＢＫ）を現像位置に移動させて、第１色目のイエローの場合と同様にして第２、３、４色目のマゼンタ、シアン、そしてブラックの各色について、静電潜像の形成、現像工程、１次転写、クリーニングを順次行うことにより、中間転写体５上に４色のトナー像を重ね合わせて、目的のカラー画像に対応した各色によるトナー像が中間転写体５上に形成される。この際、上述したようにセンサ１６で中間転写体５上の基準マーク１５を検知して、この基準マーク１５から各色のトナー像が中間転写体５上に正確に重ね合わされるようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成タイミングが制御される。なお、感光ドラム１から中間転写体５への各色のトナー像の重畳転写工程において、２次転写ベルト８及び中間転写体クリーニングローラ１３は中間転写体５から離間している。
【００３４】
そして、このフルカラー画像の形成に同期して、２次転写ベルト８が中間転写体５に当接して、給紙カセット（不図示）から所定サイズの用紙としての転写材Ｐが引き出されてレジストローラ対１７によってレジストレーションを調整された後に、レジストローラ対１７によって転写前ガイド１８を通して中間転写体５と２次転写ベルト８間の２次転写ニップ部Ｔ２（トナー像の転写部）に給送される。この際、２次転写バイアス電源１２より２次転写ローラ１０へ２次転写バイアス（正極性の直流電圧）が印加され、中間転写体５上に重畳転写（１次転写）されたフルカラー画像が転写材Ｐ上に一括転写（２次転写）される。
【００３５】
そして、フルカラー画像が転写された転写材Ｐは、２次転写ベルト８の搬送方向下流側で曲率分離されて定着装置７の定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂ間に搬送されて加熱、加圧され、表面にフルカラー画像が熱定着されて排紙トレイ上（不図示）に排紙されて、一連の画像形成動作を終了する。
【００３６】
また、中間転写ドラム５上に２次転写されずに残った２次転写残トナーは、バイアス電源１４からバイアス（正極性の直流電圧）が印加された中間転写体クリーニングローラ１３によって本来とは逆極性に帯電され、１次転写ニップ部Ｔ１にて感光ドラム１に静電的に吸着されて、中間転写体５の表面が清掃される。感光ドラム１上に逆転写されたこの２次転写残トナーはその後、感光ドラムクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって回収される。
【００３７】
また、モノカラー画像（ブラック単色画像）を出力する場合には、回転体４ａを回転駆動してブラック現像器４ＢＫを現像位置に移動させ、感光ドラム１上に形成したブラックトナー像を中間転写体５上に１次転写した後に転写材上に２次転写することによって、ブラック単色画像を得ることができる（本発明の特徴であるモノカラー画像（ブラック単色画像）の形成動作の詳細については後述する）。
【００３８】
次に、上述したフルカラー画像連続形成時において、転写材ＰがＡ４サイズ（２１０×２９７ｍｍ）紙２枚貼りの場合における１次転写時の中間転写体５上での各色のトナー像の転写状態を、図２を参照して詳細に説明する。なお、図２では、２枚貼りのＡ４サイズ紙を連続２枚通紙した状態であり、中間転写体５が８回転した状態である。
【００３９】
上述したように、中間転写体５上の基準位置（ホームポジョン）を示す基準マーク（図２中ではＨ．Ｐ．と表記）１５と各色のトナー画像先端を同期して画像形成させている。従って、感光ドラム１上に形成された１色目のイエロートナー像が１次転写位置に到達した時に中間転写体５の基準マーク（Ｈ．Ｐ．）１５も１次転写位置に到達していて、この位置から１枚目のイエロー画像の１次転写が開始される。１枚目のイエロー画像に続いて、２枚目のイエロー画像が形成されるのであるが、この時、１枚目のイエロー画像と２枚目のイエロー画像の間隔は上述したようにＡ４サイズ紙連続通紙時における紙間距離である５７ｍｍになっている。
【００４０】
更に、引き続いて１枚目のマゼンタ画像の１次転写が行なわれるが、この時、２枚目のイエロー画像と１枚目のマゼンタ画像の間隔は上述したようにイエロー現像器４Ｙとマゼンタ現像器４Ｍの切り替え時間を反映した１０７．３ｍｍとなっている。当然であるが、これにより、１枚目のマゼンタ画像先端も中間転写体５の基準マーク（Ｈ．Ｐ．）１５と同期して画像が形成されることになり、色ずれの無い画像が形成できる。逆の見方をすると、中間転写体５の周長は画像形成装置によって誤差があり、また、使用している間に伸び縮みが生じてくることがある。このような場合においても、フルカラー画像形成時に色ずれを生じなくするには、色毎に基準マーク（Ｈ．Ｐ．）１５を検知し、同期をとって画像形成しなければならないということを意味する。
【００４１】
以下同様にして、中間転写体５上にシアン、ブラックの各色のトナー像が順次重畳転写されていき、Ａ４サイズ紙２枚分に相当するフルカラー画像が完成する。このＡ４サイズ紙２枚分のフルカラー画像を形成するのに要した時間は、中間転写体５への１次転写工程だけで見ると中間転写体５が４回転する時間、即ち、１８６×π×４÷１００＝２３．３７秒かかることとなる。
【００４２】
従って、Ａ４サイズ紙１枚分のフルカラー画像を形成するのに必要とされる時間は、その半分の約１１．６９秒必要ということになる。また、厳密にいうとＡ４サイズ紙２枚分のフルカラー画像を形成するのに要する時間は、上記の１次転写工程に要する時間だけではなく、１次転写工程に至る前とその後も含めなければならないが、本発明で議論しようとしている生産性を考える時は単に２枚分ではなく、１００枚とかそれ以上の大量の画像形成を行う時のことを論じるので、このような場合においては、画像形成に要する時間はほとんど１次転写工程が占めるので、１次転写に要する時間をのみを考慮して差し支えない。
【００４３】
次に、モノカラー画像（ブラック単色画像）連続形成時において、転写材ＰがＡ４サイズ（２１０×２９７ｍｍ）紙の場合における１次転写時の中間転写体５上でのブラックトナー像の転写状態を、図３を参照して詳細に説明する。なお、図３では、Ａ４サイズ紙を連続９枚通紙した状態であり、中間転写体５が４回転した状態である。
【００４４】
連続画像形成の最初は、中間転写体５上の基準位置（ホームポジョン）を示す基準マーク（図３中ではＨ．Ｐ．と表記）１５とブラックトナー画像先端を同期して画像形成させている。従って、感光ドラム１上に形成されたブラックトナー像が１次転写位置に到達した時に中間転写体５の基準マーク（Ｈ．Ｐ．）１５も１次転写位置に到達していて、この位置から１枚目のブラック画像の１次転写が開始される。１枚目のブラック画像に続いて、２枚目のブラック画像が形成されるのであるが、この時、１枚目のブラック画像と２枚目のブラック画像の間隔は上述したようにＡ４サイズ紙連続通紙時における紙間距離である５７ｍｍになっている。
【００４５】
更に、引き続いて３枚目のブラック画像の１次転写が行なわれるが、この時、２枚目のブラック画像と３枚目のブラック画像の間隔は上述したフルカラー画像連続形成時とは異なり、現像器の切り替えを必要としないので１枚目と２枚目の間隔と同じ５７ｍｍとなっている。従って、３枚目のブラック画像先端は、中間転写体５の基準マーク（図３中ではＨ．Ｐ．と表記）１５と同期をとっていない。
【００４６】
このように、本発明の実施の形態１におけるブラック単色画像連続形成時には、フルカラー画像連続形成時とは異なり、基準マーク（Ｈ．Ｐ．）１５と同期をとらずにＡ４サイズ紙の２ｎ枚目と（２ｎ＋１）枚目（ｎは自然数）の間隔を、（２ｎ−１）枚目と２ｎ枚目の間隔と同じ紙間分だけの短い間隔で画像形成を行うようにした。このようにして、ブラック単色画像連続形成時には、中間転写体５が約４回転する時間の間に９枚の画像形成が終了する。
【００４７】
また、中間転写体５への１次転写工程だけで見ると、Ａ４サイズ紙１枚分のフルカラー画像を形成するのに要した時間は、Ａ４サイズ紙１枚分の進行方向長さ（２１０ｍｍ）に紙間距離（５７ｍｍ）を加えたものをプロセススピード（１００ｍｍ／ｓｅｃ）で割った値、即ち、（２１０＋５７）÷１００＝２．６７（秒）となる。
【００４８】
これを生産性の観点で見直してみると、Ａ４サイズ紙１枚分あたり必要な時間はフルカラー時１１．６９秒、ブラック単色時２．６７秒であるので、ブラック単色時の生産性は、フルカラー時の１１．６９÷２．６７＝４．３８（倍）となり、従来のようにブラック単色時も中間転写体５の基準マーク（Ｈ．Ｐ．）１５と同期して、中間転写体５の１回転あたり２枚の画像形成を行っていた時、即ち、ブラック単色時の生産性がフルカラー時の４倍の時と比較して、約１０％の生産性向上を図ることができた。
【００４９】
なお、このような生産性向上はＡ４サイズ紙においてのみ達成されるものではなく、例えばフルカラー画像形成時に中間転写体５を１周で１色分の画像形成を行うようなＡ３サイズ紙に対する画像形成においても同様の効果を得ることができる。
【００５０】
Ａ３サイズ紙に画像形成する場合の生産性を計算してみると、以下のようになる。この場合のフルカラー画像形成に要する時間は、中間転写体５を４周分させるに相当する時間であるから、１８６×π×４÷１００＝２３．３７秒である。一方、ブラック単色画像形成に要する時間は、Ａ３サイズ紙１枚分（４２０ｍｍ）と紙間（５７ｍｍ）を加えた距離を移動するのに相当する時間であるから、（４２０＋５７）÷１００＝４．７７秒である。従って、ブラック単色時の生産性はフルカラー時の約４．９０倍となる。
【００５１】
このように本実施の形態では、１つの感光ドラム１と１つの中間転写体５を有した画像形成装置において、フルカラー画像連続形成時は中間転写体５上に設けられた基準マーク１５と同期して画像形成を行い、モノカラー画像（ブラック単色画像）連続形成時には基準マーク１５とは非同期で、且つ連続給送時における転写材間の間隔と同じ紙間分だけの短い間隔で画像形成することができるので、モノカラー画像形成時の生産性をフルカラー画像形成時の４倍以上に高めることが可能となった。
【００５２】
また、本実施の形態では、ドラム状の中間転写体５を用いた構成であったが、ベルト状の中間転写体を用いた画像形成装置においても同様の効果を得ることができる。
【００５３】
〈実施の形態２〉
図４は、本実施の形態に係る画像形成装置（本実施の形態では、電子写真方式の中間転写方式で単一の感光ドラムを備えたカラー画像形成及びブラック単色画像形成可能な複写機等の画像形成装置）を示す概略構成図である。
【００５４】
本実施の形態の画像形成装置は、ベルト状の中間転写体２０を用い、現像装置としてイエロー現像器２１Ｙ、マゼンタ現像器２１Ｍ、シアン現像器２１Ｃが回転体２１ａに搭載された３色ロータリー現像器２１と固定式のブラック現像器２２ＢＫを備えている。中間転写体２０は中抵抗のシームレス樹脂ベルトで形成されている。他の構成は実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同一機能を有する部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５５】
３色ロータリー現像器２１は、イエロー（Ｙ）現像器２１Ｙ、マゼンタ（Ｍ）現像器２１Ｍ、シアン（Ｃ）現像器２１Ｃが回転体２１ａに搭載されており、回転駆動装置（不図示）による回転体２１ａの矢印ｂ方向（時計方向）の回転によって、現像過程でイエロー現像器２１Ｙ、マゼンタ現像器２１Ｍ、シアン現像器２１Ｃの順で感光ドラム１と対向する現像位置に配置される。また、ブラック現像器２２ＢＫは、ブラック現像時に感光ドラム１と対向する現像位置に配置される。イエロー現像器２１Ｙ、マゼンタ現像器２１Ｍ、シアン現像器２１Ｃは、及びブラック現像器２２ＢＫは、感光ドラム１に対して非接触で現像を行う。イエロー現像器２１Ｙ、マゼンタ現像器２１Ｍ、シアン現像器２１Ｃはトナー樹脂粒子のみからなる非磁性１成分現像剤を用い、ブラック現像器２２ＢＫはトナー粒子に磁性体を含んだ１成分現像剤を用いた。
【００５６】
中間転写体２０は、１次転写ニップ部Ｔ１で感光ドラム１表面に当接し、更に２次転写ニップ部Ｔ２で２次転写ローラ１０に当接している。中間転写体２０は、駆動ローラ２３、２次転写対向ローラ２４、テンションローラ２５、２６、及び１次転写ローラ２７間に張架されており、駆動ローラ２３の回転駆動により矢印ｃ方向に感光ドラム１と同じ周速度で移動（回転）する。１次転写ニップ部Ｔ１にて中間転写体２０を介して感光ドラム１に当接している１次転写ローラ２７には１次転写バイアス電源９が接続されており、１次転写バイアス電源９から所定の１次転写バイアス（正極性の直流電圧）が印加され、これにより感光ドラム１上に形成されるトナー像が、１次転写ニップ部Ｔ１において感光ドラム１と１次転写ローラ２７間の電位差によって、中間転写体２０上に１次転写される。中間転写体５の周長は、本実施の形態では７６３．０ｍｍである。また、中間転写体５の非画像形成領域には、中間転写体５の基準位置（ホームポジョン）を示す基準マーク１５が設けられており、実施の形態１と同様に１次転写時にセンサ（不図示）で基準マーク１５を検知して、各色のトナー像が中間転写体５上に正確に重ね合わされるようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成タイミングが制御される。
【００５７】
次に、上述した画像形成装置のフルカラー画像形成動作について説明する。
画像形成開始信号が入力されると、感光ドラム１は所定のプロセススピード（例えば２００ｍｍ／ｓｅｃ）で矢印ａ方向に回転駆動される。また、中間転写体２０も感光ドラム１と同じプロセススピードで矢印ｃ方向に移動（回転）される。
【００５８】
そして、感光ドラム１は所定の帯電バイアスが印加された帯電ローラ２により負極性及び所定の電位に帯電される。そして、帯電された感光ドラム１上に露光装置３によりレーザ光による画像露光Ｌが与えられて、目的のカラー画像の第１色目のイエロートナー像に対応した静電潜像が形成される。そして、３色ロータリー現像器２１の回転体２１ａを回転駆動してイエロー現像器２１Ｙを現像位置に配置し、イエロー現像器２１Ｙにより前記静電潜像を現像してイエロートナー像を形成する。
【００５９】
感光ドラム１上に形成担持されたイエロートナー像は、感光ドラム１と中間転写体２０間の１次転写ニップ部Ｔ１を通過する過程で、この１次転写ニップ部Ｔ１での圧力と１次転写バイアス電源９より１次転写ローラ２７に印加される１次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））により形成される電界によって、中間転写体２０の外周面に１次転写（中間転写）される。中間転写体２０上にイエロートナー像が１次転写された後に、中間転写体２０に１次転写されないで感光ドラム１上に残った１次転写残トナーは、感光ドラムクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって除去され回収される。
【００６０】
また、本実施の形態では、中間転写体２０の周長を７６３．０ｍｍとしている。中間転写体５の周長を決定する要因は、上述した実施の形態１と同様であるが、本実施の形態では３色ロータリー現像器２１を用いているので、各色（イエロー、マゼンタ、シアン）間で回転体２１ａを１２０°回転させる必要がある。
【００６１】
このため、この回転に要する時間に相当する距離だけ中間転写体２０上に空走させられる領域を設ける必要がある。３色ロータリー現像器２１の回転速度が上述した実施の形態１の４色ロータリー現像器と同じ回転速度であるとすると、本実施の形態においては、１．０７×（１２０°÷９０°）＝１．４３秒分の時間余裕がとれる構成が必要である。従って、この時間に空走してしまう距離、即ち、本実施の形態ではプロセススピードが２００ｍｍ／ｓｅｃなので、２００×１．４３＝２８６．０ｍｍの空走領域を設けなければならない。
【００６２】
そして、実施の形態１で述べた各要因をすべて考慮して中間転写体２０の周長を決定しようとした場合、本実施の形態においても、Ａ４サイズ紙２枚貼りの時が中間転写体５の最大周長を必要とした。具体的なサイズは以下のような計算式により求めることができる。
周長＝（Ａ４サイズ紙２枚分）＋（連続通紙時の紙間）＋（各現像器の色切り替え相当時間の空走距離）
＝２１０×２＋５７＋２８６．０＝７６３．０（ｍｍ）
となり、上述の周長７６３．０ｍｍとなる。
【００６３】
そして、上述のようにしてイエロートナー像の１次転写が終了すると、回転体２１ａを回転駆動して順に次の現像器（マゼンタ現像器２１Ｍ、シアン現像器２１Ｃを現像位置に移動させ、更にブラック現像器２２ＢＫを現像位置に移動させて、第１色目のイエローの場合と同様にして第２、３、４色目のマゼンタ、シアン、そしてブラックの各色について、静電潜像の形成、現像工程、１次転写、クリーニングを順次行うことにより、中間転写体２０上に４色のトナー像を重ね合わせて、目的のカラー画像に対応した各色によるトナー像が中間転写体２０上に形成される。この際、上述したようにセンサ（不図示）で中間転写体２０上の基準マーク１５を検知して、各色のトナー像が中間転写体２０上に正確に重ね合わされるようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成タイミングが制御される。なお、感光ドラム１から中間転写体２０への各色のトナー像の重畳転写工程において、２次転写ローラ１０及び中間転写体クリーニングローラ１３は中間転写体２０から離間している。
【００６４】
そして、このフルカラー画像の形成に同期して２次転写ローラ１０が中間転写体２０に当接して、給紙カセット（不図示）から所定サイズの用紙などの転写材Ｐが、レジストローラ対１７によって転写前ガイド１８を通して中間転写体２０と２次転写ローラ１０間の２次転写ニップ部Ｔ２に給送される。この際、２次転写バイアス電源１２より２次転写ローラ１０へ２次転写バイアス（正極性の直流電圧）が印加され、中間転写体２０上に重畳転写（１次転写）されたフルカラー画像が転写材Ｐ上に一括転写（２次転写）される。
【００６５】
そして、フルカラー画像が転写された転写材Ｐは、定着装置７の定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂ間に搬送されて加熱、加圧され、表面にフルカラー画像が定着されて排紙トレイ上（不図示）に排紙されて、一連の画像形成動作を終了する。
【００６６】
また、中間転写体２０上に２次転写されずに残った２次転写残トナーは、バイアス電源１４からバイアス（正極性の直流電圧）が印加された中間転写体クリーニングローラ１３によって本来とは逆極性に帯電され、１次転写ニップ部Ｔ１にて感光ドラム１に静電的に吸着されて、中間転写体２０の表面が清掃される。感光ドラム１上に逆転写されたこの２次転写残トナーはその後、感光ドラムクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａによって回収される。
【００６７】
また、モノカラー画像（ブラック単色画像）を出力する場合には、ブラック現像器２２ＢＫを現像位置に移動させ、感光ドラム１上に形成したブラックトナー像を中間転写体２０上に１次転写した後に転写材上に２次転写することによって、ブラック単色画像を得ることができる。このモノカラー画像（ブラック単色画像）連続形成時においては、実施の形態１と同様にフルカラー画像連続形成時とは異なり、基準マーク１５と同期をとらずにＡ４サイズ紙の２ｎ枚目と（２ｎ＋１）枚目（ｎは自然数）の間隔を、（２ｎ−１）枚目と２ｎ枚目の間隔と同じ紙間分だけの短い間隔で画像形成を行うようにした。
【００６８】
次に、Ａ４サイズ紙フルカラー画像連続形成時におけるフルカラーモード時とモノカラーモード（ブラック単色）時における生産性について、上述した実施の形態１と同様の手法で評価した。
【００６９】
上述したようにフルカラーモード時は、中間転写体２０を４回転させることで２枚のＡ４フルカラー画像を形成することができるので、以下の計算式よりＡ４サイズ紙１枚当たりに必要とされる時間が算出される。この際、中間転写体２０周長は上記したように、２１０×２＋５７＋２８６．０＝７６３．０（ｍｍ）である。よって、Ａ４サイズ紙１枚当たりに必要とされる時間は、７６３．０×４÷２÷２００＝７．６３（秒）となる。
【００７０】
そして、モノカラーモード時（ブラック単色時）は、実施の形態１と同様に基準マーク１５を用いずに紙間距離だけあけて連続画像形成するようにしたので、Ａ４サイズ紙の画像形成装置内進行方向長さに紙間距離を加えた距離だけ中間転写体２０を移動させるのに要する時間で、Ａ４サイズ紙のモノカラー画像が１枚形成できる。従って、Ａ４サイズ紙を１枚形成するのに要する時間は、（２１０＋５７）÷２００＝１．３４（秒）となる。
【００７１】
これを生産性の観点で見直してみると、Ａ４サイズ紙１枚分あたり必要な時間はフルカラー時７．６３秒、ブラック単色時１．３４秒であるので、ブラック単色時の生産性はフルカラー時の７．６３÷１．３４＝５．６９（倍）となり、従来のようにブラック単色時も中間転写体２０の基準マーク（Ｈ．Ｐ．）１５と同期して、中間転写体２０の１回転あたり２枚の画像形成を行っていた時、即ち、ブラック単色時の生産性がフルカラー時の４倍の時と比較して、約４２％の生産性向上を図ることができた。
【００７２】
また、本実施の形態では、イエロー、マゼンタ、シアン３色の各現像器（イエロー現像器２１Ｙ、マゼンタ現像器２１Ｍ、シアン現像器２１Ｃ）が搭載された３色ロータリー現像器２１と固定式のブラック単色のブラック現像器２２ＢＫを備えた現像装置を用いたので、実施の形態１の４色ロータリー現像器と比較した場合に、上述したようにフルカラー画像形成時に色現像器の切り替えに時間がかかるため中間転写体２０の周長を長く取る必要がある。従って、このような構成の現像装置を備えた画像形成装置においては、本発明の効果はさらに顕著になる。
【００７３】
また、本実施の形態では、ベルト状の中間転写体２０を用いた構成であったが、実施の形態１と同様にドラム状の中間転写体を用いた画像形成装置においても同様の効果を得ることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カラー画像形成時には、検知手段で検知した基準位置目印の位置に同期して色の異なる複数のトナー像の中間転写体上への重畳転写を行い、単色画像形成時には、検知手段で検出した基準位置目印の位置と非同期で単色トナー像の中間転写体上への転写を行うようにしたので、単色画像の生産性をカラー画像時の４倍以上に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】実施の形態１の画像形成装置によるフルカラー画像連続形成時における中間転写体上の各色トナー像の転写を説明するための図。
【図３】実施の形態１の画像形成装置によるブラック単色画像連続形成時における中間転写体上の各色トナー像の転写を説明するための図。
【図４】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１感光ドラム（像担持体）
２帯電ローラ
３露光装置
４現像装置
４Ｙ、２１Ｙイエロー現像器
４Ｍ、２１Ｍマゼンタ現像器
４Ｃ、２１Ｃシアン現像器
４Ｍ、２２ＢＫブラック現像器
５、２０中間転写体
７定着装置
８転写ベルト
１０２次転写ローラ
１５基準マーク（基準位置目印）
１６センサ（検知手段）
２１３色ロータリー現像器
２７１次転写ローラ

Claims

静電潜像が形成される１つの像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像して単色又は複数色のトナー像を形成する複数の現像器を有する現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像が１次転写されてＡ４サイズの画像を複数枚担持することができる中間転写体と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写材に２次転写する２次転写部材と、転写材のレジストレーションを取ってトナー像の転写部へ搬送するレジストローラ対と、前記中間転写体上に設けた該中間転写体の基準位置を示す基準位置目印と、前記基準位置目印を検知する検知手段とを有し、
前記複数の現像器で前記像担持体上に形成したそれぞれ色の異なる複数のトナー像を前記中間転写体上に重畳転写してから前記２次転写部材で前記転写材上に一括転写するカラー画像形成と、前記複数の現像器のうちの任意の現像器で前記像担持体上に形成した単色トナー像を前記中間転写体上に転写してから前記２次転写部材で前記転写材上に転写する単色画像形成とが可能であって、
前記中間転写体に担持することができるＡ４サイズの画像の枚数をＬ枚として、前記カラー画像形成によりＬ＋１枚以上のＡ４サイズのカラー画像を連続して形成する場合、前記基準位置に基づいて中間転写体上に形成される１枚目のカラー画像からＬ枚目のカラー画像までは、第１の間隔を空けて連続的に搬送される転写材上に転写され、再度前記基準位置に基づいて前記中間転写体上に形成されるＬ＋１枚目のカラー画像は、前記Ｌ枚目のカラー画像が転写される転写材に続いて前記第１の間隔より長い第２の間隔を空けて搬送される転写材上に転写される画像形成装置において、
前記単色画像形成によりＬ＋１枚以上のＡ４サイズの単色画像を連続して形成する場合、前記基準位置に基づいて単色画像を前記中間転写体上に形成し、その後に連続して形成される単色画像の全てを、前記第１の間隔を空けて連続的に搬送される転写材上に転写することを特徴とする画像形成装置。
静電潜像が形成される１つの像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像を現像して単色又は複数色のトナー像を形成する複数の現像器を有する現像手段と、前記像担持体上に形成されたトナー像が１次転写されてＡ４サイズの画像を２枚担持することができる中間転写体と、前記中間転写体上に転写されたトナー像を転写材に２次転写する２次転写部材と、転写材のレジストレーションを取ってトナー像の転写部へ搬送するレジストローラ対と、前記中間転写体上に設けた該中間転写体の基準位置を示す基準位置目印と、前記基準位置目印を検知する検知手段とを有し、
前記複数の現像器で前記像担持体上に形成したそれぞれ色の異なる複数のトナー像を前記中間転写体上に重畳転写してから前記２次転写部材で前記転写材上に一括転写するカラー画像形成と、前記複数の現像器のうちの任意の現像器で前記像担持体上に形成した単色トナー像を前記中間転写体上に転写してから前記２次転写部材で前記転写材上に転写する単色画像形成とが可能であって、
前記カラー画像形成により３枚以上のＡ４サイズのカラー画像を連続して形成する場合、前記基準位置に基づいて中間転写体上に形成される１枚目と２枚目のカラー画像は第１の間隔を空けて連続的に搬送される転写材上に転写され、再度前記基準位置に基づいて前記中間転写体上に形成される３枚目のカラー画像は、前記２枚目のカラー画像が転写される転写材に続いて前記第１の間隔より長い第２の間隔を空けて搬送される転写材上に転写される画像形成装置において、
前記単色画像形成により３枚以上のＡ４サイズの単色画像を連続して形成する場合、前記基準位置に基づいて１枚目の単色画像を前記中間転写体上に形成し、その後に連続して形成される単色画像の全てを、前記第１の間隔を空けて連続的に搬送される転写材上に転写することを特徴とする画像形成装置。