JP2004020616A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定のプロセス速度で回転する像担持体上にトナー画像を形成する画像形成ユニットと、像担持体上のトナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、当該記録媒体上のトナー画像を所定の定着速度で定着する定着ユニットとを備え、
当該プロセス速度として当該定着速度よりも速い高プロセス速度と当該高プロセス速度よりも遅い低プロセス速度とを有し、
高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、当該像担持体上のトナー画像を転写させることなく像担持体を空転させる空転サイクルを設け、
当該空転サイクル中に当該高プロセス速度を当該低プロセス速度に減速する制御手段を有する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より詳しくは、画像形成装置のプロセス速度制御技術に係る。
【0002】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式(静電転写方式)を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置が広く知られている。これらの画像形成装置においては、静電転写済みのトナー画像を記録媒体へ熱と圧力との作用により定着する定着装置を備えている。また、この定着装置においては、定着対象である記録媒体の熱容量により、定着速度を制御し、記録媒体の種類によらず適切な定着が行われる。例えば、記録媒体として、その熱容量が比較的大きい厚紙やOHPシートが選択される場合には、定着速度をより遅くして、十分な熱を伝えることで適切な定着を確保している。
【0003】
一方、記録媒体上にトナー画像を形成する画像形成ユニットのプロセスス速度も定着速度に応じて変更されるのが一般的である。すなわち、記録媒体として厚紙やOHPシートが選択される場合には、その定着速度に合わせて、画像形成ユニットのプロセス速度は(通常のプロセス速度よりも)遅く制御される。
【0004】
しかし、画像形成ユニットのプロセス速度を低速にすると、その駆動源として一般的に用いられるDCモータの特性上、回転精度が低下しまいがちである。また、相異なる各プロセス速度のすべてに対して、駆動源及び駆動伝達系(ギア列など)の噛み合いによる共振を避けて装置を設計するのは困難である。そして、これら回転精度の低下や、振動の発生は、トナー画像の画質に悪影響を及ぼすおそれがあり、特に画質不良の問題はフルカラー画像において顕著である。
【0005】
そのため従来から、次のような技術が提案されている。例えば、特開平9−197751号公報には、低速回転時においても回転精度が良い超音波モータなどにより、ギア列を用いずダイレクトに駆動対象を回転させる技術が提案されている。また、転写位置から定着位置までの記録媒体搬送経路を十分確保し、高速のプロセス速度で画像形成するとともに、低速の定着速度で定着を行うことも考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、超音波モータなどを使用する場合には画像形成装置のコストアップに繋がってしまう。また、記録媒体搬送経路を十分に確保する場合には画像形成装置が大型化してしまう。
【0007】
本発明は、このような技術的な課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価で小型であるとともに、定着速度の低高によらず高画質のトナー画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、所定のプロセス速度で回転する像担持体上にトナー画像を形成する画像形成ユニットと、像担持体上のトナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、当該記録媒体上のトナー画像を所定の定着速度で定着する定着ユニットとを備え、当該プロセス速度として当該定着速度よりも速い高プロセス速度と当該高プロセス速度よりも遅い低プロセス速度とを有し、高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、当該像担持体上のトナー画像を転写させることなく像担持体を空転させる空転サイクルを設け、当該空転サイクル中(かつトナー画像形成後)に当該高プロセス速度を当該低プロセス速度に減速する制御手段を有するものである。
【0009】
ここで、前記像担持体上にトナー画像を形成する際には、(一般に回転精度が高い)高プロセス速度を維持する。また、画像形成装置の駆動系は高プロセス速度の方が低プロセス速度よりも振動が少なくなるように設計することができる。また、前記低プロセス速度は、前記定着速度に(ほぼ)等しくなるように設計することができる。また、前記定着速度は、画像形成対象の記録媒体の熱容量により変更することができる。また、前記空転サイクルでは、前記像担持体上のトナー画像を転写させることなく像担持体を少なくとも一回転させる。つまり、像担持体上に形成されたトナー画像は、初めて転写位置を通過する際には記録媒体へ転写されず、二回目以降(通常は二回目)に転写位置を通過する際に記録媒体へ転写される。
【0010】
このような構成を実現するために、例えば、前記転写手段は、前記像担持体に接離自在な接触式転写部材を備え、前記制御手段は、前記空転サイクル(中の像担持体上に形成されたトナー画像が、初めて転写位置を通過する際)において当該接触式転写部材と当該像担持体とを離間させるよう構成することができる。また、前記像担持体に接離自在な接触式クリーニンブ部材を備えるクリーニング手段を有し、前記制御手段は、前記空転サイクル(中の像担持体上に形成されたトナー画像が、初めて転写位置を通過してクリーニング位置を通過する際)において当該接触式クリーング部材と当該像担持体とを離間させるよう構成することもできる。
【0011】
また、この発明は、画像形成可能な記録媒体の最大搬送方向長さが、前記転写手段による転写位置から前記定着ユニットによる定着位置までの記録媒体の搬送距離よりも長い画像形成装置において特に有効である。
【0012】
また、前記制御手段は、前記空転サイクルにおいて前記転写手段による転写位置に記録媒体の搬送方向先端が達するまでに、前記低プロセス速度への減速を完了させるものでもよい。或いは、前記制御手段は、前記空転サイクルにおいて前記定着ユニットによる定着位置に記録媒体の搬送方向先端が達するまでに、前記低プロセス速度への減速を完了させるものでもよい。
【0013】
また、このように画質を優先して高プロセス速度で画像形成する場合と、生産性を優先して(空転モードを設けず)低プロセス速度で画像形成する場合とをユーザに選択可能にすることもできる。すなわち、前記制御手段は、高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、当該像担持体上のトナー画像を転写させることなく像担持体を空転させる空転サイクルを設け、当該空転サイクル中に当該高プロセス速度を当該低プロセス速度に減速する第一のモードと、低プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、そのまま(像担持体上に形成されたトナー画像が、初めて転写位置を通過する際に)転写を行う第二のモードとを備えることができる。ここで、ユーザからの指示により第一及び第二のモードの選択が可能な画像形成装置とすることもできる。
【0014】
また、所定の搬送速度で記録媒体を転写位置から定着位置まで搬送する搬送手段を備え(画像形成ユニットと定着ユニットが一体)、画像形成対象である記録媒体の搬送方向長さが、前記画像形成装置の転写位置から定着位置に至る搬送方向長さよりも短い場合には、前記制御手段は前記高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、そのまま転写を行うとともに、当該記録媒体の搬送方向後端が転写位置を通過してから、当該記録媒体の搬送方向先端が定着位置に到達するまでの間に、当該搬送手段による記録媒体の搬送速度を高プロセス速度から定着速度にまで減速する第三のモードを備えるように構成することもできる。
【0015】
また、所定の搬送速度で記録媒体を転写位置から排出位置まで搬送する搬送手段を備え(画像形成ユニットと定着ユニットが別体)、画像形成対象である記録媒体の搬送方向長さが、前記画像形成装置の転写位置から排出位置に至る搬送方向長さよりも短い場合には、前記制御手段は前記高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、そのまま転写を行うとともに、当該記録媒体の搬送方向後端が転写位置を通過してから、当該記録媒体の搬送方向先端が排出位置に到達するまでの間に、当該搬送手段による記録媒体の搬送速度を高プロセス速度から定着速度にまで減速する第三のモードを備えるように構成することもできる。
【0016】
また、所定の搬送速度で記録媒体を排出位置から定着位置まで搬送する搬送手段を備え(画像形成ユニットと定着ユニットが別体)、画像形成対象である記録媒体の搬送方向長さが、前記画像形成装置の排出位置から定着位置に至る搬送方向長さよりも短い場合には、前記制御手段は前記高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、そのまま転写を行うとともに、当該記録媒体の搬送方向後端が排出位置を通過してから、当該記録媒体の搬送方向先端が定着位置に到達するまでの間に、当該搬送手段による記録媒体の搬送速度を高プロセス速度から定着速度にまで減速する第三のモードを備えるように構成することができる。
【0017】
さらに、前記制御手段は、画像形成対象である記録媒体の搬送方向長さに基いて、前記第一のモードと前記第三のモードを選択するように構成することもできる。
【0018】
また、前記像担持体は▲1▼感光体であってもよいし、▲2▼中間転写体であってもよい。後者▲2▼の場合としては、さらに、前記像担持体は中間転写体であり、前記画像形成ユニットは当該中間転写体の回転方向上流側から下流側にかけて複数の単色画像形成ユニットを設け、各単色画像形成ユニットは相異なる単色トナー画像を中間転写ベルトに順次一次転写して重ね合せ中間転写体上にフルカラートナー画像を得るカラー画像形成ユニットであり、前記転写手段は中間転写体上のフルカラートナー画像を記録媒体上に転写する二次転写手段である画像形成装置として構成することもできる。
【0019】
このようなカラー画像形成ユニットの場合には、前記制御手段は、前記空転サイクルにおいて最下流の単色画像形成ユニットによる単色トナー画像の一次転写が終了した後、前記低プロセス速度への減速を開始することができる。また、画像形成可能な記録媒体の最大搬送方向長さは、最下流の単色画像形成ユニットによる単色トナー画像の一次転写位置から前記転写手段による二次転写位置までの記録媒体の搬送距離よりも長く構成することもできる。
【0020】
また、前記制御手段は、前記画像形成ユニットが備える感光体の感光体駆動モータと、前記像担持体の像担持体駆動モータとのうち、より減速プロファイルの遅い駆動モータに合わせて前記高プロセス速度から前記低プロセス速度への減速を行うよう構成することができる。この場合、前記画像形成ユニットが複数の感光体と各感光体を独立に駆動する複数の感光体駆動モータを有するものでもよい。また、前記画像形成ユニットが備える感光体の感光体駆動モータと、前記像担持体の像担持体駆動モータとのうち、少なくとも一方はステッピングモータであってもよい。
【0021】
なお、前記高プロセス速度及び/又は前記低プロセス速度は(記録シートの種類により予め設定される)複数の速度から選択可能とすることもできる。
【0022】
【発明の実施による形態】
以下、本発明の実施による形態を図面を適宜参照して説明する。
【0023】
この画像形成装置は、画像情報に基づくイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色成分のトナー像を4つの作像ユニット10Y,10M,10C,10Kにおいて個別に形成し、中間転写体としての中間転写ベルト20に順次重ねるように一次転写した後、給紙装置30から供給される記録媒体としての記録シートPに一括して二次転写し、最後に定着装置40において記録シートP上のトナー像の定着処理をすることにより、記録シートP上にフルカラー画像を形成し得るカラープリンタである。図中における矢付き実線は各回転部品の回転方向、一点鎖線は記録シートPの搬送経路をそれぞれ示す。
【0024】
上記作像ユニット10Y、10M、10C、10Kはいずれも、外部接続機器や原稿読取装置等から入力される画像情報を画像信号処理装置(図示せず)にて画像処理して上記各色成分に色分解したトナー像を電子写真プロセスにより個別に形成するものである。そして、この各作像ユニット10はいずれも、像担持体としての感光ドラム11と、この感光ドラム11の表面を接触して帯電させる帯電装置12と、感光ドラム11の帯電された表面に各色成分の画像信号に応じたビーム光(点線矢印)を露光して静電潜像を形成する潜像形成装置としての露光装置13と、感光ドラム11上の静電潜像を現像ロール14bにより供給する所定色の現像剤(トナー)にて現像してトナー像とする現像装置14と、感光ドラム11上のトナー像を中間転写ベルト20に転写する転写ロール式の一次転写装置15と、一点転写後の感光ドラム11の表面を除電する除電コロトロン16、一次転写後に感光ドラム11上に残留するトナー等の付着物をクリーニングブレード17a等で除去するドラム用クリーニング装置17とを同様に備えたものである。
【0025】
感光ドラム11は、接地されたドラム状の導電性支持体の表面に有機感光層が形成されたドラム形態からなるものであり、矢印A方向に回転駆動するようになっている。帯電装置12は、コロナ放電器からなるものであり、感光ドラム11の表面を所定の帯電電位(トナーの帯電極性と同極性の帯電電位)に帯電させるようになっている。この帯電装置12としては、感光ドラム11に帯電ロール等を接触させる接触式の帯電装置を使用してもよい。露光装置13は、帯電した感光ドラム11の表面に、画像信号処理装置(図示せず)から送信される画像信号に基づいて半導体レーザ等の光源13aから発せられるビーム光(矢付点線)を回転多面鏡(ポリゴンミラー)13bと所定の光学系(反射ミラー、レンズなど)を介して感光ドラム11の表面に走査露光し、これにより所定の潜像電位からなる静電潜像を形成するようになっている。
【0026】
この現像装置14はトナーとキャリアからなる二成分現像剤を使用する二成分現像装置であり、その現像ロールの現像スリーブに所定の現像バイアス電圧を印加して、感光体ドラム11との間で磁気ブラシ現像を行うようになっている。
【0027】
ここで、本実施形態で使用されるトナーは小径の略球形トナーである。すなわち、トナーの形状係数SFは140未満、好ましくは135以下、より好ましくは120以下である球形状の粒子である。この球状係数SFが140以上になると、トナー粒子が球形状でない不定形になってしまい、良好な転写性等が得られにくくなり、得られる画像の高画質化が困難となる。一方、このトナー粒子は、高画質化を企画する観点からすれば、その体積平均粒子径は好ましくは2〜8μmである。
【0028】
一次転写装置15は、導電性のロール芯材に、カーボンブラックを分散した発泡ウレタンゴム等の弾性層(体積抵抗率:107〜109Ω)を形成した転写ロール15a(外径28mm程度、アスカC硬度35°程度)に、トナーの帯電極性とは逆極性の転写用電圧を転写用電源15bから印加するように構成されている。
【0029】
中間転写ベルト20は、駆動ロール21、テンションロール22、二次転写装置の一部を構成するバックアップロール23、従動ロール24a〜24b等に張架されて各作像ユニット10における感光ドラム11の一次転写位置を通過するような状態で配設されており、駆動ロール21によって矢印B方向に周回移動するようになっている。上記中間転写ベルと20としては、ポリイミド、ポリアミド等の合成樹脂にカーボンブラック等の導電化剤を適用含有させたものを用いて、体積抵抗率が1010〜1014Ω・cmで、厚みが0.1mm程度のベルト形状に成形したものが使用される。また、バックアップロール23としては、導電性のロール芯材に、EPDMゴム等からなる弾性層と、カーボンブラック等を分散させたブレンドゴム(EPDMとNBR)のチューブ層とを形成してなるロール(外径28mm程度、表面抵抗率107〜1010Ω/□、アスカC硬度70°程度)が使用される。
【0030】
また、中間転写ベルト20の周囲には、中間転写ベルト20をバックアップロール23に押し付けながら回転する二次転写装置の一部を構成する二次転写ロール25が配設されている。この二次転写装置は、バックアップロール23に給電ロール26を介して転写用電源(図示省略)からトナーの帯電極性と同極性の二次転写電圧が印加されるようになっている。二次転写ロール25は、導電性のロール芯材に、カーボンブラック等を分散させた発泡ウレタンゴム等からなる弾性層と、カーボンブラック等を分散させたウレタンゴムのチューブ層と、フッ素系樹脂をコーティングした表面層を形成してなるロール(外径28mm程度、体積抵抗率103〜1010Ω・cm、アスカC硬度30°程度)であり、接地されている。また、中間転写ベルト20の周囲には、二次転写後の中間転写ベルト20上に残留付着するトナー等の付着物をクリーニングブレード28a等で除去するベルト用クリーニング装置28や、中間転写ベルト20に形成される基準位置マークや制御用マークを検知するマーク検知センサ29が配設されている。
【0031】
給紙装置30は、多数枚の記録シートPを積み重ねて収容する給紙トレイ31と、この給紙トレイ31から記録シートPを1枚ずつ送り出す送出装置32と、この送出装置32により送り出される記録シートPを二次転写位置にむけて搬送する複数の用紙搬送ロール対33と用紙搬送ガイドからなる給紙路と、記録シートPを一旦止めて所定のタイミングで二次転写位置の二次転写ロール25と中間転写ベルト20の間に送り込むレジストロール34等にて構成されている。また、定着装置40は、加熱源を有する加熱ロール41と、この加熱ロール41に圧接して回転する加圧ロール42とを備えたものであり、この加熱ロール41及び加圧ロール43の圧接部(ニップ部)に転写後の記録シートPを導入して通過させることにより定着処理を行うようになっている。図1中の符号35、36は二次転写後の記録シートPを定着装置40まで搬送して導入する2連の用紙搬送ベルト装置(搬送手段)である。
【0032】
次に、このカラープリンタの動作について説明する。
【0033】
はじめに、フルカラー画像のプリント開始信号が発せられると、以下のようなプリント動作が実行される。
【0034】
まず、作像ユニット10Y、10M、10C、10Kにおいて、矢印方向Aに回転する感光ドラム11の表面が帯電装置12により所定の帯電電位(この実施の形態では負極性の電位)に帯電された後、各露光装置13から各色成分のビーム光が照射されて所定の潜像電位からなる静電潜像が形成される。続いて、その各感光ドラム11上の静電潜像が各現像装置14により所定の色の現像剤(トナー)により現像され、これにより各感光ドラム11上に前記4色のトナー像が個別に形成される。
【0035】
この各作像ユニット10の感光ドラム11上に形成された4色のトナー像は、一次転写装置15と対向する一次転写位置で矢印B方向に周回移動する中間転写ベルト20に順次重ねられるような状態で一次転写される。この一次転写は、転写用電源15bから一次転写ロール15aに印加される一次転写電圧にて転写ロール15aと感光ドラム11との間に形成される転写電界により、トナー像が静電的に中間転写ベルト20側に移行されることにより行われる。この一次転写後の感光ドラム11は、除電コロトロン16により除電された後、ドラム用クリーナ17により未転写トナー等が除去されて清掃される。
【0036】
一方、このトナー像の形成動作に合わせて記録シートPが給紙装置30の給紙トレイ31から給紙路を通して送り出された後、レジストロール34により二次転写タイミングに合わせて中間転写ベルト20と二次転写ロール25の間となる二次転写位置に送り込まれる。これにより、中間転写ベルト20に一次転写された4色の多重トナー像が記録シートPに一括して二次転写される。この二次転写は、給電ロール24を介してバックアップロール23に印加される二次転写電圧にて二次転写ロール26と間に形成される転写電界により、トナー像が静電的に記録シートP側に移行されることにより行われる。この二次転写後の中間転写ベルト20は、ベルト用クリーナ28により未転写トナー等が除去されて清掃される。
【0037】
次いで、二次転写後の記録シートPは、中間転写ベルト20から剥離した後、用紙搬送ベルト装置35、36により搬送されて定着装置40に送り込まれ、その加熱ロール41と加圧ロール43のニップ部を通過して加熱加圧されてトナー像が記録シートPに定着される。以上のようにして、記録シートPの片面にフルカラー画像が形成される。
【0038】
また、このカラープリンタでは、4つの作像ユニット10(Y,M,C,K)のいずれか1つの作像ユニットのみで作像動作を実施することにより、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの単色トナー像からなるプリント(画像形成)を行うことが可能である。また、4つの作像ユニット10(Y,M,C,K)のいずれか2つの作像ユニットで作像動作を実施することにより、レッド(Y+M)、グリーン(Y+C)及びブルー(M+C)の混合単色トナー像からなるプリントを行うことも可能である。さらに、3つの作像ユニット10(Y,M,C)で作像動作を実施することにより、ブラック(Y+M+C)色のトナー像からなるプリントを行うことも可能である。
【0039】
ところで、記録シートPとして厚紙やOHPシートのように熱容量が大きいものが選択される場合には、定着時に十分な熱を与える必要があるため、定着速度VFは遅く制御される。一方、感光体ドラム10、中間転写ベルト20などを含む画像形成ユニットの駆動系は、回転精度などの観点から、通常のプロセス速度において最も良好な画質となるように設計されている。本発明は、このような事情に鑑みて、次のようなプロセス速度及び定着速度制御を行うこととした。以下、このプロセス速度及び定着速度制御の一例を実施例として説明する。
【0040】
実施例
図2は、本実施例に係るフルカラープリンタ(画像形成装置)のプロセス速度及び定着速度制御系を説明するブロック図である。同図に示すようにこのプロセス速度及び定着速度制御系は、制御部(制御手段)50を中心に構成されている。制御部50には、予め速度パラメータとして、VH、VL(VL<VH)が記憶されている。
【0041】
制御部50の計測対象としては、給紙装置30、操作ボタンや操作パネルなどで構成されるユーザインタフェイス60が挙げられる。給紙装置30からは、画像形成対象となる記録シートPの種類(普通紙、厚紙、OHPシートなどの別)やサイズに関する情報が制御部50へと送信される。またユーザインタフェイス60からは、同じく画像形成対象となる記録シートPの種類やサイズの他、後述する高画質モード、高生産性モードの選択に関する情報が制御部50へと送信される。
【0042】
制御部50の制御対象としては、大きくは画像形成ユニット、定着装置(定着ユニット)40が挙げられる。より詳細には、画像形成ユニット内の制御部50の制御対象としては、中間転写ベルト20を駆動する(一つの)ベルト駆動モータ20m、各感光体ドラム11Y〜Kをそれぞれ駆動する4つの感光体駆動モータ11m(Y)〜(K)、二次転写ロール25を中間転写ベルト20の二次転写位置に対して当接・離間自在に構成する二次転写ロールリトラクト機構(図示せず)、ベルト用クリーナ28を中間転写ベルト20のクリーニング位置に対して当接・離間自在に構成するベルト用クリーナリトラクト機構(図示せず)などが挙げられる。また、定着装置40内の制御部50の制御対象としては、加熱ロール41を駆動するロール駆動モータ(図示せず)などが挙げられる。そして、制御部50からは、各駆動モータ20m、11m(Y)〜(K)への駆動信号、各リトラクト機構への当接・離間信号などが送信される。
【0043】
図3は、このプロセス速度及び定着速度制御系の動作を説明するフローチャートである。以下、このフローチャートに基いて、A3サイズの厚紙やOHPシートなど、搬送方向長さが長く、熱容量も大きい記録シートPに対して画像形成を行う場合のプロセス速度及び定着速度制御系の動作を説明する。
【0044】
まず制御部50は、給紙装置30やユーザインタフェイス60からの画像形成対象となる記録シートPの種類やサイズの情報に基いて、定着速度VFを設定する。ここでは、記録シートPはA3サイズの厚紙であるため、制御部50は、定着速度VFとして予め記憶しているVLを選択し(S110)、その定着速度VF(=VL)に対応する回転速度で回転するようにロール駆動モータ(図示せず)に駆動信号を送信する。次に、制御部50は、ユーザインタフェイス60からの高画質モード、高生産性モードの選択に関する情報に基いて、各モード(高生産性モード又は高画質モード)の選択を行う(S120)。
【0045】
高生産性モード
図4は、高画質モードが選択された場合のフルカラープリンタの動作を模式的に説明するものである。なお、二次転写ロール25及びベルト用クリーナ28はいずれも初期状態では二次転写ベルト20に当接されている。
【0046】
制御部50は、プロセス速度VPとして予め記憶しているVLを選択し、そのプロセス速度VP(=VL)に対応する回転速度で回転するように各駆動モータ20m、11mに駆動信号を送信する。そして、各作像ユニット10Y〜Kから中間転写ベルト20上にプロセス速度VP(=VL)でトナー画像が順次形成(一次転写)される(S210):図4(a))。つまり、中間転写ベルト20の回転方向上流側から下流側にかけて設けられた各作像ユニット10Y〜Kにより、まずイエローのトナー画像T(Y)が形成され、その上にマゼンタのトナー画像が重ね合わされ二色のトナー画像T(YM)となり、その上にシアンのトナー画像が重ね合わされ三色のトナー画像T(YMC)となり、さらにそのその上にブラックのトナー画像が重ね合わされ四色、フルカラーのトナー画像T(YMCK)=T(F)が最終的に形成される。
【0047】
このフルカラートナー画像T(F)が二次転写位置に達すると同時に、給紙装置30からも画像形成対象の記録シートP、この場合にはA3サイズの厚紙が二次転写位置に達し、同じくプロセス速度VP(=VL)で二次転写される(S240:図4(b))。
【0048】
その後、その表面に未定着のフルカラートナー画像T(F)を保持した厚紙Pは、定着位置に達し、定着速度VF(=VL)で定着装置40の加熱ロール41と加圧ロール42とのニップ部分を通過する際に、十分な熱と圧力とが与えられ、厚紙P上のフルカラートナー画像は定着され、永久像となる(S250:図4(c))。なお、このフルカラープリンタの二次転写位置から定着位置に至るまでの記録シート搬送経路長は、このフルカラープリンタで画像形成可能な記録シートPの最大搬送方向長さよりも短く構成されており、図4(c)に示すように、記録シートPの搬送方向先端側が定着されている最中に、記録シートPの後端側は二次転写されている。
【0049】
このように高生産性モードでは、(より低速なVLをプロセス速度として選択するものの)、後述する空転サイクルを有さないため、結果として高画質モードよりも画像形成の生産性が高まる。
【0050】
高画質モード
図5及び図6は、高画質モードが選択された場合のフルカラープリンタの動作を模式的に説明するものである。
【0051】
まず、制御部50は、各リトラクト機構(図示せず)へ離間信号を送信し、二次転写ロール25とベルト用クリーナ28とを中間転写ベルト20から離間させる(S301、S302:図5(a))。
【0052】
そして、制御部50は、プロセス速度VPとして予め記憶しているVHを選択し、そのプロセス速度VP(=VH)に対応する回転速度で回転するように各駆動モータ20m、11mに駆動信号を送信する。そして、各作像ユニット10Y〜Kから中間転写ベルト20上にプロセス速度VP(=VH)でトナー画像が順次形成(一次転写)される(S310):図5(b))。
【0053】
このフルカラートナー画像T(F)が二次転写位置に達しても、二次転写ロール25は中間転写ベルト20から離間しており(また記録シートとしての厚紙Pも搬送されていないため)、フルカラートナー画像T(F)が厚紙Pに二次転写されることはない(図5(c):空転サイクル)。なお、制御部50は、所定のタイミングでリトラクト機構(図示せず)へ当接信号を送信し、二次転写ロール25は、フルカラートナー画像T(F)の搬送方向後端が初めて二次転写位置を通過した後で、かつフルカラートナー画像T(F)の搬送方向先端が再び二次転写位置に達する前のタイミングで中間転写ベルト20に当接する(S321、S322)。
【0054】
さらにこのフルカラートナー画像T(F)がクリーニング位置に達しても、ベルト用クリーナ28は中間転写ベルト20から離間しており、フルカラートナー画像T(F)がベルト用クリーナ28に除去されることはない(図6(a))。なお、制御部50は、所定のタイミングでリトラクト機構(図示せず)へ当接信号を送信し、ベルト用クリーナ28は、フルカラートナー画像T(F)の搬送方向後端が初めてクリーニング位置を通過した後で、かつフルカラートナー画像T(F)の搬送方向先端が再び二次転写位置に達する前のタイミングで中間転写ベルト20に当接する(S323、S324)。
【0055】
次に、制御部50は、各駆動モータ20m、11m(Y)〜(K)への駆動信号を送信し、各感光体ドラム11Y〜K、中間転写ベルト20の回転速度、すなわちプロセス速度VPがVHから、VLへと減速される(S330)。このプロセス速度VPの減速は、最下流の作像ユニット10Kから中間転写ベルト20上へのトナー画像T(K)の形成(一次転写)が完了した後の任意のタイミングで開始され、フルカラートナー画像T(F)の搬送方向先端が再び(二回目に)二次転写位置に達するまでに完了される。本実施例では、フルカラートナー画像T(F)の搬送方向先端が再び(二回目に)二次転写位置に達する直前、すなわち、作像ユニット10Kの一次転写位置よりも下流側かつ二次転写位置よりも上流側にフルカラートナー画像T(F)の搬送方向先端が再び(二回目に)存在するタイミングで減速が開始、完了する。
【0056】
このプロセス速度VPの減速に際し、制御部50は、各駆動モータ20m、11m(Y)〜(K)への駆動信号を送信し、駆動モータ20m、11m(Y)〜(K)の各減速プロファイルの遅い駆動モータの減速プロファイルに合わせて、すべての駆動モータ20m、11m(Y)〜(K)を減速する。なお、各駆動モータ20m、11m(Y)〜(K)はステッピングモータであり、その減速は印加電圧の周波数を制御することで容易に行うことができる。
【0057】
図7は、相異なる二つの駆動モータの減速プロファイルを説明するグラフである。このグラフは、縦軸に回転速度を、横軸に経過時間をそれぞれとり、時間OにおいてHからL(<H)への減速が開始される二つの駆動モータの減速プロファイルを示している。ここで、減速プロファイル▲1▼の方が減速プロファイル▲2▼に比べて減速過渡特性が遅い事がわかる。したがって、この場合、減速プロファイル▲2▼を有する駆動モータは、減速プロファイル▲1▼に合わせてゆっくりと減速されることになる(図7中複数上向き矢印参照)。このように減速を行うことで、感光体ドラム11と中間転写ベルト20との速度差により生じるトナー画像の乱れを防止することができる。
【0058】
そして、このフルカラートナー画像T(F)が再び(二回目に)二次転写位置に達すると同時に、給紙装置30からも画像形成対象の記録シートP、この場合にはA3サイズの厚紙が二次転写位置に達し、同じくプロセス速度VP(=VL)で二次転写される(S340:図6(b))。このタイミング以前に、二次転写ロール25とベルト用クリーナ28は中間転写ベルト20に当接されている。
【0059】
その後、その表面に未定着のフルカラートナー画像T(F)を保持した厚紙Pは、定着位置に達し、定着速度VF(=VL)で定着装置40の加熱ロール41と加圧ロール42とのニップ部分を通過する際に、十分な熱と圧力とが与えられ、厚紙P上のフルカラートナー画像は定着され、永久像となる(S350:図6(c))。
【0060】
このように高画質モードでは、比較的各駆動モータm、11m(Y)〜(K)の回転精度の高いプロセス速度VP=VHで画像形成を行うため(S310)、また、フルカラープリンタ全体の駆動系を(プロセス速度VP=VLよりも)プロセス速度VP=VHで振動が生じ難いように予め設計しているため、厚紙P上に高画質のフルカラートナー画像T(F)を得ることができる。
【0061】
なお、本実施例では速度パラメータVL=73.3〔mm/sec〕、VH=220〔mm/sec〕としたが、これら以外の値を採ることができるのは勿論、速度パラメータを3種類以上有するように構成してもよい。
【0062】
また、本実施例に係る画像形成装置のように、画像形成ユニットと定着ユニットが一体的に構成され、かつ、画像形成対象である厚紙Pの搬送方向長さが、二次転写位置から定着位置に至る搬送距離よりも短い場合には、制御部50は高プロセス速度PVで画像形成、二次転写を行うとともに、当該厚紙Pの搬送方向後端が二次転写位置を通過してから、当該厚紙Pの搬送方向先端が定着位置に到達するまでの間に、用紙搬送ベルト装置35、36による厚紙Pの搬送速度を高プロセス速度から定着速度にまで減速するよう制御することができる。
【0063】
一方、本実施例の係る画像形成装置とは異なり、画像形成ユニットと定着ユニットとが独立に構成され、かつ、また、厚紙Pの搬送方向長さが、二次転写位置から(画像形成ユニットの)排出位置に至る搬送方向長さよりも短い場合には、制御部50は高プロセス速度でVP=VHで画像形成及び転写を行うとともに、厚紙Pの搬送方向後端が転写位置を通過してから、厚紙Pの搬送方向先端が排出位置に到達するまでの間に、用紙搬送ベルト装置35、36による厚紙Pの搬送速度を高プロセス速度から定着速度にまで減速するよう制御することができる。
または、厚紙Pの搬送方向後端が排出位置を通過してから、厚紙Pの搬送方向先端が定着位置に到達するまでの間に、用紙搬送ベルト装置35、36による厚紙Pの搬送速度を高プロセス速度から定着速度にまで減速するよう制御することができる。
【0064】
さらに、制御部50は、画像形成対象である記録媒体の搬送方向長さに基いて、このような搬送速度制御の要否を判断することができる。
【0065】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、安価で小型であるとともに、定着速度の低高によらず高画質のトナー画像を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施形態に係るフルカラープリンタの断面概略図である。
【図2】図2は、実施例に係るフルカラープリンタのプロセス速度及び定着速度制御系の構成を説明するブロック図である。
【図3】図3は、実施例に係るフルカラープリンタのプロセス速度及び定着速度制御系の動作手順を説明するフローチャートである。
【図4】図4は、実施例に係るフルカラープリンタの高生産性モードにおけるプロセス速度及び定着速度制御系の動作を説明する模式図である。
【図5】図5は、実施例に係るフルカラープリンタの高画質モードにおけるプロセス速度及び定着速度制御系の動作を説明する模式図である。
【図6】図6は、実施例に係るフルカラープリンタの高画質モードにおけるプロセス速度及び定着速度制御系の動作を説明する模式図である。
【図7】図7は、減速プロファイルを説明するグラフである。
【符号の説明】
10…作像ユニット(画像形成ユニット)、11…感光体ドラム(画像形成ユニット)、20…中間転写ベルト(像担持体)、28…二次転写ロール(転写手段)、30…給紙装置、40…定着装置(定着ユニット)、50…制御部(制御手段)、60…ユーザインタフェイス
Claims (14)
- 所定のプロセス速度で回転する像担持体上にトナー画像を形成する画像形成ユニットと、像担持体上のトナー画像を記録媒体上に転写する転写手段と、当該記録媒体上のトナー画像を所定の定着速度で定着する定着ユニットとを備え、
当該プロセス速度として当該定着速度よりも速い高プロセス速度と当該高プロセス速度よりも遅い低プロセス速度とを有し、
高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、当該像担持体上のトナー画像を転写させることなく像担持体を空転させる空転サイクルを設け、
当該空転サイクル中に当該高プロセス速度を当該低プロセス速度に減速する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。 - 画像形成可能な記録媒体の最大搬送方向長さは、前記転写手段による転写位置から前記定着ユニットによる定着位置までの記録媒体の搬送距離よりも長い請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記空転サイクルにおいて前記転写手段による転写位置に記録媒体の搬送方向先端が達するまでに、前記低プロセス速度への減速を完了させる請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記空転サイクルにおいて前記定着ユニットによる定着位置に記録媒体の搬送方向先端が達するまでに、前記低プロセス速度への減速を完了させる請求項1又は2に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、
高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、当該像担持体上のトナー画像を転写させることなく像担持体を空転させる空転サイクルを設け、
当該空転サイクル中に当該高プロセス速度を当該低プロセス速度に減速する第一のモードと、
低プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、そのまま転写を行う第二のモードとを備える請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。 - ユーザからの指示により第一及び第二のモードの選択が可能な請求項5に記載の画像形成装置。
- 所定の搬送速度で記録媒体を転写位置から定着位置まで搬送する搬送手段を備え、
画像形成対象である記録媒体の搬送方向長さが、前記画像形成装置の転写位置から定着位置に至る搬送距離よりも短い場合には、前記制御手段は前記高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、そのまま転写を行うとともに、当該記録媒体の搬送方向後端が転写位置を通過してから、当該記録媒体の搬送方向先端が定着位置に到達するまでの間に、当該搬送手段による記録媒体の搬送速度を高プロセス速度から定着速度にまで減速する第三のモードを備える請求項5又は6に記載の画像形成装置。 - 所定の搬送速度で記録媒体を転写位置から排出位置まで搬送する搬送手段を備え、
画像形成対象である記録媒体の搬送方向長さが、前記画像形成装置の転写位置から排出位置に至る搬送距離よりも短い場合には、前記制御手段は前記高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、そのまま転写を行うとともに、当該記録媒体の搬送方向後端が転写位置を通過してから、当該記録媒体の搬送方向先端が排出位置に到達するまでの間に、当該搬送手段による記録媒体の搬送速度を高プロセス速度から定着速度にまで減速する第三のモードを備える請求項5又は6に記載の画像形成装置。 - 所定の搬送速度で記録媒体を排出位置から定着位置まで搬送する搬送手段を備え、
画像形成対象である記録媒体の搬送方向長さが、前記画像形成装置の排出位置から定着位置に至る搬送距離よりも短い場合には、前記制御手段は前記高プロセス速度で像担持体上にトナー画像を形成し、そのまま転写を行うとともに、当該記録媒体の搬送方向後端が排出位置を通過してから、当該記録媒体の搬送方向先端が定着位置に到達するまでの間に、当該搬送手段による記録媒体の搬送速度を高プロセス速度から定着速度にまで減速する第三のモードを備える請求項5又は6に記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、画像形成対象である記録媒体の搬送方向長さに基いて、前記第一のモードと前記第三のモードを選択する請求項7〜9のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記像担持体は中間転写体であり、
前記画像形成ユニットは当該中間転写体の回転方向上流側から下流側にかけて複数の単色画像形成ユニットを設け、各単色画像形成ユニットは相異なる単色トナー画像を中間転写ベルトに順次一次転写して重ね合せ中間転写体上にフルカラートナー画像を得るカラー画像形成ユニットであり、
前記転写手段は中間転写体上のフルカラートナー画像を記録媒体上に転写する二次転写手段である請求項1〜10のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記空転サイクルにおいて最下流の単色画像形成ユニットによる単色トナー画像の一次転写が終了した後、前記低プロセス速度への減速を開始する請求項11に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記画像形成ユニットが備える感光体の感光体駆動モータと、前記像担持体の像担持体駆動モータとのうち、より減速プロファイルの遅い駆動モータに合わせて前記高プロセス速度から前記低プロセス速度への減速を行う請求項1〜12のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記高プロセス速度及び/又は前記低プロセス速度は(記録シートの種類により設定される)複数の速度から選択可能な請求項1〜13のいずれかに記載の画像形成装置。
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JP2008107797A (ja) * | 2006-09-26 | 2008-05-08 | Canon Inc | 画像形成装置およびその制御方法 |
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