JP2004021101A - 画像形成装置および方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】2次給紙手段において転写紙が撓み状態で保持される時間を短縮することで、高品質の転写画像を確実に得る。
【解決手段】CPU111は、感光体ユニット10の感光体上に露光ユニット50により静電潜像の形成動作を開始した後に、搬送系駆動用モータ84を駆動するとともに給紙クラッチ85をオンにすることで給紙ローラを回転駆動して、給紙カセットから転写紙搬送経路への転写紙の給紙を開始する。
【選択図】    図4

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機やファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置として、複数の色ごとに、露光手段により感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像に現像手段により各色のトナーを順次付着させてトナー像を形成し、この各色のトナー像の形成ごとに中間転写媒体に1次転写することにより複数色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像を中間転写媒体に形成し、そのカラートナー像を中間転写媒体上の2次転写位置において中間転写媒体から転写紙に2次転写することでカラー画像を得るようにしたものが知られている。
【0003】
この種の画像形成装置として、装置本体の小型化を図るために、それぞれ異なる色のトナーが収容された複数の現像ユニットを、回転軸を中心として放射状に配置したロータリー現像部を備え、その回転軸まわりに回転駆動することによって前記複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットを感光体に対向配置して感光体上の静電潜像をトナーにより現像し、そのトナー像を中間転写媒体に1次転写するようにしたものが知られている。この画像形成装置では、ロータリー現像部を回転駆動して現像位置に配置する現像ユニットを切り換え、各色のトナーによる現像および1次転写を繰り返すことによって、複数色のトナー像を中間転写媒体上で重ね合わせてカラートナー像を形成している。
【0004】
一方、電子写真方式の画像形成装置では、動作手順として、一般に、転写紙の給紙タイミングで転写紙収容部における転写紙の有無を検出し、転写紙が存在すれば、当該転写紙収容部に収容されている転写紙を転写紙搬送経路に給紙するとともに、その給紙開始後の所定タイミングで像形成動作(例えば静電潜像を形成するための露光動作)を開始するような手順が採用されている。また、装置構成として、一般に、中間転写媒体上の1次トナー像形成動作とタイミングを合わせて2次転写位置への2次給紙を行う例えばレジストローラ対からなる2次給紙手段を転写紙搬送経路に設けた構成が採用されている。このような画像形成装置において、転写紙搬送経路に給紙された転写紙は、転写紙搬送経路に設けられたレジストローラ対において撓んだ状態で一旦保持される。この撓みによる力で転写紙の先端が揃えられて当該レジストローラ対のローラ間に確実にニップされることから、スキューが防止されるとともに、レジストローラ対からの2次給紙がタイミングずれを生じることなく好適に行われるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年、画像形成装置の設置に際して省スペース化が求められており、装置本体の下部に転写紙収容部を配設し、その転写紙収容部の上方に中間転写媒体を配設して、転写紙収容部から2次転写位置に向けてほぼ鉛直方向に延設された転写紙搬送経路に沿って転写紙を搬送するような構造が多く採用されている。しかし、このような構造の画像形成装置では、転写紙収容部からレジストローラ対までの経路長が短いために、給紙開始から転写紙がレジストローラ対に到達するまでに要する時間が短く、上記従来の制御シーケンスでは、レジストローラ対において撓み状態で保持される時間が長くなり過ぎることから、転写紙が変形し、高品質の転写画像が得られなくなってしまう虞があった。
【0006】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、2次給紙手段において転写紙が撓み状態で保持される時間を短縮することで、高品質の転写画像が確実に得られるようにした画像形成装置および方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、複数の現像ユニットを保持するユニット保持部を、所定の回転軸まわりに回転移動させることによって前記複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットを選択的に前記感光体に対向配置し、当該現像ユニットにより前記静電潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、前記感光体から1次転写されるトナー像を担持しながら、所定の2次転写位置に搬送する中間転写媒体と、前記2次転写位置の下方に配設されて少なくとも1枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部と、ほぼ鉛直方向に延設されて前記転写紙収容部から前記2次転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路と、前記転写紙収容部から前記転写紙搬送経路に転写紙を給紙する給紙手段と、前記転写紙搬送経路上に配設され、前記転写紙収容部から給紙された転写紙を撓んだ状態で一旦保持した後に、前記感光体から前記中間転写媒体上へのトナー像の1次転写に同期して、当該転写紙を前記2次転写位置に向けて2次給紙する2次給紙手段と、前記露光手段による静電潜像形成動作の開始後に、前記給紙手段による転写紙の給紙を開始させる給紙制御手段とを備えたことを特徴としている。
【0008】
この構成によれば、ユニット保持部が所定の回転軸まわりに回転移動することによって複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットが選択的に感光体に対向配置され、露光手段により感光体上に形成された静電潜像に当該現像ユニットによりトナーが付着されて現像される。このトナー像は、中間転写媒体に1次転写され、中間転写媒体に担持されて所定の2次転写位置に搬送される。この2次転写位置の下方には、少なくとも1枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部が配置されている。また、ほぼ鉛直方向に延設されて転写紙収容部から2次転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路上には、転写紙収容部から給紙された転写紙を撓んだ状態で一旦保持した後に、感光体から中間転写媒体上へのトナー像の1次転写に同期して、当該転写紙を2次転写位置に向けて2次給紙する2次給紙手段が配設されている。
【0009】
ここで、露光手段による静電潜像形成動作の開始後に、転写紙収容部に収容された転写紙の転写紙搬送経路への給紙手段による給紙が開始されることにより、給紙開始後に露光手段の動作を開始する場合に比べて、2次給紙手段において転写紙が撓んだ状態で保持される時間が短縮されることから、撓みによる転写紙の変形が抑制され、転写画像の品質低下が未然に防止されることとなる。なお、複数の現像ユニットには、それぞれ異なる色のトナーを収容してもよい。
【0010】
また、請求項2に記載の発明は、前記ユニット保持部の回転を制御して、前記複数の現像ユニットを予め定められた第1現像ユニットから最終現像ユニットまで順に前記感光体に対向配置する駆動制御手段と、前記転写紙収容部に配設され、当該転写紙収容部における転写紙の有無に応じた検出信号を出力する転写紙検出手段と、前記転写紙検出手段から出力される前記検出信号を前記最終現像ユニットによる現像動作の終了時点に同期して取り込み、前記転写紙収容部内の転写紙の有無を判定する転写紙判定手段とをさらに備えたことを特徴としている。
【0011】
従来、給紙開始後に露光手段の動作を開始する場合には、給紙開始時に転写紙の有無を判定するようにしていたが、露光手段の動作開始後に給紙を開始する場合には、給紙開始時に転写紙の有無を判定するのでは、転写紙無しと判定したときには既に現像動作が行われていて、トナーが無駄に消費されてしまう虞があるが、請求項2の構成によれば、転写紙検出手段から出力される検出信号が最終現像ユニットによる現像動作の終了時点に同期して取り込まれて、転写紙収容部内の転写紙の有無が判定されるので、次の現像動作が開始される前に転写紙の有無が判定されることから、トナーが無駄に消費されてしまうような事態が確実に避けられる。また、転写紙サイズに関わりなく同一タイミングで転写紙有無の判定が行われることにより、制御構成の簡素化が図れる。
【0012】
また、前記駆動制御手段は、前記転写紙判定手段により転写紙有りと判定されたときは前記第1現像ユニットを前記感光体に対向配置し、前記転写紙判定手段により転写紙無しと判定されたときは前記ユニット保持部を予め設定された待機位置に配置するとしてもよい(請求項3)。
【0013】
この構成によれば、転写紙判定手段により転写紙有りと判定されたときは第1現像ユニットが感光体に対向配置され、転写紙無しと判定されたときはユニット保持部が予め設定された待機位置に配置されることから、最終現像ユニットによる現像動作の終了時点に同期して転写紙検出手段から出力される検出信号を取り込んで転写紙収容部内の転写紙の有無を判定することで、次の現像手段の動作が効率良く決定されることとなる。
【0014】
また、請求項4に記載の発明は、感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、複数の現像ユニットを保持するユニット保持部を、所定の回転軸まわりに回転移動させることによって前記複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットを選択的に前記感光体に対向配置し、当該現像ユニットにより前記静電潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、前記感光体から1次転写されるトナー像を担持しながら、所定の2次転写位置に搬送する中間転写媒体と、前記2次転写位置の下方に配設されて少なくとも1枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部と、ほぼ鉛直方向に延設されて前記転写紙収容部から前記2次転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路と、前記転写紙収容部から前記転写紙搬送経路に転写紙を給紙する給紙手段と、前記転写紙搬送経路上に配設され、前記転写紙収容部から給紙された転写紙を撓んだ状態で一旦保持した後に、前記感光体から前記中間転写媒体上へのトナー像の1次転写に同期して、当該転写紙を前記2次転写位置に向けて2次給紙する2次給紙手段とを備えた画像形成装置において、前記露光手段による静電潜像形成動作の開始後に、前記給紙手段による転写紙の給紙を開始させるようにしたことを特徴としている。
【0015】
この構成によれば、ユニット保持部が所定の回転軸まわりに回転移動することによって複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットが選択的に感光体に対向配置され、露光手段により感光体上に形成された静電潜像に当該現像ユニットによりトナーが付着されて現像される。このトナー像は、中間転写媒体に1次転写され、中間転写媒体に担持されて所定の2次転写位置に搬送される。この2次転写位置の下方には、少なくとも1枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部が配置されている。また、ほぼ鉛直方向に延設されて転写紙収容部から2次転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路上には、転写紙収容部から給紙された転写紙を撓んだ状態で一旦保持した後に、感光体から中間転写媒体上へのトナー像の1次転写に同期して、当該転写紙を2次転写位置に向けて2次給紙する2次給紙手段が配設されている。
【0016】
ここで、露光手段による静電潜像形成動作の開始後に、転写紙収容部に収容された転写紙の転写紙搬送経路への給紙手段による給紙が開始されることにより、給紙開始後に露光手段の動作を開始する場合に比べて、2次給紙手段において転写紙が撓んだ状態で保持される時間が短縮されることから、撓みによる転写紙のい変形が抑制され、転写画像の品質低下が未然に防止されることとなる。なお、複数の現像ユニットには、それぞれ異なる色のトナーを収容してもよい。
【0017】
【発明の実施の形態】
まず、図1〜図4を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるプリンタの構成について説明する。図1は同プリンタの内部構成を示す図、図2はロータリー現像部の模式図、図3は中間転写ベルトの展開図、図4は同プリンタの電気的構成を示すブロック図である。
【0018】
このプリンタは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、例えばブラック(K)のトナーのみを用いて単色画像を形成するものである。このプリンタは、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号を含む印字指令信号が主制御部100に与えられると、この主制御部100からの制御信号に応じてエンジン制御部110がエンジン部1の各部を制御して、装置本体2の下部に設けられた給紙カセット3から搬送した転写紙4に、上記画像信号に対応する画像を印字出力する。
【0019】
上記エンジン部1は、上記給紙カセット3に加えて、感光体ユニット10、ロータリー現像部20、中間転写ユニット30、定着ユニット40、露光ユニット50を備えており、これらは給紙カセット3の上方に配設されている。感光体ユニット10は、感光体11、帯電部12およびクリーニング部13を備え、ロータリー現像部20は、イエロートナーが収容されたイエロー現像ユニット2Y、マゼンタトナーが収容されたマゼンタ現像ユニット2M、シアントナーが収容されたシアン現像ユニット2C、ブラックトナーが収容されたブラック現像ユニット2Kなどを備え、中間転写ユニット30は、中間転写ベルト31、垂直同期センサ32、ベルトクリーナ33、2次転写ローラ35、感光体駆動用モータ36などを備えている。上記7つのユニット10,2Y,2C,2M,2K,30,40は、それぞれ装置本体2に対して着脱自在に構成されている。
【0020】
感光体ユニット10の感光体11は、上記7つのユニット10,2Y,2C,2M,2K,30,40が装置本体2に装着された状態で、感光体駆動用モータ36によって矢印5の方向に回転するもので、中間転写ベルト31に当接しており、この当接位置が1次転写部14に設定されている。この感光体11の周りには、その回転方向5に沿って、帯電部12、ロータリー現像部20およびクリーニング部13がそれぞれ配置されている。
【0021】
帯電部12は、所定の高電圧が印加されるワイヤ電極を備え、例えばコロナ放電により、感光体11の外周面を均一に帯電するもので、帯電手段としての機能を有する。クリーニング部13は、感光体11の回転方向5における帯電部12の直ぐ上流側であって1次転写部14の下流側に配置され、感光体11から中間転写ベルト31へのトナー像の1次転写後に感光体11の外周面に残留しているトナーをクリーニングブレードにより掻き落として感光体11の表面を清掃するものである。
【0022】
露光ユニット50は、例えば半導体レーザからなるレーザ光源51、このレーザ光源51からのレーザ光を反射するポリゴンミラー52、このポリゴンミラー52を回転駆動するポリゴンモータ53、ポリゴンミラー52で反射されたレーザ光を集束するレンズ部54、複数個の反射ミラー55、水平同期センサ56などを備えている。ポリゴンミラー52によって反射され、レンズ部54および反射ミラー55を介して射出されたレーザ光57は、感光体11の表面において主走査方向(図1の紙面に対して垂直な方向)に走査して、画像信号に対応する静電潜像を感光体11の表面に形成する。このとき、水平同期センサ56により、主走査方向における同期信号、すなわち水平同期信号が得られる。
【0023】
ポリゴンモータ53は、ポリゴンミラー52を予め設定された回転速度、例えば30,000rpm(回転/分)で高速に回転駆動するもので、例えばオイル軸受けにより高速回転可能な構成を備え、駆動を開始して回転速度が上記設定回転速度に達すると、CPU111にレディ信号を送出する。露光ユニット50は露光手段に対応する。
【0024】
ロータリー現像部20は、その中心の回転軸21に固定された保持フレーム22を有し、この保持フレーム22は、4色の現像ユニット2Y,2C,2M,2Kを着脱可能に保持する。各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kは、それぞれ現像ローラ23Y,23C,23M,23Kを有し、各現像ローラ23Y,23C,23M,23Kが、感光体11に当接する現像位置に配置(感光体11に対向配置)された状態で、各色のトナーが感光体11の静電潜像に付着して現像が行われる。
【0025】
ロータリー現像部20の図1の紙面に直交する手前側の装置本体2に、図2に破線で示すように側板24が配置されており、この側板24は、適所に穿設された取出口241を備えている。なお、図2では、説明の便宜上、側板24を円形で示しているが、これに限られず、他の形状、例えば装置本体2の側面全体を覆う形状でもよい。
【0026】
各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kおよび保持フレーム22には、それぞれ互いに係合するガイドレール(図示省略)が回転軸21に平行に設けられており、各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kは、保持フレーム22の回転軸21の方向に取出口241を通して引出し可能となっている。また、新しい現像ユニットを取出口241を通して保持フレーム22の回転軸21の方向に押し込むことにより保持フレーム22に装着することができる。
【0027】
ここで、例えば図2(C)に示すように現像ユニットの1つ(ここでは現像ユニット2K)が取出位置に配置されたときのみ、この取出口241を通して当該現像ユニットを取り出し、また取出し後に新しい現像ユニットを装着可能となっている。そして、現像ユニットがその取出位置以外に配置されている間は、その現像ユニットの取出しが側板24によって阻止されている。保持フレーム22に全ての現像ユニット2Y,2C,2M,2Kが装着されると、各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kは、回転軸21を中心として放射状に配置されることとなる。
【0028】
また、回転軸21には現像系駆動用モータ81がロータリークラッチ82を介して接続されている。現像系駆動用モータ81は、本実施形態では例えばステッピングモータからなり、回転軸21に加えて、現像ローラ23Y,23C,23M,23Kにも接続されている。ロータリークラッチ82をオンにして現像系駆動用モータ81を正転駆動すると、保持フレーム22が回転し、上記4つの現像ユニット2Y,2C,2M,2Kの配置位置が移動する。一方、1つの現像ユニットが現像位置に配置された状態で、ロータリークラッチ82をオフにして現像系駆動用モータ81を逆転駆動すると、現像ローラ23Y,23C,23M,23Kが回転する。図1、図2において、本実施形態では例えば、保持フレーム22は時計回りに回転し、現像ローラ23Y,23C,23M,23Kは反時計回りに回転する。
【0029】
また、回転軸21の一方端側(例えば図2の紙面手前側)には、保持フレーム22(ロータリー現像部20)の待機位置(ホームポジション)を検出するための位置センサ25が設けられている。この位置センサ25は、例えば、回転軸21の一方端に固着された検出用円板251と、発光部(例えばLED)および受光部(例えばフォトダイオード)が対向配置されてなるフォトインタラプタ252とで構成され、検出用円板251の周縁部がフォトインタラプタ252の発光部および受光部の間隙で回転するように配置されている。
【0030】
この構成により、検出用円板251の周縁部に形成されたスリットがフォトインタラプタ252の間隙を通ると、フォトインタラプタ252からの出力信号がローレベルとハイレベルとで切り換わる。そして、その出力信号レベルの変化から予め設定された所定駆動パルス数だけ駆動した後に現像系駆動用モータ81を停止して、ロータリー現像部20を待機位置に停止させる。また、待機位置から回転するときは、位置センサ25の出力信号レベルの変化時点からの現像系駆動用モータ81の駆動パルス数に基づき、保持フレーム22の位置を判定する。図1はブラック現像ユニット2Kが現像位置に配置された状態を示しており、図2(A)は保持フレーム22が待機位置に配置された状態、(B)はイエロー現像ユニット2Yが現像位置に配置された状態、(C)はブラック現像ユニット2Kが取出位置に配置された状態を示している。
【0031】
なお、位置センサ25の構成はこれに限定されるものでなく、フォトインタラプタに代えて反射型光センサを用いてもよい。また、例えば保持フレーム22の外周縁の一部に突起部等の特徴部を形成し、この特徴部を検出することにより待機位置を検出するように構成してもよい。この場合、回転軸21に検出用円板251を設ける必要がなく、軸方向のサイズを小さくすることができ、装置サイズの小型化を図る上で有利となる。
【0032】
また、各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kの一方端側面にはそれぞれユニット側コネクタ26Y,26C,26M,26Kが固着され、装置本体2には本体側コネクタ27が移動可能に配設されており、保持フレーム22(ロータリー現像部20)が現像位置に配置されたときに、当該現像位置にある現像ユニットの保持フレーム22の回転方向における1つ下流側の現像ユニットに固着されたユニット側コネクタ(例えば図2(B)に示すようにイエロー現像ユニット2Yが現像位置にあるときは、その1つ下流側のブラック現像ユニット2Kに固着されたユニット側コネクタ26K)が、本体側コネクタ27の対向位置に配置されるように構成されている。
【0033】
ユニット側コネクタ26Y,26C,26M,26Kは、それぞれ不揮発性メモリ83Y,83C,83M,83K(図4)を内蔵している。不揮発性メモリ83Y,83C,83M,83Kは、各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kに関する種々のデータを記憶するためのもので、それぞれユニット側コネクタ26Y,26C,26M,26Kの端子電極(図示省略)に接続されている。不揮発性メモリとして、フラッシュメモリなどのEEPROMや強誘電体メモリ(Ferroelectric RAM)などを採用することができる。
【0034】
コネクタ駆動用モータ28は、本体側コネクタ27をロータリー現像部20に対して接離方向に移動させるもので、本体側コネクタ27に対向配置されたユニット側コネクタ(図2(B)ではユニット側コネクタ26K)との嵌合位置と離間位置との間で本体側コネクタ27を移動させる。
【0035】
上記嵌合位置において、ユニット側コネクタ26Kの端子電極と、本体側コネクタ27の端子電極とが電気的に接続され、これによって、そのユニット側コネクタに内蔵される不揮発性メモリとCPU111とが両コネクタを介して電気的に接続され、CPU111との間でデータ転送を行うことで、当該現像ユニットの装着検出、新品検出や寿命管理などが行われる。
【0036】
また、装置本体2は、上記各ユニット10、2Y,2C,2M,2K、30、40を含むエンジン部1を覆うフロントカバーを有しており、ユーザ等が現像ユニット交換を行う際にはこのフロントカバーを開いて作業を行うが、通常の印刷動作は、このフロントカバーが閉じられた状態で実行される。
【0037】
そして、直流成分もしくは直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスが現像バイアス生成回路118により現像ローラに印加されて、感光体11に対して当接位置(現像位置)にある現像ユニットから当該色のトナーが感光体11の表面の静電潜像に付着されて現像される。
【0038】
ロータリー現像部20(現像ユニット2Y,2C,2M,2K)は現像手段に対応し、保持フレーム22はユニット保持部に対応する。また、現像系駆動用モータ81はユニット駆動手段としての機能を有する。
【0039】
中間転写ユニット30の中間転写ベルト31は、テンションローラ31A、駆動ローラ31B、テンションローラ31Cおよび従動ローラ31Dに掛け渡されており、中間転写媒体に対応する。テンションローラ31Aは、中間転写ベルト31を確実に感光体11に当接させるためのものである。駆動ローラ31Bは、感光体駆動用モータ36によって感光体11とともに回転駆動される。
【0040】
この中間転写ベルト31は、図3に示すように、ほぼ矩形のシート体が継ぎ目71で継ぎ合わされて形成された無端ベルトからなる。図3において、矢印72は回転駆動方向を示し、矢印73は回転軸方向を示している。
【0041】
この中間転写ベルト31は、回転軸方向73の一端側(図3中、上側)に設けられた突起部74を有するとともに、転写禁止領域75および転写許可領域76を有している。転写禁止領域75は、継ぎ目71の両側のそれぞれ所定寸法の範囲に、回転軸方向73に一端から他端に亘って設定されている。転写許可領域76は、転写禁止領域75以外の領域であって、回転軸方向73の一端部および他端部を除く矩形の領域に設定されており、この転写許可領域76にトナー像が1次転写される。
【0042】
図3(A)に示すように、転写許可領域76には、回転駆動方向72に長辺方向となるA3判サイズのトナー像77が転写可能になっている。また、図3(B)に示すように、転写許可領域76を2つのサブ領域76A,76Bに分割設定し、中間転写ベルト31の一周で、回転駆動方向72に短辺方向となるA4サイズ以下、例えばA4、A5、B5サイズなどのトナー像が2枚転写可能になっている。なお、図3(B)ではA4サイズのトナー像78を示している。
【0043】
中間転写ベルト31には例えばローラ状のバイアス印加部材(図示省略)が当接しており、このバイアス印加部材に所定の1次転写バイアスが印加される。そして、この1次転写バイアスによって、感光体11上のトナー像が中間転写ベルト31に1次転写されることとなる。
【0044】
垂直同期センサ32は、例えば互いに対向配置された発光部(例えばLED)および受光部(例えばフォトダイオード)を有するフォトインタラプタからなり、回転する中間転写ベルト31の回転軸方向73の一端側に配置され、突起部74の通過を検出して検出信号を出力するものである。この垂直同期センサ32から出力される検出信号が、エンジン制御部110による画像形成制御の基準となる垂直同期信号として使用される。この垂直同期センサ32は、従動ローラ31Dの近傍に配置されており、これによって、中間転写ベルト31の撓みや揺れによる影響を低減し、突起部74を安定して検出できるようにしている。
【0045】
ベルトクリーナ33は、クリーナ用離接クラッチにより中間転写ベルト31への当接状態(図1中、実線)および離間状態(図1中、破線)が切換可能に配設されたもので、当接状態で中間転写ベルト31上の残留トナーを掻き落とす。このベルトクリーナ33の当接および離間は、中間転写ベルト31の転写禁止領域75に対して行われる。
【0046】
2次転写ローラ35は、2次転写ローラ用離接クラッチにより中間転写ベルト31への当接状態(図1中、実線)および離間状態(図1中、破線)が切り換えられる。この2次転写ローラ35は、中間転写ベルト31に当接した状態で所定の2次転写バイアスが印加されて、転写紙4を搬送しつつ中間転写ベルト31上のトナー像を転写紙4に2次転写させるもので、当該当接位置が2次転写部(2次転写位置)37に設定されている。
【0047】
定着ユニット40は、加熱ローラ41、加圧ローラ42を備え、ローラ41,42により転写紙4を搬送しつつ、転写紙4上のトナーを加熱溶融して当該転写紙4に定着するもので、定着手段としての機能を有する。
【0048】
給紙カセット3の内部の適所には、転写紙4の有無を検出するための転写紙センサ90が配設されている。転写紙センサ90は、回動自在の回動片と、この回動片を検出するフォトインタラプタとからなるもので、例えば、回動片が積層される転写紙4によって回動した位置にあるとき(図1中、実線で示す)はオン信号、転写紙4が無いために回動片が自重で下降した位置にあるとき(図1中、破線で示す)はオフ信号となる検出信号をエンジン制御部110に送出する。
【0049】
給紙カセット3の先端(図1中、右端)には給紙ローラ61が配設され、その給紙ローラ61の上方には、フィードローラ対62およびゲートローラ対63が配設され、さらに2次転写部37および定着ユニット40を挟んで搬送ローラ対64、排出ローラ対65が配設されている。
【0050】
給紙ローラ61、フィードローラ対62、ゲートローラ対63、2次転写ローラ35、定着ユニット40の加熱ローラ41、搬送ローラ対64、排出ローラ対65は、それぞれ駆動力伝達機構を介して同一の搬送系駆動用モータ84に連結されている。搬送系駆動用モータ84は、所定の回転速度に達するとレディ信号を出力する。給紙ローラ61は給紙クラッチ85のオンにより、フィードローラ対62はフィードクラッチ(図示省略)のオンにより、ゲートローラ対63はゲートクラッチ86のオンにより、それぞれ搬送系駆動用モータ84の駆動力が伝達されて回転駆動される。そして、転写紙4は、排出ローラ対64によって装置本体2の上部に設けられた排紙部6に排出される。
【0051】
給紙カセット3における給紙ローラ61の配設位置が給紙位置91に設定されており、この給紙位置91から2次転写部37までほぼ鉛直方向に転写紙搬送経路7(図1中、一点鎖線)が延設されており、この転写紙搬送経路7上に、順にフィードローラ対62およびゲートローラ対63が配設されている。
【0052】
フィードローラ対62、ゲートローラ対63、搬送ローラ対64、排出ローラ対65、搬送系駆動用モータ84、給紙クラッチ85、フィードクラッチ、ゲートクラッチ86などは、転写紙搬送部60を構成している。
【0053】
給紙カセット3は転写紙収容部に対応し、給紙ローラ61は給紙手段に対応し、ゲートローラ対63は2次給紙手段に対応する。
【0054】
図4において、操作表示パネル8は、装置本体2の上面適所に配設され、複数の操作キーを備えるとともに、例えば液晶ディスプレイからなる表示部を備えている。主制御部100は、CPU101と、外部装置との間で制御信号の授受を行うインターフェース102と、このインターフェース102を介して与えられた画像信号を記憶するための画像メモリ103とを備えている。CPU101は、外部装置から画像信号を含む印字指令信号をインターフェース102を介して受信すると、エンジン部1の動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジン制御部110に送出する。
【0055】
エンジン制御部110は、CPU111、ROM112、RAM113などを備えている。ROM112はCPU111の制御プログラムなどを記憶するものである。RAM113はエンジン部1の制御データやCPU111による演算結果などを一時的に記憶するものであり、CPU111は、CPU101を介して外部装置から送られた画像信号に関するデータをRAM113に格納する。
【0056】
CPU111は、エンジン部1からの入力信号として、例えば垂直同期センサ32から垂直同期信号Vsyncを受け取り、水平同期センサ56から水平同期信号Hsyncを受け取り、位置センサ25および転写紙センサ90から検出信号を受け取る。そして、CPU111は、これらの入力信号および制御プログラムに基づき、エンジン部1の各部の動作を制御する。
【0057】
すなわちCPU111は、感光体駆動用モータ36を駆動するモータ駆動回路114に制御信号を送出して感光体11および中間転写ベルト31を同期して回転駆動する。また、CPU111は、各離接クラッチを駆動する離接クラッチ駆動回路(図示省略)に制御信号を送出し、中間転写ベルト31に対するベルトクリーナ33および2次転写ローラ35の離間および当接を制御する。また、CPU111は、操作表示パネル8の操作キーに対する操作内容を受け取るとともに、その表示部の表示内容を制御する。
【0058】
また、CPU111は、搬送系駆動用モータ84を駆動するモータ駆動回路115に制御信号を送出し、給紙カセット3から排紙部6に至るまでの転写紙4の搬送を制御するもので、転写紙4を中間転写ベルト31の周速と同一速度で搬送する。また、CPU111は、給紙クラッチ85を駆動するクラッチ駆動回路116に制御信号を送出し、給紙カセット3から転写紙搬送経路7への転写紙4の給紙を制御する。また、CPU111は、ゲートクラッチ86を駆動するクラッチ駆動回路117に制御信号を送出し、中間転写ベルト31上の1次転写トナー像に同期して、2次転写部37に向けてゲートローラ対63から転写紙4の2次給紙を行わせる。
【0059】
また、CPU111は、現像バイアス生成回路118に制御信号を送出して現像バイアスの印加を制御する。また、CPU111は、コネクタ駆動用モータ28を駆動するモータ駆動回路119に制御信号を送出して、ユニット側コネクタ26Y,26C,26M,26Kと本体側コネクタ27との嵌合および離間を制御する。また、CPU111は、レーザ光源51に送出する制御信号を用いて静電潜像の書込み画素数をカウントし、その画素数に基づき各色のトナー使用量を算出して、不揮発性メモリ83Y,83C,83M,83Kにトナー使用量に関するデータを書き込むとともに、不揮発性メモリ83Y,83C,83M,83Kの記憶内容を読み取ることで、装着された現像ユニット2Y,2C,2M,2Kの新品検知や残り寿命の判定を行う。
【0060】
また、CPU111は、現像系駆動用モータ81を駆動するモータ駆動回路120に制御信号を送出するとともに、ロータリークラッチ82を駆動するクラッチ駆動回路121に制御信号を送出して、保持フレーム22および現像ローラ23Y,23C,23M,23Kの回転駆動を制御する。
【0061】
ここで、CPU111は、印字動作を行わないときは、保持フレーム22を待機位置に配置している。そして、外部装置から主制御部100のCPU101を介して、複数枚のカラー印字指令信号がCPU111に入力されると、待機位置にある保持フレーム22を回転し、現像ユニット2Y,2C,2M,2Kの順に現像位置に配置して、カラートナー像を形成する。すなわち、待機位置から、ロータリークラッチ82のオン、かつ現像系駆動用モータ81の正転駆動により保持フレーム22を回転して現像ユニット2Yを現像位置に配置し、ロータリークラッチ82のオフ、かつ現像系駆動用モータ81の逆転駆動により現像ローラ23Yが回転する。現像ユニット2Yによる現像が終了すると、現像ローラ23Yの減速を開始し、減速が終了すると、ロータリークラッチ82のオン、かつ現像系駆動用モータ81の正転駆動により保持フレーム22を回転して現像ユニット2Cを現像位置に配置する。そして、順次各カラーの現像を行い、現像ユニット2Kによる現像が終了すると、現像ローラ23Kの減速を開始し、減速が終了すると、保持フレーム22を回転する。
【0062】
このとき、現像ローラ23Kの減速開始に同期して、転写紙センサ90の検出信号を取り込み、給紙カセット3内の転写紙4の有無を判定する。そして、転写紙有りと判定すると、保持フレーム22を回転して現像ユニット2Yを現像位置に配置し、次の画像信号による露光動作を開始する。そして、中間転写ベルト31上の1次転写トナー像の形成に同期して、所定のタイミングで給紙クラッチ85をオンにして給紙カセット3から転写紙4の給紙を開始する。
【0063】
一方、転写紙無しと判定すると、保持フレーム22を回転して待機位置に配置し、露光動作を行うことなく、CPU100を介して転写紙無しの旨の信号を外部装置に送出する。
【0064】
CPU111は給紙制御手段、駆動制御手段、転写紙判定手段に対応し、現像ユニット2Yは第1現像ユニットに対応し、現像ユニット2Kは最終現像ユニットに対応する。なお、ROM112およびRAM113は、EEPROMなどの不揮発性メモリや他のメモリを採用してもよい。
【0065】
次に、図5を参照して、本プリンタの動作について説明する。図5はエンジン部1の各部の状態の時間変化を示すタイミングチャートである。
【0066】
ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号を含む印字指令信号が主制御部100に与えられると、この主制御部100からの制御信号に応じてエンジン制御部110がエンジン部1の各部の動作を開始する。本実施形態では、3枚のカラー画像を印字する印字指令信号が与えられ、給紙カセット3には転写紙4が2枚のみ収容されていたとする。
【0067】
このとき、給紙カセット3に積載されている転写紙4のサイズが印字指令信号で指示されているサイズに一致していないときは、操作表示パネル8に給紙カセットの交換を促すメッセージを表示する。なお、図1では1つの給紙カセット3を備えたプリンタとしているが、これに限られず、複数の給紙カセットを備えたものでもよい。
【0068】
給紙カセット3に積載されている転写紙4のサイズが印字指令信号で指示されているサイズに一致している(または、複数の給紙カセットのうちに印字指令信号で指示されているサイズの転写紙4を収容するカセットが含まれている)ときは、まず、搬送系駆動用モータ84がオンにされる。続いて、搬送系駆動用モータ84からレディ信号が出力されると、感光体駆動用モータ36の駆動が開始されて中間転写ベルト31が所定の周速S1で駆動されて垂直同期信号Vsyncが周期的に出力されるとともに、ポリゴンモータ53の駆動が開始される。そして、ポリゴンモータ53からレディ信号が出力されると、次の垂直同期信号Vsyncから有効に受け付けられ、感光体11の表面が帯電部12により均一に帯電され、その感光体11の表面に、露光ユニット50からのレーザ光57により上記画像信号に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像がロータリー現像部20により現像されてトナー像が形成され、このトナー像は1次転写部14において中間転写ベルト31上に1次転写される。
【0069】
すなわち、図5に示すように、時刻t1,t2,t3,t4にそれぞれ垂直同期信号Vsyncが出力される。各垂直同期信号Vsyncの立下り時点から所定時間T1後に画像要求信号Vreqが出力され、この画像要求信号Vreqの立下りを受けて、画像信号に対応する静電潜像の形成が開始されるとともに、現像バイアスがオンにされる。なお、この時点までに、ロータリー現像部20(ユニット保持部22)は待機位置から回転して現像ユニット2Yが現像位置に配置されている。
【0070】
そして、時刻t1,t2,t3,t4ごとにロータリー現像部20の現像ユニットが切り換えられて、各色のトナー像が感光体11に形成され、順次、中間転写ベルト31に1次転写される。この間は2次転写ローラ35が中間転写ベルト31に対して離間状態にあるので、各色のトナー像は中間転写ベルト31上に重ね合わされていく。
【0071】
現像バイアスは、時刻t1,t2,t3,t4の各垂直同期信号Vsyncの立下り時点から、転写紙サイズによって予め決められている所定時間T2後にオフにされ、このオフに同期して現像ローラ23Y,23C,23M,23Kの減速が開始され、減速終了に同期してロータリー現像部20が回転を開始し、次の現像ユニットが現像位置に配置される。これによって、中間転写ベルト31の転写許可領域76にトナー像Y,C,M,Kが重ね合わされる。
【0072】
一方、給紙カセット3に積載されている転写紙束の最上段の転写紙4が給紙ローラ61により取り出され、フィードローラ対62により所定速度で搬送され、転写紙4の先端がゲートローラ対63に到達して所定時間後にフィードローラ対62が停止する。これによって、転写紙4は図1に示すように撓んだ状態で保持されるため、その撓み力により転写紙4の先端が幅方向全体に亘ってゲートロー対63のローラ間に確実にニップされる。そして、中間転写ベルト31上のトナー像にタイミングを合わせて時刻t4から所定時間T3後にゲートクラッチ86がオンにされ、ゲートローラ対63から2次転写部37に向けて転写紙4が2次給紙される。
【0073】
そして、垂直同期信号Vsyncの立下り時点である時刻t4から所定時間後に2次転写ローラ用離接クラッチがオンにされて、2次転写ローラ35が中間転写ベルト31に当接し、続いて、時刻t4から所定時間T4後に2次転写ローラ35への2次転写バイアスの印加がオンにされる。これによって、中間転写ベルト31の転写許可領域76に1次転写されているトナー像Y,C,M,Kが重ね合わされたカラートナー像が転写紙4に転写される。
【0074】
ゲートクラッチ86は転写紙4の搬出後オフにされ、2次転写バイアスは転写紙4のサイズに応じて予め設定された印加時間T5の経過後にオフにされる。2次転写バイアスの印加がオフにされた後、2次転写ローラ用離接クラッチがオンにされて、2次転写ローラ35が中間転写ベルト31から離間する。そして、定着ユニット40において、転写紙4が搬送されつつトナー像が当該転写紙4に定着する。転写紙4は、さらに搬送ローラ対64により搬送され、排出ローラ対65によって排紙部6に排出される。
【0075】
次に、時刻t4からの現像ユニット2Kによる現像が終了し、現像ローラ23Kの減速開始時点(現像バイアスのオフ時点)である時刻t5に、転写紙センサ90の検出信号を取り込み、給紙カセット3内の転写紙4の有無を判定する。図5では転写紙有りと判定されるので、時刻t6のロータリー現像部20の回転により現像ユニット2Yが現像位置に配置される。
【0076】
続いて、時刻t7,t8,t9,t10の各垂直同期信号Vsyncに同期して同様の動作が行われ、2枚目の画像が転写紙4に転写される。ここで、給紙クラッチ85がオンにされて2枚目の転写紙4が給紙された後、給紙カセット3が空になるため、転写紙センサ90がオンからオフに切り換わっている。
【0077】
従って、時刻t10からの現像ユニット2Kによる現像が終了し、現像ローラ23Kの減速開始時点(現像バイアスのオフ時点)である時刻t11に、転写紙センサ90の検出信号を取り込み、給紙カセット3内の転写紙4の有無を判定すると、図5では転写紙無しと判定されるので、時刻t12のロータリー現像部20の回転によりロータリー現像部20(保持フレーム22)は待機位置に配置される。また、転写紙無しの旨の信号がCPU101を介して外部装置に送出されるとともに、印字動作は停止し、次の時刻t13の垂直同期信号Vsyncから所定時間T1後には画像要求信号Vreqが出力されず、所定時間の経過後に感光体駆動用モータ36が減速し、停止して転写紙4の補給を待機する。
【0078】
このように、本実施形態によれば、露光ユニット50による感光体11の露光動作を開始した後に、給紙ローラ61による転写紙4の給紙を開始するようにしているので、レジストローラ対63において転写紙4が撓み状態で保持される時間を短縮することができ、これによって転写紙4の変形による転写画像の品質低下を未然に防止することができる。
【0079】
また、本実施形態によれば、現像ユニット2K(最終現像ユニット)の現像ローラ23Kの減速開始時点に同期して、転写紙センサ90の検出信号を取り込むようにしているので、転写紙サイズに関わりなく常に同一タイミングで転写紙4の有無を判定することができ、これによって、制御プログラムの構成を簡素化することができる。
【0080】
また、現像ユニット2Kが現像位置に配置された状態で、転写紙有りと判定したときはロータリー現像部20(保持フレーム22)を回転して現像ユニット2Yを現像位置に配置し、転写紙無しと判定したときはロータリー現像部20(保持フレーム22)を回転して待機位置に配置するようにしており、現像ユニット2K(最終現像ユニット)の現像ローラ23Kの減速開始時点に同期して転写紙センサ90の検出信号を取り込むことによって、ロータリー現像部20の移動制御を効率良く行うことができる。
【0081】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能であり、例えば上記図5のタイミングチャートでは、図3(A)に示すように、中間転写ベルト31の一周に例えばA3サイズの1枚の画像を形成する場合について説明しているが、これに限られず、図3(B)に示すように、中間転写ベルト31の一周に例えばA4やB5サイズの2枚の画像を形成するようにしてもよい。この場合でも、現像ローラ23Kの減速開始時点に同期して転写紙センサ90の検出信号を取り込むことにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0082】
また、上記実施形態では像担持体として継ぎ目71のある中間転写ベルト31としているが、これに限られず、例えばシームレスの中間転写ベルトや中間転写ドラムでもよい。
【0083】
また、上記実施形態では、ホストコンピュータなどの外部装置より与えられた画像を転写紙に印刷するプリンタを用いて説明しているが、本発明はこれに限られず、複写機やファクシミリ装置などを含む一般の電子写真方式の画像形成装置に適用することができる。
【0084】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1,4の発明によれば、露光手段による静電潜像形成動作の開始後に、転写紙収容部に収容された転写紙の転写紙搬送経路への給紙を開始するようにしているので、給紙開始後に露光手段の動作を開始する場合に比べて、2次給紙手段において転写紙が撓んだ状態で保持される時間が短縮されることから、撓みによる転写紙の変形を抑制することができ、これによって転写画像の品質低下を未然に防止することができる。
【0085】
また、請求項2の発明によれば、転写紙検出手段から出力される検出信号を最終現像ユニットによる現像動作の終了時点に同期して取り込み、転写紙収容部内の転写紙の有無を判定するようにしているので、次の現像動作が開始される前に転写紙の有無が判定されることから、トナーが無駄に消費されてしまうような事態を確実に避けることができる。また、転写紙サイズに関わりなく同一タイミングで転写紙有無の判定を行うことができ、これによって制御構成の簡素化を図ることができる。
【0086】
また、請求項3の発明によれば、転写紙判定手段により転写紙有りと判定されたときは第1現像ユニットを感光体に対向配置し、転写紙判定手段により転写紙無しと判定されたときはユニット保持部を予め設定された待機位置に配置するようにしているので、最終現像ユニットによる現像動作の終了時点に同期して転写紙検出手段から出力される検出信号を取り込んで転写紙収容部内の転写紙の有無を判定することにより、次の現像手段の動作を効率良く決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。
【図2】ロータリー現像部の模式図である。
【図3】中間転写ベルトの展開図である。
【図4】プリンタの電気的構成を示すブロック図である。
【図5】エンジン部の各部の状態の時間変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
2 装置本体
3 給紙カセット(転写紙収容部)
4 転写紙
7 転写紙搬送経路
11 感光体
20 ロータリー現像部(現像手段)
21 回転軸
22 保持フレーム(ユニット保持部)
2Y,2C,2M,2K 現像ユニット
2Y 第1現像ユニット
2K 最終現像ユニット
31 中間転写ベルト(中間転写媒体)
37 2次転写部
50 露光ユニット(露光手段)
61 給紙ローラ(給紙手段)
63 レジストローラ対(2次給紙手段)
81 現像系駆動用モータ
82 ロータリークラッチ
90 転写紙センサ(転写紙検出手段)
110 エンジン制御部
111 CPU(給紙制御手段、駆動制御手段、転写紙判定手段)

Claims (4)

  1. 感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、
    複数の現像ユニットを保持するユニット保持部を、所定の回転軸まわりに回転移動させることによって前記複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットを選択的に前記感光体に対向配置し、当該現像ユニットにより前記静電潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、
    前記感光体から1次転写されるトナー像を担持しながら、所定の2次転写位置に搬送する中間転写媒体と、
    前記2次転写位置の下方に配設されて少なくとも1枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部と、
    ほぼ鉛直方向に延設されて前記転写紙収容部から前記2次転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路と、
    前記転写紙収容部から前記転写紙搬送経路に転写紙を給紙する給紙手段と、
    前記転写紙搬送経路上に配設され、前記転写紙収容部から給紙された転写紙を撓んだ状態で一旦保持した後に、前記感光体から前記中間転写媒体上へのトナー像の1次転写に同期して、当該転写紙を前記2次転写位置に向けて2次給紙する2次給紙手段と、
    前記露光手段による静電潜像形成動作の開始後に、前記給紙手段による転写紙の給紙を開始させる給紙制御手段と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記ユニット保持部の回転を制御して、前記複数の現像ユニットを予め定められた第1現像ユニットから最終現像ユニットまで順に前記感光体に対向配置する駆動制御手段と、
    前記転写紙収容部に配設され、当該転写紙収容部における転写紙の有無に応じた検出信号を出力する転写紙検出手段と、
    前記転写紙検出手段から出力される前記検出信号を前記最終現像ユニットによる現像動作の終了時点に同期して取り込み、前記転写紙収容部内の転写紙の有無を判定する転写紙判定手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記駆動制御手段は、前記転写紙判定手段により転写紙有りと判定されたときは前記第1現像ユニットを前記感光体に対向配置し、前記転写紙判定手段により転写紙無しと判定されたときは前記ユニット保持部を予め設定された待機位置に配置することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、
    複数の現像ユニットを保持するユニット保持部を、所定の回転軸まわりに回転移動させることによって前記複数の現像ユニットのうち一の現像ユニットを選択的に前記感光体に対向配置し、当該現像ユニットにより前記静電潜像にトナーを付着させて現像する現像手段と、
    前記感光体から1次転写されるトナー像を担持しながら、所定の2次転写位置に搬送する中間転写媒体と、
    前記2次転写位置の下方に配設されて少なくとも1枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部と、
    ほぼ鉛直方向に延設されて前記転写紙収容部から前記2次転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路と、
    前記転写紙収容部から前記転写紙搬送経路に転写紙を給紙する給紙手段と、
    前記転写紙搬送経路上に配設され、前記転写紙収容部から給紙された転写紙を撓んだ状態で一旦保持した後に、前記感光体から前記中間転写媒体上へのトナー像の1次転写に同期して、当該転写紙を前記2次転写位置に向けて2次給紙する2次給紙手段とを備えた画像形成装置において、
    前記露光手段による静電潜像形成動作の開始後に、前記給紙手段による転写紙の給紙を開始させるようにしたことを特徴とする画像形成方法。
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