JP2006308853A - 画像形成装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】フルカラー画像形成装置などにおいて、色ずれなどの画像弊害を引き起こさない印字品位の良質のものが得られ、カラーモード切替時の出力パフォーマンス低下を抑える。
【解決手段】画像形成モード切替時、中間転写ベルト１０７を感光体ドラムから離間させたり当接させ、感光体ドラム１０１や中間転写ベルト１０７など像担持体系を構成する部材の作動を制御して、色ずれなどの画像弊害の発生を抑え、モード切替が頻繁に行われる場合でも切替時のパフォーマンス低下を抑える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成する例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタなど）、ファクシミリ装置およびワードプロセッサなどの画像形成装置に関するものである。

図８は、電子写真画像プロセスを用いた画像形成装置の一例を示し、複数色のトナー像でフルカラー画像を形成する各色の現像手段、各色に対応する電子写真感光体の感光体ドラム１Ｙ（黄色），１Ｍ（マゼンタ），１Ｃ（シアン），１Ｂｋ（黒色）を有している。また、それら感光体ドラム１に作用するプロセス手段として、各色に対応する画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋが備わっている。また、各画像形成部１０に対向する位置には中間転写体である無端状の搬送ベルト（以下、中間転写ベルトという）７が配置され、この中間転写ベルト７上に各色トナー像が転写して積層される。中間転写ベルト７上に一次転写されたトナー画像はさらに二次転写ローラ８で記録紙などの被転写材シート（以下、シート材という）１３上に一括して転写される。すなわち、このような中間転写ベルト−インライン方式による画像形成装置では、シート材１３の種類に制限されず良好な印字出力を得ることができ、また高速度でカラー画像が得られるなどの利点があることから、現在広く一般に供されている。

また、この中間転写体−インライン方式の画像形成装置では、図９に示すように、モノカラー画像の形成時、３色の感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを中間転写ベルト７から遠ざける離間動作が可能となっている。それら離間動作させた３色の感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃを駆動オフの停止状態にして、黒色の感光体ドラム１Ｂｋのみでモノカラー画像の形成を行えるようにした画像形成装置も周知である。したがって、この種の画像形成装置ではモノカラー画像形成時にＹ，Ｍ，Ｃの３色のカラー用感光体ドラム１が消耗しない、消耗を抑えられるといった利点があることで知られている。

そのように、Ｙ，Ｍ，Ｃの３色の感光体ドラム１の消耗を抑えるという点に関する技術として、転写ずれを防ぎつつ感光体ドラムの耐久性寿命を長くすることを目的にして提案されたカラー画像形成装置がある（特許文献１参照）。これを図１０（ａ）〜（ｄ）において、図８と図９で示された各部材に対応する部材に同一符号を付して示す。すなわち、１回の印刷ジョブにおける最後のシート材１３に対して転写されるトナー像すべての一次転写が終了後、つまり二次転写開始前に当該シート材の直前の後続シート材に対して二次転写を終了させる。その後、離間機構によって感光体ドラム１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）と中間転写ベルト７とを相対に離間する方向へ動作させ、印刷終了時点における感光体ドラムの消耗を抑えるというものである。

一方、今日ではプリンタ機能を備えた複写機とかプリンタなどをネットワークに接続して使用するネットワーク化が日常的となっており、複数のユーザが同時に様々なプリント要求を出す状況が生まれてきている。そのため、モノカラープリント中にフルカラープリントを実行したり、逆にフルカラープリント中にモノカラープリントを実行することが求められてきている。

そうした要求に応えるためには、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、カラー３色の画像形成部１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ）における感光体ドラム１と中間転写ベルト７とを接近/離間させる際、その接離動作が影響して色ずれなどの画像弊害が発生しないよう、モードの切り替えを行う必要がある。すなわち、フルカラーモードからモノカラーモードへの切替時に中間転写ベルト７上に形成したフルカラー画像、あるいはモノカラーモードからフルカラーモードへの切替時に中間転写ベルト７上に形成したモノカラー画像が、画像形成部１０Ｂｋ（黒色）の一次転写位置と二次転写位置に存在していないようなタイミングでもって、中間転写ベルト７に対してカラー３色の感光体ドラム１（Ｙ，Ｍ，Ｃ）を接離動作させなければならない。

ところで、上記特許文献１に開示されたカラー画像形成装置ならびに図１１に示された従来例はつぎの点に問題がある。すなわち、フルカラーモードからモノカラーモードへの切替時に中間転写ベルト７上に形成されたフルカラー画像、あるいはモノカラーモードからフルカラーモードへの切替時に中間転写ベルト７上に形成されたモノカラー画像が二次転写位置を通過するまで待機させる。その後、中間転写ベルト７をカラー３色の感光体ドラム１（Ｙ，Ｍ，Ｃ）に対して接触／離間させる方向へ動作させてから、モノカラーモードあるいはフルカラーモードによる画像を形成開始する構成となっている。そのため、モード切替による変更が頻繁に行われることからスループットつまり単位時間当りの印刷出力の枚数が減少してしまい、出力パフォーマンスが大きく低下するという不具合がある。

このスループットの低下を抑えるという問題に関して、先に本願出願人によって提案されたものがある（特許文献２参照）。この場合、一次転写を終了した後の二次転写前、中間転写ベルトを１回転空転させる必要をなくすことで、画像形成のスループットが低下しないようにする構造が開示されている。

特開２００４−４３９８号公報 特開平１１−１０９７６７号公報

上記特許文献２に開示された画像形成装置にあっては、トナー像の定着不良、装置の大型化ならびにスループット低下といった諸問題の解決に一定の効果をあげている。しかしこの場合、特にスループット低下を抑える点について、一次転写部から二次転写部までの距離間で中間転写ベルトの移動距離とトナー像の長さとの比較、そして中間転写ベルトの移動速度の切り替えだけを制御のパラメータにしている。そのため、フルカラーモードとモノカラーモードのモード切替が頻繁に行われるような場合、単位時間当たりの処理能力つまりスループットを低下させないようにすることが望まれる。

したがって、本発明の目的は、特に中間転写体を用いる画像形成装置において、色ずれなどの画像弊害を引き起こさない印字品位の良質のものが得られ、画像形成モード切替時の出力パフォーマンス低下を抑えることが可能な画像形成装置を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明の代表的な画像形成装置は、トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、回転可能な中間転写体と、を有し、前記第一の像担持体は、前記中間転写体と接触して前記第一の像担持体から前記中間転写体へトナー像の転写をする第一の一次転写部を形成し、前記第二の像担持体は、前記中間転写体と接触して前記第二の像担持体から前記中間転写体へトナー像の転写をする第二の一次転写部を形成し、前記第一の一次転写部は前記第二の一次転写部よりも前記中間転写体の回転方向上流側に位置し、前記第一の像担持体は前記中間転写体と離間可能であり、前記第一及び第二の像担持体と前記中間転写体が接触して画像を形成する第一画像形成モードと、前記第一の像担持体が前記中間転写体と離間し、前記第二の像担持体が前記中間転写体と接触して画像を形成する第二画像形成モードの二つのモードを切り替え可能であり、前記中間転写体上のトナー像を二次転写部で転写材へ転写する装置において、前記第一画像形成モードと前記第二画像形成モードとの切り替えは、前記第二の像担持体に形成したトナー像を前記中間転写体へ一次転写した後、前記中間転写体に転写されたトナー像が前記第二の一次転写部と前記二次転写部の間に１以上存在し、且つ前記中間転写体に一次転写されたトナー像とトナー像の間が前記二次転写部に位置するときに行うよう構成したことを特徴とするものである。

本発明の画像形成装置によれば、画像形成部の像担持体系を構成する部材の作動を制御することにより、色ずれなどの画像弊害の発生を抑えることができ、また第一画像形成モードから第二画像形成モードへ、またはその逆へのモード切替時、そうしたモード切替が頻繁に行われるような場合でも、切替時のパフォーマンス低下を抑え、単位時間当たりの処理能力を落とさないようにすることができる。

以下、本発明にかかる画像形成装置の好適な一実施形態について図を参照して詳細に説明する。

図１に示す本実施形態の画像形成装置は、複数色それぞれに対応する静電潜像を形成する感光体ドラム１０１と、静電潜像を現像する現像装置１０４と、感光体ドラム上に形成された各色の静電潜像が積層して一次転写される中間転写体としての中間転写ベルト１０７と、その中間転写ベルト１０７上に一次転写された例えばフルカラーの現像剤像を記録紙など被転写材シート材１１３上に一括して二次転写する二次転写装置などを備えて構成されている。

フルカラー各色に対応するフルカラー画像形成部の感光体ドラム１０１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）は並列に配置されてそれぞれ回転可能に軸支されており、画像形成動作の開始によって帯電手段としての帯電ローラ１０２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）がそれら感光体ドラム１０１の表面を一様に帯電する。その後、露光手段としてのレーザー照射手段１０３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）が、感光体ドラム１０１の表面を各色の画像情報に対応したレーザー光により露光を行い、感光体ドラム１０１上に静電潜像を形成する。本実施形態においては、感光体ドラム１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃの３つを「第一の像担持体」と呼び、感光体ドラム１０１Ｂｋを「第二の像担持体」と呼んでいる。また、それら第一および第二の像担持体が中間転写ベルト１０７に接触して画像を形成する場合を「第一画像形成モード」と呼び、第二の像担持体である感光体ドラム１０１Ｂｋのみで画像を形成する後述の「第二画像形成モード」と区別する。

本実施形態では、感光体ドラム１０１の帯電電荷は負極性である。画像情報に対応して形成される静電潜像は、レーザー照射手段１０３（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）からのレーザー光による露光で負極性の帯電電荷が減衰した部分に形成される。その後に静電潜像は、感光体ドラム１０１の回転に伴って、現像装置１０４（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）が供給する現像剤の一種であるトナーにより可視化されて、感光体ドラム１０１上にトナー像が形成される。次いで、各色の感光体ドラム１０１に対応して配置された一次転写部である中間転写ローラ１０５（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）によって、各色のトナー像が中間転写ベルト１０７上に積層して転写される。本実施形態においては、中間転写ローラ１０５Ｙ，１０５Ｍ，１０５Ｃを「第一の一次転写部」と呼び、中間転写ローラ１０５Ｂｋを「第二の一次転写部」と呼んでいる。トナー像の転写が終了した感光体ドラム１０１は、ブレード（掻き取り板）状の部材を備えたクリーニング装置１０６（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）によって、感光体ドラム１０１の表面に残留した転写残トナーが除去され、それ以降の画像形成動作に備える。

現像方式は反転現像方式であるため、帯電電荷と同極性（負極性）のトナーが感光体ドラム１０１上の負極性の帯電電荷が減衰した部分（画像部）に付着する。また、各色の感光体ドラム１０１、帯電ローラ１０２、現像手段１０４、クリーニング装置１０６は、各色ごとに一体的なプロセスカートリッジ１１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）として構成され、画像形成装置に対し個別に交換可能な画像形成部を形成している。トナーは、現像剤収容手段としてのトナー供給ユニット１１０から各色に応じて現像装置１０４へ補給される。

また、転写材カセット１１４に収容されている被転写材のシート材１１３は給紙ローラ１１５によって給紙され、レジストレーションローラ１１６で中間転写ベルト１０７上の画像に同期させて、中間転写ベルト１０７に対して本発明でいう二次転写部である二次転写ローラ１０８が当接する二次転写領域に向かって搬送される。中間転写ベルト１０７上のトナー像とシート材１１３がそうした二次転写領域に至ると、二次転写ローラ１０８で転写領域に形成される転写電界によってトナー像がシート材１１３上に二次転写される。その後、シート材１１３に担持された未定着トナー像は、定着装置１０９を備える定着手段（ヒートローラ）による加熱や加圧手段による加圧を受けて、シート材１１３上に永久画像として定着される。このようにして、第一の像担持体である感光体ドラム１０１（Ｙ，Ｍ，Ｃ）と第二の像担持体である感光体ドラム１０１（Ｂｋ）が中間転写ベルト１０７に接触して一次転写像を形成する第一画像形成モードによりフルカラー画像が形成される。

一方、図２に示すように、モノカラーモード時にモノカラー画像を形成する場合、カラーのプロセスカートリッジ１１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ）に対向する中間転写ベルト１０７に内側から回転接触する第一の一次転写部である中間転写ローラ１０５（Ｙ，Ｍ，Ｃ）が下がって後退し、かつ中間転写ベルト１０７に内側から摩擦接触して張力を付与するためのテンションローラ１１８が図中左方向へ移動する。このようにして、カラーのプロセスカートリッジ１１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ）の感光体ドラム１０１（Ｙ，Ｍ，Ｃ）に対して中間転写ベルト１０７を遠ざける離間方向へ動作させる。このときカラープロセスカートリッジ１１０（Ｙ，Ｍ，Ｃ）は駆動オフ状態にする。すなわち、第二の像担持体である感光体ドラム１０１（Ｂｋ）を中間転写ベルト１０７に接触させ、第一の像担持体である感光体ドラム１０１（Ｙ，Ｍ，Ｃ）を中間転写体から離間させて一次転写像を形成する第二画像形成モードによりモノカラー画像の形成が行われる。

なお、上記のようにテンションローラ１１８を移動させるため、フルカラーモード時およびモノカラーモード時では、最下流で黒色に対応する感光体ドラム１０１Ｂｋにおける一次転写位置から二次転写位置までのフルカラー画像形成時の距離が異なっている。そして、画像形成モードを切り替えるときは、第二の像担持体である感光体ドラム１０１（Ｂｋ）に形成したトナー像を中間転写ベルト１０７へ一次転写した後、中間転写ベルト１０７に転写されたトナー像が中間転写ローラ１０５（Ｂｋ）による一次転写部と二次転写部の間に１以上存在し、且つ中間転写ベルト１０７に一次転写されたトナー像とトナー像の間が前記二次転写部に位置するとき、すなわち二次転写部にトナー像が位置していないときに行うように構成されている。これにより、画像形成モード切り替えの際に色ずれなどを生ずることなく、迅速にモード切り替えが行われる。

図３に示すように、各色対応の感光体ドラム１０１、中間転写ローラ１０５および中間転写ベルト１０７、そして二次転写ローラ１０８など、像担持体系を構成する各部材間の寸法数値関係や機能関係（以下、パラメータという）を設定した場合、つぎの関係式（１），（２）が成立するか否か、つまり色ずれなどの画像弊害を起こす可能性が有るか無しかを判断することができる。すなわち、感光体ドラム１０１（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）による上記第一画像形成モードのとき、第二の一次転写部である中間転写ローラ１０５Ｂｋから二次転写部である二次転写ローラ１０８までの区間の中間転写ベルト１０７における回転経路長をＢｆ、中間転写ベルト１０７に転写されたトナー像の中間転写体回転方向長さをＣ、第一画像形成モードによる画像形成時に中間転写ベルト１０７に転写されたトナー像とトナー像の間の長さをＤｆ、第一画像形成モードから第二画像形成モードに切り替えるときに中間転写ベルト１０７に接触していた感光体ドラム１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃによる第一の像担持体を離間させるのに要する時間をＴｆ、中間転写ベルト１０７の回転周速度をＶ、そして、中間転写ベルト１０７に転写されているトナー像の数をＮ≧１、とした場合、
（Ｃ＋Ｄｆ）×（Ｎ−１）＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｆ≦Ｂｆ ・・（１）
且つ、
Ｖ×Ｔｆ≦Ｄｆ ・・（２）
の関係を成立させる。この場合、上記関係式（１）において、
（Ｃ＋Ｄｆ）×Ｎ＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｆ＞Ｂｆ ・・（３）
（Ｃ＋Ｄｆ）×Ｎ＞Ｂｆ ・・（４）
となるように構成することもできる。

また、上記Ｂｆに加えて、第二画像形成モードのとき第二の一次転写部である中間転写ローラ１０５Ｂｋから二次転写ローラ１０８までの中間転写ベルト１０７による回転経路長をＢｍ、ＢｍとＢｆとの差Ｂｍ−ＢｆをΔＢ≧０、中間転写ベルト１０７に転写されたトナー像の中間転写体回転方向長さをＣ、第二画像形成モードによる画像形成時に中間転写ベルト１０７に転写されたトナー像とトナー像の間の長さをＤｍ、第二画像形成モードから第一画像形成モードに切り替えるときに中間転写ベルト１０７から離間していた第一の像担持体である感光体ドラム１０１Ｙ，１０１Ｍ，１０１Ｃを中間転写ベルト１０７に当接させるのに要する時間をＴｍ、中間転写ベルト１０７の回転周速度をＶ、中間転写ベルト１０７に転写されているトナー像の数をＮ≧１、とした場合、
（Ｃ＋Ｄｍ）×（Ｎ−１）＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｍ≦Ｂｍ−ΔＢ ・・（５）
且つ
Ｖ×Ｔｍ≦Ｄｍ ・・（６）
の関係を成立させる。この場合、上記関係式（５）において、
（Ｃ＋Ｄｍ）×Ｎ＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｍ＞Ｂｍ−ΔＢ ・・（７）
（Ｃ＋Ｄｍ）×Ｎ＞Ｂｍ−ΔＢ ・・（８）
となるように構成することもできる。

（部材間のパラメータ数値例）
いま、図３において、感光体ドラム１０１上の露光位置から一次転写部の位置までの距離Ａ＝４７ｍｍ、最下流の黒色（Ｂｋ）画像形成部の一次転写部である中間転写ローラ１０５Ｂｋから二次転写部の二次転写ローラ１０８までのフルカラー画像形成時の距離Ｂｆ＝５３０ｍｍ、モノカラー画像形成時の距離Ｂｍ＝５４０ｍｍ、それらＢｍとＢｆの差Ｂｍ−Ｂｆ＝△Ｂ＝１０ｍｍとする。また、中間転写体回転方向長さＣ＝２１６ｍｍ（Letterサイズ、横搬送方向）、連続フルカラー画像形成時のトナー像間距離Ｄｆ＝５０ｍｍ、連続モノカラー画像形成時のトナー像間距離Ｄｍ＝５０ｍｍ、中間転写ベルト１０７をカラー画像形成部から遠ざけて離間させるに必要な動作時間Ｔｆ＝０．３ｓｅｃ、中間転写ベルト１０７をカラー画像形成部に接触させるのに必要な動作時間Ｔｍ＝０．２ｓｅｃ、プロセススピード（中間転写ベルトの表面移動速度）Ｖ＝１５０ｍｍ／ｓｅｃ、そして各画像形成部間におけるドラム間のピッチＧ＝８０ｍｍとする。また、符号「Ｎ」はトナー像が存在する数を表しており、Ｎ値は、Ｎ≧１の整数である。

つぎの各条件に基づいて上記各数値を関係式（１）に代入して演算例を示す。

Letterサイズで横フルカラープリント時、トナー像が２つ存在する場合（Ｎ＝２）、算出値は５２７となるので、５３０に同等かもしくは小さいという条件を満足する。Ｄｆ値は設定値５０ｍｍに対して算出値は４５となるから、５０に同等もしくは小さいという条件を満足する。また、関係式（２），（４）から、ＤｆおよびＢｆ値５３０ｍｍに対して５３２となり、５３０に同等もしくは大きいという条件を満足する。すなわち、最下流の第二の一次転写部である中間転写路ローラ１０５Ｂｋと二次転写部である二次転写ローラ１０８との区間において、中間転写ベルト１０７上に転写されたトナー像が１つ（Ｎ＝１）でも存在しておれば、そのトナー像が中間転写ローラ１０８に到達するまで従来のように待機せずとも、ユーザによってモード信号が切り替えられたような場合はモノカラーモードへのモード切替を行うことができる。

また、Letterサイズで横モノカラープリント時（Ｎ＝２）のとき、関係式（５）から、Ｂｍ−ΔＢ＝５４０−１０＝５３０ｍｍであり、算出値は５２７となるので、５３０に同等もしくは小さいという条件を満足する。関係式（６）から、Ｄｍ値５０ｍｍに対して算出値は３０となり、５０に同等もしくは小さいという条件を満足する。また、関係式（８）から、Ｂｍ−△Ｂ値５３０に対して算出値は５３２となり、５３０に同等もしくは大きいという条件を満足する。したがって、各関係式が成立するので、例示した部材間のパラメータ数値例による画像形成装置は色ずれなどの画像弊害もなく、機能を満足する構成ということができる。

一方、画像形成領域の長さＣ＝４３２ｍｍ（Ledgerサイズ、縦搬送方向）、連続フルカラー画像形成時の画像非形成領域の長さＤｆ＝１００ｍｍ、連続モノカラー画像形成時の画像非形成領域の長さＤｍ＝１００ｍｍである場合においても、機能を果たせる満足すべき画像形成装置とすることができる。

Ledgerサイズで縦フルカラープリント時（Ｎ＝１）の場合、関係式（１）から、Ｂｆ値は設定値５３０ｍｍに対して実数値が４７７ｍｍとなり、５３０に同等もしくは小さいという条件を満足する。そのようにして、関係各式から、Ｄｆ実数値は４５ｍｍが求められる。また、Ledgerサイズで縦モノカラープリント時（Ｎ＝１）の場合は、関係各式からＢｍ−ΔＢ５３０ｍｍに対し実数値は４６２ｍｍ、Ｄｍの実数値は３０ｍｍとなる。

中間転写ベルト１０７をカラー画像形成部から遠ざけて離間させるのに必要な動作時間Ｔｆ、接触させるのに必要な動作時間Ｔｍはそれぞれ、実際の接離用駆動装置が作動する時間を表してはおらず、接離動作に伴い中間転写ベルト１０７の表面移動速度に影響する時間と、そうした時間にばらつき分の時間を安全のために前後に見込んだ時間というように定義する。この定義された時間は中間転写ベルト１０７の表面移動速度を測定しながら接離動作を行わせることで、容易に得られるものである。通常、実際の接離用駆動装置の動作時間よりも小さい場合が多いが、本実施形態では接離用駆動装置そのものは接触/離間のいずれにおいても０．４ｓｅｃで作動している。

以上、適正な部材間のパラメータ設定によって色ずれなど画像弊害の発生を抑えるという本発明の主旨の１つについて説明された。

さらに、本発明の主旨の１つである頻繁なモード切替による処理能力の低下といった点について、つまりパフォーマンス低下を抑える有効な構成および制御について以下説明する。

図５は、カラーモード切替時間を縮減する制御のフローチャートを示し、カラー画像形成部に対して中間転写ベルト１０７を接触させる方向へ動作させたときの「フルカラーモード」、離間方向へ動作させるときの「モノカラーモード」それぞれについて、以下のようにモード切替制御を行う。画像形成装置を機能ブロックで示す図４を参照して説明する。

上位装置であるホストコンピュータ１２０からのプリント信号を受信して、ユーザからの要求を受け取ると、画像形成装置のＣＰＵ（中央演算処理装置）１２１は印刷ジョブを開始する（ステップ：Ｓ１）。ホストコンピュータ１２０からの画像データを画像処理回路１２２によってプリント可能な各色ごとの画像情報に展開しつつ、画像カラー判別手段１２３によって最初の画像がフルカラー画像かどうかを判断する（ステップ：Ｓ２）。フルカラー画像であれば（Ｙｅｓ）、フルカラーモードに設定され（ステップ：Ｓ３）、最初がフルカラー画像でない場合は（Ｎｏ）、ステップＳ４に進行してモノカラーモードに設定される。

上記ステップＳ４において、続く１枚目の画像が何かを判断し、フルカラー画像であった場合は同じくカラーモードをフルカラーモードに設定する（ステップ：Ｓ３）。モノカラー画像であった場合はカラーモードをモノカラーモードに設定する（ステップ：Ｓ５）。そのようにして最初のカラーモードが設定されると、それに応じた画像形成シーケンスを選択する（ステップ：Ｓ６）。

ステップＳ６で現在がフルカラーモードであれば（Ｙｅｓ）、まず現在の画像をフルカラーモードで画像形成を開始する（ステップ：Ｓ７）。つぎに、プリント予定が入っているか否かを判断し（ステップ：Ｓ８）、予定が入っていない場合（Ｎｏ）はプリントジョブを終了する（ステップ：Ｓ２３）。予定が入っておれば（Ｙｅｓ）、画像形成に次いで最下流の黒色画像形成部１１０Ｂｋの一次転写位置において画像非形成領域が始まり（ステップ：Ｓ９）、画像形成した画像に続く１枚目と２枚目の画像が何かを判断し（ステップ：Ｓ１０）、各条件により以降のシーケンスを選択する（ステップ：Ｓ１１，１２，１３，１４）。全てがフルカラー画像の場合、またモノカラーが１枚だけの場合、フルカラーモードによる連続プリント状態を維持し、つぎの画像形成のカラーモードをフルカラーモードに設定する（ステップ：Ｓ１１）。

フルカラー連続プリント状態を模式的に示す図６（ａ），（ｂ）において、つぎの１枚目と２枚目がモノカラー画像であるとき、二次転写位置に画像非形成領域が存在するタイミングを図る（ステップ：Ｓ１３）。図６（ｃ）に示すように、カラー画像形成部に対向した中間転写ベルト１０７内の一次転写ローラ１０５（Ｙ、Ｍ、Ｃ）を下げ、同じく中間転写ベルト１０７の内側のテンションローラ１１８を図中左方向へ移動させることにより、カラー画像形成部を中間転写ベルト１０７から離間させる動作を行い、かつ以降のカラーモードをモノカラーモードに変更する（ステップ：Ｓ１４）。そして、最下流の黒色画像形成部１１０Ｂｋの一次転写位置での画像非形成領域が終了する（ステップ：Ｓ１５）。このモード切替動作時、最下流の黒色画像形成部１１０Ｂｋの一次転写位置での画像非形成領域は、一次転写位置とつぎの画像の静電潜像形成時に離間動作の影響が出ないことを考慮する必要があるため、特別に離間の影響が考えられる距離Ｖ×Ｔｆ＝４５ｍｍに、つぎの画像が感光体ドラム１０１Ｂｋ上のレーザー１０３Ｂｋ照射部から一次転写位置まで移動する距離Ａ＝４７ｍｍを加算した距離Ｖ×Ｔｆ＋Ａ＝９２ｍｍ以上に設定する必要がある。本実施形態ではマージン１０ｍｍを加えて、通常の画像非形成領域５０ｍｍに対して１０２ｍｍに広げている。以降、設定されたカラーモードに応じてプリント動作を続行する（ステップ：Ｓ１５）。

つぎに、上記ステップＳ６において、画像形成シーケンスの選択時にモノカラーモードであった場合、まず現在の画像をモノカラーモードで画像形成を行う（ステップ：Ｓ１６）。続いて、つぎのプリント予定が入っているかを判断し（ステップ：Ｓ１７）、予定が入っていない場合（Ｎｏ）、印刷ジョブを終了する。つぎのプリント予定が入っている場合は（Ｙｅｓ）、前記画像形成に次いで最下流の黒色画像形成部１１０Ｂｋの一次転写部において画像非形成領域が始まり（ステップ：Ｓ１８）、画像形成した画像に続く１枚目と２枚目の画像が何かを判断し（ステップ：Ｓ１９）、各条件によってそれ以降のシーケンスを選択する（ステップ：Ｓ２０，２１，２２）。以下、各ステップにおける判断の（Ｙｅｓ），（Ｎｏ）の記載を略す。

すべてがモノカラー画像の場合、モノカラーモードによる連続プリント状態を維持し、つぎの画像形成のカラーモードをモノカラーモードに設定する（ステップ：Ｓ２０）。つぎに続く２枚目がフルカラー画像のときは、二次転写位置に画像非形成領域が存在するタイミングを図り（ステップ：Ｓ２１）、カラー画像形成部に対向する中間転写ベルト１０７内の中間転写ローラ１０５（Ｙ，Ｍ，Ｃ）を上げ、かつ同じく中間転写ベルト１０７の内側のテンションローラ１１８を図中右方向へ移動させる。それにより、カラー画像形成部を中間転写ベルト１０７に接触動作させ、かつ以降のカラーモードをフルカラーモードに変更する（ステップ：Ｓ２２）。そして、最下流の黒色画像形成部１１０Ｂｋの一次転写部での画像非形成領域が終了する（ステップ：Ｓ１５）。

このモード切替動作時、最下流の黒色画像形成部１１０Ｂｋの一次転写位置での画像非形成領域は、一次転写位置とつぎの画像の静電潜像形成時に離間動作の影響が出ないことを考慮する必要がある。そのため特別に離間の影響が考えられる距離Ｖ×Ｔｍ＝３０ｍｍに、つぎの画像が感光体ドラム１０１Ｂｋ上のレーザー１０３Ｂｋ照射部から一次転写部まで移動する距離Ａ＝４７ｍｍ、および中間転写ベルトの当接時にベルト表面のスリップが画像進行方向と逆方向に起こることを考慮し、その最大値△Ｂ（＝Ｂｍ−Ｂｆ）＝１０ｍｍを加算した距離Ｖ×Ｔｍ＋Ａ＋△Ｂ＝８７ｍｍ以上に設定する必要がある。本実施形態においては、マージン１０ｍｍを加えて、通常の画像非形成領域５０ｍｍに対して９７ｍｍに広げている。これ以降は、設定されたカラーモードに応じてプリント動作を続行させる（ステップ：Ｓ１５）。

以上の制御から明らかなように、本実施形態においてはカラーモード切替時間を大幅に短縮することができる。これを図７に示すモード切替模式図を参照して、印刷条件例を挙げて従来のモード切替制御と対比させて考察する。

フルカラー画像を連続４枚プリント時（モノカラーの場合も同様）、図中の従来例と比較すると、フルカラーモードからモノカラーモードへの切替時、逆にモノカラーモードからフルカラーモードへの切替時にあっては、一ヶ所の画像非形成領域がＤから大きく広がっている。

（フルカラー画像連続４枚プリント時の動作および制御）
この場合のパラメータついて、Ａ＝４７ｍｍ、最下流の黒色画像形成部におけるＢｆ＝４００ｍｍ、Ｂｍ＝４１０ｍｍ、そしてＢｍとＢｆの差Ｂｍ−Ｂｆ＝△Ｂ＝１０ｍｍとする。さらに、Ｃ＝２１６ｍｍ（Letterサイズ、横搬送方向）、Ｄｆ＝６０ｍｍ、Ｄｍ＝６０ｍｍ、Ｔｆ＝０．３ｓｅｃ、Ｔｍ＝０．２ｓｅｃ、Ｖ＝１５０ｍｍ／ｓｅｃ、Ｇ＝８０ｍｍとそれぞれ設定する。

これにより、画像形成領域の存在数がＮ＝２の場合、上記関係式（１），（７）から、Ｂｆ設定値４００ｍｍに対して実数値は５３７ｍｍ、Ｂｍ−ΔＢ設定値に対して実数値は５２２ｍｍとなり、いずれも設定値を上回っており、条件設定を満たさないものとなっている。

Ｄｆ（またはＤｍ）から大きく広がっている一ヶ所の画像非形成領域の量は、画像が二次転写位置を抜け切る量と、中間転写ベルト１０７の離間動作の影響を考慮した距離であるために、フルカラーモードからモノカラーモードへの切替時ではＢｆ＋Ｖ×Ｔｆ＋Ａ、モノカラーモードからフルカラーモードへの切替時ではさらにカラー画像形成部移動分Ｇ×３が加わり、Ｂｍ＋Ｖ×Ｔｍ＋Ａ＋Ｇ×３が最低でも必要である。

そうした条件設定を従来の画像形成装置に適用させた場合、フルカラーモードからモノカラーモードへの切替時で距離４９２ｍｍ（連続時に対し４３２ｍｍ／２.８８ｓｅｃの増加）、モノカラーモードからフルカラーモードへの切替時で７２７ｍｍ（連続時に対し６６７ｍｍ／４.４５ｓｅｃの増加）である。

これに対し、本実施形態装置におけるカラーモード切替時では、両切替シーケンスともに一ヶ所の画像非形成領域が広がっている。本実施形態の場合、その広がった量はフルカラーモードからモノカラーモードへの切替時でＶ×Ｔｆ＋Ａ＝９２ｍｍにマージン（必須ではない）１０ｍｍを加算した１０２ｍｍであり、連続時に対し４２ｍｍ／０.２８ｓｅｃと大幅に抑えられている。また同様に、モノカラーモードからフルカラーモードへの切替時でもＶ×Ｔｍ＋Ａ＋△Ｂ＝８７ｍｍにマージン（必須ではない）１０ｍｍを足した９７ｍｍであり、連続時に対し３７ｍｍ／０.２５ｓｅｃと大幅に抑えられている。

これにより、本実施形態装置は、ユーザがフルカラー画像とモノカラー画像が混在したプリントを行ったり、またネットワーク接続等で複数のユーザが様々な画像をプリント要求を行ったような場合、カラーモードの切り替えのための待機時間が大幅に減り、より快適なプリント環境を構築することが可能である。さらには、切り替え時間が大幅に短縮されたことにより、画像形成部（プロセスカートリッジ）の回転を抑制できるため、消耗品の消耗を抑制できるというメリットも同時に得られる。

ところで、これまでの説明は、部材間の構成寸法と画像寸法などパラメータに基づいて最下流の黒色画像形成部での一次転写位置から二次転写ローラ１０８での二次転写位置までの距離Ｂに、Letterサイズで横搬送方向へ２枚（Ｎ＝２）の画像が入ることを設定したものであった。

そうした画像形成装置の場合、進行方向での画像長さの若干短いＡ４サイズでもほとんど同じ動作で同様の効果が得られるのである。また、進行方向の画像長さが２倍となるLedgerサイズ、Ａ３サイズの縦搬送においても、最下流の黒色画像形成部の一次転写位置から二次転写位置までの距離ＢにLedgeサイズやＡ３サイズで縦搬送の画像が１枚入る場合、すなわちＮ＝１として考えることで、同様な動作を行わせることが可能である。また、最下流の黒色画像形成部の一次転写位置から二次転写位置までの距離Ｂが大きい場合、あるいは設定する画像距離が小さいなどの場合であっても、入る枚数をＮと定義することで、以下のような利点が得られる構成とすることができる。すなわち、関係式（１），（５）を満足する構成とすることができる。

一方、最下流の黒色画像形成部における一次転写位置から、二次転写ローラ１０８における二次転写位置までのフルカラー画像形成時の距離Ｂｆ、そしてモノカラー画像形成時の距離Ｂｍについて、より一層効果的にするための望ましい条件を以下のように設定することができる。

画像非形成領域の長さは、一般的に最終的な出力対象である紙などシート材１１３を供給可能な間隔（給紙装置の重送防止能力などに依存する）によって決められることが多く、装置ごとに必ず一定量が必要となる。よって、Ｂｆ値とＢｍ値について関係式（１），（５）を満足させたうえで、さらに（Ｃ＋Ｄｆ）×Ｎ、（Ｃ＋Ｄｍ）×Ｎよりも小さい値とすれば、この画像非形成領域の制限（シート材供給可能な間隔の制限）によって、切替時の画像形成間の距離が極端に小さくなることが無いため、ほぼ最良の状態を維持することができるのである。

加えて、関係式（４），（８）のＢｆ＜（Ｃ＋Ｄｆ）×Ｎと、Ｂｍ−△Ｂ＜Ｃ＋Ｄｍ）×Ｎを満たすことが望ましい。また、画像形成領域の数であるＮ値についても、最下流の画像形成部の一次転写位置と二次転写位置との間にＮ個の画像形成領域が存在するタイミングでもって接離動作をさせる制御が特徴となっている。このため、ＢｆまたはＢｍ−△Ｂの値を（Ｃ＋Ｄｆ）×Ｎ＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｆ、（Ｃ＋Ｄｍ）×Ｎ＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｍ以上にすることは、Ｎ＋１個の画像形成領域が存在できるにもかかわらず、Ｎ個の画像形成領域のみしか存在させないことになり、根本的には１枚の画像形成領域に相当する時間が無駄になることになる。したがって、最大に長い場合でも、関係式（３）と（７）を満足させることが必要であり、その範囲においても可能な限り（Ｃ＋Ｄｆ）×Ｎ、（Ｃ＋Ｄｍ）×Ｎの値に近づけることが望ましい。

本実施形態では、実際の接離駆動装置の動作時間が０．４ｓｅｃと同じ状態で、中間転写ベルト１０７に対してカラー画像形成部を離間させるのに要する動作時間Ｔｆが０．３ｓｅｃ、接触させるに要する動作時間Ｔｍが０．２ｓｅｃといった構成であった。

このことは、接触される側にとっては、つまり感光体ドラム１０１が主体のカラー画像形成部にとっては、常に中間転写ベルト１０７に張力が働いている状態のため、二次転写位置でのベルト表面移動速度つまり回動周速の変動が生じるのが短時間であり、一時的にベルトの張力が低下する離間動作時にはその表面周速変動が起きている時間が長いという検討結果に基づいている。様々な画像形成装置における接離駆動機構によっては、そうした関係が変化して接触側よもり離間側の表面周速変動時間が短いことも考えられるため、その特性に応じてＴｆ値、Ｔｍ値を個々の装置に応じて設定すればよい。

画像非形成領域に関しても、特に本実施形態のようにフルカラーモード時とモノカラーモード時で同一とする必要はなく、別途に設定して上記関係式を満足させるようにすることができる。また、ＢｍとＢｆの差△Ｂ（＝Ｂｍ−Ｂｆ）についても、プロセスカートリッジ自体が上下動して接離動作を行うような場合、または本実施形態のようにテンションローラが最下流の画像形成部の１次転写位置と２次転写位置の間以外にも配置されている場合などでは、ＢｍとＢｆが同等の△Ｂとなり、必ずしもＢｍとＢｆが異値になる必要はない。

また、本実施形態のようにLetterサイズやＡ４サイズのシート材を横搬送方向へ搬送でき、Ａ３サイズやLedgerサイズまで通紙可能とする所謂Ａ３サイズ対応プリンタにおいては、最頻度使用されるLetterサイズやＡ４サイズを横搬送方向でＮ＝２、さらに続いて使用されるＡ３サイズやLedgerサイズでＮ＝１に設定する。そのように設定することで、各寸法の決定や画像形成時の制御を行うことにより、装置小型化が実現され、生産性の高い画像形成装置を提供することができる。

また、LetterサイズやＡ４サイズを縦搬送方向で通紙できる所謂Ａ４サイズ対応プリンタにおいても、最頻度使用のLetterサイズやＡ４サイズを縦搬送方向でＮ＝１に設定し、各寸法の決定や画像形成時の制御を行うことによって、装置の小型化、生産性の高い画像形成装置を実現できる。

なお、以上実施形態について説明されたが、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、上記各実施形態に限定されず、他の実施形態やそれらの組み合わせ並びに応用例や変形例も可能である。例えば、本実施形態ではカラーモードについて、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｂｋ（ブラック）によるフルカラーモード切替の場合が説明されたが、勿論そうしたフルカラーモード設定に限定されるものではない。また、像担持体である感光体ドラムの数も前述した実施形態では4個の例を示したが、それ以上例えば６個により高精細のカラー画像を得る画像形成装置であってもよい。

本発明の実施形態による画像形成装置の一実施形態を示す断面図。 本実施形態において感光体ドラムから中間転写ベルトを離間方向へ作動させた状態を示す断面図。 本実施形態において構成部材間の寸法的関係や機能的関係を示すパラメータを説明するための像担持体系の構成図。 本実施形態の制御に係る機能ブロック図。 本実施形態の制御フローチャート。 （ａ）〜（ｄ）は動作を順に示す搬送系の動作図。 モード切替について従来例と対比させて模式的に示す図。 従来例の画像形成装置を示す断面図。 同従来装置において中間転写ベルトを離間作動させた状態を示す断面図。 （ａ）〜（ｄ）は同従来装置の動作を順に示す像担持体系の動作図。 （ａ）〜（ｄ）は同従来装置の動作を順に示す像担持体系の動作図。

符号の説明

１０１ 感光体ドラム
（101Y,101M,101C：第一の像担持体）
（101Bk ：第二の像担持体）
１０５ 一次転写ローラ
（105Y,105M,105C：第一の一次転写部）
（105Bk ：第二の一次転写部）
１０７ 中間転写ベルト（中間転写体）
１０８ 二次転写ローラ（二次転写部）
１１０ 画像形成部（プロセスカートリッジ）
１１３ シート材（被転写材）

Claims (7)

1. トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、回転可能な中間転写体と、を有し、前記第一の像担持体は、前記中間転写体と接触して前記第一の像担持体から前記中間転写体へトナー像の転写をする第一の一次転写部を形成し、前記第二の像担持体は、前記中間転写体と接触して前記第二の像担持体から前記中間転写体へトナー像の転写をする第二の一次転写部を形成し、前記第一の一次転写部は前記第二の一次転写部よりも前記中間転写体の回転方向上流側に位置し、前記第一の像担持体は前記中間転写体と離間可能であり、前記第一及び第二の像担持体と前記中間転写体が接触して画像を形成する第一画像形成モードと、前記第一の像担持体が前記中間転写体と離間し、前記第二の像担持体が前記中間転写体と接触して画像を形成する第二画像形成モードの二つのモードを切り替え可能であり、前記中間転写体上のトナー像を二次転写部で転写材へ転写する画像形成装置において、
   前記第一画像形成モードと前記第二画像形成モードとの切り替えは、前記第二の像担持体に形成したトナー像を前記中間転写体へ一次転写した後、前記中間転写体に転写されたトナー像が前記第二の一次転写部と前記二次転写部の間に１以上存在し、且つ中間転写体に一次転写されたトナー像とトナー像の間が前記二次転写部に位置するときに行うよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、回転可能な中間転写体と、を有し、前記第一の像担持体は、前記中間転写体と接触して前記第一の像担持体から前記中間転写体へトナー像の転写をする第一の一次転写部を形成し、前記第二の像担持体は、前記中間転写体と接触して前記第二の像担持体から前記中間転写体へトナー像の転写をする第二の一次転写部を形成し、前記第一の一次転写部は前記第二の一次転写部よりも前記中間転写体の回転方向上流側に位置し、前記第一の像担持体は前記中間転写体と離間可能であり、前記第一及び第二の像担持体と前記中間転写体が接触して画像を形成する第一画像形成モードと、前記第一の像担持体が前記中間転写体と離間し、前記第二の像担持体が前記中間転写体と接触して画像を形成する第二画像形成モードの二つのモードを切り替え可能であり、前記中間転写体上のトナー像を二次転写部で転写材へ転写する画像形成装置において、
   前記第一画像形成モードのときに前記第二の一次転写部から前記二次転写部までの前記中間転写体の回転経路長をＢｆ、
   前記中間転写体に転写されたトナー像の中間転写体回転方向長さをＣ、
   前記第一画像形成モードによる画像形成時に前記中間転写体に転写されたトナー像とトナー像の間の長さをＤｆ、
   前記第一画像形成モードから前記第二画像形成モードに切り替えるときに前記中間転写体に接触していた前記第一の像担持体を離間させるのに要する時間をＴｆ、
   前記中間転写体の回転周速度をＶ、
   前記中間転写体に転写されているトナー像の数をＮ≧１、
   とした場合、
   （Ｃ＋Ｄｆ）×（Ｎ−１）＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｆ≦Ｂｆ ・・（１）
   且つ、
   Ｖ×Ｔｆ≦Ｄｆ ・・（２）
   の関係が成立するように構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記（１）式において、
   （Ｃ＋Ｄｆ）×Ｎ＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｆ＞Ｂｆ ・・（３）
   となるように構成したことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記（１）式において、
   （Ｃ＋Ｄｆ）×Ｎ＞Ｂｆ ・・（４）
   となるように構成したことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. トナー像を担持する第一、第二の像担持体と、回転可能な中間転写体と、を有し、前記第一の像担持体は、前記中間転写体と接触して前記第一の像担持体から前記中間転写体へトナー像の転写をする第一の一次転写部を形成し、前記第二の像担持体は、前記中間転写体と接触して前記第二の像担持体から前記中間転写体へトナー像の転写をする第二の一次転写部を形成し、前記第一の一次転写部は前記第二の一次転写部よりも前記中間転写体の回転方向上流側に位置し、前記第一の像担持体は前記中間転写体と離間可能であり、前記第一及び第二の像担持体と前記中間転写体が接触して画像を形成する第一画像形成モードと、前記第一の像担持体が前記中間転写体と離間し、前記第二の像担持体が前記中間転写体と接触して画像を形成する第二画像形成モードの二つのモードを切り替え可能であり、前記中間転写体上のトナー像を二次転写部で転写材へ転写する画像形成装置において、
   前記第一画像形成モードのときに前記第二の一次転写部から前記二次転写部までの前記中間転写体の回転経路長をＢｆ、
   前記第二画像形成モードのとき前記第二の一次転写部から前記二次転写部までの前記中間転写体による回転経路長をＢｍ、
   前記Ｂｍと前記Ｂｆとの差Ｂｍ−ＢｆをΔＢ≧０、
   前記中間転写体に転写されたトナー像の中間転写体回転方向長さをＣ、
   前記第二画像形成モードによる画像形成時に前記中間転写体に転写されたトナー像とトナー像の間の長さをＤｍ、
   前記第二画像形成モードから前記第一画像形成モードに切り替えるときに前記中間転写体から離間していた前記第一の像担持体を中間転写体に当接させるのに要する時間をＴｍ、
   前記中間転写体の回転周速度をＶ、
   前記中間転写体に転写されているトナー像の数をＮ≧１、
   とした場合、
   （Ｃ＋Ｄｍ）×（Ｎ−１）＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｍ≦Ｂｍ−ΔＢ ・・（５）
   且つ
   Ｖ×Ｔｍ≦Ｄｍ ・・（６）
   の関係が成立するように構成したことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記（５）式において、
   （Ｃ＋Ｄｍ）×Ｎ＋Ｃ＋Ｖ×Ｔｍ＞Ｂｍ−ΔＢ ・・（７）
   となるように構成したことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記（５）式において、
   （Ｃ＋Ｄｍ）×Ｎ＞Ｂｍ−ΔＢ ・・（８）
   となるように構成したことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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