一般的に、カラー画像形成装置は、カラー画像を形成するカラーモードと、モノクロ画像(典型的にはブラック)を形成するモノクロモードとの間で切り替え可能となっている。また、カラー画像形成装置の方式として、4サイクル方式及びタンデム方式が広く知られている。
4サイクル方式の画像形成装置では、イエロー、マゼンタ、シアン又はブラックのトナーを収容した4つの現像器が、回転可能な現像器ラックに収容されている。
4サイクル方式の画像形成装置をカラーモードで使用する場合、現像器ラックが回転駆動されることで、4つの現像器が1つの像担持体に順次対向配置される。最初に像担持体に対向配置された現像器から供給されるトナーにより、像担持体上に最初の色のトナー像が現像されると、そのトナー像は、像担持体から中間転写体上へ一次転写される。同様にして、他の3色のトナー像が、中間転写体上に順次一次転写されることで、4色のトナー像が中間転写体上に重ねられた後、中間転写体から用紙上に一括して二次転写される。
4サイクル方式の画像形成装置をモノクロモードで使用する場合、ブラックのトナーを収容した現像器が像担持体に対向配置され、ブラックのトナー像のみが、上記のように現像、一次転写および二次転写される。
他方、タンデム方式の画像形成装置では、像担持体や現像器等を備えた4つの作像ユニットが中間転写体に沿って並べて設けられている。
タンデム方式の画像形成装置をカラーモードで使用する場合、各作像ユニットでイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が現像され、それら4色のトナー像が、中間転写体上に順次一次転写されて重ねられた後、中間転写体から用紙上に一括して二次転写される。
タンデム方式の画像形成装置をモノクロモードで使用する場合、ブラックのトナー像のみが、上記のように現像、一次転写および二次転写される。
上述した従来のカラー画像形成装置では、カラー画像を形成する際に起こるいわゆる色ずれを防ぐこと、および一次転写後に像担持体上に残留するトナーを清掃するための像担持体用クリーニングブレードの摩耗を軽減することが課題となっている。
先ず、前者の課題について説明する。像担持体と中間転写体が同じ周速度で回転するように設定すると、実際は像担持体と中間転写体との間に僅かな周速度差が生じ、各色のトナー像が像担持体から中間転写体上にずれて転写されることで、色ずれが生じてしまう問題がある。
色ずれを防止する対策として、例えば特許文献1に開示されているように、像担持体と中間転写体の周速度を若干ずらして設定することが一般的に行われており、これにより、色ずれを有効に防止することができる。特許文献1に記載された画像形成装置では、色ずれ対策が必要となるカラーモードで、像担持体と中間転写体との間に所定の周速度差が設定され、色ずれを考慮しなくても良いモノクロモードでは、像担持体と中間転写体との周速度差が極力ゼロに近づくように設定されている。
特開2002−365874号公報
次に、後者の課題、すなわち像担持体用クリーニングブレードの摩耗について具体的に説明する。中間転写体上には後述のように凝集物が発生しやすく、その凝集物が中間転写体から像担持体上に転移することがある。像担持体上に転移した凝集物が、像担持体と、像担持体に当接するクリーニングブレードとの間をすり抜けると、クリーニングブレードのエッジが摩耗し、摩耗が促進されると、クリーニングブレードのエッジが部分的に欠けてしまう。クリーニングブレードのエッジが欠けると、その欠けた部分からトナーがすり抜けて、画像上に筋が表れてしまうため、クリーニングブレードを交換しなければならなくなる。
上記の凝集物は、中間転写体上のトナーやトナーの外添剤が、中間転写体と中間転写体用のクリーニングブレードとの間をすり抜けたり、二次転写ローラと摺擦したりすることにより発生するものと考えられる。また、4サイクル方式では、中間転写体用クリーニングブレードが中間転写体に対して圧接離間するようになっているため、上記凝集物が中間転写体用クリーニングブレードの圧接離間動作に起因して発生することがある。より詳しく説明すると、中間転写体用クリーニングブレードが中間転写体から離間する際、中間転写体用クリーニングブレードのエッジに蓄積していたトナーが中間転写体上に付着したまま残ったり、中間転写体用クリーニングブレードの圧接離間時における振動により、中間転写体用クリーニングブレードのエッジ周辺のトナー塊等が中間転写体上に落下したりするため、中間転写体上に凝集物が発生しやすくなる。
ところで、像担持体用クリーニングブレードの摩耗は、現像器が駆動されない状態で像担持体の回転が続くことで促進されやすくなる。なぜなら、現像器が駆動された状態では、像担持体上のトナーやトナーの外添剤が像担持体用クリーニングブレードのエッジに沿って蓄積されてライン状の静止層を形成するため、中間転写体から転移した凝集物が静止層によって阻止されるが、現像器が駆動されない状態で像担持体の回転が続くと、静止層を構成するトナーやトナーの外添剤の量が不足し、静止層が徐々に消失してしまうため、中間転写体から転移した凝集物が、静止層で阻止されることなく像担持体と像担持体用クリーニングブレードとの間を通り抜けやすくなってしまうからである。したがって、像担持体用クリーニングブレードの摩耗対策として、現像器を常時駆動させることが考えられる。
しかし、次の理由により、現像器は常時駆動させるべきではない。なぜなら、現像器を駆動させると、現像器内のトナーが、供給や規制といった各プロセスで受ける機械的又は電気的ストレスにより劣化するため、トナーの劣化が進むことにより、かぶりトナーの増加、現像器からのトナーこぼれの発生、画像濃度の低下、及び濃度むらの発生等の不具合が生じてしまうからである。したがって、現像器は、画像形成時のみ駆動させ、画像作成時以外の時は駆動させないようにすることが望ましい。
なお、「画像作成時以外の時」として、例えば、中間転写体の清掃時、二次転写ローラの清掃時、作像前に帯電電位を安定させるために像担持体を数周回転させて帯電させる時、作像後に像担持体上に残った電位を消去するために帯電および露光を行う除電処理時、4サイクル方式の画像形成装置における現像器ラックの回転駆動時等が挙げられる。
そこで、現像器が駆動されない状態で像担持体が回転している際も、像担持体用クリーニングブレードの摩耗を有効に防止することが求められる。また、像担持体用クリーニングブレードの摩耗対策は、モノクロモードで使用する場合において特に必要である。なぜなら、4サイクル方式およびタンデム方式の画像形成装置では、次に述べる理由により、モノクロモードで使用する際に像担持体用クリーニングブレードが摩耗しやすいからである。
つまり、4サイクル方式の画像形成装置では、モノクロモードで使用する際、カラーモードで使用する際と比較して、中間転写体の全回転数に対する画像形成時の中間転写体の回転数の割合が低く、現像器が駆動されない状態で中間転写体および像担持体が回転駆動する割合が高いため、像担持体用クリーニングブレードが摩耗しやすい。他方、タンデム方式の画像形成装置では、モノクロモードで使用する際、画像形成時においてブラック以外の3つの作像ユニットの現像器が駆動されないため、それら3つの作像ユニットにおける像担持体用クリーニングブレードが摩耗しやすい。
像担持体用クリーニングブレードの摩耗対策として、中間転写体上で発生した凝集物が像担持体へ転移するのを防ぐことが有効である。また、中間転写体から像担持体への凝集物の転移は、像担持体と中間転写体との周速度差が大きくなるほど抑制される。
したがって、上記特許文献1に記載されているように、像担持体と中間転写体との間に所定の周速度差を設けることで、カラー画像形成時の色ずれを防止しつつ、像担持体用クリーニングブレードの摩耗軽減を図ることが考えられる。
以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。なお、本願明細書では、方向を表す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、及びこれらの用語を含む別の用語)を適宜用いるが、それらの用語は、説明に用いる図面中の方向を示すだけのものであって、それらの用語によって本発明が限定的に解釈されるべきでない。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態である4サイクル方式のカラー画像形成装置2を示す。この画像形成装置2は、その内部のほぼ中央部に像担持体としての感光体4を備えている。感光体4は、駆動モータ6により図示時計回り方向に所定の周速度VAで回転駆動されるようになっている。
感光体4の周囲にはその回転方向(図中時計回り方向)に沿って順に、感光体4表面を一様に帯電させる帯電装置(図の例ではスコロトロン帯電器)8と、感光体4上に各色の静電潜像を順次形成するための露光装置10と、各色のトナーを感光体4に順次供給し、これにより静電潜像を顕在化する現像装置12と、感光体4に形成されたトナー像を後述の中間転写ベルト30へ転写させる転写手段である一次転写ローラ14と、感光体用クリーニングブレード16が配置されている。
現像装置12は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナーを収容した4つの現像器18Y,18M,18C,18Kを図中時計回り方向に90°ずつずらして現像器ラック20に順次取り付けたもので、軸21を中心に図中反時計回り方向に回転可能となっている。現像装置12は、感光体4上に各色の静電潜像が形成されるごとに、対応する現像器18Y,18M,18C,18Kの現像ローラ22Y,22M,22C,22Kが感光体4に近接又は接触する現像位置に移動するように回転する。現像ローラ22Y,22M,22C,22Kは、図示しないバイアス電源より所定のバイアス電圧が適宜印加されるようになっている。
各現像器18Y,18M,18C,18Kには、一成分トナーが収容されている。トナーは、結着剤と着色剤を含み、シリカ等の外添剤が添加されている。なお、図示は省略するが、各現像器18Y,18M,18C,18Kは、現像ローラ22Y,22M,22C,22Kにトナーを供給する供給ローラと、現像ローラ22Y,22M,22C,22Kに担持されたトナーの層厚を規制するとともに、そのトナー層を所定の帯電量に帯電させる規制ブレードを有している。
感光体用クリーニングブレード16は、その先端において感光体4の表面に当接しており、一次転写後において感光体4の表面に残留するトナーを掻き落とすようになっている。
感光体4の上側には、中間転写体として中間転写ベルト30が配置されている。中間転写ベルト30は、一対のローラ32,34の外周部に支持されて図中反時計回り方向に回転駆動されるようになっている。一方のローラ32は駆動モータ36,38に連結され、このローラ32の回転に伴って他方のローラ34が従動回転するようになっている。
上記一方のローラ32は、カラーモードで画像を形成する際のみ駆動するカラーモード用駆動モータ36と、モノクロモードで画像を形成する際のみ駆動するモノクロモード用駆動モータ38に連結されている。
画像形成装置2は、中間転写ベルト30上に4色のトナー像を重ねて転写させることによりカラー画像を形成するカラーモード、または中間転写ベルト30上にブラックのトナー像のみを転写させることによりモノクロ画像を形成するモノクロモードのいずれか一方を選択する選択手段70を備えている。
また、画像形成装置2は、カラーモードが選択されたときに中間転写ベルト30を第1の周速度VBCで回転駆動するとともにモノクロモードが選択されたときに中間転写ベルト30を第1の周速度VBCよりも小さな第2の周速度VBKで回転駆動するように制御する制御手段72を備えている。制御手段72は、カラーモードとモノクロモードとの間の切り替えに応じて、中間転写ベルト30の駆動源をカラーモード用駆動モータ36とモノクロモード用駆動モータ38との間で切り替えて、中間転写ベルト30の周速度VBC,VBKを切り替えるようになっている。
さらに、制御手段72は、感光体4を第1の周速度VBC以上の周速度VAで回転駆動するように制御するようになっている。
モノクロモードにおける感光体4と中間転写ベルト30との間の周速度差は、カラーモードにおける感光体4と中間転写ベルト30との間の周速度差よりも大きくなるように設定されている。カラーモードにおいて、感光体4の周速度VAに対する中間転写ベルト30の周速度VBCの比(VBC/VA)は、0.9934〜1.0000となるように設定するのが好ましく、0.9954〜0.9983となるように設定するのが望ましい。モノクロモードにおいて、感光体4の周速度VAに対する中間転写ベルト30の周速度VBKの比(VBK/VA)は、0.9500〜0.9930となるように設定するのが望ましい。
ただし、モノクロモードにおける感光体4と中間転写ベルト30との間の周速度差を、カラーモードにおける感光体4と中間転写ベルト30との間の周速度差よりも大きくなるように設定すれば、中間転写ベルト30の周速度VBC,VBKは、感光体4の周速度VAよりも大きく設定しても良い。その場合、中間転写ベルト30の第2の周速度VBKは、中間転写ベルト30の第1の周速度VBCよりも大きくなるように設定すれば良い。
また、制御手段72により中間転写ベルト30の周速度VBC,VBKを切り替える構成は、特に限定されるものではなく、必ずしも上述した駆動モータ36,38の切り替えによって行わなくても良い。例えば、パルスエンコーダを有する1つの駆動モータにより中間転写ベルト30を駆動するとともに、パルスエンコーダからの出力に基づいてカラーモード時には中間転写ベルト30を第1の周速度VBCで等速回転させ、モノクロモード時には中間転写ベルト30を第1の周速度VBCと異なる第2の周速度VBKで等速回転させるようにフィードバック制御するようにしても良い。また、駆動モータとしてパルスモータを用いても良く、その場合も、1つの駆動モータで中間転写ベルト30の周速度VBC,VBKを切り替えることができる。
さらに、本実施形態では、感光体4の周速度VAがカラーモードおよびモノクロモードのいずれにおいても同一であるとともに、中間転写ベルト30の周速度VBC,VBKがカラーモードとモノクロモードとの間の切り替えに応じて切り替わるように設定されているが、中間転写ベルト30の周速度を一定にして、感光体4の周速度を切り替え可能とするか、又は、感光体4および中間転写ベルト30の双方の周速度を切り替え可能としても良い。
中間転写ベルト30の周長は、感光体4の周長の整数倍の長さで、かつ最大画像の長さよりも長く設定されている。中間転写ベルト30は、画像形成のための各動作を開始する基準となるホームポジションを備え、そのホームポジションにおける幅方向端部に、ホームポジションを検出するための図示しない検出用穴が設けられている。
中間転写ベルト30の内側には、上述の一次転写ローラ14が、中間転写ベルト30を挟んで感光体4に対向して配置されている。一次転写ローラ14は、中間転写ベルト30に常時圧接した状態で設けられている。
中間転写ベルト30の外側には二次転写ローラ40および中間転写ベルト用クリーニングブレード42が配置されている。二次転写ローラ40は、中間転写ベルト30のローラ32で支持された部分に圧接した状態と、中間転写ベルト30から離間した状態との間で切り替え可能となっている。二次転写ローラ40と中間転写ベルト30とのニップ部は二次転写領域41を形成している。中間転写ベルト用クリーニングブレード42は、その先端において中間転写ベルト30のローラ34で支持された部分に当接した状態と、中間転写ベルト30から離間した状態との間で切り替え可能となっている。中間転写ベルト用クリーニングブレード42のエッジが中間転写ベルト30に当接した状態では、二次転写後において中間転写ベルト30の表面に残留するトナーが掻き落とされるようになっている。
画像形成装置2の下部には、給紙カセット44が着脱可能に配置されている。給紙カセット44内に積載収容された用紙(記録媒体)46は、給紙カセット44に積載された用紙46の先端近傍に対向した位置に配置された給紙ローラ48の回転によって最上部のものから1枚ずつ搬送路50に送り出されるようになっている。
搬送路50は、給紙カセット44から、タイミングローラ対52のニップ部、二次転写領域41、定着ローラ対56のニップ部、および排紙ローラ対60のニップ部を通って、画像形成装置2の上部に設けられた排紙部64まで延びている。
次に、図1とともに図2および図3のタイムチャートを参照して、画像形成装置2の画像形成動作について説明する。
上述のように、画像形成装置2は、カラー画像を形成するカラーモードと、モノクロ画像を形成するモノクロモードとの間で切り替え可能となっている。カラーモードからモノクロモードへの切り替え、およびモノクロモードからカラーモードへの切り替えは、外部端末から送信される信号又は画像形成装置2に設けられた図示しない操作部から送信される信号を選択手段70で受信することで行われる。
先ず、カラーモードにおける画像形成動作について説明する。図2の(a)に示すように制御手段72において外部端末又は操作部から送信されたプリント信号を受信すると、図2の(c)および(d)に示すように感光体4および中間転写ベルト30が所定のタイミングで回転駆動を開始する。
中間転写ベルト30の回転駆動が開始された後、中間転写ベルト30周辺の所定位置に設けられた図示しない透過型光センサにより、中間転写ベルト30の検出用穴の通過を検知すると、透過型光センサからホームポジション検出信号が送信される。図2の(b)に示すように1回目のホームポジション検出信号を制御手段72で受信すると、感光体4表面の帯電電位を安定させるための帯電処理が開始されるとともに、図2の(e)に示すように現像器ラック20が回転駆動して、イエローのトナーを収容した現像器18Yが感光体4に対向配置される。このとき、感光体4の表面は、例えば−450〜−500Vに帯電される。また、図2の(h)に示すように、中間転写ベルト用クリーニングブレード42が中間転写ベルト30から離間する。
この後、図2の(b)に示すように制御手段72で2回目のホームポジション検出信号を受信すると、所定のタイミングで感光体4の露光が行われるとともに、図2の(f)に示すようにイエローのトナーを収容した現像器18Yの駆動が開始される。また、所定のタイミングで、一次転写ローラ14に例えば800〜1000Vのバイアスが印加される。
感光体4の露光が行われると、感光体4上にイエロー画像用の静電潜像が形成され、その静電潜像は、現像器18Yから供給されるイエローのトナーにより顕在化される。このようにして感光体4上に形成されたイエローのトナー像は、感光体4の回転により、中間転写ベルト30を挟んで一次転写ローラ14と対向する一次転写領域に達すると、感光体4から中間転写ベルト30上へ一次転写される。
一次転写後、感光体4上に残留したトナーは、感光体4とクリーニングブレード16との当接部に達すると、クリーニングブレード16のエッジで掻き取られて、感光体4の表面が清掃される。
イエローのトナーを収容した現像器18Yは、図2の(f)に示すように所定のタイミングで駆動が停止され、イエロー画像の現像および一次転写が終了する。その後、再び感光体4の帯電処理が行われるとともに、図2の(e)に示すように現像器ラック20が回転駆動して、マゼンタのトナーを収容した現像器18Mが感光体4に対向配置される。
図2の(b)に示すように制御手段72で3回目のホームポジション検出信号を受信すると、所定のタイミングで感光体4の露光が行われるとともに、図2の(f)に示すようにマゼンタのトナーを収容した現像器18Mの駆動が開始される。
そして、マゼンタ画像の現像および一次転写、並びにクリーニングブレードによる感光体4表面の清掃が、イエロー画像形成時と同様に行われる。マゼンタのトナー像は、一次転写の際、中間転写ベルト30上のイエローのトナー像の上に重ねられて転写される。
同様に、シアンおよびブラックのトナー像も、中間転写ベルト30上に順次一次転写され、中間転写ベルト30上に4色のトナー像が重ね合わせられる。また、ブラックのトナーを収容した現像器18Kの駆動中における所定のタイミングで、図2の(g)に示すように、二次転写ローラ40にトナーと逆極性のバイアスが印加される。さらに、4色のトナー像の一次転写が終了すると、図2の(e)に示すように現像器ラック20が回転駆動し、各現像器18Y,18M,18C,18Kが交換作業に好適な位置に配置される。
重ね合わされた4色のトナー像は、中間転写ベルト30によって二次転写領域41に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、給紙カセット44に収容された用紙46が、二次転写領域41に搬送される。そして、上記4色のトナー像が、二次転写領域41において中間転写ベルト30から用紙46に二次転写されると、4色のトナー像が転写された用紙46が搬送路50のさらに下流側へ搬送され、定着ローラ56によってトナー像が用紙46に定着された後、排紙ローラ60によって排紙部64に送り出される。
その後、二次転写ローラ40におけるバイアスの印加が、図2の(g)に示すように所定のタイミングで停止されるとともに、中間転写ベルト用クリーニングブレード42が、図2の(h)に示すように所定のタイミングで中間転写ベルト30に圧接する。また、図2の(b)に示すように6回目のホームポジション検出の信号を制御手段72で受信すると、後処理として中間転写ベルト30の清掃等が行われた後、図2の(c)および(d)に示すように感光体4及び中間転写ベルト30の回転駆動が停止される。
中間転写ベルト用クリーニングブレード42が中間転写ベルト30に圧接した後、二次転写後の中間転写ベルト30上の残留トナーは、中間転写ベルト30と中間転写ベルト用クリーニングブレード42との当接部に達すると、中間転写ベルト用クリーニングブレード42のエッジで掻き取られて、中間転写ベルト30が清掃される。中間転写ベルト30上の残留トナーが、中間転写ベルト30とクリーニングブレード42との当接部に最初に達した後、中間転写ベルト30は少なくとも1周分回転し、中間転写ベルト30の全周が清掃される。
このとき、二次転写ローラ40を清掃するため、二次転写ローラ40に正極性のバイアス印加および負極性のバイアス印加を繰り返すようにしても良い。この場合、二次転写ローラ40上の残留トナーが中間転写ベルト30上に吐き出されるため、中間転写ベルト30上に吐き出されたトナーが清掃されるまで、中間転写ベルト30を回転させるようにする。
また、このとき、感光体4上に残された静電潜像を消去するため、帯電装置8により帯電を行いながら感光体4表面を所定時間全面露光することで、感光体4の除電を行うようにしても良い。
カラーモードで画像を形成する際、中間転写ベルト30は、カラーモード用駆動モータ36により周速度VBCで回転駆動され、感光体4と中間転写ベルト30との間に上記所定の周速度差が設けられているため、色ずれの発生を確実に防止できるようになっている。
続いて、モノクロモードにおける画像形成動作について説明する。図3の(a)に示すように制御手段72において外部端末又は操作部から送信されたプリント信号を受信すると、図3の(c)および(d)に示すように感光体4および中間転写ベルト30の回転駆動が開始される。
図3の(b)に示すように1回目のホームポジション検出信号を制御手段72で受信すると、感光体4表面の帯電電位を安定させるための帯電処理が開始されるとともに、図3の(e)に示すように現像器ラック20が回転駆動し、ブラックのトナーを収容した現像器18Kが感光体4に対向配置される。このとき、感光体4の表面は、例えば−450〜−500Vに帯電される。また、カラーモードの場合と異なり、中間転写ベルト用クリーニングブレード42は、図3の(h)に示すように中間転写ベルト30に圧接した状態が維持される。
この後、図3の(b)に示すように制御手段72で2回目のホームポジション検出信号を受信すると、所定のタイミングで感光体4の露光が行われるとともに、図3の(f)に示すようにブラックのトナーを収容した現像器18Kの駆動が開始される。また、所定のタイミングで、一次転写ローラ14に例えば800〜1000Vのバイアスが印加される。
感光体4の露光が行われると、感光体4上に静電潜像が形成され、その静電潜像は、現像器18Kから供給されるブラックのトナーにより顕在化される。このようにして感光体4上に形成されたトナー像は、感光体4の回転により、中間転写ベルト30を挟んで一次転写ローラ14と対向する一次転写領域に達すると、感光体4から中間転写ベルト30上へ一次転写される。
一次転写後、感光体4上に残留したトナーは、感光体4とクリーニングブレード16との当接部に達すると、クリーニングブレード16のエッジで掻き取られて、感光体4の表面が清掃される。
また、ブラックのトナーを収容した現像器18Kの駆動中における所定のタイミングで、図2(g)に示すように、二次転写ローラ40にトナーと逆極性のバイアスが印加される。
図3の(f)に示すようにブラックのトナーを収容した現像器18Kは所定のタイミングで駆動が停止され、ブラック画像の現像および一次転写が終了する。その後、図3の(e)に示すように現像器ラック20が回転駆動し、各現像器18Y,18M,18C,18Kが交換作業に好適な位置に配置される。
一次転写されたブラックのトナー像は、中間転写ベルト30によって二次転写領域41に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、給紙カセット44に収容された用紙46が、二次転写領域41に搬送される。そして、ブラックのトナー像が、二次転写領域41において中間転写ベルト30から用紙46に二次転写されると、ブラックのトナー像が転写された用紙46が搬送路50のさらに下流側へ搬送され、定着ローラ56によってトナー像が用紙46に定着された後、排紙ローラ60によって排紙部64に送り出される。
その後、二次転写ローラ40におけるバイアスの印加は、図3の(g)に示すように所定のタイミングで停止される。また、図3の(b)に示すように3回目のホームポジション検出信号を制御手段72で受信すると、後処理として中間転写ベルト30の清掃等が行われた後、図3の(c)および(d)に示すように、感光体4および中間転写ベルト30の回転駆動が停止される。なお、後処理はカラーモードの場合と同様に行われる。
モノクロモードで画像を形成する際、中間転写ベルト30は、モノクロモード用駆動モータ38により周速度VBKで回転駆動され、感光体4と中間転写ベルト30との間に、上記所定の周速度差が設けられているため、中間転写ベルト30上に発生した凝集物が感光体4へ転移することを防ぐことができ、これにより、感光体用クリーニングブレード16の摩耗を軽減できるようになっている。
なお、カラーモードによる画像形成とモノクロモードによる画像形成を連続して行う場合、中間転写ベルト30の駆動源の切り替えは、切り替え前のカラーモード又はモノクロモードで形成された中間転写ベルト30上のトナー像が二次転写領域41を通過した後に行われ、中間転写ベルト30の周速度が安定するまでの所定時間経過後、切り替え後のカラーモード又はモノクロモードでの画像形成が開始される。
<第2の実施形態>
図4は、本発明の第2の実施形態であるタンデム方式のカラー画像形成装置102を示す。この画像形成装置102は、その内部のほぼ中央部に中間転写体としての中間転写ベルト130を備えている。
画像形成装置102は、中間転写ベルト130上に4色のトナー像を重ねて転写させることによりカラー画像を形成するカラーモード、または中間転写ベルト130上にブラックのトナー像のみを転写させることによりモノクロ画像を形成するモノクロモードのいずれか一方を選択する選択手段170を備えている。
また、画像形成装置102は、カラーモードが選択されたときに中間転写ベルト130を第1の周速度で回転駆動するとともにモノクロモードが選択されたときに中間転写ベルト130を第1の周速度よりも小さな第2の周速度で回転駆動するように制御する制御手段172を備えている。
中間転写ベルト130は、一対のローラ132,134の外周部に支持されて図中時計回り方向に回転駆動されるようになっている。一方のローラ132は、駆動モータ136,138に連結され、このローラ132の回転に伴って他方のローラ134が従動回転するようになっている。
上記一方のローラ132は、カラーモードで画像を形成する際のみ駆動するカラーモード用駆動モータ136と、モノクロモードで画像を形成する際のみ駆動するモノクロモード用駆動モータ138に連結されている。そして、中間転写ベルト130の駆動源は、カラーモードとモノクロモードとの間の切り替えに応じて、制御手段172によりカラーモード用駆動モータ136とモノクロモード用駆動モータ138との間で切り替えられ、中間転写ベルト30の駆動源の切り替えにより、中間転写ベルト30の周速度が切り替わるようになっている。
中間転写ベルト130の外側には二次転写ローラ140および中間転写ベルト用クリーニング装置142が配置されている。二次転写ローラ140と中間転写ベルト130とのニップ部は二次転写領域141を形成している。中間転写ベルト用クリーニング装置142が備えるクリーニングブレード143は、その先端において中間転写ベルト130のローラ134で支持された部分に当接して設けられており、そのクリーニングブレード143のエッジによって、二次転写後において中間転写ベルト130の表面に残留するトナーが掻き落とされるようになっている。
中間転写ベルト130の下部水平部の下には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の各色に対応する4つの作像部103Y,103M,103C,103Kが中間転写ベルト130に沿って並んで配置されている。
作像部103Y,103M,103C,103Kは、像担持体として感光体104Y,104M,104C,104Kをそれぞれ有している。各感光体104Y,104M,104C,104Kは、駆動モータ106,107により図中反時計回り方向に回転駆動されるようになっている。感光体104Y,104M,104C,104Kの周速度は、制御手段172により中間転写ベルト130の第1の周速度以上となるように制御される。なお、図4において、イエロー、マゼンタ、シアンの作像部103Y,103M,103Cにおける感光体104Y,104M,104Cが1つの駆動モータ106に連結され、ブラックの作像部103Kにおける感光体104Kが別の駆動モータ107に連結されているが、各感光体104Y,104M,104C,104Kをそれぞれ個別の駆動モータに連結するようにしても良い。
第1の実施形態と同様、モノクロモードにおける感光体104Y,104M,104C,104Kと中間転写ベルト130との間の周速度差は、カラーモードにおける感光体104Y,104M,104C,104Kと中間転写ベルト130との間の周速度差よりも大きくなるように設定されている。
なお、モノクロモードにおける感光体104Y,104M,104C,104Kと中間転写ベルト130との間の周速度差を、カラーモードにおける感光体104Y,104M,104C,104Kと中間転写ベルト130との間の周速度差よりも大きくなるように設定すれば、中間転写ベルト130の周速度は、感光体104Y,104M,104C,104Kの周速度よりも大きく設定しても良い。その場合、モノクロモードにおける中間転写ベルト130の周速度は、カラーモードにおける中間転写ベルト130の周速度よりも大きくなるように設定すれば良い。
また、制御手段172による中間転写ベルト130の周速度を切り替える構成は、特に限定されるものではなく、必ずしも上述した駆動モータ136,138の切り替えによって行わなくても良い。例えば、パルスエンコーダを有する1つの駆動モータにより中間転写ベルト130を駆動するとともに、パルスエンコーダからの出力に基づいてカラーモード時には中間転写ベルト130を第1の周速度で等速回転させ、モノクロモード時には中間転写ベルト130を第1の速度と異なる第2の周速度で等速回転させるようにフィードバック制御するようにしても良い。また、駆動モータとしてパルスモータを用いても良く、その場合も、1つの駆動モータで中間転写ベルト130の周速度を切り替えることができる。
さらに、本実施形態では、感光体104Y,104M,104C,104Kの周速度がカラーモードおよびモノクロモードのいずれにおいても同一であるとともに、中間転写ベルト130の周速度がカラーモードとモノクロモードとの間の切り替えに応じて切り替わるように設定されているが、中間転写ベルト130の周速度を一定にして、感光体104Y,104M,104C,104Kの周速度を切り替え可能とするか、又は、感光体104Y,104M,104C,104Kおよび中間転写ベルト130の双方の周速度を切り替え可能としても良い。
各感光体104Y,104M,104C,104Kの周囲には、その回転方向(図中反時計回り方向)に沿って順に、帯電器108Y,108M,108C,108K、露光装置110Y,110M,110C,110K、現像器118Y,118M,118C,118K、感光体104Y,104M,104C,104Kに形成されたトナー像を中間転写ベルト130へ転写させる転写手段である一次転写ローラ114Y,114M,114C,114K、および感光体用クリーニング装置115Y,115M,115C,115Kがそれぞれ配置されている。一次転写ローラ114Y,114M,114C,114Kは、中間転写ベルト130を挟んで感光体104Y,104M,104C,104Kに対向配置されている。
各現像器118Y,118M,118C,118Kには、一成分トナーが収容されている。トナーは、結着剤と着色剤を含み、シリカ等の外添剤が添加されている。現像器118Y,118M,118C,118Kが備える現像ローラ122Y,122M,122,C,122Kは、図示しないバイアス電源より所定のバイアス電圧が適宜印加されるようになっている。
感光体用クリーニング装置115Y,115M,115C,115Kが備えるクリーニングブレード116Y,116M,116C,116Kは、その先端において感光体104Y,104M,104C,104Kの表面に当接しており、一次転写後において感光体104Y,104M,104C,104Kの表面に残留するトナーを掻き落とすようになっている。
画像形成装置102の下部には、給紙カセット144が着脱可能に配置されている。給紙カセット144内に積載収容された用紙(記録媒体)146は、給紙カセット144に積載された用紙146の先端近傍に対向した位置に配置された給紙ローラ148の回転によって最上部のものから1枚ずつ搬送路150に送り出されるようになっている。
搬送路150は、給紙カセット144から、タイミングローラ対152のニップ部、二次転写領域141、定着ローラ対156のニップ部、および排紙ローラ対160のニップ部を通って、画像形成装置2の上部に設けられた排紙部164まで延びている。
次に、本実施形態に係る画像形成装置102の画像形成動作について説明する。上述のように、画像形成装置102は、カラー画像を形成するカラーモードと、モノクロ画像を形成するモノクロモードとの間で切り替え可能となっている。カラーモードからモノクロモードへの切り替え、およびモノクロモードからカラーモードへの切り替えは、外部端末から送信される信号又は画像形成装置102に設けられた図示しない操作部から送信される信号を選択手段170で受信することで行われる。
先ず、カラーモードにおける画像形成動作について説明する。第1の実施形態と同様、制御手段172において外部端末又は操作部から送信されたプリント信号を受信すると、各作像部103Y,103M,103C,103Kの感光体104Y,104M,104C,104Kおよび中間転写ベルト130が所定のタイミングで回転駆動を開始する。
中間転写ベルト130の回転駆動が開始された後、各作像部103Y,103M,103C,103Kにおいて、感光体104Y,104M,104C,104K表面の帯電電位を安定させるための帯電処理が所定のタイミングで開始された後、感光体104Y,104M,104C,104Kの露光が所定のタイミングで行われるとともに、現像器118Y,118M,118C,118Kの駆動が開始される。また、所定のタイミングで、一次転写ローラ114Y,114M,114C,114Kにトナーと逆極性のバイアスが印加される。
各作像部103Y,103M,103C,103Kにおいて、感光体104Y,104M,104C,104Kの露光が行われると、感光体104Y,104M,104C,104K上に各色の画像用の静電潜像が形成され、その静電潜像は、現像器から供給される各色のトナーにより顕在化される。このようにして感光体104Y,104M,104C,104K上に形成された各色のトナー像は、感光体104Y,104M,104C,104Kの回転により、中間転写ベルト130を挟んで一次転写ローラ114Y,114M,114C,114Kと対向する一次転写領域に達すると、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体104Y,104M,104C,104Kから中間転写ベルト130上へ重ねて一次転写される。
一次転写後、感光体104Y,104M,104C,104K上に残留したトナーは、感光体104Y,104M,104C,104Kとクリーニングブレード116Y,116M,116C,116Kとの当接部に達すると、クリーニングブレード116Y,116M,116C,116Kのエッジで掻き取られて、感光体104Y,104M,104C,104Kの表面が清掃される。また、各作像部103Y,103M,103C,103Kの現像器118Y,118M,118C,118Kは、一次転写終了後の所定のタイミングで駆動が停止される。
さらに、各作像部103Y,103M,103C,103Kの現像器118Y,118M,118C,118Kの駆動中における所定のタイミングで、二次転写ローラ140にトナーと逆極性のバイアスが印加される。
重ね合わされた4色のトナー像は、中間転写ベルト130によって二次転写領域141に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、給紙カセット144に収容された用紙146が、二次転写領域141に搬送される。そして、上記4色のトナー像が、二次転写領域141において中間転写ベルト130から用紙146に二次転写されると、4色のトナー像が転写された用紙146が搬送路150のさらに下流側へ搬送され、定着ローラ156によってトナー像が用紙146に定着された後、排紙ローラ160によって排紙部164に送り出される。
その後、第1の実施形態と同様、後処理として中間転写ベルト130の清掃等が行われた後、各感光体104Y,104M,104C,104K及び中間転写ベルト130の回転駆動が停止される。
カラーモードで画像を形成する際、感光体104Y,104M,104C,104Kと中間転写ベルト130との間に上記所定の周速度差が設けられているため、色ずれの発生を確実に防止できるようになっている。
続いて、モノクロモードにおける画像形成動作について説明する。制御手段172において外部端末又は操作部から送信されたプリント信号を受信すると、各作像部103Y,103M,103C,103Kの感光体104Y,104M,104C,104Kおよび中間転写ベルト130の回転駆動が開始される。
中間転写ベルト130の回転駆動が開始された後、ブラックの作像部103Kにおいて、感光体104K表面の帯電電位を安定させるための帯電処理が所定のタイミングで開始された後、感光体104Kの露光が所定のタイミングで行われるとともに、現像器118Kの駆動が開始される。また、所定のタイミングで、一次転写ローラ114Kにトナーと逆極性のバイアスが印加される。このとき、他の3つの作像部103Y,103M,103Cでは、感光体104Y,104M,104Cのみが駆動され、帯電器108Y,108M,108C、露光装置110Y,110M,110C、一次転写ローラ114Y,114M,114Cおよび現像器118Y,118M,118Cは駆動されない。
ブラックの作像部103Kにおいて、感光体104Kの露光が行われると、感光体104K上に静電潜像が形成され、その静電潜像は、現像器118Kから供給されるブラックのトナーにより顕在化される。このようにして感光体104K上に形成されたブラックのトナー像は、感光体104Kの回転により、中間転写ベルト130を挟んで一次転写ローラ114Kと対向する一次転写領域に達すると、感光体104Kから中間転写ベルト130上へ一次転写される。
一次転写後、感光体104K上に残留したトナーは、感光体104Kとクリーニングブレード116Kとの当接部に達すると、クリーニングブレード116Kのエッジで掻き取られて、感光体104Kの表面が清掃される。また、ブラックの作像部103Kの現像器118Kは、一次転写終了後の所定のタイミングで駆動が停止される。
さらに、ブラックの作像部103Kの現像器118Kの駆動中における所定のタイミングで、二次転写ローラ140にトナーと逆極性のバイアスが印加される。
ブラックのトナー像は、中間転写ベルト130によって二次転写領域141に搬送される。一方、そのタイミングに合わせて、給紙カセット144に収容された用紙146が、二次転写領域141に搬送される。そして、ブラックのトナー像が、二次転写領域141において中間転写ベルト130から用紙146に二次転写されると、ブラックのトナー像が転写された用紙146が搬送路150のさらに下流側へ搬送され、定着ローラ156によってトナー像が用紙146に定着された後、排紙ローラ160によって排紙部164に送り出される。
その後、カラーモードの場合と同様、後処理として中間転写ベルト130の清掃等が行われた後、各感光体104Y,104M,104C,104K及び中間転写ベルト130の回転駆動が停止される。
モノクロモードで画像を形成する際、感光体104Y,104M,104C,104Kと中間転写ベルト130との間に、上記所定の周速度差が設けられているため、中間転写ベルト130上に発生した凝集物が各感光体104Y,104M,104C,104Kへ転移することを防ぐことができ、これにより、各作像部103Y,103M,103C,103Kの感光体用クリーニングブレード116Y,116M,116C,116Kの摩耗を軽減できるようになっている。
なお、カラーモードによる画像形成とモノクロモードによる画像形成を連続して行う場合、中間転写ベルト130の駆動源の切り替えは、切り替え前のカラーモード又はモノクロモードにおいて形成された中間転写ベルト130上のトナー像が二次転写領域141を通過した後に行われ、中間転写ベルト130の周速度が安定するまでの所定時間経過後、切り替え後のカラーモード又はモノクロモードでの画像形成が開始される。