JP2008102308A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の画像形成部を有する画像形成装置にあって、モノクロ画像の出力時間を短縮可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤を記録材に転写して画像を形成する複数の画像形成部を備えた画像形成装置において、ブラック画像形成部20Ｋで形成した画像を搬送される記録材Ｐに直接転写する第１モードと、カラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃで形成した画像を搬送される記録材に直接転写する第２モードと、第１モードのときに記録材を搬送する第１搬送手段70と、第２モードのときに記録材を搬送する第２搬送手段80とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、給送部より給送された記録材に画像形成部によって形成された画像であるトナー像を転写及び定着することで、電子写真画像を供給することが可能な画像形成装置に関するものである。

従来、電子写真方式のカラー画像形成装置はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を形成する複数の画像形成ステーションを有し、記録材に対して各色トナー像を転写してカラー画像を形成する。このような画像形成装置のカラー画像形成構成の１つとして、一次転写で中間転写ベルト上に複数の色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を形成し、二次転写で前記カラー画像を記録材に転写させる方式がある。また、他の構成として静電吸着可能なベルト上に記録材を静電吸着させ、各色トナー像をベルト上を搬送される記録材に直接転写して画像形成する方式もある（特許文献１参照）。

このような画像形成装置では、例えばブラック１色のモノクロ画像を形成する場合でもカラー画像を形成するときと同様にベルト部材を駆動しなければならない。

すなわち、各画像形成ステーションで形成したトナー像を記録材に直接転写する方式にあっては、記録材は搬送ベルトに吸着させて４個の画像形成ステーションを搬送し、その中のブラックの画像形成ステーションでブラックトナー像を転写する。

一方、中間転写方式にあっては中間転写ベルトを回転させてブラック画像形成ステーションからブラックトナー像を中間転写ベルトに転写し、そのトナー像を二次転写部において搬送された記録材に転写する。

特開平２００１−２４２６７１号公報

しかしながら上記記録材への直接転写方式では、静電吸着可能な搬送ベルトに記録材を吸着搬送させて画像を形成する場合に、カラー画像の出力時間もモノクロ画像の出力時間も同一の時間でしか提供できない。つまり、カラー画像の出力時間に対して、モノクロ画像の出力時間を速くして、ユーザニーズの高い仕様を提供することはできない構成になっている。

すなわち、画像形成に際して記録材はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのすべての画像形成ステーションが配置されている長さ分を搬送させる必要がある。このため、画像形成部の画像形成の有無にかかわらずカラー画像であろうとモノクロ画像であろうと、すべての画像形成部を通過する時間が必要となり、同一の時間を要してしまう。

一方、中間転写方式では、モノクロ画像の出力時間を短くできる。すなわち、給送部から二次転写部までの距離と第１ステーションから二次転写部までの長さを比較して、第１ステーションから二次転写部までの距離の方が短い場合は、記録材を二次転写部のみを通過させることで画像を記録材上に転写できる。

つまり、給送部から二次転写までの距離や画像形成部と二次転写部の距離を短くすることで、給送開始からモノクロ画像転写から排出までの時間が短くなり、ユーザニーズの高い仕様の提供が可能な場合もある。

しかしながら、静電吸着可能な搬送ベルトを使う場合は記録材を搬送させるので画像形成部の駆動は必ず行われる。また、中間転写ベルトを使ってベルト上に画像を一次転写したのち二次転写で記録材上にトナー像を転写する場合においても、モノクロ画像のみによる画像形成しか行わないのに、少なくともベルトの駆動や感光体ドラムの駆動を行う必要がある。このため、不必要な駆動が行われてベルトや感光体ドラムの劣化が起こるおそれがある。

また、モノクロ画像形成時のカラートナーの劣化を防止するために、カラーのプロセスカートリッジの駆動を停止したり、中間転写ベルトを感光体ドラムから離間させるなどしてトナーや感光体ドラムの劣化を防止することも可能である。しかし、その場合は画像形成装置本体の価格が上昇するなどと言った問題が生ずる。

さらに、中間転写ベルトを使った場合には、完全に記録材に転写しきれないトナーが中間転写ベルトに残ることがある。この転写できなかったトナーの除去を行うための中間転写ベルトのクリーニングシステムが必要となる。このため、クリーニングシステムを搭載した分だけ本体価格の上昇やクリーニングしたあとの廃トナーを貯めておく容器が必要となることで装置が大型化すると言った問題がある。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の画像形成部を有する画像形成装置にあって、モノクロ画像の出力時間を短縮可能な画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、記録材上に画像を形成する第１及び第２画像形成部を有し、前記第２画像形成部で画像を形成することなく前記第１画像形成部で記録材上に画像を形成する第１モードと、前記第１画像形成部及び前記第２画像形成部で記録材上に画像を形成する第２モードとが可能な画像形成装置において、
前記第１モードと前記第２モードとでは、記録材を搬送する搬送路が異なることを特徴とする。

本発明はモノクロ画像を記録材に転写するときは、第１モードによって直接、第１画像形成部へ搬送することで、モノクロ画像記録の時間を短縮することができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る画像形成装置の模式説明図である。

＜画像形成装置の全体構成＞
図１を参照して本実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。

本実施形態の画像形成装置は、現像剤を記録材に転写して画像を形成する複数の画像形成部を備えた電子写真方式の画像形成装置である。

画像形成装置１内には、４個の画像形成部20（20Ｙ，20Ｍ，20Ｃ，20Ｋ）が配置されている。この画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃ，20Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の現像剤（以下「トナー」という）によるトナー像を形成するものである。各画像形成部20は現像剤の色が異なるのみで構造は同じである。各画像形成部20は、回転可能な感光体ドラム21（21Ｙ，21Ｍ，21Ｃ，21Ｋ）の周囲に図示しない帯電手段や現像手段を備え、これらがカートリッジ化されてプロセスカートリッジとして装置本体に着脱可能となっている。

前記４個の画像形成部のうち、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成部（以下、「カラー画像形成部」という）20Ｙ，20Ｍ，20Ｃは縦に配列され、ブラックの画像形成部20Ｋはこれとは離れた位置に配置されている。

また、本実施形態の画像形成装置は前記ブラック画像形成部20Ｋに記録材Ｐを直接搬送する第１搬送手段70と、前記カラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃへ記録材Ｐを搬送する第２搬送手段80とが設けられている。

すなわち、第１搬送手段70は給送トレイ42にセットされた記録材Ｐを給送ローラ41及び搬送ローラ対72でブラック画像形成部20Ｋへ搬送し、さらに定着ユニット60を介して排出トレイ90へと搬送する。一方、第２搬送手段80は、給送トレイ42にセットされた記録材Ｐを給送ローラ41で送り出し、フラッパ71で搬送経路を切り替えて搬送ローラ対81、搬送ガイド82によってカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃへと搬送する。このカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃと対向する位置には、エンドレスのベルト部材である搬送ベルト30が駆動ローラ32及び従動ローラ33に架け渡されており、搬送された記録材Ｐを吸着ローラ34を介して前記搬送ベルト30に静電吸着してカラー画像形成部へ搬送する。そして、その記録材を搬送ガイド74によってブラック画像形成部20へと案内した後、定着ユニット60から排出トレイ90へ搬送する。

なお、図１において各画像形成部には感光体ドラム21に対して搬送される記録材Ｐが押圧されるように転写ローラ31，50が配置されている。この転写ローラ31，50へ転写バイアスを印加することにより、感光体ドラム21に形成したトナー像を記録材Ｐに直接転写する。

また、搬送ベルト30は、カラー画像の画像形成を行う際の搬送手段である。このため、モノクロ画像を形成する第１搬送手段70による記録材搬送経路に対しては、離れた位置に配置され、第１搬送手段70により記録材が搬送されるときは、搬送ベルト30が当接しないように構成されている。

そして、画像形成に際しては、第１画像形成部であるブラック画像形成部20Ｋで形成した画像を記録材に直接転写する第１モードと、第２画像形成部であるイエロー、マゼンタ、シアンのカラー画像形成部で形成した画像を記録材に直接転写する第２モードとを有している。

＜第１モード＞
次に前記第1画像形成部で記録材上に画像を形成する第１モードにおける画像形成について説明する。

第１モードのときは、給送部40に配置された記録材Ｐは画像形成の信号をパソコンなどの本体側から受け取ると、第１搬送手段70によって搬送される。すなわち、給送トレイ42にセットされた記録材Ｐが給送ローラ41の回転と分離パッド43によって給送される。給送部40から給送された記録材Ｐは、給送部40の直後に配置されたフラッパ71によって第１搬送路70に給送される。そして、記録材Ｐは搬送ローラ対72の搬送力によってブラック画像形成部20Ｋに搬送される。搬送ローラ対72の同軸上には、トップ検知センサ（図示せず）が配置されており、トップ検知センサの挙動をフォトインタラプタなどの検出手段によって検出し、記録材Ｐが搬送されたことを検知し、ブラック画像形成部20Ｋでの画像形成の開始を行う。

また、ブラック画像形成部20Ｋは、帯電手段によって帯電されたのち光学ユニット10からのレーザー光によって感光体ドラム21Ｋ上に画像を潜像させられ、現像手段によって感光体ドラム上21Ｋにトナー画像が形成される。また、感光体ドラム21Ｋに対向する位置には転写ローラ50が配置されており、バネなどの圧手段によって感光体ドラム21Ｋに付勢されている。

記録材Ｐが感光体ドラム21Ｋと転写ローラ50のニップ部である転写部（第１転写部）に搬送されると、転写ローラ50へ転写バイアスが印加されてトナー像が記録材に転写される。画像が転写された記録材Ｐは、感光体ドラム21Ｋと従動駆動している転写ローラ50によって定着ユニット60に搬送され、圧と熱によってトナーが記録材Ｐ上に定着された後、排出トレイ90に排出される。

以上のように、第１モードでは第１搬送手段70によって記録材が特定の画像形成部であるブラック画像形成部20Ｋに直接搬送され、カラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃへは搬送されない。このため、モノクロ画像を短時間で形成することができる。

そして、モノクロ画像を形成する際には、カラー画像を形成するための搬送ベルト30やカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃなどは動作させる必要はない。このため、省エネルギーでモノクロ画像の出力が可能である。

＜第２モード＞
次に前記第１画像形成部及び前記第２画像形成部で記録材上に画像を形成する第２モードにおける画像形成について説明する。

第２モードのときは、画像形成の信号をパソコンなどの本体側から受け取ると、第１モードの時と同様に給送部40にセットされた記録材Ｐが給送ローラ41によって給送される。

第２モードの場合、給送部40から給送された記録材Ｐは、フラッパ71によって第２搬送路80に搬送され、搬送ローラ対81、搬送ガイド82によってＵターンするようにカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃへと搬送されていく。そして、記録材Ｐはカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃと対向する位置で搬送ベルト30に静電吸着されて搬送される。

また、搬送ガイド82の直前に配置された搬送ローラ対81の同軸上には、トップ検知センサ（図示せず）が配置されている。このトップ検知センサの挙動をフォトインタラプタなどの検出手段によって検出し、記録材Ｐが搬送されたことを検知し、画像形成部での画像形成の開始を行う。

搬送ベルト30に静電吸着されて搬送される記録材Ｐは、イエロー、マゼンタ、シアンの各感光体ドラム21Ｙ，21Ｍ，21Ｃとそれぞれの転写ローラ31のニップ部である転写部（第２転写部）を搬送される。その間に、それぞれの感光体ドラム21Ｙ，21Ｍ，21Ｃに形成された色トナー像が順次転写されてカラー画像が形成される。

カラー画像が転写された記録材Ｐは、駆動ローラ32の曲率部で搬送ベルト30から分離する。搬送ベルト30から分離した記録材Ｐは搬送ガイド74によって第１搬送路へ案内され、第１搬送手段70によりブラック画像形成部20Ｋへと搬送される。

そして、ブラック感光体ドラム21Ｋと転写ローラ50にニップ部を通過する間に前記カラートナー像と重なるようにブラックトナー像が転写されてフルカラー画像が形成され、定着ユニット60でトナー定着された後に排出トレイ90へと排出される。

以上のように、第２モードでは第1モードの場合の記録材搬送路とは異なる。すなわち、第2モードでは記録材が第1モードでは通らない第２搬送手段80によって記録材がカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃへ搬送される。その後、その記録材がブラック画像形成部20Ｋへと搬送され、フルカラー画像が形成される。

また、各感光体ドラム21Ｙ，21Ｍ，21Ｃ，21Ｋに形成したトナー像を記録材Ｐに直接転写することで、中間転写体を介してカラー画像を得る方式に比べて転写残トナーが少なくなり、廃トナー用の容器の必要のないカラー画像形成装置が提供できる。

＜色ズレ補正＞
次に図２を参照して各画像形成部の配置について説明する。

フルカラー画像を形成する際にカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃと、ブラック画像形成部20Ｋとで各色トナー像を重ね合わせる上で、色ズレが発生しないように構成されている。

まずイエロー、マゼンタ、シアンのカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃは、縦一列に等間隔で配置されている。例えば、イエロー感光体ドラム21Ｙとマゼンタ感光体ドラム21Ｍとの間をＬ1、マゼンタ感光体ドラム21Ｍとシアン感光体ドラム21Ｃとの間をＬ2としたとき、Ｌ1＝Ｌ2となるように配置されている。これにより、それぞれの感光体ドラム21Ｙ，21Ｍ，21Ｃ間の距離が一定になるように構成されている。なお、感光体ドラム間の距離と搬送距離は同じ距離である。

一方、シアン感光体ドラム21Ｃとブラック感光体ドラム21Ｋとの間の搬送距離をＬ3とすると、Ｌ3＝ｎ×Ｌ1（ｎは整数）となるように構成されており、Ｌ3はＬ1（もしくはＬ2）の整数倍になるように構成されている。

また、等間隔に配置されたカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃは対向する位置に配置された搬送ベルト30上に色ズレ量を補正するための画像パターンを形成する。そして、色ズレ量検出手段によって各色の副走査方向の書き出し位置などを補正するように構成されている。このように、各画像形成部の間隔を等しくすることにより、カラー画像の色合わせが容易となり、色ズレが生じないようになっている。

また、カラー画像とブラック画像の色ズレについては、記録材上に色ズレ量を補正するためのパターンを形成したのち、ユーザもしくは出荷時に色ズレ量を確認して、入力手段によってブラック画像の色ズレ量を補正するように構成されている。

また、各ドラムを駆動させる不図示のモーターとギア列は回転位相が重なるように構成されており、ドラム回転位相ズレによる色ズレは最小限になるように構成されている。よって、第２モード時には４色の各ドラムの回転位相は同期して動作する。

また、第１モード後に第２モードに移行する際には、ブラックのドラムの位相とカラーのドラムの位相合わせを行って画像形成するように構成されている。

これらの、補正手段や各感光体ドラムの間隔を整数倍の距離になるように構成することで色ズレの発生しない画像形成装置となっている。

＜光学ユニット＞
次に光学ユニット10について説明する。図３は本実施形態の光学ユニット10を示す模式説明図である。

光学ユニット10には、４個の感光体ドラム21Ｙ，21Ｍ，21Ｃ，21Ｋをレーザー光などの露光手段で照射できるように２つのポリゴンミラー11，12が配置されている。それぞれのポリゴンミラー11，12には、２つずつのレーザー光が入射するように構成され、且つモータ15によって等速で回転するように構成されＰＬＬ制御などの手段によって回転ムラの影響などが画像上に発生しないように構成されている。

また、光学ユニット10に配置された一方のポリゴンミラー11対して、レーザー光は平行入射し正反射によってミラー13に反射してイエロー感光体ドラム21Ｙ及びマゼンタ感光体ドラム21Ｍを照射している。また、他方のポリゴンミラー12に対して、レーザー光は斜入射してミラー13に反射してシアン感光体ドラム21Ｃに照射すると共に、折り返しミラーが配置されていないレーザー光はブラック感光体ドラム21Ｋを照射する。

それぞれの感光体ドラム21Ｙ，21Ｍ，21Ｃ，21Ｋに到達するまでの光路長は同じ長さになるように構成されていて、主走査倍率が大きく異なることがないような構成となっている。そして、補正手段によって主走査方向の色ズレが無いように構成されている。

また、各感光体ドラム21Ｙ，21Ｍ，21Ｃ，21Ｋに対して入光する位置や角度は同じになるように構成されている。

これにより、各感光体ドラム21Ｙ，21Ｍ，21Ｃ，21Ｋの回転方向を同一にしても色ズレを生じない。そして、本実施形態にあっては各感光体ドラム21Ｙ，21Ｍ，21Ｃ，21Ｋの回転方向を同一にして各画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃ，20Ｋを同一構成にできるため、装置を複雑化することがなくなる。

なお、感光体ドラムへ露光する光学ユニット10の構成は、同一構成の画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃ，20Ｋを使用可能であれば、上記構成に限定する必要はない。

＜制御構成＞
次に前記各モードにおける画像形成装置の駆動制御構成について、図４を参照して説明する。図４(ａ)(ｂ)は前記第１モードと第２モード時の駆動状態のブロック図である。図４(ａ)はモノクロ画像を形成する際のブロック図であり、図４(ｂ)はカラー画像を形成する際のブロック図を表している。

図４(ａ)において、外部入力手段であるＰＣ130から情報がＩ／Ｆ121に入力される。制御部120はＩ／Ｆ121に接続されると共に、装置を動作させるプログラム等を記憶したＲＯＭ122と画像データを一時的に格納して作業領域として機能するＲＡＭ123が接続されている。そして、ＰＣ130からの情報に基づいて画像処理の動作を行うように制御部120から画像形成装置１の動作が指令される。

このときの画像形成条件がモノクロ画像である場合に、記録材を給送する給送装置124と定着ユニット60が動作する。搬送切り替え手段128によって第１搬送手段70に対して記録材が搬送され、ブラック画像形成部20Ｋにおいて感光体ドラムの駆動や転写手段などが動作して記録材に画像が形成される。このときには、カラー画像を形成する手段である搬送ベルト30などは動作しない。

図４(ｂ)においては、前述したモノクロ画像形成の手段と共に、搬送ベルト30のベルト駆動111と第２搬送手段80とカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃにおいて感光体ドラムの駆動や転写手段などが動作して記録材に画像が形成される。

カラー画像形成時には、画像形成装置のほぼ全ての機構を動作させることでカラー画像の出力ができるように構成されている。

以上のように構成されているので、モノクロ画像を形成する際には、カラー画像を形成するための搬送ベルト30などは動作させる必要はない。このため、記録材搬送路が一つしかない静電吸着ベルトを使ったカラー画像形成装置や中間転写体ベルトを使った同じくカラー画像形成装置に対して、省エネルギーでモノクロ画像の出力が可能である。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図５を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

図５は第２実施形態の画像形成装置の模式説明図である。本実施形態が第１実施形態と異なるのは、給送部を２つ備えていることである。

図５に示すように、本実施形態の画像形成装置は装置本体上部に配置された第１給送部40と、装置本体下部に配置された第２給送部200を有している。そして、第１モードのときは、第１給送部40から記録材Ｐが給送される。一方、第２モードのときは、第１給送部40と異なる位置に設けられた第２給送部200から記録材Ｐが給送されるように構成されている。

第１モードのときは、第１実施形態と同様に記録材Ｐは第１給送部40から４個の画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃ，20Ｋのうち第１給送部40から最も近いブラック給送部20Ｋに直線的に搬送されてモノクロ画像が形成される。

一方、第２モードのときは、記録材Ｐは第２給送部200から給送ローラ41、搬送ローラ対81によってカラー画像形成部20Ｙ，20Ｍ，20Ｃに搬送されてカラー画像が形成される。その後、ブラック画像形成部20Ｋへ搬送されてブラックトナー像が重畳転写されてフルカラー画像が形成される。

上記のように、本実施形態にあっては、第２給送部200を設け、第２モードのときは第１給送部とは異なる位置の第２給送部200から記録材を搬送する。このため、第２モードのときに、第１実施形態のように記録材をＵターンするように搬送する必要がなくなり、記録材搬送時間を短くすることができる。よって、フルカラー画像の出力までの時間を短縮すると共に、搬送ローラ対やフラッパ71等の部品を廃止することが可能となる。

画像形成装置の模式説明図である。 各画像形成部の配置を示す模式説明図である。 光学ユニットの説明図である。 モノクロ画像を形成する際のブロック図である。 カラー画像を形成する際のブロック図である。 第２実施形態に係る画像形成装置の模式説明図である。

符号の説明

Ｐ …記録材
１ …画像形成装置
10 …光学ユニット
20 …画像形成部
21 …感光体ドラム
30 …搬送ベルト
31，50 …転写ローラ
40 …給送部
60 …定着ユニット
70 …第１搬送手段
80 …第２搬送手段
200 …第２給送部

Claims (6)

1. 記録材上に画像を形成する第１及び第２画像形成部を有し、前記第２画像形成部で画像を形成することなく前記第１画像形成部で記録材上に画像を形成する第１モードと、前記第１画像形成部及び前記第２画像形成部で記録材上に画像を形成する第２モードとが可能な画像形成装置において、
   前記第１モードと前記第２モードとでは、記録材を搬送する搬送路が異なることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１モード時、記録材は前記第２画像形成部を通ることなく前記第１画像形成部を通り、前記第２モード時、記録材は前記第１画像形成部及び前記第２画像形成部を通ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 記録材を搬送する搬送手段を有し、前記第２モード時、記録材は前記搬送手段によって搬送されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記第１モード時、記録材は前記搬送手段によって搬送されることなく、前記第１画像形成部に到達することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記第１モードと前記第２モードとで記録材を供給する供給位置が異なることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記第１画像形成部はブラックトナーで画像を形成し、前記第２画像形成部は複数であり、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーで画像を形成することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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