JP3591748B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術】
本発明は、感光体上に各色のトナー像を順次形成しながら中間転写体上に各色のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成し、最後に転写紙上にフルカラー画像を転写するタイプのカラー画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の普及により、コンピュータの出力機器として電子写真プロセスとレーザ技術とを用いた、所謂、レーザープリンタが広く用いられてきた。特に、近年はフルカラー出力の要求に応えるため、カラーレーザープリンタが広く用いられている。
一般にカラーレーザープリンタは、シアン、マゼンタ、イエローの3色若しくはシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4色のトナーを重ねてフルカラーの画像を形成するものであり、従って、各色のトナー像を中間転写体上に重ね合わせるに際しては、各色の画像を正確に位置合わせを行う必要がある。
【0003】
上述したように各色の画像を迅速に位置合わせするものとして、特開平5−150574号公報に開示された技術があり、これは中間転写体の周長と感光体の周長とが僅かに異なっているため、各色のトナー像を重ね合わせる際のホームポジションの原点復帰処理、すなわち、中間転写体と感光体1周分の空回しが発生し、印字速度が低下することに鑑み、感光体に1つの位置検出マークを設け、また中間転写体上に複数の位置検出マークを設けることにより、ホームポジションの原点復帰処理の際に中間転写体と感光体をわずかな量回転させるのみで行うことにより印字速度の低下を防ぐものである。
図11は従来のカラー画像形成装置の動作タイムチャートを示した図であり、各色の光書き込みは中間転写ベルト上に設けられたマークを検出した後行われ、1色目〜3色目または4色目まで順次書き込みが行われ、その後、各色のトナー像の現像及び一次転写が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、中間転写体上に各色のトナーを重ね合わせるタイプのカラー画像形成装置においては、中間転写体上に複数の位置検出マークを設けたとしても、フルカラー画像を複数枚連続して出力する場合に、2枚目以降の1色目を中間転写体上にトナー像として形成する際に、中間転写体にクリーニングブレードを当接、すなわち、中間転写体のクリーニング処理が行われ、2色目以降はクリーニングブレードが中間転写体から離れた状態となっているため、中間転写体にクリーニングブレードを当接させた際の該中間転写体の回転速度と、中間転写体にクリーニングブレードを当接させない際の中間転写体の回転速度とが異なり、このように中間転写体の回転速度に差がある状態で位置検出マークの検出が行われるため、色重ねの工程において、1色目と2色目以降とに色ずれが発生してしまうという問題点があった。
本発明は、上述したような従来の問題点を除去するためになされたものであって、中間転写体上に各色のトナーを重ね合わせるタイプのカラー画像形成装置であって、中間転写体上に形成されたカラートナー像を紙に転写した後に、該中間転写体の表面に付着した残留トナーをクリーニングブレードなどのクリーニング手段によって除去するタイプのものにおいて、クリーニング手段が中間転写体に当接することによる中間転写体の回転速度変動の影響を受けず、正しい位置検出マークの検出を行い、色ずれの発生を防止したフルカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、請求項1記載の発明は、感光体(感光体ベルト、感光体ドラム、等)と、この感光体に各色の画像に対応する静電潜像を形成する潜像形成手段(レーザー光源、光源からのレーザービームをスキャンするポリゴンミラー、レーザー光源およびポリゴンミラーを画像データに基づいて駆動制御する制御装置、スキャンされたビームを感光体表面に導くレンズ、ミラー等からなる光書込み装置)と、上記静電潜像をそれぞれ対応する色のトナーにより現像するための複数色の現像ユニットと、これら現像ユニットを支持すると共に所望の現像ユニットを各色に共通の所定の現像位置に移動させる可動支持体と、前記感光体上のトナー像が転写される中間転写体(中間転写ローラ、中間転写ドラム、等)とを備え、感光体上に順次形成される複数色のトナー像を中間転写体上に順次色を重ねて転写し、中間転写体上に形成されたフルカラー画像を転写紙上に転写する方式のカラー画像形成装置であって、紙転写後に走行する中間転写体の面上の残留トナーをクリーニングすべく中間転写体に対して接離可能に設けられたクリーニング手段(クリーニングブレード等)を備えたカラー画像形成装置において、前記中間転写体上にその走行位置を知らせるべく設けられた複数のマークと、これらのマークを検出する検出手段とを備え、該検出手段が特定のマークを検出した検出信号に基づいて前記感光体上に各色の画像に対応する静電潜像の形成を開始するとともに、フルカラー画像を複数枚連続して出力する際のすくなくとも2枚目以降の画像形成動作時には、先行する画像形成動作における前記クリーニング手段のクリーニング動作が終了して中間転写体から離間した後に最初に検出されたマークを次の画像形成動作の第1色目の画像形成動作において使用するマークとしたことを特徴とする。
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のカラー画像形成装置において、先行する画像形成動作における前記クリーニング手段のクリーニング動作が終了して前記中間転写体から離間してから所定時間経過後に次の画像形成動作の第1色目の画像形成動作において使用するマーク検出を行うようにしたことを特徴とする。
【0006】
上記請求項1の発明では、フルカラー画像を複数枚連続して出力する際の2枚目以降の画像形成動作時には、クリーニング手段のクリーニング動作終了後、すなわち中間転写体からクリーニング手段が離れ、中間転写体の速度がクリーニング手段接触前の正常な速度に復帰した後に、色合わせのための位置検出マークの検出を行うため、1色目と2色目以降との色ずれが発生せず、精度の高い高品質なフルカラー画像を得ることが可能となる。
また、請求項2の発明では、クリーニング手段のクリーニング動作が終了してから所定時間経過後、すなわち中間転写体からクリーニング手段が離れてから所定時間経過し、中間転写体の速度がクリーニング手段接触前の正常な速度に確実に復帰した後に位置検出マークの検出を行うため、1色目と2色目以降とに色ずれが発生せず、より精度の高い高品質なカラー画像を得ることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るカラー画像形成装置の実施の形態を詳細に説明する。
図1は本発明に係るカラー画像形成装置の実施の形態の一例を示す概略全体構成図、図2は図1に示すカラー画像形成装置の感光体ベルト及び中間転写ベルトの部分の詳細図であり、1は感光体ベルト、2は感光体駆動ローラー、3は光書き込み装置、4は現像器、5は中間転写ベルト、6は中間転写ベルト駆動ローラー、7はベルト基準位置検出センサーである。また8は転写ローラー、9は帯電ローラー、10は感光体クリーニング装置、11は中間転写ベルトクリーニング装置、12は定着装置、13は転写紙、30は中間転写ベルト5上に設けられた位置検出マークである。
このように構成したカラー画像形成装置は、感光体ベルト1を帯電ローラー9により一様に電荷を与えて帯電させ、光書き込み装置3により感光体ベルト1上に潜像を形成するが、各色の光書き込みのスタートタイミングは中間ベルト5上に設けたマーク30を検知することにより行われる。
【0008】
現像器4はシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(B)の4色の現像ユニット4C、4M、4Y、4Bを可動支持体4aの外周部に周方向に等間隔に並べて保持してなり、各現像ユニット4C、4M、4Y、4Bが感光体ベルト1と当接するように可動支持体4aが90゜づつ回転する構造になっている。
感光体ベルト1上に形成されるトナー像は1色目〜4色目まで順に色を変えて4色分形成される。そして、これらのトナー像が中間ベルト5上に1色目から4色目まで重ね合わせながら転写されることによりフルカラー画像を形成した後、そのフルカラー画像を転写ローラ8により転写紙13上に転写し、定着装置12のローラー間を通して転写紙13上に定着することによりフルカラー画像プリントを得る。
紙転写後は、中間転写ベルト5の紙転写部の下流側近傍に設けられたクリーニング装置11によって、紙転写後に中間転写ベルト5の表面に付着している残留トナーを掻き取り、該中間転写ベルト5の表面をクリーニングする。
【0009】
図3はクリーニング装置の構成を示す概略図である。このクリーニング装置11は、水平支軸31を中心に上下に揺動可能に設けられたブレードホルダ32の一端上部にウレタンゴムで形成したクリーニングブレード33を保持し、ブレードホルダ32の他端をスプリング34を介してDCソレノイド35に連結してなり、DCソレノイド35に通電することにより、図中に破線で示すようにクリーニングブレード33を中間転写ベルト5に当接させて、中間転写ベルト5の表面に付着している残留トナーを掻き取る仕組みになっている。尚、画像形成中はクリーニングブレード33は中間転写ベルト5の表面と非接触の状態にある。
図4は上記DCソレノイド35の通電状態と中間転写ベルト5の速度との関係を示す図であり、通電と同時にベルト速度は低下し始め、ある時間aで一定の速度(V−α)となる。そして、通電OFF後、ベルト速度は上昇し始め、ある時間bで正常な速度(V)に戻る。
【0010】
図5は本発明に係るカラー画像形成装置の感光体ベルト及び中間転写ベルトを含む駆動部の構成を示す斜視図であり、20はベルト駆動モーター、21は第1歯付ベルト、22は第1駆動プーリー、23は第1従動プーリー、24a、bはカップリングである。また25は第2歯付ベルト、26は第2駆動プーリー、27は第2従動プーリー、28は第1歯車、29は第2歯車、30はベルトマークである。
上記構成により、ベルト駆動モーター20の回転を第1歯付ベルト21、第1駆動プーリー22、第1従動プーリー23により減速し、カップリング24a、24bを介して感光体ベルト駆動ローラー2に伝達する。尚、図においてカップリング24a、24bは遊離した状態を示しているが、ベルト駆動モータ20の回転力伝達時にはカップリング24a、24bは連結するものである。このようにカップリングにより感光体ベルト駆動モータを直接駆動するのは、ギヤ等を用いると精度による回転ムラが発生してしまい、またベルトユニットの寿命による交換が必要となるためにベルトを駆動部に対して着脱可能とする必要性があるからである。
また、上記においては、中間転写ベルト5の駆動は感光体ベルト駆動ローラ2の回転を第2歯付ベルト25、第2駆動プーリー26、第2従動プーリー27を用いて伝達することによって行い、更に第1及び第2歯車28、29により回転方向を反転させている。したがって、一個のモータにより感光体ベルト1及び中間転写ベルト5の両ベルトを駆動できるので、装置を安価に構成できると共に回転ムラの波形を一定にする上でも有効である。
中間転写ベルト5上に各色のトナー像を位置合わせして重ねるために、ベルト位置検出センサー(図1の符号7)により中間転写ベルト5上のマーク30を検出し、該検出タイミングに同期して画像の形成をスタートし、中間転写ベルト上の同一区間にトナー画像を重ね合わせる。
【0011】
以下、本発明に係るカラー画像形成装置のトナー像重ね合わせについて説明する。ここでは、中間転写ベルト5上に5つのマーク30が設けられている場合について説明する。
図6は本発明に係るカラー画像形成装置のマーク検出、光書き込み、一次転写、紙転写、中間転写ベルトクリーニング及び中間転写ベルト速度を示したタイミングチャートである。
先ず、中間転写ベルト5上に設けられたマーク30の第1番目を検出した際に、光書き込みが行われ、一次転写がその後行われる。また、次のタイミングで第1番目のマーク30が検出された際に2色目の光書き込みが行われ、その後、順次第1番目のマーク30を検出する度に3色目、4色目の光書き込みが行われる。そして、4色目の一次転写が終了した後、紙転写が行われ、該紙転写とほぼ同時に転写を終了した中間転写ベルトの表面に残留したトナーを清掃除去するためにクリーニング処理が行われる。
このとき、中間転写ベルト5の速度はクリーニングが開始される前はVであり、クリーニングが開始されるとクリーニングブレード33と中間転写ベルト5との摩擦力によりV−αとなる。
【0012】
従来のカラー画像形成装置は、クリーニングを行っている際に2枚目の第1色目の光書き込みが行われていたため、中間転写ベルトの速度が2枚目、第2色目以降の中間転写ベルトの回転速度と異なり、色ずれを発生していたが、本発明に係るカラー画像形成装置では1枚目のクリーニングが終了した後に最初に検出されたベルトマーク(図6に示した一枚目の画像形成動作におけるベルトマーク1〜5のうちの特定のベルトマーク3を、2枚目の画像形成動作において使用する第1色目のベルトマーク1として扱う)を2枚目の第1色目のタイミングとして光書き込みが行われ、その後、当該ベルトマークを基準として各色のトナー像の重ね合わせ処理が行われるため、色ずれが発生せず、高精度・高品位なカラー画像を得ることが可能となる。
【0013】
すなわち、中間転写ベルト5の回転速度が規定速度Vの状態で常に第1色目〜第4色目の転写タイミングを決定するため、フルカラー画像を複数枚連続して出力する場合であっても色重ねの工程において、1色目と2色目以降とに色ずれが発生することがない。
また、一般的には、クリーニングブレード33が中間転写ベルト5より遊離した後、暫くの間は中間転写ベルト5の回転速度は規定速度Vに達せず、不安定な状態となることが多い。この場合のタイミングチャートを図7に示す。
【0014】
同図に示したように、中間転写ベルト5のベルト速度はクリーニングが開始されると速度VからV−αまで徐々に低下し、クリーニング中はほぼV−αで安定し、更にクリーニングが終了すると、速度V−αからVまで徐々に増加するが、上述した例のように、クリーニング終了後、最初に検出されたマーク30を基準として2枚目以降の第1色目の処理を行うと、中間転写ベルト5のベルト速度がV−α’であるにも拘わらず、第1色目の光り書き込みが行われ、色ずれが発生する虞がある。この問題点を解決するためには、図8に示したように1枚目のクリーニングが終了し、中間転写ベルト5が規定速度Vに復帰した後、検出されたベルトマーク(図においてはベルトマーク4)を2枚目の第1色目の動作開始基準となるベルトマークとすればよい。
このためには、中間転写ベルト5の速度変動を予め予測し、クリーニング終了(ベルト速度V−α)から時間t経過した後(ベルト速度V)、初めて検出されたベルトマークを基準として2枚目以降の光書き込み、転写等の処理を行うように制御すればよい。このようにして、確実に色ずれを防止することが可能となる。
【0015】
次に、この実施の形態のカラー画像形成装置の動作を図9、図10に示すフローチャートに従って説明する。なお、カラー画像形成装置の動作制御は、図示しない制御部によってなされるものとする。
図9は本発明の第1の実施の形態の動作例を示すフローチャートであり、図6に示したタイミングチャートに対応した動作例を示している。
このフローでは、まずプリントスタート信号により、感光体ベルト1及び中間転写ベルト5の駆動モーター20の回転をスタートし(S1)、それと同時にタイマー1による時間計測を開始する。その後、タイマー1による計測時間が駆動モーター20の回転が安定するまでに要する時間として予め設定された所定の時間になるまで待ち(S2→S2)、所定の時間になったら(S2でYes)、ベルト基準位置検出センサー7によりマーク30の検出を開始する(S3)。そして、マーク30(図6中マーク1)が検出されたら、マーク検知数カウンタnの値をn=1とした後(S3)、1色目の画像書き込みを開始する(S4)。
その後、マーク30が検出される毎にマーク検知数カウンタnの値をn+1にインクリメントし(S5)、マーク検知数カウンタnの値がn=5になったら(S6でYes)、すなわち、5番目のマーク30(図6中マーク5)が検出されたら、6番目のマーク検知信号を待って2色目の画像書き込みを開始する。これによって、1色目と同じマーク30(図6中マーク1)により2色目の書き込みができる。この動作をシアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)に対して同様に繰り返す。画像書き込みにより感光体ベルト1上に形成された静電潜像は、現像器4により現像され、中間転写ベルト5上に次々と転写(一時転写)される。これによって、中間転写ベルト5上にフルカラートナー画像が形成される。
【0016】
次に、4色(CYMK)全ての書き込みが終了したら(S7)、最後の色の書込みが終了した時点からタイマー2による時間計測を開始する。タイマー2は、最終色の書込み終了時から書き込まれた画像の後端が一時転写部を通過するのに要する所定の時間を計測するものである。そして、感光体ベルト1上に書き込みを終了された画像の後端が一次転写部(中間転写ベルト5との接触部)を通過するのに要する時間として予め設定された所定の時間になるまで、すなわち最後の色の画像の書き込み終了後、その画像の中間転写ベルト5への転写が完了するまで待つ(S8→S8)。そして、タイマー2のタイムアップにより所定時間経過したことが検知されたら(S8でYes)、中間転写ベルト5から転写紙13へのフルカラートナー画像の転写(2次転写)を開始し(S9)、続いてクリーニング装置11を作動させて中間転写ベルト5のクリーニングを開始する(S10)。転写紙13へのフルカラートナー画像の転写はカムにより転写ローラー8を中間転写ベルト5に圧接しつつ、転写のためのバイアス電圧をローラー間に印加することにより行なわれる。また、クリーニングは上述したようにクリーニングブレード33をDCソレノイド35により中間転写ベルト5に圧接させることにより行なわれる。
【0017】
上記ステップS9においては、2次転写を開始すると同時にタイマー3により時間計測が開始される。タイマー3は転写紙13のサイズ別に2次転写に要する時間として予め設定された所定の時間を計測するためのものであり、タイマー3による計測時間が所定の時間になったら(S11でYes)、2次転写を停止する(S12)。
また、ステップS10においては、クリーニング開始と同時にタイマー4による時間計測が開始される。タイマー4は中間転写ベルト5のクリーニングに要する時間、すなわち、中間転写ベルト5が1周するのにかかる時間として予め設定された所定の時間を計測するためのものであり、タイマー4による計測時間が所定の時間になったら(S13でYes)、クリーニングを停止する(S14)。その後、2枚目のプリント指示がなされている場合には、転写紙13の有無などを判断し(S15)、転写紙13がセットされていれば(S15でYes)、前記ステップS3に戻って2枚目のプリントのためのマーク30の検出を行なう。
このように、クリーニング装置11のクリーニング動作終了後、すなわち中間転写ベルト5からクリーニングブレード33が離れた後に2枚目のプリントのためのマーク検出を行なうことにより、中間転写ベルト5の速度がクリーニング開始前の正常な速度に復帰した後にマーク検出がなされるので、1色目と2色目以降との色ずれが発生せず、精度の高い高品質なフルカラー画像を得ることが可能となる。
【0018】
図10は本発明の第2の実施の形態の動作例を示すフローチャートである。図10のフロー中のステップS21〜ステップS34は、図9に示した第1の実施の形態のフローのステップS1〜ステップS14に各々対応している。
第2の実施の形態では、クリーニング終了後(S34)、タイマー5による時間計測を開始する。タイマー5は、クリーニングブレード33が中間転写ベルト5から離れてから(この時ベルト速度V−α)、中間転写ベルト5の速度がクリーニング前の正常な速度(ベルト速度V)になるまでの時間として予め設定された所定の時間t(図4の例ではt=b)を計測するためのものである。そして、タイマー5の計測時間が所定の時間tになってから、2枚目の転写紙13の有無などを判断し(S36)、転写紙13がセットされていれば(S36でYes)、前記ステップS23に戻って2枚目のプリントのためのマーク30の検出を行なう。
このように、中間転写ベルト5の速度変動を予め予測し、クリーニング終了から所定時間t経過した後、初めて検出されたマーク30を基準として2枚目以降の光書き込み、転写等の処理を行うように制御すすることにより、確実に色ずれを防止することができ、第1の実施の形態よりもさらに精度の高い高品質なフルカラー画像を得ることが可能となる。
【0019】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、感光体と中間転写体とを用いたカラー画像形成装置であって、中間転写体に設けたマークの検出により感光体上に順次形成される複数色のトナー像を中間転写体上に順次色を重ねて転写し、中間転写体上に形成されたフルカラー像を転写紙上に転写する方式のカラー画像形成装置で、紙転写後に走行する中間転写体の表面に付着した残留トナーをクリーニングブレード等のクリーニング手段によって除去するものにおいて、クリーニング手段が中間転写体に当接することに起因する中間転写体の速度低下により第1色目と第2色目以降との色ずれが発生することを防止するために、中間転写ベルトが規定速度に達した後、2枚目以降の光書き込み、転写等を行うように制御したため、色ずれの発生を完全に抑制することが可能となり高精度・高品異なカラー画像を得る上で著しい効果を発揮する。また、本発明に係るカラー画像形成装置の第二の手段においては、中間転写体の速度復帰が直ちに行われない場合において、クリーニングが終了した後、所定時間経過後、中間転写体上のマークの検出を行うようにしたため、中間転写体の速度が確実に規定速度に復帰した後転写処理を行うので、色重ねの工程において、1色目と2色目以降とに色ずれを発生させることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカラー画像形成装置の実施の形態の一例を示す概略全体構成図。
【図2】図1に示すカラー画像形成装置の感光体ベルト及び中間転写ベルトの詳細を示す図。
【図3】図1に示すカラー画像形成装置のクリーニング装置の構成を示す概略図。
【図4】図3に示すクリーニング装置のDCソレノイドの通電状態と中間転写ベルトの速度との関係を示す図。
【図5】本発明に係るカラー画像形成装置のベルト構成を示す図。
【図6】本発明に係るカラー画像形成装置のマーク検出、光書き込み、一次転写、紙転写、中間転写ベルトクリーニング及び中間転写ベルト速度を示したタイミングチャート図。
【図7】カラー画像形成装置のマーク検出、光書き込み、一次転写、紙転写、中間転写ベルトクリーニング及び中間転写ベルト速度を示したタイミングチャート図。
【図8】本発明に係るカラー画像形成装置のマーク検出、光書き込み、一次転写、紙転写、中間転写ベルトクリーニング及び中間転写ベルト速度を示した第2のタイミングチャート図。
【図9】本発明の第1の実施の形態の動作例を示すフローチャート図。
【図10】本発明の第2の実施の形態の動作例を示すフローチャート図。
【図11】従来のカラー画像形成装置の動作タイムチャートを示した図。
【符号の説明】
1…感光体ベルト(感光体)、3…光書き込み装置(潜像形成手段)、4…現像器、4C、4M、4Y、4B…現像ユニット、4a…可動支持体、5…中間転写ベルト(中間転写体)、7…ベルト基準位置検出センサー(検出手段)、11…クリーニング装置、13…転写紙、30…マーク、33…クリーニングブレード(クリーニング手段)。
Claims (2)
- 感光体と、この感光体に各色の画像に対応する静電潜像を形成する潜像形成手段と、上記静電潜像をそれぞれ対応する色のトナーにより現像するための複数色の現像ユニットと、これら現像ユニットを支持すると共に所望の現像ユニットを各色に共通の所定の現像位置に移動させる可動支持体と、前記感光体上のトナー像が転写される中間転写体とを備え、感光体上に順次形成される複数色のトナー像を中間転写体上に順次色を重ねて転写し、中間転写体上に形成されたフルカラー画像を転写紙上に転写する方式のカラー画像形成装置であって、紙転写後に走行する中間転写体の面上の残留トナーをクリーニングすべく中間転写体に対して接離可能に設けられたクリーニング手段を備えたカラー画像形成装置において、
前記中間転写体上にその走行位置を知らせるべく設けられた複数のマークと、これらのマークを検出する検出手段とを備え、該検出手段が特定のマークを検出した検出信号に基づいて前記感光体上に各色の画像に対応する静電潜像の形成を開始するとともに、フルカラー画像を複数枚連続して出力する際の2枚目以降の画像形成動作時には、先行する画像形成動作における前記クリーニング手段のクリーニング動作が終了して中間転写体から離間した後に最初に検出されたマークを次の画像形成動作の第1色目の画像形成動作において使用するマークとしたことを特徴とするカラー画像形成装置。 - 請求項1記載のカラー画像形成装置において、前記先行する画像形成動作における前記クリーニング手段のクリーニング動作が終了して前記中間転写体から離間してから所定時間経過後に次の画像形成動作の第1色目の画像形成動作において使用するマーク検出を行うようにしたことを特徴とするカラー画像形成装置。
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