JP4136090B2

JP4136090B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4136090B2
Application number: JP19983598A
Authority: JP
Inventors: 俊明宮代; 健彦鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP2000019893A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式等を利用した画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像を形成する従来の画像形成装置の概略を図５に示す。
【０００３】
このカラー画像形成装置は、第１の像担持体として感光ドラム１を有し、この感光ドラム１は、図示しない駆動手段によって矢印方向に回転され、その回転過程で感光ドラム１に当接した一次帯電ローラ２により表面が一様に帯電される。ついで、半導体レーザー３ａおよび反射ミラー３ｂ等を備えた露光装置３により、マゼンタの画像模様に従ったレーザ光Ｌが感光ドラム１の表面に照射され、感光ドラム１の表面に静電潜像が形成される。
【０００４】
回転支持体１４に４個の現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが支持されており、回転支持体１４の回転により、マゼンタトナーを収容した現像器４ａが感光ドラム１と対向した位置（現像位置）に移動し、このように選択された現像器４ａにより感光ドラム１上の潜像が現像される。潜像は現像によりマゼンタトナー像として可視化される。
【０００５】
第２の像担持体として中間転写ベルト５が設置されている。この中間転写ベルト５は、ローラ５ａ、５ｂおよび５ｃに懸架されており、ローラ５ａ、５ｃ間の１次転写ローラ６により感光ドラム１と接触され、ローラ５ａの駆動により感光ドラム１と略同速度で矢印方向に回転する。感光ドラム１上に形成されたマゼンタトナー像は、１次転写ローラ６に印加した１次転写バイアスにより、中間転写ベルト５の表面に１次転写される。
【０００６】
以上の行程をシアン、イエロー、ブラックの他の３色についても行うことにより、中間転写ベルト５上に４色のトナー像を重ね合わせて転写したカラー画像が形成される。
【０００７】
つぎに転写材カセット１１内からピックアップローラ１２によって転写材Ｐが取り出され、所定のタイミングで中間転写ベルト５に供給される。これと同時に２次転写ローラ８に２次転写バイアスを印加するとともに、２次転写ローラ８により転写材Ｐを挟んで中間転写ベルト５に当接することにより、中間転写ベルト５上の４色のトナー像が転写材Ｐの表面に一括して２次転写される。
【０００８】
このようにして４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、搬送ベルト１３によって定着装置９まで搬送され、そこで加熱および加圧によりトナーが転写材Ｐに溶融固定されてフルカラーの定着画像とされた後、画像形成装置本体外の排紙トレイに排出される。４色のトナー像の転写が終了して、中間転写ベルト５の表面に残留した２次転写残りのトナーは、クリーニングローラ１０により清掃される。一方、感光ドラム１上の１次転写残りのトナーは、ブレード手段を有する公知のクリーニング装置７により清掃される。
【０００９】
モノクロ画像形成装置の場合は、図６に示すように、感光ドラム１の１つの像担持体と、現像器４の１つの現像器とを有し、現像器４による現像で感光ドラム１上に形成されたトナー像を、カラー画像形成装置の２次転写ローラ８と同様な転写ローラ１５により、転写材Ｐに直接転写する。図６において、図５に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００１０】
近年、これらの画像形成装置に、自動両面印字機能を付加することが盛んに行われている。自動両面印字機能を付加したカラー画像形成装置を図７に示す。自動両面印字機能は、画像形成装置の外部または内部に両面ユニット１６を付加し、定着装置９の出口にフラッパー１７を装備することにより構築される。
【００１１】
この自動両面印字機能を付加した両面画像形成装置は、定着装置９から排出される転写材Ｐの画像の定着が転写材Ｐの１面目の画像に対してか、２面目の画像に対してかを判断し、それに応じて定着装置９出口のフラッパー１７により、転写材Ｐについて排紙トレイへの搬送路か、両面ユニット１６への搬送路かを選択する。フラッパー１７により両面ユニット１６への搬送路を選択すると、フラッパー１７により転写材Ｐを１面目のときと先端と後端とを逆にして両面ユニット１６に搬送し、２面目に対する画像形成が準備されるまで両面ユニット１６内に待機させる。
【００１２】
そして、中間転写ベルト５に２面目に転写する４色のトナー像が形成されるのに合わせて、中間転写ベルト５のところで２面目が中間転写ベルト５側となるように、転写材Ｐを１面目のときと先後を逆にしたままで中間転写ベルト５に送り、２次転写ローラ８により２面目に４色のトナー像を一括して２次転写する。
【００１３】
なお、両面ユニット１６内には転写材Ｐが１〜３枚ほどストックでき、画像形成する画像が１面目に対するものか、２面目に対するものかの画像の属性を判断できる制御手段からの信号に従って、転写材Ｐを再給紙するようになっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような両面画像形成を行う場合、１面目の画像の転写、定着により、転写材Ｐの抵抗値、トナー層の部分的付着による静電容量の変化などの電気的特性や、転写材の剛性、カール状態などの機械的特性が変化するため、２面目の画像の転写条件が１面目のそれと大きく異なってき、２面目の画質が１目目の画質より大幅に低下してしまう不具合があった。
【００１５】
これを改善するため、２面目のみ転写バイアスを変更する方法も用いられるが、大幅な画質改善は望めず、特にカラー画像では、トナー層がモノクロ画像のそれより厚くなるため、その効果は軽微だった。
【００１６】
本発明の目的は、両面画像形成時に、転写材の電気的、機械的特性が変化した２面目に画像を転写性を向上して転写でき、２面目の画質低下を改善して高品質な両面画像を得ることを可能とした画像形成装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にかかる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する回転可能な像担持体と、転写材を搬送するとともに前記像担持体上から転写材へトナー像の転写を行う回転可能な転写部材と、を有し、前記像担持体と前記転写部材は接触可能であり、前記像担持体の周速と前記転写部材の周速の差である周速差を切り換えることが可能な画像形成装置において、
転写材の両面にトナー像の形成が可能であり、周速差を切り換える場合には前記転写部材の周速を切り換え、転写材の１面目に転写を行う時には前記転写部材の周速を第１の速度とし、転写材の２面目に転写を行う時には前記転写部材の周速を第２の速度とし、前記第１の速度とした場合の前記周速差よりも前記第２の速度とした場合の前記周速差の方が大きく、連続して複数の転写材の両面に画像形成を行う際、２枚目以降の転写材の１面目に転写するトナー像の前記像担持体へのトナー像の形成を、前記転写部材の周速を前記第２の速度から前記第１の速度に戻した後に開始することを特徴とする画像形成装置である。
【００１８】
本発明の一実施態様によれば、前記転写部材の周速の切り換えは、前記像担持体へのトナー像の形成中には行わない。
【００１９】
本発明の他の実施態様によれば、他の像担持体を有し、前記像担持体は、前記他の像担持体からトナー像の転写を受ける中間転写体である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に即して詳細に説明する。
【００２１】
実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例における駆動系を示すブロック図である。本発明は、先の図７の自動両面印字機能を有するフルカラーの両面画像形成装置において、転写速度を制御したことが大きな特徴である。従って、画像形成装置自体の全体の構成については、図７等の説明を援用して説明を省略する。
【００２２】
図１に示すように、感光ドラム１と中間転写ベルト５を駆動する第１駆動系Ｉと、２次転写ローラ８、搬送ベルト１３および定着装置９を駆動する第２駆動系（転写材搬送系）ＩＩは、それぞれ別の第１及び第２駆動モータ２０、２２により駆動されており、各駆動モータ２０、２２は制御装置２４によりその回転数を独立に制御している。
【００２３】
本実施例では、駆動モータ２０、２２の回転数を変更可能とするために、駆動モータ２０、２２にパルスモータを使用し、制御装置２４からの駆動パルスを変化させることにより、回転数変更を実現している。
【００２４】
本画像形成装置において、自動両面印字機能によりフルカラー画像を転写材Ｐの１面目と２面目に交互に形成する際のシーケンスのタイミングチャートを図２（ａ）に示す。同様に、従来のシーケンスのタイミングチャートを図２（ｂ）に示す。
【００２５】
図２（ａ）において、２次転写のタイミングチャート中のハッチングを施した部分は、転写材の２面目への画像の２次転写の区間で、転写材搬送系ＩＩの駆動モータ２２の回転数変更（速度可変）を指令するパルスが出されることにより、この部分で２次転写ローラ８の周速が、１面目の転写時の周速（第１速度）から２面目の転写用の周速（第２速度）へと変更されている。
【００２６】
本発明者らは、２次転写ローラ８の周速の変更幅と転写材Ｐの２面目の画像の転写性との関係を調べる実験を重ねた結果、これらの間には相関があることが分かった。すなわち、下記の表１に示されるように、２次転写ニップ部において、２面目転写時の２次転写ローラ８の周速を１面目転写時の周速よりも約２〜１０％速くすると、２面目の画像の転写性が大幅に改善される。
【００２７】
【表１】

【００２８】
しかし、表１に示されるように、２面目転写時の転写ローラ８の周速を５％を超えて速めた場合には、転写材Ｐの２面目上での転写画像の伸びが無視できなくなったり、転写材Ｐの搬送性に問題が生じやすくなった。
【００２９】
以上の結果から、転写材２面目の画像の転写性を向上させるには、２面目転写時の転写ローラ８の周速を、１面目転写時の周速よりも２〜５％程度速めることが好ましいことが判明した。
【００３０】
なお、本発明では、２次転写ローラ８の周速の変更幅とそのときの画像伸び率は、以下のように測定した。
【００３１】
まず、中間転写ベルト５上に細線の横ラインを作成し、その画像をそれ自身の伸びの少ない粘着テープに転写する。この作業を行うのは、中間転写体として中間転写ベルト５を用いたときには、屈曲部ではなく平面部で行う。０．１ｍｍ幅の横ラインをたとえば９．９ｍｍ間隔など等間隔に作成し、概略１００〜２００ｍｍの画像を粘着テープに転写した。粘着テープは、伸びが少ないＰＥＴテープ（ニチバン（株）製、ポリエステルテープＮｏ．５５０（＃２５））を使用した。この転写した横ライン画像の１１本または２１本の長さを測定し、その長さを基準の長さと規定した。つぎに、２次転写ローラ８の周速を変更しながら、上記横ライン画像を転写材に転写し、定着前に、得られた画像の横ライン画像の１１本または２１本の長さを同様にポリエステルテープに転写して測定し、上記の基準の長さと比較することにより、画像の伸び率を測定した。
【００３２】
一方、２面目転写時の周速と同じように転写ローラ８の周速を２〜５％程度速めて、１面目の画像の転写を行ってみたが、１面目の画像の転写性が向上する効果はあるものの、転写ローラ８の周速を速くしたため、転写材Ｐの中間転写ベルト５からの分離角度が変化してしまい、一部の種類の転写材で分離不良を招いた。このような不具合を生じた転写材は、分離性の悪いＯＨＰや厚さの薄い転写材などあり、元々、両面画像形成に不適切な転写材であった。
【００３３】
上記のように、２次転写ローラ８の周速を速めることにより、画像の転写性を向上でき、かつ中間転写ベルト５からの分離不良を発生しないようにできるのが、２面目に対してのみ有効なのは、両面画像形成される転写材が裏写りなどを避けるために、比較的厚い転写材であることと、定着装置９による１面目の定着での加熱により転写材のコシが強くなり、中間転写ベルト５からの分離に有利に働くことからであろうと考えられる。
【００３４】
以上では、転写ローラ８の周速とともに転写材Ｐの搬送性を変更する目的から、それらを駆動する第２駆動系IIの駆動モータ２２の回転数を直接変更したが、本発明の効果を得るには、中間転写ベルト５に対する２次転写ローラ８の速度が変更可能になっていればよく、従ってギヤによる変速等、公知の変速手段を用いることもできる。もちろん、転写材の１面目と２面目とでは、転写バイアスの制御値を変更することができる。
【００３５】
実施例２
上記の実施例１によれば、転写材２面目の画質を大幅に向上できたが、図２のタイミングチャートからも理解できるように、２次転写ローラ８の周速を増加して、２面目の画像を転写しているときは、中間転写ベルト５では、つぎの２枚目の転写材の１面目用の画像を形成している。このため、転写ローラ８の周速増加の変更幅を大きくしていくと、前述の転写材（１枚目）の２面目上での画像の伸びが発生するだけでなく、これとは別の新たな問題も生じた。
【００３６】
すなわち、像担持体（感光ドラム）の周長が転写材の長さより短い小さいモノクロ画像形成装置では、条件的に、２面目の画像を転写しているときに像担持体でつぎの画像を必ず形成していることになるが、カラーの画像形成装置においても画像形成時間を短縮しようとすると、転写材への画像の転写（２次転写）中につぎの画像を第２の像担持体である中間転写ベルト５に形成している。
【００３７】
このため、転写ローラ８の周速が変更されれば、中間転写ベルト５と転写ローラ８とに駆動がどのように独立に伝達されていても、中間転写ベルト５への駆動の負荷も変動して、微量ではあるが中間転写ベルト５の速度が変化する。このような微量な速度変化は、モノクロ画像形成装置では無視できるが、各色のカラーレジストレーションの合致をミクロン単位で得るカラー画像形成装置では、連続両面画像形成時の転写材２枚目以降の１面目（４色で１画像の画像形成の３画像目、５画像目などなど）のカラーレジストレーションが悪化するという問題となる。
【００３８】
カラー画像形成装置の場合、転写ローラ８は転写時のみ中間転写ベルト５と接触することになるため、複数枚の転写材の１面目のみ連続画像形成した場合の２枚目以降にも、上記問題と類似な問題が起こりうるが、図２のタイミングチャートに示すように、１枚目の前回転時にも転写ローラ８を中間転写ベルト５に当接することにより、この問題を解決している。
【００３９】
しかしながら、この方法は、転写ローラ８の速度が変わらず、中間転写ベルト５への負荷が同じ場合に効果があり、負荷が変動する場合には解決にならない。
【００４０】
上記の負荷変動の問題を解決するには、転写ローラ８がその周速を変更している間は、つぎの画像形成を行わなければよく、モノクロ画像形成装置では、転写材を送り出す間隔、いわゆる紙間の間隙量を変更すればよい。カラー画像形成装置でも同様に２面目の２次転写が終了するまで、つまり転写ローラ８の周速を増速した後、元の速度に減速するまでの間、中間転写ベルト５上につぎの画像を作成しなければよいことになる。
【００４１】
カラー画像形成装置で、この条件を満たす場合の画像形成のシーケンスの一例を図３に示す。図３において、転写材２面目用の画像の中間転写ベルト５への画像形成後、中間転写ベルト５をさらに１回だけ空回転させ、増速した転写ローラ８の周速を元の速度に戻してから、中間転写ベルト５へのつぎの画像の画像形成を行っている。転写材の２面目への画像の２次転写中には、中間転写ベルト５上につぎの画像を作成していない。これにより、連続両面画像形成時の２枚目以降の１面目（３画像目、５画像目・・・）のカラーレジストレーションが悪化するという弊害も改善された。
【００４２】
実施例３
以上の実施例１〜２では、カラー画像形成装置は、両面画像形成時の２面目を適切に転写するために、従来よりも、両面画像形成のスループット（プリント生産性）を低下させなくてはならなくなる。
【００４３】
本発明者らが、２次転写ローラ８の周速を種々変化させて、カラーレジストレーションの変化を観測した結果、転写ローラ８の周速を速くしていくと、カラーレジストレーションのずれが生じるのは、転写ローラ８によって中間転写ベルト５が通常よりも速く移動するので、画像が中間転写ベルト５の長手方向全体に微妙に伸びることが原因であり、従って、この画像の伸び率は、図４に示すように、転写ローラの周速を速くするほど、つまり周速の変更幅を大きくするほど、大きくなることが判明した。
【００４４】
この場合、転写材１枚目の２面目の画像の２次転写時、中間転写ベルト５では転写材２枚目の１面目用画像の１色目の画像の画像形成が行われ、中間転写ベルト５で転写材２枚目の１面目用画像の２色目の画像の画像形成が行われるようになるときには、転写材１枚目の２面目の画像の２次転写は終了していて、転写ローラ８が中間転写ベルト５から離れているので、中間転写ベルト５は通常の元の速度に戻されている。従って、転写材２枚目の１面目用画像の１色目の画像の画像形成を補正して行えば、転写材２枚目の１面目の画像のカラーレジストレーションのずれを防止できる。
【００４５】
図４に示すように、中間転写ベルト５の速度変動による画像の伸びは安定しているので、画像信号レベルでそれに見合う分、縮小しておけば、実際に転写され画像では伸び縮みが相殺される。従って、本実施例では、図２に示したシーケンスのうち、転写材２枚目以降の１面目の１色目の画像の中間転写ベルト５の移動方向のみ、図４の関係を相殺する量だけ縮めた画像を画像形成する構成にした。
【００４６】
本実施例において、以上のようにして、連続両面画像形成時の２枚目の１面目の１色目の画像のみを図４の関係を基に縮小して、実施例１のシーケンスにより画像形成を行ったところ、カラーレジストレーションは問題のないレベルに改善される結果を得た。
【００４７】
画像を縮小する手段としては公知のものが使用でき、本実施例では、露光装置に送られる画像信号を露光装置に送る前に信号レベルで縮小する方法を用いた。
【００４８】
以上により、本実施例によれば、両面画像形成時の２面目の画質を向上できる上、従来と同じスループットを保つことが可能となった。
【００４９】
以上の実施例１〜３では、いずれも、第１の像担持体である感光ドラム１上に形成したトナー像を第２の像担持体である中間転写ベルト５上に一旦転写し、ついで転写材Ｐに２次転写する方式の画像形成装置の場合を示したが、本発明はこれに限られず、中間転写ベルトを用いず、感光ドラム上に形成したトナー像を転写材に直接転写する方式の画像形成装置の場合にも適用することができる。
【００５０】
また、転写手段としてローラ状の転写手段について述べたが、本発明は、ベルト状の転写手段にも適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、両面画像形成時に、１面目の画像に比して、２面目の画像品位が低下する傾向にあるものに対し、２面目の画像品位を向上する効果を発揮するものである。また、連続両面画像形成時の２枚目以降の１面目のカラーレジストレーションが悪化するのを防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラー画像形成装置の一実施例における駆動系等を示すブロック図である。
【図２】図１の画像形成装置における画像形成シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の他の実施例における画像形成シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図４】図３の実施例における転写材２面目の画像の伸び率を示すグラフである。
【図５】従来の画像形成装置を示す概略図である。
【図６】従来の画像形成装置の他の例を示す概略図である。
【図７】従来の画像形成装置のさらに他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１感光ドラム
５中間転写ベルト
８２次転写ローラ
９定着装置
１３搬送ベルト
２０第１駆動モータ
２２第２駆動モータ
２４制御装置
Ｉ第１駆動系
ＩＩ第２駆動系
Ｐ転写材

Claims

トナー像を担持する回転可能な像担持体と、転写材を搬送するとともに前記像担持体上から転写材へトナー像の転写を行う回転可能な転写部材と、を有し、前記像担持体と前記転写部材は接触可能であり、前記像担持体の周速と前記転写部材の周速の差である周速差を切り換えることが可能な画像形成装置において、
転写材の両面にトナー像の形成が可能であり、周速差を切り換える場合には前記転写部材の周速を切り換え、転写材の１面目に転写を行う時には前記転写部材の周速を第１の速度とし、転写材の２面目に転写を行う時には前記転写部材の周速を第２の速度とし、前記第１の速度とした場合の前記周速差よりも前記第２の速度とした場合の前記周速差の方が大きく、連続して複数の転写材の両面に画像形成を行う際、２枚目以降の転写材の１面目に転写するトナー像の前記像担持体へのトナー像の形成を、前記転写部材の周速を前記第２の速度から前記第１の速度に戻した後に開始することを特徴とする画像形成装置。
前記転写部材の周速の切り換えは、前記像担持体へのトナー像の形成中には行わないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
他の像担持体を有し、前記像担持体は、前記他の像担持体からトナー像の転写を受ける中間転写体であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。