JP4211302B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機やファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置として、像担持体としての中間転写媒体を備え、感光体に形成されたトナー像を1次転写位置において一旦中間転写媒体に1次転写し、その1次転写されたトナー像を担持しながら所定の移動方向に移動することによって当該トナー像を2次転写位置に移動させて転写紙に2次転写するようにしたものが知られており、特に、画像形成のスループットを向上するために、所定の転写紙サイズ(例えばA4)以下のトナー像を中間転写媒体の移動方向に複数個1次転写するようにしたものが知られている。
【0003】
また、転写紙を収容するための転写紙収容部として、複数サイズの転写紙が選択的に収容可能ないわゆるユニバーサルカセットを採用することが多い。この転写紙収容部には、転写紙の有無を検出するための転写紙センサが設けられているが、収容可能な最小サイズの転写紙の有無を検出可能にするためには、転写紙センサの配設位置が限られてしまう。例えば給紙方向が短辺となる向きに収容されたB5サイズの転写紙を検出可能にするためには、転写紙センサを転写紙収容部の給紙方向の先端から182mm未満の位置に配設しなければならない。
【0004】
近年、画像形成装置の設置に際して省スペース化が求められており、装置本体の下部に転写紙収容部を配設し、その転写紙収容部の上方に中間転写媒体を配設して、転写紙収容部から中間転写媒体上の2次転写位置に向けてほぼ鉛直方向に延設された転写紙搬送経路に沿って転写紙を搬送するような構造が多く採用されており、さらに装置の小型化を図るために、その転写紙搬送経路が可能な限り短いものになされている。また、この転写紙搬送経路には、一般に、転写紙搬送経路に給紙された転写紙を一旦停止させ、中間転写媒体上へのトナー像の1次転写にタイミングを合わせて2次転写位置への給紙を行う例えばレジストローラ対からなる給紙手段が設けられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記小型の画像形成装置において、中間転写媒体上のトナー像の移動方向に複数個のトナー像を1次転写する場合に、1個目のトナー像を2次転写するための転写紙が給紙手段で停止しているときに、その転写紙の後端が転写紙センサを通過し終っていない場合には、2個目のトナー像を2次転写するための次の転写紙の有無を検出することは不可能である。
【0006】
この場合、その転写紙の後端が転写紙センサを通過し終った後に次の転写紙の有無を検出し、転写紙有りのときに画像形成を開始するような制御構成を採用すると、中間転写媒体上のトナー像の移動方向に複数個のトナー像を1次転写することができず、画像形成のスループットが低下してしまうことになる。一方、次の転写紙の有無を検出することなく2個目のトナー像を中間転写媒体に1次転写したところ次の転写紙が無いときは、その画像を形成したトナーは廃トナーとして廃トナー容器に収容され、無駄に消費されることになる。
【0007】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、像担持体がトナー像の移動方向に複数個のトナー像を担持可能な場合に、1個目のトナー像を転写するための転写紙が給紙手段で停止しているときに次の転写紙の有無を確実に検出可能にする画像形成装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、トナー像を担持しながら所定の移動方向に移動することによって前記トナー像を転写位置に移動させる像担持体と、複数枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部と、前記転写紙収容部に配設され、当該転写紙収容部における転写紙の有無に応じた検出信号を出力する転写紙検出手段と、前記転写紙収容部から前記転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路上に配設され、前記転写紙収容部から給紙された転写紙を一旦停止させた後に、前記像担持体の移動動作に同期して当該転写紙を前記転写位置に向けて給紙する給紙手段と、前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、前記給紙手段による転写紙の給紙時点に同期して前記転写紙検出手段から出力される検出信号を取り込み、前記転写紙収容部内の転写紙の有無を判定し、次の転写紙無しと判定したときは、先の転写紙への画像形成の終了後、次の前記静電潜像の形成を停止または現像を停止する制御手段とを備え、前記像担持体は前記移動方向における所定寸法D2のトナー像を前記移動方向に複数個担持可能となっており、しかも、前記転写紙搬送経路に沿った前記転写紙検出手段と前記給紙手段との距離D1が前記寸法D2よりも長くなっていることを特徴としている。
【0009】
この構成によれば、転写紙検出手段と給紙手段との距離D1が所定寸法D2よりも長くなっているので、所定寸法D2のトナー像が移動方向に複数個、像担持体上に担持される場合に、その所定寸法D2の転写紙の先端が給紙手段に到達したときは、その後端は転写紙検出手段を既に通過し終っていることから、転写紙収容部内における次の転写紙の有無が確実に検出可能となる。また、像担持体上に静電潜像が形成され、この静電潜像がトナーにより現像され、所定寸法D2のトナー像が移動方向に複数個担持される場合に、給紙手段による転写紙の給紙時点に同期して転写紙検出手段から出力される検出信号が取り込まれ、転写紙収容部内の転写紙の有無が判定され、転写紙無しと判定されたときは静電潜像の形成が停止されること、または現像が停止されることにより、転写紙収容部内に転写紙無しの状態で像担持体上にトナー像が形成されることによるトナーの無駄な消費が避けられる。
【0010】
また、請求項2に記載の発明は、トナー像を担持しながら所定の移動方向に移動することによって前記トナー像を2次転写位置に移動させる像担持体と、複数枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部と、前記転写紙収容部に配設され、当該転写紙収容部における転写紙の有無に応じた検出信号を出力する転写紙検出手段と、前記転写紙収容部から前記2次転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路上に配設され、前記転写紙収容部から給紙された転写紙を一旦停止させた後に、前記像担持体の移動動作に同期して当該転写紙を前記2次転写位置に向けて給紙する給紙手段と、感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、前記給紙手段による転写紙の給紙時点に同期して前記転写紙検出手段から出力される検出信号を取り込み、前記転写紙収容部内の転写紙の有無を判定し、次の転写紙無しと判定したときは、先の転写紙への画像形成の終了後、次の前記静電潜像の形成を停止または現像を停止する制御手段とを備え、前記像担持体上のトナー像は前記感光体上のトナー像が転写されたもので前記像担持体は中間転写媒体であり、前記像担持体は前記移動方向における所定寸法D2のトナー像を前記移動方向に複数個担持可能となっており、しかも、前記転写紙搬送経路に沿った前記転写紙検出手段と前記給紙手段との距離D1が前記寸法D2よりも長くなっていることを特徴としている。
【0011】
この構成によれば、転写紙検出手段と給紙手段との距離D1が所定寸法D2よりも長くなっているので、所定寸法D2のトナー像が移動方向に複数個、像担持体上に担持される場合に、その所定寸法D2の転写紙の先端が給紙手段に到達したときは、その後端は転写紙検出手段を既に通過し終っていることから、転写紙収容部内における次の転写紙の有無が確実に検出可能となる。また、感光体上に静電潜像が形成され、この静電潜像がトナーにより現像され、このトナー像が中間転写媒体である像担持体に転写されて、所定寸法D2のトナー像が移動方向に複数個担持される場合に、給紙手段による転写紙の給紙時点に同期して転写紙検出手段から出力される検出信号が取り込まれ、転写紙収容部内の転写紙の有無が判定され、転写紙無しと判定されたときは静電潜像の形成が停止されること、または現像が停止されることにより、転写紙収容部内に転写紙無しの状態で像担持体上にトナー像が転写されることによるトナーの無駄な消費が避けられる。
【0012】
【発明の実施の形態】
まず、図1〜図5を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるプリンタの構成について説明する。図1は同プリンタの内部構成を示す図、図2はロータリー現像部の模式図、図3は中間転写ベルトの展開図、図4は同プリンタの各部間の寸法を説明する模式図、図5は同プリンタの電気的構成を示すブロック図である。
【0013】
このプリンタは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のトナーを重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、例えばブラック(K)のトナーのみを用いて単色画像を形成するものである。このプリンタは、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号を含む印字指令信号が主制御部100に与えられると、この主制御部100からの制御信号に応じてエンジン制御部110がエンジン部1の各部を制御して、装置本体2の下部に設けられた給紙カセット3から搬送した転写紙4に、上記画像信号に対応する画像を印字出力する。
【0014】
上記エンジン部1は、上記給紙カセット3に加えて、感光体ユニット10、ロータリー現像部20、中間転写ユニット30、定着ユニット40、露光ユニット50を備えており、これらは給紙カセット3の上方に配設されている。感光体ユニット10は、感光体11、帯電部12およびクリーニング部13を備え、ロータリー現像部20は、イエロートナーが収容されたイエロー現像ユニット2Y、マゼンタトナーが収容されたマゼンタ現像ユニット2M、シアントナーが収容されたシアン現像ユニット2C、ブラックトナーが収容されたブラック現像ユニット2Kなどを備え、中間転写ユニット30は、中間転写ベルト31、垂直同期センサ32、ベルトクリーナ33、2次転写ローラ35、感光体駆動用モータ36などを備えている。上記7つのユニット10,2Y,2C,2M,2K,30,40は、それぞれ装置本体2に対して着脱自在に構成されている。
【0015】
感光体ユニット10の感光体11は、上記7つのユニット10,2Y,2C,2M,2K,30,40が装置本体2に装着された状態で、感光体駆動用モータ36によって矢印5の方向に回転するもので、中間転写ベルト31に当接しており、この当接位置が1次転写部14に設定されている。この感光体11の周りには、その回転方向5に沿って、帯電部12、ロータリー現像部20およびクリーニング部13がそれぞれ配置されている。
【0016】
帯電部12は、所定の高電圧が印加されるワイヤ電極を備え、例えばコロナ放電により、感光体11の外周面を均一に帯電するもので、帯電手段としての機能を有する。クリーニング部13は、感光体11の回転方向5における帯電部12の直ぐ上流側であって1次転写部14の下流側に配置され、感光体11から中間転写ベルト31へのトナー像の1次転写後に感光体11の外周面に残留しているトナーをクリーニングブレードにより掻き落として感光体11の表面を清掃するものである。
【0017】
露光ユニット50は、例えば半導体レーザからなるレーザ光源51、このレーザ光源51からのレーザ光を反射するポリゴンミラー52、このポリゴンミラー52を回転駆動するポリゴンモータ53、ポリゴンミラー52で反射されたレーザ光を集束するレンズ部54、複数個の反射ミラー55、水平同期センサ56などを備えている。ポリゴンミラー52によって反射され、レンズ部54および反射ミラー55を介して射出されたレーザ光57は、感光体11の表面において主走査方向(図1の紙面に対して垂直な方向)に走査して、画像信号に対応する静電潜像を感光体11の表面に形成する。このとき、水平同期センサ56により、主走査方向における同期信号、すなわち水平同期信号が得られる。
【0018】
ポリゴンモータ53は、ポリゴンミラー52を予め設定された回転速度で高速に回転駆動するもので、駆動を開始して回転速度が上記設定回転速度に達すると、CPU111にレディ信号を送出する。露光ユニット50は露光手段に対応する。
【0019】
ロータリー現像部20は、その中心の回転軸21に固定された保持フレーム22を有し、この保持フレーム22は、4色の現像ユニット2Y,2C,2M,2Kを着脱可能に保持する。各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kは、それぞれ現像ローラ23Y,23C,23M,23Kを有し、各現像ローラ23Y,23C,23M,23Kが、感光体11に対向する現像位置15に配置された状態で、各色のトナーが感光体11の静電潜像に付着して現像が行われる。
【0020】
ロータリー現像部20の図1の紙面に直交する手前側の装置本体2に、図2に破線で示すように側板24が配置されており、この側板24は、適所に穿設された取出口241を備えている。なお、図2では、説明の便宜上、側板24を円形で示しているが、これに限られず、他の形状、例えば装置本体2の側面全体を覆う形状でもよい。
【0021】
各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kおよび保持フレーム22には、それぞれ互いに係合するガイドレール(図示省略)が回転軸21に平行に設けられており、各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kは、保持フレーム22の回転軸21の方向に取出口241を通して引出し可能となっている。また、新しい現像ユニットを取出口241を通して保持フレーム22の回転軸21の方向に押し込むことにより保持フレーム22に装着することができる。
【0022】
ここで、例えば図2(C)に示すように現像ユニットの1つ(ここでは現像ユニット2K)が取出位置に配置されたときのみ、この取出口241を通して当該現像ユニットを取り出し、また取出し後に新しい現像ユニットを装着可能となっている。そして、現像ユニットがその取出位置以外に配置されている間は、その現像ユニットの取出しが側板24によって阻止されている。保持フレーム22に全ての現像ユニット2Y,2C,2M,2Kが装着されると、各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kは、回転軸21を中心として放射状に配置されることとなる。
【0023】
また、回転軸21には現像系駆動用モータ81がロータリークラッチ82を介して接続されている。現像系駆動用モータ81は、本実施形態では例えばステッピングモータからなり、回転軸21に加えて、現像ローラ23Y,23C,23M,23Kにも接続されている。ロータリークラッチ82をオンにして現像系駆動用モータ81を正転駆動すると、保持フレーム22が回転し、上記4つの現像ユニット2Y,2C,2M,2Kの配置位置が移動する。一方、1つの現像ユニットが現像位置15に配置された状態で、ロータリークラッチ82をオフにして現像系駆動用モータ81を逆転駆動すると、現像ローラ23Y,23C,23M,23Kが回転する。図1、図2において、本実施形態では例えば、保持フレーム22は時計回りに回転し、現像ローラ23Y,23C,23M,23Kは反時計回りに回転する。
【0024】
また、回転軸21の一方端側(例えば図2の紙面手前側)には、保持フレーム22(ロータリー現像部20)の待機位置(ホームポジション)を検出するための位置センサ25が設けられている。この位置センサ25は、例えば、回転軸21の一方端に固着された検出用円板251と、発光部(例えばLED)および受光部(例えばフォトダイオード)が対向配置されてなるフォトインタラプタ252とで構成され、検出用円板251の周縁部がフォトインタラプタ252の発光部および受光部の間隙で回転するように配置されている。
【0025】
この構成により、検出用円板251の周縁部に形成されたスリットがフォトインタラプタ252の間隙を通ると、フォトインタラプタ252からの出力信号がローレベルとハイレベルとで切り換わる。そして、その出力信号レベルの変化から予め設定された所定駆動パルス数だけ駆動した後に現像系駆動用モータ81を停止して、ロータリー現像部20を待機位置に停止させる。また、待機位置から回転するときは、位置センサ25の出力信号レベルの変化時点からの現像系駆動用モータ81の駆動パルス数に基づき、保持フレーム22の位置を判定する。図1はブラック現像ユニット2Kが現像位置15に配置された状態を示しており、図2(A)は保持フレーム22が待機位置に配置された状態、(B)はイエロー現像ユニット2Yが現像位置15に配置された状態、(C)はブラック現像ユニット2Kが取出位置に配置された状態を示している。
【0026】
なお、位置センサ25の構成はこれに限定されるものでなく、フォトインタラプタに代えて反射型光センサを用いてもよい。また、例えば保持フレーム22の外周縁の一部に突起部等の特徴部を形成し、この特徴部を検出することにより待機位置を検出するように構成してもよい。この場合、回転軸21に検出用円板251を設ける必要がなく、軸方向のサイズを小さくすることができ、装置サイズの小型化を図る上で有利となる。
【0027】
また、各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kの一方端側面にはそれぞれユニット側コネクタ26Y,26C,26M,26Kが固着され、装置本体2には本体側コネクタ27が移動可能に配設されており、保持フレーム22(ロータリー現像部20)が現像位置15に配置されたときに、当該現像位置15にある現像ユニットの保持フレーム22の回転方向における1つ下流側の現像ユニットに固着されたユニット側コネクタ(例えば図2(B)に示すようにイエロー現像ユニット2Yが現像位置15にあるときは、その1つ下流側のブラック現像ユニット2Kに固着されたユニット側コネクタ26K)が、本体側コネクタ27の対向位置に配置されるように構成されている。
【0028】
ユニット側コネクタ26Y,26C,26M,26Kは、それぞれ不揮発性メモリ83Y,83C,83M,83K(図5)を内蔵している。不揮発性メモリ83Y,83C,83M,83Kは、各現像ユニット2Y,2C,2M,2Kに関する種々のデータを記憶するためのもので、それぞれユニット側コネクタ26Y,26C,26M,26Kの端子電極(図示省略)に接続されている。不揮発性メモリとして、フラッシュメモリなどのEEPROMや強誘電体メモリ(Ferroelectric RAM)などを採用することができる。
【0029】
コネクタ駆動用モータ28は、本体側コネクタ27をロータリー現像部20に対して接離方向に移動させるもので、本体側コネクタ27に対向配置されたユニット側コネクタ(図2(B)ではユニット側コネクタ26K)との嵌合位置と離間位置との間で本体側コネクタ27を移動させる。
【0030】
上記嵌合位置において、ユニット側コネクタ26Kの端子電極と、本体側コネクタ27の端子電極とが電気的に接続され、これによって、そのユニット側コネクタに内蔵される不揮発性メモリとCPU111とが両コネクタを介して電気的に接続され、CPU111との間でデータ転送を行うことで、当該現像ユニットの装着検出、新品検出や寿命管理などが行われる。
【0031】
また、装置本体2は、上記各ユニット10、2Y,2C,2M,2K、30、40を含むエンジン部1を覆うフロントカバーを有しており、ユーザ等が現像ユニット交換を行う際にはこのフロントカバーを開いて作業を行うが、通常の印刷動作は、このフロントカバーが閉じられた状態で実行される。
【0032】
そして、直流成分もしくは直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスが現像バイアス生成回路118により現像ローラに印加されて、感光体11に対向する現像位置15に配置されている現像ユニットから当該色のトナーが感光体11の表面の静電潜像に付着されて現像される。
【0033】
ロータリー現像部20(現像ユニット2Y,2C,2M,2K)は現像手段に対応する。また、現像系駆動用モータ81およびロータリークラッチ82はユニット駆動手段としての機能を有する。
【0034】
中間転写ユニット30の中間転写ベルト31は、テンションローラ31A、駆動ローラ31B、テンションローラ31Cおよび従動ローラ31Dに掛け渡されており、像担持体に対応する。テンションローラ31Aは、中間転写ベルト31を確実に感光体11に当接させるためのものである。駆動ローラ31Bは、感光体駆動用モータ36によって感光体11とともに回転駆動される。
【0035】
この中間転写ベルト31は、図3に示すように、ほぼ矩形のシート体が継ぎ目71で継ぎ合わされて形成された無端ベルトからなる。図3において、矢印72は回転駆動方向を示し、矢印73は回転軸方向を示している。
【0036】
この中間転写ベルト31は、回転軸方向73の一端側(図3中、上側)に設けられた突起部74を有するとともに、転写禁止領域75および転写許可領域76を有している。転写禁止領域75は、継ぎ目71の両側のそれぞれ所定寸法の範囲に、回転軸方向73に一端から他端に亘って設定されている。転写許可領域76は、転写禁止領域75以外の領域であって、回転軸方向73の一端部および他端部を除く矩形の領域に設定されており、この転写許可領域76にトナー像が1次転写される。
【0037】
図3(A)に示すように、転写許可領域76には、回転駆動方向72に長辺方向となるA3サイズのトナー像77が転写可能になっている。また、図3(B)に示すように、転写許可領域76を2つのサブ領域76A,76Bに分割設定し、中間転写ベルト31の一周に、回転駆動方向72に短辺方向となるA4サイズ以下(例えばA4,B5サイズ)のトナー像を2個1次転写する2枚取りが可能になっている。なお、図3(B)ではA4サイズのトナー像78を示している。
【0038】
中間転写ベルト31には例えばローラ状のバイアス印加部材(図示省略)が当接しており、このバイアス印加部材に所定の1次転写バイアスが印加される。そして、この1次転写バイアスによって、感光体11上のトナー像が中間転写ベルト31に1次転写されることとなる。
【0039】
垂直同期センサ32は、例えば互いに対向配置された発光部(例えばLED)および受光部(例えばフォトダイオード)を有するフォトインタラプタからなり、回転する中間転写ベルト31の回転軸方向73の一端側に配置され、突起部74の通過を検出して検出信号を出力するものである。この垂直同期センサ32から出力される検出信号が、エンジン制御部110による画像形成制御の基準となる垂直同期信号として使用される。この垂直同期センサ32は、従動ローラ31Dの近傍に配置されており、これによって、中間転写ベルト31の撓みや揺れによる影響を低減し、突起部74を安定して検出できるようにしている。
【0040】
ベルトクリーナ33は、クリーナ用離接クラッチにより中間転写ベルト31への当接状態(図1中、実線)および離間状態(図1中、破線)が切換可能に配設されたもので、当接状態で中間転写ベルト31上の残留トナーを掻き落とす。このベルトクリーナ33の当接および離間は、中間転写ベルト31の転写禁止領域75に対して行われる。ベルトクリーナ33に掻き落とされた廃トナーは、ベルトクリーナ33の下方に配設された廃トナー容器38に収容される。
【0041】
2次転写ローラ35は、2次転写ローラ用離接クラッチにより中間転写ベルト31への当接状態(図1中、実線)および離間状態(図1中、破線)が切り換えられる。この2次転写ローラ35は、中間転写ベルト31に当接した状態で所定の2次転写バイアスが印加されて、転写紙4を搬送しつつ中間転写ベルト31上のトナー像を転写紙4に2次転写させるもので、その当接位置(転写位置)が2次転写部37に設定されている。
【0042】
定着ユニット40は、加熱ローラ41、加圧ローラ42を備え、ローラ41,42により転写紙4を搬送しつつ、転写紙4上のトナーを加熱溶融して当該転写紙4に定着するもので、定着手段としての機能を有する。
【0043】
給紙カセット3は、A3,B4,A4,B5の各サイズの転写紙を選択的に収容可能な、いわゆるユニバーサルカセットとして構成されており、A3,B4サイズの転写紙は給紙方向(図1中、左右方向)が長辺となる向きにのみ収容可能で、A4,B5サイズの転写紙は給紙方向が長辺および短辺のいずれの向きでも収容可能になっている。
【0044】
給紙カセット3の内部には、転写紙4の有無を検出するための転写紙センサ90が配設されている。転写紙センサ90は、回動自在の回動片と、この回動片を検出するフォトインタラプタとからなるもので、例えば、回動片が積層される転写紙4によって回動した位置にあるとき(図1中、実線で示す)はオン信号、転写紙4が無いために回動片が自重で下降した位置にあるとき(図1中、破線で示す)はオフ信号となる検出信号をエンジン制御部110に送出する。この転写紙センサ90は、給紙カセット3の先端(図1中、右端)3Aから所定距離だけ左方に配設されており、その位置については後述する。
【0045】
給紙カセット3の先端3Aの近傍には給紙ローラ61が配設され、その給紙ローラ61の上方には、フィードローラ対62およびゲートローラ対63が配設され、さらに2次転写部37および定着ユニット40を挟んで搬送ローラ対64、排出ローラ対65が配設されている。
【0046】
給紙ローラ61、フィードローラ対62、ゲートローラ対63、2次転写ローラ35、定着ユニット40の加熱ローラ41、搬送ローラ対64、排出ローラ対65は、それぞれ駆動力伝達機構を介して同一の搬送系駆動用モータ84に連結されている。搬送系駆動用モータ84は、所定の回転速度に達するとレディ信号を出力する。給紙ローラ61は給紙クラッチ85のオンにより、フィードローラ対62はフィードクラッチ(図示省略)のオンにより、ゲートローラ対63はゲートクラッチ86のオンにより、それぞれ搬送系駆動用モータ84の駆動力が伝達されて回転駆動される。そして、転写紙4は、排出ローラ対64によって装置本体2の上部に設けられた排紙部6に排出される。
【0047】
給紙カセット3における給紙ローラ61の配設位置が給紙位置91に設定されており、この給紙位置91から2次転写部37までほぼ鉛直方向に転写紙搬送経路7(図1中、一点鎖線)が延設されており、この転写紙搬送経路7上に、下から順にフィードローラ対62およびゲートローラ対63が配設されている。
【0048】
ここで、図4を参照して転写紙センサ90の配設位置について説明する。図4は給紙カセット3および転写紙搬送経路7の各部間の寸法と中間転写ベルト31上のトナー像78の寸法を説明する模式図である。なお、図4では、説明の便宜上、転写紙搬送経路7および中間転写ベルト31を直線で表わしている。
【0049】
図4に示すように、転写紙搬送経路7上のゲートローラ対63〜給紙カセット3の先端3Aの距離をL1とし、給紙カセット3の先端3A〜転写紙センサ90の距離をL2とすると、本実施形態では、例えば、
L1=193.6mm、
L2= 20.0mm
にそれぞれ設定されている。従って、ゲートローラ対63〜転写紙センサ90の距離D1は、
D1=L1+L2=213.6mm
となる。
【0050】
一方、中間転写ベルト31上の回転駆動方向(移動方向)72に短辺となるA4サイズのトナー像78を2個並べて1次転写する2枚取りの画像形成を行う場合に、A4サイズの短辺の寸法(所定寸法)D2は、
D2=210mm
である。
【0051】
従って、D1>D2であるので、給紙カセット3内に給紙方向(図1中、左右方向)が短辺となる向きに収容されたA4またはB5サイズの転写紙4に対して2枚取りの画像形成が開始され、1枚目の転写紙4の先端がゲートローラ対63において一旦停止した時点では、図4に示すように、当該転写紙4の後端は転写紙センサ90を既に通過し終った状態になっている。
【0052】
これによって、2枚取りの画像形成の2枚目の画像を形成する前に、転写紙センサ90により給紙カセット3内の転写紙4の有無を検出することができる。
【0053】
なお、上記L2は、
16.4<L2
であれば、A4サイズの転写紙4の先端がゲートローラ対63において一旦停止した時点で、当該転写紙4の後端は転写紙センサ90を既に通過し終った状態になっている。また、
L2<182
であれば、給紙カセット3内に給紙方向が短辺となる向きに収容されたB5サイズの転写紙4を確実に検出することができる。
【0054】
フィードローラ対62、ゲートローラ対63、搬送ローラ対64、排出ローラ対65、搬送系駆動用モータ84、給紙クラッチ85、フィードクラッチ、ゲートクラッチ86などは、転写紙搬送部60を構成する。給紙カセット3は転写紙収容部に対応し、ゲートローラ対63は給紙手段に対応し、転写紙センサ90は転写紙検出手段に対応する。また、回転駆動方向72はトナー像の移動方向に対応する。
【0055】
図5において、操作表示パネル8は、装置本体2の上面適所に配設され、複数の操作キーを備えるとともに、例えば液晶ディスプレイからなる表示部を備えている。主制御部100は、CPU101と、外部装置との間で制御信号の授受を行うインターフェース102と、このインターフェース102を介して与えられた画像信号を記憶するための画像メモリ103とを備えている。CPU101は、外部装置から画像信号を含む印字指令信号をインターフェース102を介して受信すると、エンジン部1の動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジン制御部110に送出する。
【0056】
エンジン制御部110は、CPU111、ROM112、RAM113などを備えている。ROM112はCPU111の制御プログラムなどを記憶するものである。RAM113はエンジン部1の制御データやCPU111による演算結果などを一時的に記憶するものであり、CPU111は、CPU101を介して外部装置から送られた画像信号に関するデータをRAM113に格納する。なお、ROM112およびRAM113は、EEPROMなどの不揮発性メモリや他のメモリを採用してもよい。
【0057】
CPU111は、エンジン部1からの入力信号として、例えば垂直同期センサ32から垂直同期信号Vsyncを受け取り、水平同期センサ56から水平同期信号Hsyncを受け取り、位置センサ25および転写紙センサ90から検出信号を受け取る。そして、CPU111は、これらの入力信号および制御プログラムに基づき、エンジン部1の各部の動作を制御する。
【0058】
すなわちCPU111は、感光体駆動用モータ36を駆動するモータ駆動回路114に制御信号を送出して感光体11および中間転写ベルト31を同期して回転駆動する。また、CPU111は、各離接クラッチを駆動する離接クラッチ駆動回路(図示省略)に制御信号を送出し、中間転写ベルト31に対するベルトクリーナ33および2次転写ローラ35の離間および当接を制御する。また、CPU111は、操作表示パネル8の操作キーに対する操作内容を受け取るとともに、その表示部の表示内容を制御する。
【0059】
また、CPU111は、搬送系駆動用モータ84を駆動するモータ駆動回路115に制御信号を送出し、給紙カセット3から排紙部6に至るまでの転写紙4の搬送を制御するもので、転写紙4を中間転写ベルト31の周速と同一速度で搬送する。また、CPU111は、給紙クラッチ85を駆動するクラッチ駆動回路116に制御信号を送出し、給紙カセット3から転写紙搬送経路7への転写紙4の給紙を制御する。また、CPU111は、ゲートクラッチ86を駆動するクラッチ駆動回路117に制御信号を送出し、中間転写ベルト31上の1次転写トナー像に同期して、2次転写部37に向けてゲートローラ対63から転写紙4の2次給紙を行わせる。
【0060】
また、CPU111は、現像バイアス生成回路118に制御信号を送出して現像バイアスの印加を制御する。また、CPU111は、コネクタ駆動用モータ28を駆動するモータ駆動回路119に制御信号を送出して、ユニット側コネクタ26Y,26C,26M,26Kと本体側コネクタ27との嵌合および離間を制御する。また、CPU111は、レーザ光源51に送出する制御信号を用いて静電潜像の書込み画素数をカウントし、その画素数に基づき各色のトナー使用量を算出して、不揮発性メモリ83Y,83C,83M,83Kにトナー使用量に関するデータを書き込むとともに、不揮発性メモリ83Y,83C,83M,83Kの記憶内容を読み取ることで、装着された現像ユニット2Y,2C,2M,2Kの新品検知や残り寿命の判定を行う。
【0061】
また、CPU111は、現像系駆動用モータ81を駆動するモータ駆動回路120に制御信号を送出するとともに、ロータリークラッチ82を駆動するクラッチ駆動回路121に制御信号を送出して、保持フレーム22および現像ローラ23Y,23C,23M,23Kの回転駆動を制御する。
【0062】
また、CPU111は、露光ユニット50に制御信号を送出して、感光体11上の静電潜像の形成を制御するもので、給紙方向が短辺となる向きのA4またはB5サイズのときに中間転写ベルト31の一周に2個のトナー像が1次転写される2枚取りの画像形成制御を行う。ここで、CPU111は、2枚取りの画像形成を行うときは、ゲートクラッチ86のオンに同期して転写紙センサ90の検出信号を取り込み、次の転写紙4が給紙カセット3に収容されているか否かの判定を行う。このとき、2枚取りの画像形成はA4サイズ以下(本実施形態ではA4またはB5サイズ)であり、上述したように、D1>D2であるから、ゲートクラッチ86のオン時には、その転写紙4の後端は転写紙センサ90を既に通過し終っているので、次の転写紙4の有無を正確に判定することができる。
【0063】
そして、CPU111は、転写紙有りと判定すると、次の画像信号による露光動作を開始する一方、転写紙無しと判定すると、露光動作を行うことなく、CPU100を介して転写紙無しの旨の信号を外部装置に送出する。
【0064】
次に、図6を参照して、2枚取りの画像形成動作について説明する。図6はエンジン部1の各部の状態推移を示すタイミングチャートである。
【0065】
ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号を含む印字指令信号が主制御部100に与えられると、この主制御部100からの制御信号に応じてエンジン制御部110がエンジン部1の各部の動作を開始する。ここでは、4枚のモノクロ画像を形成する印字指令信号が与えられたとし、給紙カセット3には3枚の転写紙4が収容されているとする。
【0066】
このとき、給紙カセット3に積載されている転写紙4のサイズが印字指令信号で指示されているサイズに一致していないときは、操作表示パネル8に給紙カセットの交換を促すメッセージを表示する。なお、図1では1つの給紙カセット3を備えたプリンタとしているが、これに限られず、複数の給紙カセットを備えたものでもよい。
【0067】
給紙カセット3に積載されている転写紙4のサイズが印字指令信号で指示されているサイズに一致している(または、複数の給紙カセットのうちに印字指令信号で指示されているサイズの転写紙4を収容するカセットが含まれている)ときは、まず、搬送系駆動用モータ84がオンにされる。続いて、搬送系駆動用モータ84からレディ信号が出力されると、感光体駆動用モータ36の駆動が開始されて中間転写ベルト31が所定の周速S1で駆動されて垂直同期信号Vsyncが周期的に出力されるとともに、ポリゴンモータ53の駆動が開始される。そして、ポリゴンモータ53からレディ信号が出力されると、次の垂直同期信号Vsyncから有効に受け付けられ、感光体11の表面が帯電部12により均一に帯電され、その感光体11の表面に、露光ユニット50からのレーザ光57により上記画像信号に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像がロータリー現像部20により現像されてトナー像が形成され、このトナー像は1次転写部14において中間転写ベルト31上に1次転写される。
【0068】
すなわち、図6において、感光体駆動用モータ36が駆動されて中間転写ベルト31が周速S1で回転し、時刻t0,t1,t2,t3,t4にそれぞれ垂直同期信号Vsyncが出力される。垂直同期信号Vsyncの立下り時点t1から所定時間T1後に1枚目の画像要求信号Vreqが出力され、この画像要求信号Vreqの立下りに同期して、1枚目の画像信号に対応する静電潜像の形成が開始され、垂直同期信号Vsyncの立下り時点t1から所定時間T2(>T1)後に2枚目の画像要求信号Vreqが出力され、この画像要求信号Vreqの立下りに同期して、2枚目の画像信号に対応する静電潜像の形成が開始される。
【0069】
時刻t1までに、ロータリー現像部20(ユニット保持部22)は待機位置から回転して現像ユニット2Kが現像位置15に配置されており、時刻t1から所定時間T3,T4後にそれぞれ現像バイアスがオンにされ、さらに時刻t1から転写紙サイズによって予め決められている各所定時間後にそれぞれ現像バイアスがオフにされる。
【0070】
これによって、トナー像K1が、中間転写ベルト31の転写許可領域76のうち回転駆動方向72の下流側であるサブ領域76Aに1次転写され、トナー像K2が、中間転写ベルト31の転写許可領域76のうち回転駆動方向72の上流側であるサブ領域76Bに1次転写される。
【0071】
一方、時刻t0から所定時間後に給紙クラッチ85がオンにされて、給紙カセット3に積載されている転写紙束の最上段の転写紙4が給紙ローラ61により取り出され、フィードローラ対62により所定速度S1で搬送され、転写紙4の先端がゲートローラ対63に到達して所定時間後にフィードローラ対62が停止する。これによって、転写紙4は図1に示すように撓んだ状態で保持されるため、その撓み力により転写紙4の先端が幅方向全体に亘ってゲートロー対63のローラ間に確実にニップされる。そして、中間転写ベルト31上のトナー像にタイミングを合わせて、時刻t1から所定時間T5後の時刻t5に、それぞれゲートクラッチ86がオンにされ、ゲートローラ対63から2次転写部37に向けて転写紙4が2次給紙される。
【0072】
そして、垂直同期信号Vsyncの立下り時点t1から所定時間後に2次転写ローラ用離接クラッチがオンにされて、2次転写ローラ35が中間転写ベルト31に当接し、続いて、時刻t1から所定時間T7後に2次転写ローラ35への2次転写バイアスの印加がオンにされる。これによって、中間転写ベルト31の転写許可領域76のうち回転駆動方向72の下流側であるサブ領域76Aに1次転写されているトナー像K1が1枚目の転写紙4に2次転写される。
【0073】
ゲートクラッチ86は1枚目の転写紙4の搬出後一旦オフにされ、2次転写バイアスは転写紙4のサイズに応じて予め設定された印加時間の経過後にオフにされる。所定のタイミングで給紙クラッチ85がオンにされて、次の転写紙4が給紙ローラ61により取り出され、フィードローラ対62により所定速度S1で搬送され、ゲートローラ対63によりニップされる。
【0074】
ゲートクラッチ86および2次転写バイアス印加のオフ後、次のトナー像にタイミングを合わせて、時刻t1から所定時間T6後にゲートクラッチ86がオンにされて次の転写紙4が搬送され、時刻t1から所定時間T8後に2次転写バイアスの印加がオンにされる。そして、設定された2次転写バイアスの印加時間が経過した時点で、2次転写バイアスの印加がオフにされるとともに、2次転写ローラ用離接クラッチがオンにされて、2次転写ローラ35が中間転写ベルト31から離間する。
【0075】
これによって、中間転写ベルト31の転写許可領域76のうち回転駆動方向72の上流側であるサブ領域76Bに1次転写されている、トナー像K2が2枚目の転写紙4に転写される。
【0076】
そして、定着ユニット40において、転写紙4が搬送されつつトナー像が当該転写紙4に定着する。転写紙4は、さらに搬送ローラ対64により搬送され、排出ローラ対65によって排紙部6に排出される。
【0077】
ここで、時刻t5,t6には、それぞれ転写紙4の先端がレジストローラ対63にニップされているので、その転写紙4の後端は、転写紙センサ90を通過し終っていることから、次の転写紙4の有無の検出が可能である。そこで、CPU111は、このタイミング(時刻t5,t6)で転写紙センサ90の検出信号を取り込み、給紙カセット3の転写紙4の有無を判定している。ここでは、転写紙センサ90は転写紙有りの検出信号を出力しているため、給紙クラッチ85がオンにされて転写紙4が給紙されるとともに、次の垂直同期信号Vsyncの立下り時点t2に同期して、以上と同様にして次の画像形成が行われる。すなわち時刻t2から所定時間T1後に画像要求信号Vreqが出力され、この画像要求信号Vreqの立下りに同期して画像信号K3が出力される。また、時刻t2から、所定時間T3後に現像バイアスがオンにされ、所定時間T5後の時刻t7にゲートクラッチ86がオンにされ、所定時間T7後に2次転写バイアスがオンにされる。
【0078】
ここで、時刻t7には、3枚目の転写紙4の後端が既に転写紙センサ90を通過し終っているため、転写紙センサ90の検出信号は、既にオンからオフに切り替わっている。そこで、時刻t7に転写紙センサ90の検出信号が取り込まれると、CPU111は、給紙カセット3に転写紙4が無しと判定し、次のタイミングで給紙クラッチ85をオンにせず(図中、破線で示す)、さらに、時刻t2から所定時間T2に画像要求信号Vreqを出力せずに、転写紙無しの旨の信号がCPU101を介して外部装置に送出されるとともに、印字動作は停止し、所定時間の経過後に感光体駆動用モータ36が減速し、停止して転写紙4の補給を待機する。
【0079】
このように、本実施形態によれば、転写紙搬送経路7上のゲートローラ対63〜給紙カセット3の先端3Aの距離をL1とし、給紙カセット3の先端3A〜転写紙センサ90の距離をL2とし、中間転写ベルト31上に2枚取り可能なA4サイズの短辺寸法をD2とすると、ゲートローラ対63〜転写紙センサ90の距離D1=L1+L2>D2に設定しているので、給紙カセット3内に給紙方向が短辺となる向きに収容されたA4またはB5サイズの転写紙4に対して、2枚取りの画像形成を開始し、1枚目の転写紙4の先端がゲートローラ対63において一旦停止した時点では、当該転写紙4の後端は転写紙センサ90を既に通過し終った状態になっていることから、2枚取りにおける次の2枚目の転写紙4の有無の正確な判定が可能になる。
【0080】
これによって、次の転写紙4が給紙カセット3に無い状態で2枚目の画像が形成されてトナーが無駄に消費されるのを避けることができる。また、次の転写紙4が給紙カセット3に有るときは中間転写ベルト31の一周に2枚のトナー像を1次転写することができ、画像形成のスループットを確実に向上できる。
【0081】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能であり、例えば上記実施形態では中間転写ベルト31の回転駆動方向72に2枚取りを行う形態について説明しているが、これに限られず、3枚以上の画像を中間転写ベルト31に形成するようにしてもよい。
【0082】
また、上記実施形態では、A4またはB5サイズが2枚取り可能な形態について説明しているが、これに限られず、所定の転写紙サイズ(例えばB5)の画像が2枚取り可能であればよい。この場合には、その所定の転写紙サイズの回転駆動方向72の寸法をD2となる。
【0083】
また、上記実施形態では、CPU111は、ゲートクラッチ86のオン時点に転写紙センサ90の検出信号を取り込むようにしているが、これに限られず、ゲートローラ対63に転写紙4の先端が到達した時点以降であって、かつ、次の2枚目の画像のための現像バイアスのオン時点までに上記検出信号を取り込めばよい。ゲートローラ対63に転写紙4の先端が到達した時点以降であれば、その転写紙4の後端は転写紙センサ90を既に通過し終っている。また、次の2枚目の画像のための現像バイアスのオン時点まで(例えば次の画像要求信号Vreqの出力時点)であれば、転写紙無しの場合にトナーを無駄に消費することを避けることができる。
【0084】
また、上記実施形態では、像担持体として、継ぎ目71のある中間転写ベルト31を用いているが、これに限られず、例えばシームレスの中間転写ベルトや中間転写ドラムでもよい。また、上記実施形態では中間転写ベルト31を備えているが、これに限られず、中間転写ベルトを備えずに感光体から転写紙に直接転写する形態でもよい。この場合には、感光体が像担持体に対応し、給紙手段に対応するゲートローラ対は、感光体から転写紙への転写位置に転写紙を給紙するものになる。
【0085】
また、上記実施形態では、ホストコンピュータなどの外部装置より与えられた画像を転写紙に印刷するプリンタを用いて説明しているが、本発明はこれに限られず、複写機やファクシミリ装置などを含む一般の電子写真方式の画像形成装置に適用することができる。
【0086】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、像担持体はトナー像の移動方向における所定寸法D2のトナー像を移動方向に複数個担持可能となっており、しかも、転写紙搬送経路に沿った転写紙検出手段と給紙手段との距離D1が寸法D2よりも長くなっているので、所定寸法D2のトナー像が移動方向に複数個像担持体上に担持される場合に、その所定寸法D2の転写紙の先端が給紙手段に到達したときは、その後端は転写紙検出手段を既に通過し終っていることから、転写紙収容部内における次の転写紙の有無を確実に検出することができる。また、給紙手段による転写紙の給紙時点に同期して転写紙検出手段から出力される検出信号を取り込み、転写紙収容部内の転写紙の有無を判定し、転写紙無しと判定したときは静電潜像の形成を停止または現像を停止するようにしているので、転写紙収容部内に転写紙無しの状態で像担持体にトナー像が形成されることによりトナーが無駄に消費されるような事態を避けることができる。
【0087】
また、請求項2の発明によれば、像担持体はトナー像の移動方向における所定寸法D2のトナー像を移動方向に複数個担持可能となっており、しかも、転写紙搬送経路に沿った転写紙検出手段と給紙手段との距離D1が寸法D2よりも長くなっているので、所定寸法D2のトナー像が移動方向に複数個像担持体上に転写される場合に、その所定寸法D2の転写紙の先端が給紙手段に到達したときは、その後端は転写紙検出手段を既に通過し終っていることから、転写紙収容部内における次の転写紙の有無を確実に検出することができる。また、給紙手段による転写紙の給紙時点に同期して転写紙検出手段から出力される検出信号を取り込み、転写紙収容部内の転写紙の有無を判定し、転写紙無しと判定したときは静電潜像の形成を停止または現像を停止するようにしているので、転写紙収容部内に転写紙無しの状態で像担持体にトナー像が転写されることによりトナーが無駄に消費されるような事態を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるプリンタの内部構成を示す図である。
【図2】 ロータリー現像部の模式図である。
【図3】 (A)(B)は中間転写ベルトの展開図である。
【図4】 プリンタの各部間の寸法を説明するための模式図である。
【図5】 プリンタの電気的構成を示すブロック図である。
【図6】 エンジン部の各部の状態推移を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
2 装置本体
3 給紙カセット(転写紙収容部)
4 転写紙
7 転写紙搬送経路
11 感光体
14 1次転写部
20 ロータリー現像部(現像手段)
2Y,2C,2M,2K 現像ユニット
31 中間転写ベルト(像担持体)
37 2次転写部(転写位置)
50 露光ユニット(露光手段)
63 レジストローラ対(給紙手段)
90 転写紙センサ(転写紙検出手段)
110 エンジン制御部
111 CPU
Claims (2)
- トナー像を担持しながら所定の移動方向に移動することによって前記トナー像を転写位置に移動させる像担持体と、
複数枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部と、
前記転写紙収容部に配設され、当該転写紙収容部における転写紙の有無に応じた検出信号を出力する転写紙検出手段と、
前記転写紙収容部から前記転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路上に配設され、前記転写紙収容部から給紙された転写紙を一旦停止させた後に、前記像担持体の移動動作に同期して当該転写紙を前記転写位置に向けて給紙する給紙手段と、
前記像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、
前記給紙手段による転写紙の給紙時点に同期して前記転写紙検出手段から出力される検出信号を取り込み、前記転写紙収容部内の転写紙の有無を判定し、次の転写紙無しと判定したときは、先の転写紙への画像形成の終了後、次の前記静電潜像の形成を停止または現像を停止する制御手段とを備え、
前記像担持体は前記移動方向における所定寸法D2のトナー像を前記移動方向に複数個担持可能となっており、しかも、
前記転写紙搬送経路に沿った前記転写紙検出手段と前記給紙手段との距離D1が前記寸法D2よりも長くなっていることを特徴とする画像形成装置。 - トナー像を担持しながら所定の移動方向に移動することによって前記トナー像を2次転写位置に移動させる像担持体と、
複数枚の転写紙を収容可能な転写紙収容部と、
前記転写紙収容部に配設され、当該転写紙収容部における転写紙の有無に応じた検出信号を出力する転写紙検出手段と、
前記転写紙収容部から前記2次転写位置に転写紙を導く転写紙搬送経路上に配設され、前記転写紙収容部から給紙された転写紙を一旦停止させた後に、前記像担持体の移動動作に同期して当該転写紙を前記2次転写位置に向けて給紙する給紙手段と、
感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、
前記静電潜像をトナーにより現像する現像手段と、
前記給紙手段による転写紙の給紙時点に同期して前記転写紙検出手段から出力される検出信号を取り込み、前記転写紙収容部内の転写紙の有無を判定し、次の転写紙無しと判定したときは、先の転写紙への画像形成の終了後、次の前記静電潜像の形成を停止または現像を停止する制御手段とを備え、
前記像担持体上のトナー像は前記感光体上のトナー像が転写されたもので前記像担持体は中間転写媒体であり、
前記像担持体は前記移動方向における所定寸法D2のトナー像を前記移動方向に複数個担持可能となっており、しかも、
前記転写紙搬送経路に沿った前記転写紙検出手段と前記給紙手段との距離D1が前記寸法D2よりも長くなっていることを特徴とする画像形成装置。
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