JP7341797B2

JP7341797B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP7341797B2
Application number: JP2019158964A
Authority: JP
Inventors: 嘉洋志村; 寛人西原; 圭太高橋; 照人甲斐
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2023-09-11
Anticipated expiration: 2039-08-30
Also published as: US20210063907A1; JP2021039182A; US10996580B2

Description

本発明は、中間転写体と感光体とが離間する画像形成装置に関する。

近年のカラー複写機は、複数色の感光ドラムが回転可能な中間転写体に当接し、中間転写体上で各色の画像を順次重畳することでフルカラー画像を形成し、それを印刷用紙に転写する、タンデム式が広く用いられている。また、カラー複写機は通常、それら複数色の感光ドラムを画像形成可能状態にしてフルカラー画像を形成するカラーモードと、黒色のドラムのみを画像形成可能状態にしてモノクロ画像を形成するモノクロモードを持つ。モノクロ画像を形成するために黒色以外の感光ドラムを画像形成可能状態にしておく必要はないため、複写機はこれらのモードを投入されたジョブの内容に応じて切り替える。特にモノクロモードにおいては、動作しない色の感光ドラムは中間転写体からも離しておくことが好ましいため、感光ドラムと中間転写体の当接離間機構を持つのが一般的である。さらに、モノクロモードにおける印刷物の出力終了時間の観点から、黒色の感光ドラムが中間転写体回転方向の最も下流に配置されるのが一般的である。

以上のような構成のカラー複写機においては、当接離間機構の駆動に伴って、感光ドラムや中間転写体に少なからず影響を与えてしまう。すなわち、当接離間機構の駆動と、いずれかの感光ドラムによる画像形成動作や印刷用紙への転写動作が重なると、色ずれや画像ムラなどの画像不良が発生する。そのため、これらの画像不良を回避しつつモノクロモードからカラーモードへと切り替える際には、図６（ａ）に示すタイミングチャートのような動作をすることとなる。図６（ａ）に示すタイミングチャートには、モノクロ画像２ページにカラー画像２ページが続くケースを記載している。すなわち、モノクロ画像２ページ目の印刷用紙への転写が完了した後に中間転写体の当接動作が開始され、当接動作が完了したらカラー画像１枚目の画像形成が開始されている。タイミングチャートに示す通り、２ページ目のモノクロ画像と１ページ目のカラー画像の間に、黒色の感光ドラムが動作していない無駄な期間Ｔｗａｓｔｅが存在するのがわかる。このような無駄な期間は、ユーザーの待ち時間を増加させるばかりか、各種パーツの無駄な消耗にもつながる。

このような課題に対し、特許文献１では、図６（ｂ）に示すタイミングチャートでは、この無駄な期間にモノクロモードからカラーモードへと切り替え動作が行われることで、無駄の削減を行っている。すなわち、２ページ目のモノクロ画像の形成開始を遅らせ、いずれの感光ドラムも画像形成しておらず、さらに中間転写体や印刷用紙への転写も行われていない区間を作り出し、１ページ目が転写ベルト上に存在する状態で当接動作を行っている。なお、記載されているモノクロ画像の１ページ目が、ジョブの先頭か途中かは切り替え動作に無関係である。

特許第４１６４５０３号公報

しかしながら、上記先行技術には以下の制約があった。

先行技術を適用するためには、黒色感光ドラムから中間転写体に画像が転写されてから画像が印刷用紙へ転写されるまでの間に、いずれの感光ドラムも画像形成しておらず、さらに中間転写体や印刷用紙への転写も行われていない期間を作り出す必要がある。そのためには、図６（ａ）や図６（ｂ）で示すように、印刷される画像が黒色感光ドラムから用紙転写位置へ至る区間に収まるサイズでなければならない。すなわち、図６（ｃ）に示すような、黒色感光ドラムの位置から用紙転写位置へ至る区間の距離よりも長いモノクロ画像に対しては上述の制御が適用できないという、制約があった。

そこで、本発明は、画像のサイズに拘らず、モノクロモードからカラーモードへ切り替える際に発生しうる無駄な時間を削減することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、
第一色のトナー画像を第一感光体に形成する第一画像形成部と、
前記第一色とは異なる第二色のトナー画像を第二感光体に形成する第二画像形成部と、
前記第一感光体及び前記第二感光体にそれぞれ形成されたトナー画像が転写され、シートへの転写位置へトナー画像を搬送する中間転写体と、
前記中間転写体によるトナー画像の搬送方向において前記第二感光体の下流側に配置された前記第一感光体に前記中間転写体が当接しており、前記第二感光体と前記中間転写体とが離間している第一モードと、前記第一感光体と前記第二感光体とに前記中間転写体が当接している第二モードとを切り替える当接離間機構と、
前記第二画像形成部を使用せず前記第一画像形成部を使用したモノクロ画像である第一画像と、前記モノクロ画像である第二画像と、前記第一画像形成部と前記第二画像形成部とを使用したカラー画像である第三画像とを順番にシートに形成する場合において、前記搬送方向における前記第一画像の長さが所定の長さより短ければ、前記第一モードで前記第一画像の前記中間転写体への転写が終了した後で前記第一画像形成部による前記第二画像の形成開始前に前記第一モードから前記第二モードに切り替えるよう前記当接離間機構を制御する制御手段と、
を有し、
前記所定の長さは、前記第一画像形成部により前記中間転写体にトナー画像が転写される位置から前記トナー画像がシートに転写される位置までの第一距離と、前記当接離間機構による前記第一モードから前記第二モードへの切り替えるのに要する時間で前記中間転写体が移動する第二距離とに基づいて決まる長さであり、
前記制御手段は、更に、
前記搬送方向における前記第一画像の長さが前記所定の長さより長く、且つ、前記搬送方向における前記第二画像の長さに前記第一距離を加算した距離が前記第二距離よりも短い場合、前記第一画像の前記シートへの転写が終了後で、且つ前記第二画像の形成の終了後に、前記第一モードから前記第二モードへ切り替え、
前記搬送方向における前記第一画像の長さが前記所定の長さより長く、且つ、前記搬送方向における前記第二画像の長さに前記第一距離を加算した距離が前記第二距離よりも長い場合、前記第一モードから前記第二モードへ切り替えた後に前記第二画像の形成を開始させる、
ことを特徴とする。

本発明によれば、画像のサイズに拘らず、モノクロモードからカラーモードへ切り替える際に発生しうる無駄な時間を削減することができる。

画像形成装置の全体断面図転写ベルトの当接離間機構を説明する図制御部を示すブロック図モノクロモードからカラーモードへの切替タイミングを説明する図制御動作を示すフローチャート従来のモノクロモードからカラーモードへの切替タイミングを説明する図

＜画像形成装置＞
図１は、本発明の実施形態における画像形成装置１００の断面図である。図１において、カセット１０１は画像形成装置１００の内部に設けられており、多数のシートを収容する収容手段である。ピックアップローラ１０２はカセット１０１に収容されているシートをピックアップして搬送路へ給送する。シートの搬送方向でピックアップローラ１０２の下流側にはシートセンサ１０４が設けられている。レジストローラ１０５は、シートセンサ１０４がシートの先端を検知したタイミングに応じてシートが二次転写位置に到着するタイミングを調整する搬送ローラである。

画像形成部は、感光体としての感光ドラム２０１Ｙ、帯電ローラ２０２Ｙ、レーザーユニット２０３Ｙ、現像器２０４Ｙおよびクリーナ２０５Ｙから構成されている。感光ドラム２０１は静電潜像やトナー画像を担持する像担持体である。図１において参照符号の末尾に付与されているＹＭＣＫの文字はトナー色であるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを示している。四色に共通する説明においてはトナー色を示す文字は省略される。帯電ローラ２０２は帯電バイアスを用いて感光ドラム２０１の表面を一様に帯電させる。

レーザーユニット２０３は、一様に帯電した感光ドラム２０１の表面にレーザー光を照射することで静電潜像を形成する露光装置または光学走査装置である。現像器２０４は現像バイアスを用いてトナーを静電潜像に付着させて、トナー画像を現像する。一次転写ローラ２１１と感光ドラム２０１との当接部（ニップ部）は一次転写部や一次転写位置と呼ばれる。一次転写ローラ２１１は一次転写バイアスを用いてトナー画像を中間転写体としての中間転写ベルト２１７に転写する。ブラックの画像形成を使用し、ブラック以外の画像形成部を使用しないモノクロ画像をシートに形成するジョブでは、ブラックのトナー画像が感光ドラム２０１Ｋから転写ベルト２１７に転写される。４つの画像形成部を使用するカラー画像をシートに形成するジョブでは、感光ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｋから順番に転写ベルト２１７にＹＭＣＫの各トナー画像が転写される。クリーナ２０５は感光ドラム２０１に残存したトナーを清掃する。

転写ベルト２１７は回転しながらトナー画像を二次転写部（二次転写位置）へ搬送する。二次転写部は、転写ベルト２１７と二次転写ローラ１２０との当接部（ニップ部）である。二次転写部は二次転写バイアスを用いてトナー画像をシートに転写する。定着器１４０はトナー画像とシートに熱と圧力を加えることで、トナー画像をシートに定着させる。排出ローラ１０８はシートをトレイ１０９に排出する。

＜モノクロモードとカラーモード（離間状態と当接状態）＞
図２（Ａ）はモノクロモードにおける転写ベルト２１７の位置を示している。モノクロモードでは、感光ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃの摩耗や消耗を削減するために、感光ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃは、転写ベルト２１７から離間する。位置決め部材２１４は一次転写ローラ２１１Ｙ、２１１Ｍ、２１１Ｃを位置決めする部材である。位置決め部材２１５はテンションローラ２１２、２１３を位置決めする部材である。図２（Ａ）が示すように、モノクロモードでは、位置決め部材２１４、２１５が離間位置に移動することで、一次転写ローラ２１１Ｙ、２１１Ｍ、２１１Ｃが上昇する。これにより、転写ベルト２１７が感光ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃから離間する。

図２（Ｂ）はカラーモードにおける転写ベルト２１７の位置を示している。カラーモードでは、位置決め部材２１４、２１５が当接位置に移動することで、一次転写ローラ２１１Ｙ、２１１Ｍ、２１１Ｃが下降する。これにより、転写ベルト２１７が感光ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃに当接する。なお、離間状態から当接状態に移行するために必要となる時間は当接時間Ｔｓと呼ばれる。一例として、当接時間Ｔｓは９００ミリ秒である。

＜制御部＞
図３は画像形成装置１００の制御部３００を説明する図である。制御部３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３を有している。ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に記憶されている制御プログラムにしたがって画像形成部などを制御する。ＲＡＭ３０３はフラグや変数などを記憶するメモリである。通信部３０６はホストコンピュータと通信する通信回路である。

ＣＰＵ３０１は通信部３０６を介してプリント指示（ジョブ）を受信すると、プリント動作を開始する。ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ３０５を介して画像形成に関与する各種の負荷を制御する。ＣＰＵ３０１は、給送モータ３２４を駆動することでピックアップローラ１０２を回転させる。また、レジストレーションモータ３２５を駆動させることで、レジストレーションローラ１０５を回転駆動させる。さらに、ＣＰＵ３０１は排出モータ３２６を駆動することで排出ローラ１０８および定着器１４０内の定着ローラを回転させる。

ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ３０５を介してドラムモータ３２２を駆動することで、ドラムモータ３２２を駆動源とする感光ドラム２０１、帯電ローラ２０２および現像器２０４を回転させる。ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ３０５を介してベルトモータ３２１を駆動することで、ベルトモータ３２１を駆動源とする一次転写ローラ２１１、テンションローラ２１２、２１３を回転させる。また、これらローラ群の回転に伴い、転写ベルト２１７が回転する。

ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ３０５を介して当接離間モータ３２３を駆動することで、当接離間モータ３２３を駆動源とする位置決め部材２１４、２１５を当接位置に移動させたり、離間位置に移動させたりする。当接離間モータ３２３は正回転と逆回転が可能であり、回転方向に応じて、当接位置への移動と離間位置への移動が切り替えられる。

ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ３０５を介して、ＰＷＭ部３１０に指示を行う。ＰＷＭ部３１０は、ＰＷＭ制御により帯電ローラ２０２、現像器２０４および一次転写ローラ２１１に印加する電圧と、レーザーユニット２０３のレーザー光量を制御する。さらに、ＣＰＵ３０１は、ＰＷＭ部３１１により、二次転写ローラ１２０に印加する電圧（二次転写バイアス）を制御する。定着制御部３１２は定着器１４０のヒータ温度を制御する。ＣＰＵ３０１は、Ｉ／Ｏ３０５を介して、画像処理部３１３に指示を行うことが可能である。この指示には、モード指定と画像出力指示の２つがある。モード指定は、モノクロモードまたはカラーモードを指定するための指示である。モノクロモードが指定されると、画像処理部３１３は画像信号をレーザーユニット２０３Ｋに出力する。カラーモードが指定されると、画像処理部３１３は画像信号をレーザーユニット２０３Ｙ～２０３Ｋに出力する。

＜基本動作＞
基本動作には、当接離間動作、回転動作、画像形成準備、画像形成、二次転写が含まれる。当接離間動作は、感光ドラム２０１と転写ベルト２１７とが当接した状態にさせる当接動作と、離間した状態にさせる離間動作を含む。当接動作は、一般に、モノクロモードからカラーモードに切換える際に実行される。離間動作は、一般に、カラーモードからモノクロモードに切換える際に実行される。なお、カラーモードでも感光ドラム２０１Ｙ、２０１Ｍ，２０１Ｃは回転するが、モノクロ画像は形成可能である。回転動作とは、ドラムモータ３２２やベルトモータ３２１を駆動させ、感光ドラム２０１や転写ベルト２１７をそれぞれ所定の定速度で回転させることをいう。画像形成準備とは、画像形成部がトナー画像を形成可能な状態に移行させる処理のことであり、たとえば、帯電バイアスや現像バイアスの出力を開始することを含む。画像形成とは、レーザー光の照射開始から一次転写までの動作をいう。二次転写とは転写ベルト２１７からトナー画像をシートに転写させることをいう。

ＣＰＵ３０１は、ジョブを受信すると、ピックアップローラ１０２を回転させることでカセット１０１内のシートを給送する。その一方で、ＣＰＵ３０１は、二次転写部にシートが到着するタイミングまでにトナー画像も二次転写部に到着するよう、画像形成準備と画像形成を開始する。

＜当接離間動作＞
画像形成準備に先立ち、ＣＰＵ３０１は転写ベルト２１７の当接動作または離間動作を実行する。ジョブにより形成されるべき画像（対象画像）がカラー画像であれば、ＣＰＵ３０１は位置決め部材２１４、２１５を当接位置へ移動させる。

＜回転動作＞
ＣＰＵ３０１は、感光ドラム２０１Ｙ～２０１Ｋおよび転写ベルト２１７の回転を開始する。感光ドラム２０１や転写ベルト２１７が回転開始から所定の定速度で回転するのに要する回転時間Ｔｏは、たとえば、２００ミリ秒である。次に、トナー画像の搬送方向において最上流に位置するイエローの感光ドラム２０１Ｙから順に画像形成準備が開始される。感光ドラム２０１Ｙよりも下流側に位置する感光ドラム２０１Ｍ～２０１Ｋはそれぞれシフトしたタイミングで画像形成準備を開始する。たとえば、感光ドラム２０１Ｍの開始タイミングは、感光ドラム２０１Ｙの開始タイミングから所定時間だけ遅延している。所定時間は、感光ドラム２０１Ｙの一次転写位置から感光ドラム２０１Ｍの一次転写位置までの搬送距離を搬送速度で除算することで得られる時間である。たとえば、所定時間は３００ミリ秒である。カラーモードでは、イエローの画像形成準備が完了してから９００ミリ秒後に四色の全てで画像形成が可能となる。

他方、対象画像がモノクロ画像であれば、ＣＰＵ３０１は位置決め部材２１４、２１５を離間位置へ移動させる。これにより、感光ドラム２０１Ｙ～２０１Ｃと転写ベルト２１７とが離間する。位置決め部材２１４、２１５が当接位置から離間位置に移動するのにかかる時間は、たとえば、９００ミリ秒である。そして、ＣＰＵ３０１は感光ドラム２０１Ｋと転写ベルト２１７を回転させ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのうちブラックのみ画像形成準備を開始する。

＜画像形成準備＞
ここでは代表してイエローに関する画像形成準備が説明されるが、イエロー以外のトナー色についての画像形成準備も同様である。ＣＰＵ３０１はＰＷＭ部３１０Ｙに指示を出し、帯電ローラ２０２Ｙに帯電バイアスを印加する。感光ドラム２０１Ｙが回転することで、感光ドラム２０１Ｙの表面のうち十分に帯電した領域が現像器２０４Ｙに到達する。帯電領域が現像器２０４Ｙに到達すると、ＣＰＵ３０１はＰＷＭ部３１０Ｙに指示を出し現像器２０４Ｙに現像バイアスを印加する。ここで、帯電ローラ２０２Ｙに帯電バイアスを印加してから感光ドラム２０１Ｙが十分に帯電するのに要する時間は、たとえば、１００ミリ秒。また、帯電領域が帯電ローラ２０２Ｙから現像器２０４Ｙまで移動するのに要する時間は、たとえば、１００ミリ秒である。つまり、画像形成準備には、合計で２００ミリ秒の時間を要することとなる。画像形成準備に要する時間は準備時間Ｔｐと呼称されてもよい。

＜画像形成＞
ここでは代表してイエローの画像形成が説明されるが、他のトナー色の画像形成も同様である。画像形成準備が完了すると、ＣＰＵ３０１は画像出力指示を画像処理部３１３に出力する。画像処理部３１３はレーザーユニット２０３Ｙへの画像信号の出力を開始することで、レーザーユニット２０３Ｙはレーザー光の照射を開始する。これにより感光ドラム２０１Ｙ上に潜像が形成される。感光ドラム２０１Ｙが回転することで潜像は現像器２０４Ｙに到着し、イエロートナーにより潜像が現像される。これによりトナー画像が形成される。その後、感光ドラム２０１Ｙ上のトナー画像は一次転写ローラ２１１Ｙへ搬送される。ＣＰＵ３０１は一次転写バイアスを一次転写ローラ２１１Ｙに印加することで、トナー画像が転写ベルト２１７へ転写される。

＜二次転写＞
転写ベルト２１７へ転写されたトナー画像は、転写ベルト２１７の回転によって、二次転写部へ搬送される。感光ドラム２０１Ｋの一次転写位置から二次転写ローラ１２０の二次転写位置へ至る搬送区間の距離に相当する搬送時間Ｔｔは、たとえば、３００ミリ秒である。ＣＰＵ３０１は二次転写バイアスを二次転写ローラ１２０に印加することでトナー画像がシートに転写される。

ジョブにより複数のシートに画像が形成される場合、転写ベルト２１７上において先行する画像から後続の画像までの距離は一定距離（紙間）に維持される。この紙間に相当する時間Ｔｉは一種の待機時間であり、たとえば、１００ミリ秒である。このような待機時間が必要となる理由は、画像処理部３１３が一つの画像を出力してから次の画像を準備するのに所定の処理時間を要するためである。

＜モード切替＞
複数ページのプリントを行うジョブにおいてモノクロ画像とカラー画像とが混在することがある。この場合、モノクロモードからカラーモードへの切り替えが必要となる。ここでは、一例として２ページのモノクロ画像を形成した後に２ページのカラー画像を形成するジョブが採用される。

＜モード切り替え動作＞
ジョブ内容が複数ページのプリントを行うジョブであり、かつ、モノクロ画像とカラー画像が混在する内容である場合には、ジョブ中にモードの切り替え動作が実施される。

図４は、本実施形態におけるモノクロモードからカラーモードへの切り替え動作を模式的に表したタイミングチャートである。なお、本実施形態ではカラーモードからモノクロモードへの切り替えは、ジョブ中には実施しない。

図４において、『回転』と書かれている箇所では、該当色の感光ドラムの回転を開始して安定回転するまでの動作を示している。また、『準備』と書かれている箇所では、該当色の画像形成準備が行われていることを示している。また、『Ｋ画像形成１』等と書かれている箇所では、該当色の画像形成が行われていることを示しており、末尾の数字は何ページ目の画像かを表している。即ち、『Ｋ画像形成１』は１ページ目のＫ画像が形成される期間を示している。また、『二次転写１』等と書かれている箇所では、画像が用紙へ転写されていることを示しており、末尾の数字は何ページ目の画像かを表している。即ち、『二次転写１』は中間転写ベルト２１７に転写された１ページ目の画像が用紙へ転写される期間を示している。さらに、『当接動作』と書かれている箇所では、転写ベルト２１７の当接動作が行われていることを示している。

本実施形態では、感光ドラム２０１Ｙと感光ドラム２０１Ｋ間の距離相当の時間をＴｄ、感光ドラム２０１Ｋから二次転写ローラ１２０へ至る区間の距離相当の時間をＴｔ、安定回転までの時間をＴｏ、画像形成準備に掛る時間をＴｐとしている。さらに、連続で画像形成する際の画像間の待機時間（画像間隔）をＴｉ、当接動作の所要時間をＴｓとしている。前述の基本的なプリント動作の項で説明した通り、Ｔｄは９００ミリ秒、Ｔｔは１８００ミリ秒、Ｔｏは２００ミリ秒、Ｔｐは２００ミリ秒、Ｔｉは１００ミリ秒、Ｔｓは９００ミリ秒となる。なお、本発明はこれらの数値に限定されるものではない。

図４（ａ），（ｂ），（ｃ）では、いずれもモノクロ画像２ページの後にカラー画像２ページが連なる場合について記載されている。すなわち、モノクロ画像１ページ目（１）、モノクロ画像２ページ目（２）、カラー画像１ページ目（３）、カラー画像２ページ目（４）、という順序で画像形成が行われる場合である。図４（ａ），（ｂ），（ｃ）で異なっているのはモノクロ画像１ページ目、モノクロ画像２ページ目の画像長さである。図４（ａ）は、モノクロ画像１ページ目、モノクロ画像２ページ目の長さが双方とも比較的短いケースを示している。図４（ｂ）は、モノクロ画像１ページ目、モノクロ画像２ページ目の長さが双方とも比較的長いケースを示している。図４（ｃ）は、モノクロ画像１ページ目が比較的長く、一方でモノクロ画像２ページ目が比較的短いケースを示している。なお、記載されているモノクロ画像の１ページ目がジョブの先頭か途中かは問わないため、Ｋ画像形成１を開始する時刻ｔ０以前ならばいずれのタイミングでブラックの感光ドラムの回転と画像形成準備を実行しても構わない。

まず、時刻ｔ０からモノクロ画像１ページ目の画像形成が開始されている。本実施形態では、モノクロ画像１ページ目の画像形成と同時に、次のページの画像形成開始タイミングの決定が行われる。さらにその際に、続くページの情報に基づき、モノクロモードからカラーモードへの切り替えを行うかどうかの判断も行われる。この例の場合、モノクロ画像２ページ目の後ろにはカラー画像が連なっており、カラーモードへの切り替えが必要である。ここで、順序通りにモノクロモードのままモノクロ画像２ページ目の画像形成を開始してしまうと、従来のように、無駄な期間が生じてしまう。よって、当接動作を開始する時刻ｔ１と、モノクロ画像２ページ目の画像形成開始時刻ｔ２と、イエローその他の感光ドラム回転と画像形成準備を開始する時刻ｔ４を、適切に決定する必要がある。この各時刻の決定方法の詳細については、図５を用いて後述する。

そして同様に、時刻ｔ２においては、カラー画像１ページ目の画像形成開始時刻ｔ５が決定される。このように決定された時刻に基づき、各動作が実行される。各時刻の意味は図４（ａ），（ｂ），（ｃ）のいずれにおいても同じであるが、モノクロ画像１ページ目とモノクロ画像２ページ目の画像長さによって適切な動作順序が異なるため、これらの時刻の順序が異なっている。

図５は、ＣＰＵ３０１が実行する次の画像形成開始タイミングの決定フローチャートを示している。図５のフローチャートでは、各ページの先頭色の画像形成開始タイミングで実行開始される。すなわち、モノクロ画像ならば図４における『Ｋ画像形成』の左端、カラー画像ならば『Ｙ画像形成』の左端のタイミングである。なお、ジョブの先頭ページに対しては、先頭ページの色の画像形成準備が完了したタイミングで画像形成は無条件に開始される。なお、このフローチャートは各ページの画像形成開始のタイミングで各ページに対して１回だけ実行されるものであるため、複数ページ分のフローが並列実行されることはない。

まず、ＣＰＵ３０１は、これから画像形成する画像の長さを取得し、その長さに相当する時間Ｔｌｅｎを決定する（Ｓ５０１）。次に、ＣＰＵ３０１は、現在モノクロモードかどうかをチェックする（Ｓ５０２）。現在モノクロモードである場合には、次以降のページ次第ではカラーモードへの切り替えを行う必要があるため、ＣＰＵ３０１は、次以降のページのチェックを行う。具体的には、ＣＰＵ３０１は、これから形成するべき画像が、モノクロ画像、モノクロ画像、カラー画像の順に続くか否かを判断する（Ｓ５０３）。図４は、モノクロ画像、モノクロ画像、カラー画像の順番で画像が形成される場合のタイムチャートを示している。Ｓ５０３の判断でＹｅｓとなった場合、カラーモードへの切り替えのための適切な各動作の開始時刻を算出するための計算を行う。

まず、ＣＰＵ３０１は、次に画像形成する画像の長さに相当する時間ＴｌｅｎＮｅｘｔを決定する（Ｓ５０４）。そして、ＣＰＵ３０１は、ＴｌｅｎにＴｓを加算した値がＴｔより小さいかを判定する（Ｓ５０５）。この判定は、以下の２つの条件を判定していることになる。１つ目の条件は、中間転写ベルト２１７に転写されたモノクロ画像１ページ目が、感光ドラム２０１Ｋの位置（一次転写位置）から二次転写ローラ１２０までの区間に収まる長さであることである。２つ目の条件は、モノクロ画像１ページ目の画像の先端が二次転写ローラ１２０に到達するまでに当接動作が完了可能であることである。Ｓ５０５においてＴｌｅｎ＋Ｔｓ＜Ｔｔである場合は、図４（ａ）に示す動作となる。このケースでは、次のモノクロ画像２ページ目の画像形成は当接動作終了時点から開始可能なので、ＣＰＵ３０１は、モノクロ画像２ページ目の画像形成の開始タイミング時刻ｔ２を時刻ｔ０から（Ｔｌｅｎ＋Ｔｓ）経過した時点に決定する（Ｓ５０６）。また、当接動作はモノクロ画像１ページ目を中間転写ベルト２１７に転写終了後の時点から開始可能なので、ＣＰＵ３０１は、当接動作を行うタイミングｔ１を時刻ｔ０からＴｌｅｎ経過した時点に決定する（Ｓ５０７）。モノクロ画像２ページ目の次のカラー画像の形成準備のために、ブラック以外の色の準備動作を開始する時刻ｔ４は、モノクロ画像２ページ目にカラー画像１ページ目が被らないようにしつつ、カラー画像１ページ目の画像形成開始に間に合えばよい。つまりＣＰＵ３０１は、時刻ｔ４を時刻ｔ０から｛Ｔｌｅｎ＋Ｔｓ＋ＴｌｅｎＮｅｘｔ＋Ｔｉ－（Ｔｄ＋Ｔｐ＋Ｔｏ）｝経過した時点とする（Ｓ５０８）。これにより、無駄なく準備を行うことができる。

Ｓ５０５においてＴｌｅｎ＋Ｔｓ＜Ｔｔでない場合は、ＣＰＵ３０１は、ＴｌｅｎＮｅｘｔ＋ＴｓがＴｔより小さいかを判定する（Ｓ５０９）。この判定は以下の２つの条件を判定することになる。１つ目の条件は、中間転写ベルト２１７に転写されたモノクロ画像２ページ目が、感光ドラム２０１Ｋの位置（一次転写位置）から二次転写ローラ１２０までの区間に収まる長さであることである。２つ目の条件は、モノクロ画像２ページ目の先端が二次転写ローラ１２０に到達するまでに当接動作が完了可能であることである。

Ｓ５０９の判定においてＴｌｅｎＮｅｘｔ＋Ｔｓ＜Ｔｔである場合は、図４（ｃ）に示す動作となる。このケースでは、モノクロ画像２ページ目の画像形成を当接動作開始よりも先に完了させなければならないので、ＣＰＵ３０１は、時刻ｔ２を時刻ｔ０から（Ｔｔ＋Ｔｌｅｎ－ＴｌｅｎＮｅｘｔ）経過した時点に決定する（Ｓ５１０）。また、当接動作開始はモノクロ画像１ページ目が用紙に転写された後である必要があるため、ＣＰＵ３０１は、時刻ｔ１を時刻ｔ０から（Ｔｔ＋Ｔｌｅｎ）経過した時点に決定する（Ｓ５１１）。モノクロ画像２ページ目の次のカラー画像１ページ目の画像形成が、当接動作完了後から開始できるように、ＣＰＵ３０１は、時刻ｔ４を時刻ｔ０から｛Ｔｔ＋Ｔｌｅｎ＋Ｔｓ－（Ｔｐ＋Ｔｏ）｝経過した時点に決定する（Ｓ５１２）。

Ｓ５０９においてＴｌｅｎＮｅｘｔ＋Ｔｓ＜Ｔｔでない場合は、図４（ｂ）に示す動作となる。このケースでは、モノクロ画像２ページ目の画像形成を当接動作完了直後に開始するので、ＣＰＵ３０１は、時刻ｔ２を時刻ｔ０から（Ｔｔ＋Ｔｌｅｎ＋Ｔｓ）経過した時点に決定する（Ｓ５１３）。また、当接動作開始はモノクロ画像１ページ目が用紙に転写された後である必要があるため、ＣＰＵ３０１は、時刻ｔ１を時刻ｔ０から（Ｔｔ＋Ｔｌｅｎ）経過した時点に決定する（Ｓ５１４）。さらに、カラー画像１ページ目が当接動作完了後から画像形成開始できるように、ＣＰＵ３０１は、時刻ｔ４を時刻ｔ０から｛Ｔｔ＋Ｔｌｅｎ＋Ｔｓ＋ＴｌｅｎＮｅｘｔ＋Ｔｉ－（Ｔｄ＋Ｔｐ＋Ｔｏ）｝経過した時点に設定する（Ｓ５１５）。

Ｓ５０３の判定でＮｏとなる場合、図４のいずれのケースでも、ＣＰＵ３０１は、各動作時刻を決定したら切り替え実施を確定したことを表す切り替え指示済フラグを１にする（Ｓ５１６）。なお、切り替え指示済フラグは毎回ジョブを開始するときに０に初期化されている。その後、決定した時刻になったら各動作を開始する。本実施形態では、当接動作が完了し、カラー画像形成の１色目であるイエロー色の画像形成準備が完了した時点で、カラーモードへの遷移完了としている。

Ｓ５０３の判定でＮｏとなる状況は、モノクロ画像が連続しているときや、カラーモードへの切り替え直前のモノクロ画像である。Ｓ５０３の判定でＮｏとなった場合、ＣＰＵ３０１は、次に形成する画像がモノクロ画像、カラー画像の順であるか否かを判断する（Ｓ５１７）。図４においては、Ｔｌｅｎはモノクロ画像２ページ目に対応する値となっている。

Ｓ５１７の判断でＹｅｓの場合、ＣＰＵ３０１は、切り替え指示済フラグが１になっているか判断する（Ｓ５１８）。切り替え指示済フラグ１である場合には、図４のいずれのケースでも既に中間転写ベルト２１７の当接動作とカラー画像形成におけるブラック以外の画像形成準備の開始時刻が決定済である。そのため、次の画像、すなわちカラー画像１ページ目の画像形成開始時刻ｔ５を決定する処理のみが行われる。まず、ＣＰＵ３０１は、モノクロ画像２ページ目の画像形成開始前に当接動作が開始済か否かを判定する（Ｓ５１９）。この判定でＮｏとなるのは、図４の（ａ）及び（ｂ）のケースである。このケースでは、ＣＰＵ３０１は、さらにＴｌｅｎ＋ＴｉがＴｄより大きいか判定する（Ｓ５２０）。Ｓ５２０の判定でＹｅｓの場合、モノクロ画像２ページ目の二次転写の期間にカラー画像１ページ目の画像形成の期間が被らないようにする必要がある。そのため、ＣＰＵ３０１は、カラー画像１ページ目の一色目の画像形成開始の時刻ｔ５を時刻ｔ２からＴｌｅｎ＋Ｔｉ－Ｔｄ経過した時点に決定する（Ｓ５２１）。即ち、時刻ｔ５は、モノクロ画像２ページ目の長さＴｌｅｎに画像間隔Ｔｉを加算した時間に相当する距離からカラー画像１ページ目の長さを減算した値だけ時刻ｔ２から経過した時刻となる。５２０の判定でＮｏの場合、モノクロ画像２ページ目の二次転写の期間とカラー画像１ページ目の画像形成の期間は被らないため、すぐにカラー画像１ページ目の一色目の画像形成を開始してよい。従って、ＣＰＵ３０１は、カラー画像１ページ目の画像形成開始の時刻ｔ５を時刻ｔ２に決定する（Ｓ５２２）。この場合、モノクロ画像２ページ目の画像形成に並行してカラー画像１ページ目の画像形成が行われる。

Ｓ５１９の判定でＹｅｓの場合は、図４の（ｃ）のケースである。このケースでは、まだ中間転写ベルト２１７の当接動作が開始していないため、当接動作が完了してからカラー画像１ページ目の画像形成を開始する必要がある。そのため、ＣＰＵ３０１は、時刻ｔ５を時刻ｔ２からＴｌｅｎ＋Ｔｓ経過した時点に決定する（Ｓ５２３）。

切り替え指示済フラグが１でなく、且つ、Ｓ５１７の判定でＹｅｓとなる状況は、ジョブの１枚目がモノクロ画像で、２枚目がカラー画像のケースである（不図示）。このケースでもカラーモードへの切り替えが必要になるため、各動作の時刻を決定する必要がある。まず、ＣＰＵ３０１は、Ｔｌｅｎ＋ＴｓがＴｔより小さいかを判定する（Ｓ５２４）。この判定でＹｅｓとなる場合、モノクロ画像が中間転写ベルト２１７上を移動中に当接動作を完了させることができる。そのため、ＣＰＵ３０１は、次のカラー画像の形成開始タイミングをモノクロ画像形成開始からＴｌｅｎ＋Ｔｓ）経過した時刻に決定する（Ｓ５２５）。また、ＣＰＵ３０１は、当接動作の開始時刻をモノクロ画像形成開始からＴｌｅｎ経過した時刻に決定し（Ｓ５２６）、ブラック以外の画像形成準備の開始時刻をモノクロ画像形成開始からＴｌｅｎ＋Ｔｓ－（Ｔｐ＋Ｔｏ）経過した時刻に決定する（Ｓ５２７）。

一方、Ｓ５２４の判定でＮｏである場合は、順序通りに動作を行うしかない。そのため、ＣＰＵ３０１は、次のカラー画像の形成開始をモノクロ画像形成開始からＴｔ＋Ｔｌｅｎ＋Ｔｓ経過した時刻に決定する（Ｓ５２８）。また、ＣＰＵ３０１は、当接動作の開始をモノクロ画像形成からＴｔ＋Ｔｌｅｎ経過した時刻に決定し（Ｓ５２９）、ブラック以外の画像形成準備の開始をモノクロ画像形成開始からＴｔ＋Ｔｌｅｎ＋Ｔｓ－（Ｔｐ＋Ｔｏ）経過した時刻に決定する（Ｓ５３０）。

画像形成のモードがカラーモードになっている状態でカラー画像を形成する場合は、カラーモードへの切り替えは発生し得ない。そのため、Ｓ５０２の判定でＮｏとなる場合、ＣＰＵ３０１は、次の画像形成タイミングを基本動作の通り、モノクロ画像形成開始からＴｌｅｎ＋Ｔｉ経過した時刻に決定する（Ｓ５３１）。また、モノクロモードでモノクロ画像を形成中に、２ページ後もモノクロ画像が連続する場合はカラーモードへの切り替えをする必要はない。この場合も次の画像形成タイミングはモノクロ画像形成開始からＴｌｅｎ＋Ｔｉ経過後となる。

以上のように、本実施形態によれば、モノクロモードからカラーモードへの切り替えにおいて、各ページの画像形成、当接動作、および画像形成開始準備の開始タイミングを、モノクロ画像の長さに応じて切り替える。そうすることで、モノクロ画像とその次のカラー画像の形成が一部並列で実行できるようになり、モノクロモードからカラーモードへの切り替え動作の無駄を削減することが可能となる。

１００画像形成装置
２０１感光ドラムＹ～Ｋ
２１１一次転写ローラＹ～Ｋ
２１７中間転写ベルト
３０１ＣＰＵ

Claims

第一色のトナー画像を第一感光体に形成する第一画像形成部と、
前記第一色とは異なる第二色のトナー画像を第二感光体に形成する第二画像形成部と、
前記第一感光体及び前記第二感光体にそれぞれ形成されたトナー画像が転写され、シートへの転写位置へトナー画像を搬送する中間転写体と、
前記中間転写体によるトナー画像の搬送方向において前記第二感光体の下流側に配置された前記第一感光体に前記中間転写体が当接しており、前記第二感光体と前記中間転写体とが離間している第一モードと、前記第一感光体と前記第二感光体とに前記中間転写体が当接している第二モードとを切り替える当接離間機構と、
前記第二画像形成部を使用せず前記第一画像形成部を使用したモノクロ画像である第一画像と、前記モノクロ画像である第二画像と、前記第一画像形成部と前記第二画像形成部とを使用したカラー画像である第三画像とを順番にシートに形成する場合において、前記搬送方向における前記第一画像の長さが所定の長さより短ければ、前記第一モードで前記第一画像の前記中間転写体への転写が終了した後で前記第一画像形成部による前記第二画像の形成開始前に前記第一モードから前記第二モードに切り替えるよう前記当接離間機構を制御する制御手段と、
を有し、
前記所定の長さは、前記第一画像形成部により前記中間転写体にトナー画像が転写される位置から前記トナー画像がシートに転写される位置までの第一距離と、前記当接離間機構による前記第一モードから前記第二モードへの切り替えるのに要する時間で前記中間転写体が移動する第二距離とに基づいて決まる長さであり、
前記制御手段は、更に、
前記搬送方向における前記第一画像の長さが前記所定の長さより長く、且つ、前記搬送方向における前記第二画像の長さに前記第一距離を加算した距離が前記第二距離よりも短い場合、前記第一画像の前記シートへの転写が終了後で、且つ前記第二画像の形成の終了後に、前記第一モードから前記第二モードへ切り替え、
前記搬送方向における前記第一画像の長さが前記所定の長さより長く、且つ、前記搬送方向における前記第二画像の長さに前記第一距離を加算した距離が前記第二距離よりも長い場合、前記第一モードから前記第二モードへ切り替えた後に前記第二画像の形成を開始させる、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記搬送方向における前記第一画像の長さが所定の長さより短ければ、前記第二画像の形成に並行して前記第二画像形成部よる前記第三画像の形成を実行させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第二画像形成部は、前記第二モードでカラー画像を形成するときに１色目に形成される色のトナー画像を形成することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記搬送方向における前記第一画像の長さが前記所定の長さより長く、且つ、前記搬送方向における前記第二画像の長さに前記第一距離を加算した距離が前記第二距離よりも長い場合、前記制御手段は、前前記第一画像形成部による前記第二画像の形成に並行して、前記第二画像形成部による前記第三画像の形成を行わせることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記所定の長さは、前記第一距離から前記第二距離を減算した長さであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記搬送方向における前記第一画像の長さが前記所定の長さより長く、且つ、前記搬送方向における前記第二画像の長さに前記第一距離を加算した距離が前記第二距離よりも長い場合、前記第一画像形成部により形成される前記第二画像と前記第三画像との間の距離に前記搬送方向における前記第二画像の長さを加算した第三距離が、前記第二感光体と前記中間転写体との当接位置から前記第一感光体と前記中間転写体との当接位置までの第四距離よりも長ければ、前記第三距離から前記第四距離を減算した距離に応じた時間だけ前記第三画像の形成を前記第二画像の形成よりも遅らせることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。