JP4232324B2 - 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、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば特開平7−28294号公報などにおいて、それぞれ異なる色のトナーを収容した複数の作像ユニットを中間転写ベルトに沿って並べて配置した、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置が知られている。
【0003】
この種の画像形成装置では、各作像ユニットによりそれぞれ異なる色の画像が中間転写ベルト上に重ねて形成され、この重なった画像が用紙に転写される。そして、用紙は定着ユニットを通過する際に画像が用紙に加熱定着された後、排紙トレイ上に排出されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置では、各作像ユニットにより中間転写ベルト上に形成された画像に対して、その画像が転写されるべき用紙の供給がスリップ等の原因で遅れるために、前記画像の転写に用紙が間に合わないことが起こり得る。このような場合、装置を強制停止させ、給紙途中の用紙をユーザが手で除去するとともに、中間転写ベルト上に既に形成されている画像についてはクリーナで掻き取って除去する方法が採られていた。
【0005】
しかしながら、この方法では、装置の停止により生産性が大きく低下するとともに、掻き取った画像を構成していたトナーがすべて廃トナーになってトナーの無駄が多くなり、給紙途中の用紙もまた再利用されなければ無駄になる。
【0006】
そこで、本発明は、中間転写ベルト上の画像に対して用紙の給紙が遅れた場合でも、装置を停止させることなく画像形成動作を継続できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、
回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に沿って配置され、この中間転写体上に異なる色の画像をそれぞれ形成する第1の作像手段および第2の作像手段と、
前記中間転写体上に形成された画像を用紙に転写する転写手段と、
この転写手段により画像が転写される領域に前記用紙を給紙する給紙手段と、
この給紙手段の近傍において前記用紙を検出する用紙検出手段と、
前記第2の作像手段のみでモノクロ画像を形成する場合には前記用紙検出手段の検出結果に応じて前記第2の作像手段の画像形成動作を開始するように制御する制御手段と、
を備えたものである。
【0008】
本発明の画像形成装置では、前記転写手段に対して前記第2の作像手段および前記給紙手段は、前記給紙手段による前記転写領域に向けての用紙の給紙を開始した後に前記第2の作像手段でのモノクロ画像形成動作を開始しても、前記転写領域へのモノクロ画像および用紙のそれぞれの到達時期が合うような位置関係にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【0009】
また、本発明の画像形成装置は、前記中間転写体上での画像位置を検出する画像位置検出手段をさらに備えており、前記制御手段が、前記第1および第2の作像手段でカラー画像を形成する場合には前記画像位置検出手段で検出した画像位置に応じて前記給紙手段を制御し、カラー画像形成時において前記中間転写体上のカラー画像に対して用紙の給紙が遅れた場合に、前記中間転写体を少なくとも約1周分だけ空回転させた後に前記カラー画像と同期をとって用紙を前記転写領域に給紙するように前記給紙手段を制御する。
【0011】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置では、第2の作像手段のみでモノクロ画像を形成する場合には用紙検出手段の検出結果に応じて第2の作像手段の画像形成動作を開始するように制御するため、スリップ等が原因で用紙が給紙手段に到達するのが遅れた場合でも、給紙手段近傍に配置された用紙検出手段で用紙を検出した後に第2の作像手段によるモノクロ画像形成動作を開始すれば、中間転写体により転写領域に搬送されるモノクロ画像に同期して給紙手段により用紙を転写領域に給紙することができる。これにより、給紙手段への用紙の供給が遅れた場合でも装置を強制停止させることなく画像形成動作を継続することができるので、生産性の低下を防止できるとともに画像形成材料や用紙の無駄を省くことができる。
【0012】
また、前記第1および第2の作像手段でカラー画像を形成する場合には前記画像位置検出手段で検出した画像位置に応じて前記給紙手段を制御するようにした本発明の画像形成装置では、スリップ等が原因で用紙が給紙手段に到達するのが遅れたためにそのままでは転写領域でのカラー画像の転写に用紙の給紙が間に合わない場合に、例えばカラー画像が形成された中間転写体を少なくとも約1周分だけ空回転させた後にカラー画像と同期をとって用紙を転写領域に給紙するように給紙手段を制御すれば、転写領域においてカラー画像の転写に用紙の給紙が間に合わないという事態を回避できる。これにより、給紙手段への用紙の供給が遅れた場合でも装置を強制停止させることなく画像形成動作を継続することができるので、生産性の低下を防止できるとともに画像形成材料や用紙の無駄を省くことができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態であるタンデム型デジタルカラープリンタ(以下、単に「プリンタ」という)10の全体構成図である。
【0014】
プリンタ10は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト(中間転写体)12を備えている。中間転写ベルト12は、3つのローラ14,16,18の外周部に支持されて矢印A方向に回転駆動されるようになっている。
【0015】
中間転写ベルト12の下部水平部の下には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色にそれぞれ対応する4つの作像ユニット20Y,20M,20C,20Kが中間転写ベルト12に沿って並んで配置されている。作像ユニット20Y,20Mまたは20Cが第1の作像手段に相当し、作像ユニット20Kが第2の作像手段に相当する。
【0016】
各作像ユニット20Y,20M,20C,20Kは、感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kをそれぞれ有している。各感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kの周囲には、その回転方向に沿って順に、感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kの表面を均一帯電させる帯電器24Y,24M,24C,24Kと、均一帯電した感光体ドラム表面に各色画像データに応じて露光することにより静電潜像を形成するプリントヘッド部26Y,26M,26C,26Kと、感光体ドラム表面に形成された静電潜像を各色トナーで現像してトナー画像とする現像器28Y,28M,28C,28Kと、中間転写ベルト12を挟んで各感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kと対向し、感光体ドラム表面に形成されたトナー画像を静電的に引き付けて中間転写ベルト12上に一次転写する一次転写ローラ30Y,30M,30C,30Kと、一次転写後に感光体ドラム表面に残留するトナーを回収してクリーニングするクリーナ32Y,32M,32C,32Kとがそれぞれ配置されている。プリントヘッド部26Y,26M,26C,26Kは、感光体ドラムの軸方向と平行な主走査方向に並べられた多数のLEDから構成されている。
【0017】
中間転写ベルト12のローラ18で支持された部分には、二次転写ローラ(転写手段)34が圧接されている。二次転写ローラ34と中間転写ベルトとのニップ部が、転写領域36になっている。二次転写ローラ34は、図示しない退避機構により中間転写ベルト12と非接触となる位置へ退避可能になっている。二次転写ローラ34には、高圧の転写電圧が印加されている。この転写電圧により中間転写ベルト12上に形成されたトナー画像は、後述するように転写領域36に搬送されてきた用紙に静電的に引き付けられて二次転写されるようになっている。
【0018】
中間転写ベルト12のローラ16で支持された部分には、クリーナ38が圧接されている。このクリーナ38は、二次転写後に中間転写ベルト12上に残留するトナーを掻きとって廃トナーボックス40内に回収するためのものである。クリーナ38もまた、二次転写ローラ34と同様に、図示しない退避機構により中間転写ベルト12と非接触となる位置へ退避可能になっている。
【0019】
プリンタ10に下部には、給紙カセット42が着脱可能に配置されている。給紙カセット42内に積載収容された用紙Sは、給紙ローラ44の回転によって最上部のものから1枚ずつ搬送路46に送り出されることになる。
【0020】
搬送路46は、給紙カセット42から、タイミングローラ対(給紙手段)48のニップ部、二次転写領域36、および定着ユニット50を通って排紙トレイ11まで延びている。タイミングローラ対48は、給紙カセット42から送られてきた用紙Sを、中間転写ベルト12上の画像と同期をとって転写領域36に給紙するためのものである。
【0021】
プリンタ10では、二次転写ローラ34に対してブラック用作像ユニット20Kおよびタイミングローラ対48は、タイミングローラ対48による転写領域36に向けての用紙Sの給紙を開始した後に作像ユニット20Kでのモノクロ画像形成動作を開始しても、転写領域36へのモノクロ画像および用紙Sのそれぞれの到達時期が合うような位置関係にそれぞれ配置されている。具体的には、図2に示すように、プリントヘッド部26Kによる感光体ドラム22K上の露光位置23から転写領域36までの感光体ドラム22Kの外周および中間転写ベルト12に沿った距離eが、タイミングローラ対48のニップ部から転写領域36までの搬送路46に沿った距離bよりも短くなるような位置関係に作像ユニット20Kおよびタイミングローラ対48が配置されている。
【0022】
なお、図示していないが、第1色目となる作像ユニット20Yのプリントヘッド部26Yによる感光体ドラム22Y上の露光位置から転写領域36までの感光体ドラム22Yの外周および中間転写ベルト12に沿った距離fは、前記距離bよりも長く設定されている。もし仮に、前記距離fもまた前記距離bより短ければ、タイミングローラ対48による給紙を開始した後に作像ユニット20Yでの画像形成動作を開始すればよいのであるが、このような距離の関係にするには前記距離bをかなり大きく設定する、すなわち、タイミングローラ対48を二次転写ローラ34からかなり離れた位置に配置する必要があるが、このような配置ではプリンタが大型化することになる。したがって、本実施形態のように前記距離fと前記距離bの関係がf>bとなるように二次転写ローラ34に対して作像ユニット20Yおよびタイミングローラ対48を配置することで、プリンタの小型化を図れるという効果がある。
【0023】
図1を再び参照すると、タイミングローラ対48に近傍には、タイミングセンサ(用紙検出手段)52が配置されている。タイミングセンサ52は、給紙カセット42から搬送路46へ送り出された用紙Sの先端がタイミングローラ対48のニップ部に来たことを検出するためのものである。給紙センサ52により用紙Sの先端が検出されると、タイミングローラ対48はその回転を一旦停止し、その後、中間転写ベルト12上のトナー画像と同期をとって用紙Sを転写領域36に給紙するようになっている。
【0024】
また、タイミングローラ対48の一方のローラ48aに対向して紙厚センサ54が配置されている。紙厚センサ54は、タイミングローラ対48に用紙先端がニップされたときの前記ローラ48aの移動量を検知するもので、これにより用紙が普通紙であるか、厚みのある厚紙またはOHPシートであるかを判別できるようになっている。
【0025】
定着ユニット50は、一対のローラ56,58に支持されて矢印B方向に回転駆動される定着ベルト60と、この定着ベルト60を介してローラ56に圧接されて矢印方向に従動回転する定着ローラ62を備えており、トナー画像が二次転写された用紙が通過する定着ベルト60と定着ローラ62とのニップ部が定着領域64となっている。定着ベルト60は、図示しないヒータにより所定温度に加熱されている。
【0026】
プリンタはまた、図3に示すような制御部(制御手段)70を備えている。制御部70は、その内部に露光・給紙タイマ72、給紙・露光タイマ74および給紙スリップウォッチタイマ76を有している。露光・給紙タイマ72は、作像ユニット20Yでの露光開始から給紙ローラ44による給紙開始までの時間をカウントするタイマである。給紙・露光タイマ74は、タイミングローラ対48をオンしてから作像ユニット20Kでの露光開始までの時間をカウントするタイマである。給紙スリップウォッチタイマ76は、給紙カセット42から用紙Sがスリップすることなく送り出されたときの給紙ローラ44の駆動開始からタイミングセンサ52で用紙先端を検出するまでの時間にスリップ許容時間を加えた時間をカウントするタイマである。
【0027】
制御部70には、タイミングセンサ52、紙厚センサ54などから信号が入力されるようになっている。また、制御部70からは、給紙ローラ駆動モータ、LEDドライブ回路、タイミングローラ対駆動用モータ、二次転写ローラ退避機構、クリーナ退避機構などに信号が出力されるようになっている。さらに、制御部70は、LEDドライブ回路への信号出力すなわちプリントヘッド部26Y−26Kの発光駆動からの経過時間に基づき、一定のシステム速度で移動する中間転写ベルト12上でのトナー画像位置を逐次検出する機能も有している。
【0028】
次に、以上の構成からなるプリンタ10の動作について説明する。
外部装置(例えばパソコン)からプリンタ10の画像信号処理部(図示せず)に画像信号が入力されると、画像信号処理部ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、この信号をプリントヘッド用LEDドライブ回路に伝達する。このドライブ回路は、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像ユニット20Y,20M,20C,20Kのプリントヘッド部26Y,26M,26C,26Kを発光させて露光を行う。この露光は、プリントヘッド部26Y,26M,26C,26Kの順にそれぞれ時間差をもって行われる。これにより、各感光体ドラム22Y,22M,22C,22Kの表面に各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。
【0029】
各感光体ドラム22Y,22M,22C,22K上に形成された静電潜像は、各現像器28Y,28M,28C,28Kによりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。そして、各色のトナー画像は、各一次転写ローラ30Y,30M,30C,30Kの作用により、矢印A方向に移動する中間転写ベルト12上に順次重ね合わせて一次転写される。
【0030】
このようにして中間転写ベルト12上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト12の移動にしたがって転写領域36に達する。この転写領域36において、重ね合わされた各色トナー画像は、二次転写ローラ34の作用により、給紙カセット42から搬送路46に送り出されてタイミングローラ対48により給紙された用紙Sに一括して二次転写される。なお、二次転写後に中間転写ベルト12上に残留するトナーは、クリーナ38により回収される。
【0031】
トナー画像が二次転写された用紙Sは、搬送路46を通って定着ユニット50に送られ、そこで定着領域64を通過することによりトナー画像が用紙Sに加熱定着される。そして、用紙Sは排紙トレイ11に排出される。
【0032】
カラー画像形成動作はこのようにして行われるが、モノクロ画像の場合には入力されたモノクロ画像データに基づき作像ユニット20Kだけが動作して中間転写ベルト12上にブラックトナー画像が形成される。その後は同様に、ブラックトナー画像は転写領域36で用紙Sに二次転写され、定着ユニット50で加熱定着されて、用紙Sが排紙トレイ11に排出される。
【0033】
次に、制御部70における処理を図4のフローチャートにしたがって説明する。制御部70は、プリンタ10に入力された画像データに基づき、プリント指示された画像がカラー画像であるかモノクロ画像であるかを判別する(ステップS1)。カラー画像である場合には、各作像ユニット20Y−20Kでの露光を順次開始し(ステップS2)、露光・給紙タイマ72をセットする(ステップS3)。そして、露光・給紙タイマ72がアップするのを待って(ステップS4)、給紙ローラ44による給紙を開始するとともに給紙スリップウォッチタイマ76をセットする(ステップS5)。
【0034】
次に、タイミングセンサ52がオンしたか(すなわち用紙先端を検出したか)を判別し(ステップS6)、まだオンしていなければ給紙スリップウォッチタイマ76がアップしたかを判別する(ステップS9)。給紙スリップウォッチタイマ76がアップしていなければ、タイミングセンサ52がオンしたかを再び判別する(ステップS6)。このようにステップS6,9の処理を繰り返すうちに給紙スリップウォッチタイマ76がアップする前にタイミングセンサ52がオンすると、用紙Sが遅れることなく許容時間内でタイミングローラ対48に到達したと判断される。そして、図2に示すように中間転写ベルト12上においてトナー画像Iの先端から余白部分に相当する距離dだけ離れた用紙先端対応位置13から転写領域36までの距離cがタイミングローラ対48のニップ部と転写領域36間の距離bに等しくなるのを待って(ステップS7)、タイミングローラ対48の駆動を開始する(ステップS8)。中間転写ベルト12の移動速度とタイミングローラ対48による給紙速度は共に同一システム速度であるため用紙Sは中間転写ベルト12上のトナー画像と同期して転写領域36に給紙され、トナー画像が中間転写ベルト12から用紙Sに二次転写される。
【0035】
これに対し、ステップS6,9の処理でタイミングセンサ52がオンする前に給紙スリップウォッチタイマ76がアップした場合、中間転写ベルト12上のトナー画像位置に対して、スリップ等が原因でタイミングローラ対48への用紙Sの到達が許容時間以上に遅れたと判断される。この場合には、二次転写ローラ34およびクリーナ38を中間転写ベルト12から退避させ、トナー画像の二次転写を行うことなく中間転写ベルト12を少なくとも約1周分だけ空回転させる(ステップS10)。そして、タイミングローラ対48に遅れて到達した用紙Sによりタイミングセンサ52がオンしたら(ステップS11)、中間転写ベルト12上のトナー画像と同期をとって(ステップS7)、タイミングローラ対48の駆動を開始する(ステップS8)。このときには、二次転写ローラ34とクリーナ38は元の位置に復帰している。これにより、中間転写ベルト12上のトナー画像は転写領域36において用紙Sの所定位置に二次転写される。
【0036】
一方、ステップS1でモノクロ画像であると判断されたとき、給紙ローラ44を駆動して給紙を開始する(ステップS12)。続いて、タイミングセンサ52がオン(すなわち用紙先端がタイミングローラ対48のニップ部に到達)するのを待って(ステップS13)、タイミングローラ対48の駆動して用紙Sの転写領域36へ向けての給紙を開始し(ステップS14)、給紙・露光タイマ74をセットする(ステップS15)。そして、給紙・露光タイマ74がアップするのを待って(ステップS16)、作像ユニット20Kでの露光すなわち画像形成動作を開始する(ステップS17)。これにより、作像ユニット20Kによって中間転写ベルト12上に形成されたブラック画像は、転写領域36において用紙Sの所定位置に二次転写される。
【0037】
以上に説明したように本実施形態のプリンタ10では、モノクロ画像を形成する場合にはタイミングセンサ52で用紙Sを検出してから作像ユニット20Kでの画像形成動作を開始するため、スリップ等の原因で用紙Sがタイミングローラ対48に到達するのが遅れたとしても、転写領域36においてモノクロ画像の二次転写に用紙Sが間に合わないという事態が発生することはない。これにより、タイミングローラ対48への用紙Sの供給が遅れた場合でもプリンタを強制停止させることなく画像形成動作を継続することができるので、生産性の低下を防止できるとともにトナーや用紙の無駄を省くことができる。この効果は、カラープリンタにおいても文章などのモノクロ画像プリントがカラー画像プリントよりも圧倒的に多いのが一般的であることを考えれば非常に大きい。
【0038】
また、カラー画像を形成する場合において、スリップ等が原因で用紙Sがタイミングローラ対48に到達するのが遅れたためにそのままでは転写領域36でのカラー画像の転写に用紙Sの給紙が間に合わない場合には、二次転写ローラ34およびクリーナ38を退避させた状態で中間転写ベルト12を空回転させた後、カラー画像を用紙Sの所定位置に転写するので、プリンタを強制停止させることなく画像形成動作を継続することができる。したがって、プリンタの生産性の著しい低下を防止できるとともにトナーや用紙の無駄を省くことができる。
【0039】
なお、本実施形態では中間転写体をベルトとしたが、例えばドラムなどの他の形状のものであってもよい。
【0040】
ところで、上記では中間転写方式のタンデム型プリンタについて説明したが、次に直接転写方式のタンデム型プリンタについて説明する。
直接転写方式のタンデム型プリンタは、上記中間転写ベルト12と同様の形態からなる用紙搬送ベルトを備えている。また、タイミングローラ対48は、第1色目となるイエロー用作像ユニット20Yの側方に設けられている。タイミングローラ対48により給紙された用紙Sは用紙搬送ベルトに吸着した状態で各作像ユニット20Y−20Kの対向位置を搬送され、その搬送の間に各作像ユニット20Y−20Kにより形成された各色トナー画像が用紙Sに直接転写される。
【0041】
このような直接転写方式のプリンタにおいて、イエロー用作像ユニット20Yの感光体ドラム22Y上での露光位置と転写位置間の距離がタイミングローラ対48からイエロー画像転写位置までの距離よりも大きい場合、カラー画像を形成するときには、第1色目であるイエロー画像の形成動作すなわち作像ユニット20Yのプリントヘッド部26Yによる露光を開始してから所定時間経過後に、タイミングローラ対48による給紙を開始するように制御部で制御する。
【0042】
一方、モノクロ画像を形成するときには、用紙搬送ベルトにより搬送される用紙Sが所定位置に来たときに、ブラック用作像ユニット20Kによる画像形成動作すなわちプリントヘッド部26Kによる露光を開始するように制御部で
制御する。このようにモノクロ画像形成時には、用紙Sの位置を基準として作像ユニット20Kでの画像形成動作を開始できるので、スリップ等の原因でタイミングローラ対48への用紙Sの到達が遅れたとしても、画像形成動作を停止することなく継続できる。
【0043】
なお、上記ではプリンタを例にとって説明したが、本発明は複写機、ファクシミリ、これらとプリンタの複合機などの他の画像形成装置にも適用できる。
【0044】
また、本発明は、上述したような電子写真方式の画像形成装置に限らず、例えばインクジェット方式のような他の方式の画像形成装置にも適用可能である。インクジェット方式の中間転写型画像形成装置では、上記各作像ユニット20Y−20Kによる画像の一次転写位置が各色インクジェットヘッドによる画像書き込み位置に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 プリンタの全体構成図。
【図2】 転写領域に対するブラック用作像ユニットおよびタイミングローラ対の位置関係を示す図。
【図3】 制御部のブロック図。
【図4】 制御部での処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
10…プリンタ、12…中間転写ベルト(中間転写体)、20Y,20M,20C…作像ユニット(第1の作像手段)、20K…作像ユニット(第2の作像手段)、34…二次転写ローラ(転写手段)、48…タイミングローラ対(給紙手段)、52…タイミングセンサ(用紙検出手段)、70…制御部(制御手段、画像位置検出手段)。
Claims (2)
- 回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に沿って配置され、この中間転写体上に異なる色の画像をそれぞれ形成する第1の作像手段および第2の作像手段と、
前記中間転写体上に形成された画像を用紙に転写する転写手段と、
この転写手段により画像が転写される領域に前記用紙を給紙する給紙手段と、
この給紙手段の近傍において前記用紙を検出する用紙検出手段と、
前記中間転写体上での画像位置を検出する画像位置検出手段と、
前記第2の作像手段のみでモノクロ画像を形成する場合には前記用紙検出手段の検出結果に応じて前記第2の作像手段の画像形成動作を開始するように制御し、前記第1および第2の作像手段でカラー画像を形成する場合には前記画像位置検出手段で検出した画像位置に応じて前記給紙手段を制御し、カラー画像形成時において前記中間転写体上のカラー画像に対して用紙の給紙が遅れた場合に、前記中間転写体を少なくとも約1周分だけ空回転させた後に前記カラー画像と同期をとって用紙を前記転写領域に給紙するように前記給紙手段を制御する制御手段と、を備えた画像形成装置。 - 前記転写手段に対して前記第2の作像手段および前記給紙手段は、前記給紙手段による前記転写領域に向けての用紙の給紙を開始した後に前記第2の作像手段でのモノクロ画像形成動作を開始しても、前記転写領域へのモノクロ画像および用紙のそれぞれの到達時期が合うような位置関係にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
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