JP2008039990A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 先端レジパッチを形成しても感光体の寿命低下を防止する。
【解決手段】 複数の感光体のうち、画像形成に使用される感光体を用いて先端レジパッチを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ等のカラー画像形成装置に関する。

複写機など電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に静電潜像を形成し、トナーにより可視化した画像を記録紙に転写、定着することで、記録紙上に画像の形成を行っている。また、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）など複数の色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラー画像形成装置においては、各色毎に感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに順次転写し、中間転写ベルト上で複数の色を重ね合わせた後、記録紙に転写、定着を行うものがある。

このように、中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置において、中間転写ベルト上のトナー像を記録紙に転写する際、トナー像と記録紙の位置ずれがあった場合、記録紙の端部に均一な余白を設けようとしても、中間転写ベルトの搬送方向、すなわち、副走査方向に画像がずれた状態で記録紙に転写されてしまう。

記録紙に対する画像のずれを防止する為、記録紙に転写するトナー像より先行した位置にトナー像の基準となる基準マークを設けて、中間転写ベルト上のトナー像を記録紙に転写する前に基準マークの読み取りを行うと共に記録紙の位置を検出して、転写位置にてトナー像が記録紙に所望のタイミングで転写されるように制御する方法（例えば、特許文献１参照）がある。
特開平１１−１９４５６１号公報

中間転写ベルト上のトナー像と記録紙の位置を合わせるための基準マークを形成するには、色毎に設けられたいづれかの感光体を使用して基準マークとなるトナー像を中間転写ベルトに転写する必要がある。

例えば、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のトナーを備えるカラー画像形成装置においては、白黒画像形成装置と同様にＫのみを用いて画像形成を行う黒単色モード、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色全てを用いるフルカラーモード、また、Ｙ，Ｍ，Ｃのいづれかのみを用いるカラー単色モードなどの画像形成モードがある。また、記録紙に転写する原稿画像によっては、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの内、２色または３色のみ用いて画像形成を行う場合もある。

このように、常に全ての色を用いて記録紙に転写するトナー像が形成されるとは限らないため、常に特定の色で基準マークを形成すると、その色は記録紙に転写するトナー像では使用されないが、基準マークを形成する為だけに使用される事となる。

感光体に静電潜像を形成するために帯電させ、感光体上のトナー像を中間転写ベルトに転写するために転写電圧を印加することで、感光体の寿命が縮まることは周知であり、基準マークを形成するためだけに感光体に帯電や転写電圧を印加することをせず、基準マークを形成して感光体の寿命が短縮するのを防止したカラー画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は上記問題に鑑みたものであり、上記目的を達成する為に、本発明では、それぞれ色が異なる複数の画像形成手段、各画像形成手段のトナー像を重ね合わせて転写した後、記録媒体に転写する中間転写ベルト、中間転写ベルト上にレジスト補正マークを記録媒体に転写する画像より先行した所定のタイミングで形成するパターン形成手段、レジスト補正マークを読み取る読み取り手段、読み取り手段の結果に応じて、中間転写ベルト上の画像と記録媒体を所定位置に合わせる制御手段を備えたカラー画像形成装置において、記録媒体に転写される画像に使用される画像形成手段で、レジスト補正マークを形成する。

更に、記録媒体に転写される画像に使用されない画像形成手段に対して、像担持体への帯電および中間転写ベルトへトナー像を転写するための転写電圧を印加しない。

また、複数の画像形成手段のうち、一つが黒色の画像形成手段であり、黒の画像形成手段のみを用いて記録媒体に転写する画像を生成する黒単色モードと、複数の画像形成手段を用いて記録媒体に転写する画像を生成するカラーモードを備え、黒単色モードの場合、黒の画像形成手段でレジスト補正マークを形成し、カラーモードの場合、複数の画像形成手段のうち黒以外の画像形成手段でレジスト補正マークを形成する。

更に、黒単色モードの場合、黒以外の画像形成手段に対して中間転写ベルトへトナー像を転写するための転写電圧を印加しない。

以上説明したように、本発明では、画像形成モードに応じてレジスト補正マークの色を切り換えることにより、記録紙に転写される画像に用いられる画像形成手段でレジスト補正マークを形成し、レジスト補正マークのみに画像形成手段を用いられることを防止し、画像形成手段の長寿命化を図ることが出来る。

本発明に従って構成されたカラープリンタを一例に挙げて説明する。図1に一例のカラープリンタの断面図を示す。

1は画像形成装置であり、大別して、画像形成部（4つのステーションa、b、c、dが並設されており、その構成は同一である。）、給紙部、中間転写部、搬送部、定着ユニット、操作部、及び制御ユニット（不図示）から構成される。

次に、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部は次に述べるような構成になっている。像担持体としての感光ドラム11a、11b、11c、11dがその中心で軸支され、矢印方向に不図示のステッピングモータによって回転駆動される。感光ドラム11a〜11dの外周面に対向してその回転方向にローラ帯電器12a、12b、12c、12d、スキャナー13a、13b、13c、13d、現像装置14a、14b、14c、14dが配置されている。ローラ帯電器12a〜12dにおいて感光ドラム11a〜11dの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いでスキャナー13a〜13dにより、記録画像信号に応じて変調した、例えばレーザービームなどの光線を感光ドラム11a〜11d上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。さらに、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローといった4色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した現像装置14a〜14dによって上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像を中間転写ベルト30に転写する。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。

次に、給紙部は、記録材Pを収納する部分と、収納された記録材Pを給紙する部分と、記録材Pを搬送するためのローラ、記録材Pの通過を検知するためのセンサ、記録材Pの有無を検知するためのセンサ、記録材Pを搬送路に沿って搬送させるためのガイド(不図示)から構成される。21a、21b、21c、21dはカセット、27は手差しトレイであり、記録材Pを収納する。22a、22b、22c、22dは、カセット21a〜21dから記録材Pを一枚ずつ送り出すための給紙ローラである。給紙ローラ22a、22b、22c、22dによって確実に一枚だけ分離された記録材Pは、さらに引き抜きローラ24a〜24d、レジ前ローラ26によって搬送され、レジストローラ25まで搬送される。一方、手差しトレイ27に収納された記録材Pは、BCローラ29によって一枚分離され、レジ前ローラ26によってレジストローラ25まで搬送される。

中間転写ユニットについて詳細に説明する。30は中間転写ベルトであり、32は中間転写ベルト30に駆動を伝達する駆動ローラであり、ばね（不図示）の付勢によって中間転写ベルト30に適度な張力を与えるテンションローラ33、中間転写ベルトを挟んで二次転写領域を形成する従動ローラ34によって支持されている。駆動ローラ32は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴムをコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ32は感光ドラム11a〜11dを回転させるステッピングモータからの回転力の伝達によって回転する。各感光ドラム11a〜11dと中間転写ベルト30が対向する位置の、中間転写ベルト30の裏には、トナー像を中間転写ベルト30に転写するための高圧が印加されている一次転写ローラ35a〜35dが配置されている。従動ローラ34に対向して二次転写ローラ36が配置され、中間転写ベルト30とのニップによって二次転写領域を形成する。二次転写ローラ36は中間転写ベルト30に対して適度な圧力で加圧されている。また、中間転写ベルト30上の二次転写領域の下流側には画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置50が配され、前記クリーニング装置50は、クリーナーブレード51および廃トナーを収納する廃トナーボックス52から成る。

定着ユニット40は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ41aとそのローラに加圧される41b、上記ローラ対から排出されてきた記録材Pを搬送する内排紙ローラ44から成る。

一方、レジストローラまで搬送された記録材Pは、レジストローラよりも上流のローラの回転駆動を止めて一旦停止させ、画像形成部の画像形成タイミングに略合わせてレジストローラ25を含む上流のローラの回転駆動が再開される。記録材Ｐは二次転写領域へ送り出され、レジストローラ25から二次転写領域までの間に、後述する記録材Ｐの端部と中間転写ベルト30上のトナー像の端部との位置合わせが行われる。二次転写領域において画像が転写され、定着ユニット40において画像が定着された記録材Pは、内排紙ローラ44を通過した後、切り替えフラッパー73によって、搬送先が切り替えられる。切り替えフラッパー73がフェイスアップ排紙側にある場合は、記録材Pは外排紙ローラ45によってフェイスアップ排紙トレイ2に排出される。一方、切り替えフラッパー73がフェイスダウン排紙側にある場合は、記録材Pは反転ローラ72a、72b、72cの方向へ搬送され、フェイスダウン排紙トレイ3へ排出される。なお、記録材Pの搬送路には、記録材Pの通過を検知するために複数のセンサが配置されており、給紙リトライセンサ64a、64b、64c、64d、レジストセンサ67、内排紙センサ68、フェイスダウン排紙センサ69、両面プレレジセンサ70、両面再給紙センサ71、等がある。また、記録材Pを収納するカセット21a〜21dには、記録材Pの有無を検知するカセット紙有無検知センサ63a、63b、63c、63dが配置され、手差しトレイ27には手差しトレイ27上の記録材Pの有無を検知する手差しトレイ紙有無検知センサ74が配置されている。

制御ユニットは、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板（不図示）や、モータドライブ基板（不図示）などから成る。

操作部（不図示）は、画像形成装置1の上面に配置されており、記録材Pの収納された給紙部（給紙カセット21a〜21d、手差しトレイ27）の選択、排紙トレイ（フェイスアップトレイ2、フェイスダウントレイ3）の選択等が可能である。

次に装置の動作に即して説明を加える。一例として、カセット21aから記録材Pを搬送する場合を説明する。

画像形成動作開始信号が発せられてから所定時間経過後、まず給紙ローラ22aによってカセット21aから記録材Pが一枚ずつ送り出される。そして記録材Ｐが引き抜きローラ24a、レジ前ローラ26を経由して、レジストローラ25まで搬送される。その時レジストローラ25は停止されており、紙先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラは回転を始める。この回転時期は、記録材Pと画像形成部より中間転写ベルト上に一次転写されたトナー画像とが二次転写領域においてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。

一方、画像形成部では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより中間転写ベルト30の回転方向において一番上流にある感光ドラム11d上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された転写ローラ35dによって一次転写領域において中間転写ベルト30に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写領域まで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上に画像先端を合わせて次のトナー像が転写される事になる。以下も同様の工程が繰り返され、4色のトナー像が中間転写ベルト30上において一次転写される。

その後記録材Pが二次転写領域に進入、中間転写ベルト30に接触すると、記録材Pの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ36に、高電圧が印加される。そして前述したプロセスにより中間転写ベルト上に形成された4色のトナー画像が記録材Pの表面に転写される。その後記録材Pは定着ローラニップ部まで案内される。そしてローラ対41a、41bの熱及びニップの圧力によってトナー画像が紙表面に定着される。その後、切り替えフラッパーの切り替え方向に応じて、フェイスアップ排紙トレイ2またはフェイスダウントレイ3に排出される。

レジストローラ25から二次転写領域までの間に行われる中間転写ベルト30上のトナー像と記録紙Pの位置合わせについて図２〜図４を用いて説明する。

中間転写ベルト30上には、4色が重ね合わされたトナー像Gより所定距離Lだけ先行した位置に、先端レジパターンRが形成されている。また、中間転写ベルト30の駆動ローラ32と二次転写領域までの間には、先端レジパターンRを検出するための先端レジパターン検知センサ100が設けられている。更に、記録紙Pの搬送路には、レジストローラ25と二次転写領域の間にレジストローラ25で搬送される記録紙Pの先端を検出する記録紙先端検知センサ101が設けられている。

中間転写ベルト30は所定の速度Vpで等速駆動されおり、先端レジパターン検知センサ100が先端レジパターンRを検出した時点で、二次転写領域から先端レジパターン検知センサ100までの距離をL2とすると、二次転写領域からトナー像Gまでの距離が（L2+L）であり、トナー像Gが二次転写領域に達するまでの時間T2は（L2+L）／Vpあることが分かる。その後、記録紙先端検知センサ101により、レジストローラ25により搬送されてきた記録紙Pの先端が検出されると、記録紙Pが二次転写領域に達するまでの距離は、二次転写領域から記録紙先端検知センサ101までの距離L1となる。先端レジパターン検知センサ100による先端レジパターンR検出から記録紙先端検知センサ101による記録紙P検出までの遅延時間をT1とすると、図４に示すように、中間転写ベルト30は所定の速度Vpで駆動されており、記録紙Pの搬送速度は（T2-T1）の時間で二次転写領域に達するように制御される。

記録紙Pは、レジストローラ25で一旦停止した状態から再度搬送が開始された時点では、中間転写ベルト30の駆動速度Vpより速い速度Vsで搬送されており、（T2-T1）の時間が確定した時点で、その時間で二次転写領域から記録紙先端検知センサ101までの距離L1となるように、Vsから中間転写ベルト30と等速なVpに減速するタイミングを算出する。

またこの時、先端レジパターン検知センサ100による先端レジパターンR検出から記録紙先端検知センサ101による記録紙P検出までの遅延時間T1が発生するように、レジストローラ25の再起動タイミングを制御している。

先端レジパターンRのトナー像形成について図5を用いて説明する。図５ではブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色全てを使用するフルカラー画像形成モード時に、マゼンタで先端レジパターンRを形成する場合を示している。

ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色毎に書き込み基準信号が発生し、書き込み基準信号から所定タイミング後に、記録紙Pに転写する画像に応じた静電潜像が上述したようにスキャナー13a〜13dにより感光ドラム11a〜11d上に形成され、トナー像となる。先端レジパターンRを形成するマゼンタにおいては、書き込み基準信号から所定タイミング後に、記録紙Pに転写する画像の静電潜像が同様に形成されると共に、記録紙Pに転写する画像の静電潜像より図２に示した距離L分だけ先行して、先端レジパターンRを形成するための静電潜像が感光ドラム11c上に形成される。

他のブラック、シアン、イエローで先端レジパターンRを形成する場合も同様である。

画像形成装置１には、ブラックのみを用いる黒単色画像形成モードとシアン、マゼンタ、イエローのいずれかのみを用いるカラー単色画像形成モードとシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色全てを用いるフルカラー画像形成モードを備えている。

黒単色画像形成モードの場合、シアン、マゼンタ、イエローを使用しないので、先端レジパターンRは、記録紙Pに転写されるブラックのトナー像で形成される。この時、使用されないシアン、マゼンタ、イエローの感光ドラム11b〜11dは、中間転写ベルト30と接した状態であり、中間転写ベルト30を駆動する際の負荷にならないように中間転写ベルトと等速で回転駆動されている。しかし、感光ドラム11b〜11d上に静電潜像を形成せず、中間転写ベルト30への転写は行わないので、帯電器12b〜12bおよび一次転写ローラ35b〜35dに対して帯電および転写電圧は印加しないように遮断されている。

カラー単色画像形成モードの場合も同様に、先端レジパターンRは使用される色でトナー像が形成され、使用されない他の３色の感光ドラム11は中間転写ベルト30と等速で回転駆動をされるが、帯電器12および一次転写ローラ35への帯電および転写電圧は印加されていない状態となっている。

フルカラー画像形成モードの場合、先端レジパターンRに後続する記録紙Pに転写するトナー像に含まれる色の内、いずれかの色で先端レジパターンRを形成する。

単色画像形成モード、および、フルカラー画像形成モードの時、いずれの色で先端レジパターンRを形成するかの判別について図6のフローチャートを用いて説明する。

ステップS101で、画像形成モードが黒またはカラー単色画像形成モードか否かの判別を行い、単色画像形成モードであると判断した場合、ステップS102で上述したように記録紙Pに転写するトナー像と同じ色が先端レジパターンＲの色として選択される。ステップS101で単色画像形成モードでない、すなわちフルカラー画像形成モードと判別された場合、ステップS103で、いずれの色の使用回数が最も少ないかの判別を行い、ステップS104にて使用回数の最も少ない色が選択される。使用回数は、色毎に記録紙に対する静電潜像を感光ドラム11a〜11dに形成した時点で記録紙一枚毎にカウントし、記憶されている。ステップS103の判別の結果、最も使用回数の少ない色が複数色であった場合、ステップS105で使用回数の少ない複数色の内トナー残量の最も多い色が先端レジパターンRの色として選択される。

また、本実施系では、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色を用いたカラー画像形成装置を説明したが、上述した４色に限らず、それ以上の色種を用いたカラー画像形成装置でもよい。

画像形成装置の全体図。 先端レジパターンの概略図。 二次転写領域上流の構成を示す図。 二次転写領域上流での記録紙の制御を示す図。 画像の書き込みタイミングを示す図。 先端レジパターン色の判別処理を示すフローチャート。

符号の説明

１ カラー画像形成装置
11 感光ドラム
25 レジストローラ
30 中間転写ベルト
35 一次転写ローラ
36 二次転写ローラ
41 定着ローラ
100 先端レジパターン検知センサ
101 記録紙先端検知センサ
Ｐ 記録紙
Ｒ 先端レジパターン
Ｇ転写されるトナー像

Claims (7)

1. それぞれ色が異なる複数の像担持体を含む画像形成手段、
   各画像形成手段のトナー像を重ね合わせて転写した後、記録媒体に転写する中間転写ベルト、
   中間転写ベルト上にレジスト補正マークを記録媒体に転写する画像より先行した所定のタイミングで形成するパターン形成手段、
   レジスト補正マークを読み取る読み取り手段、
   読み取り手段の結果に応じて、中間転写ベルト上の画像と記録媒体を所定位置に合わせる制御手段
   を備えたカラー画像形成装置において、
   記録媒体に転写される画像に使用される画像形成手段で、レジスト補正マークを形成することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 請求項１のカラー画像形成装置において、
   記録媒体に転写される画像に使用されない画像形成手段に対して、像担持体への帯電、現像バイアス、および中間転写ベルトへトナー像を転写するための転写電圧を印加しない
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。
3. 請求項１のカラー画像形成装置において、
   複数の画像形成手段のうち、一つが黒色の画像形成手段であり、
   黒色の画像形成手段のみを用いて、記録媒体に転写する画像を生成する黒単色モードと、複数の画像形成手段を用いて記録媒体に転写する画像を生成するカラーモード
   を備え、
   黒単色モードの場合、黒の画像形成手段でレジスト補正マークを形成し、カラーモードの場合、複数の画像形成手段のうち黒以外の画像形成手段でレジスト補正マークを形成する
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。
4. 請求項３のカラー画像形成装置において、
   黒単色モードの場合、黒以外の画像形成手段に対して像担持体への帯電、現像バイアスおよび中間転写ベルトへトナー像を転写するための転写電圧を印加しない
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。
5. 請求項１のカラー画像形成装置において、
   一色の画像形成手段のみを用いて、記録媒体に転写する画像を生成する単色モードと、複数の画像形成手段を用いて記録媒体に転写する画像を生成するカラーモード
   を備え、
   単色モードの場合、記録媒体に転写する画像と同じ色の画像形成手段でレジスト補正マークを形成し、カラーモードの場合、記録媒体に転写する画像の複数色の画像形成手段のうち使用回数の最も少ない色の画像形成手段でレジスト補正マークを形成する
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。
6. 請求項５のカラー画像形成装置において、
   単色モードの場合、記録媒体に転写を行わない画像形成手段に対して像担持体への帯電、現像バイアスおよび中間転写ベルトへトナー像を転写するための転写電圧を印加しない
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。
7. 請求項６のカラー画像形成装置において、
   カラーモード時、使用回数の最も少ない画像形成手段が複数色存在する場合、使用回数の最も少ない画像形成手段のうち最もトナー残量が多い画像形成手段でレジスト補正マークを形成する
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。

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