(57)【要約】【課題】  画像形成以外で行われる予備工程による本体の動作を減らし、プロセス部品の部材の寿命を長くする。【解決手段】  カラーまたはモノクロ画像の情報に基づいて、画像形成動作に先立ち、カラー画像の場合、画像の位置合わせを正確に行うための駆動制御工程を実施し、引き続きトナーの付着量制御工程を実施する。これに対してモノクロ画像の場合は、駆動制御工程を実施せず、すぐに黒のみトナー付着量制御工程を実施する。イエロー、シアン、マゼンタに対してはトナーの付着量制御工程は実施しない。【選択図】  図１
2007011122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を保持する像担持体と、該像担持体に現像可能な複数の色の異なるトナーと、該トナーの色数と同数の現像器と、前記像担持体上に形成されたトナー画像を転写する転写体と、熱と圧力でトナーを用紙に定着する定着器とを有し、前記像担持体上に形成された前記トナー画像を前記転写体上に転写する工程を前記現像器の個数回繰り返して行うことで、前記転写体上に複数色の画像を形成する画像形成装置において、画像形成動作に先立って実施される、駆動制御工程およびトナー付着量制御工程の内容を、カラーまたはモノクロ画像印刷の情報に基づいて変える制御機構を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動制御工程および前記トナー付着量制御工程の内容を、モノクロ画像印刷の情報に基づいて、トナー付着量制御工程のみの実施に変える制御機構を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記定着器への通電を停止して待機している状態から印刷を開始するのに先立ち、前記制御機構により決定された前記駆動制御工程および、または前記トナー付着量制御工程の内容を実施することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術を用いたカラー画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いた画像形成装置では、感光体を帯電する帯電プロセス、トナーを帯電させると共に感光体の静電潜像に付着させてトナー画像を形成する現像プロセス、温度と圧力で用紙上のトナー画像を定着する定着プロセスなど、様々なプロセスが存在する。最適な画像を形成するためには、各々のプロセスを最適な状態にして画像を形成することが重要である。それらを最適化する方法の１つとして、画像形成に先立ってプロセスを動作させる予備工程を設け、それらの特性が安定した状態になってから画像形成のための印刷動作を実施する方法がある。
【０００３】
例えば、トナーを攪拌してトナーの帯電量を安定化させる予備トナー帯電行程、感光体の帯電電位を規定の電位へと確実に調整する予備帯電行程、定着器の温度の適正化と均一化のための温度調整行程などは一般的に行われていた。
【０００４】
さらに、これらの予備工程は、カラー画像形成可能な画像形成装置においても高画質記録のために重要な役割を担っている。例えば、事前にプロセスを動作させて各色のトナー像を形成し、そのトナー量や各色間の位置ずれを検知してその後の画像形成時の画像形成条件を変化させる工程などは、カラー画像のような高画質記録が要求される装置においては必須工程となっていた（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
しかしながら、これら画像形成前にプロセスを動作させる予備工程を含む場合、予備工程においても各プロセス部材が動作することになり、それらの部材寿命に影響を与えるため、黒単色のトナー像形成を行うプロセス部と、カラートナー像の形成を行うカラープロセス部とを有し、転写材への各プロセス部からの選択的転写により、黒単色画像またはカラー画像を形成するカラー画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３４５１０５号公報
【０００７】
【特許文献２】特開平７−２０９９２９号公報
【０００８】
【特許文献３】特開２００２−２９６８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、感光体を回転させることによる感光層の摩耗、現像器を動作させることによるトナーの劣化及び予備画像形成やかぶりによるトナーの現象、クリーニング部材の摩耗などは、プロセスの動作で確実に発生するものである。さらに、カラー画像形成装置においては、予備工程は複雑かつ多くの工程が必要となるため、その間に動作するプロセス部材の寿命がより短くなることが問題であった。
【００１０】
また、１色のトナー量を測定して他色のトナー量を推定する方法では制御が複雑になっていた。
【００１１】
黒単色のトナー像形成を行うプロセス部を、黒を含むカラープロセス部の他にもうひとつ設けることは、装置の小型化において不利であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、静電潜像を保持する像担持体と、該像担持体に現像可能な複数の色の異なるトナーと、該トナーの色数と同数の現像器と、前記像担持体上に形成されたトナー画像を転写する転写体と、熱と圧力でトナーを用紙に定着する定着器とを有し、前記像担持体上に形成された前記トナー画像を前記転写体上に転写する工程を前記現像器の個数回繰り返して行うことで、前記転写体上に複数色の画像を形成する画像形成装置において、画像形成動作に先立って実施される、駆動制御工程およびトナー付着量制御工程の内容を、カラーまたはモノクロ画像印刷の情報に基づいて変える制御機構を有することを特徴とする。
【００１３】
また、前記駆動制御工程および前記トナー付着量制御工程の内容を、モノクロ画像印刷の情報に基づいて、トナー付着量制御工程のみの実施に変える制御機構を有することを特徴とする。
【００１４】
また、前記定着器への通電を停止して待機している状態から印刷を開始するのに先立ち、前記制御機構により決定された前記駆動制御工程および、または前記トナー付着量制御工程の内容を実施することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、カラー画像形成装置において、画像情報に基づいて予備動作の内容を変える制御を行う制御機構を設けることで、プロセス部品の空転回数を減らすことが可能となり、それらの部材の寿命を長くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
本実施例のカラー画像形成装置は、像担持体である感光体１と中間転写体５を用い、感光体１上に順次１色ずつ形成した異なる４色のトナー画像を、中間転写体５の一回転毎に１色ずつ転写し、中間転写体５の４回転で１枚のカラー画像を形成する中間転写体方式を採用している。
【００１８】
本発明にかかるカラー画像形成装置の一実施例を図１に示す。感光体１と中間転写体５は共にベルト形状をしている。縦に長く張った感光体１は本体中央部に配置され、感光体１の一方の面（図中左側）に感光体１と接触させて中間転写体５が配置されている。縦に長く張った感光体１の中間転写体５と反対側の面には、それぞれ異なる色のトナーを格納する４つの現像器４ａ、４ｂ、４ｃおよび４ｄが縦に積層して配置されている。
【００１９】
感光体１の周囲には図中矢印で示す回転方向に沿って、感光体１上にトナー画像を形成するために必要なプロセス部品である、帯電器２、露光器３、イレーズランプ６、クリーニングブレード７が配置されている。
【００２０】
一方、中間転写体５の周囲には図中矢印で示す回転方向に沿ってトナー画像形成、用紙１５の搬送を行うために必要なプロセス部品である、転写ローラ１２、用紙除電器１３、中間転写体クリーナ８が配置されている。
【００２１】
用紙１５を搬送する搬送経路は、本体下部に配置している用紙カセット９から中間転写体５の外側を通って本体上面に排出する構成としており、その搬送経路に沿って、用紙カセット９、ピックアップローラ１０、レジストローラ１１、転写ローラ１２、用紙除電器１３、定着器１４が配置されている。
【００２２】
次に、各プロセス部品の構成について説明する。
【００２３】
感光体１は、基材表面に導電層、感光層を形成したベルト形状の感光体１を複数本のローラで張架したものであり、トナーの現像、中間転写体５への転写を行うために導電層に所定の電位を与えられる。この感光体１は、部品コストを下げるために、例えば予めシート形状の感光体１を作成し、その端部を接合してベルト形状の部材とされている。
【００２４】
中間転写体５は、大小２つの中間転写体張架ローラ５ａおよび５ｂと、中間転写体５に張力を与えるテンションローラ５ｃの３つのローラにより張架されている。中間転写体張架ローラ５ａの外周部には、付着量センサ１６、中間転写体クリーナ８が配置されている。また、中間転写体張架ローラ５ｂの外周部には、転写ローラ１２、用紙除電器１３が配置されている。
【００２５】
本実施例の画像形成装置では、中間転写体５を、感光体１に従動させている。中間転写体５を安定に駆動するために、中間転写体５と感光体１の接触幅を大きく確保する機構としている。また中間転写体５の回転負荷を小さくするために、中間転写体５の張力を、ベルトが大きく撓まない程度の小さい張力で張架している。また中間転写体５の表面を清掃する中間転写体クリーナ８も接触負荷が小さいブラシクリーナを用いている。
【００２６】
さらに、中間転写体張架ローラ５ａは、中間転写体張架ローラ５ｂより大径とし、慣性による回転安定性を確保している。また、これらの中間転写体張架ローラ５ａ、５ｂは加工精度が高く、高い寸法精度の得られる金属製のローラを用いている。
【００２７】
中間転写体５としては、機械強度に優れるポリカーボネイトやポリイミド、フッ素樹脂等を成形した継ぎ目の無い樹脂ベルトを用いている。また、中間転写体５に感光体１からトナーを転写し、更に用紙１５に転写するために中間転写体５に半導電性の抵抗を持たせ、中間転写体張架ローラ５ａ、５ｂに所定の電位を与えている。
【００２８】
帯電器２は、コロナ帯電器もしくはローラ帯電器、ブラシ帯電器であり、感光体１表面を所定電位に帯電する。露光器３は、レーザを走査するレーザ露光器もしくはＬＥＤをアレイ状に配置したＬＥＤアレイ露光器であり、帯電した感光体１表面を印刷する画像データに対応させて露光し、静電潜像を形成する。
【００２９】
４つの現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、カラー画像を形成するために必要なイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーに対応しており、それぞれトナーを格納するとともに、トナーを帯電して感光体１面に規定量を供給する。イレーズランプ６は、ＬＥＤを光源として用いた発光部材であり、感光体１表面に残留している電荷を光露光によって除去する。
【００３０】
クリーニングブレード７は、感光体１から中間転写体５にトナーを転写した後、感光体１表面に残留しているトナーを除去するために設けてあり、弾性体ブレードでトナーを感光体１の表面から掻き取るブレードクリーナを用いている。
【００３１】
転写ローラ１２は、中間転写体５上のトナー画像を用紙１５に転写するために設けてあり、金属軸と、その表面に形成された半導電性の弾性層とにより構成している。中間転写体５から用紙１５へトナーを転写する際には、転写ローラ１２を中間転写体５に押し付け、用紙１５を接触部に通過させるとともに金属軸に電位を与え、静電的にトナーを用紙１５に転写させる。
【００３２】
用紙除電器１３は、用紙１５が中間転写体５に吸着する原因である転写電荷を除電するものであり、用紙１５の中間転写体５からの剥離を容易にさせるために設けている。用紙カセット９は、用紙１５を格納するものである。またピックアップローラ１０は、摩擦係数の大きな弾性ローラであり、用紙カセット９から用紙１５を引き出すために設けている。
レジストローラ１１は、用紙１５の先端を合わせるために設けているものであり、中間転写体５上のトナー画像の先端に合わせて用紙１５を転写ローラ１２部に送る様に動作させている。定着器１４は、表面が高温のローラ部材やベルト部材で構成し、用紙１５を両部材の接触部分を通過させ、熱と圧力でトナーを定着する。
【００３３】
次に本実施例のカラー画像形成装置の動作について説明する。
【００３４】
感光体１、中間転写体５を所定の方向に回転させると共に、感光体１表面を帯電器２により所定電位に帯電する。帯電した感光体１表面を、画像データに対応させたレーザ光を発生する露光器３で露光する。露光する場合、最初は４色の中の１色の画像、例えばイエロー（Ｙ）について露光し、感光体１表面にイエロー（Ｙ）成分に相当する静電潜像を形成する。その後、感光体１上の静電潜像に対応するイエロー（Ｙ）のトナーを格納している現像器４ａを接触させて、トナー画像を形成し、感光体１上に形成した画像を中間転写体５へ転写する。
【００３５】
次に、感光体１上に２色目のトナー画像、例えばマゼンタ（Ｍ）の画像を形成し、中間転写体５を１回転した後、感光体１との接触部に達した第１色目のＹトナー画像に重ねてＭ画像を中間転写体５に転写する。以後、この行程を第３色目、例えばシアン（Ｃ）、第４色目、例えばブラック（Ｋ）と繰り返して行い、中間転写体５上に４色のトナーが重なった画像を形成する。
【００３６】
最後に、用紙カセット９から用紙１５を給紙し、中間転写体５上に形成したトナー画像を用紙１５に転写ローラ１２で転写する。そして、用紙除電器１３で除電剥離したのち定着器１４を通して画像形成された用紙１５を本体外部に出力する。
【００３７】
次に、図２および図３に本発明にかかる画像形成装置の制御機構および制御フローを示す。
【００３８】
図２において、本体コントローラからの印刷画像色情報信号は、制御部２０に加えられる。制御部２０は、本実施例ではＣＰＵ２１，ＲＡＭ２２，ＲＯＭ２３，Ｉ／Ｏインターフェース回路２４およびバス２５を備えている。
【００３９】
印刷画像色情報信号は、バス２５を介してＣＰＵ２１に送られる。ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２２の一時記憶領域をワークメモリとして用い、ＲＯＭ２３に格納された制御プログラムを実行して、モータやセンサなどの制御信号を生成する。生成された制御信号はバス２５を介してＩ／Ｏインターフェース回路２４に送られ、さらに本体各部１７のモータやセンサに送られる。
【００４０】
本体の制御機構を図３のフローチャートを参照して説明する。
【００４１】
最初のステップで、コントローラの印刷する画像の色情報から、画像形成装置本体をどの様に起動するか決定する。ここでモノクロ画像であれば以後、モノクロ画像の予備工程を実施し、カラー画像で有ればカラー画像の予備工程を実施する。カラー画像の場合、次のステップでは画像の位置合わせを正確に行うための駆動制御工程を実施し、引き続きトナーの付着量制御工程を実施する。これに対してモノクロ画像の場合は、画像の位置合わせである駆動制御工程を実施せず、すぐにトナー付着量制御工程を実施する。このトナー付着量制御工程は、Ｋ単色のみのモノクロ画像に対する付着量制御工程とし、その他のイエロー、シアン、マゼンタといった色に対しては実施しない。
【００４２】
このように本発明の制御機構を動作させることで、カラー印刷時の予備工程で少なくとも駆動制御時４回転、付着量制御時４回転の空転回数が、モノクロ印刷時ではトナー付着量制御工程の１回転のみと減らすことができ、感光体１などの部材の寿命を長くすることができる。
【００４３】
上記のような予備工程の変更は、画像の色情報でなくともよく、例えば本実施例の画像形成装置がＦＡＸ機能、カラー／モノクロコピー機能を有する場合では、これらの情報に基づいて予備工程の変更を実施することも可能である。具体的には、コントローラにＦＡＸによる画像形成が命令された場合、直ちにモノクロ画像に対応した予備工程を行うように動作する、モノクロコピーモードが選択された場合には、直ちにモノクロ画像に対応した予備工程を行うように動作することが可能である。
【００４４】
上記のように、図１の画像形成装置は、高画質のカラー画像を形成するために実画像を印刷する前に予めプロセスを動作させ、プロセスの条件を設定する工程を有する。本実施例の画像形成装置の場合は、少なくとも、画像の位置合わせを正確に行うための駆動制御工程と、トナーの付着量制御工程の２つの予備工程がある。
【００４５】
以下に、カラー印刷時の駆動制御工程について具体的に説明する。
【００４６】
各色画像の位置合わせを正確に行うために、各プロセスを動作させて感光体１や中間転写体５の回転時間を測定するのが駆動制御工程である。本実施例の画像形成装置では、各色の画像の書き出しタイミングを調整することで各色画像の位置合わせを実施している。この画像書き出しのタイミングは、感光体１と中間転写体５の周長や感光体１の駆動ローラの直径が温度上昇などで変化するのに伴って調整が必要である。これを調整するために、本実施例の画像形成装置では、画像形成前に感光体１、中間転写体５を実際の印刷と同じように動作させ、感光体１と中間転写体５の回転時間を測定し、その結果に基づいて各色画像の書き出しのタイミングを調整している。
【００４７】
具体的には、感光体１の表面にマーカが設けられており、このマーカを光センサ（不図示）で検知し、中間転写体５の回転に伴って得られるこの光センサからの信号に基づいて計測を行っている。
【００４８】
この駆動制御工程は、画像形成スタート時に常時実施するのでは無く、感光体１や中間転写体５の周長や感光体１の駆動ローラの直径が定着器１４のオンオフ等に伴う温度変化によって変わり、各色の画像書き込みタイミングと感光体１の駆動速度を変えなくてはならないタイミング、例えば、本実施例の画像形成装置では、本体が定着器への通電を停止して待機している状態（スリープ状態）から印刷を始めるとき、電源投入直後、予め決められた経過時間おきに実施している。
【００４９】
各色の画像位置を整合するための工程である画像の位置あわせのための駆動制御工程は、本発明の制御機構により、モノクロ印刷時には特に必要ではないため、予め画像がモノクロである場合は、駆動制御工程は実施しない。
【００５０】
次に、各色画像のトナー付着量を安定化させるためのトナー付着量制御工程ついて具体的に説明する。
【００５１】
トナーの用紙への付着量は、画像品質を安定にするために一定にさせることが必要である。しかしながら、トナー付着量は温度・湿度といった環境条件の変化や部品の劣化などによって感光体１の表面電位やトナーの帯電量が変化すると容易に変わってしまう。このトナー付着量の変動を押さえるために本実施例の画像形成装置では、中間転写体５上に形成されたトナーの付着量を検出する付着量センサ１６を設け、この付着量センサ１６の出力信号に基づいて現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、のバイアス条件を変化させるという制御機構を設けている。
【００５２】
この付着量センサ１６は、発光部と受光部を併設した構成としてあり、トナー画像に対する光の反射率が付着量によって変化することを利用して、中間転写体５上のトナー画像に対して発光部から光を照射し、受光部でトナー画像からの反射光を測定してトナーの付着量を検知するというものである。この時、付着量センサ１６で検出するトナーの画像は、実際に印刷する画像ではなく、付着量測定用に予め決められたパターンとする。即ち、カラー画像の実印刷を非通紙で行い、上記測定を実施する。
【００５３】
このトナー付着量制御工程も、先の駆動制御工程と同じく、画像形成スタート時に常時実施するのでは無く、温度・湿度といった環境条件の変化や感光体１の表面電位やトナーの帯電量が変化してトナー付着量が変わってしまい適正化しなければならないタイミング、例えば、本実施例の画像形成装置では、本体が定着器１４への通電を停止して待機している状態から印刷を始めるとき、電源投入直後、予め決められた経過時間おきに実施している。
【００５４】
トナー付着量制御工程は、カラー画像の場合は、４色の画像を形成し、それぞれの色に対して実施するものであるが、本発明の制御機構により、予め画像がモノクロである場合は、Ｋ単色のみのモノクロ画像に対するトナー付着量制御工程とし、その他の３色、イエロー、マゼンタ、シアンについてはこれを実施しない。
【００５５】
本発明は、画像形成動作に先立って決められた予備動作を実施するカラー画像形成装置において、形成する画像の情報、特にカラー／モノクロの画像の色情報やＦＡＸ画像、コピー画像、ＰＣ出力画像等の画像信号入力元情報に基づいて、前記予備動作の内容を変える制御を行う制御機構を設けたことに特徴がある。
【００５６】
本発明の他の特徴は、制御の対象を少なくとも、画像の位置合わせを安定化させる工程とトナーの付着量を安定化させる工程としたことにある。
【００５７】
従来は、実画像を形成する前に予備工程を実施することにより装置の寿命を低下させるという弊害があった。例えば、感光体１は、主にクリーニングブレード７や現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、との摩擦で表面が摩耗することで寿命になり、回転数によって規定されるものである。また、本実施例のような小型の画像形成装置では、１回の実印刷で要求される画像の枚数はさほど多くなく、印刷要求も頻繁では無いため多くの場合がスリープ状態からの復帰による実印刷であるのが実状である。この様な本体の動作状態に対応して各部材の寿命を設定するため、実際の印刷枚数に対して部材の寿命が短くなりランニングコストが高くなっていたが、本発明によって、予備工程での空転をできるだけ少なくし、１〜３割程度部材寿命が長い画像形成装置を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のカラー装置の一実施例を示す構成略図。
【図２】本発明の画像形成装置における制御部のブロック図。
【図３】本発明の予備工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５９】
１  ：感光体
２  ：帯電器
３  ：露光器
４ａ：現像器
４ｂ：現像器
４ｃ：現像器
４ｄ：現像器
５  ：中間転写体
６  ：イレーズランプ
７  ：クリーニングブレード
８  ：中間転写体クリーナ
９  ：用紙カセット
１０：ピックアップローラ
１１：レジストローラ
１２：転写ローラ
１３：用紙除電器
１４：定着器
１５：用紙
１６：付着量センサ
２０：制御部
【図１】
2007011122.tif 000003
【図２】
2007011122.tif 000004
【図３】
2007011122.tif 000005