JP2002365861A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2002365861A
JP2002365861A JP2001177714A JP2001177714A JP2002365861A JP 2002365861 A JP2002365861 A JP 2002365861A JP 2001177714 A JP2001177714 A JP 2001177714A JP 2001177714 A JP2001177714 A JP 2001177714A JP 2002365861 A JP2002365861 A JP 2002365861A
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developing
bias
toner
charging
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JP2001177714A
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English (en)
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Hideaki Tanaka
英明 田中
Hiroo Soga
洋雄 曽我
Makoto Kanai
真 金井
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電バイアスと現像バイアスとの変更時にお
いて、キャリアの感光体への転移やトナーかぶりをより
確実に防止することができる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 回転される像担持体と、当該像担持体と
所定帯電位置で対峙し帯電バイアスが印加されることに
より像担持体表面を帯電させる帯電手段と、当該像担持
体と所定現像位置で対峙し現像バイアスが印加される現
像ロールを有し像担持体表面に対して選択的にトナーを
付与する現像手段と、当該帯電バイアス及び現像バイア
スを変更することによりトナー像の濃度を制御する制御
手段とを備える画像形成装置において、当該制御手段
は、当該現像位置における像担持体と現像ロールとの間
の電位差が所定範囲内に収まるように帯電バイアス及び
現像バイアスを変更する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を
用いた画像形成装置に関し、より詳しくは、トナー濃度
を制御するための帯電バイアス及び現像バイアスの変更
技術に係る。
【0002】
【従来の技術】従来から、電子写真方式(静電転写方
式)を利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置が広
く知られている。これらの画像形成装置では、所定の画
像形成条件で作成されたトナーパッチの濃度を計測し、
その濃度の濃淡に応じて帯電バイアスや現像バイアスな
どの画像形成条件を変更し、常に適切な濃度のトナー画
像を得ることができるようにしている。例えば、特開平
2−61670号公報には、現像ロールに印加する現像
バイアス電圧と同期して感光体表面電位を変化させる技
術が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
2−61670号公報に提案されている技術では、電位
変更の過渡的な特性までは考慮されていないため、感光
体の帯電電位の変更時と現像バイアス電圧の変更時との
応答性にずれがある場合には、感光体と現像ロールとの
間の電位差が過大となり、キャリアが感光体に転移した
り、トナーが「かぶる」状態が発生するおそれがある。
【0004】本発明は、このような技術的な課題に鑑み
てなされたものであり、その目的は、帯電バイアスと現
像バイアスとの変更時において、キャリアの感光体への
転移やトナーかぶりをより確実に防止することができる
画像形成装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転される像
担持体と、当該像担持体と所定帯電位置で対峙し帯電バ
イアスが印加されることにより像担持体表面を(一様
に)帯電させる帯電手段と、当該像担持体と所定現像位
置で対峙し現像バイアスが印加される現像ロールを有し
像担持体表面(の潜像部分)に対して選択的にトナーを
付与する二成分現像手段と、当該帯電バイアス及び現像
バイアスを変更することによりトナー像の濃度を制御す
る制御手段とを備える画像形成装置において、当該制御
手段は、当該現像位置における像担持体と現像ロールと
の間の電位差ΔGapが所定範囲内に収まるように帯電
バイアス及び現像バイアスを変更するものである。
【0006】また本発明は、各色に対応しそれぞれ回転
される複数の像担持体と、各像担持体と所定帯電位置で
対峙し帯電バイアスが印加されることにより像担持体表
面を(一様に)帯電させる複数の帯電手段と、各像担持
体と所定現像位置で対峙し現像バイアスが印加される現
像ロールを有し像担持体表面(の潜像部分)に対して選
択的にトナーを付与する複数の二成分現像手段と、当該
帯電バイアス及び現像バイアスを変更することにより各
色のトナー像の濃度を制御する制御手段とを備える画像
形成装置において、当該制御手段は、当該現像位置にお
ける像担持体と現像ロールとの間の各電位差ΔGapが
所定範囲内に収まるように各帯電バイアス及び各現像バ
イアスを変更するものである。
【0007】ここで、前記帯電手段は、前記帯電位置に
おいて像担持体に接触する接触式帯電手段として構成す
ることができる。
【0008】また画像形成装置を、前記像担持体に接触
しトナー像が一次転写される中間転写体と、当該中間転
写体に接触しトナー像を記録媒体に二次転写する最終転
写体とを備えるものとして構成することができ、さらに
前記像担持体に接触しトナー像が一次転写される一次中
間転写体と、当該一次中間転写体と接触しトナー像が二
次転写される二次中間転写体と、当該二次中間転写体に
接触しトナー像を記録媒体に三次転写する最終転写体を
備えるものとして構成することもできる。
【0009】より具体的には、イエロー、マゼンタ、シ
アン、ブラックの4色に対応する4つの像担持体と、当
該4つの像担持体のうち2つと接触しトナー像が一次転
写される第一の一次中間転写体と、残りの2つと接触し
トナー象が一次転写される第二の一次中間転写体と、こ
れら第一及び第二の一次中間転写体と接触しトナー像が
二次転写される二次転写体と、当該二次中間転写体に接
触しトナー像を記録媒体に三次転写する最終転写体を備
える画像形成装置として構成することができる。
【0010】これらの画像形成装置の像担持体、中間転
写体、最終転写体のうち、最終転写体にのみブレードを
備えたクリーニング装置を付設し、(正極又は逆極)残
留トナーを最終転写体上に移行させ一括して当該クリー
ニング装置で除去することができる。
【0011】ここで、前記所定範囲の上限値は、現像ロ
ール上のキャリアが像担持体へ転移しない最大電位差と
して設定することができる。一方、前記所定範囲の下限
値は、0〔V〕、又は現像ロール上のトナーが潜像担持
体へ移動し得る最小電位差として設定することができ
る。また、前記制御手段は、現像バイアスを変更する際
には現像バイアスの直流成分のみ印加するように、つま
り、現像バイアスを変更する際には現像バイアスの交流
成分を印加しないことが好ましい。
【0012】また、前記制御手段は、帯電バイアス及び
現像バイアスをそれぞれ独立のタイミングで変更するこ
とができる。ここで、前記帯電バイアスの変更タイミン
グは、帯電バイアスに対する像担持体表面の時間的な電
位変化特性、帯電位置と現像位置との回転方向距離、像
担持体の回転速度を考慮して決定される。一方、前記現
像バイアスの変更タイミングは、現像バイアスに対する
現像ロールの時間的な電位変化特性を考慮して決定され
る。さらに、前記制御手段は、帯電バイアス及び現像バ
イアスを段階的に変更、すなわち帯電バイアス及び現像
バイアスを複数段階に分けて変更することもできる。
【0013】また、各色に対応しそれぞれ回転される複
数の像担持体と、各像担持体と所定帯電位置で対峙し帯
電バイアスが印加されることにより像担持体表面を(一
様に)帯電させる複数の帯電手段と、各像担持体と所定
現像位置で対峙し現像バイアスが印加される現像ロール
を有し像担持体表面(の潜像部分)に対して選択的にト
ナーを付与する複数の二成分現像手段とを備え、各帯電
バイアス又は各現像バイアスの一方のみが独立に変更可
能である画像形成装置において、前記制御手段は、独立
変更可能な各バイアスを順次変更し、独立変更不可能な
バイアスを一括変更することができる。
【0014】例えば、各現像バイアスのみが独立に変
更可能である場合には、前記制御手段は、各現像バイア
スを順次変更し、各帯電バイアスを一括変更することが
できる。また、各現像バイアスを順次変更し、各現像位
置における各現像ロールの電位が変更されつつある間
に、当該現像位置における像担持体の電位が変更される
よう(なタイミングで)、各帯電バイアスを一括変更す
ることができる。より具体的には、各現像バイアスを順
次変更し、現像位置における各現像ロールのうち少なく
とも一つの現像ロールの電位が変更されつつある間に、
又は現像位置における各現像ロールのすべての現像ロー
ルの電位が変更されつつある間に、当該現像位置におけ
る像担持体の電位が変更されるよう(なタイミング
で)、各帯電バイアスを一括変更することができる。
【0015】また例えば、各帯電バイアスのみが独立
に変更可能である場合には、前記制御手段は、各帯電バ
イアスを順次変更し、各現像バイアスを一括変更するこ
とができる。また、各帯電バイアスを順次変更し、各現
像位置における各像担持体の電位が変更されつつある間
に、当該現像位置における現像ロールの電位が変更され
るよう(なタイミングで)、各現像バイアスを一括変更
することができる。より具体的には、各帯電バイアスを
順次変更し、現像位置における各像担持体のうち少なく
とも一つの像担持体の電位が変更されつつある間に、又
は現像位置における各像担持体のすべての像担持体の電
位が変更されつつある間に、当該現像位置における現像
ロールの電位が変更されるよう(なタイミングで)、各
現像バイアスを一括変更することができる。
【0016】また、前記制御手段は、独立変更可能な各
バイアスを上げる場合には最も低いバイアスから順に上
げるとともに、下げる場合には最も高いバイアスから順
に下げることができる。
【0017】例えば、各現像バイアスのみが独立に変
更可能である場合、前記制御手段は、各現像バイアスを
上げる際には最も低い現像バイアスから順に上げるとと
もに、下げる際には最も高い現像バイアスから順に下げ
ることができる。また、各帯電バイアスのみが独立に
変更可能である場合、前記制御手段は、各帯電バイアス
を上げる際には最も低い帯電バイアスから順に上げると
ともに、下げる際には最も高い帯電バイアスから順に下
げることができる。
【0018】
【発明の実施による形態】実施の形態 図1は、この発明の実施の形態に係る画像形成装置とし
てのフルカラープリンタ100を示すものである。また
図2は図1に示すフルカラープリンタ100の画像形成
要部をより詳細に示すものである。尚、図2中の矢印
は、各回転部材の回転方向を示している。以下、画像形
成装置の基本的な構成及びその画像形成モードの動作を
説明する。
【0019】このフルカラープリンタ100は、図1に
示すように、大きく分けてプリンタ本体101と給紙ト
レイ部102とにより構成される。プリンタ本体(画像
形成手段)101は、画像形成ユニット1、露光装置ユ
ニット12、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラッ
クK用の各トナーカートリッジ14Y〜K、各トナーカー
トリッジ14Y〜Kから図示しない各色に対応する現像装
置に延びる各トナー供給フレキシブルパイプ15Y〜K、
コントロールユニット6、電源ユニット5、定着ユニッ
ト4を備えている。
【0020】また、給紙トレイ102からプリンタ本体
101の排紙トレイ103にかけて、フィードロール対
41、第一搬送ロール対42、レジストロール対43、
(定着ユニット4内の)第二搬送ロール対45、第三搬
送ロール対46、排出ロール対47を備えている。
【0021】さらにプリンタ本体101の画像形成ユニ
ット1は、図2に示すように、イエローY、マゼンタM、
シアンC、ブラックKの各色に対応する感光体ドラム(像
担持体)10Y〜Kと、これら感光体ドラム10Y〜Kに接
触する一次帯電用の帯電ロール11Y〜Kと、各色に対応
する現像装置13Y〜Kと、上記4つの感光体ドラム10
Y〜Kのうちの2つの感光体ドラム10Y、Mに接触する第
1の一次中間転写ドラム(一次中間転写体)21a及び
他の2つの感光体ドラム10C、Kに接触する第2の一次
中間転写ドラム(一次中間転写体)21bと、上記第
1、第2の一次中間転写ドラム21a, 21bに接触す
る二次中間転写ドラム(二次中間転写体)22と、この
二次中間転写ドラム22に接触する最終転写ロール(最
終転写体)30とで、その主要部が構成されている。な
お、この最終転写ロール30は、プリンタ本体101に
対して取り外し自在に構成されている。
【0022】感光体ドラム10Y〜Kは、共通の接平面M
を有するように一定の間隔をおいて配置されている。ま
た、第1の一次中間転写ドラム21a及び第2の一次中
間転写ドラム21bは、各回転軸が該感光体ドラム10
Y〜K軸に対し平行かつ所定の対象面を境界とした面対象
の関係にあるように配置されている。さらに、二次中間
転写ドラム22は、各感光体ドラム10Y〜Kと回転軸が
平行であるように配置されている。
【0023】各色毎の画像情報に応じた信号は、図示し
ない画像処理ユニットによりラスタライジングされて露
光装置ユニット12に入力される。この露光装置ユニッ
ト12では、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラッ
クKの各色に対応するレーザ光12Y〜Kが変調され、対
応する色の感光体ドラム10Y〜Kに照射される。
【0024】上記各感光体ドラム10Y〜Kの周囲では、
周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが
行なわれる。まず、上記感光体ドラム10Y〜Kとして
は、例えば、直径20mmのOPC感光体を用いた感光
体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム10Y〜K
は、例えば、95mm/secの回転速度で回転駆動さ
れる。上記感光体ドラム10Y〜Kの表面は、図2に示す
ように、接触型帯電装置としての帯電ロール(帯電手
段:接触式帯電手段)11Y〜Kに、−840V程度のD
C電圧を印加することによって、例えば約−300V程
度に帯電される。なお、上記接触型の帯電装置として
は、ロールタイプのもの、フィルムタイプのもの、ブラ
シタイプのもの等が挙げられるが、どのタイプのものを
用いても良い。この実施の形態では、近年、電子写真装
置で一般的に使用されている帯電ロールを採用してい
る。また、感光体ドラム10Y〜Kの表面を帯電させるた
めに、この実施の形態では、DCのみ印加の帯電方式を
とっているが、AC+DC印加の帯電方式を用いても良
い。
【0025】その後、感光体ドラム10Y〜Kの表面に
は、図示しない露光装置としてのレーザ光学ユニットに
よってイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各
色に対応したレーザ光12Y〜Kが照射され、各色毎の入
力画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラ
ム10Y〜Kは、レーザ光学ユニットで静電潜像が書き込
まれた際に、その画像露光部の表面電位は−60V以下
程度にまで除電されることになる。
【0026】また、上記感光体ドラム10Y〜Kの表面に
形成されたイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックK
の各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像装置
(現像手段:二成分現像手段)13Y〜Kによって現像さ
れ、感光体ドラム10Y〜K上に各色のトナー像として可
視化される。
【0027】現像装置13Y〜Kには、それぞれ色の異な
ったイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの各色
のトナーと、キャリアからなる二成分現像剤が充填され
ている。使用されるトナーの種類としては、粉砕トナー
や球形トナーが考えられるが、本実施態様では球形トナ
ーを使用している。なお、粉砕トナーのような不定形状
のトナーは、付着面に対して接触面が大きいため、付着
力が大きく、転写先の表面に転写しにくい。一方、球形
トナーは、付着面に対して接触面が小さいため、付着力
が小さく転写効率が高い。また、球形トナーの作製方法
としては、乳化重合法、懸濁重合法、溶解懸濁法や混練
粉砕法で作製したトナーに熱処理をかける方法等が知ら
れている。なお、球形トナーとは、形状係数M1を下式
で表した場合、M1≦125、好ましくはM1≦120
のものをいう。M1=(π・dmax2 /4A)×10
0、dmax:トナーの最大径、A:トナーの断面積
【0028】これらの現像装置13Y〜Kは、図1に示す
各トナーカートリッジ14Y〜Kから各トナー供給フレキ
シブルパイプ15Y〜Kを介して各色のトナーが補給され
る。補給されたトナーは、オーガー133で充分にキャ
リアと攪拌されてマイナス極性に摩擦帯電される。現像
ロール130の内部には、複数の磁極を所定の角度に配
置したマグネットロール(不図示)が固定した状態で配
置されている。この現像ロール130に現像剤を搬送す
るパドル132によって、当該現像ロール130 の表
面近傍に搬送された現像剤は、現像剤量規制部材131
によって現像部に搬送される量が規制される。なお、こ
の実施の形態では、現像ロール130上の上記現像剤の
量は、30〜50g/m2 であり、また、このとき現像
ロール130上に存在するトナーの帯電量は、概ね20
〜35μC/g 程度である。
【0029】上記現像ロール130上に供給されたトナ
ーは、マグネットロールの磁力によって、キャリアとト
ナーで構成された磁気ブラシ状になっており、この磁気
ブラシが感光体ドラム10Y〜Kと接触している。この現
像ロール130にAC+DCの現像バイアス電圧を印加し
て、現像ロール130 上のトナーを感光体ドラム10Y
〜K上に形成された静電潜像に現像することにより、ト
ナー像が形成される。この実施の形態では、この現像バ
イアス電圧はAC成分が4 kHz、1.5kVppで、D
C成分が−200V程度である。
【0030】次に、上記各感光体ドラム10Y〜K上に形
成されたイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの
各色のトナー像は、第1の一次中間転写ドラム21a及
び第2の一次中間転写ドラム21b上に、静電的に一次
転写される。すなわち感光体ドラム10Y、M上に形成さ
れたイエローYおよびマゼンタM色のトナー像は、第1の
一次中間転写ドラム21a上に、感光体ドラム10C、K
上に形成されたシアンC、ブラックK色のトナー像は、
第2の一次中間転写ドラム21b上に、それぞれ一次転
写される。従って、第1の一次中間転写ドラム21a上
には、感光体ドラム10Yまたは10Mのどちらから転写
された単色像と、感光体ドラム10Y及び10Mの両方か
ら転写された2色のトナー像が重ね合わされた二重色像
が形成されることになる。また、第2の一次中間転写ド
ラム21b上にも、感光体ドラム10C,10K から同様
な単色像と二重色像が形成される。
【0031】上記第1及び第2の一次中間転写ドラム2
1a,21b 上に感光体ドラム10Y〜K からトナー像
を静電的に転写するために必要な表面電位は、+250
〜500V程度である。この表面電位は、トナーの帯電
状態や雰囲気温度、湿度によって最適値に設定されるこ
とになる。この雰囲気温度や湿度は、雰囲気温度や湿度
によって抵抗値が変化する特性を持った部材の抵抗値を
検知することで簡易的に知ることが可能である。上述の
ように、トナーの帯電量が20〜35μC/g の範囲内
にあり、常温常湿環境下にある場合には、第1及び第2
の一次中間転写ドラム21a,21b の表面電位は、+
400V程度が望ましい。
【0032】この実施の形態で用いる第1、第2の一次
中間転写ドラム21a, 21bは、例えば、外径が42
mmに形成され、電気抵抗値Rは108 Ω程度に設定さ
れる。第1、第2の一次中間転写ドラム21a, 21b
は、単層、あるいは複数層からなる表面が可撓性、もし
くは弾性を有する円筒状の回転体であり、一般的にはF
eやAl等からなる金属製コアとしての金属パイプの上
に、導電性シリコーンゴム等で代表される低抵抗弾性ゴ
ム層(R=102 〜103 Ω)が、厚さ0.1 〜10mm程度に設
けられている。更に、第1、第2の一次中間転写ドラム
21a, 21bの最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒
子を分散させたフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μmの高離型
層(R=105 〜109 Ω)として形成し、シランカップリ
ング剤系の接着剤(プライマ)で接着されている。
【0033】ここで重要なのは、抵抗値と表面の離型性
であり、高離型層の抵抗値がR=10 5 〜109 Ω程度であ
り、高離型性を有する材料であれば、特に材料は限定さ
れない。なお、第一、第二の一次中間転写ドラム21
a、bにはそれぞれ第一、第二の一次クリーニングロー
ル23a、bが従動回転可能に取り付けられている。こ
れら一次クリーニングロール23a、bはそれぞれ金属
製のロール本体に対して、導電性ブラシの植毛テープが
被覆されて構成され、所定のクリーニングバイアスが印
加される。
【0034】このように第1、第2の一次中間転写ドラ
ム21a, 21b上に形成された単色又は二重色のトナ
ー像は、二次中間転写ドラム22上に静電的に二次転写
される。従って、二次中間転写ドラム22上には、単色
像からイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックK色の
四重色像までの最終的なトナー像が形成されることにな
る。
【0035】この二次中間転写ドラム22上へ第1及び
第2の一次中間転写ドラム21a,21b からトナー像
を静電的に転写するために必要な表面電位は、+600
〜1200V程度である。この表面電位は、感光体ドラ
ム10Y〜Kから第1の一次中間転写ドラム21a及び第
2の一次中間転写ドラム21bへ転写するときと同様
に、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度によって最適
値に設定されることになる。また、転写に必要なのは、
第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b と二
次中間転写ドラム22との間の電位差であるので、第1
及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b の表面電
位に応じた値に設定することが必要である。上述のよう
に、トナーの帯電量が20 〜35μC/g の範囲内にあ
り、常温常湿環境下であって、第1及び第2の一次中間
転写ドラム21a,21b の表面電位が+400V程度の場
合には、二次中間転写ドラム22の表面電位は、+80
0V程度、つまり第1及び第2の一次中間転写ドラム2
1a,21b と二次中間転写ドラム22との間の電位差
は、+400V程度に設定することが望ましい。
【0036】この実施の形態で用いる二次中間転写ドラ
ム22は、例えば、外径が第1及び第2の一次中間転写
ドラム21a,21b と同じ42mmに形成され、抵抗値
は1011Ω程度に設定される。また、上記二次中間転写
ドラム22も第1、第2の一次中間転写ドラム21a,
21bと同様、単層、あるいは複数層からなる表面が可
撓性、もしくは弾性を有する円筒状の回転体であり、一
般的にはFeやAl等からなる金属製コアとしての金属
パイプの上に、導電性シリコーンゴム等で代表される低
抵抗弾性ゴム層(R=102 〜103 Ω)が、厚さ0.1 〜10
mm程度に設けられている。更に、二次中間転写ドラム2
2の最表面は、代表的にはフッ素樹脂微粒子を分散させ
たフッ素ゴムを厚さ3 〜100 μmの高離型層として形成
し、シランカップリング剤系の接着剤(プライマ)で接
着されている。
【0037】ここで重要なのは、第1及び第2の一次中
間転写ドラム21a,21b と同様に、抵抗値と表面の
離型性である。ただし、二次中間転写ドラム22の抵抗
値は、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21
b よりも高く設定する必要がある。そうしないと、二
次中間転写ドラム22が第1及び第2の一次中間転写ド
ラム21a,21b を帯電してしまい、第1及び第2の
一次中間転写ドラム21a,21b の表面電位の制御が
難しくなる。このような条件を満たす材料であれば、特
に材料は限定されない。なお、二次中間転写ドラム22
には二次クリーニングロール24が従動回転可能に取り
付けられている。この二次クリーニングロール24は金
属製のロール本体に対して、導電性ブラシの植毛テープ
が被覆されて構成され、所定の二次クリーニングバイア
スが印加される。
【0038】次に、上記二次中間転写ドラム22上に形
成された単色像から四重色像までの最終的なトナー像
は、最終転写ロール30によって、用紙搬送路P を通る
用紙Sに3次転写される。この用紙は、紙送り工程を経
てレジストロール対43を通過し、二次中間転写ドラム
22と最終転写ロール30のニップ部に送り込まれる。
この最終転写工程の後、用紙上に形成された最終的なト
ナー像は、定着ユニット4内の定着ロール対44によっ
て定着され、一連の画像形成プロセスが完了する。
【0039】最終転写ロール30は、例えば、外径が20
mmに形成され、抵抗値Rは108Ω程度に設定され
る。この最終転写ロール30は、図3に示すように、金
属シャフト31の上にウレタンゴム等からなる被覆層3
2を設け、その上に必要に応じてコーティングを施して
構成されている。最終転写ロール30に印加される電圧
は、雰囲気温度、湿度、用紙の種類(抵抗値等)等によ
って最適値が異なり、概ね+1200 〜5000V程度である。
この実施の形態では、定電流方式を採用しており、基準
環境下で約+10μAの電流を通電して、ほぼ適正な転写
電圧(+1600〜2000V) を得ている。
【0040】これら一連の転写工程においては、各転写
工程の転写部位をトナー像が通過するとき、パッシェン
放電や電荷注入により、(−)帯電している像中の正極
性トナーの一部が逆極性の(+)帯電トナーとなること
がある。この(+)帯電トナーは、次工程へ転写されず
に、上流側に逆流することになるので、最もマイナス電
位が高い帯電装置11Y〜Kに付着、堆積する。これら帯
電装置11Y〜Kのトナーが付着した部分は、放電が活発
となり、感光体ドラム10Y〜Kの表面電位が高くなる傾
向になるため、トナーの付着が多い部分、トナーの付着
が少ない部分、トナーの付着がない部分で感光体ドラム
10Y〜Kの表面電位にムラが生じることになる。感光体
ドラム10Y〜Kの表面電位にムラが生じると、静電潜像
を形成させるために当該感光体ドラム10Y〜Kの表面に
画像を一様に露光しても、潜像電位にムラが生じてしま
い、現像量に違いが出てきてしまうので、特に中間調画
像を現像しようとすると、濃度ムラが目立つことにな
る。
【0041】そこで、このような帯電装置11Y〜Kに付
着したトナーによる濃度ムラの発生を防ぐために、この
実施の形態では、印字動作前、印字動作後、連続印字時
の所定枚数毎など、ある所定のタイミングで以下のよう
なクリーニング動作を行なうようになっている。
【0042】帯電装置11Y〜K、感光体ドラム10Y〜
K、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b
、二次中間転写ドラム22、最終転写ロール30の各
回転体に、最終転写ロール30が最もマイナス電位が大
きくなるように、順々に電位勾配をつけた電圧を印加す
ることによって、帯電装置11Y〜Kに印字動作中に付
着、堆積した逆極性の(+)帯電トナーを、クリーニン
グ動作において最終転写ロール30まで順々に転写して
移動し、最終転写ロール30に接触して設けたブレード
などの最終クリーニング部材32を含んだクリーニング
装置31によって一括して回収する。このクリーニング
装置31は、図4に示すように、ブレード状の最終クリ
ーニング部材32と、トナー回収ボックス33と、支持
フレーム34、支持フレーム34に設けられた除電器3
5、バイアスプレート36をそれぞれ有している。
【0043】この実施の形態では、帯電装置11Y〜Kの
表面電位を0V、感光体ドラム10Y〜Kの表面電位を−
300V、第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,
21b の表面電位を−800V、二次中間転写ドラム
22の表面電位を−1300V、最終転写ロール30の
表面電位を−2000Vに設定している。この電位勾配
は、各部材の金属部(シャフト、パイプ)に電圧を給電
する方式によって得ているが、例えば、第1及び第2の
一次中間転写ドラム21a,21b 又は二次中間転写ド
ラム22などを電気的に浮かせて、これら部材の抵抗値
の関係によって所望の表面電位が得られる場合には、そ
のような方法をとっても良い。このようなマイナス印加
クリーニングモード、つまり逆極性の(+)帯電トナー
回収モードによって帯電装置11Y〜Kに付着したトナー
による濃度ムラの発生を防ぐことができる。
【0044】このクリーニング装置31の周辺には光学
濃度センサ7が、最終転写ロール30の軸方向の中央部
に、当該最終転写ロール30の外周において、半径方向
の延長線上に位置するように配置されている。この光学
濃度センサ(検知手段)7は、センサ本体70と、その
センサ本体70を固定するホルダ71とから構成されて
いる。この光学濃度センサ7は、図5(a)に示すよう
に、鏡面反射光を検知する鏡面反射型のセンサとなって
おり、最終転写ロール30表面の検知位置に対して、所
定の入射角度φだけ傾斜して配置されたLED等からな
る発光素子70aと、この発光素子70aから最終転写
ロール30表面の検知位置に照射され、当該検知位置か
ら正反射される鏡面反射光を検知するため、最終転写ロ
ール30表面の検知位置に対して、前記所定の入射角度
と等しい反射角度だけ傾斜して配置されたフォトトラン
ジスタ等からなる受光素子70bとから構成されてい
る。
【0045】なお、上記光学濃度センサ7としては、図
5(b)に示すように、拡散光を検知する拡散反射型の
センサを用いてよい。また、鏡面反射型のセンサと拡散
反射型のセンサの双方を用いても良い。この場合には、
鏡面反射成分と散乱光成分の両方の値に基づいてトナー
濃度を検知することにより、トナー濃度の検知精度を一
層向上させることが可能となる。
【0046】とろこで、ゼログラフィ方式等では、静電
気を利用しているため、環境変動や経時によって画像濃
度が変動しやすい。このため、環境変動や経時変化等に
対して、画像形成モードとは別に、プロセスコントロー
ルモード(制御モード)を設けて光学濃度センサ7を用
いてトナーパッチの濃度を計測しつつ電子写真プロセス
を制御することが好ましい。
【0047】このプロセスコントロールモードとして
は、各現像装置13Y〜K内のトナー濃度(現像剤内のト
ナーとキャリアとの比率)を制御するTCプロセスコン
トロールモード(トナー濃度制御モード)と、最終的に
用紙上に転写されるトナー像のトナー濃度を制御する電
位プロセスコントロールモード(画像濃度制御モード)
とが存在する。これらのプロセスコントロールモードの
いずれの場合も、感光体や中間転写体、あるいは用紙へ
の転写ロール、転写ベルト等の画像濃度検知媒体の表面
に、テスト用のトナーパッチを形成し、その濃度を光学
濃度センサで検知し、様々な画像形成プロセス(画像形
成条件)を制御するが、それぞれのプロセスコントロー
ルの特性により、好ましい画像濃度検知媒体が異なる。
【0048】すなわち、TCプロセスコントロールモー
ドにおいては、各現像装置13Y〜K内のトナーとキャリ
アの比率をより正確に検知することができるように、各
現像装置13Y〜Kに近接する画像濃度検知媒体、例えば
各感光体ドラム10Y〜K表面のトナーパッチを検知する
ことが好ましい。一方、電位プロセスコントロールモー
ドにおいては、用紙上のトナー濃度をより正確に検知で
きるように、用紙に近接する画像濃度検知媒体、例えば
二次中間転写ドラム22や最終転写ロール30表面のト
ナーパッチを検知することが好ましい。
【0049】しかし、感光体ドラム10Y〜K上でトナー
パッチを検知するには、各感光体ドラム10Y〜Kに対し
て、つまり4つの光学濃度検知手段が必要となってしま
う。第1及び第2の一次中間転写ドラム21a,21b
上であれば、2つの光学濃度検知手段で良い。二次中間
転写ドラム22上あるいは最終転写ロール30上であれ
ば、1つの光学濃度検知手段で良い。
【0050】そこで、本実施態様では、装置の構成の簡
易性を重視して単一の光学濃度センサ7を用い、両プロ
セスコントロールモードのいずれの場合も最終転写ロー
ル30上のトナーパッチを検知することとした。その一
方で、TCプロセスコントロールモードにおいて、各現
像装置13Y〜K内のトナーとキャリアの比率を(複数回
の転写を経る最終転写ロール30上においても)できる
だけ正確に検知することができるように、TCプロセス
コントロールモードでの転写率は、特に高くなるよう
に、例えば感光体ドラム10Y〜K上に形成されるテスト
パッチトナー像のトナー量が、最終転写ロール30上
に、90% 以上、あるいは95% 以上転写されるように、画
像形成条件を制御することとした。
【0051】図6は、本実施の形態に係るフルカラープ
リンタ100の画像形成条件制御系を説明するブロック
図である。
【0052】同図に示すように、この制御系は、画像形
成条件制御部(制御手段)60を中心として構成されて
おり、この画像形成条件制御部60へ信号を入力する入
力部としては、最終転写ロール30上のトナー濃度を計
測する光学濃度センサ7、フルカラーカラープリンタ1
00内の温度及び湿度を計測する環境センサ8のほか、
フルカラープリンタ100のモード、印字速度、多色又
は単色の別の各情報を入力する主制御部61が挙げられ
る。なお、これら画像形成条件制御部60、主制御部6
1はいずれもプリンタ本体101のコントロールユニッ
ト6内に機能的に実現されている。
【0053】一方、画像形成条件制御部60から信号が
出力される出力部としては、各帯電ロール11Y〜Kに
対して帯電バイアス電圧を一括的に印加する共通の帯電
用電源部110、各色に対応するレーザ光12Y〜Kを
照射する露光装置ユニット12、各現像ロール130Y
〜Kに対してそれぞれ独立に現像バイアス電圧を印加す
る現像用電源部131Y〜K、各トナー供給フレキシブ
ルパイプ15Y〜K(の駆動部)、第一、第二の一次中
間転写ドラム21a、bに一次転写電圧を印加する一次
転写用電源部210a、b、二次中間転写ドラム22に
二次転写電圧を印加する二次転写電源部220、最終転
写ロール30に最終転写電流を印加する最終転写電源部
300、第一、第二の一次クリーニングロール23a、
bにそれぞれ一次クリーニング電圧を印加する一次クリ
ーニング電源部230a、b、二次クリーニングロール
24に二次クリーニング電圧を印加する二次クリーニン
グ電源部240が挙げられる。
【0054】画像形成条件制御部60には、主制御部6
1からフルカラープリンタ100のモード(画像形成モ
ード、電位プロセスコントロールモード、TCコントロ
ールモードの別)、印字速度(8PPM又は16PPM
の別)、印字色(多色又は単色の別)をそれぞれ示す信
号が、光学濃度センサ7からトナーパッチPのトナー濃
度を示す信号が、環境センサ8からフルカラープリンタ
100内の温度及び湿度をそれぞれ示す信号が入力され
る。そして、これらの入力される信号と、画像形成条件
制御部60が予め備えている画像形成条件に基づいて用
紙S上に画像Iとしてのトナー画像を形成する。また、
これらの入力される信号と、画像形成条件制御部60が
予め備えている画像形成条件及びトナーパッチ作成条件
とに基づいて、最終転写ロール30上にトナーパッチP
1としてのトナー画像を形成する。さらに、これらの入
力される信号と、画像形成条件制御部60が備えている
画像形成条件及びトナーパッチ作成条件とに基づいて、
最終転写ロール30上にトナーパッチP2としてのトナ
ー画像を形成する。
【0055】ここで、主制御部61が電位プロセスコン
トロールモードが必要であると判断する条件としては、
例えば、フルカラープリンタ100へ電源が投入された
直後である場合、前回の電位プロセスコントロールモー
ドから所定枚数の画像形成を(画像形成モードにおい
て)行っている場合、ユーザからの明示の指示がある場
合などが挙げられる。同様に、主制御部61がTCプロ
セスコントロールモードが必要であると判断する条件と
しては、例えば、フルカラープリンタ100へ電源が投
入された直後である場合、前回のTCプロセスコントロ
ールモードから所定枚数の画像形成を(画像形成モード
において)行っている場合、ユーザからの明示の指示が
ある場合などが挙げられる。以下、各コントロールモー
ドの動作について詳細に説明する。
【0056】◎電位プロセスコントロールモード まず、主制御部61からフルカラープリンタ100のモ
ード(画像形成モード、電位プロセスコントロールモー
ド、TCコントロールモードの別)が、環境センサ8か
らフルカラープリンタ100内の温度及び湿度が、主制
御部61から印字速度及び印字色を示す信号がそれぞれ
入力されると、画像形成条件制御部60は、予め記憶し
ている画像形成条件及びトナーパッチ作成条件の中か
ら、状況に応じた適切なものを選択する。
【0057】例えば、主制御部61からモードが電位プ
ロセスコントロールモード、印字速度が16PPM、印
字色が多色(カラー)、環境センサ8から温湿度が基準
環境であるとの信号が入力される場合には、画像形成条
件制御部60は、画像形成条件について、一次中間転写
ドラム21a、bへ印加する一次転写電位として画像形
成モードと同一の400〔V〕を、二次中間転写ドラム
22へ印加する二次転写電位として900〔V〕を、最
終転写ロール30へ印加する最終転写電流として6〔μ
A〕を、一次クリーニングロール23a、bへ印加する
一次クリーニング電圧として190〔V〕を、二次クリ
ーニング電圧として210〔V〕を、感光体ドラム10
の(目標)帯電電位として−300〔V〕を、現像バイ
アス電圧の直流成分として−200〔V〕をそれぞれ選
択する。また、画像形成条件制御部60は、トナーパッ
チ作成条件としてカバレッジインプット33.3%を選
択する。
【0058】このように選択された画像形成条件及びト
ナーパッチ作成条件に基づいて、フルカラープリンタ1
00は最終転写ロール30上にトナーパッチとしてのト
ナー像P1を形成し、電位プロセスコントロールを行
う。
【0059】図7は、電位プロセスコントロールVCの
動作を説明するフローチャートである。以下、このフロ
ーチャートに基づいて、電位プロセスコントロールVC
の動作をより詳細に説明する。
【0060】まず、トナーパッチP1が転写されていな
い状態で、各トナーパッチP1が形成される位置におけ
る最終転写ロール30の表面を光学濃度センサ7 で検
知し、このときの光学濃度センサ7 の出力Vcln を記
憶しておく(ステップST101)。次に、先に説明し
た画像形成条件及びトナーパッチ作成条件に基づいてイ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色につき、ト
ナーパッチP1(Y)〜(K)を、図8(a)に示すよ
うに、最終転写ロール30上に形成する(ステップST
102)。
【0061】図8(a)は、最終転写ロール30の軸方
向中央部に形成されるトナーパッチP1を説明するもの
である。このトナーパッチP1は、最終転写ロール30
の回転方向において、イエローP(Y)、シアンP
(C)、マゼンタP(M)、ブラックP(K)の順に形
成され、各トナーパッチP1のサイズは副走査方向Xに
11〔mm〕、主走査方向Yに12〔mm〕であり、各
トナーパッチP1の間隔Dは3〔mm〕となるように構
成される。なお、本実施態様では、各トナーパッチP1
は最終転写ロール30の軸方向中央部に形成されるが、
図8(b)に示すように、最終転写ロール30の軸方向
端部に形成させるものでもよい。その際には、光学濃度
センサ7の設置位置を変更することが必要である。
【0062】その後、上記最終転写ロール30上に形成
されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー
パッチP1(Y)〜(K)領域内を、図9(a)に示す
ように、光学濃度センサ7 で0.5 mmのピッチで16
点検知して平均値Vpatch を求める(ステップST10
3)。なお、ここでは、図9(a)に示すように、鏡面
反射型の光学濃度センサ7 を用いているが図9(b)
に示すように拡散光を検知する拡散反射型のセンサを用
いてよいし、両方のセンサを用いてもよい。
【0063】そして、各色の平均値を最終転写ロール3
0の素面(トナーパッチP1が転写されていない状態)
の値で割った比Vpatch /Vcln を、濃度の代用値とす
る(ステップST104)。ここで、最終転写ロール3
0の素面の値との比をとるのは、当該最終転写ロール3
0素面の反射率の変動やLED発光量変動を補正するた
めである。
【0064】この結果、各色に対してVpatch /Vcln
を所定値と比較し(ステップST105)、求めたトナ
ーパッチP1の濃度が所定の濃度より低い場合は、画像
形成条件制御部60はその差に応じて現像バイアス電圧
の直流成分Vdcの絶対値をより大きくし、同時に(帯電
ロール11への印加電圧の絶対値を上げてその結果とし
て)感光体ドラム10の帯電電位Vhの絶対値をより大
きくする(ステップST106)。こうすることによ
り、図10(b)に示すように、現像ロール130と感
光体ドラム10上の画像部分との間に形成される現像方
向の電界が大きくなり、現像されるトナー量が増加し、
画像濃度が上昇する。
【0065】反対に、求めたトナーパッチP1の濃度が
所定の濃度より高い場合は、画像形成条件制御部60は
その差に応じて現像バイアス電圧の直流成分Vdcの絶対
値をより小さくし、同時に(帯電ロール11への印加電
圧の絶対値を下げその結果として)感光体ドラム10の
帯電電位Vhの絶対値をより小さく(ステップST10
6)。こうすることにより、図10(c)に示すよう
に、現像ロール130と感光体ドラム10上の画像部分
との間に形成される現像方向の電界が小さくなり、現像
されるトナー量が減少し、画像濃度が下降する。
【0066】なお、帯電バイアス又は現像バイアス電圧
を変更する際には、現像バイアス電圧の交流成分Vac
印加していない。
【0067】ところで本実施の形態では、画像形成条件
制御部60は、各現像位置における感光体ドラム10と
現像ロール130との間の各電位差ΔGap(=|Vh
−Vd c|が所定範囲内に収まるように各帯電バイアス電
圧Vc及び各現像バイアス電圧(の直流成分)Vdcを変
更するものである。そして、この所定範囲の上限値VMA
Xは、現像ロール130上のキャリアが感光体ドラム1
0側へ転移しない最大電位差として設定されている。
【0068】以下、感光体ドラム10と現像ロール13
0との間の各電位差ΔGap(=|Vh−Vdc|が所定
範囲内に収まるように各帯電バイアス電圧Vc及び各現
像バイアス電圧(の直流成分)Vdcを変更するより具体
的な態様について、感光体ドラム10の帯電電位がVh
(i)からVh(i+1)へ、イエローに対応する現像
ロール130Yの電位Vdc(Y)がVdc(Y:i)から
dc(Y:i+1)へ、マゼンタに対応する現像ロール
130Mの電位Vdc(M)が電位Vdc(M:i)から電
位Vdc(M:i+1)へ、シアンに対応する現像ロール
130Cの電位Vdc(C)がVdc(C:i)からV
dc(C:i+1)へ、ブラックに対応する現像ロール1
30Kの電位Vdc(K)がVdc(K:i)からV
dc(K:i+1)へそれぞれ上昇する場合について、以
下の実施例1〜3に基づいて詳細に説明する。
【0069】なお、上述のように、本実施態様に係るフ
ルカラープリンタ100は、共通の帯電用電源部110
を備えるため、(感光体ドラムごとの帯電特性のばらつ
きなどを考慮しなければ)感光体ドラム10Y〜Kの帯
電電位Vh(Y)〜(K)は共通の帯電電位Vhとしてよ
い。
【0070】○実施例1 図11は、実施例1に係る感光体ドラム10Y〜Kの帯
電電位Vhと現像ロール130Y〜Kの電位Vdcとの変
化タイミング、すなわち各帯電ロール11Y〜Kへの帯
電バイアス電圧Vcの印加タイミングと現像ロール13
0Y〜Kへの現像バイアス電圧Vdcの印加タイミングを
説明するチャートである。
【0071】図11に示すチャートの縦軸は、その上方
から、感光体ドラム10Y〜Kの帯電電位Vh(Y)〜
(K)、イエローに対応する現像ロール130Yの電位
dc(Y)、マゼンタに対応する現像ロール130Mの
電位Vdc(M)、シアンに対応する現像ロール130C
の電位Vdc(C)、ブラックに対応する現像ロール13
0Kの電位Vdc(K)をそれぞれ示している。またチャ
ートの横軸は時間経過を示している。
【0072】同図に示すように、本実施例では、各色に
対応する現像ロール130Y〜Kの帯電電位Vdc(Y)
〜(K)が、時間tDから時間tD'にかけて変更されて
いる。この間の各現像ロールの帯電電位Vdc(Y)〜
(K)は、それぞれ、Vdc(Y:m)(Vdc(Y:i)
≦Vdc(Y:m)≦Vdc(Y:i+1))、Vdc(M:
m)(Vdc(M:i)≦Vdc(M:m)≦Vdc(M:i
+1))、Vdc(C:m)(Vdc(C:i)≦V
dc(C:m)≦Vdc(C:i+1))、Vdc(K:m)
(Vdc(K:i)≦Vdc(K:m)≦Vdc(K:i+
1))の中間的な値をとる。
【0073】一方、各現像ロール130Y〜Kの帯電電
位Vdc(Y)〜(K)が中間的な値Vdc(Y:m)〜
(K:m)をとっている間(時間tH)に、現像位置に
おける各感光体ドラム10Y〜Kの帯電電位がV
h(i)からVh(i+1)へ一括的に変更される。
【0074】ここで、画像形成条件制御部60が各帯電
バイアス電圧Vc(Y)〜(K)を変更するタイミング
は、帯電バイアス電圧Vc(Y)〜(K)に対する感光
体ドラム10Y〜Kの時間的な電位変化特性、帯電位置
と現像位置との回転方向距離、感光体ドラム10Y〜K
の回転速度を考慮して決定される。また画像形成条件制
御部60が現像バイアス電圧Vdc(Y)〜(K)の変更
タイミングtDは、現像バイアス電圧Vdc(Y)〜
(K)に対する現像ロール130Y〜Kの時間的な電位
変化特性を考慮して決定される。
【0075】そして、電位変更中の感光体ドラム10と
現像ロール130との各電位差ΔGap(Y:m)=|
h(i)−Vdc(Y:m)|又は|Vh(i+1)−V
dc(Y:m)|、ΔGap(M:m)=|Vh(i)−
dc(M:m)|又は|Vh(i+1)−Vdc(M:
m)|、ΔGap(C:m)=|Vh(i)−V
dc(C:m)|又は|Vh(i+1)−Vdc(C:m)
|、ΔGap(K:m)=|Vh(i)−Vdc(K:
m)|又は|Vh(i+1)−Vdc(K:m)|は、そ
れぞれΔGap(Y:m)<VMAX、ΔGap(M:
m)<VMAX、ΔGap(C:m)<VMAX、ΔGap
(K:m)<VMAXの関係を満たす。
【0076】したがって、電位変更中にキャリアの現像
ロール130から感光体ドラム10への転移やトナーか
ぶりをより確実に防止することができる。
【0077】なお、電位変更前の感光体ドラム10と現
像ロール130との各電位差ΔGap(Y:i)=|V
h(i)−Vdc(Y:i)|、ΔGap(M:i)=|
h(i)−Vdc(M:i)|、ΔGap(C:i)=
|Vh(i)−Vdc(C:i)|、ΔGap(K:i)
=|Vh(i)−Vdc(K:i)|が、それぞれΔGa
p(Y:i)<VMAX、ΔGap(M:i)<VMAX、Δ
Gap(C:i)<VMA X、ΔGap(K:i)<VMAX
の関係を満たし、電位変更後の感光体ドラム10と現像
ロール130との各電位差ΔGap(Y:i+1)=|
h(i+1)−Vdc(Y:i+1)|、ΔGap
(M:i+1)=|Vh(i+1)−Vdc(M:i+
1)|、ΔGap(C:i+1)=|Vh(i+1)−
dc(C:i+1)|、ΔGap(K:i+1)=|V
h(i+1)−Vdc(K:i+1)|が、それぞれΔG
ap(Y:i+1)<VMAX、ΔGap(M:i+1)
<VMAX、ΔGap(C:i+1)<VMAX、ΔGap
(K:i+1)<VMAXの関係を満たすことは無論であ
る。
【0078】○実施例2 図12は、実施例2に係る感光体ドラム10Y〜Kの帯
電電位Vhと現像ロール130Y〜Kの電位Vdcとの変
化タイミング、すなわち各帯電ロール11Y〜Kへの帯
電バイアス電圧Vcの印加タイミングと現像ロール13
0Y〜Kへの現像バイアス電圧Vdcの印加タイミングを
説明するチャートである。
【0079】図12に示すチャートの縦軸は、その上方
から、感光体ドラム10Y〜Kの帯電電位Vh(Y)〜
(K)、イエローに対応する現像ロール130Yの電位
dc(Y)、マゼンタに対応する現像ロール130Mの
電位Vdc(M)、シアンに対応する現像ロール130C
の電位Vdc(C)、ブラックに対応する現像ロール13
0Kの電位Vdc(K)をそれぞれ示している。またチャ
ートの横軸は時間経過を示している。なお、実施例1と
同様の動作についてはその説明を省略する。
【0080】同図に示すように、本実施例では、各色に
対応する現像ロール130Y〜Kの帯電電位Vdc(Y)
〜(K)が、時間tD1から時間tD3'にかけて段階的に
変更されている。すなわち、時間tD1、時間tD2、時間
D3において、現像ロール130Y〜Kに印加される現
像バイアス電圧がそれぞれ変更され、最終的に時間
D3'において各現像ロール130Y〜Kの帯電電位V
dc(Y)〜(K)がそれぞれVdc(Y:i+1)〜
(K:i+1)となる。この間(時間tD1から時間
D3'まで)の各現像ロールの帯電電位Vdc(Y)〜
(K)は、それぞれ、Vdc(Y:m1〜m3)(V
dc(Y:i)≦Vdc(Y:m1)≦Vdc(Y:m2)≦
dc(Y:m3)≦Vdc(Y:i+1))、Vdc(M:
m1〜m3)(Vdc(M:i)≦Vdc(M:m1)≦V
dc(M:m2)≦Vdc(M:m3)≦Vdc(M:i+
1))、Vdc(C:m1〜m3)(Vdc(C:i)≦V
dc(C:m1)≦Vdc(C:m2)≦Vdc(C:m3)
≦Vdc(C:i+1))、Vdc(K:m1〜m3)(V
dc(K:i)≦Vdc(K:m1)≦Vdc(K:m2)≦
dc(K:m3)≦Vdc(K:i+1))の中間的な値
をとる。
【0081】一方、各現像ロール130Y〜Kの帯電電
位Vdc(Y)〜(K)が中間的な値Vdc(Y:m1)〜
(K:m1)をとっている間(時間tH1)に、現像位置
における各感光体ドラム10Y〜Kの帯電電位がV
h(i)からVh(m1)へ一括的に変更され、各現像ロ
ール130Y〜Kの帯電電位Vdc(Y)〜(K)が中間
的な値Vdc(Y:m2)〜(K:m2)をとっている間
(時間tH2)に、現像位置における各感光体ドラム10
Y〜Kの帯電電位がVh(m1)からVh(m2)へ一括
的に変更され、各現像ロール130Y〜Kの帯電電位V
dc(Y)〜(K)が中間的な値Vdc(Y:m3)〜
(K:m3)をとっている間(時間tH3)に、現像位置
における各感光体ドラム10Y〜Kの帯電電位がV
h(m2)からVh(i+1)へ一括的に変更される。す
なわち各現像ロール130Y〜Kの帯電電位V dc(Y)
〜(K)も段階的に変更される。
【0082】ここで、画像形成条件制御部60が各帯電
バイアス電圧Vc(Y)〜(K)を変更するタイミング
は、帯電バイアス電圧Vc(Y)〜(K)に対する感光
体ドラム10Y〜Kの時間的な電位変化特性、帯電位置
と現像位置との回転方向距離、感光体ドラム10Y〜K
の回転速度を考慮して決定される。また画像形成条件制
御部60が現像バイアス電圧Vdc(Y)〜(K)の変更
タイミングtD1〜tD3は、現像バイアス電圧Vdc(Y)
〜(K)に対する現像ロール130Y〜Kの時間的な電
位変化特性を考慮して決定される。
【0083】そして、電位変更中の感光体ドラム10と
現像ロール130との各電位差ΔGap(Y:m)=|
h(i)−Vdc(Y:m1)|又は|Vh(m1)−V
dc(Y:m1)|又は|Vh(m1)−Vdc(Y:m
2)|又は|Vh(m2)−Vdc(Y:m2)|又は|
h(m2)−Vdc(Y:m3)|又は|Vh(i+1)
−Vdc(Y:m3)|、ΔGap(M:m)=|V
h(i)−Vdc(M:m1)|又は|Vh(m1)−Vdc
(M:m1)|又は|Vh(m1)−Vdc(M:m2)
|又は|Vh(m2)−Vdc(M:m2)|又は|V
h(m2)−Vdc(M:m3)|又は|Vh(i+1)−
dc(M:m3)|、ΔGap(C:m)=|V
h(i)−Vdc(C:m1)|又は|Vh(m1)−Vdc
(C:m1)|又は|Vh(m1)−Vdc(C:m2)
|又は|Vh(m2)−Vdc(C:m2)|又は|V
h(m2)−Vdc(C:m3)|又は|Vh(i+1)−
dc(C:m3)|、ΔGap(K:m)=|V
h(i)−Vdc(K:m1)|又は|Vh(m1)−Vdc
(K:m1)|又は|Vh(m1)−Vdc(K:m2)
|又は|Vh(m2)−V dc(K:m2)|又は|V
h(m2)−Vdc(K:m3)|又は|Vh(i+1)−
dc(K:m3)|は、それぞれΔGap(Y:m)<
MAX、ΔGap(M:m)<VMAX、ΔGap(C:
m)<VMAX、ΔGap(K:m)<VMAXの関係を満た
す。
【0084】したがって、電位変更中にキャリアの現像
ロール130から感光体ドラム10への転移やトナーか
ぶりをより確実に防止することができる。
【0085】○実施例3 図13は、実施例1に係る感光体ドラム10Y〜Kの帯
電電位Vhと現像ロール130Y〜Kの電位Vdcとの変
化タイミング、すなわち各帯電ロール11Y〜Kへの帯
電バイアス電圧Vcの印加タイミングと現像ロール13
0Y〜Kへの現像バイアス電圧Vdcの印加タイミングを
説明するチャートである。
【0086】図13に示すチャートの縦軸は、その上方
から、感光体ドラム10Y〜Kの帯電電位Vh(Y)〜
(K)、イエローに対応する現像ロール130Yの電位
dc(Y)、マゼンタに対応する現像ロール130Mの
電位Vdc(M)、シアンに対応する現像ロール130C
の電位Vdc(C)、ブラックに対応する現像ロール13
0Kの電位Vdc(K)をそれぞれ示している。またチャ
ートの横軸は時間経過を示している。なお、実施例1と
同様の動作についてはその説明を省略する。
【0087】同図に示すように、本実施例では、各色に
対応する現像ロール130Y〜Kの帯電電位Vdc(Y)
〜(K)が、時間tDから時間tD'にかけて順次変更さ
れている。すなわち、電位変更前の各現像ロールの帯電
電位Vdc(Y)〜(K)が、Vdc(Y)>Vdc(M)>
dc(C)>Vdc(K)の関係にあるとすると、これら
のうち最も小さい現像ロール130Kへの現像バイアス
電圧Vdc(K)が時間tDにおいて変更され、次に現像
ロール130Cへの現像バイアス電圧Vdc(C)が時間
D+Δt1において変更され、次に現像ロール130M
への現像バイアス電圧Vdc(M)が時間tD+Δt2にお
いて変更され、最後に現像ロール130Yへの現像バイ
アス電圧Vdc(Y)が時間tD+Δt3において変更され
る。なお、Δt1〜Δt3にはΔt1<Δt2<Δt3の関
係が成り立つ。
【0088】この間の各現像ロールの帯電電位V
dc(Y)〜(K)は、それぞれ、Vdc(Y:m)(Vdc
(Y:i)≦Vdc(Y:m)≦Vdc(Y:i+1))、
dc(M:m)(Vdc(M:i)≦Vdc(M:m)≦V
dc(M:i+1))、Vdc(C:m)(Vdc(C:i)
≦Vdc(C:m)≦Vdc(C:i+1))、Vdc(K:
m)(Vdc(K:i)≦Vdc(K:m)≦Vdc(K:i
+1))の中間的な値をとる。
【0089】一方、各現像ロール130Y〜Kの帯電電
位Vdc(Y)〜(K)が中間的な値Vdc(Y:m)〜
(K:m)をとっている間(時間tH)に、現像位置に
おける各感光体ドラム10Y〜Kの帯電電位がV
h(i)からVh(i+1)へ一括的に変更される。
【0090】ここで、画像形成条件制御部60が各帯電
バイアス電圧Vc(Y)〜(K)を変更するタイミング
は、帯電バイアス電圧Vc(Y)〜(K)に対する感光
体ドラム10Y〜Kの時間的な電位変化特性、帯電位置
と現像位置との回転方向距離、感光体ドラム10Y〜K
の回転速度を考慮して決定される。また画像形成条件制
御部60が現像バイアス電圧Vdc(Y)〜(K)の変更
タイミングtDは、現像バイアス電圧Vdc(Y)〜
(K)に対する現像ロール130Y〜Kの時間的な電位
変化特性を考慮して決定される。
【0091】そして、電位変更中の感光体ドラム10と
現像ロール130との各電位差ΔGap(Y:m)=|
h(i)−Vdc(Y:m)|又は|Vh(i+1)−V
dc(Y:m)|、ΔGap(M:m)=|Vh(i)−
dc(M:m)|又は|Vh(i+1)−Vdc(M:
m)|、ΔGap(C:m)=|Vh(i)−V
dc(C:m)|又は|Vh(i+1)−Vdc(C:m)
|、ΔGap(K:m)=|Vh(i)−Vdc(K:
m)|又は|Vh(i+1)−Vdc(K:m)|は、そ
れぞれΔGap(Y:m)<VMAX、ΔGap(M:
m)<VMAX、ΔGap(C:m)<VMAX、ΔGap
(K:m)<VMAXの関係を満たす。
【0092】したがって、電位変更中にキャリアの現像
ロール130から感光体ドラム10への転移やトナーか
ぶりをより確実に防止することができる。
【0093】なお、これら実施例1〜3以外の方法で帯
電バイアス電圧、現像バイアス電圧を変更することがで
き、これら実施例1〜3の方法を組み合わせて帯電バイ
アス電圧、現像バイアス電圧を変更することができる。
【0094】◎TCプロセスコントロールモード トナー補給は、プリント画像信号から画像密度を計測し
て、その結果に応じて使用されるトナー量に相当するト
ナーを補給するように補給時間を制御している。しか
し、この方法では、現像量が変動すると使用されるトナ
ー量が変動してしまい、補給されるトナー量とのバラン
スがずれて、現像装置13中のトナー濃度が変動してし
まう。このため、トナーパッチP2を作成して濃度を検
出し、その結果に応じてトナー補給量に補正をかける。
【0095】まず、主制御部61からフルカラープリン
タ100のモード(画像形成モード、電位プロセスコン
トロールモード、TCコントロールモードの別)が、環
境センサ8からフルカラープリンタ100内の温度及び
湿度が、主制御部61から印字速度及び印字色を示す信
号がそれぞれ入力されると、画像形成条件制御部60
は、予め記憶している画像形成条件及びトナーパッチ作
成条件の中から、状況に応じた適切なものを選択する。
【0096】例えば、主制御部61からモードが電位プ
ロセスコントロールモード、印字速度が16PPM、印
字色が多色(カラー)、環境センサ8から温湿度が基準
環境であるとの信号が入力される場合には、画像形成条
件制御部60は、画像形成条件について、一次中間転写
ドラム21a、bへ印加する一次転写電位として360
〔V〕を、二次中間転写ドラム22へ印加する二次転写
電位として810〔V〕を、最終転写ロール30へ印加
する最終転写電流として6〔μA〕を、一次クリーニン
グロール23a、bへ印加する一次クリーニング電圧と
して190〔V〕を、二次クリーニング電圧として21
0〔V〕を、感光体ドラム10の(目標)帯電電位とし
て−289〔V〕を、現像バイアス電圧の直流成分とし
て−200〔V〕をそれぞれ選択する。また、画像形成
条件制御部60は、トナーパッチ作成条件としてカバレ
ッジインプット100%を選択する。
【0097】このように選択された画像形成条件及びト
ナーパッチ作成条件に基づいて、フルカラープリンタ1
00は最終転写ロール30上にトナーパッチとしてのト
ナー像P2を形成し、TCプロセスコントロールを行
う。
【0098】図14は、TCプロセスコントロールの動
作を説明するフローチャートである。以下、このフロー
チャートに基づいて、TCプロセスコントロールの動作
をより詳細に説明する。
【0099】まず、画像形成条件制御部60は、トナー
パッチP2が転写されていない状態で、トナーパッチP
2が形成される位置における最終転写ロール30の表面
を光学濃度センサ7 で検知し、このときの光学濃度セ
ンサ7 の出力Vcln を記憶しておく(ステップST2
01)。次に、先に説明した画像形成条件及びトナーパ
ッチ作成条件に基づいて、イエロー、マゼンタ、シア
ン、ブラックの各色につき、トナーパッチP2(Y)〜
(K)を、図8(a)に示すように、最終転写ロール3
0上に形成する(ステップST202)。ここで、画像
形成モードや電位プロセスコントロールモードとは異な
り、このTCプロセスコントロールモードにおいては現
像バイアス電圧は直流成分のみで現像され、交流成分は
重畳されていない。
【0100】その後、イエロー、マゼンタ、シアン、ブ
ラックのトナーパッチP2(Y)〜(K)領域内を、図
9(a)に示すように、光学濃度センサ7 で0.5 mm
のピッチで16点検知して平均値Vpatch を求める(ス
テップST203)。なお、ここでは、図9(a)に示
すように、鏡面反射型の光学濃度センサ7 を用いてい
るが図9(b)に示すように拡散光を検知する拡散反射
型のセンサを用いてよいし、両方のセンサを用いてもよ
い。
【0101】そして、各色の平均値を最終転写ロール3
0の素面(トナーパッチP2が転写されていない状態)
の値で割った比Vpatch /Vcln を、濃度の代用値とす
る(ステップST204)。
【0102】この結果、求めたトナーパッチ濃度が所定
濃度より低い場合は、画像形成条件制御部60は、トナ
ー濃度が低いので、その差に応じて、予めプリント画像
信号から画像密度を計測して(ステップST210)決
定されるトナー供給量(ステップST220)よりもト
ナー補給量を増加させるように補正する(ステップST
206)。反対にテストパッチが所定濃度より高い場合
は、画像形成条件制御部60は、トナー濃度が高いの
で、その差に応じて、予めプリント画像信号から画像密
度を計測して(ステップST210)決定されるトナー
供給量(ステップST220)よりもトナー補給量を減
少させるように補正する(ステップST208)。
【0103】ここでは例えば、トナーパッチP2の濃度
が所定濃度より低かった場合には、各トナー供給フレキ
シブルパイプ15Y〜Kの駆動部の駆動時間が規定時間
よりも長くなるように画像形成条件制御部60は、各パ
イプ15Y〜Kの駆動部を制御する(図6参照)。
【0104】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、帯電バイアスと現像バイアスとの変更時におい
て、キャリアの感光体への転移やトナーかぶりをより確
実に防止することができる画像形成装置を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施態様に係るフルカラープ
リンタの断面概略図である。
【図2】図2は、図1に示すフルカラープリンタの画像
形成部をより詳細に説明するものである。
【図3】図3は、最終転写ロールの断面を説明するもの
である。
【図4】図4は、最終転写ロールの周辺構成を詳細に説
明するものである。
【図5】図5は、光学濃度センサ本体の構成及び動作を
説明するものである。
【図6】図6は、図1に示すフルカラープリンタの画像
形成条件制御系説明する機能ブロック図である。
【図7】図7は、電位プロセスコントロールモードの動
作を説明するフローチャートである。
【図8】図8は、最終転写ロール上に形成されるトナー
パッチを説明するものである。
【図9】図9は、光学濃度センサ本体の構成及び動作を
説明するものである。
【図10】図10は、帯電電位及び現像バイアス電位の
調整を説明するものである。
【図11】図11は、実施例1に係る帯電電位及び現像
バイアス電位の変更タイミングを説明するものである。
【図12】図12は、実施例2に係る帯電電位及び現像
バイアス電位の変更タイミングを説明するものである。
【図13】図13は、実施例3に係る帯電電位及び現像
バイアス電位の変更タイミングを説明するものである。
【図14】図14は、TCプロセスコントロールモード
の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
100…フルカラープリンタ(画像形成装置)、1…画
像形成ユニット、6…コントロールユニット、60…画
像形成条件制御部(制御手段)、61…主制御部(制御
手段)、12…露光装置ユニット、14…トナーカート
リッジ、15…トナー供給フレキシブルパイプ、10…
感光体ドラム(像担持体)、11…帯電ロール(画像形
成手段)、13…現像装置(現像手段:二成分現像手
段)、130…現像ロール、21…一次中間転写ドラム
(一次中間転写体)、22…二次中間転写ドラム(二次
中間転写体)、30…最終転写ロール(最終転写体)、
7…光学濃度センサ、8…環境センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03G 15/06 101 G03G 15/06 101 (72)発明者 金井 真 埼玉県岩槻市府内3丁目7番1号、富士ゼ ロックス株式会社岩槻事業所内 Fターム(参考) 2H027 DA09 DE02 DE07 EA01 EA05 EB04 EC03 EC06 EC20 2H030 AA03 AB02 AD02 AD16 BB34 BB42 2H073 AA03 AA07 BA02 BA13 BA28 BA43 BA45 CA03 CA22 2H200 FA01 FA08 FA18 GA12 GA16 GA23 GA34 GA47 GA53 GA56 GA59 HA02 HA29 HA30 HB12 JA01 JC02 JC12 JC15 JC16 LB03 LB18 LB36 LC08 MA03 MA20 MB06 PA05 PA19 PB17 PB20 PB27 PB28

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転される像担持体と、当該像担持体と
    所定帯電位置で対峙し帯電バイアスが印加されることに
    より像担持体表面を帯電させる帯電手段と、当該像担持
    体と所定現像位置で対峙し現像バイアスが印加される現
    像ロールを有し像担持体表面に対して選択的にトナーを
    付与する現像手段と、当該帯電バイアス及び現像バイア
    スを変更することによりトナー像の濃度を制御する制御
    手段とを備える画像形成装置において、 当該制御手段は、当該現像位置における像担持体と現像
    ロールとの間の電位差が所定範囲内に収まるように帯電
    バイアス及び現像バイアスを変更することを特徴とする
    画像形成装置。
  2. 【請求項2】 各色に対応しそれぞれ回転される複数の
    像担持体と、各像担持体と所定帯電位置で対峙し帯電バ
    イアスが印加されることにより像担持体表面を帯電させ
    る複数の帯電手段と、各像担持体と所定現像位置で対峙
    し現像バイアスが印加される現像ロールを有し像担持体
    表面に対して選択的にトナーを付与する複数の現像手段
    と、当該帯電バイアス及び現像バイアスを変更すること
    により各色のトナー像の濃度を制御する制御手段とを備
    える画像形成装置において、 当該制御手段は、当該現像位置における像担持体と現像
    ロールとの間の各電位差が所定範囲内に収まるように各
    帯電バイアス及び各現像バイアスを変更することを特徴
    とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】 各帯電バイアス又は各現像バイアスの一
    方のみが独立に変更可能であるとともに、前記制御手段
    は、独立変更可能な各バイアスを順次変更し、独立変更
    不可能なバイアスを一括変更する請求項2に記載の画像
    形成装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、独立変更可能な各バイ
    アスを上げる場合には最も低いバイアスから順に上げる
    とともに、下げる場合には最も高いバイアスから順に下
    げる請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、帯電バイアス及び現像
    バイアスを段階的に変更する請求項1〜4のいずれかに
    記載の画像形成装置。
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