JP2013190602A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】画質の劣化を抑制しながら、像保持体上の現像剤を除去するクリーニング手段が捲れないようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明の画像形成装置は、感光体ドラム12と、帯電器と、走査光学系と、現像ロール14aを有する現像器と、一次転写ロール15と、クリーニング装置とを備えた複数の画像形成ユニットと、複数の画像形成ユニットのうち一部の画像形成ユニットにより記録用紙に画像を形成する場合に、画像を形成しない他の画像形成ユニットの現像ロール14aと感光体ドラム12との間にある現像剤を感光体ドラム12に転移させた後に現像ロール14aから感光体ドラム12へ現像剤が転移することを抑制し、かつ帯電器が感光体ドラム12との間で放電を伴うことなく帯電バイアスを印加するように制御する制御部とを有する。
【選択図】図3

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
特許文献1には、次の従来技術が開示されている。この従来技術は、静電潜像の顕像化を行う前記画像形成部は、単色画像を印字する際に、静電潜像の顕像化を行う顕像部のうち、最も上流に位置する最上流顕像部のさらに上流に前記静電潜像の顕像化を行わない非顕像部がある場合、最上流顕像部の帯電電位をVd(c)、前記最上流顕像部の転写バイアスをVtr(c)、前記最上流顕像部のさらに上流にある前記非顕像部の帯電電位をVd(up)、前記非顕像部の転写バイアスをVtr(up)とし、前記トナーが負帯電性の場合は、Vd(c)−Vtr(c)<Vd(up)−Vtr(up)、但し、Vd(up)−Vtr(up)≧0が成立するようにしている。
特開2006−106444号公報
本発明は、画質の劣化を抑制しながら、像保持体上の現像剤を除去するクリーニング手段が捲れないようにすることを目的とする。
請求項1記載の発明は、像保持体と、当該像保持体を帯電する帯電手段と、帯電された当該像保持体を露光する露光手段と、現像剤保持体を有し露光された像を現像する現像手段と、現像された像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の当該像保持体上に残った現像剤を除去するクリーニング手段とを備えた複数の画像形成部と、前記複数の画像形成部のうち一部の画像形成部により記録媒体に画像を形成する場合に、当該複数の画像形成部のうち記録媒体に画像を形成しない他の画像形成部の前記現像剤保持体と当該他の画像形成部の前記像保持体との間にある現像剤を当該像保持体に転移させた後に当該現像剤保持体から当該像保持体へ現像剤が転移することを抑制し、かつ当該他の画像形成部の前記帯電手段が当該像保持体との間で放電を伴うことなく当該像保持体に帯電バイアスを印加するように制御する制御手段とを有する画像形成装置である。
請求項2記載の発明は、前記制御手段は、前記他の画像形成部の前記現像剤保持体を回転させないことにより、当該現像剤保持体から当該他の画像形成部の前記像保持体へ現像剤が転移することを抑制することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置である。
請求項3記載の発明は、前記制御手段は、前記他の画像形成部の前記転写手段が印加する転写バイアスを0Vと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である。
請求項4記載の発明は、前記制御手段は、前記他の画像形成部の前記帯電手段が前記像保持体に印加する帯電バイアスの絶対値を0よりも大きくすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の画像形成装置である。
請求項5記載の発明は、前記他の画像形成部の前記現像手段は、前記現像剤保持体に交流バイアスを印加する交流印加手段を有し、前記制御手段は、前記複数の画像形成部の全てにより記録媒体に画像を形成した後に、当該複数の画像形成部のうち前記一部の画像形成部により記録媒体に画像を形成する場合に、前記他の画像形成部の前記現像剤保持体と当該他の画像形成部の前記像保持体との間にある現像剤を当該像保持体に転移させる際に、前記交流印加手段が当該現像剤保持体に交流バイアスを印加することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の画像形成装置である。
請求項1記載の発明によれば、画質の劣化を抑制しながら、像保持体上の現像剤を除去するクリーニング手段が捲れないようにすることができる。
請求項2記載の発明によれば、記録媒体に画像を形成しない画像形成部において現像剤保持体と像保持体との間に現像剤が供給されることを抑制できる。
請求項3記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、記録媒体に画像を形成しない画像形成部から排出された現像剤が記録媒体に配置されることを抑制できる。
請求項4記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、像保持体の電位を安定させることができる。
請求項5記載の発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、記録媒体に画像を形成しない画像形成部から排出された現像剤が記録媒体に配置されることを抑制できる。
本発明の実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図である。 画像形成ユニットの構成を説明するための図である。 画像形成ユニットの駆動制御系および電気制御系の構成を説明するための図である。 フルカラー画像を形成する際にイエローの画像形成ユニットが行う画像形成動作のタイミングチャートである。 帯電電位および露光電位と、現像領域において現像ロールに印加される直流現像電圧との関係を説明するための図である。 印加装置が印加する印加電圧の大きさと感光体ドラム表面の状態との関係を示すための図である。 モノクロ画像を形成する際にイエローの画像形成ユニットが行う画像形成動作のタイミングチャートである。 モノクロ画像を形成する際に黒の画像形成ユニットが行う画像形成動作のタイミングチャートである。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<本体1>
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について詳細に説明する。
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図1に示す画像形成装置は、本体1に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系10、記録用紙(シート)Sを搬送するシート搬送系40、例えばパーソナルコンピュータや画像読み取り装置等に接続され、受信された画像データに対して予め定めた画像処理を施す画像処理系である画像処理部50、画像形成装置全体を制御する制御部(制御手段)100を備えている。
画像プロセス系10は、水平方向に間隔を置いて並列的に配置される、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4つの画像形成ユニット11Y,11M,11C,11K、この画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム(像保持体)12に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト21上に多重転写させる転写ユニット20、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kに対してレーザ光を照射する光学系ユニットである走査光学系30を備えている。また本体1には、転写ユニット20によって二次転写された記録用紙S上の画像を、熱および圧力を用いて記録用紙Sに定着させる定着器29を備えている。更に、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kに対して各色のトナーを供給するためのトナーカートリッジ19Y,19M,19C,19Kが設けられている。
転写ユニット20は、中間転写体である中間転写ベルト21を駆動するドライブロール22、中間転写ベルト21に一定のテンションを付与するテンションロール23、重畳された各色のトナー像を記録用紙Sに二次転写するためのバックアップロール24、中間転写ベルト21上に存在する残留トナー等を除去するクリーニング装置25を備えている。中間転写ベルト21は、このドライブロール22とテンションロール23およびバックアップロール24との間に一定のテンションで掛け回されており、駆動モータ(図示せず)によって回転駆動されるドライブロール22により、矢印方向に予め定めた速度で循環駆動される。この中間転写ベルト21は、例えば、チャージアップを起こさないベルト素材(ゴムまたは樹脂)にて抵抗調整されたものが使用されている。クリーニング装置25は、クリーニングブラシ25aおよびクリーニングブレード25bを備えており、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト21の表面から残留トナーや紙粉等を除去して、次の画像形成プロセスに備えるように構成されている。
走査光学系30は、図示しないレーザダイオード(LD)、変調器の他、レーザダイオード(LD)から出射されたレーザ光(LB−Y,LB−M,LB−C,LB−K)を偏向走査するポリゴンミラー31を備えている。図1に示す例では、走査光学系30は、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの下方に備えられることから、トナー等の落下による汚損の危険性を有している。そこで、走査光学系30は、各構成部材を密閉するための直方体状のフレーム32を設け、また、レーザ光(LB−Y,LB−M,LB−C,LB−K)が通過するガラス製のウィンドウ33をこのフレーム32の上方に設けて、走査露光と共にシールド効果を高めるように構成されている。
シート搬送系40は、画像が記録される記録用紙Sを積載して供給する給紙装置41、給紙装置41から記録用紙Sを取り上げて供給する送り出しロール42、送り出しロール42から供給された記録用紙Sを1枚ずつ分離して搬送するフィードロール43、フィードロール43により1枚ずつに分離された記録用紙Sを画像転写部に向けて搬送する搬送路44を備えている。また、搬送路44を介して搬送された記録用紙Sに対し、二次転写位置に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストロール45、二次転写位置に設けられバックアップロール24に圧接して記録用紙S上に画像を二次転写する二次転写ロール46を備えている。更に、定着器29によってトナー画像が定着された記録用紙Sを本体1の機外に排出する排出ロール47、排出ロール47によって排出された記録用紙Sを積載する排出トレイ48を有する。また、定着器29によって定着された記録用紙Sを反転させて両面記録を可能とする両面用搬送ユニット49を備えている。
次に、図1に示す画像形成装置の動作について説明する。図示しない原稿読み取り装置によって読み取られた原稿の色材反射光像や、図示しないパーソナルコンピュータ等にて形成された色材画像データは、例えばR(赤)、G(緑)、B(青)の反射率データとして画像処理部50に入力される。画像処理部50では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の予め定めた画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4色の色材階調データに変換され、走査光学系30に出力される。
走査光学系30では、入力された色材階調データに応じて、レーザダイオード(LD)(図示せず)から出射されたレーザ光(LB−Y,LB−M,LB−C,LB−K)を、f−θレンズ(図示せず)を介してポリゴンミラー31に出射している。ポリゴンミラー31では、入射されたレーザ光を各色の階調データに応じて変調し、偏向走査して、図示しない結像レンズおよび複数枚のみラーを介して画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12に照射している。画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12では、帯電された表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kにて、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像として現像される。
画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12上に形成されたトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト21上に多重転写される。このとき、黒色のトナー像を形成する黒の画像形成ユニット11Kは、中間転写ベルト21の移動方向の最下流側に設けられ、黒色のトナー像は、中間転写ベルト21に対して最後に一次転写される。
一方、シート搬送系40では、画像形成のタイミングに合わせて送り出しロール42が回転し、給紙装置41から予め定めたサイズの記録用紙Sが供給される。フィードロール43により1枚ずつ分離された記録用紙Sは、搬送路44を経てレジストロール45に搬送され、一旦、停止される。その後、トナー像が形成された中間転写ベルト21の移動タイミングに合わせてレジストロール45が回転し、記録用紙Sは、バックアップロール24および二次転写ロール46によって形成される二次転写位置に搬送される。二次転写位置にて下方から上方に向けて搬送される記録用紙Sには、圧接力および予め定めた電界を用いて、4色が多重されているトナー像が副走査方向に順次、転写される。そして、各色のトナー像が転写された記録用紙Sは、定着器29によって熱および圧力で定着処理を受けた後、排出ロール47によって本体1の上部に設けられた排出トレイ48に排出される。尚、排出トレイ48にそのまま排出せずに、図示しない切り替えゲートによって搬送方向を切り替え、定着器29によって定着された記録用紙Sを両面用搬送ユニット49によって反転させることもできる。この反転された記録用紙Sをレジストロール45に搬送した後、再び上述の流れによって、印刷されていない他の面について画像を形成することで、記録用紙Sの両面に画像を形成することが可能となる。
<画像形成ユニット11Y,11M,11C,11K>
次に、画像プロセス系10における画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kについて詳述する。
図2は、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの構成を説明するための図であり、ここでは、イエロー(Y)の画像形成ユニット11Yとマゼンタ(M)の画像形成ユニット11Mとが示されている。他の画像形成ユニット11C,11Kもほぼ同様に構成されている。
画像形成ユニット(画像形成部)11Y,11M,11C,11Kは、トナー像を保持させる像保持体としての感光体ドラム12、帯電ロール13aを用いて感光体ドラム12を帯電させる帯電器(帯電手段)13、帯電器13によって帯電され、走査光学系(露光手段)30(図1参照)からのレーザ光(LB−Y,LB−M,LB−C,LB−K)によって感光体ドラム12上に形成された静電潜像を現像ロール(現像剤保持体)14aに保持されたトナーによって現像する現像器(現像手段)14、中間転写ベルト21を挟んで感光体ドラム12に対向して設けられ、感光体ドラム12上に現像されたトナー像を中間転写ベルト21上に転写する一次転写ロール(転写手段)15、転写後に感光体ドラム12上に残った残留トナーをクリーニングブレード(クリーニング手段)16aで除去するクリーニング装置16を備えている。クリーニングブレード16aは、自由端側のブレードエッジが感光体ドラム12の移動方向に対してドクター方向に圧接するように配置される。
ここで、本実施の形態の画像形成装置においては、中間転写ベルト21と感光体ドラム12とを離間させる所謂リトラクト機構は設けられていない。また、本実施の形態の画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kは、トナー像を中間転写ベルト21上に転写した後、感光体ドラム12上の静電潜像履歴を消すための除電機構は設けられておらず、所謂イレーズレス方式である。
本実施の形態では、現像器14においてキャリアCおよびトナーTを有する二成分現像剤(以下、単に現像剤という)Dを用いた二成分現像方式を採用している。なお、トナーTは負極性に帯電し、キャリアCは正極性に帯電する特性を有している。そして、感光体ドラム12も負極性に帯電する感光層(図示せず)を有している。
また、現像器14では、予め定めたタイミングでキャリアCを含むトナーTを新たに供給し、その結果、現像器14内で余剰となった現像剤Dを外部に排出するトリクル方式を採用することで、長期間の使用に伴って劣化したキャリアCを除去できるようになっている。
なお、図2に示すように、現像ロール14aと感光体ドラム12との対向部において、現像ロール14aと感光体ドラム12との間でトナーTの転移が生じる範囲を現像領域Adと呼ぶ。
また、図示の例では、各画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの感光体ドラム12、帯電器13、クリーニング装置16をそれぞれ一体化してプロセスカートリッジ(図示せず)とすることで、画像形成装置の本体1からこのプロセスカートリッジだけを取り外し、また、プロセスカートリッジだけを本体1に対して取り付け可能とし、ユーザによる交換を可能としている。
図3は、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kの駆動制御系および電気制御系の構成を説明するための図であり、ここでは、イエロー(Y)の画像形成ユニット11Yの例が示されている。他の画像形成ユニット11M,11C,11Kについてもほぼ同様に構成されている。
感光体ドラム12には、この感光体ドラム12を回転駆動するための感光体ドラム駆動装置51が取り付けられている。
また、現像ロール14aには、この現像ロール14aを回転駆動するための現像ロール駆動装置52が取り付けられている。なお、帯電ロール13aは回転駆動される感光体ドラム12に従動して回転し、一次転写ロール15は回転駆動される中間転写ベルト21に従動して回転するようになっており、それぞれに駆動装置は設けられていない。
また、図示の画像形成装置においては、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kにおけるそれぞれの感光体ドラム12は、1つの感光体ドラム駆動装置51から駆動を受けている。
さらに、図示の画像形成装置においては、2つの現像ロール駆動装置52が設けられており、画像形成ユニット11Y,11M,11Cにおけるそれぞれの現像ロール14aは1つの現像ロール駆動装置52から駆動を受け、画像形成ユニット11Kにおける現像ロール14aは他の現像ロール駆動装置52から駆動を受ける。
さて、帯電ロール13aには、帯電バイアスを印加するための帯電バイアス印加装置60が接続されている。この帯電バイアス印加装置60は、帯電ロール13aに負の直流バイアスを印加するための帯電DC電源61および交流バイアスを印加するための帯電AC電源62を並列接続したものであり、帯電DC電源61には帯電DC接続スイッチ63が、帯電AC電源62には帯電AC接続スイッチ64が、それぞれ直列に接続されている。
現像ロール14aには、現像バイアスを印加するための現像バイアス印加装置70が接続されている。この現像バイアス印加装置70は、現像ロール14aに負の直流バイアスを印加するための現像DC電源71および交流バイアスを印加するための現像AC電源(交流印加手段)72を並列接続したものであり、現像DC電源71には現像DC接続スイッチ73が、現像AC電源72には現像AC接続スイッチ74が、それぞれ直列に接続されている。
一次転写ロール15には、一次転写バイアスを印加するための一次転写バイアス印加装置80が接続されている。一次転写バイアス印加装置80は、一次転写ロール15に正極性の直流バイアスを印加するための一次転写電源81と、この一次転写電源81に直列に接続される一次転写接続スイッチ82とを有している。
<フルカラー画像の形成動作>
次に、図3および図4を参照しながら、フルカラー画像を形成する際の、画像形成ユニット11Yにおける画像形成動作について説明する。
図4は、フルカラー画像を形成する際にイエロー(Y)の画像形成ユニット11Yが行う画像形成動作のタイミングチャートである。他の画像形成ユニット11M,11C,11Kについては、その取り付け位置に応じて画像形成タイミングがそれぞれ異なるもののほぼ同様である。なお、図4に示すタイミングチャートでは、感光体ドラム12が一周するのにかかる時間(周期)をTCとしている。
時刻t0において画像形成動作が開始されると、感光体ドラム12が回転を開始する。これと同時に、帯電ロール13aに対して直流の帯電バイアスの印加が開始される。このときの感光体ドラム12の帯電電位はVH1(後述する図5参照)である。また、図4において図示は省略するが、帯電ロール13aに対して交流の帯電バイアスの印加が時刻t0において開始される。
そして、時刻t1以降において帯電電位VH1に帯電した感光体ドラム12表面に選択的にレーザ光LB−Yが照射され、作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。このとき、レーザ光LB−Yによって照射されることで感光体ドラム12が帯電電位VH1から露光電位VL(後述する図5参照)になる。
次に、感光体ドラム12表面の帯電部位の先端部が現像ロール14aとの対向部に到達する時刻t2において、現像ロール14aが回転を開始する。これと同時に、現像ロール14aに対して直流の現像バイアスの印加が開始される。また、図4において図示は省略するが、現像ロール14aに対して交流の現像バイアスの印加が時刻t2において開始される。
すると、現像ロール14aから感光体ドラム12に対し、形成された静電潜像に対応して選択的にトナーTが転移し、作成すべき画像に対応したトナー像が形成される。
さらに、感光体ドラム12表面の帯電部位の先端部が現像領域Adに到達する時刻t3において、一次転写バイアスの印加が開始される。これにより、感光体ドラム12上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト21上に転写される。そして、中間転写ベルト21に転写されずに感光体ドラム12上に残留する残留トナーは、クリーニングブレード16aによって掻き取られる。
一方、画像形成動作を終了する際には、まず、時刻t4において帯電ロール13aに対する直流、および交流(図4において図示せず)の帯電バイアスの印加が停止される。また、時刻t5において感光体ドラム12の表面に対するレーザ光LB−Yの照射も終了する。
次に、感光体ドラム12表面の帯電部位の後端部が現像ロール14aとの対向部に到達する時刻t6において、現像ロール14aの回転を停止する。これと同時に、現像ロール14aに対する直流、および交流(図4において図示せず)の現像バイアスの印加が停止される。
さらに、感光体ドラム12表面の帯電部位の後端部が一次転写ロール15との対向部に到達する時刻t7において、一次転写バイアスの印加が停止される。その後、感光体ドラム12表面の帯電部位の後端部が帯電ロール13aとの対向部に到達する時刻t8において、感光体ドラム12の回転を停止する。
<感光体ドラム12の帯電電位>
続いて、感光体ドラム12における帯電電位VH1および露光電位VLと、現像領域Adにおいて現像ロール14aに印加される直流現像電圧Vdとの関係について説明を行う。
図5は、帯電電位VH1および露光電位VLと、現像領域Adにおいて現像ロール14aに印加される直流現像電圧Vdとの関係を説明するための図である。
本実施の形態では、帯電電位VH1および露光電位VLがともに負極性となっており、露光電位VLの大きさは、絶対値で帯電電位VH1よりも小さい値となっている(|VL|<|VH1|)。そして、直流現像電圧Vdは、負極性であってその絶対値の大きさが帯電電位VH1と露光電位VLとの間の大きさに設定される(|VL|<|Vd|<|VH1|)。
帯電電位VH1と露光電位VLと直流現像電圧Vdとが上述した関係を有している場合、現像領域Adを通過する現像ロール14a上のトナーT(負極性に帯電)は、感光体ドラム12上で相対的に正の電位となる露光電位VL(画像部)の領域には転移(飛翔)しやすくなる。また、トナーTは、感光体ドラム12上で相対的に負の電位となる帯電電位VH1(背景部)の領域には転移(飛翔)しにくくなる。
それに対して、現像領域Adを通過する現像ロール14a上のキャリアC(正極性に帯電)は、感光体ドラム12上で相対的に正の電位となる露光電位VL(画像部)の領域には転移(飛翔)しにくくなる。また、感光体ドラム12上で相対的に負の電位となる帯電電位VH1(背景部)の領域には転移(飛翔)しやすくなる。
ここで、トナーTは上述のように負極性に帯電しているが、例えば、トナーTの帯電特性が安定せずに逆帯電トナー(正極性に帯電)が生じた場合等において、帯電電位VH1(背景部)にトナーTが転移し、背景部に付着してしまうことがある。この背景部にトナーTが付着する所謂トナーかぶりが起きると、記録用紙Sに転写された際に背景部の汚れとなり画質が低下する。
また、キャリアCは正極性に帯電しているので、例えば、帯電電位VH1(背景部)の絶対値が大きくなり感光体ドラム12に向かう方向に働く静電気力が大きくなった場合等において、帯電電位VH1(背景部)にキャリアCが転移し、背景部に付着してしまう所謂BCO(Bead Carry Over)という現象が発生する。このBCOが起きると、記録用紙Sに転写された際に、背景部の汚れとなり画質が低下する。また、記録用紙Sに転写されない場合でも、キャリアCが感光体ドラム12に転移すると感光体ドラム12に損傷を与え得る。
付言すると、帯電電位VH1や露光電位VLが安定していない場合、例えば直流現像電圧Vdとのそれぞれの電位差が変化することから、上述のトナーかぶりやBCOがより発生しやすい状態となる。
ここで、露光電位VLを基準とする露光電位VLと直流現像電圧Vdとの差を飛翔電位差Vdeveと呼び、直流現像電圧Vdを基準とする直流現像電圧Vdと帯電電位VH1との差を逆飛翔電位差Vclnと呼ぶ。そして、飛翔電位差Vdeveおよび逆飛翔電位差Vclnは、トナーかぶりやBCOが発生しないように定められる。例えば帯電電位VH1が−400V、露光電位VLが−200V、そして直流現像電圧Vdが−300Vとすると、飛翔電位差Vdeveが−100V、逆飛翔電位差Vclnが−100Vとなる。
<感光体ドラム12の表面状態>
次に、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcの大きさと感光体ドラム12表面の状態との関係について説明をする。図6は、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcの大きさと感光体ドラム12表面の状態との関係を示すための図である。
まず、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcを絶対値で大きくしていった場合、帯電ロール13aと感光体ドラム12との電位差がある値を超えると、帯電ロール13aと感光体ドラム12との間で放電が始まる。この放電が開始するときの帯電ロール13aと感光体ドラム12との間の電位差を放電開始電圧Vαという。
ここで、放電開始電圧Vαよりも大きな印加電圧Vcにより感光体ドラム12を帯電させ、帯電ロール13aと感光体ドラム12との間で放電をおこすと、オゾンやNOxなどの放電生成物が発生することが知られている。放電生成物であるオゾン(O)や窒素酸化物(NOx)は、感光体ドラム12の表面に付着し、さらに雰囲気中の水分と結合する等して、感光体ドラム12の表面における摩擦係数を上昇させる。それに対して、放電開始電圧Vαよりも小さな印加電圧Vcにより感光体ドラム12を帯電させる場合、放電生成物は発生しない。
また、放電開始電圧Vαよりも大きな印加電圧Vcを印加させている場合と比較して、放電開始電圧Vαよりも小さな印加電圧Vcを印加させている場合は、感光体ドラム12の表面の帯電電位が不安定となる。これは、放電開始電圧Vαよりも小さな印加電圧Vcを印加している場合には、感光体ドラム12の帯電電位が摩擦帯電や注入帯電等による影響を受けるためである。そして、感光体ドラム12の帯電電位が不安定になる状態においては、上述のようにトナーかぶりやBCOが発生しやすい状態となる。付言すると、本実施の形態において通常の画像形成を行う際には、印加電圧Vcは放電開始電圧Vαよりも大きくし、感光体ドラム12の帯電電位を安定させている。なお、この通常の画像形成を行う際の感光体ドラム12の帯電電位VH1は、印加電圧Vcと放電開始電圧Vαとの差分と等しい関係となっている(|VH1|=|Vc|−|Vα|)。
<モノクロ画像の形成>
さて、本実施の形態の画像形成装置は、上述のように中間転写ベルト21と感光体ドラム12とを離間させるリトラクト機構を有しない。このため、例えばモノクロ画像(白黒画像)を形成する際のように、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kのうちの一部のユニットのみを用いて画像を形成する場合であっても、全ての感光体ドラム12を回転させることが必要となる。中間転写ベルト21と感光体ドラム12とが摩擦により損傷を受けることを抑制するためである。
ここで、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kのうちの一部のみを用いて画像を形成する場合の例として、モノクロ画像を形成することを説明する。
このモノクロ画像の形成においては、黒(K)の画像形成ユニット11Kのみが記録用紙Sに画像を形成し、他の画像形成ユニット11Y,11M,11Cは記録用紙Sに画像を形成しない。
以下で、記録用紙Sに画像を形成しない他の画像形成ユニット11Y,11M,11Cにおける各構成部材について説明をする。
まず、記録用紙Sに画像を形成しない画像形成ユニット11Y,11M,11Cにおいて、中間転写ベルト21の回転に伴い感光体ドラム12を回転させると、感光体ドラム12に接触して設けられるクリーニングブレード16aが捲れることがある。また、感光体ドラム12を回転させることにともない、感光体ドラム12の帯電電位が不安定になることがある。
クリーニングブレード16aが捲れる理由の一つとしては、感光体ドラム12とクリーニングブレード16aとの間において潤滑作用を発揮するトナーTが、記録用紙Sに画像を形成しない感光体ドラム12に対して供給されないことが挙げられる。言い替えると、潤滑作用を有するトナーTが供給されないことにより、トナーTが供給される場合と比較して、感光体ドラム12とクリーニングブレード16aとの間の摩擦係数が増加し、クリーニングブレード16aが捲れる。なお、クリーニングブレード16aが捲れると、クリーニングブレード16aが損傷を受けることや、クリーニングブレード16aが残留トナーを除去する性能が低下し画質が低下し得る。
このクリーニングブレード16aの捲れを抑制するため、一般的には、潤滑作用のあるトナーTを、画像を形成しない画像形成ユニット11Y,11M,11Cの感光体ドラム12上に供給する方策がある。しかしながら、上述のように本実施の形態においてはリトラクト機構が設けられない。したがって、感光体ドラム12に供給されたトナーTは、中間転写ベルト21へ転写され得る。このことにより、本来画像を形成しないはずのトナーTが記録用紙Sへ供給され、画質が低下するおそれがある。
一方、感光体ドラム12を回転させることで感光体ドラム12の帯電電位が不安定になる理由の一つとしては、帯電ロール13a等の他の部材との摩擦により、感光体ドラム12において摩擦帯電が起きることが挙げられる。例えば、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcを0Vとした場合、摩擦帯電の影響により、感光体ドラム12の帯電電位は正極性にも負極性にも帯電し得る。したがって、この場合トナーかぶりやBCOが発生しやすい状態となる。
この摩擦帯電により感光体ドラム12の帯電電位が不安定になることを抑制するために、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcを負極性であってその絶対値の大きさを0よりも大きくする方策がある。
しかしながら、例えば上述のフルカラー画像の形成時のように、負極性であってその絶対値を放電開始電圧Vαよりも大きな印加電圧Vcを加えると、放電生成物が発生し、感光体ドラム12とクリーニングブレード16aとの間の摩擦係数が増加する。よって、クリーニングブレード16aがより捲れやすい状態となる。
また、負極性であってその絶対値を0よりも大きく、かつ放電開始電圧Vαの絶対値よりも小さな印加電圧Vc(0<|Vc|<|Vα|)を単に加えただけでは、放電生成物は発生しないものの、感光体ドラム12の帯電電位が摩擦帯電等による影響を受け感光体ドラム12の帯電電位が不安定となり、トナーかぶりやBCOが発生しやすい状態となることを抑制できない。
そこで、本実施の形態においては、制御部100が、画像形成をしない他の画像形成ユニット11Y,11M,11Cの感光体ドラム12に帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcを、負極性であってその絶対値を0よりも大きくし、かつ放電開始電圧Vαの絶対値よりも小さくする(0<|Vc|<|Vα|)。このことにより、放電生成物の発生を抑え、感光体ドラム12とクリーニングブレード16aとの間の摩擦係数が増加することを抑制する。
それとともに、感光体ドラム12の帯電電位が他の部材との摩擦により不安定となり、トナーかぶりやBCOが発生しやすい状態となることについては次のようにする。まず、制御部100が、予めトナーかぶりの要因となるトナーTを除去することでトナーかぶりを抑制する。また、モノクロ画像の形成を行っている際に、制御部100が、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcを制御することでBCOを抑制する。付言すると、本実施の形態においては、BCOの発生を抑制する印加電圧Vcとすることにより、キャリアCとは逆極性に帯電するトナーTがトナーかぶりを生じさせやすい状態であるにもかかわらず、トナーかぶりの発生を抑制し得る。
ここで、トナーかぶりを抑制するために予め行うトナーTの除去は、次のように行う。すなわち、現像ロール14aは回転させず停止させた状態で、現像ロール14aと感光体ドラム12との間で、トナーTの転移が生じる範囲である現像領域Adに存在するトナーTを排出させること(トナー排出動作)により行う。さらに説明をすると、現像ロール14aを停止させた状態で、予め定めた時間、通常の画像形成と同様の現像を行うことによりトナー排出動作を行う。すなわち、現像ロール14aを停止させた状態で、感光体ドラム12を帯電させ、帯電させた感光体ドラム12を露光し、この露光電位VLの領域に、現像領域Adに存在するトナーTを感光体ドラム12に転移させる。なお、トナーTの排出の具体的な動作については後述する。
また、本実施の形態では、トナー排出動作後でモノクロ画像の形成を行っている際にBCOの発生を抑制するため、現像ロール14aに印加される直流現像電圧Vdと、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcとの電位差を上述の逆飛翔電位差Vclnと等しくする。例えば、逆飛翔電位差Vclnが−100Vであり、直流現像電圧Vdを0Vとする(詳細は後述)場合、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcは−100Vとする。このことにより、通常の画像形成の際にBCOが発生する程度にまで、画像を形成しない画像形成ユニット11Y,11M,11CにおけるBCOの発生頻度を抑制し得る。
さらに、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcを負極性であってその絶対値を0よりも大きくし、かつ放電開始電圧Vαの絶対値よりも小さくする(0<|Vc|<|Vα|)ことにより、帯電ロール13aと感光体ドラム12の間で注入帯電が発生する。したがって、感光体ドラム12の帯電電位を、少なくとも0Vと印加電圧Vcとの間となるように制御し得る。ここで、トナー排出動作後でモノクロ画像の形成を行っている際において、負極性であってその絶対値を0よりも大きくし、かつ放電開始電圧Vαの絶対値よりも小さい印加電圧Vc(0<|Vc|<|Vα|)が印加された感光体ドラム12の帯電電位を、帯電電位VH2とする。本実施の形態では、帯電電位VH2は負極性となっており、帯電電位VH2の大きさは、絶対値で帯電電位VH1よりも小さい値となっている(|VH2|<|VH1|)。
付言すると、本実施の形態において仮に印加電圧Vcを0Vとすると、次のような状態となり得る。
まず、感光体ドラム12が回転している間は、感光体ドラム12とクリーニングブレード16aとの摩擦により、静電気が発生する。このとき、感光体ドラム12とクリーニングブレード16aとの帯電傾向の差から、感光体ドラム12は正極性に帯電しやすくなる。感光体ドラム12の帯電電位VH2が正極性になった場合、よりトナーかぶりが発生しやすい状態となる。
また、印加電圧Vcを0Vとすると、特に低温低湿環境下において、帯電ロール13aが感光体ドラム12に従動しにくくなる。感光体ドラム12に印加電圧Vcを印加することで、感光体ドラム12と帯電ロール13aとの間に生じる静電吸着力が発生するが、印加電圧Vcを0Vとするとこの静電吸着力が発生しなくなり、帯電ロール13aと感光体ドラム12との間での摩擦力が低下するためである。
さて、本実施の形態においては、画像形成をしない他の画像形成ユニット11Y,11M,11Cの現像ロール14aに印加される直流現像電圧Vdを0Vとする。なお、上述のようにフルカラー画像を形成する際の直流現像電圧Vdは−300Vである。
ここで、例えばフルカラー画像を形成する場合と同様に直流現像電圧Vdを−300Vとした場合と比較して、現像ロール14aに印加される直流現像電圧Vdを0Vとすることにより、現像ロール14aと感光体ドラム12との電位差が低減され、トナーかぶりが抑制される。
また、直流現像電圧Vdを0Vとすることで、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcを、より0Vに近づけて設定することが可能となる。ここで、本実施の形態においては、上述のように感光体ドラム12の帯電電位VH2が0Vと印加電圧Vcとの間の範囲となる。この感光体ドラム12の帯電電位VH2の範囲の幅が、直流現像電圧Vdを0Vとすることにより小さくなる。
また、本実施の形態においては、一次転写ロール15に印加される直流電圧を0Vとする。このことにより、感光体ドラム12上にトナーTが存在する場合であっても、中間転写ベルト21上にトナーTが転写されることが抑制される。なお、フルカラー画像を形成する際と同様に、転写バイアスを正極性に印加した場合、感光体ドラム12が正極性に帯電し得る。感光体ドラム12が正極性に帯電した場合、帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcを絶対値で放電開始電圧Vα以下としているのにもかかわらず、帯電ロール13aと感光体ドラム12との間で放電し、放電生成物が発生する状態ともなり得る。
<モノクロ画像の形成動作>
次に、図7および図8を参照しながら、フルカラー画像の形成動作後にモノクロ画像を形成する際の、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kにおける画像形成動作について説明する。
図7は、モノクロ画像を形成する際にイエロー(Y)の画像形成ユニット11Yが行う画像形成動作のタイミングチャートである。また、図8は、モノクロ画像を形成する際に黒(K)の画像形成ユニット11Kが行う画像形成動作のタイミングチャートである。
なお、モノクロ画像を形成する際は、記録用紙Sに画像を形成しない画像形成ユニット11Y,11M,11Cはそれぞれ同様の動作を行う。以下では、記録用紙Sに画像を形成しない画像形成ユニット11Y,11M,11Cのうち画像形成ユニット11Yの動作を説明した後に、記録用紙Sに画像を形成する画像形成ユニット11Kの動作について説明をする。
まず、画像形成ユニット11Yの動作について説明をする。
図示の例においては、画像形成ユニット11Yは、モノクロ画像の形成を開始する前にトナー排出動作を行い、モノクロ画像の形成時には絶対値で放電開始電圧Vα以下の印加電圧Vcとして放電生成物の生成を抑制する。また、図示の例においては、現像ロール14aは回転駆動されず、一次転写バイアスは印加されない。
具体的には、まず、時刻taにおいて感光体ドラム12が回転を開始する。これと同時に、帯電ロール13aに対して直流の帯電バイアスの印加が開始される。このときの感光体ドラム12の帯電電位VH2は、図4を用いて説明したフルカラー画像の形成動作時における帯電電位と等しいVH1である。また、図7において図示は省略するが、帯電ロール13aに対して交流の帯電バイアスの印加が開始される。
そして、時刻taから予め定めた時間(図示の例においては現像剤排出時間TDと等しい時間、後述)が経過した時刻tbにおいて帯電ロール13aに対して直流の帯電バイアスが小さくなり、感光体ドラム12の帯電電位はVH1からVH2となる。帯電ロール13aに対する直流の帯電バイアスが放電開始電圧Vαより絶対値で小さくなることにより、時刻tb以降において放電生成物の発生が抑制される。
また、帯電電位VH1に帯電した感光体ドラム12表面には、トナーTを現像領域Adから強制的に排出するための帯状画像(べた画像)を形成するためにレーザ光LB−Yが照射され、静電潜像が形成される。このとき、レーザ光LB−Yによって照射された感光体ドラム12表面は、帯電電位VH1から露光電位VLになる。なお、レーザ光LB−Yの照射は、予め定めた時間(図示の例においては現像剤排出時間TDと等しい時間)が経過した後停止される(時刻tc)。
次に、感光体ドラム12表面の帯電部位の先端部が現像ロール14aとの対向部に到達する時刻tcにおいて、現像ロール14aに対して直流の現像バイアスの印加が開始される。また、図示は省略するが、現像ロール14aに対して交流の現像バイアスの印加が開始される。このことにより、現像ロール14aから感光体ドラム12へのトナーTの転移を促進する。なお、このとき現像ロール14aは停止したままである。
すると、現像ロール14aと感光体ドラム12との対向部における現像領域Adに存在するトナーTが感光体ドラム12に転移する。そして、感光体ドラム12が回転することにより、トナーTが現像領域Adから排出される(取り除かれる)。また、上述のように現像ロール14aは停止したままであるから、新たなトナーTが現像ロール14aの回転にともない現像領域Adに供給されることは抑制される。
なお、現像ロール14aに対して直流の現像バイアスの印加は、現像剤排出時間TDを経過した後、停止される(時刻td)。また、図示は省略するが、時刻tdにおいて現像ロール14aに対して交流の帯電バイアスの印加が停止する。ここで、現像剤排出時間TDは、現像領域Adに存在するトナーTを排出するのに要する時間以上となるように設定される。
また、感光体ドラム12表面の帯電部位の先端部が一次転写ロール15との対向部に到達する時刻tdにおいても、一次転写バイアスは印加されない。したがって、感光体ドラム12上に形成された帯状画像は、中間転写ベルト21に転写されずに、感光体ドラム12上に位置したまま一次転写ロール15を通過する。そして、この帯状画像は、クリーニングブレード16aによって掻き取られる。
そして、時刻td以降においては、感光体ドラム12が帯電電位VH2で帯電しながら回転している状態となる。このとき、帯電ロール13aと感光体ドラム12との間では放電せず、放電生成物は生成されない。また、現像ロール14aは停止した状態であり、トナーTが現像領域Adへ新たに供給されることが抑制される。このことにより、トナーTが現像領域Adから感光体ドラム12へ転移しトナーかぶりが発生することが抑制される。
モノクロ画像の形成を終了する際には、まず、時刻tfにおいて帯電ロール13aに対する直流、および交流(図7において図示せず)の帯電バイアスの印加が停止され、感光体ドラム12表面の帯電部位の後端部が、再び帯電ロール13aとの対向部に到達する際に時刻tjにおいて、感光体ドラム12の回転を停止する。
次に、画像形成ユニット11Kの動作について説明をする。
本実施の形態における画像形成ユニット11Kは、トナー排出動作を行うことなく、感光体ドラム12を予め定めた期間回転させた後に、モノクロ画像の形成を開始する。
具体的には、まず、画像形成ユニット11Yと同様に、時刻taにおいて感光体ドラム12が回転を開始する。このとき、感光体ドラム12に対する直流、および交流(図8において図示せず)の帯電バイアスは印加されない。
そして、時刻taから予め定めた時間TEが経過した時刻tkにおいて、感光体ドラム12に対する直流、および交流(図8において図示せず)の帯電バイアスの印加が開始される。このときの感光体ドラム12の帯電電位はVH1である。時刻tk以降の画像形成動作は、図4に示した際の画像形成動作と同様であり、ここでは説明を省略する。なお、画像形成ユニット11Y,11M,11Cの感光体ドラム12が停止する時刻tjにおいて、画像形成ユニット11Kの感光体ドラム12も停止する。
なお、予め定めた時間TEは、例えば画像形成ユニット11Y,11M,11Cの感光体ドラム12にそれぞれ形成された帯状画像が一次転写ロール15を通過するタイミングと、画像形成ユニット11Kにより中間転写ベルト21に転写された形成画像がこの一次転写ロール15を通過するタイミングとが、重複しないように設定される。さらに説明をすると、予め定めた時間TEは、例えば、画像形成ユニット11Y,11M,11Cにより形成された帯状画像が、画像形成ユニット11Kの一次転写ロール15を通過した後に、画像形成ユニット11Kにより形成される画像が一次転写ロール15によって転写されるように設定される。
このことにより、記録用紙Sに本来画像を形成しないイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)のトナーが、記録用紙Sに形成された黒(K)の画像に重複することが抑制される。
さて、上述の実施の形態においては、モノクロ画像を形成する画像形成ユニット11Kは、画像形成ユニット11Y,11M,11Cとは異なり、トナー排出動作を行うことなく、画像形成を開始する態様を説明した。しかしながら、画像形成ユニット11Kが、画像形成ユニット11Y,11M,11Cと同様にトナー排出動作を行った後、モノクロ画像の形成を開始する態様であってもよい。このことにより、モノクロ画像の形成を開始するまでに、画像形成ユニット11Kにおけるクリーニングブレード16aが捲れることが抑制される。
また、上述の実施の形態においては、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kのうちの一部のみを用いて画像を形成する場合の例として、黒(K)の画像形成ユニット11Kが画像を形成することを説明したが、これに限定されない。画像形成ユニット11Y,11M,11Cのいずれか1つを用いて画像を形成してもよいし、画像形成ユニット11Y,11M,11C,11Kのうちの2つまたは3つを組み合わせて画像を形成してもよい。
さらに、上述の実施の形態においては、記録用紙Sに画像形成をしない他の画像形成ユニット11Y,11M,11Cに対して、記録用紙Sに画像を形成する黒(K)の画像形成ユニット11Kが中間転写ベルト21の移動方向の最下流側に設けられていることから、予め定めた時間TEを設けた。
これに対して、図1に示すように、中間転写ベルト21の移動方向の最上流側に設けられているイエロー(Y)の画像形成ユニット11Yが記録用紙Sに画像を形成し、他の画像形成ユニット11M,11C,11Kが記録用紙Sに画像形成をしない場合は、予め定めた時間TEを設けない(ゼロとする)こともある。他の画像形成ユニット11M,11C,11Kにて形成される帯状画像と、画像形成ユニット11Yにて形成される記録用紙Sに転写される画像とが重複しないためである。
さらに、上述の実施の形態においては、現像剤として、キャリアCおよびトナーTを有する二成分現像剤として説明したが、キャリアCを含まない一成分現像剤であってもよい。なお、一成分現像剤を用いた場合、BCOが発生することがない。したがって、例えばトナー排出動作後に現像ロール14aに印加される直流現像電圧Vdと帯電バイアス印加装置60が印加する印加電圧Vcとの電位差を逆飛翔電位差Vclnよりも大きくしてもよい。このことにより、負極性に帯電したトナーTが背景部に転移することがより抑制され、トナーかぶりが減少する。
1…本体、10…画像プロセス系、11Y,11M,11C,11K…画像形成ユニット、12…感光体ドラム、13…帯電器、13a…帯電ロール、14…現像器、14a…現像ロール、15…一次転写ロール、16…クリーニング装置、16a…クリーニングブレード、20…転写ユニット、21…中間転写ベルト、40…シート搬送系、50…画像処理部、51…感光体ドラム駆動装置、52…現像ロール駆動装置、60…帯電バイアス印加装置、70…現像バイアス印加装置、80…一次転写バイアス印加装置、C…キャリア、D…現像剤、T…トナー

Claims (5)

  1. 像保持体と、当該像保持体を帯電する帯電手段と、帯電された当該像保持体を露光する露光手段と、現像剤保持体を有し露光された像を現像する現像手段と、現像された像を被転写体に転写する転写手段と、転写後の当該像保持体上に残った現像剤を除去するクリーニング手段とを備えた複数の画像形成部と、
    前記複数の画像形成部のうち一部の画像形成部により記録媒体に画像を形成する場合に、当該複数の画像形成部のうち記録媒体に画像を形成しない他の画像形成部の前記現像剤保持体と当該他の画像形成部の前記像保持体との間にある現像剤を当該像保持体に転移させた後に当該現像剤保持体から当該像保持体へ現像剤が転移することを抑制し、かつ当該他の画像形成部の前記帯電手段が当該像保持体との間で放電を伴うことなく当該像保持体に帯電バイアスを印加するように制御する制御手段と
    を有する画像形成装置。
  2. 前記制御手段は、前記他の画像形成部の前記現像剤保持体を回転させないことにより、当該現像剤保持体から当該他の画像形成部の前記像保持体へ現像剤が転移することを抑制することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、前記他の画像形成部の前記転写手段が印加する転写バイアスを0Vと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。
  4. 前記制御手段は、前記他の画像形成部の前記帯電手段が前記像保持体に印加する帯電バイアスの絶対値を0よりも大きくすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の画像形成装置。
  5. 前記他の画像形成部の前記現像手段は、前記現像剤保持体に交流バイアスを印加する交流印加手段を有し、
    前記制御手段は、前記複数の画像形成部の全てにより記録媒体に画像を形成した後に、当該複数の画像形成部のうち前記一部の画像形成部により記録媒体に画像を形成する場合に、前記他の画像形成部の前記現像剤保持体と当該他の画像形成部の前記像保持体との間にある現像剤を当該像保持体に転移させる際に、前記交流印加手段が当該現像剤保持体に交流バイアスを印加することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の画像形成装置。
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