JP2013221987A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】前回転動作で蓄積された、中間転写体の駆動手段の緩みや歪み、中間転写体の弛みや伸び等を原因とするトナー像の位置ずれを、プリント信号を受信してからプリント画像を一次転写するまでの時間をほとんど延長することなく抑制することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成モードの実行中に像担持体に対して現像装置を現像可能状態にしてから、記録材に転写するためのトナー像を複数の画像形成部のうちで中間転写体の回転移動方向最上流に配置される画像形成部の像担持体から中間転写体に一次転写するまでに、画像形成部における少なくとも一つ以上の像担持体上にトナーパッチを形成し、一次転写部にトナーパッチを供給する。
【選択図】図2

Description

本発明は、電子写真方式の複写機又はプリンタ等の画像形成装置に関する。
従来から、フルカラー画像を出力可能なカラー画像形成装置として、像担持体表面に形成されたトナー像を色ごとに順次、中間転写体表面に一旦転写(以下、「一次転写」という。)し、フルカラーの重畳画像を中間転写体表面に形成する。その後、中間転写体表面のフルカラートナー画像を記録材に転写(以下「二次転写」という。)させる構成のものが実用化されている。
このような画像形成装置では、中間転写体表面の移動速度と像担持体表面の移動速度に速度差があると、複数色のトナー像を像担持体から中間転写体に重畳する一次転写工程において、各色の位置がずれる現象が発生する場合がある。特に、最初に中間転写体表面に一次転写される色のトナー像と、最後に中間転写体表面に一次転写される色のトナー像との間には大きな位置のずれが発生しやすい。これは、それぞれの色のトナー像を転写する時に、像担持体と中間転写体の当接部(以下、「一次転写部」という。)に存在するトナーの量が違うために発生する現象である。一色目の一次転写工程は、その表面にほとんどトナーが存在していない中間転写体表面に対して行われるのに対して、二色目以降の一次転写工程は既にトナーの存在する中間転写体表面に対して行われる。このため、一次転写部における像担持体と中間転写体の間に働く摩擦力が、一次転写部でのトナーの有無により異なるために、中間転写体表面の移動速度が変化し、色間でのトナー像の位置のずれが発生する。
このような色間でのトナー像の位置のずれの発生を抑制するために、像担持体表面に微小なドット状の多数のドットトナー像を形成し中間転写体上の画像領域内に転写する構成が、特許文献1に記載されている。これは、微量のトナーを像担持体表面、中間転写体表面に存在させることにより、両表面が互いに滑りやすくなり、トナー像の位置のずれが発生することを防ぐことができるというものである。また、他の手段として、特許文献2には、一色目の一次転写工程に先だって、中間転写体上の1周回前から、一色目の現像装置を構成する現像ローラにバイアスを印加する。これにより微量の1色目のトナーが像担持体にのり、像担持体と中間転写体の間の摩擦力を低減させるという構成が記載されている。
特開2006−235658号公報 特開2006−31043号公報
上述のような特許文献1の構成の画像形成装置では、中間転写体を張架するローラ類のわずかな偏心や、像担持体と中間転写体の画像形成装置への組付け誤差などによって生じる位置ずれには効果がある。つまり、一次転写工程中の像担持体表面と中間転写体表面の速度差がわずかな場合にはトナー像の位置ずれ抑制の効果が見込める。しかしながら、前回転動作で蓄積された中間転写体の弛みや伸び、中間転写体の駆動ローラのギア間の緩みや歪みが、トナーによって解放される際に発生する中間転写体の速度変動に対しては、効果的ではない。
つまり、プリント画像を印刷する画像形成動作の前に、像担持体と中間転写体を回転駆動させる前回転動作によって、上述のような弛み等が蓄積し、その弛み等が、一次転写部にトナーが侵入することで解放される際に中間転写体の速度変動が発生する。このような、画像形成領域内で速度変動が生じるために位置ずれした画像となってしまうという課題があった。
一方、特許文献2の構成の画像形成装置は、上述のような位置ずれにも効果が見込める。しかしながら、一色目の一次転写工程に先だって、中間転写体を1周回する必要がある。このため、プリント信号を受信してから一枚目をプリント完了するまでに時間を要するといった課題や、現像ローラの回転時間が延長し、現像装置内のトナーの劣化を早めてしまうといった課題があった。
本発明の目的は、前回転動作で蓄積された、中間転写体の駆動手段の緩みや歪み、中間転写体の弛みや伸び等を原因とするトナー像の位置ずれを、プリント信号を受信してからプリント画像を一次転写するまでの時間をほとんど延長することなく抑制することができる画像形成装置を提供することである。
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、少なくとも像担持体と現像装置を備えた、複数の画像形成部を有し、前記複数の画像形成部にて形成されたトナー像を中間転写体に一次転写部の一次転写手段によって一次転写し、前記中間転写体に一次転写されたトナー像を記録材に二次転写部の二次転写手段によって二次転写する画像形成モードを実行できる画像形成装置において、前記画像形成モードの実行中に、前記像担持体に対して前記現像装置を現像可能状態にしてから、記録材に転写するためのトナー像を前記複数の画像形成部のうちで前記中間転写体の回転移動方向最上流に配置される前記画像形成部の前記像担持体から前記中間転写体に一次転写するまでに、前記画像形成部における少なくとも一つ以上の前記像担持体上にトナーパッチを形成し、前記一次転写部にトナーパッチを供給することを特徴とする画像形成装置である。
本発明によれば、前回転動作で蓄積された中間転写体の駆動ギア間の緩みや歪み、中間転写体の弛みや伸び等を原因とするトナー像の位置ずれを、プリント信号を受信してからプリント画像を一次転写するまでの時間をほとんど延長することなく、抑制することができる。
本発明の第1の実施例に係る画像形成装置を説明する図である。図1(a)は、実施例1に係る画像形成装置の概略全体図であり、図1(b)は画像形成部の現像ローラの当接動作を説明する概略図である。 本発明の実施例1に係る画像形成モードを説明する図である。 本発明の実施例2に係る画像形成モードを説明する図である。
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
実施例1
図1(a)、(b)を参照して、本発明に係る画像形成装置の一実施例の構成と動作の概要について説明する。図1(a)は、実施例1で用いる画像形成装置Pを示した概略構成図である。
画像形成装置Pは、複数の画像形成部3を備えている。本実施例では略直線状に配列された4つの画像形成部、即ち、それぞれ、イエロー(Y)色、マゼンタ(M)色、シアン(C)色、ブラック(K)色の画像を形成する画像形成部3(3Y、3M、3C、3K)を有している。各画像形成部3Y、3M、3C、3Kは、それぞれ第一の像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、「感光体ドラム」という。)4(4Y、4M、4C、4K)と、帯電手段としての帯電ローラ5(5Y、5M、5C、5K)を有している。また、各画像形成部3(3Y、3M、3C、3K)は、露光手段としての露光装置6と、現像手段としての現像装置7(7Y、7M、7C、7K)を有している。さらに、各画像形成部3(3Y、3M、3C、3K)は、像担持体上のトナーをクリーニングする像担持体クリーニング手段としてのクリーニング装置8(8Y、8M、8C、8K)を有している。各現像装置7(7Y、7M、7C、7K)は、現像剤担持体としてのローラ形状の現像ローラ17(17Y、17M、17C、17K)を有している。現像ローラ17(17Y、17M、17C、17K)には現像バイアス電源70(70Y、70M、70C、70K)が接続されている。図1(b)をも参照すると、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)は離間手段(図示せず)にて感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)に当接離間可能に設置される。
画像形成開始信号が発せられると、各画像形成部3(3Y、3M、3C、3K)の各感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)が、矢印方向に回転される。この時、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)の各現像ローラ17(17Y、17M、17C、17K)は、感光ドラム4(4Y、4M、4C、4K)から離間された状態である。そして、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の外周面(表面)は帯電ローラ5(5Y、5M、5C、5K)により一様に帯電される。感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面が一様に帯電された後、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)は、現像バイアスを印加された状態で、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)に当接される。即ち、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)は現像可能状態とされる。その感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面の帯電面に露光装置6により画像情報に応じたレーザ光が照射されて静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置7(7Y、7M、7C、7K)により各色のトナーを用いて顕像化されトナー像が形成される。
なお、本実施例においては、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)の当接離間動作、及び現像バイアスの印加は4つの画像形成部3(3Y、3M、3C、3K)において同時に行われる。これにより、感光体ドラム4Y表面にYトナーが、感光体ドラム4M表面にMトナー像が、感光体ドラム4C表面にCトナー像が、感光体ドラム4K表面にKトナー像が、それぞれ形成される。
本実施例では感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)はアルミシリンダ上に少なくとも電荷発生層とポリアリレート樹脂を含む電荷輸送層を有する負帯電性の有機光導電体であり、使用されるトナーは負極性トナーである。
画像形成部3(3Y、3M、3C、3K)の配列方向に沿って設けられている第二の像担持体としての無端ベルト状の中間転写体(以下「中間転写ベルト」という。)9は、駆動ローラ9aと、従動ローラ9bと、補助ローラ9cと、二次転写対向ローラ9dに張架されている。駆動ローラ9aは、図1中の矢印方向に回転する。これにより、中間転写ベルト9は、各画像形成部3Y、3M、3C、3Kに沿って、本実施例では100mm/sのプロセス速度で回転移動される。この中間転写ベルト9の内周面(裏面)には、中間転写ベルト9を挟んで各感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と対向して第一の転写手段としての一次転写ローラ10(10Y、10M、10C、10K)が配置されている。中間転写ベルト9と感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)は一次転写ローラ10(10Y、10M、10C、10K)によって、それぞれ一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)を形成している。一次転写部2Yと2M、2Mと2C、2Cと2Kとの距離は、本実施例ではおよそ75mmである。一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)の中間転写ベルト9移動方向の幅は、およそ1mm程度である。一次転写ローラ10(10Y、10M、10C、10K)には、それぞれ一次転写電源20(20Y、20M、20C、20K)が接続され、正負両極性の電圧が独立に印加可能である。一次転写工程中、一次転写ローラ10(10Y、10M、10C、10K)には、一次転写電源20(20Y、20M、20C、20K)により正極性(トナー極性とは逆極性)の電圧が印加される。
一次転写工程によって、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)上に形成されたトナー像は一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)にてそれぞれ中間転写ベルト9に1次転写される。これによって、各色のトナー像が順次重ね転写(一次転写)され、中間転写ベルト9の表面にフルカラーのトナー像が形成される。感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)から中間転写ベルト9への一次転写が終了すると現像装置7(7Y、7M、7C、7K)は再び感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)から離間した状態に移動し、現像バイアスの印加、及び回転動作は停止される。即ち、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)は現像不可能状態とされる。一次転写後に感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)表面に残った転写残トナーは、クリーニング装置8(8Y、8M、8C、8K)に設けられている不図示のクリーニングブレードにより除去される。これにより感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)は次の画像形成に供される。
一方、画像形成装置Pの下部に設けられた給送カセット11に積載収納されている記録材18は、給送ローラ12によって給送カセット11から一枚ずつ分離給送され、レジストローラ対13に給送される。レジストローラ対13は、中間転写ベルト9上に形成されたトナー像に同期して記録材18を中間転写ベルト9と二次転写ローラ14とが形成する二次転写部19に搬送する。これにより、記録材18は、二次転写工程に供される。二次転写工程で、二次転写部19を通過する記録材18には中間転写ベルト9の表面からフルカラーのトナー像が二次転写される。二次転写工程中、二次転写ローラ14には、正負両極性の電圧を印加可能な二次転写電源21により正極性(トナー極性とは逆極性)の電圧が印加される。この帯電によって、記録材18に中間転写ベルト9の表面上のトナー像が2次転写される。その後、未定着のトナー像を担持した記録材18は定着手段Fに搬送され、定着手段Fで加熱及び加圧されることで、トナー像が記録材18上に定着される。その後記録材18は、定着手段Fから画像形成装置P外部の排出トレイ15へ排出される。
二次転写後に中間転写ベルト9表面に残った転写残トナーは、中間転写体クリーニング手段であるクリーニング装置16の作用により除去される。クリーニング装置16はブラシ部材であるクリーニングブラシ22とローラ部材であるクリーニングローラ23によって構成されている。クリーニングブラシ22によって中間転写ベルト9上の残トナーが均され、次にクリーニングローラ23にて帯電される。帯電されたトナーは画像形成部3の感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)に逆転写され、像担持体クリーニング手段であるクリーニング装置8によって除去される。これにより中間転写ベルト9は次の画像形成に供される。
なお、本実施例における中間転写体クリーニング手段であるクリーニング装置16は直接トナーを中間転写ベルト9上から取り込む構造、例えばクリーニングブレードを用いて掻きとる構造など、にはなっていない。これは、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と中間転写ベルト9上になるべくトナーを存在させ、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と中間転写ベルト9の間に発生する摩擦力を低減させるのに必要だからである。
ここで、本実施例では、中間転写ベルト9は外周が約700mmであり、厚みが約80μmのポリフッ化ビニリデン(PVDF)基層と厚みが約3μmのアクリル樹脂を含む表層から成る。中間転写ベルト9の体積抵抗率は約5×1010Ωcmである。
次に、本実施例の特徴である画像形成モードについて、図2を用いて説明する。
本実施例の画像形成装置Pは、プリントの指示を受けるとプリント画像を印刷するための画像形成モードを実行する。画像形成モードは、連続した前回転動作、画像形成動作、後回転動作からなる。
前回転動作では、プリントの指示(プリント指示)を受け、感光体ドラム4と駆動ローラ9aを同時に駆動し始める(駆動開始)。本実施例においては4つの感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と駆動ローラ9aの回転駆動は一つのモータによって行われる。前回転動作が開始された時、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)は感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)から離間された状態でいる。本実施例では駆動ローラ9aの直径は24.5mmで、その製造上およそ0.1%の外径公差を有している。一方、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の直径は24mmで、同様に0.1%の外径公差を有している。駆動ローラ9aと感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の直径が、それぞれ公差の中心の値であるとき、中間転写ベルト9と感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度が同一となるよう設定されている。
感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と中間転写ベルト9の回転駆動が開始され、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面が帯電ローラ5(5Y、5M、5C、5K)により一様な電位(Vd電位)に帯電される。次に、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)のVd電位に対して所望の電流が流れるように、一次転写電源20(20Y、20M、20C、20K)は一次転写ローラ10(10Y、10M、10C、10K)に一次転写バイアス(固定電圧)を印加するように制御される。一次転写バイアスが印加されると、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と中間転写ベルト9の間には静電的な吸着力が加わり摩擦力が大きくなる。一次転写電源20(20Y、20M、20C、20K)により、所望の一次転写バイアスが印加されると、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)に対して現像装置7(7Y、7M、7C、7K)の当接動作を開始する。本実施例において前回転動作の開始から現像装置7(7Y、7M、7C、7K)が当接するまでの時間はおよそ2.5秒程度である。
ここで、本実施例では、不必要な現像装置7(7Y、7M、7C、7K)の回転によるトナーの劣化を防ぐために、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)を感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)から離間している。このような場合には、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)から感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)への極微量なトナーの転移(カブリ)がほとんど発生しないため、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と中間転写ベルト9の摩擦力が大きくなりやすい。この時、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と駆動ローラ9aの直径が公差の範囲でばらついていると、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度と中間転写ベルト9の表面速度には、速度差が生じる。速度差がある場合、上述の感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と中間転写ベルト9間の摩擦力により、速度の大小関係によっては中間転写ベルト9が感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)により駆動されたり、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)が中間転写ベルト9の駆動の負荷になったりする。その結果、中間転写ベルト9の弛みや駆動ローラ9aを駆動する駆動手段を構成するギア間の緩み、歪みなどが生じる。その状態でプリント画像の画像形成動作を行うと、各色間で位置ずれが発生してしまう場合がある。それは、プリント画像となるトナー像が感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)より一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)に供給されることで、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面と中間転写ベルト9の表面との間に働く摩擦力が減少するためである。つまり、摩擦力がある状態でプリント画像の画像形成と行うと、トナー像を中間転写ベルト9に転写するごとに摩擦力が転写されたトナー像によって徐々に減少する。それにともなって、中間転写ベルト9と感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度が変動し、各色のトナー像を1次転写する際の位置がずれてしまう。
以下に、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と中間転写ベルト9の表面速度の大小関係がある場合に、それによって発生する位置ずれについてさらに詳しく説明する。
(1)感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度が中間転写ベルト9の表面速度より速い場合
例えば、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の直径が公差の中心値よりも大きい場合や、駆動ローラ9aの直径が公差の中心値よりも小さい場合などには、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度が中間転写ベルト9の表面速度よりも速くなる。こういった場合、摩擦によって感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)が中間転写ベルト9を搬送方向で下流側に押し込む力が、中間転写ベルト9にかかることになる。その結果、一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)の下流側で中間転写ベルト9に弛みが生じたり、駆動ローラ9aが、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)によって押し込まれた中間転写ベルト9に連れ回ることで、駆動ローラ9aを駆動するギア間に緩みが生じたりする。この状態でプリント画像の画像形成が開始される。画像形成が開始されると、一次転写部2Yから一次転写部2Kに順次トナー像が供給されることになる。その結果、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と中間転写ベルト9との間に働く摩擦力が低減するため、4つの感光体ドラム4Y、4M、4C、4Kが中間転写ベルト9を下流に押し込む力が減少する。つまり、それまでは感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)からの駆動力を受け、駆動ローラ9a単体での搬送速度よりも速い速度で搬送されていた中間転写ベルト9は、一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)に順次トナー像が供給されるに従い、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)からの駆動力を受けなくなる。それにより、駆動ローラ9aによる搬送速度まで速度が減少する。ところで、この感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)からの駆動力を受けなくなった時点では、上述のように、中間転写ベルト9には緩みがあったり、駆動ローラ9aの駆動ギア間には緩みがあったりする。その場合、駆動ローラ9aがそれらの弛みや緩みを解消する分だけ回転するまで、一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)に位置する中間転写ベルト9に駆動力をかけることができない。従って、弛みや緩みが解消するまでの時間、一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)では、中間転写ベルト9の速度が駆動ローラ9a単体による搬送速度よりも著しく低下してしまい、各色間での位置ずれが発生してしまう場合がある。
(2)感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度が中間転写ベルト9の表面速度より遅い場合
一方で、例えば、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の直径が公差の中心値よりも小さい場合や、駆動ローラ9aの直径が公差の中心値よりも大きい場合などには、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度が中間転写ベルト9の表面速度よりも遅くなる。こういった場合、摩擦によって感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)が中間転写ベルト9を搬送方向で上流側に引っ張る力が、中間転写ベルト9にかかることになる。その結果、駆動ローラ9aが中間転写ベルト9を回転駆動するために、より大きな負荷トルクがかかり、駆動ローラ9aを駆動するギアに歪みが生じる。この状態でプリント画像の画像形成が開始されると、一次転写部2Y、2M、2C、2Kにおいて順次トナー像が供給されることになる。その結果、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)と中間転写ベルト9との間に働く摩擦力が低減するため、4つの感光体ドラム4Y、4M、4C、4Kが中間転写ベルト9を上流に引っ張る力が減少する。つまり、それまでは感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)からのブレーキ力を受け、駆動ローラ9a単体での搬送速度よりも遅い速度で搬送されていた中間転写ベルト9は、一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)において順次トナー像が供給されるに従い、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)からのブレーキ力を受けなくなる。それにより、駆動ローラ9aによる搬送速度まで速度が増加する。ところで、この感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)からのブレーキ力を受けなくなった時点では、上述のように、駆動ローラ9aを駆動するギアに歪みがある。その場合、駆動ローラ9aを駆動するギアの歪みが緩和されるまでの間、中間転写ベルト9にはより大きな駆動力がかかる。従って、歪みが緩和するまでの時間、中間転写ベルト9の速度が駆動ローラ9a単体による搬送速度よりも著しく増加してしまい、各色間での位置ずれが発生してしまう場合がある。
本実施例の画像形成装置Pは駆動ローラ9aが一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)に対し、中間転写ベルト9の搬送方向下流側に位置するために、上述の関係となる。一方、駆動ローラ9aが一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)の中間転写ベルト9の搬送方向上流側に位置する場合には、上記の関係が逆転する。
本実施例では上述の理由で発生する位置ずれを回避するためにプリント画像の画像形成動作を開始する前に、一次転写部2M、2C、2Kにプリント画像とは別のトナーパッチを供給する位置ずれ解消動作を実行する。
以下に位置ずれ解消動作の詳細を説明する。
本実施例にて、現像ローラ17(17Y、17M、17C、17K)は、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)上の静電潜像を現像するのを可能にするために、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)に当接するものとして説明した。一方、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)の他の構成例として、現像ローラ17(17Y、17M、17C、)が、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)に当接せずに、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)へ静電力によってトナーが移動し、現像する現像装置7(7Y、7M、7C、7K)がある。このような構成の現像装置7(7Y、7M、7C、7K)においては、現像ローラ17(17Y、17M、17C、17K)は感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)に当接する必要がない。しかし、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)上の静電潜像を現像するのを可能にする為に、現像バイアス印加等が行われる。この様な現像装置7(7Y、7M、7C、7K)では現像バイアス等が印加され、現像ローラ17(17Y、17M、17C,17K)が現像可能とされた状態を現像可能状態という。
本実施例では現像装置7(7Y、7M、7C、7K)の当接完了(現像可能状態への移行完了)からおよそ250ミリ秒後に感光体ドラム4Yへのプリント画像の潜像形成を開始する。現像装置7(7Y、7M、7C、7K)の当接完了からプリント画像を感光体ドラム4Yへ潜像形成を開始する間で、現像装置7(7Y、7M、7C、7K)の当接完了からおよそ100ミリ秒後に、感光体ドラム4M、4C、4Kに対し、トナーパッチT(TM、TC、TK)の潜像形成を行う。このように本実施例では、中間転写ベルト9の回転方向において、記録材に転写されるトナー像が転写される画像領域に先行する非画像領域(記録材に転写されるトナー像が形成されない領域)にトナーパッチを供給する。本実施例において、トナーパッチT(TM、TC、TK)は、太さ0.1mm、中間体回転移動方向と直交する長手方向において、長手幅220mmの横線を、0.5mmの間隔で5回繰り返した画像である。本実施例においては上述のようなトナーパッチT(TM、TC、TK)としたが、これに限らない。トナーパッチT(TM、TC、TK)は、例えば、ベタ黒画像や市松模様の画像など、横線画像以外で、トナー量が一次転写部2(2M、2C、2K)に概均等に形成される画像であっても良い。本実施例ではトナーパッチT(TM、TC、TK)は横線を5回繰り返した画像だが、一本以上の横線画像であっても良い。なお、本実施例において中間転写ベルト9の回転移動方向最上流の感光体ドラム4YにトナーパッチTYを形成しない理由については後述する。
上述のようなトナーパッチT(TM、TC、TK)が現像装置7M、7C、7Kでトナー像として現像され、感光体ドラム4M、4C、4K上に形成される。形成されたトナーパッチT(TM、TC、TK)は、感光体ドラム4M、4C、4Kの回転駆動にともない、それぞれの感光体ドラム4M、4C、4Kと中間転写ベルト9が形成する一次転写部2M、2C、2Kに略同時に進入する。一次転写部2M、2C、2Kに進入したトナーパッチT(TM、TC、TK)は一次転写バイアス(トナーと逆極性の電圧、ここでは正極性)の印加された一次転写ローラ10M、10C、10Kの作用を受け中間転写ベルト9上に転写される。追って、感光体ドラム4Y、4M、4C、4Kに形成されたプリント画像が中間転写ベルト9上に順次転写される。本実施例の特徴である位置ずれ解消動作において、プリント画像に先だって一次転写部2に進入するトナーパッチT(TM、TC、TK)により、中間転写ベルト9上にトナーが供給され、中間転写ベルト9と感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の間の摩擦力が低減する。これにより、前回転動作中に中間転写ベルト9の緩みや駆動ローラ9aの駆動ギア間の緩み、歪みが生じていたとしても、プリント画像の画像形成前にそれらを解消し、プリント画像の画像形成中の中間転写ベルト9の速度を安定化させることができる。プリント画像の中間転写ベルト9への一次転写終了後、中間転写ベルト9の回転に伴い、二次転写部19にはトナーパッチTK、トナーパッチTC、トナーパッチTM、プリント画像が順次進入する。トナーパッチは中間転写ベルトの非画像領域に形成されているので、トナーパッチTMの後端が二次転写部に到達するタイミングは、記録材が二次転写部に到達するタイミングよりも早くなる。ここで、各色のトナーパッチT(TM、TC、TK)が二次転写部19に進入するタイミングに合せて、二次転写電源21より二次転写ローラ14にトナーと同極性の電圧(ここでは負極性)を印加し、トナーパッチT(TM、TC、TK)が二次転写部19を通過後に再び正極性の電圧を印加する。これによりトナーパッチT(TM、TC、TK)を形成するトナーが二次転写ローラ14に付着することを抑制し、記録材18の裏面汚れを軽減することができる。トナーパッチTMの通過後、二次転写ローラ14には再び正極性の電圧を印加し、後続するプリント画像の二次転写工程を行う。
ここで、本実施例では、上述したように感光体ドラム4Y上にはトナーパッチTYを形成しない。位置ずれを抑制する効果を考えれば、すべての感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)上にトナーパッチT(TY、TM、TC、TK)を形成することが望ましい。しかしながら、本実施例の画像形成装置Pで、トナーパッチTYを形成した場合、一次転写終了後の中間転写ベルト9上で、トナーパッチTYの後端とプリント画像先端との間の距離がおよそ12.5mmとなり、100mm/sのプロセス速度においては、およそ125ミリ秒に相当する。本実施例の画像形成装置Pで採用した二次転写電源21によって出力される負極性から正極性への電圧の切り替えには150msを要するため、トナーパッチTYを形成するとプリント画像に対して二次転写バイアス印加が間に合わない。上記の理由により、本実施例では感光体ドラム4Y上にトナーパッチTYを形成していない。トナーパッチTYの後端とプリント画像先端との間の距離や、プロセス速度や、二次転写電源の構成によっては、二次転写バイアス印加が間に合う場合もあり、このような場合には、感光体ドラム4Y上にトナーパッチTYを形成してもよい。
プリント画像の記録材18への二次転写が終了した後、中間転写ベルト9上に残留した二次転写残トナーを中間転写ベルト9のクリーニング装置16で回収、クリーニングするための後回転動作が実行される。本実施例では、位置ずれ解消動作は連続したプリントジョブの一枚目の前でのみ実行し、二枚以上のジョブの紙間では実行しない。
次に、本実施例の効果確認結果とその手法について説明する。
まず、本実施例の画像形成装置Pを用いて、温度23℃湿度50%の環境において、プロセス速度100mm/sec(スループット:1分間に18枚)の普通紙印刷用の画像形成モードにて位置ずれに対する効果確認を行った。駆動ローラ9aとしては、駆動ローラ9aの長手5箇所で測定した直径の平均値が公差の中心値よりも25μm小さいものを使用した。また、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)としては、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の長手5箇所で測定した直径の平均値が公差の中心値よりも20μm程度大きいものを各画像形成部3(3Y、3M、3C、3K)で使用した。記録材18としてはA4サイズ、坪量80g/m2の用紙(商標EXTRA)を用い、長手幅10mmのC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、K(ブラック)の各色の横細線が、長手方向に繰返し並ぶ画像を印刷した。位置ずれ量は各色のK(ブラック)色横細線に対する搬送方向のずれ量で最大の値とした。用紙後端側に位置ずれするものをプラス方向、先端側に位置ずれするものをマイナス方向とした。
次に本実施例の効果を比較するために必要な比較例について説明する。
本比較例では、位置ずれ解消動作を実行しなかった。その他の構成は実施例1と同様のため省略する。
実施例1、比較例における位置ずれ画像に対する効果確認の結果を説明する。
Figure 2013221987
表1に示すように、比較例では、許容できないレベルの位置ずれが発生した。
比較例に使用した画像形成装置Pでは、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度が、駆動ローラ9aによって搬送される中間転写ベルト9の表面速度よりも速い。このため、一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)の下流での中間転写ベルト9の弛みや駆動ローラ9aの駆動ギア間の緩みが生じ、プリント画像のトナー像が一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)に進入したことで中間転写ベルト9の搬送速度に変動が生じたことが原因であった。一方、実施例1の構成では、画像形成モードの実行中にプリント画像のトナー像が一次転写部2(2Y、2M、2C、2K)に進入する前に、位置ずれ解消動作により形成したトナーパッチT(TM、TC、TK)が進入した時点で中間転写ベルト9の緩みや駆動ローラ9aの駆動ギアの緩みが解消される。これにより、プリント画像の一次転写工程中に中間転写ベルト9の速度変動が発生しなかったため位置ずれが抑制された。
以上で説明したように、本実施例の画像形成モードでは、プリント画像のトナー像を感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)上に形成し中間転写ベルト9上に一次転写する。一方、上記プリント画像の一次転写前に、プリント画像とは別のトナーパッチTM、TC、TKを感光体ドラム4M、4C、4K上に形成し、中間転写ベルト9上に一次転写する。これにより、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度と駆動ローラ9aによって搬送される中間転写ベルト9の表面速度に速度差がある場合にも、プリント画像を感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)から中間転写ベルト9上へ一次転写中の中間転写ベルト9の速度変動の発生を抑制できる。これにより、プリント時間をほとんど延長することなく位置ずれ画像の発生を軽減することが可能となる。本効果確認実験の結果から、本実施例の位置ずれ解消動作を実行することにより、各色の位置ずれの発生を抑制できることが確認された。
実施例2
次に、第二の実施例について説明する。
実施例2で用いる画像形成装置Pの構成は実施例1と同様であるため、説明を省略する。
実施例2は位置ずれ解消動作中に一次転写ローラ10M、10C、10Kに印加する電圧の極性が実施例1とは異なる。実施例2の特徴である画像形成モードについて図3を用いて説明する。
本実施例では位置ずれ解消動作において、トナーパッチTM、TC、TKが一次転写部2M、2C、2Kに進入する際、一次転写ローラ10M、10C、10Kに一次転写電源20M、20C、20Kより負極性の電圧を印加する。印加する電圧は−300Vである。それぞれの画像形成部3M、3C、3Kで形成したトナーパッチTM、TC、TKが一次転写部2M、2C、2Kを通過した後は、再び正極性の一次転写バイアスを印加し、プリント画像の一次転写に備える。本実施例においても、実施例1と同様の理由で、位置ずれ解消動作でトナーパッチTは感光体ドラム4M、4C、4Kに対してのみ形成する。それ以外の動作ついても実施例1と同様である。
位置ずれ解消動作において形成したトナーパッチが一次転写部2M、2C、2Kを通過する際に一次転写ローラ10M、10C、10Kに負極性の電圧を印加する。これにより、トナーパッチTM、TC、TKを形成するトナーのほとんどは、中間転写ベルト9上に転写されず感光体ドラム4M、4C、4K上に残留する。感光体ドラム4M、4C、4K上に残留したトナーはクリーニング装置8M、8C、8Kでクリーニングされる。
本実施例において、1次転写ローラ10M、10C、10Kに印加された負極性の電圧によって、トナーパッチTM、TC、TKが中間転写ベルト9上にほとんど転写されないために、二次転写ローラ14へのトナー付着を軽減できる。つまり、中間転写ベルト9上のトナーパッチT(TM、TC、TK)のトナー量が抑えられるため、中間転写ベル9及び2次転写ローラ14の表面にトナーパッチT(TM、TC、TK)のトナーが転移するのを抑えられ、記録材18裏面のトナー汚れを抑制することができる。
以上で説明したように、本実施例の画像形成モードでは、プリント画像のトナー像を感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)上に形成し中間転写ベルト9上に一次転写する前に、プリント画像とは別のトナーパッチT(TM、TC、TK)を感光体ドラム4(4M、4C、4K)上に形成し、一次転写部2(2M、2C、2K)に供給する。その際、一次転写ローラ10(10M、10C、10K)にトナーと同極性の電圧を印加することで、一次転写部2(2M、2C、2K)に供給したトナーパッチT(TM、TC、TK)は中間転写ベルト9上に転写されずに感光体ドラム4(4M、4C、4K)上に残留し、感光体ドラム4(4M、4C、4K)のクリーニング装置8(8M、8C、8K)により回収される。これにより、感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)の表面速度と駆動ローラ9aによって搬送される中間転写ベルト9の表面速度に速度差がある場合にも、プリント画像を感光体ドラム4(4Y、4M、4C、4K)から中間転写ベルト9上へ一次転写中の中間転写ベルト9の速度変動の発生を抑制できる。そして、プリント時間をほとんど延長することなく位置ずれ画像の発生を軽減することが可能となる。それに加えて、プリント画像の前に形成されるトナーパッチT(TM、TC、TK)が中間転写ベルト9上にほとんど転写されないために、記録材18の裏汚れを軽減することが可能となる。
本発明の実施例として、インライン型中間転写方式の画像形成装置を用い、中間転写体の駆動ローラを一次転写部の中間転写体移動方向で下流に有する画像形成装置について説明した。また、本発明による位置ずれの抑制効果を、駆動ローラによる中間転写体の搬送速度が感光体ドラム表面の回転駆動速度よりも遅い場合について説明した。これらに限らず、中間転写体の搬送速度が感光体ドラム表面の回転駆動速度より速い場合に対しても有効である。さらに、中間転写体の駆動ローラを一次転写部の中間転写体上流に有する場合であっても、同様の効果がある。
本実施例では、トナーパッチとして、横線画像を用いたが、ベタ黒画像や斜線画像等であっても同様の効果が見込めることは明らかである。また、本実施例では、最上流の画像形成部を除く下流側の全ての画像形成部でトナーパッチを形成するとして説明した。しかしながら、場合によっては、一つの画像形成部でトナーパッチを形成することも可能である。また、本実施例では、一次転写部に供給するトナーパッチを、それぞれの画像形成部で形成した。しかしながら、中間転写体移動方向で上流に配置される画像形成部で形成されたトナーパッチを、より下流に配置された一次転写部に供給することもできる。この場合にも、同様の効果があることは明白である。
2 一次転写部
3 画像形成部
4 感光体ドラム
7 現像装置
9 中間転写ベルト
10 一次転写ローラ
14 二次転写ローラ
17 現像ローラ
18 記録材
20 一次転写電源
21 二次転写電源

Claims (13)

  1. 少なくとも像担持体と現像装置を備えた、複数の画像形成部を有し、
    前記複数の画像形成部にて形成されたトナー像を中間転写体に一次転写部の一次転写手段によって一次転写し、前記中間転写体に一次転写されたトナー像を記録材に二次転写部の二次転写手段によって二次転写する画像形成モードを実行できる画像形成装置において、
    前記画像形成モードの実行中に、
    前記像担持体に対して前記現像装置を現像可能状態にしてから、記録材に転写するためのトナー像を前記複数の画像形成部のうちで前記中間転写体の回転移動方向最上流に配置される前記画像形成部の前記像担持体から前記中間転写体に一次転写するまでに、前記画像形成部における少なくとも一つ以上の前記像担持体上にトナーパッチを形成し、前記一次転写部にトナーパッチを供給することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記一次転写部を通過した前記トナーパッチの後端が前記二次転写部に到達するタイミングは、記録材が前記二次転写部に到達するタイミングよりも早いことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 少なくとも二つ以上の前記一次転写部にトナーパッチを供給する場合に、前記二つ以上の一次転写部に同時にトナーパッチを供給することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記中間転写体上の前記トナーパッチが前記二次転写部を通過する時に、前記二次転写手段にトナーの極性と同極性の電圧を印加することを特徴とする請求項1〜3のいずれかの項に記載の画像形成装置。
  5. 前記一次転写部に供給される前記トナーパッチは、少なくとも一本以上の横線画像であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の画像形成装置。
  6. 前記一次転写部に供給される前記トナーパッチは前記一次転写部にトナーを均等に供給する画像であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項に記載の画像形成装置。
  7. 前記中間転写体をクリーニングする中間転写体クリーニング手段を有し、前記中間転写体上のトナーは、中間転写体クリーニング手段によって帯電され、前記像担持体に逆転写されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかの項に記載の画像形成装置。
  8. 前記中間転写体の中間転写体クリーニング手段は、ブラシ部材及び/又はローラ部材であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の画像形成装置。
  9. 前記中間転写体の回転移動方向の前記トナーパッチの幅が、中間転写体移動方向の前記一次転写部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項1〜8のいずれかの項に記載の画像形成装置。
  10. 前記トナーパッチが前記一次転写部に供給される時、前記一次転写手段にトナーの極性と逆極性の電圧を印加することを特徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載の画像形成装置。
  11. 前記トナーパッチが前記一次転写部に供給される時、前記一次転写手段にトナーの極性と同極性の電圧を印加することを特徴とする請求項1〜9のいずれかの項に記載の画像形成装置。
  12. 前記各画像形成部の前記像担持体と前記中間転写体は一つの駆動手段で駆動され、
    前記画像形成モードの前回転動作において、
    前記画像形成部がプリント指示を受けてから、前記像担持体と前記中間転写体は、前記一つの駆動手段によって同時に駆動開始されることを特徴とする請求項1〜11のいずれかの項に記載の画像形成装置。
  13. 前記現像装置は、前記像担持体に当接することによって現像可能状態とされ、
    前記一次転写手段に一次転写バイアスが印加された後に、前記像担持体に対して前記現像装置の前記像担持体への当接動作を開始することを特徴とする請求項1〜12のいずれかの項に記載の画像形成装置。
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