JP4649991B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、より詳しくは、像担持体に形成された画像を中間転写体あるいは搬送体によって搬送される記録材に転写するタイプの画像形成装置に関する。

従来における画像形成装置として、トナー像を形成担持する感光体ドラムと、感光体ドラムに対向して接触配置される中間転写ベルトと、感光体ドラム上のトナー像を中間転写ベルトに転写する一次転写装置と、中間転写ベルト上のトナー像を用紙に転写する二次転写装置とを備えたものが知られている。ここで、感光体ドラムとしては、例えばアルミニウムやステンレス等からなる円筒状の基材と、この基材の外周面に設けられる感光層とを備えたものが用いられる。また、一次転写装置としては、例えば中間転写ベルトを介して感光体ドラムに圧接配置される一次転写ロールと、この一次転写ロールに所定の一次転写バイアスを印加する電源とを備えたものが用いられる。この画像形成装置では、感光体ドラムおよび中間転写ベルトを対向部において同方向に回転させ、且つ、一次転写ロールと感光体ドラムとの間に一次転写バイアスを印加することで、トナー像を一次転写している。

このような画像形成装置では、無駄に消費されるトナーの量を低減する観点から、転写における効率(転写効率)を高めることが要請されている。そこで、例えば一次転写においては、感光体ドラムに向けて一次転写ロールを所定の圧力(ニップ圧)で押圧し、感光体ドラムと中間転写ベルトとの密着性を高めている(特許文献１参照。)。

また、このような画像形成装置では、感光体ドラムと中間転写ベルトとの接触域(転写ニップ域)において、感光体ドラムから中間転写ベルトに転移するトナー像が潰れてしまうことがある。また、感光体ドラムに形成されたトナー像の中心部が中間転写ベルトに転移できずに抜けてしまう、所謂中抜けといった事態が生じることがある。そこで、所謂タンデム型、中間転写型の画像形成装置において、感光体ドラムの移動速度(ドラム速度)と中間転写ベルトの移動速度(ベルト速度)とに差を設けることで、両者の間に相対的な滑りを生じさせ、上述したトナー像の潰れや中抜けを防止する技術が提案されている(特許文献２参照。)。

特開２０００−２４２１５２号公報(第５−６頁、図２) 特開２００４−１１８０７６号公報(第８−９頁)

ところで、感光体ドラムに設けられた感光層は、感光体ドラムの回転数やプリント枚数など、使用時間の増加に伴って摩耗していく。このため、一般的な画像形成装置において、感光体ドラムは、例えばプリント枚数が予め決められた枚数となった後に交換される。
しかしながら、上記特許文献２のように、感光体ドラムと中間転写ベルトとに速度差を設けた場合には、確かに、トナー像の潰れや中抜けといった転写不良を抑えることは可能であるものの、感光体ドラムがさらに擦られることになってしまう。すると、感光体ドラムに設けられた感光層の摩耗が進みやすくなり、感光体ドラムの寿命が短くなってしまう。感光体ドラムの寿命が短くなると、感光体ドラムの交換頻度が高くなるため、画像形成が行えない期間が増加することによって生産性が低下する他、感光体ドラムの交換にかかるコストも嵩んでしまうことになる。

かかる問題に対し、上記特許文献２に記載の技術では、画像領域よりも上流側の中間転写ベルト上に付加画像としてトナー像を形成することで、感光体ドラムと中間転写ベルトとの間に働く摩擦力の変動を抑える技術が開示されている。しかしながら、特許文献２に記載の技術では、感光層の摩耗を抑制することは困難であり、また、付加画像を形成しなければならない分、無駄に消費されるトナー量が増大するという新たな問題も生じてしまう。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、転写不良の発生を抑制しながら、感光体に設けられた感光層の摩耗を低減することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される感光層を有し回動可能に配設される感光体と、感光体に対向して回動可能に配設され、搬送される記録材に感光体上のトナー像を転写する転写部材と、感光体の回動速度と転写部材の回動速度とを異ならせる第１の速度モードまたは感光体の回動速度と転写部材の回動速度とを略同一とする第２の速度モードを設定する速度設定手段とを含んでいる。

ここで、転写部材は、感光体に対向して回動可能に配設される搬送体と、搬送体を介して感光体に圧接配置され、転写バイアスの印加により搬送体もしくは搬送体にて搬送される記録材に感光体上のトナー像を転写する転写バイアス印加部材とを備えることを特徴とすることができる。また、速度設定手段は、第１の速度モードでの転写部材の回動速度を感光体の回動速度よりも高速に設定することを特徴とすることができる。さらに、感光体には、転写用のトナー像が担持される画像領域と転写用のトナー像が担持されない非画像領域とが形成され、速度設定手段は、感光体と転写部材との対向部位を画像領域が通過する際には第１の速度モードを設定し、対向部位を非画像領域が通過する際には第２の速度モードを設定することを特徴とすることができる。さらにまた、速度設定手段は、画像形成動作開始前のサイクルアップ期間中および/または画像形成動作終了後のサイクルダウン期間中に、第２の速度モードを設定することを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される感光層を有し回動可能に配設される感光体と、感光体に対向して回動可能に配設され、搬送される記録材に感光体上のトナー像を転写する転写部材と、感光体に向けて転写部材を付勢する付勢手段と、付勢手段による付勢力を設定する付勢力設定手段とを含み、感光体は、転写用のトナー像が担持される画像領域と転写用のトナー像が担持されない非画像領域とを有し、付勢力設定手段は、感光体と転写部材との対向部位を画像領域が通過する際には付勢手段に第１の付勢力を設定し、対向部位を非画像領域が通過する際には付勢手段に第１の付勢力よりも小さい第２の付勢力を設定することを特徴としている。

さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される感光層を有し回動可能に配設される感光体と、感光体に対向して回動可能に配設され、搬送される記録材に感光体上のトナー像を転写する転写部材と、感光体に向けて転写部材を付勢する付勢手段と、付勢手段による付勢力を設定する付勢力設定手段とを含み、付勢力設定手段は、画像形成動作期間中には付勢手段に第１の付勢力を設定し、画像形成動作開始前のサイクルアップ期間中および/または画像形成動作終了後のサイクルダウン期間中には付勢手段に第１の付勢力よりも小さい第２の付勢力を設定することを特徴としている。
ここで、付勢力設定手段は、画像形成動作開始前のサイクルアップ期間中および/または画像形成動作終了後のサイクルダウン期間中に、付勢手段による付勢力を解除することを特徴とすることができる。また、付勢力設定手段によって付勢手段による付勢力が解除された際に、感光体の回動速度が低減されることを特徴とすることができる。

また、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される感光層を有し回動可能に配設される感光体と、感光体に対向して回動可能に配設され、搬送される記録材に感光体上のトナー像を転写する転写部材と、感光体に向けて転写部材を付勢する付勢手段と、付勢手段による付勢力を設定する付勢力設定手段とを含み、付勢力設定手段は、感光体の使用時間の増加に対応して付勢手段による付勢力を低減することを特徴としている。

さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される感光層を有し回動可能に配設される感光体と、感光体に対向して回動可能に配設され、搬送される記録材に感光体上のトナー像を転写する転写部材と、感光体に向けて転写部材を付勢する付勢手段と、付勢手段による付勢力を設定する付勢力設定手段とを含み、付勢力設定手段は、低画質モードにて感光体上にトナー像が形成される場合に、高画質モードにて感光体上にトナー像が形成される場合よりも付勢手段による付勢力を低減することを特徴としている。

本発明によれば、例えば感光体および搬送体の速度差を適宜設定することにより、転写不良の発生を抑制しながら、感光体に設けられた感光層の摩耗を低減することができる。
また、本発明によれば、転写部材に対する付勢力を適宜設定することにより、転写不良の発生を抑制しながら、感光体に設けられた感光層の摩耗を低減することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
―実施の形態１―
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置の概要を示す図である。この画像形成装置は、本体内に、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数(本実施の形態では四つ)の画像形成ユニット１０(具体的には１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ)、各画像形成ユニット１０で形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)保持させる搬送体としての中間転写ベルト２０を備えている。また、画像形成装置は、中間転写ベルト２０に転写された重ね画像を用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写装置３０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５０を備えている。さらに、画像形成装置は、画像形成動作全体を制御する制御部６０を有している。

ここで、各色成分の画像形成ユニット１０は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１、この感光体ドラム１１を所定の電位に帯電する帯電装置１２を備えている。また画像形成ユニット１０は、帯電された感光体ドラム１１に静電潜像を書き込むレーザ露光装置１３、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する現像装置１４を有している。さらに、画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１上に担持されたトナー像を搬送体としての中間転写ベルト２０に転写する転写バイアス印加部材としての一次転写ロール１５、一次転写後の感光体ドラム１１上の残留物を除去するドラムクリーナ１６を具備している。ここで、感光体ドラム１１の外周面には、有機系の感光層１１ａが形成されている。なお、本実施の形態では、これら一次転写ロール１５および中間転写ベルト２０によって、転写部材が構成されている。
また、一次転写ロール１５には、例えばソレノイド等からなり、中間転写ベルト２０に対する付勢力を調整可能な付勢手段としてのロール付勢機構１７が取り付けられている。また、感光体ドラム１１を駆動するためのドラム駆動モータ１８が設けられている。このドラム駆動モータ１８は、高い精度で回転速度を調整することのできるステッピングモータ等にて構成される。

中間転写ベルト２０は、複数(本実施の形態では六つ)の支持ロール２１〜２６に掛け渡されている。ここで、支持ロール２１は中間転写ベルト２０の駆動ロールである。支持ロール２２、２３、２６は従動ロールとして用いられる。支持ロール２４は中間転写ベルト２０の搬送方向に略直交する方向の蛇行を規制する補正ロール(ステアリングロール:軸方向一端部を支点として傾動自在に配設される)である。支持ロール２５は後述する二次転写装置３０のバックアップロールである。そして、駆動ロール２１を挟んだ中間転写ベルト２０には、二次転写後の中間転写ベルト２０上の残留物を除去するベルトクリーナ２７が配設されている。中間転写ベルト２０は、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂または各種ゴムにカーボンブラック等の導電剤を適当量含有させたものから構成される。また、駆動ロール２１を駆動するためのベルト駆動モータ２８が設けられている。このベルト駆動モータ２８も、上述したドラム駆動モータ１８と同様に、高い精度で回転速度を調整することのできるステッピングモータ等にて構成される。

二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２５とを備えている。さらに、二次転写装置３０は、バックアップロール２５にトナーの帯電極性と同極性の二次転写バイアスを印加する給電ロール３２が当接配置されている。

また、用紙搬送系は、シートとしての用紙Ｐを収容する用紙トレイ４０、この用紙トレイ４０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送経路に搬送するピックアップロール４１、ピックアップロール４１にて繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール４２を備えている。また、搬送ロール４２の用紙搬送方向下流側には、所定のタイミングで二次転写装置３０に用紙Ｐを送り込むためのレジストレーションロール(レジロール)４３が配設されている。また、二次転写装置３０よりも用紙搬送方向下流側には、二次転写後の用紙Ｐを定着装置５０まで搬送するための搬送ベルト４４が設けられている。さらに、定着装置５０よりも用紙搬送方向下流側には、図示しない排出トレイに排出するための排出ロール４５が取り付けられている。

さらに、定着装置５０は、内部に加熱源を有し、回転可能に配設される加熱ロール５１を備えている。また、定着装置５０は、加熱ロール５１に圧接配置され、加熱ロール５１に従動回転する加圧ロール５２を備えている。ここで、加熱ロール５１は図示しない温度調整部によって所定の温度範囲となるように制御されている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から出力される画像データは、図１に示すような画像形成装置に入力される。画像形成装置では、図示しない画像処理装置(ＩＰＳ)にて所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１０等によって作像作業が実行される。画像処理装置(ＩＰＳ)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所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、黒(Ｋ)、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)の４色の色材階調データに変換され、レーザ露光装置１３に出力される。

レーザ露光装置１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームを画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの感光体ドラム１１では、帯電装置１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光装置１３によって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１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの現像装置１４にて、黒(Ｋ)、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)の各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが当接する一次転写部にて、中間転写ベルト２０上に転写される。より具体的には、一次転写部において、一次転写ロール１５にて中間転写ベルト２０の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性の電圧を付加され、未定着トナー像が中間転写ベルト２０の表面に順次重ね合わせられて一次転写が行われる。このようにして一次転写された未定着トナー像は、中間転写ベルト２０の回転に伴って二次転写装置３０に搬送される。

一方、用紙搬送系では、画像形成のタイミングに合わせてピックアップロール４１が回転し、用紙トレイ４０から用紙Ｐが供給される。ピックアップロール４１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール４２により搬送され、二次転写装置３０に到達する。二次転写装置３０に到達する前に、用紙Ｐはレジロール４３によって一旦停止され、前述のようにしてトナー像が担持された中間転写ベルト２０の移動タイミングに合わせてレジロール４３が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写装置３０では、中間転写ベルト２０を介して、二次転写ロール３１がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０と二次転写ロール３１との間に挟み込まれる。このとき、給電ロール３２にトナーの帯電極性と同極性の電圧(本実施の形態では負極性)が印加されると、二次転写ロール３１を対向電極とする転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト２０上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール３１とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写位置にて、用紙Ｐに静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０から剥離された後、搬送ベルト４４によって定着装置５０まで搬送される。定着装置５０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置５０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。その後、定着画像が形成された用紙Ｐは排出ロール４５によって図示しない排出トレイに排出される。一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト２０上に残った残留トナーは、中間転写ベルト２０の回動に伴ってベルトクリーナ２７との対向部まで搬送され、ベルトクリーナ２７によって中間転写ベルト２０上から除去される。

ここで、上述した画像形成動作における一次転写動作について詳細に説明する。図２は、速度設定手段あるいは付勢力設定手段としての制御部６０の機能ブロック図を示している。但し、図２には、一次転写動作に関連する機能ブロックのみを示している。制御部６０のＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ６３との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。また、この制御部６０には、入出力インタフェース６４を介して、ＵＩ(ユーザインタフェース)７１からの画像形成情報(画像形成開始、終了等の指示)、各画像形成ユニット１０の感光体ドラム１１にそれぞれ取り付けられたサイクルカウンタ７２からのサイクルカウント情報(感光体ドラム１１のドラムサイクル数(合計回転数))が入力される。また、制御部６０は、入出力インタフェース６４を介して、各一次転写ロール１５に対応して設けられたロール付勢機構１７(具体的には１７Ｋ,１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ)、各感光体ドラム１１に対応して設けられたドラム駆動モータ１８(具体的には１８Ｋ,１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ)、ベルト駆動モータ２８を制御する。

次に、画像形成動作における一次転写動作(具体的には、感光体ドラム１１、一次転写ロール１５、および中間転写ベルト２０の動作)を、図３〜図５に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。ここで、図３は、待機状態においてＵＩ７１より画像形成開始の指示が出されてから実際に画像形成が開始されるまでの間(サイクルアップ期間)における動作を示している。また、図４は、サイクルアップが終了し画像形成の開始から終了までの間(画像形成期間)における動作を示している。さらに、図５は、画像形成が終了してから待機状態となるまでの間(サイクルダウン期間)における動作を示している。

(１)サイクルアップ期間(図３)：
待機状態(待機期間)において、各ドラム駆動モータ１８は駆動を停止しており、各感光体ドラム１１(具体的にはＫ色感光体ドラム、Ｙ色感光体ドラム、Ｍ色感光体ドラム、Ｃ色感光体ドラム)も回転を停止(ＯＦＦ)している。また、ベルト駆動モータ２８も駆動を停止しており、中間転写ベルト２０も回動を停止している。さらに、各ロール付勢機構１７はＯＦＦ状態にあり、各一次転写ロール１５(具体的にはＫ色一次転写ロール、Ｙ色一次転写ロール、Ｍ色一次転写ロール、Ｃ色一次転写ロール)は、中間転写ベルト２０から離間(ＯＦＦ)している。

そして、時刻ｔ０において、例えばＵＩ７１から画像形成開始の指示を受け付けると、サイクルアップ期間が開始される。このサイクルアップ期間では、例えば感光体ドラム１１や中間転写ベルト２０の空回転動作が行われると共に、待機状態では画像形成動作時の設定温度よりも低温に設定されていた定着装置５０(加熱ロール５１)における温度調整動作(加熱動作)が行われる。

時刻ｔ０において、各ドラム駆動モータ１８は駆動を開始し、各感光体ドラム１１は周速度Ｖｄ＝Ｖｄ１で回転する。なお、以下の説明では、感光体ドラム１１の周速度Ｖｄをドラム速度と呼ぶ。ここで、ドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１は、実際の画像形成において使用される速度と同一である。また、時刻ｔ０において、ベルト駆動モータ２８も駆動を開始し、中間転写ベルト２０は周速度Ｖｂ＝Ｖｂ１で回動する。なお、以下の説明では、中間転写ベルト２０の周速度Ｖｂをベルト速度と呼ぶ。ここで、ベルト速度Ｖｂ＝Ｖｂ１は、実際の画像形成において使用される速度よりも低く、上述したドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１と同一である。つまり、サイクルアップ期間において、各感光体ドラム１１および中間転写ベルト２０は、同一速度で回転することになる。ここで、ベルト速度Ｖｂ１＝ドラム速度Ｖｄ１となる状態が第２の速度モードである。なお、実際には、ベルト速度Ｖｂ＝Ｖｂ１とドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１との速度差が、±０.１％の範囲内で許容されている。さらに、時刻ｔ０において、各ロール付勢機構１７はＯＮ状態となり、各一次転写ロール１５は、ニップ圧Ｐ１で中間転写ベルト２０に当接する。ここで、ニップ圧Ｐ１は、実際の画像形成において使用されるニップ圧よりも低く設定されており、本実施の形態では例えば５(ｇｆ)以下となっている。
その後、定着装置５０の加熱ロール５１が所定の温度まで上昇すると、時刻ｔ１においてサイクルアップ期間が終了する。

(２)画像形成期間(図４)：
時刻ｔ１においてサイクルアップ期間が終了すると、各画像形成ユニット１０の感光体ドラム１１には、それぞれレーザ露光装置１３によって静電潜像が形成され、現像装置１４にて各色成分トナーで現像されることによりトナー像が形成される。そして、中間転写ベルト２０の移動方向上流側から、黒、イエロー、マゼンタ、シアンの順に、タイミングをずらしながら中間転写ベルト２０の同一領域(画像領域、詳しくは後述する)に一次転写されていく。
黒の画像形成ユニット１０Ｋにおける一次転写部(黒の感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０との対向部)に中間転写ベルト２０上の画像領域の先端が突入する直前のタイミングで、ベルト駆動モータ２８が中間転写ベルト２０をベルト速度Ｖｂ＝Ｖｂ２で回動させる。ここで、ベルト速度Ｖｂ＝Ｖｂ２は、実際の画像形成において使用される速度であり、上述したドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１よりも０.３〜０.５％程度高速に設定される。ここで、ベルト速度Ｖｂ２＞ドラム速度Ｖｄ１となる状態が第１の速度モードである。なお、画像形成期間においてドラム速度Ｖｄ＜ベルト速度Ｖｂ(Ｖｄ１＜Ｖｂ２)としているのは、一次転写時にトナー像が潰れたり、あるいは、一次転写されるトナー像に中抜けが生じたりするのを防止するためである。

黒の画像形成ユニット１０Ｋでは、中間転写ベルト２０上の画像領域の先端が一次転写部に到達する直前のタイミングで、黒のロール付勢機構１７Ｋにより黒の一次転写ロール１５を付勢する圧力がニップ圧Ｐ１(第２の付勢力)からニップ圧Ｐ２(第１の付勢力)に変更される。ここで、ニップ圧Ｐ２はニップ圧Ｐ１よりも高く、実際の画像形成において使用されるものであって、本実施の形態では、例えば１０〜３０(ｇｆ)の範囲より適宜設定される。そして、一次転写ロール１５と感光体ドラム１１との間に印加される一次転写バイアスにより、黒のトナー像は中間転写ベルト２０に一次転写される。
その直後、イエローの画像形成ユニット１０Ｙでは、画像領域の先端が一次転写部に到達する直前のタイミングで、イエローのロール付勢機構１７Ｙによりイエローの一次転写ロール１５を付勢する圧力がニップ圧Ｐ１からニップ圧Ｐ２に変更される。そして、一次転写ロール１５と感光体ドラム１１との間に印加される一次転写バイアスにより、イエローのトナー像は中間転写ベルト２０上の黒のトナー像に重ね合わされるように一次転写される。

また、その直後、マゼンタの画像形成ユニット１０Ｍでは、画像領域の先端が一次転写部に到達する直前のタイミングで、マゼンタのロール付勢機構１７Ｍによりマゼンタの一次転写ロール１５を付勢する圧力がニップ圧Ｐ１からニップ圧Ｐ２に変更される。そして、一次転写ロール１５と感光体ドラム１１との間に印加される一次転写バイアスにより、マゼンタのトナー像は中間転写ベルト２０上の黒およびイエローのトナー像に重ね合わされるように一次転写される。
さらに、その直後、シアンの画像形成ユニット１０Ｃでは、画像領域の先端が一次転写部に到達する直前のタイミングで、シアンのロール付勢機構１７Ｃによりシアンの一次転写ロール１５を付勢する圧力がニップ圧Ｐ１からニップ圧Ｐ２に変更される。そして、一次転写ロール１５と感光体ドラム１１との間に印加される一次転写バイアスにより、シアンのトナー像は中間転写ベルト２０上の黒、イエローおよびマゼンタのトナー像に重ね合わされるように一次転写される。

一方、黒の画像形成ユニット１０Ｋでは、中間転写ベルト２０上の画像領域の後端が一次転写部を通過した直後のタイミングで、黒のロール付勢機構１７Ｋにより黒の一次転写ロール１５を付勢する圧力がニップ圧Ｐ２からニップ圧Ｐ１に再び変更される。その直後、イエローの画像形成ユニット１０Ｙでは、イエローの画像領域の後端が一次転写部を通過した直後のタイミングで、イエローのロール付勢機構１７Ｙによりイエローの一次転写ロール１５を付勢する圧力がニップ圧Ｐ２からニップ圧Ｐ１に変更される。また、その直後、マゼンタの画像形成ユニット１０Ｍでは、マゼンタの画像領域の後端が一次転写部を通過した直後のタイミングで、マゼンタのロール付勢機構１７Ｍによりマゼンタの一次転写ロール１５を付勢する圧力がニップ圧Ｐ２からニップ圧Ｐ１に変更される。さらに、その直後、シアンの画像形成ユニット１０Ｃでは、シアンの画像領域の後端が一次転写部を通過した直後のタイミングで、シアンのロール付勢機構１７Ｃによりシアンの一次転写ロール１５を付勢する圧力がニップ圧Ｐ２からニップ圧Ｐ１に変更される。

そして、中間転写ベルト２０上の画像領域の後端がシアンの画像形成ユニット１０Ｃの一次転写部を通過し、且つ、中間転写ベルト２０上の次の画像領域の先端が黒の画像形成ユニット１０Ｋの一次転写部に到達する前の期間Ｔ１において、ベルト駆動モータ２８は、中間転写ベルト２０のベルト速度Ｖｂ＝Ｖｂ２をＶｂ１(感光体ドラム１１のドラム速度Ｖｄ１と同一)に変更し、第２の速度モードに戻る。その後、中間転写ベルト２０上の次の画像領域の先端が黒の画像形成ユニット１０Ｋの一次転写部に到達する直前のタイミングで、ベルト駆動モータ２８は、中間転写ベルト２０のベルト速度Ｖｂ＝Ｖｂ１を再びＶｂ２に変更し、再び第１の速度モードに戻る。
以後、画像形成が行われている間は、上述した動作すなわち第１の速度モードおよび第２の速度モードが順次繰り返される。なお、図４は、用紙Ｐ３枚分の画像形成が行われる例を示している。

また、最後の一枚の用紙Ｐに対する画像形成動作が行われると、時刻ｔ２において画像形成期間が終了する。このとき、各ドラム駆動モータ１８は駆動を維持し、各感光体ドラム１１はドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１で回転を続ける。また、ベルト駆動モータ２８も駆動を維持し、中間転写ベルト２０は感光体ドラムのドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１と同じベルト速度Ｖｂ＝Ｖｂ１で回動を続ける。

(３)サイクルダウン期間(図５)：
時刻ｔ２において画像形成期間が終了すると、サイクルダウン期間が開始される。このサイクルダウン期間では、例えば感光体ドラム１１や中間転写ベルト２０の空回転動作が行われると共に、中間転写ベルト２０に付着したトナーのベルトクリーナ２７による除去動作、トナー像が定着された用紙Ｐの排出動作等が行われる。
サイクルダウン期間において、各ドラム駆動モータ１８は、各感光体ドラム１１をドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１で回転させ、ベルト駆動モータ２８は、中間転写ベルト２０をベルト速度Ｖｂ＝Ｖｂ１で回動させる。つまり、サイクルダウン期間において、各感光体ドラム１１および中間転写ベルト２０は、同一速度で回転することになる。

その後、トナーの除去動作や用紙Ｐの排出等が終了すると、時刻ｔ３においてサイクルダウン期間が終了する。
時刻ｔ３においてサイクルダウン期間が終了すると、各ドラム駆動モータ１８は駆動を停止し、各感光体ドラム１１も回転を停止する。また、ベルト駆動モータ２８も駆動を停止し、中間転写ベルト２０も回動を停止する。さらに、各ロール付勢機構１７もＯＦＦ状態となり、各一次転写ロール１５は、中間転写ベルト２０から離間する。

次に、図６を参照しながら、画像領域および非画像領域について詳細に説明する。なお、ここでは、Ａ４ＳＥＦ(Short End Feed)の画像が連続形成される場合を例としている。
本実施の形態では、感光体ドラム１１の直径がφ３０となっており、その周長Ｓは約９４.２ｍｍである。また、Ａ４ＳＥＦの場合、用紙Ｐの搬送方向長さは２９７ｍｍである。したがって、Ａ４ＳＥＦ１枚分の画像を形成するために、感光体ドラム１１は、３回転強(約３.１５回転)する必要がある。ここで、本実施の形態では、複数の用紙Ｐに対して同一の画像を形成した場合に用紙Ｐ毎に画像の色味が変化するという事態を防止する目的で、１枚分の画像形成を行うために使用する使用領域Ｚを感光体ドラム１１の周長Ｓの整数倍(Ａ４ＳＥＦの場合は４倍)としている。このため、使用領域Ｚ中には、副走査方向に、用紙Ｐの搬送方向長さに対応する画像領域Ｘと、画像形成が行われない非画像領域Ｙとが存在することになる。なお、Ａ４ＳＥＦの場合、使用領域Ｚ(４Ｓ≒３７７ｍｍ)中において、画像領域Ｘは２９７ｍｍあるのに対し、非画像領域Ｙは４Ｓ−Ｘ≒３７７−２９７＝８０ｍｍあることになる。つまり、使用領域Ｚにおいて、画像領域Ｘは約７９％を、非画像領域Ｙは約２１％(５分の１強)をそれぞれ占めることになる。

ここで、本実施の形態では、上述したように、非画像領域Ｙが各画像形成ユニット１０の一次転写部を通過する際に、対応するロール付勢機構１７による付勢力(ニップ圧)をＰ１に低減している。このため、その分だけ感光体ドラム１１に設けられた感光層１１ａの摩耗を抑えることができ、感光層１１ａすなわち感光体ドラム１１の長寿命化を図ることができる。なお、非画像領域Ｙでは当然のことながらトナー像の一次転写が行われないため、ニップ圧を低減したとしても一次転写には何ら影響を及ぼさない。

また、本実施の形態では、上述したように、非画像領域Ｙが全画像形成ユニット１０の一次転写部に跨っている期間Ｔ１において、中間転写ベルト２０のベルト速度Ｖｂをドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１と同じＶｂ１に減速している。このため、その分だけ感光体ドラム１１に設けられた感光層１１ａの摩耗を抑えることができ、感光層１１ａすなわち感光体ドラム１１の長寿命化を図ることができる。なお、非画像領域Ｙが全画像形成ユニット１０の一次転写部に跨っている間は、当然のことながら、ベルト速度Ｖｂを変動させても一次転写には何ら影響を及ぼさない。
そして、本実施の形態では、上述したような手法を用いて感光体ドラム１１の長寿命化を図っているため、トナー像を一次転写するときに感光体ドラム１１および中間転写ベルト２０に速度差を設けた場合にも、感光体ドラム１１の交換頻度を低減することができる。

ここで、本実施の形態では、感光体ドラム１１の直径が小さく、その周長Ｓが用紙搬送方向長さすなわち画像領域Ｘよりも短いために、一枚分の画像を形成するのに感光体ドラム１１を複数回回転させる必要がある。つまり、このような状況下では、もともと感光体ドラム１１の感光層１１ａが摩耗しやすい環境にあるといえる。本実施の形態では、画像形成に無関係な状況下では、ニップ圧を低減したり中間転写ベルト２０のベルト速度Ｖｂを低減したりすることにより、感光層１１ａの摩耗を抑制することができる。

特に、本実施の形態のように、１枚の画像を形成するための使用領域Ｚを感光体ドラム１１の周長Ｓの整数倍に設定するような場合には、最大で感光体ドラム１１の周長Ｓに近い長さの非画像領域Ｙが設定される可能性がある。上述した手法は、このような場合に特に有効であるといえる。例えば上述したＡ４ＳＥＦの場合には、使用領域Ｚの約２１％が非画像領域Ｙとなることから、Ａ４ＳＥＦの画像を連続形成する場合には、上述したニップ圧の低減やベルト速度Ｖｂの低減を行うことにより、感光体ドラム１１の寿命を約２０％程度伸ばすことができる。

また、本実施の形態では、各ロール付勢機構１７による画像形成時のニップ圧Ｐ２を１０〜３０(ｇｆ)の範囲より適宜設定するとしていたが、その設定手法としては、次にあげるものがある。
例えば、これから作成する画像の画質、例えば静電潜像の形成で用いられるスクリーン線(ｌｐｉ:line per inch)数の多さによってニップ圧Ｐ２の大きさを設定することが考えられる。ここで、スクリーン線数は、例えば図２に示すＵＩ７１より入力される画質モードに応じて設定される。一般に、スクリーン線数が多いほど、網点は密になり解像度は高くなる。すなわち、高画質モードの場合には使用されるスクリーン線数が多くなり、低画質モードの場合には使用されるスクリーン線数が少なくなる。つまり、スクリーン線数が多い場合はニップ圧Ｐ２を大きくすることで高解像度の画像を得るようにし、スクリーン線数が少ない場合はニップ圧Ｐ２を小さくすることである程度の解像度を確保しながら感光体ドラム１１に設けられた感光層１１ａの摩耗を防ぐのである。ここで、スクリーン線数と設定されるニップ圧Ｐ２との関係を表１に示す。

このように、スクリーン線数とニップ圧Ｐ２とを対応付けることにより、スクリーン線数(解像度)に応じたニップ圧Ｐ２を設定することができ、解像度に応じた画像を得ることができる。そして、スクリーン線数が少ない(低解像度)の場合には、感光体ドラム１１の感光層１１ａの摩耗を抑制することができ、感光体ドラム１１の長寿命化を図ることができる。

また、例えば感光体ドラム１１の使用状況に応じてニップ圧Ｐ２の大きさを設定する手法がある。感光体ドラム１１の感光層１１ａは、例えば帯電装置１２による帯電動作によって経時的に徐々に劣化していき、脆くなっていく。そこで、感光層１１ａにかかる負荷を低減する目的で、経時的にニップ圧Ｐ２を小さくしていくのである。なお、感光体ドラム１１の使用状況は、例えば図２に示すサイクルカウンタ７２から入力されてくる各画像形成ユニット１０の感光体１１のドラムサイクル数(cycle)によって把握することができる。ここで、ドラムサイクル数と設定されるニップ圧Ｐ２との関係を表２に示す。

このように、ドラムサイクル数とニップ圧Ｐ２とを対応付けることにより、徐々に劣化していく感光体ドラム１１の感光層１１ａにかかる負荷を低減させていくことができ、感光層１１ａの摩耗を抑えることが可能になる。その結果、大きな負荷によって感光層１１ａが破壊されるといった事態を防止することができ、感光体ドラム１１の長寿命化を図ることができる。
なお、本実施の形態では、ベルト速度Ｖｂ２をドラム速度Ｖｄ１と同一に設定していたが、少なくともベルト速度Ｖｂ１よりも低速であれば、感光層１１ａの摩耗を抑制することが可能であることから、同一には限定されない。

―実施の形態２―
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、画像形成前のサイクルアップ期間および画像形成後のサイクルダウン期間における各一次転写ロール１５の制御が異なっている。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。また、画像形成期間における動作は実施の形態１(図４参照)と同一である。

図７は、サイクルアップ期間における感光体ドラム１１、一次転写ロール１５、および中間転写ベルト２０の動作を示すタイミングチャートである。本実施の形態では、サイクルアップ期間中において、各ロール付勢機構１７はＯＦＦ状態を継続しており、各一次転写ロール１５(具体的にはＫ色一次転写ロール、Ｙ色一次転写ロール、Ｍ色一次転写ロール、Ｃ色一次転写ロール)は、中間転写ベルト２０から離間(ＯＦＦ)している。また、サイクルアップ期間においては、各ドラム駆動モータ１８により、各感光体ドラム１１がドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ２で回転する。ここで、ドラム速度Ｖｄ２は、画像形成時のドラム速度Ｖｄ１よりも低速であり、例えば１/４〜１/３に設定される。そして、サイクルアップ期間が終了し画像形成期間が開始する時刻ｔ１において、各ロール付勢機構１７はＯＮ状態となり、各一次転写ロール１５は、ニップ圧Ｐ１で中間転写ベルト２０に当接する。また、各ドラム駆動モータ１８により、各感光体ドラム１１がドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１で回転する。

また、図８は、サイクルダウン期間における感光体ドラム１１、一次転写ロール１５、および中間転写ベルト２０の動作を示すタイミングチャートである。本実施の形態では、サイクルダウン期間中においても、各ロール付勢機構１７がＯＦＦ状態とされ、各一次転写ロール１５(具体的にはＫ色一次転写ロール、Ｙ色一次転写ロール、Ｍ色一次転写ロール、Ｃ色一次転写ロール)は、中間転写ベルト２０から離間(ＯＦＦ)している。また、サイクルダウン期間においては、各ドラム駆動モータ１８により、各感光体ドラム１１がドラム速度Ｖｄ＝Ｖｄ１からＶｄ２に変更される。

本実施の形態では、サイクルアップ期間中およびサイクルダウン期間中において各一次転写ロール１５を中間転写ベルト２０から離間させるようにした。これにより、実施の形態１と比較して、サイクルアップ期間中およびサイクルダウン期間中において各感光体ドラム１１にかかる負荷を低減させることができ、また、感光体ドラム１１に設けられた感光層１１ａの摩耗をさらに抑えることができる。また、サイクルアップ期間中およびサイクルダウン期間中は、各感光体ドラム１１のドラム速度Ｖｄが減速されるので、その分、ドラムクリーナ１６による摺擦を少なくすることができ、感光層１１ａの摩耗を低減することが可能になる。

なお、実施の形態１,２では、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を、一旦、中間転写ベルト２０に一次転写し、その後中間転写ベルト２０上のトナー像を用紙Ｐに転写するタイプの画像形成装置について説明を行ったが、他のタイプにも適用することができる。例えば、感光体ドラムに対向して用紙を担持搬送する用紙搬送ベルトを配設すると共に、この用紙搬送ベルトの内側に転写ロールを設け、用紙搬送ベルト上を搬送される用紙に感光体ドラムから直接トナー像を転写するタイプの画像形成装置に適用することが可能である。また、実施の形態１,２では、所謂タンデム型の画像形成装置について説明を行ったが、これに限られるものではなく、同一の感光体ドラム上に順次各色トナー像を形成しながら中間転写ベルト上に転写して重ね合わせていくタイプの画像形成装置にも適用することができる。

本実施の形態が適用される画像形成装置の概要を示す図である。 制御部の機能ブロック図である。 実施の形態１における各感光体ドラム、中間転写ベルト、各一次転写ロールの動作(サイクルアップ期間)を説明するタイミングチャートである。 実施の形態１における各感光体ドラム、中間転写ベルト、各一次転写ロールの動作(画像形成期間)を説明するタイミングチャートである。 実施の形態１における各感光体ドラム、中間転写ベルト、各一次転写ロールの動作(サイクルダウン期間)を説明するタイミングチャートである。 画像領域および非画像領域を説明するための図である。 実施の形態２における各感光体ドラム、中間転写ベルト、各一次転写ロールの動作(サイクルアップ期間)を説明するタイミングチャートである。 実施の形態２における各感光体ドラム、中間転写ベルト、各一次転写ロールの動作(サイクルダウン期間)を説明するタイミングチャートである。

符号の説明

１０(１０Ｋ,１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ)…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１１ａ…感光層、１２…帯電装置、１３…レーザ露光装置、１４…現像装置、１５…一次転写ロール、１６…ドラムクリーナ、１７(１７Ｋ,１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ)…ロール付勢機構、１８(１８Ｋ,１８Ｙ,１８Ｍ,１８Ｃ)…ドラム駆動モータ、２０…中間転写ベルト、２８…ベルト駆動モータ、３０…二次転写装置、４０…用紙トレイ、５０…定着装置、６０…制御部、７１…ＵＩ、７２…サイクルカウンタ、Ｐ…用紙、Ｓ…感光体ドラムの周長、Ｖｄ…ドラム速度、Ｖｂ…ベルト速度、Ｘ…画像領域、Ｙ…非画像領域、Ｚ…使用領域

Claims (2)

1. トナー像が担持される感光層を有し回動可能に配設される感光体と、
   前記感光体との対向部位を循環移動可能に配設される無端状のベルト部材と、当該ベルト部材を挟んで当該感光体に対向し且つ回動可能に配設されるロール部材とを有し、循環移動する当該ベルト部材に当該ロール部材を用いて前記感光体上のトナー像を転写する転写部材と、
   前記ロール部材を介し、前記感光体に向けて前記ベルト部材を付勢する付勢手段と、
   前記付勢手段による付勢力を設定する付勢力設定手段とを含み、
   前記感光体は、当該感光体、前記ベルト部材および前記ロール部材を回動させ且つ当該感光体に担持された転写用のトナー像を当該ロール部材にて当該ベルト部材へと転写する画像形成期間において、記録材１枚分のトナー像を形成するために当該感光体で使用される使用領域の長さが当該感光体の周長の整数倍に設定されることにより、転写用のトナー像が担持される画像領域と転写用のトナー像が担持されない非画像領域とを有し、
   前記付勢力設定手段は、前記画像形成期間において前記感光体と前記ベルト部材との対向部位を前記画像領域が通過する際には、当該感光体と当該ベルト部材とが接触するように前記付勢手段に第１の付勢力を設定し、当該画像形成期間において当該対向部位を前記非画像領域が通過する際には、当該感光体と当該ベルト部材とが接触した状態を維持するように当該付勢手段に当該第１の付勢力よりも小さい第２の付勢力を設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成期間において前記感光体と前記ベルト部材との対向部位を前記画像領域が通過する際には、当該感光体の回動速度と当該ベルト部材の回動速度とを異ならせる第１の速度モードに設定し、当該画像形成期間において当該対向部位を前記非画像領域が通過する際には、当該感光体の回動速度と当該ベルト部材の回動速度とを略同一とする第２の速度モードを設定する速度設定手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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