JP5183696B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に画像が転写される中間転写体を有する画像形成装置に関するものである。
従来、画像形成装置において、感光ドラムに形成されたトナー像が転写される中間転写体である中間転写ベルトを備えたものがある。このような画像形成装置においては中間転写ベルトの駆動を制御するために、中間転写ベルトに光反射部材からなる基準マークが設けられている。そして、この基準マークを光学的に検知する検知センサが設けられている。
このような画像形成装置おいて画像形成を行う場合は、検知センサによって基準マークが検知されてから予め設定された所定時間後に画像形成プロセスが開始され、中間転写ベルトの所定位置にトナー像が転写されるように制御される。そして、画像形成が終了すると、基準マークを検知センサが検知してから、予め設定された所定時間後に中間転写ベルトが停止するように制御され、中間転写ベルトは常に同じ位置で停止する。中間転写ベルトを常に同じ位置で停止させるのは、ファーストプリントアウトタイム(以下、FPOTとも表現する)を一定にするためである。
中間転写ベルトは複数の保持ローラに張架されているので、前述のように中間転写ベルトが常に同じ位置で停止すると、中間転写ベルトの保持ローラに接触している部分に保持ローラの巻き癖が生じてしまうことがある。この巻き癖が生じると、中間転写体上に転写されたトナー像を精度良く記録材に転写することができずに、白帯が発生したりする画像不良となる可能性がある。このような課題に対して特許文献1では、中間転写ベルトが少なくとも二つ以上の異なる位置で停止するように制御することで中間転写ベルトに生じる巻き癖によって画像不良が生じる可能性を軽減する方法が提案されている。
特開2001−201994
先行文献1のように、中間転写ベルトの停止位置を二つ以上の異なる位置で停止するようにすることで巻き癖によって画像不良が生じる可能性を軽減できるものの、この中間転写ベルトの停止位置はファーストプリントアウトタイムを考慮して定められたものではなく、停止位置によっては最適なファーストプリントアウトタイムを実現できない可能性があるという課題があった。
本発明は、以上のような状況を鑑みてなされたものであり、中間転写ベルトに生じる巻き癖によって画像不良が生じる可能性を軽減又は無くしつつ、最適なファーストプリントアウトタイムを実現することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、像担持体と、前記像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する現像手段と、中間転写体と、前記像担持体上に形成された前記トナー像を転写部において前記中間転写体に転写する転写手段と、前記中間転写体を張架する張架部材と、前記中間転写体上にあり中間転写体の位置を制御するための基準マークと、前記中間転写体上の前記基準マークを検知する検知手段と、前記現像手段により前記トナー像を現像するために画像形成装置の起動に応じて初期動作を行う準備手段と、を備え、前記張架部材による巻き癖が前記中間転写体上に形成される画像形成装置において、前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークを検知させ、前記準備手段による初期動作が終了し、前記現像手段によって前記トナー像の現像が開始できるようになった後で且つ前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークが検知された後に前記中間転写体が1周して再び前記基準マークが検知されるより前であり、前記巻き癖が前記転写部を通過した後である前記基準マークが検知されてから所定時間が経過したタイミングで前記転写手段により前記トナー像の転写を開始し、前記巻き癖が再び前記転写部を通過する前に前記トナー像の転写が終了するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明の構成によれば、中間転写ベルトに生じる巻き癖によって画像不良が生じる可能性を軽減しつつ、最適なファーストプリントアウトタイムを実現することが可能となる。
画像形成装置の概略構成図 中間転写ベルトユニットと感光ドラムユニットの断面図 中間転写ベルトユニットと感光ドラムユニットの横断面図 画像形成装置のシステム構成を説明するためのハードウェアブロック図 中間転写ベルト上の巻き癖を説明するための図及び巻き癖が形成される領域とトナー像が形成される領域を説明するための図 中間転写ベルトの停止位置及び転写タイミングについて説明するための図 準備動作と転写タイミングを示したタイミングチャート 巻き癖を含むトナー像が転写されない領域にトナー像が転写されないように画像形成を行う方法について示したフローチャート 巻き癖を中間転写ベルトの所定の位置に形成する方法について示したフローチャート 中間転写ベルトの停止位置を2箇所にした状態を示した図 中間転写ベルトの2箇所の停止位置を示した図 LEGALサイズの画像を転写する位置を示した図 停止位置を2箇所にしたときの、準備動作と転写タイミングを示したタイミングチャート LEGALサイズの画像形成を行う方法について示したフローチャート 巻き癖を中間転写ベルト5aの停止位置1と停止位置2とに形成する方法を示したフローチャート キャリブレーションを行う際のパッチ画像を示した図 キャリブレーションを行う方法を示したフローチャート
(第1の実施形態)
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
[画像形成装置における画像形成動作]
図1は、画像形成装置の一例としてレーザープリンタの構成を示した概略構成図である。以下、画像形成装置における画像形成動作について説明する。中間転写体としての中間転写ベルト5aは、駆動ローラ40と第1の従動ローラ(テンションローラ)41及び張架部材としての第2の従動ローラ(アイドラローラ)42に張架されている。中間転写ベルト5aは、像担持体としての感光ドラム1の回転と同期して回転される。感光ドラム1は、表面を帯電装置2によって均一に帯電され、露光手段3によってイエロー(以下、Yとも示す)の画像の露光を行い、感光ドラム1上(像担持体上)にYの静電潜像を形成する。静電潜像を形成すると同時にロータリ現像装置4を駆動してYの現像器4Yを現像位置に移動する。現像位置に移動された現像器4Yは、不図示の現像カップリングより駆動を伝達され回転する。現像器4Yは、感光ドラム1上の静電潜像に現像剤としてのYのトナーが付着するように感光ドラム1上の帯電極性と同極性でほぼ同電位の電圧を印加して静電潜像にYトナーを付着させてトナー像を現像する。中間転写ベルト5a内の1次転写ローラ5jにトナー像と逆極性の電圧を印加して、感光ドラム1上のトナー像を中間転写ベルト5a上に1次転写する。
Yのトナー像の1次転写が終了すると、ロータリ現像装置4を駆動して、次の色の現像器を現像位置に移動する。そして、Yの場合と同様にマゼンタ(以下、Mとも示す)、シアン(以下、Cとも示す)、ブラック(以下、Bkとも示す)の各色について、トナー像の形成を順次行い、中間転写ベルト5a上に4色のトナー像を重ね合わせる。なお、ロータリ現像装置4の位置は、ロータリ位置検知センサによって検知され、制御されている。また、各色の1次転写を行っているときに2次転写ローラ12は、中間転写ベルト5aとは非接触の状態に位置する。クリーニングユニットとしての帯電ブラシ22、帯電ローラ23も中間転写ベルト5aとは非接触の状態に位置する。
中間転写ベルト5a上(中間転写体上)に4色のトナー像が画像として形成されると、2次転写ローラ12が中間転写ベルト5aに当接され、2次転写部を形成する。中間転写ベルト5a上に形成された画像が2次転写部に搬送されるタイミングと同期して、積載手段19からピックアップローラ18により給紙され、再給紙手段である搬送ローラ対7dによって所定の位置で待機していた記録材が2次転写部に搬送される。2次転写ローラ12にはトナーと逆極性の電圧が印加されており、中間転写ベルト5a上のトナー像は搬送されてきた記録材の表面に2次転写される。
画像を2次転写された記録材は、定着器8に搬送されて定着器8により画像が定着され、排紙ローラ対9によって排紙トレイ10に排紙され、画像形成が完了となる。
[中間転写ベルトユニット及び感光ドラムユニット]
図2は中間転写ベルトユニット21と感光ドラムユニット20の断面図である。図3は中間転写ベルトユニット21と感光ドラムユニット20を上方より見た断面図である。以下、中間転写ベルトユニット21及び感光ドラムユニット20について説明する。
まず、感光ドラムユニット20について説明する。感光ドラムユニット20には感光ドラム1が両端を回転自在に右側軸受202と左側軸受206により保持され、右側端部のカップリング49を介して画像形成装置から所定の回転駆動力が伝達されるようになっている。また、感光ドラム1には帯電装置2が両端の軸受25を介して、圧縮バネ26により所定の力で圧接され、従動回転するようになっている。
次に中間転写ベルトユニット21について説明する。中間転写ベルト5aは、駆動ローラ40と第1の従動ローラ(テンションローラ)41および第2の従動ローラ(アイドラローラ)42により張架されている。なお、本実施形態において中間転写ベルト5aの長さは、画像形成装置で画像形成可能な画像の長手方向における最長の長さと同等より長く、画像の長手方向における最長の長さの2倍より短い長さに設定されている。駆動ローラ40は、両端を回転自在に右側軸受201と左側軸受205により保持され右側軸受部の駆動ギア48を介して画像形成装置から所定の回転駆動が伝達されるようになっている。第1の従動ローラ41の両端の軸受には圧縮バネ44が設けられ、中間転写ベルト5aに所定の張力を与えるようになっている。中間転写ベルト5aを挟んで、感光ドラム1と対向する位置には、1次転写ローラ5jが設けられ、両端の軸受46を介して圧縮バネ47により所定の力で圧接され従動回転するようになっている。軸受の少なくとも片方は導電性の部材で構成され、1次転写ローラ5jに所定のバイアスを印加することにより、感光ドラム1上のトナーを中間転写ベルト5a上に1次転写する。
中間転写ベルト5aには、中間転写ベルト5aの搬送方向の位置を検知し中間転写ベルト5a上に重ね合わせる各色トナー像の位置合わせを行う為の位置検知手段としての光センサ(フォトセンサ)70と基準マーク71が設けられている。中間転写ベルト5aの幅方向において、画像形成領域外に基準マーク71が配置される。これに対向するように所定の位置に反射型の光センサ70を配置され、基準マーク71からの反射光を検知することにより中間転写ベルト5aの搬送方向の位置や画像の書き出し位置や、露光手段3による感光ドラム1への画像データ書き込みタイミングを制御している。
図4は、画像形成装置のシステム構成を説明するためのハードウェアブロック図である。101は外部装置、102はビデオコントローラ、103はプリンタエンジンである。
以下、プリンタエンジン103について詳しく説明する。プリンタエンジン103は、大きく分けてエンジン制御部とエンジン機構部から構成される。エンジン機構部はエンジン制御部からの各種指示により動作する部分であるが、まずこのエンジン機構部の詳細を説明し、その後にエンジン制御部に詳しく説明する。
レーザ/スキャナ系131は、レーザ発光素子、レーザドライバ回路、スキャナモータ、回転多面鏡、スキャナドライバ等を含む。ビデオコントローラ102から送られてくる画像データに従い感光ドラム1をレーザ光にて露光走査することにより感光ドラム1上に潜像を形成する部位である。作像系132は、本機の中枢をなす部分であり、感光ドラム上に形成された潜像に基づくトナー像を記録材上に形成させる部位である。プロセスカートリッジ、中間転写ベルト5a、定着器8等のプロセス要素及び作像を行う上での各種バイアス(高電圧)を生成する高圧電源回路で構成される。プロセスカートリッジには、除電器、帯電ローラ、現像ローラ、感光ドラム等が含まれる。また、プロセスカートリッジには、不揮発性のメモリタグが備えられており、CPU121或いはASIC122は、当該メモリタグに各種情報の読み書きを行う。
給紙・搬送系133は、記録材の給紙や搬送を司る部分であり、各種搬送系モータ、給排紙トレイ、各種搬送ローラ等で構成される。センサ系134は、レーザ/スキャナ系、作像系、給紙・搬送系を、後述するCPU121、ASIC122が制御する上で、必要な情報を収集する為のセンサ群である。このセンサ群には、定着器の温度センサ、トナー残量検知センサ、画像の濃度を検知する濃度センサ、用紙サイズセンサ、紙先端検知センサ、紙搬送検知センサなど、少なくとも既に周知の各種センサが含まれる。これら各種センサで検知された情報はCPU121により取得され、プリントシーケンス制御に反映される。尚、図中のセンサ系について、レーザ/スキャナ系131、作像系132、給紙・搬送系133と分けて記載したが、何れかの機構に含めるように考えても良い。
次にエンジン制御部の説明を行う。121はCPUであり、RAM123を主メモリ、ワークエリアとして利用し、不揮発性記憶部124に格納される各種制御プログラムに従い、上述したエンジン機構部を制御する。より具体的に、CPU121は、ビデオコントローラ102からエンジンインターフェース125を介して入力されたプリント制御コマンド及び画像データに基づき、レーザ/スキャナ系131を駆動する。また、CPU121は、作像系132、給紙・搬送系133を制御することで、各種プリントシーケンスを制御する。また、CPU121はセンサ系を駆動することで、作像系、給紙・搬送系を制御する上で、必要な情報を取得する。一方、ASIC122は、CPU121の指示のもと、上述した各種プリントシーケンスを実行する上での各モータの制御、現像バイアス等の高圧電源制御を行う。なお、CPU121の機能の一部或いは全てをASIC122に行わせても良く、また、逆にASIC122の機能の一部或いは全てをCPU121に代わりに行わせても良い。また、CPU121やASIC122の機能の一部を別途の専用ハードウェアを設け、その専用ハードウェアに行わせるようにしても良い。
図5(a)は、中間転写ベルト5aと保持ローラ42が接触することで、中間転写ベルト5a上に発生する巻き癖を説明するための図である。中間転写ベルト5aは、常に同じ位置で停止すると、保持ローラ42に掛け回されている部分に時間の経過と共に保持ローラの巻き癖501が生じる。なお、中間転写ベルト5aは常にぴったり同じ位置において停止することは難しく、多少の停止位置のばらつきが発生する。そのため、実質的に巻き癖501は複数箇所の巻き癖の集まりとなり、中間転写ベルト駆動モータの停止ばらつきを考慮した領域(図5の巻き癖501の左右の領域)も含めて巻き癖501とする。
図5(b)は、トナー像が転写されない領域である巻き癖が形成される領域とトナー像が形成される領域とを示した図である。本実施形態の一例として、中間転写ベルト5aの1周の周長を377mm、最頻使用の用紙サイズ(画像サイズ)をA4(幅210mm、長さ297mm)とし、巻き癖を回避して画像形成を行うように制御する。つまり、トナー像が転写される領域602は297mm、トナー像が転写されない領域601は377−297=80mmとなる。603はトナー像が転写される領域の先端、604はトナー像が転写される領域の後端を示している。なお、ここでは説明の便宜上、一例として中間転写ベルト5aの周長を377mm、画像サイズをA4としたが、中間転写ベルト5aの周長からトナー像が転写されない領域601に巻き癖を形成できれば、周長及び画像サイズはこれに限られるものではない。
図6(a)は、中間転写ベルト5aが停止する位置を制御する方法について説明するための図である。画像形成が終了し中間転写ベルト5aを停止する際は、検知センサ70で基準マーク71を検知した時間から所定時間後に中間転写ベルト5aを停止させる。これにより、中間転写ベルト5aの停止位置を一定の位置にすることができるため、中間転写ベルト5a上に形成される巻き癖501の位置をトナー像が転写されない領域とすることができる。
本実施形態では、中間転写ベルト5aの停止時に検知センサ70で基準マーク71を検知してからT秒後に中間転写ベルト5aを停止するように設定している。このT秒は、中間転写ベルト5aの特定の位置に巻き癖を形成するように設定される。また、さらに画像形成を開始するときに中間転写ベルト5aを起動し検知センサ70で基準マーク71を検知してから、最適なFPOTを実現するために中間転写ベルト5aにトナー像の転写が開始されたときに、トナー像が巻き癖に重ならないように設定される。これにより、巻き癖がトナー像に与える影響を軽減しつつ、最適なFPOTを実現することができる。なお、T秒の設定は、中間転写ベルト5aの周長や駆動速度、形成される画像の最大サイズ等の条件から適宜設定することができる。
図6(b)は、中間転写ベルト5aを起動後、巻き癖501を含むトナー像が転写されない領域を回避してトナー像の転写を行う転写タイミングについて説明するための図である。図6(a)で説明したように、基準マーク71と巻き癖が形成されるトナー像が転写されない領域との距離は一定になるように制御されている。よって、中間転写ベルト5aの巻き癖を回避してトナー像の転写を行うためには、巻き癖が形成されるトナー像が転写されない領域が転写ニップ部を通過した後にトナー像の転写が開始されるように制御する。また、このトナー像を転写するタイミングを画像形成の初期動作である準備動作が終わった直後とすることで、準備動作が終わってからトナー像を転写するまでのダウンタイムを発生させることがないため、最適なFPOTが実現できる。なお、準備動作が終わるタイミングと転写を開始するタイミングとの関係は、後述するタイミングチャートを用いて詳しく説明する。また、必ずしもすべてのサイズの画像が巻き癖を回避できるようにする必要は無く、例えば上記で説明した条件の中間転写ベルト5aであれば、LEGALサイズ(長さ355.6mm)のトナー像を転写する際には、A4サイズのトナー像と同じタイミングで転写を開始すれば、トナー像の後端が巻き癖と重なることとなる。このような場合は、トナー像の後端に僅かに巻き癖の影響が出てしまう可能性はあるものの、最適なFPOTの実現は可能である。
図7は、画像形成を行う際の準備動作と転写タイミングを示したタイミングチャートである。このタイミングチャートを用いて、巻き癖がトナー像に与える影響を軽減しつつ、最適なFPOTを実現する方法について説明する。
CPU121は画像形成命令を受けると、画像形成動作を開始するための準備動作として、中間転写ベルト駆動モータの駆動、定着モータの駆動、スキャナモータの駆動など各種アクチュエータの駆動、2次転写バイアスの調整制御、各種高圧の立ち上げ等を開始する(T0)。スキャナモータを立ち上げる際にはレーザの強制発光を行うため感光ドラム1の表面に電位差が発生する。この状態で1次転写制御を行うと1次転写の制御結果に良くない影響を及ぼすため、電位差がなくなった後に1次転写制御を開始する(T1)。さらに、2次転写バイアスの調整制御が終了したところで、クリーニングユニットを当接させ、画像形成を開始するまで中間転写ベルト5aのクリーニングを行う。ただし、クリーニングユニットを当接させて中間転写ベルト5aのクリーニングを行うのは、1ページ目をプリントするための準備動作を行うときであり、連続プリント中の2ページ目以降のときは、クリーニング動作は行わない。なお、この準備動作が終了するまでの時間には多少のばらつきがあるものの、ばらつきを考慮したマージンを含めても準備動作はT0からT3の間の時間で終了する。
準備動作と並行して、検知センサ70で基準マーク71を検知するために、基準マークの監視処理を開始する。なお、以降検知センサ70で基準マーク71の監視処理を行う期間を基準マーク検知ウィンドウと呼び、監視処理を開始することをウィンドウオープン、監視処理を終了することをウィンドウクローズと呼ぶ。基準マークの監視を開始するため基準マーク検知ウィンドウをオープンし、検知センサ70で基準マーク71を検知するまで検知を継続する。なお、この基準マーク検知ウィンドウをオープンすると、すぐに基準マーク71を検知できるように基準マーク71とトナー像が転写されない領域の後端の間の距離と準備動作時間から逆算して中間転写ベルト5aの停止位置を設定している。よって、準備動作が終了した後、ダウンタイムを発生することなく最適なFPOTで画像形成を行うことが可能となる。基準マーク71を検知すると(T2)、巻き癖を含むトナー像が転写されない領域の後端が転写ニップ部を通過するまでの距離分、中間転写ベルト5aが駆動される時間901が経過したタイミングで、CPU121はビデオコントローラ102に画像TOP信号を出力する(T3)。なお、このタイミングは、検知センサ70に基準マーク71が検知されて、再び検知センサ70に基準マーク71が検知されるまでの期間内に設定する。このように設定することで、準備動作が終わった後、すぐに画像形成ができるようになりFPOTを最適化することができる。そして、CPU121はビデオコントローラ102からVDO信号(ビデオ信号)を受信し、Yのトナー像の形成を開始する(T4)。感光ドラム1に形成されたYのトナー像はトナーが転写されない領域の後端から中間転写ベルト5aに転写される。そして、Yのトナー像がクリーニングユニット到達する前にクリーニングユニット離間状態にする(T6)。
Yのトナー像を形成中に2周目の基準マーク検知ウィンドウをオープンし、検知センサ70により基準マーク71を検知すると(T5)、Yのトナー像の形成時と同様に、巻き癖を含むトナー像が転写されない領域の後端が転写ニップ部を通過するまでの距離分、中間転写ベルト5aが駆動される時間902が経過したタイミングで、CPU121はビデオコントローラ102に画像TOP信号を出力する(T7)。そして、CPU121はビデオコントローラ102からVDO信号を受信し、Mのトナー像の形成を開始する(T8)。以降、Cのトナー像とBkのトナー像も同様の方法で形成し、中間転写ベルト5a上にカラー画像を形成する。
以上が画像形成を開始する際に、中間転写ベルト5aを駆動して画像形成を行うまでの流れである。ここでポイントとなるのは、画像形成の準備動作中に基準マーク71の検知を行っていることである。つまり、基準マーク検知ウィンドウをオープンするタイミングは、画像形成動作を開始してから{(中間転写ベルト5aの周長÷プロセス速度)−T(s)−(中間転写ベルト5a駆動モータの起動マージン)}秒が経過した後となる。これにより、準備動作が終わってすぐに画像形成を開始するときに、中間転写ベルト5a上の巻き癖を含むトナー像が転写されない領域にトナー像を転写することがないように制御できるため、巻き癖がトナー像に与える影響を軽減しつつ、最適なFPOTを実現できる。
次に、画像形成動作が終了し、中間転写ベルト5aを停止する動作について説明する。中間転写ベルト5aを停止する準備ができると、基準マーク検知ウィンドウをオープンし、検知センサ70で基準マーク71を検知するまで待機する。基準マーク71を検知すると(T9)、巻き癖を所定の位置に形成する、且つ、最適なFPOTを実現するために予め設定される時間903が経過したところで中間転写ベルト5aを停止する(T10)。なお、予め設定される時間903は、画像形成時において準備動作が終了した後すぐに画像形成を開始した際に、中間転写ベルト5a上のトナー像が転写されない領域にトナー像が転写されないように巻き癖の位置と、準備動作にかかる時間と、中間転写ベルト5aの駆動速度と、から算出して設定する。これにより、最適なFPOTが実現できる。
図8は、巻き癖を含むトナー像が転写されない領域にトナー像が転写されないように画像形成を行う方法について示したフローチャートである。S1010において、CPU121はビデオコントローラ102から画像形成を開始する命令を受けると、画像形成の準備動作を開始する。CPU121は画像形成の準備動作として、中間転写ベルト駆動モータ等のアクチュエータの立ち上げや、1次転写制御や2次転写制御等の高圧の立ち上げを行う。S1011において、CPU121は基準マーク検知ウィンドウをオープンするタイミングか否かを判断する。基準マーク検知ウィンドウをオープンするタイミングであれば、S1012において、CPU121は基準マーク検知ウィンドウをオープンする。S1013において、CPU121は基準マーク71を検知センサ70で検知するまで検知を継続する。検知センサ70によって基準マーク71が検知されると、S1014において、Yの画像TOP信号出力用タイマの計測を開始する。S1015において、CPU121は画像TOP信号出力用タイマが予め設定された画像TOP信号出力時間になると、S1016において、CPU121からビデオコントローラ102に画像TOP信号を出力する。S1017において、CPU121はビデオコントローラ102からVDO信号を受信し、VDO信号に基づきトナー像の形成を行う。S1018において、CPU121はYのトナー像の形成と同様に、Mのトナー像、Cのトナー像、Bkのトナー像の形成を夫々行う。
図9は、巻き癖を中間転写ベルト5aの所定の位置に形成する方法について示したフローチャートである。S1110において、CPU121は中間転写ベルト5aを停止する準備ができると、基準マーク検知ウィンドウをオープンする。S1111において、CPU121は検知センサ70で基準マーク71を検知すると、S1112において、CPU121は中間転写ベルト停止用タイマの計測を開始する。S1113において、CPU121は中間転写ベルト停止用タイマが予め設定された中間転写ベルト停止時間になると、S1114において、CPU121は中間転写ベルト5aの駆動を停止させる。
このように、中間転写ベルト5aの所定の位置に巻き癖を形成するように、且つ、画像形成を開始する際に画像形成の準備動作中に基準マークを検知することで、準備動作が終わってすぐにトナー像の形成を開始した際に中間転写ベルト5a上に形成された巻き癖にトナー像が転写されないように、中間転写ベルト5aを停止させることにより、中間転写ベルトに生じる巻き癖によって画像不良が生じる可能性を軽減又は無くしつつ、最適なFPOTを実現することが可能となる。
(第2の実施形態)
第1の実施形態においては、A4サイズの画像を形成することを一例として、中間転写ベルト5a上の巻き癖にトナー像が重ならないようにして画像形成を行う方法について説明した。本実施形態においては、中間転写ベルト5aの周長と形成する画像サイズとの差分が短く、中間転写ベルト5a上の巻き癖にトナー像を転写しなければならない場合においても、できる限り巻き癖が形成する画像に影響を与えないような制御方法について説明する。なお、画像形成装置や中間転写ベルト5aの構成等、第1の実施形態と同様のものについてはここでの説明は省略する。なお、本実施形態では説明の便宜上、LEGALサイズの画像を形成することを一例に挙げて説明を行うが、中間転写ベルト5a上に形成した巻き癖にトナー像を転写せざるを得ない状況であれば、中間転写ベルト5aの周長及び画像サイズはこれに限られるものではない。
図10、本実施形態における中間転写ベルト5aの停止位置を2箇所にした状態を示す図である。第1の実施形態の図5で説明したように、中間転写ベルト5aの周長を377mm、最頻使用の用紙サイズ(画像サイズ)をA4(幅210mm、長さ297mm)とし、巻き癖を回避して画像形成を行うことを想定している。よって、トナー像が転写される領域は297mm、トナー像が転写されない領域は377−297=80mmとなる。また、中間転写ベルト5aと保持ローラ42が接触するニップ長は15mmであり、中間転写ベルト駆動モータの停止ばらつきは6mmであり、巻き癖の長さは15mm+6mm=21mmとなる。このような条件で、LEGALサイズ(幅215.9mm、長さ355.6mm)の画像を形成する場合、トナー像が転写される領域は355.6mm、トナー像が転写されない領域は377−355.6=21.4mmとなる。従って、LEGALサイズのトナー像を形成する場合、巻き癖を回避することはきわめて困難となり、画像の一部が中間転写ベルト5aに重なってしまう状況となってしまう。その際に、巻き癖を毎回同じ位置に形成していると、巻き癖が画像に与える影響が大きくなってしまう。そこで、本実施形態においては、先の第1の実施形態でトナー像が転写されない領域とした領域内において、巻き癖を形成する位置を複数箇所にすることで、中間転写ベルト5aに形成される巻き癖を分散させて、画像に与える影響を少なくするように制御する。図10においては、トナー像が転写されない領域1303の中で、中間転写ベルト5aを停止させる場所を2箇所にし、巻き癖を1301と1302の2箇所に形成するようにする。そして、中間転写ベルト5aの停止位置を交互に切り替えることで、巻き癖を分散させる。なお、本実施形態では巻き癖を形成する位置は説明の便宜上2箇所としたが、巻き癖を形成する箇所を増やすことにより、さらに巻き癖を分散させることができる。
図11は、巻き癖を分散させるために中間転写ベルト5aの2箇所の停止位置を示した図である。巻き癖をトナーが転写されない領域の先端側1404に形成するときは、中間転写ベルト5aを停止させる際に検知センサ70で基準マーク71を検知してからTshort秒後に中間転写ベルト5aを停止する。一方、巻き癖をトナーが転写されない領域の後端側1406に形成するときは、中間転写ベルト5aを停止させる際に検知センサ70で基準マーク71を検知してからTlong秒後に中間転写ベルト5aを停止する。以降、Tlong秒後に中間転写ベルト5aを停止した場合の停止位置を停止位置1、Tshort秒後に中間転写ベルト5aを停止した場合の停止位置を停止位置2とする。このように、中間転写ベルト5aの停止位置を2箇所にすることで巻き癖を分散させる。
図12は、巻き癖を分散させて形成した中間転写ベルト5aにLEGALサイズのトナー像を転写する位置を示した図である。1204はA4サイズのトナー像が転写されない領域で、1205が領域の先端、1206が領域の後端である。1201はLEGALサイズのトナー像が転写される領域で、1202が画像先端、1203が画像後端である。LEGALサイズのトナー像を中間転写ベルト5aに転写する場合、巻き癖が形成されている領域にもLEGALサイズのトナー像が転写されることになる。巻き癖が形成された領域に転写されたトナー像は、巻き癖の影響により画像不良が発生する可能性がある。よって、できる限り巻き癖による画像不良の影響を少なくするために、本実施形態においては、トナー像の先端及び後端部分が巻き癖に重なるようにトナー像を転写することで、画像全体において巻き癖の影響により画像不良が起こったとしても、その影響を最小限にとどめる。具体的には、1204の巻き癖領域に画像領域の先端部分1207及び後端部分1208が転写されるようにすることで、画像の中央部分には巻き癖の影響がでないように制御することができる。巻き癖に先端部分及び後端部分を重ねるためには、先の第1の実施形態のように基準マーク71を検知してから、巻き癖を含むトナー像が転写されない領域の後端が転写ニップ部を通過するまでの距離分、中間転写ベルト5aが駆動される時間が経過するまで待つのではなく、この時間より少し早いタイミングでCPU121はビデオコントローラ102に画像TOP信号を出力する。このタイミングが、巻き癖を含むトナー像が転写されない領域が転写ニップ部を通過しているタイミングとなり、ここからトナー像の転写が始まることで、トナー像の先端は巻き癖と重なることとなる。
図13は、停止位置を2箇所にして、LEGALサイズの画像形成を行う際の準備動作と転写タイミングを示したタイミングチャートである。このタイミングチャートを用いて、巻き癖にトナー像が転写される際にもトナー像に与える影響を軽減しつつ、FPOTも適切に制御する方法について説明する。CPU121は画像形成命令を受け取ると、画像形成動作を開始するための準備動作として中間転写ベルト駆動モータの駆動、定着モータの駆動、スキャナモータの駆動など各種アクチュエータの駆動、2次転写バイアスの調整制御、各種高圧の立ち上げ等を開始する(T0)。なお、基準マーク検知ウィンドウをオープンするまでは、停止位置1も停止位置2も画像形成の準備動作は同様である。
準備動作と並行して、検知センサ70で基準マーク71を検知するために、基準マークの監視処理を開始する。基準マークの監視を開始するため基準マーク検知ウィンドウをオープンし、検知センサ70で基準マーク71を検知するまで検知を継続する。なお、先の第1の実施形態で説明したように、停止位置1に中間転写ベルト5aが停止している場合は、基準マーク検知ウィンドウをオープンすると、すぐに検知センサ70で基準マーク71を検知することができるように基準マーク71とトナー像が転写されない領域の後端の間の距離と準備動作時間から逆算して中間転写ベルトの停止位置を設定している。よって、準備動作が終了した後、ダウンタイムを発生することなく最適なFPOTで画像形成を行うことが可能と成る。一方、停止位置2に中間転写ベルト5aが停止している場合は、基準マーク検知ウィンドウをオープンしてからTlong秒―Tshort秒してから、検知センサ70で基準マーク71を検知することになる。従って、停止位置1と停止位置2の場合の基準マーク71を検知するタイミングは(T2)−(T1)秒の差分が発生することとなる。画像TOP信号を出力するタイミングは基準マーク71を検知したところが起点となっているため、停止位置1から画像形成を開始した場合に比べて、停止位置2から画像形成を開始した場合は、画像TOP信号を出力するタイミングが(T4)−(T3)秒遅れる。このように、停止位置1と停止位置2とで画像TOP信号を発信するタイミングが異なるためFPOTの時間も異なってしまうが、停止位置1のときは最適なFPOTを、停止位置2のときは停止位置1に比べ(T4)−(T3)秒の遅れたFPOTを実現できる。停止位置2から画像形成を開始する際は、最適なFPOTよりも若干の遅れは出てしまうものの、停止位置1又は停止位置2のいずれから画像形成を開始したとしても、中間転写ベルト5aに形成される巻き癖を分散させることができるため、巻き癖にトナー像が転写される際にもトナー像に与える影響を軽減しつつ、FPOTも適切に制御することができる。
次に、画像形成動作が終了し、中間転写ベルト5aを停止する動作について説明する。中間転写ベルト5aを停止する準備ができると、基準マーク検知ウィンドウをオープンし、検知センサ70で基準マーク71を検知するまで待機する。基準マーク71を検知すると(T5)、停止位置1から画像形成を開始した場合は、Tshort秒が経過したところで中間転写ベルト5aを停止し、停止位置2から画像形成を開始した場合は、Tlong秒が経過したところで中間転写ベルト5aを停止する。1503はTlong秒とTshort秒の差分を表している。
図14は、LEGALサイズの画像形成を行う方法について示したフローチャートである。S1610において、CPU121はビデオコントローラ102から画像形成を開始する命令を受けると、画像形成の準備動作を開始する。CPU121は画像形成の準備動作として、中間転写ベルト駆動モータ等のアクチュエータの立ち上げや、1次転写制御や2次転写制御等の高圧の立ち上げを行う。S1611において、CPU121は基準マーク検知ウィンドウをオープンするタイミングか否かを判断する。基準マーク検知ウィンドウをオープンするタイミングであれば、S1612において、CPU121は基準マーク検知ウィンドウをオープンする。S1613において、CPU121は基準マーク71を検知センサ70で検知するまで検知を継続する。検知センサ70によって基準マーク71が検知されると、Yの画像TOP信号出力用タイマの計測を開始する。S1615において、CPU121は画像TOP信号出力用タイマが予め設定されたLEGALサイズの画像の画像TOP信号出力時間になると、S1616において、CPU121からビデオコントローラ102に画像TOP信号を出力する。S1617において、CPU121はビデオコントローラ102からVDO信号を受信し、VDO信号に基づきトナー像の形成を行う。S1618において、CPU121はYのトナー像の形成と同様に、Mのトナー像、Cのトナー像、Bkのトナー像の形成を夫々行う。
図15は、巻き癖を中間転写ベルト5aの停止位置1と停止位置2とに形成する方法について示したフローチャートである。S1710において、CPU121は中間転写ベルト5aを停止する準備ができると、基準マーク検知ウィンドウをオープンする。S1711において、CPU121は検知センサ70で基準マーク71を検知すると、S1712において、CPU121は画像形成を開始する際に中間転写ベルト5aが停止位置1から駆動されたかどうかを判断する。中間転写ベルト5aが停止位置1から駆動を開始した場合は、S1713において、CPU121は中間転写ベルト停止用タイマ2の計測を開始する。一方、中間転写ベルト5aが停止位置2から駆動を開始した場合は、S1714において、CPU121は中間転写ベルト停止用タイマ1の計測を開始する。S1715において、CPU121は中間転写ベルト停止用タイマが予め設定された中間転写ベルト停止時間になると、S1716において、CPU121は中間転写ベルト5aの駆動を停止させる。
このように、中間転写ベルト5a上の巻き癖を含むトナー像が転写されない領域までトナー像を転写しなければならないようなサイズの画像を形成するような場合においても中間転写ベルト5a上に形成する巻き癖の位置を複数の位置に分散させ、且つ、巻き癖にトナー像の先端及び後端を重ねるように制御することにより、巻き癖にトナー像が転写される際にもトナー像に与える影響を軽減又は無くしつつ、FPOTも適切に制御することが可能となる。
(第3の実施形態)
第1及び第2の実施形態においては、中間転写ベルト5a上に形成された巻き癖の影響を軽減しつつ、最適なFPOTで画像形成を行う方法について説明した。
本実施形態においては、キャリブレーションを行う際に形成するパッチ画像が、中間転写ベルト5a上に形成された巻き癖の影響を受けないように制御する方法について説明する。
図16は、キャリブレーションを行う際のパッチ画像を示した図である。1801は巻き癖を含むトナー像が転写されない領域であり、1802はトナー像が転写される領域である。キャリブレーション時にパッチ画像を巻き癖と重ねて形成してしまうと、濃度センサでパッチ画像の反射光を検知する際に巻き癖の影響によりノイズとなってしまうような反射光を検知する可能性があり、検知精度が低下してしまう可能性がある。そこで、巻き癖があるトナー像が転写されない領域1801を避けて、トナー像が転写される領域1802内にパッチ画像を形成し、パッチ画像の検知を行うようにする。
図17は、キャリブレーションを行う方法を示したフローチャートである。S1910において、CPU121はビデオコントローラ102からキャリブレーションを開始する命令を受けると、キャリブレーションの準備動作を開始する。CPU121は準備動作として、中間転写ベルト駆動モータ等のアクチュエータの立ち上げや、1次転写制御等の高圧の立ち上げを行う。S1911において、CPU121はキャリブレーションの準備動作が完了したか否かを判断し、完了していればS1912において、CPU121は基準マーク検知ウィンドウをオープンする。S1913において、CPU121は基準マーク71を検知センサ70で検知するまで検知を継続する。検知センサ70によって基準マーク71が検知されると、S1914において、CPU121はYの画像TOP信号出力用タイマの計測を開始する。S1915において、CPU121は画像TOP信号出力用タイマが予め設定された画像TOP信号出力時間になると、S1916において、CPU121はビデオコントローラ102に画像TOP信号を出力する。S1917において、CPU121はビデオコントローラ102からVDO信号を受信し、VDO信号に基づきトナー像の形成を行う。S1918において、CPU121はYのトナー像の形成と同様に、Mのトナー像、Cのトナー像、Bkのトナー像の形成を夫々行う。
S1919において、CPU121は基準マーク検知ウィンドウをオープンする。S1920において、CPU121は基準マーク71を検知センサ70で検知するまで検知を継続する。基準マーク71を検知センサ70で検知すると、S1921において、CPU121はパッチ画像検知タイマの計測を開始する。S1922において、CPU121はパッチ画像検知タイマが予め設定されたパッチ画像検知時間になると、S1923において、CPU121はパッチ画像の反射光の検知を開始する。
このように通常の画像形成時だけでなくキャリブレーション時におけるパッチ画像についても中間転写ベルト5a上に形成された巻き癖と重ならないようにすることで、巻き癖の影響を受けることなくパッチ画像の検知を行うことができる。
1 感光ドラム
4 ロータリ現像装置
5a 中間転写ベルト
5j 1次転写ローラ
70 検知センサ
71 基準マーク
102 ビデオコントローラ
103 プリンタエンジン
121 CPU

Claims (8)

  1. 像担持体と、
    前記像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する現像手段と、
    中間転写体と、
    前記像担持体上に形成された前記トナー像を転写部において前記中間転写体に転写する転写手段と、
    前記中間転写体を張架する張架部材と、
    前記中間転写体上にあり中間転写体の位置を制御するための基準マークと、
    前記中間転写体上の前記基準マークを検知する検知手段と、
    前記現像手段により前記トナー像を現像するために画像形成装置の起動に応じて初期動作を行う準備手段と、を備え、前記張架部材による巻き癖が前記中間転写体上に形成される画像形成装置において、
    前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークを検知させ、前記準備手段による初期動作が終了し、前記現像手段によって前記トナー像の現像が開始できるようになった後で、且つ前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークが検知された後に前記中間転写体が1周して再び前記基準マークが検知されるより前であり、前記巻き癖が前記転写部を通過した後である前記基準マークが検知されてから所定時間が経過したタイミングで前記転写手段により前記トナー像の転写を開始し、前記巻き癖が再び前記転写部を通過する前に前記トナー像の転写が終了するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークが検知された後、前記準備手段による初期動作が終了するとすぐに画像形成が開始できることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 像担持体と、
    前記像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する現像手段と、
    中間転写体と、
    前記像担持体上に形成された前記トナー像を転写部において前記中間転写体に転写する転写手段と、
    前記中間転写体を張架する張架部材と、
    前記中間転写体上にあり中間転写体の位置を制御するための基準マークと、
    前記中間転写体上の前記基準マークを検知する検知手段と、
    前記現像手段により前記トナー像を現像するために画像形成装置の起動に応じて初期動作を行う準備手段と、を備え、前記張架部材による巻き癖が前記中間転写体上に形成される画像形成装置において、
    第1の画像を形成する場合は、前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークを検知させ、前記準備手段による初期動作が終了し、前記現像手段によって前記トナー像の現像が開始できるようになった後で、且つ前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークが検知された後に前記中間転写体が1周して再び前記基準マークが検知されるより前であり、前記巻き癖が前記転写部を通過した後である前記基準マークが検知されてから所定時間が経過したタイミングで前記転写手段により前記トナー像の転写を開始し、前記巻き癖が再び前記転写部を通過する前に前記トナー像の転写が終了するように制御し、
    前記第1の画像より長い第2の画像を形成する場合は、前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークを検知させ、前記準備手段による初期動作が終了し、前記現像手段によって前記トナー像の現像が開始できるようになった後で、且つ前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークが検知された後に前記中間転写体が1周して再び前記基準マークが検知されるより前であり、前記巻き癖が前記転写部を通過する前である前記基準マークが検知されてから所定時間が経過したタイミングで前記転写手段により前記トナー像の転写を開始する、又は前記巻き癖が再び前記転写部を通過する後に前記トナー像の転写が終了するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
  4. 像担持体と、
    前記像担持体上に形成された潜像をトナー像として現像する現像手段と、中間転写体と、
    前記像担持体上に形成された前記トナー像を転写部において前記中間転写体に転写する転写手段と、
    前記中間転写体を張架する張架部材と、
    前記中間転写体上にあり中間転写体の位置を制御するための基準マークと、
    前記中間転写体上の前記基準マークを検知する検知手段と、
    前記現像手段により前記トナー像を現像するために画像形成装置の起動に応じて初期動作を行う準備手段と、を備え、前記張架部材による巻き癖が前記中間転写体上に形成される画像形成装置において、
    第1の画像を形成する場合は、前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークを検知させ、前記準備手段による初期動作が終了し、前記現像手段によって前記トナー像の現像が開始できるようになった後で、且つ前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークが検知された後に前記中間転写体が1周して再び前記基準マークが検知されるより前であり、前記巻き癖が前記転写部を通過した後である前記基準マークが検知されてから所定時間が経過したタイミングで前記転写手段により前記トナー像の転写を開始し、前記巻き癖が再び前記転写部を通過する前に前記トナー像の転写が終了するように制御し、
    前記第1の画像より長い第2の画像を形成する場合は、前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークを検知させ、前記準備手段による初期動作が終了し、前記現像手段によって前記トナー像の現像が開始できるようになった後で、且つ前記準備手段により初期動作を行っているときに前記検知手段により前記基準マークが検知された後に前記中間転写体が1周して再び前記基準マークが検知されるより前であり、前記巻き癖が前記転写部に突入した後で且つ前記巻き癖が前記転写部を通過する前である前記基準マークが検知されてから所定時間が経過したタイミングで前記転写手段により前記トナー像の転写を開始する、及び前記トナー像の転写が開始された後、前記巻き癖が再び前記転写部に突入した後で且つ前記巻き癖が前記転写部を通過する前に前記トナー像の転写が終了するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記第1の画像はA4サイズであり、前記第2の画像はLEGALサイズであることを特徴とする請求項3又は4に記載の画像形成装置。
  6. 前記制御手段は、前記中間転写体の長さと前記第1の画像の長さの差分の長さの領域において、前記巻き癖を形成する位置を複数箇所にすることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 複数の張架部材を備え、
    前記巻き癖は、前記複数の張架部材のうち、もっとも径が小さい張架部材によって形成されるものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記巻き癖は、前記中間転写体上の複数個所に分散して形成されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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