JP6061574B2

JP6061574B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP6061574B2
Application number: JP2012196676A
Authority: JP
Inventors: 正岩川
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Priority date: 2012-09-06
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Publication date: 2017-01-18
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Also published as: JP2014052502A

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に複数の像担持体と、像担持体に形成されたトナー像が転写される転写媒体とを用いてフルカラー画像を形成する画像形成装置に関する。

フルカラー画像を形成する複数の画像形成部を持つタンデム方式の画像形成装置においては、通常、画像形成部を構成する像担持体は、転写媒体である無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルトの回転方向に対して概直線状に等間隔に配置されている。このような画像形成装置では、像担持体間ピッチ分ずらしたタイミングで像担持体上の作像を行っている。そのため、像担持体上に形成したトナー像を中間転写ベルトに転写するための一次転写部材である、例えば一次転写ローラへの１次転写バイアスのＯＮ、ＯＦＦ切り替えも同様に像担持体間ピッチ分ずらしたタイミングで行っている。

この時、１次転写バイアスを印加すると、像担持体と一次転写ローラ間に静電的な吸着力が生じる。この静電的な吸着力により互いの挟持力が上がる。一般的に用いられるスリップトランスファーの転写方式の場合、像担持体と中間転写ベルトは所定の周速差を持って制御されている。このため、像担持体と一次転写ローラ間の挟持力が上がると、像担持体には負荷変動となり回転ムラを発生させてしまう。この回転ムラが発生している最中に静電潜像形成（露光）が開始されてしまうと、像担持体上の静電潜像が乱れるため、色ズレ等の画像劣化を引き起こしてしまう。

ここでスリップトランスファーとは、例えば像担持体と中間転写ベルトとの構成要素間に速度差を生じながら中間転写ベルト上へトナー像が転写されることである。一方、中間転写ベルトが像担持体に吸着しながら転写されることをタックトランスファーという。詳細な説明は省略するが、スリップトランスファーの転写方式は、像担持体等の幾何学的誤差や像担持体の外径誤差あるいは平均角速度の誤差といった誤差要因を中間転写ベルト上で発生する色ずれとして影響させないキャンセル効果をもっている点に特徴がある。また、一次転写のための一次転写バイアスの印加によって中間転写ベルトの走行速度に変動を来すことがある。この中間転写ベルトの速度変動によって像担持体との意図しない速度差が生じることがある。この対策として、特許文献１では画像形成中の１次転写バイアスの切り替えによる速度変動を無くすため、図９に示す様に、作像動作中は全ての１次転写バイアスをＯＮにしておく対策が開示されている。

特開２００５−１４８１９８号公報

しかしながら、上述のように全ての１次転写バイアスをＯＮにしてから静電潜像形成動作（露光）を開始するのでは、最下流側に配置された像担持体は、最上流側に配置された像担持体に対して一次転写バイアスの印加時間が必然的に長くなり、寿命が短くなる。同様に最下流側に配置された１次転写ローラは、最上流側に配置された１次転写ローラに対して一次転写バイアスの印加時間が必然的に長くなり、寿命が短くなる。

また、作像動作中に現像装置の現像剤担持体であるスリーブを駆動する工程があるが、このスリーブ駆動に同期してかぶりトナーが像担持体上に移る。

先述の通り、スリップトランスファーの転写方式が一般的に用いられており、像担持体と中間転写ベルトは所定の周速差を持って回転駆動するよう制御されている。よって、像担持体上のかぶりトナーが一次転写部に到達すると、トナーの存在によって像担持体と中間転写ベルト間の摩擦係数μが下がる。この為、像担持体の駆動負荷が変わり、像担持体は回転ムラを引き起こしてしまう。

この現象は像担持体と中間転写ベルトの周速差が大きい程顕著であり、像担持体側が速い設定の時は負荷が軽くなるので増速してしまい、像担持体側が遅い設定の時は負荷が重くなるので減速してしまう。

特許文献１の方法ではこのかぶりトナーの影響による負荷変動には対応することが出来ず、色ズレ等の画像劣化を引き起こしてしまう。

これらの対策として、１次転写バイアスの印加の影響による回転ムラと、かぶりトナーが一次転写部に到達することにより起こる負荷変動での回転ムラが収束した後に露光を開始することも可能である。しかし、これでは回転ムラが収束するまで露光を開始出来ない為、ジョブが投入されてから最初の１枚が排紙されるまでの時間（ファーストコピータイム（以下、Ｆ−ＣＯＴ））が遅くなってしまう。また、そのためにスリーブ駆動を早く回し始めると、その分、現像剤であるトナーの劣化が進んでしまう。特に中間転写ベルト回転方向最下流側に配置された画像形成部のトナーは最上流側に配置された画像形成部のトナーに対して、毎ジョブ、不必要に多くスリーブ駆動を回すことになるため、現像剤寿命が短くなってしまう。

そこで、本発明の目的は、Ｆ−ＣＯＴを遅くすることなく、像担持体や一次転写部材、現像剤の短寿命化を極力抑え、一次転写バイアスの印加の影響やかぶりトナーが一次転写部に到達することにより起こる負荷変動による像担持体の回転ムラを抑制し、色ズレなどの画像劣化を低減することである。

本発明の一態様によると、
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
前記現像剤担持体を回転駆動するための現像剤担持体駆動手段と、
前記像担持体と当接し、前記像担持体から転写されたトナー像を前記像担持体とは異なる速度で搬送する転写媒体と、
転写バイアスを印加することで、前記像担持体から前記転写媒体にトナー像を転写する転写部と、
前記現像剤担持体駆動手段の駆動の開始のタイミングと、前記転写バイアスの印加の開始のタイミングとをそれぞれ設定する制御部と、
を備える画像形成装置において、
前記制御部は画像形成の開始に際し、前記現像剤担持体駆動手段が駆動を開始したときに、前記現像位置にあった前記像担持体の領域が前記転写部を通過するときに、前記転写部に前記転写バイアスの印加を開始し、前記現像剤担持体駆動手段の駆動を開始してから目標速度に立ち上がるまでの立ち上がり時間と前記転写バイアスの印加を開始してから目標電圧に立ち上がるまでの立ち上がり時間が略同一であることを特徴とする画像形成装置が提供される。
本発明の他の態様によると、
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
前記現像剤担持体を回転駆動するための現像剤担持体駆動手段と、
前記像担持体と当接し、前記像担持体から転写されたトナー像を前記像担持体とは異なる速度で搬送する転写媒体と、
転写バイアスを印加することで、前記像担持体から前記転写媒体にトナー像を転写する転写部と、
前記現像剤担持体駆動手段の駆動の開始のタイミングと、前記転写バイアスの印加の開始のタイミングとをそれぞれ設定する制御部と、
を備える画像形成装置において、
画像形成の開始に際し、前記現像剤担持体駆動手段が駆動を開始したときに、前記現像位置にあった前記像担持体の領域が前記転写部を通過するタイミングを第１タイミングとし、前記現像剤担持体駆動手段が駆動を開始してから前記現像剤担持体の速度が目標速度に立ち上がったときに、前記現像位置にあった前記像担持体の領域が前記転写部を通過するタイミングを第２タイミングとしたとき、前記制御部は、前記第１タイミングよりも後で前記第２タイミングよりも前に前記転写部に前記転写バイアスの印加を開始することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、Ｆ−ＣＯＴを遅くすることなく、像担持体や１次転写部材、現像剤の短寿命化を極力抑えることができる。また、１次転写バイアスの印加の影響やかぶりトナーが一次転写部に到達することにより起こる負荷変動による像担持体の回転ムラを抑制し、色ズレ等の画像劣化を低減することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。画像形成装置の画像形成部の部分概略断面図である。画像形成装置の画像形成部各部の電位関係の説明図である。一般的な画像形成装置における２枚プリントシーケンスの一例である。画像形成装置の感光体ドラム駆動部の概略説明斜視図である。画像形成装置の中間転写ベルトのＩＴＢ駆動部の概略説明斜視図である。一般的な画像形成装置における感光体ドラムの速度変動の一例である。図７（ａ）は感光体ドラムの通常の回転速度であり、図７（ｂ）は感光体ドラムに一次転写バイアスによる負荷がかかった時の回転速度を表す図であり、図７（ｃ）はかぶりトナーが一次転写部に到達したときの回転速度を表す図である。画像形成装置のプリント立ち上げシーケンス及び感光体ドラムの速度変動の一例を示す図である。図８（ａ）はプリント立ち上げシーケンスであり、図８（ｂ）の実線は感光体ドラムのかぶりトナーが存在する一次転写部における一次転写バイアスをかけた時のシーケンスとそのときの速度を表し、一点鎖線は、現像駆動と一次転写バイアスの印加を同時に行ったシーケンスを表す図である。従来の画像形成装置の動作制御の一例を示すシーケンスである。

以下、本発明に係る画像形成装置の一実施例を図面に則して更に詳しく説明する。

ただし、以下の実施例に記載されている画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置等は、本発明が適用される画像形成装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置１００の一実施例の概略構成断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置である。近年は多種多様な転写材への適応性やプリント生産性に優れるという利点から、複数の画像形成部（画像形成ステーション）を転写媒体である中間転写体上に概直線状に並べて配置した、中間転写タンデム方式が主流となっている。図１に示す様に本実施例の画像形成装置１００でも中間転写タンデム方式を採用している。また、フルカラー画像以外にモノクロ画像を形成する場合に、ブラックの画像形成ステーションＳＫの像担持体１０Ｋの寿命だけが早く迎えることを防止するため、画像形成ステーションＳＫの像担持体１０Ｋは他の色の像担持体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃに較べ、外径の大きな物を採用している。

まず、図１により、画像形成装置１００全体の構成及び画像形成動作を概説する。

画像形成装置１００は、４つの画像形成部である画像形成ステーションＳ（ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ）を転写媒体としての無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト２４の回転移動方向に対して概直線状に並置されている。画像形成ステーションＳ（ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫ）は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像をそれぞれ形成する。画像形成ステーションＳには像担持体であるドラム状（円筒状）の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ）が設けられている。感光体ドラム１０を囲むようにして一次帯電手段２１（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ）、現像装置１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）、クリーニング装置２６（２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ）、が配設されている。像担持体である感光体ドラム１０は回動自在に設けられている。一次帯電手段２１の感光体ドラム１０回転方向下流側には露光手段２２（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）が設けられている。

画像形成ステーションＳが概直線状に周囲に配置されている無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト２４はＩＴＢ駆動ローラ４０、２次転写対向ローラ２９ａ、補助ローラ４０ａに張架されている。

中間転写ベルト２４を挟んで感光体ドラム１０の対向位置には一次転写を行う一次転写手段２３Ａを構成する一次転写部材２３である一次転写ローラが配設されている。一次転写部材２３は、転写ローラに限定されるものではなく、ブラシ、フィルムなどの接触帯電部材、更にはコロナ帯電器などとし得る。本実施例では、中間転写ベルト２４と感光体ドラム１０は一次転写ローラ２３が当接する位置にて一次転写部Ｔ１（Ｔ１Ｙ、Ｔ１Ｍ，Ｔ１Ｃ，Ｔ１Ｋ）を形成している。一次転写部Ｔ１から中間転写ベルト２４の回転方向下流側には二次転写手段を構成する二次転写ローラ２９と二次転写対向ローラ２９ａにて二次転写部Ｔ２が形成されている。

その感光体ドラム１０の表面を一次帯電手段２１で一様に帯電する。次に、一次帯電手段２１の感光体ドラム１０回転方向下流側の近傍に配設されている、例えばレーザーのような露光手段２２によって、情報信号に応じて変調された光で露光して静電潜像（潜像）を形成する。その潜像は現像装置１により、後述のような過程でトナー像として可視像化される。

現像装置１では、非磁性トナーと低磁化高抵抗キャリアを含む２成分現像剤を用いている。非磁性トナーは、スチレン系樹脂やポリエステル樹脂等の結着樹脂、カーボンブラックや染料、顔料等の着色剤、ワックス等の離型剤、荷電制御剤等を適当量用いることにより構成される。このような非磁性トナーは、粉砕法や重合法などの常法により製造することができる。

前記キャリアとトナーが現像装置１内で摩擦帯電されることで、トナーは帯電する。そして、帯電したトナーに対して現像バイアス印加手段８ｂにて現像バイアスを印加し、感光体ドラム１０との電位差によって、感光体ドラム１０上（像担持体表面）の潜像をトナー像として可視化する。本実施例では、負に帯電するトナーを使用する。

次に、そのトナー像を、転写部である一次転写部Ｔ１にて一次転写手段２３Ａの一次転写バイアス印加手段２３ａから一次転写バイアスが印加された一次転写ローラ２３によって、中間転写ベルト２４にそれぞれ一次転写し、重畳したカラー画像を形成する。中間転写ベルト２４上に形成されたカラー画像は二次転写部Ｔ２にてカラー画像にタイミングを合わせて搬送移動された転写材、例えば転写紙３０上に二次転写ローラ２９によって二次転写される。転写紙３０に二次転写されたカラー画像は転写紙３０搬送方向下流側に配設されている定着装置２５によって定着して永久画像を得る。

又、一次転写後に感光体ドラム１０上に残った一次転写残現像剤はクリーニング装置２６により除去する。又、画像形成で消費された現像剤（トナー）はトナー補給槽（トナーホッパー）２０から補給される。

次に、上記現像および一次転写動作を、図２および図３を使って、構成および電位関係の観点で更に詳しく説明する。

図２に、本実施例における現像装置１と感光体ドラム１０および一次転写部Ｔ１の模式図を示す。

また、図３には、一次転写部Ｔ１における各部材の電位関係について示す。

図３に示す様に感光体ドラム１０は一次帯電手段２１により、帯電電位Ｖｄを負の電位にしており、露光手段２２により露光された露光部電位ＶＬの絶対値は０Ｖ側へ減少している。ここでは、Ｖｄを−７００Ｖ、ＶＬを−２００Ｖとする。

図２に示す様に現像装置１内で負極性に摩擦帯電されたトナーを含む現像剤は、現像剤担持体８によって、感光体ドラム１０近傍の現像剤担持体対向位置である現像位置１ａに搬送される。制御部５０は現像剤担持体８を、現像剤担持体駆動手段８ａによって回転駆動する。

この時、現像剤担持体８に制御部５０により現像バイアス印加手段８ｂで印加される現像バイアス電位Ｖｄｃは、帯電電位Ｖｄと露光部電位ＶＬの間の電位であり、Ｖｄｃを−５５０Ｖとする。

上記状態であれば、現像剤担持体８上に存在する負に帯電したトナーは、同じく負の現像バイアス電位Ｖｄｃによって、感光体電位Ｖｄや現像バイアス電位Ｖｄｃよりも、相対的に正電位に近い露光部電位ＶＬに対して飛翔する。

すなわち、現像バイアス電位Ｖｄｃ−感光体露光部電位ＶＬの差分である現像潜像電位Ｖｃｏｎｔに応じたトナー量が感光体ドラム１０上（像担持体上）に載ることになるため、前記現像潜像電位Ｖｃｏｎｔを調整することで、画像濃度を調整することができる。

そして、感光体ドラム１０に飛翔した負極性帯電のトナーは、一次転写部Ｔ１において、一次転写ローラ２３と中間転写ベルト２４との電界および圧力によって、中間転写ベルト２４に転写される。この際、制御部５０は一次転写ローラ２３にトナーと逆の極性である正極性の一次転写バイアス電位Ｖｔｒ１を印加する。ここではＶｔｒ１を＋１０００Ｖとする。

図４に一般的な画像形成装置における２枚プリント時のシーケンス図を示す。ここで、図上の破線は感光体ドラム１０上の同一表面を示している。

ここでは、前回転、作像、紙間、後回転の大きく分けて４つの期間について記載する。前回転とは作像を実施するために各駆動やバイアスをＯＮして安定した状態にする期間をいう。作像とは実際に感光体ドラム上（像担持体表面）の静電潜像をトナーで現像して可視化する期間をいう。紙間とは、連続作像において、１つの作像期間と次の作像期間の間の期間をいい、作像は行わない。後回転とは各駆動やバイアスをＯＦＦするための期間をいう。

前回転期間では、まず制御部５０は、像担持体である感光体ドラム１０及び中間転写体である中間転写ベルト２４を駆動させる。感光体ドラム１０及び中間転写ベルト２４はイナーシャが大きいため、駆動を開始してから目標速度に到達して安定して一定速度で回転制御出来るようになるまで、立ち上がり時間が例えば５００ｍｓｅｃかかる。感光体ドラム１０および中間転写ベルト２４の駆動方式に関しては後述する。その後、制御部５０は、感光体ドラム１０及び中間転写ベルト２４が一定速度で回転制御出来るようになってから帯電バイアスを印加する。

制御部５０は、感光体ドラム１０上の帯電部が一次転写部Ｔ１に来た後の任意のタイミングで一次転写バイアス印加手段２３ａのバイアスを印加する。ここで一次転写バイアスが所望のバイアスになるまでの立ち上がり時間を例えば１００ｍｓｅｃとする。ここで一次転写バイアスの立ち上がり時間は、バイアスを印加する信号をＯＮしたときから所望のバイアスになるまで（バイアスが振れる場合にはバイアスの平均値の９５％程度になるまで）の時間とする。現像剤を担持搬送する現像剤担持体（スリーブ）８の回転駆動（以下、「現像駆動」という。）及び現像バイアスは、感光体ドラム１０上に露光された潜像が来る前に所望の回転速度及び所望のバイアスになっていれば良い。しかし、更に現像剤劣化を防止するため極力遅いタイミングで現像バイアスを印加することが望ましい。現像駆動及び現像バイアスが所望の回転速度（周速度）及び所望のバイアスになるまでの立ち上がり時間を、ここでは例えば１００ｍｓｅｃと設定する。ここで現像駆動の立ち上がり時間は、現像駆動を開始する信号をＯＮしたときから所望の回転速度になるまでの時間とする。

作像動作では、制御部５０は、帯電した感光体ドラム１０に対して、露光手段２２で露光して潜像を形成し、潜像のある領域を現像装置１で現像剤担持体８上のトナーで可視化した後、一次転写部Ｔ１でトナーを中間転写ベルト２４に一次転写する。

紙間では、制御部５０は、露光をＯＦＦするが、駆動およびバイアスは作像時の状態を維持する。

後回転では、制御部５０は、露光、現像駆動、現像バイアス、一次転写バイアス、帯電バイアスの順でＯＦＦした後、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４を停止する。

乾式トナー現像方式の画像形成装置において、一般的に用いられるスリップトランスファーの転写方式の場合、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４は所定の周速差を持って制御される。感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４の周速差の設定は、例えば、感光体ドラム１０が中間転写ベルト２４よりも０．１〜１．０％程度、速く回転する制御設定とする。つまり、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４は異なる速度で回転する。

ここで、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４の速度制御について簡単に説明する。

図５に本実施例における感光体ドラム駆動部の一例を示す。感光体ドラム駆動部は図５に示す様に、モーターギア３１、速度検知手段３２、３３、エンコーダー３４、ドラム駆動ギア３５によって構成されている。

制御部５０は、感光体ドラム１０を感光体ドラム駆動モータの駆動によって回転する。感光体ドラム軸上にはエンコーダー３４があり、制御部５０は、エンコーダー３４の回転を２つの速度検知手段３２、３３で監視している。速度検知手段３２、３３は感光体ドラム１０の速度をパルスとして出力し、感光体ドラム１０の回転速度を速度検知信号１、２として、制御部５０にフィードバックし速度制御が行われる。

図６に本実施例における中間転写体駆動部の一例を示す。中間転写体駆動部は図６に示す様にモーターギア３６、速度検知手段３７、３８、エンコーダー３９、ＩＴＢ駆動ローラ４０、ＩＴＢ駆動ギア４１、４２によって構成されている。

中間転写ベルト２４は無端状のベルト体からなり、ＩＴＢ駆動ローラ４０によって搬送される。制御部５０は、ＩＴＢ駆動ローラ４０をＩＴＢ駆動モータ３６によって回転する。以下、感光体ドラム駆動部と同様に、ＩＴＢ駆動ローラ軸上にはエンコーダー３９があり、制御部５０は、エンコーダー３９の回転を２つの速度検知手段３７、３８で監視している。速度検知手段３７、３８はＩＴＢ駆動ローラ４０の速度をパルスとして出力し、ＩＴＢ駆動ローラ４０の回転速度を速度検知信号１、２として、制御部５０にフィードバックし速度制御が行われる。

図７に一般的な画像形成装置における像担持体である感光体ドラムの速度変動の一例を示す。画像形成装置の動作中において、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４には、それぞれ定速回転に対して外乱となる様々な負荷変動が生じる。しかし、本例では、微小な負荷変動が生じても、画像位置（色ずれ）の精度を高める為に感光体ドラム１０及び中間転写ベルト２４の回転速度を一定に保つよう制御部５０は制御している。そのため、感光体ドラム１０は通常、図７（ａ）に示す通り、ほぼ一定速にて回転制御されている。

しかしながら、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４とに所定以上の負荷変動が生じてしまうと、制御部５０が定速制御出来なくなってしまうことがある。

特に感光体ドラム１０は制御対象となっている感光体ドラム１０表面に対して直接付与される外乱が存在する。

その一つが一次転写バイアスの印加による負荷変動である。制御部５０により一次転写バイアスが印加されると、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４との間に静電的な吸着力が生じ、静電的な吸着力により互いのグリップ力が上がり、感光体ドラム１０の負荷は変動してしまう。

そのため、所定の周速をもって回転駆動される感光体ドラム１０の負荷が増大するため、図７（ｂ）に示す通り、その速度は所望の速度よりも遅くなってしまう。ここで、前述の通り、一次転写バイアスが所望のバイアスになるまでの立ち上がり時間が１００ｍｓｅｃだとすると、この１００ｍｓｅｃの間は徐々に負荷が増大するため、制御部５０は設定速度に戻そうと制御しているものの、バイアスの増加にともない徐々に減速してしまう。

また、トナーは感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４との両者間で潤滑剤として働いているため、トナーの有無は摩擦力の変化に大きな影響を及ぼす。現像剤担持体駆動手段の駆動開始時に現像位置１ａから感光体ドラム１０にトナーが飛翔し、かぶりトナーが生じている場合、感光体ドラム１０の回転に伴って、一次転写部Ｔ１へとトナーが供給される場合がある。このため、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４との両者間にトナーが無い状態だった一次転写部Ｔ１でトナーが介在してくると、摩擦力が低下し、感光体ドラム１０上の負荷は変動してしまう。

図７（ｃ）にかぶりトナーが一次転写部Ｔ１に到達した時の感光体ドラムの速度変動の一例を示す。本例においては、感光体ドラム１０は中間転写ベルト２４に対してより速い速度で駆動される設定になっている。そのため感光体ドラム１０が常に中間転写ベルト２４を引っ張るように制御部５０は速度制御している。ここで、現像駆動を開始すると現像剤担持体８表面上のかぶりトナーが感光体ドラム１０表面上に移り始める。感光体ドラム１０上のかぶりトナーは感光体ドラム１０の回転にともない一次転写部Ｔ１に到達する。前述の通り、感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４との両者間にトナーが介在すると潤滑剤として機能するため摩擦力が低下する。このため中間転写ベルト２４を引っ張るように制御部５０が速度制御している感光体ドラム１０は負荷が減少するため図７（ｃ）に示す通り、かぶりトナーが一次転写部に到達すると速度が増加してしまう。ここで、前述の通り、現像駆動が所望の回転速度になるまでの立ち上がり時間を１００ｍｓｅｃとすると、この１００ｍｓｅｃの間は現像剤担持体８の回転速度が徐々に増加しているため、感光体ドラム１０表面と近接する現像剤担持体８表面の面積が増加する。このため、かぶりトナーが感光体ドラム１０表面に移る量も増加する。よって、この１００ｍｓｅｃの間に感光体ドラム１０表面に移ったかぶりトナーが一次転写部に到達している間は図７（ｃ）に示す通り速度は増加してしまう。

このように感光体ドラム１０に速度変動が発生している最中に静電潜像形成（露光）が開始されてしまうと、ドラム上の潜像が速度変動によって乱されるため、色ズレ等の画像不良を引き起こしてしまう。

よって本実施例においては図８（ａ）に示すようなタイミングで一次転写バイアスの印加及び現像駆動を開始している。

図８（ａ）、（ｂ）には本実施例の特徴である一次転写バイアスの印加及び現像駆動のタイミングと像担持体である感光体ドラム１０の速度変動の一例を示す。

前述の通り、感光体ドラム１０の速度を中間転写体である中間転写ベルト２４の速度に対して速い設定にして制御部５０が駆動制御している場合は、一次転写バイアスの印加により感光体ドラム１０の速度は減少し、かぶりトナーが一次転写部Ｔ１に到達すると速度が増加してしまう。

よって、図８（ａ）に示す様に、現像駆動を駆動開始してかぶりトナーが一次転写部Ｔ１に到達し、通過するときのタイミングにて同時に制御部５０は一次転写バイアスを印加すると感光体ドラム１０上の負荷は増加する成分と減少する成分が打ち消しあい、負荷変動を抑えることができる。

こうすることで、速度変動が収まるのを待つことなく露光が開始出来るため、Ｆ−ＣＯＴを遅くしなくて済む。同様に静電潜像が現像位置１ａに来るギリギリのタイミングで現像駆動及び一次転写バイアスの印加を開始することが出来るため、感光体ドラム１０や一次転写ローラ２３、現像剤の短寿命化を極力抑えることが出来る。

また、前述の通り、一次転写バイアスが所望のバイアスになるまでの間は徐々に負荷が増大し、現像駆動が所望の回転速度になるまでの増速中に感光体ドラム１０表面に移ったかぶりトナーが一次転写部Ｔ１に到達している間は徐々に負荷が減少する。よって、一次転写バイアスが所望のバイアスになるまでの時間と現像駆動が所望の回転速度になるまでの時間を揃えておくと、それぞれ同じ時間だけ負荷変動を起こすことになるため、それらを打ち消す時間も同等になるので、その効果はより大きくなる。つまり、一次転写バイアスが目標電圧に立ち上がるまでの時間と現像駆動が目標速度に立ち上がるまでの時間が略同一となることで、負荷変動と打ち消す時間が同等となり、より効果が大きくなる。

また、現像駆動を駆動開始してかぶりトナーが一次転写部Ｔ１に到達するタイミングにあわせて制御部５０が一次転写バイアスを印加することが難しい場合には図８（ｂ）の実線のシーケンスに示す通り、制御部５０は現像駆動を駆動開始し、かぶりトナー量が徐々に増えている状態の感光体ドラム１０表面が一次転写部Ｔ１に到達し、通過している時に一次転写バイアスを印加すると良い。これは感光体ドラム１０上のかぶりトナー量が徐々に増えている状態は徐々に負荷が減少している状態なので、この時に逆方向の負荷変動を与えないと負荷同士が打ち消しあう効果が得られないからである。

また、先に一次転写部Ｔ１にかぶりトナーがある状態では感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４の間の摩擦力が小さくなっている。このため、一次転写バイアスの印加によりグリップ力が上がったとしても、感光体ドラム１０が中間転写ベルト２４を引っ張る負荷変動は小さくて済む。逆に制御部５０が一次転写バイアスを先に印加して感光体ドラム１０と中間転写ベルト２４の間のグリップ力が上がった状態で潤滑剤として機能してしまうかぶりトナーがくると、その負荷変動はより大きくなってしまう。以上の理由からも感光体ドラム１０上のかぶりトナー量が徐々に増えている状態で制御部５０は一次転写バイアスを印加する方が望ましい。

しかしながら、印加する一次転写バイアスやかぶりトナー量は環境、耐久、剤劣化等により変化してしまうため、一次転写バイアスやかぶりトナーが感光体ドラム１０に与える負荷変動はそれぞれ異なってしまう。しかし、それぞれの負荷変動の符号が逆転することはないので、図８（ｂ）の一点鎖線のシーケンスに示すように、現像駆動と一次転写バイアス印加のこれらのタイミングを揃えておくと、バラバラのタイミングで印加、駆動を開始した場合に較べると確実に効果は現れる。

以上、本実施例では、感光体ドラム１０が中間転写ベルト２４よりも相対的に速い系について説明を行ったが、中間転写ベルト２４が感光体ドラム１０よりも速い系においても、負荷の増減の関係が逆転するだけで本発明の手段は有効である。

また、図１に示す通り、ブラックの感光体ドラム１０のみ他の感光体ドラム１０よりも外径が大きい画像形成装置も多く存在する。

感光体ドラム１０の外径が同じであれば、その慣性力もほぼ同じであるため、同じ外乱が入った場合は略同等の速度変動となる。このため一次転写バイアスの印加や現像駆動開始のタイミングを感光体ドラム間ピッチ分ずらしたタイミングで行っていれば、感光体ドラム１０上の潜像の乱れも同程度になるため、各色の色ズレ量としては大きく変わらない場合もある。

これに対して感光体ドラム１０のドラム径が異なる場合はその慣性力が異なるため、同じ外乱が入った場合でも、他の感光体ドラム１０に対して速度変動の大小や収束するまでの時間に差が生じてしまう。このため、一次転写バイアスの印加や現像駆動開始のタイミングを感光体ドラム間ピッチ分ずらしたタイミングで行っても感光体ドラム上の潜像の乱れが他の色のドラムと異なるため色ズレ量も大きくなってしまう。

よって、本発明は負荷変動そのものを打ち消しあって小さくすることが可能なため、感光体ドラム径の異なる複数の感光体ドラムを有する画像形成装置には特に有効である。

以上説明してきた通り、上記実施例によると、転写媒体として中間転写体を用いてフルカラー画像を形成する画像形成装置において、Ｆ−ＣＯＴを遅くすることなく、像担持体である感光体ドラム１０や１次転写ローラ２３、現像剤の短寿命化を極力抑え、１次転写バイアスの印加の影響やかぶりトナーが一次転写部に到達することにより起こる負荷変動による像担持体の回転ムラを抑制し、色ズレ等の画像劣化を低減することができる。

尚、上記実施例では、本発明は、転写媒体として中間転写体を用いた画像形成装置であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、転写媒体として転写材担持体に担持搬送される転写材とすることもできる。転写材担持体を用いた画像形成装置の構成は当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。

１現像装置
８現像剤担持体
８ａ現像剤担持体駆動手段
１０感光体ドラム
２０トナー補給槽
２１一次帯電手段
２２露光手段
２３一次転写ローラ
２３ａ一次転写バイアス印加手段
２４中間転写体
３１、３６モーターギア
３２、３３、３７、３８速度検知手段
３４、３９エンコーダー
３５ドラム駆動ギア
４０ＩＴＢ駆動ローラ
５０制御部

Claims

トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
前記現像剤担持体を回転駆動するための現像剤担持体駆動手段と、
前記像担持体と当接し、前記像担持体から転写されたトナー像を前記像担持体とは異なる速度で搬送する転写媒体と、
転写バイアスを印加することで、前記像担持体から前記転写媒体にトナー像を転写する転写部と、
前記現像剤担持体駆動手段の駆動の開始のタイミングと、前記転写バイアスの印加の開始のタイミングとをそれぞれ設定する制御部と、
を備える画像形成装置において、
前記制御部は画像形成の開始に際し、前記現像剤担持体駆動手段が駆動を開始したときに、前記現像位置にあった前記像担持体の領域が前記転写部を通過するときに、前記転写部に前記転写バイアスの印加を開始し、前記現像剤担持体駆動手段の駆動を開始してから目標速度に立ち上がるまでの立ち上がり時間と前記転写バイアスの印加を開始してから目標電圧に立ち上がるまでの立ち上がり時間が略同一であることを特徴とする画像形成装置。
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体と対向する現像位置に現像剤を担持搬送する現像剤担持体を有し、前記像担持体上の静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
前記現像剤担持体を回転駆動するための現像剤担持体駆動手段と、
前記像担持体と当接し、前記像担持体から転写されたトナー像を前記像担持体とは異なる速度で搬送する転写媒体と、
転写バイアスを印加することで、前記像担持体から前記転写媒体にトナー像を転写する転写部と、
前記現像剤担持体駆動手段の駆動の開始のタイミングと、前記転写バイアスの印加の開始のタイミングとをそれぞれ設定する制御部と、
を備える画像形成装置において、
画像形成の開始に際し、前記現像剤担持体駆動手段が駆動を開始したときに、前記現像位置にあった前記像担持体の領域が前記転写部を通過するタイミングを第１タイミングとし、前記現像剤担持体駆動手段が駆動を開始してから前記現像剤担持体の速度が目標速度に立ち上がったときに、前記現像位置にあった前記像担持体の領域が前記転写部を通過するタイミングを第２タイミングとしたとき、前記制御部は、前記第１タイミングよりも後で前記第２タイミングよりも前に前記転写部に前記転写バイアスの印加を開始することを特徴とする画像形成装置。
前記画像形成装置は複数の円筒状の像担持体を有し、
前記複数の像担持体は、前記転写媒体の周囲に並べて配置され、
前記複数の像担持体のうち、少なくとも一つは像担持体の外径が異な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。
前記転写媒体は、中間転写体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記像担持体の周速度が前記転写媒体の周速度よりも速く、かつ前記像担持体の周速度と前記転写媒体の周速度とがそれぞれ一定の速度に保たれるように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。