JP6075849B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
中間転写体上のトナー画像を記録材上に転写する手段としては、次のようなものがある。すなわち、中間転写体表面に転動しながら接する転写ローラを使用し、転写ローラと中間転写体との間に記録材を通過させる際に、転写ローラからトナーの極性とは逆極性の転写電圧を印加することにより、中間転写体上のトナーを記録材上に転写させている。
また、最近の画像形成装置では、現像器の耐久性向上のために感光ドラムに対して現像器が離接する構成を採用しているものもある。なお、関連する従来例が開示された文献としては、特許文献1がある。
中間転写体の移動速度と感光体の周速には、トナーの転写効率を上げるために速度差を設ける場合があり、例えば、中間転写体の速度の方が若干速く設定される。速度差を設定する場合は、中間転写体と感光体との摩擦抵抗により相対的に中間転写体へブレーキがかかっている。
感光体に中間転写体が当接してから、感光体に現像器が当接するまでは、中間転写体と感光体の当接部にトナーは介在していない。現像器が感光体に当接すると、中間転写体と感光体の当接部に微少のトナーが介在し、トナーが潤滑剤の役割を担うために中間転写体と感光体との摩擦抵抗が下がる。
その為、トナーが中間転写体と感光体の当接部に介在する前後で、中間転写体の1次転写部で大きな接線力が生じて中間転写体の速度変動が生じる場合がある。
1次転写は複数色のカートリッジによってトナー画像を重ね合わせて行われるが、現像器の寿命の観点から、画像書き出し位置の直前に現像器と感光ドラムとの当接動作が行われる。
よって、最初に1次転写が行われる最上流の1次転写部がトナーの介在による中間転写体の接線力の変化の影響を一番大きく受け、トナー画像の転写位置がずれてしまい、画像書き出し始めに大きな色ずれが生じてしまうことが懸念される。
間の転写部にトナーが介在する前後で生じる中間転写体の速度変動を抑え、色ずれ画像の発生を抑制することを目的とする。
静電潜像が形成される回転可能な像担持体と、
前記像担持体に当接又は離間可能に配置され、前記像担持体に当接した状態で、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像部材と、
前記像担持体に当接するように配置され、前記像担持体との間で1次転写部を形成する中間転写体と、
前記像担持体と前記中間転写体との間に前記1次転写部が形成されるように、前記中間転写体を介して前記像担持体に対向するように設けられた転写部材と、
前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記転写部材に流れる電流を検出する電流検出手段と、
画像形成が開始される前に、前記電圧印加手段の出力を変化させて前記転写部材に流れる電流を前記電流検出手段により検出し、この検出結果に基づいて、前記電圧印加手段が画像形成時に前記転写部材に印加する電圧の大きさを決定する決定手段と、
を有する画像形成装置において、
画像形成が開始される際に、前記決定手段による決定後、前記電圧印加手段による前記転写部材への電圧印加が一旦停止され、その後に、
画像形成前に離間状態にあった前記現像部材が前記像担持体に当接され前記現像部材が当接した前記像担持体上の当接位置が、前記像担持体の回転により前記1次転写部を通過した後に、前記電圧印加手段により前記転写部材に電圧が印加されることを特徴とする。
ーションの概略構成を示す断面図である。
次に、図1を用いて画像形成プロセス(画像形成動作)について説明する。
以下の説明では、カートリッジ8Mを有する画像形成ステーションにおける画像形成動作について説明するが、各画像形成ステーションの構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図2中符号に与えた添え字M,C,Y,Kは省略する場合もある。
1次転写時に中間転写ベルト30に転写されないで感光ドラム9M表面に残ったトナー(残留トナー)は、クリーニング装置14Mによって除去され、クリーニング装置14Mの廃トナー容器(不図示)に回収される。このようにして表面が清掃された感光ドラム9Mは、帯電から始まる次の画像形成に供される。
その後、中間転写ベルト30上に1次転写された複数色のトナー像21は、中間転写ベルト30と2次転写ローラ34との間の当接部(2次転写部)で、所定のタイミングで給送される記録材Pに一括して2次転写される。このとき、2次転写ローラ34には、図2
に示すように電源35により所定の電圧(本実施例では正極性の電圧)が印加される。
転写残トナー22は、中間転写体クリーニング手段としてのクリーニングローラ19により電荷が付与され、次回の1次転写時に感光ドラム9に逆転写される。このとき、感光ドラム9に付着した転写残トナーは、クリーニング装置14によって除去される。
その後、記録材Pは定着器17に搬送され、トナー像が形成された(トナー像を担持した)記録材Pが定着器17により加熱加圧されることで、記録材P上にトナー像が定着することとなる。その後、トナー像が定着された記録材Pは機外に排出され、一連の画像形成工程は終了する。
離間状態にある現像器12Mが感光ドラム9Mに当接することを、以下、現像当接という。また、離間状態にあった現像器12Mが感光ドラム9Mに当接した感光ドラム9M上(像担持体上)の位置(当接し始めた位置、最初に当接状態となった位置)を、以下、現像当接位置という。現像器12Mが感光ドラム9Mに当接することで感光ドラム9Mにカブリトナーが付着するので、カブリトナーは現像当接位置にも付着している。また、現像器12Mが感光ドラム9Mに当接している状態を現像当接状態といい、現像器12Mが感光ドラム9Mから離間している状態を現像離間状態という。
図3では、比較例として、画像形成が開始される際、1次転写ローラ13Mに1次転写電圧を印加後に、現像当接が行われる場合(以下、場合1)について示している。
1次転写部T1の接線力は、1次転写電圧印加直後に急激に増加し、その後、現像当接位置のカブリトナーが1次転写部T1に到達するまで徐々に増加する。現像当接位置のカブリトナーが1次転写部T1に到達すると、1次転写部T1の接線力は急激に低下する。そして、その接線力の変動は図3中の矢印Aに示すように大きく、接線力の変動中に画像形成が行われている。
図5において、□線は現像離間状態で1次転写電圧印加なし、○線は現像離間状態で1次転写電圧印加あり、△線は現像当接状態で1次転写電圧印加あり、◇線は現像当接状態で1次転写電圧印加なし、を表す。なお、図においては、□、○、△、◇はべた(黒塗り
)で示している。
○線で示す、現像離間状態で1次転写電圧印加あり(以下、条件2)のときは、中間転写ベルト30と感光ドラム9Mが当接し、且つ1次転写電圧が印加されている状態にある。このとき、中間転写ベルト30の駆動モータの軸上トルクはドラム速度によって約2.0kgf・cm変動している。
△線で示す、現像当接状態で1次転写電圧印加あり(以下、条件3)のときは、中間転写ベルト30と感光ドラム9Mが当接し、且つ1次転写電圧が印加され、且つ現像当接されている状態にある。このとき、中間転写ベルト30の駆動モータの軸上トルクはドラム速度によって約0.5kgf・cm変動している。
◇線で示す、現像当接状態で1次転写電圧印加なし(以下、条件4)のときは、中間転写ベルト30と感光ドラム9Mが当接し、且つ現像当接されている状態を表し、中間転写ベルト30の駆動モータの軸上トルクはドラム速度によって略変動していない。
これに対し、場合2は、条件1から条件4の変化に相当する。場合2では、1次転写部T1の1次転写電圧をカブリトナー進入後に印加することで、条件1で中間転写ベルト30の駆動モータの軸上トルク1.4kgf・cmが、□線と◇線の交点である0.75kgf・cmまで変動する。この変動は、図5の矢印Bの接線力変動に相当する。
中間転写ベルト30の駆動モータの軸上トルクの変動量が場合1に相当する1.35kgf・cmのときは、色ずれ量は270μmと非常に大きくなっている。これに対し、中間転写ベルト30の駆動モータの軸上トルクの変動量が場合2に相当する0.65kgf・cmのときは、色ずれ量は80μmと非常に小さくなっている。
従って、場合1より場合2の方が中間転写ベルトの駆動モータの軸上トルクの変動も小さくなり、中間転写ベルト30の速度変動を抑制することができる。
ここで本実施例の特徴である、上述した場合2における一連の動作は、複数の画像形成ステーションのうち少なくとも、中間転写ベルト30の移動方向(回転方向)で最上流の画像形成ステーションにおいて画像形成が開始される際に、行われるものであればよい。また、複数の画像形成ステーション全てで画像形成が行われない場合には、画像形成が行われる画像形成ステーションのうち少なくとも、最上流の画像形成ステーションにおいて画像形成が開始される際に、上述の一連の動作が行われるものであればよい。
このとき、中間転写ベルト30の移動方向において、最上流の感光ドラム9より下流側の感光ドラム9に対応する1次転写ローラ13は、現像器12の当接タイミングに関わらず転写電源51により電圧が印加されるものであるとよい。
また、現像器12の感光ドラム9に対する当接動作の順序は特に限定されるものではな
いが、複数の現像器12は、画像形成が開始される際に、中間転写ベルト30の移動方向上流側から順次、離間状態から当接状態へ移動可能に構成されるものであるとよい。
本実施例では、現像当接前(画像形成が開始される前)に転写制御としてATVC制御法(Active Transfer Voltage Controlの略、以下、ATVCという)を用いていることが実施例1と異なる。
ATVC制御法とは、1次転写ローラ13や中間転写ベルト30の抵抗値の耐久変動及び環境変動に対応する為の転写制御である。この制御について、次に、より詳しく説明する。これは、感光ドラム9上の非画像部に対し1次転写部T1を予め設定された値で定電流制御し、このときの発生電圧値の変動により1次転写ローラ13の抵抗変動を検出し、画像形成時には先の発生電圧値を演算処理した結果で定電圧制御を行う制御である。この制御は、画像形成動作に関する制御を行う制御部で実行される。
カートリッジ8Mを有する画像形成ステーションを例にすると、画像形成時の帯電電位で帯電ローラ10Mにより、感光ドラム9Mを帯電させる。そして、転写電圧制御手段50Mにより転写電源51Mの出力を変化させて、転写電源51Mの出力電圧に対応する、1次転写ローラ13Mに流れる電流を電流検出手段(不図示)により検出する。制御部は、この検出結果に基づいて、転写電源51Mが画像形成時に1次転写ローラ13Mに印加する電圧の大きさを決定する決定動作を行う。この決定動作を行う制御部は、決定手段に相当する。本実施例では、この決定動作による電圧の大きさの決定後、転写電源51Mによる1次転写ローラ13Mへの電圧印加が一旦停止される。
より詳しくは、転写電圧制御手段50Mにより、転写電源51Mを制御して所定の1次転写電圧(Vft1,Vft2,Vft3)の3種類の電圧を印加し、その電流値(Ift1,Ift2,Ift3)を電流検出手段(不図示)によって検出する。目標転写電流Ifttargetに対応する目標転写電圧Vfttargetを算出し、これを1次転写電圧として設定する。この制御は各色ごとに独立に行い、動作タイミングとしては、1次転写ローラや中間転写ベルトの抵抗値の耐久変動及び環境変動に対応する為に、画像形成直前に行う。この制御は、実施例1で説明したように、複数の画像形成ステーションのうち少なくとも、中間転写ベルト30の移動方向で最上流の画像形成ステーションにおいて画像形成が開始される際に、行われるものであればよい。
図8は、ATVCの実施タイミング、現像当接のタイミング、及び1次転写電圧印加のタイミングに対応して、1次転写部T1の接線力を示したものである。
ATVC実施中は、1次転写部T1にカブリトナーの介在がないので、ATVC実施中における1次転写部T1の接線力は1次転写電圧印加なしの時に比べて大きい。
ATVCが終了すると1次転写電圧がOFFとなる(一旦停止する)ので、徐々に1次転写部T1の接線力は小さくなってくる。
本実施例では、その接線力が図8の矢印Aに示す分だけ変動したタイミングで、カブリ
トナーが介在するように現像当接させ、その後に1次転写電圧を印加する一連の動作を行っている。このときの1次転写部T1の接線力は図8の矢印Bに示すように変動が小さいので、中間転写ベルト30の速度変動を抑制することができる。そして、このときの色ずれ量も実施例1と同様に非常に小さくすることができる。ここで、現像当接させるタイミング(接線力が図8の矢印Aに示す分だけ変動するタイミング)は、予め実験等で求めておき制御部に記憶させておくとよい。
本実施例では、転写電源51Mにおける1次転写電圧の立ち上がり時間が、感光ドラム9M上の潜像位置が、露光が行われた位置から現像当接が行われる位置まで移動(回転)するのに要する時間より短いことが実施例1,2と異なる。ここで、潜像位置とは、露光装置11Mの露光動作により露光された感光ドラム9M上の位置(露光位置)をいう。
本実施例では、現像当接位置が1次転写部T1を通過した後に、1次転写ローラ13Mに1次転写電圧を印加した場合であっても、画像形成開始タイミングを遅らせずに、FPOTを延長することなく、色ずれ画像を防止することを特徴とするものである。ここで、FPOT(First Print Out Time)は、プリント命令を受けて1枚目の記録材がプリントアウトされるまでの時間である。
本実施例では、図9に示すように転写電源51Mからの1次転写ローラ13Mの1次転写電圧の立ち上り時間をTT1UP、感光ドラム9M上の潜像位置が、露光が行われた位
置から現像当接が行われる位置まで移動するのに要する時間をTLDとしている。このとき、TT1UPとTLDとの間に、
TT1UP < TLD
が成り立つようにした。
が1次転写部T1に到達するまでの時間をTTT1とする。この場合、次に示す関係が成
り立つ。
TTT1 = TD + TDT1
そして、JOB開始T0を基準としたときの、1次転写電圧を印加開始する時間をTT1とすると、
TT1 = TTT1 + TT1UP= TD + TDT1 + TT1UP ・・・(式1)
という関係が成り立つ。
の場合、感光ドラム上に静電潜像を形成するタイミングは、現像器の寿命から当接時間を
極力短くする為と、現像当接時の衝撃によるブレを回避する為に、現像当接した直後から露光動作を開始するのが好ましく、このとき、次に示す関係が成り立つ。
TimT1 = TD + TLT1 ・・・(式2)
ここで、FPOTに影響しない条件としては、
TT1 < TimT1 ・・・(式3)
となればよい。したがって、FPOTに影響しない条件としては、式1〜3から、
TT1 < TimT1
TD + TDT1 + TT1UP < TD + TLT1
TDT1 + TT1UP < TLT1
TT1UP < TLT1 - TDT1 = TLD
という関係が成り立てばよいこととなる。
る位置から1次転写部T1までの距離LLT1を36mmとした。また、現像当接完了の
時間TDを3.5秒、FPOTを10secとした。このとき、図10に示すように、TLT1は0.3秒、TDT1は0.2秒となるので、TLDは0.1秒となる。このため、1次転写電圧の立ち上り時間TT1UPは、0.1秒以下にすればよいこととなり、本実
施例では1次転写電圧の立ち上り時間TT1UPを0.07秒とした。
このように、本実施例では、転写電源からの1次転写電圧の立ち上がり時間を、感光ドラム上の潜像位置が、露光が行われた位置から現像当接が行われる位置まで移動する時間より短くしている。このことで、現像当接位置が1次転写部T1を通過した後に、1次転写ローラ13Mに1次転写電圧を印加しても、FPOTを延長することなく、色ずれ画像を防止することが出来る。
Claims (6)
- 静電潜像が形成される回転可能な像担持体と、
前記像担持体に当接又は離間可能に配置され、前記像担持体に当接した状態で、前記像担持体に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像部材と、
前記像担持体に当接するように配置され、前記像担持体との間で1次転写部を形成する中間転写体と、
前記像担持体と前記中間転写体との間に前記1次転写部が形成されるように、前記中間転写体を介して前記像担持体に対向するように設けられた転写部材と、
前記転写部材に電圧を印加する電圧印加手段と、
前記転写部材に流れる電流を検出する電流検出手段と、
画像形成が開始される前に、前記電圧印加手段の出力を変化させて前記転写部材に流れる電流を前記電流検出手段により検出し、この検出結果に基づいて、前記電圧印加手段が画像形成時に前記転写部材に印加する電圧の大きさを決定する決定手段と、
を有する画像形成装置において、
画像形成が開始される際に、前記決定手段による決定後、前記電圧印加手段による前記転写部材への電圧印加が一旦停止され、その後に、
画像形成前に離間状態にあった前記現像部材が前記像担持体に当接され前記現像部材が当接した前記像担持体上の当接位置が、前記像担持体の回転により前記1次転写部を通過した後に、前記電圧印加手段により前記転写部材に電圧が印加されることを特徴とする画像形成装置。 - 前記現像部材が前記像担持体に当接する場合、前記現像部材から前記像担持体にトナーが付着し、付着したトナーが前記1次転写部を通過した後に、前記電圧印加手段により前記転写部材に電圧が印加されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記中間転写体は、回転移動可能な無端状の中間転写ベルトであり、
前記像担持体は、前記中間転写ベルトの移動方向に沿って複数配置されており、
複数の前記像担持体に対応する各前記現像部材は、画像形成が開始される際、前記ベルトの移動方向上流側から順次、離間状態から当接状態へ移動可能であ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。 - 前記中間転写体は、回転移動可能な無端状の中間転写ベルトであり、
前記像担持体は、前記中間転写ベルトの移動方向に沿って複数配置されており、
前記中間転写ベルトの移動方向における最上流の位置に配置される前記像担持体に対応する前記転写部材に印加する電圧を前記決定手段によって決定し、
前記決定手段による決定後、前記電圧印加手段による前記転写部材への電圧印加が一旦停止され、その後に、前記最上流の位置に配置される前記像担持体に対して前記現像部材は当接するように移動を開始することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記像担持体に静電潜像を形成するために前記像担持体を露光する露光手段を有し、
前記電圧印加手段により前記転写部材に印加される電圧の立ち上がり時間は、前記露光手段により露光された前記像担持体上の露光位置が、前記像担持体の回転により、前記現像部材に当接される位置まで移動するのに要する時間よりも短い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。 - 前記露光手段による露光動作は、離間状態にあった前記現像部材が前記像担持体に当接した直後に開始されることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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