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]
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本実施例の画像形成装置100の概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、中間転写方式、タンデム方式(4ドラム系)を採用したレーザビームプリンタである。
画像形成装置100は、複数の画像形成部として第1、第2、第3、第4の画像形成部(ステーション)SY、SM、SC、SKを有する。これらの画像形成部SY、SM、SC、SKは、後述する中間転写ベルト7の移動方向に沿って並んで配置されており、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成する。
本実施例では、各画像形成部SY、SM、SC、SKの基本的な構成及び動作は、後述する現像工程で使用す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。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のY、M、C、Kは省略して、当該要素について総括的に説明する。本実施例では、画像形成部Sは、後述する感光ドラム1、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、1次転写ローラ5、ドラムクリーニング装置6などで構成される。
画像形成部Sは、像担持体としてのドラム型(円筒形)の感光体(電子写真感光体)である感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、感光体駆動手段としてのドラムモータM1(図2)によって、図中矢印R1方向に回転駆動される。感光ドラム1は、トナーを担持する回転可能な第1の回転体の一例である。
感光ドラム1の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ2によって所定の極性(本実施例では負極性)の所定の電位に一様に帯電される。帯電工程時に、帯電ローラ2には、帯電バイアス印加手段としての帯電電源(高圧電源回路)E1(図2)から、所定の帯電バイアス(帯電電圧)が印加される。本実施例では、帯電ローラ2には例えば−1200Vの電圧が印加され、感光ドラム1の表面は例えば−700Vに帯電される。
帯電された感光ドラム1の表面は、露光手段(静電像形成手段)としての露光装置(スキャナユニット)3によって画像情報に応じて走査露光される。露光装置3は、反射ミラーやレーザダイオード(発光素子)を有して構成され、画像情報に応じて変調されたレーザ光を感光ドラム1に照射する。本実施例では、感光ドラム1の表面のレーザ光が照射された箇所の電位は例えば−100Vとなる。これにより、感光ドラム1の表面に画像情報に応じた静電潜像(静電像)が形成される。
感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像装置4によって現像剤としてのトナーを用いて現像(可視化)される。現像装置4は、トナーを担持して感光ドラム1との対向部(現像部)へと搬送する現像剤担持体としての現像ローラ41を有する。現像工程時に、現像ローラ41には、現像バイアス印加手段としての現像電源(高圧電源回路)E2(図2)から、所定の現像バイアス(現像電圧)が印加される。本実施例では、現像スリーブ41には例えば−350Vの電圧が印加される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム1上の露光部に、感光ドラム1の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーが付着する(反転現像)。本実施例では、現像時のトナーの帯電極性である正規の帯電極性は負極性である。なお、本実施例では、現像工程時には現像ローラ41は感光ドラム1に当接され、現像を行わない時には適宜感光ドラム1から離間される。
各画像形成部SY、SM、SC、SKの各感光ドラム1Y、1M、1C、1Kに対向して、中間転写体としての無端状のベルトで構成された中間転写ベルト7が配置されている。中間転写ベルト7は、複数の支持部材(張架ローラ)としての駆動ローラ71、テンションローラ72、補助ローラ73に掛け回されて、所定のテンションを持って張架されている。中間転写ベルト7は、中間転写体駆動手段としてのベルトモータM2(図2)によって駆動ローラ71が回転駆動されることで、その駆動力が伝達されて図中矢印R2方向に回転(周回移動)する。中間転写ベルト7の内周面側には、各感光ドラム1Y、1M、1C、1Kに対応して、1次転写手段としてのローラ型の1次転写部材である1次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kが配置されている。1次転写ローラ5は、中間転写ベルト7を介して感光ドラム1に向けて付勢(押圧)され、感光ドラム1と中間転写ベルト7との当接部である1次転写ニップ(1次転写部)N1を形成する。また、中間転写ベルト7の外周面側において、駆動ローラ71と対向する位置には、2次転写手段としてのローラ型の2次転写部材である2次転写ローラ8が配置されている。2次転写ローラ8は、中間転写ベルト7を介して駆動ローラ71に向けて付勢(押圧)され、中間転写ベルト7と2次転写ローラ8との当接部である2次転写ニップ(2次転写部)N2を形成する。中間転写ベルト7は、第1の回転体と当接してニップを形成し、ニップにおいて第1の回転体から転写されたトナーを搬送する第2の回転体の一例である。
上述のようにして感光ドラム1上に形成されたトナー像は、1次転写部N1において、1次転写ローラ5の作用によって、回転する中間転写ベルト7上に転写(1次転写)される。1次転写工程時に、1次転写ローラ5には、1次転写バイアス印加手段としての1次転写電源(高圧電源回路)E3(図2)から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の1次転写バイアス(1次転写電圧)が印加される。本実施例では、1次転写ローラ5には例えば+1000Vの正極性の1次転写バイアスが印加される。例えばフルカラー画像の形成時には、各感光ドラム1Y、1M、1C、1Kに形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト7上に重ね合わせるようにして順次1次転写される。
1次転写工程後に感光ドラム1の表面に残留したトナー(1次転写残トナー)は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置6によって感光ドラム1の表面から除去されて回収される。ドラムクリーニング装置6は、感光ドラム1に当接して配置されたクリーニング部材としてのクリーニングブレードによって、回転する感光ドラム1の表面から1次転写残トナーを掻き取って回収する。
中間転写ベルト7上に形成されたトナー像は、2次転写部N2において、2次転写ローラ8の作用により、中間転写ベルト7と2次転写ローラ8とに挟持されて搬送される紙などの記録材Pに転写(2次転写)される。2次転写工程時に、2次転写ローラ8には、2次転写バイアス印加手段としての2次転写電源(高圧電源回路)E4(図2)から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の2次転写バイアス(2次転写電圧)が印加される。記録材Pは、記録材収納部9からピックアップローラによって給送され、レジストセンサ11によって先端位置が検出された後、搬送ローラ対12(12a、12b)を先端が少し通過した位置で搬送が一旦停止される。そして、記録材Pは、中間転写ベルト7と2次転写ローラ8とによって挟持される2次転写部N2においてトナー像とタイミングが合うように搬送が再開される。
トナー像が転写された記録材Pは、定着手段としての定着装置13へと搬送され、定着装置13の定着ローラ対13a、13bによって加熱及び加圧されてその上にトナー像が定着(固着)された後に、機外へと排出(出力)される。
2次転写工程後に中間転写ベルト7の表面に残留したトナー(2次転写残トナー)は、本実施例では静電クリーニングによって中間転写ベルト7の表面から除去されて回収される。中間転写ベルト7の外周面側において、中間転写ベルト7の移動方向における2次転写部N2の下流かつ最上流の1次転写部N1Yの上流に、トナー帯電手段としての帯電ブラシ74が配置されている。帯電ブラシ74は、中間転写ベルト7との接触部である帯電ニップ(帯電部)CLを形成する。帯電ブラシ74には、クリーニングバイアス印加手段としてのクリーニング電源(高圧電源回路)E5(図2)が接続されている。2次転写残トナーが帯電ニップCLに進入する際、帯電ブラシ74にクリーニング電源E5から所定のクリーニングバイアス(クリーニング電圧)が印加される。これにより、2次転写残トナーは、所望の極性(本実施例では正規の帯電極性とは逆極性である正極性)に帯電され、1次転写部(例えば最上流の1次転写部N1Y)において感光ドラム1に転移する。感光ドラム1に転移した2次転写残トナーは、ドラムクリーニング装置6によって感光ドラム1の表面から除去されて回収される。本実施例では、帯電ブラシ74としては、導電性ナイロン製で、中間転写ベルト7の周方向に幅4mm、毛足4mmのものを用いた。そして、この帯電ブラシ74は、駆動ローラ71を対向部材として中間転写ベルト7に侵入量1mmで当接される。
2.制御態様
図2は、本実施例の画像形成装置100の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。本実施例では、画像形成装置100の各部の動作は、画像形成装置100の装置本体に設けられた制御手段としての制御部50によって制御される。制御部50は、演算制御部(CPU)、記憶部(ROM、RAM)などを備えており、演算制御部が記憶部に記憶されたプログラムやデータに従って画像形成装置100の各部の動作を統括的に制御する。本実施例との関係では、制御部50は、各種電源E1、E2、E3、E4、E5、露光装置3、ドラムモータM1、ベルトモータM2などを制御して、後述するシーケンスを実行させる。
本実施例では、1次転写電源E3、2次転写電源E4、クリーニング電源E5は、正負両極性の電圧を1次転写ローラ5、2次転写ローラ8、帯電ブラシ74にそれぞれ印加できるようになっている。そして、1次転写電源E3、2次転写電源E4、クリーニング電源E5は、制御部50の指示により所定のタイミングで印加電圧のON/OFF、印加電圧の極性や値を変更することができる。なお、本実施例では、各画像形成部Sの各1次転写ローラ5に対して独立して1次転写電源E3が接続されており、印加電圧を独立して制御できるようになっている。
3.シーケンス
シーケンス(ここでは、特に画像形成シーケンス)とは、画像形成装置100の各パーツの特性などを考慮して、前述の画像形成プロセスを安定して実行するための、各パーツの動作タイミングの仕様である。シーケンスは、大まかに分けて前回転工程、画像形成工程、後回転工程の3つの工程で構成されている。これらの各工程はこの順番で実行される。
前回転工程は、画像形成工程のための露光装置3によるレーザ光の照射の前の準備動作が行われる期間であり、各モータ、各バイアス、定着装置13の温調の立ち上げや、現像ローラ41の感光ドラム1への当接、各バイアスの制御などが行われる。
画像形成工程は、前述の画像形成プロセスが行われる期間であり、複数の記録材Pに連続して画像を形成する場合は前述の画像形成プロセスが所定のスループットで連続して行われる。ここでは、画像形成工程には、静電潜像の形成、トナー像の現像、トナー像の1次転写、2次転写が実際に行われる期間の他、複数の記録材Pに画像を形成する場合の記録材Pと記録材Pとの間に対応する期間も含まれるものとする。
後回転工程は、最後のページ(1ページだけ画像形成する場合も含む)への画像の形成が終了した後の整理動作(準備動作)が行われる期間である。後回転工程では、各モータ、各バイアス、定着装置13の温調の立ち下げや、現像ローラ41の感光ドラム1からの離間などが行われる。
ここで、一の開始指示により単一又は複数の記録材Pに対し画像を形成し出力する処理の単位(印刷処理単位)を「ジョブ」という。ジョブを実行するためのシーケンスは、一般に、上述のように大別して前回転工程、画像形成工程、後回転工程を含む。ただし、後述するように、画像形成装置100に複数のジョブが投入された場合には、先行するジョブの後回転工程や後続のジョブの前回転工程の少なくとも一部が省略される。
記録材Pの種類、記録材Pのサイズ、環境(装置本体の内部又は外部の少なくとも一方の温度又は湿度の少なくとも一方)などの条件が異なる場合も、前述の画像形成プロセスは同様に実行される。ただし、これらの条件によらず高品質の画像が得られるように、プロセス速度やバイアス条件が異なる複数の動作設定(印刷設定)が用意されている。そして、制御部50は、上記各条件の少なくとも1つに応じて複数の動作設定を使い分ける。つまり、制御部50は、ジョブの要求を受けると、ジョブの要求に含まれる記録材Pの種類などの条件や、環境検知手段(図示せず)により検知された環境条件を参照して、条件に合った印刷設定の選択を行い、選択した印刷設定に応じたシーケンスを実行する。
本実施例では、画像形成工程時には、感光ドラム1と中間転写ベルト7とは、当接部における移動方向が同方向となるように、略等しい周速で回転駆動される。ここでは、画像形成工程時の感光ドラム1の周速度を「プロセス速度」と呼ぶ。通常、シーケンスの開始から終了まで、プロセス速度は一定である。
なお、画像形成工程時の感光ドラムの周速と中間転写ベルトの周速の間には、トナー像の一部が転写されないことで生じる「中抜け」などの画像不良を抑制するなどのために、例えば数%程度の周速差が設けられていてもよい。ただし、この場合も、通常、シーケンスの開始から終了まで、感光ドラム1と中間転写ベルト7との間の周速差は略一定とされる。
4.プロセス速度の切替
図3は、画像形成装置100がプロセス速度の異なる連続するジョブの要求を受けた場合に主にとり得る2つのシーケンスを示す模式図である。
一つ目の方法は、図3(a)に示すように、プロセス速度が異なる連続するジョブを実行する間に、シーケンスを一旦終了する方法である。つまり、先行するジョブのプロセス速度のシーケンスにおいて、画像形成工程が終了したら、後回転工程を実行して、シーケンスを一度終了する。そして、後続のジョブのプロセス速度のシーケンスを前回転工程から開始する。
もう一つの方法は、図3(b)に示すように、プロセス速度が異なる連続するジョブを実行する間に、シーケンスを一旦終了することなく、切れ目なく実行する方法である。つまり、先行するジョブのプロセス速度のシーケンスにおいて、画像形成工程が終了したら、後続のジョブのプロセス速度に変更する速度切替工程を実行する。そして、プロセス速度が切り替わったら、後続のジョブの画像形成工程を開始する。
前者の方法では、一般的に、先行するジョブの後回転工程と後続のジョブの前回転工程の実行によって後者の方法よりもダウンタイムが長くなってしまう。そのため、ダウンタイムの抑制のためには後者の方法を採用する方が好ましい。本実施例では、後者の方法を採用する。
速度切替工程においては、ダウンタイムを短くするために、後回転工程、前回転工程で行う動作のうち連続して画像形成工程を実行する場合には省略し得る動作は行わず、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のそれぞれの周速の切替を行うことが好ましい。そのため、速度切替工程においては、感光ドラム1と中間転写ベルト7とを当接させて1次転写ニップN1を形成した状態で、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のそれぞれの周速の切替が行われる。
5.摺擦摩耗
次に、速度切替工程時に1次転写ニップN1で感光ドラム1と中間転写ベルト7とが直接摺擦する場合に発生する摺擦摩耗について説明する。ここでは、1つの画像形成部Sについて説明するが、いずれの画像形成部Sについても同様である。
図4は、速度切替工程における、感光ドラム1の周速の時間依存性Vd(t)、中間転写ベルト7の周速の時間依存性Vb(t)、及びこれらの間の周速差の時間依存性Vdif(t)を示すグラフ図である。図4のVchb、Vchaは、それぞれ速度切替工程の前、後の感光ドラム1及び中間転写ベルト7の周速を示す。
速度切替工程において、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の周速はいずれもVchbからVchaに切り替わるが、感光ドラム1の周速の時間依存性Vd(t)と中間転写ベルト7の周速の時間依存性Vb(t)とは異なる。そのため、速度切替工程においては、感光ドラム1と中間転写ベルト7との間に周速差の時間依存性Vdif(t)が発生する。Vdif(t)は、Vd(t)とVb(t)とが一致する場合以外は必ず発生する。
上述のように、速度切替工程は、感光ドラム1と中間転写ベルト7とを当接させて1次転写ニップN1を形成した状態で行われる。そのため、感光ドラム1と中間転写ベルト7との間に周速差がある時間帯(期間)(ここでは、「周速差発生時間帯」ともいう。)においては、感光ドラム1と中間転写ベルト7とが摺擦することで摩耗(摺擦摩耗)し、劣化してしまう可能性がある。
なお、本実施例では、画像形成工程においては、感光ドラム1の周速と中間転写ベルト7の周速とは略等しく、感光ドラム1と中間転写ベルト7との間の周速差は実質的に0mm/sである。そして、本実施例では、上記の周速差発生時間帯は、感光ドラム1と中間転写ベルト7との間に0mm/sより大きい周速差が生じる時間帯である。画像形成工程においても感光ドラム1と中間転写ベルト7との間に周速差が設けられる場合は、上記の周速差発生時間帯は、感光ドラム1と中間転写ベルト7との間に画像形成工程時と異なる周速差が生じる時間帯であってよい。また、画像形成工程時の感光ドラム1と中間転写ベルト7との間の周速差の有無によらず、感光ドラム1と中間転写ベルト7との間に許容量以上の摺擦摩耗を生じさせ得る周速差以上の周速差が生じる時間帯を周速差発生時間帯としてもよい。
6.摺擦摩耗の抑制
本実施例では、1次転写ニップ(ここでは、単に「ニップ」ともいう。)N1で感光ドラム1と中間転写ベルト7とが直接摺擦することを抑制するために、速度切替工程の周速差発生時間帯にニップN1にトナーがあるようにする。本実施例では、感光ドラム1上又は中間転写ベルト7上からニップN1にトナーを供給することができるが、ここでは中間転写ベルト7上からニップN1にトナーを供給する場合を例として説明する。
まず、ニップN1で感光ドラム1と中間転写ベルト7とが直接摺擦することを抑制するのに必要な単位時間当たりのニップN1へのトナー供給量(ここでは、単に「必要トナー供給量」ともいう。)の時間依存性TN(t)について説明する。
感光ドラム1と中間転写ベルト7との間の周速差(ここでは、単に「周速差」ともいう。)が大きいほど、単位時間当たりに感光ドラム1と中間転写ベルト7とが摺擦する距離が長くなり、ニップN1に供給したトナーが枯渇しやすくなる。そのため、周速差が大きいほど、より多くのトナーをニップN1に供給する必要がある。そこで、本実施例では、必要トナー供給量の時間依存性TN(t)は、周速差に比例するものとする。この比例関係の比例定数は、次のような方法で求めることができる。
表1は、ニップN1へのトナー供給量を変えて摺擦摩耗を評価した結果を示す。試験は次のようにして行った。感光ドラム1の周速を100mm/s、中間転写ベルト7の周速を200mm/s、周速差を100mm/sとして、感光ドラム1及び中間転写ベルト7を定常回転させた。トナーを中間転写ベルト7の幅方向(移動方向と略直交する方向)、周方向(移動方向と略平行な方向)の全域にわたり均一に、0.01mg/cm2、0.05mg/cm2、0.1mg/cm2、0.2mg/cm2の載り量でそれぞれ載せた。なお、中間転写ベルト7の幅方向の全域とは、トナー像を形成することが可能な画像形成可能領域の全域である(以下、感光ドラム1の長手方向の全域も含めて同様である。)。そして、感光ドラム1、中間転写ベルト7の表面の摩耗の程度を評価した。評価結果は、感光ドラム1、中間転写ベルト7のそれぞれに要求される寿命に対して問題となり得る摺擦摩耗が生じた場合を「NG」、生じなかった場合を「OK」として示す。
表1より、周速差が100mm/sの場合、200mm/sの周速で回転駆動される中間転写ベルト7上に0.05mg/cm2以上の濃度のトナー像を載せることで、十分に摺擦摩耗を抑制できることがわかる。そのため、比例定数は、次式で計算することができる。
(0.05mg/cm2)×(200mm/s)/(100mm/s)=0.1mg/cm2
以上より、必要トナー供給量TN(t)は、次式のように、周速差の時間依存性Vdif(t)に比例定数0.1mg/cm2を掛けた値とすることができる。
TN(t)=0.1mg/cm2×Vdif(t)(mg・mm/s・cm2)
なお、上記の比例定数の値が他の周速差において最適値にならない場合には、適宜任意の周速差(あるいは周速差の範囲)ごとに、上記同様にして比例定数を求めて適用することができる。
次に、従来の課題について更に説明する。従来の方法に従えば、中間転写ベルト7上に均一な濃度(載り量)のトナー像を形成してニップN1に供給することになる。図5は、従来の方法に従った場合の必要トナー供給量の時間依存性TN(t)と、実際の単位時間当たりのニップN1へのトナー供給量の時間依存性TDa(t)、TDb(t)との関係を示すグラフ図である。図5におけるTN(t)は、図3(b)に示した速度切替工程を実行する場合のものである。また、図5におけるTDa(t)、TDb(t)は、それぞれ中間転写ベルト7上に均一な濃度Da、Db(Da<Db)のトナー像を載せた場合のものである。TDa(t)、TDb(t)は、次式のように、それぞれ中間転写ベルト7上のトナー像における中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりのトナー量Da、Dbに、中間転写ベルト7の周速の時間依存性Vb1(t)を掛けることで計算することができる。
TDa(t)=Da×Vb1(t)
TDb(t)=Db×Vb1(t)
中間転写ベルト7上の均一な濃度Daのトナー像をニップN1に供給した場合は、図5中のTaからTbまでの時間帯においては、TDa(t)が必要トナー供給量TN(t)より少なくなる。そのため、摺擦摩耗を十分に抑制できず、感光ドラム1や中間転写ベルト7が劣化してしまうことがある。逆に、中間転写ベルト7上の均一な濃度Dbのトナー像をニップN1に供給した場合は、特に周速差が比較的小さい時間帯において、TDb(t)が必要トナー供給量TN(t)に対して過剰になる。そのため、トナーを不必要に消費してしまうことになる。
以上では、中間転写ベルト7上にトナー像を形成して中間転写ベルト7上からニップN1にトナーを供給する場合を例として説明した。感光ドラム1上にトナー像を形成して感光ドラム1上からニップN1にトナーを供給する場合も同様の問題が発生する。すなわち、均一な濃度のトナー像を感光ドラム1又は中間転写ベルト7に形成した場合には、摺擦摩耗の抑制のためにニップN1に供給するトナーに過不足が生じる。
そこで、本実施例では、以下で詳しく説明するように、周速差の変化を考慮した量のトナーをニップN1に供給することにより、ニップN1に供給するトナーの量が、過剰にならない量であり、かつ、十分に摺擦磨耗を抑制できる量であるようにする。
7.速度切替工程時のニップへのトナーの供給
本実施例では、速度切替工程の周速差発生時間帯において単位時間当たりにニップN1供給されるトナー量が、周速差が大きいほど多くなるようなトナー像を、中間転写ベルト7上に形成する。そして、速度切替工程の周速差発生時間帯に中間転写ベルト7上からニップN1にそのトナー像のトナーを供給する。ここでは、周速差発生時間帯にニップN1に供給するトナー像を「潤滑トナー像」ともいう。
図6を参照して、潤滑トナー像の形成に必要な静電潜像のパターンを求める方法について説明する。図6は、潤滑トナー像の静電潜像のパターンを求める処理の流れを示す概略フロー図である。本実施例では、この処理は、制御部50によって実行される。
まず、図6の(1)から(3)において、本実施例の速度切替工程における必要トナー供給量の時間依存性TN1(t)を計算する。TN1(t)は、TN(t)として一般的に説明したのと同様にして、本実施例の速度切替工程における周速差の時間依存性Vdif1(t)と、前述のようにして予め求められた比例定数と、から計算することができる。また、Vdif1(t)は、本実施例の速度切替工程における感光ドラム1及び中間転写ベルト7のそれぞれの周速の時間依存性Vd1(1)、Vb1(t)から計算することができる。
次に、図6の(4)において、中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の時間依存性TNL1(t)を計算する。中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の時間依存性TNL1(t)は、次式のように、必要トナー供給量の時間依存性TN1(t)を中間転写ベルト7の周速の時間依存性Vb1(t)で割ることで計算することができる。図7は、本実施例の速度切替工程時における、Vb1(t)、TN1(t)、及びTNL1(t)を示すグラフ図である。
TNL1(t)=TN1(t)/Vb1(t)
次に、図6の(5)において、中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の位置依存性TNL1(x)を計算する。図8は、TNL1(x)の計算結果を示すグラフ図である。この位置依存性TNL1(x)は、上記の時間依存性TNL1(t)の横軸を中間転写ベルト7上の位置に変換したものである。この変換に用いる時間と中間転写ベルト7上の位置との関係は、図6の(1)において中間転写ベルト7の周速の時間依存性Vb1(t)の積分によって計算しておく。
次に、図6の(6)において、潤滑トナー像の形成に必要な静電潜像のパターンを計算する。潤滑トナー像は、中間転写ベルト7上で中間転写ベルト7の周方向にTNL1(x)のトナー量分布(濃度分布)を有するものとする。また、中間転写ベルト7の幅方向の全域で摺擦摩耗を抑制できるように、中間転写ベルト7の幅方向においては均一なトナー量を有するものとすることが好ましい。本実施例では、潤滑トナー像は、中間転写ベルト7の幅方向(感光ドラム1の長手方向)の全域に形成される。潤滑トナー像の静電潜像のパターンは、このような濃度のトナー像が得られるものとする。本実施例では、前述した画像形成プロセスにおける露光装置3による露光を制御することで、潤滑トナー像のトナー量を制御する。
以上のようにして、潤滑トナー像の形成に必要な静電潜像のパターンを求めることができる。
次に、図9を参照して、潤滑トナー像の形成プロセスと、形成した潤滑トナー像のニップN1への供給プロセスについて説明する。図9は、中間転写ベルト7上からニップN1に潤滑トナー像のトナーを供給する場合の、潤滑トナー像の形成及びニップN1への供給プロセスにおける各部の動作を示すタイミングチャート図である。この動作は、制御部50の制御のもとで実行される。
図9において、TB1は、周速差発生時間帯を示す。CH1は、潤滑トナー像の静電潜像の形成を開始するタイミングを示す。EX1は、潤滑トナー像の静電潜像を示す。また、潤滑トナー像に対応する感光ドラム1又は中間転写ベルト7上の位置が各バイアス印加部を順次通過していく様子をEX1から順次矢印で示している。
制御部50は、速度切替工程の前のプロセス速度のジョブ(先行するジョブ)の画像形成工程が終了し、潤滑トナー像の形成を開始するタイミングCH1までには、前述のようにして潤滑トナー像の静電潜像のパターンを計算しておく。そして、制御部50は、タイミングCH1において、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の駆動を継続し、現像バイアス及び1次転写バイアスの印加を継続した状態で、潤滑トナー像の静電潜像EX1の形成を開始させる。本実施例では、タイミングCH1では、まだ先行するジョブの2次転写工程が終了しておらず、2次転写バイアス、クリーニングバイアスの印加も継続されている。現像バイアスの印加は、潤滑トナー像の現像工程が終了した後に一旦停止される。2次転写バイアス、クリーニングバイアスの印加は、それぞれ先行するジョブの2次転写工程、2次転写残トナーの帯電工程が終了した後に一旦停止される。
続いて、感光ドラム1上に形成された潤滑トナー像の静電潜像は現像される。また、感光ドラム1上に形成された潤滑トナー像は、中間転写ベルト7に転写されて、2次転写ニップN2を通過し、続いて帯電ニップCLを通過する。なお、潤滑トナー像が2次転写ニップN2、帯電ニップCLを通過する際には、2次転写ローラ8、帯電ブラシ74にそれぞれ画像形成工程時とは逆極性(トナーの正規の帯電極性と同極性)のバイアスが印加される。これにより、静電的な反発により、2次転写ローラ8、帯電ブラシ74に潤滑トナー像のトナーが付着することが抑制される。
その後、中間転写ベルト7上の潤滑トナー像は、周速差発生時間帯TB1が開始するのと略同時にニップN1に進入する。こうして、周速差発生時間帯に周速差に応じた量のトナーをニップN1に供給することで、トナーの消費を抑制しつつ、十分に摺擦摩耗を抑制することができる。なお、潤滑トナー像がニップN1を通過する際には、1次転写ローラ5に画像形成工程時とは逆極性(トナーの正規の帯電極性と同極性)のバイアスが印加される。これにより、潤滑トナー像のトナーは感光ドラム1に転移し、ドラムクリーニング装置6によって回収される。
以上では、中間転写ベルト7上からニップN1に潤滑トナー像のトナーを供給する方法について説明したが、感光ドラム1上からニップN1に潤滑トナー像のトナーを供給することも可能である。つまり、この場合、感光ドラム1上に形成された潤滑トナー像は、直接ニップN1に供給される。図10は、その場合の、潤滑トナー像の形成及びニップN1への供給プロセスにおける各部の動作を示すタイミングチャート図である。図10のTB2、CH2、EX2は、図9のTB1、CH1、EX1と同様のものを示す。
この場合も、制御部50は、タイミングCH2において、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の駆動を継続し、現像バイアス及び1次転写バイアスの印加を継続した状態で、潤滑トナー像の静電潜像EX2の形成を開始させる。その後、感光ドラム1上に形成された潤滑トナー像の静電潜像は現像される。そして、感光ドラム1上に形成された潤滑トナー像は、周速差発生時間帯TB2が開始するのと略同時にニップN1に進入する。こうして、周速差発生時間帯に周速差に応じた量のトナーをニップN1に供給することで、トナーの消費を抑制しつつ、十分に摺擦摩耗を抑制することができる。なお、潤滑トナー像がニップN1を通過する際には、1次転写ローラ5に画像形成工程時とは逆極性(トナーの正規の帯電極性と同極性)のバイアスが印加される。これにより、潤滑トナー像のトナーはニップN1を通過してドラムクリーニング装置6によって回収される。
このように、本実施例では、制御部50は、速度切替工程の周速差発生時間帯に先立って、速度切替工程における、感光ドラム1の周速の時間依存性の情報、中間転写ベルト7の周速の時間依存性の情報、及び周速差ごとの必要トナー供給量の情報を取得する。本実施例では、これらの情報は、予め求められて制御部50の記憶部に記憶されている。また、制御部50は、周速差発生時間帯に先立って、上記情報を用いて、中間転写ベルト7上に形成する潤滑トナー像の中間転写ベルト7の周方向における位置とトナー量(濃度)との関係(濃度分布)、及びその潤滑トナー像の静電潜像のパターンを求める。そして、制御部50は、先行するジョブの画像形成工程の後、かつ、速度切替工程の前に、その潤滑トナー像の静電潜像の形成を開始させる。その後、制御部50は、潤滑トナー像を中間転写ベルト7上に転写させ、中間転写ベルト7上の潤滑トナー像がニップN1に進入するタイミングで周速差発生時間帯が開始するように速度切替工程を開始させる。あるいは、制御部50は、周速差発生時間帯に先立って、上記情報を用いて、感光ドラム1上に形成する潤滑トナー像の感光ドラム1の周方向における位置とトナー量(濃度)との関係(濃度分布)、及びその潤滑トナー像の静電潜像のパターンを求める。そして、制御部50は、先行するジョブの画像形成工程の後、かつ、速度切替工程の前に、その潤滑トナー像の静電潜像の形成を開始させる。その後、制御部50は、感光ドラム1上に形成した潤滑トナー像がニップN1に進入するタイミングで周速差発生時間帯が開始するように速度切替工程を開始させる。中間転写ベルト7と感光ドラム1のどちら側からニップN1にトナーを供給するかは、状況によって使い分けることができる。
以上では、1つの画像形成部Sについて説明したが、本実施例では潤滑トナーの形成及びニップN1への供給は4つの画像形成部Sのすべてにおいて行われる。典型的には、4つの画像形成部Sで形成する潤滑トナー像のパターンは実質的に同じであってよい。また、典型的には、4つの画像形成部Sでの潤滑トナー像の静電潜像の形成は略同時に開始されてよい。この場合、中間転写ベルト7上からニップN1に潤滑トナー像のトナーを供給しようとすると、ある画像形成部Sで形成された潤滑トナー像が他の画像形成部SのニップN1を周速差発生時間帯の前に通過することになる。したがって、この場合には、周速差発生時間帯の前にニップN1を潤滑トナー像が通過する画像形成部Sでは、その通過の際に1次転写ローラ5に画像形成工程時と同極性のバイアス(典型的には画像形成工程時と同じバイアス)を印加すればよい。
以上のように、本実施例では、画像形成装置100は、第1の回転体1にトナーを供給するトナー供給手段によるトナーの供給を制御する制御手段50を有する。本実施例では、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4を有してトナー供給手段が構成される。この制御手段50は、ニップN1が形成された状態で駆動手段M1、M2により第1の回転体1と第2の回転体7との間の周速差が変化させられる期間の少なくとも一部においてニップN1にトナーがあるように制御を行うものである。そして、制御手段50は、上記周速差が変化させられる期間において、周速差が第1の周速差である期間にニップN1に供給される単位時間当たりのトナー量よりも、第1の周速差より大きい第2の周速差である期間のそれの方が多くなるように制御する。
特に、本実施例では、上記周速差が変化させられる期間は、第1及び第2の回転体1、7の周速が異なる連続するジョブの間の、第1及び第2の回転体1、7の周速がそれぞれ変化させられる期間である。この場合、トナー供給手段により供給されたトナーは、第1の回転体上からニップN1に供給されてよい。あるいは、トナー供給手段により供給されたトナーは、第1の回転体1から第2の回転体7に転写された後に第2の回転体上からニップN1に供給されてよい。第1の回転体上から供給される場合には、第1の回転体1に載せるべきトナーの第1の回転体1の周方向のトナー量分布が制御手段50によって求められる。また、第2の回転体上から供給される場合には、第2の回転体7に載せるべきトナーの第2の回転体7の周方向のトナー量分布が制御手段50によって求められる。そして、制御手段50は、そのトナー量分布のトナーの供給を行うようにトナー供給手段を制御する。
したがって、本実施例によれば、速度切替工程時において、トナーの消費を抑制しつつ、周速差発生時間帯における摺擦摩耗を十分に抑制することができる。
[実施例2]
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例1のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例1のものと同一又は対応する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
1.本実施例の概要
実施例1では、プロセス速度の異なる連続するジョブの間の、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の周速がそれぞれ変化させられる期間の摺擦磨耗を抑制する例を説明した。本実施例では、感光ドラム1及び中間転写ベルト7が回転している状態から停止させられる際、又は停止している状態から起動させられる際の、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の周速がそれぞれ変化させられる期間の摺擦磨耗を抑制する例について説明する。
つまり、速度切替工程時と同様に、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の回転の停止動作時、起動時(すなわち、シーケンスの終了時、開始時)にも、感光ドラム1の周速と中間転写ベルト7の周速とは異なる時間依存性を持って変化する。そのため、感光ドラム1と中間転写ベルト7との間に周速差が発生する。したがって、感光ドラム1と中間転写ベルト7とを当接させて1次転写ニップN1を形成した状態で感光ドラム1及び中間転写ベルト7の回転の停止動作や起動を行うと、プロセス速度の変更時と同様に摺擦磨耗が発生する可能性がある。また、速度切替工程時と同様に、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の回転の停止動作時、起動時にも、感光ドラム1と中間転写ベルト7との間の周速差は変化する。
そこで、本実施例では、ニップN1で感光ドラム1と中間転写ベルト7とが直接摺擦することを抑制するために、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の回転の停止動作時、起動時の周速差発生時間帯にニップN1にトナーがあるようにする。そして、実施例1と同様に、そのニップN1に供給するトナーの量が、過剰にならない量であり、かつ、十分に摺擦磨耗を抑制できる量であるようにする。
本実施例では、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の回転の停止動作時(ここでは、単に「停止動作時」ともいう。)においては、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のうち停止動作が完了するタイミングが後になる方からニップN1にトナーを供給する。また、本実施例では、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の回転の起動時(ここでは、単に「起動時」ともいう。)においては、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のうち起動が開始されるタイミングが先である方からニップN1にトナーを供給する。起動時にニップN1に供給するトナーは、その起動時の前に感光ドラム1及び中間転写ベルト7の回転が停止させられる際に、感光ドラム1又は中間転写ベルト7に予め載せておく。
なお、必要トナー供給量の時間依存性、周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の時間依存性及び位置依存性、潤滑トナー像の静電潜像のパターンの計算方法は、実施例1と同様である。
2.停止動作時、起動時のニップへのトナーの供給
2−1.停止動作時
まず、停止動作時に潤滑トナー像のトナーをニップN1に供給する方法について説明する。ここでは、1つの画像形成部Sについて説明するが、実施例1と同様に本実施例では4つの画像形成部Sの全てで潤滑トナー像の形成及びニップN1への供給が行われる。
停止動作時には、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のうち停止動作が完了するタイミングが後になる方から、潤滑トナー像のトナーをニップN1に供給する。これは、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のうち、周速差発生時間帯の途中で停止動作が完了する方からは、周速差発生時間帯の全体にわたってニップN1にトナーの供給を行うことができないからである。つまり、実施例1で説明した図6の(4)におけるTNL1(t)=TN1(t)/Vb1(1)の分母(Vb1(t))が0にならないようにすることに対応する。停止動作時についても、潤滑トナー像の静電潜像のパターンの計算は、実施例1で説明した図6のフローで行う。
図11(a)は、本実施例の停止動作時における、感光ドラム1の周速の時間依存性Vd2(t)、中間転写ベルト7の周速の時間依存性Vb2(t)、及びこれらの間の周速差の時間依存性Vdif2(t)を示すグラフである。図11(a)のVchb2は、停止動作を開始する前の感光ドラム1及び中間転写ベルト7の周速を示す。本実施例では、停止動作時には、感光ドラム1と中間転写ベルト7とは略同時に停止動作が開始され、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のうち中間転写ベルト7の方が停止動作が完了するタイミングが後となる。そのため、本実施例では、停止動作時には中間転写ベルト7上からニップN1に潤滑トナー像のトナーを供給する。
図11(b)は、本実施例の停止動作時における、Vb2(t)、必要トナー供給量の時間依存性TN2(t)、及び中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の時間依存性TNL2(t)を示すグラフ図である。また、図11(c)は、中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の位置依存性TNL2(x)を示すグラフ図である。
停止動作時の潤滑トナー像の静電潜像のパターンの計算のタイミング、静電潜像の形成及びそれ以降のプロセスは、実施例1で説明した図9に示すものと同様である。ただし、停止動作時には、図9における速度切替工程の代わりに感光ドラム1及び中間転写ベルト7の停止動作が実行される。
つまり、本実施例では、制御部50は、停止動作時については、停止動作時の周速差発生時間帯に先立って、次の情報を取得する。停止動作時における、感光ドラム1の周速の時間依存性の情報、中間転写ベルト7の周速の時間依存性の情報、感光ドラム1又は中間転写ベルト7のいずれの方が停止動作完了タイミングが後であるかの情報、及び周速差ごとの必要トナー供給量の情報である。本実施例では、これらの情報は、予め求められて制御部50の記憶部に記憶されている。また、制御部50は、周速差発生時間帯に先立って、上記情報を用いて、上記停止動作完了タイミングが後である方の周方向における潤滑トナー像の位置とトナー量(濃度)との関係(濃度分布)、及びその潤滑トナー像の静電潜像のパターンを求める。そして、制御部50は、停止動作の前のジョブの画像形成工程の後、かつ、停止動作の前に、その潤滑トナー像の静電潜像の形成を開始させる。その後、制御部50は、上記停止動作完了タイミングが後である方の上に形成された潤滑トナー像がニップN1に進入するタイミングで周速差発生時間帯が開始するように、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の停止動作を開始させる。
2−2.起動時
次に、起動時に潤滑トナー像のトナーをニップN1に供給する方法について説明する。ここでは、1つの画像形成部Sについて説明するが、実施例1と同様に本実施例では4つの画像形成部Sの全てで潤滑トナー像の形成及びニップN1への供給が行われる。
起動時には、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のうち起動が開始されるタイミングが先である方から、潤滑トナー像のトナーをニップN1に供給する。これは、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のうち、周速差発生時間帯の途中で起動を開始する方からは、周速差発生時間帯の全体にわたってニップN1にトナーの供給を行うことができないからである。起動時についても、潤滑トナー像の静電潜像のパターンの計算は、実施例1で説明した図6のフローで行う。
また、起動時にニップN1に供給する潤滑トナー像は、起動後に形成することはできないので、先行するシーケンスを終了する際に感光ドラム1及び中間転写ベルト7を停止させる前に形成しておく。ただし、起動時には次に実行するシーケンスの種類は通常は不定であるので、起動時の感光ドラム1と中間転写ベルト7との間の周速差の時間依存性は、速度切替工程時や停止動作時のようには特定できない。そこで、本実施例では、想定される複数のシーケンスのうちいずれが起動後に実行されても十分に摺擦摩耗を抑制できるように潤滑トナー像を形成する。
図12(a)は、本実施例の起動時における、感光ドラム1の周速の時間依存性Vd3(t)、中間転写ベルト7の周速の時間依存性Vb3(t)、及びこれらの間の周速差の時間依存性Vdif3(t)を示すグラフ図である。図12(a)のVchb3は、起動完了後の感光ドラム1及び中間転写ベルト7の周速を示す。本実施例では、起動時には、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のうち中間転写ベルト7の方が起動が開始されるタイミングが先であり、感光ドラム1と中間転写ベルト7とは略同時に起動が完了(周速が所定の値に安定)する。そのため、本実施例では、起動時には中間転写ベルト7上からニップN1に潤滑トナー像のトナーを供給する。
図12(b)は、本実施例の起動時における、Vb3(t)、必要トナー供給量の時間依存性TN3(t)、及び中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の時間依存性TNL3(t)を示すグラフ図である。ここで、図12(b)は、起動後に実行されるシーケンスを所定のプロセス速度のジョブの画像形成シーケンスとした場合の例である。また、図12(c)は、次のような中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の位置依存性TNL31(x)、TNL32(x)、TNL3m(x)を示すグラフ図である。TNL31(x)は、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のそれぞれの周速の時間依存性が図12(a)に示すVd3(t)、Vb3(t)である場合のものである。一方、TNL32(x)は、感光ドラム1及び中間転写ベルト7のそれぞれの周速の時間依存性が図12(a)に示すVd3(t)、Vb3(t)とは異なる場合のものである。そして、TNL3m(x)は、次式のように、中間転写ベルト7の周方向の位置の全てにおいてTNL31(x)及びTNL32(x)のうち大きい方の値(最大値)をとったものである。
TNL3m(x)=max(TNL31(x),TNL32(x))
このように、起動時にニップN1に供給する潤滑トナー像の形成は、先行するシーケンスを終了する際に行うが、通常はこの潤滑トナー像を形成する時に次に実行するシーケンスは不定である。そして、起動後に実行するシーケンスによって、中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の位置依存性がTNL31(x)、TNL32(x)というように異なる場合がある。この場合、上述のようにトナー量の位置依存性がいずれの位置でも最大値をとるTNL3m(x)となる潤滑トナー像を、先行するシーケンスの終了時に形成する。これにより、起動後にいずれのシーケンスが実行される場合でも、トナーの消費を抑制しつつ、十分に摺擦摩耗を抑制することができる。例えば、起動後に、最速のプロセス速度のジョブと、その半分のプロセス速度のジョブと、のいずれが実行される場合でも、起動時に、トナーの消費を抑制しつつ、十分に摺擦摩耗を抑制することができる。
なお、中間転写ベルト7の周方向の単位距離当たりに載せるべきトナー量の位置依存性が異なる3つ以上の場合があっても、同様の方法で対応することが可能である。つまり、ここではTNL31(x)とTNL32(x)の2通りがある場合について説明したが、起動後に実行されるシーケンスの種類などに応じてより多くケースが想定される場合でも、上記同様にしてTNL3m(x)を計算することができる。
次に、図13を参照して、起動時にニップN1に供給する潤滑トナー像の形成プロセスと、形成した潤滑トナー像のニップN1への供給プロセスについて説明する。図13は、中間転写ベルト7上からニップN1に潤滑トナー像のトナーを供給する場合の、起動時とそれに先行するシーケンスにおける各部の動作を示すタイミングチャート図である。この動作は、制御部50の制御のもとで実行される。図13のTB3、CH3、EX3は、図9のTB1、CH1、EX1と同様のものを示す。
制御部50は、先行するシーケンスにおける画像形成工程が終了し、潤滑トナー像の形成を開始するタイミングCH3までには、前述のようにして潤滑トナー像の静電潜像のパターンを計算しておく。そして、制御部50は、タイミングCH3において、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の駆動を継続し、現像バイアス及び1次転写バイアスの印加を継続した状態で、潤滑トナー像の静電潜像EX3の形成を開始させる。本実施例では、タイミングCH3では、まだジョブの2次転写工程が終了しておらず、2次転写バイアス、クリーニングバイアスの印加も継続されている。現像バイアスの印加は、潤滑トナー像の現像工程が終了した後に停止される。2次転写バイアス、クリーニングバイアスの印加は、それぞれジョブの2次転写工程、2次転写残トナーの帯電工程が終了した後に一旦停止される。
続いて、感光ドラム1上に形成された潤滑トナー像の静電潜像は現像される。また、感光ドラム1上に形成された潤滑トナー像は、中間転写ベルト7に転写されて、2次転写ニップN2を通過し、続いて帯電ニップCLを通過する。なお、潤滑トナー像が2次転写ニップN2、帯電ニップCLを通過する際には、実施例1と同様に、2次転写ローラ8、帯電ブラシ74にそれぞれ画像形成工程時とは逆極性(トナーの正規の帯電極性と同極性)のバイアスが印加される。
その後、制御部50は、中間転写ベルト7上の潤滑トナー像がニップN1に進入する直前で中間転写ベルト7の停止動作が完了するように、中間転写ベルト7の停止動作を開始させる。これにより、次のシーケンスの起動時の周速差発生時間帯に周速差に応じた量のトナーをニップN1に供給することができ、トナーの消費を抑制しつつ、十分に摺擦摩耗を抑制することができる。ここで、潤滑トナー像がニップN1に進入する直前にあることには、起動時に潤滑トナー像の搬送が開始されることで起動時の摺擦磨耗を十分に抑制できるように、ニップN1に近接又は接触する位置にある場合が含まれる。なお、起動時に潤滑トナー像がニップN1を通過する際に、1次転写ローラ5に画像形成工程時とは逆極性(トナーの正規の帯電極性と同極性)のバイアスを印加することができる。これにより、潤滑トナー像のトナーは感光ドラム1に転移し、ドラムクリーニング装置6によって回収される。あるいは潤滑トナー像を一旦クリーニングニップCLまで搬送した後に2次転写残トナーと同様にして回収してもよい。
このように、本実施例では、制御部50は、起動時については、先行するシーケンスの終了に先立って、次の情報を取得する。次のシーケンスの起動時の、感光ドラム1の周速の時間依存性の情報、中間転写ベルト7の周速の時間依存性の情報、感光ドラム1又は中間転写ベルト7のいずれの方が起動開始タイミングが先であるかの情報、及び周速差ごとの必要トナー供給量の情報である。本実施例では、これらの情報は、予め求められて制御部50の記憶部に記憶されている。また、制御部50は、先行するシーケンスの終了に先立って、上記情報を用いて、上記起動開始タイミングが先である方の周方向における潤滑トナー像の位置とトナー量(濃度)との関係(濃度分布)、及びその潤滑トナー像の静電潜像のパターンを求める。そして、制御部50は、先行するシーケンスを終了する際に、その潤滑トナー像の静電潜像の形成を開始させる。その後、制御部50は、上記起動開始タイミングが先である方の上に形成された潤滑トナー像がニップN1に進入する直前に停止動作が完了するように感光ドラム1及び中間転写ベルト7の停止動作を開始させる。
以上のように、周速差が変化させられる期間は、第1及び第2の回転体1、7が回転している状態から停止させられる際の、第1及び第2の回転体1、7の周速がそれぞれ変化させられる期間であってよい。停止動作が完了するタイミングが第1の回転体1よりも第2の回転体7の方が後である場合には、制御手段50は、第2の回転体上からニップN1にトナーが供給されるように、トナー供給手段によるトナーの供給を制御する。逆に、停止動作が完了するタイミングが第2の回転体7よりも第1の回転体1の方が後である場合には、制御手段50は、第1の回転体上からニップN1にトナーが供給されるように、トナー供給手段によるトナーの供給を制御する。また、周速差が変化させられる期間は、第1及び第2の回転体1、7が停止している状態から起動される際の、第1及び第2の回転体1、7の周速がそれぞれ変化させられる期間であってもよい。起動が開始されるタイミングが第1の回転体1よりも第2の回転体7の方が前である場合には、制御手段50は、第2の回転体上からニップN1にトナーが供給されるように、トナー供給手段によるトナーの供給を制御する。このとき、典型的には、第2の回転体7の停止動作が完了した時に第2の回転体7によるトナーの搬送方向においてニップN1の直前にトナー供給手段により供給されたトナーがあるように制御が行われる。逆に、起動が開始されるタイミングが第2の回転体7よりも第1の回転体1の方が前である場合には、制御手段50は、第1の回転体上からニップN1にトナーが供給されるように、トナー供給手段によるトナーの供給を制御する。このとき、典型的には、第1の回転体1の停止動作が完了した時に第1の回転体1によるトナーの搬送方向においてニップN1の直前にトナー供給手段により供給されたトナーがあるように制御が行われる。
したがって、本実施例によれば、感光ドラム1及び中間転写ベルト7の回転の停止動作時、起動時においても、トナーの消費を抑制しつつ、周速差発生時間帯における摺擦摩耗を十分に抑制することができる。
また、起動後のシーケンスの違いなどにより、起動時にニップN1に供給すべき潤滑トナー像の位置と濃度との関係が複数ある場合がある。この場合には、制御部50は、潤滑トナー像の全ての位置において、それら複数の関係のうちの最大濃度となるような潤滑トナー像の位置と濃度との関係を求め、その関係を満たす静電潜像のパターンを求める。これにより、それら複数の関係となるいずれの場合においても、トナーの消費を抑制しつつ、起動時の周速差発生時間帯における摺擦摩耗を十分に抑制することができる。
[その他]
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
上述の実施例では、潤滑トナーを形成するのに先立って画像形成装置において潤滑トナー像の静電潜像のパターンを計算するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。潤滑トナー像の形成が望まれる想定される全て又は一部のケースについて、上述の実施例で説明したのと同様にして各情報に基づいて潤滑トナー像の静電潜像のパターン、その形成開始タイミングなどが予め求められて制御部などに格納されておいてもよい。
また、上述の実施例では、画像形成装置にて実行されるシーケンスとして特に画像形成工程を含む画像形成シーケンスを例として説明した。本発明は、多くの場合上述の実施例のようにシーケンスが画像形成シーケンスである場合に適用され、好適に作用するものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画像形成装置へのジョブの投入とは無関係に、例えば定期的に感光ドラム及び中間転写ベルトの回転動作を含む調整動作が実行されることが想定される。この場合、その調整動作を含むシーケンス(調整シーケンス)の間の速度切替工程時、調整シーケンスを終了する際の停止動作時、あるいは調整シーケンスを開始する際の起動時に、周速差発生時間帯が生じることが想定される。また、速度切替工程の前後の一方が画像形成シーケンス、他方が調整シーケンスである場合にも、速度切替工程時に周速差発生時間帯が生じることが想定される。本発明は、これらのいずれの場合にも適用できるものであり、上述の実施例と同様の効果が得られる。
また、上述の実施例では、4つの画像形成部の全てで潤滑トナー像の形成及びニップへの供給が行われるものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画像形成装置がフルカラーモードと白黒モードといった、画像形成に使用される画像形成部の数が異なる複数のモードを有していることがある。そして、画像形成に使用されない画像形成部では中間転写ベルトが感光ドラムから離間されることがある。このような画像形成装置において、例えばプロセス速度の異なる白黒モードのジョブが連続して画像形成装置に投入された場合が考えられる。そして、この場合に、ブラック用の画像形成部のみ感光ドラムと中間転写ベルトとが接触し、他の画像形成部ではこれらが離間された状態でプロセス速度の変更が行われることが考えられる。この場合、画像形成装置が有する複数の画像形成部のうちブラック用の画像形成部においてのみ潤滑トナー像の形成及びニップへの供給を行えばよい。同様に、画像形成装置が有する画像形成部のうち、潤滑トナー像の形成及びニップへの供給を行う画像形成部の数は任意である。そして、本発明は、画像形成装置が離間機構を有しているか否かにかかわらず適用することができる。ただし、本発明によれば、画像形成装置に離間機構を設ける必要性を低減させることができるので、画像形成装置の簡易化、小型化に有利である。
また、複数の画像形成部のニップに潤滑トナー像を供給する場合でも、各画像形成部がそれ自体のニップに供給する潤滑トナー像を形成することに限定されるものではない。中間転写ベルト上からニップに潤滑トナー像のトナーを供給する場合には、画像形成装置が有する複数の画像形成部のうち少なくとも1つで、他の画像形成部のニップに供給する潤滑トナー像を形成することができる。例えば、1つの画像形成部で、4つの画像形成部の全てのニップに供給する潤滑トナー像を形成してもよい。
また、実施例2では、停止動作時に感光ドラムと中間転写ベルトとで停止動作が完了するタイミングが異なっていた。ただし、本発明は、例えば停止動作を開始するタイミングが異なり、停止動作が完了するタイミングが略同時である場合にも適用できる。この場合には、停止動作時に感光ドラム、中間転写ベルトのいずれの上からニップに潤滑トナー像のトナーを供給してもよい。また、実施例2では、起動時に感光ドラムと中間転写ベルトとで起動を開始するタイミングが異なっていた。ただし、本発明は、例えば起動を開始するタイミングが略同時であり、起動が完了するタイミングが異なる場合にも適用できる。この場合、起動時に感光ドラム、中間転写ベルトのいずれの上からニップに潤滑トナー像のトナーを供給してもよい。
また、上述の実施例では、周速差発生時間帯の全てにおいてニップにトナーがあるものとしたが、摺擦磨耗の抑制の観点などから許容される場合、所望により周速差発生時間帯の一部においてニップにトナーがあるようにすることができる。つまり、周速差発生時間帯の少なくとも一部において、周速差に応じたトナー量分布を有するトナーがニップにあるようにすればよい。
また、以上では、本発明を中間転写方式の画像形成装置に適用する場合を例に説明したが、本発明は直接転写方式の画像形成装置にも適用できるものである。直接転写方式の画像形成装置は、当業者には周知のように、上述の実施例における中間転写体に代えて、無端状のベルトなどで構成される記録材担持体を有する。この場合、記録材担持体が第2の回転の一例である。そして、感光体に形成されたトナー像は、記録材担持体に担持された記録材に転写される。このような画像形成装置においても、感光体と記録材担持体とが当接されてニップを形成した状態で、速度切替工程、停止動作、あるいは起動が行われることがある。したがって、このような画像形成装置にも本発明を適用することで、上述の実施例と同様の効果が得られる。また、第1の回転体はドラム型のものに限定されるものではなく、無端状のベルトであってもよい。また、第2の回転体は無端状のベルトに限定されるものではなく、ドラム型のものであってもよい。さらに、像担持体は、感光体に限定されるものではなく静電記録誘電体であってもよい。