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JP2012220733A - 画像形成装置 - Google Patents

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JP2012220733A
JP2012220733A JP2011086531A JP2011086531A JP2012220733A JP 2012220733 A JP2012220733 A JP 2012220733A JP 2011086531 A JP2011086531 A JP 2011086531A JP 2011086531 A JP2011086531 A JP 2011086531A JP 2012220733 A JP2012220733 A JP 2012220733A
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Abstract

【課題】 最短当接時間よりも現像時間の短い画像を形成する場合でも、記録材の大きさによって当接時間が制御されるため、画像形成に不要な当接時間が感光ドラムと現像ローラを摩耗させてしまっていた。
【解決手段】 記録材の大きさに応じた当接時間よりも現像時間の短い画像を形成する場合は、画像の大きさに応じて当接離間モータを駆動するタイミングと時間を制御することにより、不要な当接時間を削減する。
【選択図】 図7

Description

本発明は、電子写真方式、静電記録方式の複写機、プリンタなどの画像形成システムに関する。
画像形成のための感光ドラムが複数設置されており、複数の感光ドラムに対向して配置された中間転写ベルト、又は転写ベルトに担持されて搬送される記録材に、感光ドラム上に形成された画像を順次転写する画像形成装置がある。このような画像形成装置に使用される現像方式は、現像剤担持体としての現像ローラを感光ドラムに対して接触させた状態で回転して現像を行う接触現像方式が知られている。
接触現像方式では、現像ローラと感光ドラムが接触した状態で回転駆動を行う為、現像ローラと感光ドラムとの間の摩擦により感光ドラムと現像ローラの夫々が摩耗する。その為、常に当接状態を続けると、感光ドラムと現像ローラの寿命到達を早めてしまっていた。そこで、特許文献1のように、現像ローラと感光ドラムを当接及び離間可能にする構成が提案されている。
特開2006−292868
従来の当接離間の構成における制御により、常に当接している状態に比べると感光ドラムと現像ローラの摩耗を低減することが可能となる。しかしながら、従来の制御は当接する期間が画像形成される記録材の大きさによって決められていた。よって、記録材の大きさによって定められる当接時間より画像を現像するためにかかる時間の方が短い場合は、その差分の時間が不要な当接時間となってしまい感光ドラムと現像ローラを摩耗させてしまうという課題があった。
本出願に係る発明は、以上のような状況を鑑みてなされたものであり、形成する画像の大きさに応じて感光ドラムと現像ローラの当接時間を制御し、感光ドラムと現像ローラの摩耗を低減することを目的とする。
上記目的を達成するために、複数の像担持体と、前記複数の像担持体の夫々に形成された潜像を現像するために前記複数の像担持体の夫々と当接する複数の現像手段と、前記複数の像担持体と前記複数の現像手段とを当接及び離間するための当接離間手段と、前記当接離間手段を駆動する駆動手段と、前記複数の像担持体に形成される画像の大きさに応じて、前記駆動手段を駆動させるタイミング又は駆動速度を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、形成する画像の大きさに応じて感光ドラムと現像ローラの当接時間を制御し、感光ドラムと現像ローラの寿命の低下を抑制することが可能となる。
画像形成装置の概略構成図 画像形成装置の構成を示すブロック図 現像ローラ3と感光ドラム1の当接と離間を切り替えを示した図 当接離間機構の概略構成図 当接離間モータ31と当接離間の状態の関係について示したタイミングチャート 第1の実施形態における当接離間モータ31と現像ローラ3と感光ドラム1の当接離間の関係及び用紙の長さとの関係について示したタイミングチャート 第1の実施形態における現像ローラ3と感光ドラム1の当接時間を示したタイミングチャート 第1の実施形態における現像ローラ3と感光ドラム1の当接タイミングの制御について示したフローチャート 第2の実施形態における当接離間モータ31と現像ローラ3と感光ドラム1の当接離間の関係及び用紙の長さとの関係について示したタイミングチャート 第2の実施形態における現像ローラ3と感光ドラム1の当接タイミングの制御について示したフローチャート 第2の実施形態における現像ローラ3と感光ドラム1の離間タイミングの制御について示したフローチャート 第3の実施形態における当接離間モータ31と現像ローラ3と感光ドラム1の当接離間の関係及び用紙の長さとの関係について示したタイミングチャート 第3の実施形態における現像ローラ3と感光ドラム1の当接時間を示したタイミングチャート 第3の実施形態における現像ローラ3と感光ドラム1の当接タイミングの制御について示したフローチャート
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合せの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
(第1の実施形態)
図1に本実施形態における、中間転写体である中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置の概略構成図を示す。図中のプロセスカートリッジP(PY、PM、PC、PK)は、画像形成装置に対して着脱可能となっている。これら複数のプロセスカートリッジPY、PM、PC、PKは同一構造であり、夫々トナー容器23Y、23M、23C、23Kを有する。さらに、像担持体である感光ドラム1Y、1M、1C、1Kと、帯電ローラ2Y、2M、2C、2K、現像ローラ3Y、3M、3C、3Kを有する。さらに、ドラムクリーニングブレード4Y、4M、4C、4Kと、廃トナー容器24Y、24M、24C、24Kを有する。夫々のトナー容器23Y、23M、23C、23Kの中には、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナーが収容されている。
感光ドラム1Y、1M、1C、1Kは、帯電ローラ2Y、2M、2C、2Kによって所定の負極性の電位に帯電された後、レーザユニット7Y、7M、7C、7Kによって夫々静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ローラ3Y、3M、3C、3Kによって反転現像されて負極性のトナーが付着され、各感光ドラム上にY、M、C、Kのトナー像が形成される。
中間転写ベルトユニットは、中間転写ベルト8、駆動ローラ9、従動ローラ10から構成されている。また、各感光ドラム1Y、1M、1C、1Kに対向して、中間転写ベルト8の内側に一次転写ローラ6Y、6M、6C、6Kが配設されており、不図示のバイアス印加手段により転写バイアスを印加する。また、27は光学センサである色ずれ検知センサであり、中間転写ベルト8上に形成された色ずれ検知用のトナーパターンを検知するもので、駆動ローラ9の近傍に設置されている。
色ずれ検知センサ27は、LED等の赤外発光素子、フォトダイオード等の受光素子、受光データを処理するIC等と、これらを収容するホルダーで構成される。トナーパターンの検知原理としては、発光素子によって発光した赤外光がトナーパターンによって反射され、その反射光の強度を受光素子で検知することによって各色のトナーパターンの有無を検知する。反射光は、正反射光を検知する構成でも、乱反射光を検知する構成でも良い。
感光ドラム1Y、1M、1C、1K上に形成されたトナー像は、各感光ドラムが矢印方向に回転し、中間転写ベルト8が矢印A方向に回転し、一次転写ローラ6Y、6M、6C、6Kに正極性のバイアスを印加することにより、感光ドラム1Yのトナー像から順次、中間転写ベルト8上に一次転写される。そして、Y、M、C、Kの4色のトナー像が重畳された画像が二次転写ローラ11まで搬送される。
給搬送装置12は、記録材Tを収納する給紙カセット13内から記録材Tを給紙する給紙ローラ14と、給紙された記録材Tを搬送する搬送ローラ対15とを有している。そして、給搬送装置12から搬送された記録材Tはレジストローラ対16によって二次転写ローラ11に搬送される。二次転写ローラ11に正極性のバイアスを印加することにより、搬送された記録材Tに中間転写ベルト8上に形成された画像を二次転写する。画像を二次転写された記録材Tは、定着装置17に搬送され、定着フィルム18と加圧ローラ19とによって加熱、加圧されてトナー像が定着される。トナー像が定着された記録材Tは排紙ローラ対20によって排出される。
一方、一次転写後に感光ドラム1Y、1M、1C、1Kの表面に残ったトナーは、クリーニングブレード4Y、4M、4C、4Kによって除去される。また、記録材Tへの二次転写後に中間転写ベルト8上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニングブレード21によって除去され、除去されたトナーは、廃トナー回収容器22へと回収される。
また、図1における25は、画像形成装置の制御を行うための電気回路が搭載された制御基板であり、制御基板25にはCPU26が搭載されている。CPU26は記録材Tの搬送に係る、例えば不図示のモータ等の駆動源や、プロセスカートリッジPY、PM、PC、PKに係る、例えば不図示のモータ等の駆動源の制御、画像形成に関する制御、故障検知に関する制御等、画像形成装置の動作を一括して制御する。制御基板25には、後述する当接離間モータ31等の駆動を制御するモータドライブICが備えられている。CPU26はモータドライブICへパルス信号(本実施形態では、励磁方式を2相励磁としている)を送信することにより、当接離間モータ31の励磁切り替えを行う。パルス信号を受信したモータドライブICは、パルス信号に対応して当接離間モータ31のコイルに流れる電流の方向を制御しており、その際に当接離間モータ31内の界磁極が反転してロータマグネットが回転する仕組みになっている。なお、当接離間モータ31の回転速度は、CPU26から送られるパルス信号の周波数(以下、駆動周波数と定義する)に依存しており、駆動周波数が高い程、当接離間モータ31内における界磁極の反転周期が短くなり当接離間モータ31の回転速度も速くなる。
図2は、画像形成装置の構成を示すブロック図である。CPU26の内部には、トナーパターンの形成を行うパターン形成制御部55と、トナーパターン検知結果に基づき現像ローラ3の当接離間を制御する当接離間タイミング制御部59がある。
パターン形成制御部55として、露光制御部51はレーザユニット7内の不図示であるポリゴンミラーを回転駆動するスキャナ駆動部60とレーザを発光させるレーザ発光部61を制御している。また、レーザユニット7は、ポリゴンミラーにより反射されたレーザ光を検知する同期センサ62を備えており、同期センサ62の検知信号は、パターン形成制御部55内の露光タイミング制御部52に送られる。露光タイミング制御部52では、入力された同期センサ62の検知信号を基準としたタイミングを生成し、露光制御部51は生成したタイミングに基づきレーザ発光部61を駆動する。レーザ発光部61からのレーザにより感光ドラム1上に静電潜像が形成され、形成された静電潜像を現像ローラ3により現像することでトナーパターンを形成している。同期センサ62を基準にレーザ発光のタイミングを調整することで、後述する図8に示すような、色ずれ検知センサ27に検知される範囲にトナーパターンを形成することが可能となる。
高圧制御部53は、画像形成に必要な電圧を生成する帯電バイアス生成部63、現像バイアス生成部64、転写バイアス生成部65を制御する。駆動制御部54は、画像形成時の駆動制御として、感光ドラム駆動部66、中間転写ベルト駆動部67、一次転写機構駆動部68を制御している。
当接離間タイミング制御部59として、当接離間制御部56は当接離間モータ31を駆動するためパルス生成部69を制御し、パルス生成部69で生成したパルス信号はモータ駆動部(モータドライブIC)36へ送られる。また、後述する位置検知センサであるフォトインタラプタ42の信号は、駆動タイミング制御部57に送られ、当接離間制御に用いられる。パターン検知部58は、色ずれ検知センサ27からのトナーパターンの確認結果が送られ、検知結果を画像形成時の当接離間制御に反映する。
図3を用いて、現像ローラ3と感光ドラム1の当接と離間を切り替える機構について説明する。現像ローラ3と感光ドラム1の当接と離間を切り替えるための駆動源である当接離間モータ31はステッピングモータを使用しており、ピニオンギアを介して駆動切り替えシャフト32と接続されている。なお、本実施形態では当接離間モータ31の一例としてステッピングモータを挙げているが、それに限るものではなく、同様の駆動源として使用可能なDCブラシモータやDCブラシレスモータ等を用いてもよい。駆動切り替えシャフト32には各色のカムギア34を駆動するためのウォームギア33が設けられており、駆動切り替えシャフト32が回転する。すると、当接離間手段としてのカムギア34のカム35の位相が変化し、プロセスカートリッジPの側面を押圧又は押圧を解除することで、一つの当接離間モータ31によって感光ドラム1と現像ローラ3の当接と離間を切り替えることができる。
図3(a)は、カム35(35Y、35M、35C、35K)が最大半径でプロセスカートリッジP(PY、PM、PC、PK)の側面を押圧し、全ての現像ローラ3(3Y、3M、3C、3K)と全ての感光ドラム1(1Y、1M、1C、1K)とが離間する待機状態(全離間状態)である。図3(b)は、すべてのカム35(35Y、35M、35C、35K)がプロセスカートリッジP(PY、PM、PC、PK)の側面の押圧を解除し、全ての現像ローラ3(3Y、3M、3C、3K)と全ての感光ドラム1(1Y、1M、1C、1K)とが当接するフルカラーでの当接状態である。図3(c)は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の3色のカム35(35Y、35M、35C)が最大半径でイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の3色のプロセスカートリッジPの(PY、PM、PC)の側面を押圧している。そして、ブラック(K)のカム35KのみプロセスカートリッジPKの側面の押圧を解除し、ブラックの現像ローラ3Kのみが感光ドラム1Kと当接するモノカラーでの当接状態である。
次に図3(a)の待機状態から図3(b)のフルカラーでの当接状態への状態変化と、図3(a)の待機状態から図3(c)のモノカラーでの当接状態への状態変化について説明する。図3(a)の待機状態において、当接離間モータ31を正回転させると、カム35Y、35M、35C、35Kは夫々時計回りの方向に回転する。カム35Y、35M、35C、35Kは、カム35Yを基準に、カム35M、カム35C、カム35Kの順番で反時計回りの方向に位相がずれている。
この位相のずれにより、カム35Y、35M、35C、35Kは夫々時計回りの方向に回転すると、まずカム35YがプロセスカートリッジPYの側面の押圧を解除する。続いて、位相のズレにしたがって、カム35M、カム35C、カム35Kの順番でプロセスカートリッジの側面の押圧を解除する。これにより、図3(a)の待機状態から当接離間モータ31を正回転させることにより、Y→M→C→Kの順番で現像ローラ3と感光ドラム1が当接し、図3(b)のフルカラーでの当接状態へと移行する。フルカラーでの当接状態から待機状態へと状態変化するときは、さらに当接離間モータ31を正回転させることにより、Y→M→C→Kの順番で現像ローラ3と感光ドラム1が離間する。
図3(a)の待機状態において、当接離間モータ31を逆回転させると、カム35Y、35M、35C、35Kは夫々反時計回りの方向に回転する。当接離間モータ31を逆回転させると、まずカム35KがプロセスカートリッジPKの側面の押圧を解除する。この状態で当接離間モータ31の駆動を停止することにより、図3(c)のモノカラーでの当接状態となる。モノカラーでの当接状態から待機状態へと状態変化するときは、当接離間モータ31を正回転させることにより、再びカム35KがプロセスカートリッジPKの側面の押圧し、待機状態となる。このように当接離間モータ31の回転駆動の向きと回転量を制御することによって、この図3(a)乃至(c)の3つの状態として、現像ローラ3と感光ドラム1の当接及び離間状態を制御できる。
なお、このような制御を行うことが可能であるのは、図4に示すようにY(イエロー)のカムギア34Yに部分的にリブ41が設けられているからである。カムギア34Yの回転によりリブ41も回転し、フォトインタラプタ42を遮光する構成となっている。これにより、フォトインタラプタ42の出力信号に基づきカムギア34と共に回転するカム35Yの位相を検知することができる。フォトインタラプタ42が遮光される位置を基準位置とし、その位置から当接離間モータ31の駆動ステップ数を管理することによって、カム35の位相(待機状態、フルカラーでの当接状態、モノカラーでの当接状態)を制御している。なお、カムギア34Yとカム35は軸40によって同一軸上に取り付けられている。
感光ドラム1と現像ローラ3の当接離間動作は、当接離間モータ31を駆動することによって行われる。図5に、当接離間モータ31と当接離間の状態の関係について示す。プロセス速度1/1速で印字する際に、当接離間モータ31のステップ数が0ステップでホームポジション位置(HP位置ともいう)となる場合に、ステップ数が600ステップとなると、イエローの感光ドラム1と現像ローラ3が当接する。以降、順次1000ステップ、1400ステップ、1800ステップにおいて、マゼンタ、シアン、ブラックと当接する。すべての色が当接した後、2200ステップとなるとイエローの感光ドラム1と現像ローラ3が離間する。以降、順次2600ステップ、3000ステップ、3400ステップにおいて、マゼンタ、シアン、ブラックと離間する。そして、3800ステップにおいて、HP位置に戻る。
なお、図で示す太線(1101、1102、1103、1104)が各色における当接状態を示している。また、1105、1106、1107は、夫々マゼンタ、シアン、ブラックが当接する前の待機位置となる。1108は、全色が当接している全当接位置である。1109、1110、1111は、夫々マゼンタ、シアン、ブラックが離間する前の待機位置となる。なお、本実施形態においては、画像形成を行う速度であるプロセス速度として1/1速を選択可能な構成である。また、当接離間モータ31の駆動速度は、0からプロセス速度に対して1/1速の1.78倍速(1424pps)まで選択可能な構成である。なお、ここで挙げた画像形成装置のプロセス速度及び当接離間モータ31の駆動速度は一例であり、画像形成装置やモータの条件に応じて、適宜変更されるものである。
図6に、本実施形態における当接離間モータ31と現像ローラ3と感光ドラム1の当接離間の関係及び用紙の長さとの関係について示す。なお、画像形成装置のエンジンはコントローラから受信した各色の画像位置情報に基づき画像形成を行う。各色の画像位置情報には各色の画像の先端位置情報が含まれており、図6では1200a乃至1200dで表されている。なお、第3ステーションのCに関しては、画像を形成しないケースを示しているため、画像の先端が存在しない。さらに、各色の画像位置情報には各色の画像の後端位置情報が含まれており、図6では1201a乃至1201dで表されている。なお、第3ステーションのCに関しては、画像を形成しないケースを示しているため、画像の後端が存在しない。また、各色の画像の後端位置情報から各色の離間最適タイミングを求めたものが、1202a乃至1202dで表されている。なお、第3ステーションのCに関しては、画像を形成しないケースを示しているため、画像形成が開始可能となるタイミングと、離間最適タイミングが一致する。
各色の現像ローラ3と感光ドラム1の当接時間を最適化するためには、カム35を駆動する当接離間モータ31を可能な限り高速で駆動し、カム35を可能な限り短時間で回転させることが必要である。以下にその方法を説明する。図6の1212は、コントローラから受信した各色の画像位置情報から最適と判断される当接離間モータ31の駆動シーケンスを示したものである。駆動シーケンス1212は、当接離間モータ31の最速の駆動速度(前述の1/1速(800pps)の1.78倍速(1424pps))を可能な限り用いるように制御させる。また、各色の画像位置情報に基づき、各色の現像を開始するタイミングに可能な限り近づくように現像ローラ3と感光ドラム1が当接するように、駆動速度及び駆動開始タイミングを制御している。また、画像位置情報に基づき、各色の画像形成が終了したタイミング以降は、可能な限り速やかに現像ローラ3と感光ドラム1が離間するようにカム35を駆動させるように制御する。
なお、第4ステーションにおいては現像ローラ3と感光ドラム1の当接タイミングが画像形成の開始タイミングよりも早くなっている。本実施形態においては、他の色を含めて、トータルの現像当接時間が短縮できる、又は当接時間を最適化したい特定のステーションにおいて、当接時間が従来の制御に比して短くなる、という条件を満たしていれば、他のステーションの当接タイミングが画像形成の開始タイミングよりも早くなることを許容する。
図7に、従来の制御の当接時間と、本実施形態の制御の当接時間を示す。なお、従来の制御の当接時間を太線、本実施形態の制御の当接時間を点線(1313a乃至1313d)で示す。このチャートからもわかるように、本実施形態の制御を用いることで、各ステーションにおける現像ローラ3と感光ドラム1の当接時間が短くなっていることがわかる。なお、この当接タイミングの求め方は後述する図8のフローチャートの中で詳しく述べることとする。
図8を用いて、本実施形態における各色の現像ローラ3と感光ドラム1の当接タイミングの制御について説明する。S101において、CPU26はコントローラから受信した各色の画像位置情報に基づきカム35を駆動するための当接離間モータ31を最速で駆動させたときの各ステーションにおける駆動開始タイミングを算出する。具体的には、例えば受信した画像位置情報より算出した画像先端位置から、1stの現像当接タイミングが図7の1300aで示されるタイミングであることがわかる。このタイミングは1.2秒であり、そのタイミングに現像ローラ3と感光ドラム1を当接させるためには、1stの当接位置までの距離である600step分当接離間モータ31を回転させる必要がある。よって、
1.2秒−(600step/1424pps)
により1stの駆動開始タイミングを算出することが可能である。なお、同様の計算を各ステーションで行うことにより、各ステーションにおける駆動開始タイミングが算出できる。
S102において、CPU26は最も早く現像ローラ3と感光ドラム1を当接させるステーションを当接律速ステーションとする。S103において、CPU26は当接律速ステーションが4stであるか否かを判断する。当接律速ステーションが4stである場合は、4stが当接するまで最速で当接離間モータ31を駆動させる。当接律速ステーションが4stでない場合は、S104において、CPU26は当接律速ステーション以降のステーションで4stに至るまでの当接離間モータ31の駆動速度を再度算出する。
なお、後述のS112において、CPU26は当接離間モータ31の駆動速度を再度算出する必要があると判断した場合を除いて、当接律速ステーション以降で4stに至るまでの当接離間モータ31の駆動速度は、最速の1424ppsとする。S112において、CPU26は駆動速度を再度算出する必要があると判断した場合は、当接律速ステーション以降で4stに至るまでの駆動速度は次のように算出する。例えば、図7に示すように、S101で求めた当接律速ステーションが2stであった場合に、2stの画像先端位置から3stの現像当接タイミング、4stの現像当接タイミングに対して最適な駆動速度は、以下のようになる。2stの画像先端位置から3stの現像当接タイミングは3stで形成する画像がないため律速なしとする。また、2stの画像先端位置から4stの現像当接タイミングは、
(1800step−1000step)/(2.25秒−1.375秒)=914pps
により、算出することができる。このように、当接律速ステーション以降のステーションにおいての駆動速度を算出し、その中で最速で駆動するステーションの駆動速度を当接離間モータ31の駆動速度とする。S105において、CPU26は4stまで駆動速度を算出すると、駆動速度の算出を終了する。
S106において、CPU26は全てのステーションが当接状態でフルカラーの画像形成を行うため、全てのステーションが当接状態となるタイミングを算出する。その際には、4stが当接位置まで駆動する際の駆動速度は最速の1424ppsとしてタイミングを算出する。S107において、CPU26は全てのステーションが当接状態において、コントローラから受信した各色の画像位置情報に基づき各ステーションにおける離間開始タイミングを算出する。算出した離間開始タイミングからカム35を駆動する当接離間モータ31を最速で駆動させたときに律速となる離間律速ステーションを算出する。以下、離間律速ステーションの算出方法について説明する。全てのステーションが当接している状態から各ステーションの離間可能タイミングまでの時間と、距離(step)とにより当接離間モータ31を最速速度以下で駆動させるステーションを求め、最速速度以下で駆動させるステーションを離間律速ステーションとする。離間律速ステーションが無い場合には最速の1424ppsを離間速度とする。
S108において、CPU26は離間律速ステーションが4stであるか否かを判断する。離間律速ステーションが4stである場合は、3stの離間位置まで最速で当接離間モータ31を駆動させる。離間律速ステーションが4stでない場合は、S109において、CPU26は律速ステーション以降のステーション毎に4stの離間が完了するまでの駆動速度を算出する。S110において、CPU26は4stまで離間の駆動速度を算出すると、駆動速度の算出を終了する。なお、離間する際の駆動速度の算出方法は、上述したように起点となるステーションの離間タイミングと、次の離間すべきステーションの離間タイミングと、ステーション間の移動ステップから求めることができる。駆動速度は本実施形態においては一例として1/1速の0.85倍速(680pps)から1/1速の1.78倍速(1424pps)まで選択可能な構成とする。
S111において、CPU26はS101乃至S110において算出した駆動速度より、各ステーションの現像ローラ3と感光ドラム1の当接時間を算出する。S112において、CPU26は各ステーションで求めた当接時間が当接離間モータ31を1/1速で駆動した場合の当接時間と比較する。各ステーションで求めた当接時間の方が短い場合は、S101乃至S111で求めた駆動速度、駆動開始タイミングで当接離間モータ31を制御する。各ステーションで求めた当接時間の方が長い場合は、S113において、CPU26は当接時間が長いと判断されたステーションを当接させる際の駆動速度を1/1速以下に減速させるようにS104に戻り駆動速度を再度算出する。
このように、形成する画像の大きさに応じて、当接離間モータ31の駆動タイミング及び駆動速度を制御することにより、感光ドラムと現像ローラの当接時間を制御し、感光ドラムと現像ローラの寿命の低下を抑制することが可能となる。
(第2の実施形態)
本実施形態においては、例えば複数のトナー像を連続して形成するような場合など、現像ローラ3と感光ドラム1の当接時間が最短の当接時間よりも長くなるような際に可能な限り当接時間を短くする方法について説明する。なお、画像形成装置の構成等、先の第1の実施形態で説明したものと同様のものは説明を省略する。また、先の第1の実施形態と同様にプロセス速度として1/1速を選択可能な構成である。また、当接離間モータ31の駆動速度は、1/1速の0.85倍速(680pps)から1/1速の1.78倍速(1424pps)まで選択可能な構成である。
図9に、本実施形態における当接離間モータ31と現像ローラ3と感光ドラム1の当接離間の関係及び用紙の長さ、画像形成枚数との関係について示す。なお、画像形成装置のエンジンはコントローラから受信した各色の画像位置情報に基づき画像形成を行う。各色の画像位置情報には各色の1枚目の画像の先端位置情報が含まれており、図9では800a乃至800dで表されている。なお、第3ステーションのCに関しては、1枚目の画像を形成しないケースを示しているため、画像の先端及び後端が1枚目に存在しない。さらに、各色の画像位置情報には最後に画像形成を行う各色の画像の後端位置情報が含まれており、図9では、801a乃至801dで表されている。さらに、最後に画像形成を行う各色の画像の後端位置情報から、各色の最適な離間タイミングを求めたものが、802a乃至802dで表されている。
現像ローラ3と感光ドラム1の当接時間を最適にするためには、カム35を駆動する当接離間モータ31を可能な限り高速で駆動させ、カム35を可能な限り短時間で回転させることが必要である。当接離間モータ31の駆動速度を制御する方法について、以下に説明する。
図9の812は、コントローラから受信した複数の連続した画像の各ページの各色の画像位置情報と画像形成枚数から最適と判断される当接離間モータ31の駆動シーケンスを示したものである。駆動シーケンス812は、当接離間モータ31の最速の駆動速度(前述の1/1速(800pps)の1.78倍速(1424pps))を可能な限り用いるように制御される。また、各色の画像位置情報に基づき、各色の現像を開始するタイミングに可能な限り近づくように現像ローラ3と感光ドラム1が当接するように、駆動速度及び駆動開始タイミングを制御している。また、画像位置情報に基づき、各色の画像形成が終了したタイミング以降は、可能な限り速やかに現像ローラ3と感光ドラム1が離間するようにカム35を駆動させるように制御する。
図10を用いて、本実施形態における各色の現像ローラ3と感光ドラム1の当接タイミングの制御について説明する。S201において、CPU26はコントローラから受信した各色の画像位置情報に基づきカム35を駆動するための当接離間モータ31を最速で駆動させたときの各ステーションにおける駆動開始タイミングを算出する。具体的には、例えば受信した画像位置情報より算出した画像先端位置から、1stの現像当接タイミングが図9の800aで示されるタイミングであることがわかる。このタイミングは1.2秒であり、そのタイミングに現像ローラ3と感光ドラム1を当接させるためには、1stの現像当接までの距離である600step分当接離間モータ31を回転させる必要がある。よって、
1.2−(600step/1424pps)
により1stの駆動開始タイミングを算出することが可能である。なお、同様の計算を全ステーションに対して行うことにより、各ステーションにおける駆動開始タイミングが算出できる。S202において、CPU26は最も早く現像ローラ3と感光ドラム1を当接させるステーションを当接律速ステーションとする。S203において、CPU26は当接律速ステーションが4stであるか否かを判断する。当接律速ステーションが4stである場合は、4stが当接するまで最速で当接離間モータ31を駆動させる。当接律速ステーションが4stでない場合は、S204において、CPU26は当接律速ステーション以降のステーションで4stに至るまでの当接離間モータ31の駆動速度を再度算出する。
なお、当接律速ステーション以降で4stの当接が完了するまでの駆動速度は次のように計算する。例えば、図9に示すように(901)で求めた当接律速ステーションが2stであった場合に、2stの画像先端位置から3stの現像当接が必要なタイミング、4stの現像当接が必要なタイミング、に対して最適に動作する速度を次のように求める。
2stの画像先端位置から3stの現像当接が必要なタイミング:律速なし(3st画像がないため)
2stの画像先端位置から4stの現像当接が必要なタイミング:(1800step−1000step)/(2.25秒−1.375秒)=914pps
上記のように、当接律速ステーション以降で動作するべき駆動速度を求めて、その中で最速で動作すべき速度を駆動速度として選択するものである。
S205において、CPU26は4stまで駆動速度を算出すると、S206において、CPU26は各色の当接印字位置到達のタイミングを算出する。
上述した算出結果に基づき当接離間モータ31の駆動の制御を行うことで、当接時に不要な当接時間を削減し、感光ドラム1と現像ローラ3の摩耗を抑制することができる。なお、4stまで当接した後は、現像当接離間機構の最短当接時間よりも長い現像時間の画像を印字するために全色当接印字位置で当接離間モータ31を停止させる。
次に図11を用いて、本実施形態における各色の現像ローラ3と感光ドラム1の離間タイミングの制御について説明する。S301において、CPU26は全てのステーションが当接状態において、コントローラから受信した各色の画像位置情報に基づきステーションにおける離間開始タイミングを算出する。算出した離間開始タイミングからカム35を駆動する当接離間モータ31を最速で駆動させたときに律速となる離間律速ステーションを算出する。以下、離間律速ステーションの算出方法について説明する。全色当接印字位置からモータを再起動するタイミングは、1stの離間可能タイミングとして決定する。決定したタイミングから各ステーションの現像離間可能タイミングまでの時間と、距離(step)とにより当接離間モータ31を最速速度以下で駆動させるステーションを求め、最速速度以下で駆動させるステーションを離間律速ステーションとする。離間律速ステーションが無い場合には最速の1424ppsを離間速度とする。
S302において、CPU26は離間律速ステーションが4stであるか否かを判断する。離間律速ステーションが4stである場合は、3stの離間位置まで最速で当接離間モータ31を駆動させる。離間律速ステーションが4stでない場合は、S303において、CPU26は律速ステーション以降のステーション毎に4stの離間が完了するまでの駆動速度を算出する。S304において、CPU26は4stまで離間の駆動速度を算出すると、駆動速度の算出を終了する。なお、離間する際の駆動速度の算出方法は、上述したように起点となるステーションの離間タイミングと、次の離間すべきステーションの離間タイミングと、ステーション間の移動ステップから求めることができる。駆動速度は本実施形態においては一例として1/1速の0.85倍速(680pps)から1/1速の1.78倍速(1424pps)まで選択可能な構成とする。
このように、形成する画像の大きさに応じて、当接離間モータ31の駆動タイミング及び駆動速度を制御することにより、感光ドラムと現像ローラの当接時間を制御し、感光ドラムと現像ローラの寿命の低下を抑制することが可能となる。
(第3の実施形態)
本実施形態においては、現像ローラ3と感光ドラム1が当接している時間よりも短い画像を形成する際に、各色の現像ローラ3の残寿命を鑑み、カム35の駆動速度を制御する。そして、可能な限り現像当接時間を短くすることで、感光ドラム1と現像ローラ3の摩耗を抑制する方法について説明する。なお、画像形成装置の構成等、先の第1の実施形態で説明したものと同様のものは説明を省略する。なお、本実施形態で説明する画像形成装置はプロセス速度として1/1速を選択可能な構成である。また、当接離間モータ31の駆動速度は、1/1速の0.85倍速(680pps)から1/1速(800pps)の1.78倍速(1424pps)まで選択可能な構成である。また、本実施形態においては一例として各ステーションは以下の条件が成立しているものとする。
第1ステーション:現像剤残寿命割合 < 現像剤担持体残寿命割合
第2ステーション:現像剤残寿命割合 < 現像剤担持体残寿命割合
第3ステーション:現像剤残寿命割合 < 現像剤担持体残寿命割合
第4ステーション:現像剤残寿命割合 > 現像剤担持体残寿命割合
上記の条件は、説明のための一例であり、本実施形態の制御はこの条件に限定されるものではない。例えば、「現像剤残寿命割合」と「像担持体残寿命割合」を比較して上記条件としてもよい。
図12に、本実施形態における当接離間モータ31と現像ローラ3と感光ドラム1の当接離間の関係及び用紙の長さの関係について示す。なお、画像形成装置のエンジンはコントローラから受信した各色の画像位置情報に基づき画像形成を行う。各色の画像位置情報には各色の画像の先端位置情報が含まれており、図12では、500a乃至500dで表されている。さらに、各色の画像位置情報には各色の画像の後端位置情報が含まれており、図12では、501a乃至501dで表されている。また、各色の画像の後端位置情報から各色の離間最適タイミングを求めたものが、502a乃至502dで表されている。
各色の現像ローラ3と感光ドラム1の当接時間を最適化するためには、カム35を駆動する当接離間モータ31を可能な限り高速で駆動し、カム35を可能な限り短時間で回転させることが必要である。また、画像形成のタイミングに合わせて現像ローラ3と感光ドラム1を当接させるために、当接離間モータ31を停止させる制御を行うことも必要である。以下にその方法を説明する図12の512は、コントローラから受信した各色の画像位置情報と画像形成枚数から最適と判断される当接離間モータ31の駆動シーケンスを示したものである。駆動シーケンス512は、当接離間モータ31の最速の駆動速度(前述の1/1速(800pps)の1.78倍速(1424pps))を可能な限り用いるように制御される。また、各色の画像位置情報に基づき、各色の現像を開始するタイミングに可能な限り近づくように現像ローラ3と感光ドラム1が当接するように、駆動速度及び駆動開始タイミングを制御している。また、第4ステーションの現像ローラ3と感光ドラム1が当接する前のタイミングで当接離間モータ31を停止させ、当接のタイミングを遅らせている。さらに、画像位置情報に基づき各色の画像形成が終了したタイミング以降は、可能な限り速やかに現像ローラ3と感光ドラム1が離間するようにカム35を駆動させるように制御する。
なお、第1ステーション、第2ステーションにおいては、1/1速で通常駆動した際の当接時間より長く現像ローラ3が当接している。本実施形態においては、次の条件を満たす場合に、本来の当接時間よりも長く当接するような駆動シーケンスを用いる。
(1)特定のステーションの当接時間を最短にすることが可能である(図5の4st)
(2)当接時間を最短にしたステーションにおいて、現像剤残寿命割合 > 現像剤担持体残寿命割合が成り立つ。
(3)1/1速で通常駆動した際の当接時間より長く現像ローラ3が当接しているステーションにおいて、現像剤残寿命割合 < 現像剤担持体残寿命割合が成り立つ。図13に従来の制御の当接時間を太線で、本実施形態における当接時間を太線の点線(613aから613d)で示す。このチャートからもわかるように、本実施形態の制御を用いることで、4stの当接時間が従来と比較して短くなっていることがわかる。なお、この制御方法については、後述する図14のフローチャートの中で詳しく述べることとする。
図14を用いて、本実施形態における各色の現像ローラ3と感光ドラム1の当接タイミングの制御について説明する。S401において、CPU26はコントローラから受信した各色の画像位置情報に基づきカム35を駆動するための当接離間モータ31を最速で駆動させたときいの各ステーションにおける駆動開始タイミングを算出する。具体的には、例えば受信した画像位置情報より算出した画像先端位置から、1stの現像当接タイミングが図13の600aであることがわかる。このタイミングは1.2秒のタイミングであり、そのタイミングに現像ローラ3と感光ドラム1を当接させるためには、1stの当接位置までの距離である600step分当接離間モータ31を回転させる必要がある。よって、
1.2−(600step/1424pps)
により1stの駆動開始タイミングを算出することが可能である。なお、同様の計算を各ステーションで行うことにより、各ステーションにおける駆動開始タイミングが算出できる。
S402において、CPU26は最も早く現像ローラ3と感光ドラム1を当接させるステーションを当接律速ステーションとする。S403において、CPU26は当接律速ステーションが4stであるか否かを判断する。当接律速ステーションが4stである場合は、4stが当接するまで最速で当接離間モータ31を駆動させる。当接律速ステーションが4stでない場合は、S404において、CPU26は当接律速ステーション以降のステーションで4stに至るまでの当接離間モータ31の駆動速度を再度算出する。
なお、律速ステーション以降で4stの当接が完了するまでの駆動速度は次のように計算する。例えば、図12に示すように、S401で求めた当接律速ステーションが2stであった場合に、2stの画像先端位置から3stの現像当接タイミング、4stの現像当接タイミングに対して最適な駆動速度は以下のようになる。2stの画像先端位置から3stの現像当接タイミングは、
(1400step−1000step)/(1.9秒−1.375秒)=761pps
により、算出することができる。また、2stの画像先端位置から4stの現像当接タイミングは、
(1800step−1000step)/(3.0秒−1.375秒)= 492pps
により、算出することができる。このように、当接律速ステーション以降のステーションにおいての駆動速度を算出し、その中で最速で動作するステーションの駆動速度を当接離間モータ31の駆動速度とする。なお、駆動速度が4stに対する当接速度ではない場合には、S405において、CPU26は4stまでの駆動速度を算出すると、駆動速度の算出を終了する。ただし、駆動速度が最低駆動速度である0.85倍速(680pps)以下の速度である場合には、次ステーションの当接前待機位置まで任意の速度で駆動し、次ステーションの現像当接が必要なタイミングに間に合うタイミングで再起動することとする。
S406において、CPU26は全てのステーションが当接状態でフルカラーの画像形成を行うため、全てのステーションが当接状態となるタイミングを算出する。その際には、4stが当接前待機位置から全色当接印字位置までの動作速度を最速の1424ppsとして計算するものである。次に、S407において、CPU26はS406で算出された全色当接印字位置まで到達するタイミングにおいて、コントローラから受信した各色の画像位置情報に基づき各ステーションにおける離間開始タイミングを算出する。算出した離間開始タイミングからカム35を駆動する当接離間モータ31を最速で駆動させたときに律速となる離間律速ステーションを算出る。以下、離間律速ステーションの算出方法について説明する。全色当接印字位置まで到達するタイミングから各ステーションの離間可能タイミングまでの時間と、距離(step)とにより当接離間モータ31を最速速度以下で駆動させるステーションを求める。そして、最速速度以下で駆動させるステーションを離間律速ステーションとする。離間律速ステーションが無い場合には最速の1424ppsを離間速度とする。
S408において、CPU26は離間律速ステーションが4stのみであるか否かを判断する。離間律速ステーションが4stである場合は、4stの離間前待機位置まで最速で当接離間モータ31を駆動させる。そして、当接離間モータ31を一時停止させ4st離間タイミングに合わせて再び駆動させる。離間律速ステーションが4stでない場合は、S409において、CPU26は律速ステーション以降のステーション毎に4stの離間が完了するまでの駆動速度を算出する。S110において、CPU26は4stまで離間の駆動速度を算出すると離間の駆動速度の算出を終了する。なお、離間する際の駆動速度の算出方法は、上述したように起点となるステーションの離間タイミングと、次の離間すべきステーションの離間タイミングと、ステーション間の移動ステップから求めることができる。駆動速度は本実施形態においては一例として1/1速の0.85倍速(680pps)から1/1速の1.78倍速(1424pps)まで選択可能な構成とする。S411において、CPU26はS401乃至S410において算出した駆動速度より、各ステーションの現像ローラ3と感光ドラム1の当接時間を算出する。S412において、CPU26は各ステーションで求めた当接時間が当接離間モータ31を1/1速で駆動した場合の当接時間と比較する。各ステーションで求めた当接時間の方が短い場合には、S401乃至S411で求めた駆動速度、駆動開始タイミングで当接離間モータ31を制御する。各ステーションで求めた当接時間の方が長い場合は、S413において、CPU26は現像ローラ3の寿命情報を判断条件として当接離間モータ31の一時停止を実行するべきか否かを判定する。当接時間が長いと判断されたステーションの次のステーションを当接させる際の駆動速度を再び算出するためにS404に戻り、駆動速度を再度算出する。
このように、現像ローラ3の残寿命に応じて、当接離間モータ31の駆動タイミング及び駆動速度を制御することにより、感光ドラムと現像ローラの当接時間を制御し、感光ドラムと現像ローラの寿命の低下を抑制することが可能となる。
1 感光ドラム
3 現像ローラ
26 CPU
31 当接離間モータ
35 カム

Claims (9)

  1. 複数の像担持体と、
    前記複数の像担持体の夫々に形成された潜像を現像するために前記複数の像担持体の夫々と当接する複数の現像手段と、
    前記複数の像担持体と前記複数の現像手段とを当接又は離間するための当接離間手段と、
    前記複数の像担持体に形成される画像の位置情報に応じて、前記当接離間手段による前記複数の像担持体と前記複数の現像手段とを当接又は離間させるタイミングを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. 前記当接離間手段を駆動する駆動手段を有し、
    前記制御手段は、前記複数の像担持体に形成される画像の位置情報に応じて、前記駆動手段を駆動させるタイミング又は駆動速度を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記複数の像担持体に形成される画像の位置情報とは、記録材が搬送される方向の大きさ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。
  4. 前記制御手段は、前記複数の像担持体と前記複数の現像手段を当接させる際に、前記当接離間手段を制御す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。
  5. 前記制御手段は、前記複数の像担持体と前記複数の現像手段を離間させる際に、前記当接離間手段を制御す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。
  6. 前記制御手段は、前記複数の現像手段のうち最も早く前記像担持体と当接又は離間する現像手段を選択し、選択した現像手段を当接又は離間させるタイミングに基づき、前記当接離間手段を駆動させるタイミング又は駆動速度を制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記制御手段は、前記選択した現像手段を当接又は離間させると、以降の現像手段を当接又は離間させるために、前記当接離間手段を駆動させるタイミング又は駆動速度を再び算出することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記制御手段は、現像剤の残寿命と前記現像手段の残寿命とに基づき、前記当接離間手段を駆動させるタイミング又は駆動速度を制御す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。
  9. 前記制御手段は、現像剤の残寿命と前記像担持体の残寿命とに基づき、前記当接離間手段を駆動させるタイミング又は駆動速度を制御す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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