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JP5472791B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、潜像担持体上のトナー像が自らの表面上に転写される中間転写体あるいは潜像担持体上のトナー像が転写される記録材を自らの表面上に担持して搬送する記録材搬送部材として用いられる無端状ベルト部材に無端移動のための回転駆動力を付与する駆動手段の駆動速度を制御する画像形成装置に関するものである。
近年、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置においては、画像形成動作の高速化だけでなく、画像のカラー化及び高画質化のニーズが高まっている。このようなニーズに応えるカラー画像形成装置として、例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの色ごとに画像形成ユニットを持ち、中間転写ベルトや記録材搬送ベルト上の記録材に各色のトナー像を互いが重なり合うように順次転写するタンデム型の画像形成装置が知られている。このようなタンデム型の画像形成装置では、中間転写ベルトや記録材搬送ベルト(無端状ベルト部材)にベルト厚み偏差があったりベルト駆動ローラやこれに設けられる駆動ギヤに偏心があったりすると、駆動源が一定回転していても、無端状ベルト部材の無端移動速度が変動してしまう。その結果、各色トナー像の重ね合わせ位置が互いにずれて、画像上に色ズレや微妙な色合いの変化が生じ、画像品質が低下してしまうという不具合が発生する。
従来、このような不具合を解決するために、無端状ベルト部材を連れ回り回転しながら支持する従動ローラの軸上にエンコーダ等の検知手段を取り付けたり、無端状ベルト部材の表面にスケールを配置してこれを読み取る検知手段を設けたりして、無端状ベルト部材の無端移動速度を検知し、その検知結果に基づいて無端状ベルト部材の駆動源の駆動速度をフィードバック制御する駆動制御方法が提案されている(特許文献1、特許文献2)。この駆動制御方法は、その検知結果に、ベルト厚み偏差やベルト駆動ローラやこれに設けられる駆動ギヤの偏心などによる無端状ベルト部材の速度変動成分が含まれるので、適切なフィードバック制御を行うことで、これらの速度変動成分をキャンセルすることができる。よって、無端状ベルト部材の無端移動速度を高い精度で一定速度に維持することができ、上述した不具合を有効に抑制することができる。
一方、従来、無端状ベルト部材の駆動手段を用いて感光体等の潜像担持体にも回転駆動力を付与する構成を採用し、無端状ベルト部材と潜像担持体とに個別に駆動手段を設ける場合よりも部品点数を減らして低コスト化を図った画像形成装置も知られている(特許文献3)。
ところが、前記特許文献3に開示された画像形成装置のように、中間転写ベルト等の無端状ベルト部材と感光体等の潜像担持体とを単一の駆動手段により駆動させる構成において、無端状ベルト部材の無端移動速度をフィードバック制御により一定に維持する駆動制御(以下、「ベルトフィードバック制御」という。)を行うと、次のような不具合が生じる。
ベルトフィードバック制御では、無端状ベルト部材の速度変動成分(ベルト厚み偏差やベルト駆動ローラ等の偏心などによる速度変動成分)と逆位相の速度変動を駆動源の駆動速度に生じさせるように駆動制御することで、無端状ベルト部材の速度変動成分をキャンセルし、無端状ベルト部材の無端移動速度を一定に維持する。そのため、当該速度変動成分を持たない潜像担持体を、その速度変動成分とは逆位相の速度変動が生じた駆動速度で駆動すると、潜像担持体に表面移動速度変動をもたらす結果となる。そして、無端状ベルト部材の速度変動成分中に瞬間的に大きな速度変動(以下「瞬間速度変動」という。)を生じさせるものが含まれている場合、駆動源の駆動において当該瞬間速度変動をキャンセルさせるために駆動速度が瞬間的に大きく変動する時期が存在してしまう。この場合、画像中に局所的な画像の伸び縮みが発生し、その部分で色の薄いスジや色の濃いスジが現れるスジ状の画質劣化が生じてしまうという不具合が生じる。
この不具合について詳述すると、一般に、潜像担持体に表面移動速度変動が生じていても、その変動周期あるいはその整数倍の周期と、潜像担持体表面上に形成された潜像部分が潜像担持体の表面移動に伴って無端状ベルト部材に対する転写位置まで移動する時間(以下「潜像形成−転写間時間」という。)とが一致していれば、その表面移動速度変動による画質劣化は生じない。これは次の理由による。表面移動速度が遅い時に潜像担持体上に形成された潜像は潜像担持体表面移動方向(副走査方向)に伸びた状態となり、逆に、表面移動速度が速い時に潜像担持体上に形成された潜像は副走査方向に縮んだ状態となる。これに対し、表面移動速度が遅い時に無端状ベルト部材上又は記録材上に転写されたトナー像は副走査方向に縮んだ状態となり、逆に、表面移動速度が速い時に無端状ベルト部材上又は記録材上に転写されたトナー像は副走査方向に伸びた状態となる。そして、潜像担持体の表面移動速度変動の周期が潜像形成−転写間時間に一致している場合、表面移動速度が遅い時に潜像担持体上に形成された潜像に対応するトナー像は同じく表面移動速度が遅い時に無端状ベルト部材上又は記録材上に転写されることとなり、逆に、表面移動速度が速い時に潜像担持体上に形成された潜像に対応するトナー像は同じく表面移動速度が速い時に無端状ベルト部材上又は記録材上に転写されることとなる。その結果、伸びた状態で形成された潜像に対応するトナー像は同じ縮尺で縮んだ状態となって無端状ベルト部材上又は記録材上に形成され、同様に、縮んだ状態で形成された潜像に対応するトナー像は同じ縮尺で伸びた状態となって無端状ベルト部材上又は記録材上に形成される。よって、その表面移動速度変動により画像中に伸びた部分や縮んだ部分は起きず、上述したようなスジ状の画質劣化も生じない。
しかしながら、前記のような瞬間速度変動を生じさせる無端状ベルト部材の速度変動成分には、無端状ベルト部材に対して接離動作する部材の接離などが原因で、無端状ベルト部材の無端移動周期あるいはその整数倍の周期という比較的長い周期をもつものがある。このような比較的長い周期に潜像形成−転写間時間を一致させるように設計することは、種々な制約上、現実的には極めて困難である。よって、無端状ベルト部材の瞬間速度変動時に、これに対応するベルトフィードバック制御がなされた潜像担持体上に潜像が形成されたり、その潜像担持体上からトナー像が転写されたりした画像には、スジ状の画質劣化が生じてしまう。特に、潜像担持体上への潜像形成と同時に潜像担持体上からのトナー像転写も行われている時に、無端状ベルト部材の瞬間速度変動をキャンセルするためのベルトフィードバック制御がなされると、そのような速度変動1回につき2箇所にスジが発生することになり、スジ状の画質劣化はより深刻なものとなる。
また、無端状ベルト部材に瞬間速度変動を生じさせるような速度変動成分は、無端状ベルト部材に対する記録材の衝突などが原因で、無端状ベルト部材の無端移動周期とは無関係に発生するものがある。このような不定期の速度変動成分については、そもそも、その周期に潜像形成−転写間時間を一致させるような設計が不可能であり、上述したようなスジ状の画質劣化が生じてしまう。
ここで、本発明者らは、無端状ベルト部材と単色画像形成動作時に使用する潜像担持体(単色用潜像担持体)とを単一の駆動手段により駆動し、残りの潜像担持体(複数色用潜像担持体)は別の駆動手段により駆動する構成において、2色以上のトナー像を重ね合わせる複数色画像形成動作時(第2動作モード)にはベルトフィードバック制御を行うが、トナー像の重ね合わせがない単色画像形成動作時(第1動作モード)にはベルトフィードバック制御を行わず、その駆動源を一定速度で駆動させるようにする画像形成装置を開発中である。
この画像形成装置によれば、複数色画像形成動作時には、無端状ベルト部材の無端移動速度が高い精度で一定速度に維持されるので、前記複数色用潜像担持体の間では互いのトナー像が重なり合って色ズレを生じさせず、画像中に色ズレや微妙な色合いの変化(以下「色ズレ等」という。)による画質劣化が抑制される。このとき、単色用潜像担持体にはベルトフィードバック制御による速度変動が生じているため、これが生じていない複数色用潜像担持体と単色用潜像担持体との間で多少の色ズレが発生し得る。しかしながら、無端状ベルト部材の速度変動成分のうち、周期が短いベルト駆動ローラやこれに設けられる駆動ギヤに偏心あるいは周期が短いベルト厚み偏差については、その周期と潜像形成−転写間時間とを一致させるように設計することが可能であり、これにより当該速度変動成分による色ズレは解消できる。一方、無端状ベルト部材の速度変動成分のうち周期が長いもの(例えば無端状ベルト部材1周分のベルト厚み偏差)については、短い周期のものに比べて色ズレ量が少ないので、色ズレ等の不具合が軽微である。これは、例えば、潜像形成−転写間時間の6倍以上もあるような周期が長い速度変動成分については、潜像担持体表面上に形成された潜像部分が潜像担持体の表面移動に伴って無端状ベルト部材との転写位置まで移動する間に、その速度変動成分をキャンセルするためのベルトフィードバック制御に伴って潜像担持体の表面移動速度が変化する量が微小だからである。したがって、上述した開発中の画像形成装置によれば、複数色画像形成動作時における色ズレ等の画質劣化が抑制される。
また、開発中の画像形成装置によれば、単色画像形成動作時には、単色用潜像担持体の表面移動速度が無端状ベルト部材の速度変動成分に応じては変動せず、一定であるので、単色画像形成動作時におけるスジ状の画質劣化を防止することができる。このとき、無端状ベルト部材の速度変動成分はキャンセルされていないので、単色画像上には無端状ベルト部材の無端移動速度変動に応じた画像の伸び縮みが生じ、多少の濃度ムラが生じる。しかしながら、このような単色画像上の濃度ムラは、複数色画像形成動作時と単色画像形成動作時の両方でベルトフィードバック制御を行う場合でも生じるし、スジ状の画質劣化に比べて軽微な画質劣化である。したがって、開発中の画像形成装置によれば、単色画像について、複数色画像形成動作時と単色画像形成動作時の両方でベルトフィードバック制御を行う場合と比較して、スジ状の画質劣化が抑制される分、画像品質が向上する。
ところが、本発明者らの研究の結果、上述した開発中の画像形成装置において次のような問題が発生することが判明した。
画像形成装置内の温度は、連続画像形成動作などにより上昇する場合や、画像形成動作後に画像形成動作が無い状態が長時間続くことにより低下する場合など、使用状況等によって大きく変化する。このような温度変化は、熱膨張によりベルト駆動ローラの径やベルト厚み等を変化させることになる。そして、例えば、熱膨張によりベルト駆動ローラの径rが大きくなると、ベルト駆動ローラに入力される回転角速度ωが一定であっても、無端状ベルト部材の無端移動速度Vは、V=rωの関係より速くなる。逆に、ベルト駆動ローラの径rが小さくなると、ベルト駆動ローラに入力される回転角速度ωが一定であっても、無端状ベルト部材の無端移動速度Vは遅くなる。熱膨張によりベルト厚みが変化する場合も同様である。また、ベルト駆動ローラやベルトの材質によっては、湿度の変化によって径や厚みが変化することもあるが、この場合も同様である。
開発中の画像形成装置においては、単色画像形成動作時にベルトフィードバック制御を行わないので、上述した熱膨張による無端状ベルト部材の無端移動速度(平均速度)の変化が補正されることがない。そのため、単色画像形成動作時には、使用状況等による画像形成装置内の温度変化に応じて、無端状ベルト部材の平均速度が変化してしまう。その結果、記録材上における単色画像の位置が副走査方向にずれたり、単色画像全体が伸びたり縮んだりするといった問題が発生する。
この問題は、無端状ベルト部材と潜像担持体とを単一の駆動手段により駆動する構成において、その駆動手段が無端状ベルト部材に付与する回転駆動力の回転速度を検知した検知信号(第1検知信号)に基づいてその駆動手段の駆動速度を一定に制御する駆動源フィードバック制御と、無端状ベルト部材の無端移動速度を検知した検知信号(第2検知信号)に基づいてその駆動手段の駆動速度を一定に制御するベルトフィードバック制御とを選択的に行う画像形成装置においては、同様に生じ得る。
すなわち、このような画像形成装置では、駆動源フィードバック制御を行う場合に、ベルトフィードバック制御が行われないので、上述した温度変化等による無端状ベルト部材の無端移動速度(平均速度)の変化が補正されず、記録材上における画像の位置が副走査方向にずれたり、画像全体が伸びたり縮んだりするといった問題が発生する。
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、無端状ベルト部材と潜像担持体とを単一の駆動手段により駆動する構成において、その駆動手段が無端状ベルト部材に付与する回転駆動力の回転速度を検知した検知信号(第1検知信号)に基づいてその駆動手段の駆動速度を一定に制御する駆動源フィードバック制御と、無端状ベルト部材の無端移動速度を検知した検知信号(第2検知信号)に基づいてその駆動手段の駆動速度を一定に制御するベルトフィードバック制御とを選択的に行う画像形成装置において、駆動源フィードバック制御を行う場合に、温度変化等により記録材上における画像の位置が副走査方向にずれたり、画像全体が伸びたり縮んだりすることを抑制できる画像形成装置を提供することである。
前記目的を達成するために、請求項1の発明は、潜像を担持する複数の潜像担持体と、該複数の潜像担持体上の潜像を夫々現像する複数の現像手段と、該複数の潜像担持体上に夫々現像されたトナー像が自らの表面上に互いに重なり合うように順次転写されるか、又は該複数の潜像担持体上に夫々現像されたトナー像が互いに重なり合うように順次転写される記録材を自らの表面上に担持して搬送する無端状ベルト部材と、該無端状ベルト部材を無端移動させるための回転駆動力を該無端状ベルト部材に付与する駆動手段と、該駆動手段が該無端状ベルト部材に付与する回転駆動力の回転速度を検知する第1検知手段と、該無端状ベルト部材の無端移動速度を検知する第2検知手段と、該第1検知手段から得られる第1検知信号及び該第2検知手段から得られる第2検知信号のうち所定の選択条件に従って選択される一方の検知信号に基づいて、該駆動手段の駆動速度を制御する駆動制御を行う制御手段とを有する画像形成装置において、前記駆動手段は、前記無端状ベルト部材のほか前記複数の潜像担持体のうちの1つの潜像担持体にも回転駆動力を付与するように構成されており、前記複数の潜像担持体のうち前記駆動手段によって回転駆動される前記1つの潜像担持体のみを用いて画像形成動作を行う第1動作モードのときは該1つの潜像担持体を前記無端状ベルト部材に接触させたまま残りの潜像担持体を該無端状ベルト部材から離間させる一方、該複数の潜像担持体のすべてを用いて画像形成動作を行う第2動作モードのときは該複数の潜像担持体すべてを該無端状ベルト部材に接触させる接離手段を有しており、前記所定の選択条件は、前記第1動作モードで画像形成動作を行うときは前記第1検知信号を選択し、前記第2動作モードで画像形成動作を行うときは前記第2検知信号を選択する条件であり、前記制御手段は、前記所定の選択条件に従って前記第1検知信号が選択された場合、該第1検知信号に基づいて制御される駆動速度を、前記第2検知信号を用いて、前記無端状ベルト部材の無端移動速度の平均値が目標平均値に近づくように補正する補正処理を行うことを特徴とするものである
た、請求項の発明は、請求項の画像形成装置において、前記第1動作モードで画像形成動作を行うときと、前記第2動作モードで画像形成動作を行うときとで、前記駆動手段のゲイン設定値を変更するゲイン変更手段を有することを特徴とするものである
た、請求項の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、装置内の温度を検知する温度検知手段を有し、前記制御手段は、該温度検知手段が検知した温度が、規定温度以下であるときは前記補正処理を行わず、該規定温度を超えているときは該補正処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項の発明は、請求項1又は2の画像形成装置において、前記制御手段は、単数枚の画像形成動作あるいは所定枚数以下の連続画像形成動作を行うときは前記補正処理を行わず、該所定枚数を超える連続画像形成動作を行うときは該補正処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項の発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記第2検知信号が上限値を超える無端移動速度を示すものであるという補正禁止条件を満たすときは、前記補正処理を行わないことを特徴とするものである。
また、請求項の発明は、請求項の画像形成装置において、前記制御手段は、前記補正禁止条件を満たしたとき、前記第2検知手段についてのエラー処理を行うことを特徴とするものである。
また、請求項の発明は、請求項1乃至のいずれか1項に記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記所定の選択条件に従って前記第2検知信号が選択された場合、該第2検知信号が上限値を超える無端移動速度を示すものであるときは、該第2検知信号に代えて前記第1検知信号に基づいて前記駆動制御を行うことを特徴とするものである。
本発明においては、無端状ベルト部材と潜像担持体とを単一の駆動手段により駆動する。そして、所定の選択条件に従って第1検知信号が選択された場合、無端状ベルト部材に付与される前の回転駆動力の回転速度検知結果に基づいて当該駆動手段の駆動速度が制御され、無端状ベルト部材及び潜像担持体には一定速度の回転駆動力を付与することができる(駆動源フィードバック制御)。これに対し、所定の選択条件に従って第2検知信号が選択された場合には、無端状ベルト部材の無端移動速度の検知結果に基づいて当該駆動手段の駆動速度が制御されるので、無端状ベルト部材及び潜像担持体には、無端状ベルト部材の速度変動成分をキャンセルするための速度変動を伴った回転駆動力が付与される。この構成により、第2検知信号が選択された場合には、無端状ベルト部材の無端移動速度が高い精度で一定速度に維持できる(ベルトフィードバック制御)。
ここで、駆動源フィードバック制御を行う場合、ベルトフィードバック制御が行われないので、画像形成装置内の温度変化等によってベルト駆動ローラの径やベルト厚みが変化して、無端状ベルト部材の無端移動速度の平均値が目標の平均速度から外れてしまうことがある。この場合、記録材上における画像の位置が副走査方向にずれたり、画像全体が伸びたり縮んだりするといった問題が発生する。
そこで、本発明では、駆動源フィードバック制御を行う場合、第1検知信号に基づいて一定に維持される駆動速度を、第2検知信号を用いて、無端状ベルト部材の無端移動速度の平均値が目標平均値に近づくように補正する補正処理を行う。この第2検知信号は、無端状ベルト部材の無端移動速度を示すものであるため、この第2検知信号から、画像形成装置内の温度等によって変化した無端状ベルト部材の現状の無端移動速度の平均値を把握することができる。したがって、前記補正処理により、画像形成装置内の温度変化等によって目標の平均速度から外れてしまう無端状ベルト部材の無端移動速度の平均値を目標平均値に近付けるように補正することができる。
以上、本発明によれば、無端状ベルト部材と潜像担持体とを単一の駆動手段により駆動する構成において、第1検知信号に基づいてその駆動手段の駆動速度を一定に制御する駆動源フィードバック制御と、第2検知信号に基づいてその駆動手段の駆動速度を一定に制御するベルトフィードバック制御とを選択的に行う画像形成装置において、駆動源フィードバック制御を行う場合に、温度変化等により記録材上における画像の位置が副走査方向にずれたり、画像全体が伸びたり縮んだりすることを抑制できるという優れた効果が得られる。
実施形態に係るプリンタを示す概略構成図。 同プリンタにおけるY用のプロセスユニットを拡大して示す拡大構成図。 同プロセスユニットと、プリンタ本体に固定されたY用の感光体ギヤとを示す斜視図。 同プリンタの転写ユニットと中間転写ベルトを駆動するモータとを示す斜視図。 同モータとその周囲構成とを拡大して示す拡大斜視図。 同プリンタの転写ユニットと各色の感光体とプリンタ本体内に支持された各ギヤとを示す模式図。 同プリンタの転写ユニットと各色の感光体とプリンタ本体内に支持された各ギヤとを示す他の例の模式図。 駆動制御部とこれに電気的に接続される各種機器とを示す模式図。 K用の感光体に出現する駆動ローラ回転周期に同期した速度変動曲線を示すグラフ。 K用の感光体の表面における光書込位置から転写ニップ中央位置までの距離を説明する模式図。 感光体間距離を説明する模式図。 中間転写ベルトに出現する突発的な速度変動を示すグラフ。 制御例1において、駆動制御部によって実施される制御フローを示すフローチャート。 制御例2において、駆動制御部によって実施される制御フローを示すフローチャート。 制御例3において、駆動制御部によって実施される制御フローを示すフローチャート。
以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)の一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。
同図において、このプリンタは、イエロー、シアン、マゼンタ、黒(以下、Y、C、M、Kと記す。)のトナー像を形成するための4つのプロセスユニット6Y,6C,6M,6Kを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のY、C、M、Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Yトナー像を生成するためのプロセスユニット6Yを例にすると、図2に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体1Y、ドラムクリーニング装置2Y、除電装置(不図示)、帯電装置4Y、現像器5Y等を備えている。プロセスユニット6Yは、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
帯電装置4Yは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転せしめられる感光体1Yの表面を一様帯電せしめる。一様帯電せしめられた感光体1Yの表面は、レーザ光Lによって露光走査されてY用の静電潜像を担持する。このYの静電潜像は、Yトナーと磁性キャリアとを含有するY現像剤を用いる現像器5YによってYトナー像に現像される。そして、後述する無端状ベルト部材としての中間転写ベルト8上に中間転写される。ドラムクリーニング装置2Yは、中間転写工程を経た後の感光体1Y表面に残留したトナーを除去する。また、前記除電装置は、クリーニング後の感光体1Yの残留電荷を除電する。この除電により、感光体1Yの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。他色のプロセスユニット6C,6M,6Kにおいても、同様にして感光体1C,1M,1K上にC、M、Kトナー像が形成されて、中間転写ベルト8上に中間転写される。
現像器5Yは、そのケーシングの開口から一部露出させるように配設された現像ロール51Yを有している。また、互いに平行配設された2つの搬送スクリュー55Y、ドクターブレード52Y、トナー濃度センサ(以下「Tセンサ」という。)56Yなども有している。
現像器5Yのケーシング内には、磁性キャリアとYトナーとを含む図示しないY現像剤が収容されている。このY現像剤は2つの搬送スクリュー55Yによって撹拌搬送されながら摩擦帯電せしめられた後、前記現像ロール51Yの表面に担持される。そして、ドクターブレード52Yによってその層厚が規制されてからY用の感光体1Yに対向する現像領域に搬送され、ここで感光体1Y上の静電潜像にYトナーを付着させる。この付着により、感光体1Y上にYトナー像が形成される。現像器5Yにおいて、現像によってYトナーを消費したY現像剤は、現像ロール51Yの回転に伴ってケーシング内に戻される。
2つの搬送スクリュー55Yの間には仕切壁が設けられている。この仕切壁により、現像ロール51Yや図中右側の搬送スクリュー55Y等を収容する第1供給部53Yと、図中左側の搬送スクリュー55Yを収容する第2供給部54Yとがケーシング内で分かれている。図中右側の搬送スクリュー55Yは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、第1供給部53Y内のY現像剤を図中手前側から奥側へと搬送しながら現像ロール51Yに供給する。図中右側の搬送スクリュー55Yによって第1供給部53Yの端部付近まで搬送されたY現像剤は、前記仕切壁に設けられた図示しない開口部を通って第2供給部54Y内に進入する。第2供給部54Y内において、図中左側の搬送スクリュー55Yは、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられ、第1供給部53Yから送られてくるY現像剤を図中右側の搬送スクリュー55Yとは逆方向に搬送する。図中左側の搬送スクリュー55Yによって第2供給部54Yの端部付近まで搬送されたY現像剤は、前記仕切壁に設けられたもう一方の開口部(図示せず)を通って第1供給部53Y内に戻る。
透磁率センサからなる上述のTセンサ56Yは、第2供給部54Yの底壁に設けられ、その上を通過するY現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する。トナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤の透磁率は、トナー濃度と良好な相関を示すため、Tセンサ56YはYトナー濃度に応じた値の電圧を出力することになる。この出力電圧の値は、図示しない制御部に送られる。この制御部は、Tセンサ56Yからの出力電圧の目標値であるY用Vtrefを格納したRAMを備えている。このRAM内には、他の現像器に搭載された図示しないTセンサからの出力電圧の目標値であるC用Vtref、M用Vtref、K用Vtrefのデータも格納されている。Y用Vtrefは、後述するY用のトナー搬送装置の駆動制御に用いられる。具体的には、前記制御部は、Tセンサ56Yからの出力電圧の値をY用Vtrefに近づけるように、図示しないY用のトナー搬送装置を駆動制御して第2供給部54Y内にYトナーを補給させる。この補給により、現像器5Y内のY現像剤中のYトナー濃度が所定の範囲内に維持される。他のプロセスユニットの現像器についても、C,M,K用のトナー搬送装置を用いた同様のトナー補給制御が実施される。
先に示した図1において、プロセスユニット6Y,6C,6M,6Kの図中下方には、潜像形成手段としての光書込ユニット7が配設されている。光書込ユニット7は、画像情報に基づいて発したレーザ光Lを、プロセスユニット6Y,6C,6M,6Kにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。この露光により、感光体1Y,1C,1M,1K上にY、C、M、K用の静電潜像が形成される。なお、光書込ユニット7は、光源から発したレーザ光Lを、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。
光書込ユニット7の図中下側には、紙収容カセット26、これらに組み込まれた給紙ローラ27など有する紙収容手段が配設されている。紙収容カセット26は、シート状の記録材たる転写紙Pを複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の転写紙Pには給紙ローラ27を当接させている。給紙ローラ27が図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の転写紙Pが給紙路70に向けて送り出される。
この給紙路70の末端付近には、レジストローラ対28が配設されている。レジストローラ対28は、転写紙Pを挟み込むべく両ローラを回転させるが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Pを適切なタイミングで後述の2次転写ニップに向けて送り出す。
プロセスユニット6Y,6C,6M,6Kの図中上方には、中間転写ベルト8を張架しながら無端移動せしめる転写ユニット15が配設されている。転写手段としての転写ユニット15は、中間転写ベルト8の他に、2次転写バイアスローラ19、ベルトクリーニング装置10などを備えている。また、4つの1次転写バイアスローラ9Y,9C,9M,9K、駆動ローラ12、クリーニングバックアップローラ13、従動ローラ14、テンションローラ11なども備えている。中間転写ベルト8は、これらのローラに張架されながら、駆動ローラ12の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動せしめられる。1次転写バイアスローラ9Y,9C,9M,9Kは、このように無端移動せしめられる中間転写ベルト8を感光体1Y,1C,1M,1Kとの間に挟み込んでそれぞれ1次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト8の裏面(ループ内周面)にトナーとは逆極性(例えばプラス極性)の転写バイアスを印加する方式のものである。1次転写バイアスローラ9Y,9C,9M,9Kを除くローラは、すべて電気的に接地されている。中間転写ベルト8は、その無端移動に伴ってY、C、M、K用の1次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体1Y,1C,1M,1K上のY、C、M、Kトナー像が重ね合わせて1次転写される。これにより、中間転写ベルト8上に4色重ね合わせトナー像(以下「4色トナー像」という。)が形成される。
駆動回転体としての駆動ローラ12は、2次転写バイアスローラ19との間に中間転写ベルト8を挟み込んで2次転写ニップを形成している。中間転写ベルト8上に形成された可視像たる4色トナー像は、この2次転写ニップで転写紙Pに転写される。そして、転写紙Pの白色と相まって、フルカラートナー像となる。2次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト8には、転写紙Pに転写されなかった転写残トナーが付着している。これは、ベルトクリーニング装置10によってクリーニングされる。2次転写ニップで4色トナー像が一括2次転写された転写紙Pは、転写後搬送路71を経由して定着装置20に送られる。
定着装置20は、内部にハロゲンランプ等の発熱源を有する定着ローラ20aと、これに所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ20bとによって定着ニップを形成している。定着装置20内に送り込まれた転写紙Pは、その未定着トナー像担持面を定着ローラ20aに密着させるようにして、定着ニップに挟まれる。そして、加熱や加圧の影響によってトナー像中のトナーが軟化せしめられて、フルカラー画像が定着せしめられる。
定着装置20内でフルカラー画像が定着せしめられた転写紙Pは、定着装置20を出た後、排紙路72と反転前搬送路73との分岐点にさしかかる。この分岐点には、第1切替爪75が揺動可能に配設されており、その揺動によって転写紙Pの進路を切り替える。具体的には、爪の先端を反転前送路73に近づける方向に動かすことにより、転写紙Pの進路を排紙路72に向かう方向にする。また、爪の先端を反転前搬送路73から遠ざける方向に動かすことにより、転写紙Pの進路を反転前搬送路73に向かう方向にする。
第1切替爪75によって排紙路72に向かう進路が選択されている場合には、転写紙Pは、排紙路72から排紙ローラ対100を経由した後、機外へと配設されて、プリンタ筺体の上面に設けられたスタック部50a上にスタックされる。これに対し、第1切替爪75によって反転前搬送路73に向かう進路が選択されている場合には、転写紙Pは反転前搬送路73を経て、反転ローラ対21のニップに進入する。反転ローラ対21は、ローラ間に挟み込んだ転写紙Pをスタック部50aに向けて搬送するが、転写紙Pの後端をニップに進入させる直前で、ローラを逆回転させる。この逆転により、転写紙Pがそれまでとは逆方向に搬送されるようになり、転写紙Pの後端側が反転搬送路74内に進入する。
反転搬送路74は、鉛直方向上側から下側に向けて湾曲しながら延在する形状になっており、路内に第1反転搬送ローラ対22、第2反転搬送ローラ対23、第3反転搬送ローラ対24を有している。転写紙Pは、これらローラ対のニップを順次通過しながら搬送されることで、その上下を反転させる。上下反転後の転写紙Pは、上述の給紙路70に戻された後、再び2次転写ニップに至る。そして、今度は、画像非担持面を中間転写ベルト8に密着させながら2次転写ニップに進入して、その画像非担持面に中間転写ベルトの第2の4色トナー像が一括2次転写される。この後、転写後搬送路71、定着装置20、排紙路72、排紙ローラ対100を経由して、機外のスタック部50a上にスタックされる。このような反転搬送により、転写紙Pの両面にフルカラー画像が形成される。
前記転写ユニット15と、これよりも上方にあるスタック部50aとの間には、ボトル支持部31が配設されている。このボトル支持部31は、Y、C、M、Kトナーを収容するトナー収容部たるトナーボトル32Y,32C,32M,32Kを搭載している。トナーボトル32Y,32C,32M,32Kは、互いに水平よりも少し傾斜した角度で並ぶように配設され、Y、C、M、Kという順で配設位置が高くなっている。トナーボトル32Y,32C,32M,32K内のY、C、M、Kトナーは、それぞれ後述するトナー搬送装置により、プロセスユニット6Y,6C,6M,6Kの現像器に適宜補給される。これらのトナーボトル32Y,32C,32M,32Kは、プロセスユニット6Y,6C,6M,6Kとは独立してプリンタ本体に脱着可能である。
本プリンタにおいては、Kのみの単色画像を形成する単色画像形成動作モードであるモノクロモード(第1動作モード)と、Y、C、M、Kの全色を用いたカラー画像を形成する複数色画像形成動作モードであるカラーモード(第2動作モード)とで、感光体と中間転写ベルト8との接触状態を異ならせるようになっている。具体的には、転写ユニット15における4つの1次転写バイアスローラ9Y,9C,9M,9Kのうち、K用の1次転写バイアスローラ9Kについては、他の1次転写バイアスローラとは別に、図示しない専用のブラケットで支持している。また、Y、C、M用の3つの1次転写バイアスローラ9Y,9C,9Mについては、それらを図示しない共通の移動ブラケットで支持している。この移動ブラケットについては、図示しないソレノイドの駆動によって、Y、C、M用の感光体1Y,1C,1Mに近づける方向と、感光体1Y,1C,1Mから遠ざける方向とに移動させることが可能である。移動ブラケットを感光体1Y,1C,1Mから遠ざける方向に移動させると、中間転写ベルト8の張架姿勢が変化して、中間転写ベルト8がY、C、M用の3つの感光体1Y,1C,1Mから離間する。但し、K用の感光体1Kと中間転写ベルト8とは接触したままである。モノクロモードにおいては、このように、K用の感光体1Kだけを中間転写ベルト8に接触させた状態で、画像形成動作を行う。このとき、4つの感光体のうち、K用の感光体1Kだけを回転駆動させ、Y、C、M用の感光体1Y,1C,1Mについては、駆動を停止させている。
上述の移動ブラケットを3つの感光体1Y,1C,1Mに近づける方向に移動させると、中間転写ベルト8の張架姿勢が変化して、それまで3つの感光体1Y,1C,1Mから離間していた中間転写ベルト8がそれら3つの感光体1Y,1C,1Mに接触する。このとき、K用の感光体1Kと中間転写ベルト8とは接触したままである。カラーモードにおいては、このように、4つの感光体1Y,1C,1M,1Kのすべてを中間転写ベルト8に接触させた状態で、画像形成動作を行う。かかる構成においては、移動ブラケットや上述したソレノイドなどが、感光体と中間転写ベルト8とを接離させる接離手段として機能している。
本プリンタは、4つのプロセスユニット6Y,6C,6M,6Kや、光書込ユニット7などの駆動を制御する制御手段としての図示しないメイン制御部を備えている。このメイン制御部は、演算手段たるCPU(Central Processing Unit)、データ記憶手段たるRAM(Random Access Memory)、データ記憶手段たるROM(Read Only Memory)などを具備しており、ROMに記憶しているプログラムに基づいて、プロセスユニットや光書込ユニットの駆動を制御する。
また、メイン制御部とは別に、図示しない駆動制御部を有している。そして、この駆動制御部は、CPUや、ROM、データ記憶手段たる不揮発性RAMなどを具備しており、ROMに記憶しているプログラムに基づいて、後述する共通駆動モータや感光体モータの駆動を制御する。
図3は、プリンタ本体に対して着脱可能なY用のプロセスユニット6Yと、プリンタ本体に固定されたY用の感光体ギヤ151Yとを示す斜視図である。
同図において、感光体ギヤ151Yは、プリンタ本体内で回転可能に支持されている。一方、プロセスユニット6Yは、プリンタ本体に対して脱着可能になっている。プロセスユニット6Yの感光体1Yは、円柱状のドラム部と、これの回転軸線方向の両端面からそれぞれ突出する軸部材とを具備しており、それら軸部材をそれぞれユニット筐体の外部に突出させている。そして、2つの軸部材のうち、図中奥側に存在している図示しない方の軸部材には、周知のカップリングが固定されている。プリンタ本体側の感光体ギヤ151Yの回転中心に、カップリング部152Yが形成されている。このカップリング部152Yは、感光体1Yの軸部材に固定された前述のカップリングと軸線方向に連結する。この連結により、感光体ギヤ151Yの回転駆動力がカップリング連結部を介して感光体1Yに伝達される。プロセスユニット6Yがプリンタ本体内から引き抜かれると、感光体1Yの軸部材に固定された図示しないカップリングと、感光体ギヤ151Yに形成されたカップリング部152Yとの連結が解除される。Y用のプロセスユニット6Yについて、プリンタ本体に対する着脱時における感光体1Yと感光体ギヤ151Yとの連結や連結解除の仕組みを説明したが、他色用のプロセスユニットも同様の構成になっている。
図4は、転写ユニット15と、中間転写ベルトを駆動するモータとを示す斜視図である。
図5は、同モータとその周囲構成とを拡大して示す拡大斜視図である。
これらの図において、中間転写ベルト8を掛け回した状態で、自らの回転駆動によって中間転写ベルト8を無端移動せしめる駆動ローラ12の軸部12aにおける軸線方向の端部には、カップリング160が固定されている。一方、プリンタ本体内には、ベルト駆動中継ギヤ161が回転自在に支持されており、このベルト駆動中継ギヤ161の中心部にはカップリング部161aが形成されている。転写ユニット15は、プリンタ本体に対して着脱可能に構成されている。図4や図5では、転写ユニット15がプリンタ本体内に装着されている状態を示している。この状態では、転写ユニット15の駆動ローラ12に固定されたカップリング160と、プリンタ本体内に支持されるベルト駆動中継ギヤ161のカップリング部161aとが軸線方向で連結している。転写ユニット15がプリンタ本体内から抜き取られると、転写ユニット15の駆動ローラ12に固定されたカップリング160と、プリンタ本体内に支持されるベルト駆動中継ギヤ161のカップリング部161aとの連結が解除される。
プリンタ本体内において、ベルト駆動中継ギヤ161の近傍には共通駆動モータ162が固定されており、そのモータギヤがベルト駆動中継ギヤ161に噛み合っている。共通駆動モータ162が回転駆動すると、その駆動力がベルト駆動中継ギヤ161とカップリング連結部と駆動ローラ12とを介して、中間転写ベルト8に伝達される仕組みである。
図6は、転写ユニット15と、各色の感光体1Y,1C,1M,1Kと、プリンタ本体内に支持された各ギヤとを示す模式図である。
同図において、プリンタ本体内には、各色の感光体ギヤ151Y,151C,151M,151Kやベルト駆動中継ギヤ161の他に、K用第1中継ギヤ152、K用第2中継ギヤ153、Y用中継ギヤ155などが回転自在に支持されている。また、カラー感光体モータ154が固定されている。
上述したベルト駆動中継ギヤ161には、共通駆動モータ162のモータギヤの他に、K用第1中継ギヤ152が噛み合っている。このK用第1中継ギヤ152の近傍には、入力ギヤ部153aと出力ギヤ部153bとを同一軸線上に一体形成したK用第2中継ギヤ153が配設されている。前述したK用第1中継ギヤ152は、このK用第2中継ギヤ153の入力ギヤ部153aとも噛み合っている。そして、K用第2中継ギヤ153の出力ギヤ部153bは、K用の感光体ギヤ151Kと噛み合っている。以上のようなギヤ配列により、共通駆動モータ162の回転駆動力は、ベルト駆動中継ギヤ161と、K用第1中継ギヤ152と、K用第2中継ギヤ153と、K用の感光体ギヤ151とを介して、K用の感光体1Kに伝えられる。即ち、本プリンタでは、共通駆動モータ162が、中間転写ベルト8の駆動源及びK用の感光体1Kの駆動源として機能している。
一方、Y、C、M用の感光体1Y,1C,1Mは、共通駆動モータ162とは異なる駆動源によって駆動される。具体的には、プリンタ本体内に固定されたカラー感光体モータ154のモータギヤは、C用の感光体ギヤ151Cと、M用の感光体ギヤ151Mとの間に位置している。そして、それらギヤに同時噛み合っている。これにより、カラー感光体モータ154のモータギヤは、回転駆動力をC用の感光体ギヤ151Cに直接伝えるとともに、M用の感光体ギヤ151Mにも直接伝えるようになっている。
プリンタ本体に回転可能に支持されるY用中継ギヤ155は、Y用の感光体ギヤ151Yと、C用の感光体ギヤ151Cとの間に位置して、それら感光体ギヤにそれぞれ噛み合っている。そして、C用の感光体ギヤ151Cの回転駆動力を、自らを介してY用の感光体ギヤに伝達する。
なお、本発明は、図7に示すような構成であってもよい。すなわち、Y、C、M用の3つの感光体1Y,1C,1Mを1つのカラー感光体モータで駆動するのではなく、それぞれ個別の感光体モータ155Y,155C,155Mによって駆動する構成であってもよい。この構成において、感光体モータ155Y,155C,155Mは、自らのモータギヤを感光体ギヤ151に噛み合わせている。
図8は、駆動制御手段としての駆動制御部200と、これに電気接続される各種機器とを示す模式図である。
中間転写ベルト8のループ内側でベルトを張架している張架部材の1つであり、ベルトの無端移動に伴って従動回転する従動ローラ14の線速(表面移動速度)は、中間転写ベルト8の線速(無端移動速度)と同じになる。よって、従動ローラ14の回転角速度や回転角変位は、中間転写ベルト8の無端移動速度を間接的に示すことになる。従動ローラ14の軸部材には、ロータリーエンコーダからなる第2検知手段としてのローラエンコーダ171が固定されている。このローラエンコーダ171は、従動ローラ14の回転角速度や回転角変位を検知して、その結果を駆動制御部200に出力する。このようなローラエンコーダ171は、駆動ローラ12の温度変化に伴う径変化に起因する中間転写ベルト8の無端移動速度変動を検知する手段として機能する。また、中間転写ベルト8の無端移動速度を検知する速度検知手段としても機能する。駆動制御部200は、ローラエンコーダ171からの出力信号(第2検知信号)に基づいて、中間転写ベルト8の速度変動や無端移動速度(平均値)を把握することができる。
なお、本プリンタでは、第2検知手段として、従動ローラ14の回転角速度や回転角変位を検知するローラエンコーダ171を用いたが、他の方式の検知手段を用いてもよい。例えば、複数の目盛をベルト周方向に所定ピッチで配設したスケールを中間転写ベルトに設け、その目盛を検知する時間間隔に基づいてベルトの速度変動や速度を検知する光学センサを用いてもよい。また、パーソナルコンピュータの入力装置である光学式マウスなどに採用されている光学イメージセンサを、ベルト表面の移動速度を検知する手段として用いてもよい。
複数の転写紙に対して画像を連続して記録する連続プリント動作の際に、動作時間に伴ってプリンタ内部の温度が上昇していくにつれて、駆動ローラ12の径が少しずつ増加していく。また、連続プリント動作が停止した後、プリンタ内部の温度が低下していくにつれて、駆動ローラ12の径が少しずつ低下していく。中間転写ベルト8の線速Vと、駆動ローラ12の半径rと、駆動ローラ12の角速度ωとには、「V=rω」という関係が成立していることから、角速度ωを一定にしている、即ち、共通駆動モータ162の駆動速度を一定にしていると、駆動ローラ12の径の変化に伴ってベルトの線速Vが変化してしまう。すると、各色トナー像の重ね合わせずれが発生してしまう。
そこで、駆動制御部200は、カラーモードの際には、ローラエンコーダ171から出力されるパルス信号の周波数を、基準クロックの周波数に合わせるように共通駆動モータ162を加減速制御するPLL制御を行う。これにより、ローラエンコーダ171が取り付けられた従動ローラ14が一定の回転角速度で回転するように制御され、中間転写ベルト8の速度を一定に維持できる。つまり、中間転写ベルト8の無端移動速度変動がキャンセルされ、かつ、無端移動速度の平均値が目標の平均値となるように、共通駆動モータ162の駆動速度が制御される。
なお、上述したPLL制御では、駆動ローラ12の経時の径変化に起因する速度変動に加えて、駆動ローラ12の偏心に起因する周期的な速度変動などもキャンセルできる。駆動ローラ12が偏心していると、駆動ローラ12の1周あたりに1周期のサインカーブを描くような微妙な速度変動が中間転写ベルト8に出現する。上述したPLL制御では、このような微妙な速度変動も検知してその結果を共通駆動モータ162の駆動制御に反映させることで、このような速度変動も抑えることができる。
駆動ローラ12の偏心に起因する微妙な速度変動を検出してその結果を共通駆動モータ162の駆動制御にフィードバック制御すると、中間転写ベルト8の速度を安定化させる代わりに、K用の感光体1Kの線速を図9に示すように微妙に変動させてしまう。同図におけるサインカーブ状の速度変動曲線の周期は、駆動ローラ12の回転周期と同じである。このような周期の速度変動をK用の感光体1Kに出現させても、次のようにすれば、速度変動に起因する画質劣化の発生を抑えることができる。即ち、図10に示すように、K用の感光体1Kの表面における光書込位置Pから1次転写ニップのベルト移動方向の中心位置Pまでの距離である書込〜転写間距離Lを、駆動ローラ12の周長Sの整数倍に設定するのである。このようにすれば、感光体1Kの線速を光書込時と転写時とで同じにして、ベルトに転写されるトナー像のドット形状を安定化させることができる。
図10に示した設定が困難である場合には、図11に示すように、感光体間のピッチである感光体距離Lを、駆動ローラ12の周長Sの整数倍に設定するとよい。このように設定することで、トナー像の副走査方向における各位置が各転写ニップを通過するときの中間転写ベルト8の線速を一致させて、各色の重ね合わせずれを抑えることができる。
一方、図12に示すような突発的な速度変動(瞬間速度変動)も、本実施形態においてはこれに素速く応答して共通駆動モータ162の駆動速度を調整することで、低減することができる。図12に示すグラフにおけるtaは、2次転写ニップに転写紙の先端が進入した時点(以下「紙先端突入時」という。)を示している。また、tbは、2次転写ニップに進入していた転写紙の後端が2次転写ニップから抜け出た時点(以下「紙後端排出時」という。)を示している。図示のように、紙先端突入時(時点ta)には、一瞬だけ中間転写ベルト8の速度が著しく低下する。また、紙後端排出時(時点tb)には、一瞬だけ中間転写ベルト8の速度が著しく上昇する。上述したPLL制御では、このような一瞬の速度変動にも素速く応答して、共通駆動モータ162の駆動速度を調整することで、一瞬だけの速度変動時間をより低減することができる。しかしながら、このような突発的な速度変動(瞬間速度変動)を低減するように共通駆動モータ162の駆動速度を調整すると、K用の感光体1Kの速度に瞬間速度変動が生じてしまう。このような突発的な速度変動(瞬間速度変動)は、その周期が長くあるいは不定期であるため、図10に示したように書込〜転写間距離Lをその瞬間速度変動の波長の整数倍に設定したり、図11に示したように感光体距離Lをその瞬間速度変動の波長の整数倍に設定したりすることは極めて困難である。そのため、このような設定により、K用の感光体1Kの速度に瞬間速度変動が生じることによるスジ状の画質劣化を抑制することは難しい。
そこで、本実施形態においては、カラーモード(第2動作モード)での画像形成動作時には上述したPLL制御(ベルトフィードバック制御)を行い、中間転写ベルト8の無端移動速度変動をキャンセルし、かつ、その無端移動速度の平均値が目標の平均値となるように、共通駆動モータ162の駆動速度を制御して、顕著な画質劣化である色ズレ等を抑制する一方で、トナー像の重ね合わせがない(すなわち色ズレがない)モノクロモード(第1動作モード)での画像形成動作時には上述したPLL制御を行わず、共通駆動モータ162の駆動速度を定速に維持する駆動源フィードバック制御を行う。
駆動源フィードバック制御について説明すると、共通駆動モータ162には、その基板に設けられたセンサコイルからモータの駆動速度に比例した周波数信号(FG信号)を発生する第1検知手段としてのセンサ172が備わっていて、このFG信号も駆動制御部200に入力されるようになっている。これにより、駆動制御部200において、ローラエンコーダ171からの出力信号に代えて、このFG信号を用いて駆動制御を行うことにより、共通駆動モータ162を一定速度で回転させることができる。
なお、本実施形態において、駆動制御部200において、ローラエンコーダ171からの出力信号(第2検知信号)を用いるか、共通駆動モータ162からのFG信号(第1検知信号)を用いるかは、駆動制御部200のドライバ内部のスイッチにより選択され、この選択は任意にできるようになっている。そして、本実施形態では、画像形成動作モードがカラーモードかモノクロモードかによって、いずれの信号を用いるかを判断して決定する。
本実施形態において、カラーモード時には、ローラエンコーダ171からの出力信号を用いてPLL制御を行うので、中間転写ベルト8の無端移動速度が高い精度で一定速度に維持される。よって、4つの感光体1Y,1C,1M,1Kの間では互いのトナー像がきちんと重なり合って色ズレを生じさせず、色ズレ等による画質劣化が抑制される。このとき、K用の感光体1KにはPLL制御による速度変動が生じているため、これが生じていないY、C、M用の感光体1Y,1C,1MとK用の感光体1Kとの間で多少の色ズレが発生し得る。しかしながら、中間転写ベルト8の速度変動成分のうち、周期が短い駆動ローラ12やこれに設けられる駆動ギヤに偏心あるいは周期が短いベルト厚み偏差については、その周期と潜像形成−転写間時間とを一致させるように設計されているので、これにより当該速度変動成分による色ズレは解消される。上述した中間転写ベルト8に対する紙の衝突などによる突発的な速度変動(瞬間速度変動)についても、上述したPLL制御により減少させることができるので、Y、C、M用のトナー像についてのスジ状の画質劣化は生じない。ただし、このPLL制御によりK用の感光体1Kには瞬間速度変動が生じてしまうため、K用のトナー像についてのスジ状の画質劣化は生じ得る。しかしながら、このK用のトナー像についてのスジ状の画質劣化については、色ズレ等による画質劣化と比較して軽微なものであるし、他の方法により解消することも可能である。
一方、モノクロモード時には、共通駆動モータ162からのFG信号を用いて駆動制御を行うので、K用の感光体1Kの速度は中間転写ベルト8の速度変動成分に応じて変動することはない。したがって、上述した中間転写ベルト8に対する紙の衝突などによる突発的な速度変動(瞬間速度変動)が生じても、これがK用の感光体1Kの速度に影響しない。よって、モノクロモード時には、K用の感光体1Kに瞬間速度変動が生じることによるスジ状の画質劣化を防止することができる。なお、このときは中間転写ベルト8の速度変動成分がキャンセルされていないので、形成されるモノクロ画像上には中間転写ベルト8の速度変動に応じた画像の伸び縮みが生じ、多少の濃度ムラが生じる。しかしながら、このような濃度ムラは、カラーモード時とモノクロモード時のいずれもベルトフィードバック制御を行う場合においても避けられないものであるし、スジ状の画質劣化に比べて軽微な画質劣化であると言える。したがって、本実施形態においては、モノクロ画像について、カラーモード時とモノクロモード時のいずれもベルトフィードバック制御を行う場合よりも、スジ状の画質劣化が抑制される分、画像品質が向上する。
ところが、モノクロモード時にベルトフィードバック制御を行わずに駆動源フィードバック制御を行う本プリンタにおいては、機内温度の変化に応じて駆動ローラ12の径が変化し、これに伴って中間転写ベルト8の線速V(無端移動速度の平均値)が変化してしまう。これでは、形成されるモノクロ画像において、転写紙P上における副走査方向の位置がずれたり、画像全体が伸びたり縮んだりするといった問題が発生する。そこで、本実施形態においては、モノクロモード時において、次のような制御を行うこととしている。
〔制御例1〕
まず、本実施形態におけるモノクロモード時の駆動制御の一例(以下、本例を「制御例1」という。)について説明する。
図13は、駆動制御部200によって実施される本制御例1に係る制御フローを示すフローチャートである。
同図において、モノクロモードでプリントジョブがスタートすると、まず、駆動制御に用いる制御対象の信号を、FG信号に設定する(S1)。そして、共通駆動モータ162の目標カウント値(目標駆動速度)を設定する(S2)。この駆動モータの目標カウント値の設定データは駆動制御部200のRAM等に記憶されている。その後、共通駆動モータ162の駆動を開始させる(S3)。なお、共通駆動モータ162の駆動開始に先立って、移動ブラケットを移動させて中間転写ベルト8とY、C、M用の3つの感光体1Y,1C,1Mとを離間させておく。共通駆動モータ162の駆動が開始すると、共通駆動モータ162のセンサ172からFG信号が連続的に出力され、駆動制御部200はこれを取得してカウントする(S4)。また、本制御例1において、駆動制御部200は、後述する補正処理のため、従動ローラ14の軸部材に取り付けられたローラエンコーダ171からの出力信号も取得してカウントする(S5)。その後、駆動制御部200は、前記S4でカウントを開始したFG信号のカウント値が前記S2で設定された目標カウント値と一定するように駆動源フィードバック制御を行う(S6)。これにより、共通駆動モータ162は目標駆動速度で一定回転することができる。その後、所定のタイミングで画像形成処理を開始する(S7)。
そして、本制御例1において、駆動制御部200は、ローラエンコーダ171からの出力信号のカウント値が、目標とする中間転写ベルト8の無端移動速度の平均値を示すベルト目標カウント値からずれているか否かを判断する(S8)。具体的には、例えば、RAM等に予め記憶されているベルト目標カウント値を読み出し、このカウント値を中心とした所定範囲内にローラエンコーダ171からの出力信号のカウント値が収まっているかどうかを判断する。この判断において収まっていないと判断された場合(S8のNo)、ローラエンコーダ171からの出力信号のカウント値がベルト目標カウント値に近づくように、共通駆動モータ162のモータ目標カウント値を変更するという補正処理を行う(S9)。詳しくは、ローラエンコーダ171からの出力信号のカウント値が所定範囲を下回っている場合には、モータ目標カウント値(モータの基準クロック)が高くなるように設定変更し、ローラエンコーダ171からの出力信号のカウント値が所定範囲を上回っている場合には、モータ目標カウント値が低くなるように設定変更する。ただし、この設定変更は、感光体1Kや中間転写ベルト8の速度が変更されても画像に影響しないタイミング(作像間もしくはモータ停止中)に行うことが望まれる。
また、ローラエンコーダ171からの出力信号には、駆動ローラの回転周期に応じた速度変動成分やエンコーダ自身の偏心による速度変動成分あるいは突発的な変動成分も含まれるため、そのままの信号を利用してモータ目標カウント値(モータの基準クロック)を変更する補正処理を行うと、共通駆動モータ162が一定速度できなくなるおそれもある。よって、このようなおそれがある場合には、ローラエンコーダ171からの出力信号中の速度変動成分を平均化したDC成分のみを補正処理に用いるようにするとよい。
ローラエンコーダ171からの出力信号のカウント値が所定範囲内に収まっていると判断された場合(S8のYes)、そのまま駆動を継続し、画像形成処理が終了したら(S10)、共通駆動モータ162を停止させる(S11)。
以上、本制御例1によれば、機内温度が変化して駆動ローラ12の径変化等が生じても、中間転写ベルト8の速度(平均値)の変化を抑制できるので、モノクロモードにおいて、転写紙P上におけるモノクロ画像の副走査方向位置がずれたり、モノクロ画像全体が伸びたり縮んだりするといった問題を解消できる。
〔制御例2〕
次に、本実施形態におけるモノクロモード時の駆動制御の他の例(以下、本例を「制御例2」という。)について説明する。
図14は、駆動制御部200によって実施される本制御例2に係る制御フローを示すフローチャートである。
前記制御例1においては、画像形成動作の間は、常に、ローラエンコーダ171からの出力信号のカウント値がベルト目標カウント値からずれているか否かを判断する補正処理を実施している。そのため、駆動制御部200の演算処理の負荷を高い。そこで、本制御例2では、本プリンタの機内に温度検知手段としての温度センサを設け、その温度センサが検知した温度が設定値α(規定温度)以下であるときは(S12のNo)、上述した補正処理(S8)を行わず、設定値αを超えているときにだけ(S12のYes)、補正処理(S8)を行うようにしている。すなわち、本実施形態では、設定値α以下の温度環境下において最適なモータ目標カウント値を、モータ目標カウント値の初期値として記憶しており、機内温度がその設定値αを超えたときにだけ補正処理(S8)を行うのである。これにより、補正処理が必要な時にだけ補正処理を行うことができ、演算処理の負荷を軽減できる。
〔制御例3〕
次に、本実施形態におけるモノクロモード時の駆動制御の更に他の例(以下、本例を「制御例3」という。)について説明する。
図15は、駆動制御部200によって実施される本制御例3に係る制御フローを示すフローチャートである。
前記制御例2では、補正処理が必要な時を、温度センサの検知結果から判断する例であるが、機内の温度は通常は連続画像形成時に急激に上昇することから、温度センサの検知結果の代わりに連続画像形成枚数のカウント値によっても判断することが可能である。そこで、本制御例3では、連続画像形成枚数(通紙枚数)のカウント値が設定値β(所定枚数)以下であるときは(S13のNo)、上述した補正処理(S8)を行わず、設定値βを超えているときにだけ(S13のYes)、補正処理(S8)を行うようにしている。すなわち、本実施形態では、設定値β以下の通紙枚数の連続画像形成動作時における温度環境下において最適なモータ目標カウント値を、モータ目標カウント値の初期値として記憶しており、通紙枚数がその設定値βを超えたときにだけ補正処理(S8)を行うのである。これにより、補正処理が必要な時にだけ補正処理を行うことができ、演算処理の不可を軽減できる。特に、本制御例3では、前記制御例2で必要であった温度センサが不要であるため、更なる低コスト化を図ることができる。
上述した制御例1〜3において、上述した補正処理(S8)において利用するローラエンコーダ171からの出力信号のカウント値が、想定使用環境から想定される駆動ローラ12の径の膨張や収縮により考えられる速度変動範囲の上限値を超える異常値である場合、ローラエンコーダ171の異常である可能性が高い。このような場合、上述した補正処理(S8)を行わず、エンコーダ異常である旨を操作パネル上などに表示するエラー処理を行う。このようなエラー処理を行うことで、ユーザーやサービスマンに知らせてローラエンコーダ171の交換を促すことができる。このとき、機械を停止させるのではなく、上述した補正処理(S8)を行わないままFG信号による駆動源フィードバック制御を継続して、モノクロモードによる画像形成を継続するようにしてもよい。この場合、モノクロ画像の品質は補正処理を伴う駆動源フィードバック制御を行う場合に比べて劣るものの、モノクロ画像が形成できないという事態は回避できる。
また、ローラエンコーダ171からの出力信号のカウント値が異常値である場合、モノクロモード時における中間転写ベルト8の平均速度の制御だけでなく、カラーモード時における中間転写ベルト8のPLL制御(駆動制御)も適切に行うことができない可能性がある。そこで、この場合には、モノクロモード時だけでなく、カラーモード時も、制御対象をFG信号に設定してFG信号による駆動源フィードバック制御を暫定的に行うようにしてもよい。この場合、カラー画像の品質はベルトフィードバック制御を行う場合に比べて劣るものの、カラー画像が形成できないという事態は回避できる。
以上、本実施形態に係るプリンタは、潜像を担持する4つの潜像担持体である感光体1Y,1C,1M,1Kと、各感光体1Y,1C,1M,1K上の潜像を夫々現像する複数の現像手段としての現像器5Y,5C,5M,5Kと、各感光体1Y,1C,1M,1K上に夫々現像されたトナー像が自らの表面上に互いに重なり合うように順次転写される無端状ベルト部材としての中間転写ベルト8と、中間転写ベルト8を無端移動させるための回転駆動力を中間転写ベルト8に付与する駆動手段としての駆動ローラ12及び共通駆動モータ162を含む駆動手段と、この駆動手段が中間転写ベルト8に付与する回転駆動力の回転速度(共通駆動モータ162の駆動速度)を検知する第1検知手段としてのセンサ172と、中間転写ベルト8の無端移動速度を検知する第2検知手段としてのローラエンコーダ171と、センサ172から得られる第1検知信号としてのFG信号及びローラエンコーダ171から得られる第2検知信号としてのエンコーダ出力のうち、画像形成動作モード(所定の選択条件)に応じて選択される一方の検知信号に基づいて駆動手段の駆動速度を制御する駆動制御を行う制御手段としての駆動制御部200とを有している。前記駆動手段は、中間転写ベルト8のほか4つの感光体1Y,1C,1M,1KのうちのK用の感光体1Kにも回転駆動力を付与するように構成されており、駆動制御部200は、モノクロモードが実行されてFG信号が選択された場合、そのFG信号に基づいて制御される駆動速度を、前記エンコーダ出力を用いて、中間転写ベルト8の無端移動速度の平均値が目標平均値に近づくように補正する補正処理(S8)を行う。これにより、モノクロモード時にベルトフィードバック制御を行わずに駆動源フィードバック制御を行うことによって、機内温度の変化に応じて中間転写ベルト8の線速V(無端移動速度の平均値)が変化してしまう事態を抑制でき、これにより、転写紙P上におけるモノクロ画像の副走査方向位置がずれたり、モノクロ画像全体が伸びたり縮んだりするといった問題を解消できる。
特に、本実施形態においては、前記駆動手段により回転駆動力が付与される感光体は、K用の感光体1Kの1つだけであり、K用の感光体1Kのみを用いて画像形成動作を行うモノクロモードのときはK用の感光体1Kを中間転写ベルト8に接触させたまま残りの感光体1Y,1C,1Mを中間転写ベルト8から離間させる一方、4つの感光体1Y,1C,1M,1Kのすべてを用いて画像形成動作を行うカラーモードのときは4つの感光体1Y,1C,1M,1Kすべてを中間転写ベルト8に接触させる接離手段を有しており、モノクロモードで画像形成動作を行うときはFG信号を選択し、カラーモードで画像形成動作を行うときは前記エンコーダ出力を選択して、上述した駆動制御を行う。これにより、カラーモードにおいては色ずれを低減して高品質なカラー画像を得つつ、モノクロモードにおいてはスジ状の画質劣化を抑制できる。
また、前記制御例2においては、装置内の温度を検知する温度検知手段としての温度センサを設け、駆動制御部200が、温度センサが検知した温度が規定温度である設定値α以下であるときは前記補正処理(S8)を行わず、設定値αを超えているときは前記補正処理(S8)を行う。これにより、常に補正処理を行う場合に比べて、駆動制御部200における演算処理の負荷を軽減できる。
また、前記制御例3においては、駆動制御部200は、単数枚の画像形成動作あるいは所定枚数以下の連続画像形成動作を行うときは前記補正処理(S8)を行わず、該所定枚数を超える連続画像形成動作を行うときは前記補正処理(S8)を行う。これにより、常に補正処理を行う場合に比べて、駆動制御部200における演算処理の負荷を軽減できる。しかも、前記制御例2では温度センサが必要であるところ、本制御例3ではこれが不要となることから、更なる低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態において、駆動制御部200は、上述したように、前記エンコーダ出力が上限値を超える無端移動速度を示すものであるという補正禁止条件を満たすときは、前記補正処理(S8)を行わないようにしてもよい。この場合、ローラエンコーダ171の異常である可能性が高いので、異常値による誤った補正がなされることを防止できる。
特に、駆動制御部200は、補正禁止条件を満たしたときには前記ローラエンコーダ171についてのエラー処理を行うようにすれば、ユーザーやサービスマンに知らせてローラエンコーダ171の交換を促すことができる。
また、駆動制御部200は、カラーモードで画像形成動作を行うときにエンコーダ出力が選択された場合、そのエンコーダ出力が上限値を超える無端移動速度を示すものであるときは、そのエンコーダ出力に代えて前記FG信号に基づく駆動源フィードバック制御を行うようにしてもよい。この場合、ベルトフィードバック制御を行う場合に比べて劣るものの、カラー画像が形成できないという事態は回避できる。
なお、本実施形態においては、モノクロモードで画像形成動作を行うときと、カラーモードで画像形成動作を行うときとで、前記駆動手段のゲイン設定値を変更するゲイン変更手段を設けるのが好ましい。カラーモードの場合、4つの感光体1Y,1C,1M,1Kのすべてが中間転写ベルト8に接触しているため、中間転写ベルト8の駆動負荷が大きい。よって、制御ゲインを強くしてモータの応答性を高めるのが好ましい。一方、モノクロモードの場合、1つの感光体1Kしか中間転写ベルト8に接触しているため、中間転写ベルト8の駆動負荷が小さい。よって、カラーモード時と同じ制御ゲインを用いると、生後yゲインを強すぎてモータが共振によって発散するおそれがある。よって、モノクロモード時はカラーモード時よりも制御ゲインを弱くして応答性を鈍くすることが好ましい。なお、制御ゲインの特性を決める抵抗は、予めモータの基板に実装されているので、電気的スイッチにより切り替えることができる。また、モノクロモード時には、モータの回転ムラを最も少なくするような制御ゲインに設定するようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、無端状ベルト部材として中間転写ベルト8を用いた中間転写方式のタンデム型画像形成装置を例に挙げて説明したが、感光体1Y,1C,1M,1K上に現像されたトナー像が転写される記録材としての転写紙Pを自らの表面上に担持して搬送する転写紙搬送ベルトを無端状ベルト部材として用いる直接転写方式のタンデム型画像形成装置であっても同様である。
また、上述した実施形態では、4つの感光体を備えたタンデム型の画像形成装置を例に挙げて説明したが、1ドラム型の画像形成装置であってもよい。すなわち、潜像を担持する潜像担持体としての感光体と、感光体上の潜像を現像する現像手段と、感光体上に現像されたトナー像が自らの表面上に転写される中間転写ベルト8か、又は該感光体1Y,1C,1M,1K上に現像されたトナー像が転写される記録材を自らの表面上に担持して搬送する転写紙搬送ベルトとして用いられる無端状ベルト部材と、その無端状ベルト部材を無端移動させるための回転駆動力を無端状ベルト部材に付与する駆動手段と、この駆動手段が無端状ベルト部材に付与する回転駆動力の回転速度を検知する第1検知手段と、無端状ベルト部材の無端移動速度を検知する第2検知手段と、第1検知手段から得られる第1検知信号及び第2検知手段から得られる第2検知信号のうち所定の選択条件に従って選択される一方の検知信号に基づいて、駆動手段の駆動速度を制御する駆動制御を行う制御手段とを有する画像形成装置において、前記駆動手段は、無端状ベルト部材のほか前記感光体にも回転駆動力を付与するように構成されており、前記制御手段は、前記所定の選択条件に従って前記第1検知信号が選択された場合、該第1検知信号に基づいて制御される駆動速度を、前記第2検知信号を用いて、前記無端状ベルト部材の無端移動速度の平均値が目標平均値に近づくように補正する補正処理を行うものであってもよい。
1Y,1C,1M,1K 感光体
8 中間転写ベルト
12 駆動ローラ
14 従動ローラ
151Y,151C,151M,151K 感光体ギヤ
154 カラー感光体モータ
162 共通駆動モータ
171 ローラエンコーダ
172 センサ
200 駆動制御部
特開2004―220006号公報 特開2005―115339号公報 特開2006−316985号公報

Claims (7)

  1. 潜像を担持する複数の潜像担持体と、
    該複数の潜像担持体上の潜像を夫々現像する複数の現像手段と、
    該複数の潜像担持体上に夫々現像されたトナー像が自らの表面上に互いに重なり合うように順次転写されるか、又は該複数の潜像担持体上に夫々現像されたトナー像が互いに重なり合うように順次転写される記録材を自らの表面上に担持して搬送する無端状ベルト部材と、
    該無端状ベルト部材を無端移動させるための回転駆動力を該無端状ベルト部材に付与する駆動手段と、
    該駆動手段が該無端状ベルト部材に付与する回転駆動力の回転速度を検知する第1検知手段と、
    該無端状ベルト部材の無端移動速度を検知する第2検知手段と、
    該第1検知手段から得られる第1検知信号及び該第2検知手段から得られる第2検知信号のうち所定の選択条件に従って選択される一方の検知信号に基づいて、該駆動手段の駆動速度を制御する駆動制御を行う制御手段とを有する画像形成装置において、
    前記駆動手段は、前記無端状ベルト部材のほか前記複数の潜像担持体のうちの1つの潜像担持体にも回転駆動力を付与するように構成されており、
    前記複数の潜像担持体のうち前記駆動手段によって回転駆動される前記1つの潜像担持体のみを用いて画像形成動作を行う第1動作モードのときは該1つの潜像担持体を前記無端状ベルト部材に接触させたまま残りの潜像担持体を該無端状ベルト部材から離間させる一方、該複数の潜像担持体のすべてを用いて画像形成動作を行う第2動作モードのときは該複数の潜像担持体すべてを該無端状ベルト部材に接触させる接離手段を有しており、
    前記所定の選択条件は、前記第1動作モードで画像形成動作を行うときは前記第1検知信号を選択し、前記第2動作モードで画像形成動作を行うときは前記第2検知信号を選択する条件であり、
    前記制御手段は、前記所定の選択条件に従って前記第1検知信号が選択された場合、該第1検知信号に基づいて制御される駆動速度を、前記第2検知信号を用いて、前記無端状ベルト部材の無端移動速度の平均値が目標平均値に近づくように補正する補正処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項の画像形成装置において、
    前記第1動作モードで画像形成動作を行うときと、前記第2動作モードで画像形成動作を行うときとで、前記駆動手段のゲイン設定値を変更するゲイン変更手段を有することを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1又は2の画像形成装置において、
    装置内の温度を検知する温度検知手段を有し、
    前記制御手段は、該温度検知手段が検知した温度が、規定温度以下であるときは前記補正処理を行わず、該規定温度を超えているときは該補正処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項1又は2の画像形成装置において、
    前記制御手段は、単数枚の画像形成動作あるいは所定枚数以下の連続画像形成動作を行うときは前記補正処理を行わず、該所定枚数を超える連続画像形成動作を行うときは該補正処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記制御手段は、前記第2検知信号が上限値を超える無端移動速度を示すものであるという補正禁止条件を満たすときは、前記補正処理を行わないことを特徴とする画像形成装置。
  6. 請求項の画像形成装置において、
    前記制御手段は、前記補正禁止条件を満たしたとき、前記第2検知手段についてのエラー処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
  7. 請求項1乃至のいずれか1項に記載の画像形成装置において、
    前記制御手段は、前記所定の選択条件に従って前記第2検知信号が選択された場合、該第2検知信号が上限値を超える無端移動速度を示すものであるときは、該第2検知信号に代えて前記第1検知信号に基づいて前記駆動制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
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