画像形成装置
【課題】 画像形成速度を変更した際に発生する可能性のある感光ドラムや中間転写体の摩耗による劣化を低減する。
【解決手段】 感光ドラム１と中間転写体の間にトナーが存在する状態において、画像形成速度を変更することで、感光ドラム１と中間転写体の速度差が発生しても駆動トルクを抑えることができ、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減させることができる。
【解決手段】 感光ドラム１と中間転写体の間にトナーが存在する状態において、画像形成速度を変更することで、感光ドラム１と中間転写体の速度差が発生しても駆動トルクを抑えることができ、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置において、例えば記録材の種類や形成される画像に応じて、画像形成速度を変更して画像形成を行うような制御が行われている。適切な画像形成速度にすることによって、高画質な画像を形成することが可能となるが、画像形成速度を切り換える際に、感光ドラムと中間転写体の間で速度差が発生してしまうと、夫々の部材の摩耗による劣化につながっていた。そこで、例えば特許文献１ように、エンコーダを用いて感光ドラムと中間転写体の速度を検知することにより、感光ドラムと中間転写体の速度差を一定の範囲内に収まるように制御することが知られている。これにより、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０７９８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように制御した場合においても、感光ドラムと中間転写体の間の周速差をまったく無くすことは難しく、感光ドラムや中間転写体の摩耗による劣化は若干ではあるが発生する可能性があった。そこで、画像形成速度を変更する際には、感光ドラムと中間転写体を停止した後、再び変更したい速度で駆動することにより、周速差の発生を抑えるような制御方法も考えられる。しかし、このような制御を行うと画像形成速度を変更して、画像形成を行うまでの時間が長くなってしまうという課題があった。
【０００５】
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、画像形成速度を変更する際に、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減するとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、潜像が形成される像担持体と、前記像担持体の潜像を現像する現像手段と、前記像担持体と接触しており、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、前記像担持体と前記中間転写体の速度を制御する制御手段と、を有する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記現像手段から供給された前記像担持体上のトナーが前記像担持体と前記中間転写体とが接触しているニップ部にある状態で前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の構成によれば、画像形成速度を変更する際に、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減するとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制する
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】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を示した図
【図３】カムの位相を検知する機構を示した図
【図４】感光ドラムと現像ローラの当接状態を示すカム線図
【図５】記録材判別装置４３の概略構成図
【図６】記録材判別装置４３の動作制御を示すブロック図
【図７】記録材判別装置４３の撮像素子４９で撮像した表面画像
【図８】記録材判別装置４３の撮像素子４９で撮像した表面画像から記録材Ｓの種類を判別する方法を示したフローチャート
【図９】各画像形成ステーションの現像ローラ３と感光ドラム１の当接状態及び、感光ドラム１に現像されたトナー像の位置及び、感光ドラム１と現像ローラ３と中間転写体としての中間転写ベルト８の駆動速度を示した図
【図１０】現像ローラ３と感光ドラム１が当接している状態又は当接していない状態で速度変更を行った際の状況を示すグラフ
【図１１】中間転写体と感光ドラムに周速差がある際の中間転写体の駆動トルクを示したグラフ
【図１２】画像形成速度の変更制御の方法について示したフローチャート
【図１３】ジャンピング現像方式を用いた現像装置
【図１４】現像バイアスを印加した状態と印加していない状態の中間転写体の駆動トルクを示したグラフ
【図１５】第３の実施形態における画像形成装置の概略構成図
【図１６】クリーニングローラを用いた際の中間転写体の駆動トルクを示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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はなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、画像形成装置の概略構成図である。ここでは、画像形成装置の一例として、電子写真方式を採用した画像形成装置のうち中間転写ベルトを用いた４ドラムのフルカラー画像形成装置を示している。図１に示すフルカラーの画像形成装置（以下、本体とも呼ぶ）は、着脱自在なプロセスカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）を備えている。これら４個のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、同一構造である。異なる点は、プロセスカートリッジが収容しているトナーの色、すなわち、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーによる画像を形成することである。プロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、それぞれトナー容器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを有している。さらに、像担持体である感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを有している。さらに、帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、現像ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと、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を有している。
【００１１】
プロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの下方にはレーザユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋが配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対して行う。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によってそれぞれ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、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像が形成される。
【００１２】
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、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構成となっている。また、光学センサである色ずれ検知センサ２７により、中間転写ベルト上に形成されたキャリブレーション用のトナーパターンを検知する。色ずれ検知センサ２７は、駆動ローラ９の近傍に設置される。感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋすなわち像担持体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、さらに一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋに正極性のバイアスを印加することにより転写される。感光ドラム１Ｙ上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、４色のトナー像が重なった状態で二次転写ローラ１１まで搬送される。
【００１３】
給搬送装置１２は、記録材Ｓを収納する給紙カセット１３内から記録材Ｓを給紙する給紙ローラ１４と、給紙された記録材Ｓ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Ｓ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。記録材判別装置４３は、レジストローラ対１６に挟持されている記録材Ｓの種類を判別するために、記録材Ｓに光を照射する。記録材Ｓを撮像した結果に基づき、記録材Ｓの判別を行う。記録材判別装置４３については、後に詳しく説明する。なお、ここでは記録材Ｓを判別する一例として、撮像方式のセンサを説明したが、これに限られるものではなく、光量検知方式のセンサを用いてもよく、また超音波方式のセンサを用いてもよい。
【００１４】
中間転写ベルト８から記録材Ｓへトナー像を転写するために、二次転写ローラ１１に正極性のバイアスを印加する。これにより、搬送されている記録材Ｓに、中間転写ベルト８上のトナー像を二次転写する。トナー像が転写された記録材Ｓ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、加圧されて表面にトナー像が定着される。定着された記録材Ｓは排紙ローラ対２０によって排出される。
【００１５】
トナー像が記録材Ｓに転写された後、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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Ｓ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、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、２５は本体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には制御部としてのＣＰＵ２６が搭載されている。ＣＰＵ２６は記録材Ｓの搬送に関る駆動源（不図示）やプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの駆動源（不図示）の制御、画像形成に関する制御、更には故障検知に関する制御など、本体の動作を一括して制御している。
【００１６】
［感光ドラム１と現像ローラ３の当接又は離間の切り替え動作について］
図２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、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、ひと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。
【００１７】
図２（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）の側面を押圧している。よって、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２（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ている。よって、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２（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。
【００１８】
次に図２（ａ）の待機状態から図２（ｂ）のフルカラーでの当接状態への状態変化と、図２（ａ）の待機状態から図２（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２（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。
【００１９】
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２（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２（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。
【００２０】
図２（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２（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２（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。
【００２１】
なお、このような制御を行うことが可能であるのは、図３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。
【００２２】
カムギア３４の位相変化と制御可能な３つの状態の関係を図４のカム線図に示す。図４のカム線図に示すように、カム３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋの位相をずらして駆動を制御することで、当接離間状態の切り替えが可能となる。なお、図４に示すカム線図は、設計中心値を示したものであり、図２に示す構成部品の寸法ばらつき等によって、カム線図にもばらつきが発生する。
【００２３】
現像ローラ３の当接離間は、通常の印字動作を行う場合、画像形成を開始するタイミングに合わせて待機状態からフルカラーでの当接状態、又は待機状態からモノカラーでの当接状態へ切り替えられる。
【００２４】
まず、フルカラープリントを行う場合の当接離間状態の切り替えについて説明する。なお、以降は現像ローラ３と感光ドラム１から成る構成を画像形成ステーションと定義し、イエローのトナーで画像形成を行う画像形成ステーションを画像形成ステーション１（１ｓｔとも表記する）と定義する。同様に、マゼンタのトナーで画像形成を行う画像形成ステーションを画像形成ステーション２（２ｓｔ）と定義する。同様に、シアンのトナーで画像形成を行う画像形成ステーションを画像形成ステーション３（３ｓｔ）、ブラックのトナーで画像形成を行う画像形成ステーションを画像形成ステーション４（４ｓｔ）と定義する。
【００２５】
フルカラープリントを行う場合は、画像形成を開始するタイミングに合わせて当接離間モータ３１を所定ステップだけ正回転させる。当接離間モータ３１を正回転で駆動を開始すると、各画像形成ステーションの現像ローラ３と感光ドラム１は、当接及び離間のどちらの状態もあり得る不定期間を経由する。そして、図３で説明したように、画像形成ステーション１（イエロー）⇒画像形成ステーション２（マゼンタ）⇒画像形成ステーション３（シアン）⇒画像形成ステーション４（ブラック）の順に当接する。そして、当接が完了した画像形成ステーションから画像形成を開始する。当接離間モータ３１の駆動ステップ数は、全ての画像形成ステーションの当接が完了すると停止するような駆動ステップ数とする。画像形成が終了すると、再び当接離間モータ３１を所定ステップだけ正回転駆動する。当接離間モータ３１を正回転で駆動を開始すると、現像ローラ３と感光ドラム１は、不定期間を経由する。そして、画像形成ステーション１（イエロー）⇒画像形成ステーション２（マゼンタ）⇒画像形成ステーション３（シアン）⇒画像形成ステーション４（ブラック）の順に離間し、印字を終了する。当接離間モータ３１の駆動ステップ数は、全ての画像形成ステーションの離間が完了すると停止するような駆動ステップ数とする。
【００２６】
次に、モノカラープリントを行う場合の当接離間状態の切り替え制御について説明する。モノカラープリントを行う場合は、画像形成を開始するタイミングに合わせて当接離間モータ３１を所定の駆動ステップ数だけ逆回転で駆動する。当接離間モータ３１を逆回転で駆動を開始すると、不定期間を経由して先の図２で説明したように画像形成ステーション４（ブラック）のみ現像ローラ３Ｋを感光ドラム１Ｋに当接し、画像形成ステーション４（ブラック）の画像形成を開始する。当接離間モータ３１の駆動ステップ数は、画像形成ステーション４（ブラック）のみ当接が完了すると停止するような駆動ステップ数とする。画像形成が終了すると、当接離間モータ３１を所定の駆動ステップ数だけ正回転で駆動する。当接離間モータ３１を正回転で駆動を開始すると、ステーション４（ブラック）の現像ローラ３Ｋと感光ドラム１Ｋは、離間して印字を終了する。当接離間モータ３１の駆動ステップ数は、全ての画像形成ステーションの離間が完了すると停止するような駆動ステップ数とする。
【００２７】
［メディアセンサの動作の説明］
図５に記録材判別装置４３の概略構成図の一例を示す。図５（ａ）は記録材判別装置を搬送方向の横から見た断面図である。図５（ｂ）は記録材判別装置を上から見た図である。なお、光源等の位置を分かり易くするために上部のフタを一部透視図として示している。記録材判別装置４３は、基板４４に設置されたチップＬＥＤを光源として、折り返し反射部４６を介した光路４７にてカバー部材Ｃ内部に光を照射する。そして、図中の矢印方向に移動する記録材Ｓに向けてカバー部材Ｃを透過させ、１０°〜１５°程度の浅い角度で光を照射する。折り返し反射部４６は、ガラスやアクリルのような板材表面に反射膜等を形成したものでも良いし、反射率が高いシート材、例えば東レ社のＰＥＴ基材にアルミ蒸着を施したメタルミー（商標）等を両面テープ等で接着する等してもよい。
【００２８】
記録材Ｓの表面から乱反射した光は、集光素子（ロッドレンズアレイ）４８で集光され、基板４４に設置された撮像素子（ＣＭＯＳラインセンサ）４９にて記録材Ｓの表面画像として撮像される。また、記録材Ｓの表面から正反射した光は、光トラップ部５０へ入射し、光トラップ部５０の中で自己減衰する。これにより撮像素子４９への迷光を防止する。対向部材５１は記録材Ｓの搬送性を向上させるとともに、記録材Ｓの搬送ばたつきを抑制する。なお、本実施形態の光トラップ部５０は単純な溝として図示しているが、より減衰率の高くなる形状やさらに吸収光となる材質を追加変更し実現しても良い。
【００２９】
図６は、記録材判別装置４３の動作制御を示すブロック図の一例を示したものである。搬送されている記録材Ｓの表面に対して照射手段４５から光を照射する。記録材Ｓからの反射光を集光素子４８を介して撮像素子４９で表面画像を撮像する。撮像素子４９で撮像した記録材Ｓの表面画像を記録材判別部４５０へ出力する。
【００３０】
記録材判別部４５０は、受け取った記録材Ｓの表面画像をＡ−Ｄ変換部４５１においてＡＤ変換し、記録材Ｓの搬送方向と直交する同一直線上の画像を得る。本実施形態では、１２ビットＡ−Ｄ変換ＩＣを使用し、Ａ−Ｄ変換部４５１は０〜４０９５の値を出力する。画像抽出部４５２及び記憶領域部４５５において、受け取った記録材Ｓの表面画像を搬送方向へつなぎ合わせ、２次元の表面画像を取得する。本実施形態では、記録材Ｓの搬送速度を１８０ｍｍ／秒とし、撮像素子４９の解像度を１ラインの６００ｄｐｉ（１ドットあたり約４２μｍ）とした。そのため、記録材Ｓの１０ｍｍ×５ｍｍの領域を撮像すると、画像サイズは２３６ドット×１１８ドットとなる。撮像素子４９の撮像は、４２μｍ／（１８０ｍｍ／秒）で行い、撮像素子４９の光蓄積時間は約２２０μｓｅｃ間隔で行う。これにより、搬送されてくる記録材Ｓ上の撮像エリアが重複せずに撮像することができる。また、記録材Ｓが搬送されていない場合においては、対向部材５１の表面画像を撮像することもできる。
【００３１】
得られた２次元の表面画像から記憶領域部４５５に記憶されている光軸や有効画像範囲等の情報に基づき、記録材Ｓの種類の判別に用いる表面画像の抽出を行う。このとき、表面画像に対しシェーディング補正を行う。これは特徴量算出部４５３で、抽出された表面画像から特徴量算出を行うために必要な処理である。記録材Ｓが搬送されていない場合においては、記録材先端検知部４５７において記録材Ｓの先端検知を行う。記録材先端検知部４５７で記録材Ｓの先端を検知した後、記録材Ｓは搬送されていると判断し、記録材先端検知部４５７から記録材種類判別部４５４へ記録材Ｓの先端到達を通知する。そして、記録材種類判別部４５４において特徴量算出部４５３で算出された結果に基づき記録材Ｓの種類についての判別を行う。
【００３２】
記録材種類判別部４５４の結果を画像形成制御部１００の画像形成条件制御部１０１に出力し、判別した結果に基づいて画像形成条件を制御する。画像形成条件とは、転写電圧や記録材Ｓの搬送速度、定着器の温度等の条件である。例えば、記録材種類判別の結果、ボンド紙と判別された場合、普通紙の画像形成条件では定着性が必ずしも良好ではないので、記録材Ｓの搬送速度を遅くして定着装置１７での非図示の定着ニップ部での加熱時間を延長し定着性を向上させる。記憶領域部４５５には、照射手段４５を発光制御する電流値や必要な光量目標値、さらに後述する光量ムラを補正するために使用される照射手段４５のＯＦＦ時の暗電流データと照射手段４５のＯＮ時の光量分布データを記憶している。また、照射制御部１０２は前記光量分布データ取得時の情報を元に照射手段４５の光量を制御している。
【００３３】
図７、図８を用いて記録材判別装置４３の撮像素子４９で撮像した表面画像から記録材Ｓの種類を判別する一例を説明する。Ｓ１００において、ＣＰＵ２６は記録材判別制御を開始する。Ｓ１０１において、ＣＰＵ２６は記録材判別装置４３へ記録材Ｓの搬送を開始し、記録材Ｓの先端が検知されると、撮像範囲内の記録材Ｓの表面画像を撮像する。表面画像の撮像は記録材Ｓの判別に必要な領域分となるまで繰り返し行う。図７（ａ）は記録材Ｓの先端検知前に取得した暗電流補正データの一例を示すグラフである。図７（ｂ）は記録材Ｓの先端検知前に取得する、又は不図示の記憶部に格納されているシェーディング補正データの一例を示すグラフである。シェーディング補正データは、毎回の印字毎に基準シートを搬送させなくとも、不図示の記憶部にシェーディング補正データを保持させることで、検知を省略することができる。図７（ｃ）は撮像した記録材Ｓ（商品名：Ｎｅｅｎａｈ Ｂｏｎｄ ６０）画像データの一例である。
【００３４】
Ｓ１０２において、ＣＰＵ２６は記録材Ｓの表面画像から図７（ｃ）の白点線で囲まれた記録材判別領域の全体光量を確認する。この処理は記録材Ｓの明度を確認するために行い、本実施形態では記録材表面の特徴量のひとつとして記録材判別用情報に用いている。Ｓ１０３において、ＣＰＵ２６は記録材Ｓの表面粗さを検知するために、撮像した表面画像をシェーディング補正データによりシェーディング補正する。シェーディング補正を行うことで、表面画像の光量ムラを補正し、記録材Ｓの表面粗さを精度良く検知することができる。図７（ｄ）は撮像した記録材Ｓの表面画像をシェーディング補正したものである。図７（ｃ）の表面画像に比べて、光量ムラが解消されていることがわかる。
【００３５】
Ｓ１０４において、ＣＰＵ２６はシェーディング補正した図７（ｄ）の白点線で囲まれた記録材判別領域の表面画像に基づき、記録材Ｓの表面粗さの特徴量の抽出を行う。特徴量としては、シェーディング補正後の画像明度分布範囲（記録材表面のコントラスト）を特徴量とする方法と、撮像時の１ライン分の最大値と最小値をピーク値として連続取得画像毎に算出しその積算を特徴量とする方法等がある。本実施形態においては、画像明度分布範囲を特徴量として用いた。Ｓ１０５において、ＣＰＵ２６はＳ１０２で算出した記録材判別領域の全体光量と、Ｓ１０４で算出した記録材判別領域内の特徴量に基づき、記録材Ｓの判別を行う。図７（ｅ）はＰＰＣ用紙（一般的なプリンタやコピー機等で使用する記録材）、コート紙（記録材表面に各種塗工を施し、平滑性を高めた記録材）、ボンド紙（表面性の粗い記録材）、加色ＰＰＣ用紙（加色されたＰＰＣ用紙）を分類するための参照表の一例である。これを、記録材判別参照表とする。縦軸が光量を示し、横軸が記録材Ｓの表面粗さを示している。それぞれの値の交点をグラフ上にプロットすることにより、記録材Ｓの判別を行う。
【００３６】
Ｓ１０６において、ＣＰＵ２６は画像形成を継続するかの判断を行う。画像形成を継続する場合は、Ｓ１０１へ戻る。画像形成を終了する場合はＳ１０７において、ＣＰＵ２６は撮像素子４９への駆動を停止し、照射手段４５を消灯する。Ｓ１０８において、ＣＰＵ２６は記録材判別装置の動作を停止させる。
【００３７】
［画像形成装置の動作の説明］
１／１速で画像形成装置を起動後、記録材判別装置４３によって記録材Ｓが低速モードを適用するボンド紙やコート紙であると判断された場合に、画像形成装置を停止する事無く、画像形成装置の速度を１／２速の低速モードに変更する動作を説明する。図９は、各画像形成ステーションの現像ローラ３と感光ドラム１の当接状態及び、感光ドラム１に現像されたトナー像の位置及び、感光ドラム１と現像ローラ３と中間転写体としての中間転写ベルト８の駆動速度を示したものである。本実施形態においては、画像形成ステーション４（ブラック）の現像ローラ３から感光ドラム１上に転移したトナーが転写位置に到達するまで、他の画像形成ステーション１（イエロー）、２（マゼンタ）、３（シアン）のそれぞれを１／１速で駆動を続ける。なお、ここでは現像ローラ３から感光ドラム１へのトナーの転移には、通常の画像形成の際の現像条件とは異なり、現像バイアスを印加することなく発生するものを想定している。つまり、通常の画像形成として形成されるトナー像とは異なり、感光ドラム１と中間転写体の潤滑剤として機能するトナー量であれば、どのようなトナー像でも構わない。よって、例えば通常の現像バイアスよりも低い現像バイアスを印加することにより、速度変更用のトナー像として所定量のトナーを感光ドラム１に供給することも可能である。その後、現像ローラ３と感光ドラム１と中間転写体の速度を同時に１／１速に対応するαから１／２速に対応するβまで減速する。なお、αを１／１速の速度（１８０ｍｍ／秒）、βを１／２速の速度（９０ｍｍ／秒）とする。
【００３８】
記録材Ｓの検知の実行タイミングとしては、通常速度で搬送される記録材Ｓに対してＦＰＯＴに影響を与えないようにする。すなわち、記録材Ｓが記録材判別装置４３に到達後、図９における１／１速Ｔｏｐで表わされる画像の書き出しタイミングに対して、１／１速で画像形成する場合の判別結果を通知するのに十分間に合うタイミングとする。判別結果の通知が間に合えば、記録材Ｓの検知タイミングは各色の現像ローラ３の当接タイミングの前後でも途中であっても良い。１／２速に減速が完了すると、画像形成ステーション１（イエロー）から１／２速で画像形成を開始する。従来、記録材Ｓの判別を行った後、直ちに感光ドラム１と中間転写体を当接させたまま速度を変更すると、周速差によって感光ドラム１又は中間転写体が摩耗する可能性があった。本実施形態においては、全ての画像形成ステーションにおいて、感光ドラム１と中間転写体の間にトナーが介在する状態になってから速度変更を開始するため、トナーの潤滑効果によって感光ドラム１と中間転写体が摩耗する可能性を低減できるという効果がある。
【００３９】
図１０に現像ローラ３と感光ドラム１が当接している状態又は当接していない状態で速度変更を行った際の状況を示すグラフである。横軸は速度変更の繰り返し回数であり、縦軸は画像のランクを示す。ここでいう画像ランクとは、形成する画像の画質を示しており、数値が上がるほど精度良く画像形成を行えない状態であることを示している。ランク１は正常な画像を形成できる状態である。ランク３は、本発明者が主観的に評価した形成された画像が問題ないと判断できる状態である。ランク４以上は、形成された画像が問題ないと判断できない状態である。図１０の破線で示しているのが、現像ローラ３と感光ドラム１が非当接の状態で速度変更を繰り返した結果である。１００回程度から画像ランクが３を超える状態となり、形成された画像に問題がないと判断できない状態となっている。一方、図１０の実線で示しているのが、本実施形態の構成である、現像ローラ３と感光ドラム１が当接した状態で、トナーが感光ドラム１と中間転写体の間に介在する状態において速度変更を繰り返した結果である。１００００回程度、速度変更を繰り返しても画像ランクは２となっており、形成した画像に問題がないと判断できる状態となっている。そのため、感光ドラム１の寿命が１００００枚相当であれば、その全ての画像形成において、速度切り替えが発生したとしても、感光ドラム１や中間転写体の摩耗による劣化を低減できることがわかった。
【００４０】
図１１に中間転写体と感光ドラムに周速差がある際の中間転写体の駆動トルクを示す。横軸は感光ドラム１上のカブリトナー量を測定した数値である。なお、カブリトナーとは、現像ローラ３を当接させたことにより、感光ドラム１上に現像されるトナーとする。カブリトナー量は非常に少なく重量の測定が困難であるため、カブリトナー量を反射率で定義している。具体的には、感光ドラム１上のトナーを、市販のニチバン製セロハンテープ、日東電工製ポリエステルテープ、住友スリーエム製メンディングテープのような透明な粘着テープで採取する。そして、そのテープをコピー用紙のような白色の紙に貼り付け、トナーの有り部とトナー無し部の反射率測定値の差をカブリ反射率（％）と定義した。反射光量の測定器としては、ＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ ＴＣ−６ＤＳ（東京デンショクテクニカルセンター製）を用いた。縦軸は中間転写体の駆動軸上で測定した駆動トルクを表している。本実施形態における画像形成装置においては、通常使用時の駆動トルクは０．２〜０．４Ｎ・ｍ程度であるとする。そして、トルクが０．６Ｎ・ｍを超えるとギア列に対する負担が大きくなり、その状態で画像形成を行うと異音が発生したり、ギアが摩耗して駆動トルクがかからなくなったりする可能性があるとする。
【００４１】
図１１は、感光ドラム１の表面速度に対し、中間転写体の表面速度が５．０％速い状態を示している。この状態を周速差５．０％と定義している。感光ドラム１上のカブリ反射率が０％の状態は、現像ローラ３が感光ドラム１に当接しておらず、カブリトナーが感光ドラム１上に付着していない状態である。この状態で周速差が５．０％有ると、中間転写体の駆動トルクは０．８Ｎ・ｍ以上という高い数値となってしまう。一方、現像ローラ３が感光ドラム１に当接しており、カブリトナーが感光ドラム１上に付着していると、カブリ反射率が１％程度の微量であっても、中間転写体の駆動トルクを０．３Ｎ・ｍ程度まで下げることができている。トナーや現像ローラ３や感光ドラム１等の各構成が新品状態においても感光ドラム１上のカブリ反射率は１％以下にならないため、トナーが感光ドラム１と中間転写体の間にあれば、駆動トルクを十分に低下させ、安定させることができる。また、感光ドラム１上のカブリトナーの量を１％以上に増やした場合においても、同様に駆動トルクを低下させることができ、トナーが感光ドラム１と中間転写体の間にあれば、駆動トルクを十分に低下させ、安定させることができる。
【００４２】
このように、図１１より、１／１速から１／２速への速度切り替え時にように、感光ドラム１と中間転写体の速度差が大きくなっても、感光ドラム１と中間転写体の間にトナーが存在すれば、中間転写体の駆動トルクを抑え且つ安定させることができる。よって、感光ドラム１や中間転写体の摩耗による劣化の発生を低減できる。
【００４３】
図１２のフローチャートを用いて、画像形成速度の変更制御の方法について説明する。なお、ここでは画像形成速度の一例として、１／１速と１／２速を用いて説明するが、画像形成速度はこれに限られるものではない。
【００４４】
Ｓ２０１において、ＣＰＵ２６は１／１速での画像形成命令を受け取ると、１／１速で画像形成を開始する。Ｓ２０２において、ＣＰＵ２６は感光ドラム１、中間転写体を１／１速で駆動開始する。Ｓ２０３において、ＣＰＵ２６は当接離間モータの駆動を開始する。Ｓ２０４において、ＣＰＵ２６は記録材判別装置４３により記録材Ｓの判別を開始する。Ｓ２０５において、ＣＰＵ２６は記録材Ｓの判別結果より画像形成速度に変更があるかを判断する。画像形成速度に変更が無い場合には、Ｓ２０６において、ＣＰＵ２６は現像ローラ３Ｙが感光ドラム１Ｙに当接したかを判断する。現像ローラ３Ｙが感光ドラム１Ｙに当接すると、Ｙステーションの画像形成が開始可能となるためＳ２０７において、ＣＰＵ２６は画像形成ステーション１（Ｙ）から順次画像形成を開始する。Ｓ２０８において、ＣＰＵ２６は全ての色の現像ローラが感光ドラムに当接して、フルカラー当接状態になったかを判断する。全ての現像ローラが当接すると、Ｓ２０９において、ＣＰＵは当接離間モータ３１の駆動を停止する。Ｓ２１０において、ＣＰＵ２６は現像ローラと感光ドラムの当接処理を終了する。
【００４５】
一方、Ｓ２０５において、記録材Ｓの判別結果より画像形成速度に変更がある場合、Ｓ２１１に進む。なお、本実施形態では、１／２速への画像形成速度を変更する場合で説明するが、画像形成速度はこれ以外の速度を設定することも可能である。Ｓ２１１において、ＣＰＵ２６は現像ローラが感光ドラムに当接して、フルカラー当接状態になるまで当接離間モータ３１を駆動する。当接離間状態となったら、Ｓ２１２において、ＣＰＵ２６は当接離間モータ３１の駆動を停止する。Ｓ２１３において、ＣＰＵ２６は現像ローラと感光ドラムの当接処理を終了する。Ｓ２１４において、ＣＰＵ２６は当接処理が終了した後、全ての画像形成ステーションのトナーが転写位置に搬送されるまで、所定時間待機する。Ｓ２１５において、ＣＰＵ２６は全ての画像形成ステーションのトナーが転写位置に搬送されると、画像形成スピードを１／１速から１／２速に変更する。ここで使用されたトナーは、クリーニングブレードによりクリーニングされる。画像形成速度の変更が完了したら、Ｓ２１６において、ＣＰＵ２６は画像形成ステーション１（Ｙ）から順次画像形成を開始する。
【００４６】
なお、通常の１／１速で画像形成が完了して記録材Ｓが排出されるまでの時間が１０秒であった画像形成装置において、従来の制御と本実施形態の制御を行ってみた。従来の、画像形成速度を１／１速で起動した後、記録材Ｓの種類の判別結果により速度変更を行う場合は、後回転を行った後、再度画像形成速度を１／２速で起動するという制御を行うと、画像形成が完了して記録材Ｓが排出されるまでの時間は２５秒となった。一方、本実施形態の制御は、画像形成速度を１／１速で起動した後、記録材Ｓの種類の判別結果により速度変更を行う場合は、後回転を行わずトナーが転写位置に搬送された後、画像形成速度を１／２速に変更する。これにより、画像形成が完了して記録材Ｓが排出されるまでの時間は１３秒となった。つまり、従来の制御より本実施形態の制御の方が、画像形成速度の変更にかかる時間を短縮することができていることがわかる。
【００４７】
このように、画像形成速度を変更する際に、感光ドラムと中間転写体の間にトナーがある状態で速度を変更するように制御した。これにより、画像形成速度を変更する際に、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減するするとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制することが可能となった。
【００４８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、接触式の現像方式を用いて説明を行った。本実施形態においては、非接触式の現像方式である、ジャンピング現像方式を用いて説明を行う。
【００４９】
ジャンピング現像方式とは、現像ローラ３と感光ドラム１とを非接触の状態で、それらの最接近部である現像領域で、現像ローラ３と感光ドラム１との間に印加された直流バイアスを重畳した交流バイアス電圧によりトナーが現像されるものである。図１３に、ジャンピング現像方式を用いた現像装置の一例を示す。ジャンピング現像方式の現像装置は、現像位置における現像ローラ３と感光ドラム１との間にギャップＤ（以下、「ＳＤギャップ」とも呼ぶ）を有している。ＳＤギャップは、現像ローラ軸に回転可能に支持された感光ドラム突き当てコロによって、１００〜５００μｍに設定されることが好ましく、より好ましくは３００μｍ以下である。ＳＤギャップが１００μｍ未満であると電界が現像ローラ３から感光ドラム１へリークし易くなり、潜像を現像することが難しくなる。また、５００μｍ以上であるとトナーが感光ドラム１に飛翔し難くなる傾向がある。本実施形態においては、ＳＤギャップを２５０μｍに設定し、現像ローラ３には直流と交流の重畳電圧をかけ、ジャンピング現像を行った。また、そのときの交番電界はピーク間の電圧で１９００Ｖ、周波数３０００Ｈｚで行った。また、現像ローラ３は十点平均表面粗さＲｚ＝８．３μｍ、中心線表面粗さＲａ＝０．８μｍの、アルミ素管に樹脂コートしたものを使用した。
【００５０】
図１４は、現像バイアスを印加した状態と印加していない状態で、感光ドラム１の表面速度に対し、中間転写体の表面速度が５．０％速い状態を示している。この状態を周速差５．０％と定義している。現像バイアスを印加せず、カブリトナーが感光ドラムに現像されない状態である０％においては、先の第１の実施形態と同様に中間転写体の駆動トルクは０．８Ｎ・ｍ以上という高い数値となってしまう。一方、現像バイアスを印加した状態では、中間転写体の駆動トルクを０．２〜０．３Ｎ・ｍ程度まで下げることができていることがわかる。よって、ジャンピング現像方式においても、接触現像方式と同様にカブリトナーが感光ドラム１と中間転写体の間にあれば、駆動トルクを十分に低下させ、安定させることができることがわかった。
【００５１】
このように、ジャンピング現像方式を用いた画像形成装置においても、先の第１の実施形態と同様に、カブリトナーが中間転写体と感光ドラムの間にある状態で画像形成速度を変更する。これにより、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化の発生を低減するとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制することが可能となった。
【００５２】
（第３の実施形態）
第１の実施形態及び第２の実施形態においては、中間転写体のクリーニング手段としてクリーニングブレードを用いる方法を説明した。本実施形態においては、中間転写体のクリーニング手段としてクリーニングローラを用いる方法を説明する。
【００５３】
図１５は、本実施形態における画像形成装置の概略構成図である。なお、先の図１との違いは、クリーニングローラ５５のみであるので、これ以外の構成の説明については省略する。クリーニングローラ５５は、中間転写体上に残留した残トナーを現像ローラ３で帯電される極性と逆極性に帯電する。このように残トナーを逆極性に帯電することで、通常は転写ローラによって感光ドラム１から中間転写体にトナーを転写する１次転写部において、中間転写体から感光ドラム１に残トナーを逆転写させることができる。このように、中間転写体上の残トナーを感光ドラム１に逆転写することで、中間転写体をクリーニングする。
【００５４】
なお、クリーニングローラ５５は、１０Ｅ５〜１０Ｅ９Ωに抵抗調整されたソリッドゴムローラである。クリーニングローラ５５には、高圧電源（不図示）から０．３〜＋１．０ｋＶの電圧が印加される構成となっている。また、画像形成時のトナーは負極性に帯電され、一次転写ローラ６、二次転写ローラ１１に正バイアスを印加することで、静電的に転写を行っている。このため、二次転写で記録材に転写されず中間転写体上に残留した残トナーの多くは負極性に帯電されたままとなっている。そこで、クリーニングローラ５５により中間転写体上の残トナーを適正な正極性の電荷量に帯電する。その後、残トナーは感光ドラム１の一次転写部において、逆転写される。
【００５５】
本実施形態においては、この中間転写体上の残トナーを感光ドラム１と中間転写体の間に搬送し、残トナーが有る状態で速度の切り替えを行うように制御する。中間転写体上の残トナーによって、中間転写体と感光ドラム１に周速差を付けた時のトルク低減効果を調べた結果が図１６である。感光ドラム１の表面速度に対し、中間転写体の表面速度が５．０％速い状態を示している。この状態を周速差５．０％と定義している。感光ドラム１上のカブリ反射率が０％の状態において、中間転写体の駆動トルクは０．６５Ｎ・ｍ程度となっている。これは、クリーニングブレードを用いた第１の実施形態の０．８５Ｎ・ｍ程度に比べると、クリーニングローラを用いたことにより、０．２Ｎ・ｍ程度のトルクの軽減効果が発生している。しかしながら、０．６５Ｎ・ｍ程度の駆動トルクで駆動させると、中間転写体や感光ドラムが摩耗してしまう。一方、本実施形態においても、現像ローラ３が感光ドラム１に当接しており、カブリトナーが感光ドラム１上に付着していると、中間転写体の駆動トルクを０．３Ｎ・ｍ程度まで下げることができている。これにより、カブリトナーが感光ドラム１と中間転写体の間にあれば、駆動トルクを十分に低下させ、安定させることができる。
【００５６】
このように、クリーニングローラを用いた画像形成装置においても、先の第１の実施形態と同様に、カブリトナーが中間転写体と感光ドラムの間にある状態で画像形成速度を変更する。これにより、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化の発生を低減するとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制することが可能となった。
【符号の説明】
【００５７】
１ 感光ドラム
３ 現像ローラ
８ 中間転写ベルト
２６ ＣＰＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置において、例えば記録材の種類や形成される画像に応じて、画像形成速度を変更して画像形成を行うような制御が行われている。適切な画像形成速度にすることによって、高画質な画像を形成することが可能となるが、画像形成速度を切り換える際に、感光ドラムと中間転写体の間で速度差が発生してしまうと、夫々の部材の摩耗による劣化につながっていた。そこで、例えば特許文献１ように、エンコーダを用いて感光ドラムと中間転写体の速度を検知することにより、感光ドラムと中間転写体の速度差を一定の範囲内に収まるように制御することが知られている。これにより、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０７９８１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように制御した場合においても、感光ドラムと中間転写体の間の周速差をまったく無くすことは難しく、感光ドラムや中間転写体の摩耗による劣化は若干ではあるが発生する可能性があった。そこで、画像形成速度を変更する際には、感光ドラムと中間転写体を停止した後、再び変更したい速度で駆動することにより、周速差の発生を抑えるような制御方法も考えられる。しかし、このような制御を行うと画像形成速度を変更して、画像形成を行うまでの時間が長くなってしまうという課題があった。
【０００５】
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、画像形成速度を変更する際に、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減するとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、潜像が形成される像担持体と、前記像担持体の潜像を現像する現像手段と、前記像担持体と接触しており、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、前記像担持体と前記中間転写体の速度を制御する制御手段と、を有する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記現像手段から供給された前記像担持体上のトナーが前記像担持体と前記中間転写体とが接触しているニップ部にある状態で前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の構成によれば、画像形成速度を変更する際に、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減するとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制する
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】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を示した図
【図３】カムの位相を検知する機構を示した図
【図４】感光ドラムと現像ローラの当接状態を示すカム線図
【図５】記録材判別装置４３の概略構成図
【図６】記録材判別装置４３の動作制御を示すブロック図
【図７】記録材判別装置４３の撮像素子４９で撮像した表面画像
【図８】記録材判別装置４３の撮像素子４９で撮像した表面画像から記録材Ｓの種類を判別する方法を示したフローチャート
【図９】各画像形成ステーションの現像ローラ３と感光ドラム１の当接状態及び、感光ドラム１に現像されたトナー像の位置及び、感光ドラム１と現像ローラ３と中間転写体としての中間転写ベルト８の駆動速度を示した図
【図１０】現像ローラ３と感光ドラム１が当接している状態又は当接していない状態で速度変更を行った際の状況を示すグラフ
【図１１】中間転写体と感光ドラムに周速差がある際の中間転写体の駆動トルクを示したグラフ
【図１２】画像形成速度の変更制御の方法について示したフローチャート
【図１３】ジャンピング現像方式を用いた現像装置
【図１４】現像バイアスを印加した状態と印加していない状態の中間転写体の駆動トルクを示したグラフ
【図１５】第３の実施形態における画像形成装置の概略構成図
【図１６】クリーニングローラを用いた際の中間転写体の駆動トルクを示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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はなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、画像形成装置の概略構成図である。ここでは、画像形成装置の一例として、電子写真方式を採用した画像形成装置のうち中間転写ベルトを用いた４ドラムのフルカラー画像形成装置を示している。図１に示すフルカラーの画像形成装置（以下、本体とも呼ぶ）は、着脱自在なプロセスカートリッジＰ（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）を備えている。これら４個のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、同一構造である。異なる点は、プロセスカートリッジが収容しているトナーの色、すなわち、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーによる画像を形成することである。プロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、それぞれトナー容器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを有している。さらに、像担持体である感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを有している。さらに、帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、現像ローラ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと、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を有している。
【００１１】
プロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの下方にはレーザユニット７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋが配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対して行う。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によってそれぞれ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、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像が形成される。
【００１２】
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、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構成となっている。また、光学センサである色ずれ検知センサ２７により、中間転写ベルト上に形成されたキャリブレーション用のトナーパターンを検知する。色ずれ検知センサ２７は、駆動ローラ９の近傍に設置される。感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋすなわち像担持体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、さらに一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋに正極性のバイアスを印加することにより転写される。感光ドラム１Ｙ上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、４色のトナー像が重なった状態で二次転写ローラ１１まで搬送される。
【００１３】
給搬送装置１２は、記録材Ｓを収納する給紙カセット１３内から記録材Ｓを給紙する給紙ローラ１４と、給紙された記録材Ｓ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Ｓ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。記録材判別装置４３は、レジストローラ対１６に挟持されている記録材Ｓの種類を判別するために、記録材Ｓに光を照射する。記録材Ｓを撮像した結果に基づき、記録材Ｓの判別を行う。記録材判別装置４３については、後に詳しく説明する。なお、ここでは記録材Ｓを判別する一例として、撮像方式のセンサを説明したが、これに限られるものではなく、光量検知方式のセンサを用いてもよく、また超音波方式のセンサを用いてもよい。
【００１４】
中間転写ベルト８から記録材Ｓへトナー像を転写するために、二次転写ローラ１１に正極性のバイアスを印加する。これにより、搬送されている記録材Ｓに、中間転写ベルト８上のトナー像を二次転写する。トナー像が転写された記録材Ｓ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、加圧されて表面にトナー像が定着される。定着された記録材Ｓは排紙ローラ対２０によって排出される。
【００１５】
トナー像が記録材Ｓに転写された後、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ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Ｓ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、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、２５は本体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には制御部としてのＣＰＵ２６が搭載されている。ＣＰＵ２６は記録材Ｓの搬送に関る駆動源（不図示）やプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの駆動源（不図示）の制御、画像形成に関する制御、更には故障検知に関する制御など、本体の動作を一括して制御している。
【００１６】
［感光ドラム１と現像ローラ３の当接又は離間の切り替え動作について］
図２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、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、ひと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。
【００１７】
図２（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）の側面を押圧している。よって、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２（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ている。よって、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２（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。
【００１８】
次に図２（ａ）の待機状態から図２（ｂ）のフルカラーでの当接状態への状態変化と、図２（ａ）の待機状態から図２（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２（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。
【００１９】
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２（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２（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。
【００２０】
図２（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２（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２（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。
【００２１】
なお、このような制御を行うことが可能であるのは、図３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。
【００２２】
カムギア３４の位相変化と制御可能な３つの状態の関係を図４のカム線図に示す。図４のカム線図に示すように、カム３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋの位相をずらして駆動を制御することで、当接離間状態の切り替えが可能となる。なお、図４に示すカム線図は、設計中心値を示したものであり、図２に示す構成部品の寸法ばらつき等によって、カム線図にもばらつきが発生する。
【００２３】
現像ローラ３の当接離間は、通常の印字動作を行う場合、画像形成を開始するタイミングに合わせて待機状態からフルカラーでの当接状態、又は待機状態からモノカラーでの当接状態へ切り替えられる。
【００２４】
まず、フルカラープリントを行う場合の当接離間状態の切り替えについて説明する。なお、以降は現像ローラ３と感光ドラム１から成る構成を画像形成ステーションと定義し、イエローのトナーで画像形成を行う画像形成ステーションを画像形成ステーション１（１ｓｔとも表記する）と定義する。同様に、マゼンタのトナーで画像形成を行う画像形成ステーションを画像形成ステーション２（２ｓｔ）と定義する。同様に、シアンのトナーで画像形成を行う画像形成ステーションを画像形成ステーション３（３ｓｔ）、ブラックのトナーで画像形成を行う画像形成ステーションを画像形成ステーション４（４ｓｔ）と定義する。
【００２５】
フルカラープリントを行う場合は、画像形成を開始するタイミングに合わせて当接離間モータ３１を所定ステップだけ正回転させる。当接離間モータ３１を正回転で駆動を開始すると、各画像形成ステーションの現像ローラ３と感光ドラム１は、当接及び離間のどちらの状態もあり得る不定期間を経由する。そして、図３で説明したように、画像形成ステーション１（イエロー）⇒画像形成ステーション２（マゼンタ）⇒画像形成ステーション３（シアン）⇒画像形成ステーション４（ブラック）の順に当接する。そして、当接が完了した画像形成ステーションから画像形成を開始する。当接離間モータ３１の駆動ステップ数は、全ての画像形成ステーションの当接が完了すると停止するような駆動ステップ数とする。画像形成が終了すると、再び当接離間モータ３１を所定ステップだけ正回転駆動する。当接離間モータ３１を正回転で駆動を開始すると、現像ローラ３と感光ドラム１は、不定期間を経由する。そして、画像形成ステーション１（イエロー）⇒画像形成ステーション２（マゼンタ）⇒画像形成ステーション３（シアン）⇒画像形成ステーション４（ブラック）の順に離間し、印字を終了する。当接離間モータ３１の駆動ステップ数は、全ての画像形成ステーションの離間が完了すると停止するような駆動ステップ数とする。
【００２６】
次に、モノカラープリントを行う場合の当接離間状態の切り替え制御について説明する。モノカラープリントを行う場合は、画像形成を開始するタイミングに合わせて当接離間モータ３１を所定の駆動ステップ数だけ逆回転で駆動する。当接離間モータ３１を逆回転で駆動を開始すると、不定期間を経由して先の図２で説明したように画像形成ステーション４（ブラック）のみ現像ローラ３Ｋを感光ドラム１Ｋに当接し、画像形成ステーション４（ブラック）の画像形成を開始する。当接離間モータ３１の駆動ステップ数は、画像形成ステーション４（ブラック）のみ当接が完了すると停止するような駆動ステップ数とする。画像形成が終了すると、当接離間モータ３１を所定の駆動ステップ数だけ正回転で駆動する。当接離間モータ３１を正回転で駆動を開始すると、ステーション４（ブラック）の現像ローラ３Ｋと感光ドラム１Ｋは、離間して印字を終了する。当接離間モータ３１の駆動ステップ数は、全ての画像形成ステーションの離間が完了すると停止するような駆動ステップ数とする。
【００２７】
［メディアセンサの動作の説明］
図５に記録材判別装置４３の概略構成図の一例を示す。図５（ａ）は記録材判別装置を搬送方向の横から見た断面図である。図５（ｂ）は記録材判別装置を上から見た図である。なお、光源等の位置を分かり易くするために上部のフタを一部透視図として示している。記録材判別装置４３は、基板４４に設置されたチップＬＥＤを光源として、折り返し反射部４６を介した光路４７にてカバー部材Ｃ内部に光を照射する。そして、図中の矢印方向に移動する記録材Ｓに向けてカバー部材Ｃを透過させ、１０°〜１５°程度の浅い角度で光を照射する。折り返し反射部４６は、ガラスやアクリルのような板材表面に反射膜等を形成したものでも良いし、反射率が高いシート材、例えば東レ社のＰＥＴ基材にアルミ蒸着を施したメタルミー（商標）等を両面テープ等で接着する等してもよい。
【００２８】
記録材Ｓの表面から乱反射した光は、集光素子（ロッドレンズアレイ）４８で集光され、基板４４に設置された撮像素子（ＣＭＯＳラインセンサ）４９にて記録材Ｓの表面画像として撮像される。また、記録材Ｓの表面から正反射した光は、光トラップ部５０へ入射し、光トラップ部５０の中で自己減衰する。これにより撮像素子４９への迷光を防止する。対向部材５１は記録材Ｓの搬送性を向上させるとともに、記録材Ｓの搬送ばたつきを抑制する。なお、本実施形態の光トラップ部５０は単純な溝として図示しているが、より減衰率の高くなる形状やさらに吸収光となる材質を追加変更し実現しても良い。
【００２９】
図６は、記録材判別装置４３の動作制御を示すブロック図の一例を示したものである。搬送されている記録材Ｓの表面に対して照射手段４５から光を照射する。記録材Ｓからの反射光を集光素子４８を介して撮像素子４９で表面画像を撮像する。撮像素子４９で撮像した記録材Ｓの表面画像を記録材判別部４５０へ出力する。
【００３０】
記録材判別部４５０は、受け取った記録材Ｓの表面画像をＡ−Ｄ変換部４５１においてＡＤ変換し、記録材Ｓの搬送方向と直交する同一直線上の画像を得る。本実施形態では、１２ビットＡ−Ｄ変換ＩＣを使用し、Ａ−Ｄ変換部４５１は０〜４０９５の値を出力する。画像抽出部４５２及び記憶領域部４５５において、受け取った記録材Ｓの表面画像を搬送方向へつなぎ合わせ、２次元の表面画像を取得する。本実施形態では、記録材Ｓの搬送速度を１８０ｍｍ／秒とし、撮像素子４９の解像度を１ラインの６００ｄｐｉ（１ドットあたり約４２μｍ）とした。そのため、記録材Ｓの１０ｍｍ×５ｍｍの領域を撮像すると、画像サイズは２３６ドット×１１８ドットとなる。撮像素子４９の撮像は、４２μｍ／（１８０ｍｍ／秒）で行い、撮像素子４９の光蓄積時間は約２２０μｓｅｃ間隔で行う。これにより、搬送されてくる記録材Ｓ上の撮像エリアが重複せずに撮像することができる。また、記録材Ｓが搬送されていない場合においては、対向部材５１の表面画像を撮像することもできる。
【００３１】
得られた２次元の表面画像から記憶領域部４５５に記憶されている光軸や有効画像範囲等の情報に基づき、記録材Ｓの種類の判別に用いる表面画像の抽出を行う。このとき、表面画像に対しシェーディング補正を行う。これは特徴量算出部４５３で、抽出された表面画像から特徴量算出を行うために必要な処理である。記録材Ｓが搬送されていない場合においては、記録材先端検知部４５７において記録材Ｓの先端検知を行う。記録材先端検知部４５７で記録材Ｓの先端を検知した後、記録材Ｓは搬送されていると判断し、記録材先端検知部４５７から記録材種類判別部４５４へ記録材Ｓの先端到達を通知する。そして、記録材種類判別部４５４において特徴量算出部４５３で算出された結果に基づき記録材Ｓの種類についての判別を行う。
【００３２】
記録材種類判別部４５４の結果を画像形成制御部１００の画像形成条件制御部１０１に出力し、判別した結果に基づいて画像形成条件を制御する。画像形成条件とは、転写電圧や記録材Ｓの搬送速度、定着器の温度等の条件である。例えば、記録材種類判別の結果、ボンド紙と判別された場合、普通紙の画像形成条件では定着性が必ずしも良好ではないので、記録材Ｓの搬送速度を遅くして定着装置１７での非図示の定着ニップ部での加熱時間を延長し定着性を向上させる。記憶領域部４５５には、照射手段４５を発光制御する電流値や必要な光量目標値、さらに後述する光量ムラを補正するために使用される照射手段４５のＯＦＦ時の暗電流データと照射手段４５のＯＮ時の光量分布データを記憶している。また、照射制御部１０２は前記光量分布データ取得時の情報を元に照射手段４５の光量を制御している。
【００３３】
図７、図８を用いて記録材判別装置４３の撮像素子４９で撮像した表面画像から記録材Ｓの種類を判別する一例を説明する。Ｓ１００において、ＣＰＵ２６は記録材判別制御を開始する。Ｓ１０１において、ＣＰＵ２６は記録材判別装置４３へ記録材Ｓの搬送を開始し、記録材Ｓの先端が検知されると、撮像範囲内の記録材Ｓの表面画像を撮像する。表面画像の撮像は記録材Ｓの判別に必要な領域分となるまで繰り返し行う。図７（ａ）は記録材Ｓの先端検知前に取得した暗電流補正データの一例を示すグラフである。図７（ｂ）は記録材Ｓの先端検知前に取得する、又は不図示の記憶部に格納されているシェーディング補正データの一例を示すグラフである。シェーディング補正データは、毎回の印字毎に基準シートを搬送させなくとも、不図示の記憶部にシェーディング補正データを保持させることで、検知を省略することができる。図７（ｃ）は撮像した記録材Ｓ（商品名：Ｎｅｅｎａｈ Ｂｏｎｄ ６０）画像データの一例である。
【００３４】
Ｓ１０２において、ＣＰＵ２６は記録材Ｓの表面画像から図７（ｃ）の白点線で囲まれた記録材判別領域の全体光量を確認する。この処理は記録材Ｓの明度を確認するために行い、本実施形態では記録材表面の特徴量のひとつとして記録材判別用情報に用いている。Ｓ１０３において、ＣＰＵ２６は記録材Ｓの表面粗さを検知するために、撮像した表面画像をシェーディング補正データによりシェーディング補正する。シェーディング補正を行うことで、表面画像の光量ムラを補正し、記録材Ｓの表面粗さを精度良く検知することができる。図７（ｄ）は撮像した記録材Ｓの表面画像をシェーディング補正したものである。図７（ｃ）の表面画像に比べて、光量ムラが解消されていることがわかる。
【００３５】
Ｓ１０４において、ＣＰＵ２６はシェーディング補正した図７（ｄ）の白点線で囲まれた記録材判別領域の表面画像に基づき、記録材Ｓの表面粗さの特徴量の抽出を行う。特徴量としては、シェーディング補正後の画像明度分布範囲（記録材表面のコントラスト）を特徴量とする方法と、撮像時の１ライン分の最大値と最小値をピーク値として連続取得画像毎に算出しその積算を特徴量とする方法等がある。本実施形態においては、画像明度分布範囲を特徴量として用いた。Ｓ１０５において、ＣＰＵ２６はＳ１０２で算出した記録材判別領域の全体光量と、Ｓ１０４で算出した記録材判別領域内の特徴量に基づき、記録材Ｓの判別を行う。図７（ｅ）はＰＰＣ用紙（一般的なプリンタやコピー機等で使用する記録材）、コート紙（記録材表面に各種塗工を施し、平滑性を高めた記録材）、ボンド紙（表面性の粗い記録材）、加色ＰＰＣ用紙（加色されたＰＰＣ用紙）を分類するための参照表の一例である。これを、記録材判別参照表とする。縦軸が光量を示し、横軸が記録材Ｓの表面粗さを示している。それぞれの値の交点をグラフ上にプロットすることにより、記録材Ｓの判別を行う。
【００３６】
Ｓ１０６において、ＣＰＵ２６は画像形成を継続するかの判断を行う。画像形成を継続する場合は、Ｓ１０１へ戻る。画像形成を終了する場合はＳ１０７において、ＣＰＵ２６は撮像素子４９への駆動を停止し、照射手段４５を消灯する。Ｓ１０８において、ＣＰＵ２６は記録材判別装置の動作を停止させる。
【００３７】
［画像形成装置の動作の説明］
１／１速で画像形成装置を起動後、記録材判別装置４３によって記録材Ｓが低速モードを適用するボンド紙やコート紙であると判断された場合に、画像形成装置を停止する事無く、画像形成装置の速度を１／２速の低速モードに変更する動作を説明する。図９は、各画像形成ステーションの現像ローラ３と感光ドラム１の当接状態及び、感光ドラム１に現像されたトナー像の位置及び、感光ドラム１と現像ローラ３と中間転写体としての中間転写ベルト８の駆動速度を示したものである。本実施形態においては、画像形成ステーション４（ブラック）の現像ローラ３から感光ドラム１上に転移したトナーが転写位置に到達するまで、他の画像形成ステーション１（イエロー）、２（マゼンタ）、３（シアン）のそれぞれを１／１速で駆動を続ける。なお、ここでは現像ローラ３から感光ドラム１へのトナーの転移には、通常の画像形成の際の現像条件とは異なり、現像バイアスを印加することなく発生するものを想定している。つまり、通常の画像形成として形成されるトナー像とは異なり、感光ドラム１と中間転写体の潤滑剤として機能するトナー量であれば、どのようなトナー像でも構わない。よって、例えば通常の現像バイアスよりも低い現像バイアスを印加することにより、速度変更用のトナー像として所定量のトナーを感光ドラム１に供給することも可能である。その後、現像ローラ３と感光ドラム１と中間転写体の速度を同時に１／１速に対応するαから１／２速に対応するβまで減速する。なお、αを１／１速の速度（１８０ｍｍ／秒）、βを１／２速の速度（９０ｍｍ／秒）とする。
【００３８】
記録材Ｓの検知の実行タイミングとしては、通常速度で搬送される記録材Ｓに対してＦＰＯＴに影響を与えないようにする。すなわち、記録材Ｓが記録材判別装置４３に到達後、図９における１／１速Ｔｏｐで表わされる画像の書き出しタイミングに対して、１／１速で画像形成する場合の判別結果を通知するのに十分間に合うタイミングとする。判別結果の通知が間に合えば、記録材Ｓの検知タイミングは各色の現像ローラ３の当接タイミングの前後でも途中であっても良い。１／２速に減速が完了すると、画像形成ステーション１（イエロー）から１／２速で画像形成を開始する。従来、記録材Ｓの判別を行った後、直ちに感光ドラム１と中間転写体を当接させたまま速度を変更すると、周速差によって感光ドラム１又は中間転写体が摩耗する可能性があった。本実施形態においては、全ての画像形成ステーションにおいて、感光ドラム１と中間転写体の間にトナーが介在する状態になってから速度変更を開始するため、トナーの潤滑効果によって感光ドラム１と中間転写体が摩耗する可能性を低減できるという効果がある。
【００３９】
図１０に現像ローラ３と感光ドラム１が当接している状態又は当接していない状態で速度変更を行った際の状況を示すグラフである。横軸は速度変更の繰り返し回数であり、縦軸は画像のランクを示す。ここでいう画像ランクとは、形成する画像の画質を示しており、数値が上がるほど精度良く画像形成を行えない状態であることを示している。ランク１は正常な画像を形成できる状態である。ランク３は、本発明者が主観的に評価した形成された画像が問題ないと判断できる状態である。ランク４以上は、形成された画像が問題ないと判断できない状態である。図１０の破線で示しているのが、現像ローラ３と感光ドラム１が非当接の状態で速度変更を繰り返した結果である。１００回程度から画像ランクが３を超える状態となり、形成された画像に問題がないと判断できない状態となっている。一方、図１０の実線で示しているのが、本実施形態の構成である、現像ローラ３と感光ドラム１が当接した状態で、トナーが感光ドラム１と中間転写体の間に介在する状態において速度変更を繰り返した結果である。１００００回程度、速度変更を繰り返しても画像ランクは２となっており、形成した画像に問題がないと判断できる状態となっている。そのため、感光ドラム１の寿命が１００００枚相当であれば、その全ての画像形成において、速度切り替えが発生したとしても、感光ドラム１や中間転写体の摩耗による劣化を低減できることがわかった。
【００４０】
図１１に中間転写体と感光ドラムに周速差がある際の中間転写体の駆動トルクを示す。横軸は感光ドラム１上のカブリトナー量を測定した数値である。なお、カブリトナーとは、現像ローラ３を当接させたことにより、感光ドラム１上に現像されるトナーとする。カブリトナー量は非常に少なく重量の測定が困難であるため、カブリトナー量を反射率で定義している。具体的には、感光ドラム１上のトナーを、市販のニチバン製セロハンテープ、日東電工製ポリエステルテープ、住友スリーエム製メンディングテープのような透明な粘着テープで採取する。そして、そのテープをコピー用紙のような白色の紙に貼り付け、トナーの有り部とトナー無し部の反射率測定値の差をカブリ反射率（％）と定義した。反射光量の測定器としては、ＤＥＮＳＩＴＯＭＥＴＥＲ ＴＣ−６ＤＳ（東京デンショクテクニカルセンター製）を用いた。縦軸は中間転写体の駆動軸上で測定した駆動トルクを表している。本実施形態における画像形成装置においては、通常使用時の駆動トルクは０．２〜０．４Ｎ・ｍ程度であるとする。そして、トルクが０．６Ｎ・ｍを超えるとギア列に対する負担が大きくなり、その状態で画像形成を行うと異音が発生したり、ギアが摩耗して駆動トルクがかからなくなったりする可能性があるとする。
【００４１】
図１１は、感光ドラム１の表面速度に対し、中間転写体の表面速度が５．０％速い状態を示している。この状態を周速差５．０％と定義している。感光ドラム１上のカブリ反射率が０％の状態は、現像ローラ３が感光ドラム１に当接しておらず、カブリトナーが感光ドラム１上に付着していない状態である。この状態で周速差が５．０％有ると、中間転写体の駆動トルクは０．８Ｎ・ｍ以上という高い数値となってしまう。一方、現像ローラ３が感光ドラム１に当接しており、カブリトナーが感光ドラム１上に付着していると、カブリ反射率が１％程度の微量であっても、中間転写体の駆動トルクを０．３Ｎ・ｍ程度まで下げることができている。トナーや現像ローラ３や感光ドラム１等の各構成が新品状態においても感光ドラム１上のカブリ反射率は１％以下にならないため、トナーが感光ドラム１と中間転写体の間にあれば、駆動トルクを十分に低下させ、安定させることができる。また、感光ドラム１上のカブリトナーの量を１％以上に増やした場合においても、同様に駆動トルクを低下させることができ、トナーが感光ドラム１と中間転写体の間にあれば、駆動トルクを十分に低下させ、安定させることができる。
【００４２】
このように、図１１より、１／１速から１／２速への速度切り替え時にように、感光ドラム１と中間転写体の速度差が大きくなっても、感光ドラム１と中間転写体の間にトナーが存在すれば、中間転写体の駆動トルクを抑え且つ安定させることができる。よって、感光ドラム１や中間転写体の摩耗による劣化の発生を低減できる。
【００４３】
図１２のフローチャートを用いて、画像形成速度の変更制御の方法について説明する。なお、ここでは画像形成速度の一例として、１／１速と１／２速を用いて説明するが、画像形成速度はこれに限られるものではない。
【００４４】
Ｓ２０１において、ＣＰＵ２６は１／１速での画像形成命令を受け取ると、１／１速で画像形成を開始する。Ｓ２０２において、ＣＰＵ２６は感光ドラム１、中間転写体を１／１速で駆動開始する。Ｓ２０３において、ＣＰＵ２６は当接離間モータの駆動を開始する。Ｓ２０４において、ＣＰＵ２６は記録材判別装置４３により記録材Ｓの判別を開始する。Ｓ２０５において、ＣＰＵ２６は記録材Ｓの判別結果より画像形成速度に変更があるかを判断する。画像形成速度に変更が無い場合には、Ｓ２０６において、ＣＰＵ２６は現像ローラ３Ｙが感光ドラム１Ｙに当接したかを判断する。現像ローラ３Ｙが感光ドラム１Ｙに当接すると、Ｙステーションの画像形成が開始可能となるためＳ２０７において、ＣＰＵ２６は画像形成ステーション１（Ｙ）から順次画像形成を開始する。Ｓ２０８において、ＣＰＵ２６は全ての色の現像ローラが感光ドラムに当接して、フルカラー当接状態になったかを判断する。全ての現像ローラが当接すると、Ｓ２０９において、ＣＰＵは当接離間モータ３１の駆動を停止する。Ｓ２１０において、ＣＰＵ２６は現像ローラと感光ドラムの当接処理を終了する。
【００４５】
一方、Ｓ２０５において、記録材Ｓの判別結果より画像形成速度に変更がある場合、Ｓ２１１に進む。なお、本実施形態では、１／２速への画像形成速度を変更する場合で説明するが、画像形成速度はこれ以外の速度を設定することも可能である。Ｓ２１１において、ＣＰＵ２６は現像ローラが感光ドラムに当接して、フルカラー当接状態になるまで当接離間モータ３１を駆動する。当接離間状態となったら、Ｓ２１２において、ＣＰＵ２６は当接離間モータ３１の駆動を停止する。Ｓ２１３において、ＣＰＵ２６は現像ローラと感光ドラムの当接処理を終了する。Ｓ２１４において、ＣＰＵ２６は当接処理が終了した後、全ての画像形成ステーションのトナーが転写位置に搬送されるまで、所定時間待機する。Ｓ２１５において、ＣＰＵ２６は全ての画像形成ステーションのトナーが転写位置に搬送されると、画像形成スピードを１／１速から１／２速に変更する。ここで使用されたトナーは、クリーニングブレードによりクリーニングされる。画像形成速度の変更が完了したら、Ｓ２１６において、ＣＰＵ２６は画像形成ステーション１（Ｙ）から順次画像形成を開始する。
【００４６】
なお、通常の１／１速で画像形成が完了して記録材Ｓが排出されるまでの時間が１０秒であった画像形成装置において、従来の制御と本実施形態の制御を行ってみた。従来の、画像形成速度を１／１速で起動した後、記録材Ｓの種類の判別結果により速度変更を行う場合は、後回転を行った後、再度画像形成速度を１／２速で起動するという制御を行うと、画像形成が完了して記録材Ｓが排出されるまでの時間は２５秒となった。一方、本実施形態の制御は、画像形成速度を１／１速で起動した後、記録材Ｓの種類の判別結果により速度変更を行う場合は、後回転を行わずトナーが転写位置に搬送された後、画像形成速度を１／２速に変更する。これにより、画像形成が完了して記録材Ｓが排出されるまでの時間は１３秒となった。つまり、従来の制御より本実施形態の制御の方が、画像形成速度の変更にかかる時間を短縮することができていることがわかる。
【００４７】
このように、画像形成速度を変更する際に、感光ドラムと中間転写体の間にトナーがある状態で速度を変更するように制御した。これにより、画像形成速度を変更する際に、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化を低減するするとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制することが可能となった。
【００４８】
（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、接触式の現像方式を用いて説明を行った。本実施形態においては、非接触式の現像方式である、ジャンピング現像方式を用いて説明を行う。
【００４９】
ジャンピング現像方式とは、現像ローラ３と感光ドラム１とを非接触の状態で、それらの最接近部である現像領域で、現像ローラ３と感光ドラム１との間に印加された直流バイアスを重畳した交流バイアス電圧によりトナーが現像されるものである。図１３に、ジャンピング現像方式を用いた現像装置の一例を示す。ジャンピング現像方式の現像装置は、現像位置における現像ローラ３と感光ドラム１との間にギャップＤ（以下、「ＳＤギャップ」とも呼ぶ）を有している。ＳＤギャップは、現像ローラ軸に回転可能に支持された感光ドラム突き当てコロによって、１００〜５００μｍに設定されることが好ましく、より好ましくは３００μｍ以下である。ＳＤギャップが１００μｍ未満であると電界が現像ローラ３から感光ドラム１へリークし易くなり、潜像を現像することが難しくなる。また、５００μｍ以上であるとトナーが感光ドラム１に飛翔し難くなる傾向がある。本実施形態においては、ＳＤギャップを２５０μｍに設定し、現像ローラ３には直流と交流の重畳電圧をかけ、ジャンピング現像を行った。また、そのときの交番電界はピーク間の電圧で１９００Ｖ、周波数３０００Ｈｚで行った。また、現像ローラ３は十点平均表面粗さＲｚ＝８．３μｍ、中心線表面粗さＲａ＝０．８μｍの、アルミ素管に樹脂コートしたものを使用した。
【００５０】
図１４は、現像バイアスを印加した状態と印加していない状態で、感光ドラム１の表面速度に対し、中間転写体の表面速度が５．０％速い状態を示している。この状態を周速差５．０％と定義している。現像バイアスを印加せず、カブリトナーが感光ドラムに現像されない状態である０％においては、先の第１の実施形態と同様に中間転写体の駆動トルクは０．８Ｎ・ｍ以上という高い数値となってしまう。一方、現像バイアスを印加した状態では、中間転写体の駆動トルクを０．２〜０．３Ｎ・ｍ程度まで下げることができていることがわかる。よって、ジャンピング現像方式においても、接触現像方式と同様にカブリトナーが感光ドラム１と中間転写体の間にあれば、駆動トルクを十分に低下させ、安定させることができることがわかった。
【００５１】
このように、ジャンピング現像方式を用いた画像形成装置においても、先の第１の実施形態と同様に、カブリトナーが中間転写体と感光ドラムの間にある状態で画像形成速度を変更する。これにより、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化の発生を低減するとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制することが可能となった。
【００５２】
（第３の実施形態）
第１の実施形態及び第２の実施形態においては、中間転写体のクリーニング手段としてクリーニングブレードを用いる方法を説明した。本実施形態においては、中間転写体のクリーニング手段としてクリーニングローラを用いる方法を説明する。
【００５３】
図１５は、本実施形態における画像形成装置の概略構成図である。なお、先の図１との違いは、クリーニングローラ５５のみであるので、これ以外の構成の説明については省略する。クリーニングローラ５５は、中間転写体上に残留した残トナーを現像ローラ３で帯電される極性と逆極性に帯電する。このように残トナーを逆極性に帯電することで、通常は転写ローラによって感光ドラム１から中間転写体にトナーを転写する１次転写部において、中間転写体から感光ドラム１に残トナーを逆転写させることができる。このように、中間転写体上の残トナーを感光ドラム１に逆転写することで、中間転写体をクリーニングする。
【００５４】
なお、クリーニングローラ５５は、１０Ｅ５〜１０Ｅ９Ωに抵抗調整されたソリッドゴムローラである。クリーニングローラ５５には、高圧電源（不図示）から０．３〜＋１．０ｋＶの電圧が印加される構成となっている。また、画像形成時のトナーは負極性に帯電され、一次転写ローラ６、二次転写ローラ１１に正バイアスを印加することで、静電的に転写を行っている。このため、二次転写で記録材に転写されず中間転写体上に残留した残トナーの多くは負極性に帯電されたままとなっている。そこで、クリーニングローラ５５により中間転写体上の残トナーを適正な正極性の電荷量に帯電する。その後、残トナーは感光ドラム１の一次転写部において、逆転写される。
【００５５】
本実施形態においては、この中間転写体上の残トナーを感光ドラム１と中間転写体の間に搬送し、残トナーが有る状態で速度の切り替えを行うように制御する。中間転写体上の残トナーによって、中間転写体と感光ドラム１に周速差を付けた時のトルク低減効果を調べた結果が図１６である。感光ドラム１の表面速度に対し、中間転写体の表面速度が５．０％速い状態を示している。この状態を周速差５．０％と定義している。感光ドラム１上のカブリ反射率が０％の状態において、中間転写体の駆動トルクは０．６５Ｎ・ｍ程度となっている。これは、クリーニングブレードを用いた第１の実施形態の０．８５Ｎ・ｍ程度に比べると、クリーニングローラを用いたことにより、０．２Ｎ・ｍ程度のトルクの軽減効果が発生している。しかしながら、０．６５Ｎ・ｍ程度の駆動トルクで駆動させると、中間転写体や感光ドラムが摩耗してしまう。一方、本実施形態においても、現像ローラ３が感光ドラム１に当接しており、カブリトナーが感光ドラム１上に付着していると、中間転写体の駆動トルクを０．３Ｎ・ｍ程度まで下げることができている。これにより、カブリトナーが感光ドラム１と中間転写体の間にあれば、駆動トルクを十分に低下させ、安定させることができる。
【００５６】
このように、クリーニングローラを用いた画像形成装置においても、先の第１の実施形態と同様に、カブリトナーが中間転写体と感光ドラムの間にある状態で画像形成速度を変更する。これにより、感光ドラムと中間転写体の摩耗による劣化の発生を低減するとともに、画像形成速度の変更にかかる時間を抑制することが可能となった。
【符号の説明】
【００５７】
１ 感光ドラム
３ 現像ローラ
８ 中間転写ベルト
２６ ＣＰＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体の潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体と接触しており、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、
前記像担持体と前記中間転写体の速度を制御する制御手段と、を有する画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更する前に前記現像手段を駆動させることによって供給された前記像担持体上のトナーが、前記像担持体と前記中間転写体とが接触しているニップ部にある状態で前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
記録材の種類を判別する記録材判別手段を有し、
前記制御手段は、前記記録材判別手段の判別結果に応じて前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像手段は、前記像担持体に接触して前記潜像を現像す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。
【請求項４】
前記現像手段は、前記像担持体に接触せず前記潜像を現像す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。
【請求項５】
前記中間転写体上のトナー像をクリーニングするクリーニング手段を備え、
前記クリーニング手段は、クリーニングブレードであ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。
【請求項６】
前記中間転写体上のトナー像をクリーニングするクリーニング手段を備え、
前記クリーニング手段は、クリーニングローラであ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。
【請求項７】
前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更する際にニップ部に供給する前記トナーは、前記現像手段により通常の画像を形成する際の現像条件と異なる現像条件で現像されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体の潜像を現像する現像手段と、
前記像担持体と接触しており、像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、
前記像担持体と前記中間転写体の速度を制御する制御手段と、を有する画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更する前に前記現像手段を駆動させることによって供給された前記像担持体上のトナーが、前記像担持体と前記中間転写体とが接触しているニップ部にある状態で前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
記録材の種類を判別する記録材判別手段を有し、
前記制御手段は、前記記録材判別手段の判別結果に応じて前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像手段は、前記像担持体に接触して前記潜像を現像す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。
【請求項４】
前記現像手段は、前記像担持体に接触せず前記潜像を現像す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。
【請求項５】
前記中間転写体上のトナー像をクリーニングするクリーニング手段を備え、
前記クリーニング手段は、クリーニングブレードであ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。
【請求項６】
前記中間転写体上のトナー像をクリーニングするクリーニング手段を備え、
前記クリーニング手段は、クリーニングローラであ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。
【請求項７】
前記像担持体と前記中間転写体の速度を変更する際にニップ部に供給する前記トナーは、前記現像手段により通常の画像を形成する際の現像条件と異なる現像条件で現像されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１３−１９９４６（Ｐ２０１３−１９９４６Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０９０５（Ｐ２０１１−１５０９０５）
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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