画像形成装置
【課題】感光ドラムと中間転写ベルトの周面速度差や、中間転写ベルトと二次転写ローラの周面速度差を適切に制御し、色ずれや画像不良の発生しにくい画像形成装置を提供する。
【解決手段】二次転写モータ駆動御部１５５は、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１とについて従動条件が満たされるように、二次転写モータ３００を駆動する。従動条件が満たされれば、色ずれや画像不良の発生しにくい程度に、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１との周面速度差を適切に制御される。従動条件は、たとえば、ＴＬ≧Ｔｍの場合にはＴＬ−Ｔｍ≦ｕＦが成立し、ＴＬ＜Ｔｍの場合には、Ｔｍ−ＴＬ＜ｕＦが成立することである。ここで、ｕは、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１の静摩擦係数である。Ｆは、中間転写ベルト５１（二次転写対向ローラ５５）と二次転写ローラ８１の当接圧である。ＴＬは、二次転写ローラ８１の負荷トルクである。Ｔｍは、二次転写モータ３００の駆動トルクである。
【解決手段】二次転写モータ駆動御部１５５は、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１とについて従動条件が満たされるように、二次転写モータ３００を駆動する。従動条件が満たされれば、色ずれや画像不良の発生しにくい程度に、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１との周面速度差を適切に制御される。従動条件は、たとえば、ＴＬ≧Ｔｍの場合にはＴＬ−Ｔｍ≦ｕＦが成立し、ＴＬ＜Ｔｍの場合には、Ｔｍ−ＴＬ＜ｕＦが成立することである。ここで、ｕは、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１の静摩擦係数である。Ｆは、中間転写ベルト５１（二次転写対向ローラ５５）と二次転写ローラ８１の当接圧である。ＴＬは、二次転写ローラ８１の負荷トルクである。Ｔｍは、二次転写モータ３００の駆動トルクである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多色画像形成装置における画像こすれや色ずれ等の画像不良防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンデム方式は、複数の画像形成ステーションを用いてそれぞれ色の異なるトナー像を並行して作成することで、ロータリ方式よりも画像形成速度を向上させた方式である。一方、タンデム方式は、複数の感光体及び複数の光学装置を用いるため、感光体及び光学装置の取りつけのばらつきやメカニカルな経時変化に応じた補正をしないと、色ずれや色ムラが発生し、品質の良い多色画像を得ることができない。
【０００３】
特許文献１によれば、中間転写ベルト上に各色のトナーパッチを形成し、そのトナーパッチの位置をセンサで検出し、その検出結果より各色のトナー像の中間転写ベルトへの書き出しタイミングを変更して色ずれを抑制することが提案されている。ここで、トナーパッチとは色ずれ検知用の未定着トナー像のことである。
【０００４】
ところで、タンデム方式は、複数の感光体を常に現像ローラに当接させておくと、現像ローラとの摺擦により感光体の表層が削れて、感光体の寿命を低下させてしまう。特許文献２によれば、一つの駆動源で複数のカムを回転させ、上流の感光体から下流の感光体へと現像状態に順次切り替えるとともに、上流の感光体から下流の感光体へと非現像状態に順次切り替えることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６５５６０３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２３２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に記載の発明のように上流の感光体から下流の感光体へと現像状態に順次切り替えを行うと、色ずれを大きくさせてしまうことがある。これは、中間転写ベルト上のトナーパッチの位置をセンサで検出するときのベルトの周面速度と、画像形成時のベルトの周面速度が異なっていることが原因である。このような色ずれや画像不良が発生しないようにするためには、感光ドラムと中間転写ベルトの周面速度差や、中間転写ベルトと二次転写ローラの周面速度差を良好な画像形成が行えるように制御する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、感光ドラムと中間転写ベルトの周面速度差や、中間転写ベルトと二次転写ローラの周面速度差を適切に制御し、色ずれや画像不良の発生しにくい画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１回転体と、第１回転体と媒体（記録媒体やトナー）を介して間接的に当接するか、または、媒体を介さずに直接的に当接して回転する第２回転体と、第１回転体を駆動する第１駆動モータと、第２回転体を駆動する第２駆動モータと、第１駆動モータを制御して第１回転体を一定の回転数で回転させる第１制御手段と、第２駆動モータを制御する第２制御手段とを有し、第１回転体と第２回転体の静摩擦係数をｕとし、第１回転体と第２回転体の当接圧をＦとし、第２回転体の負荷トルクをＴＬとし、第２駆動モータの駆動トルクをＴｍとすると、第２制御手段は、ＴＬ≧Ｔｍの場合は、ＴＬ−Ｔｍ≦ｕＦが成立し、ＴＬ＜Ｔｍの場合は、Ｔｍ−ＴＬ＜ｕＦが成立するように第２駆動モータを制御することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＴＬ≧Ｔｍの場合はＴＬ−Ｔｍ≦ｕＦが成立し、ＴＬ＜Ｔｍの場合はＴｍ−ＴＬ＜ｕＦが成立するといった従動条件が満たされるように、第２制御手段が第２駆動モータを制御する。これにより、感光ドラムまたは中間転写ベルトなどの第１回転体と、中間転写ベルトや二次転写ローラなどの第２回転体の周面速度差が適切な値に維持されるため、色ずれや画像不良が発生しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１及び２、３、４における画像形成装置を示す図
【図２】色ずれ及び画像不良の発生メカニズムを説明する図
【図３】実施例１及び２、３、４における画像形成装置の制御構成のブロック図
【図４】実施例１における駆動制御部のブロック図
【図５】実施例１における二次転写モータの駆動制御部のブロック図
【図６】実施例１における中間転写ベルトと二次転写ローラのトルクと摩擦力の説明図
【図７】実施例１におけるＰＷＭ値と二次転写ローラの回転数の関係を示した図
【図８】実施例２、３、４における二次転写ローラの回転検出を含んだ駆動制御部のブロック図
【図９】実施例２における中間転写ベルトと二次転写ローラの当接離間の説明図
【図１０】実施例２における制御を説明するフローチャート
【図１１】実施例３における制御を説明するフローチャート
【図１２】実施例３における制御の具体例となる説明図
【図１３】実施例４における制御を説明するフローチャート
【図１４】実施例４における制御の具体例となる説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
［実施例１］
第１実施例に係る画像形成装置について説明する。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ドラム型の多色画像形成装置を図１に例示している。
【００１３】
図１に示すように、画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応したプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを備えている。プロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、画像形成装置１の本体（以下、装置本体２という）に対して着脱自在である。なお、以下の説明において、サフィックスであるＹＭＣＫは４色に共通した事項を説明するときは省略される。装置本体２には、中間転写体（回転体）である中間転写ベルト５１を有する中間転写ベルトユニット５や定着器７が設けられている。装置本体２は、中間転写ベルト５１の周面にトナー像を形成する像形成手段として機能する。
【００１４】
各プロセスカートリッジＰにおいて、一次帯電器６２は、感光ドラム６１の外周表面上に配置され、感光ドラム６１の表面を一様に帯電させる。現像器６３は、レーザ露光器２１からの露光により形成された感光ドラム６１の表面上の各色の静電潜像を、対応する色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーを用いて現像する。現像ローラ６４は、現像器６３ごと感光ドラム６１から離間するとともに回転を停止することで、現像剤の劣化を防止する。このように現像ローラ６４は現像器６３ごと感光ドラム６１に対して当接又は離間する。感光体クリーナ６５は、トナー像の一次転写後に感光ドラム６１の表面に付着している残りトナーを除去する。
【００１５】
一次転写ローラ５２は、感光ドラム６１とともに中間転写ベルト５１を挟持し、感光ドラム６１とともに一次転写部を形成している。中間転写ベルト５１は第１回転体の一例である。中間転写ベルトユニット５は、中間転写ベルト５１、中間転写ベルト５１を張架する駆動ローラ５３、テンションローラ５４、二次転写対向ローラ５５を備えている。中間転写ベルトモータ２００（図４）により駆動ローラ５３が回転することで、中間転写ベルト５１が回転する。テンションローラ５４は、中間転写ベルト５１の長さに応じて図１の水平方向に移動可能に構成されている。これにより、中間転写ベルト５１のテンションが略一定に維持される。
【００１６】
駆動ローラ５３の近傍には、レジ検知センサ５６とマークセンサ５７が駆動ローラ５３の長手方向の両端に設置されている。レジ検知センサ５６は、中間転写ベルト５１上のトナーパッチを検出する。マークセンサ５７は、中間転写ベルト５１の周面上に設けられた位置表示マークを検出する。なお、長手方向とは、ローラの軸線方向であり、中間転写ベルト５１の搬送方向と直交する方向である。テンションローラ５４の近傍には、中間転写ベルト５１上の残トナーを回収し、回収した残トナーを潤滑剤として供給する機能を備えたベルトクリーナ５８が設置されている。
【００１７】
二次転写ローラ８１は、中間転写ベルト５１と記録媒体Ｑを介して間接的に当接するか、または、記録媒体Ｑを介さずに直接的に当接して回転する第２回転体の一例である。二次転写ローラ８１は、二次転写対向ローラ５５とともに中間転写ベルト５１を挟んで配置されており、二次転写対向ローラ５５とともに二次転写部を形成している。二次転写ローラ８１は、転写搬送ユニット８によって保持されている。
【００１８】
装置本体２の下部には、二次転写部に記録媒体Ｑを給紙および搬送する給送部３が配置されている。給送部３は、複数枚の記録媒体Ｑを収納したカセット３１、記録媒体Ｑを搬送路へ給送する給送ローラ３２、重送防止のリタードローラ対３３、搬送ローラ対３４、３５、レジストローラ対３６等を備えている。定着器７の下流側搬送路には記録媒体Ｑを排出するための排出ローラ対３７、３８、３９が設けられている。
【００１９】
図２（Ａ）は全ての色において画像形成が行われていない状態を示す。図２（Ｂ）はイエローの画像形成が行われている状態を示す。図２（Ｃ）は全ての色において画像形成が行われている状態を示す。図２（Ｄ）はイエローの画像形成が終了した状態を示している。図２（Ａ）ないし図２（Ｄ）を用いて、感光ドラム６１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より速い場合の画像形成動作について説明する。
【００２０】
図２（Ａ）が示すように、全ての現像ローラ６４が感光ドラム６１と離間している状態で、感光ドラム６１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より速い場合、中間転写ベルト５１のＹ部は張った状態、つまり中間転写ベルト５１のＹ部が伸びた状態となる。これは中間転写ベルト５１と感光ドラム６１はニップ部に圧力をかける。これは感光ドラム６１から中間転写ベルト５１にトナーを一次転写するためである。中間転写ベルト５１のＹ部では、イエローの感光ドラム６１Ｙが中間転写ベルト５１を引っ張ることになり、中間転写ベルト５１が伸びた状態となる。
【００２１】
この状態で画像形成が開始される。図２（Ｂ）のように、イエローの現像ローラ６４Ｙがイエローの感光ドラム６１Ｙに当接し、かぶりトナーがイエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１のニップ形成する部分に到達する。トナーによってイエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１の動摩擦力が弱まると、イエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１の間でスリップが発生する。これにより中間転写ベルト５１のＹ部は伸びた状態から縮もうとする。次に、マゼンタの感光ドラム６１Ｍと中間転写ベルト５１の間で、同様の現象が発生し、中間転写ベルト５１のＹ部とＭ部が伸びた状態となる。シアンの感光ドラム６１Ｃ、ブラックの感光ドラム６１Ｋと中間転写ベルト５１との間でも同様の現象が発生する。つまり全ての感光ドラム６１に現像ローラ６４が当接されるまでの間に、中間転写ベルト５１の伸縮が数回発生する。
【００２２】
図２（Ｃ）のように、全ての感光ドラム６１に現像ローラ６４が当接された状態においては、全ての中間転写ベルト５１と感光ドラム６１ニップを形成する部分にかぶりトナー存在する。かぶりトナーによって、全ての中間転写ベルト５１と感光ドラム６１は常にスリップしている。スリップしているため、感光ドラム６１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より速くても、中間転写ベルト５１の伸縮は発生しない。
【００２３】
画像形成終了の際には、図２（Ｄ）が示すように、イエローの現像ローラ６４Ｙがイエローの感光ドラム６１Ｙと離間し、かぶりトナーが存在しない部分がイエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１のニップを形成する部分に到達する。これにより、イエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１の動摩擦力が強まる。さらに、イエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１がタックし始め、中間転写ベルト５１のＹ部は張った状態となる。なお、Ｍ部、Ｃ部、Ｋ部には緩みが生じる。以後、マゼンタの感光ドラム６１Ｍ、シアンの感光ドラム６１Ｃ、ブラックの感光ドラム６１Ｋと中間転写ベルト５１との間でも同様の現象が発生する。つまり全ての感光ドラム６１に現像ローラ６４が離間されるまでの間に、中間転写ベルト５１の伸縮が数回発生する。中間転写ベルト５１の伸縮は、各色のトナー像の中間転写ベルト５１上への転写位置に影響し、色ずれとなって多色画像に表れてくる。
【００２４】
このように画像形成においては、順次、現像ローラ６４が感光ドラム６１に当接していく第一の状態、全ての現像ローラ６４が感光ドラム６１当接している第二の状態、順次、現像ローラ６４が感光ドラム６１と離間していく第三の状態が存在する。色ずれの補正は、中間転写ベルト５１上に各色のトナーパッチを形成し、そのトナーパッチの位置をレジ検知センサ５６で検出し、その検出結果より各色トナー像の中間転写ベルト５１への書き出しタイミングを変更する処理である。一般に、この色ずれ補正は、全ての現像ローラ６４が感光ドラム６１当接している第二の状態で実施される。そのため、順次、現像ローラ６４が感光ドラム６１に当接していく第一の状態や、順次、現像ローラ６４が感光ドラム６１と離間していく第三の状態で発生する中間転写ベルト５１の伸縮による色ずれを補正することはできない。さらにその伸縮量は中間転写ベルト５１と感光ドラム６１との周面速度差、摩擦係数、環境によって変化する。伸縮量の変化は、色ずれ量の変化をもたらす。
【００２５】
一方、これとは逆に、感光ドラム６１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より遅い場合は、逆のメカニズムで色ずれが発生する。
【００２６】
二次転写ローラ８１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より速い場合について説明する。図２（Ａ）のように、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップを形成する部分にトナーがない場合、中間転写ベルト５１のＴ部は張った状態、すなわち中間転写ベルト５１のＴ部が伸びた状態となる。これは二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップを形成する部分に、中間転写ベルト５１から記録媒体Ｑにトナーを二次転写するために圧力をかけているためである。よって中間転写ベルト５１のＴ部では、二次転写ローラ８１が中間転写ベルト５１を引っ張るため、中間転写ベルト５１が伸びた状態となる。
【００２７】
この状態で画像形成が開始され、図２（Ｃ）のように、中間転写ベルト５１上のトナー像が記録媒体Ｑとともに、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップを形成する部分に到達する。二次転写ローラ８１と記録媒体Ｑは動摩擦力が強いため、記録媒体Ｑは二次転写ローラ８１の周面速度で搬送される。しかし、記録媒体Ｑと中間転写ベルト５１のニップ部にはトナー像があるため、記録媒体Ｑと中間転写ベルト５１の動摩擦力が弱まり、記録媒体Ｑと中間転写ベルト５１の間でスリップが発生する。その結果、中間転写ベルト５１のＴ部は縮もうとする。このスリップにより記録媒体Ｑ上のトナー像がこすられ画像不良が発生する。
【００２８】
この現象においても、中間転写ベルト５１と感光ドラム６１との関係と同様に、二次転写ローラ８１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より遅い場合は、逆のメカニズムで画像不良が発生する。
【００２９】
このような色ずれや画像不良が発生しないようにするためには、感光ドラム６１、中間転写ベルト５１、二次転写ローラ８１の周面速度差を、良好な画像形成が行えるように制御する必要がある。
【００３０】
図３を用いて、画像形成装置の制御構成について説明する。装置本体２は、装置本体２に対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器１０からジョブを受信する。また、装置本体２が備える原稿読み取り部１８からのＲＧＢ画像信号を受信する。
【００３１】
画像処理制御部１１は、入力されたＲＧＢ画像信号をＣＭＹＫ信号に変換し、階調補正や濃度補正を加えて露光信号を生成し、レーザ露光器２１に供給する。画像形成制御部１２は、以下に説明する画像形成動作を統括して制御する。また、画像形成制御部１２は、レジ検知センサ５６やマークセンサ５７を用いて画像形成動作を補正する際にも装置本体２を制御する。
【００３２】
画像形成制御部１２において、ＣＰＵ１２１は、画像形成制御部１２による各種の処理を実行する。ＲＯＭ１２２は、ＣＰＵ１２１により実行されるプログラムや制御データなどを記憶している。ＲＡＭ１２３はＣＰＵ１２１による制御処理時に各種データを記憶する。
【００３３】
露光制御部１３は、ＣＰＵ１２１からの指示にしたがってレーザ露光器２１を駆動したり、回転多面鏡を回転させるスキャナモータを駆動したり、レーザ光量の補正等を行ったりしている。高圧制御部１４は、ＣＰＵ１２１からの指示にしたがって感光ドラム６１への帯電バイアスや、現像バイアス、中間転写ベルト５１への一次転写バイアス、記録媒体Ｑへの二次転写バイアス、ベルトクリーナ用のベルトクリーニングバイアスを生成する。駆動制御部１５は、ＣＰＵ１２１からの指示にしたがって感光ドラム６１や現像ローラ６４、中間転写ベルト５１の作像系モータの駆動、及び記録媒体Ｑを搬送する搬送モータの駆動を行う。定着制御部１６はＣＰＵ１２１からの指示にしたがって定着器７の温度調整を行う。センサ制御部１７はレジ検知センサ５６を用いて中間転写ベルト５１上のトナーパッチを検出したり、マークセンサ５７を用いて中間転写ベルト５１上に設けられた位置表示マークを検出したりする。
【００３４】
当接離間部１９は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１を当接および離間させる当接離間手段として機能する。当接離間部１９は、ＣＰＵ１２１からの指示にしたがって、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１を当接させたり離間させたりする。当接離間部１９は、たとえば、二次転写離間モータと偏心カムを備え、二次転写離間モータを所定の方向に回転させることで、二次転写ローラ８１を上下動させる。これにより、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が当接したり離間したりする。
【００３５】
図４は駆動制御部１５の詳細を示した図である。駆動制御部１５の制御対象は数多くあるものの、ここでは本発明に関係する中間転写ベルトモータ２００と二次転写モータ３００の駆動制御に関わる部分について説明する。なお、本実施例では、同期式モータであるＤＣブラシレスモータを中間転写ベルトモータ２００に採用している。また、非同期式モータであるＤＣブラシモータを二次転写モータ３００に採用している。
【００３６】
中間転写ベルトモータ２００の駆動制御について説明する。中間転写ベルトモータ２００は、中間転写ベルト５１を駆動する第１駆動モータの一例である。ＣＰＵ１２１内の回転数決定部１２４は、印刷設定に対応した回転数を決定し、回転数設定部１５２に設定する。たとえば、記録媒体の種類に応じてプロセススピードが変化するため、予め記録媒体の種類と回転数との関係を示す関数、テーブルまたはプログラムをＲＯＭ１２２が記憶している。回転数決定部１２４は、印刷設定に含まれている記録媒体の種類に対応した回転数をテーブル等から決定する。
【００３７】
中間転写ベルトモータ駆動制御部１５４は、中間転写ベルトモータ２００を制御して中間転写ベルト５１を一定の回転数で回転させる第１制御手段の一例である。中間転写ベルトモータ駆動制御部１５４は、回転数設定部１５２に設定された所定の回転数と、中間転写ベルトモータ２００からの速度信号であるＦＧＯＵＴを元に中間転写ベルトモータ２００を制御する。具体的に、中間転写ベルトモータ駆動制御部１５４は、加速信号であるＡＣＣ信号と減速信号であるＤＥＣ信号を用いて、中間転写ベルトモータ２００の回転速度（回転数）が設定速度となるように制御する。
【００３８】
二次転写モータ３００について説明する。二次転写モータ３００は、二次転写ローラ８１を駆動する第２駆動モータの一例である。ＣＰＵ１２１内のＰＷＭ値決定部１２５は、印刷設定に対応したＰＷＭ値を決定し、ＰＷＭ値設定部１５３に設定する。印刷設定とＰＷＭ値との関係はＲＯＭ１２２が記憶している。よって、ＰＷＭ値決定部１２５はこれに基づいて印刷設定に対応したＰＷＭ値を決定する。
【００３９】
二次転写モータ駆動制御部１５５は、二次転写モータ３００を制御する第２制御手段の一例である。二次転写モータ駆動制御部１５５は、ＰＷＭ値設定部１５３に設定されたＰＷＭ値に対応したＰＷＭ信号を出力する。二次転写モータ３００の駆動については、図５を用いてさらに詳しく説明する。ＰＷＭ値設定部１５３から出力されたＰＷＭ信号はトランジスタＱ１、Ｑ２によって＋２４Ｖに増幅される。増幅されたＰＷＭ信号が電界効果トランジスタ（ＦＥＴ） Ｑ３をＯＮ／ＯＦＦすることで、二次転写モータ３００に供給する電力量を制御する。すなわちＰＷＭ値を大きくする（Ｑ３のＯＮ Ｄｕｔｙを大きくする）と二次転写モータ３００へ供給される電力量は大きくなり、ＰＷＭ値を小さくすると二次転写モータ３００へ供給される電力量は小さくなる。なお、ＰＷＭ信号の周波数が低すぎると二次転写モータ３００の回転ムラやトルクムラが発生し、反対に周波数が高すぎるとノイズが大きくなる。そこで一般的に、ＰＷＭ信号の周波数は数十ＫＨｚ程度に設定されることが多い。
【００４０】
図６は二次転写部における負荷トルク、駆動トルクおよび摩擦力の関係を示した図である。ＴＬ１は中間転写ベルト５１の負荷トルクである。Ｔｍ１は中間転写ベルトモータ２００が中間転写ベルト５１に与える駆動トルクである。ＴＬ２は二次転写ローラ８１の負荷トルクである。Ｔｍ２は二次転写モータ３００が二次転写ローラ８１に与える駆動トルクである。ここで中間転写ベルト５１に与えられるトルクＴｍ１は中間転写ベルト５１の負荷トルクＴＬ１に対して十分に大きく、かつ、Ｔｍ１＞ＴＬ１＋ｕＦを満たすものとする。ｕは記録媒体Ｑとトナーが二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の間に存在するときの、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の静摩擦係数である。静摩擦係数ｕは、たとえば、０．１５程度の値である。Ｆは二次転写対向ローラ５５と二次転写ローラ８１の当接圧力である。すなわち二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の摩擦力ＬはｕＦで表すことができる。二次転写ローラ８１は中間転写ベルト５１からＬ＝ｕＦのトルクを受けていることを意味する。
【００４１】
図７は中間転写ベルト５１が一定速度で駆動されている状態で、ＰＷＭ値設定部１５３に設定されるＰＷＭ値を変化させたときの二次転写ローラ８１の回転数を表した図である。
【００４２】
ａ区間でのＰＷＭ値では、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２よりも駆動トルクＴｍ２が極めて小さく、二次転写ローラ８１が全く回転していない。このときの二次転写ローラ８１の駆動トルクＴｍ２、中間転写ベルト５１の負荷トルクＴＬ２および摩擦力ｕＦの関係は、
ＴＬ２−Ｔｍ２≫ｕＦ
となる。これは二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１はスリップした状態であることを示している。
【００４３】
ｂ区間でのＰＷＭ値では、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２よりも駆動トルクＴｍ２が小さく、二次転写ローラ８１は回転しているものの、目標回転数に達してしていない。このときの二次転写ローラ８１の駆動トルクＴｍ２、中間転写ベルト５１の負荷トルクＴＬ１および摩擦力ｕＦの関係は、
ＴＬ２−Ｔｍ２＞ｕＦ
となる。これは二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１がスリップした状態にあることを示している。
【００４４】
ｃ区間でのＰＷＭ値では、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２に対して与えられる駆動トルクＴｍ２が適度な状態であり、二次転写ローラ８１は目標回転数で回転している。このときの二次転写ローラ８１の駆動トルクＴｍ２、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２および摩擦力ｕＦの関係は、
ＴＬ２≧Ｔｍ２の場合、ＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦ
ＴＬ２＜Ｔｍ２の場合、Ｔｍ２−ＴＬ２＜ｕＦ
となる。これは中間転写ベルト５１に二次転写ローラ８１が従動している状態であることを示している。
【００４５】
ｄ区間でのＰＷＭ値では、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２よりも駆動トルクＴｍ２が大きく、二次転写ローラ８１は回転しているものの、二次転写ローラ８１の回転数が目標回転数を上回っている。このときの駆動トルクＴｍ２、中間転写ベルト５１の負荷トルクＴＬ１および摩擦力ｕＦの関係は、
Ｔｍ２−ＴＬ１＞ｕＦ
となる。これは二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１はスリップした状態であることを示している。
【００４６】
よって、ＴＬ２≧Ｔｍ２の場合はＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦが成り立ち、ＴＬ２＜Ｔｍ２の場合はＴｍ２−ＴＬ２＜ｕＦが成り立つように、二次転写ローラ８１に与える駆動トルクＴｍ２を設定することで、二次転写ローラ８１が中間転写ベルト５１に従動する。これを従動条件と呼ぶ。駆動トルクＴｍ２は、ＰＷＭ値を設定することで、適切な値に設定される。これは、ＰＷＭ値が二次転写モータ３００のトルクを決定するパラメータの１つだからである。このように、従動条件が満たされるように二次転写モータ３００を駆動することで、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の周面速度差を適切にできるため、色ずれや画像不良を軽減できる。
【００４７】
ここでは、一例として、二次転写モータ３００の制御方式としてＰＷＭ値による制御方式について説明したが、二次転写モータ３００に印加する電圧を制御しても同様の効果が得られる。さらに、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の関係について説明したが、この関係は、二次転写ベルトと中間転写ベルトの関係、感光ドラム６１と中間転写ベルト５１の関係についてもあてはまる。
【００４８】
［実施例２］
実施例２では、ＴＬ２≧Ｔｍ２の場合はＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦ、ＴＬ２＜Ｔｍ２の場合はＴｍ２−ＴＬ２＜ｕＦの関係を満たす、二次転写ローラ８１に与える駆動トルクＴｍ２の具体的な設定方法、すなわちＰＷＭ値の設定方法について説明する。とりわけ、実施例２では、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１を離間させた状態で、ＣＰＵ１２１が二次転写モータ３００を駆動する。ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が所定値となったときに二次転写モータ３００に印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値をＲＡＭ１２３に保持しておいて、それを印刷時に読み出して使用する。
【００４９】
図８は実施例２における駆動制御部１５の詳細を示した図である。多くの部分は実施例１における駆動制御部１５と同じであるため説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。回転数検出部１５１は、二次転写ローラ８１の回転数を検出する回転数検出手段として機能する。回転数検出部１５１は、たとえば、フォトセンサとスリットが刻まれたコードホイールとから構成可能である。回転数検出部１５１は二次転写ローラ８１の軸上に設置され、二次転写ローラ８１の回転数に応じた速度パルスを出力する。二次転写ローラ８１の回転数が高いと速度パルスの周波数が高くなり、二次転写ローラ８１の回転数が低いと速度パルスの周波数が低くなる。この速度パルスはＣＰＵ１２１内のＰＷＭ値決定部１２５に入力される。なお、ここでは回転数検出部１５１の設置箇所を二次転写ローラ８１の軸上としているが、二次転写モータ３００の軸上や、二次転写ローラ８１へ駆動伝達するギアの軸上でもよい。いずれの位置でも、二次転写ローラ８１の回転数に比例したデータを測定できるからである。回転数検出部１５１は、速度パルスをＰＷＭ値決定部１２５に出力する。
【００５０】
図９（Ａ）および図９（Ｂ）を用いて二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の当接離間について説明を行う。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の当接離間は、二次転写ローラ８１を上下動させることによって行われる。二次転写ローラ８１を上下動は、たとえば、二次転写離間モータと偏心カムによって実現できる。
【００５１】
図９（Ａ）は二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が当接した状態であり、印刷時に用いられる状態である。図９（Ｂ）は二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が離間した状態を示している。離間状態は、画像形成装置１の電源をＯＦＦにしているときや印刷待機時に用いられる状態である。これにより、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が駆動されていないときに、中間転写ベルト５１や二次転写ローラ８１の変形を軽減できる。
【００５２】
図１０を用いて、従動条件を満たすＰＷＭ値の設定方法について説明する。ここでは、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１は離間状態にあるものとする。なお、図１０に示したフローチャートは、ＣＰＵ１２１が実行する処理を示している。
【００５３】
Ｓ１０１で、ＣＰＵ１２１のＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値設定部１５３に初期値を設定する。ここでは初期値として設計称呼値を用いるものとする。
【００５４】
Ｓ１０２で、ＰＷＭ値決定部１２５は、回転数検出部１５１が出力する速度パルスをカウントし、二次転写ローラ８１の回転数Ｎを計測する。
【００５５】
Ｓ１０３で、ＰＷＭ値決定部１２５は、計測した回転数Ｎと設計称呼値の回転数Ｎｔとを比較し、両者が等しいかどうかを判定する。Ｎ＝Ｎｔの場合は、Ｓ１０４に進む。
【００５６】
Ｓ１０４で、ＰＷＭ値決定部１２５は、そのときのＰＷＭ値をＲＡＭ１２３に格納し、本制御を終了する。一方、Ｓ１０３で判定結果がＮ≠Ｎｔの場合は、Ｓ１０５に進む。
【００５７】
Ｓ１０５で、ＰＷＭ値決定部１２５は、回転数Ｎが設計称呼値Ｎｔより小さいかどうかを判定する。Ｎ＜Ｎｔの場合、Ｓ１０６に進む。
【００５８】
Ｓ１０６で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値を所定値だけインクリメントし、再度、Ｓ１０２からの処理を繰り返す。一方、Ｓ１０５での判定結果がＮ＞Ｎｔの場合は、Ｓ１０７に進む。
【００５９】
Ｓ１０７で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値を所定値だけディクリメントし、再度、Ｓ１０２からの処理を繰り返す。
【００６０】
Ｓ１０１におけるＰＷＭ値の初期値を設計称呼値としているが、前回のＰＷＭ値等であってもよい。またＳ１０３で二次転写ローラ８１の回転数Ｎを設計称呼値の回転数Ｎｔと比較する際に、Ｎｔに所定の範囲を持たせたり、画像が最良となるように所定のオフセットを持たせたりしてもよい。前者の場合、Ｎｔ−Δ≦Ｎ≦Ｎｔ＋Δであれば、Ｓ１０４に進む。後者の場合、Ｎｔ−Δ＝Ｎであれば、Ｓ１０４に進む。
【００６１】
ここで二次転写モータ３００に投入される電力をＰ、二次転写モータの効率をη、とすると、Ｐ×η＝Ｎｔ×Ｔｍ２の関係が成り立つ。さらに負荷トルクＴＬ２の二次転写ローラ８１は所定の回転数で駆動されているため、ＴＬ２＝Ｔｍ２が成立する。
【００６２】
次に二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が当接状態にあるときのＴＬ２及びＴｍ２の関係について説明する。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の周面速度差が無い場合、二次転写モータ３００は、二次転写ローラ８１の負荷のみを駆動すればよい。そのため、上述のＴＬ２＝Ｔｍ２が成立し、ＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦを確実に満たすことができる。
【００６３】
二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の周面速度差が有る場合について説明する。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の周面速度差は、一般に、駆動されるローラの径のバラつきや膨張率の違いによって発生する。周面速度差は、通常、±０．５％程度である。ここで二次転写ローラ８１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度よりも０．５％遅いものとする。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１との間に周面速度差が無いときの二次転写ローラ８１の回転数をＮｒとする。図１０に示した設計称呼値の回転数Ｎｔは、Ｎｔ＝Ｎｒ×０．９９５と表すことができる。これをＰ×η＝Ｎｔ×Ｔｍ２に代入すると、Ｐ×η＝（０．９９５×Ｎｒ）×Ｔｍ２となる。この状態で二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が当接すると、二次転写ローラ８１は回転数Ｎｒで回転しようとする。図１０に示した二次転写モータ駆動ＰＷＭ値決定制御で決定されたＰＷＭ値で二次転写モータ３００を駆動した場合、Ｐ×η＝Ｎｒ×（０．９９５×Ｔｍ２）となる。これは、回転数Ｎｒが変わると効率ηの変化するものの、回転数Ｎｒの変化が極めて小さく、効率ηの変化も微小であるとすると、二次転写ローラ８１に与えられるトルクＴｍが小さくなることを意味する。この式を従動条件の式に代入すると、
ＴＬ２−（０．９９５×Ｔｍ２）≦ｕＦ
ＴＬ２＝Ｔｍ２なので、
ＴＬ２−（０．９９５×ＴＬ２）≦ｕＦ
すなわち、
０．００５×ＴＬ２≦ｕＦ
の関係を満たせばよいことになる。そしてたとえば、ポリイミド製の中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１との摩擦係数ｕは、印刷時の状態である記録媒体Ｑとトナーが介在したときには、０．１５程度となる。また二次転写対向ローラ５５と二次転写ローラ８１の当接圧力Ｆは０．４Ｎｍ程度である。さらに二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２は、クリーニング部材を設けた場合でも０．１５Ｎｍ程度であるため、従動条件が満たされる。
【００６４】
以上説明したように、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が離間した状態で二次転写モータ３００を駆動し、二次転写ローラ８１の回転数Ｎが設計称呼値ＮｔとなるようにＰＷＭ値を変化させることで、従動条件を満たすＰＷＭ値が得られる。実施例２においても、二次転写モータ３００の制御方式を印加電圧制御方式に置換してもよい。実施例１と同様に実施例２は、二次転写ベルトと中間転写ベルトの関係、感光ドラム６１と中間転写ベルト５１の関係にも適用可能である。
【００６５】
［実施例３］
実施例３は、実施例２とは異なり、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１との当接点（ニップ部）に潤滑剤としてのトナーを供給し、二次転写ローラ８１の速度変化を検出することで、従動条件を満たす駆動トルクＴｍ２（ＰＷＭ値）の設定方法について説明する。このように、実施例３では、トナー像がニップ部を通過する際の二次転写モータ３００の回転数を回転数検出部１５１が検出する。さらに、二次転写モータ３００の回転数が所定値となったときに二次転写モータ３００に印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値をＣＰＵ１２１がＲＡＭ１２３に保持しておいて印刷時に使用することを特徴とする。
【００６６】
基本的な画像形成装置１の構成及び二次転写ローラ８１の回転数検出部１５１の構成は、実施例１及び実施例２と同じであるため説明を省略する。よって、実施例３では、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１とのニップ部へのトナー供給について説明する。
【００６７】
感光ドラム６１へのトナー像の形成、中間転写ベルト５１への一次転写については、実施例１にて説明した通常の画像形成方法と同じであるため説明を省略する。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１とのニップ部にトナー像が無い場合は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の摩擦力ｕが高くなる。よって、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１に周面速度差が有ると、二次転写ローラ８１の負荷が中間転写ベルト５１に大きく作用する。たとえば、ブラックのプロセスカートリッジＰＫからトナー供給が行われたとする。ブラックトナーは、中間転写ベルト５１上を搬送され、二次転写ローラ８１とのニップ部に到達する。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１とのニップ部にトナー像が有る場合は、トナー像が潤滑剤となって、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の摩擦力ｕが低下する。二次転写ローラ８１に与えられる駆動トルクＴｍ２が負荷トルクＴＬ２と異なると、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１との間にスリップが発生する。スリップは二次転写ローラ８１の速度変動を生じさせる。よって、ニップ部にトナー像が無い状態から有る状態へ移行する際に、二次転写ローラ８１の速度変動が所定値以下となるように、ＰＷＭ値決定部１２５は、二次転写ローラ８１に与える駆動トルクＴｍ２、すなわちＰＷＭ値をＰＷＭ値設定部１５３に設定すればよい。
【００６８】
なお、ブラックのトナー像は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップ部において、二次転写ローラ８１に与えられる駆動トルクＴｍが負荷トルクＴＬ２と異なる場合、スリップが発生するほどの十分な大きさである必要がある。
【００６９】
図１１及び図１２を用いて具体的に、ＴＬ２≧Ｔｍ２の場合は、ＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦ、ＴＬ２＜Ｔｍ２の場合は、Ｔｍ２−ＴＬ２＜ｕＦの関係を満たす、ＰＷＭ値の設定方法について説明する。図１１は二次転写モータ３００を駆動するＰＷＭ値を決定するための制御フローである。
【００７０】
Ｓ２０１で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値設定部１５３に初期値を設定する。ここでは初期値として設計称呼値を用いるものとする。
【００７１】
Ｓ２０２で、ＰＷＭ値決定部１２５は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップ部にトナーが無いときの二次転写ローラ８１の回転数Ｎを所定区間にわたって計測し、その平均値Ｎａを算出する。
【００７２】
Ｓ２０３で、ＰＷＭ値決定部１２５は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップ部にトナー像が有るときの二次転写ローラ８１の回転数Ｎを所定区間にわたって計測し、その平均値Ｎｂを算出する。ＣＰＵ１２１は、回転数Ｎを計測するのに先立って、画像形成装置１を制御してトナー像を中間転写ベルト５１上に形成させる。
【００７３】
Ｓ２０４で、ＰＷＭ値決定部１２５は、トナー像がないときの回転数の平均値Ｎａと、トナー像が有るときの回転数の平均値Ｎｂとを比較し、両者が等しいかどうかを判定する。Ｎａ＝Ｎｂの場合、Ｓ２０５に進む。
【００７４】
Ｓ２０５で、ＰＷＭ値決定部１２５は、そのときのＰＷＭ値をＲＡＭ１２３に格納し、本制御を終了する。一方、Ｓ２０４の判定結果がＮａ≠Ｎｂの場合は、Ｓ２０６に進む。
【００７５】
Ｓ２０６で、ＰＷＭ値決定部１２５は、トナー像が無いときの回転数の平均値Ｎａが、トナー像が有るときの回転数の平均値Ｎｂを超えているかどうかを判定する。Ｎａ＞Ｎｂの場合は、Ｓ２０７に進む。
【００７６】
Ｓ２０７で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値を所定値だけインクリメントし、再度、Ｓ２０２から処理を繰り返す。一方、Ｓ２０６の判定結果がＮａ＜Ｎｂの場合は、Ｓ２０８に進む。
【００７７】
Ｓ２０８で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値を所定値だけディクリメントし、再度、Ｓ２０２から処理を繰り返す。
【００７８】
なお、Ｓ２０１におけるＰＷＭ値の初期値を設計称呼値としているが、前回のＰＷＭ値等であってもよい。ＮａまたはＮｂに所定の範囲を持たせたり、画像が最良となるように所定のオフセットを持たせたりしてもよい。前者の場合、Ｎａ−Δ≦Ｎｂ≦Ｎａ＋Δであれば、Ｓ２０５に進む。後者の場合、Ｎａ−Δ＝Ｎｂであれば、Ｓ２０５に進む。
【００７９】
図１２は図１１の制御フローに基づき制御された場合の二次転写ローラ８１の回転数を示している。図１２を用いてさらに具体的に説明する。図１２によれば、回転数の平均値Ｎａ（Ａ０）は、ＰＷＭ値＝Ａ０ｈのときの回転数の平均値Ｎａである。回転数の平均値Ｎｂ（Ａ０）は、ＰＷＭ値＝Ａ０ｈのときの回転数の平均値Ｎｂである。Ａ０ｈを所定値だけインクリメントしたときのＰＷＭ値はＡ１ｈである。ＰＷＭ値＝Ａ１ｈの場合、回転数の平均値はＮａ（Ａ１）と、Ｎｂ（Ａ１）である。図１２によれば、ＮａとＮｂとの大小関係は、Ｎａ（Ａ０）＞Ｎｂ（Ａ０）であり、Ｎａ（Ａ１）＞Ｎｂ（Ａ１）である。よって、ＰＷＭ値決定部１２５は、再度ＰＷＭ値をインクリメントして、ＰＷＭ値＝Ａ２ｈとする。ＰＷＭ値＝Ａ２ｈの場合、二次転写ローラ８１の回転数の平均値は、Ｎａ（Ａ２）、Ｎｂ（Ａ２）である。図１２によれば、Ｎａ（Ａ２）＝Ｎｂ（Ａ２）が成立しているため、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値＝Ａ２ｈをＲＡＭ１２３に格納し、通常の印刷時に使用するＰＷＭ値とする。なお、本実施例では、各ＰＷＭ値において、ニップ部にトナー像が無いときの二次転写ローラ８１の回転数の平均値Ｎａと、トナー像が有るときの二次転写ローラ８１の回転数の平均値Ｎｂを比較している。しかし、トナー像が無いときの二次転写ローラ８１の回転数の平均値Ｎａをあらかじめ決められた固定値としてもよい。またプロセスカートリッジからのトナー像の供給は、ブラックのプロセスカートリッジＰＫに限られるものではない。たとえば、ＣＰＵ１２１は、高圧制御部１４を制御してベルトクリーナ５８に逆バイアスを印加することで中間転写ベルト５１へ廃トナーを吐き出してもよい。この廃トナーもブラックトナーと同様に潤滑剤として機能する。
【００８０】
ここで、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１との間に、記録媒体Ｑ及びトナー像が無いときの摩擦係数をｕ１とする。記録媒体Ｑ及びトナーが有るときの摩擦係数をｕ２とする。トナーのみが有るときの摩擦係数をｕ３とする。この場合、ｕ１＞ｕ２＞ｕ３の関係がある。Ｎａ＝Ｎｂが成立するのは、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１との間の摩擦係数がｕ３のときである。これは、二次転写ローラ８１が中間転写ベルト５１に従動していることを示している。すなわちＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕ３Ｆもしくは、Ｔｍ２−ＴＬ２＜ｕ３Ｆが成立している。印刷状態で記録媒体Ｑとトナーが介在したときの、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の摩擦係数はｕ２である。さらにｕ２＞ｕ３の関係があることから、印刷時において二次転写ローラ８１が中間転写ベルト５１に従動する条件は、ＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕ２Ｆ、または、Ｔｍ２−ＴＬ２＜ｕ２Ｆである。
【００８１】
以上説明したように、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップ部にトナー像が無いときの二次転写ローラ８１の回転数と、トナー像が有るときの二次転写ローラ８１の回転数との差をなくすことで、従動条件を満たすＰＷＭ値が決定される。ここで求められた二次転写モータ３００のＰＷＭ値は、ＣＰＵ１２１が定期的に更新してもよいし、不揮発メモリ等に記憶させておくことも可能である。二次転写モータ３００の制御方式は、印加電圧制御方式であってもよい。また。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の関係について説明したが、二次転写ベルトと中間転写ベルトの関係、感光ドラム６１と中間転写ベルト５１の関係についても、実施例３は適用可能である。
【００８２】
［実施例４］
実施例４では、印刷中に二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２に変動が生じた場合の、二次転写モータ３００を駆動するＰＷＭ値を補正する方法と、補正が有効でなかった場合の異常処理について説明する。負荷トルクＴＬ２の変動は二次転写ローラ８１の回転数Ｎに表れる。そこで、実施例４では、二次転写ローラ８１の回転数Ｎを２つの閾値範囲と比較することで、補正が必要か否かと異常が発生しているか否かをＣＰＵ１２１が判定する。たとえば、ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が予め定められた第１の閾値範囲から外れたかどうかを判定する第１判定手段として機能する。さらに、ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が第１の閾値範囲から外れると、二次転写モータ３００の回転数が第１の閾値範囲に収まるまで二次転写モータ３００に印加される入力電圧またはＰＷＭ値を補正する補正手段として機能する。また、ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が予め定められた第２の閾値範囲から外れたかどうかを判定する第２判定手段として機能する。さらに、ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が第２の閾値範囲から外れると、報知手段を使用して異常の発生を報知する。
【００８３】
図１３はＣＰＵ１２１が実行する二次転写モータ駆動ＰＷＭ値補正のフローチャートである。図１４は図１３の二次転写モータ駆動ＰＷＭ値補正を詳しく説明するための具体例であって、二次転写ローラ８１の回転数Ｎと各補正や異常検知の閾値を示している。図１３、図１４において、基準回転数Ｎｆは二次転写ローラ８１の称呼値となる回転数である。補正閾値ΔＮｃは二次転写ローラ８１を駆動するＰＷＭ値の補正を実行するか否かを判定するための閾値である。補正閾値ΔＮｃは基準回転数Ｎｆを中心として正負の値を持つ。Ｎｆ−ΔＮｃをＰＷＭ補正下限閾値と呼び、Ｎｆ＋ΔＮｃをＰＷＭ補正上限閾値と呼ぶことにする。このように、第１の閾値範囲の中心値である基準回転数Ｎｆは、ＣＰＵ１２１が、二次転写モータ３００の回転数が所定値となったときに二次転写モータ３００に印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値である。
【００８４】
異常閾値ΔＮｄは二次転写ローラ８１を駆動するＰＷＭ値の補正異常を検知するための閾値である。異常閾値ΔＮｄも基準回転数Ｎｆを中心として、正負の値を持つ。Ｎｆ−ΔＮｄを回転数異常下限閾値と呼び、Ｎｆ＋ΔＮｄを回転数異常上限閾値と呼ぶことにする。補正閾値ΔＮｃと異常閾値ΔＮｄには、ΔＮｃ＜ΔＮｄの関係が有る。異常閾値ΔＮｄは、ＰＷＭ値の補正で対処できないほど異常な回転数Ｎを検出する閾値だからである。このように、第２の閾値範囲の中心値も基準回転数Ｎｆである。
【００８５】
次に図１３に基づき二次転写モータ駆動ＰＷＭ値補正について説明する。印刷が開始され、中間転写ベルトモータ２００及び二次転写モータ３００が一定の回転速度で安定した後に、二次転写モータ駆動ＰＷＭ値補正が開始される。
【００８６】
Ｓ３０１で、ＣＰＵ１２１（ＰＷＭ値決定部１２５）は、回転数検出部１５１を用いて検出した二次転写ローラ８１の回転数Ｎが、ＰＷＭ補正下限閾値（Ｎｆ−ΔＮｃ）を超えているかどうかを判定する。Ｎ≦Ｎｆ−ΔＮｃが成立している場合はＳ３０２に進む。
【００８７】
Ｓ３０２で、ＣＰＵ１２１は、ＰＷＭ値を所定値だけインクリメントし、Ｓ３０３へ移行する。一方、Ｓ３０１でＮ＞Ｎｆ−ΔＮｃが成立している場合は、Ｓ３０２をスキップしてＳ３０３へ進む。具体的には図１４に示したＡ区間でＣＰＵ１２１はＰＷＭ値をインクリメントし、それ以外の区間ではＰＷＭ値をそのままに維持する。
【００８８】
Ｓ３０３で、ＣＰＵ１２１は、二次転写ローラ８１の回転数ＮがＰＷＭ補正上限閾値（Ｎｆ＋ΔＮｃ）を下回っているかどうかを判定する。Ｎ≧Ｎｆ＋ΔＮｃが成立している場合、Ｓ３０４に進む。
【００８９】
Ｓ３０４で、ＣＰＵ１２１は、ＰＷＭ値を所定値だけディクリメントし、Ｓ３０５へ移行する。一方、Ｎ＜Ｎｆ＋ΔＮｃが成立している場合は、Ｓ３０４をスキップして、Ｓ３０５へ進む。具体的には図１４に示したＣ区間で、ＣＰＵ１２１は、ＰＷＭ値をディクリメントし、それ以外の区間では、ＰＷＭ値をそのままに保持する。
【００９０】
Ｓ３０５で、ＣＰＵ１２１は、二次転写ローラ８１の回転数Ｎが回転数異常下限閾値Ｎｆ−ΔＮｄを超えているかどうかを判定する。Ｎ＞Ｎｆ−ΔＮｄが成立している場合はＳ３０６へ進む。Ｎ≦Ｎｆ−ΔＮｄが成立している場合は、Ｓ３０７に進む。図１４に示したＢ区間で、ＣＰＵ１２１は、Ｓ３０７で異常処理を実施し、それ以外の区間ではＳ３０６へ移行する。
【００９１】
Ｓ３０６で、ＣＰＵ１２１は、二次転写ローラ８１の回転数Ｎが、回転異常上限閾値Ｎｆ＋ΔＮｄ未満であるかどうかを判定する。Ｎ＜Ｎｆ＋ΔＮｄが成立している場合はＳ３０８へ進む。Ｎ≧Ｎｆ＋ΔＮｄが成立している場合は、Ｓ３０７に進む。
【００９２】
Ｓ３０７で、ＣＰＵ１２１は、異常処理を実行する。ここで異常処理とは、たとえば、画像形成装置１の上位装置（ホストコンピュータなど）への異常報告や、画像形成装置１の停止等のことであり、異常が発生したことを表示装置などでユーザに報知することも含まれる。たとえば、図１４に示したＤ区間で、ＣＰＵ１２１は、異常処理を実行し、他の区間ではそのままＳ３０８へ移行する。
【００９３】
Ｓ３０８で、ＣＰＵ１２１は、所定の補正終了条件が満たされたかどうかを判定する。補正終了条件が満たされていなければ、ＣＰＵ１２１は、Ｓ３０１から処理を再度実行する。補正終了条件が満たされていれば、補正処理を終了する。補正終了条件は、たとえば、印刷ジョブが終了したことや、異常処理が発生したことである。
【００９４】
なお本実施例では、基準回転数Ｎｆを称呼値となる回転数としたが、二次転写ローラ８１が正常に回転しているときの平均回転数を採用してもよい。さらに補正閾値ΔＮｃと異常閾値ΔＮｄを、上限の閾値と下限の閾値でそれぞれ共通の値としたが、上限と下限とでそれぞれ別の値であってもよい。
【００９５】
以上説明したように、ＣＰＵ１２１は、印刷中に二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２に変動が生じると二次転写ローラ８１の回転数Ｎを基準回転数Ｎｆに近づくように補正するため、負荷トルクＴＬ２に変動が画像へ及ぼす影響を軽減できる。またＣＰＵ１２１は、表示装置を通じて操作者に画像形成の異常を報知するため、操作者は画像形成の異常を即座に把握できる。また、異常が発生したときはＣＰＵ１２１が露光制御部１３、高圧制御部１４、駆動制御部１５および定着制御部１６等に停止を指示するため、記録媒体Ｑやトナーの無駄な消費を抑制できる。
【００９６】
実施例４では、二次転写モータ３００をＰＷＭ値による制御方式で説明したものの、二次転写モータ３００に印加する印加電圧を制御しても、同様の効果が得られる。さらに、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の関係について説明したが、二次転写ベルトと中間転写ベルトの関係、感光ドラム６１と中間転写ベルト５１の関係についても、本発明を適用できる。異常報知手段として、表示装置について説明したが、異常を知らせる音響信号を出力する音響信号出力装置や異常を知らせる電子メールを送信する電子メール送信装置が代わりに採用されてもよい。いずれも操作者に異常の発生を報知できるからである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多色画像形成装置における画像こすれや色ずれ等の画像不良防止技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンデム方式は、複数の画像形成ステーションを用いてそれぞれ色の異なるトナー像を並行して作成することで、ロータリ方式よりも画像形成速度を向上させた方式である。一方、タンデム方式は、複数の感光体及び複数の光学装置を用いるため、感光体及び光学装置の取りつけのばらつきやメカニカルな経時変化に応じた補正をしないと、色ずれや色ムラが発生し、品質の良い多色画像を得ることができない。
【０００３】
特許文献１によれば、中間転写ベルト上に各色のトナーパッチを形成し、そのトナーパッチの位置をセンサで検出し、その検出結果より各色のトナー像の中間転写ベルトへの書き出しタイミングを変更して色ずれを抑制することが提案されている。ここで、トナーパッチとは色ずれ検知用の未定着トナー像のことである。
【０００４】
ところで、タンデム方式は、複数の感光体を常に現像ローラに当接させておくと、現像ローラとの摺擦により感光体の表層が削れて、感光体の寿命を低下させてしまう。特許文献２によれば、一つの駆動源で複数のカムを回転させ、上流の感光体から下流の感光体へと現像状態に順次切り替えるとともに、上流の感光体から下流の感光体へと非現像状態に順次切り替えることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６５５６０３号公報
【特許文献２】特開２００６−３２３２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に記載の発明のように上流の感光体から下流の感光体へと現像状態に順次切り替えを行うと、色ずれを大きくさせてしまうことがある。これは、中間転写ベルト上のトナーパッチの位置をセンサで検出するときのベルトの周面速度と、画像形成時のベルトの周面速度が異なっていることが原因である。このような色ずれや画像不良が発生しないようにするためには、感光ドラムと中間転写ベルトの周面速度差や、中間転写ベルトと二次転写ローラの周面速度差を良好な画像形成が行えるように制御する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、感光ドラムと中間転写ベルトの周面速度差や、中間転写ベルトと二次転写ローラの周面速度差を適切に制御し、色ずれや画像不良の発生しにくい画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、第１回転体と、第１回転体と媒体（記録媒体やトナー）を介して間接的に当接するか、または、媒体を介さずに直接的に当接して回転する第２回転体と、第１回転体を駆動する第１駆動モータと、第２回転体を駆動する第２駆動モータと、第１駆動モータを制御して第１回転体を一定の回転数で回転させる第１制御手段と、第２駆動モータを制御する第２制御手段とを有し、第１回転体と第２回転体の静摩擦係数をｕとし、第１回転体と第２回転体の当接圧をＦとし、第２回転体の負荷トルクをＴＬとし、第２駆動モータの駆動トルクをＴｍとすると、第２制御手段は、ＴＬ≧Ｔｍの場合は、ＴＬ−Ｔｍ≦ｕＦが成立し、ＴＬ＜Ｔｍの場合は、Ｔｍ−ＴＬ＜ｕＦが成立するように第２駆動モータを制御することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ＴＬ≧Ｔｍの場合はＴＬ−Ｔｍ≦ｕＦが成立し、ＴＬ＜Ｔｍの場合はＴｍ−ＴＬ＜ｕＦが成立するといった従動条件が満たされるように、第２制御手段が第２駆動モータを制御する。これにより、感光ドラムまたは中間転写ベルトなどの第１回転体と、中間転写ベルトや二次転写ローラなどの第２回転体の周面速度差が適切な値に維持されるため、色ずれや画像不良が発生しにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１及び２、３、４における画像形成装置を示す図
【図２】色ずれ及び画像不良の発生メカニズムを説明する図
【図３】実施例１及び２、３、４における画像形成装置の制御構成のブロック図
【図４】実施例１における駆動制御部のブロック図
【図５】実施例１における二次転写モータの駆動制御部のブロック図
【図６】実施例１における中間転写ベルトと二次転写ローラのトルクと摩擦力の説明図
【図７】実施例１におけるＰＷＭ値と二次転写ローラの回転数の関係を示した図
【図８】実施例２、３、４における二次転写ローラの回転検出を含んだ駆動制御部のブロック図
【図９】実施例２における中間転写ベルトと二次転写ローラの当接離間の説明図
【図１０】実施例２における制御を説明するフローチャート
【図１１】実施例３における制御を説明するフローチャート
【図１２】実施例３における制御の具体例となる説明図
【図１３】実施例４における制御を説明するフローチャート
【図１４】実施例４における制御の具体例となる説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１２】
［実施例１］
第１実施例に係る画像形成装置について説明する。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ドラム型の多色画像形成装置を図１に例示している。
【００１３】
図１に示すように、画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応したプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを備えている。プロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、画像形成装置１の本体（以下、装置本体２という）に対して着脱自在である。なお、以下の説明において、サフィックスであるＹＭＣＫは４色に共通した事項を説明するときは省略される。装置本体２には、中間転写体（回転体）である中間転写ベルト５１を有する中間転写ベルトユニット５や定着器７が設けられている。装置本体２は、中間転写ベルト５１の周面にトナー像を形成する像形成手段として機能する。
【００１４】
各プロセスカートリッジＰにおいて、一次帯電器６２は、感光ドラム６１の外周表面上に配置され、感光ドラム６１の表面を一様に帯電させる。現像器６３は、レーザ露光器２１からの露光により形成された感光ドラム６１の表面上の各色の静電潜像を、対応する色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナーを用いて現像する。現像ローラ６４は、現像器６３ごと感光ドラム６１から離間するとともに回転を停止することで、現像剤の劣化を防止する。このように現像ローラ６４は現像器６３ごと感光ドラム６１に対して当接又は離間する。感光体クリーナ６５は、トナー像の一次転写後に感光ドラム６１の表面に付着している残りトナーを除去する。
【００１５】
一次転写ローラ５２は、感光ドラム６１とともに中間転写ベルト５１を挟持し、感光ドラム６１とともに一次転写部を形成している。中間転写ベルト５１は第１回転体の一例である。中間転写ベルトユニット５は、中間転写ベルト５１、中間転写ベルト５１を張架する駆動ローラ５３、テンションローラ５４、二次転写対向ローラ５５を備えている。中間転写ベルトモータ２００（図４）により駆動ローラ５３が回転することで、中間転写ベルト５１が回転する。テンションローラ５４は、中間転写ベルト５１の長さに応じて図１の水平方向に移動可能に構成されている。これにより、中間転写ベルト５１のテンションが略一定に維持される。
【００１６】
駆動ローラ５３の近傍には、レジ検知センサ５６とマークセンサ５７が駆動ローラ５３の長手方向の両端に設置されている。レジ検知センサ５６は、中間転写ベルト５１上のトナーパッチを検出する。マークセンサ５７は、中間転写ベルト５１の周面上に設けられた位置表示マークを検出する。なお、長手方向とは、ローラの軸線方向であり、中間転写ベルト５１の搬送方向と直交する方向である。テンションローラ５４の近傍には、中間転写ベルト５１上の残トナーを回収し、回収した残トナーを潤滑剤として供給する機能を備えたベルトクリーナ５８が設置されている。
【００１７】
二次転写ローラ８１は、中間転写ベルト５１と記録媒体Ｑを介して間接的に当接するか、または、記録媒体Ｑを介さずに直接的に当接して回転する第２回転体の一例である。二次転写ローラ８１は、二次転写対向ローラ５５とともに中間転写ベルト５１を挟んで配置されており、二次転写対向ローラ５５とともに二次転写部を形成している。二次転写ローラ８１は、転写搬送ユニット８によって保持されている。
【００１８】
装置本体２の下部には、二次転写部に記録媒体Ｑを給紙および搬送する給送部３が配置されている。給送部３は、複数枚の記録媒体Ｑを収納したカセット３１、記録媒体Ｑを搬送路へ給送する給送ローラ３２、重送防止のリタードローラ対３３、搬送ローラ対３４、３５、レジストローラ対３６等を備えている。定着器７の下流側搬送路には記録媒体Ｑを排出するための排出ローラ対３７、３８、３９が設けられている。
【００１９】
図２（Ａ）は全ての色において画像形成が行われていない状態を示す。図２（Ｂ）はイエローの画像形成が行われている状態を示す。図２（Ｃ）は全ての色において画像形成が行われている状態を示す。図２（Ｄ）はイエローの画像形成が終了した状態を示している。図２（Ａ）ないし図２（Ｄ）を用いて、感光ドラム６１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より速い場合の画像形成動作について説明する。
【００２０】
図２（Ａ）が示すように、全ての現像ローラ６４が感光ドラム６１と離間している状態で、感光ドラム６１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より速い場合、中間転写ベルト５１のＹ部は張った状態、つまり中間転写ベルト５１のＹ部が伸びた状態となる。これは中間転写ベルト５１と感光ドラム６１はニップ部に圧力をかける。これは感光ドラム６１から中間転写ベルト５１にトナーを一次転写するためである。中間転写ベルト５１のＹ部では、イエローの感光ドラム６１Ｙが中間転写ベルト５１を引っ張ることになり、中間転写ベルト５１が伸びた状態となる。
【００２１】
この状態で画像形成が開始される。図２（Ｂ）のように、イエローの現像ローラ６４Ｙがイエローの感光ドラム６１Ｙに当接し、かぶりトナーがイエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１のニップ形成する部分に到達する。トナーによってイエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１の動摩擦力が弱まると、イエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１の間でスリップが発生する。これにより中間転写ベルト５１のＹ部は伸びた状態から縮もうとする。次に、マゼンタの感光ドラム６１Ｍと中間転写ベルト５１の間で、同様の現象が発生し、中間転写ベルト５１のＹ部とＭ部が伸びた状態となる。シアンの感光ドラム６１Ｃ、ブラックの感光ドラム６１Ｋと中間転写ベルト５１との間でも同様の現象が発生する。つまり全ての感光ドラム６１に現像ローラ６４が当接されるまでの間に、中間転写ベルト５１の伸縮が数回発生する。
【００２２】
図２（Ｃ）のように、全ての感光ドラム６１に現像ローラ６４が当接された状態においては、全ての中間転写ベルト５１と感光ドラム６１ニップを形成する部分にかぶりトナー存在する。かぶりトナーによって、全ての中間転写ベルト５１と感光ドラム６１は常にスリップしている。スリップしているため、感光ドラム６１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より速くても、中間転写ベルト５１の伸縮は発生しない。
【００２３】
画像形成終了の際には、図２（Ｄ）が示すように、イエローの現像ローラ６４Ｙがイエローの感光ドラム６１Ｙと離間し、かぶりトナーが存在しない部分がイエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１のニップを形成する部分に到達する。これにより、イエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１の動摩擦力が強まる。さらに、イエローの感光ドラム６１Ｙと中間転写ベルト５１がタックし始め、中間転写ベルト５１のＹ部は張った状態となる。なお、Ｍ部、Ｃ部、Ｋ部には緩みが生じる。以後、マゼンタの感光ドラム６１Ｍ、シアンの感光ドラム６１Ｃ、ブラックの感光ドラム６１Ｋと中間転写ベルト５１との間でも同様の現象が発生する。つまり全ての感光ドラム６１に現像ローラ６４が離間されるまでの間に、中間転写ベルト５１の伸縮が数回発生する。中間転写ベルト５１の伸縮は、各色のトナー像の中間転写ベルト５１上への転写位置に影響し、色ずれとなって多色画像に表れてくる。
【００２４】
このように画像形成においては、順次、現像ローラ６４が感光ドラム６１に当接していく第一の状態、全ての現像ローラ６４が感光ドラム６１当接している第二の状態、順次、現像ローラ６４が感光ドラム６１と離間していく第三の状態が存在する。色ずれの補正は、中間転写ベルト５１上に各色のトナーパッチを形成し、そのトナーパッチの位置をレジ検知センサ５６で検出し、その検出結果より各色トナー像の中間転写ベルト５１への書き出しタイミングを変更する処理である。一般に、この色ずれ補正は、全ての現像ローラ６４が感光ドラム６１当接している第二の状態で実施される。そのため、順次、現像ローラ６４が感光ドラム６１に当接していく第一の状態や、順次、現像ローラ６４が感光ドラム６１と離間していく第三の状態で発生する中間転写ベルト５１の伸縮による色ずれを補正することはできない。さらにその伸縮量は中間転写ベルト５１と感光ドラム６１との周面速度差、摩擦係数、環境によって変化する。伸縮量の変化は、色ずれ量の変化をもたらす。
【００２５】
一方、これとは逆に、感光ドラム６１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より遅い場合は、逆のメカニズムで色ずれが発生する。
【００２６】
二次転写ローラ８１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より速い場合について説明する。図２（Ａ）のように、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップを形成する部分にトナーがない場合、中間転写ベルト５１のＴ部は張った状態、すなわち中間転写ベルト５１のＴ部が伸びた状態となる。これは二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップを形成する部分に、中間転写ベルト５１から記録媒体Ｑにトナーを二次転写するために圧力をかけているためである。よって中間転写ベルト５１のＴ部では、二次転写ローラ８１が中間転写ベルト５１を引っ張るため、中間転写ベルト５１が伸びた状態となる。
【００２７】
この状態で画像形成が開始され、図２（Ｃ）のように、中間転写ベルト５１上のトナー像が記録媒体Ｑとともに、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップを形成する部分に到達する。二次転写ローラ８１と記録媒体Ｑは動摩擦力が強いため、記録媒体Ｑは二次転写ローラ８１の周面速度で搬送される。しかし、記録媒体Ｑと中間転写ベルト５１のニップ部にはトナー像があるため、記録媒体Ｑと中間転写ベルト５１の動摩擦力が弱まり、記録媒体Ｑと中間転写ベルト５１の間でスリップが発生する。その結果、中間転写ベルト５１のＴ部は縮もうとする。このスリップにより記録媒体Ｑ上のトナー像がこすられ画像不良が発生する。
【００２８】
この現象においても、中間転写ベルト５１と感光ドラム６１との関係と同様に、二次転写ローラ８１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度より遅い場合は、逆のメカニズムで画像不良が発生する。
【００２９】
このような色ずれや画像不良が発生しないようにするためには、感光ドラム６１、中間転写ベルト５１、二次転写ローラ８１の周面速度差を、良好な画像形成が行えるように制御する必要がある。
【００３０】
図３を用いて、画像形成装置の制御構成について説明する。装置本体２は、装置本体２に対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器１０からジョブを受信する。また、装置本体２が備える原稿読み取り部１８からのＲＧＢ画像信号を受信する。
【００３１】
画像処理制御部１１は、入力されたＲＧＢ画像信号をＣＭＹＫ信号に変換し、階調補正や濃度補正を加えて露光信号を生成し、レーザ露光器２１に供給する。画像形成制御部１２は、以下に説明する画像形成動作を統括して制御する。また、画像形成制御部１２は、レジ検知センサ５６やマークセンサ５７を用いて画像形成動作を補正する際にも装置本体２を制御する。
【００３２】
画像形成制御部１２において、ＣＰＵ１２１は、画像形成制御部１２による各種の処理を実行する。ＲＯＭ１２２は、ＣＰＵ１２１により実行されるプログラムや制御データなどを記憶している。ＲＡＭ１２３はＣＰＵ１２１による制御処理時に各種データを記憶する。
【００３３】
露光制御部１３は、ＣＰＵ１２１からの指示にしたがってレーザ露光器２１を駆動したり、回転多面鏡を回転させるスキャナモータを駆動したり、レーザ光量の補正等を行ったりしている。高圧制御部１４は、ＣＰＵ１２１からの指示にしたがって感光ドラム６１への帯電バイアスや、現像バイアス、中間転写ベルト５１への一次転写バイアス、記録媒体Ｑへの二次転写バイアス、ベルトクリーナ用のベルトクリーニングバイアスを生成する。駆動制御部１５は、ＣＰＵ１２１からの指示にしたがって感光ドラム６１や現像ローラ６４、中間転写ベルト５１の作像系モータの駆動、及び記録媒体Ｑを搬送する搬送モータの駆動を行う。定着制御部１６はＣＰＵ１２１からの指示にしたがって定着器７の温度調整を行う。センサ制御部１７はレジ検知センサ５６を用いて中間転写ベルト５１上のトナーパッチを検出したり、マークセンサ５７を用いて中間転写ベルト５１上に設けられた位置表示マークを検出したりする。
【００３４】
当接離間部１９は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１を当接および離間させる当接離間手段として機能する。当接離間部１９は、ＣＰＵ１２１からの指示にしたがって、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１を当接させたり離間させたりする。当接離間部１９は、たとえば、二次転写離間モータと偏心カムを備え、二次転写離間モータを所定の方向に回転させることで、二次転写ローラ８１を上下動させる。これにより、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が当接したり離間したりする。
【００３５】
図４は駆動制御部１５の詳細を示した図である。駆動制御部１５の制御対象は数多くあるものの、ここでは本発明に関係する中間転写ベルトモータ２００と二次転写モータ３００の駆動制御に関わる部分について説明する。なお、本実施例では、同期式モータであるＤＣブラシレスモータを中間転写ベルトモータ２００に採用している。また、非同期式モータであるＤＣブラシモータを二次転写モータ３００に採用している。
【００３６】
中間転写ベルトモータ２００の駆動制御について説明する。中間転写ベルトモータ２００は、中間転写ベルト５１を駆動する第１駆動モータの一例である。ＣＰＵ１２１内の回転数決定部１２４は、印刷設定に対応した回転数を決定し、回転数設定部１５２に設定する。たとえば、記録媒体の種類に応じてプロセススピードが変化するため、予め記録媒体の種類と回転数との関係を示す関数、テーブルまたはプログラムをＲＯＭ１２２が記憶している。回転数決定部１２４は、印刷設定に含まれている記録媒体の種類に対応した回転数をテーブル等から決定する。
【００３７】
中間転写ベルトモータ駆動制御部１５４は、中間転写ベルトモータ２００を制御して中間転写ベルト５１を一定の回転数で回転させる第１制御手段の一例である。中間転写ベルトモータ駆動制御部１５４は、回転数設定部１５２に設定された所定の回転数と、中間転写ベルトモータ２００からの速度信号であるＦＧＯＵＴを元に中間転写ベルトモータ２００を制御する。具体的に、中間転写ベルトモータ駆動制御部１５４は、加速信号であるＡＣＣ信号と減速信号であるＤＥＣ信号を用いて、中間転写ベルトモータ２００の回転速度（回転数）が設定速度となるように制御する。
【００３８】
二次転写モータ３００について説明する。二次転写モータ３００は、二次転写ローラ８１を駆動する第２駆動モータの一例である。ＣＰＵ１２１内のＰＷＭ値決定部１２５は、印刷設定に対応したＰＷＭ値を決定し、ＰＷＭ値設定部１５３に設定する。印刷設定とＰＷＭ値との関係はＲＯＭ１２２が記憶している。よって、ＰＷＭ値決定部１２５はこれに基づいて印刷設定に対応したＰＷＭ値を決定する。
【００３９】
二次転写モータ駆動制御部１５５は、二次転写モータ３００を制御する第２制御手段の一例である。二次転写モータ駆動制御部１５５は、ＰＷＭ値設定部１５３に設定されたＰＷＭ値に対応したＰＷＭ信号を出力する。二次転写モータ３００の駆動については、図５を用いてさらに詳しく説明する。ＰＷＭ値設定部１５３から出力されたＰＷＭ信号はトランジスタＱ１、Ｑ２によって＋２４Ｖに増幅される。増幅されたＰＷＭ信号が電界効果トランジスタ（ＦＥＴ） Ｑ３をＯＮ／ＯＦＦすることで、二次転写モータ３００に供給する電力量を制御する。すなわちＰＷＭ値を大きくする（Ｑ３のＯＮ Ｄｕｔｙを大きくする）と二次転写モータ３００へ供給される電力量は大きくなり、ＰＷＭ値を小さくすると二次転写モータ３００へ供給される電力量は小さくなる。なお、ＰＷＭ信号の周波数が低すぎると二次転写モータ３００の回転ムラやトルクムラが発生し、反対に周波数が高すぎるとノイズが大きくなる。そこで一般的に、ＰＷＭ信号の周波数は数十ＫＨｚ程度に設定されることが多い。
【００４０】
図６は二次転写部における負荷トルク、駆動トルクおよび摩擦力の関係を示した図である。ＴＬ１は中間転写ベルト５１の負荷トルクである。Ｔｍ１は中間転写ベルトモータ２００が中間転写ベルト５１に与える駆動トルクである。ＴＬ２は二次転写ローラ８１の負荷トルクである。Ｔｍ２は二次転写モータ３００が二次転写ローラ８１に与える駆動トルクである。ここで中間転写ベルト５１に与えられるトルクＴｍ１は中間転写ベルト５１の負荷トルクＴＬ１に対して十分に大きく、かつ、Ｔｍ１＞ＴＬ１＋ｕＦを満たすものとする。ｕは記録媒体Ｑとトナーが二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の間に存在するときの、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の静摩擦係数である。静摩擦係数ｕは、たとえば、０．１５程度の値である。Ｆは二次転写対向ローラ５５と二次転写ローラ８１の当接圧力である。すなわち二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の摩擦力ＬはｕＦで表すことができる。二次転写ローラ８１は中間転写ベルト５１からＬ＝ｕＦのトルクを受けていることを意味する。
【００４１】
図７は中間転写ベルト５１が一定速度で駆動されている状態で、ＰＷＭ値設定部１５３に設定されるＰＷＭ値を変化させたときの二次転写ローラ８１の回転数を表した図である。
【００４２】
ａ区間でのＰＷＭ値では、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２よりも駆動トルクＴｍ２が極めて小さく、二次転写ローラ８１が全く回転していない。このときの二次転写ローラ８１の駆動トルクＴｍ２、中間転写ベルト５１の負荷トルクＴＬ２および摩擦力ｕＦの関係は、
ＴＬ２−Ｔｍ２≫ｕＦ
となる。これは二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１はスリップした状態であることを示している。
【００４３】
ｂ区間でのＰＷＭ値では、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２よりも駆動トルクＴｍ２が小さく、二次転写ローラ８１は回転しているものの、目標回転数に達してしていない。このときの二次転写ローラ８１の駆動トルクＴｍ２、中間転写ベルト５１の負荷トルクＴＬ１および摩擦力ｕＦの関係は、
ＴＬ２−Ｔｍ２＞ｕＦ
となる。これは二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１がスリップした状態にあることを示している。
【００４４】
ｃ区間でのＰＷＭ値では、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２に対して与えられる駆動トルクＴｍ２が適度な状態であり、二次転写ローラ８１は目標回転数で回転している。このときの二次転写ローラ８１の駆動トルクＴｍ２、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２および摩擦力ｕＦの関係は、
ＴＬ２≧Ｔｍ２の場合、ＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦ
ＴＬ２＜Ｔｍ２の場合、Ｔｍ２−ＴＬ２＜ｕＦ
となる。これは中間転写ベルト５１に二次転写ローラ８１が従動している状態であることを示している。
【００４５】
ｄ区間でのＰＷＭ値では、二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２よりも駆動トルクＴｍ２が大きく、二次転写ローラ８１は回転しているものの、二次転写ローラ８１の回転数が目標回転数を上回っている。このときの駆動トルクＴｍ２、中間転写ベルト５１の負荷トルクＴＬ１および摩擦力ｕＦの関係は、
Ｔｍ２−ＴＬ１＞ｕＦ
となる。これは二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１はスリップした状態であることを示している。
【００４６】
よって、ＴＬ２≧Ｔｍ２の場合はＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦが成り立ち、ＴＬ２＜Ｔｍ２の場合はＴｍ２−ＴＬ２＜ｕＦが成り立つように、二次転写ローラ８１に与える駆動トルクＴｍ２を設定することで、二次転写ローラ８１が中間転写ベルト５１に従動する。これを従動条件と呼ぶ。駆動トルクＴｍ２は、ＰＷＭ値を設定することで、適切な値に設定される。これは、ＰＷＭ値が二次転写モータ３００のトルクを決定するパラメータの１つだからである。このように、従動条件が満たされるように二次転写モータ３００を駆動することで、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の周面速度差を適切にできるため、色ずれや画像不良を軽減できる。
【００４７】
ここでは、一例として、二次転写モータ３００の制御方式としてＰＷＭ値による制御方式について説明したが、二次転写モータ３００に印加する電圧を制御しても同様の効果が得られる。さらに、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の関係について説明したが、この関係は、二次転写ベルトと中間転写ベルトの関係、感光ドラム６１と中間転写ベルト５１の関係についてもあてはまる。
【００４８】
［実施例２］
実施例２では、ＴＬ２≧Ｔｍ２の場合はＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦ、ＴＬ２＜Ｔｍ２の場合はＴｍ２−ＴＬ２＜ｕＦの関係を満たす、二次転写ローラ８１に与える駆動トルクＴｍ２の具体的な設定方法、すなわちＰＷＭ値の設定方法について説明する。とりわけ、実施例２では、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１を離間させた状態で、ＣＰＵ１２１が二次転写モータ３００を駆動する。ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が所定値となったときに二次転写モータ３００に印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値をＲＡＭ１２３に保持しておいて、それを印刷時に読み出して使用する。
【００４９】
図８は実施例２における駆動制御部１５の詳細を示した図である。多くの部分は実施例１における駆動制御部１５と同じであるため説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。回転数検出部１５１は、二次転写ローラ８１の回転数を検出する回転数検出手段として機能する。回転数検出部１５１は、たとえば、フォトセンサとスリットが刻まれたコードホイールとから構成可能である。回転数検出部１５１は二次転写ローラ８１の軸上に設置され、二次転写ローラ８１の回転数に応じた速度パルスを出力する。二次転写ローラ８１の回転数が高いと速度パルスの周波数が高くなり、二次転写ローラ８１の回転数が低いと速度パルスの周波数が低くなる。この速度パルスはＣＰＵ１２１内のＰＷＭ値決定部１２５に入力される。なお、ここでは回転数検出部１５１の設置箇所を二次転写ローラ８１の軸上としているが、二次転写モータ３００の軸上や、二次転写ローラ８１へ駆動伝達するギアの軸上でもよい。いずれの位置でも、二次転写ローラ８１の回転数に比例したデータを測定できるからである。回転数検出部１５１は、速度パルスをＰＷＭ値決定部１２５に出力する。
【００５０】
図９（Ａ）および図９（Ｂ）を用いて二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の当接離間について説明を行う。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の当接離間は、二次転写ローラ８１を上下動させることによって行われる。二次転写ローラ８１を上下動は、たとえば、二次転写離間モータと偏心カムによって実現できる。
【００５１】
図９（Ａ）は二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が当接した状態であり、印刷時に用いられる状態である。図９（Ｂ）は二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が離間した状態を示している。離間状態は、画像形成装置１の電源をＯＦＦにしているときや印刷待機時に用いられる状態である。これにより、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が駆動されていないときに、中間転写ベルト５１や二次転写ローラ８１の変形を軽減できる。
【００５２】
図１０を用いて、従動条件を満たすＰＷＭ値の設定方法について説明する。ここでは、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１は離間状態にあるものとする。なお、図１０に示したフローチャートは、ＣＰＵ１２１が実行する処理を示している。
【００５３】
Ｓ１０１で、ＣＰＵ１２１のＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値設定部１５３に初期値を設定する。ここでは初期値として設計称呼値を用いるものとする。
【００５４】
Ｓ１０２で、ＰＷＭ値決定部１２５は、回転数検出部１５１が出力する速度パルスをカウントし、二次転写ローラ８１の回転数Ｎを計測する。
【００５５】
Ｓ１０３で、ＰＷＭ値決定部１２５は、計測した回転数Ｎと設計称呼値の回転数Ｎｔとを比較し、両者が等しいかどうかを判定する。Ｎ＝Ｎｔの場合は、Ｓ１０４に進む。
【００５６】
Ｓ１０４で、ＰＷＭ値決定部１２５は、そのときのＰＷＭ値をＲＡＭ１２３に格納し、本制御を終了する。一方、Ｓ１０３で判定結果がＮ≠Ｎｔの場合は、Ｓ１０５に進む。
【００５７】
Ｓ１０５で、ＰＷＭ値決定部１２５は、回転数Ｎが設計称呼値Ｎｔより小さいかどうかを判定する。Ｎ＜Ｎｔの場合、Ｓ１０６に進む。
【００５８】
Ｓ１０６で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値を所定値だけインクリメントし、再度、Ｓ１０２からの処理を繰り返す。一方、Ｓ１０５での判定結果がＮ＞Ｎｔの場合は、Ｓ１０７に進む。
【００５９】
Ｓ１０７で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値を所定値だけディクリメントし、再度、Ｓ１０２からの処理を繰り返す。
【００６０】
Ｓ１０１におけるＰＷＭ値の初期値を設計称呼値としているが、前回のＰＷＭ値等であってもよい。またＳ１０３で二次転写ローラ８１の回転数Ｎを設計称呼値の回転数Ｎｔと比較する際に、Ｎｔに所定の範囲を持たせたり、画像が最良となるように所定のオフセットを持たせたりしてもよい。前者の場合、Ｎｔ−Δ≦Ｎ≦Ｎｔ＋Δであれば、Ｓ１０４に進む。後者の場合、Ｎｔ−Δ＝Ｎであれば、Ｓ１０４に進む。
【００６１】
ここで二次転写モータ３００に投入される電力をＰ、二次転写モータの効率をη、とすると、Ｐ×η＝Ｎｔ×Ｔｍ２の関係が成り立つ。さらに負荷トルクＴＬ２の二次転写ローラ８１は所定の回転数で駆動されているため、ＴＬ２＝Ｔｍ２が成立する。
【００６２】
次に二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が当接状態にあるときのＴＬ２及びＴｍ２の関係について説明する。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の周面速度差が無い場合、二次転写モータ３００は、二次転写ローラ８１の負荷のみを駆動すればよい。そのため、上述のＴＬ２＝Ｔｍ２が成立し、ＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦを確実に満たすことができる。
【００６３】
二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の周面速度差が有る場合について説明する。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の周面速度差は、一般に、駆動されるローラの径のバラつきや膨張率の違いによって発生する。周面速度差は、通常、±０．５％程度である。ここで二次転写ローラ８１の周面速度が中間転写ベルト５１の周面速度よりも０．５％遅いものとする。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１との間に周面速度差が無いときの二次転写ローラ８１の回転数をＮｒとする。図１０に示した設計称呼値の回転数Ｎｔは、Ｎｔ＝Ｎｒ×０．９９５と表すことができる。これをＰ×η＝Ｎｔ×Ｔｍ２に代入すると、Ｐ×η＝（０．９９５×Ｎｒ）×Ｔｍ２となる。この状態で二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が当接すると、二次転写ローラ８１は回転数Ｎｒで回転しようとする。図１０に示した二次転写モータ駆動ＰＷＭ値決定制御で決定されたＰＷＭ値で二次転写モータ３００を駆動した場合、Ｐ×η＝Ｎｒ×（０．９９５×Ｔｍ２）となる。これは、回転数Ｎｒが変わると効率ηの変化するものの、回転数Ｎｒの変化が極めて小さく、効率ηの変化も微小であるとすると、二次転写ローラ８１に与えられるトルクＴｍが小さくなることを意味する。この式を従動条件の式に代入すると、
ＴＬ２−（０．９９５×Ｔｍ２）≦ｕＦ
ＴＬ２＝Ｔｍ２なので、
ＴＬ２−（０．９９５×ＴＬ２）≦ｕＦ
すなわち、
０．００５×ＴＬ２≦ｕＦ
の関係を満たせばよいことになる。そしてたとえば、ポリイミド製の中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１との摩擦係数ｕは、印刷時の状態である記録媒体Ｑとトナーが介在したときには、０．１５程度となる。また二次転写対向ローラ５５と二次転写ローラ８１の当接圧力Ｆは０．４Ｎｍ程度である。さらに二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２は、クリーニング部材を設けた場合でも０．１５Ｎｍ程度であるため、従動条件が満たされる。
【００６４】
以上説明したように、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１が離間した状態で二次転写モータ３００を駆動し、二次転写ローラ８１の回転数Ｎが設計称呼値ＮｔとなるようにＰＷＭ値を変化させることで、従動条件を満たすＰＷＭ値が得られる。実施例２においても、二次転写モータ３００の制御方式を印加電圧制御方式に置換してもよい。実施例１と同様に実施例２は、二次転写ベルトと中間転写ベルトの関係、感光ドラム６１と中間転写ベルト５１の関係にも適用可能である。
【００６５】
［実施例３］
実施例３は、実施例２とは異なり、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１との当接点（ニップ部）に潤滑剤としてのトナーを供給し、二次転写ローラ８１の速度変化を検出することで、従動条件を満たす駆動トルクＴｍ２（ＰＷＭ値）の設定方法について説明する。このように、実施例３では、トナー像がニップ部を通過する際の二次転写モータ３００の回転数を回転数検出部１５１が検出する。さらに、二次転写モータ３００の回転数が所定値となったときに二次転写モータ３００に印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値をＣＰＵ１２１がＲＡＭ１２３に保持しておいて印刷時に使用することを特徴とする。
【００６６】
基本的な画像形成装置１の構成及び二次転写ローラ８１の回転数検出部１５１の構成は、実施例１及び実施例２と同じであるため説明を省略する。よって、実施例３では、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１とのニップ部へのトナー供給について説明する。
【００６７】
感光ドラム６１へのトナー像の形成、中間転写ベルト５１への一次転写については、実施例１にて説明した通常の画像形成方法と同じであるため説明を省略する。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１とのニップ部にトナー像が無い場合は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の摩擦力ｕが高くなる。よって、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１に周面速度差が有ると、二次転写ローラ８１の負荷が中間転写ベルト５１に大きく作用する。たとえば、ブラックのプロセスカートリッジＰＫからトナー供給が行われたとする。ブラックトナーは、中間転写ベルト５１上を搬送され、二次転写ローラ８１とのニップ部に到達する。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１とのニップ部にトナー像が有る場合は、トナー像が潤滑剤となって、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の摩擦力ｕが低下する。二次転写ローラ８１に与えられる駆動トルクＴｍ２が負荷トルクＴＬ２と異なると、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１との間にスリップが発生する。スリップは二次転写ローラ８１の速度変動を生じさせる。よって、ニップ部にトナー像が無い状態から有る状態へ移行する際に、二次転写ローラ８１の速度変動が所定値以下となるように、ＰＷＭ値決定部１２５は、二次転写ローラ８１に与える駆動トルクＴｍ２、すなわちＰＷＭ値をＰＷＭ値設定部１５３に設定すればよい。
【００６８】
なお、ブラックのトナー像は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップ部において、二次転写ローラ８１に与えられる駆動トルクＴｍが負荷トルクＴＬ２と異なる場合、スリップが発生するほどの十分な大きさである必要がある。
【００６９】
図１１及び図１２を用いて具体的に、ＴＬ２≧Ｔｍ２の場合は、ＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕＦ、ＴＬ２＜Ｔｍ２の場合は、Ｔｍ２−ＴＬ２＜ｕＦの関係を満たす、ＰＷＭ値の設定方法について説明する。図１１は二次転写モータ３００を駆動するＰＷＭ値を決定するための制御フローである。
【００７０】
Ｓ２０１で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値設定部１５３に初期値を設定する。ここでは初期値として設計称呼値を用いるものとする。
【００７１】
Ｓ２０２で、ＰＷＭ値決定部１２５は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップ部にトナーが無いときの二次転写ローラ８１の回転数Ｎを所定区間にわたって計測し、その平均値Ｎａを算出する。
【００７２】
Ｓ２０３で、ＰＷＭ値決定部１２５は、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップ部にトナー像が有るときの二次転写ローラ８１の回転数Ｎを所定区間にわたって計測し、その平均値Ｎｂを算出する。ＣＰＵ１２１は、回転数Ｎを計測するのに先立って、画像形成装置１を制御してトナー像を中間転写ベルト５１上に形成させる。
【００７３】
Ｓ２０４で、ＰＷＭ値決定部１２５は、トナー像がないときの回転数の平均値Ｎａと、トナー像が有るときの回転数の平均値Ｎｂとを比較し、両者が等しいかどうかを判定する。Ｎａ＝Ｎｂの場合、Ｓ２０５に進む。
【００７４】
Ｓ２０５で、ＰＷＭ値決定部１２５は、そのときのＰＷＭ値をＲＡＭ１２３に格納し、本制御を終了する。一方、Ｓ２０４の判定結果がＮａ≠Ｎｂの場合は、Ｓ２０６に進む。
【００７５】
Ｓ２０６で、ＰＷＭ値決定部１２５は、トナー像が無いときの回転数の平均値Ｎａが、トナー像が有るときの回転数の平均値Ｎｂを超えているかどうかを判定する。Ｎａ＞Ｎｂの場合は、Ｓ２０７に進む。
【００７６】
Ｓ２０７で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値を所定値だけインクリメントし、再度、Ｓ２０２から処理を繰り返す。一方、Ｓ２０６の判定結果がＮａ＜Ｎｂの場合は、Ｓ２０８に進む。
【００７７】
Ｓ２０８で、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値を所定値だけディクリメントし、再度、Ｓ２０２から処理を繰り返す。
【００７８】
なお、Ｓ２０１におけるＰＷＭ値の初期値を設計称呼値としているが、前回のＰＷＭ値等であってもよい。ＮａまたはＮｂに所定の範囲を持たせたり、画像が最良となるように所定のオフセットを持たせたりしてもよい。前者の場合、Ｎａ−Δ≦Ｎｂ≦Ｎａ＋Δであれば、Ｓ２０５に進む。後者の場合、Ｎａ−Δ＝Ｎｂであれば、Ｓ２０５に進む。
【００７９】
図１２は図１１の制御フローに基づき制御された場合の二次転写ローラ８１の回転数を示している。図１２を用いてさらに具体的に説明する。図１２によれば、回転数の平均値Ｎａ（Ａ０）は、ＰＷＭ値＝Ａ０ｈのときの回転数の平均値Ｎａである。回転数の平均値Ｎｂ（Ａ０）は、ＰＷＭ値＝Ａ０ｈのときの回転数の平均値Ｎｂである。Ａ０ｈを所定値だけインクリメントしたときのＰＷＭ値はＡ１ｈである。ＰＷＭ値＝Ａ１ｈの場合、回転数の平均値はＮａ（Ａ１）と、Ｎｂ（Ａ１）である。図１２によれば、ＮａとＮｂとの大小関係は、Ｎａ（Ａ０）＞Ｎｂ（Ａ０）であり、Ｎａ（Ａ１）＞Ｎｂ（Ａ１）である。よって、ＰＷＭ値決定部１２５は、再度ＰＷＭ値をインクリメントして、ＰＷＭ値＝Ａ２ｈとする。ＰＷＭ値＝Ａ２ｈの場合、二次転写ローラ８１の回転数の平均値は、Ｎａ（Ａ２）、Ｎｂ（Ａ２）である。図１２によれば、Ｎａ（Ａ２）＝Ｎｂ（Ａ２）が成立しているため、ＰＷＭ値決定部１２５は、ＰＷＭ値＝Ａ２ｈをＲＡＭ１２３に格納し、通常の印刷時に使用するＰＷＭ値とする。なお、本実施例では、各ＰＷＭ値において、ニップ部にトナー像が無いときの二次転写ローラ８１の回転数の平均値Ｎａと、トナー像が有るときの二次転写ローラ８１の回転数の平均値Ｎｂを比較している。しかし、トナー像が無いときの二次転写ローラ８１の回転数の平均値Ｎａをあらかじめ決められた固定値としてもよい。またプロセスカートリッジからのトナー像の供給は、ブラックのプロセスカートリッジＰＫに限られるものではない。たとえば、ＣＰＵ１２１は、高圧制御部１４を制御してベルトクリーナ５８に逆バイアスを印加することで中間転写ベルト５１へ廃トナーを吐き出してもよい。この廃トナーもブラックトナーと同様に潤滑剤として機能する。
【００８０】
ここで、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１との間に、記録媒体Ｑ及びトナー像が無いときの摩擦係数をｕ１とする。記録媒体Ｑ及びトナーが有るときの摩擦係数をｕ２とする。トナーのみが有るときの摩擦係数をｕ３とする。この場合、ｕ１＞ｕ２＞ｕ３の関係がある。Ｎａ＝Ｎｂが成立するのは、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１との間の摩擦係数がｕ３のときである。これは、二次転写ローラ８１が中間転写ベルト５１に従動していることを示している。すなわちＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕ３Ｆもしくは、Ｔｍ２−ＴＬ２＜ｕ３Ｆが成立している。印刷状態で記録媒体Ｑとトナーが介在したときの、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の摩擦係数はｕ２である。さらにｕ２＞ｕ３の関係があることから、印刷時において二次転写ローラ８１が中間転写ベルト５１に従動する条件は、ＴＬ２−Ｔｍ２≦ｕ２Ｆ、または、Ｔｍ２−ＴＬ２＜ｕ２Ｆである。
【００８１】
以上説明したように、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１のニップ部にトナー像が無いときの二次転写ローラ８１の回転数と、トナー像が有るときの二次転写ローラ８１の回転数との差をなくすことで、従動条件を満たすＰＷＭ値が決定される。ここで求められた二次転写モータ３００のＰＷＭ値は、ＣＰＵ１２１が定期的に更新してもよいし、不揮発メモリ等に記憶させておくことも可能である。二次転写モータ３００の制御方式は、印加電圧制御方式であってもよい。また。二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の関係について説明したが、二次転写ベルトと中間転写ベルトの関係、感光ドラム６１と中間転写ベルト５１の関係についても、実施例３は適用可能である。
【００８２】
［実施例４］
実施例４では、印刷中に二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２に変動が生じた場合の、二次転写モータ３００を駆動するＰＷＭ値を補正する方法と、補正が有効でなかった場合の異常処理について説明する。負荷トルクＴＬ２の変動は二次転写ローラ８１の回転数Ｎに表れる。そこで、実施例４では、二次転写ローラ８１の回転数Ｎを２つの閾値範囲と比較することで、補正が必要か否かと異常が発生しているか否かをＣＰＵ１２１が判定する。たとえば、ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が予め定められた第１の閾値範囲から外れたかどうかを判定する第１判定手段として機能する。さらに、ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が第１の閾値範囲から外れると、二次転写モータ３００の回転数が第１の閾値範囲に収まるまで二次転写モータ３００に印加される入力電圧またはＰＷＭ値を補正する補正手段として機能する。また、ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が予め定められた第２の閾値範囲から外れたかどうかを判定する第２判定手段として機能する。さらに、ＣＰＵ１２１は、二次転写モータ３００の回転数が第２の閾値範囲から外れると、報知手段を使用して異常の発生を報知する。
【００８３】
図１３はＣＰＵ１２１が実行する二次転写モータ駆動ＰＷＭ値補正のフローチャートである。図１４は図１３の二次転写モータ駆動ＰＷＭ値補正を詳しく説明するための具体例であって、二次転写ローラ８１の回転数Ｎと各補正や異常検知の閾値を示している。図１３、図１４において、基準回転数Ｎｆは二次転写ローラ８１の称呼値となる回転数である。補正閾値ΔＮｃは二次転写ローラ８１を駆動するＰＷＭ値の補正を実行するか否かを判定するための閾値である。補正閾値ΔＮｃは基準回転数Ｎｆを中心として正負の値を持つ。Ｎｆ−ΔＮｃをＰＷＭ補正下限閾値と呼び、Ｎｆ＋ΔＮｃをＰＷＭ補正上限閾値と呼ぶことにする。このように、第１の閾値範囲の中心値である基準回転数Ｎｆは、ＣＰＵ１２１が、二次転写モータ３００の回転数が所定値となったときに二次転写モータ３００に印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値である。
【００８４】
異常閾値ΔＮｄは二次転写ローラ８１を駆動するＰＷＭ値の補正異常を検知するための閾値である。異常閾値ΔＮｄも基準回転数Ｎｆを中心として、正負の値を持つ。Ｎｆ−ΔＮｄを回転数異常下限閾値と呼び、Ｎｆ＋ΔＮｄを回転数異常上限閾値と呼ぶことにする。補正閾値ΔＮｃと異常閾値ΔＮｄには、ΔＮｃ＜ΔＮｄの関係が有る。異常閾値ΔＮｄは、ＰＷＭ値の補正で対処できないほど異常な回転数Ｎを検出する閾値だからである。このように、第２の閾値範囲の中心値も基準回転数Ｎｆである。
【００８５】
次に図１３に基づき二次転写モータ駆動ＰＷＭ値補正について説明する。印刷が開始され、中間転写ベルトモータ２００及び二次転写モータ３００が一定の回転速度で安定した後に、二次転写モータ駆動ＰＷＭ値補正が開始される。
【００８６】
Ｓ３０１で、ＣＰＵ１２１（ＰＷＭ値決定部１２５）は、回転数検出部１５１を用いて検出した二次転写ローラ８１の回転数Ｎが、ＰＷＭ補正下限閾値（Ｎｆ−ΔＮｃ）を超えているかどうかを判定する。Ｎ≦Ｎｆ−ΔＮｃが成立している場合はＳ３０２に進む。
【００８７】
Ｓ３０２で、ＣＰＵ１２１は、ＰＷＭ値を所定値だけインクリメントし、Ｓ３０３へ移行する。一方、Ｓ３０１でＮ＞Ｎｆ−ΔＮｃが成立している場合は、Ｓ３０２をスキップしてＳ３０３へ進む。具体的には図１４に示したＡ区間でＣＰＵ１２１はＰＷＭ値をインクリメントし、それ以外の区間ではＰＷＭ値をそのままに維持する。
【００８８】
Ｓ３０３で、ＣＰＵ１２１は、二次転写ローラ８１の回転数ＮがＰＷＭ補正上限閾値（Ｎｆ＋ΔＮｃ）を下回っているかどうかを判定する。Ｎ≧Ｎｆ＋ΔＮｃが成立している場合、Ｓ３０４に進む。
【００８９】
Ｓ３０４で、ＣＰＵ１２１は、ＰＷＭ値を所定値だけディクリメントし、Ｓ３０５へ移行する。一方、Ｎ＜Ｎｆ＋ΔＮｃが成立している場合は、Ｓ３０４をスキップして、Ｓ３０５へ進む。具体的には図１４に示したＣ区間で、ＣＰＵ１２１は、ＰＷＭ値をディクリメントし、それ以外の区間では、ＰＷＭ値をそのままに保持する。
【００９０】
Ｓ３０５で、ＣＰＵ１２１は、二次転写ローラ８１の回転数Ｎが回転数異常下限閾値Ｎｆ−ΔＮｄを超えているかどうかを判定する。Ｎ＞Ｎｆ−ΔＮｄが成立している場合はＳ３０６へ進む。Ｎ≦Ｎｆ−ΔＮｄが成立している場合は、Ｓ３０７に進む。図１４に示したＢ区間で、ＣＰＵ１２１は、Ｓ３０７で異常処理を実施し、それ以外の区間ではＳ３０６へ移行する。
【００９１】
Ｓ３０６で、ＣＰＵ１２１は、二次転写ローラ８１の回転数Ｎが、回転異常上限閾値Ｎｆ＋ΔＮｄ未満であるかどうかを判定する。Ｎ＜Ｎｆ＋ΔＮｄが成立している場合はＳ３０８へ進む。Ｎ≧Ｎｆ＋ΔＮｄが成立している場合は、Ｓ３０７に進む。
【００９２】
Ｓ３０７で、ＣＰＵ１２１は、異常処理を実行する。ここで異常処理とは、たとえば、画像形成装置１の上位装置（ホストコンピュータなど）への異常報告や、画像形成装置１の停止等のことであり、異常が発生したことを表示装置などでユーザに報知することも含まれる。たとえば、図１４に示したＤ区間で、ＣＰＵ１２１は、異常処理を実行し、他の区間ではそのままＳ３０８へ移行する。
【００９３】
Ｓ３０８で、ＣＰＵ１２１は、所定の補正終了条件が満たされたかどうかを判定する。補正終了条件が満たされていなければ、ＣＰＵ１２１は、Ｓ３０１から処理を再度実行する。補正終了条件が満たされていれば、補正処理を終了する。補正終了条件は、たとえば、印刷ジョブが終了したことや、異常処理が発生したことである。
【００９４】
なお本実施例では、基準回転数Ｎｆを称呼値となる回転数としたが、二次転写ローラ８１が正常に回転しているときの平均回転数を採用してもよい。さらに補正閾値ΔＮｃと異常閾値ΔＮｄを、上限の閾値と下限の閾値でそれぞれ共通の値としたが、上限と下限とでそれぞれ別の値であってもよい。
【００９５】
以上説明したように、ＣＰＵ１２１は、印刷中に二次転写ローラ８１の負荷トルクＴＬ２に変動が生じると二次転写ローラ８１の回転数Ｎを基準回転数Ｎｆに近づくように補正するため、負荷トルクＴＬ２に変動が画像へ及ぼす影響を軽減できる。またＣＰＵ１２１は、表示装置を通じて操作者に画像形成の異常を報知するため、操作者は画像形成の異常を即座に把握できる。また、異常が発生したときはＣＰＵ１２１が露光制御部１３、高圧制御部１４、駆動制御部１５および定着制御部１６等に停止を指示するため、記録媒体Ｑやトナーの無駄な消費を抑制できる。
【００９６】
実施例４では、二次転写モータ３００をＰＷＭ値による制御方式で説明したものの、二次転写モータ３００に印加する印加電圧を制御しても、同様の効果が得られる。さらに、二次転写ローラ８１と中間転写ベルト５１の関係について説明したが、二次転写ベルトと中間転写ベルトの関係、感光ドラム６１と中間転写ベルト５１の関係についても、本発明を適用できる。異常報知手段として、表示装置について説明したが、異常を知らせる音響信号を出力する音響信号出力装置や異常を知らせる電子メールを送信する電子メール送信装置が代わりに採用されてもよい。いずれも操作者に異常の発生を報知できるからである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１回転体と、
前記第１回転体と媒体を介して間接的に当接するか、または、前記媒体を介さずに直接的に当接して回転する第２回転体と、
前記第１回転体を駆動する第１駆動モータと、
前記第２回転体を駆動する第２駆動モータと、
前記第１駆動モータを制御して前記第１回転体を一定の回転数で回転させる第１制御手段と、
前記第２駆動モータを制御する第２制御手段と
を有し、
前記第１回転体と前記第２回転体の静摩擦係数をｕとし、
前記第１回転体と前記第２回転体の当接圧をＦとし、
前記第２回転体の負荷トルクをＴＬとし、
前記第２駆動モータの駆動トルクをＴｍとすると、
前記第２制御手段は、
ＴＬ≧Ｔｍの場合は、
ＴＬ−Ｔｍ≦ｕＦが成立し、
ＴＬ＜Ｔｍの場合は、
Ｔｍ−ＴＬ＜ｕＦが成立するように前記第２駆動モータを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１回転体と前記第２回転体を当接および離間させる当接離間手段と、
前記第２駆動モータの回転数を検出する回転数検出手段と
をさらに有し、
前記当接離間手段が前記第１回転体と前記第２回転体を離間させた状態で、前記第２制御手段は、前記第２駆動モータを駆動し、前記第２駆動モータの回転数が所定値となったときに前記第２駆動モータに印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値を保持しておいて印刷時に使用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】
前記第２駆動モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記第１回転体の周面にトナー像を形成する像形成手段と
をさらに有し、
前記像形成手段が前記第１回転体の周面にトナー像を形成し、かつ、前記トナー像が前記第１回転体と前記第２回転体との当接点を通過する際の前記第２駆動モータの回転数を前記回転数検出手段が検出し、前記第２制御手段は、前記第２駆動モータの回転数が所定値となったときに前記第２駆動モータに印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値を保持しておいて印刷時に使用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４】
前記第２駆動モータの回転数が予め定められた第１の閾値範囲から外れたかどうかを判定する第１判定手段と、
前記第２駆動モータの回転数が前記第１の閾値範囲から外れると、前記第２駆動モータの回転数が前記第１の閾値範囲に収まるまで前記第２駆動モータに印加される入力電圧またはＰＷＭ値を補正する補正手段と
をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１の閾値範囲の中心値は、前記第２駆動モータの回転数が所定値となったときに前記第２制御手段が保持した前記第２駆動モータに印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第２駆動モータの回転数が予め定められた第２の閾値範囲から外れたかどうかを判定する第２判定手段と、
前記第２駆動モータの回転数が前記第２の閾値範囲から外れると、異常の発生を報知する報知手段と
をさらに有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２の閾値範囲の中心値は、前記第２駆動モータの回転数が所定値となったときに前記第２制御手段が保持した前記第２駆動モータに印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１】
第１回転体と、
前記第１回転体と媒体を介して間接的に当接するか、または、前記媒体を介さずに直接的に当接して回転する第２回転体と、
前記第１回転体を駆動する第１駆動モータと、
前記第２回転体を駆動する第２駆動モータと、
前記第１駆動モータを制御して前記第１回転体を一定の回転数で回転させる第１制御手段と、
前記第２駆動モータを制御する第２制御手段と
を有し、
前記第１回転体と前記第２回転体の静摩擦係数をｕとし、
前記第１回転体と前記第２回転体の当接圧をＦとし、
前記第２回転体の負荷トルクをＴＬとし、
前記第２駆動モータの駆動トルクをＴｍとすると、
前記第２制御手段は、
ＴＬ≧Ｔｍの場合は、
ＴＬ−Ｔｍ≦ｕＦが成立し、
ＴＬ＜Ｔｍの場合は、
Ｔｍ−ＴＬ＜ｕＦが成立するように前記第２駆動モータを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１回転体と前記第２回転体を当接および離間させる当接離間手段と、
前記第２駆動モータの回転数を検出する回転数検出手段と
をさらに有し、
前記当接離間手段が前記第１回転体と前記第２回転体を離間させた状態で、前記第２制御手段は、前記第２駆動モータを駆動し、前記第２駆動モータの回転数が所定値となったときに前記第２駆動モータに印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値を保持しておいて印刷時に使用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】
前記第２駆動モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記第１回転体の周面にトナー像を形成する像形成手段と
をさらに有し、
前記像形成手段が前記第１回転体の周面にトナー像を形成し、かつ、前記トナー像が前記第１回転体と前記第２回転体との当接点を通過する際の前記第２駆動モータの回転数を前記回転数検出手段が検出し、前記第２制御手段は、前記第２駆動モータの回転数が所定値となったときに前記第２駆動モータに印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値を保持しておいて印刷時に使用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４】
前記第２駆動モータの回転数が予め定められた第１の閾値範囲から外れたかどうかを判定する第１判定手段と、
前記第２駆動モータの回転数が前記第１の閾値範囲から外れると、前記第２駆動モータの回転数が前記第１の閾値範囲に収まるまで前記第２駆動モータに印加される入力電圧またはＰＷＭ値を補正する補正手段と
をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１の閾値範囲の中心値は、前記第２駆動モータの回転数が所定値となったときに前記第２制御手段が保持した前記第２駆動モータに印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第２駆動モータの回転数が予め定められた第２の閾値範囲から外れたかどうかを判定する第２判定手段と、
前記第２駆動モータの回転数が前記第２の閾値範囲から外れると、異常の発生を報知する報知手段と
をさらに有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第２の閾値範囲の中心値は、前記第２駆動モータの回転数が所定値となったときに前記第２制御手段が保持した前記第２駆動モータに印加されていた入力電圧またはＰＷＭ値であることを特徴とする請求項６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】
【公開番号】特開２０１３−７６９４８（Ｐ２０１３−７６９４８Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８３１７（Ｐ２０１１−２１８３１７）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【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４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]