JP5424087B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、中間転写ベルトの速度変動を検知した結果に基づいて、ベルト駆動源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。

従来、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），黒（Ｋ）用の４つの感光体に形成したＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像を、無端状の中間転写ベルトに重ね合わせて転写して、カラー画像を得る画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置では、ベルトループ内側で中間転写ベルトを支持しながら張架している駆動回転体としての駆動ローラを回転駆動させるのに伴って、中間転写ベルトを無端移動せしめている。かかる構成において、中間転写ベルト及び駆動ローラの駆動源となっているベルト駆動モータを一定の駆動速度で駆動する場合に、経時での温度変化に伴って駆動ローラの径が変化すると、それに伴って中間転写ベルトの速度が変化してしまう。そして、これにより、各色トナー像の重ね合わせずれ（色ずれ）が発生してしまう。

一方、従来、中間転写ベルトの移動速度を速度検知手段によって検知しながら、検知結果をベルト駆動モータの駆動速度にフィードバックすることで、中間転写ベルトを所定の目標速度で無端移動させる画像形成装置が知られている（例えば特許文献１に記載のもの）。かかる構成では、たとえ温度変化に伴って駆動ローラの径が変化したとしても、中間転写ベルトを目標速度で無端移動させることができる。

本発明者らは、このようにして中間転写ベルトを目標速度で無端移動させる構成において、低コスト化の観点から、Ｋ用の感光体と、中間転写ベルトとで駆動モータを共用することを検討している。ところが、かかる構成では、モノクロ画像を形成するモノクロモードにおいて、モノクロ画像を大きく乱してしまうという問題が発生することを、本発明者らは実験によって見出した。具体的には、モノクロモードにおいては、画像の形成に寄与しないＹ，Ｃ，Ｍ用の感光体や現像装置の無駄な駆動による消耗を回避する狙いから、Ｙ，Ｃ，Ｍ用の感光体を中間転写ベルトから離間させる離間動作を行うようにするのが一般的である。この離間動作を行うと、中間転写ベルトを駆動する駆動モータに対する負荷が低下するので、エネルギーコストを低減することも可能になる。一方、転写装置においては、中間転写ベルトに転写ローラを当接させて転写ニップを形成しており、この転写ニップに挟み込んだ記録シートに対してベルト上のトナー像を転写している。かかる転写に先立って、記録シートの先端を転写ニップ内に進入させる時（以下、シート進入時という）には、中間転写ベルトに対する負荷が急激に高まることから、ベルト速度が一瞬だけ大きく低下する。ベルト速度変動の検知結果を駆動モータの駆動速度にフィードバックしていると、そのベルト速度の低下に応じて駆動モータの駆動速度が一瞬だけ速められる。そして、これに応じてベルト速度が一瞬だけ目標速度をオーバーする（オーバーシュート）。カラーモードの場合には、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の４つの感光体が全て中間転写ベルトに当接していて駆動モータに対する負荷が比較的大きくなっていることから、そのときのオーバーシュート量はそれほど大きくならない。ところが、モノクロモードでは、中間転写ベルトに対してＫ用の感光体しか当接させておらず、駆動モータに対する負荷を比較的小さくしていることから、ベルト速度を大きくオーバーシュートさせて、画像を大きく乱してしまうのである。

モノクロモードを実施する際に発生する問題について説明したが、モノクロモードに限らず、次のような単色モードを実施する場合には、同様の問題が発生する。即ち、ある特定色用の像担持体と、中間転写ベルトとで駆動モータを共用し、且つその特定色だけで画像を形成する単色モードである。

本発明は以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、次のような画像形成装置を提供することである。即ち、複数の像担持体駆動源の何れか１つをベルト駆動源として共用して低コスト化を図りつつ、駆動回転体の経時的な径変化に起因する色ズレの発生を抑え、且つ、シート進入時のベルト速度のオーバーシュートに起因する画像の乱れも抑えることができる画像形成装置である。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、自らの移動する表面に互いに異なる色の可視像を担持する複数の像担持体と、それら像担持体を駆動する複数の像担持体駆動源と、複数の張架部材に張架された状態で無端移動せしめられる中間転写ベルトと、複数の該張架部材の１つであり、自らの回転駆動に伴って該中間転写ベルトを無端移動させる駆動回転体と、該駆動回転体の駆動源であるベルト駆動源と、該中間転写ベルトの速度変動を検知する速度変動検知手段と、該速度変動検知手段による検知結果に基づいて該ベルト駆動源の駆動速度を制御する駆動制御手段と、複数の像担持体の表面にそれぞれ担持される互いに異なる色の可視像を、該中間転写ベルトの表面に転写した後、記録シートに転写する転写手段とを備え、ユーザーからの命令に基づいて、該中間転写ベルトを比較的高速で駆動しながら画像を形成する高速モードと、該中間転写ベルトを比較的低速で駆動しながら画像を形成する低速モードとで速度モードを切り換える画像形成装置において、複数の像担持体駆動源のうち、特定色に対応する像担持体駆動源としてサーボモータを用い、該サーボモータを上記ベルト駆動源として共用するとともに、該サーボモータの駆動回路として、比例ゲインを変更するゲイン変更手段を搭載したものを用い、且つ、該特定色だけからなる単色画像を形成する単色モードを上記高速モードで実行する場合には、複数の互いに異なる色の可視像の重ね合わせによってカラー画像を形成するカラーモードを実行する場合に比べて、該比例ゲインの設定を低くする一方で、該単色モードを上記低速モードで実行する場合には、該比例ゲインの設定を該カラーモード実行時と同じにする処理を実施するように、上記駆動制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、自らの移動する表面に互いに異なる色の可視像を担持する複数の像担持体と、それら像担持体を駆動する複数の像担持体駆動源と、複数の張架部材に張架された状態で無端移動せしめられる中間転写ベルトと、複数の該張架部材の１つであり、自らの回転駆動に伴って該中間転写ベルトを無端移動させる駆動回転体と、該駆動回転体の駆動源であるベルト駆動源と、該中間転写ベルトの速度変動を検知する速度変動検知手段と、該速度変動検知手段による検知結果に基づいて該ベルト駆動源の駆動速度を制御する駆動制御手段と、複数の像担持体の表面にそれぞれ担持される互いに異なる色の可視像を、該中間転写ベルトの表面に転写した後、記録シートに転写する転写手段とを備える画像形成装置において、複数の像担持体駆動源のうち、特定色に対応する像担持体駆動源としてサーボモータを用い、該サーボモータを上記ベルト駆動源として共用し、該サーボモータの駆動回路として、比例ゲインを変更するゲイン変更手段を搭載したものを用い、上記転写手段に送られる記録シートの厚み情報を取得する厚み情報取得手段を設け、
且つ、該特定色だけからなる単色画像を形成する単色モードにて、該厚み情報取得手段による取得結果が所定の閾値を超えるかあるいは閾値以上である場合に、複数の互いに異なる色の可視像の重ね合わせによってカラー画像を形成するカラーモードに比べて上記比例ゲインの設定を低くする一方で、該取得結果が閾値以下あるいは閾値未満である場合に、該比例ゲインの設定をカラーモード実行時と同じにする処理を実施するように、上記駆動制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、作業者の操作に基づいて上記閾値を変更する閾値変更手段を設けたことを特徴とするものである。

これらの発明においては、複数の像担持体駆動源の何れか１つを、ベルト駆動源と共用するモータとすることで、低コスト化を図ることができる。更には、カラーモードの実行時に、中間転写ベルトの速度変動を検知した結果に基づいてそのモータの駆動速度を制御することで、駆動回転体の経時的な径変化にかかわらず、中間転写ベルトを目標速度で走行させて色ズレの発生を抑えることができる。

また、各請求項に係る発明のうち、請求項１の発明特定事項の全てを備えるものでは、単色モードにおいて、モータ駆動回路の比例ゲインの設定値をカラーモードの場合よりも低くする。すると、サーボモータの回転速度変化の応答性が低くなって、シート進入時のベルト速度のオーバーシュートが軽減されるので、オーバーシュートに起因する画像の乱れを抑えることができる。

また、各請求項に係る発明のうち、請求項５の発明特定事項の全てを備えるものでは、単色モードにおいて、モータを等角速度で回転させる制御を実施する。記録シートが転写ニップに進入する瞬間には、ベルト速度が低下するとともに、モータの回転速度も低下するが、モータ回転速度の低下率はベルトに比べれば小さい。一瞬の負荷変動が中間転写ベルトから駆動伝達系を介してモータに伝わるまでに、ベルトテンションの変化やギヤのガタツキなどにより、ある程度の負荷変動が吸収されるからである。よって、ベルト速度を一定にする場合に比べて、シート進入時のベルト速度のオーバーシュートを軽減して、オーバーシュートに起因する画像の乱れを抑えることができる。

第１参考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。 同プリンタにおける駆動制御手段としての駆動制御部と、これに電気接続される各種機器とを示す模式図。 モータドライバの比例ゲインを比較的高く設定した場合におけるシート進入時のベルトやモータの位置変動と経過時間との関係を示すグラフ。 モータドライバの比例ゲインを比較的低く設定した場合におけるシート進入時のベルトやモータの位置変動と経過時間との関係を示すグラフ。 第２参考形態に係るプリンタにおける駆動制御手段としての駆動制御部と、これに電気接続される各種機器とを示す模式図。

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）の実施形態について説明する前に、本発明を理解する上で参考になる第１参考形態に係るプリンタについて説明する。
まず、第１参考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、第１参考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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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、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駆動される感光体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、上記除電装置は、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，Ｍ，Ｋ）においても、同様にして感光体（１Ｃ，Ｍ，Ｋ）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つの搬送スクリュウ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つの搬送スクリュウ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、上記現像ロール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つの搬送スクリュウ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ウ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ウ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ウ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ウ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、上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ウ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ウ５５Ｙとは逆方向に搬送する。図中左側の搬送スクリュウ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、上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、上記制御部は、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，Ｃ，Ｍ，Ｋの図中下方には、潜像書込装置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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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、シート状の記録体たる記録シートＰを複数枚重ねて収納しており、それぞれの一番上の記録シート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、一番上の記録シート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、記録シート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、記録シート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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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，Ｃ，Ｍ，Ｋ、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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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）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，Ｃ，Ｍ，Ｋを除くローラは、全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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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次転写ニップで記録シートＰに転写される。そして、記録シート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、記録シート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次転写された記録シート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内に送り込まれた記録シート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記録シート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、その揺動によって記録シート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、記録シート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、記録シート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、記録シート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、記録シート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記録シートＰをスタック部５０ａに向けて搬送するが、記録シート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、記録シートＰがそれまでとは逆方向に搬送されるようになり、記録シート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。記録シート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。上下反転後の記録シート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、記録シートＰの両面にフルカラー画像が形成される。

上記転写ユニット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，Ｃ，Ｍ，Ｋを搭載している。トナーボトル３２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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，Ｃ，Ｍ，Ｋの現像器に適宜補給される。これらのトナーボトル３２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、プロセスユニット６Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ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、モノクロ画像を形成するモノクロモードと、カラー画像を形成するカラーモードとで、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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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，Ｃ，Ｍ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，Ｃ，Ｍに近づける方向と、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ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，Ｃ，Ｍ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，Ｃ，Ｍ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，Ｃ，Ｍ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，Ｃ，Ｍ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，Ｃ，Ｍ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，Ｃ，Ｍ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，Ｃ，Ｍ，Ｋの全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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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、後述する共用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。また、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、ベルト中継ギヤ１６１の近傍にはＤＣサーボモータからなる共用駆動モータ１６２が固定されており、そのモータギヤがベルト中継ギヤ１６１に噛み合っている。共用駆動モータ１６２が回転駆動すると、その駆動力がベルト中継ギヤ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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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，Ｃ，Ｍ，Ｋ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、像担持体駆動源としての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、共用駆動モータ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、共用駆動モータ１６２の回転駆動力は、ベルト中継ギヤ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、共用駆動モータ１６２が、駆動ローラ１２や中間転写ベルト８の駆動源であるベルト駆動源として機能しているとともに、像担持体駆動源の１つであるＫ用の感光体の駆動源としても機能している。

一方、Ｙ，Ｃ，Ｍ用の感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍは、共用駆動モータ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像担持体駆動源としての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。

図７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２１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の線速は、中間転写ベルト２１の線速と同じになる。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２１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の速度変動を検知する速度変動検知手段として機能している。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している。駆動制御部２００は、ローラエンコーダ１７１からの出力に基づいて、中間転写ベルト８の速度変動や無端移動速度を把握することができる。

なお、本プリンタでは、速度変動検知手段や速度検知手段として、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、他の方式によって速度変動や速度を検知するものを用いてもよい。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（特許文献１に記載）。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、ベルト表面の速度変動や速度を検知する手段として用いてもよい。また、温度センサによって機内温度を検知した結果と、駆動ローラ１２の熱膨張の理論値とに基づいてベルト速度を予測する手段を検知手段として設けてもよい。

複数の記録シートＰ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、共用駆動モータ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、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用駆動モータ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を一定の回転角速度で回転させることで、中間転写ベルト８の速度を所定速度で安定化させる。つまり、中間転写ベルト８の速度変動や速度に基づいて、共用駆動モータ１６２の駆動速度を制御することで、中間転写ベルト８を、駆動ローラ１２の径変化にかかわらず、所定の速度で無端移動させる。

ＤＣサーボモータからなる共用駆動モータ１６２をサーボ系で駆動するための駆動回路としてのモータドライバ１７２は、周知の技術により、駆動制御部２００からの信号に基づいて比例ゲインを変更することができる。

図８は、モータドライバ１７２の比例ゲインを比較的高く設定した場合におけるシート進入時のベルトやモータの位置変動（＝速度変動）と経過時間との関係を示すグラフである。また、図９は、モータドライバ１７２の比例ゲインを比較的低く設定した場合におけるシート進入時のベルトやモータの位置変動と経過時間との関係を示すグラフである。これらの図から明らかなように、モータドライバ１７２の比例ゲインの設定値を比較的低くした場合には、比較的高くした場合に比べて、シート進入直後のベルト速度のオーバーシュートを軽減することができる。比例ゲインが低くなるほど、ＤＣサーボモータからなる共用駆動モータ１６２の回転速度変化の応答性が低くなるからである。

そこで、図７に示した駆動制御部２００は、モノクロモードを実行する場合には、カラーモードを実行する場合に比べて、モータドライバ１７２の比例ゲインの設定を低くする処理を実施するようになっている。かかる構成では、モノクロモードにおいて、シート進入時のベルト速度のオーバーシュートをより軽減して、オーバーシュートに起因する画像の乱れを抑えることができる。

なお、全ての感光体を中間転写ベルト８に当接させるカラーモードでは、モータドライバ１７２の比例ゲインをある程度高くしておかないと、駆動ローラの偏心に起因するローラ回転周期でのベルト速度変動など、短周期で発生するベルト速度変動に良好に追従した速度調整を行うことができなくなる。これに対し、第１参考形態に係るプリンタでは、カラーモードでは、比例ゲインを比較的高く設定することで、短周期で発生するベルト速度変動に良好に追従した速度調整を行うことができる。

次に、本発明を適用した第１実施形態や第２実施形態に係るプリンタの特徴的な構成について説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態に係るプリンタにおいては、ユーザーからの命令に基づいて、中間転写ベルト８や感光体などを比較的高速で駆動しながら画像を形成する高速モードと、比較的低速で駆動しながら画像を形成する低速モードとで速度モードを切り換えるようになっている。

シート進入時における中間転写ベルト８の一時的な速度低下は、低速モードよりも高速モードで顕著となる。そして、シート進入直後のベルト速度のオーバーシュートも高速モードでより顕著となる。第１実施形態に係るプリンタにおける低速モードでは、モノクロモードにおけるシート進入時のベルト速度のオーバーシュートとして、それほど大きなものは起こらない。但し、高速モードでは、モノクロモードにおいて大きなオーバーシュートが発生してしまう。

そこで、駆動制御部２００は、モノクロモードを低速モードで実行する場合には、モータドライバ１７２の比例ゲインをカラーモードの場合と同等の値に設定する。これに対し、モノクロモードを高速モードで実行する場合には、モータドライバ１７２の比例ゲインをカラーモードの場合よりも低い値に設定する。かかる構成では、モノクロモードであっても、シート進入時のベルト速度のオーバーシュートがそれほど大きくならない場合には、比例ゲインを比較的大きな値にして共用駆動モータ１６２の速度応答性を高く維持することができる。

［第２実施形態］
シート進入時における中間転写ベルト８の一時的な速度低下は、記録シートＰとして厚みの小さなものを用いた場合よりも、厚みの大きなものを用いた場合で顕著となる。そして、シート進入直後のベルト速度のオーバーシュートも後者の場合でより顕著となる。第２実施形態に係るプリンタにおける低速モードでは、前者の場合にはそれほど大きなオーバーシュートが起こらない。但し、記録シートＰの厚みが所定の閾値を超えると、モノクロモードにおいて大きなオーバーシュートが発生してしまう。

そこで、第２実施形態に係るプリンタにおいては、２次転写ニップに送り込まれる前の記録シートＰの厚み情報を検知する厚み情報検知手段を設けている。厚み情報検知手段としては、様々な方法のものがあるが、本プリンタでは、厚みを検知する厚み検知手段を用いている。また、厚み検知手段も、様々な方法のものがあるが、本プリンタでは、互いに無端移動する表面を当接させて得た搬送ニップに記録紙Ｐを挟み込んで搬送する搬送ローラ対における少なくとも何れか一方のローラの駆動源となっているモータの駆動電流を検知する駆動電流検知手段による検知結果に基づいて、厚みを検知するものを用いている。何れか一方のローラの変位量を検知して厚みを把握するものでもよい。また、シートに対する光透過率に基づいて厚みを把握するものでもよい。また、ユーザーによる入力操作によって厚み情報を把握するものを用いてもよい。

駆動制御部２００は、モノクロモードにおいて、厚み情報取得手段による取得結果が所定の閾値以下である場合には、モータドライバ１７２の比例ゲインをカラーモードの場合と同等の値に設定する。これに対し、取得結果が所定の閾値を超える場合には、モータドライバ１７２の比例ゲインをカラーモードの場合よりも低い値に設定する。かかる構成では、モノクロモードであっても、シート進入時のベルト速度のオーバーシュートがそれほど大きくならない場合には、比例ゲインを比較的大きな値にして共用駆動モータ１６２の速度応答性を高く維持することができる。

なお、同じ厚みの記録シートであっても、材質により、オーバーシュート量が微妙に異なってくる。そこで、本プリンタでは、入力操作により、上記閾値を変更する閾値変更手段を設けている。よって、様々な材質の記録シートに良好に対応することができる。

次に、第２参考形態に係るプリンタについて説明する。なお、以下に特筆しない限り、第２参考形態に係るプリンタの構成は、第１参考形態と同様である。
図１０は、第２参考形態に係るプリンタにおける駆動制御部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。駆動制御部２００は、カラーモードを実行する場合には、第１実施形態と同様に、ローラエンコーダ１７１による検知結果を、共用駆動モータ１６２の駆動制御にフィードバックするようになっている。これに対し、モノクロモードを実行する場合には、共用駆動モータから出力される回転信号（回転角速度信号）に基づいて共用駆動モータ１６２を等角速度で駆動する制御を実施するようになっている。

先に図８に示したように、記録シートが転写ニップに進入する瞬間には、ベルト速度が低下するとともに、モータの回転速度も低下するが、モータ回転速度の低下率はベルトに比べれば小さい。よって、共用駆動モータから出力される回転信号（回転角速度信号）に基づいて共用駆動モータ１６２を等角速度で駆動する制御では、ローラエンコーダ１７１の検知結果に基づく制御に比べて、シート進入時のベルト速度のオーバーシュートを低減して、オーバーシュートに起因する画像の乱れを抑えることができる。

但し、共用駆動モータ１６２を等角速度で駆動する制御では、駆動ローラの経時的な径変動により、ベルト速度を目標速度からずらしてしまう。モノクロモードで、ベルト速度が目標速度からずれた場合、色ずれは発生しないが、画像が微妙に伸縮する。よって、高画質化の観点からすれば、第１参考形態に係るプリンタの構成を採用することが望ましい。

１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ：感光体（像担持体）
８：中間転写ベルト
１２：駆動ローラ（駆動回転体）
１５：転写ユニット（転写手段）
１５４：カラー感光体モータ（像担持体駆動源）
１６２：共用駆動モータ（サーボモータ）
１７１：ローラエンコーダ（速度変動検知手段）
１７２：モータドライバ（駆動回路）
２００：駆動制御部（駆動制御手段）
Ｐ：記録シート

特開２００４−２２０００６号公報

Claims (3)

1. 自らの移動する表面に互いに異なる色の可視像を担持する複数の像担持体と、それら像担持体を駆動する複数の像担持体駆動源と、複数の張架部材に張架された状態で無端移動せしめられる中間転写ベルトと、複数の該張架部材の１つであり、自らの回転駆動に伴って該中間転写ベルトを無端移動させる駆動回転体と、該駆動回転体の駆動源であるベルト駆動源と、該中間転写ベルトの速度変動を検知する速度変動検知手段と、該速度変動検知手段による検知結果に基づいて該ベルト駆動源の駆動速度を制御する駆動制御手段と、複数の像担持体の表面にそれぞれ担持される互いに異なる色の可視像を、該中間転写ベルトの表面に転写した後、記録シートに転写する転写手段とを備え、ユーザーからの命令に基づいて、該中間転写ベルトを比較的高速で駆動しながら画像を形成する高速モードと、該中間転写ベルトを比較的低速で駆動しながら画像を形成する低速モードとで速度モードを切り換える画像形成装置において、
   複数の像担持体駆動源のうち、特定色に対応する像担持体駆動源としてサーボモータを用い、該サーボモータを上記ベルト駆動源として共用するとともに、該サーボモータの駆動回路として、比例ゲインを変更するゲイン変更手段を搭載したものを用い、
   且つ、該特定色だけからなる単色画像を形成する単色モードを上記高速モードで実行する場合には、複数の互いに異なる色の可視像の重ね合わせによってカラー画像を形成するカラーモードを実行する場合に比べて、該比例ゲインの設定を低くする一方で、該単色モードを上記低速モードで実行する場合には、該比例ゲインの設定を該カラーモード実行時と同じにする処理を実施するように、上記駆動制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 自らの移動する表面に互いに異なる色の可視像を担持する複数の像担持体と、それら像担持体を駆動する複数の像担持体駆動源と、複数の張架部材に張架された状態で無端移動せしめられる中間転写ベルトと、複数の該張架部材の１つであり、自らの回転駆動に伴って該中間転写ベルトを無端移動させる駆動回転体と、該駆動回転体の駆動源であるベルト駆動源と、該中間転写ベルトの速度変動を検知する速度変動検知手段と、該速度変動検知手段による検知結果に基づいて該ベルト駆動源の駆動速度を制御する駆動制御手段と、複数の像担持体の表面にそれぞれ担持される互いに異なる色の可視像を、該中間転写ベルトの表面に転写した後、記録シートに転写する転写手段とを備える画像形成装置において、
   複数の像担持体駆動源のうち、特定色に対応する像担持体駆動源としてサーボモータを用い、
   該サーボモータを上記ベルト駆動源として共用し、
   該サーボモータの駆動回路として、比例ゲインを変更するゲイン変更手段を搭載したものを用い、
   上記転写手段に送られる記録シートの厚み情報を取得する厚み情報取得手段を設け、
   且つ、該特定色だけからなる単色画像を形成する単色モードにて、該厚み情報取得手段による取得結果が所定の閾値を超えるかあるいは閾値以上である場合に、複数の互いに異なる色の可視像の重ね合わせによってカラー画像を形成するカラーモードに比べて上記比例ゲインの設定を低くする一方で、該取得結果が閾値以下あるいは閾値未満である場合に、該比例ゲインの設定をカラーモード実行時と同じにする処理を実施するように、上記駆動制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   作業者の操作に基づいて上記閾値を変更する閾値変更手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。

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