JP2005099185A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
転写ロールの駆動系が該転写ロールを駆動するためのギヤの噛み合い振動と共振するのを防止し、総てのプロセススピードでバンディングのない高画質の記録画像を形成することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】
中間転写体から記録シートにトナー像を最終転写させる転写ロールを備え、記録シートの種類や画像形成条件に応じた数段階のプロセススピードを有する画像形成装置において、モータ及び伝達ギヤを含み前記転写ロールを回転駆動する補助駆動手段を設け、数段階のプロセススピードのうち、少なくとも第１のプロセススピードでは前記補助駆動手段で転写ロールを駆動する一方、それ以外のプロセススピードでは前記転写ロールと補助駆動手段とを切り離し、前記中間転写体で転写ロールを連れ回すように構成し、更に前記第１のプロセススピードにおける前記伝達ギヤの噛み合い周波数を補助駆動手段の共振周波数と異なる周波数領域に設定した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置、特に、中間転写ドラム又は中間転写ベルト等の中間転写体を備えた画像形成装置に係り、詳細には、中間転写体から記録シートへトナー像を転写するための転写ロールの駆動機構の改良に関する。

特開平２−２６２１７５号公報 特開平７−３１９３２０号公報 特開平１０−１４２９７１号公報 特開平１１−０５２７５７号公報

電子写真方式を用いる複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、画情報に応じたトナー像を感光体ドラム上に形成した後、これを記録シートに転写することによって記録画像を形成している。例えばレーザビームプリンタでは、先ず所定の背景部電位に感光体ドラムの表面を帯電した後、画情報によっ変調されたレーザビームで感光体ドラムの表面を露光して静電潜像を形成している。次に、この静電潜像をトナーで現像して可視像たるトナー像を形成した後、このトナー像を記録シートに転写し、トナー像転写後の記録シートを定着器によって加熱定着することで記録画像を得ている。

このような記録画像の形成工程において、トナー像を記録シートに転写する方法としては、感光体ドラムから記録シートに対して直接トナー像を転写する方法の他、ドラム状やベルト状の中間転写体を介して記録シートへ最終転写する方法等が用いられている。このうち、中間転写体を用いる転写方法は、複数色のトナー像の重ね合わせが必要とされるフルカラー画像の形成に最適であり、カラー複写機やカラープリンタ等に採用されている。

トナー像を中間転写体から記録シートへ転写する具体的方法としては、高効率転写、発生オゾンの低減化といった観点から、近年では導電性の転写ロールを用いる方法が主流となりつつある。この方法では、記録シートの裏面側から中間転写体へ向けて転写ロールを付勢し、中間転写体と転写ロールとの間に記録シートを挟み込むと共に、かかる転写ロールによって記録シートの裏面にトナーの帯電電荷と逆極性の電荷を与え、適度な接触圧力と静電誘引力とによって、トナー像を像担持体から記録シートの表面に静電転写するように構成されている。

一般的に、記録シートの像担持体に対する接触圧力が高くなると、転写効率は増加すると共にそのばらつきも小さくなる傾向にある。しかし、接触圧力が過剰になると、像担持体の表面にトナーが押し付けられて凝集し、かかるトナーの像担持体に対する機械的付着力が増加することから、トナー像の中心等が部分的に欠落する所謂中抜けが発生し易くなる。このようなトナー像の中抜け防止の対策としては、転写ロールの周速を像担持体のそれよりも速く設定することによって、記録シートを像担持体よりも１．０〜２．０％程度速い速度で搬送し、トナーと像担持体との間に剪断力を作用させることで、トナーと像担持体との機械的付着力を低減させるものが知られている（特開平２−２６２１７５号公報、特開平７−３１９３２０号公報、特開平１０−１４２９７１号公報）。

また、トナー像を中間転写体から記録シートへ転写する際、記録シートが中間転写体と転写ロールとの間に突入すると、かかる記録シートの厚さに応じた回転負荷が新たに中間転写体へ作用するので、記録シートの突入の度に中間転写体の回転速度は変動し易い。このため、感光体ドラムから中間転写体へトナー像の転写を行っている最中に、記録シートが転写位置に突入すると、瞬間的に中間転写体の回転速度が変動することから、トナー像の転写位置ずれや画質劣化が生じる可能性がある。前述のように転写ロールを中間転写体との別個に回転駆動し、かかる転写ロールに対して中間転写体よりも速い周速を与えることは、記録シートの突入時における中間転写体の回転速度の変動を抑えるといった観点からも有効な手段である。

更に、中間転写体を用いるカラー複写機やカラープリンタには、単一の感光体ドラムから中間転写体に対して４色のトナーを繰り返し転写し、中間転写体が４回転した後に該中間転写体上のトナー像を記録シートに一括転写する所謂４サイクルタイプのものが存在するが、この４サイクルタイプのカラー画像形成装置にあっては、トナー像を記録シートに最終転写するための転写ロールが中間転写体に対して接離するように構成されており、記録シートが転写位置に突入してくる直前に、転写ロールが中間転写体に接するようになっている。このため、転写ロールが中間転写体に接すると、やはり瞬間的に中間転写体の回転速度が変動してしまうことから、これを防止する目的で転写ロールを中間転写体とは別個に駆動している例も存在する（特開平１１−０５２７５７号公報）。

転写ロールを中間転写体の回転に従動（連れ回り）させるのではなく、独自に回転駆動するためには、駆動源であるモータの回転をギヤ列によって転写ロールへ伝達する必要があるが、その場合にはギヤ同士の噛み合う振動が転写ロールに伝播し易く、かかる振動が余りに顕著になると、記録シートに転写されたトナー像にバンディングと称される縞模様の画質欠陥が生じてしまう。

一方、近年の複写機やプリンタの中には、数段階の画像形成速度（以下、「プロセススピード」という）を有しており、画質等に関する画像形成条件や使用する記録シートの種類等に応じてプロセススピードを自動的に切り替えるものが存在する。また、カラー画像形成装置にはモノクロ画像を出力する場合とカラー画像を出力する場合とで、異なるプロセススピードを用いているものも存在する。

このようにプロセススピードが数段階存在すると、各プロセススピード毎に異なった周波数の噛み合い振動が転写ロールに作用することになり、仮にいずれかの噛み合い振動の周波数（以下「噛み合い周波数」という）がモータとギヤ列から構成される転写ロールの駆動系の共振周波数と重なる場合には、転写ロール及び中間転写体がギヤの噛み合い振動に共振してしまい、前述したバンディングが記録画像中に発生し、その画質が著しく低下してしまう。本来は、転写ロールの駆動系を設計するに当たり、転写ロールの駆動系共振周波数がギヤの噛み合い周波数と重ならないような処理を行えば良いのであるが、プロセススピードの最低速と最高速が４倍近くも異なるような画像形成装置では、そのような設計を行うのが困難であり、前述の原因で生じるバンディングが記録画像の高画質化の妨げとなっていた。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、転写ロールの駆動系が該転写ロールを駆動するためのギヤの噛み合い振動と共振するのを防止し、総てのプロセススピードでバンディングのない高画質の記録画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。

すなわち、本発明は、トナー像が転写される中間転写体と、この中間転写体との間に記録シートをニップし、かかる記録シートにトナー像を最終転写させる転写ロールとを備え、記録シートの種類や画像形成条件に応じた数段階のプロセススピードを有する画像形成装置において、モータ及び伝達ギヤを含み前記転写ロールを回転駆動する補助駆動手段を設け、数段階のプロセススピードのうち、少なくとも第１のプロセススピードでは前記補助駆動手段で転写ロールを駆動する一方、それ以外のプロセススピードでは前記転写ロールと補助駆動手段とを切り離し、前記中間転写体で転写ロールを連れ回すように構成し、更に、前記第１のプロセススピードにおける前記伝達ギヤの噛み合い周波数を補助駆動手段の共振周波数と異なる周波数領域に設定したことを特徴とするものである。

このように画像形成装置に備えられた数段階のプロセススピードのうち、少なくとも第１のプロセススピードでのみ転写ロールを駆動するように構成すれば、転写ロールを回転駆動する前記補助駆動手段の伝達ギヤにおける噛み合い振動は、第１のプロセススピードでのみ発生し、それ以外のプロセススピードでは発生しない。このため、前記補助駆動手段を設計するに当たっては、その共振周波数が第１のプロセススピードにおける伝達ギヤの噛み合い周波数と異なる周波数領域に設定されれば良く、それよって総てのプロセススヒードにおいて転写ロールが伝達ギヤの噛み合い振動に共振してしまうのを防止することができる。

ここで、本発明における中間転写体とは、中間転写ドラムや中間転写ベルト等、トナー像が作像される感光体ドラム等の像担持体からトナー像が転写され、更に該トナー像を記録シートに転写する回転体を総て含む意である。

また、トナー像を形成して記録シートに転写する際のプロセススピードを数段階有していることが前提となるが、かかるプロセススピードの切り換えは、記録シートの種類（厚さ、材質等）をトリガーとして行われても良いし、高画質、標準画質等のユーザによる選択画質をトリガーとして行われても良い。また、カラーモード又はモノクロモードの選択をトリガーとして行われても良い。

更に、本発明が適用される画像形成装置は、中間転写体を具備しているものであれば、所謂４サイクルタイプのカラー画像形成装置であっても良いし、トナー像の作像エンジンを各色トナー毎に備えた所謂タンデムタイプのカラー画像形成装置であっても良い。

以上説明してきたように、本発明の画像形成装置によれば、使用が予定されている複数段階のプロセススピードが広範な速度域に散在している場合であっても、総てのプロセススピードにおいて転写ロールの駆動系が該転写ロールを駆動するためのギヤの噛み合い振動と共振するのを防止し、バンディングのない高画質の記録画像を形成することが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の画像形成装置を詳細に説明する。
図１は本発明を適用したフルカラーレーザビームプリンタの第１実施例を示すものである。このレーザビームプリンタはイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色毎にトナー像を形成する４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを備えると共に、各作像エンジンからトナー像が一次転写される中間転写ベルト２０を備え、かかる中間転写ベルト２０に多重転写されたトナー像を記録シートＰに二次転写（最終転写）してフルカラー画像を形成するように構成されている。

前記中間転写ベルト２０は無端状に形成されると共に駆動ロール２１を含む３本のベルト搬送ロール２１〜２３に架け回されており、矢線方向に回動しながら各色作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋで形成されたトナー像の一次転写を受けるように構成されている。また、中間転写ベルト２０を挟んでベルト搬送ロール２３と対向する位置には二次転写ロール３０が配設されており、記録シートＰは互いに圧接する転写ロール３０と中間転写ベルト２０との間に挿通されて、かかる中間転写ベルト２０からトナー像の二次転写を受けるようになっている。すなわち、前記ベルト搬送ロール２３は転写ロール３０のパックアップロールとして機能しており、これら転写ロール３０及びベルト搬送ロール２３によって二次転写部が構成されている。

この中間転写ベルト２０は３本のベルト搬送ロール２１〜２３に張架されており、ベルト搬送ロール２１，２２の間に略水平な受像スパンが形成される一方、この受像スパンの直下に前記二次転写ロール３０と対向する第３のベルト搬送ロール２３が配設されており、全体として逆三角形状に張られている。

前記中間転写ベルト２０の受像スパン上には前述した４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋが並列的に配設されており、各色の画情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写するようになっている。これら４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは中間転写ベルト２０の回動方向に沿ってイエロー１０Ｙ、マゼンタ１０Ｍ、シアン１０Ｃ及びブラック１０Ｂｋの順に配設されており、最も頻繁に使用されるであろうブラックの作像エンジン１０Ｂｋが最も二次転写部の近傍に配置されている。また、これら作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、各作像エンジンに具備された感光体ドラム１１を画情報に応じて露光するラスタ走査ユニット１２を夫々備えており、各色の画情報に応じて変調されたレーザ光Ｂｍが各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１を露光するようになっている。

また、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１を一様な背景部電位にまで帯電させる帯電器１３と、前記レーザ光Ｂｍの露光によって感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１４と、トナー像を中間転写ベルト２０に転写した後の感光体ドラム１１の表面から残留トナーや紙粉を除去するドラムクリーナ１５と、このドラムクリーナによる清掃に先立って残留トナーを除電するクリーニング前除電器１６とを備えており、感光体ドラム１１上に各色の画情報に応じたトナー像を形成し得るように構成されている。

各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１と対向する位置には、中間転写ベルト２０を挟むようにして一次転写ロール１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋが配設されており、これら転写ロール１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋに対して所定の転写バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１１と転写ロール１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋとの間に電界が形成され、感光体ドラム１１上で電荷を帯びているトナー像がクーロン力で中間転写ベルト２０に転写されるようになっている。

従って、このカラーレーザビームプリンタによるフルカラー画像の形成に当たっては、先ず、各色の画情報に応じてラスタ走査ユニット１２が各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１を所定のタイミングで露光し、これによって各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１上には画情報に応じたトナー像が形成される。各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋで形成されたトナー像は回動する中間転写ベルト２０に対して順次転写され、かかる中間転写ベルト２０上には各色トナー像が重なり合った多重トナー像が形成される。

一方、記録シートＰは給紙ロール４１によって給紙カセット４０から一枚ずつ引き出された後、図中に破線で示す所定のシート給送通路４６を経て中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０とが接する二次転写部に給送される。二次転写部の手前側にはレジストレーションロール４２が設けられており、記録シートＰはこのレジストレーションロール４２によって二次転写部に対する突入タイミングが制御され、中間転写ベルト２０上に一次転写されたトナー像との位置合わせがなされる。

中間転写ベルト２０を挟んで二次転写ロール３０と対向するバックアップロール２３は絶縁性ロールの表面を半導電性シートで被覆して形成されており、その表面には所定の転写バイアス電圧が印加された導電性のコンタクトロール５０が当接している。従って、このコンタクトロール５０に対してトナー像と同極性の転写バイアス電圧を印加し、バックアップロール２３の表面に対して電荷を付与すると、記録シートＰの裏面側に位置する転写ロール３０と中間転写ベルト２０の裏面側に位置するバックアップロール２３との間に転写電界が形成され、中間転写ベルト２０上に保持されていたトナー像は記録シートＰに静電転写される。

トナー像の二次転写がなされた記録シートＰは中間転写ベルト２０から剥離された後、直列的に配置された二連のシート搬送ベルト４３によって定着器４４へと搬送される。そして、記録シートＰは定着器４４によってトナー像の定着がなされたのち、排紙トレイ４５に排出され、これによって記録シートＰに対するフルカラー画像の形成が完了する。また、このプリンタでは記録シートＰの画像面を下向きにした所謂フェイスダウン排出を可能にするため、定着器４４と排紙トレイ４５との間に記録シートＰの表裏を反転させるためのインバータ通路４７が形成されている。更に、このインバータ通路４７はシート再送通路４８によって前述のシート給送通路４６と繋がれており、インバータ通路４７において表裏反転した記録シートＰを再度二次転写部に送り込むことによって、記録シートＰの表裏両面に記録画像を形成することが可能となっている。

この図１に示すプリンタはフルカラーモードとモノクロモードを備え、フルカラーモードでは前述した４基の作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋを総て駆動してフルカラー画像を形成する一方、モノクロモードではブラックの作像エンジン１０Ｂｋのみを駆動してモノクロ画像を形成するようになっている。モノクロ画像の生産性を高めるため、モノクロモードにおける画像形成速度（プロセススピード）はフルカラーモードにおけるそれよりも高速に設定されている。また、前記定着器４４においてトナー像に十分な熱量を与え、トナー像の定着を良好なものにすると共に、カラー画像の発色性を良好なものにするべく、記録シートＰの種別に応じてプロセス速度を異ならせている。すなわち、厚紙にモノクロ画像又はカラー画像を形成する場合は、かかる厚紙の熱容量が普通紙よりも大きいことから、普通紙以上に熱エネルギを与えなくては定着器においてトナー像を十分に溶融させることができず、普通紙に記録画像を形成する場合よりも遅いプロセス速度を採用している。従って、このプリンタではモノクロモード／カラーモードの別、普通紙／厚紙の別に応じてプロセス速度が切り替わることになり、計４段階のプロセス速度が準備されている。尚、このようなプロセス速度の設定は飽くまでも一例であり、他の記録シートの種別等に応じて更に多段階に設定することも可能である。また、モノクロモードの場合には記録シートの種別に関係なく１段階のプロセススピードのみを採用することも自由である。

一方、図２に示すように、二次転写ロール３０は導電性の軸芯部材３０ａの周囲に抵抗値を調整した弾性層３０ｂを設けて構成されており、中間転写ベルト２０に圧接して所定幅のニップ領域を形成している。記録シートＰに対してトナー像を最終転写する際には、かかる記録シートＰの先端が前記ニップ領域に対して強引に突入することになり、中間転写ベルト２０の回転に対して作用する負荷は記録シートＰがニップ領域に突入すると共に増大する。この中間転写ベルト２０の回転負荷の増大はトナー像を転写する記録シートＰの厚さに依存しており、薄紙がニップ領域に突入する場合に比べて、厚紙がニップ領域に突入する場合の方が、中間転写ベルト２０の回転負荷の増大割合は大きくなる。このように中間転写ベルト２０の回転負荷が記録シートＰの突入と共に増大すると、かかる中間転写ベルト２０の回転速度は変動することになるが、例えば中間転写ベルト２０上に一次転写されているトナー像を１枚目の記録シートに転写している際に、２枚目の記録シートＰに転写するトナー像を各作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋの感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に対して一次転写していることもあり、そのような状況下で中間転写ベルト２０の回転速度が変動すると、中間転写ベルト２０上に一次転写されたトナー像の転写位置ずれや画質欠陥が生じる懸念がある。

そこで、この実施例のカラープリンタでは前記二次転写ロール３０を中間転写ベルト２０とは別に独自に回転駆動し、二次転写ロール３０にも回転駆動力を与えることで、記録シートＰが中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０とのニップ領域に突入してきた際に、かかる中間転写ベルト２０に速度変動が発生するのを抑え込んでいる。

図３は二次転写ロール３０を回転駆動するための補助駆動手段を示す斜視図である。この補助駆動手段６は、回転駆動力を発生するモータ６０と、このモータ６０の回転が伝達される第１ギヤ６１と、この第１ギヤ６１と第１従動軸６２との間に設けられたトルクリミッタ６３と、前記第１従動軸６２に固定された第２ギヤ６４と、この第２ギヤ６４と噛み合う第３ギヤ６５と、この第３ギヤ６５と第２従動軸６６との間に設けられた電磁クラッチ６７と、前記第２従動軸６６の先端に設けられた出力ギヤ６８とから構成されており、前記出力ギヤ６８が二次転写ロール３０側の入力ギヤ（図示せず）と噛み合うようになっている。前記クラッチ６７は第３ギヤ６５と第２従動軸６６とを連結し、あるいは切り離すために使用され、第３ギヤ６５と第２従動軸６６とを連結すると、モータ６０の回転が二次転写ロール３０に伝達される一方、第３ギヤ６５と第２従動軸６６とを切り離すと、モータ６０の回転を停止した状態で第２従動軸６６を二次転写ロール３０の回転に従動させることができるようになっている。

ここで、二次転写ロール３０の周速は中間転写ベルト２０の周速よりも０．５％程度だけ高速に設定されており、記録シートＰが二次転写ロール３０と中間転写ベルト２０のニップ領域を通過した際に、これら三者間に僅かなスリップが生じるようになっている。すなわち、二次転写ロール３０が中間転写ベルト２０に対して記録シートＰを引っ張るように搬送することで、中間転写ベルト２０による記録シートＰの搬送が介助され、記録シートＰがニップ領域を通過する際の中間転写ベルト２０の速度変動を抑えるように構成されている。

もっとも、中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０との間に作用する摩擦力は、記録シートＰと二次転写ロール３０との間に作用する摩擦力よりも大きいことから、中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０が直接接触している状態では、二次転写ロール３０の回転が中間転写ベルト２０によって制動されてしまい、仮に前記モータ６０と二次転写ロール３０をギヤ列によって直結した場合には、前記補助駆動手段６の各ギヤの破損や歯飛びの発生が懸念される。前記トルクリミッタ６３は中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０が記録シートＰを介さずに直接接触した場合に、そのような問題が発生するのを防止し、モータ６０の発生した回転トルクの一部を吸収することで、第１ギヤ６１が第１従動軸６２に対して滑りを生じるようにしている。

すなわち、前記トルクリミッタ６３の上限伝達トルク、換言すれば、第１ギヤ６１と第１従動軸６２との間でトルクリミッタ６３が伝達し得る最大トルクは、記録シートＰが中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０との間に介在する場合に、前記第１ギヤ６１から二次転写ロール３０へ伝達される回転トルクよりも大きく、且つ、中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０が直接接触している場合に、前記第１ギヤ６１から二次転写ロール３０に伝達される回転トルクよりも小さいトルクに設定されている。

このようなトルクリミッタ６３の設定によれば、トナー像を記録シートＰに転写するために、かかる記録シートＰが中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０との間を通過している最中は、トルクリミッタ６３の両側に位置している第１ギヤ６１と第１従動軸６２とは滑ることなく一体のものとして回転する。そして、二次転写ロール３０は中間転写ベルト２０よりも速い周速で回転し、記録シートＰは二次転写ロール３０に引きずられるようにして、中間転写ベルト２０の周速よりも僅かに速い速度で搬送される。これにより、記録シートＰが中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０のニップ領域を通過し該中間転写ベルト２０の回転負荷が一時的に増大しても、二次転写ロール３０が中間転写ベルト２０の回転を介助するので、かかる中間転写ベルト２０の回転速度の変動を抑えることができるようになっている。

一方、記録シートＰの先端が中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０のニップ領域に突入する前、あるいは記録シートＰの後端がニップ領域を抜けた後、二次転写ロール３０と中間転写ベルト２０とが直に接触すると、中間転写ベルト２０が二次転写ロール３０の回転を制動しようとするので、第１ギヤ６１からトルクリミッタ６３に伝達される回転トルクは該トルクリミッタ６３に設定された上限伝達トルクを上回るものとなり、かかるトルクリミッタ６３では第１ギヤ６１と第１従動軸６２との間にスリップが生じる。つまり、第１ギヤ６１が第１従動軸６２よりも速い周速で回転するのである。これにより、二次転写ロール３０の回転数はモータ６０の回転数とは無関係となり、かかる二次転写ロール３０は中間転写ベルト２０と同一の周速で回転することになる。

その反面、二次転写ロール３０を前記補助駆動手段６で駆動した場合には、ギヤの噛み合い振動が二次転写ロール３０に伝播し易く、かかる振動の周波数が補助駆動手段６の共振周波数と重なるような場合には、かかる補助駆動手段６がギヤの噛み合い振動に対して共振してしまい、二次転写ロール３０に対して大きな振動が作用してしまう懸念がある。仮に、二次転写ロール３０がトナー像の転写中に大きく振動すると、記録シートＰに転写されたトナー像にバンディングが発生し、プリント画像の品質が著しく低下してしまう。前記補助駆動手段６の共振周波数は該補助駆動手段６の構成によって固有なため、本来はギヤの噛み合い振動と補助駆動手段６の共振周波数が重ならないように該補助駆動手段６を設計すれば良いのだが、前述の如くこのプリンタでは記録画像を形成する際のプロセススピードが４段階用意されており、各プロセススピード毎に周波数の異なる噛み合い振動が発生するので、そのような対策を講じることも困難である。

そこで、この実施例のプリンタでは、多段階に設定された総てのプロセススピードにおいて二次転写ロール３０を補助駆動手段６によって駆動するのではなく、少なくとも一つのプロセス速度では前記補助駆動手段６で二次転写ロール３０を駆動するが、それ以外のプロセススピードでは二次転写ロール３０を補助駆動手段６によっては駆動せず、単に中間転写ベルト２０で連れ回すようにしている。具体的には、モノクロモードで普通紙に記録画像をプリントする場合には、モータ６０の回転を停止すると共に、前記電磁クラッチ６７によって第３ギヤ６５と第２従動軸６６とを切り離し、第１ギヤ６１、第１従動軸６２、第２ギヤ６４及び第３ギヤ６５は停止した状態で、出力ギヤ６８及び第２従動軸６６のみが二次転写ロール３０と共に中間転写ベルト２０に連れ回される構成とした。一方、モノクロモードで厚紙に記録画像をプリントする場合、フルカラーモードで普通紙又は厚紙に記録画像をプリントする場合には、電磁クラッチ６３を動作させて第３ギヤ６５と第２従動軸６６とを連結し、前述の如くモータ６０で発生した回転トルクを二次転写ロール３０へ伝達するように構成した。以下の表は、各作像モードにおける二次転写ロール３０の駆動の有無を示すものである。

普通紙が中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０のニップ領域に突入する場合は、厚紙がニップ領域に突入する場合と比較して、中間転写ベルト２０の回転負荷の変動は小さく、しかもモノクロ画像の殆どは文字や線画の画像なので、普通紙のニップ領域への突入によって極僅かに中間転写ベルト２０の回転速度が一時的に変動したとしても、記録画像の画質への影響は殆どなく、しかもモノクロ画像であるから色ずれの問題も生じない。

そして、このようにモノクロ／普通紙モードの場合に二次転写ロール３０の駆動を行わず、二次転写ロール３０が中間転写ベルト２０に対して連れ回されるようにすれば、少なくともモノクロ／普通紙モードでは前記補助駆動手段６でギヤの噛み合い振動が発生することはない。もっとも、前記電磁クラッチ６７で補助駆動手段６の第３ギヤ６５と第２従動軸６６との間を切断したとしても、出力ギヤ６８は二次転写ロール３０の回転軸に設けられた入力ギヤと噛み合って回転しており、ギヤの噛み合いが全く排除される訳ではない。しかし、出力ギヤ６８は何ら負荷を伴わずに入力ギヤに連れ回されるだけなので、噛み合い振動の発生は殆ど回避することができる。

このモノクロ／通紙モード以外の作像モード、すなわちモノクロ／厚紙モード、カラー／普通紙モード、カラー／厚紙モードでは二次転写ロール３０を補助駆動手段６によって駆動していることから、トナー像を記録シートＰに転写している最中には補助駆動手段６のギヤから噛み合い振動が発生しており、かかる噛み合い振動の周波数は各作像モードでのプロセススピード毎に異なったものとなっている。従って、二次転写ロール３０の振動を抑えると共に記録画像にバンデイングが発生するのを防止するためには、前記補助駆動手段６の共振周波数がこれら３つの作像モードにおけるギヤの噛み合い振動の周波数と異なる周波数領域に設定されれば良いことになる。

前述の如く、ギヤの噛み合い振動が幅広い周波数領域で発生する場合には、補助駆動手段６の共振周波数を前記噛み合い振動と異なる周波数領域に設定することは困難である。しかし、本実施例のプリンタでは少なくともモノクロ／普通紙モードのプロセススピードでは補助駆動手段６のギヤから噛み合い振動は発生しておらず、補助駆動手段６においてギヤの噛み合い振動が発生しない周波数領域は明確に特定されている。このことから、モノクロ／普通紙モードのプロセススピードで二次転写ロール３０を駆動した場合に発生するであろう噛み合い振動の周波数領域に対して補助駆動手段６の共振周波数を設定すれば、他の作像モードで二次転写ロール３０を補助駆動手段６により駆動しても、かかる補助駆動手段６がギヤの噛み合い振動に共振してしまうことがなく、二次転写ロール３０に対してギヤの噛み合い振動が増幅された形で伝播するのを防止することが可能となる。すなわち、前記表１に示すように、補助駆動手段６のモータ６０をＯＦＦに設定している作像モードでのプロセススピードに対応して、補助駆動手段６の共振周波数を設定すれば良いのである。

これにより、何れの作像モードにおいても二次転写ロール３０が補助駆動手段６を構成するギヤの噛み合い振動に対して共振してしまうことがなく、中間転写ベルト２０から記録シートＰに転写した画像にバンディングといった画像欠陥が生じるのを防止することができるものである。

以上説明してきた実施例では、前記補助駆動手段６に内臓されるトルクリミッタ６３の上限伝達トルクは１段階にのみ設定されているが、記録シートＰが中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０のニップ領域を通過している最中に、かかる二次転写ロール３０が記録シートＰの種類に応じたトルクアシストを中間転写ベルト２０に与えるといった観点からすれば、前記トルクリミッタ６３はその上限伝達トルクを制御信号に応じて適宜変更し得る電磁可変タイプとするのが好ましい。

図４はトルクリミッタ６３の上限伝達トルクを設定する手順を示すフローチャートである。先ずは、ユーザがクライアントＰＣ上からプリントジョブの指令を行うと、かかるジョブの内容に応じた作像モードが選定される。この作像モードの選定では、モノクロ／カラーの別、使用する記録シートＰの種類が指定される。プリンタの制御部は選定された作像モードに対応したプロセススピードを選び、各作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋ、中間転写ベルト２０、レジストレーションロール４２等の駆動を制御する。また、前記表１に従い、選定された作像モードに応じて二次転写ロール３０の駆動も制御する。二次転写ロール３０を駆動するのであれば、制御部は予め記憶されている記録シート種別と上限伝達トルクの対応テーブルから、記録シートＰの種別に適した上限伝達トルクを選び出し、これを電磁可変タイプのトルクリミッタ６３に対して設定する。

このようにトルクリミッタ６３の上限伝達トルクを変更するということは、前記補助駆動手段６のモータ６０が負荷するトルクの最大値を変更するということであるから、かかる上限伝達トルクの設定値を大きくする程、二次転写ロール３０から中間転写ベルト２０に伝達される回転トルクが増加することになる。従って、厚紙にトナー像を転写する作像モードではトルクリミッタ６３の上限伝達トルクを大きく設定し、普通紙を使用する作像モードの場合にはトルクリミッタ６３の上限伝達トルクをそれよりも小さく設定する。これにより、中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０のニップ領域に対して記録シートＰが突入した際、かかる中間転写ベルト２０の負荷変動の大きさに応じたトルクアシストを二次転写ロール３０から中間転写ベルト２０に対して与えることができ、記録シートＰの突入時における中間転写ベルト２０の速度変動を更に抑えることが可能となる。

図５は本発明を適用可能な画像形成装置の第２実施例を示すものであり、所謂４サイクルタイプのフルカラー複写機を示している。この複写機は、プラテンガラス１１０上に置かれた原稿１１１の画情報を光学的に読み取ってこれをＣＣＤセンサ１１２で電気的な画像データに変換する画像入力部１０１と、この画像入力部１０１から転送された画情データに基づいて記録シートＰ上に画像形成を行う画像出力部１０２とから構成されている。

前記画像出力部１０２は画像入力部１０１から転送された画像データに基づいて感光体ドラム１２０上にトナー像を形成した後、かかるトナー像を無端状の中間転写ベルト１０３に一次転写し、更に中間転写ベルト１０３上のトナー像を記録シートＰに二次転写することで該記録シートＰ上に記録画像を形成しており、トナー像が二次転写された記録シートＰは定着器１０４を経て排出トレイ１５０上に排出されるようになっている。

また、前記感光体ドラム１２０は所定のプロセス速度で矢線方向に回動しており、その周囲には、かかる感光体ドラム１２０の表面を所定の背景部電位にまで一様帯電する帯電コロトロン１２１と、画像データに基づいて変調されたレーザピームで感光体ドラム１２０を露光し、該感光体ドラム１２０上に静電潜像を形成するレーザビームスキャナ１２２と、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色現像器を有し、いずれかの現像器で感光体ドラム上の静電潜像を現像するロータリ現像ユニット１２３と、中間転写ベルト１０３に対するトナー像の一次転写に先立って感光体ドラム１２０上の電位を除去する転写前処理コロトロン１２４と、トナー像の一次転写が終了した後の感光体ドラム１２０上の残留トナーを除去するクリーナ１２５とが配置されている。

一方、前記中間転写ベルト１０３は複数のロールに掛け回されて矢線方向に回動しており、感光体ドラム１２０上に順次形成される各色トナー像はこの中間転写ベルト１０３に多重転写された後に、かかる中間転写ベルト１０３から記録シートＰへ一括して二次転写されるようになっている。この中間転写ベルト１０３を挟んで感光体ドラム１２０と対向する位置には該感光体ドラム１２０との間に転写電界を形成する一次転写ロール１３０が配設される一方、トナー像の二次転写位置には二次転写ロール３０１３１及び対向電極ロール１３２が中間転写ベルト１０３を挟んで配設されており、記録シートＰは前記二次転写ロール３０１３１と中間転写ベルト１０３との間に挿通されてトナー像の転写を受けるように構成されている。また、中間転写ベルト１０３の回動経路のうち、二次転写位置と一次転写位置との間には、二次転写が終了した中間転写ベルト１０３の表面から紙粉や残留トナーを除去するベルトクリーナ１３３が設けられている。

また、前記画像出力部１０２の下方にはサイズの異なる記録シートＰを収容した４段のシート供給トレイ１０５ａ〜１０５ｄが装備されており、画像入力部１０１で検知された原稿サイズに応じた適切なサイズの記録シートＰがピックアップロール１５１の回動により、いずれかのシート供給トレイから画像出力部１０２へ送り出されるようになっている。各シート供給トレイ１０５ａ〜１０５ｄからトナー像の二次転写位置へ至る記録シートＰの搬送経路上には複数のシート搬送ロール１５２が配設されると共に、二次転写位置の直前にはレジストレーションロール１５３が配設されており、かかるレジストレーションロール１５３はシート供給トレイ１０５ａ〜１０５ｄから送り出された記録シートＰを感光体ドラム１２０に対する静電潜像の書き出しタイミングに同期した所定のタイミングで二次転写位置に送り込む。

尚、図５中において、符号１１３はプラテンカバー、符号１２６は画像入力部１０１から画像出力部１０２に転送されてきた画像データを複写作業の内容に応じて処理した後に前記レーザビームスキャナ１２２に供給する画像処理部、符号１５４は記録シートＰの手差し給紙に用いる手差しトレイ、符号１５５はトナー像が二次転写された記録シートＰを定着器１０４へ給送するためのシート搬送ベルト、符号１５６は記録シートＰの両面コピーの際に該記録シートＰを反転させて定着器１０４から二次転写位置へ給送するためのインバータ通路である。

以上のように構成された本実施例のカラー複写機では、画像入力部１０１によって取り込まれた原稿の画情報に基づいてレーザビームスキャナ１２２が感光体ドラム１２０を露光し、先ず、感光体ドラム１２０上にはブラックに対応した静電潜像の書き込みが行われる。一方、ロータリー現像ユニット１２３ではブラックトナーの現像器が感光体ドラム１２０との対向位置に設定され、前記静電潜像はこのブラック現像器によってその書き込みタイミングから少し遅れて現像される。そして、このようにして形成されたブラックのトナー像は一次転写ロール１３０によって中間転写ベルト１０３上に一次転写され、中間転写ベルト１０３はトナー像を担持したまま回転する。また、ブラック現像器による現像工程が終了すると、中間転写ベルト１０３が１回転サイクルを終了する迄の間に現像器の交換が行われ、ロータリ現像ユニット１２３の９０°回転によってイエロートナーの現像器が感光体ドラム１２０との対向位置に設定される。

以降は中間転写ベルト１０３の１回転サイクル毎にこれら動作が繰り返され、その度毎にイエロー、マゼンタ及びシアンのトナー像が感光体ドラム１２０から中間転写ベルト１０３に転写され、かかる中間転写ベルト１０３上には４色のトナー像による重ね合わせトナー像が形成される。そして、このようにして形成されたフルカラーの多重転写トナー像は所定のタイミングでレジストレーションロール１５３から送られてきた記録シートＰに二次転写され、未定着トナー像が転写された記録シートＰは定着器１０４を経て排出トレイ１５０に排出される。

前記二次転写ロール１３１は中間転写ベルト１０３に対して接離自在に構成されており、例えばフルカラー画像を形成する作像モードでは、最終色のトナー像が感光体ドラム１２０から中間転写ベルト１０３に対して一次転写されるまでの間、既に一次転写されているトナー像を乱すことがないよう、かかる中間転写ベルト１０３から離間している。そして、この二次転写ロール１３１は最終色のトナー像の一次転写がなされると中間転写ベルト１０３に圧接し、中間転写ベルト１０３と相まって記録シートＰのニップ領域を形成する。この後、記録シートＰは前記ニップ領域を通過し、中間転写ベルト１０３からトナー像の転写を受ける。

また、この実施例のカラー複写機においても、第１実施例のタンデム型プリンタと同様、作像モードはモノクロ／カラーの別、記録シートの種別に応じて４段階設けられており、各作像モード毎に異なったプロセススピードが用いられている。勿論、記録シートＰの種別に応じて更に作像モードを細分化することも可能である。

このカラー複写機の二次転写ロール１３１に対しても、前記第１実施例と同様にして、本発明が適用される。すなわち、モノクロ／厚紙モード、カラー／普通紙モード、カラー／厚紙モードでは二次転写ロール１３１を補助駆動手段（図示せず）によって回転駆動する一方、モノクロ／普通紙モードでは二次転写ロール１３１と補助駆動手段とを切り離し、二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３に連れ回るようにする。また、モノクロ／普通紙モードのプロセススピードで二次転写ロール１３１を駆動した場合に発生するであろうギヤの噛み合い振動の周波数領域に対して補助駆動手段の共振周波数を設定する。

これにより、何れの作像モードにおいても二次転写ロール１３１が補助駆動手段を構成するギヤの噛み合い振動に対して共振してしまうことがなく、中間転写ベルト１０３から記録シートＰに転写した画像にバンディングといった画像欠陥が生じるのを防止することが可能となる。

このカラー複写機の二次転写ロール１３１が第１実施例のそれと異なる点は、中間転写ベルト１０３に対して接離自在に構成されている点である。４サイクルタイプのカラー複写機やカラープリンタでは二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３に対してリトラクトする構成は必須であるが、二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３に対して急に接すると、記録シートＰが中間転写ベルト１０３と二次転写ロール１３１のニップ領域に突入する場合と同様、中間転写ベルト１０３の回転負荷が急激に変動し、かかる中間転写ベルト１０３の回転速度が変化してしまう懸念がある。そして、二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３に接するタイミングと同時に、最終色のトナー像が感光体ドラム１２０から中間転写ベルト１０３に対して一次転写されていると、中間転写ベルト１０３の急激な速度変動に起因して、かかる中間転写ベルト１０３上に一次転写されたトナー像の転写位置ずれや画質欠陥が生じる懸念がある。

そこで、このような４サイクルタイプのカラー複写機では、前記二次転写ロール３０１３１の回転駆動を中間転写ベルト１０３と接する前からスタートさせておき、予め回転駆動している二次転写ロール１３１を中間転写ベルト１０３に圧接させることで、かかる中間転写ベルト１０３の回転負荷が急激に変動するのを防止している。このときの二次転写ロール１３１の周速は中間転写ベルト１０３の周速よりも高速に設定されており、二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３に接した瞬間、該二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３に対して回転トルクを与え、中間転写ベルト１０３の回転負荷を軽減するようになっている。

このように二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３に接する際の該中間転写ベルト１０３の回転速度の変動を一層効果的に防止するといった観点からすれば、二次転写ロール１３１に対して事前に与えておく回転速度は各作像モードにおけるプロセススピード、換言すれば、中間転写ベルト１０３の周速毎に最適な速度に設定するのが好ましい。例えば、カラー／厚紙の作像モードとカラー／普通紙の作像モードでは、カラー／普通紙の作像モードの方がプロセススピードが高速であり、中間転写ベルト１０３が高速で回転しているので、二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３から離間している状態で該二次転写ロール１３１に与える回転速度は、カラー／普通紙の作像モードで一層高速に設定する。これにより、二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３に接した際に、かかる二次転写ロール１３１が中間転写ベルト１０３に対して与えるアシストトルクを、各作像モードのプロセススピード毎に最適化することができ、いずれの作像モードにおいても中間転写ベルト１０３の速度変動を最小限に抑え、画像劣化や色ずれのない高品位の記録画像を記録シートＰ上に形成することが可能となる。

本発明を適用可能な画像形成装置の第１実施例を示す概略図である。 中間転写ベルトと二次転写ロール３０の圧接状態を示す拡大図である。 二次転写ロール３０の補助駆動手段を示す斜視図である。 補助駆動手段のトルクリミッタの上限設定トルクを決定するための手順を示すフローチャートである。 本発明を適用可能な画像形成装置の第２実施例を示す概略図である。

符号の説明

６…補助駆動手段、２０…中間転写ベルト（中間転写体）、３０…二次転写ロール、６０…モータ、６３…トルクリミッタ、６７…電磁クラッチ、Ｍ…モータ、Ｐ…記録シート

Claims (3)

1. トナー像が一次転写される中間転写体と、この中間転写体との間に記録シートをニップし、かかる記録シートにトナー像を最終転写させる転写ロールとを備え、記録シートの種類や画像形成条件に応じた数段階のプロセススピードを有する画像形成装置において、
   モータ及び伝達ギヤを含み前記転写ロールを回転駆動する補助駆動手段を設け、数段階のプロセススピードのうち、少なくとも第１のプロセススピードでは前記補助駆動手段で転写ロールを駆動する一方、それ以外のプロセススピードでは転写ロールと補助駆動手段とを切り離し、前記中間転写体で転写ロールを連れ回すように構成し、更に、
   前記第１のプロセススピードにおける前記伝達ギヤの噛み合い周波数を補助駆動手段の共振周波数と異なる周波数領域に設定したことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補助駆動手段はモータから転写ロールに伝達される最大回転トルクを複数段階に設定可能な可変型トルクリミッタを含み、かかる補助駆動手段で転写ロールを駆動する場合に、トナー像の最終転写がなされる記録シートの種別毎に前記トルクリミッタの設定トルクを異ならせたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記転写ロールは中間転写体と接離自在に構成されると共に、中間転写体との接触前に該中間転写体のプロセススピードよりも大きい周速度で回転駆動され、かかる転写ロールの中間転写体に対する増速率は数段階のプロセススピード毎に異なっていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

Images