JP2011123342A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体の回転の負荷を回復させることで、回転速度を安定化できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】少なくとも一つの感光体１と、感光体１を回転させる駆動モータと、感光体１上にトナー画像を形成する画像形成動作を行う画像形成部１０と、感光体１毎に設けられ、感光体１上のトナー画像を順次共通の中間転写体７０に転写させる転写ローラ５と、中間転写体上に転写されたトナー画像を記録材に転写させる２次転写ローラ９と、感光体１上をクリーニングするクリーニングブレードと、駆動モータ１５０の負荷を検知する負荷検知手段２０５と、少なくとも駆動モータ１５０、画像形成部、及び負荷検知手段と、を制御する制御手段２００と、を備えた画像形成装置において、制御手段２００は、画像形成動作中に、負荷が所定値を下回った場合、感光体１の空回し動作を実施する。
【選択図】図５

Description

本発明は電子写真プロセスにより記録材上に画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真方式による画像形成装置では、回転する円筒状の感光体表面や、走行するベルト状の感光体表面に画像データに基づく静電潜像を形成した後、静電潜像にトナーを付着させてトナー画像に顕像化し、かかるトナー画像を記録紙上に転写、定着して画像を得るようになっている。

しかし、何らかの影響で回転する感光体の回転角速度に変動が生じると、出力された画像のレジスト性能が悪化する。かかるレジスト性能の悪化は、感光体への静電潜像の書き込みを半導体レーザから照射されたレーザビーム等の走査によって行わせるディジタル方式の電子写真技術において特に顕著に現れる。

そこで、感光体の回転速度を一定にするために、軸継手の構成要素である圧縮コイルバネの弾発力を大きくし、ドラム軸の回転に必要なトルクを高めることで、駆動軸からドラムへ確実に回転を伝達できる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、感光体周速に対する現像ローラ周速の比を１よりも大きくして駆動し、感光体を現像ローラにより強制的に連れ回りされた状態で、速度制御を行う技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−６４７９３号公報 特開２００３−２２８２５５号公報

特許文献１に開示されている技術では、軸継手の構成要素である圧縮コイルバネの弾発力を大きくするための新たな構造を要し、コストアップに繋がる。

また、特許文献２に開示されている技術では、新たな構造を有しない分、コストアップには繋がらない。しかし、高濃度画像が連続すると、トナーへの外添処理剤などのクリーニングブレードでのすり抜けが多くなることにより、感光体の回転の負荷が軽減してしまう。このように感光体の回転の負荷が軽減してしまうと、速度制御を行うために駆動モータへの電流を変化させると、速度の変動量が大きくなってしまい、回転速度にムラが生じ、レジスト性能が悪化する。

本発明は、感光体の回転の負荷を回復させることで、回転速度を安定化できる画像形成装置を提供することを目的とする。

前述の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．少なくとも一つの像担持体と、
前記像担持体を回転させる駆動モータと、
前記像担持体上にトナー画像を形成する画像形成動作を行う画像形成部と、
前記像担持体毎に設けられ、前記像担持体上のトナー画像を中間転写体に転写させる１次転写手段と、
前記中間転写体上に転写されたトナー画像を記録材に転写させる２次転写手段と、
前記像担持体上をクリーニングするクリーニング手段と、
前記駆動モータの負荷を検知する負荷検知手段と、
前記画像形成動作中に、前記負荷が所定値を下回った場合、前記画像形成部によるトナー画像の形成を行わずに前記像担持体を回転させる前記像担持体の空回し動作を行うように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

２．前記負荷検知手段は、前記駆動モータの駆動電流を検知する電流検知手段であり、
前記制御手段は、前記駆動モータを駆動開始後、駆動電流が安定化された後から、前記負荷が所定値を下回った場合、前記像担持体の空回し動作を実施することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記制御手段は、装置内の記録材が全て排出された後に、前記空回し動作を実施することを特徴とする前記１または２に記載の画像形成装置。

４．前記制御手段は、前記空回し動作実施中に、前記負荷検知手段に継続して前記駆動モータの負荷を検知させ、
前記空回し動作実施中の負荷が所定値以上に回復した場合に、前記空回し動作を終了し、
前記画像形成動作を再開することを特徴とする前記１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。

５．前記空回し動作を終了する判断を行う負荷は、前記空回し動作を開始する判断を行う負荷よりも大きいことを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。

６．動作状態を表示する表示部を有し、
前記制御手段は、前記空回し動作実施中の負荷が、所定時間経過後も所定値以上に回復しない場合、前記表示部に、低負荷異常が発生したことを表示することを特徴とする特徴とする前記４に記載の画像形成装置。

感光体の回転の負荷を回復させることで、回転速度を安定化できる画像形成装置を提供できる。

本実施形態に係る画像形成装置の一例であるカラー画像形成装置１００を示す断面構成図である。 カラー画像形成装置１００の制御ブロック図を示す。 感光体１の回転の負荷を回復する制御フロー図である。 ＰＷＭ出力値（％）の時間波形の例である。 プリント動作が実施されている間のＰＷＭ出力値（％）の時間波形の例である。 操作入力部２０３の表示例である。

以下に本発明の実施形態を図面により説明するが、本発明は以下に説明する実施形態に限られるものではない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を、図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の実施形態の一例であるカラー画像形成装置を示す断面構成図である。

尚、図１に示すものは感光体上のトナー画像を１次転写手段によって順次共通の中間転写体に転写したものを２次転写手段によって転写材に転写させる方式の画像形成装置である。

カラー画像形成装置１００は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと、無端ベルト状中間転写ユニット７と、給紙搬送手段２１及び定着手段２４とから成る。画像形成装置の本体Ａの上部には、原稿画像読み取り装置ＳＣが配置されている。

イエロー色の画像形成動作を行う画像形成部１０Ｙは、像担持体として機能するドラム状の感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、１次転写手段としての第１の転写ローラ５Ｙ、クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像形成動作を行う画像形成部１０Ｍは、像担持体として機能するドラム状の感光体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、１次転写手段としての第１の転写ローラ５Ｍ、クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像形成動作を行う画像形成部１０Ｃは、像担持体として機能するドラム状の感光体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、１次転写手段としての第１の転写ローラ５Ｃ、クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体として機能するドラム状の感光体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、１次転写手段としての第１の転写ローラ５Ｋ、クリーニング手段６Ｋを有する。感光体１は、各々感光体１毎に設けられた図示しない駆動モータ１５０により回転せられる。

無端ベルト状中間転写ユニット７は、複数のローラ７１，７２，７３および７４により張架され、回動可能に支持された半導電性の中間転写体としての無端ベルト状の中間転写体７０を有する。

画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにより形成された各色の画像は、第１の転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録媒体としての用紙等の転写材Ｐは、給紙搬送手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、２次転写手段としての２次転写ローラ９に搬送され、用紙等の転写材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像が転写された用紙等の転写材Ｐは、定着手段２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、２次転写ローラ９により用紙等の転写材Ｐにカラー画像を転写した後、用紙等の転写材Ｐを曲率分離した中間転写体７０は、クリーニング手段６Ａにより残留トナーが除去される。

画像形成処理中、第１の転写ローラ５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の第１の転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃに圧接する。２次転写ローラ９は、ここを用紙等の転写材Ｐが通過して２次転写が行われる時には、中間転写体７０に圧接する。

図２にカラー画像形成装置１００の制御ブロック図を示す。なお、同図では本実施形態の動作説明に必要な部分の周囲を中心に記載してあり、その他の画像形成システムとして既知の部分については省略してある。

図２の制御ブロック図においては、２００は制御手段としてのＣＰＵでありプログラムに従ってカラー画像形成装置１００の各種制御を実行する。２０１はＲＯＭでありカラー画像形成装置１００を制御するためのプログラムやデータを記憶している。またＲＯＭ２０１においては、制御条件等も記憶しておく。２０２はＲＡＭでありＣＰＵ２００によってワークエリアとして利用され、ＣＰＵ２００がカラー画像形成装置１００の制御を実行する際に必要なプログラムやデータを一時的に記憶する。

２０３は操作入力部であり、使用者がカラー画像形成装置１００の各種の操作を入力するとともに、動作状態を使用者に知らせるための表示部としても機能する。

２０４はモータ駆動部であり、各々の感光体１毎に設けられた駆動モータ１５０をＣＰＵ２００の制御によって駆動する。

２０５は負荷検知手段であり、各々の感光体１が回転する際の負荷を検知する。具体的には、モータの駆動電流の電流値をＰＷＭ出力として検知する。

２０６は電源供給部であり、各部に電力を供給する。

１１１はバスであり、ＣＰＵ２００、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、操作入力部２０３、モータ駆動部２０４、負荷検知手段２０５、電源供給部２０６、画像形成部１０等が相互に接続されている。

次に、感光体１を駆動する駆動モータ１５０の回転速度を安定化した速度制御を行うための、感光体１の回転の負荷を回復する本実施形態に係る制御について説明する。

図３は、感光体１の回転の負荷を回復する制御フロー図である。以下のフローは、カラー画像形成装置１００がプリント動作を実施している間に、制御手段として機能するＣＰＵ２００を中心に行われる処理である。

最初に、ステップＳ１０にて、ＣＰＵ２００は、モータ駆動部２０４を制御することで、各々の感光体１の駆動モータ１５０に、駆動電流を流して駆動を開始する。ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２０１から呼び出した所定のプログラムを、ＲＡＭ２０２上に展開し、プログラムの命令に従って、駆動モータ１５０の回転速度を所定の速度に安定化するようフィードバック制御を実施する。

回転速度のモニタについては、例えば感光体の回転軸にエンコーダを設け、エンコーダの出力パルス数をＣＰＵ２００が取得することで行ってもよいし、駆動モータ１５０の駆動電流のＰＷＭ出力値をＣＰＵ２００が取得して行ってもよく、何れの場合も、各々一定値になるように制御する。以下、ＣＰＵ２００はＰＷＭ出力値を取得するものとする（ステップＳ１１）。

次いでステップＳ１２にて、ＣＰＵ２００は感光体１の回転速度（駆動電流）が安定化されているか判断する。

図４は、ＰＷＭ出力値（％）の時間波形の例である。ＣＰＵ２００は、所定の回転速度、すなわち所定のＰＷＭ出力値に急速に近づけるため、駆動開始後、急速に駆動電流を流し、フィードバック制御する。従って、図４に示すように、リンギングが発生しながら所定のＰＷＭ出力値に接近することとなる。本実施形態においては、感光体１の回転の負荷は、ＰＷＭ出力値に比例するものとし、感光体１の回転の負荷の回復は、ＰＷＭ出力値の回復によって実現される。従って、ＰＷＭ出力値のリンギングが発生して、感光体１の回転速度が安定化されていない間は、回転の負荷を回復する制御は実施しない。

感光体１の回転速度が安定化されているかどうかは、例えば、ＰＷＭ出力値の時間に対するブレ量を、例えば標準偏差をＣＰＵ２００が計算することにより判断する。

ＰＷＭ出力値が安定化されればステップＳ１３へ移る（ステップＳ１２のＹｅｓ）。ＰＷＭ出力値が安定化されていなければ、未だ安定化の制御が継続中であるので、ＰＷＭ出力値の安定化の判断を継続する（ステップＳ１２のＮｏ）。

図４では、感光体１の回転速度が安定化された時間であるｔ１から回転の負荷を回復する制御を実施する。

ステップＳ１３では、ＣＰＵ２００はリンギングが収まり、感光体１の回転速度が安定化されて後、プリント動作を開始し、プリント動作の間、感光体１の回転の負荷が、レジスト性能を維持できる加減の負荷値を下回っているかを、ＰＷＭ出力値が所定の値を下回ったかを検知することで判断する。

図５は、プリント動作が実施されている間のＰＷＭ出力値（％）の時間波形の例である。ＰＷＭ出力値は、プリント動作中に、高濃度画像が連続すると、外添処理剤などのクリーニングブレードでのすり抜けが多くなることにより、感光体の回転の負荷が軽減していく。感光体の回転の負荷が軽減するほど、回転速度のブレ量は大きくなり、レジスト性能は悪化していく。やがて、ＰＷＭ出力値は、図５に示すように、レジスト性能の許容値に相当するＰＷＭ出力値であるＰ１に到達する。

この状態が継続すると、図５の一点鎖線で示すように、ＰＷＭ出力値はより悪化していき、レジスト性能はさらに悪化することとなる。

感光体１の回転の負荷が、レジスト性能を維持できる加減の負荷値を下回っている場合にはステップＳ１４へ移る。感光体１の回転の負荷が、レジスト性能を維持できる下限の負荷値を下回っていない場合には、かかる判断を継続する（ステップＳ１３のＮｏ）。

ステップＳ１４では、レジスト性能の許容値に相当する負荷値であるＰＷＭ出力値であるＰ１に到達すると、ＣＰＵ２００は、感光体１の回転の空回し動作を実施する。空回し動作においては、感光体１上をクリーニングする弾性部材であるクリーニングブレードを感光体１上に当接させた状態で外添剤を含むトナーの供給を行わず、記録紙へのプリント動作を実施しない状態にある。

なお、ＣＰＵ２００はカラー画像形成装置１００内の全ての記録材を排出した後に空回し動作を実施することが望ましい。

空回しすることで、外添処理剤などはクリーニングブレードにより感光体上からクリーニングされるので、図５に示すように、感光体１の回転速度は上昇し回転の負荷が増加する。

そして、ステップＳ１５にて、ＰＷＭ出力値が、Ｐ１より大きく、レジスト性能を維持するに十分な負荷値である所定値Ｐ２に到達した時点で、ＣＰＵ２００はステップＳ１８にて空回し動作を終了し、プリント動作を再開する（ステップＳ１５のＹｅｓ）。

しかし、クリーニングブレードの先端の摩耗が進むと、クリーニングブレードが感光体１に当接した状態であっても、トナーや外添剤が原因となって、感光体１の回転の負荷が、感光体１の回転速度を一定に制御する上で必要な大きさ（図５におけるＰ２）にならない場合が生じる。

かかる場合には、プリント動作を継続させていても、レジスト性能を維持できるＰＷＭ出力値に回復させることができない場合が生じ得ることから、所定の時間を設け、プリント動作を中止するか否かを判断するステップを設ける（ステップＳ１６）。具体的には、ステップＳ１６にてＣＰＵ２００が内部に設けたタイマを用いて時間を計測する。所定時間を経過していない場合（ステップＳ１６のＮｏ）には、ステップＳ１４に移り、空回し動作を継続する。

所定時間を経過した場合（ステップＳ１６のＹｅｓ）には、レジスト性能の改善が見込めないと判断し、ＣＰＵ２００は、プリント動作を終了させるともに、使用者に感光体１の回転が低負荷異常、すなわち回転の負荷が異常に低くなっていることを知らせるために、操作入力部に所定の表示を表示させる。図６は、操作入力部２０３の表示例である。異常時のコードナンバとともに、使用者に修理を促す文言を表示する。その後、ＣＰＵ２００はプリント動作を終了し、本フローを終了する。

ステップＳ１９では、ＣＰＵ２００は、プリント動作を再開後、駆動電流の検知を継続する。

そして、ステップＳ２０にて、プリント動作が終了した場合には、本フローを終了し、プリント動作を継続する場合には、ステップＳ１３へ戻る。

以上のように、感光体１の回転速度の安定化に必要な感光体１の回転の負荷の回復を、感光体１を空回し動作を実施することで実現することができる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例）
以下の実施構成を採用する。

画像形成装置について説明する。線速（Ｌ／Ｓ）は３００ｍｍ／ｓ、露光方式はＬＰＨ方式、現像方式は２成分現像方式を採用する。感光体には、有機半導体層としてフタロシアニン顔料をポリカーボネートに分散させたものを塗布し、電荷輸送層を含めた感光体層の層厚２５μｍで、径φ６０ｍｍのものを採用する。感光体のクリーニングには、ウレタンゴム部材のクリーニングブレードを採用し、バネ荷重にてカウンター方向に感光体へ当接する。感光体駆動モータはＤＣモータを採用する。１次転写手段としては、中間転写体背面に発泡ローラを設置（φ２２。体積抵抗１Ｅ＋６Ω）し、温湿度とカウンターでマトリックスを組んだ電流値テーブルから所定の電流値を選択し印加する。１次転写手段のローラ径にはφ２２を採用する。中間転写ベルトテンションは６ｋｇｆを採用する。定着には、内部にヒータを配置したローラー・ベルト定着を採用する。

ベルト像担持体には、シームレス半導電樹脂ベルト（表面抵抗率１Ｅ＋１１Ω／□）、体積抵抗率１Ｅ＋８Ω・ｃｍ）を採用する。

転写手段（２次転写手段）について説明する。転写手段は中間転写体をバックアップローラと２次転写ローラで挟み込んだ構成を有し、抵抗値はともに１Ｅ＋７Ωであり、温湿度とカウンターでマトリックスを組んだ電流値テーブルから所定の電流値（＋、−出力可能）を選択し印加する。２次転写の対向ローラ外径はφ２４であり、ニップ幅は７ｍｍを採用する。

感光体の駆動モータの負荷検知手段としては、感光体１周期の駆動モータ平均ＰＷＭ出力値を検出する通常の電流検知手段を採用し、感光体の回転の２周期毎に該ＰＷＭ出力値をエンジン制御側に送信する。

空回し動作開始判断のＰＷＭ出力値は１０％以下であり、空回し動作終了判断のＰＷＭ出力値は１２％以上とする。空回し動作時間は１７秒とし、空回し動作を継続する最大の時間は６０秒とする。

以上の実施構成にて、１００％印字率のＡ３紙にて連続通紙のプリント動作を行ったところ、レジスト性能確保可能なＰＷＭ出力値でプリントでき、良好なレジスト性能を得ることが出来た。
（比較例）
上記実施構成にて、本実施形態に係る空回し動作を行うことなく、１００％印字率のＡ３紙にて連続通紙のプリント動作を行ったところ、レジスト性能確保可能なＰＷＭ出力値以下でプリントを行うことになり、良好なレジスト性能を得ることが出来なかった。

以上のように、少なくとも一つの感光体１と、感光体１を回転させる駆動モータと、感光体１上にトナー画像を形成する画像形成動作を行う画像形成部１０と、感光体１毎に設けられ、感光体１上のトナー画像を順次共通の中間転写体７０に転写させる転写ローラ５と、中間転写体上に転写されたトナー画像を記録材に転写させる２次転写ローラ９と、感光体１上をクリーニングするクリーニングブレードと、駆動モータ１５０の負荷を検知する負荷検知手段２０５と、少なくとも駆動モータ１５０、画像形成部、及び負荷検知手段と、を制御する制御手段２００と、を備えた画像形成装置において、制御手段２００は、画像形成動作中に、負荷が所定値を下回った場合、感光体１の空回し動作を実施することで、感光体１の回転の負荷を回復させることができ、回転速度を安定化できるカラー画像形成装置１００を提供できる。

１Ｃ，１Ｋ，１Ｍ，１Ｙ 感光体
２Ｃ，２Ｋ，２Ｍ，２Ｙ 帯電手段
３Ｃ，３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ 露光手段
４Ｃ，４Ｋ，４Ｍ，４Ｙ 現像手段
５Ｃ，５Ｋ，５Ｍ，５Ｙ 転写ローラ
６Ａ，６Ｃ，６Ｋ，６Ｍ，６Ｙ クリーニング手段
７ 無端ベルト状中間転写ユニット
９ ２次転写ローラ
１０Ｃ，１０Ｋ，１０Ｍ，１０Ｙ 画像形成部
２０ 給紙カセット
２１ 給紙搬送手段
２３ レジストローラ
２４ 定着手段
２５ 排紙ローラ
２６ 排紙トレイ
７０ 中間転写体
１００ カラー画像形成装置
１５０ 駆動モータ
２００ ＣＰＵ（制御手段）
２０３ 操作入力部
２０４ モータ駆動部
２０５ 負荷検知手段
２０６ 電源供給部
Ｐ 転写材

Claims (6)

1. 少なくとも一つの像担持体と、
   前記像担持体を回転させる駆動モータと、
   前記像担持体上にトナー画像を形成する画像形成動作を行う画像形成部と、
   前記像担持体毎に設けられ、前記像担持体上のトナー画像を中間転写体に転写させる１次転写手段と、
   前記中間転写体上に転写されたトナー画像を記録材に転写させる２次転写手段と、
   前記像担持体上をクリーニングするクリーニング手段と、
   前記駆動モータの負荷を検知する負荷検知手段と、
   前記画像形成動作中に、前記負荷が所定値を下回った場合、前記画像形成部によるトナー画像の形成を行わずに前記像担持体を回転させる前記像担持体の空回し動作を行うように制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記負荷検知手段は、前記駆動モータの駆動電流を検知する電流検知手段であり、
   前記制御手段は、前記駆動モータを駆動開始後、駆動電流が安定化された後から、前記負荷が所定値を下回った場合、前記像担持体の空回し動作を実施することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、装置内の記録材が全て排出された後に、前記空回し動作を実施することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記空回し動作実施中に、前記負荷検知手段に継続して前記駆動モータの負荷を検知させ、
   前記空回し動作実施中の負荷が所定値以上に回復した場合に、前記空回し動作を終了し、
   前記画像形成動作を再開することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記空回し動作を終了する判断を行う負荷は、前記空回し動作を開始する判断を行う負荷よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 動作状態を表示する表示部を有し、
   前記制御手段は、前記空回し動作実施中の負荷が、所定時間経過後も所定値以上に回復しない場合、前記表示部に、低負荷異常が発生したことを表示することを特徴とする特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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