JP4587190B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式によって転写材上に画像を形成する画像形成装置に関するものである。

近年、レーザプリンタや複写機などの画像形成装置は、高速・高画質化が求められている。そのために、画像形成装置では、感光ドラム等の像担持体に形成されたトナー像をベルトなどの中間転写体に転写し、その後、トナー像を中間転写体からシートなどの転写材に転写する構成が多く採用されている。カラー画像を高速、且つ、高画質に形成することの可能な画像形成装置として、タンデム方式のフルカラー機が普及している。例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の４つの画像形成部が並列に配置され、画像形成部の感光ドラムが中間転写体である中間転写ベルトに接触している構成である。ここでは、一次転写部材を使って、中間転写ベルトを感光ドラムに押圧し、接触させる。このような各画像形成部によって、中間転写ベルト上にトナー像を重畳させた後に、中間転写ベルトから転写材上に二次転写し、定着によってトナー像を定着させることで、フルカラー画像を形成する。

ところで、フルカラーの画像を形成可能な画像形成装置では、全ての感光ドラムを中間転写ベルトに接触させた状態で、全ての色の画像形成部を機能させるフルカラーモードを有する。さらに、少なくとも一つの感光ドラムと中間転写ベルトを離間させた状態で、少なくとも一つ（例えば黒）の画像形成部を機能させるモノカラーモードの２つを持っている場合がある。このような２つのモードを備える目的は、主に、画像形成部の感光ドラムの寿命を延ばすことと、トナーの消費量を減らすことである。例えば黒のみを使用するモノカラーモードでは、機能させない画像形成部の感光ドラムと中間転写ベルトを離間によって接触させないことで、感光ドラム表面の摩耗を防ぎ、感光ドラムの寿命を延ばすことが可能である。また、感光ドラムのクリーニングでブレードを使用しているものでは、感光ドラムが回転を停止しているので、ブレードのめくれ防止のための潤滑の役割としてのトナーを使用する必要がなく、トナーの消費量を減らすことが可能である。

しかしながら、モノカラーモードは、フルカラーモードと比較して、中間転写ベルトに接触している感光ドラムの数が少ない。即ち、感光ドラムと一次転写部材で中間転写ベルトを挟持する拘束点が少なく、中間転写ベルトに対する挟持力が小さくなる。このようにベルトの狭持力が小さくなるモノカラーモードでは、中間転写ベルトと二次転写部材で形成される二次転写ニップ部に、転写材であるシートの先端が突入、又は、後端が抜けるときに、中間転写ベルトに対する負荷が変動する。このようにして生じた負荷変動が、中間転写ベルトを駆動する駆動部材に影響を与え、中間転写ベルトの速度を変動させてしまう可能性がある。その結果、中間転写ベルトに速度変動が発生した影響で、一次転写ニップ部で転写中のトナー像に、濃度差が生じる課題が生じる。特許文献１では、フルカラーモードとモノカラーモードで、モノカラーモードで中間転写ベルトに接触する一次転写部材の中間転写ベルトに対する押圧力を、フルカラーモードの時の押圧力よりも大きくする構成が提案されている。

特開２００７−３３９３８号公報

しかしながら、特許文献１記載の提案では、中間転写ベルトの拘束点の数は変わらないので、十分なレベルまで拘束力を上げるには、相当な一次転写部材による押圧力が必要になる。押圧力を上げすぎると、一次転写部材と中間転写ベルトのニップ幅が大きくなりすぎて、画像不良が発生する可能性がある。

本発明は以上の点に着目してなされたもので、転写材が二次転写部材と中間転写ベルトで形成される二次転写ニップ部から抜けた際に生じる中間転写ベルトの速度変動を抑制し、高画質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。

（１）回転可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの回転方向に配列されトナー像を担持する複数の像担持体と、複数の前記像担持体に対して前記中間転写ベルトを介して対向しており、夫々が対向する前記像担持体と一次転写ニップ部を形成可能な複数の一次転写部材と、前記一次転写部材によって前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を二次転写ニップ部で転写材に転写する二次転写部材と、前記二次転写部材によって転写されたトナー像を定着ニップ部で転写材に定着する定着部と、前記二次転写ニップ部における転写材の搬送速度と前記定着ニップ部における転写材の搬送速度を制御する速度制御回路と、を有し、複数の前記像担持体全てが夫々対向する前記一次転写部材と前記一次転写ニップ部を形成する状態で前記中間転写ベルトにトナー像を転写する第一の画像形成モードと、複数の前記像担持体のうちの一つの前記像担持体が対向する前記一次転写部材と前記一次転写ニップ部を形成し、他の前記像担持体が夫々対向する前記一次転写部材と前記一次転写ニップ部を形成しない状態で前記中間転写ベルトにトナー像を転写する第二の画像形成モードと、を実行可能な画像形成装置において、前記速度制御回路は、前記第二の画像形成モードを実行する場合における前記二次転写ニップ部と前記定着ニップ部の間の転写材のループ量が、前記第一の画像形成モードを実行する場合における前記二次転写ニップ部と前記定着ニップ部の間の転写材のループ量よりも大きくなるように、前記第二の画像形成モードを実行する場合に前記二次転写ニップ部における転写材の搬送速度と前記定着ニップ部における転写材の搬送速度の少なくとも一方を制御することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、転写材が二次転写部材と中間転写ベルトで形成される二次転写ニップ部から抜けた際に生じる中間転写ベルトの速度変動を抑制する効果がある。

本発明に係る画像形成装置の概略を示す図 第一の画像形成モードと第一の画像形成モードを実行する場合の二次転写ニップ部と一次転写ニップ部の位置関係を説明する図 本発明に係る速度制御回路と駆動部を説明する図 第二の画像形成モードと第二の画像形成モードを実行する場合の二次転写ニップ部と一次転写ニップ部の位置関係を説明する図 第一の画像形成モードと第二の画像形成モードにおけるループ量を説明する図 中間転写ベルトに働く接線力の変動を説明する図 中間転写ベルトに働く接線力と駆動部材の変形量と中間転写ベルトの速度の関係を説明する図 駆動部材の変形経過を説明する図 実施例１に係るループ形成シーケンスを示すフローチャート 実施例１に係るループ形成シーケンスでの定着モータ速度の時間的変化を示す図 実施例１に係るループ量テーブルを示す表 実施例２に係るループ量検知による定着モータ速度の制御の概略を示す図

以下に、本発明に係る画像形成装置の実施形態について図面により詳しく説明する。

画像形成装置の全体構成について、図１を参照して概要説明する。尚、本発明に係る画像形成装置は、画像形成装置本体であるカラーレーザプリンタ（以下、プリンタ部）１００の構成であり、図１はその全体構成を示す縦断面図である。図１に示すプリンタ部１００は、装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを備えている。これら４個のプロセスカートリッジ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、同一構造であるが、異なる色、すなわち、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）のトナーによる画像を形成する点で相違している。プロセスカートリッジ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、クリーナユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄを有している。現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、現像ローラ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと、現像剤塗布ローラ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ及びトナー容器を有している。一方、クリーナユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、像担持体である感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、ドラムクリーニングブレード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、廃トナー容器と、を有している。プロセスカートリッジ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの鉛直下方にはスキャナユニット９が配置され、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対して画像信号に基づいて露光する。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによって所定の負極性の電位に帯電された後、スキャナユニット９によってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄによって負極性のトナーが付着され、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が現像される。

中間転写ベルトユニット１０は、駆動ローラ５２、テンションローラ５３、二次転写対向ローラ５４、一次転写ローラ５０ａ〜５０ｄ、中間転写ベルト５１から構成される。一次転写ローラ５０ａ〜５０ｄは一次転写部材である。中間転写体である無端状の中間転写ベルト５１は、張架ローラである駆動ローラ５２、テンションローラ５３、二次転写対向ローラ５４に張架されている。中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５２が回転することで回転可能である。さらに、テンションローラ５３が中間転写ベルト５１の内側から外側に向かって、（矢印Ｔ方向に）張力をかけている。また、各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向して、中間転写ベルト５１の内面側に一次転写部材である一次転写ローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが設置されている。一次転写ローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄには、不図示のバイアス印加手段により転写電圧が印加される構成となっている。各一次転写ローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、中間転写ベルト５１を介して対向する各感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと一次転写ニップ部を形成可能である。像担持体である感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、中間転写ベルト５１の回転方向に沿って、配列されている。

感光ドラム１ａ〜１ｄは、図１における時計周りに回転し、中間転写ベルト５１を反時計周りに回転させる。感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成されたトナー像は、さらに一次転写ローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄに正極性の転写電圧を印加することにより、感光ドラム１ａ上のトナー像から順次、中間転写ベルト５１上に一次転写される。そして、中間転写ベルト５１上に４色のトナー像が重なった状態で二次転写ニップ部１３まで搬送される。一方、トナー像転写後に、感光ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ表面に残ったトナーは、ドラムクリーニングブレード８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄによって除去される。また、転写材であるシートＳへの二次転写後に中間転写ベルト５１上に残ったトナーは、転写ベルトクリーニング装置１１によって除去される。そして、除去されたトナーは、廃トナー搬送路（不図示）を通過し、装置奥面部に配置された廃トナー回収容器（不図示）へと回収される。

本実施例の画像形成装置では、２つのシート給紙装置（シート給紙部）を有する。第１のシート給紙部はプリンタ部１００内部に設けられた本体シート給紙部２０、第２のシート給紙部はプリンタ部１００側面に設けられた手差しシート給紙部３０である。本体シート給紙部２０は、給紙カセット２１が画像形成装置本体の位置決め部に対して、突き当てるように挿入される。本実施例では、図１の手前に設置されている前側板（不図示）に対して突き当てている。給紙カセット２１での、搬送方向に対して直角な方向（シートの幅方向）のシートの位置決めは、シートの大きさに合わせて給紙カセット２１に移動可能に取り付けられている図上手前側のサイド規制板１９ａ及び図上奥側のサイド規制板１９ｂによって行われる。これらによって、シートＳはその上面側だけを開放した状態にて位置決めされた状態で積載され、画像形成装置本体に対して、高精度に位置決めされている。本体シート給紙部２０はまた、シートＳを収納する給紙カセット２１内からシートＳを給紙する給紙ローラ２２と、分離手段である分離ローラ２３を有する。給紙カセット２１に収納されたシートＳは、給紙ローラ２２に圧接され、分離ローラ２３によって一枚ずつ分離され搬送される。そして、分離されたシートＳは、本体給紙搬送路２５を経てレジストローラ対３８に搬送される。

手差しシート給紙部３０は、シートＳを積載する中板３１と、中板３１の最上のシートＳを給紙する給紙ローラ３２と、分離手段である分離パット３３を有する。さらに手差しシート給紙部３０は、搬送方向に対して直角な方向（シートの幅方向）の位置を規制する図上手前側のサイド規制板３７ａ及び図上奥側のサイド規制板３７ｂを有する。中板３１が持ち上がり、中板３１上に積載されたシートＳが給紙ローラ３２に圧接され、分離パット３３によって一枚ずつ分離され搬送される。そして、分離されたシートＳは手差し給紙搬送路３４を経て、再給紙ローラ対３５に搬送され、再給紙搬送路３６を通過してレジストローラ対３８に搬送される。以上、説明したように、プリンタ部１００のレジストローラ対３８上流側では、２つの搬送路が合流する構成である。

レジストローラ対３８によりシートＳは二次転写ニップ部１３に搬送される。二次転写ニップ部１３は、二次転写部材である二次転写ローラ６０と中間転写ベルト５１によって形成される。二次転写ニップ部１３において、二次転写部材である二次転写ローラ６０に正極性の転写電圧を印加することにより、搬送されたシートＳに、中間転写ベルト５１上の４色のトナー像を二次転写する。定着部は、加熱回転体１６と、加圧部材１５を有する。１５は加圧部材としての弾性加圧ローラ（以下、加圧ローラ）であり、この加熱回転体１６と加圧ローラ１５との圧接により定着ニップ部が形成されている。加熱回転体１６は、ヒータ９０とサーミスタ９１を内蔵しており、ヒータ９０の温度をサーミスタ９１によってモニタしながら、所定の温度に加熱している（図２参照）。未定着トナー像を担持したシートＳが、定着ニップ部に搬送され、定着ニップ部にて挟持搬送されることで、未定着トナー像が加熱されて熱定着される。定着ニップ部を通過したシートＳは排紙ユニットに設置された排紙ローラ１７によって排出トレイ１８に排出される。本実施例の画像形成装置は、第一の画像形成モードと第二の画像形成モードの二つのモードを少なくとも実行可能である。

次に、第一の画像形成モードであり、４色全ての感光ドラムに画像が形成されるフルカラーモードの概略図を図２（ａ）に、その際にプリントされる連続２枚の画像を図２（ｂ）に示す。ここで、第一の画像形成モードとは、複数の感光ドラム１ａ〜１ｄ夫々が、対向する一次転写ローラ５０ａ〜５０ｄと一次転写ニップ部を形成している状態で画像形成を行うモードである。よって、全ての感光ドラムが一次転写ニップ部を形成していればフルカラーの画像を形成しなくてもよい。例えば、全ての感光ドラムが一次転写ニップ部を形成している状態で、１色のみの画像を形成するモードも、第一の画像形成モードに含まれる。一次転写ローラ５０ａ〜５０ｄは、中間転写ベルト５１に対して当接離間可能である。さらに、一次転写ローラ５０ａ〜５０ｄは、中間転写ベルト５１に対して当接した際に、それぞれ圧縮バネ５６ａ〜５６ｄで中間転写ベルト５１に向かって押圧されている。一次転写ニップ部は、圧縮バネ５６によって押圧されている一次転写ローラと、対向する感光ドラムとが、中間転写ベルトを介して形成している。二次転写ローラ６０は、中間転写ベルトに対して当接離間可能である。二次転写ローラ６０は、圧縮バネ６１によって中間転写ベルト５１と二次転写対向ローラ５４に所定の接触圧で圧接され、二次転写ニップ部９９を形成している。

図１で示した本体シート給紙部２０又は手差しシート給紙部３０で給紙されたシートＳは、レジストローラ対３８で一時停止する。その際に、厚み検知部材である厚さ検知センサ５５によって、シートＳの厚さを検知する。その後、感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像は、それぞれ、一次転写ニップ部８０ａ〜８０ｄにおいて、順次、中間転写ベルト５１上に重ねて転写される。その後、二次転写ニップ部において、中間転写ベルト５１上のトナー像にタイミングを合わせて搬送されるシートＳに転写される。シートＳに転写された未定着トナー像は、加熱回転体１６と加圧ローラ１５で形成される定着ニップ部で熱定着される。尚、９２は定着加圧バネであり、加圧ローラ１５は定着加圧バネ９２によって加熱回転体１６に圧接され、定着ニップ部を形成する。

各ローラの駆動、定着温度等の制御は、例えばＣＰＵやＲＡＭ、ＲＯＭを有する速度制御回路１０１により行われる。さらに、図３（ａ）で示すように、速度制御回路１０１は、中間転写ベルト５１を駆動させる駆動ローラ５２の回転速度と、定着部の加圧ローラ１５の回転速度を制御することが可能である。速度制御回路１０１は、複数でもよく、二次転写ニップ部における転写材の搬送速度と、定着ニップ部における転写材の搬送速度を制御することができる構成であればよい。

図２（ａ）のシートＳ_０が二次転写ニップ部を抜けた際に生じる中間転写ベルト５１の負荷変動について説明する。図３（ｂ）に、駆動ローラ５２を駆動するベルト駆動部１０２の概略図を示す。シートＳ_０が二次転写ニップ部を抜けると、ベルト駆動部１０２を構成するギアに負荷が発生し、中間転写ベルト５１に速度変動が発生する。それによって、シートＳ_０の次に給紙されるシートＳ_１に転写するためのトナー像が一次転写部ニップ部で乱れる現象が発生する。この現象が、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部を抜けた際に次のシートＳ_１に対して発生する「シート後端抜けブレ」と呼ばれる画像不良である。この現象は、図１で示すように、一次転写ニップ部と二次転写ニップ部の間に、駆動ローラ５２が配置されており、一次転写ニップ部を形成する領域にある中間転写ベルト５１が駆動ローラ５２によって引っ張られる構成の時に、より発生し易い課題である。

図２（ｂ）は、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部を抜けたタイミングにおける、次のシートＳ_１に対する一次転写の位置を説明する概略図である。連続プリントの二枚目以降、且つ、ベルト回転方向最下流の一次転写ニップ部８０ｄから二次転写ニップ部９９までの距離をＹ（図２（ａ）中破線矢印）、シートＳ_０とシートＳ_１の紙間をＸとする。さらに、シートＳ_１の先端余白をＬとすると、Ｙ＋ｌ_３＞Ｘ＋Ｌを満たした場合は、先のシートＳ_０が二次転写ニップ部を抜けた時の影響を、次のシートＳ_１が受けない。しかしながら、その条件を満たすにはＸを大きくする、即ち、シートとシートの搬送間隔を大きくする必要が生じる。シートとシートの搬送間隔を大きくしてしまうと、大幅にスループットを低下させてしまう。「シート後端抜けブレ」と呼ばれる画像不良は、第二の画像形成モードを実行する時により発生し易い。第二の画像形成モードは、第一の画像形成モードの場合に比べて、一次転写部材と感光ドラムで中間転写ベルト５１を挟持する拘束点の数が少ないため、先のシートＳ_０が二次転写ニップ部を抜けた時の影響を強く受け易い。第二の画像形成モード時の中間転写ベルトユニット１０の概略図を図４（ａ）に、その際にプリントされる連続２枚の画像を図４（ｂ）に示す。

ここで、第二の画像形成モードとは、複数の感光ドラム１のうちの少なくとも一つが対向する一次転写ローラと一次転写ニップ部を形成していない状態で画像形成を行うモードである。一次転写ローラは、中間転写ベルトに対して当接離間可能な構成である。一次転写ローラを中間転写ベルトに対して離間させることで、一次転写ニップ部を形成していない状態を形成可能である。図４（ａ）では、一次転写ローラ５０ａ〜５０ｄのうちの中間転写ベルトの回転方向における最下流に位置するＢｋ以外の一次転写ローラ５０ａ〜５０ｃが中間転写ベルト５１から離間している第二の画像形成モードを示している。図４（ｂ）では、図４（ａ）の第二の画像形成モードにおける、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部を抜けたタイミングにおける次のシートＳ_１に対する一次転写の位置を説明している。尚、本画像形成装置で説明する第二の画像形成モードであるモノクロモードとは、複数の感光ドラム１のうちの少なくとも一つが対向する一次転写ローラと一次転写ニップ部を形成していない状態で単色の画像を形成することを意味している。上述したように、全ての感光ドラムが一次転写ニップ部を形成している状態で単色画像を形成する場合は第一の画像形成モードである。以下の説明では、第一の画像形成モードをフルカラーモード、第二の画像形成モードをモノクロモード、として説明する。

本実施例の特徴は、図５に示すように、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜ける直前に、二次転写ニップ部９９と定着ニップ部の間で、モノカラーモード（図５（ａ））においてフルカラーモード（図５（ｂ））よりも大きいループを形成することである。二次転写ニップ部９９と定着ニップ部の間で大きなループを形成し、中間転写ベルト５１に対して転写材からより大きな押し込み力を発生させることで、中間転写ベルト５１の狭持力の弱さによる画像不良を抑制する。ここで、ループとは、二次転写ニップ部９９と定着ニップ部を結んだ仮想の直線に対する、シートＳ_０の撓みである。ループ量（撓み量）が大きいほど、二次転写ニップ部９９と定着ニップ部の直線距離に対する、二次転写ニップ部９９と定着ニップ部の間のシートＳ_０の長さが長くなる。

ここで、フルカラーモードにおいて、モノカラーモードのような大きなループを形成しないのは次の理由による。すなわち、フルカラーモードにおいて、モノカラーモードに合わせて、必要以上のループを形成してしまうと、中間転写ベルト５１への押し込み力によって、ステーション間の色ずれに影響を与える可能性があるからである。よって、モノカラーモード及びフルカラーモードにおいて、それぞれの中間転写ベルト５１の狭持力に応じた必要最小限のループを形成することが重要であり、本実施例は、それを可能にする。

図６（ａ）は、ループ量が小さい場合における、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９から抜ける直前の中間転写ベルト５１に働く接線力のつり合いを表している。ｆ_５４は、二次転写ニップ部９９にシートＳ_０がある場合に、二次転写対向ローラ５４から受ける接線力、ｆ_ｐは、シートＳ_０から受ける接線力、ｆ_５２は駆動ローラ５２から受ける接線力である。また、ｆ_０はその他（ブレードや一次転写ローラ（不図示））などから受ける接線力である。ループ量が小さい場合における、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９から抜ける直前の中間転写ベルト５１に働く接線力の釣り合いの式は以下のようになる。
ｆ_５４＋ｆ_ｐ＋ｆ_０＝ｆ_５２・・・（１）

図６（ｂ）は、ループ量が大きい場合における、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９から抜ける直前の中間転写ベルト５１に働く接線力のつり合いを表している。ｆ_５４は、二次転写対向ローラ５４から受ける接線力、ｆ_ｐｌは、シートＳ_０から受ける接線力、ｆ_５２ｌは駆動ローラ５２から受ける接線力である。ループ量が大きい場合における、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９から抜ける直前の中間転写ベルト５１に働く接線力の釣り合いの式は以下のようになる。
ｆ_５４＋ｆ_ｐｌ＋ｆ_０＝ｆ_５２ｌ・・・（２）
シートＳ_０のループが大きいほど、シートＳ_０による中間転写ベルト５１への押し込み力が大きいので、以下の大小関係が成り立つ。
ｆ_ｐｌ＞ｆ_ｐ・・・（３）
（１）、（２）、（３）より、駆動ローラ５２から中間転写ベルト５１が受ける接線力に関して、以下の大小関係が成り立つ。
ｆ_５２ｌ＞ｆ_５２・・・（４）
ただし、同じループ量でも、シートＳ_０の厚みが薄い程、転写材による中間転写ベルト５１に対する押し込み力が小さくなる。よって、シート後端ブレを改善するために必要な押し込み力を得るためには、シートＳ_０の厚みが薄い程、ループ量を増やす必要がある。

次に、図６（ｃ）は、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜けた瞬間を表している。この瞬間は、シートＳ_０、及び、二次転写ローラ６０は、中間転写ベルト５１に対して離間している状態である。そこで、中間転写ベルト５１が、二次転写対向ローラ５４から受ける接線力をｆ_５４’、駆動ローラ５２から受ける接線力をｆ_５２’とする。シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜けた瞬間の中間転写ベルト５１に働く接線力の釣り合いの式は以下のようになる。
ｆ_５４’＋ｆ_０＝ｆ_５２’・・・（５）
中間転写ベルト５１が二次転写対向ローラ５４から受ける接線力は、二次転写ニップ部９９を抜けた瞬間ｆ_５４’と二次転写時ｆ_５４では、二次転写時の方が、二次転写対向ローラ５４の軸受け（不図示）の摺動負荷が増えるため、以下の大小関係となる。
ｆ_５４＞ｆ_５４’・・・（６）
（１）、（５）、（６）から、中間転写ベルト５１が、駆動ローラ５２から受ける接線力に関して、以下の大小関係が成り立つ。
ｆ_５２ｌ＞ｆ_５２＞ｆ_５２’・・・（７）

次に、図６（ｄ）は、シートＳ_０が二次転写ニップ部９９になく、二次転写ローラ６０が中間転写ベルト５１に圧接している場合を表している。ここで、中間転写ベルト５１が、二次転写ローラ６０から受ける接線力をｆ_６０、二次転写対向ローラ５４から受ける接線力をｆ_５４’’、駆動ローラ５２から受ける接線力をｆ_５２’’とする。シートＳ_０が二次転写ニップ部９９になく、二次転写ローラ６０が中間転写ベルト５１に圧接している場合に、中間転写ベルト５１に働く接線力の釣り合いの式は以下のようになる。
ｆ_５４’’＋ｆ_６０＋ｆ_０＝ｆ_５２’’・・・（８）
ここで、圧縮バネ６１の付勢力は、二次転写ニップ部９９にシートＳ_０がある場合よりも、シートＳ_０が二次転写ニップ部９９になく、二次転写ローラ６０が中間転写ベルト５１に圧接している場合の方が小さい。このため、シートＳ_０が二次転写ニップ部９９にある場合のシートＳ_０による接線力よりも、二次転写ニップ部９９にない場合の二次転写ローラ６０による接線力の方が小さい。よって、次の大小関係が成り立つ。
ｆ_ｐ＞ｆ_６０・・・（９）

また、中間転写ベルト５１が二次転写対向ローラ５４から受ける接線力は、シートＳ_０が二次転写ニップ部９９になく二次転写ローラ６０が中間転写ベルト５１に圧接している場合ｆ_５４’’と二次転写ニップ部９９を抜けた瞬間ｆ_５４’では次のような関係となる。すなわち、二次転写ローラ６０が中間転写ベルト５１に圧接している場合ｆ_５４’’の方が、二次転写対向ローラ５４の軸受け（不図示）の摺動負荷が増える分だけ大きくなるため、以下の大小関係が成り立つ。
ｆ_５４’’＞ｆ_５４’・・・（１０）
中間転写ベルト５１が二次転写対向ローラ５４から受ける接線力は、シートＳ_０が二次転写ニップ部９９にある場合ｆ_５４と、シートＳ_０が二次転写ニップ部９９になく二次転写ローラ６０が中間転写ベルト５１に圧接している場合ｆ_５４’’では次のような関係となる。すなわち、シートＳ_０が二次転写ニップ部９９にある場合ｆ_５４の方が二次転写対向ローラ５４の軸受け（不図示）の摺動負荷が増える分だけ大きくなるため、（１０）と合わせると、以下の大小関係が成り立つ。
ｆ_５４＞ｆ_５４’’＞ｆ_５４’・・・（１１）
（５）、（８）、（１１）から、中間転写ベルト５１が駆動ローラ５２よって受ける接線力に関して、以下の大小関係が成り立つ。
ｆ_５２’’＞ｆ_５２’・・・（１２）
（１）、（８）、（９）、（１１）と（１２）を合わせると、駆動ローラ５２による接線力に関して、以下の大小関係が成り立つ。
ｆ_５２ｌ＞ｆ_５２＞ｆ_５２’’＞ｆ_５２’・・・（１３）

図７に、シートＳ_０の後端が抜ける直前から直後までの中間転写ベルト５１に働く接線力の時間変化について、それぞれ、ループ量が小さい場合（ａ−１）、ループ量が大きい場合（ｂ−１）について示す。また、中間転写ベルト５１の駆動部材（不図示）の変形量の時間変化を、それぞれ、ループ量が小さい場合（ａ−２）、ループ量が大きい場合（ｂ−２）について示す。また、中間転写ベルト５１の速度の時間変化を、それぞれ、ループ量が小さい場合（ａ−３）、ループ量が大きい場合（ｂ−３）について示す。ここでは、式（１３）にある駆動ローラ５２による中間転写ベルト５１に働く接線力が大きい程、駆動ローラ５２の駆動負荷が大きく、駆動部１０２を構成する各駆動部材であるギアの変形量は接線力に比例すると考える。尚、駆動部材であるギアは弾性限度を超えない範囲で変形するものとする。また、Δｔは、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜けて、中間転写ベルト５１がシートＳ_０、及び、二次転写ローラ６０に触れていない時間とする。ループ量を大きくする場合には、図７（ｂ−１）、（ｂ−２）に示す時刻ｔ_１でループ量を大きくし始めて、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜ける時刻ｔ_２までに必要なループ量に達するようにする。前述したように、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜ける時刻ｔ_２の直前では、中間転写ベルト５１に働く接線力は、ループ量を大きくした場合の方が、ループ量が小さいよりも転写材による押し込み力の差分だけ大きい（ｆ_５２ｌ＞ｆ_５２）。しかし、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜けた時刻ｔ_２からΔｔの間は、瞬間的に同じ接線力ｆ_５２’に下がる。一方、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜ける直前の中間転写ベルト５１の駆動部材の変形量は、中間転写ベルト５１にかかる接線力に比例する。よって、ループ量が大きい場合と、ループ量が小さい場合のギアの絶対変形量を、それぞれ、Ｚ_２、Ｚ_１と表すと、Ｚ_２＞Ｚ_１となる。

図７（ａ−１）、（ｂ−１）に示すように、シートＳの後端が二次転写ニップ部９９を抜け、時間Δｔ経過するまでは、中間転写ベルトにかかる接線力（ｆ_５２’）は急激に減少する。中間転写ベルトにかかる接線力が減少すると、ギアに対する負荷が減るためギアの絶対変形量は減少していく。接線力が再び増加し始める時刻ｔ_２＋Δｔにおいて、ループ量が大きい場合のギアの絶対変形量をＺ_２’、ループ量が小さい場合のギアの絶対変形量をＺ_１’とする。そうすると、ｔ_２からｔ_２＋Δｔまでのギアの変形量の減少量はほぼ等しいと考えられるため、Ｚ_１−Ｚ_１’＝Ｚ_２−Ｚ_２’が成り立つ。以上から、Ｚ_２’＞Ｚ_１’となる。その後は、図７（ａ−２）、（ｂ−２）に示すように、ギアの絶対変形量は、両方ともＺ_０に収束する。図７（ａ−３）、（ｂ−３）に示すように、ループ量が大きい場合も、ループ量が小さい場合も、中間転写ベルト５１の回転速度は、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜けるまでは、速度Ｖ_０に収束している。シートＳの後端が二次転写ニップ部９９を抜けると、中間転写ベルト５１には、速度変化が生じる。速度変化の発生した後に、中間転写ベルト５１の回転速度は、再び速度Ｖ_０に収束する。

以上から、中間転写ベルト５１の回転速度の変化は、以下のように考えられる。駆動部材であるギアの絶対変形量が再びＺ_０に収束するまでの時間は、ギアが構成する駆動部１０２から駆動ローラ５２に力が伝達されなくなり、その影響で中間転写ベルト５１の速度低下が発生すると考えられる。よって、再び絶対変形量がＺ_０に収束するまでのギアの変形量が大きいほど、ギアが構成する駆動部１０２から駆動ローラ５２に力が伝達されない時間が長くなると考えられる。

ループ量が大きい場合と、ループ量が小さい場合で、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部９９を抜けて、駆動部材の変形量が最も減少したところから、再び増加するまでの駆動部材の変形量を、ぞれぞれ、ΔＺ_２’、ΔＺ_１’とする。そうすると変形量の関係は、ΔＺ_２’＜ΔＺ_１’となる。図７（ａ−３）、（ｂ−３）に示すように、変形量がΔＺ_１’の場合は、速度低下量はΔＶ_１’となり、変形量がΔＺ_２’の場合は、速度低下量はΔＶ_２’となる。ΔＺ_２’＜ΔＺ_１’という関係から、速度変化量の関係は、ΔＶ_２’＜ΔＶ_１’となる。よって、ループ量を大きくする場合の方が、駆動部材の変形量が小さく、したがって中間転写ベルト５１の速度低下は小さいということになる。図８は、駆動部材であるギアの変形の経過を表す概略図である。図８（ａ−１）、（ａ−２）、（ａ−３）にループ量が小さい場合のギアの変形経過、図８（ｂ−１）、（ｂ−２）、（ｂ−３）にループ量が大きい場合のギアの変形経過を示している。シートＳ_０の後端が抜ける前のギアの様子を示している図８（ａ−１）、（ｂ−１）を比較すると、ループ量が大きい場合のギアのほうが、より変形している。シートＳ_０の後端が抜け中間転写ベルト５１の速度が低下した状態の図８（ａ−２）、（ｂ−２）を比較すると、（ｂ−２）で示すループ量が大きい場合のギアのほうが、より変形している。中間転写ベルト５１の回転速度が、再び速度Ｖ_０に収束した状態のギアの様子を示している図８（ａ−３）、（ｂ−３）を比較すると、ギアの変形は同じ程度の変形になる。

以上から、シートＳ_０の後端が二次転写ニップ部を抜ける直前にループ量を大きくして、中間転写ベルト５１に対して、押し込み力を発生させた状態で抜けるようにすることで、負荷変動による中間転写ベルト５１の速度低下を緩和することができる。そして、画像不良の発生を抑制することが可能になる。尚、ギアの材質を金属製のものにしてギアの変形を抑える方法では、ギアの剛性を上げていくと発生する走査線間隔のずれ等の画像不良が生じ易い。樹脂製で高剛性でないギアを駆動部材によって、走査線間隔のずれ等の画像不良を抑制することが可能である。

次に、二次転写ニップ部から定着ニップ部の間で転写材にループを形成するシーケンスについて説明する。ループ形成シーケンスのフローチャートと、定着モータ（不図示）速度の時間変化を表したグラフをそれぞれ、図９、図１０（ａ）に示す。本実施例では、ループの形成を、速度制御回路１０１によって、中間転写ベルトの速度に対する定着モータ速度を制御することにより行う。即ち、ループの形成は、速度制御回路１０１によって、中間転写ベルトと定着モータの回転速度を相対的に制御することで可能である。例えば、中間転写ベルトの回転速度を、定着モータの回転速度に対して変更させる構成であっても良い。形成されるループ量は、中間転写ベルトの速度に対する定着モータ速度を遅くすると、例えば中間転写ベルトの速度に対する定着モータ速度が同等の場合よりも大きくなる。本実施例では、速度制御回路１０１によって、モノカラーモードにおける中間転写ベルトの速度に対する定着モータ速度は、フルカラーモードにおける中間転写ベルトの速度に対する定着モータ速度よりも遅く設定されているため、大きなループ量を形成できる。

まず、不図示のコントローラ部のＣＰＵがプリントジョブの有無を確認（ステップ１（以下Ｓ１のように記す））する。ここで、ＣＰＵはプリントジョブが「有り」の場合には（Ｓ１ Ｙｅｓ）、シートの厚さを厚さ検知センサ５５により検知して、中間転写ベルト速度（ベルト速度）、定着モータ速度（Ｎ１）の情報を取得する（Ｓ２）。次に、ＣＰＵは画像形成装置の状態がモノカラーモードであるかどうかを確認する（Ｓ３）。ここで、モノカラーモード、及び、フルカラーモードは、図１１に示すような、シートの厚み（例えば坪量等で評価する）によって、別々のループ量テーブルを持っている。尚、図１１に示すようなループ量テーブルは、例えば不図示のコントローラ部が有するＲＯＭに保持されており、ＣＰＵはループ量テーブルを参照し、厚さ検知部材である厚さ検知センサ５５により検知したシートに対応するループ量に関する情報を得ることができる。まず、シートの坪量（ｇ／ｍ^２）を１０５ｇ／ｍ^２以下、１０５〜１２０ｇ／ｍ^２、１２０〜１６０ｇ／ｍ^２、１６０ｇ／ｍ^２以上の所定の領域に分ける。モノカラーモードの場合のループ量は、それぞれ、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４、フルカラーモードの場合のループ量は、それぞれ、Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４とする。前述したように、モノカラーモードでは、フルカラーモードよりも大きいループが必要なため、Ａ_１＞Ｂ_１、Ａ_２＞Ｂ_２、Ａ_３＞Ｂ_３、Ａ_４＞Ｂ_４を満たす。また、シートの厚み（坪量）が薄い程転写材の剛性が弱いため、必要な押し込み力を得るには、より大きいループが必要になる。よって、Ａ_１＞Ａ_２＞Ａ_３＞Ａ_４、Ｂ_１＞Ｂ_２＞Ｂ_３＞Ｂ_４の関係である。前述したループ量テーブルから、モノカラーモードの場合は（Ｓ３ Ｙｅｓ）ループ量Ａを選択し（Ｓ４ａ）、フルカラーモードの場合は（Ｓ３ Ｎｏ）ループ量Ｂを選択する（Ｓ４ｂ）。その後、速度制御回路１０１によって、定着モータ速度は、図１０（ａ）のグラフに示した定着モータ速度（Ｎ＝Ｎ_１）に決定される（Ｓ５）。

次に、レジストローラ対３８近傍にあるシート位置検知センサ（不図示）で、シートの後端を検知し（Ｓ６）、所定時間経過した後（Ｓ７ Ｙｅｓ）、速度制御回路１０１によって定着モータ速度を、Ｎ_１からＮ_２に切り替える（Ｓ８）。つまり、転写材の後端が二次転写ニップ部を抜けた後に速度制御回路１０１の制御は終了する。ここで、図１０（ａ）の時刻ｔ_１はレジストローラ対３８近傍のシート位置検知センサによりシートの後端を検知した時刻である。また、図１０（ａ）の時刻ｔ_２はシート位置検知センサでシートの後端を検知して所定時間経過した後の時刻で、定着モータ速度をＮ_１からＮ_２に切り替えた時刻であり、本実施例に係る定着速度制御を開始（ＯＮ）した時刻である。レジストローラ対３８を基準にすることで、転写材のサイズによらず所定のループ量を形成できる。

シート後端が二次転写ニップ部を抜けたら（Ｓ９ Ｙｅｓ）、速度制御回路１０１は、定着モータ速度を元に戻す、すなわち、Ｎ_２からＮ_１に戻す（Ｓ１０）。ここで、図１０（ａ）の時刻ｔ_３はシート後端が二次転写ニップ部を抜けた時刻、時刻ｔ_４は時刻ｔ_３よりも後の時刻である。速度制御回路１０１は、時刻ｔ_４で定着モータ速度を元に戻す、すなわち定着モータの速度をＮ_２からＮ_１に戻す。図１０（ａ）において、定着モータ速度がＮ_１、Ｎ_２のときの定着ニップ部における転写材（シート）の搬送速度（定着搬送速度）を、それぞれＶ_ｆ１、Ｖ_ｆ２とすると、ループ量は、（ｔ_３−ｔ_２）（Ｖ_ｆ１−Ｖ_ｆ２）で表すことができる（図中、斜線部）。ここでのＶ_ｆ１は、二次転写ニップ部における転写材の搬送速度Ｖｂにほぼ等しい値でありＶ_ｆ１＞Ｖ_ｆ２を満たす。同じループ量でも、ｔ_２、Ｖ_ｆ２の２つのパラメータを変更することで、所定のループ量を形成するまでの時間を変えることができる。例えば、図１０（ｂ）に示すように、時間をかけてループを形成する（ｔ_２を小さくして、Ｖ_ｆ２を大きくする）。図１０（ｂ）のようにすることで、ループ形成による中間転写ベルト５１に対する押し込み力の変化率を小さくし、中間転写ベルト５１へ与える負荷変動を小さくすることができる。ｔ_２は、ｔ_１≦ｔ_２＜ｔ_３の範囲で変更可能である。また、Ｖ_ｆ２についても、定着モータのトルク許容範囲で変更可能である。

以上説明したように、本実施例によれば、中間転写ベルト５１に対する拘束点の数が減少した第二の画像形成モードにおいても、転写材が二次転写ニップ部から抜けた際に生じる中間転写ベルトの速度変動を抑制し高画質の画像を得ることができる。

実施例１では、モノカラーモードの場合の二次転写ニップ部を抜ける際のシートのループ量を、フルカラーモードの場合のループ量よりも大きくなるように制御した。また、同じモードでもシートが薄い場合には厚い場合よりもループ量を大きくなるように制御した。実施例２においては、実施例１に加えて、加熱回転体１６、及び、加圧ローラ１５の径の温度変化に対応する方法を示す。

定着ニップ部における転写材の搬送速度は、加熱回転体１６、及び、加圧ローラ１５の径の温度変化による膨張収縮の影響を受けるとばらつきが生じ、その結果二次転写ニップ部と定着ニップ部間に形成されるループ量にばらつきが出る場合がある。基本的には、定着ニップ部における搬送速度が最も速い条件（ループが最も小さくなりやすい条件）において、シート後端が二次転写ニップ部を抜けるときに、所定量以上のループ量になるように設計を行うことで問題はない。しかしながら、二次転写ニップ部から定着ニップ部までの紙搬送経路のスペースなどの制約がある場合がある。このような制約により、加熱回転体１６、及び、加圧ローラ１５の径の温度変化によるループ量のばらつきが許容できない場合は、温度に合わせて最適な定着モータ速度に変更し、形成されるループ量を安定させる必要がある。

例えば、図１２に示すように、シート位置を測定する非接触センサ９５（ループ量検知部材）を設ける構成が考えられる。非接触センサ９５により形成されたループ量を測定することで、不図示のコントローラ部のＣＰＵは、測定結果（検知結果）に基づきループ量が一定（所定のループ量）になるよう定着モータ速度を変化させる。

また、加圧ローラ１５に温度検知部材である温度検知センサ（不図示）を取り付ける構成が考えられる。この場合、温度検知センサ（不図示）により加圧ローラ１５の温度を検知し、その温度検知部材の検知結果を元に、速度制御回路が定着モータを制御することで形成されるループ量を一定にすることも考えられる。

また、加熱回転体１６のヒータ９０の温度をモニタしているサーミスタ９１を温度検知部材に利用する方法もある。不図示のコントローラ部のＣＰＵは、ヒータ９０を所定のタイミングで切り、サーミスタ９１によりヒータ９０の単位時間当たりの低下率をモニタし、加圧ローラ１５の温度を推測することで、定着ニップ部での搬送速度を割り出す。そして、割り出した搬送速度に応じて速度制御回路が、定着モータ速度を変更する方法が考えられる。これにより形成されるループ量を一定にする。

これらの実施例においても、シートが二次転写ニップ部から抜けた際に生じる中間転写ベルトの速度変動を抑制し高画質の画像を得ることができる。

１ａ〜１ｄ 感光ドラム（像担持体）
５０ａ〜５０ｄ 一次転写ローラ
５１ 中間転写ベルト
５２ 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 シート厚さ検知センサ
５６ 圧縮バネ
６０ 二次転写ローラ
６１ 圧縮バネ
８０ａ〜８０ｄ 一次転写ニップ部
９９ 二次転写ニップ部

Claims (7)

1. 回転可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの回転方向に配列されトナー像を担持する複数の像担持体と、複数の前記像担持体に対して前記中間転写ベルトを介して対向しており、夫々が対向する前記像担持体と一次転写ニップ部を形成可能な複数の一次転写部材と、前記一次転写部材によって前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を二次転写ニップ部で転写材に転写する二次転写部材と、前記二次転写部材によって転写されたトナー像を定着ニップ部で転写材に定着する定着部と、前記二次転写ニップ部における転写材の搬送速度と前記定着ニップ部における転写材の搬送速度を制御する速度制御回路と、を有し、複数の前記像担持体全てが夫々対向する前記一次転写部材と前記一次転写ニップ部を形成する状態で前記中間転写ベルトにトナー像を転写する第一の画像形成モードと、複数の前記像担持体のうちの一つの前記像担持体が対向する前記一次転写部材と前記一次転写ニップ部を形成し、他の前記像担持体が夫々対向する前記一次転写部材と前記一次転写ニップ部を形成しない状態で前記中間転写ベルトにトナー像を転写する第二の画像形成モードと、を実行可能な画像形成装置において、
   前記速度制御回路は、前記第二の画像形成モードを実行する場合における前記二次転写ニップ部と前記定着ニップ部の間の転写材のループ量が、前記第一の画像形成モードを実行する場合における前記二次転写ニップ部と前記定着ニップ部の間の転写材のループ量よりも大きくなるように、前記第二の画像形成モードを実行する場合に前記二次転写ニップ部における転写材の搬送速度と前記定着ニップ部における転写材の搬送速度の少なくとも一方を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記二次転写ニップ部と前記定着ニップ部の間に形成される転写材のループは、前記速度制御回路が前記定着ニップ部における転写材の搬送速度を前記二次転写ニップ部における転写材の搬送速度よりも小さくすることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記二次転写ニップ部と前記定着ニップ部の間に形成される転写材のループは、転写材の後端が前記二次転写ニップ部を抜ける前に前記速度制御回路の制御によって開始され、転写材の後端が前記二次転写ニップ部を抜けた後に前記速度制御回路の制御によって終了することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第二の画像形成モードにおいて、前記一次転写ニップ部を形成する前記一次転写部材は、複数の前記一次転写部材のなかで前記中間転写ベルトの回転方向において最も下流に位置する前記一次転写部材であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 転写材の厚みを検知する厚み検知部材を有し、前記厚み検知部材によって検知された転写材の厚みが小さい場合は、転写材の厚みが大きい場合よりも前記二次転写ニップ部と前記定着ニップ部の間の転写材のループ量が大きくなるように、前記速度制御回路は、前記二次転写ニップ部における転写材の搬送速度と前記定着ニップ部における転写材の搬送速度の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記定着部の温度を検知する温度検知部材を備え、前記温度検知部材により検知した前記定着部の温度に応じて、前記二次転写ニップ部と前記定着ニップ部の間の転写材のループ量が所定のループ量となるように、前記速度制御回路は、前記二次転写ニップ部における転写材の搬送速度と前記定着ニップ部における転写材の搬送速度の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 連続して搬送される転写材にトナー像を転写する場合、前記第二の画像形成モードにおいて形成される前記一次転写ニップ部と前記二次転写ニップ部の前記中間転写ベルト搬送方向における間隔が、転写材と転写材の搬送間隔よりも長いことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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