JP5387942B2 - 転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる転写装置、及び、その転写装置を備えた画像形成装置に関するものである。
近年、カラー画像形成装置において、感光体ドラム上のトナー像を、1次転写部でベルト像担持体である中間転写ベルト上に1次転写し、この中間転写ベルト上の4色のトナー像を2次転写部で転写紙に2次転写する中間転写方式が多く採用されている。この中間転写ベルトを用いた画像形成装置においては、薄紙や厚紙、はがき、封筒などさまざまな種類のシート状部材が使用可能で汎用性が高いという利点を有する。
ところが、ある程度以上の厚さを有するシート状部材が2次転写ニップに突入する際には、それまで一定速度で駆動されていた中間転写体の速度が短時間の間変動し、1次転写部で画像に乱れが生じるという不具合が発生していた。
詳しく説明すると、図23に示すように転写紙の先端が2次転写ニップへ進入することにより、2次転写ニップがシート状部材Sの厚さ分だけ押し広げられると対向ローラ116の駆動に突発的に負荷が加わり、対向ローラ116の回転が一時的に遅くなる。これにより、対向ローラ116で送られるベルト量よりも駆動ローラ114から送り出されるベルト量の方が多くなるため、駆動ローラ114と対向ローラ116との間では中間転写ベルト110が弛み気味となる。一方、対向ローラ116が送るベルト量よりも支持ローラ115の送り出すベルト量の方が多くなるため、対向ローラ116と支持ローラ115との間の中間転写ベルト110は張り気味となる。このようにシート状部材Sが2次転写ニップに対して進入したときに生じる負荷変動により中間転写ベルト110の張架状態が変化すると、回転移動している中間転写ベルト110に速度変動が生じる。そのため、このときに感光体ドラム104から中間転写ベルト110に一次転写部で画像の転写が行われると上記速度変動のため画像に乱れが生じてしまう。
また、画像高品質化のために、トナー像をシート状部材へ転写する際、画像転写と画像定着とを同時に行なう転写定着装置を有する画像形成装置がある。この場合も、ある程度以上の厚さを有するシート状部材が転写定着部に突入する際に、それまで一定速度で駆動されていた中間転写体の速度が短時間の間低下し、1次転写部などで画像に乱れが生じるという不具合が発生し得る。
このような不具合は、シート状部材が2次転写ニップや転写定着部などに突入する前に、その突入によって中間転写ベルトに速度変動が発生するタイミングを予測し、シート状部材の突入時に中間転写ベルトの速度を上げることで速度変動を打ち消すフィードフォワード制御によって回避可能であり、従来、以下の開示がされている。
特許文献1では、レジストローラクラッチング開始から、シート状部材が2次転写部へ突入するまでの時間を予め計測しておき、レジストローラクラッチング開始を起点にその計測された時間を次回のフィードフォワード制御のタイミングとして用いた画像形成装置が開示されている。
特開2005−107118号公報
しかしながら、特許文献1に記載の画像形成装置では、レジストローラクラッチング開始からシート状部材が2次転写部へ突入するまでの時間に大きなばらつきが生じる。そのため、予め得た計測時間に対して誤差が生じ、正確なフィードフォワード制御のタイミングを得ることは困難であった。また、クラッチング時間が安定していたとしても、実際には、シート状部材の突入タイミングは毎回ばらつくため、事前に計測した値を用いて正確なフィードフォワード制御を行うことは難しく精度の点で問題があった。
また、これまでベルト像担持体が中間転写ベルトである中間転写方式の画像形成装置について説明したが、ベルト像担持体が感光体ベルトであり感光体ベルト上のトナー像を転写部でシート状部材に直接転写する直接転写方式の画像形成装置であっても、上記転写部で同様の問題が生じ得る。
また、ベルト像担持体を張架する張架部材が、図23に示したように全てローラ部材などの回転部材である場合に限らず、少なくともベルト像担持体を駆動する駆動ローラ以外の張架部材が非回転部材であっても上述したような同様の問題が生じ得る。
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ベルト像担持体に生じる速度変動のタイミングとフィードフォワード制御のタイミングとを高精度で合わせることができる転写装置、及び、その転写装置を備えた画像形成装置を提供することである。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、複数の張架部材によって張架されながら無端移動せしめられるループ状のベルト像担持体と、該ベルト像担持体を介して該複数の張架部材の1つと対向し、該ベルト像担持体のループ外側面であるおもて面に当接して転写ニップを形成する転写ローラと、該転写ローラと対向する該張架部材以外の該複数の張架部材の1つである駆動ローラを駆動する駆動源と、該駆動源から該駆動ローラに駆動を伝達する駆動伝達部と、該駆動源の駆動制御を行う駆動制御部と、該駆動制御部を介して該駆動源に対し、シート状部材が該転写ニップへ突入した時に生じる該ベルト像担持体の速度変動を低減させるフィードフォワード制御を行なうフィードフォワード制御部とを備え、潜像担持体の表面に作像された可視像を該表面から該ベルト像担持体の該潜像担持体と対向し該駆動ローラと該張架部材とで張架された部分の該おもて面である一次転写面に転写し、該ベルト像担持体に転写された可視像を該転写ニップに挟み込んだシート状部材へ転写する転写装置において、該転写ニップにシート状部材が突入したことを検知する突入検知手段を有しており、該フィードフォワード制御部は、該突入検知手段が出力した突入検知信号をトリガとして、シート状部材が該転写ニップに突入してから該ベルト像担持体の該一次転写面で速度変動が生じるまでの時間が経過した後に該フィードフォワード制御を実行することを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の転写装置において、上記ベルト像担持体を介して上記転写ローラと対向する上記張架部材は張架ローラであり、上記突入検知手段は、該張架ローラの回転情報を取得する回転情報取得手段と、該回転情報取得手段により取得した該回転情報を用いてシート状部材が上記転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成される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1の転写装置において、上記突入検知手段は、上記転写ローラの回転情報を取得する回転情報取得手段と、該回転情報取得手段により取得した該回転情報を用いてシート状部材が上記転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成されることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1の転写装置において、上記転写ローラは変位可能に設けられており、上記突入検知手段は、該転写ローラの変位量を計測する変位情報取得手段と、該変位情報取得手段によって計測された該変位量を用いてシート状部材が上記転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成されることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1の転写装置において、上記突入検知手段は、上記転写ニップに搬送されるシート状部材の搬送速度を計測する搬送速度情報取得手段と、該搬送速度情報取得手段により取得した該搬送速度情報を用いてシート状部材が該転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成されることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1の転写装置において、第一搬送ローラと第二搬送ローラとからなるローラ対によって上記転写ニップへシート状部材を挾持搬送するシート状部材搬送手段を有しており、上記突入検知手段は、該第一搬送ローラの回転情報または該第二搬送ローラの回転情報を取得する回転情報取得手段と、該回転情報取得手段により取得した該回転情報を用いてシート状部材が該転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成されることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1、2、3、4、5または6の転写装置において、上記ベルト像担持体上に担持される画像はトナー像であり、上記転写ニップ近傍に設けられ、該ベルト像担持体またはシート状部材を加熱する加熱手段を有し、該転写ニップで該ベルト像担持体上のトナー像をシート状部材に転写すると同時に定着するように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持されている潜像を現像して可視像を得る現像手段と、該潜像担持体上の可視像をシート状部材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、該転写手段として、請求項1、2、3、4、5、6または7の転写装置を用いたことを特徴とするものである。
ここで、後述するように、シート状部材が上記転写ニップに突入したときから遅れて、上述したようなベルト像担持体の張架状態の変化に伴うベルト像担持体の速度変動が生じる。したがって、シート状部材が上記転写ニップに突入したときを、ベルト像担持体に生じる速度変動を抑えるフィードフォワード制御を実行するトリガにすることができる。
また、本願発明者らは、シート状部材が上記転写ニップに突入してからベルト像担持体に速度変動が生じるまでの時間のばらつきが、上記「発明が解決しようとする課題」で述べたようなシート状部材が上記転写ニップへ突入するまでの時間のばらつきよりも小さいことを見出した。
よって、本発明においては、シート状部材が上記転写ニップへ突入したことを検知し、その検知信号をトリガとして所定時間後にフィードフォワード制御を実行する。これにより、従来のように予め求めたシート状部材が上記転写ニップに突入するタイミングでフィードフォワード制御を行う場合よりも、上記時間のばらつきが小さい分、ベルト像担持体に速度変動が生じるタイミングとフィードフォワード制御のタイミングとを合わせることができる。
以上、本発明によれば、ベルト像担持体に生じる速度変動のタイミングとフィードフォワード制御のタイミングとを高精度で合わせることができるという優れた効果がある。
[実施形態1]
以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態について説明する。
図2に、本発明を適用する画像形成装置の一例を示す。同図において符号100は複写機本体、200はそれを載せる給紙テーブル、300は複写機本体100上に取り付けるスキャナ、400はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)をそれぞれ示す。その他の符号は詳細な説明中で直接引用する。
同図に示した画像形成装置は、タンデム型中間転写(間接転写)方式の電子写真装置である。複写機本体100には、中央に中間転写装置が設けられており、中間転写体として無端状の中間転写ベルト1を有している。この中間転写ベルト1は、図示例では3つの駆動ローラ2、3、4に掛け回して同図中時計回りに回転移動可能とする。以後、ベルトの回転移動を部分的に見るときは単に移動と呼ぶ。支持ローラ3の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト1上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置117が設けられている。また、支持ローラ3は中間転写ベルト1の張力を一定に保つテンションローラの機能も兼ねており、中間転写ベルト1の内側から外側へと図示しないバネなどの弾性部材によって圧力が加えられている。
また、駆動ローラ2と支持ローラ3との間、言い換えれば、駆動ローラ2よりも中間転写ベルト移動方向上流側で支持ローラ3よりも中間転写ベルト移動方向下流側、に張り渡した中間転写ベルト1の一次転写面上には、その移動方向に沿って、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の4つの画像形成手段118Y、118M、118C、118Kを横に並べて配置してタンデム画像形成部120を構成する。本実施形態では、駆動ローラ2を駆動ローラとしている。さらに、タンデム画像形成部120の上には、露光装置121が設けられている。
一方、中間転写ベルト1を挟んでタンデム画像形成部120と反対の側には、2次転写装置122を備える。2次転写装置122は、2次転写ローラである加圧ローラ10を、中間転写ベルト1を介して支持ローラ4に押し当てて配置し、中間転写ベルト1上の画像をシート状部材に転写すると同時にシート状部材を定着装置124へと搬送する。2次転写装置122の横には、シート状部材上の転写画像を定着する定着装置24を設ける。2次転写装置122には、画像転写後のシート状部材をこの定着装置124へと搬送するシート状部材搬送機能も備えてなる。
定着装置124は、加熱ローラ126と定着ローラ127に張架される定着ベルト125と、定着ローラ127に対して定着ベルト125を介して圧接される加圧ローラ128から構成される。加熱ローラ126は定着ベルト125の張力を一定に保つテンションローラの機能も兼ねており、定着ベルト125の内側から外側へと図示しないバネなどの弾性部材によって圧力が加えられている。定着ベルト125は、加熱ローラ126によって画像定着に必要な温度まで加熱される。シート状部材上の転写画像は、熱と圧力を与えられ、シート状部材に定着される。なお、ここではベルト定着方式の画像形成装置について示したが、加熱ローラ126と定着ローラ127とで構成されるローラ定着方式の画像形成装置であっても良い。
上記図示例では、このような2次転写装置122及び定着装置124の下に、上述したタンデム画像形成部120と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置129を備える。
この画像形成装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置400の原稿台430上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス332上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じてそれで押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス332上へと移動する。コンタクトガラス332上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ300を駆動する。次いで、第1走行体333及び第2走行体334を走行させる。そして、第1走行体333で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体334に向け、第2走行体334のミラーで反射して結像レンズ335を通して読み取りセンサ336に入れ、原稿内容を読み取る。
原稿読み取りに並行して、不図示の駆動源で駆動ローラ2を回転駆動して他の2つの支持ローラ3、4を従動回転し、中間転写ベルト1を回転駆動させる。同時に、個々の画像形成手段118において感光体ドラム40を回転して各感光体ドラム40上にそれぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の色別情報を用いて露光や現像手段による現像などをし、単色のトナー画像を形成する。そして、中間転写ベルト1の移動とともに、それらの単色のトナー画像を順次転写して中間転写ベルト1上に合成カラー画像を形成する。
一方、画像形成に並行して、給紙テーブル200の給紙ローラ242の1つを選択回転し、ペーパーバンク243に多段に備える給紙カセット244の1つからシート状部材を繰り出し、分離ローラ245で1枚ずつ分離して給紙路246に入れ、搬送ローラ247で搬送して複写機本体100内の給紙路に導き、レジストローラ149に突き当てて止める。または、給紙ローラ150を回転して手差しトレイ151上のシート状部材を繰り出し、分離ローラ152で1枚ずつ分離して手差し給紙路153に入れ、同じくレジストローラ149に突き当てて止める。
そして、中間転写ベルト1上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ149を回転し、中間転写ベルト1と2次転写装置122との間にシート状部材を送り込み、2次転写装置122で転写してシート状部材上にカラー画像を記録する。画像転写後のシート状部材は、定着装置124で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、搬送ローラ154で排紙トレイ方向へと搬送され、切換爪155で切り換えて排出ローラ156で排出し、排紙トレイ157上にスタックする。または、切換爪155で切り換えてシート反転装置129に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ156で排紙トレイ157上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写ベルト1は、中間転写ベルトクリーニング装置117で、画像転写後に中間転写ベルト1上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部120による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ149は一般的には接地されて使用されることが多いが、シート状部材の紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
この画像形成装置を用いて、黒のモノクロコピーを取る事も良く行われる。その場合には、中間転写ベルト1を変位させる図示しない変位手段などにより、中間転写ベルト1を感光体ドラム40Y、40C、40Mから離れるようにする。これらの感光体ドラムは一時的に駆動を止めておく。黒用の感光体ドラム40Kのみが中間転写ベルト1に接触して画像の形成と転写が行われる。
以下、本発明を適用した中間転写装置のついて説明する。図3は本発明を適用する中間転写装置の一例を示す図である。中間転写ベルト1は駆動ローラ2、支持ローラ3、支持ローラ4によって張架されており、駆動ローラ2によって回動駆動される。
駆動ローラ2は、大径ギア5及び小径ギア6からなる駆動伝達部を介して連結された駆動源7により、図中時計回り方向に駆動される。駆動伝達部は、大径ギア5及び小径ギア6などからなるギア伝達機構の他に、ギアと歯付ベルト、プーリとVベルト、遊星ギアなどの駆動伝達機構を使用しても良い。
駆動源7としては、ブラシレスDCモータ、パルスモータ、超音波モータ、ダイレクトドライブモータなどが使用できる。駆動源7は駆動制御部8によって所望の回転情報となるように制御されている。
駆動制御部8は駆動源7から出力される回転情報を用いてフィードバック制御を行っている。中間転写ベルト1、駆動ローラ2、支持ローラ3または支持ローラ4などの回転情報が得られる場合には、それらの情報をフィードバックし、制御を行っても良い。また、駆動源7にパルスモータや超音波モータを用いる場合にはフィードバック制御を行わず、開ループ制御も可能である。さらに、駆動源7に、超音波モータやダイレクトドライブモータを使用する場合には、駆動伝達部を用いずに直接、駆動ローラ2を駆動することが可能である。
中間転写ベルト1の駆動ローラ2と支持ローラ3とによって形成される一次転写面は、図中左側から右側へと移動している。一次転写面上には感光体ドラム40Y、40M、40C、40Kが設置され、各感光体ドラム40上のトナー像は中間転写ベルト1上へ一次転写される。
中間転写ベルト1に張力を付与する張力付与装置は、支持ローラ3及び弾性部材9から構成されている。張力付与装置としては図4に示すように、中間転写ベルト1の支持ローラ3よりも中間転写ベルト移動方向上流側で支持ローラ4よりも中間転写ベルト移動方向下流側の外周面に、弾性部材16によって中間転写ベルト1の内側に向かって付勢された張力付与ローラ15を当接させるような構成も可能である。
2次転写部は、支持ローラ4及び加圧ローラ10から構成されている。加圧ローラ10は弾性部材30により支持ローラ4へと圧接され2次転写ニップを形成している。この2次転写ニップにおいて、中間転写ベルト1上のトナー像がシート状部材11へと2次転写される。
なお、図3及び図4で示した中間転写装置の構成において、中間転写ベルト1の一次転写面に対して、中間転写ベルト移動方向で、駆動ローラ、2次転写部及び張力付与装置の配置順序が同じであれば、各ローラ間に適宜ベルト支持ローラを設置しても構わない。
次に、本実施形態で行うフィードフォワード制御(FF制御)について説明する。
図5に、フィードフォワード制御の概念図を示す。フィードフォワード制御は、シート状部材11が2次転写部へ突入することによって生じる中間転写ベルト1の一次転写面の速度変動に対して、その速度変動が生じるタイミングで、その速度変動を打ち消すような速度で中間転写ベルト1を駆動するように駆動源7の制御を行う。これにより、中間転写ベルト1の一次転写面の速度変動を打ち消し、一定速度で駆動することが可能となる。
フィードフォワード制御は、図3及び図4中の回転情報取得手段12及び突入検知部13からなる突入検知手段35とフィードフォワード制御部14とによって行われる。図6にフィードフォワード制御に係る制御部のである、駆動制御部8、突入検知手段35及びフィードフォワード制御部14の構成の一例を示す。駆動制御部8、突入検知部13及びフィードフォワード制御部14は、それぞれ記憶部と演算部とを持つ。なお、高性能なCPU等が使用可能な場合にはこれらの機能を一つのCPUで実現すれば良い。
駆動制御部8の演算部80は、駆動源7からフィードバックされる速度情報と記憶部81に格納されている目標値速度との比較を行い、それらの偏差が小さくなるように駆動指令値を算出し、駆動源7の制御を行う。また、駆動制御部8はアナログ回路で実現されてもよく、その場合はPLL(Phase Locked Loop)制御等が用いられる。
回転情報取得手段12は、支持ローラ4の回転情報を取得する。例えば、ロータリーエンコーダを支持ローラ4と同軸に設置し、角度情報を取得する方法や、タコジェネレータにより角速度を取得する方法などが使用できる。
突入検知部13の演算部130において、回転情報取得手段12により得られた支持ローラ4の回転情報と、記憶部131に格納されている閾値との比較を行い、シート状部材11が2次転写部へ突入したことを検知する。突入を検知すると突入検知信号をフィードフォワード制御部14へと出力する。また、回転情報取得手段12が角度情報を取得する場合には、演算部130にて、角度から角速度あるいはローラ表面速度へと変換する演算を行い、その後、閾値比較を行えばよい。
フィードフォワード制御部14の演算部140は、突入検知部13から出力された突入検知信号をトリガとしてカウントをスタートし、カウント値が記憶部141に格納されているフィードフォワード目標値出力タイミングと一致したときにフィードフォワード目標値を駆動制御部8へと出力する。出力されたフィードフォワード目標値は駆動制御部8の演算部80でフィードバック目標値と加算され、駆動源7へと出力される。
図1を用いてフィードフォワード制御の動作についてさらに詳細に説明する。図1中(A)は支持ローラ4の速度変動と閾値とを示し、(B)は突入検知部13の出力を示している。回転情報取得手段12によって得られた情報は演算部130において速度情報へと変換され、予め記憶部131に格納されている閾値と比較される。速度変動が閾値以下となった(あるいは下回った)時間に突入検知部13から突入検知信号が出力される。(C)は中間転写ベルト1の一次転写面の速度変動を示している。図1中(A)、(C)のように、シート状部材11が2次転写部へ突入したことにより、支持ローラ4と中間転写ベルト1の一次転写面とで生じる速度変動には、時間差Tsjが存在する(Tsjの詳細については後述)。なお、この時間差Tsjのばらつきは、上記「発明が解決しようとする課題」で述べたようなシート状部材が2次転写部へ突入するまでの時間のばらつきよりも小さい。
(D)にはフィードフォワード制御部14の出力を示す。また、フィードフォワード制御部14からフィードフォワード目標値が出力され、駆動ローラ2が制御されるまでには時間遅れTdが生じる。これは駆動源7の機械時定数等により生じるものである。よって、フィードフォワード目標値は突入検知部13からの突入検知信号を受けてからTff(=Tsj−Td)後に出力される。より具体的には、フィードフォワード制御部14の演算部140では、突入検知信号を受けるとカウントを開始し、カウント値が予め記憶部141に格納されているTffと一致するとフィードフォワード目標値を出力する。Tsj、Tdはばらつきが少ないため、予め計測したTsj、TdからTffを算出し、記憶部141に格納しておけば、常に安定したフィードフォワード制御を実行することが可能である。
ここで、図1に示した時間差Tsjについて詳細を説明する。図7に、支持ローラ4の表面速度と中間転写ベルト1の一次転写面の速度とを計測した実験データを示す。図7のように支持ローラ4の速度変動が生じてから一次転写面の速度変動が生じるまでにTsjの遅れが生じている。なお、支持ローラ4の速度変動が生じるタイミングはシート状部材11が2次転写部に突入したタイミングと一致している。
シート状部材11が2次転写部に突入すると2次転写部に負荷が掛かり、駆動ローラ2、支持ローラ3及び支持ローラ4に掛け渡された部分の中間転写ベルト1の張力が高くなる。図3に示した中間転写装置の構成であれば、図8に示すように、上記張力を緩和するように張力付与装置の弾性部材9が縮み支持ローラ3が図中右方向へと移動して、駆動ローラ2、支持ローラ3及び支持ローラ4に掛け渡されたベルト経路が元の状態(シート状部材突入前)よりも短くなる。また、図4に示した中間転写装置の構成の場合のおいても、図9に示すように上記張力を緩和するように弾性部材16が縮み張力付与ローラ15が中間転写ベルト1の内側から外側に向かって移動し、駆動ローラ2、支持ローラ3及び支持ローラ4に掛け渡されたベルト経路が元の状態(シート状部材突入前)よりも短くなる。シート状部材突入前とシート状部材突入後とにおけるベルト経路の経路差の分だけ、言い換えれば、シート状部材突入前のベルト経路からシート状部材突入後のベルト経路に移るまでの間の時間だけ、中間転写ベルト1の一次転写面は、定常状態の速度で移動することが可能なため、支持ローラ4での速度変動と中間転写ベルト1の一次転写面での速度変動とに時間差Tsjが生じる。
そのため、この時間差Tsjを利用することによって、シート状部材11が2次転写部へ突入したことを検知し、その検知信号をトリガとしてフィードフォワード制御を実行することが可能である。なお、時間差Tsjが生じない構成の場合は、シート状部材検知センサ等を設置して、シート状部材11が2次転写部に突入するタイミング、あるいは、中間転写ベルト1の一次転写面で速度変動が生じるタイミングを予測する必要がある。この場合、センサの検知誤差やシート状部材11の搬送速度ばらつき等、様々な誤差や外乱によって正確なタイミングを予想することは難しく、本発明と同等のフィードフォワード制御性能を得ることは難しい。
図10に本発明のフィードフォワード制御を適用し、中間転写ベルト1の一次転写面での速度変動を抑制した実験データを示す。図10から明らかなように、フィードフォワード制御なしの場合に生じている速度変動が、フィードフォワード制御を実行することによって抑制されている。
以上、本実施形態では、回転情報取得手段12が支持ローラ4の回転情報を取得する構成について説明したが、回転情報取得手段12は加圧ローラ10の回転情報を取得しても良い。その構成を図11に示す。これは、シート状部材11が2次転写部へ突入する場合、加圧ローラ10においても支持ローラ4と同様の速度変動が生じ、図12に示すように、加圧ローラ10で生じる速度変動と中間転写ベルト1の一次転写面で生じる速度変動との間に時間差Tsjが生じるためである。よって、図11に示した中間転写装置の構成においても、本発明のフィードフォワード制御を適用することにより、図3及び図4などに示した中間転写装置と同様に常に安定したフィードフォワード制御効果を得ることが可能である。
[実施形態2]
以下、本発明を適用した中間転写装置の第2の実施形態について説明する。
本実施形態においては、シート状部材11が2次転写部へ突入したときの加圧ローラ10の変位情報を取得し、その得られた変位情報からシート状部材11が2次転写部へ突入したことを検知して、その検知結果をフィードフォワード制御のトリガとして用いる。
図13に本実施形態の中間転写装置の構成の一例を示す。本実施形態の中間転写装置においては、弾性部材30によって付勢されている加圧ローラ10の変位情報を取得する変位情報取得手段17が設置されている。変位情報取得手段17は、圧電式変位センサ、光学式変位センサ等どのようなセンサでも構わない。
シート状部材11が2次転写部へ突入する際に、加圧ローラ10はシート状部材11の厚み程度、弾性部材30からの付勢に反して移動する。図13で説明すると、加圧ローラ10は弾性部材30からの付勢に反して図中下方向へとシート状部材11の厚さ程度の距離だけ押し下げられる。
図14にシート状部材11が2次転写部へ突入した場合の加圧ローラ10の変位量を計測したデータを示す。図14はシート状部材突入前の加圧ローラ10の位置からの変位の絶対値を示している。この変位は、シート状部材11が2次転写部へ突入したときに生じる支持ローラ4あるいは加圧ローラ10の速度変動と同じタイミングで生じる。よって、この加圧ローラの変位情報を取得し、シート状部材11が2次転写部に突入したことを検知すれば、実施形態1と同様のフィードフォワード制御を実行することが可能である。
本実施形態の場合は、突入検知部13の記憶部131に、加圧ローラ10の変位量に対する閾値を格納しておき、変位情報取得手段17により得られた変位情報と格納してある閾値との比較を行い、シート状部材11が2次転写部へ突入したことを検知すれば良い。図15中(E)にその概要を示す。すなわち、加圧ローラ10の変位量が閾値以上となった(あるいは上回った)時間に突入検知部13から突入検知信号が出力されるようにする。それ以外のフィードフォワード制御の手順については実施形態1と同様であるため、ここでは省略する。
[実施形態3]
以下、本発明を適用した中間転写装置の第3の実施形態について説明する。
本実施形態においては、シート状部材11の搬送速度情報を取得し、その得られた搬送速度情報からシート状部材11が2次転写部へ突入したことを検知して、その検知結果をフィードフォワード制御のトリガとして用いる。
図16に本実施形態の中間転写装置の構成の一例を示す。本実施形態のちゅうかん転写装置においては、シート状部材11の搬送速度情報を取得する搬送速度情報取得手段18が設置されている。搬送速度情報取得手段18としては、レーザードップラー計等どのような方式を用いても構わない。
シート状部材11が2次転写部へ突入する際には、加圧ローラ10がシート状部材11の厚み程度、弾性部材30からの付勢に反して移動しなければシート状部材11が2次転写ニップへ進入できない。そのため、シート状部材11が2次転写部へ突入する瞬間においては、必ずシート状部材11は減速される。このシート状部材11の減速は、シート状部材11が2次転写部へ突入したときに生じる支持ローラ4あるいは加圧ローラ10での速度変動と同じタイミングで生じる。よって、シート状部材11が2次転写部へ突入したときのシート状部材11の搬送速度を取得すれば、シート状部材11が2次転写部に突入したことを検知できるため、実施形態1や実施形態2などと同様のフィードフォワード制御を実行することが可能である。
本実施形態の場合は、突入検知部13の記憶部131に、シート状部材搬送速度に対する閾値を格納しておき、搬送速度情報取得手段18により得られた搬送速度と格納してある閾値との比較を行い、シート状部材11が2次転写部へ突入したことを検知すれば良い。図17中(F)にその概要を示す。すなわち、シート状部材11の搬送速度が閾値以下となった(あるいは下回った)時間に突入検知部13から突入検知信号が出力されるようにする。それ以外のフィードフォワード制御の手順については実施形態1と同様であるためここでは省略する。
[実施形態4]
以下、本発明を適用した中間転写装置の第4の実施形態について説明する。
本実施形態においては、シート状部材を2次転写部に搬送するシート状部材搬送装置を構成するローラの回転情報を取得し、その得られた回転情報からシート状部材が2次転写部へ突入したことを検知して、その検知結果をフィードフォワード制御のトリガとして用いる。
図18及び図19に本実施形態の中間転写装置の構成の一例を示す。図18及び図19に示した中間転写装置においては、シート状部材11を2次転写部に搬送するシート状部材搬送装置の第一搬送ローラ19と第二搬送ローラ20とからなるローラ対が、シート状部材11のシート状部材搬送方向の長さよりも短い間隔をあけて、2次転写部の中間転写ベルト1を介して支持ローラ4と加圧ローラ10とで形成される2次転写ニップよりもシート状部材搬送方向上流側に設けられている。
図18に示した中間転写装置においては、シート状部材搬送装置の第一搬送ローラ19の回転情報を回転情報取得手段12によって取得している、また、図19に示した中間転写装置においては、シート状部材搬送装置の第二搬送ローラ20の回転情報を回転情報取得手段12によって取得している。回転情報取得手段12としては、ロータリーエンコーダ、タコジェネレータ等どのような手段でも構わない。
シート状部材11が2次転写部へ突入する場合、必ずシート状部材11が減速されることは、実施形態3で説明した。このとき、剛性の高いシート状部材、例えば厚紙などを使用した場合には、シート状部材11の減速がシート状部材搬送装置へ伝播し、シート状部材搬送装置の第一搬送ローラ19及び第二搬送ローラ20においても回転状態の変動が生じる。この回転状態の変動は、シート状部材11の剛性が十分に高ければ、シート状部材11が2次転写部へ突入するタイミングと同時に生じる。よって、シート状部材11が2次転写部へ突入したときのシート状部材搬送装置の第一搬送ローラ19あるいは第二搬送ローラ29の回転情報を取得し、シート状部材11が2次転写部に突入したことを検知すれば、実施形態1、実施形態2及び実施形態3と同様のフィードフォワード制御を実行することが可能である。
本実施形態の場合は、突入検知部13の記憶部131に、シート状部材搬送装置の第一搬送ローラ19あるいは第二搬送ローラ20の速度変動量に対する閾値を格納しておき、回転情報取得手段12により得られた回転情報を速度情報へと変換し、格納してある閾値との比較を行って、シート状部材11が2次転写部へ突入したことを検知すれば良い。図20中(G)にその概要を示す。すなわち、第一搬送ローラ19あるいは第二搬送ローラ20の変動が閾値以下となった(あるいは下回った)時間に突入検知部13から突入検知信号が出力されるようにする。なお、図20では第一搬送ローラ19の回転情報を取得する場合を示したが、第二搬送ローラ20の回転情報を取得する場合でも同様である。それ以外のフィードフォワード制御の手順については実施形態1と同様であるため、ここでは省略する。
[実施形態5]
以下、本発明を適用した中間転写装置の第5の実施形態について説明する。
本実施形態の中間転写装置は、中間転写ベルト上のトナー像を2次転写部でシート状部材へ転写すると同時に定着も行う転写定着装置を有するものである。
図21に、本実施形態の転写定着装置を有する中間転写装置の構成の一例を示す。転写定着装置は支持ローラ4及び加圧ローラ10などからなる2次転写部と、その2次転写部近傍であり2次転写部よりも記録媒体搬送方向上流側に設置された加熱装置21とから構成される。本実施形態の転写定着装置においては、加熱装置21によってシート状部材11をトナーが定着するのに十分な温度まで加熱し、2次転写部において転写と定着を同時に行う構成となっている。
図22に、別の構成の転写定着装置を有する中間転写装置の構成の一例を示す。本構成においては、加熱装置21によって中間転写ベルト1を加熱し、中間転写ベルト1上のトナーを溶融して、2次転写部において転写と定着とを同時に行う構成となっている。
これらのような転写定着装置を有する中間転写装置においても、シート状部材11が2次転写部へ突入するときの各ローラ(支持ローラ4や加圧ローラ10など)、中間転写ベルト1、シート状部材11、及び、2次転写部にシート状部材11を搬送する実施形態4に示したような図示しないシート状部材搬送装置等の挙動は、実施形態1、実施形態2、実施形態3及び実施形態4の場合と同様である。よって、実施形態1、実施形態2、実施形態3及び実施形態4で示したフィードフォワード制御がそのまま適用可能である。なお、本実施形態の転写定着装置を有する中間転写装置に適用可能なフィードフォワード制御の詳細については、実施形態1、実施形態2、実施形態3及び実施形態4と同様であるため、ここでは省略する。
以上、本実施形態によれば、複数の張架部材によって張架されながら無端移動せしめられるループ状のベルト像担持体である中間転写ベルト1と、中間転写ベルト1を介して上記複数の張架部材の1つである支持ローラ4と対向し、中間転写ベルト1のループ外側面であるおもて面に当接して転写ニップである2次転写ニップを形成する転写ローラである加圧ローラ10と、支持ローラ4以外の上記複数の張架部材の1つである駆動ローラ2を駆動する駆動源7と、駆動源7から駆動ローラ2に駆動を伝達する駆動伝達部と、駆動源7の駆動制御を行う駆動制御部8と、駆動制御部8を介して駆動源7に対し、シート状部材11が2次転写ニップへ突入した時に生じる中間転写ベルト1の速度変動を低減させるフィードフォワード制御を行なうフィードフォワード制御部14とを備え、潜像担持体である感光体ドラム40の表面に作像された可視像を上記表面から中間転写ベルト1のループ外側面であるおもて面に転写し、上記おもて面に転写された可視像を2次転写ニップに挟み込んだシート状部材11へ転写する転写装置において、2次転写ニップにシート状部材が突入したことを検知する突入検知手段35を有しており、フィードフォワード制御部14は、突入検知手段35が出力した突入検知信号をトリガとして所定時間後にフィードフォワード制御を実行する。本発明に示す転写装置の構成においては、上述したように、シート状部材11が2次転写部の2次転写ニップに突入してから、ある一定の時間遅れの後に中間転写ベルト1の一次転写面で速度変動が生じる。この時間差を利用すれば、シート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知し、その検知信号をトリガとしてフィードフォワード制御を実行することが可能である。また、シート状部材11が2次転写ニップに突入してから中間転写ベルト1の一次転写面で速度変動が生じるまでの時間遅れは非常にばらつきが小さいため、中間転写ベルト1の一次転写面で生じる速度変動のタイミングとフィードフォワード制御のタイミングとを常に正確に一致させることが可能である。従来においては、シート状部材11が2次転写ニップへ突入するタイミングを予測していたため、制御効果にばらつきが生じていたが、本発明ではシート状部材11が2次転写ニップへ突入してから制御を行うため制御効果にばらつきが少ない。よって、本発明のフィードフォワード制御は常に安定した制御効果が得られる。
また、本実施形態によれば、突入検知手段35を、支持ローラ4の回転情報を取得する回転情報取得手段12と、回転情報取得手段12により取得した上記回転情報を用いてシート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知し、突入検知信号を出力する突入検知部13とによって構成する。上述したように、シート状部材11が2次転写ニップに突入する際には、2次転写ニップを形成する支持ローラ4の回転状態に変動が生じる。したがって、回転情報取得手段12によって、支持ローラ4の回転状態の変動を検知することにより、シート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知することができる。
また、本実施形態によれば、突入検知手段35を、加圧ローラ10の回転情報を取得する回転情報取得手段12と、回転情報取得手段12により取得した上記回転情報を用いてシート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部13と、によって構成する。上述したように、シート状部材11が2次転写ニップに突入する際には、2次転写ニップを形成する加圧ローラ10の回転状態に変動が生じる。したがって、回転情報取得手段12によって、加圧ローラ10の回転状態の変動を検知することにより、シート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知することができる。
また、本実施形態によれば、加圧ローラ10は変位可能に設けられており、突入検知手段35を、加圧ローラの変位量を計測する変位情報取得手段17と、変位情報取得手段17によって計測された上記変位量を用いてシート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部部13と、によって構成する。上述したように、シート状部材11が2次転写ニップに突入する際には、加圧ローラ10はシート状部材11の厚み相当分変位する。したがって、変位情報取得手段17によって、加圧ローラ10の変位情報を検知することにより、シート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知することができる。
また、本実施形態によれば、突入検知手段35は、2次転写ニップに搬送されるシート状部材11の搬送速度を計測する搬送速度情報取得手段18と、搬送速度情報取得手段18により取得した上記搬送速度情報を用いてシート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部13と、によって構成する。上述したように、シート状部材11が2次転写ニップに突入する際には、シート状部材11の搬送速度に変動が生じる。したがって、搬送速度情報取得手段18によって、シート状部材11の搬送速度変動を検知することにより、シート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知することができる。
また、本実施形態によれば、第一搬送ローラ19と第二搬送ローラ20とからなるローラ対によって2次転写ニップへシート状部材11を挾持搬送するシート状部材搬送手段であるシート状部材搬送装置を有しており、突入検知手段35を、第一搬送ローラ19の回転情報または第二搬送ローラ20の回転情報を取得する回転情報取得手段12と、回転情報取得手段12により取得した上記回転情報を用いてシート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部13と、によって構成する。上述したように、剛性の高いシート状部材11が2次転写ニップに突入する際には、シート状部材11の搬送速度変動がシート状部材搬送装置へも伝播し、シート状部材搬送装置の上記ローラ対の回転状態に変動が生じる。したがって、回転情報取得手段12によって、シート状部材搬送装置を構成する第一搬送ローラ19の回転状態の変動または第二搬送ローラ20の回転状態の変動を検知することにより、シート状部材11が2次転写ニップへ突入したことを検知することができる。
また、本実施形態によれば、中間転写ベルト1上に担持される可視像はトナー像であり、2次転写ニップ近傍に設けられ、中間転写ベルト1またはシート状部材11を加熱する加熱手段である加熱装置21を有し、2次転写ニップで中間転写ベルト1上のトナー像をシート状部材11に転写すると同時に定着するように構成した転写定着装置であっても、上述した各効果を得ることができる。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体である感光体ドラム40と、感光体ドラム40に担持されている潜像を現像して可視像を得る現像手段と、感光体ドラム40上の可視像をシート状部材11に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記転写手段として、本発明の転写装置を用いることにより、フィードフォワード制御が常に安定した制御効果が得られ、一次転写部で生じる画像乱れを抑制することができる。
なお、本実施形態においては、各色ごとに感光体ドラム40を設けたカラータンデム型の画像形成装置を示したが、カラー1ドラム型やモノクロ型の画像形成装置でもよく、この場合は感光体ドラム40は1本のみとなる。
実施形態1に係るフィードフォワード制御の動作の説明図。 実施形態1に係る画像形成装置の概略構成図。 実施形態1に係る中間転写装置の構成の一例を示す概略構成図。 実施形態1に係る中間転写装置の構成の他の一例を示す概略構成図。 フィードフォワード制御の概念図。 実施形態1に係る制御のブロック図。 支持ローラの表面速度と中間転写ベルトの一次転写面の速度との関係を示すグラフ。 シート状部材の2次転写部突入前後の中間転写ベルトの状態の一例を示す模式図。 シート状部材の2次転写部突入前後の中間転写ベルトの状態の他の一例を示す模式図。 フィードフォワード制御を行った場合と行わなかった場合とにおける中間転写ベルトの一次転写面のベルト速度を対比させて示したグラフ。 実施形態1に係る中間転写装置の構成の他の一例を示す概略構成図。 加圧ローラの表面速度と中間転写ベルトの一次転写面の速度との関係を示すグラフ。 実施形態2に係る中間転写装置の構成の一例を示す概略構成図。 加圧ローラの変位量を示すグラフ。 実施形態2に係るフィードフォワード制御の動作の説明図。 実施形態3に係る中間転写装置の構成の一例を示す概略構成図。 実施形態3に係るフィードフォワード制御の動作の説明図。 実施形態4に係る中間転写装置の構成の一例を示す概略構成図。 実施形態4に係る中間転写装置の構成の他の一例を示す概略構成図。 実施形態4に係るフィードフォワード制御の動作の説明図。 実施形態5に係る中間転写装置の構成の一例を示す概略構成図。 実施形態5に係る中間転写装置の構成の他の一例を示す概略構成図。 シート状部材が2次転写ニップに進入した際に中間転写ベルトの張架状態が変化した状態を示す模式図。
符号の説明
1 中間転写ベルト
2 駆動ローラ
3 支持ローラ
4 支持ローラ
5 大径ギア
6 小径ギア
7 駆動源
8 駆動制御部
9 弾性部材
10 加圧ローラ
11 シート状部材
12 回転情報取得手段
13 突入検知部
14 フィードフォワード制御部
15 張力付与ローラ
16 弾性部材
17 変位情報取得手段
18 搬送速度情報取得手段
19 第一搬送ローラ
20 第二搬送ローラ
21 加熱装置
24 定着装置
29 第二搬送ローラ
30 弾性部材
35 突入検知手段
40 感光体ドラム
80 演算部
81 記憶部
100 複写機本体
117 中間転写ベルトクリーニング装置
118 画像形成手段
120 タンデム画像形成部
121 露光装置
122 2次転写装置
124 定着装置
125 定着ベルト
126 加熱ローラ
127 定着ローラ
128 加圧ローラ
129 シート反転装置
130 演算部
131 記憶部
140 演算部
141 記憶部
149 レジストローラ
150 給紙ローラ
151 トレイ
152 分離ローラ
153 給紙路
154 搬送ローラ
155 切換爪
156 排出ローラ
157 排紙トレイ
200 給紙テーブル
242 給紙ローラ
243 ペーパーバンク
244 給紙カセット
245 分離ローラ
246 給紙路
247 搬送ローラ
300 スキャナ
332 コンタクトガラス
333 走行体
334 走行体
335 結像レンズ
336 センサ
400 原稿自動搬送装置
430 原稿台

Claims (8)

  1. 複数の張架部材によって張架されながら無端移動せしめられるループ状のベルト像担持体と、
    該ベルト像担持体を介して該複数の張架部材の1つと対向し、該ベルト像担持体のループ外側面であるおもて面に当接して転写ニップを形成する転写ローラと、
    該転写ローラと対向する該張架部材以外の該複数の張架部材の1つである駆動ローラを駆動する駆動源と、
    該駆動源から該駆動ローラに駆動を伝達する駆動伝達部と、
    該駆動源の駆動制御を行う駆動制御部と、
    該駆動制御部を介して該駆動源に対し、シート状部材が該転写ニップへ突入した時に生じる該ベルト像担持体の速度変動を低減させるフィードフォワード制御を行なうフィードフォワード制御部とを備え、
    潜像担持体の表面に作像された可視像を該表面から該ベルト像担持体の該潜像担持体と対向し該駆動ローラと該張架部材とで張架された部分の該おもて面である一次転写面に転写し、該ベルト像担持体に転写された可視像を該転写ニップに挟み込んだシート状部材へ転写する転写装置において、
    該転写ニップにシート状部材が突入したことを検知する突入検知手段を有しており、
    該フィードフォワード制御部は、該突入検知手段が出力した突入検知信号をトリガとして、シート状部材が該転写ニップに突入してから該ベルト像担持体の該一次転写面で速度変動が生じるまでの時間が経過した後に該フィードフォワード制御を実行することを特徴とする転写装置。
  2. 請求項1の転写装置において、
    上記ベルト像担持体を介して上記転写ローラと対向する上記張架部材は張架ローラであり、
    上記突入検知手段は、該張架ローラの回転情報を取得する回転情報取得手段と、該回転情報取得手段により取得した該回転情報を用いてシート状部材が上記転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成されることを特徴とする転写装置。
  3. 請求項1の転写装置において、
    上記突入検知手段は、上記転写ローラの回転情報を取得する回転情報取得手段と、該回転情報取得手段により取得した該回転情報を用いてシート状部材が上記転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成されることを特徴とする転写装置。
  4. 請求項1の転写装置において、
    上記転写ローラは変位可能に設けられており、
    上記突入検知手段は、該転写ローラの変位量を計測する変位情報取得手段と、該変位情報取得手段によって計測された該変位量を用いてシート状部材が上記転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成されることを特徴とする転写装置。
  5. 請求項1の転写装置において、
    上記突入検知手段は、上記転写ニップに搬送されるシート状部材の搬送速度を計測する搬送速度情報取得手段と、該搬送速度情報取得手段により取得した該搬送速度情報を用いてシート状部材が該転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成されることを特徴とする転写装置。
  6. 請求項1の転写装置において、
    第一搬送ローラと第二搬送ローラとからなるローラ対によって上記転写ニップへシート状部材を挾持搬送するシート状部材搬送手段を有しており、
    上記突入検知手段は、該第一搬送ローラの回転情報または該第二搬送ローラの回転情報を取得する回転情報取得手段と、該回転情報取得手段により取得した該回転情報を用いてシート状部材が該転写ニップへ突入したことを検知し突入検知信号を出力する突入検知部と、によって構成されることを特徴とする転写装置。
  7. 請求項1、2、3、4、5または6の転写装置において、
    上記ベルト像担持体上に担持される画像はトナー像であり、
    上記転写ニップ近傍に設けられ、該ベルト像担持体またはシート状部材を加熱する加熱手段を有し、該転写ニップで該ベルト像担持体上のトナー像をシート状部材に転写すると同時に定着するように構成したことを特徴とする転写装置。
  8. 潜像を担持する潜像担持体と、
    該潜像担持体に担持されている潜像を現像して可視像を得る現像手段と、
    該潜像担持体上の可視像をシート状部材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
    該転写手段として、請求項1、2、3、4、5、6または7の転写装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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