(57)【要約】【課題】  クリーナーの脱着動作に起因する色ずれの少ない、高精細な画像の得られる画像形成装置を提供する。【解決手段】  画像担持体からトナー画像を転写するベルト状転写部材と、前記ベルト状転写部材に当接して該ベルト状転写部材をクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、前記クリーニング手段を必要に応じて前記ベルト上転写材に対して当接させるクリーナ−駆動手段４４と、前記クリーナ−駆動手段への供給電流を前記クリーニング手段の動作に応じて逐次制御する電流制御手段４６と、を備えた画像形成装置により前記課題を解決する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像担持体からトナー画像を転写するベルト状転写部材と、前記ベルト状転写部材に当接して該ベルト状転写部材をクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
前記クリーニング手段を必要に応じて前記ベルト状転写材に対して当接させるクリーナー駆動手段と、
前記クリーナー駆動手段への供給電流を前記クリーニング手段の動作に応じて逐次制御する電流制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記クリーナー駆動手段に供給する電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段により検出した電流にもとづいて前記クリーニング手段の変位量を算出する変位量算出手段とを備え、
前記電流制御手段は、前記クリーナー駆動手段への供給電流を、前記変位量算出手段で算出した変位量に応じて逐次制御するたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像形成装置において、
前記電流制御手段は、前記クリーナー駆動手段への供給電流のパルス数に応じてパルス周波数を、逐次制御するたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記ベルト状転写材の駆動速度を検出する転写ベルト速度検出手段を備え、
前記電流制御手段は、前記転写ベルト速度検出手段により検出した駆動速度とあらかじめ設定された基準駆動速度とにもとづいて前記クリーナー駆動手段への供給電流を補正することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間転写ベルト、転写ベルト等のベルト状転写部材を備えた画像形成装置に関し、特にそのクリーナーの脱着動作に起因する色ずれの低減に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高速カラー複写機に使用される画像形成装置としては、中間転写ベルト（感光体上に形成されたトナー像を、紙などの転写材に転写する前に、一旦前記トナー像を中間転写ベルト上に転写して、その後、中間転写ベルト上のトナー像を転写材に転写して画像を得るために用いるベルト）や転写搬送ベルト（感光体上に形成されたトナー像を紙などの転写材上に転写するために、転写領域に転写材を搬送するベルト）等のベルト状転写部材を使用したものがある。
【０００３】
これらの画像形成装置は、カラー画像情報や多色画像情報の複数の成分色画像を順次積層転写してカラー画像や多色画像を合成再現した画像形成物を出力するものであるが、その構成上、前記いずれのベルト状転写部材においても、高いクリーニング性が要求されものであり、以後、中間転写ベルトを用いて従来技術の説明を行う。
【０００４】
図１は、電子写真プロセスを利用したカラー画像形成装置（複写機またはレーザービームプリンター）の構成を示す模式図である。１は画像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下感光ドラムという）であり、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。感光ドラム１は帯電工程で、一次帯電器２により所定の極性・電位に一様に帯電処理され、次いで不図示の像露光手段による露光３を受ける。このようにしてカラー画像の第１の色成分像（例えばイエロー色成分像）に対応した静電潜像が形成される。
【０００５】
次いで、その静電潜像が第１の現像器（ここでは、イエロー色現像器４Ｙとする）により第１色であるイエロー成分像に現像される。この時第２〜第４の現像器、例えば、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン色現像器４Ｃ、およびブラック色現像器４Ｋは作動しておらず、感光ドラム１には作用していないので、前記第１色のイエロー成分画像は前記第２〜第４の現像器による影響を受けない。
【０００６】
中間転写ベルト６は矢印の方向に感光ドラム１とほぼ同じ表面移動速度で（または中間転写ベルト６の方が若干速く）回転駆動する。感光ドラム１上に形成された前記第１色のイエロー成分像は、感光ドラム１と中間転写ベルト６とのニップ部を通過する過程で、一次転写ローラ８を介してバイアス電源１２から中間転写ベルト６に印加される一次転写バイアスによって形成される電界により、中間転写ベルト６の外周面に順次転写（一次転写）されていく。一次転写バイアスは例えば＋１００Ｖ〜＋２ｋＶの範囲である。
【０００７】
中間転写ベルト６に対応する第１色のイエロートナー画像の転写を終えた感光ドラム１の表面は、クリーニング装置５により清掃される。以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写ベルト６上に重ね合わせて転写され、所望のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が中間転写ベルト６上に形成される。
【０００８】
なお、感光ドラム１から中間転写ベルト６への第１〜第３色のトナー画像の一次転写工程において、二次転写ローラ９及びベルトクリーナー７は中間転写ベルト６から離間している。二次転写ローラ９は、二次転写対向ローラ１６に対応し平行に軸受けさせて中間転写ベルト６の下面部に配設してある。目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が中間転写ベルト６上に形成された後、二次転写ローラ９が中間転写ベルト６に当接し、給紙ローラ１８から中間転写ベルト６と二次転写ローラ９との当接部分に所定のタイミングで転写材１０が給送され、二次転写バイアスがバイアス電源１７から二次転写ローラ９に印加されることにより、中間転写ベルト６上に転写された合成カラートナー画像は、転写材１０に二次転写される。
【０００９】
合成カラートナー画像が転写された転写材１０は、定着器１３へ導入され加熱定着される。転写材１０への画像転写終了後、中間転写ベルト６にはベルトクリーナー７が当接し、中間転写ベルト６上に残留しているトナー（転写残トナー）はクリーニングされる。
【００１０】
以上のような一連の動作により、中間転写ベルトを用いた画像形成装置を有するカラー電子写真装置は、封筒、ハガキ、ラベル紙等、４０ｇ／ｍ２程度の薄い紙から２００ｇ／ｍ２程度の厚い紙まで、幅の広狭や、長さの長短によらず転写可能であるという利点を有しており、このようなベルト状転写部材を用いたカラー複写機、カラープリンター等の画像形成装置が多く採用されてきている。
【００１１】
これらベルト状転写部材を用いた画像形成装置において、対応用紙サイズがＡ３まで複写が可能な場合に、複写物のサイズが半分以下であるＡ４までであれば、複数枚出力時においてはベルト上に複写画像２枚分を転写することで生産性の向上が可能となる。しかしながら、その場合においては中間転写ベルト６上に残留しているトナーのクリーニング動作は、もう一つの画像形成中（感光ドラム１から中間転写ベルト６への１次転写中、もしくは中間転写ベルト６から転写材１０への２次転写中）に行う必要が生じてしまう。つまり、複数枚出力時の画像形成時には、前述したように画像１のイエロー成分及び画像２のイエロー成分、画像１のマゼンタ成分及び画像２のマゼンタ成分、画像１のシアン成分及び画像２のシアン成分、画像１のブラック成分及び画像２のブラック成分というように各色毎の１次転写を行った後に画像１、２を転写紙に転写動作（二次転写）が行われるが、この画像１の二次転写が終了するとともに次の画像形成(画像３)のためにクリーニング動作を行うことになる。
【００１２】
これにより、クリーニング手段の中間転写ベルトへの脱着動作が行われることになり、その脱着時のショックが各色間での副走査方向への相対的な位置あわせにずれを生じさせてしまい、画像の色ずれ（色位置ずれともいう）を生じさせる要因となる。
【００１３】
この色ずれには大きく分けて主走査方向のずれと副走査方向のずれがあり、また、１つの画像内でずれの量が一定である定常的誤差と、ずれ量が周期的に変動する非定常的誤差があり、これらを補正する提案としては、モータの回転駆動を補正制御するものが多数なされている。
【００１４】
例えば、非特許文献１や、特許文献１で開示されている。
これらの技術では、マイクロコンピュータを用いて、演算で高精度な制御を行うことによって少量のメモリ容量で回転むらを低減することが提案されている。すなわち、回転むらの特定周波数成分に着目して、先ずその位相と大きさを検出し、トルクリップルを正弦波成分と余弦波成分とに分離して補正データを計算し、その要因であるトルクリップルと逆相のｎ次の補正トルクを合成することによって回転むらを低減するようにしている。
【００１５】
また、ベルト上に各色毎の位置ずれ補正用のマークを形成し、このマークの読み取り結果に基づいて位置ずれを検出し、補正することが行われている。
【非特許文献１】田島文男、森永茂樹、片山博、成島誠一、宮下邦夫、「学習制御による小型ブラシレスモータの回転むら低減技術」日本，電気学会、平成２年電気学会論文Ｄ、１１０巻１２号
【特許文献１】特開平１１−３２４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
前述の従来技術は、モータの回転速度の補正制御としては、定常的に同じレベルで発生する回転変動を抑えることに非常に有効であるが、定量的な値として規定しにくい短時間でのトルク変動、かつ、転写材などの質量の違いによる発生レベルの相違を補正することは難しく、これらを吸収するためには機械的な対策としてフライホイールなどにより慣性質量を大きくして、高周波の振動を吸収する等の手法がとられることが多かった。
【００１７】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、クリーナーの脱着動作に起因する色ずれの少ない、高精細な画像の得られる画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）のとおりに構成する。
【００１９】
（１）画像担持体からトナー画像を転写するベルト状転写部材と、前記ベルト状転写部材に当接して該ベルト状転写部材をクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
前記クリーニング手段を必要に応じて前記ベルト状転写材に対して当接させるクリーナ−駆動手段と、
前記クリーナ−駆動手段への供給電流を前記クリーニング手段の動作に応じて逐次制御する電流制御手段と、
を備えた画像形成装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、クリーニング手段の最適な脱着動作を行うことが可能となり、画像ムラ、色ずれ等を低減し高精度な画像を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を実施するための最良の実施の形態を、画像形成装置の実施の形態例により詳しく説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
実施の形態１である“画像形成装置”を説明する。画像形成装置の全体構成、動作は背景技術で述べたとおりなので、その説明を援用する。
【００２３】
以下ではクリーナー駆動装置の構成、動作について詳しく説明する。
従来装置と比較して相違する点は、クリーニングブレードを駆動するソレノイドの駆動電流を、ソレノイドの動作状態に応じて逐次制御する構成としたことにある。
【００２４】
まず、ソレノイドの駆動の仕方について説明する。一般的にソレノイドは図２に示すような構成からなる。そのコイルに直接電流を流すと磁束が発生し，磁束はあたかもゴムひものようにヨーク・可動鉄心に流れて、可動鉄心と固定鉄心間に磁気吸引力が作用することで可動鉄心を強く固定鉄心側にひきつける。以上のような動作で、電気エネルギーを直線運動へと変換するものである。
【００２５】
ソレノイドを駆動する電流と可動部である可動鉄心と固定鉄心間に働く吸引力の関係は次のようになる。
【００２６】
まず、ギャップのない磁気回路において磁路の長さｌ、断面積Ｓとする鉄心に巻数Ｎのコイルを巻き，これに電流Ｉを流した時の磁界の強さＨは次式で表される。
Ｈ＝ＮＩ／ｌ［Ａ／ｍ］
ここで、Ｎ：コイルの巻数［回］  Ｉ：電流［Ａ］  ｌ：磁路の長さ［ｍ］である。また、鉄心を通る磁束をφ［Ｗｂ］とすると、鉄心での磁束密度Ｂは次式となることも知られている。
Ｂ＝φ／Ｓ［Ｔ］
さらに、磁界の強さＨと磁束密度Ｂとの間には，鉄心の透磁率をμとすると次の関係がある。
Ｂ＝μＨ［Ｔ］
μ＝μ０μｒ［Ｈ／ｍ］
ここで、μ０：真空の透磁率  μｒ：比透磁率（鉄：５００）である。さらにギャップのない磁気回路において，鉄心に貯えられる磁気エネルギーＷｍは次式となる。
Ｗｍ＝１／２・μＨ２Ｓｌ＝１／（２μ）・Ｂ２Ｓｌ［Ｊ］
【００２７】
ここで、ギャップのある磁気回路とする場合に、磁路の長さｌ、断面積Ｓ、コイルの巻数Ｎ、ギャップの長さｘとし、漏れ磁束がないと仮定する。全磁路の磁束φを一定としたとき，ギャップに貯えられる磁気エネルギーＷｍは
Ｗｍ＝１／（２μ０）・Ｂ２Ｓｘ＝１／２・φ２ｘ／（μ０Ｓ）＝１／２・φ２Ｒ（ｘ）
で表される。ここで，Ｒ（ｘ）＝ｘ／（μ０・Ｓ）：ギャップ部分の磁気抵抗、Ｓｘ：ギャップ部分の体積である。
【００２８】
そこで，吸引力Ｆ（ｘ）は磁気エネルギーの傾きで表すことが出来るので前式をｘで微分し
Ｆ（ｘ）＝ｄＷｍ／ｄｘ＝１／２φ２ｄＲ（ｘ）／ｄｘ［Ｎ］
となる。電流Ｉを一定としたとき，ギャップ部分に貯えられる磁気エネルギーＷｍは
Ｗｍ＝１／２φ２Ｒ（ｘ）＝１／２Ｉ２Ｌ（ｘ）［Ｊ］
Ｆ（ｘ）＝ｄＷｍ／ｄｘ＝１／２Ｉ２ｄＬ（ｘ）／ｄｘ
で表され、電流の２乗に比例、または、ギャップ長が小さくなるほどインダクタンスは大きくなるため吸引力も大きくなることを示す。これを示すソレノイドの特性図を図３に示す。図では縦軸を吸引力、横軸をストロークとして示している。ここで、図中に通電率として示されている値が電流に代わる指標であり、ストロークはギャップ長と同義である。
【００２９】
以上、ソレノイドの特性を示したように、駆動電流を制御すれば任意にソレノイドの吸引力を可変させることが可能となる。
【００３０】
そこで、ソレノイドの駆動装置を図４に示すように構成する。
【００３１】
４１は電源装置であり、４２はクリーナー駆動装置４４へ電流を供給するスイッチング装置である。４３はスイッチング装置４２からクリーナー駆動装置４４へ供給される電流を検出する電流検出装置である。４５は駆動電流検出装置４３で検出した駆動電流をソレノイドの変位量に変換する電流―変位量換算テーブルである。４６は電流―変位量換算テーブル４５により換算された変位量に応じてクリーナー駆動装置へ供給される電流を調整すべくスイッチング装置４２を制御する電流制御装置である。４７は転写ベルトの周速を検出する速度検出装置であり、後述する転写ベルトの速度の変化率を求めるために検出値が電流制御装置４６へ送信される。なお、電流―変位量換算テーブルで換算して求めた変位量を、任意に変更可能な駆動電流設定テーブル（変位量と駆動電流設定値を対応付けるテーブル）４８が電流制御装置４６内に設けられている。駆動電流設定テーブルで求められた駆動電流設定値になるように、電流制御装置４６がスイッチング装置４２を制御する。これにより、クリーナー駆動装置（ソレノイド）を所要の吸引力になるように制御することができる。すなわち、検出されたソレノイドの駆動電流を前記駆動電流設定テーブル４８における駆動電流設定値に追従するように、フィードバック制御を行うことで、図５のように変位量に応じた吸引力の制御が行え、必要以上の吸引力で駆動対象物であるクリーニングブレードを中間転写ベルトへ圧接することで生じるショックを低減することが可能となる（定常時の制御）。
【００３２】
ところで、ソレノイドのインダクタンスとギャップ長には反比例の関係式が成り立つ。従って、ソレノイドのインダクタンスを検出できれば、ギャップ長（変位量）の検出も可能となる。つまり、電源電圧が一定であるとすると、ソレノイドのオン時間を規定してスイッチングを行えば、電流の変化幅を検出すればインダクタンス値すなわち変位量は算出可能となる。
Ｌ＝Ｖｉｎ・ｔｏｎ／ΔＩ
これはソレノイドへ直流電圧を印加した場合には、図８に示すように、可動鉄芯が移動する最初の期間でのみ、そのギャップ長の変化に伴う電流変化として検出されるものであるが、スイッチングにより電流を逐次制御した場合には、図９に示すようにスイッチング時のコイル電流の変化の傾きとして検出することが可能である。
【００３３】
よって、このコイル電流の変化の傾きと可動鉄心の変位量の関係を示す電流―変位量換算テーブル４５を参照することにより、コイル電流の変化の傾きから可動鉄心の変位量を求めることができる。
【００３４】
ここで、ソレノイドの駆動電流の補正は次のように行われる。
図６、７に示すように転写ベルトの回転周期を検出するためのベルト基準位置検出信号は、転写ベルト上に周長を等分割する位置にそれぞれ反射テープを設け、これを基準位置検出器で光学的に検出し、ベルト基準信号Ａ，Ｂとして検出される。検出された信号Ａ−Ｂ間の時間をタイマカウンタにより計測し、クリーナーの脱着が行われない無負荷時の駆動時間を計測しておき、これを基準駆動時間Ｔｒとして使用する。ここで、前記転写ベルトを駆動するモータがブラシレスＤＣモータの場合には、その一般的な制御装置であるＰＬＬ制御駆動回路などを用いて一定速で駆動されるようにフィードバック制御が行われている。しかし、クリーナー脱着時等により負荷が急変した場合などの瞬間的な変動に追従できないことにより転写ベルトの回転速度にムラが生じてしまうため、ベルト基準信号Ａ−Ｂ間の駆動時間には変化が生じる。
【００３５】
そこで、転写ベルト速度検出装置４７で検出したベルトの駆動時間Ｔｎと前述した基準駆動時間Ｔｒにより、電流制御装置４６でその変化率の算出を行う。この算出した変化率をもとに駆動電流設定テーブルを所要のテーブルに変更し、吸引力の時間的な変化率を補正することで、図５に示すようにソレノイド吸引力の補正を行う。これにより、ソレノイド毎の吸引力のバラツキを補正することが可能となるとともに、クリーナーの脱着時に適切な吸引力の調整が可能となり、不図示の駆動系の制御装置が追従可能な負荷変動とすることで、モータの回転速度変動を低減することが可能となる。
【００３６】
また、同様にクリーナー駆動用モータとしてステッピングモータがあるが、この場合でもクリーナーの変位量はステッピングモータの駆動パルス数で決まるため、ソレノイドの場合と同様に脱着時の押し圧の変化率を任意に制御することが可能であり、その場合にはソレノイドで制御される場合に比べてその押し圧が大きくできるという利点もある。
【００３７】
ここでクリーナーの変位量は駆動パルス数で決まるので、フィードフォワード制御で変位量の制御ができ、パルスの間隔（パルス周波数）を変えることにより、クリーナーの脱着時の押し圧を任意に調整することができる。さらに、前述した駆動時間Ｔｎと基準駆動時間Ｔｒにより電流制御装置でその変化率の算出を行い、算出した変化率をもとにたとえば駆動パルス設定テーブル（駆動パルス数に対する駆動パルス周波数を設定するテーブル）を所要のテーブルに変更し、押し圧の時間的な変化率を補正することにより、クリーナーの脱着時に適切な押し圧の調整が可能となる。従って、不図示の駆動系の制御装置が追従可能な負荷変動に抑えることで、回転変動を低減することが可能となる。駆動パルス設定テーブルの代わりにハードウエア構成でクリーナーの脱着時の押し圧を調整することもできる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、クリーニングブレードの最適な脱着動作を行うことが可能となり、画像ムラ、色ずれ等を低減し高精度な画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】カラー画像形成装置の構成を示す模式図
【図２】ソレノイドの構成を示す図
【図３】ソレノイドのストロークと吸引力との関係を示す図
【図４】実施の形態１におけるソレノイドの駆動装置の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態１におけるソレノイドの吸引力制御の説明図
【図６】実施の形態１における基準位置検出の説明図
【図７】実施の形態１におけるベルト駆動時間の説明図
【図８】ソレノイドへ直流電圧印加時の電流変化を示す図
【図９】ソレノイドへの印加電圧をチョッピングした場合の電流変化を示す図
【符号の説明】
【００４０】
４３  電流検出装置
４４  クリーナー駆動装置
４５  電流−変位量換算テーブル
４６  電流制御装置
４７  転写ベルト速度検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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