(57)【要約】【課題】画像形成装置で、２次転写ローラの接離や接触圧変化が生じる過程でも中間転写ベルトに与えるベルト搬送力を一定とするために用い得る回転体駆動装置を提案する。【解決手段】２次転写ローラ７の中間転写ベルト５への離間、当接動作や接触圧力変更動作において、２次転写ローラ７の変形などによって変化する表面速度変動を補正し、中間転写ベルト駆動モータ１７と２次転写ローラ駆動モータ４２との干渉トルクを低減する。画像出力動作中に２次転写ローラ７の当接動作が実行されても安定した中間転写ベルト５の駆動制御が実行されるため、２次転転写中の画像や、同時刻の１次転写中の画像の濃度ムラなどの異常画像なく、高品質な画像出力が可能となる。【選択図】図２
2015176003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転体と第２の回転体とを当接させて回転させる回転体当接装置であって、
第１の回転体に対し第２の回転体の距離を変化させる当接可変手段と、
前記第１の回転体を駆動する第１のモータと、
前記第２の回転体を駆動する第２のモータと、
前記第１の回転体の回転速度を検知する第１の回転検知手段と、
前記第２の回転体の回転速度を検知する第２の回転検知手段と、
前記第１のモータの回転を前記第１の回転検知手段の速度情報を基に制御する第１の制御手段と、
前記第２のモータの回転を前記第２の回転検知手段の速度情報を基に制御する第２の制御手段と、
前記当接可変手段の動作に伴い、前記第２のモータの目標回転速度が変化する速度プロファイルを設定する設定手段とを備え、
前記第２の制御手段は、前記第２のモータの回転速度を、前記速度プロファイルを目標速度として制御する、
ことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項２】
前記第１のモータの負荷トルクを推定する第１のトルク推定手段と、
前記第２のモータの負荷トルクを推定する第２のトルク推定手段と、
前記トルク推定情報を記憶する記憶手段とを有し、
前記設定手段は、２つの前記トルク推定情報の相関を基に前記速度プロファイルを設定する
ことを特徴とする請求項１の回転体駆動装置。
【請求項３】
前記相関は、２つのトルク推定値の相関係数であることを特徴とする請求項２の回転体駆動装置。
【請求項４】
前記の各トルク推定手段は、前記各モータのＰＷＭ指示値と回転速度情報を用いて算出されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかの回転体駆動装置。
【請求項５】
前記の各トルク推定手段は、前記各モータの駆動電流計測ちと回転速度情報を用いて算出されたことを特徴とする請求項１から３のいずれかの回転体駆動装置。
【請求項６】
前記設定手段は、前記第２のモータの出力を一定にして駆動し、前記トルク推定情報の相関を基に目標速度プロファイルに設定することを特徴とする請求項２から５のいずれかの回転体駆動装置。
【請求項７】
前記設定手段は、前記第２のモータを前記第２の回転体が所定の速度に一定にして駆動し、前記トルク推定情報の相関を基に目標速度プロファイルに設定する、
ことを特徴とする請求項２から５のいずれかの回転体駆動装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかの回転体駆動装置を、前記第１の回転体である中間転写ベルトを駆動する第１のモータと、前記第２の回転体である２次転写ローラを駆動する第２のモータに対して用いたことを特徴とする中間転写ベルト駆動制御装置。
【請求項９】
請求項１から７のいずれかの回転体駆動装置、または請求項８の中間転写ベルト駆動制御装置を用いた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、回転体当接装置、例えば中間転写駆動と２次転写駆動が相互に干渉しあうのを制御するための中間転写ベルト駆動制御装置に関し、また、そのような中間転写ベルト駆動制御装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置のうち、主に高速機と称される機種では、中転転写ベルト駆動機構が採用されている。この機構では、中間転写ベルトを搬送駆動する駆動ローラと、中間転写ベルトに張力を与えるテンションローラと、中間転写ベルトの搬送速度を検出するベルト速度検出器を備えている。そして、ベルト速度検出器で検出したベルト速度情報を基に、駆動ローラの回転速度を制御するようになっている。また、中間転写ベルト上のトナー画像を転写材に転写する２次転写部では、転写材を中間転写ベルトに押し当てながら転写材を搬送する２次転写ローラを備えている。２次転写ローラは一定速度で回転するモータで駆動するようになっている。
【０００３】
具体的には２次転写ローラの駆動機構は、定速駆動モータを用いて２次転写ローラの回転軸を一定速度で駆動するというものである。そのため、２次転写ローラの変形によるローラ表面線速の変化や、２次転写部を転写材が通過する時の線速変化によって、中間転写ベルトの速度変動を発生させてしまう。具体的には、２次転写ローラは直接又は転写材を介して中間転写ベルトに接触し、ベルト搬送力を発生させている。すると、２次転写ローラのベルト搬送力によって、駆動ローラに対してベルトを引っ張る、弛ませる、という現象が生じる。駆動ローラは中間転写ベルト速度が一定となるように回転制御する。しかし、前記の現象が大きく生じると、駆動ローラは中間転写ベルトの速度を制御することができず、中間転写ベルトの速度が変動する。この問題について、２次転写ローラの設定速度を調整する技術が既に知られている。
【０００４】
２次転写ローラの設定速度を調整する技術は、２次転写ローラが中間転写ベルトに接触した状態で、２次転写ローラと中間転写ベルトの表面速度差が生じることを利用する。この速度差によって、中間転写ベルトの引っ張りや弛みが生じ、中間転写ベルトの制御性能が著しく低下する状態を検知して、２次転写ローラの設定速度を調整する。
【０００５】
近年では、更なる高画質化への要求に対応するため、２次転写ローラと中間転写ベルトの接離や接触圧力の変更が行われるようになった。例えば、特許文献１では、用紙が２次転写部に進入する時の衝撃を低減するために、紙が進入する時間帯だけ２次転写ローラを中間転写ベルトから離間する技術が提案されている。また、特許文献２では、カラーモードとモノクロモードで２次転写ローラの接触圧力を変更する手段が提案されている。このような２次転写ローラの接離や接触圧力の変更は、中間転写ベルトへの負荷変動となり速度変動を発生させる。また、用紙毎に短時間で頻繁に実施されるため、画質劣化が深刻となっている。
【０００６】
仮に、２次転写ローラが中間転写ベルトに接触状態で２次転写ローラの表面速度がベルト表面速度に一致するように最適化されていても、接離、接触圧力変化で２次転写ローラの形状が変化する。そのため、表面速度が変化し、表面速度差が発生する。近年、２次転写部の転写性向上のために、より表面硬度の低い２次転写ローラが採用されている。ローラ形状の変化量は大きく、２次転写ローラの接離、接触圧力変更による中間転写ベルトへの影響が深刻となっている。
【０００７】
特許文献３に開示されている技術は、中間転写ベルトの制御性能が著しく低下する中間転写ベルトの連れ回りが発生した場合に、連れ回りを解消して適切な制御を行えるようにすることを目的とする。そのため、連れ回り判定手段を持ち、中間転写ベルト駆動モータの電流値検出手段により検出される電流値を予め設定された目標値と比較する。検出された電流値が目標値より小さいとき、中間転写ベルトの連れ回りが発生していると判定する。そして、中間転写ベルトの速度数値から、２次転写ローラの回転速度を遅くする制御を行う。
【０００８】
しかし、２次転写ローラ当接、離間、当接圧変化によるベルト速度変動が発生する問題を解消することができていない。２次転ローラ当接状態での閾値による連れ回り判定であり、これを解消できても、２次転写ローラの当接、離間、動作に伴う動的な変動を補正することができないのである。
【０００９】
特許文献４に開示されている技術は、中間転写ベルトに当接する２次転写ローラの回転速度の調整することを目的とする。２次転写ローラを中間転写ベルトから離間した状態（第１状態）と、２次転写ローラを中間転写ベルトに当接した状態（第２状態）で、中間転写ベルト機構の駆動ローラの回転情報と従動ローラの回転情報からベルトと駆動ローラ間のすべり量の変化を認識し、すべり量が少なくなるように２次転写ローラの速度を調整する。
【００１０】
しかし、ローラ、ベルト間のすべり量の変化は不規則、不安定で、動的に発生するベルト速度変動の問題を解消することができていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明は、画像形成装置の中間転写ベルトに当接する２次転写ローラの駆動において、２次転写ローラの接離や接触圧変化が生じる過程においても、中間転写ベルトに与えるベルト搬送力を一定とする２次転写ローラの駆動手法を実施できる回転体駆動装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る回転体駆動装置は、第１の回転体と第２の回転体とを当接させて回転させる回転体当接装置であって、第１の回転体に対し第２の回転体の距離を変化させる当接可変手段と、前記第１の回転体を駆動する第１のモータと、前記第２の回転体を駆動する第２のモータと、前記第１の回転体の回転速度を検知する第１の回転検知手段と、前記第２の回転体の回転速度を検知する第２の回転検知手段と、前記第１のモータの回転を前記第１の回転検知手段の速度情報を基に制御する第１の制御手段と、前記第２のモータの回転を前記第２の回転検知手段の速度情報を基に制御する第２の制御手段と、前記当接可変手段の動作に伴い、前記第２のモータの目標回転速度が変化する速度プロファイルを設定する設定手段とを備え、前記第２の制御手段は、前記第２のモータの回転速度を、前記速度プロファイルを目標速度として制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、２次転写ローラが当接、離間、接触圧変化が実施される過程においても、中間転写ベルトと表面速度が一致する適切な線速で２次転写ローラを駆動することができ、中間転写ベルトの駆動搬送の安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用し得る電子写真方式のカラープリンタにおける画像形成部全体の概略構成図である。
【図２】中間転写ベルト駆動装置を駆動制御部とともに示す斜視図（ａ）と、本発明の画像形成装置で採用した２次転写ローラの駆動機構を示す図（ｂ）である。
【図３】中間転写駆動モータ及び２次転モータ制御装置のブロック図である。
【図４】２次転写ローラの接触圧力による影響を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態における２次転写ローラ７の当接状態と干渉トルクの関係を示す図である。
【図６】本発明の実施形態における、２次転写ローラの速度設定プロファイル導出過程を示す図である。
【図７】本発明の実施形態における、２次転写速度設定プロファイル導出のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、中間転写ベルトに当接、離間、接触圧が変化する２次転写ローラの駆動手法に際して、以下の特徴を有する。要するに、中間転写ベルトが所定速度となるように駆動モータが制御されている状態で、２次転写ローラの当接、離間、接触圧変化の動作を実行する。その過程において、中間転写ベルトの駆動モータのトルク推定値と、２次転写ローラの駆動モータのトルク推定値の変化推移を取得し、トルク干渉量を導出する。この、動作過程におけるトルク干渉が無くなる、当接、離間、接触圧変化時の２次転写ローラの設定速度プロファイルを求める。そして、予め設定して２次転ローラの当接動作と画像出力を行うことが特徴になっている。
【００１６】
前記本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。
なお、本実施形態の画像形成装置は、いわゆるタンデム式のプリンタであって、乾式二成分現像剤を用いた乾式二成分現像方式を採用したものであるが、本発明の実施はこのタイプのものには限定されず、種々の画像形成装置において実施可能である。
【００１７】
図１は、本発明を適用し得る電子写真方式のカラープリンタにおける画像形成部全体の概略構成図である。このプリンタは、図示しない画像読取部から画像情報である画像データを受け取って画像形成処理を行う。このプリンタには、図に示すように、イエロー（以下、「Ｙ」と省略する。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と省略する。）、シアン（以下、「Ｃ」と省略する。）、ブラック（以下、「Ｂｋ」と省略する。）の各色用の４個の回転体としての潜像担持体である感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋが並設されている。これら感光体ドラム１Ｙ〜１Ｂｋは、駆動ローラを含む回転可能な複数のローラに支持された無端ベルト状の中間転写ベルト（第１の回転体）５に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。また、感光体ドラム１Ｙ〜１Ｂｋの周りには、それぞれ、帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ、各色対応の現像装置９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋ、クリーニング装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ、除電ランプ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋ等の電子写真プロセス用部材がプロセス順に配設されている。
【００１８】
本実施形態装置でフルカラー画像を形成する場合、感光体ドラム１Ｙを回転駆動しながら帯電器２Ｙで一様帯電した後、図示しない光書込装置からの光ビームＬＹを照射して感光体ドラム１Ｙ上にＹ静電潜像を形成する。このＹ静電潜像は、現像装置９Ｙにより、現像剤中のＹトナーにより現像される。現像時には、現像ローラと感光体ドラム１Ｙとの間に所定の現像バイアスが印加され、現像ローラ上のＹトナーは、感光体ドラム１Ｙ上のＹ静電潜像部分に静電吸着する。
【００１９】
このように現像されて形成されたＹトナー像は、感光体ドラム１Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト５とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置において、中間転写ベルト５の裏面には、１次転写ローラ６Ｙにより所定のバイアス電圧が印加される。そして、このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１Ｙ上のＹトナー像を中間転写ベルト５側に引き寄せ、中間転写ベルト５上に１次転写する。以下、同様にして、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像も、中間転写ベルト５上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写されるが説明は省略する。
【００２０】
そして、中間転写ベルト５上に４色重なり合ったトナー像は、中間転写ベルト５の回転に伴い、２次転写ローラ（第２の回転体）７と対向する２次転写位置に搬送される。また、この２次転写位置には、図示しないレジストローラにより所定のタイミングで転写紙が搬送される。そして、この２次転写位置において、２次転写ローラ７により転写紙の裏面に所定のバイアス電圧が印加され、そのバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト５上のトナー像が転写紙上に一括して２次転写される。その後、トナー像が２次転写された転写紙は、定着ローラ対８により定着処理がなされた後に装置外に排出される。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態に係る中間転写ベルト駆動制御装置を示す図である。この図２を参照して中間転写ベルト駆動装置を説明する。
図２は、中間転写ベルト駆動装置をモータ制御部２０とともに示す斜視図である。中間転写ベルト５は、ベルトループ内に配設された複数の張架ローラによって張架されながら、張架ローラの１つである駆動ローラ１０の回転駆動によって無端移動せしめられる。この駆動ローラ１０は、減速機構を介して駆動源としてのベルト駆動モータ（第１のモータ）１７に接続されている。この減速機構は、中間転写ベルト駆動モータ１７の回転軸にある小径歯車と駆動ローラ１０の回転軸にある大径歯車とを噛合わせた構成となっている。
【００２２】
中間転写ベルト５の搬送速度検出器として、ベルトエンコーダ方式がある。
中間転写ベルト５の表面もしくは裏面にはエンコーダパターン１６が刻まれており、このエンコーダパターン１６をベルトエンコーダセンサ１５で読み取ることによって、ベルト表面速度を検出する。図２では従動ローラ１１と駆動ローラ１０の中央にベルトエンコーダセンサ１５を設置しているが、ベルト表面速度を正しく測定するために、平坦な部分であれば他の場所でも良い。例えば、平坦でない回転軸上にベルトエンコーダセンサをレイアウトしてしまうと、軸の曲率の影響が出てしまい、ベルトの製造上の厚み変動や環境変化による変動によって、エンコーダパターン１６の間隔が変化してしまい、正しいベルト表面速度ではなくなってしまうために、避ける必要がある。
【００２３】
エンコーダパターン１６はシート状のエンコーダパターンを貼り付けたり、ベルト上に直接パターン加工したり、中間転写ベルト５の製造工程で一体加工したりと、製作方法はどのような方法でも良い。ここでは、ベルトエンコーダセンサ１５は等間隔のスリットを備えた反射式の光学センサを想定しているが、エンコーダパターン１６からベルト表面位置を正確に検出できるセンサであれば良く、例えばＣＣＤカメラ等を使用し、画像処理によって表面位置を検出するものでも良い。また、ドップラー方式やベルト表面の凹凸から画像処理によって表面位置を検出できるセンサ方式であれば、エンコーダパターン１６を無くすことも可能となる。
【００２４】
中間転写ベルト５の他の搬送速度検出器として、ロータリーエンコーダ方式がある。複数の張架ローラの１つである従動ローラ１１の回転軸に設けた回転検出器である。従動ローラ１１は中間転写ベルト５の無端移動に伴って従動回転するローラで、中間転写ベルト５の搬送速度を検出することができる。中間転写ベルト５の周方向における全領域のうち、従動ローラ１１に対する掛け回し位置を通過してから、駆動ローラ１０に対する掛け回し位置に進入する前の箇所が、Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ用の感光体と当接してＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋ用の１次転写ニップを形成する。中間転写ベルト５におけるＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋ用の１次転写ニップの形成箇所に対しては、ベルト裏面側から転写ローラがそれぞれ当接している。これら転写ローラにそれぞれ図示しない電源によって転写バイアスが印加されることで、各色の１次転写ニップにおいて中間転写ベルト５と感光体ドラム１Ｙ等との間に転写電界が形成される。
【００２５】
１次転写部にてカラー画像が形成されるため、この部分でのベルト搬送速度を検出して制御するのが良い。そこで、従動ローラ１１にロータリーエンコーダを設置するか、従動ローラ１１と駆動ローラ１０の間にベルトエンコーダセンサ１５を設置するのが望ましい。
【００２６】
また、図中で符号１２で示されている張架ローラは、テンションローラである。このテンションローラ１２は中間転写ベルト５のベルトループの外側から中間転写ベルト５に押し当てられ、一定のベルト張力を発生させるものである。テンションローラ１２によって生じるベルト張力によって、中間転写ベルト５は各張架ローラの表面に当接して周方向に搬送される。特に、駆動ローラ１０の表面と中間転写ベルト５との当接力は、駆動ローラ１０のベルト搬送摩擦力と相関があるために重要で、中間転写ベルト５を搬送するために必要な搬送摩擦力が確保できるようにテンションローラ１２の押し当て力を設定する。
【００２７】
また、図中符号１３で示す張架ローラは、２次転写対向ローラである。なお、中間転写ベルト５のベルトループの外側においては、２次転写対向ローラ１３との対向位置で中間転写ベルト５のおもて面に当接する２次転写ローラ７が配設されており、この２次転写ローラ７と中間転写ベルト５のおもて面に電荷を付与することで、おもて面に転写材を吸着させる。
【００２８】
また、中間転写ベルト５のベルトループ外側にて２次転写ローラ７のベルト搬送方向下流に配設されたベルトクリーニング装置１４が中間転写ベルト５に当接している。ベルトクリーニング装置１４は、中間転写ベルト５のおもて面に付着しているトナー等の異物を、トナーと自らとの電位差によって回収する。
【００２９】
モータ制御部２０では、中間転写ベルト５の搬送速度を一定とするために、中間転写ベルト駆動モータ１７をフィードバック制御する。中間転写ベルト５の搬送速度情報となるセンサ出力２１と駆動ローラ１０の回転情報となるセンサ出力２２を基に中間転写ベルト駆動モータ１７の駆動制御信号２３を出力する。また同時に、２次転写ローラ７の当接や２次転写部を通過する転写材の影響による中間転写ベルト５の搬送速度変動を抑制するために、図示しない２次転写駆動モータをフィードバック制御する。中間転写ベルト５の搬送速度情報であるセンサ出力２１と駆動ローラ１０の回転情報となるセンサ出力２２を基に２次転写駆動モータの駆動制御信号２４を出力する。
【００３０】
次に、２次転写ローラ７の駆動機構について説明する。図２（ｂ）は、本発明の画像形成装置で採用した２次転写ローラの駆動機構を示す図である。
中間転写ベルト駆動モータ１７とは別に、２次転写駆動モータ（第２のモータ）４２が設置され、モータ制御部２０から送信される２次転写駆動モータの駆動制御信号２４によって、２次転写ローラ駆動モータ４２が回転する。２次転写ローラ駆動モータ４２は、中間転写ベルト駆動モータ１７と同じブラシ付きＤＣモータやブラシレスＤＣモータを採用する。２次転写ローラ駆動モータ４２の回転速度は減速機構（モータギアと２次転写ローラ側減速ギア）により減速され、減速機構に連結された２次転写ローラ７の回転により、２次転写部に搬送された転写紙を搬送する。
【００３１】
２次転写ローラ７の対向側には、中間転写ベルト５を支持している２次転写対向ローラ１３があり、２次転写ローラ７は、中間転写ベルト５を挟んで２次転写対向ローラ１３に当接されている。ローラ当接は、図示しないスプリングによって行われるが、２次転写ローラは、２次転写対向ローラ１３から離間する図中矢印方向に移動可能なカム機構も有しており、２次転写部の当接、離間状態が切り替えられる。２次転写ローラ７の離間により、ベルト機構３７の取り出し、転写紙搬送ジャム時のメンテナンス等が可能となる。
【００３２】
２次転写部の転写性を向上させるために、２次転写ローラの表面部に弾性層を設けている。これは、ニップ領域を広げたり、転写紙の表面粗さに追従して転写ローラが当接する。２次転写ローラ７の例としては、低慣性薄肉金属パイプを中心に、シリコンゴム等の低硬度ゴム材料ローラ部（弾性ゴム層）を設け、その表層に塗布されるウレタンコーティング層から構成され、近年の画像形成装置で採用される２次転写ローラ７では、導電性ゴムローラ部はゴム硬度４０°（ゴム硬度Ａスケール）以下の加硫ゴムまたはシリコン系ゴムを下層に構成し、その表層には粘性を無効とするウレタンコーティング層を薄層として設け、導電性ゴムローラ部の当接変形によりニップ領域を拡げかつ適切な転写必要圧力を確保する構造としている。
【００３３】
一般に発泡ゴム構造以外の方法で４０°以下の低硬度を実現しようとすると、加硫ゴムの場合は可塑剤の添加により粘性が増加する。また、シリコンゴムの場合も高粘性になる。その結果、転写ベルト接触部での粘着、或いは用紙接触部との粘着による両移動体の移動不良が生じる。これを回避するために、上述した表層に塗布されるウレタンコーティングが有効である。
【００３４】
従来の２次転写ローラ駆動モータ４２の駆動制御手法は、定速性に優れたステッピングモータを採用してモータ自身の回転を一定に駆動するか、ブラシレスＤＣモータを採用して、モータ軸の回転をＦＧ信号によって検出してモータ軸回転速度を一定に駆動する手法であった。
【００３５】
中間転写ベルト駆動モータ１７は、先に説明した中間転写ベルト駆動制御により、中間転写ベルトを所定搬送に駆動制御される。一方、２次転写ローラ駆動モータ４２は、モータ軸または２次転写ローラ軸を一定とするように駆動される。この時、２次転写ローラ７の変形量が当初の設計値から変化すると２次転写ローラ表面速度が中間転写ベルト搬送速度と異なり、２次転写ベルトの搬送に影響を与えてしまう。
【００３６】
近年、２次転写ローラは硬度４０°程度の変形しやすいローラを採用しているため、２次転写ローラ表面速度と中間転写ベルト搬送速度との速度差に変動が生じやすい。また、２次転写ローラ表層にウレタンコーティングをしているが、ニップ領域の広がりによる転写ベルトとの摩擦力が増加しており、速度差が中間転写ベルトへ与える影響が大きくなっている。
【００３７】
また近年、様々な転写紙への対応要求が高まり、搬送する転写紙の厚み幅が増加している。転写紙の厚みにより２次転写ローラの変形量も変化するため、速度差の変動は更に大きくなる。また、転写紙の種類、特に表面コート紙や表面の紙繊維の荒さが特徴の和紙などの搬送により、転写ベルトとの摩擦力が大きく変動し、速度差が中間転写ベルトへ与える影響が更に大きくなっている。
【００３８】
図３は、具体的な中間転写ベルト駆動モータ１７及び２次転モータ制御装置のブロック図である。
図３では、本実施形態に係る中間転写装置の中間転写ベルト駆動モータ１７、及び２次転写ローラ駆動モータ４２のモータ制御部２０を中心にしたブロック図としてある。この図３において示すように、モータ制御部２０は、制御ＣＰＵ（第１、第２制御手段）２５を内蔵している。
【００３９】
モータ制御部２０は、画像形成装置全体を制御するメイン制御部４４（回転体当接装置における記憶手段であるメモリ４３、設定手段を含む。）からのモータ指令値を受け、中間転写ベルト駆動モータ１７の回転速度を制御（回転体当接装置における第１の制御手段に相当する。）と、２次転写ローラ駆動モータ４２の回転速度を制御する（回転体当接装置における第２の制御手段に相当する。）。
【００４０】
また、モータ制御部２０において、制御ＣＰＵ２５では、駆動ローラ１０のエンコーダ１８やスケールセンサ１８ａからの回転速度情報、２次転写モータエンコーダ２６ａ、２次転写ローラエンコーダ２６からの回転速度情報、中間転写ベルト駆動モータ１７及び２次転写ローラ駆動モータ４２の駆動電流値などを収集、モータへの制御出力を演算しＰＷＭ（パルス幅変調信号）として出力する。プリドライバ３５０、４５０では、モータの回転角をホール素子信号により認識して、ＰＷＭ信号をモータ３相出力信号に変換して、ＦＥＴ３６０、４６０を介してモータを駆動する。これによって、各モータの指示値である目標速度信号に基づき中間転写ベルト駆動モータ１７及び２次転写ローラ駆動モータ４２の回転速度が目標となるように制御する。
【００４１】
ＰＷＭ信号によってモータの駆動電流は算出することができるが、プリドライバ３５０、４５０を含むモータ駆動回路の変動や応答性の影響を受けて誤差が発生してしまう。そこで、より高精度にモータの駆動電流を把握するために、ＦＥＴ３６０、４６０の電流を計測して駆動電流を把握してもよい。
【００４２】
なお制御ＣＰＵ２５、プリドライバ３５０，４５０、ＦＥＴ３６０，４６０は、速度プロファイルを設定する設定手段を構成し、ベルトエンコーダセンサ１５は第１の回転検知手段を、第１の回転検知手段を、２次転写モータエンコーダ２６ａ、２次転写ローラエンコーダ２６ｂは第２の回転検知手段を構成する。
【００４３】
さらに、制御ＣＰＵ２５は、必要に応じて、メモリ４３（回転体当接装置における記憶手段に相当する。）に収集データや演算データを格納したり、メイン制御部４４に中間転写装置の異常通知などの情報を通知したりする。
【００４４】
メイン制御部４４は、図示しない他のモータによる２次転写ローラの当接動作情報を取得する。また、操作部４５と接続されており、モータ制御部２０は、操作部４５からメイン制御部４４を介してオペレータが制御することも出来る。
【００４５】
図４は、２次転写ローラの接触圧力による影響を説明する図である。
この図４は、２次転写ローラ７が中間転写ベルト５及び、２次転写対向ローラ１３へ当接する際の接触圧力変化に伴う中間転写ベルト搬送トルクへの影響について説明するための図となっている。図４（ａ）は接触圧力が小さい場合、図４（ｂ）は接触圧力が大きい場合を示す。
【００４６】
中間転写ベルト５の搬送駆動は、スケールセンサ１８ａからの速度情報を基に目標値で一定となるように中間転写ベルト駆動モータ１７の回転速度がフィードバック制御されている。そのため、中間転写ベルト５の表面速度は常に一定となる。一方、２次転写ローラ７は、２次転写モータエンコーダ２６ａ、２次転写ローラエンコーダ２６ｂの速度情報を基にフィードバック制御されている。そのため、２次転写ローラ７の回転軸７ａの速度は常に一定となる。ところが、２次転写ローラ７の表面速度はローラの変形量に応じて大きく変化するため、接触圧力に応じて２次転写ローラ７の表面速度と中間転写ベルト５の表面速度に線速差が生じる。
【００４７】
例えば、図４（ａ）のように、２次転写ローラ７の接触圧力が小さく、２次転写ローラ７の変形が無くて中間転写ベルト５と接触している場合を考える。この場合、設計値や事前に計測された２次転写ローラ７の径から、２次転写ローラ７の回転軸７ａの回転速度を設定することで中間転写ベルト５と２次転写ローラ７の表面線速を中間転写ベルト５のそれに一致させることができる。
【００４８】
ここで、図４（ｂ）のように、２次転写ローラ７の接触圧力が大きく、２次転写ローラ７が大きく変形した場合を考える。２次転写ローラ７の回転軸７ａの回転速度が一定であれば、２次転写ローラ７の表面線速は大きくなる。ローラ変形により表面線速が大きくなる現象は一般的に知られている。表面線速差が生じると、中間転写ベルト５と２次転写ローラ７はそれぞれ一定速度を保つフィードバック制御を行っているため干渉トルクが生じる。干渉トルクとは、２次転写ローラ７を回転駆動するためのモータが、２次転写ローラ７だけでなく中間転写ベルト５の搬送トルクを負担するトルク成分を言う。あるいは、中間転写ベルト５を駆動するためのモータが、中間転写ベルト５だけでなく２次転写ローラ７の回転トルクを負担するトルク成分を言う。
【００４９】
図４（ｂ）では、２次転写ローラ７側は中間転写ベルト５より速い表面線速を維持し、中間転写ベルト５側は２次転写ローラ７より遅い表面線速を維持しようとする状態を示している。そのため、２次転写ローラ７側では干渉トルクによりモータトルクは増加し、中間転写ベルト５側では干渉トルクによりモータトルクは減少する状態となっている。
【００５０】
特許文献３では、干渉トルクにより中間転写ベルト側のモータトルクが０以下となる現象を検出して、２次転写ローラ軸の回転速度設定を変更することで、中間転写ベルト側のモータトルクを０以上とする手法を提案している。特許文献３に開示された手法により、図４（ｂ）のように、接触圧力が大きい状態では、干渉トルクが中間転写ベルト５の制御性能が著しく低下しない程度に、２次転写ローラ７の回転軸７ａの回転速度が調整できる。従来の画像形成装置では、接触圧力が大きい一定の状態で画像出力を続けるため大きな問題は発生しない。しかし、近年の画像形成装置は更なる高画質化への要求に対応するため、２次転写ローラと中間転写ベルトの接離や接触圧力の変更が行われるようになった。
【００５１】
例えば、特許文献１では、用紙が２次転写部に進入する時の衝撃を低減するために、紙が進入する時間帯だけ２次転写ローラを中間転写ベルトから離間する技術が提案されている。また、特許文献２では、カラーモードとモノクロモードで２次転写ローラの接触圧力を変更する手段が提案されている。このような２次転写ローラの接離や接触圧力の変更は、干渉トルク変化により中間転写ベルトの速度変動を発生させる。また、２次転写ローラの接離動作は紙毎に短時間で実施され、１次転写面では次の用紙画像を転写中のため、次用紙画像にショックジターの濃淡画像が形成されてしまう。
【００５２】
そこで、図４（ａ）から図４（ｂ）の状態にわたる変化に応じて、２次転写ローラ７の回転速度を調整するプロファイルが必要となる。２次転写ローラ７の接触圧力と表面線速の関係は、環境（温湿度）、公差（ローラ硬度）で大きく異なるため、事前の把握は困難である。また、干渉トルクの発生は表面線速差と２次転写部の摩擦係数（ローラ−ベルト間、紙−ベルト間、紙−２次転写ローラ間）の影響を大きく受ける。表面線速差が大きくても摩擦係数がゼロならば、干渉トルクもゼロとなる。一方で、表面線速差が小さくても摩擦係数が大きいと干渉トルクも大きくなる。したがって、機械毎、紙種毎で大きく異なり、事前の把握は困難である。そこで本発明の実施形態では、画像形成装置毎に２次転写ローラ７の当接状態と干渉トルクを判断し、２次転写ローラ７の当接状態に応じた最適な速度設定プロファイルを導出して用いる。
【００５３】
図５は、本発明の実施形態における２次転写ローラ７の当接状態と干渉トルクの関係を示す図である。
図５（ａ）は、横軸を２次転写ローラ７の当接状態として、２次転写ローラ７と２次転写対向ローラ１３間の距離を離間状態から当接して接触圧力が大きい状態までを示している。縦軸は、中間転写ベルト駆動モータ１７のトルク推定値を中間転写ベルト搬送トルクとして示し、２次転写ローラ駆動モータ４２のトルク推定値を２次転駆動トルクとして示している。トルク推定値とは、駆動モータの電流値または、駆動モータへのＰＷＭ指示値と実際の回転速度値を基に算出された負荷トルク値である。各モータが一定速度、または既定速度に精度よく制御されている状態では、電流値、ＰＷＭ指示値のみから負荷トルク値を算出することができる。なお制御ＣＰＵ２５はトルク推定手段を構成する。
【００５４】
まず、図５（ａ）における干渉トルクについて説明する。２次転写ローラ７を中間転写ベルト５から離間させた状態で、それぞれ一定速度のフィードバック制御で駆動する。そして、干渉トルクが全く発生しない状態における中間転写ベルト５と２次転写ローラのトルクをそれぞれ、中転単体搬送トルク、２次転単体駆動トルクとして点線で示す。中間転写ベルト５、２次転写ローラ７のそれぞれが一定速フィードバック制御したまま、２次転写ローラ７を中間転写ベルト５に当接させていく。この時、２次転写ローラ７の表面速度は２次転写ローラ７の径から中間転写ベルト５の表面速度と一致するように設定しておく。すると、２次転写ローラ７の離間状態から当接状態への変化では大きなトルク変化が発生しない。ところが、２次転写ローラ７が当接して中間転写ベルト５との接触圧力が大きくなるに伴い、２次転写ローラ７の変形により表面速度が増加する。すると、２次転写ローラ７の駆動トルクが増加し、中間転写ベルト５の搬送トルクは減少する。この両者のトルク推移の逆相関が干渉トルクである。
【００５５】
図５（ａ）では、２次転写ローラ７が離間状態で、２次転写ローラ７の表面線速が中間転写ベルト５の表面線速と一致した場合のトルク推移を示している。図５（ｃ）に２次転写ローラ７が離間状態で表面線速が一致しない場合を示す。２次転写ローラ７の径の誤差が大きい場合や、２次転写ローラ７の設定速度が当接状態で干渉トルクの小さくなるように設定された数値の場合は、図５（ｃ）に示すように、２次転写ローラ７が離間状態から当接状態に変化した際に大きな干渉トルクが生じる。当接時に２次転写ローラ７の表面速度が遅い場合、２次転写ローラ７の駆動トルクは２次転写ローラ７を単体駆動するトルクから下側に減少し、中間転写ベルト５の搬送トルクは、中間転写ベルト５を単体搬送するトルクから上側に増加する。そして図５（ａ）では、２次転写ローラ７の当接圧力が大きくなるに伴い、干渉トルクが減少し、それぞれの単体トルクに漸近するトルク推移を示す。
【００５６】
図５（ａ）、図５（ｃ）のどちらでも、２次転写ローラ７の設定速度に拘らず、中間転写ベルト５の搬送トルクと２次転写ローラ７の駆動トルクのトルク推移の逆相関分が干渉トルクであることがわかる。
【００５７】
図５（ｂ）は、本発明の実施形態に係る２次転写ローラ７の当接状態に応じた２次転写ローラ７の速度プロファイルを設定した場合の理想的なトルク推移を示した図である。２次転写ローラ離間、当接、接触圧力の変化に関係なく、中間転写ベルトと２次転写ローラの駆動トルク推移は一定となっている。接触圧力による若干のトルク増加分が見られる程度である。また、これらのトルク推移特性は逆相関でなく、同相関の特性を示している点が特徴である。
【００５８】
本発明では、上述のようなトルク推移特性を逆相関から同相関となるように２次転写ローラの速度設定プロファイルを導出する。
【００５９】
図６は、本発明の実施形態における、２次転写ローラの速度設定プロファイル導出過程を示す図である。
図６（ａ）は、中間転写ベルト５、２次転写ローラ７のそれぞれが一定速フィードバック制御された条件で、２次転写ローラ７の当接動作（接触圧力変化動作）を実行し、２次転写ローラ７の当接状態を当接圧力が小から大へと変化した際の２次転写ローラ駆動モータ４２のトルク推移と、２次転写ローラ７の駆動制御の目標設定速度プロファイル（一定）を示す。既述のように、２次転写ローラ７の設定速度は固定のままで、２次転写ローラ７の変形により表面線速が変化するため、干渉トルクにより２次転写駆動トルク推移は増加している。
【００６０】
図６（ｃ）は、２次転写ローラ７の当接動作で得られたトルク推定情報である推移データから、２次転写ローラ７の設定速度プロファイルを導出する過程を説明するための図である。
まず、２次転写ローラ駆動モータ４２と中間転写ベルト駆動モータ１７のトルク推定値の推移データを取得し、これら２つのトルク推移値の推移データから相関係数を算出する。相関係数は２つの推移データが同相関であれば「１」、無相関であれば「０」、逆相関であれば「−１」を得る。図５（ａ）に示すようなトルク推移データが逆相関でれば、「−１」に近い数値が算出される。この相関係数を２次転駆動トルク推移データに乗算する。この結果に、トルク数値から速度数値に変換する係数を乗算して、２次転写ローラの速度補正プロファイルとする。この速度補正プロファイルをデータ計測時に設定されていた２次転設定速度プロファイルに加算して、修正された２次転設定速度プロファイルが得られる。
【００６１】
図６（ｂ）は、２次転写ローラ７の当接動作時に、修正された２次転設定速度プロファイルで２次転写ローラ７の駆動制御を行った際の２次転写駆動トルク推移を取得した図である。２次転写ローラ７の圧接変形に応じて、速度プロファイルにしたがって２次転写ローラ７の回転軸７ａの回転速度が低下するので、干渉トルクの発生が無く、２次転写ローラ７を駆動するトルクが過剰に増加することが無いことが確認できる。
【００６２】
中間転写ベルト駆動モータ１７と２次転写ローラ駆動モータ４２のトルク推定値の推移データの相関係数を利用して、２次転写ローラ７の速度プロファイルを導出する手法の利点は、干渉トルクの発生を精度よく判断できる点である。中間転写ベルト５上には、感光体ドラム１Ｙ等やベルトクリーニングユニットが接触しており、表面状態に応じて、中間転写ベルト５の負荷変動となり、中間転写ベルト駆動モータ１７のトルクは変動する。また、２次転写ローラ駆動モータ４２には、２次転写後の用紙を搬送する搬送ローラも連結されており、その駆動状態でモータのトルクは変動する。したがって、中間転写ベルト駆動モータ１７、２次転写ローラ駆動モータ４２それぞれトルク変動があり、これを干渉トルクとして判断すると不適切な設定速度となってしまう。相関係数を用いることで、２次転写ローラ７と中間転写ベルト５との間で発生するトルクの干渉具合を判断することができる。仮に、相関係数が同相関であっても、上述した説明にしたがって、速度プロファイルの修正を行っても良い。共通に発生する負荷変動に対して、予め設定された速度プロファイルによってフィードフォワードで制御することが可能になるからである。
【００６３】
図７は、本発明の実施形態における２次転写速度設定プロファイル導出のフローチャートである。
図７により、２次転写設定速度プロファイルの導出過程の動作について説明する。本動作は、画像形成装置の電源ＯＮ時に実行されるイニシャライズ動作で行う。また、画像出力動作時にも、継続して行うことが可能である。
【００６４】
ステップ１では、画像形成時の基準の速度指令値で中間転写ベルト５の駆動制御を行い、また、既定速度プロファイルで２次転写ローラ７の駆動制御を行い、２次転写ローラ７の当接動作を実行する。イニシャライズ動作で２次転写速度設定プロファイルを導出する際には、画像形成時に行う当接動作よりも時間をかけて当接動作するのが望ましい。その理由は、通常動作よりも緩やかに動作する方がより、トルク推定値の相関判断精度が高いためである。ローラ部品やベルト部品などの回転周期でモータ駆動トルクの変動が存在するため、フィルタ分離して２次転写ローラ７の当接動作で発生するトルク干渉の判断精度を向上するため、ローラの回転周期よりも緩やかに当接する動作とする方がよい。
【００６５】
既定速度プロファイルが存在しない装置稼動初期の場合には、一定値をプロファイルとして以下の導出過程を実行する。
【００６６】
また、イニシャライズ動作の場合には、２次転写ローラ７の駆動制御を速度制御ではなく、モータ出力を単体駆動時の一定値（ＰＷＭ値または消費電流値を一定）にして駆動し、２次転写ローラ７の当接動作を実行し、そのときの２次転写ローラ７の回転速度変化から２次転写ローラ駆動モータ４２のトルク推移を算出してもよい。２次転写ローラ駆動モータ４２を速度制御している状態よりもノイズが少なく精度よくトルク推移データが得られる場合があるためである。画像出力時に本導出過程を実行する際には、転写位置ずれや画像長変動を防止するために、２次転写ローラの駆動は速度制御が必要である。
【００６７】
ステップ２では、当接動作時の２次転写ローラ７と中間転写ベルト５の駆動モータのトルク推移データを取得する。トルク推移データに対して必要に応じてローパスフィルタ処理を行う。ステップ３では、２つのトルク推移データの相関係数を算出する。ステップ４では、２次転写ローラの駆動モータのトルク推移データに相関係数を乗算する。
【００６８】
ステップ５では、相関係数が乗算されたトルク推移データを速度に換算する。トルクから速度への換算については、予め設計時のパラメータや実験で得られた２次転写ローラの駆動負荷トルクと速度の関係式から換算を行う。これを補正速度プロファイルとする。ステップ６では、既定速度プロファイルに補正速度プロファイルを加算して、修正された２次転写ローラの設定速度プロファイルとして、画像出力時の２次転写ローラ７の駆動制御の目標値として使用する。
【００６９】
以上説明してきたように、２次転写ローラ７の中間転写ベルト５への離間、当接動作や接触圧力変更動作において、２次転写ローラ７の変形などによって変化する表面速度変動を補正し、中間転写ベルト駆動モータ１７と２次転写ローラ駆動モータ４２との干渉トルクを低減することができる。これによって、画像出力動作中に２次転写ローラ７の当接動作が実行されても安定した中間転写ベルト５の駆動制御が実行されるため、２次転転写中の画像や、同時刻の１次転写中の画像の濃度ムラなどの異常画像なく、高品質な画像出力が可能となる。
【００７０】
また、中間転写ベルト５の駆動と２次転写ローラ７の駆動のトルクにはそれぞれ単体のトルク変動が含まれているが、両者の相関から干渉トルクを高精度に判断することができる。そして、相関情報を数値化すれば速度プロファイルの算出が容易となる。各トルクの推定は、各モータのＰＷＭ指示値と回転速度情報を用いて算出すれば、最も簡易な方法でモータトルクの推定がなされるため、低コストで実施できる。各トルクの推定は、各モータの駆動電流計測値と回転速度情報を用いて算出できる。例えば駆動電流計測値は、図３のＦＥＴ駆動電流を利用でき、実際に流れる駆動電流を計測するため、高精度にモータのトルク推定ができる。さらに、速度制御状態でトルク推定を実行すると制御動作によりトルク推定精度が低下するため、イニシャライズ動作時に実行する条件で、トルク推定精度の向上が図れる。また、画像出力動作中でも目標速度プロファイルを更新することが可能である。
【００７１】
すなわち本発明により、２次転写ローラ７が当接、離間、接触圧変化が実施される過程においても、中間転写ベルト５と表面速度が一致する適切な線速で２次転写ローラ７を駆動することができ、中間転写ベルト５の駆動搬送の安定性を向上することができる。それは、２次転写ローラ７が当接、離間、接触圧変化が行われる動作過程において、中間転写ベルト５の駆動モータのトルク推定値と、２次転写ローラ７の駆動モータのトルク推定値の変化推移を取得し、トルク干渉量を導出し、動作過程におけるトルク干渉量が無くなる２次転写ローラ７の設定速度プロファイルを求め、予め設定して２次転写ローラ７の当接動作と画像出力を行うからである。
【００７２】
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１Ｙ〜１Ｂｋ  ：感光体ドラム
２Ｙ〜２Ｂｋ  ：帯電器
３Ｙ〜３Ｂｋ  ：除電ランプ
４Ｙ〜４Ｂｋ  ：クリーニング装置
５      ：中間転写ベルト
６      ：１次転写ローラ
７      ：２次転写ローラ
７ａ    ：回転軸
８      ：定着ローラ対
９Ｙ〜９Ｂｋ  ：現像装置
１０    ：駆動ローラ
１１    ：従動ローラ
１２    ：テンションローラ
１３    ：２次転写対向ローラ
１４    ：ベルトクリーニング装置
１５    ：ベルトエンコーダセンサ
１６    ：エンコーダパターン
１７    ：中間転写ベルト駆動モータ
１８    ：エンコーダ
１８ａ  ：スケールセンサ
２０    ：モータ制御部
２１    ：センサ出力
２２    ：センサ出力
２３    ：駆動制御信号
２４    ：駆動制御信号
２５    ：制御ＣＰＵ
２６ａ  ：２次転写モータエンコーダ
２６ｂ  ：２次転写ローラエンコーダ
３７    ：ベルト機構
４２    ：２次転写ローラ駆動モータ
４３    ：メモリ
４４    ：メイン制御部
４５    ：操作部
３５０  ：プリドライバ
３６０  ：ＦＥＴ
４５０  ：プリドライバ
４６０  ：ＦＥＴ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７４】
【特許文献１】特開２００８−０９６７１５号公報
【特許文献２】特許５０７１３０２号公報
【特許文献３】特開２０１２−１３３４０３号公報
【特許文献４】特開２０１３−２４２３８０号公報
【図１】
2015176003.tif 000003
【図２】
2015176003.tif 000004
【図３】
2015176003.tif 000005
【図４】
2015176003.tif 000006
【図５】
2015176003.tif 000007
【図６】
2015176003.tif 000008
【図７】
2015176003.tif 000009