(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な像担持体と、トナー像又は記録材を担持しながら回転可能な転写ベルトと、前記転写ベルトに向かって像担持体上に形成されたトナー像を転写する転写手段と、前記像担持体及び前記転写ベルトを駆動する振動波モータと、前記振動波モータを閉ループ制御する制御手段と、を有し、前記振動波モータの駆動停止時、駆動立ち上げ時及び駆動立ち下げ時は前記転写ベルトと前記像担持体とは離間しており、前記振動波モータが立ち上げ動作後に前記転写ベルトが定速で回転する定速駆動しているときに前記転写ベルトと前記像担持体とが当接する画像形成装置において、
前記振動波モータの駆動立ち上げ動作の区間に設けられた加速ゲインと、前記加速ゲインの次の区間に設けられ、前記転写ベルトが定速で回転しているときに前記像担持体と前記転写ベルトとが当接するタイミングを含む区間に設けられた当接ゲインと、前記当接ゲインの次の区間に設けられ、前記振動波モータが減速を開始するまでの区間に設けられた作像ゲインとが設定されることで前記制御手段は前記振動波モータを制御し、
前記像担持体と前記転写ベルトとの離間は前記作像ゲインの区間中に行われ、
前記作像ゲインの応答性は、前記加速ゲインの応答性よりもきつく設定されて、前記転写ベルトと前記像担持体が離間しても前記振動波モータが駆動可能に設定されており、
前記当接ゲインの応答性は、前記加速ゲインと前記当接ゲインと前記作像ゲインの中で最も緩く設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、回転精度の良好な駆動手段である振動波モータで像担持体や移動体を駆動する、プリンタや複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転精度良好な駆動手段、例えば振動波モータは、金属製の例えば円環形状に形成された弾性体の片面に圧電素子を接着剤により接着し、該圧電素子に形成された駆動用の圧電素子群に夫々位相の異なる交流電圧を印加することにより、弾性体上に２つの定在波を励起し、これらの定在波の合成によって、屈曲振動である進行性振動波を形成する。一方、弾性体の他面側には、例えば円環形状の部材がバネ等の加圧手段を介して加圧され、該弾性体に形成される進行性振動波による摩擦駆動により、該部材を移動させ、あるいは該弾性体を移動させていた。また、駆動回路には交流波を生成する駆動パルス発生部と、モ―タに取り付けられたエンコーダからモータの回転速度をフィードバックする制御系とをもっている。
【０００３】
この振動波モータは回転精度良好、過渡的負荷変動に強い性質をもっており、色ズレ・ピッチムラ、紙送りショックに有利であることから、現在、複写機等の画像形成装置の感光体ドラムや転写ベルトの駆動用に用いられつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしならが、転写ベルトと感光体ドラムとの駆動手段として振動波モータを用いる画像形成装置であって、前記転写ベルトと前記感光体ドラムとはそれぞれを駆動する複数の振動波モータの停止時及び駆動立ち上げ時／立ち下げ時には非接触であり、複数の振動波モータが定速回転に移行してから接触し、定速回転を行っているうちに離れるような画像形成装置においては、振動波モータの制御系の制御ゲインを、振動波モータの駆動立ち上げ時／立ち下げ時及び定速回転時を通して一定値としていた、もしくは駆動立ち上げ時／立ち下げ時と、定速回転時とで切り換えを行い、２つの値をとっていたため、前記転写ベルトと前記感光体ドラムとが接触する瞬間に発生する突発的な負荷増大に対しては制御余裕がなくなり、負荷重でエラー停止することがあった。
【０００５】
本発明は従来の上記課題を解決するものであり、その目的は、像担持体と移動体が接触する瞬間に発生する突発的な負荷増大に対して制御余裕をもたせ、エラー停止させることのない画像形成装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、回転可能な像担持体と、トナー像又は記録材を担持しながら回転可能な転写ベルトと、前記転写ベルトに向かって像担持体上に形成されたトナー像を転写する転写手段と、前記像担持体及び前記転写ベルトを駆動する振動波モータと、前記振動波モータを閉ループ制御する制御手段と、を有し、前記振動波モータの駆動停止時、駆動立ち上げ時及び駆動立ち下げ時は前記転写ベルトと前記像担持体とは離間しており、前記振動波モータが立ち上げ動作後に前記転写ベルトが定速で回転する定速駆動しているときに前記転写ベルトと前記像担持体とが当接する画像形成装置において、前記振動波モータの駆動立ち上げ動作の区間に設けられた加速ゲインと、前記加速ゲインの次の区間に設けられ、前記転写ベルトが定速で回転しているときに前記像担持体と前記転写ベルトとが当接するタイミングを含む区間に設けられた当接ゲインと、前記当接ゲインの次の区間に設けられ、前記振動波モータが減速を開始するまでの区間に設けられた作像ゲインとが設定されることで前記制御手段は前記振動波モータを制御し、前記像担持体と前記転写ベルトとの離間は前記作像ゲインの区間中に行われ、前記作像ゲインの応答性は、前記加速ゲインの応答性よりもきつく設定されて、前記転写ベルトと前記像担持体が離間しても前記振動波モータが駆動可能に設定されており、前記当接ゲインの応答性は、前記加速ゲインと前記当接ゲインと前記作像ゲインの中で最も緩く設定されていることを特徴とする。
【０００７】
上記構成にあっては、振動波モータが定速駆動に移行してから移動体を像担持体に接触させる際に、そのための制御ゲインによって駆動することにより、接触による突発的な負荷増大に対しても制御余裕をもつようになる。このため、エラー停止することなく、安定した画像形成を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の一実施形態に係る画像形成装置について説明する。
【０００９】
〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係るカラー電子写真画像形成装置の一態様である４色フルカラー複写機の全体構成を示す縦断面説明図である。
【００１０】
｛画像形成装置の全体構成｝
まず、図１を参照してカラー画像形成装置の全体構成について説明する。図１に示すカラー画像形成装置は、読取装置Ａと記録装置Ｂとが一体的に構成され、読取装置Ａで読み取った原稿情報に基づいて記録装置Ｂで転写材Ｐにカラー画像を形成するカラー複写機として構成されている。
【００１１】
読取装置Ａは、プラテンガラス１に載置した原稿に対し、光源２から光照射し、その反射光をミラー３ａ，３ｂ，３ｃ及びレンズ４を介して光電変換素子５に至らせ、該素子５によってデジタルの電気信号に変換する。尚、前記光源２及びミラー３ａは第１キャリッジ６に搭載され、またミラー３ｂ，３ｃは第２キャリッジ７に搭載され、原稿読み取りに際して矢印ａ方向へ移動する。
【００１２】
プラテンガラス１の上部には原稿を一枚ずつプラテンガラス１上へ供給する原稿供給装置８が取り付けられている。尚、この原稿給送装置８に代えて原稿をプラテンガラス１上に押圧する原稿圧板を取り付けるようにしてもよい。
【００１３】
前記読取装置Ａで読み取った電気信号は画像処理部９及びインターフェース部10を介して記録装置Ｂへ伝送され、そこで転写材にカラー画像が記録される。この記録装置Ｂは水平方向に４個の画像形成手段Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋが並設されており、転写材Ｐの搬送方向上流側（図１の右側）から下流側（図１の左側）へ順にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色トナー像を形成するようになっている。
【００１４】
すなわち、それぞれ像担持体としての感光体ドラム11（11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋ）を備えている。この感光体ドラム11は、駆動手段（不図示）によって、図１の時計回りに方向に回転駆動される。感光体ドラム11の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム11表面を均一に帯電する帯電手段12（12Ｙ，12Ｍ，12Ｃ，12Ｋ）、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム11上の静電潜像を形成するスキャナ部13（13Ｙ，13Ｍ，13Ｃ，13Ｋ）、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段14（14Ｙ，14Ｍ，14Ｃ，14Ｋ）、感光体ドラム11上のトナー像を転写材に転写させる転写ローラで構成した転写部材15（15Ｙ，15Ｍ，15Ｃ，15Ｋ）が配設されている。
【００１５】
次に各部の構成について、順次説明する。なお、４個の画像形成手段は同一構成であるため、ここでは１つの画像形成手段を例示して説明する。
【００１６】
感光体ドラム11は、例えばアルミニウムシリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ感光体）を塗布して構成したものである。感光体ドラム11は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に振動波モータ50（50Ｙ，50Ｍ，50Ｃ，50Ｋ）からの駆動力が伝達されることにより、図中時計回りに回転駆動される。
【００１７】
帯電手段12は前記感光体ドラム11の表面を一様に帯電させるものであり、この帯電手段12によって帯電させた感光体ドラム11の表面にスキャナ部13からの露光によって静電潜像を形成するものである。スキャナ部13は、図示しない短焦点結像レンズを先端に装着したＬＥＤアレイよりなり、図示しない駆動回路によって画信号に応じてＬＥＤが点灯制御され、これが帯電済みの感光体ドラム11の表面を選択的に露光して静電潜像を形成する。
【００１８】
現像手段14は画像形成色に対応した色トナーを収納した現像器によって構成され、現像時には対応する現像器のトナー容器14ａ内のトナーを送り機構によって塗布ローラ14ｂに送り込み、磁石14ｃを内蔵して回転する現像ローラ14ｄの外周にトナーを薄層塗布し、且つトナーへ電荷を付与（摩擦帯電）する。この現像ローラ14ｄと、静電潜像が形成された感光体ドラム11との間に現像バイアスを印加することにより、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像するものである。
【００１９】
そして、現像されたトナー像を転写部材15への転写バイアス印加によって転写材Ｐに転写する。前記それぞれの画像形成手段によるトナー像転写位置へ転写材Ｐを順次搬送するために、前記４個の感光体ドラム11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋに接するように、感光体ドラム11と転写手段としての転写部材15の間を循環移動する無端ベルト状の移動体である転写搬送ベルト16が配設されている。この転写搬送ベルト16は転写材を搬送する搬送手段を構成する。
【００２０】
転写搬送ベルト16の上流側は第１支持部材としての従動ローラ17で支持され、下流側は第２支持部材としての駆動ローラ18によって支持され、適度なテンションを付与するテンションローラ19，20によって支持されている。そして、駆動ローラ18の軸端に駆動連結された振動波モータ51によって駆動回転する。また、転写搬送ベルト16の搬送方向上流側（図１の右側）には吸着帯電器21が設けられている。転写材Ｐの搬送に際しては前記吸着帯電器21にバイアス電圧を印加することで、転写搬送ベルト16に静電吸着力を生じさせ、該ベルト16に転写材Ｐを吸着して搬送するようになっている。
【００２１】
上記画像形成装置によって画像形成するには、サイズに応じてカセット22ａ，22ｂに収納した転写材Ｐを、給送ローラ23ａ，23ｂによって１枚ずつ分離給送するとともに、搬送ローラ対24により転写搬送ベルト16に吸着して上流側から下流側へ搬送する。このとき先端センサ31により転写材Ｐの先端を検出するとともに、搬送される転写材Ｐの枚数を検出する。前記先端センサ31の検出信号は感光体ドラム11及び駆動ローラ18を駆動するそれぞれの振動波モータ50，51の制御を切り換える際に必要となる画像形成タイミングをモニタするために用いられる。そして、前記転写材Ｐの搬送と同期するようにしてそれぞれの画像形成手段がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を形成し、そのトナー像を転写搬送ベルト16で搬送する転写材Ｐに順次重ね転写することで、転写材にカラー画像を形成する。
【００２２】
尚、本実施形態の画像形成装置は転写材Ｐへのトナー転写効率が良いために感光体ドラム11や転写搬送ベルトに対するクリーニング手段は設けていないが、このようなクリーニング手段を設けてもよいことはいうまでもない。
【００２３】
前記のようにしてカラー画像が転写された転写材Ｐを転写搬送ベルト16によって搬送し、除電帯電器25で除電した後、転写搬送ベルト16から分離する。尚、前記除電帯電器25と隣接して剥離帯電器26が設けられており、転写材Ｐが転写搬送ベルト16から分離する際の剥離放電による画像乱れを防止するようにしている。
【００２４】
そして、転写搬送ベルト16から分離した転写材Ｐを定着前帯電器27によって帯電することでトナーの吸着力を補って画像乱れを防止し、定着手段28を通過させることで熱定着させ、排出ローラ対29で装置上部の排出部30へ排出する。
【００２５】
尚、本実施形態の画像形成装置にあっては前記振動波モータ50，51の駆動停止時、駆動立ち上げ時及び立ち下げ時は転写搬送ベルト16が感光体ドラム11に非接触であり、前記振動波モータ50，51が定速駆動しているときに転写搬送ベルト16が感光体ドラム11に接触し、あるいは離隔するように構成されている。ここで、前記「接触」とは感光体ドラム11と転写搬送ベルト16が直接接触している場合のみならず、両者間に転写材Ｐが介在している場合も含む意味である。
【００２６】
｛振動波モータの駆動制御｝
次に前記感光体ドラム11及び転写搬送ベルト16を駆動する振動波モータ50，51の駆動制御について説明する。尚、ここでは転写搬送ベルトを駆動する振動波モータ51を例示して説明する。
【００２７】
振動波モータ51の駆動は、図２に示すように閉ループ制御を行うものであり、振動波モータ51に取り付けられた、該振動波モータ51の回転速度をモニタするモニタ手段としてのロータリエンコーダ60から、速度差検出部61で振動波モータ51の回転速度の目標値である目標速度との速度差を検出する。その速度差を駆動周波数発生部62内に入力し、周波数制御部63に与える。周波数制御部63にて生成された駆動周波数は駆動パルス発生部64に入力され駆動パルスを発生させる。振動波モータ51の回転速度の目標値である目標速度値、振動波モータ51の駆動開始時の駆動周波数である初期周波数、周波数制御部63の制御ゲイン及び駆動パルス発生部64で発生される駆動パルスのパルス幅はＲＡＭ65に格納された値をレジスタ66に取り込んで各ブロックに送られる。駆動パルス発生部64から出力された駆動パルスは主にトランスからなる交流電圧発生部67に入力され、交流電圧発生部67は振動波モータ51内の圧電素子群に入力されるそれぞれ位相の異なる交流電圧を生成する。この交流電圧を振動波モータ51内の圧電素子群に印加することにより、弾性体上に２つの定在波を励起し、これらの定在波の合成によって、屈曲振動である進行性振動波を形成する。一方、弾性体の他面側には、例えば円環形状の部材がバネ等の加圧手段を介して加圧され、該弾性体に形成される進行性振動波による摩擦駆動により、該部材を移動させ、あるいは該弾性体を移動させて振動波モータ51は回転する。
【００２８】
尚、感光体ドラムを駆動する振動波モータ50も同様の構成によって制御されるものである。
【００２９】
図３に示すように転写搬送ベルトを駆動する振動波モータ51の駆動には台形駆動が用いられるが、従来の振動波モータの制御方法は、前述したように、振動波モータの駆動時は一貫して１個の制御ゲインをとる場合、もしくは振動波モータの加減速(立ち上げ／立ち下げ)時には緩めの制御ゲインを設定し、定速(等速回転)時には位置精度、速度精度を保証するきつめの制御ゲインを設定していた場合がある。
【００３０】
しかし、本実施形態のように転写搬送ベルトと感光体ドラムとがそれぞれを駆動する振動波モータの停止時及び立ち上げ／立ち下げ時には非接触であり、振動波モータが等速回転に移行してから接触し、等速回転を行っているうちに離れるという構成をとるものにおいては、転写搬送ベルトと感光体ドラムの当接時の最大負荷トルクを発生する負荷変動に過度に応答し、エラー停止する場合があった。
【００３１】
そこで本実施形態では、転写搬送ベルト駆動用の振動波モータ51の制御ゲインに関し、振動波モータ51の立ち上げ／立ち下げ時(加減速ゲイン)、転写搬送ベルト16と感光体ドラム11の当接時を含む振動波モータ51が等速回転に移行してから転写搬送ベルト16と感光体ドラム11との接触後まで(当接ゲイン)、その後の転写搬送ベルト16と感光体ドラム11とが接触しており振動波モータ51が等速回転する間(作像時ゲイン)とで、異なる値を持つように設定するように構成した。
【００３２】
同じ振動波モータの定速状態でも、最も緩めに設定する当接ゲインから画像形成に適切な位置精度、速度精度を保証する作像ゲインへと切り換えることで、転写搬送ベルト16と感光体ドラム11の当接時の突発的な負荷増大に対しても制御余裕が生まれる。このため、負荷重でエラー停止することはなくなり、当接後の作像時においても適切な制御ゲインでの画像形成を行うことができるようになる。
【００３３】
尚、この実施形態では加減速ゲイン、当接ゲイン、作像ゲインが異なる値をもつようにした例を示したが、加速ゲインと減速ゲインとは必ずしも一致していなくてもよく、少なくとも振動波モータ51の立ち上げ時の加速ゲインと、当接ゲイン、作像ゲインとが異なる値を持つように設定すればよい。
【００３４】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態として移動体を中間転写体として用いた画像形成装置について説明する。図４は第２実施形態に係る４色フルカラーレーザービームプリンタの全体構成を示す縦断面説明図である。尚、前述した第１実施形態と同一機能を有する部材については同一符号を付して説明を省略する。
【００３５】
この電子写真画像形成装置は前述した第１実施形態の画像形成装置と同様に、４個のドラム状像担持体である感光体ドラム11（11Ｙ，11Ｍ，11Ｃ，11Ｋ）が並設されている。４個の感光体ドラム上に画像を形成するプロセスについては、第１実施形態の画像形成装置での説明と同様なので省略し、移動体としての中間転写ベルト41の部分より説明を行う。
【００３６】
各感光体ドラム11に対向して、無端の中間転写ベルト41が駆動ローラ42、従動ローラ43，44によって張架され配設されている。
【００３７】
そして、感光体ドラム11及び前記駆動ローラ42を前述した第１実施形態と同様に振動波モータ50，51によって駆動し、且つ振動波モータ50，51の駆動停止時、駆動立ち上げ時及び立ち下げ時は転写搬送ベルト16が感光体ドラム11に非接触であり、前記振動波モータ50，51が定速駆動しているときに転写搬送ベルト16が感光体ドラム11に接触し、あるいは離隔するように構成されている。
【００３８】
感光体ドラム11Ｙ上に形成されたトナー像は、その回転により中間転写ベルト41と接触し、中間転写ベルト41の裏面に配設された転写部材15Ｙに所定のバイアスを印加することにより、中間転写ベルト41上に一次転写される。以下、これと同様の工程を残る３個の感光体ドラム11Ｍ，11Ｃ，11Ｋ及び転写部材15Ｍ、15Ｃ，15Ｋで繰り返し、一連の動作により中間転写ベルト41上に４色のトナー像を形成する。
【００３９】
そして、中間転写ベルト41に形成されたトナー像は二次転写部45に移動され、二次転写ローラ46によって、レジストローラ対47により所定のタイミングで搬送される転写材上に一括して二次転写される。
【００４０】
二次転写部45に転写材Ｐを搬送するプロセス、転写材に転写ざれたトナー画像を定着するプロセスについては、第１実施形態の画像形成装置の場合と同様であり、説明は省略する。
【００４１】
このような中間転写ベルト41を用いた画像形成装置においても、振動波モータ50，51を前述した実施形態と同様に駆動制御することにより、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は前述のように構成したために、振動波モータが定速駆動に移行してから移動体を像担持体に接触させる際に、そのための制御ゲインによって駆動することにより、接触による突発的な負荷増大に対しても制御余裕をもつようになる。このため、エラー停止することなく、安定した画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るカラー電子写真画像形成装置の一態様である４色フルカラー複写機の全体構成を示す縦断面説明図である。
【図２】振動波モータの駆動制御構成を示すブロック図である。
【図３】振動波モータの駆動制御ゲインの説明図である。
【図４】第２実施形態に係る４色フルカラーレーザービームプリンタの全体構成を示す縦断面説明図である。
【符号の説明】
Ａ    …読取装置
Ｂ    …記録装置
Ｐ    …転写材
１    …プラテンガラス
２    …光源
３ａ，３ｂ，３ｃ …ミラー
４    …レンズ
５    …光電変換素子
６    …第１キャリッジ
７    …第２キャリッジ
８    …原稿供給装置
９    …画像処理部
10    …インターフェース部
11    …感光体ドラム
12    …帯電手段
13    …スキャナ部
14    …現像手段
14ａ  …トナー容器
14ｂ  …塗布ローラ
14ｃ  …磁石
14ｄ  …現像ローラ
15    …転写部材
16    …転写搬送ベルト
17    …従動ローラ
18    …駆動ローラ
19，20 …テンションローラ
21    …吸着帯電器
22ａ，22ｂ …カセット
23ａ，23ｂ …給送ローラ
24    …搬送ローラ対
25    …除電帯電器
26    …剥離帯電器
27    …定着前帯電器
28    …定着手段
29    …排出ローラ対
30    …排出部
31    …先端センサ
41    …中間転写ベルト
42    …駆動ローラ
43，44 …従動ローラ
45    …二次転写部
46    …二次転写ローラ
47    …レジストローラ対
50，51 …振動波モータ
60    …ロータリエンコーダ
61    …速度差検出部
62    …駆動周波数発生部
63    …周波数制御部
64    …駆動パルス発生部
65    …ＲＡＭ
66    …レジスタ
67    …交流電圧発生部
【図１】
0004447729.tif 000002
【図２】
0004447729.tif 000003
【図３】
0004447729.tif 000004
【図４】
0004447729.tif 000005