特許 6945790 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6945790

(24)【登録日】2021年9月17日

(45)【発行日】2021年10月6日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/16 20060101AFI20210927BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/16

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-250304(P2016-250304)

(22)【出願日】2016年12月26日

(65)【公開番号】特開2018-49252(P2018-49252A)

(43)【公開日】2018年3月29日

【審査請求日】2019年11月25日

(31)【優先権主張番号】特願2016-182142(P2016-182142)

(32)【優先日】2016年9月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005496

【氏名又は名称】富士フイルムビジネスイノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094330

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 正紀

(72)【発明者】

【氏名】田中 大輔

【審査官】 堀川 あゆ美

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１２８２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２２８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７２１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００４１５２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２４８１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１７６００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８３８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１１９５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０７１１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０５７４９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面上に像が形成されて該像を保持し、該外周面に沿って循環移動する像保持体と、
外周面に沿って循環移動し、前記像保持体からの像の転写を、該像保持体の外周面に接した自分の外周面上に受けるか、あるいは、該像保持体の外周面と自分の外周面との間に挟んで搬送する記録材上に受ける循環体と、
前記像保持体を駆動して循環移動させる第１駆動器と、
前記第１駆動器の駆動力とは独立な駆動力によって前記循環体を駆動して循環移動させる第２駆動器と、
前記第１駆動器および前記第２駆動器の少なくとも一方の駆動器における駆動の負荷を検知する負荷検知器と、
前記負荷検知器によって検知される負荷が予め決められた固定値となるように、前記第２駆動器による駆動を調整する駆動調整器と、
を備え、
前記負荷検知器が前記第２駆動器における駆動の負荷を検知するものであり、
前記第２駆動器が、前記循環体を駆動する回転体を駆動するものであり、
前記循環体が前記回転体と接触した位置を除いた他の位置で該循環体に対し、循環移動に対する負荷を与える第１の負荷部材を備え、
前記回転体が、前記像保持体の外周面における剛性率よりも小さい剛性率の弾性層を有するものであることを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

前記循環体と前記像保持体とが押し合った押し合い位置と、該循環体と該像保持体とが離間した離間位置とに、該循環体と該像保持体との相対位置を変更する接離器と、
前記循環体と前記像保持体とが前記離間位置に在る時に前記負荷検知器によって検知された負荷を記憶する記憶器と、を備え、
前記駆動調整器は、前記押し合い位置で前記負荷検知器によって検知される負荷が、前記記憶器に記憶されている負荷に対して予め決められた関係の固定値となるように、前記第２駆動器による駆動を調整するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記駆動調整器は、前記循環体の外周面が外力を受けていない自由状態における前記第２駆動器の負荷よりも、前記像の転写を受ける時の該第２駆動器の負荷の方が大きな負荷となる範囲で該第２駆動器による駆動を調整するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記循環体は、前記像の転写を前記記録材上に受けるものであり、
前記駆動調整器は、前記負荷検知器によって検知される負荷が、前記記録材の種類に応じて予め決められた負荷となるように、前記第２駆動器による駆動を調整するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記像保持体および前記循環体の少なくとも一方が、循環移動の駆動力を受ける回転軸よりも弾性が高くて前記外周面を成す弾性層を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記回転体が、前記像保持体の外周面における剛性率の１０分の１以下の剛性率の弾性層を有するものであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記像保持体が金属製であり、
前記回転体の前記弾性層がゴム製であることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、感光体や中間転写体などといった像保持体上の像を、用紙などといった記録材に転写する転写器を備えた画像形成装置が知られている。

【0003】

例えば特許文献１には、感光ドラムと中間転写ベルトの周面速度差や、中間転写ベルトと二次転写ローラの周面速度差を適切に制御するために、二次転写モータ駆動御部１５５が、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ８１とについて従動条件が満たされるように、二次転写モータ３００を駆動する画像形成装置が開示されている。

【0004】

また、例えば特許文献２には、弾性的に伸縮可能な弾性体ベルトの回転速度を短期的にも長期的にも一定に保って、安定して高品質にトナー像を転写するために、制御部１１０で、フォトインタラプタ３８を用いて検出した転写搬送ベルト７の回転速度に応じて張力調整機構４０を制御して、転写部Ｔ１における記録材Ｐの搬送速度が所定値に収束するように、環境温度や摩耗状態に応じて異なる適正な張力を転写搬送ベルト７に付与する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−０７６９４８号公報

【特許文献2】特開２０１０−１７５７２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来技術では、像保持体と循環体との周面速度差を所望の値に制御するために、像保持体や循環体に対して直接に制御や検出を行っており、制御や検出のために構成が複雑化する。

【0007】

本発明は、像保持体や循環体に対する直接の制御や検出を行わなくても所望の周面速度差を実現することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１ に係る画像形成装置は、
外周面上に像が形成されてその像を保持し、当該外周面に沿って循環移動する像保持体と、
外周面に沿って循環移動し、上記像保持体からの像の転写を、その像保持体の外周面に接した自分の外周面上に受けるか、あるいは、その像保持体の外周面と自分の外周面との間に挟んで搬送する記録材上に受ける循環体と、
上記像保持体を駆動して循環移動させる第１ 駆動器と、
上記第１駆動器の駆動力とは独立な駆動力によって前記循環体を駆動して循環移動させる第２駆動器と、
上記第１駆動器および上記第２駆動器の少なくとも一方の駆動器における駆動の負荷を検知する負荷検知器と、
上記負荷検知器によって検知される負荷が予め決められた固定値となるように、上記第２駆動器による駆動を調整する駆動調整器と、
を備え、
上記負荷検知器が上記第２駆動器における駆動の負荷を検知するものであり、
上記第２駆動器が、上記循環体を駆動する回転体を駆動するものであり、
上記循環体が上記回転体と接触した位置を除いた他の位置でその循環体に対し、循環移動に対する負荷を与える第１の負荷部材を備え、
上記回転体が、上記像保持体の外周面における剛性率よりも小さい剛性率の弾性層を有するものであることを特徴とする。

【0010】

請求項２に係る画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、
上記循環体と上記像保持体とが接触した接触位置と、その循環体とその像保持体とが離間した離間位置とに、その循環体とその像保持体との相対位置を変更する接離器と、
上記循環体と上記像保持体とが上記離間位置に在る時に上記負荷検知器によって検知された負荷を記憶する記憶器と、を備え、
上記駆動調整器は、上記押し合い位置で上記負荷検知器によって検知される負荷が、上記記憶器に記憶されている負荷に対して予め決められた関係の固定値となるように、上記第２駆動器による駆動を調整するものであることを特徴とする。

【0011】

請求項３に係る画像形成装置は、請求項１の画像形成装置において、
上記駆動調整器は、上記循環体の外周面が外力を受けていない自由状態における上記第２駆動器の負荷よりも、上記像の転写を受ける時のその第２駆動器の負荷の方が大きな負荷となる範囲でその第２駆動器による駆動を調整するものであることを特徴とする。

【0012】

請求項４に係る画像形成装置は、請求項１から３の画像形成装置において、
上記循環体は、上記像の転写を上記記録材上に受けるものであり、
上記駆動調整器は、上記負荷検知器によって検知される負荷が、上記記録材の種類に応じて予め決められた負荷となるように、上記第２ 駆動器による駆動を調整するものであることを特徴とする。

【0013】

請求項５に係る画像形成装置は、請求項１から４の画像形成装置において、
上記像保持体および上記循環体の少なくとも一方が、循環移動の駆動力を受ける回転軸よりも弾性が高くて上記外周面を成す弾性層を有することを特徴とする。

【0016】

請求項６に係る画像形成装置は、請求項１から５の画像形成装置において、
上記回転体が、上記像保持体の外周面における剛性率の１０分の１以下の剛性率の弾性層を有するものであることを特徴とする。

【0017】

請求項７に係る画像形成装置は、請求項１から６の画像形成装置において、
上記像保持体が金属製であり、
上記回転体の上記弾性層がゴム製であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

請求項１に係る画像形成装置によれば、像保持体や循環体に対する制御や検出を行わなくても像保持体と循環体との所望の周面速度差を実現することができる。

【0020】

請求項２に係る画像形成装置によれば、離間位置に在る時の負荷を制御に用いない場合に較べて制御の精度が向上する。

【0021】

請求項３に係る画像形成装置によれば、転写時の負荷が自由状態における負荷以下である場合に較べて転写性が向上する。

【0022】

請求項４に係る画像形成装置によれば、記録材の種類に対応した制御を実現することができる。

【0023】

請求項５に係る画像形成装置によれば、弾性層を有しない場合に較べて記録材の搬送性が向上する。

【0026】

請求項６に係る画像形成装置によれば、所望の周面速度差の実現精度が高い。

【0027】

請求項７に係る画像形成装置によれば、所望の周面速度差の実現精度が高い。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。

【図2】駆動制御を説明するためのグラフである。

【図3】制御の適用条件を検討するために必要な要素を図１の画像形成装置から抜き出して示した図である。

【図4】剛性率を求めるために必要な諸量を示す図である。

【図5】ロール部材Ａとロール部材Ｂにおける相対的な硬さが制御誤差に与える影響を示すグラフである。

【図6】本発明にいう第２の負荷部材の一例を有する場合を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の実施の形態について説明する。

【0030】

図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の概略構成図である。

【0031】

この画像形成装置１は、いわゆる直接転写方式のモノクロプリンタである。

【0032】

この画像形成装置１は、感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０は、ドラム支持フレーム１０Ａに回転自在に支持されていて、感光体モータ１６によって駆動されて矢印Ａの向きに回転する。この感光体ドラム１０の周りには、帯電器１１、露光器１２、および現像器１３が備えられている。そして、帯電器１１による帯電と、露光器１２による露光と、現像器１３による現像との各プロセスを経て感光体ドラム１０の表面にトナー像が形成され、そのトナー像が感光体ドラム１０上に保持される。ここで、露光器１２は、画像形成装置１の外部から送られてくる画像データに従って感光体ドラム１０を露光し、画像データが表す画像がトナー像として感光体ドラム１０上に形成される。このような露光の精度確保のため、感光体ドラム１０は感光体モータ１６によって安定した回転速度で駆動されている。この感光体ドラム１０が、本発明にいう像保持体の一例に相当し、感光体モータ１６が、本発明にいう第１駆動器の一例に相当する。

【0033】

一方、不図示の用紙搬送器によって記録材の一種である用紙Ｐ（いわゆるカット紙）が矢印Ｘの向きに搬送され、感光体ドラム１０と後述する転写装置２０とに挟まれた転写領域Ｔを通過する。そして、この転写領域Ｔを通過する間に感光体ドラム１０上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。転写領域Ｔにおいてトナー像が転写された後の残りの、感光体ドラム１０上の残存トナーは、クリーナ１４により、感光体ドラム１０上から除去される。

【0034】

転写領域Ｔでトナー像の転写を受けた用紙Ｐはさらに矢印Ｙの向きに搬送され、定着装置３０に送り込まれる。この定着装置３０は、矢印Ｄの向きに回転する加熱ロール３１と、矢印Ｅの向きに回転する加圧ロール３２とを備えている。それらの加熱ロール３１と加圧ロール３２は、互いに接触して定着領域Ｓを形成している。矢印Ｙ方向に走行してきた用紙Ｐはその定着領域Ｓに突入し、その定着領域Ｓを通過する間に加熱および加圧を受けて用紙Ｐ上のトナー像がその用紙Ｐ上に定着される。この定着の結果、用紙Ｐ上に定着トナー像からなる画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは、不図示の用紙送出器によってこの画像形成装置１の外部へと送り出される。

【0035】

転写装置２０は、転写ロール２１と、圧接ロール２２と、剥離ロール２３と、それらのロールに架け回された無端状の転写ベルト２４を備えている。転写ロール２１、圧接ロール２２、および剥離ロール２３は、転写器支持フレーム２０Ａに回転自在に支持されている。

【0036】

転写ロール２１は、転写モータ２６によって駆動されて矢印Ｂの向きに回転し、転写ベルト２４を駆動する。転写ベルト２４は、伸縮性の小さい樹脂ベルトであり、転写ロール２１による駆動力を受けて矢印Ｃの向きに循環移動する。転写ベルト２４が、本発明にいう循環体の一例に相当し、転写モータ２６が、本発明にいう第２駆動器の一例に相当する。

【0037】

転写ロール２１は、感光体ドラム１０の回転中心軸よりも用紙走行方向上流側に位置していて、転写ベルト２４の内側から転写ベルト２４を感光体ドラム１０に押し当てている。そして、この転写ロール２１により、感光体ドラム１０と転写ベルト２４とが互いに接触した転写領域Ｔの上流側の縁が定められている。

【0038】

また、圧接ロール２２は、感光体ドラム１０の回転中心軸よりも用紙走行方向下流側に位置していて、転写ベルト２４の内側から転写ベルト２４を感光体ドラム１０側に押し上げている。そして、この圧接ロール２２により、転写領域Ｔの下流側の縁が定められている。

【0039】

また、剥離ロール２３は、転写ロール２１と比べ径の小さなロールであり、この剥離ロール２３で転写ベルト２４の走行方向を急激に曲げることで、その転写ベルト２４の上に載った状態にある用紙Ｐの先端を転写ベルト２４から剥離させる。転写ベルト２４から剥離した用紙Ｐは、ガイド部材４１に案内されて矢印Ｙ方向に進み、上述の通り、定着装置３０へと送られる。

【0040】

また、この転写装置２０はクリーナ２５を備えている。転写ベルト２４に付着したトナーやその他の汚れは、このクリーナ２５により、転写ベルト２４上から除去される。

【0041】

転写ロール２１は不図示の電源に接続されていて、その電源から転写バイアスが転写ロール２１に印加される。その転写バイアスの作用により、用紙Ｐが転写領域Ｔを通過する間に、感光体ドラム１０上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

【0042】

転写ロール２１は、回転軸２１１を有し、その回転軸２１１は軸支持フレーム２１２に回転自在に支持されている。この軸支持フレーム２１２は、転写装置２０の全体を支持する転写器支持フレーム２０Ａ（図１参照）に、上下動自在に支持されている。

【0043】

軸支持フレーム２１２とドラム支持フレーム１０Ａとの間には、軸支持フレーム２１２をドラム支持フレーム１０Ａから離れる方向へと付勢する押しバネ２７が備えられている。また、転写装置２０には、転写器支持フレーム２０Ａに固定され、軸支持フレーム２１２を押しバネ２７の付勢力に逆らってドラム支持フレーム１０Ａ側に押すソレノイド２８も備えられている。図１には、軸支持フレーム２１２がソレノイド２８によって押されたことで転写ロール２１が転写ベルト２４を感光体ドラム１０に押し付けた状態が示されている。

【0044】

転写装置２０には、演算部としてのＣＰＵや記憶部２９ＡとしてのＲＡＭやＲＯＭを備えた制御部２９が備えられており、この制御部２９による制御によってソレノイド２８のオンオフが切り換えられる。ソレノイド２８がオフになると、軸支持フレーム２１２は押しバネ２７によってドラム支持フレーム１０Ａから離れる方向へと押され、その結果、転写ロール２１および転写ベルト２４が感光体ドラム１０から離間する。押しバネ２７とソレノイド２８とを併せたものが、本発明にいう接離機の一例に相当する。

【0045】

制御部２９は、転写モータ２６による転写ロール２１の駆動も制御し、更に、転写モータ２６に供給される駆動電流をモニタすることによって転写モータ２６の負荷も検知している。制御部２９は、検知した負荷を記憶部２９Ａに記憶する。そして制御部２９は、検知した負荷に基づいて転写モータ２６の駆動を制御することによって、転写ベルト２４の駆動を、感光体ドラム１０の周面速度に合わせた駆動となるように調整している。制御部２９が、本発明にいう負荷検知器および駆動調整器を兼ねた一例に相当し、記憶部２９Ａが、本発明にいう記憶器の一例に相当する。

【0046】

図２は、駆動制御を説明するためのグラフである。

【0047】

図２の横軸は、転写ベルト２４と感光体ドラム１０との周面速度差を、感光体ドラム１０の周面速度に対する比率で表しており、縦軸は、モータの駆動電流値を表している。また、図２に示すグラフに示された、白丸印の付いたグラフ曲線Ｌ１は、感光体モータ１６の駆動電流値を表し、黒丸印の付いたグラフ曲線Ｌ２は、転写ベルト２４が感光体ドラム１０に接触している状態で転写ロール２１を駆動する転写モータ２６の駆動電流値を表している。また、点線のグラフ曲線Ｌ３は、転写ベルト２４が感光体ドラム１０から離間している状態で転写ロール２１を駆動する転写モータ２６の駆動電流値を表している。

【0048】

モータの駆動電流値は、そのモータにおける駆動の負荷を表しており、転写ベルト２４が感光体ドラム１０から離間している状態では転写ベルト２４に感光体ドラム１０からの外力が掛かっていないので、転写ベルト２４の周速が安定していれば、点線のグラフ曲線Ｌ３が示すように、転写モータ２６の駆動電流値はほぼ変化しない。

【0049】

一方、白丸印の付いたグラフ曲線Ｌ１と黒丸印の付いたグラフ曲線Ｌ２は、感光体ドラム１０と転写ベルト２４が接触している状態における各モータの駆動電流値を表している。

【0050】

このように感光体ドラム１０と転写ベルト２４が接触している場合には、転写モータ２６と感光体モータ１６は、互いに回転をアシストする状態となる。即ち、グラフの左側で白丸印の付いたグラフ曲線Ｌ１は上がっていて負荷が大きく、黒丸印の付いたグラフ曲線Ｌ２が下がっていて負荷が小さいので、グラフの左側では感光体ドラム１０が転写ベルト２４の回転をアシストしていることになる。逆に、グラフの右側で白丸印の付いたグラフ曲線Ｌ１は下がっていて黒丸印の付いたグラフ曲線Ｌ２が上がっているので、グラフの右側では転写ベルト２４が感光体ドラム１０の回転をアシストしていることになる。

【0051】

また、転写モータ２６の駆動電流値について見れば、グラフの左側で、黒丸印の付いたグラフ曲線Ｌ２は点線のグラフ曲線Ｌ３よりも下に下がっているので、転写ベルト２４に感光体ドラム１０からの外力が掛かっていない自由回転の状態よりも、転写ベルト２４が感光体ドラム１０と接触している状態の方が駆動の負荷が少なく、転写モータ２６が回転のアシストを受けていることを表している。また、グラフの右側で、黒丸印の付いたグラフ曲線Ｌ２は点線のグラフ曲線Ｌ３よりも上に上がっているので、自由回転の状態よりも、転写ベルト２４が感光体ドラム１０と接触している状態の方が駆動の負荷が大きく、転写モータ２６が感光体ドラム１０の回転をアシストしていることを表している。

【0052】

従って、転写モータ２６について、転写ベルト２４が感光体ドラム１０と接触している状態での駆動電流値が、自由回転の状態における駆動電流値を基準として制御されることで、転写ベルト２４と感光体ドラム１０との相互における回転のアシスト関係が調整されることになる。即ち、転写ベルト２４が感光体ドラム１０と接触している状態での駆動電流値が、自由回転の状態における駆動電流値と等しい駆動電流値に制御されると、転写ベルト２４と感光体ドラム１０とが互いにアシストせずアシストされもしない状態となる。また、転写ベルト２４が感光体ドラム１０と接触している状態での駆動電流値が、自由回転の状態における駆動電流値よりも大きめの駆動電流値に制御されると、転写ベルト２４が感光体ドラム１０の回転をややアシストする状態となる。

【0053】

実際の制御では、例えば１％程度の周速差で転写ベルト２４が感光体ドラム１０よりも速く回るように、転写ロール２１を駆動する転写モータ２６の駆動について、自由回転の状態よりも負荷が大きくなる駆動制御が行われる。このように、転写ベルト２４が感光体ドラム１０よりも速く回ることで、感光体ドラム１０から転写ベルト２４へのトナー像の転写性が向上するとともに、転写モータ２６から転写ロール２１に至る駆動系に組み込まれているギヤのバックラッシュが防止される。

【0054】

また、本実施形態では、駆動制御の基準値である自由回転の状態における駆動電流値が制御部２９によって、適宜の時間間隔を経て検出し直される。これにより、駆動制御の基準値がリセットされ、制御の精度が向上する。また、検出のし直しがない場合であっても、自由回転の状態における駆動電流値が制御の基準値に用いられることで、画像形成装置１の機差などが是正されて制御の精度が向上する。

【0055】

次に、上記実施形態とは異なる別の実施形態について説明する。この別の実施形態は、図１に示す構成と同様の構成を有するが、転写ベルト２４が、樹脂ベルトではなく、転写ロール２１よりも弾性が高い例えばゴム製の弾性ベルトである。このような弾性ベルトである転写ベルト２４が、本発明にいう弾性層の一例に相当し、この場合、転写ロール２１が、本発明にいう回転軸の一例として観念される。

【0056】

このように転写ベルト２４が弾性ベルトであっても、転写モータ２６の負荷の検出によって転写ベルト２４と感光体ドラム１０との相互における回転のアシスト関係が判別され、転写モータ２６の負荷が適切な値となるように転写モータ２６の駆動が制御されることで回転のアシスト関係が調整されることは上記実施形態と変わらない。但し、転写ベルト２４が弾性ベルトであると、転写モータ２６の駆動の制御に際して、自由回転の状態における駆動電流値は基準値として適切でない場合がある。そのため、この別の実施形態では、転写モータ２６の駆動の制御における基準値としては、例えば装置の生産時などに転写ベルト２４と感光体ドラム１０との周速差がゼロであることが確認された状態で予め測定されて記憶された駆動電流値の固定値が用いられる。このような固定値が基準値として用いられることで駆動の制御は簡素な制御となる。

【0057】

また、この別の実施形態では、転写ベルト２４と感光体ドラム１０との周速差がゼロであるときの転写モータ２６の負荷よりも高い負荷となるように転写モータ２６の駆動が制御される。これにより、弾性ベルトである転写ベルト２４と用紙Ｐとの間にヒステリシス摩擦が生じ、転写ベルト２４による用紙Ｐの搬送性が向上する。

【0058】

更に、転写モータ２６の負荷は用紙Ｐの厚さが厚いほど大きな負荷となるように、転写モータ２６の駆動が制御される。このような制御により、用紙Ｐの厚さが厚いほど高い搬送性が実現し、用紙Ｐは転写ベルト２４と感光体ドラム１０との間を確実に通過することとなる。また、用紙Ｐの表面が滑らかであるほど転写モータ２６の負荷が大きな負荷となるように、転写モータ２６の駆動が制御されることでも、用紙Ｐの種類に応じた適切な搬送性が得られることとなる。

【0059】

次に、自由回転の状態における駆動電流値を基準とした転写モータ２６の制御が適している場合と、駆動電流値の固定値を基準とした転写モータ２６の制御が適している場合とのそれぞれにおける条件に付いて詳しく検討する。

【0060】

図３は、制御の適用条件を検討するために必要な要素を図１の画像形成装置１から抜き出して示した図である。

【0061】

図３に示すように、感光体ドラム１０と転写ロール２１との間に転写ベルト２４が挟まれていて、その転写ベルト２４に対してクリーナ２５等が接触していると、クリーナ２５等は、転写ベルト２４に対して回転移動の負荷を与える負荷部材となる。このような負荷は、転写ベルト２４を介して感光体ドラム１０と転写ロール２１に伝わり、感光体ドラム１０を駆動する感光体モータ１６と転写ロール２１を駆動する転写モータ２６がこの負荷を分担することになる。この負荷の分担は、感光体ドラム１０と転写ロール２１との剛性率の比によって決まることが発明者の検討によって明らかになった。ここで、剛性率について説明する。

【0062】

図４は、剛性率を求めるために必要な諸量を示す図である。

【0063】

剛性率は剪断力に対する物体の硬さを表したものである。図４に示すように、長さ（厚み）Ｌで断面積（表面積）Ａの物体の表面に、表面に沿った方向の力Ｆが加わって変位Δｘが生じたとする。剛性率Ｇは、剪断応力τｘｙと剪断歪みγｘｙによって
Ｇ＝τｘｙ／γｘｙ
と定義され、剪断応力τｘｙと剪断歪みγｘｙは、
τｘｙ＝Ｆ／Ａ
γｘｙ＝Δｘ／Ｌ
と表される。従って、
Ｇ＝（Ｆ／Ａ）／（Δｘ／Ｌ）＝ＦＬ／ＡΔｘ
となる。一方、剛性率Ｇは、ヤング率Ｅとポワソン比νによって
Ｇ＝Ｅ／２（１＋ν）
と表されるので、これらの式を併せると、
Ｆ＝ｆ（Ｅ／Ｌ）Δｘ
という関係式が得られる。結局、バネ定数に相当するｆ（Ｅ／Ｌ）で、力Ｆと変位Δｘが関係づけられていることになり、感光体ドラム１０と転写ロール２１のようなロール状の部材（ロール部材）は、周面に対して接線方向に加えられる力に対してｆ（Ｅ／Ｌ）のバネ定数を有したバネとして働くことを意味している。

【0064】

そして、図３に示す感光体ドラム１０と転写ロール２１と転写ベルト２４のように、ロール部材Ａとロール部材Ｂとにベルト部材Ｃが挟まれている場合には、ベルト部材Ｃを介して伝えられる外部負荷はロール部材Ａとロール部材Ｂの２つの並行バネで支えられることになる。各バネの強さは、ロール部材Ａとロール部材Ｂそれぞれの剛性率に比例しているので、ロール部材Ａの剛性率をＧ１、ロール部材Ｂの剛性率をＧ２とすると、ベルト部材Ｃを介して伝えられる外部負荷Ｆ０の寄与配分は、
ロール部材Ａへの寄与分＝Ｆ０＊Ｇ１／（Ｇ１＋Ｇ２）
ロール部材Ｂへの寄与分＝Ｆ０＊Ｇ２／（Ｇ１＋Ｇ２）
と表されることになる。例えば、ロール部材Ａとロール部材Ｂが同一の剛性率を有している場合には寄与分は１：１で分担されることになる。

【0065】

クリーナ２５等といった負荷部材によって生じる外部負荷Ｆ０は、画像形成装置１の設置環境の変化になどに伴う変動や、部材のばらつきによる変動や、取り付けのばらつきによる変動などが考えられるので、ロール部材における駆動負荷の検知や駆動制御に際して誤差となる。特に、駆動電流値の固定値を基準とした制御が行われ、負荷の検知と駆動制御とが同一のロール部材側（例えばロール部材Ｂ側）で行われる場合には、制御側のロール部材に係る外部負荷Ｆ０の寄与分がそのまま誤差になると考えられる。従って、制御側のロール部材（例えばロール部材Ｂ）の方がもう一方のロール部材（例えばロール部材Ａ）よりも柔らかいと、制御側では外部負荷Ｆ０の寄与分がもう一方よりも少ないので、制御誤差が少なく、駆動電流値の固定値を基準とした駆動制御が好ましい。

【0066】

このような外部負荷Ｆ０による誤差について以下更に詳しく検討する。

【0067】

図５は、ロール部材Ａとロール部材Ｂにおける相対的な硬さが制御誤差に与える影響を示すグラフである。

【0068】

図５のグラフの横軸は、ロール部材Ａとロール部材Ｂにおける弾性硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）の比（Ａ／Ｂ）を表し、縦軸は弾性厚みの比（Ｂ／Ａ）を表している。

【0069】

ロール部材Ａとロール部材Ｂとの剛性率比は、弾性硬度比と弾性厚み比との積に等しい。従って、剛性率比が一定である場合は、図５のグラフ上で反比例の曲線となる。

【0070】

丸印が付された曲線Ｌ１は、ロール部材Ａの方がロール部材Ｂよりも硬くて剛性率比が４０である場合を示しており、この場合にロール部材Ｂ側で負荷の検知と駆動制御が行われると、制御の誤差（即ちロール部材Ｂに対する外部負荷Ｆ０の寄与分）は外部負荷Ｆ０の１．２％となる。

【0071】

菱形の印が付された曲線Ｌ２は、剛性率比が２０である場合を示しており、この場合における外部負荷の誤差は２．５％となる。

【0072】

四角印が付された曲線Ｌ３は、剛性率比が１０である場合を示しており、この場合における外部負荷の誤差は５％となる。

【0073】

三角印が付された曲線Ｌ４は、剛性率比が５である場合を示しており、この場合における外部負荷の誤差は１０％となる。

【0074】

×印が付された曲線Ｌ５は、剛性率比が２．５である場合を示しており、この場合における外部負荷の誤差は２０％となる。

【0075】

ロール部材（例えば転写ロール２１）の駆動制御における誤差が大きいと転写時における画像位置の制御に不具合が生じることになるが、誤差が５％程度であれば画像位置の制御には特に問題が無い。従って、制御側のロール部材の方が柔らかくて剛性率比が１０以上であると、駆動電流値の固定値を基準とした制御により、十分に高い精度での駆動制御が実現されることになる。言い換えると、外部負荷の寄与分が制御側で５％以下となる程度に制御側のロール部材の方が柔らかいと、十分に高い精度での駆動制御が実現されることになる。更に別の観点で言えば、ロール部材の周面の接線方向に掛かる力に対するロール部材のバネ定数が制御側で小さくてバネ定数の比が１０以上であると、十分に高い精度での駆動制御が実現されることになる。

【0076】

以下、具体的な例について制御誤差を検討する。

【0077】

ロール部材Ａが金属であるアルミ製の感光体ドラムで、ロール部材Ｂが弾性厚み８ｍｍで硬度４０の発泡弾性ゴム製の転写ロールである場合は、弾性硬度比（Ａ／Ｂ）＝１００／４０＝２．５となる。また、ロール部材Ａにおける弾性厚みはほぼ０と考えてよいので弾性厚み比（Ｂ／Ａ）＝８／０＝∞となる。従って、剛性率比＝弾性硬度比（Ａ／Ｂ）×弾性厚み比（Ｂ／Ａ）＝∞となって、外部負荷の誤差はほぼ０％と考えてよい。一般に、非制御側のロール部材が金属製で、制御側のロール部材がゴム製であると、外部負荷の誤差はほぼ０％となる。

【0078】

次に、ロール部材Ａとロール部材Ｂの双方がゴム製ロールであり、ロール部材Ａが弾性厚み０．５ｍｍで硬度７０、ロール部材Ｂが弾性厚み６ｍｍで硬度３０である場合を検討する。この場合には、弾性硬度比（Ａ／Ｂ）＝７０／３０＝２．３で、弾性厚み比（Ｂ／Ａ）＝６／０．５＝３０である。従って、剛性率比＝弾性硬度比（Ａ／Ｂ）×弾性厚み比（Ｂ／Ａ）＝６９となって、この場合も外部負荷の誤差はほぼ０％と考えてよい。

【0079】

次に、ロール部材Ａがアルミ製の感光体ドラムで、ロール部材Ｂがアルミ製の転写ロールである場合を検討する。この場合には、弾性硬度比（Ａ／Ｂ）＝１００／１００＝１で、弾性厚み比（Ｂ／Ａ）＝０／０＝１である。従って、剛性率比＝弾性硬度比（Ａ／Ｂ）×弾性厚み比（Ｂ／Ａ）＝１となるので外部負荷の誤差は５０％となる。この場合には、駆動電流値の固定値を基準とした制御では不具合を生じる虞がある。

【0080】

ところで、外部負荷Ｆ０がロール部材Ａとロール部材Ｂに上述したように分担されるためには、クリーナ２５のような負荷部材が、制御側のロール部材（例えばロール部材Ｂ）とベルト部材Ｃとが接触する箇所とは異なる箇所（例えば制御側のロール部材から離れた箇所）でベルト部材Ｃに接触していることが前提となる。この場合の負荷部材は、本発明にいう第１の負荷部材の一例に相当する。

【0081】

一方、負荷部材が、制御側のロール部材における回転移動に対して外部負荷を与える物である場合は、本発明にいう第２の負荷部材の一例に相当し、上述したような負荷の分担が生じない。

【0082】

図６は、本発明にいう第２の負荷部材の一例を有する場合を示す図である。

【0083】

図６には、図３と同様に、感光体ドラム１０と転写ロール２１との間に転写ベルト２４が挟まれている状態が示されているが、図３とは異なり、クリーナ２５が、転写ベルト２４を挟んで転写ロール２１と対向した箇所で転写ベルト２４に接触している。転写ロール２１との間に転写ベルト２４を挟んでいることによりクリーナ２５は、転写ロール２１に回転移動の負荷を付与していることになる。図６に示す配置の場合、クリーナ２５による外部負荷はすべて転写ロール２１によって担われることになり、感光体ドラム１０は外部負荷を分担しない。

【0084】

このように、外部負荷が転写ロール２１側（即ち制御側）に掛かって感光体ドラム１０側に掛からない場合には、転写ロール２１に内部負荷のみが掛かっているのと同等であるので、自由回転の状態における駆動電流値を基準とした転写ロール２１の駆動制御（即ち転写モータ２６の制御）が適している。

【0085】

なお、本発明にいう第２の負荷部材としては、制御側のロール部材との間にベルト部材を挟み込んだ負荷部材だけでなく、制御側のロール部材と非制御側のロール部材が直接に接触していてベルト部材が用いられない形態において制御側のロール部材に接触した負荷部材も該当する。

【0086】

また、上記説明では、本発明にいう記録材としてカット紙が例示されているが、本発明にいう記録材は連続紙であってもよい。

【0087】

また、上記説明では、本発明の画像形成装置の実施形態としてモノクロプリンタが例示されているが、本発明の画像形成装置は、カラープリンタであってもよいし、複写機やファクシミリや複合機であってもよい。

【0088】

また、上記説明では、転写モータ２６の負荷が検出されて転写モータ２６の駆動制御に用いられる例が示されているが、本発明の実施形態としては、感光体モータ１６の負荷が検出されて転写モータ２６の駆動制御に用いられるものであってもよい。

【0089】

また、上記説明では、本発明の画像形成装置の実施形態として直接転写方式の装置が例示されているが、本発明の画像形成装置は、感光体から中間転写体を経て記録材に像が転写される間接転写方式の装置であってもよい。また、そのような間接転写方式の装置である場合には、本発明の構成が、感光体から中間転写体へ像が１次転写される箇所に適用されてもよいし、中間転写体から記録材へ像が２次転写される箇所に適用されてもよい。

【0090】

また、上記説明では、本発明にいう弾性層として弾性ベルトが例示されているが、本発明にいう弾性層は、ロール状の部材の表面に形成された弾性層であってもよい。

【0091】

また、本発明の画像形成装置によれば、像保持体や循環体に対する直接の制御や検出が行われなくても所望の速度差は実現されるが、本発明の画像形成装置は、より高い精度の制御などを目的として像保持体や循環体に対する直接制御や直接検出が併用されることを妨げるものではない。

【符号の説明】

【0092】

１……画像形成装置、 １０……感光体ドラム、 １１……帯電器、 １２……露光器、 １３……現像器、 １６……感光体モータ、 ２０……転写装置、 ３０……定着装置、 ２１……転写ロール、 ２２……圧接ロール、 ２３……剥離ロール、 ２４……転写ベルト、 ２６……転写モータ、 ２７……押しバネ、 ２８……ソレノイド、 ２９……制御部、 ２９Ａ……記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】