JP2010152008A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常の画像形成装置からのわずかな変更で、厚紙や高剛性の記録材でも、転写画像の乱れを発生しないで高品質の画像を出力できるようにした画像形成装置を提供する。
【解決手段】中間転写ベルト９の回転方向における最も上流側の感光ドラム１Ｙの一次転写ローラ５Ｙに、一次転写ニップ圧を二段階に切り替えるニップ圧調整機構５０を設ける。張力調整機構６０は、テンションローラ１３の付勢力を二段階に切り替える。高剛性記録材対応モードでは、一次転写ローラ５Ｙの一次転写ニップ圧を通常よりも高める一方でテンションローラ１３によって中間転写ベルト９に付与するベルト張力を通常よりも低下させる。これにより、画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫには、記録材の先端が中間転写ベルト９に接触した際に発生して中間転写ベルト９を伝播する衝撃的な振動が伝達されず、衝撃的な振動に起因する画像不良を回避できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、一次転写部で中間転写ベルトに転写されたトナー像を二次転写部で記録材に転写する画像形成装置、詳しくは厚紙を二次転写部へ給送した際の一次転写部におけるトナー像の乱れを軽減する制御に関する。

像担持体（感光体又は中間転写体）に担持されたトナー像を一次転写部で中間転写ベルトに転写し、中間転写ベルトに転写したトナー像を二次転写部で記録材に転写する画像形成装置が広く用いられている。

それぞれ異なる現像色のトナー像を担持する複数の像担持体を中間転写ベルトに沿って配置して、中間転写ベルト上にフルカラー画像のトナー像を形成するタンデム型の画像形成装置も広く用いられている。

中間転写ベルトを用いる画像形成装置では、二次転写部へ記録材の先頭が給送された際に、記録材の挟み込みや中間転写ベルトへの突き当たりに起因して中間転写ベルトの速度変動や速度ムラが発生する。

そして、中間転写ベルトにポリイミドフィルムのような高剛性材料が使用されている場合、二次転写部で中間転写ベルトに発生した衝撃的な振動は、ほとんど減衰されることなく一次転写部へ伝達される。その結果、中間転写ベルトの衝撃的な振動に伴って一次転写部で像担持体と中間転写ベルトとが相対移動して、中間転写ベルトに転写されたトナー像に、回転方向に直角な方向の横断線が出てしまう（図４参照）。

中間転写ベルトの速度変動を無くして画像不良を抑制する先行技術の例は以下である。

特許文献１には、駆動ローラとテンションローラとに掛け渡した中間転写ベルトの直線区間に４個の感光ドラムを配置したタンデム型の画像形成装置が示される。ここでは、駆動ローラとの間で中間転写ベルトをニップして回転する速度検出ローラを用いて中間転写ベルトの回転速度を測定し、測定結果を駆動ローラの駆動にフィードバックして中間転写ベルトの速度変動を抑制している。

特許文献２には、記録材が二次転写部（二次転写部）を通過する際に中間転写ベルトに衝撃的な力が作用して、一次転写部（一次転写部）で転写されるトナー像に乱れを発生することが記載される。ここでは、二次転写部の上流側と下流側とにそれぞれテンションローラを配置して、中間転写ベルトに発生した衝撃的な振動を吸収させて、一次転写部へ到達させないようにしている。

特開２０００−２２１７９７号公報 特開平１０−２６８５９５号公報

薄紙や普通紙の場合は、記録材が二次転写部へ給送された際に発生する中間転写ベルトの衝撃的な振動はほとんど問題にならない。普通紙を給送した場合の衝撃的な振動を吸収できるように中間転写ベルトの張力調整機構、駆動機構、一次転写部、二次転写部等が元々設計されているからである。

しかし、普通紙を前提として設計された画像形成装置で、想定外の厚紙や高剛性の記録材を使用した場合、記録材が二次転写部を通過する際に中間転写ベルトに発生する衝撃的な振動が大きく画像品質を低下させてしまう。

そこで、特許文献１に示されるように、駆動ローラと速度検出ローラとで中間転写ベルトを挟持して、下流側の像担持体への衝撃的な振動の伝播を妨げることが提案された。また、併せて特許文献２に示されるように、二次転写部の上流側に追加的なテンションローラを配置して、さらに上流側に位置する像担持体への衝撃的な振動の伝播を妨げることが提案された。

しかし、そもそも需要の少ない厚紙や高剛性の記録材を前提として画像形成装置を設計し直すことは実際的ではない。機構部品の共通化、装置の小型化、省電力化等を妨げて最終的な画像形成装置が割高になるからである。

本発明は、通常の画像形成装置からのわずかな変更で、厚紙や高剛性の記録材でも、転写画像の乱れを発生しないで高品質の画像を出力できるようにした画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、中間転写ベルトと、像担持体に前記中間転写ベルトを重ねて搬送してトナー像を前記中間転写ベルトへ転写する一次転写部と、前記中間転写ベルトに記録材を重ねて搬送してトナー像を記録材へ転写する二次転写部と、前記中間転写ベルトへ突き当てるように、前記二次転写部へ記録材を給送する給送手段とを備えたものである。そして、前記中間転写ベルトの回転方向における前記一次転写部の下流側で前記中間転写ベルトの内側面を弾性的に支持する付勢手段と、前記一次転写部の上流側で前記中間転写ベルトを挟持して回転する挟持手段と、前記中間転写ベルトに対する前記挟持手段の挟持力を変更可能なニップ圧力調整機構とを備え、前記挟持力を通常の挟持力にした状態で前記二次転写部へ記録材を給送させる通常記録材対応モードと、前記挟持力を通常の挟持力よりも高めた状態で前記二次転写部へ記録材を給送させる高剛性記録材対応モードとを切り替え可能である。

本発明の画像形成装置では、挟持手段の挟持力を通常よりも高めることで、中間転写ベルトを通じて二次転写部から挟持手段を越えて一次転写部へ振動が伝播することを抑制する。同時に付勢手段が二次転写部から中間転写ベルトを通じて逆方向に一次転写部へ振動が伝播することを抑制する。

これにより、厚紙や高剛性の記録材を使用した場合に転写画像が乱れるような画像形成装置であっても、高剛性記録材対応モードに切り替えることによって、転写画像の乱れを抑制できる。

従って、通常の画像形成装置からのわずかな変更で、厚紙や高剛性の記録材でも、転写画像の乱れを発生しないで高品質の画像を出力できる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、通常記録材対応モードと高剛性記録材対応モードとを切り替え可能である限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、中間転写ベルトに沿って複数の感光体を配置したタンデム型のみならず、中間転写ベルトを用いた単色画像形成装置、現像色を切り替え可能な１ドラム型のフルカラー画像形成装置でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１、２に示される画像形成装置、中間転写ベルトに関する一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜画像形成装置＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は画像形成部の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト９に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの複数の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配列したタンデム型フルカラープリンタである。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて、一次転写部ＴＹを通過する中間転写ベルト９に一次転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて、一次転写部ＴＭを通過する中間転写ベルト９上のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、一次転写部ＴＣ、ＴＫを通過する中間転写ベルト９に順次重ねて一次転写される。

四色のトナー像は、中間転写ベルト９の回転に伴って二次転写部Ｔ２へ搬送され、二次転写部Ｔ２でトナー像に重ねて挟持搬送される記録材Ｐへ一括二次転写される。

四色のトナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置２５に送り込まれて、加熱加圧を受けることにより、トナー像を定着される。

記録材カセット２０からピックアップローラ２１によって引き出された記録材Ｐは、分離装置２２で１枚ずつに分離されてレジストローラ２３へ送り出される。レジストローラ２３は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト９に担持されたトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り出す。

ベルトクリーニング装置１９は、中間転写ベルト９にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト９に付着した転写残トナーを除去する。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、付設された現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外はほぼ同一に構成される。以下では、図２を参照して画像形成部ＰＹについて説明し、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、説明中の符号末尾のＹを、Ｍ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。

図２に示すように、画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写転写ローラ５Ｙ、及びクリーニング装置６Ｙを配置する。

感光ドラム１Ｙは、外径８０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、帯電特性が負極性の有機光導電体（ＯＰＣ）を塗布して構成され、中心支軸を中心に３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電装置２Ｙは、電源Ｄ３からワイヤ電極２ａに高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、コロナ放電に伴う荷電粒子を感光ドラム１Ｙに照射する。これにより、感光ドラム１Ｙの表面は、一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電される。

露光装置３Ｙは、イエロー分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。感光ドラム１Ｙの露光された部分は、暗部電位ＶＤが放電されて明部電位ＶＬに低下する。

現像装置４Ｙは、露光装置３Ｙが感光ドラム１Ｙに書き込んだ静電像をイエロートナーで現像して、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像を形成する。現像容器４ａ内で二成分現像剤が攪拌されて非磁性トナーが負極性、磁性キャリアが正極性にそれぞれ帯電される。帯電した二成分現像剤は、固定磁極４ｊの周りで回転する現像スリーブ４ｓに薄層状態で担持され、磁気穂を形成して感光ドラム１Ｙを摺擦する。電源Ｄ４から現像スリーブ４ｓへ、直流電圧Ｖｄｃに交流電圧を重畳した振動電圧を印加して、現像スリーブ４ｓから感光ドラム１Ｙへトナーを移転させて明部電位ＶＬの部分が反転現像される。

一次転写ローラ５Ｙは、感光ドラム１Ｙに向かって付勢されて中間転写ベルト９に圧接し、中間転写ベルト９と感光ドラム１Ｙとの間に一次転写部の一例である一次転写部ＴＹを形成する。電源Ｄ１は、一次転写ローラ５Ｙに正極性の直流電圧Ｖ１（例えば２ｋＶ）を印加して、負極性に帯電して感光ドラム１Ｙに担持されたトナー像を中間転写ベルト９に一次転写する。

クリーニング装置６Ｙは、感光ドラム１Ｙにクリーニングブレードを当接させて、一次転写部ＴＹを通過した感光ドラム１Ｙの表面に残留した転写残トナーを除去する。

＜二次転写部＞
図３は二次転写部の機械的な構成の説明図、図４は画像不良の説明図である。

図１に示すように、二次転写ローラ１１と中間転写ベルト９との間に二次転写部Ｔ２が形成される。二次転写ローラ１１は、両方の軸端に配置された不図示の加圧ばねによって付勢されて、対向ローラ１０との間に中間転写ベルト９を狭み込む。二次転写ローラ１１は、転写電源Ｄ２から記録材の厚みに応じた正極性の直流電圧（例えば２ｋＶ）を印加されることによって、接地電位に接続された対向ローラ１０との間にトナー像の転写電界を形成する。二次転写ローラ１１へ正極性の直流電圧が印加されると、負極性に帯電して中間転写ベルト９に担持されたトナー像が、中間転写ベルト９に重ねて二次転写部Ｔ２を挟持搬送される記録材へ転写される。

図３に示すように、二次転写ローラ１１の上流部には搬送ガイド２４が設けられ、記録材Ｐは、レジストローラ２３によって、中間転写ベルト９へ突き当たるように搬送される。このため、記録材Ｐが中間転写ベルト９へ突き当たった瞬間に、中間転写ベルト９に張力変動が発生し、中間転写ベルト９の正常な駆動に外乱を及ぼして衝撃的な速度変動が発生する。

図４の（ｃ）に示すように、厚紙が突き当たって中間転写ベルト９に発生した衝撃的な速度変動は、中間転写ベルト９の上流側と下流側とに伝播して一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫに達する。そして、図４の（ｂ）に示すように、衝撃的な速度変動に伴って像担持体と中間転写ベルトとが相対移動して、トナー像の転写に悪影響を及ぼす。しかし、普通紙の場合には、図４の（ａ）に示すように、衝撃的な速度変動のレベルは、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫでトナー像の転写に悪影響を及ぼすまでには至らない。

近年の画像品質向上の要求や対応記録材の多様化要求に伴い、様々な技術提案がなされている。

二次転写部での劣化画像の一つにトナーの飛び散り画像が挙げられるが、この飛び散り画像は、二次転写部に発生する電界領域に記録材が進入したときに、中間転写ベルトと記録材の間の空隙が大きい程悪化する。

図３に示すように、これを防止するためには、二次転写部Ｔ２の手前で中間転写ベルト９と記録材Ｐとを密着させてから電界領域に進入させる必要がある。記録材Ｐを二次転写部Ｔ２の電界領域より上流で中間転写ベルト９に接触させ、重ね合わせた状態で二次転写ニップに搬送してトナー像を転写する。

このため、記録材Ｐの搬送方向を対向ローラ１０と二次転写ローラ１１とで形成される二次転写ニップに向けるのではなく、二次転写部Ｔ２の上流の中間転写ベルト９が対向ローラ１０で支持されていない位置へ記録材Ｐが衝突してしまう。普通紙では、記録材Ｐの先端が撓んで衝突の衝撃は小さいが、厚紙のような剛性の高い記録材が衝突すると桁違いの縦波振動と張力変動が中間転写ベルト９に発生する。

また、近年、画像形成装置の生産性を高めるべく、中間転写ベルトの回転速度とともに記録材の給送速度が高められており、二次転写部へ給送された記録材が中間転写ベルトに突き当たって発生する衝撃的な振動が大きくなっている。

あまりに大きな衝撃が加わると、既存の中間転写ベルト支持機構では、完全に振動エネルギを吸収することができず、駆動ローラ１２のねじれ等を引き起こしてしまう。駆動ローラ１２にねじれが生じたり、ギアのバックラッシによるがたつき生じたりしたタイミングで一次転写部でトナー像が転写されていると、図４の（ｂ）に示すように、トナー像に主走査方向のスジが発生してしまう。

従って、本実施例の目的は、坪量の大きい記録材Ｐが中間転写ベルト９に当たって発生する衝撃的な振動が一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫに影響を与えないようにすることである。坪量の大きい記録材Ｐを用いた場合でもスジ画像の無い高品位の画像を形成することである。

＜中間転写ベルト＞
図５は中間転写ベルトの駆動系の説明図、図６は一次転写ローラの配置の説明図、図７は一次転写部の構成の説明図である。

図５に示すように、中間転写ベルト９は、テンションローラ１３、駆動ローラ１２、及び対向ローラ１０に掛け渡して支持され、駆動ローラ１２に接続された不図示の駆動モータに駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。駆動ローラ１２の表面にはゴムライニングを施して中間転写ベルト９のスリップを抑制している。テンションローラ１３は、中間転写ベルト９の内側面を弾性的に支持して振動や張力変動を吸収する。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを備えた画像形成装置１００において、色ずれ等の画像問題を避けて高品質の画像を形成するには、中間転写ベルト９を安定した速度で走行させることが重要である。中間転写ベルト９の速度変動には、支持回転体の偏心精度や歯車列の噛み合い誤差に起因する周期的な速度変動と、二次転写部Ｔ２に記録材Ｐが突入した際に発生する突発的な速度変動とがある。

突発的な速度変動が大きくなる要因として、記録材Ｐの多様化要求に伴う記録材の坪量の増加が挙げられる。画像形成装置１００は、本来は坪量２００ｇ／ｍ^２までの普通紙を上限として設計されていたが、近年では３００〜３５０ｇ／ｍ^２の厚紙の搬送が要求されている。

記録材Ｐの坪量が増加すると、記録材Ｐの剛性が上がっていくため、二次転写部Ｔ２の上流で中間転写ベルト９と記録材Ｐとが接触した際に発生する突発的な振動が大きくなる。二次転写部Ｔ２で飛び散り等の画像劣化を発生させることなく坪量の大きい記録材Ｐに対応するためには、非常に大きい突発的な振動を効果的に吸収することが重要となる。

中間転写ベルト９は、厚さ１００μｍのポリイミドフィルムで周長８００ｍｍの無端状に形成されている。ポリイミドフィルムは、ゴムベルトに比べると、伸縮しないことに加えてヤング率が３〜５Ｇｐａと大きいため、通常の状態であれば、二次転写部Ｔ２で発生した張力振動をほとんど減衰することなく、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫへ伝播する。記録材Ｐが中間転写ベルト９に衝突して発生する衝撃は、ほとんど吸収されず、全長を保ったまま中間転写ベルト９の全長に渡って位置ずれを引き起す。

図６に示すように、一次転写ローラ５Ｙは、感光ドラム１Ｙの中心から中間転写ベルト９に引いた垂線から、中間転写ベルト９の回転方向の下流側へ距離ｄだけシフトさせて配置される。二次転写部について上述したように、飛び散り画像を抑制して画像不良を防止するために、一次転写部Ｔ１の手前で感光ドラム１Ｙに中間転写ベルト９を重ね合わせた状態で電界領域に進入させている。

図５に示すように、中間転写ベルト９を伝播する突発的な振動を押さえるためには、中間転写ベルト９の張力を上げて記録材Ｐが衝突したときの変位量を小さくする方法が考えられる。

しかし、中間転写ベルト９の張力を大きくすると、中間転写ベルト９によって一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが押し下げられる。これにより、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにおける像担持体と中間転写ベルトの接触が不安定になって十分な一次転写ニップを形成できなくなり、中間転写ベルト９へトナー像を効率良く転写することが困難になる。

一次転写ローラ５Ｙが中間転写ベルト９を押し上げて感光ドラム１Ｙに巻き付けているため、中間転写ベルト９の張力を大きくし過ぎると、一次転写部ＴＹで一次転写ニップを形成し難くなる。中間転写ベルト９に押し下げられて、感光ドラム１Ｙから一次転写ローラ５Ｙが逃げ易くなる。

また、中間転写ベルト９の張力を大きくし過ぎると、中間転写ベルト９を張架する駆動ローラ１２等の支持回転体が撓んで、ベルト回転面が湾曲して中間転写ベルト９に皺が発生したり、ベルト走行が不安定になったりする。中間転写ベルト９と支持回転体との間にゴミなどの異物を噛み込んで、中間転写ベルト９がでこぼこに変形して画像劣化の原因になる。

また、中間転写ベルト９の張力を大きくし過ぎると、中間転写ベルト９を駆動する駆動モータ１４の負荷トルクが大きくなり、モータの大型化や消費電力の増大が問題となる。

そこで、画像形成装置１００では、一次転写部ＴＹの一次転写ローラ５Ｙにニップ圧力調整機構５０を設け、テンションローラ１３に中間転写ベルトの張力調整機構６０を設けている。高剛性記録材対応モードが選択されると、テンションローラ１３の付勢力を低下させると同時に一次転写ローラ５Ｙのニップ圧を高める。これにより、中間転写ベルト９の張力を高めることなく、テンションローラ１３と一次転写ローラ５Ｙとで二次転写部Ｔ２からの二次転写部Ｔ２からの突発的な速度変動を遮蔽する。テンションローラ１３と一次転写ローラ５Ｙの間の中間転写ベルト９に深刻な張力振動を伝播させないようにして、一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫでのトナー像の乱れを抑制する。

＜ニップ圧力調整機構＞
図８は一次転写ローラのニップ圧調整機構の説明図である。

図５に示すように、中間転写ベルト９の回転方向における最も上流側に位置する一次転写部ＴＹは、一次転写ローラ５Ｙのニップ圧調整機構５０を付設されている。ニップ圧調整機構５０は、感光ドラム１Ｙとの間での中間転写ベルト９の挟持力を変更可能である。

図７に示すように、一次転写ローラ５Ｙは、アスカーＣ硬度３５°程度のスポンジゴムローラで、バネ部材５１により感光ドラム１Ｙに加圧されている。

感光ドラム１Ｙには駆動が入力されて、中間転写ベルト９の回転速度よりも若干速く矢印Ｒ１方向に回転している。中間転写ベルト９は、感光ドラム１Ｙに巻き付けられながら一次転写ローラ５Ｙとの間に狭持されて転写ニップを形成し、その後、曲率を持って下流側へ回転する。このため、中間転写ベルト９は、感光ドラム１Ｙから加速方向に力を受けている。

図８に示すように、ニップ圧力調整機構５０は、一次転写ローラ５Ｙと感光ドラム１Ｙとの間に挟み込む中間転写ベルト９に対する加圧力を可変に設定する。

一次転写ローラ５Ｙの両端は、バネ部材５１によって感光ドラム１Ｙに向かって加圧されている。バネ部材５１の下部は、中間転写ベルト９を支持するフレームに対して昇降可能に配置されたカムフォロア５４に固定されている。

カムフォロア５４は、駆動モータ５３を作動させて偏心カム５２を回転することで昇降して、バネ部材５１を介した一次転写ローラ１５の加圧力を変化させる。

制御部１１０は、高剛性記録材対応モードが選択されると、光学センサ５５がカムフォロア５４を検出するまで駆動モータ５３を作動させて、一次転写ローラ５Ｙに対する付勢力を高めて一次転写ニップ圧を上昇させる。

なお、図８は一次転写ニップ圧を変更する機構の例であって、一次転写ニップ圧の変更方法は、特にこの構成に限定されるものではない。

＜中間転写ベルトの張力調整機構＞
図９は中間転写ベルトの張力調整機構の説明図である。

図５に示すように、二次転写部Ｔ２における記録材Ｐの衝突によるエネルギは、中間転写ベルト９を駆動する駆動ローラ１２の表面に滑りが生じない範囲で、中間転写ベルト９に張力を与えるバネ部材が吸収する。バネ部材としては、テンションローラ１３に連結されたバネ部材と一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに連結されたバネ部材とがある。

そして、テンションローラ１３のバネ圧を大きくしたとき、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫで必要な一次転写ニップ圧を確保するには、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋのバネ圧を大きくする必要がある。

しかし、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋのバネ圧を大きくすると、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが撓んで軸方向のニップ圧分布を安定させることが難しくなる。

そのため、安定した一次転写を実現するには、テンションローラ１３の中間転写ベルト９に対する押圧力（バネ圧）を上げることは適切ではない。むしろテンションローラ１３のバネ圧は、振動吸収を優先して下げる方向が適切であり、中間転写ベルト９の掛け回し形状や一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの硬度や位置等の条件の組み合わせによって最適値が決定される。

しかし、テンションローラ１３のバネ圧を極端に小さくすると、中間転写ベルト９と駆動ローラ１２との間で滑りが生じて、色ずれ等の画像劣化を引き起こすため、テンションローラ１３のバネ圧を極端に下げることも適切ではない。

テンションローラ１３のバネ圧と一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋのバネ圧のバランスを最適化したとき、記録材Ｐの衝突によるエネルギは、もはや駆動ローラ１２の表面に滑りを発生しない。駆動ローラ１２の速度変動が小さい条件においては、テンションローラ１３に連結されたバネ部材、一次転写ローラに連結されたバネ部材、および中間転写ベルト９が巻き付けられたときに持っている弛みによって記録材Ｐの衝突による振動が吸収される。

図９に示すように、テンションローラ１３は、バネ部材２７に連結されて８０Ｎ（８ｋｇｆ）の張力が付与されている。テンションローラ１３は、中間転写ベルト９を張架する支持回転体を保持するフレームに対してスライド移動が可能に保持され、カムフォロア６２に対して加圧力可変に構成されている。

また、バネ部材２７の固定部には、カムフォロア６２が固定され、カムフォロア６２は、カムフォロア６２を移動させるように偏心カム６１が配置されている。

制御部１１０は、高剛性記録材対応モードが選択されると、光学センサ６４がカムフォロア６２を検出するまで駆動モータ６３を作動させて、中間転写ベルト９を押圧するテンションローラ圧を低下させる。

なお、図５はテンションローラ圧を変更する機構の例であって、テンションローラ圧の変更方法は、特にこの構成に限定されるものではない。

＜実験結果＞
図１０は通常記録材対応モードで普通紙を用いた際の速度変動の説明図、図１１は通常記録材対応モードで厚紙を用いた際の速度変動の説明図、図１２は高剛性記録材対応モードで厚紙を用いた際の速度変動の説明図である。各図中、（ａ）は駆動ローラ位置での中間転写ベルトの速度変動、（ｂ）はテンションローラ位置での中間転写ベルトの速度変動である。グラフ中、横軸には時間を示し、縦軸には中間転写ベルト表面速度を示している。

図１０の（ａ）に示すように、剛性の低い普通紙（８０ｇ／ｍ^２）が中間転写ベルトに衝突した時（矢印）、駆動ローラ位置の中間転写ベルトには速度変動がほとんど発生しない。

図１１の（ａ）に示すように、剛性の高いコート紙（３００ｇ／ｍ^２）が中間転写ベルトに衝突した時（矢印）、駆動ローラ位置の中間転写ベルトには大きな速度変動が発生する。記録材が中間転写ベルトに衝突すると、駆動ローラ位置では、中間転写ベルトが一度減速方向に振れ、その反動で増速方向に振れている。

このときの出力画像には、記録材が中間転写ベルトに衝突した瞬間に一次転写された位置に、主走査方向に伸びるスジ画像が観察された。最初の減速で画像倍率は一度縮小し、その後の増速で拡大方向に振れるため、濃いスジの後に薄いスジが発生していた。

図１に示すように、通常記録材対応モードでは、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの付勢力は、それぞれ８Ｎ（８００ｇｆ）に設定されている。通常記録材対応モードでは、剛性の高い記録材Ｐが中間転写ベルト９に衝突したときに生じる振動の影響が、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫに及ぶ。

図１０の（ｂ）に示すように、剛性の低い普通紙（８０ｇ／ｍ^２）が中間転写ベルトに衝突した時（矢印）、テンションローラ位置の中間転写ベルトには速度変動がほとんど発生しない。

図１１の（ｂ）に示すように、剛性の高いコート紙（３００ｇ／ｍ^２）が中間転写ベルトに衝突した時（矢印）も、テンションローラ位置の中間転写ベルトには速度変動がほとんど発生しない。

つまり、テンションローラ１３によって中間転写ベルト９を伝播する振動が吸収されるため、記録材Ｐが中間転写ベルト９に衝突したときに生じる振動は、中間転写ベルト９の下流側へ向かって図中の時計回りに伝播する。従って、時計回りに伝搬している振動を、反時計回りに伝播させて、テンションローラ１３に吸収される割合を高めることが必要になる。

そこで、記録材Ｐが中間転写ベルト９に衝突したときに生じる振動が時計回りに伝播し難くするために、高剛性記録材対応モードでは、一次転写ローラ５Ｙによる中間転写ベルト５Ｙのニップ圧を高める。一次転写ローラ５Ｙの付勢力を８Ｎ（８００ｇｆ）から１６Ｎ（１６００ｇｆ）に変更し、テンションローラ１３のバネ圧８０Ｎ（８ｋｇｆ）から７０Ｎ（７ｋｇｆ）に変更する。

図８に示すように、制御部１１０は、高剛性記録材対応モードが選択されると、駆動モータ５３により偏心カム５２を回転させて、カムフォロア５４を上昇させて一次転写ローラ５Ｙの付勢力を高める。

図９に示すように、制御部１１０は、高剛性記録材対応モードが選択されると、駆動モータ６３により偏心カム６１を回転させて、カムフォロア６２を破線位置へ移動させてテンションローラ１３の付勢力を低くする。

図１２の（ａ）に示すように、高剛性記録材対応モードでは、剛性の高いコート紙（３００ｇ／ｍ^２）が中間転写ベルトに衝突した時（矢印）、通常記録材対応モードよりも駆動ローラ位置の速度変動が緩和される。駆動ローラ位置での速度変化が小さくなり、インパルス的な速度変動波形が緩やかになった。

図１１の（ｂ）に示すように、高剛性記録材対応モードでは、剛性の高いコート紙（３００ｇ／ｍ^２）が中間転写ベルトに衝突した時（矢印）、テンションローラ位置へ通常記録材対応モードよりも大きな速度変動が伝播して吸収される。高剛性記録材対応モードでは、テンションローラ位置での速度変化が見えるようになり、中間転写ベルトに沿って反時計回りに振動が伝搬している。

このときの出力画像には、スジが確認されず、画像の良化が確認された。

ところで、図１に示すように、高剛性記録材対応モードでは、一次転写ローラ５Ｙの付勢力を高くする弊害として、中抜け等の転写不良が増えて出力画像が悪化することが予想される。

そこで、画像形成装置１００では、４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫのうちで最も転写ムラが目立たず、最も転写効率の高い画像形成部ＰＹを、最も駆動ローラ１２に近い側に配置した。二番目に転写効率の高い画像形成部ＰＫを最もテンションローラ１３側に配置した。これにより、画像形成部ＰＹで中抜けが多少増えても転写不良が目立たなくなった。

また、一次転写ローラ５Ｙの付勢力を高くすると、一次転写ローラ５Ｙの潰れ量が増加して中間転写ベルト９の表面速度が変化し、中間転写ベルト９上へ感光ドラム１Ｙから転写されるトナー像の位置がずれてしまう。画像形成部ＰＹと画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫとの間で色レジがずれてしまう。

そこで、画像形成装置１００では、通常記録材対応モードと高剛性記録材対応モードとが切り替わるごとに、レジマーク測定モードを実行して、最も上流側に位置する像担持体に担持させるトナー像の位置を調整する。

感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから中間転写ベルト９へ各色の十文字型のレジマークトナー像を転写し、最も下流側に位置する像担持体の下流側に配置された光学式センサ１８で各色のレジマークトナー像の検出タイミングを測定する。制御部１１０は、測定結果に応じて感光ドラム１Ｙに対する露光装置３Ｙを用いた静電像の書き込みタイミングを調整する。これにより各色色ずれの少ない出力画像を得ることが可能となる。

以上述べてきたように、画像形成装置１００では、予め搬送される記録材Ｐの剛性情報を検知し、剛性が高い記録材の場合には、一次転写ローラ圧を上げ、テンションローラ圧を小さくする。これにより、中間転写ベルト９の速度変動を小さく抑制して、記録Ｐが中間転写ベルト９に衝突した際に発生する突発的な振動が一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫに伝搬することを防止する。

＜実施例１＞
図１３は実施例１のモード切替制御のフローチャートである。

図５を参照して図１３に示すように、実施例１では、通常記録材対応モードと高剛性記録材対応モードとの判別は、操作パネル１０８を通じた操作者の画像形成ジョブの設定入力値により行われる。操作パネル１０８を通じて入力された情報は制御部１１０に伝送される。

操作者が操作パネル１０８を通じて記録材Ｐを選択して画像形成ジョブの開始ボタンを押すと、ジョブスタート前の前回転動作中に、制御部１１０が駆動モータ５３を作動させて一次転写ローラ圧を変更する。

制御部１１０は、高剛性紙か否かを判別して（Ｓ１１）、高剛性紙の場合には（Ｓ１１の高剛性紙）高剛性記録材対応モードを選択する。一次転写ローラ５Ｙの付勢力を高めてテンションローラ１３の付勢力を低下させる（Ｓ１４）。

図８に示すように、制御部１１０からモータドライバ５６に信号が送られ、紙剛性情報に基づいた適切な一次転写ローラ圧になるように、予め設定されたカムフォロア５４位置に来るように駆動モータ５３により偏心カム５２を回転させる。

図９に示すように、制御部１１０からモータドライバ６６に信号が送られ、紙剛性情報に基づいた適切なテンションローラ圧になるように、予め設定されたカムフォロア６２位置に来るように駆動モータ６３により偏心カム６１を回転させる。

その後、レジマーク測定モードを実行して色ずれ補正を行った（Ｓ１５）後に画像形成を開始して（Ｓ１２）、画像を出力する（Ｓ１３）。

これにより、一次転写ローラ５Ｙとテンションローラ１３とによって一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫに衝撃的な力が伝搬することを阻止して、縞模様のない高画質な画像を提供する。

また、高剛性記録材対応モードでは、厚紙が中間転写ベルト９に接触するまでに感光ドラム１Ｙから中間転写ベルト９への前の画像のイエロートナー像の転写を完了させる。すなわち、最も上流側に位置する像担持体（１Ｙ）から中間転写ベルト（９）へトナー像を転写し終えた後に二次転写部（Ｔ２）へ記録材を給送させる。

また、厚紙が中間転写ベルト９に接触した後に、感光ドラム１Ｙから中間転写ベルト９へ次の画像のイエロートナー像が転写開始されるように、露光装置３Ｙの書き込み開始タイミングが制御される。すなわち、記録材の先頭が二次転写部（Ｔ２）を通過した後に、最も上流側に位置する像担持体（１Ｙ）から中間転写ベルト（９）へトナー像を転写し始める。

これにより、イエロートナー像についても、厚紙が中間転写ベルト９に接触した際の影響が無い状態で、感光ドラム１Ｙから中間転写ベルト９へトナー像を連続的に転写できる。

一方、高剛性紙に該当しない場合には（Ｓ１１の低剛性紙）通常記録材対応モードを選択する。一次転写ローラ５Ｙの付勢力を通常の所定値とし、テンションローラ１３の付勢力を通常の所定値とした状態で、画像形成を開始して（Ｓ１２）、画像を出力する（Ｓ１３）。

実施例１の制御によれば、記録材Ｐが中間転写ベルト９に衝突して衝撃的な張力振動が中間転写ベルト９に発生しても、一次転写を行っている画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの両外側で張力振動の伝播が抑制される。一次転写ローラ５Ｙの加圧力を上げ、テンションローラ１３のテンションを下げることにより、確実に中間転写ベルト９の張力変動を吸収して、一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫに衝撃的な力が伝播しにくい。このため、縞模様のない高画質な画像を提供できる。

＜実施例２＞
図５に示すように、実施例２では、記録材の搬送路に設けられた紙厚検知センサ１０９によって画像形成ジョブで供給された記録材Ｐの厚みを測定する。紙厚検知センサ１０９によって得られた検出結果の情報は制御部１１０に伝送される。制御部１１０からモータドライバ５６、６６に信号が送られ、紙剛性情報に基づいた適切な一次転写ローラ圧及びテンションローラ圧になるように、駆動モータ５３、６３を作動させて偏心カム５２、６１を回転させる。

なお、紙厚検知センサ１０９に構成に関する先行技術の例は、特許文献３に示されており、ＬＥＤから発光して検知領域からの反射光を位置検出素子に集光した光の重心変化から読み取るものである。

特開２０００−２４１１５１

これにより、普通紙と厚紙とが混合して画像形成される場合でも、普通紙では通常記録材対応モードを適用し、厚紙では高剛性記録材対応モードを適用して、記録材の衝突ショックに起因する画像不良を発生させない。

高剛性記録材対応モードでは、厚紙が一中間転写ベルト９に接触するまでに感光ドラム１Ｙから中間転写ベルト９へのイエロートナー像の転写を完了させた後に、一次転写ローラ圧を上昇させる。一次転写ローラ圧の上昇速度は、中間転写ベルト９の走行にショックや影響を及ぼさない範囲に設定してある。

そして、厚紙が中間転写ベルト９に接触するタイミングでは、感光ドラム１Ｙから中間転写ベルト９へイエロートナー像が転写されないように、露光装置３Ｙの書き込み開始タイミングが制御される。これにより、厚紙が一中間転写ベルト９に接触した際の影響が無い状態で、感光ドラム１Ｙから中間転写ベルト９へトナー像を連続的に転写できる。

ここで、紙厚検知センサ１０９を使用する場合、紙厚検知センサ１０９の検出後に画像を書き出し始めるために、記録材Ｐの搬送経路上で画像書き出しが開始される前の位置に紙厚検知センサ１０９が配置される必要がある。これは、ジョブ中に記録材Ｐの種類が変更された場合に対応するためで、異なった記録材Ｐに対して同じジョブで搬送される場合、紙厚検知センサ１０９による検知後に一次転写ローラ圧が変更される。

記録材Ｐは、紙厚検知センサ１０９で厚さを測定された後にレジストローラ２３位置で停止し、一次転写ローラ圧の変更後にレジストローラ２３によって二次転写部Ｔ２への給送が再開される。

なお、記録材Ｐの搬送経路上で画像書き出しが開始される前の位置に紙厚検知センサ１０９を配置できない場合、書き出し中の画像をキャンセルして一次転写ローラ圧を変更した後にジョブを再開してもよい。この場合、キャンセルされた中間転写ベルト９上のトナー像は、二次転写ローラ１１に印加する電圧を反転して転写電界を逆転させた二次転写部Ｔ２を素通りさせて、ベルトクリーニング装置１９で回収する。

その間、記録材Ｐは、レジストローラ２３で停止して待機し、一次転写ローラ圧の変更後にレジストローラ２３によって搬送を再開される。

実施例２によれば、搬送される記録材Ｐの剛性が同一ジョブ内で変化する場合でも、記録材Ｐが二次転写部Ｔ２に突入するときに発生する画像不良の無い印刷物を出力することが可能となる。

実施例２によれば、記録材Ｐが中間転写ベルト９に衝突して衝撃的な張力振動が中間転写ベルト９に発生しても、一次転写を行っている画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの両外側で張力振動の伝播を抑制する。一次転写ローラ５Ｙの加圧力を上げ、テンションローラ１３のテンションを下げることにより、確実に張力変動を吸収して、一次転写部ＴＭ、ＴＣ、ＴＫに衝撃的な力が伝播しにくい。このため、縞模様のない高画質な画像を提供できる。

＜実施例３＞
図１４は実施例３の画像形成装置の構成の説明図である。

図５に示すように、実施例１、２では、中間転写ベルトの回転方向で最も上流側に位置する像担持体（１Ｙ）の転写ローラ（５Ｙ）にニップ圧力調整機構（５０）が配置されている。

図１４に示すように、これに対して実施例３では、最も上流側に位置する転写ローラ（５Ｙ）のさらに上流側に、挟持手段（５７、１２）及びニップ圧力調整機構（５０）が配置されている。ニップ圧力調整機構５０は実施例１と同じものである。スポンジローラ５７は、転写の役割を担わないが、挟み込みのショックが少ないため、実施例１の一次転写ローラ５Ｙと同じものを用いた。

＜実施例４＞
図１５は実施例４の画像形成装置の構成の説明図である。

図１５に示すように、実施例４では、駆動ローラ１２のさらに上流側に挟持手段（５７、５８）とニップ圧力調整機構（５０）とが配置されている。圧力調整機構５０は実施例１と同じもの、スポンジローラ５７は実施例１の一次転写ローラ５Ｙと同じもの、対向ローラ５８は、実施例１の駆動ローラ１２と同じものを用いた。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成部の構成の説明図である。 二次転写部の機械的な構成の説明図である。 画像不良の説明図である。 中間転写ベルトの駆動系の説明図である。 一次転写ローラの配置の説明図である。 一次転写部の構成の説明図である。 一次転写ローラのニップ圧調整機構の説明図である。 中間転写ベルトの張力調整機構の説明図である。 通常記録材対応モードで普通紙を用いた際の速度変動の説明図である。 通常記録材対応モードで厚紙を用いた際の速度変動の説明図である。 高剛性記録材対応モードで厚紙を用いた際の速度変動の説明図である。 実施例１のモード切替制御のフローチャートである。 実施例３の画像形成装置の構成の説明図である。 実施例４の画像形成装置の構成の説明図である。

符号の説明

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 像担持体（感光ドラム）
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ 帯電装置
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ 露光装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ 現像装置
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ 一次転写ローラ
９ 中間転写ベルト
１０ 対向ローラ
１１ 二次転写ローラ
１２ 駆動ローラ
１３ テンションローラ
２３ 給送手段（レジストローラ）
５０ ニップ圧力調整機構
５１ バネ部材
５２ 偏心カム
６０ 張力調整機構
６１ 偏心カム

Claims (9)

1. 中間転写ベルトと、
   像担持体に前記中間転写ベルトを重ねて搬送してトナー像を前記中間転写ベルトへ転写する一次転写部と、
   前記中間転写ベルトに記録材を重ねて搬送してトナー像を記録材へ転写する二次転写部と、
   前記中間転写ベルトへ突き当てるように、前記二次転写部へ記録材を給送する給送手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトの回転方向における前記一次転写部の下流側で前記中間転写ベルトの内側面を弾性的に支持する付勢手段と、
   前記一次転写部の上流側で前記中間転写ベルトを挟持して回転する挟持手段と、
   前記中間転写ベルトに対する前記挟持手段の挟持力を変更可能なニップ圧力調整機構と、を備え、
   前記挟持力を通常の挟持力にした状態で前記二次転写部へ記録材を給送させる通常記録材対応モードと、前記挟持力を通常の挟持力よりも高めた状態で前記二次転写部へ記録材を給送させる高剛性記録材対応モードと、を切り替え可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記中間転写ベルトに対する前記付勢手段の押圧力を変更可能な張力調整機構を備え、
   前記通常記録材対応モードでは、前記押圧力を通常の押圧力にした状態で前記二次転写部へ記録材を給送させ、前記高剛性記録材対応モードでは、前記押圧力を通常の押圧力より低くした状態で前記二次転写部へ記録材を給送させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記一次転写部は、前記中間転写ベルトを前記像担持体に巻き付けるように前記像担持体の下流側へシフトさせた位置で前記中間転写ベルトの内側面を押圧する転写ローラを有することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. それぞれ異なる現像色のトナー像を担持する複数の前記像担持体が前記中間転写ベルトに沿って配置され、前記中間転写ベルトの回転方向で最も上流側に位置する前記転写ローラに前記ニップ圧力調整機構が配置されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 複数の前記像担持体から前記中間転写ベルトへ各色のレジマークトナー像を転写して、最も下流側に位置する前記像担持体の下流側で各色のレジマークトナー像の検出タイミングを測定するレジマーク測定モードを備え、
   前記通常記録材対応モードから前記高剛性記録材対応モードへ切り替えた際には、前記レジマーク測定モードを実行して、最も上流側に位置する像担持体に担持させるトナー像の位置を調整することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記通常記録材対応モードと前記高剛性記録材対応モードとを、画像形成ジョブの記録材の設定に基いて選択することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記給送手段に供給される記録材の剛性に関する情報を検出する検出手段を備え、前記通常記録材対応モードと前記高剛性記録材対応モードとを、前記検出手段による検出結果に基いて選択することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載の画像形成装置。
8. 前記高剛性記録材対応モードでは、最も上流側に位置する前記像担持体から前記中間転写ベルトへトナー像を転写し終えた後に前記二次転写部へ記録材を給送させることを特徴とする請求項４乃至７いずれか１項記載の画像形成装置。
9. 前記高剛性記録材対応モードでは、記録材の先頭が前記二次転写部を通過した後に、最も上流側に位置する前記像担持体から前記中間転写ベルトへトナー像を転写し始めることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。

Images