JP2012128229A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写部の加圧力を変化させて幅広い種類の記録材への対応を図りつつも、記録材上の画像の搬送方向の長さを再現性高く精密に制御できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写加圧力調整機構６０は、二次転写ローラ５７の中間転写ベルト５１に対する加圧力を変更可能である。制御部６５は、二次転写部Ｔ２の加圧力が高くなるほど中間転写ベルト５１の回転方向における画像のトナー像の長さが短くなるように、露光装置３ａを制御する。型押しされた表面凹凸を有する記録材に対しては、普通紙に対するよりも二次転写部Ｔ２の加圧力を高くし、かつ普通紙に対するよりも中間転写ベルト５１の回転方向における画像のトナー像の長さを短くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、弾性層を有する中間転写体にトナー像を担持させて記録材に転写する画像形成装置、詳しくは、転写時の加圧力を変更して転写効率を高めた際の出力画像の搬送方向の画像長さの伸縮を抑制する制御に関する。

弾性層を有する中間転写体にトナー像を担持させて記録材等に転写する画像形成装置が広く用いられている。弾性層を有する中間転写体は、加圧によって弾性層が厚み方向に変形して記録材表面の凹凸を埋め合わせるため、表面粗さの大きな記録材に対しても高い転写効率でトナー像を転写することができる。

しかし、近年では、１台の画像形成装置において、光沢樹脂シートのような表面粗さの小さい記録材から、厚紙や布地のような表面粗さが大きな記録材まで、幅広い種類の記録材へ対応できることが求められている。この場合、表面粗さが大きな記録材では、転写部の加圧力を高めるほど弾性層の密着度が増して転写効率が高まるが、そのような高い加圧力で表面粗さの小さい記録材に転写を行うと、転写効率は著しく低下してしまう（特許文献１）。

すなわち、表面粗さの小さい記録材ではトナー像の圧力の逃げ場が無いため、加圧によってトナー像が中間転写ベルトの表面に凝着する傾向となり、転写部に印加される電気的な力では記録材へ移転できなくなるからである。

特許文献１には、このような問題を鑑みて、弾性層を有する中間転写ベルトの二次転写部の加圧力を可変にした画像形成装置が示される。二次転写ローラの回転軸の支持部にカム機構を設けて、カムの回動角に応じた加圧力を設定できるようにしている。厚紙では二次転写部の加圧力を高め、コート紙や樹脂シートでは二次転写部の加圧力を低下させている。

特開２００３−１３１４９４号公報

しかし、弾性層を有する中間転写ベルトで二次転写部の加圧力を変更すると、中間転写ベルトの搬送方向の画像の長さが変化することが判明した。加圧力を高めると画像の長さが伸びる傾向となり、記録材上の画像の後端の縁が切れたり、後端の余白が狭くなって、出力画像の品質が低下してしまう。

本発明は、転写部の加圧力を変化させて幅広い種類の記録材への対応を図りつつも、記録材上の画像の搬送方向の長さを再現性高く精密に制御できる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、弾性層を有する中間転写体と、画像のトナー像を形成して前記中間転写体に担持させるトナー像形成手段と、前記中間転写体に圧接して記録材に対するトナー像の転写部を形成する転写部材と、前記転写部に電圧を印加して前記中間転写体上の画像のトナー像を記録材に転写させるものである。そして、前記転写部材の前記中間転写体に対する加圧力を変更可能な加圧機構と、前記加圧力が高くなるほど前記中間転写体の回転方向における前記中間転写体上の画像のトナー像の長さが短くなるように、前記トナー像形成手段を制御する制御手段とを備える。

本発明の画像形成装置では、転写部の加圧力の変化による搬送方向の画像の伸縮を相殺するように、トナー像形成手段がトナー像を形成して中間転写体に担持させる。このため、転写部の加圧力の変化に伴って画像のトナー像の回転方向の長さが変化しても、記録材上に転写された画像の長さはほぼ等しく再現される。

したがって、転写部の加圧力を変化させて幅広い種類の記録材への対応を図りつつも、記録材上の画像の回転方向の長さを再現性高く精密に制御できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 中間転写ベルトの断面構成の説明図である。 二次転写部における加圧力と搬送方向の画像倍率の関係の説明図である。 実施例１の画像倍率制御の制御系のブロック図である。 実施例１の画像倍率制御のフローチャートである。 普通紙にトナー像を転写する際の二次転写部の説明図である。 加圧力の増加に伴う搬送方向の画像の伸びの説明図である。 加圧力の増加に伴うラフ紙への密着性の改善の説明図である。 ラフ紙へトナー像を転写する際の二次転写部の説明図である。 実施例２の加圧力及び画像倍率の制御の説明図である。 実施例３の加圧力及び画像倍率の制御の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、二次転写部の加圧力が高いほど中間転写体に担持されるトナー像の搬送方向の長さを短くする限りにおいて、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、弾性層を設けた中間転写体を装備した画像形成装置であれば、トナー像形成部の構成とは無関係に実施できる。モノクロ／フルカラー、一成分現像剤／二成分現像剤、タンデム型／１ドラム型の区別無く、また、帯電形式、露光形式、定着方式の区別無く実施できる。

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、種々の用途の画像形成装置で実施できる。

なお、特許文献１に示される画像形成装置の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は画像形成装置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５１に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５１に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５１に一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、感光ドラム１ｃ、１ｄにそれぞれシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト５１に順次一次転写される。

記録材Ｐは、記録材カセット８０から引き出され、分離ローラ８１によって１枚ずつに分離される。レジストローラ８２は、記録材Ｐを一旦停止し、中間転写ベルト５１上のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを給送する。

中間転写ベルト５１に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送され、記録材Ｐに重ねて二次転写部Ｔ２を挟持搬送される。その過程で、転写電源Ｄ２は、二次転写ローラ５７に転写電圧を印加して、中間転写ベルト５１のトナー像を記録材Ｐへ移転させる。転写されずに中間転写ベルト５１に残った転写残トナーは、ベルトクリーニング装置５５によって回収される。

四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト５１から曲率分離して定着装置７へ搬送され、定着装置７で加熱加圧を受けてトナー像を定着された後に、機体外へ排出される。定着装置７は、加熱ローラ７１と加圧ローラ７３のニップにより未定着トナー像を担持した記録材Ｐを挟持搬送する。加圧ローラ７３の圧力と加熱ローラ７１のヒータ７２の加熱によってトナー像が融解して記録材Ｐの表面に定着される。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ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、実質的に同一に構成される。以下では、イエローの画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の構成部材に付した符号の末尾のａをｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、一次転写ローラ５３ａ、ドラムクリーニング装置６ａを配置している。感光ドラム１ａは、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａに当接して従動回転し、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて感光ドラム１ａの表面を帯電させる。露光装置３ａは、イエローの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走査して、感光ドラム１ａに画像の静電像を書き込む。現像装置４ａは、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて静電像を反転現像することにより、感光ドラム１ａにトナー像を形成する。

一次転写ローラ５３ａは、中間転写ベルト５１の内側面に当接して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト５１の間に一次転写部Ｔ１を形成する。一次転写ローラ５３ａにトナーの帯電極性と逆極性（プラス）の直流電圧を印加することで、感光ドラム１ａに担持されたトナー像が中間転写ベルト５１へ一次転写される。ドラムクリーニング装置６ａは、感光ドラム１ａにクリーニングブレードを摺擦させて転写残トナーを回収する。

＜中間転写ベルト＞
図２は中間転写ベルトの断面構成の説明図である。図１に示すように、中間転写ベルト５１は、ベルト駆動ローラ５４、テンションローラ５８、二次転写対向ローラ５６、及び一次転写ローラ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄに掛け渡して支持される。中間転写ベルト５１は、テンションローラ５８によって所定の張力を付与され、ベルト駆動ローラ５４に駆動されて上記のプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。

図２に示すように、中間転写ベルト５１は、硬質な樹脂材料の基層５１ｅの上に柔軟なゴム材料の弾性層５１ｆを形成し、弾性層５１ｆの表面を汚れにくいフッ素材料系の表層５１ｇで覆って形成される。

基層５１ｅと弾性層５１ｆと表層５１ｇを合わせた全体の厚みは３００〜４００μｍである。中間転写ベルト５１の基層５１ｅは、厚みを５０〜１００μｍとしている。中間転写ベルト５１の弾性層５１ｆは、厚みを２００〜３００μｍとし、ＪＩＳ Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度値で６０［°］以下としている。中間転写ベルト５１の表層５１ｇの厚みは１〜１０μｍとしている。

中間転写ベルト５１は、表面電気抵抗率を１×１０^８〜１０^１３Ω／□とし、体積抵抗率を１×１０^６〜１０^１２Ω・ｃｍ以下としている。体積抵抗率は、温度２３℃、相対湿度５０％の環境下で、印加電圧１００Ｖ、印加時間１０ｓｅｃの条件により測定した。中間転写ベルト５１の製造方法は以下のとおりである。
（１）円筒状の金型を回転させながらノズルから基層５１ｅを構成する材料を金型の外面に連続的に供給し、それと同時にノズルを金型の回転軸方向に移動させて、材料を均一に塗布後、硬化させることにより基層５１ｅを形成する。金型の離型性を良くするため、シリコーンオイル等からなる離型剤を金型表面に塗布してもよく、または金型をセラミックスコーティングしてもよい。ノズルの液吐出口を管状でその壁厚を０．３〜３．０ｍｍ程度した。
（２）次いで、同一の方法で基層上に弾性層５１ｆを形成する。弾性層５１ｆは、基層５１ｅの形成方法と同様にして塗布する。
（３）その後、弾性層上に表層を塗装する。弾性層５１ｆ上の表層５１ｇは、スプレー塗装で行う。塗装の際には、フッ素ゴムエマルジョンを塗料化した水系フッ素ゴム塗料や、有機溶剤にフッ素ゴムを溶解させた溶剤系フッ素ゴム塗料を用いることが好ましい。

基層５１ｅを構成する材料は、必要な物性を示すことができれば特に限定されないが、樹脂製であることが好ましい。基層５１ｅを構成し得る樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、シリコーンイミド樹脂、ウレタンイミド樹脂、ポリウレタン樹脂が挙げられる。ポリウレア樹脂、エポキシ樹脂、メラニン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはビニルエステル樹脂等も挙げられる。基層の構成材料に含有させる電子導電剤としては、カーボンブラック、導電性金属酸化物またはカーボン繊維等の電子導電剤が使用される。

弾性層５１ｆは、上記一定範囲の体積抵抗率を示す限り、イオン導電性を有するエラストマーまたは電子導電性を有するエラストマーのいずれでもよい。イオン導電性を有するエラストマーとしては、公知のイオン導電性ゴムが使用でき、イオン導電剤が添加されているエラストマーを用いても良い。弾性層５１ｆを構成するエラストマーに電子導電剤を配合する場合は、基層５１ｅと同様に、カーボンブラック、導電性金属酸化物またはカーボン繊維等の電子導電剤を含有させてもよい。

イオン導電性ゴムとしては、組成物中に極性基を持つゴム材料が挙げられ、具体的にはアクリロニトリルブタジエンゴム、エピハロヒドリンゴム（特にエピクロルヒドリンゴム）等が挙げられる。イオン導電剤としては、テトラエチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウム、ドデシルトリメチルアンモニウム等が挙げられる。これらの過塩素酸塩、塩素酸塩、塩酸塩、臭素酸塩、ヨウ素酸塩、ホウフッ化水素酸塩、硫酸塩、アルキル硫酸塩、カルボン酸塩、スルホン酸塩等も挙げられる。

＜二次転写ローラ＞
図１に示すように、二次転写部Ｔ２は、二次転写対向ローラ５６に支持された中間転写ベルト５１の外側面に二次転写ローラ５７を当接している。記録材Ｐは、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５７の間に形成された二次転写部Ｔ２によって挟持搬送される。二次転写対向ローラ５６は、接地され、二次転写ローラ５７は、転写電源Ｄ２に接続されている。二次転写ローラ５７の外径は２４［ｍｍ］、二次転写対向ローラ５６の外径は２０［ｍｍ］である。

二次転写ローラ５７は、ウレタンゴム等のイオン導電性の弾性ゴム層と表面層とを有する二層以上の構成からなる。弾性ゴム層は、セル径が０．０５［ｍｍ］〜１．０［ｍｍ］のカーボンブラック分散の発泡層である。表面層は、イオン導電性ポリマーを分散した厚みが０．１［ｍｍ］〜１．０［ｍｍ］のフッ素樹脂系材料である。

二次転写ローラ５７の表面硬度は、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度値で２０［°］〜４０［°］に調整されている。また、二次転写性を考慮すると、二次転写ローラ５７の抵抗値は、１×１０^６［Ω］以上１×１０^９［Ω］以下が望ましい。ここでは、二次転写ローラ５７の抵抗値を１×１０^７［Ω］とした。

二次転写ローラ５７の抵抗値は、以下のように測定した。電流計を介して接地された直径２０［ｍｍ］のアルミニウムの抵抗値測定用ローラに二次転写ローラ５７を総荷重９．８［Ｎ］で当接させ、抵抗値測定用ローラを２０［ｒｐｍ］の回転速度で回転駆動する。抵抗値測定用ローラに二次転写ローラ５７を同一周速度で従動回転させ、二次転写ローラ５７の金属軸部に２［ｋＶ］の電圧を印加して電流値Ｉ［Ａ］を測定し、次式により抵抗値Ｒを算出する。
Ｒ＝２ｋＶ÷Ｉ［Ａ］

＜転写加圧力調整機構＞
二次転写部Ｔ２においては、圧力と電界の作用によって中間転写ベルト５１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。しかし、記録材Ｐのトナー像が転写される面の平滑性は記録材Ｐの種類によって異なる。厚紙等のように表面平滑性の悪い記録材Ｐに対してトナー像を転写する際には、より高い加圧力を二次転写部Ｔ２に印加して、記録材Ｐの表面に中間転写ベルト５１を密着させる必要がある。加圧力が不足すると、記録材Ｐと中間転写ベルト５１の密着性が悪くなり易い。そして、トナー像の転写不良が発生してしまう。

一方、コート紙やＯＨＰ用シート等のように表面平滑性の良好な記録材にトナー像を転写する際には、余りに大きな加圧力を印加すると、線画や文字画像を構成する線の中央部に転写不良が発生し易くなる。これは、転写の際に作用する過大な加圧力によって、線中央部のトナーが凝集してしまい、この凝集したトナーが記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト５１側へ抜けてしまうからである。この現象は、文字等の線画を描く際に発生し易いことからフォローキャラクタ現象と呼ばれている。

そこで、画像形成装置１００では、二次転写部Ｔ２に転写加圧力調整機構６０を設けて、二次転写対向ローラ５６に支持された中間転写ベルト５１に対する二次転写ローラ５７の加圧力を調整可能にしている。二次転写ローラ５７は、回動軸６１によって回転可能に支持された回動フレーム６２に回転自在に取り付けられている。

制御部６５は、加圧モータ６４を制御して加圧カム６３を回転させることにより、回動軸６１を中心に回動フレーム６２を回動させ、二次転写ローラ５７を昇降させて二次転写部Ｔ２の加圧力を変更する。

このように二次転写部Ｔ２が構成され、制御部６５は、ユーザーが選択した記録材Ｐの種類に応じて二次転写部Ｔ２の加圧力を設定する。厚紙では加圧力を高めて転写効率を高め、コート紙では加圧力を低下させて線画像の抜けを解消する。

しかし、画像形成装置１００では、中間転写ベルト５１に弾性層５１ｆを有する場合特有の問題があることが判明した。二次転写部Ｔ２の加圧力を高めるほど、記録材Ｐに転写されたトナー像の画像倍率が大きくなる。そして、表面の凹凸の大きな厚紙等のいわゆるラフ紙に対する印刷が要求された場合、二次転写部Ｔ２の加圧力は大きく高められる。低い加圧力では、図８に示すように、記録材表面の凹部へ弾性層５１ｆが十分に回り込むことができず、凹部に対する転写性が不十分になり易いからである。

そして、二次転写部Ｔ２の加圧力を通常より上昇させてトナー像をラフ紙に転写させる実験を行ったところ、搬送方向に画像が伸びて搬送方向の画像倍率が大きくなるという問題が生じていた。

そこで、以下の実施例では、感光ドラム１ａに形成されるトナー像の搬送方向の長さを、二次転写部Ｔ２の加圧力が高く設定されるほど短くしている。ユーザーによって選択された紙種に応じて二次転写部Ｔ２の加圧力を変化させ、同時に加圧力に応じて静電像の段階で画像倍率を制御する。これにより、様々な種類の記録材に対して、転写性を高めながらも、最終的な記録材上での画像倍率変化を低減している。

＜実施例１＞
図３は二次転写部における加圧力と搬送方向の画像倍率の関係の説明図である。図４は実施例１の画像倍率制御の制御系のブロック図である。図５は実施例１の画像倍率制御のフローチャートである。

図１に示すように、トナー像形成手段の一例である画像形成部Ｐａは、画像のトナー像を形成して弾性層を有する中間転写体上の一例である中間転写ベルト５１に担持させる。転写部材の一例である二次転写ローラ５７は、中間転写体の一例である中間転写ベルト５１に圧接して記録材に対するトナー像の転写部の一例である二次転写部Ｔ２を形成する。電源手段の一例である転写電源Ｄ２は、二次転写部Ｔ２に電圧を印加して中間転写ベルト５１のトナー像を記録材Ｐに転写させる。

加圧機構の一例である転写加圧力調整機構６０は、二次転写ローラ５７の中間転写ベルト５１に対する加圧力を変更可能である。制御手段の一例である制御部６５は、二次転写部Ｔ２の加圧力が高くなるほど中間転写ベルト５１の回転方向における画像のトナー像の長さが短くなるように、露光装置３ａを制御する。

制御部６５は、記録材Ｐの表面粗さが大きいほど、二次転写部Ｔ２の加圧力を高くし、かつ中間転写ベルト５１の回転方向における画像のトナー像の長さを短くする。型押しされた表面凹凸を有する記録材に対しては、普通紙に対するよりも二次転写部Ｔ２の加圧力を高くし、かつ普通紙に対するよりも中間転写ベルト５１の回転方向における画像のトナー像の長さを短くする。

実施例１における中間転写ベルト５１は、表層２μｍ、弾性層２１３μｍ、基層８５μｍのものを使用しており、総厚は３００μｍである。中間転写ベルト５１の基層５１ｅは、ヤング率が３ＧＰａ程度、紙のヤング率は４ＧＰａ程度と硬く、二次転写部Ｔ２において、加圧力を上昇させても殆ど変形が見られない。

しかし、中間転写ベルト５１の弾性層５１ｆのヤング率は、ゴム素材を用いているため、約１〜１０ＭＰａと低くなっている。実施例１では、弾性層５１ｆにウレタンゴムを用いているため、ヤング率は８ＭＰａである。

このため、基層５１ｅと記録材Ｐの間に存在する弾性層５１ｆは、二次転写部Ｔ２における加圧力を上げると大きく変化して、中間転写ベルト５１の表面が記録材Ｐの表面の凹凸に追従する。

図３の（ａ）に示すように、二次転写部Ｔ２の加圧力を増加するに連れて、中間転写ベルト５１の総厚が低下して、加圧力が約９０Ｎ（９ｋｇｆ）になると総厚が２１０μｍ程度で飽和している。

図３の（ｂ）に示すように、加圧力の増加に伴って中間転写ベルト５１の厚みが減少し、転写後の搬送方向の画像倍率が増加する。中間転写ベルト５１の厚みが低下するに連れて画像倍率が伸びており、厚み２１０μｍ程度で画像倍率が１００．２５％付近で飽和していることが分かる。

図４を参照して図５に示すように、実施例１の画像倍率制御では、制御部６５は、先ずユーザーのユーザー操作部１０３を通じた設定から紙種情報を取得する（Ｓ１１）。制御部６５は、取得した紙種情報に基づいて、再生紙やラフ紙など、二次転写部Ｔ２の加圧力を上げると転写性が向上する紙か否かを判断する（Ｓ１２）。

画像倍率制御部１０２は、加圧力を上げる必要のない記録材（普通紙）の場合、画像倍率をデフォルト値に設定して、露光装置３ａにより搬送方向の長さが１００％の静電像を形成する（Ｓ１３）。

しかし、画像倍率制御部１０２は、加圧力を上げる必要のある記録材（ラフ紙）の場合、最終的な記録材Ｐ上の画像倍率がデフォルト値と同等となるように、露光装置３ａを制御して、静電像を例えば搬送方向に９９．６％に縮めて形成する（Ｓ１３）。実施例１では、ラフ紙として、エンボス紙：レザック６６（登録商標）の坪量１１６ｇ／ｍ^２のものを用いた。

＜普通紙の場合＞
図６は普通紙にトナー像を転写する際の二次転写部の説明図である。図７は加圧力の増加に伴う搬送方向の画像の伸びの説明図である。図８は加圧力の増加に伴うラフ紙への密着性の改善の説明図である。図９はラフ紙へトナー像を転写する際の二次転写部の説明図である。

図６に示すように、普通紙を二次転写部Ｔ２に通紙する場合、感光ドラム１ａには入力画像の画像の大きさに対する画像倍率１００％の静電像が形成される。感光ドラム１ａの周速度は３００ｍｍ／ｓｅｃ、通紙する記録材Ｐが普通紙の場合の二次転写ローラ５７に掛ける荷重は５０Ｎ（５ｋｇｆ）である。そして、感光ドラム１ａ上の静電像の形成は、Ａ３サイズの紙で余白が先後端２ｍｍで、４１６ｍｍ±０．２１ｍｍとなるように形成している。つまり記録材上での画像倍率が約１倍となっている。

図７の（ａ）に示すように、普通紙の場合、二次転写ローラ５７による加圧力は５０Ｎ（５ｋｇｆ）に設定される。矢印Ｒ２方向へ中間転写ベルト５１が進行しており、加圧力５０Ｎの場合の画像倍率を基準値としている。二次転写電圧を最適化した際の最大トナー載り量（２００％）におけるトナー像の転写効率は９０％である。

図７の（ｂ）に示すように、普通紙の場合、二次転写ローラ５７による加圧力を７５Ｎ（７．５０ｋｇｆ）に増加すると、搬送方向の画像倍率が加圧力により増加する。加圧力を上げると、弾性層５１ｆのゴム素材は搬送方向の伸びを生じる。図７の（ａ）における弾性層５１ｆの厚み２４０μｍが、図７の（ｂ）における厚み２２０μｍへと変化する結果、搬送方向のトナー像の伸びが二次転写部Ｔ２において１００．２％となっている。このような伸びの蓄積が搬送方向(副走査方向)の倍率に寄与しており、結果としてＡ３サイズ縦送りにおいて、搬送方向に約１ｍｍの伸びを生じる。

ただし、普通紙の場合、二次転写ローラ５７による加圧力を７５Ｎ（７．５０ｋｇｆ）に増加すると、文字画像の中抜けが目立つようになり、二次転写電圧を最適化してもトナー像の転写効率が大幅に低下する。

＜ラフ紙の場合＞
図８の（ａ）に示すように、普通紙と比較して表面凹凸の大きなラフ紙の場合、二次転写ローラ５７の加圧力が５０Ｎ（５ｋｇｆ）のままでは、普通紙の場合に比較して転写効率が低下する。実施例１で用いたラフ紙は、皮革風にエンボス成形された表面の溝の深さが約８０μｍである。このとき、二次転写部Ｔ２の加圧力が５０Ｎ（５ｋｇｆ）であると、中間転写ベルト５１の表面が溝に進入する追従量は２０μｍ程度に止まり、トナー像の転写効率が約６０％まで低下していた。

図９に示すように、ラフ紙を二次転写部Ｔ２に通紙する場合、低下した転写効率を回復させるために、二次転写ローラ５７に掛ける加圧力は、普通紙を通紙する場合の１．５倍の７５Ｎ（７．５０ｋｇｆ）である。そして、加圧力の増加に伴う中間転写ベルト５１の搬送方向のトナー像の伸びを相殺するために、感光ドラム１ａ上の静電像は、入力画像の画像の大きさに対する画像倍率を９９．６％としている。感光ドラム１ａ上の静電像は、露光装置３ａの主走査速度を高めることにより、搬送方向に余白が先後端２ｍｍで、４１４ｍｍ±０．２１ｍｍとなるように形成している。なお、感光ドラム１ａの周速度は、普通紙の場合と等しく３００ｍｍ／ｓｅｃである。

これにより、Ａ３サイズ縦送りの記録材給送時、二次転写を経て、余白が先後端２ｍｍで、４１６ｍｍ±０．２２ｍｍとなるように、感光ドラム１ａにトナー像を形成している。つまり、入力画像の搬送方向の長さに対する静電像の搬送方向の長さを９９．６％に縮めても、二次転写を経ることで、記録材上での画像倍率が約１倍となっており、普通紙を通紙する場合の設定と画像倍率が同等となっている。

図８の（ｂ）に示すように、二次転写ローラ５７の加圧力が７５Ｎ（７．５０ｋｇｆ）の場合、基層５１ｅと記録材Ｐの間に存在する弾性層５１ｆは、二次転写部Ｔ２における加圧力を上げると大きく変化し、凹部への追従性が増して転写性が向上する。実施例１のラフ紙（エンボス紙：レザック６６、１１６ｇ／ｍ^２）は、上述したようにエンボス加工された溝部の深さが約８０μｍである。

このとき、二次転写部Ｔ２の加圧力を７５Ｎ（７．５０ｋｇｆ）に高めることで、追従量が４０μｍに高まって転写効率が約７５％となり、５０Ｎ（５ｋｇｆ）の場合に比較して、転写効率が約１５％程度上昇している。

以上のように、実施例１の二次転写制御では、再生紙やラフ紙など表面凹凸の大きな記録材に対して転写性を向上させるために、弾性層５１ｆを有する中間転写ベルト５１を用いた画像形成装置１００において二次転写部Ｔ２の加圧力を上昇させる。しかし、二次転写部Ｔ２の加圧力を上昇させると、搬送方向の画像倍率が伸びるため、静電像の搬送方向の長さを縮めて記録材上で画像長さをデフォルト値と同等とする制御を行っている。

なお、実施例１では、感光ドラム１ａの周速度と露光装置の主走査速度の関係で入力画像に対する搬送方向の画像長さを調整した。しかし、画像データを走査線信号に展開する過程で、副走査方向の走査線密度を変化させることで、搬送方向の画像長さを調整してもよい。

また、実施例１では、感光ドラム１ａの周速度を一定にして、露光装置３ａの主走査速度を高めることにより、感光ドラム１ａに形成される静電像の入力画像に対する搬送方向の長さを縮めた。しかし、露光装置３ａの主走査速度を一定に保って、感光ドラム１ａの周速度を遅くすることによっても、同様に、感光ドラム１ａに形成される静電像の搬送方向の長さを縮めることができる。

また、実施例１では、感光ドラム１ａの周速度と中間転写ベルト５１の周速度とを等しく設定した。しかし、感光ドラム１ａの周速度に対して中間転写ベルト５１の周速度を相対的に低く設定することによっても、同様に、感光ドラム１ａに形成される静電像の搬送方向の長さを縮めることができる。したがって、記録材上の画像の副走査倍率の制御は、一次転写部の周速差によるものでも構わない。同様に、記録材上の画像の副走査倍率の制御は、二次転写部の周速差によるものでも構わない。

また、実施例１では、二次転写部の加圧力の高い画像形成条件ほど搬送方向の静電像の長さを短くして記録材上の搬送方向の画像の長さを一定に揃える制御を説明した。しかし、加圧力を高めた際の記録材上の画像の伸びは、記録材の搬送方向と直交する方向(主走査方向)においても同様に発生している。このため、加圧力を高めるほど静電像の幅方向の長さも併せて短く設定してもよい。

＜実施例２＞
図１０は実施例２の加圧力及び画像倍率の制御の説明図である。実施例２では、図１の画像形成装置１００において、累積画像形成枚数に応じて二次転写部Ｔ２の加圧力を高める制御を導入している。そして、二次転写部Ｔ２の加圧力の増加に伴って、二次転写時のトナー像の搬送方向の伸びを相殺するように、実施例１と同様に、搬送方向の静電像の形成長さを縮めている。実施例２の基本構成は実施例１と同一のため、実施例１と同一の構成には同一符号を付して重複する説明を省略し、実施例２について特徴的な部分について説明する。

制御部６５は、画像形成の累積出力枚数が増えるほど、二次転写部Ｔ２の加圧力を高くし、かつ中間転写ベルト５１の回転方向における画像のトナー像の長さを短くする。

図１０の（ａ）に示すように、画像形成の累積出力枚数(耐久枚数)の増加に伴って、二点鎖線で示すように、二次転写部Ｔ２おけるトナー像の転写効率が低下する。画像形成条件は、単色最高階調の全面画像を画像比率１００％として画像比率１０％、記録材の種類がＡ４サイズ再生紙である。二次転写部Ｔ２の加圧力を５０Ｎ（５ｋｇｆ）で一定に保った場合、二点鎖線で示すように、累積出力枚数の増加に伴ってトナー像の二次転写効率が低下する。初期は、転写効率が９５％であるが、累積出力枚数が増加するに連れて、指数関数的に転写効率が低下して、２５万枚程度で転写効率が飽和し、８０％程度まで低下していることが分かる。

転写効率が低下する原因として、低画像比率の連続画像形成を行うと、現像装置４ａ内の現像剤の劣化が進行することが挙げられる。現像装置４ａ内で現像剤が長時間撹拌され続けることにより、トナーに付着させている外添剤の剥がれなどにより、トナーと中間転写ベルト５１との付着力が増加することが原因である。

図１０の（ｂ）に示すように、実施例２では、低下した転写効率を回復させるために、累積出力枚数の増加に伴って段階的に二次転写部Ｔ２の加圧力を高めている。図１０の（ａ）の曲線に対して効果が得られるように、図１０の（ｂ）に示すように二次転写部Ｔ２の加圧力を階段近似している。０ｋ枚〜３０ｋ枚において５０Ｎ（５ｋｇｆ）、３０ｋ枚〜６０ｋ枚において６０Ｎ、６０ｋ枚〜９０ｋ枚において７０Ｎ、９０ｋ枚以上は８０Ｎとしている。

図１０の（ｂ）に示すように、二次転写部Ｔ２の加圧力を上昇させた結果、図１０の（ａ）に実線で示すように、低画像比率での累積出力枚数の増加に伴う転写効率の低下が抑制される。図１０の（ａ）に実線で示すように、累積出力枚数が増加しても、加圧力を高めることで、転写効率が約９０％を割り込むことが無くなることが分かる。

なお、最初から二次転写部Ｔ２の加圧力を５０Ｎ（５ｋｇｆ）一定に保った場合、弾性層５１ｆを有する中間転写ベルト５１の寿命耐久枚数は、５００ｋ枚である。これに対して、最初から二次転写部Ｔ２の加圧力を８０Ｎ（８ｋｇｆ）一定に保った場合、表層の磨耗や屈曲疲労が高まって、寿命耐久枚数が低下する。約４４０ｋ枚で画像不良が発生し、耐久寿命枚数が６０ｋ枚程度低下する。

これに対して、上記のように加圧力を段階的に高めた場合、弾性層５１ｆを有する中間転写ベルト５１の寿命耐久枚数は、５０Ｎ（５ｋｇｆ）一定に保った場合と同様に５００ｋ枚である。

図１０の（ｃ）に示すように、二次転写部Ｔ２の加圧力を増大させると搬送方向の画像長さが伸びるため、累積出力枚数の増加に応じて静電像の画像倍率を調整して、記録材上の画像の搬送方向の長さの変化を相殺している。

図１０の（ｂ）に示す段階的な加圧力の変化に併せて、静電像の段階で、実施例１と同様に画像倍率制御を行う。図１０の（ｃ）に示すように、加圧力の設定値に対応させて入力画像に対する静電像の画像倍率を設定している。すなわち、０ｋ枚〜３０ｋ枚において１００％、３０ｋ枚〜６０ｋ枚において９９．９％、６０ｋ枚〜９０ｋ枚において９９．８％、９０ｋ枚以上は９９．７と設定している。

その結果、実施例１で説明したように、加圧力に応じて感光ドラム１ａ上に形成する静電像を制御することで、寿命耐久枚数の最後まで最終的な紙上の画像倍率が約１００％となっていることが確認された。

以上のように制御を行うことにより、耐久枚数が増加した場合でも、感光ドラム１ａ上のトナー載り量を増加させることなく出力画像の濃度を保つことが可能となる。これと同時に、出力画像の画像倍率変化を抑えることが可能となる。

＜実施例３＞
図１１は実施例３の加圧力及び画像倍率の制御の説明図である。実施例３では、図１の画像形成装置１００において、実施例１の制御に加えて、環境の温度湿度の違いによる二次転写時のトナー像の搬送方向の伸びを相殺する。実施例３の基本構成は実施例１と同一のため、実施例１と同一の構成には同一符号を付して重複する説明を省略し、実施例２について特徴的な部分について説明する。

制御部６５は、環境温度が高いほど、中間転写ベルトの回転方向における画像のトナー像の長さを短くする。高温高湿環境では、低温低湿環境におけるよりも中間転写ベルトの回転方向における画像のトナー像の長さを短くする。

図１１の（ａ）に示すように、実施例１で説明したように、記録材の種類に応じて加圧力を２段階に切り替える設定を行った。このとき、温度湿度が高まるほど、中間転写ベルト５１の弾性層５１ｆが柔らかくなるので、二次転写時の搬送方向の画像長さの伸びが増えて、画像倍率は高まる傾向となる。各温湿度環境は、以下のように定義されている。
（１）ＮＬ：２３℃ ５％ＲＨ
（２）ＮＮ：２３℃ ５０％ＲＨ
（３）ＨＨ：３０℃ ８０％ＲＨ

また、図１１中、■のプロットが加圧力５０Ｎ（５ｋｇｆ）の場合の画像倍率、○のプロットが加圧力７５Ｎ（７．５ｋｇｆ）の場合の画像倍率である。いずれのプロットでも高温、高湿環境になるに連れて画像倍率が増加するが、加圧力７５Ｎの場合、５０Ｎの場合よりも、加圧力が高い分、搬送方向の伸びが増えて画像倍率はさらに高まっている。

図１１の（ｂ）に示すように、実施例１と同様に、加圧力に応じて静電像の画像倍率を調整することで、それぞれの温度湿度環境における加圧力５０Ｎの■のプロットと加圧力７５Ｎの○のプロットとで画像倍率を等しくすることができる。各環境について、感光ドラム１ａ上に形成する静電像の入力画像に対する画像倍率を次のように制御した。
（１）ＮＬ：９９．６８％
（２）ＮＮ：９９．４３％
（３）ＨＨ：９９．２４％

この結果、加圧力７５Ｎの○のプロットは、加圧力５０Ｎの■のプロットとほぼ重なり、環境が固定の場合の倍率変化が抑制できたと言える。

続いて、図１１の（ｃ）に示すように、温度湿度環境に応じて静電像の画像倍率を調整することで、すべての温度湿度環境における加圧力５０Ｎの■のプロットと加圧力７５Ｎの○のプロットとで画像倍率を等しくすることができる。つまり、加圧力が変化しても温度湿度が変化しても、弾性層５１ｆを有する中間転写ベルト５１を用いて搬送方向の長さが等しい記録材上の出力画像が得られる。各環境について、感光ドラム１ａ上に形成する静電像の入力画像に対する画像倍率を次のように制御した。
＜加圧力：５０Ｎ＞
（１）ＮＬ：１００．１９％
（２）ＮＮ：１００％
（３）ＨＨ：９９．６２％
＜加圧力：７５Ｎ＞
（１）ＮＬ：９９．８７％
（２）ＮＮ：９９．４３％
（３）ＨＨ：９８．８６％

実施例３では、二次転写部Ｔ２の加圧力が５０Ｎと７５Ｎの両方の場合に感光ドラム１ａに形成する静電像の画像倍率を制御する。加圧力５０Ｎの各環境における静電像の画像倍率と、加圧力７５Ｎの各環境における静電像の画像倍率とをそれぞれ最適化して、いずれの条件においても、記録材上の画像の搬送方向の画像倍率が１００％となるようにした。その結果、すべてのプロットが記録材上で画像倍率１００％となってほぼ重なり、全環境で二次転写部Ｔ２の加圧力を変えた際の倍率変化が抑制できたと言える。

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 感光ドラム
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 帯電ローラ
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 露光装置
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像装置
５１ 中間転写ベルト、５３ 一次転写ローラ
５６ 二次転写対向ローラ、５７ 二次転写ローラ
６０ 転写加圧力調整機構、６３ 加圧カム
１００ 画像形成装置、Ｄ２ 転写電源、Ｐ 記録材
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像形成部

Claims (6)

1. 弾性層を有する中間転写体と、
   画像のトナー像を形成して前記中間転写体に担持させるトナー像形成手段と、
   前記中間転写体に圧接して記録材に対するトナー像の転写部を形成する転写部材と、
   前記転写部に電圧を印加して前記中間転写体上の画像のトナー像を記録材に転写させる画像形成装置において、
   前記転写部材の前記中間転写体に対する加圧力を変更可能な加圧機構と、
   前記加圧力が高くなるほど前記中間転写体の回転方向における前記中間転写体上の画像のトナー像の長さが短くなるように、前記トナー像形成手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、記録材の表面粗さが大きいほど、前記加圧力を高くし、かつ前記中間転写体の回転方向における前記画像のトナー像の長さを短くすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、型押しされた表面凹凸を有する記録材に対しては、普通紙に対するよりも前記加圧力を高くし、かつ普通紙に対するよりも前記中間転写体の回転方向における前記画像のトナー像の長さを短くすることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、画像形成の累積出力枚数が増えるほど、前記加圧力を高くし、かつ前記中間転写体の回転方向における前記画像のトナー像の長さを短くすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、環境温度が高いほど、前記中間転写体の回転方向における前記画像のトナー像の長さを短くすることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、高温高湿環境では、低温低湿環境におけるよりも前記中間転写体の回転方向における前記画像のトナー像の長さを短くすることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。

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