JP2021148926A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成動作を停止せずにキャリブレーションを実行可能であり、且つ、最大サイズの記録媒体の裏汚れも抑制可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、複数の画像形成部と、中間転写ベルトと、複数の一次転写部材と、二次転写ユニットと、を備える。二次転写ユニットは、二次転写ローラーと、転写電圧電源と、転写領域切換機構と、を備える。二次転写ローラーは、芯金と、芯金の軸方向中央部に配置され、第１転写領域を形成する第１弾性層と、第１弾性層の軸方向両端部に隣接して配置され、芯金の周方向の一部に固定される第２弾性層と、を有する。転写領域切換機構は、芯金を所定角度回転させることにより、第２弾性層を、中間転写ベルトに接触して第１転写領域の幅方向両端部に第２転写領域を形成する転写位置と、転写位置から退避した退避位置と、に選択配置する。【選択図】図６

Description

本発明は、中間転写ベルト上に形成されたトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写ユニットを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、所定方向に回動される無端状の中間転写ベルトと、中間転写ベルトに沿って設けられた複数の画像形成部とを備え、各画像形成部により中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次重ね合わせて一次転写した後、二次転写ローラーにより用紙等の記録媒体上にトナー像を二次転写する中間転写方式の画像形成装置が知られている。

このような中間転写方式の画像形成装置においては、発色性や色の再現性を向上させるために、所定のタイミングで画像濃度や色ずれを補正するキャリブレーションを実行する。ここで、中間転写ベルトの転写領域（画像形成領域）にパッチ画像を形成してキャリブレーションを実行する場合、画像形成を一時停止する必要がある。

そこで、画像形成動作を停止することなくキャリブレーションを実行する方法が提案されており、例えば特許文献１には、中間転写ベルトの軸方向の幅と二次転写ローラーの長手幅（軸方向幅）との寸法差の領域にテストパターンの形成領域が帯状に形成された画像形成装置が開示されている。

特開２０１０−１９０６８５号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、最大の用紙サイズ以上の画像形成領域を設ける必要があり、画像形成装置の大型化に繋がるとともにコスト面においても不利となる。また、キャリブレーションに用いるパッチ画像は用紙に転写されないため、最大の用紙サイズの内側にパッチ画像を形成した場合、パッチ画像の一部が二次転写ローラーに付着する。その結果、キャリブレーションの実行直後に最大の用紙サイズを用いて印字動作を行うと用紙の裏汚れが発生するという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、画像形成動作を停止せずにキャリブレーションを実行可能であり、且つ、最大サイズの記録媒体の裏汚れも抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、複数の画像形成部と、中間転写ベルトと、複数の一次転写部材と、二次転写ユニットと、を備えた画像形成装置である。複数の画像形成部は、異なる色の画像を形成する。中間転写ベルトは、無端状であって画像形成部に沿って移動する。複数の一次転写部材は、中間転写ベルトを挟んで各画像形成部に配置された像担持体に対向配置され、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に一次転写する。二次転写ユニットは、中間転写ベルト上に一次転写されたトナー像を記録媒体上に二次転写する。二次転写ユニットは、二次転写ローラーと、転写電圧電源と、転写領域切換機構と、を備える。二次転写ローラーは、芯金と、第１弾性層と、第２弾性層と、を有する。第１弾性層は、芯金の軸方向中央部に配置され、中間転写ベルトに圧接されて記録媒体が挿通される第１転写領域を形成する。第２弾性層は、第１弾性層の軸方向両端部に隣接して配置され、芯金の周方向の一部に固定される。転写電圧電源は、中間転写ベルトから二次転写ローラーにトナーが移動する方向の電界を発生させる。転写領域切換機構は、芯金を所定角度回転させることにより、第２弾性層を、中間転写ベルトに接触して第１転写領域の幅方向両端部に第２転写領域を形成する転写位置と、転写位置から退避した退避位置と、に選択配置する。

本発明の第１の構成によれば、記録媒体のサイズが第１転写領域以下である場合は第２弾性層を退避位置に配置することにより、印字中に第２転写領域にパッチ画像を形成してキャリブレーションを実行した場合に二次転写ローラーへのパッチ画像の付着を抑制することができる。また、記録媒体のサイズが第１転写領域よりも大きい場合は第２弾性層を転写位置に配置することにより、第２転写領域におけるトナー像の転写性も確保することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す概略図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図 キャリブレーションに用いる色ずれ補正用の基準画像の一例を示す図 キャリブレーションに用いる濃度補正用の基準画像の一例を示す図 本実施形態の画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図 本実施形態の画像形成装置１００に搭載される二次転写ユニット９およびその周辺の側面断面図であって、二次転写ローラー４０の第２弾性層４４を退避位置に配置した状態を示す図 二次転写ユニット９を構成する二次転写ローラー４０を第２弾性層４４と反対側から見た斜視図 二次転写ユニット９を構成する二次転写ローラー４０を第２弾性層４４側から見た斜視図 二次転写ユニット９およびその周辺の側面断面図であって、二次転写ローラー４０の第２弾性層４４を転写位置に配置した状態を示す図 本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 本実施形態の画像形成装置１００において実行される二次転写制御例を示すフローチャート 本実施形態の画像形成装置１００に搭載される二次転写ユニット９の変形例およびその周辺の側面断面図 本実施形態の画像形成装置１００に搭載される二次転写ユニット９の他の変形例およびその周辺の側面断面図 図１３の二次転写ユニット９を構成する二次転写ローラー４０を第３弾性層４７側から見た斜視図 比較例の画像形成装置１００の二次転写ユニット９周辺の側面断面図 比較例の画像形成装置１００に用いられる第２弾性層４４が設けられていない二次転写ローラー４０の斜視図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。

図１に示す画像形成装置１００は、いわゆるタンデム方式のカラープリンターであり、以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では左側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されている。さらに図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ユニット９において記録媒体の一例としての用紙Ｓ上に一度に転写される。さらに、定着部１３において用紙Ｓ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｓは、画像形成装置１００の本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ユニット９へと搬送される。中間転写ベルト８には継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。以下、画像形成部Ｐａについて詳細に説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の時計回り方向）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置７ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラー１１に対向するベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、メインモーター６１（図１０参照）により感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転が開始され、帯電装置２ａ〜２ｄの帯電ローラー２０によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５から出射されたビーム光（レーザー光）によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。

現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各色のトナーが所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄの現像ローラー２１により感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ〜７ｄのクリーニングブレード２２および摺擦ローラー２３により除去される。

ベルト駆動モーター６３（図１０参照）による駆動ローラー１０の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ユニット９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部１３へと搬送される。中間転写ベルト８の表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

定着部１３に搬送された用紙Ｓは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

画像形成部１ｄの下流側であって中間転写ベルト８と対向する位置には画像濃度センサー２５が配置されている。画像濃度センサー２５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各パッチ画像（基準画像）に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図１０参照）に出力信号を出力する。

そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からパッチ画像の画像濃度（トナー量）、画像位置を検知し、予め定められた基準濃度、基準位置と比較して現像電圧の特性値、露光装置５の露光開始位置およびタイミング等を調整することにより、各色について濃度補正および色ずれ補正（キャリブレーション）が行われる。

図３は、キャリブレーションに用いる色ずれ補正用のパッチ画像（基準画像）の一例を示す図である。中間転写ベルト８の幅方向の両端部の基準画像形成領域Ｒｓには、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色の斜線と横線Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋからなる基準画像が形成されている。なお、矢印Ｘ１はベルト進行方向を示している。図３に示す基準画像Ｍ〜Ｋのパターンは一般的なものであり、各色の斜線と横線を用いて主走査方向（ベルト幅方向）の色ずれを検出し、各色の横線間の間隔から副走査方向（ベルト周方向）の色ずれを検出する。

また、基準画像Ｍ〜Ｋは主走査方向（ベルト幅方向）の両端部に同一パターンで形成されることにより、主走査等倍度や走査傾きを検出可能となっている。さらに、ベルト周方向の色ずれの検知むらを低減するため、基準画像Ｍ〜Ｋは副走査方向に繰り返し形成されており、同一パターンを複数回測定してずれ量の平均値を取るようになっている。これら各色の斜線および直線の位置関係を画像濃度センサー２５で検知して予め決められた基準位置と比較し、主走査方向の色ずれを補正する場合は露光装置５の露光開始位置を調整し、副走査方向の色ずれを補正する場合は露光装置５の露光開始タイミングを調整することにより、各色について色ずれ補正が行われる。

図４は、キャリブレーションに用いる濃度補正用のパッチ画像（基準画像）の一例を示す図である。中間転写ベルト８の基準画像形成領域Ｒｓの一方側（右側）には、最も淡色の画像ｍ１から最も濃色の画像ｍ１０まで１０段階の濃度のパッチ画像ｍ１〜ｍ１０から成る基準画像ｍが、ベルト進行方向（矢印Ｘ１方向）に沿って下流側から順に一列に形成されている。隣接するパッチ画像は、境界において濃度が変化するようにそれぞれ単色で形成されている。なお、ここではマゼンタの基準画像ｍを例に挙げて説明したが、シアン、イエロー、ブラックの基準画像ｃ、ｙ、ｋについても全く同様の構成である。

基準画像ｍ〜ｋのトナー付着量（トナー濃度）を画像濃度センサー２５により検知して予め決められた標準濃度と比較し、各トナー濃度と標準濃度との濃度差の平均値が算出される。得られた濃度差の平均値に応じて濃度補正に用いるパラメーター値が濃度補正テーブルから読み出され、各色について濃度補正が実行される。

図５は、本実施形態の画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図である。図５に示すように、中間転写ユニット３０は、下流側の駆動ローラー１０と上流側のテンションローラー１１とに掛け渡された中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触する一次転写ローラー６ａ〜６ｄと、押圧切換ローラー３４と、を有する。

中間転写ベルト８は、例えばポリイミド樹脂やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）にイオン導電材や導電性カーボン等の導電材を混合して導電性を付与したもので構成される。また、中間転写ベルト８に弾性を付与して応力集中による画像の中抜け現象を防止するために弾性層を設けてもよい。弾性層の材質としては、例えばヒドリンゴムやクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム等が用いられる。さらに弾性層を保護するコート層を設けてもよい。コート層の材質としてはアクリル、シリコン、フッ素樹脂等が用いられる。

テンションローラー１１に対向する位置には、中間転写ベルト８の表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット１９が配置されている。駆動ローラー１０には中間転写ベルト８を介して二次転写ユニット９が配設されており、二次転写ニップ部Ｎを形成している。二次転写ユニット９の詳細な構成については後述する。

中間転写ユニット３０は、一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび押圧切換ローラー３４の回転軸の両端部を回転可能、且つ中間転写ベルト８の進行方向に対し垂直（図５の上下方向）に移動可能に支持する一対の支持部材（図示せず）と、一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび押圧切換ローラー３４を上下方向に往復移動させる駆動手段（図示せず）と、を有するローラー接離機構３５を備えている。ローラー接離機構３５は、４本の一次転写ローラー６ａ〜６ｄを、それぞれ中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄ（図１参照）に圧接するカラーモードと、一次転写ローラー６ｄのみを中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ｄに圧接するモノクロモードと、４本の一次転写ローラー６ａ〜６ｄの全てを感光体ドラム１ａ〜１ｄから離間させる退避モードとに切り替え可能である。

図６は、本実施形態の画像形成装置１００に搭載される二次転写ユニット９およびその周辺の側面断面図である。図７および図８は、それぞれ二次転写ローラーを第２弾性層４４と反対側（図６の左側）および第２弾性層４４側（図６の右側）から見た斜視図である。図６に示すように、二次転写ユニット９は、二次転写ローラー４０と、転写領域切換モーター６４と、転写電圧電源７４と、を備える。

二次転写ローラー４０は、芯金４０ａの外周面に導電性を有する弾性層４０ｂが積層された弾性ローラーである。弾性層４０ｂの材質としては、例えばＥＰＤＭ等のイオン導電性ゴムが用いられる。二次転写ローラー４０は弾性層４０ｂが中間転写ベルト８を介して駆動ローラー１０に圧接されており、二次転写ニップ部Ｎを形成する。弾性層４０ｂは、第１弾性層４３と第２弾性層４４とで構成される。

第１弾性層４３は、二次転写ローラー４０の軸方向中央部に配置される。第１弾性層４３の軸方向長さは二次転写ニップ部Ｎに挿通される最大サイズの用紙Ｓの幅よりも小さい。第１弾性層４３は、芯金４０ａに対して回転可能に支持されており、駆動ローラー１０の駆動によって中間転写ベルト８に従動して回転する。

第２弾性層４４は、第１弾性層４３の軸方向両端部に隣接して配置される。第２弾性層４４は第１弾性層４３と同一径であり、芯金４０ａの周方向の一部（ここでは半周分）に固定されている。図６では第２弾性層４４が中間転写ベルト８に接触しない位置（以下、退避位置という）に配置されている。芯金４０ａの外周面には、第１弾性層４３の軸方向外側であって第２弾性層４４が固定されていない部分に絶縁層４５が積層されている。絶縁層４５は、第２弾性層４４が退避位置に配置されたとき中間転写ベルト８と対向する。

図６の状態から芯金４０ａを所定角度（１８０°）だけ回転させると、図９に示すように第２弾性層４４が芯金４０ａと共に回転し、中間転写ベルト８を介して駆動ローラー１０に圧接される位置（以下、転写位置という）に配置される。以下、第１弾性層４３と同一幅の領域を第１転写領域Ｒ１、第１転写領域Ｒ１の両端部において中間転写ベルト８と第２弾性層４４とが接触する領域を第２転写領域Ｒ２（いずれも図８参照）とする。

二次転写ローラー４０には転写領域切換モーター６４および転写電圧電源７４が接続されている。転写領域切換モーター６４は、制御部９０（図１０参照）からの制御信号により芯金４０ａを回転させて、第２弾性層４４を退避位置と転写位置とに選択配置する。転写電圧電源７４は、制御部９０（図１０参照）からの制御信号により二次転写ローラー４０にトナーと逆極性（ここでは負極性）の転写電圧を印加する。

用紙Ｓの挿通方向（図６の下から上方向）に対し二次転写ローラー４０の上流側には第１転写前ガイド４１が配置されている。第１転写前ガイド４１は、二次転写ニップ部Ｎに挿通される用紙Ｓの一方側（非転写面）に対向する。

第１転写前ガイド４１と所定の間隔を隔てて第２転写前ガイド４２が配置されている。第２転写前ガイド４２は、二次転写ニップ部Ｎに挿通される用紙Ｓの他方側（転写面）に対向する。第１転写前ガイド４１および第２転写前ガイド４２は、例えばＳＥＣＣ（亜鉛メッキ鋼板）等の金属材料で形成されている。

本実施形態では、第１転写領域Ｒ１に対応する二次転写ローラー４０の第１弾性層４３の軸方向長さは３００ｍｍ、第２転写領域Ｒ２に対応する第２弾性層４４の幅は各１５ｍｍである。中間転写ベルト８の幅方向の寸法は３６０ｍｍであり、画像濃度センサー２５の読取位置はベルト側端部より内側に２２．５ｍｍの位置である。

即ち、第１転写領域Ｒ１の両端部に各１５ｍｍの第２転写領域Ｒ２が形成され、画像濃度センサー２５は第２転写領域Ｒ２の端部から７．５ｍｍの位置（第２転写領域Ｒ２の幅方向中央部）に対向している。第１転写領域Ｒ１と第２転写領域Ｒ２とを合わせた幅方向長さは３００＋１５×２＝３３０ｍｍであり、挿通可能な用紙Ｓの最大サイズ（１３インチ、用紙幅３３０ｍｍ）と同一である。

また、第１弾性層４３と第２弾性層４４の体積抵抗値に差がある場合、第１転写領域Ｒ１と第２転写領域Ｒ２とでトナーの吸引性（転写性）が変動する。第１転写領域Ｒ１と第２転写領域Ｒ２とで転写性のバランスをとるためには、第１弾性層４３と第２弾性層４４を同一の材料で形成することが好ましい。

また、第２転写領域Ｒ２を通過する用紙Ｓの搬送負荷を低減して二次転写ニップ部Ｎにおける紙詰まり（ジャム）の発生を抑制するために、第２弾性層４４の表面摩擦係数は０．５以下であることが好ましい。

図１０は、本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部８０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、キャリブレーションに用いる濃度補正テーブル等も記憶される。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、露光装置５、一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、二次転写ユニット９、ローラー接離機構３５、メインモーター６１、ベルト駆動モーター６３、画像入力部７０、電圧制御回路７１、操作部８０等が挙げられる。

画像入力部７０は、画像形成装置１００にパソコン等の外部機器から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

電圧制御回路７１は、帯電電圧電源７２、現像電圧電源７３、転写電圧電源７４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路７１からの制御信号によって、帯電電圧電源７２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー２０に、現像電圧電源７３は現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２１に、転写電圧電源７４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄ、二次転写ローラー４０に、それぞれ所定の電圧を印加する。

操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２が設けられており、ユーザーは操作部８０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部８１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

図１１は、本実施形態の画像形成装置１００において実行される二次転写制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図１０を参照しながら、図１１のステップに沿って画像形成時の二次転写制御手順について説明する。画像形成装置１００の使用開始時には、図６に示したように第２弾性層４４が退避位置に配置されているものとする。

先ず、制御部９０は印字命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。印字命令が受信されない場合は（ステップＳ１でＮｏ）印字待機状態を継続する。印字命令を受信した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、パソコン等の外部機器や操作部８０から入力された用紙サイズ情報に基づいて、用紙サイズが第１転写領域Ｒ１（第１弾性層４３）よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。

用紙サイズが第１転写領域Ｒ１より大きい場合は（ステップＳ２でＹｅｓ）、制御部９０は転写領域切換モーター６４に制御信号を送信し、芯金４０ａを所定量正回転させて第２弾性層４４を転写位置に配置する（ステップＳ３）。この状態で、通常の画像形成動作によって印字を実行する（ステップＳ４）。具体的には、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの駆動が開始され、転写電圧電源７４から二次転写ローラー４０に転写電圧が印加される。中間転写ベルト８上に形成されたトナー像が第１転写領域Ｒ１および第２転写領域Ｒ２を通過する用紙Ｓに転写される。

用紙サイズが第１転写領域Ｒ１以下である場合は（ステップＳ２でＮｏ）、制御部９０は、キャリブレーションを実行するか否かを判定し（ステップＳ５）、キャリブレーションを実行する場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）中間転写ベルト８の基準画像形成領域Ｒｓ（図３、図４参照）に所定のパッチ画像を形成する（ステップＳ６）。そして、キャリブレーションと並行して通常の画像形成動作によって印字を実行する（ステップＳ７）。キャリブレーションを実行しない場合は（ステップＳ５でＮｏ）パッチ画像を形成せずに印字のみを実行する（ステップＳ７）。

次に制御部９０は、印字が終了したか否かを判定する（ステップＳ８）。印字が継続している場合は（ステップＳ８でＮｏ）ステップＳ２に戻り、用紙サイズの判定、印字動作および必要に応じてキャリブレーションを継続する。印字が終了している場合は（ステップＳ８でＹｅｓ）、第２弾性層４４が転写位置に配置されていれば芯金４０ａを所定量回転させて第２弾性層４４を退避位置に配置し（ステップＳ９）、処理を終了する。

本実施形態の構成によれば、第１転写領域Ｒ１の外側の第２転写領域Ｒ２（基準画像形成領域Ｒｓ）にパッチ画像が形成されるため、印字中にキャリブレーションを実行する場合にパッチ画像が第１弾性層４３に接触しない。また、用紙サイズが第１転写領域Ｒ１以下である場合は第２弾性層４４が退避位置に配置される。そのため、印字中にキャリブレーションを実行する場合に中間転写ベルト８の基準画像形成領域Ｒｓに形成されたパッチ画像が第２弾性層４４に付着しない。さらに、第２弾性層４４が退避位置に配置されたとき、絶縁層４５が中間転写ベルト８に対向するため、第２転写領域Ｒ２における転写電界が遮断される。その結果、パッチ画像のトナー飛散も回避することができる。

従って、二次転写ローラー４０の弾性層４０ｂへのトナー付着、およびキャリブレーションの実行後に第１転写領域Ｒ１よりも大きい用紙を挿通したときの用紙の裏汚れを効果的に防止することができる。また、二次転写ローラー４０に付着したトナーを中間転写ベルト８に戻すクリーニング動作も不要となるため印字待ち時間も短縮することができる。

また、用紙サイズが第１転写領域Ｒ１よりも大きい場合は第２弾性層４４が転写位置に配置され、第２弾性層４４に転写電圧を印加することにより、第２転写領域Ｒ２に形成されたトナー像が引き付けられる。従って、第１転写領域Ｒ１よりも大きい用紙を用いる場合のトナー像の転写性も確保することができる。

また、第１弾性層４３は芯金４０ａに固定されておらず、中間転写ベルト８に従動して回転するため、使用頻度の高い第１弾性層４３の摩耗を抑制して長寿命化を図ることができる。

図１２は、本実施形態の画像形成装置１００に搭載される二次転写ユニット９の変形例およびその周辺の側面断面図である。図１２に示す変形例では、二次転写ローラー４０は接地点Ｇ（グランド）に接続されている。二次転写ローラー４０に対向する駆動ローラー１０には転写電圧電源７４が接続されている。駆動ローラー１０にトナーと同極性の転写逆電圧を印加すると、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像が転写逆電圧によって用紙Ｓに移行（二次転写）される。

図１２の構成によれば、第１転写領域Ｒ１以下の用紙Ｓに二次転写を行う場合は、第２弾性層４４を退避位置に配置して転写電圧電源７４によって駆動ローラー１０に転写逆電圧を印加する。これにより、トナーが中間転写ベルト８から二次転写ローラー４０に移動する方向の電界が発生し、第１転写領域Ｒ１に形成されたトナー像が用紙Ｓに転写される。また、第２転写領域Ｒ２では第２弾性層４４が退避位置に配置されるとともに、絶縁層４５が対向するため、基準画像形成領域Ｒｓに形成されたパッチ画像が二次転写ローラー４０に付着するのを防止することができる。

一方、第１転写領域Ｒ１よりも大きい用紙Ｓに二次転写を行う場合は、第２弾性層４４を転写位置に配置する。これにより、トナーが中間転写ベルト８から第２弾性層４４に移動する方向の電界が発生し、第２転写領域Ｒ２に形成されたトナー像が用紙Ｓに引き付けられるため、第２転写領域Ｒ２における画像の転写性を確保することができる。

図１３は、本実施形態の画像形成装置１００に搭載される二次転写ユニット９の他の変形例およびその周辺の側面断面図である。図１４は、図１３の二次転写ユニット９を構成する二次転写ローラー４０を第３弾性層４７側から見た斜視図である。図１３および図１４に示す変形例では、第１弾性層４３の軸方向外側であって第２弾性層４４が固定されていない部分に第２弾性層４４よりも小径の第３弾性層４７が形成されている。

図１３に示す構成の場合、第２弾性層４４が退避位置に配置されたとき第３弾性層４７が二次転写ローラー４０の中間転写ベルト８と対向するため、図１３および１４に示すように第３弾性層４７の内周面（芯金４０ａの外周面）に絶縁層４５を積層することで、第２転写領域Ｒ２における転写電界が遮断され、パッチ画像のトナー飛散を回避することができる。或いは、第３弾性層４７の外周面に絶縁層４５を積層してもよい。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、二次転写ユニット９を構成する二次転写ローラー４０、第１弾性層４３、第２弾性層４４等の形状、寸法等は一例であり、本発明の効果を阻害しない範囲で任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では第２弾性層４４を芯金４０ａの半周分に固定したが、第２弾性層４４を転写位置に配置したとき二次転写ニップ部Ｎを形成可能であれば半周より小さくしてもよい。また、退避位置に配置したとき中間転写ベルト８から離間可能であれば半周よりも大きくしてもよい。

また、本発明は図１に示したようなタンデム型のカラープリンターに限らず、カラー複写機やカラー複合機等、中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写ユニットを用いる種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。

本発明の二次転写ユニット９を用いた場合の大サイズの用紙に対する転写性および用紙の裏汚れの抑制効果についての検証試験を行った。試験機としては、図１に示したような中間転写式の画像形成装置１００（ＴＡＳＫａｌｆａ６０５２ｃｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）を使用し、図６〜図８に示したような弾性層４０ｂとして第１弾性層４３、第２弾性層４４を有する二次転写ローラー４０を備えた二次転写ユニット９を搭載した画像形成装置１００（本発明）、図１５および図１６に示すような第２弾性層４４が設けられていない二次転写ローラー４０を備えた二次転写ユニット９を搭載した従来の画像形成装置１００（比較例１、２）における大サイズ用紙の転写性および用紙の裏汚れを比較した。

比較例１の画像形成装置１００では、二次転写ローラー９の弾性層４０ｂの軸方向長さを３００ｍｍとした。比較例２の画像形成装置１００では、二次転写ローラー９の弾性層４０ｂの軸方向長さを３３０ｍｍとした。

試験方法としては、プロセス線速１５２ｍｍ／ｓｅｃでＡ３普通紙（用紙幅２９７ｍｍ）にテスト画像として印字率２５％のハーフ画像を１０００枚連続印字し、印字時に中間転写ベルト８の幅方向外側の基準画像形成領域Ｒｓに所定パターンのパッチ画像を形成した。その後、１３インチ普通紙（用紙幅３３０ｍｍ）を通紙し、テスト画像として印字率２５％のハーフ画像を１枚印字した。１３インチ普通紙に対するテスト画像の転写性および用紙の裏汚れの発生を評価した。

転写性の評価基準は、１３インチ普通紙に転写された２５％ハーフ画像を反射濃度計で測定したときの第１転写領域Ｒ１と第２転写領域Ｒ２のＦＤ（Fog Density）の差が０．１未満のとき○、０．１以上のとき×とした。用紙の裏汚れはＦＤが０．１未満のとき○、０．１以上であるとき×とした。結果を表１に示す。

表１に示すように、二次転写ローラー４０の弾性層４０ｂとして第１弾性層４３、第２弾性層４４を設けた本発明では、１３インチ普通紙に対する転写性は幅方向全域に亘って良好であった。また、用紙の裏汚れも認められなかった。

これに対し、第２弾性層４４を設けず、二次転写ローラー９の弾性層４０ｂの軸方向長さを３００ｍｍとした比較例１では、１３インチの普通紙を通紙した場合の用紙の裏汚れは認められなかったが、用紙の幅方向外側の濃度低下が発生した。

また、第２弾性層４４を設けず、二次転写ローラー９の弾性層４０ｂの軸方向長さを３３０ｍｍとした比較例２では、１３インチ普通紙に対する転写性は幅方向全域に亘って良好であったが、用紙の裏汚れが発生した。

以上の結果より、二次転写ローラー４０の弾性層４０ｂとして第１弾性層４３、第２弾性層４４を設け、用紙サイズに応じて第２弾性層４４を退避位置と転写位置とに切り換える本発明の画像形成装置１００では、印字中にキャリブレーションを実行した後、大サイズの用紙を通紙した場合の裏汚れを防止することができ、且つ、大サイズの用紙に対する転写性も確保できることが確認された。

本発明は、中間転写ベルト上に一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写ユニットを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、画像形成動作を停止せずにキャリブレーションを実行可能であり、且つ、最大サイズの記録媒体の裏汚れも抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラー（一次転写部材）
８ 中間転写ベルト
９ 二次転写ユニット
２５ 画像濃度センサー
３０ 中間転写ユニット
４０ 二次転写ローラー
４０ａ 芯金
４０ｂ 弾性層
４３ 第１弾性層
４４ 第２弾性層
４５ 絶縁層
４７ 第３弾性層
６４ 転写領域切換モーター（転写領域切換機構）
７４ 転写電圧電源
８０ 操作部（入力部）
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
Ｓ 用紙（記録媒体）

Claims (9)

1. 異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成部と、
   前記画像形成部に沿って移動する無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを挟んで前記各画像形成部に配置された像担持体に対向配置され、前記像担持体上に形成された前記トナー像を前記中間転写ベルト上に一次転写する複数の一次転写部材と、
   前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像を記録媒体上に二次転写する二次転写ユニットと、
   を備えた画像形成装置において、
   前記二次転写ユニットは、
   芯金と、前記芯金の軸方向中央部に配置され、前記中間転写ベルトに圧接されて前記記録媒体が挿通される第１転写領域を形成する第１弾性層と、前記第１弾性層の軸方向両端部に隣接して配置され、前記芯金の周方向の一部に固定される前記第１弾性層と略同一径の第２弾性層と、を有する二次転写ローラーと、
   前記中間転写ベルトから前記二次転写ローラーに前記トナーが移動する方向の電界を発生させる転写電圧電源と、
   前記芯金を所定角度回転させることにより、前記第２弾性層を、前記中間転写ベルトに接触して前記第１転写領域の幅方向両端部に第２転写領域を形成する転写位置と、前記転写位置から退避した退避位置と、に選択配置する転写領域切換機構と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１弾性層は、前記芯金に回転可能に支持されており、前記中間転写ベルトに従動して回転することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記二次転写ローラーは、前記第１弾性層の軸方向外側であって前記第２弾性層が固定されていない部分に絶縁層が積層されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記二次転写ローラーは、前記第１弾性層の軸方向外側であって前記第２弾性層が固定されていない部分に前記第２弾性層よりも小径の第３弾性層が固定されており、前記第３弾性層の外周面または内周面に前記絶縁層が積層されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記記録媒体のサイズが入力される入力部と、
   前記入力部に入力された前記記録媒体の幅方向のサイズに応じて前記転写領域切換機構を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記記録媒体の幅方向のサイズが前記第１転写領域以下である場合は前記第２弾性層を前記退避位置に配置し、前記記録媒体の幅方向のサイズが前記第１転写領域よりも大きい場合は前記第２弾性層を前記転写位置に配置することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像の濃度および位置情報を検知する画像濃度センサーを備え、
   前記制御部は、前記記録媒体の幅方向のサイズが前記第１転写領域以下である場合は前記中間転写ベルトの前記第２転写領域に対向する基準画像形成領域にパッチ画像を形成し、前記パッチ画像の濃度および位置情報を前記画像濃度センサーにより検知し、検知結果に基づいて画像形成条件を調整することにより前記トナー像の濃度および色ずれを補正するキャリブレーションを実行可能であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１転写領域と前記第２転写領域とを合わせた領域は、挿通可能な最大サイズの前記記録媒体の幅方向のサイズと同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記第１弾性層および前記第２弾性層は、同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記第２弾性層は、表面摩擦係数が０．５以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。

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