(57)【要約】【課題】低温で２次転写ローラゴムが収縮したとしても軸間距離を常に一定に制御して記録材の搬送速度を環境変動しても変わらないようにして画像の副走査倍率が変化しないようにした画像形成装置を提供する。【解決手段】環境変動による２次転写ローラ３１の膨張・収縮に合わせて、印刷直前に２次転写ローラ３１と転写対向ローラ３２の距離を変化させてから元に戻す。そのことで、２次転写ローラ３１の径は印刷直前の径を印刷中もしばらく維持する。これを利用して、ローラ及び圧可変装置自体の負荷を低減をしつつ、記録材Ｐの搬送速度の環境による変動を無くして、常に画像の副走査倍率が安定した画像形成装置を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成した画像を中間転写ベルトを介して記録材上に転写させる中間転写方式の画像形成装置において、
前記中間転写ベルトから前記記録材上に画像を転写させるゴム製の２次転写ローラと、
該２次転写ローラと対向配置された転写対向ローラと、
前記２次転写ローラと前記転写対向ローラとが圧接される転写ニップの上流に配置されて前記記録材を搬出する搬送ローラ対と、
装置内に配置されて温度を検知する温度検知センサーと、
前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を変化させる駆動装置と、
を具備し、
前記駆動装置が、前記温度検知センサーの検知した温度が任意の温度より低い場合に、前記記録材の前記転写ニップへの進入前に前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を拡大する動作を行う、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
像担持体上に形成した画像を中間転写ベルトを介して記録材上に転写させる中間転写方式の画像形成装置において、
前記中間転写ベルトから前記記録材上に画像を転写させるゴム製の２次転写ローラと、
該２次転写ローラと対向配置された転写対向ローラと、
前記２次転写ローラと前記転写対向ローラとが圧接される転写ニップの上流に配置されて前記記録材を搬出する搬送ローラ対と、
装置内に配置されて温度を検知する温度検知センサーと、
前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を変化させる駆動装置と、
を具備し、
前記駆動装置が、前記温度検知センサーの検知した温度が任意の温度より低い場合に、前記記録材の前記転写ニップへの進入前に前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を拡大する動作を行うとともに、
前記２次転写ローラに印加して前記記録材上に画像を転写させる転写電流の値を任意の値より上げる、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
像担持体上に形成した画像を中間転写ベルトを介して記録材上に転写させる中間転写方式の画像形成装置において、
前記中間転写ベルトから前記記録材上に画像を転写させるゴム製の２次転写ローラと、
該２次転写ローラと対向配置された転写対向ローラと、
前記２次転写ローラと前記転写対向ローラとが圧接される転写ニップの上流に配置されて前記記録材を搬出する搬送ローラ対と、
装置内に配置されて温度を検知する温度検知センサーと、
前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を変化させる駆動装置と、
を具備し、
前記駆動装置が、前記温度検知センサーの検知した温度が任意の温度より高い場合に、前記記録材の前記転写ニップへの進入前に前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を縮小する動作を行う、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
像担持体上に形成した画像を中間転写ベルトを介して記録材上に転写させる中間転写方式の画像形成装置において、
前記中間転写ベルトから前記記録材上に画像を転写させるゴム製の２次転写ローラと、
該２次転写ローラと対向配置された転写対向ローラと、
前記２次転写ローラと前記転写対向ローラとが圧接される転写ニップの上流に配置されて前記記録材を搬出する搬送ローラ対と、
装置内に配置されて温度を検知する温度検知センサーと、
前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を変化させる駆動装置と、
を具備し、
前記駆動装置が、前記温度検知センサーの検知した温度が任意の温度より高い場合に、前記記録材の前記転写ニップへの進入前に前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を縮小する動作を行うとともに、
前記２次転写ローラに印加して前記記録材上に画像を転写させる転写電流の値を任意の値より下げる、
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式を用いた画像形成装置の問題点としては、ゴム被覆した２次転写ローラについてのものが挙げられる。すなわちゴム被覆した２次転写ローラでは、環境温度が変化した際、低温時はローラ直径が縮んで紙送り速度が遅くなって画像が伸びてしまう。また、高温時はローラ直径が膨張して紙速度が速くなって画像が縮んでしまうという課題がある。すなわち、ゴムローラは弾性体の粘性特性に非線形性があり、具体的には速い動作には硬く、遅い動作には軟らかくなる特性があるためである。
【０００３】
特許文献１においては、定着の位置又は転写の位置を変化（傾かせる）させることにより紙の搬送を斜行させて画像の搬送方向の長さを変化させる。転写時に紙を引っ張ったり、押し込んだりすることにより２次転写時に画像の長さを調整する。そのため、紙のコシ（剛性）に依存し、柔らかすぎる紙においては効果がなく、硬い紙は調整し切れない場合が想定される。
【０００４】
特許文献２においては、中間転写体の基準マークをセンサーで検知して副走査方向の倍率を補正する。あくまで中間転写体上の画像しか補正することが出来ない。そのため、２次転写における倍率の狂いを補正することは出来ない。
【０００５】
特許文献３においては、その図５に示すように、温湿度情報に基づき制御を行う。第一の位置においては、転写紙の平滑性が良い紙など転写能力を強めすぎると転写チリなど異常に繋がる。そのため転写能力を弱めなければいけないモードであり、転写圧を下げるように転写ローラの位置を退避させている。逆に第二の位置においては、転写紙の平滑性が悪い紙など転写能力を弱めすぎると中抜け（ボソツキ）などの異常に繋がる。そのため転写能力を強めなければならないモードであり、転写圧を上げるように転写ローラの位置を押し込む位置にする。
【０００６】
特許文献４は、その図９に示すように、紙の第一面は水分が含水しており各環境とも、２次転写ローラに印加して用紙上に画像を転写させる転写電流の値を調整する必要がない。しかし、第二面においては一回定着で用紙等の記録材の水分が脱水されるため用紙の電気抵抗が下がり、第一面の転写電流のままでは過転写側に転写条件がずれて濃度低下などの異常画像が発生する。そのため、第二面においては第一面より転写電流を下げる制御を行う。特に環境が高湿においては第一面と第二面の差が激しいのでその設定値もよりいっそう下げている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明においては、用紙などの記録材の搬送速度の環境による変動を無くして、常に画像の副走査倍率が安定した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】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体上に形成した画像を中間転写ベルトを介して記録材上に転写させる中間転写方式の画像形成装置において、前記中間転写ベルトから前記記録材上に画像を転写させるゴム製の２次転写ローラと、該２次転写ローラと対向配置された転写対向ローラと、前記２次転写ローラと前記転写対向ローラとが圧接される転写ニップの上流に配置されて前記記録材を搬出する搬送ローラ対と、装置内に配置されて温度を検知する温度検知センサーと、前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を変化させる駆動装置と、を具備し、前記駆動装置が、前記温度検知センサーの検知した温度が任意の温度より低い場合に、前記記録材の前記転写ニップへの進入前に前記２次転写ローラと前記転写対向ローラの軸間距離を拡大する動作を行う、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低温で２次転写ローラゴムが収縮したとしても軸間距離を常に一定に制御して記録材の搬送速度を環境変動しても変わらないようにして画像の副走査倍率が変化しないようにした画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】２次転写ローラ軸間距離調整装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における軸間距離調整の動作フローチャートである。
【図４】本発明の実施例の実験データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を説明する。
本発明は、環境変動による２次転写ローラの膨張・収縮に合わせて、印刷直前に２次転写ローラと対向ローラの距離を変化させてから元に戻す。そのことで、２次転写ローラ径は印刷直前の径を印刷中もしばらく維持する。これを利用して、ローラ及び圧可変装置自体の負荷を低減をしつつ、用紙などの記録材（以下、特に必要がなければ用紙と記載する）の搬送速度の環境による変動を無くして、常に画像の副走査倍率が安定した画像形成装置を提供する。
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明を適用した画像形成装置の実施の形態について説明する。なお、以下に説明している実施形態では、フルカラーの画像形成が可能な電子写真方式の画像形成装置を例示しているが本発明はこれに限定されない。
【００１３】
本実施形態に係る画像形成装置１は、図１に示すように、タンデム方式を採用したフルカラー画像が形成可能なカラー画像形成装置である。４色分解された４個の作像ユニット１０（Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック））が、複数のローラ２１、２２、２３、２５、３２、３３に掛架された無端状の中間転写ベルト２０の上部走行辺に沿って並設してある。
【００１４】
各作像ユニット１０は、扱うトナーの色が異なるのみで、その構成は同一である。そこで図１に示した構成では、図の一番左側のイエロー作像ユニット１０Ｙのみ、ユニットを構成する機器に符号を付して示している。
【００１５】
これらの作像ユニット１０は、像担持体としての感光体ドラム１１、この感光体ドラム１１の周りに配設した帯電手段１２、現像装置１３、クリーニング装置１４を備えている。また、感光体ドラム１１に対向するように中間転写ベルト２０の内側に一次転写部を構成する転写ローラ（転写部材）１５を備えている。また、本実施形態に係る画像形成装置１は、各作像ユニット１０毎に露光手段を備えており、例えばＬＥＤ等の露光手段１６が帯電手段１２と現像装置１３の間に位置して配置してある。
【００１６】
なお、露光手段としては、各作像ユニット１０に共通の露光装置、例えばレーザー書込み装置を用いることも可能である。また、図示の画像形成装置１は、中間転写ベルト２０の支持ローラの一つである転写対向ローラ３２に対向させて第二の転写手段である２次転写ローラ３１を配置してある。
【００１７】
２次転写ローラ３１の、図中右側には用紙を搬送する搬送ローラ対５４が、図中左側には無端状の搬送ベルト５５が配設してある。また、搬送ベルト５５の、図中左側には定着装置４０が設けてある。
【００１８】
定着装置４０は、加熱ローラ４１と定着ローラ４２とに掛け渡した定着ベルト４３を有するベルト定着装置であり、定着ベルト４３を挟んで定着ローラ４２に加圧ローラ４４が圧接されている。
【００１９】
画像形成装置１内の下部には用紙Ｐの束を収納する給紙トレイ５０が配置してあり、給紙手段としてピックアップコロ５１、分離給送ローラ５２を有している。また、図１において一点鎖線で示す用紙搬送経路中の適宜の位置には搬送ローラ５３が配置してある。さらに図示はしないが、用紙ガイドを適宜設ける。このほか、必要に応じて、手差し給紙部や用紙反転部を設ける。
【００２０】
また、画像読取装置（スキャナ）や自動原稿給送装置（ＡＤＦ）などを装着することも可能である。
【００２１】
上述のように構成した本実施形態に係る画像形成装置１における画像形成動作について簡単に説明する。
作像ユニット１０の感光体ドラム１１が図示しない駆動手段によって図中反時計方向に回転駆動され、回転する感光体ドラム１１の表面が帯電手段１２によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体ドラム１１の表面には、露光手段１６からの走査光が照射され、これによって感光体ドラム１１表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１１に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。
【００２２】
このように形成された静電潜像に現像装置１３から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。また、中間転写ベルト２０が図中時計回りに走行駆動され、各作像ユニット１０において一次転写ローラ１５の作用により感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト２０はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。
【００２３】
なお、作像ユニット１０のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、複数の作像ユニットを用いて２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、４個の作像ユニットのうち、図の一番右側の黒ユニット１０Ｂｋを用いて画像形成を行う。
【００２４】
そして、トナー像を転写した後の感光体ドラム１１表面に付着する残留トナーは、クリーニング装置１４によって感光体ドラム表面から除去する。次いでその表面を図示しない除電器の作用により表面電位を初期化して次の画像形成に備える。
【００２５】
一方、給紙トレイ５０からは用紙Ｐが給送され、搬送ローラ対５４によって中間転写ベルト２０上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送り出される。
【００２６】
第二の転写手段である２次転写ローラ３１によって中間転写ベルト表面のトナー像が用紙上に一括して転写される。２次転写ローラ３１は転写対向ローラ３２にスプリング等で加圧されている。トナー像を転写された用紙は搬送ベルト５５によって定着装置４０へと送られ、定着装置４０を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が用紙に溶融定着される。トナー像が定着された用紙は図示しない排紙トレイに排出される。
【００２７】
次に二次転写部周りについて詳述する。
図２に示すように、２次転写ローラ３１は転写対向ローラ３２から軸間距離調整装置６０を動作させることにより、両ローラの軸間距離Ｌを変化させることが出来る。常温環境の軸間距離をＬ１とすると、低温においては２次転写ローラ３１のゴム層が収縮するため軸間距離はＬ２になる。高温になると逆にゴム層が膨張するため軸間距離はＬ３になる。
【００２８】
図３のフローチャートに示すように、常温の値から低温側しきい値を下回る（ステップ１〜３）と軸間距離調整装置６０を軸間距離がＬ２→Ｌ１に変移する量だけ印刷動作前に動作させる（ステップ４、５）。また、常温の値から高温側しきい値を上回ると軸間距離調整装置６０を軸間距離をＬ３→Ｌ１に変移する量だけ印刷動作前に動作させる（ステップ９〜１１）。また、２次転写ローラ３１に印加して用紙上に画像を転写させる転写電流の設定値においては、常温設定値である設定値Ｔ１に対して低温では電流を増大させた設定値Ｔ２に変化させ（ステップ６〜８）、逆に高温では電流を減少させた設定値Ｔ３に変化させる（ステップ１０〜１４）。
【００２９】
詳細には、機械雰囲気温度をＭを計測し（ステップ１）、タイマー計測及び用紙Ｐの搬送を開始し（ステップ２）、計測温度Ｍを低音閾値Ａと比較する（ステップ３）。計測温度Ｍが低音閾値Ａ以下であれば、用紙が２次転写ニップより５ｍｍ前の時間経過をタイマー計測し（ステップ４）、Ｌ２からＬ１への時間調整を行う（ステップ５）。そして、用紙が２次転写ニップから５ｍｍ通過後の時間経過をタイマー計測し（ステップ６）、Ｌ１からＬ２への時間調整を行い（ステップ７）、転写電流をＴ１からＴ２へ変更する（ステップ８）。
【００３０】
一方、ステップ３で計測温度Ｍを低音閾値Ａと比較した結果、計測温度Ｍが低音閾値Ａより高ければ、高温閾値Ｂと計測温度Ｍを比較する（ステップ９）。計測温度Ｍが高温閾値Ｂより低ければそのまま制御フローは終了する。計測温度Ｍが高温閾値Ｂ以上であれば、用紙が２次転写ニップより５ｍｍ前の時間経過をタイマー計測し（ステップ１０）、Ｌ３からＬ１への時間調整を行う（ステップ１１）。そして、用紙が２次転写ニップから５ｍｍ通過後の時間経過をタイマー計測し（ステップ１２）、Ｌ１からＬ３への時間調整を行い（ステップ１３）、転写電流をＴ１からＴ３へ変更する（ステップ８）。
【００３１】
次に本発明の実施例の実験データを図４に示す。本発明の実施例の転写ローラは直径φ２０ｍｍ、ゴム厚２ｍｍ、ゴム材質はヒドリン＋ＮＢＲであり、低温を検知すると用紙が２次転写ニップ突入５ｍｍ前に軸間距離を０．５ｍｍ広げ、用紙の先端５ｍｍで元の位置に戻した場合である。また、高温を検知すると軸間距離を０．５ｍｍ縮める。その機構によって画像の倍率が変化する。
【００３２】
上述の条件での実施によって、環境によって転写ローラの収縮・膨張して紙搬送速度が遅くなっても画像の伸び縮みがない画像形成装置を提供することができる。画像形成装置の各部の構成も任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの配置順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【００３３】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、像担持体上に形成した画像を中間転写ベルトを介して用紙上に転写させる中間転写方式の装置である。中間転写ベルトから用紙上に画像を転写させるゴム製２次転写ローラと、対向配置された転写対向ローラを備える。また、２次転写ローラと転写対向ローラとが圧接される転写ニップ上流に用紙を搬出する搬送ローラ対を具備する。かつ、装置内に温度を検知する温度検知センサーを有し、かつ２次転写ローラと転写対向ローラの軸間距離を変化させる駆動装置を具備する。そして、温度検知センサーの検知温度の値が任意の温度より低い場合、用紙の進入前に２次転写ローラと転写対向ローラの軸間距離を拡大する動作を行う。このことにより、低温で２次転写ローラゴムが収縮したとしても軸間距離を常に一定あるいはほぼ一定となるように制御する。そして、用紙の搬送速度を環境変動しても変わらないようにして、画像の副走査倍率が変化しないようにした画像形成装置を提供できる（第１の作用効果）。
【００３４】
また、本発明の画像形成装置は、温度検知センサーの検知温度の値が任意の温度より低い場合、用紙の進入前に２次転写ローラと転写対向ローラの軸間距離を拡大する動作を行うとともに、転写電流を任意の転写電流より上げる。このことにより、上述した第１の作用効果に加え、２次転写ローラと斥力ローラの軸間距離を増やす。そして、物理的に減った２次転写率を転写電流を上げて電気的に補うことで、画質劣化なく画像の副走査倍率が変化しないようにした画像形成装置を提供できる（第２の作用効果）。
【００３５】
また、本発明の画像形成装置は、温度検知センサーの検知温度の値が任意の温度より高い場合、用紙の進入前に２次転写ローラと転写対向ローラの軸間距離を縮小する動作を行う。このことにより、高温で２次転写ローラゴムが膨張したとしても軸間距離を常に一定あるいはほぼ一定となるように制御する。そして、用紙の搬送速度を環境変動しても変わらないようにして、画像の副走査倍率が変化しないようにした画像形成装置を提供できる（第３の作用効果）。
【００３６】
また、本発明の画像形成装置は、温度検知センサーが任意の温度より高い場合、用紙の進入前に２次転写ローラと転写対向ローラの軸間距離を縮小する動作を行うとともに、転写電流を任意の転写電流より下げる。このことにより、第３の作用効果に加え、２次転写ローラと斥力ローラの軸間距離を減らす。そうしたことで物理的に過剰になった２次転写率を、転写電流を下げて電気的に下げて補う。このことで画質劣化なく画像の副走査倍率が変化しないようにした画像形成装置を提供できる（第４の作用効果）。
【００３７】
なお特許文献３においては、既述のように、転写能力を上げる場合は転写圧を強くし、転写能力を下げる場合は転写圧を弱くして行っている。それと比較して、本発明においては画像倍率を調整する機能として転写ローラ圧を可変にしている。そのため、低温では用紙搬送速度を司る２次転写ローラが線膨張の関係で収縮するため、いったん圧を下げることで２次転写ローラの収縮を緩和させて見かけ上のローラ直径を増大させる。ゴムは一瞬の圧変化でしばらくその形状を維持する非線形の粘弾性特性があるため印刷前に一瞬行うだけで良い。印刷前に一瞬圧解除するため印刷直後は圧不足による転写能力不足が発生する。そのため転写電流を上げることで転写能力不足分を補う。その結果、転写紙の平滑性が悪い紙など転写能力を弱めすぎると中抜け（ボソツキ）などの障害を未然に防止できる。また、高温では用紙搬送速度を司る２次転写ローラが線膨張の関係で膨張するため、いったん圧を上げることで２次転写ローラの膨張を緩和させて見かけ上のローラ直径を減少させる。これもゴムは一瞬の圧変化でしばらくその形状を維持する非線形の粘弾性特性があるため印刷前に一瞬行うだけで良い。印刷前に一瞬圧増大させると印刷直後は圧過剰による転写能力過多が発生するため転写電流を下げることで転写能力過多分を補う。その結果、転写紙の平滑性が良い紙など転写能力を強めすぎると転写チリなどの障害を未然に防止できる。
【００３８】
またなお特許文献４は、転写条件がずれて濃度低下などの異常画像が発生するため、第二面においては第一面より転写電流を下げる制御を行う。特に環境が高湿においては第一面と第二面の差が激しいのでその設定値もよりいっそう下げている。本発明においても転写電流を上げたり下げたりしているが、上述のような目的・作用によるもので直接的な関係性はない。
【００３９】
また本発明は以上説明した実施形態、実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１‥画像形成装置
１０‥作像ユニット
１１‥感光体ドラム
１２‥帯電装置
１５‥一次転写ローラ
１６‥レーザー書込装置
２０‥中間転写ベルト
２１‥駆動ローラ
２２‥従動ローラ
２３‥外部張架ローラ
２６‥モータ
３０‥二次転写部
３１‥二次転写ローラ
３２‥転写対向ローラ
３３‥転写ガイドローラ
４０‥定着装置
５０‥給紙トレイ
５４‥搬送ローラ対
５５‥搬送ベルト
６０‥（２次転写部）軸間距離調整装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４１】
【特許文献１】特開２０１０−０７２４２６号公報
【特許文献２】特開２００１−２２２１８８
【特許文献３】特許５２９７６７８
【特許文献４】特許３８６９４８６
【図１】
2016218108.tif 000003
【図２】
2016218108.tif 000004
【図３】
2016218108.tif 000005
【図４】
2016218108.tif 000006