(57)【要約】【課題】経時において転写効率が最適範囲から外れてしまうのを低コストで抑制する。【解決手段】トナー像を担持する感光体と、感光体との間に中間転写ベルトを挟み込む一次転写ローラ６２ａと、一次転写ローラに転写電圧を印加する転写電源６２ｂと、転写電源の出力電圧が制御電圧値に維持されるように転写電源を制御する定電圧制御部６２ｃとを有する画像形成装置において、一次転写ローラに転写電圧を印加した累積印加時間を記憶する記憶部８１と、記憶部に記憶されている累積印加時間が規定時間を超えたか否かの判断を行い、規定時間を超えたと判断したら定電圧制御部が使用する制御電圧値を切り替える主制御部８０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
該像担持体との間に被転写材を挟み込む転写部材と、
該転写部材に転写電圧を印加する転写電源と、
該転写電源の出力電圧が制御電圧値に維持されるように該転写電源を制御する電圧制御手段とを有する画像形成装置において、
上記転写部材に上記転写電圧を印加した累積印加時間を記憶する記憶手段と、
該記憶手段に記憶されている累積印加時間が規定時間を超えたか否かの判断を行い、該規定時間を超えたと判断したら、上記電圧制御手段が使用する上記制御電圧値を切り替える制御電圧値切替手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記制御電圧値切替手段は、互いに異なる複数の規定時間について上記判断を行い、各規定時間を超えたと判断するたびに上記制御電圧値を切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２の画像形成装置において、
上記記憶手段に記憶されている累積印加時間をゼロにリセットするとともに、上記制御電圧値を初期値にリセットするリセット手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３の画像形成装置において、
上記制御電圧値切替手段は、上記転写電源が上記転写部材へ転写電圧を印加していないタイミングで上記制御電圧値を切り替えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、
温度及び湿度の少なくとも一方を検知する検知手段と、
該検知手段の検知結果に応じて、上記電圧制御手段が使用する上記制御電圧値を変更する制御電圧値変更手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
上記転写部材は、イオン導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、
上記転写部材は、電子導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６又は７の画像形成装置において、
上記弾性体ローラの抵抗値は、１×１０5Ω以上５×１０8Ω以下の範囲内であ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、像担持体との間に被転写材を挟み込む転写部材へ転写電圧を印加する転写電源をその転写電圧が制御電圧値に維持されるように制御する、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置としては、例えば中間転写方式の画像形成装置が知られている。この画像形成装置においては、画像情報に応じたトナー像を感光体上に形成し、そのトナー像を中間転写ベルト上に一次転写する。その後、中間転写ベルト上のトナー像を記録材であるシート上に二次転写することで、シート上に画像を形成する。このような画像形成装置において、一次転写部では、転写ローラなどの転写部材と像担持体である感光体との間に被転写材である中間転写ベルトを挟み込んだ状態で、その転写部材に一次転写電圧を印加して、感光体と中間転写ベルトとの間に転写電界を形成する。また、二次転写部では、転写ローラや転写ベルトなどの転写部材と像担持体である中間転写ベルトとの間に、被転写材であるシートを挟み込んだ状態で、その転写部材に二次転写電圧を印加して、中間転写ベルトとシートとの間に転写電界を形成する。これらの転写部では、像担持体上のトナー像を被転写体上に忠実かつ安定して転写することが要求され、そのためには転写部で安定して高い転写効率を実現することが重要である。
【０００３】
従来から、転写効率を安定させるために、転写部材に印加する転写電圧（転写電源の出力電圧）が制御電圧値に維持されるように電圧制御（定電圧制御）する手法が知られている。この手法によれば、像担持体、被転写材、転写部材などの抵抗値が十分に高く設定されていることで、転写部に入力される単位時間当たりのトナー量が変化しても、そのトナー量の変化が転写電界に与える影響が少ない。その結果、画像面積が小さい画像を形成するときと画像面積が大きい画像を形成するときとで転写電界が変化してしまう事態がほとんど発生せず、転写効率が安定する。
【０００４】
しかし、このように転写電圧を定電圧制御する場合、転写部材の抵抗値が被転写材や像担持体の抵抗値に比べて相対的に大きくなるほど、その転写部材の抵抗値変化が転写電界に及ぼす影響の度合いが大きくなる。また、被転写材や像担持体についても、その抵抗値が相対的に大きくなるほど、その抵抗値変化が転写電界に及ぼす影響の度合いが大きくなる。このように相対的に大きい抵抗値をもつ部材（以下、「抵抗変動部材」という。）の抵抗値が変化した場合、転写電源の出力電圧が一定値になるように定電圧制御されていても、像担持体と被転写材との間の転写電界が変動してしまい、転写効率が低下するおそれがある。そして、このような抵抗変動部材は、経時的に転写電界が形成されることで、その抵抗値が徐々に変化することが確認されている。したがって、初期時においては抵抗変動部材の初期抵抗値に応じて転写効率が最適範囲内になるように定電圧制御の制御電圧値を設定したとしても、経時使用により抵抗変動部材の抵抗値が徐々に大きくなり又は小さくなって、経時的には転写効率が最適範囲から外れてしまうという問題が発生する。
なお、この問題は、中間転写方式の画像形成装置に限らず、像担持体上のトナー像を転写部に形成する転写電界によって被転写材上へ転写する構成を備えた画像形成装置であれば、その転写部において同様に生じ得る。
【０００５】
特許文献１には、作像ユニットの通紙枚数をカウントし、そのカウント数によって転写電流値を変化させる画像形成装置が開示されている。
また、特許文献２には、転写部材の抵抗値（電圧−電流特性）を測定し、その測定結果に応じて転写電圧を制御する画像形成装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２２０６８号公報
【特許文献２】特開平５−１８１３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記問題を解決し得る方法としては、上記特許文献１に記載されている方法を応用する方法が考えられる。具体的に説明すると、抵抗変動部材の抵抗値が経時的にどのように変化するかを予め把握しておけば、このように通紙枚数をカウントすることにより、その部材の抵抗値が現在どの程度なのかをおおよそ把握することが可能である。よって、通紙枚数のカウント数に応じ、経時使用による抵抗変動部材の抵抗値変化によって最適範囲から外れた転写効率を最適値に戻すように、転写電圧を制御する。この方法によれば、経時的に転写効率を最適範囲内に維持することが可能なようにも思われる。
しかし、通紙枚数と抵抗変動部材の抵抗値との相関関係は良いとは言えない。すなわち、１回のプリントジョブで１枚の画像形成を行う場合と、１回のプリントジョブで複数枚の画像形成を行う場合とでは、同じ通紙枚数であっても、転写部に転写電界を形成している時間が異なる。そして、抵抗変動部材の抵抗値が経時的に変化するのは、転写部に転写電界が形成されることで抵抗変動部材が徐々に劣化することが原因である。よって、同じ通紙枚数でも、それまでに行われたプリントジョブの違いによって、その時点における抵抗変動部材の抵抗値は異なってくる。したがって、通紙枚数と抵抗変動部材の抵抗値との相関関係は良いとは言えず、通紙枚数のカウント数に応じて転写効率が最適範囲内に維持されるように転写電圧を制御しようとしても、実際には転写効率を最適範囲内に維持することができない場合が多い。
【０００８】
一方、上記特許文献２に記載の画像形成装置によれば、転写部材の抵抗値の変化を直接把握できるので、経時的に転写効率を最適範囲内に維持することも可能である。しかし、この画像形成装置では、プリント動作の前段階で転写部材の抵抗値を測定するので、その抵抗値を測定するための機構が不可欠である。よって、このような機構の分だけ構成が複雑化し、製造コストが増大するという不具合がある。また、転写部材の抵抗値の測定精度が悪いと、逆に転写効率が最適範囲から外れるような転写電圧が設定されるおそれもある。そのため、転写効率を最適範囲内に維持するためには、転写部材の抵抗値の測定に高い精度が要求され、製造コストの増大は回避できない。
【０００９】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、経時において転写効率が最適範囲から外れてしまうのを低コストで抑制し得る画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナー像を担持する像担持体と、該像担持体との間に被転写材を挟み込む転写部材と、該転写部材に転写電圧を印加する転写電源と、該転写電源の出力電圧が制御電圧値に維持されるように該転写電源を制御する電圧制御手段とを有する画像形成装置において、上記転写部材に上記転写電圧を印加した累積印加時間を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶されている累積印加時間が規定時間を超えたか否かの判断を行い、該規定時間を超えたと判断したら、上記電圧制御手段が使用する上記制御電圧値を切り替える制御電圧値切替手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記制御電圧値切替手段は、互いに異なる複数の規定時間について上記判断を行い、各規定時間を超えたと判断するたびに上記制御電圧値を切り替えることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、上記記憶手段に記憶されている累積印加時間をゼロにリセットするとともに、上記制御電圧値を初期値にリセットするリセット手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記制御電圧値切替手段は、上記転写電源が上記転写部材へ転写電圧を印加していないタイミングで上記制御電圧値を切り替えることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、温度及び湿度の少なくとも一方を検知する検知手段と、該検知手段の検知結果に応じて、上記電圧制御手段が使用する上記制御電圧値を変更する制御電圧値変更手段とを有することを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記転写部材は、イオン導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４又は５の画像形成装置において、上記転写部材は、電子導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６又は７の画像形成装置において、上記弾性体ローラの抵抗値は、１×１０5Ω以上５×１０8Ω以下の範囲内であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明においては、転写部材に転写電圧を印加した累積印加時間が規定時間を超えたときに、電圧制御手段が使用する制御電圧値を切り替えることができる。抵抗値変化が転写電界に及ぼす影響の度合いが大きい像担持体、被転写材、転写部材の少なくとも１つの部材（抵抗変動部材）の抵抗値の経時的な変化は、転写部に転写電界が形成される時間と高い相関関係がある。したがって、本発明によれば、転写部材に転写電圧を印加した累積印加時間から、その時点における抵抗変動部材の抵抗値を精度良く把握することができる。その結果、初期だけでなく経時においても、転写効率が最適範囲内になるように転写電源の電圧制御を行うことができる。しかも、転写部材に転写電圧を印加した累積印加時間を記憶し、その記憶した累積印加時間が規定時間を超えたときに制御電圧値を切り替えるという構成は、上記特許文献２に記載されているような抵抗値を測定するための構成に比べて低コストで実現できる。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、経時において転写効率が最適範囲から外れてしまうのを低コストで抑制することができるという優れた効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を、画像形成装置であるカラー複写機に適用した一実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係るカラー複写機を示す全体構成図である。
このカラー複写機は、被転写材である中間転写体としての中間転写ベルト１０を用いたタンデム型の電子写真装置であり、最下部に給紙テーブル２００を、その上方にカラー複写機本体１００を、さらにその上部にスキャナ３００及び原稿自動給送装置（ＡＤＦ）４００をそれぞれ設けてある。
【００１４】
カラー複写機本体１００には、ほぼ中央に無端状の中間転写ベルト１０を備えた転写装置２０が設けられている。中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１４と従動ローラ１５，１６とにより張架され、図中時計回り方向に回動する。従動ローラ１５の左方には、クリーニング装置１７が設けられている。このクリーニング装置１７は、２次転写後に中間転写ベルト１０の表面に残留した残留トナーを除去するものである。
【００１５】
駆動ローラ１４と従動ローラ１５との間に架け渡された直線状の中間転写ベルト１０の部分には、そのベルト移動方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つのドラム状感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋが接触するように並べて設けられている。なお、以下の説明において、特に色分けをしない場合には、色分け符号Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは省略する。各感光体４０の回りには、公知の帯電装置６０、現像装置６１、一次転写手段を構成する一次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４が、それぞれ設けられている。また、各感光体４０の上方には、潜像形成手段としての露光装置２１が設けられている。
【００１６】
中間転写ベルト１０の下側には、二次転写手段を構成する二次転写装置２２が設けられている。この二次転写装置２２は、中間転写ベルト１０を介して従動ローラ１６に圧接するように設けられている。この二次転写装置２２は、中間転写ベルト１０との間に送り込まれる記録材としてのシートＰに、中間転写ベルト１０上のトナー像を一括転写する。なお、本実施形態では、二次転写装置２２が転写ベルトを用いたものであるが、転写ローラや非接触のチャージャを用いたものであってもよい。また、二次転写装置２２の下側には、シート表裏両面に画像を形成する際にシートＰを反転させるシート反転装置２８が設けられている。
【００１７】
二次転写装置２２のシート搬送方向下流側には、シートＰ上に形成されたトナー像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、無端状の定着ベルト２６に加圧ローラ２７が圧接されている。二次転写後のシートＰは、一対のローラ２３，２３間に架け渡された無端状の搬送ベルト２４によって定着装置２５へ搬送される。
【００１８】
上記のような構成からなるカラー複写機でカラーのコピーをとるときは、通常、原稿自動給送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットするが、手動で原稿をセットする場合には、原稿自動給送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、この原稿を原稿自動給送装置４００を閉じることによりコンタクトガラス３２へ押圧する。その後、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動給送装置４００に原稿をセットしたときは原稿が自動でコンタクトガラス３２上に給送され、手動でコンタクトガラス３２上にセットしたときは直ちにスキャナ３００が作動し、第一走行体３３及び第二走行体３４が走行を開始する。これにより、第一走行体３３の光源からの光が原稿に向けて照射され、原稿面からの反射光が第一走行体３３のミラーにより第二走行体３４の方向に反射され、さらに第二走行体３４の一対のミラーにより１８０度方向を変えて結像レンズ３５を通り読取りセンサ３６に入射して原稿の内容が読み取られる。
【００１９】
また、上述したスタートスイッチの押下により、中間転写ベルト１０が回転駆動を開始すると同時に、各感光体４０も回転駆動を開始する。そして、各感光体４０上にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各単色トナー像をそれぞれ形成する。このようにして各感光体４０上に形成された各単色トナー像は、図中時計回り方向に回転駆動する中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次一次転写されて、フルカラーのトナー像が形成される。
【００２０】
一方、給紙テーブル２００内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、ペーパバンク４３内の選択された給紙カセット４４からシートＰが繰り出され、分離ローラ４５により一枚に分離されて給紙路４６に搬送される。繰り出されたシートＰは、搬送ローラ４７によりカラー複写機本体１００の給紙路４８に搬送され、レジストローラ４９に当接して一旦停止状態になる。なお、手差し給紙の場合には、手差しトレイ５１上にセットされたシートＰが給紙ローラ５０の回転により繰り出され、分離ローラ５２により一枚に分離されて手差し給紙路５３に搬送され、レジストローラ４９に当接して一旦停止状態になる。いずれの場合でも、レジストローラ４９は中間転写ベルト１０上のカラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、停止状態にあったシートＰを中間転写ベルト１０と二次転写装置２２の搬送ベルト２４との間に送り込む。これにより、二次転写装置２２は、中間転写ベルト１０上のカラートナー像をシートＰ上に二次転写する。カラートナー像が転写されたシートＰは、搬送機能も有する二次転写装置２２の搬送ベルト２４によって、定着装置２５へ搬送される。そして、定着装置２５は、そのシートＰを加熱、加圧し、カラートナー像をシートＰ上に定着させる。その後、シートＰは、切換爪５５により排出側に案内され、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されてスタックされる。なお、両面コピーモードが選択されている場合には、表面にトナー像が定着したシートＰを切換爪５５によりシート反転装置２８側へ送り込み、反転して再び二次転写部へと搬送し、その裏面にトナー像を二次転写する。そして、定着装置２５で定着処理を行った後、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出する。また、ブラック単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、駆動ローラ１４以外の従動ローラ１５，１６を移動させてイエロー、シアン、マゼンタの感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍを中間転写ベルト１０から離間させる。
【００２１】
このような構成において、レジストローラ４９は通常接地されて用いられることが多いが、シートＰの紙粉除去のためにバイアスを印加することもできる。例えば径１８ｍｍで表面を厚さ１ｍｍの導電性ＮＢＲゴムで被覆した導電性のゴムローラを用いてバイアスを印加する場合、ゴム材の体積抵抗は１０9Ωｃｍ程度であり、トナーを転写する側（表面側）に−８００Ｖ程度の電圧を印加し、シート裏面側には＋２００Ｖ程度の電圧を印加する。一般に、中間転写方式では紙粉が感光体４０にまで移動しにくいため、紙粉転写を考慮する必要が少なく、アースになっていても差支えない。また、印加電圧として一般にＤＣバイアスが印加されているが、シートをより均一に帯電させるため、ＤＣオフセット成分を持ったＡＣ電圧を印加することも可能である。このようにバイアスを印加したレジストローラを通過した後のシート表面は、若干マイナス側に帯電しているため、中間転写ベルトからシートへの転写では、レジストローラに電圧を印加しなかった場合に比して転写条件が変わり、転写条件を変更する場合もある。
【００２２】
ところで、本実施形態では、一次転写装置６２の一次転写ローラに印加する一次転写電圧を定電圧制御しており、一次転写装置６２の一次転写ローラや中間転写ベルト１０の抵抗値が経時的に変化すると、一次転写に必要な一次転写電界が不足したり過多になったりして、転写効率が低下する場合がある。
【００２３】
〔実験例〕
ここで、上述したカラー複写機を用いて本発明者が行った各種実験について説明する。
以下に述べる実験では、中間転写ベルト１０としてポリイミド製シームレスベルトを用い、一次転写装置６２の一次転写ローラとしてイオン導電剤で導電化処理を施した発泡タイプのゴム製ローラを用いた。この中間転写ベルト１０は、ポリアミック酸の溶液中にカーボンブラックを分散させ、その分散液を金属ドラムに流入して乾燥させた後、金属ドラムから剥離したフィルムを高温度下で伸長させてポリイミドフィルムを形成し、適当な大きさに切り出してて製造したものである。そのフィルム成形は、一般的な方法に従ってカーボンブラックを分散したポリマー溶液を円筒金型に注入し、１００〜２００℃に加熱しつつ円筒金型を回転させて遠心成形によりフィルム状に成膜した。そして、このようにして得られたフィルムを半硬化した状態で脱型して鉄芯に被せ、３００〜４５０℃でポリイミド化反応を進行させ硬化させた。このとき、カーボン量、焼成温度、硬化速度等を変更してベルトの特性を調整することができる。このように製造された中間転写ベルト１０は、その体積抵抗率が１×１０9Ωｃｍで、その表面抵抗率は１×１０11Ω／□であった。一方、一次転写ローラは、イオン導電剤で導電化処理を施したゴム材を発泡させたものをチューブ状に成型し、これがローラ部となるように金属製の芯金の周囲に接着させて製造した。この一次転写ローラの電気抵抗値は、上記のイオン導電剤による導電化処理過程で条件を変えることにより、調整することができる。
【００２４】
まず、上述した中間転写ベルト１０と一次転写ローラとを用い、一次転写バイアスを変化させたときの転写効率を調べる実験を行った。この実験では、一次転写ローラとして抵抗値が１×１０6Ωのものと１×１０8Ωのものの２種類を用い、各一次転写ローラについて転写画像の面積比（一次転写ローラ軸方向全幅に対してトナー像が占める割合）が１００％の場合と１０％の場合における転写効率を調べた。なお、この実験では、比較のため、一次転写バイアスを定電圧制御の場合と定電流制御の場合を両方について調べた。
【００２５】
図３は、一次転写バイアスを定電圧制御した場合の実験結果を示すグラフである。
図４は、一次転写バイアスを定電流制御した場合の実験結果を示すグラフである。
図３に示すように、定電圧制御下では、一次転写ローラの抵抗値が異なると、転写効率に関する最適な転写電圧値が変化することがわかる。したがって、経時的に一次転写ローラの抵抗値が変化すると、転写効率が低下してしまう。これは、定電圧制御においては一次転写ローラの芯金の電位は常に一定に制御できるが、ゴム製のローラ部の抵抗値が経時的に変化した場合、その変化に応じて転写部に作用する転写電界も変化し、必要十分な電界が得られなくなるためである。なお、中間転写ベルト１０や感光体４０の抵抗値が経時的に変化する場合も、同様に転写効率が低下することが確認されている。一方で、図３に示すように、定電圧制御によれば、画像面積比が大きく異なっていても、最適な転写電圧値はほとんど変わらない。これは、定電圧制御では、一次転写ローラ、中間転写ベルト１０、感光体４０などの部材の抵抗値が変化しさえしなければ、転写部に存在するトナーの量が大きく変化しても、その変化により転写電界が影響をほとんど受けないためである。したがって、定電圧制御によれば、画像面積比の違いに影響を受けることなく、安定して転写効率を維持できる。
【００２６】
これに対し、定電流制御においては、図４に示すように、一次転写ローラの抵抗値が異なっていても転写効率はほとんど変わらないが、画像面積比が異なると転写効率は大きく異なってくるため、安定して転写効率を維持できない。これは、転写部においてトナーが介在しない部分に電流が優先的に流れてしまう結果、画像面積比が小さい場合には転写電圧値が低くなって転写に必要な電界が十分得られなくなるためである。特に、一次転写ローラの抵抗値が低い場合には転写部に介在するトナーの抵抗値の影響が大きくなるため、一次転写ローラの抵抗値が低い場合ほど顕著になる。このように定電流制御を採用する場合には一次転写ローラとして抵抗値の高いものを使用することが望まれるが、後述するように、その抵抗値が５×１０8Ωを越えると電流のリークによってトナー像を乱すおそれが強まる。よって、一次転写ローラの抵抗値を高めるにしても限度があり、定電流制御では画像面積比が小さい場合に転写効率が低下することを十分に抑制することはできず、安定して転写効率を維持できない。
【００２７】
以上より、転写効率の安定化の点で優れている定電圧制御を採用し、その欠点である経時的な一次転写ローラの抵抗値変化により転写効率が低下するのを抑制できれば、経時においても転写効率を最適範囲内に維持できる。そして、図３に示すように、一次転写ローラの抵抗値が互いに異なっていても、転写電圧を適切に設定することで。いずれの場合でも高い転写効率を実現できる。よって、一次転写ローラの経時的な抵抗値変化に合わせて転写電圧を変化させることができれば、経時における転写効率の低下を抑制でき、初期時から経時にわたって転写効率を最適範囲内に維持できる。
【００２８】
そこで、本発明者は、次に、一次転写ローラの抵抗値が転写電圧の印加時間によってどのように変化するかを調べる実験を行った。この実験では、制御電圧値を１ｋＶに設定した定電圧制御により転写電圧を制御した。また、この実験は、１回のプリントジョブにつき１枚の画像を形成する場合、１回のプリントジョブにつき２０枚の画像を形成する場合、１回のプリントジョブにつき１００枚の画像を形成する場合の３つの条件についてそれぞれ行った。なお、１回のプリントジョブとは、機械動作が開始してからその動作が終了までを意味する。したがって、１回のプリントジョブにつき１枚の画像形成を行う場合に例えば１００枚の画像を形成するとき、１枚の画像形成を終えるごとに機械動作を終了して再び機械動作を開始するという動作を繰り返すことになる。これに対し、１回のプリントジョブにつき１００枚の画像形成を行う場合には、１００枚の画像形成を行っている間は機械が停止しない。なお、同じ画像形成枚数であっても、１回のプリントジョブで多くの画像形成を行うほど、画像形成時間は短くなり、転写電圧の印加時間も短くなる。
また、この実験と併せて、一次転写ローラの抵抗値が通紙枚数（作像枚数）によってどのように変化するかを調べる実験も行った。
【００２９】
図５は、一次転写ローラの抵抗値と転写電圧の印加時間との関係についての実験結果を示すグラフである。
図６は、一次転写ローラの抵抗値と通紙枚数との関係についての実験結果を示すグラフである。
図５に示すように、プリントジョブがいずれの条件であっても、一次転写ローラの抵抗値と転写電圧の印加時間との関係はほぼ一定であり、転写電圧の印加時間が長くなるにつれて一次転写ローラの抵抗値が上昇することが確認された。転写電圧の印加時間が長くなるにつれて一次転写ローラの抵抗値が上昇する原因は、一次転写ローラに流れる電流によって一次転写ローラの電気特性が徐々に変化し、その抵抗値が上昇したものと考えられる。特に、本実験で一次転写ローラとして使用している、イオン導電剤を使用して抵抗調整されたローラの場合は、一般にこの傾向が見られることが多い。
なお、一次転写ローラの材質等によっては、転写電圧の印加時間が長くなるにつれて一次転写ローラの抵抗値が下降する場合もあり得る。この場合も、プリントジョブがいずれの条件であっても、一次転写ローラの抵抗値と転写電圧の印加時間との関係はほぼ一定である。
【００３０】
これに対し、図６に示すように、通紙枚数と一次転写ローラの抵抗値との関係は、プリントジョブがいずれの条件によって大きく変わってくることがわかる。これは、同じ枚数の画像形成を行う場合でも、１回のプリントジョブにおける画像形成枚数によって、一次転写ローラへの電圧印加時間が異なるためである。そして、同じ枚数の画像形成を行う場合、１回のプリントジョブにおける画像形成枚数が多いほど一次転写ローラへの電圧印加時間が短くなる。そのため、図６に示すように、１回のプリントジョブで１枚の画像形成を行う場合が最も電圧印加時間が長く一次転写ローラの抵抗値の経時的な上昇率が最も大きい。
【００３１】
以上より、図５に示した実験結果から、一次転写ローラの抵抗値と転写電圧の印加時間との関係がプリントジョブが違っても一定であり、高い相関関係があることが判明した。よって、転写電圧印加時間に応じて、その時点における一次転写ローラの抵抗値を高精度に把握することができ、その結果、その時点で最適な転写効率を実現し得る転写電圧を把握できる。したがって、転写電圧印加時間に応じて最適な転写電圧に切り替えることで、初期時から経時にわたって転写効率を最適範囲内に維持できる。
【００３２】
図１は、本実施形態に係るカラー複写機における一次転写ローラに印加する転写電圧を制御するための構成を概略的に示す制御ブロック図である。
本実施形態において、一次転写装置６２は、感光体４０との間に中間転写ベルト１０を挟み込む転写部材としての一次転写ローラ６２ａと、この一次転写ローラ６２ａに転写電圧を印加する転写電源６２ｂと、この転写電源６２ｂの出力電圧が制御電圧値に維持されるように転写電源を制御する電圧制御手段としての定電圧制御部６２ｃとを備えている。定電圧制御部６２ｃの制御電圧値は、制御電圧値切替手段としての主制御部８０によって切替可能である。
【００３３】
主制御部８０は、スタートスイッチの押下によりプリント命令を受けると、上述した各装置の動作を開始するとともに、定電圧制御部６２ｃに対して電圧印加命令を出力する。これにより、定電圧制御部６２ｃの制御の下、転写電源６２ｂから制御電圧値に維持された転写電圧が一次転写ローラ６２ａに印加される。また、主制御部８０は、一次転写ローラ６２ａに転写電圧を印加した印加時間を記憶手段としての記憶部８１に累積的に記憶していく。そして、主制御部８０は、例えばプリントジョブの終了時に、記憶部８１に記憶されている累積印加時間を参照し、その累積印加時間が規定時間を越えたか否かを判断する。規定時間を越えたと判断した場合、主制御部８０は、定電圧制御部６２ｃに対して、その規定時間に対応する制御電圧値への切替命令を出力する。この命令を受けた定電圧制御部６２ｃは、その制御電圧値をその命令に係る制御電圧値に切り替える。これにより、次回以降のプリントジョブにおいては、その切替後の制御電圧値に維持された転写電圧が一次転写ローラ６２ａに印加されることになる。
【００３４】
なお、規定時間に対応する適切な制御電圧値は、例えば図５に実験結果を示したような実験を行うことで求めることができる。
また、主制御部８０が上記判断に用いる規定時間は、１個でもよいし２個以上でもよい。本実施形態では、規定時間を２個とし、その規定時間及び対応する制御電圧値は下記の表１に示すとおりである。規定時間が２個以上ある場合、主制御部８０は、初期時から経時にわたり複数段階で制御電圧値を切り替えることができる。制御電圧値を細かく切り替えるほど、初期時から経時にわたってより好適な範囲に転写効率を維持できる。
【表１】
2007171295.tif 000003
【００３５】
また、本実施形態における一次転写ローラの抵抗値は、１×１０5Ω以上５×１０8Ω以下の範囲内のものを用いるのが好ましい。一次転写ローラの抵抗値が１×１０5Ω未満であると、転写部に存在するトナーの量が大きく変化したときに、その変化によって転写電界が影響を受ける度合いが無視できなくなり、転写画像の画像面積比によって転写効率が変化するおそれが生じる。また、一次転写ローラの抵抗値が１×１０5Ω未満であると、転写に必要な電界を得るための転写電圧を一次転写ローラの芯金に印加したときに流れる電流量が多すぎてしまい、電源容量的にコストが高くなるという不具合も出る。一方、一次転写ローラの抵抗値が１×１０8Ωを越えると、定電圧制御下では、転写するに十分な電圧を一次転写ローラに印加した場合に芯金の電位が高くなりすぎ、電流のリークを生じてトナー像を乱すおそれが生じる。
【００３６】
また、本実施形態において、主制御部８０は、記憶部８１に記憶されている累積印加時間をゼロにリセットするとともに、定電圧制御部６２ｃの制御電圧値を初期値（８００Ｖ）にリセットするリセット手段としての機能も有している。これにより、例えば、経時使用により劣化した一次転写ローラ６２ａを新品に交換する場合に、記憶部８１の累積印加時間をゼロにリセットし、定電圧制御部６２ｃの制御電圧値を初期値にリセットすることができる。その結果、一次転写ローラ６２ａの交換後においても、経時にわたって好適な範囲に転写効率を維持できる。
【００３７】
また、本実施形態においては、上述したように、トナー像の転写中に転写電圧値が切り替わることがないように、制御電圧値の切替はプリントジョブの終了時に行う。トナー像の転写中に転写電圧値が切り替わると、その切替前後で転写効率が変化して画像品質が異なるものとなり、同一画像内で互いに異なる画像品質が混在し、全体として画像品質が悪くなる事態が発生する。本実施形態においては、この事態が発生することはない。なお、トナー像の転写中に転写電圧値が切り替わらないタイミングであれば、プリントジョブの終了時以外の他のタイミングでもよい。
【００３８】
〔効果確認試験〕
次に、上記実施形態のように一次転写ローラ６２ａへの転写電圧の累積印加時間に応じて制御電圧値を変化させた場合、転写効率の低下抑制にどの程度の効果があるかを調べるために行った効果確認試験について説明する。なお、この効果確認試験では、その比較例として、制御電圧値を初期時から変化させない例を用いた。
本効果確認試験の結果を下記の表２に示す。
【表２】
2007171295.tif 000004
【００３９】
本実施形態の場合、一次転写ローラへの転写電圧の累積印加時間が８０時間を超えたときに、制御電圧値を初期時の８００Ｖから１１００Ｖに切り替え、その後、累積印加時間が２００時間を超えたときには、制御電圧値を１１００Ｖから１４００Ｖに再び切り替える。なお、本実施形態における一次転写ローラの抵抗値は１×１０6Ωである。
上記表２に示すように、制御電圧値を初期時から変化させない比較例においては、累積印加時間が大きくなるにつれて、転写効率が低下した。これは、経時使用により一次転写ローラの抵抗値が上昇し、最適な転写電圧が変わってしまったためである。これに対し、本実施形態においては、上記表１に示したように制御電圧値を切り替えることにより、累積印加時間が大きくなっても、転写効率を９０％以上という最適範囲内に維持でき、初期時から経時にわたって良好な画像を得ることができた。なお、転写効率が９０％未満であると、転写ムラや画像濃度の低下が目立つようになる。
【００４０】
なお、本実施形態では、制御電圧値の切替が２回であるが、１回でもある程度の効果が見られた。また、制御電圧値の切替回数を増やすことで、転写効率の低下やそれに伴う転写ムラなどの不具合を、より確実に防止することができる。
【００４１】
〔変形例〕
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
図７は、本変形例に係る転写電圧を制御するための構成を概略的に示す制御ブロック図である。
本変形例のカラー複写機は、上記実施形態のものとほぼ同様であるが、カラー複写機内部に検知手段としての温湿度センサ８２が設けられており、この温湿度センサ８２のセンサ出力値に応じて、主制御部８０が定電圧制御部６２ｃの制御電圧値を補正する点が、上記実施形態とは異なっている。以下、上記実施形態とは異なる点についてのみ説明する。
【００４２】
一次転写ローラ６２ａの抵抗値は、上記実施形態で説明したように経時使用によって変化するが、温度や湿度などの環境の変化によっても変化する。そこで、本変形例では、カラー複写機内部の温度及び湿度を温湿度センサ８２によって検知し、その検知結果であるセンサ出力値に応じて、一次転写ローラ６２ａの抵抗値が低くなるような環境下では制御電圧値を下げるように補正し、一次転写ローラ６２ａの抵抗値が高くなるような環境下では制御電圧値を挙げるように補正する。具体的には、主制御部８０は、温湿度センサ８２のセンサ出力値から絶対湿度を把握し、その絶対湿度に応じて、下記の表３に示すような制御電圧補正値を用いて、定電圧制御部６２ｃの制御電圧値を補正する。例えば、センサ出力値が絶対湿度４ｇ／ｃｍ3を示すものであった場合、主制御部８０は、現在の制御電圧値を５０Ｖだけ高くするための命令を定電圧制御部６２ｃに送る。これにより、例えば補正前の制御電圧値が８００Ｖであった場合、定電圧制御部６２ｃは制御電圧値を８５０Ｖに変更する。
【表３】
2007171295.tif 000005
【００４３】
本変形例の効果確認試験を行ったところ、温湿度環境が１０℃１５％の場合、１５℃３０％の場合、２３℃５０％の場合、２７℃８０％の場合、３２℃８０％の場合の５つの条件で、いずれも良好な転写性能を得ることができた。
なお、本変形例では、絶対湿度に応じて制御電圧値を変更する場合について説明したが、温度に応じて制御電圧値を変更するようにしたり、温度及び湿度の両方に応じて制御電圧値を変更するようにしたりしてもよい。
以上より、本変形例によれば、経時使用による一次転写ローラ６２ａの抵抗値変化によって生じる転写効率の低下だけでなく、環境変化による一次転写ローラ６２ａの抵抗値変化によって生じる転写効率の低下も抑制できる。
【００４４】
以上、本実施形態（変形例を含む。以下同じ。）に係る画像形成装置としてのカラー複写機は、トナー像を担持する像担持体としての感光体４０と、感光体４０との間に中間転写ベルト１０を挟み込む一次転写ローラ６２ａと、一次転写ローラ６２ａに転写電圧を印加する転写電源６２ｂと、転写電源６２ｂの出力電圧が制御電圧値に維持されるように転写電源６２ｂを制御する電圧制御手段としての定電圧制御部６２ｃとを有する。そして、一次転写ローラ６２ａに転写電圧を印加した累積印加時間を記憶する記憶手段としての記憶部８１と、その記憶部８１に記憶されている累積印加時間が規定時間を超えたか否かの判断を行い、規定時間を超えたと判断したら定電圧制御部６２ｃが使用する制御電圧値を切り替える制御電圧値切替手段としての主制御部８０とを有する。これにより、その累積印加時間から、その時点における一次転写ローラ６２ａの抵抗値を精度良く把握することができ、初期だけでなく経時においても、転写効率が最適範囲内になるように転写電源６２ｂの電圧制御を行うことができる。
また、本実施形態において、主制御部８０は、互いに異なる複数の規定時間について上記判断を行い、各規定時間を超えたと判断するたびに制御電圧値を切り替える。これにより、一次転写ローラ６２ａの経時的な抵抗値変化に対して制御電圧値をより細かく切り替えることができる結果、転写効率をより最適範囲内に維持できる。また、経時使用による抵抗値の変動幅が大きい一次転写ローラ６２ａを用いる場合でも、安定して転写効率を最適範囲内に維持できるようになる。
また、本実施形態において、主制御部８０は、記憶部８１に記憶されている累積印加時間をゼロにリセットするとともに、制御電圧値を初期値にリセットするリセット手段としての機能も有する。これにより、一次転写ローラ６２ａを新品に交換したとき、その交換後においても経時にわたって好適な範囲に転写効率を維持できる。
また、本実施形態において、主制御部８０は、転写電源６２ｂが一次転写ローラ６２ａへ転写電圧を印加していないタイミング（プリントジョブ終了時）で制御電圧値を切り替える。これにより、同一画像内で互いに異なる画像品質が混在し、全体として画像品質が悪くなる事態の発生を防止できる。
また、上記変形例においては、温度及び湿度の少なくとも一方を検知する検知手段としての温湿度センサ８２を設け、主制御部８０は、その温湿度センサ８２の検知結果に応じて定電圧制御部６２ｃが使用する制御電圧値を変更する制御電圧値変更手段として機能する。これにより、経時使用による一次転写ローラ６２ａの抵抗値変化によって生じる転写効率の低下だけでなく、環境変化による一次転写ローラ６２ａの抵抗値変化によって生じる転写効率の低下も抑制できる。
また、本実施形態においては、一次転写ローラ６２ａとして、イオン導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラを用いている。一般にイオン導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラは抵抗ムラが少ないため、抵抗ムラに起因する転写ムラが抑制されて良好な画像を形成することできるメリットがある。しかし、一方で、環境（温湿度）による抵抗変動と通電を繰り返すことによる経時的な抵抗値変化が大きく、経時で転写効率が大きく低下するというデメリットもある。本実施形態は、上述したように経時的に抵抗値が変化しても転写効率を最適範囲内に維持することができるので、このようなローラを用いても、経時的に転写効率の高い安定した転写を実現できる。
なお、一次転写ローラ６２ａとしては、電子導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラを用いることもできる。一般に電子導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラは、環境（温湿度）による抵抗変動と通電を繰り返すことによる経時的な抵抗値変化が小さい。よって、本実施形態において利用することで、経時にわたって転写効率を最適範囲内に維持する効果をより確実に得ることができる。
また、本実施形態では、一次転写ローラ６２ａの抵抗値が１×１０5Ω以上５×１０8Ω以下の範囲内である。これにより、転写画像の画像面積比によって転写効率が変化するおそれが少なく、かつ、電源コストを低く抑えることができるとともに、電流リークによるトナー像の乱れを抑制することができる。
【００４５】
尚、本実施形態では、一次転写ローラ６２ａの経時的な抵抗値の変化が一次転写部の転写電界に大きく影響することから、一次転写ローラ６２ａの抵抗値が経時的に変化する場合を例に挙げて説明したが、中間転写ベルト１０や感光体４０の経時的な抵抗値の変化が一次転写部の転写電界に大きく影響する場合でも同様である。
また、本実施形態では、一次転写部における転写効率を最適範囲内に維持する場合について説明したが、二次転写部における転写効率を最適範囲内に維持する場合も同様である。
また、本実施形態では、中間転写方式のタイデム型画像形成装置を例に挙げて説明したが、他の画像形成装置であっても同様である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施形態に係るカラー複写機における一次転写ローラに印加する転写電圧を制御するための構成を概略的に示す制御ブロック図。
【図２】同カラー複写機を示す全体構成図。
【図３】一次転写バイアスを定電圧制御した場合の実験結果を示すグラフ。
【図４】一次転写バイアスを定電流制御した場合の実験結果を示すグラフ。
【図５】一次転写ローラの抵抗値と転写電圧の印加時間との関係についての実験結果を示すグラフ。
【図６】一次転写ローラの抵抗値と通紙枚数との関係についての実験結果を示すグラフ。
【図７】変形例に係る転写電圧を制御するための構成を概略的に示す制御ブロック図。
【符号の説明】
【００４７】
１０  中間転写ベルト
４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋ  感光体
６２  一次転写装置
６２ａ  一次転写ローラ
６２ｂ  転写電源
６２ｃ  定電圧制御部
８０  主制御部
８１  記憶部
８２  温湿度センサ
【図１】
2007171295.tif 000006
【図２】
2007171295.tif 000007
【図３】
2007171295.tif 000008
【図４】
2007171295.tif 000009
【図５】
2007171295.tif 000010
【図６】
2007171295.tif 000011
【図７】
2007171295.tif 000012