(57)【要約】【課題】カーボンブラックの分散性の均一化が不要で、転写性を損なうことがなく、中間転写体−記録材間のギャップでの画像不良を回避でき、転写ローラ等の転写手段の交換頻度を減らすことが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置（１００）は、トナー像を担持する像担持体（１）と、像担持体（１）からトナー像を転写される中間転写体（５１）と、中間転写体（５１）から記録材Ｐにトナー像を転写する第１の転写手段（５７）とを備える。さらに画像形成装置（１００）は、第１の転写手段（５１）に転写電圧を上限電圧以内で可変に印加する第１の転写電圧印加手段（Ｄ２）と、中間転写体（５１）の電気抵抗値を検出し、転写電圧印加手段（Ｄ２）により印加される転写電圧の上限電圧（Ｖlimit）を、検出した電気抵抗値に応じて変更する制御手段（１５）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、前記像担持体からトナー像を転写される中間転写体と、前記中間転写体から記録材にトナー像を転写する第１の転写手段と、前記第１の転写手段に転写電圧を上限電圧以内で可変に印加する第１の転写電圧印加手段と、を備えた画像形成装置において、
前記中間転写体の電気抵抗値を検出し、前記第１の転写電圧印加手段により印加される前記転写電圧の上限電圧を、検出した前記電気抵抗値に応じて変更する制御手段を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、検出した前記中間転写体の電気抵抗値が所定値以下の場合に、電気抵抗値に伴って前記転写電圧の上限電圧を低下させるように前記第１の転写電圧印加手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記中間転写体に接触する抵抗値検出用の接触検知部材と、
前記接触検知部材に抵抗検出用電圧を一定に印加する第２の転写電圧印加手段と、
前記第２の転写電圧印加手段から前記抵抗検出用電圧を印加した状態での電流を検出する電流検出手段及び電圧を検出する電圧検出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記電流検出手段及び前記電圧検出手段の各検出値に基づいて前記中間転写体の電気抵抗値を検出する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１の転写手段によって印加された前記転写電圧の累積転写電圧印加時間を記憶する記憶手段を有し、
前記制御手段は、前記累積転写電圧印加時間が長いほど前記中間転写体の電気抵抗値が低くなる関係に従い、前記中間転写体の電気抵抗値を、前記記憶手段から読み出した前記累積転写電圧印加時間に基づいて予測し検出する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体は、前記中間転写体の移動方向に沿う上流側に配置された上流側像担持体と下流側に配置された下流側像担持体とを有し、
前記制御手段は、トナー像としての同濃度で所定数のパッチ画像を前記上流側像担持体に形成し、前記所定数のパッチ画像を前記上流側像担持体から前記中間転写体に転写し、前記中間転写体に転写された前記所定数のパッチ画像が前記下流側像担持体を通る際に段階的に値の異なる電流を前記下流側像担持体に流し、前記下流側像担持体を通過した前記中間転写体上の前記所定数のパッチ画像の濃度変化に基づいて、前記中間転写体の電気抵抗値を予測し検出する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの機能を複数備えた複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体ドラム等の像担持体に形成されたトナー像が転写部を通過する記録材に転写される構成の画像形成装置や、中間転写ベルト等の中間転写体に転写したトナー像が転写部を通過する記録材に転写される構成の画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
このような画像形成装置では、以下のような画像不良が発生する問題点が指摘されている。つまり、転写部の上流において記録材と中間転写体との間にギャップが存在する場合に、ギャップに発生した電界が空気の絶縁破壊強さを超えると、ギャップにおいて異常放電が発生する。その結果、中間転写体上に吸着されていたトナー像の電荷がキャンセルされて、意図しない位置にトナーが飛散したり、転写電圧を印加しても記録材上にトナーが転写されなかったりする理由から、画像ムラが発生するおそれがある。
【０００４】
このような問題を解消するため、転写部上流での中間転写体−記録材間のギャップを減らすことで画像不良を抑制するように構成した画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。この画像形成装置では、中間転写体にトナー層を積層し、二次転写部位にて記録材上にトナー層を一括転写する構成を有している。さらに、二次転写部位の直近上流の搬送ローラ対のうち、記録材の非画像形成面に当接する側のローラの周速を速くし、かつ記録材との摩擦係数を大きくすることで、二次転写部位直前における異常放電に起因する画像不良の発生を防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１６７４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１記載の画像形成装置では、以下のような課題がある。つまり、中間転写ベルト等の中間転写体の電気抵抗値が低いほど、中間転写体−記録材間のギャップに発生する電界は強くなる。そのため、中間転写体の電気抵抗値は、従来は１０10[Ωｃｍ]以上であることが望ましいが、中間転写体の電気抵抗は、転写電圧を印加し続けると低下する場合がある。
【０００７】
中間転写体を構成する樹脂成分の中に導電材としてのカーボンブラックを均一に分散させることは非常に困難であり、従って、中間転写体に局所的に導電性の大きい部位が存在する。そのため、転写電圧を印加することでこの部位に電界集中が生じ、樹脂成分を劣化させ、電気抵抗を低下させたと考えられる。その結果、画像形成装置の使用が進むと、中間転写体−記録材間のギャップでの画像不良が発生し易くなってしまう。
【０００８】
このような問題を解消する対策として、カーボンブラックの分散性を均一にすることが考えられるが、カーボンブラックの分散性を均一にするには、材料の混練時間が長くなって、中間転写体の製造コストがかさむことになる。
【０００９】
そこで、転写電圧に上限を設け、中間転写体の電気抵抗値が低下した場合であっても画像不良を発生させないように構成することが、従来より考えられている。しかしこのように構成すると、転写ローラが劣化して電気抵抗値が上昇し且つ中間転写体の電気抵抗値が低下していない場合には、不必要に転写電圧を制限することで転写性を損なうような問題を招き易い。そしてこのことが、転写ローラの交換頻度を早めてしまうことに繋がる。
【００１０】
本発明は、カーボンブラックの分散性の均一化が不要で、転写性を損なうことがなく、中間転写体−記録材間のギャップでの画像不良を回避でき、転写ローラ等の転写手段の交換頻度を減らすことが可能な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】
【００１１】
本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体からトナー像を転写される中間転写体と、前記中間転写体から記録材にトナー像を転写する第１の転写手段と、前記第１の転写手段に転写電圧を上限電圧以内で可変に印加する第１の転写電圧印加手段と、を備えた画像形成装置において、前記中間転写体の電気抵抗値を検出し、前記転写電圧印加手段により印加される前記転写電圧の上限電圧を、検出した前記電気抵抗値に応じて変更する制御手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、中間転写体の電気抵抗値を検出し、その電気抵抗値に応じて転写電圧の上限電圧を変更することにより、本来必要な転写電圧を印加可能な状態を増やし、転写ローラ等の転写手段の交換頻度を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る第１の実施形態における画像形成装置の構成を示す概略構成図。
【図２】第１の実施形態における画像形成部を示す説明図。
【図３】第１の実施形態における二次転写部を説明するための概略構成図。
【図４】中間転写ベルトの電気抵抗値と二次転写電圧との間の画像不良発生条件の関係を示すグラフ図。
【図５】第１の実施形態における二次転写上限電圧を決定する処理を説明するためのフローチャート図。
【図６】本発明に係る第２の実施形態における二次転写上限電圧を決定する処理を説明するためのフローチャート図。
【図７】累積転写電圧印加時間と中間転写ベルトの電気抵抗値との関係を示すグラフ図。
【図８】本発明に係る第３の実施形態における二次転写上限電圧を決定する処理を説明するためのフローチャート図。
【図９】本発明に係る第３の実施形態における画像形成装置の構成を示す概略構成図。
【図１０】濃度変化の傾きと予測した中間転写ベルトの電気抵抗値との関係を示す表。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１の実施形態＞
本発明に係る第１の実施形態について、図１ないし図５を用いて説明する。なお、本発明は、中間転写体の電気抵抗値（以下、単に「抵抗値」ともいう）の変化に応じて二次転写電圧の上限値が変化する限りにおいて、実施形態の構成の一部又は全部を、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、タンデム型のフルカラー画像形成装置に限らず、１ドラム型のフルカラー画像形成装置、モノクロ画像形成装置でも実施できる。また、本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部についてのみ説明するが、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、種々の用途で実施することができる。
【００１５】
まず、本実施形態における画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略する。
【００１６】
［画像形成装置］
本実施形態の画像形成装置１００は、中間転写体としての中間転写ベルト５１に沿って複数色の画像形成部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複写機である。即ち、画像形成装置１００は、イエロートナー像を形成する画像形成部Ｐａと、マゼンタトナー像を形成する画像形成部Ｐｂと、シアントナー像を形成する画像形成部Ｐｃと、ブラックトナー像を形成する画像形成部Ｐｄとを備えている。これら４つの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは一定の間隔をおいて、中間転写ベルト５１の走行方向に沿って並列に配置されている。
【００１７】
つまり、画像形成部Ｐａでは、像担持体としての感光体ドラム１ａにイエロートナー像が形成（担持）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、感光体ドラム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，Ｐｄでは、それぞれ感光体ドラム１ｃ，１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に中間転写ベルト５１に順次重ねて一次転写される。
【００１８】
なお、各画像形成部の構成は、トナーの色が異なる以外はほぼ同じであるため、同様の構成の説明では、各画像形成部の構成であることを示す添え字を省略して説明する。ここで、添え字の「ａ」は画像形成部Ｐａの、「ｂ」は画像形成部Ｐｂの、「ｃ」は画像形成部Ｐｃの、「ｄ」は画像形成部Ｐｄの、それぞれ構成であることを示す。
【００１９】
各画像形成部には、それぞれ像担持体である感光体ドラム１が設置されている。感光体ドラム１の周囲には、帯電部材である帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、ドラムクリーニング装置６が、感光体ドラム１の回転方向（Ｒ１方向）に沿って順次配設されている。現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄには、それぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーが収納されている。
【００２０】
また、各画像形成部の感光体ドラム１ａ〜１ｄに隣接して、中間転写体としての周回移動可能なベルト体、即ち、中間転写ベルト５１が配置されている。中間転写ベルト５１は、複数の支持部材としてのテンションローラ１２、駆動ローラ１３及び二次転写内ローラ５６に掛け渡して支持されている。中間転写ベルト５１は、ベルト駆動手段である駆動ローラ１３によって駆動力が伝達されて、図示矢印Ｒ２方向に周回移動（回動）する。駆動ローラ１３の駆動制御は、制御部１５によって実行される。なお、制御部１５は、中間転写ベルト（中間転写体）５１の電気抵抗値を検出し、直流電源（第１の転写電圧印加手段）Ｄ２により印加される転写電圧の上限電圧Ｖlimitを、検出した電気抵抗値に応じて変更する制御手段を構成する。
【００２１】
中間転写ベルト５１は、駆動ローラ１３の駆動により所定のプロセススピード（本実施形態では１３５ｍｍ／ｓ）で矢印Ｒ２方向に回転移動する。この中間転写ベルト５１は、テンションローラ１２によって、例えば３０Ｎ（≒３ｋｇｆ）の張力を付与されている。
【００２２】
また、中間転写ベルト５１の内周面側において各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向する位置には、一次転写ローラ５ａ〜５ｄが配置されている。各一次転写ローラ５ａ〜５ｄによって中間転写ベルト５１が各感光体ドラム１ａ〜１ｄに向けて付勢され、各感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト５１とが当接する一次転写部（一次転写ニップ）Ｔ１がそれぞれ形成されている。つまり、各感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間でそれぞれ中間転写ベルト５１を挟持するように、一次転写ローラ５ａ〜５ｄがそれぞれ配置されている。
【００２３】
また、中間転写ベルト５１の外周面側において二次転写内ローラ５６に対向する位置には、第１の転写手段としての二次転写外ローラ５７が配置されている。二次転写外ローラ５７が中間転写ベルト５１の外周面に接触して、二次転写部（二次転写ニップ）Ｔ２が形成されている。
【００２４】
各画像形成部にて、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２により所定の電位に帯電される。次いで、露光装置３からのレーザ等の照射で、帯電された感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成され、この静電潜像が現像装置４により各色のトナーで現像される。その結果、各感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に各色のトナー像がそれぞれ形成される。本実施形態では、露光装置３及び現像装置４によりトナー像形成手段が構成される。
【００２５】
このように各画像形成部にて形成された感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の画像は、一次転写ローラ５ａ〜５ｄに転写バイアスが夫々印加されることで、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに隣接して移動通過する中間転写ベルト上（中間転写体上）に順次に多重転写される。中間転写ベルト５１に一次転写された４色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送され、二次転写外ローラ５７に二次転写バイアスが印加されることで、紙等の記録材Ｐに一括して二次転写される。この記録材Ｐは、ピックアップローラ２１等を介して二次転写部Ｔ２に供給される。
【００２６】
画像形成装置１００の装置本体内の下部には、給紙カセット１１が配置されている。給紙カセット１１内に収容された記録材Ｐは、ピックアップローラ２１によって引き出された後、分離装置２２によって１枚ずつ分離されてレジストローラ２３に向けて送り出される。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５１の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へ送り込む。
【００２７】
そして、４色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置７で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着される。つまり、二次転写外ローラ５７から分離された記録材Ｐに、定着装置７の定着ローラ７１と加圧ローラ７２との間の定着ニップ部にてフルカラーのトナー像が定着される。定着装置７は、ヒータ７３を内蔵する定着ローラ７１に加圧ローラ７２が圧接されて定着ニップ部を形成している。記録材Ｐは、この定着ニップ部で挟持搬送される過程で、加熱及び加圧を受けてトナー像を溶融され、フルカラー画像が表面に定着される。そして、画像定着後の記録材Ｐは、機外に排出される。
【００２８】
また、ベルトクリーニング装置９は、クリーニングブレードを中間転写ベルト５１に摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト５１に残留した転写残トナーを除去する。
【００２９】
［画像形成部］
次に、画像形成部の詳細な構成について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態における画像形成部を示す説明図である。なお、以下では、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、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。
【００３０】
図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光体ドラム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５ａ、及びクリーニング装置６ａが配置されている。
【００３１】
感光体ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の感光層が形成されている。感光体ドラム１ａは、不図示の駆動モータから駆動力を伝達されて、所定のプロセススピード（本実施形態では１３５ｍｍ／ｓ）で矢印Ｒ１方向に回転する。また帯電ローラ２ａは、感光体ドラム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電源Ｄ３から印加されることにより、感光体ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電する。
【００３２】
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変調したレーザビームを回転ミラーで走査して、帯電した感光体ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。
【００３３】
現像装置４ａは、二成分現像剤を攪拌して帯電させ、固定磁極４ｊの周囲で感光体ドラム１ａとカウンタ方向に回転する現像スリーブ４ｓに担持させ、感光体ドラム１ａを摺擦させる。電源Ｄ４から、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が印加されることで、現像スリーブ４ｓよりも相対的に正極性となった感光体ドラム１ａの静電像へ負極性に帯電したトナーが移転して、静電像が反転現像される。
【００３４】
一次転写ローラ５ａは、中間転写ベルト５１を押圧して、感光体ドラム１ａと中間転写ベルト５１との間に一次転写部Ｔ１を形成している。電源Ｄ１から正極性の直流電圧が一次転写ローラ５ａに印加されることで、感光体ドラム１ａに担持された負極性のトナー像が、一次転写部Ｔ１を通過する中間転写ベルト５１に一次転写される。またクリーニング装置６ａは、クリーニングブレードを感光体ドラム１ａに摺擦して、一次転写部Ｔ１を通過して感光体ドラム１ａの表面に残留した転写残トナーを除去する。
【００３５】
［二次転写部］
次に、二次転写部の詳細な構成について図３を参照して説明する。なお、図３は、本実施形態における二次転写部及びその周辺の構成の説明図である。
【００３６】
図３に示すように、二次転写部では、二次転写内ローラ５６及び二次転写外ローラ５７が中間転写ベルト５１を挟んで対向配置されている。二次転写内ローラ５６は、接地電位に接続されている。二次転写内ローラ５６で内側面を支持された中間転写ベルト５１に対し、不図示の加圧機構を介して二次転写外ローラ５７が圧接されている。これにより、中間転写ベルト５１と二次転写外ローラ５７との間に、二次転写部Ｔ２が形成される。
【００３７】
二次転写外ローラ５７には、直流電源Ｄ２の正極（＋）側が接続されている。直流電源Ｄ２の負極（−）側は、接地電位に接続されている。直流電源Ｄ２は、所定の目標電流値を出力するための可変電圧を二次転写外ローラ５７に印加可能な電圧可変型に構成されている。直流電源Ｄ２から二次転写外ローラ５７に正極性の直流電圧が印加されることによって、二次転写部Ｔ２に転写電界が形成される。これにより、中間転写ベルト５１に担持された負極性のトナー像が、二次転写部Ｔ２を通過する記録材Ｐに二次転写されることになる。なお、直流電源Ｄ２は、第１の転写手段としての二次転写外ローラ５７に転写電圧を上限電圧以内（上限電圧Ｖlimit以内）で可変に印加する第１の転写電圧印加手段を構成している。
【００３８】
二次転写内ローラ５６は、直径が例えばφ１８ｍｍのアルミ製パイプの外周に、厚さが例えば２ｍｍの導電性ゴム層が形成されて、外径が例えば２２ｍｍに仕上げられている。導電性ゴムには、ニトリルブタジエンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム、ウレタン等にイオン性導電剤を混入したものが用いられている。
【００３９】
二次転写内ローラ５６の抵抗値は、例えば１×１０５[Ω]以下に調整されている。この抵抗値は、二次転写内ローラ５６に例えば１０Ｎ（≒１ｋｇｆ）をかけて導電性の円筒に圧接し、この導電性円筒の回転によって二次転写内ローラ５６を従動回転させながら、そのローラ軸に５０Ｖを印加したときに流れる電流から求めた。二次転写内ローラ５６の表面硬度は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度値で例えば７０度に設定されている。
【００４０】
また、二次転写外ローラ５７は、直径が例えばφ１２ｍｍのステンレス製のローラ軸の外周に、厚さが例えば６ｍｍの導電性ゴムスポンジの弾性層が形成されて、外径が例えば２４ｍｍに仕上げられている。導電性ゴムスポンジには、ニトリルブタジエンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム、ウレタン等にイオン性導電剤を混入して、抵抗値を１×１０７〜１×１０８[Ω]に調整したものを用いている。
【００４１】
この抵抗値は、二次転写外ローラ５７に例えば１０Ｎ（≒１ｋｇｆ）をかけて導電性の円筒部材に圧接させ、この導電性円筒部材の回転によって二次転写外ローラ５７を従動回転させながら、そのローラ軸に２ｋＶを印加したときに流れる電流から求めた。二次転写外ローラ５７の表面硬度は、ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度値で例えば３５度に設定されている。
【００４２】
中間転写ベルト５１は、ポリイミド等の誘電体樹脂にカーボンブラックを含有させて体積抵抗率を例えば１×１０１０〜１×１０１２[Ω・cm]に調整した厚さが例えば５０〜１５０μｍのフィルム材料で形成されている。中間転写ベルト５１は、幅３７０ｍｍ、周長９００ｍｍの無端状に形成されている。
【００４３】
中間転写ベルト５１の電気抵抗値は、転写電圧を印加し続けると低下する場合がある。その場合は、図３に示す転写部上流の領域Ｔｇにおいて、中間転写ベルト５１と記録材Ｐとの間で異常放電による画像不良が発生し易くなる。
【００４４】
また、二次転写内ローラ５６及び二次転写外ローラ５７の下流近傍には、中間転写ベルト５１をその内側と外側から挟持するように対向配置された抵抗検出内ローラ５８ａ及び抵抗検出外ローラ５８ｂが配設されている。これらローラ５８ａ，５８ｂは、中間転写ベルト（中間転写体）５１に接触する抵抗値検出用の接触検知部材を構成している。
【００４５】
抵抗検出内ローラ５８ａは、中間転写ベルト５１の内面に接触した状態で、二次転写内ローラ５６と共に接地電位に接続されている。中間転写ベルト５１の外面に接触した状態の抵抗検出外ローラ５８ｂは、負極端子が抵抗素子２６を介して接地された定電流源としての直流電源Ｄ５の正極端子に接続されている。これら抵抗検出内ローラ５８ａ及び抵抗検出外ローラ５８ｂは、ステンレス（ＳＵＳ）製のローラ対として構成することができるが、これに限らず、導電性ゴムローラや板形状のものを中間転写ベルト５１に当接させるような構成にすることもできる。なお、直流電源Ｄ５は、接触検知部材としての抵抗検出内ローラ５８ａ及び抵抗検出外ローラ５８ｂに抵抗検出用電圧を一定に印加する第２の転写電圧印加手段を構成している。
【００４６】
直流電源Ｄ５の正極端子と抵抗検出外ローラ５８ｂとの接続ノード２７には、抵抗素子２４の一方の端子が接続されている。この抵抗素子２４の他方の端子には、一方の端子を接地された抵抗素子２５の他方の端子が接続されている。抵抗素子２４，２５の接続ノード２８の電位は、抵抗素子２４と抵抗素子２５との抵抗値の比によって決定される（抵抗分割）。さらに、抵抗素子２４，２５の接続ノード２８には、直流電源（第２の転写電圧印加手段）Ｄ５から抵抗検出用電圧を印加した状態での電流を検出する電流検出手段としての電流検出回路１８が接続されている。この電流検出回路１８によって検出された電流値は、制御部１５に送られる。
【００４７】
一方の端子を接地された抵抗素子２６の他方の端子と、直流電源Ｄ５の負極端子との接続ノード２９には、直流電源（第２の転写電圧印加手段）Ｄ５から抵抗検出用電圧を印加した状態での電圧を検出する電圧検出手段としての電圧検出回路１９が接続されている。この電圧検出回路１９により検出された接続ノード２９の電圧値は、接続ノード３０を介して制御部１５に送られる。
【００４８】
制御部１５は、演算回路２０、及び記憶装置１６を有している。制御部１５は、電流検出回路１８で検出された電流値に応じたアナログ電圧値を、８ｂｉｔのデジタル信号にＡ／Ｄ変換して演算回路２０に入力する。つまり、電流検出回路１８が、電流値に応じた例えば０〜５［Ｖ］のアナログ電圧を出力すると、このアナログ電圧が、制御部１５において８ｂｉｔのデジタル信号にＡ／Ｄ変換されて演算回路２０に入力される。
【００４９】
また制御部１５は、電圧検出回路１９で検出された電圧値に応じたアナログ電圧値を、８ｂｉｔのデジタル信号にＡ／Ｄ変換して演算回路２０に入力する。つまり、電圧検出回路１９が、電圧値に応じた例えば０〜５［Ｖ］のアナログ電圧を出力すると、このアナログ電圧が、制御部１５において８ｂｉｔのデジタル信号にＡ／Ｄ変換されて演算回路２０に入力される。
【００５０】
制御部１５は、電流検出回路１８及び電圧検出回路１９の各検出値に基づいて中間転写ベルト５１の電気抵抗値を検出する。つまり、制御部１５の演算回路２０は、記憶装置１６に記憶したデータを参照し、電流検出回路１８による検出電流値と電圧検出回路１９による検出電圧値とに基づき、中間転写ベルト５１の電気抵抗値を算出し、直流電源Ｄ２を制御すべき制御信号を出力する。記憶装置１６には、図４のグラフに示す本実施形態の上限電圧Ａの変化、従来の上限電圧Ｂ、画像不良の発生領域Ｃ、従来の使用不可領域Ｄに係るデータが記憶されている。
【００５１】
また、二次転写外ローラ５７には、負極端子を接地された電圧可変型の直流電源Ｄ２の正極端子が接続されている。電流検出回路１８で検出された接続ノード２８の検出電流値と電圧検出回路１９で検出された接続ノード２９の検出電圧値とに基づいて制御部１５で演算された制御信号が、直流電源Ｄ２に出力される。これにより、直流電源Ｄ２は、制御部１５の制御で変更した電圧を、二次転写外ローラ５７に印加する。
【００５２】
抵抗素子２４，２５により、分圧した電圧を接続ノード２８から出力する抵抗分圧回路が構成される。接続ノード２８から抵抗分圧された出力電圧が、電流検出回路１８に送られる。ここで、電流検出回路１８に送られる出力電圧Ｖoは、接続ノード２７の電圧値をＶ１、抵抗素子２４の抵抗値をＲ１、抵抗素子２５の抵抗値をＲ２とすると、次式
Ｖo＝Ｖ１×［Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）］
で求められる。
【００５３】
このように、図３に示す直流電源Ｄ２は、所定の目標電流値を出力するための可変の電圧を二次転写外ローラ５７に印加できるように構成されている。制御手段としての制御部１５は、検出した中間転写ベルト５１の電気抵抗値が所定値以下の場合に、電気抵抗値に伴って転写電圧の上限電圧を低下させるように直流電源Ｄ２を制御する。つまり、制御部１５は、直流電源Ｄ２を制御して、上限電圧Ｖlimitまでの電圧範囲で電圧を二次転写外ローラ５７に出力させ、電圧が上限電圧Ｖlimitを上回るような範囲では、この上限電圧Ｖlimitを二次転写外ローラ５７に出力させる。
【００５４】
ここで、図４のグラフを参照して、中間転写ベルト５１の電気抵抗と二次転写電圧との画像不良発生条件の関係について説明する。同グラフでは、横軸に中間転写ベルト抵抗値［Ωｃｍ］の変化をとり、縦軸に二次転写電圧［Ｖ］の変化をとっている。グラフにおいて、破線は本発明を適用した本実施形態での上限電圧Ａの変化を示し、一点鎖線は二次転写電圧の従来の上限電圧Ｂを示している。
【００５５】
同グラフにおいて、従来の上限電圧Ｂは３６００［Ｖ］程度である。そして、中間転写ベルト５１の抵抗値が１０８から１０11［Ωｃｍ］へと増加するに従って、上限電圧Ａは、１０８から１０10［Ωｃｍ］をやや過ぎたあたりまではほぼリニアに増加していくが、その部位を過ぎたあたりから増減の変化が無く一定となる。
【００５６】
３６００［Ｖ］程度で一定の電圧となっている従来の上限電圧Ｂと、本実施形態の上限電圧Ａの変化との間の領域は、従来技術では使用不可であったが本実施形態では使用可能となった従来使用不可領域Ｄとして規定される。そして、破線で示す上限電圧Ａの外側（図４の左側）は、画像不良が発生し易い画像不良発生領域Ｃとして規定される。
【００５７】
同グラフにおいて、本実施形態の上限電圧Ａの変化を見ると分かるように、中間転写ベルト５１の抵抗値が小さくなるほど二次転写電圧の大きさが小さくなって、領域Ｔｇにおける中間転写ベルト５１と記録材Ｐ間での異常放電による画像不良が発生し易くなる。
【００５８】
従来技術では、二次転写電圧に一定の上限電圧（図４の二点鎖線の部分）を設定することで画像不良の発生を抑制していた。そのため、画像不良発生領域Ｃ以外の従来使用不可領域Ｄのように、上限電圧によっては本来画像不良が発生しない部分においても使用不可能な電圧領域としていた。これにより、二次転写外ローラ５７の抵抗値が通電耐久等で上昇した場合、従来使用不可領域Ｄ内では、本来は使用可能であるにも拘わらず二次転写外ローラ５７を新品に交換していた。
【００５９】
このような無駄を生じる問題に鑑み、本実施形態では、中間転写ベルト５１の電気抵抗値を検出し、その検出結果に対応して二次転写電圧の上限値を変更するように制御する。これにより、必要な二次転写電圧が従来の上限電圧Ｂ以上であっても、二次転写電圧を必要に応じて印加することができる。
【００６０】
ここでは、電気抵抗値の異なる４つの中間転写ベルトＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを用いた実験を行った。つまり、各中間転写ベルトの電気抵抗値は、それぞれＡ（１０８［Ωｃｍ］）、Ｂ（１０９［Ωｃｍ］）、Ｃ（１０10［Ωｃｍ］）、Ｄ（１０11［Ωｃｍ］）であった。ここでは、画像形成装置１００に上記各中間転写ベルトをそれぞれ装着し、二次転写電圧を変化させて、Ａ３サイズの記録材にハーフトーン画像の印刷を行い、画像不良が発生する二次転写電圧を確認した。図４の破線で示した本実施形態の上限電圧Ａは、各中間転写ベルトの実験結果を線形補間して求めた。
【００６１】
次に、図５を参照して、本実施形態における二次転写上限電圧を決定する動作について説明する。なお、図５は、本実施形態における二次転写上限電圧を決定する動作を説明するためのフローチャート図である。
【００６２】
すなわち、処理がスタートすると、所定のタイミングで抵抗検出内ローラ５８ａ及び抵抗検出外ローラ５８ｂを介して中間転写ベルト５１に抵抗検出用電圧を印加し、中間転写ベルト５１の抵抗検出を行う（Ｓ１１）。本実施形態ではこの抵抗検出を、例えば、画像形成装置１００の電源ＯＮ（オン）時や、Ａ４サイズの記録材５００枚分の画像形成後に実行するように構成される。
【００６３】
抵抗検出の方法は、抵抗検出内ローラ５８ａ及び抵抗検出外ローラ５８ｂに対して、直流電源Ｄ５から抵抗検出用電圧を印加する。これにより、電流検出回路１８によって接続ノード２８の電流値が検出され、電圧検出回路１９によって接続ノード２９の電圧値が検出されて（図３参照）、制御部１５に送られる。
【００６４】
つまり、電流検出回路１８は、直流電源Ｄ５から抵抗検出外ローラ５８ｂに抵抗検出用電圧が印加されている状態で中間転写ベルト５１を介して抵抗検出内ローラ５８ａに流れる電流値を検出する。電圧検出回路１９は、直流電源Ｄ５から抵抗検出外ローラ５８ｂに出力される電圧値を検出する。演算回路２０は、これら電流検出回路１８で検出された電流値及び電圧検出回路１９で検出された電圧値に応じてＡ／Ｄ変換したデジタル信号に基づき、中間転写ベルト５１の電気抵抗値を算出する（Ｓ１２）。
【００６５】
そして、演算回路２０は、算出した中間転写ベルト５１の電気抵抗値と、記憶装置１６から読み出した図４グラフにおける二次転写電圧とに基づいて、二次転写の上限電圧Ｖlimitを決定して、直流電源Ｄ２を制御すべき信号を出力する（Ｓ１３）。
【００６６】
つまり、演算回路２０は、二次転写上限電圧Ｖlimitを、記憶装置１６に記憶された中間転写ベルト５１の抵抗値と二次転写電圧との関係データ（図４のグラフ）に基づいて求める。その場合、図４の破線で示す上限電圧Ｖlimitの条件は、本実施形態の画像形成装置１００において実験的に予め求めた関係であり、異なる画像形成装置によって任意に決定されるものである。
【００６７】
以上のように、従来は使用しなかった従来使用不可領域Ｄを上限電圧Ａにまで引き上げて使用しながら、中間転写ベルト５１の電気抵抗値が平常状態の電気抵抗値よりも低下していると判定した場合には、次のように制御する。つまり、制御部１５は、その低下状態に対応させて二次転写外ローラ５７への転写電圧を低下させるように制御する。このように、中間転写ベルト５１の電気抵抗値を判定し、その電気抵抗値に応じて二次転写電圧の上限電圧Ａを変更することで、従来使用不可領域Ｄを使用することで、本来必要な二次転写電圧を印加可能な状態を増やすことができる。これにより、まだ使用できるにも拘わらず新品に交換していた二次転写外ローラ５７の交換頻度を減らすことができる。
【００６８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る第２の実施形態について、図６及び図７を参照して説明する。本実施形態において、第１の実施形態で説明した画像形成装置１００の共通する基本的構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、本実施形態では、第１の実施形態において図１及び図３で説明したような抵抗検出内ローラ５８ａ及び抵抗検出外ローラ５８ｂは備えていない。
【００６９】
図６は本実施形態における二次転写上限電圧を決定する処理を説明するためのフローチャート図であり、図７は累積転写電圧印加時間と中間転写ベルトの電気抵抗値との関係を示すグラフ図である。同グラフでは、横軸に累積転写電圧印加時間[ｈ]の変化をとり、縦軸に中間転写ベルト５１の抵抗値の変化をとっている。
【００７０】
本実施形態では、所定のタイミングで中間転写ベルト５１の電気抵抗値の予測を行う。所定のタイミングとは、例えば、画像形成装置１００の電源ＯＮ時や画像形成前の時点である。本実施形態において、抵抗値の予測には画像形成装置１００の累積転写電圧印加時間を用いる。
【００７１】
本実施形態では、記憶装置１６（図３参照）は、二次転写外ローラ（第１の転写手段）５７によって印加された転写電圧の累積転写電圧印加時間を記憶する記憶手段を構成している。そして、この記憶装置１６を有する制御部１５は、累積転写電圧印加時間が長いほど中間転写ベルト５１の電気抵抗値が低くなる関係に従い、中間転写ベルト５１の電気抵抗値を、記憶装置１６から読み出した累積転写電圧印加時間に基づいて予測し検出する。
【００７２】
つまり、本実施形態では、記憶装置１６に転写電圧を印加した累積時間を記憶しておき、中間転写ベルト５１の電気抵抗値の予測時に、制御部１５（図３参照）において累積転写電圧印加時間を確認する。本実施形態の記憶装置１６には、この累積転写電圧印加時間と共に、図７に示すグラフのデータと、図４に示した中間転写ベルト５１の抵抗値と二次転写電圧との関係に係るデータとが記憶されている。
【００７３】
そして、処理がスタートすると、制御部１５は、所定のタイミングで記憶装置１６から累積転写電圧印加時間を読み出して確認する（Ｓ２１）。
【００７４】
そして、演算回路２０（図３参照）は、記憶装置１６から読み出した図７のグラフデータにおける中間転写ベルト５１の電気抵抗値と累積転写電圧印加時間とに基づいて、中間転写ベルト５１の電気抵抗値を予測する。
【００７５】
図７のグラフに示す関係は、本実施形態の画像形成装置１００において実験的に予め求めた関係である。この関係に基づいて、中間転写ベルト５１の抵抗値を予測する（Ｓ２２）。この実験は、本実施形態の画像形成装置１００において、抵抗値１０12[Ωｃｍ]の中間転写ベルトを装着し、Ａ４サイズの記録材を用いて画像比率５％の画像の連続印刷試験を行い、１０時間ごとに中間転写ベルトの電気抵抗値を測定した。図７の関係は、各時間ごとの測定結果を線形に補間したものである。
【００７６】
そして、演算回路２０は、算出した中間転写ベルト５１の電気抵抗値と、記憶装置１６から読み出した図４のグラフにおける二次転写電圧との関係に基づいて、二次転写の上限電圧Ｖlimitを決定する。これにより、制御部１５は、直流電源Ｄ２を制御すべき制御信号を出力する（Ｓ２３）。
【００７７】
以上の本実施形態では、中間転写ベルト５１の電気抵抗値を累積転写電圧印加時間から予測検出し、その電気抵抗値に応じて二次転写電圧の上限電圧Ａを変更し、本来必要な二次転写電圧を印加可能な状態を増やし、二次転写外ローラ５７の交換頻度を減少できる。
【００７８】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る第３の実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。本実施形態において、第１の実施形態で説明した画像形成装置１００の共通する基本的構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。なお、本実施形態においても、第１の実施形態において図１及び図３で説明したような抵抗検出内ローラ５８ａ及び抵抗検出外ローラ５８ｂは備えていない。
【００７９】
図８は本実施形態における二次転写上限電圧を決定する処理を説明するためのフローチャート図であり、図９は本実施形態における画像形成装置１００の構成を概略的に示す概略構成図である。図１０は、濃度変化の傾きと、予測した中間転写ベルトの電気抵抗値との関係を示した表である。図９における画像形成装置１００は、図１の画像形成装置１００に対し、抵抗検出内ローラ５８ａ及び抵抗検出外ローラ５８ｂが無い点、並びに濃度検知部１７が配置される点で異なる。この濃度検知部１７は、中間転写ベルト５１を張架する駆動ローラ１３の上部にて、所定の間隙をあけた状態で対向配置されている。
【００８０】
本実施形態では、像担持体として、中間転写ベルト５１の回転方向（移動方向）に沿う上流側に配置された感光体ドラム１ｃ（上流側像担持体）と、その下流側に配置された感光体ドラム１ｄ（下流側像担持体）とが備えられている。
【００８１】
本実施形態の制御部（制御手段）１５は、トナー像としての同濃度で所定数（例えば３つ）のパッチ画像ｐａを感光体ドラム１ｃに形成し、所定数のパッチ画像ｐａを感光体ドラム１ｃから中間転写ベルト５１に転写する。さらに制御部１５は、中間転写ベルト５１に転写された所定数のパッチ画像ｐａが感光体ドラム１ｄを通る際に段階的（例えば３段階）に値の異なる電流を感光体ドラム１ｄに流す。そして制御部１５は、感光体ドラム１ｄを通過した中間転写ベルト５１上の所定数のパッチ画像の濃度変化に基づいて、中間転写ベルト５１の電気抵抗値を予測し検出する。
【００８２】
ここで、図８に示した二次転写上限電圧決定フローについて説明する。本実施形態では、所定のタイミングで中間転写ベルト５１の電気抵抗値予測を行う。この所定のタイミングとは、本実施形態では例えば、画像形成装置１００の電源ＯＮ時やＡ４サイズの紙５００枚分の画像形成後に行う。
【００８３】
本実施形態での抵抗予測は、一次転写部における再転写量を用いて行う。まず、例えば、制御部１５は、図９に示す画像形成部Ｐｃにおいてベタパッチ画像ｐａの形成を行う（Ｓ３１）。このパッチ画像ｐａの大きさは、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍとした。パッチ画像ｐａは、図９に示すように、中間転写ベルト５１の回転方向（矢印Ｒ２方向）に５０ｍｍの間隔をおいて例えば３つ形成する。
【００８４】
引き続き、制御部１５は、画像形成部Ｐｄにおいて一次転写電流を変更しながら、画像形成部Ｐｃで形成したパッチ画像ｐａの再転写を行う（Ｓ３２）。つまり、制御部１５が、１つ目のパッチ画像ｐａが画像形成部Ｐｄの一次転写部Ｔ１まで到達したときには転写電流Ｉ１を、２つ目のパッチ画像ｐａが画像形成部Ｐｄの一次転写部Ｔ１まで到達したときには転写電流Ｉ２を、それぞれ一次転写ローラ５ｄに印加する。さらに制御部１５が、３つ目のパッチ画像ｐａが画像形成部Ｐｄの一次転写部Ｔ１まで到達したときには転写電流Ｉ３を一次転写ローラ５ｄに印加する。なお、転写電流Ｉ１は２０[μＡ]、転写電流Ｉ２は２５[μＡ]、転写電流Ｉ３は３０[μＡ]とした。
【００８５】
続いて、再転写量の検知を行う（Ｓ３３）。再転写量の検知は、図９に示す濃度検知部１７によって、上記転写電流の違いに起因して中間転写ベルト５１側から画像形成部Ｐｄ側に転写されることで変化した中間転写ベルト上のパッチ画像ｐａの濃度を検出することによって行う。
【００８６】
そして、再転写を行った際に使用した転写電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３に対する、濃度検知部１７で検知した濃度変化の傾きから、中間転写ベルト５１の電気抵抗値を予測する（Ｓ３４）。図１０に、濃度変化の傾きと中間転写ベルト５１の抵抗値との関係を示す。この関係は、本実施形態の画像形成装置１００において、予め実験によって求めたものである。
【００８７】
つまり、この実験は、電気抵抗値の異なる４つの中間転写ベルトＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いて行った。それぞれの中間転写ベルトの電気抵抗値は、Ａ（１０８[Ωｃｍ]）、Ｂ（１０９[Ωｃｍ]）、Ｃ（１０10[Ωｃｍ]）、Ｄ（１０11[Ωｃｍ]）であった。また、一次転写ローラ５ｃ，５ｄの各抵抗値は１×１０６[Ω]、感光体ドラム１ｃ，１ｄの各帯電電位は−７５０［Ｖ］であった。
【００８８】
実験では、本実施形態の画像形成装置１００に、上記の各中間転写ベルトを装着し、図８におけるＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３の各ステップを実行した。その結果、中間転写ベルトの電気抵抗値が大きいほど転写電流に対する濃度変化の大きさが大きいという実験結果が得られ、上記３つの転写電流に対する検知濃度の関係を線形近似することで、濃度変化の傾きを求めた。これらから中間転写ベルト５１の電気抵抗値を予測する（Ｓ３４）。
【００８９】
そして、演算回路２０が、予測した中間転写ベルト５１の抵抗値に基づいて、二次転写上限電圧Ｖlimitを、図４に示した中間転写ベルト抵抗と二次転写電圧との関係から求める（Ｓ３５）。これにより、制御部１５が、直流電源Ｄ２を制御して上限電圧Ｖlimitまでの電圧範囲で電圧を二次転写外ローラ５７に出力させ、電圧が上限電圧Ｖlimitを上回るような範囲では、この上限電圧Ｖlimitを二次転写外ローラ５７に出力させる。
【００９０】
なお、本実施形態では、パッチ画像ｐａの濃度検知を中間転写ベルト５１上で行ったが、これに限らず、画像形成部Ｐｄにおいて感光体ドラム１ｄ上に再転写したパッチ画像ｐａを感光体ドラム１ｄ上で検知するように構成しても良い。
【００９１】
また、本実施形態では、パッチ画像ｐａを作成する画像形成部として画像形成部Ｐｃを用いたが、これに限らず、画像形成部Ｐａ，Ｐｂのいずれを用いても構わない。また、本実施形態では、再転写を行う画像形成部として画像形成部Ｐｄを用いたが、パッチ画像ｐａを作成する画像形成部より下流の画像形成部であれば他の画像形成部Ｐｂ，Ｐｃを用いても構わない。
【００９２】
以上の本実施形態によると、中間転写ベルト５１の電気抵抗値をパッチ画像ｐａの濃度検知から予測し、その電気抵抗値に応じて二次転写電圧の上限電圧Ａを変更することができる。これにより、本来必要な二次転写電圧を印加可能な状態を増やし、二次転写外ローラ５７の交換頻度を減らすことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１ａ〜１ｄ…像担持体，上流側像担持体，下流側像担持体（感光体ドラム）、１５…制御手段（制御部）、１６…記憶手段（記憶装置）、１８…電流検出手段（電流検出回路）、１９…電圧検出手段（電圧検出回路）、２０…演算回路、５１…中間転写体（中間転写ベルト）、５７…第１の転写手段（二次転写外ローラ）、５８ａ，５８ｂ…接触検知部材（抵抗検出内ローラ，抵抗検出外ローラ）、１００…画像形成装置、Ｄ２…第１の転写電圧印加手段（直流電源）、Ｄ５…第２の転写電圧印加手段（直流電源）、Ｐ…記録材、ｐａ…パッチ画像、Ｖlimit…上限電圧
【図１】
2013186340.tif 000003
【図２】
2013186340.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013186340.tif 000009
【図８】
2013186340.tif 000010
【図９】
2013186340.tif 000011
【図１０】
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