JP4517828B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、より詳しくは、接触転写方式を用いた画像形成装置等に関する。

従来における画像形成装置として、トナー像が形成担持される感光体ドラムと、感光体ドラム上のトナー像を用紙に転写する転写装置とを備えたものが知られている。感光体ドラムは、帯電装置によって帯電された後に露光装置によって静電潜像が形成され、その後現像装置によって現像されることによりトナー像が形成される。また、転写装置としては、例えば感光体ドラムに圧接配置される転写ロールと、転写ロールと感光体ドラムとの間に転写バイアスを印加するバイアス電源とを備えたものが用いられる。転写装置では、これら感光体ドラムと転写ロールとの間に転写バイアスを印加することにより、転写ロールと感光体ドラムとの間に転写電界を形成する。そして、形成された転写電界により、感光体ドラム上に形成されたトナー像が用紙に静電的に転写される。
転写ロール等の接触転写部材を用いた接触転写方式では、非接触転写方式であるコロナ方式の問題点であったオゾンの発生量を減少させることができ、また、転写画像のぼけを抑えられるという利点を有している。

ところで、上述した接触帯電方式では、転写部を構成する各部材(転写ロール、感光体ドラム)に転写バイアスを印加することによって、転写電界が形成される。このため、これら各部材の経時的な抵抗変化や環境による抵抗変化などを考慮して、転写バイアスを設定する必要がある。ここで、例えば転写バイアスが小さすぎると、転写電界が弱くなりすぎ、転写不足による転写不良が発生することになる。逆に、例えば転写バイアスが大きすぎると、転写電界が強くなりすぎ、放電マーク(感光体ドラム−用紙間で放電が発生し、その部分でトナー像が欠落することに起因する画質欠陥)やリトランスファー現象(用紙側から感光体ドラム側へトナーが再転移する現象)による転写不良が発生することになる。

従来における転写バイアスの設定手法として、非画像形成時に、感光体ドラムを帯電した状態で転写ロールに定電流を印加し、このときの電圧を検知して得られる検知電圧値に応じて、画像形成時の転写電流を決定する技術が存在する(特許文献１参照。)。

特開２００３−２４１４４４号公報(第３−４頁)

ところで、上述した転写電流の設定手法では、感光体ドラムが帯電された状態で転写電流を供給しているため、検知電圧値は、転写電流を供給することによって発生した電圧と、感光体ドラムの帯電電位によって発生する電圧とが重畳されたものとなる。
しかしながら、従来の設定手法においては、この感光体ドラムの帯電電位を無視した状態で転写バイアスの設定を行っていたため、本当に必要な転写バイアスに対して過不足が生じ、転写不良を招くおそれがあった。これを具体的に説明すると、例えば感光体ドラムの帯電電位が高い場合には、帯電電位に引きずられて検知電圧値が高くなるため、転写部が高抵抗状態にあると見なされ、転写電流の値が低く設定される可能性がある。しかし、実際の転写部の抵抗が低い場合には、転写不足が発生してしまうことになる。逆に、感光体ドラムの帯電電位が低い場合には、帯電電位に引きずられて検知電圧値が低くなるため、転写部が低抵抗状態にあると見なされ、転写電流の値が高く設定される可能性がある。しかし、実際の転写部の抵抗が高い場合には、放電による転写不良が発生してしまうことになる。

また、このような感光体ドラムの帯電電位は、感光体ドラムの表面に形成される感光層の膜厚によって変化する。通常、感光層の膜厚は、画像形成回数の増加と共に減少していき、徐々に帯電電位が低下する。
従来においては、感光体ドラムに表面電位センサ等を対向配置することによって感光体ドラムの表面電位をモニタし、感光体ドラムの寿命等を判断していたが、表面電位センサ等を設けなければならない分、装置構成が大型化、複雑化し、また、かかるコストも増加してしまうという問題があった。

本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、転写部を構成する部材の状態変化に対応して、転写電流値を適切に設定することにある。
また、他の目的は、簡易な構成で、感光体ドラム等の像担持体の寿命を判断することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される像担持体と、像担持体に直接または間接的に圧接配置され、転写電流が供給されることにより像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写部材と、像担持体および転写部材にかかる電圧を検出する電圧検出手段と、転写部材に第１の電流値にて電流を流したときに電圧検出手段で検出される第１の電圧値および転写部材に第２の電流値にて電流を流したときに電圧検出手段で検出される第２の電圧値に基づいて、転写動作に関連する転写パラメータを設定する設定手段とを含んでいる。

ここで、設定手段により設定される転写パラメータは、転写部材に供給される転写電流値であることを特徴とすることができる。この場合において、設定手段は、電圧検出手段で検出された第１の電圧値と第２の電圧値との電圧差を求め、電圧差に応じて転写電流値を設定することを特徴とすることができる。また、設定手段は、電圧検出手段によって検出された第１の電圧値と第１の電圧値が検出されたときに流された第１の電流値とから求められた第１のシステム抵抗と、電圧検出手段によって測定された第２の電圧値と第２の電圧値が検出されたときに流された第２の電流値とから求められた第２のシステム抵抗とに応じて転写電流値を設定することを特徴とすることができる。さらに、設定手段は、第１の電流値、第１の電圧値、第２の電流値、および第２の電圧値から一次回帰分析を行い、一次回帰分析によって求められた傾きに応じて転写電流値を設定することを特徴とすることができる。
また、設定手段により設定される転写パラメータは、像担持体に対する帯電バイアスの大きさであることを特徴とすることができる。

他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される像担持体と、像担持体に直接または間接的に圧接配置される転写部材と、転写部材に転写電流を供給する転写電源と、像担持体と帯電部材との間に生じる電圧を測定する電圧測定部と、転写部材に第１の電流値にて電流を流したときに電圧測定部で測定される第１の電圧値および転写部材に第２の電流値にて電流を流したときに電圧測定部で測定される第２の電圧値に基づいて、像担持体の寿命を判断する判断部とを含んでいる。
ここで、判断部は、複数の電圧と対応する複数の電流との関係から一次回帰分析を行い、一次回帰分析によって求められた切片に基づいて像担持体の寿命を判断することを特徴とすることができる。また、像担持体は、表面に感光層を備えた感光体からなり、判断部は、切片に基づいて感光層の膜厚を推定することを特徴とすることができる。

さらに、方法のカテゴリーから捉えると、本発明は、像担持体に形成されたトナー像を接触転写によって記録材に転写する転写部に供給する転写電流値の設定方法であって、転写部に第１の電流値にて電流を流すステップと、第１の電流値にて電流が流された際に転写部に発生する第１の電圧値を測定するステップと、転写部に第２の電流値にて電流を流すステップと、第２の電流値にて電流が流された際に転写部に発生する第２の電圧値を測定するステップと、第１の電流値、第１の電圧値、第２の電流値、第２の電圧値に基づいて、転写電流値を決定するステップとを含んでいる。
ここで、転写電流値を決定するステップでは、第１の電流値、第１の電圧値、第２の電流値、および第２の電圧値から一次回帰分析を行い、一次回帰分析によって求められた傾きに応じて転写電流値を決定することを特徴とすることができる。

本発明によれば、転写部に流れる電流と電圧との関係から、像担持体側に起因する状態変化と転写側に起因する状態変化とを区別するようにしたので、転写部を構成する部材の状態変化に対応して、転写電流値を適切に設定することができる。
また、本発明によれば、転写部に流れる電流と電圧との関係から、像担持体の寿命を判断することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
―実施の形態１―
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示している。この画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転可能に配設される感光体ドラム１１、矢印Ｂ方向に回動可能に配設され、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)して保持させる中間転写ベルト２０を備えている。またこのカラー画像形成装置は、中間転写ベルト２０上に転写された重ねトナー像を用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写装置３０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５０を備えている。

ここで、感光体ドラム１１の周囲には、この感光体ドラム１１を所定の電位に帯電する帯電装置１２が配設されている。また、帯電装置１２よりも感光体ドラム１１の回転方向下流側には、帯電装置１２によって帯電された感光体ドラム１１に露光により静電潜像を書き込むレーザ露光装置１３が設けられている。さらに、レーザ露光装置１３よりもさらに感光体ドラム１１の回転方向下流側には、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋを回転可能に取り付けた回転式現像装置１４が配設されている。また、回転式現像装置１４よりも感光体ドラム１１の回転方向下流側には、感光体ドラム１１上に担持されたトナー像を中間転写ベルト２０に転写する一次転写ロール１５が設けられ、さらに下流側には一次転写後の感光体ドラム１１上の残留物を除去するドラムクリーナ１６が設けられている。なお、本実施の形態では、負極性に帯電するトナーが使用されている。

また、中間転写ベルト２０は、複数(本実施の形態では四つ)の支持ロール２１〜２４に掛け渡されている。ここで、支持ロール２１は中間転写ベルト２０の駆動ロールである。
また、支持ロール２２は、中間転写ベルト２０の位置決めや平坦な一次転写面の形成に用いられる金属製のアイドルロールである。さらに、支持ロール２３は中間転写ベルト２０の搬送方向に略直交する方向の蛇行を規制する補正ロール(ステアリングロール:軸方向一端部を支点として傾動自在に配設される)である。支持ロール２４は、後述する二次転写装置３０のバックアップロールである。そして、駆動ロール２１を挟んで中間転写ベルト２０と対向する位置には、二次転写後の中間転写ベルト２０上の残留物を除去するベルトクリーナ２５が配設されている。中間転写ベルト２０は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、塩化ビニル等の樹脂または各種ゴム等に導電剤としてカーボンブラックを適量含有させたものからなり、その体積抵抗率が１０⁶〜１０¹⁵Ω・ｃｍとなるように形成され、その厚みは例えば０.１ｍｍに設定される。

二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２４とを備えている。さらに、バックアップロール２５には金属製の給電ロール３２が当接配置されている。ここで、バックアップロール２４は、その体積抵抗率が１０³〜１０¹⁰Ω・ｃｍの範囲内に設定されている。また、二次転写ロール２５は、例えば、表面にカーボンを分散した発泡ウレタンゴム、ロール表面にフッ素コートを施したものを使用し、その体積抵抗率は１０³〜１０¹⁰Ω・ｃｍの範囲内に設定される。
そして、中間転写ベルト２０を挟んで駆動ロール２１と対向する部位には、二次転写後の中間転写ベルト２０上の残留物を除去するベルトクリーナ２５が配設されている。なお、二次転写ロール３１及びベルトクリーナ２５は、中間転写ベルト２０と接離自在に配設されており、カラー(複数色)画像が形成される場合には最終色前のトナー像が二次転写ロール３１、ベルトクリーナ２５を通過するまで、これらは中間転写ベルト２０から離間している。

また、用紙搬送系は、用紙Ｐを収容する用紙トレイ４０、この用紙トレイ４０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して送り出すピックアップロール４１、ピックアップロール４１にて繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール４２を備えている。また、搬送ロール４２の用紙搬送方向下流側には、所定のタイミングで二次転写装置３０に用紙Ｐを送り込むためのレジストレーションロール(レジロール)４３が配設されている。また、二次転写装置３０よりも用紙搬送方向下流側には、二次転写後の用紙Ｐを定着装置５０まで搬送するためのベルト搬送装置４４が設けられている。

さらに、定着装置５０は、内部に加熱源を有し、回転可能に配設される加熱ロール５１を備えている。また、定着装置５０は、加熱ロール５１に圧接配置され、加熱ロール５１に従動回転する加圧ロール５２を備えている。ここで、加熱ロール５１は図示しない温度調整部によってその表面温度が所定の温度範囲内となるように制御されている。

次に、本実施の形態に係るカラー画像形成装置の作像プロセスについて説明する。今、図示外のスタートスイッチがオンされると、所定の作像プロセスが実行される。まず、感光体ドラム１１および中間転写ベルト２０が回転を開始する。そして、帯電装置１２により感光体ドラム１１表面が所定の電位に帯電され、次いでレーザ露光器１３により画像に対応した静電潜像が書き込まれ、対応する現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋのいずれかによってこの静電潜像が現像される。例えば、この感光体ドラム１１上に書き込まれた静電潜像がイエローに対応したものであれば、この静電潜像はイエローのトナーを内包するイエロー現像器１４Ｙで現像され、感光体ドラム１１上にはイエローのトナー像が形成される。そして、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが接する一次転写位置において、一次転写ロール１５に印加される一次転写バイアスにより感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に一次転写される。一方、一次転写後に感光体ドラム１１上に残留したトナーはドラムクリーナ１６によって除去される。

ここで、単色画像を形成する際には、中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像を直ちに用紙に二次転写するのであるが、複数色のトナー像を重ね合わせたカラー画像を形成する場合には、感光体ドラム１１上でのトナー像の形成並びに感光体ドラム１１上に形成されたトナー像の一次転写の工程が色数分だけ繰り返される。例えば、四色のトナー像を重ね合わせたフルカラー画像を形成する場合、感光体ドラム１１上には順次イエロー、マゼンタ、シアンおよび黒のトナー像が形成され、これら各色のトナー像は順次中間転写ベルト２０に一次転写される。一方、中間転写ベルト２０は、一次転写されたトナー像を保持したまま感光体ドラム１１と同一周期で回動し、中間転写ベルト２０上にはその一回転毎にマゼンタ、シアンおよび黒のトナー像が転写され、重ねられる。

このようにして中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト２０の回動に伴って二次転写位置へと搬送される。一方、用紙Ｐは、図示しないレジロール４３にて所定のタイミングで二次転写位置へと供給され、中間転写ベルト２０(バックアップロール２４)に対して二次転写ロール３１が用紙Ｐをニップする。すると、二次転写位置では、二次転写装置３０である二次転写ロール３１とバックアップロール２４との間に形成される二次転写電界の作用で、中間転写ベルト２０に担持されたトナー像が用紙Ｐに静電転写(二次転写)される。その後、トナー像が転写された用紙Ｐは、定着装置５０へと搬送されて用紙Ｐ上のトナー像が加熱加圧定着され、図示しない排紙トレイに排出される。一方、二次転写位置を通過した中間転写ベルト２０上に残留した残留トナーは、ベルトクリーナ２５によって除去される。

次に、本実施の形態の特徴点である、一次転写バイアス(一次転写電流)の設定手法について詳細に説明する。
図２は、本実施の形態に係るカラー画像形成装置における一次転写系を説明するための図である。本実施の形態において、像担持体としての感光体ドラム１１は、例えば円筒状のアルミニウムで構成される基材１１ａと、この基材１１ａの外周面に形成される有機系の感光層１１ｂとを有している。また、帯電装置１２は、感光体ドラム１１に対して回転可能に圧接配置され、感光体ドラム１１の回転に伴って従動回転する帯電ロール１２ａと、この帯電ロール１２ａに所定の帯電バイアス(本実施の形態では負極性)を印加する帯電電源１２ｂとを備えている。さらに、転写部材としての一次転写ロール１５は、例えばステンレス製の導電性心材の外周にゴム製の導電性発泡弾性体を被覆して構成されている。そして、この導電性発泡弾性体に、イオン伝導性を有する物質(例えばＮＢＲゴム)や電子伝導性を有する物質(例えばカーボンブラック)等を混入することで、適宜抵抗調整を行っている。

一次転写ロール１５には、出力電流値を調整可能な転写電源としての一次転写電流源６１が接続されており、その一方で感光体ドラム１１は接地されている。一次転写電流源６１は、定電流制御を行うことにより一次転写ロール１５に正極性の一次転写バイアス(一次転写電流)を供給する。そして、一次転写電流源６１から一次転写ロール１５,中間転写ベルト２０,感光体ドラム１１を通して一次転写電流が流れることにより、感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０との間に転写電界を形成し、感光体ドラム１１上のトナー像を被転写体としての中間転写ベルト２０に転写する。また、一次転写電流源６１と感光体ドラム１１との間には電圧検出手段あるいは電圧測定部としての一次転写電圧計６２が接続されている。この一次転写電圧計６２は、一次転写電流源６１と感光体ドラム１１との間に発生する電圧を計測する。そして、本実施の形態では、この一次転写電圧計６２による電圧測定結果に基づいて、一次転写電流源６１より流す一次転写電流値を設定する設定手段としての転写制御部７０が設けられている。

図３は、上述した転写制御部７０の機能ブロック図を示している。転写制御部７０は、一次転写電流源６１より出力する一次転写電流値(以下、単に転写電流値とよぶ)を設定する転写電流値設定部７１を備えている。また、転写制御部７０は、転写電流値設定部７１にて設定された第１の電流値Ｉ１を流したときに一次転写電圧計６２から出力されてくる第１の電圧値Ｖ１と、同じく転写電流値設定部７１にて設定された第２の電流値Ｉ２(Ｉ２≠Ｉ１)を流したときに一次転写電圧計６２から出力されてくる第２の電圧値Ｖ２との電圧差ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１を計算する電圧差計算部７２を備えている。さらに、転写制御部７０は、電圧差計算部７２で求められた電圧差ΔＶと基本転写電流値Ｉ０に対する補正値ｋとを対応付けたテーブルを格納する補正値格納部７３を備えている。さらにまた、転写制御部７０は、電圧差計算部７２で求められた電圧差ΔＶに基づいて、補正値格納部７３から対応する補正値ｋを読み出し、基本転写電流値Ｉ０に対して補正値ｋを加味した転写電流値Ｉを求め、転写電流値設定部７１に出力する補正部７４を備えている。

次に、図４を参照しながら、本実施の形態における転写電流値Ｉの設定プロセスについて説明する。なお、この転写電流値Ｉの設定は、例えばジョブのスタート前など、非画像形成時に行われる。また、その際、帯電装置１２は通常の画像形成時と同様に感光体ドラム１１を帯電しており、また回転式現像装置１４を構成する現像器のうち、感光体ドラム１１と対向する位置にある現像器(例えばイエロー現像器１４Ｙ)には通常の画像形成時と同様に現像バイアスが印加されている。そして、転写電流値Ｉの決定は、一次転写電流源６１の出力が安定する時間が経過した後に行われる。

このプロセスでは、まず、転写電流値設定部７１により第１の電流値Ｉ１が設定され、一次転写電流源６１によって一次転写ロール１５に第１の電流値Ｉ１が流される(ステップ１０１)。そして、第１の電流値Ｉ１が流された状態において、一次転写電圧計６２により第１の電圧値Ｖ１が測定される(ステップ１０２)。一次転写電圧計６２によって測定された第１の電圧値Ｖ１は電圧差計算部７２に出力され、電圧差計算部７２に設けられたメモリ(図示せず)に一時的に格納される。

次に、転写電流値設定部７１により第２の電流値Ｉ２が設定され、一次転写電流源６１によって一次転写ロール１５に第２の電流値Ｉ２が流される(ステップ１０３)。そして、第２の電流値Ｉ２が流された状態において、一次転写電圧計６２により第２の電圧値Ｖ２が測定される(ステップ１０４)。一次転写電圧計６２によって測定された第２の電圧値Ｖ２は電圧差計算部７２に出力される。
なお、この説明では、第２の電流値Ｉ２が第１の電流値Ｉ１よりも大きい値に設定されているものとする。

電圧差計算部７２では、一次転写電圧計６２から出力された第２の電圧値Ｖ２とすでに一次転写電圧計６２から出力されメモリに格納されていた第１の電圧値Ｖ１とから、両者の差である電圧差ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１を計算し(ステップ１０５)、補正部７４に出力する。補正部７４では、入力されてきた電圧差ΔＶに対応する補正値ｋを補正値格納部７３から読み出し(ステップ１０６)、流すべき転写電流値Ｉ＝ｋ×Ｉ０を計算して(ステップ１０７)、転写電流値設定部７１に出力する。その後、転写電流値設定部７１では、設定された転写電流値Ｉを一次転写電流源６１に対して設定し(ステップ１０８)、処理を終了する。
なお、上述したステップ１０２およびステップ１０４では、一次転写ロール１５のロール表面に対して同一位置を外して、例えば１０msec毎に３０箇所の出力電圧を測定した後、全測定値の上下３点ずつを削除した値を用いて平均化を行い、第１の電圧値Ｖ１または第２の電圧値Ｖ２を求めている。

ここで、図５は、転写制御部７０の補正値格納部７３に格納されるテーブルの一例を示している。本実施の形態では、第１の転写電圧値Ｖ１と第２の転写電圧値Ｖ２との電圧差ΔＶに応じて、１００Ｖ毎に異なる補正値ｋが選択されるようになっている。

このように、本実施の形態では、第１の電流値Ｉ１を流したときに得られる第１の電圧値Ｖ１と、第１の電流値Ｉ１とは異なる第２の電流値Ｉ２を流したときに得られる第２の電圧値Ｖ２との電圧差ΔＶに基づいて補正値ｋを選択し、実際の画像形成動作において用いる転写電流値Ｉを決定している。
これは、本発明者が行った実験に基づいて得られたものである。以下、この理由について説明する。

本発明者は、まず、同一の感光体ドラム１１に対し、それぞれ抵抗値が異なる一次転写ロール１５,中間転写ベルト２０を組み合わせ、一次転写電流源６１によって流される電流値と、そのときに一次転写電圧計６２によって測定される電圧値との関係を調査した。
図６は、実験の結果として得られたＩ-Ｖ特性を示している。図６に示すように、一般的に使用される一次転写電流値の範囲(〜６０μＡ程度)において、Ｉ-Ｖ特性は、
Ｖ＝ＲＩ＋Ａ
と線形回帰で表すことができる。ここで、Ｉは電流値、Ｖは電圧値である。また、傾きを表すＲは感光体ドラム１１(感光層１１ｂ)、中間転写ベルト２０、一次転写ロール１５全体のシステム抵抗である。このシステム抵抗Ｒには、感光体ドラム１１、中間転写ベルト２０、一次転写ロール１５それぞれが有する抵抗の他、一次転写ニップ部における接触抵抗(感光体ドラム１１−中間転写ベルト２０間、中間転写ベルト２０−一次転写ロール１５間)等も含まれている。さらに、切片を表すＡは感光体ドラム１１の初期帯電電位によるオフセット電位である。オフセット電位は、帯電装置１２によって帯電された感光体ドラム１１(感光層１１ｂ)が、一次転写部位において示す電位を意味している。このことから、Ｉ-Ｖ特性の直線回帰から求めた傾きＲは、一次転写部(感光体ドラム１１、中間転写ベルト２０、一次転写ロール１５)の電気抵抗を、切片Ａは感光体ドラム１１側の帯電状態を、それぞれ示すものであるといえる。
したがって、システム抵抗Ｒの変化は、一次転写部、特に中間転写ベルト２０および一次転写ロールの状態の変化に伴って発生するものとして判別することができる。また、オフセット電位Ａの変化は、主として感光体ドラム１１(特に感光層１１ｂ)の状態の変化に伴って発生するものとして判別することができる。

本発明者は、次に、同一の一次転写ロール１５,中間転写ベルト２０に対し、感光層１１ｂの厚さが異なる感光体ドラム１１を組み合わせ、一次転写電流源６１によって流される電流値と、そのときに一次転写電圧計６２によって測定される電圧値との関係を調査した。
図７は、実験の結果として得られたＩ-Ｖ特性を示している。図７より、感光層１１ｂの膜厚だけが変化している場合には、システム抵抗Ｒはほとんど変わらない(傾きがほとんど変わらない)一方で、オフセット電位Ａが変化していることがわかる。具体的には、感光層１１ｂの膜厚が薄くなるほど、オフセット電位Ａの値が低下している。つまり、オフセット電位Ａは、感光層１１ｂの膜厚変化に伴う帯電電位の変化に対応するものであることが理解される。また、図７からは、感光体ドラム１１の感光層１１ｂの厚さが変わっても、感光体ドラム１１(感光層１１ｂ)、中間転写ベルト２０および一次転写ロール１５全体のシステム抵抗Ｒにはほとんど影響を与えていないということが理解される。

本発明者は、さらに、低温低湿環境下において、同一の感光体ドラム１１に対し、異なる一次転写ロール１５,中間転写ベルト２０を組み合わせ、一次転写電流源６１によって流される電流値と、そのときに一次転写電圧計６２によって測定される電圧値との関係を調査した。
図８は、実験の結果として得られたＩ-Ｖ特性を示している。高温高湿環境下では、一次転写ロール１５および中間転写ベルト２０の抵抗が低下するため、一次転写電流を流したときに発生する電圧は低くなり、システム抵抗Ｒは小さくなる。一方、低温低湿環境下では、一次転写ロール１５および中間転写ベルト２０の抵抗が増加するため、一次転写電流を流したときに発生する電圧も高くなり、システム抵抗Ｒが大きくなる。

ここで、従来の画像形成装置のように、一次転写電流源６１により一定値の電流を流し、そのときに一次転写電圧計６２にて測定された電圧から転写電流値Ｉを決定する場合について考えてみる。つまり、この場合は、一点の電流値および電圧値で転写電流値を決定していることになる。
このとき、測定される電圧は、上述したようにシステム抵抗Ｒ(主として一次転写ロール１５、中間転写ベルト２０の状態によって決まる)に起因するものと、オフセット電位Ａ(主として感光体ドラム１１の感光層１１ｂの膜厚によって決まる)に起因するものとが含まれている。しかしながら、得られた電圧と流した電流とを用いて見かけ上のシステム抵抗を求めた場合には、オフセット電位Ａだけ誤差が含まれることになってしまう。このため、この見かけ上のシステム抵抗に基づいて転写電流値を設定した場合には、本来必要な転写電流値からずれが生じ、結果として転写不良を招いてしまうおそれがあった。

これに対し、本実施の形態では、一次転写電流源６１により複数(本実施の形態では二つ)の電流値Ｉ１,Ｉ２を流し、そのときに一次転写電圧計６２にて測定された複数の電圧値Ｖ１,Ｖ２から、電圧差ΔＶを得ている。この電圧差ΔＶの大きさは、システム抵抗Ｒに比例したものとなる。つまり、電圧差ΔＶを取得することにより、感光体ドラム１１側に起因するオフセット電位Ａの影響を除去することができる。そして、本実施の形態では、得られた電圧差ΔＶより対応する補正値ｋを選択し、得られた補正値ｋで基本転写電流値Ｉ０を補正することによって画像形成時に使用する転写電流値Ｉを決定することとした。これにより、正確な転写電流値Ｉを得ることが可能となり、良好な一次転写を行うことができる。

次に、具体例を挙げて説明する。
まず、感光体ドラム１１、中間転写ベルト２０、一次転写ロール１５の組み合わせを変えたサンプルを三つ準備した。これらをそれぞれサンプル１〜３とする。そして、各サンプル１〜３に対して第１の電流値Ｉ１＝２０μＡ、第２の電流値Ｉ２＝３０μＡを流し、対応する第１の電圧値Ｖ１,第２の電圧値Ｖ２を測定した。結果を以下に示す。また、これらサンプル１〜３のＩ−Ｖ特性を図９に示す。なお、図９には、参考のため、サンプル１〜３のＩ−Ｖ特性から求められた一次回帰直線も例示している。
サンプル１：Ｉ１＝２０μＡのとき、Ｖ１＝４５０Ｖ
Ｉ２＝３０μＡのとき、Ｖ２＝７００Ｖ
ΔＶ＝７００−４５０＝２５０Ｖ
サンプル２：Ｉ１＝２０μＡのとき、Ｖ１＝２２０Ｖ
Ｉ２＝３０μＡのとき、Ｖ２＝３００Ｖ
ΔＶ＝３００−２２０＝８０Ｖ
サンプル３：Ｉ１＝２０μＡのとき、Ｖ１＝５８０Ｖ
Ｉ２＝３０μＡのとき、Ｖ２＝９００Ｖ
ΔＶ＝９００−５８０＝３２０Ｖ
図９より、電圧差ΔＶの大きさが、傾きすなわちシステム抵抗Ｒに対応していることが理解される。具体的には、システム抵抗Ｒが大きければ電圧差ΔＶは大きくなり、システム抵抗Ｒが小さければ電圧差ΔＶは小さくなる。

電圧差ΔＶが大きい場合(システム抵抗Ｒが大きい場合)は、その分、転写電流値Ｉを小さめに設定する必要があり、一方、電圧差ΔＶが小さい場合には、その分、転写電流値Ｉを大きめに設定する必要がある。
そこで、本実施の形態では、補正値格納部７３に格納される補正値ｋの大きさをＡ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄ＞Ｅ＞Ｆ＞Ｇに設定している。つまり、電圧差ΔＶが大きくなるほど、補正値ｋは小さくなっている。これにより、転写電流値Ｉを適正な大きさに設定することが可能となる。

なお、上述したように、一次転写ロール１５や中間転写ベルト２０の抵抗は温度や湿度などの周辺環境によって変動する。したがって、これら温度や湿度を考慮して転写電流値Ｉを設定することが好ましい。そこで、例えば図３に一点鎖線で示すように、カラー画像形成装置内に温度センサ８１、湿度センサ８２を取り付けておき、補正部７４にて補正を行う際に、これら温度湿度の測定結果を加味して補正を行うことが好ましい。

また、本実施の形態では、基本的に、第１の電流Ｉ１および第２の電流Ｉ２を常時一定の大きさとしている。ここで、好ましい転写電流値Ｉの大きさは、温度や湿度等の環境によって変わることが知られており、例えば低温低湿度環境では低めの値が好ましく、例えば高温高湿環境では高めの値が好ましい。そこで、温度センサ８１や湿度センサ８２を備える場合においては、まず、温度および湿度の測定を行い、環境条件に適した第１の電流Ｉ１および第２の電流Ｉ２を選択してから転写電流値Ｉの設定プロセスを開始することが好ましい。

―実施の形態２―
本実施の形態は、実施の形態１と略同様であるが、第１の電流値Ｉ１と対応する第１の電圧値Ｖ１とから求められる見かけ上のシステム抵抗Ｒ１と、第２の電流値Ｉ２と対応する第２の電圧値Ｖ２とから求められる見かけ上のシステム抵抗Ｒ２とに基づいて、転写電流値Ｉの設定を行うようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、実施の形態１と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１０は、本実施の形態における転写制御部７０の機能ブロック図を示している。転写制御部７０の基本的な構成は、実施の形態１で説明したものと略同じであるが、電圧差計算部７２に代えて、転写電流値設定部７１にて設定された電流とこの電流を流したときに一次転写電圧計６２から出力されてくる電圧とから、見かけ上のシステム抵抗を求めるシステム抵抗計算部７５が設けられている。

次に、図１１を参照しながら、本実施の形態における転写電流値Ｉの設定プロセスについて説明する。
このプロセスでは、まず、転写電流値設定部７１により第１の電流値Ｉ１が設定され、一次転写電流源６１によって一次転写ロール１５に第１の電流値Ｉ１が流される(ステップ２０１)。そして、第１の電流値Ｉ１が流された状態において、一次転写電圧計６２により第１の電圧値Ｖ１が測定される(ステップ２０２)。転写電流値設定部７１にて設定された第１の電流値Ｉ１および一次転写電圧計６２によって測定された第１の電圧値Ｖ１はシステム抵抗計算部７５に入力され、第１のシステム抵抗Ｒ１＝Ｖ１/Ｉ１が計算される(ステップ２０３)。求められた第１のシステム抵抗Ｒ１は、システム抵抗計算部７５に設けられたメモリ(図示せず)に一時的に格納される。

次に、転写電流値設定部７１により第２の電流値Ｉ２が設定され、一次転写電流源６１によって一次転写ロール１５に第２の電流値Ｉ２が流される(ステップ２０４)。そして、第２の電流値Ｉ１が流された状態において、一次転写電圧計６２により第２の電圧値Ｖ２が測定される(ステップ２０５)。転写電流値設定部７１にて設定された第２の電流値Ｉ２および一次転写電圧計６２によって測定された第２の電圧値Ｖ２はシステム抵抗計算部７５に入力され、第２のシステム抵抗Ｒ２＝Ｖ２/Ｉ２が計算され(ステップ２０６)る。そして、第１のシステム抵抗Ｒ１および第２のシステム抵抗Ｒ２が補正部７４に出力される。
なお、この説明では、第２の電流値Ｉ２が第１の電流値Ｉ１よりも大きい値に設定されているものとする。

補正部７４では、まず、第１のシステム抵抗Ｒ１が第２のシステム抵抗Ｒ２よりも著しく大きくなっているか否かを判断する(ステップ２０７)。ここで、第１のシステム抵抗Ｒ１が第２のシステム抵抗Ｒ２よりも著しく大きくなっている場合には、補正値格納部７３に格納される補正値テーブル１より対応する補正値ｋを読み出す(ステップ２０８)。
一方、ステップ２０７において、第１のシステム抵抗Ｒ１が第２のシステム抵抗Ｒ２よりも著しく大きくなっていない場合には、次に、第２のシステム抵抗Ｒ２が第１のシステム抵抗Ｒ１よりも著しく大きくなっているか否かを判断する(ステップ２０９)。ここで、第２のシステム抵抗Ｒ２が第１のシステム抵抗Ｒ１よりも著しく大きくなっている場合には、補正値格納部７３に格納される補正値テーブル２より対応する補正値ｋを読み出す(ステップ２１０)。
他方、ステップ２０９において、第２のシステム抵抗Ｒ２が第１のシステム抵抗Ｒ１よりも著しく大きくなっていない場合、換言すれば、第１のシステム抵抗Ｒ１と第２のシステム抵抗Ｒ２とが略同じである場合には、補正値格納部７３に格納される補正値テーブル３より対応する補正値ｋを読み出す(ステップ２１１)。
補正部７４では、流すべき転写電流値Ｉ＝ｋ×Ｉ０を計算して(ステップ２１２)、転写電流値設定部７１に出力する。その後、転写電流値設定部７１では、設定された転写電流値Ｉを一次転写電流源６１に対して設定し(ステップ２１３)、処理を終了する。

本実施の形態では、求められた第１のシステム抵抗Ｒ１と第２のシステム抵抗Ｒ２との相対的な大小関係に基づいて、複数の補正値テーブルの中から適切な補正テーブルを選択し、転写電流値の補正を行っている。この理由について以下に説明する。
上述したように、本実施の形態では、第１の電流値Ｉ１よりも第２の電流値Ｉ２の方が大きい値に設定される。このため、第１のシステム抵抗Ｒ１が第２のシステム抵抗Ｒ２より著しく大きくなるということは、電流が大きくなるほど真のシステム抵抗Ｒが低下することを意味する。一方、第１のシステム抵抗Ｒ１が第２のシステム抵抗Ｒ２よりも著しく小さくなるということは、電流が大きくなるほど真のシステム抵抗Ｒが増加することを意味する。つまり、これらにおいては、真のシステム抵抗Ｒが電流依存性を有している(Ｉ−Ｖ特性が非線形である)ことが理解される。これに対し、第１のシステム抵抗Ｒ１≒第２のシステム抵抗Ｒ２になるということは、真のシステム抵抗Ｒが電流依存性を持たない(Ｉ−Ｖ特性が線形である)ことが理解される。

システム抵抗Ｒに電流依存性がある場合には、この電流依存性に対応した転写電流値の設定(補正)を行うことが必要になる。また、電流依存性がある場合は、システム抵抗Ｒが電流と共に増加するのかあるいは低下するのかによっても、必要とされる補正手法は異なる。さらに、システム抵抗Ｒが電流依存性を有していない場合にも、必要とされる補正手法は異なる。
そこで、本実施の形態では、第１のシステム抵抗Ｒ１および第２のシステム抵抗Ｒ２から抵抗変動の傾向を確認し、これに応じた補正テーブルにて転写電流値を補正している。これにより、転写電流値Ｉを適正な大きさに設定することが可能となる。

―実施の形態３―
本実施の形態は、実施の形態２と略同様であるが、第１の電流値および対応する第１の電圧値と、第２の電流値および対応する第２の電圧値とから一次回帰分析を行い、傾きであるシステム抵抗Ｒおよび切片であるオフセット電位Ａを求め、得られたシステム抵抗Ｒに基づいて転写電流値Ｉの設定を行うようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、実施の形態１と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１２は、本実施の形態における転写制御部７０のブロック図を示している。転写制御部７０の基本的な構成は、実施の形態１で説明したものと略同じであるが、電圧差計算部７２に代えて、Ｉ−Ｖ特性についての一次回帰分析を行ってシステム抵抗Ｒおよびオフセット電位Ａを求める一次回帰分析部７６が設けられている。また、本実施の形態に係る転写制御部７０では、実施の形態１とは異なり、補正値格納部７３は設けられていない。

次に、図１３を参照しながら、本実施の形態における転写電流値Ｉの設定プロセスについて説明する。
このプロセスでは、まず、転写電流値設定部７１により第１の電流値Ｉ１が設定され、一次転写電流源６１によって一次転写ロール１５に第１の電流値Ｉ１が流される(ステップ３０１)。そして、第１の電流値Ｉ１が流された状態において、一次転写電圧計６２により第１の電圧値Ｖ１が測定される(ステップ３０２)。転写電流値設定部７１にて設定された第１の電流値Ｉ１および一次転写電圧計６２によって測定された第１の電圧値Ｖ１は一次回帰分析部７６に出力され、一次回帰分析部７６に設けられたメモリ(図示せず)に一時的に格納される。

次に、転写電流値設定部７１により第２の電流値Ｉ２が設定され、一次転写電流源６１によって一次転写ロール１５に第２の電流値Ｉ２が流される(ステップ３０３)。そして、第２の電流値Ｉ２が流された状態において、一次転写電圧計６２により第２の電圧値Ｖ２が測定される(ステップ３０４)。転写電流値設定部７１にて設定された第２の電流値Ｉ２および一次転写電圧計６２によって測定された第２の電圧値Ｖ２は一次回帰分析部７６に出力される。
なお、この説明では、第２の電流値Ｉ２が第１の電流値Ｉ１よりも大きい値に設定されているものとする。

そして、一次回帰分析部７６では、図示しないメモリから読み出された第１の電流値Ｉ１および第１の電圧値Ｖ１と、入力されてきた第２の電流値Ｉ２および第２の電圧値Ｖ２とを用いて、一次回帰分析を行う。そして、一次回帰分析によって、傾きであるシステム抵抗Ｒおよび切片であるオフセット電位Ａを求め(ステップ３０５)、補正部７４に出力する。
補正部７４では、求められたシステム抵抗Ｒに応じ、転写電界を形成するのに適した転写電流値Ｉを計算して(ステップ３０６)、転写電流値設定部７１に出力する。その後、転写電流値設定部７１では、設定された転写電流値Ｉを一次転写電流源６１に対して設定し(ステップ３０７)、処理を終了する。

このように、本実施の形態では、第１の電流値および対応する第１の電圧値と、第２の電流値および対応する第２の電圧値とを用いて一次回帰分析を行い、システム抵抗Ｒおよびオフセット電位Ａを求めるようにした。そして、得られたシステム抵抗Ｒに基づいて転写電流値Ｉを設定するようにした。ここで、システム抵抗Ｒは、感光体ドラム１１の帯電電位の影響が取り除かれた状態で求められているため、非常に真の値に近い。従って、このシステム抵抗Ｒに基づいて設定される転写電流値Ｉを適正な大きさに設定することが可能となる。

―実施の形態４―
本実施の形態は、実施の形態３と略同様であるが、一次回帰分析の結果から転写電流値Ｉの設定を行うのではなく、感光体ドラム１１の帯電電位の調整あるいは感光体ドラム１１の寿命の判断を行うようにしたものである。なお、本実施の形態において、実施の形態１と同様のものについては、実施の形態３と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１４は、本実施の形態における転写制御部７０のブロック図を示している。転写制御部７０の基本的な構成は、実施の形態３で説明したものと略同じであるが、補正部７４に代えて、帯電電源１２ｂから帯電ロール１２ａに印加する帯電バイアスの大きさを設定する帯電設定部７７が設けられている。また、帯電設定部７７では、感光体ドラム１１(感光層１１ｂ)の寿命判断も行っており、寿命に至った際には、その情報をユーザインタフェース(ＵＩ)６３へと出力するようになっている。なお、本実施の形態において、転写制御部７０は、判断部として機能するようになっている。

次に、図１５を参照しながら、本実施の形態における帯電電位の設定プロセスについて説明する。
このプロセスでは、まず、帯電設定部７７によって帯電バイアスが所定の基準値に設定される(ステップ４０１)。次に、転写電流値設定部７１により第１の電流値Ｉ１が設定され、一次転写電流源６１によって一次転写ロール１５に第１の電流値Ｉ１が流される(ステップ４０２)。そして、第１の電流値Ｉ１が流された状態において、一次転写電圧計６２により第１の電圧値Ｖ１が測定される(ステップ４０３)。転写電流値設定部７１にて設定された第１の電流値Ｉ１および一次転写電圧計６２によって測定された第１の電圧値Ｖ１は一次回帰分析部７６に出力され、一次回帰分析部７６に設けられたメモリ(図示せず)に一時的に格納される。

次に、転写電流値設定部７１により第２の電流値Ｉ２が設定され、一次転写電流源６１によって一次転写ロール１５に第２の電流値Ｉ２が流される(ステップ４０４)。そして、第２の電流値Ｉ２が流された状態において、一次転写電圧計６２により第２の電圧値Ｖ２が測定される(ステップ４０５)。転写電流値設定部７１にて設定された第２の電流値Ｉ２および一次転写電圧計６２によって測定された第２の電圧値Ｖ２は一次回帰分析部７６に出力される。
なお、この説明では、第２の電流値Ｉ２が第１の電流値Ｉ１よりも大きい値に設定されているものとする。

そして、一次回帰分析部７６では、図示しないメモリから読み出された第１の電流値Ｉ１および第１の電圧値Ｖ１と、入力されてきた第２の電流値Ｉ２および第２の電圧値Ｖ２とを用いて、一次回帰分析を行う。そして、一次回帰分析によって、傾きであるシステム抵抗Ｒおよび切片であるオフセット電位Ａを求め(ステップ４０６)、帯電設定部７７に出力する。
帯電設定部７７では、求められたオフセット電位Ａが予め定められた閾値Ａ０以下となっているか否かを判断する(ステップ４０７)。なお、閾値Ａ０については後述する。ここで、オフセット電位Ａが閾値Ａ０より大きい場合、帯電設定部７７では、求められたオフセット電位Ａに応じ、適切な帯電電位とするのに適した帯電バイアスを計算し(ステップ４０８)、求められた帯電バイアスを帯電電源１２ａに設定し(ステップ４０９)、処理を終了する。一方、オフセット電位Ａが閾値Ａ０以下の場合、帯電設定部７７は、ＵＩ６３に対して感光体ドラム１１の寿命が到達したことを表示させ(ステップ４１０)、処理を終了する。

図７を用いて説明したように、感光体ドラム１１の感光層１１ｂの膜厚が減少することに伴ってオフセット電位Ａは低下する。また、画像形成動作を繰り返すことによって感光層１１ｂの膜厚は徐々に減少していく。画像形成を行うために必要な膜厚には限界がある。そこで、本実施の形態では、この限界より少し前の膜厚におけるオフセット電位Ａを閾値Ａ０として定めている。

このように、本実施の形態では、第１の電流値および対応する第１の電圧値と、第２の電流値および対応する第２の電圧値とを用いて一次回帰分析を行い、システム抵抗Ｒおよびオフセット電位Ａを求めるようにした。本実施の形態では、感光体ドラム１１の表面電位を測定する表面電位センサは設けられていないが、このような手法を採用することにより、感光体ドラム１１の電位を得ることができる。
そして、得られたオフセット電位Ａに基づいて、感光体ドラム１１を帯電する帯電ロール１２ａに印加する帯電バイアスの設定を行うようにした。これにより、的確な帯電バイアスの設定を行うことができる。また、本実施の形態では、得られたオフセット電位Ａに基づいて、感光体ドラム１１の感光層１１ｂの膜厚を予測し、感光体ドラム１１の寿命判断を行うことができる。

なお、本実施の形態では、求められたオフセット電位Ａに基づいて帯電ロール１２ａに印加する帯電バイアスの調整を行っていたが、これに限られるものではなく、例えば、レーザ露光装置による露光量(光ビームの強さ)や各現像器１４Ｙ,１４Ｍ,１４Ｃ,１４Ｋに印加する現像バイアスを調整するようにしてもよい。
また、本実施の形態では、オフセット電位Ａから感光体ドラム１１に印加する帯電バイアスを設定したり、あるいは、感光体ドラム１１の寿命判断を行ったりしているが、これと併せて、システム抵抗Ｒに基づく転写電流値Ｉの設定も行ってもよいことは勿論である。

―実施の形態５―
図１６は、本実施の形態が適用される画像形成装置の概要を示す図である。この画像形成装置は、本体１００内に、例えば電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数(本実施の形態では四つ)の画像形成ユニット１１０(具体的には１１０Ｋ,１１０Ｙ,１１０Ｍ,１１０Ｃ)、各画像形成ユニット１１０で形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)保持させる中間転写ベルト１２０を備えている。また、画像形成装置は、中間転写ベルト１２０に転写された重ね画像を用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写装置１３０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置１５０を備えている。

ここで、各色成分の画像形成ユニット１１０は、感光体ドラム１１１、この感光体ドラム１１１を所定の電位に帯電する帯電装置１１２を備えている。また画像形成ユニット１１０は、帯電された感光体ドラム１１１に静電潜像を書き込むレーザ露光装置１１３、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１１上の静電潜像を現像する現像装置１１４を有している。さらに、画像形成ユニット１１０は、感光体ドラム１１１上に担持されたトナー像を中間転写ベルト１２０に転写する一次転写ロール１１５、一次転写後の感光体ドラム１１１上の残留物を除去するドラムクリーナ１１６を具備している。

現像装置１１４では、トナーおよびキャリアを有する所謂二成分現像剤(以下、現像剤という)を用いた二成分現像方式が採用されている。また、本実施の形態に係る各現像装置１１４では、所定のタイミングで新たな現像剤を現像装置１１４内に供給し、その結果余剰となった現像剤を廃現像剤として外部に排出する所謂トリクル方式を採用している。これにより、長期間の使用に伴って劣化したキャリアを除去することができ、現像性能を確保することが可能となっている。このため、画像形成ユニット１１０の上部には、各画像形成ユニット１１０Ｋ,１１０Ｙ,１１０Ｍ,１１０Ｃに対して各色の現像剤を供給するための現像剤カートリッジ１１７(具体的には１１７Ｋ,１１７Ｙ,１１７Ｍ,１１７Ｃ)が配設されている。

中間転写ベルト１２０は、複数(本実施の形態では六つ)の支持ロール１２１〜１２６に掛け渡されている。ここで、支持ロール１２１は中間転写ベルト１２０の駆動ロールである。支持ロール１２２、１２３、１２６は従動ロールとして用いられる。支持ロール１２４は中間転写ベルト１２０の搬送方向に略直交する方向の蛇行を規制する補正ロール(ステアリングロール:軸方向一端部を支点として傾動自在に配設される)である。支持ロール１２５は後述する二次転写装置１３０のバックアップロールである。そして、駆動ロール１２１を挟んだ中間転写ベルト１２０には、二次転写後の中間転写ベルト１２０上の残留物を除去するベルトクリーナ１２７が配設されている。中間転写ベルト１２０は、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂または各種ゴムにカーボンブラック等の導電剤を適当量含有させたものから構成される。

二次転写装置１３０は、中間転写ベルト１２０のトナー像担持面側に圧接配置される二次転写ロール１３１と、中間転写ベルト１２０の裏面側に配置されて二次転写ロール１３１の対向電極をなすバックアップロール１２５とを備えている。さらに、二次転写装置１３０は、バックアップロール１２５にトナーの帯電極性と同極性の二次転写バイアスを印加する給電ロール１３２が当接配置されている。

また、用紙搬送系は、シートとしての用紙Ｐを収容する用紙トレイ１４０、この用紙トレイ１４０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送経路１４４に搬送するピックアップロール１４１、ピックアップロール１４１にて繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール１４２を備えている。また、搬送ロール１４２の用紙搬送方向下流側には、所定のタイミングで二次転写装置１３０に用紙Ｐを送り込むためのレジストレーションロール(レジロール)１４３が配設されている。また、二次転写装置１３０よりも用紙搬送方向下流側の搬送経路１４４には、二次転写後の用紙Ｐを定着装置１５０まで搬送するためのベルト搬送装置１７１が設けられている。

さらに、定着装置１５０は、内部に加熱源を有し、回転可能に配設される加熱ロール１５１を備えている。また、定着装置１５０は、加熱ロール１５１に圧接配置され、加熱ロール１５１に従動回転する加圧ロール１５２を備えている。ここで、加熱ロール１５１は図示しない温度調整部によって所定の温度範囲となるように制御されている。

定着装置１５０よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐを上部側に向けて搬送する排出経路１４５が設けられている。この排出経路１４５には、複数の搬送ロール１４６が配設されている。そして、この排出経路１４５よりも下流側であって本体１００の上部には、画像形成済みの用紙Ｐが排出される排紙トレイ１０１が設けられている。

また、本実施の形態では、両面モード選択時に、定着装置１５０で片面定着済みの用紙Ｐを反転させて再度二次転写装置１３０へと戻す用紙反転搬送機構１６０が設けられている。この用紙反転搬送機構１６０は、定着装置１５０からの排出経路１４５に対して下方に分岐する分岐経路１６１を設け、この分岐経路１６１にはさらに下方に向かって反転経路１６２を延設すると共に、この反転経路１６２からレジロール１４３手前の搬送経路１４４へと戻る戻し経路１６３を連通接続したものである。そして、これらの経路には必要に応じて適宜数の搬送ロール１６４が設けられている。また、定着装置１５０の出口側には、定着後の用紙Ｐの搬送方向を排出経路１４５または分岐経路１６１に切り替えるゲート１６５が設けられ、分岐経路１６１と戻し経路１６３との分岐点には反転前後の用紙Ｐの搬送方向を切り替えるゲート１６６が設けられている。さらに、反転経路１６２には、正逆回転可能に配設されるスイッチバックロール１６７が取り付けられている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から出力される画像データは、図１に示すような画像形成装置に入力される。画像形成装置では、図示しない画像処理装置(ＩＰＳ)にて所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１１０等によって作像作業が実行される。画像処理装置(ＩＰＳ)では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１１３に出力される。

レーザ露光器１１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームを画像形成ユニット１１０Ｋ,１１０Ｙ,１１０Ｍ,１１０Ｃの各々の感光体ドラム１１１に照射している。画像形成ユニット１１０Ｋ,１１０Ｙ,１１０Ｍ,１１０Ｃの感光体ドラム１１１では、帯電装置１１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１１０Ｋ,１１０Ｙ,１１０Ｍ,１１０Ｃの現像器１１４にて、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１１０Ｋ,１１０Ｙ,１１０Ｍ,１１０Ｃの感光体ドラム１１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１１と中間転写ベルト１２０とが当接する一次転写部にて、中間転写ベルト１２０上に転写される。より具体的には、一次転写部において、一次転写ロール１１５にて中間転写ベルト１２０の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスを付加され、未定着トナー像が中間転写ベルト１２０の表面に順次重ね合わせられて一次転写が行われる。このようにして一次転写された未定着トナー像は、中間転写ベルト１２０の回転に伴って二次転写装置１３０に搬送される。

一方、用紙搬送系では、画像形成のタイミングに合わせてピックアップロール１４１が回転し、用紙トレイ１４０から用紙Ｐが供給される。ピックアップロール１４１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール１４２により搬送経路１４４を搬送され、二次転写装置１３０に到達する。二次転写装置１３０に到達する前に、用紙Ｐはレジロール１４３によって一旦停止され、前述のようにしてトナー像が担持された中間転写ベルト１２０の移動タイミングに合わせてレジロール１４３が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。

二次転写装置１３０では、中間転写ベルト１２０を介して、二次転写ロール１３１がバックアップロール１２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１２０と二次転写ロール１３１との間に挟み込まれる。このとき、給電ロール１３２にトナーの帯電極性と同極性の二次転写バイアス(本実施の形態では負極性)が印加されると、二次転写ロール１３１を対向電極とする転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１２０上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール１３１とバックアップロール１２５とによって押圧される二次転写位置にて、用紙Ｐに静電転写される。

その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト１２０から剥離された後、ベルト搬送装置１７１によって定着装置１５０まで搬送される。定着装置１５０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置１５０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。その後、定着画像が形成された用紙Ｐがゲート１６５によって排出経路１５６側へ向けられ、用紙Ｐは排紙トレイ１０１に排出される。一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１２０上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１２０の回動に伴ってベルトクリーナ１２７との対向部まで搬送され、ベルトクリーナ１２７によって中間転写ベルト１２０上から除去される。

また、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置１５０を通過した用紙Ｐの先端がゲート１６５によって分岐経路１６１に進入し、分岐経路１６１を搬送された後にゲート１６６によって反転経路１６２に進入する。反転経路１６２において、用紙Ｐはスイッチバックロール１６７によって一旦奥側に向けて搬送された後、用紙Ｐの後端がゲート１６６を抜けた直後のタイミングで一旦停止し、その後所定のタイミングでスイッチバックロール１６７を逆回転させることにより今度は逆方向に向けて搬送される。その際、用紙Ｐはゲート１６６によって戻し経路１６３に進入する。戻し経路１６３を搬送される用紙Ｐは、搬送ロール１６４によって搬送経路１４４へと戻される。このとき、用紙Ｐは最初に搬送経路１４４にあったときとは異なり、表裏が反転された状態となっている。そして、今度は用紙Ｐの裏面に未定着トナー像が静電転写され、定着装置１５０によって定着された後、排出経路１４５を介して排紙トレイ１０１に排出される。

ここで、図１７(ａ)は一次転写系を、図１７(ｂ)は二次転写系を、それぞれ説明するための図である。なお、一次転写系については、一つを例に説明するが、他の三つも同様の構成を有している。
図１７(ａ)において、感光体ドラム１１１は、例えば円筒状のアルミニウムで構成される基材１１１ａと、この基材１１１ａの外周面に形成される有機系の感光層１１１ｂとを有している。また、帯電装置１１２は、感光体ドラム１１１に対して回転可能に圧接配置され、感光体ドラム１１１の回転に伴って従動回転する帯電ロール１１２ａと、この帯電ロール１１２ａに所定の帯電バイアス(本実施の形態では負極性)を印加する帯電電源１１２ｂとを備えている。さらに、一次転写ロール１１５は、例えばステンレス製の導電性心材の外周にゴム製の導電性発泡弾性体を被覆して構成されている。そして、この導電性発泡弾性体に、イオン伝導性を有する物質(例えばＮＢＲゴム)や電子伝導性を有する物質(例えばカーボンブラック)等を混入することで、適宜抵抗調整を行っている。

一次転写ロール１１５には、出力電流値を調整可能な一次転写電流源１８１が接続されており、その一方で感光体ドラム１１１は接地されている。一次転写電流源１８１は、定電流制御を行うことにより一次転写ロール１１５に正極性の一次転写バイアス(一次転写電流)を供給する。そして、一次転写電流源１８１から一次転写ロール１１５,中間転写ベルト１２０,感光体ドラム１１１を通して一次転写電流が流れることにより、感光体ドラム１１１と中間転写ベルト１２０との間に転写電界を形成し、感光体ドラム１１１上のトナー像を中間転写ベルト１２０に転写する。また、一次転写電流源１８１と感光体ドラム１１１との間には一次転写電圧計１８２が接続されている。この一次転写電圧計１８２は、一次転写電流源１８１と感光体ドラム１１１との間に発生する電圧を計測する。そして、本実施の形態では、この一次転写電圧計１８２による電圧測定結果に基づいて、一次転写電流源１８１より流す一次転写電流値を設定する転写制御部２００が設けられている。

なお、以下の説明では、黒画像形成ユニット１１０Ｋに設けられた一次転写電流源１８１をＫ色電流源１８１Ｋと呼ぶ。他色についても、それぞれ、Ｙ色電流源１８１Ｙ,Ｍ色電流源１８１Ｍ,Ｃ色電流源１８１Ｃと呼ぶことにする。また、黒画像形成ユニット１１０Ｋに設けられた一次転写電圧計１８２をＫ色電圧計１８２Ｋと呼ぶ。他色についても、それぞれＹ色電圧計１８２Ｙ,Ｍ色電圧計１８２Ｍ,Ｃ色電圧計１８２Ｃと呼ぶことにする。

また、図１７(ｂ)において、二次転写ロール１３１には、出力電流値を調整可能な二次転写電源１８３が接続されており、その一方で給電ロール１３２は接地されている。二次転写電流源１８３は、定電流制御を行うことにより二次転写ロール１３１に正極性の二次転写バイアス(二次転写電流)を供給する。そして、二次転写電流源１８３から二次転写ロール１３１,中間転写ベルト１２０,バックアップロール１２５,給電ロール１３２を通して二次転写電流が流れることにより、中間転写ベルト１２０とニップされた図示しない用紙Ｐとの間に転写電界を形成し、中間転写ベルト１２０上のトナー像を用紙Ｐに転写する。また、二次転写電流源１８３と給電ロール１３２との間には二次転写電圧計１８４が接続されている。この二次転写電圧計１８４は、二次転写電流源１８３と給電ロール１３２との間に発生する電圧を計測する。そして、本実施の形態では、この二次転写電圧計１８４による電圧測定結果に基づいて、一次転写電流値と同様、転写制御部２００において、二次転写電流源１８３より流す二次転写電流値を設定している。

本実施の形態において、一次転写系では、感光体ドラム１１１(１１１Ｋ,１１１Ｙ,１１１Ｍ,１１１Ｃ)が像担持体として機能し、被転写体である中間転写ベルト１２０にトナー像を転写している。このとき、転写部材としての一次転写ロール１１５は、中間転写ベルト１２０を介して間接的に感光体ドラム１１１に圧接配置されることになる。また、一次転写系では、一次転写電流源１８１が転写電源として機能し、一次転写電圧計１８２が電圧検出手段あるいは電圧測定部として機能している。
一方、二次転写系では、中間転写ベルト１２０が像担持体として機能し、被転写体である用紙Ｐにトナー像を転写している。このとき、転写部材としての二次転写ロール１３１は中間転写ベルト１２０に直接圧接配置されることになる。また、二次転写系では、二次転写電流源１８３が転写電源として機能し、二次転写電圧計１８４が電圧検出手段あるいは電圧測定部として機能している。

図１８は、上述した転写制御部２００の機能ブロック図を示している。転写制御部２００は、Ｋ色電流源１８１Ｋ,Ｙ色電流源１８１Ｙ,Ｍ色電流源１８１Ｍ,Ｃ色電流源１８１Ｃより出力する一次転写電流値を設定すると共に、二次転写電流源１８３より出力する二次転写電流値を設定する転写電流値設定部２０１を備えている。また、転写制御部２００は、転写電流値設定部２０１にて設定された第１の電流値Ｉ１を流したときに一次転写電圧計１８２あるいは二次転写電圧計１８４から出力されてくる第１の電圧値Ｖ１と、同じく転写電流値設定部２０１にて設定された第２の電流値Ｉ２(Ｉ２≠Ｉ１)を流したときに一次転写電圧計１８２あるいは二次転写電圧計１８４から出力されてくる第２の電圧値Ｖ２との電圧差ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１を計算する電圧差計算部２０２を備えている。さらに、転写制御部２００は、電圧差計算部２０２で求められた電圧差ΔＶと基本一次転写電流値Ｉａに対する補正値ｋとを対応付けたテーブルを格納する補正値格納部２０３を備えている。なお、補正値格納部２０３には基本二次転写電流値Ｉｂに対する補正値ｊとを対応付けたテーブルも格納される。さらにまた、転写制御部２００は、電圧差計算部２０２で求められた電圧差ΔＶに基づいて、補正値格納部２０３から対応する補正値ｋを読み出し、基本一次転写電流値Ｉａに対して補正値ｋを加味した一次転写電流値Ｉｆ(ＩｆＫ,ＩｆＹ,ＩｆＭ,ＩｆＣ)を求め、転写電流値設定部２０１に出力する補正部２０４を備えている。また、補正部２０４は、電圧差計算部２０２で求められた電圧差ΔＶに基づいて、補正値格納部２０３から対応する補正値ｊを読み出し、基本二次転写電流値Ｉｂに対して補正値ｋを加味した一次転写電流値Ｉｓを求め、転写電流値設定部２０１に出力する。

次に、図１９に示すフローチャートを参照しながら、本実施の形態における一次転写電流値Ｉｆおよび二次転写電流値Ｉｓの設定プロセスについて説明する。なお、このプロセスでは、一次転写電流値Ｉｆとして各色毎に黒の一次転写電流値ＩｆＫ,イエローの一次転写電流値ＩｆＹ,マゼンタの一次転写電流値ＩｆＭ,シアンの一次転写電流値ＩｆＣが設定されることになる。また、このプロセスは、例えばジョブのスタート前など、非画像形成時に行われる。また、その際、各画像形成ユニット１１０に設けられた帯電装置１１２は通常の画像形成時と同様に各感光体ドラム１１１を帯電しており、各現像器には通常の画像形成時と同様に現像バイアスが印加されている。そして、このプロセスは、一次転写電流源１８１および二次転写電流源１８３の出力が安定する時間が経過した後に行われる。

このプロセスでは、まず、中間転写ベルト１２０の回動方向最上流側に配置される黒画像形成ユニット１１０Ｋにおいて一次転写電流値ＩｆＫの設定が行われ(ステップ５０１)、次に、その下流にあるイエロー画像形成ユニット１１０Ｙにおいて一次転写電流値ＩｆＹの設定が行われる(ステップ５０２)。そして、さらに下流側のマゼンタ画像形成ユニット１１０Ｍにおいて一次転写電流値ＩｆＭの設定が行われ(ステップ５０３)、続いてその下流にあるシアン画像形成ユニット１１０Ｃにおいて一次転写電流値ＩｆＣの設定が行われる(ステップ５０４)。そして、各一次転写電流値ＩｆＫ,ＩｆＹ,ＩｆＭ,ＩｆＣが設定された後、二次転写電流値Ｉｓの設定が行われ(ステップ５０５)、一連のプロセスを終了する。

ここで、各一次転写電流値ＩｆＫ,ＩｆＹ,ＩｆＭ,ＩｆＣの設定手法自体は、基本的に実施の形態１で説明したものと略同様である。但し、本実施の形態では、例えばイエロー画像形成ユニット１１０Ｙの一次転写電流値ＩｆＹを設定する際には、先に設定済みの黒画像形成ユニットの一次転写電流値ＩｆＫよりもわずかに大きくなるようにしている。これは他の画像形成ユニットにおいても同様であり、一次転写電流値はＩｆＫ＜ＩｆＹ＜ＩｆＭ＜ＩｆＣなる関係を有している。
また、二次転写電流値Ｉｓの設定手法も、基本的に実施の形態１で説明したものと同様である。ただし、本実施の形態では、既に得られた一次転写電流値ＩｆＫ,ＩｆＹ,ＩｆＭ,ＩｆＣの情報を加味して、二次転写電流値Ｉｓを設定している。

タンデム型画像形成装置の場合、各画像形成ユニット１１０でばらばらに一次転写電流値を設定したのでは、下流側の画像形成ユニットで転写不足となったり、あるいは既に中間転写ベルト１２０に転移したトナーが他の画像形成ユニットに逆転移してしまったりするおそれがある。これに対し、本実施の形態では、自身よりも上流側の画像形成ユニットにおける一次転写電流値を参照しながら自身の一次転写電流値を設定しているので、このような不具合の発生を防止することができる。
また、中間転写型の画像形成装置の場合、一次転写電流値Ｉｆと二次転写電流値Ｉｓとを関連性を持たせずに設定したのでは、二次転写時に転写不良を生じてしまうおそれがある。これに対し、本実施の形態では、一次転写電流値を参照しながら二次転写電流値を設定しているので、このような不具合の発生を防止することができる。

なお、実施の形態１〜５では、中間転写ベルト２０(１２０)を用いた画像形成装置を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、中間転写体を有しない画像形成装置にも適用することができる。また、転写ロールに代えて、転写ベルトを用いたタイプの画像形成装置にも適用することができる。

実施の形態１〜４が適用される画像形成装置を示す図である。 一次転写系の構成を説明するための図である。 実施の形態１における転写制御部の機能ブロック図である。 実施の形態１における転写電流値の設定プロセスを示すフローチャートである。 補正値格納部に格納されるテーブルの一例を示す図である。 同一の感光体ドラムに対して種々の一次転写ロールおよび中間転写ベルトを組み合わせたときのＩ-Ｖ特性を示す図である。 同一の一次転写ロールおよび中間転写ベルトに対して感光層の膜厚が異なる感光体ドラムを組み合わせたときのＩ-Ｖ特性を示す図である。 低温低湿環境下において、同一の感光体ドラムに対して種々の一次転写ロールおよび中間転写ベルトを組み合わせたときのＩ-Ｖ特性を示す図である。 実験によって得られたＩ-Ｖ特性を示す図である。 実施の形態２における転写制御部の機能ブロック図である。 実施の形態２における転写電流値の設定プロセスを示すフローチャートである。 実施の形態３における転写制御部の機能ブロック図である。 実施の形態３における転写電流値の設定プロセスを示すフローチャートである。 実施の形態４における転写制御部の機能ブロック図である。 実施の形態４における帯電バイアスの設定および感光体ドラムの寿命判断のプロセスを示すフローチャートである。 実施の形態５が適用される画像形成装置を示す図である。 (ａ)は一次転写系を、(ｂ)は二次転写系を示す図である。 実施の形態５における転写制御部の機能ブロック図である。 実施の形態５における転写電流値の設定プロセスを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…感光体ドラム、１１ａ…基材、１１ｂ…感光層、１２…帯電装置、１２ａ…帯電ロール、１２ｂ…帯電電源、１５…一次転写ロール、２０…中間転写ベルト、２４…バックアップロール、３０…二次転写装置、３１…二次転写ロール、３２…給電ロール、５０…定着装置、６１…一次転写電流源、６２…一次転写電圧計、６３…ＵＩ、７０…転写制御部、７１…転写電流値設定部、７２…電圧差計算部、７３…補正値格納部、７４…補正部、７５…システム抵抗計算部、７６…一次回帰分析部、７７…帯電設定部、８１…温度センサ、８２…湿度センサ、１１０(１１０Ｋ,１１０Ｙ,１１０Ｍ,１１０Ｃ)…画像形成ユニット、１１１…感光体ドラム、１１１ａ…基材、１１１ｂ…感光層、１１２…帯電装置、１１２ａ…帯電ロール、１１２ｂ…帯電電源、１１５…一次転写ロール、１２０…中間転写ベルト、１２５…バックアップロール、１３０…二次転写装置、１３１…二次転写ロール、１３２…給電ロール、１５０…定着装置、１８１…一次転写電流源、１８２…一次転写電圧計、１８３…二次転写電流源、１８４…二次転写電圧計、２００…転写制御部、２０１…転写電流値設定部、２０２…電圧差計算部、２０３…補正値格納部、２０４…補正部、Ｉ１…第１の電流値、Ｉ２…第２の電流値、Ｖ１…第１の電圧値、Ｖ２…第２の電圧値、Ｒ１…第１のシステム抵抗、Ｒ２…第２のシステム抵抗、Ｒ…システム抵抗、Ａ…オフセット電位

Claims (3)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段で帯電された前記像担持体を露光する露光手段と、
   前記露光手段で露光された前記像担持体をトナーで現像する現像手段と、
   前記像担持体に直接または間接的に圧接配置され、転写電流が供給されることにより当該像担持体上のトナー像を被転写体に転写する転写部材と、
   前記像担持体および前記転写部材にかかる電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記帯電手段によって基準となる帯電バイアスにて前記像担持体を帯電するとともに、当該帯電手段によって帯電された当該像担持体と接する前記転写部材に第１の電流値にて電流を流したときに前記電圧検出手段で検出される第１の電圧値および当該転写部材に第２の電流値にて電流を流したときに当該電圧検出手段で検出される第２の電圧値を用いて一次回帰分析を行い、当該一次回帰分析によって求められた切片に基づいて当該帯電バイアスの大きさを設定し、当該一次回帰分析によって求められた傾きに基づいて前記転写部材に供給する転写電流値を設定する設定手段と
   を含む画像形成装置。
2. 前記一次回帰分析によって求められた前記切片に基づいて前記像担持体が寿命に到達したか否かを判断する判断手段をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体は、前記転写部材と対向する側に感光層を備え、
   前記判断手段は、前記切片に基づいて推定される前記感光層の膜厚に基づいて前記像担持体が寿命に到達したか否かを判断することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

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