JP2007316217A

JP2007316217A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2007316217A
Application number: JP2006143975A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshida; 健吉田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-05-24
Filing date: 2006-05-24
Publication date: 2007-12-06

Abstract

【課題】経時で定電流制御に切り換えることで、定電流制御では１次転写手段の抵抗が高い場合には印加電圧が高くなるようにし、逆に１次転写手段の抵抗が経時で低くなる場合には、最初は定電流制御を行い、経時で定電圧制御に切り換える画像形成装置を提供する。
【解決手段】前記１次転写手段５１は動作時間を記憶する動作時間記憶機構６２に接続され、前記１次転写手段５１への転写電源６１が切り換え可能な定電圧制御する定電圧制御部６３及び定電流制御する定電流制御部６４である１次転写バイアス制御手段によって制御され、前記両制御部６３、６４の切り換えは、前記動作時間記憶機構６２によって記憶された前記１次転写手段５１の動作時間が規定値を超えた時に行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式で画像情報に応じた画像形成する画像形成装置に関するものである。

従来、中間転写方式の画像形成装置としては、像担持体、中間転写体、さらに像担持体上のトナー像を中間転写体上に転写する１次転写手段、中間転写体上の１次転写トナー像を転写材上に転写する２次転写手段を備えたものが知られている。像担持体は、画像情報に応じたトナー像を担持するもので、例えば感光体が用いられる。
中間転写体には、例えば、複数本のローラに掛け渡された無端状の中間転写ベルトが用いられる。また、１次転写手段としては、１次転写に感光体と中間転写ベルトの間に形成する転写電界が用いられ、２次転写手段には、中間転写ベルトと転写材との間に形成する転写電界が用いられる。
１次転写手段は、感光体上に形成されたトナー像を忠実に、かつ安定して中間転写体に転写することが要求される。また、２次転写手段でも同様に、中間転写体に形成されたトナー像を忠実に、かつ安定して転写材に転写することが要求される。つまり、１次転写手段及び２次転写手段に求められる性能を実現するには、安定した転写を高い転写効率で行う必要がある。

このような画像形成装置においては、１次転写性能を安定して得るために、上記１次転写手段を定電圧制御することで、転写電界を形成する手段が広く知られている。常に一定の電圧が印加されることで、感光体と中間転写ベルト間に入力されるトナー層に影響されることなく、一定の転写電界を得ることができる。結果として、画像面積が小さい時と大きい時で転写効率が変わることがなく、安定した転写性能が得られる。
しかし、１次転写手段を定電圧制御した場合は、１次転写手段の抵抗が或る一定値よりも高いと、１次転写手段の抵抗の影響が大きくなり、１次転写手段の抵抗が変動すると転写ニップ部での電界も変動し易くなり、転写に必要な電界が得られなくなって転写効率が低下することがある。
一方で、中間転写ベルトや１次転写ローラなど１次転写手段を構成する部材は、１次転写電圧の印加により抵抗が徐々に変化する場合が一般に見られる。そのため、経時で１次転写手段の抵抗が変化し、このような定電圧制御時に問題が生じる場合がある。

他方、１次転写性能を安定して得るために、上記１次転写手段を定電流制御することで、転写電界を形成する手段も広く知られている。１次転写手段を定電流制御すると、１次転写手段の電気抵抗が通電や温湿度環境で変動しても、それに従って印加電圧が変化するため、転写電界としては安定し、安定した転写性能を得ることができる。
しかし、１次転写手段に印加される１次転写バイアスを定電流制御した場合は、１次転写手段の抵抗が低過ぎると、トナー層の抵抗の影響が大きくなり、画像面積によって１次転写手段に印加される電圧が大きく変化し、画像面積が少ない時と多い時で転写効率が変わってしまう。
また、１次転写手段の抵抗が高過ぎる場合でも、印加電圧が高くなり過ぎることで電流のリークを生じて画像を乱したり、装置が壊れる可能性があるという問題がある。
一方で、中間転写ベルトや１次転写ローラなど１次転写手段を構成する部材は、１次転写電圧の印加により抵抗が徐々に変化する場合が一般に見られる。そのため、経時で１次転写手段の抵抗が変化し、このような定電流制御時に問題が生じる場合がある。

これら、経時での１次転写手段の抵抗変動に伴う問題を解決する方法としては、作像枚数をカウントし、そのカウント数によって転写条件、とくに転写バイアス値を変化させる方法、定電流制御と定電圧制御を併せ持って、１次転写手段の抵抗値によって制御を切り換える方法などが知られている（例えば、特許文献１乃至６参照）。
特許文献１及び２では、作像枚数をカウントし、そのカウント数によって転写条件、とくに転写バイアス値を変化させる方法が開示されている。しかし、問題となるのは１次転写手段の抵抗変動であり、１次転写手段の抵抗変動は必ずしも作像枚数とは良い相関があるとは言えない。
これは、１回の作像枚数が少ない時と多い時は、作像枚数は同じでも１次転写手段の動作時間は異なり、抵抗の変動量も変わるためである。例えば、１枚の作像を１００回行うのと１００枚の作像を１回行うのは、１次転写手段の動作時間としては一般に大きな開きがある。よって、上記の方法ではどうしても誤差が生じ、転写効率の低下や電流リークによる画像の乱れなどの上記の問題を完全に防ぐことが難しい。

また、特許文献３及び４では、同じく経時での１次転写手段の抵抗変動に伴う問題を解決する方法として、１次転写手段の抵抗値（電圧−電流特性）を測定し、その測定結果に応じて１次転写手段に印加する転写バイアスを制御する方法が開示されている。
一方で、特許文献５及び６では、定電流制御と定電圧制御を併せ持ち、１次転写手段の抵抗値によってこれら両制御を切り換えるという方法が開示されている。この方法は、抵抗が変化しても、その抵抗に適した制御方法で転写バイアスを印加することにより、上記問題を解決するというものである。
特開２００３−１２２０６８公報特開２００３−００５５４１公報特開平２−１２３３８５号公報特開平５−１８１３７３号公報特開２００３−２９５６３６公報特開２００４−０４６２６２公報

しかしながら、上述のごとく、特許文献１及び２で開示の技術では、１次転写手段の動作時間としては一般に大きな開きがあるので、どうしても誤差が生じ、転写効率の低下や電流リークによる画像の乱れなどの上記の問題を完全に防ぐことが難しい。
また、特許文献３乃至６で開示の技術では、抵抗検知手段を有する必要があり、装置が複雑になってしまう。加えて、抵抗検知の精度の問題もあり、適正な転写バイアスを設定するためには精度よく抵抗検知を行う必要があり、そのための機構も複雑になる。また、精度よく行われなければ、不適切な転写バイアス設定により転写不良を引き起こす可能性がある。
上記のような構成の画像形成装置の場合、１次転写バイアスを定電流制御した場合は、１次転写手段の抵抗が低過ぎると、トナー層の抵抗の影響が大きくなり、画像面積によって１次手段に印加される電圧が大きく変化し、画像面積が少ない時と多い時で転写効率が変わってしまう。
また、１次転写バイアスを定電圧制御した場合は、１次転写手段の抵抗がある一定値よりも高いと、１次転写手段の抵抗の影響が大きくなり、１次転写手段の抵抗が変動すると転写ニップ部での電界も変動し易くなり、転写に必要な電界が得られなくなって転写効率が低下することがある。
一方で、中間転写ベルトや１次転写ローラなどの１次転写手段を構成する部材は、１次転写バイアスの印加により抵抗が徐々に変化する場合が一般に見られる。そのため、経時で１次転写手段の抵抗が変化し、上記のような定電流あるいは定電圧制御時の問題が生じる場合がある。

そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、経時で定電流制御に切り換えることで、定電流制御では１次転写手段の抵抗が高い場合には印加電圧が高くなるようにし、逆に１次転写手段の抵抗が経時で低くなる場合には、最初は定電流制御を行い、経時で定電圧制御に切り換える画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、この像担持体に圧接し且つ複数本のローラに架設された無端状の中間転写ベルトと、前記像担持体のトナー像を前記中間転写ベルトに転写する１次転写手段と、前記中間転写ベルトに転写して保持されたトナー像を、転写体に一括転写する２次転写手段を有する画像形成装置において、前記１次転写手段は動作時間を記憶する動作時間記憶機構を有し、前記１次転写手段への転写電源が切り換え可能な定電圧制御する定電圧制御手段及び定電流制御する定電流制御手段によって制御され、前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えは、前記動作時間記憶機構によって記憶された前記１次転写手段の動作時間が規定値を超えた時に行われることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記規定値を複数有し、前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えを複数回行うことが可能である請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記１次転写手段の前記動作時間記憶機構によって記憶された動作時間を初期値に戻すことができる動作時間リセット機構を有する請求項１または２記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、或る連続作像の途中に、前記規定値によって現れる前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えのタイミング時、このタイミングでの切り換えは前記連続作像の途中では行わずに、その連続作像が終了した後に行う請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、さらに、温湿度センサがその内部に設けられ、この温湿度センサの出力値に応じて、前記定電流制御手段により前記１次転写手段に供給される電流を制御する請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項６に記載の発明は、前記温湿度センサの出力値に応じて、前記定電圧制御手段により前記１次転写手段に供給される電圧を制御する請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項７に記載の発明は、前記１次転写手段は、イオン導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラを含んでいる請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項８に記載の発明は、前記１次転写手段は、電子導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラを含んでいる請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項９に記載の発明は、前記像担持体を複数個有し、前記１次転写手段には、前記複数の像担持体上のトナー像が順次転写される中間転写ベルトを含んでいる請求項１乃至８のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明は、前記動作時間記憶機構による前記の動作時間記憶と動作時間による前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えを、ブラック画像１次転写部とカラー画像１次転写部で独立して行うことができる請求項１乃至９のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項１１に記載の発明は、前記動作時間記憶機構による前記の動作時間記憶と動作時間による前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えを、各色１次転写部で独立して行うことができる請求項１乃至９のいずれか１項記載の画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、１次転写手段の抵抗が低い場合には、定電圧制御を行なうが、経時で１次転写手段の抵抗が高くなってしまうと、定電圧制御時には１次転写手段の抵抗の影響が大きくなって転写効率が低下し易くなる。そこで、経時で定電流制御に切り換えることで、定電流制御では１次転写手段の抵抗が高い場合には印加電圧が高くなっていくため、前記の問題を解決することができる。
逆に、例えば、１回の作像枚数が少ない時と多い時は、作像枚数は同じでも１次転写手段の動作時間は異なり、抵抗の変動量も変わり、１次転写手段の抵抗が経時で低くなる。このような場合には、最初は定電流制御を行い、経時で定電圧制御に切り換えることによって、前記の問題を解決することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１はこの発明を実施する画像形成装置を示す全体構成図である。ここではその一例としてカラー複写機を示している。このカラー複写機Ａは中間転写ベルト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２を、その上方に複写機本体１を、さらにその上部にスキャナ３及び自動原稿給送装置（ＡＤＦ）４をそれぞれ設けてある。
複写機本体１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１３が設けてあり、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、図で時計方向に回動する。中間転写ベルト１０は、従動ローラ１５の右方に設けられているクリーニング装置１７により、画像転写後、その表面に残留する残留トナーが除去されて転写装置１３による再度の画像形成に備えられる。
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の上方には、その移動方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの画像形成部を構成する作像ユニット２０が配置されている。
作像ユニット２０には、ドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋ（以下、特定しない場合には単に感光体４０という）を、それぞれ図で反時計方向に回転可能に設けてある。感光体４０の回りには公知の帯電装置、現像装置５０、１次転写手段を構成する１次転写装置（１次転写ローラ）５１、感光体クリーニング装置、除電装置をそれぞれ設けてあり、感光体４０の上方には露光装置２１が設けてある。

一方、中間転写ベルト１０の下側には２次転写手段を構成する２次転写装置２２が設けてある。この２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に圧接するようになっている。そして、２次転写装置２２が、中間転写ベルト１０との間に送り込まれる転写材としてのシートに、中間転写ベルト１０上のトナー画像を一括転写する。
２次転写装置２２のシート搬送方向下流側には、シート上に形成されたトナー画像を定着する定着装置２５が設けてあり、無端状の定着ベルト２６に加圧ローラ２７が圧接されており、画像転写後のシートは、１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。
なお、この２次転写装置２２は転写ローラや非接触のチャージャを用いた転写装置であっても差し支えない。そして、この２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を反転させるシート反転装置２８が設けてある。

上記のような構成からなるカラー複写機Ａでカラーのコピーを取る時は、通常、自動原稿給送装置４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、自動原稿給送装置４を開いてスキャナ３のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、この原稿を、自動原稿給送装置４を閉じることによりコンタクトガラス３２へ押圧する。
次に、図示してないスタートスイッチを押すと、自動原稿給送装置４に原稿をセットした時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上にセットした時は直ちにスキャナ３が作動し、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行を開始する。
これにより、第１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１走行体３３のミラーにより第２走行体３４の方向に反射され、さらに、第２走行体３４の１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、読み取りセンサ３６に入射して原稿の内容が読み取られる。
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が回動を開始し、それと同時に各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋも回動を開始してそれぞれの感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋ上にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各単色画像を形成する。
このようにして各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｂｋ上に形成された各単色画像は、図で時計方向に回動する中間転写ベルト１０上に重ね合わせて順次転写されてフルカラーの合成カラー画像が形成される。

一方、給紙テーブル２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（図示せず）が繰り出され、分離ローラ４５により１枚に分離されて給紙路４６に搬送される。
給紙路４６に搬送されたシートは搬送ローラ４７により複写機本体１の給紙路４８に搬送され、レジストローラ４９に当接していったん停止状態になる。なお、手差し給紙の場合には、手差しトレイ上にセットされたシートが給紙ローラの回転により繰り出され、分離ローラにより１枚に分離されて手差し給紙路に搬送され、レジストローラ４９に当接していったん停止状態になる。
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を中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に送り込み、シート上に２次転写装置２２によりカラー画像を転写する。
カラー画像が転写されたシートは、搬送機能も有する２次転写装置２２により、定着装置２５へ搬送され、加熱及び加圧されて転写画像が定着された後、切り換え爪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、表面に画像を形成したシートは切り換え爪５５によりシート反転装置２８側に搬送され、反転して再び転写位置へ導かれ、裏面に画像が形成された後、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出される。
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から離間させるようにしている。
なお、図１に示したタンデム型でなく、感光体が１つしかない、所謂、１ドラム型の画像形成装置にあっては、ファーストコピー速度を早くするために、最初にブラック作像をするのが一般的であり、その後原稿がカラーの場合のみ残りの色の作像を行うようにしている。

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、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することもできる。レジストローラ４９として、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使用してバイアスを印加する場合、ゴム材の体積抵抗は１０⁹Ω・ｃｍ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。
一般的に、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４９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１０からシートへの転写では、レジストローラ４９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。

ところで、上記のような中間転写方式の画像形成装置では、１次転写装置である１次転写ローラ５１を定電圧制御した場合、１次転写ローラ５１と中間転写ベルト１０の抵抗が通電や温湿度環境で変化すると、転写に必要な電界が不足あるいは逆に過多になることで、転写効率の低下が生じる場合がある。
一方、１次転写ローラ５１を定電流制御した場合には、１次転写ローラ５１と中間転写ベルト１０の抵抗が通電や温湿度環境で変化すると、抵抗が低過ぎる場合は、画像面積が少ない時と多い時で転写効率が変わってしまうという問題を引き起こす可能性がある。また、抵抗が高過ぎる場合は、電流のリークを生じて画像を乱したり、装置が壊れる可能性がある。
複数の像担持体４０を有するタンデム型中間転写方式の画像形成装置Ａに、１次転写装置（１次転写ローラ５１）の動作時間に応じてバイアス制御部の切り換えを行う、後述する本発明による制御構成を搭載することで、高速かつ高寿命化が可能になる。

図２は１次転写装置の本発明による制御の第１の例を示すブロック図である。図３は１次転写装置の本発明による制御の第２の例を示すブロック図である。図２及び図３を参照して、主制御部６０は１次転写ローラ（１次転写装置）５１に転写バイアスを印加した印加時間を記憶手段としての記憶部６２に累積的に記憶していく。
主制御部６０は、例えば、プリントジョブの終了時に、記憶部６２に記憶されている累積印加時間を参照し、この累積印加時間が規定時間を超えたか否かを判断する。規定時間を超えたと判断した場合、転写電源６２から１次転写ローラ５１に印加される転写バイアスを定電圧制御部６３によって制御するか、定電流制御部６４よって制御するかの選択を行う。
これにより次回以降のプリントジョブにおいては、転写電源６２は選択された制御部６３、６４によって制御され、定電流又は定電圧制御された転写バイアスを１次転写ローラ５１に印加する。

図３を参照すると、この例では温湿度センサ６５を設けている。この温湿度センサ６５のセンサ出力値に応じて、主制御部６０は、定電圧制御部６３の制御電圧値又は定電流制御部６４の制御電流値を補正することができる。上記の選択において、転写電源６２の制御手段として定電圧制御部６３が選択されている場合は、定電圧制御部６３の制御電圧値の補正、定電流制御が選択されている場合は、定電流制御部６４の制御電流値の補正を行なう。
タンデム型中間転写方式の画像形成装置の場合には、１次転写手段が複数あるため、白黒モードで作像した場合はブラック１次転写用の１次転写部材だけが動作をし、他のカラー１次転写用の１次転写部材は動作しない場合がある。
その場合、動作時間記憶機構６２がブラック１次転写部材の動作時間を記憶して転写バイアス制御部の切り換えの判定をしてしまうと、カラー１次転写部材は目標とする動作時間に至らないうちに制御部の切り換えが行われてしまい、その時のローラ（１次転写部材）抵抗に適したバイアス制御が行われずに、良好な画像が得られない場合がある。

このような場合に、動作時間記憶機構（記憶部）６２で、動作時間記憶と動作時間による制御部の切り換えを、ブラック画像１次転写部とカラー画像１次転写部で、独立して行うことができることにより、白黒モード及びフルカラーモード作像によってブラック１次転写部材の動作時間が規定値に達した際は、ブラックのバイアス制御部だけを切り換えることができるため、カラー画像には影響を与えることがない。
また、フルカラーモード作像によってカラー１次転写部材の動作時間が規定値に達した際は、カラーのバイアス制御部を切り換えることができ、常にその時のローラ抵抗に適したバイアス制御を行うことができ、良好な画像を得ることができる。

また、動作時間記憶機構６２による動作時間記憶と動作時間による制御部６３、６４の切り換えを、各色１次転写部で、独立して行うことができる。上記のように、タンデム型中間転写方式の画像形成装置の場合、１次転写装置が複数あるため、単色モードで作像した場合はその色を転写するための１次転写部材だけが動作をし、他の１次転写部材は動作しない場合がある。
その場合、各１次転写部材の動作時間は色ごとに異なるため、動作時間の記憶とバイアス制御部６３、６４の切り換えも色ごとに行わないと、その時のローラ抵抗に適したバイアス制御が行われずに、良好な画像が得られない場合がある。
従って、動作時間記憶と動作時間による前記制御手段の切り換えを、各色１次転写部で、独立して行うことができることにより、各色１次転写動作時間に対応してバイアス制御部６３、６４の切り換えも色ごとに行うことができるため、常にその時のローラ抵抗に適したバイアス制御を行うことができ、良好な画像を得ることができる。

安定した転写性能が得られるための具体的構成を各実施例について説明する。実施例１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、１次転写装置５１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性１次転写ローラを用いた。
ポリイミド製中間転写ベルトの生成方法としては、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ポリイミド樹脂からなる無端状のベルトを作製するようにした。
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。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、硬化させて中間転写ベルトを得るようにした。

この時、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。このように作られたベルトの体積抵抗率は１×１０⁹Ω・ｃｍ、表面抵抗率は１×１０¹¹Ω・ｃｍであった。
また、１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、金属製の芯金部材の周囲に接着させて生成した。この１次転写ローラの電気抵抗は、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。
１次転写ローラの抵抗が変動しても、安定した画像品質が得られる効果を有するため、このようなローラを用いた際の効果は大きい。加えて、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ることで、抵抗ムラによる画像のムラを防ぐことができる。

図１の画像形成装置Ａに、上記の中間転写ベルト１０と１次転写ローラ５１を用い、１次転写バイアスを変化させた時の１次転写効率を調べた。この調査は、以下の条件、すなわち、１）１次転写バイアス印加方式は、定電圧制御の場合と定電流制御の場合を両方調べること、２）１次転写ローラ５１には抵抗値が１×１０⁶Ω、１×１０⁷Ω、１×１０⁸Ωと３種類のものを用いること、そして３）転写画像の面積比（転写ローラ軸方向全幅を１００％として何％の画像が感光体−１次転写ローラ間に入力されるか）は１００％の場合と１０％の場合の転写効率を調べることにより行なった。
また、１次転写装置５１には、電子導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラを用いていることもできる。この場合も、上述した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るのと同様の効果を生じる。
一般的に、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での抵抗変動が比較的小さい、そのため本発明に用いることで、１次転写装置の抵抗変動によって引き起こされる問題をより確実に防止することができる。

図４は定電圧制御下で１次転写バイアスを変化させた時の１次転写効率をグラフで示す図である。図５は定電流制御下で１次転写バイアスを変化させた時の１次転写効率をグラフで示す図である。
図４に示すように、定電圧制御下では、１次転写ローラ５１（図１）の抵抗が変動すると最適な転写電圧値が変化してしまうため、経時で１次転写ローラ５１の抵抗が変動する場合は転写効率の低下が生じるということが判る。
これは、定電圧制御では１次転写ローラ５１のローラ芯金（図示せず）の電位は常に一定であるが、１次転写ローラ抵抗（又は中間転写ベルト抵抗）が変動すると、転写部に作用する電界も変動し、必要十分な電界が得られなくなることがあるためである。
ただし、画像面積比によって最適転写電圧値はほとんど変わらないという利点がある。これは、定電圧制御では、転写部の抵抗さえ変わらなければ、転写部に作用する電界も一定になるためである。

対照的に、定電流制御下では、図５に示すように、１次転写ローラ５１の抵抗によって１次転写効率はほとんど変わらないが、画像面積比によって１次転写効率は大きく変わる。これは、とくに、１次転写ローラ５１の抵抗が低い場合に顕著である。この理由は、トナー層の抵抗の影響により、画像面積比が小さい場合にはトナー層がない部分に電流が優先的に流れてしまい、結果として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。
１次転写ローラ５１の抵抗が低い場合には、トナー層の抵抗の影響がより大きくなるためにこの問題が顕著になる。一方で、この問題を解決するために抵抗値の高い１次転写ローラを使用すると、定電流制御では印加電圧が高くなり過ぎてしまい、一定以上の電圧になった場合は、放電による電流のリークが生じて画像を乱すおそれがある。
このように、定電圧制御と定電流制御方式には、一長一短がある。本発明は、１次転写ローラ抵抗の変動による問題を解決するためのものである。図４、５の結果から、１次転写ローラ抵抗が低い場合（およそ１×１０⁷Ω以下）、定電流制御では、画像面積によって転写効率が低下する可能性が大きくなる。

定電圧制御では、適正な電圧値が抵抗によって変化するが、抵抗が低い領域では変化が少ない。
また、１次転写ローラ抵抗が高い場合（およそ１×１０⁷Ω以上）、定電流制御では、画像面積によって転写効率が低下する可能性が小さくなる。
定電圧制御では、適正な電圧値が抵抗によって変化することがわかる。従って、１次転写ローラ５１の抵抗が低い場合には定電圧制御を行い、高い場合には定電流制御を行うことで、上記の問題を解決することができる。
この制御部６３、６４の切り換えは、１次転写ローラ５１（図１）の動作時間（転写バイアスを印加している時間）が規定値を超えたときに行うこととする。これは、１次転写ローラ５１の動作時間がそのローラ抵抗の径時変動に良い依存性を持つために行うことができる。
そこで、上記の方法で作成した１次転写ローラ５１の抵抗値が、動作時間（転写バイアスの印加時間）によってどのように変化するかを調べた。比較として、作像枚数によってどのように変わるのかも調べた。作像条件は、１ジョブ１枚作像、１ジョブ２０枚作像、１ジョブ１００枚作像の３条件で行った。
１ジョブとは、機械動作開始から動作終了までを指す。複数回作像を行う場合は、１ジョブ１枚では、１枚作像を行って機械動作終了後に次の作像を行うことになる。１ジョブ１００枚では機械は停止せずに連続して作像を行うので、一般に１ジョブ１枚で１００枚作像を行うよりも、機械動作時間は短くなる。

図６は１次転写ローラの動作時間と抵抗値の関係をグラフで示す図である。図７は作像枚数と１次転写ローラの抵抗値の関係をグラフで示す図である。図６が示すように、１次転写ローラ５１の抵抗変動量は、この１次転写ローラ５１の動作時間と良い相関性を示しており、動作時間が長くなるにつれて１次転写ローラ５１のローラ抵抗は上昇している。
これは、１次転写ローラ５１に電流が流れることで、１次転写ローラ５１の電気特性が変化して抵抗が上昇するという、ローラの特性によるものである。イオン導電剤を使用して抵抗調整されたローラは一般にこの傾向が見られることが多い。そのため、１ジョブの枚数によって、ローラ抵抗の変化傾向はほとんど変わることがない。
一方、図７に示すように、作像枚数と１次転写ローラ抵抗変動の関係は、１ジョブの枚数によって大きく変わってしまう。これは、１ジョブ１枚で１００枚作像した時と、１ジョブ１００枚で１００枚作像した時では、１次転写ローラ５１の動作時間が異なるためで、１ジョブ１枚で１００枚作像した時のほうが１次転写ローラ５１に電流が流れる時間は長くなり、その結果、ローラ抵抗の上昇は早くなっている。

図８は１次転写ローラの動作時間規定値に対する、バイアス制御手段切り換え方法の条件を表で示す図である。実際に、１次転写ローラ５１の動作時間によって１次転写バイアス制御手段を切り換える（切り換え回数１回）か、切り換えない場合と比較して、転写効率の低下にどの程度効果があるかを調べた。図８に示す条件において、実施例は制御手段を切り換える場合、比較例１、２はそれぞれ定電流、定電圧制御のまま切り換えない場合である。
１次転写ローラの動作時間定値を複数備え、制御部の切り換えを複数回行うことが可能である。上記では、１次転写ローラの抵抗が高くなった場合は定電流制御に切り換え、１次転写ローラの抵抗の影響が大きくなって転写効率が低下するという問題を解決している。
さらに、１次転写ローラの抵抗が高くなった場合に、複数備えた１次転写ローラの動作時間定値によって、再び定電圧制御に切り換えることで、電圧は一定に保たれ、リークを生じる電圧に至ることがないため、定電流制御時の問題は発生しにくくなる。

図９は図８の実施例、比較例１、２の３条件で、経時での転写効率の変動を調べた結果を示す図である。図７において、１０％、１００％という表記は、画像面積の違いを示している。
実施例では、１次転写ローラ５１の動作時間によって１次転写バイアス制御手段を切り換えることで、ローラ動作時間が多くなっても、画像面積に依らず転写効率は９０％以上を保ち、良好な画像を得ることができた。
なお、転写効率が９０％以下の領域では、転写ムラや濃度低下が目立つようになる。図中の網掛け部は転写効率９０％以上の場合を示している。それに対して、比較例１では、初期に画像面積が小さい場合に転写効率の低下が見られ、比較例２では、ローラ動作時間が多くなると、転写効率の低下が見られた。
また、１次転写ローラの交換を行った際には、ローラの動作時間を初期値に戻すことができ、再び最初から動作時間をカウントすることができる。このことにより、新しい１次転写ローラでは、バイアス制御手段は初期状態に戻り、再び動作時間によってバイアス制御手段の切り換えを行うことで、常に最適な制御手段で１次転写ローラにバイアスを印加することができる。

静電的、あるいは物理的なダメージを生じた１次転写手段、あるいは１次転写手段を構成する部材を交換した場合、１次転写手段の抵抗が変わり、その時に設定されている１次転写手段の制御手段では、前記の問題が生じる場合がある。
そこで、動作時間記憶機構によって記憶された前記１次転写手段の動作時間を初期値に戻すことができる、動作時間リセット機構（図示せず）を有することで、１次転写手段、あるいは１次転写手段を構成する部材を交換した場合は、１次転写手段の動作時間を初期値に戻すことができ、再び最初から動作時間をカウントすることができる。
加えて、１次転写ローラのバイアス制御手段のタイミングが、或る連続作像の途中で変更される場合は、このバイアス制御手段の変更は途中で行わずに、その連続作像が終了した後に行うことができる。このことにより、或る連続作像の途中で上述の規定値が経過した場合、バイアス制御手段のタイミングの変更は、その連続作像が終了した後に行い、同一の画像内で品質が変わるのを防ぐことができる。

実施例２では、１次転写ローラのバイアス制御手段の切り換えを複数回行う構成とした。その他の点は実施例１と同様である。実施例１では、バイアス制御手段の切り換えを１回行うことで、１次転写ローラが５００時間動作しても良好な画像が得られた。
しかし、さらに長い時間動作を行い、ローラ抵抗がさらに上昇した場合は、印加電圧が高くなり過ぎることで電流のリークを生じて画像を乱したり、装置が壊れる可能性があるという問題がある。この問題を解決するため、実施例２では、さらに長い時間動作をした場合には、もう一度バイアス制御手段を切り換えて定電圧制御とし、上記のリークを生じない電圧に固定するという構成とした。

図１０は１次転写ローラの動作時間規定値に対して、バイアス制御手段を２回切り換える方法の条件を表で示す図である。図１１は図１０に示す条件下で電流のリークによる放電跡（画像の乱れ）の有無の評価結果を表で示す図である。図１０及び図１１において、実施例は制御手段を２回切り換える場合、比較例は１回しか制御手段を切り換えない場合である。
図１１では、実施例と比較例で、電流のリークによる放電跡（画像の乱れ）の有無を評価した結果を、○：放電跡発生なし、△：目立たない程度に発生、×：発生で示している。
実施例では、ローラの動作時間が長くなっても放電による画像の乱れは生じなかった。一方、比較例では、動作時間が８００時間を超えたあたりから放電による画像の乱れが生じた。従って、１次転写ローラのバイアス制御手段の切り換えを複数回行うことにより、さらに長い時間、良好な画像を保つことができることがわかった。
実施例３では、画像形成装置Ａ（図１）に温湿度センサ６５（図３）を取り付け、温湿度センサ６５のセンサ出力値に応じて、１次転写ローラ５１（図３）に供給される電圧、及び電流を制御する構成とした。その他の点は実施例１と同様である。

この電圧制御を行うことにより、１次転写ローラ（１次転写装置）５１の抵抗が低くなるような環境下では、制御電圧値を下げ、過剰な電流の発生を防止することができる。
１次転写ローラ（１次転写装置）５１の抵抗が高くなるような環境下では、制御電圧値を上げることで、抵抗が高くなるのにともなって生じる転写電界の不足を補うことができ、その時の１次転写装置の抵抗に適した１次転写電圧を選ぶことができ、転写効率の低下やそれに伴う転写ムラを防止することができる。
また、電流制御を行うことによって、１次転写ローラ５１の抵抗が低くなるような環境下では、制御電流値を上げ、画像面積比が小さい画像の転写効率を高めることができる。また、１次転写ローラ５１の抵抗が高くなるような環境下では、制御電流値を下げることで印加電圧を低くし、電流リークによる放電跡の発生を防ぎ、これによる画像の乱れを防ぐことができる。

図１２は絶対湿度の閾値と制御電圧の関係を表として示す図である。温湿度センサ６５で絶対湿度を算出し、その絶対湿度に閾値を設けて、その閾値に基づき１次転写ローラ５１に供給される電圧を制御する構成とした。例えば、絶対湿度が３〜８ｇ／ｃｍ³の範囲にある時は制御電圧値を８５０Ｖにする。
この構成を実施したところ、以下５つの温湿度環境（１０℃１５％、１５℃３０％、２３℃５０％、２７℃８０％、３２℃８０％）で、良好な転写性能を得ることができた。
図１３は絶対湿度の閾値と制御電流の関係を表として示す図である。また、温湿度センサ６５で絶対湿度を算出し、その絶対湿度に図１３に示す閾値を設けて、その閾値に基づき１次転写ローラ５１に供給される電流を制御する構成とした。例えば、絶対湿度が３〜８ｇ／ｃｍ³の範囲にある時は制御電圧値を２２．５μＡにする。
この構成を実施したところ、以下５つの温湿度環境（１０℃１５％、１５℃３０％、２３℃５０％、２７℃８０％、３２℃８０％）で、良好な転写性能を得ることができた。
また、この実施例３は、実施例１、２にて前述の、１次転写ローラ動作時間によるバイアス制御手段の切り換えを併せて行うことにより、１次転写ローラ５１の抵抗の経時変動に伴う問題と、温湿度環境による変動に伴う問題とを同時に解決することができるため、非常に有効である。

この発明を実施する画像形成装置を示す全体構成図である。１次転写装置の本発明による制御の第１の例を示すブロック図である。１次転写装置の本発明による制御の第２の例を示すブロック図である。定電圧制御下で１次転写バイアスを変化させた時の１次転写効率をグラフで示す図である。定電流制御下で１次転写バイアスを変化させた時の１次転写効率をグラフで示す図である。１次転写ローラの動作時間と抵抗値の関係をグラフで示す図である。作像枚数と１次転写ローラの抵抗値との関係をグラフで示す図である。１次転写ローラの動作時間規定値に対する、バイアス制御手段切り換え方法の条件（切り替え回数１回）を表で示す図である。図８に示す条件下で転写効率を調べた結果を表で示す図である。１次転写ローラの動作時間規定値に対して、バイアス制御手段を２回切り換える方法の条件を表で示す図である。図１０に示す条件下で電流のリークによる放電跡（画像の乱れ）の有無の評価結果を表で示す図である。温湿度センサ出力と制御転写電圧との関係を表で示す図である。温湿度センサ出力と制御転写電流との関係を表で示す図である。

符号の説明

Ａ画像形成装置（カラー複写機）
１装置本体（複写機本体）
５１１次転写ローラ
６０主制御部
６２記憶部
６３定電圧制御部
６４定電流制御部
６５温湿度センサ

Claims

画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、この像担持体に圧接し且つ複数本のローラに架設された無端状の中間転写ベルトと、前記像担持体のトナー像を前記中間転写ベルトに転写する１次転写手段と、前記中間転写ベルトに転写して保持されたトナー像を、転写体に一括転写する２次転写手段を有する画像形成装置において、前記１次転写手段は動作時間を記憶する動作時間記憶機構を有し、前記１次転写手段への転写電源が切り換え可能な定電圧制御する定電圧制御手段及び定電流制御する定電流制御手段によって制御され、前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えは、前記動作時間記憶機構によって記憶された前記１次転写手段の動作時間が規定値を超えた時に行われることを特徴とする画像形成装置。
前記規定値を複数有し、前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えを複数回行うことが可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記１次転写手段の前記動作時間記憶機構によって記憶された動作時間を初期値に戻すことができる動作時間リセット機構を有することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
或る連続作像の途中に、前記規定値によって現れる前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えのタイミング時、このタイミングでの切り換えは前記連続作像の途中では行わずに、その連続作像が終了した後に行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の画像形成装置。
さらに、温湿度センサが装置本体内部に設けられ、この温湿度センサの出力値に応じて、前記定電流制御手段により前記１次転写手段に供給される電流を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像形成装置。
前記温湿度センサの出力値に応じて、前記定電圧制御手段により前記１次転写手段に供給される電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の画像形成装置。
前記１次転写手段は、イオン導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラを含んでいることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置。
前記１次転写手段は、電子導電剤で導電化処理を施した弾性体ローラを含んでいることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の画像形成装置。
前記像担持体を複数個有し、前記１次転写手段には、前記複数の像担持体上のトナー像が順次転写される中間転写ベルトを含んでいることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の画像形成装置。
前記動作時間記憶機構による前記の動作時間記憶と動作時間による前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えを、ブラック画像１次転写部とカラー画像１次転写部で独立して行うことができることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の画像形成装置。
前記動作時間記憶機構による前記の動作時間記憶と動作時間による前記定電圧制御手段及び定電流制御手段の切り換えを、各色１次転写部で独立して行うことができることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の画像形成装置。