JP2010072074A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写電流値の調整を適正かつ精密に短時間で終了させて、転写電流値の調整を高頻度に行っても画像形成装置の生産性を低下させないで済む画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成前の前回転時にＡＴＶＣ制御を行って一次転写ローラ５４Ｙに印加する定電圧を設定して画像形成を開始する。その後は、画像形成を２００枚累積するごとに、通常の画像間に定電圧を印加した状態で電流値を測定して目標転写電流Ｉｍとの電流差ΔＩｍを求める。最後に行われたＡＴＶＣ制御で求めた一次転写部Ｔ１の電圧電流特性の直線式から電流差ΔＩｍを相殺するだけの電圧補正量を演算してそれまでの定電圧に加算（減算）して新しい定電圧を設定し、次の画像間から一次転写ローラ５４Ｙに印加する。
【選択図】図１

Description

複数段階の試験電圧を転写部に印加して定電圧を設定する画像形成装置、詳しくは、定電圧の設定後、トナー像の間隔で定電圧を印加して測定した電流値に応じて定電圧を少しずつ変更する制御に関する。

像担持体（感光体又は中間転写体）と転写部材との間に転写媒体（中間転写体又は記録材）を挟持する転写部を形成してトナー像を転写する画像形成装置が広く用いられている。そして、転写部に定電圧を印加する画像形成装置では、画像形成に先立たせて、第１設定モードを実行して、転写部を通過する像担持体から転写媒体へトナー像を転写する際に印加する定電圧を設定している。

第１設定モードは、通常、複数段階の試験電圧をトナー像の非転写時に転写部に印加して求めた電圧電流特性に基づいて、所定の電流値に対応するように定電圧を設定する。第１設定モードは、個体差、周囲温度、使用履歴（電圧印加の累積時間）によって異なる転写部材や像担持体の抵抗値に合わせて、転写部に所定の電流値が流れるように転写電圧を自動的に調整する。このため、ＡＴＶＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれる。

特許文献１には、画像形成に先立たせて、転写部材に印加する規定電圧を段階的に高くして転写部に流れる電流を順次測定し、所望の電流が測定された時点の規定電圧を画像形成時の定電圧として用いるＡＴＶＣ制御が示される。

特許文献２には、画像形成に先立たせて、転写部材の周囲温度を検出して選択した複数の試験電圧を転写部材に印加して、測定した複数の電圧−電流の測定データから定電圧設定の補間演算式を求めるＡＴＶＣ制御が示される。ここでは、複数の電圧−電流の測定データの補間演算によって、所定の転写電流値が得られるような定電圧が求められる。

特開平５−６１１２号公報 特開２００６−１３３３３３号公報

近年の画像形成装置に対する高画質化の要求に伴って、第１設定モードを頻繁に行って、転写電流値を精密（適正）に設定することが求められている。しかし、複数段階の試験電圧を印加して、各段階で転写部に流れる電流を測定する第１設定モードは、Ａ４サイズ記録材の横送り転写に換算して１枚以上に相当する時間に渡ってトナー像の転写を中断してしまう。このため、第１設定モードを頻繁に行うことは、近年の画像形成装置の高速度化、省電力化の要求に合致しない。

そこで、画像形成の開始時に第１設定モードを１回実行し、実行後は、トナー像の所定枚数（１０枚程度）の転写ごとに、トナー像の間隔で電流値を測定して定電圧を修正する設定モードを繰り返すことが提案された。この設定モードでは、直前の転写で用いた定電圧を印加したトナー像の間隔で転写部に流れる電流値が測定され、所定の電流値に対する過剰／不足に応じて、次の転写で用いる定電圧を所定の電圧幅で減少／増加させる。

しかし、このような制御では、所定の電流値に対する実測電流値の過剰／不足を精密に相殺できない。所定の電流値と実測電流値との一定の差分を相殺するために変更すべき電圧幅は、転写部材の抵抗値に応じて変化するが、転写部材の抵抗値は、温度湿度によって１桁以上、また、寿命初期と末期とでも数倍以上異なるからである。このため、差分に所定の単位電圧幅を乗じた電圧幅の修正では、差分を十分に相殺できなかったり、過剰に相殺したりして、かえって修正前よりも転写品質を低下させてしまうことがある。

本発明は、転写電流値の調整を適正かつ精密に短時間で終了させて、転写電流値の調整を高頻度に行っても画像形成装置の生産性を低下させないで済む画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体との間に転写媒体を挟持する転写部を形成する転写部材と、前記転写部を通過する前記像担持体から前記転写媒体へトナー像を転写するために、前記転写部に定電圧を印加する転写電源とを備え、トナー像の非転写時に複数段階の試験電圧を前記転写部に印加して求めた電圧電流特性に基づいて、所定の電流値に対応するように前記定電圧を設定する第１設定モードを実行するものである。そして、前記第１設定モードの実行後は、トナー像の転写で用いた定電圧をトナー像の間隔で印加して測定した電流値が前記所定の電流値に近付くように、前記電圧電流特性と前記測定した電流値とに基づいて前記定電圧を変更する第２設定モードを実行する。

本発明の画像形成装置では、転写部を構成する転写部材、像担持体等の抵抗値の個体差、変動等を含んで第１設定モードにより求められた最新の電圧電流特性に基づいて定めた電圧幅で、画像形成に用いる定電圧を変更する。測定した電流値が所定の電流値に近付くように、電圧電流特性と測定した電流値とに基づいて定電圧を変更する。このため、転写部材、像担持体等の抵抗値の個体差、変動等と無関係に定めた一律の電圧幅で定電圧を変更する場合に比較して、測定した電流値と所定の電流値との差分を過不足少なく相殺するように定電圧を変更できる。

また、複数段階の試験電圧を印加して行う第１設定モードを実行した後は、１段階の定電圧を印加して行う第２設定モードを実行するので、第１設定モードを繰り返す場合に比較して定電圧の変更を頻繁に繰り返した際に画像形成装置の生産性の低下が少ない。

従って、転写電流値の調整を適正かつ精密に短時間で終了させて、転写電流値の調整を高頻度に行っても画像形成装置の生産性を低下させないで済む。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、最新のＡＴＶＣ制御結果に基いてトナー像の間隔で定電圧の微調整が繰り返される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、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、中間転写体を用いたタンデム型及び１ドラム型の画像形成装置のみならず、記録材搬送体を用いた画像形成装置、又は感光体から記録材へ枚葉式に直接転写する画像形成装置でも実施できる。中間転写方式においては一次転写部のみならず、二次転写部でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、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、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な構成及び制御については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。

＜トナー像形成手段＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト８０に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを配置した中間転写方式タンデム型のフルカラープリンタである。

画像形成部１０Ｙでは、感光ドラム７０Ｙにイエロートナー像が形成されて、中間転写ベルト８０に一次転写される。画像形成部１０Ｍでは、感光ドラム７０Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト８０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１０Ｃ、１０Ｋでは、それぞれ感光ドラム７０Ｃ、７０Ｋ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８０のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。

中間転写ベルト８０に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて、二次転写部Ｔ２を中間転写ベルト８０に重ねて挟持搬送される記録材Ｐへ一括二次転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置４０で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に外部へ排出される。

不図示のカセットから１枚ずつ引き出された記録材Ｐは、レジストローラ２０で待機し、中間転写ベルト８０のトナー像にタイミングを合わせて、二次転写部Ｔ２へ送り出される。

中間転写ベルト８０は、テンションローラ５１、駆動ローラ５２、対向ローラ５３に掛け渡して支持され、駆動ローラ５２に駆動されて、矢印Ｒ２方向に２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転する。

中間転写ベルト８０は、厚さ１００μｍのポリイミド樹脂フィルムを基材として周長６００ｍｍの無端状に構成される。基材にはカーボンブラックを分散させて、表面抵抗率で１×１０^９Ω／□、体積抵抗率で１×１０^８Ω・ｃｍとなるように抵抗調整している。

ベルトクリーニング装置３３は、中間転写ベルト８０にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト８０の表面に残留した転写残トナー、紙粉等を除去する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、付設された現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部１０Ｙについて説明し、他の画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについては、説明中の符号末尾のＹを、Ｍ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部１０Ｙは、感光ドラム７０Ｙの周囲に、帯電ローラ１２Ｙ、露光装置１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写ローラ５４Ｙ、クリーニング装置１６Ｙを配置している。

感光ドラム７０Ｙは、外径４０ｍｍの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有機光導電体層（ＯＰＣ）を形成して構成され、２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電ローラ１２Ｙは、金属性の中心軸の表面に抵抗性の弾性層を被せて形成され、感光ドラム１Ｙに圧接して従動回転する。帯電ローラ１２Ｙは、交流電圧を重畳した直流電圧を印加されることにより、感光ドラム７０Ｙの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。

露光装置１３Ｙ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変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム７０Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置１４Ｙは、二成分現像剤を攪拌して帯電させ、固定磁極の周囲で感光ドラム７０Ｙとカウンタ方向に回転する現像スリーブに穂立ち状態で担持して、感光ドラム７０Ｙを摺擦させる。負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が、現像スリーブに印加されることにより、現像スリーブよりも相対的に正極性となった感光ドラム７０Ｙの露光部分へトナーが移動して、静電像が反転現像される。

一次転写ローラ５４Ｙは、金属製の中心軸の外周を導電性発泡ゴムの弾性層で覆って外径１５ｍｍに構成され、抵抗値が１．０×１０^９Ωに調整されている。一次転写ローラ５４Ｙは、不図示の加圧バネによって鉛直方向上方へ加圧されて、所定の圧力で感光ドラム７０Ｙ側へ中間転写ベルト８０を挟み込むように圧接して一次転写部Ｔ１を形成する。

転写高圧電源４８Ｙは、一次転写ローラ５４Ｙに正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して感光ドラム７０Ｙに担持されたトナー像を、一次転写部Ｔ１を通過する中間転写ベルト８０へ一次転写させる。

クリーニング装置１６Ｙは、クリーニングブレードを感光ドラム７０Ｙに摺擦して、一次転写部Ｔ１を通過した感光ドラム７０Ｙの表面に付着した転写残トナーを除去する。

二次転写ローラ５５は、不図示の加圧バネによって鉛直方向上方へ加圧されて、所定の圧力で対向ローラ５３側へ中間転写ベルト８０を挟み込むように圧接して二次転写部Ｔ２を形成する。

転写高圧電源４９は、二次転写ローラ５５に正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して中間転写ベルト８０に担持されたトナー像を、二次転写部Ｔ２を通過する記録材Ｐへ二次転写させる。

温度湿度センサ１０９は、一次転写部Ｔ１及び二次転写部Ｔ２の周囲の温度湿度を検出する。制御部１１０は、温度湿度センサ１０９の出力に基づいて選択した環境条件の区分に応じてトナー像の形成条件や転写条件を調整する。

＜転写電源、電流検知手段＞
図２は転写高圧電源の制御の説明図である。

図２に示すように、転写高圧電源４８Ｙは、制御部１１０のＤＣコントローラによって出力を制御される。ＤＣコントローラからＤ／Ａコンバータ４８０にデジタル信号が入力されると、Ｄ／Ａコンバータ４８０からは０〜５Ｖのアナログ電圧が出力される。転写高圧電源４８は、０〜５Ｖのアナログ電圧を５００倍に増幅して、０〜２.５ＫＶの直流電圧を出力する。

電流検出回路４８２は、一次転写ローラ５４Ｙに直流電圧を印加した際に一次転写部Ｔ１を通じて感光ドラム７０Ｙへ流れ込む電流に応じたアナログ電圧を出力する。電流検出回路４８２からＡ／Ｄコンバータ４８１にアナログ電圧が入力されると、Ａ／Ｄコンバータ４８１からＤＣコントローラ４８３へデジタル信号が出力されて、その試験電圧での電流値が測定される。

転写高圧電源４９は、制御部１１０によって出力を制御され、ＤＣコントローラから出力されるアナログ電圧を増幅して、二次転写ローラ５５に０〜３.５ＫＶの直流電圧を出力する。

電流検出回路４９２は、二次転写ローラ５５に試験電圧を印加した際に二次転写部Ｔ２を通じて対向ローラ５３へ流れ込む電流に応じたアナログ電圧を出力する。制御部１１０は、電流検出回路４８２の出力をＡ／Ｄコンバータ４８１でデジタル信号に変換して、試験電圧での電流値を測定する。

＜第１設定モード＞
図３は一次転写部の電圧電流特性を求める制御の説明図、図４は一次転写部の電圧電流特性を求める制御のフローチャートである。以下では、画像形成部１０Ｙの一次転写部Ｔ１について、第１設定モードの制御を詳細に説明し、画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ及び二次転写部Ｔ２に関しては、重複する説明を省略する。

図１に示すように、制御部１１０は、電源投入直後の画像形成動作に入る前のウォームアップ時に、第１設定モードの一例であるＡＴＶＣ制御を実行して、トナー像の転写時に転写高圧電源４８Ｙから出力させる定電圧を設定する。このとき、感光ドラム７０Ｙの表面の清浄化、表面電位の均一化、及び定着装置４０の定着ローラ、加圧ローラの加熱等も行われる。また、画像形成動作の直前における感光ドラム７０Ｙの表面電位の調整、清浄化を目的とした前回転と言われる時間内にもＡＴＶＣ制御が行われる。

ＡＴＶＣ制御は、画像形成部１０Ｙの一次転写部Ｔ１における電圧電流特性を検知して、最適な一次転写電圧を決定する。これにより、感光ドラム７０Ｙの表層削れ、中間転写ベルト８０、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗変動等に起因する転写電圧不一致による画像不良を防止し、高画質のフルカラー画像を形成する。

表１に示すように、制御部１１０は、転写高圧電源４８Ｙから温度湿度条件（環境条件）に応じて定められた複数段階の試験電圧を出力させて、電流検出回路４８２により電流値を測定する。下記の表では、絶対湿度の水量区分（空気１ｃｍ^３当たりｍｇ水分量）に応じて試験電圧Ｖ１、Ｖ２、目標転写電流（目標電流）Ｉｍが定められている。

図２を参照して図３に示すように、制御部１１０は、試験電圧Ｖ１、Ｖ２と電流値Ｉ１、Ｉ２とから求めた電圧電流特性に基づいて、目標転写電流Ｉｍに対応させた定電圧Ｖｔｒを設定する。数水準の試験電圧Ｖ１、Ｖ２を印加した際に一次転写ローラ５４Ｙに流れる電流値Ｉ１、Ｉ２を測定して、各電圧Ｖ１、Ｖ２と電流値Ｉ１、Ｉ２との関係を示す電圧電流特性の直線式を求める。そして、電圧電流特性の直線式から目標転写電流Ｉｍを得るための定電圧Ｖｔｒを算出する。

なお、図１に示す画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいても、転写高圧電源４８Ｍ、４８Ｃ、４８Ｋが、画像形成部１０Ｙと同様にＡＴＶＣ制御されて、それぞれの定電圧が設定される。

また、転写高圧電源４９から二次転写ローラ５５に印加する二次転写電圧も、一次転写電圧と同様に、ＡＴＶＣ制御を行って決定される。しかし、二次転写部Ｔ２は、定着装置４０の熱や、画像形成装置１００の昇温等の影響を受け易く、温度変化による二次転写ローラ５５の抵抗値変化が顕著であるために、画像形成ジョブの開始ごとの前回転時に、ＡＴＶＣ制御を行っている。

図２を参照して図４に示すように、制御部１１０は、ＡＴＶＣ制御を行う必要が生じると（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４のＹＥＳ）、転写高圧電源４８Ｙを制御してＡＴＶＣ制御を実行する（Ｓ１６）。ＡＴＶＣ制御では、転写高圧電源４８Ｙが一次転写ローラ５４Ｙに試験電圧を印加し、電流検出回路４８２は、一次転写ローラ５４Ｙから中間転写ベルト８０を介して感光ドラム７０に流入する電流を検出する。

ここで、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値を変動させる要因として、次の事柄が一般的である。このため、これらの要因に対応してＡＴＶＣ制御が開始される。
（１）一次転写ローラ５４Ｙの個体差及びそのときの温度湿度（Ｓ１１、Ｓ１２）。
（２）画像形成装置１００が置かれる雰囲気の温度湿度が大きく変わる（Ｓ１３）。
（３）一次転写ローラ５４Ｙへの一方向の通電を継続することによる抵抗値上昇（Ｓ１４）。
（４）画像形成装置１００の連続運転に付随して一次転写ローラ５４Ｙが温度上昇することに伴う抵抗値の変化（減少、Ｓ１２）。

ＡＴＶＣ制御の開始により、一次転写部Ｔ１の電圧電流特性を得るために、転写高圧電源４８Ｙから一次転写ローラ５４Ｙに試験電圧Ｖ１、Ｖ２が印加され、電流値Ｉ１、Ｉ２が測定される。一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値は、温度湿度により大きく変化するので、試験電圧値Ｖ１、Ｖ２は、温度湿度センサ１０９により得られる環境条件が変化しても目標転写電流Ｉｍを内包する最適な電流範囲を測定できるように設定されている。

ここで、環境条件に応じて、表１から、感光ドラム７０との表面電位差が、８００Ｖ、１２００Ｖとなる試験電圧Ｖ１、Ｖ２が設定された場合を考える。このとき、帯電ローラ１２Ｙによる感光ドラム７０Ｙの表面電位が−６００Ｖである場合、試験電圧１及び２は、それぞれ、２００Ｖ、６００Ｖとなる。

まず、試験電圧Ｖ１が一次転写ローラ５４Ｙに印加され、一次転写ローラ５４Ｙが１回転する間、８ｍｓｅｃごとに一次転写ローラ５４Ｙを流れる電流が測定され、電流の測定値を平均処理して電流値Ｉ１が求められる。続いて、一次転写ローラ５４Ｙに試験電圧Ｖ２が印加されて同様に電流が測定され、電流の測定値が平均処理されて電流値Ｉ２を得る。

図２を参照して図３に示すように、このときの電流値Ｉ１、Ｉ２は、それぞれ１５μＡ、３２μＡであった。

制御部１１０は、試験電圧Ｖ１、Ｖ２及び電流値Ｉ１、Ｉ２における電圧電流特性（Ｆ１）から、画像形成時の目標転写電流Ｉｍを得るために必要な定電圧Ｖｔｒを計算する。計算方法は、試験電圧Ｖ１、電流値Ｉ１と、試験電圧Ｖ２、電流値Ｉ２の２点から得られる直線式Ｆ１を求め、目標転写電流Ｉｍである２５μＡを得るための定電圧Ｖｔｒを計算する。

ここでは、（Ｘ、Ｙ）座標として、（Ｘ１、Ｙ１）：（２００Ｖ、１５μＡ）と、（Ｘ２、Ｙ２）：（６００Ｖ、３２μＡ）の２点が得られている。このため、電圧電流特性の直線式Ｆ１は以下のようになる。
Ｙ＝｛（３２−１５）／（６００−２００）｝Ｘ＋（１３／２）

そして、直線式Ｆ１にＹ＝２５μＡを代入して求めたＸ＝４３５Ｖを画像形成時の定電圧Ｖｔｒとして設定する。

＜第２設定モード＞
画像形成装置１００において、連続通紙を行なった場合、機体内が昇温することで一次転写ローラ５４Ｙの抵抗が変化してしまい、定電圧を印加する場合の転写電流が変化してしまう。更に、一次転写ローラ５４Ｙへ連続的に通電させた際の電気特性としても、連続画像形成の開始後、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値が次第に変化してしまう。これにより、連続画像形成の開始当初の定電圧を継続して使用していると、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗変化によって、転写電流が目標転写電流Ｉｍからずれてくる。

また、表１に示すように、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値の差が生じた場合にも、目標転写電流Ｉｍを内包する電流範囲で電圧電流特性が得られるように、試験電圧Ｖ１、Ｖ２の間隔は、広く設定されている。

しかし、図３に示すように、一次転写ローラ５４Ｙの電圧電流特性は、直線にはならず、二次曲線的な特性を示すため、試験電圧Ｖ１、Ｖ２の間隔が広く設定されていると、実際の電圧電流特性との間にずれが生じてしまう。

そして、これらの要因によって、定電圧が過剰になって、一次転写部Ｔ１に目標転写電流Ｉｍを超えるような転写電流が流れると、一次転写部Ｔ１でトナーの極性反転が増えて転写効率が低下する。また、逆に、定電圧が過小になって、実際の転写電流が目標転写電流Ｉｍに届かなくなると、一次転写部Ｔ１でトナー像を十分に転写できなくなって転写効率が低下する。その結果、いずれにせよ、転写不良が発生して出力画像の品質が低下する。

そこで、１００枚、１０００枚等、連続通紙を伴う大量部数の印刷の際には、随時、画像形成時の転写電流の変化を補正する必要がある。このため、ある枚数を超えた画像間において、第１設定モード（ＡＴＶＣ制御）をもう一度行なう。あるいは、ある枚数での画像間で定電圧を印加して測定した電流値が目標転写電流Ｉｍからずれている場合に、予め決められた電圧幅、例えば一律２５Ｖをオフセットして電流値を補正する制御が採用されている。

ところで、図４を参照して説明したように、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値を変動させる要因のうち、
上記（１）の要因に関しては、１日の最初の電源投入時に第１設定モードを実行して、そのときの一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値に最適な定電圧を新たに設定すれば十分である。（１）の要因による抵抗値の変動は、画像形成装置１００の移動や、朝一番の起動時の室温状態等によって生じるからである。

上記（２）の要因に関しては、一例として、温度湿度センサ１０９により、前回にＡＴＶＣ制御を実施した時に比較して、温度が５℃以上又は相対湿度が１０％以上変化した際に、第１設定モードを再実行している。

上記（３）の要因に関しては、１０００枚、１００００枚といった連続画像形成を通じた抵抗値上昇を対象としており、一例として連続画像形成１０００枚ごとに第１設定モードを行って適時最適化している。一方向の通電よる一次転写ローラ５４Ｙの抵抗上昇は緩やかに連続して現れるため、一日の使用くらいでは大きく変化するものではないからである。

これらに対して、上記（４）の画像形成装置１００の連続運転に付随して一次転写ローラ５４Ｙが温度上昇することに伴う抵抗値の変化、に関しては、連続画像形成１０００枚ごとの調整では間に合わない。画像形成装置１００が同じ温度湿度環境にあって、（３）の要因による抵抗値変動がごくわずかでしかない１０００枚以下の連続画像形成でも、（４）の要因が一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値をかなり変化させるからである。このため、１０００枚以下の連続画像形成でも、最初にＡＴＶＣ制御により求めた定電圧をそのままジョブ終了まで使用し続けると、転写電流は、目標転写電流Ｉｍから次第にずれて、最後には大幅にずれてしまう。その結果、転写電流不足、あるいは転写電流過多による不良画像の原因となる。

しかし、このような連続画像形成時の転写電流の変化を補正するために、ＡＴＶＣ制御を頻繁に繰り返すと、ＡＴＶＣ制御にかかるダウンタイムが画像形成装置１００の稼働率を大きく低下させてしまう。ＡＴＶＣ制御は、連続画像形成を中断して実行されるからである。

このため、ＡＴＶＣ制御をやり直さないで、画像間で電流測定を行って目標転写電流Ｉｍ（表１）に対する過剰／不足を判定して、一定の電圧幅で即時電流補正する方法が提案されている。画像間で転写電流を検知して、初期値からずれた電流量を、転写電圧をオフセットすることで補正する。

しかし、この制御では、決まった電圧幅の補正電圧をオフセットさせているため、使用している一次転写ローラ５４Ｙの現在の抵抗値に適した補正電圧をオフセットすることができない。

以下の実施例では、画像形成装置１００が置かれる環境が変化しない場合において、連続通紙時の一次転写ローラ５４Ｙ等の抵抗値変動に対して、補正電圧の印加を精度良く行う。以前のＡＴＶＣ制御の電圧電流特性に基づいて、連続通紙時の一次転写電圧の補正を、より精度を高めて行う。具体的には、拡張しない通常の画像間隔で最新の定電圧を印加して電流を測定し、測定結果に応じて定電圧を補正する。測定した電流値が所定の電流値に近付くように、第１設定モードで求めた電圧電流特性と測定した電流値とに基づいて定電圧を変更する。

なお、画像間隔における電流の測定結果に応じて定電圧を補正する第２設定モードの制御は、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの一次転写部Ｔ１のみならず、二次転写部Ｔ２においても同様に実施されている。一次転写、二次転写の区別に関わらず、第２設定モードによって同様の効果が得られるからである。しかし、以下では、一例として、画像形成部１０Ｙの一次転写部Ｔ１における転写電流の補正方法について説明し、他の画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの一次転写部Ｔ１及び二次転写部Ｔ２については、重複する説明を省略する。

＜実施例１＞
図５は画像間で電流を測定して定電圧を調整する実施例１の制御のフローチャートである。図５のフローチャートの制御は、所定のタイミングで第１設定モードを実行させる図４のフローチャートの制御と並列に実行される。

実施例１では、連続画像形成時の画像間で、直前の転写に用いた定電圧を印加して一次転写ローラ５４Ｙの１回転に渡って８ｍｓｅｃごとに電流値を測定して平均値を算出する。そして、最新のＡＴＶＣ制御で求めた電圧電流特性に基づいて、測定した電流の平均値に応じた電圧幅で定電圧を補正する。

実施例１の第２設定モードは、上述した（４）の要因による一次転写ローラ５４Ｙの抵抗変化に対して大きな効果を奏する。画像形成装置１００が同じ温度湿度環境下にある場合に、連続画像形成に伴って定着熱やエアフローによる機体内の昇温の影響で一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値が変化することに対して大きな効果を有する。

図２を参照して図５に示すように、印刷ジョブで５００部を連続で印刷する場合、ジョブ間となる画像間で転写電流を検知する（Ｓ２２）。このときの電流値が目標転写電流Ｉｍの２５μＡからずれてきた際（Ｓ２３のＮＯ）に、そこからの差電流分を決められた画像間ごとに補正するために、転写電圧をオフセットしていく（Ｓ２４）。

電流補正を実施する画像間隔は、画像形成装置１００における構成や環境に合わせて任意に設定可能であるが、ここでは２００枚の画像間隔ごとに行う（Ｓ２１のＹＥＳ）。総部数が５００枚である場合は、所定回数の一例である２００枚から２０１枚、４００枚から４０１枚の画像間で補正を実施することになる。

また、実施例１では、目標転写電流Ｉｍであるジョブ開始時の転写電流２５μＡと、補正する画像間隔の検知電流との差がある値以上になった場合（Ｓ２３のＮＯ）に、定電圧の補正を行なう（Ｓ２４）。しかし、この補正実施の電流値差も実施間隔同様に任意に設定できる。実施例１では３μＡ以上の差を検知した際（Ｓ２３のＮＯ）に補正を実施する。

ここで、２５μＡ設定の転写電圧４３５Ｖで画像形成を開始した後、２００枚と２０１枚の間に上記検知を行ない、２６．５μＡの平均検知電流を得た。温度湿度センサ１０９により、前回ＡＴＶＣを実施した時より、温度変化が５℃以下もしくは相対湿度変化が１０％以下であればＡＴＶＣ制御を再実施しない（図４のＳ１３）。さらに、補正を行なう基準の差電流は３μＡ以上（Ｓ２３）であるため、ここでの補正は実行されない。

続いて４００枚から４０１枚での画像間において、同様の転写電流の検知を行なったが、このときの平均検知電流は２８μＡであった。目標電流からの差が３μＡ以上であるために（Ｓ２３のＮＯ）、転写電圧の補正を実施する（Ｓ２４）。

ジョブ開始前（図４のＳ１２のＹＥＳ）に実施されたＡＴＶＣ制御（図４のＳ１６）による電圧電流特性である、試験電圧Ｖ１、電流値Ｉ１と、試験電圧Ｖ２、電流値Ｉ２の２点の線形から、３μＡに相当する電圧幅を計算する。

このとき、３μＡに相当する電圧幅は、画像形成開始に行なったＡＴＶＣ制御による一次式から求める。
Ｙ＝｛（３２−１５）／（６００−２００）｝Ｘ＋（１３／２）

すなわち、電流差ΔＩｍ＝３μＡは７１Ｖ相当である。次に３μＡ相当である７１Ｖを４３５Ｖから引いで求めた定電圧である３６４Ｖを４０２枚から４０３枚の画像間から印加する。

このように、実施例１の第２設定モードでは、以前のＡＴＶＣ制御による電圧電流特性に基づいて、転写電流を補正する。これに対して、一律のオフセット電圧幅を用いた転写電流の補正方式では、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗差によって、補正量のずれを生じるが、実施例１の方式により補正量のずれを軽減することが可能となる。

ここでは、一次転写部Ｔ１におけるＡＴＶＣ制御の実施例を示したが、二次転写部Ｔ２におけるＡＴＶＣ制御であっても同様の紙間定電圧調整を行って同様に効果を得ることが可能である。

また、図４に示すように、温度湿度条件が、３℃以上もしくは５％以上変化した際（Ｓ１３のＹＥＳ）には、ＡＴＶＣ制御を再度実行して、第２設定モードで使用する電圧電流特性を更新する。装置本体が置かれる雰囲気の温度湿度条件が大きく変わる場合、前回のＡＴＶＣ制御を行なったときの一次転写ローラ５４Ｙの電圧電流特性から大きく外れるからである。しかし、通常はＪＯＢ中に雰囲気環境が大きく変わることは稀であるために、実施例１の効果を損なうものではない。

つまり、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値が温度湿度により大きく変化した際に、前回のＡＴＶＣ制御を行なったときの電圧電流特性をそのまま用いて実施例１の制御を行なった場合、定電圧の設定精度が悪化する可能性がある。しかし、環境の温度湿度の大きな変化は、装置自身の移動や、朝一の室温の状態などにより生じるため、通常の使用状態において、実施例１の効果を損なうものではない。

＜実施例２＞
実施例２の第２設定モードは、実施例１で説明した第２設定モードと同様に図１に示す画像形成装置１００で実施されるが、実施例１で述べたように、実施例２の効果は図１の構成に限るものではない。

また、実施例２の第２設定モードは、実施例１で求めた電流差ΔＩｍを、次の画像間以降の複数の画像間に分散して累積的に定電圧を変化させて相殺する以外は実施例１と同様に制御される。従って、ここでは、複数の画像に分散して定電圧を累積的に変更する制御について説明して、重複する説明は省略する。

下記に実施例２での連続通紙時の転写電圧補正方法の具体的な制御を示すと、補正方法及び検知方法は実施例１と同様である。

しかし、実施例１では、電流差ΔＩｍ＝３μＡの補正を行なう際に、一つの画像間で３μＡ相当の電圧の補正を実施したが、実施例２では補正を段階的に行うことを特徴とする。第２設定モードは、トナー像の所定回数の転写ごとに実行され、測定した電流値と所定の電流値との差分を複数回の転写に分散して累積的に相殺する。

例として、１μＡ相当の転写電圧２３．５Ｖを、下流の３つの画像間において複数回に分散して段階的に補正していく場合を説明する。

図２を参照して図５に示すように、４００枚から４０１枚の画像間で検知された目標電流からの３μＡのずれ（Ｓ２３のＮＯ）を、３μＡ相当である７１Ｖのオフセットを、４０２枚から４０３枚の画像間で一度に行なうのではない。下流の４０２枚から４０３枚の画像間、さらに下流の４０３枚から４０４枚の画像間、さらに一段下流の４０４枚から４０５枚の画像間と３回にわけて１μＡに相当する２３．５Ｖずつ実施する。

実施例２の段階的な補正方法において、一度に補正する電流値、及び補正を実施する画像間隔は任意に設定することが可能である。

上記のように転写電流の補正を段階的に行なうことにより、補正前後の転写電流の差による急激な転写性の差に起因する画質を急激に変化をさせることを防止し、転写電流の補正を行なうことが可能となる。

＜実施例３＞
図６は画像間で電流を測定して定電圧を調整する実施例３の制御の説明図である。

実施例１では所定回数（２００枚）の画像形成ごとに、１つの画像間で電流を測定して、下流の次の画像間で定電圧を変更した。これに対して実施例３では、３つの画像間で電流を測定して、下流の次の画像間で定電圧を補正する４枚の画像単位の制御を繰り返す。

図６の（ａ）に示すように、無端状に回転する中間転写ベルト８０上にトナー像Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８、・・・が形成されて、不図示の二次転写部へ搬送されて記録材に順次転写される。このとき、図２に示す一次転写部Ｔ１を画像間Ｇ２−Ｇ３、Ｇ３−Ｇ４、Ｇ４−Ｇ５が通過する際に、定電圧を印加した状態で電流値が８ｍｓｅｃごとに測定されて平均処理される。そして、電流の平均値と目標転写電流Ｉｍの電流差ΔＩｍが計算され、最後に行われたＡＴＶＣ制御で求めた電圧電流特性の直線式から電流差ΔＩｍを相殺するための電圧補正量が計算される。

計算された電圧補正量がそれまでの定電圧に加算（減算）されて新しい定電圧が求められ、図２に示す一次転写ローラ５４Ｙには、新しい定電圧が画像間Ｇ５−Ｇ６から印加される。

その後は、画像間Ｇ６−Ｇ７、Ｇ８−Ｇ９、Ｇ９−Ｇ１０で、新しい定電圧での電流値が８ｍｓｅｃごとに測定され、平均値と目標転写電流Ｉｍとの電流差ΔＩｍを相殺する補正を施した新しい定電圧が画像間Ｇ１０−Ｇ１１以降に印加される。なお、画像Ｇ９以降は不図示であり、画像Ｇ１以前の不図示部分でも同様な電流測定と定電圧補正とが実行されている。

実施例３の制御によれば、画像間（紙間）が一次転写ローラ５４Ｙの周長に満たないような高密度の連続画像形成を行った場合でも、複数の画像間の電流測定値を平均処理することで電流値の測定誤差を抑制できる。また、頻繁に定電圧補正を実行することで、１回の電圧補正量を小さくして、定電圧補正による画像濃度や色調のばらつきを少なくできる。

また、電流測定した画像間とは異なる画像間で定電圧補正を行うため、画像間が狭くても定電圧の変更直後の電圧不安定領域を避けて次の画像の転写を実行できる。

なお、上述したように、電流測定の頻度、回数は任意に設定でき、定電圧補正の頻度、電流差ΔＩｍを相殺する補正回数の分割数も任意に設定できる。例えば、１つおきの画像間で電流測定を行って、次の画像間で定電圧補正を実行してもよい。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 転写高圧電源の制御の説明図である。 一次転写部の電圧電流特性を求める制御の説明図である。 一次転写部の電圧電流特性を求める制御のフローチャートである。 画像間で電流を測定して定電圧を調整する実施例１の制御のフローチャートである。 画像間で電流を測定して定電圧を調整する実施例３の制御の説明図である。

符号の説明

１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成部
４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ、４８Ｋ、４９ 転写電源（転写高圧電源）
５３ 対向ローラ
５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ 転写部材（一次転写ローラ）
５５ 転写部材（二次転写ローラ）
７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ 像担持体（感光ドラム）
８０ 像担持体、転写媒体（中間転写ベルト）
１０９ 温度湿度センサ
１１０ 制御部
４８２、４９２ 電流検出手段（電流検出回路）
Ｐ 転写媒体（記録材）

Claims (4)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体との間に転写媒体を挟持する転写部を形成する転写部材と、
   前記転写部を通過する前記像担持体から前記転写媒体へトナー像を転写するために、前記転写部に定電圧を印加する転写電源と、を備え、
   トナー像の非転写時に複数段階の試験電圧を前記転写部に印加して求めた電圧電流特性に基づいて、所定の電流値に対応するように前記定電圧を設定する第１設定モードを実行する画像形成装置において、
   前記第１設定モードの実行後は、トナー像の転写で用いた定電圧をトナー像の間隔で印加して測定した電流値が前記所定の電流値に近付くように、前記電圧電流特性と前記測定した電流値とに基づいて前記定電圧を変更する第２設定モードを実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電圧電流特性を変更すべき所定の条件に合致すると前記第１設定モードを再実行し、その後は、再実行で得た新しい前記電圧電流特性に基づいて前記第２設定モードが実行されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第２設定モードで変更された定電圧は、電流値を測定したトナー像の間隔よりも下流の別のトナー像の間隔で印加を開始され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。
4. 前記第２設定モードは、トナー像の所定回数の転写ごとに実行され、前記測定した電流値と前記所定の電流値との差分を複数回の転写に分散して累積的に相殺するように、前記定電圧が変更されることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の画像形成装置。

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