JP4302553B2

JP4302553B2 - 画像形成装置及び画像形成装置の２次転写出力制御方法

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Publication number: JP4302553B2
Application number: JP2004054284A
Authority: JP
Inventors: 和親佐伯
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005242170A

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成装置の２次転写出力制御方法に関する。

従来、電子写真方式のカラータイプの画像形成装置においては、プリント速度の速い装置として、ＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）４色分のトナーに対する画像形成動作を並行して行えるタンデム方式の画像形成装置が普及している。

タンデム方式の画像形成装置では、４色に対応する４個の感光体を中間転写ベルトなどの中間転写体に沿って配置している。そして、フルカラーの画像形成では、感光体にトナー像を形成し、このトナー像を１次転写バイアスローラによって中間転写体上に順次１次転写する。そして、この中間転写上の重ね画像を２次転写バイアスローラによって用紙などの記録材上に２次転写させるようにしている。１次及び２次転写の際には、１次転写バイアスローラ及び２次転写バイアスローラに、転写のために規定の転写バイアスが印加されている。

このようなタンデム方式の画像形成装置では、単色画像を形成する場合でも全ての感光体が常に中間転写体に当接して、画像形成動作毎に回転する。つまり、画像形成には使用されない感光体までもが中間転写体に当接して回転する。これにより、感光体の表面、中間転写体の表面及び感光体クリーニングブレードの摩耗や劣化が促進されてしまう。

このような問題を解決するために、各感光体と中間転写体との接離状態を可変とした画像形成装置がある。このような画像形成装置では、使用するトナー（色）が異なる複数の画像形成モードのなかからある画像形成モードを選択し、選択した画像形成モードに応じた感光体のみを中間転写体に当接させて画像形成を行う。例えば、特許文献１では、各感光体に配設される転写バイアスローラを感光体に対して接離可能とし、画像形成に必要な感光体のみにバイアスローラを当接させるようにしている。また、特許文献２では、中間転写体を複数の感光体に対して接離可能な構成とし、単色モードの時には黒画像形成用の感光体のみを中間転写体に当接させ、フルカラーモード時には全ての感光体に対して中間転写体を当接させるようにしている。

このような複数の画像形成モードを有する画像形成装置では、中間転写体上のトナー画像を記録材に２次転写する際の２次転写バイアス値が、画像形成モード毎に設定されている。例えばフルカラーモード、単色モードにそれぞれ対応させて設定されている。

ところで、温度や湿度などの周囲環境が変化すると、２次転写バイアスローラの電気抵抗値が変化し、これにより、中間転写体から記録材へのトナー像の転写状態が変化してしまう。このような周囲環境の変化などに対応するために、画像形成装置では、転写バイアスをフィードバック方式で定期的に最適なものに更新している。例えば、電源投入時毎、画像形成動作前毎などに、２次転写バイアスローラの電気抵抗に関する電気抵抗データを計測し、この計測したデータに基づいて、画像形成モード毎に２次転写バイアス値を算出している。そして、２次転写バイアス値を画像形成動作時に２次転写バイアスローラに印加するようにしている。

特開平１０−２２１９２０号公報特開２００１−２４２６８０公報特許第２５７９１３７号公報特開平８−２９２６５５号公報特開平５−１１５６２号公報特開２００２−２２９３４４号公報

この２次転写バイアス値の算出は、例えばフルカラーモードに対する算出を行った後に、単色モードに対する算出を行っている。

ここで、図９は２次転写バイアスローラの検出電圧と２次転写バイアス値（電圧）との関係を示すグラフである。２次転写バイアスローラに印加するバイアスとして例えば電圧を採用する場合のその電圧の算出方法を説明する。まず、画像形成装置をフルカラーモードと同じ状態とし、１次転写バイアスローラ及び２次転写バイアスローラを規定の電流値で定電流制御し、このときの２次転写バイアスローラでの発生電圧を検出する。このようにして検出した電圧とフルカラーモード用の規定の制御式とにより、フルカラーモードでの２次転写バイアス値（電圧）を算出する。

そして、単色モードに対しては、上記の算出の際に得られた２次転写バイアスローラの検出電圧と単色モード用の規定の制御式とにより、単色モードでの２次転写バイアス値（電圧）を算出する。

しかしながら、このようにして求めた単色モードの２次転写電圧によって２次転写を実行するとバイアス過剰による転写不良が発生してしまうという問題がある。

本発明の目的は、画像形成モード毎に２次転写バイアス値を設定する画像形成装置において、各画像形成モードの２次転写バイアス値を最適にすることである。

請求項１記載の発明は、複数の像担持体を備え、画像形成モードに応じてトナー像を形成する前記像担持体を選択し、前記像担持体上のトナー像を１次転写バイアスが印加された１次転写体によって中間転写体に１次転写し、前記中間転写体上のトナー像を２次転写バイアスが印加された２次転写体によって記録材に転写する画像形成動作を実行する画像形成装置において、前記１次転写体及び前記２次転写体にバイアスを印加する転写バイアス印加部と、前記２次転写体の電気抵抗に関する物理量を該２次転写体が前記中間転写体に当接した状態の下で計測する計測器と、各画像形成モード毎に、前記中間転写体に対する前記１次転写体と前記像担持体との接離状態を当該画像形成モードと同じ条件にして、前記２次転写体と当該画像形成モードで使用する前記１次転写体とに前記転写バイアス印加部によって規定のバイアスを印加し、このときの前記物理量を前記計測器によって取得する取得手段と、取得した各画像形成モードの前記物理量に基づいて、各画像形成モードの２次転写バイアス値を算出する算出手段と、を備える。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記像担持体と前記中間転写体とは、接離自在に設けられている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の画像形成装置において、画像形成モードには、前記像担持体のうち黒トナーが使用される前記像担持体を前記中間転写体に当接させて画像形成動作を実行する単色モードと、全ての前記像担持体を前記中間転写体に当接させて画像形成動作を実行する複数色モードと、がある。

請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の画像形成装置において、前記取得手段は、前記２次転写体に印加するバイアスを定電流とし、前記物理量は、電圧値であり、前記算出手段は、２次転写バイアス値として電圧値を算出する。

請求項５記載の発明は、請求項１ないし３の何れか一記載の画像形成装置において、前記制御手段は、前記２次転写体に印加するバイアスを定電圧とし、前記物理量は、電流値であり、前記算出手段は、２次転写バイアス値として電流値を算出する。

請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一記載の画像形成装置において、前記中間転写体は、単一の層により形成された無端状の中間転写ベルトである。

請求項７記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一記載の画像形成装置において、前記中間転写体は、複数の層により形成された無端状の中間転写ベルトである。

請求項８記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一記載の画像形成装置において、前記中間転写体は、ドラム状に形成された中間転写ドラムである。

請求項９記載の発明は、請求項１ないし８の何れか一記載の画像形成装置において、前記２次転写体は、回転自在な弾性ローラである。

請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９の何れか一記載の画像形成装置において、前記トナーは、重合法で製造された重合トナーである。

請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０の何れか一記載の画像形成装置において、前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある。

請求項１２記載の発明の画像形成装置の２次転写出力制御方法は、複数の像担持体を備え、画像形成モードに応じてトナー像を形成する前記像担持体を選択し、前記像担持体上のトナー像を１次転写バイアスが印加された１次転写体によって中間転写体に１次転写し、前記中間転写体上のトナー像を２次転写バイアスが印加された２次転写体によって記録材に転写する画像形成動作を実行する画像形成装置において用いられ、各画像形成モード毎に、前記中間転写体に対する前記１次転写体と前記像担持体との接離状態を当該画像形成モードと同じ条件にして、前記２次転写体と当該画像形成モードで使用する前記１次転写体とに転写バイアス印加部によって規定のバイアスを印加し、このときの前記２次転写体の電気抵抗に関する物理量を該２次転写体が前記中間転写体に当接した状態の下で計測器によって取得するステップと、取得した各画像形成モードの前記物理量に基づいて、各画像形成モードの２次転写バイアス値を算出するステップと、算出した２次転写バイアス値を画像形成動作おいて前記２次転写体に印加するステップと、を含む。

本発明によれば、画像形成モード毎に２次転写バイアス値を設定する画像形成装置において、各画像形成モードの２次転写バイアス値を最適にすることができる。これにより、転写効率の高い良好な画像を記録材に形成することができる。

本発明の第１の実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。図１は本実施の形態の画像形成装置であるタンデム方式のフルカラープリンタ１の内部の概略構造を示す側面図である。

このフルカラープリンタ１の装置本体２の内部には、画像形成部３、光書込ユニット４、給紙カセット５、定着装置６等が収納されている。

画像形成部３は、４つの作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ、これらの作像ユニット７の下側に位置する中間転写ユニット８、２次転写体である２次転写バイアスローラ９等から構成されている。なお、符号におけるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの添え字は各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（黒）の色を意味する。

４つの作像ユニット７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは、添え字に対応した各々異なる色のトナー像を形成する。これら４つの作像ユニット７の構造は同じあり、回転自在な像担持体である円筒形の感光体１０、この感光体１０の周囲に静電写真プロセスの順に配置された帯電ローラ１１、現像装置１２、クリーニング装置１３等により構成されている。４つの感光体１０は互いに平行であって等間隔に配置されている。感光体１０は、画像形成動作の際に、モータＭ１（図３参照）によって例えば周速１５０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。

帯電ローラ１１は、感光体１０に圧接されており、感光体１０に対して従動回転する。そして、帯電ローラ１１は、図示しない高圧電源によりＡＣおよびＤＣバイアスが印加されることで、感光体１０の表面を一様に表面電位−５００Ｖに帯電する。

現像装置１２は、二成分非磁性接触現像を実行する。これらの現像装置１２は、図示しない高圧電源から供給される所定の現像バイアスによって、感光体１０の表面に形成された静電潜像をトナー像として顕像化する。本実施の形態では、トナーとして重合法によって生成された重合トナーが採用されている。

クリーニング装置１３は、感光体１０の表面の転写残トナーのクリーニングを行なう。

中間転写ユニット８には、中間転写体である無端状の中間転写ベルト１４が設けられている。中間転写ベルト１４は、駆動ローラ１５、支持ローラ１６，１７により張架されている。そして、中間転写ベルト１４は、モータＭ２（図３参照）によって回転駆動されるようになっている。

中間転写ベルト１４は、ＰI（ポリイミド）にカーボンブラックを添加した単層構造の構成とされ、その厚みは１００μｍに調整されている。ところで、中間転写ベルト１４の体積抵抗率および表面抵抗率は、体積抵抗率が１０^７〜１０^１２Ωｃｍ、かつ表面抵抗率が１０^９〜１０^１５Ω／□の範囲であることが望ましい。中間転写ベルト１４の体積抵抗率および表面抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアスが高くなり、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、記録材剥離工程などで発生する放電によって中間転写ベルト１４の表面の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるため中間転写ベルト１４の除電手段を設ける必要が生じる。また、体積抵抗率および表面抵抗率が上記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。したがって、中間転写ベルト１４の体積抵抗率および表面抵抗率は上記範囲内が望ましい。

なお、このときの中間転写ベルト１４の抵抗値としては、次の測定方法による抵抗値である。即ち、デジタル超高抵抗微少電流計（アドバンテスト社製：Ｒ８３４０Ａ）にプローブ（内側電極直径５０ｍｍ，リング電極内径６０ｍｍ：ＪＩＳ-Ｋ６９１１準拠）を接続し、中間転写ベルト１４の表裏に１０００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加してｄｉｓｃｈａｒｇｅ５ｓｅｃ、ｃｈａｒｇｅ１０ｓｅｃで測定を行ない、その測定時の環境は２２℃５５％ＲＨに固定して場合の抵抗である。

中間転写ベルト１４の内側には、１次転写体である４つの１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが設けられている。４つの１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、中間転写ベルト１４を介して各々感光体１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの転写位置に対向配置されている。１次転写バイアスローラ１８は、転写バイアス印加部を構成する１次転写バイアス印加部１９（図３参照）によって１次転写バイアスが印加され、感光体１０の表面のトナー画像を中間転写ベルト１４の表面に転写する。ここで、１次転写バイアス印加部１９は、高圧電源である。

１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃは、保持部材２０によって一体に保持されて、この保持部材２０の移動によって中間転写ベルト１４に対して接離する。そして、保持部材２０がカム２１，２２の変位によって上方へ移動されることで、１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃが上方へ移動する。この状態では、１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃによって上方へ押された中間転写ベルト１４が感光体１０に当接する。また、保持部材２０がカム２１，２２の変位によって下方へ移動することで、１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃが下方へ移動する。この状態では、１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃによって上方へ押されていない中間転写ベルト１４が感光体１０から離反する。このような中間転写ベルト１４の感光体１０に対する接離は、画像形成モードに応じて選択される。

１次転写バイアスローラ１８Ｋは、保持部材２３によって保持されて、この保持部材２３の移動によって中間転写ベルト１４に対して接離する。そして、保持部材２３がカム２４の変位によって上方へ移動されることで、１次転写バイアスローラ１８Ｋが上方へ移動する。この状態では、１次転写バイアスローラ１８Ｋによって上方へ押された中間転写ベルト１４が感光体１０に当接する。また、保持部材２３がカム２４の変位によって下方へ移動することで、１次転写バイアスローラ１８Ｋが下方へ移動する。この状態では、１次転写バイアスローラ１８Ｋによって上方へ押されていない中間転写ベルト１４が感光体１０から離反する。中間転写ベルト１４の感光体１０Ｋからの離反は、感光体１０Ｋや中間転写ベルト１４の交換などでの着脱時のみ実行される。

この中間転写ユニット８の脇には、中間転写ベルト１４をクリーニングするクリーニング装置２５が設けられている。

２次転写バイアスローラ９は、中間転写ベルト１４を介して支持ローラ１６に対向配置されている。２次転写バイアスローラ９は、ＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって所定の抵抗値に調整されたウレタン等の弾性体を被覆することで構成されている。２次転写バイアスローラ９は、転写バイアス印加部を構成する２次転写バイアス印加部３１によって２次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト１４とで挟持した記録材である用紙Ｓに中間転写ベルト１４上のトナー画像を２次転写する。ここで、２次転写バイアス印加部３１は高圧電源である。２次転写バイアスローラ９には、２次転写バイアス印加部３１を介して計測器３２が接続されている。この計測器３２は、２次転写バイアスローラ９の電気抵抗に関わる物理量である電流値や電圧値を計測するものである。

ここで、２次転写バイアスローラ９の上述した弾性体の抵抗値は、１０^６〜１０^１０Ωに調整されている。この抵抗値が上記範囲を超えると電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得る為にはより高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また、高電圧を印加する必要が生じるため転写部ニップ前後の空隙にて放電が起こり、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。これは低温低湿環境で顕著である。逆に、当該抵抗値が上記範囲を下回ると同一画像上に存在する複数色画像部（例えば３色重ね像）と単色画像部との転写性が両立できなくなる。これは、２次転写バイアスローラ９の抵抗値が低い為、比較的低電圧で単色画像部を転写するのに十分な電流が流れるが、複数色画像部を転写するには単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要となるため、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると単色画像では転写電流過剰となり転写効率の低減を招くからである。なお、このときの２次転写バイアスローラ９の抵抗値としては、次の測定方法による抵抗値である。抵抗値の測定は、導電性の金属製板に２次転写バイアスローラ９を設置し、芯金両端部に片側4.9N（両側で合計9.8Ｎ）の荷重を掛けた状態にて、芯金と前記金属製板との間に１０００Ｖの電圧を印加した時に流れる電流値から算出する。なお、この２次転写バイアスローラ１８の抵抗測定時も、環境を２２℃５５％ＲＨに固定して行った。本実施例では２次転写バイアスローラ９の抵抗を前述の方法で測定したときに７．８ＬｏｇΩとなるように調整した。

なお、上述した１次転写バイアスローラ１８も上述した２次転写バイアスローラ９と同様の構成である。これは中間転写ベルト１４を挟んで感光体１０に当接しているため、１次転写バイアスローラ１８に適度な弾性層が無いと１次転写のニップが確保できないためである。また、その抵抗範囲も上述した理由から同様の範囲であることが望ましい。本実施の形態では、１次転写バイアスローラ１８の抵抗値を前述の方法で測定したときに７．０ＬｏｇΩとなるように調整した。

光書込ユニット４は作像ユニット７の上側に配置され、ＹＭＣＫ各色毎の画像データに対応するレーザ光を各感光体１０の表面に向けて照射し、各感光体１０の表面に静電潜像を形成する。この光書込ユニット４としては、レーザ光源、ポリゴンミラー等を用いたレーザスキャン方式のものを示しているが、ＬＥＤアレイと結像手段とを組合せた方式のものを用いてもよい。

給紙カセット５内には用紙Ｓが収容保持され、この用紙Ｓはピックアップローラ３３により一枚ずつ分離して給紙される。一枚ずつ分離給紙された用紙Ｓは、給紙搬送ローラ３４、レジストローラ３５によって、２次転写位置に搬送される。

定着装置６は、トナー像が転写された用紙Ｓに熱と圧力とを加えることによりそのトナー像を用紙Ｓに定着する。

図３はフルカラープリンタ１の電装系を示すブロック図である。フルカラープリンタ１は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）４０を備えており、このマイコン４０が各部を駆動制御する。マイコン４０は、各部を集中的に制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、コンピュータプログラムなどの固定的データを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）４２、各種データを書き換え自在に格納するＲＡＭ（Read Only Memory）４３などから構成されている。このマイコン４０には、モータ制御部４４を介したモータＭ１，Ｍ２などの各種モータＭ、１次転写バイアス印加部１９、２次転写バイアス印加部３１、計測器Ｉ／Ｏ４５を介した計測器３２、操作制御部４６を介した操作部４７などが接続されている。

このフルカラープリンタ１では、画像形成モードとして、単色モード、フルカラーモードを有し、これらの画像形成モードが操作部４７にて選択可能である。単色モードはブラック（黒）１色の画像を形成する画像形成モードである。フルカラーモードは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色の画像を重ねて形成する画像形成モードである。また、以後、単色モードをモード１、フルカラーモードをモード２とも呼ぶ。なお、画像形成モードとしては、上記２つの画像形成モードに限るものではなく、ブラック以外の単色モード、２色を使用する２色モード、３色を使用する３色モードなどを設定可能としてもよい。

そして、単色モード（モード１）の場合には、図２に示すように、ブラック以外の１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃはカム２１，２２により感光体１０から離間する方向に退避させられ、１次転写バイアスローラ１８Ｋのみがカム２４によって感光体１０Ｋの方向に押圧されている。これにより、１次転写バイアスローラ１８Ｋと感光体１０Ｋとが中間転写ベルト１４に当接し中間転写ベルト１４を挟み込む。他の感光体１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ及び１次転写バイアスローラ１８Ｍ，１８Ｃは、中間転写ベルト１４から離反した状態となる。なお、１次転写バイアスローラ１８Ｙは、この場合でも中間転写ベルト１４に当接している。そして、このモード１では、ブラック用の感光体１０Ｋ以外のカラー用の感光体１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃは回転も行なわない。

フルカラーモード（モード２）の場合には、図１に示すように、全ての１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋがカム２１，２２，２４によって感光体１０の方向に押圧されている。これにより、１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋと感光体１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋとが中間転写ベルト１４に当接し中間転写ベルト１４を挟み込む。

次に、フルカラープリンタ１の画像形成動作について説明する。画像形成動作は、上述したように画像形成モードに応じた色の感光体１０を中間転写ベルト１４に当接させた状態で行われる。光書込ユニット４の半導体レーザから画像データに応じたレーザ光が出射され、このレーザ光が各感光体１０の表面に照射されることにより帯電済みの各感光体１０の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像に対して各現像装置１２から供給されたトナーが付着し、トナー像として顕像化される。このトナー像は、感光体１０と同期して移動する中間転写ベルト１４の表面に１次転写バイアスが印加された各１次転写バイアスローラ１８の転写作用で順次１次転写される。このように各感光体１０の表面に形成された異なる色のトナー像が中間転写ベルト１４上に順次重ね合わせて１次転写されることにより、中間転写ベルト１４上にはカラートナー像が形成される。なお、単色モードの場合には色は一つとなりトナー像の重ね合わせは無い。

中間転写ベルト１４上のトナー像は、給紙カセット５から給紙されて２次転写バイアスローラ９と中間転写ベルト１４との間の転写位置に送り込まれた用紙Ｓに２次転写される２次転写は、２次転写バイアスが印加された２次転写バイアスローラ９の転写作用で実行される。カラートナー像が転写された用紙Ｓは定着装置６で定着処理され、定着処理後に装置本体２に設けられた図示しない排紙トレイに排紙される。

次に、この画像形成動作で使用される２次転写バイアスローラ９に印加する２次転写バイアスの算出処理を説明する。この処理はマイコン４０がコンピュータプログラムに従って実行する。算出処理では、モード１及びモード２に対する２次転写バイアス値を算出する。

図４は２次転写バイアス値の算出処理の流れを示すフローチャートである。この２次転写バイアス値の算出処理は、フルカラープリンタ１の電源オンによる立ち上がり動作毎、画像形成動作の実行前毎に行われる。

まず、２次転写バイアス値の算出開始の規定のタイミングになったか否かを判断する（ステップＳ１）。転写バイアス値の算出開始の規定のタイミングは、前述したように、フルカラープリンタ１の電源オンによる立ち上がり動作の開始、画像形成動作の実行前である。

２次転写バイアス値の算出開始の規定のタイミングになった場合には（ステップＳ１のＹ）、中間転写ベルト１４に対する感光体１０と１次転写バイアスローラ１８との接離状態を２次転写バイアス値の算出対象となる画像形成モードと同じ状態とする（ステップＳ２）。ここでは、モード１、モード２の順で２次転写バイアス値の算出を実行するものとする。そこで、始めのルーチンでは、中間転写ベルト１４に対する感光体１０と１次転写バイアスローラ１８との接離状態をモード１における接離状態と同じにする。即ち、カム２１，２２，２４を駆動して感光体１０Ｋと１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｋのみを中間転写ベルト１４に当接させ、他は離反させる（図２参）。そして、次のルーチンでは、中間転写ベルト１４に対する感光体１０と１次転写バイアスローラ１８との接離状態をモード２と同じにする。即ち、カム２１，２２，２４を駆動して全ての感光体１０と１次転写バイアスローラ１８とを中間転写ベルト１４に当接させる（図１参照）。

次に、２次転写バイアスローラ９の電気抵抗データを取得する（ステップＳ３、取得手段）。電気抵抗データは、２次転写体バイアスローラの電気抵抗に関わる物理量であって、本実施の形態では、電圧値である。電気抵抗データ（電圧値）の取得は、２次転写バイアス印加部３１により２次転写バイアスローラ９を規定の電流値（例えば１０μＡ）で定電流制御し、同時に、１次転写バイアスローラ１８Ｋを規定の１次転写バイアス（例えば１５μＡ）で定電流制御する。そして、この時の２次転写バイアスローラ９での発生電圧を計測器３２によって計測し取得する。

次に、取得した２次転写バイアスローラ９の電気抵抗データ（電圧値）と規定の制御式とから当該画像形成モードでの２次転写バイアス値として２次転写電圧値を算出する（ステップＳ４、算出手段）。ここで、図５は２次転写バイアスローラ９の検出電圧と２次転写バイアス値（電圧値）との関係を示すグラフである。例えば、算出対象モードがモード１である場合には、検出電圧に対して単色制御式を当てはめてモード１での２次転写バイアス値として２次転写電圧値を算出する。本実施の形態では、モード１の２次転写電圧の最適値は９００Ｖとなる。また、算出対象モードがモード２である場合には、検出電圧に対してフルカラー制御式を当てはめてモード２での２次転写バイアス値として２次転写電圧値を求める。本実施の形態では、モード２の２次転写電圧値の最適値は１８００Ｖとなる。このようにして求めた２次転写バイアス値（電圧値）を画像形成モードに関連付けしてＲＡＭ４３に記憶させる。

次に、全ての画像形成モードに対して２次転写バイアス値（電圧値）の算出を実行したか否かを判定し（ステップＳ５）、残りの画像形成モードがある場合には（ステップＳ５のＮ）、ステップＳ２に戻りその画像形成モードに対する２次転写バイアス値を算出する。このようにして全ての画像形成モード（モード１，モード２）の２次転写バイアス値（電圧値）を算出してＲＡＭ４３に記憶させる。そして、前述して画像形成動作を実行するときには、実行する画像形成モードでの２次転写バイアス値をＲＡＭ４３から取得する。これにより、各画像形成モードで、最適な２次転写バイアス値が使用されることとなる。

ここで、図５に示したように、モード１とモード２とでは、２次転写バイアスローラ９の電気抵抗データ（電圧）が異なるものとなる。従来では、フルカラーモード（モード１）で計測した２次転写バイアスローラの電気抵抗データ（電圧）から、単色モード（モード２）の２次転写バイアス（例えば電圧）を求めている。これを図５を参照して説明すると、モード２で検出された電圧値を単色制御式に当てはめて２次転写バイアス値を求めているので（図中一点鎖線）、２次転写バイアス値が１２００Ｖという過剰なものとなってしまい、バイアス過剰による転写不良が発生する。

モード１とモード２とで２次転写バイアスローラ９の電気抵抗データ（電圧値）が異なる理由を考察する。まず、１次転写バイアスローラ１８に１次転写バイアス（電流）が印加されると、この１次転写電流が中間転写ベルト１４を経由して２次転写バイアスローラ９に伝わる。これにより、２次転写バイアスローラ９に１次転写バイアスローラ１８からの電流分が上乗せされる。この現象は、特に中間転写ベルト１４の体積抵抗が低いほど発生し易い。ところで、モード１とモード２とでは、１次転写バイアスが印加される１次転写バイアスローラ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの数が異なる。モード１では１つであり、モード２では４つである。従って、モード１とモード２とでは、１次転写バイアスローラ１８から２次転写バイアスローラ９に伝わる電流の大きさが異なるものとなる。これにより、モード１とモード２とでは、２次転写バイアスローラ９の電気抵抗データが異なるものとなって検出される。このように、画像形成モードによって２次転写バイアスローラ９の抵抗値が見かけ上異なるものになるにも関わらず、従来では、ある画像形成モードで検出した２次転写バイアスローラ９の電気抵抗データを他のモードにおいても使用したために、上述したような問題が発生してしまっていた。さらには、画像形成に関係ない像担持体や１次転写バイアスローラ１８の中間転写ベルト１４に対する接離状態も２次転写バイアスへ伝わる１次転写電流の大きさが変化する。

これに対して、本実施の形態では、上述したように、各画像形成モードの２次転写バイアス値を算出する際には、中間転写ベルト１４に対する感光体１０と１次転写バイアスローラ１８との接離状態を、２次転写バイアス値算出対象の画像形成モードと同じ条件にしている。そして、２次転写バイアスローラ９と当該画像形成モードで使用する１次転写バイアスローラ１８とに規定のバイアスを印加し、このときの２次転写バイアスローラ９の電気抵抗データを計測して、この電気抵抗データに基づいて、各画像形成モードの２次転写バイアス値を算出している。これにより、各画像形成モードに最適な２次転写バイアスを正確に求めることができる。よって、転写効率の高い良好な画像を用紙Ｓに形成することができる。

また、本実施の形態では、感光体１０と中間転写ベルト１４とが接離自在に設けられており、画像形成モードには、感光体１０のうち黒トナーが使用される感光体１０Ｋを中間転写ベルトに当接させて画像形成動作を実行する単色モードと、全ての感光体１０を中間転写ベルト１４に当接させて画像形成動作を実行する複数色モードと、があることにより、画像形成モードによっては使用しない感光体１０、現像装置１２、クリーニング装置１３などの摩耗や劣化を防止することができ、これにより、長期に亘り良好なフルカラー画像を得ることができる。

また、本実施の形態では、２次転写バイアス算出処理において、２次転写バイアスローラ９に印加するバイアスを定電流とし、２次転写バイアスローラ９の電気抵抗に関する物理量として電圧値を採用し、２次転写バイアス値として電圧値を算出することにより、中間転写ベルト１４の体積抵抗のバラツキや２次転写バイアスローラ９の抵抗のバラツキに対しても最適な２次転写バイアス値を算出することができる。

また、本実施の形態では、中間転写体は、単一の層により形成された無端状の中間転写ベルト１４であることにより、低コストながら良好なフルカラー画像を得ることができる。

また、本実施の形態では、２次転写体は、回転自在な弾性ローラである２次転写バイアスローラであることにより、安定した２次転写ニップが得られ、かつ用紙Ｓの安定搬送も可能となるので、良好なフルカラー画像を得ることができる。

また、本実施の形態では、トナーは、重合法で製造された重合トナーであることにより、粒径の安定した小粒径トナーであるので、高精細で良好なフルカラー画像を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態を図４及び図６に基づいて説明する。前述した実施の形態と同じ部分は同一符号で示し、説明も省略する（以降の実施の形態も同様）。

本実施の形態は、第１の実施の形態に対して、２次転写バイアスローラ９に印加する２次転写バイアス値の算出処理が異なる。具体的には、図４で示したステップ３以降が異なる。ステップＳ３での２次転写バイアスローラ９の電気抵抗データの取得では、電気抵抗データとして、電流値が採用されている。電気抵抗データの取得は、２次転写バイアス印加部３１により２次転写バイアスローラ９を規定の電圧値で定電圧制御し、同時に、１次転写バイアスローラ１８に規定の１次転写バイアスを印加する。そして、この時の２次転写バイアスローラ９での発生電流を計測器３２によって計測し取得する。

次に、取得した２次転写バイアスローラ９の電気抵抗データ（電流値）と規定の制御式とから当該画像形成モードでの２次転写バイアス値として２次転写電流値を算出する（ステップＳ４）。ここで、図６は本実施の形態の２次転写バイアスローラ９の検出電流と２次転写バイアス（電流）との関係を示すグラフである。例えば、算出対象モードがモード１である場合には、検出電流に対して単色制御式を当てはめてモード１での２次転写バイアス値として２次転写電流値を算出する。このようにして求めた２次転写電流値を画像形成モードに関連付けしてＲＡＭ４３に記憶させる。

このようなステップＳ２〜Ｓ４の処理をモード１とモード２とに対し実行する。これによりモード１とモード２に対する２次転写バイアス値（電流値）がＲＡＭ４３に記憶される。そして、前述して画像形成動作を実行するときには、実行する画像形成モードでの２次転写バイアス値（電流値）をＲＡＭ４３から取得する。これにより、各画像形成モードで、最適な２次転写バイアス値が使用されることとなる。よって、転写効率の高い良好な画像を記録材に形成することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。

本実施の形態は、中間転写ベルト１４が単一の層ではなく、複数の層から形成されている点が上述した実施の形態に対して異なる。中間転写ベルト１４は、基層となる樹脂フィルム層上に弾性層を積層して形成されている。

弾性層の材料としては、例えば、ゴム、エラストマー、樹脂等が使用可能である。ゴム、エラストマーとしては、例えば、天然ゴム、エピクロロヒドリンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンコポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンゴム、ウレタンゴム、シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン、水素化ニトリルゴム及び熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリエステル系及びフッ素樹脂系）等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。

また、樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ケトン樹脂、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体及びスチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体及びスチレンアクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂（シリコーン変性アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂及びアクリル・ウレタン樹脂等）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂及び変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。

また、中間転写ベルト１４の電気抵抗を調整するために、前述したゴム、エラストマーおよび樹脂に各種導電剤を添加することも可能である。導電剤としては、例えば、カーボン、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化チタン等の金属酸化物、４級アンモニウム塩含有ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルアニリン、ポリビニルピロール、ポリジアセチレン、ポリエチレンイミン、含硼素高分子化合物及びポリピロール等の導電性高分子化合物等から１種類あるいは２種類以上を用いることができる。

さらに、弾性体層上に感光体１０の汚染（ブリード）防止、トナー固着（フィルミング）防止、トナーの帯電制御、表面抵抗の調整、摩擦係数の制御等の目的で、種々の樹脂からなる表面被覆層を形成することが好ましい。

この表面被覆層を形成する樹脂としては、公知の材料から適宜選定して用いることができ、具体的には、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂、ケトン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリブタジエン樹脂、塩素化ポリエチレン、塩化ビニリデン樹脂、アクリル・ウレタン樹脂、アクリル・シリコーン樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル樹脂、スチレン・アクリル樹脂、スチレン・ブタジエン樹脂、スチレン・マレイン酸樹脂、エチレン・アクリル樹脂などが使用でき、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。

このように本実施の形態では、中間転写体が複数の層により形成された無端状の中間転写ベルト１４であることにより、表面の離型性を高めることができ、よって、転写効率の高い良好なフルカラー画像を得ることができる。

なお、上述した各実施の形態では、中間転写体として無端状の中間転写ベルト１４を例に説明したが、これに限るものではない。中間転写体としては、ドラム状に形成された中間転写ドラムであってもよい。この場合には、中間転写ベルト１４の張架のために必要であった各種のローラが不要であるので、低コストな画像形成装置を提供することができる。

上述した各実施の形態で使用するトナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図７、図８は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式（１）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。

ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（１）
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。

また、形状係数ＳＦ−２は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式（２）で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。

ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・式（２）
ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。

形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。

トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体１０との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体１０との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。これにより、転写効率の高い良好なフルカラー画像を得ることができる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するため好ましくない。

本発明の第１の実施の形態のフルカラープリンタの内部の概略構造を示す側面図である。単色モードでのフルカラープリンタの内部の概略構造を示す側面図である。フルカラープリンタの電装系を示すブロック図である。２次転写バイアス算出処理の流れを示すフローチャートである。２次転写バイアスローラの検出電圧と２次転写バイアス（電圧）との関係を示すグラフである。本発明の第２の実施の形態の２次転写バイアスローラの検出電流と２次転写バイアス（電流）との関係を示すグラフである。トナーの形状係数ＳＦ−１を説明するための説明図である。トナーの形状係数ＳＦ−２を説明するための説明図である。従来の２次転写バイアスローラの検出電圧と２次転写バイアス（電圧）との関係を示すグラフである。

符号の説明

１フルカラープリンタ（画像形成装置）
９２次転写バイアスローラ（２次転写体）
１０感光体（像担持体）
１４中間転写ベルト（中間転写体）
１８１次転写バイアスローラ（１次転写体）
１９１次転写バイアス印加部（転写バイアス印加部）
３１２次転写バイアス印加部（転写バイアス印加部）
３２計測器
ステップＳ３取得手段
ステップＳ４算出手段

Claims

複数の像担持体を備え、画像形成モードに応じてトナー像を形成する前記像担持体を選択し、前記像担持体上のトナー像を１次転写バイアスが印加された１次転写体によって中間転写体に１次転写し、前記中間転写体上のトナー像を２次転写バイアスが印加された２次転写体によって記録材に転写する画像形成動作を実行する画像形成装置において、
前記１次転写体及び前記２次転写体にバイアスを印加する転写バイアス印加部と、
前記２次転写体の電気抵抗に関する物理量を該２次転写体が前記中間転写体に当接した状態の下で計測する計測器と、
各画像形成モード毎に、前記中間転写体に対する前記１次転写体と前記像担持体との接離状態を当該画像形成モードと同じ条件にして、前記２次転写体と当該画像形成モードで使用する前記１次転写体とに前記転写バイアス印加部によって規定のバイアスを印加し、このときの前記物理量を前記計測器によって取得する取得手段と、
取得した各画像形成モードの前記物理量に基づいて、各画像形成モードの２次転写バイアス値を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
前記像担持体と前記中間転写体とは、接離自在に設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
画像形成モードには、
前記像担持体のうち黒トナーが使用される前記像担持体を前記中間転写体に当接させて画像形成動作を実行する単色モードと、
全ての前記像担持体を前記中間転写体に当接させて画像形成動作を実行する複数色モードと、
があることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記取得手段は、前記２次転写体に印加するバイアスを定電流とし、
前記物理量は、電圧値であり、
前記算出手段は、２次転写バイアス値として電圧値を算出する、ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記２次転写体に印加するバイアスを定電圧とし、
前記物理量は、電流値であり、
前記算出手段は、２次転写バイアス値として電流値を算出する、ことを特徴とする請求項１ないし３の何れか一記載の画像形成装置。
前記中間転写体は、単一の層により形成された無端状の中間転写ベルトである、ことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一記載の画像形成装置。
前記中間転写体は、複数の層により形成された無端状の中間転写ベルトである、ことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一記載の画像形成装置。
前記中間転写体は、ドラム状に形成された中間転写ドラムである、ことを特徴とする請求項１ないし５の何れか一記載の画像形成装置。
前記２次転写体は、回転自在な弾性ローラである、ことを特徴とする請求項１ないし８の何れか一記載の画像形成装置。
前記トナーは、重合法で製造された重合トナーである、ことを特徴とする請求項１ないし９の何れか一記載の画像形成装置。
前記トナーは、形状係数ＳＦ−１が１００〜１８０の範囲にあり、形状係数ＳＦ−２が１００〜１８０の範囲にある、ことを特徴とする請求項１ないし１０の何れか一記載の画像形成装置。
複数の像担持体を備え、画像形成モードに応じてトナー像を形成する前記像担持体を選択し、前記像担持体上のトナー像を１次転写バイアスが印加された１次転写体によって中間転写体に１次転写し、前記中間転写体上のトナー像を２次転写バイアスが印加された２次転写体によって記録材に転写する画像形成動作を実行する画像形成装置において用いられ、
各画像形成モード毎に、前記中間転写体に対する前記１次転写体と前記像担持体との接離状態を当該画像形成モードと同じ条件にして、前記２次転写体と当該画像形成モードで使用する前記１次転写体とに転写バイアス印加部によって規定のバイアスを印加し、このときの前記２次転写体の電気抵抗に関する物理量を該２次転写体が前記中間転写体に当接した状態の下で計測器によって取得するステップと、
取得した各画像形成モードの前記物理量に基づいて、各画像形成モードの２次転写バイアス値を算出するステップと、
算出した２次転写バイアス値を画像形成動作おいて前記２次転写体に印加するステップと、
を含むことを特徴とする画像形成装置の２次転写出力制御方法。