JP5921293B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、多様な記録材に対応するために、感光体からトナー像を中間転写体に転写（一次転写）して、中間転写体から記録材に転写（二次転写）することで画像を形成する中間転写方式が知られている。

特許文献１には中間転写方式の従来構成が記載されている。すなわち特許文献１は、感光体からトナー像を中間転写体へ一次転写するために、一次転写ローラを設けた上で、一次転写ローラに一次転写専用の電源が接続された構成である。さらに特許文献１は、中間転写体からトナー像を記録材に二次転写するために、二次転写ローラを設けた上で、二次転写専用の電源が二次転写ローラに接続された構成である。

特許文献２には、二次転写内ローラに小さな電源が接続されるとともに、二次転写外ローラには別の大きな電源が接続された構成がある。特許文献２には、感光体からトナー像を中間転写体へ転写する一次転写を、小さな電源が二次転写内ローラに電圧を印加することによって行う旨が記載されている。

特開２００３−３５９８６ 特開２００６−２５９６４０

しかし、一次転写専用の電源を配置すれば、コストアップにつながるおそれがある。すなわち、一次転写専用の電源を省いて、コストダウンをする方法が望まれている。

上記課題を解決するための本発明は、像担持体と、前記像担持体からトナー像が一次転写される中間転写体と、記録材を前記中間転写体とともに挟持して前記中間転写体からトナー像を二次転写する転写部材と、前記中間転写体からトナー像を記録材に二次転写する二次転写電界と、前記像担持体からトナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写電界とを形成するために、前記転写部材に電圧を印加する電源と、前記中間転写体とアースとの間に配置されて、前記転写部材に所定電圧以上の電圧が印加されることで前記中間転写体とアースとの間の電圧降下が前記所定電圧以下の設定電圧を維持するように電流を流す電圧維持手段とを備えて、前記設定電圧を変更することができる変更手段を有することを特徴とする。

本発明によって、コストダウンのために一次転写専用の電源を省く構成において、中間転写体を電圧維持手段に接続しても、中間転写体の電位を変更することができる。

実施形態１における基本構成を説明する図 実施形態１における転写電位と静電像電位の関係を示す図 ツェナーダイオードのＩＶ特性 実施形態１におけるブロック図 使用環境の絶対水分量によるトナーの帯電量の変化を説明する図 従来の中間転写方式における画像形成装置の１次転写部転写コントラストと転写残濃度の関係を説明する図 １転高圧レス構成における画像形成装置の１次転写部転写コントラストと転写残濃度の関係を説明する図 実施例１におけるブロック図 実施例１におけるフローチャート 実施例２におけるフローチャート 連続印刷枚数によりトナーの帯電量が上昇することを説明する図 実施例３におけるブロック図 実施例３におけるフローチャート

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。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した。

（実施形態１）
［画像形成装置］
図１は本実施の形態における画像形成装置を示す。画像形成装置は、各色の画像形成ユニットを独立かつタンデムに配置するタンデム方式を採用している。さらに画像形成装置、各色の画像形成ユニットからトナー像を中間転写体に転写してから、中間転写体からトナー像を記録材に転写する中間転写方式を採用している。

画像形成ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）色のトナー像を形成する画像形成手段である。これらの画像形成ユニットは、中間転写ベルト５６の移動方向において上流側から、画像形成ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの順、すなわちイエロー、マゼンタ、シアン、黒の順に配置されている。

各画像形成ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄはそれぞれ、トナー像が形成される感光体（像担持体）としての感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを備える。一次帯電器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、各感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの表面を帯電する帯電手段である。露光装置５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄはレーザスキャナーを備えて、一次帯電器によって帯電された感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを露光する。レーザスキャナーの出力が画像情報に基づいてオンオフされることによって、画像に対応した静電像が各感光体ドラム上に形成される。すなわち、一次帯電器と露光手段とが、静電像を感光体ドラムに形成する静電像形成手段として機能する。現像装置５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナーを収容する収容器を備えて、感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ上の静電像をトナーを用いて現像する現像手段である。

感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに形成されたトナー像は、中間転写ベルト５６へ一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ１ｄで一次転写される。こうして中間転写ベルト５６上に４色のトナー像が重ねて転写される。一次転写については、後で詳しく説明する。

感光体ドラムクリーニング装置５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄは、一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ１ｄで転写せず感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに残留した残留トナーを除去する。

中間転写ベルト５６は、感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄからトナー像が転写される、移動可能な中間転写体である。本実施形態では中間転写ベルト５６は、基層と表層との２層構成である。基層は内面側（張架部材側）であり、張架部材に接触する。表層は外面側（像担持体側）であり、感光ドラムに接触する。基層はポリイミドあるいはポリアミド、ＰＥＮ、ＰＥＥＫ等の樹脂または各種ゴム等にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものが用いられる。中間転写ベルト５６の基層は、基層の体積抵抗率が１０^６〜１０^８Ω・ｃｍとなるように形成される。本実施形態における基層としては、ポリイミドで、中心厚みが４５〜１５０ｕｍ程度のフィルム状の無端ベルトが用いられる。さらに表層として、体積抵抗率１０^１３〜１０^１６Ω・ｃｍのアクリルコートが施される。すなわち表層の抵抗よりも、基層の抵抗の方が低い。表層の厚みは１〜１０ｕｍである。もちろんこれらの数値に限定する意図ではない。

中間転写ベルト５６の内周面は、張架部材としての各種ローラ６０，６１，６２，６３によって張架されている。アイドラローラ６０、６１は、各感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの配列方向に沿って延びる中間転写ベルト５６を張架する。テンションローラ６３は、中間転写ベルト５６に対して一定の張力を与えるテンションローラである。さらにテンションローラ６３は、中間転写ベルト５６の蛇行を防止する補正ローラとしても機能する。なお、テンションローラ６３に対するベルトテンションは５〜１２ｋｇｆ程度になるように構成される。このベルトテンションがかけられることで、一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ１ｄとして、中間転写ベルト５６と感光体ドラム５０ａ〜ｄとの間にニップが形成される。二次転写内ローラ６２は、定速性に優れたモーターにより駆動されて中間転写ベルト５６を循環駆動させる駆動ローラとして機能する。

記録材は、記録材Ｐを収容する用紙トレイに収容されている。記録材Ｐは、この用紙トレイから所定のタイミングでピックアップローラによって取り出されて、レジストレーションローラ６６へ導かれる。記録材Ｐは、中間転写ベルト上のトナー像が搬送されるのと同期して、中間転写ベルトからトナー像を記録材に転写する二次転写部Ｎ２へレジストレーションローラ６６によって送り出される。

二次転写外ローラ６４は、中間転写ベルト５６を介して二次転写内ローラを押圧して、二次転写内ローラ６２と共に二次転写部Ｎ２を形成する二次転写部材である。二次転写外ローラは、中間転写ベルトとともに記録材を二次転写部で挟持するように配置される。二次転写用電源２１０は、二次転写外ローラ６４に接続されており、二次転写外ローラ６４に電圧を印加する電圧印加手段としての電源である。

記録材Ｐが二次転写部Ｎ２へ搬送されると、二次転写外ローラにトナーと逆極性の二次転写電圧が印加されることによって、中間転写ベルト５６からトナー像が記録材に転写する。

なお二次転写内ローラ６２はＥＰＤＭゴムからなる。二次転写内ローラの直径は２０ｍｍ、ゴム厚は０．５ｍｍ、硬度は７０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）に設定される。二次転写外ローラ６４はＮＢＲゴムやＥＰＤＭゴム等からなる弾性層と芯金からなる。二次転写外ローラの直径は、２４ｍｍになるように形成される。

中間転写ベルト５６が移動する方向において二次転写部Ｎ２よりも下流側には、記録材に二次転写部Ｎ２で転写せず中間転写ベルト５６に残留した残留トナーや紙粉を除去するための中間転写ベルトクリーニング装置６５が設けられている。

［１転高圧レスシステムにおける一次転写電界形成］
本実施形態は、コストダウンのために、一次転写専用の電源を省いた構成である。そこで本実施形態では、感光体ドラムからトナー像を中間転写ベルト５６へ静電的に一次転写するために、二次転写用電源２１０を用いる。（以下、本構成を一転高圧レスシステムと記載する。）

しかし中間転写ベルトを張架するローラが直接的にアースに接続される構成では、二次転写用電源２１０が電圧を二次転写外ローラ６４に印加しても、張架ローラ側へほとんど電流が流れ、感光ドラム側へ電流が流れないおそれがある。すなわち、二次転写用電源２１０が電圧を印加しても中間転写ベルト５６を介して感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄへ電流が流れず、感光体ドラムと中間転写ベルトとの間に、トナー像を転写するための一次転写電界が働かない。

そこで一転高圧レスシステムにおいて一次転写電界作用を働かせるためには、張架ローラ６０、６１、６２、６３のすべてとアースとの間に受動素子を配置して、感光体側へ電流が流れるようにするのが望ましい。

その結果、中間転写ベルトの電位が高くなり、感光体ドラムと中間転写ベルトとの間に一次転写電界が働くようになる。

なお、１転高圧レスシステムで一次転写電界を形成するためには、二次転写用電源２１０が電圧を印加することで、電流が中間転写ベルトの周方向に沿って流すことが必要である。しかし中間転写ベルト自体の抵抗が高ければ、中間転写ベルトが移動する移動方向（周方向）における中間転写ベルトにおける電圧降下が大きくなる。その結果、中間転写ベルトを周方向に伝って感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄへ電流が流れにくくなるおそれもある。そのため、中間転写ベルトが低抵抗の層を持つのが望ましい。本実施形態では中間転写ベルトにおける電圧降下を抑制するために、中間転写ベルトの基層の表面抵抗率が１０^２Ω／□以上で１０^８Ω／□以下となるように形成される。また本実施形態では中間転写ベルトは２層構成である。これは、表層に高抵抗の層を配置することで、非画像部に流れる電流を抑制して転写性をさらに高めやすいからである。もちろんこの構成に限定する意図ではない。単層の構成にすることもできるし、３層以上の構成にすることもできる。

次に図５（ａ）を用いて、感光体ドラムの電位と中間転写ベルトの電位の差である一次転写コントラストについて説明する。

図５は、感光体ドラム１表面が帯電手段２によって帯電されて、感光体ドラム表面の電位Ｖｄ（ここでは−６００Ｖとする）となる場合である。その上で図５（ａ）は、帯電された感光体ドラムの表面が露光手段３によって露光されて、感光体ドラムの表面がＶｌ（ここでは−２５０Ｖとする）となる場合である。

電位Ｖｄは、トナーが付着されない非画像部の電位であり、電位Ｖｌは、感光体ドラム上のトナーが付着される画像部の電位である。Ｖｉｔｂは中間転写ベルトの電位を示す。

ドラムの表面電位は帯電、露光手段の下流側、且つ現像手段の上流で感光体ドラムに近接配置された電位センサー２０６の検知結果に基づいて制御される。

電位センサーは感光体ドラム表面の非画像部電位と画像部電位を検知し、非画像部電位に基づいて帯電手段の帯電電位を制御して、画像部電位に基づいて露光手段の露光光量を制御する。

この制御により感光体ドラムの表面電位は画像部電位、非画像部電位の両電位とも適正な値にすることができる。

この感光体ドラム上の帯電電位に対して、現像装置４によって現像バイアスＶｄｃ（ここではＤＣ成分は−４００Ｖ）が印加されて、ネガ帯電したトナーが感光体ドラム側に現像される。

感光体ドラムのＶｌと現像バイアスＶｄｃとの電位差である現像コントラストＶｃａは、
Ｖｃａ＝−２５０（Ｖ）−（−４００（Ｖ））＝１５０（Ｖ）
となる。画像部電位Ｖｌと非画像部電位Ｖｄとの電位差である静電像コントラストＶｃｂは、
Ｖｃｂ＝−２５０（Ｖ）−（−６００（Ｖ））＝３５０（Ｖ）
となる。感光ドラムの画像部電位Ｖｌと中間転写ベルトの電位Ｖｉｔｂ（ここでは３００Ｖとする）との電位差である一次転写コントラストＶｔｒは、
Ｖｔｒ＝１００（Ｖ）−（−２５０（Ｖ））＝３５０（Ｖ）
となる。

［電圧維持手段］
一転高圧レスシステムでは、一次転写は、中間転写ベルトの電位と感光体ドラムの電位との電位差である一次転写コントラストによって決まる。そのため一次転写コントラストを安定的に形成するためには中間転写ベルトの電位を一定に維持するのが望ましい。

そこで一次転写を安定させるために、所定電圧以上の電圧が二次転写外ローラに印加されると、中間転写体とアースとの間の電圧降下を設定電圧に維持する電圧維持手段が配置される。

本実施形態では、電圧維持手段を構成するために、ツェナーダイオードが用いられる。

図３は、ツェナーダイオードの電流電圧特性を示す。ツェナーダイオードは、ツェナー降伏電圧以上の電圧が印加されるまでほとんど電流を流さない。しかし、ツェナー降伏電圧以上の電圧が印加されると急激に電流が流れるような特性を持つ。すなわち、ツェナーダイオード１１にかかる電圧がツェナー降伏電圧以上の範囲では、ツェナーダイオード１１の電圧降下がツェナー降伏電圧を維持するように電流を流す。

このようなツェナーダイオードの電流電圧特性を利用して、中間転写ベルト５６の電位を一定に維持する。

すなわち、ツェナーダイオードを含む回路が、中間転写ベルトとアースとの間に配置される。そしてこの回路は、二次転写外ローラに所定電圧以上の電圧が印加されると、中間転写ベルトとアースとの間の電圧降下が設定電圧を維持する電圧維持手段として機能する。なお、所定電圧は設定電圧以上の電圧が必要であるので、設定電圧は所定電圧以下の値である。

本実施形態では、アイドラローラ６０、６１、二次転写内ローラ６２、及びテンションローラ６３の張架ローラと、アースとの間に、電圧維持手段として、ツェナーダイオード１１を含む回路が配置される。

その上で、一次転写中は、ツェナーダイオード１１の電圧降下がツェナー降伏電圧を維持するように、二次転写電源２１０が所定電圧以上の電圧を印加する。その結果、一次転写中に、中間転写ベルト５６のベルト電位を一定に維持することができる。

このように、二次転写用電源２１０によって所定電圧以上の電圧が二次転写外ローラに印加されると、中間転写ベルト５６のベルト電位は一定に維持され、感光体ドラムと中間転写ベルトとの間に一次転写電界が形成される。さらに２次転写用電源によって電圧が印加されると、中間転写ベルトと二次転写外ローラとの間に、二次転写電界が形成される。

［コントローラ］
本画像形成装置全体の制御を行うコントローラの構成について図４を参照して説明する。コントローラは、図４に示すように、ＣＰＵ回路部１５０を有する。ＣＰＵ回路部１５０は、ＣＰＵ（図示せず）、ＲＯＭ１５１およびＲＡＭ１５２を内蔵する。二次転写部電流検出回路２０４は二次転写部を流れる電流を検出するための回路（二次転写電流検出手段）であり，張架ローラ流入電流検出回路２０５は張架ローラに流入する電流を検出するための回路であり，電位センサー２０６は感光体ドラム表面の電位を検出するセンサーであり、温湿度センサー２０７は温湿度を検出するためのセンサーである。

ＣＰＵ回路部１５０には、二次転写部電流検出回路２０４、張架ローラ流入電流検出回路２０５、電位センサー２０６、温湿度センサー２０７からの情報が入力される。そしてＣＰＵ回路部１５０は、ＲＯＭ１５１に格納されている制御プログラムに応じて、二次転写用電源２１０，現像高圧電源２０１，露光手段高圧電源２０２，帯電手段高圧電源２０３を統括的に制御する。後述する環境テーブルや紙厚さ対応テーブルはＲＯＭ１５１に格納されておりＣＰＵが呼び出して反映される。ＲＡＭ１５２は、制御データを一時的に保持し、また制御に伴う演算処理の作業領域として用いられる。

［変更手段］
一次転写を安定させるためには、中間転写ベルトの電位が安定するのが望ましい。そこで一次転写を安定させるために、所定電圧以上の電圧が二次転写外ローラに印加されると、中間転写体とアースとの間の電圧降下を設定電圧に維持する電圧維持手段が配置される。しかし、設定電圧の設定がひとつのみであると、中間転写ベルトの電位を変更することができなくなる。そのため、中間転写ベルトの電位を変更することができるのが望ましい。

そこで本実施形態では、中間転写ベルトの電位を変更するために、電圧維持手段の設定電圧を変更することができる変更手段が設けられている。

ところで、雰囲気環境によってトナーの帯電量が変化すると、適正な一次転写コントラストは変化する。そのため、雰囲気環境が変化するのに応じて、中間転写体と像担持体との間で適切な一次転写電界を変更するのが望ましい。

そこで本実施形態では、変更手段は、雰囲気環境に応じて、設定電圧を変更する。

本実施形態では、電圧維持手段は、中間転写体とアースとの間に接続可能であって、ツェナーダイオードを備える複数の回路部を備える。本実施形態では、回路部１４−１（第１の回路部）と、１４−２（第２の回路部）とを備える。

回路部１４−１は、中間転写ベルトとアースとの間の電圧降下を設定電圧１００Ｖに維持するように、ツェナー降伏電圧Ｖｂｒの規格値が２５Ｖのツェナーダイオード１１を直接に４個接続することで構成される（２５×４＝１００）。

回路部１４−２は、中間転写ベルトとアースとの間の電圧降下を設定電圧３００Ｖに維持するように、ツェナー降伏電圧Ｖｂｒの規格値が２５Ｖのツェナーダイオード１１を直接に１２個接続することで構成される（２５×１２＝３００）。

すなわち、回路部１４−１、１４−２は互いに異なる設定電圧を維持するように構成される。

また本実施形態では、変更手段は、中間転写体の電気的接続を、複数の回路部のなかでいずれかひとつに切り替えるスイッチ１３と、スイッチ１３の動作を制御する切り替え制御部とを備える。本実施形態では、ＣＰＵ回路部１５０が切り替え制御部として機能する。

次に、画像形成装置の使用環境（温度・湿度）が変わった場合における１次転写部における必要転写コントラストについて説明する。

図５に示すようにトナーは使用環境により、帯電量（トリボ）が変化する。ＨＨ 環境とは気温３０℃湿度８０％ＲＨであり、ＮＮ環境とは気温２３℃湿度５０％ＲＨであり、ＮＬ環境とは気温２３℃湿度５％ＲＨである。一般的に高温多湿環境下ではトリボが低くなり、低湿環境ではトリボは高くなる。

図６は、従来の構成、すなわち一次転写専用の電源を備える構成での、転写残濃度と再転写残濃度を示している。横軸は一次転写ローラの芯金に高圧を印加した場合の中間転写ベルト裏面の電位と、感光体ドラム表面の電位差（転写コントラスト）である。転写残濃度とは、シアンの画像形成部において感光体ドラムに０．４ｍｇ／ｃｍ^２程度で一定濃度の単色ベタのパッチを形成した上で、中間転写体へ転写せず感光体ドラムに残留した濃度である。再転写残濃度とは、マゼンタの画像形成部でドラム上に０．４ｍｇ／ｃｍ^２程度で一定濃度の単色ベタのパッチを形成した上で、中間転写体へ１次転写させ、シアンの一次転写部で感光体ドラムに再転写されたマゼンタの濃度である。転写残濃度が０．１以下であると、ドラム上のトナーが中間転写ベルト上に１次転写される割合がおよそ９０％以上となる。転写残濃度が０．１以下になる転写コントラストの範囲を転写ラチチュードと呼ぶ。従来の画像形成装置においても、使用環境ごとに転写コントラストを転写ラチチュードの範囲内に設定することが必要であり、ドラム電位や１次転写部材に印加する電圧を変化させることで対応していた。

図７は、本実施形態における１転高圧レス構成の画像形成装置の転写・再転写残濃度を示している。図６に示した従来の画像形成装置と比較すると、転写コントラストを高くしても再転写残の濃度が上がらず、転写ラチチュードが広がっていることが分かる。これは、再転写は１次転写部ニップ下流における放電に起因しているが、中間転写ベルトが等電位となる１転高圧レス構成ではニップ上流の放電が多く、ニップ下流の放電は起こりにくいためである。したがって従来系の画像形成装置に対して、１転高圧レス構成は転写コントラストが高い側で再転写が起こりにくく、転写ラチチュードが広がる。

そこで本実施形態では、各環境における転写ラチチュードの重なりを利用して、各環境（ＨＨ環境、ＮＮ環境、ＮＬ環境）における転写ラチチュードに対応することできるように、電圧維持手段の設定電圧が設定される。すなわち、本実施形態では、第１の回路部１４−１は、電圧が印加されると設定電圧として１００Ｖ（第１の設定電圧）を維持するように構成される。第２の回路部１４−２は、電圧が印加されると設定電圧として３００Ｖ（第２の設定電圧）を維持するように構成される。

なお本実施形態では、各回路部が異なる設定電圧を持つために、各回路部が持つツェナーダイオードの個数が異なる構成であるが、この構成に限定する意図ではない。各回路部が異なる設定電圧を持つために、各回路部のツェナーダイオードが、互いに異なるツェナー降伏電圧を持つ構成にすることもできる。

なお本実施形態では、各回路部がツェナーダイオードを複数用いる構成であるが、この構成に限定する意図ではない。各回路部がツェナーダイオードを１つだけ用いる構成にすることもできる。

また、本実施形態では、第１の回路部と第２の回路部とが並列して配置される構成である。しかしこの構成に限定する意図ではない。第１の回路部と第２の回路部が一部共有する部分を持ってもよいし、回路の形態や素子の特性を限定する意図ではない。維持される設定電圧を変更することができる構成であれば、どのような構成にすることもできる。

本実施形態では、使用環境の水分量によって中間転写ベルトの電位を１００Ｖと３００Ｖに切り替えることでＨＨ環境からＮＬ環境にまで対応している。

図２は、使用環境ごとに、ドラム・現像スリーブ・中間転写ベルトそれぞれの電位の関係を示した図である。図２によれば、使用環境の水分量が中程度（ＮＮ環境）から高い環境（ＨＨ環境）において、適切な転写コントラストは３５０Ｖ程度である。この場合、ドラム暗部（Ｖｄ）の電位を−６００Ｖとすると、非画領域へのトナーかぶりへの懸念から現像スリーブの電位（Ｖｄｃ）はドラム暗部の電位との差を２００Ｖ確保して−４００Ｖに設定される。画像形成時にトナー像が形成されるドラム明部の電位（Ｖｌ）は、ベタ画像時で約−２５０Ｖとなる。上記のＮＮ環境からＨＨ環境においては、中間転写ベルト電位を１００Ｖと設定することで、一次転写コントラストを３５０Ｖとすることが出来る。

一方、使用環境の水分量が低い場合（ＮＬ環境）においては、適切な一次転写コントラストは５００Ｖ程度である。ＮＬ環境においても、ドラム暗部の電位を−６００Ｖ、現像スリーブの電位を−４００Ｖとする。ドラム明部の電位について、ＮＬ環境はＮＮ環境やＨＨ環境に比較してトナーのトリボが上がるため、現像スリーブとドラム明部の電位差がより大きく必要となり、ベタ画像時で約−２００Ｖとなる。上記のＮＬ環境においては、中間転写ベルトの電位を３００Ｖと設定することで、転写コントラストを５００Ｖとすることが出来る。

すなわち、表１に示されるように設定電圧は、絶対水分量に応じて設定される。絶対水分量が第１の絶対水分量の場合（絶対水分量が５ｇ／ｍ３以上である場合）には、設定電圧として第１の設定電圧（１００Ｖ）が設定される。絶対水分量が第１の絶対水分量より少ない第２の絶対水分量である場合（絶対水分量が５ｇ／ｍ３より小さい場合）には、設定電圧として第１の設定電圧より高い第２の設定電圧（３００Ｖ）が設定される。

本実施形態においては一次転写コントラストを３５０Ｖと５００Ｖの２段階に設定可能としている。しかし、必ずしも切り替えは２段階である必要はなく、３段階以上に切り可能でもよい。もちろん画像形成装置の構成によっては使用環境ごとの必要転写コントラストも変わってくるので、一次転写コントラストは３５０Ｖと５００Ｖに限定されない。

次に、画像形成装置の使用環境（温度・湿度）が変わった場合に中間転写ベルトの電位を変更するまでの流れについて説明する。本実施形態においては、表１の環境テーブルに示すように、絶対水分量が５ｇ／ｍ^３以上のときには転写コントラストを３５０Ｖ、５ｇ／ｍ^３未満のときには５００Ｖに設定した。

図８にブロック図を示す。本体は温湿度センサ２０７を有し、その測定結果から絶対水分量を算出する。算出された絶対水分量を受けて制御部１５０は、５ｇ／ｍ^３よりも多い場合には中間転写ベルトの電位が１００Ｖ、５ｇ／ｍ^３よりも小さい場合には中間転写ベルトの電位が３００Ｖとなるようにツェナーダイオード切り替えスイッチ１３にフィードバックする。

図９にフローチャートを示す。印刷動作が開始されると温湿度センサが使用環境の温度と湿度を測定し、制御部が使用環境の絶対水分量を算出（Ｓ１）、絶対水分量が５ｇ／ｍ^３以上か未満かが判定される（Ｓ２）。表１の環境テーブルに従い、絶対水分量が５ｇ／ｍ^３以上の場合にはツェナーダイオード切り替えスイッチにより、中間転写ベルト電位が１００Ｖになるように設定をする（Ｓ３）。絶対水分量が５ｇ／ｍ^３未満の場合にはツェナーダイオード切り替えスイッチにより、中間転写ベルト電位が３００Ｖになるように設定をする（Ｓ４）。次に、各種制御のための前回転が行われる（Ｓ５）。その後、画像形成が行われ（Ｓ６）、ジョブが終了したかどうかが判定される（Ｓ７）。ジョブが終了した場合は後回転の後に停止し、印刷動作は完了する（Ｓ８）。ジョブが終了していない場合には再び画像形成を行う。

以上により１転高圧レス構成において、ベルト電位を変更可能とすることで、使用環境によらず転写効率を安定化させることができる。

なお、二次転写電界を形成する感光体ドラムと中間転写との間の電位差である二次転写コントラストも、トナーの帯電量に応じて適正化するのが望ましい。そこで本実施形態では中間転写体の電位が変更するのに応じて、二次転写コントラストも変更することで、二次転写コントラストを適正化する。すなわち中間転写体の設定電圧の絶対値が大きくなった場合（３００Ｖ）の場合、二次転写外ローラに印加する電圧の絶対値を大きくする。そして中間転写体の絶対値が小さくなった場合（１００Ｖ）、二次転写外ローラに印加する電圧の絶対値を小さくする。こうして二次転写コントラストも最適化することができる。

（実施形態２）
実施形態１と共通する点については説明を省略する。実施形態１と異なる点について説明する。実施形態１では、電圧維持手段の設定電圧が、雰囲気環境（絶対水分量）に応じて制御される。一方で実施形態２では、雰囲気環境（絶対水分量）に応じて、電圧維持手段の設定電圧だけでなく、画像部電位も変更する。

実施形態１において、転写コントラストは＋３５０Ｖと＋５００Ｖの２水準であった。しかし、使用環境やトナーの条件によっては、より多くの水準の転写コントラストが必要となる場合も考えられる。その場合、中間転写ベルトの電位のみで対応しようとすると、それだけ多くのツェナーダイオードが必要となり、コストアップや構成の複雑化が懸念される。そこで本実施形態においては、中間転写ベルト電位と感光体ドラムの両方の電位を変更することにより、転写コントラストの水準がより細かい場合に対応可能としている。

表２にベタ画像を形成する場合のドラム電位とベルト電位に関する環境テーブルを示す。本実施形態においてはＮＬ環境からＨＨ環境までを４つに分割する。絶対水分量が１５ｇ／ｍ^３以上の場合にはベルト電位を１００Ｖ、Ｖｄを−５００Ｖ、Ｖｂａｃｋを２００Ｖ確保してＶｄｃを−３００Ｖ、Ｖｌを−１５０Ｖとすることで転写コントラストを２５０Ｖに設定する。絶対水分量が１５ｇ／ｍ^３未満１０ｇ／ｍ^３以上の場合にはベルト電位を１００Ｖ、Ｖｄを−６００Ｖ、Ｖｄｃを−４００Ｖ、Ｖｌを−２５０Ｖとすることで転写コントラストを３５０Ｖに設定する。絶対水分量が１０ｇ／ｍ^３未満５ｇ／ｍ^３以上の場合にはベルト電位を３００Ｖ、Ｖｄを−５００Ｖ、Ｖｄｃを−３００Ｖ、Ｖｌを−１００Ｖとすることで転写コントラストを４００Ｖに設定する。最後に絶対水分量が５ｇ／ｍ^３未満の場合にはベルト電位を３００Ｖ、Ｖｄを−６００Ｖ、Ｖｄｃを−４００Ｖ、Ｖｌを−２００Ｖとすることで転写コントラストを５００Ｖに設定する。

このように本実施形態では、中間転写体について所定の設定電圧が設定された状態で、非画像部の電位を変更することで、一次転写コントラストを変更する制御を実行する。さらに、中間転写体についての設定電圧と、非画像部電位の両方を変更することで、一次転写コントラストを変更する制御も実行する。

本実施形態においては転写コントラストを４段階に設定可能としている。しかし、必ずしも切り替えは４段階である必要はない。もちろん画像形成装置の構成によっては使用環境ごとの必要転写コントラストも変わってくるので、転写コントラストの値も限定しない。

次に、画像形成装置の使用環境（温度・湿度）が変わった場合に転写コントラストを変更するまでの流れについて説明する。

図１０にフローチャートを示す。印刷動作が開始されると温湿度センサが使用環境の温度と湿度を測定し、制御部が使用環境の絶対水分量を算出する（Ｓ１）。絶対水分量の算出結果により、表２の環境テーブルを基にして転写コントラストが決定され、ツェナーダイオード切り替えスイッチと画像形成部にフィードバックされる。絶対水分量Ｘが１５ｇ／ｍ^３以上なら（Ｓ２）、Ｖｄ−５００Ｖ、ベルト電位＋１００Ｖ（Ｓ３）。絶対水分量Ｘが１５ｇ／ｍ^３未満１０ｇ／ｍ^３以上なら（Ｓ４）、Ｖｄ−６００Ｖ、ベルト電位＋１００Ｖ（Ｓ５）。絶対水分量Ｘが１０ｇ／ｍ^３未満５ｇ／ｍ^３以上なら（Ｓ６）、Ｖｄ−５００Ｖ、ベルト電位＋３００Ｖ（Ｓ７）。絶対水分量Ｘが５ｇ／ｍ^３未満なら、Ｖｄ−６００Ｖ、ベルト電位＋３００Ｖ（Ｓ８）。次に、各種制御のための前回転が行われる（Ｓ９）。その後、画像形成が行われ（Ｓ１０）、ジョブが終了したかどうかが判定される（Ｓ１１）。ジョブが終了した場合は後回転の後に停止し、印刷動作は完了する（Ｓ１２）。ジョブが終了していない場合には再び画像形成を行う。

以上により１転高圧レス構成において、ベルト電位と感光体ドラム電位を変更可能とすることで、使用環境によらず転写効率を安定化させることができる。

（実施形態３）
第１の実施形態と共通する点については説明を省略して、異なる点について説明する。

第１の実施形態では、電圧維持手段の設定電圧が、雰囲気環境に応じて制御される。一方で第３の実施形態では、電圧維持手段の設定電圧が、１つの画像形成ジョブの間に画像が連続して形成される記録材の枚数である連続枚数に応じて、制御される。

すなわち連続枚数が第１の枚数である（記録材枚数が１０ｋより少ない場合）場合に、設定電圧として第１の設定電圧（１００Ｖ）を選択して、連続枚数が第１の枚数より多い第２の枚数である（記録材枚数が１０ｋ以上である場合）場合に、設定電圧として第１の設定電圧より高い第２の設定電圧（３００Ｖ）を選択する。

図１１は本画像形成装置のＮＮ環境下における連続印刷枚数とトナーのトリボの関係を示したグラフである。これによれば、トリボは連続印刷枚数が増えるほど上がっていく。このトリボ上昇は、連続の画像形成によりトナーとキャリアが互いに摺擦され、摩擦帯電が進むためである。また、市場で一般的に使用される画像比率５％程度の印刷を繰り返す場合には同様の傾向がある。実施形態１や実施形態２では使用環境によるトリボ変動に対応することを目的としている。本実施形態においては連続印刷時に生じるトリボ変動に転写コントラストを変更することで対応する。

表３に耐久テーブルを示す。連続印刷枚数が１０ｋ未満の場合は転写コントラストを３５０Ｖ、１０ｋ以上２０ｋ未満の場合は４００Ｖ、２０ｋ以上の場合は４５０Ｖとしている。また、それぞれの場合に中間転写ベルトと感光体ドラムの電位の設定値が決められている。

本実施形態においては転写コントラストを３段階に設定可能としている。しかし、必ずしも切り替えは３段階である必要はない。もちろん画像形成装置の構成によっては連続印刷枚数ごとの必要転写コントラストも変わってくるので、転写コントラストの値も限定しない。

次に、本実施形態の画像形成装置で連続通紙した場合に転写コントラストを変更するまでの流れについて説明する。

図１２にブロック図を示す。カウンタ部３０１は、画像が形成される記録材の枚数（印刷枚数）を数える印刷枚数カウンタ３０１である。カウンタ部から連続印刷枚数を受けて、制御部１５０は表３の耐久テーブルを基にして、ツェナーダイオード切り替えスイッチ１３と画像形成部に対して、適切な転写コントラストになるようにフィードバックする。

図１３にフローチャートを示す。印刷動作が開始されると各種制御のための前回転が行われる（Ｓ１）。次に、連続で何枚印刷したかがカウンタ部によってカウントされ、転写コントラスト変更が必要か判定される（Ｓ２）。カウンタ部の結果によって転写コントラストが変更必要な場合は、表３の耐久テーブルを基にして転写コントラストが決定される。連続印刷枚数が１０ｋ未満ならば（Ｓ３）、Ｖｄ−６００Ｖ、ベルト電位＋１００Ｖ（Ｓ４）。連続印刷枚数が１０ｋ以上２０ｋ未満ならば（Ｓ５）、Ｖｄ−５００Ｖ、ベルト電位＋３００Ｖ（Ｓ６）。連続印刷枚数が２０ｋ以上ならば、Ｖｄ−６００Ｖ、ベルト電位＋３００Ｖ（Ｓ７）。その後、画像形成が行われ（Ｓ８）、ジョブが終了したかどうかが判定される（Ｓ９）。ジョブが終了した場合は後回転の後に停止し、印刷動作は完了する（Ｓ１０）。ジョブが終了していない場合にはカウンタ部での判定ののち再び画像形成を行う。

連続通紙によりトナーのトリボが上がった場合にも、画像形成を行わない時間がしばらく続くとトリボが下がってくる。この様な場合に対して、ある時間画像形成を行わない続いた場合には、カウンタ部の連続通紙枚数を０にリセットしてもよい。

以上により１転高圧レス構成において、ベルト電位と感光体ドラム電位を変更可能とすることで、連続通紙によってトナーの帯電量が変わった場合にも転写効率を安定化させることができる。

また単色画像の連続印刷やプロセスカートリッジの交換等により、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色トナーのトリボに差が生じることが考えられる。中間転写ベルトの電位変更のみで各色のトリボ差に対応できない場合には、感光体ドラムの表面電位を各色で変更するような構成も考えられる。

なお、連続印刷枚数と雰囲気環境の両方に応じて、中間転写体の設定電位を変更する構成にすることもできるし、連続印刷枚数だけに応じて中間転写体の設定電位を変更する構成にすることもできる。

上記実施形態では、トナーのトリボが変化する条件として環境差、耐久差について述べたが、トリボに影響を与える条件は前記２項目に留まらず画像Ｄｕｔｙ等でも同様のことが言える。

なお本実施形態は、電子写真方式で静電像を形成する画像形成装置について説明したが、この構成に限定する意図ではない。電子写真方式でなくて、静電気力方式で静電像を形成する画像形成装置にすることもできる。

５０ 感光ドラム
５６ 中間転写ベルト
２１０ 二次転写用電源
６４ 二次転写外ローラ
１５０ ＣＰＵ回路部

Claims (7)

1. 像担持体と、
   前記像担持体からトナー像が一次転写される中間転写体と、
   記録材を前記中間転写体とともに挟持して前記中間転写体からトナー像を二次転写する転写部材と、
   前記中間転写体からトナー像を記録材に二次転写する二次転写電界と、前記像担持体からトナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写電界とを形成するために、前記転写部材に電圧を印加する電源と、
   前記中間転写体とアースとの間に配置されて、前記転写部材に所定電圧以上の電圧が印加されることで前記中間転写体とアースとの間の電圧降下が前記所定電圧以下の設定電圧を維持するように電流を流す電圧維持手段とを備えて、
   前記設定電圧を変更することができる変更手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記変更手段は、雰囲気環境に応じて、前記設定電圧を変更することを特徴とする請求項１に記載された画像形成装置。
3. 前記雰囲気環境は絶対水分量であって、前記変更手段は、絶対水分量が第１の絶対水分量である場合に、前記設定電圧として第１の設定電圧を選択して、絶対水分量が第１の絶対水分量より少ない第２の絶対水分量である場合に、前記設定電圧として前記第１の設定電圧より高い第２の設定電圧を選択することを特徴とする請求項２に記載された画像形成装置。
4. 前記変更手段は、トナー像が形成される連続して画像が形成される記録材の連続枚数に応じて、前記設定電圧を変更することを特徴とする請求項１に記載された画像形成装置。
5. 前記変更手段は、連続して画像が形成される記録材の連続枚数が第１の枚数である場合に、前記設定電圧として第１の設定電圧を選択して、記録材の連続枚数が第１の枚数より多い第２の枚数である場合に、前記設定電圧として前記第１の設定電圧より高い第２の設定電圧を選択することを特徴とする請求項４に記載された画像形成装置。
6. 前記電圧維持手段は、互いに異なる設定電圧を維持する複数の回路部を備えて、
   前記変更手段は、前記中間転写体との電気的接続を、前記複数の回路部のうちいずれかひとつに切り替えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載された画像形成装置。
7. 前記回路部はそれぞれ、互いに異なる個数のツェナーダイオードを備えることを特徴とする請求項６に記載された画像形成装置。