JP6347073B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より特定的には、イオン導電材料を使用した転写部材を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式は、高品質な画像を簡単に得ることが可能なため、プリンタ等の画像形成装置に広く用いられている。電子写真方式は、周知の通り、帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、および、定着工程を含む。このうち転写工程では、感光体ドラムに形成されたトナー像が、中間転写ベルトを介してあるいは直接的に、用紙またはＯＨＰシートのような印刷媒体に転写される。転写工程では、感光体ドラムまたは中間転写ベルト等の像担持体に転写ローラが押圧させられて、両者の間に転写ニップが形成される。かかる転写ニップを印刷媒体が通過する際、転写バイアス電圧を転写ローラに印加することで、トナーと逆極性の電荷が印刷媒体の裏面に与えられる。これにより、像担持体から印刷媒体にトナー像が転写される。

転写ローラは、イオン導電性材料で作製された層（例えばゴム層）を有する場合がある。かかる転写ローラにおいては、層内のイオンが電子を運ぶことで、電流が流れる。しかし、印刷動作中に、同極性の転写バイアス電圧を印加し続けると、転写ローラ内でイオンが偏在してくる。その結果、電子を運ぶイオン数が初期と比較して減少し、転写ローラの抵抗値が上昇する。イオンが偏在する度合いは、転写ローラに流れた電流量であって、電流値と印加時間で決まる電流量が大きい程、大きくなる。換言すると、転写ローラの抵抗値は、電流量に相関して大きくなる。

上記に鑑み、例えば特許文献１では、転写ローラの抵抗値が閾値を超えると、転写工程で使用される転写バイアス電圧とは逆極性の逆バイアス電圧Ｖ２が転写ローラに印加される。これによって、転写ローラにおけるイオンの偏在が緩和されて、転写ローラの抵抗値が低下する。

特開２００６−１６３２６６号公報

ところで、転写ニップには、印刷媒体が通過する領域（つまり、通紙領域）と、用紙が通過しない領域（つまり、ニップ端部領域）とが存在する。ここで、転写ローラのニップ端部領域には、印刷媒体の抵抗値が影響しないため、連続印刷（つまり、複数の印刷媒体を続けて印刷）の初期の段階では、通紙領域と比較して大電流が流れる。しかし、イオン導電材料に関しては、電流値が大きい程、抵抗値は上昇するので、ニップ端部領域の抵抗値は、通紙領域よりも早く上昇する。換言すると、ニップ端部領域の電流量が徐々に少なくなる。その結果、連続印刷のある時点で、通紙領域の電流量が大きくなりすぎて、所謂過転写が発生することがある。ここで、過転写とは、像担持体上のトナーの帯電量に対し通紙領域に流れる電流が大きすぎるため、トナーが逆帯電してしまい、その結果、印刷媒体にトナーが転写されない現象である。かかる過転写により、印刷物で濃度不良が発生することがある。

しかしながら、特許文献１では、印刷媒体を含め転写ローラ全体の抵抗値に基づき逆バイアス電圧Ｖ２が転写ローラに印加される。換言すると、ニップ端部領域の抵抗上昇に起因する、通紙領域自体の電流値の増加が考慮されていない。その結果、逆バイアス電圧Ｖ２を適切なタイミングで印加できず、印刷物に濃度不良が起こりやすいという問題点があった。

本発明は、過転写に起因する印刷物の濃度不良の発生を低減可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態は、画像形成装置であって、トナー像を担持しつつ回転可能な像担持体と、イオン導電性材料を用いた転写部材であって、前記像担持体に押圧されて転写ニップを形成しつつ回転可能な転写部材と、前記転写ニップを複数の印刷媒体が通過中、所定の極性を有する転写バイアス電圧を前記転写部材に印加する電源手段と、前記転写ニップにおいて各印刷媒体が通過しない端部領域であるニップ端部領域の抵抗値が、所定の抵抗閾値を超えたか否かを判定する制御手段と、を備え、前記制御手段が肯定的な判定を行うと、前記電源手段は、前記転写バイアス電圧とは逆極性を有する逆バイアス電圧を前記転写部材に印加し、前記制御手段は、前記画像形成装置内の湿度、前記画像形成装置内の温度、および前記像担持体に担持されたトナーの帯電量のうち少なくともいずれか１つに応じて、前記所定の抵抗閾値を決定する。

上記画像形成装置によれば、イオン導電材料を用いた転写部材を備えている場合において、過転写に起因する印刷物の濃度不良の発生を低減することが可能となる。

第一実施形態の画像形成装置の構成を示す図である。 図１の電流検出手段の詳細な構成を示す図である。 図１の二次転写ニップにおける通紙領域とニップ端部領域を示す図である。 図３の通紙領域とニップ端部領域に流れる電流の経時変化を示す図である。 特許文献１の課題説明に用いる図である。 通紙枚数に対するニップ端部領域の電流値（上段），抵抗値（中段）を示すグラフと、温湿度環境毎の電流閾値（下段）を示すグラフである。 図１に示す制御手段の動作を示すフロー図である。 通過枚数に対する、図３の通紙領域に流れる電流の変化を示すグラフである。 第二実施形態の画像形成装置の構成を示す図である。 第三実施形態の画像形成装置の構成を示す図である。 印刷媒体のサイズ等による通紙領域（およびニップ端部領域）の電流値の変化を示すグラフである。 図１０に示す制御手段の動作を示すフロー図である。 第一変形例の制御手段の動作を示すフロー図である。 第一変形例による通過枚数に対するニップ端部領域の抵抗値の変化を示す図である。

以下、図面を参照して、本画像形成装置の各実施形態を詳説する。

《第一欄：定義》
いくつかの図には、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸が示される。ｘ軸およびｚ軸は、画像形成装置１Ａ〜１Ｃの左右方向および上下方向を示す。また、ｙ軸は、画像形成装置１Ａ〜１Ｃの前後方向を示す。ｙ軸は、他にも、二次転写ローラ４または感光体ドラム５の軸が延在する方向を示す。

《第二欄：第一実施形態（画像形成装置の全体構成・印刷動作）》
図１において、第一実施形態に係る画像形成装置１Ａは、例えば、複写機、プリンタまたはファクシミリ、もしくは、これらの機能を備えた複合機であって、周知の電子写真方式およびタンデム方式により、各種画像（典型的にはフルカラー画像またはモノクロ画像）を印刷媒体（用紙やＯＨＰシート）Ｍに印刷する。そのために、画像形成装置１Ａは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）各色の作像ユニット２を備え、中間転写ベルト３と、二次転写ローラ４と、をさらに備える。

四色分の作像ユニット２は、例えばｘ軸方向に並置され、対応色の感光体ドラム５を含む。
各感光体ドラム５は、ｙ軸方向に延在する円筒形状を有し、自身の軸を中心に例えば矢印αの方向に回転する。各感光体ドラム５の周囲には、回転方向αの上流側から下流側に向かって、少なくとも、帯電器６と、現像器８と、一次転写ローラ９とが配置される。

各帯電器６は、回転する感光体ドラム５の周面を一様に帯電させる。
各感光体ドラム５の下方には露光装置７が設けられる。各露光装置７は、画像データに基づく光ビームＢを、感光体ドラム５の帯電域の直ぐ下流側の露光域に照射し、これにより、対応色の静電潜像を形成する。

各現像器８は、対応色の感光体ドラム５の露光域の直ぐ下流側の現像域に、対応色の現像剤を供給して対応色のトナー像を形成する。

中間転写ベルト３は、像担持体の一例であって、例えばｘ軸方向に配列された少なくとも二個のローラの外周面に掛け渡され、例えば矢印βで示す方向に回転する。中間転写ベルト３の外周面は、例えば、各感光体ドラム５の上端と当接する。

各一次転写ローラ９は、対応色の感光体ドラム５と中間転写ベルト３を挟んで対向すると共に中間転写ベルト３の内周面を上方から押圧して、感光体ドラム５と中間転写ベルト３との間に一次転写ニップ９１を形成する。各一次転写ローラ９には、印刷動作中、後述のような二次転写バイアス電圧Ｖ１が印加され、その結果、感光体ドラム５上のトナー像は、対応する一次転写ニップ９１にて、回転する中間転写ベルト３に転写される。

二次転写ローラ４は、転写部材の典型例であって、イオン導電性材料で作製された層（例えばゴム層）を有しており、自身の軸を中心に回転可能に構成される。かかる二次転写ローラ４には、印刷動作中、中間転写ベルト３の外周面に担持されたトナー像と逆極性を有する二次転写バイアス電圧Ｖ１が印加される。かかる二次転写ローラ４は、例えば中間転写ベルト３の右端近傍にて、中間転写ベルト３の外周面を押圧して、二次転写ローラ４と中間転写ベルト３の間の接触部分に二次転写ニップ４１を形成する。この二次転写ニップ４１には、印刷動作中、印刷媒体Ｍが送り込まれる。

上記二次転写ニップ４１を印刷媒体Ｍが通過中、二次転写ローラ４には二次転写バイアス電圧Ｖ１が印加されるため、中間転写ベルト３に担持されたトナー像が印刷媒体Ｍに移動し転写される。この印刷媒体Ｍは、二次転写ニップ４１と周知の定着器を通過した後、印刷物としてトレイに排出される。

なお、図１では都合上図示を省略しているが、画像形成装置１Ａには、両面印刷を可能にするためにスイッチバック経路が設けられており、第一面が印刷済みの印刷媒体Ｍはスイッチバック経路を介することで反転させられて二次転写ニップ４１に導入される。

また、画像形成装置１Ａには、第一電源手段１０、制御手段１１および温湿度検出手段１２と、少なくとも一つの電流検出手段１３と、第二電源手段１４と、がさらに備わる。
第一電源手段１０は、制御手段１１の制御下で、二次転写ローラ４に上記二次転写バイアス電圧Ｖ１を印加する。第一電源手段１０は、他にも、後述の逆バイアス電圧Ｖ２を二次転写ローラ４に印加したりする。

制御手段１１は、例えば、ＲＯＭと、ＣＰＵ、ＳＲＡＭと、ＮＶＲＡＭと、を含む。ＣＰＵは、ＲＯＭに予め記憶された制御プログラムを、ＳＲＡＭを作業領域として用いつつ実行する。典型的には、制御手段１１は、印刷ジョブを受け取ると、上記のような印刷動作を制御する。

温湿度検出手段１２は、画像形成装置１Ａ内の温度および湿度を検出する。

少なくとも一つの電流検出手段１３は、図２に例示するように、四個の電流検出手段１３₁〜１３₄を含む。四個の電流検出手段１３₁〜１３₄は、二次転写ローラ４の表面に接触可能な複数のプローブ１５（図示は、四個のプローブ１５₁〜１５₄）であって、該表面から退避可能な複数のプローブ１５と接続される。より具体的には、プローブ１５₁，１５₄は、二次転写ローラ４の前端および後端に、プローブ１５₂，１５₃は、二次転写ローラ４の前後方向中心位置と、プローブ１５₁，１５₄との間の位置に配置される。

また、各プローブ１５₁〜１５₄は、電流検出手段１３₁〜１３₄を介して、第二電源手段１４の−端子に接続される。なお、第二電源手段１４の＋端子は、二次転写ローラ４に接続される。

以上のような電流検出手段１３₁〜１３₄は、第二電源手段１４からの定電圧が供給されると、各プローブ１５₁〜１５₄に流れる電流値Ｉ₁₅₁〜Ｉ₁₅₄を検出して、制御手段１１に出力する。

《第三欄：技術的課題の詳細》
図３上段に示すように、二次転写ニップ４１には、印刷媒体Ｍのサイズに応じて、通紙領域Ｐ１とニップ端部領域Ｐ２とができる。二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加中、通紙領域Ｐ１には印刷媒体Ｍが介在するため、通紙領域Ｐ１の抵抗値（Ｒ１＋Ｒｍ）は、ニップ端部領域Ｐ２の抵抗値Ｒ２よりも大きくなる。ここで、Ｒ１は、通紙領域Ｐ１における二次転写ローラ４の抵抗値であり、Ｒｍは印刷媒体Ｍの抵抗値であり、Ｒ２は、ニップ端部領域Ｐ２における二次転写ローラ４の抵抗値である。以上のことから、同サイズの印刷媒体Ｍに連続印刷するのであれば、通常、ニップ端部領域Ｐ２の電流量（つまり、電流値×印加時間）が通紙領域Ｐ１の電流量よりも多くなる。

第一電源手段１０と中間転写ベルト３との間は、図３下段のような等価回路図で表される。今、Ｒ１を１．０×１０⁷Ωと、Ｒｍを１．０×１０⁹Ωと、Ｒ２をＲ１と同じ１．０×１０⁷Ωと仮定する。さらに、二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加中、第一電源手段１０に流れる転写電流Ｉを６００μＡとする。この仮定下では、通紙領域Ｐ１や印刷媒体Ｍに流れる電流Ｉ１は約６μＡとなり、ニップ端部領域Ｐ２の電流Ｉ２は約５９４μＡとなる。このように、電流Ｉ１，Ｉ２の間には大差が生じる。

また、二次転写ローラ４でのイオンの偏在は、印加電流量に相関して進行するため、印加電流量に対する抵抗値の上昇については、抵抗値Ｒ２の方が抵抗値Ｒ１よりも大きくなる。したがって、連続印刷時、電流値Ｉ１は時間経過と共に大きくなる。逆に、電流値Ｉ２は時間経過と共に小さくなる（図４上下段を参照）。この過程において、印刷媒体Ｍの通過枚数ｐ（換言すると、印加時間）が増え、電流値Ｉ１がある閾値を超えると、過転写が生じて印刷物に濃度不良が発生することがある。以上のことから、イオン導電材料を二次転写ローラ４に使用する場合、抵抗値Ｒ１，Ｒ２の変化に留意する必要がある。ここで、図４下段に示すように、抵抗値Ｒ１の変化は、初期でも連続印刷後でもさほど変わらないが、抵抗値Ｒ２は大きく変化する。換言すると、抵抗値Ｒ２の通過枚数ｐに対する変化量は、抵抗値Ｒ１の変化量に対しはるかに大きい。よって、電流値Ｉ１が閾値を超えたか否かを判断するには、抵抗値Ｒ２の変化を使用する方が容易となる。

なお、抵抗値Ｒ１，Ｒ２の通過枚数ｐに対する変化量は、二次転写ニップ４１に介在する印刷媒体Ｍのサイズだけでなく、厚さ（坪量）によっても変わるし、画像形成装置１Ａ内の温湿度や、両面印刷有無、二次転写ローラ４の寿命（換言すると、駆動時間）でも変わる。

ところで、特許文献１では、二次転写ローラ全体の抵抗値（つまり、ニップ端部領域および通紙領域の抵抗値の平均値）が用いられる。つまり、かかる抵抗値の平均値に転写バイアス電圧を印加した時に流れる電流値が閾値を超えた場合に、逆バイアス電圧が二次転写ローラに印加される。かかる平均値は、図５上段に示すように、通紙領域の実際の抵抗値よりも低くなる。よって、特許文献１では、逆バイアス電圧が適切なタイミングで印加されず、その結果、印刷物に濃度不良が起こりやすいという問題点があった。

また、図５下段に示すように、印刷媒体のサイズ（つまり、通紙領域の幅）が互いに異なるにも関わらず、二次転写ローラ全体の抵抗値が互いに同じになることもある。この場合も、逆バイアス電圧が適切なタイミングで印加されないという状況が起こりえる。さらに言えば、転写ニップにおける通紙領域の抵抗値の変化率は、印刷ジョブの内容により異なる。以上のことから、特許文献１の手法では、印刷物の濃度不良を効果的に抑制できないという問題点があった。

《第四欄：本画像形成装置の要部（テーブルについて）》
第三欄に記載の課題に鑑み、画像形成装置１Ａの設計時等に、実験等を行って、代表的ないくつかの温湿度環境の下で所定の二次転写バイアス電圧Ｖ１を印加した時における、通過枚数ｐに対する電流Ｉ１，Ｉ２の線形な特性を得る（図６上段を参照）。また、通過枚数ｐは、二次転写ローラ４に電流を供給する時間（即ち、二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加時間）と相関関係にある。したがって、通過枚数ｐがある程度増えてもなお、二次転写バイアス電圧Ｖ１を印加し続けると、やがて過転写が起こる。以下、過転写が起こり始める電流値Ｉ１を、電流閾値Ｉ１_THという。また、電流値Ｉ１が電流閾値Ｉ１_THの場合における電流値Ｉ２と二次転写バイアス電圧Ｖ１とから、上記条件下において過転写が生じる抵抗値Ｒ２が抵抗閾値Ｒ２_THとして導出される（図６中段を参照）。また、電流値Ｉ１の特性における最小値をＩ１_minという。また、電流値Ｉ２の特性における最大値をＩ２_maxといい、この時の抵抗値Ｒ２を初期抵抗値Ｒ２_iniという。

また、過転写は、中間転写ベルト３に担持されたトナーの帯電量が低い程発生しやすい。よって、印刷ジョブ条件と二次転写ローラ４の寿命が同じであれば、所謂ＬＬ環境の方が所謂ＨＨ環境よりも電流閾値Ｉ１_THは大きくなる傾向にあり（図６下段を参照）、従って、抵抗閾値Ｒ２_THも大きくなる傾向にある。ここで、ＬＬ環境およびＨＨ環境は、大略的には温湿度環境を意味する。より具体的には、ＬＬ環境は低温、低湿環境で、ＬＬ環境は、高温、高湿環境である。また、トナー帯電量は他にも印刷枚数等によっても変化する。

上記観点から、ＨＨ環境およびＬＬ環境等のように代表的な温湿度条件ごとにニップ端部領域Ｐ２の抵抗閾値Ｒ２_THが予め求められる。なお、トナー帯電量に影響を与える他の要因ごとに、抵抗閾値Ｒ２_THを求めても構わない。そして、下表１に示すように、温湿度条件ごとに、抵抗閾値Ｒ２_THが記述された第一テーブルＴ1が制御手段１１のＮＶＲＡＭ等に格納される。

《第五欄：本画像形成装置の要部（動作について）》
次に、図７を参照して、画像形成装置１Ａの動作の説明を行う。
まず、制御手段１１は、印刷ジョブを受け取ると、温湿度検出手段１２の検出結果を受け取り、現在の温湿度条件に対応する抵抗閾値Ｒ２_THを第一テーブルＴ1から取り出す（Ｓ０１）。
次に、制御手段１１は、印刷ジョブの実行を開始する（Ｓ０２）。印刷ジョブ実行中、第一電源手段１０は、制御手段１１の制御下で、所定の二次転写バイアス電圧Ｖ１を二次転写ローラ４に印加する。

次に、制御手段１１は、印刷ジョブの実行を終了するか否かを判断する（Ｓ０３）。Ｙｅｓであれば、制御手段１１は印刷ジョブの実行を終了するが、Ｎｏであれば、制御手段１１は、印刷媒体Ｍが二次転写ニップ４１を通過した直後の紙間で（Ｓ０４）、二次転写ローラ４の端部用（例えば後端用）のプローブ１５₄を二次転写ローラ４に当接させる（Ｓ０５）。その後、第二電源手段１４は、制御手段１１の制御下で、二次転写ローラ４に定電圧を印加し（Ｓ０６）、制御手段１１は、対応する電流検出手段１３₄から電流値Ｉ₁₅₄を取得する（Ｓ０７）。
次に、制御手段１１は、Ｓ０６で印加した定電圧値を、Ｓ０７で取得した電流値Ｉ₁₅₄で除して、ニップ端部領域Ｐ２の現在の抵抗値Ｒ２を導出する（Ｓ０８）。

次に、制御手段１１は、Ｓ０８で得た抵抗値Ｒ２がＳ０１で得た抵抗閾値Ｒ２_THを超えたか否かを判断する（Ｓ０９）。Ｎｏであれば、制御手段１１は、Ｓ０３を行うが、Ｙｅｓであれば、印刷ジョブの実行を中断した後、第一電源手段１０を制御して、二次転写バイアス電圧Ｖ１とは逆極性を有する逆バイアス電圧Ｖ２を二次転写ローラ４に印加する（Ｓ０１０）。その後、制御手段１１は、所定時間だけ待機したか否かを判断する（Ｓ０１１）。ここで、所定時間は、ニップ端部領域Ｐ２の抵抗値Ｒ２が初期抵抗値Ｒ２_iniまで低下するまでの時間（つまり、イオンの偏在が緩和可能な時間）であって、予め実験等により定められた時間である。なお、Ｓ０１１では、第二電源手段１４および電流検出手段１３を用いて実測により、抵抗値Ｒ２が初期抵抗値Ｒ_min2に低下したか否かを判断しても良い。

Ｓ０１１でＹｅｓと判断すると、制御手段１１は、印刷ジョブを再開して（Ｓ０１２）、Ｓ０３を行う。

《第六欄：本画像形成装置の作用・効果》
以上の通り、本画像形成装置１Ａによれば、ニップ端部領域Ｐ２の抵抗値Ｒ２が抵抗閾値Ｒ２_THを超えると、逆バイアス電圧Ｖ２が二次転写ローラ４に印加される。その後、再び、二次転写バイアス電圧Ｖ１が印加される。その結果、通紙領域Ｐ１に流れた電流値Ｉ１の時間変化は、図８に示すように、のこぎり波状になり、電流閾値Ｉ１_THから最小値Ｉ１_minに低下させられた後、二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加により電流閾値Ｉ１_THに向けて再上昇するという波形が概ね周期的に繰り返される。ここで、上記のように、逆バイアス電圧Ｖ２の印加タイミングは、従来とは異なり、ニップ端部領域Ｐ２の抵抗値Ｒ２に基づき定められるため、従来よりも逆転写が起こるタイミングを正確に判断できると共に逆転写が起こり難くなる。このように、本実施形態によれば、印刷物の濃度不良が起こり難い画像形成装置１Ａを提供することが可能となる。

《第七欄：第二実施形態》
第一実施形態では、図７のＳ０６において第二電源手段１４が定電圧を供給するとして説明したが、これに限らず、図９の画像形成装置１Ｂのように、第二電源手段１４は定電流を供給し、制御手段１１は、電圧検出手段１６から得られる電圧値から、現在の抵抗値Ｒ２を求めて、逆バイアス電圧Ｖ２の印加タイミングを決定しても良い。

《第八欄：第三実施形態》
第一および第二実施形態では、実測された抵抗値Ｒ２に基づき逆バイアス電圧Ｖ２の印加タイミングが決定されていた。しかし、以下に説明するように、印刷ジョブの内容から、印刷ジョブ実行前に、逆バイアス電圧Ｖ２を印加するタイミングを決定しても構わない。

図１０において、画像形成装置１Ｃは、画像形成装置１Ａと比較すると、電流検出手段１３、第二電源手段１４およびプローブ１５を備えない点で相違する。上記以外に、両画像形成装置１Ｃ，１Ａには構成面での相違点は無い。それゆえ、図１０において、図１の構成に相当するものには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。

《第九欄：本画像形成装置の要部（テーブルについて）》
本実施形態でも、ＮＶＲＡＭ等には、第四欄で説明したような第一テーブルＴ₁（表１を参照）が格納される。

また、印刷ジョブ内容および二次転写ローラ４の寿命により、通過枚数ｐに対する抵抗値Ｒ２の変化量（以下、第一抵抗変化率という）ΔＲ２は互いに異なる。例えば、印刷媒体Ｍのサイズや厚さ（坪量）が大きい程、また、二次転写ローラ４の設計寿命が末期である程、通過枚数ｐに対して電流値Ｉ１は大きく変化する（図１１を参照）。この点については、電流値Ｉ２も同様である。これに伴い、抵抗値Ｒ２も大きく変化し、従って、第一抵抗変化率ΔＲ２が大きくなる。また、両面印刷を行うと、印刷媒体Ｍの水分量が少なくなるため、印刷媒体Ｍの抵抗値Ｒｍが上昇する。よって、両面印刷時は、片面印刷時と比較すると、電流値Ｉ１は大きく変化するので（図１１を参照）、電流値Ｉ２、ひいては抵抗値Ｒ２も大きく変化し、従って、第一抵抗変化率ΔＲ２が大きくなる。

以上の観点から、印刷媒体Ｍのサイズや厚さ、二次転写ローラ４の寿命、および両面印刷有無並びに、これらの組み合わせ毎に、通過枚数ｐに対する抵抗値Ｒ２の特性を予め導出して、通過枚数ｐに対する第一抵抗変化率ΔＲ２を導出する。そして、下表２に示すように、印刷ジョブ内容および二次転写ローラ４の寿命ごとに、第一抵抗変化率ΔＲ２が記述された第二テーブルＴ₂が制御手段１１のＮＶＲＡＭ等に格納される。

詳細は後述するが、印刷ジョブ終了時における抵抗値Ｒ２（つまり、最終抵抗値Ｒ２_last）は概算可能であると共に、本実施形態でも第一実施形態と同様、抵抗値Ｒ２は、初期抵抗値Ｒ２_iniから抵抗閾値Ｒ２_THまでという限られた範囲の値しかとらない。また、印刷ジョブ終了により、二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加を停止すると、二次転写ローラ４におけるイオンの偏在は時間経過と共に緩和されて、二次転写ローラ４の抵抗値が低下する。そこで、実験等により、二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加停止後の抵抗値Ｒ２の経時変化を示す特性を得て直線で近似する。このように特性から、二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加停止後の抵抗値Ｒ２の時間に対する第二抵抗変化率Δｒ２を求める。第三実施形態では、下表３に示すように、温湿度条件ごとに、初期抵抗値Ｒ２_iniおよび第二抵抗変化率Δｒ２を記述した第三テーブルＴ₃をＮＶＲＡＭ等に記憶させておく。

《第十欄：本画像形成装置の要部（動作について）》
次に、図１２を参照して、画像形成装置１Ｃの動作の説明を行う。
画像形成装置１Ｃにおいて、制御手段１１は、新たな印刷ジョブを受信すると、後述のＳ１１３で起動された内蔵タイマーの値等から、前回の二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加終了からの経過時間ｔ₁を取得する（Ｓ１１）。

制御手段１１はさらに、後述のＳ１１４で記憶された最終抵抗値Ｒ２_lastを取得する（Ｓ１２）。ここで、最終抵抗値Ｒ２_lastは、概ね、前回の二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加終了時における抵抗値Ｒ２である。
次に、制御手段１１は、温湿度検出手段１２の検出結果を受け取り、第三テーブルＴ₃から、現在の温湿度環境に対応する第二抵抗変化率Δｒ２を取得する（Ｓ１３）。

その後、制御手段１１は、経過時間ｔ₁と、最終抵抗値Ｒ２_lastと、第二抵抗変化率Δｒ２とから、ニップ端部領域Ｐ２の現在の抵抗値Ｒ２を導出する（Ｓ１４）。Ｒ２は、Δｒ２・ｔ₁＋Ｒ２_lastである。なお、抵抗値Ｒ２は０以上であるから、計算結果がマイナスの場合、Ｒ２は０とする。

次に、制御手段１１は、Ｓ１３で得た温湿度環境に対応する抵抗閾値Ｒ２_THを第一テーブルＴ₁から取り出す（Ｓ１５）。
次に、制御手段１１は、印刷ジョブに含まれる情報（つまり、今回使用すべき印刷媒体Ｍのサイズおよび厚さ、両面印刷の有無）と、二次転写ローラ４の寿命とに一致する第一抵抗変化率ΔＲ２を第二テーブルＴ₂から取り出す（Ｓ１６）。

次に、制御手段１１は、第三テーブルＴ₃に格納された初期抵抗値Ｒ２_iniから、Ｓ１５で得た抵抗閾値Ｒ２_THに到達するまでの通過枚数（以下、通紙閾値という）ｐ_THを、Ｓ１６で得た第一抵抗変化率ΔＲ２から導出する（Ｓ１７）。具体的には、ｐ_THは（Ｒ２_TH−Ｒ２_ini）／ΔＲ２である。なお、経過時間ｔ₁の値が小さく、イオンの偏在の緩和が不十分であることも想定されるので、Ｓ１４で得た現在の抵抗値Ｒ２を参照して通紙閾値ｐ_THの初期値ｐ_TH0を求めておいても構わない。

次に、制御手段１１は、前述のＳ０２，Ｓ０３と同様、印刷ジョブの実行を開始し、その後、印刷ジョブの実行を終了するか否かを判断する（Ｓ０１８，Ｓ１９）。Ｎｏであれば、制御手段１１は、二次転写ニップ４１の通過枚数が通紙閾値ｐ_THを超えたか否かを判断する（Ｓ１１０）。なお、印刷ジョブの実行開始直後に限り、制御手段１１は、通紙閾値ｐ_THに代えて、初期値ｐ_TH0を用いることが好ましい。

Ｓ１１０でＮｏであれば、制御手段１１はＳ１８に戻る。それに対し、Ｙｅｓであれば、制御手段１１は、抵抗値Ｒ２が抵抗閾値Ｒ２_THを超えたとみなして、印刷ジョブの実行を中断後、第一電源手段１０を制御して、逆バイアス電圧Ｖ２（詳細は第一実施形態を参照）を二次転写ローラ４に印加する（Ｓ１１１）。その後、制御手段１１は、前述のＳ１１と同様、所定時間待機し終わると（Ｓ１１２）、制御手段１１は、Ｓ１８を再度実行する。

なお、Ｓ１９でＹｅｓと判断すると、制御手段１１は、印刷プロセスを立ち下げる。その最中に、制御手段１１は、内蔵タイマーをリセットして、二次転写バイアス電圧Ｖ１の印加終了からの経過時間の測定を開始し（Ｓ１１３）、現時点の抵抗値Ｒ２を最終抵抗値Ｒ２_lastとして記憶する（Ｓ１１４）。なお、現在の抵抗値Ｒ２は、印刷ジョブで指定される印刷枚数を通紙閾値ｐ_THで除した剰余に第一抵抗変化率ΔＲ２を乗じた値である。

《第十一欄：本画像形成装置の作用・効果》
以上の通り、本実施形態でも、第一実施形態と同様、電流値Ｉ１の時間変化は図８に示すようになり、印刷物の濃度不良が起こり難い画像形成装置１Ｃを提供することが可能となる。

《第十二欄：付記》
なお、第一抵抗変化率ΔＲ２は、上述以外にも、下記に応じて定めることも可能である。
（１）両面印刷時の定着温度
（２）画像形成装置１Ｃ内の温度および／または湿度

また、上記実施形態では、抵抗閾値Ｒ２_THは温湿度環境に基づき定められていた。しかし、これに限らず、抵抗閾値Ｒ２_THは、中間転写ベルト３に担持されたトナーの帯電量に相関するように定められても構わない。

また、上記実施形態の説明では、第二テーブルＴ₂等に基づき、第一抵抗変化率ΔＲ２が求められた。しかし、これに限らず、印刷媒体Ｍのサイズおよび厚さ、二次転写ローラ４の寿命および両面印刷有無を代入すると第一抵抗変化率ΔＲ２を導出可能な演算式を、設計時等に求めて制御手段１１に格納しておいても構わない。この場合、制御手段１１は、印刷ジョブを受け取ると、かかる演算式に必要な変数を代入して、第一抵抗変化率ΔＲ２を求める。

また、上記実施形態では、所謂中間転写方式が画像形成装置１Ｃに用いられ、中間転写ベルト３に担持されたトナー像が二次転写ニップ４１を通過する印刷媒体Ｍに転写されるとして説明した。しかし、これに限らず、直接転写方式を採用した画像形成装置にも本実施形態は適用可能である。この場合、感光体ドラムが像担持体となり、転写ローラが転写部材となる。なお、この点については、画像形成装置１Ａ，１Ｂにも同様にあてはまる。

《第十三欄：第一変形例》
上記第三実施形態では、印刷ジョブ実行中、全ての印刷媒体Ｍに同一条件で印刷が行われるとして説明した。しかし、一つの印刷ジョブの中に、モノクロ印刷物とカラー印刷物が混在する場合がある。このような印刷ジョブは、カラー／モノクロ混在ジョブと呼ばれることがある。ここで、トナー層厚に関しては、カラー印刷物の方が、モノクロ印刷物よりも厚いため、カラー印刷物の抵抗値の方が、モノクロ印刷物の抵抗値よりも大きい。このような場合に、上記実施形態とは異なり、制御手段１１は、図１２の処理に代えて、図１３の処理を行うことが好ましい。図１３は、図１２と比較すると、Ｓ１６およびＳ１１０に代えてＳ２６およびＳ２１０を含むと共に、Ｓ１７が省略されている点で相違する。それ以外に、両フロー図の間に相違点は無いので、図１３において図１２に相当するステップには同一符号を付け、それぞれの説明を省略する。

まず、図１３のＳ２６において、制御手段１１は、設計時等に求められた様々なカラー用の第一抵抗変化率ΔＲ２_cと、モノクロ用の第一抵抗変化率ΔＲ２_mとから、今回の印刷ジョブ条件等に基づく第一抵抗変化率ΔＲ２_c，ΔＲ２_mを選択する。

また、図１３のＳ２１０において、制御手段１１は、カラー印刷物が二次転写ニップ４１を通過した時には、ニップ端部領域Ｐ２の現在の抵抗値Ｒ２に、選択した第一抵抗変化率ΔＲ２_cを積算する。それに対し、制御手段１１は、モノクロ印刷物の通紙時には、抵抗値Ｒ２に、第一抵抗変化率ΔＲ２_mを積算する。その後、制御手段１１は、現在の抵抗値Ｒ２がＳ１５で得た抵抗閾値Ｒ２_THを超えたか否かを判断する。

図１３の処理の結果、制御手段１１は、カラー／モノクロ混在ジョブの実行時、図１４に示すように、通紙の度に、抵抗値Ｒ２に、第一抵抗変化率ΔＲ２_c，ΔＲ２_mのうち適切な方を積算する。かかる抵抗値Ｒ２が抵抗閾値Ｒ２_THを超えると、逆バイアス電圧Ｖ２が二次転写ローラ４に印加される。このように、本変形例では、カラー／モノクロ混在ジョブの実行時にも、適切なタイミングで逆バイアス電圧Ｖ２が印加されるため、印刷物の濃度不良が起こり難い画像形成装置１Ｃを提供することが可能となる。

《第十四欄：第二変形例》
ところで、一般的な、画像形成装置１Ｃでは、ＲＩＰ（Ｒａｓｔｅｒ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）が行われて、印刷ジョブと共に送られてくる各種電子データがラスターイメージデータ（ビットマップデータ）に展開される。上記第三実施形態では、図１２のＳ１６において、印刷ジョブの内容等に基づき、第一抵抗変化率ΔＲ２が求められた。しかし、上述から明らかなように、印刷媒体Ｍ上のトナー層厚も抵抗値Ｒ１の変化に影響を与える。そこで、制御手段１１は、図１２のＳ１６において、ＰＩＲ処理によりラスターイメージデータを取得し解析して、トナー層厚等を取得し、その後、このようなトナー層厚等を考慮して、第一抵抗変化率ΔＲ２を決定しても構わない。なお、この場合、テーブルＴ₂には、トナー層厚等を考慮した第一抵抗変化率ΔＲ２が予め準備される必要がある。

本発明に係る画像形成装置は、過転写に起因する印刷物の濃度不良の発生を低減可能であり、カラー機かモノクロ機かを問わず、ファクシミリ、コピー機、プリンタおよびこれらの機能を備えた複合機に好適である。

１Ａ〜１Ｃ 画像形成装置
３ 中間転写ベルト
４ 二次転写ローラ
５ 感光体ドラム
１０ 第一電源手段
１１ 制御手段
１２ 温湿度検出手段
１４ 第二電源手段

Claims (12)

1. トナー像を担持しつつ回転可能な像担持体と、
   イオン導電性材料を用いた転写部材であって、前記像担持体に押圧されて転写ニップを形成しつつ回転可能な転写部材と、
   前記転写ニップを複数の印刷媒体が通過中、所定の極性を有する転写バイアス電圧を前記転写部材に印加する電源手段と、
   前記転写ニップにおいて各印刷媒体が通過しない端部領域であるニップ端部領域の抵抗値が、所定の抵抗閾値を超えたか否かを判定する制御手段と、を備え、
   前記制御手段が肯定的な判定を行うと、前記電源手段は、前記転写バイアス電圧とは逆極性を有する逆バイアス電圧を前記転写部材に印加し、
   前記制御手段は、前記画像形成装置内の湿度、前記画像形成装置内の温度、および前記像担持体に担持されたトナーの帯電量のうち少なくともいずれか１つに応じて、前記所定の抵抗閾値を決定する、画像形成装置。
2. トナー像を担持しつつ回転可能な像担持体と、
   イオン導電性材料を用いた転写部材であって、前記像担持体に押圧されて転写ニップを形成しつつ回転可能な転写部材と、
   前記転写ニップを複数の印刷媒体が通過中、所定の極性を有する転写バイアス電圧を前記転写部材に印加する電源手段と、
   前記転写ニップにおいて各印刷媒体が通過しない端部領域であるニップ端部領域の抵抗値が、所定の抵抗閾値を超えたか否かを判定する制御手段と、を備え、
   前記制御手段が肯定的な判定を行うと、前記電源手段は、前記転写バイアス電圧とは逆極性を有する逆バイアス電圧を前記転写部材に印加し、
   前記制御手段は、
   印刷ジョブの内容に基づき、前記ニップ端部領域を印刷媒体が一枚通過する場合の第一抵抗変化率を決定し、
   決定した第一抵抗変化率に基づき、前記ニップ端部領域の抵抗値が前記抵抗閾値に到達するまでの印刷媒体の枚数を通紙閾値として決定し、
   決定した通紙閾値を印刷媒体の通過枚数が超えると、前記ニップ端部領域の抵抗値が前記抵抗閾値を超えたと判断する、画像形成装置。
3. 前記制御手段は、
   印刷ジョブの内容に基づき、前記ニップ端部領域を印刷媒体が一枚通過する場合の第一抵抗変化率を決定し、
   決定した第一抵抗変化率に基づき、前記ニップ端部領域の抵抗値が前記抵抗閾値に到達するまでの印刷媒体の枚数を通紙閾値として決定し、
   決定した通紙閾値を印刷媒体の通過枚数が超えると、前記ニップ端部領域の抵抗値が前記抵抗閾値を超えたと判断する、請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記第一抵抗変化率は、前記印刷媒体のサイズが大きい程、大きい値に設定される、請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記第一抵抗変化率は、前記印刷媒体が厚い程、大きい値に設定される、請求項２または３に記載の画像形成装置。
6. 前記第一抵抗変化率は、両面印刷時には定着温度に応じて決定される、請求項２または３に記載の画像形成装置。
7. 前記第一抵抗変化率は、前記転写部材の駆動時間に応じて決定される、請求項２または３に記載の画像形成装置。
8. 前記第一抵抗変化率は、前記画像形成装置内の温度および／または湿度に応じて決定される、請求項２または３に記載の画像形成装置。
9. 前記抵抗閾値は、前記画像形成装置内の湿度および／または温度に基づき決定される、請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記抵抗閾値は、前記像担持体に担持されたトナーの帯電量に応じて決定される、請求項１〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記制御手段は、
    印刷ジョブによりカラー印刷およびモノクロ印刷が混在する場合、カラー印刷時に一枚の印刷媒体が前記ニップ端部領域を通過する際の第一抵抗変化率をカラー用第一抵抗変化率として求めると共に、モノクロ印刷時に一枚の印刷媒体が前記ニップ端部領域を通過する際の第一抵抗変化率をモノクロ用第一抵抗変化率として求め、
    印刷ジョブ実行中、カラー印刷の度にカラー用第一抵抗変化率を積算すると共に、モノクロ印刷の度にモノクロ用第一抵抗変化率を積算することで、前記ニップ端部領域の抵抗値を決定する、請求項２〜１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記制御手段は、
    印刷ジョブに基づき、各印刷媒体に印刷すべき電子データを解析し、
    解析結果に基づいて、印刷媒体が前記ニップ端部領域を通過する際の第一抵抗変化率を求め、
    印刷媒体の通過枚数と、求めた第一抵抗変化率とに基づき、前記ニップ端部領域の抵抗値を決定する、請求項２または３に記載の画像形成装置。

Images