JP6478652B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナーを用いて文字、図像等を形成する、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

感光ドラムに形成したトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録材に二次転写する画像形成装置が広く用いられている。中間転写ベルトを用いる画像形成装置では、所定の頻度で電圧設定制御を実行して、感光ドラムから中間転写ベルトへトナー像を転写する際に転写部材に印加する転写電圧を設定している（特許文献１）。

特許文献１には、感光ドラム及び中間転写ベルトの回転速度を２段階に切り替え可能な画像形成装置が実用化されている。ここでは、所定の頻度で毎回、２段階の回転速度でそれぞれ電圧設定制御を実行して、２段階の回転速度のそれぞれにおける転写電圧を設定している。

特開２００１−１２５３３８号公報

適正な転写電圧は、画像形成枚数の累積や室内の温度変化に伴って大きく変化する。このため、適正な転写電圧を維持するためには、高頻度で電圧設定制御を実行する必要がある。ところが、２段階の回転速度を有する画像形成装置において高頻度で電圧設定制御を実行する場合、毎回、２段階の回転速度で電圧設定制御を実行すると、画像形成装置のダウンタイムが増えて好ましくない。

本発明は、第１の速度に切換えた状態で設定した目標電圧と、第１の速度での目標電圧と第２の速度での目標電圧との対応関係と、を用いて設定した第２の速度における目標電圧を設定する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、トナー像を担持して回転する像担持体と、前記像担持体に当接し回転する中間転写体と、前記中間転写体に当接して転写ニップ部を形成し、電圧の印加により前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電源と、前記像担持体の速度を第１の速度で画像形成を行う第１画像形成モードと、前記第１の速度よりも低速である第２の速度で画像形成を行う第２画像形成モードと、を実行可能な制御部と、を備え、前記制御部は、前記像担持体の速度を前記第１の速度で回転させて前記転写部材に電圧を印加したときの電圧と電流の関係から、前記第１画像形成モード時の目標電圧を設定する第１設定モードと、前記像担持体の速度を前記第２の速度で回転させて前記転写部材に電圧を印加したときの電圧と電流の関係から、前記第２画像形成モード時の目標電圧を設定する第２設定モードと、を実行可能であり、前記制御部は、前記第２設定モードの実行頻度が前記第１設定モードの実行頻度よりも低くなるように、前記第２設定モードの実行頻度を制御するとともに、前回の前記第２設定モードが実行されてから次回の前記第２設定モードが実行されるまでの間において、前記第１設定モードで取得された第１情報と前記第２設定モードの実行に伴って更新される第２情報とに基づいて、前記第２画像形成モード時に設定される目標電圧を更新する更新モードを実行可能である、ことを特徴とする。

本発明の画像形成装置では、電圧と電流の関係から第２画像形成モード時の目標電圧を設定する低速の第２設定モードの実行に伴うダウンタイムを抑制しつつ、第１設定モードで取得された第１情報と、第２設定モードの実行に伴い更新される第２情報を用いることで、第２画像形成モード時の目標電圧が適正値から外れるのを抑制できる。

画像形成装置の構成の説明図である。 プロセススピード変更制御のブロック図である。 電圧設定制御のタイミングチャートである。 電圧設定制御の検出結果の説明図である。 一次転写電圧の設定制御のフローチャートである。 電圧設定制御の実行頻度の説明図である。 実施の形態２の一次転写電圧の設定制御のフローチャートである。 １／２速環境テーブルの説明図である。

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。

＜実施の形態１＞
（画像形成装置）
図１は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８の上向き面に沿って、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部１Ｙでは、感光ドラム２ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。画像形成部１Ｍでは、感光ドラム２ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。画像形成部１Ｃ、１Ｋでは、それぞれ感光ドラム２ｃ、２ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト８に転写される。

中間転写ベルト８に転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ二次転写される。分離ローラ２１は、記録材カセット２０から引き出した記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ２２へ送り出す。レジストローラ２２は、中間転写ベルト８のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。四色のトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置１６で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後、不図示の排出ローラによって排出トレイへ排出される。

画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれの現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ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１Ｙについて説明し、他の画像形成部１Ｍ、１Ｃ、１Ｋについて重複する説明を省略する。

画像形成部１Ｙは、感光ドラム２ａを囲んで、帯電ローラ３ａ、露光装置７ａ、現像装置４ａ、転写ローラ５ａ、ドラムクリーニング装置６ａを配置している。感光ドラム２ａは、外径３０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面にＯＰＣ（有機光半導体）感光層を形成しており、所定のプロセススピードで回転する。

帯電ローラ３ａは、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム２ａを一様な負極性の電位（−６００Ｖ）に帯電させる。露光装置７ａは、イエローの画像データを展開した走査線画像信号をＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム２ａの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置４ａは、トナーを感光ドラム２ａに移転させて静電像をトナー像に現像する。転写ローラ５ａは、感光ドラム２ａに担持されたトナー像を中間転写ベルト８へ転写する。ドラムクリーニング装置６ａは、感光ドラム２ａにクリーニングブレードを摺擦させて、感光ドラム２ａの表面に付着した転写残トナーを除去する。

二次転写外ローラ１４は、二次転写内ローラ１２に内周面を支持された中間転写ベルト８に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写外ローラ１４に正極性の直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト８上のトナー像が記録材Ｐへ二次転写される。ベルトクリーニング装置１５は、中間転写ベルト８にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト８の表面の転写残トナーを回収する。

（中間転写ベルト）
中間転写ベルト８は、テンションローラ１３、二次転写内ローラ１２、及び駆動ローラ１１に掛け渡して支持され、駆動ローラ１１に駆動されて感光ドラム２ａと等しい速度で矢印Ｃ方向に回転する。駆動ローラ１１は、金属製のシャフトの外周に導電ゴム層を有し、導電ゴム層の抵抗値は１×１０^３〜１×１０^５Ωに調整され、シャフトは接地電位に接続されている。

中間転写ベルト８は、厚さ８５μｍのポリイミド樹脂フィルムを基材としており、カーボンブラックを分散させて、表面抵抗率で１×１０^１２Ω／□、体積抵抗率で１×１０^９Ω・ｃｍとなるように抵抗調整されている。

（一次転写部）
一次転写ローラ５ａは、中間転写ベルト８の内周面の感光ドラム２ａに対向する位置に配置している。転写ローラ５ａは、感光ドラム２ａとの間に中間転写ベルト８を挟持して、感光ドラム２ａと中間転写ベルト８の間にトナー像の一次転写部ＴＹを形成する。電源９ａは、転写ローラ５ａに正極性の直流電圧を印加して、感光ドラム２ａに担持された負極性のトナー像を中間転写ベルト８へ転写させる。

一次転写ローラ５ａは、導電性金属からなる直径８ｍｍのシャフトの周囲に、１．０ｍｍの厚さの導電性発泡ゴム材料の弾性層を形成したものである。ゴム材料は、ＥＰＤＭ（エチレン・ブタン・ジエン）ポリマーである。ゴム材料の体積抵抗値は、イオン導電剤を分散させて２０℃で５．０×１０^６［Ω／ｃｍ］である。一次転写ローラ５ａの重量は３００ｇである。一次転写ローラ５ａは、両端に設けられた加圧バネで上向きに総圧１０Ｎ（１Ｋｇｆ）で付勢されている。

（プロセススピード）
図２はプロセススピード変更制御のブロック図である。

図２に示すように、画像形成装置１００では、近年のユーザーの多様化に対応するため、記録材の種類に応じて転写工程や定着工程の速度、すなわちプロセススピードを変更している。画像形成装置１００では、標準速モードでの中間転写ベルト８の回転速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとし、感光ドラム２ａの周速度を２００ｍｍ／ｓｅｃとしている。１／２速モードでの中間転写ベルト８の回転速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとし、感光ドラム２ａの周速度を１００ｍｍ／ｓｅｃとしている。

制御部１１０は、１枚以上の画像形成を含むジョブデータを受信すると、ジョブデータから記録材指定情報を取得し、速度モードを選択する。制御部１１０は、記録材として厚紙、ＯＨＴシートを記録材Ｐとして使用するときには、１／２速モードを選択し、普通紙を使用する標準速モード（通常のプロセススピード）よりもプロセススピードを半分に落とす。

これは、二次転写部Ｔ２におおいて厚紙にトナーを転写する場合、普通紙に比べて二次転写部Ｔ２に形成される転写電界が小さくなって転写不良が生じ易くなるからである。また、定着装置１６において画像を定着させる際に、厚紙は、普通紙よりも定着に要する熱量が大きくなるため、定着不良が生じ易いからである。そのため、制御部１１０は、プロセススピードを下げて一次転写部Ｔ１及び定着装置１６のニップを通過する時間を長くすることで、これらの問題を解決している。

プロセススピードを変更する場合、複数の駆動モータＭｉの回転速度を変更して定着速度、感光ドラム速度、中間転写ベルト速度を変更する。プロセススピードの変更に伴って、帯電電圧、一次転写電圧、露光条件も変更される。

画像形成装置１００にユーザーが記録材Ｐの種類を厚紙と指定したジョブデータを送信すると、制御部１１０は、１／２速モードと判断する。そして、プロセススピードが標準速モードの半分になるように、定着装置１６、駆動ローラ１１、感光ドラム２に回転力を与えるそれぞれの駆動モータＭｉ（ｉ＝１、２、３）を制御する。

以上説明したように、像担持体の一例である感光ドラム２ａは、トナー像を担持して回転する。中間転写体の一例である中間転写ベルト８は無端ベルトで構成され、転写部の一例である一次転写部ＴＹで感光ドラム２ａに担持されたトナー像が転写され、回転する。一次転写部ＴＹは、感光ドラム２ａに支持された中間転写ベルト８に転写ローラの一例である一次転写ローラ５ａを当接して形成される。電源の一例である電源９ａは、一次転写部ＴＹに電圧を印加する。

切換手段の一例であるモータ及び制御部１１０は、感光ドラム２ａ及び中間転写ベルト８の回転速度を第１の速度の一例である標準速と第２の速度の一例である１／２速とに変更可能である。１／２速は、標準速よりも低く、１／２速に切換えた状態で行う画像形成の頻度は、標準速に切換えた状態で行う画像形成の頻度よりも低い。

（電圧設定制御）
図３は電圧設定制御のタイミングチャートである。図４は電圧設定制御の検出結果の説明図である。図１に示すように、一次転写ローラ５ａに印加する適正な転写電圧は、一次転写ローラ５ａの抵抗値、一次転写部Ｔ１におけるトナーのトナー帯電量、温度、絶対湿度に応じて複雑に変化する。そのため、制御部１１０は、定期的に電圧設定手段の一例である電圧設定制御を実行して、実験的に転写電圧を設定し直している。電圧設定制御は、画像形成が行われていないタイミングで実行される。

電圧設定制御は、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおいて、同じシーケンスを用いて、少しずつ時間をずらせて同時期に実行される。このため、ここでは、画像形成部１Ｙにおける電圧設定制御を説明し、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに関する重複した説明を省略する。

電圧設定制御では、感光ドラム２ａ及び中間転写ベルト８を標準速モードのプロセススピードで回転させる。電源９ａは出力電流の検知回路、すなわち一次転写ローラ５ａに流れる電流の検知回路を含む。制御部１１０は、感光ドラム２を通常の標準速の画像形成時と同じ電位ＶＤに帯電し、電源９ａを制御して、図３に示すように、一次転写ローラ５ａに電圧の異なる３種類の試験電圧（Ｖｔ１、Ｖｔ２、Ｖｔ３）を順次印加する。そして、３種類の試験電圧において一次転写ローラ５ａに流れる電流（Ｉｔ１、Ｉｔ２、Ｉｔ３）を検出する。

制御部１１０は、図４に示すように、電流の検出結果から電圧−電流の関係を導き、転写効率のピークに定めた第１の目標電流が流れる電圧を算出して画像形成時の一次転写電圧Ｖ１ａとする。制御部１１０は、画像形成時には、電源９ａを制御して、一次転写電圧Ｖ１ａを定電圧制御で一次転写ローラ５に印加させる。

図１に示すように、標準速モードの電圧設定制御は、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋで同様に実行されて、新しく求められた一次転写電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄによって前回の電圧設定制御で求められた一次転写電圧が置き換えられる。電圧設定制御で得られた一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにおける電圧−電流の関係、及び一次転写電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄは、制御部１１０のメモリに記憶される。

図４に示すように、電圧設定制御では、試験電圧をＶｔ１＝＋２００Ｖ、Ｖｔ２＝＋５００Ｖ、Ｖｔ３＝＋８００Ｖとしている。図４の横軸は一次転写電圧、縦軸は一次転写電流を示す。プロットされた各点は、試験電圧の値と、対応する電流の値を示す。ある電圧値以上の試験電圧を印加した場合、電圧−電流の関係は直線で近似できることが実験で明らかになっている。このため、図４中、測定点の間隔は直線で近似している。電圧設定制御では、電圧−電流の測定点を直線で近似した後、その近似線上で所定の目標電流値となる電圧値Ｖ１ａを演算で求めて、画像形成時の一次転写電圧Ｖ１ａとして設定している。

図３に示すように、電圧設定制御が開始されると、帯電ローラ３に帯電電圧が印加されて感光ドラム２が通常の画像形成時と同じ−６００Ｖに帯電される。帯電電圧を印加後、時間ｔ１１＋ｔ１２＋ｔ１３が経過してから、１番目の試験電圧（Ｖｔ１）が一次転写ローラ５に印加される。ｔ１１は、帯電ローラ３ａに印加される振動電圧の直流電圧が帯電電圧ＶＤに達するまでの時間で１００ｍｓｅｃである。ｔ１２は、感光ドラム２ａを所望の電位（本実施形態では−６００ｖ）に安定して帯電させるために、帯電電圧を帯電ローラ３に印加した状態で感光ドラム２ａを１回転させる時間で、４７１ｍｓｅｃである。ｔ１３は、帯電ローラ３ａで帯電された感光ドラム２ａの領域が、一次転写部Ｔ１まで移動するための時間で、２３６ｍｓｅｃである。

電源９ａの出力が１番目の試験電圧Ｖｔ１に達する時間ｔ２１が経過してから、転写ローラ５ａに流れる電流が検出される。電流の検出値は、転写ローラ５ａが１回転する時間ｔ２２の間、行われる。１番目の試験電圧の電流検知が終了すると、得られたデータが処理される（ｔ２３）。ｔ２１は１００ｍｓｅｃ、ｔ２２は１５７ｍｓｅｃ、ｔ２３は１００ｍｓｅｃである。

続いて、同様にして、２番目の試験電圧（Ｖｔ２）の電流検知及びデータの処理が行われ、最後に、３番目の電圧（Ｖｔ３）の電流検知及びデータの処理が行われる。

以上説明したように、制御部１１０は、電源９ａを制御して電圧設定制御を実行する。電圧設定制御では、一次転写部ＴＹに電源９ａの電圧を印加したときの電圧と電流の関係から、予め定めた目標電流が流れる目標電圧を設定する。電圧設定制御では、電源９ａから定電圧を出力して一次転写部ＴＹを流れる電流を検出し、出力した定電圧と検出した電流の関係に基づいて、電源９ａから一次転写ローラ５ａへ印加する転写電圧の目標電圧を設定する。

（１／２速モードにおける転写電圧）
図４に示すように、画像形成が１／２速モードで実行される場合、標準速モードで実行される場合に比べて、一次転写ローラ５ａから感光ドラム２ａへの電荷供給量が半減するため、標準速モードよりも低い転写電圧を設定する必要がある。１／２速モードでは、標準速モードに比較して感光ドラム２ａから中間転写ベルト８へ移動する単位時間当たりトナー量が１／２になるからである。プロセススピードが遅くなると、一次転写部Ｔ１を１秒間に通過する感光ドラム２ａの面積が小さくなるので、単位時間当たりの移動電荷量が少なくなる。

（比較例）
ここで、１／２速モードの転写電圧を設定する方法として、上述した標準速モードと同一の電圧設定制御を、画像形成装置の立ち上げ時や所定枚数の画像形成ごとの間隔で実行することが考えられる。例えば、特許文献１に示されるように、標準速モードの電圧設定制御に続いてプロセススピードを１／２速に低下させて、係数設定制御を実行する。この場合、合計の電圧設定制御の時間が長くなって、画像形成装置１００のダウンタイムが増えてしまう。特に、１／２速モードで電圧設定制御を実行すると、感光ドラム２ａの周速が標準速モードの１／２になるので、試験電圧印加（電流測定）にかかる時間が標準速モードの２倍になって、画像形成装置１００のダウンタイムがさらに増えてしまう。

この問題を解決するために、画像形成装置１００では、標準速モードの電圧設定制御のみを定期的に実行して標準速モードの転写電圧を更新している。そして、１／２速モードの画像形成が実行される際には、標準速モードの転写電圧に対応関係の一例である変換係数を乗じて１／２速モードの転写電圧を設定している。これにより、１／２速モードにおける電圧設定制御に起因するダウンタイムを削減している。

しかし、変換係数を更新しない場合、温度変化、画像形成の累積等による一次転写ローラ５ａの抵抗変動によって不適切な転写電圧が計算される場合がある。一次転写ローラ５ａに意図しない抵抗変動が発生すると、標準速モードの転写電圧に変換係数を乗じた転写電圧では、転写効率のピークに定めた第２の目標電流を一次転写ローラ５ａに流すことができなくなる。その結果、転写効率が低下して、転写残トナーが増え、画像の濃度低下、色相の狂い、彩度の低下を引き起こして、出力画像の画像品質が低下してしまう。

標準速の電圧設定制御と１／２速の電圧設定制御とを独立に実行する場合、転写電圧の設定に要する合計の時間が長くなる。標準側の電圧設定制御で求めた転写電圧に固定値の変換係数を乗じて１／２速モードの転写電圧を設定する場合、転写電圧の設定に要する時間が短くて済むが、一次転写ローラ５ａの抵抗変動によって不適切な転写電圧が設定される可能性がある。

そこで、実施の形態１では、１／２速モードの画像形成が行われる場合には、直近の電圧設定制御で求められた転写電圧に変換係数を乗じて１／２速モードの転写電圧を設定する。しかし、変換係数は固定値ではなく、一次転写ローラ５ａの抵抗変動が発生する可能性が高まるタイミングで、係数設定制御を実行して、変換係数を新たに設定している。

そして、係数設定制御の実行頻度（１０００枚ごと）を電圧設定制御の実行頻度（２００枚ごと）よりも低くすることで、転写電圧の更新の頻度を下げることなく、転写電圧の設定に係る制御の回数を削減している。また、前回の電圧設定制御実行時の環境変動の閾値を、１／２速モードの場合（絶対湿度９ｇ／ｍ^３）は、標準速モードの場合（絶対湿度６ｇ／ｍ^３）よりも緩和することで、転写電圧の設定に係る制御の回数を削減している。

（電圧設定制御）
図５は実施の形態１の一次転写電圧の設定制御のフローチャートである。図６は電圧設定制御及び係数設定制御の実行頻度の説明図である。図１に示すように、制御部１１０は、ジョブデータを受信して、ジョブデータで指定された記録材に画像形成を実行し、Ａ４横送りサイズに換算して画像形成の累積枚数をカウントしている。また、検出部の一例である温度湿度センサ２３及び制御部１１０は、大気の温度と絶対湿度とを検出する。

図５に示すように、制御部１１０は、ジョブデータを受信すると（Ｓ１００）、前回の電圧設定制御の実行時から環境（大気中の絶対湿度［ｇ／ｍ^３］）が閾値１（絶対湿度６ｇ／ｍ^３）を超えて変化しているか否か判断する（Ｓ１０１）。制御部１１０は、閾値１を超えている場合（Ｓ１０１のＹｅｓ）、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおいて電圧設定制御を実行して（Ｓ１０３）、一次転写電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄを再設定する（Ｓ１０４）。

制御部１１０は、閾値１を超えていない場合（Ｓ１０１のＮｏ）、前回の電圧設定制御以降の標準速モード及び１／２速モードの合計のプリント枚数の累積値が２００枚に達したか否かを判断する（Ｓ１０２）。

制御部１１０は、累積値が２００枚を超えている場合（Ｓ１０２のＹｅｓ）、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおいて電圧設定制御を実行して（Ｓ１０３）、一次転写電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄを設定する（Ｓ１０４）。

制御部１１０は、次の画像形成が１／２速モードか否かを判断する（Ｓ１０４）。１／２速モードに該当しない場合（Ｓ１０４のＮｏ）、係数設定制御を実行せずに、標準速モードの画像形成を実行する（Ｓ１０５）。画像形成においては、一次転写ローラ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに直近の電圧設定制御で取得した一次転写電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄを印加して、画像のトナー像の一次転写を実行する。そして、ジョブの画像形成が終了するとジョブを終了する。

制御部１１０は、１／２速モードの場合（Ｓ１０４のＹｅｓ）、前回の係数設定制御実行時の制御時から環境（大気中の絶対湿度［ｇ／ｍ^３］）が閾値２（絶対湿度９ｇ／ｍ^３）を超えて変化しているか否か判断する（Ｓ１１１）。

制御部１１０は、環境が閾値２を超えて変化している場合（Ｓ１１１のＹｅｓ）、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおいて係数設定制御を実行して（Ｓ１１３）、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫの変換係数を設定する（Ｓ１１４）。

制御部１１０は、閾値２を超えていない場合（Ｓ１１１のＮｏ）、前回の係数設定制御以降の標準速モード及び１／２速モードの合計のプリント枚数の累積値が１０００枚に達したか否かを判断する（Ｓ１１２）。

制御部１１０は、累積値が１０００枚を超えていない場合（Ｓ１１２のＮｏ）、係数設定制御を実行することなく、１／２速モードの画像形成を実行する（Ｓ１１５）。１／２速モードの画像形成では、直近の電圧設定制御で取得した一次転写電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄに、制御部１１０のメモリに記憶されたそれぞれの変換係数を乗じて一次転写電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄを設定する。制御部１１０のメモリには、前回の係数設定制御で取得した一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫの変換係数が記憶されている。そして、ジョブの画像形成が終了するとジョブを終了する。

制御部１１０は、累積値が１０００枚を超えている場合（Ｓ１１２のＹｅｓ）、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおいて係数設定制御を実行して（Ｓ１１３）、一次転写部ＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫの変換係数を設定する（Ｓ１１４）。すなわち、電源９ａから定電圧を出力して一次転写ローラ５ａを流れる電流を検出し、出力した定電圧と検出した電流の関係に基づいて第２の目標電流が流れるように１／２速の転写電圧を求める。そして、前回の電圧設定制御で求めた標準速の転写電圧で１／２速の転写電圧を除して新たな変換係数を取得する。

制御部１１０は、１／２速モードの画像形成を実行する（Ｓ１１５）。１／２速モードの画像形成では、前回の電圧設定制御で取得した一次転写電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄに、制御部１１０のメモリに記憶された最新の変換係数を乗じて一次転写電圧Ｖ１ａ、Ｖ１ｂ、Ｖ１ｃ、Ｖ１ｄを設定する。

このようにしてジョブが終了するまで（Ｓ１０６のＮｏ）画像形成が実行され（Ｓ１０１〜Ｓ１０５、Ｓ１０１〜Ｓ１１５）、ジョブが終了すると（Ｓ１０６のＹｅｓ）、ジョブを終了する。

図６に示すように、環境変動が無い場合、係数設定制御は、前回の標準速モードの実行から１０００枚の画像形成が累積した後の最初の１／２速モードの画像形成に先立たせて実行される。

以上説明したように、制御部１１０は、第１の所定枚数又は第１の所定時間の一例である２００枚の画像形成ごとに、標準速に切換えた状態で電圧設定制御を実行して標準速における目標電圧を設定する。制御部１１０は、第１の所定枚数よりも大きな第２の所定枚数又は第１の所定時間よりも長い第２の所定時間の一例である１０００枚の画像形成が実行された後に、１／２速に切換えた状態で電圧設定制御を実行して、１／２速における目標電圧を設定する。このため、係数設定制御の実行頻度は、標準速モードの実行頻度の１／５以下である。

制御部１１０は、検出した温度の変化量が所定量を超えた後又は、検出した絶対湿度の変化量が所定量を超えた後に、第１の設定モードを実行し、１／２速に切換えた状態で電圧設定制御を実行して１／２速における目標電圧を設定する。このため、１０００枚の間隔で発生する突発的な温度変化や絶対湿度変化に伴う変換係数の誤差も相殺することができる。

しかし、いずれにせよ、制御部１１０は、１／２速に切換えた状態で画像形成を行うときに初めて、第１の設定モードを実行し、１／２速に切換えた状態で電圧設定制御を実行して１／２速における目標電圧を設定する。制御部１１０は、電圧設定制御で１／２速における目標電圧を設定したときにのみ変換係数を設定する。このため、時間がかかる１／２速モードの電圧設定制御の回数を最小限にできる。

（係数設定制御）
図４に示すように、係数設定制御では、画像形成部１Ｙにおいて、検知モードが実行されて、一次転写部ＴＹにおける電圧−電流の関係が取得される。係数設定制御では、試験電圧をＶｔ１＝＋１００Ｖ、Ｖｔ２＝＋３００Ｖ、Ｖｔ３＝＋５００Ｖとした。

そして、電圧−電流の関係と１／２速モードでの目標電流値Ｉｎから、画像形成部ＰＹの一次転写電圧Ｕａが決定される。画像形成部１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおいても同様の手順が実行されて、一次転写電圧Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄが決定される。

続いて、標準速の一次転写電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄと１／２速の一次転写電圧Ｕａ、Ｕｂ、Ｕｃ、Ｕｄとのそれぞれの比である変換係数λａ、λｂ、λｃ、λｄが以下の式に基づいて求められる。
λｉ ＝ Ｕｉ／Ｖｉ （ｉ：ａ、ｂ、ｃ、ｄ）

１／２速モードの画像形成では、このように求められた変換係数λａ、λｂ、λｃ、λｄを用いて、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおける１／２速モードの一次転写電圧Ｕ’ａ、Ｕ’ｂ、Ｕ’ｃ、Ｕ’ｄを演算する。一次転写電圧Ｕ’ａ、Ｕ’ｂ、Ｕ’ｃ、Ｕ’ｄは、以下の式に基づいて決定される。
Ｕ’ｉ ＝ λｉ × Ｖｉ（ｉ：ａ、ｂ、ｃ、ｄ）

そして、係数設定制御で得られた各色の電圧−電流の関係、変換係数λａ、λｂ、λｃ、λｄ、及び１／２速モードの一次転写電圧Ｕ’ａ、Ｕ’ｂ、Ｕ’ｃ、Ｕ’ｄは、制御部１１０に設けられたメモリに記憶される。そして、１／２速モードの画像形成では、このように決定された１／２速モードの一次転写電圧Ｕ’ａ、Ｕ’ｂ、Ｕ’ｃ、Ｕ’ｄを用いて、１／２速モードの画像形成が実行される。

図６に示すように、実施の形態１では、画像形成装置１００が今まで使用されたことなく、初めて電源を投入した使用開始時（本体設置時）には、変換係数λａ、λｂ、λｃ、λｄがまだ決定されていない。このため、初めて１／２速モードの画像形成を行う際は、図５のフローチャートのＳ１０１、Ｓ１０２に関わらず電圧設定制御を実行し、続いてＳ１１１、Ｓ１１２に関わらず係数設定制御を実行する。

また、連続ジョブ中に前回の電圧設定制御実行時からの環境変動が所定の許容範囲を超えた場合（Ｓ１０１のＹｅｓ）は、ジョブを一時中断して電圧設定制御を実行して、標準速モードの一次転写電圧を変更する。そして、連続ジョブ中に前回の係数設定制御実行時からの環境変動が所定の許容範囲を超えた場合（Ｓ１１１のＹｅｓ）は、ジョブを一時中断して係数設定制御を実行して、変換係数を変更する。

以上説明したように、実行部の一例である制御部１１０は、変換係数を設定する第１の設定モードの一例である係数設定制御と、変換係数を用いて１／２速における目標電圧を設定する第２の設定モード（１／２速の電圧設定制御を含む）と、を実行する。

第１の設定モードでは、標準速に切換えた状態で電圧設定制御を実行して第１の速度における目標電圧を設定し、１／２速に切換えた状態で電圧設定制御を実行して第２の速度における目標電圧を設定する。そして、標準速における目標電圧と１／２速における目標電圧との対応関係の一例である変換係数を設定する。

第１の設定モードでは、先行して電圧設定制御で標準速における目標電圧を設定しておく。そして、その後の所定のタイミングにおいて、電圧設定制御で１／２速における目標電圧を設定することに続けて変換係数を設定する。

第１の設定モードでは、第１の速度における目標電圧が所定のタイミングで繰り返し設定される。そして、１／２速に切換えた電圧設定制御で１／２速における目標電圧を設定するまでに電圧設定制御で設定された標準速における最新の目標電圧と、電圧設定制御で設定した１／２速における目標電圧と、を用いて変換係数を設定する。

一方、第２の設定モードでは、標準速に切換えた状態で電圧設定制御を実行して目標電圧を設定し、この目標電圧と第１の設定モードで得られた変換係数とから１／２速における目標電圧を設定する。

（一次転写部のインピーダンス）
図４に示すように、１／２速モードの場合は、標準速モードに比べて電圧−電流の直線の傾きが小さい。すなわち、１／２速モードの場合、標準速モードの場合と比べて、一次転写部Ｔ１のインピーダンスが大きくなる。

転写電圧による感光ドラム２ａへの電荷移動量は、一次転写部Ｔ１を１秒間に通過する感光ドラム２ａの領域を帯電電位ＶＤから電荷移動終了電位に変化させるだけの電荷に対応している。プロセススピードが遅くなると、一次転写部Ｔ１を１秒間に通過する感光ドラム２ａの面積が小さくなるので、単位時間当たりの移動電荷量も少なくなる。

一方、一次転写ローラ５ａに所定の電流を流す際に必要な電圧は、プロセススピードによって変化しない。この２つの理由により、１／２速モード時に転写電圧が印加される一次転写部Ｔ１のインピーダンスは、標準速モード時に転写電圧が印加される一次転写部Ｔ１のインピーダンスよりも高くなる。一次転写部Ｔ１のインピーダンスが上昇した場合、変換係数が変わってしまい、当初の変換係数では、所望の目標電流が流せなくなる。

（実施の形態１の効果）
実施の形態１では、係数設定制御で取得した変換係数と電圧設定制御で取得した標準速モードの一次転写電圧を用いて１／２速モードの一次転写電圧を決定するので、係数設定制御の実行頻度が少なくて済む。複数のプロセススピードで画像形成を行い、転写電圧を設定する画像形成装置１００において、一次転写電圧の設定に要する時間を短縮できる。

実施の形態１では、環境変動の閾値を緩和しても、頻度が高く行われる電圧設定制御の結果を参照することで一次転写の電流精度を保つことができる。

実施の形態１では、係数設定制御の検知モードが実行される頻度は、電圧設定制御の検知モードが実行される頻度よりも低い。このため、係数設定制御が実行されなくても、電圧設定制御の頻度だけ、１／２速モードの画像形成に用いる転写電圧を更新できる。

実施の形態１では、１／２速モードの画像形成の実行頻度は、標準速モードの画像形成の実行頻度よりも低い。このため、１／２速で行う係数変換モードの回数が少なくて済む。高頻度の標準速でのみ実測に基づく電圧設定制御を行えばよい。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、前回の係数設定制御実行時からの環境変動が所定の許容範囲を超えた場合（Ｓ１１１のＹｅｓ：図５）に係数設定制御を実行した。これに対して、実施の形態１では、前回の係数設定制御実行時からの環境変動が所定の許容範囲を超えた場合は、係数設定制御は実行せず、変換係数／環境のテーブルを参照して変換係数を変更する（Ｓ１１４、Ｓ１１５：図７）。実施の形態２は、それ以外の構成及び制御は実施の形態１と同一であるため、図７中、図５と共通する部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

（一次転写電圧の設定制御）
図７は実施の形態２の一次転写電圧の設定制御のフローチャートである。図７に示すように、制御部１１０は、ジョブデータを受信して制御を開始する（Ｓ１００）。環境変動及びプリント枚数に基づいて電圧設定制御の要否が判断され（Ｓ１０１、Ｓ１０２）、必要であれば電圧設定制御を実行する（Ｓ１０３）。

制御部１１０は、実行しようとする画像形成が１／２速モードの場合（Ｓ１０４のＹｅｓ）、プリント枚数に基づいて係数設定制御の実行の可否を判断する（Ｓ１２１）。制御部１１０は、前回の係数設定制御実行後の画像形成枚数が１０００枚を超えている場合（Ｓ１２１のＹｅｓ）、係数設定制御を実行する（Ｓ１２２）。

制御部１１０は、係数設定制御の実行後、温度湿度センサ２３の出力に基づいて環境の空気の絶対湿度を演算し、画像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの１／２速環境テーブル番号ｂＹ、ｂＭ、ｂＣ、ｂＫを選択する（Ｓ１２３）。

制御部１１０は、選択した１／２速環境テーブル番号ｂＹ、ｂＭ、ｂＣ、ｂＫの１／２速環境テーブルを用いて、絶対湿度に応じた変換係数を求める（Ｓ１２４）。

制御部１１０は、このようにして求められた変換係数を標準モードの一次転写電圧に乗じて、１／２速モードの一次転写電圧を決定し、当該一次転写電圧により画像形成を実行する（Ｓ１２５）。

（変換係数／環境のテーブル）
図８は１／２速環境テーブルの説明図である。

図８に示すように、１／２速環境テーブルの横軸は絶対湿度、縦軸は変換係数である。１／２速環境テーブルは、その番号Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５ごとに準備されて、絶対湿度の値と変換係数との関係を予め設定している。

係数設定制御を実行した環境の絶対湿度と、係数設定制御で取得された変換係数とに基づいて、図８から１／２速環境テーブル番号Ｎｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５のいずれかが選択される。係数設定制御で求められた変換係数がそのときの絶対湿度においてどの１／２速環境テーブルに最も近いかが判断され、どの番号の１／２速環境テーブルを使用するかが決定される（Ｓ１２３）。

係数設定制御の実行後、環境の絶対湿度が変動した場合、該当する番号の１／２速環境テーブルを用いてそのときの絶対湿度に応じた変換係数を取得する（Ｓ１２４）。

実施の形態２では、環境が変動しても係数設定制御を実行せず、環境が変動した場合は環境変動による変換係数の変動を１／２速環境テーブルにより予測する。１／２速モードで用いる変換係数の環境変動を係数設定制御の実行時において予め予測しておくことで、環境変動に基づく係数設定制御の実行を回避している。このため、環境の絶対湿度が変化しても、１／２速環境テーブルにより１／２速モードの画像形成に用いる転写電圧を適正に保ち、かつ係数設定制御の合計の実行回数を削減することが可能になる。

＜その他の実施の形態＞
本発明は、実施の形態１、２で説明した構成及び制御には限定されない。実施の形態１、２の構成及び制御の一部又は全部を置き換えた実施の形態でも実施可能である。例えば、実施の形態１では、ユーザーがジョブデータにおいて紙種を指定している。しかし、紙種の判断は、これに限らず、紙種類の検知センサを設けて、画像形成装置において自動的に判断してもよい。

実施の形態１では、プロセススピードが標準速モードの画像形成のプロセススピードの１／２にする１／２速モードの画像形成を説明した。しかし、１／２速モードよりも減速する１／３速モード、１／４速モード、逆に増速する１．５速モード、２．０速モードを追加してもよい。この場合も、それぞれ変換係数を設定し、電圧設定制御よりも低い頻度でそれぞれの変換係数を修正すればよい。

実施の形態１では、画像形成の累積枚数によって電圧設定制御、係数設定制御のタイミングを制御した。これらの制御は、画像形成の累積距離、累積時間により行ってもよい。電圧設定制御と係数設定制御とで検知モードは同一でなくてもよい。特許文献１に示されるように、第１目標電流（第二目標電流）で定電流制御を行って出力電圧を読み取って標準速モードの一次転写電圧（変換係数を演算するための１／２速モードの一次転写電圧）を検知してもよい。

制御部１１０は、絶対湿度によらず、周囲の温度と前回の電圧設定制御時に検出した温度との温度差が第１の温度差を超えると電圧設定制御を実行してもよい。また、周囲の温度と前回の係数設定制御時に検出した温度との温度差が第１の温度差よりも大きな第２の温度差を超えると係数設定制御を実行する。

感光ドラム２ａと中間転写ベルト８の標準速は、同一速度には限らない。感光ドラム２ａと中間転写ベルト８との間に１％程度の速度差を設定してもよい。

感光ドラム２ａの表面に抵抗値が１０^９〜１０^１４Ωｃｍの表面層を設けてもよい。感光ドラム２ａは、アモルファスシリコン感光体等を採用してもよい。アモルファスシリコン感光体を用いると、電荷注入帯電が可能になり、オゾン発生の防止、および消費電力の低減に効果がある。また、帯電性についても向上する。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 画像形成部
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 感光ドラム
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ 帯電ローラ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像装置
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 一次転写ローラ
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ ドラムクリーニング装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 露光装置
８ 中間転写ベルト、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ 電源
１１ 駆動ローラ、１２ 二次転写内ローラ、１３ テンションローラ
１４ 二次転写ローラ、１６ 定着装置
２３ 温度湿度センサ
１００ 画像形成装置、１１０ 制御部

Claims (8)

1. トナー像を担持して回転する像担持体と、
   前記像担持体に当接し回転する中間転写体と、
   前記中間転写体に当接して転写ニップ部を形成し、電圧の印加により前記像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する転写部材と、
   前記転写部材に電圧を印加する電源と、
   前記像担持体の速度を第１の速度で画像形成を行う第１画像形成モードと、前記第１の速度よりも低速である第２の速度で画像形成を行う第２画像形成モードと、を実行可能な制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記像担持体の速度を前記第１の速度で回転させて前記転写部材に電圧を印加したときの電圧と電流の関係から、前記第１画像形成モード時の目標電圧を設定する第１設定モードと、前記像担持体の速度を前記第２の速度で回転させて前記転写部材に電圧を印加したときの電圧と電流の関係から、前記第２画像形成モード時の目標電圧を設定する第２設定モードと、を実行可能であり、
   前記制御部は、前記第２設定モードの実行頻度が前記第１設定モードの実行頻度よりも低くなるように、前記第２設定モードの実行頻度を制御するとともに、前回の前記第２設定モードが実行されてから次回の前記第２設定モードが実行されるまでの間において、前記第１設定モードで取得された第１情報と前記第２設定モードの実行に伴って更新される第２情報とに基づいて、前記第２画像形成モード時に設定される目標電圧を更新する更新モードを実行可能である、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記更新モードにおいて、前回の前記第２設定モードが実行されたときの直近の前記第１設定モードで得られた情報と、前回の前記第２設定モードが実行されたときに得られた情報とに基づいて、前記第２情報を更新する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記第１設定モードを実行した後に前記第２画像形成モードを実行する場合、前記更新モードを実行する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の周囲の温度を検出する検出部を備え、
   前記制御部は、現在の前記検出部の検出結果と、前回の前記第１設定モード時における前記検出部の検出結果との変化量が第１の値よりも大きくなった場合に、前記第１設定モードを実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体の周囲の湿度を検出する検出部を備え、
   前記制御部は、現在の前記検出部の検出結果と、前回の前記第１設定モード時における前記検出部の検出結果との変化量が第１の値よりも大きくなった場合に、前記第１設定モードを実行する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、現在の前記検出部の検出結果と、前回の前記第２設定モード時における前記検出部の検出結果との変化量が第２の値よりも大きくなった場合に、前記第２設定モードを実行する、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づいて前記第２情報を更新する、
   ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記第１情報は、直近の前記第１設定モードで取得される情報である、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images