JP6603942B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、転写部材に転写バイアスを印加して、像担持体に形成されたトナー像を、被転写媒体に静電的に転写させる画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、転写プロセスにおいて、トナーの帯電極性とは逆極性に転写部材を帯電させて（即ち、転写部材に転写バイアスを印加させて）、像担持体に形成されたトナー像を、被転写媒体に静電的に転写させる。

転写部材として、イオン導電性材料（典型的には、イオン導電性ゴム材料）を採用した転写ローラが使用されることがある。イオン導電性材料には、カーボン等の導電性微粉末を配合した電子導電性材料と比較すると、電気抵抗値（以下、単に抵抗値という）の電圧依存性が小さいという利点、および、抵抗値のムラが発生し難いという利点がある。

イオン導電性材料では、内部の水分を介してイオンが移動することで導電性が得られる。このような材料の転写ローラに同一極性の転写バイアスが継続的にまたは繰り返し印加されると、材料内部でイオンが平衡状態に戻れなくなる。即ち、イオンの偏在が材料内部で発生する。このイオンの偏在は、図１５に示すように、転写ローラ１０１のイオン導電性材料１０２に、電子分極化した電荷（図中、＋，−で表記）が蓄積される現象と考えられる。このような電子分極により、ゴム材料内で新たなイオンの移動が阻害され、その結果、転写ローラの抵抗値が上昇すると考えられている。

抵抗値上昇が進むと、転写ローラがトナー転写に必要な量の電荷を確保できず、その結果、転写効率が低下する。また、十分な転写効率のために帯電量を多くすると、転写ローラから放電ノイズが発生する場合がある。それゆえ、従来、イオンの偏在を平衡状態に強制的に戻すべく、転写バイアスと逆極性を有するバイアス（以下、逆バイアスという）を転写ローラに印加する技術が知られている（例えば、特許文献１，２を参照）。

特許文献１では、ＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）等の結果から転写ローラの抵抗値が導出され、その抵抗値から転写ローラの劣化度が導出される。導出した劣化度が所定の劣化度に達すると、逆バイアスのシーケンスが変更される。これによって、転写ローラの延命を図っている。ここで、特許文献１において「シーケンスの変更」とは、転写ローラのクリーニング時において印加される逆バイアスの印加時間を通常時よりも長くすることである。

また、特許文献２では、転写ローラの抵抗値に応じて、非転写時に、転写時に印加した直流バイアスとは逆極性を有する逆バイアスが、画像形成に要した転写時の転写バイアスの積算量に相当する範囲で印加される。

特開２００６−１６３２６６号公報 特開平９−１１４２７３号公報

上記転写ローラを備えた画像形成装置に上記特許文献１，２のいずれかの技術を採用して、イオンの偏在を低減させることは可能である。しかし、逆バイアスの印加に相当の時間が必要となるため、画像形成装置の高生産性化の要望に応えきれないという問題点があった。

それゆえに、本発明の目的は、従来よりも生産性の低下を招くことなく、上昇した抵抗値を低減させることが可能な画像形成装置を提供することである。

本発明の一局面は、画像形成装置であって、トナー像を担持する像担持体と、通紙時に、前記像担持体に担持されたトナー像を被転写媒体に静電的に転写させる転写部材と、前記通紙時に、前記像担持体に担持されたトナーの帯電極性とは逆極性を有する転写バイアスを前記転写部材に印加する電源手段と、前記転写部材の劣化度を導出する制御手段と、を備え、前記劣化度が相対的に小さい場合、前記電源手段は、前記転写バイアスと逆極性であって第一の電流値を有する逆バイアスを、前記転写部材に印加し、前記劣化度が相対的に大きい場合、前記電源手段は、前記転写バイアスと逆極性であって第二の電流値を有する逆バイアスを、前記転写部材に印加し、前記第二の電流値の絶対値は、前記第一電流値の絶対値未満である。

また、本発明の他の局面は、画像形成装置であって、トナー像を担持する像担持体と、通紙時に、前記像担持体に担持されたトナー像を被転写媒体に静電的に転写させる転写部材と、前記通紙時に、前記像担持体に担持されたトナーの帯電極性とは逆極性を有する転写バイアスを前記転写部材に印加する電源手段と、前記転写部材の劣化度を導出する制御手段と、を備え、前記劣化度が相対的に小さい場合、前記電源手段は、前記転写バイアスと逆極性であって第一電圧値を有する逆バイアスを、前記転写部材に印加し、前記劣化度が相対的に大きい場合、前記電源手段は、前記転写バイアスと逆極性であって第二電圧値を有する逆バイアスを、前記転写部材に印加し、前記第一電圧値の絶対値は、前記第二電圧値の絶対値未満である。

上記各局面によれば、従来よりも生産性の低下を招くことなく、上昇した抵抗値を低減させることが可能な画像形成装置を提供することができる。

第一実施形態の画像形成装置の構成を示す模式図である。 二次転写ローラの交換直後に実施されるＡＴＶＣのフロー図である。 逆バイアスの印加処理を示すフロー図である。 差分値に対する蓄積電荷量の特性を示す図である。 逆バイアスのために供給される電流値・電圧値の範囲を示す図である。 総印刷枚数に対する抵抗値変化の特性を示す図である。 総印刷枚数に対する蓄積電荷量の増減を示す図である。 総印刷枚数に対する係数βの傾向を示す図である。 第一変形例の二次転写ローラの交換直後に実施される処理のフロー図である。 第一変形例の逆バイアスの印加処理を示すフロー図である。 第二変形例の逆バイアスの印加処理を示すフロー図である。 第二変形例の逆バイアスの印加処理の代替例を示すフロー図である。 温度変化・湿度変化に対する電圧閾値の変化を示す図である。 第二実施形態に係る逆バイアスの印加処理を示すフロー図である。 従来の転写ローラにおけるイオンの偏在を示す模式図である。

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１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１の前後方向を示す。

《第二欄：第一実施形態の画像形成装置の概略》
図１において、画像形成装置１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Ｍ（用紙やＯＨＰシート）に印刷する。そのために、画像形成装置１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と、中間転写ベルト３と、二次転写ローラ４と、電源手段１０と、制御手段１１と、環境検知手段１２と、電圧検知手段１３と、電流検知手段１４と、を備える。

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

各帯電手段６は、典型的には、前後方向に延在しており、対応色の感光体ドラム５の周面に近接配置され、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。

各現像手段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、例えば左右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、所定方向に回転する。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を挟んで上方から押圧し、これによって、一次転写ニップが形成される。各一次転写ローラ９には、印刷プロセス中、一次転写バイアスが印加され、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にて、回転する中間転写ベルト３に転写される。中間転写ベルト３は、自身の外周面にトナー像を担持した状態で回転し、これによって、トナー像を後述の二次転写ニップまで搬送する。

二次転写ローラ４は、転写部材の一例であって、例えばアルミニウム製の基材の周囲に、イオン導電性材料からなりロール状のゴム層を形成したものである。このような二次転写ローラ４は、自身の軸を中心に回転可能に構成される。二次転写ローラ４には、印刷プロセス中、後述の電源手段１０からの定電流または定電圧によりバイアスがかけられる。本実施形態では、バイアスをかけるために定電流が供給される。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を形成する。この二次転写ニップには、印刷プロセス中、被転写媒体の一例としての印刷媒体Ｍが送り込まれる。

上記二次転写ニップに印刷媒体Ｍが介在している間（即ち、通紙時に）、二次転写ローラ４には二次転写バイアスが印加される。ここで、二次転写バイアスは、トナーの帯電極性とは逆極性を有するため、中間転写ベルト３に担持されたトナー像は印刷媒体Ｍに静電的に転写される。この印刷媒体Ｍは、二次転写ニップを通過後、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。

電源手段１０は、例えば、二つの電源回路を含む。各電源回路は、ＣＰＵ１２の制御下で、定電流制御および定電圧制御が可能に構成される。

一方の電源回路は、例えば、中間転写ベルト３に担持されたトナーの帯電極性（以下、トナー帯電極性と略記する）とは逆極性（例えばプラス）を有する定電圧または定電流を出力する。このような定電圧または定電流は、例えば、印刷プロセス中に二次転写ローラ４に転写バイアスをかけるために使用される。

他方の電源回路は、例えば、トナー帯電極性とは同極性（例えばマイナス）を有する定電圧または定電流を出力する。このような定電圧または定電流としては、例えば、図３のＳ１１３で出力される逆バイアスがある。

制御手段１１は、典型的には、ＣＰＵ１１１と、ＲＯＭ１１２と、ＮＶＲＡＭ１１３と、を含む。ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１２に予め記憶された制御プログラムを作業領域上で実行して、上記印刷プロセス等を制御する。他にも、ＣＰＵ１１１は、逆バイアスを二次転写ローラ４に印加するための処理を行う。ＮＶＲＡＭ１１３は、不揮発性メモリであって、逆バイアスの印加処理の際に必要な情報を記憶する。

環境検知手段１２は、例えば、二次転写ローラ４周辺の温度Ｔrollerおよび湿度Ｈrollerを検知して、制御手段１１に出力する。なお、本実施形態の逆バイアスの印加処理に関しては温度Ｔrollerのみが使用される。

電圧検知手段１３は、二次転写ローラ４とグランド間に生じる電圧値Ｖrollerを検知して、制御手段１１に出力する。
電流検知手段１４は、二次転写ローラ４に流れる電流値Ｉrollerを検知して、制御手段１１に出力する。

《第三欄：逆バイアスの印加処理》
次に、図２〜図８を参照して、逆バイアスの印加処理について詳説する。まず、図２において、ＣＰＵ１１１は、新しい二次転写ローラ４の使用が開始されると（Ｓ０１）、Ｓ０２を行う。Ｓ０１に関し、制御手段１１には、二次転写ローラ４の使用開始からの回転数Ｃrollerを計数するためのカウンタ（図示せず）が準備されている。ＣＰＵ１１１は、Ｓ０１において、カウンタ値Ｃrollerが０にリセットされていれば、Ｓ０２に進む。そうでない場合、図２の処理は終了する。

ＣＰＵ１１１は、ＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行って、印刷媒体Ｍが二次転写ニップに介在していない時（即ち、非通紙時）に、電源回路１０を定電流制御して、トナー帯電極性とは逆極性を有する定電流Ｉcc（例えば＋２０μＡ）を出力させる。その直後、ＣＰＵ１１１は、電圧検知手段１３から電圧値Ｖrollerを取得し（Ｓ０２）、これを、初期的なＡＴＶＣ時の電圧値（以下、単に、初期電圧値という）ＶoとしてＮＶＲＡＭ１１３に格納する（Ｓ０３）。

また、ＣＰＵ１１１はさらに、環境検知手段１２から温度Ｔrollerを取得して、これを、前回のＡＴＶＣ時の温度（以下、単に、前回の温度という）ＴoとしてＮＶＲＡＭ１１３に格納する（Ｓ０４）。以上のＳ０４が終了すると、ＣＰＵ１１１は図２の処理を終了する。

次に、図３において、ＣＰＵ１１１は、逆バイアスの印加処理の実行条件を満たすか否かを判断する（Ｓ１１）。本実施形態では、Ｓ１１において、以下の三条件のいずれか一つを満たすか否かが判断される。

（１）画像形成装置１の電源オンの直後か否か
（２）前回の温度Ｔoから温度変化が１℃以上あったか否か
（３）二次転写ローラ４で印刷物を１０００枚生成したか否か

以下、条件（２）について詳説する。図２のＳ０４や後述のＳ１１４にてＮＶＲＡＭ１１３には前回の温度Ｔoが格納される。また、ＣＰＵ１１１は、定期的に温度Ｔrollerを取得している。ＣＰＵ１１１は、Ｓ１１において、取得した温度（即ち、現在の温度）Ｔrollerと、前回の温度Ｔoとの差分値が１℃以上か否かを判断する。

次に、条件（３）について詳説する。制御手段１１には、現在装着されている二次転写ローラ４で何枚の印刷物を生成したか（即ち、現在の二次転写ローラ４での総印刷枚数Ｃprint）を計数するためのカウンタ（図示せず）が準備されている。ＣＰＵ１１１は、Ｓ１１において、カウンタ値Ｃprintが例えば１０００に到達しているか否かを判断する。なお、カウンタ値Ｃprintは、二次転写ローラ４の新品への交換時にリセットされる。

Ｓ１１でＮｏと判断されると、図３の処理は終了する。それに対し、Ｙｅｓと判断すると、ＣＰＵ１１１は、図２のＳ０２と同様のＡＴＶＣを行って、定電流Ｉccの印加時の電圧値Ｖrollerを、今回のＡＴＶＣ時の電圧値（以下、単に、今回の電圧値という）Ｖatvcとして取得する（Ｓ１２）

次に、ＣＰＵ１１１は、今回の電圧値Ｖatvcから初期電圧値Ｖoを減算して、差分値ΔＶを導出する（Ｓ１３）。次に、差分値ΔＶが所定の電圧閾値Ｖth以上か否かを判断する（Ｓ１４）。

以下、電圧閾値Ｖthについて詳説する。図１５を参照して説明したように、二次転写ローラ４のゴム層はイオン導電性材料からなる。二次転写バイアスの印加を繰り返したり継続したりすることで、二次転写ローラ４の両端部では電荷の分極化（即ち、イオンの偏在）が進行する。その結果、二次転写ローラ４には、抵抗値上昇に起因する劣化が生じる。

上記から、二次転写ローラ４の使用開始からの抵抗値変化（即ち、劣化度）は、その使用開始後に蓄積した電荷量Ｃに相関することが分かる。また、この劣化度は、定電流制御下で得られた差分値ΔＶに実質的に比例する。したがって、図４のように、差分値ΔＶに対し蓄積電荷量Ｃは実質的に比例する。このような蓄積電荷量Ｃの特性を本画像形成装置１の製造開発中に予め得て、得られた特性から、二次転写ローラ４が劣化したか否かの境界を示す基準値が電圧閾値Ｖthとして定められる。

Ｓ１４でＮｏと判断すると、図３の処理は終了する。そうでない場合、ＣＰＵ１１１は、図４に基づき予め定義された計算式（次式（１）を参照）から、現在の蓄積電荷量Ｃを導出する（Ｓ１５）。
Ｃ＝α×ΔＶ …（１）
上式（１）においてαは比例定数であって、図４から導出される。

本実施形態では、Ｓ１６以降で、ＣＰＵ１１１は、逆バイアスをかけるために二次転写ローラ４に供給すべき電流値Ｉ2を導出する。しかし、それに先立ち、電流値Ｉ2の導出方法の基本的な考え方を説明する。

逆バイアスとして印加可能な電流値Ｉ2，電圧値Ｖ2の限界値は予め定まっている。電圧値Ｖ2の上限値（但し、絶対値）としては、下記の要件（ａ），（ｂ）の双方を少なくとも満たすことが求められる。また、電流値Ｉ2の上限値（但し、絶対値）としては、下記（ｂ）を少なくとも満たすことが求められる。
（ａ） 二次転写ローラ４が全寿命にわたって絶縁破壊を起こさない
（ｂ） 中間転写ベルト３に静電メモリが発生しない
上記観点で、電圧値Ｖ2および電流値Ｉ2の上限値としてＶ2_max，Ｉ2_maxが設計開発段階で予め求められる。

また、電圧値Ｖ2の下限値Ｖ2_minは０であり、電流値Ｉ2の下限値（但し、絶対値）Ｉ2_minとしては、印刷プロセスで使用される二次転写バイアスの電流値が使用される。

横軸，縦軸がＩ，Ｖの絶対値を示すＩ−Ｖ座標系に、上限値Ｖ2_max，Ｉ2_maxと、下限値Ｖ2_min，Ｉ2_minとを示すと、図５のようになる。逆バイアスをかけるために供給すべき電流値Ｉ2は、下記（ｃ）〜（ｅ）の全てを満たす。
（ｃ） Ｖ2_min≦｜Ｖ｜≦Ｖ2_maxかつＩ2_min≦｜Ｉ｜≦Ｉ2_maxの範囲内（図５中、一点鎖線で囲まれた範囲内）
（ｄ） Ｖ2_maxを超えない
（ｅ） （ｃ），（ｄ）を満たす最大の電流値Ｉ

また、蓄積電荷量Ｃは、二次転写ローラ４の交換直後からの抵抗値変化に比例するので、図５のＩ−Ｖ座標系で原点を通る直線（例えば、直線Ｌ1，Ｌ2）の傾きで表される。二次転写ローラ４の劣化が進行する程、蓄積電荷量Ｃおよび直線の傾きは大きくなる。以上のことから、蓄積電荷Ｃがある電荷閾値Ｃthよりも小さい場合（即ち、劣化度が少ない場合）、二次転写ローラ４に上限値Ｉ2_maxが供給されても、二次転写ローラ４とグランド間に発生する電圧は上限値Ｖ2_maxを超えない（即ち、絶縁破壊が生じない）。そうでない場合には、見かけ上抵抗値が上昇しているため、例えば上限値Ｉ2_maxを二次転写ローラ４に供給すると、電圧値が上限値Ｖ2_maxを超えてしまう。しかし、現在の蓄積電荷量Ｃが示す直線と、Ｖ＝Ｖ2_maxの交点Ｉ2_midであれば、二次転写ローラ４に印加可能となり、二次転写ローラ４の絶縁破壊も生じないし、中間転写ベルト３に静電メモリも生じない。

以上の考え方から、ＣＰＵ１１１は、Ｓ１５の次に、｜Ｉ｜≦Ｉ2_maxの範囲で、現在の蓄積電荷量Ｃを表す直線がＶ＝Ｖ2_maxと交点を有するか否かを判断する（Ｓ１６）。Ｙｅｓと判断すると、ＣＰＵ１１１は、現在の蓄積電荷量Ｃが示す直線とＶ＝Ｖ2_maxとの交点の電流値Ｉ2_midを第二電流値の一例として導出し、これを二次転写ローラ４に供給すべき定電流値Ｉ2と決定する（Ｓ１７）。逆に、Ｓ１６でＮｏと判断すると、ＣＰＵ１１１は、上限値Ｉ2_maxを第一電流値の一例として導出し、二次転写ローラ４に印加可能な電流値Ｉ2と決定する（Ｓ１８）。ここで、図５から明らかなように、上限値Ｉ2_max（第一電流値）の絶対値は、現在の蓄積電荷量Ｃが示す直線とＶ＝Ｖ2_maxとの交点の電流値Ｉ2_mid（第二電流値）の絶対値よりも大きい。

Ｓ１７，Ｓ１８のいずれかの次に、ＣＰＵ１１１は、逆バイアスの印加時間Ｔを、次式（２）に従って導出する（Ｓ１９）。
Ｔ＝Ｃ／Ｉ2 …（２）
ここで、Ｉ2は、Ｓ１７，Ｓ１８で導出される電流値である。

次に、ＣＰＵ１１１は、カウンタ値Ｃprintを取得して（Ｓ１１０）、ＮＶＲＡＭ１１３等に予め保持する係数テーブルＴ１から、Ｓ１９で得たカウンタ値Ｃprintに対応する係数βを取得する（Ｓ１１１）。ここで、係数テーブルＴ１には、下表１に示すように、カウンタ値Ｃprint毎に、係数βが記述される。

次に、係数βについて詳説する。
本件発明者の検討の結果、抵抗値変化の量は、総印刷枚数Ｃprintに対し指数関数的に増加することが判明した（図６を参照）。したがって、図７に示すように、二次転写ローラ４における電荷の分極速度（即ち、単位時間あたりで分極した電荷の量）は、総印刷枚数Ｃprintの増加と共に増加する。具体的には、図７の区間Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３では、転写バイアスの印加に起因して蓄積電荷量Ｃが増加している。さらに具体的には、区間Ｐ１１では、総印刷枚数Ｃprintが相対的に少ないため、単位時間あたりに増加する蓄積電荷量Ｃは、他の区間Ｐ１２，Ｐ１３と比べて多くない（即ち、蓄積電荷量Ｃを示す直線の傾きが小さい）。それに対し、例えば、区間Ｐ１３では、総印刷枚数Ｃprintが相対的に多くなっており、その結果、単位時間あたりで増加する蓄積電荷量Ｃは、他の区間Ｐ１１等と比べて多くなっている。

また、逆バイアスの印加に関しては、分極化した電荷の解消速度（即ち、単位時間あたりで、分極が解消される電荷の量）もまた、総印刷枚数Ｃprintの増加と共に増加する。具体的には、図７の区間Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３では、逆バイアスの印加に起因して蓄積電荷量Ｃが減少している（即ち、電子分極が解消している）。さらに具体的には、区間Ｐ２１では、総印刷枚数Ｃprintが相対的に少ないため、単位時間あたりに減少する蓄積電荷量Ｃは、他の区間Ｐ２３等と比べて多くない。それに対し、区間Ｐ２３では、総印刷枚数Ｃprintが相対的に多くなっており、その結果、単位時間あたりで減少する蓄積電荷量Ｃは、他の区間Ｐ２１等と比べて多くなる。

上記を言い換えると、下記のようになる。二次転写ローラ４の抵抗値は、使用開始直後の初期状態では上昇し難く、逆バイアスによっても低下し難い。さらに言いかえると、初期状態では、二次転写ローラ４においてイオンは偏在し難く、またその偏在の解消もし難い。それに対し、総印刷枚数Ｃprintが多くなるにつれ、抵抗値は、上昇し易くなると共に、逆バイアスにより低下し易くなる。したがって、総印刷枚数Ｃprintの増加につれて、逆バイアスの印加時間を短くすることが好ましい。以上に基づき、係数βは、図８に示すように、印刷枚数Ｃprintが増加すると減少するように定められる。

Ｓ１１１の次に、ＣＰＵ１１１は、Ｓ１１１で取得した係数βを、Ｓ１９で導出した印加時間Ｔに乗じて、総印刷枚数Ｃprintを考慮した印加時間Ｔの補正値Ｔ’を導出する（Ｓ１１２）。

次に、ＣＰＵ１１１は、非通紙時に、電源回路１０を定電流制御して、トナー帯電極性とは同極性を有する定電流Ｉ2を出力させる。これにより、二次転写ローラ４には、定電流Ｉ2が供給されて、二次転写ローラ４には、逆バイアスが印加される（Ｓ１１３）。

次に、ＣＰＵ１１１は、環境検知手段１２から温度Ｔrollerを取得して、これで、ＮＶＲＡＭ１１３に格納された温度Ｔoを更新する（Ｓ１１４）。以上のＳ１１４が終了すると、ＣＰＵ１１１は図３の処理を終了する。

《第四欄：逆バイアスの印加処理の効果》
上記の通り、本実施形態によれば、定電流値Ｉ2は、（ｃ）〜（ｅ）を満たすため、二次転写ローラ４の絶縁破壊および中間転写ベルト３への静電メモリが生じない範囲で最大の電流値である。より具体的には、二次転写ローラ４の劣化度が小さい場合（即ち、蓄積電荷量Ｃが少ない場合）、相対的に大きな定電流値Ｉ2が導出され、そうでない場合には、相対的に小さな定電流値Ｉ2が導出される。このように、画像形成装置１では、常に、供給可能な最大の定電流Ｉ2が逆バイアスとして二次転写ローラ４に印加されるため、逆バイアスの印加時間を短縮化できる。これによって、従来よりも生産性の低下を招くことなく、二次転写ローラ４の抵抗値上昇を低減させることが可能な画像形成装置１を提供することができる。

また、本画像形成装置１では、二次転写ローラ４に定電流値Ｉ2を供給することで逆バイアスをかけ、これによって、イオンの偏在を解消させている。定電流にすると、周辺の温度や湿度によらず、二次転写ローラ４に蓄積された電荷量を定電流値そのものでコントロールできる。換言すると、後述の定電圧値を印加することで逆バイアスをかける場合と比較して、煩雑な制御が不要となる。

また、上記実施形態では、ＣＰＵ１１１は、図２のＳ０２および図３のＳ１２において周知のＡＴＶＣを行い、それぞれで取得した電圧値Ｖrollerに基づき、二次転写ローラ４の劣化度を導出する。このように、本画像形成装置１は、従来より実装されているＡＴＶＣを利用して劣化度を導出する。したがって、特別な手法を用意する事無く、精度良く劣化度を導出することができる。なお、従来用いられているＰＴＶＣ制御（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、すなわち、定電圧制御に基づく抵抗値の測定によって劣化度を導出しても良い。

また、上記の通り、定電流値Ｉ2は、二次転写バイアスの電流値以上、予め定められた最大値（上記実施形態では、中間転写ベルト３への静電メモリが生じない範囲で最大の電流値）の範囲内で、劣化度に応じて定まる最大の値である。これによって、上述の通り、逆バイアスの印加時間を短縮化できるため、従来よりも生産性の低下を招くことなく、二次転写ローラ４の抵抗値上昇を低減させることができる。

また、定電流値Ｉ2は、好ましくは、二次転写ローラ４の絶縁破壊および中間転写ベルト３への静電メモリが生じない範囲で最大の電流値であるため、二次転写ローラ４および中間転写ベルト３へのダメージを実用上問題の無いレベルに抑えることができる。

また、前述の通り、二次転写ローラ４におけるイオン偏在は、初期状態では生じ難く、逆バイアスによっても解消し難い。それに対し、総印刷枚数Ｃprintが多くなるにつれ、イオン偏在は生じやすくなると共に、逆バイアスにより解消し易くなる。この性質を利用して、本実施形態では、カウンタ値Ｃprintが多くなる程、逆バイアスの印加時間が短くなっている。これにより、逆バイアスの印加時間を短縮化および最適化できるため、生産性の低下をより抑制して、二次転写ローラ４の抵抗値上昇を低減させることができる。
なお、転写バイアスの印加時間の累積値も、二次転写ローラ４の劣化度（蓄積電荷量Ｃ）を把握する指標となる。よって、上記カウンタ値Ｃprintを、転写バイアスの印加時間の累積値としても良い。

また、前述の通り、抵抗値は、総印刷枚数Ｃprintに対し指数関数的に増加する（図６を参照）。したがって、図３の処理を実行すれば、総印刷枚数Ｃprintが多くなると、逆バイアスを印加する頻度は、自然と高くなる。しかし、これに限らず、例えば、総印刷枚数Ｃprintが多くなると、図３のＳ１１で使用する閾値や図３のＳ１４で使用する電圧閾値Ｖthを小さくする等して、逆バイアスを印加する頻度を強制的に高くしても構わない。これによっても、生産性の低下をより抑制して、二次転写ローラ４の抵抗値上昇を低減させることができる。

《第五欄：第一変形例》
なお、上記第一実施形態では、二次転写ローラ４の劣化度はＡＴＶＣを利用して導出されていた。しかし、これに限らず、ＣＰＵ１１１は、ＡＴＶＣを行う事無く、単に、総印刷枚数Ｃprintに基づき劣化度を導出しても良い。この場合、ＣＰＵ１１１は、図２および図３の処理に代えて、図９および図１０の処理を行う。図９において、ＣＰＵ１１１は、二次転写ローラ４の交換直後、カウンタ値Ｃprintをリセットして（Ｓ２１，Ｓ２２）、処理を終了する。その後、ＣＰＵ１１１は、図１０に示すように、図３のＳ１２〜Ｓ１４に代えて、Ｓ３１においてカウンタ値Ｃprintを取得し、Ｓ３２において現在のカウンタ値Ｃprintが所定の枚数閾値Ｃth1以上か否かを判断するという処理を行う。そして、Ｓ３２でＮｏと判断すると図１０の処理は終了し、Ｙｅｓと判断すると、前述のＳ１５以降が実施される。

第一変形例によれば、上記実施形態とは異なりＡＴＶＣすら実施する必要が無い。よって、より簡単に劣化度を導出できる。
なお、転写バイアスの印加時間の累積値も、二次転写ローラ４の劣化度（蓄積電荷量Ｃ）を把握する指標となる。よって、上記カウンタ値Ｃprintを、転写バイアスの印加時間の累積値としても良い。この場合も、上記同様、簡単に劣化度を導出できる。

《第六欄：第二変形例》
なお、上記第一実施形態では、ＣＰＵ１１１は、図３のＳ１４において、差分値ΔＶに応じて、逆バイアスの印加処理を続行するか、図３の処理を終了するかを判断していた。しかし、これに限らず、ＣＰＵ１１１は、温度Ｔrollerまたは湿度Ｈrollerに基づき、逆バイアスの印加処理を続行するか否かを判断しても良い。この場合、ＣＰＵ１１１は、図３の処理に代えて、図１１の処理を行う。図１１において、ＣＰＵ１１１は、図３の処理に加え、Ｓ４１〜Ｓ４２を行う。ＣＰＵ１１１は、Ｓ１３の後に、温度Ｔrollerを取得する（Ｓ４１）。ＣＰＵ１１１は、後述する手法で、Ｓ４１で得た温度Ｔrollerに対応する電圧閾値Ｖthを取得する（Ｓ４２）。取得された電圧閾値Ｖthは、Ｓ１４で使用される。

なお、ＣＰＵ１１１は、図１１の処理に代えて、図１２の処理を行っても構わない。図１２において、ＣＰＵ１１１は、図１１のＳ４１〜Ｓ４２に代えて、例えば、Ｓ５１において湿度Ｈrollerを取得し、Ｓ５２において、後述する手法で、Ｓ５１で得た湿度Ｈrollerに対応する電圧閾値Ｖthを取得するという処理を行う。

前述の通り、二次転写ローラ４は内部の水分を介して導電性を得るため、二次転写ローラ４の周辺の温度Ｔrollerによって、抵抗値が変化する。具体的には、温度Ｔrollerが高いか、湿度Ｈrollerが低いと、水分が不十分なため抵抗値が上昇する。このような温度や湿度に対する抵抗値変化を、画像形成装置１の製造開発段階で予め導出しておき、高温環境になればなるほど、または、低湿環境になればなるほど、小さな値を示す電圧閾値Ｖthを定義しておく（図１３上段，下段を参照）。ＣＰＵ１１１は、上述のＳ４２，Ｓ５２において、図１３に示す特性直線に基づき、現在の温度Ｔrollerまたは現在の湿度Ｈrollerに対応する電圧閾値Ｖthを取得する。以上の第二変形例によれば、高温環境下または低湿環境下で逆バイアスの印加が行われる頻度が高くなるため、生産性の低下をより抑制できるようになる。

《第七欄：付記》
なお、第一実施形態では、印刷媒体Ｍへのトナー像転写のために中間転写ベルト（中間転写体）を使用していた。この場合、中間転写ベルト３が像担持体で、印刷媒体Ｍが被転写媒体で、二次転写ローラ４が転写部材であった。しかし、本逆バイアスの印加処理は、モノクロ機、カラー機を問わず、直接転写方式を採用した画像形成装置にも実装可能である。但し、この場合、感光体ドラムが像担持体で、印刷媒体Ｍが被転写媒体で、転写ローラ（転写ドラム）が転写部材となる。

本逆バイアスの印加処理は、他にも、一次転写ローラ９への応用も可能である。但し、この場合、感光体ドラム５が像担持体で、中間転写ベルト３が被転写体で、一次転写ローラ９が転写部材となる。

《第八欄：第二実施形態》
第二実施形態は、第一実施形態と比較すると、図３の処理に代えて、図１４の処理を行う点で相違する。ここで、図１４は、図３と比較すると、Ｓ１６〜Ｓ１８に代えて、Ｓ６１〜Ｓ６３を行う点で相違する。それ以外に、両実施形態の間に相違点は無い。それゆえ、本実施形態では、図３を除く図面を援用し、本実施形態において、第一実施形態の構成，ステップ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。

まず、図５を参照して、本実施形態における逆バイアスの電圧値の基本的な考え方を説明する。蓄積電荷量Ｃが電荷閾値Ｃthよりも小さい場合、二次転写ローラ４に上限値Ｖ2_maxを印加しようとすると、上限値Ｉ2_maxを超えてしまう。しかし、蓄積電荷量Ｃを示す直線と、Ｉ＝Ｉ2_maxの交点Ｖ2_midであれば、二次転写ローラ４に印加可能となり、二次転写ローラ４の絶縁破壊も生じないし、中間転写ベルト３に静電メモリも生じない。それに対し、蓄積電荷量Ｃが電荷閾値Ｃth以上の場合、見かけ上抵抗値が上昇しているため、例えば上限値Ｖ2_maxを二次転写ローラ４に供給しても、二次転写ローラ４に生じる電流値が上限値Ｉ2_maxを超えてしまうことは無い。

以上の考え方に基づき、ＣＰＵ１１１は、Ｓ１５の次に、図５に示す｜Ｖ｜≦Ｖ2_maxの範囲で、現在の蓄積電荷量Ｃを表す直線がＩ＝Ｉ2_maxと交点を有するか否かを判断する（図１４；Ｓ６１）。Ｙｅｓと判断すると、ＣＰＵ１１１は、現在の蓄積電荷量Ｃが示す直線とＶ＝Ｖ2_maxとの交点の電圧値Ｖ2_mid（図５では括弧内に記載）を第一電圧値の一例として導出し、これを二次転写ローラ４に供給すべき定電圧値Ｖ2と決定する（Ｓ６２）。逆に、Ｓ６１でＮｏと判断すると、ＣＰＵ１１１は、上限値Ｖ2_maxを第二電圧値の一例として導出し、二次転写ローラ４に印加可能な電圧値Ｖ2と決定する（Ｓ６３）。ここで、図５から明らかなように、上限値Ｖ2_max（第二電圧値）の絶対値は、交点の電圧値Ｖ2_mid（第二電圧値）の絶対値よりも大きい。

上記によっても、第四欄に記載の通り、生産性の低下を招くことなく、二次転写ローラ４の抵抗値上昇を低減させることが可能な画像形成装置１を提供することができる。

《第九欄：付記》
なお、第五欄、第六欄および第七欄に記載の事項は、第二実施形態にも同様に当てはまる。

本発明に係る画像形成装置は、生産性の低下を抑制でき、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。

１ 画像形成装置
４ 二次転写ローラ
５ 感光体ドラム
６ 帯電手段
９ 一次転写ローラ
１０ 電源手段
１１ 制御手段
１２ 環境検知手段

Claims (13)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   通紙時に、前記像担持体に担持されたトナー像を被転写媒体に静電的に転写させる転写部材と、
   前記通紙時に、前記像担持体に担持されたトナーの帯電極性とは逆極性を有する転写バイアスを前記転写部材に印加する電源手段と、
   前記転写部材の劣化度を導出する制御手段と、を備え、
   前記劣化度が基準値より小さい場合、前記電源手段は、前記転写バイアスと逆極性である逆バイアスをかけるための第一電流値を、前記転写部材に供給し、
   前記劣化度が前記基準値より大きい場合、前記電源手段は、前記逆バイアスをかけるための第二電流値を、前記転写部材に供給し、
   前記第二電流値の絶対値は、前記第一電流値の絶対値未満であり、
   前記第一電流値および前記第二電流値のそれぞれの絶対値は、前記転写バイアスを前記転写部材にかけるために前記転写部材に供給される電流値の絶対値以上前記像担持体に静電メモリが発生しない所定の電流閾値以下の範囲内において、前記転写部材にかかる前記逆バイアスの絶対値が、前記転写部材が全寿命にわたって絶縁破壊を起こさずかつ前記像担持体に静電メモリが発生しない所定の電圧閾値を超えない電流値のうち最も大きな値である、画像形成装置。
2. 前記第一電流値の絶対値は、前記電流閾値と同一の値であり、
   前記第二電流値の絶対値は、前記転写部材にかかる前記逆バイアスの絶対値が前記電圧閾値となる電流値と同一の値である、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記転写部材に前記転写バイアスが印加された時間の累積値、および、総印刷枚数のいずれか一方であるカウンタ値に基づき、前記転写部材の劣化度を導出する、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記電源手段は、前記カウンタ値が増加するにつれて、前記逆バイアスの印加時間を短くする、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記電源手段は、総印刷枚数が増加するにつれて、前記逆バイアスの印加頻度を高くする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
6. 前記転写部材周辺の温度および湿度の少なくともいずれか一方を検知する環境検知手段を、さらに備え、
   前記環境検知手段が前記転写部材周辺の温度を少なくとも検知する場合において、前記環境検知手段にて検知した温度が所定の温度閾値以上であるとき、または前記環境検知手段が前記転写部材周辺の湿度を少なくとも検知する場合において、前記環境検知手段にて検知した湿度が所定の湿度閾値以下であるとき、前記電源手段は前記逆バイアスの印加頻度を高くする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
7. トナー像を担持する像担持体と、
   通紙時に、前記像担持体に担持されたトナー像を被転写媒体に静電的に転写させる転写部材と、
   前記通紙時に、前記像担持体に担持されたトナーの帯電極性とは逆極性を有する転写バイアスを前記転写部材に印加する電源手段と、
   前記転写部材の劣化度を導出する制御手段と、を備え、
   前記劣化度が基準値より小さい場合、前記電源手段は、前記転写バイアスと逆極性である逆バイアスをかけるための第一電流値を、前記転写部材に供給し、
   前記劣化度が前記基準値より大きい場合、前記電源手段は、前記逆バイアスをかけるための第二電流値を、前記転写部材に供給し、
   前記第二電流値の絶対値は、前記第一電流値の絶対値未満であり、
   前記第一電流値および前記第二電流値のそれぞれの絶対値は、前記転写バイアスを前記転写部材にかけるために前記転写部材に供給される電流値の絶対値以上前記像担持体に静電メモリが発生しない所定の電流閾値以下の範囲内において、前記転写部材にかかる前記逆バイアスの絶対値が、前記転写部材が全寿命にわたって絶縁破壊を起こさずかつ前記像担持体に静電メモリが発生しない所定の電圧閾値を超えない電流値のうち最も大きな値であり、
   前記電源手段は、前記転写バイアスの印加時間の累積値、および、総印刷枚数のいずれか一方であるカウンタ値が増加するにつれて、前記逆バイアスの印加時間を短くする、画像形成装置。
8. 前記制御手段は、前記カウンタ値に基づき、前記転写部材の劣化度を導出する、請求項７に記載の画像形成装置。
9. トナー像を担持する像担持体と、
   通紙時に、前記像担持体に担持されたトナー像を被転写媒体に静電的に転写させる転写部材と、
   前記通紙時に、前記像担持体に担持されたトナーの帯電極性とは逆極性を有する転写バイアスを前記転写部材に印加する電源手段と、
   前記転写部材の劣化度を導出する制御手段と、を備え、
   前記劣化度が基準値より小さい場合、前記電源手段は、前記転写バイアスと逆極性である逆バイアスをかけるための第一電流値を、前記転写部材に供給し、
   前記劣化度が前記基準値より大きい場合、前記電源手段は、前記逆バイアスをかけるための第二電流値を、前記転写部材に供給し、
   前記第二電流値の絶対値は、前記第一電流値の絶対値未満であり、
   前記第一電流値および前記第二電流値のそれぞれの絶対値は、前記転写バイアスを前記転写部材にかけるために前記転写部材に供給される電流値の絶対値以上前記像担持体に静電メモリが発生しない所定の電流閾値以下の範囲内において、前記転写部材にかかる前記逆バイアスの絶対値が、前記転写部材が全寿命にわたって絶縁破壊を起こさずかつ前記像担持体に静電メモリが発生しない所定の電圧閾値を超えない電流値のうち最も大きな値であり、
   前記転写部材周辺の温度および湿度の少なくともいずれか一方を検知する環境検知手段を、さらに備え、
   前記環境検知手段が前記転写部材周辺の温度を少なくとも検知する場合において、前記環境検知手段にて検知した温度が所定の温度閾値以上であるとき、または前記環境検知手段が前記転写部材周辺の湿度を少なくとも検知する場合において、前記環境検知手段にて検知した湿度が所定の湿度閾値以下であるとき、前記電源手段は前記逆バイアスの印加頻度を高くする、画像形成装置。
10. 前記制御手段は、前記転写部材に前記転写バイアスが印加された時間の累積値、および、総印刷枚数のいずれか一方に基づき、前記転写部材の劣化度を導出する、請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記電源手段は、前記転写バイアスと同極性の定電流または定電圧を前記転写部材に印加し、
    前記制御手段は、前記定電流または前記定電圧の印加時に前記転写部材に発生する電圧値または電流値に基づき、前記転写部材の劣化度を導出する、請求項１〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記像担持体は、感光体または中間転写体である、請求項１〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 前記転写部材にはイオン導電材料が使用される、請求項１〜１２のいずれかに記載の画像形成装置。

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