画像形成装置
【課題】転写ローラの抵抗値変化に伴う転写性の変化が無く、常に最適な転写が行われ、画像濃度変化の少ない画像形成装置を提供すること。
【解決手段】トナー像を担持する像担持体と、該像担持体に担持されたトナー像が転写される側の転写ベルトと、像担持体に担持されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルト側に転写する転写ローラと、転写ローラと異なる位置で転写ベルトと当接する検知ローラと、検知ローラの電気的特性を検知する検知手段と、該検知手段により検知した電気的特性に基づいて転写ローラに印加する転写バイアスを制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【解決手段】トナー像を担持する像担持体と、該像担持体に担持されたトナー像が転写される側の転写ベルトと、像担持体に担持されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルト側に転写する転写ローラと、転写ローラと異なる位置で転写ベルトと当接する検知ローラと、検知ローラの電気的特性を検知する検知手段と、該検知手段により検知した電気的特性に基づいて転写ローラに印加する転写バイアスを制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に感光体や転写ベルトなどの像担持体上に形成されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルトに転写する転写ローラを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンデム方式のカラー画像形成装置では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を作像する４つの作像部を備え、これらの作像部で作像された各色のトナー像が、無端状の中間転写ベルトに重ねて転写（一次転写）され、中間転写ベルト上で重ねられてなるフルカラーのトナー像が、中間転写ベルトと二次転写ローラとのニップ部において用紙等の媒体に転写（二次転写）される。
【０００３】
各作像部は、中間転写ベルトに接触して配置された静電潜像担持体と、該静電潜像担持体にトナーを供給してトナー像を形成する現像剤担持体と、中間転写ベルトを挟んで静電潜像担持体に対向配置された一次転写ローラとを備える。一次転写ローラには所定の電圧が印加され、これにより一次転写ローラと静電潜像担持体との間に電流が流れることで、静電潜像担持体の表面に形成されたトナー像が、一次転写ローラとの対向部において中間転写ベルトに転写（一次転写）される。各色の作像部の一次転写ローラには、転写時に一定の電圧が印加される電源が接続される。
【０００４】
しかし、一次転写ローラなどに用いられる導電性の転写ローラは、装置内部の温湿環境の変化によって電気抵抗値が変化しやすく、また、継続して定電圧を印加され続けると、ローラの抵抗値が上昇する。そのため、転写性が変動し、画像濃度が変化するという問題が発生する。そのため、あるタイミング毎に転写ローラに印加する最適な転写電圧の大きさを、ローラの電気抵抗値の変化に応じて制御する必要がある。
【０００５】
なお、中間転写ベルトを用いずシートに直接トナー像を転写するための転写ベルト内に転写ローラを有するものもあるが、この場合の転写ローラも上記と同様に抵抗値の問題を有する。
【０００６】
転写電圧を制御する方法の一つとして、ＡＴＶＣ（Ａｕｔｏ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御が提案されている。このＡＴＶＣ制御は、転写ローラの抵抗を正確に検知し、最適な転写バイアスの印加電圧値を決定するために、画像形成工程における前回転工程において、転写ローラの転写バイアスを定電流制御し、この時の転写電圧Ｖ０を検知する。この検知した転写電圧Ｖ０と、予め設定されたテーブルおよび演算式とに基づき、最適な転写電圧Ｖを決定するものである。
【０００７】
特許文献１においては、転写ローラの転写バイアス補正に関し、一枚目の転写ローラに印加するバイアス電圧を画像形成工程の前回転工程での定電流制御による電圧検知結果に基づいて決定し、複数の画像を連続して転写する場合は、用紙間の非画像部（前の用紙の後端と後の用紙の先端との間）で定電圧印加時の電流検知を複数回行い、検出電流の平均値の、所定電流に対する比率に応じて、転写ローラの抵抗値検知結果を補正し、補正値に基づいて転写バイアスを決定する方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献２においては、転写ローラの同軸上で、像担持体の非画像領域に対応する位置に抵抗検知ローラを配置し、画像形成中でも抵抗検知ローラに流れる電流値を検知して、その検知結果を基に転写ローラに与える電圧値を制御する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−４５８７７号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしこのＡＴＶＣ制御では、前回転工程が必要なため、予備動作時間がかかり、連続して複数枚の画像形成を行う場合、その都度、前回転工程を行うと、生産性が低下するという問題があった。特許文献１の方法においても、非画像部での電流検出の結果から抵抗値を補正する場合、電流検出期間が短く、正確な抵抗値の検出が困難であり、十分に安定した画像濃度が得られないという問題があった。特に、近年の高速化に伴い、複数枚連続印刷時の用紙間の非画像部がより短くなり、更に、正確な抵抗値の検出が困難となっている。また、特許文献２の方法においても、抵抗検知ローラと転写ローラとが同一軸上に配置されているため、ローラ構成が複雑となり、生産性が低下すると共に、装置の幅が大きくなる。また、１枚のプリントを行う場合は、やはり最適電圧決定のための前回転工程が必要であった。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、像担持体に担持されたトナー像を転写バイアスにより転写ベルト側に転写する転写ローラを有する画像形成装置において、転写ローラの抵抗値変化に伴う転写性の変化が無く、常に最適な転写が行われ、連続して複数枚の画像形成を行う場合でも画像濃度変化が少なく、かつ、生産性の低下しない画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的は下記の手段のいずれかにより達成される。
【００１２】
１．トナー像を担持する像担持体と、
該像担持体に担持された前記トナー像が転写される側の転写ベルトと、
前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルト側に転写する転写ローラと、
前記転写ローラと異なる位置で前記転写ベルトと当接する検知ローラと、
前記検知ローラの電気的特性を検知する検知手段と、
該検知手段により検知した前記電気的特性に基づいて前記転写ローラに印加する前記転写バイアスを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
２．前記転写ローラは、前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルトの表面に転写することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１４】
３．前記転写ローラは、前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルト上に搬送される記録媒体に転写することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１５】
４．前記検知手段は、前記検知ローラと、該検知ローラに対向して配置された対向部材との間の電気的特性を検知することを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１６】
５．前記対向部材がローラ形状であることを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。
【００１７】
６．前記対向部材は、前記転写ベルトを挟んで前記検知ローラと対向して配置されていることを特徴とする前記４又は５に記載の画像形成装置。
【００１８】
７．前記検知ローラの断面形状及び材質は、前記転写ローラの断面形状及び材質と同じであることを特徴とする前記１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１９】
８．前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段を有し、
該クリーニング手段より前記転写ベルトの進行方向下流側であって、前記転写ローラより前記転写ベルトの進行方向上流側に、前記検知ローラが配置されていることを特徴とする前記１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、転写ローラの抵抗値の変化を検知ローラで代用して検知することできるので、最適な転写バイアスを決定するための予備回転を行わなくても、常に最適な転写バイアスを設定することができる。よって、連続して複数枚の画像形成を行う場合でも、最適な転写性を常に確保しながら、生産性を低下させることのない画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、該像担持体に担持されたトナー像が転写される側の転写ベルトと、像担持体に担持されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルト側に転写する転写ローラと、転写ベルトと当接する検知ローラと、転写ベルトを挟んで検知ローラと対向して配置された対向ローラと、検知ローラと対向ローラとの間の電気的特性を検知する検知手段と、該検知手段により検知した電気的特性に基づいて転写ローラに印加する転写バイアスを制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
【００２２】
本発明の画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００２３】
図１に示すように、画像形成装置は、像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに担持されたトナー像が転写される転写ベルト６と、像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに担持されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルト６に転写する転写ローラ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ、７Ｋと、転写ローラ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ、７Ｋに印加する転写バイアスを制御する制御手段とを有している。像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたトナー像は、転写バイアスを印加された転写ローラ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ、７Ｋにより、転写ベルト６上に重ね合わせて一次転写し、重ね合わせたトナー像を一括して二次転写する。このような画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写ユニットＵと、給紙搬送手段及び定着手段２４とから成る。画像形成装置本体（以下、装置本体ともいう）ＧＨの上部には、原稿画像読み取り装置ＹＳが配置されている。
【００２４】
イエロー色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、像担持体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、転写ローラ７Ｙ、クリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、転写ローラ７Ｍ、クリーニング手段８Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、転写ローラ７Ｃ、クリーニング手段８Ｃを有する。さらに黒色画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、転写ローラ７Ｋ、クリーニング手段８Ｋを有する。
【００２５】
各画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋでは帯電、露光、現像が行われて、像担持体上に各色の画像が形成される。
【００２６】
中間転写ユニットＵは、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性の中間転写体である転写ベルト６を有する。
【００２７】
画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写手段である転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより、回動する転写ベルト６上に同期がとられて逐次重ね合わせて転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録媒体（転写紙ともいう）Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段７Ａに搬送され、重ね合わされたカラー画像が転写紙Ｐ上に一括転写される。カラー画像が転写された転写紙Ｐは、定着手段２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００２８】
一方、二次転写手段７Ａにより転写紙Ｐにカラー画像を転写した後、転写紙Ｐを曲率分離した転写ベルト６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００２９】
本発明に係る中間転写ユニットＵには、クリーニング手段８Ａの転写ベルト回転方向下流側に、転写ベルト６と当接する検知ローラ７Ｄと、転写ベルト６を挟んで検知ローラ７Ｄと対向して配置された対向部材である対向ローラ１Ｄを有している。検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとは、転写ベルト６を挟んで押圧状態で接触している。また、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄには、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの間の抵抗値を検知する検知手段が接続されている。
【００３０】
この検知手段により検知した検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの間の電気的特性に基づいて、転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに印加する転写バイアスを制御手段により制御している。
【００３１】
また、検知ローラ７Ｄは、転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋと同じ断面形状及び材質あることが好ましい。断面形状（芯金の外径及びゴム層の構成、厚さ）及び材質が同じであるとは、転写ローラを検知ローラとして用いることであり、このようにすることで、環境変動や耐刷枚数による転写ローラの抵抗値変化を検知ローラの抵抗変化として代用して検出することができるので好ましい。対向ローラ１Ｄは、ＳＵＳ等の金属材料からなる導電性ローラが好ましいが、導電性の樹脂材料を用いても良い。転写ローラと像担持体との接触圧力と検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの接触圧力は、ほぼ同じにするのが好ましい。
【００３２】
図２に検知ローラ７Ｄと転写ベルト６、対向ローラ１Ｄ、検知手段７３Ｄの配置を模式的に示す。検知手段７３Ｄは検知ローラ７Ｄの芯金７１Ｄと対向ローラ１Ｄに接続され、検知ローラ７Ｄの導電性ゴム層７２Ｄを対向ローラ１Ｄ側に圧接した状態で、定電流制御された電源から電圧を印加し、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄ間の電気的特性を検知している。実際の検出値としては、出力電圧を検出している。この時、転写ベルトの回動は、プロセススピードで行われ、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄは、転写ベルトにより従動回転している。
【００３３】
本実施形態における画像形成装置においては、画像形成動作における一次転写ローラである転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに印加する転写バイアスを、検知手段７３Ｄが検知した出力電圧に連動して、決定する。
【００３４】
このような構成を取ることにより、搬送方向に長い転写ベルトの利点を生かし、転写ローラの環境変化や耐刷枚数の変化による電気的特性の変化を、検知ローラの電気的特性を検出することで、より正確に、且つ、生産性を落とさずに検知することができる。よって、画像形成動作に影響を与えずに、転写ローラの抵抗値変化を知ることができ、この検出値を基に、転写ローラの転写バイアスを制御することで常に最適な転写状態にすることができる。
【００３５】
また、転写ベルト６と当接する検知ローラ７Ｄと、転写ベルト６を挟んで検知ローラ７Ｄと対向して配置された対向ローラ１Ｄを配置することで、転写ローラの配置と同じ条件で電気的特性を検出でき、この検出結果から直接、転写バイアスの補正値を求めることができるので、より転写ローラと像担持体との間の転写バイアスの制御が容易になり好ましい。更に、クリーニング手段８Ａの転写ベルト回転方向下流側に検知ローラを配置することで、転写ベルト６上にトナーが残留していない状態で検知手段により抵抗変化を検知することができ、検知ローラの抵抗変化をより正確に転写ローラの転写バイアスに反映できるので好ましいといえる。
【００３６】
使用する現像剤は、現像装置に応じて１成分現像剤または２成分現像剤を用いることができる。例えば、トナーとキャリアよりなる２成分現像剤を用いる場合、色トナーはイエロー、マゼンタ、シアンである。トナーとしては、質量平均粒径が３〜８μｍの重合トナーが好ましい。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しかぶりの発生が極めて少ない画像形成が可能となる。重合トナーは、トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。質量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−II」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。キャリアとしては、質量平均粒径が３０〜６５μｍで磁化量が２０〜７０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子からなるキャリアが好ましい。
【００３７】
像担持体としての感光体は、有機感光体、無機感光体のどちらでも用いることができる。また、転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、導電性の芯金に導電性のゴム材を被覆した導電性ゴムローラを用いることができ、例えば、ＮＢＲ半導電スポンジゴム等を用いることができる。導電性ゴムの抵抗値としては、１×１０５〜１×１０９Ωのものが好ましく用いられる。
【００３８】
ここで、画像形成装置の制御関係について説明する。図３は本実施形態に係わる制御関係のブロックを示す図である。図３に示すように、制御手段９は各ブロックを制御している。特に検知手段７３Ｄの検知結果に基づいて、制御手段９が転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに印加する転写バイアスの値を演算し、その演算結果に基づいたバイアスの印加を制御している。
【００３９】
この転写バイアスの値の算出方法について説明する。一次転写の工程における転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋには定電圧制御された電圧を印加して一次転写をする。この定電圧を印加する手順を図４のフローチャートを用いて説明する。
【００４０】
まず、ステップ１でプリント信号を受信する。受信後、ステップ２として検知ローラ７Ｄに定電流電源により、所定の定電流Ｉ０を印加する。次に、ステップ３として検知手段７３Ｄにより検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの間の電気的特性として、そのときの定電流電源に印加される出力電圧値Ｖ０を検出する。次に、ステップ４として、検出したＶ０に予め決めてある演算式により演算し、最適な転写バイアスＶを決定する。次に、ステップ５として、演算結果である転写バイアスＶを転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに印加して、像担持体上のトナー像を転写ベルト６に順次転写する。この時、演算式は、１次式でも良く、また２次式以上の演算式であっても良い。また、演算式は、各転写ローラ毎に違っていても良いし、同じでも良い。次に、ステップ６として、プリント信号の終わりかどうかを判断し、続いてプリント信号がある場合は、ステップ２に戻る。プリント信号がない場合は、ステップ７として、終了する。
【００４１】
以上のように連続するプリント枚数がたくさんあっても、転写ローラと同構成の検知ローラと、転写ベルトを挟んだ導電性の対向ローラとの間の電気的特性を、画像形成動作を中断することなく、常に検知することができる。また、その検知結果に基づいて、転写ローラに印加する転写バイアスを最適な値に、連動して制御することができるので、システム速度が高速になっても、最適な転写バイアスを転写ローラに印加することができる。
【００４２】
本実施形態では、画像形成動作中、常に検知手段により検知した出力電圧に基づく最適な転写バイアスを印加するようにしたが、一定枚数毎に、出力電圧を検知して最適なバイアスを設定をするようにしても良い。
【００４３】
このように転写ローラの抵抗値が変化しても、常にその変化状態を把握することができ、リアルタイムで転写ローラの抵抗値変化に伴った最適な転写バイアスを転写ローラに印加することでき、濃度変化の少ない画像を形成することができる。
【００４４】
次に、図５に本発明の第２の実施形態を示す。第１の実施形態では、請求項１における像担持体として感光体、転写ベルトとして中間転写ベルト、転写ローラとして一次転写ローラを用いた場合について説明したが、第２の実施形態においては、像担持体として一次転写ベルト、転写ベルトとして二次転写ベルト、転写ローラとして二次転写ローラを用いた場合である。図５に示す第２の実施形態は、図１の第１の実施形態と相違する部分の要部を模式的に示している。第１の実施形態で用いた同じ機能を示す部品については、同じ符号を付している。図２の７０Ａは二次転写ベルトであり、像担持体である一次の転写ベルト６上のトナー画像を二次転写ベルト７０Ａ上に搬送する転写紙Ｐ上に、二次転写ローラ７１Ａに印加した転写バイアスにより転写する。
【００４５】
この時の転写バイアスは、図２における検知ローラ７Ｄと二次転写ベルト７０Ａを挟んで対向配置された対向ローラ１Ｄとの間の電気的特性を検知する検知手段７３Ｄの検知結果に基づいて演算される。二次転写ベルト７０Ａは、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性の転写ベルトである。また、二次転写ローラ７１Ａは、導電性の芯金に導電性のゴム材を被覆した導電性ゴムローラを用いることができ、例えば、ＮＢＲ半導電スポンジゴム等を用いることができる。導電性ゴムの抵抗値としては、１×１０５〜１×１０９Ωのものが好ましく用いられる。
【００４６】
また、検知ローラ７Ｄは、二次転写ローラ７１Ａと同じ断面形状及び材質あることが好ましい。断面形状（芯金の外径及びゴム層の構成、厚さ）及び材質が同じであるとは、二次転写ローラを検知ローラとして用いることであり、このようにすることで、環境変動や耐刷枚数による転写ローラの抵抗値変化を検知ローラの抵抗変化として代用して検出することができるので好ましい。対向ローラ１Ｄは、ＳＵＳ等の金属材料からなる導電性ローラが好ましいが、導電性の樹脂材料を用いても良い。二次転写ローラ７１Ａと一次の転写ベルト６との接触圧力と検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの接触圧力は、ほぼ同じにするのが好ましい。他の構成部材及び、検知手段７３Ｄにより検知した値を二次転写ローラ７１Ａに印加する転写バイアス値に演算する方法や制御方法は、第１の実施形態と同様であるので説明は省く。
【００４７】
このように第２の実施形態においても、二次転写ローラ７１Ａの抵抗値が環境変動や耐刷枚数により変化しても、常に最適な二次転写用の転写バイアスを二次転写ローラ７１Ａに印加することができる。
【００４８】
更に、図６に本発明の第３の実施形態を示す。図６は、第２の実施形態における転写ベルト６を感光体としての像担持体１Ｋに変えた構成を取っている。即ち、１色のみの画像形成手段１０Ｋで作成した像担持体１Ｋ上の画像を、転写ベルト７０Ａ上に搬送する転写紙Ｐ上に、転写ローラ７２Ａにより転写する画像形成装置である。その他の構成部材及び、検知手段７３Ｄにより検知した値を転写ローラ７２Ａに印加する転写バイアス値に演算する方法や制御方法は、第１及び第２の実施形態と同様であるので説明は省く。
【００４９】
このように第３の実施形態においても、転写ローラ７２Ａの抵抗値が環境変動や耐刷枚数により変化しても、常に最適な転写バイアスを転写ローラ７２Ａに印加することができる。
【００５０】
なお、上記第１〜第３の実施形態以外であっても、該像担持体に担持されたトナー像が転写される側の転写ベルトと、像担持体に担持されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルト側に転写する転写ローラとを有する画像形成装置であれば、本発明に係る検知ローラ、対向ローラ、検知手段によって、最適な転写バイアスを設定することができることはいうまでもない。
【実施例】
【００５１】
ここで本発明の画像形成装置の実施例について説明する。
（実施例１）
（実験装置）
図１に示す画像形成装置を使用した。プロセス速度は３００ｍｍ／ｓｅｃとした。転写ベルトは、ポリイミド製半導電ベルトで、ベルト厚さは８０μｍ、周長は８６１ｍｍ、幅は３６２ｍｍ、抵抗率は１×１０１１Ω／□を用いた。一次転写用の転写ローラは、芯金１０ｍｍのＳＵＳにＮＢＲイオン導電性スポンジゴムを単層で被覆したφ２２の導電性ゴムローラを用いた。抵抗値は、２×１０７Ω（２０℃、４０％の環境、金属平板に乗せてゴムローラの芯金と金属平板に１ｋＶ印加時）、硬度４０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）であった。検知ローラは、転写ローラと同じものを使用した。対向ローラはＡｌ製のφ３０ｍｍのローラを用いた。
【００５２】
検知ローラと対向ローラとの間に印加した定電流電源からの電流値は、５０μＡとした。
【００５３】
検知手段による出力電圧Ｖ０の検知は、感光体１Ｙ上に形成された１枚目の画像の先端が、転写ベルト６と接触する直前に行った。この出力電圧Ｖ０を基に、各色のトナー画像に対応した転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋへ印加する最適転写電圧値Ｖは、以下の演算式により演算し、１枚分の転写が終了するまで各転写ローラに定電圧制御して印加した。２枚目以降も同様にして演算し、定電圧制御で最適な転写バイアスを印加した。
【００５４】
Ｖ０が８７５ｖ以下のとき、
転写ローラ７Ｙ、７Ｋへは、Ｖ＝０．３２×Ｖ０＋４７８（ｖ）
転写ローラ７Ｍへは、Ｖ＝０．３２×Ｖ０＋５２８（ｖ）
転写ローラ７Ｃへは、Ｖ＝０．３２×Ｖ０＋５７８（ｖ）
Ｖ０が８７５ｖを越えるとき、
転写ローラ７Ｙ、７Ｋへは、Ｖ＝０．７３×Ｖ０＋１６０（ｖ）
転写ローラ７Ｍへは、Ｖ＝０．７３×Ｖ０＋２１０（ｖ）
転写ローラ７Ｃへは、Ｖ＝０．７３×Ｖ０＋２６０（ｖ）
（評価方法）
転写性の評価としては、１０００枚の連続プリントを行い、単色ベタ画像（Ｙｅｌｌｏｗ，Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎ，Ｂｌａｃｋ）と２色を重ね合わせたベタ画像（Ｂｌｕｅ、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ）の濃度変化を観察した。画像濃度測定は反射濃度測定器（ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ社製Ｓｐｅｃｔｏｌｉｎｏ）を用いた。
【００５５】
濃度変化幅ΔＩＤが、０．０５の範囲に入っているものを良好とし、０．０５の範囲を超えるものを不良とした。ΔＩＤが０．０５を越えると目視により明らかに変化が認められ、画像品質として問題である。
【００５６】
（評価結果）
評価結果を図７、図８に示す。
【００５７】
図７、図８の評価結果から、１０００枚プリント中の画像濃度変化ΔＩＤは、単色画像及び２色を重ね合わせた画像ともに０．０５以下であり、良好な転写性を示している。このことから、実施例１においては、常に最適な転写電圧を印加することができていることがわかる。
（比較例１）
（実験装置、評価方法）
図１に示す実施例１の画像形成装置において、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄ及び検知手段を省いた他は、実施例１と同様の画像形成装置を用いた。
【００５８】
また、各転写ローラへは定電圧制御された電圧Ｖ１を印加した。電圧Ｖ１の値は、１枚目のプリントをする前の予備回転時に、各転写ローラに定電流制御された電源から電圧を印加し、そのときの出力電圧の平均値Ｖ１０に基づいて演算した値を用いた。複数枚のプリント時にも、最初に設定したＶ１を継続して使用した。
【００５９】
予備回転時のＶ１０の測定結果を以下の演算式により算出してＶ１の値を決定した。
【００６０】
演算式
Ｖ０が８７５ｖ以下のとき、
Ｖ１＝０．３２×Ｖ０＋４９６（ｖ）
Ｖ０が８７５ｖを越えるとき、
Ｖ１＝０．７３×Ｖ０＋１３８（ｖ）
Ｖ１０の測定結果
転写ローラ７Ｙ：２７５０ｖ
転写ローラ７Ｍ：２８９６ｖ
転写ローラ７Ｃ：２９７９ｖ
転写ローラ７Ｋ：２９７９ｖ
Ｖ１０を基に算出したＶ１の値
転写ローラ７Ｙ：２１４６ｖ
転写ローラ７Ｍ：２２５２ｖ
転写ローラ７Ｃ：２３１３ｖ
転写ローラ７Ｋ：２３１３ｖ
その他は、実施例１と同様に行い、１０００枚プリント中の画像濃度変化を評価した。
【００６１】
（評価結果）
評価結果を図９、図１０に示す。
【００６２】
図９、図１０の評価結果から、ＢｌａｃｋとＢｌｕｅの画像濃度変化ΔＩＤが０．０５ではあるが、他の単色画像及び２色を重ね合わせた画像の画像濃度変化ΔＩＤは０．０８〜０．１２あり、濃度変化が大きく、最適な転写電圧で転写が行われていないことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る検知手段の概略構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係わる制御関係のブロックを示す図である。
【図４】本実施形態に係わる転写出力制御の動作フローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す断面図である。
【図７】実施例１における単色画像の濃度変化を表す図である。
【図８】実施例１における２色を重ねた画像の濃度変化を表す図である。
【図９】比較例１における単色画像の濃度変化を表す図である。
【図１０】比較例１における２色を重ねた画像の濃度変化を表す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 像担持体
１Ｄ 対向ローラ
６、７０Ａ 転写ベルト
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、７２Ａ 転写ローラ
７Ｄ 検知ローラ
７１Ｄ 芯金
７２Ｄ 導電性ゴム層
７３Ｄ 検知手段
７Ａ 二次転写手段、
７１Ａ 二次転写ローラ
９ 制御手段
Ｐ 記録媒体（転写紙）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に感光体や転写ベルトなどの像担持体上に形成されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルトに転写する転写ローラを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タンデム方式のカラー画像形成装置では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像を作像する４つの作像部を備え、これらの作像部で作像された各色のトナー像が、無端状の中間転写ベルトに重ねて転写（一次転写）され、中間転写ベルト上で重ねられてなるフルカラーのトナー像が、中間転写ベルトと二次転写ローラとのニップ部において用紙等の媒体に転写（二次転写）される。
【０００３】
各作像部は、中間転写ベルトに接触して配置された静電潜像担持体と、該静電潜像担持体にトナーを供給してトナー像を形成する現像剤担持体と、中間転写ベルトを挟んで静電潜像担持体に対向配置された一次転写ローラとを備える。一次転写ローラには所定の電圧が印加され、これにより一次転写ローラと静電潜像担持体との間に電流が流れることで、静電潜像担持体の表面に形成されたトナー像が、一次転写ローラとの対向部において中間転写ベルトに転写（一次転写）される。各色の作像部の一次転写ローラには、転写時に一定の電圧が印加される電源が接続される。
【０００４】
しかし、一次転写ローラなどに用いられる導電性の転写ローラは、装置内部の温湿環境の変化によって電気抵抗値が変化しやすく、また、継続して定電圧を印加され続けると、ローラの抵抗値が上昇する。そのため、転写性が変動し、画像濃度が変化するという問題が発生する。そのため、あるタイミング毎に転写ローラに印加する最適な転写電圧の大きさを、ローラの電気抵抗値の変化に応じて制御する必要がある。
【０００５】
なお、中間転写ベルトを用いずシートに直接トナー像を転写するための転写ベルト内に転写ローラを有するものもあるが、この場合の転写ローラも上記と同様に抵抗値の問題を有する。
【０００６】
転写電圧を制御する方法の一つとして、ＡＴＶＣ（Ａｕｔｏ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御が提案されている。このＡＴＶＣ制御は、転写ローラの抵抗を正確に検知し、最適な転写バイアスの印加電圧値を決定するために、画像形成工程における前回転工程において、転写ローラの転写バイアスを定電流制御し、この時の転写電圧Ｖ０を検知する。この検知した転写電圧Ｖ０と、予め設定されたテーブルおよび演算式とに基づき、最適な転写電圧Ｖを決定するものである。
【０００７】
特許文献１においては、転写ローラの転写バイアス補正に関し、一枚目の転写ローラに印加するバイアス電圧を画像形成工程の前回転工程での定電流制御による電圧検知結果に基づいて決定し、複数の画像を連続して転写する場合は、用紙間の非画像部（前の用紙の後端と後の用紙の先端との間）で定電圧印加時の電流検知を複数回行い、検出電流の平均値の、所定電流に対する比率に応じて、転写ローラの抵抗値検知結果を補正し、補正値に基づいて転写バイアスを決定する方法が提案されている。
【０００８】
また、特許文献２においては、転写ローラの同軸上で、像担持体の非画像領域に対応する位置に抵抗検知ローラを配置し、画像形成中でも抵抗検知ローラに流れる電流値を検知して、その検知結果を基に転写ローラに与える電圧値を制御する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−４５８７７号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしこのＡＴＶＣ制御では、前回転工程が必要なため、予備動作時間がかかり、連続して複数枚の画像形成を行う場合、その都度、前回転工程を行うと、生産性が低下するという問題があった。特許文献１の方法においても、非画像部での電流検出の結果から抵抗値を補正する場合、電流検出期間が短く、正確な抵抗値の検出が困難であり、十分に安定した画像濃度が得られないという問題があった。特に、近年の高速化に伴い、複数枚連続印刷時の用紙間の非画像部がより短くなり、更に、正確な抵抗値の検出が困難となっている。また、特許文献２の方法においても、抵抗検知ローラと転写ローラとが同一軸上に配置されているため、ローラ構成が複雑となり、生産性が低下すると共に、装置の幅が大きくなる。また、１枚のプリントを行う場合は、やはり最適電圧決定のための前回転工程が必要であった。
【００１０】
本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、像担持体に担持されたトナー像を転写バイアスにより転写ベルト側に転写する転写ローラを有する画像形成装置において、転写ローラの抵抗値変化に伴う転写性の変化が無く、常に最適な転写が行われ、連続して複数枚の画像形成を行う場合でも画像濃度変化が少なく、かつ、生産性の低下しない画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的は下記の手段のいずれかにより達成される。
【００１２】
１．トナー像を担持する像担持体と、
該像担持体に担持された前記トナー像が転写される側の転写ベルトと、
前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルト側に転写する転写ローラと、
前記転写ローラと異なる位置で前記転写ベルトと当接する検知ローラと、
前記検知ローラの電気的特性を検知する検知手段と、
該検知手段により検知した前記電気的特性に基づいて前記転写ローラに印加する前記転写バイアスを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
２．前記転写ローラは、前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルトの表面に転写することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１４】
３．前記転写ローラは、前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルト上に搬送される記録媒体に転写することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。
【００１５】
４．前記検知手段は、前記検知ローラと、該検知ローラに対向して配置された対向部材との間の電気的特性を検知することを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１６】
５．前記対向部材がローラ形状であることを特徴とする前記４に記載の画像形成装置。
【００１７】
６．前記対向部材は、前記転写ベルトを挟んで前記検知ローラと対向して配置されていることを特徴とする前記４又は５に記載の画像形成装置。
【００１８】
７．前記検知ローラの断面形状及び材質は、前記転写ローラの断面形状及び材質と同じであることを特徴とする前記１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【００１９】
８．前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段を有し、
該クリーニング手段より前記転写ベルトの進行方向下流側であって、前記転写ローラより前記転写ベルトの進行方向上流側に、前記検知ローラが配置されていることを特徴とする前記１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、転写ローラの抵抗値の変化を検知ローラで代用して検知することできるので、最適な転写バイアスを決定するための予備回転を行わなくても、常に最適な転写バイアスを設定することができる。よって、連続して複数枚の画像形成を行う場合でも、最適な転写性を常に確保しながら、生産性を低下させることのない画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、該像担持体に担持されたトナー像が転写される側の転写ベルトと、像担持体に担持されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルト側に転写する転写ローラと、転写ベルトと当接する検知ローラと、転写ベルトを挟んで検知ローラと対向して配置された対向ローラと、検知ローラと対向ローラとの間の電気的特性を検知する検知手段と、該検知手段により検知した電気的特性に基づいて転写ローラに印加する転写バイアスを制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
【００２２】
本発明の画像形成装置について図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【００２３】
図１に示すように、画像形成装置は、像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに担持されたトナー像が転写される転写ベルト６と、像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに担持されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルト６に転写する転写ローラ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ、７Ｋと、転写ローラ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ、７Ｋに印加する転写バイアスを制御する制御手段とを有している。像担持体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたトナー像は、転写バイアスを印加された転写ローラ７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ、７Ｋにより、転写ベルト６上に重ね合わせて一次転写し、重ね合わせたトナー像を一括して二次転写する。このような画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写ユニットＵと、給紙搬送手段及び定着手段２４とから成る。画像形成装置本体（以下、装置本体ともいう）ＧＨの上部には、原稿画像読み取り装置ＹＳが配置されている。
【００２４】
イエロー色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、像担持体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ、転写ローラ７Ｙ、クリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ、転写ローラ７Ｍ、クリーニング手段８Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、転写ローラ７Ｃ、クリーニング手段８Ｃを有する。さらに黒色画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、転写ローラ７Ｋ、クリーニング手段８Ｋを有する。
【００２５】
各画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋでは帯電、露光、現像が行われて、像担持体上に各色の画像が形成される。
【００２６】
中間転写ユニットＵは、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性の中間転写体である転写ベルト６を有する。
【００２７】
画像形成手段１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、一次転写手段である転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより、回動する転写ベルト６上に同期がとられて逐次重ね合わせて転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録媒体（転写紙ともいう）Ｐは、給紙手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段７Ａに搬送され、重ね合わされたカラー画像が転写紙Ｐ上に一括転写される。カラー画像が転写された転写紙Ｐは、定着手段２４により定着処理され、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。
【００２８】
一方、二次転写手段７Ａにより転写紙Ｐにカラー画像を転写した後、転写紙Ｐを曲率分離した転写ベルト６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００２９】
本発明に係る中間転写ユニットＵには、クリーニング手段８Ａの転写ベルト回転方向下流側に、転写ベルト６と当接する検知ローラ７Ｄと、転写ベルト６を挟んで検知ローラ７Ｄと対向して配置された対向部材である対向ローラ１Ｄを有している。検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとは、転写ベルト６を挟んで押圧状態で接触している。また、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄには、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの間の抵抗値を検知する検知手段が接続されている。
【００３０】
この検知手段により検知した検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの間の電気的特性に基づいて、転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに印加する転写バイアスを制御手段により制御している。
【００３１】
また、検知ローラ７Ｄは、転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋと同じ断面形状及び材質あることが好ましい。断面形状（芯金の外径及びゴム層の構成、厚さ）及び材質が同じであるとは、転写ローラを検知ローラとして用いることであり、このようにすることで、環境変動や耐刷枚数による転写ローラの抵抗値変化を検知ローラの抵抗変化として代用して検出することができるので好ましい。対向ローラ１Ｄは、ＳＵＳ等の金属材料からなる導電性ローラが好ましいが、導電性の樹脂材料を用いても良い。転写ローラと像担持体との接触圧力と検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの接触圧力は、ほぼ同じにするのが好ましい。
【００３２】
図２に検知ローラ７Ｄと転写ベルト６、対向ローラ１Ｄ、検知手段７３Ｄの配置を模式的に示す。検知手段７３Ｄは検知ローラ７Ｄの芯金７１Ｄと対向ローラ１Ｄに接続され、検知ローラ７Ｄの導電性ゴム層７２Ｄを対向ローラ１Ｄ側に圧接した状態で、定電流制御された電源から電圧を印加し、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄ間の電気的特性を検知している。実際の検出値としては、出力電圧を検出している。この時、転写ベルトの回動は、プロセススピードで行われ、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄは、転写ベルトにより従動回転している。
【００３３】
本実施形態における画像形成装置においては、画像形成動作における一次転写ローラである転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに印加する転写バイアスを、検知手段７３Ｄが検知した出力電圧に連動して、決定する。
【００３４】
このような構成を取ることにより、搬送方向に長い転写ベルトの利点を生かし、転写ローラの環境変化や耐刷枚数の変化による電気的特性の変化を、検知ローラの電気的特性を検出することで、より正確に、且つ、生産性を落とさずに検知することができる。よって、画像形成動作に影響を与えずに、転写ローラの抵抗値変化を知ることができ、この検出値を基に、転写ローラの転写バイアスを制御することで常に最適な転写状態にすることができる。
【００３５】
また、転写ベルト６と当接する検知ローラ７Ｄと、転写ベルト６を挟んで検知ローラ７Ｄと対向して配置された対向ローラ１Ｄを配置することで、転写ローラの配置と同じ条件で電気的特性を検出でき、この検出結果から直接、転写バイアスの補正値を求めることができるので、より転写ローラと像担持体との間の転写バイアスの制御が容易になり好ましい。更に、クリーニング手段８Ａの転写ベルト回転方向下流側に検知ローラを配置することで、転写ベルト６上にトナーが残留していない状態で検知手段により抵抗変化を検知することができ、検知ローラの抵抗変化をより正確に転写ローラの転写バイアスに反映できるので好ましいといえる。
【００３６】
使用する現像剤は、現像装置に応じて１成分現像剤または２成分現像剤を用いることができる。例えば、トナーとキャリアよりなる２成分現像剤を用いる場合、色トナーはイエロー、マゼンタ、シアンである。トナーとしては、質量平均粒径が３〜８μｍの重合トナーが好ましい。重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しかぶりの発生が極めて少ない画像形成が可能となる。重合トナーは、トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。質量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−II」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。キャリアとしては、質量平均粒径が３０〜６５μｍで磁化量が２０〜７０ｅｍｕ／ｇの磁性粒子からなるキャリアが好ましい。
【００３７】
像担持体としての感光体は、有機感光体、無機感光体のどちらでも用いることができる。また、転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは、導電性の芯金に導電性のゴム材を被覆した導電性ゴムローラを用いることができ、例えば、ＮＢＲ半導電スポンジゴム等を用いることができる。導電性ゴムの抵抗値としては、１×１０５〜１×１０９Ωのものが好ましく用いられる。
【００３８】
ここで、画像形成装置の制御関係について説明する。図３は本実施形態に係わる制御関係のブロックを示す図である。図３に示すように、制御手段９は各ブロックを制御している。特に検知手段７３Ｄの検知結果に基づいて、制御手段９が転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに印加する転写バイアスの値を演算し、その演算結果に基づいたバイアスの印加を制御している。
【００３９】
この転写バイアスの値の算出方法について説明する。一次転写の工程における転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋには定電圧制御された電圧を印加して一次転写をする。この定電圧を印加する手順を図４のフローチャートを用いて説明する。
【００４０】
まず、ステップ１でプリント信号を受信する。受信後、ステップ２として検知ローラ７Ｄに定電流電源により、所定の定電流Ｉ０を印加する。次に、ステップ３として検知手段７３Ｄにより検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの間の電気的特性として、そのときの定電流電源に印加される出力電圧値Ｖ０を検出する。次に、ステップ４として、検出したＶ０に予め決めてある演算式により演算し、最適な転写バイアスＶを決定する。次に、ステップ５として、演算結果である転写バイアスＶを転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに印加して、像担持体上のトナー像を転写ベルト６に順次転写する。この時、演算式は、１次式でも良く、また２次式以上の演算式であっても良い。また、演算式は、各転写ローラ毎に違っていても良いし、同じでも良い。次に、ステップ６として、プリント信号の終わりかどうかを判断し、続いてプリント信号がある場合は、ステップ２に戻る。プリント信号がない場合は、ステップ７として、終了する。
【００４１】
以上のように連続するプリント枚数がたくさんあっても、転写ローラと同構成の検知ローラと、転写ベルトを挟んだ導電性の対向ローラとの間の電気的特性を、画像形成動作を中断することなく、常に検知することができる。また、その検知結果に基づいて、転写ローラに印加する転写バイアスを最適な値に、連動して制御することができるので、システム速度が高速になっても、最適な転写バイアスを転写ローラに印加することができる。
【００４２】
本実施形態では、画像形成動作中、常に検知手段により検知した出力電圧に基づく最適な転写バイアスを印加するようにしたが、一定枚数毎に、出力電圧を検知して最適なバイアスを設定をするようにしても良い。
【００４３】
このように転写ローラの抵抗値が変化しても、常にその変化状態を把握することができ、リアルタイムで転写ローラの抵抗値変化に伴った最適な転写バイアスを転写ローラに印加することでき、濃度変化の少ない画像を形成することができる。
【００４４】
次に、図５に本発明の第２の実施形態を示す。第１の実施形態では、請求項１における像担持体として感光体、転写ベルトとして中間転写ベルト、転写ローラとして一次転写ローラを用いた場合について説明したが、第２の実施形態においては、像担持体として一次転写ベルト、転写ベルトとして二次転写ベルト、転写ローラとして二次転写ローラを用いた場合である。図５に示す第２の実施形態は、図１の第１の実施形態と相違する部分の要部を模式的に示している。第１の実施形態で用いた同じ機能を示す部品については、同じ符号を付している。図２の７０Ａは二次転写ベルトであり、像担持体である一次の転写ベルト６上のトナー画像を二次転写ベルト７０Ａ上に搬送する転写紙Ｐ上に、二次転写ローラ７１Ａに印加した転写バイアスにより転写する。
【００４５】
この時の転写バイアスは、図２における検知ローラ７Ｄと二次転写ベルト７０Ａを挟んで対向配置された対向ローラ１Ｄとの間の電気的特性を検知する検知手段７３Ｄの検知結果に基づいて演算される。二次転写ベルト７０Ａは、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持された半導電性の転写ベルトである。また、二次転写ローラ７１Ａは、導電性の芯金に導電性のゴム材を被覆した導電性ゴムローラを用いることができ、例えば、ＮＢＲ半導電スポンジゴム等を用いることができる。導電性ゴムの抵抗値としては、１×１０５〜１×１０９Ωのものが好ましく用いられる。
【００４６】
また、検知ローラ７Ｄは、二次転写ローラ７１Ａと同じ断面形状及び材質あることが好ましい。断面形状（芯金の外径及びゴム層の構成、厚さ）及び材質が同じであるとは、二次転写ローラを検知ローラとして用いることであり、このようにすることで、環境変動や耐刷枚数による転写ローラの抵抗値変化を検知ローラの抵抗変化として代用して検出することができるので好ましい。対向ローラ１Ｄは、ＳＵＳ等の金属材料からなる導電性ローラが好ましいが、導電性の樹脂材料を用いても良い。二次転写ローラ７１Ａと一次の転写ベルト６との接触圧力と検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄとの接触圧力は、ほぼ同じにするのが好ましい。他の構成部材及び、検知手段７３Ｄにより検知した値を二次転写ローラ７１Ａに印加する転写バイアス値に演算する方法や制御方法は、第１の実施形態と同様であるので説明は省く。
【００４７】
このように第２の実施形態においても、二次転写ローラ７１Ａの抵抗値が環境変動や耐刷枚数により変化しても、常に最適な二次転写用の転写バイアスを二次転写ローラ７１Ａに印加することができる。
【００４８】
更に、図６に本発明の第３の実施形態を示す。図６は、第２の実施形態における転写ベルト６を感光体としての像担持体１Ｋに変えた構成を取っている。即ち、１色のみの画像形成手段１０Ｋで作成した像担持体１Ｋ上の画像を、転写ベルト７０Ａ上に搬送する転写紙Ｐ上に、転写ローラ７２Ａにより転写する画像形成装置である。その他の構成部材及び、検知手段７３Ｄにより検知した値を転写ローラ７２Ａに印加する転写バイアス値に演算する方法や制御方法は、第１及び第２の実施形態と同様であるので説明は省く。
【００４９】
このように第３の実施形態においても、転写ローラ７２Ａの抵抗値が環境変動や耐刷枚数により変化しても、常に最適な転写バイアスを転写ローラ７２Ａに印加することができる。
【００５０】
なお、上記第１〜第３の実施形態以外であっても、該像担持体に担持されたトナー像が転写される側の転写ベルトと、像担持体に担持されたトナー像を転写バイアスの印加により転写ベルト側に転写する転写ローラとを有する画像形成装置であれば、本発明に係る検知ローラ、対向ローラ、検知手段によって、最適な転写バイアスを設定することができることはいうまでもない。
【実施例】
【００５１】
ここで本発明の画像形成装置の実施例について説明する。
（実施例１）
（実験装置）
図１に示す画像形成装置を使用した。プロセス速度は３００ｍｍ／ｓｅｃとした。転写ベルトは、ポリイミド製半導電ベルトで、ベルト厚さは８０μｍ、周長は８６１ｍｍ、幅は３６２ｍｍ、抵抗率は１×１０１１Ω／□を用いた。一次転写用の転写ローラは、芯金１０ｍｍのＳＵＳにＮＢＲイオン導電性スポンジゴムを単層で被覆したφ２２の導電性ゴムローラを用いた。抵抗値は、２×１０７Ω（２０℃、４０％の環境、金属平板に乗せてゴムローラの芯金と金属平板に１ｋＶ印加時）、硬度４０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）であった。検知ローラは、転写ローラと同じものを使用した。対向ローラはＡｌ製のφ３０ｍｍのローラを用いた。
【００５２】
検知ローラと対向ローラとの間に印加した定電流電源からの電流値は、５０μＡとした。
【００５３】
検知手段による出力電圧Ｖ０の検知は、感光体１Ｙ上に形成された１枚目の画像の先端が、転写ベルト６と接触する直前に行った。この出力電圧Ｖ０を基に、各色のトナー画像に対応した転写ローラ７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋへ印加する最適転写電圧値Ｖは、以下の演算式により演算し、１枚分の転写が終了するまで各転写ローラに定電圧制御して印加した。２枚目以降も同様にして演算し、定電圧制御で最適な転写バイアスを印加した。
【００５４】
Ｖ０が８７５ｖ以下のとき、
転写ローラ７Ｙ、７Ｋへは、Ｖ＝０．３２×Ｖ０＋４７８（ｖ）
転写ローラ７Ｍへは、Ｖ＝０．３２×Ｖ０＋５２８（ｖ）
転写ローラ７Ｃへは、Ｖ＝０．３２×Ｖ０＋５７８（ｖ）
Ｖ０が８７５ｖを越えるとき、
転写ローラ７Ｙ、７Ｋへは、Ｖ＝０．７３×Ｖ０＋１６０（ｖ）
転写ローラ７Ｍへは、Ｖ＝０．７３×Ｖ０＋２１０（ｖ）
転写ローラ７Ｃへは、Ｖ＝０．７３×Ｖ０＋２６０（ｖ）
（評価方法）
転写性の評価としては、１０００枚の連続プリントを行い、単色ベタ画像（Ｙｅｌｌｏｗ，Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎ，Ｂｌａｃｋ）と２色を重ね合わせたベタ画像（Ｂｌｕｅ、Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ）の濃度変化を観察した。画像濃度測定は反射濃度測定器（ＧｒｅｔａｇＭａｃｂｅｔｈ社製Ｓｐｅｃｔｏｌｉｎｏ）を用いた。
【００５５】
濃度変化幅ΔＩＤが、０．０５の範囲に入っているものを良好とし、０．０５の範囲を超えるものを不良とした。ΔＩＤが０．０５を越えると目視により明らかに変化が認められ、画像品質として問題である。
【００５６】
（評価結果）
評価結果を図７、図８に示す。
【００５７】
図７、図８の評価結果から、１０００枚プリント中の画像濃度変化ΔＩＤは、単色画像及び２色を重ね合わせた画像ともに０．０５以下であり、良好な転写性を示している。このことから、実施例１においては、常に最適な転写電圧を印加することができていることがわかる。
（比較例１）
（実験装置、評価方法）
図１に示す実施例１の画像形成装置において、検知ローラ７Ｄと対向ローラ１Ｄ及び検知手段を省いた他は、実施例１と同様の画像形成装置を用いた。
【００５８】
また、各転写ローラへは定電圧制御された電圧Ｖ１を印加した。電圧Ｖ１の値は、１枚目のプリントをする前の予備回転時に、各転写ローラに定電流制御された電源から電圧を印加し、そのときの出力電圧の平均値Ｖ１０に基づいて演算した値を用いた。複数枚のプリント時にも、最初に設定したＶ１を継続して使用した。
【００５９】
予備回転時のＶ１０の測定結果を以下の演算式により算出してＶ１の値を決定した。
【００６０】
演算式
Ｖ０が８７５ｖ以下のとき、
Ｖ１＝０．３２×Ｖ０＋４９６（ｖ）
Ｖ０が８７５ｖを越えるとき、
Ｖ１＝０．７３×Ｖ０＋１３８（ｖ）
Ｖ１０の測定結果
転写ローラ７Ｙ：２７５０ｖ
転写ローラ７Ｍ：２８９６ｖ
転写ローラ７Ｃ：２９７９ｖ
転写ローラ７Ｋ：２９７９ｖ
Ｖ１０を基に算出したＶ１の値
転写ローラ７Ｙ：２１４６ｖ
転写ローラ７Ｍ：２２５２ｖ
転写ローラ７Ｃ：２３１３ｖ
転写ローラ７Ｋ：２３１３ｖ
その他は、実施例１と同様に行い、１０００枚プリント中の画像濃度変化を評価した。
【００６１】
（評価結果）
評価結果を図９、図１０に示す。
【００６２】
図９、図１０の評価結果から、ＢｌａｃｋとＢｌｕｅの画像濃度変化ΔＩＤが０．０５ではあるが、他の単色画像及び２色を重ね合わせた画像の画像濃度変化ΔＩＤは０．０８〜０．１２あり、濃度変化が大きく、最適な転写電圧で転写が行われていないことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態に係る検知手段の概略構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係わる制御関係のブロックを示す図である。
【図４】本実施形態に係わる転写出力制御の動作フローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す断面図である。
【図７】実施例１における単色画像の濃度変化を表す図である。
【図８】実施例１における２色を重ねた画像の濃度変化を表す図である。
【図９】比較例１における単色画像の濃度変化を表す図である。
【図１０】比較例１における２色を重ねた画像の濃度変化を表す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 像担持体
１Ｄ 対向ローラ
６、７０Ａ 転写ベルト
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ、７２Ａ 転写ローラ
７Ｄ 検知ローラ
７１Ｄ 芯金
７２Ｄ 導電性ゴム層
７３Ｄ 検知手段
７Ａ 二次転写手段、
７１Ａ 二次転写ローラ
９ 制御手段
Ｐ 記録媒体（転写紙）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
該像担持体に担持された前記トナー像が転写される側の転写ベルトと、
前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルト側に転写する転写ローラと、
前記転写ローラと異なる位置で前記転写ベルトと当接する検知ローラと、
前記検知ローラの電気的特性を検知する検知手段と、
該検知手段により検知した前記電気的特性に基づいて前記転写ローラに印加する前記転写バイアスを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写ローラは、前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルトの表面に転写することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写ローラは、前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルト上に搬送される記録媒体に転写することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検知手段は、前記検知ローラと、該検知ローラに対向して配置された対向部材との間の電気的特性を検知することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記対向部材がローラ形状であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記対向部材は、前記転写ベルトを挟んで前記検知ローラと対向して配置されてい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。
【請求項７】
前記検知ローラの断面形状及び材質は、前記転写ローラの断面形状及び材質と同じであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段を有し、
該クリーニング手段より前記転写ベルトの進行方向下流側であって、前記転写ローラより前記転写ベルトの進行方向上流側に、前記検知ローラが配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
該像担持体に担持された前記トナー像が転写される側の転写ベルトと、
前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルト側に転写する転写ローラと、
前記転写ローラと異なる位置で前記転写ベルトと当接する検知ローラと、
前記検知ローラの電気的特性を検知する検知手段と、
該検知手段により検知した前記電気的特性に基づいて前記転写ローラに印加する前記転写バイアスを制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写ローラは、前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルトの表面に転写することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写ローラは、前記像担持体に担持された前記トナー像を転写バイアスの印加により前記転写ベルト上に搬送される記録媒体に転写することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検知手段は、前記検知ローラと、該検知ローラに対向して配置された対向部材との間の電気的特性を検知することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記対向部材がローラ形状であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記対向部材は、前記転写ベルトを挟んで前記検知ローラと対向して配置されてい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。
【請求項７】
前記検知ローラの断面形状及び材質は、前記転写ローラの断面形状及び材質と同じであることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記転写ベルトの表面をクリーニングするクリーニング手段を有し、
該クリーニング手段より前記転写ベルトの進行方向下流側であって、前記転写ローラより前記転写ベルトの進行方向上流側に、前記検知ローラが配置されていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１４５４７２（Ｐ２０１０−１４５４７２Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１９４９０（Ｐ２００８−３１９４９０）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（３０３０００３７２）コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 (12,802)
【Ｆターム（参考）】
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