JP2013254064A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写部材としての２次転写外ローラに印加する転写電圧を適切に制御しつつ、高速で画像形成を行える構造を実現する。
【解決手段】記録材が２次転写部を通過する通紙時と、記録材が２次転写部を通過しない非通紙時とで、電圧（Ｖｔｒ、Ｖｔｒ’）を変更せずに２次転写外ローラに印加する。そして、非通紙時に電流検知手段としての電流検知回路が検知した電流（Ｉ０、Ｉｕ、Ｉｕ’）に基づき、通紙時に２次転写外ローラに目標電流が流れるように、その後に２次転写外ローラに印加する電圧を補正する。通紙時と非通紙時とで電圧を変更せずに２次転写外ローラに印加しているため、非通紙時での電流検知の時間を短くできる。このため、非通紙時である紙間の間隔を短くでき、高速で画像形成を行える。
【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関し、特に、中間転写体から記録材にトナー像を転写する際に印加する電圧の制御に関する。

従来から、画像形成装置として、感光ドラムに形成されたトナー像を中間転写ベルト（中間転写体）に一旦転写してから記録材に転写する中間転写方式の構造が知られている。このような構造では、トナー像を感光ドラムから中間転写ベルトに１次転写する１次転写部、及び、トナー像を中間転写ベルトから記録材に２次転写する２次転写部に、それぞれ転写電圧が印加される転写部材が配置される。この転写部材として、オゾンレス、低コストなどの観点から、弾性ローラを用いた接触帯電方式が用いられた構造も従来から知られている。

このような弾性ローラは、製造時の抵抗ばらつきを抑えることが難しいうえ、雰囲気環境の温湿度変化や耐久などにより抵抗が変化してしまう。そこで、接触帯電方式を用いた構造では、ＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とよばれる、画像を転写する時以外に転写部材の抵抗を検知し、最適な転写電圧を設定する構造が提案されている。また、設定された転写電圧を定電圧で印加する定電圧制御を行う構造も従来から知られている。

このようなＡＴＶＣは、画像形成動作の開始時に実行される場合が多いが、この場合、連続画像形成中に温湿度変化や通電によって転写部材の抵抗が変化してしまう。したがって、画像形成開始時にＡＴＶＣによって決定された電圧で定電圧制御を行っても、連続画像形成中の転写部材の抵抗値の変化により、最適な転写電流が得られない場合がある。特に、イオン導電性の転写部材を用いた場合、温度による抵抗特性の変化が大きいため、この課題は顕著である。

そこで、次のような構造が提案されている。即ち、画像形成前などの記録材の非通紙時に行うＡＴＶＣ（特許文献１ではＰＴＶＣ）とは別に、連続画像形成中の紙間（連続して通紙される記録材の間の非通紙時）で、通紙時とは異なる非通紙時用の電圧を印加して、電流を検知する。そして、これに基づき記録材の通紙時の転写電圧を補正する（特許文献１）。

特開平１０−２０７２６２号公報

一方、近年は高速で画像形成（高速印字）を行うことが求められており、これを達成するために、作像速度（通紙速度）を速くする、もしくは紙間を短くするという方法が採られている。作像速度（通紙速度）を上げる方法は、駆動手段の大型化や定着性といった課題があるのに対して、紙間を短くする方法は、装置の大型化やコストアップを抑えながら高速印字を達成することができる。

しかしながら、高速印字のために紙間を短くする場合、前述の特許文献１に記載された構成では対応しにくい。即ち、特許文献１においては、記録材の通紙時に印加する電圧と非通紙時に印加する電圧で異なる値を設定している。具体的には、非通紙時の電圧は通紙時の電圧よりも低く設定されており、紙間で電圧切り替えを行う動作が記載されている。特許文献１では、非通紙時で電圧を低くする目的は記載されていないが、記録材への転写においては、非通紙時に通紙時と同じ電圧を印加すると、非通紙時に電流が多く流れてしまうため、これを避けるためと考えられる。

ところが、電圧を切り替えてから電流を検知するためには、電圧および電流が安定するための時間が必要になるが、紙間を短くしていくと、電流を安定的に検知する時間が確保できなくなってしまう。したがって、特許文献１に記載された構造のように、通紙時と非通紙時とで印加する電圧を異ならせると、紙間を短くしにくく高速印字に対応しにくい。

本発明は、このような事情に鑑み、転写部材に印加する転写電圧を適切に制御しつつ、高速で画像形成を行える構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体からトナー像が転写される中間転写体と、前記中間転写体から転写部を通過する記録材にトナー像を転写する転写部材と、前記転写部材に定電圧を印加する電源と、前記転写部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記電源を制御して、記録材が前記転写部を通過する通紙時と、記録材が前記転写部を通過しない非通紙時とで、電圧を変更せずに前記転写部材に印加し、前記非通紙時に前記電流検知手段が検知した電流に基づき、前記通紙時に前記転写部材に目標電流が流れるように、その後に前記転写部材に印加する電圧を補正する制御手段と、を備えた、ことを特徴とする画像形成装置にある。

本発明によれば、非通紙時に電圧を印加して電流検知手段が検知した電流に基づき、通紙時に転写部材に目標電流が流れるように、その後に転写部材に印加する電圧を補正しているため、転写部材に印加する転写電圧を適切に制御できる。また、通紙時と非通紙時とで電圧を変更せずに転写部材に印加しているため、非通紙時での電流検知の時間を短くできる。このため、非通紙時である紙間の間隔を短くでき、高速で画像形成を行える。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 画像形成装置を構成する画像形成部の概略構成図。 転写電流と転写効率との関係を示す図。 第１の実施形態の転写電圧の制御装置を示すブロック図。 転写部材に最適な電流を流すのに必要な電圧を線形補間から求めることを説明するための図。 第１実施形態の、転写電圧と転写電流との関係を示すタイムチャート。 第２実施形態の、転写電圧と転写電流との関係を示すタイムチャート。 第２実施形態の、初期時における転写電圧と転写電流の関係を示す図。 第２実施形態の、初期時と連続画像形成時とにおける転写電圧と転写電流の関係を示す図。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図６を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

［画像形成装置］
画像形成装置１００は、複数の画像形成部を有し、中間転写方式を用いた、フルカラー電子写真画像形成装置である。複数の画像形成部である第１、第２、第３、第４の画像形成部（プロセスユニット）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色を形成するためのものである。なお、本実施形態では、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの構成は、用いられるトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために図中符号に与えた添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略して総括的に説明する。

画像形成部Ｐは、トナー像を担持する像担持体としての感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周囲には、１次帯電手段としての帯電ローラ２、露光手段としてのレーザースキャナ３、現像手段としての現像装置４、ドラムクリーニング手段としてのドラムクリーナ６等が、感光ドラム１の回転方向に沿って順次配設されている。また、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの感光ドラム１ａ〜１ｄに隣接して、中間転写体としての周回移動可能なベルト体、即ち、中間転写ベルト５１が配置されている。

中間転写ベルト５１は、複数の支持部材として駆動ローラ５２、従動ローラ５５、２次転写内ローラ５６に掛け渡されている。中間転写ベルト５１は、ベルト駆動手段である駆動ローラ５２によって駆動力が伝達されて、図示矢印方向に周回移動する。また、中間転写ベルト５１の内周面側において各感光ドラム１ａ〜１ｄに対向する位置には、１次転写部材としての１次転写ローラ５３ａ〜５３ｄが配置されている。各１次転写ローラ５３ａ〜５３ｄによって中間転写ベルト５１が各感光ドラム１ａ〜１ｄに向けて付勢され、各感光ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト５１とが接触する１次転写部（１次転写ニップ）Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄが形成されている。

また、中間転写ベルト５１の外周面側において２次転写内ローラ５６に対向する位置には、２次転写部材としての２次転写外ローラ５７が配置されている。そして、２次転写外ローラ５７が中間転写ベルト５１の外周面に接触することにより、２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２を形成している。

各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにて形成された感光ドラム１ａ〜１ｄ上の画像は、各感光ドラム１ａ〜１ｄに隣接して移動通過する中間転写ベルト５１上に順次多重転写される。その後、中間転写ベルト５１上に転写された画像は更に２次転写部Ｎ２において紙等の記録材Ｓへ転写される。即ち、２次転写外ローラ５７に転写電圧が印加されることにより、中間転写ベルト５１から２次転写部Ｎ２を通過する記録材Ｓにトナー像が転写される。２次転写外ローラ５７には、２次転写バイアス電源５８から電圧が印加される。

［画像形成部］
次に、画像形成部Ｐの詳しい構成について、図２も参照しつつ説明する。感光ドラム１は、画像形成装置本体によって回動自在に支持されている。感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性基体１１と、その外周に形成された光導電層１２と、を基本構成とする円筒状の電子写真感光体である。感光ドラム１は、その中心に支軸１３を有する。感光ドラム１は、駆動手段（図示せず）によって、支軸１３を中心として図示矢印Ｒ１方向に回転駆動される。本実施形態では、感光ドラム１の帯電極性は負極性である。

感光ドラム１の図中上方には、１次帯電手段としての帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に接して、感光ドラム１の表面を所定の極性、電位に一様に帯電させる。帯電ローラ２は、中心に配置された導電性の芯金２１と、その外周に形成された低抵抗導電層２２と、中抵抗導電層２３と、を有し、全体としてローラ状に構成されている。帯電ローラ２は、芯金２１の両端部が軸受部材（図示せず）によって回転自在に支持されると共に、感光ドラム１に対して平行に配置されている。これら両端部の軸受部材は、押圧手段（図示せず）によって感光ドラム１に向けて付勢されている。これにより、帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に所定の押圧力を持って圧接されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の図示矢印Ｒ１方向の回転に伴って、図示矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２には、帯電バイアス出力手段としての帯電バイアス電源２４によって帯電バイアス電圧が印加される。これにより、感光ドラム１の表面は一様に接触帯電される。

感光ドラム１の回転方向において帯電ローラ２の下流側には、レーザースキャナ３が配設されている。レーザースキャナ３は、画像情報に基づいてレーザー光をＯＦＦ／ＯＮしながら走査して、感光ドラム１上を露光する。これにより、画像情報に応じた静電像（潜像）が感光ドラム１上に形成される。

感光ドラム１の回転方向においてレーザースキャナ３の下流側には、現像装置４が配置されている。現像装置４は、現像剤として非磁性トナー粒子（トナー）と磁性キャリア粒子（キャリア）とを備える２成分現像剤を収容した現像容器４１を有する。現像容器４１の感光ドラム１に面した開口部内に、現像剤担持体としての現像スリーブ４２が回転自在に設置されている。現像スリーブ４２内には、磁界発生手段としてのマグネットローラ４３が、現像スリーブ４２の回転に対して非回転に固定配置されている。マグネットローラ４３の形成する磁界によって、２成分現像剤は、現像スリーブ４２上に担持される。また、現像スリーブ４２の図中下方位置には、現像スリーブ４２上に担持された２成分現像剤を規制して薄層化する現像剤規制部材としての規制ブレード４４が設置されている。現像容器４１内は、現像室４５と撹拌室４６とに区画されており、その図中上方には補給用のトナーを収容した補給室４７が設けられている。

現像スリーブ４２上の２成分現像剤の薄層は、現像スリーブ４２の回転に伴って感光ドラム１と対向した現像領域へ搬送される。そして、現像スリーブ４２上の２成分現像剤は、現像領域に位置するマグネットローラ４３の現像主極の磁気力によって現像領域において穂立ちし、２成分現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシによって感光ドラム１の面上が擦られると共に、現像バイアス出力手段としての現像バイアス電源４８によって現像スリーブ４２に現像バイアス電圧が印加される。これにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリアに付着しているトナーが、感光ドラム１上の静電像の露光部に付着して、トナー像が形成される。本実施例では、感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電したトナーを、感光ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分に付着させる反転現像によって、感光ドラム１上にトナー像が形成される。

感光ドラム１の回転方向において現像装置４の下流側の感光ドラム１の図中下方には、１次転写ローラ５３が配設されている。１次転写ローラ５３は、芯金５３１と、その外周面に円筒状に形成された導電層５３２と、によって構成されている。１次転写ローラ５３は、両端部がスプリング等の押圧部材（図示せず）によって感光ドラム１に向けて付勢されている。これにより、１次転写ローラ５３の導電層５３２は、所定の押圧力で中間転写ベルト５１を介して感光ドラム１の表面に圧接される。また、芯金５３１には、１次転写バイアス出力手段としての１次転写バイアス電源５４が接続されている。

感光ドラム１と１次転写ローラ５３との間には１次転写部Ｎ１が形成される。１次転写部Ｎ１には、中間転写ベルト５１が挟まれている。１次転写ローラ５３は、中間転写ベルト５１の内周面に接触して、中間転写ベルト５１の移動に伴って回転する。そして、画像形成時に、１次転写ローラ５３には、１次転写バイアス電源５４によって、トナーの正規の帯電極性（第１の極性：本実施形態では負極性）とは逆極性（第２の極性：本実施形態では正極性）の１次転写バイアス電圧が印加される。そして、１次転写ローラ５３と感光ドラム１との間に、第１の極性のトナーを感光ドラム１上から中間転写ベルト５１に向けて移動させる方向の電界が形成される。これによって、感光ドラム１上のトナー像が、中間転写ベルト５１の表面に転写（１次転写）される。

１次転写工程後の感光ドラム１の表面に残留したトナー（１次転写残トナー）等の付着物は、ドラムクリーナ６によって清掃される。ドラムクリーナ６は、ドラム清掃部材としてのクリーニングブレード６１と、搬送スクリュー６２と、ドラムクリーナハウジング６３と、を有する。クリーニングブレード６１は、加圧手段（図示せず）によって、感光ドラム１に対して、所定の角度、圧力で当接されている。これにより、感光ドラム１の表面に残留したトナー等は、クリーニングブレード６１によって感光ドラム１上から掻き取られて除去され、ドラムクリーナハウジング６３内に回収される。回収されたトナー等は、搬送スクリュー６２により搬送され、廃トナー収容部（図示せず）に排出される。

図１において、各感光ドラム１ａ〜１ｄの図中下方には、中間転写ベルト５１、１次転写ローラ５３ａ〜５３ｄ、２次転写内ローラ５６、２次転写外ローラ５７、中間転写ベルトクリーナ６０等を有して、中間転写ユニット５が構成されている。２次転写内ローラ５６は電気的に接地されている。また、転写部材としての２次転写外ローラ５７には、２次転写バイアス出力手段としての２次転写バイアス電源５８が接続されている。２次転写内ローラ５６は、中間転写ベルト５１の内周面に接触して、中間転写ベルト５１の移動に伴って回転する。

例えば、フルカラー画像の形成時には、第１〜第４の画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの各感光ドラム１ａ〜１ｄ上に各色のトナー像が形成される。この各色のトナー像は、中間転写ベルト５１を挟んで各感光ドラム１ａ〜１ｄに対向する各１次転写ローラ５３から１次転写バイアスを受けて、順次中間転写ベルト５１上に転写（１次転写）される。このトナー像は、中間転写ベルト５１の回転に伴って２次転写部Ｎ２まで搬送される。

一方、この時までに、記録材供給手段によって、記録材Ｓが２次転写部Ｎ２まで搬送される。即ち、記録材供給手段において、記録材収容部としてのカセット８からピックアップローラ８１によって１枚ずつ取り出された記録材Ｓは、搬送ローラ８２等によって２次転写部Ｎ２に搬送される。

２次転写外ローラ５７には、２次転写バイアス電源５８によって、トナーの正規の帯電極性（第１の極性：本実施例では負極性）とは逆極性（第２の極性：本実施例では正極性）の２次転写バイアス電圧（転写電圧）が印加される。そして、２次転写内ローラ５６と２次転写外ローラ５７との間に、第１の極性のトナーを中間転写ベルト５１上から記録材Ｓに向けて移動させる方向の電界が形成される。これによって、中間転写ベルト５１上のトナー像は、２次転写部Ｎ２を通過する記録材Ｓ上に転写（２次転写）される。２次転写部Ｎ２においてトナー像が転写された記録材Ｓは、定着手段としての定着装置７へと搬送される。

なお、２次転写工程後に中間転写ベルト５１の外周面上に残留したトナー（２次転写残トナー）等の付着物は、中間転写ベルトクリーナ６０によって除去、回収される。中間転写ベルトクリーナ６０は、ドラムクリーナ６と同様の構成を有する。

定着装置７は、回転自在に配設された定着ローラ７１と、定着ローラ７１に圧接しながら回転する加圧ローラ７２と、を有する。定着ローラ７１の内部には、ハロゲンランプ等のヒータ７３が配設されている。そして、このヒータ７３へ供給する電圧等を制御することにより、定着ローラ７１の表面の温度調節が行われている。定着装置７に記録材Ｓが搬送されてくると、一定速度で回転する定着ローラ７１と加圧ローラ７２との間を記録材Ｓが通過する際に、記録材Ｓは、その表裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱される。これにより、記録材Ｓの表面上の未定着トナー像は、溶融して記録材Ｓに定着される。こうして、記録材Ｓ上にフルカラー画像が形成される。

なお、中間転写ベルト５１は、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）のような誘電体樹脂によって構成することができる。本実施形態では、中間転写ベルト５１として、表面抵抗率１０^１２Ω／□（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ、２３℃／５０％ＲＨ）、厚み１００μｍのＰＩ（ポリイミド）樹脂で形成されたものを用いた。しかし、これに限定されるものではなく、他の材料、体積抵抗率、及び厚みのものでも構わない。

また、１次転写ローラ５３は、外径８ｍｍの芯金と、厚さ４ｍｍの導電性ウレタンスポンジ層と、によって構成されている。１次転写ローラ５３の電気抵抗値は、約１０^７Ω（２３℃／５０％ＲＨ）であった。なお、１次転写ローラ５３の電気抵抗値は、５００ｇ重の荷重の下で接地された金属ローラに当接された１次転写ローラ５３を５０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転させ、芯金に５００Ｖの電圧を印加して測定された電流値から求められる。

また、２次転写内ローラ５６は、外径１８ｍｍの芯金と、厚さ２ｍｍの導電性でソリッドのシリコーンゴム層と、によって構成されている。２次転写内ローラ５６の電気抵抗値は、１次転写ローラ５３と同様の測定方法において、印加電圧が５０Ｖの場合に、約１０^４Ωであった。

更に、２次転写外ローラ５７は、外径１０ｍｍの芯金と、イオン導電性の弾性層である厚さ４ｍｍの導電性のＥＰＤＭゴムのスポンジ層と、によって構成されている。２次転写外ローラ５７の電気抵抗値は、１次転写ローラ５３と同様の測定方法において、印加電圧が２０００Ｖの場合に、約１０^８Ωであった。

［２次転写外ローラ５７に印加する電圧の制御］
続いて、本実施形態の２次転写外ローラ５７に印加する電圧の制御について、詳細を説明する。図３は、中間転写ベルト５１から記録材Ｓへトナー像を転写するとき（通紙時）の、転写電流Ｉと中間転写ベルト５１から記録材Ｓへの転写効率ηとの関係を示す。

本発明者の検討によれば、図３で示されるように、転写電流Ｉを高くしていくにつれて、中間転写ベルト５１から記録材Ｓへの転写効率は高くなっていき、所定電流Ｉｔｒ近傍において最大の転写効率となる。そして、転写電流をＩｔｒよりもさらに高くすると強抜けと呼ばれる現象が発生し、転写効率は下がり始める。このとき、中間転写ベルト５１から記録材Ｓの間で放電が発生してトナーの極性が反転してしまい、再度トナーが中間転写ベルト側へ引き付けられていると考えられる。このように、トナーの転写効率は転写電流に依存するため、最適な転写電流Ｉｔｒが流れるよう転写電圧を印加することが好ましい。

ところが、転写電圧の印加方法として転写電流を一定とする定電流制御を採用した場合には、記録材Ｓの幅方向のサイズによって記録材Ｓの領域に流れる電流が異なってしまう。これについて説明する。記録材Ｓの幅が２次転写外ローラ５７の幅よりも小さい場合、次の（１）と（２）の領域が存在する。即ち、図１の２次転写部Ｎ２では、（１）２次転写外ローラ５７−記録材Ｓ−中間転写ベルト５１−２次転写内ローラ５６で形成される領域と、（２）２次転写外ローラ５７−中間転写ベルト５１−２次転写内ローラ５６で形成される領域が存在する。（１）の領域の方が記録材Ｓを介しているだけ系の抵抗は高くなっている。（１）と（２）の領域は並列回路であらわされるため、定電流制御を行った場合、（１）と（２）を合わせて所定の電流値が確保されるよう制御される。記録材Ｓの幅が変わることは、（１）と（２）の領域の比率が変わることを示すため、（１）の領域、すなわち記録材Ｓがある領域に流れる電流は、記録材Ｓの幅によって変動する。例えば記録材Ｓの幅が狭い場合は、（１）の領域に流れる電流が少なくなってしまう。

そこで記録材の幅の影響を受けない方法として転写電圧を一定とする定電圧制御がある。定電圧制御では記録材の幅によらず電圧が一定であるため、記録材の領域に流れる電流も一定である。しかし、定電圧制御を行っただけでは、転写部材の抵抗が変動した場合に転写電流を保障できない。本実施形態の画像形成装置１００の２次転写外ローラ５７は、ＥＰＤＭゴムのスポンジ（弾性層）を用いていた弾性ローラとしている。但し、このようなイオン導電性の弾性層を有する弾性ローラは製造時の抵抗ばらつきを抑えることが難しいうえ、雰囲気環境の温湿度変化や耐久劣化などにより抵抗が変化してしまう。

そこで、ＡＴＶＣによってこの課題を回避する。このために、図１に示すように、画像形成装置１００は、２次転写外ローラ５７に電圧を印加した場合に、２次転写外ローラ５７に流れる電流を検知する電流検知手段としての電流検知回路５９を有する。そして、画像を記録材に転写する時以外（即ち、記録材が２次転写部を通過しない非通紙時）に、２次転写外ローラ５７に複数の異なる電圧を印加して、それぞれ電流検知回路５９により２次転写外ローラ５７に流れる電流を検知する。次いで、これら検知した電流と印加した電圧とに基づいて、電流と電圧との関係（その時点での２次転写外ローラ５７の抵抗）を求める。このように求めた電流と電圧の関係から、通紙時に２次転写外ローラ５７に目標電流が流れる最適な転写電圧を求め、この電圧で定電圧制御を行う。この方法を用いることで、必要な転写電流を定電圧制御を行いながら流すことができるため、記録材の幅や２次転写外ローラ５７の抵抗によらず最適な転写を行うことが出来る。

本実施形態の画像形成装置１００で、２次転写外ローラ５７に印加する電圧の制御を行う構成を図４に示す。本図において制御手段であるコントローラ２２１は、画像形成動作、１次転写部及び２次転写部に印加する電圧の制御、濃度制御などの装置全体の制御を行う。コントローラ２２１で２次転写外ローラ５７に印加する電圧を制御する場合、ＯＵＴ端子より所望の電圧に対応したパルス幅をもつＰＷＭ信号を出力する。このＰＷＭ信号はＤ／Ａコンバータ２２２を介して２次転写バイアス電源５８に入力され、このＰＷＭ信号値に応じた電圧が２次転写外ローラ５７に印加される。このとき２次転写外ローラ５７に流れる電流は、電流検知回路５９で検知され、Ａ／Ｄコンバータ２２３でデジタル信号に変換され、コントローラ２２１のＩＮ端子に入力される。コントローラ２２１は、このように印加した電圧と検知した電流に基づいて、以下のように、２次転写外ローラ５７に印加する電圧を設定する。

［ＡＴＶＣ］
続いて、ＡＴＶＣの１例の手順を説明する。

（１）２次転写部Ｎ２に記録材Ｓが給紙されるより前の非通紙時に、２次転写外ローラ５７が１周する間、電圧Ｖ１を印加する。このとき２次転写外ローラ５７に流れる電流を電流検知回路５９で検知し、２次転写外ローラ５７が１周する間の電流の平均値Ｉ１を求める。

（２）続いて、非通紙時に２次転写外ローラ５７が１周する間、電圧Ｖ２を印加する。このとき２次転写外ローラ５７に流れる電流を電流検知回路５９で検知し、２次転写外ローラ５７が１周する間の電流の平均値Ｉ２求める。

（３）そして、図５に示すように、Ｖ１とＩ１、Ｖ２とＩ２の関係を線形補完することで、電流と電圧の関係を求め、最適な転写電流（目標電流）Ｉｔｒを流すのに必要な電圧Ｖｒを得る。ここで目標電流Ｉｔｒは、図３を用いて説明した通り、最も高い転写効率を示す電流値をあらかじめ実験により求めたものである。

（４）次に、中間転写ベルト５１上のトナー像を記録材Ｓに転写をするタイミング、即ち、記録材Ｓが２次転写部Ｎ２を通過する通紙時に、先に求めた電圧Ｖｒに記録材Ｓの分担電圧Ｖｐを加えた電圧Ｖｔｒ＝Ｖｒ＋Ｖｐで定電圧制御する。これにより、最適な転写画像を得る。なお、記録材Ｓの分担電圧Ｖｐは、あらかじめ実験よって各種記録材ごとの最適値が求められ、コントローラ２２１内に記憶されている。

以上のような制御を、シーケンシャルに電圧を印加していくことからＰＴＶＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶ場合もあるが、ここではＡＴＶＣと呼ぶこととする。

［２次転写外ローラに印加する電圧の補正］
続いて、連続画像形成動作中における、２次転写部Ｎ２での非通紙時の電流検知による電圧の補正について説明していく。まず、連続通紙時の２次転写外ローラ５７の抵抗変動と転写不良について説明する。本発明者が、図１の画像形成装置１００を用いて連続画像形成を行った場合、徐々に２次転写性が低下する現象を確認した。これについて調べたところ、連続画像形成による装置全体の昇温により、２次転写外ローラ５７も昇温し、その結果２次転写外ローラ５７の抵抗値が低下したため、２次転写電流が過多となり、転写強抜け画像となっていることがわかった。本装置においては、前述のとおり、記録材Ｓに転写を開始する前にＡＴＶＣを行って転写電圧を設定し、定電圧制御を行っているため、連続画像形成で２次転写外ローラ５７の抵抗が低下した場合、２次転写電流が最適からずれてしまう。

これに対して、連続画像形成中に定期的にＡＴＶＣを実行する方法も考えられるが、作像動作を中断して制御を行う必要があるため、生産性が低下するという問題がある。一方、前述したように、特許文献１に記載されているような、画像形成前などの非通紙時におこなうＡＴＶＣとは別に、紙間で別の電圧を印加して転写電圧を補正する場合、電圧を切り換えて電流を検知する時間を確保する必要がある。このため、高速で画像形成を行いにくい。

本発明者は、特許文献１で、非通紙時に転写電圧を低くしている目的を考察した。記録材への転写において、非通紙時と通紙時とで同じ電圧を印加すると、非通紙時に電流が多く流れてしまう。特許文献１に記載される、感光ドラムが対向する１次転写部で非通紙時に電流を多く流してしまうと、感光ドラムのメモリ画像などの問題が発生しやすい。

ところが、本発明者が行った実験では、中間転写ベルト５１および２次転写内ローラ５６に対向する２次転写部Ｎ２では、多少電流が多く流れた場合でも、大きな課題は発生しなかった。但し、通常の転写電流の３倍以上の大きな電流を流してしまうと、中間転写ベルト５１表面を劣化させたり、２次転写外ローラ５７や２次転写内ローラ５６を通電劣化させたりすることがわかった。即ち、特に中間転写体を用いた装置の２次転写部においては、所定の電流値以下に抑えれば、紙間の電流値は高くても使うことが可能であることがわかった。

よって、本実施形態では、特許文献１と異なり、通紙時と非通紙時とで転写電圧を変更せずに２次転写外ローラ５７に印加することとしている。そして、通紙時と非通紙時とで、一定の電圧で定電圧制御を行い、非通紙時の電流を検知することで、連続画像形成時での２次転写外ローラ５７の抵抗変化を検知して、印加する電圧を補正することとしている。

ここで、通紙時に対し非通紙時の電流が過多にならないためには、２次転写部全体の抵抗が、記録材Ｓの抵抗に比べて所定の値より高く設定されていれば良く、記録材Ｓの有無による電流の差を小さくすることができる。一般的な記録材Ｓの抵抗値は２×１０^７Ω前後であるため、２次転写部全体の抵抗値が記録材Ｓの抵抗値の半分以上である１×１０^７Ω以上であれば、非通紙時の電流が通紙時の３倍以下に抑えることができる。

本実施形態の画像形成装置１００では、２次転写部全体の抵抗値は、２次転写外ローラ５７、２次転写内ローラ５６、中間転写ベルト５１を合わせた合成抵抗になる。中間転写ベルト５１は、転写後のベルト除電部材を不要にするために抵抗値が規定されており、上述の２次転写部全体の抵抗より１桁ほど低めの抵抗値となる。よって２次転写部全体の抵抗は、２次転写外ローラ５７および２次転写内ローラ５６で担う必要がある。例えば、２次転写内ローラ５６の抵抗を５×１０^６Ω、中間転写ベルト５１の抵抗を１×１０^６Ω、２次転写内ローラ５６の抵抗を４×１０^６Ωに設定できる。但し、２次転写部全体の抵抗を高くしすぎてしまうと、必要な転写電流を得るための印加電圧が高くなり、２次転写部の放電による不良画像が発生してしまう。よって、２次転写部全体の抵抗（合成抵抗）は、１×１０^９Ω以下とすることが好ましい。以上より、２次転写部の合成抵抗は、１×１０^７Ω以上１×１０^９Ω以下であることが好ましい。なお、上述の各抵抗は、本体で印加電圧（２０００Ｖ）を印加時の回転時の抵抗である。

［連続通紙時の電圧補正シーケンス］
続いて、本実施形態の画像形成装置１００での連続画像形成時における、２次転写電圧の補正方法について説明する。

本実施形態では、前述したように、記録材Ｓが２次転写部Ｎ２を通過する通紙時と、記録材Ｓが２次転写部Ｎ２を通過しない非通紙時とで、電圧を変更せずに２次転写外ローラ５７に印加している。そして、コントローラ２２１が、次のように２次転写バイアス電源５８を制御する。即ち、非通紙時に電流検知回路５９が検知した電流に基づき、通紙時に２次転写外ローラ５７に目標電流が流れるように、その後に２次転写外ローラ５７に印加する電圧を補正する。

このような補正を行うために、コントローラ２２１は、複数の非通紙時でそれぞれ電流検知回路５９により検知した電流のうち、予め設定された初期電圧を印加した場合の初期電流と、初期電流が検知された時よりも後に検知した電流とを比較する。そして、比較した結果に基づき、その後に２次転写外ローラ５７に印加する電圧を補正するようにしている。

ここで、初期電圧の設定は次のように行う。まず、コントローラ２２１は、非通紙時に２次転写外ローラ５７に複数の異なる電圧を印加してそれぞれ電流検知回路５９により検知した電流と、上述の複数の異なる電圧とに基づいて電流と電圧の関係を求める（ＡＴＶＣ）。そして、通紙時に２次転写外ローラ５７に目標電流が流れるように、上述の初期電圧を設定する。

以下、図６を用いて具体的に説明する。図６は本実施形態において連続画像形成を行う場合の、２次転写部Ｎ２に印加する電圧と、そのときに流れる電流との関係を示している。

（１）まず初めに、記録材Ｓへの転写を行う前の非通紙時に、初期電圧を決定するためのＡＴＶＣを行う。本実施形態ではｔ１のタイミングで、２段階の電圧Ｖ１、Ｖ２を印加し、２段階の電流Ｉ１、Ｉ２を検知している。

（２）その結果設定された初期電圧Ｖｔｒ（＝Ｖｒ＋Ｖｐ）を２次転写バイアス電源５８より２次転写外ローラ５７に定電圧で印加する。初期電圧Ｖｔｒを印加開始するタイミングは、記録材Ｓが２次転写部Ｎ２に進入するよりも前の非通紙時で、さらに２次転写外ローラ５７が１周する時間よりも前のｔ２である。初期電圧Ｖｔｒが印加されてから２次転写外ローラ５７が１周する間、２次転写外ローラ５７に流れる電流を電流検知回路５９で検知し、このときの平均値を初期電流Ｉ０としてコントローラ２２１に記憶しておく。このときに流れる初期電流Ｉ０は非通紙時での電流であり、通紙時に流れる転写電流Ｉｔｒよりも高く、本実施形態ではＩｔｒより３０％程度高い電流値であった。なお、２次転写外ローラ５７の１周の抵抗ムラが大きくない場合には、必ずしも電流検知のために２次転写外ローラ５７を１周させなくても良い。即ち、１周するよりも短い時間で電流検知を行っても良い。

（３）続いて、記録材Ｓが２次転写部Ｎ２を通過する通紙時のｔ３のタイミングで流れる転写電流はＩｔｒとなる。一方、非通紙時であるｔ４のタイミングの紙間での電流ＩｕはＩｔｒよりも高い電流となる。そしてこの紙間の電流Ｉｕを電流検知回路５９により随時検知する。なお、紙間の電流検知は、連続通紙中の全ての紙間で行っても良いし、複数枚毎に１回或いは複数回行っても良い。何れにしても本実施形態では、紙間で電圧を切り替えないため、紙間の電流を検知する際に高圧の切り替え時間を待つ必要がなく、短い紙間での電流検知に対応可能である。

（４）続いて、連続画像形成により２次転写外ローラ５７の温度が高くなり、抵抗が低くなってきたｔ５のタイミングでは、通紙時の転写電流Ｉｔｒ’は高くなり、最適な転写電流からずれてきてしまう。そこで、コントローラ２２１は、検知している紙間での電流Ｉｕ’が、初期電流Ｉ０に比べてずれている量を比較する。そして、所定の値以上のずれであった場合は、ｔ６のタイミングの非通紙時に２次転写外ローラ５７に印加する電圧を補正し、次の記録材Ｓが転写されるのに備える。本実施形態では、紙間の電流Ｉｕ（Ｉｕ’）と初期電流Ｉ０とが５％以上ずれた場合に、予め実験などにより決められた値分、２次転写外ローラ５７に印加する電圧を上下させている。

以降、同様に、紙間での電流Ｉｕ、Ｉｕ’、Ｉｕ”・・・と初期電流Ｉ０とを比較し、所定の値以上ずれていた場合に、２次転写外ローラ５７に印加する電圧を補正する。即ち、電圧を補正することにより、２次転写外ローラ５７に流れる電流が初期電流Ｉ０と同じ（若しくは近い値）になるが、その後の２次転写外ローラ５７の抵抗変化などにより、再び、紙間で検知される電流がＩｕ、Ｉｕ’、Ｉｕ”・・・のようにずれていく。したがって、それぞれ初期電流Ｉ０と比較することで、上述の場合と同様に、２次転写外ローラ５７に印加する電圧を補正する。

以上の手順により、非通紙部で電流を検知しながら、転写電圧を随時補正していくことにより、連続画像形成時における転写不良を回避することが可能となる。

なお、通紙中の電流を検知して補正を行わない理由は、転写されるトナーの有無によって、転写電流が変動してしまうため、転写ローラの抵抗変動を正確に検知できないためである。

また、本実施形態では、電圧を補正するときの補正量は、あらかじめ決められた固定値としているが、ＡＴＶＣで得られた電流と電圧の関係から補正する電圧を決定しても良い。また、紙間での電流Ｉｕと初期電流Ｉ０のずれ量に応じて補正する電圧を変えても良い。初期電流Ｉ０の検知のタイミングは、作像前の検知だけではなく１枚目と２枚目との間の紙間の電流など、最初の方の紙間検知電流でもかまわない。

本実施形態の場合、上述のように、非通紙時に電圧を印加して電流検知回路５９が検知した電流に基づき、通紙時に２次転写外ローラ５７に目標電流が流れるように、その後に２次転写外ローラ５７に印加する電圧を補正している。このため、２次転写外ローラ５７に印加する転写電圧を適切に制御できる。これにより、２次転写外ローラ５７の抵抗変動などに拘らず、転写不良を抑制できる。また、通紙時と非通紙時とで電圧を変更せずに２次転写外ローラ５７に印加しているため、非通紙時での電流検知の時間を短くできる。このため、非通紙時である紙間の間隔を短くでき、高速で画像形成を行える。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図１を参照しつつ図７ないし図９を用いて説明する。なお、本実施形態の画像形成装置の基本的な構成や動作は、上述の第１の実施形態と同じであるため、詳細な説明は省略し、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。本実施形態では、第１の実施形態のように初期電流Ｉ０を検知する代わりに、ＡＴＶＣで得られた電流と電圧の関係（第１の関係）から、基準となる非通紙時での電流（第１電流）を求めておくものである。

即ち、コントローラ２２１は、非通紙時に２次転写外ローラ５７に複数の異なる電圧を印加してそれぞれ電流検知回路５９により検知した電流と、複数の異なる電圧とに基づいて電流と電圧の第１の関係を求める（ＡＴＶＣ）。そして、この第１の関係から、通紙時に２次転写外ローラ５７に流れる目標電流に対応する第１電圧を非通紙時に印加した場合に、２次転写外ローラ５７に流れる第１電流を求める。この第１電流は、実際に第１電圧を印加して電流検知回路５９により検知しても良いが、本実施形態では、第１の関係から算出するようにしている。

次いで、第１の関係を求めた後の非通紙時に第１電圧を印加した場合に電流検知回路５９により検知した第２電流と上述の第１電流との関係から、通紙時に２次転写外ローラ５７に流れる目標電流に対応する第２電圧を求める。本実施形態では、第２電流と第１電流との関係から、第１の関係を用いて、その時の電流と電圧との第２の関係を求め、この第２の関係から、２次転写外ローラ５７に流れる目標電流に対応する第２電圧を求めている。コントローラ２２１は、その後に２次転写外ローラ５７に印加する電圧を第２電圧に補正するように２次転写バイアス電源５８を制御している。

以下、具体的なシーケンスについて、図７ないし図９を用いて説明する。図７は本実施形態において連続画像形成を行う場合の、２次転写外ローラ５７に印加する電圧と、そのときに流れる電流との関係を示している。

（１）まず初めに、記録材Ｓへの転写を行う前の非通紙時のｔ１のタイミングで、転写電圧を決定するためのＡＴＶＣを行う。ここでは、２段階の電圧が印加され、２段階の電流を検知している。このとき、非通紙時の初期電流（第１電流）Ｉ０の電流域の電圧電流特性が得られるように、第１の実施形態よりも高めの２段階の電圧を印加している。

（２）上記で得られる電圧と電流の関係（第１の関係）を図８に示す。この図８の関係から、非通紙時に電流Ｉｔｒを流すために必要な電圧Ｖｒを算出する。続いて、記録材Ｓの分担電圧Ｖｐを足した初期電圧Ｖｔｒ（＝Ｖｒ＋Ｖｐ）を印加した時に流れる、非通紙時の初期電流Ｉ０を算出する。本実施形態では、ＡＴＶＣの結果（第１の関係）から初期電流Ｉ０を算出することにより、通紙前に電流を検知する時間を短縮することが可能となる。

（３）次に、記録材Ｓが２次転写部Ｎ２に進入する前の非通紙時のｔ２のタイミングで、設定された初期電圧Ｖｔｒ（＝Ｖｒ＋Ｖｐ）を２次転写バイアス電源５８より２次転写外ローラ５７に定電圧で印加する。

（４）その後、連続画像形成時に、紙間の電流（第２電流）Ｉｕを電流検知回路５９により随時検知する。連続画像形成により２次転写外ローラ５７の温度が高くなり、抵抗が低くなってきたｔ５のタイミングでは、通紙時の転写電流Ｉｔｒ’は高くなり、最適な転写電流からずれてきてしまう。そこで、コントローラ２２１は、検知している紙間での電流（第２電流）Ｉｕ’が、初期電流Ｉ０に比べてずれている量を比較する。そして、ずれ量が所定の値以上であった場合は以下の方法により２次転写外ローラ５７に印加する電圧を補正する。

ここで、連続画像形成により２次転写外ローラ５７の温度が高くなり、抵抗が低くなった場合の、電圧と電流の関係を図９に示す。本図において直線１は図８で表している直線と同じもので、ＡＴＶＣ時に得られた電圧と電流の関係（第１の関係）である。そして直線２は、２次転写外ローラ５７の抵抗が低くなった場合の電圧と電流の関係（第２の関係）を示している。これらの直線は、以下の式で表される。
直線１：Ｖ＝Ｋ×Ｉ＋Ｖｄｃ
直線２：Ｖ＝Ｋ’×Ｉ＋Ｖｄｃ
なお、ＫおよびＫ’はそれぞれの直線の傾き、Ｖｄｃは放電開始電圧を表している。

図９から、直線１ではＶｔｒ＝Ｋ×Ｉ０＋Ｖｄｃ、直線２ではＶｔｒ＝Ｋ’×Ｉｕ＋Ｖｄｃとなるため、Ｋ’＝Ｋ×（Ｉ０／Ｉｕ）の関係が求められる。したがって、２次転写外ローラ５７の抵抗が低くなったときに設定すべき電圧（第２電圧）Ｖｔｒ’は、直線２の関係で、非通紙時に２次転写外ローラ５７に目標電流Ｉｔｒが流れる電圧Ｖｒ’とすると、以下で表される。
Ｖｔｒ’＝Ｖｒ’＋Ｖｐ＝（Ｋ’×Ｉｔｒ＋Ｖｄｃ）＋Ｖｐ＝（Ｋ×（Ｉ０／Ｉｕ）×Ｉｔｒ＋Ｖｄｃ）＋Ｖｐ

図７のｔ６のタイミングの非通紙時に２次転写外ローラ５７に印加する電圧を、このように得られた第２電圧Ｖｔｒ’に補正し、次の記録材Ｓが転写されるのに備える。以降、同様に、紙間での電流Ｉｕ、Ｉｕ’、Ｉｕ”・・・と初期電流Ｉ０とを比較し、それぞれ直線２のような関係を求めることにより、上述の場合と同様に、第２電圧を求め、２次転写外ローラ５７に印加する電圧をこの第２電圧に補正する。

以上の手順により、非通紙部で電流を検知し、ＡＴＶＣで得られた転写電圧を随時補正していくことにより、連続画像形成時における転写不良を回避することが可能となる。

なお、本実施形態では、補正する電圧をＡＴＶＣの結果から得られる関係（第１の関係）を用いて算出したが、これに限定されるものではない。例えば、第２電流と第１電流との関係に対応した、予め求めた固定の補正値を用いることも可能である。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。

１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）・・・感光ドラム（像担持体）、５１・・・中間転写ベルト（中間転写体）、５７・・・２次転写外ローラ（転写部材）、５８…２次転写バイアス電源（電源）、５９・・・電流検知回路（電流検知手段）、２２１・・・コントローラ（制御手段）、Ｎ２・・・２次転写部、Ｓ・・・記録材

Claims (6)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体からトナー像が転写される中間転写体と、
   前記中間転写体から転写部を通過する記録材にトナー像を転写する転写部材と、
   前記転写部材に定電圧を印加する電源と、
   前記転写部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
   前記電源を制御して、記録材が前記転写部を通過する通紙時と、記録材が前記転写部を通過しない非通紙時とで、電圧を変更せずに前記転写部材に印加し、前記非通紙時に前記電流検知手段が検知した電流に基づき、前記通紙時に前記転写部材に目標電流が流れるように、その後に前記転写部材に印加する電圧を補正する制御手段と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、複数の前記非通紙時でそれぞれ前記電流検知手段により検知した電流のうち、予め設定された初期電圧を印加した場合の初期電流と、前記初期電流が検知された時よりも後に検知した電流とを比較した結果に基づき、その後に前記転写部材に印加する電圧を補正する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、非通紙時に前記転写部材に複数の異なる電圧を印加してそれぞれ前記電流検知手段により検知した電流と、前記複数の異なる電圧とに基づいて求めた電流と電圧の関係から、前記通紙時に前記転写部材に目標電流が流れるように前記初期電圧を設定する、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、非通紙時に前記転写部材に複数の異なる電圧を印加してそれぞれ前記電流検知手段により検知した電流と、前記複数の異なる電圧とに基づいて求めた電流と電圧の第１の関係から、前記通紙時に前記転写部材に流れる目標電流に対応する第１電圧を前記非通紙時に印加した場合に、前記転写部材に流れる第１電流を求め、
   前記第１の関係を求めた後の前記非通紙時に前記電流検知手段により検知した第２電流と前記第１電流との関係から、前記第１の関係を用いて、その時の電流と電圧との第２の関係を求め、
   その後に前記転写部材に印加する電圧を、前記第２の関係から求めた、前記通紙時に前記転写部材に流れる目標電流に対応する第２電圧に補正する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記転写部材は、イオン導電性の弾性層を有する弾性ローラである、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記転写部の合成抵抗が、１×１０^７Ω以上１×１０^９Ω以下である、
   ことを特徴とする、請求項１ないし５のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。

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