JP2015200711A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写ベルトに対してベルト周方向に電流を流して一次転写を行う画像形成装置において、良好な一次転写性を確保することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナー像を担持する像担持体１と接触しつつ回転する無端状のベルト１０に、ベルト１０の回転方向において像担持体１とは異なる位置で接触し、ベルト１０に電流を供給する電流供給部材２０と、ベルト１０を支持する支持部材１３に接続される電圧安定素子１５と、を有する画像形成装置において、像担持体１とベルト１０が形成する転写部に流れる転写電流値の変動の範囲であって、転写部に形成される転写電位が常に所定の電位で維持される大きさの電流を電流供給部材２０がベルト１０との接触部に流した場合における変動の範囲よりも、最大値が小さい所定の変動の範囲に転写電流値の変動が収まるように設定された所定の値の電流を、電流供給部材２０が接触部に流す。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真プロセス等を利用したカラー画像形成装置に関する。

従来から、複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置として、中間転写体を使用する構成を有する画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、一次転写工程として、像担持体としての感光ドラムの表面に形成されたトナー像を、感光ドラムに対向して配置された一次転写部材に電圧電源より電圧を印加することで、中間転写体上に転写する。複数色からなるカラー画像を形成するフルカラープリンタなどでは、この一次転写工程を各色ごとに実行して各色のトナー像を互いに重ね合せることにより、中間転写体表面に複数色からなるトナー像を形成する。そして、二次転写工程として、中間転写体表面に形成された複数色のトナー像を、二次転写部材へ電圧を印加することで、紙などの記録材表面に転写する。転写されたトナー像は、その後、定着手段により、記録材に永久定着されることにより、カラー画像が形成される。
特許文献１には、中間転写体としてベルト状の部材（以下、中間転写ベルト）を使用し、一次転写部から離れた位置で中間転写ベルトの外周面に接触する電流供給部材に電圧を印加することにより、一次転写する構成が開示されている。具体的には、電流供給部材から対向ローラに接続されたツェナーダイオードに電流を流すことで固定電圧を発生させることにより、中間転写ベルトに対してベルト周方向に電流を流す。これにより、中間転写ベルトの電位をツェナーダイオードで管理し、ベルト周方向に並んで配置されている複数の感光ドラムのそれぞれに電流を供給し、各画像形成ステーションにおいて中間転写ベルトにトナー像を一次転写させている。本構成によれば、装置構成から一次転写専用の高圧電源を減らすことができ、画像形成装置の低コスト化、小型化を図ることができる。

特開２０１２−９８７０９号公報

しかしながら、中間転写ベルトに対してベルト周方向に電流を流して一次転写を行う構成では、各画像形成ステーションにおける一次転写電圧は、電流供給部材からツェナーダイオードに電流を流すことで発生させているため、固定値となってしまっていた。そのため、一次転写部のインピーダンスが変動してしまうと、一次転写電流も変動してしまい、転写電流を制御するのが困難であった。その結果、適正な転写電流で転写することができなくなってしまい、転写不良を招いてしまうことが懸念される。本現象は特に中間転写ベルトの抵抗が製造公差や環境変動によって低くなってしまった場合に、過剰に転写電流が流れてしまうことで顕著に発生する。

本発明の目的は、中間転写ベルトに対してベルト周方向に電流を流して一次転写を行う画像形成装置において、良好な一次転写性を確保することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、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、
前記像担持体と接触しつつ回転する無端状のベルトと、
前記ベルトの回転方向において前記像担持体とは異なる位置で前記ベルトに接触し、前記ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
前記ベルトを支持する支持部材と、
前記支持部材に接続される電圧安定素子と、
を有する画像形成装置において、
前記像担持体と前記ベルトが形成する転写部に流れる転写電流値の変動の範囲であって、前記転写部に形成される転写電位が常に所定の電位で維持される大きさの電流を前記電流供給部材が前記ベルトとの接触部に流した場合における前記変動の範囲よりも、最大値が小さい所定の前記変動の範囲に前記転写電流値の変動が収まるように設定された所定の値の電流を、前記電流供給部材が前記接触部に流すことを特徴とする。
上記目的を達成するため、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、
前記像担持体と接触しつつ回転する無端状のベルトと、
前記ベルトの回転方向において前記像担持体とは異なる位置である接触部で前記ベルトに接触し、前記ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
前記ベルトを支持する支持部材と、
前記支持部材に接続される電圧安定素子と、
を有する画像形成装置において、
前記像担持体と前記ベルトが形成する転写部に流れる転写電流値と、前記転写部に形成される転写電位と、の変動状態が、
前記接触部に流した電流の一部が前記電圧安定素子によって接地側に流れることにより、前記転写電位が所定の電位で維持されながら、前記転写電流値が所定の変動の範囲で変動する第１の変動状態と、
前記接触部に流した電流が前記電圧安定素子により接地側に流れることなく前記転写部に流れることにより、前記転写電流値が所定の前記変動の範囲の最大値で維持されながら、前記転写電位が変動する第２の変動状態と、
を含むように設定された所定の値の電流を、
前記電流供給部材が前記接触部に流すことを特徴とする。

本発明によれば、中間転写ベルトに対してベルト周方向に電流を流して一次転写を行う画像形成装置において、良好な一次転写性を確保することができる。

本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成を説明する模式図 本発明の実施例１における一次転写部の構成を説明する模式図 本発明の実施例１における中間転写ベルトの周方向の抵抗の測定系の模式図 本発明の実施例１における一次転写電流と一次転写電位の関係を表す図 本発明の実施例１における一次転写電流と一次転写効率の関係を表す図 本発明の実施例１における他の構成例を説明する模式図 本発明の実施例１における他の構成例を説明する模式図 本発明の実施例２に係る画像形成装置の概略構成を説明する模式図 本発明の実施例２における他の構成例を説明する模式図 本発明の実施例２における他の構成例を説明する模式図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のもので
はない。

（実施例１）
［画像形成装置の概略構成］
図１を参照して、本実施例の画像形成装置の構成及び動作を説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置の一例（レーザカラープリンタ）を示す概略図である。尚、本実施例の画像形成装置は、４つの画像形成ステーションａ〜ｄを設けているいわゆるタンデムタイプのプリンタである。第１の画像形成ステーションａはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成ステーションｂはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成ステーションｃはシアン（Ｃ）、第４の画像形成ステーションｄはブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成する。各画像形成ステーションの構成は、収容するトナーの色以外では同じであり、以下、第１の画像形成ステーションａを用いて説明する。

第１の画像形成ステーションａは、ドラム状の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１ａと、帯電部材である帯電ローラ２ａと、現像器４ａと、クリーニング装置５ａと、を備える。感光ドラム１ａは、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動しトナー像を担持する像担持体である。現像器４ａは、イエローのトナーを収容し感光ドラム１ａにイエロートナーを現像するための装置である。クリーニング装置５ａは、感光ドラム１ａに付着したトナーを回収するための装置である。本実施例では、クリーニング装置５ａは、感光ドラム１ａに当接するクリーニング部材であるクリーニングブレードと、クリーニングブレードが回収したトナーを収容する廃トナーボックスを備える。

コントローラ等を含む画像形成装置の制御ＩＣであるＣＰＵ（制御部）９は、画像信号を受信することによって画像形成動作を開始し、感光ドラム１ａを回転駆動させる。感光ドラム１ａは回転過程で、帯電ローラ２ａにより所定の極性（本実施例では負極性）で所定の電位に一様に帯電処理され、露光手段３ａにより画像信号に応じた露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において現像器（イエロー現像器）４ａにより現像され、イエロートナー像として可視化される。ここで、現像器に収容されたトナーの正規の帯電極性は、負極性である。この実施例では帯電部材による感光ドラムの帯電極性と同極性に帯電したトナーにより静電潜像を反転現像しているが、本発明は、感光ドラムの帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像するようにした電子写真装置にも適用できる。

中間転写ベルト１０は、張架部材（支持部材）としての複数のローラ１１、１２、１３とで張架（支持）され、感光ドラム１ａと当接した当接部で感光ドラム１ａと同方向に移動する向きに、感光ドラム１ａと略同一の周速度で回転駆動される。感光ドラム１ａ上に形成されたイエロートナー像は、感光ドラム１ａと中間転写ベルト１０との当接部（以下、一次転写部と称す）を通過する過程で、中間転写ベルト１０の上に転写される（一次転写）。本実施例では、一次転写時には中間転写ベルト１０に接触する電流供給部材としての二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０の周方向に電流を流し、中間転写ベルト１０の各一次転写部で一次転写電位が形成される。本実施例の一次転写電位の形成方法については後述する。感光ドラム１ａ表面に残留した一次転写残トナーは、クリーニング装置５ａにより清掃、除去された後、帯電以下の画像形成プロセスに供せられる。

同様にして、第２，３，４の画像形成ステーションｂ、ｃ、ｄによって第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像が形成され、中間転写ベルト１０上に順次重ねて転写される。これにより、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が中間転写ベルト１０上に得られる。中間転写ベルト１０上の４色のトナー像は、中間転写ベルト１０と二次転写部材としての二次転写ローラ２０が形成する二次転写部
を通過する過程で、給紙手段５０により給紙された紙等の記録材Ｐの表面に一括転写される（二次転写）。

ここで、二次転写ローラ２０は、外径８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗１０^８Ω・ｃｍ、厚み５ｍｍに調整したＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１８ｍｍのものを用いている。また、二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０の外周面に対して、５０Ｎの加圧力で接触し、二次転写部を形成している。二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０に対して従動回転し、また、中間転写ベルト１０上のトナーを記録材Ｐに二次転写している時には、転写電源２１から定電流が供給されるように構成されている。

また、転写電源２１は、二次転写ローラ２０に接続され、不図示のトランスから出力された二次転写電圧を二次転写ローラ２０に供給する構成となっている。ＣＰＵ９は、二次転写電流が略一定となるように、予め設定されたコントロール電流と実際の出力値であるモニター電流との差分をトランスにフィードバックすることで、転写電源２１が供給する二次転写電流を制御している。転写電源２１は、１００Ｖ〜４０００Ｖの範囲の出力が可能である。

４色のトナー像を担持した記録材Ｐは、定着器３０に導入され、そこで加熱および加圧されることにより４色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定される。二次転写後に中間転写ベルト１０上に残ったトナーは、クリーニング装置１６により清掃、除去される。以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。

［一次転写部の構成］
図２を参照して、各一次転写部で一次転写電位を形成する為に必要な中間転写ベルト１０と、張架部材としての各ローラ１１、１２、１３、金属ローラ１４、電圧維持素子（電圧安定素子）１５について説明する。図２は、本発明の実施例１における一次転写部の構成を説明する模式図であり、（ａ）は金属ローラ１４の配置について説明する図、（ｂ）は一次転写部の構成の全体を示す図である。

図２（ｂ）に示すように、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄと対向する位置には、中間転写体として中間転写ベルト１０が配置されている。中間転写ベルト１０は、樹脂材料に導電剤を添加して導電性を付与した無端状ベルトであり、張架部材である駆動ローラ１１、テンションローラ１２、二次転写対向ローラ１３の３軸で張架され、テンションローラ１２により総圧６０Ｎの張力で張架されている。中間転写ベルト１０は、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと当接した当接部で同方向に移動する向き（順方向）に、駆動源（不図示）によって回転する駆動ローラ１１によって感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと略同一の周速度で回転駆動される。本実施例では、中間転写ベルト１０の外周面であって、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄからトナー像が一次転写される一次転写面（図中で、Ｍで示す面）を、二次転写対向ローラ１３と駆動ローラ１１の二つの張架部材によって形成している。

図２（ａ）に示すように、中間転写ベルト１０の移動方向（回転方向）において、感光ドラム１ｂと感光ドラム１ｃの間の位置には、中間転写ベルト１０の内周面に接触する接触部材である金属ローラ１４が配置されている。この金属ローラ１４は、第２画像形成ステーションｂと第３画像形成ステーションｃとの中間位置で、感光ドラム１ｂ、１ｃと中間転写ベルト１０で形成される水平面に対して、持ち上げた位置で両端部を装置本体の不図示のフレームに保持されている。すなわち、水平に延びる中間転写ベルト１０に対し、金属ローラ１４は、中間転写ベルト１０との接触部の位置が、感光ドラム１ｂ、１ｃの中間転写ベルト１０との接触部よりも上方となるように配置される。これにより、中間転写
ベルト１０における感光ドラム１ｂ、１ｃとの接触部の間に張力が発生し、感光ドラム１ｂ、１ｃへの中間転写ベルト１０の巻きつき量を確保できる。

金属ローラ１４は、外径６ｍｍのストレート形状のニッケルメッキされたＳＵＳ丸棒で構成され、中間転写ベルト１０の回転に伴い、従動して回転する。金属ローラ１４は、中間転写ベルト１０の移動方向と直交する長手方向の所定領域に亘って接触している。第２画像形成ステーションｂの感光ドラム１ｂと第３画像形成ステーションｃの感光ドラム１ｃとの間の距離をＷ、感光ドラム１ｂと金属ローラ１４の距離をＴ、中間転写ベルト１０に対する金属ローラ１４の持ち上げ高さをＨ１と定義する。距離は、中間転写ベルト１０の移動方向における、隣接する軸中心と軸中心の間の距離である。本実施例では、Ｗ＝５０ｍｍ、Ｔ＝２５ｍｍ、Ｈ１＝２ｍｍとする。

また、図２（ｂ）に示すように、本実施例では感光ドラム１ａ、１ｄに対する中間転写ベルト１０の巻きつき量を確保するため、駆動ローラ１１、二次転写対向ローラ１３を感光ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト１０で形成される水平面よりも持ち上げている。感光ドラム１ａ、１ｄに対する中間転写ベルト１０の巻きつき量を確保することによって、感光ドラム１ａ、１ｄと中間転写ベルト１０との接触が不安定になることで発生する転写不良を抑制する効果がある。二次転写対向ローラ１３と感光ドラム１ａ間の距離をＤ１、駆動ローラ１１と感光ドラム１ｄ間の距離をＤ２、中間転写ベルト１０に対する二次転写対向ローラ１３の持ち上げ高さをＨ２、駆動ローラ１１の持ち上げ高さをＨ３と定義する。本実施例では、Ｄ１＝Ｄ２＝５０ｍｍ、Ｈ２＝Ｈ３＝２ｍｍとした。

本実施例で使用した中間転写ベルト１０は、周長７００ｍｍ、厚さ９０μｍで、導電剤としてカーボンを混合した無端状のポリイミド樹脂を用いている。本実施例では、中間転写ベルト１０の材料としてポリイミド樹脂を使用したものの、熱可塑性樹脂であれば、他の材料でもよい。例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリロ二トリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等の材料及びこれらの混合樹脂を使用しても良い。また、導電剤としてはカーボン以外に、導電性の金属酸化物微粒子及びイオン導電剤を使用することが可能である。

本実施例の中間転写ベルト１０は、体積抵抗率で１×１０^９Ω・ｃｍである。体積抵抗率の測定は、三菱化学株式会社のＨｉｒｅｓｔａ−ＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）にリングプローブのタイプＵＲ（型式ＭＣＰ−ＨＴＰ１２）を使用して測定する。測定条件は、室内温度は２３℃、室内湿度は５０％に設定し、印加電圧１００Ｖ、測定時間１０ｓｅｃの条件である。本実施例では、中間転写ベルト１０の体積抵抗率は、１×１０^７〜１０^１０Ω・ｃｍの範囲のものが使用可能である。ここで体積抵抗率は、中間転写ベルト１０の材料としての導電性の尺度であり、実際に周方向に電流を流して所望な一次転写電位を形成することが可能なベルトであるか否かは、周方向の抵抗の大きさが重要である。

図３は、本発明の実施例１における中間転写ベルト１０の周方向の抵抗の測定系を示す模式図である。中間転写ベルト１０の周方向の抵抗については、図３（ａ）に示す周方向抵抗測定治具を使用して測定した。まず、装置の構成を説明する。測定する中間転写ベルト１０は内面ローラ１０１と駆動ローラ１０２でたるみが無いように張架される。金属でできた内面ローラ１０１は高圧電源（ＴＲＥＫ社製高圧電源：Ｍｏｄｅｌ＿６１０Ｅ）１０３に接続され、駆動ローラ１０２は接地されている。駆動ローラ１０２の表面は、中間転写ベルト１０に対して十分に抵抗の低い導電ゴムで被覆されており、中間転写ベルト１０が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように回転する。

次に、測定方法について説明する。駆動ローラ１０２によって中間転写ベルト１０を１
００ｍｍ／ｓｅｃで回転させた状態で内面ローラ１０１に一定電流Ｉ_Ｌを印加し、内面ローラ１０１に繋いだ高圧電源１０３で電圧Ｖ_Ｌをモニターする。図３（ａ）に示す測定系は、図３（ｂ）に示す等価回路であるとみなすことができる。そうすると、内面ローラ１０１と駆動ローラ１０２までの距離Ｌ（本実施例では３００ｍｍ）の長さにおける中間転写ベルト１０の周方向の抵抗Ｒ_Ｌは、Ｒ_Ｌ＝２Ｖ_Ｌ／Ｉ_Ｌによって算出することが出来る。このＲ_Ｌを中間転写ベルト１０の１００ｍｍ相当の中間転写ベルト周長に換算することで周方向の抵抗を求める。電流供給部材から中間転写ベルト１０を通して感光体ドラム１に電流を流すため、周方向の抵抗は１×１０^９Ω以下が好ましい。

本実施例の構成では、前述した測定方法によって求められた、周方向の抵抗値で１×１０^６Ωの中間転写ベルト１０を用いている。本実施例の中間転写ベルト１０は、Ｉ_Ｌ＝５μＡの定電流で測定を行い、その時のモニター電圧Ｖ_Ｌは７．５Ｖであった。モニター電圧Ｖ_Ｌは、中間転写ベルト１０の１周分の区間で行い、その区間測定値の平均値から求めている。また、Ｒ_Ｌに関しては、Ｒ_Ｌ＝２Ｖ_Ｌ／Ｉ_Ｌであるため、Ｒ_Ｌ＝２×７．５／（５×１０^−６）＝３．０×１０^６Ωとなり、これを１００ｍｍ相当に換算すると、周方向の抵抗値は、１×１０^６Ωとなる。本実施例では、このように周方向に電流が流すことが可能な導電性ベルトを中間転写ベルト１０として用いている。

図１に示すように、本実施例では、駆動ローラ１１との間で中間転写ベルト１０の一次転写面を形成する二次転写対向ローラ１３は、電圧維持素子１５を介して接地されている。電圧維持素子１５は、電流供給部材としての二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０を介して電圧維持素子１５に電流が流れることで被接続部材（二次転写対向ローラ１３）を所定電位に維持する素子である。電圧維持素子１５により維持される所定電位は、各一次転写部で所望の転写効率を得ることができる一次転写電位を維持できるように設定された電位である。本実施例では電圧維持素子１５として、定電圧素子であるツェナーダイオードを使用している。なお、ツェナーダイオードは、一定以上の電流が流れた際にカソード側には所定の電圧が発生する（以下、ツェナー電圧とする）。本実施例では、所望の一次転写効率を得るためにツェナー電圧を３００Ｖとしている。

［一次転写電位の形成方法］
本実施例の構成では、転写電源として二次転写部材に電圧を印加する二次転写電源２１が、一次転写を行うための電源としても使用される。すなわち、二次転写電源２１は、一次転写と二次転写の共通の転写電源であり、二次転写ローラ２０と中間転写ベルト１０の一次転写部に電流を流す電源であり、二次転写ローラ２０が本実施例における電流供給部材となる。

上述したように、中間転写ベルト１０を張架している二次転写対向ローラ１３に電圧維持素子１５を接続し、二次転写電源２１から中間転写ベルト１０を介して二次転写対向ローラ１３に向かって電流を流すことで、一次転写を行う構成となっている。この時、二次転写対向ローラ１３は、電圧維持素子１５に応じた電位となり、この電位が起点となって、中間転写ベルト１０の周方向に電流を流れ、各画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて一次転写電位が形成される。この一次転写電位と感光ドラム電位との電位差によって、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上のトナーが中間転写ベルト１０上に移動することで、一次転写が行われる。

［本実施例における一次転写工程の定電流制御］
図４を参照して、本発明の実施例１における一次転写工程における定電流制御について説明する。図４は、一次転写電流と一次転写電位の関係を表す図である。本実施例は、流供給部材である二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０に供給する電流の値を、インピーダンスの変化によって一次転写電流に変動が生じても所定の範囲に収まるように、所
定の値に設定することを特徴としている。ここで、一次転写部のインピーダンスは、中間転写ベルト１０の抵抗、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの膜厚、これらの製造交差、消耗による継時的な変化、環境変動、部品やカートリッジ交換などのメンテナンスなどが要因となって変化することがある。

図４（ａ）は、一次転写電位を変えた場合の、一次転写部の電流との関係を示したグラフである。グラフ中、横軸は一次転写部の電位を示し、縦軸は一次転写電流を示している。なお、グラフ中の一次転写電流値は、各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに流れる一次転写電流値の合計の値を示している。また、グラフ中のＴａ、Ｔｂ、Ｔｃのそれぞれの直線は一次転写部のインピーダンスが異なっており、Ｔａが最もインピーダンスが高く、Ｔｃが最もインピーダンスが低い状態を表している。グラフの各直線のインピーダンスの違いは、中間転写ベルト１０の抵抗、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの膜厚、環境等を考慮して、最もインピーダンスが高くなる状態をＴａ、最もインピーダンスが低くなる状態をＴｃとしている。一次転写部の電位が３００ｖの場合、インピーダンスが高い直線Ｔａでは２０μＡの一次転写電流が流れ、インピーダンスの低い直線Ｔｃでは５０μＡの電流が流れることになる。

本実施例の構成では、所望の転写効率を満たすため、ツェナー電圧を３００Ｖに設定した。ここで、ツェナー電圧が３００Ｖの場合で、常にツェナー電圧が維持される大きさの電流が中間転写ベルト１０に供給された場合の一次転写電流をＩｚとすると、一次転写部のインピーダンスの変動による一次転写電流Ｉｚの変動範囲は２０〜５０μＡである。本実施例の一次転写構成では、一次転写電流は電流供給部材である二次転ローラ２０から中間転写ベルト１０へ供給されるため、電流供給部材から供給される以上の電流が一次転写部に流れることはない。そこで、本実施例では、一次転写及び二次転写において、電流供給部材である二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０に供給する電流値を、二次転写電源２１を定電流制御することにより一定に制御し、その設定値ＩをＩｚの変動範囲内である３０μＡとした。

図４（ｂ）を参照して、本実施例の動作を説明をする。図４（ｂ）は、本実施例の定電流制御を示す図であり、電流供給部材の電流値を３０μＡとした時の、一次転写電位と一次転写電流の関係を実線で表している。一次転写部のインピーダンスが最も高いＴａの場合には、３０μＡ中１０μＡが電圧維持素子１５に流れるため、ツェナー電圧が３００ｖに維持される。その結果、一次転写電位は３００ｖとなり、一次転写電流として２０μＡが流れる。そこから、一次転写部のインピーダンスが低くになるにつれて、一次転写電位が３００ｖの状態で流せる一次転写電流が高くなっていき、反対に電圧維持素子１５に流れる電流が減っていく。そして、一次転写電流が３０μＡ相当の一次転写部のインピーダンスになった場合（Ｉｚ＝Ｉ）、電流供給部材からの電流が全て一次転写電流となり、電圧維持素子１５を使用しない制御となる。その後、更に一次転写部のインピーダンスが低くなると（Ｉｚ＞Ｉ）、電流供給部材の定電流値Ｉ（３０μＡ）相当の一次転写電位となるため、グラフの実線で表されるように、一次転写部の電位が低下していく。最も一次転写部のインピーダンスが低いＴｃ状態になると、一次転写部の電位は１８０ｖとなる。

例えば、５０μＡの定電流値Ｉを一次転写部に流した場合、インピーダンスが変化しても一次転写電位は電圧維持素子１５によりツェナー電位（３００Ｖ）に維持され、一次転写電流値の変動の範囲は、図４（ａ）に示すように、２０〜５０μＡとなる。これに対し、３０μＡの定電流値Ｉを二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０へ供給する本実施例において、インピーダンスの変化による一次転写電流値の変動の範囲は、図４（ｂ）に示すように、２０〜３０μＡである。本実施例における一次転写電流値の変動の範囲の最大値（３０μＡ）は、ツェナー電圧が維持されるような定電流値（例えば５０μＡ）を流した場合の一次転写電流値Ｉｚの変動の範囲における最大値（５０μＡ）よりも小さい値
となる。すなわち、本実施例では、二次転写ローラ２０が中間転写ベルト１０との接触部に流す定電流値Ｉの大きさを、一次転写電流値の変動が常にツェナー電位が維持される定電流値を流した場合の変動範囲よりも最大値の小さい変動範囲に収まるように設定する。

また、本実施例の３０μＡの定電流制御では、インピーダンスの変化による一次転写電流値と一次転写電位の変動状態が２種類ある。一つは、二次転写ローラ２０が中間転写ベルト１０との接触部に流した電流の一部が電圧維持素子１５によって接地側に流れることで、一次転写電位がツェナー電位３００Ｖに維持されながら、一次転写電流値が所定の範囲（２０〜３０μＡ）で変動する。もう一つは、二次転写ローラ２０が中間転写ベルト１０との接触部に流した電流が接地側に流れることなく一次転写部に流れることにより、一次転写電流値が変動範囲における最大値３０μＡで維持されながら、一次転写電位が変動する（３００Ｖ→１８０Ｖ）。すなわち、本実施例の定電流制御では、ツェナー電位を維持しながら一次転写電流が変動する状態（第１の変動状態）と、一次転写電流が最大値（３０μＡ）を維持しながら一次転写電位が低下する状態（第２の変動状態）の２つの変動状態が表れることになる。

［本実施例による定電流制御による作用効果］
本実施例では、インピーダンスの変化による一次転写電流の変動に対し、変動の最大値がＩｚの最大値に至らないように二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０に供給する定電流値の大きさを設定する。この定電流制御を行うことで、一次転写電流が過剰に流れてしまうことを抑制している。以下、詳細を説明する。

表１は、本実施例及び比較例における一次転写部のインピーダンスＴａ、Ｔｂ、Ｔｃの各状態における、一次転写電流、一次転写電位、一次転写効率を示している。比較例の構成は、本実施例の構成に対し、電流供給部材である二次転写ローラ２０から３０００ｖの定電圧制御を行う構成とした。その他の構成は実施例１と同様である。なお、一次転写効率については、一次転写残濃度をマクベス濃度計（メーカー：グレタグマクベス社）で測定した結果から算出している。測定値が大きいほど一次転写残濃度が高くなるため、転写効率が低下する。一次転写電流が低すぎる場合は、転写に必要な電流を流すことができないため転写不良が発生する。一次転写電流が高すぎる場合には、転写電流の流れすぎによって転写すべきトナーの極性を反転させてしまうことで、転写不良が発生してしまう。

図５は、本実施例及び比較例の構成において、上述したそれぞれのインピーダンス状態における転写効率を表したグラフである。グラフの縦軸は転写効率を表し、横軸は一次転写電流を示している。本実施例及び比較例の構成では、一次転写効率が良好となる領域（９５％以上の転写効率を達成する領域）は、２０μＡ〜４０μＡの一次転写電流が必要であること分かる。

（表１）

本実施例は、電流供給部材から３０μＡの定電流値の電流を中間転写ベルト１０に供給する定電流制御となっている。一次転写部のインピーダンスが高い場合には、電圧維持素子１５に電流が流れることでツェナー電圧が３００ｖに維持される。これにより、一次転写電位が３００ｖとなり、一次転写電流として２０μＡが流れる。インピーダンスが中心（中くらい）の場合も同様に、一次転写電流が２８μＡ流れる。インピーダンスが低い場合は、電流供給部材からの電流が電圧維持素子１５に流れず、３０μＡ全てが一次転写電流となる。この時一次転写部の電位は１８０ｖに維持され、電圧維持素子１５を使用しない制御となり、一次転写電流が過剰に流れることによる転写不良を抑制することができる。その結果、本実施例では、どのインピーダンスの状態においても一次転写電流が所望の一次転写効率を満たす範囲に入るため、良好な一次転写性を確保することが出来る。

比較例の構成は、電流供給部材である二次転写ローラ２０を３０００ｖの定電圧で制御している。二次転写を定電圧で制御した場合、記録材の抵抗、トナー量、環境等によって二次転写部のインピーダンスが変動することで、二次転写電流は変動し、多くの電流が流れてしまう場合がある。一次転写部のインピーダンスが高い場合と中心の場合には、実施例と同様に電圧維持素子１５に電流が流れることで、ツェナー電圧である３００ｖに一次転写電位が維持される。これにより、一次転写電流が２０μＡ〜２８μＡと所望の範囲となるため、良好な一次転写性を確保できる。しかし、一次転写部のインピーダンスが低い場合にも、定電圧制御を行う二次転写ローラ２０から多くの電流が流れてしまうことで、電圧維持素子１５に電流が流れてしまい、一次転写電位がツェナー電圧相当の３００ｖとなってしまう。これにより、一次転写部に電流が５０μＡも流れてしまうことで、転写効率が低くなってしまい、転写不良となってしまう。

以上説明したように、本実施例は、一次転写電流の変動範囲の最大値がＩｚの変動範囲の最大値よりも小さくなるように二次転写ローラ２０が中間転写ベルト１０に供給する定電流値の値を設定する。こうすることで、一次転写部のインピーダンスが低くなった場合に一次転写電流が過剰に流れてしまうことを抑制している。これにより、最適な一次転写電流を維持できるため、良好な一次転写性を確保できる。

本実施例では、電圧安定化素子として電圧維持素子１５を使用したものの、同様の効果を得られる素子であれば、別の電圧安定化素子でも良く、たとえばバリスタなどの素子を用いても良い。

また、本実施例では、電圧維持素子１５の接続構成として二次転写対向ローラ１３のみに接続する構成を示したものの、この構成に限ることなく他の構成も採用することができる。例えば、図６に示すように、二次転写対向ローラ１３とともに、第２画像形成ステーションｂと第３画像形成ステーションｃの間に配置された金属ローラ１４、駆動ローラ１１とともに電圧維持素子１５を介して接地するような構成であってもよい。また、図７に示すように、各画像形成ステーションａ〜ｄにそれぞれ金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを配置し、それらを二次転写対向ローラ１３、駆動ローラ１１とともに電圧維持素子１５を介して接地するような構成であってもよい。以上のように、各感光ドラム１と中間転写ベルト１０との各当接部の間の少なくとも１箇所において中間転写ベルト１０が電圧維持素子１５と接続されるように構成する。このような構成とすることで、各画像形成ステーションｂ、ｃ、ｄの近くからも電流供給できるため、一次転写電流の変動をより抑えることができる。

（実施例２）
図８を参照して、本発明の実施例２に係る画像形成装置について説明する。図８は、本実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。ここでは、主に実施例１と異なる点について説明し、実施例１と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。実施例１は、電流供給部材として二次転写ローラ２０のみを使用し、二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０に電流を供給する構成となっている。これに対し、本実施例は、電流供給部材として二次転写ローラ２０に加え、他の導電部材からも中間転写ベルト１０に電流を供給することを特徴とする。

具体的には、図８に示すように、本実施例に係る画像形成装置は、電流供給部材として、中間転写ベルト１０の外周面と接触するように配置した導電部材である導電性ローラ１７ａを用いることを特徴とする。導電性ローラ１７ａは、クリーニング装置１６の下流側で中間転写ベルト１０に接触し、一次転写部への電流供給部材として機能する。導電性ローラ１７ａとしては、体積抵抗率１０^９Ω・ｃｍのウレタンゴムを主成分とする弾性ローラを用いた。導電性ローラ１７ａは、中間転写ベルト１０を介して二次転写対向ローラ１３に対向し総圧９．８Ｎで不図示のバネにより加圧され、中間転写ベルト１０の回転に伴い、従動して回転する。また、導電性ローラ１７ａには、ローラ電源１７ｂから、１０μＡの定電流が印加され、一次転写部へ電流を供給する構成となっている。

上述のように、本実施例では、電流供給部材として二次転写ローラ２０に加え、導電部材である導電性ローラ１７ａ（第２の電流供給部材）を用いることを特徴としている。実施例１では、二次転写ローラ２０に二つの役割があった。すなわち、二次転写性を満たすために二次転写用の所望の電流量を流すことと、一次転写部の中間転写ベルト１０の一次転写性を保つために一次転写用の所望の電流量を各感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄへ流すこと、である。よって、実施例１では、二次転写用の所望の電流量と一次転写用の所望の電流量を、電流供給部材として二次転写ローラ２０のみから供給する必要があった。

そこで、本実施例では、電流供給部材として導電性ローラ１７ａも使用することで、二次転写ローラ２０から供給する電流量を二次転写用の所望の電流量に対して最適になるように設定しつつ、一次転写性も満足することが可能になる。上述のように、一次転写に最適な電流は２０〜４０μＡである。つまり、導電性ローラ１７ａ、二次転写ローラ２０の合算電流が２０μＡ〜４０μＡの範囲であれば、一次転写に必要な電流は確保されることとなる。そこで、導電性ローラ１７ａから１０μＡの定電流を供給すれば、二次転写ローラ２０から供給する電流２０μＡであっても、重畳した電流値の合計で３０μＡとなり、二次転写と一次転写を良好に行えるようになる。

本実施例では、電流供給部材として、二次転写ローラ２０のみならず導電性ローラ１７
ａを使用する構成を示したものの、この構成に限ることなく他の構成も採用することができる。例えば、図９に示すように、中間転写ベルト１０上のトナーをクリーニングする機能も有する導電性ブラシ１８ａを電流供給部材として使用しても、同様の効果を得ることが出来る。また、図１０に示すように、実施例１で示したクリーニング装置１６に、クリーニング電源１６ａを接続することで、クリーニング装置１６を電流供給部材として使用しても、同様の効果を得ることが出来る。

（実施例３）
本発明の実施例３に係る画像形成装置について説明する。ここでは、主に実施例１、２と異なる点について説明し、実施例１、２と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。実施例１、２の構成では、電流供給部材からの定電流値の大きさを所定の一定値に設定（固定）していた。これに対し、本実施例では、電流供給部材からの定電流値を環境によって変えること特徴としている。

具体的には、図１等に示すような温湿度センサ（温度・湿度センサ）９を備えており、その検知結果に応じて、電流供給部材からの中間転写ベルト１０に供給する定電流値をせってする。例えば、高温高湿環境では中間転写ベルト１０の抵抗が低下する場合があり、一次転写部のインピーダンスが低くなる場合がある。中間転写ベルト１０の抵抗が低下すると、例えば、両側が白地部に挟まれるような孤立したトナーパターンを一次転写する際には、転写電流が白地部の方に流れてしまい、本来転写電流を流したいパターン部に電流を流せなくなってしまう。これにより、孤立したトナーパターンの転写性が低下してしまうことがあった。

そこで本実施例の構成では、孤立したトナーパターンの転写性が悪化するのを防止するため、通常環境に対して、高温高湿環境では、電流供給部材から中間転写ベルト１０に供給する定電流値を高くしている。温湿度センサ９等により、低温低湿環境や常温常湿環境を検知した場合には、制御部９は、実施例１、２と同様に、電流供給部材から中間転写ベルト１０に供給する定電流値を３０μＡの値に設定し定電流制御を行う。一方、高温高湿環境を検知した場合には、孤立パターンの一次転写性を確保できるように、制御部９は、電流供給部材から中間転写ベルト１０に供給する定電流値を４０μＡに設定する。

ここで、電流供給部材から中間転写ベルト１０へ供給する電流値を高くする方法としては、二次転写性を損なわない範囲であれば、二次転写ローラ２０の定電流値を高くしても良い。また、実施例２の構成のように二次転写ローラ２０に加え導電性ローラ１７ａのような電流供給部材があるような場合には、導電性ローラ１７ａの定電流値を高くしてもようい。これにより、高温高湿環境での一次転写性を確保しても同様の効果を得ることができる。

上記各実施例は、可能な限り互いに組み合わせた構成を採用することができる。

１…感光ドラム（像担持体）、１０…中間転写ベルト、１１…駆動ローラ、１２…テンションローラ、１３…二次転写対向ローラ（支持部材）、１５…電圧維持素子、ツェナーダイオード（電圧安定素子）、２０…二次転写ローラ（電流供給部材）、２１…二次転写電源

Claims (17)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体と接触しつつ回転する無端状のベルトと、
   前記ベルトの回転方向において前記像担持体とは異なる位置で前記ベルトに接触し、前記ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
   前記ベルトを支持する支持部材と、
   前記支持部材に接続される電圧安定素子と、
   を有する画像形成装置において、
   前記像担持体と前記ベルトが形成する転写部に流れる転写電流値の変動の範囲であって、前記転写部に形成される転写電位が常に所定の電位で維持される大きさの電流を前記電流供給部材が前記ベルトとの接触部に流した場合における前記変動の範囲よりも、最大値が小さい所定の前記変動の範囲に前記転写電流値の変動が収まるように設定された所定の値の電流を、前記電流供給部材が前記接触部に流すことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写電流値と前記転写電位の変動状態が、
   前記接触部に流した電流の一部が前記電圧安定素子によって接地側に流れることにより、前記転写電位が所定の電位で維持されながら、前記転写電流値が前記所定の前記変動の範囲で変動する第１の変動状態と、
   前記接触部に流した電流が前記電圧安定素子により接地側に流れることなく前記転写部に流れることにより、前記転写電流値が前記所定の前記変動の範囲の最大値で維持されながら、前記転写電位が変動する第２の変動状態と、
   を含むように設定された所定の値の電流を、
   前記電流供給部材が前記接触部に流すことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体と接触しつつ回転する無端状のベルトと、
   前記ベルトの回転方向において前記像担持体とは異なる位置である接触部で前記ベルトに接触し、前記ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
   前記ベルトを支持する支持部材と、
   前記支持部材に接続される電圧安定素子と、
   を有する画像形成装置において、
   前記像担持体と前記ベルトが形成する転写部に流れる転写電流値と、前記転写部に形成される転写電位と、の変動状態が、
   前記接触部に流した電流の一部が前記電圧安定素子によって接地側に流れることにより、前記転写電位が所定の電位で維持されながら、前記転写電流値が所定の変動の範囲で変動する第１の変動状態と、
   前記接触部に流した電流が前記電圧安定素子により接地側に流れることなく前記転写部に流れることにより、前記転写電流値が所定の前記変動の範囲の最大値で維持されながら、前記転写電位が変動する第２の変動状態と、
   を含むように設定された所定の値の電流を、
   前記電流供給部材が前記接触部に流すことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記所定の前記変動の範囲は、前記転写部に形成される転写電位が常に所定の電位で維持される大きさの電流を前記電流供給部材が前記ベルトとの接触部に流した場合における前記変動の範囲よりも、最大値が小さいことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記転写電流値と前記転写電位の変動状態は、前記第１の変動状態から前記第２の変動
   状態に継時的に変化することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第２の変動状態において、前記転写電位は継時的に低下することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記転写電流値と前記転写電位の変動状態は、前記転写部のインピーダンスが低下することで、前記第１の変動状態から前記第２の変動状態へ変化することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記電圧安定素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記電流供給部材は、前記像担持体とは異なる位置であって前記ベルトを介して前記支持部材と対向する位置において前記ベルトに接触することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記ベルトは、記録材にトナー像を転写するために前記像担持体からトナー像が一次転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記電流供給部材は、前記接触部に流す電流によりトナー像を前記ベルトから記録材に二次転写させる二次転写部材であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 複数の前記像担持体を備え、
    前記接触部に流される電流値は、複数の前記像担持体のそれぞれの前記転写電流値の合計の値が、前記所定の前記変動の範囲に収まるように設定されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記電圧安定素子は、前記接触部において前記ベルトに接続されるとともに、複数の前記像担持体との各転写部の間の少なくとも１箇所において前記ベルトに接続されることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記像担持体及び前記電流供給部材とは異なる位置で前記ベルトに接触する第２の電流供給部材をさらに備え、
    前記電流供給部材が前記ベルトに流す電流と、前記第２の電流供給部材が前記ベルトに流す電流とを重畳した電流が、前記転写部に流れることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記第２の電流供給部材は、前記ベルトの表面をクリーニングするクリーニング部材であることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記電流供給部材が前記接触部に流す電流値は、定電流値であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 温度及び湿度を検知するセンサをさらに備え、
    前記センサの検知結果に応じて、前記電流供給部材が前記接触部に流す電流の値が設定されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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