JP2018106033A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を維持しつつ、中間転写体の表面を１次転写に最適な電位とすることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】制御部から入力される制御信号の大きさを変化させ、電流供給部材２０からベルト１０を介して電圧調整部材Ｑ１に流れる電流の大きさを変化させることで、転写電位の大きさを変化させることが可能な電圧調整部１５を備え、非画像形成時に、制御部が、出力する制御信号の大きさを変化させ、かつ、電流供給部材２０が、画像形成時に用いる所定の目標電流に、制御信号の大きさを応じて変化する接触部材１３からアースに流れる電流を加えた量の電流をベルト１０に供給したときに、電流供給部材２０がベルト１０に供給した電流のうちベルト１０から接触部材１３を介して電圧調整部材Ｑ１に流れる電流がなくなるときの制御信号の大きさを取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。

従来から、複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置において、中間転写体としての無端状のベルトを用いた構成の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、１次転写工程として、像担持体としての感光ドラム表面に形成されたトナー像を、感光ドラム対向部に配置された１次転写部材に電圧電源より電圧を印加することで、ベルト上に転写する。その後、この１次転写工程を、複数色のトナー像に関して繰り返し実行することにより、ベルト表面に複数色のトナー像を形成する。続けて、２次転写工程として、ベルト表面に形成された複数色のトナー像を、２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一括して転写する。一括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、１次転写用の電源を個別に持たないことで画像形成装置の小型化、低コスト化を可能とし、且つベルト表面の電位を変更できる構成が開示されている。本構成では、ベルトとアースの間に、設定電圧の異なる複数のツェナーダイオードを備える回路が設けられており、使用環境に応じて動作させるツェナーダイオードの数を切り替えることによりベルト表面の電位を変更し１次転写効率を安定化している。

特開２０１３−２１３９９０号公報

一般的に１次転写部は、感光ドラム、中間転写体（ベルト）、１次転写部材と複数の部材が介在する構成であり、周囲の環境によって最適な１次転写電圧は変化する。高温高湿環境では一般的に転写電流は流れやすく、低温低湿環境では転写電流は流れにくくなるためである。特許文献１の構成では、周囲の環境を検知し、電圧維持手段として機能させるツェナーダイオードの数を切り替えるとともに感光ドラムの表面電位を微調整して最適な１次転写性を確保している。しかしながら、最適な１次転写電圧は、中間転写体、１次転写部材、感光ドラム等各部材の耐久履歴によっても変化するため、周囲の環境検知だけでは最適な１次転写電圧を決定することは難しかった。例えば、耐久によって中間転写体の抵抗が上昇すると１次転写部のインピーダンスが上昇し、１次転写電界が弱まる方向になるので最適な１次転写電圧は上昇する。一方、耐久によって感光ドラムの膜厚が摩耗し小さくなると、１次転写電界は強まる方向になるので最適な１次転写電圧は減少する。

本発明の目的は、小型化を維持しつつ、中間転写体の表面を１次転写に最適な電位とすることが可能な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、
現像剤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って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、
大きさが可変の制御信号を出力する制御部と、
前記ベルトに接触する接触部材と、
前記接触部材に接続される電圧調整部材を備える電圧調整部であって、前記制御部から入力される前記制御信号の大きさを変化させ、前記像担持体が担持する現像剤像を前記ベルトへ転写させるための前記ベルトの前記像担持体との接触部における表面電位である転写電位の大きさを変化させることが可能な電圧調整部と
を備え、
記録材に画像を形成する画像形成を行っていない非画像形成時に、前記制御部が、出力する前記制御信号の大きさを変化させ、かつ、前記電流供給部材が、前記画像形成時に用いる所定の目標電流に、前記制御信号の大きさに応じて変化する前記接触部材からアースに流れる電流を加えた量の電流を前記ベルトに供給したときに、前記電流供給部材が前記ベルトに供給した電流のうち前記ベルトから前記接触部材を介して前記電圧調整部材に流れる電流がなくなるときの前記制御信号の大きさを取得し、
取得した大きさの前記制御信号を用いて前記画像形成を行うことを特徴とする。

本発明によれば、小型化を維持しつつ、中間転写体の表面を１次転写に最適な電位とすることができる。

実施例１の画像形成装置の説明図 実施例１の画像形成に係わるコントローラを説明するブロック図 実施例１における１次転写部の回路の説明図 実施例１における中間転写ベルト電位と転写効率の関係図 実施例１における転写効率の変動を表す図 実施例１における設定電圧と実際の１次転写電圧の関係図 実施例１において中間転写ベルト抵抗の耐久変化と１次転写電圧の関係図 実施例１における回路の別の構成例を示す図 実施例１における回路の別の構成例を示す図 実施例１における別の構成例を示す図 実施例１における別の構成例を示す図 実施例２における１次転写部の回路の説明図 実施例２における設定電圧とトランジスタ下の電位との関係図 実施例３における１次転写部の回路の説明図 実施例３における設定電圧と２次転写電圧の関係図 実施例４における設定電圧と１次転写電圧の関係図 実施例４における１次転写電圧と１次転写電流の関係図

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］
図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略図であり、図１を用いての本実施例の画像形成装置の構成及び動作を説明する。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここではカラーレーザプリンタに適用した場合について説明する。尚、本実施例の画像形成装置は、ａ〜ｄの複数の
画像形成ステーションを有す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、像担持体としての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（１５０ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動しトナー像（現像剤像）を担持する像担持体である。さらに、現像器４ａは、現像剤としてイエローのトナーを収容し、感光ドラム１ａに形成された静電潜像をイエロートナーを用いて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部材である。クリーニング装置５ａは、本実施例では、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。

画像信号によって、画像形成動作を開始すると感光ドラム１ａは回転駆動される。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（−５００Ｖ）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。

中間転写ベルト１０は、無端状のベルト体であり、支持部材としての張架部材１１、１２、１３とで張架され、感光ドラム１ａと当接した対向部において感光ドラム１ａと同方向に移動する向きに、感光ドラム１ａと接触しつつ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との接触部（以下、１次転写ニップと称す）を通過する過程で、中間転写ベルト１０の上に転写される（１次転写）。本実施例の特徴である１次転写の方法については後述する。感光ドラム１ａ表面に残留した１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。以下、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２次転写ローラ２０が形成する２次転写ニップを通過する過程で、給紙手段５０により給紙された記録材Ｐの表面に一括転写される（２次転写）。２次転写部材としての２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、２次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０に対して、５０Ｎの加圧力で当接し、２次転写部（以下、２次転写ニップ）を形成している。２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、中間転写ベルト１０上のトナーを紙等の記録材Ｐに一定電流制御で２次転写する。その後、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。２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。

図２を参照して、本実施例の画像形成装置本体の制御を行うコントローラ１００の構成について説明する。コントローラ１００は、図２に示すように、制御部としてのＣＰＵ回路部１５０を有する。ＣＰＵ回路部１５０は、ＲＯＭ１５１、およびＲＡＭ１５２を内蔵する。ＣＰＵ回路部１５０は、ＲＯＭ１５１に格納されている制御プログラムに応じて、露光制御部１０１、帯電制御部１０２、現像制御部１０３、１次転写制御部１０４、２次転写制御部１０５を統括的に制御する。また、環境テーブルや転写制御の各種テーブルは、ＲＯＭ１５１に格納されており、装置設置環境における温度及び湿度を検知する検知手段としての環境センサ１０６の情報を元に、ＣＰＵが呼び出して反映される。ＲＡＭ１５２は、制御データを一時的に保持し、また、制御に伴う演算処理の作業領域として用いられる。２次転写制御部１０５は、２次転写電源２１を制御し、不図示の電流検出回路が検出する電流値に基づいて２次転写電源２１から出力する電圧を可変に制御している。また、１次転写制御部は、電圧調整回路１５へ信号を送ることにより、１次転写部の電位を一定に制御している。これらコントローラ１００と２次転写電源２１、電圧調整回路１５、環境センサ１０６により、本実施例に係る画像形成装置のプリンタエンジン９９が構成される。コントローラ１００は、ホストコンピュータ９７から画像情報と印字命令を送信すると、ビデオコントローラ９８が変換した各画像信号を受信する。その後、コントローラ１００は、各制御部（露光制御部１０１、帯電制御部１０２、現像制御部１０３）を制御して印字動作に必要な画像形成動作を実行する。

以下、本実施例の特徴である１次転写部の構成について説明する。本実施例は、中間転写ベルト１０の周方向に電流を流すことで１次転写する構成、すなわち、中間転写ベルト１０の周方向（回転方向）において感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄとの一次転写ニップとは異なる位置で１次転写電流が流される構成である。中間転写ベルト１０と感光ドラム１ａ〜１ｄは、張架ローラ１１、１３による中間転写ベルト１０の張架によって接触部（一次転写ニップ）を形成し、張架ローラ１３に接続された電圧調整部材としてのトランジスタを含む電圧調整回路１５に接続されている。各画像形成ステーションａ〜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、駆動ローラ１１、テンションローラ１２、２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〜１ｄと当接した対向部で同方向に移動する向きに、感光ドラム１ａ〜１ｄと略同一の周速度で回転駆動される。

また、接触部材としての２次転写対向ローラ１３は、電圧調整手段（電圧調整部）として、トランジスタを含む電圧調整回路１５と接続されている。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、導電剤としてイオン系の導電剤を混合して成型された無端状のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を用いている。電気的特性としては、イオン導電性の特性を示し、高分子鎖間をイオンが伝播することによって電気伝導性が得られるため、雰囲気中の温湿度に対して抵抗値変動はするものの、抵抗値の周方向のムラ等が良いのが特徴である。本実施例では、中間転写ベルトの移動方向に電流を流し転写するため、中間転写ベルト１０の抵抗が高いと電圧降下が大きくなる。その結果、１次転写性が損なわれる恐れがあるため、低抵抗層を持つのが望ましい。本実施例では、中間転写ベルト１０における電圧降下を抑制するために、基層の抵抗としては、体積抵抗率で１×１０^８Ω・ｃｍ以下のものを使用した。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。測定時の室内温度は２３℃、室内湿度は５０％に設定し、印加電圧１００Ｖ、測定時間１０ｓｅｃの条件で行った。また、本実施例では中間転写ベルト１０は、２層構成であり、表面に高抵抗層を配置することで、非画像部への電流を抑制して転写性を更に高めている。但し、この構成に限定されるものではなく、単層構成にすることも可能で、更には３層以上の構成でも可能である。

また、本実施例では、中間転写ベルト１０の材料としてポリエチレンテレフタレート樹脂を使用したが、これに限定されるものではない。他の材料としては、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）等が挙げられる。さらに他には、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）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等も挙げられる。これらの材料及びこれらの混合樹脂をベルト１０の材料として使用しても良い。

本実施例では、２次転写対向ローラ１３とアース間に、電圧調整部として、トランジスタを有する電圧調整回路１５が接続されている。電圧調整回路１５は、２次転写電源２１から２次転写ローラ２０を介して中間転写ベルト１０に印加される電圧を調整して、各感光ドラム１ａ〜１ｄ上のトナーを中間転写ベルト１０上へ移動させる一次転写を行うための１次転写電圧を生成する。電圧調整回路１５によって所望の大きさに調整された１次転写電圧の印加により、中間転写ベルト１０の表面電位は所望の１次転写電位となり、各感光ドラム１ａ〜１ｄの表面電位との電位差（転写コントラスト）によって、１次転写が行われる。電圧調整回路１５による電圧調整の詳細について図３を参照して説明する。

図３は、本発明の実施例１における１次転写部の回路構成を説明する図である。２次転写電源２１により２次転写電圧Ｖｔ２が出力されることにより、２次転写電源２１から２次転写ローラ２０、中間転写ベルト１０、２次転写対向ローラ１３を介して電圧調整回路１５へ電流が流れる。電圧調整回路１５は、２次転写対向ローラ１３を介して中間転写ベルト１０に電気的に接続されるとともに、制御部としてのコントローラ１００から制御信号としてＰＷＭ信号が入力される。電圧調整回路１５は、コントローラ１００から入力されるＰＷＭ信号の大きさ、すなわち、オンデューティ比の大きさに応じて、１次転写電圧Ｖｔ１（図３のＡ点とアースの間の電位差）が制御される。

図３におけるＡ点とアースとの間の電位差である１次転写電圧Ｖｔ１は、電圧調整回路１５が接続された２次転写対向ローラ１３（の表面）とアースとの間の電位差であり、電圧調整回路１５におけるトランジスタＱ１のコレクタエミッタ間電圧に相当する。そして、２次転写対向ローラ１３の表面に巻き付けられた中間転写ベルト１０の表面電位は、２次転写対向ローラ１３の表面電位と略同電位となる。トランジスタＱ１のコレクタエミッタ間電圧は、トランジスタＱ１のコレクタ電流が制御されることで制御される。つまり、コレクタ電流の制御によって、１次転写電圧Ｖｔ１、すなわち、中間転写ベルト１０の表面電位が制御されることになる。２次転写電圧Ｖｔ２の印加によって生成される電流は、トランジスタＱ１のベース端子に電圧が印加されることで、コレクタ電流としてトランジスタＱ１内を流れる。

コレクタ電流を制御すべくトランジスタＱ１のベース端子に入力される電圧は、オペアンプＩＣ１の出力電圧である。コントローラ１００から出力されたＰＷＭ信号は、抵抗Ｒ７、コンデンサＣ１により平滑化される。この平滑化されたコントロール電圧Ｖ−は、オペアンプＩＣ１の反転入力端子（−端子）に入力される。オペアンプＩＣ１の出力電圧は、抵抗Ｒ９、Ｒ１０により分圧されトランジスタＱ１のベース端子に入力される。上述したように、トランジスタＱ１のベース端子に電圧がかかることで２次転写電圧Ｖｔ２による電流がコレクタ電流としてトランジスタＱ１に流れ、コレクタエミッタ間で電圧が生成され、１次転写電圧Ｖｔ１となる。ここで生成された１次転写電圧Ｖｔ１は抵抗Ｒ５、Ｒ６で分圧され、その結果得られる電圧が、モニター電圧Ｖ＋として、オペアンプＩＣ１の入力端（＋端子）に入力される。したがって、１次転写電圧Ｖｔ１の大きさは、オペアンプＩＣ１のバーチャルショート（Ｖ＋＝Ｖ−）により、コントロール電圧Ｖ−の大きさに応じて決定されることになる。コントロール電圧Ｖ−は、ＰＷＭ信号のオンデューティにより制御される。すなわち、ＰＷＭ信号のオンデューティを上げると、コントロール電圧
Ｖ−は大きくなり、１次転写電圧Ｖｔ１も大きくなる。逆に、ＰＷＭ信号のオンデューティを下げるとコントロール電圧Ｖ−は小さくなり、１次転写電圧Ｖｔ１は小さくなる。

以上のように、本実施例では、コントローラ１００からのＰＷＭ信号により、トランジスタＱ１の電圧を制御して１次転写電圧Ｖｔ１が決定される構成を採用している。尚、図３中の抵抗Ｒ８、コンデンサＣ２は、トランジスタＱ１の応答性を決定する素子として設けられている。また、本実施例では、コントローラ１００が、電圧調整回路１５において、モニター電圧Ｖ＋と同電位である抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の間のＢ点と信号線を介して接続されており、モニター電圧Ｖ＋をモニターすることが可能に構成されている。本実施例では、Ｂ点と接続されたコントローラ１００が、本発明における制御部に対応するとともに、接触部材の電位を検知する検知部を兼ねた構成となっている。コントローラ１００は、モニターしたモニター電圧Ｖ＋に基づいて、実際の１次転写電圧Ｖｔ１の値を、次の式により求める（取得する）ことができる。

Ｒ５は１次転写部の総インピーダンスに対して数倍大きな値を持っている。本実施例では２００ＭΩのものを使用した。従ってＲ５を通ってアースに流れる電流Ｉｏは１次転写部に流れる電流Ｉｔ１よりも数倍小さい（Ｉｏ＜＜Ｉｔ１）。Ｒ６の値はＲ５よりも小さく、本実施例では８００ｋΩを使用した。

ここで重要なのは、トランジスタＱ１に電流が流れないと所望の１次転写電圧Ｖｔ１が保持できないという点である。図３に示すように、２次転写部より供給される電流をＩｔ２、１次転写部に流れる電流をＩｔ１、トランジスタＱ１に流れる電流をＩｑ、モニター電圧Ｖ＋を形成し、抵抗Ｒ５を通ってアースに流れる電流をＩｏとする。このとき、Ｉｔ２＝Ｉｔ１＋Ｉｑ＋Ｉｏであり、Ｉｔ２がＩｔ１とＩｏで全て消費されるとＩｑ＝０となり、この条件下では設定電圧Ｖｓを変化させようとしても実際の１次転写電圧Ｖｔ１は変化しなくなる。つまり、２次転写部から１次転写部に供給される電流や電圧が不足しトランジスタＱ１に電流が流れない状態になると、トランジスタＱ１で電位を保持できなくなる。したがって、Ｖ−を変化させても設定電圧Ｖｓと実際の１次転写電圧Ｖｔ１が等しくならない。そういうことが起こらないよう、１次転写中は２次転写部から十分な電流を供給する必要がある。設定電圧Ｖｓを高く設定するほど１次転写部に流れる電流が大きくなるので２次転写部から供給する電流値も大きくしなくてはならない。当然２次転写電圧は１次転写電圧よりも大きい。

本実施例では、コントロール電圧Ｖ−を制御するために、コントローラからのＰＷＭ信号を用いたが、これに限ることはなく、例えばコントローラのＤ／Ａポートを用いた構成としても、同様の効果が得られる。

図４は、本実施例の構成による１次転写部における転写効率の測定結果を示している。縦軸の転写効率の値は、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）で測定した結果を示しており、値が大きいほど１次転写残濃度が高くなるため、転写効率が悪化することとなる。図４で測定した条件は、感光ドラム１、中間転写ベルト１０は新品状態で、環境は２３℃、５０％ＲＨの所謂Ｎ／Ｎ環境（常温常湿環境）での結果である。上述の条件下では、１次転写性としては、１次転写電位が２５０Ｖの場合に最適であった。

図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、本実施例の構成では、中間転写ベルト１０の抵抗値の環境変動や耐久変動によって転写効率が変化する。
図５（ａ）は、中間転写ベルト１０の抵抗値の環境変動の影響による転写効率を示した図である。高温高湿環境（Ｈ／Ｈ：３０℃、８０％ＲＨ）で低く、低温低湿環境（Ｌ／Ｌ：１５℃、１０％ＲＨ）では高い電圧で最適な転写効率が得られる。
図５（ｂ）は、中間転写ベルト１０の抵抗値の耐久変動の影響による転写効率を示した図である。プリント枚数進むにつれ、すなわち、画像形成を行った回数が増えるにつれ、本実施例の中間転写ベルト１０では、抵抗が上昇し最適な転写効率を得る電圧が大きくなることが分かる。

また、インピーダンスが変化するその他の要因としては、感光ドラム１の摩耗が挙げられる。感光ドラム１は、耐久によって、すなわち、画像形成に用いられる回数が増えるにつれて摩耗し、ドラムの膜厚が減少していく。感光ドラムの膜厚が減少するとその分感光ドラムの静電容量が大きくなるため、１次転写部のインピーダンスは小さくなる傾向がある。したがって、感光ドラム１の使用回数が増えることによっても、１次転写部インピーダンスの変化及び最適な転写電圧の変化が発生する。

画像出力時に使用する１次転写電圧、つまり最適な１次転写電圧は、１次転写部のインピーダンスを測定して決定することができる。インピーダンスは、具体的には、ベタ白画像（感光ドラム上全域で露光部無しで一様に−５００Ｖの表面電位を形成）を転写するときに所望の１次転写電流が流れるときの１次転写電圧Ｖｔ１を測定することによって求めることができる。このとき流す１次転写電流を「目標電流Ｉｔ」と呼ぶ。画像印字率によって電流の流れやすさは異なるので、インピーダンスを測定するときは常にベタ白画像（感光ドラム表面全域をトナーを付着させない非露光部電位として１次転写動作を実施）としている。

１次転写専用の電源を持っている画像形成装置では、１次転写用電源より目標電流Ｉｔを１次転写部に流してそのときの電圧を読み取れば１次転写設定電圧Ｖｓを決定できる。しかしながら、本実施例の画像形成装置のような１次転写専用の電源を持たない構成では、２次転写部から供給される電流を利用して１次転写部の電位を変えることはできても、１次転写部に流れる電流を直接測定することができない。そこで、本実施例では以下の方法で目標電流に対する１次転写電圧を決定する。

画像形成前に中間転写ベルト１０及び感光ドラム１ａ〜１ｄを回転させ、目標電流Ｉｔ（例えば３１μＡ）に加えてＩｏに相当する電流、Ｉｏ＝Ｖｔ／（Ｒ５＋Ｒ６）≒Ｖｔ／Ｒ５（Ｒ５≫Ｒ６のためＲ６は無視してよい）を２次転写部から流す。そのときトランジスタＱ１の設定電圧Ｖｓを０Ｖから６００Ｖまで変化させつつ実際の１次転写電位Ｖｔ１をモニターする（コントローラ１００がモニター可能なモニター電圧Ｖ＋から算出（取得）する）。設定電圧Ｖｓが低いときは、１次転写電圧Ｖｔ１によって流れる１次転写電流が目標電流よりも小さいためトランジスタＱ１に余剰な電流（Ｉｑ）を流すことができ、１次転写電位Ｖｔ１はトランジスタの設定電圧Ｖｓと同様の値を示す。しかしながら、設定電圧Ｖｓをさらに上げて行くと目標電流Ｉｔ相当の電流が１次転写部に流れ、トランジスタＱ１に余剰な電流が流れず（Ｉｑ＝０）、設定電圧Ｖｓを上げても実際の１次転写電位Ｖｔ１が上昇してこない状況が発生する。表１に設定電圧Ｖｓを変化させたときの各電流の値を示す。
［表１：本実施例における設定電圧Ｖｓと各電流値の関係］

図６に設定電圧Ｖｓと１次転写電圧Ｖｔ１の関係を示す。設定電圧４００Ｖのところに明確な変化点が見られ、この変化点は目標電流Ｉｔがちょうど１次転写部に全て供給されるときの１次転写電圧に相当する（つまり、目標電流Ｉｔと１次転写電圧との関係性から１次転写部のインピーダンスを取得することができる）。すなわち、この変化点の設定電圧（Ｖｓ＝４００Ｖ）が印字中に使用する１次転写電圧と決定することができる（つまり、該１次転写電圧を形成するための制御信号（ＰＷＭ信号）の大きさを決定することができる）。変化点の具体的な求め方としては、コントローラ１００がモニターするモニター電圧Ｖ＋が変化しなくなるとき、または変化の割合が所定の大きさ以下となるとき、を変化点と定義できる。例えば、設定電圧Ｖｓを１０Ｖずつ増加させていったときのＶｔ１の増加分が２Ｖ以下となるときを変化点と定義して求める方法がある。なお、目標電流Ｉｔの具体的な設定値（本実施例では３１μＡ）は、多少の環境変動や耐久変動等が生じた場合でも所望の転写効率を維持できる値として、予め実験等によって求めておくことができる。

図７に新品中間転写ベルトのときと寿命時中間転写ベルトのときの設定電圧Ｖｓと１次転写電圧Ｖｔ１の関係を示す。変化点をみると新品中間転写ベルトは２５０Ｖ、寿命時中間転写ベルトは４００Ｖとなっているので、これらの値を印字中の１次転写電圧とすればよいことが分かる。この電圧値は図５（ｂ）に示した最適な転写効率を得る電圧値とほぼ合致する。環境変動やドラム膜厚変化によるインピーダンス変化に対しても同様にインピーダンスを測定し、最適１次転写電圧を決定することができる。

以上説明した通り、本実施例によれば、２次転写の電源を利用して１次転写を行う装置構成において、目標電流Ｉｔを流すための１次転写電圧を求めることが可能となる。これにより、周囲環境及び中間転写ベルトの使用状況による１次転写部インピーダンス変化に合わせて、最適な１次転写電圧を決定することができ、良好な１次転写性を確保することができる。

本実施例ではトランジスタＱ１の設定電圧を０Ｖから６００Ｖへと上げて変化をモニターしたが、６００Ｖから０Ｖへと下げて行って１次転写電圧を決定しても良い。
本実施例では、１次転写部の電圧を調整するため、電圧調整部材としてトランジスタを用いたものの、同様の効果を得られる素子であれば、これに限らず、デジタルボリューム（デジタル式の可変抵抗）等を用いても良い。

また、図８に示すように、電圧安定化素子（電圧維持素子）としてのツェナー素子（ツェナーダイオード）ＺＤ１をトランジスタＱ１と直列に接続した構成としても良い。ツェナー素子が２００Ｖの電圧を維持するものであれば、２００Ｖ〜８００Ｖに１次転写電圧を変化させることが可能となる。このようにして１次転写部インピーダンスが変動する範囲に合わせて１次転写電圧の可変範囲を変えることができる。
また、図９に示すように、ツェナー素子ＺＤ１をラダー状に直列に繋いで１次転写部からの接点を変えることで１次転写電圧を変えるような構成にしてもよい。この場合は２次転写部から供給される電流は１次転写部かツェナー素子ＺＤ１にしか流れないので（Ｉｏに相当する電流がない）目標電流Ｉｔを一定電流で流して最適電圧を決めればよい。

また、本実施例では、電流供給部材として、２次転写ローラに印加された電圧によるも
のを利用したが、この構成に限られるものではない。
図１０に示すように、中間転写ベルト上のトナーを帯電する、クリーニングローラ１７への電圧印加による電流を利用したものでも良い。また、電流供給部材としては、上述の２次転写ローラ２０及びクリーニングローラ１７の双方から得られる電流を重畳して利用しても、同等の効果が得られる。

また、本実施例では１次転写部材が無い構成の装置で説明を行ってきたが、１次転写部材を備えた構成の装置に対しても本発明は適用可能である。
すなわち、図１１に示すように、２次転写対向ローラ１３と１次転写部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが電気的に接続されていて、２次転写部から１次転写部へと電流を供給するような構成でも本発明は適用でき、同様の効果が得られる。１次転写部材は例えばローラ状、シート状、ブラシ状の導電性の部材が使用可能である。

また、本実施例では、非画像形成時としての画像形成前に１次転写電圧を決定するシーケンスを導入しているが、画像形成前に毎回これを行う必要もなく、例えば２０枚印字毎に１回といった頻度で行ってもよい。また、非画像形成時としての画像形成後に次の画像形成時に備えてこの決定シーケンスを行ってもよい。また、非画像形成時として、感光ドラム１や中間転写ベルト１０を交換したタイミングや、本体電源投入直後に行い、後は１００枚印字に毎に１回行うというように決めてもよい。

以上、図８〜図１１を参照して説明してきた構成例や方法は、以下の実施例２〜４にも適用し得るものである。

（実施例２）
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。実施例２の構成において実施例１と同様のものには、同一符号を付し、説明を省略する。

図１２は、実施例２における１次転写部の回路構成を説明する図である。実施例１では、オペアンプＩＣ１の入力端に入力されるモニター電圧Ｖ＋の値を、コントローラ１００で読み込んで実際の１次転写電位Ｖｔ１をモニターする構成としていた。これに代えて、実施例２では、図１２に示すように、トランジスタＱ１とアースの間に抵抗Ｒ１１を配置し、抵抗Ｒ１１とトランジスタＱ１の間のＣ点における電圧（電位）ＶＲを読むことによってトランジスタＱ１からアースに流れている電流の有無を検知する。ＶＲの抵抗値は例えば１００ｋΩなど、Ｖｔ１にほとんど影響を与えない程度に小さい値のものを使用する。本実施例では、Ｃ点と接続されたコントローラ１００が、本発明における制御部に対応するとともに、電圧調整部材からアースへ流れる電流の有無を検知する検知部を兼ねた構成となっている。

実施例１と同様に、画像形成前に中間転写体及び感光ドラムを回転させ、目標電流Ｉｔと、モニター電圧Ｖ＋を形成するための電流Ｉｏと、の合計電流（Ｉｔ＋Ｖｔ／（Ｒ５＋Ｒ６））を２次転写部から流す。ただし、本実施例ではＶｔ１をモニターすることはできないので、実際の１次転写電圧Ｖｔの代わり設定電圧Ｖｓを参照して（Ｉｔ＋Ｖｓ／（Ｒ５＋Ｒ６））とする。そのときトランジスタＱ１の設定電圧を０Ｖから６００Ｖまで変化させつつＣ点における電圧ＶＲをモニターすることによってトランジスタＱ１から接地へ流れる電流の有無を判断する。

設定電圧が低いときは、１次転写電圧によって流れる１次転写電流が目標電流よりも小さいためトランジスタＱ１に余剰な電流を流すことができ、１次転写電位Ｖｔ１はトランジスタの設定電圧と同様の値を示す。一方、設定電圧を上げて行くと目標電流が全て１次転写部に流れ、トランジスタＱ１に余剰な電流が流れず、設定電圧を上げても実際の１次
転写電位Ｖｔ１が上昇してこない状況が発生する。このとき、トランジスタＱ１からグラウンドに流れる電流も無くなるので、ＶＲもゼロになる。
図１３に設定電圧とＶＲの関係を示す。設定電圧４００ＶのところでＶＲがゼロになるので、設定電圧４００Ｖが目標電流がちょうど１次転写部に全て供給されるときの１次転写電圧に相当する。すなわち、４００Ｖが印字中に使用する１次転写電圧と決定できる。

（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。実施例３の構成において上記実施例と同様のものには、同一符号を付し、説明を省略する。

図１４に、本発明の実施例３における１次転写部の回路構成を示す。本実施例では、図１４に示すように、Ｖ＋の値をコントローラ１００で読み込んで実際の１次転写電位Ｖｔをモニターする信号線が無く、電圧調整回路１５とコントローラ１００を繋ぐのはＰＷＭ信号を入力する線のみである。画像形成前に中間転写ベルト１０と感光ドラム１ａ〜１ｄを回転させ、実施例２と同様に設定電圧Ｖｓを参照しつつ、目標電流Ｉｔ（３１μＡ）とモニター電圧Ｖ＋を形成するための電流Ｉｏの合計電流（Ｉｔ＋Ｖｓ／（Ｒ５＋Ｒ６））を２次転写部から流す。そのときトランジスタＱ１の設定電圧を０Ｖから６００Ｖまで変化させつつ２次転写電源２１の電圧Ｖｔ２（２次転写ローラ２０の電位）をモニターする。２次転写電圧Ｖｔ２（２次転写ローラ２０の電位）は、２次転写電源２１に備えられている電圧・電流検知回路を用いてコントローラ１００がモニターする。本実施例では、２次転写電圧Ｖｔ２の検知にかかわる２次転写電源２１に備えられた電圧・電流検知回路やこれらと接続されたコントローラ１００が、本発明における制御部に対応するとともに、電流供給部材の電位を検知する検知部を兼ねた構成となっている。

図１５に、トランジスタＱ１の設定電圧Ｖｓと２次転写電圧Ｖｔ２の関係を示す。１次転写電圧Ｖｔ１と２次転写対向ローラ１３は同電位であり、２次転写電流量は、２次転写対向ローラ１３の電位と２次転写電圧Ｖｔ２との差で決まる。したがって、１次転写設定電圧が低いときは、設定電圧が上昇するに従って実際の１次転写電圧Ｖｔ１及び２次転写対向ローラ１３の電位も上昇し、２次転写電圧Ｖｔ２も上昇する。１次転写電流が目標電流に達して、設定電圧Ｖｓを上げても実際の１次転写電圧Ｖｔ１及び２次転写対向ローラ１３の電位が上がらなくなると、２次転写電圧Ｖｔ２の上昇が止まる。その後わずかに２次転写電圧Ｖｔ２が上昇していくのは、次の理由による。すなわち、本実施例ではＶｓを参照して２次転写部からの供給電流を（Ｉｔ＋Ｖｓ／（Ｒ５＋Ｒ６））としていて、設定電圧Ｖｓ＞４００のときに実際の１次転写電圧Ｖｔ１は一定になるものの、供給電流量がわずかに増加するためである。

以上のことから、図１５に示すような変化点が発生し、この変化点の設定電圧Ｖｓが目標電流Ｉｔを１次転写部に流すための電圧値と決定することができる。変化点の検出方法としては、検知される２次転写電圧Ｖｔ２の変化の割合が所定の割合以下に変化するときを変化点として検出することができ、例えば、Ｖｓに対するＶｔ１の傾きをとって傾きが１／２以下に変化したところを検出する等の方法がある。

本実施例では実施例１，２に比べ電圧調整回路１５の信号線を少なくできるというメリットがある一方、１次転写電圧Ｖｔ１の変化の測定方法としては間接的になるので、誤差（例えば２次転写周方向の抵抗ムラによるもの）が生じ易いという点もある。検出誤差についてはデータのサンプリング数、１点あたりにかける時間等を最適化すれば問題無いレベルに抑えることができる。

また、実施例１で説明したように、１次転写部への電流供給部材として図１０のような中間転写ベルト１０上のトナーを帯電するクリーニングローラ１７を利用したものでも良
い。この場合は画像形成時以外のときにクリーニングローラ１７より目標電流を流し、設定電圧Ｖｓを変化させ、クリーニングローラ１７にかかる電圧をモニターすることによって設定電圧を同様に決定することができる。

（実施例４）
本発明の実施例４に係る画像形成装置について説明する。実施例４の構成において上記実施例と同様のものには、同一符号を付し、説明を省略する。

本実施例は、電圧調整回路１５の構成は実施例１と同様であるが（図３）、画像形成前における実際の１次転写電位Ｖｔ１のモニターのやり方が異なっている。具体的には、画像形成前に目標電流の半分の電流（１５．５μＡ）とモニター電圧Ｖ＋を形成するための電流Ｉｏの合計電流（０．５Ｉｔ＋Ｖｔ／（Ｒ５＋Ｒ６））を２次転写部から１次転写部へと供給する。そして、トランジスタＱ１の設定電圧Ｖｓを０Ｖから６００Ｖまで変化させつつ実際の１次転写電位Ｖｔ１をモニターする。
図１６に示すように、設定電圧２２５Ｖのところで明確な変化点が見られ、１次転写部に１５．５μＡ流すための電圧が２２５Ｖであることが分かる。

図１７に本実施例の画像形成装置における１次転写電圧Ｖｔ１と１次転写電流Ｉｔ１の関係を示す。転写電圧５０Ｖから電流が流れ始め、それ以上の電圧では線形に電流値が上昇するような挙動を示しており、中間転写ベルト１０の抵抗が変わるとその傾きが変化している。このことから、目標電流の半分の電流値のときの１次転写電圧が分かれば、計算により目標電流時の１次転写電圧を求めることができる。この場合は、（２２５―５０）×２＋５０＝４００Ｖと求めることができ、画像印字中の１次転写電圧は４００Ｖと決定することができる。すなわち、目標電流を所定の数で除した電流を用いて１次転写電圧の変化点（対応する制御信号の大きさ）を取得し、取得した変化点に基づいて、目標電流を所定の数で徐さないで取得した場合の変化点を計算により取得する。

本実施例では、目標電流を除する所定の数を２とした場合、すなわち、目標電流の半分の電流を２次転写部から流して１次転写部インピーダンスを測定したが、目標電流を除するための数は特に限定されない。当然１／３や１／４の電流値で同様のことを行い、計算により最適１次転写電圧を求めてもよい。ただし、あまりに目標電流値よりも低い値を用いて測定を行うと、測定誤差を増幅してしまい、本来の値からずれる危険性が高まるので注意が必要である。

本実施例では、実施例１と比較して測定時間の短縮というメリットがある。また、実施例２，３に対して同様のことを行うことも可能である。

１…感光ドラム、１０…中間転写ベルト、１３…２次転写対向ローラ、１５…電圧調整回路、２０…２次転写ローラ、２１…２次転写電源、１００…コントローラ、Ｑ１…トランジスタ、ＩＣ１…オペアンプ、ＺＤ１…ツェナーダイオード

Claims (15)

1. 現像剤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って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、
   大きさが可変の制御信号を出力する制御部と、
   前記ベルトに接触する接触部材と、
   前記接触部材に接続される電圧調整部材を備える電圧調整部であって、前記制御部から入力される前記制御信号の大きさを変化させ、前記像担持体が担持する現像剤像を前記ベルトへ転写させるための前記ベルトの前記像担持体との接触部における表面電位である転写電位の大きさを変化させることが可能な電圧調整部と
   を備え、
   記録材に画像を形成する画像形成を行っていない非画像形成時に、前記制御部が、出力する前記制御信号の大きさを変化させ、かつ、前記電流供給部材が、前記画像形成時に用いる所定の目標電流に、前記制御信号の大きさに応じて変化する前記接触部材からアースに流れる電流を加えた量の電流を前記ベルトに供給したときに、前記電流供給部材が前記ベルトに供給した電流のうち前記ベルトから前記接触部材を介して前記電圧調整部材に流れる電流がなくなるときの前記制御信号の大きさを取得し、
   取得した大きさの前記制御信号を用いて前記画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記接触部材の電位を検知する検知部を備え、
   前記非画像形成時に、前記制御部が出力する前記制御信号の大きさを変化させ、かつ、前記電流供給部材が、前記画像形成時に用いる所定の目標電流に、前記制御信号の大きさに応じて変化する前記接触部材からアースに流れる電流を加えた量の電流を前記ベルトに供給したときに、前記検知部が検知する前記接触部材の電位の大きさが、変化しなくなるとき、または変化の割合が所定の大きさ以下となるとき、の前記制御信号の大きさを、前記電圧調整部材に流れる電流がなくなるときの前記制御信号の大きさとして、取得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. 前記電圧調整部材からアースへ流れる電流の有無を検知する検知部を備え、
   前記非画像形成時に、前記制御部が出力する前記制御信号の大きさを変化させ、かつ、前記電流供給部材が、前記画像形成時に用いる所定の目標電流に、前記制御信号の大きさに応じて変化する前記接触部材からアースに流れる電流を加えた量の電流を前記ベルトに供給したときに、前記検知部が前記電圧調整部材からアースへ流れる電流がなくなったことを検知したときの前記制御信号の大きさを、前記電圧調整部材に流れる電流がなくなるときの前記制御信号の大きさとして、取得することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記電流供給部材に電圧を印加する電源であって、前記電流供給部材から前記ベルトに供給される電流の量を変化せしめるべく、印加する電圧の大きさを可変な電源と、
   前記電流供給部材の電位を検知する検知部と、
   を備え、
   前記非画像形成時に、前記制御部が出力する前記制御信号の大きさを変化させ、かつ、前記電流供給部材が、前記画像形成時に用いる所定の目標電流に、前記制御信号の大きさに応じて変化する前記接触部材からアースに流れる電流を加えた量の電流を前記ベルトに供給したときに、前記検知部が検知する前記電流供給部材の電位の変化の割合が所定の割合以下に変化するときの前記制御信号の大きさを、前記電圧調整部材に流れる電流がなくなるときの前記制御信号の大きさとして、取得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. 前記制御部が、出力する前記制御信号の大きさを変化させ、かつ、前記電流供給部材が、前記目標電流を所定の数で除した電流に、前記制御信号の大きさに応じて変化する前記接触部材からアースに流れる電流を加えた量の電流を前記ベルトに供給したときに、前記電流供給部材が前記ベルトに供給した電流のうち前記ベルトから前記接触部材を介して前記電圧調整部材に流れる電流がなくなるときの前記制御信号の大きさを取得し、
   取得した前記制御信号の大きさから、前記目標電流を所定の数で除さないで取得した場合における前記制御信号の大きさを取得することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御信号は、ＰＷＭ信号であり、
   前記電圧調整部は、前記制御部から入力される前記ＰＷＭ信号のデューティ比の大きさに応じて、前記電流供給部材から前記ベルトに供給される電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記電圧調整部は、前記電圧調整部材としてのトランジスタを有する調整回路であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記電圧調整部は、前記接触部材としての前記ベルトを支持する支持部材を介して前記ベルトに接続されてい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. 前記支持部材と前記電圧調整部との間に接続される電圧維持素子をさらに備え、
   前記像担持体が担持する現像剤像を前記ベルトへ転写させる転写電位の大きさは、前記電圧維持素子によって維持される所定の電位と、前記電圧調整部によって可変に調整される電位と、を重畳した大きさとなることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記電圧維持素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記電流供給部材は、前記ベルトとの接触部に流す電流により現像剤像を前記ベルトから記録材に２次転写させる２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. 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、前記ベルトの前記像担持体との接触部に流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. 前記第２の電流供給部材は、前記ベルトに担持されたトナーを帯電するための帯電部材であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記電流供給部材は、前記ベルトに担持されたトナーを帯電するための帯電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。
15. 前記ベルトは、イオン系の導電剤を混合して成型された無端状のベルト体であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。