JP2018146627A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】記録材の電気抵抗に対応する情報の検知結果に応じて適正に転写バイアスを設定することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】中間転写方式の画像形成装置Ａにおいて、二次転写部ＮよりもシートＰの搬送方向上流側に配置される水分量検知センサ７１と、二次転写電源１１を制御する制御部であって、二次転写部ＮにシートＰが搬送されるときに電圧を印加し、流れる電流の値と、検知されたシートＰの水分量に基づいて、二次転写ローラ１０に印加する電圧を設定する制御部を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）などの画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置においては、画像形成を行う際に、像担持体としての感光体又は中間転写体に担持されたトナー像を、転写部材に電圧を印加することで紙等の記録材に静電的に転写する。
ここで転写部材に印加する電圧がトナー像を構成するトナーの持つ電荷量に対して十分でない場合、トナー像を記録材上に十分に転写できずに所望の画像濃度が得られなくなる。一方、電圧が高すぎる場合、転写部で放電が発生し、これよってトナー像が部分的に白抜けしやすくなる。このため、品質の高い画像成果物を得るためには、転写部材に印加する電圧を適正化する必要がある。
しかしながら、記録材の種類や画像形成装置が置かれている温湿度等の環境条件によって記録材の電気抵抗は大きく変化し、これによって転写部材に印加する電圧の適正値も変化する。このような背景から、転写部材に印加する電圧の設定値を適正化するための構成が従来から提案されている。
例えば特許文献１では、画像形成装置の筐体内に記録材の電気抵抗、或いは電気抵抗に大きな相関を持つ水分量を検知する検知手段を持ち、この検知手段の検知結果に応じて転写部材に印加する電圧を制御する構成が記載されている。
また特許文献２では、転写部材に電圧を印加する際に、記録材の先端部又は後端部に印加する電圧と、それ以外の部分に印加する電圧を異なる値にする構成が記載されている。さらにこの技術を応用して、記録材の先端部で所定の電圧を印加した際に流れる電流値から記録材の電気抵抗を読み取り、記録材の先端部以外に印加する電圧の適正値をこの電気抵抗から求める構成も考えられる。
特開２００８−２６８３８５号公報 特開２０１２−１５９７８０号公報
記録材の電気抵抗は、記録材と、記録材に対向する部材との接触性により大きく変動する性質を持つ。例えば転写部材に電圧印加時の電界を安定させるために、像担持体と対向する位置に発泡導電性のゴム部材からなる転写ローラ等の転写部材を接触させて転写部を形成する構成がよく採用される。この構成の場合、記録材が転写部に搬送されて挟持された状態で転写部材を像担持体側に押しつける圧力や、転写部材の形状等によって記録材と像担持体との接触性が変わって転写部における記録材の電気抵抗が変動する。
このため、特許文献１のように転写部以外の位置で記録材の電気抵抗を検知する構成では、検知手段により検知される記録材の電気抵抗と、転写部における記録材の電気抵抗が異なることがあり、転写部材に印加する電圧の設定値が適正化されないことが生じ得る。
また記録材の水分量に関しては、例えば記録材を収納するデッキ内に記録材が置かれて周囲の環境に応じて変化する過程でムラが生じやすい。特に記録材が堆積された状態では、周囲の環境にさらされているエッジ部分では水分量の変化が大きく、それ以外の部分では水分量の変化が小さくなる。このため、転写部で記録材先端部の抵抗を検知して、先端部以外の領域に印加する電圧の値を補正する特許文献２の技術を応用した構成では、水分量のムラによって記録材の電気抵抗が均一でない場合に転写部材に印加する電圧が適正化されにくい。
そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、記録材の電気抵抗に対応する情報の検知結果に応じて適正に転写部材に印加する電圧を設定することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体との間で転写部を形成する転写部材と、前記転写部材に電圧を印加して、前記像担持体に担持されたトナー像を前記転写部で記録材に転写させる電源と、前記転写部に向けて記録材が搬送される搬送路と、前記搬送路に配置され、前記記録材の電気抵抗に対応する情報を検知する第１の検知部と、前記電源が前記転写部材に電圧を印加した際に流れる電流又は印加される電圧を検知する第２の検知部と、一の記録材にトナー像を前記転写部で転写させる転写期間に先立つ検知期間において、前記一の記録材が前記第１の検知部を搬送されているときに、複数のタイミングで前記情報を前記第１の検知部で検知し、前記一の記録材の搬送方向下流側の端部から所定の位置までの特定領域に含まれる前記一の記録材の領域が前記転写部を通過するタイミングで前記電流又は電圧を前記第２の検知部で検知し、前記第１の検知部での検知結果と前記第２の検知部での検知結果とに基づいて、前記転写期間において前記電源が前記転写部材に印加する電圧を設定する設定部と、を有することを特徴する。
本発明によれば、記録材の電気抵抗に対応する情報の検知結果に応じて適正に転写部材に印加する電圧を設定することができる。
画像形成装置の断面概略図である。 水分量検知センサの構成を模式的に示す模式図である。 画像形成装置のシステム構成の一部を示すブロック図である。 、様々な種類のシートにおいて、二次転写部で所定の電流値を流すための二次転写バイアス値と、二次転写部以外の位置で検知されたシートの抵抗値との関係を示すグラフである。 二次転写バイアス印加時の制御のシーケンスを示すフローチャートである。 シートの水分量及び坪量と、シート抵抗分の二次転写バイアス値とを関連付けたテーブルである。 シート抵抗分の二次転写バイアス値を、シート搬送方向の位置に沿って示すグラフである。 シート抵抗分の二次転写バイアス値を、シート搬送方向の位置に沿って示すグラフである。 二次転写バイアス印加時の制御のシーケンスを示すフローチャートである。
（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
まず本発明の第１実施形態に画像形成装置Ａの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
画像形成装置Ａは、イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色のトナーを中間転写ベルトに転写した後、シートに画像を転写して画像を形成する中間転写タンデム方式のカラー画像形成装置である。なお、以下の説明において、上記各色のトナーを使用する部材には添え字としてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付するものの、各部材の構成や動作は使用す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ため、区別を要する場合以外には添え字を適宜省略する。
画像形成装置Ａは、図１に示す様に、記録材であるシートＰにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部へシートＰを供給するシート給送部と、シートＰにトナー像を定着させる定着部を備える。
画像形成部は、感光体ドラム１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）と、感光体ドラム１表面を帯電させる帯電部材３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）を備える。またドラムクリーナ７（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）、レーザスキャナユニット４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）、現像装置５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）、中間転写ユニット４７を備える。
中間転写ユニット４７は、一次転写ローラ６（６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ）、中間転写ベルト４０（像担持体、中間転写体）、テンションローラ４１、二次転写ローラ１０（転写部材）、二次転写対向ローラ４２、駆動ローラ４３、ベルトクリーナ４４等を備える。
中間転写ベルト４０は、裏面側から樹脂層、弾性層、表層の３層構造の無端円筒状のベルトであり、カーボンブラック等の抵抗値調整用の導電剤が添加されて体積抵抗率が１×１０９〜１×１０１４Ω・ｃｍとなっている。樹脂層を構成する樹脂材料としては、ポリイミド、ポリカーボネート等の材料が用いられ、厚みは７０〜１００μｍとなっている。また弾性層を構成する材料としては、ウレタンゴム、クロロプレンゴム等の材料が用いられ、厚みは２００〜２５０μｍとなっている。
また表層の材料は、中間転写ベルト４０表面へのトナーの付着力を小さくして、二次転写ローラ１０と中間転写ベルト４０から形成される二次転写部ＮでトナーがシートＰに転写されやすくなるものが要求される。例えばポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等の１種類の樹脂材料を使用することができる。また弾性材ゴム、エラストマー、ブチルゴム等の弾性材料のうち、２種類以上を使用して表面エネルギーを小さくし潤滑性を高める材料や、フッ素樹脂等の粉体粒子を１種類又は２種類以上、若しくは粒径が異なる紛体粒子を分散させて使用することができる。なお、表層の厚みは５〜１０μｍとなっている。
また中間転写ベルト４０は、一次転写ローラ６、テンションローラ４１、二次転写対向ローラ４２、駆動ローラ４３に張架されている。中間転写ベルト４０は、駆動ローラ４３が不図示の駆動源から回転駆動力を受けて回転し、この回転に従動回転して矢印Ｋ２方向に３００〜５００ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で周回移動を行う。
テンションローラ４１は、バネの力で中間転写ベルト４０を表面側に押し出すように力を加えるローラ状の部材であり、これにより中間転写ベルト４０には２〜５ｋｇｆ程度のテンションがかけられる。
二次転写ローラ１０は、イオン導電系発泡ゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層と芯金からなるローラ部材であり、外径２４ｍｍ、ローラ表面粗さＲｚ＝６．０〜１２．０（μｍ）である。また電気抵抗はＮ／Ｎ（２３℃、５０％ＲＨ）測定、２ｋＶ印加で１×１０５〜１×１０７Ω、弾性層の硬度がアスカーＣ硬度で３０〜４０程度のものを使用する。また二次転写ローラ１０には、印加するバイアス（電圧）が可変の二次転写電源１１が取り付けられている。
次に、画像形成プロセスについて説明する。まず図３に示す制御部５０が画像形成ジョブ信号を受信すると、給紙カセット（不図示）に積載収納されたシートＰが給送ローラ（不図示）、搬送ローラ４８によってレジストローラ１３に搬送される。レジストローラ１３は、中間転写ベルト４０上のトナー像が二次転写部Ｎに搬送されるタイミングと同期してシートＰを二次転写部Ｎに搬送する。
一方、画像形成部においては、まず帯電部材３に帯電バイアスが印加されることで、矢印Ｋ１方向に回転する感光体ドラム１表面が帯電させられる。その後、不図示の外部機器等から送信された画像信号に応じてレーザスキャナユニット４が感光体ドラム１表面にレーザ光を照射して露光を行い、感光体ドラム１表面に静電潜像を形成する。
なお、レーザスキャナユニット４により形成される静電潜像は、小さいドット画像の集合体となっており、ドット画像の密度を変化させることで感光体ドラム１上に形成されるトナー像の濃度を変化させることができる。本実施形態では、各色トナー像はそれぞれ最大濃度が１．５〜１．７程度となっており、最大濃度時のトナー載り量は０．４〜０．６ｍｇ／ｃｍ２程度となっている。
その後、現像装置５は、感光体ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて感光体ドラム１表面にトナー像を形成する。なお、本実施形態では感光体ドラム１上の露光部分にトナーを付着させる反転現像方式を用いる。
感光体ドラム１表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム１と一次転写ローラ６から形成される一次転写部に送り込まれる。一次転写部に送り込まれた各色のトナー像は、一次転写ローラ６にトナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト４０にそれぞれ一次転写される。このようにして中間転写ベルト４０上（像担持体上）にフルカラーのトナー像が形成される。
その後、トナー像は中間転写ベルト４０の回転により二次転写部Ｎに送られる。そして二次転写部Ｎにおいて二次転写ローラ１０にトナーの帯電極性と逆極性の二次転写バイアスが印加されることで中間転写ベルト４０上のトナー像がシートＰに転写される。つまり二次転写部Ｎは、像担持体としての中間転写ベルト４０に担持されたトナー像がシートＰに転写される転写部である。なお、本実施形態では二次転写バイアス印加時に４０〜６０μＡ程度の電流が流れるように制御を行うものの、二次転写バイアスの設定方法は後に詳しく説明する。
トナー像が転写されたシートＰは、定着装置６０に送られ、定着装置６０によって加熱、加圧されてトナー像がシートＰに定着され、その後に排出ローラ６２により画像形成装置Ａの外側に排出される。
なお、一次転写後に感光体ドラム１表面に残留したトナーは、ドラムクリーナ７に掻き取られて除去される。また二次転写後に中間転写ベルト４０に残留したトナーは、ベルトクリーナ４４により掻き取られて除去される。
＜水分量検知センサ＞
画像形成装置Ａは、シートＰの電気抵抗に対応する情報を検知する第１の検知部として、シートＰの水分量を検知する水分量検知センサ７１を備える。水分量検知センサ７１は、図１に示す様に、二次転写部Ｎに向けてシートＰを搬送する搬送路に配置される。本実施形態では、レジストローラ１３と搬送ローラ４８の間の位置に配置される。
図２は、水分量検知センサ７１の構成を模式的に示す模式図である。図２に示す様に、水分量検知センサ７１は、近赤外光をシートＰに向けて照射する発光素子７１ａと、シートＰから反射された近赤外光を受光する受光素子７１ｂを備える。
近赤外光は、その波長が０．８〜２．５μｍの光であり、物質中の水分量に応じて反射量が大きく変化する性質を有する。このため、水分量検知センサ７１は、発光素子７１ａから出射されてシートＰで反射された反射光の赤外線量を受光素子７１ｂで検知することでシートＰの水分量を検知する。
シートＰの水分量と電気抵抗には相関関係があり、水分量が低いほどシートＰは乾燥して電気抵抗が高くなる。このため、予め水分量とシートＰの電気抵抗との相関関係を予め取っておくことで、検知した水分量からシートＰの電気抵抗を求めることができる。
＜制御部＞
次に、画像形成装置Ａのシステム構成の概要について説明する。
図３は画像形成装置Ａのシステム構成の一部を示すブロック図である。図３に示す様に、画像形成装置Ａは、ＣＰＵ５２、ＲＡＭ５３、ＲＯＭ５４から構成される制御部５０（制御回路、設定部）を備える。また制御部５０には、操作部５１、二次転写電源１１、環境センサ７５、電流検知部７８が接続されている。
ＲＯＭ５４は、制御プログラムや各種データ、テーブル等を格納する。ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５４に格納された制御プログラムや情報に基づいて各種の演算処理を行う。ＲＡＭ５３は、プログラムロード領域、作業領域、各種データの格納領域等を備える。
つまり制御部５０は、ＣＰＵ５２が、ＲＯＭ５４に格納された制御プログラムに基づいてＲＡＭ５３を作業領域に用いながら画像形成装置Ａの各デバイスを制御する。そして各デバイスの制御を通じて上述した画像形成動作を実行させることができる。
電流検知部７８（第２の検知部）は、二次転写電源１１から二次転写ローラ１０に二次転写バイアスが印加される際に流れる電流値を検知する。電流検知部７８は、二次転写電源１１の高圧基板内に配置された電流検知用の抵抗素子（不図示）に流れる電流を高圧基板内の不図示の電流測定器で測定することで電流値を検知する。
また制御部５０は、二次転写電源８２（電源）を制御して二次転写ローラ５４に所定の二次転写バイアスを印加することができる。またユーザは、操作部５１を操作することで各種の設定を行うことや、画像形成ジョブを実行させることができる。また環境センサ７５は、画像形成装置Ａ内の温度情報・湿度情報を検知して制御部５０に出力する。
＜二次転写バイアス印加時の制御＞
次に、二次転写バイアス印加時の制御について説明する。
本実施形態では、水分量検知センサ７１はシートＰの搬送方向全域の水分量を検知し、制御部５０は検知された水分量に基づいてシートＰの搬送方向全域の電気抵抗を検知する。具体的には、シートＰが水分量検知センサ７１に搬送されているときに複数のタイミングでシートＰの水分量を検知する。従って、この検知結果からシート搬送方向で変化するシートＰの電気抵抗に応じて二次転写バイアス値を設定することで、シートＰに抵抗ムラがある場合でもムラに対応した二次転写バイアスを印加することができる。
しかし上述した通り、二次転写部Ｎ以外の位置で検知されたシートＰの電気抵抗と、二次転写部ＮでのシートＰの電気抵抗は異なることがある。つまり二次転写部ＮにおけるシートＰの電気抵抗は、二次転写部ＮにおけるシートＰとそれに対向する対向部材との接触状態に大きく依存し、この接触状態は二次転写部Ｎを形成するハード要因だけでなく、シートＰの表面粗さ等の表面性の違いによっても異なる。
図４は、様々な種類のシートＰにおいて、二次転写部Ｎで所定の電流値を流すための二次転写バイアス値と、二次転写部Ｎ以外の位置で検知したシートＰの電気抵抗（抵抗値）との関係を示すグラフである。図４に示す様に、いくつかのシートＰでは、所定の電流を流すための二次転写バイアス値はほぼ同じなものの、検知された電気抵抗は大きく異なる。このように上記相関関係は使用されるシートＰの種類によって異なるため、事前にシートＰ水分量と電気抵抗との相関を取る場合でも、ユーザが使用するシートＰの種類が異なると相関関係から二次転写バイアスの適正値を算出し切れない場合がある。
そこで本実施形態では、電流検知部７８で検知された二次転写部ＮでのシートＰの電気抵抗によって水分量検知センサ７１で検知されたシートＰの電気抵抗を補正し、補正された電気抵抗に基づいて適正な二次転写バイアスの値を設定する。以下、図５に示すフローチャートを用いて、二次転写バイアス印加時の制御の内容について説明する。
図５に示す様に、まずユーザの操作により制御部５０に画像形成ジョブ情報が伝達されると、前述した画像形成動作が開始される（Ｓ１）。この画像形成ジョブ情報の中には、ユーザが指定する画像情報、画像形成に係るシートＰのサイズ（幅、長さ）、シートＰの厚さと関連する情報（厚み又は坪量）が含まれる。なお、これらの情報は、例えば操作部５１で指定される
次に制御部５０は、環境センサ７５により環境情報を読み取る。ここでＲＯＭ５４には、事前に検討された環境センサ７５が検知する環境情報と中間転写ベルト４０上のトナー像をシートＰへ転写させるための目標電流Ｉｔａｇとを関連付けたテーブルが記憶されている。ＣＰＵ５２は、環境センサ７５で検知された環境情報を基に、このＲＡＭ５３に記憶されたテーブルを参照して目標電流Ｉｔａｇを導出してＲＡＭ５３に書き込む（Ｓ２）。環境情報により目標電流Ｉｔａｇを変えるのは、環境によってトナー像を構成するトナーの持つ電荷量が変化するためである。
なお、トナー像の持つ電荷量は、周囲の環境状態の他に、現像装置５にトナーを補給するタイミングや現像装置５から出ていくトナー量などの耐久履歴にも影響を受ける。これらの影響を抑えるために現像装置５内のトナーの電荷量をある一定内に抑えるようにしている。しかし環境情報以外にも中間転写ベルト４０上のトナー像の電荷量を左右する要因が分かっている場合にはそれらの情報を基に目標電流Ｉｔａｇを変える構成としてもよい。またトナー像の電荷量を検知する電荷量検知部を設け、検知結果として得られた電荷量を基に目標電流Ｉｔａｇを設定する構成としてもよい。
次に制御部５０は、トナー像及びトナー像が転写されるシートＰが二次転写部Ｎに到達する前に、二次転写ローラ１０と中間転写ベルト４０が接触した状態で、二次転写電源１１からバイアスを印加して電圧−電流の関係を読み取る（Ｓ３）。そしてＲＡＭ５３に書き込まれた目標電流Ｉｔａｇとこの時の電圧−電流の関係から、シートＰの非通紙時に目標電流Ｉｔａｇを流すために二次転写電源１１から出力するバイアス値Ｖｂを導出する（Ｓ４）。
次に制御部５０は、シートＰが二次転写部Ｎに来るまでバイアス値Ｖｂのバイアスを二次転写電源１１から出力する（Ｓ５）。これは所定の二次転写バイアスを安定して出力させるためにはある程度の立ち上げ時間が必要なためである。
次に制御部５０は、画像形成に係るシートＰの水分量を水分量検知センサ７１により検知する（Ｓ６）。ここでＲＯＭ５３には、シートＰの水分量及び坪量と、シートＰ通紙状態の二次転写部Ｎにおいて目標電流Ｉｔａｇを流すためにシートＰの抵抗分、余分に出力する必要がある二次転写バイアス値とを関連付けた図６に示すテーブルが記憶されている。シートＰ抵抗分の二次転写バイアスは、シートＰに含まれる水分量が同じ場合でも、シートＰの厚みが厚いほど大きくなる。そこで本実施形態では、図６に示す様に、シートＰの厚みと相関のあるシートＰの坪量（単位面積あたりのシート重量）と、シートＰの水分量に応じて、シートＰ抵抗分の二次転写バイアス値を設定するようにテーブルを定めている。
なお、本実施形態では、所定の紙種のシートを用いて事前検討を行った上で図６に示すテーブルを作成してＲＯＭ５３に記憶させている。しかし例えばコート紙、非コート紙等、シートＰの種類により各々テーブルを作成する構成するとより好ましい。
次に制御部５０は、検知されたシートＰの水分量情報と、ユーザが入力したシートＰの坪量情報を基に図６に示すテーブルを参照してシートＰ抵抗分の二次転写バイアス値を導出する（Ｓ７）。例えば使用するシートＰの坪量が８１〜１００ｇ／ｍ２であり、水分量が５．５％の場合、シートＰ抵抗分の二次転写バイアス値は５００Ｖとなる。なお、水分量が２．５〜５．５％の間にある場合は、線形補完でシートＰ抵抗分の二次転写バイアス値を求める。
図７は、ステップＳ７において導出されたシートＰ抵抗分の二次転写バイアス値を、シート搬送方向の位置に沿って示すグラフである。上述した通り、本実施形態では、水分量検知センサ７１はシート搬送方向の全域に亘ってシートＰの水分量を検知する。このため、図７に示す様に、シートＰ抵抗分の二次転写バイアス値は、シートＰの搬送方向の抵抗変化に伴って変化する。このシートＰ抵抗分の二次転写バイアス値はＲＡＭ５３に記憶される。
なお、ある電気抵抗を持つときの電圧は比例関係にあることから、シートＰ抵抗分の二次転写バイアス値を求めることはシートＰの電気抵抗を求めることと等しい。つまりシートＰ抵抗分の二次転写バイアス値を予め定められた所定の電流値で割ればシートＰの電気抵抗になる。また、ここで導出されるシートＰ抵抗分の二次転写バイアス値は、水分量検知センサ７１から検知されたシートＰの電気抵抗に基づいて導出されたものであり、二次転写部Ｎにおける実際のシートＰの電気抵抗から導出されるものとは異なる。
次に制御部５０は、シートＰが二次転写部Ｎに導入された際に、導入されてから所定量搬送されるまでステップＳ４で求めたバイアス値Ｖｂに所定のバイアス値Ｖ０を重畳したＶｂ＋Ｖ０のバイアス（電圧）を二次転写電源１１から印加する（Ｓ８）。このＶｂ＋Ｖ０のバイアスは、二次転写部ＮにおいてシートＰの非通紙時に目標電流Ｉｔａｇを流すためのバイアス値Ｖｂに対して、シートＰ抵抗分の二次転写バイアスの予測値であるバイアス値Ｖ０を重畳させて印加するものである。また、シートＰにおいてＶｂ＋Ｖ０のバイアスが印加される領域は、シートＰの搬送方向に関して、搬送方向下流側の端部から画像が転写されない位置までの領域（特定領域）、つまり余白部分に相当する領域に含まれる領域である。
次に制御部５０は、バイアス値Ｖｂ＋Ｖ０のバイアス印加時に流れる電流の値を電流検知部７８で検知し、検知された電流値が目標電流Ｉｔａｇとずれている場合には、このずれを補正するために必要なバイアス値を求める。そしてシートＰ先端のバイアス値Ｖｂ＋Ｖ０のバイアスが印加された領域において目標電流Ｉｔａｇを流すための、シートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ１を次のように算出する（Ｓ９）。
即ち二次転写部Ｎ内のシートＰにおいて、バイアス値Ｖｂ＋Ｖ０のバイアスが印加された領域を領域Ｌ１とし、このときに領域Ｌ１で流れる電流の平均値をＩ１とする。このとき制御部５０は、ステップＳ３で取得した非通紙時の電圧−電流の関係で目標電流Ｉｔａｇ付近の電圧に対する電流の変化分ａ（＝ΔＩ／ΔＶ）から、領域Ｌ１で目標電流Ｉｔａｇを流すための、シートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ１を次の式１を用いて算出する。なお、電流の変化分ａは、目標電流Ｉｔａｇ付近で数種類の電圧を印加したときに流れる電流の関係から、電流−電圧の関係を直線近似して求める。
Ｉｔａｇ−Ｉ１＝ａ（Ｖ１−Ｖ０）・・・（１）
ここでシートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ１を所定の電流値で割ればシートＰの電気抵抗となるため、シートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ１を求めることは、シートＰの領域Ｌ１におけるシートＰの電気抵抗を求めるに等しい。またここで求められたシートＰの電気抵抗は、水分量検知センサ７１で求めたものとは異なり、二次転写電源１１がバイアスを印加した際の電流−電圧の関係から検知されるシートＰの表面状態等が反映された二次転写部ＮにおけるシートＰの実際の電気抵抗である。
なお本実施形態では、領域Ｌ１内で印加するバイアスを一定としたものの、バイアスを段階的に変化させてそのときに流れる電流値からシートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ１を算出する構成としてもよい。また本実施形態では、領域Ｌ１をシートＰの先端から５〜４０ｍｍ程度としている。
次に制御部５０は、シートＰ先端の領域Ｌ１よりもシート搬送方向下流側の領域Ｌ２において目標電流Ｉｔａｇを流すための、シートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ２を、次に説明するように算出する（Ｓ１０）。
即ち図７に示す水分量検知センサ７１の検知結果から導出されたシートＰ抵抗分のバイアス値の中で、シートＰ先端の領域Ｌ１の各位置のバイアス値をＲ１、その平均値をＲ１ａとし、また領域Ｌ２における各位置のバイアス値をＲ２とする。このとき、バイアス値Ｖ２は次の式２から算出される。
Ｖ２=Ｖ１×Ｒ２／Ｒ１ａ・・・（２）
つまり制御部５０は、水分量検知センサ７１で検知した領域Ｌ２の電気抵抗に対応するシートＰ抵抗分のバイアス値Ｒ２を、領域Ｌ１において電流検知部７８と水分量検知センサ７１でそれぞれ検知した電気抵抗に対応する２つのバイアス値に基づいて補正する。
さらに詳しく説明すると、制御部５０は、次に説明する制御と同様の制御を行っている。すなわち、電流検知部７８で検知したシートＰの領域Ｌ１における電気抵抗と、水分量検知センサ７１で検知したシートＰの領域Ｌ１における電気抵抗に基づいて、水分量検知センサ７１で検知したシートＰの領域Ｌ２における電気抵抗を補正する。そして補正された電気抵抗に基づいて、領域Ｌ２におけるシートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ２を設定する。このため、領域Ｌ２におけるシートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ２は、シートＰの表面状態等が反映された二次転写部ＮにおけるシートＰの実際の電気抵抗に基づいて設定されるバイアス値となる。
次に制御部５０は、シートＰの領域Ｌ２において、シートＰの非通紙時に目標電流Ｉｔａｇを流すためのバイアス値Ｖｂに対して、バイアス値Ｖ２を重畳させたＶｂ＋Ｖ２のバイアスを二次転写電源１１から印加する（Ｓ１１）。つまり二次転写電源１１は、シートＰの領域Ｌ１にバイアス値Ｖｂ＋Ｖ０のバイアスを印加後、領域Ｌ２においてトナー像を転写するためにバイアス値Ｖｂ＋Ｖ２のバイアスを印加する。
即ち制御部５０は、二次転写部ＮにおいてシートＰにトナー像を転写する転写期間に二次転写電源１１から二次転写ローラ１０に印加するバイアス（電圧）を次のように設定する。まず制御部５０は、転写期間に先立つ検知期間において、水分量検知センサ７１でシートＰの電気抵抗に対応する情報を検知する。また制御部５０は、検知期間において、シートＰの搬送方向下流側のトナー像が転写されない余白部分に相当する領域が二次転写部Ｎを通過する際に、二次転写電源１１からバイアスを印加して電圧と電流との関係を電流検知部７８で検知する。そして水分量検知センサ７１の検知結果と電流検知部７８の検知結果に基づいて、トナー像を転写する転写期間において二次転写電源１１が二次転写ローラ１０に印加するバイアス（電圧）を設定する。
その後、連続通紙ジョブ等で画像形成ジョブが続く場合は、ステップＳ６に戻って画像形成に係るシートＰ毎に水分量を検知し、その後に上記同様に二次転写バイアスを印加する。画像形成ジョブ終了後は、二次転写バイアスの出力を停止させる（Ｓ１２、Ｓ１３）。
上記制御のように、水分量検知センサ７１の検知結果からシート搬送方向の複数の箇所でシートＰの電気抵抗を検知し、検知されたシートＰの電気抵抗の変化に応じて二次転写電源１１が印加するバイアス値を変化させる。これによりシート搬送方向においてシートＰの電気抵抗にムラがある場合でも、二次転写バイアスを適切化することができる。
また水分量検知センサ７１で検知したシートＰの電気抵抗を、電流検知部７８で検知した二次転写部ＮにおけるシートＰの実際の電気抵抗に基づいて補正し、補正された電気抵抗を基に適切な二次転写バイアス値を設定して印加する。これによりシート搬送方向におけるシートＰの抵抗にムラだけでなく、シートＰの表面状態の違い等にも対応して適切な二次転写バイアスを印加することができる。
なお、二次転写部Ｎを形成する中間転写ベルト４０や二次転写ローラ１０の電気抵抗は、環境や通電耐久等によって変化し、この抵抗変動によりシートＰの非通紙時に目標電流Ｉｔａｇを流すためのバイアス値Ｖｂは変化する。そこで同じ画像形成ジョブ内において画像形成枚数が多い場合や環境変動が大きい場合に、画像形成毎に上記ステップＳ２まで戻って環境情報の検知やバイアス値Ｖｂの再設定をする制御としてもよい。これにより二次転写バイアス値をより適切化することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。
第１実施形態では、水分量検知センサ７１によりシート搬送方向の全域においてシートＰ抵抗分のバイアス値をプロファイルとして求めて、二次転写バイアスをそれに応じたものに制御していた。しかしながら、シートＰに含まれる水分量のムラに起因するシートＰの抵抗ムラは、シート端部と中央部では差があっても、端部以外の部分では大きな差が生じない場合が少なくない。
例えば給紙カセット内のシートを給送する際に、重送を防ぐためにシート先端にエアーを当てて１枚ごとに捌く機構を持つ構成が知られている。この構成では、エアーが当たるシート先端部で水分量が顕著に変化する。しかしながら配置や風量の設定により、エアーによって水分量が変化する領域は概ね決まってくる。
本実施形態では、不図示の給紙カセット内のシートＰを給送する機構として、上述したエアーを当てて１枚ごとに捌く機構を備える。エアーの風量は、シートＰの厚みが厚いほど大きくなるように設定されているが、水分量が変化してシートＰの電気抵抗が変化する領域はシート先端から５０〜６０ｍｍ程度の領域で、それ以外の領域の電気抵抗の変化は軽微である。
この場合、シート搬送方向に沿って細かくシートＰの電気抵抗をプロファイルとして取らなくても、幾つかの代表的なポイントの電気抵抗を検知し、この電気抵抗に応じて二次転写バイアスを数段階に変化させる構成でも、二次転写バイアスを適切化できる。そこで本実施形態では、制御部５０は、シートＰをシート搬送方向で幾つかの代表的な区間（領域）に区画し、その区間内（領域内）における水分量検知センサ７１の検知結果から検知されたシートＰの電気抵抗の平均値に基づいて二次転写バイアスを制御する。
図８は、水分量検知センサ７１で検知されたシートＰの水分量とシートＰの坪量情報を基に、制御部５０により図６に示すテーブルを参照して決定されたシートＰ抵抗分の二次転写バイアス値を示すグラフである。図８に示す様に、制御部５０は、シートＰをシート搬送方向に関して先端の領域Ｌ１、中央の領域Ｌａ、後端の領域Ｌｂに区画する。
なお、領域Ｌ１はエアーが当たってシートＰの水分量が大きく変化する領域に相当し、具体的にはシートＰ先端から５０〜６０ｍｍ程度の領域である。また領域Ｌａは、シートＰにおけるシート搬送方向の中央部から±１０〜４０ｍｍの領域であり、領域ＬｂはシートＰ後端から５〜４０ｍｍ程度の領域である。なお、シートＰ先端の領域Ｌ１を、エアーが当たってシートＰの水分量が大きく変化する領域内で、且つ、トナー像が転写されない余白部分に相当する領域としてもよい。
制御部５０は、領域ＬａにおけるシートＰ抵抗分のバイアス値の平均値をＲ２ａとし、領域ＬｂにおけるシートＰ抵抗分のバイアス値の平均値をＲ２ｂとする。そして平均値Ｒ２ａ、Ｒ２ｂを、第１実施形態と同様に、領域Ｌ１において電流検知部７８と水分量検知センサ７１でそれぞれ検知した電気抵抗に対応する２つのバイアス値に基づいて補正する。
すなわち第１実施形態における二次転写バイアス印加時の制御において、図５に示すステップＳ１０で導出されるシートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ２（電圧）を、領域Ｌ１の後端から領域Ｌｂの先端までの領域では次の式３、領域Ｌｂでは次の式４を用いて算出する。なお、図５に示すステップＳ１０以外の二次転写バイアス印加時の制御に関しては、第１実施形態の制御と同様である。
Ｖ２＝Ｖ１×Ｒ２ａ／Ｒ１ａ・・・（３）
Ｖ２＝Ｖ１×Ｒ２ｂ／Ｒ１ａ・・・（４）
つまり制御部５０は、次に説明する制御と同様の制御を行っている。すなわち、シートＰを搬送方向において先端の領域Ｌ１、中央の領域Ｌａ、後端の領域Ｌｂに区画する。そして区画された各々の領域内で水分量検知センサ７１が検知したシートＰの水分量から求められるシートＰの電気抵抗の平均値を、バイアス値Ｖ２を設定する際に用いるシートＰの電気抵抗とし、第１実施形態と同様にバイアス値Ｖ２を導出する。
これにより、第１実施形態と同様に、シート搬送方向におけるシートＰの抵抗にムラだけでなく、シートＰの表面状態の違い等にも対応して適切な二次転写バイアスを印加することができる。
なお、本実施形態では、水分量検知センサ７１によりシートＰの水分量をシート搬送方向における代表的な３区間で検知する構成のため、水分量検知センサ７１で検知していない領域も存在する。またこの検知結果から求められる電気抵抗を平均化したため、区間内の電気抵抗の最大値と最小値の差も存在する。このような要因から、二次転写バイアス値が適正値からずれる可能性も考えられる。従って、水分量検知センサ７１で読み取る範囲や箇所はそれぞれの構成に応じて適宜変更して、二次転写バイアスの適正値からのずれを抑制することが望ましい。
（第３実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置の第３実施形態について図を用いて説明する。上記第１実施形態、第２実施形態と説明の重複する部分については、同一の図面、同一の符号を付して説明を省略する。
第１実施形態、第２実施形態では、シートＰが二次転写部Ｎに導入された際に、シートＰの先端の領域Ｌ１において、制御部５０は二次転写電源１１を定電圧制御していた。そしてこのときに流れる電流の値から、シートＰ先端の領域Ｌ１において目標電流Ｉｔａｇを流すためのシートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ１を求めていた。
しかしながら、シートＰ先端の領域Ｌ１で一定電流が流れるように電圧を制御する定電流制御を行うと、バイアス値Ｖ１の導出がより簡単になる。そこで本実施形態では、シートＰの先端の領域Ｌ１で二次転写電源１１からバイアスを印加する際に、ＣＰＵ５２は目標電流Ｉｔａｇが流れるように二次転写電源１１を定電流制御する。
以下、本実施形態の二次転写バイアス印加時の制御について図９に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図９において、第１実施形態で図５を用いて説明した工程と同じ処理を行う工程については、同じ符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
まず画像形成ジョブ情報に基づいて画像形成動作が開始され、環境センサ７５で検知された環境情報を基に目標電流Ｉｔａｇが設定される（Ｓ１、Ｓ２）。
次に制御部５０は、シートＰが二次転写部Ｎに到達する前に、二次転写電源１１からバイアスを印加して電圧−電流の関係を読み取る（Ｓ３）。そして目標電流Ｉｔａｇとこの時の電圧−電流の関係から、シートＰの非通紙時に目標電流Ｉｔａｇを流すために二次転写電源１１から出力するバイアス値Ｖｂを算出する（Ｓ４）。その後、二次転写電源１１からバイアス値Ｖｂの二次転写バイアスを印加する（Ｓ５）。
次に制御部５０は、水分量検知センサ７１でシートＰの水分量を検知し、この水分量の情報と、ユーザが入力したシートＰの坪量情報を基にシートＰ抵抗分の二次転写バイアス値を決定する（Ｓ６、Ｓ７）。
次に制御部５０は、二次転写部ＮにシートＰが導入された際に、シートＰ先端の領域Ｌ１において、目標電流Ｉｔａｇが流れるように二次転写電源１１を定電流制御してバイアス（第１のバイアス）を印加する。また制御部５０はこのときのバイアス値を読み取る（Ｓ１０８）。
次に制御部５０は、読み取ったバイアス値と、シートＰの非通紙時に目標電流Ｉｔａｇを流すためのバイアス値Ｖｂとの差分を、シートＰ先端の領域Ｌ１で目標電流Ｉｔａｇを流すためのシートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ１として導出する（Ｓ１０９）。
次に制御部５０は、シートＰ先端の領域Ｌ１よりもシート搬送方向下流側の領域Ｌ２において目標電流Ｉｔａｇを流すための、シートＰ抵抗分のバイアス値Ｖ２を、第１実施形態で述べた式２から算出する（Ｓ１０）。その後、制御部５０は、シートＰの領域Ｌ２において、シートＰの非通紙時に目標電流Ｉｔａｇを流すためのバイアス値Ｖｂに対して、ステップＳ１０で求めたバイアス値Ｖ２を重畳させたＶｂ＋Ｖ２（第２のバイアス）を二次転写電源１１から印加する（Ｓ１１）。
その後、連続通紙ジョブ等で画像形成ジョブが続く場合は、ステップＳ６に戻って画像形成に係るシートＰ毎に水分量を検知し、上記同様に二次転写バイアスを印加する。画像形成ジョブ終了後は、二次転写バイアスの出力を停止させる（Ｓ１２、Ｓ１３）。
これによりバイアス値Ｖ１をより簡単に導出した上で、シート搬送方向におけるシートＰの電気抵抗にムラだけでなく、シートＰの表面状態の違い等にも対応して適切な二次転写バイアスを印加することができる。
なお、シートＰの先端の領域Ｌ１より下流の領域に二次転写バイアスを印加する際に定電流制御を行わないのは、シート搬送方向と直交するシート幅方向において抵抗ムラある場合に、トナー画像が有る部分に必要な電流を供給できないおそれがあるためである。
すなわち、トナーが有る部分と無い部分では、トナーが無い部分の方が低抵抗のため電流が流れやすい。従って、定電流制御を行うとトナーが無い低抵抗部分に相対的に多くの電流が流れ、トナーが有る高抵抗部分には見かけより低い電流しか流れない。このため、トナー画像部に所望の電流が供給されないおそれがある。
そこでシート幅方向の全領域にトナーがある前提で、そのトナーをシートＰ上へ転写するために必要な電流を目標電流Ｉｔａｇとしておき、目標電流Ｉｔａｇを流すために必要な二次転写バイアスの値を定電圧制御で印加する。これによりシート幅方向でトナー像の有無部が混在する場合でも、トナーが有る部分に必要な電流を供給し易くなる。
なお、上記第１〜３実施形態では、シートＰの電気抵抗に対応する情報を検知する第１の検知部として、水分量検知センサ７１を用いた。しかしながら、第１の検知部は水分量検知センサ７１だけでなく、他の構成を用いることも可能である。
例えば、他の構成として、シートＰの静電容量を検知する静電容量検知センサを用いることもできる。すなわち、紙繊維の比誘電率は２〜３程度であるものの、水の比誘電率は８０程度と大きな差がある。このため、シートＰに含まれる水分量の割合によって比誘電率及び静電容量の検知結果は変わってくる。そこで事前により静電容量検知センサが検知した静電容量又は静電容量に対応する情報と、シートＰの水分量との相関関係を求めておき、この情報を予めＲＯＭ５４に記憶させておくことで、静電容量センサによってシートＰの水分量を検知することができる。また検知されたシートＰの水分量から水分量検知センサ７１と同様にシートＰの抵抗を検知することができる。なお、静電容量はシートＰの厚みよっても変化するので、操作部５１でシートＰの厚みや、坪量等の厚みと関連がある情報を読み取り、静電容量センサの検知結果を補正してシートＰの水分量を検知する構成としてもよい。
また、その他の構成として、二次転写部Ｎよりも上流側のシート搬送経路上に導電性のローラを設け、このローラ対に所定のバイアスを印加したときの電圧−電流の関係からシートＰの電気抵抗を検知する構成としてもよい。但しこの場合でも、検知された電気抵抗と二次転写部ＮにおけるシートＰの電気抵抗は、シートＰと対向部材との接触状態が異なるために異なる。このため、第１〜３実施形態と同様に、第１の検知部から求めた電気抵抗と二次転写部Ｎの電圧−電流検知両方を用いて二次転写バイアスの制御を行うことが望ましい。
また上記第１〜３実施形態では、中間転写方式のフルカラー画像形成装置を用いて本発明を説明した。しかし本発明はこれに限られず、モノクロ方式の画像形成装置に対しても適用することができる。すなわち、感光体ドラム１とともにシートＰを挟持搬送し、転写バイアスが印加されることで感光体ドラム１上（像担持体上、感光体上）のトナー像をシートＰに直接的に転写するような構成に対しても本発明を適用することができる。
１…感光体ドラム（感光体、像担持体）
１０…二次転写ローラ（転写部材）
１１…二次転写電源（電源）
４０…中間転写ベルト（中間転写体、像担持体）
５０…制御部（設定部）
７１…水分量センサ（第１の検知部）
７５…環境センサ
７８…電流検知部（第２の検知部）
Ａ…画像形成装置
Ｐ…シート（記録材）
Ｎ…二次転写部（転写部）

Claims (11)

  1. トナー像を担持する像担持体と、
    前記像担持体との間で転写部を形成する転写部材と、
    前記転写部材に電圧を印加して、前記像担持体に担持されたトナー像を前記転写部で記録材に転写させる電源と、
    前記転写部に向けて記録材が搬送される搬送路と、
    前記搬送路に配置され、前記記録材の電気抵抗に対応する情報を検知する第１の検知部と、
    前記電源が前記転写部材に電圧を印加した際に流れる電流又は印加される電圧を検知する第２の検知部と、
    一の記録材にトナー像を前記転写部で転写させる転写期間に先立つ検知期間において、前記一の記録材が前記第１の検知部を搬送されているときに、複数のタイミングで前記情報を前記第１の検知部で検知し、前記一の記録材の搬送方向下流側の端部から所定の位置までの特定領域に含まれる前記一の記録材の領域が前記転写部を通過するタイミングで前記電流又は電圧を前記第２の検知部で検知し、前記第１の検知部での検知結果と前記第２の検知部での検知結果とに基づいて、前記転写期間において前記電源が前記転写部材に印加する電圧を設定する設定部と、
    を有することを特徴する画像形成装置。
  2. 前記第１の検知部は、前記情報を前記一の記録材の前記搬送方向の全域に亘り検知することを特徴する請求項１に記載の画像形成装置。
  3. 前記設定部は、前記一の記録材を前記搬送方向において複数の領域に区画し、区画された各々の領域内で前記第１の検知部が検知した情報の平均値を用いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
  4. 温度又は湿度を検知する環境センサをさらに備え、
    前記設定部は、前記環境センサの検知結果に基づいて前記転写期間における前記電圧を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
  5. 前記設定部は、前記第２の検知部で検知するときに前記電源を定電流制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
  6. 前記設定部は、前記第２の検知部で検知するときに前記電源を定電圧制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
  7. 前記第１の検知部は、記録材に含まれる水分量に関する情報を検知することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
  8. 前記第１の検知部は、前記記録材の静電容量に関する情報を検知することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
  9. 前記転写部材は、導電性のローラ部材であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
  10. 前記像担持体は、感光体であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
  11. 前記像担持体は、記録材に転写されるトナー像を担持する中間転写体であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
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