JP2019066592A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成時の転写ベルトの電気抵抗を正確に検出可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成ユニットは、感光体と、感光体の表面を帯電するための帯電バイアスを、帯電領域において当該感光体に印加するように構成された帯電部材と、感光体上に形成されたトナー像を、転写ベルトに転写するように構成された転写部材とを有する。コントローラーは、転写部材に転写バイアスを印加し、複数の画像形成ユニットのうちの少なくとも１つが転写ベルト上に画像を形成している第１の期間に、画像を形成していない他の画像形成ユニットにおける帯電領域に発生する第１の帯電電流を検知し、検知された第１の帯電電流に基づいて、第１の期間における転写ベルトの少なくとも一部の電気抵抗を推定する。【選択図】図６

Description

本開示は、画像形成装置に関し、より特定的には画像形成装置の転写電圧の制御に関する。

電子写真方式の画像形成装置が普及している。電子写真方式の画像形成装置は、印刷工程として、入力画像に応じたトナー像を感光体上に形成する工程と、感光体上のトナー像を転写ベルト上に一次転写する工程と、転写ベルト上のトナー像を用紙に二次転写する工程と、定着装置によってトナー像を用紙に熱で定着させる工程とを実行する。

上記一次転写工程において、転写ベルトの電気抵抗に合わせて転写電圧を制御するＡＴＶＣ（Active Transfer Voltage Control）制御が知られている。ＡＴＶＣ制御に関する技術として、特開２００５−１６４７３５号公報（特許文献１）は、「第一の像担持体に形成された現像剤像を複数重ねて第二の像担持体に転写する転写方式を実施する画像形成装置において、ゴースト状画像不良を防止」する技術を開示している（［要約］の［課題］参照）。

また、特開２００３−５５４１号公報（特許文献２）は、「中間転写体の表面電位の低下に起因して感光体ドラムの除電が不十分となるのを防止し、以て画像抜けのない良好な記録画像を形成する」画像形成装置を開示している（［要約］の［課題］参照）。さらに、特開２００１−１２５３３８号公報（特許文献３）は、「ＡＴＶＣ制御の時に各一次転写ローラを５μＡで定電流制御し、そのときの各一次転写ローラに発生する電圧を中間転写ベルト５の１周分検知し、このときの電圧変動むらを検知すると同時に、ＣＰＵにてデータを平均して記憶する」技術を開示している（［要約］の［解決手段］参照）。

特開２００５−１６４７３５号公報 特開２００３−５５４１号公報 特開２００１−１２５３３８号公報

しかし、上記従来の技術では、ＡＴＶＣ制御の終了時点から画像形成の実施までの間に転写ベルトの電気抵抗が変化する場合に、適切な転写電圧を設定できないといった事象が発生していた。したがって、画像形成時における転写ベルトの電気抵抗をより正確に検出する技術が必要とされている。

本開示は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ある局面における目的は、画像形成時の転写ベルトの電気抵抗を正確に検出可能な画像形成装置を提供することである。

ある局面に従うと、転写ベルトと、転写ベルト上に画像を形成するように構成された複数の画像形成ユニットと、コントローラーとを備える画像形成装置が提供される。画像形成ユニットは、感光体と、感光体の表面を帯電するための帯電バイアスを、帯電領域において当該感光体に印加するように構成された帯電部材と、感光体上に形成されたトナー像を、転写ベルトに転写するように構成された転写部材とを有する。コントローラーは、転写部材に転写バイアスを印加し、複数の画像形成ユニットのうちの少なくとも１つが転写ベルト上に画像を形成している第１の期間に、画像を形成していない他の画像形成ユニットにおける帯電領域に発生する第１の帯電電流を検知し、検知された第１の帯電電流に基づいて、第１の期間における転写ベルトの少なくとも一部の電気抵抗を推定する。

好ましくは、コントローラーは、転写ベルトの電気抵抗の推定結果に基づいて、転写部材に印加する転写バイアスの大きさを制御する。

好ましくは、コントローラーは、複数の画像形成ユニットの内のいずれもが転写ベルト上に画像を形成していない第２の期間に、当該複数の画像形成ユニット内の少なくとも１つの帯電領域に発生する第２の帯電電流を検知し、検知された第２の帯電電流に基づいて、第２の期間における転写ベルトの１周分の電気抵抗を推定する。

好ましくは、コントローラーは、第１の期間における転写ベルトの少なくとも一部の電気抵抗と、第２の期間における転写ベルトの１周分の電気抵抗との比率に基づいて、第１の期間における転写ベルトの１周分の電気抵抗を推定する。

好ましくは、コントローラーは、第２の帯電電流の検知をしてから、第１の帯電電流の検知をするまでの時間を計測するように構成されている。

好ましくは、他の画像形成ユニットは、複数の画像形成ユニットのうち、画像形成の経路において最下流に配置され、第１の期間は、経路における最上流に配置された画像形成ユニットが画像形成を開始してから、他の画像形成ユニットが画像形成を開始するまでの期間である。

好ましくは、他の画像形成ユニットは、複数の画像形成ユニットのうち、画像形成の経路において最上流に配置され、第１の期間は、他の画像形成ユニットが画像形成を終了してから、経路における最下流に配置された画像形成ユニットが画像形成を終了するまでの期間である。

好ましくは、転写ベルトの全長は、画像形成の経路における最上流に配置された画像形成ユニットと対向する当該転写ベルトの位置から、経路において最下流に配置された画像形成ユニットと対向する当該転写ベルトの位置までの距離の整数倍と異なる。

好ましくは、転写ベルトの全長は、画像形成の経路における最上流に配置された画像形成ユニットと対向する当該転写ベルトの位置から、経路において最下流に配置された画像形成ユニットと対向する当該転写ベルトの位置までの距離の整数倍であって、かつ、感光体の周長の整数倍である。

好ましくは、複数の画像形成ユニットの転写部材は、それぞれ、１つの電源によりバイアス電圧を印加されている。

好ましくは、転写部材は、金属製ローラ、弾性体ローラ、または弾性シートのいずれかで構成されている。

他の局面に従うと、画像形成装置の転写ベルトの電気抵抗を推定する方法が提供される。画像形成装置は、転写ベルト上に画像を形成するように構成された複数の画像形成ユニットを備え、画像形成ユニットは、感光体と、感光体の表面を帯電するための帯電バイアスを、帯電領域において当該感光体に印加するように構成された帯電部材と、感光体上に形成されたトナー像を、転写ベルトに転写するように構成された転写部材とを有する。当該方法は、複数の画像形成ユニットのうちの少なくとも１つが転写ベルト上に画像を形成している期間に、画像を形成していない他の画像形成ユニットにおける帯電領域に発生する帯電電流を検知するステップと、検知された帯電電流に基づいて、期間における転写ベルトの少なくとも一部の電気抵抗を推定するステップと、を含む。

さらに他の局面に従うと、画像形成装置の転写ベルトの電気抵抗を推定する方法を、コントローラーに実行させるプログラムが提供される。画像形成装置は、転写ベルト上に画像を形成するように構成された複数の画像形成ユニットを備え、画像形成ユニットは、感光体と、感光体の表面を帯電するための帯電バイアスを、帯電領域において当該感光体に印加するように構成された帯電部材と、感光体上に形成されたトナー像を、転写ベルトに転写するように構成された転写部材とを有する。当該プログラムは、コントローラーに、転写部材に転写バイアスを印加するステップと、複数の画像形成ユニットのうちの少なくとも１つが転写ベルト上に画像を形成している期間に、画像を形成していない他の画像形成ユニットにおける帯電領域に発生する帯電電流を検知するステップと、検知された帯電電流に基づいて、転写ベルトの画像形成時における電気抵抗を推定するステップと、を実行させる。

上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される次の詳細な説明から明らかとなるであろう。

画像形成装置の全体構造の一例を示す図である。 画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 ＡＴＶＣ制御を実施する画像形成ユニットの模式図である。 ＡＴＶＣ制御における転写電圧と帯電電流の関係を示す図である。 転写ベルトの転写電圧の適正値の変動を示す図である。 電気抵抗推定処理における機能構成を示す図である。 電気抵抗推定処理におけるタイミングチャートである。 電気抵抗推定処理において検知された帯電電流を示す図である。 転写ベルトの電気抵抗推定処理の手順を示すフローチャートである。 第１の実施の形態の変形例での電気抵抗推定処理におけるタイミングチャートである。 第２の実施の形態に係る電気抵抗推定処理における機能構成を示す図である。 第２の実施の形態に係る電気抵抗推定処理におけるタイミングチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。

＜第１の実施の形態＞
［１．画像形成装置１００の構成］
図１を参照して、ある実施の形態に従う画像形成装置１００について説明する。図１は、画像形成装置１００の全体構造の一例を示す図である。

図１には、カラープリンターとしての画像形成装置１００が示されている。以下では、カラープリンターとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンターに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、モノクロプリンターであってもよいし、モノクロプリンター、カラープリンターおよびファクシミリの複合機（いわゆるＭＦＰ（Multi Functional Peripheral））であってもよい。

画像形成装置１００は、画像読取部としてのスキャナー２０と、画像形成ユニット９０（詳細には、画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋ）を含むプリンター２５とを備える。スキャナー２０は、カバー２１と、用紙台２２と、用紙トレイ３７（詳細には、用紙トレイ３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃ）と、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）２４とを備える。カバー２１の一端は、用紙台２２に固定されており、カバー２１は、当該一端を支点として開閉可能に構成されている。

画像形成装置１００のユーザーは、カバー２１を開くことで、原稿を用紙台２２にセットすることができる。画像形成装置１００は、原稿が用紙台２２にセットされた状態でスキャン指示を受け付けると、用紙台２２にセットされた原稿のスキャンを開始する。また、画像形成装置１００は、原稿が用紙トレイ３７にセットされた状態でスキャン指示を受け付けると、ＡＤＦ２４によって１枚ずつ自動的に原稿を読み取る。

プリンター２５は、画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋと、ＩＤＣ（Image Density Control）センサー１９と、転写ベルト３０と、一次転写ローラー３１と、転写駆動機３２と、二次転写ローラー３３と、用紙トレイ３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃと、従動ローラー３８と、駆動ローラー３９と、レジストローラー４０と、クリーニングユニット４３と、定着装置６０と、コントローラー１０１とを備える。

画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、転写ベルト３０に沿って順に並べられている。画像形成ユニット９０Ｙは、トナーボトル１５Ｙからトナーの供給を受けてイエロー（Ｙ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット９０Ｍは、トナーボトル１５Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット９０Ｃは、トナーボトル１５Ｃからトナーの供給を受けてシアン（Ｃ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット９０Ｋは、トナーボトル１５Ｋからトナーの供給を受けてブラック（ＢＫ）のトナー像を形成する。

画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、それぞれ、転写ベルト３０に沿って転写ベルト３０の回転方向の順に配置されている。すなわち、転写ベルト上における画像形成の経路において、画像形成ユニット９０Ｙが最上流に配置され、９０Ｍ、９０Ｃと続き、画像形成ユニット９０Ｋが最下流に配置されている。画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋはそれぞれ、回転可能に構成されている感光体１０と、帯電部材１１と、露光装置１３と、現像器１４と、クリーニングユニット１７と、除電装置１８とを備える。

画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋがそれぞれ、上述したように作動した後に、転写駆動機３２の転写によって、イエロー（Ｙ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、シアン（Ｃ）のトナー像、およびブラック（ＢＫ）のトナー像が順に重ねられて感光体１０から転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナー像が転写ベルト３０上に形成される。

ＩＤＣセンサー１９は、転写ベルト３０上に形成されるトナー像３５の濃度を検出する。典型的には、ＩＤＣセンサー１９は、反射型フォトセンサーからなる光強度センサーであり、転写ベルト３０の表面からの反射光強度を検出する。

一例では、一次転写ローラー３１は、金属製ローラーによって構成される。一次転写ローラー３１は、弾性体ローラーによって構成されてもよいし、弾性シートなどのシート状部材によって構成されてもよい。弾性体ローラーまたは弾性シートは、たとえば、ゴムや熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。詳細は後述するが、一次転写ローラー３１は、転写電圧を印加されることにより、感光体１０上のトナーを転写ベルト３０上に転写する。

転写ベルト３０は、従動ローラー３８と駆動ローラー３９とに張架されている。駆動ローラー３９はモーター（図示しない）に接続されている。コントローラー１０１が当該モーターを制御することにより、駆動ローラー３９は回転する。転写ベルト３０および従動ローラー３８は、駆動ローラー３９に連動して回転する。これにより、転写ベルト３０上のトナー像３５が二次転写ローラー３３に送られる。

用紙トレイ３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃのそれぞれには、たとえば、異なるサイズまたは紙種の用紙がセットされる。用紙は、用紙トレイ３７Ａ，３７Ｂ，３７Ｃの内から給紙トレイとして設定されたものから１枚ずつ搬送経路４１に搬送される。用紙は、レジストローラー４０によって二次転写ローラー３３に送られる。

コントローラー１０１は、用紙が送り出されるタイミングに合わせて、二次転写ローラー３３に印加される転写電圧を制御する。二次転写ローラー３３は、トナー像３５の帯電極性と逆極性の転写電圧を搬送中の用紙に印加する。その結果、トナー像３５は、転写ベルト３０から二次転写ローラー３３に引き付けられ、転写ベルト３０上のトナー像３５が転写される。

二次転写ローラー３３への用紙の搬送タイミングは、転写ベルト３０上のトナー像３５の位置に合わせてレジストローラー４０によって制御される。その結果、転写ベルト３０上のトナー像３５は、用紙の適切な位置に転写される。

定着装置６０は、定着装置６０を通過する用紙を加圧および加熱する。これにより、トナー像は用紙に定着する。その後、用紙は、排紙トレイ４８に排出される。

クリーニングユニット４３は、転写ベルト３０から用紙へのトナー像の転写後に転写ベルト３０の表面に残留するトナーを回収する。回収されたトナーは、搬送スクリュー（図示しない）で搬送され、廃トナー容器（図示しない）に貯められる。

［２．ハードウェア構成］
図２を参照して、画像形成装置１００のハードウェア構成の一例について説明する。図２は、画像形成装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。

図２に示すように、画像形成装置１００は、コントローラー１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ネットワークインターフェイス１０４と、操作パネル１０５と、スキャナー２０と、温度センサー７０と、湿度センサー８０と、画像形成ユニット９０と、記憶装置１２０とを含む。

コントローラー１０１は、たとえば、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。

コントローラー１０１は、画像形成装置１００の制御パラメーターを調整するためのプログラム１２２などの各種プログラムを実行することで画像形成装置１００の動作を制御する。コントローラー１０１は、プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０からＲＡＭ１０３にプログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。

ネットワークインターフェイス１０４には、アンテナ（図示しない）などが接続される。画像形成装置１００は、アンテナを介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、スマートフォンなどの携帯通信端末、サーバーなどを含む。画像形成装置１００は、プログラム１２２をアンテナを介してサーバーからダウンロードできるように構成されてもよい。

操作パネル１０５は、ディスプレイ（図示しない）とタッチパネル（図示しない）とを含む。ディスプレイおよびタッチパネルは互いに重ねられており、画像形成装置１００は、タッチパネルに対する操作を受け付ける。

記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）その他の記憶装置である。記憶装置１２０は、内蔵式、外付け式のいずれであってもよい。記憶装置１２０は、本実施の形態に従うプログラム１２２などを格納する。ただし、プログラム１２２の格納場所は記憶装置１２０に限定されず、コントローラー１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュなど）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。

プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従うプログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。

さらに、プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーがプログラム１２２の処理の一部を実行する、いわゆるクラウドサービスのような形態で本実施の形態に従う制御処理が実現されてもよい。

［３．ＡＴＶＣ制御］
図３および図４を参照して、関連技術であるＡＴＶＣ制御について説明する。図３は、ＡＴＶＣ制御を実施する画像形成ユニットＫの模式図である。図４は、ＡＴＶＣ制御における転写電圧と帯電電流の関係を示す図である。

図３に示すように、画像形成ユニットＫは、現像ローラーＡと、露光装置Ｂと、帯電ローラーＣと、感光体Ｄと、除電装置Ｅと、転写ベルトＦと、転写ローラーＧとを備える。

画像形成ユニットＫでは、感光体Ｄの回転に合わせて、帯電ローラーＣから印加される帯電バイアスにより、感光体Ｄの表面が一様に帯電する。その後、露光装置Ｂから照射されるレーザー光によって、感光体Ｄの表面電位を数十ボルト以下まで低下させる。

転写ローラーＧには所定の値の定電流制御された電流が印加される。その際に転写ローラーＧに印加されている転写電圧を検知する。検知された転写電圧に基づいて、画像形成時に転写ローラーＧに印加する転写電圧を設定する。

続いて、今度は露光装置Ｂからのレーザー光照射をせず、転写ローラーＧに画像形成時の転写電圧を印加した時の帯電領域ｒ２に発生する帯電電流を検知する。ここで、帯電領域とは、帯電ローラーが感光体１０を帯電させる領域を意味する。

図４において、Ｌ１は、或る設定状態における転写電圧と転写電流との関係を表わす。転写電圧を印加したときに発生する転写電流が、Ｌ１に従って変化するとする。この場合、転写電圧が１５００Ｖに設定されると、転写電流として−２０μＡの電流が流れることを意味している。

Ｌ４は、転写電流と感光体電位との関係を表わす。Ｌ１を用いて説明したように−２０μＡの転写電流が流れた場合、転写通過後の感光体電位は、Ｌ４に従って、−４００Ｖまで低下する。

Ｌ５は、感光体電位と、感光体表面を目標電圧（たとえば−６００Ｖ）まで帯電するために要する帯電電流との関係を表わす。Ｌ５に従うと、−４００Ｖまで低下した感光体電位を目標電圧まで帯電させるために、帯電電流として−１２μＡの電流が流れる。

Ｌ２は、Ｌ１で示された状態よりに対して転写ベルトＦの電気抵抗が増加したときの、転写電圧と転写電流との関係を表わす。この状態で転写電圧が１５００Ｖに設定されると、転写電流として−１０μＡの電流が流れる。この時、転写領域通過後の感光体電位は、Ｌ４に従うと、−５００Ｖまで低下する。この場合、感光体表面を目標電圧まで帯電させるために、帯電電流として−６μＡの電流が流れる。

Ｌ３は、Ｌ１で示された状態よりに対して、転写ベルトＦの電気抵抗が減少したときの、転写電圧と転写電流との関係を表わす。この状態で転写電圧が１５００Ｖに設定されると、転写電流として−３０μＡの電流が流れる。この時、転写領域通過後の感光体電位は、Ｌ４に従うと、−３００Ｖまで低下する。この場合、感光体表面を目標電圧まで帯電させるために、帯電電流として−１８μＡの電流が流れる。

以上、図４を参照して説明されたように、転写ベルトＦの電気抵抗が変化すると、転写工程の後、再度帯電させる帯電工程において、感光体表面を目標電圧まで帯電させるための帯電電流の値が変化する。このことから、帯電工程のときの帯電電流の変化を検出することにより、転写ベルトＦの電気抵抗の変動を検出することができる。このように検出される転写ベルトＦの電気抵抗の変動に応じて転写電圧を設定することにより、転写ベルトＦの状態に応じた適切な転写電圧の設定が可能となる。ＡＴＶＣ制御では、転写ベルト３０の周方向における電気抵抗のバラツキも考慮して、転写ベルト１周分の転写電圧測定が行われるのが好ましい。

［４．転写ベルトの電気抵抗］
図５を参照して、転写ベルトＦの電気抵抗について説明する。図５は、転写ベルトＦの転写電圧の適正値の、画像形成装置１００における印字枚数に従った変動を示す図である。

転写ベルトＦは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide）等の樹脂中に、カーボンブラック等の導電剤を均一に分散させることにより構成される。有利な形態として、転写ベルト３０を押し出し成型で生産することにより、連続生産可能で、かつ耐久性に優れた熱可塑性樹脂であるＰＰＳ樹脂を使用した転写ベルト３０を製造することができる。また、大気圧プラズマ法等でベルト表面にＳｉＯ２（Silicon Dioxide）層を製膜することにより、転写ベルト３０の２次転写性を向上させ、ベルト表面の硬度を上昇させることが可能となる。

これら転写ベルトＦの電気抵抗は、導電剤を均一分散させているとはいえ生産ロットごとのバラつきが生じる。この転写ベルトＦの電気抵抗のバラツキによる転写不具合の発生を防止するためにも、上述のＡＴＶＣ制御が実行される。

また、図５に示すように、画像形成装置１００で画像形成が繰り返されると、最適な転写電圧が刻々と変化する。上述したように、転写ベルトＦでは、ＰＰＳベルト上にＳｉＯ_２層が製膜されている。この転写ベルトＦを、高温高湿環境下（たとえば、３０℃／８５％）に放置した後に画像形成を実施した場合、転写ベルトＦの表面のＳｉＯ２層に水分が吸着することにより、転写ベルトＦの電気抵抗が低下する。

その後、さらに画像形成が繰り返されると、定着装置において発生する熱により画像形成装置内の温度が上昇し、転写ベルト３０の表層に吸着された水分が蒸発する。そのため、転写ベルトＦの電気抵抗が上昇するため最適な転写電圧が上昇する。さらに画像形成を繰り返すと、転写ベルト３０内に、電子が移動するための導電パスが発生し、転写ベルトＦの抵抗が次第に低下し、最適な転写電圧も低下する。このような転写ベルトＦの電気抵抗の変動に対応するためにも、上述のＡＴＶＣ制御が実施される。

ＡＴＶＣ制御が実行されるタイミングの一例は、画像形成装置に電源が投入された後、所定枚数（たとえば１０００枚）のプリント動作が終了したタイミングである。他の例は、画像形成装置内部の環境（以下、内部環境ともいう）が、前回のＡＴＶＣ制御が実行された時の内部環境と比較して、所定の閾値以上の変動を検出したタイミングである。

一方、上述した転写ベルト３０の抵抗変動は、画像形成装置の電源を投入してから１０００枚程度の画像形成を行うまでに生じる場合がある。このため、ＡＴＶＣ制御が１０００枚毎に行われるると、転写電圧が適正値からズレたところで画像形成が行なわれ、これにより、転写不良が発生する可能性がある。

また、内部環境の変動でＡＴＶＣ制御が実行される場合、１００枚程度の画像形成が行なわれると内部環境は安定するため、画像形成装置の電源投入後、１００枚程度の画像形成が行われると、転写ベルトＦの電気抵抗が高い状態で設定された転写電圧のまま、後続の画像形成が行われることとなる。その結果、転写電圧が高過ぎる状態になり転写メモリなどの画像ノイズが発生する。

上述した不具合の発生を防止するための手段として、ＡＴＶＣ制御の実行頻度を上げることが想定される。しかしながら、ＡＴＶＣ制御の実行頻度を上げた場合、不具合自体は解消されるものの、装置の生産性が著しく低下してしまう。そこで、本実施形態では、以下に述べる転写ベルトの電気抵抗推定処理を実施する。以降の説明において、転写ベルトの電気抵抗推定処理における帯電電流の検知を第１検知とし、上述した従来のＡＴＶＣ制御による帯電電流の検知を第２検知とする。

［５．転写ベルトの電気抵抗推定］
図６−図８を参照して、本実施形態における転写ベルト３０の電気抵抗推定について説明する。図６は、電気抵抗推定処理における機能構成を示す図である。図７は、電気抵抗推定処理におけるタイミングチャートである。図８は、電気抵抗推定処理において検知された帯電電流の一例を示す図である。

図６に示すように、画像形成装置１００は、一次転写ローラー３１に転写電圧を印加する転写電圧印加電源５０と、帯電部材１１の有する帯電ローラー１１ａに帯電電圧を印加する帯電電圧印加電源５３と、現像器１４の有する現像ローラー１４ａに現像電圧を印加する現像電圧印加電源５６とを備える。画像形成ユニット９０Ｋは、帯電領域Ｒ２に発生する帯電電流を検知するための電流計１４０を備える。

コントローラー１０１は、転写電圧印加電源５０、帯電電圧印加電源５３、および現像電圧印加電源５６を制御するように構成される。コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｋ以外のうちの少なくとも１つが転写ベルト上に画像を形成している期間に、画像を形成していない画像形成ユニット９０Ｋにおける一次転写ローラー３１に転写電圧を印加し、帯電領域Ｒ２に発生する帯電電流を検知する。そして、検知された帯電電流に基づいて、当該期間において帯電領域Ｒ２を通過した転写ベルトの一部の電気抵抗を推定する。

図７に示すタイミングチャートには、画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋの画像形成タイミング、転写電圧の印加タイミング、および画像形成ユニット９０Ｋにおける帯電電流の検知タイミングを示す。

まず、画像形成装置１００に電源が投入されたときや、スリープ状態から復帰したときなど、所定の条件が満たされたときに、第２検知としてのＡＴＶＣ制御が実施される。当該ＡＴＶＣ制御は、いわゆる安定化制御として実施され、所定のトナーが転写ベルト３０上に形成されるように帯電バイアスおよび現像バイアスが調整される。そして、調整後の帯電バイアスおよび現像バイアスが印加された状態で、転写バイアスが一次転写ローラー３１に印加され、転写領域Ｒ１に発生する帯電電流（第２の帯電電流）が検知される。当該検知は、転写ベルト３０の全長が転写領域Ｒ１を通過する期間行われる。

次に、画像形成装置１００がユーザーからの画像形成の指示を受け付けると、画像形成ユニット９０は、感光体１０を回転させ、画像形成を実施する。図７中の「画像形成中」は、画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋのそれぞれにおいて、感光体１０上に形成された画像の前端に対応する位置が帯電領域Ｒ２を通過してから、当該画像の終端に対応する位置が転写領域Ｒ１を通過するまでのタイミングを表わす。

図７に示すように、ｔ＝Ｔ１において、画像形成ユニット９０Ｙが画像形成を開始し、続いて画像形成ユニット９０Ｍ，９０Ｃの順に画像形成を開始し、ｔ＝Ｔ′１において、画像形成ユニット９０Ｋが画像形成を開始する。そして、ｔ＝Ｔ２において、画像形成ユニット９０Ｙが画像形成を終了し、続いて画像形成ユニット９０Ｍ，９０Ｃが画像形成を終了し、ｔ＝Ｔ′２において画像形成ユニット９０Ｋが画像形成を終了する。このように、画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃ，９０Ｋは、順次画像形成を行う。

ここで、画像形成ユニット９０Ｋの画像形成が終了したｔ＝Ｔ′２から、次に画像形成ユニット９０Ｋが画像形成を開始するｔ＝Ｔ′３までの期間に、コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｋにおける帯電領域Ｒ２に発生する帯電電流（第１の帯電電流）を検知する。そして、以下に述べるように、ｔ＝Ｔ′２からｔ＝Ｔ′３までに帯電領域Ｒ２を通過した転写ベルト３０の一部の電気抵抗を推定する。

図８に、上記処理により得られた第１の帯電電流および第２の帯電電流を示す。ここで、第１の帯電電流の検知結果に対応する転写ベルト３０の部分が、ベルト全長におけるどの位置に対応しているかは、以下のように求めることができる。

まず、転写ベルト３０の全長が６４０ｍｍ、転写ベルト３０の移動速度が２５０ｍｍ／ｓであるとすると、転写ベルト３０が一周するのにかかる時間が６４０／２５０＝２．５６ｓと求めることができる。そして、コントローラー１０１は、第２制御としてのＡＴＶＣの実施が完了したｔ＝Ｔ０から第１検知が開始されるｔ＝Ｔ′２までの時間ΔＴ１、および第１検知が終了するｔ＝Ｔ′３までの時間ΔＴ２をそれぞれ計測している。

具体的には、たとえばΔＴ１＝５１．６ｓ，ΔＴ１＝５１．９ｓであるとすると、第１検知が開始されるときに転写領域Ｒ１に到達した転写ベルト３０の位置Ｌ１は、以下のように求められる。すなわち、ΔＴ１の時間にベルトが周回した回数を５１．９／２．５６＝２０．１５６２５として算出し、小数部分である０．１５６２５にベルト全長の６４０ｍｍを掛け合わせることで、Ｌ１＝１００ｍｍの位置が第１検知が開始された際に転写領域Ｒ１の位置Ｌ１となる。同様にして、Ｌ２＝１７５ｍｍと求めることができる。以上より、第１検知が転写ベルト３０における１００ｍｍ〜１７５ｍｍの位置であることがわかる。

図８を参照して、第２検知では、転写電圧の設定電圧は１５００Ｖであり、検知結果としての平均帯電電流は１０．５μＡとなっている。一方、第１検知の検知結果である平均帯電電流は７．５μＡとなっている。この場合、コントローラー１０１は、電流値がおよそ７０％になっているため、第２検知実施時の抵抗値に対する第１検知実施時の抵抗値の比率は、およそ１４０％であると推定する（オームの法則より７０％の逆数となる）。すなわち、コントローラー１０１は、第１の期間における転写ベルトの一部の電気抵抗の、第２の期間における転写ベルトの１周分の電気抵抗に対する比率を用いて、第１の期間における転写ベルトの１周分の電気抵抗を推定する。

具体的には、コントローラー１０１は、上述の比率１４０％を用いて、転写電圧を１５００×１．４＝２１００Ｖと算出することにより、第２検知実施時に帯電領域Ｒ２に流れた電流と同じ大きさの電流を、帯電領域Ｒ２に流すことができる。このようにして、コントローラー１０１は、転写ベルト３０の電気抵抗の推定結果に基づいて、一次転写ローラー３１に印加する転写バイアスの大きさを制御する。

一例において、転写ベルト３０の全長は、画像形成の経路における最上流に配置された画像形成ユニット９０Ｙから、画像形成の経路における最下流に配置された画像形成ユニット９０Ｋまでの長さ（図６におけるＰ１からＰ２までの長さ）の整数倍に対して、予め定められた値の長さＬ（Ｐ１からＰ２までの長さの整数倍とは異なる長さ）を加えた値である。このような例では、転写ベルト３０の全長は、Ｐ１からＰ２までの長さの整数倍にはならない。これにより、転写ベルト３０が回転するたびに、転写ベルト３０の異なる位置において第１検知が行われる。

［６．処理手順］
図９を参照して、第１の実施の形態に係る転写ベルト３０の電気抵抗推定処理の手順を説明する。図９は、転写ベルト３０の電気抵抗推定処理の手順を示すフローチャートである。当該処理は、たとえばコントローラー１０１のＣＰＵが所与のプログラムを実行することによって実現される。

Ｓ８１０において、コントローラー１０１は、第２検知を実施して、転写ベルト３０の一周分の電気抵抗を検知する。コントローラー１０１は、制御をＳ８２０へ切り替える。

Ｓ８２０において、コントローラー１０１は、ユーザーからの指示に基づいて、画像形成を開始するか否かを判定する。画像形成を開始する場合（ステップＳ８２０においてＹＥＳ）、コントローラー１０１は、制御をステップＳ８３０に切り替える。そうでない場合（ステップＳ８０２においてＮＯ）、コントローラー１０１は、ステップＳ８２０の処理を繰り返す。

ステップＳ８３０において、コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｙによる画像形成を行う。コントローラー１０１は、制御をステップＳ８４０に切り替える。

ステップＳ８４０において、コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｍによる画像形成を行う。コントローラー１０１は、制御をステップＳ８５０に切り替える。

ステップＳ８５０において、コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｃによる画像形成を行う。コントローラー１０１は、制御をステップＳ８６０に切り替える。

ステップＳ８６０において、コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｋによる画像形成を行う。コントローラー１０１は、制御をステップＳ８７０に切り替える。

ステップＳ８７０において、コントローラー１０１は、第１検知を実施して、第１の帯電電流を検知する。コントローラー１０１は、制御をステップＳ８８０に切り替える。

ステップＳ８８０において、コントローラー１０１は、ステップＳ８１０で検知した第２の帯電電流と、ステップＳ８７０で検知した第１の帯電電流とに基づいて、画像形成時における転写ベルト３０の電気抵抗を推定する。コントローラー１０１は、制御をステップＳ８９０に切り替える。

ステップＳ８９０において、コントローラー１０１は、以降の画像形成における転写電圧を決定する。コントローラー１０１は、処理を終了する。

［７．変形例］
図１０を参照して、第１の実施の形態の変形例について説明する。図１０は、第１の実施の形態の変形例での電気抵抗推定処理におけるタイミングチャートである。

第１の実施形態の変形例では、コントローラー１０１は、画像形成の経路における最上流に配置された画像形成ユニットが画像形成を開始してから、画像形成の経路における最上流に配置されたが画像形成を開始するまでの期間に、第１検知を実施する。すなわち、コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｙが画像形成を開始したｔ＝Ｔ１から、画像形成ユニット９０Ｋが画像形成を開始するｔ＝Ｔ′１までの期間に、第１検知を実施する。

このようにすることにより、コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｙと対向する位置から画像形成ユニット９０Ｋと対向する位置までの長さについて、転写ベルトの電気抵抗を測定することが可能となり、より正確な電気抵抗推定を実現できる。

［８．小括］
以上のようにして、第１の実施の形態では、コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｙ，９０Ｍ，９０Ｃのいずれかが転写ベルト３０上に画像を形成している期間に、画像を形成していない画像形成ユニット９０Ｋにおける帯電領域Ｒ２に発生する第１の帯電電流を検知し、検知された帯電電流に基づいて、当該期間において帯電領域Ｒ２を通過した転写ベルト３０の電気抵抗を推定する。

上記構成とすることにより、画像形成装置１００の生産性を低下させることなく、画像形成中の転写ベルト３０の電気抵抗を推定することが可能となり、転写ベルト３０の電気抵抗の変動に応じた適切な転写電圧制御を実施することができる。

＜第２の実施の形態＞
［１．概要］
以下、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、コントローラー１０１は、画像形成ユニット９０Ｙの備える感光体１０Ｙ上の帯電領域Ｒ２について、帯電電流を検知する点で、第１の実施の形態と異なる。なお、本実施形態においては、前述の実施の形態に係る画像形成装置１００が備える構成と同様の構成には、画像形成装置１００の符号と同一の符号を付してある。したがって、それらの説明は繰り返さない。

［２．詳細］
図１１および図１２を参照し、第２の実施の形態に係る転写ベルト３０の電気抵抗推定処理について説明する。図１１は、第２の実施の形態に係る電気抵抗推定処理における機能構成を示す図である。図１２は、第２の実施の形態に係る電気抵抗推定処理におけるタイミングチャートである。

図１１に示すように、画像形成装置２００は、画像形成ユニット９０Ｙの帯電領域Ｒ２に発生する帯電電流を検知するための電流計２４０を備える。コントローラー１０１は、画像形成の経路において最上流に配置された画像形成ユニット９０Ｙが画像形成を終了してから、当該経路における最下流に配置された画像形成ユニット９０Ｋが画像形成を終了するまでの期間に、画像形成ユニット９０Ｙにおける帯電領域Ｒ２に発生する帯電電流を検知する。そして、検知された帯電電流に基づいて、当該期間において帯電領域Ｒ２を通過した転写ベルトの一部の電気抵抗を推定する。

図１２に示すように、第２の実施の形態では、ｔ＝Ｔ４において画像形成ユニット９０Ｙによる画像形成が終了してから、ｔ＝Ｔ′４において画像形成ユニット９０Ｋによる画像形成が終了するまでの期間に、コントローラー１０１は、第１検知を実施する。このようにすることで、画像形成ユニット９０Ｋによる画像形成直後の転写ベルト３０の電気抵抗を推定することができるため、転写ベルト３０の電気抵抗状態をより正確に把握することが可能となり、後続の画像形成における転写バイアスの制御をより適切に行うことが可能となる。

＜他の実施形態＞
本開示に係る技術的思想の適用範囲は、上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、画像形成ユニット９０Ｙまたは画像形成ユニット９０Ｋにおいて帯電電流を検知したが、他の画像形成ユニット９０Ｍおよび画像形成ユニット９０Ｃについて、画像形成をしていない期間に帯電電流を検知する構成としてもよい。

また、転写ベルト３０の全長は、画像形成の経路における最上流に配置された画像形成ユニット９０Ｙから、画像形成の経路における最下流に配置された画像形成ユニット９０Ｋまでの長さの整数倍であって、かつ、感光体の周長の整数倍であるように構成することもできる。このようにすることで、転写ベルト３０および感光体１０の膜厚ムラなどの影響をキャンセルすることが可能となり、精度の良い帯電電流検知を行うことができる。これらのようにしても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 感光体、１１ 帯電部材、１３ 露光装置、１４ 現像器、１５ トナーボトル、１７，４３ クリーニングユニット、１８ 除電装置、１９ センサー、２０ スキャナー、２１ カバー、２２ 用紙台、２５ プリンター、３０ 転写ベルト、３１ 一次転写ローラー、３２ 転写駆動機、３３ 二次転写ローラー、３５ トナー像、３７ 用紙トレイ、３８ 従動ローラー、３９ 駆動ローラー、４０ レジストローラー、４１ 搬送経路、４８ 排紙トレイ、５０ 転写電圧印加電源、５３ 帯電電圧印加電源、５６ 現像バイアス印加電源、６０ 定着装置、７０ 温度センサー、８０ 湿度センサー、９０ 画像形成ユニット、１００，２００ 画像形成装置、１０１ コントローラー、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ ネットワークインターフェイス、１０５ 操作パネル、１２０ 記憶装置、１２２ プログラム、１３０，２３０ 電流計。

Claims (13)

1. 転写ベルトと、
   前記転写ベルト上に画像を形成するように構成された複数の画像形成ユニットと、
   コントローラーとを備える画像形成装置であって、
   前記画像形成ユニットは、
   感光体と、
   前記感光体の表面を帯電するための帯電バイアスを、帯電領域において当該感光体に印加するように構成された帯電部材と、
   前記感光体上に形成されたトナー像を、前記転写ベルトに転写するように構成された転写部材とを有し、
   前記コントローラーは、
   前記転写部材に転写バイアスを印加し、
   前記複数の画像形成ユニットのうちの少なくとも１つが前記転写ベルト上に画像を形成している第１の期間に、画像を形成していない他の画像形成ユニットにおける前記帯電領域に発生する第１の帯電電流を検知し、
   検知された前記第１の帯電電流に基づいて、前記第１の期間における前記転写ベルトの少なくとも一部の電気抵抗を推定する、画像形成装置。
2. 前記コントローラーは、前記転写ベルトの電気抵抗の推定結果に基づいて、前記転写部材に印加する転写バイアスの大きさを制御する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記コントローラーは、前記複数の画像形成ユニットの内のいずれもが前記転写ベルト上に画像を形成していない第２の期間に、当該複数の画像形成ユニット内の少なくとも１つの前記帯電領域に発生する第２の帯電電流を検知し、
   検知された前記第２の帯電電流に基づいて、前記第２の期間における前記転写ベルトの１周分の電気抵抗を推定する、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記コントローラーは、前記第１の期間における前記転写ベルトの少なくとも一部の電気抵抗と、前記第２の期間における前記転写ベルトの１周分の電気抵抗との比率に基づいて、前記第１の期間における転写ベルトの１周分の電気抵抗を推定する、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記コントローラーは、前記第２の帯電電流の検知をしてから、前記第１の帯電電流の検知をするまでの時間を計測するように構成されている、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記他の画像形成ユニットは、前記複数の画像形成ユニットのうち、画像形成の経路において最下流に配置され、
   前記第１の期間は、前記経路における最上流に配置された画像形成ユニットが画像形成を開始してから、前記他の画像形成ユニットが画像形成を開始するまでの期間である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記他の画像形成ユニットは、前記複数の画像形成ユニットのうち、画像形成の経路において最上流に配置され、
   前記第１の期間は、前記他の画像形成ユニットが画像形成を終了してから、前記経路における最下流に配置された画像形成ユニットが画像形成を終了するまでの期間である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記転写ベルトの全長は、画像形成の経路における最上流に配置された画像形成ユニットと対向する当該転写ベルトの位置から、前記経路において最下流に配置された画像形成ユニットと対向する当該転写ベルトの位置までの距離の整数倍と異なる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記転写ベルトの全長は、画像形成の経路における最上流に配置された画像形成ユニットと対向する当該転写ベルトの位置から、前記経路において最下流に配置された画像形成ユニットと対向する当該転写ベルトの位置までの距離の整数倍であって、かつ、前記感光体の周長の整数倍である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記複数の画像形成ユニットの転写部材は、それぞれ、１つの電源によりバイアス電圧を印加されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記転写部材は、金属製ローラ、弾性体ローラ、または弾性シートのいずれかで構成されている、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 画像形成装置の転写ベルトの電気抵抗を推定する方法であって、
    前記画像形成装置は、
    前記転写ベルト上に画像を形成するように構成された複数の画像形成ユニットを備え、
    前記画像形成ユニットは、
    感光体と、
    前記感光体の表面を帯電するための帯電バイアスを、帯電領域において当該感光体に印加するように構成された帯電部材と、
    前記感光体上に形成されたトナー像を、前記転写ベルトに転写するように構成された転写部材とを有し、
    前記方法は、
    前記複数の画像形成ユニットのうちの少なくとも１つが前記転写ベルト上に画像を形成している期間に、画像を形成していない他の画像形成ユニットにおける前記帯電領域に発生する帯電電流を検知するステップと、
    検知された前記帯電電流に基づいて、前記期間における前記転写ベルトの少なくとも一部の電気抵抗を推定するステップと、を含む方法。
13. 画像形成装置の転写ベルトの電気抵抗を推定する方法を、コントローラーに実行させるプログラムであって、
    前記画像形成装置は、
    前記転写ベルト上に画像を形成するように構成された複数の画像形成ユニットを備え、
    前記画像形成ユニットは、
    感光体と、
    前記感光体の表面を帯電するための帯電バイアスを、帯電領域において当該感光体に印加するように構成された帯電部材と、
    前記感光体上に形成されたトナー像を、前記転写ベルトに転写するように構成された転写部材とを有し、
    前記プログラムは、コントローラーに、
    前記転写部材に転写バイアスを印加するステップと、
    前記複数の画像形成ユニットのうちの少なくとも１つが前記転写ベルト上に画像を形成している期間に、画像を形成していない他の画像形成ユニットにおける前記帯電領域に発生する帯電電流を検知するステップと、
    検知された前記帯電電流に基づいて、前記転写ベルトの画像形成時における電気抵抗を推定するステップと、を実行させるプログラム。

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