JP2022087432A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の表面に形成されたトナー像をシートに転写するときに、転写部材に印加する転写バイアスが狙いの値から大きくズレてしまう不具合を生じにくくする。【解決手段】２次転写対向ローラ８０に印加する２次転写バイアス（転写バイアス）を出力する電源部９５と、中間転写ベルト８（像担持体）の表面に形成されるトナー像の画素数を算出する演算部９１（算出手段）と、が設けられている。また、電源部９５によって定電流制御にて２次転写バイアスを出力する定電流モードと、電源部９５によって定電圧制御にて２次転写バイアスを出力する定電圧モードと、を切替可能に構成されている。そして、演算部９１によって算出された画素数に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力時間、出力開始時間、出力電圧のうち少なくとも１つを調整している。【選択図】図５

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体の表面に形成されたトナー像をシートに良好に転写するために、転写ローラや２次転写ローラなどの転写部材に印加する転写バイアスを調整する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、特許文献１には、転写性の低下を抑制することなどを目的として、印字率を算出して、その印字率に基づいて１次転写ローラに印加する１次転写バイアスを調整する技術が開示されている。

従来の画像形成装置は、像担持体の表面に形成されたトナー像をシートに転写するときに、転写部材に印加する転写バイアスが狙いの値から大きくズレてしまって、先端画像ムラなどの異常が生じてしまうことがあった。
そして、このような不具合は、特許文献１に開示された技術を応用して、印字率に基づいて１次転写ローラに印加する１次転写バイアスを調整しても解決できなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、像担持体の表面に形成されたトナー像をシートに転写するときに、転写部材に印加する転写バイアスが狙いの値から大きくズレてしまう不具合が生じにくい、画像形成装置を提供することにある。

この発明における画像形成装置は、像担持体の表面に形成されたトナー像をシートに転写するための転写部材と、前記転写部材に印加する転写バイアスを出力する電源部と、前記像担持体の表面に形成されるトナー像の画素数を算出する算出手段と、を備え、前記電源部によって定電流制御にて前記転写バイアスを出力する定電流モードと、前記電源部によって定電圧制御にて前記転写バイアスを出力する定電圧モードと、を切替可能に構成され、前記算出手段によって算出された画素数に基づいて、前記定電圧モードが実行されるときにおける前記転写バイアスの出力時間、出力開始時間、出力電圧のうち少なくとも１つを調整するものである。

本発明によれば、像担持体の表面に形成されたトナー像をシートに転写するときに、転写部材に印加する転写バイアスが狙いの値から大きくズレてしまう不具合が生じにくい、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部の一部を拡大して示す構成図である。 中間転写ベルトとその近傍とを示す概略図である。 ２次転写バイアスの調整制御の一例を示すタイミングチャートである。 ２次転写バイアスの調整制御の一例を示すフローチャートである。 中間転写ベルトの表面に形成されたトナー像を示す模式図である。 変形例１における、２次転写バイアスの調整制御を示すタイミングチャートである。 図７における２次転写バイアスの調整制御を示すフローチャートである。 変形例２における、２次転写バイアスの調整制御を示すタイミングチャートである。 図９における２次転写バイアスの調整制御を示すフローチャートである。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１及び図２にて、画像形成装置１００における全体の構成・動作について説明する。
図１は画像形成装置としてのプリンタを示す構成図であり、図２はその作像部の一部を示す拡大図である。
図１に示すように、画像形成装置本体１００の中央には、像担持体としての中間転写ベルト８（中間転写体）が設置されている。また、中間転写ベルト８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが並設されている。

図２を参照して、イエローに対応した作像部６Ｙは、感光体としての感光体ドラム１Ｙと、感光体ドラム１Ｙの周囲に配設された帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ、クリーニング装置２Ｙ、潤滑剤供給装置３、除電装置（不図示）、等で構成されている。そして、感光体ドラム１Ｙ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、除電工程）がおこなわれて、感光体ドラム１Ｙ上にイエロー画像が形成されることになる。

なお、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋも、使用されるトナーの色が異なる以外は、イエローに対応した作像部６Ｙとほぼ同様の構成となっていて、それぞれのトナー色に対応した画像が形成される。以下、他の３つの作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの説明を適宜に省略して、イエローに対応した作像部６Ｙのみの説明をおこなうことにする。

図２を参照して、感光体ドラム１Ｙは、モータによって反時計方向に回転駆動される。そして、帯電装置４Ｙの位置で、感光体ドラム１Ｙの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、露光装置７から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での幅方向（図１、図２の紙面垂直方向であって、主走査方向である。）の露光走査によってイエローに対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、現像装置５Ｙとの対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、イエローのトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、中間転写体としての中間転写ベルト８（像担持体）及び１次転写ローラ９Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト８の表面に１次転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム１Ｙ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム１Ｙの表面は、クリーニング装置２Ｙとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１Ｙ上に残存した未転写トナーがクリーニングブレード２ａによってクリーニング装置２Ｙ内に回収される（クリーニング工程である。）。
ここで、クリーニング装置２Ｙの内部には、潤滑剤供給ローラ３ａ、固形潤滑剤３ｂ、圧縮スプリング３ｃなどからなる潤滑剤供給装置３（感光体用潤滑剤供給装置）が内設されている。そして、図２の時計方向に回転する潤滑剤供給ローラ３ａによって、固形潤滑剤３ｂから潤滑剤が少量ずつ削られて、潤滑剤供給ローラ３ａによって感光体ドラム１Ｙの表面に潤滑剤が供給されることになる。
最後に、感光体ドラム１Ｙの表面は、除電装置との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム１上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム１Ｙ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。

なお、上述した作像プロセスは、他の作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋでも、イエロー作像部６Ｙと同様におこなわれる。すなわち、作像部の上方に配設された露光装置７から、画像情報に基いたレーザ光Ｌが、各作像部６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの感光体ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に向けて照射される。
その後、各現像装置５Ｍ、５Ｃ、５Ｋによる現像工程を経て各感光体ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト８上に重ねて１次転写する。こうして、中間転写ベルト８上にカラー画像が形成される。

ここで、中間転写ベルト装置は、図３を参照して、中間転写ベルト８（中間転写体）、４つの１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ 、駆動ローラ１６、従動ローラ１７、転写前ローラ１８、テンションローラ１９、クリーニング対向ローラ２０、潤滑剤対向ローラ２１、バックアップローラ２２、中間転写クリーニング装置１０、潤滑剤供給装置３０（中間転写潤滑剤供給装置）、２次転写対向ローラ８０、２次転写装置７０～７３、等で構成される。中間転写ベルト８は、複数のローラ部材１６～２２、８０、によって張架・支持されるとともに、駆動モータによる１つのローラ部材（駆動ローラ１６）の回転駆動によって図３中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに、トナーの極性とは逆の極性の転写電圧（１次転写バイアス）が印加される。
そして、中間転写ベルト８は、矢印方向に走行して、１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト８の表面に重ねて１次転写される（１次転写工程である。）。

その後、各色のトナー像が重ねて１次転写された中間転写ベルト８は、転写回転体としての２次転写ベルト７２との対向位置に達する。この位置では、２次転写対向ローラ８０が、２次転写ローラ７０との間に中間転写ベルト８と２次転写ベルト７２とを挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された用紙等のシートＰ上に２次転写される（２次転写工程である。）。このとき、中間転写ベルト８には、シートＰに転写されなかった未転写トナーが残存する。

その後、中間転写ベルト８は、中間転写クリーニング装置１０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８の表面に付着した未転写トナーなどの付着物が除去される。
さらに、中間転写ベルト８は、中間転写潤滑剤供給装置としての潤滑剤供給装置３０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト８の表面に潤滑剤が供給される。
こうして、中間転写ベルト８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、図１を参照して、２次転写ニップの位置に搬送されるシートＰは、装置本体１００の下方に配設された給紙装置２６から、給紙ローラ２７やレジストローラ対２８等を経由して搬送されるものである。
詳しくは、給紙装置２６には、用紙などのシートＰが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ２７が図１の反時計方向に回転駆動されると、一番上のシートＰが第１搬送経路Ｋ１を経由してレジストローラ対２８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対２８（タイミングローラ対）に搬送されたシートＰは、回転駆動を停止したレジストローラ対２８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対２８が回転駆動されて、シートＰが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、シートＰ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写されたシートＰは、２次転写ベルト７２によって搬送されて、２次転写ベルト７２から分離された後に、搬送ベルト６０によって定着装置５０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト及び圧力ローラによる熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像がシートＰ上に定着される（定着工程である。）。
その後、シートＰは、第２搬送経路Ｋ２を経由して、排紙ローラ対によって装置外へと排出される。排紙ローラ対によって装置外に排出されたシートＰは、出力画像として、スタック部上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

なお、シートＰの両面（オモテ面とウラ面とである。）へのプリントをおこなう「両面プリントモード」が選択されている場合には、オモテ面への定着工程が終了したシートＰは、上述した「片面プリントモード」が選択されているときのようにそのまま排紙されることなく、第３搬送経路Ｋ３に導かれて、その搬送方向が反転された後に、第４搬送経路Ｋ４を経由して再び２次転写ニップ（２次転写装置７０～７３）の位置に向けて搬送される。そして、２次転写ニップの位置で先に説明したものと同様の画像形成プロセス（画像形成動作）によってシートＰのウラ面への画像形成がおこなわれ、その後に定着装置５０での定着工程を経て、第２搬送経路Ｋ２を経由して、画像形成装置本体１００から排出される。

次に、図２にて、作像部における現像装置５Ｙ（現像装置）の構成・動作について、さらに詳しく説明する。
現像装置５Ｙは、感光体ドラム１Ｙに対向する現像ローラ５１Ｙと、現像ローラ５１Ｙに対向するドクターブレード５２Ｙと、現像剤収容部内に配設された２つの搬送スクリュ５５Ｙと、現像剤中のトナー濃度を検知する濃度検知センサ５６Ｙと、等で構成される。現像ローラ５１Ｙは、内部に固設されたマグネットや、マグネットの周囲を回転するスリーブ等で構成される。現像剤収容部内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。

このように構成された現像装置５Ｙは、次のように動作する。
現像ローラ５１Ｙのスリーブは、図２の矢印方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、スリーブの回転にともない現像ローラ５１Ｙ上を移動する。ここで、現像装置５Ｙ内の現像剤Ｇは、現像剤Ｇ中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される。具体的に、現像装置５Ｙに設置されたトナー濃度センサによってトナー濃度が低い状態が検知されたときには、トナー濃度が所定の範囲内になるように、トナー容器５８から現像装置５Ｙ内に新品トナーが補給される。
その後、トナー容器５８から現像剤収容部内に補給されたトナーは、２つの搬送スクリュ５５Ｙによって、現像剤Ｇとともに混合・撹拌されながら、隔絶された２つの現像剤収容部を循環する（図２の紙面垂直方向の移動である。）。そして、現像剤Ｇ中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５１Ｙ上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ５１Ｙ上に担持される。

現像ローラ５１Ｙ上に担持された現像剤Ｇは、図２中の矢印方向に搬送されて、ドクターブレード５２Ｙの位置に達する。そして、現像ローラ５１Ｙ上の現像剤Ｇは、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム１Ｙとの対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界によって、感光体ドラム１Ｙ上に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ５１Ｙ上に残った現像剤Ｇはスリーブの回転にともない現像剤収容部の上方に達して、この位置で現像ローラ５１Ｙから離脱される。
なお、トナー容器５８は、現像装置５Ｙ（画像形成装置１００）に対して着脱可能（交換可能）に設置されている。そして、トナー容器５８は、その内部に収容された新品のトナーが空になると、現像装置５Ｙ（画像形成装置１００）から取り外されて新品のものに交換されることになる。

次に、図３等を用いて、本実施の形態における中間転写ベルト装置について詳述する。
図３を参照して、中間転写ベルト装置は、像担持体としての中間転写ベルト８、４つの１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ 、駆動ローラ１６、従動ローラ１７、転写前ローラ１８、テンションローラ１９、クリーニング対向ローラ２０、潤滑剤対向ローラ２１、バックアップローラ２２、中間転写クリーニング装置１０、中間転写潤滑剤供給装置としての潤滑剤供給装置３０、転写部材（２次転写部材）としての２次転写対向ローラ８０、２次転写装置７０～７３、等で構成される。

像担持体としての中間転写ベルト８は、各色のトナー像をそれぞれ担持する４つの感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに当接して１次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８は、主として８つのローラ部材（駆動ローラ１６、従動ローラ１７、転写前ローラ１８、テンションローラ１９、クリーニング対向ローラ２０、潤滑剤対向ローラ２１、バックアップローラ２２、２次転写対向ローラ８０、である。）によって張架され支持されている。

１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト８を介して対応する感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに当接している。詳しくは、イエロー用の転写ローラ９Ｙは中間転写ベルト８を介してイエロー用の感光体ドラム１Ｙに当接して、マゼンタ用の転写ローラ９Ｍは中間転写ベルト８を介してマゼンタ用の感光体ドラム１Ｍに当接して、シアン用の転写ローラ９Ｃは中間転写ベルト８を介してシアン用の感光体ドラム１Ｃに当接して、ブラック用（黒色用）の転写ローラ９Ｋは中間転写ベルト８を介してブラック用（黒色用）の感光体ドラム１Ｋに当接している。１次転写ローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、それぞれ、直径が１０ｍｍ程度の芯金上に、外径が１６ｍｍ程度の導電性スポンジ層が形成された弾性ローラであって、体積抵抗が１０⁶～１０¹²Ω（好ましくは、１０⁷～１０⁹Ω）の範囲となるように調整されている。

駆動ローラ１６は、４つの感光体ドラムに対して中間転写ベルトの走行方向下流側の位置で、中間転写ベルト８が１２０度程度の巻付角度で巻き付けられた状態で中間転写ベルト８の内周面に当接するように配置されている。駆動ローラ１６は、制御部９０によって制御される駆動モータＭｔ１によって図３の時計方向に回転駆動される。これにより、中間転写ベルト８は所定の走行方向（図３の時計方向である。）に走行することになる。

従動ローラ１７は、４つの感光体ドラムに対して中間転写ベルト８の走行方向上流側の位置で、中間転写ベルト８が１８０度程度の巻付角度で巻き付けられた状態で中間転写ベルト８の内周面に当接するように配置されている。中間転写ベルト８において、従動ローラ１７から駆動ローラ１６に至る部分は、ほぼ水平面になるように設定されている。従動ローラ１７は、中間転写ベルト８の走行にともない図３の時計方向に従動回転する。

テンションローラ１９は、中間転写ベルト８の外周面に当接している。転写前ローラ１８、クリーニング対向ローラ２０、潤滑剤対向ローラ２１、バックアップローラ２２、２次転写対向ローラ８０は、中間転写ベルト８の内周面に当接している。
２次転写対向ローラ８０と潤滑剤対向ローラ２１との間には、中間転写ベルト８を介してクリーニング対向ローラ２０に当接するように中間転写クリーニング装置１０（クリーニングブレード）が設置されている。
クリーニング対向ローラ２０とテンションローラ１９との間には、中間転写ベルト８を介して潤滑剤対向ローラ２１に当接するように潤滑剤供給装置３０（中間転写潤滑剤供給装置）が設置されている。潤滑剤供給装置３０は、感光体ドラム用の潤滑剤供給装置３と同様に、潤滑剤供給ローラ、固形潤滑剤、圧縮スプリングなどからなる。そして、図３の反時計方向に回転する潤滑剤供給ローラによって、固形潤滑剤から潤滑剤が少量ずつ削られて、潤滑剤供給ローラによって中間転写ベルト８の表面に潤滑剤が供給されることになる。
駆動ローラ１６を除くローラ部材１７～２２、８０は、いずれも、中間転写ベルト８の走行にともない従動回転する。

図３を参照して、２次転写対向ローラ８０は、中間転写ベルト８と２次転写ベルト７２とを介して２次転写ローラ７０に当接している。２次転写対向ローラ８０は、ステンレス鋼等からなる円筒状の芯金の外周面に、体積抵抗が１０⁷～１０⁸Ω程度で、硬度（ＪＩＳ－Ａ硬度）が４８～５８度程度のＮＢＲゴムからなる弾性層８３（層厚は５ｍｍ程度である。）が形成されたものである。

また、本実施の形態において、２次転写対向ローラ８０は、電源部９５（バイアス出力手段）に電気的に接続されていて、その電源部９５から高圧電圧となる２次転写バイアスが印加される。この２次転写対向ローラ８０に印加される２次転写バイアスは、２次転写ニップに搬送されるシートＰに、中間転写ベルト８の表面に１次転写されたトナー像を２次転写するためのものであって、トナーの極性と同じ極性（本実施の形態ではマイナス極性である。）の２次転写バイアス（直流電圧）である。これにより、中間転写ベルト８のトナー担持面（外周面）に担持されたトナーが、２次転写電界によって２次転写対向ローラ８０側から２次転写装置７０～７３側に向かって静電移動することになる。
なお、２次転写対向ローラ８０に２次転写バイアスを印加する制御については、後で図4、図５等を用いて詳しく説明する。

図３を参照して、２次転写装置は、２次転写ベルト７２、２次転写ローラ７０、分離ローラ７１、２次転写ブレード７３（クリーニングブレード）、等で構成される。
２次転写ベルト７２（転写回転体）は、２つのローラ（２次転写ローラ７０と分離ローラ７１とである。）に張架され支持された無端ベルトであって、中間転写ベルト８とほぼ同じ材料で形成されている。２次転写ベルト７２は、中間転写ベルト８（中間転写体）に当接して２次転写ニップを形成するとともに、２次転写ニップから送出されたシートＰを搬送するものである。

２次転写ローラ７０は、２次転写対向ローラ８０との間に中間転写ベルト８と２次転写ベルト７２とを挟んで２次転写ニップを形成している。２次転写ローラ７０は、ステンレス鋼、アルミニウム等からなる中空状の芯金上に、硬度（アスカーＣ硬度）が４０～５０度程度の弾性層が形成（被覆）されたものである。２次転写ローラ７０の弾性層は、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、シリコーン等のゴム材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりして、ソリッド状又は発泡スポンジ状に形成することができる。本実施の形態において、弾性層は、転写電流の集中を抑えるために、その体積抵抗が１０^6.5～１０^7.5Ω程度に設定されている。なお、本実施の形態において、２次転写ローラ７０は、接地（アース）されている。
また、２次転写ローラ７０は、制御部９０によって制御される駆動モータＭｔ２によって図３の反時計方向に回転駆動されて、２次転写ベルト７２を図３の反時計方向に回転（走行）させるとともに、分離ローラ７１を図３の反時計方向に従動回転させる。

分離ローラ７１は、２次転写ニップに対してシートＰの搬送方向下流側の位置に配置されている。２次転写ニップから送出されたシートＰは、図３の反時計方向に走行する２次転写ベルト７２に沿うように搬送された後に、分離ローラ７１の位置で、分離ローラ７１の外周に沿うように曲面が形成された２次転写ベルト７２によって、２次転写ベルト７２から分離（曲率分離）されることになる。
２次転写ブレード７３は、２次転写ベルト７２の表面に当接して、２次転写ベルト７２の表面に付着したトナーや紙粉などの異物を除去するものである。２次転写ブレード７３は、２次転写ベルト７２の走行方向に対してカウンタ方向に当接するように、２次転写ベルト７２を介して２次転写ローラ７０に圧接している。

以下、図３～図６等を用いて、本実施の形態において特徴的な、画像形成装置１００の構成・動作について詳述する。
先に図３等を用いて説明したように、本実施の形態における画像形成装置１００には、像担持体としての中間転写ベルト８の表面に形成されたトナー像（画像）をシートＰに転写するための転写部材としての２次転写対向ローラ８０が設けられている。転写部材としての２次転写対向ローラ８０は、中間転写体としての中間転写ベルト８の表面に１次転写されたトナー像をシートＰに２次転写するための２次転写部材である。
また、画像形成装置１００には、転写部材としての２次転写対向ローラ８０に印加する転写バイアス（２次転写バイアスである。）を出力する電源部９５が設けられている。

ここで、本実施の形態における画像形成装置１００は、電源部９５によって定電流制御にて２次転写バイアス（転写バイアス）を出力する定電流モードと、電源部９５によって定電圧制御にて２次転写バイアス（転写バイアス）を出力する定電圧モードと、を切替可能に構成されている。
すなわち、２次転写対向ローラ８０には、電源部９５によって、定電流制御された２次転写バイアスが印加されたり、定電圧制御された２次転写バイアスが印加されたりすることになる。
なお、図４に示すように、定電流モード時には、定電流制御の信号がオンとなり、定電圧制御の信号がオフとなる。これに対して、定電圧モード時には、定電圧制御の信号がオンとなり、定電流制御の信号がオフとなる。

詳しくは、図４を参照して、定電流モードは、２次転写対向ローラ８０（転写部材）によって中間転写ベルト８（像担持体）の表面に形成されたトナー像をシートＰに転写する転写工程時（２次転写工程時）に実行される。これに対して、定電圧モードは、非転写工程時（紙間など、２次転写工程がおこなわれないときである。）に実行される。
すなわち、図６等を参照して、中間転写ベルト８上の画像部（複数枚のシートＰ１～Ｐ３の表面にそれぞれ対応する位置であって、画像が形成され得る領域である。）が２次転写ニップを通過するときには、電源部９５によって２次転写対向ローラ８０に定電流制御された２次転写バイアスが印加される。これに対して、中間転写ベルト８上の非画像部（画像部の前後や紙間などの画像部以外の領域である。）が２次転写ニップを通過するときには、後述する逆バイアスの印加後に、電源部９５によって２次転写対向ローラ８０に定電圧制御された２次転写バイアスが印加される。したがって、連続通紙時には、定電流モードと定電圧モードとが交互に切替えられることになる。
このような制御をおこなうのは、転写工程時には２次転写バイアスを定電流制御した方が２次転写バイアスが安定しやすく、非転写工程時には２次転写バイアスを定電圧制御した方が２次転写バイアスが安定しやすいためである。

また、図４を参照して、非転写工程時（紙間）において、定電圧モード（定電圧制御の信号がオンのときである。）が実行される前に、定電流モード（定電流制御の信号がオンのときである。）が実行されるときに２次転写対向ローラ８０（転写部材）に印加される２次転写バイアスの極性とは異なる極性の２次転写バイアスが、２次転写対向ローラ８０に印加されるように制御している。
具体的に、転写工程時には、電源部９５によって２次転写対向ローラ８０に定電流制御されたマイナス極性の２次転写バイアスが印加される。そして、非転写工程（紙間）に切り替わると、定電圧制御をおこなう前に、電源部９５によって２次転写対向ローラ８０にプラス極性の２次転写バイアス（逆バイアス）が印加されるようにする。
これにより、転写工程時には中間転写ベルト８上に担持されたマイナス極性のトナー（トナー像）が斥力によりシートＰ上に積極的に移動されることになり、良好な転写性を得ることが可能になる。また、非転写工程時には中間転写ベルト８上に担持されたマイナス極性のトナー（トナー像）が引力により中間転写ベルト８上に積極的に保持されやすくなり、２次転写ベルト７２のトナー汚れ（中間転写ベルト８上に付着した地汚れトナーの付着によるトナー汚れである。）を軽減することができる。
なお、図４において、紙間（非転写工程時）において逆バイアスを印加した直後の２次転写電圧値の極性がマイナスになっているのは、転写工程時のマイナス極性からの切り替えなどによるものである。

ここで、本実施の形態における画像形成装置１００には、像担持体としての中間転写ベルト８の表面に形成されるトナー像の画素数を算出する算出手段としての演算部９１が設けられている。
この演算部９１は、制御部９０の一部であって、露光装置７で取得される画像情報に基づいて、中間転写ベルト８上に形成されるトナー像（又は、シートＰ上に転写されるトナー像）の画素数を求める。なお、本実施の形態における画像形成装置１００はプリンタであるため、上述した画像情報はパソコンなどの外部端末から入力されるものとなるが、画像形成装置が複写機である場合には、上述した画像情報はスキャナによって原稿から読み取ったものとなる。
ここで、上述したトナー像の「画素数」は、単位面積当たり（例えば、シートＰの表面積当たりである。）の画像が占める割合（画像面積率）であって「画素カウンタ」とも呼ばれるものである。

そして、本実施の形態では、演算部９１（算出手段）によって算出された画素数（画素カウンタ）に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力時間、出力開始時間、出力電圧のうち少なくとも１つを調整している。
詳しくは、本実施の形態では、演算部９１によって算出された画素数（画素カウンタ）に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力時間を調整している。
具体的に、演算部９１（算出手段）によって算出された画素数（画素カウンタ）が少ないときに、画素数（画素カウンタ）が多いときに比べて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力時間が短くなるように調整している。すなわち、画素数が少ない場合には、画素数が多い場合に比べて、定電流制御に切り替わる前の定電圧制御をおこなう時間が短くなるように制御している。

このような制御をおこなうのは、２次転写工程時において、２次転写工程の対象となるトナー像（画像）の画素数（画素カウンタ）の大きさによって、２次転写工程時における２次転写対向ローラ８０（転写部材）に印加する２次転写バイアスが狙いの値（目標値）から大きくズレてしまって、先端画像ムラや先端画像濃度低下などの異常画像が生じてしまうことがあるためである。具体的に、画素数が少ない場合には、画素数が多い場合に比べて、２次転写工程時における２次転写バイアスが狙いの値から大きくズレて、狙いの値に安定するまでの時間がかかってしまう。
そのため、本実施の形態では、画素数（画素カウンタ）に応じて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力時間を最適化して、２次転写工程時における２次転写バイアスが狙いの値に早期に近づくようにしている。したがって、出力画像の画素数に関わらず、先端画像ムラや先端画像濃度低下などの異常画像の発生を軽減することができる。

特に、本実施の形態において、演算部９１（算出手段）は、１枚のシートＰに転写可能な中間転写ベルト８の副走査方向の範囲（図６に示す「画像部」の左右方向の範囲である。）において、先端から所定範囲Ｘ１内に形成されるトナー像の画素数（画素カウンタ）を算出している。
これは、上述した２次転写バイアスが目標値からズレてしまう不具合が、シートＰの搬送方向先端に形成される画像の画素数の大きさに特に関係するためである。
なお、上述した「副走査方向」とは、主走査方向に直交する方向であって、中間転写ベルト８の走行方向や、感光体ドラム１Ｙの回転方向、と同じ方向である。また、図６において、中間転写ベルト８は、白矢印方向に走行（回転）している。

以下、図５の制御フローを中心にして、図４のタイミングチャートを適宜参照しながら、上述した２次転写バイアスの調整制御の一例について説明する。
図５に示すように、まず、制御部９０に印刷指令に基づいた画像情報が入力されると、その画像情報に基づいて演算部９１で複数に分割したエリアＸ１～Ｘ３（図４、図６参照）毎の画素カウンタが算出される（ステップＳ１、Ｓ２）。
そして、先端のエリアＸ１の画素カウンタに基づいて、２次転写バイアスの出力電圧目標値（狙いの値）が決定される（ステップＳ３）。図４に示す例を参照して、逆バイアスの電圧値１ｋＶからバイアス出力－１０ｋＶの定電圧出力完了するまで１１ｍｓかかるとする。１エリア目Ｘ１の印刷領域が狭いときには－２ｋＶに設定されて、印刷領域が広いときには－４ｋＶに設定される。また、ベタ画像のようにすべての領域で印刷するときは－７ｋＶに設定される。また、画像濃度が低いときは－２ｋＶに設定されて、画像濃度が高いときは－６ｋＶに設定される。なお、デフォルト値は－１０ｋＶに設定されていて、図４の例ではエリアＸ１の画素カウンタに基づいて－２ｋＶに設定されたものとしている。
そして、ステップＳ３で決定された出力電圧目標値から定電圧モード時における２次転写バイアスの出力時間が算出され決定される（ステップＳ４）。図４に示す例を参照して、シート負荷、電流値、目標電圧デフォルト設定値などによって、逆バイアスの電圧値１ｋＶからバイアス出力－１０ｋＶの定電圧出力が完了するまで１１ｍｓかかるものとする。このとき、２次転写バイアスの出力時間（到達時間）は、３ｍｓと算出される。詳しくは、１ｋＶから－１０ｋＶで１１ｋＶ変動するのに１１ｍｓかかるので、１ｍｓあたりでは１ｋＶ／ｍｓ（＝１１ｋＶ／１１ｍｓ）となり、－２ｋＶに到達するときに画像先端に達するとすると、１ｋＶから－２ｋＶで３ｋＶ変動するので、画像先端に到達する時間は３ｍｓ（＝３ｋＶ÷１ｋＶ／ｍｓ）となる。
その後、紙間に達したときに逆バイアス（２次転写工程時の極性と異なる２次転写バイアスである。）の印加を開始する（ステップＳ５）。そして、制御部９０のタイマーによる計測を開始して定電圧制御の２次転写バイアスの出力を開始する時間（図４の例では、到達時間４０ｍｓである。）が経過した後に、定電圧制御の２次転写バイアスの出力を開始する（ステップＳ６、Ｓ７）。そして、ステップＳ４で決定した出力時間（図４の例では、出力時間３ｍｓである。）が経過した後に、２次転写バイアスの制御を定電圧制御から定電流制御に切り替えて（ステップＳ９）、本フローを終了する。

＜変形例１＞
変形例１における画像形成装置１００は、演算部９１（算出手段）によって算出された画素数（画素カウンタ）に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力開始時間（出力開始するタイミング）を調整している。
具体的に、演算部９１（算出手段）によって算出された画素数（画素カウンタ）が少ないときに、画素数（画素カウンタ）が多いときに比べて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力開始時間が早まるように調整している。すなわち、画素数が少ない場合には、画素数が多い場合に比べて、定電流制御から定電圧制御に切り替わるタイミングが早くなるように制御している。
このように、画素数（特に、先端から所定範囲Ｘ１内に形成されるトナー像の画素数である。）に応じて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力開始時間を最適化することで、２次転写工程時における２次転写バイアスが狙いの値に早期に近づくことになる。したがって、出力画像の画素数に関わらず、先端画像ムラや先端画像濃度低下などの異常画像の発生を軽減することができる。

以下、図８の制御フローを中心にして、図７のタイミングチャートを適宜参照しながら、上述した変形例１における２次転写バイアスの調整制御の一例について説明する。
図８に示すように、まず、制御部９０に印刷指令に基づいた画像情報が入力されると、その画像情報に基づいて演算部９１で複数に分割したエリアＸ１～Ｘ３（図６、図７参照）毎の画素カウンタが算出される（ステップＳ１、Ｓ２）。そして、先端のエリアＸ１の画素カウンタに基づいて、２次転写バイアスの出力電圧目標値（狙いの値）が決定される（ステップＳ３）。
そして、その出力電圧目標値に達するまでの到達時間を算出して（ステップＳ１０）、定電流制御から定電圧制御に切り替えるときに２次転写バイアスの出力を早める時間を算出する（ステップＳ１１）。すなわち、変形例１では、図４、図５で説明した制御とは異なり、定電圧モード時における２次転写バイアスの出力時間は固定して、ステップＳ２で算出した画素カウンタに基づいて定電圧モード時における２次転写バイアスの出力開始時間を調整している。
図７に示す例を参照して、逆バイアスの電圧値１ｋＶからバイアス出力－１０ｋＶの定電圧出力完了するまで１１ｍｓかかるとする。－４ｋＶに達するときに画像先端に達するような制御例とすると、定電圧モード時における２次転写バイアスの出力開始時間は２４ｍｓとなる。詳しくは、図７の例では、定電圧制御により２次転写バイアスの出力が－１０ｋＶに到達してから定電流制御に変更して－４ｋＶまで切り替わる時間が５ｍｓとなり、画像先端に到達するには１６ｍｓ（＝１１ｍｓ＋５ｍｓ）が必要となる。この１６ｍｓがステップＳ１０で算出した値になる。そして、デフォルト値を４０ｍｓとすると、定電圧制御時に２次転写バイアスの出力を早める時間は２４ｍｓ（＝４０ｍｓ－１６ｍｓ）となる。この２４ｍｓがステップＳ１１で算出した値になる。
その後、紙間に達したときに逆バイアス（２次転写工程時の極性と異なる２次転写バイアスである。）の印加を開始する（ステップＳ５）。そして、制御部９０のタイマーによる計測を開始して定電圧制御の２次転写バイアスの出力を開始する時間（図７の例では、ステップＳ１１で求めた２４ｍｓである。）が経過した後に、定電圧制御の２次転写バイアスの出力を開始する（ステップＳ６、Ｓ７）。そして、ステップＳ３で決定した出力目標値に達した後に（ステップＳ１２）、２次転写バイアスの制御を定電圧制御から定電流制御に切り替えて（ステップＳ９）、本フローを終了する。

＜変形例２＞
変形例２における画像形成装置１００は、演算部９１（算出手段）によって算出された画素数（画素カウンタ）に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力電圧を調整している。
具体的に、演算部９１（算出手段）によって算出された画素数（画素カウンタ）が少ないときに、画素数（画素カウンタ）が多いときに比べて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力電圧の絶対値が小さくなるように調整している。すなわち、画素数が少ない場合には、画素数が多い場合に比べて、定電圧モード時における２次転写バイアスの絶対値が小さくなるように制御している。
このように、画素数（特に、先端から所定範囲Ｘ１内に形成されるトナー像の画素数である。）に応じて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力電圧を最適化することで、２次転写工程時における２次転写バイアスが狙いの値に早期に近づくことになる。したがって、出力画像の画素数に関わらず、先端画像ムラや先端画像濃度低下などの異常画像の発生を軽減することができる。

以下、図１０の制御フローを中心にして、図９のタイミングチャートを適宜参照しながら、上述した変形例２における２次転写バイアスの調整制御の一例について説明する。
図１０に示すように、まず、制御部９０に印刷指令に基づいた画像情報が入力されると、その画像情報に基づいて演算部９１で複数に分割したエリアＸ１～Ｘ３（図６、図９参照）毎の画素カウンタが算出される（ステップＳ１、Ｓ２）。
そして、先端のエリアＸ１の画素カウンタに基づいて、２次転写バイアスの出力電圧目標値（狙いの値）が決定される（ステップＳ３）。すなわち、変形例２では、図４、図５で説明した制御とは異なり、定電圧モード時における２次転写バイアスの出力時間は固定して、ステップＳ２で算出した画素カウンタに基づいて定電圧モード時における２次転写バイアスの出力電圧（大きさ）を調整している。
その後、紙間に達したときに逆バイアス（２次転写工程時の極性と異なる２次転写バイアスである。）の印加を開始する（ステップＳ５）。そして、制御部９０のタイマーによる計測を開始して定電圧制御の２次転写バイアスの出力を開始する時間（図９の例では、４０ｍｓである。）が経過した後に、定電圧制御の２次転写バイアスの出力を開始する（ステップＳ６、Ｓ７）。そして、計算上ではシート先端で出力目標値に達するので、到達時間（図９の例では３ｍｓである。）が経過したら、２次転写バイアスの制御を定電圧制御から定電流制御に切り替えて（ステップＳ９）、本フローを終了する。
なお、変形例２では、画素数が少ない場合には、画素数が多い場合に比べて、定電圧モード時における２次転写バイアスの絶対値が小さくなるように制御した。これに対して、画素数が少ない場合に、画素数が多い場合に比べて、定電圧モード時における２次転写バイアスの絶対値が大きくなるように制御することもできる。

以上説明したように、本実施の形態における画像形成装置１００は、中間転写ベルト８（像担持体）の表面に形成されたトナー像をシートＰに転写するための２次転写対向ローラ８０（転写部材）と、２次転写対向ローラ８０に印加する２次転写バイアス（転写バイアス）を出力する電源部９５と、中間転写ベルト８の表面に形成されるトナー像の画素数を算出する演算部９１（算出手段）と、が設けられている。また、電源部９５によって定電流制御にて２次転写バイアスを出力する定電流モードと、電源部９５によって定電圧制御にて２次転写バイアスを出力する定電圧モードと、を切替可能に構成されている。そして、演算部９１によって算出された画素数に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける２次転写バイアスの出力時間、出力開始時間、出力電圧のうち少なくとも１つを調整している。
これにより、中間転写ベルト８の表面に形成されたトナー像をシートＰに２次転写するときに、２次転写対向ローラ８０に印加する２次転写バイアスが狙いの値から大きくズレてしまう不具合を生じにくくすることができる。

なお、本実施の形態では、２次転写対向ローラ８０に２次転写バイアスを印加するように電源部９５が構成された、斥力転写方式の画像形成装置１００に対して、本発明を適用した。これに対して、２次転写ローラ７０に２次転写バイアスを印加するように電源部が構成された、引力転写方式の画像形成装置に対しても、本発明を適用することができる。その場合、２次転写ローラ７０が、中間転写ベルト８（像担持体）の表面に形成されたトナー像をシートに転写するための転写部材（２次転写部材）となる。また、２次転写バイアスは、斥力転写方式のものに対して逆の極性になる。また、斥力転写方式と引力転写方式とが併用された画像形成装置に対しても、本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、転写回転体として２次転写ベルト７２を用いた画像形成装置１００に対して、本発明を適用した。これに対して、転写回転体として２次転写ローラを用いた画像形成装置に対しても、本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、像担持体としての中間転写ベルト８（中間転写体）と、転写回転体としての２次転写ベルト７２と、を用いた画像形成装置１００に対して、本発明を適用した。これに対して、中間転写ベルトや中間転写ドラムなどの中間転写体を備えず、トナーを現像する現像装置と、現像装置によって現像されたトナー像が形成される像担持体としての感光体ドラム（感光体）と、感光体ドラムに当接して転写ニップを形成して、転写ニップに搬送されるシートに対して感光体ドラム上のトナー像を転写するための転写部材と、を備えた装置、いわゆる直接転写方式の画像形成装置に対しても、本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、カラー画像を形成する画像形成装置１００に対して、本発明を適用した。これに対して、モノクロ画像のみを形成する画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
そして、それらのような場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、算出手段（演算部９１）によって算出された画素数に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける転写バイアス（２次転写バイアス）の出力時間を調整した。また、変形例１では、算出手段（演算部９１）によって算出された画素数に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける転写バイアス（２次転写バイアス）の出力開始時間を調整した。また、変形例２では、算出手段（演算部９１）によって算出された画素数に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける転写バイアス（２次転写バイアス）の出力電圧を調整した。
これに対して、算出手段（演算部９１）によって算出された画素数に基づいて、定電圧モードが実行されるときにおける転写バイアス（２次転写バイアス）の出力時間、出力開始時間、出力電圧のうち２つ、又は３つすべてを組み合わせて、それらを調整することもできる。
そして、そのような場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体ドラム（感光体）、
８ 中間転写ベルト（像担持体、中間転写体）、
７０ ２次転写ローラ、
８０ ２次転写対向ローラ（転写部材、２次転写部材）、
９０ 制御部、
９１ 演算部（算出手段）、
９５ 電源部（２次転写電源）、
１００ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
Ｐ、Ｐ１～Ｐ３ シート（記録媒体）。

特開２０１８－１４６７４０号公報

Claims (8)

1. 像担持体の表面に形成されたトナー像をシートに転写するための転写部材と、
   前記転写部材に印加する転写バイアスを出力する電源部と、
   前記像担持体の表面に形成されるトナー像の画素数を算出する算出手段と、
   を備え、
   前記電源部によって定電流制御にて前記転写バイアスを出力する定電流モードと、前記電源部によって定電圧制御にて前記転写バイアスを出力する定電圧モードと、を切替可能に構成され、
   前記算出手段によって算出された画素数に基づいて、前記定電圧モードが実行されるときにおける前記転写バイアスの出力時間、出力開始時間、出力電圧のうち少なくとも１つを調整することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記算出手段によって算出された画素数が少ないときに、画素数が多いときに比べて、前記定電圧モードが実行されるときにおける前記転写バイアスの出力時間が短くなるように調整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. 前記算出手段によって算出された画素数が少ないときに、画素数が多いときに比べて、前記定電圧モードが実行されるときにおける前記転写バイアスの出力開始時間が早まるように調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記算出手段によって算出された画素数が少ないときに、画素数が多いときに比べて、前記定電圧モードが実行されるときにおける前記転写バイアスの出力電圧の絶対値が小さくなるように調整することを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記算出手段は、１枚のシートに転写可能な前記像担持体の副走査方向の範囲において、先端から所定範囲内に形成されるトナー像の画素数を算出することを特徴とする請求項１～請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記定電流モードは、前記転写部材によって前記像担持体の表面に形成されたトナー像をシートに転写する転写工程時に実行され、
   前記定電圧モードは、非転写工程時に実行されることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記非転写工程時において、前記定電圧モードが実行される前に、前記定電流モードが実行されるときに前記転写部材に印加される転写バイアスの極性とは異なる極性の転写バイアスが、前記転写部材に印加されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記転写部材は、中間転写体の表面に１次転写されたトナー像をシートに２次転写するための２次転写部材であることを特徴とする請求項１～請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。

Images