JP5164738B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

非画像形成時に、画像形成時の転写部に印加させる定電圧を設定する画像形成装置、詳しくは、規定電圧を用いた定電圧設定時の測定結果を利用して、画像形成で用いる定電圧をより適正に設定する制御に関する。

像担持体（感光体又は中間転写体）に担持させたトナー像を、転写部材を含む転写部に定電圧を印加することにより、転写媒体（中間転写体又は記録材）に転写させる画像形成装置が実用化されている。このような画像形成装置では、非画像形成時に、画像形成時に印加させる定電圧を設定するために、規定電圧を転写部に印加して転写部に流れる電流を測定する第１設定モードが実行される。

第１設定モードは、個体差、周囲温度、使用履歴（電圧印加の累積時間）によって異なる転写部材や像担持体の抵抗値に合わせて、転写部に所定の転写電流値が流れるように転写電圧を自動的に調整する。このため、ＡＴＶＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれる。

特許文献１には、画像形成に先立たせて、転写部材に印加する規定電圧を段階的に高くして転写部に流れる電流を順次測定し、所望の電流が測定された時点の規定電圧を画像形成時の定電圧として用いる制御が示される。

特許文献２には、画像形成に先立たせて、転写部材の周囲温度を検出して選択した複数の試験電圧を転写部材に印加して、測定した複数の電圧−電流の測定データから定電圧設定の補間演算式を求める制御が示される。複数の電圧−電流の測定データの補間演算によって、所定の転写電流値が得られるような定電圧が求められる。

特許文献３には定電流によるＡＴＶＣ制御が示され、温度湿度環境により目標転写電流を変えている。

特許文献４には、非通紙に設定した定電圧に基づいて通紙時の先頭領域に印加する試験電圧を設定し、先頭領域で試験電圧を印加して求めた定電圧を後続領域で用いる制御が示される。

特開平５−６１１２号公報 特開２００６−１３３３３３号公報 特開２００２−１３２０６９号公報 特開２００４−１４４７８４号公報

近年の画像形成装置の高画質化に伴って、ＡＴＶＣ制御では、転写電流値を頻繁かつ精密（適正）に設定することが求められている。また、ＡＴＶＣ制御は、通常、画像形成ジョブの開始前、及び規定枚数の連続画像形成ごとの紙間で実施されるので、画像形成装置の高速度化、省電力化の要求に伴って制御の時間短縮が求められている。

特許文献２に示される制御は、試験電圧の印加回数の上限が定められているので、特許文献１に示される制御よりも時間短縮には適っている。

しかし、特許文献２に示される制御は、複数の電圧−電流データを補間演算して定電圧を求めるので、転写電流を精密に演算するには電圧−電流データ数を増やす必要があり、制御時間の短縮に逆らってしまう。

ここで、複数の試験電圧の最大／最小の範囲を狭くすれば、少ない電圧−電流データ数でも定電圧を精密に補間演算できるが、この場合、適正な定電圧が試験電圧の範囲を外れる可能性が出てくる。定電圧が設定される領域では、電圧−電流の関係が二次曲線的に変化している（図４参照）ので、試験電圧の範囲から外れた定電圧を補外演算で求めると不適正な転写電流が流れて転写不良となる可能性が高まる。

本発明は、少ない電圧−電流データ数でも画像形成時に用いる定電圧を精密かつ適正に演算でき、高画質化を実現しつつ制御時間を短縮して生産性を高められる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、トナー像を形成して前記像担持体に担持させるトナー像形成手段と、前記像担持体に接してトナー像の転写部を形成する転写部材と、トナー像の転写に際して前記転写部材を含めた前記転写部に定電圧を印加する電源とを備え、非画像形成時に、複数段階の試験電圧を前記転写部に印加して測定した電圧電流特性に基づいて、目標転写電流に対応させた前記定電圧を設定するものである。そして、規定電圧を前記転写部に印加して測定した電圧電流特性に基づいて、前記目標転写電流を上下に挟む電流値に対応するように複数段階の前記試験電圧を設定する制御手段を備える。

本発明の画像形成装置では、規定電圧を用いて設定した複数段階の試験電圧を転写部材を含む転写部に印加して電圧電流特性を測定するので、高い方の試験電圧を過剰に設定しなくても、試験電圧より高く定電圧が設定される可能性が低い。規定電圧を用いて測定した電圧電流特性によれば、転写部材の抵抗値の個体差や温度変化に伴う抵抗値の変動幅を最小限にカバーした試験電圧を設定できるからである。このため、試験電圧の数を増やすことなく規定電圧を用いるよりも精密に定電圧を設定できる。狭い電圧範囲で複数段階の試験電圧を設定しても、求める定電圧が許容範囲を外れる可能性は少ない。

規定電圧を用いて試験電圧を設定することにより、転写部材及び像担持体の個体差、周囲温度、使用履歴（電圧印加の累積時間）に関する前回との連続性を活用して、設定される定電圧が含まれる電圧範囲を安全に狭く設定できる。

従って、電圧−電流データ数を増やすことなく、画像形成時に用いる定電圧を精密に設定でき、高画質化を実現しつつ制御時間を短縮して生産性を高められる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、前回のＡＴＶＣ制御結果に基いて今回のＡＴＶＣ制御が実行される限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、中間転写体を用いたタンデム型及び１ドラム型の画像形成装置のみならず、記録材搬送体を用いた画像形成装置、又は感光体から記録材へ枚葉式に直接転写する画像形成装置でも実施できる。中間転写方式においては一次転写部のみならず、二次転写部でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１〜４に示される画像形成装置の一般的な構成及び制御については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。

＜トナー像形成手段、温度検出手段＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト８０に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを配置した中間転写方式タンデム型のフルカラープリンタである。

画像形成部１０Ｙでは、感光ドラム７０Ｙにイエロートナー像が形成されて、中間転写ベルト８０に一次転写される。画像形成部１０Ｍでは、感光ドラム７０Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト８０のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部１０Ｃ、１０Ｋでは、それぞれ感光ドラム７０Ｃ、７０Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に中間転写ベルト８０のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。

中間転写ベルト８０に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて、二次転写部Ｔ２を挟持搬送される記録材Ｐへ一括二次転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置４０で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に外部へ排出される。

不図示のカセットから１枚ずつ引き出された記録材Ｐは、レジストローラ２０で待機し、中間転写ベルト８０のトナー像にタイミングを合わせて、二次転写部Ｔ２へ送り出される。

中間転写ベルト８０は、テンションローラ５１、駆動ローラ５２、対向ローラ５３に掛け渡して支持され、駆動ローラ５２に駆動されて、矢印Ｒ２方向に２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転する。

中間転写ベルト８０は、厚さ１００μｍのポリイミド樹脂フィルムを基材として周長６００ｍｍの無端状に構成される。基材にはカーボンブラックを分散させて、表面抵抗率で１×１０^９Ω／□、体積抵抗率で１×１０^８Ω・ｃｍとなるように抵抗調整している。

ベルトクリーニング装置３３は、中間転写ベルト８０にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト８０の表面に残留した転写残トナー、紙粉等を除去する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、付設された現像装置１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部１０Ｙについて説明し、他の画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについては、説明中の符号末尾のＹを、Ｍ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部１０Ｙは、感光ドラム７０Ｙの周囲に、帯電ローラ１２Ｙ、露光装置１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写ローラ５４Ｙ、クリーニング装置１６Ｙを配置している。

感光ドラム７０Ｙは、外径４０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層（ＯＰＣ）を形成して構成され、２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電ローラ１２Ｙは、金属性の中心軸の表面に抵抗性の弾性層を被せて形成され、感光ドラム１Ｙに圧接して従動回転する。帯電ローラ１２Ｙは、交流電圧を重畳した直流電圧を印加されることにより、感光ドラム７０Ｙの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。

露光装置１３Ｙは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム７０Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置１４Ｙは、二成分現像剤を攪拌して帯電させ、固定磁極の周囲で感光ドラム７０Ｙとカウンタ方向に回転する現像スリーブに穂立ち状態で担持して、感光ドラム７０Ｙを摺擦させる。負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が、現像スリーブに印加されることにより、現像スリーブよりも相対的に正極性となった感光ドラム７０Ｙの露光部分へトナーが移動して、静電像が反転現像される。

一次転写ローラ５４Ｙは、金属製の中心軸の外周を導電性発泡ゴムの弾性層で覆って外径１５ｍｍに構成され、抵抗値が１．０×１０^９Ωに調整されている。一次転写ローラ５４Ｙは、不図示の加圧バネによって鉛直方向上方へ加圧されて、所定の圧力で感光ドラム７０Ｙ側へ中間転写ベルト８０を挟み込むように圧接して一次転写部Ｔ１を形成する。

転写高圧電源４８Ｙは、一次転写ローラ５４Ｙに正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して感光ドラム７０Ｙに担持されたトナー像を、一次転写部Ｔ１を通過する中間転写ベルト８０へ一次転写させる。

クリーニング装置１６Ｙは、クリーニングブレードを感光ドラム７０Ｙに摺擦して、一次転写部Ｔ１を通過した感光ドラム７０Ｙの表面に付着した転写残トナーを除去する。

二次転写ローラ５５は、不図示の加圧バネによって鉛直方向上方へ加圧されて、所定の圧力で対向ローラ５３側へ中間転写ベルト８０を挟み込むように圧接して二次転写部Ｔ２を形成する。

転写高圧電源４９は、二次転写ローラ５５に正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して中間転写ベルト８０に担持されたトナー像を、二次転写部Ｔ２を通過する記録材Ｐへ二次転写させる。

温度検出手段の一例である温度湿度センサ１０９は、一次転写部Ｔ１及び二次転写部Ｔ２の周囲温度を検出する。制御部１１０は、温度湿度センサ１０９の出力に基づいて選択した環境条件の区分に応じてトナー像の形成条件や転写条件を調整する。

＜電源、電流検知手段＞
図２は転写高圧電源の制御の説明図である。以下では、画像形成部１０Ｙの一次転写部Ｔ１について第２設定モードの制御を詳細に説明し、画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、及び二次転写部Ｔ２に関しては、重複する説明を省略する。

図２に示すように、転写高圧電源４８Ｙは、制御部１１０のＤＣコントローラによって出力を制御される。ＤＣコントローラからＤ／Ａコンバータ４８０にデジタル信号が入力されると、Ｄ／Ａコンバータ４８０からは０〜５Ｖのアナログ電圧が出力される。転写高圧電源４８Ｙは、０〜５Ｖのアナログ電圧を５００倍に増幅して、０〜２．５ＫＶの直流電圧を出力する。

電流検出回路４８２は、一次転写ローラ５４Ｙに試験電圧を印加した際に一次転写部Ｔ１を通じて感光ドラム７０Ｙへ流れ込む電流に応じたアナログ電圧を出力する。電流検出回路４８２からＡ／Ｄコンバータ４８１にアナログ電圧が入力されると、Ａ／Ｄコンバータ４８１から制御部１１０のＤＣコントローラへデジタル信号が出力されて、その試験電圧での電流値が測定される。

制御部１１０は、非画像形成時に、一次転写部Ｔ１及び二次転写部Ｔ２の両方で、それぞれ複数段階の試験電圧を印加して電圧電流特性を測定する。そして、測定した電流電圧特性に基づいて、それぞれの目標転写電流に対応させた定電圧を設定する。図２では図示を省略した画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについても、同様に複数段階の試験電圧を印加して測定したそれぞれの電流電圧特性に基づいて定電圧が設定される。

制御部１１０は、複数段階の規定電圧を転写部に印加して測定した電圧電流特性に基いて、目標転写電流を上下に挟む電流値に対応するように複数段階の試験電圧を設定する。これにより、複数段階の規定電圧よりも狭い設定幅で、複数段階の試験電圧を設定する。

制御部１１０は、前回の複数段階の試験電圧を転写部に印加して測定した電圧電流特性に基いて今回の複数段階の試験電圧を設定する。しかし、転写部材の周囲温度が前回から所定幅以上異なる場合には、複数段階の規定電圧を転写部に印加して測定した電圧電流特性に基づいて、複数段階の試験電圧を再設定する。

最初の電源投入時は、一次転写ローラ５４Ｙ、二次転写ローラ５５の抵抗値が全くの未知数なので、安全を十分に確保した最大／最小の電圧範囲が大きな規定値の試験電圧を用いて定電圧を設定する。制御部１１０は、初回の画像形成時には、複数段階の規定電圧を一次転写部Ｔ１に印加させるように転写高圧電源４８Ｙを制御する。

２回目以降は、一次転写ローラ５４Ｙ、二次転写ローラ５５の抵抗値の前回との連続性を活用して、試験電圧の設定範囲を狭くする。一次転写ローラ５４Ｙ及び二次転写ローラ５５の個体差、周囲温度、使用履歴（電圧印加の累積時間）は、前回の定電圧設定時と連続性がある。このため、試験電圧の最大／最小の電圧範囲を狭くしても、その設定範囲の中で所定の転写電流が得られるような定電圧を補間演算できる。制御部１１０は、２回目以降の画像形成時には、前回の画像形成時の定電圧を挟んで複数段階の規定電圧よりも狭い範囲に設定した複数段階の試験電圧を一次転写部Ｔ１に印加させるように転写高圧電源４８Ｙを制御する。

ところで、ＡＴＶＣ制御は、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｋの一次転写部Ｔ１及び二次転写部Ｔ２における電圧電流特性を検知して最適な定電圧を選択、決定する。これにより、感光ドラム７０Ｙの表層削れ、中間転写ベルト８０、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗変動等に起因する転写電圧不一致による画像不良を防止し、高画質のフルカラー画像を形成する。

ＡＴＶＣ制御は、通常、電源投入直後の画像形成動作に入る前のウォームアップ時の前多回転と言われる時間内に実行される。このとき、感光ドラム７０Ｙの表面の清浄化、表面電位の均一化、及び定着装置の定着ローラ、加圧ローラの加熱等も行われる。また、画像形成動作の直前における感光ドラムの表面電位の調整、清浄化を目的とした前回転と言われる時間内にも行われる。

ＡＴＶＣ制御は、数水準の試験電圧を印加した際の一次転写ローラ５４Ｙに流れるそれぞれの試験電圧における電流を測定して電圧電流特性を得て、各電圧と電流の関係の直線式から、目標転写電流を得るための定電圧を計算により算出する。

一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値は、置かれる温度湿度に大きく影響を受けるために、試験電圧は、温度湿度センサ１０９を用いた測定結果に応じて、最終的に設定したい目標転写電流に近くなる値を、温度湿度条件に適合するようにあらかじめ設定している。

一次転写ローラ５４Ｙの個体差による抵抗値のばらつきや、使用累積に伴う抵抗値の変動があるために、抵抗値の差が生じた場合にも、適正な電流範囲でＡＴＶＣ制御を行うための電流電圧特性を得られるように、数点の試験電圧の水準を広く設定している。

しかし、通常、一次転写ローラ５４Ｙの電流電圧特性は、直線にはならず、二次曲線的な特性を示す（図４参照）。そのため、試験電圧の水準を広く設定した場合には、実際の電圧電流特性とのずれが生じてしまう。通常の一次転写で使わないような水準の試験電圧を出力させた場合、短時間でも過大な負荷が発生するため、転写高圧電源４８Ｙに過剰な能力を備えておく必要がある。

また、画像形成に必要な転写電流をより精度良く求めるためには、より多くの試験電圧を印加して、電流電圧特性を把握したいが、多数の試験電圧を印加することは、ファーストコピータイムの遅延につながる。そのため、より少ない試験電圧水準数により、ＡＴＶＣ制御の精度を上げるためには、使用する一次転写ローラ５４Ｙの電流電圧特性にあった試験電圧を印加して、目的転写電流値により近い電流を測定できるように工夫する必要がある。

以下の実施例では、装置本体が置かれる環境が変化した場合は、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗が仕様累積による抵抗変動よりも大きく変わるため、ＡＴＶＣ制御を再度行って電流電圧特性を取り直す場合もある。しかし、同一環境下では、一次転写ローラ５４Ｙの個体差による抵抗値の違いや、使用累積に伴う一次転写ローラ５４Ｙの抵抗上昇を良く相殺して、ＡＴＶＣの試験電圧の設定精度を向上させる。これにより、ＡＴＶＣ制御による転写電流の設定精度を向上させている。

＜実施例１＞
図３は実施例１の制御のフローチャート、図４は第１設定モードの制御の説明図、図５は第２設定モードの制御の説明図である。

一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値が変化する原因として次の事柄が挙げられる。
１．画像形成装置１００が設置される室内の温度、湿度の変化
２．一次転写ローラ５４Ｙの固体差による抵抗値のばらつき
３．一次転写ローラ５４Ｙの通電の累積時間に伴う抵抗値上昇

一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値は、周囲温度に大きく影響を受けるため、朝一番の起動時で昨夜の画像形成時と大きく周囲温度が異なっていれば、抵抗値の連続性が損なわれる。また、画像形成装置が設置される場所が変化した場合も、周囲温度が大きく異なって一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値の連続性が損なわれる。

これらの場合、同じ試験電圧を一次転写ローラ５４Ｙに印加した際に測定される電流値が前回の測定値から大幅にずれてしまい、第２設定モードによる定電圧の設定が不可能になる。このため、前回に比較して周囲温度の変化が著しい場合には、第１設定モードを行って試験電圧−電圧データを最初から取り直す。

しかし、これは、装置の移動や、朝一の空調の影響などによるもので、通常の装置の使用下による使用環境下で実行される第２設定モードの効果を損なうものではない。一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値の個体差や累積通電時間に伴う抵抗上昇に対しては、第２設定モードの制御により、ＡＴＶＣの試験電圧の設定範囲を狭くして適正な定電圧を安定して設定し続けられる。これにより転写電流の設定精度を高く維持できる。

図２を参照して図３に示すように、制御部１１０は、前回に比較して、温度湿度センサ１０９を用いて測定した周囲温度が５度以上又は相対湿度が１０％以上異なる場合（Ｓ１２のＮＯ）、第１設定モードを選択する（Ｓ２１）。

制御部１１０は、一次転写ローラ５４Ｙの交換直後、画像形成装置１００の設置直後の場合（Ｓ１３のＮＯ）、第１設定モードによる定電圧の設定を行う（Ｓ２１）。前回の測定データがあることを前提とする第２設定モードを実行できないからである。

第１設定モードでは、大きな温度変化があっても、所定の転写電流が得られる定電圧を電圧−電流データの補間演算で求められるように、最大／最小の試験電圧の範囲が広めに設定されている。

表１に示すように、絶対湿度の水量区分（空気１ｍ^３当たり水分量）に応じて、低温低湿（ＬＬ）環境から高温高圧（ＨＨ）環境までに７つの環境区分１〜７が予め定められている。そして、環境区分１〜７に応じて、目標転写電流及び転写コントラストのデータテーブルが制御部１１０のメモリに予め準備され、表１の転写コントラストに感光ドラム７０の暗部電位ＶＤ＝−６００Ｖを加算して試験電圧Ｖ１、Ｖ２が設定される。
Ｎｏ１：水分量１．７２９ｇ／ｍ^３以下
Ｎｏ２：水分量１．７３〜５．７９ｇ／ｍ^３
Ｎｏ３：水分量５．８〜８．８９ｇ／ｍ^３
Ｎｏ４：水分量８．９〜１４．９９ｇ／ｍ^３
Ｎｏ５：水分量１５．０〜１７．９９ｇ／ｍ^３
Ｎｏ６：水分量１８．０〜２１．５９ｇ／ｍ^３
Ｎｏ７：水分量２１．６ｇ／ｍ^３以上

制御部１１０は、温度湿度センサ１０９を用いて測定した周囲温度、相対湿度に応じた区分の数水準の試験電圧Ｖ１、Ｖ２を転写高圧電源４８Ｙから出力させる。制御部１１０は、電流検出回路４８２で検出した電流値を取り込んで試験電圧Ｖ１、Ｖ２での電圧−電流データを作成する。

図４に示すように、環境区分がＮｏ４のとき、試験電圧Ｖ１＝８００−６００＝２００Ｖ、Ｖ２＝１２００−６００＝６００Ｖを一次転写ローラ５４Ｙに印加する。そして、それぞれ一次転写ローラ５４Ｙの１回転分の時間８ｍｍ／ｓｅｃずつ電流を測定する（Ｓ２１）。このとき、試験電圧Ｖ１で測定された平均電流Ｉ１＝１５μＡ、試験電圧Ｖ２で測定された平均電流Ｉ２＝３２μＡであった。

制御部１１０は、試験電圧Ｖ１、Ｖ２で採取した電圧−電流データを補間演算して、初回の画像形成で目標転写電流Ｉｍを得るために必要な定電圧を求める。試験電圧Ｖ１、Ｖ２−電流Ｉ１と試験電圧Ｖ２−電流Ｉ２との２点から得られる線形線を求め、目標転写電流Ｉｍ＝２５μＡを得るための定電圧Ｖｔｒを計算する。

すなわち、（２００Ｖ、１５μＡ）と（６００Ｖ、３２μＡ）の２点から、定電圧設定の補間演算式の一例として以下の一次直線式を求める。
Ｙ＝（（３２−１５）／（６００−２００））Ｘ＋（２／１３）

そして、一次直線式から計算したＹ＝２５μＡのときのＸ＝４３５Ｖを、画像形成時に一次転写ローラ５４Ｙに印加する定電圧値とする（Ｓ２２）。

その後、２００枚の連続画像形成が行われるごとに（Ｓ１３のＹＥＳ）、画像形成を中断させて２回目、３回目、・・・のＡＴＶＣ制御が実行される。２回目のＡＴＶＣ制御がでは、１回目のＡＴＶＣ制御時（Ｓ２２）の一次直線式に基づいて、目標転写電流Ｉｍを挟む目標試験電流が得られるような試験電圧Ｖ１、Ｖ２を演算して用いる。

表２に示すように、上記の環境区分１〜７に応じて目標転写電流Ｉｍを挟むように設定した目標試験電流が制御部１１０のメモリに予め準備されている。また、表２中、半速の行は、厚紙印刷の際に用いられるプロセススピードを１／２にして定着温度の低下を抑制する半速モードで適用される目標試験流である。プロセススピードが１／２になると、記録材の面積当たりの電流密度は２倍になるため、目標転写電流Ｉｍも目標試験電流も等速モード時のほぼ１／２に設定される。

図５に示すように、環境区分がＮｏ４のとき、表１から目標転写電流Ｉｍが２５μＡであり、表２から目標試験電流２０μＡ、３０μＡが選択される。

制御部１１０は、前回のＡＴＶＣ制御で求めた一次直線式に目標試験電流２０μＡ、３０μＡを代入して試験電圧Ｖ１、Ｖ２を演算する。
Ｖ１＝（（３２−１５）／（６００−２００））×２０＋（２／１３）＝３１８Ｖ
Ｖ２＝（（３２−１５）／（６００−２００））×３０＋（２／１３）＝５５３Ｖ

制御部１１０は、続いて、試験電圧Ｖ１＝３１８Ｖ、試験電圧Ｖ２＝５５３Ｖを一次転写ローラ５４Ｙの１回転分の時間づつ印加して電流を測定する（Ｓ１４）。このとき、試験電圧Ｖ１で測定された平均電流Ｉ１＝１５μＡ、試験電圧Ｖ２で測定された平均電流Ｉ２＝２７μＡであった。前回のＡＴＶＣ制御時から一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値が、筐体内の温度湿度変化や、画像形成の累積により少し差が生じているが、直前のＡＴＶＣ制御の一次直線式を用いたために、目標転写電流Ｉｍから大きく外れた電圧−電流データは採取されない。

このように、目標転写電流２５μＡを得るために必要な試験電圧Ｖ１、Ｖ２の信頼性を、直前ＡＴＶＣ制御による一次転写ローラ５４Ｙの電圧電流特性を用いるために高められる。このため、実際には直線式にはならない電流電圧特性において、２０μＡから３０μＡの狭い電流域での検知を行なうことが可能となり、直線式に近似して行う転写電流の設定精度を向上できる。

画像形成時に一次転写ローラ５４Ｙに印加する定電圧は、（Ｘ１、Ｙ１）：（３１８Ｖ、１５μＡ）と（Ｘ２、Ｙ２）：（５５３Ｖ、２７μＡ）の二点による一次直線式を同様に求めて演算する（Ｓ１５）。
Ｙ＝（（２７−１５）／（５５３−３１８））Ｘ＋（−２９１／２３５）

これにより、目標転写電流Ｉｍ＝２５μＡに相当する定電圧Ｖｔｒ＝５１４Ｖが得られる。

３回目のＡＴＶＣ制御では（Ｓ１７のＹＥＳ）、２回目の試験電圧Ｖ１、Ｖ２の二点による一次直線式を用いて同様に試験電圧を演算する（Ｓ１４）。

４回目のＡＴＶＣ制御では（Ｓ１７のＹＥＳ）、３回目の試験電圧Ｖ１、Ｖ２の二点による一次直線式を用いて同様に試験電圧を演算する（Ｓ１４）。

ｎ回目のＡＴＶＣ制御では（Ｓ１７のＹＥＳ）、ｎ−１回目の試験電圧Ｖ１、Ｖ２の二点による一次直線式を用いて同様に試験電圧を演算する（Ｓ１４）。

前回のＡＴＶＣ制御で求めた電流電圧特性に基づき計算を行うようにするため、一次転写ローラ５４Ｙの個体差や画像形成の累積に伴う抵抗上昇がある場合でも、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値に最適な試験電圧Ｖ１、Ｖ２を印加できる。これにより、第１設定モードを続ける場合に比べて、ＡＴＶＣ制御による転写電流の設定精度を向上できるとともに、転写高圧電源４８Ｙの負荷を大幅に軽減できる。

なお、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値は、温度湿度により大きく変化するために、前回のＡＴＶＣ制御時から装置自身が置かれている環境が大きく変わった場合（Ｓ１２のＮＯ）は、第１設定モードを行う（Ｓ２１、Ｓ２２）。一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値が大きく変わって、前回の電流電圧特性から大幅にずれを生じてしまうからである。

本体に備えた温度湿度検知手段（１０９）により、装置自身の雰囲気環境の変化が生じた場合には、第２設定モードの効果を十分に得ることができないので、その際は、第１設定モードのＡＴＶＣ制御を再度実行する。

従来のＡＴＶＣ制御は、試験電圧Ｖ１、Ｖ２の値を規定電圧により行い、一次転写ローラ５４Ｙの個体差や、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値の変化をカバーできるように広い電圧域で試験電圧Ｖ１、Ｖ２を設定していた。このため、定電圧を印加した際に目標転写電流に対する実際の転写電流の精度が落ちる場合があった（図５の△と曲線との距離）。

これに対して、実施例１の制御によれば、一次転写ローラ５４Ｙの個体差や、一次転写ローラ５４Ｙの使用累積に伴う抵抗変化がある場合にも、ＡＴＶＣ制御の制度を高められる。

なお、実施例１では、画像形成部１０Ｙの一次転写部Ｔ１におけるＡＴＶＣ制御を説明した。しかし、上述したように、画像形成部１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、二次転写部Ｔ２でも同様に第１設定モードと第２設定モードとを選択実行して、同様の効果を得ている。

＜実施例２＞
図６は実施例２の制御のフローチャート、図７は第２設定モードの制御の説明図である。

一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値は、上述したように、一次転写ローラ５４Ｙの固体差によって初期値が異なり、その後は、一次転写ローラ５４Ｙの通電の累積時間に伴って、それぞれの初期値を起点として一次直線状に上昇する。

そこで、実施例２では、初回の規定電圧を用いた第１測定モードで、一次転写ローラ５４Ｙの固体差に応じた試験電圧Ｖ１、Ｖ２の一次直線式を求める。２回目以降は、この一次直線式にそのときの累積画像形成枚数を代入して、画像形成枚の累積に伴う抵抗値上昇をカバーできる試験電圧Ｖ１、Ｖ２を設定する。

図２を参照して図６に示すように、制御部１１０は、画像形成の累積量の増加に伴って上昇するように、計数した累積枚数に基づいて複数段階の試験電圧を設定する。また、規定電圧を転写部に印加して測定した電圧電流特性に基づいて、累積量の増加に伴う試験電圧の上昇割合と初期値とを設定する。制御部１１０は、転写部材の周囲温度が高まると試験電圧が低下するように、周囲温度に基づいて設定電圧を設定する。

制御部１１０は、実施例１と同様に、一次転写ローラ５４Ｙが初期設置の際（Ｓ１３のＮＯ）には、規定電圧の試験電圧Ｖｓを一次転写ローラ５４Ｙに印加して電流Ｉｓを測定する（Ｓ３５）。

表３に示すように、上記の環境区分１〜７に応じて転写コントラストの規定値が制御部１１０のメモリに準備されている。一次転写ローラ５４Ｙの抵抗値は、温度湿度により大きく変化するために、試験電圧Ｖｓは、装置本体の置かれている環境により異ならせる必要がある。ここで、環境区分がＮｏ４のとき、転写コントラスト１１００Ｖに感光ドラム７０Ｙの暗部電位ＶＤ＝−６００Ｖを加算した５００Ｖが試験電圧Ｖｓとして設定される。

制御部１１０は、一次転写ローラ５４Ｙに試験電圧Ｖｓを印加して電流Ｉｓを測定し、測定された電流Ｉｓの区分に応じて試験電圧Ｖ１の線形（一次直線式）を選択する。

表４に示すように、制御部１１０は、試験電圧Ｖｓを印加して測定した電流Ｉｓに応じて第２設定モードの試験電圧Ｖ１の線形Ａ〜Ｄを選択する（Ｓ３６）。選択された線形Ａ〜Ｄは、一次転写ローラ５４Ｙの個体差にかかわらず、表２の目標試験電流Ｉ１が流れるように定めてあるので、第１設定モードの試験電圧Ｖ１よりも結果的に目標転写電流Ｉｍに近い電流が流れる。

図７に示すように、線形Ａ〜Ｄは、その後の画像形成の累積に伴う抵抗値上昇を相殺して表２の目標試験電流Ｉ１が流れるように定めてあるので、累積画像形成枚数の増加に伴って試験電圧Ｖ１が上昇する。なお、図７に示す線形Ａ〜Ｄは、制御部１１０のメモリに、上記の環境区分１〜７ごとに、４水準の累積画像形成枚数と試験電圧Ｖ１のテーブルとして準備されている。

第２設定モードの試験電圧Ｖ２は、試験電圧Ｖ１から表４中の差電圧Ｖａを差し引いて設定する。このようにして演算される試験電圧Ｖ２は、表２の目標試験電流Ｉ２が流れるような電圧値となっている。

ここでは、環境区分がＮｏ４であり、試験電圧Ｖｓ＝１１００−６００＝５００Ｖを用いた第１設定モードの電流測定（Ｓ３５）で、電流Ｉｓ＝２２μＡが得られた。

制御部１１０は、表４から電流Ｉｓ＝２２μＡが含まれる線形Ｂ及び差電圧Ｖａ＝５００Ｖを選択して、図７に示す試験電圧Ｖ１と、試験電圧Ｖ２＝Ｖ１−５００Ｖとを設定する。ここから第２設定モードに入って、実施例１と同様に、１回目の画像形成で一次転写ローラ５４Ｙに印加する定電圧Ｖｔｒを設定する。

制御部１１０は、試験電圧Ｖ１、Ｖ２を一次転写ローラ５４Ｙの１回転分の時間づつ印加して電流を測定する（Ｓ３７）。

制御部１１０は、試験電圧Ｖ１、Ｖ２で採取した電圧−電流データを補間演算して、目標転写電流Ｉｍを得るために必要な定電圧Ｖｔｒを求める（Ｓ３８）。

以後のＡＴＶＣ制御（Ｓ１３のＹＥＳ）では、試験電圧Ｖ１、Ｖ２は、線形Ｂの電圧−累積画像形成枚数特性と差電圧Ｖａとに基づいて演算される。

上述したように、線形Ｂの電圧−累積画像形成枚数特性は、制御部１１０のメモリに上記の環境区分１〜７ごとのテーブルとして準備されている。制御部１１０は、温度湿度センサ１０９を通じた測定結果に応じてテーブルを切り替えることにより、温度湿度に応じた試験電圧Ｖ１、Ｖ２を設定する。

図７に示すように、環境区分がＮｏ４のとき、一次転写ローラ５４Ｙの抵抗差による、試験電圧Ｖｓ印加時の電流Ｉｓの違いによって異なる試験電圧Ｖ１の変化が自動的に設定される。表４に示すように電流Ｉｓによって、累積画像形成枚数の増加に伴って上昇する試験電圧Ｖ１の水準が異なる線形Ａ〜Ｄのうちの１つが選択される。

これにより、個体差のある一次転写ローラ５４Ｙが使用累積により抵抗変化した際にも、最適な試験電圧Ｖ１、Ｖ２を印加できる。

実施例２では、初回に測定した電流Ｉｓに応じて線形Ａ〜Ｄが選択され、その後のＡＴＶＣ制御では、温度湿度の測定値に応じてテーブルを切り替えつつ、選択された１つの線形から累積画像形成枚数に応じた試験電圧Ｖ１、Ｖ２を求める。これにより、記録材の使用枚数に応じて試験電圧Ｖ１、Ｖ２を変化していくことで、常に必要とする目標転写電流値に近い領域で試験電圧Ｖ１、Ｖ２を設定して、最適な定電圧Ｖｔｒが選択される。以前のＡＴＶＣ制御の電流電圧特性に基づきＡＴＶＣ制御の試験電圧を決定していくために、より精度の高いＡＴＶＣ制御を実現できる。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 転写高圧電源の制御の説明図である。 実施例１の制御のフローチャートである。 第１設定モードの制御の説明図である。 第２設定モードの制御の説明図である。 実施例２の制御のフローチャートである。 第２設定モードの制御の説明図である。

符号の説明

１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ トナー像形成手段（画像形成部）
４８Ｙ、４８Ｍ、４８Ｃ、４８Ｋ 電源（転写高圧電源）
４９ 電源（転写高圧電源）
５３ 対向ローラ
５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋ 転写部材（一次転写ローラ）
５５ 転写部材（二次転写ローラ）
７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ 像担持体（感光ドラム）
８０ 像担持体（中間転写ベルト）
１０９ 温度検出手段（温度湿度センサ）
１１０ 制御部
４８２ 電流検出手段（電流検出回路）

Claims (6)

1. 像担持体と、
   トナー像を形成して前記像担持体に担持させるトナー像形成手段と、
   前記像担持体に接してトナー像の転写部を形成する転写部材と、
   トナー像の転写に際して前記転写部材を含めた前記転写部に定電圧を印加する電源と、を備え、
   非画像形成時に、複数段階の試験電圧を前記転写部に印加して測定した電圧電流特性に基づいて、目標転写電流に対応させた前記定電圧を設定する画像形成装置において、
   規定電圧を前記転写部に印加して測定した電圧電流特性に基づいて、前記目標転写電流を上下に挟む電流値に対応するように複数段階の前記試験電圧を設定する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、複数段階の前記規定電圧を前記転写部に印加して測定した電圧電流特性に基いて、複数段階の前記規定電圧よりも狭い設定幅で複数段階の前記試験電圧を設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前回の複数段階の試験電圧を前記転写部に印加して測定した電圧電流特性に基いて、前記目標転写電流を上下に挟む電流値に対応するように今回の複数段階の前記試験電圧を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記転写部材の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記周囲温度が前回から所定幅以上異なる場合には、複数段階の前記規定電圧を前記転写部に印加して測定した電圧電流特性に基づいて、複数段階の前記試験電圧を再設定することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、画像形成の累積量の増加に伴って上昇するように、前記累積量に基づいて複数段階の前記試験電圧を設定するとともに、前記規定電圧を前記転写部に印加して測定した電圧電流特性に基づいて、前記累積量の増加に伴う前記試験電圧の上昇割合と初期値とを設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記転写部材の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記周囲温度が高まると前記試験電圧が低下するように、前記周囲温度に基づいて前記設定電圧を設定することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。

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