JP5911356B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置では、多様な記録材に対応するために、感光体からトナー像を中間転写体に転写（一次転写）して、中間転写体から記録材に転写（二次転写）することで画像を形成する中間転写方式が知られている。

特許文献１には中間転写方式の従来構成が記載されている。すなわち特許文献１は、感光体からトナー像を中間転写体へ一次転写するために、一次転写ローラを設けた上で、一次転写ローラに一次転写専用の電源が接続された構成である。さらに特許文献１は、中間転写体からトナー像を記録材に二次転写するために、二次転写ローラを設けた上で、二次転写専用の電源が二次転写ローラに接続された構成である。

特許文献２には、二次転写内ローラに小さな電源が接続されるとともに、二次転写外ローラには別の大きな電源が接続された構成がある。特許文献２には、感光体からトナー像を中間転写体へ転写する一次転写を、小さな電源が二次転写内ローラに電圧を印加することによって行う旨が記載されている。

特開２００３−３５９８６ 特開２００６−２５９６４０

しかし一次転写専用の電源を配置すると、コストアップにつながるおそれがある。一次転写専用の電源を省いて、コストダウンを抑制する方法が望まれている。

上記課題を解決するために本願発明は、像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成するため静電像を形成する静電像形成手段と、前記像担持体に形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、記録材を前記中間転写体とともに挟持して前記中間転写体からトナー像を記録材に二次転写する転写部材と、前記中間転写体からトナー像を記録材に二次転写する二次転写電界と、前記像担持体からトナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写電界とを形成するために、前記転写部材に電圧を印加する電源と、前記中間転写体とアースとの間に接続されるツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードの温度に対応する情報に応じて、前記像担持体上のトナー像が形成される画像部の電位を変更する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明によって、コストダウンのために一次転写専用の電源を省く構成において、ツェナーダイオード自身の温度特性に起因して中間転写ベルトの電位が変わっても、一次転写不良に影響するのを抑制することができる。

実施形態１における基本構成を説明する図 実施形態１における転写電位と静電像電位の関係を示す図 ツェナーダイオードのＩＶ特性 実施形態１におけるブロック図 ツェナーダイオードの温度特性 一次転写コントラストの補正方法を説明するフローチャート 実施形態２におけるツェナーダイオードと温度センサーの配置関係を説明する図

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。

（実施形態１）
実施形態１においては、ツェナーダイオードの温度特性によって中間転写ベルトの電位Ｖｉｔｂが変化し、一次転写部の転写コントラストＶｔｒが想定していた適正値からずれる場合の補正方法について説明する。

［画像形成装置］
図１は本実施の形態における画像形成装置を示す。画像形成装置は、各色の画像形成ユニットを独立かつタンデムに配置するタンデム方式を採用している。さらに画像形成装置、各色の画像形成ユニットからトナー像を中間転写体に転写してから、中間転写体からトナー像を記録材に転写する中間転写方式を採用している。

画像形成ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）色のトナー像を形成する画像形成手段である。これらの画像形成ユニットは、中間転写ベルト５６の移動方向において上流側から、画像形成ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄの順、すなわちイエロー、マゼンタ、シアン、黒の順に配置されている。

各画像形成ユニット１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄはそれぞれ、トナー像が形成される感光体（像担持体）としての感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを備える。一次帯電器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、各感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの表面を帯電する帯電手段である。露光装置５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄはレーザスキャナーを備えて、一次帯電器によって帯電された感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを露光する。レーザスキャナーの出力が画像情報に基づいてオンオフされることによって、画像に対応した静電像が各感光体ドラム上に形成される。すなわち、一次帯電器と露光手段とが、静電像を感光体ドラムに形成する静電像形成手段として機能する。現像装置５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナーを収容する収容器を備えて、感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ上の静電像をトナーを用いて現像する現像手段である。

感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに形成されたトナー像は、中間転写ベルト５６へ一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ１ｄで一次転写される。こうして中間転写ベルト５６上に４色のトナー像が重ねて転写される。一次転写については、後で詳しく説明する。

感光体ドラムクリーニング装置５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄは、一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ１ｄで転写せず感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに残留した残留トナーを除去する。

中間転写ベルト５６は、感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄからトナー像が転写される、移動可能な中間転写体である。本実施形態では中間転写ベルト５６は、基層と表層との２層構成である。基層は内面側（張架部材側）であり、張架部材に接触する。表層は外面側（像担持体側）であり、感光ドラムに接触する。基層はポリイミドあるいはポリアミド、ＰＥＮ、ＰＥＥＫ等の樹脂または各種ゴム等にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものが用いられる。中間転写ベルト５６の基層は、基層の体積抵抗率が１０^６〜１０^８Ω・ｃｍとなるように形成される。本実施形態における基層としては、ポリイミドで、中心厚みが４５〜１５０ｕｍ程度のフィルム状の無端ベルトが用いられる。さらに表層として、体積抵抗率１０^１３〜１０^１６Ω・ｃｍのアクリルコートが施される。すなわち表層の抵抗よりも、基層の抵抗の方が低い。表層の厚みは１〜１０ｕｍである。もちろんこれらの数値に限定する意図ではない。

中間転写ベルト５６の内周面は、張架部材としての各種ローラ６０，６１，６２，６３によって張架されている。アイドラローラ６０、６１は、各感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの配列方向に沿って延びる中間転写ベルト５６を張架する。テンションローラ６３は、中間転写ベルト５６に対して一定の張力を与えるテンションローラである。さらにテンションローラ６３は、中間転写ベルト５６の蛇行を防止する補正ローラとしても機能する。なお、テンションローラ６３に対するベルトテンションは５〜１２ｋｇｆ程度になるように構成される。このベルトテンションがかけられることで、一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ１ｄとして、中間転写ベルト５６と感光体ドラム５０ａ〜ｄとの間にニップが形成される。二次転写内ローラ６２は、定速性に優れたモーターにより駆動されて中間転写ベルト５６を循環駆動させる駆動ローラとして機能する。

記録材は、記録材Ｐを収容する用紙トレイに収容されている。記録材Ｐは、この用紙トレイから所定のタイミングでピックアップローラによって取り出されて、レジストレーションローラ６６へ導かれる。記録材Ｐは、中間転写ベルト上のトナー像が搬送されるのと同期して、中間転写ベルトからトナー像を記録材に転写する二次転写部Ｎ２へレジストレーションローラ６６によって送り出される。

二次転写外ローラ６４は、中間転写ベルト５６を介して二次転写内ローラを押圧して、二次転写内ローラ６２と共に二次転写部Ｎ２を形成する二次転写部材である。二次転写外ローラは、中間転写ベルトとともに記録材を二次転写部で挟持するように配置される。二次転写用電源２１０は、二次転写外ローラ６４に接続されており、二次転写外ローラ６４に電圧を印加する電圧印加手段としての電源である。

記録材Ｐが二次転写部Ｎ２へ搬送されると、二次転写外ローラにトナーと逆極性の二次転写電圧が印加されることによって、中間転写ベルト５６からトナー像が記録材に転写する。

なお二次転写内ローラ６２はＥＰＤＭゴムからなる。二次転写内ローラの直径は２０ｍｍ、ゴム厚は０．５ｍｍ、硬度は７０°（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）に設定される。二次転写外ローラ６４はＮＢＲゴムやＥＰＤＭゴム等からなる弾性層と芯金からなる。二次転写外ローラの直径は、２４ｍｍになるように形成される。

中間転写ベルト５６が移動する方向において二次転写部Ｎ２よりも下流側には、記録材に二次転写部Ｎ２で転写せず中間転写ベルト５６に残留した残留トナーや紙粉を除去するための中間転写ベルトクリーニング装置６５が設けられている。

［１転高圧レスシステムにおける一次転写電界形成］
本実施形態は、コストダウンのために、一次転写専用の電源を省いた構成である。そこで本実施形態では、感光体ドラムからトナー像を中間転写ベルト５６へ静電的に一次転写するために、二次転写用電源２１０を用いる。

しかし中間転写ベルトを張架するローラが直接的にアースに接続される構成では、二次転写用電源２１０が電圧を二次転写外ローラ６４に印加しても、張架ローラ側へほとんど電流が流れ、感光ドラム側へ電流が流れないおそれがある。すなわち、二次転写用電源２１０が電圧を印加しても中間転写ベルト５６を介して感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄへ電流が流れず、感光体ドラムと中間転写ベルトとの間に、トナー像を転写するための一次転写電界が働かない。

そこで一転高圧レスシステムにおいて一次転写電界作用を働かせるためには、張架ローラ６０、６１、６２、６３のすべてとアースとの間に受動素子を配置して、感光体側へ電流が流れるようにするのが望ましい。

その結果、中間転写ベルトの電位が高くなり、感光体ドラムと中間転写ベルトとの間に一次転写電界が働くようになる。

なお、１転高圧レスシステムで一次転写電界を形成するためには、二次転写用電源２１０が電圧を印加することで、電流が中間転写ベルトの周方向に沿って流すことが必要である。しかし中間転写ベルト自体の抵抗が高ければ、中間転写ベルトが移動する移動方向（周方向）における中間転写ベルトにおける電圧降下が大きくなる。その結果、中間転写ベルトを周方向に伝って感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄへ電流が流れにくくなるおそれもある。そのため、中間転写ベルトが低抵抗の層を持つのが望ましい。本実施形態では中間転写ベルトにおける電圧降下を抑制するために、中間転写ベルトの基層の表面抵抗率が１０^２Ω／□以上で１０^８Ω／□以下となるように形成される。また本実施形態では中間転写ベルトは２層構成である。これは、表層に高抵抗の層を配置することで、非画像部に流れる電流を抑制して転写性をさらに高めやすいからである。もちろんこの構成に限定する意図ではない。単層の構成にすることもできるし、３層以上の構成にすることもできる。

次に図２を用いて、感光体ドラムの電位と中間転写ベルトの電位の差である一次転写コントラストについて説明する。

図２は、感光体ドラム１表面が帯電手段２によって帯電されて、感光体ドラム表面の電位Ｖｄ（ここでは−６７８Ｖとする）となる場合である。その上で帯電された感光体ドラムの表面が露光手段３によって露光されて、感光体ドラムの表面がＶｌ（ここでは−２４０Ｖとする）となる場合である。電位Ｖｄは、トナーが付着されない非画像部の電位であり、電位Ｖｌは、感光体ドラム上のトナーが付着される画像部の電位である。Ｖｉｔｂは中間転写ベルトの電位を示す。

ドラムの表面電位は帯電、露光手段の下流側、且つ現像手段の上流で感光体ドラムに近接配置された電位センサー２０６の検知結果に基づいて制御される。

電位センサーは感光体ドラム表面の非画像部電位と画像部電位を検知し、非画像部電位に基づいて帯電手段の帯電電位を制御して、画像部電位に基づいて露光手段の露光光量を制御する。

この制御により感光体ドラムの表面電位は画像部電位、非画像部電位の両電位とも適正な値にすることができる。

この感光体ドラム上の帯電電位に対して、現像装置４によって現像バイアスＶｄｃ（ここではＤＣ成分は−４６７Ｖ）が印加されて、ネガ帯電したトナーが感光体ドラム側に現像される。

感光体ドラムのＶｌと現像バイアスＶｄｃとの電位差である現像コントラストＶｃａは、
−２４０（Ｖ）−（−４６７（Ｖ））＝２２７（Ｖ）
となる。画像部電位Ｖｌと非画像部電位Ｖｄとの電位差である静電像コントラストＶｃｂは、
−２４０（Ｖ）−（−６７８（Ｖ））＝４３８（Ｖ）
となる。感光ドラムの画像部電位Ｖｌと中間転写ベルトの電位Ｖｉｔｂ（ここでは３００Ｖとする）との電位差である一次転写コントラストＶｔｒは、
３００（Ｖ）−（−２４０（Ｖ））＝５４０（Ｖ）
となる。

なお本実施形態では、感光ドラムの電位を検知する正確性を重視して電位センサーが配置される構成であるが、この構成に限定する意図ではない。コストダウンを重視して、電位センサを配置せず、静電潜像形成条件と感光体ドラムの電位との関係性を予めＲＯＭに記憶させた上で、ＲＯＭに記憶された関係性に基づいて感光体ドラムの電位を制御する構成にすることもできる。

［ツェナーダイオードのＶＩ特性］
一転高圧レスシステムでは、一次転写は、中間転写ベルトの電位と感光体ドラムの電位との電位差である一次転写コントラストによって決まる。そのため一次転写コントラストを安定的に形成するためには中間転写ベルトの電位を一定に維持するのが望ましい。

そこで本実施形態では、張架ローラとアースとの間に配置される受動素子として、ツェナーダイオードが用いられる。

図３は、ツェナーダイオードの電流電圧特性を示す。ツェナーダイオードは、ツェナー降伏電圧Ｖｂｒ以上の電圧が印加されるまでほとんど電流を流さないが、ツェナー降伏電圧以上の電圧が印加されると急激に電流が流れるような特性を持つ。すなわち、ツェナーダイオード１１にかかる電圧がツェナー降伏電圧以上の範囲では、ツェナーダイオード１１の電圧降下はツェナー電圧を維持するように電流を流す。

このようなツェナーダイオードの電流電圧特性を利用して、中間転写ベルト５６の電位を一定に維持する。

すなわち本実施形態では、アイドラローラ６０、６１、二次転写内ローラ６２、テンションローラ６３等、張架ローラとアースとの間に、受動素子として、ツェナーダイオード１１が配置される。

その上で、一次転写中は、ツェナーダイオード１１にかかる電圧がツェナー降伏電圧を維持するように、二次転写電源２１０が所定電圧以上の電圧を印加する。その結果、一次転写中に、中間転写ベルト５６のベルト電位を一定に維持することができる。

具体的には、張架ローラとアースとの間に、ツェナー降伏電圧Ｖｂｒの規格電圧が１５０Ｖとなるツェナーダイオード１１が２個直列に接続された状態で配置される。この場合、ツェナーダイオードにかかる電圧がツェナー降伏電圧を維持する範囲では、中間転写ベルトの電位中間転写ベルトの電位Ｖｉｔｂは、各ツェナーダイオードのツェナー降伏電圧の合計、すなわち１５０×２＝３００Ｖで一定に維持される。すなわち二次転写外ローラに所定電圧以上の電圧が印加されると、中間転写ベルトの電位は設定電圧３００Ｖを維持する構成である。なお、この規格電圧は所定の基準温度における値である。

もちろんツェナーダイオードを複数用いる構成に限定する意図ではない。ツェナーダイオードを１つだけ用いる構成にすることもできる。

もちろん中間転写ベルトの表面電位は３００Ｖになる構成に限定する意図ではない。使用するトナーの種類や感光体ドラムの特性に応じて適宜設定するのが望ましい。

このように、二次転写用電源２１０によって電圧が印加されると、ツェナーダイオードの電位が所定電位に維持され、感光体ドラムと中間転写ベルトとの間に一次転写電界が形成される。さらに従来の構成と同様に、２次転写高圧電源によって電圧が印加されると、中間転写ベルトと二次転写外ローラとの間に、二次転写電界が形成される。

［ツェナー降伏電圧検知］
本実施形態では、ツェナーダイオード１１にかかる電圧がツェナー降伏電圧を維持する範囲内かどうかを判断するために、張架ローラ流入電流検出回路２０５が設けられている。張架ローラ流入電流検出回路２０５は、ツェナーダイオード１１を介してアースに流れ込む電流を検知する電流検知手段である。張架ローラ流入電流検出回路２０５が電流を検知しない間、ツェナーダイオード１１にかかる電圧がツェナー降伏電圧を維持していないと判断される。一方で張架ローラ流入電流検出回路２０５が電流を検知すると、ツェナーダイオード１１にかかる電圧がツェナー降伏電圧を維持する範囲内であると判断される。なお本実施形態は、ツェナーダイオード１１にかかる電圧がツェナー降伏電圧を維持する範囲にするために必要となる電圧値を判断する正確性を高めることを重視して、張架ローラ流入電流検出回路が電流を検知する構成である。もちろんこの構成に限定する意図ではない。ダウンタイムが長くなるのを抑制することを重視して、張架ローラ流入電流検出回路が電流を検知する判断機能を実行しない、次のような構成にすることもできる。すなわち、予めツェナーダイオード１１にかかる電圧がツェナー降伏電圧を維持する範囲にするための電圧値を予めＲＯＭに記憶した構成にすることもできる。

［コントローラ］
本画像形成装置全体の制御を行うコントローラの構成について図４を参照して説明する。コントローラは、図４に示すように、ＣＰＵ回路部１５０を有する。ＣＰＵ回路部１５０は、ＣＰＵ（図示せず）、ＲＯＭ１５１およびＲＡＭ１５２を内蔵する。二次転写部電流検出回路２０４は二次転写外ローラを流れる電流を検出するための回路（二次転写電流検出手段）であり，張架ローラ流入電流検出回路２０５は（ツェナーダイオード電流検出手段）張架ローラに流入する電流を検出するための回路であり，電位センサー２０６は感光体ドラム表面の電位を検出するセンサーであり、温湿度センサー２０７、２０８は温湿度を検出するためのセンサーである。

ＣＰＵ回路部１５０には、二次転写部電流検出回路２０４、張架ローラ流入電流検出回路２０５、電位センサー２０６、温湿度センサー２０７、２０８からの情報が入力される。そして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、二次転写用電源２１０，現像高圧電源２０１，露光手段高圧電源２０２，帯電手段高圧電源２０３を統括的に制御する。後述する環境テーブルや紙厚さ対応テーブルはＲＯＭ１５１に格納されており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。

［二次転写電界適正化のための二次転写用電源の制御］
中間転写ベルトからトナー像を記録材に転写する二次転写電界を適正化するために、二次転写用電源２１０がＣＰＵ回路部１５０によって制御される。

適正な二次転写電界は、雰囲気環境や記録材の種類によって変化する。そこで本実施形態では、トナー像を記録材に転写する二次転写電界を適正化するために、調整電圧を印加するＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とよばれる、二次転写のための調整工程を十国する。調整工程は、ＣＰＵ回路部１５０によってトナー像を記録材に転写する二次転写工程前の非二次転写時に実行される。すなわちＣＰＵ回路部１５０は、二次転写のための調整工程を実行する実行部（調整部）として機能する。

調整工程としてのＡＴＶＣは、二次転写用電源２１０が定電圧制御された複数の調整電圧を印加した上で、調整電圧が印加された時に電流検知手段２２０によって二次転写部を流れる電流が測定されることにより行われる。ＡＴＶＣによって電圧と電流の相関関係を算出することができる。

さらに、算出された電流と電圧との相関関係に基づいて、二次転写に必要となる二次転写目標電流Ｉｔを流すための電圧Ｖ１が算出される。二次転写目標電流Ｉｔは、表１で示されるマトリクスに基づいて設定される。

表１は、ＣＰＵ回路部１５０内に設けられた記憶部に記憶されたテーブルである。このテーブルは、雰囲気中の絶対水分量（ｇ／ｍ^３）に応じて、二次転写目標電流Ｉｔを設定し分けるものである。この理由について説明する。水分量が高くなるとトナーの帯電量が小さくなる。そこで、水分量が高くなると、二次転写ターゲット電流は小さくなるように設定される。

すなわち水分量が増大すると、二次転写目標電流Ｉｔが減少する。なお絶対水分量は、温湿度センサ２０７によって検出された温度と相対湿度とから、ＣＰＵ回路部１５０によって算出される。なお本実施形態では絶対水分量を用いたがこれに限定する意図ではない。絶対水分量の代わりに相対湿度を用いることもできる。

ここで、Ｉｔを流すための電圧Ｖ１は、記録材が二次転写部に存在しない場合にＩｔを流すための電圧である。しかし二次転写は、記録材が二次転写部に存在する時に行われる。そこで記録材分の抵抗を考慮するのが望ましい。そこで記録材が分担する記録材分担電圧Ｖ２が電圧Ｖ１に加算される。記録材分担電圧Ｖ２は、表２で示されるマトリクスに基づいて設定される。

表２は、ＣＰＵ回路部１５０内に設けられた記憶部に記憶されたテーブルである。このテーブルは、雰囲気中の絶対水分量（ｇ／ｍ^３）と記録材の坪量（ｇ／ｍ^２）とに応じて、記録材分担電圧Ｖ２を設定し分けるものである。坪量が増えると、記録材分担電圧Ｖ２は増える。これは、坪量が増えると記録材が厚くなるので、記録材の電気的抵抗が増えるからである。また、絶対水分量が増えると、記録材分担電圧Ｖ２は減る。これは、絶対水分量が増えると、記録材が含有する水分量が増えるので、記録材の電気的抵抗が増えるからである。また、片面印刷時よりも自動両面印刷時や手差両面印刷時の方が、記録材分担電圧Ｖ２は大きい。なお坪量とは、単位面積辺りの重さ（ｇ／ｍ^２）を示す単位で、記録材の厚みを示す値として一般的に用いられる。坪量は、操作部でユーザーが入力する場合や、記録材を収容する収容部に記録材の坪量を入力する場合がある。これらの情報に基づいてＣＰＵ回路部１５０は坪量を判断する。

二次転写目標電流Ｉｔを流すためのＶ１に記録材分担電圧Ｖ２が加算された電圧（Ｖ１＋Ｖ２）が、調整工程に続く二次転写工程中、定電圧制御された二次転写電圧の二次転写目標電圧ＶｔとしてＣＰＵ回路部１５０によって設定される。すなわちＣＰＵ回路部１５０は、二次転写電圧を設定する設定手段として機能する。その結果、雰囲気環境と紙厚さに応じて、適正な電圧値が設定される。また二次転写中は二次転写電圧が定電圧制御された状態で印加されるので、記録材の幅が変わっても二次転写が安定した状態で行われる。

［一次転写適正化のための静電像形成手段の制御］
本実施形態では、適正な二次転写コントラストを形成するために、二次転写用電源２１０が印加する電圧を変更する。

例えば、絶対水分量が９（ｇ／ｍ^３）の場合に、坪量が６４（ｇ／ｍ^２）の記録材を片面印刷してから、坪量が１５０（ｇ／ｍ^２）の記録材を片面印刷する場合には、記録材の分担電圧Ｖ２を８００Ｖから９５０Ｖへ変更する。或いは、絶対水分量が９（ｇ／ｍ^３）の場合に、坪量が６４（ｇ／ｍ^２）の記録材を片面印刷するという条件は同じであっても、二次転写外ローラの抵抗が経時変化すれば、二次転写目標電流Ｉｔ（３０μＡ）を流すためのＶ１を変更する。或いは、坪量が６４（ｇ／ｍ^２）の記録材を片面印刷するという条件は同じであっても、絶対水分量が９（ｇ／ｍ^３）の場合と、絶対水分量が０．８（ｇ／ｍ^３）の場合とでは、二次転写目標電流Ｉｔも、記録材分担電圧も変更する。

しかし一次転写専用の電源を省いた構成一転高圧レスシステムでは、一次転写コントラストは、二次転写用電源２１０を用いて形成される。そのため二次転写電界を適正化するために二次転写用電源２１０が印加する電圧を変更すると、二次転写と同時に一次転写を行う場合、感光体ドラムと中間転写ベルトとの間の一次転写コントラストを変えるおそれがある。その結果、適正な一次転写コントラストを形成することができずに、一次転写不良を引き起こすおそれがある。

そこで本実施形態では、二次転写適正化のために二次転写用電源２１０が印加する電圧を変更する場合には、ツェナーダイオードの電圧降下はツェナー降伏電圧を維持するように設定される。そのため、二次転写適正化のために二次転写用電源２１０が印加する電圧を変更する場合であっても、中間転写ベルトの電位が変わらない。その上で、必要な場合には感光体ドラム上の画像部電位を変更して、必要でない場合には感光体ドラムの画像部電位を変更しない。

そのため１転高圧レスシステムにおいて、二次転写コントラストを適正化するために二次転写用電源２１０が印加する電圧を変更しても、一次転写電界が変化するのが抑制される。その結果、適正な一次転写コントラストを形成することができる。

一次転写コントラストは、表３のテーブルに基づいて設定される。表３はＣＰＵ回路部１５０内に設けられた記憶部に記憶されたテーブルであって、一次転写コントラストと雰囲気環境との関係を示す。このテーブルは、一次転写コントラストを、色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）と雰囲気環境に応じて、設定し分ける。

例えば、絶対水分量が９（ｇ／ｍ^３）の雰囲気環境において、坪量が６４（ｇ／ｍ^２）の記録材について片面印刷をユーザに選択されてから、坪量が１５０（ｇ／ｍ^２）の記録材について片面印刷をユーザに選択された場合について説明する。この場合、記録材の分担電圧Ｖ２が８００Ｖから９５０Ｖへ変わるので、二次転写目標電圧Ｖｔが変わる。一方で記録材の厚さは一次転写には関係しないので、適正な一次転写コントラストは変わらない。

そこで二次転写コントラスト適正化のために、二次転写用電源２１０が二次転写外ローラに印加する電圧が変更される。しかしツェナーダイオードにかかる電圧がツェナー降伏電圧を維持する範囲で行われることで、中間転写ベルトの電位は３００Ｖで一定に保持される。さらに静電像形成手段の静電像形成条件を変更することなく、静電像形成手段の静電像形成条件は維持される。その結果、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ色それぞれについての一次転写コントラストが適正な値５８０Ｖ、５４０Ｖ，５４０Ｖ，４９０Ｖで維持される。

［ツェナーダイオードの温度特性］
本実施形態では、一次転写を安定させるために、中間転写体とアースとの間にツェナーダイオードを接続した上で、一次転写中は、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を維持するように、電圧を印加する。

しかしツェナーダイオード自身が、ツェナー降伏電圧が温度に応じて変化するという温度特性を持つ。

すなわち、ツェナー降伏電圧の規格電圧とは所定の基準温度についての値であるので、所定の基準温度下ではツェナー降伏電圧は規格電圧である。すなわち所定の基準温度下ではツェナーダイオードの電圧降下は規格電圧を維持する。しかし温度が基準温度と異なる場合、実際のツェナー降伏電圧は規格電圧とは異なる値になる。すなわちツェナーダイオードの電圧降下は、規格電圧とは異なる電圧を維持する。そうすると中間転写体の電位は、規格電圧によって決まる電圧とは異なる値になる。その結果、中間転写体と像担持体との間の一次転写電界もずれるので、一次転写に影響するおそれがある。例えば、画像の色見が変わってしまうおそれがある。

そこで、本実施形態では、一次転写に影響するのを抑制するために、ツェナーダイオードの温度特性に起因する中間転写体の電位のずれを補正する。すなわち、ツェナーダイオードの温度特性に対応する情報に応じて、感光体ドラム上の画像部電位を変更する。

ツェナーダイオードは、流れ込む電流を一定に保っておいても、周囲の温度に伴ってツェナー降伏電圧Ｖｂｒが変化する、という温度特性をもっている。図５は、基準温度２３℃におけるツェナー降伏電圧Ｖｂｒと温度係数γｚの関係を示す。ツェナーダイオード１個あたりのツェナー降伏電圧Ｖｂｒが大きくなるに連れて、温度係数γｚの値が大きくなる特性をもっている。

［中間転写体の電位の変動量ΔＶｉｔｂの算出］
ここでは、ツェナー降伏電圧Ｖｂｒが１５０Ｖのツェナーダイオードを２個直列接続することで中間転写ベルトの電位Ｖｉｔｂを３００Ｖに維持した場合について説明する。

まず、本実施形態ではツェナーダイオードは画像形成装置内の温湿度センサー２０７近傍に配置されており、リアルタイムにツェナーダイオード近傍の雰囲気温度を検知することができる。画像形成装置内の雰囲気温度は、高温高湿環境下（３０℃、８０％ＲＨ）において自動両面で連続通紙した直後に最も高い状態に到達し、約５０℃まで上昇する。一方で、低温低湿環境下（１５℃、１０％ＲＨ）で画像形成装置を立ち上げた直後には１５℃程度である。つまりこれらを比較すると、画像形成装置内の雰囲気温度は約３５℃の変動幅をもっていることになる。ここで、図５より基準温度２３℃におけるツェナー降伏電圧
Ｖｂｒと温度係数γｚは、
γｚ＝１．１×Ｖｂｒ−５．０
の関係になっているので、Ｖｂｒ＝１５０Ｖでの温度係数γｚは１６０ｍＶ／℃となる。その結果、雰囲気温度についての３５℃の変動幅に対応する中間転写ベルト５６の電位Ｖｉｔｂの変動量は次のようになる。Ｖｉｔｂ＝３００Ｖの場合は、
１６０（ｍＶ／℃）×３５（℃）×２（個）＝１１．２（Ｖ）
Ｖｉｔｂ＝４５０Ｖの場合は、
１６０（ｍＶ／℃）×３５（℃）×３（個）＝１６．８（Ｖ）
また、規格電圧（基準温度におけるツェナー降伏電圧）と所定の温度における実際のツェナー降伏電圧とのずれを示すΔＶｉｔｂは、
温度が５０℃の場合には、
１６０（ｍＶ／℃）×（５０−２３）（℃）×２（個）＝８．６（Ｖ）
温度が１５℃の場合には、
１６０（ｍＶ／℃）×（１５−２３）（℃）×２（個）＝２．５（Ｖ）
となる。すなわち、Ｖｉｔｂの値が雰囲気温度によって変動するため、表３の設定に基づいて設定していた転写コントラストＶｔｒに対してΔＶｉｔｂだけずれが発生することとなる。

［転写コントラストＶｔｒの補正方法］
転写コントラストＶｔｒが１０Ｖ変動するとハーフトーン等のハイライト側での色味変動が目立つようになる。そのため、雰囲気温度の変動による中間転写ベルトの電位Ｖｉｔｂの変動量ΔＶｉｔｂをΔＶｉｔｂ＜１０Ｖに補正する必要がある。

図６は本実施形態における転写コントラストＶｔｒの補正方法についてのフローチャートを示す。以下のフローチャートは、ＣＰＵ回路部１５０によって実行される。

まず、ユーザからジョブが投入された直後に、ツェナーダイオード１１近傍の雰囲気温度Ｔ０を温湿度センサー２０７によって検知する。このとき、雰囲気温度の変動量ΔＴ＝Ｔ０―Ｔｓから、Ｖｉｔｂの変動量ΔＶｉｔｂを算出する。ここで、Ｔｓは雰囲気温度２３℃とする（Ｓｔｅｐ１）。次に、Ｖｉｔｂの変動量ΔＶｉｔｂと色味変動の閾値αの判別式を用いて、転写コントラストＶｔｒに対する補正が必要かどうかを判定する（Ｓｔｅｐ２）。―（４／５）α＜ΔＶｉｔｂ＜（４／５）α／の場合は、変動量ΔＶｉｔｂが小さくて、色見変動が生じないと判断する。そこで転写コントラストＶｔｒの補正をせずに画像形成動作を開始させる（Ｓｔｅｐ３）。ΔＶｉｔｂ≦―（４／５）αの場合は、変動量ΔＶｉｔｂが大きいので色見を変動させるおそれがあると判断する。この場合、中間転写体の電位Ｖｉｔｂが規格電圧によって決まる設定電圧よりも低くなるので、転写コントラストが不足するおそれがある。そこで転写コントラストを広げる方向で画像部電位を補正するために、画像部電位の絶対値を大きくする。その後、画像形成動作を開始させる（Ｓｔｅｐ３）。（４／５）α≧ΔＶｉｔｂの場合は、変動量ΔＶｉｔｂが大きいので色見を変動させるおそれがあると判断する。この場合、中間転写体の電位Ｖｉｔｂが規格電圧によって決まる設定電圧よりも高くなっているので、転写コントラストが過剰になっているおそれがある。そこで転写コントラストを狭める方向で補正するために画像部電位の絶対値を小さくする。その後、画像形成動作を開始させる（Ｓｔｅｐ３）。

また１ジョブにおいて画像を形成する記録材の枚数が多いと、装置内の温度が次第に上昇する。その結果、ツェナーダイオードの温度特性に起因して、中間転写体の電位の変動が大きくなれば、一次転写に影響するおそれがある。その結果、同じジョブで形成する画像間で、色見の変動が生じるおそれがある。そこでＳｔｅｐ３に続いて、１ジョブ内での色味変動を抑えるため、所定枚数毎に転写コントラストＶｔｒに対する補正の有無を判定する（Ｓｔｅｐ４）。―（４／５）α＜ΔＶｉｔｂ＜（４／５）αの場合は、転写コントラストＶｔｒの補正をせずに画像形成動作を継続させる（Ｓｔｅｐ５）。（４／５）α≧ΔＶｉｔｂの場合は、Ｖｉｔｂが想定よりも高くなっているので転写コントラストを狭める方向で補正してから、画像形成動作を継続させる（Ｓｔｅｐ５）。画像形成動作終了後、Ｓｔｅｐ１へ戻る。

次に、転写コントラストＶｔｒの補正方法について説明する。補正方法としては、現像コントラストＶｃａと静電像コントラストＶｃｂの値を維持した状態で非画像部電位Ｖｄ、現像バイアスＶｄｃ、画像部電位Ｖｌの設定値をそれぞれΔＶｉｔｂだけシフトさせることで、転写コントラストＶｔｒを適正値に戻す。

表４−１から表４−３は、Ｍ色の初期状態、１０Ｋ（１Ｋ＝Ａ４サイズで１０００枚）耐久時、２０Ｋ耐久時における非画像部電位Ｖｄ、現像バイアスＶｄｃ、画像部電位Ｖｌ、１次転写コントラストＶｔｒの設定テーブルである。表４−１から表４−３は、ある雰囲気環境での、非画像部電位Ｖｄ、現像バイアスＶｄｃ、画像部電位Ｖｌ、１次転写コントラストＶｔｒ、中間転写ベルト５６の電位の変動量ΔＶｉｔｂの関係を示す。また、中間転写ベルト５６の電位の変動量ΔＶｉｔｂは、ツェナー降伏電圧Ｖｂｒが１５０Ｖのツェナーダイオード１１を２個直列接続することで中間転写ベルト５６の電位Ｖｉｔｂを３００Ｖに維持した場合の値である。そのため、色味変動の閾値α＝１０（Ｖ）とする。

例えば、絶対水分量が２２（ｇ／ｍ^３）の雰囲気環境での初期状態において、
雰囲気温度が３０℃と５０℃の場合について説明する。

雰囲気温度３０℃の場合は、
ΔＶｉｔｂ＝１６０（ｍＶ／℃）×（３０−２３）（℃）×２（個）＝２．２（Ｖ）となる。

中間転写ベルト５６の電位の変動量ΔＶｉｔｂが２．２（Ｖ）であり、８．０（Ｖ）以下である。変動量ΔＶｉｔｂが小さいので、色見変動に影響するおそれがない。つまり、Ｖｉｔｂを補正する必要はない。

一方、雰囲気温度５０℃の場合は、
ΔＶｉｔｂ＝１６０（ｍＶ／℃）×（５０−２３）（℃）×２（個）＝８．６（Ｖ）となる。

中間転写ベルト５６の電位の変動量ΔＶｉｔｂが８．６（Ｖ）となり、４．０（Ｖ）以上である。変動量ΔＶｉｔｂが小さいので、色見変動に影響するおそれがある。そこでＶｉｔｂを補正するのが望ましい。

中間転写ベルトの電位Ｖｉｔｂは、
Ｖｉｔｂ＝３００＋８．６＝３０８．６Ｖ
となる。

中間転写ベルト５６の電位Ｖｉｔｂが３００（Ｖ）から３０８．６（Ｖ）に変動するので、画像部電位を変更しなければ、１次転写コントラストＶｔｒが設定値の４４０（Ｖ）から４４８．６（Ｖ）に増加していることになる。そこで画像部電位の絶対値が小さくなるように補正する。すなわちＶｄ、Ｖｄｃ、Ｖｌの設定値にそれぞれ変動量ΔＶｉｔｂ（８．６Ｖ）を加算する補正を行う。
補正後のＶｄ＝−５３０＋８．６＝−５２１（Ｖ）
補正後のＶｄｃ＝―３３０＋８．６＝−３２１（Ｖ）
補正後のＶｌ＝−１４０＋８．６＝−１３１（Ｖ）
まとめると、Ｖｄが−５３０（Ｖ）から−５２１（Ｖ）、Ｖｄｃが−３３０（Ｖ）から−３２１（Ｖ）、Ｖｌが−１４０（Ｖ）から−１３１（Ｖ）に補正される。

このように、所定の水分量に対して、装置内の温度が高くなると、画像部の電位の絶対値が小さくなるように制御する。

なお、本実施形態では色味変動の閾値α＝１０Ｖに設定したが、閾値αは１０Ｖに限定する必要はない。また、表４−１から表４−３の設定値Ｖｄ、Ｖｄｃ、Ｖｌ、Ｖｔｒは本実施形態の構成における値である。これらの数値に限定する意図ではない。使用するトナー母体、トナーの外添処方や、感光体ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、中間転写ベルト５６等のキーパーツの処方によって適宜設定するのが望ましい。

以上により、ツェナーダイオード１１の温度特性によって生じる中間転写体の電位変動量を導出し、一次転写コントラストの適正値からのずれを補正することができる。その結果、ハーフトーン等の画像で発生する色味変動を抑制することが可能となる。

なお、本実施形態は、ツェナーダイオードの温度特性に応じて画像部電位を変更する構成であるので、ツェナーダイオードの温度特性の大きいような安価のツェナーダイオードを用いる構成では、特に有効である。もちろんツェナーダイオードの温度特性の大きいような安価のツェナーダイオードを用いる構成に限定する意図ではない。ツェナー降伏電圧Ｖｂｒの温度変化が少ないツェナーダイオードを使用する構成にも適用することができる。

なお、本実施形態では、ツェナーダイオード１１の温度に対応する情報を検知する検知手段として、温湿度センサー２０７を配置する構成である。もちろんこの構成に限定する意図でない。

ツェナーダイオード１１の温度に対応する情報を、ひとつの画像形成ジョブで画像を形成する記録材の枚数をカウントすることで検知する構成にすることもできる。

また、ツェナーダイオード１１の温度に対応する情報を、二次転写部を流れる電流と二次転写外ローラに印加される電圧との関係に基づいて検知する構成にすることもできる。

あるいは、ツェナーダイオード１１の温度に対応する情報を、画像形成装置の通電期間に基づいて検知する構成にすることもできる。

なお、本実施形態では、ツェナーダイオード自身の温度特性に起因して中間転写ベルトの電位が変わっても、一次転写不良に影響するのを抑制するために、ツェナーダイオードの温度特性に応じて画像部電位を変更する。さらに、ツェナーダイオード自身の温度特性に起因してツェナーダイオードにかかる電圧がツェナー降伏電圧を下回るのを抑制することができるのが望ましい。そこでツェナーダイオードの温度特性に応じて印加電圧を変更する構成にすることもできる。すなわち、ツェナーダイオードの温度特性に応じて画像部電位を変更するとともに、印加電圧を変更する構成にすることもできる。

なお本実施形態は、電子写真方式で静電像を形成する画像形成装置について説明したが、この構成に限定する意図ではない。電子写真方式でなくて、静電気力方式で静電像を形成する画像形成装置にすることもできる。

（実施形態２）
実施形態１においては、ツェナーダイオード１１の温度特性を検知するために二次転写部および定着器近傍の近傍に配置された温湿度センサー２０７を利用してツェナーダイオードの温度特性も検知していた。しかしながら、中間転写ベルトユニットの交換性を考慮すると、中間転写ベルトユニット内部にツェナーダイオード１１を設置した構成が好ましい。また、ツェナーダイオード１１の温度特性の検知精度も考慮すると、ツェナーダイオード１１直近に温度センサーを追加することが好ましい。そこで、本実施形態２では、ツェナーダイオード１１を配列した基板２１０を図７（ａ）、（ｂ）に示すように中間転写ベルトユニットのベルト内面かつ、画像形成装置本体の背面側に配置する。ツェナーダイオード１１のアースは、中間転写ベルトユニットを画像形成装置本体に入れた時に画像本体側のアースに接触できる構成とする。また、ツェナーダイオード１１を設置した基板２１０の５ｃｍ以内の範囲に温湿度センサー２０７とは別の温度センサー２０８を配置した。

その結果、中間転写ベルトユニットの交換性が向上し、かつ、ツェナーダイオード１１の温度特性をより高精度で検知可能となる。

以上により、ツェナーダイオード１１の温度特性によって生じる中間転写体の電位変動量を導出し、一次転写コントラストの適正値からのずれを補正することができる。その結果、ハーフトーン等の画像で発生する色味変動を抑制することが可能となる。

５０ 感光ドラム
５６ 中間転写ベルト
２１０ 二次転写用電源
６４ 二次転写外ローラ
１５０ ＣＰＵ回路部

Claims (6)

1. 像担持体と、
   前記像担持体にトナー像を形成するため静電像を形成する静電像形成手段と、
   前記像担持体に形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、
   記録材を前記中間転写体とともに挟持して前記中間転写体からトナー像を記録材に二次転写する転写部材と、
   前記中間転写体からトナー像を記録材に二次転写する二次転写電界と、前記像担持体からトナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写電界とを形成するために、前記転写部材に電圧を印加する電源と、
   前記中間転写体とアースとの間に接続されるツェナーダイオードと、
   前記ツェナーダイオードの温度に対応する情報に応じて、前記像担持体上のトナー像が形成される画像部の電位を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ツェナーダイオードの温度を検知する検知手段を備えることを特徴とする請求項１に記載された画像形成装置。
3. 前記検知手段はツェナーダイオードの近傍に配置されることを特徴とする請求項２に記載された画像形成装置。
4. 前記中間転写体を張架する複数の部材を備えて、前記ツェナーダイオードは、前記複数の部材の全てとアースとの間に接続されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載された画像形成装置。
5. 前記中間転写体は２層以上の構成であり、前記像担持体側の表層の抵抗が他の層の抵抗よりも高いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載された画像形成装置。
6. 像担持体と、
   前記像担持体にトナー像を形成するため静電像を形成する静電像形成手段と、
   前記像担持体に形成されたトナー像が一次転写される中間転写体と、
   記録材を前記中間転写体とともに挟持して前記中間転写体からトナー像を記録材に二次転写する転写部材と、
   前記中間転写体からトナー像を記録材に二次転写する二次転写電界と、前記像担持体からトナー像を前記中間転写体に一次転写する一次転写電界とを形成するために、前記転写部材に電圧を印加する電源と、
   前記中間転写体とアースとの間に接続されるツェナーダイオードと、
   所定の装置内の水分量に対して、装置内の温度が高くなると、画像部の電位の絶対値が小さくなるように制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。