JP6168816B2 - 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電源が接続されるとともに、二次転写外ローラには別の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、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り、一次転写専用の電源を省く方法が望まれている。
そこで一次転写専用の電源を省き、定電圧素子を介して中間転写体を接地することで所定の一次転写電圧を発生させる構成を見出した。
しかし上記構成では、定電圧素子が所定の電圧を維持できなければ一次転写電圧が所定の電圧より低くなり一次転写不良が発生する。そこで一次転写不良を回避するため必要以上に高い電源電圧に設定すると転写部材が通電劣化するという課題がある。

上記課題を解決するために本願発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体から一次転写電界で一次転写されたトナー像を担持する中間転写体と、
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二次転写電界により二次転写位置で記録材に二次転写する転写部材と、
前記転写部材に電圧を印加する電源と、
前記中間転写体を張架する張架部材と、
前記張架部材と接地電位との間に電気的に接続される定電圧素子と、
前記定電圧素子へ流れる電流を検知する電流検知部と、
を備え、
前記電源から前記転写部材への電圧の印加によって前記二次転写電界と前記一次転写電界とが形成される画像形成装置において、
前記電源により前記転写部材にテスト電圧を印加して前記電流検知部で検知した結果に基づいて、所定の期間で前記定電圧素子が所定の電圧に維持されるように前記電源により前記転写部材に印加される電圧を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

定電圧素子により中間転写体に所定の電圧を発生させる構成において、必要最小限の電源電圧に設定することが可能になり、転写部材の通電劣化を回避できる。

画像形成装置の基本構成を説明する図である。 転写電位と静電像電位の関係を示す図である。 ツェナーダイオードのＩＶ特性を示す図である。 制御のブロック図を示す図である。 流入電流と印加電圧との関係を示す図である。 ベルト電位と印加電圧との関係を示す図である。 二次転写用電源の制御についてのタイムチャートである。

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）
［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。

画像形成部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７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１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを備える。一次帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、各感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの表面を帯電する帯電手段である。露光装置３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｓｄ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１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ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４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ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１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ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１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに形成されたトナー像は、中間転写ベルト７へ一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ１ｄ（一次転写位置）で一次転写される。こうして中間転写ベルト７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６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、一次転写部Ｎ１ａ、Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃ，Ｎ１ｄで転写せず感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに残留した残留トナーを除去する。

中間転写ベルト７（中間転写体）は、感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ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７は、基層と表層との２層構成である。基層は内面側（内周面側、張架部材側）であり、張架部材に接触する。表層は外面側（外周面側、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７の基層は、基層の体積抵抗率が１０^２〜１０^７Ω・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、厚み方向の体積抵抗率１０^１３〜１０^１６Ω・ｃｍのアクリルコートが施される。すなわち表層の体積抵抗率よりも、基層の体積抵抗率の方が低い。

また、中間転写体が２層以上の構成の場合には、前記外周面側の層の体積抵抗率が内周面側の層の体積抵抗率よりも高く設定される。
表層の厚みは０．５〜１０ｕｍ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７は、中間転写ベルト７の内周面に当接する導電性を有する張架ローラ１０，１１，１２によって中間転写ベルト７に当接しながら張架されている。ローラ１０は、駆動源としてのモータによって駆動されて、中間転写ベルト７を駆動する駆動ローラとして機能する。またローラ１０は、二次転写外ローラ１３に中間転写ベルトを介して圧する二次転写内ローラでもある。中間転写ベルト７に対して一定の張力を与えるテンションローラとして機能する。さらにローラ１１は、中間転写ベルト７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１１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７と感光体ドラム１ａ〜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７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によって送り出される。

二次転写外ローラ１３（転写部材）は、中間転写ベルト７の外周面に当接可能に配置される。そして二次転写外ローラ１３は、中間転写ベルト７の外周面から中間転写ベルト７を介して二次転写内ローラ１０に対向する位置に配置され、二次転写内ローラ１０を押圧する。二次転写外ローラ１３は、二次転写内ローラ１３と共に二次転写部Ｎ２（二次転写位置）を形成する二次転写部材（転写部材）である。二次転写用電源としての二次転写部高圧電源２２（電源）は、二次転写外ローラ１３に接続されており、二次転写外ローラ１３に電圧を印加することができる電源である。

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１３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二次転写電界が形成され、中間転写ベルト７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１０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１３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１３の直径は、２４ｍｍになるように形成される。

中間転写ベルト７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７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１４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７へ静電的に一次転写するために、二次転写用電源２２を用いる。（以下、本構成を一転高圧レスシステムと記載する。）

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（電源）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１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ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−４５０Ｖとする）となる場合である。さらに図２は、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−１５０Ｖ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−２５０Ｖ）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、
−１５０（Ｖ）−（−２５０（Ｖ））＝１００（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、
−１５０（Ｖ）−（−４５０（Ｖ））＝３００（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）−（−１５０（Ｖ））＝４５０（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］
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（一次転写電界）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定電圧素子として、ツェナーダイオードが用いられる。なお、ツェナーダイオードに代えてバリスタを用いてもかまわない。

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１５にかかる電圧がツェナー降伏電圧（降伏電圧）以上の範囲では、ツェナーダイオード１５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７の電位を一定に維持する。

すなわち本実施形態では、すべての張架ローラ１０，１１，１２と、アースとの間に定電圧素子としてツェナーダイオード１５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１５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２２が電圧を印加する。その結果、一次転写中に、中間転写ベルト７のベルト電位を一定に維持することができる。

本実施形態では、張架ローラとアースとの間に、ツェナー降伏電圧の規格値Ｖｂｒが２５Ｖとなるツェナーダイオード１５が１２個直列に接続された状態で配置される。すなわち、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２５×１２＝３００Ｖで一定に維持される。

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、二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。

［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（制御部）を有する。ＣＰＵ回路部１５０は、ＣＰＵ、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（検知部）である。張架ローラ流入電流検出回路２０５（電流検知部）は張架ローラに流入する電流を検出するための回路である。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る。温湿度センサー２０７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２２，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。

［下限電圧決定モード］
本実施形態では、中間転写ベルトの表面電位をツェナー電圧以上にするための、二次転写用電源が印加する電圧の下限電圧を決定するためのモードを実行する。図５を用いて説明する。

本実施形態では、下限電圧を決定するために、ツェナーダイオード１５を介してアースに流れ込む電流を検知する張架ローラ流入電流検出回路（電流検知部）が用いられる。張架ローラ流入電流検出回路は、ツェナーダイオードと接地電位との間に接続される。すなわち張架ローラ全てがツェナーダイオードと張架ローラ流入電流検出回路を介して接地電位に接続される。

図３に示されるようにツェナーダイオードは、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧未満の範囲では、ほとんど電流を流さない特性を持っている。そのため、張架ローラ流入電流検出回路が電流を検出しない時、ツェナーダイオードの電圧降下はツェナー降伏電圧未満であると判断することができる。そして張架ローラ流入電流検出回路が電流を検出する時、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ことができる。

まず、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの全てのステーションの帯電電圧を印加し、感光体ドラムの表面電位を非画像部の電位Ｖｄに制御する。

次に、二次転写用電源がテスト電圧を印加する。二次転写用電源が印加するテスト電圧を線形的に、或いは段階的に上昇させる。図５では、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と段階的に上げていく。二次転写用電源が印加する電圧がＶ１の時、張架ローラ流入電流検出回路で、電流は検出されない（Ｉ１＝０μＡ）。二次転写用電源が印加する電圧がＶ２，Ｖ３を印加する時には、それぞれ、張架ローラ流入電流検出回路でＩ２μＡ、Ｉ３μＡが検出される。ここで張架ローラ流入電流検出回路が電流を検出した場合の印加電圧と検出電流との相関関係から、電流が流入し始める場合に対応する電流流入開始電圧Ｖ０が算出される。すなわち、Ｉ２，Ｉ３，Ｖ２，Ｖ３の関係から、線形補完を行うことによって、電流流入開始電圧Ｖ０が算出される。

二次転写用電源が印加する電圧として、Ｖ０を上回る電圧を設定することによって、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することができる。

このときの二次転写用電源が印加する電圧と中間転写ベルトのベルト電位との関係を図６に示す。

例えば本実施例においてはツェナーダイオードのツェナー電圧が３００Ｖに設定される。そのため中間転写ベルトの電位が３００Ｖ未満の範囲ではツェナーダイオードに電流が流れず、中間転写ベルトのベルト電位が３００Ｖになるとツェナーダイオードに電流が流れ始める。それ以上二次転写用電源が印加する電圧を上げたとしても、中間転写ベルトのベルト電位は一定となるように制御される。

つまり、ツェナーダイオードへの電流の流れ込みが検知され始めるＶ０未満の範囲では、二次転写バイアスが変化すると、ベルト電位は一定電圧で制御することができない。ツェナーダイオードへの電流の流れ込みが検知され始めるＶ０を上回る範囲では、二次転写バイアスが変化したとしても、ベルト電位は一定電圧で制御することができる。

なお、本実施形態では、テスト電圧として電流流入開始電圧の前後を用いたがこの構成に限定する意図ではない。テスト電圧として、予め大きめの所定電圧を設定しておくことで、テスト電圧全てが電流流入開始電圧を上回る構成にすることもできる。このような構成では判断工程を省略することができるというメリットがある。

なお本実施形態は、電流流入開始電圧を算出する正確性を高めることを重視して、電流流入開始電圧Ｖ０を算出する判断機能を実行する構成である。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、電流流入開始電圧Ｖ０を算出する判断機能を実行する構成ではなくて、電流流入開始電圧Ｖ０を予めＲＯＭに記憶した構成にすることもできる。

［二次転写電圧を設定するためのテストモード］
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圧を設定するために、調整電圧（テスト電圧）を印加するＡＴＶＣ（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とよばれるテストモードが実行される。これは、二次転写のための調整する調整機能であって、記録材が二次転写部を通っていない非通紙時に実行される。このテストモードは、連続して画像を形成する場合に記録材と記録材との間の領域に対応する領域が二次転写位置にある時に実行される場合もある。ＡＴＶＣによって、二次転写用電源が印加する電圧と、二次転写部を流れる電流との相関関係を把握することができる。

ダウンタイムが長くなるのを抑制するためには、ＡＴＶＣと一次転写とを並行して行うことができるのが望ましい。しかしＡＴＶＣと一次転写とを並行して行う時に、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回れば、一次転写を不安定にするおそれがある。

そこで、本実施形態では、記録材が二次転写部にない時に、ＡＴＶＣと一次転写とが並行して行われる時、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、調整電圧が設定される。

なお、ＡＴＶＣは、記録材が二次転写部にない時に、ＣＰＵ回路部１５０が二次転写用電源を制御することで行われる。すなわちＣＰＵ回路部１５０は、二次転写電圧を設定するためのＡＴＶＣを実行する実行部として機能する。

ＡＴＶＣでは、定電圧制御された複数の調整電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが二次転写電圧電源により印加される。その上でＡＴＶＣでは、調整電圧が印加された時に流れる電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが二次転写部電流検出回路２０４（検知部）によってそれぞれ検知される。電圧と電流の相関関係を把握するためである。

本実施形態における調整電圧の設定値について説明する。

本実施形態では電流流入開始電圧Ｖ０は、判断機能によって算出される。ΔＶ１、ΔＶ２は予めＣＰＵ回路部のＲＯＭに記憶されている。調整電圧Ｖａは、電流流入開始電圧Ｖ０にΔＶ１を加算することにより算出され、調整電圧Ｖｂは、調整電圧ＶａにΔＶ２を加算することにより算出されて、調整電圧Ｖｃは、調整電圧ＶｂにΔＶ２を加算することにより算出される。以上をまとめると各調整電圧Ｖａ、Ｖｂ，Ｖｃは次の式で表わされる。Ｖａ＝Ｖ０＋ΔＶ１
Ｖｂ＝Ｖａ＋ΔＶ２
Ｖｃ＝Ｖｂ＋ΔＶ２

すなわち、調整電圧の中で最も低い電圧Ｖａを含む調整電圧Ｖａ、Ｖｂ，Ｖｃの全てが、電流流入開始電圧Ｖ０を上回るように設定される。そのためＡＴＶＣを実行する間、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。

そのため記録材が二次転写部にない時にＡＴＶＣと一次転写とを並行して行う場合に、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回るのが抑制される。

また本実施形態では、調整電圧の中で最小となる電圧Ｖａが二次転写電界を形成するための二次転写電圧よりも低い値になるように、ΔＶ１は設定される。また、調整電圧の中で最大となるＶｃが二次転写電圧よりも高くなるように、ΔＶ２は設定される。

なお本実施形態では、ＡＴＶＣを一次転写と並行して行わない場合にも、調整電圧の設定は、ＡＴＶＣを一次転写と並行して行う場合と同じである。

なお本実施形態では、ＡＴＶＣを実行する時、常に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構成である。しかしこの構成に限定する意図ではない。ＡＴＶＣを実行する時に一次転写が行われていない間は、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せず下回る構成にすることもできる。

［二次転写目標電流設定］
印加された複数の調整電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃと、それぞれ測定された電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ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Ｖｉ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／ｋｇ）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Ｖｉｉが電圧Ｖｉに加算される。記録材分担電圧Ｖｉｉ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／ｋｇ）と記録材の坪量（ｇ／ｍ^２）とに応じて、記録材分担電圧Ｖｉｉ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Ｖｉｉ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Ｖｉｉ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Ｖｉｉ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Ｖｉに記録材分担電圧Ｖｉｉが加算された電圧（Ｖｉ＋Ｖｉｉ）が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、二次転写電圧を制御する制御部として機能する。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ＣＰＵ回路部１５０により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。

［制御のタイミング］
図７は、帯電電圧（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）、二次転写用電源の印加電圧、一次転写、二次転写のタイミングチャートを示す。なお図７は、２枚の記録材に連続して画像を形成する場合である。

画像形成信号が入力されると、帯電電圧がオンされる（ｔ０）。その後、電流流入開始電圧Ｖ０を判断するための判断機能が、ｔ１からｔ２までの期間で、実行される。その後、ＡＴＶＣが、ｔ４からｔ５までの期間で実行される。その後、ｔ７からｔ９にかけての期間で、二次転写が実行される。二次転写は、１枚目の記録材が二次転写部にある時に、ＡＴＶＣに基づいて設定された二次転写電圧が印加されることによって行われる。その後、ｔ１１からからｔ１２までの期間で、二次転写部を通過する２枚目の記録材のための二次転写が実行される。その後、二次転外ローラに印加される電圧がオフされて（ｔ１３）、帯電がオフされる（ｔ１４）。

また本実施形態では、判断機能終了タイミング（ｔ２）からＡＴＶＣ開始タイミング（ｔ４）までの期間、電圧を低くする電圧低下機能が実行される。さらにＡＴＶＣ終了タイミング（ｔ５）から１枚目の記録材のための二次転写開始タイミング（ｔ７）までの期間、電圧を低くする電圧低下機能が実行される。さらに、１枚目の記録材のための二次転写終了タイミング（ｔ９）から２枚目の記録材のための二次転写開始タイミングまでの期間（ｔ１１）で、電圧を低くする電圧低下機能が実行される。電圧低下機能は、二次転写電界を形成するための転写電圧よりも低い電圧を印加する機能である。この理由について説明する。二次転写ローラにはイオン導電性の材量が使用されるので、通電による電気的抵抗が上昇する傾向があるからである。二次転写外ローラに印加される電圧が大きいと二次転写外ローラが抵抗が上昇するのが早まり、寿命を早めるおそれがあるからである。ところで本実施形態では、１枚目の記録材のための一次転写は、ｔ２より後でｔ４より前のタイミング（ｔ３）で開始して、ｔ５より後でｔ７より前のタイミング（ｔ６）で終了する。

そのため、ｔ４からｔ５までの期間では、記録材が二次転写部にいない状態で、１枚目の記録材のための一次転写とＡＴＶＣとが並行して実行される。調整電圧が印加された時に、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回れば、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、一次転写とＡＴＶＣとを両立するために、ＡＴＶＣにおける調整電圧Ｖａ、Ｖｂ，Ｖｃの全てが、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、設定される。すなわち、Ｖａ＝Ｖ０＋ΔＶ１＞Ｖ０、Ｖｂ＝Ｖａ＋ΔＶ２＞Ｖ０、Ｖｃ＝Ｖｂ＋ΔＶ２＞Ｖ０となる。その結果、一次転写とＡＴＶＣとが並行して実行されても、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回ることが抑制されるので、一次転写不良が生じるのを抑制することができる。

またｔ５から６までの期間で、記録材が二次転写部にいない状態で、１枚目の記録材のための一次転写と電圧低下機能とが並行して実行される。電圧低下機能を実行した時に、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回れば、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、一次転写と電圧印加制御とを両立するために、ｔ５からｔ７までの期間で、電圧低下機能における印加電圧Ｖ４が、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、設定される。Ｖ４は、電流流入開始電圧Ｖ０にΔＶ０を加算した値が設定される（Ｖ４＝Ｖ０＋ΔＶ０＞Ｖ０）。なおＶ０は判断機能によって算出されて、ΔＶ０は、ＲＡＭに予め記憶されている。その結果、一次転写と電圧低下機能とが並行して実行されても、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回るのが抑制されるので、一次転写不良が生じるのを抑制することができる。

本実施形態では、２枚目の一次転写は、ｔ７より後でｔ９より前のタイミング（ｔ８）で開始して、ｔ９より後でｔ１１より前のタイミング（ｔ１０）で終了する。

そのため、ｔ８からｔ９までの間では、２枚目の記録材のための一次転写と１枚目の記録材のための二次転写とが並行して実行される。二次転写電圧は、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、設定される。そのため、一次転写と二次転写とが並行して実行されても、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回ることに起因して一次転写不良が生じるのを抑制することができる。

ｔ９からｔ１０までの期間では、１枚目の記録材と２枚目の記録材との間の領域で、一次転写と電圧低下機能とが並行して実行される。電圧低下機能を実行した時に、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回れば、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、一次転写と電圧印加制御とを両立するために、ｔ９からｔ１１までの期間で、電圧低下機能における印加電圧Ｖ４（Ｖ４＝Ｖ０＋ΔＶ０＞Ｖ０）が、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、設定される。その結果、記録材と記録材との間の領域で一次転写と電圧低下機能とが並行して実行されても、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回ることに起因して一次転写不良が生じるのを抑制することができる。

なお本実施形態では、最初の記録材への一次転写が開始するタイミングから最後の記録材への二次転写が終了するまでの期間、ツェナー降伏電圧を常時維持するように電圧が設定される。しかしこの構成に限定する意図ではない。例えば、本実施形態では、ｔ６からｔ７までの期間でも、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、二次転写電源２２によって二次転写外ローラに印加される電圧が設定される構成である。しかしｔ６からｔ７までの期間では、一次転写が行われない。そこで二次転写ローラの通電劣化を抑制することを重視して、ｔ６からｔ７までの期間では、電圧をオフする構成にすることもできる。ｔ１０からｔ１１までの期間についても同様である。すなわち本実施形態では、ｔ１０からｔ１１までの期間でも、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、二次転写電源２２によって二次転写外ローラに印加される電圧が設定される構成である。しかしｔ１０からｔ１１までの期間では、一次転写が行われない。そこで二次転写ローラの通電劣化を抑制することを重視して、ｔ１０からｔ１１までの期間では、電圧をオフする構成にすることもできる。

一方、ｔ１０からｔ１１までの期間が前記電源の電圧の切換えに要する時間に比較して短い場合には、前記制御手段は前記電源により前記転写部材に印加する電圧を切換えない。そしてｔ９からｔ１０までの期間で二次転写電源２２によって二次転写外ローラに印加される電圧がｔ１０からｔ１１までの期間も継続して印加される。

すなわち、本実施形態では、記録材が二次転写部にない時にＡＴＶＣや電圧低下機能を、一次転写と並行して行っても、ツェナーダイオードの電圧降下がツェナー降伏電圧を下回らない最小の電圧を印加する。そのため、二次転写ローラの通電劣化を抑制できる。

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。

１ 感光ドラム
７ 中間転写ベルト
１５ ツェナーダイオード
２２ 二次転写用電源
１３ 二次転写外ローラ
１５０ ＣＰＵ回路部

Claims (14)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体から一次転写電界で一次転写されたトナー像を担持する中間転写体と、
   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二次転写電界により二次転写位置で記録材に二次転写する転写部材と、
   前記転写部材に電圧を印加する電源と、
   前記中間転写体を張架する張架部材と、
   前記張架部材と接地電位との間に電気的に接続される定電圧素子と、
   前記定電圧素子へ流れる電流を検知する電流検知部と、
   を備え、
   前記電源から前記転写部材への電圧の印加によって前記二次転写電界と前記一次転写電界とが形成される画像形成装置において、
   前記電源により前記転写部材にテスト電圧を印加して前記電流検知部で検知した結果に基づいて、所定の期間で前記定電圧素子が所定の電圧に維持されるように前記電源により前記転写部材に印加される電圧を制御する制御部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定電圧素子は、ツェナーダイオード又はバリスタであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記所定の電圧は、前記ツェナーダイオードの降伏電圧であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記所定の期間は、前記一次転写位置でトナー像を前記中間転写体へ転写する期間又は前記二次転写位置でトナー像を記録材に転写する期間のうち少なくとも１つの期間であ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. 前記二次転写位置でトナー像を記録材に転写する期間に前記電源により前記転写部材に印加される電圧は、連続して画像を形成する場合に記録材と記録材との間の領域に対応する前記中間転写体の領域が前記二次転写位置にある期間に前記電源により前記転写部材に印加される電圧より高いことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記所定の期間は、前記二次転写電圧を設定するために前記二次転写位置に記録材がないときに前記電源により前記転写部材に電圧が印加される期間であ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。
7. 前記所定の期間は、連続して画像を形成する場合に記録材と記録材との間の領域に対応する前記中間転写体の領域が前記二次転写位置にある期間であ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。
8. 前記記録材と記録材との間の領域に対応する領域が前記二次転写位置にある期間であって前記一次転写位置に前記中間転写体へ転写するトナー像がない期間が、前記電源の電圧の切換えに要する時間に比較して短い場合には、前記制御手段は前記電源により前記転写部材に印加する電圧を切換えないことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記テスト電圧は、前記ツェナーダイオードが降伏電圧となる複数の異なる電圧を含み、前記制御部は、前記電流検知部に電流が流れ始めるときの前記電源により前記転写部材に印加される電圧を、前記定電圧素子が前記所定の電圧に維持される電圧として前記電源を制御することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、トナー像が一次転写される前のタイミングで前記電源により前記転写部材にテスト電圧を印加す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. 前記電流検知部は、前記定電圧素子と接地電位との間に設けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記中間転写体は中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記張架部材は、導電性を有する張架ローラであり、
    前記張架ローラは電気的に接続されるとともに、前記定電圧素子に電気的に接続され、
    前記電流検知部は、前記張架ローラから前記定電圧素子に流れる電流を検知することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記中間転写体は２層以上の構成であり、前記外周面側の層の体積抵抗率が前記内周面側の層の体積抵抗率よりも高いことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。