JP6168817B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、本願発明は、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、前記転写部材へ印加される電圧を検知する検知部と、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テスト電流を流して前記検知部によって電圧を検知するテストモードを実行する実行部と、前記テストモードで前記検知部により検知された電圧に基づいて、前記二次転写位置に記録材があるとき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、を有し、前記制御部は前記テストモードの期間と、前記一次転写位置でトナー像が転写される期間とが少なくとも重なる期間では、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印加される前記テスト電圧を制御することを特徴とする。
[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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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、第一の検知部)である。張架ローラ流入電流検出回路205(第二の検知部)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。
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判断するための工程を実行する。図5を用いて説明する。
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。
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、二次転写電圧を設定するためのテストモードであって、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。
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
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。
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。
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。
実施形態1では、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。
本実施形態では、電流流入開始電圧V0の判断を省略し、二次転写電圧の設定のためのATVCがt4からt5までの期間で実行される。
なお、朝一の電源投入後のタイミング等では、画像形成の準備が整っていない場合があり、ATVC中に一次転写が開始されることがない場合には、もちろん調整電圧をツェナー降伏電圧以下の電圧に設定可能である。
実施形態3では、ATVCが二次転写電源22を定電流制御してテスト電流を流したときの二次転写電源22の電圧を、電圧を検知する検知回路で検知することで実行される。
検知t4からt5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定電流制御されたテスト電流を流すことが並行して実行される。
本実施形態では、二次転写電源22のテスト電流が目標電流値に設定され、ATVCがt4からt5までの期間で実行される。
本実施形態では、テスト電流を流しているときの二次転写電源22の電圧は、ツェナー降伏電圧を維持できる電圧に設定される。
[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。
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。
ここでは本実施形態の、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に維持した構成について説明する。また、3個直列接続することで中間転写ベルトの電位Vitbを450Vに維持した構成、4個直列接続することで中間転写ベルトの電位Vitbを600Vに維持した構成、についても説明する。
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、中間転写ベルト56の電位Vitbの変動量ΔVitbは雰囲気温度の変動により、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)
Vitb=600Vの場合は、
160(mV/℃)×35(℃)×4(個)=22.4(V)
となる。
中間転写ベルトの電位Vitbが正極性側にずれる場合は、ツェナー降伏電圧以上に維持するための電流が足りなくなり、電圧低下機能における印加電圧V4(V4=V0+ΔV0>V0)がツェナー降伏電圧を下回るおそれがある。
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出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。
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)
- 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、
前記転写部材へ流れる電流を検知する検知部と、
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テスト電圧を印加して前記検知部によって電流を検知するテストモードを実行する実行部と、
前記テストモードで前記検知部により検知された電流に基づいて、前記二次転写位置に記録材があるとき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、を有し、
前記制御部は前記テストモードの期間と、前記一次転写位置でトナー像が転写される期間とが少なくとも重なる期間では、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印加される前記テスト電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 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、
前記転写部材へ印加される電圧を検知する検知部と、
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テスト電流を流して前記検知部によって電圧を検知するテストモードを実行する実行部と、
前記テストモードで前記検知部により検知された電圧に基づいて、前記二次転写位置に記録材があるとき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、を有し、
前記制御部は前記テストモードの期間と、前記一次転写位置でトナー像が転写される期間とが少なくとも重なる期間では、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印加される前記テスト電圧を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 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又は2に記載の画像形成装置。
- 前記所定の電圧は、前記定電圧素子の降伏電圧であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記制御部が制御する前記電源の電圧は、前記二次転写電界を形成するための電圧より低い電圧を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記テストモードの期間と前記一次転写位置でトナー像が転写される期間とが重ならない期間で、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未満に制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記検知部は第一の検知部であり、
前記定電圧素子に流れる電流を検知する第二の検知部を有し、
前記実行部は、前記定電圧素子が前記所定の電圧に維持されるような前記転写部材に印加される電圧を設定するために、トナー像が一次転写される前のタイミングで前記転写部材に電圧を印加して前記第二の検知部で検知を行い、
前記制御部は前記第二の検知部の検知結果に基づいて前記電源を制御することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記実行部は、前記テストモードの期間に前記第二の検知部で検知を行うことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記実行部は、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時に前記テストモードを実行することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 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9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 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10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記張架部材は導電性を有する張架ローラであり、
前記張架ローラが前記定電圧素子に電気的に接続されることで前記中間転写体と前記定電圧素子とを電気的に接続す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。 - 前記定電圧素子の近傍の温度を検知する温度検知部材をさらに有し、
前記制御部は前記温度検知部材の検知結果に基づい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。 - 前記制御手段は、前記温度検知部材の検知温度が第1の温度であるときの前記転写部材に印加される電圧の絶対値を、前記検知温度が第1の温度より低い第2の温度であるときの前記転写部材に印加される電圧の絶対値より高く制御することを特徴とする請求項13に記載の画像形成装置。
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