JP7218231B2

JP7218231B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP7218231B2
Application number: JP2019070256A
Authority: JP
Inventors: 正人小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2023-02-06
Anticipated expiration: 2039-04-01
Also published as: JP2020170052A

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの電子写真技術を用いた画像形成装置に関する。

従来、搬送ベルトなどにより搬送される記録材が転写ニップ部を通過する際に、感光ドラムに形成したトナー像が記録材へ転写される、直接転写方式の画像形成装置が知られている。また、感光ドラムに形成したトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、中間転写ベルトに一次転写したトナー像を、記録材が二次転写ニップ部（便宜上、転写ニップ部と呼ぶ）を通過する際に記録材へ二次転写させる、中間転写方式の画像形成装置も知られている。こうした画像形成装置では、記録材のサイズの影響を受けずに記録材に対して所望の転写電流を供給可能な構成として、定電圧制御が行われる場合がある。即ち、記録材が転写ニップ部を通過中に一定電圧を印加させ、転写ニップ部に所定の電流（目標電流）を流すことによって、記録材へトナー像を適正に転写させるようにしている。ただし、記録材は種類毎に電気抵抗が異なるため、記録材の種類毎に印加する電圧を変えて転写ニップ部に目標電流が流れるようにしている（特許文献１）。具体的には、記録材がない時の転写ニップ部に目標電流を流すことが可能な基準電圧に、記録材の種類毎に決められている電圧（紙分担電圧などと呼ばれる）を加算した電圧を印加している。

ただし、記録材が例えば吸湿しやすい紙などの場合、記録材の種類（紙種など）が同じであっても、記録材の電気抵抗は記録材の吸湿状態によってつまりは記録材に含まれる水分量によって異なり得る。そのため、上記した記録材の種類毎に決められている電圧が加算されている電圧を印加したにも関わらず、転写ニップ部に流れる電流が目標電流から外れることがある。この時に、記録材の水分量が標準の水分量よりも高い（電気抵抗が低くなる）場合には、転写ニップ部を流れる電流が高くなり過ぎて電流過剰となり、トナーの飛び散りや画像に滲みが生じ得る。反対に、記録材の水分量が標準の水分量よりも少ない（電気抵抗が高くなる）場合、転写ニップ部を流れる電流が低くなり過ぎて電流不足となり、画像にかすれが生じ得る。

そこで、特許文献１に記載の装置では、転写ニップ部を記録材が通過している際に転写電圧を定電圧制御する構成において、転写ニップ部に流す電流の上下限リミッタ値が設定されている。この場合、記録材の種類に応じた電圧を印加したときの電流が上下限リミッタ値の範囲内にあれば、記録材の水分量に起因する電流の変動を許容して、記録材の種類に応じた電圧に維持される（電圧を変更しない、つまり定電圧制御を行う）。他方、記録材の種類に応じた電圧を印加したときの電流が上下限リミッタ値の範囲を超えている場合には、電流が範囲内に収まるように、転写ニップ部に印加する電圧を段階的に変更している（電流リミッタ制御と呼ぶ）。

特開２００８－２７５９４６号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載したような従来の装置では、転写ニップ部を通過する記録材の電気抵抗に起因して、転写ニップ部に印加する電圧の変更が繰り返される虞があった。即ち、記録材の転写ニップ部への突入に伴って、記録材の電気抵抗に起因して転写ニップ部に流れる電流は低下するが、その電流低下が収束する前に転写ニップ部に印加する電圧が変更されていた。この場合、記録材の電気抵抗に起因する電流変動と転写ニップ部に印加する電圧変更に伴う電流変動とが重畳される。そのため、電流が記録材の転写ニップ部への突入後に上下限リミッタ値の範囲内で安定するまでに、複数回にわたって電圧が変更されることがあり、これが記録材の搬送方向先端部に画像不良を生じさせる原因となっていた。これを避けるには、転写ニップ部に記録材の先端が突入してから転写ニップ部に流れる電流が安定するまで「待ち時間」を設けることが好ましい。即ち、電流が安定するまで所定時間だけ電流リミッタ制御を行わないことが考えられる。しかしながら、待ち時間を設定した場合には、本来ならば電圧を変化させる必要があるにも関わらず、電流リミッタ制御が行われずに画像不良を生じさせる虞があった。

本発明は、転写ニップ部に流れる電流が所定範囲内に収まるように定電圧制御する構成において、記録材の先端が転写ニップ部に突入した直後の転写電流が安定しないことにより不必要に電圧変動するのを抑制しながらも、転写ニップ部に流れる電流が下限リミッタ値を下回るのを抑制可能な画像形成装置の提供を目的とする。

本発明の画像形成装置は、トナー像を担持して回転する像担持体と、前記像担持体に当接して転写ニップ部を形成する転写部材と、前記転写ニップ部に電圧を印加し、前記転写ニップ部に挟持搬送される記録材に対し前記像担持体上のトナー像を転写する電源と、前記転写ニップ部に流れる電流を検出する電流検出手段と、記録材が前記転写ニップ部を通過しているときに前記転写ニップ部に印加する電圧が所定電圧となるように定電圧制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記電流検出手段の検出結果に基づいて、転写時に前記転写部材に流れる電流が所定範囲から外れる場合に、前記転写ニップ部に流れる電流が前記所定範囲内となるように前記転写ニップ部に印加する電圧を変更可能な画像形成装置において、前記制御手段は、画像形成ジョブの１枚目の記録材の搬送方向先端が前記転写ニップ部に突入してから所定時間が経過するまでは、前記電流検出手段により検出される電流の絶対値が前記所定範囲の上限値を超えていても前記電源の電圧の変更を行わない、もしくは前記電源の電圧の変更量を制限する制御を行い、画像形成ジョブの１枚目の記録材の搬送方向先端が前記転写ニップ部に突入してから前記所定時間が経過する前に前記電流検出手段により検出される電流の絶対値が前記所定範囲の下限値を下回った場合には、前記電源の電圧を変更する制御を行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、転写ニップ部に流れる電流が所定範囲内に収まるように定電圧制御する構成において、記録材の先端が転写ニップ部に突入した直後の転写電流が安定しないことにより不必要に電圧変動するのを抑制しながらも、転写ニップ部に流れる電流が下限リミッタ値を下回るのを抑制できる。

本実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図。制御部を説明するための制御ブロック図。第一実施形態の電流電圧制御を示すフローチャート。第二実施形態の電流電圧制御を示すフローチャート。記録材の電気抵抗が標準抵抗よりも小さい場合に、二次転写部に流れる電流の時間推移を示す従来例のグラフ。記録材の電気抵抗が標準抵抗よりも大きい場合に、二次転写部に流れる電流の時間推移を示す従来例のグラフ。

［第一実施形態］
＜画像形成装置＞
まず、本実施形態の画像形成装置の構成について、図１を用いて説明する。図１に示す画像形成装置１は、中間転写ベルト５６の回転方向（移動方向）に沿って、複数の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを並べた中間転写方式のフルカラープリンタである。画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、中間転写ベルト５６の回転方向上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に配置されている。このような画像形成装置１は、不図示のパーソナルコンピュータなどの外部機器から送信された画像信号や原稿読取装置からの画像信号などに応じて、電子写真方式により記録材Ｓにフルカラー画像を形成する。なお、記録材Ｓとしては、普通紙、厚紙、ラフ紙、凹凸紙、コート紙、光沢紙、印画紙等の用紙、プラスチックフィルム、布など、といった様々な種類のシート材が挙げられる。

画像形成部Ｐａ～Ｐｄは、それぞれ図中矢印Ｒ１方向に回転する感光ドラム５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを有する。感光ドラム５０ａ～５０ｄは、帯電ローラ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄによりそれぞれ表面が帯電される。帯電した感光ドラム５０ａ～５０ｄ上には、露光装置５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄにより静電潜像が形成される。感光ドラム５０ａ～５０ｄ上の静電潜像は、それぞれ各色成分トナーが収容された現像装置５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄによりトナー像として可視像化される。本実施形態の場合、現像装置５３ａ～５３ｄはそれぞれ、非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとを含む二成分現像剤を使用しており、トナーの帯電極性は負極性である。

中間転写ベルト５６を挟んで感光ドラム５０ａ～５０ｄと対向する位置には、一次転写ローラ５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄが配置され、それぞれ一次転写部Ｔ１を形成している。一次転写ローラ５４ａ～５４ｄは、例えばＳＵＭ（硫黄及び硫黄複合快削鋼）あるいはＳＵＳ（ステンレス鋼）などにより形成された金属ローラであり、中間転写ベルト５６の内周面に当接するように配置されている。感光ドラム５０ａ～５０ｄ上に形成された各色のトナー像は、一次転写ローラ５４ａ～５４ｄにトナーの帯電極性と逆極性の電圧である一次転写電圧が印加されることにより、一次転写部Ｔ１で中間転写ベルト５６に一次転写される。なお、一次転写後に感光ドラム５０ａ～５０ｄ上に残ったトナーは、ドラムクリーニング装置５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄにより除去される。

像担持体としての中間転写ベルト５６は、上記のように各感光ドラム５０ａ～５０ｄから一次転写されたトナー像を担持して回転する。このような中間転写ベルト５６は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂あるいは各種ゴム等に、カーボンブラック等の帯電防止剤やイオン性の導電材料などを適当量含有させて分散させたものが用いられている。一例として、中間転写ベルト５６は、その表面抵抗率が１×１０^９～５×１０^１１（Ω／□）となるように形成された、厚みが例えば０．０４～０．５（ｍｍ）程度のフィルム状の無端ベルトである。

本実施形態の場合、中間転写ベルト５６は、駆動ローラ６０、アイドラローラ６１、６７、二次転写内ローラ６２、テンションローラ６３により張架されている。テンションローラ６３は中間転写ベルト５６に対し一定の張力、例えば２９～１１８（Ｎ）程度の張力を付与している。駆動ローラ６０は、不図示の駆動モータにより回転駆動されて中間転写ベルト５６を所定の速度で図中矢印Ｒ２方向に回転させる。

画像形成ジョブの開始に応じて記録材収納カセット（図示せず）から１枚ずつ適宜に記録材Ｓが取り出され、取り出された記録材Ｓはトナー像の形成タイミングにあわせてレジストローラ６６により二次転写部Ｔ２へと搬送される。そして、二次転写電源５０による二次転写外ローラ６４への二次転写電圧の印加により、中間転写ベルト５６上のトナー像が二次転写部Ｔ２で挟持搬送される記録材Ｓに二次転写される。転写部材としての二次転写外ローラ６４は、二次転写内ローラ６２に支持された中間転写ベルト５６に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。本実施形態の場合、二次転写内ローラ６２が接地電位に接続され、二次転写外ローラ６４が二次転写電源５０に接続されており、二次転写外ローラ６４には、二次転写電源５０によりトナーの帯電極性と逆極性（ここでは正極性）の二次転写電圧が印加される。二次転写部Ｔ２は、中間転写ベルト５６を挟んで対向する二次転写内ローラ６２及び二次転写外ローラ６４により形成される転写ニップ部である。

二次転写内ローラ６２は、例えば直径１８ｍｍのアルミ製パイプ（芯金）と、芯金の外周に厚さ２ｍｍの導電性ゴム層とを有している。導電性ゴムとしては、例えばニトリルブタジエンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム、ウレタン等にイオン性導電剤を混入したものを用いてよい。二次転写内ローラ６２として、例えば電気抵抗が「１×１０^５Ω」以下で、表面硬度が７０度（ＡＳＫＥＲ－Ｃ硬度）のものを用いた。なお、電気抵抗は、二次転写内ローラ６２に導電性の円筒を１０（Ｎ）の圧力で圧接させ、導電性の円筒の回転により二次転写内ローラ６２を従動回転させながら、二次転写内ローラ６２の芯金に５０Ｖの電圧を印加したときに流れる電流から求めた。

二次転写外ローラ６４は、例えば直径１２ｍｍのステンレス製パイプ（芯金）と、芯金の外周に厚さ６ｍｍの導電性のゴムスポンジで形成された弾性層とを有している。導電性のゴムスポンジとしては、例えばニトリルブタジエンゴムやエチレンプロピレンジエンゴム、ウレタン等にイオン性導電剤を混入したものを用いてよい。二次転写外ローラ６４には、例えば電気抵抗が「１×１０^７～１×１０^８（Ω）」で、表面硬度が３５度（ＡＳＫＥＲ－Ｃ硬度）のものを用いた。なお、電気抵抗は、二次転写外ローラ６４に導電性の円筒を１０（Ｎ）の圧力で圧接させ、導電性の円筒の回転により二次転写外ローラ６４を従動回転させながら、二次転写外ローラ６４の芯金に「２ｋＶ」の電圧を印加したときに流れる電流から求めた。

なお、二次転写部Ｔ２で転写しきれずに中間転写ベルト５６に残留したトナーや紙粉などは、ベルトクリーニング装置６５により除去される。ベルトクリーニング装置６５は、中間転写ベルト５６の回転方向に関して、二次転写部Ｔ２よりも下流側、かつ画像形成部Ｐａよりも上流側の位置で、中間転写ベルト５６を挟んでテンションローラ６３に対向して配置されている。そして、ベルトクリーニング装置６５は、この位置で不図示のブレードやファーブラシなどを中間転写ベルト５６に当接させて、中間転写ベルト５６の表面をクリーニングする。

トナー像が転写された記録材Ｓは不図示の定着装置に搬送され、定着装置によって記録材Ｓが加熱及び加圧されることにより、記録材Ｓ上にトナー像が定着される。その後、記録材Ｓは装置本体外に設けられた排出トレイ（不図示）などに排出される。

＜制御部＞
図１に示すように、画像形成装置１は制御部１０を備えている。制御部１０について、図２を用いて説明する。なお、制御部１０には、図示した以外にも例えば感光ドラム５０ａ～５０ｄや駆動ローラ６０などを駆動する各種モータ、一次転写ローラ５４ａ～５４ｄに電圧を印加する一次転写電源などの各種機器が接続される。しかし、ここでは発明の本旨でないので、それらの図示及び説明を省略している。

制御手段としての制御部１０は、画像形成動作などの画像形成装置１の各種動作を制御するものであり、例えばＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１１と、メモリ１２とを有する。メモリ１２はＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などにより構成され、画像形成装置１を制御するための各種プログラムや、後述の上下限リミッタ値や基準電圧等の各種データが記憶される。ＣＰＵ１１はメモリ１２に記憶されている画像形成ジョブ（プログラム）を実行して、画像形成を行うよう画像形成装置１を動作させ得る。本実施形態の場合、ＣＰＵ１１はメモリ１２に記憶されている「電流リミッタ制御（プログラム）」を実行可能である。「電流リミッタ制御」については、後述する（図３～図４参照）。また、ＣＰＵ１１は例えば画像形成ジョブの１枚目の記録材Ｓが二次転写部Ｔ２に突入してからの経過時間や、画像形成した記録材Ｓの枚数などをカウントするカウンタとして機能し得る。なお、メモリ１２は各種プログラムの実行に伴う演算処理結果などを一時的に記憶し得る。

本実施形態の画像形成装置１は操作部４０を備えており、操作部４０は入出力インタフェースを介して制御部１０に接続されている。操作部４０は、ユーザによる画像形成ジョブなどの各種プログラムの開始指示や各種データ入力などを受け付ける、例えばスキャナや操作パネルあるいはパーソナルコンピュータ等の外部端末などである。本実施形態の場合、ユーザは操作部４０を用いて記録材Ｓの紙種（例えば普通紙、厚紙）などを入力可能である。

制御部１０には、入出力インタフェースを介して上述した二次転写電源５０が接続されている。制御部１０は、二次転写電源５０を制御することにより二次転写外ローラ６４に印加する電圧を変更可能である。また、本実施形態の画像形成装置１は電圧検出回路２０、電流検出回路２１、環境センサ３０を備え、これら電圧検出回路２０、電流検出回路２１、環境センサ３０は入出力インタフェースを介して制御部１０に接続されている。電圧検出回路２０は、二次転写電源５０による二次転写外ローラ６４への電圧の印加に伴い、二次転写部Ｔ２（図１参照）にかかる電圧を検出可能である。電圧検出回路２０は例えば電圧値に応じた「０～５（Ｖ）」のアナログ電圧を出力し、制御部１０は電圧検出回路２０から取得したアナログ電圧を「８ｂｉｔ」のデジタル信号にＡＤ変換して演算に用いることができる。電流検出手段としての電流検出回路２１は二次転写電源５０による二次転写外ローラ６４への電圧印加に応じて、二次転写部Ｔ２（図１参照）を流れる電流を検出可能である。電流検出回路２１は電流値に応じた「０～５（Ｖ）」のアナログ電圧を出力し、制御部１０は電流検出回路２１から取得したアナログ電圧を「８ｂｉｔ」のデジタル信号にＡＤ変換して演算に用いることができる。環境センサ３０は画像形成装置１の装置本体の内部に設けられ、装置本体内の温湿度を検出する。制御部１０は、環境センサ３０により検出された温湿度（温湿度に関する情報）を適時に取得可能である。

本実施形態の場合、制御部１０は画像形成ジョブ中、中間転写ベルト５６上（像担持体上）のトナー像を記録材Ｓに転写させるために、一定の二次転写電圧を二次転写外ローラ６４に印加する定電圧制御を行っている。この際に、二次転写部Ｔ２にはトナー像を適正に転写させ得る目標電流が流れるように、制御部１０は定電圧制御のための二次転写電圧を設定する必要がある。仮に、二次転写部Ｔ２に流れる電流が目標電流より小さいと、中間転写ベルト５６から記録材Ｓに対しトナー像が十分に転写されない転写不良が生じ、画像にかすれが生じ得る。反対に、二次転写部Ｔ２に流れる電流が目標電流より大きいと、二次転写部Ｔ２で異常放電が生じ、トナーの飛び散りや画像に滲みが生じ得る。これを避けるため、二次転写部Ｔ２には転写不良や異常放電などを生じさせない電流を目標電流として二次転写部Ｔ２に流す必要がある。

＜ＡＴＶＣ制御について＞
そこで、制御部１０は画像形成ジョブ中に定電圧制御を行うための準備として、ＡＴＶＣ（ＡｕｔｏＴｒａｎｓｆｅｒＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌ）制御を実行して、二次転写電圧を設定する。ＡＴＶＣ制御は、二次転写部Ｔ２を記録材Ｓが通過していないときに、二次転写部Ｔ２に目標電流を流すことが可能な電圧を基準電圧として設定する制御である。目標電流を流すことができる基準電圧は、環境（例えば温湿度）の変動や長期使用による中間転写ベルト５６や二次転写外ローラ６４の電気抵抗の変化に応じて変わることから、制御部１０はＡＴＶＣ制御の実行により基準電圧を適宜に変更する。制御部１０は、例えば画像形成した記録材Ｓの累計枚数が所定枚数（例えば１０００枚）を超えた後の最初に開始される画像形成ジョブの前回転時などに、ＡＴＶＣ制御を実行する。

公知であるが、ＡＴＶＣ制御について簡単に説明する。制御部１０は、二次転写外ローラ６４に対しメモリ１２に予め記憶されている複数の電流（Ｉ１、Ｉ２）を順次に流すように、二次転写電源５０を制御してそれぞれに対応する電圧（Ｖ１、Ｖ２）を二次転写外ローラ６４に順に印加させる。ただし、一方の電流（Ｉ１）は目標電流より小さい電流値であり、他方の電流（Ｉ２）は目標電流より大きい電流値である。そして、制御部１００はこれらから得られる電圧‐電流関係（Ｉ１、Ｖ１）と（Ｉ２、Ｖ２）を用いて線形近似を行い（Ｙ＝（Ｉ２－Ｉ１）／（Ｖ２－Ｖ１））、これを二次転写外ローラ６４の電圧電流特性（Ｖ－Ｉ特性）と看做しメモリ１２に記憶する。そして、制御部１０は上記の電圧電流特性（Ｙ）に従って、目標電流と目標電流より小さい電流（Ｉ１）との差分（ΔＩ）、電流（Ｉ１）を流した時に印加した電圧（Ｖ１）から、基準電圧（Ｖｂ＝Ｖ１＋ΔＩ／Ｙ）を求め、これをメモリ１２に記憶する。なお、目標電流は、環境センサ３０により検出される温湿度や、画像形成する記録材Ｓの種類（詳しくは厚みや坪量等）などによって決まる。具体的には、温湿度や記録材Ｓの種類毎に目標電流を規定した設定データテーブル（不図示）がメモリ１２に予め記憶されており、制御部１０はこの設定データテーブルを参照して温湿度や記録材Ｓの種類に応じた目標電流を決める。

上述したように、ＡＴＶＣ制御により求められる基準電圧は、二次転写部Ｔ２を記録材Ｓが通過していないときに、二次転写部Ｔ２に目標電流を流すことが可能な電圧（非通紙時の二次転写部Ｔ２の分担電圧Ｖｂ）である。これに対し、画像形成ジョブ時に二次転写外ローラ６４に印加する二次転写電圧は、二次転写部Ｔ２を記録材Ｓが通過中であるときに、二次転写部Ｔ２に目標電流を流すことが可能な電圧でないと、転写不良等を生じさせる虞がある。そのため、二次転写電圧は、二次転写外ローラ６４などの電気抵抗に加えて画像形成する記録材Ｓの電気抵抗を考慮した電圧を印加する必要がある。そこで、制御部１０は、画像形成ジョブ時に二次転写外ローラ６４に印加する二次転写電圧を、上記の基準電圧（Ｖｂ）と、記録材Ｓの電気抵抗を考慮した紙分担電圧（Ｖｐ）との和によって設定している。なお、紙分担電圧（Ｖｐ）は記録材Ｓの電気抵抗が標準抵抗である場合の電圧値であり、記録材Ｓの種類等によって異なる電圧値が割り当てられてメモリ１２に記憶されている。

＜電流リミッタ制御について＞
ところで、記録材Ｓが例えば吸湿しやすい紙であるような場合には、記録材Ｓの種類が同じであっても、記録材Ｓの電気抵抗は吸湿状態によってつまりは記録材Ｓに含まれる水分量によって異なり得る。そのため、上記のように記録材Ｓの種類に応じた紙分担電圧（Ｖｐ）を考慮した二次転写電圧を印加したにも関わらず、二次転写部Ｔ２に流れる電流が目標電流から外れることがある。二次転写部Ｔ２に流れる電流が目標電流から外れた場合、本来ならば、制御部１０は目標電流が流れるように二次転写電圧を変更する必要がある。しかしながら、二次転写部Ｔ２に流れる電流はそもそも多少変動するものであることから、そうした変動にも対応して、制御部１０が二次転写電圧を変更すると、反対に安定した転写を得られ難くなる。

そこで、目標電流を基準に多少の電流変動を許容するために、温湿度や記録材Ｓの種類毎に上下限リミッタ値がメモリ１２に記憶されている。例えば、上下限リミッタ値が目標電流と共に設定データテーブル（不図示）に規定されていてよい。例えば上限リミッタ値は、記録材Ｓの坪量が第一坪量である場合に第一上限値に設定され、記録材Ｓの坪量が第一坪量よりも大きい第二坪量である場合に第一上限値よりも高い第二上限値に設定される。こうした場合に、紙分担電圧（Ｖｐ）を考慮した二次転写電圧を印加したときの電流が上下限リミッタ値の範囲内であれば、制御部１０は二次転写電圧を変更しない。即ち、定電圧制御を行う。他方、紙分担電圧（Ｖｐ）を考慮した二次転写電圧を印加したときの電流が上下限リミッタ値の範囲外であれば、制御部１０は電流が上下限リミッタ値の範囲内に収まるまで二次転写電圧を段階的に変更する制御を行う（電流リミッタ制御と呼ぶ）。

ここで、従来の電流リミッタ制御について説明する。図５及び図６に、二次転写部Ｔ２に流れる電流の時間推移を示す。図５は記録材Ｓの電気抵抗が標準抵抗よりも小さい場合（水分量が多い場合）を示し、図６は記録材Ｓの電気抵抗が標準抵抗よりも大きい場合（水分量が少ない場合）を示す。

二次転写部Ｔ２に紙分担電圧（Ｖｐ）を考慮した二次転写電圧が印加されている場合、図５に示すように、二次転写部Ｔ２に流れる電流（絶対値）が上限リミッタ値を上回ることがある。この場合、記録材Ｓの先端（搬送方向先端）が二次転写部Ｔ２（図１参照）に突入したときに（時刻ｔ１）、二次転写部Ｔ２に流れる電流が上限リミッタ値を下回るように、二次転写電圧を下げる制御が行われる。しかし、本来なら記録材Ｓの二次転写部Ｔ２への突入に伴って、電流が自然に低下して上限リミッタ値を下回る場合でも（太線参照）、二次転写電圧を所定の時間間隔毎（例えば、１５～３０（ｍｓｅｃ））に所定電圧ずつ下げる制御が行われていた（点線参照）。即ち、本来ならば電圧変更をする必要がないにも関わらず、二次転写電圧を下げる制御が行われてしまうことなる。これは、記録材Ｓの電気抵抗が標準抵抗よりも小さい場合に顕著であり、その場合に二次転写電圧を段階的に下げる制御が行われてしまう。その結果、画像形成ジョブの１枚目の記録材Ｓの先端側において、二次転写部Ｔ２に流れる電流が目標電流から低下してしまい、転写不良を招く恐れがある。

また、図６に示すように、記録材Ｓの電気抵抗が標準抵抗よりも大きい場合でも、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２（図１参照）に突入したときに（時刻ｔ１）、電流が上限リミッタ値を下回るように、二次転写電圧を下げる制御が行われる。しかし、この場合には、電圧を低下させたことによる電流低下と記録材Ｓに起因する電流低下とが相まって比較的に短時間で、電流が上限リミッタ値を下回り、さらにそれだけに留まらず、下限リミッタ値を下回ってしまうことがあった。電流が下限リミッタ値を下回るならば、電流が上下限リミッタ値の範囲内に収まるまで二次転写電圧を段階的に上げる制御が行われる（時刻ｔ２～ｔ５参照）。こうして記録材Ｓの電気抵抗が標準抵抗よりも大きい場合には、電流が下限リミッタ値を下回ってしまいやすく、画像形成ジョブの１枚目の記録材Ｓの先端側において、電流不足による画像不良が生じる範囲が記録材Ｓの搬送方向側に拡がり得る。

そこで、上記点に鑑み、第一実施形態では、不必要に電圧変更（電圧低下）が行われないように、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入してから所定時間の間は、電流リミッタ制御の実行を制限するようにした。以下、第一実施形態の電流電圧制御について、図１及び図２を参照しながら図３を用いて説明する。ここに示す電流電圧制御は、制御部１０によって画像形成ジョブの開始にあわせて開始される。

図３に示すように、制御部１０は上述したように、メモリ１２に記憶されている設定データテーブル（不図示）を参照して目標電流を決定すると共に（Ｓ１）、上下限リミッタ値を決定する（Ｓ２）。そして、制御部１０は、上述したようにして基準電圧と紙分担電圧とに基づき設定される二次転写電圧を、二次転写電源５０を制御して二次転写外ローラ６４に印加する（Ｓ３）。なお、この際に、制御部１０は必要に応じて上記の「ＡＴＶＣ制御」を行うことで基準電圧を更新し、更新した基準電圧をもとに二次転写電圧の設定を行うようにするのが好ましい。

制御部１０は二次転写電圧を印加した状態のままで、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入したか否かを判定する（Ｓ４）。制御部１０は、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入するまで処理を待機する（Ｓ４のＮＯ）。記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入した場合（Ｓ４のＹＥＳ）、制御部１０は記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入してからの時間を計時開始すると共に、場合により「待ち時間」の設定を行う（Ｓ５）。制御部１０は、「待ち時間」の間、転写時に二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を上回っていても、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上下限リミッタ値の範囲内に収まるように二次転写外ローラ６４に印加する電圧を変更する制御を行わない。つまり、電流リミッタ制御を制限している。

他方、記録材Ｓの電気抵抗が標準抵抗よりも大きい場合には、待ち時間の間に、記録材Ｓに起因する電流低下により、二次転写部Ｔ２を流れる電流が下限リミッタ値を下回ってしまう虞がある（図６参照）。そこで、本実施形態では記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入した以降に（Ｓ４のＹＥＳ）、二次転写部Ｔ２を流れる電流が下限リミッタ値を下回ると、待ち時間の間（所定時間内）であっても電圧を上げる制御（電流リミッタ制御）を行うようにしている。本実施形態の場合、待ち時間は基準とする所定時間「４０ｍｓｅｃ」に設定している。

そして、制御部１０は、上記の計時時間が待ち時間を経過したか否かを判定する（Ｓ６）。計時時間が待ち時間を経過していない場合（Ｓ６のＮＯ）、制御部１０は、電流検出回路２１の検出結果である二次転写部Ｔ２を流れる電流（絶対値）が、上記の下限リミッタ値（下限値）を下回っているか否かを判定する（Ｓ７）。二次転写部Ｔ２を流れる電流が下限リミッタ値を下回っている場合（Ｓ７のＹＥＳ）、制御部１０は二次転写電源５０の電圧を所定の上げ量上げて（Ｓ８）、ステップＳ６の処理へ戻る。他方、二次転写部Ｔ２を流れる電流が下限リミッタ値を上回っている場合（Ｓ７のＮＯ）、制御部１０は現在印加している二次転写電源５０の電圧を維持して（Ｓ９）、ステップＳ６の処理へ戻る。

他方、計時時間が待ち時間を経過した場合（Ｓ６のＹＥＳ）、制御部１０は、電流検出回路２１により検出される二次転写部Ｔ２を流れる電流（絶対値）が、上記の上下限リミッタ値の範囲内（所定範囲内）に収まっているか否かを判定する（Ｓ１０）。即ち、計時時間が待ち時間を経過した場合は、通常の電流リミッタ制御に移行することになる。

二次転写部Ｔ２を流れる電流が上下限リミッタ値の範囲内に収まっていない場合（Ｓ１０のＮＯ）、制御部１０は二次転写部Ｔ２を流れる電流が上下限リミッタ値の範囲内に収まるように二次転写電圧を変更する（Ｓ１２）。具体的には、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を上回っていれば所定量電圧を下げ、下限リミッタ値を下回っていれば所定量電圧を上げる。その後、制御部１０はステップＳ１０の処理へ戻る。他方、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上下限リミッタ値の範囲内に収まっている場合（Ｓ１０のＹＥＳ）、制御部１０は現在印加している二次転写電源５０の電圧を維持し（Ｓ１１）、ステップＳ１３の処理へ進む。ステップＳ１３の処理で、制御部１０は画像形成ジョブが終了したか否かを判定する。画像形成ジョブが終了していない場合（Ｓ１３のＮＯ）、制御部１０はステップＳ１０の処理に戻って電流リミッタ制御を続行する。画像形成ジョブが終了した場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、制御部１０は本電流電圧制御を終了する。

以上のように、本実施形態では、画像形成ジョブの１枚目の記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入してから待ち時間が経過した後に、電流リミッタ制御を実行可能としている。即ち、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入したときに、二次転写部Ｔ２に流れる電流（絶対値）が上限リミッタ値を超えていても、二次転写電源５０の電圧は下げられない。そして、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入してから待ち時間が経過した以降に、二次転写部Ｔ２に流れる電流が上限リミッタ値を超えていれば、二次転写電源５０の電圧が下げられるようにした。更に、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入してから待ち時間が経過していなくても、二次転写部Ｔ２に流れる電流が下限リミッタ値を下回っていれば、二次転写電源５０の電圧が上げられるようにした。これにより、本実施形態では、記録材Ｓの二次転写部Ｔ２への突入に伴って、二次転写部に流れる電流が安定しないことによる影響を低減した状態で、二次転写部Ｔ２に印加する電圧が変更され得る。この場合、記録材Ｓの二次転写部Ｔ２への突入後も電流が上限リミッタ値を上回ることによる、二次転写部Ｔ２に印加する電圧の変更に伴う電流変動を抑制することができる。更に、待ち時間を設けたとしても、二次転写部Ｔ２に流れる電流が下限リミッタ値を下回った場合に、電流リミッタ制御の開始が遅れることを抑制することができる。

なお、本実施形態の場合、画像形成ジョブの１枚目の記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入した以降の電流変化量が第一変化量である場合、二次転写部Ｔ２に流れる電流が下限リミッタ値を下回らなくても二次転写電源５０の電圧を上げる制御を行ってよい。また、例えば、画像形成速度（プロセススピード）が「２６４ｍｍ／ｓｅｃ」の場合に、待ち時間を「４０ｍｓｅｃ」よりも短縮できることから、記録材Ｓの先端側の画像不良が生じ得る範囲を短縮する場合と比較して約１０ｍｍ低減することができる。

なお、上述した実施形態では、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を上回っても待ち時間内であれば電圧変更を行わない例を説明したが、これに限定されない。例えば、待ち時間の間に二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を上回る場合に、電圧を変更してもよい。この場合、電圧の変更量が通常のリミッタ制御よりも小さくなるように制御してもよい。例えば、通常の電流リミッタ制御では、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を上回る場合に、段階的に（例えば、１０Ｖずつ）電圧を下げる。これに対し、待ち時間内に二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を上回る場合には、通常の電流リミッタ制御の場合よりも電圧の変更量を小さくして、例えば１Ｖに電圧の変更量を制限して、段階的に電圧を下げるようにしてもよい。

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の電流電圧制御について、図１及び図２を参照しながら図４を用いて説明する。本実施形態は、上述した第一実施形態と異なり、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入した時点で電流リミッタ制御による電圧変更が実施され得る。言い換えるならば、待ち時間がない。なお、図４において上述した第一実施形態と同様の処理については同じ符号を付し、ここでは説明を簡略又は省略する。

図４に示すように、制御部１０は設定データテーブル（不図示）を参照して目標電流を決定し（Ｓ１）、また上下限リミッタ値を決定する（Ｓ２）。そして、制御部１０は、基準電圧と紙分担電圧とに基づき設定される二次転写電圧を二次転写外ローラ６４に印加する（Ｓ３）。制御部１０は二次転写電圧を印加した状態のままで、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入したか否かを判定する（Ｓ４）。制御部１０は、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入するまで処理を待機する（Ｓ４のＮＯ）。記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入した場合（Ｓ４のＹＥＳ）、制御部１０は、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を下回っているか否かを判定する（Ｓ２１）。二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を下回っている場合（Ｓ２１のＹＥＳ）、制御部１０は現在印加している二次転写電源５０の電圧を維持し（Ｓ２３）、本電流電圧制御を終了する。

他方、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を下回っていない場合（Ｓ２１のＮＯ）、制御部１０は二次転写電源５０の電圧を所定の下げ量下げる（Ｓ２２）。そして、二次転写電源５０の電圧を下げたことにより、制御部１０は二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を下回ったか否かを判定する（Ｓ２４）。二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を下回っていない場合（Ｓ２４のＮＯ）、制御部１０はステップＳ２２の処理へ戻る。こうして、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を下回るまで、所定時間毎に二次転写電源５０の電圧を下げる処理が実行される。

二次転写電源５０の電圧を下げたことにより、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を下回った場合（Ｓ２４のＹＥＳ）、制御部１０は以下の処理を実行する。制御部１０は、二次転写部Ｔ２を流れる電流の変化量に応じて、下限リミッタ値（下限値）を下回る前に、二次転写電源５０の電圧を所定の上げ量だけ上げて維持させる（Ｓ２５）。即ち、二次転写電源５０の電圧を下げた場合（Ｓ２２）、制御部１０は二次転写部Ｔ２を流れる電流の変化量が第一変化量のとき、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入してから第一タイミングで二次転写電源５０の電圧を上げる。二次転写部Ｔ２を流れる電流の変化量が第一変化量よりも大きい第二変化量のとき、制御部１０は記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入してから第一タイミングよりも早い第二タイミングで二次転写電源５０の電圧を上げる。本実施形態の場合、二次転写電源５０の電圧を上げるときは、二次転写電源５０の電圧を下げるときの下げ量よりも小さい上げ量（例えば、下げ量の２分の１である５～２５（ｍＶ））で上げればよい。その後、制御部１０は、本電流電圧制御を終了する。

以上のように、本実施形態では、記録材Ｓの先端が二次転写部Ｔ２に突入した時点で、二次転写部Ｔ２を流れる電流が上限リミッタ値を下回っていなければ（Ｓ２１のＮＯ）、二次転写電源５０の電圧が所定の下げ量下げられる（Ｓ２２）。ただし、二次転写部Ｔ２を流れる電流の変化量に応じて下限リミッタ値を下回らないように、下限リミッタ値を下回る前のタイミングで、二次転写電源５０の電圧を上げるようにしている（Ｓ２５）。こうすると、二次転写電源５０の電圧を下げることに伴い電流が低下した場合に、電流は下限リミッタ値を下回らないため、電流が下限リミッタ値を下回ることによる、二次転写部Ｔ２に印加する電圧変更に伴う電流変動を抑制することができる。

なお、上述した第二実施形態では、下限リミッタ値を下回る前のタイミングで、二次転写電源５０の電圧を上げるようにしたが、第一実施形態も同様な制御を行ってもよい。即ち、図３のＳ７の処理において、二次転写部Ｔ２を流れる電流の変化量に応じて、二次転写電源５０の電圧をあげるか維持するかを決定してもよい。

＜他の実施形態＞
なお、上述した各実施形態では、各色の感光ドラム５０ａ～５０ｄから中間転写ベルト５６に各色のトナー像を一次転写した後に、記録材Ｓに各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成の画像形成装置を説明したが、これに限らない。例えば、感光ドラムとの間でニップ部が形成された搬送ベルトに搬送される記録材に対し、感光ドラムと搬送ベルトを挟んで対向配置された転写ローラへの電圧印加により、感光ドラム上のトナー像を直接転写する直接転写方式の画像形成装置であってもよい。また、単色のトナー像を形成可能な画像形成装置（例えば、モノクロ機など）であってもよい。

１…画像形成装置、１０…制御手段（制御部）、２１…電流検出手段（電流検出回路）、５０…電源（二次転写電源）、５６…像担持体（中間転写ベルト）、６４…転写部材（二次転写外ローラ）、Ｓ…記録材、Ｔ２…転写ニップ部（二次転写部）

Claims

トナー像を担持して回転する像担持体と、
前記像担持体に当接して転写ニップ部を形成する転写部材と、
前記転写ニップ部に電圧を印加し、前記転写ニップ部に挟持搬送される記録材に対し前記像担持体上のトナー像を転写する電源と、
前記転写ニップ部に流れる電流を検出する電流検出手段と、
記録材が前記転写ニップ部を通過しているときに前記転写ニップ部に印加する電圧が所定電圧となるように定電圧制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記電流検出手段の検出結果に基づいて、転写時に前記転写部材に流れる電流が所定範囲から外れる場合に、前記転写ニップ部に流れる電流が前記所定範囲内となるように前記転写ニップ部に印加する電圧を変更可能な画像形成装置において、
前記制御手段は、画像形成ジョブの１枚目の記録材の搬送方向先端が前記転写ニップ部に突入してから所定時間が経過するまでは、前記電流検出手段により検出される電流の絶対値が前記所定範囲の上限値を超えていても前記電源の電圧の変更を行わない、もしくは前記電源の電圧の変更量を制限する制御を行い、画像形成ジョブの１枚目の記録材の搬送方向先端が前記転写ニップ部に突入してから前記所定時間が経過する前に前記電流検出手段により検出される電流の絶対値が前記所定範囲の下限値を下回った場合には、前記電源の電圧を変更する制御を行う、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記電流検出手段の検出結果の変化量に基づいて、前記電流検出手段により検出される電流の絶対値が前記所定範囲の下限値を下回る前に前記電源の電圧を上げる制御を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、画像形成ジョブの１枚目の記録材の搬送方向先端が前記転写ニップ部に突入した後で異なるタイミングで検出された前記電流検出手段の検出結果に基づいて、前記電流検出手段により検出される電流の絶対値が下限値を下回る前に前記電源の電圧を上げる制御を行う、
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。
前記制御手段は、記録材の坪量が第一坪量である場合に前記上限値を第一上限値に設定し、記録材の坪量が前記第一坪量よりも大きい第二坪量である場合に前記上限値を前記第一上限値よりも高い第二上限値に設定する、
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。