JP7423283B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来から、電子写真方式の画像形成装置として、中間転写体を備える画像形成装置が知られている。従来の画像形成装置では、中間転写体を介して、トナーの色に対応した感光ドラムに対向して一次転写部材が配置されており、感光ドラムと中間転写体とが接触し、一次転写部を形成している。一次転写部材は、第１の高電圧電源より高電圧を印加される。これにより、一次転写部において一次転写電位が発生し、感光ドラムと中間転写体との間に形成された電位差によって、各感光ドラムの表面に形成されたトナー像が中間転写体上に転写される。各色の感光ドラム上に形成されたトナー像が順次、中間転写体に転写されることにより、中間転写体の表面には複数色のトナー像が形成される。次に、第２の高電圧電源から二次転写部材に高電圧が印加されることにより、中間転写体の表面に形成された複数色からなるトナー像が、紙等の記録材の表面に一括して転写される。記録材の表面に一括転写されたトナー像は、定着装置により記録材に定着される。

例えば、中間転写体として無端状の中間転写ベルトを有する画像形成装置があり、このような画像形成装置では、中間転写ベルトの内周面が複数の張架部材により張架されている。中間転写ベルトにおいて、張架部材と張架部材との間で、かつ、複数の感光ドラムからトナー像が転写される領域で、中間転写ベルトに接触する接触部材に定電圧素子を接続する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、一次転写用の高電圧電源は用いずに、二次転写用の高電圧電源から二次転写部材及び二次転写部材に対向する張架部材を介して、中間転写ベルトに接触する接触部材に接続された定電圧素子に電流を流すことで一次転写が行われている。特許文献１に提案されている画像形成装置では、定電圧素子に電流を流した際に発生する一定の電圧によって、一次転写部における一次転写電位が形成されている。

特開２０１３－２３１９４２号公報

しかしながら、上述した構成の画像形成装置では、二次転写部材に流れる電流は、一次転写部に流れる電流と定電圧素子に流れる電流とを合算した電流よりも大きな電流でなくてはならない。そのため、一次転写部に必要な電位を形成するための電流値が、二次転写用の高電圧電源から供給される電流値よりも大きい場合には、定電圧素子は一定の電圧を発生するのに必要な電流を流せなくなる。そのため、一次転写部において必要な一次転写電位が形成できず、その結果、記録材に転写される画像が濃度不良等となる画質の低下を招くおそれがある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、二次転写部材に供給される電流によらず、一次転写部において必要な一次転写電位を形成することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。

（１）トナー像を担持する複数の像担持体と、前記複数の像担持体からトナー像が転写される移動可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架する複数の張架部材と、前記中間転写ベルトの外周面に接触し、前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録材に転写するための二次転写部材と、前記二次転写部材に電圧を印加する印加手段と、前記印加手段により印加される電圧を制御し、情報を記憶する記憶手段を有する制御手段と、前記印加手段から出力される電流を検出する検出手段と、前記複数の張架部材のうち、前記印加手段により前記二次転写部材に電圧が印加されたときに前記中間転写ベルトを介して電流が流れる一の張架部材に電気的に接続される接触部材と、前記接触部材に接続される定電圧素子と、一端が前記印加手段と接続され、他端が前記接触部材と接続される分離抵抗と、を備え、前記記憶手段には、前記分離抵抗の抵抗値及び前記定電圧素子の電圧値が記憶されており、前記接触部材は、前記二次転写部材を介して供給される電流と、前記印加手段から前記分離抵抗に供給される電流と、によって所定の電位に維持され、前記制御手段は、前記二次転写部材に印加する電圧を、前記像担持体上のトナー像を前記中間転写ベルトに転写する場合と、前記中間転写ベルト上のトナー像を記録材に転写する場合とで、変更するように制御することを特徴とする画像形成装置。
（２）トナー像を担持する複数の像担持体と、前記複数の像担持体からトナー像が転写される移動可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトを張架する複数の張架部材と、前記中間転写ベルトの外周面に接触し、前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録材に転写するための二次転写部材と、前記二次転写部材に電圧を印加する印加手段と、前記印加手段により印加される電圧を制御する制御手段と、前記印加手段から出力される電流を検出する検出手段と、前記複数の張架部材のうち、前記印加手段により前記二次転写部材に電圧が印加されたときに前記中間転写ベルトを介して電流が流れる一の張架部材に電気的に接続される接触部材と、前記接触部材に接続される定電圧素子と、一端が前記印加手段と接続され、他端が前記接触部材と接続される分離抵抗と、を備え、前記接触部材は、前記二次転写部材を介して供給される電流と、前記印加手段から前記分離抵抗に供給される電流と、によって所定の電位に維持され、前記制御手段は、前記印加手段が印加する電圧と、前記検出手段により検出された前記印加手段から出力される電流値と、前記分離抵抗の抵抗値と、前記定電圧素子の電圧値とに基づいて求めた前記二次転写部材に出力される電流値が、所定の電流値と一致するように、前記印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、二次転写部材に供給される電流によらず、一次転写部において必要な一次転写電位を形成することができる。

実施例１、２の画像形成装置の構成を示す概略断面図 実施例１の画像形成装置の制御部を説明するブロック図 従来例の画像形成装置の構成を示す概略断面図 実施例１、２の画像形成時の電流経路を説明する概略回路図 実施例１の画像形成時の各部の状態を示すタイミングチャート 実施例２の画像形成装置の制御部を説明するブロック図

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［カラー画像形成装置の概要］
図１は、電子写真方式のカラー画像形成装置の構成の一例を示す概略断面図であり、図１を用いて、実施例１の画像形成装置の構成及び画像形成動作について説明する。本実施例の画像形成装置は、４つの画像形成ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄが設けられているタンデムタイプのプリンタである。第１の画像形成ステーションａはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成ステーションｂはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成ステーションｃはシアン（Ｃ）、第４の画像形成ステーションｄはブラック（Ｂｋ）のトナー像を形成する。各画像形成ステーションａ～ｄは、収納するトナーの色が異なる点を除けば、同じ構成を有している。また、図１に示す各画像形成ステーションの部材を示す符号の添字ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ第１の画像形成ステーション、第２の画像形成ステーション、第３の画像形成ステーション、第４の画像形成ステーションの部材であることを示す。以下では、特定の画像形成ステーションや部材を指す場合を除き、符号の添字を省略する。

各画像形成ステーションａ～ｄは、像担持体である感光ドラム１、帯電ローラ２、現像器４、クリーニング装置５を備える。感光ドラム１は、図中矢印方向（反時計回り方向）に所定の周速度（プロセススピードともいう）で回転駆動され、表面に形成されたトナー像を担持する。現像器４は、各画像形成ステーションａ～ｄに対応したトナーを収納し、感光ドラム１上に形成された静電潜像（後述）にトナーを付着させて、現像するための装置である。クリーニング装置５は、後述する中間転写ベルト１０に転写されずに感光ドラム１上に残ったトナーを回収するための部材である。本実施例では、クリーニング装置５は、感光ドラム１に当接するクリーニング部材であるクリーニングブレードと、クリーニングブレードが回収したトナーを収納する廃トナーボックスと、を有している。

画像形成装置全体の制御を行うコントローラ１００（図２参照）が、ホストコンピュータ（不図示）等から画像情報を含む印刷指令を受信すると、画像形成動作が開始され、各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１は回転駆動される。各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１は、回転過程で、帯電ローラ２により所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位で、一様に帯電処理が行われる。帯電処理が行われた感光ドラム１は、画像情報に応じた光ビームを照射して感光ドラム１の表面を露光する露光装置３により、画像情報に応じた露光が行われる。これにより、感光ドラム１ａ上には、各トナーの色成分像に対応した静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像位置において現像器４により現像され、トナー像として可視化される。なお、現像器４に収納されたトナーの極性は負極性であり、本実施例では、帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電極性と同じ極性に帯電されたトナーにより静電潜像が反転現像されている。しかし、本発明は、感光ドラム１の帯電極性とは逆の極性に帯電したトナーにより静電潜像が正現像されるように構成された電子写真方式の画像形成装置にも適用可能である。

中間転写ベルト１０は、複数の張架部材である駆動ローラ１１、テンションローラ１２、二次転写対向ローラ１３（以下、対向ローラ１３という）により張架されており、樹脂材料に導電剤を添加して導電性を付与した無端状ベルトである。中間転写ベルト１０は、各感光ドラム１ａと当接し、感光ドラム１の移動方向に、感光ドラム１と略同一の周速度で移動可能である。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト１０との当接部（以下、一次転写部という）を通過する過程で、中間転写ベルト１０の上に転写される（以下、一次転写という）。各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１上のトナー像は、各一次転写部で中間転写ベルト１０上（中間転写ベルト上）に、順次重畳して転写される。また、各画像形成ステーションａ～ｄの各接触部材１４は、張架部材である対向ローラ１３に電気的に接続され、感光ドラム１の近傍で、中間転写ベルト１０の内周面に接触する部材である。

本実施例では、一次転写時には、中間転写ベルト１０に接触する電流供給部材である二次転写ローラ２０を介して中間転写ベルト１０に電流が流れる。その電流によって、中間転写ベルト１０の各画像形成ステーションａ～ｄにおける一次転写部において、一次転写電位が形成される。本実施例の一次転写電位の形成方法については後述する。なお、中間転写ベルト１０に転写されずに感光ドラム１表面に残留したトナーは、クリーニング装置５により清掃され、除去される。清掃された感光ドラム１は、次の画像形成プロセスに供せられる。

以上説明した工程によって、中間転写ベルト１０上には、画像情報に対応したフルカラーのトナー像が形成される。続いて、中間転写ベルト１０上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２０とにより形成される二次転写部を通過する過程で、給送ローラ５０により給送された記録材Ｐの表面に一括転写される（以下、二次転写という）。二次転写部材である二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０の外周面に対して加圧力で接触し、二次転写部を形成している。二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１０により従動回転している。

印加手段である二次転写電源２１は、高電圧を生成するトランスを有し、生成された高電圧を用いて、二次転写ローラ２０に二次転写電圧を印加する。二次転写電源２１が二次転写ローラ２０に印加する二次転写電圧は、コントローラ１００（図２参照）により、略一定に制御されている。なお、二次転写電源２１は、１０００～４０００Ｖ（ボルト）の範囲の高電圧を出力することができる。

二次転写部においてトナー像が転写された記録材Ｐは、定着器３０によって加熱及び加圧される。これにより、記録材Ｐ上に転写されたトナーは溶融混色して、記録材Ｐに定着される。なお、記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１０上に残ったトナーは、クリーニングブレードを備えるクリーニング装置１６により除去される。上述した画像形成動作により、記録材Ｐにフルカラーのプリント画像が形成される。なお、図１に示す分離抵抗１７、及び定電圧素子１５については後述する。

［コントローラの概要］
次に、画像形成装置全体の制御を行うコントローラ１００の構成について、図を用いて説明する。図２は、図１に示す画像形成装置の制御部であるコントローラ１００の構成を説明するブロック図である。コントローラ１００は、図２に示すように、制御手段であるＣＰＵ１５０、記憶装置であるＲＯＭ１５１及びＲＡＭ１５２を有している。ＣＰＵ１５０は、ＲＯＭ１５１に格納されている制御プログラムに従って、転写制御部２０１、現像制御部２０２、露光制御部２０３、帯電制御部２０４を包括的に制御している。ＲＯＭ１５１には、環境テーブルや紙厚さ対応テーブルが格納されており、必要に応じて画像形成動作の制御に反映される。ＲＡＭ１５２は、画像形成装置内部の装置から取得した制御データを一時的に保存し、制御プログラムの実行に伴う演算処理の作業領域として用いられる。転写制御部２０１は、コントローラ１００からの指示により二次転写電源２１を制御する。現像制御部２０２は、コントローラ１００からの指示により現像器４を制御し、感光ドラム１上に形成された静電潜像を現像する。露光制御部２０３は、コントローラ１００からの指示により露光装置３を制御し、画像情報に応じた静電潜像を感光ドラム１上に形成する。帯電制御部２０４は、コントローラ１００からの指示により帯電ローラ２を制御し、感光ドラム１を所定の極性の所定の電位で一様に帯電する。ＣＰＵ１５０は、ホストコンピュータ（不図示）から画像情報及び印刷命令を受信すると、転写制御部２０１、現像制御部２０２、露光制御部２０３、帯電制御部２０４を制御し、画像形成動作を実行する。

また、二次転写電源２１は、検出手段である電流検出回路２１ｈを有している。電流検出回路２１ｈは、二次転写電源２１が二次転写ローラ２０や分離抵抗１７に電圧を印加したときに、二次転写ローラ２０や分離抵抗１７に流れる電流を合算した合算電流を検出する。以下では、二次転写ローラ２０や分離抵抗１７に流れる電流を合算した合算電流を、合算電流ｉｔｏｔａｌ（図４参照）という。転写制御部２０１は、電流検出回路２１ｈによって検出された合算電流ｉｔｏｔａｌに基づいて、二次転写電源２１から出力される電圧を制御する。なお、二次転写電源２１から出力される電圧の制御方法については後述する。

［中間転写ベルトの概要］
次に、中間転写ベルト１０と、中間転写ベルト１０の張架部材である駆動ローラ１１、テンションローラ１２、対向ローラ１３と、接触部材１４について詳細に説明する。対向ローラ１３は、二次転写ローラ２０と中間転写ベルト１０を介してニップ部を形成する部材であり、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に高電圧が印加されたときに、中間転写ベルト１０を介して電流が流れる部材である。中間転写ベルト１０は、各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１と当接し、感光ドラム１の回転方向と同じ方向に、感光ドラム１と略同一の周速度で移動可能である。中間転写ベルト１０は、駆動源（不図示）によって駆動される駆動ローラ１１によって、感光ドラム１と略同一の周速度で移動する。

図１に示すように、中間転写ベルト１０の移動方向において、各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１の近傍に、中間転写ベルト１０に接触する接触部材１４が配置されている。接触部材１４は例えば金属製のローラであり、以下、金属ローラ１４という。金属ローラ１４は、中間転写ベルト１０の内周面側に接触するように配置されたＳＵＳ丸棒で構成されている。金属ローラ１４は、中間転写ベルト１０を各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１に確実に接触させるように、図１において図中下側から上方向に向かって、中間転写ベルト１０を押圧している。また、金属ローラ１４ａは、中間転写ベルト１０の移動に伴い、従動して回転する。

二次転写電源２１は、二次転写ローラ２０に高電圧を印加することによって、二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０を介して対向ローラ１３に電流を流している。対向ローラ１３側から二次転写ローラ２０を見たときに、二次転写ローラ２０は対向ローラ１３への電流供給部材として機能する。また、図１に示すように、対向ローラ１３は、金属ローラ１４ａ～１４ｄと電気的に接続されている。このため、対向ローラ１３に流れた電流は、金属ローラ１４ａ～１４ｄにも流れ、金属ローラ１４ａ～１４ｄを介して、各画像形成ステーションａ～ｄの一次転写部を形成する中間転写ベルト１０に流れる。これにより、各画像形成ステーションａ～ｄの一次転写部において、一次転写電位が形成される。各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１上（像担持体上）に形成されたトナー像は、各一次転写部において形成された一次転写電位と感光ドラム１上の電位との電位差によって、各感光ドラム１ａ～１ｄ上から中間転写ベルト１０上に移動する。これにより、各一次転写部において一次転写が行われる。このように、二次転写電源２１は、二次転写ローラ２０に二次転写電圧を印加する電源であると共に、各一次転写部に一次転写電位を形成するために中間転写ベルト１０に電流を供給する電流供給源としても機能する。

［一次転写電位の形成方法］
次に、本発明の特徴である一次転写を実行するための一次転写電位の形成方法について、本実施例と従来例とを比較しながら詳細に説明する。図３は、本実施例と比較するための従来例として、従来のカラー画像形成装置の構成の一例を示す概略断面図である。図３では、図１と比べて、分離抵抗１７が設けられていない点が異なるが、その他の構成は図１と同様であり、図１と同じ構成には同じ符号を付している。従来の画像形成装置の構成を示す図３では、対向ローラ１３及び駆動ローラ１１は定電圧素子１５に電気的に接続されており、定電圧素子１５を介して接地されている。二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に電圧が印加されると、二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０、対向ローラ１３を介して定電圧素子１５に電流が流れる。これにより、定電圧素子１５と接続された対向ローラ１３及び駆動ローラ１１は、所定の電位に維持される。ここで、所定の電位とは、各画像形成ステーションａ～ｄの一次転写部において、所定の転写効率を得ることができる一次転写電位のことである。また、各画像ステーションａ～ｄの感光ドラム１の近傍には、中間転写ベルト１０に接触する接触部材である金属ローラ１４ａ～１４ｄを配置し、金属ローラ１４ａ～１４ｄも、定電圧素子１５を介して電気的に接地されている。

例えば、画像形成のプロセススピードが速くなると、一次転写部における転写効率である一次転写性を確保するために、一次転写電流が増える。その結果、一次転写部に必要な電流値が、二次転写ローラ２０から供給される電流値より大きい場合には、定電圧素子１５が一定電圧を発生するために必要な電流が供給されなくなるため、一次転写性を確保することが困難となる。

一方、本実施例では、図１に示すように、分離抵抗１７が二次転写電源２１と定電圧素子１５との間に接続されている。そのため、定電圧素子１５には、二次転写電源２１に接続された二次転写ローラ２０を介して供給される電流に加えて、二次転写電源２１から分離抵抗１７を介して電流が供給される構成となっている。これにより、一次転写部に必要な電流値が二次転写ローラ２０から供給される電流値より大きい場合にも、分離抵抗１７を介して一次転写部に必要な電流が供給される。そのため、定電圧素子１５は、一次転写部における一次転写電位を形成することが可能になる。なお、本実施例では、定電圧素子１５にツェナーダイオードを用いている。

［二次転写電源の電流経路］
次に、二次転写電源２１からの電流供給経路について図４を用いて説明する。図４は、画像形成時の感光ドラム１から中間転写ベルト１０へのトナー像の転写プロセスを実行するための電気的な回路動作を説明する図である。そのため、図４は、図１の画像形成装置の転写プロセスに関係する構成を簡易的な等価回路に置き換えた図である。図４では、直流的な電流経路を説明するために、各画像形成ステーションａ～ｄの一次転写部のインピーダンスを合計した合計インピーダンスをＺ１、二次転写部のインピーダンスをＺ２としている。また、図４に示すように、二次転写電源２１は、二次転写ローラ２０に印加する高電圧を生成する高電圧電源回路２１ｇと、前述した合算電流ｉｔｏｔａｌを検出する電流検出回路２１ｈと、を有している。図４において、二次転写電流ｉ２は、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に二次転写正電圧Ｖｔ２を印加した場合に流れる二次転写電流の電流経路を示している。

二次転写電源２１から供給される電流は、後述する分離抵抗１７の作用によって、二次転写ローラ２０に流れる二次転写電流ｉ２と、分離抵抗１７に流れる分離電流ｉＲＳとに分岐される。そして、二次転写電流ｉ２及び分離電流ｉＲＳは、各一次転写部に流れる一次転写電流ｉ１と、定電圧素子１５に流れる電流ｉＺとに分岐される。そして、二次転写電源２１の電流検出回路２１ｈは、一次転写電流ｉ１及び定電圧素子１５に流れる電流ｉＺを合算した合算電流ｉｔｏｔａｌとして検出する。

［分離抵抗の作用］
次に、分離抵抗１７の作用について、図４を用いて説明する。本実施例の分離抵抗１７は、図１に示すように、一端が二次転写電源２１と接続され、他端が金属ローラ１４と接続されている。二次転写電源２１に設けられた電流検出回路２１ｈは、分離抵抗１７に流れる電流ｉＲＳと、二次転写ローラ２０に流れる二次転写電流ｉ２の合算電流ｉｔｏｔａｌを検出する。なお、合算電流ｉｔｏｔａｌは、各一次転写部に流れる一次転写電流ｉ１と、定電圧素子１５に流れる電流ｉＺの合算電流でもある。ここで、分離抵抗１７に流れる分離電流ｉＲＳは、二次転写電源２１の二次転写正電圧Ｖｔ２と定電圧素子１５が発生する電圧ＶＺ、及び分離抵抗１７の抵抗値ＲＳを用いて、次の（式１）のように表される。
ｉＲＳ＝（Ｖｔ２－ＶＺ）／ＲＳ・・・（式１）
一方、二次転写電流ｉ２は、電流検出回路２１ｈで検出される合算電流ｉｔｏｔａｌと分離電流ｉＲＳを用いて、次の（式２）のように表される。
ｉ２＝ｉｔｏｔａｌ－ｉＲＳ・・・（式２）
更に、二次転写電流ｉ２は、（式１）、（式２）より、次の（式３）のように表される。
ｉ２＝ｉｔｏｔａｌ－（（Ｖｔ２－ＶＺ）／ＲＳ）・・・（式３）
このように、二次転写ローラ２０に供給される二次転写電流ｉ２は、式（３）によって求めることができる。

［電流検出回路］
次に、二次転写電源２１に設けられた電流検出回路２１ｈについて説明する。本実施例では、転写制御部２０１（図２）は、二次転写ローラ２０に対してＡＴＶＣ（Ａｕｔｏ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を実行する。ここで、ＡＴＶＣとは、高電圧電源回路２１ｇから所定の電圧を二次転写ローラ２０に印加して、二次転写ローラ２０に流れる電流を電流検出回路２１ｈにて検出し、検出結果に基づいて、画像形成時に二次転写ローラ２０に印加する電圧を制御する機能である。なお、電流検出回路２１ｈの構成は、本発明の構成とは関係しないため、詳細な説明は割愛する。転写制御部２０１は、ＡＴＶＣにより、二次転写ローラ２０に二次転写正電圧Ｖｔ２を印加したときに二次転写ローラ２０に流れる電流値を、電流検出回路２１ｈにより検出される合算電流ｉｔｏｔａｌに基づいて求めることができる。

［二次転写電源の電圧制御］
次に、二次転写電源２１の電圧制御について説明する。転写制御部２０１は、ＡＴＶＣを実行し、二次転写ローラ２０に流れる二次転写電流ｉ２が所望の電流値と一致する二次転写正電圧Ｖｔ２を、二次転写ローラ２０に印加する。上述した分離抵抗１７の作用によって、各画像形成ステーションａ～ｄの各一次転写部に流れる一次転写電流ｉ１は、二次転写電流ｉ２と分離電流ｉＲＳから供給される。そのため、分離電流ｉＲＳは、次の（式４）を満足する必要がある。
ｉＲＳ＝ｉ１＋ｉＺ－ｉ２・・・（式４）

例えば、定電圧素子１５の電圧値ＶＺが２００Ｖ、一次転写電流ｉ１の所望の電流値が２０μＡ（マイクロアンペア）、二次転写電流ｉ２の所望の電流値が１５μＡとする。そして、定電圧素子１５に流したい電流ｉＺの電流値を５μＡ以上とした場合には、分離電流ｉＲＳの電流値は、（式４）からｉＲＳ≧１０μＡ（＝２０μＡ＋５μＡ－１５μＡ）を満たす電流値となる。すなわち、分離抵抗１７の抵抗値ＲＳは、上述した（式１）から算出される次の（式５）を満たす必要がある。
ＲＳ（＝（Ｖｔ２－ＶＺ）／ｉＲＳ）≦（Ｖｔ２－２００）／１０×１０^－６
・・・（式５）
ここで、二次転写電源２１が出力可能な二次転写正電圧Ｖｔ２の電圧範囲を、１０００Ｖ～４０００Ｖとすると、分離抵抗１７の抵抗値ＲＳは、二次転写正電圧Ｖｔ２の下限値である１０００Ｖ時に上述する（式５）を満足するためには、８０ＭΩ以下となる。

以上説明したように、分離抵抗１７の抵抗値ＲＳを適正な値にすることで、定電圧素子１５は、一次転写部における一次転写電位を形成することが可能となる。このように、転写制御部２０１は、二次転写電源２１の二次転写正電圧Ｖｔ２から、上述した（式３）により求められる二次転写電流ｉ２を所望の電流値に制御する。また、分離抵抗１７には、定電圧素子１５が一定の電圧を発生するのに必要な電流が供給される。

［画像形成動作時の一次転写部、二次転写部における電流、電圧の変化］
次に、本実施例における画像形成動作について、画像形成動作開始から一次転写を経て、二次転写が完了するまでの二次転写電圧と一次転写部の電位、及び各部に流れる電流の関係を、図５のタイミングチャートを用いて説明する。図５（ａ）は各画像形成ステーションａ～ｄの一次転写部の電位を示し、図５（ｂ）は一次転写部に流れる一次転写電流を示し、図５（ｃ）は定電圧素子１５に流れる電流を示している。また、図５（ｄ）は二次転写部に流れる電流を示し、図５（ｅ）は二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に印加される電圧を示している。なお、図５（ａ）～（ｄ）の横軸は時間を示し、図中のｔ１～ｔ５は、時間（タイミング）を示す。

画像形成装置では、コントローラ１００がホストコンピュータ（不図示）から印刷指令を受信することによって、画像形成動作が開始される。各画像形成ステーションａ～ｄの一次転写部において一次転写が開始される前に、タイミングｔ１で、転写制御部２０１は、ＣＰＵ１５０からの指示により、二次転写電源２１から一次転写に必要な正電圧Ｖｐｒｅの出力を開始する（図５（ｅ））。二次転写ローラ２０及び分離抵抗１７に電圧Ｖｐｒｅが印加されると、二次転写ローラ２０には二次転写電流ｉ２が流れ（図５（ｄ））、分離抵抗１７には分離電流ｉＲＳが流れる。そして、定電圧素子１５には、二次転写電流ｉ２と分離電流ｉＲＳとにより、一次転写部における一次転写に必要な所定の電圧ＶＺを発生するのに必要な電流ｉＺが流れる（図５（ｃ））。これにより、一次転写部には、所定の電位ＶＺが形成され、維持される（図５（ａ）、（ｂ））。本実施例では、二次転写電源２１から出力される電圧Ｖｐｒｅの電圧値を１０００Ｖとしている。続いて、タイミングｔ２で、ＣＰＵ１５０からの指示により、第１の画像形成ステーションａから順次、一次転写が開始され、各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１ａ～１ｄから中間転写ベルト１０上に、トナー像が順次、重畳転写される。

タイミングｔ３では、中間転写ベルト１０上に転写されたトナー像が二次転写部に到達し、二次転写部において二次転写が行われる。転写制御部２０１は、ＣＰＵ１５０からの指示により、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に、二次転写に必要な二次転写正電圧Ｖｔ２（＞電圧Ｖｐｒｅ）を出力する（図５（ｅ））。転写制御部２０１は、タイミングｔ３で二次転写電源２１から出力される電圧を電圧Ｖｐｒｅから電圧Ｖｔ２に変更する。これにより、二次転写部において、中間転写ベルト１０上のトナー像が記録材Ｐに転写される。本実施例では、二次転写時に二次転写電源２１から出力される二次転写正電圧Ｖｔ２は、２５００Ｖとしている。タイミングｔ３で、二次転写電流ｉ２が増減したとしても、上述した分離抵抗１７の作用により、定電圧素子１５によって、一次転写部の電位は一定の電圧ＶＺに維持される（図５（ａ）、（ｄ））。

その後、タイミングｔ４において一次転写が終了し、タイミングｔ５で二次転写が終了し、画像形成動作が終了する。タイミングｔ５では、転写制御部２０１は、ＣＰＵ１５０からの指示により、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０への電圧の印加を停止するため、二次転写正電圧Ｖｔ２の出力を停止する（図５（ｅ））。これにより、二次転写電流ｉ２、定電圧素子１５に流れる電流ｉＺが流れなくなり（図５（ｃ）、（ｄ））、一次転写部における電位も０Ｖとなる（図５（ａ））。

このように、転写制御部２０１は、各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１ａ～１ｄ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１０に転写する前に、電圧Ｖｐｒｅを二次転写ローラ２０に印加するよう二次転写電源２１を制御する。更に、転写制御部２０１は、中間転写ベルト１０に転写されたトナー像を記録材Ｐに転写する際には、電圧Ｖｐｒｅよりも高い電圧Ｖｔ２を二次転写ローラ２０に印加するよう、二次転写電源２１を制御する。

図５で示すように、転写制御部２０１は、画像形成動作に合わせて、転写制御部２０１の制御により二次転写電源２１から出力される電圧を電圧Ｖｐｒｅから電圧Ｖｔ２へと変化させる。その場合でも、定電圧素子１５に流れる電流ｉＺは、一次転写部の電位を一次転写に必要な電位に維持する所定値以上の電流値となる（図５（ｃ））。このように、分離抵抗１７を接続したことにより、二次転写電源２１の二次転写正電圧Ｖｔ２によらず、定電圧素子１５に流れる電流ｉＺは、所定値以上の電流を流すことが可能になる。その結果、定電圧素子１５が発生する電圧ＶＺによって、各感光ドラム１上に形成されたトナー像が中間転写ベルト１０に転写される。

［本実施例と従来例との比較］
次に、上述した従来例の図３、本実施例の図１における画像形成時の一次転写部の電位及び電流値を比較した結果について説明する。図３に示す従来例の構成では、定電圧素子１５に電流を供給する経路は、二次転写部からの電流経路のみとなっている。そのため、一次転写部に必要な一次転写電位を形成するための電流値が、二次転写電源２１から二次転写部を介して供給される電流値より大きい場合には、定電圧素子１５が一次転写部で必要な所定の電圧を発生するのに必要な電流を流せなくなる。そして、一次転写部で適正な一次転写電位が確保できない（形成されない）場合には、各画像形成ステーションａ～ｄの感光ドラム１上からトナー像を中間転写ベルト１０上に適切に転写することができなくなる。その結果、記録材Ｐに定着された画像に濃度不良等の転写不良が生じてしまうことになる。

表１は、図３に示す従来例と図１に示す実施例１における画像形成時の一次転写部の電位及び一次転写部に流れる電流の関係を示した表である。

表１は、二次転写部に流れる電流値が１０μＡ、１５μＡ、２５μＡのときの、従来例
（図３）、実施例１（図１）における定電圧素子１５に流れる電流（単位：μＡ）、一次
転写部の電位（単位：Ｖ）、一次転写部に流れる電流値（単位：μＡ）を示している。なお、表１では、従来例（図３）の構成で、一次転写部に必要な電流値を２０μＡ、一次転写部における一次転写電位を形成する定電圧素子１５の所定の電位を２００Ｖとする。また、定電圧素子１５が所定の電位（２００Ｖ）を発生するために、定電圧素子１５に供給が必要な電流値を５μＡとする。

表１において、二次転写部に流れる電流が１０～２５μＡの幅で変動したとすると、従来例では、二次転写部に流れる電流が１０μＡの場合は、一次転写部に流れる電流値は１０μＡ以下となり、定電圧素子１５に流れる電流値は、略０μＡとなってしまう。そのため、定電圧素子１５は、一次転写部における一次転写電位を形成するのに必要な電流値５μＡが供給されないため、一次転写部における一次転写電位を形成するために必要な所定の電位２００Ｖを維持できない。また、二次転写部に流れる電流が１５μＡの場合にも、１０μＡの場合と同様に、一次転写部に流れる電流値は１５μＡ以下となり、定電圧素子１５に流れる電流値は、略０μＡとなってしまう。その結果、定電圧素子１５は、一次転写部における一次転写電位を形成するために必要な所定の電位２００Ｖを維持できない。

一方、二次転写部に流れる電流が２５μＡの場合には、一次転写部に流れる電流値は２０μＡ（＝２５μＡ－５μＡ）となり、定電圧素子１５に流れる電流値は５μＡとなる。これにより、定電圧素子１５は、一次転写部における一次転写電位を形成するのに必要な電流値５μＡの電流が供給されるため、一次転写部における一次転写電位を形成するために必要な所定の電位２００Ｖを維持することができる。上述したように、二次転写部に流れる電流が１０μＡ、１５μＡの場合には、定電圧素子１５は、一次転写部において必要な一次転写電位が形成できず、一次転写部における転写効率が低下し、上述した転写不良が発生する。このように、図３に示す従来例の、定電圧素子に電流を供給するための経路が二次転写部からの電流経路のみの構成では、二次転写部に供給される二次転写部電流によらずに、一次転写性を確保することが困難である。

一方、図１に示す実施例１の構成では、分離抵抗１７が二次転写電源２１と定電圧素子１５との間に接続されている。そのため、定電圧素子１５は、二次転写部に流れる二次転写部電流の電流値に依存することなく、一次転写部における一次転写電位を形成するのに必要な電流値５μＡ以上の電流が供給される。その結果、定電圧素子１５の電位は、一次転写部における一次転写電位を形成するために必要な所定の電位２００Ｖを維持でき、一次転写部に流れる電流値は２０μＡとなる。このように、本実施例の構成では、表１に示すように、二次転写部電流が変動したとしても、定電圧素子１５に共有される流れる電流は、所定以上の電流値、例えば５μＡ以上が維持される。

以上説明したように、本実施例によれば、二次転写部材に供給される電流によらず、一次転写部において必要な一次転写電位を形成することができる。

実施例１では、転写制御部２０１は、二次転写部に流れる二次転写電流値を、設計値を用いて求めていた。すなわち、電流検出回路２１ｈで検出される合算電流ｉｔｏｔａｌと、二次転写電源２１の二次転写正電圧Ｖｔ２と、定電圧素子１５が発生する電圧ＶＺ（設計値）と、分離抵抗１７の抵抗値ＲＳ（設計値）を用いて、二次転写電流ｉ２を求めていた。実施例２では、予め不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）に、製造工程において測定した定電圧素子１５が発生する電圧ＶＺ、及び分離抵抗１７の抵抗値ＲＳのデータを格納しておく。そして、二次転写電流ｉ２を算出する際に、不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）から電圧ＶＺ、抵抗値ＲＳを取得し、より正確な二次転写電流ｉ２を算出することを特徴としている。なお、画像形成装置の構成は、実施例１の図１と同様であり、同じ構成には同じ符号を用いることで、ここでの説明を省略する。

［コントローラの概要］
図６は、実施例２での画像形成装置の制御部であるコントローラ１００の構成を説明するブロック図である。図６では、実施例１の図２と比べて、コントローラ１００に記憶手段であるＥＥＰＲＯＭ１５３が追加されている点が異なるが、その他の構成については、図２と同様であり、同じ構成には同じ符号を用いることで、ここでの説明を省略する。

上述したように、二次転写電源２１の製造工程において定電圧素子１５が発生する電圧ＶＺ、及び分離抵抗１７の抵抗値ＲＳのデータが取得される。画像形成装置の組立工程において、取得した電圧ＶＺ及び抵抗値ＲＳのデータが、ＥＥＰＲＯＭ１５３に書き込まれる。

［効果］
次に、実施例２の効果について述べる。表２は、電圧ＶＺ及び分離抵抗１７の抵抗値ＲＳが、個体差によって称呼値より－５％低い値であった場合の、実施例１と実施例２における各部の電圧値、電流値の比較結果を示している。

表２は、実施例１と実施例２における次の電圧値、電流値を比較した表である。すなわち、表２では、二次転写電源２１が出力する二次転写正電圧（二次転写電位）Ｖｔ２、定電圧素子１５が発生する電圧（一次転写部電位）ＶＺ、分離抵抗１７の抵抗値ＲＳ、電流検出回路２１ｈで検出される合算電流ｉｔｏｔａｌの電流値を示している。更に、表２では、転写制御部２０１が前述した（式３）により算出する二次転写電流ｉ２を示している。なお、表２中の括弧内は、各々の電位、抵抗値、電流値の単位を示している。

実施例１では、電圧ＶＺ及び分離抵抗１７の抵抗値ＲＳは、称呼値（設計値）の値を用いて、二次転写電流ｉ２を求めている。例えば、ＡＴＶＣを実行した際の、二次転写電源２１の二次転写正電圧Ｖｔ２が２５００Ｖ、定電圧素子１５の所定の電位を２００Ｖ、電流検出回路２１ｈで検出される合算電流ｉｔｏｔａｌが４３．７５μＡとする。これに基づいて、転写制御部２０１は、（式３）を用いて、二次転写電流ｉ２は１５μＡと算出する。

ところが、電圧ＶＺ（２００Ｖ）及び分離抵抗１７の抵抗値ＲＳ（８０ＭΩ）が、個体差によって称呼値（設計値）より－５％低い値となっている。そのため、実際の電圧ＶＺは１９０Ｖ（＝（２００Ｖ×（１００％－５％）））となり、分離抵抗１７の抵抗値ＲＳは７６ＭΩ（＝（８０ＭΩ×（１００％－５％）））となっている。その結果、実際に流れている二次転写電流ｉ２は１３．４μＡとなり、１０％（≒（１００％－（１３．４μＡ／１５μＡ）×１００％））程度の誤差が生じている。このため、記録材Ｐに転写されるトナー像に、二次転写電流の不足による濃度不良等の転写不良を招いてしまうおそれがある。

一方、本実施例では、転写制御部２０１は、ＥＥＰＲＯＭ１５３に格納された実際の電圧ＶＺや抵抗値Ｒのデータを用いて二次転写電流ｉ２を求めているため、称呼値（設計値）に基づいて求めた電流値を実測値に応じて補正することができる。これにより、転写制御部２０１は、二次転写電流ｉ２が所望の１５μＡになるように、二次転写電源２１の二次転写正電圧Ｖｔ２を制御する。このように、本実施例では、定電圧素子１５が発生する電圧ＶＺ及び分離抵抗１７の抵抗値ＲＳのバラツキにより生じる二次転写電流ｉ２の誤差を低減することが可能になる。

以上説明したように、本実施例によれば、二次転写部材に供給される電流によらず、一次転写部において必要な一次転写電位を形成することができる。

１ 感光ドラム
１０ 中間転写ベルト
１３ 対向ローラ
１４ 接触部材
１５ 定電圧素子
１７ 分離抵抗
２０ 二次転写ローラ
２１ 二次転写電源
２１ｈ 電流検出回路
１５０ ＣＰＵ

Claims (10)

1. トナー像を担持する複数の像担持体と、
   前記複数の像担持体からトナー像が転写される移動可能な中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを張架する複数の張架部材と、
   前記中間転写ベルトの外周面に接触し、前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録材に転写するための二次転写部材と、
   前記二次転写部材に電圧を印加する印加手段と、
   前記印加手段により印加される電圧を制御し、情報を記憶する記憶手段を有する制御手段と、
   前記印加手段から出力される電流を検出する検出手段と、
   前記複数の張架部材のうち、前記印加手段により前記二次転写部材に電圧が印加されたときに前記中間転写ベルトを介して電流が流れる一の張架部材に電気的に接続される接触部材と、
   前記接触部材に接続される定電圧素子と、
   一端が前記印加手段と接続され、他端が前記接触部材と接続される分離抵抗と、
   を備え、
   前記記憶手段には、前記分離抵抗の抵抗値及び前記定電圧素子の電圧値が記憶されており、
   前記接触部材は、前記二次転写部材を介して供給される電流と、前記印加手段から前記分離抵抗に供給される電流と、によって所定の電位に維持され、
   前記制御手段は、前記二次転写部材に印加する電圧を、前記像担持体上のトナー像を前記中間転写ベルトに転写する場合と、前記中間転写ベルト上のトナー像を記録材に転写する場合とで、変更するように制御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、前記一の張架部材と接続されており、前記一の張架部材を介して電流が供給されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記接触部材は、各々の前記像担持体に対応して設けられ、各々の前記像担持体の近傍で前記中間転写ベルトの内周面に接触し、前記中間転写ベルトを各々の前記像担持体の方向に押圧することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記複数の像担持体上のトナー像は、前記印加手段から前記二次転写部材に電圧が印加され、前記接触部材に電流が供給されることにより、前記中間転写ベルトに転写されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記印加手段が印加する電圧と、前記検出手段により検出された前記印加手段から出力される電流値と、前記分離抵抗の抵抗値と、前記定電圧素子の電圧値とに基づいて求めた前記二次転写部材に出力される電流値が、所定の電流値と一致するように、前記印加手段を制御することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記分離抵抗は、前記印加手段が出力可能な下限の電圧を出力した場合にも、前記定電圧素子に電流が供給される抵抗値を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記定電圧素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記一の張架部材は、前記二次転写部材と前記中間転写ベルトを介してニップ部を形成する対向ローラであることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記接触部材は、金属ローラであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. トナー像を担持する複数の像担持体と、
    前記複数の像担持体からトナー像が転写される移動可能な中間転写ベルトと、
    前記中間転写ベルトを張架する複数の張架部材と、
    前記中間転写ベルトの外周面に接触し、前記中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録材に転写するための二次転写部材と、
    前記二次転写部材に電圧を印加する印加手段と、
    前記印加手段により印加される電圧を制御する制御手段と、
    前記印加手段から出力される電流を検出する検出手段と、
    前記複数の張架部材のうち、前記印加手段により前記二次転写部材に電圧が印加されたときに前記中間転写ベルトを介して電流が流れる一の張架部材に電気的に接続される接触部材と、
    前記接触部材に接続される定電圧素子と、
    一端が前記印加手段と接続され、他端が前記接触部材と接続される分離抵抗と、
    を備え、
    前記接触部材は、前記二次転写部材を介して供給される電流と、前記印加手段から前記分離抵抗に供給される電流と、によって所定の電位に維持され、
    前記制御手段は、前記印加手段が印加する電圧と、前記検出手段により検出された前記印加手段から出力される電流値と、前記分離抵抗の抵抗値と、前記定電圧素子の電圧値とに基づいて求めた前記二次転写部材に出力される電流値が、所定の電流値と一致するように、前記印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。

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