(57)【要約】【課題】一次転写部のインピーダンスの変動に対応した一次転写電位を形成すること。【解決手段】感光ドラム１ａ〜１ｄと、中間転写ベルト１０と、二次転写ローラ２０と、二次転写ローラ２０に電圧を印加する二次転写電源２１と、二次転写電源２１により印加される電圧を制御する転写制御部２０１と、二次転写電源２１により二次転写ローラ２０に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対向ローラ１３と、対向ローラ１３に電気的に接続され、感光ドラム１ａ〜１ｄの近傍で中間転写ベルト１０の内周面に接触する金属ローラ１４と、二次転写電源２１により二次転写ローラ２０に電圧が印加されたときに対向ローラ１３から金属ローラ１４に流れる電流の経路の途中に接続され、対向ローラ１３から金属ローラ１４に流れる電流を所定の電流に制限するための電流制限回路１７と、を有する。【選択図】図１
2018105921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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第１の印加手段と、
前記第１の印加手段により印加される電圧を制御する制御手段と、
前記複数の張架部材の中の一の張架部材であって、前記第１の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前記一の張架部材と、
前記一の張架部材に電気的に接続され、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する接触部材と、
前記第１の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一の張架部材から前記接触部材に流れる電流の経路の途中に接続され、前記一の張架部材から前記接触部材に流れる電流を所定の電流に制限するための電流制限回路と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電流制限回路から前記接触部材に流れる前記所定の電流によって前記複数の像担持体に形成されたそれぞれのトナー像が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１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電流制限回路は、
一端に前記一の張架部材が接続され、他端に前記接触部材が接続された抵抗と、
エミッタ端子に前記一の張架部材及び前記抵抗の一端が接続され、ベース端子に前記接触部材及び前記抵抗の他端が接続され、コレクタ端子が接地されたＰＮＰ型トランジスタと、
を有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。
【請求項４】
前記制御手段は、前記複数の像担持体に形成されたそれぞれのトナー像を前記中間転写ベルトに転写する前に第１の電圧を前記二次転写部材に印加させ、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際に前記第１の電圧よりも高い第２の電圧を前記二次転写部材に印加させるように、前記第１の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３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記二次転写部材に流れる電流量が、前記複数の像担持体上に形成されたそれぞれのトナー像を前記中間転写ベルトに転写するために要する所定の電流量以上となるように、前記第１の印加手段により前記二次転写部材に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電流制限回路は、
一端に前記一の張架部材が接続され、他端に前記接触部材が接続された抵抗と、
一端に前記一の張架部材及び前記抵抗の一端が接続され、他端に前記接触部材及び前記抵抗の他端が接続されたサーミスタと、
エミッタ端子に前記一の張架部材、前記抵抗の一端及び前記サーミスタの一端が接続され、ベース端子に前記接触部材、前記抵抗の他端及び前記サーミスタの他端が接続され、コレクタ端子が接地されたＰＮＰ型トランジスタと、
を有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。
【請求項７】
前記サーミスタは、温度が上昇するにしたがって抵抗が減少するサーミスタであることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１の印加手段は、正極性の電圧及び負極性の電圧を前記二次転写部材に印加することが可能であり、
カソード端子に前記一の張架部材が接続され、アノード端子に前記接触部材が接続され、前記電流制限回路に並列に接続された第１の整流素子を有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。
【請求項９】
前記電流制限回路は、
一端に前記一の張架部材が接続され、他端に前記接触部材が接続された第１の抵抗と、
エミッタ端子に前記一の張架部材及び前記抵抗の一端が接続され、ベース端子に前記接触部材及び前記抵抗の他端が接続され、コレクタ端子が第２の整流素子を介して接地されたＰＮＰ型トランジスタと、
前記ＰＮＰ型トランジスタのエミッタ端子とコレクタ端子との間に接続された第２の抵抗と、
アノード端子に前記ＰＮＰ型トランジスタのコレクタ端子が接続され、カソード端子が接地された前記第２の整流素子と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記中間転写ベルトのトナー像が記録材に転写された後に前記中間転写ベルトに残ったトナーを除去するために前記中間転写ベルトに残ったトナーを帯電する帯電部材と、
前記帯電部材に電圧を印加する第２の印加手段と、
を有し、
前記第２の印加手段により前記帯電部材に電圧が印加されると、前記帯電部材から前記中間転写ベルト及び前記一の張架部材を介して前記電流制限回路に電流が流れることを特徴とする請求項１から請求項３、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記複数の像担持体に形成されたそれぞれのトナー像を前記中間転写ベルトに転写する前に、前記第１の印加手段から第３の電圧を前記二次転写部材に印加させ、かつ、前記第２の印加手段から第４の電圧を前記帯電部材に印加させ、
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際に、前記第２の印加手段から前記第４の電圧を印加した状態を維持した状態で、前記第１の印加手段から前記第３の電圧よりも高い第５の電圧を前記二次転写部材に印加させるように、前記第１の印加手段及び前記第２の印加手段を制御することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記二次転写部材に流れる電流量と前記帯電部材に流れる電流量との合計が、前記複数の像担持体上に形成されたそれぞれのトナー像を前記中間転写ベルトに転写するために要する所定の電流量以上となるように、前記第１の印加手段により前記二次転写部材に印加する電圧と、前記第２の印加手段により前記帯電部材に印加する電圧と、を制御することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記一の張架部材と前記電流制限回路との間の電流の経路に接続され、電圧を所定の電圧に維持するための電圧維持素子を有することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記電圧維持素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記一の張架部材は、前記二次転写部材と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１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
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１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記第１の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二次転写部材に流れる電流を検出する検出手段を有し、
前記制御手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記二次転写部材に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、一次転写ニップ部を形成している。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する。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、像担持体としての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（以下、一次転写工程という）。一次転写工程が各色のトナー像に関して繰り返して実行されることにより、中間転写体の表面に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へ電圧が印加されることで、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（以下、二次転写工程という）。二次転写工程において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（以下、定着工程という）。
【０００３】
例えば、中間転写体として無端状のベルト（以下、中間転写ベルトという）を使用する構成があり、中間転写ベルトは、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。中間転写ベルトの領域の中で、張架部材と張架部材との間で、かつ、複数の像担持体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電圧維持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電圧維持素子に電流を流すことで一次転写を行っている。このような構成では、電圧維持素子に電流を流した際に発生する一定電圧によって、一次転写部における一次転写電位が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２３１９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来例の電流供給部材から中間転写ベルトに接触する接触部材に接続された電圧維持素子に電流を流して一次転写を行う構成においては、一次転写部における一次転写電位は、電圧維持素子によって一定となる。そのため、一次転写部のインピーダンスが大きく変動した場合には、記録材に定着された画像に濃度不良等の転写不良を招くおそれがある。
【０００６】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、一次転写部のインピーダンスの変動に対応した一次転写電位を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
【０００８】
（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第１の印加手段と、前記第１の印加手段により印加される電圧を制御する制御手段と、前記複数の張架部材の中の一の張架部材であって、前記第１の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前記一の張架部材と、前記一の張架部材に電気的に接続され、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する接触部材と、前記第１の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一の張架部材から前記接触部材に流れる電流の経路の途中に接続され、前記一の張架部材から前記接触部材に流れる電流を所定の電流に制限するための電流制限回路と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、一次転写部のインピーダンスの変動に対応した一次転写電位を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の画像形成装置を説明する概略図
【図２】実施例１〜５の画像形成装置の各制御部を説明するブロック図
【図３】実施例１の比較例の画像形成装置を説明する概略図
【図４】実施例１の電流制限回路の構成を説明する概略回路図
【図５】実施例１の電流経路を説明する概略回路図、画像形成時の各部の状態を示すタイミングチャート
【図６】実施例２の電流制限回路の構成を説明する概略回路図
【図７】実施例２の雰囲気温度と抵抗値、一次転写電流の関係を説明する図
【図８】実施例３の画像形成装置を説明する概略図
【図９】実施例４の画像形成装置を説明する概略図
【図１０】実施例４の電流制限回路の構成を説明する概略回路図
【図１１】実施例５の画像形成装置を説明する概略図、画像形成時の各部の状態を示すタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
［カラー画像形成装置の概要］
図１は、カラー画像形成装置の一例を示す概略図であり、図１を用いて実施例１の画像形成装置の構成及び動作を説明する。実施例１の画像形成装置は、ａ〜ｄの４つの画像形成ステーション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、それぞれ各色の画像を形成する。各画像形成ステーションａ〜ｄの構成は、収納するトナーの色以外は同じであり、以下、第１の画像形成ステーションａを用いて説明する。
【００１３】
第１の画像形成ステーションａは、像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１ａ、帯電ローラ２ａ、現像器４ａ、クリーニング装置５ａを備える。感光ドラム１ａは、矢印の方向に所定の周速度（以下、プロセススピードという）で回転駆動され、トナー像を担持する像担持体である。更に、現像器４ａは、イエローのトナーを収納し、感光ドラム１ａにイエロートナーを現像するための装置である。クリーニング装置５ａは、感光ドラム１ａに付着したトナーを回収するための部材である。実施例１では、クリーニング装置５ａは、感光ドラム１ａ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、を備える。
【００１４】
画像形成装置全体の制御を行うコントローラ（図２参照）が画像信号を受信することによって画像形成動作が開始され、感光ドラム１ａは回転駆動される。感光ドラム１ａは、回転過程で、帯電ローラ２ａにより所定の極性（実施例１では負極性）で所定の電位に一様に帯電処理される。帯電処理された感光ドラム１ａは、露光装置３ａにより画像信号に応じた露光を受ける。これにより、感光ドラム１ａ上に、目的のカラー画像のうちイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。感光ドラム１ａ上に形成された静電潜像は、現像位置において現像器４ａにより現像され、イエローのトナー像として可視化される。ここで、現像器４に収納されたトナーの正規の極性は、負極性である。実施例１では、帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電極性と同極性に帯電し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装置にも適用できる。
【００１５】
中間転写ベルト１０は、複数の張架部材１１、１２、１３により張架され、感光ドラム１ａと当接した対向部であって、感光ドラム１ａの移動方向に、感光ドラム１ａと略同一の周速度で移動可能である。感光ドラム１ａ上に形成されたイエローのトナー像は、感光ドラム１ａ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）。
【００１６】
実施例１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から中間転写ベルト１０に電流を流し、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における一次転写部で一次転写電位が形成される。実施例１の一次転写電位の形成方法については後述する。感光ドラム１ａ表面に残留したトナーは、クリーニング装置５ａにより清掃され除去される。清掃された感光ドラム１ａは、次の帯電以下の画像形成プロセスに供せられる。以下、同様にして、第２、第３、第４の画像形成ステーションｂ、ｃ、ｄによって第２色のマゼンタトナー像、第３色のシアントナー像、第４色のブラックトナー像がそれぞれ形成され、それぞれの一次転写部で中間転写ベルト１０上に順次重ねて転写される。なお、ＹＭＣＢｋに対応して用いられる符号の添え字ａ〜ｄは、必要な場合を除いて省略することもある。
【００１７】
以上の工程によって、中間転写ベルト１０上には、目的のカラー画像に対応したフルカラー画像が形成される。中間転写ベルト１０上の４色のトナー像は、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、給紙部５０により給紙された記録材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に対して従動回転している。二次転写ローラ２０は、記録材Ｐに中間転写ベルト１０上のトナー像を転写するための部材である。
【００１８】
第１の印加手段である二次転写電源２１は、高電圧を発生するトランスを有し、二次転写ローラ２０に二次転写電圧を供給する構成になっている。二次転写電源２１が二次転写ローラ２０に供給する二次転写電圧は、コントローラによりトランスから出力される電圧が略一定に制御されることにより、一定に制御されている。また、二次転写電源２１は、１００〜４０００［Ｖ］の範囲の電圧を出力できる。
【００１９】
二次転写部において４色の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、４色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定される。二次転写後に中間転写ベルト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により清掃、除去される。以上の動作により、フルカラーのプリント画像が形成される。電流制限回路１７については後述する。
【００２０】
［コントローラの概要］
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２を用いて説明する。コントローラ１００は、図２に示すように、ＣＰＵ回路部１５０を有する。ＣＰＵ回路部１５０は、ＲＡＭ１５２にデータを書き込んだり、ＲＯＭ１５１とＲＡＭ１５２からデータを読み込んだりすることができる。ＣＰＵ回路部１５０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は、環境テーブルや紙厚さ対応テーブルを格納しており、必要に応じて制御プログラムに反映させる。ＲＡＭ１５２は、画像形成装置から取得した制御データを一時的に保存し、また制御プログラムに伴う演算処理の作業領域として用いられる。制御手段である転写制御部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。
【００２１】
二次転写電源２１は、電流検出回路２１ｈを有している。検出手段である電流検出回路２１ｈは、二次転写電源２１により二次転写ローラ２０に電圧が印加されたときに二次転写ローラ２０に流れる電流を検出する。転写制御部２０１は、電流検出回路２１ｈによって検出された二次転写ローラ２０を流れる負荷電流に基づいて、二次転写電源２１から出力される電圧値を制御している。以下、二次転写ローラ２０を流れる負荷電流を、二次転写電流ｉ２（図４参照）という。コントローラ１００が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、ＣＰＵ回路部１５０は、各制御部（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させる。
【００２２】
［中間転写ベルトの概要］
次に、中間転写ベルト１０と、張架部材１１、１２、１３と、接触部材１４について詳細に説明する。中間転写ベルト１０は、張架部材１１、１２、１３の３軸で張架されている。以下、張架部材１１を駆動ローラ１１、張架部材１２をテンションローラ１２、張架部材１３を二次転写対向部材である二次転写対向ローラ１３（以下、対向ローラ１３という）という。接触部材１４ａ〜１４ｄは、一の張架部材である対向ローラ１３に電気的にそれぞれ接続され、感光ドラム１ａ〜１ｄ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。感光ドラム１ａ〜１ｄと対向する位置には、中間転写体として中間転写ベルト１０が配置されている。中間転写ベルト１０は、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。
【００２３】
対向ローラ１３は、複数の張架部材の中の一の張架部材であって、二次転写電源２１により二次転写ローラ２０に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。対向ローラ１３は、二次転写ローラ２０とニップ部を形成するローラである。中間転写ベルト１０は、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと当接した対向部における感光ドラム１ａ〜１ｄの回転方向と同方向に移動する向きに、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ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）によって回転する駆動ローラ１１によって感光ドラム１ａ〜１ｄと略同一の周速度で移動する。
【００２４】
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、感光ドラム１ａの近傍に、中間転写ベルト１０に接触する接触部材１４ａ配置されている。接触部材１４ａは例えば金属ローラであり、以下、金属ローラ１４ａという。接触部材１４ｂ〜１４ｄについても、以下、金属ローラ１４ｂ〜１４ｄとする。金属ローラ１４ａ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１４ａは、中間転写ベルト１０を感光ドラム１ａに確実に接触させるように図１中下側から中間転写ベルト１０を押圧している。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。接触部材１４ｂ〜１４ｄについても、以下、金属ローラ１４ｂ〜１４ｄとする。
【００２５】
二次転写電源２１は、二次転写ローラ２０に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に電流を流す。対向ローラ１３から見たときに、二次転写ローラ２０は電流供給部材として機能する。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、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに流れ、金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを介して、各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、各一次転写部において、一次転写電位が形成されている。感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ上（像担持体上）のトナーは、各一次転写部における一次転写電位と感光ドラム電位との電位差によって、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、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。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、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。
【００２６】
［一次転写電位の形成方法］
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、従来例と比較しながら詳細に説明する。図３は、比較例として従来のカラー画像形成装置の一例を示す概略図である。なお、図１と同じ構成には同じ符号を付している。比較例では、対向ローラ１３及び駆動ローラ１１は電圧維持素子１５に電気的に接続されており、電圧維持素子１５を介して接地されている。二次転写電源２１から電流供給部材である二次転写ローラ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を介して電圧維持素子１５に電流が流れる。これにより、電圧維持素子１５が接続された対向ローラ１３及び駆動ローラ１１は、所定電位に維持される。所定電位は、所定の転写効率を得ることができる一次転写電位を各一次転写部において維持できるように設定された電位である。更に、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ近傍で中間転写ベルト１０に接触する接触部材として金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを配置し、金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄも電圧維持素子１５を介して電気的に接地されている。しかし、例えば、イオン導電性を有する導電剤を材料中に添加しているような中間転写ベルトは環境変動による抵抗値変動が大きいため、一次転写部のインピーダンスの変動幅も大きくなる。そのため、一次転写部の電位が一定であると、一次転写部に流れる電流の変動幅が大きくなるため、環境を問わず一次転写性を確保することが困難である。
【００２７】
そこで、実施例１では、環境を問わず一次転写部に適正な一次転写電流を安定して供給するために、図１に示すように対向ローラ１３と金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄとの電流経路上に、電流制限回路１７を接続している。電流制限回路１７は、電流供給部材である二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０、対向ローラ１３を介して流れてくる電流を一定の電流量に制限する。これにより、様々な要因により一次転写部において生じるインピーダンスの変動によらず、一次転写部に適正な一次転写電流を流すことが可能となる。電流制限回路１７は、二次転写電源２１により二次転写ローラ２０に電圧が印加されたときに対向ローラ１３から金属ローラ１４に流れる電流の経路の途中に接続され、対向ローラ１３から金属ローラ１４に流れる電流を所定の電流に制限するための回路である。電流制限回路１７の構成については後述する。
【００２８】
［電流制限回路］
次に、電流制限回路１７について図４を用いて説明する。実施例１の電流制限回路１７は、ＰＮＰ型トランジスタ１７ｅ（以下、トランジスタ１７ｅとする）と抵抗器１７ｆとを備えている。抵抗器１７ｆは、一端に対向ローラ１３が接続され、他端に金属ローラ１４が接続されている。トランジスタ１７ｅは、エミッタ端子が対向ローラ１３に接続されると共に、抵抗器１７ｆを介してベース端子と接続されている。トランジスタ１７ｅは、コレクタ端子が接地されている。より詳細には、トランジスタ１７ｅは、エミッタ端子に対向ローラ１３及び抵抗器１７ｆの一端が接続され、ベース端子に金属ローラ１４及び抵抗器１７ｆの他端が接続され、コレクタ端子が接地されている。
【００２９】
電流制限回路１７は、電流供給部材である二次転写ローラ２０から二次転写電流ｉ２が流れることで、トランジスタ１７ｅのベース・エミッタ間に電圧が印加され、トランジスタ１７ｅのベース端子に電流が流れ込む。このとき、抵抗器１７ｆに流れる電流ｉ１は、トランジスタ１７のベース・エミッタ電圧Ｖｂｅと抵抗器１７ｆの抵抗値Ｒ１を用いて、以下の式（１）により表される。
ｉ１＝Ｖｂｅ／Ｒ１・・・（１）
ここで、トランジスタ１７ｅのベース電流は、二次転写電流ｉ２と比較すると十分に小さい電流値のため、式（１）で求めた電流ｉ１を金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄへ流れる電流値の合計とみなすことができる。電流ｉ１を以下、一次転写電流ｉ１とする。例えば、一次転写時に必要とされる、金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄへ流れる一次転写電流ｉ１の所定値が２０［μＡ］の場合、抵抗器１７ｆの抵抗値Ｒ１は次のように設定される。一般的にトランジスタ１７のベース・エミッタ電圧は、およそＶｂｅ＝０．７［Ｖ］であるので、式（１）より、抵抗器１７ｆの抵抗値Ｒ１はおよそ３５［ｋΩ］となる。
【００３０】
［二次転写電源の電流経路］
次に、二次転写電源２１からの電流経路について図５（ａ）を用いて説明する。図５（ａ）では、一次転写を実行するための電気的な回路動作を説明するために、図１の画像形成装置を簡易的な等価回路に置き換えている。ここでは、直流的な電流経路を説明するために、各色（４色）の一次転写部の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とする。また、図５（ａ）において、二次転写電源２１からの電流経路については、二次転写ローラ２０に正電圧を印加した場合に流れる二次転写電流ｉ２の電流経路を示している。また、二次転写電源２１は、高電圧電源回路２１ｇと電流検出回路２１ｈとを有している。
【００３１】
二次転写電流ｉ２は、上述した電流制限回路１７の作用によって、一次転写電流ｉ１と余剰電流ｉｓとに分岐される。一次転写電流ｉ１は、前述した電流制限回路１７の抵抗器１７ｆによって、二次転写電流ｉ２が所定の電流値に変換され、金属ローラ１４ａ〜１４ｄから感光ドラム１ａ〜１ｄへ流れたのち、二次転写電源２１へと戻る電流である。一方、余剰電流ｉｓは、二次転写電流ｉ２と一次転写電流ｉ１の差分の電流（ｉ２−ｉ１）が、トランジスタ１７ｅのコレクタ電流として流れたのち、二次転写電源２１へ戻る電流である。このように、二次転写ローラ２０に流れる二次転写電流ｉ２と、一次転写電流ｉ１及び余剰電流ｉｓの合算電流が一致するため（ｉ２＝ｉ１＋ｉｓ）、二次転写ローラ２０に流れる二次転写電流ｉ２を電流検出回路２１ｈで検出することが可能となる。
【００３２】
［電流検出回路］
次に、電流検出回路２１ｈについて説明する。実施例１では、転写制御部２０１が、二次転写ローラ２０に対してＡＴＶＣ（Ａｕｔｏ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）を実行する。転写制御部２０１は、ＡＴＶＣにおいて、二次転写ローラ２０に二次転写正電圧を印加したときに二次転写ローラ２０に流れる電流を、電流検出回路２１ｈにより検出する。ここで、ＡＴＶＣとは、二次転写ローラ２０に所定の電圧を印加して二次転写ローラ２０に流れる電流を検出し、電流の検出結果に基づいて、画像形成時に二次転写ローラ２０に印加される電圧を制御するものである。なお、電流検出回路２１ｈの構成については、例えば、特開２０１３−０７８２５２号公報等に開示されているものと同様な構成であるため、詳細は割愛する。転写制御部２０１は、電流検出回路２１ｈの検出結果に基づいて、二次転写ローラ２０に流れる電流値を検出できる。
【００３３】
［二次転写電源の電流制御］
次に、二次転写電源２１の電流制御について説明する。二次転写ローラ２０に流れる電流量をＴＢ、一次転写を良好に行うために必要な合計電流量をＴＡとする。ここで、合計電流量ＴＡは、各一次転写部（４色の一次転写部）に流れる電流の合計電流量である。転写制御部２０１は、ＡＴＶＣを実行し、二次転写ローラ２０に流れる電流量ＴＢが合計電流量ＴＡ以上となる条件（ＴＢ≧ＴＡ）を満たす二次転写正電圧を、二次転写ローラ２０に印加する。電流量ＴＢが合計電流量ＴＡ以上となる条件を満たすことで、上述した電流制限回路１７の作用によって、二次転写電流ｉ２が一次転写電流ｉ１と余剰電流ｉｓとに分岐されるため、一次転写部に所定の一次転写電流ｉ１を流すことが可能となる。このように、転写制御部２０１は、二次転写電源２１により二次転写ローラ２０に印加する電圧を制御している。転写制御部２０１は、二次転写ローラ２０に流れる電流量ＴＢが、複数の感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたそれぞれのトナー像を中間転写ベルト１０に転写するために要する所定の電流量ＴＡ以上となるように、二次転写電源２１を制御している。
【００３４】
［画像形成動作］
次に、実施例１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一次転写部に流れる電流の関係を、図５（ｂ）のタイミングチャートを用いて説明する。図５（ｂ）（ｉ）は、一次転写部の電位を示し、図５（ｂ）（ｉｉ）は一次転写部に流れる一次転写電流を示し、図５（ｂ）（ｉｉｉ）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、横軸はいずれも時間を示す。Ｓ１〜Ｓ５は各タイミングを示す。
【００３５】
画像形成装置においてコントローラ１００から画像信号を受信することによって画像形成動作が開始される。一次転写が開始される前に、タイミングＳ１で転写制御部２０１は、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に電圧Ｖ２の印加を開始する。二次転写ローラ２０に電圧Ｖ２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を介して金属ローラ１４ａ〜１４ｄに二次転写電流ｉ２が流れ、一次転写部に電位Ｖ１が形成される。対向ローラ１３から金属ローラ１４ａ〜１４ｄへの電流経路には、電流制限回路１７が接続されており、二次転写電流ｉ２は電流制限回路１７により電流が制限されるため、各一次転写部には一次転写電流ｉ１を流すことができる。一次転写電流ｉ１は、所定の転写効率を得ることができる電流値以上の電流値である。実施例１では、一次転写電流ｉ１を流すための設定として、電圧Ｖ２を２０００Ｖとしている。
【００３６】
続いて、タイミングＳ２で、第１の画像形成ステーションａから一次転写が開始され、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転写される。タイミングＳ３では、中間転写ベルト１０上のトナー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、二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に、二次転写に必要な電圧Ｖ３を印加する。転写制御部２０１は、タイミングＳ３で二次転写電源２１から出力される電圧を電圧Ｖ２から電圧Ｖ３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。二次転写時に二次転写電源２１から出力される電圧Ｖ３は、例えば２５００Ｖとしている。タイミングＳ３で二次転写電源２１から印加される電圧が電圧Ｖ２から電圧Ｖ３に切り替えられ、二次転写電流ｉ２が増えたとしても、電流制限回路１７の作用により一次転写電流ｉ１は一定に維持される。
【００３７】
次いで、タイミングＳ４において一次転写が終了し、その後、タイミングＳ５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Ｓ５では、転写制御部２０１は、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。これにより、二次転写電流ｉ２、一次転写電流ｉ１も流れなくなり、一次転写電位も０Ｖとなる。
【００３８】
このように、転写制御部２０１は、複数の感光ドラム１ａ〜１ｄに形成されたそれぞれのトナー像を中間転写ベルト１０に転写する前に、第１の電圧である電圧Ｖ２を二次転写ローラ２０に印加させるよう二次転写電源２１を制御する。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に転写する際に第１の電圧である電圧Ｖ２よりも高い第２の電圧である電圧Ｖ３を二次転写ローラ２０に印加させるよう二次転写電源２１を制御する。
【００３９】
図５（ｂ）で示すように、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Ｖ２、電圧Ｖ３と変化させた場合でも、一次転写部に流れる一次転写電流ｉ１は、一定の電流となる（図５（ｂ）（ｉｉ））。このように、対向ローラ１３と金属ローラ１４ａ〜１４ｄの電流経路に電流制限回路１７を接続したことにより、一次転写部に所定の電流を流すことが可能である。電流制限回路１７から金属ローラ１４に流れる所定の電流（一次転写電流ｉ１）によって複数の感光ドラム１に形成されたそれぞれのトナー像が中間転写ベルト１０に転写される。
【００４０】
［比較結果］
次に、比較結果について述べる。表１は、上述した図３に示す比較例１と図１に示す実施例１における画像形成中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ている。
【表１】
2018105921.tif 000003
表１では、比較例１、実施例１のそれぞれの一次転写電位［Ｖ］及び一次転写電流［μＡ］を示している。また、一次転写部のインピーダンスが、１０ＭΩ、３０ＭΩ、５０ＭΩのときのそれぞれについて、一次転写電位及び一次転写電流を記載している。
【００４１】
比較例１の構成では、一次転写部における一次転写電位は、一次転写部のインピーダンスによらず、電圧維持素子１５が発生する一定電圧となっている。そのため、環境変動等の外的要因によって一次転写部のインピーダンスに変動が生じると、一次転写電流に変動が生じる。一次転写電位は一定であるため、一次転写部のインピーダンスが大きくなるほど、一次転写電流は小さくなる。一次転写部で適正な一次転写電流が確保できないと、感光ドラム１ａ〜１ｄから必要なトナー量を中間転写ベルト１０上に転写することができなくなる。このため、記録材Ｐに定着された画像に濃度不良等の転写不良を招いてしまう。
【００４２】
例えば、比較例１（図３）の構成で、一次転写部における一次転写電位を決定する電圧維持素子１５の所定の電位を３００［Ｖ］とする。環境変動等の外的要因によって一次転写部のインピーダンスＺ１が１０［ＭΩ］から５０［ＭΩ］の幅で変動したとすると、一次転写電流は、６［μＡ］から３０［μＡ］の幅で変動してしまう。その結果、一次転写部における一次転写電流が少なすぎると、転写効率が低下し転写不良が発生する。一方、一次転写部における一次転写電流が所定の量を超えると、一次転写部で再転写が発生し、転写不良が発生する。このように、従来の電圧維持素子１５を有する構成では、環境を問わず一次転写性を確保して、一次転写電流を安定に制御することが困難である。
【００４３】
それに対し、実施例１（図１）の構成では、対向ローラ１３と金属ローラ１４の間の電流経路に電流制限回路１７が接続され、かつ、電流制限回路１７の一部が接地されている。この構成により、一次転写部において、所定の一次転写電流を維持できるようになる。表１に示すように、実施例１の構成では、一次転写部のインピーダンスが変動したとしても、所定の一次転写電流、例えば２０［μＡ］が維持される。
【００４４】
以上説明したように、実施例１によれば、対向ローラ１３と金属ローラ１４の間の電流経路の途中に電流制限回路１７が接続され、かつ、電流制限回路１７の一部が接地されている。これにより、一次転写電流の変動を抑制し、一次転写部のインピーダンス変動のよらず良好な一次転写性を確保することが可能となる。実施例１では、電流制限回路１７の構成として、ＰＮＰ型トランジスタや抵抗器を用いたものの、同様の効果を得られる回路構成であれば、別の素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ等の素子）を用いてもよく、これらを発明の範囲から除くものではない。また、実施例１では、接触部材である金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄそれぞれに設けたが、必ずしも全ての感光ドラムに金属ローラを設ける必要はない。以上、実施例１によれば、一次転写部のインピーダンスの変動に対応した一次転写電位を形成することができる。
【実施例２】
【００４５】
実施例１では、対向ローラ１３から金属ローラ１４への電流経路に電流制限回路１７が接続されることで一次転写電流の変動を抑制し、一次転写部のインピーダンス変動によらず良好な一次転写性を確保することを説明した。これに対して、実施例２では、電流制限回路１７にサーミスタ等の抵抗温度係数を有する抵抗体を適用することを特徴とする。なお、その他の構成については実施例１の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。実施例２では、環境変動等の外的要因による一次転写部のインピーダンスの変動が大きくなる場合に、環境により一次転写電流が大きく変化して一次転写性を確保できず、必要なトナー量を中間転写ベルト上に転写することができなくなることを解決する。
【００４６】
［電流制限回路の変更点］
サーミスタ１７ｇが追加された電流制限回路１７について、図６を用いて説明する。なお、図５（ａ）と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。実施例２において電流制限回路１７は、トランジスタ１７ｅと抵抗器１７ｆとに加えて、サーミスタ１７ｇを有する。サーミスタ１７ｇは、抵抗器１７ｆと並列に接続されている。トランジスタ１７ｅは、エミッタ端子が対向ローラ１３に接続されると共に、抵抗器１７ｆ及びサーミスタ１７ｇを介してトランジスタ１７ｅのベース端子に接続されている。トランジスタ１７ｅのコレクタ端子は、接地されている。ここで、抵抗器１７ｆとサーミスタ１７ｇの合成抵抗値をＲｘとする。
【００４７】
より詳細には、抵抗器１７ｆは、一端に対向ローラ１３が接続され、他端に金属ローラ１４が接続されている。サーミスタ１７ｇは、一端に対向ローラ１３及び抵抗器１７ｆの一端が接続され、他端に金属ローラ１４及び抵抗器１７ｆの他端が接続されている。トランジスタ１７ｅは、エミッタ端子に対向ローラ１３、抵抗器１７ｆの一端及びサーミスタ１７ｇの一端が接続され、ベース端子に金属ローラ１４、抵抗器１７ｆの他端及びサーミスタ１７ｇの他端が接続され、コレクタ端子が接地されている。
【００４８】
電流制限回路１７は、電流供給部材である二次転写ローラ２０から二次転写電流ｉ２が流れることで、トランジスタ１７ｅのベース・エミッタ間に電圧が印加され、トランジスタ１７ｅのベース端子に電流が流れ込む。このとき、抵抗器１７ｆ及びサーミスタ１７ｇに流れる電流ｉ１は、トランジスタ１７のベース・エミッタ電圧Ｖｂｅと抵抗器１７ｆの抵抗値Ｒ１、サーミスタ１７ｇの抵抗値Ｒｔｈを用いて、以下の式（２）により表される。
ｉ１＝Ｖｂｅ／｛（Ｒ１×Ｒｔｈ）／（Ｒ１＋Ｒｔｈ）｝
＝Ｖｂｅ／Ｒｘ・・・（２）
ここで、トランジスタ１７ｅのベース電流は、二次転写電流ｉ２と比較すると十分に小さい電流である、式（２）で求めた電流ｉ１が金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄへ流れる電流値の合計となる。以下、電流ｉ１を一次転写電流ｉ１とする。
【００４９】
［実施例２の効果］
次に、実施例２の効果について述べる。一例として、雰囲気温度の上昇に応じて一次転写電流ｉ１を増加させたい場合について以下説明する。この場合、式（２）から、抵抗器１７ｆとサーミスタ１７ｇの合成抵抗値Ｒｘは、雰囲気温度に応じて減少させればよいことになる。したがって、サーミスタ１７ｇは、負の温度特性を持つＮＴＣサーミスタを使用することになる。サーミスタ１７ｇは、温度が上昇するにしたがって抵抗が減少するサーミスタである。
【００５０】
ここで、温度Ｔ０［℃］での抵抗値がＲ０［ｋΩ］となるＮＴＣサーミスタにおける、温度Ｔ［℃］での抵抗値Ｒｔｈ［ｋΩ］は、一般的に次に式（３）で表わされる。
Ｒｔｈ＝Ｒ０×
ｅｘｐ（Ｂ×（（１／（Ｔ＋２７３））−（１／（Ｔ０＋２７３））））・・・（３）
抵抗器１７ｆの抵抗値Ｒ１を１［ＭΩ］とする。サーミスタ１７ｇの各種パラメータを、Ｂ定数：３５００［Ｋ］、温度Ｔ０＝２５［℃］、抵抗値Ｒ０＝３３［ｋΩ］とした場合、一次転写電流ｉ１は、式（２）及び式（３）を用いることで、図７に示すような温度特性を持つことになる。
【００５１】
図７は、横軸に雰囲気温度［℃］、左縦軸に抵抗値［ｋΩ］を示し、右縦軸に一次転写電流［μＡ］を示すグラフである。図７で、実線は、サーミスタ１７ｇの抵抗値Ｒｔｈ［ｋΩ］を示し、雰囲気温度が上昇するに従い、サーミスタ１７ｇの抵抗値Ｒｔｈは減少していく。図７で、破線は、抵抗器１７ｆとサーミスタ１７ｇの合成抵抗値Ｒｘを示し、雰囲気温度が上昇するに従い、合成抵抗値Ｒｘは減少していく。図７で、二点鎖線は、一次転写電流ｉ１を示し、雰囲気温度が上昇するに従い、一次転写電流ｉ１は上昇する。このように、金属ローラ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄへ流す一次転写電流ｉ１は、雰囲気温度が１０、２５、４０［℃］でそれぞれ１２、２２、３８［μＡ］となる。
【００５２】
以上説明した通り、実施例２によれば、実施例１の電流制限回路１７にサーミスタ１７ｇを追加して接続することにより、雰囲気温度に応じて一次転写電流ｉ１を自動調節することが可能となる。実施例２では、抵抗温度係数を有する抵抗体として、ＮＴＣサーミスタを用いたものの、同様の効果を得られる回路構成であれば、別の素子を用いてもよく、これらを発明の範囲から除くものではない。また、電流制限回路１７の構成として、サーミスタ１７ｇに抵抗器１７ｆを並列に接続したが、同様の効果を得られる回路構成であれば、抵抗器１７ｆを用いなくてもよく、これらを発明の範囲から除くものではない。以上、実施例２によれば、一次転写部のインピーダンスの変動に対応した一次転写電位を形成することができる。
【実施例３】
【００５３】
実施例１、２では、対向ローラ１３から金属ローラ１４への電流経路に電流制限回路１７が接続され、一次転写電流の変動を抑制し、一次転写部のインピーダンスの変動によらず良好な一次転写性を確保することを説明した。これに対して、実施例３では、更に対向ローラ１３に電圧維持素子を接続することを特徴とする。なお、その他の構成については実施例１の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。なお、電流制限回路１７は、実施例１の構成でも実施例２の構成でもよい。
【００５４】
［二次転写対向ローラの概要］
以下、図８を参考にして、実施例３の構成を説明する。中間転写ベルト１０は、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の３軸で張架されている。そして、図８に示すように、実施例３では、対向ローラ１３は、電圧維持素子として定電圧素子であるツェナーダイオード１５ｚを介してツェナーダイオード１５ｚのアノード側で接地されている。より詳細には、ツェナーダイオード１５ｚは、対向ローラ１３と電流制限回路１７との間の電流の経路に接続され、電圧を所定の電圧に維持するための素子である。ツェナーダイオード１５ｚは、対向ローラ１３から電流制限回路１７への電流経路にカソード側が接続され、アノード側は接地されている。
【００５５】
［二次転写対向ローラ電位の形成方法］
次に、対向ローラ１３の電位の形成方法について、実施例１と比較しながら詳細に説明する。実施例１（図１）では、対向ローラ１３は、電流制限回路１７に接続されている。電流制限回路１７が接続された対向ローラ１３は、一次転写部のインピーダンスＺ１に電流が流れることで発生する一次転写電位に維持される。しかし、例えば、環境変動による一次転写部のインピーダンスＺ１が一時的に高くなった場合、一次転写部の一次転写電流ｉ１が一定であると、一次転写電位及び対向ローラ１３の電位は、一次転写部のインピーダンスＺ１に比例して高くなってしまう。そのため、二次転写部の電位を維持しようとすると、転写制御部２０１は、一次転写部のインピーダンスＺ１の変動に応じて、二次転写ローラ２０に印加する二次転写正電圧をより高くする必要がある。その結果、二次転写電源２１の電源容量の大型化や環境を問わず一次転写性と二次転写性とを両立することが困難になるといった課題が生じる。
【００５６】
そこで、実施例３では、環境を問わず一次転写部に適正な一次転写電流を安定して供給しつつ、一次転写部のインピーダンスＺ１が一時的に高くなった場合には、次のように制御するように構成している。即ち、対向ローラ１３の電位を所定電位以下に維持するため、図８に示すように対向ローラ１３は、電圧維持素子として定電圧素子であるツェナーダイオード１５ｚを介して接地されている。ツェナーダイオード１５ｚのツェナー電圧を１０００Ｖとする。ツェナーダイオード１５ｚは、対向ローラ１３の電位を一定の電位に抑制する。これにより、二次転写電源２１の電源容量の大型化を回避しつつ、一次転写部に生じる様々な要因で生じるインピーダンスの変動によらず、二次転写部に適正な電位を形成することが可能な構成となっている。
【００５７】
実施例１と実施例３における、対向ローラ１３の電位と二次転写部の電位及び二次転写正電圧の関係を表２に示す。
【表２】
2018105921.tif 000004
ここで、一次転写電流は２０［μＡ］を想定している。一次転写部のインピーダンスが、それぞれ１０ＭΩ、３０ＭΩ、５０ＭΩのときの、それぞれの電位又は電圧を示している。二次転写正電圧は、対向ローラ１３の電位と二次転写部の電位との合計となる。
【００５８】
実施例３では、画像形成装置の小型化を達成するために、二次転写電源２１は、１００〜４０００［Ｖ］の範囲の電圧を出力できる高電圧電源としている。表２に示すように、実施例１では、最適な一次転写電流を満足しようとすると、一次転写部のインピーダンスが大きくなるに従い、対向ローラ１３の電位が上昇する。例えば、一次転写部のインピーダンスが２００［ＭΩ］のとき、対向ローラ１３の電位は４０００［Ｖ］となる。一次転写部のインピーダンスが２００［ＭΩ］のとき、２０［μＡ］の一次転写電流を流すためには、二次転写電源２１は、５０００［Ｖ］の二次転写正電圧を出力しなければならない。そのため、１０００〜４０００［Ｖ］の範囲の電圧を出力可能な二次転写電源２１では対応できず、電源容量の大型化を招くおそれがある。
【００５９】
一方、実施例３の構成は、対向ローラ１３から電流制限回路１７への電流経路にツェナーダイオード１５ｚを接続している。これにより、対向ローラ１３の電位が所定電位（１０００Ｖ）以下に維持されることで、一次転写部のインピーダンスによらず、二次転写部に適正な電位を形成することが可能である。例えば、表２に示すように、一次転写部のインピーダンスが２００［ＭΩ］のとき、対向ローラ１３の電位は１０００［Ｖ］となる。一次転写部のインピーダンスが２００［ＭΩ］のとき、２０［μＡ］の一次転写電流を流すために、二次転写電源２１は、２０００［Ｖ］の二次転写正電圧を出力すればよい。これにより、１０００〜４０００［Ｖ］の範囲の電圧を出力可能な二次転写電源２１で対応でき、電源容量の大型化を招くおそれはない。
【００６０】
以上説明した通り、実施例３によれば、対向ローラ１３に電圧維持素子を接続する。これにより、対向ローラ１３の電位を一定の電位に維持することで、一次転写部に生じる様々なインピーダンス変動によらず、二次転写電源２１の電源容量の大型化を回避しつつ、二次転写部に適正な電位を形成することが可能となる。以上、実施例３によれば、一次転写部のインピーダンスの変動に対応した一次転写電位を形成することができる。
【実施例４】
【００６１】
実施例１から実施例３では、電流制限回路１７を採用し、中間転写ベルト１０、金属ローラ１４で正極性の電位を形成する構成を説明した。実施例４では、電流制限回路に、更に整流素子を接続し、整流素子に接続された中間転写ベルト１０及び金属ローラ１４を負極性の電位にすることを可能にする。
【００６２】
図９は、実施例４の画像形成装置の一例を示す概略図である。電流制限回路２７に整流素子１８を追加している。その他の構成は、実施例１の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。実施例４では、整流素子であるダイオード１８は、カソード側が対向ローラ１３に接続され、アノード側が金属ローラ１４に接続されている。これにより、二次転写ローラ２０に二次転写負電圧を印加した際に、金属ローラ１４から対向ローラ１３へ電流が流れるためのバイパス経路が形成される。このため、中間転写ベルト１０、金属ローラ１４を負極性の電位にすることができる。
【００６３】
［電流制限回路の変更点］
次に、整流素子１８を介したバイパス経路の追加に伴う電流制限回路２７の変更点について、図１０を用いて説明する。実施例４において電流制限回路２７は、トランジスタ２７ｅと抵抗器２７ｆに加えて、ダイオード２７ｇと、抵抗器２７ｈとを有する。トランジスタ２７ｅは、エミッタ端子が対向ローラ１３に接続されると共に、抵抗器２７ｆを介してトランジスタ２７ｅのベース端子と接続されている。トランジスタ２７ｅのコレクタ端子は、ダイオード２７ｇのアノード側に接続されており、ダイオード２７ｇは、カソード側が接地されている。また、トランジスタ２７ｅのエミッタ・コレクタ間に抵抗器２７ｈが接続されている。
【００６４】
実施例４では、二次転写電源２１は、正極性の電圧及び負極性の電圧を二次転写ローラ２０に印加することが可能である。第１の整流素子であるダイオード１８は、カソード端子に対向ローラ１３が接続され、アノード端子に金属ローラ１４が接続され、電流制限回路２７に並列に接続されている。そして、電流制限回路２７は、一端に対向ローラ１３が接続され、他端に金属ローラ１４が接続された第１の抵抗である抵抗器２７ｆを有する。電流制限回路２７は、トランジスタ２７ｅを有している。トランジスタ２７ｅは、エミッタ端子に対向ローラ１３及び抵抗器２７ｆの一端が接続され、ベース端子に金属ローラ１４及び抵抗器２７ｆの他端が接続され、コレクタ端子が第２の整流素子であるダイオード２７ｇを介して接地されている。電流制限回路２７は、トランジスタのエミッタ端子とコレクタ端子との間に接続された第２の抵抗である抵抗器２７ｈを有している。更に、電流制限回路２７はダイオード２７ｇを有し、ダイオード２７ｇは、アノード端子に抵抗器２７ｈの他端及びトランジスタ２７ｅのコレクタ端子が接続され、カソード端子が接地されている。
【００６５】
図１０（ａ）は、中間転写ベルト１０の電位を正極性に維持する場合について説明する概略図である。二次転写ローラ２０に二次転写正電圧が印加されると、対向ローラ１３から電流制限回路２７へ二次転写電流ｉ２が流れる。このとき、ダイオード１８は、カソード側の電位がアノード側の電位より高くなるため、逆方向電圧が印加されている状態になる。このように、ダイオード１８には逆方向に電圧が印加されている状態であるため、ダイオード１８には電流が流れない。したがって、二次転写ローラ２０に二次転写正電圧が印加された場合は、実施例１で説明した電流制限回路１７と同じ動作をする。
【００６６】
一方、二次転写ローラ２０に二次転写負電圧が印加されると、金属ローラ１４から電流制限回路２７へ負電流ｉＮが流れようとする。図１０（ｂ）は、中間転写ベルト１０の電位を負極性に維持する場合について説明する概略図である。このとき、ダイオード１８は、アノード側の電位がカソード側の電位より高くなるため、ダイオード１８は、順方向電圧が印加されている状態になる。このように、ダイオード１８は、順方向に電圧が印加されている状態であるため、金属ローラ１４からダイオード１８を介して対向ローラ１３へ流れる電流のバイパス経路が形成される。なお、ダイオード２７ｇ及び抵抗器２７ｈは、バイパス経路を形成しているダイオード１８に負電流ｉＮが流れた際に、トランジスタ２７ｅのエミッタ・コレクタ間に逆電圧が印加されないように保護するための素子である。
【００６７】
［中間転写ベルトの負電位の形成方法］
以下に、中間転写ベルト１０の電位を負極性に維持する場合について図１０（ｂ）を用いて説明する。例えば、中間転写ベルト１０を清掃するために、中間転写ベルト１０上に付着した負極性のトナーを各感光ドラム１ａ〜１ｄに移動させている。負極性のトナーを中間転写ベルト１０から各感光ドラム１ａ〜１ｄに移動させる場合に、中間転写ベルト１０の電位を負極性に維持する必要がある。
【００６８】
二次転写電源２１から負極性の電圧が二次転写ローラ２０に印加されることで、次のような負電流の経路が形成される。即ち、感光ドラム１のＧＮＤ（不図示）から、金属ローラ１４、ダイオード１８、対向ローラ１３、中間転写ベルト１０、二次転写ローラ２０を介して二次転写電源２１に戻る負電流の経路が形成される。二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に印加される負極性の電圧を、例えば−１０００［Ｖ］とする。これにより、金属ローラ１４に接触している中間転写ベルト１０の電位を負電位にすることが可能となる。
【００６９】
以上説明した通り、実施例４によれば、電流制限回路２７に整流素子であるダイオードを追加し、ダイオード１８は、カソード側が対向ローラ１３に接続され、アノード側が金属ローラ１４に接続される。電流制限回路２７は、トランジスタ２７ｅのエミッタ・コレクタ間が逆電位とならないように保護するため、ダイオード２７ｇ及び抵抗器２７ｈを有している。これにより、二次転写ローラ２０に二次転写負電圧を印加した際に、金属ローラ１４からダイオード１８を介して、対向ローラ１３へ電流が流れるためのバイパス経路が形成される。このため、金属ローラ１４に接触している中間転写ベルト１０の電位を負電位にすることが可能となる。なお、対向ローラ１３と実施例４の電流制限回路２７との間の電流経路に、実施例３のツェナーダイオード１５ｚを接続してもよい。以上、実施例３によれば、一次転写部のインピーダンスの変動に対応した一次転写電位を形成することができる。
【実施例５】
【００７０】
実施例１から実施例４では、電流供給部材として二次転写ローラ２０を使用し、二次転写ローラ２０から中間転写ベルト１０に電流を供給する構成について説明した。これに対し、実施例５では、電流供給部材として二次転写ローラ２０に加え、他の導電部材からも中間転写ベルト１０に電流を供給することを特徴とする。具体的には、実施例５では、導電部材として、二次転写後に中間転写ベルト１０上に残ったトナーを清掃するための帯電部材を用いることを特徴とする。なお、その他の構成については実施例１の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。
【００７１】
図１１（ａ）は、実施例５の画像形成装置を説明するための概略図である。実施例５の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置のクリーニング装置１６の代わりに、帯電部材である導電性のブラシ部材１９を使用して中間転写ベルト１０上に残ったトナーを回収する。二次転写後に中間転写ベルト１０上に残ったトナーは、帯電部材であるブラシ部材１９によって帯電される。ブラシ部材１９は、導電性を有する繊維で構成されている。ブラシ部材１９は、第２の印加手段である高電圧電源６０から所定の電圧を印加され、二次転写後に残ったトナーを帯電する。実施例５では、現像器４に収容されたトナーの正規の帯電極性は負極性であるので、正極性の電圧を高電圧電源６０からブラシ部材１９に印加して、トナーを正極性に帯電させる。ブラシ部材１９は、導電性を有する繊維で構成されている。ブラシ部材１９は、高電圧電源６０から所定の電圧が印加され、トナーを帯電する構成となっている。高電圧電源６０によりブラシ部材１９に電圧が印加されると、ブラシ部材１９から中間転写ベルト１０及び対向ローラ１３を介して電流制限回路１７に電流が流れる。
【００７２】
［中間転写ベルトのクリーニング］
次に、中間転写ベルト１０のクリーニング方法について説明する。実施例５において、トナーは、現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで負極性に帯電された後、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに現像され、一次転写部で中間転写ベルト１０に転写される。その後、二次転写電源２１から正極性の電圧が印加された二次転写ローラ２０により、紙等の記録材Ｐに二次転写して画像形成を行っている。二次転写後に中間転写ベルト１０上に残留したトナーは、二次転写ローラ２０に印加した正極性の電圧の影響により正極性に帯電され易い。その結果、二次転写後に残ったトナーは、正負の極性が混在している。また、記録材Ｐの表面の凹凸の影響を受け、二次転写後に残ったトナーは局所的に複数層に重なって中間転写ベルト１０上に残留することもある。
【００７３】
ブラシ部材１９は、回転移動する中間転写ベルト１０に対して固定して配置され、かつ中間転写ベルト１０に対して所定の侵入量で配置されている。ブラシ部材１９は、中間転写ベルト１０の移動中に回転することなく画像形成装置内に支持されている。そのため、ブラシ部材１９と中間転写ベルト１０とで形成される帯電部をトナーが通過する際には、中間転写ベルト１０上に複数層に堆積していたトナーは、ブラシ部材１９との周速差により機械的に略一層の高さに散らされる。また、ブラシ部材１９には高電圧電源６０から正極性の電圧が印加され、定電流制御が行われる。二次転写後に残ったトナーが帯電部を通過したときに、現像時のトナーの極性と逆極性である正極性に帯電する。正極性に帯電しきれなかった負極性のトナーは、ブラシ部材１９に回収される。
【００７４】
その後、ブラシ部材１９によって最適な電荷が付与されたトナーは、一次転写部において負極性に帯電された感光ドラム１ａに移動する。中間転写ベルト１０から感光ドラム１ａに移動したトナーは、感光ドラム１ａ上に配置されたクリーニング装置５ａへ回収される。なお、正極性に帯電されたトナーを中間転写ベルト１０から感光ドラム１ａへ移動させるタイミングは、トナー像を感光ドラム１ａから中間転写ベルト１０に転写させるタイミングと共に（転写同時に）行ってもよいし、別々のタイミングで行ってもよい。このように、実施例５では、電流供給部材として二次転写ローラ２０に加え、帯電部材である導電性のブラシ部材１９を用いることを特徴とする。以下、その理由について説明する。
【００７５】
［画像形成における各電流供給部材の役割］
実施例１から実施例３の二次転写ローラ２０は、２つの役割を持っている。１つめの役割は、二次転写性を満たすために、二次転写用の所定の電流量を流すことである。２つめは、一次転写部の中間転写ベルト１０の電位を保つために、一次転写用の所定の電流量を各感光ドラム１へ流すことである。よって、実施例１では、二次転写用の所定の電流量と一次転写用の所定の電流量とを、電流供給部材としての二次転写ローラ２０のみから供給する必要があった。
【００７６】
ここで、二次転写用の所定の電流量と一次転写用の所定の電流量の関係について説明する。二次転写用の所定の電流量は、二次転写部における記録材Ｐに対する転写効率が最適となるような電流値に設定することが望ましい。実施例５では、二次転写に最適な電流量を例えば１５μＡとする。一方、一次転写用の所定の電流量は、一次転写部における中間転写ベルト１０に対する転写効率が最適になる電流値に設定することが望ましい。実施例５では、一次転写に最適な電流量は例えば２０μＡである。以上のことから、一次転写を好適に行うために必要な電流量を電流量ＴＡ、中間転写ベルト１０に供給される電流量を電流量ＴＢとすると、電流量ＴＢが電流量ＴＡ以上となる条件を満たすことで、所定の一次転写性能を得ることができる。
【００７７】
しかし、電流量ＴＢを二次転写ローラ２０のみから供給しようとすると、２０μＡ以上を供給する必要があり、二次転写性が最適な値になる電流量の１５μＡよりも大きくなってしまう。実施例１のように二次転写ローラ２０のみから電流を供給する場合は、二次転写性能が許容できる範囲で二次転写ローラ２０から供給する電流量を大きくして、所定の一次転写性能を得る必要がある。そこで、実施例５では、電流供給部材としてブラシ部材１９も使用することで、二次転写ローラ２０から供給される電流量を二次転写用の所定の電流量に対して最適となるように設定しつつ、一次転写性も満足することが可能になる。
【００７８】
転写制御部２０１は、二次転写電源２１により二次転写ローラ２０に印加する電圧と、高電圧電源６０によりブラシ部材１９に印加する電圧と、を制御する。二次転写ローラ２０に流れる電流量とブラシ部材１９に流れる電流量との合計は、複数の感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたそれぞれのトナー像を中間転写ベルト１０に転写するために要する所定の電流量以上（ＴＢ≧ＴＡ）となるように制御される。
【００７９】
［二次転写電源及び電流制御］
次に、第１の印加手段である二次転写電源２１及び第２の印加手段である高電圧電源６０の電流制御について説明する。具体的には、制御手段であるコントローラ１００が、二次転写電源２１及び高電圧電源６０を制御して、二次転写ローラ２０及びブラシ部材１９から中間転写ベルト１０に電流を供給する。上述のように、一次転写に必要な電流は２０μＡである。よって、ブラシ部材１９から流れる電流と、二次転写ローラ２０から流れる電流との合算の電流が２０μＡ以上であれば、一次転写に必要な電位は保持される。そこで、ブラシ部材１９から５μＡ以上の電流を供給すれば、二次転写ローラ２０から供給される電流が１５μＡであっても、合計で２０μＡ以上となり、二次転写と一次転写を良好に行える。
【００８０】
［画像形成動作］
次に、実施例５における画像形成動作について、画像形成動作が開始されて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一次転写部に流れる電流の関係を、図１１（ｂ）のタイミングチャートを用いて説明する。図１１（ｂ）（ｉ）は、一次転写の実行を示し、図１１（ｂ）（ｉｉ）は一次転写部に流れる一次転写電流を示し、一次転写に最適な電流をＩ１とする。図１１（ｂ）（ｉｉｉ）は二次転写電源２１から二次転写電圧が二次転写ローラ２０に印加されたときに、二次転写ローラ２０から供給される二次転写電流を示し、二次転写に最適な電流をＩ２とする。図１１（ｂ）（ｉｖ）は高電圧電源６０からブラシ部材１９に電圧が印加されたときに、ブラシ部材１９から供給される電流を示し、このときの電流をＩ３とする。Ｓ１１〜Ｓ１５は各タイミングを示す。また、上述したように、一次転写に最適な電流を２０μＡ、二次転写に最適な電流を１５μＡとする。更に、ブラシ部材１９に流れる電流を５μＡ以上、例えば７μＡとする。
【００８１】
コントローラ１００から画像信号が出力されることによって画像形成動作が開始される。一次転写が開始される前に、タイミングＳ１１で転写制御部２０１の制御により二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に電圧Ｖ２が印加され始める。二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に電圧Ｖ２が印加されたときに二次転写ローラ２０に流れる電流を例えば１３μＡとする。これにより、二次転写ローラ２０から一次転写部に対する電流供給が開始される。タイミングＳ１１では、ブラシ部材１９からも一次転写部に対する電流供給が開始される。タイミングＳ１１では、二次転写ローラ２０から１３μＡが供給され、ブラシ部材１９から７μＡが供給されるため、最適な一次転写電流、例えば、２０μＡが一次転写部に供給される。
【００８２】
タイミングＳ１２で第１の画像形成ステーションａから一次転写が開始され、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転写される。タイミングＳ１３では、中間転写ベルト１０上のトナー像が二次転写部に到達する。転写制御部２０１は、二次転写電圧を二次転写に必要な電圧Ｖ３に変更し、記録材Ｐへトナー像を転写する。二次転写電源２１から二次転写ローラ２０に電圧Ｖ３が印加されたときに、二次転写ローラ２０に流れる二次転写電流ｉ２は最適な電流Ｉ２であり、例えば１５μＡである。ここで、二次転写ローラ２０から１５μＡが供給され、ブラシ部材１９から７μＡが供給されるため、これらの合計の電流値は２２μＡとなり、最適な一次転写電流よりも大きくなる。しかし、電流制限回路１７の作用により、金属ローラ１４には最適な一次転写電流、例えば、２０μＡが供給される。
【００８３】
次いで、タイミングＳ１４で一次転写が終了する。ブラシ部材１９からの電流供給が終了する。これによりタイミングＳ１４では、一次転写電流が減少している。タイミングＳ１５で、二次転写が終了し、二次転写ローラ２０からの電流供給が終了する。これによりタイミングＳ１５では、一次転写電流が０となる。タイミングＳ１５で画像形成動作が終了する。
【００８４】
このように、転写制御部２０１は、複数の感光ドラム１ａ〜１ｄに形成されたそれぞれのトナー像を中間転写ベルト１０に転写する前に、二次転写電源２１から第３の電圧である電圧Ｖ２を二次転写ローラ２０に印加させる。転写制御部２０１は、複数の感光ドラム１ａ〜１ｄに形成されたそれぞれのトナー像を中間転写ベルト１０に転写する前に、高電圧電源６０から第４の電圧をブラシ部材１９に印加させる。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、高電圧電源６０から第４の電圧を印加した状態を維持した状態で、電圧Ｖ３を二次転写ローラ２０に印加させる。電圧Ｖ３は、第３の電圧である電圧Ｖ２よりも高い第５の電圧である。
【００８５】
図１１（ｂ）で示すように、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が出力する電圧を変動させて場合でも、一次転写部に流れる電流は、ブラシ部材１９からの電流供給によって補われる。これにより、一次転写部に所定の電流を流すことが可能である。よって、実施例５では、二次転写性能をより向上させつつ、一次転写を良好に行うことが可能である。なお、図１１（ｂ）では、Ｓ１１のタイミングで二次転写ローラ２０とブラシ部材１９から一次転写部に対する電流供給が開始されている。しかし、ブラシ部材１９から一次転写部に供給される電流量が一次転写に必要な電流量を十分に供給できれば、Ｓ１１のタイミングで二次転写電源２１から電圧Ｖ２を二次転写ローラ２０に印加する必要はなく、これらを発明の範囲から除くものではない。なお、図１１（ａ）の電流制限回路１７は、実施例１及び実施例２の電流制限回路１７であってもよいし、実施例４の電流制限回路２７であってもよい。更に、対向ローラ１３と電流制限回路１７、２７との間の電流経路に、実施例３のツェナーダイオード１５ｚを接続してもよい。以上、実施例５によれば、一次転写部のインピーダンスの変動に対応した一次転写電位を形成することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１      感光ドラム
１０    中間転写ベルト
１１    駆動ローラ
１２    テンションローラ
１３    対向ローラ
１４    金属ローラ
１７    電流制限回路
２０    二次転写ローラ
２１    二次転写電源
２０１  転写制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018105921.tif 000011
【図８】
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【図９】
2018105921.tif 000013
【図１０】
2018105921.tif 000014
【図１１】
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