(57)【要約】【課題】小型化を維持しつつ、中間転写体の表面を１次転写に最適な電位とすることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】制御部１００から入力される制御信号の大きさに応じて、転写電位の大きさを変化させることが可能な電圧調整部３０を備え、制御部１００は、電圧調整部材３０７に流れる制御電流の電流量が既知の電流量となるように電圧調整部３０を制御し、既知の電流量と、電流検知部が検知する電流量とに基づいて、第１の電流量を取得し、第１の電流量と、電圧検知部５０が検知する電圧値と、に基づいて、制御信号の大きさを制御する。【選択図】図３
2018132653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体と接触しつつ回転する無端状のベルトと、
前記ベルトの回転方向において前記像担持体とは異なる位置において前記ベルトに接触し、前記ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
大きさが可変の制御信号を出力する制御部と、
前記ベルトを介して前記電流供給部材と対向する位置において前記ベルトに接触する接触部材と、
前記電流供給部材に流れる電流量を検知する電流検知部と、
前記像担持体が担持する現像剤像を前記ベルトへ転写させるための前記ベルトの前記像担持体との接触部における表面電位である転写電圧を検知する電圧検知部と、
前記接触部材に接続される電圧調整部材を備える電圧調整部であって、前記制御部から入力される前記制御信号の大きさに応じて、前記転写電圧の大きさを変化させることが可能な電圧調整部と、
を備え、
前記制御部は、
前記電圧調整部材に流れる制御電流の電流量が既知の電流量となるように前記電圧調整部を制御し、前記既知の電流量と、前記電流検知部が検知する電流量とに基づいて、第１の電流量を取得し、
前記第１の電流量と、前記電圧検知部が検知する電圧値と、に基づいて、前記制御信号の大きさを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記電流供給部材から前記ベルトを経由して前記接触部材に至る負荷を、上流負荷とし、
前記接触部材からアースに至る負荷を、下流負荷とし、
前記電圧検知部は、前記下流負荷に印加される電圧値を検知し、
前記第１の電流量は、前記下流負荷に流れる電流量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。
【請求項３】
前記制御部は、前記電圧調整部材に電流が流れない状態となるように前記電圧調整部を制御し、前記制御電流の電流量をゼロとして、前記下流負荷に流れる電流量を取得することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電流供給部材を第１の電流供給部材とし、前記ベルトの回転方向において前記像担持体及び前記第１の電流供給部材とは異なる位置であって、前記ベルトを介して前記接触部材と対向する位置において前記ベルトに接触し、前記ベルトに電流を供給する第２の電流供給部材と、
前記接触部材を第１の接触部材とし、前記ベルトを介して前記像担持体と対向する位置において前記ベルトに接触する第２の接触部材と、
前記電流検知部を第１の電流検知部とし、前記第２の電流供給部材から前記ベルトを経由して前記第２の接触部材に至る上流負荷に流れる電流量を検知する第２の電流検知部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第１の接触部材から前記第２の接触部材を経由してアースに至る前記下流負荷に流れる電流量を、前記既知の電流量と、前記第１の電流検知部が検知する電流量と、前記第２の電流検知部が検知する電流量と、に基づいて取得することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１の電流供給部材は、前記ベルトとの接触部に流す電流により現像剤像を前記ベ
ルトから記録材に２次転写させる２次転写部材であ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】
前記第２の電流供給部材は、前記ベルトに担持されたトナーを帯電するための帯電部材であることを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
複数の前記像担持体と、
複数の前記像担持体に対応した複数の前記第２の接触部材と、
を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
複数の前記像担持体に対応した複数の前記電圧調整部と、
を備え、
複数の前記像担持体は、前記ベルトに対してそれぞれ個別に当接または離間することができるように構成されており、
前記制御部は、前記第１の接触部材から複数の前記第２の接触部材のうち前記ベルトに当接している前記像担持体に対向する前記第２の接触部材を経由してアースに至る前記下流負荷の抵抗値を取得することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記制御信号は、ＰＷＭ信号であり、
前記電圧調整部は、前記制御部から入力される前記ＰＷＭ信号のデューティ比の大きさに応じて、前記電流供給部材から前記ベルトに供給される電流の大きさを変化させることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記電圧調整部は、前記電圧調整部材としてのトランジスタを有する調整回路であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記電圧調整部と直列に前記上流負荷と前記電圧調整部との間に接続される電圧降圧素子をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記電圧降圧素子は、ツェナーダイオードであることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記ベルトは、イオン系の導電剤を混合して成型された無端状のベルト体であることを特徴とする請求項１〜１２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、電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機やレーザービームプリンタなどの画像形成装置において、中間転写体としての無端状のベルトを用いた構成の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、１次転写工程として、像担持体としての感光ドラム表面に形成されたトナー像を、感光ドラム対向部に配置された１次転写部材に電圧電源より電圧を印加することで、ベルト上に転写する。その後、この１次転写工程を、複数色のトナー像に関して繰り返し実行することにより、ベルト表面に複数色のトナー像を形成する。続けて、２次転写工程として、ベルト表面に形成された複数色のトナー像を、２次転写部材へ電圧を印加することで、紙などの記録材表面に一括して転写する。一括転写されたトナー像は、その後、定着手段により、記録材に永久定着されることにより、カラー画像が形成される。
【０００３】
特許文献１には、１次転写用の電源を個別に持たないことで画像形成装置の小型化、低コスト化を可能とし、且つベルト表面の電位を変更できる構成が開示されている。本構成では、ベルトとアースの間に、設定電圧の異なる複数のツェナーダイオードを備える回路が設けられており、使用環境に応じて動作させるツェナーダイオードの数を切り替えることによりベルト表面の電位を変更し１次転写効率を安定化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１３９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に１次転写部は、感光ドラム、中間転写体（ベルト）、１次転写部材と複数の部材が介在する構成である。これら１次転写負荷の抵抗値は、雰囲気中の温湿度等の周囲の環境の変動や耐久履歴などによって変動するため、最適な１次転写電圧は変化する。すなわち、１次転写負荷の抵抗値が変動するのに対して、必要な１次転写電流を確保するため、１次転写電圧を変化させる必要がある。従来の制御方法では、雰囲気環境、耐久枚数から１次転写負荷の抵抗値を予測し、その予測した１次転写負荷の抵抗値に応じて１次転写電圧を決定し、画像形成中に決定された１次転写電圧を印加している。しかしながら、負荷抵抗値の変動の仕方は、その変動の要因によって異なり、要因ごとに個別に変動を予測しても、実際の生じる変動は、種々の要因が重なることでばらつきが生じる。このような負荷抵抗値のばらつき対して、要因個別の変動予測で対応することは困難な場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、小型化を維持しつつ、中間転写体の表面を１次転写に最適な電位とすることが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
現像剤像を担持する像担持体と、
前記像担持体と接触しつつ回転する無端状のベルトと、
前記ベルトの回転方向において前記像担持体とは異なる位置において前記ベルトに接触し、前記ベルトに電流を供給する電流供給部材と、
大きさが可変の制御信号を出力する制御部と、
前記ベルトを介して前記電流供給部材と対向する位置において前記ベルトに接触する接触部材と、
前記電流供給部材に流れる電流量を検知する電流検知部と、
前記像担持体が担持する現像剤像を前記ベルトへ転写させるための前記ベルトの前記像担持体との接触部における表面電位である転写電圧を検知する電圧検知部と、
前記接触部材に接続される電圧調整部材を備える電圧調整部であって、前記制御部から入力される前記制御信号の大きさに応じて、前記転写電圧の大きさを変化させることが可能な電圧調整部と、
を備え、
前記制御部は、
前記電圧調整部材に流れる制御電流の電流量が既知の電流量となるように前記電圧調整部を制御し、前記既知の電流量と、前記電流検知部が検知する電流量とに基づいて、第１の電流量を取得し、
前記第１の電流量と、前記電圧検知部が検知する電圧値と、に基づいて、前記制御信号の大きさを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型化を維持しつつ、中間転写体の表面を１次転写に最適な電位とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の画像形成装置の説明図
【図２】実施例の画像形成に係わるコントローラを説明するブロック図
【図３】実施例１の画像形成装置の転写部の構成図
【図４】実施例１における１次転写部の回路の変形例の説明図
【図５】実施例１における１次転写部の転写効率を示す図
【図６】実施例１における１次転写負荷の抵抗値と最適な１次転写電圧の関係図
【図７】実施例２の画像形成装置の転写部の構成図
【図８】比較例の画像形成装置の転写部の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１１】
［実施例］
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略図であり、図１を用いての本実施例の画像形成装置の構成及び動作を説明する。本発明が適用可能な画像形成装置としては、電子写真方式を利用した複写機、プリンタなどが挙げられ、ここではカラーレーザプリンタに適用した場合について説明する。尚、本実施例の画像形成装置は、７０ａ〜７０ｄの複数の画像形成ステーションを有するいわゆ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７０ａはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成ステーション７０ｂはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成ステーション７０ｃはシアン（Ｃ）、第４の画像形成ステーション７０ｄはブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成する。各画像形成ステーションの構成は、収容するトナーの色以外では同じであり、以下、第１の画像形成ステーション７０ａを用いて説明する。
【００１２】
第１の画像形成ステーション７０ａは、像担持体としてドラム状の電子写真感光体（以
下、感光ドラムという）７００ａと、帯電部材である帯電ローラ２ａと、現像器４ａと、クリーニング装置５ａと、を備える。感光ドラム７００ａは、矢印の方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動しトナー像（現像剤像）を担持する像担持体である。さらに、現像器４ａは、現像剤としてイエローのトナーを収容し感光ドラム７００ａに形成された静電潜像をイエロートナーを用いて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７００ａに付着したトナーを回収するための部材である。クリーニング装置５ａは、本実施例では、感光ドラム７００ａ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容する廃トナーボックスをクリーニング装置５ａは備える。
【００１３】
画像信号によって、画像形成動作を開始すると感光ドラム７００ａは回転駆動される。感光ドラム７００ａは回転過程で、帯電ローラ２ａにより所定の極性（本実施例では負極性）で所定の電位に一様に帯電処理され、露光手段３ａにより画像信号に応じた露光を受ける。これにより、目的のカラー画像のイエロー色成分像に対応した静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像位置において現像器（イエロー現像器）４ａにより現像され、イエロートナー像として可視化される。ここで、現像器に収容されたトナーの正規の帯電極性は、負極性である。
【００１４】
中間転写ベルト６００は、無端状のベルト体であり、支持部材としての張架ローラ６０３ａ、６０３ｂ、６０３ｃで張架されている。そして、感光ドラム７００ａ〜７００ｄと当接した対向部において感光ドラム７００ａ〜７００ｄと同方向に移動する向きに、感光ドラム７００ａ〜７００ｄと接触しつつ略同一の周速度で回転駆動される。感光ドラム７００ａ上に形成されたイエロートナー像は、感光ドラム７００ａと中間転写ベルト６００との接触部（以下、１次転写ニップと称す）を通過する過程で、中間転写ベルト６００の上に転写される（１次転写）。感光ドラム７００ａ表面に残留した１次転写残トナーは、クリーニング装置５ａにより清掃、除去された後、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、３、４の画像形成ステーション７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ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形成され、中間転写ベルト６００上に順次重ねて転写される。これにより、目的のカラー画像に対応した合成カラー画像が得られる。
【００１５】
中間転写ベルト６００上の４色のトナー像は、中間転写ベルト６００と２次転写ローラ６０１が形成する２次転写ニップを通過する過程で、給紙手段１５により給紙された記録材Ｐの表面に一括転写される（２次転写）。２次転写部材としての２次転写ローラ６０１は外径８ｍｍのニッケルメッキ鋼棒に、体積抵抗１０８Ω・ｃｍ、厚み５ｍｍに調整したＮＢＲとエピクロルヒドリンゴムを主成分とする発泡スポンジ体で覆った外径１８ｍｍのものを用いている。また、２次転写ローラ６０１は、中間転写ベルト６００に対して、５０Ｎの加圧力で当接し、２次転写部（以下、２次転写ニップ）を形成している。２次転写ローラ６０１は中間転写ベルト６００に対して従動回転し、また、中間転写ベルト６００上のトナーを紙等の記録材Ｐに２次転写しているときには１８００〜２３００Ｖの電圧が印加されている。その後、４色のトナー像を担持した記録材Ｐは定着器１３に導入され、そこで加熱および加圧されることにより４色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに固定される。２次転写後に中間転写ベルト６００上に残ったトナー（残留トナー）は、クリーニングブラシ６０２により帯電され、感光ドラム７００に逆転写されるなどして清掃、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。
【００１６】
図２を参照して、本実施例の画像形成装置本体の制御を行うコントローラ１００の構成について説明する。コントローラ１００は、図２に示すように、制御部としてのＣＰＵ回路部１５０を有する。ＣＰＵ回路部１５０は、ＲＯＭ１５１、およびＲＡＭ１５２を内蔵する。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、
露光制御部１０１、帯電制御部１０２、現像制御部１０３、１次転写制御部１０４、２次転写制御部１０５を統括的に制御する。また、環境テーブルや転写制御の各種テーブルは、ＲＯＭ１５１に格納されており、装置設置環境における温度及び湿度を検知する検知手段としての環境センサ１０６の情報を元に、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。２次転写制御部１０５は、２次転写電源２００を制御し、不図示の電流検出回路が検出する電流値に基づいて２次転写電源２００から出力する電圧を制御している。また、１次転写制御部は、電圧調整部としての電圧調整回路３０へ信号を送ることにより、１次転写部の電位を一定に制御している。これらコントローラ１００と２次転写電源２００、電圧調整回路３０、環境センサ１０６により、本実施例に係る画像形成装置のプリンタエンジン９９が構成される。コントローラ１００は、ホストコンピュータ９７から画像情報と印字命令を送信すると、ビデオコントローラ９８が変換した各画像信号を受信する。その後、コントローラ１００は、各制御部（露光制御部１０１、帯電制御部１０２、現像制御部１０３）を制御して印字動作に必要な画像形成動作を実行する。
【００１７】
以下、本実施例の特徴である１次転写部の構成について説明する。本実施例は、中間転写ベルト６００の周方向に電流を流すことで１次転写する構成である。すなわち、中間転写ベルト６００の周方向（回転方向）において感光ドラム７００ａ、７００ｂ、７００ｃ、７００ｄとの１次転写ニップとは異なる位置で１次転写電流が流される構成である。中間転写ベルト６００と感光ドラム７００ａ〜７００ｄは、ローラ６０３ｃ、６０３ａによる中間転写ベルト６００の張架によって接触部（１次転写ニップ）を形成する。また、中間転写ベルト６００と感光ドラム７００ａ〜７００ｄは、電流供給部材としての２次転写対向ローラ６０３ａに接続された電圧調整部材としてのトランジスタを含む電圧調整回路３０に接続されている。各画像形成ステーション７０ａ〜７０ｄと対向する位置には、中間転写体として中間転写ベルト６００が配置されている。中間転写ベルト６００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。中間転写ベルト６００は、駆動ローラ６０３ｃ、テンションローラ６０３ｂ、２次転写対向ローラ６０３ａの３軸で張架され、テンションローラ６０３ｂにより総圧６０Ｎの張力で張架されている。中間転写ベルト６００は、感光ドラム７００ａ〜７００ｄと当接した対向部で同方向に移動する向きに、感光ドラム７００ａ〜７００ｄと略同一の周速度で回転駆動される。
【００１８】
また、接触部材としての２次転写対向ローラ６０３ａは、電圧調整手段（電圧調整部）として、トランジスタを含む電圧調整回路３０と接続されている。本実施例で使用した中間転写ベルト６００は、周長７００ｍｍ、厚さ９０μｍで、導電剤としてイオン系の導電剤を混合して成型された無端状のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂を用いている。電気的特性としては、イオン導電性の特性を示し、高分子鎖間をイオンが伝播することによって電気伝導性が得られるため、雰囲気中の温湿度に対して抵抗値変動はするものの、抵抗値の周方向のムラ等が良いのが特徴である。本実施例では、中間転写ベルト６００の移動方向に電流を流し転写するため、中間転写ベルト６００の抵抗が高いと電圧降下が大きくなる。その結果、１次転写性が損なわれる恐れがあるため、低抵抗層を持つのが望ましい。本実施例では、中間転写ベルト６００における電圧降下を抑制するために、基層の抵抗としては、体積抵抗率で１×１０８Ω・ｃｍ以下のものを使用した。体積抵抗率の測定は、三菱化学株式会社のＨｉｒｅｓｔａ−ＵＰ（ＭＣＰ−ＨＴ４５０）にリングプローブのタイプＵＲ（型式ＭＣＰ−ＨＴＰ１２）を使用して測定する。測定時の室内温度は２３℃、室内湿度は５０％に設定し、印加電圧１００Ｖ、測定時間１０ｓｅｃの条件で行った。また、本実施例では中間転写ベルト６００は、２層構成であり、表面に高抵抗層を配置することで、非画像部への電流を抑制して転写性を更に高めている。但し、この構成に限定されるものではなく、単層構成にすることも可能で、更には３層以上の構成でも可能である。
【００１９】
また、本実施例では、中間転写ベルト６００の材料としてポリエチレンテレフタレート樹脂を使用したが、これに限定されるものではない。他の材料としては、例えば、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、アクリロ二トリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）等が挙げられる。さらに他には、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等も挙げられる。これらの材料及びこれらの混合樹脂をベルト６００の材料として使用しても良い。
【００２０】
本実施例では、２次転写対向ローラ６０３ａとアース間に、電圧調整部として、トランジスタを有する電圧調整回路３０が接続されている。電圧調整回路３０は、２次転写電源２００から２次転写ローラ６０１を介して中間転写ベルト６００に印加される電圧を調整して、各感光ドラム７００ａ〜７００ｄ上のトナーを中間転写ベルト６００上へ移動させる１次転写を行うための１次転写電圧を生成する。電圧調整回路３０によって所望の大きさに調整された１次転写電圧の印加により、中間転写ベルト６００の表面電位は所望の１次転写電位となり、各感光ドラム７００ａ〜７００ｄの表面電位との電位差（転写コントラスト）によって、１次転写が行われる。電圧調整回路３０による電圧調整の詳細について図３、図８を参照して以下説明する。
【００２１】
（比較例）
図８を参照して、まず本実施例の比較例について説明する。図８は、２次転写対向ローラ６０３ａの対向部材からの電流供給によって１次転写電流Ｉｔｒ１を生成する構成の画像形成装置の転写部を模式的に示したものである。１次転写電流Ｉｔｒ１の供給は２次転写ローラ６０１、及びクリーニングブラシ６０２からなされている。また１次転写電圧Ｖｔｒ１は２次転写電圧源２００、及びクリーニング電圧源２０１を元に生成され、一定の電圧範囲で定電圧制御可能な構成となっている。ここで生成された１次転写電圧Ｖｔｒ１は中間転写ベルト６００の表面電位を形成する。そして、中間転写ベルト６００の表面電位と感光ドラム７００ａ〜７００ｄの電位との電位差（転写コントラスト）によって、感光ドラム７００ａ〜７００ｄ上のトナーが中間転写ベルト６００上に移動し、１次転写を行っている。
【００２２】
制御部としてのＣＰＵ１００より２次転写電圧源２００、及びクリーニング電圧源２０１に対して電圧生成信号が出力される。この信号に基づき、２次転写電圧源２００は２次転写ローラ６０１に対して正極性の直流電圧を、またクリーニング電圧源２０１はクリーニングブラシ６０２に対して正極性の直流電圧を印加する。２次転写ローラ６０１を流れる２次転写電流Ｉｔｒ２、及びクリーニングブラシ６０２を流れるクリーニング電流Ｉｉｃｌは、中間転写ベルト６００、２次転写対向ローラ６０３ａを経由して合流する。そして、１次転写に必要な１次転写電流Ｉｔｒ１と電流制御回路３０に流れる制御電流Ｉｃｏｎに分岐する。１次転写電流Ｉｔｒ１は抵抗器７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、７０２ｄ、１次転写ブラシ７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃ、７０１ｄ、中間転写ベルト６００、感光ドラム７００ａ、７００ｂ、７００ｃ、７００ｄを経由してアースへ流れ込む。
【００２３】
図８の画像形成装置は、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの４つの画像形成ステーションを設けているいわゆるタンデムタイプの画像形成装置である。第１の画像形成ステーション７０ａはイエロー（Ｙ）、第２の画像形成ステーション７０ｂはマゼンタ（Ｍ）、第３の画像形成ステーション７０ｃはシアン（Ｃ）、第４の画像形成ステーション７０ｄはブラック（Ｂｋ）の各色の画像を形成する。抵抗器７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、７０２ｄは画像形成ステーション間の１次転写電流のばらつきを小さくするために配置される。一方、電流制御回路３０に流れる制御電流Ｉｃｏｎはトランジスタ３０７を経由してアースへ流れ込む。なお、抵抗器５００、５０１を経由してアースへ流れ込む電流は微少なため無視する。１次転写電圧Ｖｔｒ１の制御は、オペアンプ３０２の反転入力端子に入力
されるコントロール電圧Ｖ−と、オペアンプ３０２の非反転入力端子に入力されるモニター電圧Ｖ＋が等しくなるよう、トランジスタ３０７のコレクタ電流が制御されることにより行われる。１次転写電圧Ｖｔｒ１とコントロール電圧Ｖ−の関係は、次式となる。
Ｖｔｒ１＝（Ｖ−）×（（Ｒ５００＋Ｒ５０１）／Ｒ５０１）  …  （１）
【００２４】
なお、Ｒ５００、Ｒ５０１はそれぞれ、抵抗器５００、５０１の抵抗値とし、オペアンプ３０２の入力端子に流れる電流は微小なため無視する。モニター電圧Ｖ＋は１次転写電圧Ｖｔｒ１を抵抗器５００、５０１で分圧した直流電圧である。一方、コントロール電圧Ｖ−はＣＰＵ１００から出力される電流調整信号（大きさが可変の制御信号）としてのＰＷＭ信号を抵抗器３００、コンデンサ３０１により平滑した直流電圧である。コントロール電圧Ｖ−はＰＷＭ信号のオンデューティ（デューティ比）により変化し、オンデューティを上げるに従ってコントロール電圧Ｖ−は大きくなり、式（１）より１次転写電圧Ｖｔｒ１が大きくなる。抵抗器３０４、コンデンサ３０３はオペアンプ３０２の応答性を決定する素子として接続されている。オペアンプ３０２の出力電圧は抵抗器３０５、３０６により分圧されトランジスタ３０７のベース端子に入力される。これによりトランジスタ３０７のコレクタ電流が制御される。１次転写電圧Ｖｔｒ１はトランジスタ３０７のコレクタエミッタ間電圧として生成される。
【００２５】
本構成に用いられる中間転写ベルトは、導電剤としてイオン導電剤を混合した無端状のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂などが用いられる。電気的特性としては、イオン導電性の特性を示し、高分子鎖間をイオンが伝播することによって電気伝導性が得られるため、雰囲気中の温湿度に対して抵抗値が変動する。また、本構成に用いられる１次転写ブラシは画像形成装置の耐久による通電劣化で抵抗値が上昇していく。このように１次転写負荷の抵抗値が変動するのに対して、必要な１次転写電流を確保するため、１次転写電圧を変化させる必要がある。
以上の比較例の構成において、雰囲気環境、耐久枚数から一次転写負荷の抵抗値を予測し、その予測した一次転写負荷の抵抗値に応じて一次転写電圧を決定した場合、負荷抵抗値のばらつきによっては、決定した印加電圧が最適な電圧とはならない場合がある。
【００２６】
（実施例１）
図３は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の転写部を説明する図である。上記比較例と同一機能に関する説明は省略するとともに同一の記号を付与する。本実施例と比較例との主たる相違点は、上流負荷に流れる電流量を検知した電流検知結果と、下流負荷に印加される電圧値（第１の電圧値）を検知した電圧検知結果から、１次転写負荷の抵抗値を算出、取得する点である。
【００２７】
本実施例の上流負荷は、２次転写ローラ６０１から中間転写ベルト６００を経由し２次転写対向ローラ６０３ａに至るまでの抵抗成分、及びクリーニングブラシ６０２から中間転写ベルト６００を経由し２次転写対向ローラ６０３ａに至るまでの抵抗成分である。また、下流負荷は、２次転写対向ローラ６０３ａから１次転写ブラシ７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃ、７０１ｄを経由してアースに至るまでの抵抗成分である。また、比較例と同様、電流制御回路３０が下流負荷７０に並列に接続されており、自身に流れる制御電流Ｉｃｏｎを制御することによって１次転写電圧Ｖｔｒ１を制御している。
【００２８】
図３の画像形成装置は、１次転写電圧Ｖｔｒ１を０Ｖ〜６００Ｖの範囲で制御するものとして設計されている。トランジスタ３０７のコレクタエミッタ間電圧の耐圧としては６００Ｖ以上のものを選定する必要があり、本実施例では８００Ｖ耐圧のものを用いた。また、１次転写電圧Ｖｔｒ１は、電圧検知部としての１次転写電圧検知回路５０の抵抗器５００、５０１によって分圧され、オペアンプ３０２の非反転入力端子にモニター電圧Ｖ＋として、またＣＰＵ１００のＡＤポートに入力される。１次転写電圧Ｖｔｒ１が０Ｖ〜６
００Ｖの範囲で変化するとき、抵抗器５００、５０１によって分圧される電圧値は０Ｖ〜３．０Ｖの範囲で変化するように設計されている。一方、オペアンプ３０２の反転入力端子に入力するコントロール電圧Ｖ−は、ＣＰＵ１００から出力する電流調整信号としてのＰＷＭ信号のオンデューティによって変化する。コントロール電圧Ｖ−は、ＰＷＭ信号のオンデューティを０％に設定することで０Ｖ、１００％に設定することで３．３Ｖとなり、モニター電圧Ｖ＋の電圧範囲を全てカバーできる電圧範囲に設計される。
【００２９】
画像形成装置は、電流検知部として、２次転写ローラ６０１に流れる２次転写電流Ｉｔｒ２を検知する２次転写電流検知回路４００と、クリーニングブラシ６０２に流れるクリーニング電流Ｉｉｃｌを検知するクリーニング電流検知回路４０１を備えている。それぞれの電流検知回路が検知した電流検知結果はＣＰＵ１００に出力される。一般に、画像形成装置の２次転写部、クリーニング部には電流検知回路が備えられていることが多く、これらを本実施例の制御に用いることが可能である。ここで、２次転写電流Ｉｔｒ２、クリーニング電流Ｉｉｃｌ、１次転写電流Ｉｔｒ１の関係は、次式となる。
Ｉｔｒ２＋Ｉｉｃｌ＝Ｉｔｒ１＋Ｉｃｏｎ  …  （２）
【００３０】
Ｉｃｏｎは電流制御回路３０に流れる制御電流である。１次転写負荷の抵抗値を算出する際には、電流制御回路３０に流れる制御電流Ｉｃｏｎが既知となる状態を作り出す。本実施例では、トランジスタ３０７がオフする条件を作り出し、制御電流Ｉｃｏｎ＝０（ゼロ）とすることで、この制御電流が既知の状態を作り出す。具体的には、ＣＰＵ１００から出力するＰＷＭ信号のオンデューティを１００％に設定しコントロール電圧Ｖ−を３．３Ｖにする。また、このとき上流負荷６０と下流負荷７０の抵抗値がどのような抵抗値であっても１次転写電圧Ｖｔｒ１が６００Ｖを超えないような２次転写電圧Ｖｔｒ２、またはクリーニング電圧Ｖｉｃｌを印加する。例えば、２次転写電圧Ｖｔｒ２が６００Ｖ、クリーニング電圧Ｖｉｃｌが０Ｖであれば、１次転写電圧Ｖｔｒ１が６００Ｖを超えることはない。このとき、モニター電圧Ｖ＋は３．０Ｖ以下、コントロール電圧Ｖ−は３．３Ｖとなり、オペアンプ３０２の出力は下限に貼り付き、トランジスタ３０７は確実にオフ状態となる。ただし、このときオペアンプの差動入力電圧範囲を満足するようにモニター電圧、及びコントロール電圧を設計する必要がある。このとき、式（２）より、次式となる。
Ｉｔｒ１＝Ｉｔｒ２＋Ｉｉｃｌ  …  （３）
【００３１】
２次転写電流Ｉｔｒ２及びクリーニング電流Ｉｉｃｌは、電流検知回路により検知しているため、１次転写電流Ｉｔｒ１を算出、取得することができる。また、このときの１次転写電圧Ｖｔｒ１は電圧検知回路５０により検知しているため、１次転写負荷の抵抗値Ｒｔｒ１は、次式より算出、取得することができる。
Ｒｔｒ１＝Ｖｔｒ１／（Ｉｔｒ２＋Ｉｉｃｌ）  …  （４）
【００３２】
図４は、本実施例の１次転写部の回路の変形例を示す模式図である。本実施例の上記構成においては、１次転写電圧Ｖｔｒ１は０Ｖ〜６００Ｖの範囲で制御可能な構成としていた。本実施例に用いたトランジスタ３０７と同じコレクタエミッタ間電圧の耐圧の部品を用いて１次転写電圧Ｖｔｒ１を４００Ｖ〜１０００Ｖの範囲で制御可能な構成とする場合、電流制御回路を図４のように構成する場合がある。電圧降圧素子（電圧安定化素子や電圧維持素子とも称される）としてツェナー電圧４００Ｖ分のツェナーダイオード８００を、電圧調整回路３０と直列となるように、トランジスタ３０７のコレクタ端子と上流負荷６０との間に配置している。トランジスタ３０７のコレクタエミッタ間電圧とツェナーダイオード８００のツェナー電圧の和として、１次転写電圧Ｖｔｒ１を生成する。ツェナーダイオード８００に十分なツェナー電流を流し、４００Ｖ分のツェナー電圧を安定して生成させるために抵抗器３０８を配置している。図４のような電流制御回路を用いて制御電流Ｉｃｏｎが既知となる状態を作り出すためには、同様にトランジスタ３０７がオフする
条件を設定すれば良い。このとき、制御電流Ｉｃｏｎは、次式で算出でき、既知の状態となる。
Ｉｃｏｎ＝（Ｖｔｒ１−Ｖｚｄ）／Ｒ３０８  …  （５）
【００３３】
なお、Ｖｚｄはツェナーダイオード８００のツェナー電圧、Ｒ３０８は抵抗器３０８の抵抗値とする。このとき式（２）より、１次転写電流Ｉｔｒ１は、次式となる。
Ｉｔｒ１＝Ｉｔｒ２＋Ｉｉｃｌ−（（Ｖｔｒ１−Ｖｚｄ）／Ｒ３０８）  …  （６）
また、１次転写負荷の抵抗値Ｒｔｒ１は、次式より算出することができる。
Ｒｔｒ１＝Ｖｔｒ１／（Ｉｔｒ２＋Ｉｉｃｌ−（（Ｖｔｒ１−Ｖｚｄ）／Ｒ３０８））
…  （７）
【００３４】
ＣＰＵ１００は算出した１次転写負荷の抵抗値Ｒｔｒ１に応じた最適な１次転写電圧Ｖｔｒ１のテーブルを持っており、画像形成時に算出した１次転写負荷の抵抗値Ｒｔｒ１に応じた最適な１次転写電圧Ｖｔｒ１の定電圧制御を行う。
【００３５】
図５は１次転写部における転写効率を示したものとなっている。縦軸の転写効率の値は１次転写残濃度を示しており、値が大きいほど１次転写残濃度が高くなるため、転写効率が悪化することとなる。つまり、最適な１次転写電圧は縦軸のＩＳＯ  ｓｔａｔｕｓ  Ｉ
ｄｅｎｓｉｔｙの値が最も小さくなるときの１次転写電圧で与えられる。なお、図５の測定条件は、感光ドラム、中間転写ベルトは新品状態で、環境は１５℃、１０％ＲＨの所謂Ｌ／Ｌ環境での結果である。
【００３６】
図６は、図５から読み取った最適な１次転写電圧を縦軸に、１次転写負荷の抵抗値を横軸に示したものである。１次転写負荷の抵抗値は、中間転写ベルトの抵抗値ばらつき、１次転写ブラシの抵抗値ばらつきなどを含んでおり、最大±２６％程度ばらつく。１次転写負荷の抵抗値ばらつきによって図５に示した曲線も変化し、図６に示すように最適な１次転写電圧もばらつく。抵抗値中心の１次転写負荷に対しては６１０Ｖが最適な１次転写電圧、抵抗値上限の１次転写負荷に対しては７７０Ｖが最適な１次転写電圧、抵抗値下限の１次転写負荷に対しては４５０Ｖが最適な１次転写電圧となる。
【００３７】
比較例の制御方法では、抵抗値中心の１次転写負荷に合わせて印加する１次転写電圧を決定し６１０Ｖを印加するため、抵抗値上限の１次転写負荷に対しては印加電圧が１６０Ｖ程度小さく、抵抗値下限の１次転写負荷に対しては印加電圧が１６０Ｖ程度大きい。これに対して、本実施例における制御方法では、１次転写負荷の抵抗値を算出して印加電圧を決定するため、１次転写負荷の抵抗値が上下限の場合においても最適な１次転写電圧を印加することができる。
【００３８】
以上説明したように本実施例によれば、１次転写負荷の抵抗値がばらついた場合においても最適な１次転写電圧を印加することができる。これにより、良好な１次転写性を確保することができる。
【００３９】
（実施例２）
図７は、実施例２に係る画像形成装置の転写部を説明する図である。図７では実施例１の図３と同じ構成箇所については同一符号を付し、説明は省略する。本実施例の図７と実施例１の図３との相違点は、１次転写部の画像形成ステーション毎に電流制御回路と電圧検知手段を持ち、また感光ドラムを中間転写ベルトから当接、離間させる当接離間手段を持つ点である。本実施例においても、実施例１と同様に、上流負荷に流れる電流を検知した電流検知結果と、下流負荷に印加される電圧を検知した電圧検知結果から、１次転写負荷の抵抗値を算出する点は同じである。
【００４０】
実施例１の図３においては４つの画像形成ステーションに対して、一つの電流制御手段で１次転写電圧Ｖｔｒ１を供給している。そのため、画像形成ステーション毎の１次転写負荷の抵抗値のばらつきにより、１次転写性がばらつく可能性がある。これに対して、図７の実施例２では画像形成ステーション毎に電流制御回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを設けて１次転写電圧Ｖｔｒ１ａ、Ｖｔｒ１ｂ、Ｖｔｒ１ｃ、Ｖｔｒ１ｄを調整し、画像形成ステーション毎の１次転写性のばらつきをなくしている。電流制御回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの回路は、実施例１の図３に示した電流制御回路３０と同様の回路である。電圧降圧素子としての抵抗器８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ、８０１ｄは１次転写電圧をステーション毎に分離するために設けられる。
【００４１】
図７の画像形成装置における、２次転写電流Ｉｔｒ２、クリーニング電流Ｉｉｃｌ、及びそれぞれの画像形成ステーションに流れる１次転写電流Ｉｔｒ１ａ、Ｉｔｒ１ｂ、Ｉｔｒ１ｃ、Ｉｔｒ１ｄの関係は、次式となる。
Ｉｔｒ２＋Ｉｉｃｌ＝（Ｉｔｒ１ａ＋Ｉｃｏｎａ）＋（Ｉｔｒ１ｂ＋Ｉｃｏｎｂ）＋（Ｉｔｒ１ｃ＋Ｉｃｏｎｃ）＋（Ｉｔｒ１ｄ＋Ｉｃｏｎｄ）  …  （８）
【００４２】
Ｉｃｏｎａ、Ｉｃｏｎｂ、Ｉｃｏｎｃ、Ｉｃｏｎｄはそれぞれの画像形成ステーションの電流制御回路３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに流れる制御電流である。
【００４３】
画像形成ステーション毎の１次転写負荷の抵抗値を算出する際には、全ての画像形成ステーションの電流制御回路に流れる制御電流を既知の状態にし、かつ１次転写負荷の抵抗値を算出する画像形成ステーション以外の感光ドラムを離間させる。これを画像形成ステーション毎に時間をずらし、４つの画像形成ステーション全てにおいて実施する。本実施例でも実施例１と同様、トランジスタがオフする条件を作り出し、制御電流Ｉｃｏｎａ＝０、Ｉｃｏｎｂ＝０、Ｉｃｏｎｃ＝０、Ｉｃｏｎｄ＝０とすることで、制御電流が既知の状態を作り出す。
【００４４】
また、抵抗値を算出する画像形成ステーション以外の感光ドラムを、当接離間手段９００ａ、９００ｂ、９００ｃ、９００ｄにより離間させることにより、抵抗値を算出する画像形成ステーション以外に流れる電流を０にする。例えば、７０ａの画像形成ステーションの抵抗値算出を行う場合、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの画像形成ステーションの感光ドラムを離間させ、Ｉｃｏｎｂ＝０、Ｉｃｏｎｃ＝０、Ｉｃｏｎｄ＝０とする。このとき、式（８）より、次式となる。
Ｉｔｒ１ａ＝Ｉｔｒ２＋Ｉｉｃｌ  …  （９）
これより、７０ａの画像形成ステーションの１次転写負荷の抵抗値Ｒｔｒ１ａは、次式により算出することができる。
Ｒｔｒ１ａ＝Ｖｔｒ１ａ／（Ｉｔｒ２＋Ｉｉｃｌ）  …  （１０）
【００４５】
これと同様の制御を時間をずらして７０ｂ、７０ｃ、７０ｄの画像形成ステーションにおいて行うことにより、全ての画像形成ステーションの抵抗値Ｒｔｒ１ａ、Ｒｔｒ１ｂ、Ｒｔｒ１ｃ、Ｒｔｒ１ｄが算出できる。
ＣＰＵ１００は算出した１次転写負荷の抵抗値に応じた最適な１次転写電圧のテーブルを持っており、画像形成時に算出した１次転写負荷の抵抗値に応じた最適な１次転写電圧Ｖｔｒ１ａ、Ｖｔｒ１ｂ、Ｖｔｒ１ｃ、Ｖｔｒ１ｄの定電圧制御を行う。
【符号の説明】
【００４６】
１００…ＣＰＵ、２００…２次転写電圧源、２０１…クリーニング電圧源、３０…電流制御回路、３０２…オペアンプ、３０７…トランジスタ、４００…２次転写電流検知回路、４０１…クリーニング電流検知回路、５０…１次転写電圧検知回路、６０…上流負荷、６０ａ…２次転写負荷、６０ｂ…クリーニング負荷、６００…中間転写ベルト、６０１…
２次転写ローラ、６０２…クリーニングブラシ、７０…下流負荷、７００ａ、７００ｂ、７００ｃ、７００ｄ…感光ドラム、７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃ、７０１ｄ…１次転写ブラシ
【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】
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【図８】
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