(57)【要約】【課題】像担持体に電位センサを取り付けた場合と比較して低コストにしつつ、より高い精度で帯電電位を目標値に制御する。【解決手段】電圧が印加されることで全周にわたって一定の電位となる中間転写ベルト１３ａを接地するための導電経路に接続されるツェナーダイオード１７と、ツェナーダイオード１７に流れる電流の大きさを測定する電流計１８と、画像形成が行われる場合に、非帯電時電流Ｄ６の大きさと、帯電時電流Ｄ７の大きさと、を用いて、像担持体８の帯電電位を導出し、導出された帯電電位が予め設定された目標電位に近づくように帯電電源６を制御する制御装置２と、を備える。【選択図】図４
2013217986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体を一様に帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に電圧を印加する帯電電圧印加手段と、
静電潜像を現像剤像に現像する現像手段と、
前記現像手段により現像された前記像担持体上の現像剤像が１次転写部で転写される無端状の回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に当接するように配置され前記中間転写体との間で２次転写部を形成する転写部材であって、電圧が印加されることで、前記中間転写体に１次転写されたトナー像を前記２次転写部で記録材に２次転写させる転写部材と、
前記転写部材に電圧を印加する転写電圧印加手段と、
を有し、記録材に画像形成を行う画像形成装置であって、
前記中間転写体を接地するための導電経路に接続され、予め設定された値以上の大きさの電圧が印加されたときに導通する定電圧素子と、
前記定電圧素子に流れる電流の大きさを測定する電流測定手段と、
画像形成が行われる場合であって、前記転写電圧印加手段により前記転写部材に電圧が印加されている場合に、
前記帯電電圧印加手段により前記帯電部材に電圧が印加されていない場合における、前記電流測定手段により測定された前記定電圧素子に流れる非帯電時電流の大きさ、及び、
前記帯電電圧印加手段により前記帯電部材に電圧が印加された場合における、前記電流測定手段により測定された前記定電圧素子に流れる帯電時電流の大きさを用いて、前記像担持体の帯電電位を導出し、
導出した帯電電位が予め設定された目標値に近づくように前記帯電電圧印加手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
導出した前記像担持体の帯電電位と前記目標値との差を、前記帯電電圧印加手段により前記帯電部材に印加された前回の帯電時電流の大きさに加えた大きさの電流を新たな帯電時電流として、前記像担持体の帯電電位を導出する工程を、
導出した前記像担持体の帯電電位と前記目標値との差が、予め設定された値より小さくなるまで行う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】
前記制御手段は、
予め記憶された、画像形成が行われた記録材の累積枚数との関係から、前記像担持体の表面を形成する感光層の膜厚を導出し、
予め記憶された、前記非帯電時電流、前記帯電時電流、及び前記膜厚との関係から、前記像担持体の帯電電位を導出す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。
【請求項４】
前記転写部材に前記中間転写体を介して対向する対向部材を有し、
前記定電圧素子は、前記対向部材に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体からトナー像が１次転写される前記中間転写体の１次転写部を形成する中間転写ベルトを張架する複数の張架部材を有し、
前記定電圧素子は、前記張架部材に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転写電圧印加手段が前記転写部材に電圧を印加することによって、前記転写部材と
前記中間転写体とを介して前記像担持体に前記転写電圧印加手段から電流が供給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項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１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記定電圧素子は、バリスタであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一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、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年は、画像形成装置に高画質化が求められている。画質を低減させる要因として、像担持体の帯電電位の変動を原因とする画像濃度の変動がある。画像形成時の帯電工程では、像担持体に接触している帯電ローラに一定電圧が印加される。これにより、帯電ローラと像担持体の間で放電を生じさせて、像担持体を所望の帯電電位に帯電させている。しかし、印刷を繰り返し行われると、帯電ローラは通電劣化や汚れにより抵抗が変動する可能性がある。そのために、帯電ローラと像担持体の間の放電状態が変化して、像担持体の帯電電位が変動してしまうことが懸念される。露光工程では、帯電した像担持体にレーザが照射されることで像担持体上に静電潜像が形成される。像担持体の帯電電位が変動していると、静電潜像の露光部電位も変動してしまう。現像工程では、露光部電位と現像ローラ電位の電位差に応じてトナーが像担持体に現像される。露光部電位が変動している場合には、露光部電位と現像ローラ電位の電位差が変動して、現像されるトナーの量が変化してしまう。その結果、画像濃度の変動が生じてしまう。
【０００３】
帯電電位の変動を低減させるために、以下の方法が提案されている。
（１）像担持体に電位センサを用いる方式（特許文献１）
この方式では、帯電工程の後の像担持体の表面電位を測定する表面電位センサを像担持体に配置している。この表面電位センサを用いて像担持体の帯電電位が測定される。そして、制御装置が表面電位センサの測定した帯電電位が目標値に近づくように帯電電源を制御するものである。
また、表面電位センサを用いないで帯電電位の変動を低減させるために、以下の方法が提案されている。
（２）１次転写系の抵抗値とそこを流れる電流値から像担持体の電位を算出する方式（特許文献２）
この方式では、まず、像担持体を帯電させていない状態で１次転写ローラに電圧を印加して流れる電流を測定する。その結果から１次転写系の抵抗値を算出する。次に、像担持体を帯電させた状態で、１次転写系を接地した時に１次転写系に流れる電流値を測定する。このようにして得られた抵抗値と電流値を掛け算することにより、像担持体の帯電電位を算出する。そして、制御装置が帯電電源を制御して、算出した帯電電位を目標値に近づけるように制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−２７４０１１号公報
【特許文献２】特開２００６−０６５１１３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、上記した従来技術においては、以下のような課題が生じることが懸念される。
即ち、上記（１）で説明した像担持体に電位センサを用いる方式では、それぞれの像担持体に対して表面電位センサを近接して配置しなければならない。そのために、像担持体の数と同じ数の表面電位センサが必要になるので、画像形成装置が高コストになってしま
う。
また、上記（２）で説明した１次転写系の抵抗値とそこを流れる電流値から像担持体の電位を算出する方式では、抵抗成分と容量成分を持つ１次転写系の抵抗値を測定しなければならない。抵抗成分と容量成分を持つ系の抵抗値の測定は、測定条件によって抵抗値が変化してしまう。このために抵抗値の測定精度は低い。その結果、抵抗値と電流値の掛け算の結果として得られる帯電電位の精度も低くなってしまう。
【０００６】
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、像担持体に電位センサを取り付けた場合と比較して低コストにしつつ、より高い精度で帯電電位を目標値に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体を一様に帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材に電圧を印加する帯電電圧印加手段と、
静電潜像を現像剤像に現像する現像手段と、
前記現像手段により現像された前記像担持体上の現像剤像が１次転写部で転写される無端状の回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に当接するように配置され前記中間転写体との間で２次転写部を形成する転写部材であって、電圧が印加されることで、前記中間転写体に１次転写されたトナー像を前記２次転写部で記録材に２次転写させる転写部材と、
前記転写部材に電圧を印加する転写電圧印加手段と、
を有し、記録材に画像形成を行う画像形成装置であって、
前記中間転写体を接地するための導電経路に接続され、予め設定された値以上の大きさの電圧が印加されたときに導通する定電圧素子と、
前記定電圧素子に流れる電流の大きさを測定する電流測定手段と、
画像形成が行われる場合であって、前記転写電圧印加手段により前記転写部材に電圧が印加されている場合に、
前記帯電電圧印加手段により前記帯電部材に電圧が印加されていない場合における、前記電流測定手段により測定された前記定電圧素子に流れる非帯電時電流の大きさ、及び、
前記帯電電圧印加手段により前記帯電部材に電圧が印加された場合における、前記電流測定手段により測定された前記定電圧素子に流れる帯電時電流の大きさを用いて、前記像担持体の帯電電位を導出し、
導出した帯電電位が予め設定された目標値に近づくように前記帯電電圧印加手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、像担持体に電位センサを取り付けた場合と比較して低コストにしつつ、より高い精度で帯電電位を目標値に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図２】実施例１の中間転写ベルトの抵抗の測定方法について説明するための図
【図３】実施例１の印刷動作を表わすフローチャートを示す図
【図４】実施例１の帯電電位調整動作を表わすフローチャートを示す図
【図５】実施例１の制御装置に設けられたメモリのデータ構造を示す図
【図６】実施例１の像担持体の帯電電位を算出する原理を説明するための図
【図７】像担持体の帯電電位を変化させた時の表面電位と電流の測定結果を示す図
【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り、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。
本発明は、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、像担持体の帯電電位を安定にする機構を持つ画像形成装置に関するものである。
【実施例１】
【００１１】
以下に、実施例１について説明する。
先ず、本実施例の電子写真方式の画像形成装置の概略構成について説明する。
（電子写真画像形成装置）
図１は、本実施例の画像形成装置１の概略構成を示す断面図である。本実施例にて、画像形成装置１は、４連タンデム式の画像形成装置である。画像形成装置１は、複数の画像形成手段として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第１、第２、第３、第４の画像形成部（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）を有する。
【００１２】
本実施例の画像形成装置１は、パーソナルコンピュータ等のホスト機器が通信可能に接続されている。従って、ホスト機器からの画像情報に従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色フルカラー画像を、電子写真方式を利用して記録材（記録用紙、プラスチックシート、布等）に形成することができる。
本実施例では、各画像形成部（ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫ）の構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされる。従って、以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成部に属する要素であることを示すための添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを符号に添えることなく、総括的に説明する。
更に説明すると、図１に示すように、画像形成装置１は制御装置２を備えており、制御装置２は、演算手段としての中央演算装置３と、メモリ４と、各種入出力（Ｉ／Ｏ）を備えている。入出力（Ｉ／Ｏ）は、コンピュータ５と画像形成装置１と帯電電源６と２次転写電源７と電流計１８に接続されている。ここで、制御装置２は、制御手段に相当する。また、帯電電源６は、帯電部材としての帯電ローラ９に電圧を印加する帯電電圧印加手段に相当する。また、２次転写電源７は、転写電圧印加手段に相当する。
【００１３】
制御装置２は、コンピュータ５からの印刷開始の信号を受け取ると、画像形成を開始する。像担持体８は、直径２４ｍｍのアルミ円筒の表面に、正孔阻止層と、電荷発生層と、電荷移動層からなる２０μｍの感光層が塗工されており、本実施例では感光ドラムとして構成されている。
また、アルミ円筒は接地されている。像担持体８は、表面速度２４０ｍｍ／ｓｅｃで図１における時計回りへ回転される。
【００１４】
帯電部には、像担持体８に接するように帯電ローラ９が配置されている。帯電ローラ９は直径５．５ｍｍの金属軸に、厚さが１．５ｍｍで体積固有抵抗率が１×１０４Ωｃｍ程度の導電性弾性体と、厚さ０．０５μｍで体積固有抵抗率１×１０１０Ωｃｍ程度の表面層が形成されたものである。
帯電ローラ９に−１１１５Ｖの電圧が印加されて像担持体８が回転すると、帯電ローラ９は像担持体８と略等速度で循環回転し、帯電ローラ９と像担持体８の間の放電により像担持体８が一様に帯電される。トレック社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４で像担持体８の表面電位を測定すると、−５００Ｖ程度であった。
【００１５】
帯電した像担持体８に対して、レーザとポリゴンミラーとレンズからなる走査露光方式の露光装置１０から放射されるレーザが照射される。レーザは、回転するポリゴンミラーにより、像担持体８の回転に合わせて像担持体８の表面を走査露光する。このとき、画像データに基づいてレーザの光量が制御されることで、像担持体８上に静電潜像が形成される。最大光量を受けた部分の表面電位は−１００Ｖ程度に低下する。
像担持体８の表面のうち静電潜像が形成された部分は、その後、現像手段としての現像部１１の現像剤担持体１１ａに接触する。
現像剤１２は、懸濁重合法で製造された非磁性のトナーで平均粒径が６．５μｍ程度である。表面性の改質のために、２０ｎｍ程度の酸化ケイ素粒子がトナー重量の１．５％程度の量、表面に均一に付着されている。ここで、トナーの平均粒径はベックマン・コールター株式会社製のレーザ回折式粒度分布測定器ＬＳ−２３０で測定した体積平均粒径である。
【００１６】
現像部１１では、現像剤収納容器１１ｂ内の現像剤１２が、図１において、時計回りに回転する攪拌部材１１ｃにより下方に搬送される。現像剤供給部材１１ｄは、現像剤１２を現像剤担持体１１ａに供給するためのものである。現像剤担持体１１ａに担持された現像剤１２は、現像剤層厚規制部材１１ｅにより現像剤の層厚が規制されるとともに帯電される。このときの単位面積当りの現像剤量は、０．４ｍｇ／ｃｍ２程度で、単位質量当りの現像剤帯電量は−３０μＣ／ｇ程度であった。
ここで、単位質量当りの現像剤１２の帯電量と単位面積当りの現像剤量は、次のようにして求めた。すなわち、現像剤担持体１１ａ上の現像剤１２を、内部にフィルタをもつ吸引式ファラデーゲージで吸引捕集して、ファラデーゲージで測定された電荷と、現像剤１２の捕集面積、フィルタの質量増加から求めた。つまり、単位質量当りの現像剤１２の帯電量は、ファラデーゲージで測定された電荷をフィルタの質量増加で除して求め、単位面積当りの現像剤量はフィルタの質量増加を捕集面積で除して求めた。
【００１７】
現像剤担持体１１ａには、−３００Ｖの電圧が印加されている。静電潜像のうちレーザの最大光量を受けた部分の表面電位は−１００Ｖで、現像剤１２が像担持体８に引き付けられる方向に電界が生じる。一方、静電潜像のうちレーザの露光を受けなかった部分の表面電位は−５００Ｖで、現像剤１２が像担持体８と反発する方向に電界が生じる。この静電気力により像担持体８の静電潜像の露光部のみに現像剤１２が付着することで、静電潜像が現像され、現像剤像（トナー像）になる。
【００１８】
次に、像担持体上の現像剤像は中間転写体１３を構成する中間転写ベルト１３ａと接触する。中間転写ベルト１３ａは、無端状で回転可能に設けられ、像担持体８と接触することで１次転写部（以下、１次転写ニップＮ１）を構成している。このように、中間転写ベルト１３ａは、像担持体８からトナー像が１次転写される中間転写体１３の１次転写ニップＮ１を形成するものである。
そして、中間転写ベルト１３ａは、電圧が印加されることで全周にわたって一定の電位となるように構成されている。ここで、転写部材としての２次転写ローラ１６に電圧を印加するための２次転写電源７が、２次転写ローラ１６に電圧を印加することで、２次転写ローラ１６に当接している中間転写ベルト１３ａに電圧が印加される。
本実施例では、後述のように中間転写ベルト１３ａに低抵抗のものを用いることで、２次転写電源７から印加された電流が２次転写ローラ１６と中間転写ベルト１３ａを通して像担持体８（１次転写ニップＮ１）に供給されるように構成されている。この電流により必要な１次転写電界が形成される。
このように、２次転写電源が１次転写電源を兼ねる構成とすることにより、画像形成装置の低コスト化を実現することができる。
また、２次転写ローラ１６は、中間転写ベルト１３ａに当接するように配置され中間転写ベルト１３ａとの間で２次転写部（以下、２次転写ニップＮ２）を形成するものである
。そして、２次転写ローラ１６は、２次転写電源７により電圧が印加されることで、中間転写ベルト１３ａに１次転写されたトナー像を２次転写ニップＮ２で記録材に２次転写させる。
【００１９】
中間転写ベルト１３ａは、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂にカーボンブラックを分散させた環状シートで、厚み１００μｍで抵抗は１１０ｋΩである。表面（像担持体に接する面）には、厚み０．５〜３μｍで高抵抗のアクリル樹脂の表層が設けられている。
中間転写ベルト１３ａの抵抗は、株式会社三菱化学アナリテック製の抵抗率計ハイレスタＵＰにハイレスタＵＰ専用プローブＵＲＳプローブを接続して印加電圧１００Ｖで測定しようと試みたが、抵抗が低くレンジ外であった。そのために、本実施例で使用した画像形成装置１を用いて図２（ａ）に示すように測定した。図２は、中間転写ベルト１３ａの抵抗の測定方法について説明するための図である。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、２次転写ローラ１６の代わりに２次転写ローラ１６と同形の金属２次転写ローラ１６Ｍを配置し、画像形成部ＰＫの像担持体８の代わりに、電荷移動層などを塗工していないアルミ円筒８Ｍを配置した。そして、画像形成部ＰＫの帯電ローラ９と現像部１１は取り外し、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣは画像形成部全体を取り外した。
金属２次転写ローラ１６Ｍに２次転写電源７を接続して、アルミ円筒８Ｍは電流計２３を経由して接地した。そして、中間転写ベルト１３ａを表面速度２４０ｍｍ／ｓｅｃで駆動させながら２次転写電源７で１００Ｖを印加したときに流れる電流を測定した。
このときの印加電圧１００Ｖを、測定された電流で割った値を中間転写ベルト１３ａの抵抗とした。中間転写ベルト１３ａの表面の移動方向（回転方向）に対してアルミ円筒８Ｍの１次転写ニップＮ１から２次転写ニップＮ２までの距離は３７０ｍｍ、反対側は４２０ｍｍであった。この方法で測定した中間転写ベルト１３ａの抵抗は、１．１×１０５Ωである。
【００２１】
また、図２（ｂ）のようにアルミ円筒８Ｍを設置する位置を画像形成部ＰＹに変えて、中間転写ベルト１３ａの抵抗を測定した場合も抵抗の値はほぼ同じ結果になった。中間転写ベルト１３ａの表面の移動方向に対してアルミ円筒８Ｍの１次転写ニップＮ１から２次転写ニップＮ２までの距離は７１０ｍｍ、反対側は８０ｍｍであった。
【００２２】
中間転写ベルト１３ａは、駆動ローラ１３ｂとテンションローラ１３ｃと２次転写対向ローラ１３ｄの３本のローラ（以下、３本合わせて「張架ローラ」と称する場合もある）で張架されている。ここで、駆動ローラ１３ｂとテンションローラ１３ｃと２次転写対向ローラ１３ｄは、張架部材に相当する。また、２次転写対向ローラ１３ｄは対向部材に相当する。
駆動ローラ１３ｂの表層には、高摩擦で体積抵抗１０５Ωｃｍ以下の導電性ゴム層が設けられている。駆動ローラ１３ｂは、駆動モータ（不図示）により駆動されることにより、中間転写ベルト１３ａを像担持体８と同じ表面速度２４０ｍｍ／ｓｅｃで図１において反時計回りに回転させる。
【００２３】
テンションローラ１３ｃは、金属ローラからなり、総圧約６０Ｎの張力を中間転写ベルト１３ａに付与し、中間転写ベルト１３ａに従動して回転する。２次転写対向ローラ１３ｄは、２次転写ニップＮ２を形成するために表面にゴム層が設けられている。表層のゴム層には、体積抵抗１０５Ωｃｍ以下の導電性のものが用いられている。２次転写対向ローラ１３ｄは、中間転写ベルト１３ａに従動して回転する。駆動ローラ１３ｂ、テンションローラ１３ｃ、２次転写対向ローラ１３ｄは一括して、直列に接続された降伏電圧２００Ｖのツェナーダイオード１７と電流計１８を介して接地されている。ツェナーダイオード
１７はアノードを中間転写体１３側にカソードを電流計１８側にして接続されている。ここで、ツェナーダイオード１７は、中間転写ベルト１３ａを接地するための導電経路に接続され、降伏電圧以上（予め設定された値以上）の大きさの電圧が印加されたときに導通する定電圧素子に相当する。定電圧素子は、中間転写ベルト１３ａを予め設定された電位に保持するためのものである。また、電流計１８は、ツェナーダイオード１７に流れる電流の大きさを測定する電流測定手段に相当する。定電圧素子には、バリスタを用いてもよい。
【００２４】
像担持体８と共に中間転写ベルト１３ａを挟むように、直径６ｍｍの金属軸に厚さが４ｍｍの導電性発泡体が被覆された１次転写ローラ１４が配置されている。高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計Ｃ型で１ｋｇ重（９．８Ｎ）の加重で測定したゴム硬度が３０度で、体積抵抗は１０５〜１０９Ωｃｍである。
１次転写ローラ１４が中間転写ベルト１３ａを像担持体８側に総圧約９．８Ｎで加圧することで、１次転写ニップＮ１が形成されている。１次転写ローラ１４は、中間転写ベルト１３ａの回転に伴い従動して回転する。１次転写ローラ１４は電気的にフロートである。
【００２５】
２次転写ローラ１６から２次転写ニップＮ２の接触を介して中間転写ベルト１３ａ、張架ローラ１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、ツェナーダイオード１７、電流計１８を通って接地する回路が形成されている。２次転写電源７から２次転写ローラ１６に３０００Ｖの電圧が印加されると、中間転写ベルト１３ａの表面電位は上昇する。トレック社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４で中間転写ベルト１３ａの表面電位を測定したところ、いずれの像担持体位置においても表面電位はツェナーダイオード１７の降伏電圧に等しい２００Ｖであった。
【００２６】
１次転写ニップＮ１では、像担持体８の表面電位（非露光部は−５００Ｖ、露光部−１００Ｖ）と中間転写ベルト１３ａの表面電位（２００Ｖ）の差により電界が形成される。電界の向きは像担持体８の露光部と非露光部にかかわらず、負極性に帯電している現像剤１２が像担持体８から中間転写体１３に転写する方向である。この電界により像担持体８上の現像剤１２は中間転写体１３の中間転写ベルト１３ａ上に移動する。
１次転写されずに像担持体８上に残った現像剤１２は、像担持体８に取り付けられた像担持体清掃手段１５により取り除かれる。像担持体清掃手段１５は、像担持体８にゴムブレード１５ａが接触するように設けられている。現像剤１２は、ゴムブレード１５ａと像担持体８の接触部分で堰き止められることで、像担持体８上から除去されて現像剤回収容器１５ｂに回収される。
【００２７】
上述のように、中間転写ベルト１３ａが駆動ローラ１３ｂにより表面速度２４０ｍｍ／ｓｅｃで図１において反時計回りに回転して、上記工程が４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで順に行われる。このことで、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色の現像剤１２が順次、中間転写ベルト１３ａに重なるようにして転写される。
その結果、中間転写体１３の中間転写ベルト１３ａ上にカラー画像の現像剤像が形成される。
【００２８】
中間転写ベルト１３ａ上の現像剤像は、中間転写ベルト１３ａの回転で運ばれて２次転写ニップＮ２に移動する。２次転写ローラ１６は、２次転写対向ローラ１３ｄに対向して中間転写ベルト１３ａに総圧約３９．２Ｎで当接して２次転写ニップＮ２を形成している。２次転写ローラ１６は、直径８ｍｍの金属軸に厚さが４ｍｍのＥＰＤＭ発泡体からなる弾性層が被覆されて構成されている。高分子計器株式会社製のアスカーゴム硬度計Ｃ型で１ｋｇ重（９．８Ｎ）の加重で測定したゴム硬度が３０度で、体積抵抗率が１０７〜１０９Ωｃｍである。
２次転写ニップＮ２では、中間転写ベルト１３ａの表面電位（２００Ｖ）と２次転写ローラ１６に印加された電圧（３０００Ｖ）との差により、負極性の現像剤像が中間転写ベルト１３ａから２次転写ローラ１６に向かう電界が形成される。記録材格納カセット１９に収納された記録材Ｓは、中間転写ベルト１３ａ上の現像剤像に対して印刷位置が合うタイミングで２次転写ニップＮ２を通過する。記録材Ｓが２次転写ニップＮ２を通過する時に、中間転写ベルト１３ａ上の現像剤像は２次転写ニップＮ２に形成された電界により記録材Ｓに移動する（転写される）。ここで、本実施例では、記録材Ｓとして上質紙（坪量７５ｇ／ｍ２）を用いた。
【００２９】
２次転写されずに中間転写ベルト１３ａ上に残った現像剤は、中間転写ベルト１３ａに取り付けられた中間転写体清掃手段２０により取り除かれる。中間転写体清掃手段２０は、中間転写ベルト１３ａに弾性体ブレード２０ａが接触するように設けられている。中間転写ベルト１３ａ上に残った現像剤は、弾性体ブレード２０ａと中間転写ベルト１３ａの接触部分で堰きとめられることで中間転写ベルト１３ａから除去されて、現像剤回収容器２０ｂに回収される。
記録材Ｓ上の現像剤像は、定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂを有する定着装置２１で加熱及び加圧されて記録材Ｓ上に定着される。画像が形成された記録材Ｓは、排出トレイ２２上へ排出されて、画像形成工程が終了する。本実施例の画像形成装置１は、印字可能幅が２００ｍｍで、Ａ４サイズの記録材を毎分４０枚で印刷できる。
【００３０】
（帯電電位調整動作）
図３は、実施例１の印刷動作を表わすフローチャートを示す図である。
印刷動作（画像形成動作）が開始されると、図３に示す「印刷ルーチン」が開始される。この印刷ルーチンの中で図４に示す「帯電電位調整ルーチン」が呼び出される。図４は、実施例１の帯電電位調整動作を表わすフローチャートを示す図である。図５は、制御装置２に設けられたメモリ４のデータ構造を示す図であり、このデータ構造は定数と変数と参照テーブル（ＬＵＴ）からなる。
【００３１】
本実施例では、各種の定数は予め決められている値が保持されている。
図５にて、次の定数は画像形成装置の固有の値である。それは、像担持体８の感光層の誘電率（Ｃ１）、像担持体８と中間転写ベルト１３ａの接触幅（Ｃ２）、像担持体８と中間転写ベルト１３ａの間の放電閾値（Ｃ３）、ツェナーダイオード１７の降伏電圧（Ｃ４）である。また、それは、像担持体８の表面速度（Ｃ５）、画像形成部の数（Ｃ６）、待機時間（Ｃ７）である。また、調整周期（Ｃ８）、目標電位（Ｃ９）、許容差（Ｃ１０）は、画像形成装置の設定条件等により決まる値である。なお、上記括弧内の数字は、図５における参照番号を示している。
【００３２】
各種の変数は動作中に得られる値を記憶する。図５にて、累積印刷枚数（累積枚数、Ｄ１）、調整期限枚数（Ｄ２）、帯電電源６出力電圧（Ｄ３）は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫに対してそれぞれ１個、計４個の記憶領域を持つ。また、これらは画像形成装置の電源を切っても値を記憶し続ける不揮発性メモリである。累積印刷枚数（Ｄ１）と調整期限枚数（Ｄ２）は、画像形成部が交換された時には０にリセットされる。感光層膜厚（Ｄ４）、調整対象インデックス（Ｄ５）、非帯電時電流（Ｄ６）、帯電時電流（Ｄ７）、現在電位（Ｄ８）、偏差（Ｄ９）は、一時的に値を記憶する揮発性メモリである。
累積印刷枚数／感光層膜厚ＬＵＴ（ＴＡ）は２列の配列で、１列目に累積印刷枚数を保持し、２列目に１列目の累積印刷枚数に対応する像担持体の感光層膜厚を保持する。
図１に示す本実施例の画像形成装置１において制御装置２は、上述のように、中央演算装置３と、メモリ４と、各種入出力（Ｉ／Ｏ）を持つ。入出力（Ｉ／Ｏ）は、コンピュータ５と画像形成装置１と帯電電源６と２次転写電源７と電流計１８に接続されている。
【００３３】
制御装置２は、コンピュータ５から印刷開始命令を受け取ると、図３に示す印刷ルーチンを開始する。帯電電位調整は４つの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを順番に調整していく。そのために、それぞれの画像形成部に対してインデックスを対応させている（ＰＹ＝０、ＰＭ＝１、ＰＣ＝２、ＰＫ＝３）。
【００３４】
先ず、調整対象インデックスＤ５を０（画像形成部ＰＹに相当）に設定する（Ｓ１−１）。そして、像担持体８と中間転写体１３の駆動を開始する。同時に、２次転写電源７の出力を開始する（Ｓ１−２）。調整対象インデックスＤ５に対応する画像形成部ＰＹに制御を移す（Ｓ１−３）。
次に、画像形成部ＰＹに対応する累積印刷枚数Ｄ１が調整期限枚数Ｄ２より小さいかを検査する（Ｓ１−４）。累積印刷枚数Ｄ１が調整期限枚数Ｄ２以上の場合は、帯電電位調整ルーチンを行い（Ｓ２−１〜Ｓ２−１１）、調整期限枚数Ｄ２に調整周期Ｃ８を加えて次の調整を行う累積印刷枚数を求める（Ｓ１−５）。累積印刷枚数Ｄ１が調整期限枚数Ｄ２より小さい場合は、電位調整ルーチンをパスする。その後、調整対象インデックスＤ５に１を加える（Ｓ１−６）。調整対象インデックスＤ５が画像形成部の数Ｃ６より小さい間、Ｓ１−３からＳ１−６の手順を繰り返す（Ｓ１−７）。調整対象インデックスＤ５が画像形成部の数Ｃ６以上になった時に、すべての画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫで帯電電位の調整が完了する。その状態で画像形成を行う（Ｓ１−８）。
画像形成が終了したら、像担持体８と中間転写体１３の駆動を停止するとともに、２次転写電源７の出力を停止する（Ｓ１−９）。累積印刷枚数Ｄ１に画像形成した枚数を加えて（Ｓ１−１０）、印刷ルーチンを終了する。
以上のルーチンにより、像担持体８の帯電電位を目標電位（目標値）に近づくように制御することができる。
【００３５】
次に、図４に示す帯電電位調整ルーチンについて説明する。
累積印刷枚数／感光層膜厚ＬＵＴ（ＴＡ）を参照して、現在の累積印刷枚数Ｄ１が累積印刷枚数／感光層膜厚ＬＵＴ（ＴＡ）の１列目の値を超えない最大の行に対して、２列目の値を取り出して、像担持体８の感光層膜厚Ｄ４に設定する（Ｓ２−１）。偏差Ｄ９を初期化するために偏差Ｄ９を０に設定する（Ｓ２−２）。すでに２次転写電源７から電流供給されているので、ツェナーダイオード１７に電流が流れている。その電流を電流計１８でサンプリングして、非帯電時電流Ｄ６に記憶する（Ｓ２−３）。ここで、電流計１８を複数回サンプリングして非帯電時電流Ｄ６に逐次加算してサンプリング回数で除することで、電流測定の精度を上げている。非帯電時電流Ｄ６は、帯電電源６により帯電ローラ９に電圧が印加されていない場合における、電流計１８により測定されたツェナーダイオード１７に流れる電流の大きさである。
【００３６】
次に、帯電電源６出力電圧Ｄ３に偏差Ｄ９を加えて（Ｓ２−４）、調整対象の画像形成部の帯電電源６の出力を開始する（Ｓ２−５）。ここで、後述のＳ２−１０により、Ｓ２−４が繰り返し実行される場合、Ｓ２−４では、前回の帯電電源６出力電圧Ｄ３に偏差Ｄ９を加えることとなる。
帯電電源６の出力を開始してから待機時間Ｃ７が経過するまで待機する（Ｓ２−６）。像担持体８の帯電した部分が１次転写ニップＮ１に達すると、像担持体８と中間転写ベルト１３ａの間で放電して電流が流れる。このような電流が流れることにより、ツェナーダイオード１７に流れる電流が減少する。この電流を電流計１８でサンプリングして、帯電時電流Ｄ７に記憶する（Ｓ２−７）。ここで、電流計１８を複数回サンプリングして帯電時電流Ｄ７に逐次加算してサンプリング回数で除することで、電流測定の精度を上げている。ここで、帯電時電流Ｄ７は、帯電電源６により帯電ローラ９に電圧が印加された場合における、電流計１８により測定されたツェナーダイオード１７に流れる電流の大きさである。
続いて、非帯電時電流Ｄ６及び帯電時電流Ｄ７を用いて、以下の式１から帯電電位を算
出（導出）して、その結果を現在電位Ｄ８に設定する（Ｓ２−８）。
【００３７】
【数１】
2013217986.tif 000003
・・・（式１）
【００３８】
続いて、偏差Ｄ９を現在電位Ｄ８から目標電位Ｃ９を引いた値に設定する（Ｓ２−９）。これらＳ２−４からＳ２−９の手順を、偏差Ｄ９が許容差Ｃ１０以上の間、繰り返す（Ｓ２−１０）。偏差Ｄ９が許容差Ｃ１０より小さくなると、帯電電源６の出力を停止して（Ｓ２−１１）、帯電電位調整ルーチンが完了する。このように、帯電電位調整ルーチンでは、像担持体８の帯電電位が目標電位Ｃ９に近づくように帯電電源６を制御している。
【００３９】
（像担持体の帯電電位測定の原理）
次に、図６を用いてツェナーダイオード１７に流れる電流を測定することにより像担持体８の帯電電位が算出できる原理について説明する。図６は、本実施例において、像担持体８の帯電電位を算出する原理を説明するための図である。
中間転写体１３と像担持体８を駆動して、２次転写電源７の出力を開始すると、低抵抗の中間転写ベルト１３ａを介して電流が流れる。２次転写電源７が出力した電流（図６に２５ａで示す）は中間転写ベルト１３ａ、張架ローラ１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを経て、すべてツェナーダイオード１７に流れる（この電流の流れを図６に２５ｂで示す）。この状態の電流計１８の値である非帯電時電流Ｄ６は２次転写電源７の出力電流に等しい。
【００４０】
次に、帯電電源６の出力を開始して帯電ローラ９に電圧を印加する。帯電ローラ９と像担持体８の間で放電が生じて、像担持体８が帯電する。像担持体８の帯電部分は回転に伴って１次転写ニップＮ１に近づく。像担持体８の表面電位と中間転写ベルト１３ａの間の電位差が放電閾値以上である場合、放電が生じて像担持体８と中間転写ベルト１３ａの間の電位差が放電閾値になるように像担持体８の表面電位を変化させる。
１次転写ニップ通過前の像担持体８の表面電位は、中間転写ベルト１３ａの表面電位と、像担持体８と中間転写ベルト１３ａの放電閾値と、１次転写ニップＮ１通過前後の像担持体の表面電位の変化量の和である（式２）。
【００４１】
【数２】
2013217986.tif 000004
・・・（式２）
【００４２】
この時の像担持体８の表面電位の変化量は、放電電流を像担持体８の単位面積当たりの静電容量と、１秒間に１次転写ニップＮ１を通過する像担持体８の表面積で割った値である（式３）。
【００４３】
【数３】
2013217986.tif 000005
・・・（式３）  
【００４４】
ここで、像担持体８の単位面積当たりの静電容量は、像担持体８の感光層の誘電率Ｃ１を、感光層膜厚Ｄ４で割った値である。また、１秒間に１次転写ニップＮ１を通過する像担持体８の表面積は、像担持体８と中間転写ベルト１３ａの接触幅と像担持体８の表面速度Ｃ５の積である。
この放電電流は２次転写電源７から中間転写ベルト１３ａを経て供給される（この電流の流れを図６に２５ｃで示す）。そのために、像担持体８と中間転写ベルト１３ａの間で放電を生じない場合に対してツェナーダイオード１７に流れる電流（２５ｂ）はこの放電電流分減少する。この状態の電流計１８の値である帯電時電流Ｄ７は、２次転写電源７の出力電流から放電電流を引いた値に等しい（式４）。
【００４５】
【数４】
2013217986.tif 000006
・・・（式４）
【００４６】
式２に式３〜４を代入すると式１が得られる。この式１を用いることで、ツェナーダイオード１７に流れる電流から像担持体８の帯電電位が算出できる。
この原理を確認するために、像担持体８の表面電位を変化させてツェナーダイオード１７に流れる電流を測定した。
実際の像担持体８の表面電位を得るために、１次転写ニップＮ１通過前の像担持体８の表面電位を測定する電位センサ２６ａと、１次転写ニップＮ１通過後の像担持体８の表面電位を測定する電位センサ２６ｂを取り付けて測定を行った。また、中間転写ベルト１３ａの表面電位を測定するために電位センサ２６ｃを取り付けた。これらの電位センサには、トレック社製の表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４を用いた。さらに、２次転写電源７の出力電流を測定するために電流計２４を取り付けた。
その結果を図７に示す。
【００４７】
中間転写ベルト１３ａの電位は、２次転写電源７の出力電圧が３０００Ｖで十分な電流を供給しているので、ツェナーダイオード１７の降伏電圧である２００Ｖに等しくなっている。
１次転写ニップＮ１通過前の像担持体８の表面電位が−４１５Ｖより正側（０Ｖ側）の領域では、１次転写ニップＮ１通過前後の像担持体８の電位は等しく、ツェナーダイオード１７に流れる電流（２５ｂ）は一定で２次転写電源７の出力電流（２５ａ）に等しい。これは、像担持体８と中間転写ベルト１３ａの間で放電が生じておらず、２次転写電源７から出力された電流（２５ａ）がすべてツェナーダイオード１７に流れている（２５ｂ）ことを示している。
１次転写ニップＮ１通過前の像担持体８の表面電位が−４１５Ｖより負側の領域（負側に大きい領域）では、１次転写ニップＮ１通過前の像担持体８の電位によらず、１次転写ニップＮ１通過後の像担持体８の表面電位が−４１５Ｖで一定になる。また、ツェナーダイオード１７を流れる電流（２５ｂ）は減少して、２次転写電源７から出力された電流（２５ａ）よりも小さくなる。この電流の減少量と、１次転写ニップＮ１通過前後の像担持体８の表面電位差は式２を満足する。これは、２次転写電源７から出力された電流の内でツェナーダイオード１７に流れなかった電流の一部が、中間転写ベルト１３ａを経由して像担持体８の除電に使用されたことを示している。
【００４８】
以上説明したように、ツェナーダイオード１７を流れる電流から式１を用いて像担持体８の表面電位が算出できる。なお、この像担持体８の表面電位の算出方法は、像担持体８と中間転写ベルト１３ａの間の放電を使用するという制約のために、像担持体８の表面電位と中間転写ベルト１３ａの電位差が放電閾値より小さい領域では使用できない。
【００４９】
（像担持体の帯電電位制御の精度）
像担持体８の帯電電位制御の精度は、像担持体の帯電電位の測定精度に依存する。本実施例の構成では、ツェナーダイオード１７を流れる電流の測定結果から直接に帯電電位を測定できる。だから、本実施例の帯電電位の測定精度は電流測定の精度に依存する。一方で、従来のような、１次転写系の抵抗と電流の積から帯電電位を算出する場合は、帯電電位は電流と抵抗の積で計算する。このために、帯電電位の測定精度は電流測定と抵抗測定の両方のばらつきの積に依存する。
したがって、本実施例の構成の帯電電位の測定結果は、抵抗の計測結果の影響を受けない分、従来のような場合よりも高精度に制御することができる。
【００５０】
（帯電電位調整に必要な定数の算出方法）
次に、帯電電位調整を行うために必要な定数の算出方法について説明する。
像担持体８の感光層の誘電率は、次のようにして求めた。１ｃｍ２のアルミ板に像担持体８と同様の感光層を塗工して表面に白金を蒸着したテストピースを作成した。それを安藤電気株式会社製のＬＣＲメーターＡＧ−４３０４で周波数１００Ｈｚ、印加電圧１Ｖの
条件で静電容量を測定した。その静電容量をテストピースの面積で除して、感光層の厚さを掛けることで誘電率を求めた。本実施例の像担持体８の感光層の誘電率は、２．０×１０−１１であった。
像担持体８と中間転写ベルト１３ａの間の放電閾値Ｃ３は、上記の像担持体の帯電電位測定の原理で述べたツェナーダイオード１７に流れる電流が減少し始める時の１次転写ニップＮ１通過前の像担持体８の表面電位と中間転写ベルト１３ａの電位差を用いた。本実施例では６１５Ｖに設定した。
【００５１】
待機時間Ｃ７は、像担持体８の表面における帯電ローラ９の接触位置から１次転写ニップＮ１までの像担持体８の回転方向に沿った距離を像担持体８の表面速度で割った値を用いた。本実施例の構成では、像担持体８の表面における帯電ローラ９の接触位置から１次転写ニップＮ１までの距離が４５．６ｍｍで、像担持体８の回転速度が２４０ｍｍ／ｓｅｃであるで、待機時間Ｃ７は０．１９ｓｅｃに設定した。
調整周期Ｃ８は１００枚、目標電位Ｃ９は５００Ｖに設定した。許容差Ｃ１０は、１０Ｖの電位変動がある場合に画像濃度の差が目視で認識されたことから１０Ｖに設定した。
【００５２】
累積印刷枚数／感光層膜厚ＬＵＴ（ＴＡ）は、画像形成装置１で連続印刷して４０００枚間隔で像担持体８の感光層の膜厚を大塚電子株式会社製の瞬間マルチ測光システムＭＣＰＤ−２０００で測定した。これを２００００枚になるまで測定して、累積印刷枚数と感光層膜厚の関係を線形フィッティングした。そのフィッティング結果を用いて２５００枚毎の感光層の膜厚を得て表１のような累積印刷枚数／感光層膜厚ＬＵＴ（ＴＡ）を作成した。
【００５３】
【表１】
2013217986.tif 000007
【００５４】
帯電電位調整の結果を確認するために、帯電ローラ９に現像剤１２を付着させて帯電電位を変動させた時の帯電電位を測定した。像担持体８の帯電電位は、電位センサ２６ａで測定した。本実施例の帯電電位制御を行わずに帯電電源の出力−１１１５Ｖを設定した時の像担持体８の帯電電位は−５００Ｖであった。その測定の後に、帯電ローラ９全体に０．１ｍｇ／ｃｍ２の現像剤１２を付着させた。本実施例の帯電電位制御を行わずに帯電電源の出力−１１１５Ｖを設定した時の帯電電位は−４５０Ｖに低下した。これに対して本実施例の帯電電位制御を行った場合、像担持体８の帯電電位は−５００Ｖに対して±１０Ｖ以内に制御できた。
以上説明したように、本実施例によれば、従来のように像担持体に電位センサを取り付けた場合と比較して低コストを実現しつつ、より高い精度で像担持体８の帯電電位を目標値に制御することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１…画像形成装置、２…制御装置、６…帯電電源、７…２次転写電源、８…像担持体、９…帯電ローラ、１１…現像部、１３…中間転写体、１６…２次転写ローラ、１７…ツェナーダイオード、１８…電流計
【図１】
2013217986.tif 000008
【図２】
2013217986.tif 000009
【図３】
2013217986.tif 000010
【図４】
2013217986.tif 000011
【図５】
2013217986.tif 000012
【図６】
2013217986.tif 000013
【図７】
2013217986.tif 000014