JP2004117920A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の生産性の低下を防止し、かつ高精度の転写電圧制御を行う。
【解決手段】二次転写ニップ部Ｔ２に記録材Ｐがないときに、二次転写対向ローラ３４と二次転写ローラ３６との間に、転写用高圧電源１０５によって電圧を印加し、そのときの電圧と電流とをそれぞれＤ／Ａコンバータ１０４、電流検出回路１０６によって検出し、電圧と電流との対向関係、つまり電圧電流特性をＲＡＭ１０２に記憶する。あらかじめ、湿度やカラーモード（カラーかモノカラーか）や記録材Ｐの性状（種類、転写面の１面目か２面目か）に応じてトナー像転写時の目標電流を決定しておく。このトナー像転写時の目標電流と、ＲＡＭ１０２に記憶されているトナー像非転写時の電圧電流特性とに基づいて、トナー像転写時の電圧を決定する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上のトナー像を転写部材に電圧を印加して被転写体に転写するに際して、画像形成条件に応じて転写部材に印加する電圧を画像形成条件に応じて変化させる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ，複写機等の白黒の画像形成装置においては、一般に、感光ドラム（像担持体）上にトナー像を形成し、このトナー像を紙等の記録材（被転写体）に転写する。感光ドラムに転写ローラ等の転写部材を当接させて転写ニップ（転写部位）を形成し、この転写ニップに記録材を通過させながら、転写部材に転写バイアスを印加することで、感光ドラム上のトナー像を記録材上に転写するのである。
【０００３】
上述の転写部材として使用される転写ローラは、通常、ゴム，スポンジ等の弾性部材に導電性粒子を分散させて抵抗値を適宜に調整したものが使用されている。
【０００４】
しかし、このような転写ローラは、製造時のばらつき，環境変動，装置寿命等の影響によって抵抗値が大きく変化するため、安定した転写バイアスを印加して良好な転写性を得るのが困難である。
【０００５】
良好な転写性を常に得るためには、記録材裏面に与える電荷量を適宜に制御するのが理想的である。これには、例えば転写ローラを定電流制御することが考えられる。
【０００６】
しかし、画像形成装置に使用される記録材の通紙幅（搬送方向に直角な方向の幅を言う。以下同じ。）の変化により転写ローラが像担持体表面に直接的に当接する部分の幅が変わるため、記録材のある部分とない部分とで転写ローラの像担持体表面に対する負荷インピーダンスが異なり、特に記録材のない部分では負荷インピーダンスが小さくなり、多くの電流が集中的に流入し、記録材のある部分では転写不良をきたしてしまう。
【０００７】
このような単純な定電流制御の欠点を補うために、転写ニップ内に記録材がない状態で、転写動作時に転写ローラへ流す電流を推定した一定電流を転写ローラに流し、転写時に必要とする発生電圧を保持し、通紙時にはこの発生電圧又はこの発生電圧に係数倍、定数加算といった補正を加えた電圧を印加するＡＴＶＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）方式が提案されている。
【０００８】
しかし、このＡＴＶＣ方式では、定電流回路が必要なのでコスト高になり、さらに定電流動作時に出力電圧を記憶する手段としてコンデンサを用いたハードウェア構成に頼っているため、リークによるコンデンサ電位の変動や、ゲイン抵抗の公差、温度特性等の変動が転写時の出力電圧に影響を及ぼすおそれがある。
【０００９】
また、上述のＡＴＶＣ方式は、ハードウェアで構成されているので、回路設計をした時点で定数、例えば定電流値や発生電圧を適正転写電圧に補正するための係数が定まってしまい、単純なバイアス制御しか実現できない等といった不利な点がある。
【００１０】
そこで、転写ローラに印加する電圧をデジタル的に増減させる手段と、転写ローラから像担持体に流入する電流を検出する手段と、転写ローラから像担持体に流入する電流が所望の値（ターゲット電流）に達しているか否かを判断する手段とを用いて、転写ローラから像担持体に流入する電流を一定値に収束させ、前述のＡＴＶＣ方式の定電流回路と同等の制御を可能にした、ソフト的なＡＴＶＣ方式も提案されている。
【００１１】
このＡＴＶＣ方式では、転写バイアスをステップ状に印加し、このとき転写ローラから像担持体に流入する電流を検知し、転写ローラから像担持体に流入する電流がターゲット電流に達したら制御を終了し、このときの転写バイアスをＲＡＭ等に記憶しておく。そして、転写時には記憶しておいた転写バイアスを印加するようにする。
【００１２】
しかし、このＡＴＶＣ方式では、転写ローラから像担持体に流入する電流が一定値に収束するまで、出力電圧をステップ状に変化させる操作を繰り返さなければならず、制御時間が長くなるという問題があった。また、製造上の誤差により転写ローラの周方向の抵抗ばらつきが大きい場合には、各出力電圧における電流としては転写ローラが少なくとも一回転する間検出し続けたものを平均化することが望ましく、電流検出回路のノイズが大きい場合においては、各出力電圧における電流のサンプリング数を増やし平均化することが望ましいため、制御時間がさらに長くなることがあった。
【００１３】
そこで、転写ニップ内に記録材がない状態で、２段階の転写バイアスを印加し、そのときに転写ローラから像担持体に流入する電流を検知し、ターゲット電流を得られる転写バイアスを補間アルゴリズムによって求める方式が提案されている。
【００１４】
補間アルゴリズムによるＡＴＶＣの簡単な制御フローチャートを図１６に示す。
【００１５】
転写ニップ内に記録材がない状態でＡＴＶＣ開始が指示されると（ステップＳ１０１、以下「Ｓ１０１」のように略す。）、転写ローラには所定電圧Ｖ１（例えば２．０ｋＶ）が印加される（Ｓ１０２）。そのとき転写ローラから像担持体に流入する電流を検知し、Ｉ１として記憶する（Ｓ１０３）。つづいて、所定電圧Ｖ２（例えば３．０ｋＶ）が印加される（Ｓ１０４）。そのとき転写ローラから像担持体に流入する電流を検知し、Ｉ２として記憶する（Ｓ１０５）。そして、記録材や環境等で決定されるターゲット電流（目標電流）Ｉｔａｒ（例えば３．５μＡ）を決定し（Ｓ１０６）、線形補間、
Ｖｓｅｔ＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）（Ｉｔａｒ−Ｉ１）／（Ｉ２−Ｉ１）
といった線形補間アルゴリズムによって記録材への転写動作時に印加する転写電圧Ｖｓｅｔを決定し（Ｓ１０７）、その後、ＡＴＶＣを終了する（Ｓ１０８）。
【００１６】
このような補間アルゴリズムによるＡＴＶＣの時間短縮によって一定の効果を挙げている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＡＴＶＣ方式、すなわち補間アルゴリズムによりターゲット電流が得られる転写バイアスを決定するＡＴＶＣ方式では、制御時間が２段階の転写バイアスを印加している時間に固定されるため、転写バイアスをステップ状に変化させてターゲット電流が得られる転写バイアスを決定するＡＴＶＣ方式に対して有利ではあるが、図１６の制御フローチャートから明らかなように、ターゲット電流を変更するたびに電流測定を行うことになる。しかし例えば、カラー画像形成装置においてフルカラーとモノカラー（例えばモノクロ）とが連続して混在するジョブなどでは、トナー載り量の差があるためターゲット電流が画像ごとに異なる場合がある。そのため従来のＡＴＶＣ方式では画像形成条件が変化する都度、ターゲット電流を変更してＡＴＶＣを行うので、画像形成装置における画像の生産性、つまり単位時間当たりのコピー枚数が低下してしまい、ユーザにとって不便であった。
【００１８】
なお、以上では、白黒の画像形成装置において、像担持体としての感光ドラムから被転写体としての記録材にトナー像を転写する場合を例に説明したが、カラーの画像形成装置の場合も同様である。ただし、カラーの画像形成装置の場合には、像担持体としての感光ドラムから被転写体としての中間転写体（例えば、中間転写ベルト，中間転写ドラム）にトナー像を転写（一次転写）する場合と、像担持体としての中間転写体から被転写体としての記録材にトナー像を転写（二次転写）する場合とがある。
【００１９】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであって、像担持体上のトナー像を被転写体に転写する際に転写部材に印加する電圧を、短時間でしかも精度よく決定することのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体との間に転写部を形成して前記転写部において被転写体を挟持する転写部材と、定電圧制御された電圧を前記転写部材に印加する電圧印加手段とを備え、前記像担持体上のトナー像を前記転写部に供給された被転写体に転写するために前記電圧印加手段により前記転写部材に所定電圧を印加する画像形成装置において、前記転写部材と前記像担持体との間に印加される電圧を検知する電圧検知手段と、前記電圧検知手段が検知した電圧によって前記転写部材と前記像担持体との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記電圧検知手段によって検知された電圧と前記電流検知手段によって検知された電流との対応関係である電圧電流特性を記憶する記憶手段と、前記像担持体上のトナー像を前記被転写体に転写するための前記所定電圧を決定する制御手段と、を備え、トナー像の非転写時に、前記電圧印加手段によって前記転写部材と前記像担持体との間に電圧を印加し、そのときの電圧と電流とをそれぞれ前記電圧検知手段と前記電流検知手段とによって検知してトナー像の非転写時における前記電圧電流特性を前記記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶されたトナー像の非転写時の前記電圧電流特性と画像形成条件によって異なるトナー像転写時の目標転写電流とに基づいて前記制御手段により前記所定電圧を決定する、ことを特徴とする。
【００２１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、トナー像の非転写時の前記電圧電流特性は、前記電圧印加手段によって前記転写部材と前記像担持体との間に少なくとも電圧値の異なる２種以上の電圧を印加して前記電圧検知手段によって検知し、それぞれの電流を前記電流検知手段によって検知して求める、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記像担持体が感光体であり、前記被転写体が中間転写体であり、前記像担持体上に形成したトナー像を前記中間転写体に転写した後、前記中間転写体上から記録材上に転写する、ことを特徴とする。
【００２３】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記像担持体が中間転写体であり、前記被転写体が記録材であり、前記中間転写体に転写されたトナー像を前記記録材に転写する、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載の画像形成装置において、前記画像形成条件が、雰囲気の湿度、カラーの画像形成かモノカラーの画像形成かの別、前記記録材の性状の別、前記記録材の１面目の画像形成か２面目の画像形成かの別、のうちの少なくとも１つである、ことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成又は作用をなすものであり、これらについての重複説明は適宜省略した。
【００２６】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明に係る画像形成装置の一例として、実施の形態１に係る画像形成装置１を示す。同図に示す画像形成装置１は、４色フルカラーの電子写真方式の画像形成装置であり、同図はその概略構成を示す縦断面図である。
【００２７】
同図に示す画像形成装置１は、大別して、画像形成部、給紙部、中間転写部、搬送部、定着部、操作部、制御部を備えている。以下、順に詳述する。
【００２８】
画像形成部は、構成がほぼ同様の４個の画像形成ステーションａ，ｂ，ｃ，ｄ（以下適宜「ａ〜ｄ」のように略記する。）を備えている。この順に、ブラック（Ｂｋ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ）の各色のトナー像を形成する画像形成ステーションである。各画像形成ステーションａ〜ｄは、それぞれ感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを有している。これら感光ドラム１１ａ〜１１ｄは、駆動手段（不図示）によって矢印方向（図１中の反時計回り）に回転駆動される。
【００２９】
感光ドラム１１ａ〜１１ｄの周囲には、その外周面に対向するように回転方向に沿ってほぼ順に、帯電ローラ（帯電手段）１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、露光装置（露光手段）１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、現像装置（現像手段）１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが配置されている。
【００３０】
感光ドラム１１ａ〜１１ｄは、その表面が帯電ローラ１２ａ〜１２ｄによって所定の極性・電位に均一に帯電される。帯電後の感光ドラム表面は、露光装置１３ａ〜１３ｄによって記録画像信号に応じて変調された、例えばレーザビームなどの光線が照射（露光）されることにより、静電潜像が形成される。これら各感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上の静電潜像は、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックといった４色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって現像（顕像化）されてトナー像となる。これらトナー像は、後述の一次転写ローラ（転写部材）３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄによって、中間転写体としての中間転写ベルト３０上に転写（一次転写）される。現像装置１４ａ〜１４ｄには、トナー補給容器７７ａ，７７ｂ，７７ｃ，７７ｄからトナーが補給される。
【００３１】
給紙部は、記録材Ｐを収納する部分、記録材Ｐを搬送するためのローラ、記録材Ｐの通過を検知するためのセンサ、記録材Ｐの有無を検知するためのセンサ、記録材Ｐを搬送路に沿って搬送させるためのガイド（不図示）等から構成されている。記録材Ｐを収納する部分としては、給紙カセット２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ、手差しトレイ２７、デッキ２８等がある。給紙カセット２１ａ〜２１ｄ内の記録材Ｐは、ピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄによって給紙される。記録材Ｐは、ピックアップローラ２２ａ〜２２ｄによって複数枚、送り出されることがあるが、この場合には、分離ローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄによって確実に１枚だけ分離されるようになっている。１枚だけ分離された記録材Ｐは、さらに引き抜きローラ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ、レジスト前ローラ２６によって搬送され、レジストローラ２５まで搬送される。また、手差しトレイ２７に収納された記録材Ｐは、分離ローラ２９によって１枚分離され、レジスト前ローラ２６によってレジストローラ２５まで搬送される。また、デッキ２８に収納された記録材Ｐは、ピックアップローラ６０によって給紙ローラ６１まで複数枚搬送され、給紙ローラ６１によって１枚だけ確実に分離され、引き抜きローラ６２まで搬送される。さらに記録材Ｐはレジスト前ローラ２６によってレジストローラ２５まで搬送される。
【００３２】
中間転写部は、中間転写ユニットとして構成され、中間転写ベルト（中間転写体）３０を備えている。中間転写ベルト３０は、その材料として例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）などが用いられる。中間転写ベルト３０は、無端状に構成されており、駆動ローラ３２、テンションローラ３３、二次転写対向ローラ３４に掛け渡されている。
【００３３】
このうち駆動ローラ３２は、中間転写ベルト３０に駆動を伝達するローラであり、金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタン又はクロロプレン）をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ３２は、ステッピングモータ（不図示）によって図１中の時計回りに回転駆動され、これにより中間転写ベルト３０を矢印Ｒ３０方向に回転させる。テンションローラ３３は、ばね（不図示）の付勢によって中間転写ベルト３０に適度な張力を与えるローラである。二次転写対向ローラ３４は、中間転写ベルト３０を二次転写ローラ（転写部材）３６との間に挟んで二次転写領域（二次転写部）つまり二次転写ニップ部（転写部）Ｔ２を形成するものである。二次転写ローラ３６は中間転写体に対して適度な圧力で加圧されている。
【００３４】
各感光ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３０が対向する位置の、中間転写ベルト３０の裏面には、トナー像を中間転写ベルト３０上に転写（一次転写）するための高圧が印加される一次転写ローラ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが配置されている。中間転写ベルト３０は、これら一次転写ローラ３５ａ〜３５ｄによって各感光ドラム１１ａ〜１１ｄに押圧されることにより、各感光ドラム１１ａ〜１１ｄとの間に一次転写領域（一次転写部）、つまり一次転写ニップ部（転写部）Ｔ１を構成している。
【００３５】
また、中間転写ベルト３０のうちの、二次転写部Ｔ２の下流側で、かつ中間転写ベルト３０を挟んでテンションローラ３３に対向する位置には、クリーニング装置５０が配設されている。クリーニング装置５０は、ポリウレタンゴムなど形成されたクリーニングブレード５１と、廃トナーボックス５２とを有している。クリーニング装置５０は、クリーニングブレード５１を中間転写ベルト３０表面に押圧させて中間転写ベルト３０上の二次転写残トナーを掻き落とし、そのトナーを廃トナーボックス５２に収納する。
【００３６】
定着部は、定着ユニット４０によって構成されている。定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を有する定着ローラ４１ａと、この定着ローラ４１ａに押圧された加圧ローラ４１ｂと、これら定着ローラ４１ａ及び加圧ローラ４１ｂから排出されてきた記録材Ｐを搬送する内排紙ローラ４４を備えている。
【００３７】
上述の搬送部によってレジストローラ２５まで搬送された記録材Ｐは、レジストローラ２５よりも上流のローラの回転駆動を止めることで一旦停止され、その後、画像形成部の画像形成タイミングに合わせてレジストローラ２５を含む上流のローラの回転駆動が再開されることにより、二次転写ニップ部Ｔ２に供給される。二次転写ニップ部Ｔ２に供給された記録材Ｐは、二次転写ローラ３６に転写バイアスが印加されることにより、上述の中間転写ベルト３０上の４色のトナー像が一括で二次転写される。
【００３８】
トナー像転写後の記録材Ｐは、定着ユニット４０の定着ローラ４１ａ、加圧ローラ４１ｂによって加熱・加圧され、表面にトナー像が定着される。トナー像定着後に記録材Ｐは、内排紙ローラ４４を通過した後、切替えフラッパ７３によって、搬送先が切替えられる。切替えフラッパ７３がフェイスアップ排紙側にある場合は、記録材Ｐは外排紙ローラ４５によってフェイスアップ用の排紙トレイ２に排出される。一方、切替えフラッパ７３がフェイスダウン排紙側にある場合は、記録材Ｐは排紙ローラ７２ａ，７２ｂ，７２ｃの方向へ搬送され、フェイスダウン用の排紙トレイ３へ排出される。ここで、表面（１面目）にトナー像が定着された記録材Ｐは、その裏面（２面目）にも画像形成が行われる場合には、切替えフラッパ７３によって表裏反転された後、再給搬送ローラ７４ａ，７４ｂ，７４ｃ，７４ｄ等によって再度、レジストローラ２５等を介して、二次転写ニップ部Ｔ２に供給され、ここで裏面にもトナー像が転写され、定着後、排紙トレイ２又は排紙トレイ３上に排出される。
【００３９】
なお、記録材Ｐの搬送路には、記録材Ｐの通過を検知するために複数のセンサが配置されている。例えば、給紙リトライセンサ６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ、デッキ給紙センサ６５、デッキ引き抜きセンサ６６、レジストセンサ６７、内排紙センサ６８、フェイスダウン排紙センサ６９、両面プレレジセンサ７０、両面再給紙センサ７１、等がある。また、記録材Ｐを収納する給紙カセット２１ａ〜２１ｄには、記録材Ｐの有無を検知する給紙カセット紙ありなしセンサ６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが配置され、手差しトレイ２７には手差しトレイ２７上の記録材Ｐの有無を検知する手差しトレイ紙ありなしセンサ７４が配置され、デッキ２８にはデッキ２８内の記録材Ｐの有無を検知するデッキ紙ありなしセンサ７５が配置されている。
【００４０】
操作部は、画像形成装置本体の上部全面に配置された操作パネル（不図示）によって構成されている。この操作パネルの表示に基づいて、ユーザが、画像形成（プリント）スタート、画像形成枚数、記録材Ｐのサイズ、画像形成濃度等を手動で指示することになる。
【００４１】
制御部は、制御ユニット１００（図２参照）によって構成されている。制御ユニットは、上述の各装置、機器、部材の動作を制御するための制御基板（不図示）や、モータドライブ基板（不図示）などを有している。
【００４２】
図２は、本実施の形態における画像形成装置１の二次転写高電圧制御ブロック図である。
【００４３】
ＣＰＵ（制御手段）１０１は転写高電圧の制御を行う。ＣＰＵ１０１には制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ１０３及び処理を行うためのＲＡＭ（記憶手段）１０２がアドレスバス又はデータバスを介して接続されている。制御プログラムの内容に従って、転写高圧制御動作を実行する。
【００４４】
ＣＰＵ１０１から００〜ＦＦまでのデジタル信号がＤ／Ａコンバータ（電圧検知手段）１０４に入力されると、図３に示すように、０〜１２Ｖの電圧に変換され、転写用高圧電源（電圧印加手段）１０５によって二次転写対向ローラ３４に−４〜＋８ｋＶの電圧が印加される。
【００４５】
この電圧によって二次転写対向ローラ３４より二次転写ローラ３６に流れる転写電流は、図４に示すように−４０〜＋１００μＡの範囲で図２に示す電流検出回路（電流検知手段）１０６により検知され、Ａ／Ｄコンバータ１０７によって００〜ＦＦまでのデジタル信号に変換される。ＣＰＵ１０１はこの信号を読み込み、ＡＴＶＣ（前述）における演算処理を行う。
【００４６】
次に、図１に示す画像形成装置１の動作に即して説明を加える。一例として、給紙カセット２１ａから記録材Ｐを搬送する場合を説明する。
【００４７】
画像形成動作開始信号が発せられてから所定時間経過後、まずピックアップローラ２２ａにより、給紙カセット２１ａから記録材Ｐが１枚ずつ送り出される。そして分離ローラ２３ａによって記録材Ｐが引き抜きローラ２４ａ、レジスト前ローラ２６を経由して、レジストローラ２５まで搬送される。このときレジストローラ２５は停止されており、記録材Ｐの先端は、レジストローラ２５のニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ２５は回転を始める。この回転時期は、記録材Ｐと画像形成部から中間転写ベルト３０上に一次転写されたトナー像とが二次転写ニップ部Ｔ２においてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００４８】
一方、画像形成部では、画像形成動作開始信号が発せられると、中間転写ベルト３０の回転方向（矢印Ｒ３０方向）に沿っての最も上流側に配設されている画像形成ステーションｄの感光ドラム１１ｄ上に、前述したプロセスにより形成されたイエローのトナー像が、高電圧が印加された転写ローラ３５ｄによって一次転写ニップ部Ｔ１において中間転写ベルト３０に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の画像形成ステーションｃの一次転写ニップ部Ｔ１まで搬送される。そこでは画像形成ステーションｄ，ｃ間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して感光ドラム１１ｃ上にシアンのトナー像が形成されており、このシアンのトナー像は、既に中間転写ベルト３０上に転写されているイエローのトナー像上に先端を合わせるようにして転写されることになる。以下、同様に、画像形成ステーションｂ，ａの感光ドラム１１ｂ，１１ａ上に形成されたマゼンタ，ブラックのトナー像もそれぞれの一次転写ニップ部Ｔ１において、同様に一次転写される。このように、中間転写ベルト３０上には各画像形成ステーションａ〜ｄに形成されたそれぞれ異なる４色のトナー像が、順次に一次転写されて中間転写ベルト３０上で重ね合わされる。
【００４９】
最下流側のブラックの画像形成ステーションａに対して画像形成開始信号が発せられるのに同期して、二次転写ニップ部Ｔ２では後述する理由により、図５に示すような転写電流測定動作が行われる。本実施の形態における画像形成装置１では転写電流測定用としてＶ１〜Ｖ３の３段階の電圧（例えばＶ１＝１ｋＶ，Ｖ２＝２ｋＶ，Ｖ３＝３ｋＶ）を印加する。
【００５０】
その後、記録材Ｐが二次転写ニップ部Ｔ２に進入して中間転写ベルト３０に接触すると、記録材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写対向ローラ３４に、後述する手段によって決定された高電圧が印加される。図５の制御タイミングチャートではＡのタイミングに相当する。そして前述したプロセスにより中間転写ベルト３０上に形成された４色のトナー像が記録材Ｐの表面に一括で二次転写される。その後、記録材Ｐは、定着ユニット４０に導かれる。そして、定着ローラ４１ａ、加圧ローラ４１ｂの加熱・加圧によって、表面にトナー像が定着される。その後、切替えフラッパ７３の切替え方向に応じて、フェイスアップ用の排紙トレイ２又はフェイスダウン用の排紙トレイ３に排出される。
【００５１】
次に本実施の形態の特徴である二次転写系におけるＡＴＶＣについて説明する。すなわち、本実施の形態では、像担持体としての中間転写ベルト（中間転写体）３０上に形成されたトナー像を被転写体としての記録材に転写する際の制御について説明する。
【００５２】
図６は、二次転写対向ローラ３４の印加電圧に対して、二次転写ローラ３６に流入する電流量（Ｖ−Ｉ特性）を示す図である。
【００５３】
例えば、温度２３℃、湿度６０％の環境下において、記録材Ｐとしての普通紙の表面に４色フルカラーのトナー像を転写する場合に必要な転写電流量（目標転写電流）は１９．８μＡ（図６中の（ａ）で示すカラーターゲット電流）である。フルカラー転写の際に（ａ−１）より高い転写電流量が流れた場合、二次転写対向ローラ３４に印加する電圧が強いため、二次転写ニップ部Ｔ２近傍で強い放電が生じ、記録材Ｐ上にトナー像が水玉状に抜ける放電跡が発生することある（カラー転写爆発）。一方、（ａ−２）より低い転写電流が流れた場合、二次転写対向ローラ３４に印加する電圧が弱いため、記録材Ｐの裏面にトナーを強く保持するだけの電荷を付与できず、トナー像が非画像部に飛び散る転写不良を起こすことがある（カラー転写不良）。
【００５４】
一方、同環境同条件においてモノカラー（例えばモノクロ。以下ではモノクロを例に説明する。）のトナー像を転写する場合に必要な転写電流量は１２．７μＡ（（ｂ）で示すモノクロターゲット電流）である。モノクロのトナー像の転写の際に（ｂ−１）より高い転写電流量が流れた場合、記録材Ｐ上に放電跡が発生することある（モノクロ転写爆発）。一方、（ｂ−２）より低い転写電流が流れた場合、トナー像が非画像部に飛び散る転写不良を起こすことがある（モノクロ転写不良）。
【００５５】
これらのターゲット電流の差異は、主に中間転写ベルト３０上のトナーの載り量（のりりょう）の差に起因しており、後者のモノクロの方が少ない転写電流量でも良好な転写画像が得られる。
【００５６】
しかし例えば、同ジョブ内にカラー画像形成とモノクロ画像形成が連続してなされるような場合に転写電圧を変えずに転写を行うと、モノクロ画像形成時の転写電圧が高すぎて放電跡が発生してしまう。
【００５７】
そこで画像形成動作に先立って、非転写時に前述した転写電流測定動作で二次転写ローラ３６のＶ−Ｉ特性を検知する。その制御フローチャートが図７である。なお、トナー像の非転写時とは、二次転写ニップ部Ｔ２に記録材Ｐがないときをいうものとする。
【００５８】
まず、二次転写対向ローラ３４に電圧Ｖ１を印加し（ステップＳ１。以下「Ｓ１」のように略記する。）、転写電流Ｉ１を検知する（Ｓ２）。本実施の形態では測定誤差を低減するために二次転写ローラ３６の一周期（本実施の形態では７８０ｍｓｅｃ）に渡って、例えば２０ｍｓｅｃ間隔で２９回分の電流をサンプリング後、平均化値をＲＡＭ１０２に記憶する。同様に電圧Ｖ２を印加し（Ｓ３）、転写電流Ｉ２を検知し（Ｓ４）、さらに電圧Ｖ３を印加し（Ｓ５）、転写電流Ｉ３を検知する（Ｓ６）。３段階の電圧を印加しているのは、測定レンジを広げ、精度の向上を図るためである。ＲＡＭ１０２内には印加電圧Ｖ１〜Ｖ３と転写電流Ｉ１〜Ｉ３は、図８のようなＶ−Ｉ特性のテーブルとして記憶されている。
【００５９】
図９は、本実施の形態に係るＡＴＶＣ制御を示すフローチャートである。
【００６０】
本実施の形態における画像形成装置１では、図１０に示すように、記録材Ｐの種類（普通紙、ＯＨＴ（オーバー・ヘッド・トランスペアレンシー））やカラーモード（４色（４Ｃ）、モノクロ（Ｂｋ））、転写面（１面目、２面目）毎に環境（湿度５，１０，２０，３０，５０，６０，７０，８０％）により異なる理想的な転写電流がテーブル化され、ＲＯＭ１０３に記憶されている。
【００６１】
図５におけるＡのタイミングにおいて、ＡＴＶＣ開始が指示されると、画像形成条件に応じて、すなわち環境（雰囲気の湿度）、カラーモード（４色フルカラーかモノカラーか）、記録材Ｐの性状（性質や状態。例えば普通紙かＯＨＴか、転写面が１面目の画像形成か２面目の画像形成か）に応じてターゲット電流Ｉｔａｒが、ＲＯＭ１０３に格納された図１０のテーブルから決定される（Ｓ１１）。そして、ＲＡＭ１０２に格納されたＶ−Ｉ特性であるＶ１〜Ｖ３、及びＩ１〜Ｉ３を読み込む（Ｓ１２）。ＡＴＶＣにより印加する転写電圧をＶｓｅｔとすると、
Ｉｔａｒ＜Ｉ２のときは、
Ｖｓｅｔ＝（Ｖ２−Ｖ１）（Ｉｔａｒ−Ｉ１）／（Ｉ２−Ｉ１）＋Ｖ１
Ｉｔａｒ≧Ｉ２のときは、
Ｖｓｅｔ＝（Ｖ３−Ｖ２）（Ｉｔａｒ−Ｉ２）／（Ｉ３−Ｉ２）＋Ｖ２
を演算することで、Ｖｓｅｔが決定される（Ｓ１３）。そして二次転写対向ローラ３４にはＶｓｅｔが印加される（Ｓ１４）。
【００６２】
例えば、温度２３℃、湿度６０％の環境下において１回目の画像形成が、普通紙，１面目，フルカラーであった場合、ターゲット電流Ｉｔａｒはテーブルより１９．８μＡと決定される。Ｖ−Ｉ特性が図８のとおりだったとすると、前述の式よりＶｓｅｔは１８２４Ｖと決定される。また、連続して２回目の画像形成が普通紙，１面目，モノクロで行われる場合、ターゲット電流Ｉｔａｒはテーブルより１２．７μＡと決定される。Ｖ−Ｉ特性が図８のとおりだったとすると、前述の式よりＶｓｅｔは１３３５Ｖと決定される。
【００６３】
別の例として、連続して２回目の画像形成がモノクロのＯＨＴで行われる場合、ターゲット電流Ｉｔａｒはテーブルより６．１μＡと決定される。Ｖ−Ｉ特性が図８のとおりだったとすると、前述の式よりＶｓｅｔは８６４Ｖと決定される。
【００６４】
このようにＶ−Ｉ特性の測定制御と、ＡＴＶＣの動作を分割したことで、連続するジョブにおいて色のモード（カラーモード，モノクロモード）や記録材の種類が複数種混在する場合にも、毎回Ｖ−Ｉ特性検知を行う必要はなく、画像形成装置１の生産性（一定時間内のコピー枚数）の低下を防ぎ、かつ良好な転写画像が得られる。
【００６５】
本実施の形態では画像形成動作開始から二次転写ニップ部Ｔ２にトナー像が達するまでの時間に、Ｖ−Ｉ特性の測定制御に十分時間的余裕があるため、間欠ジョブでは毎回Ｖ−Ｉ特性は更新され、環境変動や装置寿命によってローラ抵抗の変化にも追従できる。また、連続ジョブにおいても画像形成回数をカウントしたり、大きな環境変動を検知したり、前回のＶ−Ｉ特性測定制御からの経過時間を測定するなどして、割り込みでＶ−Ｉ特性測定制御を行うと、より安定した転写画像が得られる。
【００６６】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は、上述の実施の形態１で説明したＡＴＶＣを一次転写系に適応したものである。すなわち、像担持体としての感光ドラム上に形成されたトナー像を、被転写体としての中間転写ベルト（中間転写体）上に転写する際の制御について説明する。なお、本実施の形態に係る画像形成装置は、図１に示す実施の形態１に係る画像形成装置とほぼ同様であるので、画像形成装置全体の構成及び動作についての説明は適宜省略し、本実施の形態の特徴部分を主に説明するものとする。
【００６７】
図１１は、本実施の形態における画像形成装置１のブラックの画像形成ステーションａにおいてブラックのトナー像を一次転写するための高電圧制御ブロック図である。
【００６８】
ＣＰＵ（制御手段）２０１は転写高電圧の制御を行う。ＣＰＵ２０１には制御プログラムが書き込まれたＲＯＭ２０３及び処理を行うためのＲＡＭ２０２がアドレスバス又はデータバスを介して接続されている。制御プログラムの内容に従って、転写高圧制御動作を実行する。
【００６９】
ＣＰＵ２０１によって００〜ＦＦまでのデジタル信号がＤ／Ａコンバータ（電圧検知手段）２０４に入力されると、０〜１２Ｖの電圧に変換され、転写用高圧電源（電圧印加手段）２０５から一次転写ローラ３５ａに０〜１０００Ｖの電圧が印加される。
【００７０】
この電圧によって一次転写ローラ３５ａから感光ドラム１１ａに流れる転写電流は０〜３０μＡの範囲で電流検出回路２０６により検知され、Ａ／Ｄコンバータ２０７によって００〜ＦＦまでのデジタル信号に変換される。ＣＰＵ２０１はこの信号を読み込み、ＡＴＶＣにおける演算処理を行う。
【００７１】
帯電高圧電源２０８は帯電ローラ１２ａに帯電電圧を印加する電源であり、現像高圧電源２０９は現像装置１４ａに現像電圧を印加する電源である。本実施の形態では、感光ドラム１１ａ上の帯電ローラ１２ａによる帯電電位は、暗電位（非露光部電位）ＶＤ＝−６００Ｖ、露光装置１３ａによる明電位（露光電位）ＶＬ＝−１００Ｖである。
【００７２】
次に一次転写におけるＡＴＶＣについて説明する。
【００７３】
図１２は一次転写ローラ３５ａの印加電圧に対して、感光ドラム１１ａ上の暗電位ＶＤ部に流入する電流量（Ｖ−Ｉ特性）を示す図である。
【００７４】
温度２３℃、湿度６０％の環境下において４色フルカラーのトナー像の転写を行う場合に必要な転写電流量（カラーターゲット電流）は７．９μＡ（図１２中の（ｃ））である。フルカラー転写の際に（ｃ−１）より高い転写電流量が流れた場合、一次転写ローラ３５ａに印加する電圧が強いため、一旦は中間転写ベルト３０に転写されたトナー像が感光ドラム１１ａに逆転写され、濃度低下を招く。一方、（ｃ−２）より低い転写電流が流れた場合、一次転写ローラ３５ａに印加する電圧が弱いため、中間転写ベルト３０の裏面にトナーを強く保持するだけの電荷を付与できず、トナー像が非画像部に飛び散る転写不良を起こすことがある。
【００７５】
一方、同環境同条件においてモノクロのトナー像の転写を行う場合に必要な転写電流量（モノクロターゲット電流）は５．０μＡ（図１２中の（ｄ））である。モノクロ転写の際に（ｄ−１）より高い転写電流量が流れた場合、再転写が発生することある。一方、（ｄ−２）より低い転写電流が流れた場合、トナー像が非画像部に飛び散る転写不良を起こすことがある。
【００７６】
これらのターゲット電流の差異は、主に中間転写ベルト３０上のトナーの載り量差に起因しており、特に最下流のブラックの画像形成ステーションａではトナーの載り量差が転写不良の原因になりやすい。
【００７７】
しかし例えば、同ジョブ内にカラー画像形成とモノクロ画像形成が連続してなされるような場合に転写電圧を変えずに転写を行うと、モノクロ画像形成時の転写電圧が高すぎて再転写が発生してしまう。
【００７８】
そこで画像形成動作に先立って、前述した転写電流測定動作で一次転写ローラ３５ａのＶ−Ｉ特性を検知する。その制御フローチャートが図１３である。
【００７９】
まず、一次転写ローラ３５ａにＶ１を印加して（Ｓ３１）、転写電流Ｉ１を検知する（Ｓ３２）。本実施の形態では測定誤差を低減するために一次転写ローラ３５ａ一周期（本実施の形態では４３０ｍｓｅｃ）に渡って、例えば１０ｍｓｅｃ間隔で４３回分の電流をサンプリング後、平均化値をＲＡＭ２０２に記憶する。同様にＶ２を印加し（Ｓ３３）、Ｉ２を検知する（Ｓ３４）。ＲＡＭ２０２内には印加電圧Ｖ１〜Ｖ２と転写電流Ｉ１〜Ｉ２は、図１４に示すようなＶ−Ｉ特性のテーブルとして記憶されている。
【００８０】
本実施の形態によるＡＴＶＣ制御の流れは、図９に示すフローチャートのようになり、実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００８１】
本実施の形態における画像形成装置１では、図１５に示すように、湿度５，１０，２０，３０，５０，６０，７０，８０％ごとに、カラーモード（４色フルカラー、モノクロ）に応じて異なる理想的な転写電流がテーブル化され、ＲＯＭ２０３に記憶されている。
【００８２】
画像形成動作開始信号が発せられてから所定時間経過後のタイミングにおいて、ＡＴＶＣ開始が指示されると、カラーモード、環境に応じてターゲット電流ＩｔａｒがＲＯＭ２０３に格納された図１５に示すテーブルから決定される（図９のＳ１１）。そして、ＲＡＭ２０２に格納されたＶ−Ｉ特性であるＶ１〜Ｖ２、及びＩ１〜Ｉ２を読み込む（Ｓ１２）。ＡＴＶＣにより印加する転写電圧をＶｓｅｔとすると、
Ｖｓｅｔ＝（Ｖ２−Ｖ１）（Ｉｔａｒ−Ｉ１）／（Ｉ２−Ｉ１）＋Ｖ１
を演算する（Ｓ１３）。そして一次転写ローラ３５ａにはＶｓｅｔが印加される（Ｓ１４）。
【００８３】
例えば、温度２３℃、湿度６０％の環境下において１枚目の画像形成が普通紙１面目の４色（４Ｃ）フルカラーであった場合、ターゲット電流Ｉｔａｒはテーブルより７．９μＡと決定される。Ｖ−Ｉ特性が、図１４に示すようなものだったとすると、前述の式よりＶｓｅｔは９０８Ｖと決定される。また、連続して２回目の画像形成が普通紙１面目のモノクロ（Ｂｋ）で行われる場合、ターゲット電流Ｉｔａｒはテーブルより５．０μＡと決定される。Ｖ−Ｉ特性が図１４に示すようなものだったとすると、前述の式よりＶｓｅｔは６６６Ｖと決定される。
【００８４】
このようにＶ−Ｉ特性の測定制御とＡＴＶＣの動作とを分割したことで、連続するジョブにおいて色のモード（カラーモード，モノクロモード）が混在する場合にも毎回Ｖ−Ｉ特性検知を行う必要はなく、画像形成装置の生産性の低下を防ぎ、かつ良好な転写画像が得られる。
【００８５】
本実施の形態では例えば画像形成装置の定着温度を所定温度まで上昇させるウェイト制御中など、非画像形成時間を利用してＶ−Ｉ特性の測定制御を行うため、Ｖ−Ｉ特性は随時更新される。このため、環境変動や装置寿命によってローラ抵抗が変化した場合であっても、その抵抗変化にも追従できる。また、連続ジョブにおいても画像形成回数をカウントしたり、大きな環境変動を検知したり、前回のＶ−Ｉ特性測定制御からの経過時間を測定するなどして、割り込みでＶ−Ｉ特性測定制御を行うと、より安定した転写画像が得られる。
【００８６】
以上説明した実施の形態１，２においては、中間転写体がベルト状の中間転写ベルト３０である場合を例に説明したが、本発明のこれに代えて、中間転写体がドラム状の中間転写ドラムである場合も適用することができ、この場合にも、ほぼ同様な効果を奏することができる。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、トナー像の非転写時に、転写部材と像担持体との間に電圧を印加してそのときの電圧と電流とを検知し、その検知結果と目標転写電流とに基づいてトナー像転写時に印加する電圧を決定するので、決定に要する時間を短縮して画像の生産性の低下を防止し、かつ高精度の転写電圧制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１，２に係る画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態１において、二次転写高電圧を制御するためのブロック図である。
【図３】実施の形態１における、Ｄ／Ａコンバータ出力と、転写電圧との関係を示す図である。
【図４】実施の形態１における、転写電流とＡ／Ｄコンバータ入力との関係を示す図である。
【図５】実施の形態１において、転写電圧を印加するタイミングを説明する図である。
【図６】実施の形態１において、二次転写ローラのＶ−Ｉ特性を説明する図である。
【図７】実施の形態１における転写電流測定動作を説明するフローチャートである。
【図８】実施の形態１におけるＶ−Ｉ特性のテーブルを説明する図である。
【図９】実施の形態１，２におけるＡＴＶＣ制御を説明するフローチャートである。
【図１０】実施の形態１において、ターゲット電流を説明する図である。
【図１１】実施の形態２において、一次転写高電圧を制御するためのブロック図である。
【図１２】実施の形態２において、一次転写ローラのＶ−Ｉ特性を説明する図である。
【図１３】実施の形態２における転写電流測定動作を説明するフローチャートである。
【図１４】実施の形態２におけるＶ−Ｉ特性のテーブルを説明する図である。
【図１５】実施の形態２において、ターゲット電流を説明する図である。
【図１６】従来のＡＴＶＣ制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ像担持体（感光体、感光ドラム）
３０　　　　像担持体，被転写体，中間転写体（中間転写ベルト）
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ転写部材（一次転写ローラ）
３６　　　　転写部材（二次転写ローラ）
１０１　　　制御手段（ＣＰＵ）
１０２　　　記憶手段（ＲＡＭ）
１０４　　　電圧検知手段（Ｄ／Ａコンバータ）
１０５　　　電圧印加手段（転写用高圧電源）
１０６　　　電流検知手段（電流検出回路）
２０１　　　制御手段（ＣＰＵ）
２０２　　　記憶手段（ＲＡＭ）
２０４　　　電圧検知手段（Ｄ／Ａコンバータ）
２０５　　　電圧印加手段（転写用高圧電源）
２０６　　　電流検知部材（電流検出回路）
Ｐ　　　　　被転写体（記録材）
Ｔ１　　　　転写部（一次転写ニップ部）
Ｔ２　　　　転写部（二次転写ニップ部）

Claims (5)

1. 表面にトナー像が形成される像担持体と、前記像担持体との間に転写部を形成して前記転写部において被転写体を挟持する転写部材と、定電圧制御された電圧を前記転写部材に印加する電圧印加手段とを備え、前記像担持体上のトナー像を前記転写部に供給された被転写体に転写するために前記電圧印加手段により前記転写部材に所定電圧を印加する画像形成装置において、
   前記転写部材と前記像担持体との間に印加される電圧を検知する電圧検知手段と、
   前記電圧検知手段が検知した電圧によって前記転写部材と前記像担持体との間に流れる電流を検知する電流検知手段と、
   前記電圧検知手段によって検知された電圧と前記電流検知手段によって検知された電流との対応関係である電圧電流特性を記憶する記憶手段と、
   前記像担持体上のトナー像を前記被転写体に転写するための前記所定電圧を決定する制御手段と、を備え、
   トナー像の非転写時に、前記電圧印加手段によって前記転写部材と前記像担持体との間に電圧を印加し、そのときの電圧と電流とをそれぞれ前記電圧検知手段と前記電流検知手段とによって検知してトナー像の非転写時における前記電圧電流特性を前記記憶手段に記憶し、記憶手段に記憶されたトナー像の非転写時の前記電圧電流特性と画像形成条件によって異なるトナー像転写時の目標転写電流とに基づいて前記制御手段により前記所定電圧を決定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. トナー像の非転写時の前記電圧電流特性は、前記電圧印加手段によって前記転写部材と前記像担持体との間に少なくとも電圧値の異なる２種以上の電圧を印加して前記電圧検知手段によって検知し、それぞれの電流を前記電流検知手段によって検知して求める、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体が感光体であり、前記被転写体が中間転写体であり、前記像担持体上に形成したトナー像を前記中間転写体に転写した後、前記中間転写体上から記録材上に転写する、
   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。
4. 前記像担持体が中間転写体であり、前記被転写体が記録材であり、前記中間転写体に転写されたトナー像を前記記録材に転写する、
   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。
5. 前記画像形成条件が、雰囲気の湿度、カラーの画像形成かモノカラーの画像形成かの別、前記記録材の性状の別、前記記録材の１面目の画像形成か２面目の画像形成かの別、のうちの少なくとも１つである、
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。

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