JP6765883B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等により記録材に画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、及びこれらの複数の機能を有する複合機等として広く応用されている。この種の画像形成装置では、像担持体としての感光ドラムに形成したトナー像を中間転写体としての中間転写ベルトに一次転写してから、記録材（シート）に二次転写する構成が知られている。この中間転写ベルトとして、樹脂材料に導電剤を添加して所望の電気抵抗値に調整したものが提案されている。

このような画像形成装置では、各種の転写材に対応するため、シートの種類、例えばシートの厚み、坪量、表面性などの条件よりシート区分が定義される。また、画像形成装置として、シートトレイごとにユーザが使用するシートのシート区分を指定し、指定されたシート区分に従って転写条件や定着条件を変更するものが一般的に知られている。この場合の転写条件の変更例としては、例えば、シートの抵抗値が基準値より大きく異なり、トナーが適正に転写されない際に変更することがある。この場合には、例えば、シートの分担電圧を調整してシートの抵抗値に合わせた設定に変更したり、あるいは用紙の先端部又は後端部での画像不良を回避するために、先端部及び後端部でのバイアス設定を中央部よりも弱くしたりして対処することがある。また、同じシート区分に属するシートであっても、例えば、シートの電気抵抗などの物性が異なり、最適な転写条件や定着条件を得られない場合がある。

このような状況に対応すべく、ユーザがユーザモード画面にて転写条件や定着条件を設定可能な調整機能を有した画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。ここでの転写条件としては、例えば二次転写電圧がある。この場合、ユーザモードにおいて、ユーザは、高圧電源の高圧保証範囲内で二次転写電圧を自由に設定し、設定した通りの二次転写電圧が高圧電源から出力される。

ところで、このような画像形成装置では、使用環境や耐久などの理由で、ユーザにより設定された二次転写電圧が二次転写部のインピーダンスに対して過剰な電圧設定になってしまう可能性がある。この場合、高圧電源から二次転写部に二次転写電圧が過剰に印加されてしまい、高圧保証範囲を超えた電流値が二次転写部に流れてしまう可能性がある。これに対し、一般的に発熱発火防止のため、あるいは基板内部での放電による故障を回避するために、高圧基板に保護回路が備えられている。このため、上述のような高圧保証範囲を超えた電流値が二次転写部に流れてしまうと、保護回路が動作する。ここでの保護動作としては、例えば、過電流が継続的に流れて発熱しないよう間欠発振動作に切り換える動作や、高圧出力をオフにする動作がある。

特開２０１３−１７４８７５号公報

しかしながら、上述した特許文献１の画像形成装置では、保護回路の動作時には中間転写ベルト上のトナー画像はシートへ適正に転写されず、最終的には画像情報の欠落という画像不良を招いてしまうという問題があった。このような過剰な電圧設定に起因する画像不良を回避するため、ユーザが選択できる二次転写電圧の設定範囲に対し、一律に上限を設けてしまうことも考えられる。ここで、同じシート区分であっても数桁以上の抵抗値が異なるシート種が存在し、あるいは同じシート銘柄であってもシートの管理状態によっては水分量によって抵抗値が桁単位で変化してしまう。このため、抵抗値が最小の場合に合わせて二次転写電圧の上限を設定すると、抵抗値がそれよりも大幅に大きい場合には、画像不良を起こさない二次転写電圧の真の上限よりも大幅に低い上限を設定してしまうことになる。これにより、二次転写電圧の設定範囲が不要に狭くなり、最適な転写条件を選択できなくなるという状態が起こり得る。

また、ユーザが操作可能な操作画面上において設定範囲が反映されないため、ユーザは操作画面上の設定値を変更しているにも関わらず、実際には設定できずに転写条件が変更されていない場合が発生し得る。このため、ユーザは、画像形成に設定が反映されていないシートを見て、転写条件の最適化を行う必要があり、作業負荷が増えてしまうという課題があった。

本発明は、転写電圧をユーザ設定可能でありながら画像不良の発生を抑制でき、しかも画質の最適化の作業負荷を軽減できる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、転写バイアスが印加され、前記中間転写体から記録材にトナー像を転写する転写手段と、前記転写手段に前記転写バイアスを印加するバイアス印加手段と、前記転写手段に流れる電流を検出可能な電流検出手段と、前記転写手段に流れる電流及び印加される電圧の関係が所定範囲を超える電流が出力された場合に、前記転写手段に印加する転写バイアスを強制的に停止する停止動作を行う保護回路と、前記転写バイアスの設定値を手動入力により調整可能な操作部と、前記操作部から調整可能な前記転写バイアスの設定範囲を表示する表示部と、非画像形成時に前記転写手段に印加した異なる複数のテストバイアスと、該複数のテストバイアスを印加した際に前記電流検出手段で検出した複数の電流と、前記保護回路が作動する電流と電圧の関係に関する情報と、に基づいて、前記保護回路が作動する電流値を出力させない電圧値の上限値としての上限電圧値を取得し、前記上限電圧値に基づいて、前記操作部から調整可能な前記転写バイアスの設定範囲を前記表示部に表示させる制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、制御部は、非画像形成時に転写手段又は二次転写手段にテストバイアスを印加したときに電流検出手段で検出された電流と、該印加したテストバイアスと、に基づいて、操作部から設定可能な範囲を変更する。このため、テストバイアスと検出電流とに基づいて、記録材に転写又は二次転写する転写バイアス又は二次転写バイアスにおいて操作部が設定可能な範囲を変更する。これにより、転写電圧をユーザ設定可能でありながら、画像不良の発生を抑制できる。

しかも、表示部は、操作部により変更された後の転写バイアス又は二次転写バイアスの設定値に関する情報を表示する。このため、ユーザは、バイアスの設定値に関する情報を表示部で確認しながら設定作業を実行できるので、転写条件の適正化が容易になり画質の最適化の作業負荷を軽減できる。

実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 実施の形態に係る画像形成装置の概略の制御ブロック図である。 実施の形態に係る画像形成装置の操作部を示す概略図である。 実施の形態に係る画像形成装置の二次転写部における印加電圧と流れた電流との関係を示すグラフであり、（ａ）はＶｂの取得時、（ｂ）はＶｌｉｍの取得時である。 実施の形態に係る画像形成装置において、温湿度に応じて紙分担電圧の設定を変更する手順を示すフローチャートである。 実施の形態に係る画像形成装置において、画像形成時に二次転写バイアスを設定する手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図１〜図６を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態では、画像形成装置１の一例としてタンデム型のフルカラープリンタについて説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置１に限られず、他の方式の画像形成装置であってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。

図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、不図示のシート給送部と、画像形成部４０と、不図示のシート排出部と、制御部１１と、温湿度センサ７０と、操作パネル３０とを備えている。画像形成装置１は、不図示の原稿読取装置、パーソナルコンピュータ等のホスト機器、あるいはデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を記録材に形成することができる。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。

画像形成部４０は、シート給送部から給送されたシートＳに対して、画像情報に基づいて画像を形成可能である。画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、トナーボトル４１ｙ，４１ｍ，４１ｃ，４１ｋと、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着部４６とを備えている。尚、本実施の形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。

画像形成ユニット５０は、トナー画像を形成する感光ドラム（像担持体）５１と、帯電ローラ５２と、現像装置２０と、前露光装置５４と、規制ブレード５５と、を有している。画像形成ユニット５０は、プロセスカートリッジとして一体にユニット化されて、装置本体１０に対して着脱可能に構成されている。

感光ドラム５１は、回転可能であり、画像形成に用いられる静電像を担持する。感光ドラム５１は、本実施の形態では、外径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、例えば２１０ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で矢印方向に回転駆動される。感光ドラム５１は、アルミニウム製シリンダを基体とし、その表面に表面層として、順に塗布して積層された下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層との３層を有している。

帯電ローラ５２は、感光ドラム５１の表面に接触し、従動して回転するゴムローラを用いており、感光ドラム５１の表面を均一に帯電する。図２に示すように、帯電ローラ５２には、帯電バイアス電源６０が接続されている。帯電バイアス電源６０は、帯電ローラ５２に帯電バイアスとして直流電圧を印加し、帯電ローラ５２を介して感光ドラム５１を帯電する。露光装置４２は、レーザスキャナであり、制御部１１から出力される分解色の画像情報に従って、レーザ光を発する。

現像装置２０は、現像バイアスが印加されることにより感光ドラム５１に形成された静電像を、収容されたトナーにより現像する。現像装置２０は、現像スリーブ２４を有している。現像スリーブ２４には、現像バイアスを印加するための現像バイアス電源６１が接続されている。

感光ドラム５１に現像されたトナー像は、後述する中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。一次転写後の感光ドラム５１は、前露光装置５４によって表面を除電される。規制ブレード５５は、カウンターブレード方式であり、ブレードの自由長を８ｍｍとするウレタンを主体とした弾性ブレードで、感光ドラム５１に対して所定の押圧力で当接されている。

図１に示すように、中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや従動ローラ４４ｄ、一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられ、トナー像を担持する中間転写ベルト４４ｂとを備えている。一次転写ローラ４７ｙ，４７ｍ，４７ｃ，４７ｋは、感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋにそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接する。

一次転写ローラ４７は、感光ドラム５１に対向し、中間転写ベルト４４ｂの内側に設けられている。一次転写ローラ４７は、材質がＳＵＭ（硫黄及び硫黄複合快削鋼）或いはＳＵＳ（ステンレス鋼）などの金属ローラで形成されている。一次転写ローラ４７はスラスト方向にストレートの形状であり、ローラ径は６〜１０ｍｍ程度である。一次転写ローラ４７には、一次転写バイアスを印加するための一次転写バイアス電源６２（図２参照）が接続され、一次転写バイアス電源６２からトナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加される。これにより、感光ドラム５１の表面電位と一次転写ローラ４７の電位の電位差である一次転写コントラストが形成される。各一次転写部にそれぞれ所定の一次転写コントラストが形成されることで、各々の感光ドラム５１のトナー像が、中間転写ベルト４４ｂに順次、静電吸引され、中間転写ベルト４４ｂ上に重畳されたトナー像が形成される。

中間転写ベルト（中間転写体）４４ｂは、感光ドラム５１との間で一次転写部を形成し、一次転写バイアスが印加されることにより、感光ドラム５１に形成されたトナー像を一次転写部で一次転写する。中間転写ベルト４４ｂに一次転写ローラ４７によって正極性の一次転写バイアスを印加することにより、感光ドラム５１上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト４４ｂに多重転写される。中間転写ベルト４４ｂには、２９〜１１８Ｎ（約３〜１２ｋｇｆ）程度の張力が付与されている。

中間転写ベルト４４ｂは、単層で構成された無端状のベルトである。具体的な材料は以下の通りであり、例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリサルフォン、ポリアリレート。そして、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルニトリル、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリエーテルエーテルケトンなどの単体樹脂、またはこれらの混合物が使用可能である。

本実施の形態では、中間転写ベルト４４ｂの材料としてポリイミド樹脂、またはポリエーテルエーテルケトン樹脂を使用している。そして、中間転写ベルト４４ｂの厚みは、６０〜７０μｍ程度としている。中間転写ベルト４４ｂの表面抵抗率は、１．０×１０^１２Ω／□以上２．０×１０^1２Ω／□以下、体積抵抗率は４．０×１０^１１Ω・ｃｍ以上６．０×１０^１１Ω・ｃｍ以下としている。尚、抵抗の測定は、ハイレスタＵＰ（三菱化学製）の測定器と、ＵＲＳ（ガード電極外径φ１７．９ｍｍ）（三菱化学製）の測定プローブとを用いて、印加電圧１００Ｖ、チャージ１０秒の測定条件で行った。

二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ（二次転写手段）４５ｂとを備えている。二次転写内ローラ４５ａは、芯金の周囲にＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）を設けることで構成される。二次転写内ローラ４５ａは、ローラ径が２０ｍｍ、ゴム厚０．５ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカーＣ）に設定される。また、二次転写内ローラ４５ａは、接地されている。

二次転写外ローラ４５ｂには、二次転写バイアスを出力電圧として出力して印加する二次転写バイアス電源（バイアス印加手段）６３が接続されている。二次転写外ローラ４５ｂは、中間転写ベルト４４ｂに当接して中間転写ベルト４４ｂとの間で二次転写部４５を形成し、二次転写バイアスが印加されることにより、中間転写ベルト４４ｂに一次転写されたトナー像を二次転写部４５でシートＳに二次転写する。二次転写外ローラ４５ｂは、芯金の周囲に金属錯体などのイオン導電剤を含有したＮＢＲ（ニトリルゴム）やＥＰＤＭなどからなる弾性層を設けることで構成される。二次転写外ローラ４５ｂは、芯金径が１２ｍｍ、弾性層を含むローラ径が２４ｍｍになるように形成されている。二次転写外ローラ４５ｂの抵抗値は３．０×１０^７〜５．０×１０^７Ωとし、二次転写部４５において、二次転写内ローラ４５ａと中間転写ベルト４４ｂの抵抗値は二次転写外ローラ４５ｂの抵抗値より十分小さくなっている。二次転写外ローラ４５ｂには、二次転写外ローラ４５ｂに流れる電流を検出可能な電流検出回路（電流検出手段）６４（図２参照）が接続されている。

定着部４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。シート排出部は、定着後、排出経路から搬送されるシートＳを給送し、例えば、排出口から排出して排出トレイに積載する。

図２に示すように、制御部１１はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵ１２と、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭ１３と、データを一時的に記憶するＲＡＭ１４と、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）１５とを備えている。ＣＰＵ１２は、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵ１２は、入出力回路１５を介して、シート給送部、画像形成部４０、シート排出部、操作パネル３０に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。ＲＯＭ１３には、シートＳに画像を形成するための画像形成制御シーケンス等が記憶される。操作パネル３０は、表示部３１と操作部３２とを有している（図３参照）。ユーザは、操作部３２を操作することにより、プリント枚数、シート段のシート種、サイズなどを設定することができる。表示部３１は、出力電圧の目標値に関する値を表示可能である。操作部３２は、出力電圧の目標値を入力することにより、二次転写バイアスの設定を変更可能である。

制御部１１には、帯電バイアス電源６０と、現像バイアス電源６１と、一次転写バイアス電源６２と、二次転写バイアス電源６３と、電流検出回路６４と、温湿度センサ７０とが接続されている。温湿度センサ７０は、装置本体１０の内部に設けられ、温度及び湿度を検知可能である。制御部１１は、温湿度センサ７０から温度及び湿度、又は絶対水分量を検知可能である。また、制御部１１は、温湿度センサ７０の検知結果により、ＲＯＭ１３に記憶したテーブルに基づいて二次転写バイアスを決定している。テーブルは、所望の二次転写電流が流れるように、温度及び湿度と二次転写バイアスとの関係を予め求めて設定したものとしている。

制御部１１は、画像形成時に二次転写外ローラ４５ｂに印加する二次転写バイアスを制御する。制御部１１は、非画像形成時に二次転写外ローラ４５ｂにテストバイアスを印加したときに電流検出回路６４で検出された電流と、該印加したテストバイアスと、に基づいて、操作部３２から設定可能な範囲を変更する（図５のステップＳ６）。また、制御部１１は、印加したテストバイアスと、電流検出回路６４で検出された電流と、二次転写バイアス電源６３の高圧保証範囲と、に基づいて、二次転写バイアスとして印加可能な出力電圧の絶対値の高圧上限Ｖｌｉｍを設定する（図６のステップＳ１２）。尚、出力電圧は負である場合もあるので、ここでは出力電圧の絶対値の高圧上限Ｖｌｉｍを設定している。制御部１１は、出力電圧の目標値の絶対値を高圧上限Ｖｌｉｍ以下に設定する（図６のステップＳ１６，Ｓ１７）。制御部１１は、非画像形成時に印加した異なる複数のテストバイアスとそれぞれ電流検出回路６４で検出された電流との関係、及び高圧保証範囲の電圧と電流との関係に基づいて、高圧上限Ｖｌｉｍを設定する（図６のステップＳ１２）。

尚、本実施の形態では、画像形成時とは、画像形成装置１に備えられたスキャナやパーソナルコンピュータなどの外部端末から入力された画像情報に基づいて、感光ドラム５１にトナー像を形成しているときである。一方、非画像形成時とは、画像形成時以外のときであり、例えば、画像形成ジョブが実行されていないときの他、画像形成ジョブ中の前回転時や紙間等である。また、画像形成ジョブとは、プリント命令信号（画像形成指令信号）に基づいて行う次のような一連の動作のことである。即ち、画像形成を行うにあたり必要となる予備動作（所謂、前回転動作）を開始してから、画像形成工程を経て、画像形成を終了するにあたり必要となる予備動作（所謂、後回転）が完了するまでの一連の動作のことである。具体的には、プリント命令信号を受けた（画像形成ジョブの入力）後の前回転時（画像形成前の準備動作）から、後回転（画像形成後の動作）までのことを指し、画像形成期間、紙間（非画像形成時）を含む。更に、紙間とは、連続して画像形成が行われる場合に、シート１枚に対して形成されるトナー像と次のシート１枚に対して形成されるトナー像との間に相当する期間である。

次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について、図１を用いて説明する。

画像形成動作が開始されると、まず感光ドラム５１が回転して表面が帯電ローラ５２により帯電される。そして、露光装置４２により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに転写される。

一方、このようなトナー像の形成動作に並行してシートＳが供給され、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着部４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、装置本体１０から排出される。

ここで、二次転写バイアス電源６３の所定の高圧保証範囲について説明する。二次転写バイアス電源６３から出力される二次転写バイアスは、可変となっている。二次転写バイアス電源６３は、高圧保証範囲を有した定電圧制御にて高圧出力を行うものであり、この高圧保証範囲外となるような電流が設定された場合には、発熱や高圧回路内の放電による破壊を回避するための間欠出力動作するよう設定されている。高圧保証範囲を示す電圧−電流の情報は、予め制御部１１のＲＯＭ１３に記憶されている。

図４（ａ）に示すように、高圧保証範囲の境界（図中、破線で示す）を示す数式は、以下の２式で示される。
Ｉ＝ａ×Ｖ＋ｂ（０≦Ｖ＜Ｃのとき） （数式１）
Ｖ＝Ｃ（Ｖ≧Ｃのとき） （数式２）

尚、本実施の形態では、上記の２つの数式で示された高圧保証範囲の高圧基板について説明するが、高圧保証範囲は高圧回路設計によって異なるものであり、上記の数式で定義されたものに限定されるものではない。

画像形成時に二次転写部４５に印加される電圧Ｖ２ｔｒは、下記の数式３により算出される。制御部１１は、非通紙時に決定される電圧Ｖｂと、紙分担電圧テーブルより与えられるＶｐとを足し合わせて、その電圧Ｖ２ｔｒをシートの二次転写部４５の通過時に二次転写外ローラ４５ｂに印加し、中間転写ベルト４４ｂのトナー像をシートに転写する。
Ｖ２ｔｒ＝Ｖｂ＋Ｖｐ （数式３）

二次転写外ローラ４５ｂは、上述のようにイオン導電剤を分散したスポンジゴム材料であるため、耐久状態によって劣化し抵抗値が変動する。また、温度や湿度によっても電気抵抗は変動するため、作像時のローラ抵抗に合わせた電圧設定が必要である。本実施の形態では、プリント動作中の非通紙時に、２種以上のテストバイアスを二次転写外ローラ４５ｂに印加し、二次転写部４５に流れる電流を電流検出回路６４にて検出する。図４（ａ）に示すように、２点のテストバイアスの印加電圧とそれぞれ検出された電流値とに基づき、傾きα及び切片βを算出し、Ｉ＝Ｖ×α＋βの関係（Ｖ−Ｉ直線）を得る。そして、所望の転写電流を得るための電圧値を決定する自動転写電圧制御（以下、ＡＴＶＣという）を実行する。即ち、制御部１１が作像動作時にＡＴＶＣを実行することで、その時々のローラ抵抗に合わせた電圧設定が可能となり、図４（ａ）に示すように、所望の電流（ターゲット電流Ｉｔ）を得るための電圧Ｖｂを決定する。また、制御部１１は、温湿度センサ７０で検知した環境情報に対応する電圧値を紙分担テーブルより紙分担電圧Ｖｐを決定する。以上により設定されたＶｂ及びＶｐを利用して、画像形成時に二次転写部４５に印加される電圧Ｖ２ｔｒを算出することができる。

上述したＶｂあるいはＶｐを変更する場合について、以下に説明する。図３に示すように、操作パネル３０の表示部３１には、シート種毎に１面目及び２面目の二次転写設定を調整可能な項目が表示され、基準値（“０”表示時）に対して、操作部３２から調整値を入力することで紙分担電圧Ｖｐを増減させることができる。表示部３１には設定範囲が表示されており、ユーザは設定範囲に示される範囲内であれば、紙分担電圧設定を変更することが可能である。本実施の形態では、表示部３１の設定値「１」あたりのオフセット量は例えば１００Ｖであり、設定範囲「−１０〜＋１０」は基準の紙分担電圧Ｖｐに対して−１０００Ｖ〜＋１０００Ｖである。

例えば、ユーザが体積抵抗率の高い（低い）シートをプリントする場合は、予め与えられた紙分担電圧テーブル値を基準に紙抵抗差分に相当するオフセット電圧Ｖｐｏｓを増加（あるいは減少）するよう二次転写設定を変更することが可能である。具体的には、紙分担電圧テーブル値を基準にして、表示部３１で１面目「＋５」に設定すると良好な画像が得られると判断した場合は、制御部１１は、紙抵抗差分に相当するオフセット電圧Ｖｐｏｓ＝５×１００Ｖを増加させた二次転写設定を行う。そして、制御部１１は、ユーザが入力した紙分担電圧設定にて決められたオフセット電圧Ｖｐｏｓに基づいて、Ｖｐ’＝Ｖｐ＋Ｖｐｏｓとして、ＶｐではなくＶｐ’を二次転写電圧決定時に反映させる。

ここで、二次転写高圧上限（上限電圧）Ｖｌｉｍについて説明する。制御部１１がＡＴＶＣ実行時に求めたＶ−Ｉ直線と、高圧保証領域を示す数式１（Ｉ＝ａ×Ｖ＋ｂ）との交点より与えられる電圧を、下記の数式４により算出し、二次転写高圧上限Ｖｌｉｍに設定する。尚、Ｖｌｉｍは高圧出力精度、電流検知精度、電圧検知精度、ローラ抵抗の振れ等のバラつきを考慮し、Ｖｌｉｍよりも少し低め（例えば、Ｖｌｉｍ’＝Ｖｌｉｍ×９５％）に設定しておくことが望ましい。
Ｖｌｉｍ＝（β−ｂ）／（ａ−α） （数式４）

本実施の形態では、意図せず高圧保証範囲外の電圧値が設定されることのないように、操作部３２の操作ではＶ２ｔｒがＶｌｉｍを超えることがないようにする。これにより、制御部１１は保護回路動作が実行される電圧設定にならないように二次転写バイアスを決定するため、過電流保護回路が動作することで画像情報が欠落するような事態は回避される。具体的には、制御部１１は、ＡＴＶＣの実行後、算出されたＶｌｉｍを表示部３１の設定範囲に反映し、操作部３２からは設定範囲として表示した範囲内でのみ入力を可能にする。

例えば、制御部１１でＡＴＶＣの結果より算出したＶｂ＝２０００Ｖ、高圧上限Ｖｌｉｍ＝３５００Ｖ、紙分担電圧Ｖｐ＝１０００Ｖであった場合について説明する。この場合、表示部３１で紙分担電圧設定が「０」の時に二次転写バイアスの電圧Ｖ２ｔｒ＝Ｖｂ＋Ｖｐ＝３０００Ｖとなるため、表示部３１の電圧増加範囲は「＋５」までとなり、表示部３１の設定範囲は「−１０〜＋５」の表示に切り換わる。一方、制御部１１は、表示部３１で設定できる紙分担電圧範囲の下限側において、紙分担電圧Ｖｐ≧０の条件を満たす範囲までの表示を行う。薄紙等のシート厚が薄い、あるいは高温高湿環境で予めシートの含水分量が高くなると想定される環境での紙分担電圧テーブルは、そうでない環境の場合に比べて低めに設定される。制御部１１は、例えばＶｐ＝６００Ｖの場合には、表示部３１での紙分担電圧Ｖｐの設定範囲を「−６」とする。

次に、本実施の形態の画像形成装置１における紙間ＡＴＶＣについて説明する。二次転写外ローラ４５ｂのローラ抵抗等を含めた二次転写部４５のインピーダンスは、画像形成装置１の使用モードや環境によって変化する。ユーザの使用環境自体が変化する場合、二次転写部４５のインピーンダンス変化の要因は様々である。例えば、連続プリント枚数が多く定着部４６からの放射熱により装置本体１０内が昇温する場合がある。あるいは、両面プリントモードにおいては１面目で定着後にシートが温められた直後に２面目が二次転写部４５を通過することから、二次転写外ローラ４５ｂが温められる場合等がある。

このようなインピーダンスの変化に応じて、連続プリントモード中の紙間制御で２点以上のテストバイアス印加により二次転写のインピーダンスを再設定する制御（紙間ＡＴＶＣ）を行う場合には、制御部１１は高圧上限Ｖｌｉｍの再計算を行う。制御部１１は、紙間ＡＴＶＣで二転インピーダンスの変化を検知し、二転設定の補正が必要と判断した場合に二次転写設定の変更を行うと共に、高圧上限Ｖｌｉｍも変化させる。

本実施の形態では、制御部１１は、紙間ＡＴＶＣとして、連続通紙中の非通紙タイミング中に２種類以上のテストバイアスを印加し、その時の電流を検知する。そして、制御部１１は、検知電流と印加電圧との関係から、Ｖｂ印加時の電流Ｉｉｎを算出し、所望の電流Ｉｔからの乖離を判断し二次転写バイアスを補正する。そして、制御部１１は、検知された電流とターゲット電流Ｉｔとの乖離量が所定量ΔＩｔｈ以上の場合は、所望の範囲に電流値が近づけるように印加電圧をオフセットさせる。具体的には、以下の判断式となる。
Ｉｉｎ＞Ｉｔ かつ Ｉｉｎ−Ｉｔ＞ΔＩｔｈの場合は、Ｖｂ’＝Ｖｂ−ΔＶ
Ｉｉｎ＞Ｉｔ かつ Ｉｉｎ−Ｉｔ≦ΔＩｔｈの場合は、Ｖｂ’＝Ｖｂ
Ｉｉｎ＜Ｉｔ かつ Ｉｔ−Ｉｉｎ＞ΔＩｔｈの場合は、Ｖｂ’＝Ｖｂ＋ΔＶ
Ｉｉｎ＜Ｉｔ かつ Ｉｔ−Ｉｉｎ≦ΔＩｔｈの場合は、Ｖｂ’＝Ｖｂ

そして、制御部１１は、紙間ＡＴＶＣにおいて、２種のテストバイアスと、それぞれのバイアス印加時に電流検出回路６４にて検出した電流とでＶ−Ｉ直線を計算し、高圧保証領域を示す数式１との交点より新たにＶｌｉｍを算出して更新する。

次に、本実施の形態の画像形成装置１において、ユーザがプリント条件を設定する手順について、図５に沿って説明する。尚、ユーザは、操作部３２を用いて１面目及び２面目の二次転写設定を調整して入力するものとする。

制御部１１は、温湿度センサ７０にて温度及び湿度を検知し（ステップＳ１）、前回の画像形成ジョブで記憶された高圧上限Ｖｌｉｍや温湿度のバックアップデータを読み込む（ステップＳ２）。制御部１１は、温湿度に関して、検知値とバックアップデータとを比較し、所定値（例えば、温度変化がΔ２度、湿度変化が１０％）以上の変化があったか否かを判断する（ステップＳ３）。

制御部１１が、検知値とバックアップデータとは所定値以上の変化があると判断した場合は、高圧上限Ｖｌｉｍのバックアップデータを反映せず、紙分担電圧範囲にデフォルト設定の数値を採用する（ステップＳ４）。また、制御部１１が、検知値とバックアップデータとは所定値以上の変化がないと判断した場合は、温湿度のバックアップデータに紐付けされた高圧上限Ｖｌｉｍのバックアップデータに関する値を紙分担電圧範囲に採用する（ステップＳ５）。そして、制御部１１は、紙分担電圧範囲に採用された値を表示部３１に表示する（ステップＳ６）。

次に、本実施の形態の画像形成装置１において、画像形成時に二次転写バイアスを設定する手順について、図６に沿って説明する。尚、ユーザは、図５に示す手順により、操作部３２を用いて予め１面目及び２面目の二次転写設定を調整して入力しているものとする。

画像形成ジョブが開始されると（ステップＳ１０）、前回転時に制御部１１はＡＴＶＣを実行し、Ｖｂを決定する（ステップＳ１１）。そして、制御部１１は、数式４に基づいて高圧上限Ｖｌｉｍを算出すると共に、数式３に基づいて画像形成時に二次転写部４５に印加される電圧Ｖ２ｔｒを算出する（ステップＳ１２）。制御部１１は、温湿度センサ７０により温度及び湿度を検知し（ステップＳ１３）、現時点での高圧上限Ｖｌｉｍ及び温湿度のバックアップデータを更新して、ＲＯＭ１３に書き込む（ステップＳ１４）。ここで書き込まれた高圧上限Ｖｌｉｍ及び温湿度のデータは、次回の画像形成ジョブの開始前に制御部１１で参照される（図５のステップＳ２参照）。

制御部１１は、高圧上限Ｖｌｉｍが電圧Ｖ２ｔｒを超えているか否かを判断する（ステップＳ１５）。制御部１１が、高圧上限Ｖｌｉｍは電圧Ｖ２ｔｒを超えていると判断した場合は、二次転写バイアスを電圧Ｖ２ｔｒに設定する（ステップＳ１６）。一方、制御部１１は、高圧上限Ｖｌｉｍは電圧Ｖ２ｔｒを超えていないと判断した場合は、二次転写バイアスを高圧上限Ｖｌｉｍに設定する（ステップＳ１７）。そして、制御部１１は、設定した二次転写バイアスにより画像形成を実行する（ステップＳ１８）。

制御部１１は、本画像形成ジョブにおいて、残プリント枚数が予め設定された所定のプリント枚数以上であるか判断する（ステップＳ１９）。制御部１１は、残プリント枚数が予め設定された所定のプリント枚数以上であると判断した場合は、所定のタイミングにおいて紙間ＡＴＶＣを実行して（ステップＳ２０）、Ｖｂを更新して、新たにＶｂ’を算出する（ステップＳ２１）。そして、制御部１１は、次の画像形成処理に向けて、高圧上限Ｖｌｉｍを算出する（ステップＳ１２）。ステップＳ１９において、制御部１１は、残プリント枚数が予め設定された所定のプリント枚数以上でないと判断した場合は、画像形成ジョブを終了する（ステップＳ２２）。

上述したように本実施の形態の画像形成装置１によれば、制御部１１は、非画像形成時に、二次転写外ローラ４５ｂにテストバイアスを印加したときに電流検出回路６４で電流を検出する。そして、制御部１１は、検出した電流と、該印加したテストバイアスと、に基づいて、操作部３２から設定可能な範囲を変更する。このため、テストバイアスと検出電流とに基づいて、シートに二次転写する二次転写バイアスにおいて操作部３２が設定可能な範囲を変更する。これにより、転写電圧をユーザ設定可能でありながら、画像不良の発生を抑制できる。

また、本実施の形態の画像形成装置１によれば、表示部３１は、操作部３２により変更された後の二次転写バイアスの設定値に関する情報を表示する。このため、ユーザは、バイアスの設定値に関する情報を表示部３１で確認しながら設定作業を実行できるので、転写条件の適正化が容易になり画質の最適化の作業負荷を軽減できる。

尚、上述した実施の形態の画像形成装置１では、画像形成装置１は、中間転写ベルト４４ｂを有し、感光ドラム５１から中間転写ベルト４４ｂに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートＳに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。この場合、画像形成装置は、感光ドラムとの間で転写部を形成し、転写バイアスが印加されることにより、感光ドラムに形成されたトナー像を転写部でシートに転写する転写手段を備える。そして、制御部１１は、非画像形成時に転写手段にテストバイアスを印加したときに電流検出手段で検出された電流と、該印加したテストバイアスと、に基づいて、操作部３２から設定可能な範囲を変更する。この場合も、テストバイアスと検出電流とに基づいて、シートに転写する転写バイアスにおいて操作部３２が設定可能な範囲を変更するので、転写電圧をユーザ設定可能でありながら、画像不良の発生を抑制できる。しかも、ユーザは、バイアスの設定値に関する情報を表示部３１で確認しながら設定作業を実行できるので、転写条件の適正化が容易になり画質の最適化の作業負荷を軽減できる。

１…画像形成装置、１１…制御部、３１…表示部、３２…操作部、４４ｂ…中間転写ベルト（中間転写体）、４５…二次転写部、４５ｂ…二次転写外ローラ（二次転写手段）、５１，５１ｃ，５１ｋ，５１ｍ，５１ｙ…感光ドラム（像担持体）、６３…二次転写バイアス電源（バイアス印加手段）、６４…電流検出回路（電流検出手段）、Ｓ…シート（記録材）。

Claims (4)

1. 像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体と、
   転写バイアスが印加され、前記中間転写体から記録材にトナー像を転写する転写手段と、
   前記転写手段に前記転写バイアスを印加するバイアス印加手段と、
   前記転写手段に流れる電流を検出可能な電流検出手段と、
   前記転写手段に流れる電流及び印加される電圧の関係が所定範囲を超える電流が出力された場合に、前記転写手段に印加する転写バイアスを強制的に停止する停止動作を行う保護回路と、
   前記転写バイアスの設定値を手動入力により調整可能な操作部と、
   前記操作部から調整可能な前記転写バイアスの設定範囲を表示する表示部と、
   非画像形成時に前記転写手段に印加した異なる複数のテストバイアスと、該複数のテストバイアスを印加した際に前記電流検出手段で検出した複数の電流と、前記保護回路が作動する電流と電圧の関係に関する情報と、に基づいて、前記保護回路が作動する電流値を出力させない電圧値の上限値としての上限電圧値を取得し、前記上限電圧値に基づいて、前記操作部から調整可能な前記転写バイアスの設定範囲を前記表示部に表示させる制御部と、を備える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記転写手段に印加した異なる前記複数のテストバイアスと、該複数のテストバイアスを印加した際に前記電流検出手段で検出した前記複数の電流と、に基づいて、前記転写手段に所定の電流を流すための基準電圧を設定し、
   前記基準電圧と、トナー像が転写される記録材の種類に対応して定められた所定の分担電圧と、に基づいて、前記転写バイアスを設定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記操作部から調整可能な前記転写バイアスの設定範囲が前記上限電圧値を超えないように、前記表示部に表示される前記転写バイアスの設定範囲を決定する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、画像形成ジョブ中の非画像形成時において、前記転写手段に前記テストバイアスが印加されるように、前記バイアス印加手段を制御し、前記画像形成ジョブ中に印加された前記テストバイアスと、該テストバイアスを印加した際に流れる電流と、に基づいて、前記上限電圧値を取得する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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