JP2014199426A - 画像形成装置、画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２次転写に必要なバイアス値を印加しつつ、かつ２次転写ローラへの印加バイアス値を低減させ、紙などの媒体を伝った２次転写バイアスの放電を防止ないし低減する。【解決手段】２次転写バイアスを、中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との両方に印加する。中間転写駆動ローラ２０への印加バイアスは−１２００Ｖで、２次転写ローラ３２への印加バイアスは＋４８００Ｖである。印加バイアスの差は、＋４８００−（−１２００）＝６０００Ｖである。さらに、中間転写駆動ローラ２０への印加バイアスと同じ−１２００Ｖを除電部３８に印加することにより、両ローラに２次転写バイアスを印加する場合と、２次転写ローラ３２のみに印加する場合とで、除電部３８と２次転写ローラ３２との電位差が同じになり、２次転写ローラ３２への印加バイアス値を下げた場合でも除電効果を維持できる。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、画像形成方法に関する。

画像形成装置において、印刷に必要なバイアスとは逆極性のクリーニングバイアス用出力を、専用の回路無しで得る目的で、１つのトランスから対向する両方のローラへ同極性のバイアスを印加する技術が知られている（例えば特許文献１）。

特許文献１の画像形成装置では、静電潜像にトナーを付着させることによって形成されるトナー画像を、１次転写ローラによって感光体から像担持体に転写させ、さらに２次転写ローラによってトナー画像を像担持体から紙などの媒体に２次転写させ、転写された媒体にトナー画像を定着させている。また、像担持体と２次転写ローラとに、２次転写に必要な電流値を確保可能な２次転写バイアスを印加している。

また、特許文献１には、互いに極性の異なる２次転写バイアスを、対向する両方のローラに印加する例も記載されている。

中間転写方式の画像形成装置では、各色用（例えばイエロー／マゼンタ／シアン／ブラックの各色×１個の計４個、又は、例えばイエロー／マゼンタ／シアン／ブラックの全色共通で１個）感光体上に形成した静電潜像にトナーを付着させ、そのトナーを一旦別の像担持体（例えば転写ベルト）上に転写し、その転写されたトナー画像を、最終的に印刷したい紙などの印刷対象媒体（以降、媒体と記す）に再度転写（以降、２次転写と記す）している。

２次転写では、トナーの帯電電位に対して引力若しくは斥力の電気を印加して、転写ベルト上のトナー画像を媒体に移動させている。

例えばトナーがマイナスに帯電している場合は、中間転写駆動ローラに２次転写用バイアス（マイナスバイアス）を印加して斥力で転写ベルト上のトナー画像を紙に移動させるか、２次転写ローラに２次転写用バイアス（プラスバイアス）を印加して引力で転写ベルト上のトナー画像を紙に移動させることになる。

電荷の働きによりトナー画像を移動させるので、所定の電流値を供給する必要がある。ここで必要とする電荷量（すなわち電流値）はトナー量（すなわち画像パターン）により異なる。そのため、感光体から転写ベルトへのトナーの移動に対しては、一定電圧値のバイアスを印加して、画像パターンにより電流値が変わることで、所望する電流値を印加する構成例が多い。一方、転写ベルトから紙などの媒体へのトナーの移動に対しては、画像パターンにより変わる電流値と比較して、紙の種類や紙の吸湿量によって変わる紙の抵抗値の変化による電流値の方が大きい。このため、一定電流値のバイアスを印加して、画像パターン等により電流値を補正して所望の電流値を印加する構成例が多い。

なお、画像形成装置の構造上、紙などの媒体のトナーが転写される面よりもその反対面の方が、除電針等の電流が流れる経路が多いので、紙などの媒体を伝って放電しやすい。このため、一般的には中間転写駆動ローラ側に２次転写バイアスを印加する方が有利であると言われている。

紙などの媒体を伝って過剰に電流が流れた（放電した）場合、電圧降下により画像不具合が発生したり、画像形成装置内の保護回路が作動したりする可能性がある。画像形成装置内の保護回路が作動すると、エラーの発生を検出したことになり画像形成装置の動作が停止する。

ここで、小型の画像形成装置では、中間転写駆動ローラと感光体の距離が短いため、中間転写駆動ローラ側に２次転写バイアスを印加すると、近傍の１次転写ローラに印加バイアスが放電してしまう不具合が考えられる。

近傍の感光体に印加バイアスが放電した場合も、電圧降下により画像不具合が発生したり、画像形成装置内の保護回路が作動したりする可能性がある。保護回路が作動すると、エラーの発生を検出したことになり画像形成装置の動作が停止する。

このように、近傍の感光体や１次転写ローラに印加バイアスが放電してしまう不具合を回避するため、特許文献１では、不利を承知で２次転写ローラ側に２次転写バイアスを印加している。

特許文献１の画像形成装置では、紙などの媒体を伝って２次転写バイアスが放電しやすい又は放電してしまう場合があるという問題がある。

そこで、本発明は、紙などの媒体を伝った２次転写バイアスの放電を防止ないし低減できる画像形成装置、画像形成方法を得ることを目的の一つとする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、静電潜像が形成される感光体と、前記静電潜像にトナーを付着させることによって形成されるトナー画像が転写される像担持体と、前記トナー画像を前記感光体から前記像担持体へ転写する１次転写ローラと、前記トナー画像を前記像担持体から媒体に２次転写する２次転写ローラと、前記像担持体から前記１次転写ローラへ放電する電圧値未満のバイアスを、前記像担持体を駆動する中間転写駆動ローラに印加し、かつ、前記中間転写駆動ローラに印加するバイアスとは極性が異なり該バイアスに応じた電圧値のバイアスを、前記２次転写ローラに印加することによって、前記２次転写に必要な電圧値である２次転写バイアスを印加するバイアス印加部と、前記トナー画像が転写された媒体に該トナー画像を定着させる定着部と、を備えたことを特徴の一つとする。

本発明によれば、紙などの媒体を伝った２次転写バイアスの放電を防止ないし低減できる。

図１は、画像形成装置の構成例を示す概略図である。 図２は、２次転写ローラのみにバイアス印加する例を示す図である。 図３は、２次転写ローラと中間転写駆動ローラとの両方にバイアス印加する例を示す図である。 図４は、除電針へのバイアス印加例を示す図である。 図５は、印加電圧値を一定に保つ回路の構成例を示す図である。 図６は、印加電流値を一定に保つ回路の構成例を示す図である。 図７は、印加電圧値を一定に保つ回路の構成例を示す図である。 図８は、印加電圧値を一定に保つ回路の構成例を示す図である。 図９は、印加電圧値を一定に保つ回路の構成例を示す図である。

以下、本実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態による画像形成装置の構成例 を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態にかかる画像形成装置１は、転写ベルト１０に沿ってブラック（Ｂｋ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ）の各色の電子写真プロセス部としてのオールインワンカートリッジ（以下、単にカートリッジと称する）１１Ｂｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙが並べられた、所謂タンデムタイプの画像形成装置として構成されている。

無端状の転写ベルト１０は、図１中の反時計回りに回転する。転写ベルト１０の外周面に対向して、複数のカートリッジ１１Ｂｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙが、転写ベルト１０の回転方向の上流側から順に配列されている。カートリッジ１１Ｂｋはブラックの画像を形成し、カートリッジ１１Ｍはマゼンタの画像を形成し、カートリッジ１１Ｃはシアンの画像を形成し、カートリッジ１１Ｙはイエローの画像を形成する。なお、これら複数のカートリッジ１１Ｂｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙは、形成するトナー画像の色が異なるものの、それらの内部構成は同じである。よって、以下では、複数のカートリッジ１１Ｂｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙで共通の部分については、主としてカートリッジ１１Ｂｋについて説明し、共通部分には共通の符号を付与し、他のカートリッジ１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙについての詳細な説明は割愛する。

転写ベルト１０は、回転駆動される主動ローラとしての中間転写駆動ローラ２０、及び従動ローラとしての転写ベルトテンションローラ２１に巻回されている。中間転写駆動ローラ２０は、駆動モータ（図示せず）によって回転駆動される。駆動モータ、中間転写駆動ローラ２０、及び転写ベルトテンションローラ２１は、転写ベルト１０を回転させる輪転機構（移動機構）に相当する。また、本実施形態では、トナーマークセンサ２２、及び転写ベルトクリーナ２３が、転写ベルト１０の外周面に対向して設けられている。

カートリッジ１１Ｂｋは、パドル１２Ｂｋや、感光体１６Ｂｋ、帯電器１７Ｂｋ、露光器１９、現像器１４Ｂｋ、供給ローラ１３Ｂｋ、現像ブレード１５Ｂｋ、クリーナーブレード１８Ｂｋ等を備えている。パドル１２Ｂｋは、トナーを攪拌する。帯電器１７Ｂｋは、感光体１６Ｂｋの周囲に配置されている。供給ローラ１３Ｂｋは、トナーを現像器１４Ｂｋに供給する。

また、露光器１９は、画像情報をレーザ光のラスター走査によって光の点の集合という形で感光体上に書き込むためのユニットである。露光器１９は、各カートリッジ１１Ｂｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙが形成する画像色に対応する露光光であるブラックのレーザ光ＬＢｋ、マゼンタのレーザ光ＬＭ、シアンのレーザ光ＬＣ、イエローのレーザ光ＬＹを照射する。

露光器１９は、ポリゴンミラー５４を備えている。ポリゴンミラー５４は、図示しないポリゴンモータによって一定の回転方向に一定の回転速度で回転するよう制御される。回転速度は、感光体の回転速度、書込速度、及びポリゴンミラー５４の面数等によって定められる。

ブラックの光源ユニット及びイエローの光源ユニットからのレーザ光は、ポリゴンミラー５４の下側面５４ｂに入射し、ポリゴンミラー５４の回転によって偏向され、図示しないｆθレンズを通って、第一ミラー５８，６０によって折り返され、感光体１６Ｂｋ，１６Ｙに露光される。マゼンタの光源ユニット及びシアンの光源ユニットからのレーザ光は、ポリゴンミラー５４の上側面５４ａに入射し、ポリゴンミラー５４の回転によって偏向され、図示しないｆθレンズを通って、第二ミラー５７ａ、５７ｂ及び５７ｃ、５９ａ、５９ｂ及び５９ｃによって折り返され、感光体１６Ｍ、１６Ｃに露光される。

画像形成に際し、感光体１６Ｂｋの外周面は、暗中にて帯電器１７Ｂｋによって一様に帯電された後、露光器１９からのブラック画像に対応したレーザ光ＬＢｋによって露光される。これにより、感光体１６Ｂｋの外周面に静電潜像が形成される。現像器１４Ｂｋは、ブラックトナーによって静電潜像を可視像化する。これにより、感光体１６Ｂｋ上にブラックのトナー画像が形成される。そして、トナー画像は、感光体１６Ｂｋと転写ベルト１０とが接する位置（１次転写位置）で、１次転写ローラ２４Ｂｋの働きにより転写ベルト１０上に転写される。このようにして、転写ベルト１０上に、ブラックのトナー画像が形成される。

トナー画像の転写が完了した感光体１６Ｂｋは、クリーナーブレード１８Ｂｋによって外周面に残留した不要なトナーが払拭された後、次の画像形成のために待機する。また、廃トナーは、廃トナーボックス２７に送られる。廃トナーボックス２７内の廃トナーは、廃トナーフル検知センサ２８が満杯を検知すると、新たな廃トナーボックス２７と交換される。

転写ベルト１０のうちカートリッジ１１Ｂｋによってブラックのトナー画像が転写された部分は、転写ベルト１０の輪転に伴って、次のカートリッジ１１Ｍに対応する位置に移動する。そして、同様のプロセスにより、ブラックのトナー画像上にマゼンタのトナー画像が重畳して転写される。さらに、転写ベルト１０のうちブラック及びマゼンタのトナー画像が重畳して転写された部分は、順次、カートリッジ１１Ｃ，１１Ｙに対応する位置に移動する。そして、その部分には、シアン及びマゼンタのトナー画像がそれぞれ重畳して転写される。このようにして、転写ベルト１０上に、フルカラーの重畳画像が形成される。そして、転写ベルト１０のうちフルカラーの重畳画像が形成された部分は、２次転写ローラ３２に対応する位置に移動する。

なお、ブラックのみが印刷される場合には、他の色の１次転写ローラ２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｙは、それぞれ感光体１６Ｍ、感光体１６Ｃ、感光体１６Ｙから離間された位置に退避し、上述した画像形成プロセスがブラックについてのみ行われる。

また、用紙２６の搬送に関しては、給紙ローラ２９が反時計回りに回転駆動されることで、給紙トレイ２５に収納された用紙２６のうち最も上に位置する用紙２６が通紙経路３９に送り出される。そして、センサ３０によって用紙２６を検出し、給紙ローラ２９の回転を止めるタイミングを制御することで、用紙２６をレジストローラ３１に対応する位置で待機させることができる。次いで、２次転写ローラ３２上でトナー画像と用紙２６の位置が重なり合うタイミングで、給紙ローラ２９及びレジストローラ３１の駆動が開始され、用紙２６が送り出される。なお、給紙ローラ２９及びレジストローラ３１の回転は、センサ３０による用紙２６の非検出に基づいて停止される。

レジストローラ３１によって送り出された用紙２６には、２次転写ローラ３２にて転写ベルト１０上のトナー画像が転写される。２次転写ローラ３２にて転写ベルト１０上のトナー画像が転写された用紙２６は、除電部３８の除電針によって除電された後、定着器３３にて熱及び圧力によってトナー画像が用紙２６に定着される。そして、用紙２６は、回転駆動された排紙ローラ３５によって、画像形成装置１の外部に排出される。

両面印刷が行われる場合には、用紙２６の後端部が排紙センサ３４を通過した直後に、排紙ローラ３５が停止され、反時計回りに回転駆動される。これにより、用紙２６が、図１の更に右側に設けた両面搬送経路に搬送される。両面搬送経路に搬送された用紙２６は、両面ローラ３６を経由して再び通紙経路３９のレジストローラ３１まで搬送される。

２次転写ローラ３２では、用紙２６の既にトナー画像が転写された面とは逆側の面にトナー画像が転写され、定着器３３にて、トナー画像が熱及び圧力で定着される。そして、用紙２６は、時計回りに回転駆動された排紙ローラ３５によって画像形成装置１の外部に排出される。なお、両面ローラ３６を通過したタイミングは、両面センサ３７によって検知される。

また、画像形成装置１の筐体の内部には、基板に実装された素子等の電子部品（図示せず）によって制御部４０が構築されている。制御部４０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ及びＲＡＭを含むマイクロコンピュータによって実現される。制御部４０は、画像形成装置１の全体の制御を司り、本実施形態に係るバイアス電圧印加制御を実行する。

電源部４１は、画像形成装置１内の各部へ電力を供給すると共に、制御部４０の制御により、バイアス印加部４２へ電力を供給する。バイアス印加部４２は、上記帯電ローラ、上記感光体、中間転写駆動ローラ２０、２次転写ローラ３２を含む各部へ印加するバイアス電圧を出力する。

制御部４０は、図示せぬ同期センサの検知結果に基づいて生成されるスタート側同期検知信号によって、ポリゴンミラー５４の回転数と各感光体に形成する１ラインとを同期させる。この動作が順次繰り返されることにより、１ラインずつ形成される画像が全体として一つの画像となって、各感光体に形成される。

バイアス印加部４２は、中間転写駆動ローラ２０、２次転写ローラ３２など、画像形成装置内のバイアス印加が必要な部分にバイアス電圧を出力する。

バイアス印加部４２は、２次転写バイアスを、中間転写駆動ローラ２０には近傍の１次転写ローラに放電しないレベルの電圧値として、２次転写ローラ３２に印加する電圧と逆極性で印加する。また、バイアス印加部４２は、２次転写ローラ３２には中間転写駆動ローラ２０に印加した電圧値分を本来印加すべき２次転写で必要な電圧値から減算した電圧を、中間転写駆動ローラ２０に印加する電圧と逆極性で印加し、かつ一定の電流値を供給する。このようにすることで、２次転写に必要なバイアス印加（電流値供給）を実施しつつ、かつ２次転写ローラ３２への印加バイアス値を低減させることにより、紙などの媒体を伝った２次転写バイアスの放電を防止又は低減する。

さらに、紙などの媒体を伝った放電が減少することで、供給が必要な電流値を減らし、さらに、中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との両方にバイアスを印加することにより、１箇所への印加バイアスを軽減でき、電源部４１の回路軽減、特にトランスサイズを軽減できる。

（印加バイアスの例）
まず、２次転写ローラ３２だけにバイアスを印加する場合について説明する。図２は、中間転写駆動ローラ２０への印加バイアスは無し（０Ｖ）で、２次転写ローラ３２への印加バイアスを「＋６０００Ｖ」とした例である。つまり、図２の例では、２次転写バイアスは、２次転写ローラ３２にのみ印加されている。中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との電位差は、「６０００Ｖ」である。

紙などの媒体を伝った２次転写バイアスの放電を防止ないし低減するためには、２次転写ローラ３２に印加する２次転写用バイアス（図２の例では、「＋６０００Ｖ」）を低減することが望ましい。そこで、本実施形態では、２次転写ローラ３２に印加するバイアスを低減するとともに、低減した分に対応する逆極性のバイアスを中間転写駆動ローラ２０に印加する。中間転写駆動ローラ２０にもバイアスを印加する場合、上述のように、近傍の１次転写ローラ等に印加バイアスが放電するおそれが生じる。

例えば、画像形成装置１が小型である場合、中間転写駆動ローラ２０と感光体１６Ｂｋ等との距離が短い。このため、２次転写（転写ベルト１０から媒体へのトナーの移動）に必要な電流値供給において、中間転写駆動ローラ２０側に２次転写に必要な電流値を確保可能な電圧値を印加すると、近傍の１次転写ローラ２４Ｂｋ等に印加バイアスが放電してしまう。

一方、ある一定の電圧値未満のバイアス値を印加すれば、そのような放電が生じないことが分かっている。そこで本実施形態では、このような放電が生じないバイアス値を求め、求めたバイアス値以下となるバイアスを中間転写駆動ローラ２０に印加する。

また、２次転写に必要な電流値を確保可能な電圧値は、転写ベルトと媒体との間の電位差である。中間転写駆動ローラ２０にバイアスを印加すれば、印加した電圧値の分だけ、必要な電位差を得るために２次転写ローラ３２に印加する電圧値を減らすことができる。これにより、紙などの媒体を伝った２次転写バイアスの放電を防止ないし低減することができる。

中間転写駆動ローラ２０に印加するバイアス値の決定方法としては、１次転写ローラ２４Ｂｋ等に放電しない、若しくは画像形成上許容される放電量となる電圧値を、事前に実験により求めておき、その電圧値に基づいてバイアス値を決める方法が考えられる。また、環境条件により、中間転写駆動ローラ２０に印加するバイアス値を補正する方法も考えられる。環境条件は、例えば、温度、湿度、経年変化、および、気圧などである。

なお、図２の例のように高電圧（例えば「＋６０００Ｖ」）を印加するためには、一般には封止タイプのトランスを使う必要がある。オープンタイプのトランスは、通常、比較的低電圧の印加にしか用いることができないためである。本実施形態では、中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との両方に逆極性のバイアスを印加するため、各ローラに印加するバイアス値を比較的小さい値とすることができる。これにより、オープンタイプのトランスを用いることができるようになる。

図３は、２次転写バイアスを、中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との両方に印加する場合の例を示す図である。図３の例では、中間転写駆動ローラ２０への印加バイアスは「−１２００Ｖ」で、２次転写ローラ３２への印加バイアスは「＋４８００Ｖ」である。この場合でも、中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との印加バイアスの差は、＋４８００−（−１２００）＝６０００Ｖである。つまり、図３の例において、中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との電位差は、図２の場合と同じで「６０００Ｖ」である。しかしながら、図３の例では、２次転写ローラ３２への印加バイアス値は「４８００Ｖ」であり、図２の場合に比べて印加バイアス値を「１２００Ｖ」低減できる。

これにより、紙などの媒体を伝った２次転写バイアスの放電を防止ないし低減することができる。また図３の例では、印加バイアス「＋４８００Ｖ」を印加するためのトランスにはオープンタイプのトランスを用いることができる。また、印加バイアス「−１２００Ｖ」を印加するためのトランスにもオープンタイプのトランスを用いることができる。

このように、本実施形態では、２次転写ローラへの印加バイアス値を低減させることにより、画像形成装置１内の電源部４１の規模を軽減できる。すなわち、紙などの媒体を伝った放電が減少することで、供給が必要な電流値を減らし、更に、中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との両方に印加することで１箇所への印加を軽減する。これにより、出力が小さなトランスを電源部４１に使用することができる。特に、電源部４１が備えるトランスのサイズを軽減することができる。例えば、印加バイアス値を絶対値で概ね「５０００Ｖ」以下にすることができれば、小サイズかつ低コストのオープンタイプのトランスを使用することが可能になる。

図３の例において、中間転写駆動ローラ２０への印加バイアス及び２次転写ローラ３２への印加バイアスについては、どちらか一方は印加電流値を一定に保つ構成を採用し、別の一方は印加電圧を一定に保つ構成を採用する。中間転写駆動ローラ２０への印加バイアスについて、印加電圧を一定に保つ構成とすることにより、外部環境の変化に伴う抵抗値の変化に影響されにくい、１次転写ローラ２４Ｂｋ等へ放電しない電圧値の制御が可能になる。つまり、中間転写駆動ローラ２０から近傍の１次転写ローラ２４Ｂｋ等へ印加バイアスが放電しない電圧値を、外部環境の変動による抵抗値変化に左右される事なしに設定することができる。

ところで、印加電圧を０Ｖに保つこととは接地（ＧＮＤに接続）するのと同じ意味である。一方の印加電圧値を一定に保ち、他方の印加電流値を一定に保つ構成では、印加電流値を一定に保つ側から見ると、印加電圧値を一定に保つ側は接地（ＧＮＤに接続）されているのと同じ関係になる。すなわち、一方に印加電流値を一定に保つバイアスを印加して、他方を接地もう片側を接地（ＧＮＤに接続）するのと同様である。これにより、２次転写ローラ３２に印加する電圧を低減することができる。

図４は、２次転写バイアスを、中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との両方に印加する場合の例を示す図である。図４の例では、図３の例と同様に、中間転写駆動ローラ２０への印加バイアスは「−１２００Ｖ」で、２次転写ローラ３２への印加バイアスは「＋４８００Ｖ」である。この場合でも、中間転写駆動ローラ２０と２次転写ローラ３２との印加バイアスの差は、＋４８００−（−１２００）＝６０００Ｖである。

さらに、図４の例では、図３の例に加えて、除電部３８である除電針にもバイアス電圧を印加する。この例では、中間転写駆動ローラ２０への印加バイアスと同じ「−１２００Ｖ」を除電部３８に印加する。これにより、２次転写バイアスを２次転写ローラ３２と中間転写駆動ローラ２０との両方に印加する場合と、２次転写ローラ３２のみに印加する場合とで、除電部３８と２次転写ローラ３２との間の電位差が同じになる。従って、２次転写ローラ３２への印加バイアス値を下げた場合でも、除電効果を維持することができる。

また、中間転写駆動ローラ２０に印加するバイアス電圧のための配線（図示せず）から分岐させた配線により、同じバイアス電圧値を除電部３８へ印加するようにしてもよい。こうすれば、別々の電源を用意する必要がない。

なお、図４の例では、除電部３８へ印加するバイアス値は、中間転写駆動ローラ２０に印加するバイアス値と同じ値としているが、必要に応じて異なるバイアス値を与えてもよい。

（バイアス印加部）
図５は、バイアス印加部４２に含まれる、印加電圧値を一定に保つための定電圧回路の構成例を示す図である。図５の定電圧回路は、バイポーラトランジスタＴｒと、ツェナーダイオードＤｚと、抵抗Ｒとを備えている。図５において、負荷１００は、例えば、図１から図４までの中間転写駆動ローラ２０である。定電圧回路のプラス側入力端がバイポーラトランジスタＴｒのコレクタに、プラス側出力端がバイポーラトランジスタＴｒのエミッタに、それぞれ接続されている。定電圧回路のマイナス側入力端からプラス側入力端との間に、ツェナーダイオードＤｚおよび抵抗Ｒが直列に接続される。バイポーラトランジスタＴｒのベースは抵抗ＲとツェナーダイオードＤｚとの接続点に接続される。これにより、バイポーラトランジスタＴｒのベースがツェナー電圧Ｖ_ｚに保たれる。

図５において、定電圧回路の出力電圧Ｖ_oが低下すると、バイポーラトランジスタＴｒのベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEが増加して出力電流（コレクタ電流）が増加し、出力電圧Ｖ_oが上昇する。一方、出力電圧Ｖ_oが増加すると、バイポーラトランジスタＴｒのベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEが減少して出力電流（コレクタ電流）が減少し、出力電圧Ｖ_oが降下する。このように動作するので、図５の定電圧回路は、常に出力電圧と逆の方向にフィードバック制御が働き、出力電圧を一定に保つことができる。

図６は、バイアス印加部４２に含まれる定電流回路の構成例を示す図である。図６の定電流回路は、バイポーラトランジスタＴｒと、ツェナーダイオードＤｚと、抵抗Ｒとを備えている。定電流回路のプラス側入力端がバイポーラトランジスタＴｒのベースに接続される。定電流回路のプラス側出力端がバイポーラトランジスタＴｒのコレクタに接続される。定電流回路のマイナス側入力端とプラス側入力端との間にツェナーダイオードＤｚが接続される。抵抗Ｒの一端はバイポーラトランジスタＴｒのエミッタに接続され、他端はマイナス側出力端に接続される。

図６のように、負荷１００をバイポーラトランジスタＴｒのコレクタに繋ぐことによって、バイアス印加部４２に含まれる定電流回路を実現できる。図６において、負荷１００は、例えば、図１から図４までの２次転写ローラ３２、又は、図４の除電部３８である。図６において、バイポーラトランジスタＴｒのベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEは、ツェナーダイオードＤｚのツェナー電圧Ｖ_ｚによって一定に保たれるので、負荷１００に流れる電流を一定に保つことができる。この定電流回路を用いることにより、負荷電圧が変動しても電流は変化しないので、負荷１００に流れる電流を一定に保つことができる。

図７は、バイアス印加部４２に含まれる、定電圧回路の他の構成例を示す図である。図７の定電圧回路は、バイポーラトランジスタＴｒと、ツェナーダイオードＤｚと、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２とを備えている。抵抗Ｒ１の一端は定電圧回路のプラス側入力端に接続され、他端はバイポーラトランジスタＴｒのエミッタに接続される。定電圧回路のマイナス側入力端からプラス側入力端との間に、ツェナーダイオードＤｚおよび抵抗Ｒ２が直列に接続される。バイポーラトランジスタＴｒのベースは抵抗Ｒ２とツェナーダイオードＤｚとの接続点に接続される。定電圧回路のプラス側出力端はバイポーラトランジスタＴｒのエミッタに接続され、マイナス側出力端はバイポーラトランジスタＴｒのコレクタに接続される。

図７の定電圧回路では、コレクタ・ベース間電圧Ｖ_CBがツェナーダイオードＤｚのツェナー電圧Ｖ_ｚにより一定電圧に保たれている。図７において、負荷１００は、例えば、図１から図４までの中間転写駆動ローラ２０である。図７の定電圧回路において、出力電圧が増加するとコレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEが増加するが、コレクタ・ベース間電圧Ｖ_CBはツェナーダイオードＤｚにより一定電圧に保たれているのでベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEが上昇し、コレクタ電流が増加する。これにより、抵抗Ｒ１による電圧降下が増加し、出力電圧の上昇を妨げる。一方、出力電圧が低下すると、コレクタ・エミッタ間電圧Ｖ_CEが低下するが、コレクタ・ベース間電圧Ｖ_CBはツェナーダイオードＤｚにより一定電圧に保たれているのでベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEが低下し、コレクタ電流が減少する。これにより、抵抗Ｒ１による電圧降下が減少し、出力電圧の低下を妨げる。

以上のように、図７の定電圧回路によれば、常に出力電圧の変化しようとする方向と逆の方向にフィードバックが働き、出力電圧を一定に保つことができる。

図８は、バイアス印加部４２において、誤差増幅器によるフィードバック用の回路を設けて、制御を行うことで、電圧を一定に保つ回路の例である。

図８の定電圧回路は、誤差増幅器４３と、抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ２とを備えている。負荷１００の一端から他端との間に、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２が直列に接続される。誤差増幅器４３の入力端の一方は抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点に接続される。誤差増幅器４３の入力端の他方には基準電圧値Ｖrefが供給される。誤差増幅器４３の出力は制御部４０に入力される。制御部４０は電源部４１に接続され、誤差増幅器４３の出力に応じて電源部４１の出力値を制御する。

図８において、負荷１００は、例えば、図１から図４までの中間転写駆動ローラ２０である。図８において、誤差増幅器４３は、基準電圧値Ｖrefと、出力電圧Ｖ_oを抵抗Ｒ１及びＲ２で分圧した電圧値ＶSとを比較する。誤差増幅器４３は、検出される電圧値の誤差を制御部４０にフィードバックする。制御部４０は、基準電圧値Ｖrefと電圧値ＶSとが等しくなる様に、電源部４１に出力を命令する。これにより、負荷１００への出力電圧Ｖ0の値を一定に保つことができる。

図９は、バイアス印加部４２において、誤差増幅器４３によるフィードバック用の回路を設けて、制御を行うことで、電流を一定に保つ回路の例である。

図９の定電流回路は、誤差増幅器４３と、電流検出抵抗ＲＳとを備えている。負荷１００の一端から他端との間に、制御部４０、電源部４１、および電流検出抵抗ＲＳが直列に接続される。誤差増幅器４３の入力端の一方は電流検出抵抗ＲＳと負荷１００との接続点に接続される。誤差増幅器４３の入力端の他方には基準電圧値Ｖrefが供給される。誤差増幅器４３の出力は制御部４０に入力される。制御部４０は、誤差増幅器４３の出力に応じて電源部４１の出力値を制御する。

図９において、負荷１００は、例えば、図１から図４までの２次転写ローラ３２、又は、図４の除電部３８である。図９において、誤差増幅器４３は基準電圧値Ｖrefと、出力電流Ｉ0が電流検出抵抗ＲＳを流れることで発生する電圧値ＶSとを比較する。誤差増幅器４３は、検出される電圧値の誤差を制御部４０にフィードバックする。制御部４０は、基準電圧値Ｖrefと電圧値ＶSとが等しくなる様に、電源部４１に出力を命令する。これにより、負荷１００に流れる出力電流Ｉ0の値を一定に保つことができる。

上記の他、フィードバック用の回路を設けて制御を行う構成を採用し、電圧又は電流を一定に保つことができる。例えば、電源部４１自体は電流を一定に保つ回路を持っていない場合でも、電源部４１の外部に電圧又は電流を一定に保つフィードバック用の回路を設けて、制御を行うことで、出力電圧値又は出力電流値を一定に保つことができる。

以下、トランスの例について説明する。扱う電圧が高いトランスについては、絶縁耐圧を保つための空間距離及び沿面距離を大きくする必要がある。封止タイプのトランスは、空間距離及び沿面距離の不足に対応するために、トランスと出力制御回路とを一体化して樹脂などによって封止したものである。封止タイプのトランスは、樹脂などの封止材によって固体絶縁が実現される。なお、扱う電圧が概ね４ＫＶを超える場合、この封止タイプのトランスを使用することが多い。一般的には、扱う電圧が５ＫＶ以上の場合、ほとんどが封止タイプのトランスとなる。

オープンタイプのトランスは、封止材による固体絶縁に頼らないで、沿面距離及び空間距離を確保する構成のトランスである。オープンタイプのトランスは、封止タイプのトランスと比べて、小型、軽量化が図れる。また、部材、組み立て工数も少ないので、低価格でもある。

（まとめ）
以上説明したように、本実施形態によれば、像担持体から１次転写ローラへ放電する電圧値未満のバイアスを中間転写駆動ローラに印加し、かつ、中間転写駆動ローラに印加するバイアスに応じた電圧値とは極性の異なるバイアスを２次転写ローラに印加することにより、紙などの媒体を伝った２次転写バイアスの放電を防止ないし低減できる。また、中間転写駆動ローラから１次転写ローラへ放電しない電圧値を知り、この電圧値未満の電圧を中間転写駆動ローラに印加し、片側の印加電圧値を一定に保ち、もう片側の印加電流値を一定に保つ構成とすることで、トナー移動に必要な電流値を確保しつつ、中間転写駆動ローラに印加した電圧値の分だけ２次転写ローラに印加しなければならない電圧値を減らすことができる。

なお、本発明は、複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置の他、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能及びファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機に適用することができる。

１ 画像形成装置
１０ 転写ベルト
１１Ｂｋ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ カートリッジ
１２Ｂｋ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ パドル
１３Ｂｋ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｙ 供給ローラ
１４Ｂｋ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｙ 現像器
１５Ｂｋ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｙ 現像ブレード
１６Ｂｋ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｙ 感光体
１７Ｂｋ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｙ 帯電器
１８Ｂｋ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｙ クリーナーブレード
１９ 露光器
２０ 中間転写駆動ローラ
２１ 転写ベルトテンションローラ
２２ トナーマークセンサ
２３ 転写ベルトクリーナ
２４Ｂｋ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｙ １次転写ローラ
２５ 給紙トレイ
２６ 用紙
２７ 廃トナーボックス
２８ 廃トナーフル検知センサ
２９ 給紙ローラ
３０ センサ
３１ レジストローラ
３２ ２次転写ローラ
３３ 定着器
３４ 排紙センサ
３５ 排紙ローラ
３６ 両面ローラ
３７ 両面センサ
３８ 除電部
３９ 通紙経路
４０ 制御部
４１ 電源部
４２ バイアス印加部
４３ 誤差増幅器
１００ 負荷

特開２００９−１２２１６８号公報

Claims (5)

1. 静電潜像が形成される感光体と、
   前記静電潜像にトナーを付着させることによって形成されるトナー画像が転写される像担持体と、
   前記トナー画像を前記感光体から前記像担持体へ転写する１次転写ローラと、
   前記トナー画像を前記像担持体から媒体に２次転写する２次転写ローラと、
   前記像担持体から前記１次転写ローラへ放電する電圧値未満のバイアスを、前記像担持体を駆動する中間転写駆動ローラに印加し、かつ、前記中間転写駆動ローラに印加するバイアスとは極性が異なり該バイアスに応じた電圧値のバイアスを、前記２次転写ローラに印加することによって、前記２次転写に必要な電圧値である２次転写バイアスを印加するバイアス印加部と、
   前記トナー画像が転写された媒体に該トナー画像を定着させる定着部と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バイアス印加部は、前記中間転写駆動ローラに印加するバイアスの電圧値を一定とし、前記２次転写ローラに印加するバイアスの電流値を一定と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. 前記媒体を除電する除電部をさらに含み、
   前記バイアス印加部は、前記中間転写駆動ローラに印加するバイアスと同電位のバイアスを前記除電部に印加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. 前記バイアス印加部において、前記中間転写駆動ローラ及び前記２次転写ローラに印加するバイアスを出力するトランスがオープンタイプのトランスであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 感光体に静電潜像を形成する工程と、
   前記静電潜像にトナーを付着させてトナー画像を形成する工程と、
   １次転写ローラにより、前記感光体から像担持体に、前記トナー画像を転写する工程と、
   前記像担持体から前記１次転写ローラへ放電する電圧値未満のバイアスを中間転写駆動ローラに印加し、前記中間転写駆動ローラに印加するバイアスに応じた電圧値とは極性の異なるバイアスを２次転写ローラに印加することによって、２次転写に必要な電圧値である２次転写バイアスを印加する工程と、
   前記２次転写ローラにより、前記像担持体から媒体に、前記トナー画像を２次転写する工程と、
   を含むことを特徴とする画像形成方法。

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