(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、室内の環境下で十分になり得る含水率の転写材の抵抗値を精度良く検知する画像形成装置を提供する。【解決手段】  転写材の抵抗値に応じて転写電圧や定着温度を制御する画像形成装置において、前記転写材抵抗測定装置が、前記転写材を挟持するローラと、該ローラへの印加電圧が切り替え可能に接続された高圧電源と、該高圧電源からローラ及び転写材を流れる電流を検出する電流検出部と、を備え、一回の測定動作で前記転写材を挟持する前記ローラに電圧を印加する前記高圧電源の電圧出力を複数段階変える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電器、露光器、現像機により形成されたトナー画像を転写材に転写する転写器と、転写材上のトナー画像を転写材に熱定着させる定着装置と、転写材の抵抗を検知する転写材抵抗測定装置とを有し、転写材の抵抗値に応じて転写電圧や定着温度を制御する画像形成装置において、前記転写材抵抗測定装置が、転写材を挟持するローラと、該ローラへの印加電圧が切り替え可能に接続された高圧電源と、該高圧電源から前記ローラ及び転写材を流れる電流を検出する電流検出部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写材の抵抗測定において、一回の測定動作で転写材を挟持する前記ローラに電圧を印加する前記高圧電源の電圧出力を複数段階変えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記転写材抵抗測定装置が第一面印刷と第二面印刷の共通な転写材搬走路上に設置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記転写材抵抗測定装置を前記転写器と兼用することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトナーを転写材に転写し、定着装置により熱定着して印刷を行う、プリンタや複写機等の画像形成装置、特にカラー画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像担持体上に現像されたトナーを転写器にて転写材上に転写させた後、定着装置により熱定着して一連の電子写真プロセスによる印刷を終了する画像形成装置においては、転写材の種類や状態が印刷品質へ大きな影響を与える。この画像形成装置における転写器には、一般的に転写ローラ方式が用いられ、この転写ローラに高電圧を印加することで、画像担持体上のトナーを転写材に転写させているが、転写材の厚みが厚いほど、また転写材の含水量が少ないほど、転写材は高抵抗となり、転写しにくくなる。そこで印刷品質を保つためには、より高い電圧を転写ローラに印加する必要がある。一方、必要以上に高い電圧を転写ローラに印加すると、トナーの飛び散りが発生し、良い印刷品質を保つことが出来なくなる。また、この画像形成装置の定着装置には、一般的に熱定着方式が用いられ、ヒータランプを内臓したヒートロールと転写材を狭持するように設置されたバックアップロールから構成される。このヒートロールとバックアップロールの間に転写材を狭持搬送することで、熱と圧力によるトナーの転写材への定着が行われているが、転写材の厚みが厚いほど、また転写材の含水量が多いほど、定着しにくくなる。そこで印刷品質を保つためには、より多くの熱量をあたえる必要がある。一方、必要以上に多くの熱量を与えると、トナーがヒートロール側に付着し、次の転写材にそのトナーを定着させ、印刷品質の低下を招いてしまう。つまり、良い印刷品質を保つためには、転写材の抵抗値を正確に把握し、転写電圧、定着温度等を正確に制御する必要がある。
【０００３】
そこで、転写材の抵抗値変化に左右されず、印刷品質を保つために従来様々な方法が提案されている。その一例を図８、図９により説明する。
【０００４】
図８において、用紙トレイ４２もしくは手差し用紙トレイ４４から、それぞれ用紙ピックローラ４３もしくは用紙ピックローラ４５からピックされた用紙４１は、レジストローラ４６、４７に搬送される。レジストローラ４６、４７により搬送された用紙４１に、電子写真プロセスユニット４８により感光体４９上に形成されたトナー画像を転写ローラ５０で転写させる。トナー画像を載せた用紙４１はヒータランプを含むヒートロール５２とバックアップロール５３からなる定着装置５１で熱定着し、図示しない排出トレイに搬送される。
【０００５】
次に、図９を用いて用紙の抵抗検出について説明する。
【０００６】
図９において、レジストローラ４６、４７に用紙４１が狭持搬送されている際、高圧電源５４から電圧を印加する。高圧電源５４から印加された電圧により、電流が電流検出抵抗５６及びレジストローラ４７、用紙４１、レジストローラ４６を経由しグランドへと流れる。電流検出抵抗５６及びレジストローラ４７、レジストローラ４６の抵抗値はあらかじめ分かっているので、電流検出抵抗５６からの出力電圧を検出することで、用紙４１の抵抗値を算出している。この算出された用紙４１の抵抗値を元に、転写電圧、定着温度等を最適に制御している（例えば、特許文献1参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２６２９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図４は、用紙４１の含水率と体積抵抗の関係を示したグラフである。なお、図４における用紙４１の含水率は室内の環境下で十分になり得る値である。図５は用紙４１の含水率と用紙の厚さと、レジストローラ４６、４７に狭持された接触面積における用紙の抵抗値との関係を示したものである。最も用紙４１の抵抗値が低くなるのは、含水率８％、厚さ５０ｕｍで１０６Ω。最も用紙４１の抵抗値が高くなるのは、含水率４％、厚さ５００ｕｍの時で１０１０Ωとなる。つまり含水率４〜８％、厚さ５０〜５００ｕｍの用紙４１に対して、抵抗値を検知し、転写電圧や定着温度を制御するためには、１０６〜１０１０Ωという非常に広範囲な用紙４１の抵抗を検知しなければならない。例えば、図９においてレジストローラ４６が０Ω、レジストローラ４７が４０ＫΩ、電流検出抵抗５６が５ＫΩで、高圧電源５４の印加電圧が１０００Ｖとする。これは、電流検出抵抗５６に発生する最大電圧が、一般的なＡ／Ｄコンバータの入力電圧である５Ｖを超えないようにレジストローラ４６、４７の抵抗値、電流検出抵抗５６を設定したものである。最も用紙４１の抵抗値が低い、含水率８％、厚５０ｕｍの用紙４１、すなわち抵抗値１０６Ωの用紙４１の場合、電流検出抵抗５６に発生する出力電圧は４．７８Ｖとなる。一方、最も用紙４１の抵抗値が高い、含水率４％、厚さ５００ｕｍの用紙４１、すなわち１０１０Ωの用紙４１の場合、電流検出抵抗５６に発生する出力電圧は０．５ｍＶと非常に低い値となる。また、最も用紙４１の抵抗値が高い、含水率４％、厚さ５００ｕｍの用紙４１、すなわち１×１０１０Ωの用紙４１と一桁抵抗値が異なる１×１０９Ωの用紙４１の場合、出力電圧は５ｍＶとなる。つまり５×１０６〜１×１０１０Ωという非常に広範囲な用紙４１の抵抗を検知するためには、０．５ｍＶ〜４．９４Ｖという広範囲の出力電圧を検知する必要があり、更には１×１０１０Ωの用紙４１と１×１０９Ωの用紙４１、つまり１桁抵抗値のことなる用紙を別の抵抗と検知するだけでも、０．５ｍＶと５ｍＶを正確に判別する必要がある。これには精度誤差がないＡＤコンバータが存在したとしても１０ｂｉｔの分解能が要求される。つまり、１桁よりも良い精度で用紙の抵抗値の検出をするためには、１０ｂｉｔ以上のＡＤコンバータが必要となり、更には一般的なＡＤコンバータは±１ＬＳＢ程度の誤差を持っているため、この誤差を考慮すると、非常に高価な多ｂｉｔ分解能ＡＤコンバータが必要となる。更には一般的な画像形成装置は、複数の電子部品や電装品で構成されており、これらが同時に動作するため、常に十数ｍＶ程度のノイズが発生している。この十数ｍＶのノイズのなかで、０．５ｍＶと５ｍＶを正確に判別することは非常に困難である。これらは、室内の環境下で十分になり得る含水率の用紙４１の抵抗値を、抵抗値１桁単位で検出することすらできないことを意味している。
【０００９】
つまり、上記特許文献１記載のように、高圧電源５４から一定電圧を印加し、電流検出抵抗５６からの出力電圧から用紙４１の抵抗値を算出する方法では、広範囲な用紙４１の抵抗値の検知が非常に困難となり、ある特定の範囲に絞って用紙４１の抵抗値の検知を行うほかなくなってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、帯電器、露光器、現像機により形成されたトナー画像を転写材に転写する転写器と、前記転写材上のトナー画像を該転写材に熱定着させる定着装置と、前記転写材の抵抗を検知する転写材抵抗測定装置とを有し、前記転写材の抵抗値に応じて、転写電圧や定着温度を制御する画像形成装置において、前記転写材抵抗測定装置が、前記転写材を挟持するローラと、該ローラへの印加電圧が切り替え可能に接続された高圧電源と、該高圧電源から前記ローラ及び前記転写材を流れる電流を検出する電流検出部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、転写材の抵抗測定において、一回の測定動作で、転写材を挟持するローラに電圧を印加する高圧電源の電圧出力を複数段階変えることで、室内の環境下で十分になり得る含水率の転写材の抵抗値を精度良く検知することができる。
【００１２】
また、転写材抵抗測定装置が第一面印刷と第二面印刷の共通な転写材搬走路上に設置することで、コストダウンすることができる。
【００１３】
さらに、転写材抵抗測定装置を転写器と兼用することで、コストダウンすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施例に係るタンデム方式の画像形成装置の全体構成を示す構成概略図である。同図に示す画像形成装置は、ブラック（ｋ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（ｍ）、イエロー（ｙ）の各色成分について、それぞれ独立した感光体１ｋ、１ｃ、１ｍ、１ｙ、帯電器２ｋ、２ｃ、２ｍ、２ｙ、光学装置３ｋ、３ｃ、３ｍ、３ｙ、現像機４ｋ、４ｃ、４ｍ、４ｙ、トナーホッパ５ｋ、５ｃ、５ｍ、５ｙ、一次転写ロール６ｋ、６ｃ、６ｍ、６ｙ、一次転写高圧電源７ｋ、７ｃ、７ｍ、７ｙを有している。先ず暗所において帯電器２ｋ、２ｃ、２ｍ、２ｙで感光体１ｋ、１ｃ、１ｍ、１ｙの表面を均一に帯電する。次に光学装置３ｋ、３ｃ、３ｍ、３ｙにより上位から送られてくる画像データに基づき光ビームを帯電された感光体１ｋ、１ｃ、１ｍ、１ｙに照射し、静電潜像を形成する。現像機４ｋ、４ｃ、４ｍ、４ｙでは、帯電した着色微粒子であるトナーを感光体１ｋ、１ｃ、１ｍ、１ｙ上の静電潜像に付着させて可視像とする。そしてそれぞれ現像されたトナー像を一次転写高圧電源７ｋ、７ｃ，７ｍ，７ｙにより高電圧が印加された一次転写ローラ６ｋ、６ｃ、６ｍ、６ｙにより無端ベルトからなる中間転写体８に重ね合わせるように順次転写することで、カラー画像が形成される。一方用紙は、図示しない給紙部から搬送ローラ９ａを介して、画像形成装置内に搬送される。次に用紙は抵抗検知用のローラ１１に狭持されている間に抵抗検知用の高圧電源１０より電圧が印加され、抵抗検知部１２により抵抗値が測定される。用紙レジストレーション用の搬送ローラ９ｂにより搬送された用紙は、二次転写高圧電源１４に接続された二次転写ローラ１３により、中間転写体８上に形成されたカラー画像を転写される。トナーを載せた用紙はヒートロール１６、バックアップロール１７から形成される定着装置１５により定着され、搬送ローラ９ｃ、９ｄにより、図示しない排紙部へ搬送される。
【００１６】
以上が片面印刷の行程である。また両面印刷の場合は、搬送ローラ９ｃにより搬送された用紙はゲート１８により両面印刷用の用紙搬送路に導かれる。用紙は搬送ローラ９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ、９ｉ、９ｊにより順次搬送され、最後に搬送ローラ９Ｋによる搬送で、用紙後端がスイッチバック点１９を通過後、一旦搬送ローラ９ｋを停止し、その後逆転して搬送ローラ９ｌへ搬送する。搬送ローラ９ｌは再び抵抗検知用のローラ１１へと用紙を搬送する。以後は片面印刷時と同じ行程をたどり、排紙部へ搬送される。
【００１７】
図２は、本発明に係る画像形成装置に用いられる転写材抵抗検知機構の説明図である。先ず構成について説明する。用紙２１が搬送される搬送路２２内に抵抗検知用のローラ１１ａ、１１ｂが用紙２１を狭持することができるように設置される。抵抗検知用ローラ１１ａには抵抗検知用の高圧電源１０が接続されており、抵抗検知用の高圧電源１０はＣＰＵ２５からの命令で、出力のオン／オフ、及び出力値が制御される。一方抵抗検知用ローラ１１ｂには電流検出抵抗２３を介しグランドに接続されている。また電流検出抵抗２３の一端は保護用のダイオード２４ａのアノード、ダイオード２４ｂのカソード、及びＡＤコンバータ２５に接続され、ダイオード２４ａのカソードは＋５Ｖ、ダイオード２４ｂのアノードはグランドと夫々接続されている。更にＡＤコンバータ２５はＣＰＵ２６とも接続されている。二次転写ローラ１３ａ、１３ｂは用紙２１と中間転写ベルト８を狭持するように設置されており、二次転写ローラ１３ａは二次転写高圧電源１４に、二次転写ローラ１３ｂはグランドに夫々接続されている。そして二次転写高圧電源１４はＣＰＵ２６に接続され、ＣＰＵ２６の命令により、出力のオン／オフ及び出力値が制御される。更に定着装置１５内のヒータランプ２８はヒータ駆動回路を介してＣＰＵ２６に接続され、サーミスタ２９は直接ＣＰＵ２６に接続されており、ＣＰＵ２５はサーミスタ２９の出力を元にヒータ駆動回路２７をオン／オフすることで、定着装置１５の温度制御を行う。
【００１８】
次に、転写材抵抗検知機構の動作について説明する。図示しない給紙部より搬送された用紙２１は抵抗検知用のローラ１１ａ、１１ｂに搬送される。抵抗検知用のローラ１１ａ、１１ｂに用紙２１が狭持搬送されている際、抵抗検知用の高圧電源１０から電圧を印加する。高圧電源１０から複数段階に印加された電圧により、電流が抵抗検知用のローラ１１ａ、１１ｂ、用紙２１、電流検出抵抗２３を経由しグランドへと流れる。抵抗検知用のローラ１１ａ、１１ｂ及び電流検出抵抗２３の抵抗値はあらかじめ分かっているので、電流検出抵抗５６（図９参照）からの出力電圧を検出することで、用紙２１の抵抗値を算出することができる。
【００１９】
次に、高圧電源１０から複数段階に電圧を印加する動作について説明する。先ず初めは用紙２１の抵抗が低いことを想定し、高圧電源１０から低めの電圧を印加する。この時実際の用紙２１の抵抗値が高く、電流検出抵抗２３に発生する電圧があらかじめ設定した基準値より低い場合には、高圧電源１０から印加する電圧を高くして再検出を行う。以降用紙２１の抵抗がより高く、電流検出抵抗２３に発生する電圧があらかじめ設定した基準値より低い場合には同様の動作を繰り返す。
【００２０】
更に具体的な動作について説明する。図４は、用紙４１の含水率と体積抵抗の関係を示したグラフである。なお、図４における用紙４１の含水率は室内の環境下で十分になり得る値である。
【００２１】
図５は、用紙２１の含水率と用紙の厚さと、抵抗検知用のローラ１１ａ、１１ｂに狭持された接触面積における用紙の抵抗値との関係を示したものである。
【００２２】
図６は、例えば図２において、抵抗検知用のローラ１１ａが４０ＫΩ、電流検出抵抗２３が１ＭΩで、高圧電源１０の印加電圧が１０Ｖとしたときの、用紙２１の抵抗値と電流検出抵抗２３に発生する出力電圧の関係を示したものである。この時の高圧電源１０の印加電圧は最も用紙２１の抵抗値が低い１０６Ωの場合、電流検出抵抗２３に発生する最大電圧が、一般的なＡ／Ｄコンバータの入力電圧である５Ｖを超えないように設定したものである。用紙２１の抵抗値が１０６Ω〜１０８Ωの間では電流検出抵抗２３に発生する出力電圧が用紙２１の抵抗値に応じて変化するため、精度良く用紙２１の抵抗値を測定できるが、１０８Ω以上になると、電流検出抵抗２３に発生する出力電圧ほとんど変化しないため、用紙２１の抵抗値を測定することが出来ない。そこで電流検出抵抗２３に発生する出力電圧において、精度良く用紙２１の抵抗値を測定できる基準値を設け、その基準値以下の場合は高圧電源１０から印加する電圧を高くして再測定を行う。例えば、図７のように高圧電源１０から印加する電圧を変化させ、１０８Ωの抵抗値を持つ用紙２１の抵抗値の測定を行う。なお、この時の順に印加する電圧は１０Ｖ、５０Ｖ、５００Ｖ、５０００Ｖ、それぞれの電圧を切り替える基準値は１０Ｖは５０Ｖの時は１．０Ｖ、それ以外の場合は０．５Ｖとする。用紙２１が抵抗検知用ローラ１１ａ、１１ｂに搬送されてくると、高圧電源１０から１０Ｖの電圧が印加される。この時電流検出抵抗２３に発生する出力電圧は０．１０Ｖであり、１０Ｖは５０Ｖの時の基準値１．０Ｖよりも低いので、続いて高圧電源１０から５０Ｖが印加される。この時電流検出抵抗２３に発生する出力電圧は０．４９Ｖであり、５０Ｖは５００Ｖの時の基準値０．５Ｖよりも低いので、続いて高圧電源１０から５００Ｖが印加される。この時電流検出抵抗２３に発生する出力電圧は４．９５Ｖであり、５００Ｖは５０００Ｖの時の基準値０．５Ｖよりも高いので、この値を用いて用紙２１の抵抗を算出する。
【００２３】
以上のことにより、非常に高価な多ｂｉｔ分解能ＡＤコンバータを必要とせず、また他の複数の電子部品や電装品から発生している十数ｍＶ程度のノイズの影響を受けることなく、室内の環境下で十分になり得る含水率の用紙２１の抵抗値を精度良く検知する画像形成装置を提供することができる。
【００２４】
次に、本発明の画像形成装置の転写材抵抗検知機構の他の実施例を図３を用いて説明する。先ず構成について説明する。二次転写ローラ１３ａ、１３ｂは用紙２１と中間転写ベルト８を狭持するように設置されており、二次転写ローラ１３ａは二次転写高圧電源１４に、二次転写ローラ１３ｂは電流検出抵抗２３を介しグランドに夫々接続されている。そして二次転写高圧電源１４はＣＰＵ２６に接続され、ＣＰＵ２６の命令により、出力のオン／オフ及び出力値が制御される。また、電流検出抵抗２３の一端は保護用のダイオード２４ａのアノード、ダイオード２４ｂのカソード、及びＡＤコンバータ２５に接続され、ダイオード２４ａのカソードは＋５Ｖと、ダイオード２４ｂのアノードはグランドと夫々接続されている。更にＡＤコンバータ２５はＣＰＵ２６とも接続されている。定着装置１５内のヒータランプ２８はヒータ駆動回路を介してＣＰＵ２６に接続され、サーミスタ２９は直接ＣＰＵ２６に接続されており、ＣＰＵ２６はサーミスタ２９の出力を元にヒータ駆動回路２７をオン／オフすることで、定着装置１５の温度制御をおこなう。
【００２５】
次に、転写材抵抗検知機構の動作について説明する。図示しない給紙部より搬送された用紙２１は二次転写ローラ１３ａ、１３ｂに搬送される。用紙の先端、つまり非印刷領域が二次転写ローラ１３ａ、１３ｂに狭持されている間に抵抗検知用の電圧を二次転写高圧電源１４から印加する。二次転写高圧電源１４から複数段階に印加された電圧により、電流が二次転写ローラ１３ａ、１３ｂ、用紙２１、中間転写体８、及び電流検出抵抗２３を経由しグランドへと流れる。二次転写ローラ１３ａ、１３ｂ、中間転写体８及び電流検出抵抗２３の抵抗値はあらかじめ分かっているので、電流検出抵抗２３からの出力電圧を検出することで、用紙２１の抵抗値を算出することができる。そして用紙２１の抵抗値を算出した後、非印刷領域が二次転写ローラ１３ａ、１３ｂに狭持されるまでに、二次転写高圧電源を最適な二次転写用の電圧に切り替える。
【００２６】
以上のことにより、用紙２１の抵抗検知と二次転写の機構を兼ね備えた安価かつ、用紙２１の抵抗値を精度良く検知する画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の画像形成装置を示す全体構成図。
【図２】本発明の転写材抵抗検知を示すブロック図。
【図３】本発明の転写材抵抗検知を示すブロック図。
【図４】用紙の含水率と体積抵抗を示すグラフ。
【図５】用紙の含水率と厚みと抵抗値を示すグラフ。
【図６】本発明で一定電圧を印加した場合の検出抵抗の電圧出力を示すグラフ。
【図７】本発明装置で複数段階に電圧を印加した場合の検出抵抗の電圧出力を示すグラフ。
【図８】従来技術を説明する画像形成装置の構成図。
【図９】従来技術を説明する転写材抵抗検知装置の構成図。
【符号の説明】
【００２８】
１ｋ、１ｃ、１ｍ、１ｙは感光体、２ｋ、２ｃ、２ｍ、２ｙは帯電器、３ｋ、３ｃ、３ｍ、３ｙは光学装置、４ｋ、４ｃ、４ｍ、４ｙは現像装置、５ｋ、５ｃ、５ｍ、５ｙはトナーホッパ、６ｋ、６ｃ、６ｍ、６ｙは一次転写ローラ、７ｋ、７ｃ、７ｍ、７ｙは一次転写高圧電源、８は中間転写体、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ、９ｉ、９ｊ、９ｋ、９ｌは搬送ローラ、１０、５４は抵抗検知用の高圧電源、１１、１１ａ、１１ｂは抵抗検知用のローラ、１２、５７は抵抗検知装置、１３、１３ａ、１３ｂは二次転写ローラ、１４は二次転写高圧電源、１５、５１は定着装置、１６、５２はヒートロール、１７はバックアップロール、１８はゲート、１９はスイッチバック点、２１、４１は用紙、２２は搬送路２３、５６は電流検出抵抗、２４ａ、２４ｂはダイオード、２５はＡ／Ｄコンバータ、２６はＣＰＵ、２７はヒータ駆動回路、２８はヒータランプ、２９はサーミスタ、４２は用紙トレイ、４３、４５は用紙ピックローラ、４４は手差し用紙トレイ、４６、４７はレジストローラ、４８は電子写真プロセスユニット、４９は感光体、５０は転写ローラである。
【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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【図９】
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