(57)【要約】【課題】簡便な構成で転写ローラの交換時期を確実に検知できる画像記録装置を提供する。【解決手段】トナー像が形成される感光体と、その感光体との間で転写紙を挟み転写紙に前記トナー像を転写させる転写ローラと、その転写ローラに転写電圧を印加し転写電流を供給する電源と、前記転写電流の値をモニターし、当該転写電流値が一定となるように前記転写電圧を制御する電圧制御手段とを備えた画像記録装置であって、前記転写電流値と前記転写電圧値とから求めた転写ローラの実測抵抗値と基準抵抗値とを比較し、当該実測抵抗値が前記基準抵抗値より大であるときに前記転写ローラの寿命と判断する検知器を備える。【選択図】        図３
2004184601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像が形成される感光体と、その感光体との間で転写紙を挟み転写紙に前記トナー像を転写させる転写ローラと、その転写ローラに転写電圧を印加し転写電流を供給する電源と、前記転写電流の値をモニターし、当該転写電流値が一定となるように前記転写電圧値を指示して前記電源を制御する電圧制御手段とを備えた画像記録装置であって、
前記転写電流値と前記転写電圧値とから求めた転写ローラの実測抵抗値と基準抵抗値とを比較し、当該実測抵抗値が前記基準抵抗値より大であるときに前記転写ローラの寿命と判断する検知器を備えたことを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
前記基準抵抗値が、前記転写ロールの新品時の転写電流値と転写電圧値とから求めた抵抗値に、予め求められた別の転写ロールの新品時の抵抗値と寿命となった時の抵抗値との比率を乗じた値であることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】
前記転写ローラ近傍の雰囲気温度を計測する温度計を備え、当該温度計により計測された雰囲気温度が所定温度以内にあるときに前記検知器が前記実測抵抗値を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項４】
前記転写ローラ近傍の雰囲気温度を計測する温度計を備え、前記検知器が雰囲気温度と転写ローラ抵抗値との相関データを有し、当該相関データと前記温度計により計測された雰囲気温度とに基いて前記実測抵抗値を基準雰囲気温度の抵抗値に補正し、その補正後の抵抗値と前記基準抵抗値とを比較することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項５】
前記検知器は、前記実測抵抗値が所定枚数の転写の間に連続して基準抵抗値を超えるときに転写ローラの寿命と判断することを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体上のトナー像を転写ローラにより転写紙に転写する機構において、前記転写ローラの交換時期を検知する手段を備えた画像記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の画像記録装置は、感光体上に形成されたトナー像を転写紙に転写する方式が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来の画像記録装置の構成例を図６に示す。
この画像形成装置は、装置本体９１の内部に着脱可能に構成され電子写真プロセスによって画像形成を行うための各種プロセスユニットと感光体９３とが収納されたプロセスカートリッジ９２と、画像情報に応じて変調したレーザ光を感光体９３上に照射する光書込装置９４と、転写紙が収納される給紙トレイ９５と、給紙トレイ９５から転写紙を給送する給紙ローラ９６と、感光体９３と対をなし転写紙に感光体９３上に形成されたトナー像を転写させる転写ローラ９７と、そのトナー像を転写紙に定着させる定着装置９８と、その転写紙を排出する排紙ローラ９９と、転写紙搬送系の駆動源であるメインモータ９ａとを備えている。
【０００４】
この装置において、画像情報に基いて光書込装置９４が変調したレーザ光を均一に帯電された感光体９３の表面に照射することによって、感光体９３の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーを付着させてトナー像化し、このトナー像が転写ローラ９７によって転写紙に転写される。そして、転写ローラ９７から搬送された転写紙は、定着装置９８を通過する際に転写紙が加圧、加熱されることによって転写紙上のトナー像が融着して転写紙に定着され、排紙ローラ９９を介して本体９１外部に排出されることによって画像形成の一連の処理が完結する。
【０００５】
ここで、転写ローラ９７によるトナー像の転写に関して、詳しくは転写ローラ９７と感光体９３との間は一定のニップ幅をもつように設定されており、電源であるパワーパック（図示せず）から転写ローラ９７にトナーの極性とは逆極性の転写電圧が印加されることによって、感光体９３上のトナー像を転写紙へ転写させる仕組みとなっている。このとき、転写ローラに一定の転写電流が流れるように転写電圧は制御されている。
【０００６】
このような画像記録装置の転写方式では転写電圧が高すぎると転写不良（画像抜け）が発生するため、転写電圧は所定量以上にならないようにコントローラされている。
一方で転写紙の処理枚数の増加とともに転写ローラが徐々に汚れて転写電流が流れにくくなるため、転写電流の安定化を目的として転写電圧値を少しずつ増加させる調整が行われる。転写ローラの汚れがさらに進み、転写電圧が上限値に到達すると転写電流が減少し始めるため、ついには転写紙への転写不足が発生するようになる。
これが転写ローラの寿命であり、新品の転写ローラに交換する必要がある。一般的に転写紙の処理枚数を目安に転写ローラの交換時期が設定されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２２１８３６号公報（段落［００１７］〜［００２４］）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転写紙の処理枚数と転写ローラの寿命とは比例関係にはあるが、必ずしも寿命となる処理枚数は一定せず、転写ローラの交換時期とされる転写紙の処理枚数に到達する前でも転写ローラの寿命が来てしまう場合があり、転写ローラの交換時期の予測は困難で、画像品質を確保することが困難であった。
【０００９】
また、設定された転写ローラ交換時期がきても、まだ十分に使用可能な状態である場合も少なからずあり、極力転写ローラを交換せずに使用しつつ、転写紙への転写不足が発生する直前で転写ローラを交換できることを理想とするユーザにとって使いにくい状況であった。
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、簡便な構成で転写ローラの交換時期を確実に検知できる画像記録装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために提供する請求項１の発明に係る画像記録装置は、トナー像が形成される感光体と、その感光体との間で転写紙を挟み転写紙に前記トナー像を転写させる転写ローラと、その転写ローラに転写電圧を印加し転写電流を供給する電源と、前記転写電流の値をモニターし、当該転写電流値が一定となるように前記転写電圧値を指示して前記電源を制御する電圧制御手段とを備えた画像記録装置であって、前記転写電流値と前記転写電圧値とから求めた転写ローラの実測抵抗値と基準抵抗値とを比較し、当該実測抵抗値が前記基準抵抗値より大であるときに前記転写ローラの寿命と判断する検知器を備えたことを特徴とする。
【００１２】
この装置により、従来の装置構成を利用して転写ローラの交換時期を確認することができるようになる。また、本発明は安定した雰囲気温度の環境下で装置が使用される場合に適している。なお、転写ローラの寿命を検知した場合、操作パネル上に転写ローラの交換時期が来たことを表示するようにすればよい。
【００１３】
前記課題を解決するために提供する請求項２の発明に係る画像記録装置は、請求項１の発明において、前記基準抵抗値が、前記転写ロールの新品時の転写電流値と転写電圧値とから求めた抵抗値に、予め求められた別の転写ロールの新品時の抵抗値と寿命となった時の抵抗値との比率を乗じた値であることを特徴とする。
【００１４】
これにより、転写ローラごとの新品時の抵抗値のばらつきの影響を除外して、使用中の転写ローラの寿命を適切に検知することができるようになる。
【００１５】
前記課題を解決するために提供する請求項３の発明に係る画像記録装置は、請求項１の発明において、前記転写ローラ近傍の雰囲気温度を計測する温度計を備え、当該温度計により計測された雰囲気温度が所定温度以内にあるときに前記実測抵抗値を求めることを特徴とする。
【００１６】
この装置により、転写ローラの交換時期を精度よく確認できるようになる。
なお、転写ローラの抵抗値は雰囲気温度などの環境変動により著しく変化するため、実測抵抗値を求める雰囲気温度は転写ローラの抵抗値の変動が小さくなる温度範囲がよい。例えば雰囲気温度１７〜２５℃の範囲内が好ましい。
【００１７】
前記課題を解決するために提供する請求項４の発明に係る画像記録装置は、前記転写ローラ近傍の雰囲気温度を計測する温度計を備え、前記検知器が雰囲気温度と新品転写ローラの抵抗値との相関データを有し、前記実測抵抗値について前記温度計により計測された雰囲気温度と当該相関データと基いて基準雰囲気温度の抵抗値に補正して前記基準抵抗値と比較することを特徴とする。
【００１８】
この装置により、雰囲気温度条件に関係なく転写ローラの交換時期を精度よく確認できるようになる。
【００１９】
前記課題を解決するために提供する請求項５の発明に係る画像記録装置は、請求項１の発明において、前記検知器は、前記実測抵抗値が所定枚数の転写の間に連続して所定抵抗値を超えるときに転写ローラの寿命と判断することを特徴とする。
【００２０】
この装置により、搬送中の転写紙のジャム（紙詰まり）により転写ローラにトナーの汚れが付着して一時的に転写ローラの抵抗値が増加したときなど寿命ではない場合でも寿命と判断する誤動作を防止することができる。また、転写紙のサイズごとの搬送ガイドの位置の差異を調整して、転写紙の搬送を安定化させることによって、ジャムを低減し、誤作動を防止することも可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る画像記録装置の一実施の形態における構成について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る画像記録装置の一実施の形態における構成を示す断面図である。
本発明に係る画像記録装置の構成は、装置本体１１の内部に着脱可能に構成され電子写真プロセスによって画像形成を行うための各種プロセスユニットと感光体１３とが収納されたプロセスカートリッジ１２と、画像情報に応じて変調したレーザ光を感光体１３上に照射する光書込装置１４と、転写紙が収納される転写紙トレイユニット１５と、転写紙トレイ１５から転写紙を給送する給紙ローラ１６と、感光体１３と対をなし転写紙に感光体１３上に形成されたトナー像を転写させる転写ローラ１７と、そのトナー像を転写紙に定着させる定着装置１８と、その転写紙を排出する排紙ローラ１９と、転写紙搬送系の駆動源であるメインモータ１ａと、本体１１内の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検知サーミスタ１ｂとを備えている。これは、図６に示す従来の画像記録装置の構成に雰囲気温度検知サーミスタ１ｂを加えた構成である。
本発明に係る画像記録装置は、従来の装置構成に雰囲気温度検知サーミスタ１ｂを加えるとともに電気制御系について工夫したところに特徴がある。
【００２２】
本発明に係る画像記録装置の一実施の形態における装置全体の電気制御ブロック図を図２に示す。
本発明に係る画像記録装置では、転写ローラ１７に転写電圧を印加して転写電流を供給するパワーパック１０、光書込装置１４、転写紙トレイ１５、メインモータ１ａ、雰囲気温度検知サーミスタ１ｂ、オペレーションパネル１ｃそれぞれとエンジンボード１００とが相互に情報通信可能に接続され、当該エンジンボード１００が画像記録装置全体を制御する構成となっている。
【００２３】
このうち、パワーパック１０と、雰囲気温度検知サーミスタ１ｂと、オペレーションパネル１ｃと、エンジンボード１００とが本発明に関わるユニットである。その詳細を図３に示す。
エンジンボード１００は、パワーパック１０から転写ローラ１７に供給される転写電流値をモニターしており、その転写電流値が一定になるように転写電圧値をＰＷＭ方式で設定し、その設定値をパワーパック１０に指示する。ここで、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、パルス幅変調）とは入力値を一定周期の方形波のＯＮ時間の割合（ｄｕｔｙ比）として出力する変調方式のことであり、これにより転写電流が一定値に収束するように転写電圧値が制御される。
また、エンジンボード１００は、上記転写電圧値と転写電流値とから転写ローラ１７の抵抗値を求め、雰囲気温度検知サーミスタ１ｂから雰囲気温度データを取得し、その温度データに基いて後述する方法で転写ローラ抵抗値の補正を行う。
さらに、エンジンボード１００は、その補正された転写ローラ抵抗値に基いて転写ローラの寿命を検知し、その寿命検知データをオペレーションパネル１ｃに通知する。
【００２４】
（寿命検知動作内容）
上記構成の画像記録装置における寿命検知の動作内容を以下に説明する。
（ｓ１）新品の転写ローラセット時の転写ローラと感光体が直接接触しているときの転写電流値Ｉｓと転写電圧値Ｅｓとを検出し、つぎの式から新品時の転写ローラ抵抗値ｒｓを求める。
ｒｓ＝Ｅｓ／Ｉｓ
なお、新品の転写ローラセット時に本体操作によって転写ローラ１７が新品であることを認識させる。例えば、転写ローラ交換時にオペレーションパネル１ｃで転写ローラ交換キーを押すことによって新品の転写ローラとして転写電流値Ｉｓと転写電圧値Ｅｓとを検出する。
【００２５】
（ｓ２）ステップｓ１で求められた新品時の転写ローラ抵抗値ｒｎから当該転写ローラ１７の寿命とする所定の値（基準抵抗値ｒｓ）を設定する。
【００２６】
具体的には、つぎの手順で設定する。
（１）図４に示すように別の転写ローラで転写紙処理枚数と転写ローラ抵抗値との関係を予め求めておく。
（２）図４において、雰囲気温度が常温（２３℃）の場合の新品時の転写ローラ抵抗値ｒ０と寿命となった時点の転写ローラ抵抗値ｒａとの比率Ｒを求める。本発明の画像記録装置においては、エンジンボード１００が次式に基いて演算し、比率Ｒとして記憶すればよい。
Ｒ＝ｒａ／ｒ０
（３）その比率Ｒにステップｓ１で求められた新品時の転写ローラ抵抗値ｒｎを乗じて当該転写ローラ１７の寿命となる抵抗値を求めて、使用時の測定される転写ローラ抵抗値との比較の際の基準抵抗値ｒｓとする。本発明の画像記録装置においては、新品の転写ローラセット時にエンジンボード１００が次式に基いて演算し、基準抵抗値ｒｓとして記憶すればよい。
ｒｓ＝ｒｎ＊ｒａ／ｒ０
【００２７】
なお、図４において転写ローラの寿命となった時点とは、例えば画像記録の品質を維持するために、転写ローラが汚れて許容限度を超える転写不足が発生する直前とするとよい。これは、転写電圧値には転写不良（画像抜け）の発生を防止するために上限値が設けられ、画像記録処理中はその上限値を超えないように制御されているが、転写ローラの使用が進み、その表面が汚れて転写ローラ抵抗値が高くなると、今度は転写電圧の上限が抑えられているために転写不足による転写不良が発生するようになるからである。
【００２８】
（ｓ３）この転写ローラ１７を用いて従来の装置における画像記録の処理方法と同様の方法で画像記録を行う。ここで、パワーパック１０から転写ローラ１７に供給される転写電流値が一定になるように、エンジンボード１００により転写電圧値が制御されている。
【００２９】
（ｓ４）このとき、エンジンボード１００が通常使用時の転写ローラ１７の転写電流値ＩＭと転写電圧値ＥＭと雰囲気温度とを検出し、上記と同様の計算方法で転写ローラ抵抗値ｒＭを求める。なお、この転写ローラの抵抗値ｒＭは常時モニターされるが、一定周期で求めるようにしてもよい。
【００３０】
（ｓ５）エンジンボード１００がステップｓ２で求められた基準抵抗値ｒｓと、ステップｓ４で求められた転写ローラ抵抗値ｒＭとを比較し、転写ローラ抵抗値ｒＭが基準抵抗値ｒｓよりも大となったときを転写ローラ１７の寿命として検知する。
ここで、実際に使用している転写ロールの新品時の転写ローラ抵抗値ｒｎとステップｓ４で求められた転写ローラ抵抗値ｒＭとの比率を求め、予め求めてある比率Ｒとを比較して、寿命を検知するようにしてもよい。
【００３１】
（ｓ６）エンジンボード１００は、寿命検知データをオペレーションパネル１ｃに送信し、転写ロール１７の寿命が来たことを表示させる。
【００３２】
上記寿命検出の方式において、通常転写ローラの抵抗値は雰囲気温度の影響を受けて変化し易く、モニター時の転写ローラの抵抗値に誤差を生じやすい。そこで、本発明ではエンジンボード１００にこの誤差を除く機能を付与している。
以下にその詳細を説明する。
【００３３】
図４に示す雰囲気温度２３℃の転写紙処理枚数と転写ローラ抵抗値との関係において、転写ローラ抵抗値は、初期には新品の転写ローラ表面へのトナー等の付着により急激に上昇し、その後は転写紙処理枚数に比例して増加する傾向を示す。雰囲気温度が低温（１０℃）の場合にもその傾向は同じであるが、雰囲気温度２３℃の場合よりも転写ローラ抵抗値は高い。温度差によっては低温における転写ローラ抵抗値が常温時の数十倍に高くなることがある。
【００３４】
したがって、上記寿命検知方式の通り、転写ローラの寿命とする基準抵抗値ｒｓが雰囲気温度２３℃の場合の寿命となる抵抗値（図４中の点ａ）で設定され、実際には雰囲気温度１０℃の環境で使用されると転写ローラ本来の寿命よりもかなり早い時期に寿命検知（図４中の点ｂ）してしまう不都合がある。また、逆に転写ローラの寿命とする抵抗値を雰囲気温度を１０℃の場合の寿命となる抵抗値（図４中の点ｃ）で設定し、雰囲気温度２３℃の環境で使用すると転写不足の不良が発生しても寿命を検知していない不都合が発生する。
【００３５】
そこで、発明者は転写ローラの抵抗値は雰囲気温度によって変化するが、図４に示すように転写紙の処理枚数に関わらず雰囲気温度の差に応じて一定の割合で転写ローラ抵抗値が変化することに着目してその不都合を解消する機能を本発明の画像記録装置に付与した。すなわち、あらかじめ取得した転写ローラ抵抗値の環境変動特性により、測定した雰囲気温度による抵抗値の補正を行って転写ローラの寿命を適切に検知することができる。
【００３６】
例えば、つぎのような処理を行う。
（１）予め雰囲気温度と転写ローラ抵抗値との関係を求める。その例として、新品の転写ロールにおける雰囲気温度と転写ローラ抵抗値との関係を図５に示す。
（２）上記ステップｓ４で求められた使用時の転写ローラ抵抗値ｒＭをその雰囲気温度に基いて基準となる雰囲気温度における転写ローラ抵抗値ｒＭ´に換算する。例えば、使用時の雰囲気温度が１０℃で、基準となる雰囲気温度が２３℃である場合、図５の関係からつぎの式で補正が行われ、ステップｓ５の基準抵抗値ｒｓとの比較に使用される。
ｒＭ´＝ｒ２３℃／ｒ１０℃＊ｒＭ
この機能によって、どのような雰囲気温度条件で使用されても転写ローラの寿命を適切に判断することができるようになる。
【００３７】
なお、上記転写ローラ抵抗値の換算に代えて、寿命とする転写ローラ抵抗値（基準抵抗値）を使用時の雰囲気温度における転写ローラ抵抗値に換算して、寿命判断に供し実測の転写ローラ抵抗値と比較するようにしてもよい。
【００３８】
また、上記以外に寿命時期を適切に検知する手法として、転写ローラの抵抗値の変動の少ない雰囲気温度範囲に限って転写ローラの抵抗値を測定し、その寿命を検知するものとしてエンジンボード１００が制御すればよい。例えば、図５における１７℃〜２５℃の雰囲気温度範囲がこれに当たる。
【００３９】
また、転写ロール抵抗値が基準抵抗値を連続して所定枚数超えている場合のみエンジンボード１００が寿命と判断する機能を付与することにより、記録紙のジャム等により転写ローラが一時的にトナー等で汚れた場合などに、一時的に転写ローラの抵抗値が高くなり寿命と判断してしまう誤検知を防止することが可能である。所定枚数は適宜決めればよいが、１０枚程度が目安である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の発明により、従来の装置構成を利用して転写ローラの交換時期を確認することができるようになる。
請求項２の発明により、転写ローラごとの新品時の抵抗値のばらつきの影響を除外して、使用中の転写ローラの寿命を適切に検知することができるようになる。
請求項３の発明により、転写ローラの交換時期を精度よく確認できるようになる。
請求項４の発明により、雰囲気温度条件に関係なく転写ローラの交換時期を精度よく確認できるようになる。
請求項５の発明により、ジャムにより転写ローラにトナーの汚れが付着して一時的に転写ローラの抵抗値が増加した場合など寿命ではないのに寿命と判断する誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像記録装置の一実施の形態における構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る画像記録装置の一実施の形態における装置全体の電気制御ブロック図である。
【図３】本発明に係る画像記録装置の一実施の形態における転写ローラの寿命検知に関する電気制御ブロック図である。
【図４】本発明に係る画像記録装置における転写ローラの実測抵抗値に対する雰囲気温度の影響を示す図である。
【図５】本発明に係る画像記録装置の他の実施の形態における検知器に格納される転写ローラと雰囲気温度との相関データである。
【図６】従来の画像記録装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１、９１    本体
１２、９２    プロセスカートリッジ
１３、９３    感光体
１４、９４    光書込装置
１５、９５    転写紙トレイ
１６、９６    給紙ローラ
１７、９７    転写ローラ
１８、９８    定着装置
１９、９９    排紙ローラ
１ａ、９ａ    メインモータ
１ｂ    雰囲気温度検知センサ
１ｃ    オペレーションパネル
１０    パワーパック
１００    エンジンボード
【図１】
2004184601.tif 000003
【図２】
2004184601.tif 000004
【図３】
2004184601.tif 000005
【図４】
2004184601.tif 000006
【図５】
2004184601.tif 000007
【図６】
2004184601.tif 000008