(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を形成される感光体と、前記感光体と一部で接触し前記トナー像を１色毎に第一次転写して移行する中間転写体と、前記中間転写体上で複数色のトナー像を重ねあわせてカラー画像を形成する動作を制御する制御手段と、前記カラー画像を形成中には待避して前記中間転写体に非接触状態になり、前記カラー画像の形成後に記録媒体を介して前記中間転写体に圧着して前記カラー画像を記録媒体に第二次転写する接触／待避切り替え機構を有する転写手段と、前記転写手段に印加する電圧を任意の値に設定可能な高圧電源と、前記転写手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、周囲の温度を検出する環境条件検出手段を有するカラー画像形成装置において、前記カラー画像形成装置は前記転写手段の異常の情報を出力する転写器状態検出手段を有し、少なくとも前記転写手段は前記画像形成装置から着脱可能に構成され、前記環境検出手段の出力情報に基づき、前記高圧電源の出力電圧を、前記環境検出手段の検出温度が１８℃を閾値として１８℃より前記検出温度が高い場合は電圧Ｖａ、１８℃以下の場合は電圧Ｖｂに決定し、電圧Ｖｂは電圧Ｖａより高く、前記決定された高圧電源の出力電圧を前記中間転写体から待避して非接触状態の前記転写手段に印加した時の第１の電流値を前記電流検出手段で検出するとともに、前記第１の電流値を前記転写器状態検出手段に記憶し、前記決定された高圧電源の出力電圧を前記中間転写体に接触状態の前記転写手段に印加した時の第２の電流値を前記電流検出手段で検出するとともに、前記第２の電流値を前記転写器状態検出手段に記憶し、前記転写器状態検出手段は、前記第１の電流値と前記第２の電流値の差を計算し、前記差が所定の値未満の場合に、前記転写手段の未装着であるか、または誤装着されているか、または前記接触／待避切り替え機構に異常があるものとして、前記転写手段の異常の情報を前記制御手段に出力することを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザープリンタ等の電子写真プリンタや、電子写真複写機等の電子写真装置に係り、特に中間転写体から記録媒体へカラー画像を転写する転写器の装着状態の異常、待避動作の異常を検出する転写器検出手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の画像形成装置では、消耗品や交換部品を脱着可能なユニットとして構成することによって、ユーザーの使いやすさを重視する傾向にある。この様なプロセス部品をユニット化した構成においては、それらのユニットを確実に装着させることが必要であり、様々な方法が提案されている。その中に、ユニットが装着されているかを検出し、装着が不完全である場合に異常を放置する方法がある。例えば、特開平１１−２３７８１４号公報に記載のように、感光体と、感光体上のトナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、転写手段に電圧を印加する電源手段と、転写手段に流入する電流を検出する検出手段と、検出手段で検出された電流にもとづき電源手段の電圧を制御する電圧制御手段とを備え、検出手段で検出された電流にもとづき、感光体の有無を判定する判定手段を設けたものや、感光体と、前記感光体を帯電しかつ露光して前記感光体上に静電潜像を形成し、前記静電潜像を現像し前記感光体上にトナー像を形成し、前記感光体と一部で接触し前記トナー像を１色毎に第一次転写して移行する中間転写体と、前記中間転写体上で複数色のトナー像を重ねあわせてカラー画像を形成する制御手段と、前記カラー画像を形成中には待避して、前記中間転写体に非接触状態になり、カラー画像形成後に、記録媒体を介して前記中転写体に圧着する接触／待避切り替え機構を有し、形成された前記カラー画像を記録媒体に第二次転写する転写器と、前記中間転写体から記録媒体に前記カラー画像を転写する時に、前記転写器に転写電圧を印加し、その転写電圧を任意に可変できる電源手段と、転写器に流入する電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段で検出した電流値にもとづき転写電圧を決定する転写電圧設定手段と、を備えてなるカラー画像形成装置において、前記電流検出手段で検出した電流値にもとづき前記転写器の有無、または／及び、装着状態、または／及び、前記転写器の前記中間転写体に対する接触／待避動作を検出する転写器状態検出手段を設けたものがある。
【０００３】
上記のユニット検出方法は、転写手段などの元々電圧を印加するプロセス部品において、電圧を印加した際の流れる電流を検出し、その大小でユニットの装着状態を判断するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術で利用される、転写ローラ等の部品は、トナーの転写を良好に行うために表面に半導電性の材料、例えば半導電性のゴム材などを用いて作られる。これらの半導電性部材は、一般に環境条件の変化によってその電気抵抗値が大きく変化する場合がある。例えば、転写ローラに用いる半導電性のゴム材には、低温・低湿時と高温・高湿時で抵抗値が１桁から２桁変化するものがある。
【０００５】
この様な環境条件によって電気抵抗値が大きく変化するような部材を用いて先の従来技術のようなユニットの装着検知を行うと、装置の置かれた環境条件によって、誤動作する可能性が高くなる。例えば、低温低湿環境ではそれらの部材の抵抗値が大きくなるため、ユニットの検出電流が極めて小さくなり、ユニット未装着と判断されかねない。このような誤検知は、ユーザーがユニットを適切に装着しても装置が動作しないことになるため、ユーザーが使用できないという大きな問題を引き起こしてしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために考案されたものであり、
トナー像を保持するトナー像担持体と、前記トナー像担持体上のトナー画像を記録媒体を前記トナー像担持体に圧着させて転写する転写手段と、前記転写手段に印加する電圧を任意の値に設定可能な高圧電源と、前記転写手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、周囲の温度・湿度を検出する環境条件検出手段を有する画像形成装置において、前記環境検出手段の出力情報に基づき、前記高圧電源の出力値を決定するとともに、決定された前記高圧電源の出力値を前記転写手段に印加した時の前記電流検出手段で検出した電流値に基づき転写手段もしくはトナー像担持体の装着状態を検知する装着検知手段を設けたものである。
【０００７】
さらに、上記画像形成装置において、前記転写手段を前記トナー像担持体に接触待避させる離接機構を有するとともに、前記電流検出手段で検出した電流値に基づき転写手段の接触待避状態を検知する接触待避検知手段を設けるものである。
【０００８】
加えて、上記画像形成装置において、前記電流検出手段が、前記転写手段を前記トナー像担持体に接触させた時の第１の電流値と、前記転写手段を前記トナー像担持体から待避させた時の第２の電流値を検出する機構としたものである。
【０００９】
また、上記画像形成装置において、前記転写手段並びに前記トナー像担持体の装着状態、もしくは前記転写手段の接触待避状態を第１の電流値と第２の電流値を参照することによって検知する検知機構を設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１により説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施例のカラー画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１のカラー画像形成装置は、感光体１を帯電しかつ露光して感光体１に静電潜像を形成し、静電潜像を現像して感光体１上にトナー像を形成し、感光体１と一部で接触しトナー像を１色ごとに転写して移行する中間転写体２と、感光体１の一部を介して中間転写体２に駆動力を与える感光体１を駆動する駆動手段３と、中間転写体２上で複数のトナー像を重ねあわせてカラー画像形成する一連の動作を制御する制御手段１５と、中間転写体２から記録媒体にカラー画像を転写するときの転写電圧を任意に可変できる電源手段４と、前記カラー画像を形成中には待避して、前記中間転写体に非接触状態になり、カラー画像形成後に、記録媒体を介して前記中転写体に圧着する接触／待避切り替え機構を有し、形成された前記カラー画像を記録媒体に第二次転写する転写器７と、電源手段４から転写器へ流入する電流を検出する電流検出手段５と、転写電圧を可変制御する転写電圧制御手段６と、本実施例の画像形成装置がおかれている周囲の温度を検出する環境検出手段２２と、電流検出手段５で検出した電流値にもとづき転写器７の有無、または／及び、装着状態、または／及び、転写器７の中間転写体２に対する接触／待避動作を検出する転写器状態検出手段８を備えている。一般にプリンタや、複写機などのカラー画像形成装置では、転写器，中間転写体，感光体など各ユニットごとに耐久寿命が異なるため、それぞれのユニット単位で脱着可能に構成している。そこで、転写器状態検出手段８により、転写器７を交換した際などに、正しく装着されていることを検出出来ることが望ましい。
【００１３】
ここではまず、一例として４色重ねでカラー画像を形成するときのカラー画像形成プロセス動作を説明する。
【００１４】
感光体１は矢印ａの方向に一定の速度で回動されながら、帯電器１０により一様に帯電され、各色画像信号に従って露光装置９から発出されるレーザ光により露光され、各色に対応する静電潜像が順次形成される。まず、感光体１の１回転目に現像装置１４に対応する色の静電潜像が感光体１上に形成され、現像装置１４でトナー像を現像する。この感光体１上のトナー像は、感光体１と接触しながら従動する中間転写体２表面に転写されて、中間転写体２表面上に現像装置１４の色のトナー像を形成する。順次、感光体１の２回転目に現像装置１３に対応する色の静電潜像が形成され、現像装置１４でトナー像を現像し中間転写体２表面に転写され、同様に感光体１の３回転目に現像装置１３，４回転目に現像装置１４と現像，転写される。各現像装置１１から１４で現像するトナーの色は任意で良いが、本実施例では、現像装置１１は黒(Ｋ）、現像装置１２は黄色(Ｙ）、現像装置１３はマゼンタ（Ｍ），現像装置１４はシアン（Ｃ）とした。また、現像の順番も任意で良い。以上のプロセスで中間転写体２上にカラー画像が形成されるが、この間は、転写器７は中間転写体２上のカラー形成画像を乱さないようにするために、中間転写体２に接触しない待避状態にある。
【００１５】
用紙カセット１５に蓄積された図示しない用紙は、給紙ローラ１６によって用紙カセット１５からピックアップ、搬送されて、転写器７に送られる。この時、転写器７は機械的な押し圧力で中間転写体２に接触押し当てられ、電源手段４で第二転写電圧をかけることにより、中間転写体２上のカラートナー像を記録媒体である用紙に転写する。
【００１６】
カラートナー像が転写された用紙は、中間転写体２から剥離され、定着器１７に送られ、定着器１７を通る間にカラートナー像が用紙表面上に熱定着され、機外に排出される。
【００１７】
以上のカラー画像形成において、中間転写体２から記録媒体へ画像を転写するときに、転写器７へ印加する電圧を一定にすると、装置が設置されている環境の、温度や湿度に依存して、カラー画像の印刷濃度が変化してしまうため、第二次転写電圧の補正を行う。電源手段４の出力電圧を一定にした状態で、カラー画像プロセスの始めに、転写器７を中間転写体２に押し当て、電流検出手段５で、その時に流れる電流値を検出する。この時の電流値は、装置周辺の環境条件によって変化するので、この電流値によって第二次転写電圧を補正し、印刷濃度が一定になるように補正する。転写電圧設定手段６に電流値に応じる電圧値のテーブルをあらかじめ持っておき、電流値に応じた電圧になるよう、転写電圧設定手段６で電源手段４の出力電圧を制御する。
【００１８】
尚、以上図１中の、転写電圧制御手段６，転写器状態検出手段８，制御手段１５は、ワンチップのマイクロプロセッサー（ＣＰＵ）で構成することも可能である。
【００１９】
次に、転写器状態検出手段８で転写器の有無、または／及び、装着状態、または／及び、前記転写器の前記中間転写体に対する接触／待避動作を検出する動作を、図２を併用して説明する。図２は本発明の一実施例の検出手段流れ図である。カラー画像形成のプロセスを開始すると、図２のＳ０で装置のおかれている周囲の環境条件（温度）を検出し、最適な電圧値Ｖ１を決定する。次に、図２のＳ１で電源手段４をオンしてＳ０で決定した電圧Ｖ１を、中間転写体２から待避状態で非接触状態の転写器７に印加する。電流検出手段５で検出したこの時の電流値Ｉ１を転写器状態検出手段７に記憶し、電源手段４の出力をオフにする。次に図２のＳ２に進み、図示せぬ転写器待避／接触切り替え手段を動作させ、転写器７を中間転写体２に押し当てる。次に、図２のＳ３で電源手段４を再びオンしてＳ０で決定した電圧Ｖ１を中間転写体２へ接触状態の転写器７に印加する。電流検出手段５で検出したこの時の電流値Ｉ２を転写器状態検出手段７に記憶し、電源手段４の出力をオフにする。次に、図２のＳ４で転写器状態検出手段８は前記電流値Ｉ２とＩ１の差を計算する。この時の計算結果がある所定の値Ｉｒｅｆ以上の場合は、転写器７は正常に装着されており、また、中間転写体２への接触／待避の動作切り替えも正常であると判定し、その結果を制御手段１５に伝え、通常のカラー画像形成プロセスへ移行し、先に説明したカラー画像形成プロセスを開始してカラー画像を記録媒体へ印刷する。
【００２０】
Ｓ３で計算結果がある所定の値Ｉｒｅｆ未満の場合は、転写器７が未装着状態であるか、または、誤装着されているか、または接触／待避の動作切り替え動作に異常があるものとして、転写器状態検出手段８は転写器異常の情報を出力する。これを受けた制御手段１５は、図示せぬ表示部に転写器異常を表示したり、図示せぬホストコンピュータへ転写器異常の情報を伝達したりする。これによりオペレータは、転写器の異常を知ることができる。
【００２１】
転写器の異常検出は、カラー画像形成装置に電源が投入されたとき等に実施しても良い。この場合の電源投入時の検出手段流れ図を図３に示す。電源投入後、図３のＳ０で装置のおかれている周囲の環境条件（温度）を検出し、最適な電圧値Ｖ１を決定する。次にＳ１で電源手段４をオンして所定の電圧Ｖ１を中間転写体２から待避状態で非接触状態の転写器７に印加する。電流検出手段５で検出したこの時の電流値Ｉ１を転写器状態検出手段７に記憶し、電源手段４の出力をオフにする。次に図３のＳ２に進み、図示せぬ転写器待避／接触切り替え手段を動作させ、転写器７を中間転写体２に押し当てる。次に、図３のＳ３で電源手段４を再びオンして所定の電圧Ｖ１を中間転写体２へ接触状態の転写器７に印加する。電流検出手段５で検出したこの時の電流値Ｉ２を転写器状態検出手段７に記憶し、電源手段４の出力をオフにする。次に、図３のＳ４で転写器状態検出手段８は前記電流値Ｉ２とＩ１の差を計算する。この時の計算結果がある所定の値Iref以上の場合は、転写器７は正常に装着されており、また、中間転写体２への接触／待避の動作切り替えも正常であると判定し、その結果を制御手段１５に伝え、図示せぬその他の異常の検出もなければ、装置の準備動作プロセスＳ８へ移行し、準備動作が終了すると待機状態Ｓ９へ移行する。
【００２２】
Ｓ４で計算結果がある所定の値Ｉｒｅｆ未満の場合は、転写器７が未装着状態であるか、または、誤装着されているか、または接触／待避の動作切り替え動作に異常があるものとして、転写器状態検出手段８は転写器異常の情報を出力する。これを受けた制御手段１５は、図示せぬ表示部に転写器異常を表示したり、図示せぬホストコンピュータへ転写器異常の情報を伝達したりする。これによりオペレータは、転写器の異常を知ることができる。
【００２３】
図２、及び、図３のＳ４において、判定に電流値の差を使用すること及び環境条件を検出して電源手段４の出力電圧Ｖ１を決定する理由を、図４を用いて説明する。図４は環境条件による転写器の電流特性図である。横軸は環境条件で、縦軸はある所定の電圧Ｖａを転写器に印加したときの転写器に流入する電流値である。２０は転写器が中間転写体に接触していないときに流入する電流Ｉ１で、２１は転写器７が中間転写体２に接触しているときの電流値Ｉ２である。
【００２４】
理論的には、転写器７が中間転写体２と接触していないときは電流値は０であるが、電源手段４が高電圧を出力する電源であることから、電流検出手段５で微少ながら電流は流れるものである。
【００２５】
Ｉ１，Ｉ２ともに環境の変化で電流値が変化する。それぞれの環境下においては、Ｉ１＜Ｉ２となっているが、特に高温高湿のＩ１と低温低湿のＩ２では（高温高湿のＩ１）＞（低温低湿のＩ２）の関係になってしまう場合がある。この時は絶対値で判定するために所定のＩｔｈを設定しＩｔｈより大きいか、小さいかの判定では、転写器７か、待避状態か、中間転写体２に接触しているかの判定ができなくなってしまう。
【００２６】
それに対して、図２及び図３のＳ４でＩ１とＩ２の差分で判定する方法は、転写器７の接触／待避の切り替え動作が正しく行われているか、異常が発生しているかを検出することが出来る。ここでの判定値Ｉｒｅｆは
Ｉｒｅｆ＜（低温低湿のＩ２）−（低温低湿のＩ１）
を満足する値で、誤差範囲を考慮し出来るだけ大きい値にすることが望ましい。
【００２７】
しかしながら、課題で述べたように、転写器７や中間転写体２は半導電性の材質で構成しているため、環境条件の変化で電気抵抗が数桁変化する。このため、上記のように電流Ｉ１とＩ２の差分をとってＩｒｅｆで判定しても、低温・低湿環境では検出の確度が不十分となる場合がある。
【００２８】
低温低湿環境のように転写器７に電流が流れにくくなる条件下で、さらに検知精度を増すためには、電源手段４が出力する電圧Ｖ１を高くすることが有効である。図４中、２３，２４は、それぞれ電圧Ｖａより高い電圧Ｖｂを転写器７に印加した時の転写器が中間転写体に接触していないときに流入する電流Ｉ１，転写器７が中間転写体２に接触しているときの電流値Ｉ２を示す。このように転写器７に加える電圧を高くすることによって、電流Ｉ１，Ｉ２、特に電流Ｉ１が大きくなるため、転写器７の状態を確度よく検知することができる。しかしながら、電圧Ｖ１を単純に高くすると、今度は逆に電流が元々多く流れる高温・高湿環境で、過大な電流が流れることになる。電圧過多の状態は、中間転写体２の絶縁破壊，電源の故障等、様々な弊害を発生させる要因となるため、高温高湿環境では電圧Ｖ１をあまり高くすることはできない。そこで、本実施例では、予め環境検出手段２２を用いて装置のおかれた環境条件を検出し、その出力に応じて電圧Ｖ１を決定している。図５は、環境条件と電源手段４が転写器７に加える電圧Ｖ１を決定する元になる環境条件（温度）と電圧Ｖ１の関係について示したものである。元々、電流Ｉ１，Ｉ２の環境変動は、温度・湿度の両方の影響を受けるため、温度・湿度の両方を検出するのが望ましいが、本実施例の画像形成装置では、転写器７の材質などで温度変化が大きく影響するため、温度を検出するだけで十分である。本実施例では１８℃を閾値として、１８℃より温度が高い場合は、電圧Ｖ１として電圧Ｖａを設定し、１８℃以下の時は電圧Ｖ１として電圧Ｖｂを設定する。このように周囲の環境を検出して電圧Ｖ１を決定することで、電流Ｉ１，Ｉ２の差を確保することが可能であり、転写器７の装着，動作の異常を確実に検出することができる。
【００２９】
以上、実施例を用いて転写手段の装着状態，動作状態を精度よく検出する手段について述べたが、本実施例と同様の手段で、中間転写体の装着状態を検出可能であることは明白である。
【００３０】
また、転写手段を接触待避させる必要のない画像形成装置、例えば、感光体上のトナー画像を記録媒体に直接転写するモノクロの画像形成装置において、転写手段を流れる電流によって感光体または転写手段の装着状態を検知する場合でも、環境条件によって転写手段に加える電圧を制御することで、より確実性の高い検知が行える。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トナー像を保持するトナー像担持体と、前記トナー像担持体上のトナー画像を記録媒体を前記トナー像担持体に圧着させて転写する転写手段を有する画像形成装置において、保守点検時の交換作業時に発生が予想される転写器の取り付け不良や、転写器の待避／接触切り替え動作異常の検出が可能なカラー画像形成装置を提供できる。
【００３２】
また、装置の置かれている環境条件が変化した場合にも、転写器の装着有無や動作異常の検出余裕度を確保できるので、環境条件の変化に起因する誤検出を防止し、異常検出精度が高いカラー画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のカラー画像形成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の検出手段流れ図である。
【図３】電源投入時の検出手段流れ図である。
【図４】環境条件による転写器の電流特性図である。
【図５】環境条件と電圧Ｖ１の関係を示す図である。
【符号の説明】
１…感光体、２…中間転写体、３…駆動手段、４…電源手段、５…電流検出手段、６…転写電圧設定手段、７…転写器、８…転写器状態検出手段、９…露光装置、１０…帯電器、１１…現像装置（Ｋ）、１２…現像装置（Ｙ）、１３…現像装置（Ｍ）、１４…現像装置（Ｃ）、１５…用紙カセット、１６…給紙ローラー、１７…定着器、２０…転写器が中間転写体に接触していないときの電流Ｉ１（電圧Ｖａ）、２１…転写器が中間転写体に接触しているときの電流値Ｉ２（電圧Ｖａ）、２２…環境条件検出手段、２３…転写器が中間転写体に接触していないときの電流Ｉ１（電圧Ｖｂ）、２４…転写器が中間転写体に接触しているときの電流値Ｉ２（電圧Ｖｂ）。
【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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