JP2007033805A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間で、かつ精度良く転写部材の像担持体への接触状態、すなわちカラー印字と黒印字それぞれの状態を認識できるようにする。
【解決手段】 各転写部材に流れる電流値、もしくは印加電圧等を計測する機能を有する画像形成装置において、周囲環境を計測するセンサを有し、周囲環境に応じて、各転写部材に流れる電流値、あるいは電圧値を制御することにより、静電ベルトに流れる漏れ電量を最小限に抑え、転写部材の像担持体への圧着・離間の状態を判断する構成とする。
【選択図】 図８

Description

本発明は電子写真方式を用いて複数色のトナー像を順次転写材に転写して画像を形成する画像形成装置に関する。

近年、電子写真方式によるカラー画像形成装置の普及に伴い、カラー画像の記録品質に対する要求に加え、カラー出力の高速化に対する要求が高まっている。この要求に応えるために、画像形成方式にいくつかの提案がなされているが、その中でタンデム型とよばれる、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Bk（ブラック）トナーそれぞれの画像をドラム状の像担持体に形成し、転写材担持体としての転写搬送ベルトによって搬送される転写材に対し、それぞれの転写手段によって順次転写を行い、最後に定着するカラー画像形成方式がある。

従来のタンデム型カラー画像形成装置としては、例えば特許文献1に記載されているものがある。図11はタンデム型カラー画像形成装置の例を側断面図で示したものである。このカラー画像形成装置は、本体装置の右側面下部に転写材カセット50を装着している。転写材カセット50にセットされた転写材は、給紙ローラ51によって一枚ずつ取り出され、搬送ローラ対52，53によって画像形成部に給送される。画像形成部には、転写材を搬送する転写搬送ベルト54が複数の回転ローラによって転写材搬送方向（図11の右から左方向）に扁平に張設され、その最上流部においては、転写搬送ベルト54上面にある吸着ローラ55にバイアスを印加することによって、転写材を転写搬送ベルト54に静電吸着させる。またこのベルト搬送面に対向して４個のドラム状の像担持体としての感光体ドラム56が直線状に配設されて画像形成部を構成している。各々の感光体ドラム56には、その周面近傍を順次取り囲んで、帯電器57、現像器58、転写搬送ベルト54の搬送面を挟んで転写部材59が配置されている。上記の各現像器58の筐体内には、転写材搬送方向上流側（図３の右方）からＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Bk（ブラック）トナーが夫々収容されている。また、帯電器57と現像器58間には所定の間隙が設けられ、この間隙を介して露光手段60から感光体ドラム56の周面に露光照射が行われる。

このカラー画像形成装置は、転写搬送ベルト54が図の反時計回り方向に循環移動して転写材を搬送すると、各帯電器57がそれらに対応する感光体ドラム56の周面を所定の電荷で一様に帯電させ、露光手段60が上記帯電した感光体ドラム56の周面を画像情報に応じて露光して静電潜像を形成し、そして、現像器58が上記の静電潜像の低電位部にトナーを転移させてトナー像化（現像）する。

各感光体ドラム56の周面上に形成（現像）されたトナー像は、それらに対応する転写部材59で形成される転写電界によって、搬送されてきた転写材に発生した電荷に吸引されて転写材面に転写される。トナー像を転写された転写材は、圧着ローラと発熱ローラからなる定着部61でトナー像を紙面に熱定着され、排紙ローラ対62によって機外に排出される。

続いて画像形成モードについて説明する。画像形成装置から出力される画像は、カラー印字のものだけではなく、黒印字のものも多い。黒印字の場合には、その色以外の画像形成部は作動させる必要がなく、寿命等の観点からはむしろ作動を停止させた方が望ましい。

即ち、画像情報が黒のみの場合に、他の色の画像形成部を作動させると、その画像形成部における各機能部品である、像担時体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等が作動するので、各部の摩耗や現像剤の劣化等が進行する。このため、寿命等の観点からはむしろ作動を停止させた方が望ましい。

このような構成を取ったカラー画像形成装置の一例が、例えば特許文献２に記載されている。図12に上記タンデム型カラー画像形成装置の主に転写部分の構成を示す。

このカラー画像形成装置は、転写搬送ベルト54に接触し、転写材搬送方向最下流側の画像形成部である黒画像形成部63の上流に設けた支持ローラ64を支点に、圧着解除カム65の回転動作により、黒以外の色の転写部を転写搬送ベルト54とともに一体的に回動退避させるようにしたことで、黒以外の画像形成部の作動を停止させることが可能となっている。

このようにカラー印字と黒印字を切り替えられるようにするために上記のような構成をとった場合、転写搬送ベルトの感光体ドラムへの接触状態を画像形成装置が認識している必要がある。簡単な構成で転写部材の像担持体への接触状態、すなわちカラー印字と黒印字それぞれの状態を認識できるようにした手段の一例が、例えば特許文献３に記載されている。これは、転写部材59に電圧を印加したときに流れる電流値を検知することにより、前記ベルト部材の前記像担持体への接触状態を判別するという手段である。

上記構成にあっては、例えば単色の黒印字の状態、すなわち黒以外の転写部材59が転写搬送ベルト54と共に黒以外の像担持体から離間している状態においては、黒以外の転写部材59に電圧を印加しても対向電極となる像担持体がいないので電流がほとんど流れない。一方、カラー印字の状態、すなわち黒以外の転写部材もベルト部材と共に像担持体に当接している状態においては、黒以外の転写部材に電圧を印加した場合に、対向電極となる像担持体があるので所定の電流が流れる。

すなわち、これは、この状態の差を利用してカラー印字と黒印字それぞれの状態を画像形成装置が認識できるようにしたものである。
特開平09-288396号公報 特開平09-146383号公報 特開2001-83758号公報

しかしながら、転写部材59が転写搬送ベルト54と共に像担持体から離間している状態であっても、電流が全く流れない訳ではない。例えば、転写搬送ベルト54を介して、ベルト張架ローラ55に対して、電流が流れる場合や転写高圧電源の基板のパターン外の部分に電流が流れる場合がある。以後、このようにして流れる電流をまとめて漏れ電流と記載する。漏れ電流値は、転写搬送ベルトの抵抗値や高圧電源基板の部材抵抗値に依存する。一般的に、このような画像形成装置に用いられる転写搬送ベルトの抵抗値や高圧電源基板の部材抵抗値は、装置の使用環境（温湿度）により変動するため、漏れ電流もそれに伴い、変動する。よって、装置が検出された電流値を像坦持体へ流れる電流と漏れ電流に区別することは困難である。したがって、漏れ電流の存在は前記ベルト部材の前記像担持体の接触状態の判別精度を低下させる要因となっている。

そのため、上述の従来例の方式では、使用環境による抵抗値の変動の少ない材質の転写搬送ベルトや基板を使用する必要があった。このような材料はより高価であったり、その他の特性が所望のものではなかったりする場合が多く、部材選定の自由度が制限される場合もあった。

尚、前述した例は転写搬送ベルトを用いた場合であるが、それが中間転写ベルトでも、あるいはベルトを有しない転写部材のみのものでも同様である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、精度良く転写部材の像担持体への接触状態、すなわちカラー印字と黒印字それぞれの状態を認識できるようにした画像形成装置を提供するものである。

上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、複数色のトナー像をそれぞれ担持する像担持体と、前記それぞれの像担持体に形成されたトナー像を転写するためにそれぞれの像担持体に対応した位置に設けられた複数の転写部材と、前記複数の像担持体と前記複数の転写部材の間に設けられたベルト部材と、周囲の温湿度を検知できる環境センサとを有する画像形成装置において、
前記複数の像担持体全てに前記ベルト部材を接触させるとともに、該ベルト部材に前記複数の転写部材全てを接触させて多色画像を形成する第１モードと、
前記複数の像担持体及び前記複数の転写部材のうち、少なくともひとつを前記ベルト部材と非接触状態にさせて、所定の画像を形成する第２モードとを有し、前記転写部材に前記環境センサの出力に応じた電圧を印加し、転写部材に流れる電流を前記環境センサの出力に応じて決定される閾値電流と比較することにより、前記ベルト部材と前記像担持体あるいは前記ベルト部材と前記転写部材との接触状態を判別する判別手段を有することを特徴としている。

転写部材や転写搬送ベルトの抵抗値は一般に高温高湿環境などの水分が多い環境では低く、低温低湿環境などの水分の少ない環境下では高くなる。従って、転写搬送ベルトの抵抗値の低い環境では転写部材に印加する電圧を低くすることで漏れ電流を低減させることができる。また、接触状態を判別する閾値電流も大きくすることで漏れ電流の影響比率を小さくすることができる。しかしながら、低温低湿環境下では転写部材の抵抗値が高くなるたり、転写部材に流れる電流が小さくなるため、高温高湿環境で設定した閾値電流に到達できない可能性がある。このため、接触状態を判別する閾値電流を高温高湿環境では大きく、低温低湿環境では小さくすることで、漏れ電流の影響を抑えた前記ベルト部材と前記転写部材との接触状態の検出が可能となる。

また上記目的を達成するための本発明に係るもうの所定の代表的な手段としては、
前記転写部材に前記環境センサの出力に応じて決定される一定電流を転写部材に印加し、転写部材に印加された電圧を前記環境センサの出力に応じて決定される閾値電圧と比較することにより、前記ベルト部材と前記像担持体あるいは前記ベルト部材と前記転写部材との接触状態を判別する判別手段を有することを特徴としている。

この時、転写部材に印加する定電流値を高温高湿環境では大きく、漏れ電流の影響比率を低減することができ、漏れ電流の影響を抑えた検出が可能となる。また、低温低湿環境では転写部材の抵抗値が高くなるために、高温高湿環境で設定した閾値電流を流すためには非常に高電圧が必要となり、高圧電源の能力を超えてしまう恐れがある。このため、転写部材に印加する定電流値を小さくすることで、高圧電源の能力を必要以上に上げることが必要なくなる。さらに、前記閾値電圧も印加電流値に応じて変化させる。

このように、接触状態を判別する閾値電流を高温高湿環境では大きく、低温低湿環境では小さくすることで、漏れ電流の影響を抑えた前記ベルト部材と前記転写部材との接触状態の検出が可能となる。

本発明は上述のように、周囲環境に応じて、各転写部材に流れる電流値、あるいは電圧値を制御することにより、静電ベルトに流れる漏れ電量を最小限に抑え、転写部材の像担持体への圧着・離間の状態を判断する構成にしたことにより、転写部材の像担持体への圧着・離間の状態判断の精度を高くすることが可能となる。

次に図面を参照して本発明の一実施形態に係る画像形成装置について説明する。

〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係るカラー画像形成装置の一態様である４色フルカラーレーザービームプリンタの全体構成を示す縦断面説明図である。

｛画像形成装置の全体構成｝
まず、図１を参照してカラー画像形成装置の全体構成について説明する。図１に示すカラー画像形成装置Ａは、水平方向に並設された４個の像担持体としての感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を備えている。この感光体ドラム１は、駆動手段（不図示）によって、図１の時計回りに方向に回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム１表面を均一に帯電する帯電装置２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム１上の静電潜像を形成するスキャナ部３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）、感光体ドラム１上のトナー像を転写材に転写させる転写ブレードで構成した転写部材５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）、転写後の感光体ドラム１表面に残った転写後トナーを除去するクリーニング装置６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）等が配設されている。

ここで、感光体ドラム１と帯電装置２、現像装置４、トナーを除去するクリーニング装置６は一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を形成し、カラー画像形成装置Ａに着脱可能なものとなっている。

次に各部の構成について、順次説明する。感光体ドラム１は、例えば直径30mmのアルミニウムシリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ感光体）を塗布して構成したものである。感光体ドラム１は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ（不図示）からの駆動力が伝達されることにより、図中時計回りに回転駆動される。

各帯電装置２は、ローラ状に形成された導電性ローラで、このローラを感光体ドラム１表面に当接させるとともに、このローラに電源（不図示）によって帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させるものである。

スキャナ部３は、図示しない短焦点結像レンズを先端に装着したＬＥＤアレイよりなり、図示しない駆動回路によって画信号に応じてＬＥＤが点灯制御され、これが帯電済みの感光体ドラム１の表面を選択的に露光して静電潜像を形成する。

現像装置４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）はそれぞれ転写材の搬送方向上流側（図１の右側）から順にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを夫々収納した現像器から構成される。感光体ドラム１上の静電潜像の現像時には、対応する現像器のトナー容器４ｅ内のトナーを送り機構によって塗布ローラ４ｆに送り込み、回転する現像ローラ４ｇの外周にトナーを薄層塗布し、且つトナーへ電荷を付与（摩擦帯電）する。この現像ローラ４ｇと、静電潜像が形成された感光体ドラム１との間に現像バイアスを印加することにより、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像するものである。

クリーニング装置６は、現像装置４によって感光体ドラム１上に現像されたトナーが転写材Ｓに転写された後、転写されないで感光体ドラム１表面に残ったいわゆる転写残トナーを除去するものである。

前記４個の感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対向し、これに接するように循環移動する無端ベルト状のベルト部材である転写搬送ベルト８が配設されている。転写搬送ベルト８の上流側は第１支持部材としての従動ローラ９で支持され、下流側は第２支持部材としての駆動ローラ10によって支持され、更に転写搬送ベルト８をクリーニングするクリーニングブレードの対向ローラ11ａ及び適度なテンション（通常単位幅あたり10gf/mm程度）を付与するテンションローラ11ｂによって支持されている。そして転写搬送ベルト８の転写搬送方向上流側（図１の右側）には吸着ローラ12が当接している。この転写搬送ベルト８は転写材担持体となるものであり、転写材の搬送に際しては前記吸着ローラ12にバイアス電圧を印加することで、接地された従動ローラ９との間に電界を形成し、転写搬送ベルト８及び転写材の間に誘電分極を起こさせて両者に静電吸着力を生じさせることができるようになっている。なお、従動ローラは、金属ローラもしくは低抵抗のゴムローラで構成されている。

尚、本実施形態の他の実施形態として、転写搬送ベルト８を駆動ローラ10と従動ローラ９の２本のみ、あるいは１本追加して３本等で張架するようにしてもよい。

転写搬送ベルト８は10¹⁰〜10¹⁴Ωcmの体積固有抵抗率を持たせた厚さ100〜150μm程度の無端のフィルム状部材で構成されている。尚、前記体積抵抗率は、JIS法K6911に準拠した測定プローブを用い、ADVANTEST社製高抵抗計R8340にて、温度は23.5℃、相対湿度は60％で100Ｖを印加して得た値である。

また、転写ブレードで構成した転写部材５（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）の抵抗値は、ほぼ同様のものを用いた。

上記画像形成装置によって画像形成するには、装置本体下部に装着したカセット13に収納した転写材Ｓを、給送ローラ14によって１枚ずつ分離給送するとともに、搬送ローラ対15により転写搬送ベルト８に吸着して上流側（図１の右側）から下流側（図１の左側）へ搬送し、その間にそれぞれの感光体ドラム１からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー像を順次重ね転写することで、転写材にカラー画像を形成する。そして、その転写材を加熱ローラ16ａ及び加圧ローラ16ｂのローラ対からなる定着装置16を通過させることで熱定着させ、排出ローラ対17で装置上部の排出部18へ排出するものである。

｛画像形成モード及び離間機構｝
続いて画像形成モードについて説明する。図１に示すカラー画像形成装置には、転写搬送ベルト８の上部に離間ローラ19が２個配設されており、記録に際しては複数色を重ね合わせて多色記録を行う多色モード（第１モード）と、単色のみで記録を行う単色モード（第２モード）を選択し得るようになっている。

図１の状態は多色モードによるカラー印字時の状態を示しているが、図２に単色モードによる黒印字時の状態を示す。この単色モードの場合は、離間ローラ19が転写搬送ベルト８及びイエロー、マゼンタ、シアンの転写部材５ａ、５ｂ、５ｃを感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃからそれぞれ離間させる。これにより黒印字時にはイエロー、マゼンタ、シアンの各感光体ドラム１及びその周辺の帯電装置、現像装置、スキャナ部等のプロセス手段を完全停止させることが可能になる。

次に図３を用いて転写搬送ベルト８の離間機構について説明する。離間ローラ19は軸受部を有したアーム20ａ，20ｂに回転自在に支持されており、そのアーム20ａ，20ｂはレバー21に連結されている。また、そのレバー21にはイエロー、マゼンタ、シアンの転写部材５ａ，５ｂ，５ｃが支持されており、これらがレバー21の動きに追従する構成となっている。レバー21の端部にはカム22が設けられており、このカム22の回転により、レバー21は図３(a)に示す圧着状態と図３(b)に示す離間状態の２状態に変更可能な構成となっている。

カム22の駆動源としては、図３(c)に示すように、駆動ローラ10を回転駆動するために設けた、駆動ローラ10と同軸上の大径の駆動ギア23に連結された駆動モータ24を共用し、その駆動モータ24からカム22の間に欠歯ギア25とソレノイド26及びカム22と同軸上に設けられたカムギア27を有したギアトレインを構成することにより、ソレノイド26のOn・Offによるカム22の半回転制御を実現している。
この方式においてソレノイド26のOn・Offにより、転写搬送ベルト８を感光体ドラム１に対して圧着と離間の２状態に変化させることは可能になるが、その２状態のどちらの状態であるかを画像形成装置本体が認識することはできない。

そこで本実施形態においては、圧着と離間の２状態が形成されるイエロー、マゼンタ、シアンの転写部５a，５b，５cの少なくともひとつの転写部と、常に当接状態がキープされる黒の転写部5ｄに電圧を印加する構成とした。

本実施例では、シアンの転写部の電流と黒の転写部の電流を比較する構成とした。

｛転写電流の検出方法｝
次に転写電流値の比較によって前記状態を判別する判別手段について、図４〜図６を参照して説明する。

図４は転写バイアス配線略図で、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部に対し、それぞれ転写バイアス回路、転写電流検出回路を設けた一例を示している。また、図５は転写電流検出回路を、図６は転写搬送ベルト当接時における図４のシアン、ブラックの転写部の略図をそれぞれ示している。

ここでは、シアンの画像形成部について、転写電流の検出手順について説明する（尚、図４〜図６において、符号ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部に係るものであることを意味する）。

30ｃは転写バイアス回路であり、感光体ドラム１ｃ上に形成されたトナー像を、転写搬送ベルト８によって搬送される転写材上に転写するために、高圧電圧をブレード部材で構成した転写部材５ｃに供給する。

転写バイアスは、負極性に帯電するトナーを利用した画像形成装置の場合では、一般に正極性の高圧電圧が用いられている。また、その電圧値は、機器の使用環境や転写材の種類等に応じて、画像形成を制御するエンジンコントローラ（不図示）上のＣＰＵ31からの信号Ｓ32ｃにより制御可能な構成となっている。

転写搬送ベルト８が感光体ドラム１ｃに当接している場合、転写バイアスが印加されると、転写電流Ｉ33ｃの大半は、転写バイアス回路30ｃの負荷34ｃである転写部材５ｃ、転写搬送ベルト８、（転写材）、感光体ドラム１ｃ、ドラム軸の順に流れ、グランドを介して転写電流検出器35ｃに流れ込む。

転写電流検出回路に流れ込んだ転写電流Ｉ33は、図５に示す電流検出回路のオペアンプ36のグランドから出力端子、保護抵抗Ｒ1、抵抗Ｒ2と図中の矢印に示すように流れる。

オペアンプ36の＋端子は、インピーダンス整合用抵抗Ｒ3によりグランドに接続されており、オペアンプ36の＋端子と−端子はイマジナリーショートであるから、−端子もグランドと考えることができる。転写電流Ｉ33が流れると、このオペアンプの−端子の仮想グランドを基準に、Ｖiの電圧が生じる。この電圧Ｖiは、転写電流をＩtr、抵抗Ｒ2の値をＲaとすると、次式で現され、電流検出回路35ｃの出力信号Ｓ37ｃの値はこのＶiとなる。

Ｖi＝Ｉtr×Ｒa ………（式１）
つまり、電流検出回路は、転写電流Ｉ33を、電流の大きさに比例した電圧信号Ｓ37ｃに変換して、ＣＰＵ31のＡ／Ｄポートへ出力する。

ＣＰＵ31は電圧信号Ｓ37ｃや環境情報や寿命情報等をもとに、信号Ｓ32ｃを介して、転写バイアス回路30ｃの出力電圧を補正し、感光体ドラム上に形成されたトナー像が、最適に転写材に転写されるよう制御する。

尚、イエロー、マゼンタ、ブラックの画像形成部も同様にして転写電流を検出できる。

｛転写搬送ベルトの圧着解除時の転写電流｝
次に図６及び図７を参照して転写搬送ベルト８の圧着解除時の転写電流について説明する。

図６は転写搬送ベルト８当接時におけるシアン、ブラックの転写部の模式説明図であり、図７は転写搬送ベルト８解除時におけるシアン、ブラックの転写部の模式説明図をそれぞれ示している。また、それぞれの（ｂ）図は転写部材近傍の詳細図である。

まず最初に、図６を用いて、転写搬送ベルト８とすべての感光体ドラム１が接触している場合を説明する。以下、シアンの画像形成部に着目し、転写電流について説明する。シアンの転写バイアスのみが転写部材５ｃに印加されると、転写部材５ｃの抵抗Ｒ4ｃ、転写部材とベルト部材の接触抵抗Ｒ5ｃ、転写搬送ベルトの厚み方向の抵抗Ｒ6ｃ、転写搬送ベルト８と感光体ドラムの接触抵抗Ｒ7ｃ、感光体ドラムの半径方向の抵抗Ｒ8ｃ、ドラム軸、転写電流検出器35ｃの順に流れる。その電流の大きさは、印加電圧や環境等の条件で変化するものの、数〜数10μＡの値である。

ここで、Ｒ9〜Ｒ11は転写搬送ベルト８の長さ方向の抵抗であり、一般的に次の関係が成り立っている。

転写搬送ベルト８の長さ方向の抵抗Ｒ9〜Ｒ11≫転写搬送ベルト８の厚み方向の抵抗Ｒ6ｃ＋転写搬送ベルト８と感光体ドラムの接触抵抗Ｒ7ｃ＋感光体ドラム
の半径方向の抵抗Ｒ8ｃ ………（式２）
したがって、転写電流Ｉ33ｃの大半は、転写搬送ベルト８の長さ方向I33c-2へは流れずに、感光体ドラム１ｃ方向I33c-1へ流れることになる。

I33c = I33c-1 + I33c-2 = I33c-1 (I33c-1>>I33c-2)………（式３）
以上、転写搬送ベルト８とすべての感光体ドラム１が接触している場合の転写電流に関して、シアンの例を用いて説明したが、イエロー、マゼンタ、ブラックに関しても同様である。

本実施例では、転写部材５の抵抗Ｒ4は、すべて同じものを用いた。

R4a = R4b = R4c = R4d………（式４）
そこで、各転写部材に同一の電圧を印加した場合、その転写電流I33は、ほぼ同様の値となる。

I33a = I33b = I33c = I33d………（式５）
次に、図７を用いて、転写搬送ベルト８と黒以外の感光体ドラム１が離間している場合に関して説明する。以下、シアンの画像形成部に着目し、転写電流について説明する。シアンの転写バイアスのみが転写部材５ｃに印加されると、転写電流Ｉ38ｃは転写部材５ｃの抵抗Ｒ4ｃ、転写部材５ｃと転写搬送ベルト８の接触抵抗Ｒ5ｃへ流れる。しかしながら、転写搬送ベルト８と感光体ドラムの接触抵抗Ｒ7ｃは無限大であるため、転写電流Ｉ38ｃは、転写搬送ベルト８の長さ方向に流れる。転写電流Ｉ38ｃは、上流側、下流側の両方向に流れうるが、この場合、シアンの転写位置から最も近い黒の感光ドラムへ流れ込むのが、支配的であると考えられる。すなわち、転写電流Ｉ38ｃは、転写搬送ベルト８の長さ方向の抵抗Ｒ10、転写搬送ベルト８の厚み方向の抵抗Ｒ6ｄ、転写搬送ベルト８と感光体ドラムの接触抵抗Ｒ7ｄ、感光体ドラムの半径方向の抵抗Ｒ8ｄ、ドラム軸、グランド、転写電流検出器35ｃの順に流れる。一般的には、この転写電流Ｉ38ｃは前記転写搬送ベルト８の長さ方向の抵抗Ｒ10が大きいために、通常はほとんど流れない。
しかしながら、但し、転写搬送ベルト８の抵抗値は、使用環境によって変動する。すなわち、高温高湿環境下等では、R9〜R11の抵抗が低くなるケースもあるため、わずかに転写電流I38cが検出されることもある。特に印加電圧が大きくなると漏れ電流Ｉ38ｃは増加する。

以上、転写搬送ベルト８と感光体ドラム１が黒以外で離間している場合の転写電流に関して、シアンの例を用いて説明した。転写電流I38が支配的に流れる先は、それぞれ異なるものの、イエロー、マゼンタに関しても同様のことが言える。例えば、イエローの場合、転写位置から最も近い従動ローラへI38が流れ込むのが、支配的であると考えられる。

一方、黒に関しては、転写搬送ベルト８と黒の感光体ドラム１は当接状態にあるため、転写電流の流れ方は、先に説明した転写搬送ベルト８とすべての感光体ドラム１が接触している場合と同様となる。

よって、転写搬送ベルト８と感光体ドラム１が黒以外で離間している場合に、各転写部材に同一の電圧を印加した場合、その転写電流I38は、以下のような関係を持つ。

I38a = I38b = I38c ＜ I38d………（式６）
｛転写搬送ベルトの圧着解除時の検出方法｝
次に、図８のフローチャートを用いて、転写搬送ベルトの圧着解除時の検出方法を説明する。１）環境センサにて温湿度を読み取り、周囲環境の水分量を算出する。

２）シアン、ブラックに所定の１）の水分量よりあらかじめ決められたテーブルに基づいて求めた転写バイアスを印加する。３）その時の転写電流値Ic（シアン）、Id（ブラック）を検出し、RAMに格納する。４）１）の水分量よりあらかじめ決められたテーブルに基づいて当接離間判断電流閾値Iｓをもとめる。５）IsとIc、Idの値ををそれぞれ比較する。６）Ic>＝Iｓ（Id>＝Iｓ）の場合には、静電搬送ベルト８とシアン（ブラック）の感光ドラム１が当接状態にあると判断する。７）Ic<＝Iｓ（Id<＝Iｓ）の場合には、静電搬送ベルト８とシアン（ブラック）の感光ドラム１が離間状態にあると判断する。

１）において転写部材５ｃ、静電搬送ベルト８の抵抗値は周囲環境の水分量が多いほど低抵抗となるため、印加するバイアスは周囲環境の水分量が多いほど低電圧となる。また、４）で使用する当接離間判断電流閾値Iｓは周囲環境の水分量が多いほど、大きく設定する。

以上のように、構成することにより、環境が変化し転写搬送ベルト８の抵抗がダウンした場合でも離間状態においての漏れ電流I38cの発生を最小限とし、転写搬送ベルト８の圧着、解除状態の誤検知を防止できる。本実施例において転写搬送ベルト８と黒の感光体ドラム１が必ず接触状態としたのは検知が困難となる漏れ電流Ｉ38ｃが大きくなる構成を想定しているためである。転写搬送ベルト８と黒の感光体ドラム１も離間状態となる場合は漏れ電流Ｉ38ｃの影響が小さくなるので、容易にシアンと同様の方法で検知が可能である。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態として転写電流を定電流制御する系において、ベルトや転写ローラの離間状態の判断をする例について、図10、図９を用いて説明する。

なお、前述した第一の実施例と重複する部分は同一符号を用い説明を省略する。

図10は図４の構成において、各転写バイアス30の出力電圧に比例した電圧信号Ｓ38を追加している。

以下、シアンを例にとって説明する。シアンの画像形成部において、電流検出器35ｃは、転写電流Ｉ33ｃを、電流の大きさに比例した電圧信号Ｓ37ｃに変換して、ＣＰＵ31のＡ／Ｏポートへ出力する。ＣＰＵ31はこの電圧信号があらかじめ決められた電圧値Ｖ1とほぼ等しくなるように制御する。

電圧制御信号Ｓ32ｃは周波数一定の矩形波の信号であり、そのオン時間を長くするほど転写バイアス回路30ａの出力電圧を高く出力させることができる。

所定電圧Ｖ1よりも電圧信号Ｓ37ｃが小さい場合には転写電流が少ないため、ＣＰＵ31は転写バイアス回路30ａの出力電圧を高めるように電圧制御信号Ｓ32ｃのオン時間を長くして送信する。

また電圧値Ｖ1よりも電圧信号Ｓ37ｃが大きい場合には転写電流が多いため、ＣＰＵ31は転写バイアス回路30ａの出力電圧を低くするようにオン時間の短い電圧制御信号Ｓ32ａを送信する。以上の制御を繰り返すことで転写電流を一定に制御することができる。

このような制御状態下において、CPUは転写部材に印加されている電圧値を、転写バイアス電圧検出信号Ｓ38ｃを介して取得することができる。

なお、イエロー、マゼンタ、ブラックの画像形成部も同様に制御できる。

転写ベルトと感光体ドラムが離間した状態となると、転写ベルトと感光体ドラム間に電流が流れなくなる。この状態で、本実施例における定電流制御を行うと、転写部材に印加される電圧は、当接状態よりも高くなる。

次に、図９のフローチャートを用いて、転写搬送ベルトの圧着解除時の検出方法を説明する。１）環境センサにて温湿度を読み取り、周囲環境の水分量を算出する。２）シアン、ブラックに所定の１）の水分量よりあらかじめ決められたテーブルに基づいて、初期印加転写電圧、定電流制御の目標転写電流Icnst、最大印加転写電圧Vmaxを求める。３）２）で算出した初期転写バイアスを印加する。４）２）で算出した目標転写電流Icnstで定電流制御する。ただしこの時、目標転写電流Icnstに達していても転写電圧が最大印加転写電圧Vmax以上にはならないように制御を行う。５）その時の転写電圧値Vcを検出し、RAMに格納する。６）Vcと最大印加転写電圧Vmaxを比較する。７）Vc<Vmax−βの場合には、静電搬送ベルト８と感光ドラム１が当接状態にあると判断する。８）Vc>= Vmax−βの場合には、静電搬送ベルト８と感光ドラム１が離間状態にあると判断する。

ここで、βは、しきい値に余裕を持たせるための補正値(β>=０)である。

１）において、転写部材５ｃ、静電搬送ベルト８の抵抗値は周囲環境の水分量が多いほど低抵抗となるため、印加する初期印加転写電圧、最大印加転写電圧Vmaxは周囲環境の水分量が多いほど低電圧となる。また、定電流制御の目標転写電流Icnstは周囲環境の水分量が多いほど、大きく設定する。４）において、最大印加転写電圧Vmax以上にならないように制御を行うのは、以下の理由となる。離間状態においては転写ベルトと感光体ドラム間に電流が流れなくなるなるため、転写電流は漏れ電流I38cのみとなる。このため、転写電圧は目標転写電流Icnstに達するまで、最大印加転写電圧Vmaxを設けない場合、漏れ電流I38cが定電流制御の目標転写電流Icnstに達する、もしくは高圧電源の能力の上限まで電圧を上昇させてしまう。この場合、漏れ電流I38cが非常に大きくなるため、検出精度を低下させてしまう。最大印加転写電圧Vmaxを設ると、離間状態において必要以上に漏れ電流I38cを抑えることが可能となる。

以上のように、構成することにより、環境が変化し転写搬送ベルト８の抵抗がダウンした場合でも離間状態においての漏れ電流I38cの影響を最小限とし、転写搬送ベルト８の圧着、解除状態の誤検知を防止できる。実施例１と同様に本実施例において転写搬送ベルト８と黒の感光体ドラム１が必ず接触状態としたのは検知が困難となる漏れ電流Ｉ38ｃが大きくなる構成を想定しているためである。転写搬送ベルト８と黒の感光体ドラム１も離間状態となる場合は漏れ電流Ｉ38ｃの影響が小さくなるので、容易にシアンと同様の方法で転写搬送ベルト８の圧着、解除状態の検知が可能である。

第１実施形態に係るカラー画像形成装置を示す、カラー印字の状態の全体構成図である。 第１実施形態に係るカラー画像形成装置を示す、黒印字の状態の全体構成図である。 転写部材の圧着及び離間の２状態及びその状態を形成する機構を示す図である。 転写バイアス配線略図である。 転写電流検出回路である。 ベルト当接時のシアン、ブラック転写部の模式説明図である。 ベルト解除時のシアン、ブラック転写部の模式説明図である。 第１実施形態に係るベルトの当接離間検出のフローチャートである。 第２実施形態に係るベルトの当接離間検出のフローチャートである。 転写電流、電圧検出回路である。 従来のカラー画像形成装置の一例を示す全体構成図である。 従来の転写部材の圧着及び離間の２状態を形成する機構を示す図である。

符号の説明

Ｓ 転写材
１ 感光体ドラム
２ 帯電装置
３ スキャナ部
４ 現像装置
５ 転写部材
６ クリーニング装置
７ プロセスカートリッジ
８ 転写搬送ベルト
９ 従動ローラ
10 駆動ローラ
11ａ 対向ローラ
11ｂ テンションローラ
12 吸着ローラ
13 カセット
14 給送ローラ
15 搬送ローラ対
16 定着装置
16ａ 加熱ローラ
16ｂ 加圧ローラ
17 排出ローラ対
18 排出部
19 離間ローラ
20ａ，20ｂ アーム
21 レバー
22 カム
23 駆動ギア
24 駆動モータ
25 欠歯ギア
26 ソレノイド
27 カムギア
30ｃ 転写バイアス回路
31 ＣＰＵ
34ｃ 負荷
35ｃ 転写電流検出器
36 オペアンプ
40 転写電流検出器
41 中間転写ベルト
42 駆動ローラ
43 従動ローラ
43，44 従動ローラ
45 二次転写部
46 二次転写ローラ
47 レジストローラ対
48 転写ローラ
49 ガイド部材

Claims (9)

1. 複数色のトナー像をそれぞれ担持する像担持体と、前記それぞれの像担持体に形成されたトナー像を転写するためにそれぞれの像担持体に対応した位置に設けられた複数の転写部材と、前記複数の像担持体と前記複数の転写部材の間に設けられたベルト部材と、周囲の温湿度を検知できる環境センサとを有する画像形成装置において、
   前記複数の像担持体全てに前記ベルト部材を接触させるとともに、該ベルト部材に前記複数の転写部材全てを接触させて多色画像を形成する第１モードと、
   前記複数の像担持体及び前記複数の転写部材のうち、少なくともひとつを前記ベルト部材と非接触状態にさせて、所定の画像を形成する第２モードと、を有し、
   前記転写部材に前記環境センサの出力に応じた電圧を印加し、転写部材に流れる電流を前記環境センサの出力に応じて決定される閾値電流と比較することにより、前記ベルト部材と前記像担持体あるいは前記ベルト部材と前記転写部材との接触状態を判別する判別手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ベルト部材は転写材を担持する転写材担持体であり、前記第１モードのときは、前記複数の像担持体に形成したトナー像を前記ベルト部材に担持された転写材に順次重ねて転写を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記ベルト部材は中間転写体であり、前記第１モードのときは前記複数の像担持体に形成したトナー像を前記ベルト部材に順次重ねて転写し、該ベルト部材に転写されたトナー像を転写材に転写することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記環境センサの出力には空気中の単位体積に含まれる水分量を用いることを特徴とする請求項１〜３記載の画像形成装置。
5. 複数色のトナー像をそれぞれ担持する像担持体と、前記それぞれの像担持体に形成されたトナー像を転写するためにそれぞれの像担持体に対応した位置に設けられた複数の転写部材と、前記複数の像担持体と前記複数の転写部材の間に設けられたベルト部材と、周囲の温湿度を検知できる環境センサとを有する画像形成装置において、
   前記複数の像担持体全てに前記ベルト部材を接触させるとともに、該ベルト部材に前記複数の転写部材全てを接触させて多色画像を形成する第１モードと、
   前記複数の像担持体及び前記複数の転写部材のうち、少なくともひとつを前記ベルト部材と非接触状態にさせて、所定の画像を形成する第２モードとを有し、
   前記転写部材に前記環境センサの出力に応じた電流を印加し、転写部材に印加された電圧を前記環境センサの出力に応じて決定される閾値電圧と比較することにより、前記ベルト部材と前記像担持体あるいは前記ベルト部材と前記転写部材との接触状態を判別する判別手段を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記ベルト部材は転写材を担持する転写材担持体であり、前記第１モードのときは、前記複数の像担持体に形成したトナー像を前記ベルト部材に担持された転写材に順次重ねて転写を行うことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記ベルト部材は中間転写体であり、前記第１モードのときは前記複数の像担持体に形成したトナー像を前記ベルト部材に順次重ねて転写し、該ベルト部材に転写されたトナー像を転写材に転写することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
8. 前記環境センサの出力には空気中の単位体積に含まれる水分量を用いることを特徴とする請求項５〜７記載の画像形成装置。
9. 前記環境センサの出力に応じた電流を印加する際に、前記環境センサの出力に応じて決定される最大印加電圧を設定し、前記転写部材に流れる電流が目標電流よりも小さくても、前記最大印加電圧で転写部材に印加される印加電圧を制限し、最大印加電圧に制限された場合、前記前記ベルト部材と前記像担持体あるいは前記ベルト部材と前記転写部材とが接触している状態と判別する判別手段を有することを特徴とする請求項５〜７記載の画像形成装置。

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