JP2010020249A

JP2010020249A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2010020249A
Application number: JP2008183079A
Authority: JP
Inventors: Tatsuomi Murayama; 龍臣村山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2008-07-14
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】光学式センサを用いた本来の制御に悪影響を及ぼすことなく、中間転写ベルトだけの交換でも、新旧交換の判断を間違えないで済む画像形成装置を提供する。
【解決手段】中間転写ベルト５に担持させたカラーパッチを検知するための光学センサ４０を用いて、画像形成装置１００の前扉が閉じられた時と、電源投入時とに、中間転写ベルト５の素地の反射情報分布の一周分のプロファイルを測定して不揮発メモリに更新記録する。今回測定した反射情報のプロファイルと前回測定した反射情報分布のプロファイルとの差分値の積算値が所定値より大きい場合には、今回測定した中間転写ベルトと前回測定した中間転写ベルトが別物であると判断して、中間転写ユニットが交換された旨の表示を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、中間転写体又は記録材搬送体に担持させたトナー像を光学式センサによって検出する画像形成装置、詳しくは中間転写体又は記録材搬送体の交換を自動判定する制御に関する。

中間転写体又は記録材搬送体に担持させたパッチトナー像からの反射光を光学式センサで検出して、画像濃度に関する画像形成条件を制御する画像形成装置が広く用いられている。また、中間転写体又は記録材搬送体に担持させた位置決めマークトナー像からの反射光を光学式センサで検出して、画像形成の開始タイミングを制御する画像形成装置が広く用いられている。

中間転写体又は記録材搬送体は、画像形成の累積に伴って消耗するため、画像形成装置の寿命期間に数回以上交換される。そして、中間転写体又は記録材搬送体が交換されると、新しい中間転写体又は記録材搬送体を用いて、交換前と継続性のある画像形成が可能となるように、各種の初期制御、初期設定を行う必要がある。

特許文献１には、画像形成装置に着脱して再利用が可能な交換ユニットにフラッシュメモリを設けて、交換ユニットの使用履歴を更新記録している。

特許文献２には、シリアル番号や使用履歴などの情報を記憶する不揮発メモリを中間転写ユニットに設け、電源投入時に、不揮発メモリから情報を読み出して新旧交換を判定する制御が示される。ここでは、中間転写ユニットが交換されると、中間転写ベルトにトナーを排出して、クリーナブレード当接部に送り込む初期化制御が自動的に実行される。

特許文献３には、中間転写ベルトに位置決めトナー像を担持させて、光学式センサで反射光を検知することにより、複数の画像形成部で転写されるトナー像を重ね合わせる画像形成装置が示される。

特開平１０−２４００９１号公報特開２００７−４７５５１号公報特開２００８−７６５４２号公報

中間転写ユニットにメモリを設けた場合、中間転写ベルトだけを交換する場合に対処できない。中間転写ベルトは、メモリを埋め込み可能なほど厚みが無いからである。

そこで、中間転写ベルトにシリアル番号のバーコードを印刷し、電源投入時に、バーコードを読み取って装置本体側の記録と照合することにより、中間転写ベルトの新旧交換を判定する制御が提案された。

しかし、中間転写ベルトに対向させて、交換判定だけを目的としてバーコードリーダーを設置することは、コスト的にも配置スペース的にも問題がある。

また、中間転写ベルトにバーコード等の光学パターンを形成すると、光学式センサを用いた中間転写ベルト上のトナー像の検出の邪魔になる可能性がある。

本発明は、光学式センサを用いた本来の制御に悪影響を及ぼすことなく、中間転写ベルトだけの交換でも、新旧交換の判断を間違えないで済む画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、中間転写体と、前記中間転写体に担持させたトナー像の反射光を検出する光学式センサとを備えたものである。そして、非画像形成時に、前記光学式センサを用いて、前記中間転写体の回転方向に沿った反射情報分布を取得させる制御手段と、過去に取得した前記反射情報分布が記録された記録手段とを備え、記録された反射情報分布と今回取得した反射情報分布とが対応しない場合に、前記中間転写体の交換に伴う制御が実行される。

本発明の画像形成装置では、中間転写体の回転方向に沿った素地の反射情報分布を用いて、過去に反射情報分布を記録手段に記録した中間転写体と、今回反射情報分布を取得した中間転写体とを照合する。このため、中間転写体にバーコード等の光学パターンを形成する必要が無い。

従って、光学式センサを用いた本来の制御に悪影響を及ぼすことなく、中間転写ベルトだけの交換でも、新旧交換の判断を間違えないで済む。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、中間転写体等の回転方向に沿った素地の反射情報分布を取得する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、中間転写体を用いたタンデム型及び１ドラム型の画像形成装置のみならず、記録材搬送体を用いた画像形成装置でも、記録材搬送体の新旧交換を判断できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンター、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置の一般的な構成及び制御については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。

＜画像形成装置＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。

図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト５に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを配置した中間転写方式タンデム型のフルカラープリンターである。

画像形成部ＰＹでは、感光ドラム１Ｙにイエロートナー像が形成されて、中間転写ベルト５に一次転写される。画像形成部ＰＭでは、感光ドラム１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部ＰＣ、ＰＫでは、それぞれ感光ドラム１Ｃ、１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト５のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。

中間転写ベルト５に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて、二次転写部Ｔ２で挟持搬送される記録材Ｐへ一括二次転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置７で加熱加圧を受けて、表面にトナー像を定着された後に外部へ排出される。

記録材収納カセット２５から引き出された記録材Ｐは、分離装置２６で１枚ずつに分離して、レジストローラ２７へ給送される。レジストローラ２７は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト５のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。

定着装置７は、ランプヒータ７ｈを中心に配置した定着ローラ７ａに駆動ローラ７ｂを圧接して記録材Ｐの加熱・加圧ニップを形成する。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、付設された現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部ＰＹについて説明し、他の画像形成部ＰＭ、ＰＣ、ＰＫについては、説明中の符号末尾のＹを、Ｍ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部ＰＹは、感光ドラム１Ｙの周囲に、帯電ローラ２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、クリーニング装置６Ｙを配置している。

感光ドラム１Ｙは、外径３０ｍｍのアルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層（ＯＰＣ）を形成して構成され、２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電ローラ２Ｙは、金属性の中心軸の表面に抵抗性の弾性層を被せて形成され、感光ドラム１Ｙに圧接して従動回転する。帯電ローラ２Ｙは、交流電圧を重畳した直流電圧を印加されることにより、感光ドラム１Ｙの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。

露光装置３Ｙは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置４Ｙは、二成分現像剤を攪拌して帯電させ、固定磁極の周囲で感光ドラム１Ｙとカウンタ方向に回転する現像スリーブＳに穂立ち状態で担持して、感光ドラム１Ｙを摺擦させる。負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が、現像スリーブＳに印加されることにより、現像スリーブＳよりも相対的に正極性となった感光ドラム１Ｙの露光部へトナーが移動して、静電像が反転現像される。

一次転写ローラ５Ｙは、直径８ｍｍの金属製の中心軸の外周を、厚さ１ｍｍの導電性発泡ゴムの弾性層で覆って構成され、総重量が３００ｇ、抵抗値が５．０×１０^６Ωに調整されている。一次転写ローラ５Ｙは、両端部の加圧バネによって鉛直方向上方へ加圧されて、５ｋＰａの圧力で感光ドラム１Ｙ側へ中間転写ベルト５を挟み込むように圧接して一次転写部ＴＹを形成する。一次転写ローラ５Ｙに正極性の直流電圧が印加されることにより、負極性に帯電して感光ドラム１Ｙに担持されたトナー像が、一次転写部ＴＹを通過する中間転写ベルト５へ一次転写される。

クリーニング装置６Ｙは、クリーニングブレードを感光ドラム１Ｙに摺擦して、一次転写部ＴＹを通過した感光ドラム１Ｙの表面に付着した転写残トナーを除去する。

＜中間転写体＞
中間転写ベルト５は、テンションローラ２１、駆動ローラ２２、対向ローラ２３に掛け渡して支持され、駆動ローラ２２に駆動されて、矢印Ｒ２方向に２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転する。駆動ローラ２２は、金属製の中心軸の外周を導電性ゴムの弾性層で覆って構成され、抵抗値が１×１０^３〜１×１０^５Ωに調整され、中心軸は接地電位に接続されている。

中間転写ベルト５は、厚さ８５μｍのポリイミド樹脂フィルムを基材として称呼の周長８００ｍｍの無端状に構成される。基材にはカーボンブラックを分散させて、表面抵抗率で１×１０^１２Ω／□、体積抵抗率で１×１０^９Ω・ｃｍとなるように抵抗調整している。

中間転写ベルト５の内周面に白色のトップマークＭｔが印刷され、トップマークＭｔを検出するように中間転写ベルト５に対向させて、光学式センサ３０が配置される。光学式センサ３０は、ＬＥＤ発光素子から赤外光を射出して、中間転写ベルト５の内周面へ入射させ、反射光をフォトダイオード等の受光素子で検出する。

ベルトクリーニング装置２８は、中間転写ベルト５にクリーニングブレードを摺擦させて、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト５の表面に残留した転写残トナー、紙粉等を除去する。

画像形成装置１００は、画像形成部ＰＹを一体的にカートリッジ化して、装置本体に対して着脱可能とするプロセスカートリッジ方式を採用している。プロセスカートリッジ方式によれば、画像形成装置１００のメンテナンスをサービスマンによらずユーザー自身で行うことができるので、格段に操作性を向上できる。

画像形成装置１００は、プロセスカートリッジのみならず、画像形成装置１００を構成する各ユニットを、装置本体に対して着脱可能に設置し、寿命に到達したユニットをユーザー交換させる。

画像形成装置１００は、各ユニットの寿命判断の一例として、感光ドラム１Ｙの回転時間、画像形成枚数、画像形成ドット数、バイアス印加時間などの各ユニットの消耗に関わるパラメータを計数している。さらに、計数した情報を、装置本体のメモリ（ＥＥＰＲＯＭなど）に積算・記憶し、その積算情報により、操作パネルを通じてユーザーに使用量情報を提示し、適切時期に各ユニットの交換を促す。

ところで、装置本体が寿命となるまでに装置本体から取り外される可能性が少ないユニットについては、装置本体のメモリに使用情報を積算・記憶し、ユニット交換時にメモリをリセットすることで十分に機能する。

しかし、中間転写ユニットのように、装置本体の寿命半ばで頻繁に装置本体から取り外され、再装着が繰り返されるユニットの場合、ユニット交換時にそれまでの使用情報をリセットすると、次に再装着された時に、正確な寿命警告をできなくなる。

特に、同型プリンターを複数台設置して大量処理を行う印刷事業所等では、同型プリンター間で中間転写ユニットの寿命交換や、高耐久仕様の中間転写ユニットへの入れ替が頻繁に行われる。

従って、中間転写ユニットの場合、ユニット自体にメモリを持たせて、ユニット自体に積算情報を記憶させることにより、ユニットの入れ替え、再装着が行われても使用量を継続的に積算できることが望ましい。

しかし、中間転写ユニットにメモリを設けると、中間転写ユニットの製造コストが上昇するとともに、装置本体にメモリの読み取り装置を設けるので、画像形成装置の製造コストも上昇する。また、中間転写ユニット及び装置本体の両方で、部品点数と設計上の制約が増えて小型化が阻害されるとともに、中間転写ユニットの製造時に、メモリに対して情報を書き込む作業が必要になる。

また、寿命交換された中間転写ユニットは、現場で中間転写ベルトを新品交換して装置本体に再装着される場合もある。このような場合、中間転写ユニットのメモリに記録された中間転写ユニットの使用履歴は、中間転写ベルトの使用履歴と食い違ってくるので、中間転写ベルトの交換を見逃してしまう。すると、中間転写ユニットの入れ替わり前後で、一次転写部や二次転写部では、系のインピーダンスが変化してしまい、高圧の出力条件がミスマッチして、画像不良が発生する可能性がある。

また、中間転写ベルトの交換を見逃した場合、装置本体内で記憶されている使用履歴は、継続してカウントされ、間違った寿命警告を表示する可能性がある。

このため、中間転写ユニットにメモリを設けることなく、画像形成装置１００では、新品の中間転写ユニットに交換した場合や、同型の装置本体間で中間転写ユニットを入れ替えた場合を判別できるようにしている。中間転写ベルトそのものを過去の記録と照合することで、中間転写ユニットの中間転写ベルトが交換された場合も、新旧交換を正確に判断できる画像形成装置を簡易且つ安価な構成で提供している。これにより、一次転写部や二次転写部の系のインピーダンス変化による高圧の出力条件のミスマッチを回避し、装置本体内で記憶されている使用履歴の訂正をユーザーに促すなどが可能となっている。

＜制御手段＞
図２は画像形成装置を制御する構成のブロック図である。

図２に示すように、ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された各種制御プログラムに基づいて、ＲＡＭ１０３を作業領域に用いて、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを制御する。例えば、使用環境の変化に起因する画像の色味変動を低減して、色味を安定させるための画像濃度制御、及び精度よく混色画像を形成するために各色の画像を形成するタイミングを調整する色ずれ補正制御を行う。ここで、環境の変化とは、例えば、湿度、温度、消耗品の使用状況変化などである。

ＲＯＭ１０２は、各種制御プログラムや各種データ、各種データテーブルを記録され、ＲＡＭ１０３は、プログラムロード領域、ＣＰＵ１０１の作業領域、各種データの格納領域等を設定されている。

画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫは、上記説明した感光ドラム１Ｙ、帯電ローラ２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ、一次転写ローラ５Ｙ、一次転写部ＴＹに定電圧を出力する電源ＤＹ、二次転写部Ｔ２に定電圧を出力する電源Ｄ２等を含む。ＣＰＵ１０１は、画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫを制御して、パッチトナー像及びライン状の位置決めマークトナー像を形成して中間転写体（５）に担持させる。

ＣＰＵ１０１は、画像形成時、光学式センサ４０を用いてパッチトナー像からの反射光を検出して、パッチトナー像のトナー付着量を判断して、画像濃度に関する画像形成条件を調整する。

ＣＰＵ１０１は、画像形成時、光学式センサ４０を用いて位置決めマークトナー像からの反射光を検出して、各色画像の色ずれ量を判断して、画像形成の開始タイミングを調整する。

ＣＰＵ１０１は、トップマーク検出センサ３０の出力に基づいて画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫの制御タイミングを設定することにより、中間転写ベルト５上の所定位置に画像のトナー像を形成する。指標検出手段（３０）は、中間転写体（５）に固定して形成された固定指標（Ｍｔ）を検出する。

不揮発メモリ１０９は、各種情報（各ユニットの使用履歴、中間転写ベルト５の反射情報分布、前回の画像形成条件等）を不揮発に保持する。

操作パネル１０７は、液晶画面を備えたタッチパネルで構成され、中間転写ユニットが寿命に達すると、中間転写ユニットの交換を要求する表示を行う。そして、中間転写ベルト５が交換されると、中間転写ベルト５が交換された旨の表示を行う。

＜光学式センサ＞
図３は光学式センサの構成の説明図である。

図３に示すように、光学式センサ４０は、ＬＥＤ発光素子４０ａから波長９５０ｎｍの赤外光を射出して、中間転写ベルト５へ入射させ、反射光をフォトダイオード等の二つの受光素子４０ｂ、４０ｃで検出する。ＬＥＤ発光素子４０ａ及び受光素子４０ｂ、４０ｃは、ホルダ４０ｈに形成したそれぞれの開口部の内側に固定して配置される。

光学式センサ４０は、発光素子４０ａの中間転写ベルト５に対する照射角度は１５度に設定され、受光素子４０ｂの受光角度は、発光素子４０ａの照射角度の面内で正反射光を受けるように、１５度に設定されている。受光素子４０ｃの受光角度は、中間転写ベルト５に担持されたトナー像からの散乱光を受光するように、発光素子４０ａの照射角度の面内で４５度に設定されている。

受光素子４０ｂに関しては、乱反射成分の影響をできるだけ小さくするため、受光素子４０ｃより、開口部のアパーチャ径を小さくしてある。具体的には、発光素子４０ａ
の開口部のアパーチャ径０．９ｍｍに対して、受光素子４０ｂ、４０ｃの開口部のアパーチャ径は、それぞれ１．５ｍｍ、２．９ｍｍである。

発光素子４０ａから射出された赤外光は、中間転写ベルト５上のパッチトナー像又は位置決めマークトナー像を照射し、そこからの反射光が受光素子４０ｂ、４０ｃに入射して光量を測定される。

パッチトナー像又は位置決めマークトナー像からの反射光には、正反射成分と乱反射成分が含まれており、受光素子４０ｂは、正反射成分と乱反射成分の両方を検出し、受光素子４０ｃは、乱反射成分のみを検出する。

中間転写ベルト５の表面にトナー像が存在する場合、トナー粒子によって赤外光が散乱されるため、正反射光が減少して、受光素子４０ｂの出力が低下する。一方、波長９５０ｎｍの赤外光に対して、ブラックトナーは吸収し、イエロー、マゼンタ、シアントナーは乱反射するため、中間転写ベルト５の表面のトナー付着量が増えると、イエロー、マゼンタ、シアンに関しては、受光素子４０ｃの出力が大きくなる。

また、受光素子４０ｂの出力は、トナー付着量が多いほど正反射成分が損なわれて低下する。しかし、イエロー、マゼンタ、シアントナーに関しては、トナー付着量が多くて中間転写ベルト５の表面が完全に遮断された状態でも、乱反射成分によって、その出力はゼロにはならない。

＜実施例１＞
図４は実施例１の制御のフローチャートである。実施例１では、電源投入時、又は前扉開閉時に、中間転写体（５）の回転方向に沿った素地の反射情報分布を取得して、記録手段（１０９）に記録された過去の反射情報分布に照合する。そして、反射情報分布が一致した場合には、記録手段（１０９）に記録された過去の反射情報分布を今回の反射情報分布に更新して、過去の使用履歴に今回の使用履歴を加算する。しかし、一致しない場合は、中間転写体（５）が交換されたと判断して、中間転写体（５）が交換された旨の表示（１０７）を行う。

図２を参照して図４に示すように、非画像形成時にプロファイル検知方式のユニット交換検知制御が実行される。実施例１では、交換検知の対象は、中間転写ベルト５であって、画像濃度制御を行う光学式センサ４０を用いて、中間転写ベルト５の一周に渡った反射光量のプロファイルが検知される。

ＣＰＵ１０１は、プロファイル検知方式のユニット交換検知を行うべきか判断する（Ｓ１０１）。判断条件としては、装置本体の前扉の開閉履歴を用いるが、前回実行時からの通紙枚数、最後のプリントジョブからの放置時間等で判断してもよい。

ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト５を駆動状態とする（Ｓ１０２）。そして、図３に示す発光素子４０ａを非画像形成時にも画像濃度制御時と同等の光量で照射させ（Ｓ１０３）、受光素子４０ｂで中間転写ベルト５からの反射光を受光して、光学式センサ４０の出力状態の安定化を行う。

ＣＰＵ１０１は、任意のタイミングで光学式センサ４０の出力取り込みを開始して、中間転写ベルト５の一周８００ｍｍを少し越える長さ８０５ｍｍに渡って０．１ｍｍ間隔で反射光をサンプリングする（Ｓ１０４）。

図５に示すように、中間転写ベルト５の伸び分とサンプリング開始から一周した部分の検知用領域とを考慮した５ｍｍを周長８００ｍｍに加算した８０５ｍｍについて、８０５０データをサンプリングした。

ＣＰＵ１０１は、サンプリング開始から中間転写ベルト５が一周した部分を検知する（Ｓ１０５）。実施例１では、サンプリング開始位置を特定していないため、どのタイミングで１周分のサンプリングが終了したかを演算処理により求める。中間転写ベルト５の特定位置から始まる１周分のプロファイルを作成するために、測定開始点を２周目のプロファイル上で特定する演算処理を行う。

具体的には、数式１を用いて、サンプリング開始から１０ｍｍの領域のプロファイルと、中間転写ベルト５の周長８００ｍｍから±５ｍｍの１０ｍｍの領域のプロファイルとを比較して重なるポイントを特定する。

Ｖ（ｉ）：ポイントｉにて受光素子４０ｂが受光した反射光出力値
Ｖ（ｉ＋８００＋Ｘ）：ポイントｉから周長８００ｍｍ＋ずらし量Ｘにて受光素子４０ｂが受光した反射光出力値
Ｘ：プロファイルのずらし量（Ｘ＝−５０、−４９、・・、−１、０、１、・・・、４９、５０）

数式１中、Ｘは、差分絶対値の積分値を算出する際、Ｖ（ｉ）のプロファイルとＶ（ｉ＋８００＋Ｘ）のプロファイルとが一致するポイントを探るために、プロファイルをずらす位置に対応する。数式１の計算において、差分絶対値の積算の値が最小となるＸの時、中間転写ベルト５が一周したポイントとなって、１周分のプロファイルが特定される。

ＣＰＵ１０１は、０．１ｍｍ刻みのＸ＝−５０からＸ＝５０までの全てのＸに対して、数式１の計算を行う(Ｓ１０６〜Ｓ１１０）。そして、各Ｘにおける差分絶対値の積算値を算出して、積算値が最小となるＸの値を算出する（Ｓ１１１）。積算値が最小となるＸの値がサンプリング開始から１周後の位置となり、中間転写ベルト５の一周分の反射光出力プロファイルデータが作成されて、ＲＡＭ１０３に格納される（Ｓ１１２）。

ＣＰＵ１０１は、以前に測定された反射光出力プロファイルが存在するか確認を行う（Ｓ１１３）。プロファイルが存在する場合（Ｓ１１３のＹＥＳ）、前回測定されたプロファイルと今回測定されたプロファイルの照合を行う（Ｓ１１４〜Ｓ１２１）。

具体的には、数式２を用いて、前回測定したプロファイルデータと今回測定したプロファイルデータとの差分絶対値の積算値を求める。

Ｖ前回測定（ｉ）：前回取得したプロファイルのポイントｉにおける受光素子４０ｂが受光した反射光出力値
Ｖ今回測定（ｉ＋Ｘ）：今回取得したプロファイルのポイントｉ＋Ｘにおける受光素子４０ｂが受光した反射光出力値
Ｘ：今回取得したプロファイルのずらし量（Ｘ＝０、１、・・・８０５０）

数式２中、今回測定の項のＸは、差分絶対値の積分値を算出する際、前回取得したプロファイルと今回取得したプロファイルとの重なりを１周分に渡って比較するために設けている。前述したように、プロファイルの測定開始点は特定されないため、ＣＰＵ１０１は、Ｘ＝０とし（Ｓ１１４）、最大ずらし量であるＸ＝８０５０となるまで（Ｓ１１８のＮＯ）、全てのＸに対して、数式２の計算を行う（Ｓ１１５〜Ｓ１１８）。

ＣＰＵ１０１は、各Ｘにおける差分絶対値の積算値を算出し、数式２の積算値が最小となるＸの値を算出する（Ｓ１１９）。そして、差分絶対値の積算値が最小となるＸを算出後、その値を以下で説明するユニット交換の判断基準値と比較して（Ｓ１２０）、交換の有無を判定する（Ｓ１２１）。

表１は、中間転写ベルト５上に任意に設定したａ〜ｊの各点について、光学式センサ４０を用いてそれぞれ複数回測定したときの各点における反射光出力値のばらつきを示している。中間転写体ベルト５上の点ａから点ｊまでの１０点において、それぞれ５０回測定をした。

表１の各点の数値は、反射光出力値の平均値をＶａｖｅ、最大値をＶｍａｘ、最小値をＶｍｉｎとして次式により算出した。
（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖａｖｅ

表１に示すように、この時の反射光出力値のばらつきは、最大で１．２６３％となっており、この値を元に、中間転写ユニットの交換を検知する判断基準を決定した。反射光出力値のばらつきがこの最大値よりも大きい２％以上異なった場合に相当する差分絶対値の積算を、実施例１では、中間転写ユニットの交換を検知する判断基準値とした。

実施例１においては、光学式センサ４０の出力レンジを０〜３.３Ｖとしてゲイン調整を行っている。計算では、中間転写ベルト５上の任意の１０点ａ〜ｊにおいて、それぞれ５０回測定をした出力の平均値２．９２７Ｖを用いた。この時、１０点ａ〜ｊにおいて出力ばらつきが２％あった場合の差分絶対値の積算値は、数式２より４７１．２４７となった。この結果から、実施例１では、図６に示すように、差分絶対値の積算値４７１．２４７を中間転写ユニットの交換を検知する判断基準値とした。

ＣＰＵ１０１は、前回と今回の差分絶対値の積算値が最小の場合の積算値（Ｓ１１９）が交換検知の判断基準値４７１．２４７以下の場合（Ｓ１２１のＮＯ）、前回と今回の中間転写ベルト５は同一物と判別される。しかし、積算値（Ｓ１１９）が判断基準値４７１．２４７よりも大きい場合（Ｓ１２１のＹＥＳ）、前回から今回までに中間転写ユニットの交換が行われて中間転写ベルト５が別物であると判別される。

＜検証＞
図５は同一中間転写ベルトにおける今回測定の反射情報分布の説明図、図６は前回測定と今回測定とにおける反射情報分布の比較の説明図、図７は絶対差分値の積算値が最小となる位置の説明図である。図８は異なる中間転写ベルトにおける今回測定の反射情報分布の説明図、図９は絶対差分値の積算値が最小となる位置の説明図である。

図２を参照して図５に示すように、同一中間転写ユニットを画像形成装置に出し入れして、光学式センサ４０の反射光出力値プロファイルの今回測定を行った。８００ｍｍ±５ｍｍの１０ｍｍの範囲で０〜５ｍｍの範囲の反射光出力値プロファイルに対して絶対差分値の積算値が最小となる位置Ｘを求めて、今回測定の反射光出力値プロファイルとした。

図２を参照して図６に示すように、不揮発メモリ１０９に記録された前回測定の反射光出力値プロファイルに対して、今回測定の反射光出力値プロファイルを比較して、絶対差分値の積算値が最小となる位置Ｘを求めた。

図２を参照して図７に示すように、Ｘ＝５３７２のとき、絶対差分値の積算値が判断基準値４７１．２４７以下の最小値１１８．５６となった。Ｘ＝５３７２のとき、図６に示すように、前回測定の反射光出力値プロファイルと今回測定の反射光出力値プロファイルとが精度高く重なり合うことが確認された。

このため、今回測定の中間転写ベルト５は前回測定の中間転写ベルト５と同一と判別され、操作パネル１０７に中間転写ユニットの交換は行われなかったという表示がされた。

図２を参照して図８に示すように、前回測定の中間転写ユニットとは異なる中間転写ユニットＡ、Ｂ、Ｃに交換して、光学式センサ４０の反射光出力値プロファイルの今回測定を行った。

図２を参照して図９示すように、Ｘ＝０〜８０００の範囲のどの位置Ｘの場合でも、中間転写ユニットＡ、Ｂ、Ｃでは、絶対差分値の積算値が判断基準値４７１．２４７以下にはならない。

このため、今回測定の中間転写ユニットＡ、Ｂ、Ｃは前回測定の中間転写ベルト５とは異なると判別され、操作パネル１０７に中間転写ユニットの交換が行われたという表示がされた。

従って、異なる中間転写ユニットの場合、前回測定の反射光出力値プロファイルに対する差分絶対値の積算値の推移は、最小値が中間転写ユニットの交換を検知する判断基準値４７１．２４７以上となる。

＜交換に伴う制御＞
ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト５の交換を検知後、検知結果をもとに、一次転写及び二次転写の転写電圧設定制御を行うか否かを判断する。中間転写ユニットが交換されなかった場合、もしくは、出し入れのみが行われたと判断された場合、系のインピーダンスの変化はなく、転写電圧設定制御を行わなくとも、前回測定後と同様に良好な画像を得ることができる。

ＣＰＵ１０１は、中間転写ユニットが交換されたと判断した場合、画像形成の開始を待機させて転写電圧の適正化を行う。

転写電圧を適正に制御するために、特開平２−１２３３８５号公報に開示されたＡＴＶＣ制御（ＡｃｔｉｖｅＴｒａｎｓｆｅｒＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｏｒｏｌ）を行う。ＡＴＶＣ制御は、中間転写ベルト５の抵抗変動に起因する転写不良の発生を防止するために、中間転写ベルト５を含む一次転写部ＴＹ（二次転写部Ｔ２）の抵抗値を測定し、測定結果に応じて一次転写ローラ５Ｙ（二次転写ローラ２４）に印加する電圧を最適化する。

実施例１におけるＡＴＶＣ制御について説明する。感光ドラム１Ｋが帯電ローラ２Ｋによって一様に帯電されて、画像形成時と同様の電位を得る。次に、感光ドラム１Ｋの電位の安定した部位が、一次転写ローラ５Ｋとの対向部に到達した時に、電源ＤＹから所定電圧を一次転写ローラ５Ｋに印加させ、不図示の電流検知回路によってその時一次転写ローラ５Ｋに流れる電流値を測定する。

ＣＰＵ１０１は、このときの電流値をもとに、さらに２水準の異なる所定電圧を電源ＤＹから一次転写ローラ５Ｋに印加させて、それぞれの水準で一次転写ローラ５Ｋに流れた電流値を測定させる。

ＣＰＵ１０１は、この２水準の電流−電圧の関係を線形補間することで、目標設定電流に対する定電圧の設定値を算出して電源ＤＹに設定する。ＡＴＶＣ制御は、電源投入時、環境変動、一定枚数間隔のタイミングでも行われ、電源Ｄ２についても同様に実行される。

図９に示す中間転写ユニットＡの場合、前回測定のリファレンスのユニットに対して一次転写ローラ５Ｋに印加していた目標電流３０μＡに対する電圧値は、５００Ｖであった。リファレンスと異なる中間転写ユニットＡに入れ替えた際、ＡＴＶＣ制御によって設定された同一目標電流３０μＡに対する印加電圧値は７００Ｖとなっていた。つまり、中間転写ユニット交換検知をおこない、ＡＴＶＣ制御による転写電圧設定の適正化を行うことで、このような電圧のミスマッチを回避することが可能となった。

また、中間転写ユニット交換を検知した際には、中間転写ユニットの交換寿命を演算するための累積画像形成枚数のカウンタの修正を行う。メモリを持たない中間転写ユニットの交換が行われた場合、交換を検知できないと、ＣＰＵ１０１にてカウントされて不揮発メモリ１０９に記録されていた値が継続してカウントされ、間違った使用量情報が更新されていってしまう。

中間転写ユニットの交換が検知された場合、操作パネル１０７を通じてユーザーやサービスマンにカウンタのセットの警告を行う。新品の中間転写ユニットに入れ替えた場合、カウンタは、ユーザーやサービスマンによって忘れることなくリセットされる。同一機種の他の画像形成装置の中間転写ユニットと交換された場合は、ユーザーやサービスマンが操作パネル１０７を通じて過去の履歴を入力することで、正確な使用量情報を継続して積算し続けることが可能になる。

実施例１の制御によれば、本発明の構成にて、光学式センサ４０を用いて中間転写ユニットの交換検知を行って、正確に中間転写ユニットの交換を検知できる。これにより、中間転写ベルト５が新品交換された場合や、同一機種の他の画像形成装置との間で中間転写ユニットが入れ替わった場合に、一次転写部ＴＹや二次転写部Ｔ２の系のインピーダンス変化による高圧出力条件のミスマッチを回避できる。不揮発メモリ１０９に記録されている累積使用量情報の訂正をユーザーに促す等、中間転写ユニットの入れ替えを判別できない系での諸問題を回避できる。

なお、実施例１では、光学式センサ４０を用いて反射情報分布のプロファイル測定を行っているが、色ずれ検知センサを搭載した機種においては、色ずれ検知センサ用いてプロファイル測定を行っても同様の効果が得られる。

また、実施例１では、正反射光を用いて反射情報分布のプロファイル測定を行っているが、測定対象とする中間転写ベルトの種類によっては、乱反射光で反射情報分布のプロファイル測定を行っても同様の効果が得られる。

また、実施例１では、反射情報分布のプロファイルの計算を差分絶対値の積算にて行っているが、移動平均、標準偏差の算出などによっても同様の効果が得られることは言うまでもない。

＜実施例２＞
図１０はトップマーク検知方式の説明図、図１１は実施例２の制御のフローチャート、図１２はトップマーク検知タイミングで中間転写ベルトを検知した光学式センサの出力の説明図である。

図１を参照して図１０に示すように、トップマーク検知方式を採用する画像形成装置１００では、光学式センサ３０を用いて中間転写ベルト５の内側面のトップマークＭｔを検知する。実施例２では、光学式センサ３０によるトップマークＭｔの検知を利用して、実施例１における絶対差分値の積算値の演算回数を削減する。トップマークＭｔを検知した検出タイミングから所定時間内に光学式センサ４０を通過するごく短い所定区間だけで反射情報分布プロファイルを測定して、前回測定の反射情報分布プロファイルと照合する。

図２を参照して図１０に示すように、ＣＰＵ１０１において中間転写ベルト５の周長測定の基準となる基準クロックを生成する。中間転写ベルト５の周回に伴って、光学式センサ３０がトップマークＭｔを検知すると、光学式センサ３０から第１の検知信号（ＨＰ信号Ｓｈｐ）がＣＰＵ１０１に入力される。その後、中間転写ベルト５が一周すると、光学式センサ３０によって再びトップマークＭｔが検知されて、第２の検知信号（ＨＰ信号Ｓｈｐ）がＣＰＵ１０１に入力される。

ＣＰＵ１０１は、１回目のＨＰ信号Ｓｈｐの立ち上がる最初の基準クロックＣＬ１からカウントを開始し、２回目のＨＰ信号Ｓｈｐが入力される直前までの基準クロックの数Ｎをカウントする。これにより、中間転写ベルト５に沿った各位置がＨＰ信号Ｓｈｐからの基準クロックのカウント数（＞Ｎ）に結びつけて把握され、カウント数Ｎと中間転写ベルト５の周回速度から、中間転写ベルト５の周長を基準クロックの分解能単位で測定できる。

実施例２では、中間転写ベルト５の反射情報分布のプロファイル測定を、トップマークＭｔを検知してから任意の時間に行う。トップマークＭｔの位置は中間転写ベルト５の一定の場所に固定されているため、反射情報分布のプロファイル測定開始のタイミングを決めておけば、毎回同じ場所をプロファイル測定できる。

図２を参照して図１１に示すように、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の制御は、実施例１で説明したとおりである。

ＣＰＵ１０１は、トップマークＭｔが光学式センサ３０によって検知されたタイミング（Ｓ２０４）をサンプリング開始タイミングとする任意の領域で、０．１ｍｍ間隔でサンプリングを行う（Ｓ２０５）。実施例２では、サンプリング領域を５ｍｍとして５００データのサンプリングを行った。各サンプリングポイントにおいて受光素子４０ｂが受光した反射光出力値は反射情報分布のプロファイルとしてＲＡＭ１０３に格納される（Ｓ２０６）。

ＣＰＵ１０１は、交換検知を行うタイミングであるときに、トップマークＭｔ検知タイミングを開始タイミングとして、０．１ｍｍ間隔で反射情報分布のプロファイルデータをサンプリングして、不揮発メモリ１０９に更新記録している。

ＣＰＵ１０１は、不揮発メモリ１０９に前回測定のプロファイルデータが存在する場合（Ｓ２０７のＹＥＳ）、今回測定の反射情報分布のプロファイルを、前回測定の反射情報分布のプロファイルに照合する（Ｓ２０８〜Ｓ２１０）。

具体的には、数式３を用いて、前回測定したプロファイルデータと今回測定したプロファイルデータとの差分絶対値の積算値を求める（Ｓ２０８）。

Ｖ前回測定（ｉ）：前回取得したプロファイルのポイントｉにおける受光素子４０ｂが受光した反射光出力値
Ｖ今回測定（ｉ）：今回取得したプロファイルのポイントｉにおける受光素子４０ｂが受光した反射光出力値

図２を参照して図１２に示すように、中間転写ベルト５を回転させ、光学センサ３０がトップマークＭｔを検知したタイミングで、光学センサ４０による中間転写ベルト５の反射光出力値を多数回測定した。中間転写ベルト５上の同じ場所で、測定を５０回繰返した。この時、光学センサ４０の反射光出力値のばらつきは最大０.５％となっているので、この値を元にして中間転写ユニットの交換を検知する判断基準を決定した。

実施例２では、光学センサ４０の反射光出力値のばらつき±０．５％を考慮して、反射光出力値のばらつき±１％以上の場合の差分絶対値の積算値を中間転写ユニットの交換検知の判断基準値とした。

実施例１と同様、光学センサ４０の出力レンジは０〜３．３Ｖとしてゲイン調整を行っている。計算では、図１２に示す測定時における光学センサ４０の出力平均値２．９５８Ｖを用いている。サンプリング領域５０ｍｍの５００データにそれぞれ＋１％の出力ばらつきを設定して数式３により演算した差分絶対値の積算値は、１４．７９となった。この結果から、実施例３では、差分絶対値の積算値が１４．７９より大きい場合を、中間転写ユニットの交換検知の判断基準値とした。

ＣＰＵ１０１は、今回測定したプロファイルデータとの差分絶対値の積算値（Ｓ２０８）を判断基準値１４．７９に比較する（Ｓ２０９）。そして、判断基準値以下であれば（Ｓ２０９のＮＯ）、前回と今回の中間転写ベルト５は同一物と判別される。しかし、積算値（Ｓ２０８）が判断基準値よりも大きい場合（Ｓ２０９のＹＥＳ）、前回から今回までに中間転写ユニットの交換が行われて中間転写ベルト５が別物であると判別される。

＜検証＞
同一の中間転写ユニットを出し入れした場合と、異なる中間転写ユニットに交換した場合とで、実施例３の制御による反射情報分布のプロファイルの比較を行った。各条件における差分絶対値の積算値の演算結果を表２に示す。

表２中、リファレンス出し入れは、取り外した中間転写ユニットを再び元通りにセットした場合である。異なる中間転写ユニットＡ、Ｂ、Ｃは、取り外した中間転写ユニットとは異なる他の中間転写ユニットＡ、Ｂ、Ｃに交換した場合である。

表２に示すように、リファレンス出し入れでは、判断基準値１４．７９よりも差分絶対値の積算値が小さいため、中間転写ベルトは同一の物と判別され、中間転写ユニットの交換は行われなかったという判断結果が得られた。

しかし、他の中間転写ユニットＡ、Ｂ、Ｃに交換した場合は、判断基準値１４．７９よりも差分絶対値の積算値が大きいため、リファレンスの中間転写ユニットから交換が行われたという判断結果が得られた。

実施例２では、検出タイミングを起点とする所定区間のみでサンプリングを行うため、実施例１に比較して、採取したデータ量が８０５０から４００へと格段に少なくなり、演算負荷やメモリの使用量を削減できた。反射情報分布のプロファイル測定に要する時間も、中間転写ベルトの１周から、一定領域５０ｍｍに制限されるため、短縮できた。

実施例２の制御では、中間転写ユニットに不揮発メモリを設けることなく中間転写ユニットの交換を検知するので、画像形成装置を簡易且つ安価な構成で提供できる。新品の中間転写ユニットに交換した場合はもちろん、同一機種の画像形成装置間で中間転写ユニットを入れ替えた際にも、一次転写部や二次転写部の系のインピーダンス変化による高圧の出力条件のミスマッチを確実に回避できる。そして、操作パネルを通じて、不揮発メモリに記憶されている積算使用量情報の訂正をユーザーに促すことができる。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。画像形成装置を制御する構成のブロック図である。光学式センサの構成の説明図である。実施例１の制御のフローチャートである。同一中間転写ベルトにおける今回測定の反射情報分布の説明図である。前回測定と今回測定とにおける反射情報分布の比較の説明図である。絶対差分値の積算値が最小となる位置の説明図である。異なる中間転写ベルトにおける今回測定の反射情報分布の説明図である。絶対差分値の積算値が最小となる位置の説明図である。トップマーク検知方式の説明図である。実施例２の制御のフローチャートである。トップマーク検知タイミングで中間転写ベルトを検知した光学式センサの出力の説明図である。

符号の説明

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ帯電ローラ
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ露光装置
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ現像装置
５像担持体（中間転写ベルト）
２２駆動ローラ
２１テンションローラ
２３対向ローラ
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ一次転写ローラ
２４二次転写ローラ
７定着装置
３０、４０光学式センサ

Claims

中間転写体と、
前記中間転写体に担持させたトナー像の反射光を検出する光学式センサと、を備えた画像形成装置において、
非画像形成時に、前記光学式センサを用いて、前記中間転写体の回転方向に沿った反射情報分布を取得させる制御手段と、
過去に取得した前記反射情報分布が記録された記録手段と、を備え、
記録された反射情報分布と今回取得した反射情報分布とが対応しない場合に、前記中間転写体の交換に伴う制御が実行されることを特徴とする画像形成装置。
前記中間転写体に固定して形成された固定指標を検出する指標検出手段を備え、
前記制御手段は、前記指標検出手段による前記固定指標の検出タイミングに応じた前記中間転写体の所定区間で前記反射情報分布を取得することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
記録材搬送体と、
前記記録材搬送体に担持させたトナー像の反射光を検出する光学式センサと、を備えた画像形成装置において、
非画像形成時に、前記光学式センサを用いて、前記記録材搬送体の回転方向に沿った反射情報分布を取得させる制御手段と、
過去に取得した前記反射情報分布が記録された記録手段と、を備え、
記録された反射情報分布と今回取得した反射情報分布とが対応しない場合に、前記記録材搬送体の交換に伴う制御が実行されることを特徴とする画像形成装置。
前記記録された反射情報分布と前記今回取得した反射情報分布とが対応した場合に、前記記録された反射情報分布を置き換えて、前記今回取得した反射情報分布が前記記録手段に記録されることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の画像形成装置。
前記非画像形成時は、前記中間転写体の交換時に開かれる扉が閉じられた時及び電源投入時であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の画像形成装置。