JP4136629B2 - 画像記録装置 - Google Patents
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Description
【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像担持体(感光体)と、その像担持体との間で転写材(転写紙)を挟み転写材に前記トナー像を転写させる転写部材(転写ローラ)と、その転写部材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部材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部材の寿命と判断する検知器を備え、前記基準抵抗値が、前記転写部材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部材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。
【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。
【0014】
また、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、装置本体内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範囲にあるときに限って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。
【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3の発明に係る画像記録装置は、装置本体内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部材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づ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4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部材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部材の交換時期を確認することができるようになる。
また、請求項1の発明により、転写部材ごとの新品時の抵抗値のばらつきの影響を除外して、使用中の転写部材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2の発明により、転写部材の交換時期を精度よく確認できるようになる。
請求項3の発明により、雰囲気温度条件に関係なく転写部材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、ジャムにより転写部材にトナーの汚れが付着して一時的に転写部材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
Claims (4)
- トナー像が形成される像担持体と、その像担持体との間で転写材を挟み転写材に前記トナー像を転写させる転写部材と、その転写部材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部材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部材の寿命と判断する検知器を備え、
前記基準抵抗値が、前記転写部材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部材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画像記録装置。 - 装置本体内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範囲にあるときに限って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。
- 装置本体内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部材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づ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。
- 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部材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。
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