JP4173843B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラム等の像担持体に形成されたトナー像を中間転写体に転写した後、中間転写体上のトナー像を記録用紙等の記録媒体に転写して画像形成を行う中間転写体を用いた画像形成装置、又は感光体ドラム等の像担持体に形成されたトナー像を搬送転写体によって搬送される記録用紙等の記録媒体に直接転写して画像形成を行う搬送転写体を有する画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真プロセスを用いたフルカラー画像形成装置として、中間転写体の一つである中間転写ベルトの搬送方向（移動方向）に沿って複数の画像形成ユニットを配置した所謂タンデム型のカラー画像形成装置が知られている。カラー画像形成装置においては、画像形成ユニットにおいて各色毎のトナー像を順次中間転写ベルトに重ね合わせて転写してカラートナー像とした（１次転写）後、２次転写位置において、カラートナー像を記録用紙に転写するようにしている。そして、この種の画像形成装置では、画像安定性を確保するため、例えば、電源投入時及び所定枚数印字毎に中間転写ベルト上に転写された画像の濃度を濃度（ＩＤ）センサで検出して、この検出結果に応じて適正な画像濃度が得られるように現像バイアス電圧の補正等各種補正制御を含む画像濃度補正を行っている。また、画像濃度補正の前後のタイミングで、各色の位置ずれを補正するレジストレーション補正も同一の濃度センサを用いて行っている。

ところで、１次転写においては、１次転写ローラの設定条件及び転写状況によってその転写性が異なり、転写性の相違が前述の補正制御に大きく影響する。言い換えると、画像形成を行うと、トナーの成分である酸化チタン、シリカ、及び紙粉等が中間転写ベルトに付着し、これによって中間転写ベルト表面が劣化して、転写性が変化してしまう。加えて、転写性は、１次転写ローラに加える圧力によっても変化し、１次転写ローラに加える圧力が高いほうが転写性は良好となるが、一方、圧力を高くすると、色ずれが生じてしまい、この点からは圧力を高くすることは好ましくない。

このような状況下において、中間転写ベルトが経年変化によって劣化すると、転写性が変化して画像濃度の補正の際に中間転写体に補正用の画像が良好に転写されず、この結果、過剰な現像バイアス及び露光出力が画像濃度を補正するために設定されることになってしまう。このような事態を防止するため、１次転写条件を変更して補正用の画像が良好に転写されるようにしているものの、１次転写条件を補正できる範囲には限度がある関係上、中間転写ベルトの劣化が進むと画像濃度補正が良好に作用しなくなって、品質の高い画像の形成が困難となる。このような事態を回避するため、中間転写ベルトの寿命を検知してその交換等を促すことが行われている。

例えば、中間転写ベルト上にマークを付して、このマークを濃度検知センサで検知し、濃度検知センサによってマークを検出した後、中間転写ベルトの使用状態を検知するようにしたものがあり、また、ここでは、マークの有無によって中間転写ベルトの新旧を判別するようにしている。そして、マークが無い場合には、表面性データのみ検出して、予めメモリ内に格納されている表面性データと新たに検出した表面性データを比較し、差が有るか否か判定して、差が無い場合は、同一のユニット（中間転写ベルト）と判断する。（特許文献１参照）。

一方、中間転写ベルト等の中間転写体ユニットが交換された際、最適な画像形成条件を設定するため、中間転写体ユニットのステー上に中間転写体ユニットの組立て条件を記憶したメモリを設けて、このメモリに記憶された中間転写体ユニットの組立て条件情報を装置本体側の制御装置に取り込んで画像形成条件の変更を行って、交換された中間転写体ユニットの最適な画像形成条件を設定するようにしたものがあり、ここでは、メモリに中間転写体ユニットの動作時間及び動作回数を記憶して、制御装置がメモリに記憶された中間転写体ユニットの動作時間及び動作回数情報を取り込んで中間転写体ユニットの寿命を検知することも行われている（特許文献２参照）。

特開２００２−３５１２６９公報（段落（００２８）〜段落（００４４）、第３図及び第５図） 特開平１１−３４４８７５号公報（段落（００３９）〜段落（００４６）、第２図〜第３図）

しかしながら、特許文献１に記載された画像形成装置においては、中間転写ベルトにマークを付して、このマークを濃度検知センサで検知した結果に応じて中間転写ベルトの使用状態を検知するようにしているものの、単にマークを濃度検知センサで検知した結果で中間転写ベルトが寿命に達したか否かを判定することは極めて困難であり、特に、画像パターン及び転写条件等の印刷条件、トナー成分、記録用紙、及び中間転写ベルトの材質（材料）によって中間転写ベルトの劣化度合いは大きく異なり、単にマークの濃度を検知した結果を用いたのみでは中間転写ベルトの劣化状態を正確に把握することは困難である。

さらに、特許文献１では、中間転写体が交換された場合に、出荷時に中間転写体に現像されたトナーマークを濃度センサで測定して、新品かどうかを判別しているため、中間転写体の生産工程でトナーマークを中間転写体上に現像する工程が必要となるばかりでなく、トナーマークを乱すことなく中間転写体を梱包することが必要であり、生産コストが高くなってしまう。

一方、特許文献２に記載された画像形成装置においては、中間転写体ユニット側に設けたメモリに中間転写体ユニットの動作時間及び動作回数を記憶して、本体側制御装置がメモリに記憶された中間転写体ユニットの動作時間及び動作回数情報（つまり、使用履歴）を取り込んで中間転写体ユニットの寿命を検知するようにしているものの、一般にメモリ素子が高価であり、しかも本体側制御装置と中間転写体ユニット側に設けられたメモリとを配線しなければならず、その分コスト高となるばかりでなく配線によって画像形成装置の構成が複雑となってしまうという課題がある。

いずれにしても、従来の画像形成装置では、安価にしかも簡単な構成で中間転写ベルト等の中間転写体の劣化状況を正確に把握することが難しく、このため、常に安定した画像を得ることが難しいという課題がある。そして、このような不具合は、中間転写体を用いず、感光体ドラムに形成されたトナー像を、搬送転写体によって搬送される記録用紙に直接転写して画像形成を行う画像形成装置においても発生する（中間転写体及び搬送転写体は転写体と総称される）。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、中間転写体又は搬送転写体が交換されたか否かを安価な手法で簡単にしかも正確に把握して、交換前と遜色の無い安定した画像を得ることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、像担持体に形成されたトナー像を直接的又は間接的に記録媒体に転写する転写体と、前記記録媒体に転写されたトナー像を記録媒体に定着するための定着装置とを有する画像形成装置において、前記転写体の表面状態を予め定めた条件下で検出して対応した電圧を出力する光センサと、前記転写体を交換した状態で得られる光センサ出力電圧のレベル値の下限値を示す第１の電圧値と、前記転写体の使用枚数に対応して低下してゆく前記光センサ出力電圧との関係から求めた第２の電圧値とが設定され、前記光センサ出力電圧が、前記第１の電圧値以上で前記第２の電圧値未満、または、前記第１と第２の電圧値以上であり、かつ、前記光センサ出力電圧と前回検出した光センサ出力電圧との偏差が予め規定された電圧値以上である状態で、前記転写体が交換されたと判定する判定手段とを有することを特徴とするものである。

そして、本発明では、前記判定手段によって前記転写体が交換されたと判定されると、前記転写体を交換する前における転写条件が前記転写体の使用初期の転写条件と異なる際、前記転写条件を前記転写体の使用初期の転写条件に変更し、かつ画像濃度補正を行う制御手段を有している。

本発明では、前記定着装置の定着ローラの温度を検知する定着温度センサを有し、前記判定手段は、電源がオンされて定着温度センサで検知した定着温度が予め規定された温度未満の際、前記転写体が交換されたか否かの判別を行うようにしており、さらに、前記判定手段は、前記定着温度が前記予め規定された温度以上で、かつ、予め定めた所定枚数の画像形成を含む所定の条件を満足すると、前記転写体が交換されたか否かの判別を行うようにしてもよい。

さらに、本発明では、前記判定手段は、前記光センサ出力電圧のレベル値が前記第１の電圧値以上であると、前記転写体を用いて印字された印字枚数の累積値が所定の累積閾値以上であるか否かを判定し、該累積値が予め定めた累積閾値未満であって、さらに前記光センサ出力電圧のレベル値が前記第２の電圧値未満である際、現在の光センサ出力電圧のレベル値と前回検出した光センサ出力電圧のレベル値とを比較して、その偏差が予め規定された電圧値以上であると、前記転写体が交換されたと判定するようにしてもよく、前記判定手段は、前記光センサ出力電圧のレベル値が前記第１の電圧値以上であると、前記転写体を用いて印字された印字枚数の累積値が所定の累積閾値以上であるか否かを判定し、該累積値が予め定めた累積閾値以上であると、前記光センサ出力電圧が、前記第２の電圧値よりも低い前記転写体の使用枚数に対応して低下する前記光センサ出力電圧と使用枚数との関係を示す第３の電圧値未満である際、現在の光センサ出力電圧のレベル値と前回の光センサ出力電圧のレベル値とを比較して、その偏差が予め規定された電圧値以上であると、前記転写体が交換されたと判定するようにしてもよい。

本発明では、前記第２の電圧値は、前記転写体の使用初期における前記光センサ出力電圧のレベル値と前記転写体が寿命となった際の前記光センサ出力電圧のレベル値とに応じて設定される。そして、前記第２の電圧値は前記転写体毎の設定寿命に応じて可変される。そして、前記転写体は、所定の方向に沿って駆動制御されており、前記光センサは、前記転写体の表面状態の検出を前記所定の方向に沿って行うようにすることが望ましい。そして、この際、前記判定手段は、前記光センサで得られた電圧を所定の期間で平均した平均値を前記光センサ出力電圧として用いる。なお、前記転写体は、例えば、前記像担持体に形成されたトナー像が転写された後該トナー像を前記記録媒体に転写する中間転写体又は前記記録媒体を搬送しつつ前記像担持体に形成されたトナー像を前記記録媒体に直接転写する搬送転写体である。

以上のように、本発明の画像形成装置は、転写体の表面状態を検出して検出信号を得て、検出信号と第１及び第２の電圧値とに基づいて転写体が交換されたか否かを判定するようにしたので、つまり、第１及び第２の電圧値という二つの判別値を用いて、転写体が交換されたか否かを判定しているから、安価な手法で簡単に転写体の劣化状況を精度よく把握することができ、転写体が交換されたと判定されると、転写条件を転写体の使用初期の状態に変更して、かつ画像濃度補正を行うようにしたので、転写体交換前と遜色の無い安定した画像を得ることができるという効果がある。

そして、本発明では、検出信号のレベル値が第１の電圧値以上で第２の電圧値未満である際、現在の検出信号のレベル値と前回の検出信号のレベル値とを比較して、その偏差が予め規定された電圧値以上であると、転写体は交換されたと判定するようにしたので、さらに転写体の劣化状況を精度よく正確に把握することができ、転写体が交換されたと判定されると、転写条件を転写体の使用初期の状態に変更して、かつ画像濃度補正を行うようにしたので、転写体交換前と遜色の無い安定した画像を得ることができるという効果がある。

本発明では、転写体を用いて印字された印字枚数の累積値が所定の累積閾値以上であると、第２の電圧値よりも低い第３の電圧値を用いて検出信号のレベル値が第３の電圧値未満である際、現在の検出信号のレベル値と前回の検出信号のレベル値とを比較して、その偏差が予め規定された電圧値以上であると、前記転写体は交換されたと判定するようにしてもよい。

また、本発明では、上記の予め規定された電圧値を、転写体の使用初期における検出信号のレベル値と転写体が寿命となった際の前記検出信号のレベル値とに応じて設定して、しかも、第２の電圧値を転写体毎の設定寿命に応じて可変とするようにしたので、転写体の初期のばらつき及び濃度センサ個々の感度ばらつき等の画像形成装置装置個々の差異を考慮することができ、この結果、例えば、転写体の設定寿命の初期においては平均的な第２の電圧値を用い、転写体が交換される可能性が高くなると予想される時期においては、個々の画像形成装置のばらつきを考慮した値に第２の電圧値を変更するようにすれば、転写体が交換されたかどうかをより精度良く検出することができる。このため、転写体の劣化状況を正確に把握して、転写体が交換されたと判定された際には、転写条件を転写体の使用初期の状態に変更して、かつ画像濃度補正を行うようにした結果、転写体交換前と遜色の無い安定した画像を得ることができるという効果がある。

本発明では、転写体の表面状態を、転写体の駆動方向に沿って検出するようにしたので、転写体に生じた傷等の局所的な表面状態のばらつきの影響を緩和して、表面状態の検出ができる結果、転写体の交換時期を適切に判定できるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は画像形成装置として用いられるタンデム型カラープリンタの一例を概略的に示す断面図であり、図示のプリンタ１１においては、例えば、外部コンピュータ（図示せず）から送られる原稿画像データの色情報に応じてフルカラー画像出力とモノクロ画像出力とのいずれかを選択する。プリンタ１１のハウジング（筐体：図示せず）内には中間転写体である中間転写ベルト１２が配置され、中間転写ベルト１２は駆動ローラ１３、従動ローラ１４、バックアップローラ１５に張架されて、駆動ローラ１３の駆動によって実線矢印で示す方向に回転駆動される。

この中間転写ベルト１２の表面はトナーに含まれる成分等の付着及び記録用紙との摩擦等が要因となって、使用につれて初期状態から変化する（経年的変化によって中間転写ベルトの表面の光を照射した際、表面からの光の反射量が変化する（少なくなる））。

中間転写ベルト１２に沿って、中間転写ベルト１２の搬送方向上流側から順次４つの画像形成ユニット２１〜２４が配置され、図示の例では、上流側から順に、マゼンタ（Ｍ）用画像形成ユニット２１、シアン（Ｃ）用画像形成ユニット２２、イエロー（Ｙ）用画像形成ユニット２３、及びブラック（Ｂ）用画像形成ユニット２４が中間転写ベルト１２に沿って配列されている（なお、図１においては、画像形成ユニット２１〜２４が備える感光体ドラム（像担持体）２１ａ〜２４ａのみが示されている）。

画像形成を行う際には、各感光体ドラム２１ａ〜２４ａの表面が一様に帯電され、外部コンピュータから原稿画像データが入力されると、原稿画像データに応じて感光体ドラム２１ａ〜２４ａが露光されて静電潜像が形成される。そして、現像器（図示せず）によって静電潜像が現像されて、感光体ドラム２１ａ〜２４ａ上にそれぞれＭトナー像、Ｃトナー像、Ｙトナー像、及びＢトナー像が形成される。

感光体ドラム２１ａ〜２４ａにはそれぞれ中間転写ベルト１２を挟んで１次転写ローラ３１ａ〜３４ａが対向しており、感光体ドラム２１ａ〜２４ａ上の各色トナー像は１次転写ローラ３１ａ〜３４ａによって中間転写ベルト１２に順次転写されて、中間転写ベルト１２上にカラートナー像が形成される。なお、感光体ドラム２４ａの下流側には、駆動ローラ１３に対向して検出センサと兼用して使用される濃度（ＩＤ）センサ（例えば、スタンレー電気製、品番：ＫＵＡ０００３Ｐ）１６が配置され、このＩＤセンサ１６によって中間転写ベルト１２上に形成される画像濃度補正用トナー像の画像濃度又は各色の色ズレを補正するためのレジストレーション補正用トナー像の位置情報が必要に応じて検出される。

画像形成が行われていない状況においては、後述する補正モード（画像濃度補正モード及びレジストレーション補正モードであり、これら補正モードは連続して行われる。なお、中間転写ベルト１２の表面状態が影響するのは主に画像濃度補正モードであるので、以降画像濃度補正モードに関して説明する）となると、濃度センサ１６は中間転写ベルト１２の表面に形成された各色のトナー像濃度を計測することになり、中間転写ベルト１２（例えば、明るい茶色）にトナー中に含まれる酸化チタン（白色）等が付着して中間転写ベルト１２の色が変化すると（つまり、均一な表面状態から荒れた表面状態となって色が濁ると）、濃度センサ１６からの出力が低下する（検出信号である出力電圧が低下する）。そして、画像濃度が薄い場合には、中間転写ベルト１２の表面からの反射の影響を受けるため、画像濃度補正の際には、中間転写ベルト１２の表面状態を検出して、この表面状態を示す検出信号は画像濃度補正に用いられるとともに、プリンタのメモリ（図示せず）に記憶される。この実施例では、画像濃度補正の際に中間転写ベルト１２の表面状態を示す検出信号を中間転写ベルト１２が交換されたか否かの判断に用いられる。

なお、中間転写ベルト１２は、例えば、補強層としてのＰＶＤＦ製のベース（例えば、厚さ１００μｍ、体積固有抵抗１０^１０Ω・ｃｍ）上に導電性クロロプレンゴム（弾性層、例えば、厚さ５００μｍ：体積固有抵抗１０^１０．５Ω・ｃｍ）が形成され、この弾性層上に導電性を有するシリコンゴム及びＰＴＦＥが表面層（例えば、厚さ１５μｍ、：体積固有抵抗１０^１２Ω・ｃｍ）として形成されたものである。

給紙装置（図示せず）から用紙搬送路（図示せず）を介してレジストローラ対４１に記録用紙（以下単に用紙と呼ぶ）が搬送され、レジストローラ対４１の上流側に配置されたレジストセンサ４２で用紙が検知されると、回動する中間転写ベルト１２上に形成されたトナー像とタイミングを合わせて、レジストローラ対４１が駆動され、２次転写位置に用紙が搬送される。２次転写位置には２次転写ローラ４３が配置され、この２次転写ローラ４３はバックアップローラ１５と中間転写ベルト１２を挟んで対向している。２次転写位置において中間転写ベルト１２上のトナー像が用紙に転写された後（２次転写）、用紙は加熱ローラ（定着ローラ）４４ａ及び加圧ローラ４４ｂを備える定着器４４に送られて、ここで、用紙上のトナー像が用紙に定着されて、用紙は排紙トレイ（図示せず）に排紙される。

なお、２次転写後、中間転写ベルト１２はクリーニングユニット１４ａによってクリーニングされ、一方、感光体ドラム２１ａ〜２４ａ上に残留したトナーは、図示しないクリーニングブレード等を有するクリーニング装置によって除去され、感光体ドラム２１ａ〜２４ａの表面に残留した帯電電荷は図示しない除電器によって除電される。また、定着ローラ４４ａの近傍には温度センサ４７が配置され、この温度センサ４７によって検出された検出温度が判定制御部４５に与えられる。

図１に示すように、ＩＤセンサ１６は判定制御部４５に接続され、判定制御部（この判定制御部は、例えば、画像形成装置を制御する制御装置である）４５は後述するようにして、ＩＤセンサ１６から得られた濃度信号に応じて中間転写ベルト１２が寿命に達したか否かを判定して、中間転写ベルト１２が寿命に達したと判定すると、表示部（この表示部は、例えば、画像形成装置に設けられた操作パネルに配置されたディスプレイである）４６にその旨表示する。

ここで、図２を参照して、画像形成装置における濃度センサ１６から出力される中間転写ベルト１２の表面状態を検出した際の検出信号（出力電圧）と印字枚数との関係を調べたところ、図２に示す基準線Ａが得られた。つまり、印字枚数が増加するにつれて出力電圧（Ｖ）は低下することになる。なお、基準線Ａを求める際には、画像形成装置個々のバラツキを考慮して、複数台の画像形成装置について印字枚数と出力電圧との関係を測定して、基準線Ａを求めた（基準線Ａを求める際には、出力電圧が下側に大きくかけ離れた測定値（出力電圧）を除外した）。

そして、基準線Ａよりも上側に位置する測定値のバラツキを吸収するため、基準線Ａに沿って平行な線分を引き、これを判別線Ｂ（第２の判別線（第２の電圧値））とした（つまり、判別線Ｂは出力電圧と中間転写ベルト１２の表面の耐久使用による劣化の進行状態との関係を示す関数である）。この判別線Ｂは、中間転写ベルト１２における印字枚数をＤとした際、濃度センサ１６の出力電圧をＶ１とすると、今回の実験結果から図示のプリンタにおいては、Ｖ１＝−９．５８×１０−６×Ｄ＋３．７５で表される。

例えば、初期の中間転写ベルト１２（例えば、新品の中間転写ベルト）を用いた際の出力電圧と中間転写ベルト１２が寿命に達した際の出力電圧との差（図２においてＸで示す）の１／２〜１／１０にシフト量（図２においてＹで示し、ここでは、Ｙ＝約３／８×Ｘである。実際には０．７Ｖプラス方向にシフトしている）を設定し、シフト量だけ基準線Ａを上側に平行移動して判別線Ｂとした。さらに、初期の中間転写ベルト１２における出力電圧を基準として画像形成装置間のバラツキを考慮して、横軸に平行な判別線Ｃ（第１の判別線（第１の電圧値））を求め、この判別線Ｃを中間転写ベルト１２交換判定の際の下限値（下限閾値）とした。この判別線Ｃ（電圧値）は初期の中間転写ベルト１２における濃度センサ１６の出力電圧のバラツキを加味して決定した。

ここで、図１〜図３を参照して、いま、プリンタのメイン電源スイッチ（図示せず）がオンとなると（ＭＳＷ ＯＮ：ステップＳ１）、判定制御部４５では画像濃度補正モードがオフであるか否かを判定する（ステップＳ２）。画像濃度補正モードがオフであると（Ｃａｒｉｂｒａｔｉｏｎ Ｏｆｆ Ｍｏｄｅ）、判定制御部４５では中間転写ベルト１２（画像ユニット）の交換なし（ステップＳ３）を表示部４６に表示する。一方、画像濃度補正モードがオフでなければ、判定制御部４５は、温度センサ４７で検出される定着温度を確認して（ステップＳ４）、定着温度が８０℃未満であると、画像濃度補正（Ｃａｒｉｂｒａｔｉｏｎ）を実行する（Ｃａｒｉｂｒａｔｉｏｎ実行：ステップＳ５）。なお、印字枚数が所定の枚数となると、自動的に画像濃度補正命令（Ｃａｒｉｂｒａｔｉｏｎ命令）が割り込み（ステップＳ６）、画像濃度補正が実行される。

ステップＳ４において、定着温度が８０℃以上であると、判定制御部４５では表示部４６に手動画像濃度補正を行うか否かを表示する（手動Ｃａｒｉｂｒａｔｉｏｎ：ステップＳ７）。そして、手動画像濃度補正を行う旨の指示が操作パネルから入力されると、ステップＳ５に移行する。一方、手動画像濃度補正の指示がなければ、ステップＳ３において画像ユニットの交換なしが表示される。なお、定着温度が８０℃未満であると、画像濃度補正を行う時間が十分であると判断して、画像濃度補正が実行されることになるが、定着温度が８０℃以上であっても、前述のように、手動で画像濃度補正を行うようにしてもよい。

画像濃度補正モードが実行されると、判定制御部４５では中間転写ベルト１２の表面からの反射を読取ったＩＤセンサ１６の出力電圧が判別線Ｃで示される電圧値以上であるか否かを判定する（第１の判定：ステップＳ８）。そして、出力電圧が判別線Ｃで示される電圧値未満であると、前述のステップＳ３が実行される。一方、出力電圧が判別線Ｃで示される電圧値以上であると、出力電圧が判別線Ｂで示される電圧値（中間転写ベルト１２の使用枚数に応じて算出される）未満であるか否かを判定する（第２の判定：ステップＳ９）。

ステップＳ９において、出力電圧が判別線Ｂで示される電圧値未満であると、つまり、出力電圧が判別線Ｃで示される電圧値以上でかつ判別線Ｂで示される電圧値未満であると、画像ユニットが交換されたと判断して、いままでの中間転写ベルト１２の印字枚数がリセットされる（画像ユニットカウントリセット：ステップＳ１０）。なお、中間転写ベルト１２が交換されたと判断した場合には、判定制御部４５では、１次転写電圧（電流）を中間転写ベルト１２が新品の場合の電圧に設定し直す。そうしないと中間転写体の劣化に応じて１次転写電圧（電流）を高くしているので、初期状態の中間転写ベルト１２に対しては１次転写電圧（電流）が高過ぎる場合があり、高過ぎる場合には転写効率がかえって低下し、画像抜け等の不具合が生じることがあるからである。２次転写電圧（電流）に関しても同様である。１次転写電圧（電流）が変わると、画像濃度が変化するため、画像濃度補正を再度実行する。

一方、出力電圧が判別線Ｂ以上であると、前回の画像濃度補正実行の際の出力電圧（この値は判定制御部４５に保持されている）と現出力電圧とを比較して（第３の判定：ステップＳ１１）、その偏差が１／１０〜１／２×Ｘ＝Ｚ（ここでは、バラツキを考慮して３／８Ｘ、つまりＺ＝０．７Ｖとした）以上であると、中間転写ベルト１２が交換されたと判断してステップＳ１０が実行され、偏差が１／１０〜１／２×Ｘ＝Ｚ未満であると、中間転写ベルト１２が交換されていないと判断してステップＳ３が実行される。ここで、Ｘは、前述のように、新品の中間転写ベルト１２を用いた際の出力電圧と中間転写ベルト１２が寿命に達した際の出力電圧との差である。なお、画像ユニットカウントリセットは、カウンタリセット命令が入力された際（ステップＳ１２）においても実行される。

前述の判別線Ｂは印字枚数を基準として求めたが、例えば、中間転写ベルト１２の駆動時間又は画像形成数に応じて求めるようにしてもよい。前回の出力電圧と今回（現）出力電圧との偏差が１／１０〜１／２×Ｘ以上であると、画像ユニットが交換されたと判定して、印字枚数をリセットするようにしたが、具体的には、この偏差が０．７Ｖ以上であると、画像ユニットが交換されたと判定して、印字枚数をリセットする。

図１を参照するとともに、図４及び図５を参照して、一般に、中間転写ベルト１２の使用初期においては、中間転写ベルト１２の表面状態を検出した結果である濃度センサ１６の出力電圧の推移は画像形成枚数の増加に関して不安定であるが、画像形成（印字）を行うに連れて（図４及び図５に示す例では約２万枚印字以降）、濃度センサ１６の出力電圧の推移は画像形成枚数の増加に関して安定し、濃度センサ１６の出力電圧の推移を印字枚数の増加に関して直線で近似することができる。

図４及び図５に示す例では、印字枚数が中間転写ベルト１２の使用初期から５万枚経過した時点で、２万枚印字経過時から５万枚印字経過時までの濃度センサ１６の出力電圧から一次方程式で表される近似直線を算出して新たな基準線Ａ２とし、この基準線Ａ２から図４及び図５に示すＹ２（０．３Ｖ）だけプラス方向にシフトした判別線Ｂ２を設定した。判別線Ｂ２の基準線Ａ２に対するシフト量Ｙ２が０．３Ｖと実施例１で説明したＹよりも少ない理由は、個々の画像形成装置における濃度センサ１６の出力電圧のバラツキを加味するだけでよいからである。

なお、中間転写ベルト１２の使用初期においては、中間転写ベルト１２の表面上のトナー等の成分が局所的に付着して、さらに記録紙との接触等による磨耗も局所的に発生するため、濃度センサ１６の出力電圧がばらつくが、画像形成（印字）を繰り返すにつれて徐々に中間転写ベルト１２の表面全体が均一な状態になり、濃度センサ１６の出力電圧が安定する。

ここで、図１及び図６を参照して、中間転写ベルト１２がどのような手順を経て交換されたか否かを判別する手法について説明する。いま、プリンタのメイン電源スイッチ（図示せず）がオンされると（ＭＳＷ ＯＮ：ステップＴ１）、判定制御部４５は定着ローラ４４ａの温度が８０℃以上であるか否かを判定する（定着温度確認：ステップＴ２）。定着ローラの温度が８０℃未満であると、判定制御部４５は、後述する画像濃度補正を含む補正動作を実行する（ステップＴ３）。

ステップＴ２において、温度センサ４７で検出される定着ローラ４４ａの温度が８０℃以上であると、判定制御部４５は所定条件が満足されているか否かを判定する（所定条件を満足：ステップＴ４）。ここで、所定条件とは、例えば、前回の画像濃度補正から規定枚数（例えば、１０００枚）の画像形成が実施されたか又は直前に中間転写ベルト１２が装置本体に対して脱着されたかどうか等を示している。例えば、画像形成装置が２４時間営業の店舗等に設置されていると、常時定着ローラの温度が８０℃以上となっており、この際には画像濃度補正及び画像濃度補正を用いた中間転写ベルト１２の交換有無の判別が実行できなくなるため、ステップＴ４が設けられている。なお、ステップＴ４における判定は連続した画像形成ジョブを中断しないように、連続した画像形成ジョブ毎に行うようにしてもよい。

ステップＴ４において、所定条件が満足されていないと、判定制御部４５は画像形成命令の有無を判断し（ステップＴ５）、画像形成命令があれば画像形成を実行して（ステップＴ６）、ステップＴ２に戻る。また、画像形成命令がないと、判定制御部４５では画像形成を行わずにステップＴ２に戻ることになる。一方、ステップＴ４において、所定条件が満足されていると、判別制御部４５はステップＴ３に移行する。

ステップＴ３が行われると、判定制御部４５は濃度センサ１６から出力される中間転写ベルト１２の表面状態を示す検出信号（出力電圧）を読みこむ（ステップＴ７）。なお、ここでは、中間転写ベルト１２の表面状態を検出する際には、中間転写ベルト１２の表面の傷及び局所的な濃度ムラの影響を避けるため、規定長さ（例えば、１０ｃｍ）分の中間転写ベルト１２の表面状態を順次検出して、判定制御部４５は検出信号の平均値を用いることが望ましい。

また、表面状態を検出した位置と同一の位置において中間転写ベルト１２上に前述したようにして画像濃度補正用トナー像を形成し、画像濃度補正用トナー像を検知して得られた画像濃度を表面状態を示す検出結果（平均値）で補正すれば、高精度の画像濃度補正を行うことができることになる。つまり、中間転写ベルト１２の表面状態がその全周に亘って均一ではないため、上述のようにして平均値を用いれば、バラツキが相殺されることになって、精度よく画像濃度補正を行うことができることになる。

続いて、判定制御部４５では濃度センサ１６の出力電圧値が判別線Ｃ（図２参照）で示される電圧値以上であるか否かを判定する（第１の判定：ステップＴ８）。そして、出力電圧値が判別線Ｃで示される電圧値未満であると、濃度センサ１６の出力電圧値が１．１Ｖ未満であるか否かの判別を行う（第５の判定：ステップＴ９）。出力電圧値が所定の規定電圧値（例えば、１．１Ｖ）未満であると、判別制御部４５は中間転写ベルト１２の交換が必要と判断して、中間転写ベルト１２を交換するように指示する旨を表示部４６に表示する（交換指示：ステップＴ１０）。

一方、出力電圧が１．１Ｖ以上であれば、判別制御部４５は中間転写ベルト１２の交換が必要ではなく、しかも中間転写ベルト１２の交換が行われていないと判断して（ステップＴ１１）、画像濃度補正を実行する（ステップＴ１２）。さらに、図示はしないがレジストレーション補正が必要に応じて行われ、判定制御部４５はステップＴ５に移行する。

ステップＴ８において、濃度センサ１６の出力電圧値（平均値）が判別線Ｃで示される電圧値以上であると、判定制御部４５では、現在使用中の中間転写ベルト１２の使用が開始されてからの画像形成枚数が規定枚数（例えば、５万枚）に達したか否かを判定する（第４の判定：ステップＴ１３）。この規定枚数は、中間転写ベルト１２の材質又は中間転写ベルト１２の劣化度合いに応じて変更することができる。

なお、画像形成枚数と中間転写ベルト１２の表面の状態を検出した結果である濃度センサ１６の出力電圧値との関係を、所定の枚数（例えば、３万枚）に亘って前述のようにして計算した結果から得られる一次関数に応じて±０．３Ｖ以内に入る出力電圧値の割合が規定割合（例えば、９割）以上であれば、その時点で第３の判定（ステップＴ１８）を行うようにしてもよい。

ステップＴ１３において、画像形成枚数が５万枚未満であると判定すると、判定制御部４５は出力電圧値が判別線Ｂで示される電圧値（中間転写ベルト１２の使用枚数に応じて算出される値）以上であるか否かを判定する（第２の判定：ステップＴ１４）。ステップＴ１４において、出力電圧値が判別線Ｂで示される電圧値未満であると、つまり、出力電圧値が判別線Ｃで示される電圧値以上でかつ判別線Ｂで示される電圧値未満であると、判定制御部４５では、中間転写ベルト１２が交換されたと判定して（転写ベルト交換有り：ステップＴ１５）、カウンタリセット命令であるステップＴ１６を割り込み処理して、カウンタのリセットを行う。言い換えると、当該中間転写ベルト１２の使用下における画像形成枚数を計数していたカウンタをリセットする（転写ベルトカウンタリセット：ステップＴ１７）。

なお、中間転写ベルト１２が交換されたと判定した際には、１次転写電圧を中間転写ベルト１２が新品の場合の電圧に設定し直した後、判定制御部４５はステップＴ１２に移行する。この際にも、レジストレーション補正が必要に応じて行われることになる。

一方、ステップＴ１４において、出力電圧値が判別線Ｂ以上であると、判定制御部４５では、前回の画像濃度補正実行の際の出力電圧値（この出力電圧値は判定制御部４５に保持されている）と現出力電圧とを比較して、その偏差Ｐが規定偏差閾値Ｚ以上か否かを判定する（第３の判定：ステップＴ１８）。その偏差Ｐが１／１０〜１／２×Ｘ＝Ｚ（ここでは、バラツキを考慮してＺ＝３／８Ｘ、つまりＺ＝０．７Ｖとした）以上であると、判定制御部４５は中間転写ベルト１２が交換されたと判定して、ステップＴ１５に移行する。

ここでも、１次転写電圧を中間転写ベルト１２が新品の場合の電圧に設定し直した後、さらに、ステップＴ１２に移行することになる。ステップＴ１８において、偏差Ｐが偏差閾値Ｚ未満であると、判定制御部４５はステップＴ１１で中間転写ベルト１２が交換されていないと判定して、ステップＴ１２に移行する。ここで、Ｘは、前述したように、新品の中間転写ベルト１２を用いた際の出力電圧値と中間転写ベルト１２が寿命に達した際の出力電圧値との差である。

ステップＴ１３において、画像形成枚数（累積枚数）が累積枚数閾値（例えば、５万枚）以上であると判定されると、図３及び図４で説明した手法で、判別線Ｂの代わりに判別線Ｂ２を求め（判別線Ｂ２の計算：ステップＴ１９）、この判別線Ｂ２を用いて、濃度センサ１６の出力電圧値が判別線Ｂ２で示される電圧値（第３の電圧値）以上であるか否かを判定する（第６の判定：ステップＴ２０）。ステップＴ２０において、出力電圧が判別線Ｂ２で示される電圧値未満であると、つまり、出力電圧が判別線Ｃで示される電圧値以上でかつ判別線Ｂ２で示される電圧値未満であると、判定制御部４５は、ステップＴ１５において中間転写ベルト１２が交換されたと判定して、ステップＴ１７に移行する。

なお、中間転写ベルト１２が交換されたと判断した際には、１次転写電圧を中間転写ベルト１２が新品の場合の電圧に設定し直した後、ステップＴ１２が行われる。一方、ステップＴ２０において、出力電圧が判別線Ｂ２以上であると、判定制御部４５はステップＴ１８に移行して、前述したようにして処理を実行することになる。

ところで、前述の判別線Ｂ２は印字枚数を基準として求めたが、例えば、中間転写ベルト１２の駆動時間又は画像形成数に応じて求めるようにしてもよい。前回の出力電圧と今回（現）出力電圧との偏差が１／１０〜１／２×Ｘ以上であると、中間転写ベルト１２が交換されたと判定して、印字枚数をリセットするようにしたが、具体的には、前述の偏差Ｐが０．７Ｖ以上であると、中間転写ベルト１２が交換されたと判定して、印字枚数をリセットする。

なお、上述の実施例１及び２においては、用紙を担持して搬送するタイプの中間転写ベルト又は金属製のドラムにシート状の中間転写体を被せたタイプの中間転写体の交換有無の判別にも用いることができる。

さらに、実施例１及び２では、中間転写体である中間転写体ベルトを有するプリンタについて説明したが、前述したように、中間転写ベルトの表面はトナーに含まれる成分等の付着及び記録用紙との摩擦等が要因となって使用につれて初期状態から変化する。一方、感光体ドラムに形成されたトナー像を、搬送転写体（例えば、搬送転写ベルト）によって搬送される記録用紙に直接転写するようにしたプリンタにおいても、搬送転写ベルトは中間転写ベルトほどではないが、トナーに含まれる成分が付着し、さらに記録用紙との摩擦が生じる点では同様である。そして、記録用紙を主に静電気力で担持して搬送するようにしたタンデム構成のプリンタにおいては、４箇所でトナー像を記録用紙に転写するための転写電界を受ける関係上、紙粉及び記録用紙の成分が中間転写ベルトよりも付着しがちである。そのため、搬送転写ベルトにおいてもその表面状態が初期から変化してゆくのは、中間転写ベルトと同様であるため、実施例１及び２を搬送転写体にも適用することができる。また、実施例１及び２においては、判定制御部４５が判定手段及び制御手段として機能することになる。

複数の判別線（第１及び第２の電圧値）を用いて中間転写体又は搬送転写体が交換されたか否かを判別するようにした結果、中間転写体又は搬送転写体の劣化状況を正確に把握して安定した画像を得ることでき、種々の複写機、プリンタ、又はファクシミリ装置等において中間転写体又は搬送転写体の交換時期の判定に適用できる。

本発明による画像形成装置の一例であるプリンタを概略的に示す図である。 本発明による画像形成装置で用いられる第１及び第２の判別線を示す図である。 本発明による画像形成装置の実施例１において中間転写ベルトが交換されたか否かを判定する際の動作を示すフローチャートである。 規定枚数の画像形成を行った後第２の判別線の変更を行う際の動作の一例を説明するための図である。 規定枚数の画像形成を行った後第２の判別線の変更を行う際の動作の一例を説明するための図である。 本発明による画像形成装置の実施例２において中間転写ベルトが交換されたか否かを判定する際の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ プリンタ
１２ 中間転写ベルト
１３ 駆動ローラ
１４ 従動ローラ
１５ バックアップローラ
１６ 濃度（ＩＤ）センサ
２１〜２４ 画像形成ユニット
２１ａ〜２４ａ 感光体ドラム
３１ａ〜３４ａ １次転写ローラ
４１ レジストローラ対
４２ レジストセンサ
４３ ２次転写ローラ
４４ 定着器
４５ 判定制御部
４６ 表示部
４７ 温度センサ

Claims (11)

1. 像担持体に形成されたトナー像を直接的又は間接的に記録媒体に転写する転写体と、前記記録媒体に転写されたトナー像を記録媒体に定着するための定着装置とを有する画像形成装置において、
   前記転写体の表面状態を予め定めた条件下で検出して対応した電圧を出力する光センサと、
   前記転写体を交換した状態で得られる光センサ出力電圧のレベル値の下限値を示す第１の電圧値と、前記転写体の使用枚数に対応して低下してゆく前記光センサ出力電圧との関係から求めた第２の電圧値とが設定され、前記光センサ出力電圧が、前記第１の電圧値以上で前記第２の電圧値未満、または、前記第１と第２の電圧値以上であり、かつ、前記光センサ出力電圧と前回検出した光センサ出力電圧との偏差が予め規定された電圧値以上である状態で、前記転写体が交換されたと判定する判定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記判定手段によって前記転写体が交換されたと判定されると、前記転写体を交換する前における転写条件が前記転写体の使用初期の転写条件と異なる際、前記転写条件を前記転写体の使用初期の転写条件に変更し、かつ画像濃度補正を行う制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記定着装置の定着ローラの温度を検知する定着温度センサを有し、
   前記判定手段は、電源がオンされて前記定着温度センサで検知した定着温度が予め規定された温度未満の際、前記転写体が交換されたか否かの判別を行うようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記判定手段は、前記定着温度が前記予め規定された温度以上で、かつ、予め定めた所定枚数の画像形成を含む所定の条件を満足すると、前記転写体が交換されたか否かの判別を行うようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 前記判定手段は、前記光センサ出力電圧のレベル値が前記第１の電圧値以上であると、前記転写体を用いて印字された印字枚数の累積値が所定の累積閾値以上であるか否かを判定し、該累積値が予め定めた累積閾値未満であって、さらに前記光センサ出力電圧のレベル値が前記第２の電圧値未満である際、現在の光センサ出力電圧のレベル値と前回検出した光センサ出力電圧のレベル値とを比較して、その偏差が予め規定された電圧値以上であると、前記転写体が交換されたと判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記判定手段は、前記光センサ出力電圧のレベル値が前記第１の電圧値以上であると、前記転写体を用いて印字された印字枚数の累積値が所定の累積閾値以上であるか否かを判定し、該累積値が予め定めた累積閾値以上であると、前記光センサ出力電圧が、前記第２の電圧値よりも低い前記転写体の使用枚数に対応して低下する前記光センサ出力電圧と使用枚数との関係を示す第３の電圧値未満である際、現在の光センサ出力電圧のレベル値と前回の光センサ出力電圧のレベル値とを比較して、その偏差が予め規定された電圧値以上であると、前記転写体が交換されたと判定するようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の画像形成装置。
7. 前記第２の電圧値は、前記転写体の使用初期における前記光センサ出力電圧のレベル値と前記転写体が寿命となった際の前記光センサ出力電圧のレベル値とに応じて設定されるようにしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の画像形成装置。
8. 前記第２の電圧値は、前記転写体毎の設定寿命に応じて可変されるようにしたことを特徴とする請求項１〜７記載の画像形成装置。
9. 前記転写体は、所定の方向に沿って駆動制御されており、
   前記光センサは、前記転写体の表面状態の検出を前記所定の方向に沿って行うようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
10. 前記判定手段は、前記光センサで得られた電圧を所定の期間で平均した平均値を前記光センサ出力電圧として用いるようにしたことを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
11. 前記転写体は、前記像担持体に形成されたトナー像が転写された後該トナー像を前記記録媒体に転写する中間転写体、又は前記記録媒体を搬送しつつ前記像担持体に形成されたトナー像を前記記録媒体に直接転写する搬送転写体であることを特徴するする請求項１〜１０のいずれか１項記載の画像形成装置。

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