画像形成装置
【課題】濃度調整用のトナーパターン検知手段を利用して、記録媒体や画像面積率等の影響なく、中間転写体の使用状態を常に正確に判定できるようにする。
【解決手段】中間転写べルト１０の表面上における、最大幅の用紙ＰＭと接触可能な領域より外側の幅Ｗ１の領域又は二次転写ローラ１８と接触しない幅Ｗ２の領域に濃度調整用のトナーパターン１００を形成するようにし、その領域に対向して、トナーパターン１００を光学的に検知するトナーパターン検知手段としてフォトサンサ７を配設する。そのフォトサンサ７によるトナーパターン１００の光学的検知結果に基づいてトナー濃度を調整する。また、そのフォトサンサ７によって、中間転写ベルト１０の表面の幅Ｗ１又はＷ２の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて中間転写ベルト１０の使用状態を判定する。
【解決手段】中間転写べルト１０の表面上における、最大幅の用紙ＰＭと接触可能な領域より外側の幅Ｗ１の領域又は二次転写ローラ１８と接触しない幅Ｗ２の領域に濃度調整用のトナーパターン１００を形成するようにし、その領域に対向して、トナーパターン１００を光学的に検知するトナーパターン検知手段としてフォトサンサ７を配設する。そのフォトサンサ７によるトナーパターン１００の光学的検知結果に基づいてトナー濃度を調整する。また、そのフォトサンサ７によって、中間転写ベルト１０の表面の幅Ｗ１又はＷ２の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて中間転写ベルト１０の使用状態を判定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、印刷装置、ファクシミリ装置、これらの複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関し、特に中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写体を用いてカラー画像を形成する中間転写方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような従来の中間転写方式の画像形成装置は、感光体上に形成される互いに異なる色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー像を、順次中間転写体の表面上に重ね合わせて一次転写し、その中間転写体上に一次転写されたトナー像を、用紙（転写紙）等の記録媒体上に二次転写してカラー画像を形成する。
【０００３】
例えば、静電潜像に応じたトナー像が形成される感光体ドラムと、その感光体ドラム上のトナー像が中間的に転写される中間転写ベルトと、その中間転写ベルトに対して感光体ドラム上のトナー像を転写させる一次転写装置と、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を用紙に一括して二次転写させる二次転写装置とを備えた、カラー画像形成装置が知られている。
その中間転写ベルトは多層構造となっており、ベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシートあるいはポリイミド系樹脂等で作製し、その表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被覆している。
【０００４】
このような中間転写ベルトを使用する画像形成装置は、一般にタンデム型と称され、中間転写ベルトの表面の移動方向に沿って、所定の間隔で順次各色のトナー像を形成するための感光体ドラムを含む作像ユニットを配設しており、その各感光体ドラム上に順次形成されるトナー像を移動する中間転写ベルトの表面に順次重ねて一次転写した後、そのフルカラーのトナー像を用紙等の記録媒体上に一括して二次転写して、カラー画像を形成する。
【０００５】
中間転写体として中間転写ドラムを使用した画像形成装置もある。その場合は、一般に感光体を１個だけ備え、その表面に順次形成される各色用の静電潜像を、現像ユニットが各色のトナーによる現像部を順次切り換えて現像し、その各色毎に現像されたトナー像を中間転写ドラムの表面に順次重ねて一次転写した後、そのフルカラーのトナー像を用紙等の記録媒体上に一括して二次転写して、カラー画像を形成する。
【０００６】
このような中間転写方式の画像形成装置においては、画像安定性を確保するために、電源投入時や所定枚数印刷する毎にトナー画像濃度調整を行う必要がある。そのために、中間転写体上に濃度調整用のトナーパターンを形成し、フォトセンサによってその反射光を読み取ることによってトナー濃度を検知し、その検知結果に応じて作像ユニットにおける帯電バイアスや現像バイアスを補正して、トナー濃度を調整する方法が広く行なわれている。
【０００７】
このようなトナー濃度調整は、画像出力がない非画像形成時に行なうのが一般的であるが、連続通紙中の濃度変動を検出するために、画像形成時における紙間の期間に濃度調整用のトナーパターンを作成して、トナー濃度調整を行なう方法も知られている。
【０００８】
また、中間転写体は使用により表面の経時フィルミングや傷付き等によって劣化するため、その寿命は画像形成装置本体の寿命の数分の一程度である。そのため、画像形成装置本体が寿命に達するまでに、中間転写体を数回交換する必要がある。
そこで、中間転写体の交換時期をユーザに知らせたり、新品に交換された場合には所要のリセットや初期設定などを行えるように、中間転写体の劣化状態や新品交換を自動的に判断できるようにするのが望ましい。
【０００９】
そのため、中間転写ベルトの表面が、経時フィルミングや傷付き等によって光沢度が変化することを利用して、トナー濃度検知手段を、中間転写体の使用状態の検知や新品に交換されたか否かの判定に利用する技術が開発されている。例えば、特許文献１や特許文献２、特許文献３等にそのような技術が開示されている。
【００１０】
このような技術を採用すれば、中間転写体に、新旧を区別するためのヒューズや寿命情報を記憶させたメモリ等を搭載する必要がなくなる。また、新品検知が困難な中間転写ベルト単独での交換の場合にも対応可能になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような技術を採用した従来の画像形成装置は、中間転写ベルトや中間転写ドラムのような中間転写体の表面上における記録媒体（用紙等）と接触可能な領域、すなわち最大通紙幅内の印刷用の画像形成領域に、濃度調整用のトナーパターンを形成し、それをフォトセンサ等のトナーパターン（トナー濃度）検知手段で検知し、その検知結果に応じてトナー濃度を調整していた。そして、そのトナーパターンを形成する領域の中間転写体の表面の光沢度を同じトナーパターン検知手段で検知して、中間転写体の使用状態や新品か否かの判定を行なっていた。
【００１２】
ところが、トナーパターン検知手段の検知結果に影響を与える要因は、様々なものが有り個々の要因を切り分けることが出来ない。例えば、残留トナーが中間転写体の表面にフィルム状に付着して容易に除去できなくなるフィルミング現象が発生する。その要因としても、トナーの種類や画像面積率、記録媒体による紙粉の量や種類、二次転写ローラからのブリードによる染み出し等様々なものがある。それらの各要因が中間転写体の表面の光沢度を増加させたり、減少させたりするため、使用条件によって光沢度変化の推移は異なっており、中間転写体の使用状態（使用枚数）を、一定の光沢度の閾値で正確に判断することは不可能であった。
【００１３】
この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、濃度調整用のトナーパターン検知手段を利用しても、記録媒体による紙粉の量や種類の影響や画像面積率の影響などを排除して、中間転写体の使用状態を常に一定の閾値（判定基準値）によって正確に判定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明による画像形成装置は、感光体と中間転写体を備え、その感光体上に形成される互いに異なる色のトナー像を、順次上記中間転写体の表面上に重ね合わせて一次転写し、その中間転写体上に一次転写されたトナー像を、二次転写手段によって記録媒体上に二次転写してカラー画像を形成する画像形成装置である。
そして、上記の目的を達成するため、上記中間転写体の表面上における記録媒体と接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用のトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、上記中間転写体の表面の上記外側の領域に対向して設けられ、上記トナーパターンを光学的に検知するトナーパターン検知手段と、そのトナーパターン検知手段によるトナーパターンの光学的検知結果に基づいてトナー濃度を調整するトナー濃度調整手段と、上記トナーパターン検知手段により、上記中間転写体の表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて上記中間転写体の使用状態を判定する中間転写体使用状態判定手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による画像形成装置は、中間転写体の表面上における記録媒体と接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用トナーパターンを形成し、それを光学的に検知するトナーパターン検知手段を兼用して、中間転写体の表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて中間転写体の使用状態を判定する。
そのため、記録媒体による紙粉の量や種類の影響を排除でき、また濃度調整用トナーパターンは一定のパターンであるから、画像面積率の影響なども排除できる。したがって、中間転写体の使用状態を常に一定の閾値によって正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明による画像形成装置の一実施形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】同じくその要部の拡大図である。
【図３】同じくその中間転写ベルト上のトナーパターン形成位置とそのトナーパターンを検知するフォトセンサの配設位置を示す要部斜視図である。
【図４】同じくその模式的な平面図である。
【図５】この発明の実施例と従来例とにおける記録媒体の通紙枚数と中間転写ベルトの表面光沢度との関係を示す線図である。
【図６】この発明の実施例と従来例とにおける記録媒体の通紙枚数とフォトセンサから一定の検知信号を得るための発光制御電流との関係を示す線図である。
【００１７】
【図７】図２に示した制御部におけるこの発明に係わる機能構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示す制御部による中間転写ベルトの使用状態判定処理のフロー図である。
【図９】同じく中間転写体判別処理のフロー図である。
【図１０】この発明の実施形態における脱着検知手段の一例を説明するための中間転写ベルトユニットが画像形成装置本体に完全に装着された状態を示す模式的な平面図である。
【図１１】同じくその中間転写ベルトユニットが画像形成装置本体から引き出される途中の状態を示す模式的な平面図である。
【図１２】中間転写ベルトユニット脱着時におけるフォトセンサの発光制御電流の変化を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明による画像形成装置の一実施形態の全体構成を示す概略図であり、タンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置（カラープリンタ）である。図２はその要部の拡大図である。
【００１９】
図１に示す画像形成装置本体（以下「装置本体」と略称する）１内には、中央部に、中間転写体である無端ベルト状の中間転写ベルト１０を略水平方向に設けている。この中間転写ベルト１０は多層構造となっており、ベース層は例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシートあるいはポリイミド系樹脂で作られ、その表面がフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被覆されている。なお、この中間転写ベルト１０を単層のポリイミド系樹脂で構成してもよい。
【００２０】
そして、その中間転写ベルト１０は支持ローラ１１，１２，１３とテンションローラ１４に掛け回されて、図中の矢印Ａで示すように反時計回りに回動される。支持ローラ１１は、図示しないモータによって駆動されて回転し、中間転写ベルト１０を回動させるための駆動ローラである。支持ローラ１２，１３とテンションローラ１４は従動ローラであるが、支持ローラ１３はスプリング１５によって付勢され、テンションローラ１４と共に中間転写ベルト１０に一定の張力を与えている。支持ローラ１１は後述する二次転写ローラ１８と対向する二次転写対向ローラも兼ねている。
【００２１】
また、支持ローラ１３に近接する位置の下側に、画像転写後に中間転写ベルト１０上の残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７を設けている。
さらに、中間転写ベルト１０のテンションローラ１４と支持ローラ１２との間に張り渡された部分の下面の移動方向に沿って、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４つの作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃを配置して、タンデム型中間転写方式のカラー画像形成部を構成している。
【００２２】
各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃには、それぞれ像担持体である感光体としての感光体ドラム２１と、その周囲に感光体ドラム２１の矢印で示す回転方向に沿って、帯電器２２、現像器２３、クリーニングブレード２４、及び除電ランプ２５が順次配置されている。
図１においては、作像部２Ｃの感光体ドラム２１の周囲の上記各部にのみ符号２２〜２５を付しているが、図２に示すように、他の作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍの感光体ドラム２１の周囲にも同じものが設けられている。但し、クリーニングブレード２４と除電ランプ２５の符号は、図２においても図示の都合上作像部２Ｃのものにみ付している。
【００２３】
作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの各現像器２３は、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のトナーで現像する。
各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃごとに、これらの各部材を全て、あるいは少なくとも感光体ドラム２１と現像器２３とを一体に構成して、装置本体１に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成してもよい。
【００２４】
この作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの下側には、レーザ光源とポリゴンミラーと多数のミラー及びｆθレンズ等を備えた露光装置３が設けられており、そこから射出される４本のレーザ光が、それぞれ作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの各感光体ドラム２１の表面における帯電器２２と現像器２３の間の位置を露光するようになっている。
その各感光体ドラム２１と中間転写ベルト１０を挟んで対向する位置に、それぞれ一次転写ローラ２６を設けている。図１では作像部２Ｃの一次転写ローラ２６のみに符号を付しているが、図２では全ての作像部の一次転写ローラ２６に符号を付している。
【００２５】
また、二次転写対向ローラを兼ねた支持ローラ１１に対向して、中間転写ベルト１０を挟んで外側に二次転写手段として、スプリング１９によって付勢された二次転写ローラ１８を設けている。
一方、露光装置３の下方の位置に、給紙部４の用紙カセット４１，４２が２段に配置され、その各用紙カセット４１，４２には、それぞれ記録媒体として異なるサイズ又は向きの用紙Ｐが積載して収納される。
【００２６】
その各用紙カセット４１，４２の一端上部に、それぞれ給紙ローラ４３，４４を設けている。さらに、その給紙ローラ４３，４４によって送り出される用紙を二次転写部に向かってガイドする給紙路４５と、その途中で給紙タイミングをとるためのレジストローラ対４６も設けている。
【００２７】
二次転写ローラ１８の上方には、定着装置５とそれに続く排出路５３及び排出ローラ５４を設け、装置本体１のケース上面に排紙トレイ４０を形成している。また、装置本体１内の上部にはボトル収容器６を配置している。このボトル収容器６内には、各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの現像器２３の各色のトナーを補給するための各色のトナーを詰めた４本のトナーボトルが収容される。
さらに、中間転写ベルト１０の支持ローラ１２から少し下流側の上面の幅方向（紙面に垂直な方向）の両端部付近に対向して、トナーパターン検知手段として一対のフォトセンサ７を配設している。
【００２８】
この装置本体１内にはさらに、図２に示すように制御部（コントローラ）８を備え、外部から見易い位置に液晶表示器等による表示部９を設けている。制御部８は上述した各部を制御して、次に述べる画像形成処理を実行するとともに、この発明による中間転写体使用状態判定手段や中間転写体判別手段などの機能も果す。表示部９はこの画像形成装置の状態等を表示し、後述する中間転写体の交換要求も表示する。
【００２９】
この画像形成装置において、画像形成が指示されると、図示していない駆動モータによって支持ローラ１１を回転駆動して他の３つの支持ローラ１１，１２，１３とテンションローラ１４を従動回転させながら、中間転写ベルト１０が矢示Ａ方向に回転する。
【００３０】
そして、各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃにおいて各感光体ドラム２１をそれぞれ矢印方向に回転させ、その感光体ドラム２１の表面を帯電器２２によって一様に帯電させた後、露光装置３からのレーザ光によって主走査方向（感光体ドラム２１の軸線方向）に走査しながら露光して、各色の画像データに応じた静電潜像を形成する。
その各静電潜像を各現像器２３により各色のトナーによって現像して、各感光体ドラム２１の表面に、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、およびシアンの単色のトナー像を形成する。
【００３１】
このようにして、各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃによって順次感光体ドラム２１の表面に形成される各色のトナー像を、各一次転写ローラ２６に順次転写バイアス電圧を印加して、中間転写ベルト１０の表面（図では下面）に順次重ねて転写し、合成カラー画像（トナー画像）を形成する。
その後、各感光体ドラム２１上の残留トナーをクリーニングブレード２４で除去し、残留電荷を除電ランプ２５の光照射によって除去して、次の画像形成に備える。
また、中間転写ベルト１０上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１７によって除去され、次の一次転写に備える。
【００３２】
一方、給紙部４は選択された用紙サイズ又は給紙方向にしたがって、給紙ローラ４３又は４４のいずれかを選択して回転させ、用紙カセット４１，４２の一方から用紙Ｐを繰り出し、図示していない分離ローラとの間で１枚ずつに分離して給紙路４５へ送り出す。そして図示していない搬送ローラによってさらに搬送し、レジストローラ対４６に突き当てて止める。
【００３３】
その後、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対４６を回転させ、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１８とのニップ部に用紙Ｐを送り込む。そして、二次転写ローラ１８によって中間転写ベルト１０上の合成カラー画像を用紙上に転写する。その合成カラー画像転写後の用紙は定着装置５へ送り込まれ、その定着装置５で、定着ローラ５１と加圧ローラ５２によって熱と圧力とを加えられ、合成カラー画像が定着されながら搬送される。そして、その用紙は排出路５３を通して、排出ローラ５４によって排紙トレイ４０上に排出され、そこにスタックされる。
【００３４】
なお、二次次転写手段として、二次転写ローラ１８に代えて、複数本の支持ローラに掛け渡されて回動する二次転写ベルトを用いることもできる。
【００３５】
次に、この実施例における濃度調整用トナーパターン形成位置及びトナーパターン検知手段であるフォトセンサの配設位置について、図３及び図４によって説明する。
図３は、図１及び図２に示した実施例における、中間転写ベルト上のトナーパターン形成位置と、そのトナーパターンを検知するフォトセンサの配設位置を示す要部斜視図である。図３において矢示Ａは中間転写ベルト１０に回動方向を、矢示Ｂは用紙Ｐの搬送方向を示している。図４は同じくその模式的な平面図であり、図示の都合上フォトセンサ７を中間転写ベルト１０の表面に平行な状態に倒して示している。
【００３６】
この画像形成装置においては、図３及び図４に示すように、中間転写ベルト１０の表面上における記録媒体である用紙Ｐと接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用のトナーパターン１００を形成し、その領域に対向してトナーパターン検知手段である一対のフォトセンサ７を配設している。各フォトセンサ７は、発光ダイオード等の発光素子７１とフォトトランジスタ等の受光素子７２とを、その両光軸が中間転写ベルト１０の表面に相当する位置で交わるように向けて設けた反射型フォトセンサである。
【００３７】
中間転写ベルト１０の表面上における用紙Ｐと接触可能な領域とは、図４に示すように、この画像形成装置で使用できる最大幅ＷＭの用紙ＰＭが、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１８とのニップ部を通過する際に中間転写ベルト１０の表面と接触する幅ＷＭの領域である。この幅ＷＭの領域内に図３に斜線を施して示す画像パターン９０が形成される。
【００３８】
この幅ＷＭの領域より外側（中間転写ベルト１０の両側端１０ａ，１０ｂ側）の幅Ｗ１の領域が、それぞれ外側の領域である。この幅Ｗ１の領域内に濃度調整用のトナーパターン１００を形成する。
さらに好ましくは、二次転写ローラ１８の中間転写ベルト１０の表面と接触するローラ部１８ａの軸方向の長さがＷ１８であるとき、この二次転写ローラ１８と接触しない中間転写ベルト１０の両側端１０ａ，１０ｂ側の幅Ｗ２の領域内に、濃度調整用のトナーパターン１００を形成するとよい。
【００３９】
一対のフォトセンサ７は、中間転写ベルト１０の表面の上記外側の領域に形成された濃度調整用のトナーパターン１００に、発光素子７１によって光を照射し、その反射光を受光素子７２によって受光する。そして、その受光量すなわちトナーパターン１００の濃度に応じた信号を出力する。また、中間転写ベルト１０の表面状態を検知する際には、中間転写ベルト１０の表面の幅Ｗ１又はＷ２の領域内の反射率（後述する表面光沢度に相当する）に応じた信号を出力する。
【００４０】
ここで、上述したこの発明の実施例の効果について、図５及び図６によって説明する。
図５は、この発明の実施例と従来例とにおける記録媒体の通紙枚数と中間転写ベルトの表面光沢度（以下「ベルト表面光沢度」という）との関係を示す線図である。「ベルト表面光沢度（２０度）」とは、ベルト表面に対する光の入射角及び反射角が２０度の状態で測定されるベルト表面光沢度である。
そして、初期の光沢度を１００として、通紙枚数５０Ｋ枚（５万枚）ごとのベルト光沢度推移を示している。□は従来例におけるベルト表面光沢度の初期値および通紙枚数が５０Ｋ枚増加するごとの各値、×はこの発明の実施例におけるベルト表面光沢度の同様な各値である。
【００４１】
通常、通紙につれてベルト表面がフィルミングするため、ベルト表面光沢度が低下する傾向にある。しかし、中間転写ベルトの表面の用紙と接触する領域内でその光沢度を検知する従来例の場合には、画像面積率（単位枚数あたりのトナー使用量）が画像の内容によって変動するため、その影響を受け、ベルト表面光沢度は通紙枚数に対して必ずしも直線的に低下する訳ではない。
【００４２】
例えば、図５において従来例では、ａ点に至るまではベルト表面光沢度が急激に低下している。これは、高画像面積率の画像が多く出力され、中間転写ベルトの表面がトナーによって急速にフィルミングされたことが原因と考えられる。ｂ点において、ベルト表面光沢度は一度上昇しているが、これは低画像面積の通紙が行なわれ、トナーのフィルミングよりも二次転写ローラからの析出物でベルトがフィルミングされたためと考えられる。
【００４３】
二次転写ローラは通常ゴム等で作られているため、バイアス電圧の印加により内部がブリードして、中間転写ベルトの表面に付着することにより一時的に光沢度が上昇する。その他に、用紙の種類の違いによる紙粉の量によっても影響を受けるため、ベルト表面光沢度は図５に線Ｊで示すように変化し、これに基づいて通紙枚数を判定することは難しかった。
【００４４】
一方、この発明の実施例では、前述したように、中間転写ベルト１０の表面上における用紙Ｐと接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用のトナーパターン１００を形成し、その領域に対向して配設したトナーパターン検知用のフォトセンサ７を兼用して、中間転写ベルト１０の表面を検知している。
中間転写ベルト１０の表面のその外側の領域（図４に幅Ｗ１で示した領域）は、トナー濃度検知用のトナーパターンのみが形成され、そのパターン形状は毎回同じであるから使用するトナー量も一定である。そのトナーによってのみ表面がフィルミングされるため、画像面積率の変化や用紙の種類等によって光沢度低下割合が変化することが無い。
【００４５】
さらに、二次転写ローラ１８とも接触しない図４に幅Ｗ２で示した領域で、中間転写ベルト１０の表面を検知するようにすれば、二次転写ローラ１８からのブリードの影響も排除でき、トナーによるフィルミングと二次転写ローラによるフィルミングとによってベルト表面光沢度が上下に変動するのを防止できる。
【００４６】
また、トナー濃度調整は、一定の通紙枚数毎に実行されるのが一般的である。そのため、一定通枚数毎すなわち所定の作像回数毎に所定のトナーパターンが形成されることによって、一定量のトナーが中間転写ベルト１０の表面の上記外側の領域に付着され、それによって一定の割合でトナーフィルミングされる。
そのため、この発明の実施例では、図５に×で示す各値を結ぶ線Ｋのように、ベルト表面光沢度が通紙枚数に対して直線的に低下していく。したがって、ベルト表面光沢度の変化に基づいて通紙枚数を判定することが容易になる。
【００４７】
図６は、この発明の実施例と従来例とにおける通紙枚数とフォトセンサから一定の検知信号を得るための発光制御電流との関係を示す、図５に対応する線図である。□は従来例における初期および通紙枚数が５０Ｋ枚増加するごとの発光制御電流の各値、×はこの発明の実施例における発光制御電流の同様な各値である。
【００４８】
この場合は、中間転写ベルトの表面を発光素子と受光素子からなる反射フォトセンサによって検知し、その受光素子から常に一定の検出信号が出力されるように、すなわちフォトセンサの受光量が常に一定になるように、発光素子の発光量を変化させるべく発光素子に流す発光制御電流を制御する。
【００４９】
したがって、中間転写ベルトの表面の光沢度（ベルト表面光沢度）が低くなって反射率が低下すると、発光素子の発光光量を増加するために発光制御電流値が増加する。
そのため、通紙枚数に対してベルト表面光沢度が図５に示したように推移した場合、発光制御電流は図６に示すように推移する。
【００５０】
この図６から判るように、中間転写ベルトの表面の用紙と接触する領域内でその光沢度を検知する従来例の場合には、通紙枚数に対する発光制御電流の変化が□の点を結ぶ線Ｊで示すように不規則に変動し、この発光制御電流の変化によっては通紙枚数を判定することは困難であった。
一方、この発明の実施例では、通紙枚数に対して発光制御電流が図６で×の点を結ぶ線Ｋで示すように直線的に増加する。したがって、この発光制御電流の変化によって通紙枚数を判定することは容易である。
【００５１】
そこで、この発光制御電流によって中間転写ベルトの状態を判定して転写バイアスや現像バイアス等を制御することが可能である。また、例えば発光制御電流が２０ｍＡになった時点で、中間転写ベルトは２５０Ｋ枚（２５万枚）通紙された状態であることが判り、この時点で中間転写ベルトが交換時期であると判定することも可能である。
【００５２】
また、中間転写ベルト１０の装置本体１に対する脱着を検出する脱着検知手段を設ければ、その脱着検知手段によって中間転写ベルト１０の脱着が検出された後、装着された中間転写ベルト１０に対して、フォトセンサ７によってその表面上の外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果である上記発光制御電流の値に基づいて新品か否かを判別することもできる。
【００５３】
次に、上述した実施例の画像形成装置における図２に示した制御部（コントローラ）８における、この発明に関わる機能構成とその動作を、図７〜図９によって説明する。
図７は、図２に示した制御部におけるこの発明に係わる機能構成を示すブロック図である。
【００５４】
この制御部８には、発光制御部８１、受光出力値検出部８２、濃度調整用トナーパターン形成制御部８３、トナー濃度調整部８４、中間転写体使用状態判定手段８５、脱着検知手段８６、及び中間転写体判別手段８７を有している。その他に通常の画像形成処理等を実行する機能も当然備えているが、ここでは説明を省略する。
この制御部８は、ハード的にはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、不揮発性メモリ等からなるマイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００５５】
発光制御部８１は、トナーパターン検知手段であるフォトセンサ７の発光素子７１に発光制御電流を流して発光させ、受光出力値検出部８２はフォトセンサ７の受光素子７２の受光量に応じた受光出力信号を検出する。
濃度調整用トナーパターン形成制御部８３は、所定の作像回数（例えば２００回）毎のトナー濃度調整時に、図１に示した各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ、露光装置３、及び中間転写ベルト１０等を動作させて、中間転写ベルト１０の用紙と接触可能な領域より外側の領域に、図３及び図４に示した濃度調整用のトナーパターン１００を形成する。したがって、これらによってトナーパターン形成手段を構成している。
【００５６】
この濃度調整用トナーパターン形成制御部８３が、中間転写ベルト１０の上記領域に各色ごとのトナーパターンを形成すると、発光制御部８１を動作させ、フォトセンサ７の発光素子７１に所定の発光制御電流を流して発光させ、各トナーパターンを検知したときの受光素子７２の受光量に応じた受光出力値を、受光出力値検出部８２によって検出する。
【００５７】
トナーパターンのトナー付着量が増加すると、受光素子７２の受光量が減少して受光出力値が低下する。トナーパターンのトナー付着量が減少すると、受光素子７２の受光量が増加して受光出力値が上昇する。そこで、トナー濃度調整部８４が、受光出力値検出部８２による検出結果（トナーパターンの光学的検知結果）に応じて、適正なトナー濃度が得られるように、各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの現像バイアス又は帯電バイアスの少なくとも一方を制御する。
【００５８】
この実施例では、トナーパターン検知手段としてフォトセンサ７を中間転写ベルト１０の幅方向の両側部に一対設けているので、その２個のフォトセンサ７の受光素子７２による受光出力値を平均してトナーパターンの光学的検知結果とする。
【００５９】
中間転写体使用状態判定手段８５は、トナーパターン検知手段であるフォトセンサ７によって中間転写体である中間転写ベルト１０の表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて中間転写ベルト１０の使用状態を判定する。
その中間転写体使用状態判定手段８５等による使用状態判定処理を、図８のフロー図によって説明する。この処理は実際には、制御部８を構成するマイクロコンピュータによって実行される。
【００６０】
この使用状態判定処理は、装置の電源投入時やその後所定の時間間隔で、トナー濃度調整時以外のときに実行される。
この処理を開始すると、まずステップＳ１で発光制御部８１を動作させてフォトセンサ７の発光素子７１を発光させる。発光制御部８１は前回の発光制御電流の値を記憶しており、このときはその前回の記憶値による発光制御電流Ｉｓで発光素子７１を発光させる。
【００６１】
そして、ステップＳ２で、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値を受光出力値検出部８２で検出させ、ステップＳ３で、発光制御部８１にその受光出力値が予め設定した規定値以上か否かを判断させる。その結果規定値以上でない場合はステップＳ４で発光制御電流Ｉｓを１ステップ増加させる。すなわち、発光素子７１の発光量を増加させる。
【００６２】
その後再び、ステップＳ２で、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値を受光出力値検出部８２で検出させ、ステップＳ３で、発光制御部８１にその受光出力値が予め設定した規定値以上か否かを判断させる。受光出力値が規定値以上になるまでは、ステップＳ４で発光制御電流Ｉｓを１ステップずつ増加させるが、受光出力値が規定値以上になると、ステップＳ５へ進んで、その時の発光制御電流Ｉｓの値を不揮発性メモリに記憶する。この場合、前回の記憶値に上書きすることになる。
【００６３】
そして、ステップＳ６で、その発光制御電流Ｉｓの値が２０ｍＡ以上（Ｉｓ≧２０ｍＡ）か否かを判定し、２０ｍＡ以上でなければ何もせずに処理を終了するが、２０ｍＡ以上であれば、中間転写体（この実施例では中間転写ベルト）が使用限度状態であると判定して、ステップＳ７で交換要求を表示部９に表示した後、処理を終了する。
【００６４】
この例では、通紙枚数２５０Ｋ枚のときに発光制御電流Ｉｓの値が２０ｍＡになるものとして、この状態を中間転写ベルトの使用限度状態としている。発光制御電流Ｉｓがこれよりも幾分小さい例えば１８ｍＡ以上になったときも判定して、中間転写ベルトの交換時期が近いことを予告表示することもできる。これらの閾値は実際の画像形成装置に応じて適宜設定することができる。
【００６５】
なお、この実施例では前述のように、フォトセンサ７が一対設けられているので、その各フォトセンサ７の発光素子７１を発光させ、各受光素子７２の受光出力値が規定値以上になったときの各発光素子７１の発光制御電流Ｉｓの平均値を記憶して、その値が２０ｍＡ以上か否かを判定する。
次回の使用状態判定処理のステップＳ１では、その記憶している発光制御電流Ｉｓで、各フォトセンサ７の発光素子７１を発光させる。
【００６６】
図７における脱着検知手段８６は、中間転写体である中間転写ベルトの脱着、すなわち中間転写ベルトが装置本体から取り出された後装着されたことを検知する手段である。それは、後述する例のように発光制御部８１における発光制御電流の変化によって、中間転写ベルトの脱着を検出することができる。
【００６７】
しかし、中間転写ベルトとその複数の支持ローラ及びそれらを支持する支持側板等をユニット化し、その中間転写ベルトユニットが装置本体から引き出されたときと、装置本体に正しく装着されたときとで、ＯＮ／ＯＦＦ状態が反転するスイッチ又はセンサ等を設け、そのＯＮ／ＯＦＦ状態の変化によって中間転写ベルトの脱着を検知することもできる。
【００６８】
中間転写体判別手段８７は、脱着検知手段８６によって中間転写ベルトの脱着が検出された後、装着された中間転写ベルトに対して、トナーパターン検知手段であるフォトセンサ７によって、中間転写ベルトの表面の前述した外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて新品か否かを判別する。
【００６９】
その中間転写体判別手段８７等による中間転写体判別処理を、図９のフロー図によって説明する。この処理も実際には、制御部８を構成するマイクロコンピュータによって実行される。この中間転写体判別処理は、脱着検知手段８６が中間転写ベルトの脱着（中間転写ベルトが装置本体から取り出された後装着されたこと）を検出すると、実行される。
【００７０】
この処理を開始すると、まずステップＳ１１で発光制御部８１を動作させてフォトセンサ７の発光素子７１を発光させる。この場合は、発光制御部８１は初期発光制御電流（一番小さい値で例えば１０ｍＡ）で、まず発光素子７１を発光させる。
そして、ステップＳ１２で、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値を受光出力値検出部８２で検出させ、ステップＳ１３で、発光制御部８１にその受光出力値が予め設定した規定値以上か否かを判断させる。その結果規定値以上でない場合はステップＳ１４で発光制御電流Ｉｓを１ステップ増加させる。すなわち、発光素子７１の発光量を増加させる。
【００７１】
その後再び、ステップＳ１２で、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値を受光出力値検出部８２で検出させ、ステップＳ１３で、発光制御部８１にその受光出力値が予め設定した規定値以上か否かを判断させる。受光出力値が規定値以上になるまでは、ステップＳ１４で発光制御電流Ｉｓを１ステップずつ増加させるが、受光出力値が規定値以上になると、ステップＳ１５へ進んで、その時の発光制御電流Ｉｓの値を不揮発性メモリに記憶する。
【００７２】
そして、ステップＳ１６で、その発光制御電流Ｉｓの値が閾値とする１２ｍＡ以下（Ｉｓ≦１２ｍＡ）か否かを判定し、１２ｍＡ以下であればステップＳ１７で、装着された中間転写ベルトが新品であると判別して、中間転写ベルトに関する各種の設定値をリセット又は初期設定したり、通紙枚数のカウンタをリセットしたりした後、処理を終了する。
１２ｍＡ以下でなければステップＳ１８で、使用済品が再び装着されたか中古品が装着されたと判別して、何もせずに処理を終了する。
【００７３】
ステップＳ１６で発光制御電流Ｉｓの値と比較する閾値は、図６で説明したように新品の中間転写ベルトに対する初期発光制御電流が１０ｍＡであった場合、それより若干大きい値に設定するのがよい。この例ではそれを１２ｍＡとしたが、これに限るものではない。
また、この実施例では前述のように、フォトセンサ７が一対設けられているので、その各フォトセンサ７の発光素子７１を発光させ、各受光素子の受光出力値が規定値以上になったときの各発光素子７１の発光制御電流Ｉｓの平均値を記憶して、その値が閾値（１２ｍＡ）以下か否かを判定する。
【００７４】
このように、この実施例では、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値が一定の規定値を保持するように発光素子７１を発光させる発光制御電流を徐々に増加させて、その発光制御電流によって、中間転写ベルトの交換時期や装着された中間転写ベルトが新品か否かの判断をしている。
しかし、フォトセンサ７の発光素子７１を常に一定の発光制御電流で発光させるようにし、受光素子７２の受光出力値の低下によって、中間転写ベルトの交換時期や装着された中間転写ベルトが新品か否かの判断をすることもできる。
【００７５】
図５に示したように、通紙毎数の増加に伴って中間転写ベルトの表面光沢度が低下するため、受光素子７２の受光量が減少して受光出力値が低下する。したがって、その受光出力値を予め設定した閾値と比較することによって、中間転写ベルトの交換時期や装着された中間転写ベルトが新品か否かの判断をすることができる。
【００７６】
次に、図７における脱着検知手段８６の一例として、トナーパターン検知手段であるフォトセンサ７を利用した実施例を、図１０〜図１２によって説明する。
図１０は、その実施例の中間転写ベルトユニットがフォトセンサを備えた画像形成装置本体に完全に装着された状態を、図１１はその中間転写ベルトユニットが画像形成装置本体から引き出される途中の状態を、それぞれ示す模式的な平面図である。これらの図において、図１〜図４の各部と対応する部分には同一の符号を付している。
【００７７】
しかし、フォトセンサ７は、図１〜図４では中間転写ベルト１０の支持ローラ１１寄りの上部に対向して、両側部に一対設けられているが、図１０及び図１１では、その機能を分り易く説明するために、中間転写ベルト１０の支持ローラ１３側の側部に対向して１個だけ設けている。また、脱着検知手段に関係しない部分は図示を省略して簡略化している。
【００７８】
この実施例においては、中間転写ベルト１０と、それを支持して張り渡す支持ローラ１１〜１３及びテンションローラ１４と、その各ローラの軸の両端部を軸受を介して支持する一対の側板１１１，１１２とによって中間転写ベルトユニット１１０を構成している。
そして、中間転写ベルト１０をこの中間転写ベルトユニット１１０ごと、装置本体１に対して脱着できるようにしている。
【００７９】
フォトセンサ７は、中間転写ベルト１０の支持ローラ１３側の側部に対向する位置に、装置本体１内に固定して設けられている。そのフォトセンサ７は、その検知部位、すなわち発光素子７１からの光が射出し、中間転写ベルト１０の表面からの反射光が受光素子７２に入射する前面７ａを、中間転写ベルト１０の表面のトナーパターンを形成する領域に対向させている。
【００８０】
そのフォトセンサ７の検知部位である前面７ａと中間転写ベルト１０に表面との間に、遮蔽手段として遮蔽部７５aと窓孔７５ｂを有する遮蔽板７５を、中間転写ベルト１０の幅方向（支持ローラ１３の軸方向）にスライド可能に設けている。その遮蔽板７５の直角に曲がって側方に延びた折曲部７５ｃと、装置本体２に固設された固定片７６との間に、圧縮コイルスプリング７７をその両端を折曲部７５ｃと固定片７６とに固定して設けている。そのため、遮蔽板７５は、圧縮コイルスプリング７７の復元力によって、常時図１０において左方へ移動する力を与えられている。
【００８１】
しかし、中間転写ベルトユニット１１０が装置本体１内に完全に装着された状態では、図１０に示すようになる。すなわち、中間転写ベルトユニット１１０における側版１１１の延設部１１１ａが、遮蔽板７５の折曲部７５ｃに当って、それを圧縮コイルスプリング７７の力に打ち勝って押し込む。
そのため、遮蔽板７５が左方へ移動して図１０に示す位置になり、窓孔７５ｂがフォトセンサ７の前面７ａに対応する位置になる。したがって、フォトセンサ７は遮蔽板７５の窓孔７５ｂを通して中間転写ベルト１０の表面の光沢度を検出することができる。
【００８２】
ところが、図１１に示すように中間転写ベルトユニット１１０が装置本体１から引き出されると、側版１１１の延設部１１１ａが遮蔽板７５の折曲部７５ｃから離れるため、遮蔽板７５は圧縮コイルスプリング７７の復元力によって左方へ移動される。それによって、遮蔽部７５ａがフォトセンサ７の前面７ａを遮蔽する位置になる。そのため、フォトセンサ７の発光素子７１から射出された光が中間転写ベルト１０の表面に到達せず、遮蔽板７５の遮蔽部７５ａで反射される光も受光素子７２には殆ど受光されなくなる。
【００８３】
そこで、前述したように、図７に示した受光出力値検出部８２でフォトセンサ７の受光素子７２から常に一定の受光出力値が検出されるように、発光制御部８１が発光素子７１に流す発光制御電流を制御すると、中間転写ベルトユニット１１０の脱着によって、発光制御電流の値が図１２に示すように変化する。
【００８４】
すなわち、図１０に示すように、中間転写ベルトユニット１１０が装置本体１内に装着されている状態では、その中間転写ベルト１０が交換時期になっていると、発光制御電流が２０ｍＡ程度になっている。その中間転写ベルトユニット１１０が、図１１に示すように引き出されて装置本体１から離脱されると、フォトセンサ７の検知部位である前面７ａが遮蔽板７５によって遮蔽される。その後中間転写ベルトユニット１１０が装着されるまでその状態が続く。したがって、その間は発光制御電流が大幅に増加し、遮蔽手段による遮蔽状態を検知した状態になる。
【００８５】
装置本体１内に再び中間転写ベルトユニット１１０が装着されると、フォトセンサ７の検知部位である前面７ａが遮蔽板７５の窓孔７５ｂによって開放されるため、発光制御電流が１０〜２０ｍＡ程度になる。この発光制御電流の変化によって中間転写ベルト１０の脱着を検出することができる。
【００８６】
その脱着を検出後、装着された中間転写ベルト１０の使用状態を判定した結果、発光制御電流が図１２に実線で示すように１０ｍＡ程度になり、閾値（例えば１２ｍＡ）以下であれば、新品の中間転写ベルト（中間転写ベルトユニット）が装着されたと判別できる。
しかし、発光制御電流が図１２に破線で示すように２０ｍＡ程度で、閾値（例えば１２ｍＡ）を越えていれば、使用済の中間転写ベルト（中間転写ベルトユニット）が再び装着されたと判別できる。
【００８７】
この場合、中間転写ベルトユニット１１０が装着された後の発光制御電流の値が、離脱される前の値と略同じであれば、使用済の同じ中間転写ベルトユニット１１０が再び装着されたと判別し、離脱される前の値と異なっていれば、別の使用された中間転写ベルトユニット１１０が装着されたと判別することもできる。
【００８８】
この実施例によれば、中間転写ベルトの脱着をトナーパターン検知手段であるフォトセンサ７を利用して検知できるため、中間転写ベルトの脱着検知専用のスイッチやセンサ等を設置する必要がないので、コスト的に有利である。但し、この実施例の場合には、フォトセンサ７と制御部８が常時動作状態でなければならない。そのため、中間転写ベルトユニット１１０を脱着する際に装置本体１の図示していないカバーが開放されるとメイン電源がＯＦＦになる装置では、その際も図７に示した少なくとも制御部８の電源はＯＮにしておく必要がある。
【００８９】
上述した実施例は、中間転写体として中間転写ベルトを使用するタンデム型のカラー画像形成装置にこの発明を適用した例で説明したが、この発明は中間転写体として中間転写ドラムを使用した画像形成装置（背景技術の項で簡単に説明した）も同様に適用できる。
【００９０】
その場合も、中間転写ドラムの表面上における用紙等の記録媒体と接触可能な領域より外側（この場合は軸方向の外側）の領域に濃度調整用のトナーパターンを形成するようにし、その領域に対向してトナーパターンを光学的に検知するフォトセンサ等のトナーパターン検知手段を設ける。そして、そのトナーパターン検知手段によって中間転写ドラムの表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて中間転写ドラムの使用状態を判定する。
【００９１】
また、中間転写ドラムの脱着を検出する脱着検知手段を設け、それによって中間転写ドラムの脱着が検出された後、装着された中間転写ドラムに対して、トナーパターン検知手段によって中間転写ドラムの表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて新品か否かを判別することもできる。
【００９２】
この発明は上述した各実施例に限るものではなく、特許請求の範囲に規定した範囲を逸脱しない範囲で、適宜追加又は省略したり、変更することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００９３】
１：画像形成装置本体 ２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ：作像部 ３：露光装置
４：給紙部 ５：定着装置 ６：ボトル収容器
７：フォトセンサ（トナーパターン検知手段）
７ａ：フォトセンサの前面（検知部位） ８：制御部 ９：表示部
１０：中間転写ベルト １１，１２，１３：支持ローラ １４：テンションローラ
１５：スプリング １７：中間転写ベルトクリーニング装置 １８：二次転写ローラ
１９：スプリング ２１：感光体ドラム ２２：帯電器 ２３：現像器
２４：クリーニングブレード ２５：除電ランプ ４０：排紙トレイ
４１，４２：用紙カセット ４３，４４：給紙ローラ ４５：給紙路
４６：レジストローラ対 ５１：定着ローラ ５２：加圧ローラ
【００９４】
５３：排出路 ５４：排出ローラ ７１：発光素子 ７２：受光素子
７５：遮蔽板 ７５ａ：遮蔽部 ７５ｂ：窓孔 ７５ｃ：折曲部
７６：固定片 ７７：圧縮コイルスプリング ８１：発光制御部
８２：受光出力値検出部 ８３：濃度調整用トナーパターン形成制御部
８４：トナー濃度調整部 ８５：中間転写体使用状態判定手段
８６：脱着検知手段 ８７：中間転写体判別手段 ９０：画像パターン
１００：濃度調整用のトナーパターン １１０：中間転写ベルトユニット
１１１，１１２：側板 １１１ａ：延設部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９５】
【特許文献１】特開２００２−３５１２６９号公報
【特許文献２】特開２００５−１８１９７４号公報
【特許文献３】特開平１１−８４９５９号公報
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式の複写機、プリンタ、印刷装置、ファクシミリ装置、これらの複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関し、特に中間転写ベルトや中間転写ドラム等の中間転写体を用いてカラー画像を形成する中間転写方式の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような従来の中間転写方式の画像形成装置は、感光体上に形成される互いに異なる色（例えば、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー像を、順次中間転写体の表面上に重ね合わせて一次転写し、その中間転写体上に一次転写されたトナー像を、用紙（転写紙）等の記録媒体上に二次転写してカラー画像を形成する。
【０００３】
例えば、静電潜像に応じたトナー像が形成される感光体ドラムと、その感光体ドラム上のトナー像が中間的に転写される中間転写ベルトと、その中間転写ベルトに対して感光体ドラム上のトナー像を転写させる一次転写装置と、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を用紙に一括して二次転写させる二次転写装置とを備えた、カラー画像形成装置が知られている。
その中間転写ベルトは多層構造となっており、ベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシートあるいはポリイミド系樹脂等で作製し、その表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被覆している。
【０００４】
このような中間転写ベルトを使用する画像形成装置は、一般にタンデム型と称され、中間転写ベルトの表面の移動方向に沿って、所定の間隔で順次各色のトナー像を形成するための感光体ドラムを含む作像ユニットを配設しており、その各感光体ドラム上に順次形成されるトナー像を移動する中間転写ベルトの表面に順次重ねて一次転写した後、そのフルカラーのトナー像を用紙等の記録媒体上に一括して二次転写して、カラー画像を形成する。
【０００５】
中間転写体として中間転写ドラムを使用した画像形成装置もある。その場合は、一般に感光体を１個だけ備え、その表面に順次形成される各色用の静電潜像を、現像ユニットが各色のトナーによる現像部を順次切り換えて現像し、その各色毎に現像されたトナー像を中間転写ドラムの表面に順次重ねて一次転写した後、そのフルカラーのトナー像を用紙等の記録媒体上に一括して二次転写して、カラー画像を形成する。
【０００６】
このような中間転写方式の画像形成装置においては、画像安定性を確保するために、電源投入時や所定枚数印刷する毎にトナー画像濃度調整を行う必要がある。そのために、中間転写体上に濃度調整用のトナーパターンを形成し、フォトセンサによってその反射光を読み取ることによってトナー濃度を検知し、その検知結果に応じて作像ユニットにおける帯電バイアスや現像バイアスを補正して、トナー濃度を調整する方法が広く行なわれている。
【０００７】
このようなトナー濃度調整は、画像出力がない非画像形成時に行なうのが一般的であるが、連続通紙中の濃度変動を検出するために、画像形成時における紙間の期間に濃度調整用のトナーパターンを作成して、トナー濃度調整を行なう方法も知られている。
【０００８】
また、中間転写体は使用により表面の経時フィルミングや傷付き等によって劣化するため、その寿命は画像形成装置本体の寿命の数分の一程度である。そのため、画像形成装置本体が寿命に達するまでに、中間転写体を数回交換する必要がある。
そこで、中間転写体の交換時期をユーザに知らせたり、新品に交換された場合には所要のリセットや初期設定などを行えるように、中間転写体の劣化状態や新品交換を自動的に判断できるようにするのが望ましい。
【０００９】
そのため、中間転写ベルトの表面が、経時フィルミングや傷付き等によって光沢度が変化することを利用して、トナー濃度検知手段を、中間転写体の使用状態の検知や新品に交換されたか否かの判定に利用する技術が開発されている。例えば、特許文献１や特許文献２、特許文献３等にそのような技術が開示されている。
【００１０】
このような技術を採用すれば、中間転写体に、新旧を区別するためのヒューズや寿命情報を記憶させたメモリ等を搭載する必要がなくなる。また、新品検知が困難な中間転写ベルト単独での交換の場合にも対応可能になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、このような技術を採用した従来の画像形成装置は、中間転写ベルトや中間転写ドラムのような中間転写体の表面上における記録媒体（用紙等）と接触可能な領域、すなわち最大通紙幅内の印刷用の画像形成領域に、濃度調整用のトナーパターンを形成し、それをフォトセンサ等のトナーパターン（トナー濃度）検知手段で検知し、その検知結果に応じてトナー濃度を調整していた。そして、そのトナーパターンを形成する領域の中間転写体の表面の光沢度を同じトナーパターン検知手段で検知して、中間転写体の使用状態や新品か否かの判定を行なっていた。
【００１２】
ところが、トナーパターン検知手段の検知結果に影響を与える要因は、様々なものが有り個々の要因を切り分けることが出来ない。例えば、残留トナーが中間転写体の表面にフィルム状に付着して容易に除去できなくなるフィルミング現象が発生する。その要因としても、トナーの種類や画像面積率、記録媒体による紙粉の量や種類、二次転写ローラからのブリードによる染み出し等様々なものがある。それらの各要因が中間転写体の表面の光沢度を増加させたり、減少させたりするため、使用条件によって光沢度変化の推移は異なっており、中間転写体の使用状態（使用枚数）を、一定の光沢度の閾値で正確に判断することは不可能であった。
【００１３】
この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、濃度調整用のトナーパターン検知手段を利用しても、記録媒体による紙粉の量や種類の影響や画像面積率の影響などを排除して、中間転写体の使用状態を常に一定の閾値（判定基準値）によって正確に判定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明による画像形成装置は、感光体と中間転写体を備え、その感光体上に形成される互いに異なる色のトナー像を、順次上記中間転写体の表面上に重ね合わせて一次転写し、その中間転写体上に一次転写されたトナー像を、二次転写手段によって記録媒体上に二次転写してカラー画像を形成する画像形成装置である。
そして、上記の目的を達成するため、上記中間転写体の表面上における記録媒体と接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用のトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、上記中間転写体の表面の上記外側の領域に対向して設けられ、上記トナーパターンを光学的に検知するトナーパターン検知手段と、そのトナーパターン検知手段によるトナーパターンの光学的検知結果に基づいてトナー濃度を調整するトナー濃度調整手段と、上記トナーパターン検知手段により、上記中間転写体の表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて上記中間転写体の使用状態を判定する中間転写体使用状態判定手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による画像形成装置は、中間転写体の表面上における記録媒体と接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用トナーパターンを形成し、それを光学的に検知するトナーパターン検知手段を兼用して、中間転写体の表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて中間転写体の使用状態を判定する。
そのため、記録媒体による紙粉の量や種類の影響を排除でき、また濃度調整用トナーパターンは一定のパターンであるから、画像面積率の影響なども排除できる。したがって、中間転写体の使用状態を常に一定の閾値によって正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明による画像形成装置の一実施形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】同じくその要部の拡大図である。
【図３】同じくその中間転写ベルト上のトナーパターン形成位置とそのトナーパターンを検知するフォトセンサの配設位置を示す要部斜視図である。
【図４】同じくその模式的な平面図である。
【図５】この発明の実施例と従来例とにおける記録媒体の通紙枚数と中間転写ベルトの表面光沢度との関係を示す線図である。
【図６】この発明の実施例と従来例とにおける記録媒体の通紙枚数とフォトセンサから一定の検知信号を得るための発光制御電流との関係を示す線図である。
【００１７】
【図７】図２に示した制御部におけるこの発明に係わる機能構成を示すブロック図である。
【図８】図７に示す制御部による中間転写ベルトの使用状態判定処理のフロー図である。
【図９】同じく中間転写体判別処理のフロー図である。
【図１０】この発明の実施形態における脱着検知手段の一例を説明するための中間転写ベルトユニットが画像形成装置本体に完全に装着された状態を示す模式的な平面図である。
【図１１】同じくその中間転写ベルトユニットが画像形成装置本体から引き出される途中の状態を示す模式的な平面図である。
【図１２】中間転写ベルトユニット脱着時におけるフォトセンサの発光制御電流の変化を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明による画像形成装置の一実施形態の全体構成を示す概略図であり、タンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置（カラープリンタ）である。図２はその要部の拡大図である。
【００１９】
図１に示す画像形成装置本体（以下「装置本体」と略称する）１内には、中央部に、中間転写体である無端ベルト状の中間転写ベルト１０を略水平方向に設けている。この中間転写ベルト１０は多層構造となっており、ベース層は例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシートあるいはポリイミド系樹脂で作られ、その表面がフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被覆されている。なお、この中間転写ベルト１０を単層のポリイミド系樹脂で構成してもよい。
【００２０】
そして、その中間転写ベルト１０は支持ローラ１１，１２，１３とテンションローラ１４に掛け回されて、図中の矢印Ａで示すように反時計回りに回動される。支持ローラ１１は、図示しないモータによって駆動されて回転し、中間転写ベルト１０を回動させるための駆動ローラである。支持ローラ１２，１３とテンションローラ１４は従動ローラであるが、支持ローラ１３はスプリング１５によって付勢され、テンションローラ１４と共に中間転写ベルト１０に一定の張力を与えている。支持ローラ１１は後述する二次転写ローラ１８と対向する二次転写対向ローラも兼ねている。
【００２１】
また、支持ローラ１３に近接する位置の下側に、画像転写後に中間転写ベルト１０上の残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７を設けている。
さらに、中間転写ベルト１０のテンションローラ１４と支持ローラ１２との間に張り渡された部分の下面の移動方向に沿って、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４つの作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃを配置して、タンデム型中間転写方式のカラー画像形成部を構成している。
【００２２】
各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃには、それぞれ像担持体である感光体としての感光体ドラム２１と、その周囲に感光体ドラム２１の矢印で示す回転方向に沿って、帯電器２２、現像器２３、クリーニングブレード２４、及び除電ランプ２５が順次配置されている。
図１においては、作像部２Ｃの感光体ドラム２１の周囲の上記各部にのみ符号２２〜２５を付しているが、図２に示すように、他の作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍの感光体ドラム２１の周囲にも同じものが設けられている。但し、クリーニングブレード２４と除電ランプ２５の符号は、図２においても図示の都合上作像部２Ｃのものにみ付している。
【００２３】
作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの各現像器２３は、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のトナーで現像する。
各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃごとに、これらの各部材を全て、あるいは少なくとも感光体ドラム２１と現像器２３とを一体に構成して、装置本体１に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成してもよい。
【００２４】
この作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの下側には、レーザ光源とポリゴンミラーと多数のミラー及びｆθレンズ等を備えた露光装置３が設けられており、そこから射出される４本のレーザ光が、それぞれ作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの各感光体ドラム２１の表面における帯電器２２と現像器２３の間の位置を露光するようになっている。
その各感光体ドラム２１と中間転写ベルト１０を挟んで対向する位置に、それぞれ一次転写ローラ２６を設けている。図１では作像部２Ｃの一次転写ローラ２６のみに符号を付しているが、図２では全ての作像部の一次転写ローラ２６に符号を付している。
【００２５】
また、二次転写対向ローラを兼ねた支持ローラ１１に対向して、中間転写ベルト１０を挟んで外側に二次転写手段として、スプリング１９によって付勢された二次転写ローラ１８を設けている。
一方、露光装置３の下方の位置に、給紙部４の用紙カセット４１，４２が２段に配置され、その各用紙カセット４１，４２には、それぞれ記録媒体として異なるサイズ又は向きの用紙Ｐが積載して収納される。
【００２６】
その各用紙カセット４１，４２の一端上部に、それぞれ給紙ローラ４３，４４を設けている。さらに、その給紙ローラ４３，４４によって送り出される用紙を二次転写部に向かってガイドする給紙路４５と、その途中で給紙タイミングをとるためのレジストローラ対４６も設けている。
【００２７】
二次転写ローラ１８の上方には、定着装置５とそれに続く排出路５３及び排出ローラ５４を設け、装置本体１のケース上面に排紙トレイ４０を形成している。また、装置本体１内の上部にはボトル収容器６を配置している。このボトル収容器６内には、各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの現像器２３の各色のトナーを補給するための各色のトナーを詰めた４本のトナーボトルが収容される。
さらに、中間転写ベルト１０の支持ローラ１２から少し下流側の上面の幅方向（紙面に垂直な方向）の両端部付近に対向して、トナーパターン検知手段として一対のフォトセンサ７を配設している。
【００２８】
この装置本体１内にはさらに、図２に示すように制御部（コントローラ）８を備え、外部から見易い位置に液晶表示器等による表示部９を設けている。制御部８は上述した各部を制御して、次に述べる画像形成処理を実行するとともに、この発明による中間転写体使用状態判定手段や中間転写体判別手段などの機能も果す。表示部９はこの画像形成装置の状態等を表示し、後述する中間転写体の交換要求も表示する。
【００２９】
この画像形成装置において、画像形成が指示されると、図示していない駆動モータによって支持ローラ１１を回転駆動して他の３つの支持ローラ１１，１２，１３とテンションローラ１４を従動回転させながら、中間転写ベルト１０が矢示Ａ方向に回転する。
【００３０】
そして、各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃにおいて各感光体ドラム２１をそれぞれ矢印方向に回転させ、その感光体ドラム２１の表面を帯電器２２によって一様に帯電させた後、露光装置３からのレーザ光によって主走査方向（感光体ドラム２１の軸線方向）に走査しながら露光して、各色の画像データに応じた静電潜像を形成する。
その各静電潜像を各現像器２３により各色のトナーによって現像して、各感光体ドラム２１の表面に、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、およびシアンの単色のトナー像を形成する。
【００３１】
このようにして、各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃによって順次感光体ドラム２１の表面に形成される各色のトナー像を、各一次転写ローラ２６に順次転写バイアス電圧を印加して、中間転写ベルト１０の表面（図では下面）に順次重ねて転写し、合成カラー画像（トナー画像）を形成する。
その後、各感光体ドラム２１上の残留トナーをクリーニングブレード２４で除去し、残留電荷を除電ランプ２５の光照射によって除去して、次の画像形成に備える。
また、中間転写ベルト１０上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１７によって除去され、次の一次転写に備える。
【００３２】
一方、給紙部４は選択された用紙サイズ又は給紙方向にしたがって、給紙ローラ４３又は４４のいずれかを選択して回転させ、用紙カセット４１，４２の一方から用紙Ｐを繰り出し、図示していない分離ローラとの間で１枚ずつに分離して給紙路４５へ送り出す。そして図示していない搬送ローラによってさらに搬送し、レジストローラ対４６に突き当てて止める。
【００３３】
その後、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ対４６を回転させ、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１８とのニップ部に用紙Ｐを送り込む。そして、二次転写ローラ１８によって中間転写ベルト１０上の合成カラー画像を用紙上に転写する。その合成カラー画像転写後の用紙は定着装置５へ送り込まれ、その定着装置５で、定着ローラ５１と加圧ローラ５２によって熱と圧力とを加えられ、合成カラー画像が定着されながら搬送される。そして、その用紙は排出路５３を通して、排出ローラ５４によって排紙トレイ４０上に排出され、そこにスタックされる。
【００３４】
なお、二次次転写手段として、二次転写ローラ１８に代えて、複数本の支持ローラに掛け渡されて回動する二次転写ベルトを用いることもできる。
【００３５】
次に、この実施例における濃度調整用トナーパターン形成位置及びトナーパターン検知手段であるフォトセンサの配設位置について、図３及び図４によって説明する。
図３は、図１及び図２に示した実施例における、中間転写ベルト上のトナーパターン形成位置と、そのトナーパターンを検知するフォトセンサの配設位置を示す要部斜視図である。図３において矢示Ａは中間転写ベルト１０に回動方向を、矢示Ｂは用紙Ｐの搬送方向を示している。図４は同じくその模式的な平面図であり、図示の都合上フォトセンサ７を中間転写ベルト１０の表面に平行な状態に倒して示している。
【００３６】
この画像形成装置においては、図３及び図４に示すように、中間転写ベルト１０の表面上における記録媒体である用紙Ｐと接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用のトナーパターン１００を形成し、その領域に対向してトナーパターン検知手段である一対のフォトセンサ７を配設している。各フォトセンサ７は、発光ダイオード等の発光素子７１とフォトトランジスタ等の受光素子７２とを、その両光軸が中間転写ベルト１０の表面に相当する位置で交わるように向けて設けた反射型フォトセンサである。
【００３７】
中間転写ベルト１０の表面上における用紙Ｐと接触可能な領域とは、図４に示すように、この画像形成装置で使用できる最大幅ＷＭの用紙ＰＭが、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１８とのニップ部を通過する際に中間転写ベルト１０の表面と接触する幅ＷＭの領域である。この幅ＷＭの領域内に図３に斜線を施して示す画像パターン９０が形成される。
【００３８】
この幅ＷＭの領域より外側（中間転写ベルト１０の両側端１０ａ，１０ｂ側）の幅Ｗ１の領域が、それぞれ外側の領域である。この幅Ｗ１の領域内に濃度調整用のトナーパターン１００を形成する。
さらに好ましくは、二次転写ローラ１８の中間転写ベルト１０の表面と接触するローラ部１８ａの軸方向の長さがＷ１８であるとき、この二次転写ローラ１８と接触しない中間転写ベルト１０の両側端１０ａ，１０ｂ側の幅Ｗ２の領域内に、濃度調整用のトナーパターン１００を形成するとよい。
【００３９】
一対のフォトセンサ７は、中間転写ベルト１０の表面の上記外側の領域に形成された濃度調整用のトナーパターン１００に、発光素子７１によって光を照射し、その反射光を受光素子７２によって受光する。そして、その受光量すなわちトナーパターン１００の濃度に応じた信号を出力する。また、中間転写ベルト１０の表面状態を検知する際には、中間転写ベルト１０の表面の幅Ｗ１又はＷ２の領域内の反射率（後述する表面光沢度に相当する）に応じた信号を出力する。
【００４０】
ここで、上述したこの発明の実施例の効果について、図５及び図６によって説明する。
図５は、この発明の実施例と従来例とにおける記録媒体の通紙枚数と中間転写ベルトの表面光沢度（以下「ベルト表面光沢度」という）との関係を示す線図である。「ベルト表面光沢度（２０度）」とは、ベルト表面に対する光の入射角及び反射角が２０度の状態で測定されるベルト表面光沢度である。
そして、初期の光沢度を１００として、通紙枚数５０Ｋ枚（５万枚）ごとのベルト光沢度推移を示している。□は従来例におけるベルト表面光沢度の初期値および通紙枚数が５０Ｋ枚増加するごとの各値、×はこの発明の実施例におけるベルト表面光沢度の同様な各値である。
【００４１】
通常、通紙につれてベルト表面がフィルミングするため、ベルト表面光沢度が低下する傾向にある。しかし、中間転写ベルトの表面の用紙と接触する領域内でその光沢度を検知する従来例の場合には、画像面積率（単位枚数あたりのトナー使用量）が画像の内容によって変動するため、その影響を受け、ベルト表面光沢度は通紙枚数に対して必ずしも直線的に低下する訳ではない。
【００４２】
例えば、図５において従来例では、ａ点に至るまではベルト表面光沢度が急激に低下している。これは、高画像面積率の画像が多く出力され、中間転写ベルトの表面がトナーによって急速にフィルミングされたことが原因と考えられる。ｂ点において、ベルト表面光沢度は一度上昇しているが、これは低画像面積の通紙が行なわれ、トナーのフィルミングよりも二次転写ローラからの析出物でベルトがフィルミングされたためと考えられる。
【００４３】
二次転写ローラは通常ゴム等で作られているため、バイアス電圧の印加により内部がブリードして、中間転写ベルトの表面に付着することにより一時的に光沢度が上昇する。その他に、用紙の種類の違いによる紙粉の量によっても影響を受けるため、ベルト表面光沢度は図５に線Ｊで示すように変化し、これに基づいて通紙枚数を判定することは難しかった。
【００４４】
一方、この発明の実施例では、前述したように、中間転写ベルト１０の表面上における用紙Ｐと接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用のトナーパターン１００を形成し、その領域に対向して配設したトナーパターン検知用のフォトセンサ７を兼用して、中間転写ベルト１０の表面を検知している。
中間転写ベルト１０の表面のその外側の領域（図４に幅Ｗ１で示した領域）は、トナー濃度検知用のトナーパターンのみが形成され、そのパターン形状は毎回同じであるから使用するトナー量も一定である。そのトナーによってのみ表面がフィルミングされるため、画像面積率の変化や用紙の種類等によって光沢度低下割合が変化することが無い。
【００４５】
さらに、二次転写ローラ１８とも接触しない図４に幅Ｗ２で示した領域で、中間転写ベルト１０の表面を検知するようにすれば、二次転写ローラ１８からのブリードの影響も排除でき、トナーによるフィルミングと二次転写ローラによるフィルミングとによってベルト表面光沢度が上下に変動するのを防止できる。
【００４６】
また、トナー濃度調整は、一定の通紙枚数毎に実行されるのが一般的である。そのため、一定通枚数毎すなわち所定の作像回数毎に所定のトナーパターンが形成されることによって、一定量のトナーが中間転写ベルト１０の表面の上記外側の領域に付着され、それによって一定の割合でトナーフィルミングされる。
そのため、この発明の実施例では、図５に×で示す各値を結ぶ線Ｋのように、ベルト表面光沢度が通紙枚数に対して直線的に低下していく。したがって、ベルト表面光沢度の変化に基づいて通紙枚数を判定することが容易になる。
【００４７】
図６は、この発明の実施例と従来例とにおける通紙枚数とフォトセンサから一定の検知信号を得るための発光制御電流との関係を示す、図５に対応する線図である。□は従来例における初期および通紙枚数が５０Ｋ枚増加するごとの発光制御電流の各値、×はこの発明の実施例における発光制御電流の同様な各値である。
【００４８】
この場合は、中間転写ベルトの表面を発光素子と受光素子からなる反射フォトセンサによって検知し、その受光素子から常に一定の検出信号が出力されるように、すなわちフォトセンサの受光量が常に一定になるように、発光素子の発光量を変化させるべく発光素子に流す発光制御電流を制御する。
【００４９】
したがって、中間転写ベルトの表面の光沢度（ベルト表面光沢度）が低くなって反射率が低下すると、発光素子の発光光量を増加するために発光制御電流値が増加する。
そのため、通紙枚数に対してベルト表面光沢度が図５に示したように推移した場合、発光制御電流は図６に示すように推移する。
【００５０】
この図６から判るように、中間転写ベルトの表面の用紙と接触する領域内でその光沢度を検知する従来例の場合には、通紙枚数に対する発光制御電流の変化が□の点を結ぶ線Ｊで示すように不規則に変動し、この発光制御電流の変化によっては通紙枚数を判定することは困難であった。
一方、この発明の実施例では、通紙枚数に対して発光制御電流が図６で×の点を結ぶ線Ｋで示すように直線的に増加する。したがって、この発光制御電流の変化によって通紙枚数を判定することは容易である。
【００５１】
そこで、この発光制御電流によって中間転写ベルトの状態を判定して転写バイアスや現像バイアス等を制御することが可能である。また、例えば発光制御電流が２０ｍＡになった時点で、中間転写ベルトは２５０Ｋ枚（２５万枚）通紙された状態であることが判り、この時点で中間転写ベルトが交換時期であると判定することも可能である。
【００５２】
また、中間転写ベルト１０の装置本体１に対する脱着を検出する脱着検知手段を設ければ、その脱着検知手段によって中間転写ベルト１０の脱着が検出された後、装着された中間転写ベルト１０に対して、フォトセンサ７によってその表面上の外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果である上記発光制御電流の値に基づいて新品か否かを判別することもできる。
【００５３】
次に、上述した実施例の画像形成装置における図２に示した制御部（コントローラ）８における、この発明に関わる機能構成とその動作を、図７〜図９によって説明する。
図７は、図２に示した制御部におけるこの発明に係わる機能構成を示すブロック図である。
【００５４】
この制御部８には、発光制御部８１、受光出力値検出部８２、濃度調整用トナーパターン形成制御部８３、トナー濃度調整部８４、中間転写体使用状態判定手段８５、脱着検知手段８６、及び中間転写体判別手段８７を有している。その他に通常の画像形成処理等を実行する機能も当然備えているが、ここでは説明を省略する。
この制御部８は、ハード的にはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、不揮発性メモリ等からなるマイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００５５】
発光制御部８１は、トナーパターン検知手段であるフォトセンサ７の発光素子７１に発光制御電流を流して発光させ、受光出力値検出部８２はフォトセンサ７の受光素子７２の受光量に応じた受光出力信号を検出する。
濃度調整用トナーパターン形成制御部８３は、所定の作像回数（例えば２００回）毎のトナー濃度調整時に、図１に示した各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ、露光装置３、及び中間転写ベルト１０等を動作させて、中間転写ベルト１０の用紙と接触可能な領域より外側の領域に、図３及び図４に示した濃度調整用のトナーパターン１００を形成する。したがって、これらによってトナーパターン形成手段を構成している。
【００５６】
この濃度調整用トナーパターン形成制御部８３が、中間転写ベルト１０の上記領域に各色ごとのトナーパターンを形成すると、発光制御部８１を動作させ、フォトセンサ７の発光素子７１に所定の発光制御電流を流して発光させ、各トナーパターンを検知したときの受光素子７２の受光量に応じた受光出力値を、受光出力値検出部８２によって検出する。
【００５７】
トナーパターンのトナー付着量が増加すると、受光素子７２の受光量が減少して受光出力値が低下する。トナーパターンのトナー付着量が減少すると、受光素子７２の受光量が増加して受光出力値が上昇する。そこで、トナー濃度調整部８４が、受光出力値検出部８２による検出結果（トナーパターンの光学的検知結果）に応じて、適正なトナー濃度が得られるように、各作像部２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃの現像バイアス又は帯電バイアスの少なくとも一方を制御する。
【００５８】
この実施例では、トナーパターン検知手段としてフォトセンサ７を中間転写ベルト１０の幅方向の両側部に一対設けているので、その２個のフォトセンサ７の受光素子７２による受光出力値を平均してトナーパターンの光学的検知結果とする。
【００５９】
中間転写体使用状態判定手段８５は、トナーパターン検知手段であるフォトセンサ７によって中間転写体である中間転写ベルト１０の表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて中間転写ベルト１０の使用状態を判定する。
その中間転写体使用状態判定手段８５等による使用状態判定処理を、図８のフロー図によって説明する。この処理は実際には、制御部８を構成するマイクロコンピュータによって実行される。
【００６０】
この使用状態判定処理は、装置の電源投入時やその後所定の時間間隔で、トナー濃度調整時以外のときに実行される。
この処理を開始すると、まずステップＳ１で発光制御部８１を動作させてフォトセンサ７の発光素子７１を発光させる。発光制御部８１は前回の発光制御電流の値を記憶しており、このときはその前回の記憶値による発光制御電流Ｉｓで発光素子７１を発光させる。
【００６１】
そして、ステップＳ２で、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値を受光出力値検出部８２で検出させ、ステップＳ３で、発光制御部８１にその受光出力値が予め設定した規定値以上か否かを判断させる。その結果規定値以上でない場合はステップＳ４で発光制御電流Ｉｓを１ステップ増加させる。すなわち、発光素子７１の発光量を増加させる。
【００６２】
その後再び、ステップＳ２で、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値を受光出力値検出部８２で検出させ、ステップＳ３で、発光制御部８１にその受光出力値が予め設定した規定値以上か否かを判断させる。受光出力値が規定値以上になるまでは、ステップＳ４で発光制御電流Ｉｓを１ステップずつ増加させるが、受光出力値が規定値以上になると、ステップＳ５へ進んで、その時の発光制御電流Ｉｓの値を不揮発性メモリに記憶する。この場合、前回の記憶値に上書きすることになる。
【００６３】
そして、ステップＳ６で、その発光制御電流Ｉｓの値が２０ｍＡ以上（Ｉｓ≧２０ｍＡ）か否かを判定し、２０ｍＡ以上でなければ何もせずに処理を終了するが、２０ｍＡ以上であれば、中間転写体（この実施例では中間転写ベルト）が使用限度状態であると判定して、ステップＳ７で交換要求を表示部９に表示した後、処理を終了する。
【００６４】
この例では、通紙枚数２５０Ｋ枚のときに発光制御電流Ｉｓの値が２０ｍＡになるものとして、この状態を中間転写ベルトの使用限度状態としている。発光制御電流Ｉｓがこれよりも幾分小さい例えば１８ｍＡ以上になったときも判定して、中間転写ベルトの交換時期が近いことを予告表示することもできる。これらの閾値は実際の画像形成装置に応じて適宜設定することができる。
【００６５】
なお、この実施例では前述のように、フォトセンサ７が一対設けられているので、その各フォトセンサ７の発光素子７１を発光させ、各受光素子７２の受光出力値が規定値以上になったときの各発光素子７１の発光制御電流Ｉｓの平均値を記憶して、その値が２０ｍＡ以上か否かを判定する。
次回の使用状態判定処理のステップＳ１では、その記憶している発光制御電流Ｉｓで、各フォトセンサ７の発光素子７１を発光させる。
【００６６】
図７における脱着検知手段８６は、中間転写体である中間転写ベルトの脱着、すなわち中間転写ベルトが装置本体から取り出された後装着されたことを検知する手段である。それは、後述する例のように発光制御部８１における発光制御電流の変化によって、中間転写ベルトの脱着を検出することができる。
【００６７】
しかし、中間転写ベルトとその複数の支持ローラ及びそれらを支持する支持側板等をユニット化し、その中間転写ベルトユニットが装置本体から引き出されたときと、装置本体に正しく装着されたときとで、ＯＮ／ＯＦＦ状態が反転するスイッチ又はセンサ等を設け、そのＯＮ／ＯＦＦ状態の変化によって中間転写ベルトの脱着を検知することもできる。
【００６８】
中間転写体判別手段８７は、脱着検知手段８６によって中間転写ベルトの脱着が検出された後、装着された中間転写ベルトに対して、トナーパターン検知手段であるフォトセンサ７によって、中間転写ベルトの表面の前述した外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて新品か否かを判別する。
【００６９】
その中間転写体判別手段８７等による中間転写体判別処理を、図９のフロー図によって説明する。この処理も実際には、制御部８を構成するマイクロコンピュータによって実行される。この中間転写体判別処理は、脱着検知手段８６が中間転写ベルトの脱着（中間転写ベルトが装置本体から取り出された後装着されたこと）を検出すると、実行される。
【００７０】
この処理を開始すると、まずステップＳ１１で発光制御部８１を動作させてフォトセンサ７の発光素子７１を発光させる。この場合は、発光制御部８１は初期発光制御電流（一番小さい値で例えば１０ｍＡ）で、まず発光素子７１を発光させる。
そして、ステップＳ１２で、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値を受光出力値検出部８２で検出させ、ステップＳ１３で、発光制御部８１にその受光出力値が予め設定した規定値以上か否かを判断させる。その結果規定値以上でない場合はステップＳ１４で発光制御電流Ｉｓを１ステップ増加させる。すなわち、発光素子７１の発光量を増加させる。
【００７１】
その後再び、ステップＳ１２で、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値を受光出力値検出部８２で検出させ、ステップＳ１３で、発光制御部８１にその受光出力値が予め設定した規定値以上か否かを判断させる。受光出力値が規定値以上になるまでは、ステップＳ１４で発光制御電流Ｉｓを１ステップずつ増加させるが、受光出力値が規定値以上になると、ステップＳ１５へ進んで、その時の発光制御電流Ｉｓの値を不揮発性メモリに記憶する。
【００７２】
そして、ステップＳ１６で、その発光制御電流Ｉｓの値が閾値とする１２ｍＡ以下（Ｉｓ≦１２ｍＡ）か否かを判定し、１２ｍＡ以下であればステップＳ１７で、装着された中間転写ベルトが新品であると判別して、中間転写ベルトに関する各種の設定値をリセット又は初期設定したり、通紙枚数のカウンタをリセットしたりした後、処理を終了する。
１２ｍＡ以下でなければステップＳ１８で、使用済品が再び装着されたか中古品が装着されたと判別して、何もせずに処理を終了する。
【００７３】
ステップＳ１６で発光制御電流Ｉｓの値と比較する閾値は、図６で説明したように新品の中間転写ベルトに対する初期発光制御電流が１０ｍＡであった場合、それより若干大きい値に設定するのがよい。この例ではそれを１２ｍＡとしたが、これに限るものではない。
また、この実施例では前述のように、フォトセンサ７が一対設けられているので、その各フォトセンサ７の発光素子７１を発光させ、各受光素子の受光出力値が規定値以上になったときの各発光素子７１の発光制御電流Ｉｓの平均値を記憶して、その値が閾値（１２ｍＡ）以下か否かを判定する。
【００７４】
このように、この実施例では、フォトセンサ７の受光素子７２の受光出力値が一定の規定値を保持するように発光素子７１を発光させる発光制御電流を徐々に増加させて、その発光制御電流によって、中間転写ベルトの交換時期や装着された中間転写ベルトが新品か否かの判断をしている。
しかし、フォトセンサ７の発光素子７１を常に一定の発光制御電流で発光させるようにし、受光素子７２の受光出力値の低下によって、中間転写ベルトの交換時期や装着された中間転写ベルトが新品か否かの判断をすることもできる。
【００７５】
図５に示したように、通紙毎数の増加に伴って中間転写ベルトの表面光沢度が低下するため、受光素子７２の受光量が減少して受光出力値が低下する。したがって、その受光出力値を予め設定した閾値と比較することによって、中間転写ベルトの交換時期や装着された中間転写ベルトが新品か否かの判断をすることができる。
【００７６】
次に、図７における脱着検知手段８６の一例として、トナーパターン検知手段であるフォトセンサ７を利用した実施例を、図１０〜図１２によって説明する。
図１０は、その実施例の中間転写ベルトユニットがフォトセンサを備えた画像形成装置本体に完全に装着された状態を、図１１はその中間転写ベルトユニットが画像形成装置本体から引き出される途中の状態を、それぞれ示す模式的な平面図である。これらの図において、図１〜図４の各部と対応する部分には同一の符号を付している。
【００７７】
しかし、フォトセンサ７は、図１〜図４では中間転写ベルト１０の支持ローラ１１寄りの上部に対向して、両側部に一対設けられているが、図１０及び図１１では、その機能を分り易く説明するために、中間転写ベルト１０の支持ローラ１３側の側部に対向して１個だけ設けている。また、脱着検知手段に関係しない部分は図示を省略して簡略化している。
【００７８】
この実施例においては、中間転写ベルト１０と、それを支持して張り渡す支持ローラ１１〜１３及びテンションローラ１４と、その各ローラの軸の両端部を軸受を介して支持する一対の側板１１１，１１２とによって中間転写ベルトユニット１１０を構成している。
そして、中間転写ベルト１０をこの中間転写ベルトユニット１１０ごと、装置本体１に対して脱着できるようにしている。
【００７９】
フォトセンサ７は、中間転写ベルト１０の支持ローラ１３側の側部に対向する位置に、装置本体１内に固定して設けられている。そのフォトセンサ７は、その検知部位、すなわち発光素子７１からの光が射出し、中間転写ベルト１０の表面からの反射光が受光素子７２に入射する前面７ａを、中間転写ベルト１０の表面のトナーパターンを形成する領域に対向させている。
【００８０】
そのフォトセンサ７の検知部位である前面７ａと中間転写ベルト１０に表面との間に、遮蔽手段として遮蔽部７５aと窓孔７５ｂを有する遮蔽板７５を、中間転写ベルト１０の幅方向（支持ローラ１３の軸方向）にスライド可能に設けている。その遮蔽板７５の直角に曲がって側方に延びた折曲部７５ｃと、装置本体２に固設された固定片７６との間に、圧縮コイルスプリング７７をその両端を折曲部７５ｃと固定片７６とに固定して設けている。そのため、遮蔽板７５は、圧縮コイルスプリング７７の復元力によって、常時図１０において左方へ移動する力を与えられている。
【００８１】
しかし、中間転写ベルトユニット１１０が装置本体１内に完全に装着された状態では、図１０に示すようになる。すなわち、中間転写ベルトユニット１１０における側版１１１の延設部１１１ａが、遮蔽板７５の折曲部７５ｃに当って、それを圧縮コイルスプリング７７の力に打ち勝って押し込む。
そのため、遮蔽板７５が左方へ移動して図１０に示す位置になり、窓孔７５ｂがフォトセンサ７の前面７ａに対応する位置になる。したがって、フォトセンサ７は遮蔽板７５の窓孔７５ｂを通して中間転写ベルト１０の表面の光沢度を検出することができる。
【００８２】
ところが、図１１に示すように中間転写ベルトユニット１１０が装置本体１から引き出されると、側版１１１の延設部１１１ａが遮蔽板７５の折曲部７５ｃから離れるため、遮蔽板７５は圧縮コイルスプリング７７の復元力によって左方へ移動される。それによって、遮蔽部７５ａがフォトセンサ７の前面７ａを遮蔽する位置になる。そのため、フォトセンサ７の発光素子７１から射出された光が中間転写ベルト１０の表面に到達せず、遮蔽板７５の遮蔽部７５ａで反射される光も受光素子７２には殆ど受光されなくなる。
【００８３】
そこで、前述したように、図７に示した受光出力値検出部８２でフォトセンサ７の受光素子７２から常に一定の受光出力値が検出されるように、発光制御部８１が発光素子７１に流す発光制御電流を制御すると、中間転写ベルトユニット１１０の脱着によって、発光制御電流の値が図１２に示すように変化する。
【００８４】
すなわち、図１０に示すように、中間転写ベルトユニット１１０が装置本体１内に装着されている状態では、その中間転写ベルト１０が交換時期になっていると、発光制御電流が２０ｍＡ程度になっている。その中間転写ベルトユニット１１０が、図１１に示すように引き出されて装置本体１から離脱されると、フォトセンサ７の検知部位である前面７ａが遮蔽板７５によって遮蔽される。その後中間転写ベルトユニット１１０が装着されるまでその状態が続く。したがって、その間は発光制御電流が大幅に増加し、遮蔽手段による遮蔽状態を検知した状態になる。
【００８５】
装置本体１内に再び中間転写ベルトユニット１１０が装着されると、フォトセンサ７の検知部位である前面７ａが遮蔽板７５の窓孔７５ｂによって開放されるため、発光制御電流が１０〜２０ｍＡ程度になる。この発光制御電流の変化によって中間転写ベルト１０の脱着を検出することができる。
【００８６】
その脱着を検出後、装着された中間転写ベルト１０の使用状態を判定した結果、発光制御電流が図１２に実線で示すように１０ｍＡ程度になり、閾値（例えば１２ｍＡ）以下であれば、新品の中間転写ベルト（中間転写ベルトユニット）が装着されたと判別できる。
しかし、発光制御電流が図１２に破線で示すように２０ｍＡ程度で、閾値（例えば１２ｍＡ）を越えていれば、使用済の中間転写ベルト（中間転写ベルトユニット）が再び装着されたと判別できる。
【００８７】
この場合、中間転写ベルトユニット１１０が装着された後の発光制御電流の値が、離脱される前の値と略同じであれば、使用済の同じ中間転写ベルトユニット１１０が再び装着されたと判別し、離脱される前の値と異なっていれば、別の使用された中間転写ベルトユニット１１０が装着されたと判別することもできる。
【００８８】
この実施例によれば、中間転写ベルトの脱着をトナーパターン検知手段であるフォトセンサ７を利用して検知できるため、中間転写ベルトの脱着検知専用のスイッチやセンサ等を設置する必要がないので、コスト的に有利である。但し、この実施例の場合には、フォトセンサ７と制御部８が常時動作状態でなければならない。そのため、中間転写ベルトユニット１１０を脱着する際に装置本体１の図示していないカバーが開放されるとメイン電源がＯＦＦになる装置では、その際も図７に示した少なくとも制御部８の電源はＯＮにしておく必要がある。
【００８９】
上述した実施例は、中間転写体として中間転写ベルトを使用するタンデム型のカラー画像形成装置にこの発明を適用した例で説明したが、この発明は中間転写体として中間転写ドラムを使用した画像形成装置（背景技術の項で簡単に説明した）も同様に適用できる。
【００９０】
その場合も、中間転写ドラムの表面上における用紙等の記録媒体と接触可能な領域より外側（この場合は軸方向の外側）の領域に濃度調整用のトナーパターンを形成するようにし、その領域に対向してトナーパターンを光学的に検知するフォトセンサ等のトナーパターン検知手段を設ける。そして、そのトナーパターン検知手段によって中間転写ドラムの表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて中間転写ドラムの使用状態を判定する。
【００９１】
また、中間転写ドラムの脱着を検出する脱着検知手段を設け、それによって中間転写ドラムの脱着が検出された後、装着された中間転写ドラムに対して、トナーパターン検知手段によって中間転写ドラムの表面の上記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて新品か否かを判別することもできる。
【００９２】
この発明は上述した各実施例に限るものではなく、特許請求の範囲に規定した範囲を逸脱しない範囲で、適宜追加又は省略したり、変更することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００９３】
１：画像形成装置本体 ２Ｋ，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ：作像部 ３：露光装置
４：給紙部 ５：定着装置 ６：ボトル収容器
７：フォトセンサ（トナーパターン検知手段）
７ａ：フォトセンサの前面（検知部位） ８：制御部 ９：表示部
１０：中間転写ベルト １１，１２，１３：支持ローラ １４：テンションローラ
１５：スプリング １７：中間転写ベルトクリーニング装置 １８：二次転写ローラ
１９：スプリング ２１：感光体ドラム ２２：帯電器 ２３：現像器
２４：クリーニングブレード ２５：除電ランプ ４０：排紙トレイ
４１，４２：用紙カセット ４３，４４：給紙ローラ ４５：給紙路
４６：レジストローラ対 ５１：定着ローラ ５２：加圧ローラ
【００９４】
５３：排出路 ５４：排出ローラ ７１：発光素子 ７２：受光素子
７５：遮蔽板 ７５ａ：遮蔽部 ７５ｂ：窓孔 ７５ｃ：折曲部
７６：固定片 ７７：圧縮コイルスプリング ８１：発光制御部
８２：受光出力値検出部 ８３：濃度調整用トナーパターン形成制御部
８４：トナー濃度調整部 ８５：中間転写体使用状態判定手段
８６：脱着検知手段 ８７：中間転写体判別手段 ９０：画像パターン
１００：濃度調整用のトナーパターン １１０：中間転写ベルトユニット
１１１，１１２：側板 １１１ａ：延設部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９５】
【特許文献１】特開２００２−３５１２６９号公報
【特許文献２】特開２００５−１８１９７４号公報
【特許文献３】特開平１１−８４９５９号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と中間転写体を備え、前記感光体上に形成される互いに異なる色のトナー像を、順次前記中間転写体の表面上に重ね合わせて一次転写し、該中間転写体上に一次転写されたトナー像を、二次転写手段によって記録媒体上に二次転写してカラー画像を形成する画像形成装置であって、
前記中間転写体の表面上における前記記録媒体と接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用のトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、
前記中間転写体の表面の前記外側の領域に対向して設けられ、前記トナーパターンを光学的に検知するトナーパターン検知手段と、
該トナーパターン検知手段による前記トナーパターンの光学的検知結果に基づいてトナー濃度を調整するトナー濃度調整手段と、
前記トナーパターン検知手段によって前記中間転写体の表面の前記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて前記中間転写体の使用状態を判定する中間転写体使用状態判定手段
とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナーパターン形成手段は、前記中間転写体の表面上における前記記録媒体と接触可能な領域より外側で、且つ前記二次転写手段と接触しない領域に前記濃度調整用のトナーパターンを形成する手段であり、
前記トナーパターン検知手段は、前記中間転写体の表面の前記外側の領域で且つ前記二次転写手段と接触しない領域に対向して設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナーパターン形成手段は、所定の作像回数毎に前記トナーパターンを形成することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記中間転写体の脱着を検出する脱着検知手段と、
該脱着検知手段によって中間転写体の脱着が検出された後、装着された中間転写体に対して、前記トナーパターン検知手段によって前記中間転写体の表面の前記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて新品か否かを判別する中間転写体判別手段と
を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記脱着検知手段は、中間転写体が離脱された状態において前記トナーパターン検知手段の検知部位を遮蔽する遮蔽手段を有し、前記トナーパターン検知手段が前記遮蔽手段による遮蔽状態を検出することによって、中間転写体の脱着を検出する手段であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項１】
感光体と中間転写体を備え、前記感光体上に形成される互いに異なる色のトナー像を、順次前記中間転写体の表面上に重ね合わせて一次転写し、該中間転写体上に一次転写されたトナー像を、二次転写手段によって記録媒体上に二次転写してカラー画像を形成する画像形成装置であって、
前記中間転写体の表面上における前記記録媒体と接触可能な領域より外側の領域に濃度調整用のトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、
前記中間転写体の表面の前記外側の領域に対向して設けられ、前記トナーパターンを光学的に検知するトナーパターン検知手段と、
該トナーパターン検知手段による前記トナーパターンの光学的検知結果に基づいてトナー濃度を調整するトナー濃度調整手段と、
前記トナーパターン検知手段によって前記中間転写体の表面の前記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて前記中間転写体の使用状態を判定する中間転写体使用状態判定手段
とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナーパターン形成手段は、前記中間転写体の表面上における前記記録媒体と接触可能な領域より外側で、且つ前記二次転写手段と接触しない領域に前記濃度調整用のトナーパターンを形成する手段であり、
前記トナーパターン検知手段は、前記中間転写体の表面の前記外側の領域で且つ前記二次転写手段と接触しない領域に対向して設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナーパターン形成手段は、所定の作像回数毎に前記トナーパターンを形成することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記中間転写体の脱着を検出する脱着検知手段と、
該脱着検知手段によって中間転写体の脱着が検出された後、装着された中間転写体に対して、前記トナーパターン検知手段によって前記中間転写体の表面の前記外側の領域の表面状態を光学的に検知させ、その検知結果に基づいて新品か否かを判別する中間転写体判別手段と
を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記脱着検知手段は、中間転写体が離脱された状態において前記トナーパターン検知手段の検知部位を遮蔽する遮蔽手段を有し、前記トナーパターン検知手段が前記遮蔽手段による遮蔽状態を検出することによって、中間転写体の脱着を検出する手段であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２４７６２７（Ｐ２０１２−２４７６２７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９２８１（Ｐ２０１１−１１９２８１）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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