(57)【要約】【課題】画像形成に用いるカートリッジ部材の装着状態を、従来よりも迅速に確認可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、画像形成に用いられる着脱可能なカートリッジ部材１と、カートリッジ部材１に出力電圧を供給する高圧電源２０６と、出力電圧の電圧値を検出する出力電圧検出部２０５と、ＣＰＵ２０１とを備える。ＣＰＵ２０１は、出力電圧の電圧値がカートリッジ部材１が正常動作を行うための基準電圧値に等しくなるように出力電源を制御する。また、基準電圧値と等しくなる前の出力電圧の電圧値に基づき、カートリッジ部材１の装着状態を判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成に用いられる着脱可能なカートリッジ部材と、
前記カートリッジ部材に電圧を供給する電源と、
前記電圧の電圧値を検出する電圧検出部と、
前記電圧の電圧値が基準電圧値になるように、前記電源を制御する定電圧制御手段と、
前記電圧検出部で検出された前記基準電圧値になる前の前記電圧値に基づき、前記カートリッジ部材の装着状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする、
画像形成装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記電源が前記カートリッジ部材に前記電圧を供給開始してから所定時間経過後に検出された前記電圧値により、前記カートリッジ部材の装着状態を判定す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】
前記判定手段は、予め、前記電圧の供給開始から前記所定時間経過後の前記カートリッジ部材の装着時の前記電圧値と装脱時の前記電圧値との中間値を保持しており、検出した前記電圧値とこの中間値とを比較することで、前記カートリッジ部材の装着状態を判定することを特徴とする、
請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記電源が前記カートリッジ部材に前記電圧を供給開始してから前記電圧検出部により検出した前記電圧値が前記基準電圧値とは異なる所定の電圧値になるまでの時間により、前記カートリッジ部材の装着状態を判定す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５】
前記判定手段は、予め、前記電圧の供給開始から前記電圧値が前記所定の電圧値となるまでの基準時間を保持しており、検出した前記電圧値が前記所定の電圧値になるまでの前記時間とこの基準時間とを比較することで、前記カートリッジ部材の装着状態を判定することを特徴とする、
請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記電圧により生じる電流値を検出する電流検出手段を備え、
前記判定手段は、前記電圧値に替えて、前記基準電圧値と等しくなる前の前記電流値の時間変化により、前記カートリッジ部材の装着状態を判定することを特徴とする、
請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コピー機、複合機等の画像形成装置の省電力技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置では、感光ドラムのような像担持体を備える画像形成部の耐久劣化が、形成する画像に影響を与えることが知られている。そのために、カートリッジ式の画像形成部を用いて、ユーザやサービスマンが画像形成部を容易に交換可能な構成としている。しかし、カートリッジ式の画像形成部を用いた画像形成装置では、画像形成部が正しく装着されないことがある。画像形成部が正しく装着されない状態では、像担持体を回転駆動するための駆動伝達の途絶や、像担持体の表面を帯電するための高圧接点の接触不良が生じる。このような状態は、画像不良の原因となる。そのために、画像形成部が正しく装着されていることを確認する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、高圧を像担持体に印加する際に、像担持体を帯電させる帯電部材等の負荷に電圧を印加したときの電流量により、画像形成部が正しく装着されていることを確認する発明が開示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来は、負荷に電圧を印加した後、状態が安定してから電流量を検出して、画像形成部の装着状態を確認している。そのために、状態が安定するまでの時間が必要である。近年、画像形成装置では、消費電力を抑制するために、画像形成処理の終了後に早急にスリープ状態に移行し、印刷ジョブが生じた場合に迅速に復帰する構成が主流になりつつある。このような構成において、カートリッジ式の画像形成部の装着状態の確認も、復帰時間を低減するために迅速に行う必要がある。画像形成部以外の他のカートリッジ式で交換可能な部材（以下、「カートリッジ部材」という。）についても同様である。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するために、画像形成に用いる部材の装着状態を、迅速に確認可能な画像形成装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の画像形成装置は、画像形成に用いられる着脱可能なカートリッジ部材と、前記カートリッジ部材に電圧を供給する電源と、前記電圧の電圧値を検出する電圧検出部と、前記電圧の電圧値が基準電圧値になるように、前記電源を制御する定電圧制御手段と、前記電圧検出部で検出された前記基準電圧値になる前の前記電圧値に基づき、前記カートリッジ部材の装着状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カートリッジ部材に供給される電圧が基準電圧値に等しくなる前にカートリッジ部材の装着状態を判定するために、カートリッジ部材の装着状態を従来よりも迅速に確認可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態のカートリッジ検出回路の回路構成図。
【図３】出力電圧の時間変化の相違を表す図。
【図４】画像形成装置の全体動作を表すフローチャート。
【図５】カートリッジ部材の装着状態の確認処理のフローチャート。
【図６】出力電圧の電圧値がしきい値になるまでの時間の説明図。
【図７】第３実施形態のカートリッジ検出回路の回路構成図。
【図８】第４実施形態のカートリッジ検出回路の回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は、タンデム式のカラー画像形成装置の概略構成図である。
画像形成装置は、イエローの画像を形成する画像形成部１Ｙ、マゼンタの画像を形成する画像形成部１Ｍ、シアンの画像を形成する画像形成部１Ｃ、及びブラックの画像を形成する画像形成部１Ｂｋの４つの画像形成部を備える。これら４つの画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは一定の間隔をおいて一列に配置される。
【００１２】
画像形成部１Ｙの構成を説明する。画像形成部１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、画像形成部１Ｙと同じ構成であるので説明を省略する。画像形成部１Ｙは、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という）２ａを備える。画像形成部１Ｙは、感光ドラム２ａの周囲に、一次帯電器３ａ、現像器４ａ、転写ローラ５ａ、及びドラムクリーナ６ａを備える。画像形成部１Ｙは、感光ドラム２ａ、一次帯電器３ａ、現像器４ａ、転写ローラ５ａ、及びドラムクリーナ６ａが一体となったカートリッジ部材の一例であり、画像形成装置に着脱可能になっている。なお、カートリッジ部材とは、画像形成に用いられる画像形成装置に、着脱可能な部材である。
【００１３】
感光ドラム２ａは、負帯電のＯＰＣ感光体でアルミニウム製のドラム基体上に光導電層を有しており、不図示の駆動装置によって所定のプロセス速度で回転駆動される。一次帯電器３ａは、帯電バイアスによって感光ドラム２ａの表面を負極性の所定電位に均一に帯電する。
【００１４】
一次帯電器３ａと現像器４ａとの間の下方に設置されるレーザ露光器７は、画像データに対応した発光を行うレーザ発光部、ポリゴンレンズ、反射ミラー等で構成される。レーザ露光器７は、各感光ドラム２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに露光を行うことで、各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面に画像データに応じた各色の静電潜像を形成する。現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、それぞれイエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー、ブラックトナーを収納する。各感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に形成される静電潜像に各色のトナーを付着させることでトナー像が現像（可視像化）される。
【００１５】
転写ローラ５ａは、一次転写部３２ａにて中間転写ベルト８を介して感光ドラム２ａに当接可能に配置されている。感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上のトナー像は、順次中間転写ベルト８上に重ね合わせて転写される。ドラムクリーナ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、クリーニングブレード等で構成され、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ上に一次転写後に残留した転写残トナーを、掻き落として清掃する。
【００１６】
中間転写ベルト８は、感光ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上面側に配置され、二次転写対向ローラ１０、テンションローラ１１、及び中間転写駆動ローラ１３により張架される。中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。二次転写対向ローラ１０は、二次転写部３４において、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置される。中間転写ベルト８上に形成された画像は二次転写部３４において、給紙ユニット１７から搬送され用紙等の記録媒体Ｐに転写される。
【００１７】
記録媒体Ｐは、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの下方に配置される給紙ユニット１７に収納されており、搬送ローラ１９により搬送パス１８を介して二次転写部３４に搬送される。二次転写部３４にて画像が転写された記録媒体Ｐは、その後、定着ユニット１６により画像が定着され、排出ローラ２１により画像形成装置から排出される。
【００１８】
＜カートリッジ検出回路＞
図２は、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの有無を検出するためのカートリッジ検出回路の回路構成図である。カートリッジ検出回路は、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが正しく装着されている時は「有り」、装脱時或いは正しく装着されていないときは「無し」を検出する。以降の説明では、画像形成部１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを、カートリッジ部材１とする。
カートリッジ検出回路は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＡＤ変換器２０３、及び高圧電源２０６を備える。高圧電源２０６は、カートリッジ部材１内の一次帯電器３に、感光ドラム２を接触帯電するための高圧の出力電圧を供給する。高圧電源２０６は、ＣＰＵ２０１からの駆動信号により、高圧出力部２０４を駆動することで出力電圧を供給する。
【００１９】
ＣＰＵ２０１は、５０［ＫＨｚ］のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を駆動信号として出力する。ＰＷＭ信号のオン比率によって、出力電圧の電圧値が変化する。出力電圧の電圧値は、出力電圧検出部２０５によって０〜３．３［Ｖ］の検知電圧値に変換され、ＡＤ変換器２０３において「000h」〜「3FFh」の１０ビットデジタルデータ（ＡＤ値）として検出される。本実施形態において、出力電圧の電圧値と検知電圧値、ＡＤ値との関係は、出力電圧の電圧値が「−１０００［Ｖ］」のとき、検知電圧値が「０．３［Ｖ］」、ＡＤ値が「05Ch」である。出力電圧の電圧値が「０［Ｖ］」のとき、検知電圧値が「２．８［Ｖ］」、ＡＤ値が「368h」である。
【００２０】
ＣＰＵ２０１は、出力電圧の電圧値が出力電圧のターゲット値と等しくなるようにフィードバック制御を行うことで、定電圧制御を行う。「ターゲット値」は、カートリッジ部材１が正常動作を行うための基準電圧値である。
【００２１】
図３は、カートリッジ部材１の有無による出力電圧の時間変化の相違を表す図である。
図３（ａ）は、出力電圧の立ち上がり時間を表す図である。カートリッジ部材１が無い場合、一次帯電器３が接続されず接続負荷が減少する。そのために、出力電圧は高速に立ち上がる。カートリッジ部材１が有る場合、一次帯電器３が接続される。この場合、接続負荷が増加し、一次帯電器３に流れる電流及び一次帯電器３の容量成分への充電により、カートリッジ部材１が無い場合に比較して出力電圧の立ち上がりが遅くなる。
【００２２】
カートリッジ部材１が無いときの立ち上がり時間をＴａ、有るときの立ち上がり時間をＴｂとすると、Ｔｂ＞Ｔａの関係になる。
本実施形態では、この立ち上がり時間の差に基づいて、カートリッジ部材１の有無を検出する。そのために、出力電圧がターゲット値に達して安定する前にカートリッジ部材１の有無を判定することが可能になる。
【００２３】
本実施形態では、Ｔａ＝１０［ｍｓ］、Ｔｂ＝３５［ｍｓ］とする。ＣＰＵ２０１は、出力電圧の供給開始から、例えば５［ｍｓ］後にカートリッジ部材１の有無を判定する。図３（ｂ）は、出力電圧の供給開始から５［ｍｓ］後の出力電圧の電圧値を示す。
出力電圧の供給開始から５［ｍｓ］後の出力電圧の電圧値は、カートリッジ部材１が無い場合（装脱時）「−３００［Ｖ］」、カートリッジ部材１が有る場合（装着時）「−１００［Ｖ］」である。そのために、本実施形態では、中間値の「−２００［Ｖ］」をカートリッジ部材１の有無を判定するしきい値に設定する。しきい値は、ＣＰＵ２０１で検出されるＡＤ変換後のＡＤ値でＣＰＵ２０１が保持する。本実施形態では、「2CBh」になる。
【００２４】
ＣＰＵ２０１は、高圧電源２０６に出力電圧の供給を開始させるとともにタイマによる計時をスタートし、タイマが５［ｍｓ］に達した時点の出力電圧の電圧値を検知して検知電圧値を取得する。ＣＰＵ２０１は、取得した検知電圧値をＡＤ変換したＡＤ値と、しきい値「2CBh」とを比較する。ＣＰＵ２０１は、５［ｍｓ］経過時のＡＤ値がしきい値以下の場合にカートリッジ部材１「無し」と判定し、しきい値より大きい場合にカートリッジ部材１「有り」と判定する。このように、ＣＰＵ２０１は、出力電圧の電圧値の時間変化の相違に基づいて、カートリッジ部材１の有無を判定することができる。
【００２５】
図４は、画像形成装置の全体動作を表すフローチャートである。
画像形成装置に電源が投入されると、ＣＰＵ２０１は、カートリッジ部材１の装着状態（カートリッジ部材１の有無）を確認する（Ｓ４０１）。カートリッジ部材１の装着状態の確認処理の詳細は後述する。
【００２６】
ＣＰＵ２０１は、カートリッジ部材１が装着されている場合に、画像形成装置の調整動作を行う（Ｓ４０１：「有」、Ｓ４０２）。画像形成装置の調整動作により、例えば感光ドラム２に定電圧の帯電電圧を印加した際の電流値を測定し、所定の電流値が得られる印加電圧の決定等が行われる。このような調整により、画像形成装置の画像形成条件を最適に設定することができる。
調整動作の終了後、画像形成装置はスタンバイモードに移行する（Ｓ４０３）。スタンバイモードからは、各種の条件により動作モードの移行が行われる。例えば、画像形成装置に印刷ジョブが指示されると、画像形成装置はプリントモードに移行して画像形成処理を行う（Ｓ４０４：Y、Ｓ４０５）。画像形成処理の終了後、画像形成装置はスタンバイモードに戻る。
【００２７】
スタンバイモードにおいて、所定時間の経過等によりスリープモードへ移行する条件が満たされると、画像形成装置はスリープモードに移行する（Ｓ４０４：N、Ｓ４０６：Y、Ｓ４０７）。スリープモード中に印刷ジョブの指示等の復帰条件が発生すると、画像形成装置は、スリープモードから復帰する（Ｓ４０８：Y）。スリープモードからの復帰時には、スリープモード中にカートリッジ部材１が交換された可能性があるために、再度ステップＳ４０１以降の処理を行い、スタンバイモードに移行する。
【００２８】
スタンバイモードにおいて、スリープモードに移行せず、カートリッジ部材１が装着される部分のドアが開かれた場合には、カートリッジ部材１が交換された可能性がある。そのために画像形成装置は、ドアが閉められた後に、スリープモードからの復帰時と同様に、ステップＳ４０１以降の処理を行う（Ｓ４０６：N、Ｓ４０９：Y、Ｓ４１０：Y、Ｓ４０１）。スタンバイモードにおいてドアの開閉が行われず、電源がオフされた場合、画像形成装置は動作を停止する（Ｓ４１１：Y）。
【００２９】
カートリッジ部材１の装着状態の確認処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。
ＣＰＵ２０１は、出力電圧の供給を開始するとともに、供給開始からの経過時間Ｔの計測を開始する（Ｓ５０１、Ｓ５０２）。ＣＰＵ２０１は、経過時間Ｔが５［ｍｓ］に達した時点で出力電圧の電圧値の計測を行う（Ｓ５０３：Y、Ｓ５０４）。
【００３０】
ＣＰＵ２０１は、出力電圧の電圧値を変換した検知電圧値Ｖを、しきい値「−２００［Ｖ］」と比較する。ＣＰＵ２０１は、比較結果により、カートリッジ部材１が装着されている（カートリッジ部材有り）か、装脱或いは正しく装着されていない（カートリッジ部材無し）かを判定する。検知電圧値Ｖがしきい値よりも高い場合には、カートリッジ部材有りと判定する（Ｓ５０５：Y、Ｓ５０６）。検知電圧値Ｖがしきい値よりも低い場合には、カートリッジ部材無しと判定する（Ｓ５０５：N、Ｓ５０７）。
【００３１】
このように出力電圧の供給開始からの経過時間及び出力電圧の電圧値に基づいて、カートリッジ部材１の有無を判定することで、従来のように出力電圧が安定してから有無を判定する場合よりも、高速に判定が可能である。上記の例では、出力電圧の供給開始から５［ｍｓ］経過後の電圧値で判定するために、出力電圧が安定する３５［ｍｓ］まで判定を待つ必要が無くなり、３０［ｍｓ］の時間短縮が実現される。
【００３２】
＜第２実施形態＞
第２実施形態では、出力電圧の電圧値がしきい値と等しくなるまでの時間により、カートリッジ部材１の有無を判定する。図６は、出力電圧の電圧値がしきい値になるまでの時間の説明図である。
【００３３】
図６は、しきい値「−３００［Ｖ］」に達するまでの出力電圧の電圧値をサンプリングし、しきい値を超えるまでの時間を計測した結果を例示する。本実施形態では、ＣＰＵ２０１が、出力電圧の供給開始とともに、０．１［ｍｓ］間隔で出力電圧の電圧値のサンプリングを開始する。また、出力電圧の供給開始ともにタイマによる計時を開始する。出力電圧の電圧値がしきい値に達した時点で計時を停止して、出力電圧の供給開始からの経過時間を取得する。
【００３４】
図６では、カートリッジ部材１が無い場合のしきい値までの経過時間Ｔｃが５［ｍｓ］、有りの場合の経過時間Ｔｄが１７．５［ｍｓ］である。ＣＰＵ２０１は、判定の基準時間（この例では１０［ｍｓ］）を予め保持しており、計測した経過時間が基準時間未満であればカートリッジ部材１無しと判定し、基準時間以上であればカートリッジ部材１有りと判定する。
【００３５】
このようにして、しきい値に到達するまでの経過時間によってもカートリッジ部材１の装着状態の判定を行うことができる。
以上の各実施形態において、各数値は一例であり、実施形態の数値に発明が限定されるものではない。高圧電源２０６の出力特性やカートリッジ部材１の負荷に応じ、出力電圧やしきい値を決定することで、構成に応じたカートリッジ部材１の装着状態の判定を行うことができる。
【００３６】
＜第３実施形態＞
第１、第２実施形態では、出力電圧の電圧値によりカートリッジ部材１の装着状態（有無）を判定する例を示したが、電流値により判定する構成であってもよい。図７は、電流値を検出してカートリッジ部材１の有無を検出するためのカートリッジ検出回路の回路構成図である。
【００３７】
図２の回路図との比較では、高圧電源２０９が電流検出のための電流検出回路２０７を備えることで異なる。ＣＰＵ２０１は、電流検出回路２０７で検出した出力電流値により、電圧値によるカートリッジ部材１の有無の判定と同様に判定を行う。つまり、ＣＰＵ２０１は、出力電流値の時間変化の相違により生じる、出力電圧の供給開始から所定時間経過後の出力電流値の差や、出力電流値が所定の電流値になるまでの出力電圧の供給開始からの時間の差により、カートリッジ部材１の有無を判定する。
【００３８】
＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態のカートリッジ部材１の装着状態（有無）を判定するカートリッジ検出回路の回路構成図である。図２の回路図との比較では、高圧電源２１０内の高圧出力部２１１の構成が異なる。図２は、ＣＰＵ２０１により出力電圧のフィードバック制御を行う構成であるが、図８では、高圧電源２１０内で出力電圧のフィードバック制御を行う構成となっている。
【００３９】
高圧出力部２１１は、出力電圧検出部２０５で検出された検知電圧値と、ＣＰＵ２０１から５０［ＫＨｚ］の駆動信号（ＰＷＭ信号）で出力されて抵抗及びコンデンサによって平滑されたターゲット値とが入力される。高圧出力部２１１は、オペアンプにより出力電圧の電圧値がターゲット値と等しくなるように制御することで、定電圧制御を行う。
【００４０】
第４実施形態において、カートリッジ部材１の有無の判定は、第１、第２実施形態と同様にして行うことができる。また、高圧電源２１０内に第３実施形態の電流検出回路２０７を設けることで、第３実施形態と同様にしてカートリッジ部材１の有無を判定することができる。
このように、高圧の出力電圧の制御方法は様々な方法を取って良く、本実施形態を制限するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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