(57)【要約】【課題】画像形成装置に用いられる現像装置の適否を判断するシステムに関し，特に，カートリッジ式，或いはトナー補給式を採用する現像装置に設けられた静電容量を検出して，正しい現像装置が所定の位置に確実に装着されたか否かを判断することのできる現像装置取付適否判断システム及びこのシステムを備えた画像形成装置を提供すること。【解決手段】現像装置に交流電圧を与える交流電源と，上記交流電源から上記現像装置に与えられた交流電圧を上記交流電源に帰還させる電圧帰還手段と，上記帰還電圧から現像装置側の静電容量或は該静電容量に関する値を検出する静電容量等検出手段と，上記静電容量等検出手段による検出結果に基づいて，上記現像装置の適否を判断する適否判断手段とを備えてなる現像装置取付状態判定システム。【選択図】図２
2004184781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像装置に交流電圧を与える交流電源と，
上記交流電源から上記現像装置に与えられた交流電圧を上記交流電源に帰還させる電圧帰還手段と，
上記帰還電圧から現像装置側の静電容量或は該静電容量に関する値を検出する静電容量等検出手段と，
上記静電容量等検出手段による検出結果に基づいて，上記現像装置の適否を判断する適否判断手段とを備えてなることを特徴とする現像装置取付状態判定システム。
【請求項２】
少なくとも２以上の現像装置を備え，各現像装置に異なる静電容量を付設すると共に，上記静電容量等検出手段が，上記異なる静電容量を介した帰還電圧からその静電容量或は該静電容量に関する値を検出するものである請求項１記載の現像装置取付状態判定システム。
【請求項３】
上記静電容量等検出手段による検出値を記憶する静電容量等記憶手段を更に具備し，上記適否判断手段が，予め上記静電容量等記憶手段に記憶された静電容量或は静電容量に関する値と，今回検出された静電容量或は静電容量に関する値とを比較することで上記現像装置の適否を判断する請求項１或は２のいずれかに記載の現像装置取付状態判定システム。
【請求項４】
交流電圧を異なる静電容量が付加された現像装置に順番に印加する交流電圧印加手段を更に具備し，前記静電容量等検出手段が，順次印加された交流電圧からの帰還電圧を順次検出するものであり，更に前記現像装置適否判断手段が，上記静電容量等検出手段により順次検出された静電容量或は静電容量に関する値により，各現像装置の適否を判断してなる請求項２〜３のいずれかに記載の現像装置取付状態判定システム。
【請求項５】
現像装置の適否判断時には交流電圧の周波数を高くして，重畳されている直流電圧を感光ドラムの帯電電位より低くする事によりドラムへのトナー付着を防ぐようにしてなる請求項１〜４のいずれかに記載の現像装置取付状態判定システム。
【請求項６】
前記請求項１〜５のいずれかに記載の現像装置取付状態判定システムを備えてなる画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，プリンタ，ファクシミリ或は複写機等の電子写真方式あるいは静電記録方式の多色画像形成装置を含む画像形成装置及び画像形成装置に用いられる現像装置の適否を判断するシステムに関するものであり，特に，カートリッジ式，或いはトナー補給式を採用する現像装置に設けられた静電容量を検出して，正しい現像装置が所定の位置に確実に装着されたか否かを判断することのできる現像装置取付適否判断システム及びこのシステムを備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなプリンタ，ファクシミリ或は複写機等の画像形成装置では，感光体に形成された静電潜像をトナーで顕像化させるために現像装置を用いる。このような現像装置はそれ自身ユニット化されていたり，或は現像装置に収容されるトナー収容器がユニット化され，画像形成装置或は現像装置に着脱自在に装着される。これにより，トナーの少なくなった現像装置やトナー収容器の交換が容易になるという重要なメリットがある反面，現像装置やトナー収容器の取付けミス或は，多色画像形成装置の場合には，所定の色の現像装置やトナー収容器が間違った場所に装着されてしまうといった問題が生じる。
このような現像装置等の装着ミスを防ぐために，装着部の形状を各種現像装置或はトナー収容器などに応じて異ならせることで，現像装置等が間違った装着部に装着できないようにする機械的な装着ミス防止手段が知られている。
或いは現像装置等とこれを装着する側とにコネクタやスイッチを備え，電気的に装着ミスを検出する方法もある。
更には，現像装置等に抵抗器を取り付けて，これに流れる電流を測定して装着ミスを検出する方法，或いは現像装置等に識別コードを取り付け，これを読み取って装着ミスを判断する方法などが考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の技術は，次のような問題点を有していた。
例えば，上記のような機械的に現像装置等の装着ミスを防止する方法では，多色画像形成装置の場合，各色毎に部品の構造を変える必要があり，現像装置を同一金型で作れないといった問題や，別部品を追加して対応する必要があり，コスト高となる欠点があった。
又コネクタ等を利用する方法であれば，Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫの四色の現像装置に対応させる為に２進コード化するにしても，未装着の場合の‘００’，或いは‘１１’は共通コードとして必要であるので最低３本の線材が必要となり，配線のコスト高を回避することができない。
更に，スイッチを実装する方法は，画像形成装置に現像装置を装着する度にコネクタを差し込む必要があり，手間のかかる方法であると共に，コネクタ又は記憶素子を用いる方法でも同様の問題がある。又，近年の小型化によって，スペースも問題となる。
従って本発明は，上記したような従来の現像装置取付状態判断システム及びこれを具備する画像形成装置が内蔵する問題点の解決を目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために，本発明として，
現像装置に交流電圧を与える交流電源と，
上記交流電源から上記現像装置に与えられた交流電圧を上記交流電源に帰還させる電圧帰還手段と，
上記帰還電圧から現像装置側の静電容量或は該静電容量に関する値を検出する静電容量等検出手段と，
上記静電容量等検出手段による検出結果に基づいて，上記現像装置の適否を判断する適否判断手段とを備えてなることを特徴とする現像装置取付状態判定システムが提供される。
この場合，現像装置毎に特定の静電容量を付設するだけでそれ以外のコネクタや線材を設ける事なく，又，特別な検知電極とか記憶素子を用いる事無く，或いは色毎に現像装置の形状を変えることなく現像装置の未装着，不完全装着，誤装着，異物での短絡などの検知を高い信頼性でもって，安価なコストで実現することが可能となる。
その変形例としては多色カラー複写機等に適用した場合が考えられ，例えば，少なくとも２以上の現像装置を備え，各現像装置に異なる静電容量を付設すると共に，上記静電容量等検出手段が，上記異なる静電容量を介した帰還電圧からその静電容量或は該静電容量に関する値を検出するものであるようなケースも考えられる。
いずれの場合においても，上記静電容量等検出手段による検出値を記憶する静電容量等記憶手段を更に具備し，上記適否判断手段が，予め上記静電容量等記憶手段に記憶された静電容量或は静電容量に関する値と，今回検出された静電容量或は静電容量に関する値とを比較することで上記現像装置の適否を判断するように構成することができる。これにより，処理が簡素化される。
【０００５】
また複数の現像装置を備えている場合には，交流電圧を異なる静電容量が付加された現像装置に順番に印加する交流電圧印加手段を更に具備し，前記静電容量等検出手段が，順次印加された交流電圧からの帰還電圧を順次検出するものであり，更に前記現像装置適否判断手段が，上記静電容量等検出手段により順次検出された静電容量或は静電容量に関する値により，各現像装置の適否を判断してなるように構成することができる。
現像装置の適否判断時には交流電圧の周波数を高くして，重畳されている直流電圧を感光ドラムの帯電電位より低くする事によりドラムへのトナー付着を防ぐようにすることもできる。
このような現像装置取付状態判定システムは，当然ながら画像形成装置全般に適用可能である。
上記構成中の交流電源，電圧帰還手段は，通常の画像形成装置に備わっているものを流用できる。
従って，現像装置として必要な現像装置の現像バイアス電源に基本的に備わっている機能を利用して現像装置等の検出を行なうので，コストアップにならない。
この場合，例えば，多色現像手段として用いる，複数個の現像装置であれば，各現像装置毎に違った容量のコンデンサを取り付けるだけでその他の配線等は従来必要なものを用いて簡単に製作することができる。
現像装置に順次，交流電圧を印加すれば，各々の静電容量に応じて流れ込む交流電流は必ず現像バイアス電源回路に戻ってくるので，その交流電流を検出して電圧に変換することで，どの現像装置が未装着，或いは誤装着，異物等による短絡かを各色同一手法で検知できるので，構成が簡単となり，コストアップとならない。
この装置であれば現像装置を特別な形状にすることもなく，コネクタや線材を使用することが無いために，取り扱いの容易な信頼性の高い，安価な商品を提供することが可能となる。
また，本発明は，現像装置を交換する場合のみでなく，トナー収容器を交換するような場合にも適用できる。従って，この発明にいう現像装置は，トナー収容器を含む概念である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に，図面を参照して，本発明を具体化した実施形態について詳細に説明し，本発明の理解に供する。図１は，本発明の一実施形態にかかる現像装置取付状態判断システムの概念図，図２は，同機能ブロック図，図３は，同実施形態に用いることのできる現像バイアス電源の回路図，図４は現像装置に取り付けた静電容量と検知電圧ＶＳの関係を示すグラフ，図５は，４色画像形成装置における各現像装置への現像バイアス電圧の給電状態を示す図表，図６は，初期設定を行なうためのフローチャート，図７は，実際の検出手順を示すフローチャートである。
本実施形態を実施するための装置概要を図１を用いて説明する。
図１に示すように，この装置は，着脱可能な現像装置１に識別用の静電容量，即ちコンデンサ１０を取り付けたものである。現像装置１は，従来の通常の画像形成装置と同様，マグネットローラ２１の金属シャフト２２に現像バイアス電源３より現像バイアス電圧が印加される。即ち，現像装置１をフレームＦに装着することによって，フレームＦに取り付けられ，現像バイアス電源３に接続された板バネなどよりなる接点１４に上記金属シャフト２２が押圧される。
また，現像装置１の樹脂ケースには，前記金属シャフト２２とブラシ２３を介して電気的に接続された中継電極１１と，グランドに接地された板バネなどよりなる接点１５に押し付けられるグランド電極１２とが設けられ，上記中継電極１１とグランド電極１２間には前記コンデンサ１０が接続されている。これによって，上記コンデンサ１０には，中継電極１１を介してマグネットローラ２１の金属シャフト２２に本来的に供給される交流電圧を含むバイアス電圧が印加される。上記のように，現像装置１は，画像形成装置本体に対して，上記接点１４，１５を介して電気的に着脱自在である。
尚，コンデンサ１０の実装方法については，種々考えられるが，要は現像装置１或はトナー収容器に静電容量を加えることにある。
【０００７】
次に現像装置の取付適否の判断をなす制御装置，現像バイアス電源３及び各現像装置側の上記コンデンサの接続状態を図２を参照して説明する。
この実施形態は多色画像形成装置に用いる現像バイアス電源３でＹ．Ｍ．Ｃ．ＢＫの４色に対応している場合であるが，以下の説明ではイエロー（Ｙ）についてのみ説明する。他の色についても同様である
図２に示した画像形成装置内のコントロール基板３１内のＣＰＵ３２は，マクロとして内蔵するタイマー機能を使い，バイアス電源３用の交流入力信号となるＨＶＣＬＫ（Ｙ）信号を生成する。上記ＨＶＣＬＫ（Ｙ）信号は現像バイアス電源３に送られる。現像バイアス電源３はこのＨＶＣＬＫ（Ｙ）信号に後記する所定の処理を施して現像バイアス電圧ＶＳＬ（Ｙ）を生成し，前記図１に示した接点１４を経て現像装置１のマグネットローラ２１に現像バイアス電圧ＶＳＬ（Ｙ）を与える。この電圧は，更に中継電極１１，コンデンサ１０，グランド電極１２を経て接地され，現像バイアス電源３に帰還する。
現像バイアス電源３では，図３に示すように，ＨＶＣＬＫ（Ｙ）信号はコンデンサＣ１で直流成分がカットされ，増幅器Ｕ１で交流増幅される。抵抗Ｒ１，Ｒ２は増幅器Ｕ１を片側電源で駆動する為，商用電圧ＶＣＣを分圧する抵抗器である。通常は１／２ＶＣＣとなる様に設定される。増幅器Ｕ１はこの電圧を中心にして，交流電圧を増幅する。
増幅された交流電圧は再びコンデンサＣ５で直流成分をカットされ，高圧トランスＴ１を駆動する。このトランスの一次巻き線と二次巻きの巻き線比を例えば１：１６０とすれば１０ＶＰ−Ｐの入力電圧が１６００ＶＰ−Ｐの出力電圧として，取り出すことが可能となる。  この現像バイアス電圧ＶＳＬ（Ｙ）は，前記したように図１の板バネ接点１４を介して現像装置内のマグネットローラの金属シャフト２２とコンデンサ１０に印加される。
印加された電圧ＶＳＬ（Ｙ）によって，交流電流はマグネットローラ２１から図示しない感光ドラムのグランドシャフトを通りフレームグランド４へ流れる。コンデンサ１０に流れる電流はグランド電極１２から接点１５を介してフレームグランド４に流れ込む。従って，最終的には現像バイアス電源３のトランスＴ１から流れ出した電流は全てトランスＴ１に戻ることになる。この戻り電流を測定すれば静電容量１０を知る事ができる。
【０００８】
静電容量１０の検知原理を図３で説明する。一旦グランドに流れ込んだ交流電流は抵抗Ｒ８，Ｃ９を通りトランスＴ１に戻る。抵抗Ｒ８に対しコンデンサＣ９の容量性リアクタンスを十分に低い値にしておけば交流電流ＩＳ（Ａ）×Ｒ８（Ω）＝検知電圧ＶＳ（Ｓ）を得ることが出来る。
この検知電圧ＶＳをダイオードＤ５で整流してコンデンサＣ１３で平滑し，抵抗器Ｒ１２，Ｒ１３で１ｍＡあたり１Ｖになる様に検知電圧を補正する。Ｕ５は検知電圧をコントロール基板のＡ／Ｄ変換回路に送りこむ為の緩衝増幅器である。こうして装着された現像装置或はトナー収容器の適否を判断するための検知電圧ＶＳＥＮが得られる。
さて現像バイアス電源は，３００Ｖ〜５００Ｖ程度の直流電圧に交流電圧が重畳されているのは，前記の通りであるが，図３で直流電流の流れについても説明する。
【０００９】
トランスＴ１の両端に発生した交流電圧を正の半サイクルのみダイオードＤ１を通過させると，この交流電圧は，トランジスタＱ１がＯＦＦの場合は抵抗Ｒ４に流れる。ダイオードＤ１に流れる電流ＩＤ×Ｒ４で発生する直流電圧に交流電圧が重畳されることになる。従って直流はＲ４，交流はＣ９を流れることとなる。
後述するように上記トランジスタＱ１は，現像装置の適否判断時に感光ドラムへのトナー付着を防ぐ為の半導体スイッチである。現像装置１のマグネットローラ２１に流れる直流電流は２〜３μＡと微小電流であるので，直流電流としてはダイオードＤ１から抵抗Ｒ４に流れる電流が殆んどである。
今仮にダイオードＤ１に流れる電流を５０μＡに設定して５００Ｖの直流電圧を得るには，抵抗Ｒ４を１０ＭΩにすれば良いことになる。従ってトランジスタＱ１のオン時における直流電圧を他に影響を与えない電圧である５０Ｖ以下にするのには抵抗Ｒ１４を１ＭΩにすれば良い。
一方，交流電流源からみれば抵抗Ｒ１４の１ＭΩは自分の持つインピーダンスの１００倍以上もなる。従って，測定する交流電流値に与える影響は極めて少ないと考えることが出来る。
【００１０】
続いて，検知電圧ＶＳを用いた装着した現像装置或はトナー収容器の適否識別方法についてまず図６の初期値設定方法を説明する。
この初期設定ルーチンは個々の現像装置が持つ，静電容量のバラツキを補正するルーチンであり，工場出荷時及び現像装置交換時に行なう。もっとも経時的変化に対応するために，ある程度定期的に実行することも意味がある。
初期設定ルーチンは，所定のコマンドをフロントパネル又はパソコンから入力することでＳ１から開始される。ここにＳ１，Ｓ２…は処理手順（ステップ）の番号である。以下フローチャートを示す図６に基づき説明する。  最初は図５のようにモード１即ち現像装置の（Ｙ）のみに交流電圧ＨＶＣＬＫ（Ｙ）を印加（Ｓ１）して，検知電圧ＶＳＥＮをＡ／Ｄ変換した値を得る（Ｓ２）。検知電圧ＶＳＥＮは，現像装置１側のコンデンサ１０の静電容量に基づき，図４に示すように既知である。
ここに図４は，現像装置１に設けられた静電容量１０に対する検出電圧ＶＳＥＮの対応関係を示す図で，図５にようにＨＶＣＬＫ（Ｙ）をＯＮした時（モード１），ＨＶＣＬＫ（Ｙ），ＨＶＣＬＫ（Ｍ）の両方がＯＮ（モード２），ＨＶＣＬＫ（Ｙ），ＨＶＣＬＫ（Ｍ），ＨＶＣＬＫ（Ｃ）の全てがＯＮ（モード３），ＨＶＣＬＫ（Ｙ），ＨＶＣＬＫ（Ｍ），ＨＶＣＬＫ（Ｃ），ＨＶＣＬＫ（ＢＫ）の全てがＯＮ（モード４）の４つのモードの時に，加算された静電容量に対応して得られるべき検知電圧ＶＳＥＮの関係を示している。
Ｓ３において得られた変換値ＶＳＥＮが正常範囲内かどうかを判断し，正常範囲内と判断した場合は，その変換値をＣＰＵ３２に接続された不揮発性記憶素子ＭのＶＹ番地に格納する。以下順次モード２，モード３，モード４とＡ／Ｄ変換を行ない（Ｓ６，Ｓ１０，Ｓ１４），正常範囲内と判断したら（Ｓ７，Ｓ１１，Ｓ１５），各変換値ＶＳＥＮを前記の記憶素子ＭのＶＭ，ＶＣ，ＶＫ番地に順次格納して（Ｓ８，Ｓ１２，Ｓ１６）このルーチンを終了する。この場合，モード２では，図５に示すように，ＨＶＣＬＫ（Ｙ）とＨＶＣＬＫ（Ｍ）の両方を出力しこれにより，図４に示すように，検知電圧ＶＳＥＮ＝０．９Ｖを得る。このようにしてモード３，４では，検知電圧１．４Ｖ，１．９Ｖを得て，この電圧から若干の誤差の幅（この実施形態では±０．１Ｖ）を正常とする。
【００１１】
次に装着された現像装置の適否判断手順の説明を図７を参照して行なう。
このルーチンでも前記図６の初期設定と同様に図５のモード１からモード４まで，即ち，順次現像装置に交流電圧ＨＶＣＬＫ（Ｙ）〜（ＢＫ）を順次印加して（Ｓ１０１，１０５，１０９，１１３），ＶＳＥＮの検知を行なう（Ｓ１０２，１０６，１１０，１１４）と共に，この検知電圧ＶＳＥＮを，図６の初期設定ルーチンで不揮発記憶素子Ｍに記憶した（Ｙ）〜（ＢＫ）に関する正常値としてのＶＳＥＮと比較して（Ｓ１０３，１０７，１１１，１１５），適切なコンデンサ１０を備えた現像装置１が装着されているかどうかを判断する。検知電圧が上記した不揮発性記憶素子Ｍに記憶された（Ｙ）〜（ＢＫ）に対応する値に対して誤差±０．１Ｖ内であれば，適切な現像装置１０が装着されていると判断し（Ｓ１０４，１０８，１１２，１１６），誤差を上回る差分が検出された場合には，エラー処理のルーチン（１１７）に移行する。エラー処理のルーチンは，例えば現像装置が間違っていることを示す警告を画像形成装置の操作部に表示するなどの処理である。
【００１２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように，本発明によれば，
現像装置に交流電圧を与える交流電源と，
上記交流電源から上記現像装置に与えられた交流電圧を上記交流電源に帰還させる電圧帰還手段と，
上記帰還電圧から現像装置側の静電容量或は該静電容量に関する値を検出する静電容量等検出手段と，
上記静電容量等検出手段による検出結果に基づいて，上記現像装置の適否を判断する適否判断手段とを備えてなることを特徴とする現像装置取付状態判定システムが提供される。
この場合，現像装置毎に特定の静電容量を付設するだけでそれ以外のコネクタや線材を設ける事なく，又，特別な検知電極とか記憶素子を用いる事無く，或いは色毎に現像装置の形状を変えることなく現像装置の未装着，不完全装着，誤装着，異物での短絡などの検知を高い信頼性でもって，安価なコストで実現することが可能となる。
その変形例としては多色カラー複写機等に適用した場合が考えられ，例えば，少なくとも２以上の現像装置を備え，各現像装置に異なる静電容量を付設すると共に，上記静電容量等検出手段が，上記異なる静電容量を介した帰還電圧からその静電容量或は該静電容量に関する値を検出するものである請求項１記載の現像装置取付状態判定システムが考えられる。
いずれの場合においても，上記静電容量等検出手段による検出値を記憶する静電容量等記憶手段を更に具備し，上記適否判断手段が，予め上記静電容量等記憶手段に記憶された静電容量或は静電容量に関する値と，今回検出された静電容量或は静電容量に関する値とを比較することで上記現像装置の適否を判断するように構成することができる。これにより，処理が簡素化される。
また複数の現像装置を備えている場合には，交流電圧を異なる静電容量が付加された現像装置に順番に印加する交流電圧印加手段を更に具備し，前記静電容量等検出手段が，順次印加された交流電圧からの帰還電圧を順次検出するものであり，更に前記現像装置適否判断手段が，上記静電容量等検出手段により順次検出された静電容量或は静電容量に関する値により，各現像装置の適否を判断してなるように構成することができる。
本発明では，現像装置の適否判断時には交流電圧の周波数を高くして，重畳されている直流電圧を感光ドラムの帯電電位より低くする事によりドラムへのトナー付着を防ぐようなことも可能である。
このような現像装置取付状態判定システムは，当然ながら画像形成装置全般に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる現像装置取付状態判断システムの概念図。
【図２】同機能ブロック図。
【図３】同実施形態に用いることのできる現像バイアス電源の回路図。
【図４】現像装置に取り付けた静電容量と検知電圧ＶＳの関係を示すグラフ。
【図５】４色画像形成装置における各現像装置への現像バイアス電圧の給電状態を示す図表。
【図６】初期設定を行なうためのフローチャート。
【図７】現像装置が装着された時の現像装置の適否判断手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…現像装置
３…現像バイアス電源
１０…コンデンサ（静電容量）
１１…中継電極
１２…グランド電極
１４，１５…接点
２１…マグネットローラ
２２…金属シャフト
２３…ブラシ
【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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