JP2007121551A - 画像形成装置及び作像カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成によって接触不良などの異常検出と電圧制御との双方を可能にした画像形成装置及び作像カートリッジの提供。
【解決手段】現像器８０における現像バイアスは、本体側の駆動電極７００からＤＥＶ出力として電極部材６００へ供給される。電極部材６００には、本体側から検出電極７１０も接触しており、この検出電極７１０の電位がＡ／Ｄ変換器８１１を介して制御部８００に入力されている。制御部８００は、上記電位に基づき、その電位が所望の電位となるようにＤＥＶ出力を制御し、上記電位が所定値未満のときは接触不良などの異常があると判断する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、電子写真方式により画像を形成する画像形成手段と、その画像形成手段の少なくとも一部を構成し、画像形成装置本体に着脱可能な作像カートリッジと、を備えた画像形成装置、及び、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に着脱可能に構成された作像カートリッジに関する。

従来より、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置では、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム等の像担持体を支持するカートリッジ、その静電潜像をトナー等の現像剤によって現像する現像ローラ等の現像手段を支持するカートリッジ、或いは上記各カートリッジを一体化したカートリッジなど（以下、これら各種カートリッジを作像カートリッジと総称する）を、画像形成装置本体に着脱可能に構成することがなされている。これらの作像カートリッジを着脱可能とすることにより、感光体ドラム，現像ローラ等の寿命に応じて作像カートリッジを交換し、画像形成装置を継続的に使用することが可能となる。

また、この種の画像形成い装置では、感光体ドラムの表面に残留したトナーを除去するためのクリーニング用導電性ブラシにスリップリングを介して送電し、そのスリップリングに到る電気回路に上記送電状態監視用のシャント抵抗器を直列に接続することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、シャント抵抗器にメータリレー，シーケンサ，及び警報装置をこの順に直列に接続し、接触不良などによってシャント抵抗器の出力電圧が正常レベル以下に低下すると、警報装置に信号を送信している。

更に、この種の画像形成装置では、作像カートリッジの受電端子に分圧抵抗を接続してその分圧電圧をデジタルデータに変換してＣＰＵに読み込み、受電端子に電圧が加わっているか否か、すなわち、受電端子が高圧給電端子に接続されているか否かをチェックすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−２８０６０号公報 特開２００１−８３７７８号公報

ところが、上記各特許文献に挙げた技術では、接点部分の接触不良などを監視しているのみであり、電圧の制御を行うためには別途制御回路が必要となる。そして、電圧制御用の回路を別途設けると、装置の構成が複雑化して製造コストが上昇してしまう。そこで、本発明は、簡単な構成によって接触不良などの異常検出と電圧制御との双方を可能にした画像形成装置及び作像カートリッジの提供を目的としてなされた。

上記目的を達するためになされた本発明は、電子写真方式により画像を形成する画像形成手段と、該画像形成手段の少なくとも一部を構成し、画像形成装置本体に着脱可能な作像カートリッジと、上記画像形成装置本体及び上記作像カートリッジにそれぞれ設けられ、上記作像カートリッジの上記画像形成装置本体への装着時には互いに接触して、上記画像形成装置本体から上記作像カートリッジへバイアス電圧を供給可能にする一対の駆動電極と、上記画像形成装置本体に設けられ、上記画像形成装置本体側の駆動電極に電圧を印加する電源と、を備えた画像形成装置であって、上記画像形成装置本体側の駆動電極とは別体に上記画像形成装置本体に設けられ、上記作像カートリッジの上記画像形成装置本体への装着時には、上記作像カートリッジ側の駆動電極、または、上記作像カートリッジ上でその駆動電極と電気的に接続された他の電極に接触する検出電極と、該検出電極と所定電位との間に配設された抵抗手段と、該抵抗手段の端子電圧に基づいて、上記電源の出力を制御する制御手段と、上記抵抗手段の端子電圧が異常である場合に、上記作像カートリッジの異常を検出する異常検出手段と、を備えたことを特徴としている。

このように構成された本発明の画像形成装置では、画像形成装置本体及び作像カートリッジにそれぞれ設けられた一対の駆動電極は、作像カートリッジの画像形成装置本体への装着時には互いに接触して、画像形成装置本体から作像カートリッジへバイアス電圧を供給可能にする。また、画像形成装置本体に設けられた電源は、上記画像形成装置本体側の駆動電極に電圧を印加する。このため、作像カートリッジの画像形成装置本体への装着時には、上記電源は、上記一対の駆動電極を介して作像カートリッジへバイアス電圧を供給することができる。

また、上記画像形成装置本体には、上記駆動電極とは別体に検出電極が設けられている。そして、この検出電極は、作像カートリッジの画像形成装置本体への装着時に、上記作像カートリッジ側の駆動電極、または、上記作像カートリッジ上でその駆動電極と電気的に接続された他の電極に接触する。この検出電極と所定電位との間には、抵抗手段が配設されている。このため、抵抗手段の端子電圧は、作像カートリッジに供給されているバイアス電圧に対応する。

そこで、制御手段は、上記抵抗手段の端子電圧に基づいて、上記電源の出力を制御する。これによって、上記バイアス電圧の制御が可能となる。また、異常検出手段は、上記抵抗手段の端子電圧が異常である場合に、上記作像カートリッジの異常を検出する。すなわち、作像カートリッジ自身に断線等の異常が発生していたり、作像カートリッジが正常に装着されておらず上記一対の駆動電極に接触不良が発生していたりすると、上記端子電圧は正常な範囲から逸脱する。そこで、異常検出手段は、端子電圧が異常である場合に、上記作像カートリッジの異常を検出するのである。

このように、本発明では、電極や抵抗手段を追加しただけの簡単な構成によって、制御手段により電源の出力を制御してバイアス電圧を適正値に維持することが可能になり、異常検出手段により作像カートリッジ自身の異常やその装着状態の異常を検出することも可能となる。従って、本発明の画像形成装置では、製造コストを抑制しつつ良好な画像形成を行うことができる。なお、上記所定電位とは、既知の電位であればどのような電位であってもよく、いわゆるアース電位であっても、他の基準電位であってもよい。更に、その所定電位と上記抵抗手段との間には、分圧用の抵抗器等が存在してもよい。

また、上記抵抗手段の端子電圧はアナログ値のまま制御に適用してもよいが、上記抵抗手段の端子電圧をデジタル値に変換する変換手段を備え、上記制御手段が、上記変換手段によりデジタル値に変換された上記端子電圧に基づいて上記電源の出力を制御し、上記異常検出手段が、上記変換手段によりデジタル値に変換された上記端子電圧基づいて上記異常を検出し、更に、上記制御手段及び上記異常検出手段を構成する共通の処理装置を備えてもよい。この場合、上記抵抗手段の端子電圧が変換手段によってデジタル値に変換されるため、上記制御手段を、上記デジタル値に変換された上記端子電圧に基づいて上記電源の出力を制御するソフトウェア処理によって構成したり、上記異常検出手段を、上記デジタル値に変換された上記端子電圧基づいて上記異常を検出するソフトウェア処理によって構成したりすることができる。そして、この場合、制御手段及び異常検出手段を、マイクロコンピュータ等の共通の処理装置によって構成することが可能となる。従って、この場合、構成を一層簡略化して製造コストを一層良好に抑制することができる。

また、本発明の画像形成装置は、上記異常検出手段が上記作像カートリッジの異常を検出したとき、上記画像形成装置本体の動作を停止させる停止手段を、更に備えてもよい。この場合、作像カートリッジの異常検出時には画像形成装置本体の動作を停止することにより、画像形成不良の発生を抑制することができる。

また、本発明の画像形成装置は、上記異常検出手段が上記作像カートリッジの異常を検出したとき、その異常を報知する報知手段を、更に備えてもよい。この場合、作像カートリッジの異常検出時にはそのことを報知することにより、使用者に対処を促すことができる。

また、本発明の画像形成装置は、上記作像カートリッジが、上記検出電極に接触する上記他の電極を上記駆動電極とは別体に備え、上記他の電極と上記作像カートリッジ側の駆動電極とが抵抗成分を介して電気的に接続されてもよい。この場合、検出電極には、上記抵抗成分と前述の抵抗手段とによって分圧された電圧が印加される。作像カートリッジへ供給すべきバイアス電圧は、現像剤の種類等によって作像カートリッジ毎に異なる場合があり、その場合、作像カートリッジ毎に上記端子電圧の適正値が異なる。そのような場合でも、上記のように構成すれば、各作像カートリッジに応じて抵抗成分の値を設定することによって、制御手段や異常検出手段の構成を変更することなく対応することができる。

なお、本発明は、上記作像カートリッジの形態を特に限定するものではないが、上記作像カートリッジは、上記画像形成手段の一部を構成する像担持体に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像手段を備え、上記一対の駆動電極を介して供給されたバイアス電圧が、上記現像手段に印加されるものであってもよい。

また、本発明の作像カートリッジは、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に着脱可能に構成された作像カートリッジであって、像担持体に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像手段と、上記画像形成装置本体への装着時には、上記画像形成装置本体側に設けられた駆動電極と接触して上記現像手段に印加されるバイアス電圧が供給される駆動電極と、を備え、上記画像形成装置本体への装着時には、上記駆動電極またはその駆動電極と上記作像カートリッジ上で電気的に接続された他の電極が、上記画像形成装置本体側に設けられた他の電極と接触可能に構成されたことを特徴としている。このように構成された本発明の作像カートリッジを使用すれば、前述の本発明の画像形成装置を容易に構成することができる。

また、本発明の作像カートリッジにおいても、上記画像形成装置本体側に設けられた他の電極と接触可能な上記他の電極を備え、その電極と上記作像カートリッジ側の駆動電極とが抵抗成分を介して電気的に接続されてもよい。この場合も、前述のように、作像カートリッジ毎に適切なバイアス電圧が異なる場合でも、各作像カートリッジに応じて抵抗成分の値を設定することによって、画像形成装置本体側の構成を変更することなく対応することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図１は、本発明が適用された画像形成装置としてのレーザプリンタ１の外観を表す斜視図である。図１に示すようにレーザプリンタ１の本体を外周から覆うカバー２の下部には、給紙カセット３が装着され、カバー２の前面（すなわち、レーザプリンタ１の設置時に手前に配設される面）には、そのカバー２の蓋部４が設けられている。

蓋部４は、左右両端上方に指掛け部４ａを備え、この指掛け部４ａを引くことによって、図２に示すように下端のヒンジ４ｂを中心に手前に開くことができるよう構成されている。更に、図３に示すように、給紙カセット３は手前に引き出し可能に設けられ、このように引き出すことで給紙カセット３はレーザプリンタ１に着脱可能とされている。なお、図１〜図３に示すように、カバー２の上面には表示部２１０を備えた操作パネル２００が設けられている。

次に、図４は、レーザプリンタ１の内部構成を表す縦断面図である。なお、この図４は、図２のＡ−Ａ線断面図に相当する。図４に示すように給紙カセット３の内部には、バネ６により上方に付勢された支持板５が設けられ、その支持板５の更に上方の前面側には、支持板５の上に積層状に保持された被記録媒体としての用紙（図示省略）を一枚ずつ分離して画像形成部７方向へ供給する給紙ローラ９が配設されている。また、給紙ローラ９から画像形成部７へ到る用紙の搬送経路には、給紙ローラ９と協働して用紙を搬送する搬送ローラ１１と、搬送ローラ１１により搬送された用紙を給紙ローラ９の外周に沿って約１８０°折り返すガイド１３と、適宜停止することによって用紙の先端を係止し、その用紙の斜行を補正する１対のレジストローラ１４，１５とが順次配設されている。

画像形成部７は、感光体カートリッジ２０内に設けられた像担持体としての感光体ドラム２１と、その感光体ドラム２１に対向配置された転写ローラ２２とを備えており、この感光体ドラム２１及び転写ローラ２２の間を通過して後述のように現像剤としてのトナーによる画像が形成された用紙は、定着部３１へ供給される。この定着部３１では、用紙に形成されたトナー画像が加熱ローラ３３と押圧ローラ３５とに挟まれて熱定着され、画像が定着された用紙は１対の搬送ローラ３６，３６によって更に搬送される。

搬送ローラ３６，３６によって搬送された用紙はガイド３７によってカバー２の上方へ導かれ、一対の排紙ローラ３８，３８によって、カバー２の上面に設けられた排紙トレー３９に排出される。また、排紙トレー３９と感光体カートリッジ２０との間には、感光体ドラム２１をレーザ光Ｌによって露光するスキャナユニット９０が配設されている。

次に、画像形成部７及びスキャナユニット９０の構成について、更に詳細に説明する。感光体カートリッジ２０は、表面に感光層を有する感光体ドラム２１を回転可能に備え、更に、転写ローラ２２と、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させる帯電手段としてのスコロトロン帯電器２３とを備えている。スコロトロン帯電器２３によって帯電された感光体ドラム２１の表面には、スキャナユニット９０から露光開口部２０ａを介して入射するレーザ光Ｌによって静電潜像が形成される。続いて、次に述べる現像カートリッジ４０に設けられた現像手段としての現像ローラ４１が感光体ドラム２１の表面へトナーを供給することにより、上記静電潜像が現像される。このようにして感光体ドラム２１に付着されたトナーは、前述の転写ローラ２２との間を通過する用紙に転写され、以上の動作によってその用紙に画像が形成されるのである。更に、画像形成後の感光体ドラム２１の表面には正極性のバイアスが印加された紙粉回収ブラシ２４が当接しており、感光体ドラム２１に用紙から付着した紙粉（負に帯電）を除去している。

現像ローラ４１は、図４に示すように現像カートリッジ４０に回転可能に支持され、感光体ドラム２１に接触して後述の機構により回転駆動される。現像カートリッジ４０は、トナーカートリッジ６０を着脱可能に支持する支持部４２を備え、支持部４２には、トナーカートリッジ６０からトナーが供給される開口部４２ａが穿設されている（図７参照）。更に、現像カートリッジ４０には、軸方向中央部に設けられた開口部４２ａから供給されたトナーを軸方向両側に循環させる上オーガ４３及び下オーガ４４と、その上オーガ４３，下オーガ４４によって搬送されたトナーを現像ローラ４１に向けて供給する供給ローラ４５と、その供給ローラ４５によって現像ローラ４１の表面に付着されたトナーを摩擦帯電させトナーの薄層を形成する現像ブレード４７とが設けられている。なお、上オーガ４３と下オーガ４４との間には、上記トナーの循環を円滑にするための区画壁５５が設けられている。また、トナーカートリッジ６０の内部には、収容されたトナーを撹拌し、現像カートリッジ４０側へ供給するためのアジテータ６１が回転可能に設けられている。

続いて、スキャナユニット９０の構成について説明する。スキャナユニット９０は、図示しないレーザ発光部が発生したレーザ光Ｌを偏向走査するポリゴンミラー９１と、そのポリゴンミラー９１に偏向されたレーザ光Ｌを感光体ドラム２１に向けて折り返すミラー９２，９３とを備えている。また、ポリゴンミラー９１からミラー９２に到るレーザ光Ｌの光路にはｆθレンズ９５が、ミラー９２からミラー９３に到るレーザ光Ｌの光路にはシリンドリカルレンズ９７が、それぞれ固定されている。

以上の構成により、ポリゴンミラー９１及び感光体ドラム２１を回転させながらレーザ光Ｌを適宜のタイミングで出射することにより、感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成することができる。そして、前述のように、その静電潜像を現像ローラ４１を介してトナーで現像して用紙に転写することで、電子写真方式による画像形成が可能となる。

次に、図５に示すように蓋部４を開いて、更に、感光体カートリッジ２０の取っ手２５を手前に引くと、感光体カートリッジ２０を現像カートリッジ４０及びトナーカートリッジ６０と一体に、着脱口２ａからレーザプリンタ１の装置本体外へ取り出すことができる。なお、着脱口２ａとは、蓋部４によって塞がれるカバー２の開口部である。

また、図６に示すように、トナーカートリッジ６０の取っ手６２を上方へ回動させると、図示省略した係合部が外れることによりトナーカートリッジ６０は現像カートリッジ４０と分断され、更にその取っ手６２を手前に引くと、図７に示すようにトナーカートリッジ６０のみを着脱口２ａからレーザプリンタ１の装置本体外へ取り出すことができる。

また更に、図８に示すように、感光体カートリッジ２０の取っ手２５を押し下げると、現像カートリッジ４０を係合固定している板バネ２６が押し下げられ、更に、トナーカートリッジ６０の取っ手６２を上方へ回動させることなくそのまま手前に引くと、トナーカートリッジ６０と現像カートリッジ４０とが分断されずに、トナーカートリッジ６０と現像カートリッジ４０とを一体的に着脱口２ａからレーザプリンタ１の装置本体外へ取り出すことができる。

続いて、このような画像形成部７を構成する各部の構成について説明する。図９に示すように、感光体カートリッジ２０の図４における手前側（以下、左側という）側面には、転写ローラ２２に供給すべきバイアス電圧が印加される電極２２ａと、スコロトロン帯電器２３の放電ワイヤに供給すべきバイアス電圧が印加される電極２３ａと、スコロトロン帯電器２３のグリッドに印加される電圧を検出するための電極２３ｂと、紙粉回収ブラシ２４に供給すべきバイアス電圧が印加される電極２４ａとが配設され、感光体ドラム２１の金属製の回転軸２１ａが左右両側に突出している。

これに対して、レーザプリンタ１本体の左側内壁面には、図１０に示すように、回転軸２１ａをガイドするガイド溝１２１が形成されている。また、その内壁面には、前述の電極２２ａ，２３ａ，２３ｂ，２４ａに対向して、電極１２２ａ，１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａが形成されている。なお、電極２２ａ，２３ａ，２３ｂ，２４ａは鉛直方向に長く形成されているのに対し、電極１２２ａ，１２３ａ，１２３ｂ，１２４ａは水平方向に長く形成されている。このため、各電極２２ａ〜１２４ａの位置が多少ずれていたとしても、感光体カートリッジ２０の装着時には上記各電極２２ａ〜１２４ａが良好に接触し合う。そして、この接触により、レーザプリンタ１の本体から上記各部へ所定のバイアス電圧を印加することができる。更に、ガイド溝１２１の先端にも電極１２１ａが配設されており、回転軸２１ａと接触することにより感光体ドラム２１をアースに接地する。

また、図９に示すように、感光体カートリッジ２０の後側（装着方向側）端部からは感光体ドラム２１と一体に回転するギヤ２１ｂが露出しており、本体側には、図１０に示すように、そのギヤ２１ｂと噛み合うギヤ１２１ｂが設けられている。感光体カートリッジ２０の装着時には、このギヤ２１ｂ，１２１ｂが噛み合うことにより、本体側から感光体ドラム２１に駆動力を伝達可能となる。なお、図９では、便宜上、前述の板バネ２６等の図示を省略した。

次に、現像カートリッジ４０の左側面には、本体側の駆動軸１５１から駆動力を伝達される駆動軸５１が設けられている。なお、駆動軸１５１は端面に平板状凸部１５１ａを備え、駆動軸５１は駆動軸１５１が嵌合可能な筒状凹部に構成されると共に平板状凸部１５１ａと係合可能な突起５１ａが形成され、両者でいわゆる駆動カップリングを構成している。

図９に示すように、駆動軸５１には一体に回転するギヤ５１ｂが形成され、このギヤ５１ｂは、現像ローラ４１と一体に回転するギヤ４１ａ、及び、供給ローラ４５と一体に回転するギヤ４５ａと噛み合っている。このため、駆動軸１５１から駆動軸５１へ駆動力が伝達されると、その駆動力によって現像ローラ４１，供給ローラ４５を回転させることができる。

また、トナーカートリッジ６０の側面からは、アジテータ６１の回転軸６１ａが突出しており、この回転軸６１ａは、図９，図１０に示すように、本体側の駆動軸１６１といわゆる駆動カップリングを構成している。すなわち、駆動軸１６１は端面に平板状凸部１６１ａを備え、回転軸６１ａは駆動軸１６１が嵌合可能な筒状凹部に構成されると共に平板状凸部１６１ａと係合可能な突起６１ｃが形成されている。このため、駆動軸１６１から回転軸６１ａへ駆動力が伝達されると、その駆動力によってアジテータ６１を回転させることができる。

続いて、現像ローラ４１にバイアス電圧を印加するための構成について説明する。図９に示すように、現像カートリッジ４０には電極部材４００が、トナーカートリッジ６０には電極部材６００が、それぞれ設けられている。電極部材４００は、一端４０１が現像ローラ４１の軸に接続され、他端近傍４０２が支持部４２の左側内壁面から図９の奥方向へ立ち上がって、他端４０３がその内壁面から離間した状態で弾性支持されている。

電極部材６００は、トナーカートリッジ６０の取っ手６２の操作に連動して回動する筒部６３の左側面上で回転軸６１ａの回りに円弧状に伸びて配設されている。このため、トナーカートリッジ６０を現像カートリッジ４０に装着し、取っ手６２を下方へ回動させると、図９に示すように、電極部材４００の他端４０３とトナーカートリッジ６０の左側面との間に電極部材６００の他端６０２が食い込み、両者が電気的に接続される。また、このとき、電極部材６００の一端６０１は支持部４２の外部に露出し、電極部材６００のその他の部分と電極部材４００とは外部に露出しない。

レーザプリンタ１の本体の左側内壁面には、図１０に示すように、電極部材６００の一端６０１との対向位置に駆動電極７００と検出電極７１０とが並んで配設されている。このため、レーザプリンタ１の本体に現像カートリッジ４０及びトナーカートリッジ６０が装着されているときは、図１１に模式的に示すように、駆動電極７００及び検出電極７１０を電極部材６００に接触させることができる。これによって、後述のように、駆動電極７００から電極部材６００，４００を介して現像ローラ４１にバイアス電圧を印加し、その状態を検出電極７１０を介して本体側で検出することができる。また、取っ手６２を上方へ回動させると、電極部材６００の他端６０２は電極部材４００から隔離され、前述の図６，図７に示したようにトナーカートリッジ６０を現像カートリッジ４０から取り外すことができる。

なお、本体側の駆動電極７００，検出電極７１０は、前述の駆動軸１５１，１６１と共に突出／退避可能に設けられている。駆動電極７００，検出電極７１０，駆動軸１５１，１６１は、蓋部４の閉鎖または開放に連動して突出または退避するように、図示しないリンク機構に接続されている。蓋部４の開放時には退避して電極部材６００と駆動電極７００，検出電極７１０とが隔離され、かつ、駆動軸１５１，１６１と駆動軸５１，回転軸６１ａとの係合が解除される。このため、感光体カートリッジ２０，現像カートリッジ４０及びトナーカートリッジ６０の着脱が可能となる。逆に、蓋部４の閉鎖時には突出して電極部材６００と駆動電極７００，検出電極７１０とが接触し、かつ、駆動軸１５１，１６１と駆動軸５１，回転軸６１ａとが係合する。このため、現像ローラ４１にバイアス電圧を印加すると共に、前述の各部の駆動が可能となる。

また、取っ手６２の両側より若干上方の筒部６３の表面には、周方向の中央が窪んだ一対のバネ受け部６６，６６が左右に形成されている。図２に示すように、蓋部４の内面には図示しないバネによって突出方向に付勢された一対の押圧部材７１，７１が配設され、バネ受け部６６，６６は、蓋部４を閉じたときに押圧部材７１，７１からの押圧力を受ける。この押圧力によって各カートリッジ２０，４０，６０が装置内に確実に固定される。また、押圧部材７１，７１の間には干渉部材７２が突設され、取っ手６２が下方へ回動されて現像カートリッジ４０とトナーカートリッジ６０とが分離された状態ではその取っ手６２と干渉部材７２とが干渉し合って蓋部４を閉じることができないように構成されている。

次に、駆動電極７００，検出電極７１０に係る本体側の電気系統について説明する。なお、以下の説明において、前述の現像カートリッジ４０とトナーカートリッジ６０とを連結したものを現像器８０と呼ぶ場合がある。

図１２に示すように、レーザプリンタ１の本体側には、トランス７２１を備えた昇圧回路７２０が設けられ、このトランス７２１の１次側には、トランスドライブ回路７２２を介して電流が通電され、発振制御回路７２３により１次側の発振が制御される。この発振制御回路７２３は、ＰＷＭ信号平滑回路７２４により平滑化（アナログ化）されたＰＷＭ信号に基づいて１次側のＯＮ期間を制御するもので、その制御によりトランス７２１の２次側の出力電圧が変化する。

トランス７２１の２次側には、ダイオード及びコンデンサを備えた周知の平滑整流回路７２５が設けられている。そして、この平滑整流回路７２５の出力は、スコロトロン帯電器２３のワイヤに印加されるＣＨＧ出力として電極１２３ａ（図１０参照）に出力されると共に、抵抗器７２６を介して、現像ローラ４１に印加するためのＤＥＶ出力として駆動電極７００に出力される。また、駆動電極７００は、トランジスタを主要部とする駆動回路７２７を介してＰＷＭ信号平滑回路７２８に接続されている。このため、ＰＷＭ信号平滑回路７２８によって平滑化（アナログ化）されたＰＷＭ信号に応じて、駆動回路７２７によって上記ＤＥＶ出力が調整される。

検出電極７１０は、抵抗器７３１，７３２を介して接地されており、その抵抗器７３１，７３２の間の端子電圧が制御部８００に入力されている。なお、本例では、抵抗器７３１を６０ＭΩ，抵抗器７３２を３０ＫΩとすることにより、検出電極７１０の電位を約０．００５倍に分圧した電位を制御部８００に入力している。また、抵抗器７３２には並列にコンデンサ７３３が接続され、上記電位の変動を平滑化している。スコロトロン帯電器２３のワイヤの放電によって電圧を生じるグリッドの出力（ＧＲＩＤ出力）も、同様に、抵抗器７４１，７４２を介して接地されており、その抵抗器７４１，７４２で分圧された電位が制御部８００に入力されている。また、抵抗器７４２には並列にコンデンサ７４３が接続され、上記電位の変動を平滑化している。

制御部８００は、ＣＰＵ８０１，ＲＯＭ８０２，ＲＡＭ８０３を中心にしたＡＳＩＣ（application specific integrated circuit ）として構成されており、前述のＰＷＭ信号をＰＷＭ信号平滑回路７２４，７２８へ出力するＰＷＭ発生部８０５，８０６を備えると共に、前述の分圧された電位をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）８１１，８１２を備えている。更に、制御部８００は、操作パネル２００（図１，図２参照）に接続されたＩ／Ｏポート（Ｉ／Ｏ）も備えている。

次に、このように構成された制御部８００において、ＲＯＭ８０２に記憶されたプログラムに基づいてＣＰＵ８０１が実行する処理について説明する。図１３は、制御部８００にて実行される処理を表すフローチャートである。

図１３に示すように、処理が開始されると、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す:以下同様）にて、図示しない他のルーチンにより画像形成が指示され、現像ローラ４１にバイアス電圧の出力（ＤＥＶ出力）を開始するタイミングとなったか否かが判断される。なお、本実施の形態では、昇圧回路７２０の構成から明らかなように、ＣＨＧ出力がなされていないときはＤＥＶ出力が実行できない構成となっており、画像形成開始時からＣＨＧ出力は継続的に出力される。また、このＣＨＧ出力は、Ａ／Ｄ変換器８１２に入力される電位に応じて他のルーチンにより計算されたＰＷＭ信号をＰＷＭ発生部８０５が発生することにより、所望の一定値に維持されている。

Ｓ１では、ＤＥＶ出力の開始タイミングでない場合は（Ｓ１：Ｎ）、Ｓ１にてそのまま待機し、ＤＥＶ出力の開始タイミングとなると（Ｓ１：Ｙ）、Ｓ２にて所定値のＰＷＭ値がＰＷＭ発生部８０６より発生される。続くＳ３では、上記ＤＥＶ出力開始から一定時間（検出電極７１０の電位が安定するのに要する時間）が経過したか否かが判断され、一定時間が経過するまで、処理はＳ３にて待機する（Ｓ３：Ｎ）。そして、上記一定時間が経過すると（Ｓ３：Ｙ）、Ａ／Ｄ変換器８１１にてデジタル値に変換された上記電位（以下ＤＥＶＯという）がＳ４にて読み込まれ、続くＳ５にて、そのＤＥＶＯが所定値Ｖ0 以上か否かが判断される。

この所定値Ｖ0 は、現像器８０が正常に装着されていないなどの理由により、駆動電極７００または検出電極７１０と電極部材６００との間に接触不良が生じた場合や、電極部材４００，６００の接触不良や断線が生じた場合に、ＤＥＶＯがその値を下回るように設定されている。そこで、Ｓ５にてＤＥＶＯ＜Ｖ0 と判断された場合は（Ｓ５：Ｎ）、Ｓ６にてＤＥＶ出力を停止し、操作パネル２００の表示部２１０にエラー表示を行って処理を終了する。

一方、ＤＥＶＯ≧Ｖ0 の場合は（Ｓ５：Ｙ）、続くＳ１１にて、ＤＥＶＯが現像バイアス（現像ローラ４１に供給すべきバイアス電圧）の目標値Ｖ1 と等しいか否かが判断される。そして、ＤＥＶＯ＝Ｖ1 の場合は（Ｓ１１：Ｙ）、そのまま、ＤＥＶＯ≠Ｖ1 の場合は（Ｓ１１：Ｎ）、Ｓ１２にて、ＤＥＶＯ＝Ｖ1 に調整するためのＰＷＭ値が演算された後、処理はＳ１３へ移行する。Ｓ１３では、その時点で演算されているＰＷＭ値がＰＷＭ発生部８０６から出力され、続くＳ１４にて、ＤＥＶ出力の終了タイミングであるか否かが判断される。

未だ画像形成中であり、ＤＥＶ出力の終了タイミングでない場合は（Ｓ１４：Ｎ）、Ｓ１５にて、前述のＳ３と同様に一定時間待機した後、処理はＳ１１へ移行する。以後、Ｓ１１〜Ｓ１５の処理が繰り返し実行され、ＤＥＶＯ＝Ｖ1 となるようにＰＷＭ値を調整しながらＤＥＶ出力が続行され、Ｓ１４にてＤＥＶ出力の終了タイミングであると判断されると（Ｓ１４：Ｙ）、Ｓ１６にてＤＥＶ出力が停止された後、処理が終了する。

以上のように、本実施の形態では、検出電極７１０と抵抗器７３１，７３２を追加しただけの簡単な構成によって、現像バイアスをＶ1 に維持する制御（Ｓ１１，Ｓ１２）と、接触不良などの異常時にそれを報知して出力を停止する制御（Ｓ５，Ｓ６）とを、同時に実行することができる。従って、本実施の形態のレーザプリンタ１では、製造コストを抑制しつつ良好な画像形成を行うことができる。

また、本実施の形態では、検出電極７１０を介して検出した電位をデジタル値ＤＥＶＯに変換して、ソフトウェア処理によって１つの制御部８００で上記制御を行っているので、構成を一層簡略化して製造コストを一層良好に抑制することができる。更に、本実施の形態では、接触不良等の異常時には（Ｓ５：Ｎ）、表示部２１０にエラー表示を行うと共にＤＥＶ出力を停止しているので（Ｓ６）、使用者に対処を促すと共に画像形成不良の発生を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、電極部材６００の一端６０１は、図１４（Ａ）に例示するように、駆動電極７００と接触する接触部６０１ａと、検出電極７１０と接触する接触部６０１ｂとに枝分かれしていてもよい。この場合、接触部６０１ｂが本発明の他の電極を構成する。

また、図１４（Ｂ）に例示するように、検出電極７１０と接触する接触部６０４ｂを駆動電極７００と接触する接触部６０４ａとは別体の他の電極として構成し、両者を抵抗成分６０３を介して電気的に接続してもよい。この場合、接触部６０４ｂが本発明の他の電極を構成する。図１５は、このような実施の形態の電気系統の構成を概略的に表すブロック図である。図１５に示すように、抵抗成分６０３の抵抗値を１０ＭΩ〜３０ＭΩとすると、Ａ／Ｄ変換器８１１に入力される電位は、検出電極７１０の電位を０．００４倍〜０．００３倍した値となる。従って、この実施の形態では、トナーの種類等に応じて抵抗成分６０３の抵抗値を設定することによって、次のような効果が生じる。

すなわち、現像バイアスの適正値は、トナーの種類によって異なる場合がある。ところが、このような場合でも、抵抗成分６０３の抵抗値をトナーの種類に応じて適宜設定しておけば、前述のＶ1 等のパラメータを変更することなく、各種トナーに対してそれぞれ最適の現像バイアスに制御することができる。

なお、上記実施の形態において、画像形成部７が画像形成手段に、現像器８０（現像カートリッジ４０＋トナーカートリッジ６０）が作像カートリッジに、電極部材６００及び駆動電極７００が駆動電極に、昇圧回路７２０及び駆動回路７２７が電源に、抵抗器７３２が抵抗手段に、Ｓ１１，Ｓ１２の処理及び制御部８００が制御手段に、Ｓ５の処理及び制御部８００が異常検出手段に、Ａ／Ｄ変換器８１１が変換手段に、制御部８００が処理装置に、Ｓ６の処理及び制御部８００が停止手段及び報知手段に、それぞれ相当する。

更に、本発明は、コピー機、ファクシミリ装置、カラーレーザプリンタ等、種々の電子写真方式の画像形成装置に適用することができ、像担持体は感光体ベルトであってもよく、感光体以外の像担持体であってもよい。また、本発明は、いわゆる中間転写ベルトを備えた画像形成装置にも適用することができる。特に、図１４（Ｂ），図１５に例示した実施の形態をカラーレーザプリンタに応用した場合は、トナーの色毎に現像バイアスの適正値が異なる場合にも同一のソフトウェアで対応することができる。

また、上記実施の形態では、感光体カートリッジ２０と現像カートリッジ４０とは分離可能に構成される例を挙げて説明したが、分離不可な一体型のカートリッジで構成してもよい。この場合、その一体型のカートリッジ全体が作像カートリッジに相当する。

本発明が適用されたレーザプリンタの外観を表す斜視図である。 そのレーザプリンタの蓋部を開放する動作を表す斜視図である。 そのレーザプリンタの給紙カセットを引き出す動作を表す斜視図である。 そのレーザプリンタの内部構成を表す縦断面図である。 そのレーザプリンタの各カートリッジを一体に取り出す操作を表す縦断面図である。 そのレーザプリンタのトナーカートリッジと現像カートリッジとを分断する動作を表す縦断面図である。 そのレーザプリンタのトナーカートリッジのみを取り出す動作を表す縦断面図である。 そのレーザプリンタの現像カートリッジとトナーカートリッジとを一体に取り出す動作を表す縦断面図である。 そのトナーカートリッジを現像カートリッジに装着した状態を表す左側面図である。 上記レーザプリンタ本体の左側内壁面の構成を表す説明図である。 上記トナーカートリッジの電極部材の構成を模式的に表す説明図である。 上記レーザプリンタの電気系統の構成を概略的に表すブロック図である。 その電気系統の制御部にて実行される制御を表すフローチャートである。 電極部材の他の実施の形態を表す説明図である。 その実施の形態の電気系統の構成を概略的に表すブロック図である。

符号の説明

１…レーザプリンタ ７…画像形成部 ２０…感光体カートリッジ
２１…感光体ドラム ２３…スコロトロン帯電器 ３１…定着部
４０…現像カートリッジ ４１…現像ローラ ６０…トナーカートリッジ
８０…現像器 ９０…スキャナユニット ２００…操作パネル
２１０…表示部 ４００…電極部材 ６００…電極部材
６０１ａ，６０１ｂ…接触部 ６０３…抵抗成分 ７００…駆動電極
７１０…検出電極 ７２０…昇圧回路 ７２７…駆動回路
７３１，７３２…抵抗器 ７３３…コンデンサ ８００…制御部
８０５，８０６…ＰＷＭ発生部 ８１１，８１２…Ａ／Ｄ変換器 Ｌ…レーザ光

Claims (8)

1. 電子写真方式により画像を形成する画像形成手段と、
   該画像形成手段の少なくとも一部を構成し、画像形成装置本体に着脱可能な作像カートリッジと、
   上記画像形成装置本体及び上記作像カートリッジにそれぞれ設けられ、上記作像カートリッジの上記画像形成装置本体への装着時には互いに接触して、上記画像形成装置本体から上記作像カートリッジへバイアス電圧を供給可能にする一対の駆動電極と、
   上記画像形成装置本体に設けられ、上記画像形成装置本体側の駆動電極に電圧を印加する電源と、
   を備えた画像形成装置であって、
   上記画像形成装置本体側の駆動電極とは別体に上記画像形成装置本体に設けられ、上記作像カートリッジの上記画像形成装置本体への装着時には、上記作像カートリッジ側の駆動電極、または、上記作像カートリッジ上でその駆動電極と電気的に接続された他の電極に接触する検出電極と、
   該検出電極と所定電位との間に配設された抵抗手段と、
   該抵抗手段の端子電圧に基づいて、上記電源の出力を制御する制御手段と、
   上記抵抗手段の端子電圧が異常である場合に、上記作像カートリッジの異常を検出する異常検出手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 上記抵抗手段の端子電圧をデジタル値に変換する変換手段を備え、
   上記制御手段が、上記変換手段によりデジタル値に変換された上記端子電圧に基づいて上記電源の出力を制御し、
   上記異常検出手段が、上記変換手段によりデジタル値に変換された上記端子電圧基づいて上記異常を検出し、
   更に、上記制御手段及び上記異常検出手段を構成する共通の処理装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 上記異常検出手段が上記作像カートリッジの異常を検出したとき、上記画像形成装置本体の動作を停止させる停止手段を、
   更に備えたことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 上記異常検出手段が上記作像カートリッジの異常を検出したとき、その異常を報知する報知手段を、
   更に備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 上記作像カートリッジが、上記検出電極に接触する上記他の電極を上記駆動電極とは別体に備え、
   上記他の電極と上記作像カートリッジ側の駆動電極とが抵抗成分を介して電気的に接続されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 上記作像カートリッジは、上記画像形成手段の一部を構成する像担持体に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像手段を備え、上記一対の駆動電極を介して供給されたバイアス電圧が、上記現像手段に印加されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に着脱可能に構成された作像カートリッジであって、
   像担持体に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像手段と、
   上記画像形成装置本体への装着時には、上記画像形成装置本体側に設けられた駆動電極と接触して上記現像手段に印加されるバイアス電圧が供給される駆動電極と、
   を備え、上記画像形成装置本体への装着時には、上記駆動電極またはその駆動電極と上記作像カートリッジ上で電気的に接続された他の電極が、上記画像形成装置本体側に設けられた他の電極と接触可能に構成されたことを特徴とする作像カートリッジ。
8. 上記画像形成装置本体側に設けられた他の電極と接触可能な上記他の電極を備え、その電極と上記作像カートリッジ側の駆動電極とが抵抗成分を介して電気的に接続されたことを特徴とする請求項７記載の作像カートリッジ。

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