JP2016102829A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、像担持体に余分な負荷を与えることなく、現像剤の消費を抑え、作像ユニットの装置本体への装着を検出すること。【解決手段】少なくとも像担持体１１と帯電手段１２とクリーニング手段１５ａとを含む作像ユニット１０が装置本体に対して着脱可能である、電子写真方式による画像形成装置。作像ユニット１０が装置本体に正常に装着されているか否かの検出処理を、通常の画像形成動作よりも前に実行する制御手段を供えている。制御手段は、像担持体１１を帯電手段１２によって帯電させ、転写部にて検出される電流値と予め決められた閾値とを比較する。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置、特に、像担持体を含むユニットが装置本体に対して着脱可能である、電子写真方式による画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式による複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、よく知られているように、表面が光導電性物質からなるドラム状の感光体（像担持体）を帯電器により一様に帯電し、その表面を露光手段によって画像情報に基づいて変調された光で露光し、電位差を有する静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置でトナー像化し、紙などの記録材上に転写した後に、該トナー像を熱や圧力にて記録材上に定着している。像担持体の帯電は、コロナ帯電器や帯電ローラに直流や交流で５００〜６５００Ｖ程度の高圧となる電圧を印加することで行われている。

そして、この種の画像形成装置（タンデム方式のカラープリンタが主流である）では、像担持体を中心として少なくとも帯電手段とトナーのクリーニング手段を含む作像ユニットの寿命は、装置本体の寿命よりも短く設定されており、寿命を迎えた作像ユニットは新しいユニットに交換される。それゆえ、作像ユニットは装置本体に対して着脱可能に構成されていて、作像ユニットが装置本体に対して正しくセットされているか否かを検出する必要がある。これをセンサにて検出することはコストが上昇するために好ましいことではない。そこで、装置本体に既存の機器を用いて作像ユニットが正常に装着されているか否かを検出することが従来から種々提案されている。

例えば、特許文献１，２には、像担持体を帯電することなく、１次転写電圧を印加し、その転写電流及び転写電圧値と予め決められた閾値とを比較することにより、ユニット（カートリッジ）装着の有無を検出することが記載されている。また、特許文献３には、感光体上に作成されたテスト用トナー像を転写したときの転写電流値に基づいて、作像ユニット装着の正誤を判断することが記載されている。さらに、特許文献４には、感光体上に作成されたテストパターンを濃度検出手段（ＡＩＤＣ）で読み込み、感光体の設置を判断することが記載されている。

しかしながら、特許文献１，２に記載の画像形成装置のように、像担持体に転写電圧を印加することは、通常マイナス電荷で帯電される像担持体をプラス電荷で帯電させることになり、像担持体に対して大きな負荷を与えるという問題点を有している。特許文献３，４に記載の画像形成装置では、トナーの消費量が増大するという問題点を有している。

特開２０００−０５６６３５号公報 特開２００６−１５４６４４号公報 特開２０１０−０２６４１４号公報 特開平０４−１６２０５６号公報

本発明の目的は、像担持体に余分な負荷を与えることなく、現像剤の消費を抑え、作像ユニットの装置本体への装着を検出できる画像形成装置を提供することにある。

本発明の一形態である画像形成装置は、
少なくとも像担持体と帯電手段とクリーニング手段とを含む作像ユニットが装置本体に対して着脱可能である、電子写真方式による画像形成装置において、
前記作像ユニットが前記装置本体に正常に装着されているか否かの検出処理を、通常の画像形成動作よりも前に実行する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記像担持体を前記帯電手段によって帯電させ、転写部にて検出される電流値と予め決められた閾値とを比較すること、
を特徴とする。

前記画像形成装置においては、像担持体を帯電手段によって帯電させ、転写部にて検出される電流値と予め決められた閾値とを比較することにより、作像ユニットが装置本体へ正常に装着されていることを検出する。つまり、像担持体に通常とは逆極性の電荷を付与したり、現像剤を不必要に消費することなく、既存の機器を使用して作像ユニットが正常に装着されていることを検出できる。

本発明によれば、像担持体に余分な負荷を与えることなく、現像剤の消費を抑え、作像ユニットの装置本体への装着を検出できる。

一実施例であるカラー画像形成装置を示す概略構成図である。 感光体周りの概略構成図である。 前記画像形成装置の要部を示す概略構成図である。 第１制御例を示す説明図である。 第１制御例での感光体上の電位を示す説明図である。 第１制御例での制御手順を示すフローチャート図である。 第２制御例を示す説明図である。 第２制御例での感光体上の電位を示す説明図である。 第２制御例での制御手順を示すフローチャート図である。 第３制御例での感光体上の電位を示す説明図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各図において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

（カラー画像形成装置の概略構成、図１〜図３参照）
まず、一実施例である電子写真方式によるカラー画像形成装置１の概略構成について図１を参照して説明する。この画像形成装置１は、タンデム方式でカラー画像を形成するようにしたプリンタであり、上部に画像読取りスキャナが配置されていてもよい。

詳しくは、四つの作像ユニット１０（イエロー画像を形成するための作像ユニット１０Ｙ、マゼンタ画像を形成するための作像ユニット１０Ｍ、シアン画像を形成するための作像ユニット１０Ｃ、ブラック画像を形成するための作像ユニット１０Ｋ）が並置されており、各感光体１１上に形成された各色のトナー画像を矢印Ｚ方向に回転する中間転写ベルト２１上に１次転写ローラ２２から付与される電界により順次転写／合成する。その後、合成トナー画像を２次転写ローラ２５から付与される電界により記録材上に転写する。中間転写ベルト２１上での残留トナーはクリーニングブレード（図示せず）を含むクリーナ２６にて除去される。

それぞれの作像ユニット１０は、図２に示すように、感光体１１の周囲に帯電器１２、残留トナーのクリーニングブレード１５ａを含むクリーナ１５を配置したものである、さらに、感光体１１の周囲に、ＬＥＤを光源とする露光装置１３、現像器１４が配置されている。帯電器１２は装置本体に装着されたときに高圧電源１６に接続される。なお、作像ユニット１０は現像器１４及び／又は露光装置１３などが含まれるように構成してもよい。

この種の作像ユニット１０を用いて電子写真方式で感光体１１上にトナー画像を形成し、中間転写ベルト２１に１次転写し、さらに記録材上に２次転写するプロセスは周知であり、その詳細な説明は省略する。

記録材は、２段に配置された給紙カセット３０に積載収容されており、いずれかのカセット３０から給紙ローラ３１によって１枚ずつ給紙される。給紙された記録材は、レジストローラ対３３を介して２次転写部へ搬送され、トナー画像が２次転写される。その後、記録材は定着装置３５でトナーの加熱定着を施され、排出ローラ対３８から排出部５上へ排出される。

各作像ユニット１０での１次転写部には、図３に示すように、矢印Ａ方向に回転駆動される感光体１１に対して中間転写ベルト２１の内面側から１次転写ローラ２２が対向し、中間転写ベルト２１の表面を感光体１１に所定の圧力で接触させている。１次転写ローラ２２には高圧電源２３から１次転写バイアスとして５００〜３０００Ｖの電圧が印加される。高圧電源２３と１次転写ローラ２２との間には電流計２４が配置され、ローラ２２を流れる電流Ｄの電流値が検出される。

また、本画像形成装置１にはＣＰＵを中心として構成された制御部６０を備えている。制御部６０は装置１の動作を全体的に制御し、特に、以下に説明するように作像ユニット１０が正常に装着されているか否かの検出処理を制御する。

（作像ユニットの検出）
作像ユニット１０は装置本体に対して着脱可能であり、その着脱のための構成は周知である。従って、制御部６０は作像ユニット１０が正常に装着されているか否かを、通常の画像形成動作よりも前に検出する制御を実行する。このような検出処理は、例えば、装置本体の扉の開閉検知信号、画像形成開始信号などに基づいて開始される。

（第１制御例、図４〜図６参照）
検出処理の第１制御例を説明する。まず、図４に示すように、感光体１１を矢印Ａ方向に回転させつつ、感光体１１の表面電位が例えば−１００Ｖ〜−９００Ｖに帯電するような帯電バイアスを高圧電源１６から帯電器１２に印加する（図６のステップＳ１参照）。感光体１１の回転に伴ってマイナス電荷が１次転写ローラ２２の近傍（１次転写部）に到達したとき、１次転写ローラ２２に転写電圧を印加しない状態において、感光体１１と１次転写ローラ２２との間で中間転写ベルト２１を介して放電が生じ電流Ｄ１が流れる。電流Ｄ１の電流値を電流計２４で検出し、この電流値Ｄ１と予め決められた閾値Ｂとを比較する（図６のステップＳ２参照）。Ｄ１＞Ｂであれば作像ユニット１０が正常に装着されていると判定し（ステップＳ３参照）、Ｄ１≦Ｂであれば図示しないディスプレイにエラー表示を行う（ステップＳ４参照）。ところで、電流値Ｄ１は２〜４μＡである。閾値Ｂはこの電流値Ｄ１よりも小さい値に設定される。

本第１制御例において、感光体１１は、帯電電圧の印加によってマイナス電荷に帯電され（図５参照）、１次転写ローラ２２からはプラスの電圧が印加されることはない。このマイナス帯電は感光体１１の通常の帯電極性であり、プラスに帯電させることと比較すると、第１制御例では感光体１１に大きな負荷を与えることはない。ここで印加される帯電電圧値は、通常の画像形成動作時よりも高いことが好ましい。１次転写ローラ２２に流れる電流値Ｄ１が大きくなり、検出精度を高めることができるからである。但し、感光体１１の負荷を考慮するとあまり高い電圧値に設定しないほうがよい。

また、本第１制御例の実行中、現像器１４は回転駆動することなく、現像バイアスは直流成分のみ印加することが好ましい。感光体１１に対する現像剤中のトナーやキャリアの飛散、付着を抑制することができ、結果的に現像剤の消費を抑え、感光体１１、クリーニングブレード１５ａの短寿命化を抑制できる。

（転写ローラの感光体に対する食込み量、図３参照）
ところで、中間転写ベルト２１は弾性体からなり、図３の拡大部分に示すように、垂直断面視において、感光体１１の軸心と１次転写ローラ２２の中心とが水平方向にずれた状態で配置されている。このような配置にあっては、検出処理を実行する際には、１次転写ローラ２２を通常の画像形成動作時よりも感光体１１に対する食込み量を大きくすることにより、感光体１１と転写ローラ２２との距離が短くなり、１次転写部に流れる電流値Ｄ１が大きくなる。それゆえ、検出精度が高くなる。

（第２制御例、図７〜図９参照）
次に第２制御例を説明する。図７に示すように、感光体１１を矢印Ａ方向に回転させつつ、感光体１１の表面電位が例えば−１００Ｖ〜−９００Ｖに帯電するような帯電バイアスを高圧電源１６から帯電器１２に印加すること（図９のステップＳ１１参照）は前記第１制御例と同じである。ここで、感光体１１の表面はマイナスの電荷で帯電する。感光体１１の回転に伴ってマイナス電荷が１次転写ローラ２２の近傍（１次転写部）に到達したときには、１次転写ローラ２２に高圧電源２３から例えば５００〜３０００Ｖの１次転写バイアスを印加する（図９のステップＳ１２参照）。１次転写バイアスはプラスの電位であるため、感光体１１と１次転写ローラ２２との間には前記電流Ｄ１よりも大きな電流Ｄ２が流れる。

前記電流Ｄ２の電流値を電流計２４で検出し、この電流値Ｄ２と予め決められた閾値Ｃとを比較する（図９のステップＳ１３参照）。Ｄ２＞Ｃであれば作像ユニット１０が正常に装着されていると判定し（ステップＳ１４参照）、Ｄ２≦Ｃであれば図示しないディスプレイにエラー表示を行う（ステップＳ１５参照）。本第２制御例において、電流値Ｄ２は１０〜２０μＡである。閾値Ｃはこの電流値Ｄ２よりも小さい値に設定されている。第２制御例では電流値Ｄ２が第１制御例での電流値Ｄ１よりも大きいため、より高精度での検出が可能である。

本第２制御例において、感光体１１は、帯電電圧の印加によってマイナス電荷に帯電され、かつ、１次転写ローラ２２からの１次転写バイアスの印加によって相殺されて結果的に０Ｖになる（図８参照）。従って、第２制御例においても感光体１１に大きな負荷を与えることはない。特に、本第２制御例では、１次転写バイアスを印加することで、電流値Ｄ２が大きくなり、検出精度を高めることができる。また、第２制御例の実行中、現像器１４は回転駆動することなく、現像バイアスは直流成分のみ印加することが好ましいのは前記第１制御例と同様である。

（第３制御例、図１０参照）
第３制御例は、検出処理の実行中に、感光体１１に現像剤中のキャリアが付着しないように、マイナス帯電させた感光体１１上の帯電領域中の画像領域を露光装置１３によって全面露光する。つまり、マイナス帯電された感光体１１をそのままで現像器１４を通過させると、現像バイアスが印加されていない場合は、現像剤中のキャリアが帯電領域に付着することになる。これに対して、画像領域を全面露光すればキャリアの付着が生じる可能性がある領域は非画像領域の一部のみ（図１０に示す画像領域の先端部及び後端部のみ）となり、感光体１１へのキャリアの付着が抑制される。

（システム速度）
作像ユニット１０の前記検出処理を実行する際、感光体１１の回転速度を通常の画像形成動作時の速度（システム全体の駆動速度）よりも遅くすることが好ましい。検出時間が同じであれば、回転速度が遅いほうが感光体１１などの駆動距離が短くなり、感光体１１やその周囲に配置されている現像器１４、クリーニングブレード１５ａなどの寿命が短くなるのを抑制できる。

（実施例のまとめ）
少なくとも像担持体と帯電手段とクリーニング手段とを含む作像ユニットが装置本体に対して着脱可能である、電子写真方式による画像形成装置において、像担持体を帯電手段によって帯電させ、転写部にて検出される電流値と予め決められた閾値とを比較することにより、作像ユニットが正常に装着されているか否かを検出する。これにて、像担持体に通常とは逆極性の電荷を付与したり、現像剤の消費を抑え、既存の機器を使用して作像ユニットが正常に装着されたことを検出することができる。

特に、前記画像形成装置においては、像担持体を帯電手段によって帯電させた後、転写手段によって転写電圧を印加することなく、像担持体の帯電電荷を転写手段に放電させ、その放電電流値を検出してもよい。あるいは、像担持体を帯電手段によって帯電させた後、転写手段に所定の転写電圧を印加したときに該転写手段に流れる電流値を検出するようにしてもよい。これにて、像担持体と転写手段との電位差が大きくなり、検出精度を高めることができる。

帯電手段に印加する電圧値は通常の画像形成動作時よりも高いことが好ましい。転写手段に流れる電流値が大きくなり、検出精度を高めることができる。

また、像担持体を帯電手段によって帯電させた後、像担持体上の帯電領域中の画像領域を露光手段によって全面露光することが好ましい。帯電された像担持体をそのままで現像手段を通過させると、現像バイアスが印加されていない場合、現像剤中のキャリアが帯電領域（全面）に付着することになる。しかし、画像領域を全面露光することでキャリアが付着するおそれのある帯電領域は非画像領域の一部のみとなり、像担持体に対するキャリアの付着を抑制することができる。さらに、像担持体に対する現像剤の飛散、付着を抑制するためには、作像ユニットの検出処理を実行中は現像手段を回転駆動しないことが好ましい。同様の効果を奏するために、作像ユニットの検出処理を実行中は現像手段には直流成分のみの現像バイアスを印加することが好ましい。これらの制御により、現像剤の消費を抑え、像担持体、クリーニング手段の短寿命化を抑制できる。

また、複数の作像ユニットが並置されており、無端状に張架された中間転写ベルトが１次転写手段によってそれぞれの像担持体に圧接された状態で回転駆動可能に配置されており、垂直断面視において、像担持体の軸心と１次転写手段の中心とが水平方向にずれている画像形成装置（タンデム型のカラー画像形成装置）においては、作像ユニットの検出処理を実行中は１次転写手段の像担持体に対する食込み量を大きくすることが好ましい。この場合、中間転写ベルトは弾性体からなることが好ましい。１次転写手段の像担持体に対する食込み量が大きくなると、転写部へ流れる電流値が大きくなり、作像ユニットの検出精度が高まる。

また、作像ユニットの検出処理を実行中は、像担持体の回転速度を通常の画像形成動作時よりも遅くすることが好ましい。これにて、像担持体などの駆動距離が短くなり、像担持体やその周囲に配置されている機器の寿命が短くなるのを抑制できる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る、画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、画像形成装置としては、プリント機能のみを備えたもの以外に、通信機能やファクシミリ機能などを備えた複合機であってもよい。作像ユニットの細部の構成は任意である。また、画像形成装置としては、タンデム方式以外のカラープリンタであってもよく、モノクロ画像形成装置であってもよい。モノクロ画像形成装置にあっては、像担持体（感光体）に転写手段が直接的に接触あるいは対向する形態となる。

以上のように、本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、像担持体に余分な負荷を与えることなく、現像剤の消費を抑え、作像ユニットの装置本体への装着を検出できる点で優れている。

１…画像形成装置
１０…作像ユニット
１１…感光体
１２…帯電器
１３…露光装置
１４…現像器
１５ａ…クリーニングブレード
２１…中間転写ベルト
２２…１次転写ローラ
２４…電流計
６０…制御部

Claims (10)

1. 少なくとも像担持体と帯電手段とクリーニング手段とを含む作像ユニットが装置本体に対して着脱可能である、電子写真方式による画像形成装置において、
   前記作像ユニットが前記装置本体に正常に装着されているか否かの検出処理を、通常の画像形成動作よりも前に実行する制御手段を備え、
   前記制御手段は、前記像担持体を前記帯電手段によって帯電させ、転写部にて検出される電流値と予め決められた閾値とを比較すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記像担持体を前記帯電手段によって帯電させた後、転写手段によって転写電圧を印加することなく、前記像担持体の帯電電荷を前記転写手段に放電させ、その放電電流値を検出すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記像担持体を前記帯電手段によって帯電させた後、転写手段に所定の転写電圧を印加したときに該転写手段に流れる電流値を検出すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電手段に印加する電圧値は通常の画像形成動作時よりも高いこと、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記像担持体を前記帯電手段によって帯電させた後、前記像担持体上の帯電領域中の画像領域を露光手段によって全面露光させること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記作像ユニットの検出処理を実行中は現像手段を回転駆動しないこと、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記作像ユニットの検出処理を実行中は現像手段には直流成分のみの現像バイアスを印加すること、を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 複数の前記作像ユニットが並置されており、無端状に張架された中間転写ベルトが１次転写手段によってそれぞれの像担持体に圧接された状態で回転駆動可能に配置されており、
   垂直断面視において、前記像担持体の軸心と前記１次転写手段の中心とが水平方向にずれており、
   前記制御手段は、前記作像ユニットの検出処理を実行中は前記１次転写手段の前記像担持体に対する食込み量を大きくすること、
   を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記中間転写ベルトは弾性体からなること、を特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、前記作像ユニットの検出処理を実行中は、前記像担持体の回転速度を通常の画像形成動作時よりも遅くすること、を特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。

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