JP5962030B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体を帯電させる帯電器をそれぞれ有し、装置本体に対して着脱可能な複数のカートリッジを備えた画像形成装置に関する。

従来、並列に接続した複数の帯電器に対して１つの共通電源を接続してコストダウンを図る技術が知られている（特許文献１参照）。また、帯電器を備えるプロセスカートリッジ（カートリッジ）が、複数、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成された技術も知られている（特許文献２参照）。

特開平３−１４２４８３号公報 特開２０１０−１５６７８０号公報

ところで、出願人は、並列に接続した複数の帯電器に対して１つの電圧印加回路を接続する構成において、各帯電器に流れる電流のうち、最小値となる電流が所定の値となるように複数の帯電器に印加する電圧（電圧印加回路）を制御する画像形成装置を提案している。このような装置において、帯電器を有するカートリッジの１つが装着されていないと、装着されていない位置の電流の値を最小値として当該位置の電流値を上げようとする電圧制御が行われるため、装着されているカートリッジの帯電器に過大な電圧が印加され、帯電器に過電流が流れてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、帯電器に過電流が流れることを抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、装置本体と、第１感光体と当該第１感光体を帯電させる第１帯電器とを有し、装置本体に対して着脱可能な第１カートリッジと、第２感光体と当該第２感光体を帯電させる第２帯電器とを有し、装置本体に対して着脱可能な第２カートリッジと、第１帯電器および当該第１帯電器と並列に接続された第２帯電器に電圧を印加する電圧印加手段と、装置本体に対して第１カートリッジおよび第２カートリッジが装着されているか否かを判定可能な装着判定手段と、第１帯電器および第２帯電器に印加する電圧の値が所定電圧値となるように電圧印加手段を制御する定電圧制御と、第１帯電器に流れる電流および第２帯電器に流れる電流のうち最小値となる電流が所定電流値となるように電圧印加手段を制御する定電流制御とを実行可能な制御手段とを備える。
そして、制御手段は、印刷準備のための初期動作の開始時に定電圧制御を実行し、装着判定手段がすべてのカートリッジが装着されていると判定した場合に定電圧制御から定電流制御に切り替える。

この構成によれば、印刷準備のための初期動作の開始時に定電圧制御、すなわち帯電器に印加する電圧を一定とする制御を実行するので、カートリッジの例えば１つが装着されていない場合に帯電器に印加する電圧が上昇するというようなことがなくなる。これにより、装着されているカートリッジの帯電器に過電流が流れることを抑制することができる。

前記した画像形成装置において、制御手段は、装着判定手段がすべてのカートリッジが装着されていると判定した場合、定電圧制御から定電流制御への切り替えを初期動作中に実行するように構成することが望ましい。

これによれば、定電圧制御から定電流制御への切り替えを初期動作中に実行することで、定電圧制御から定電流制御への切り替えを初期動作終了後に実行する場合と比較して、画像形成装置が印刷可能な状態となるまでに要する時間を短縮化することができる。

前記した各画像形成装置において、装着判定手段は、定電圧制御中に、第１帯電器に流れる電流および第２帯電器に流れる電流を個別に取得し、取得した電流値が第１基準値以下である場合は、対応する帯電器を有しているカートリッジが装着されていないと判定し、取得した電流値が第１基準値を超える場合は、対応する帯電器を有するカートリッジが装着されていると判定するように構成することができる。

これによれば、装置本体内にカートリッジの有無を検出するためのセンサを設けなくても、カートリッジが装着されているか否かを判定することができる。これにより、部品点数の削減や低コスト化、装置の小型化などが可能となる。

また、本発明の画像形成装置において、制御手段は、定電圧制御を実行するときに所定電圧値を少なくとも第１の電圧値と当該第１の電圧値とは異なる第２の電圧値とに切り替えるように構成することができる。
この場合、装着判定手段は、定電圧制御中に、第１帯電器に流れる電流および第２帯電器に流れる電流を個別に取得し、第１の電圧値の電圧が印加されているときに取得した第１の電流値と、第２の電圧値の電圧が印加されているときに取得した第２の電流値との差が第２基準値以下である場合は、対応する帯電器を有しているカートリッジが装着されていないと判定し、第１の電流値と第２の電流値との差が第２基準値を超える場合は、対応する帯電器を有するカートリッジが装着されていると判定するように構成することができる。

これによれば、装置本体内にカートリッジの有無を検出するためのセンサを設けなくても、カートリッジが装着されているか否かを判定することができる。特に、取得した電流値自体ではなく、第１の電流値と第２の電流値との差からカートリッジが装着されているか否かを判定するので、仮にもともと電流が流れにくい帯電器があったとしても、カートリッジが装着されているか否かを精度良く判定することができる。また、カートリッジの有無を検出するセンサを設ける必要がなくなるため、部品点数の削減や低コスト化、装置の小型化などが可能となる。

前記した各画像形成装置において、制御手段は、装着判定手段がブラックに対応する第１カートリッジが装着され、ブラック以外の色に対応する第２カートリッジが装着されていないと判定し、かつ、印刷データが入力された場合は、第１カートリッジを用いたモノクロ印刷動作を定電圧制御で実行するように構成することができる。

これによれば、ブラック以外の色に対応する第２カートリッジ、例えば、マゼンタのカートリッジが装着されていない場合においても、モノクロ印刷は可能としつつ、ブラックやシアン、イエローのカートリッジの帯電器に過電流が流れることを抑制することができる。

前記した各画像形成装置においては、報知手段を備え、制御手段は、装着判定手段が少なくとも１つのカートリッジが装着されていないと判定した場合に報知手段にエラーを報知させるように構成することができる。

これによれば、カートリッジが装着されていない旨の情報をユーザに対して報知することができる。

また、前記した目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、装置本体と、第１感光体と当該第１感光体を帯電させる第１帯電器とを有し、装置本体に対して着脱可能な第１カートリッジと、第２感光体と当該第２感光体を帯電させる第２帯電器とを有し、装置本体に対して着脱可能な第２カートリッジと、第１帯電器および当該第１帯電器と並列に接続された第２帯電器に電圧を印加する電圧印加手段と、制御手段とを備える。
そして、制御手段は、第１帯電器および第２帯電器に印加する電圧の値が所定電圧値となるように電圧印加手段を制御して第１帯電器に流れる電流および第２帯電器に流れる電流を個別に取得し、取得した各電流値が第１基準値を超える場合は、第１帯電器に流れる電流および第２帯電器に流れる電流のうち最小値となる電流が所定電流値となるように電圧印加手段を制御する。

この構成によれば、まず、帯電器に印加する電圧を一定とする制御を実行するので、カートリッジの例えば１つが装着されていない場合に帯電器に印加する電圧が上昇するというようなことがなくなる。これにより、装着されているカートリッジの帯電器に過電流が流れることを抑制することができる。

前記した画像形成装置において、制御手段は、印刷準備のための初期動作の開始時に第１帯電器および第２帯電器に印加する電圧の値が所定電圧値となるように電圧印加手段を制御して第１帯電器に流れる電流および第２帯電器に流れる電流を個別に取得し、取得した各電流値が第１基準値を超える場合は、印刷動作時に第１帯電器に流れる電流および第２帯電器に流れる電流のうち最小値となる電流が所定電流値となるように電圧印加手段を制御するように構成することができる。

本発明によれば、印刷準備のための初期動作の開始時には定電圧制御を実行し、すべてのカートリッジが装着されていると判定された場合に定電圧制御から定電流制御に切り替えるので、帯電器に過電流が流れることを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例としてのカラープリンタの概略構成を示す図である。 カラープリンタの特徴部分に係る構成を示す図である。 帯電バイアスと帯電電流の関係を示すグラフである。 ブラック以外の現像ローラを離間した状態を示す図である。 カラープリンタの起動時の制御装置の動作を示すフローチャートである。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、まず、画像形成装置の一例としてのカラープリンタ１の概略構成を説明した後、本発明の特徴部分に係るカラープリンタ１の詳細な構成について説明する。

また、以下の説明において、方向は、カラープリンタ１を使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における左側を「前」、右側を「後」とし、手前側を「右」、奥側を「左」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

＜カラープリンタの全体構成＞
図１に示すように、カラープリンタ１は、装置本体の一例としての本体筐体１０と、アッパーカバー１１と、用紙Ｓを供給する給紙部２０と、供給された用紙Ｓに画像を形成する画像形成部３０と、画像が形成された用紙Ｓを排出する排紙部９０とを主に備えている。

アッパーカバー１１は、本体筐体１０の上部に設けられ、後側の回動軸１２を中心として前側が本体筐体１０に対し上下に回動することで、本体筐体１０の上面に形成された開口１０Ａを開閉する。開口１０Ａは、本体筐体１０の内部に収容された部材をメンテナンスするための開口である。

なお、内部に収容された部材のメンテナンスの具体例としては、後述するプロセスカートリッジ５０（帯電器５２）などを新しいものに交換することや、帯電器５２（ワイヤ電極５２１）をクリーニングすることなどを挙げることができる。ちなみに、帯電器５２をクリーニングするための具体的な方法や構成などは公知であるので、本明細書においては詳細な説明を省略する。

給紙部２０は、本体筐体１０内の下部に設けられ、用紙Ｓを収容する給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１から用紙Ｓを画像形成部３０に供給する用紙供給機構２２とを主に備えている。給紙トレイ２１内の用紙Ｓは、用紙供給機構２２によって１枚ずつ分離されて画像形成部３０に供給される。

画像形成部３０は、４つのＬＥＤユニット４０と、４つのカートリッジの一例としてのプロセスカートリッジ５０と、転写ユニット７０と、定着ユニット８０とを主に備えて構成されている。

ＬＥＤユニット４０は、アッパーカバー１１に保持部１４を介して揺動可能に支持されており、アッパーカバー１１を閉じた状態において感光体ドラム５１の上方に対向して配置される。このＬＥＤユニット４０は、画像データに基づいて先端の発光部（ＬＥＤ）が明滅することで、帯電後の感光体ドラム５１の表面を露光する。

プロセスカートリッジ５０は、アッパーカバー１１と給紙トレイ２１との間で前後方向に沿って並列配置されており、アッパーカバー１１を開いたときに露出する本体筐体１０の開口１０Ａから、本体筐体１０に対し略上下方向に着脱（交換）可能に装着される構成となっている。

プロセスカートリッジ５０は、感光体の一例としての感光体ドラム５１と、帯電器５２と、現像ローラ５３と、供給ローラ５４と、層厚規制ブレード５５と、正帯電性のトナー（現像剤）を収容するトナー収容部５６とを主に備えている。

プロセスカートリッジ５０は、ブラック用、イエロー用、マゼンタ用およびシアン用の各色のトナーが入った５０Ｋ，５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃの符号で示すものが用紙Ｓの搬送方向上流からこの順で並んで配置されている。なお、本明細書および図面において、トナーの色に対応した感光体ドラム５１、帯電器５２などを特定する場合には、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのそれぞれに対応させて、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの記号を付することとする。

感光体ドラム５１は、導電性を有する円筒状のドラム本体の表面（外周面）に感光層が形成されるとともに、ドラム本体に導通する回転軸が接地（図２参照）された公知の感光体である。

帯電器５２は、各感光体ドラム５１に対応して設けられており、ワイヤ電極５２１と、グリッド電極５２２とを主に有している。この帯電器５２は、帯電バイアス（電圧）が印加されることでコロナ放電を発生させ、対応する感光体ドラム５１の表面を正の電位に帯電させる。

転写ユニット７０は、給紙トレイ２１とプロセスカートリッジ５０との間に設けられ、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２と、駆動ローラ７１と従動ローラ７２の間に張設された無端状の搬送ベルト７３と、４つの転写ローラ７４とを主に備えている。搬送ベルト７３は、外側の面が各感光体ドラム５１に接しており、その内側には各転写ローラ７４が各感光体ドラム５１との間で搬送ベルト７３を挟持するように配置されている。

定着ユニット８０は、プロセスカートリッジ５０および転写ユニット７０の後方に設けられ、加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１と対向配置されて加熱ローラ８１を押圧する加圧ローラ８２とを主に備えている。

画像形成部３０では、感光体ドラム５１の表面が、帯電器５２により一様に帯電された後、ＬＥＤユニット４０により露光されることで、感光体ドラム５１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。

また、トナー収容部５６内のトナーは、供給ローラ５４を介して現像バイアスが印加された現像ローラ５３に供給され、現像ローラ５３と層厚規制ブレード５５との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ５３上に担持される。なお、このような過程において、トナーは、現像ローラ５３と供給ローラ５４の間や、現像ローラ５３と層厚規制ブレード５５の間などで正に摩擦帯電される。

そして、現像ローラ５３上に担持されたトナーが感光体ドラム５１の露光部分に供給されることで、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム５１上にトナー像が形成される。その後、給紙部２０から供給された用紙Ｓが、感光体ドラム５１と搬送ベルト７３（転写バイアスが印加された転写ローラ７４）の間を搬送されることで、感光体ドラム５１上に形成されたトナー像が用紙Ｓ上に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２の間を搬送されることでトナー像が熱定着される。

なお、カラープリンタ１において、カラー画像を形成する場合は、すべてのプロセスカートリッジ５０の感光体ドラム５１にトナー像が形成され、用紙Ｓが感光体ドラム５１と搬送ベルト７３の間を搬送されるときに、各色のトナー像が用紙Ｓ上に順次重ね合わせて転写される。一方、ブラックのトナーのみでモノクロ画像を形成する場合は、ブラックのトナーを収容するプロセスカートリッジ５０の感光体ドラム５１のみにトナー像が形成され、用紙Ｓが感光体ドラム５１と搬送ベルト７３の間を搬送されるときに、ブラックのトナー像が用紙Ｓ上に転写される。

排紙部９０は、定着ユニット８０から搬出された用紙Ｓを案内するための排紙経路９１と、用紙Ｓを搬送する複数の搬送ローラ９２とを主に備えている。トナー像が熱定着された用紙Ｓ（画像が形成された用紙Ｓ）は、搬送ローラ９２によって排紙経路９１を搬送され、本体筐体１０の外部に排出されて排紙トレイ１３上に載置される。

＜カラープリンタの詳細構成＞
図２に示すように、カラープリンタ１は、帯電バイアス印加装置１１０と、接離機構２００と、制御手段の一例としての制御装置１３０と、報知手段１５０とをさらに備えている。

なお、本実施形態では、ブラックのトナーを収容するプロセスカートリッジ５０Ｋ、感光体ドラム５１Ｋおよび帯電器５２Ｋが、「第１カートリッジ」、「第１感光体」および「第１帯電器」に相当する。また、ブラック以外の色、すなわち、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーを収容するプロセスカートリッジ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ、感光体ドラム５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃおよび帯電器５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃが、「第２カートリッジ」、「第２感光体」および「第２帯電器」に相当する。

帯電バイアス印加装置１１０は、電圧印加手段の一例としての帯電バイアス印加回路１１１と、４つの定電圧回路Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４と、４つの電流検出部Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とを主に備えて構成されている。

帯電バイアス印加回路１１１は、並列に接続された４つのワイヤ電極５２１に接続されており、各ワイヤ電極５２１に共通の帯電バイアス（電圧）を印加する回路である。なお、ワイヤ電極５２１に帯電バイアスを印加する回路の具体的な構成などは公知であるので、本明細書においては詳細な説明を省略する。

定電圧回路Ｄ１〜Ｄ４は、例えば、直列に接続された３つのツェナーダイオードから構成されており、各帯電器５２のグリッド電極５２２に印加する電圧を定電圧化する回路である。また、電流検出部Ｒ１〜Ｒ４は、例えば、抵抗器から構成されており、一端が対応する定電圧回路Ｄ１〜Ｄ４に接続されるとともに、他端が接地されている。

接離機構２００は、本体筐体１０に装着されているプロセスカートリッジ５０の感光体ドラム５１に対して、対応する現像ローラ５３を接触または離間させる公知の機構である。この接離機構２００は、例えば、ブラックのトナーのみでモノクロ画像を形成する場合に制御装置１３０によって駆動され、感光体ドラム５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃから、対応する現像ローラ５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃを離間させる。これにより、画像形成（モノクロ印刷）に用いない現像ローラ５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃから、対応する感光体ドラム５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃにトナーが移るのを抑えることができるので、用紙Ｓの汚れを抑制することができる。

制御装置１３０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェースなどを備えて構成されており、予め設定されたプログラムなどに従ってカラープリンタ１の各部、例えば、画像形成部３０や帯電バイアス印加装置１１０などを制御する。

この制御装置１３０は、開かれた状態のアッパーカバー１１が閉じられたことを図示しないセンサが検知したときにカラープリンタ１を起動し、画像形成部３０などを駆動させてトナー収容部５６内のトナーを撹拌したり、加熱ローラ８１を加熱したりする、ウォーミングアップ動作（印刷準備のための初期動作）を開始するように構成されている。なお、ウォーミングアップ動作は、カラープリンタ１が印刷可能な状態となるまでの動作であり、例えば、加熱ローラ８１の表面温度がトナー像の熱定着に適した温度となるまでなどである。

制御装置１３０は、本発明に関連する機能部として、帯電電流検知手段１３１と、帯電バイアス制御手段１３２と、装着判定手段１３３と、印刷制御手段１３５と、記憶部１３９とを主に備えている。

帯電電流検知手段１３１は、４つの各ワイヤ電極５２１に流れた帯電電流を個別に検知する機能を有している。具体的に、帯電電流検知手段１３１は、配線を介し、各定電圧回路Ｄ１〜Ｄ４と、当該定電圧回路Ｄ１〜Ｄ４に対応する電流検出部Ｒ１〜Ｒ４との間に接続されており、各ワイヤ電極５２１に流れた帯電電流（詳しくは、各グリッド電極５２２に流れた電流）の大きさに比例した電圧が入力されるようになっている。これにより、帯電電流検知手段１３１は、入力された電圧を読み取ることで、各ワイヤ電極５２１に流れた帯電電流を検知することができるようになっている。

このように４つの各ワイヤ電極５２１に流れた帯電電流を個別に検知できることで、後述するように、ワイヤ電極５２１を有するプロセスカートリッジ５０の装着の有無を制御装置１３０で個別に（色ごとに）把握することが可能となっている。

帯電バイアス制御手段１３２は、帯電バイアス印加回路１１１を制御することで、各帯電器５２に印加する帯電バイアスを制御する機能を有している。具体的に、帯電バイアス制御手段１３２は、帯電バイアス印加回路１１１の制御において、定電圧制御と定電流制御とを実行可能に構成されている。

定電圧制御は、各帯電器５２に印加する帯電バイアスの値が後述する所定バイアス値（所定電圧値）となるように帯電バイアス印加回路１１１を制御するものである。また、定電流制御は、各帯電器５２に流れた帯電電流のうち、最小値となる電流が所定電流値となるように帯電バイアス印加回路１１１を制御するものである。

なお、各帯電器５２に流れた帯電電流のうち最小値となる電流が所定電流値となるように帯電バイアス印加回路１１１を制御する、定電流制御を実行することで、帯電後のすべての感光体ドラム５１の表面電位を所望の値以上に維持することができる。これにより、特に、印刷のときに、露光部分と未露光部分との電位差をある程度大きくできるため、未露光部分へのトナーの付着を抑制することができ、いわゆるかぶりなどの画像品質の低下を抑制することができる。

本実施形態において、帯電バイアス制御手段１３２は、ウォーミングアップ動作の開始時に、帯電バイアス印加回路１１１を制御して定電圧制御を実行する。定電圧制御を実行するとき、帯電バイアス制御手段１３２は、所定バイアス値を、第１バイアス値（第１の電圧値）と、第１バイアス値とは異なる第２バイアス値（第２の電圧値）とに切り替えるように構成されている。

具体的に、帯電バイアス制御手段１３２は、ウォーミングアップ動作の開始時に、まず、各帯電器５２（各ワイヤ電極５２１）に対し、所定バイアス値として、記憶部１３９から取得した前回印加した帯電バイアスの値（前回バイアス値）よりも絶対値が小さい第１バイアス値で帯電バイアスを印加するように帯電バイアス印加回路１１１を制御する。

次いで、帯電バイアス制御手段１３２は、ウォーミングアップ動作中の、第１バイアス値での帯電バイアスの印加開始時から所定時間経過後に、所定バイアス値として、第１バイアス値よりも絶対値が小さい第２バイアス値で帯電バイアスを印加するように帯電バイアス印加回路１１１を制御する。なお、帯電電流検知手段１３１は、第１バイアス値での帯電バイアスの印加によって各ワイヤ電極５２１に流れた帯電電流を個別に検知して記憶部１３９に記憶させ、また、第２バイアス値での帯電バイアスの印加によって各ワイヤ電極５２１に流れた帯電電流を個別に検知して記憶部１３９に記憶させる。

なお、第１バイアス値は、実験やシミュレーションなどによって予め定めた固定値、または、予め設定した計算式に基づいて設定すればよい。固定値としては、例えば、印刷制御時に印加される電圧の最小値（各ワイヤ電極５２１がすべて新品状態であるときに印加される電圧値）よりも小さい値などを採用することができる。また、計算式に基づく値としては、例えば、前回バイアス値の７０〜８０％程度の値を採用することができる。同様に、第２バイアス値も、予め定めた固定値、または、予め設定した計算式に基づいて設定すればよい。

定電圧制御の開始後、帯電バイアス制御手段１３２は、装着判定手段１３３が本体筐体１０に対してすべてのプロセスカートリッジ５０が装着されていると判定した場合には、帯電バイアス印加回路１１１の制御を定電圧制御から定電流制御に切り替える。帯電バイアス制御手段１３２は、装着判定手段１３３がすべてのカートリッジが装着されていると判定した場合の定電圧制御から定電流制御への切り替えをウォーミングアップ動作中に実行する。

また、帯電バイアス制御手段１３２は、印刷制御における所定のタイミングごとに、各帯電器５２に印加した帯電バイアスの値を、それぞれ前回値（前回バイアス値）として記憶部１３９に記憶させる機能を有している。ここで、印刷制御における所定のタイミングとは、例えば、１枚の用紙Ｓに画像が形成されるたびであってもよいし、カラープリンタ１に入力された１印刷ジョブの処理が終了するたびであってもよい。また、印刷制御における所定のタイミングは、入力された印刷ジョブの処理がすべて終了したとき（印刷終了時）であってもよいし、各帯電器５２に印加する帯電バイアスの値が変化したときであってもよい。

装着判定手段１３３は、本体筐体１０に対して各プロセスカートリッジ５０が装着されているか否かを判定する機能を有している。具体的に、装着判定手段１３３は、定電圧制御中に、各帯電器５２に流れた帯電電流を個別に取得し、色ごとに、それぞれ、第１バイアス値の帯電バイアスが印加されているときに取得した第１帯電電流値（第１の電流値）と、第２バイアス値の帯電バイアスが印加されているときに取得した第２帯電電流値（第２の電流値）との差（絶対値）が、予め設定した装着判定基準値（第２基準値）以下であるか否かを判定する。

そして、第１帯電電流値と第２帯電電流値との差が装着判定基準値以下である場合、装着判定手段１３３は、対応する帯電器５２を有しているプロセスカートリッジ５０が装着されていないと判定し、第１帯電電流値と第２帯電電流値との差が装着判定基準値を超える場合、装着判定手段１３３は、対応する帯電器５２を有するプロセスカートリッジ５０が装着されていると判定する。

ここで、装着判定手段１３３における、プロセスカートリッジ５０が装着されているか否かを判定するための原理について説明する。
プロセスカートリッジ５０Ｋ，５０Ｙ，５０Ｃが装着されている場合、帯電器５２Ｋ，５２Ｙ，５２Ｃに印加された帯電バイアスと流れた帯電電流とは、図３に符号５２Ｋ，５２Ｙ，５２Ｃを付して示すグラフのような関係となる。そのため、例えば、第１バイアス値Ｖ１の印加によって帯電器５２Ｋに流れた第１帯電電流値ＡＫ１と、第２バイアス値Ｖ２の印加によって流れた第２帯電電流値ＡＫ２との差ΔＡＫはある程度の大きな値となる。

一方、プロセスカートリッジ５０Ｍ（帯電器５２Ｍ）が装着されていない場合、帯電バイアスを印加しても帯電電流は流れないため、帯電電流検知手段１３１で、第１バイアス値Ｖ１の印加によって検知される第１帯電電流値と、第２バイアス値Ｖ２の印加によって検知される第２帯電電流値は、いずれも０（詳しくは、帯電電流検知手段１３１で検知可能な下限値）となる。そのため、第１帯電電流値と第２帯電電流値との差は、上記した差ΔＡＫよりも小さい値（０に近い値）となる。

本実施形態では、以上のような傾向を踏まえて装着判定基準値を設定し、第１帯電電流値と第２帯電電流値との差が装着判定基準値以下である場合（差が小さい場合）、対応するプロセスカートリッジ５０が装着されていないと判定し、第１帯電電流値と第２帯電電流値との差が装着判定基準値を超える場合（差が大きい場合）、対応するプロセスカートリッジ５０が装着されていると判定している。

装着判定手段１３３は、プロセスカートリッジ５０が装着されていないと判定したときは、そのことを示す情報を報知手段１５０に出力する。これにより、報知手段１５０では、プロセスカートリッジ５０が装着されていない旨の情報がユーザに対して報知される。

印刷制御手段１３５は、帯電バイアス印加回路１１１や給紙部２０、画像形成部３０などを制御することで、印刷動作（用紙Ｓに画像を形成する動作）を制御する機能を有している。具体的に、印刷制御手段１３５は、装着判定手段１３３がすべてのプロセスカートリッジ５０が装着されていると判定した状況で、カラープリンタ１に画像データ（印刷データ）が入力されたときは、通常の印刷制御、すなわち、カラー印刷動作またはモノクロ印刷動作を定電流制御で実行する。

また、印刷制御手段１３５は、装着判定手段１３３がブラックに対応するプロセスカートリッジ５０Ｋが装着され、ブラック以外の色に対応するプロセスカートリッジ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃのうちの少なくとも１つが装着されていないと判定した状況で、画像データが入力された場合は、プロセスカートリッジ５０Ｋを用いたモノクロ印刷動作を定電圧制御で実行する。

このとき、印刷制御手段１３５は、接離機構２００を駆動して、図４に示すように、ブラック以外の本体筐体１０に装着されているプロセスカートリッジ５０Ｙ，５０Ｃの現像ローラ５３Ｙ，５３Ｃを、対応する感光体ドラム５１Ｙ，５１Ｃから離間させる制御を実行する。なお、図４は、一例として、マゼンタに対応するプロセスカートリッジ５０Ｍが装着されていない状態を示している。

なお、詳細な構成についての説明は省略するが、印刷制御手段１３５は、モノクロ印刷動作を定電圧制御で実行するとき、帯電器５２Ｋに印加する帯電バイアスに応じて、現像ローラ５３Ｋに印加する現像バイアスの値や、転写ローラ７４に印加する転写バイアスの値などを適宜制御する。

報知手段１５０は、主に、カラープリンタ１を使用するユーザに対してプロセスカートリッジ５０が装着されていないことを示す情報を報知する機能を有している。本実施形態において、報知手段１５０は、どのプロセスカートリッジ５０が装着されていないのかを個別に報知することができるように構成されている。

図示は省略するが、報知手段１５０は、例えば、４つのプロセスカートリッジ５０に対応して本体筐体１０などに設けられた４つのＬＥＤランプとして構成することができ、ＬＥＤランプの点灯（または消灯）によって、どのプロセスカートリッジ５０が装着されていないのかを個別に報知することができる。また、報知手段１５０は、本体筐体１０などに設けられた液晶ディスプレイとして構成することができ、装着されていないプロセスカートリッジ５０の色の名前を表示することで、どのプロセスカートリッジ５０が装着されていないのかを個別に報知することができる。また、報知手段１５０は、音声によって情報を報知するように構成されていてもよい。

次に、制御装置１３０の制御について、図５に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。

図５に示すように、開かれた状態のアッパーカバー１１が閉じられた場合（Ｓ２１，Ｙｅｓ）、制御装置１３０は、カラープリンタ１を起動してウォーミングアップ動作を開始し（Ｓ２２）、定電圧制御を実行する（Ｓ２３）。このとき、制御装置１３０は、まず、印刷終了時に記憶した前回バイアス値よりも小さい第１バイアス値を各ワイヤ電極５２１に印加し、所定時間経過後、第１バイアス値よりも小さい第２バイアス値を各ワイヤ電極５２１に印加する。

定電圧制御の開始後、制御装置１３０は、各グリッド電極５２２から帯電電流（第１帯電電流値および第２帯電電流値）を取得し（Ｓ２４）、取得した帯電電流の値に基づいて、すべてのプロセスカートリッジ５０が装着されているか否かを判定する（Ｓ２５，Ｓ２６）。具体的に、ステップＳ２５では、ブラックのプロセスカートリッジ５０Ｋが装着されているか否かを判定し、ステップＳ２６では、ブラック以外のプロセスカートリッジ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃがすべて装着されているか否かを判定する。

そして、すべてのプロセスカートリッジ５０が装着されていると判定した場合（Ｓ２５，ＹｅｓかつＳ２６，Ｙｅｓ）、制御装置１３０は、ウォーミングアップ動作中に、帯電バイアス印加回路１１１の制御を定電圧制御から定電流制御に切り替える（Ｓ２７）。その後、制御装置１３０は、カラープリンタ１に印刷ジョブ（画像データ）が入力されているか否かを判定する（Ｓ２８）。

画像データが入力されていなかった場合（Ｓ２８，Ｎｏ）、制御装置１３０は、図５に示すフローチャートの処理を終了する。また、画像データが入力されていた場合（Ｓ２８，Ｙｅｓ）、制御装置１３０は、定電流制御で印刷動作を実行し（Ｓ２９）、印刷が終了した場合、処理を終了する。なお、入力されていた画像データが、モノクロ画像の画像データであった場合、制御装置１３０は、接離機構２００を駆動させて、感光体ドラム５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃから、対応する現像ローラ５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃを離間させる。これにより、用紙Ｓの汚れを抑制することができる。

一方、ステップＳ２５において、ブラックのプロセスカートリッジ５０Ｋが装着されていないと判定した場合（Ｎｏ）、制御装置１３０は、報知手段１５０にエラー、具体的には、ブラックのプロセスカートリッジ５０Ｋが装着されていないことを示す情報を報知させて（Ｓ３２）、処理を終了する。

また、ブラックのプロセスカートリッジ５０Ｋは装着されている（Ｓ２５，Ｙｅｓ）が、ブラック以外のプロセスカートリッジ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃの少なくとも１つ、例えば、マゼンタのプロセスカートリッジ５０Ｍが装着されていないと判定した場合（Ｓ２６，Ｎｏ）、制御装置１３０は、モノクロ画像の画像データが入力されているか否かを判定する（Ｓ３０）。

そして、モノクロ画像の画像データが入力されていなかった場合（Ｓ３０，Ｎｏ）、すなわち、画像データが入力されていなかった場合や、入力された画像データがカラー画像の画像データであった場合、制御装置１３０は、報知手段１５０にエラー、具体的には、プロセスカートリッジ５０Ｍが装着されていないことを示す情報を報知させて（Ｓ３２）、処理を終了する。

また、ステップＳ３０において、モノクロ画像の画像データが入力されていた場合（Ｙｅｓ）、制御装置１３０は、定電圧制御を継続するとともに、接離機構２００を駆動させて、装着されているプロセスカートリッジ５０Ｙ，５０Ｃの感光体ドラム５１Ｙ，５１Ｃから、対応する現像ローラ５３Ｙ，５３Ｃを離間させ（図４参照）、モノクロ印刷動作を実行する（Ｓ３１）。その後、制御装置１３０は、報知手段１５０にエラー、具体的には、マゼンタのプロセスカートリッジ５０Ｍが装着されていないことを示す情報を報知させて（Ｓ３２）、処理を終了する。

以上によれば、本実施形態において以下のような作用効果を得ることができる。
カラープリンタ１では、ウォーミングアップ動作の開始時に定電圧制御を実行するので、プロセスカートリッジ５０の例えば１つが装着されていない場合に帯電器５２に印加する帯電バイアスが上昇するというようなことがなくなる。これにより、装着されているプロセスカートリッジ５０の帯電器５２に過電流が流れることを抑制することができる。その結果、例えば、ワイヤ電極５２１の過剰な放電を抑制できるので、コロナ放電に伴うオゾンの発生量を抑えたり、感光体ドラム５１の寿命を長くしたりすることなどが可能となる。

本実施形態では、定電圧制御から定電流制御への切り替えをウォーミングアップ動作中に実行するので、切り替えをウォーミングアップ動作後に実行する場合と比較して、カラープリンタ１が印刷可能な状態となるまでに要する時間を短縮化することができる。

また、定電圧制御中に、各帯電器５２に流れた帯電電流を個別に取得し、この取得した帯電電流に基づいてプロセスカートリッジ５０の装着の有無を判定するので、本体筐体１０内にプロセスカートリッジ５０の有無を検出するためのセンサなどを設ける必要がない。これにより、部品点数の削減や低コスト化、装置の小型化などが可能となる。

また、本実施形態では、定電圧制御を実行するときに所定電圧値を第１バイアス値と第２バイアス値とに切り替え、第１バイアス値が印加されているときに取得した第１帯電電流値と、第２バイアス値が印加されているときに取得した第２帯電電流値との差からプロセスカートリッジ５０の装着の有無を判定するので、一の帯電電流値から装着の有無を判定する構成と比較して、帯電電流値の検知誤差の影響などを受けにくくなっている。これにより、装着の有無を精度良く判定することができる。

また、ブラック以外のプロセスカートリッジ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃの少なくとも１つが装着されていなくても、プロセスカートリッジ５０Ｋを用いたモノクロ印刷動作を定電圧制御で実行するので、ユーザの利便性を向上させつつ、装着されているプロセスカートリッジ５０の帯電器５２に過電流が流れることを抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

前記実施形態では、ウォーミングアップ動作開始時の定電圧制御のときに印加される第１バイアス値（第１の電圧値）および第２バイアス値（第２の電圧値）のうち、第２バイアス値が第１バイアス値よりも絶対値が小さい値であったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１バイアス値が第２バイアス値よりも絶対値が小さい値であってもよい。なお、第１バイアス値および第２バイアス値は、いずれも、前回バイアス値よりも絶対値が小さい値であることが望ましい。

前記実施形態では、定電圧制御を実行するときに所定電圧値を第１バイアス値と第２バイアス値とに２段階で切り替え、第１バイアス値が印加されているときに取得した第１帯電電流値と、第２バイアス値が印加されているときに取得した第２帯電電流値との差からプロセスカートリッジ５０の装着の有無を判定していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、定電圧制御を実行するときに所定電圧値を３段階以上で切り替え、各電圧値が印加されているときに取得した各電流値から装着の有無を判定するように構成してもよい。また、定電圧制御を実行するときに所定電圧値の切り替えを行わない（所定電圧値を一の値とする）構成としてもよい。

なお、所定電圧値を一の値とする場合、装着判定手段１３３は、定電圧制御中に、各帯電器５２に流れる帯電電流を個別に取得し、取得した帯電電流値が判定基準値（第１基準値）以下である場合は、対応する帯電器５２を有しているプロセスカートリッジ５０が装着されていないと判定し、取得した帯電電流値が判定基準値を超える場合は、対応する帯電器５２を有するプロセスカートリッジ５０が装着されていると判定するように構成することができる。これによっても、本体筐体１０内にプロセスカートリッジ５０の有無を検出するためのセンサなどを設ける必要がないため、部品点数の削減や低コスト化、装置の小型化などが可能となる。

前記実施形態では、制御装置１３０（制御手段）は、ブラック以外のプロセスカートリッジ５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃの少なくとも１つが装着されていないときにカラー画像の画像データ（印刷データ）が入力された場合、エラーを報知させるだけであったが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御手段は、ブラック以外のカートリッジが装着されていないときにカラー画像の印刷データが入力された場合、定電圧制御でモノクロ印刷動作を実行し、カラー画像をモノクロ画像で印刷するように構成されていてもよい。

前記実施形態では、すべての帯電器５２について電圧印加手段（帯電バイアス印加回路１１１）を共通化したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電圧印加手段は、ブラック以外の帯電器（前記実施形態の帯電器５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ）についてのみ共通化されていてもよい。また、電圧印加手段を２つ設け、各電圧印加手段がそれぞれ並列に接続された複数の帯電器に接続されていてもよい。

前記実施形態では、装着判定手段１３３は、取得した帯電電流に基づいてプロセスカートリッジ５０の装着の有無を判定するように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、装着判定手段は、装置本体内に設けられたカートリッジの有無を検出するセンサから入力された検知結果に基づいて装着の有無を判定するように構成されていてもよい。

前記実施形態では、カラープリンタ１（画像形成装置）は、開かれた状態のアッパーカバー１１が閉じられたときに起動してウォーミングアップ動作（印刷準備のための初期動作）を開始するように構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画像形成装置は、カバーが閉じられたときだけではなく、電源スイッチが入れられたときの起動時にもウォーミングアップ動作を開始するように構成されていてもよい。また、画像形成装置は、前回のウォーミングアップ動作を実行してから所定時間以上動作しなかったときにいわゆるスリープモードに入る場合には、スリープモードで印刷ジョブが入力されて起動したときに、ウォーミングアップ動作を開始するように構成されていてもよい。

前記実施形態では、定電圧制御から定電流制御への切り替えをウォーミングアップ動作中に実行するように構成されていたが、本発明はこれに限定されず、例えば、定電圧制御から定電流制御への切り替えをウォーミングアップ動作後に実行するように構成してもよい。

前記実施形態では、帯電器５２に流れる帯電電流をグリッド電極５２２で検知したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ワイヤ電極５２１で検知してもよい。また、本発明において、電流を検知するための具体的な構成は、前記実施形態で示したものに限定されず、広く公知の構成を採用することができる。

前記実施形態では、帯電器として、ワイヤ電極５２１とグリッド電極５２２を有するスコロトロン型の帯電器５２を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明において、帯電器は対応する感光体をコロナ放電によって帯電させる構成であれば特に限定されず、例えば、グリッド電極を持たないコロトロン型の帯電器であってもよいし、ワイヤ電極の代わりに一列に並べた針状の電極を有する帯電器（鋸歯帯電器）であってもよい。

前記実施形態では、カートリッジとして、感光体ドラム５１（感光体）や帯電器５２のほか、現像ローラ５３やトナー収容部５６などを有するプロセスカートリッジ５０を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、カートリッジは、現像ローラやトナー収容部などを有するユニットが着脱可能なカートリッジなどであってもよい。

前記実施形態のカラープリンタ１（画像形成装置）は、４つのカートリッジ（プロセスカートリッジ５０）を備え、４色のカラー画像を形成可能に構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画像形成装置は、３つのカートリッジを備え、３色の画像を形成可能な構成であってもよい。この場合、例えば、イエロー、マゼンタ、シアンの３つのカートリッジを備える画像形成装置において、イエローに対応する帯電器が第１帯電器に相当し、マゼンタ、シアンに対応する各帯電器が第２帯電器に相当し得る。また、画像形成装置は、２つのカートリッジを備え、２色の画像を形成可能な構成であってもよい。この場合、例えば、ブラックとレッドの２つのカートリッジを備える画像形成装置において、ブラックに対応する帯電器が第１帯電器に相当し、レッドに対応する帯電器が第２帯電器に相当し得る。

前記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ１を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、フラットベッドスキャナなどの原稿読取装置を備える複写機や複合機などであってもよい。また、前記実施形態では、正帯電性のトナーを使用する画像形成装置に本発明を適用した例を示したが、これに限定されず、本発明は、負帯電性のトナーを使用する画像形成装置にも適用することができる。

１ カラープリンタ
１０ 本体筐体
５０ プロセスカートリッジ
５１ 感光体ドラム
５２ 帯電器
１１１ 帯電バイアス印加回路
１３０ 制御装置
１３３ 装着判定手段

Claims (8)

1. 装置本体と、
   第１感光体と当該第１感光体を帯電させる第１帯電器とを有し、前記装置本体に対して着脱可能な第１カートリッジと、
   第２感光体と当該第２感光体を帯電させる第２帯電器とを有し、前記装置本体に対して着脱可能な第２カートリッジと、
   前記第１帯電器および当該第１帯電器と並列に接続された前記第２帯電器に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記装置本体に対して前記第１カートリッジおよび前記第２カートリッジが装着されているか否かを判定可能な装着判定手段と、
   前記第１帯電器および前記第２帯電器に印加する電圧の値が所定電圧値となるように前記電圧印加手段を制御する定電圧制御と、前記第１帯電器に流れる電流および前記第２帯電器に流れる電流のうち最小値となる電流が所定電流値となるように前記電圧印加手段を制御する定電流制御とを実行可能な制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、印刷準備のための初期動作の開始時に前記定電圧制御を実行し、前記装着判定手段がすべてのカートリッジが装着されていると判定した場合に前記定電圧制御から前記定電流制御に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記装着判定手段がすべてのカートリッジが装着されていると判定した場合、前記定電圧制御から前記定電流制御への切り替えを前記初期動作中に実行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. 前記装着判定手段は、前記定電圧制御中に、前記第１帯電器に流れる電流および前記第２帯電器に流れる電流を個別に取得し、取得した電流値が第１基準値以下である場合は、対応する帯電器を有しているカートリッジが装着されていないと判定し、取得した電流値が第１基準値を超える場合は、対応する帯電器を有するカートリッジが装着されていると判定するように構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記定電圧制御を実行するときに所定電圧値を少なくとも第１の電圧値と当該第１の電圧値とは異なる第２の電圧値とに切り替えるように構成され、
   前記装着判定手段は、
   前記定電圧制御中に、前記第１帯電器に流れる電流および前記第２帯電器に流れる電流を個別に取得し、
   前記第１の電圧値の電圧が印加されているときに取得した第１の電流値と、前記第２の電圧値の電圧が印加されているときに取得した第２の電流値との差が第２基準値以下である場合は、対応する帯電器を有しているカートリッジが装着されていないと判定し、
   前記第１の電流値と前記第２の電流値との差が第２基準値を超える場合は、対応する帯電器を有するカートリッジが装着されていると判定するように構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記装着判定手段がブラックに対応する前記第１カートリッジが装着され、ブラック以外の色に対応する前記第２カートリッジが装着されていないと判定し、かつ、印刷データが入力された場合は、前記第１カートリッジを用いたモノクロ印刷動作を前記定電圧制御で実行するように構成されたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 報知手段を備え、
   前記制御手段は、前記装着判定手段が少なくとも１つのカートリッジが装着されていないと判定した場合に前記報知手段にエラーを報知させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 装置本体と、
   第１感光体と当該第１感光体を帯電させる第１帯電器とを有し、前記装置本体に対して着脱可能な第１カートリッジと、
   第２感光体と当該第２感光体を帯電させる第２帯電器とを有し、前記装置本体に対して着脱可能な第２カートリッジと、
   前記第１帯電器および当該第１帯電器と並列に接続された前記第２帯電器に電圧を印加する電圧印加手段と、
   制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記第１帯電器および前記第２帯電器に印加する電圧の値が所定電圧値となるように前記電圧印加手段を制御して前記第１帯電器に流れる電流および前記第２帯電器に流れる電流を個別に取得し、取得した各電流値が第１基準値を超える場合は、前記第１帯電器に流れる電流および前記第２帯電器に流れる電流のうち最小値となる電流が所定電流値となるように前記電圧印加手段を制御することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記制御手段は、
   印刷準備のための初期動作の開始時に前記第１帯電器および前記第２帯電器に印加する電圧の値が所定電圧値となるように前記電圧印加手段を制御して前記第１帯電器に流れる電流および前記第２帯電器に流れる電流を個別に取得し、取得した各電流値が第１基準値を超える場合は、印刷動作時に前記第１帯電器に流れる電流および前記第２帯電器に流れる電流のうち最小値となる電流が所定電流値となるように前記電圧印加手段を制御することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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