JP2015129872A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を利用した複写機やプリンタ等の、カートリッジの装着が可能な画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus in which a cartridge can be mounted, such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system.
電子写真方式の画像形成装置として、以下のようなものが広く知られている。即ち、現像装置内で現像剤を攪拌した後に現像スリーブ等の現像剤担持体に担持させ、帯電したトナーを感光ドラム等の像担持体の表面に接近させ、静電的にトナーを像担持体の表面上の静電潜像に付着させてトナー像に現像するものが知られている。このトナー像は、記録材（シート）に転写された後に加熱及び加圧されて記録材に定着されて成果物として得られる。 The following are widely known as electrophotographic image forming apparatuses. That is, after the developer is stirred in the developing device, the developer is carried on a developer carrier such as a developing sleeve, the charged toner is brought close to the surface of the image carrier such as a photosensitive drum, and the toner is electrostatically transferred to the image carrier. A toner image is developed that is attached to an electrostatic latent image on the surface of the toner. This toner image is transferred to a recording material (sheet) and then heated and pressed to be fixed on the recording material to obtain a product.
この画像形成装置では、感光ドラム、帯電器、現像器、クリーニング部材等のプロセス手段を一体化したプロセスカートリッジを用いる方式が広く採用されている。このようなプロセスカートリッジ方式では、各プロセス手段がユニット化されたカートリッジになっているため、画像形成装置本体（以下、装置本体ともいう）からの着脱及び交換が容易になっている。 In this image forming apparatus, a system using a process cartridge in which process means such as a photosensitive drum, a charging device, a developing device, and a cleaning member are integrated is widely adopted. In such a process cartridge system, since each process means is a unitized cartridge, it is easy to attach and detach from the image forming apparatus main body (hereinafter also referred to as the apparatus main body).
一般に、上述のプロセスカートリッジ方式では、プロセスカートリッジが装置本体内に装着されているか否かの判断であるプロセスカートリッジの有無検出を行なっている。これによりプロセスカートリッジが装着されずに画像形成動作を行なった際に発生する様々な問題を回避することが可能となる。例えば、プロセスカートリッジを装着せずに印字動作を行うと印字結果が白紙になり、用紙（記録材）を無駄に消費してしまうこととなる。 In general, in the above-described process cartridge system, the presence / absence of a process cartridge is detected, which is a determination as to whether or not the process cartridge is mounted in the apparatus main body. This makes it possible to avoid various problems that occur when an image forming operation is performed without mounting the process cartridge. For example, if the printing operation is performed without mounting the process cartridge, the printing result becomes blank, and the paper (recording material) is wasted.
プロセスカートリッジの有無検出を行なう技術として、互いに接触するチャージローラと感光ドラムとの間を流れる帯電電流を検出し、この電流値を規定値と比較してカートリッジの有無を判定する方法が提案されている。この方法では、プロセスカートリッジ内のチャージローラに供給する帯電発生回路の出力電流を電流電圧変換回路で検出電圧に変更して、エンジンコントローラに検出電圧を一定間隔ごとに読み込む。そして、一定時間内にサンプリングしたデータが規定電圧以上に規定回数以上発生した場合に、プロセスカートリッジ有りと判断する（特許文献１参照）。 As a technique for detecting the presence or absence of a process cartridge, a method has been proposed in which a charging current flowing between a charge roller and a photosensitive drum that are in contact with each other is detected, and the current value is compared with a specified value to determine the presence or absence of a cartridge. Yes. In this method, the output current of the charge generation circuit supplied to the charge roller in the process cartridge is changed to the detection voltage by the current-voltage conversion circuit, and the detection voltage is read into the engine controller at regular intervals. Then, when the data sampled within a predetermined time occurs more than a specified number of times more than a specified voltage, it is determined that there is a process cartridge (see Patent Document 1).
しかし、特許文献１記載の技術では、感光ドラムに接触するチャージローラに帯電バイアスを印加してプロセスカートリッジの有無検出を行っているため、検出を実行する間は感光ドラムを回転駆動させなければならなかった。これは、感光ドラムを停止した状態で感光ドラムの一ヶ所に帯電バイアスを印加し続けると、感光ドラムが劣化し、帯電メモリ等の画像不良が生じてしまうからである。さらに、感光ドラムを回転させながら帯電バイアスを印加した場合であっても、ドラム表面での放電生成物の発生や感光ドラムの削れに伴って感光ドラムの寿命が短くなってしまう。
However, in the technique disclosed in
そこで本発明は、感光ドラム等の像担持体を駆動しない状態でプロセスカートリッジ等のカートリッジの有無の判定を行うことが可能な構成を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image forming apparatus having a configuration capable of determining the presence or absence of a cartridge such as a process cartridge without driving an image carrier such as a photosensitive drum.
本発明は、画像形成装置において、画像形成装置本体と、静電像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する現像剤を担持するように前記像担持体との間に隙間をあけて配置された現像剤担持体と、を一体的に有し、前記画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジと、前記像担持体を停止した状態で前記現像剤担持体に交流成分を含むバイアスを印加した際に前記現像剤担持体と前記像担持体間に流れる電流に基づいて、前記画像形成装置本体への前記カートリッジの装着の有無を判定する制御手段とを備えることを特徴とする。 In the image forming apparatus, the image forming apparatus main body, an image carrier on which an electrostatic image is formed, and a developer for developing the electrostatic image formed on the image carrier. A developer carrier disposed in a gap with the carrier, and a cartridge detachably attached to the image forming apparatus main body, and the developer in a state where the image carrier is stopped. Control means for determining whether or not the cartridge is attached to the image forming apparatus main body based on a current flowing between the developer carrier and the image carrier when a bias including an AC component is applied to the carrier. It is characterized by providing.
本発明によると、感光ドラム等の像担持体を駆動しない状態で、像担持体の寿命を縮めることなく、プロセスカートリッジの有無の判定を行うことが可能な構成を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a configuration capable of determining the presence or absence of a process cartridge without shortening the life of the image carrier without driving the image carrier such as a photosensitive drum.
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。本発明は、現像バイアスを用いた画像形成装置へのプロセスカートリッジの装着の有無の検出を行なう限りにおいて、実施形態の構成の一部を代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施可能である。本実施形態ではトナー像の形成・転写、及び画像形成装置本体へのプロセスカートリッジ装着の有無検出に係る主要部を中心に説明するが、本発明は必要な機器、装備、筐体構造を加え、プリンタ、各種印刷器、複写機、ＦＡＸ、複合機、等の用途で実施できる。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention can be implemented in another embodiment in which a part of the configuration of the embodiment is replaced with an alternative configuration as long as it is detected whether or not the process cartridge is attached to the image forming apparatus using a developing bias. is there. In this embodiment, the description will focus on the main parts related to toner image formation / transfer and detection of whether or not a process cartridge is mounted on the image forming apparatus main body, but the present invention adds necessary equipment, equipment, and a housing structure. It can be implemented for applications such as printers, various printers, copiers, fax machines, and multifunction machines.
＜第１の実施形態＞
本実施形態では、原稿の画像情報に対応した静電潜像を感光体等に形成し、この静電潜像をトナー粒子とキャリア粒子とを主成分とする二成分現像剤で可視化したトナー像とする。そして、このトナー像を最終的に紙等の記録材（シート）に転写し、加熱及び圧力等による定着手段で画像を得る画像形成装置に、本発明を適用している。
<First Embodiment>
In this embodiment, an electrostatic latent image corresponding to image information of an original is formed on a photoconductor and the like, and the electrostatic latent image is visualized with a two-component developer mainly composed of toner particles and carrier particles. And The present invention is applied to an image forming apparatus that finally transfers this toner image onto a recording material (sheet) such as paper and obtains an image with fixing means using heating and pressure.
［画像形成装置の全体構成］
まず、図１を参照して、本実施形態における画像形成装置について説明する。図１は、本実施形態におけるタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタ等の画像形成装置（デジタル方式のフルカラー電子写真画像形成装置）の概略構成を示す概略断面図である。
[Entire configuration of image forming apparatus]
First, an image forming apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus (digital full-color electrophotographic image forming apparatus) such as a tandem intermediate transfer type full-color printer in this embodiment.
図１に示すように、画像形成装置１０は画像形成装置本体（以下、装置本体という）１０ａを有し、この装置本体１０ａ内に、回転する中間転写体としての中間転写ベルト（ＩＴＢ）７を有する中間転写ベルトユニット２９が配置されている。画像形成装置１０は、中間転写ベルト７の上部搬送面に沿って搬送方向上流から順に配列された画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを有している。
As shown in FIG. 1, an
これら画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、搬送駆動される中間転写ベルト７に対し、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色トナー像を形成する。画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、それぞれの現像装置４ａ〜４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は実質的に同一に構成される。
These image forming units Pa to Pd form yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (Bk) color toner images on the
画像形成部Ｐａ〜Ｐｄはそれぞれ、回転する像担持体としてのドラム形の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えている。感光ドラム１ａ〜１ｄは、それぞれ図１の反時計回り方向に回転駆動されるように構成されている。感光ドラム１ａ〜１ｄはそれぞれ、帯電極性が負極性の感光層を表面に形成され、所定のプロセススピードで中心軸を中心として駆動手段（不図示）からの駆動力を受けて矢印Ｂ方向に回転する。 Each of the image forming portions Pa to Pd includes drum-shaped electrophotographic photosensitive members (hereinafter referred to as photosensitive drums) 1a, 1b, 1c, and 1d as rotating image carriers. Each of the photosensitive drums 1a to 1d is configured to be driven to rotate counterclockwise in FIG. Each of the photosensitive drums 1a to 1d is formed with a negatively charged photosensitive layer on the surface, and rotates in the direction of arrow B with a driving force from a driving means (not shown) around a central axis at a predetermined process speed. To do.
中間転写ベルトユニット２９は、それぞれが所定の位置関係に配置されたテンションローラ１１、張架ローラ１２，１３、駆動ローラとしての二次転写内ローラ１４を有している。これらローラ１１〜１４により、無端状ベルトである中間転写ベルト７は、周方向（矢印Ａの方向）に回転可能となるように張架（支持）されている。この中間転写ベルト７には、テンションローラ１１によって外側への張力（テンション力）が掛けられている。
The intermediate
中間転写ベルト７の内周側における張架ローラ１２，１３間には、一次転写手段としての一次転写ローラ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが配置されている。一次転写ローラ５ａ〜５ｄは、現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにより形成されたトナー像を、中間転写ベルト７と感光ドラム１ａ〜１ｄとの間の一次転写ニップ部（一次転写部）Ｎ１で感光ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト７に一次転写する。
一次転写ローラ５ａ〜５ｄには、それぞれバイアス印加手段（不図示）によって一次転写バイアスが印加される。一次転写ローラ５ａ〜５ｄにそれぞれ対向する位置には、中間転写ベルト７を挟んで感光ドラム１ａ〜１ｄがそれぞれ配置されている。中間転写ベルト７は、一次転写ローラ５ａ〜５ｄによって裏面側（内面側）を押圧され、その表面が、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ各々における感光ドラム１ａ〜１ｄに当接している。
A primary transfer bias is applied to the
感光ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト７との間には、それぞれ一次転写部としての一次転写ニップ部Ｎ１が形成されている。中間転写ベルト７は、二次転写内ローラ１４の反時計回り方向の回転により同方向に回転させられる。中間転写ベルト７の回転速度は、各感光ドラム１ａ〜１ｄの回転速度（プロセススピード）とほぼ同じに設定されている。
Between the photosensitive drums 1a to 1d and the
感光ドラム１ａ〜１ｄの各周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電手段としての帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、露光手段としてのレーザスキャナユニット３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとが配設されている。
Around each of the photosensitive drums 1a to 1d,
帯電ローラ２ａ〜２ｄはそれぞれ、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて感光ドラム１ａ〜１ｄの各表面を負極性に帯電させる。つまり、帯電ローラ２ａ〜２ｄは、感光ドラム１ａ〜１ｄの各表面に接して、その表面を所定の電位（以下、暗部電位）に一様均一に帯電させる。帯電ローラ２ａ〜２ｄはそれぞれ、中心に配置された導電体ローラ（芯金）と、その外周に形成された導電層とから成り、芯金の両端部が不図示の軸受部材によって回転自在に支持されると共に、感光ドラム１ａ〜１ｄに対して略平行に配置されている。
Each of the
これら両端部の軸受部材は、不図示の押圧手段で感光ドラム１ａ〜１ｄに向けて付勢されている。これにより、帯電ローラ２ａ〜２ｄは、感光ドラム１ａ〜１ｄの各表面に所定の押圧力を持って圧接され、感光ドラム１ａ〜１ｄの矢印Ｂ方向の回転に伴って従動回転する。帯電ローラ２ａ〜２ｄの芯金に電源（不図示）からバイアス電圧が印加され、これにより、感光ドラム１ａ〜１ｄの各表面が略一様均一に接触帯電される。
The bearing members at both ends are urged toward the photosensitive drums 1a to 1d by pressing means (not shown). As a result, the charging
レーザスキャナユニット３ａ〜３ｄは各々、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像信号が入力され、この画像信号に応じて、帯電された感光ドラム１ａ〜１ｄの各表面にレーザ光を照射して露光し、電荷を中和して静電潜像を形成する。つまり、レーザスキャナユニット３ａ〜３ｄはそれぞれ、各色の分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザビームを回転ミラーで走査して、感光ドラム１ａ〜１ｄの各表面に画像の静電潜像を書き込む。
Each of the
例えば、原稿のイエロー成分色による画像信号に応じて変調された光が、レーザスキャナユニット３ａからポリゴンミラー（不図示）やｆ−θレンズ等を介して、帯電ローラ２ａによって負極性に帯電された感光ドラム１ａ上（像担持体上）に投射される。これにより、感光部において電位降下が起こり（このときの感光部の電位を明部電位とする）、静電潜像が形成される。
For example, the light modulated according to the image signal of the yellow component color of the original is negatively charged by the charging
さらに、感光ドラム１ａ〜１ｄの各周囲には、現像手段としての現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、感光体クリーニングブレード６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとが配設されている。
Further, developing
現像装置４ａ〜４ｄはそれぞれ、感光ドラム１ａ〜１ｄに形成された静電潜像（静電像）をトナー像として現像する。つまり、帯電ローラ２ａ〜２ｄの矢印Ｂ方向の下流側に配置された現像装置４ａ〜４ｄには、非磁性トナーと磁性キャリアとを主成分とする二成分現像剤を使用する２成分現像方式が採用され、本実施形態ではマイナス帯電のトナーが用いられている。
The developing
現像装置４ａ〜４ｄはそれぞれ、帯電極性が負極性の非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を摩擦帯電させて、現像スリーブ４１ａ〜４１ｄに担持させて感光ドラム１ａ〜１ｄとの各対向部に搬送する。負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧が現像スリーブ４１ａ〜４１ｄにそれぞれ印加されると、負極性に帯電したトナーが相対的に正極性になった感光ドラム１ａ〜１ｄの各露光部分へ移転して静電潜像が反転現像される。
Each of the developing
以上のように、感光ドラム１ａ〜１ｄの各周囲には、プロセス機器である、帯電ローラ２ａ〜２ｄ、現像装置４ａ〜４ｄ、一次転写ローラ５ａ〜５ｄ、感光体クリーニングブレード６ａ〜６ｄ等が配置されている。これらのうち、感光ドラム１ａ〜１ｄ、帯電ローラ２ａ〜２ｄ、現像装置４ａ〜４ｄ及び感光体クリーニングブレード６ａ〜６ｄは、ユニット化されたプロセスカートリッジ（カートリッジ）２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを成している。
As described above, around the photosensitive drums 1a to 1d, the charging
プロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄは、静電像が形成される感光ドラム（像担持体）１ａ〜１ｄと、現像スリーブ（現像剤担持体）４１ａ〜４１ｄとを一体的に有し、装置本体１０ａに着脱可能に構成されている。現像スリーブ４１ａ〜４１ｄはそれぞれ、感光ドラム１ａ〜１ｄに形成された静電像を現像する現像剤を担持するように対応する感光ドラムとの間に隙間（ＤＣカットコンデンサ２２）をあけて配置されている。
The
ここで、現像装置４ａ〜４ｄの内部構成について説明するが、これら現像装置４ａ〜４ｄは何れも使用するトナーの色が異なるだけで各構成は同様であるため、以下、図２を参照して現像装置４ａを中心に説明する。なお、図２は、本実施形態（後述する第２の実施形態も同様）におけるプロセスカートリッジ２０ａを拡大して示す断面図である。
Here, the internal configuration of the developing
図２に示すように、現像装置４ａ〜４ｄの内部は、垂直方向（図１、図２の手前−奥方向）に延在する隔壁４４ａにより、現像室（第１室）３１と攪拌室（第２室）３２とに区画されている。現像室３１の上部には、現像剤担持体としての非磁性の現像スリーブ４１ａが配置されており、現像スリーブ４１ａ内には、磁界発生手段としてのマグネット（不図示）が固定配置されている。現像室３１及び攪拌室３２にはそれぞれ、現像剤攪拌搬送手段としての第１及び第２スクリュー４２ａ，４３ａが配置されている。第１及び第２スクリュー４２ａ，４３ａはそれぞれ、現像室３１及び攪拌室３２内の現像剤を攪拌しながら搬送する。
As shown in FIG. 2, the inside of the developing
第１スクリュー４２ａは、トナー補給槽（不図示）からのトナー搬送スクリュー（不図示）の回転で供給されたトナーと、既に現像装置４ａ〜４ｄ内にある現像剤とを攪拌搬送し、現像剤のトナー濃度を均一にする役割も併せ持つ。現像室３１と攪拌室３２間の隔壁４４ａには、図２の手前−奥方向における手前側と奥側の端部において現像室３１と攪拌室３２とを相互に連通させる現像剤通路（不図示）が形成されている。
The
現像装置４ａ〜４ｄ内の二成分現像剤は、上記マグネットの磁力により現像スリーブ４１ａ上に担持される。次いで、現像スリーブ４１ａ上の現像剤は、現像剤規制部材としての規制ブレード４５ａにより層厚を規制され、現像スリーブ４１ａの回転に伴って感光ドラム１ａ〜１ｄと対向する現像領域に搬送される。
The two-component developer in the developing
なお、感光ドラム１ａ〜１ｄとの各対向位置にて、現像スリーブ４１ａ〜４１ｄ（図１参照）上に各々担持される現像剤の量が例えば３０［ｍｇ／ｃｍ２］となるように現像スリーブ４１ａ〜４１ｄと規制ブレード４５ａとの各間隔が調整されている。
It should be noted that the developing sleeve so that the amount of developer carried on each of the developing
現像領域での二成分現像剤が磁気ブラシを形成するように上記マグネットの磁極が配置されている。各磁気ブラシを感光ドラム１ａに接触させることで、トナーが静電潜像に供給される。この際、各感光ドラム上の明部電位が形成されている領域のみに選択的にトナーが引き付けられるように、現像バイアス電源１９（図３参照）から現像スリーブ４１ａに所定のバイアスが印加される。これにより、感光ドラム１ａ上の静電潜像が顕像化され、トナー像となる。なお、本実施形態では、直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスを用いている。交流電圧は、周波数が例えば１２［ｋＨｚ］であり、ピーク間電圧が例えば１．７５［ｋＶ］である。
The magnetic poles of the magnet are arranged so that the two-component developer in the development region forms a magnetic brush. By bringing each magnetic brush into contact with the photosensitive drum 1a, toner is supplied to the electrostatic latent image. At this time, a predetermined bias is applied to the developing
図１及び図２に示すように、矢印Ｂ方向における現像スリーブ４１ａ〜４１ｄの各下流側には、一次転写ローラ５ａ〜５ｄが配置されている。一次転写ローラ５ａ〜５ｄは各々、両端部が不図示のスプリング等の押圧部材により感光ドラム１ａ〜１ｄに向けて付勢され、所定の押圧力で各感光ドラム側に中間転写ベルト７を挟み込むように圧接されて一次転写ニップ部（一次転写部）Ｎ１を形成している。
As shown in FIGS. 1 and 2,
１次転写ローラ５ａ〜５ｄはそれぞれ、感光ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト７との間の一次転写ニップ部Ｎ１に正極性の直流電圧が印加されることで、感光ドラム１ａ〜１ｄにそれぞれ担持されたトナー像を中間転写ベルト７に一次転写する。この後、感光ドラム１ａに残った転写残トナーは、感光ドラム１ａに当接する感光体クリーニングブレード（不図示）により回収される。
The
トナー像が感光ドラム１ａ〜１ｄの回転に伴って、感光ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト７とが当接する各一次転写ニップ部Ｎ１に到達すると、印加される一次転写バイアスにより、各色の対応するトナー像が中間転写ベルト７に順次に一次転写される。そして、一次転写ニップ部Ｎ１の矢印Ｂ方向の下流側に配置された感光体クリーニングブレード６ａ〜６ｄにより、感光ドラム１ａ〜１ｄに各々残留したトナーが除去される。
When the toner image reaches each primary transfer nip portion N1 where the photosensitive drums 1a to 1d and the
例えば、画像形成部Ｐａで形成されたイエロートナー像を担持した中間転写ベルト７がその下流の画像形成部Ｐｂに搬送されると、以下のようになる。つまり、このときまでに画像形成部Ｐｂにおいて、上述と同様の方法で感光ドラム１ｂ上に形成されたマゼンタトナー像が、上記イエローのトナー像の上に重ねて一次転写される。同様に、シアントナー像、ブラックトナー像が中間転写ベルト７上の前述のトナー像に重畳転写される。
For example, when the
中間転写ベルト７表面における二次転写内ローラ１４と対向する位置には、二次転写外ローラ９が配設されている。二次転写外ローラ９は、二次転写内ローラ１４との間に中間転写ベルト７を挟持して中間転写ベルト７との間に二次転写ニップ部（二次転写部）Ｎ２を形成している。二次転写外ローラ９は、直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト７の外側面との間の二次転写ニップ部Ｎ２に搬送される記録材Ｓに、中間転写ベルト７に担持されたフルカラートナー像を二次転写する。この後、不図示のベルトクリーニングブレードが中間転写ベルト７に当接することで、中間転写ベルト７に残った転写残トナーが回収される。
A secondary transfer outer roller 9 is disposed at a position facing the secondary transfer
中間転写ベルト７上に４色のトナー像が一次転写されるときまでに給紙カセット（不図示）から送り出された記録材Ｓは、レジストローラ対３０においてその先端を停止させられる。つまり、上記給紙カセットを有する給送部が装置本体１０ａの下部に配設されており、この給紙カセットに積載された、画像形成に供される記録材Ｓが、不図示の給紙ローラ等により順次給送されて、レジストローラ対３０に搬送される。
The leading edge of the recording material S fed from the paper feed cassette (not shown) by the time when the four color toner images are primarily transferred onto the
レジストローラ対３０は、中間転写ベルト７上に形成された画像（トナー像）が記録材Ｓの所定の位置に転写可能となるようにタイミング合わせて、二次転写ニップ部Ｎ２に向けて送り出す。そして、中間転写ベルト７上の上述した４色のトナー像は、二次転写外ローラ９に印加される二次転写バイアスにより、二次転写ニップ部Ｎ２に達した記録材Ｓに対し一括して二次転写される。
The
二次転写ニップ部Ｎ２の記録材搬送方向の下流に、不図示の定着ローラ及び加圧ローラを有する定着装置が配設され、定着装置の下流側に、不図示の排紙ローラ対及び排紙トレイが配設されている。二次転写ニップ部Ｎ２で４色のトナー像を二次転写された記録材Ｓは、定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップ部（不図示）に搬送される。そして、この記録材Ｓは、定着ローラと加圧ローラとにより加熱及び加圧されて、その表面にトナー像を溶融定着された後、上記排紙ローラ対を介して排紙トレイに排出される。 A fixing device having a fixing roller and a pressure roller (not shown) is disposed downstream of the secondary transfer nip portion N2 in the recording material conveyance direction, and a paper discharge roller pair and paper discharge (not shown) are disposed downstream of the fixing device. A tray is provided. The recording material S on which the four color toner images are secondarily transferred at the secondary transfer nip N2 is conveyed to a fixing nip (not shown) between the fixing roller and the pressure roller. The recording material S is heated and pressed by a fixing roller and a pressure roller, and a toner image is melted and fixed on the surface of the recording material S. Then, the recording material S is discharged to a discharge tray through the discharge roller pair. .
［プロセスカートリッジの検出、有無の判定］
次に、図２〜図５を参照して、本実施形態に係るプロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄが装置本体１０ａの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに装着されているか否かを判定する判定方法について説明する。
[Detection of process cartridge, determination of presence or absence]
Next, a determination method for determining whether or not the
以下では、イエローの画像形成部Ｐａを例にとって説明するが、他の色の画像形成部Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄについても同様である。なお、図３は、本実施形態におけるプロセスカートリッジの有無を判定する回路を含む制御系を示す制御ブロック図、図４は、ＡＣ電流検出回路８を示す回路図、図５は、プロセスカートリッジの有無を判定する動作を示すフローチャートである。
Hereinafter, the yellow image forming portion Pa will be described as an example, but the same applies to the image forming portions Pb, Pc, and Pd of other colors. 3 is a control block diagram showing a control system including a circuit for determining the presence or absence of a process cartridge in the present embodiment, FIG. 4 is a circuit diagram showing an AC
図２に示すように、僅かに隙間をあけて近接する現像スリーブ４１ａと感光ドラム１ａとの間にはＤＣカットコンデンサ２２が形成されて静電容量を持つことが可能な状態になっている。このため、現像スリーブ４１ａに交流電圧を印加すると現像スリーブ４１ａと感光ドラム１ａ間に電流（以下、ＳＤ電流という）が流れる。ＤＣカットコンデンサ２２は、ＳＤ電流のＤＣ（直流）成分をカットしてＡＣ（交流）成分だけを取り出す。
As shown in FIG. 2, a
本実施形態では、上記ＳＤ電流を検出することによって、装置本体１０ａの画像形成部Ｐａへのプロセスカートリッジ２０ａの装着の有無を判定する。このＳＤ電流は現像スリーブ４１ａや感光ドラム１ａを回転させない状態でも流れ、現像スリーブ４１ａと感光ドラム１ａとの間に僅かな隙間があいているため、現像スリーブ４１ａ及び感光ドラム１ａを停止させた状態のままでＳＤ電流を検出することができる。
In the present embodiment, whether or not the
このため、本実施形態では（後述の第２の実施形態でも）、感光ドラムを回転させながら帯電バイアスを印加することでドラム表面での放電生成物の発生や感光ドラムの削れに伴って感光ドラムの寿命が短くなる等の従来技術における不都合を生じることはない。 For this reason, in the present embodiment (also in the second embodiment described later), the photosensitive drum is accompanied with the generation of discharge products on the drum surface and the abrasion of the photosensitive drum by applying a charging bias while rotating the photosensitive drum. There is no inconvenience in the prior art, such as shortening the life of the battery.
図３に示すように、装置本体１０ａには、制御手段としての制御部（ＣＰＵ）１５、現像バイアス制御回路１６、現像バイアス電源１９、記憶手段としてのメモリ１７、Ａ／Ｄコンバータ１８、電流検出手段としてのＡＣ電流検出回路８が設けられている。
As shown in FIG. 3, the apparatus
プロセスカートリッジ２０ａが装置本体１０ａに適正に装着されているとき、現像スリーブ４１ａ及び感光ドラム１ａの電気接点がそれぞれ装置本体側の現像バイアス入力接点と感光ドラムアース接点とに適切に接触している。これにより、制御部（ＣＰＵ）１５を含む制御系は、閉じた回路状態（閉ループ状態）になる。この際、制御部１５が、現像バイアス制御回路１６を制御して現像バイアス電源１９から現像スリーブ４１ａに交流電圧（現像バイアス）を印加させると、現像スリーブ４１ａと感光ドラム１ａ間（現像剤担持体と像担持体間）にＳＤ電流が流れる。
When the
このため、現像バイアス電源１９とアース間に接続されたＡＣ電流検出回路８がＳＤ電流を検出し、Ａ／Ｄコンバータ１８が、アナログ信号であるＳＤ電流をデジタル信号に変換し、このデジタル信号はメモリ１７に記憶される。制御部（ＣＰＵ）１５は、このデジタル信号に基づき、プロセスカートリッジ２０ａが装置本体１０ａに適正に装着されていると判定する。
Therefore, the AC
一方、装置本体１０ａの画像形成部Ｐａにプロセスカートリッジ２０ａが適正に装着されていない場合には制御系に電流は流れないため、制御部１５はこれに基づき、プロセスカートリッジ２０ａが装置本体１０ａに適正に装着されていないと判定する。なお、プロセスカートリッジ２０ａの誤装着による電気接点の接触不良時においても、制御部１５は同様の判定を行う。
On the other hand, when the
以上のように制御部１５は、感光ドラム１ａ〜１ｄ及び現像スリーブ４１ａ〜４１ｄを停止した状態で、現像スリーブ４１ａ〜４１ｄに交流成分を含むバイアスを印加した際に、以下のように判定する。即ち、バイアスを印加した際に、現像スリーブ４１ａ〜４１ｄと感光ドラム１ａ〜１ｄ間に流れる電流に基づき、装置本体１０ａへのプロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの装着の有無を判定する。このように制御部１５は、このカートリッジ装着の有無を判定する判定動作中に感光ドラム１ａ〜１ｄ及び現像スリーブ４１ａ〜４１ｄを停止するので、プロセスカートリッジの有無判定を感光ドラム１ａ〜１ｄの寿命を縮めることなく行うことができる。
As described above, the
また図４に示すように、現像バイアス制御回路１６の制御で現像バイアス電源１９からトランス２１（図３には不図示）を介してＤＣカットコンデンサ２２に交流電圧が印加される。この際、プロセスカートリッジ２０ａが装置本体１０ａに適正に装着されていれば、現像スリーブ４１ａと感光ドラム１ａ間にＳＤ電流が流れる。
As shown in FIG. 4, an AC voltage is applied to the DC cut
ＡＣ電流検出回路８において、ＤＣカットコンデンサ２２とアースとの間には、ＤＣカットコンデンサ２２を経由してきたＳＤ電流のＡＣ成分を検出するための検出コンデンサ（検出容量）２３が接続されている。ＤＣカットコンデンサ２２と検出コンデンサ２３との接続点（ノード）には、ピーク検出コンデンサ２４の一方の端子が接続されている。
In the AC
ピーク検出コンデンサ２４の他方の端子とアースとの間には、アノードがアースに接続されたダイオード２５のカソードが接続され、この接続点にはダイオード２６のアノードが接続されている。ダイオード２６のカソード側では、コンデンサ２７及び抵抗器２８がアースとの間にそれぞれ接続されている。上記ダイオード２５，２６等により全波整流回路が形成されている。つまり、上記構成により、ＤＣカットコンデンサ２２を用いてＳＤ電流のＡＣ成分を取り出し、検出コンデンサ２３を介して接地し全波整流を行い、ピーク検出コンデンサ２４等を用いてレベル信号として取り出す。
A cathode of a
次に、図５を参照して、本実施形態の作用について説明する。図５は、本実施形態（及び第２の実施形態）におけるプロセスカートリッジの有無を判定する動作を示すフローチャートである。以下、プロセスカートリッジ２０ａの有無判定について述べるが、他のプロセスカートリッジ２０ｂ〜２０ｄに関しても同様であることは勿論である。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing an operation for determining the presence or absence of a process cartridge in the present embodiment (and the second embodiment). Hereinafter, although the determination of the presence / absence of the
本実施形態における検出シーケンスは、図５に示す処理工程に沿って行われる。まず、制御部（ＣＰＵ）１５がシーケンス開始の合図となる後述のトリガー信号を受けると、現像スリーブ４１ａ及び感光ドラム１ａを停止させた状態のままで、現像バイアスのＡＣ高圧が現像スリーブ４１ａに印加される(ステップＳ１)。ＡＣ電流検出回路８は、このときに現像スリーブ４１ａと感光ドラム１ａ間に流れるＳＤ電流のレベル信号Ｉを読み取り(Ｓ２)、ＳＤ電流のレベル信号Ｉをメモリ１７に記憶する(Ｓ３)。
The detection sequence in the present embodiment is performed along the processing steps shown in FIG. First, when the control unit (CPU) 15 receives a trigger signal, which will be described later, serving as a cue to start a sequence, the AC voltage of the developing bias is applied to the developing
制御部１５は、メモリ１７に記憶されたレベル信号Ｉと、予めメモリ１７に記憶されている基準レベル信号Ｉ０とを比較する(Ｓ４)。制御部１５はこの比較に基づいて、Ｉ＞Ｉ０の場合には、装置本体１０ａの画像形成部Ｐａにプロセスカートリッジ２０ａが適正に装着されていると判定し、画像形成可能状態へと移行する(Ｓ５)。
The
一方、上記比較に基づいて、Ｉ＜Ｉ０の場合には、画像形成部Ｐａにプロセスカートリッジ２０ａが適正に装着されていないと判定し、或いは、プロセスカートリッジ２０ａの装着の仕方が誤っていると判定する。そして、制御部１５は、ユーザーインターフェース（不図示）にカートリッジ装着不良の旨のエラー表示を行う(Ｓ６)。
On the other hand, based on the above comparison, if I <I 0 , it is determined that the
ここで、プロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの有無検出を行なうタイミングについて述べる。本実施形態では、装置本体１０ａの主電源投入時に上記トリガー信号が自動的に生成され、このトリガー信号に基づいてプロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの有無検出シーケンスが開始される。また、装置本体１０ａの前カバー（不図示）の開閉が行なわれたときにもトリガー信号が生成される。
Here, the timing for detecting the presence or absence of the
装置本体１０ａの主電源がオフ状態の場合や、プロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄにアクセスするための必須動作である前カバーの開放が行われない場合には、装置本体１０ａへのプロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの装着状態は変化しない。そのため、上記の２パターンをトリガー信号の生成条件とすることで、プロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの有無検出を過不足無く行うことができる。
When the main power supply of the apparatus
以上の本実施形態によれば、制御部１５は、少なくとも感光ドラム１ａ〜１ｄを停止した状態で現像スリーブ４１ａ〜４１ｄに交流成分を含むバイアスを印加して、プロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの装着有無の判定を行う。制御部１５は、バイアス印加時に現像スリーブ４１ａ〜４１ｄと感光ドラム１ａ〜１ｄ間に流れるＳＤ電流に基づいて、装置本体１０ａへのプロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの装着の有無を判定する。このように制御部１５は、プロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの装着の有無の判定時に、交流成分のみのバイアスを印加する。以上により、感光ドラム１ａ〜１ｄ等を駆動しない状態で、感光ドラム１ａ〜１ｄの寿命を縮めることなく、プロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの有無の判定を行うことができる。
According to the present embodiment described above, the
＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る第２の実施形態について説明する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
第１の実施形態では、現像スリーブ４１ａに現像ＡＣを印加したときのＳＤ電流値に基づいて装置本体１０ａへのプロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの装着の有無を判定した。しかし、例えば現像スリーブ４１ａに現像ＡＣを印加することで、現像スリーブ４１ａと感光ドラム１ａとの対向領域（以下、現像ニップ部）において、感光ドラム１ａにトナーが付着してしまう可能性がある。これにより、本来画像形成とは無関係なトナーが消費されたり、感光ドラム１ａに付着したトナーがカートリッジ有無検出シーケンスに続く印字動作で中間転写ベルト７に転写されたり、記録材に付着したりする可能性もある。
In the first embodiment, whether or not the
そこで本実施形態では、第１の実施形態におけるカートリッジ有無検出シーケンス中に現像スリーブ４１ａに印加される現像ＡＣ（バイアス）の振幅を最適化することで、これらの可能性を防止する。なお、実施形態の構成と制御のシーケンスは第１の実施形態と同一であるため、制御ブロック図とシーケンスのフローチャートの説明は省略し、検出シーケンス中に現像スリーブ４１ａに印加する現像ＡＣのピーク間電圧についてのみ説明する。
Therefore, in this embodiment, these possibilities are prevented by optimizing the amplitude of the developing AC (bias) applied to the developing
［ピーク間電圧の範囲］
すなわち、現像ＡＣのピーク間電圧［ｋＶ］と現像ニップ部における感光ドラム１ａへのトナーの付着との関係を表１に示す。
[Peak voltage range]
That is, Table 1 shows the relationship between the peak-to-peak voltage [kV] of the developing AC and the adhesion of the toner to the photosensitive drum 1a in the developing nip portion.
表１では、現像ＡＣのピーク間電圧を、０．２５［ｋＶ］、０．５０［ｋＶ］、０．７５［ｋＶ］、１．００［ｋＶ］、１．２５［ｋＶ］、１．５０［ｋＶ］、１．７５［ｋＶ］、２．００［ｋＶ］としている。０．２５〜１．７５［ｋＶ］の場合にはトナー付着は無く（○）、２．００［ｋＶ］の場合にはトナー付着が有った（×）。つまり、ピーク間電圧が１.７５［ｋＶ］以下では、感光ドラム１ａへのトナー付着は見られなかった。 In Table 1, the peak-to-peak voltage of the development AC is 0.25 [kV], 0.50 [kV], 0.75 [kV], 1.00 [kV], 1.25 [kV], 1.50. [KV], 1.75 [kV], and 2.00 [kV]. In the case of 0.25 to 1.75 [kV], there was no toner adhesion (◯), and in the case of 2.00 [kV], there was toner adhesion (×). That is, when the peak-to-peak voltage is 1.75 [kV] or less, no toner adheres to the photosensitive drum 1a.
また、カートリッジ有無検出が適正に行われるか否かとピーク間電圧［ｋＶ］との関係について、表２に示す。 Table 2 shows the relationship between whether or not the cartridge presence / absence detection is properly performed and the peak-to-peak voltage [kV].
表２では、現像ＡＣのピーク間電圧を表１と同様に設定し、各ピーク間電圧での検出可能、不可能について検証した。その結果、ピーク間電圧が０．７５［ｋＶ］以上においてプロセスカートリッジの有無が適正に検出された。このように、プロセスカートリッジの有無の検出における現像ＡＣのピーク間電圧の上限は感光ドラム１ａへのトナー付着で決定され、下限は、プロセスカートリッジの装着検出の精度で決定される。 In Table 2, the peak-to-peak voltage of development AC was set in the same manner as in Table 1, and verification was possible and impossible at each peak-to-peak voltage. As a result, the presence or absence of a process cartridge was properly detected when the peak-to-peak voltage was 0.75 [kV] or higher. As described above, the upper limit of the peak-to-peak voltage of the developing AC in the detection of the presence or absence of the process cartridge is determined by toner adhesion to the photosensitive drum 1a, and the lower limit is determined by the accuracy of detection detection of the process cartridge.
このように本実施形態では、制御部１５はカートリッジ装着有無の判定時に印加するバイアスの交流成分の振幅を、感光ドラム１ａ〜１ｄ上の静電像を現像スリーブ４１ａ〜４１ｄで現像する際に用いる現像バイアスの交流成分の振幅よりも小さく設定する。具体的には、プロセスカートリッジの装着の判定時に印加する現像ＡＣ（バイアス）の交流成分の振幅を、０．７５〜１．７５［ｋＶ］の範囲に設定する。
As described above, in this embodiment, the
これにより、プロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの装置本体１０ａへの装着の有無を適正に判定することができる。これと共に、画像形成とは無関係なトナーの消費、感光ドラム１ａ〜１ｄに付着したトナーが検出シーケンス後の印字動作で中間転写ベルト７や記録材に転写される不都合を確実に回避することができる。
Thereby, it is possible to appropriately determine whether or not the
以上の本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、検出シーケンス中に感光ドラム１ａ〜１ｄにトナーを付着させること無く装置本体１０ａにおけるプロセスカートリッジ２０ａ〜２０ｄの有無検出を行うことができる。
According to the present embodiment described above, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the
本実施形態及び前述の第１の実施形態では、カートリッジ有無検出シーケンスにおける現像ＡＣのピーク間電圧を例えば１．２５［ｋＶ］とすることができるが、本発明による効果はこの数値に限定されることはなく、上述の上下限の範囲内であれば良い。また、ピーク間電圧の下限値に関しては、プロセスカートリッジの製造バラつきによる静電容量のバラつきや、ＡＣ電流検出回路８の束線の静電容量の影響等によってＳＤ電流の検出精度が変化するため、これらの具体的な数値に限定されるものではない。
In the present embodiment and the first embodiment described above, the peak-to-peak voltage of the development AC in the cartridge presence / absence detection sequence can be set to, for example, 1.25 [kV], but the effect of the present invention is limited to this value. It does not have to be within the above upper and lower limits. Further, regarding the lower limit value of the peak-to-peak voltage, the detection accuracy of the SD current changes due to the variation in capacitance due to the manufacturing variation of the process cartridge, the influence of the capacitance of the bundle of the AC
１ａ〜１ｄ…像担持体（感光ドラム）／１０…画像形成装置／１０ａ…画像形成装置本体（装置本体）／１５…制御手段（制御部（ＣＰＵ））／２０ａ〜２０ｄ…カートリッジ（プロセスカートリッジ）／２２…隙間（ＤＣカットコンデンサ）／４１ａ〜４１ｄ…現像剤担持体（現像スリーブ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a-1d ... Image carrier (photosensitive drum) / 10 ... Image forming apparatus / 10a ... Image forming apparatus main body (apparatus main body) / 15 ... Control means (control part (CPU)) / 20a-20d ... Cartridge (process cartridge) /22...Gap (DC cut capacitor) / 41a to 41d ... Developer carrier (Developing sleeve)
Claims (5)
静電像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する現像剤を担持するように前記像担持体との間に隙間をあけて配置された現像剤担持体と、を一体的に有し、前記画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジと、
前記像担持体を停止した状態で前記現像剤担持体に交流成分を含むバイアスを印加した際に前記現像剤担持体と前記像担持体間に流れる電流に基づいて、前記画像形成装置本体への前記カートリッジの装着の有無を判定する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus main body;
A developer disposed with a gap between an image carrier on which an electrostatic image is formed and the image carrier so as to carry a developer for developing the electrostatic image formed on the image carrier. A cartridge integrally having a carrier and detachable from the main body of the image forming apparatus,
Based on the current flowing between the developer carrier and the image carrier when a bias containing an AC component is applied to the developer carrier with the image carrier being stopped, Control means for determining whether or not the cartridge is mounted;
An image forming apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。 The control means applies a bias of only an AC component when determining whether or not the cartridge is mounted.
The image forming apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。 The control means determines the amplitude of the alternating current component of the bias applied when determining whether or not the cartridge is mounted, and the alternating current component of the developing bias used when the electrostatic image on the image carrier is developed by the developer carrier. Set smaller than the amplitude of
The image forming apparatus according to claim 2.
ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。 The amplitude of the alternating current component of the bias applied at the time of the determination is set in a range of 0.75 to 1.75 [kV].
The image forming apparatus according to claim 3.
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。 The control means stops the developer carrier during a determination operation for determining whether or not the cartridge is mounted.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
Priority Applications (1)
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