JP2010286792A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体ドラムの摩耗やプロセスカートリッジの寿命を改善する。
【解決手段】接離手段は、非画像形成時には規定の離間タイミングにしたがって像担持体と現像剤担持体とを離間させ、画像形成時には規定の当接タイミングにしたがって像担持体と現像剤担持体とを当接させる。測定手段は、像担持体と現像剤担持体との実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを測定する。修正手段は、測定手段により測定された実際の離間タイミングに基づいて規定の離間タイミングを修正するとともに、実際の当接タイミングに基づいて規定の当接タイミングを修正する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、像担持体と現像剤担持体を使用する画像形成装置に関する。

一般に画像形成装置では、現像剤を担持した現像ローラを感光体ドラムに接触ないしは近接させることで感光体ドラムに形成された静電潜像を現像画像へと現像する。現像ローラを感光体ドラムとを接触させる方式を接触現像方式と呼び、接触させずに近接させる方式を非接触現像方式と呼ぶ。

接触現像方式においては、感光体ドラムの静電潜像を現像する期間のみ現像ローラを感光体ドラムに接触させてトナーによる現像を行うことが望ましい。なぜなら、現像ローラが感光体ドラムに当接することで、感光体ドラムが磨り減ってしまうからである。特許文献１によれば、第１ステーション→第２ステーション→第３ステーション→第４ステーションの順に現像ローラの駆動伝達経路の伝達及び解除と、現像ローラを感光体ドラムへ当接・離間を行うことで、現像ローラの当接時間を短くする発明が提案されている。この発明によれば、当接時間を短くできるため、現像ローラによる感光体ドラムの削れを低減でき、プロセスカートリッジの寿命を延ばすことが期待できる。

特開２００６−２９２８６８号公報

ところで、当接タイミングを短くしすぎると画像先端が抜け、離間タイミングを短くしすぎると画像後端が抜ける弊害が発生する。一方で、画像形成装置では、本体とプロセスカートリッジのメカバラツキ要因と駆動源の制御バラツキ要因が存在する。したがって、従来は、これらを考慮した最悪バラツキ状態であっても画像の抜けが発生しないように、離間タイミングと当接タイミングとにはマージンを持たせる必要があった。とりわけ、工場から出荷されうるすべての本体とすべてのプロセスカートリッジとの組み合せを考慮すれば、マージンは非常に長くせざるを得なかった。その結果、依然として、画像領域以外の非画像領域でも長い時間にわたり現像ローラが感光体ドラムに当接することとなり、感光体ドラムの削れやプロセスカートリッジの寿命についても改善の余地があった。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、現像ローラと感光体ドラムとの当接時間を従来よりも短くすることで、感光体ドラムの摩耗やプロセスカートリッジの寿命を改善することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

本発明は、例えば、潜像が形成される像担持体と、非画像形成時には像担持体から離間し、画像形成時には像担持体に当接して潜像を現像して現像画像を形成する現像剤担持体と、接離手段と、測定手段と、修正手段とを備える。接離手段は、非画像形成時には規定の離間タイミングにしたがって像担持体と現像剤担持体とを離間させ、画像形成時には規定の当接タイミングにしたがって像担持体と現像剤担持体とを当接させる。測定手段は、像担持体と現像剤担持体との実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを測定する。修正手段は、測定手段により測定された実際の離間タイミングに基づいて規定の離間タイミングを修正するとともに、実際の当接タイミングに基づいて規定の当接タイミングを修正する。

本発明によれば、画像形成装置において像担持体と現像剤担持体との実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを測定して、規定の離間タイミングと規定の当接タイミングが修正される。工場から出荷されうるすべての本体とすべてのプロセスカートリッジとの組み合せを考慮する必要がなくなるため、各画像形成装置ごとに当接時間を短くすることができ、感光体ドラムの摩耗やプロセスカートリッジの寿命を改善できるようになる。

多色画像形成装置の概略断面図である。 制御ユニットを示すブロック図である。 バイアス電源を説明するための概念図である。 転写電流検知回路の回路図である。 プロセスカートリッジの断面図である。 画像形成装置本体の縦断面図である。 現像ローラの接離機構の斜視図である。 離間状態と当接状態とを示した図である。 各ステーションにおける離間カムと現像クラッチの関係を示すカム線図である。 プロセスカートリッジの駆動部の斜視図である。 当接・離間タイミングの修正処理を示したフローチャートである。 検知された転写電流の一例を示した図である。 転写電流の変化から当接を検出する手法を示した図である。 転写電流の変化から離間を検出する手法を示した図である。 メカバラツキを考慮した当接タイミング及び離間タイミングを示した図である。 電流検検知部分の等価回路である。 従来例と実施例との当接時間を比較した図である。 従来例と実施例との当接時間を比較した図である。 プロセスカートリッジに装着された不揮発性メモリのデータマップである。 本体に装着された不揮発性メモリのデータマップである。 当接タイミング及び離間タイミングの修正を実行するか否かを判断する処理を示したフローチャートである。

［画像形成装置の全体構成］
（画像形成部構成）
画像形成装置の一例として図１に示すカラーレーザープリンタ１００について説明する。なお、本発明の画像形成装置は、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリとして実現されてもよい。カラーレーザープリンタ１００は、潜像が形成される像担持体の一例である４個の感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを備えている。それぞれの感光体ドラムの周囲には、帯電ローラ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、露光装置３、現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、一次転写ローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、クリーニング部材８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが設けられている。なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、第１のステーションから第４のステーションまでをそれぞれ区別するためのサフィックスであり、共通する事項について説明する際には省略される。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を均一に帯電する。露光装置３は、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像ユニット４は、感光体ドラム１に当接して静電潜像にトナーを付着させてトナー像として顕像化する。一次転写ローラ１２は、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト２６に転写させる。クリーニング部材８は、転写後の感光体ドラム１の表面に残ったトナーを除去する。

本実施例では、感光体ドラム１と、帯電ローラ２、現像ユニット４およびクリーニング部材８は、いわゆるプロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを形成している。プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄはそれぞれ、第１ステーション、第２ステーション、第３ステーション、第４ステーションに対応している。プロセスカートリッジ７は、トナー切れや感光体ドラム１の摩耗に応じて、交換可能である。４つあるプロセスカートリッジ７は、個別に交換可能である。なお、４個のプロセスカートリッジ７は、同一構造であるが、異なる色、すなわち、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）のトナーによる画像を形成する点で相違している。

なお、プロセスカートリッジ７は主に２つのパーツ（現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、感光体ドラムユニット５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）により構成されている。現像ユニット４は、現像ローラ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄと、現像剤塗布ローラ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ及びトナー容器を保持している。感光体ドラムユニット５は、像担持体である感光体ドラム１と、帯電ローラ２と、クリーニング部材８と、廃トナー容器とを保持している。

感光体ドラム１は、例えば、アルミニウム製シリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ）を塗布して構成される。帯電ローラ２は、ローラ状に形成された導電性のローラである。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面に当接するとともに帯電バイアス電源によって帯電バイアス電圧を印加されることにより、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる。

露光装置３は、プロセスカートリッジ７の下方に配置され、画像信号に基づく露光を感光体ドラム１に対して行う。現像ユニット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナーを収納したトナー収納部を備えている。現像ユニット４は、感光体ドラム１の表面に隣接して設けられている。現像ローラ２４は、現像剤塗布ローラ２５によりトナーを塗布され、現像バイアス電源により現像バイアス電圧を印加される。

現像ローラ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄがそれぞれ対応する感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに当接することで、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が形成される。現像ローラ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、非画像形成時には像担持体から離間し、画像形成時には像担持体に当接して潜像を現像して現像画像を形成する現像剤担持体の一例である。

中間転写ベルトユニット２７は、中間転写ベルト２６、駆動ローラ、テンションローラ、及び、一次転写ローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを備えている。中間転写ベルト２６は駆動ローラとテンションローラとに張架されており、矢印Ｆの方向に回転する。中間転写ベルト２６の内側には、各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向して一次転写ローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが配設されている。一次転写ローラ１２には転写バイアス電源により転写バイアスが印加される。ここでは、中間転写体として中間転写ベルト２６を採用しているが、中間転写ベルト２６は必ずしも必要ない。感光体ドラム１と一次転写ローラ１２とによって、直接的に、感光体ドラム１から記録媒体へとトナー像が転写されてもよい。このように、一次転写ローラ１２は、現像画像を記録媒体又は中間転写体に転写する転写手段の一例である。

感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに正極性のバイアスを印加することにより、順次、中間転写ベルト２６上に一次転写される。４色のトナー像は中間転写ベルト２６上で重なった状態で二次転写部１５まで搬送される。

（搬送制御部構成）
給送装置１３は、シートＳを収納する給紙カセット１１内からシートＳを給紙する給紙ローラ９と、給紙されたシートＳを搬送する搬送ローラ対１０とを有している。給送装置１３から搬送されてきたシートＳはレジストローラ対１７によって二次転写部１５に搬送される。二次転写ローラ１６に正極性のバイアスを印加することにより、シートＳに、中間転写ベルト２６上の４色のトナー像が二次転写される。定着部１４は、シートＳ上に形成されたトナー像に熱及び圧力を加えて定着させる。トナー像を定着されたシートＳは排紙ローラ対２０によって排紙トレイ上に排出される。

図２を参照する。ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２０１に記憶された制御プログラムにしたがってカラーレーザープリンタ１００の各ユニットを制御する。とりわけ、ＣＰＵ２００は、像担持体と現像剤担持体との実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを測定する測定手段として機能する。また、ＣＰＵ２００は、測定手段により測定された実際の離間タイミングに基づいて規定の離間タイミングを修正するとともに、実際の当接タイミングに基づいて規定の当接タイミングを修正するタイミング修正手段として機能する。ＲＡＭ２０２には、制御に必要となる一時的なデータなどが格納される。画像形成制御部２１０は、ＣＰＵ２００の指示に応じて、転写バイアス電源５２、現像バイアス電源５１、帯電バイアス電源５０などを制御する。図３が示すように、転写バイアス電源５２は一次転写ローラ１２に所定の転写バイアスを印加する。転写バイアス電源５２は現像画像の転写を促進するための転写バイアスを転写手段に印加するバイアス印加手段の一例である。現像バイアス電源５１は現像ローラ２４に所定の現像バイアスを印加する。帯電バイアス電源５０は帯電ローラ２に所定の帯電バイアスを印加する。

転写電流検知回路５５は、転写バイアス電源５２が転写バイアスを一次転写ローラ１２へ印加している時の転写バイアス電源５２から出力される電流の値を検知する。ＣＰＵ２００は、検知された電流値に基づき、一定の電流値で転写が行われるように転写バイアス電源５２を制御する。このように、転写電流検知回路５５は、転写バイアスに付随した電流値を検知する電流検知手段の一例である。

搬送制御部２１１は、ＣＰＵ２００からの指示に応じて、中間転写ベルト２６やレジストローラ対１７など、シートＳの搬送に関与するローラを制御する。不揮発性メモリ制御回路５６は、本体に設けられた不揮発性メモリＭ０と、各プロセスカートリッジ７に設けられた不揮発性メモリＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４とについてデータの読み出し書き込みを制御する。なお、不揮発性メモリＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４には、工場で製造されたプロセスカートリッジのそれぞれを識別するための固有の識別情報が記憶されている。ＣＰＵ２００は、不揮発性メモリＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４から読み出した各プロセスカートリッジの識別情報を不揮発性メモリＭ０に格納しておく。ＣＰＵ２００は、起動時に、不揮発性メモリＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４から読み出した各プロセスカートリッジの識別情報と、不揮発性メモリＭ０に格納しおいた各プロセスカートリッジの識別情報とを比較する。もし、識別情報が不一致のプロセスカートリッジが存在すれば、ＣＰＵ２００は、そのプロセスカートリッジが交換されたことを認識できる。また、不揮発性メモリＭ０には、プロセスカートリッジごとに規定された当接タイミングと離間タイミングのデータが格納されている。

図４を参照する。電圧設定回路部２４２はＣＰＵ２００が出力するＰＷＭ信号に応じて高圧出力電圧を変更する回路である。トランス駆動回路部２４３はＣＰＵ２００が出力するクロック信号に応じてトランス２４４を駆動する回路である。ＣＰＵ２００がクロック信号を出力するとトランス２４４がドライブされてトランス２４４の２次側に整流された直流高圧電圧が出力される。フィードバック回路部２４６は抵抗Ｒ７１を介して出力電圧をモニターし、ＰＷＭ信号の設定に応じた出力電圧値になるようにフィードバック制御する回路である。転写電流検知回路５５は転写部材に流れる転写電流Ｉ７２とフィードバック回路部２４６へ流れるフィードバック電流Ｉ７１を加算した検知電流Ｉ７３を抵抗Ｒ７３で検出し、検出した電流値をアナログ値としてＣＰＵ２００に伝送する回路である。

一次転写ローラ１２は抵抗成分で形成されている。そのため、一次転写ローラ１２に印加された出力電圧に対して、検出抵抗Ｒ７３に流れる検知電流Ｉ７３はフィードバック電流Ｉ７１と転写電流Ｉ７２である。フィードバック電流Ｉ７１は、ＰＷＭ信号で設定されるＶｐｗｍ（これはパルス信号であるＰＷＭ信号を抵抗とコンデンサで平滑した直流電圧になっている）と基準電圧Ｖｒｅｆ、抵抗Ｒ７４、抵抗Ｒ７５で決められる。

Ｉ７１＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｐｗｍ）／Ｒ７４−Ｖｐｗｍ／Ｒ７５
フィードバック電流Ｉ７１がフィードバック抵抗Ｒ７１を流れることで、出力電圧は設定される。つまり、一次転写ローラ１２に印加される電圧が設定される。

Ｖｏｕｔ＝Ｉ７１×Ｒ７１＋Ｖｐｗｍ≒Ｉ７１×Ｒ７１
このＶｏｕｔは常にフィードバック回路部２４６で安定化されているため、負荷が変動してもＶｐｗｍに忠実に対応した電圧となる。すなわち、ＣＰＵ２００が一定のＰＷＭ信号を出し続ける限り、一次転写ローラ１２には一定の安定した転写バイアスが印加される。一次転写ローラ１２に流れる転写電流Ｉ７２は、検知電流Ｉ７３とフィードバック回路部２４６に流れるフィードバック電流Ｉ７１との差分となる（Ｉ７２＝Ｉ７３−Ｉ７１）。

転写電流検知回路５５が備えるオペアンプの出力電圧をＶ２とし、オペアンプの非反転入力（＋）の電圧をＶ１とする。このオペアンプの入力部はバーチャルショートのため、オペアンプの反転入力（−）の電圧もＶ１となる。よって、検知電流Ｉ７３は次式により表現できる。

Ｉ７３＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｒ７３
ＣＰＵ２００はＶ２をＡ／Ｄポートより取り込み、上式から検知電流Ｉ７３を算出する。さらに、ＣＰＵ２００は、転写電流Ｉ７２を次式から算出する。

Ｉ７２＝Ｉ７３−Ｉ７１
ＣＰＵ２００は、転写電流Ｉ７２を一定にするようにＰＷＭ信号を制御することで、一次転写ローラ１２には一定の安定化された電流が流れる。

〔感光体ドラム１への現像ローラ２４の当接・離間切換え動作についての説明〕
図５に示したプロセスカートリッジ７の現像ユニット４は、支持軸２３を支点として揺動するよう感光体ドラムユニット５に取り付けられている。現像ユニット４と感光体ドラムユニット５との間に設けられたバネ５７の押圧力により、現像ローラ２４は感光体ドラム１に当接している。

一方、本実施例では、図６に示すように、カラーレーザープリンタ１００の本体に装着されたプロセスカートリッジ７に隣接して、現像ローラ２４の当接と離間とを切換えるための手段として接離機構６０が配置されている。接離機構６０は、非画像形成時には規定の離間タイミングにしたがって像担持体と現像剤担持体とを離間させ、画像形成時には規定の当接タイミングにしたがって像担持体と現像剤担持体とを当接させる接離手段の一例である。接離機構６０は、離間カム８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄを備えている。離間カム８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄは、現像ユニット４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄに設けられたリブ４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄを左右に移動させる。これにより、現像ユニット４は、支持軸２３を支点として揺動する。

図７に示すように、各離間カム８０の一端には、離間歯車９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄが取り付けられている。各離間歯車９４はウォーム歯車９３ａ、９３ｂ、９３ｃ、９３ｄに噛合している。各ウォーム歯車９３は駆動軸９２に固定されている。歯車９１はウォーム歯車９３と同様に、駆動軸９２に固定されている。

カラーレーザープリンタ１００の本体に設けられた一つの駆動源である当接離間モータ９０から歯車９１に駆動力が伝達されると、離間カム８０が回転し、この回転に伴い現像ユニット４のリブ４６が左右運動を行う。つまり、離間カム８０と係合してリブ４６が左右方向に移動することにより、現像ユニット４をバネ５７の付勢力に抗して支持軸２３の周りに揺動させる。これにより、現像ローラ２４が感光体ドラム１に当接したり、現像ローラ２４が感光体ドラム１より離間したりする。

図８（Ａ）が示すように、本実施例では、離間カム８０の周のうち最大半径となる周部分がリブ４６と接しているときに、現像ローラ２４と感光体ドラム１とが離間する（離間状態）。一方、図８（Ｂ）が示すように、離間カム８０の周のうち最大半径ではない周部分がリブ４６と接しているときは、現像ローラ２４と感光体ドラム１とが当接する（当接状態）。

図９が示すように、離間カム８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄの位相をずらしている。画像形成時には、イエロー（Ｙ）画像形成ステーション→マタゼン（Ｍ）画像形成ステーション→シアン（Ｃ）画像形成ステーション→ブラック（Ｂｋ）画像形成ステーションの順で現像ユニット４が感光体ドラム１に当接して現像を行う。現像終了後には、Ｙ画像形成ステーション→Ｍ画像形成ステーション→Ｃ画像形成ステーション→Ｂｋ画像形成ステーションの順に、現像ローラ２４が感光体ドラム１から離間する。

〔現像ローラ２４の駆動切換え動作についての説明〕
次に、図１０を参照しつつ、本実施例に係る現像ローラ２４の駆動伝達経路の伝達及び解除の切換えを担当する駆動ユニット３００について説明する。他の画像ステーションも同様の駆動ユニットを有している。

プロセスカートリッジ７を駆動する駆動ユニット３００は、駆動モータ７０ｄから、感光体ドラム１を駆動する系列７１ｄと現像ローラ２４ｄを駆動する系列７２ｄに分岐している。現像クラッチ７４ｄ、７５ｄは、現像ローラ２４ｄを駆動するように駆動力の伝達経路を切換えたり、駆動力の伝達を解除するように切換えたりする。これにより、感光体ドラム１が回転しているときでも、現像ローラ２４の回転と停止とを切換えられる。このように、現像ローラ２４ｄの感光体ドラム１ｄに対する当接と離間との切換えは接離機構６０により実現され、現像ユニット４ｄの駆動伝達及び駆動解除の切換えは現像クラッチ７４ｄ、７５ｄにより実現される。駆動モータ７０ｄが駆動しても直ちに現像ローラ２４ｄが駆動されることはない。すなわち、接離機構６０が備える一つのステッピングモータ（当接離間モータ９０）が駆動することにより、現像クラッチ７４ｄ、７５ｄが作動し、現像ローラ２４ｄが駆動される。

さらに詳細に説明する。クラッチギア９７ｄにはスラスト方向にカム形状がある。クラッチギア９７ｄの回転に伴い不図示のクラッチカムがスラスト方向に移動する。それに伴い、現像クラッチ７５ｄがスラスト方向に移動する。これにより、現像クラッチ７５ｄは、現像クラッチ７４ｄとの接続と断絶を行っている。クラッチギア９７ｄは、離間歯車９４ｄと連結されている。クラッチギア９７ｄ及び離間歯車９４ｄは同じ歯数になっているので、離間歯車９４ｄに取り付けられた離間カム８０ｄの回転とクラッチギア９７ｄの位相関係は常に同じとなる。すなわち、離間カム８０の回転と現像クラッチ７４ｄ、７５ｄのＯＮ・ＯＦＦ動作が同期する。離間カム８０が離間位置から当接位置へと回転移動するのに伴い、現像クラッチ７４ｄ、７５ｄがＯＦＦからＯＮ状態へと移行する。また、離間カム８０が当接位置から離間位置に回転移動するのに伴い、現像クラッチ７４ｄ、７５ｄがＯＮからＯＦＦ状態へと移行する。本実施例では、現像ローラ２４が回転してから現像ローラ２４が感光体ドラム１に当接する。また、現像ローラ２４が感光体ドラム１から離間してから、現像ローラ２４の回転が止まる。

〔当接・離間タイミングの検出と修正についての説明〕
図１１を参照する。Ｓ１１０１で、ＣＰＵ２００は、搬送制御部２１１を通じて、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの回転を開始させる。Ｓ１１０２で、ＣＰＵ２００は、画像形成制御部２１０を通じて、帯電バイアス電源５０から帯電バイアスの出力を開始する。これにより、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが帯電する。Ｓ１１０３で、ＣＰＵ２００は、搬送制御部２１１を通じて、当接離間モータ９０を起動し、現像ローラ２４を感光体ドラム１へと当接させる。現像ローラ２４が感光体ドラム１へと当接すると、ＣＰＵ２００は、当接離間モータ９０を停止させる。このとき現像ローラ２４上のトナーが感光体ドラム１に移動する。Ｓ１１０４で、ＣＰＵ２００は、画像形成制御部２１０を通じて、転写バイアス電源５２からの転写バイアスの出力を開始させる。これにより、転写バイアスが一次転写ローラ１２に印加される。

Ｓ１１０５で、ＣＰＵ２００は、転写電流検知回路５５により各ステーション別に転写電流Ｉａを取得する。感光体ドラム１上に付着したトナーが一次転写ローラ１２に引かれて中間転写ベルト２６に移動するときに、感光体ドラム１から一次転写ローラ１２への電荷の移動が生じる。これにより、一次転写ローラ１２に流れる転写電流Ｉａに変化が生じる。ＣＰＵ２００は、所定時間にわたってサンプリングした複数の転写電流値の平均値を各ステーション別にＩａ１〜Ｉａ４として算出して、ＲＡＭ２０２に記録する。平均値を採用することで、ノイズの影響を軽減できる。このように、転写電流Ｉａ１〜Ｉａ４は当接状態での転写電流を表している。

Ｓ１１０６で、ＣＰＵ２００は、搬送制御部２１１を通じて、当接離間モータ９０を制御し、現像ローラ２４が感光体ドラム１から離間させる。Ｓ１１０７で、ＣＰＵ２００は、転写電流検知回路５５により各ステーション別に離間状態での転写電流Ｉｂを取得する。ＣＰＵ２００は、所定時間にわたってサンプリングした複数の転写電流値の平均値を各ステーション別にＩｂ１〜Ｉｂ４として算出して、ＲＡＭ２０２に記録する。Ｓ１１０８で、ＣＰＵ２００は、取得した平均値から、現像ローラ２４と感光体ドラム１とが当接しているか離間しているかを判断するための閾値を各ステーション別に決定する。この閾値を、当接判断電流値及び離間判断電流値と呼ぶことにする。ＣＰＵ２００は、これらを例えば次式により算出する。

当接判断電流値（μＡ）Ｉａ＿ｔｈ＝Ｉｂ −（Ｉｂ−Ｉａ）× ０．９５
離間判断電流値（μＡ）Ｉｂ＿ｔｈ＝Ｉａ ＋（Ｉｂ−Ｉａ）× ０．９５
なお、係数である０．９５は機種ごとに実験を行って決定されるものとする。

図１２（Ａ）、（Ｂ）に示した当接状態の転写電流Ｉａと離間状態の転写電流Ｉｂについては、Ｉａ＝１５．４、Ｉｂ＝１８．８、当接判断電流値Ｉａ＿ｔｈ＝１５．６、離間判断電流値Ｉｂ＿ｔｈ＝１８．６となる。これらの数値は単なる例示に過ぎない。また、本実施例では前述した式により当接・離間判断電流値を算出する例を説明したものの、この式は当接・離間判断電流値を算出する式の一例に過ぎない。転写電流の検出精度や画像形成装置の構成に応じて算出式や係数を変更することが望ましい。

次に、規定の当接タイミングと規定の離間タイミングとを修正するために、実際の当接タイミングと実際の離間タイミングとを測定する。ここでは、当接離間モータ９０の起動したタイミングを基準タイミングとする。よって、基準タイミングから当接が検出されたタイミングまでの動作時間（当接動作時間Ｔａ）を測定することで実際の当接タイミングが測定されることになる。また、基準タイミングから離間が検出されたタイミングまでの動作時間（離間動作時間Ｔｂ）を測定することで、実際の離間タイミングが測定されることになる。

Ｓ１１０９で、ＣＰＵ２００は、当接離間モータ９０を起動するとともに、各ステーション別に転写電流検知回路５５により転写電流をモニターする。このときにＣＰＵ２００はタイマーをスタートさせる。Ｓ１１１０で、ＣＰＵ２００は、転写電流の検出値が当接判断電流値Ｉａ＿ｔｈ未満となったか否かを判定する。転写電流の検出値が当接判断電流値Ｉａ＿ｔｈ未満となると、Ｓ１１１１に進む。転写電流の検出値が当接判断電流値Ｉａ＿ｔｈ未満となったタイミングが実際の当接タイミングとなる。Ｓ１１１１で、ＣＰＵ２００は、転写電流の検出値が当接判断電流値Ｉａ＿ｔｈ未満となったときのタイマーの値を、当接判断時間Ｔａとして取得し、ＲＡＭ２０２に記録する。当接判断時間Ｔａは、各ステーション別に取得される。これらをＴａ１〜Ｔａ４とする。このように、ＣＰＵ２００は、接離手段を駆動する駆動源の動作開始から像担持体と現像剤担持体とが実際に当接するまでの時間を測定する。当接判断時間Ｔａの決定は実際の当接タイミングを決定することに相当する。よって、ＣＰＵ２００は、電流値に基づいて像担持体と現像剤担持体との実際の当接タイミングを決定する決定手段の一例である。

図１３によれば、時刻ｔ１に駆動源（当接離間モータ９０）が起動され、時刻ｔ２に当接が検知されたことが示されている。なお、図１３及び図１５のＴｃ１〜Ｔｃ４は、カラーレーザープリンタ１００の本体とプロセスカートリッジ７のメカバラツキ要因を考慮した際の当接タイミングを示している。

当接動作時間Ｔａを検知した後、引き続き離間動作時間の検知を行う。Ｓ１１１２で、ＣＰＵ２００は、転写電流の検出値が離間判断電流値Ｉｂ＿ｔｈを超えたか否かを判定する。超えると、Ｓ１１１３に進む。転写電流の検出値が離間判断電流値Ｉｂ＿ｔｈを超えたタイミングが実際の離間タイミングとなる。Ｓ１１１３で、ＣＰＵ２００は、転写電流の検出値が離間判断電流値Ｉｂ＿ｔｈを超えたタイミングにおけるタイマーの値を、離間動作時間Ｔｂとして取得する。離間動作時間Ｔｂは、各ステーション別に決定され、それぞれＴｂ１〜Ｔｂ４とする。このように、ＣＰＵ２００は、接離手段を駆動する駆動源の動作開始から像担持体と現像剤担持体とが実際に離間するまでの時間を測定する。離間動作時間Ｔｂの決定は実際の離間タイミングを決定することに相当する。よって、ＣＰＵ２００は、電流値に基づいて像担持体と現像剤担持体との実際の離間タイミングを決定する決定手段の一例である。

図１４によれば、時刻ｔ１に駆動源（当接離間モータ９０）が起動され、時刻ｔ５に離間が検知されたことが示されている。なお、図１４及び図１５のＴｄ１〜Ｔｄ４は、本体とプロセスカートリッジ７のメカバラツキ要因を考慮した際の離間タイミングを示している。

Ｓ１１１４で、ＣＰＵ２００は、転写バイアスの印加を停止する。Ｓ１１１５で、ＣＰＵ２００は、現像ローラ２４が感光体ドラム１から離間した位置（離間位置）で当接離間モータ９０を停止させる。例えば、ＣＰＵ２００は、離間が検出されてから一定時間が経過した後に当接離間モータ９０を停止させる。これにより、常に、同一の位置に、現像ローラ２４を待機させることができる。Ｓ１１１６で、ＣＰＵ２００は、各ステーションの帯電バイアスの印加を停止する。Ｓ１１１７で、ＣＰＵ２００は、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの回転を停止させる。

Ｓ１１１８で、ＣＰＵ２００は、取得した当接動作時間Ｔａと離間動作時間Ｔｂを用いて、画像形成時に適用される規定の当接タイミングと離間タイミングとを修正する。プロセスカートリッジごとに修正された規定の当接タイミングと離間タイミングとは、それぞれ不揮発性記憶メモリＭ０に記憶される。

修正に使用される当接動作時間Ｔａは、例えば、当接動作時間Ｔａ１ないしＴａ４のうち、メカバラツキ要因等を考慮されて決定された当接動作時間Ｔｃとの差が最も小さいものＴａ’が選択される。よって、ＣＰＵ２００は、複数のプロセスカートリッジのそれぞれにおいて測定された実際の当接タイミングのうち、プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された当接タイミングとの差が最も小さいものを特定する特定手段の一例である。同様に、修正に使用される離間動作時間Ｔｂは、例えば、離間動作時間Ｔｂ１ないしＴｂ４のうち、メカバラツキ要因等を考慮されて決定された当接動作時間Ｔｄとの差が最も小さいものＴｂ’が選択される。よって、ＣＰＵ２００は、複数のプロセスカートリッジのそれぞれにおいて測定された実際の離間タイミングのうち、プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された離間タイミングとの差が最も小さいものを特定する特定手段の一例である。上述したように、各ステーションでの当接及び離間は同一の駆動源によりシーケンシャルに実行される。よって、画像形成時に各ステーションで画像抜け等の画像不良を発生させないようにするためには、差が最小となる動作時間を採用することが望ましい。つまり、当接タイミングが最も遅く、離間タイミングが最も早いステーションに合わせて、各ステーションの当接タイミングと離間タイミングが規定されればよい。当接タイミングの修正値Ｔｐ及び離間タイミングの修正値Ｔｑは、例えば、以下の式より決定される。

当接タイミングの修正値Ｔｐ ＝ Ｔｃ −（Ｔａ’＋Ｔｘ）
離間タイミングの修正値Ｔｑ ＝ （Ｔｂ’＋Ｔｘ）−Ｔｄ
このように、ＣＰＵ２００は、特定手段により特定された実際の離間タイミングと、プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された離間タイミングとの差分から、規定の離間タイミングを修正するための第１の修正値を決定する。同様に、ＣＰＵ２００は、特定手段により特定された実際の当接タイミングと、プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された当接タイミングとの差分から、規定の当接タイミングを修正するための第２の修正値を決定する。

ここで、Ｔｘは、転写電流検知に基づいて測定された当接動作時間Ｔａ、離間動作時間Ｔｂの、物理的な当接タイミングと離間タイミングに対するディレイ時間を補正するための補正値である。現像ローラ２４の感光体ドラム１への当接により、帯電された感光体ドラム１の表面電荷の一部が現像ローラ２４を介してＧＮＤへ流れる。図１６が示す簡易等価回路において、Ｖ１はドラム電位であり、Ｖ２は転写バイアスである。Ｒ２は現像ローラ側の抵抗である。Ｒ１は一次転写ローラ１２及び中間転写ベルト２６等の転写部側の抵抗である。ＳＷ（スイッチ）は当接・離間を示す。

転写電流検知回路５５は一次転写ローラ１２の位置にある。そのため、感光体ドラム１と現像ローラ２４との当接部から一次転写ローラ１２の位置まで、感光体ドラム１の回転移動するのに要する時間に相当するディレイ（遅れ）が発生する。よって、感光体ドラム１の回転速度と現像ローラ２４から一次転写ローラ１２までの距離により、ディレイを補正するための補正時間を求める。また、転写電流検知回路５５による電流検知処理に伴うディレイ時間や、ＣＰＵ２００における電流検知結果からのノイズ除去に伴う処理時間も合わせて、補正値Ｔｘとして算出してもよい。ＣＰＵ２００は、補正値Ｔｘを用いて上述の修正値を修正する。このように、ＣＰＵ２００は、第１の修正値と第２の修正値とを回路処理により遅延時間を考慮して補正する補正手段の一例である。

図１７によれば、従来例と比較して、修正値Ｔｐだけ感光体ドラム１と現像ローラ２４との当接時間を短縮できたことがわかる。また、図１８によれば、従来例と比較して、修正値Ｔｑだけ感光体ドラム１と現像ローラ２４との当接時間を短縮できたことがわかる。すなわち、トータルでは、Ｔｐ＋Ｔｑだけ従来よりも当接時間のマージンを短くできるため、感光体ドラム１の摩耗を減少させ、プロセスカートリッジ７の寿命を延ばすことに成功したといえる。

以上説明したように、本実施例によれば、画像形成装置において像担持体と現像剤担持体との実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを測定して、規定の離間タイミングと規定の当接タイミングとを修正している。そのため、工場から出荷されうるすべての本体とすべてのプロセスカートリッジとの組み合せを考慮する必要がなくなる。これにより、画像形成装置ごとに当接時間のマージンを短くすることができ、感光体ドラムの摩耗やプロセスカートリッジの寿命を改善できるようになる。

実施例では、実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを測定する手法として、転写バイアスの印加に付随した電流値に着目している。これは、追加の測定回路を少なくすることができるため、製造上、有利であろう。なお、発光素子と受光素子とを用いて当接・離間を光学的に検知してもよい。

また、実施例では、当接動作時間Ｔａを測定することで実質的に実際の当接タイミングを測定し、当接離間時間Ｔｂを測定することで実質的に実際の離間接タイミングを測定することを提案した。これは、画像形成時におけるタイミング制御も基準タイミングからの時間でもってタイミング制御を実行するからである。また、これらの測定は複数あるプロセスカートリッジのそれぞれについて実行されるが、タイミングの修正にはそのうちの一部の測定結果が使用されればよい。例えば、ＣＰＵ２００は、複数のプロセスカートリッジのそれぞれにおいて測定された実際の離間タイミングのうち、プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された離間タイミングとの差が最も小さいものを特定する。同様に、ＣＰＵ２００は、複数のプロセスカートリッジのそれぞれにおいて測定された実際の当接タイミングのうち、プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された当接タイミングとの差が最も小さいものを特定する。そして、ＣＰＵ２００は、特定された実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを修正のために使用する。各ステーションでの当接及び離間は同一の駆動源によりシーケンシャルに実行される。よって、画像形成時に各ステーションで画像抜け等の画像不良を発生させないようにするためには、差が最小となる動作時間を採用することが望ましい。

規定の離間タイミングを修正するための第１の修正値は、特定された実際の離間タイミングと、プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された離間タイミングとの差分から決定される。同様に、規定の当接タイミングを修正するための第２の修正値は、特定された実際の当接タイミングと、プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された当接タイミングとの差分から決定される。なお、回路処理により遅延時間を考慮して修正値を補正すれば、さらに、修正の精度が向上しよう。

ところで、実際の当接・離間タイミングの検知は、カラーレーザープリンタ１００の起動時に毎回実行するなど、頻繁に実行する必要はない。頻繁に実行してしまうと、画像形成を実行できないウエイト時間が長くなってしまうからである。そこで、本実施例では、複数のプロセスカートリッジのうち少なくとも１つが交換されたタイミングで、実際の当接・離間タイミングの検知を実行することを提案する。

図１９に示すように、プロセスカートリッジ７に搭載された不揮発性メモリＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４には、そのプロセスカートリッジのシリアルナンバーや画像形成枚数等が記録されている。図２０が示すように、ＣＰＵ２００は、プロセスカートリッジが交換されたときに、不揮発性メモリＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４から読み出したシリアルナンバーのデータを不揮発性メモリＭ０に格納しておく。

図２１のＳ２１０１で、ＣＰＵ２００は、不揮発性メモリＭ０から全ステーション（プロセスカートリッジ）のシリアルナンバーを読み出す。Ｓ２１０２で、ＣＰＵ２００は、各プロセスカートリッジ７からシリアルナンバーを読み出す。Ｓ２１０３で、ＣＰＵ２００は、不揮発性メモリＭ０に記録されているシリアルナンバーと、不揮発性メモリＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４から読み出したシリアルナンバーとを比較し、両者が完全に一致するか否かを判定する。両者が完全に一致していれば、いずれのプロセスカートリッジも交換されていないことになる。一方、不一致のシリアルナンバーが存在すれば、いずれかのプロセスカートリッジが交換されたことになる。このように、ＣＰＵ２００は、複数のプロセスカートリッジからそれぞれの識別情報を取得することで、交換の有無を検出する。よって、ＣＰＵ２００は、複数のプロセスカートリッジのうち少なくとも１つが交換されたか否かを検出する交換検出手段の一例である。また、不揮発性メモリＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４は、複数のプロセスカートリッジのそれぞれは、各プロセスカートリッジを識別するための固有の識別情報を保持する保持手段の一例である。

いずれのプロセスカートリッジも交換されていない場合は、Ｓ２１０６に進む。Ｓ２１０６で、ＣＰＵ２００は、当接・離間タイミングの検知を実行せずに、不揮発性メモリＭ０に記録されている規定の当接・離間タイミングを読み出す。一方、いずれかのプロセスカートリッジが交換されていれば、Ｓ２１０４に進む。Ｓ２１０４で、ＣＰＵ２００は、規定の当接・離間タイミングの修正処理（Ｓ１１０１ないしＳ１１１８）を実行する。Ｓ２１０５で、ＣＰＵ２００は、不揮発性メモリＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４からのシリアルナンバーと修正後の当接・離間タイミングとを不揮発性メモリＭ０に書き込み、データを更新する。

本実施例によれば、プロセスカートリッジの交換があった場合にのみ、当接・離間タイミングの修正処理を実行するため、ユーザの待ち時間を少なくすることができる。なお、プロセスカートリッジの交換の有無を不揮発性メモリに記憶されたシリアルナンバーの違いに着目したが、他の手法により交換の有無を検出してもよい。シリアルナンバーは、例えば、バーコードなどに印刷されており、それを光学センサーによって読み取ってもよい。また、カラーレーザープリンタ１００の操作パネルから交換の有無を入力してもよい。

Claims (9)

1. 潜像が形成される像担持体と、
   非画像形成時には前記像担持体から離間し、画像形成時には前記像担持体に当接して前記潜像を現像して現像画像を形成する現像剤担持体と、
   非画像形成時には規定の離間タイミングにしたがって前記像担持体と前記現像剤担持体とを離間させ、画像形成時には規定の当接タイミングにしたがって前記像担持体と前記現像剤担持体とを当接させる接離手段と、
   前記像担持体と前記現像剤担持体との実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された前記実際の離間タイミングに基づいて前記規定の離間タイミングを修正するとともに、前記実際の当接タイミングに基づいて前記規定の当接タイミングを修正するタイミング修正手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記測定手段は、
   前記現像画像を記録媒体又は中間転写体に転写する転写手段と、
   前記現像画像の転写を促進するための転写バイアスを前記転写手段に印加するバイアス印加手段と、
   前記転写バイアスに付随した電流値を検知する電流検知手段と、
   前記電流値に基づいて前記像担持体と前記現像剤担持体との実際の当接タイミングと実際の離間タイミングとを決定する決定手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記測定手段は、
   前記接離手段を駆動する駆動源の動作開始から前記像担持体と前記現像剤担持体とが実際に離間するまでの時間を測定し、
   前記修正手段は、
   前記実際に離間するまでの時間に基づいて前記規定の離間タイミングを修正する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記測定手段は、
   前記接離手段を駆動する駆動源の動作開始から前記像担持体と前記現像剤担持体とが実際に当接するまでの時間を測定し、
   前記修正手段は、
   前記実際に当接するまでの時間に基づいて前記規定の当接タイミングを修正する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体及び前記現像剤担持体とをそれぞれ備えた複数のプロセスカートリッジと、
   前記複数のプロセスカートリッジのそれぞれにおいて測定された実際の離間タイミングのうち、該プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された離間タイミングとの差が最も小さいものを特定するとともに、前記複数のプロセスカートリッジのそれぞれにおいて測定された実際の当接タイミングのうち、該プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された当接タイミングとの差が最も小さいものを特定する特定手段と
   を備え、
   前記修正手段は、前記特定手段により特定された実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを修正のために使用する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記修正手段は、
   前記特定手段により特定された実際の離間タイミングと、前記プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された離間タイミングとの差分から、前記規定の離間タイミングを修正するための第１の修正値を決定し、
   前記特定手段により特定された実際の当接タイミングと、前記プロセスカートリッジのメカバラツキ要因を考慮して予め決定された当接タイミングとの差分から、前記規定の当接タイミングを修正するための第２の修正値を決定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の修正値と前記第２の修正値とを回路処理により遅延時間を考慮して補正する補正手段
   をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体及び前記現像剤担持体とをそれぞれ備えた複数のプロセスカートリッジと、
   前記複数のプロセスカートリッジのうち少なくとも１つが交換されたか否かを検出する交換検出手段と
   をさらに備え、
   前記複数のプロセスカートリッジのうち少なくとも１つが交換されたことが検出されると、前記測定手段が実際の離間タイミングと実際の当接タイミングとを測定し、前記修正手段が前記規定の離間タイミングと前記規定の当接タイミングとを修正する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記複数のプロセスカートリッジのそれぞれは、各プロセスカートリッジを識別するための固有の識別情報を保持する保持手段を備え、
   前記交換検出手段は、前記複数のプロセスカートリッジからそれぞれの識別情報を取得することで、交換の有無を検出する
   ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。

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