JP2020064120A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップや装置の大型化を抑制しつつ、現像ローラと感光ドラムとの当接離間状態を検知すること。【解決手段】ＣＰＵ１０４は、帯電電圧電源２０から帯電電圧を印加させることで、感光ドラム１を第１の電位に帯電させ、現像電圧電源２１から現像電圧を印加させることで、現像ローラ４が当接位置にある場合は感光ドラム１の電位を第１の電位から第２の電位にさせ、一次転写電圧電源８４から転写電圧を印加させることで、電流検知回路により転写電流を検知させ、転写電流の検知結果に基づいて、現像ローラ４が当接位置にあるか離間位置にあるかを判断する。【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真方式を利用したプリンタ、複写機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、画像形成時と非画像形成時とにおいて、像担持体（感光ドラム）を現像装置の現像剤担持体（現像ローラ）に当接させた状態と、離間させた状態とを切り替えているものがある（例えば、特許文献１参照）。このような構成の画像形成装置では、画像形成を行う前に現像ローラと感光ドラムとの当接・離間状態を正確に検知しておく必要がある。特許文献１に開示された画像形成装置では、現像ローラが感光ドラムに当接する状態と離間する状態が確定していることを前提に、各種高電圧電源からの高電圧を用いて現像剤の残量や、現像ローラを有するプロセスカートリッジの有無等の検知を行っている。これらの検知は、現像ローラが感光ドラムに当接、又は離間していることを判断するものではない。現像ローラの感光ドラムとの当接・離間は、高電圧電源による検知値を用いるのではなく、スイッチやセンサなど専用の部品を用いて検知を行っていた。

特許第４４０２１３７号公報

しかしながら、専用の部品を用いた感光ドラムに対する現像ローラの当接・離間状態の検知方法は、部品数が多くなるためにコストアップとなる課題がある。また、部品の設置スペースが必要となるため、設置スペース確保のため、装置の小型化の妨げになるという課題がある。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、コストアップや装置の大型化を抑制しつつ、現像ローラと感光ドラムとの当接離間状態を検知することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明では、以下の構成を備える。

（１）静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を第１の電位に帯電する帯電手段と、前記帯電手段に帯電電圧を印加する帯電電圧電源と、前記像担持体と当接している当接位置と、前記像担持体と離間している離間位置とに位置することが可能であり、前記当接位置にある状態において前記像担持体上に形成された前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記現像手段に現像電圧を印加する現像電圧電源と、前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体上の前記トナー像を転写部において転写体に転写する転写手段と、前記転写手段に転写電圧を印加する転写電圧電源と、前記転写手段における転写電流を検知する電流検知手段と、前記帯電電圧電源から印加する前記帯電電圧、前記現像電圧電源から印加する前記現像電圧、及び前記転写電圧電源から印加する前記転写電圧を制御する制御手段と、を備える画像形成装置であって、前記制御手段は、前記帯電電圧電源から前記帯電電圧を印加させることで、前記像担持体を前記第１の電位に帯電させ、前記現像電圧電源から前記現像電圧を印加させることで、前記現像手段が前記当接位置にある場合は前記像担持体の電位を前記第１の電位から第２の電位にさせ、前記転写電圧電源から前記転写電圧を印加させることで、前記電流検知手段により前記転写電流を検知させ、前記転写電流の検知結果に基づいて、前記現像手段が前記当接位置にあるか前記離間位置にあるかを判断することを特徴とする画像形成装置。

（２）静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体を第１の電位に帯電する帯電手段と、前記帯電手段に帯電電圧を印加する帯電電圧電源と、前記像担持体と当接している当接位置と、前記像担持体と離間している離間位置とに位置することが可能であり、前記当接位置にある状態において前記像担持体上に形成された前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記現像手段に現像電圧を印加する現像電圧電源と、前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体上の前記トナー像を転写部において転写体に転写する転写手段と、を有する複数の画像形成部と、前記転写手段に転写電圧を印加する転写電圧電源と、前記転写手段における転写電流を検知する電流検知手段と、前記帯電電圧電源から印加する前記帯電電圧、前記現像電圧電源から印加する前記現像電圧、及び前記転写電圧電源から印加する前記転写電圧を制御する制御手段と、を備える画像形成装置であって、前記制御手段は、前記帯電電圧電源から前記帯電電圧を印加させることで、前記像担持体を前記第１の電位に帯電させ、前記現像電圧電源から前記現像電圧を印加させる第１の状態と、前記現像電圧を印加させない第２の状態とを、所定の周波数で交互に繰り返すことで、前記現像手段が前記当接位置にある場合は前記像担持体の電位を前記所定の周波数で前記第１の電位から第２の電位にさせ、前記転写電圧電源から前記転写電圧を印加させることで、前記電流検知手段により前記転写電流を検知させ、前記転写電流の検知結果に基づいて、前記現像手段が前記当接位置にあるか前記離間位置にあるかを判断することを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、コストアップや装置の大型化を抑制しつつ、現像ローラと感光ドラムとの当接離間状態を検知することができる。

実施例１〜４の画像形成装置の構成を示す概略断面図 実施例１〜４の現像ローラと感光ドラムの当接・離間状態を説明する図 実施例１〜４の画像形成装置のシステム構成を示すブロック図 実施例１〜４の感光ドラム及び現像ローラの等価回路図 実施例１〜４の感光ドラム及び一次転写ローラの等価回路図 実施例１の感光ドラムと現像ローラの当接離間状態の検知方法を説明するためのタイミングチャート 実施例２の感光ドラムと現像ローラの当接離間状態の検知方法を説明するためのタイミングチャート 実施例３の感光ドラムと現像ローラの当接離間状態の検知方法を説明するためのタイミングチャート 実施例３の一次転写電流波形を示す図 実施例３の現像ローラが感光ドラムに当接している場合の転写電流波形の周波数解析結果を示す図 実施例３の現像ローラが感光ドラムに当接していない場合の転写電流波形の周波数解析結果を示す図 実施例３の感光ドラムと現像ローラの当接離間状態の検知方法を説明するためのタイミングチャート 実施例４の一次転写電流波形を示す図 実施例４の現像ローラが感光ドラムに当接している場合の転写電流波形の周波数解析結果を示す図

以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［画像形成装置］
図１は、実施例１が適用される画像形成装置であるレーザプリンタ１００の構成を示す概略断面図である。なお、以下の説明では、イエロー（Ｙ）色のトナー画像形成用のステーションを第１ステーション、マゼンタ（Ｍ）色のトナー画像形成用のステーションを第２ステーションという。また、以下の説明では、シアン（Ｃ）色のトナー画像形成用のステーションを第３ステーション、ブラック（Ｋ）色のトナー画像形成用のステーションを第４ステーションという。まず、第１ステーションの構成について説明する。

（画像形成部）
第１ステーションにおいて、レーザプリンタ１００から着脱自在な一体型のプロセスカートリッジ９ａは、感光ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、クリーニングユニット３ａ、現像ユニットを有している。像担持体である感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に有機光導電体層（ＯＰＣ）を塗布して構成したものである。感光ドラム１ａはその両端部をフランジによって回転自在に支持されており、一方の端部に図示しない駆動モータから駆動力を伝達することにより、図中、反時計回りに回転駆動される。帯電手段である帯電ローラ２ａは、ローラ状に形成された導電性のローラで、これを感光ドラム１ａ表面に当接させると共に、帯電電圧電源２０によって負極性の帯電電圧（第１の電圧）を印加することにより、感光ドラム１ａ表面を一様に帯電させる。クリーニングユニット３ａは、後述する中間転写ベルト８０に転写されずに感光ドラム１ａ上（像担持体上）に残留したトナーをクリーニングする。現像手段である現像ユニットは、トナー収納部８ａ、現像ローラ４ａ、非磁性一成分現像剤５ａ、現像剤塗布ブレード７ａを有している。トナー収納部８ａは、イエローのトナーを収納している。現像ローラ４ａは、感光ドラム１ａ表面に隣接し、図示しない駆動部により回転駆動されるとともに、現像電圧電源２１ａにより負極性の現像電圧（第２の電圧）を印加することにより、静電潜像にトナーを付着させ、現像を行う。

露光手段である露光部１１ａは、レーザ光を回転多面鏡に反射させ、反射させたレーザ光で感光ドラム１ａを走査するスキャナユニットから構成され、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２ａを感光ドラム１ａ上に照射し、静電潜像を形成する。帯電電圧電源２０は、各ステーションの帯電ローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄへ帯電電圧を供給する。現像ローラ４ａは、現像ローラ４ａへの電圧供給手段である現像電圧電源２１ａに接続されている。

以上、第１ステーションの構成について説明したが、第２ステーション、第３ステーション、第４ステーションも同様の構成を有している。なお、各ステーションにおいて、同一部材については同じ符号を付し、符号の末尾に付したａ、ｂ、ｃ、ｄ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ステーションの部材であることを示している。以下では、特定のステーションの部材について説明する場合を除き、符号末尾のａ、ｂ、ｃ、ｄは省略するものとする。

図２は、プロセスカートリッジ９の状態を示す断面図であり、図２（ａ）は、画像形成中のプロセスカートリッジ９の状態を示した図であり、図２（ｂ）は、画像形成を行っていないときのプロセスカートリッジ９の状態を示した図である。画像形成時には、切替手段である現像当接離間部材１３は図２（ａ）のように動作し、現像ローラ４は感光ドラム１に当接している。一方、画像形成中でなければ、現像当接離間部材１３は図２（ｂ）のように動作し、現像ローラ４は感光ドラム１から離間している。また、現像当接離間部材１３は不図示のソレノイドが駆動されるたびに９０度ずつ回転し、現像ローラ４と感光ドラム１との当接状態、離間状態の２つの状態を切り替える。

図１において、転写体である中間転写ベルト８０は、張架部材である二次転写対向ローラ８６、駆動ローラ１４、テンションローラ１５の３本のローラにより支持されており、適当なテンションが維持されるようになっている。駆動ローラ１４を駆動することにより、中間転写ベルト８０は感光ドラム１と同速度で、図中矢印方向に移動する。また、駆動ローラ１４、テンションローラ１５、二次転写対向ローラ８６は、電気的に接地（地絡）されている。また、中間転写ベルト８０の内側には、各プロセスカートリッジ９の感光ドラム１ａ〜１ｄに対向する位置に、中間転写ベルト８０に当接する転写手段である一次転写ローラ８１ａ〜８１ｄがそれぞれ配置されている。各一次転写ローラ８１ａ〜８１ｄは、それぞれ一次転写電圧電源８４ａ〜８４ｄに接続されており、一次転写ローラ８１ａ〜８１ｄは、一次転写電圧電源８４ａ〜８４ｄから正極性の転写電圧（第３の電圧）が印加される。感光ドラム１ａ〜１ｄ上の負極性のトナー像は、対向する一次転写ローラ８１ａ〜８１ｄの正極性に引き寄せられる。その結果、感光ドラム１ａ〜１ｄに当接している中間転写ベルト８０に、感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された負極性のトナー像が順次転写され、中間転写ベルト８０上に多色のトナー像が形成される。また、一次転写電圧電源８４ａ〜８４ｄは、一次転写ローラ８１ａ〜８１ｄに流れる転写電流を検知する出力電流検知回路を有している。出力電流検知回路は、一般的な電流検知回路であり、詳細な説明は省略する。

（給送部）
本体カセット１６に収容された記録紙Ｐに画像形成を行う場合には、カセットピックアップローラ１７を駆動させることによって、本体カセット底板２９が上昇し、本体カセット１６内に載置されたシートＰを押し上げる。押し上げられたシートＰの最上位のシートＰは、カセットピックアップローラ１７と当接し、カセットピックアップローラ１７の回転により、一枚ずつシートＰが分離給送され、レジストレーションローラ１８に搬送される。レジストレーションローラ１８は、二次転写ローラ８２と中間転写ベルト８０との当接部である二次転写部に、シートＰを搬送する。二次転写部では、二次転写電圧電源８５から二次転写ローラ８２に電圧を印加することにより、中間転写ベルト８０上に形成された多色のトナー像が本体カセット１６から給送されたシートＰに転写される。

（定着部）
定着部１９は、シートＰ上に転写されたトナー像を加熱及び加圧して、トナー像をシートＰに定着させるため、定着ベルト（不図示）と弾性加圧ローラ（不図示）とを有している。弾性加圧ローラは定着ベルトを挟み、ベルトガイド部材（不図示）と所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部を形成している。定着ニップ部が所定の温度に温度調整された状態で、二次転写部で中間転写ベルト８０からトナー像が転写されたシートＰが搬送される。二次転写部から搬送されたシートＰは、定着ニップ部の定着ベルトと弾性加圧ローラとの間に画像面が上向き、定着ベルト面に対向して導入される。そして、シートＰは、定着ニップ部において画像面が定着ベルトの外面に密着して、定着ベルトとともに定着ニップ部を挟持搬送されていく。シートＰは、定着ニップ部を定着ベルトとともに挟持搬送されていく過程において、定着ベルトで加熱され、シートＰ上の未定着トナー像が加熱され、シートＰに定着される。トナー像が定着されたシートＰは、その後、排出トレイ３６に排出される。

［画像形成装置のシステム構成］
図３は、本実施例の画像形成装置であるレーザプリンタ１００のシステム構成を示すブロック図である。レーザプリンタ１００は、画像形成を制御するエンジン制御部１０２と、エンジン制御部１０２を制御するコントローラ１０１を有している。コントローラ１０１は、外部のホストコンピュータ９９からプリントジョブを受信すると、プリントジョブの実行をエンジン制御部１０２に指示する。エンジン制御部１０２のビデオインターフェイス部１０３は、コントローラ１０１とエンジン制御部１０２を制御するＣＰＵ１０４との間のデータ送受信を行う。コントローラ１０１は、ビデオインターフェイス部１０３を介して、エンジン制御部１０２に対してプリントジョブの実行を指示するコマンドを送信する。エンジン制御部１０２は、ビデオインターフェイス部１０３を介して、コントローラ１０１にステータス信号やデータを送信する。

エンジン制御部１０２は、画像形成を行うため、露光制御部１０５、高電圧制御部１０６、定着制御部１０７、給紙制御部１０８、駆動部１０９、センサ制御部１１０を有し、ＣＰＵ１０４により制御される。露光制御部１０５は、感光ドラム１を露光する露光部１１を制御する。高電圧制御部１０６は、帯電電圧電源２０、現像電圧電源２１ａ〜２１ｄ、一次転写電圧電源８４ａ〜８４ｄ、二次転写電圧電源８５の高電圧の出力制御を行う。定着制御部１０７は、温度検知素子（不図示）の検知結果に基づいて、定着ニップ部の温度制御を行い、シートＰにトナー像を定着させるため定着部１９の制御を行う。給紙制御部１０８は、シートＰを本体カセット１６から給紙し、排出トレイ３６まで搬送する搬送制御を行う。駆動部１０９は、中間転写ベルト８０を駆動するメインモータ等のレーザプリンタ１００内部の各装置を駆動する駆動モータを制御する。センサ制御部１１０は、装置内に設けられた各種センサの検知結果を取得し、ＣＰＵ１０４に通知する。

また、現像出力制御部１１１は、現像ローラ４に現像電圧を出力する現像電圧電源２１の電圧出力を制御する。一次転写電流解析部１１２は、所定タイミングにおける一次転写電圧電源８４から一次転写ローラ８１に流れる電流値を、後述する一次転写電圧電源８４の電流検知回路から取得したり、所定期間の出力電流値の平均値を算出したりする。現像部当接離間判定部（以下、当接離間判定部という）１１３は、現像ローラ４と感光ドラム１の当接離間状態を判定する判定部である。当接離間判定部１１３は、現像出力制御部１１１の現像電圧電源からの出力電圧情報と、一次転写電流解析部１１２からの転写電流値の情報とに基づいて、現像ローラ４と感光ドラム１の当接離間状態を判定する。なお、現像出力制御部１１１、一次転写電流解析部１１２、当接離間判定部１１３は、ＣＰＵ１０４により実行される機能であってもよい。

［現像ローラと感光ドラムの当接離間状態の判定］
次に、感光ドラム１上に表面電位が異なる部分を生成し、その部分が一次転写ローラ８１との当接部である一次転写部を通過するときに流れる一次転写電流値に基づいて、現像ローラ４と感光ドラム１との当接離間状態を判断する方法を、図を用いて説明する。

［現像部と感光ドラムの当接・離間］
図４は、現像ローラ４及び現像ローラ４に現像電圧を印加する現像電圧電源２１で構成された現像部（左図）と、現像ローラ４に当接する感光ドラム１（右図）の、それぞれの等価回路を示す模式図である。まず、右図に示す感光ドラム１の等価回路について説明する。感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２によって一様に表面電位Ｖｏに帯電されており、コンデンサＣｏに充分電荷が保持されている状態と等価な状態である。抵抗Ｒｏは、感光ドラム１の表面と、接地されている感光ドラム１の回転軸との間に形成される抵抗分である。抵抗Ｒｏは、等価回路の他の抵抗成分に対して十分に大きい抵抗値のため未接続と同義とし、以降の説明では省略する。

次に、左図に示す現像部の等価回路について説明する。電圧Ｖｄは、現像ローラ４の回転軸に印加される現像電圧電源２１から出力される現像電圧である。抵抗Ｒｄ１は、現像電圧電源２１の出力端子とＧＮＤ（グランド）間の抵抗であり、抵抗Ｒｄ２は、現像電圧電源２１の出力インピーダンスと現像ローラ４の抵抗の合成抵抗である。また、接点Ｓ１は、当接時に感光ドラム１の表面と接触する現像ローラ４の表面を示し、接点Ｓ２は、当接時に現像ローラ４の表面に接触する感光ドラム１の表面を示している。すなわち、現像ローラ４が感光ドラム１と当接状態のときは、接点Ｓ１と接点Ｓ２とは接続されている状態であり、現像ローラ４が感光ドラム１から離間状態のときは、接点Ｓ１と接点Ｓ２は接続されていていない状態である。

そのため、現像ローラ４が感光ドラム１から離間している離間状態のときは、接点Ｓ１と接点Ｓ２は未接続となり、感光ドラム１の表面電位は帯電ローラ２による帯電された電位Ｖｏをほぼ保ったまま、現像ローラ４を通過する。このときの感光ドラム１上の電位をＶｏ１とする。一方、現像ローラ４が感光ドラム１に接触しているときは、接点Ｓ１と接点Ｓ２は接続状態となる。更に、現像電圧電源２１がオン状態で現像電圧電源２１から現像電圧Ｖｄが現像ローラ４に印加されている場合は、負極性の現像電圧Ｖｄの絶対値の電圧は、負極性の表面電位Ｖｏの絶対値の電圧よりも小さい。そのため、感光ドラム１の電荷は現像電圧電源２１及びＧＮＤ側に流れるため、感光ドラム１の表面電位Ｖｏは現像電圧の電位Ｖｄに近づいていくことになる。最終的には、感光ドラム１の表面電位Ｖｏは現像電圧電源２１の出力電圧である現像電圧Ｖｄに近づくが、現像電圧Ｖｄまで下がる前に、感光ドラム１と現像ローラ４との接触部分（当接部分）は感光ドラム１の回転によって、現像ローラ４から移動し離れていく。そのため、感光ドラム１の表面電位の変化は、（表面電位Ｖｏ−出力電圧Ｖｄ）の電位差よりも小さな変化に留まる。このときの感光ドラム１の表面電位をＶｏ２とする。ここでは、現像ローラ４に接触する前の感光ドラム１の表面電位Ｖｏは−６００Ｖ、現像電圧電源２１の出力電圧Ｖｄは−３００Ｖとし、現像ローラ４に当接後の感光ドラム１の表面電位Ｖｏ２は−５００Ｖ程度とする。

［一次転写部と感光ドラムの当接・離間］
図５は、一次転写ローラ８１及び一次転写ローラ８１に一次転写電圧を印加する一次転写電圧電源８４で構成された転写部（左図）と、一次転写ローラ８１に当接する感光ドラム１（右図）の、それぞれの等価回路を示す模式図である。感光ドラム１の等価回路については、上述した図４の感光ドラム１の等価回路（右図）と同様であり、ここでの説明は省略する。なお、感光ドラム１の表面電位Ｖｏは、現像ローラ４を通過した際の感光ドラム１と現像ローラ４との当接・離間状態によって変化する。

次に、左図に示す転写部の等価回路について説明する。出力電圧Ｖｔは、一次転写電圧電源８４から一次転写ローラ８１の回転軸に印加される一次転写電圧である。抵抗Ｒｔ１は、一次転写電圧電源８４の出力端子とＧＮＤ間の抵抗であり、抵抗Ｒｔ２は、一次転写電圧電源８４の出力インピーダンスと一次転写ローラ８１の抵抗の合成抵抗である。また、接点Ｓ３は、感光ドラム１の表面と接触する一次転写ローラ８１の表面を示している。更に、一次転写電圧電源８４は、一次転写電圧電源８４からの出力電流値Ｉｔを検知できる電流検知手段である電流検知回路（図５中、Ａと表示）を備えている。

感光ドラム１の表面電位Ｖｏの部分が一次転写ローラ８１に接触すると、図５の接点Ｓ２と接点Ｓ３とが接続された状態となる。このとき、一次転写電圧電源８４の電流検知回路で検知される出力電流値Ｉｔは、抵抗Ｒｔ１に流れる電流値Ｉｔ１と、抵抗Ｒｔ２に流れる電流値Ｉｔ２とを合計した電流値となり、以下の（式１）で求めることができる。

Ｉｔ＝（Ｖｔ−Ｖｏ）÷Ｒｔ２＋Ｖｔ÷Ｒｔ１・・・（式１）
すなわち、（式１）より、一次転写電圧電源８４の出力電圧である一次転写電圧Ｖｔを固定すると、感光ドラム１の表面電位Ｖｏに応じて、電流検知回路により検知される一次転写電圧電源８４からの出力電流値Ｉｔが変化する。言い換えれば、一次転写電圧電源８４からの出力電流値Ｉｔを計測することにより、感光ドラム１の表面電位Ｖｏを算出することができる。そして、算出された感光ドラム１の表面電位Ｖｏに基づいて、感光ドラム１の現像ローラ４との当接・離間の状態を判定することができる。なお、このとき抵抗Ｒｔ２に流れる電流値Ｉｔ２に対して、感光ドラム１のコンデンサ容量Ｃｏが十分に大きく、一次転写ローラ８１が感光ドラム１に接している間で、感光ドラム１の表面電位Ｖｏは余り変化しないものとする。

［現像ローラと感光ドラムの当接離間の判定］
図６は、本実施例の感光ドラム１と現像ローラ４との当接離間状態を判定するシーケンスを説明するためのタイミングチャートである。図６は、上から順に、感光ドラム１を駆動するドラムモータ（不図示）の駆動状態、帯電電圧電源２０の帯電ローラ２への帯電電圧の印加状態を示している。更に、図６は、トナーの色がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各ステーションのプロセスカートリッジ９の現像電圧電源２１（現像電圧電源Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の現像ローラ４への現像電圧の印加状態を示している。なお、タイミングチャート上の黒く塗りつぶされた部分は、現像電圧電源２１がオンされ、現像ローラ４に現像電圧Ｖｄが印加されている領域（期間）を示している。また、図６の横軸は時間を示し、図中、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔ７は、タイミングを示す。

タイミングＴ０で、エンジン制御部１０２のＣＰＵ１０４は、現像ローラ４と感光ドラム１の当接離間状態の判定シーケンスを開始する。ＣＰＵ１０４は、駆動部１０９を制御して、各プロセスカートリッジ９の感光ドラム１を駆動させるドラムモータ（不図示）の駆動を開始する（タイミングＴ１）。次に、ＣＰＵ１０４は、ドラムモータの速度が所定の速度で安定すると、高電圧制御部１０６を制御して、帯電電圧電源２０をオンし、各ステーションの各プロセスカートリッジ９の帯電ローラ２に帯電電圧を印加する。これにより、感光ドラム１の表面電位は所定の電位に設定される（タイミングＴ２）。

続いて、ＣＰＵ１０４は、現像出力制御部１１１を制御して、次の制御を行う。すなわち、感光ドラム１上の所定の電位に帯電された部分が現像ローラ４の位置を通過するときに、イエロー（Ｙ）の現像ローラ４ａに現像電圧を出力する現像電圧電源２１ａをオンして現像電圧Ｖｄの印加を開始する（タイミングＴ３ｙ）。ＣＰＵ１０４は、現像出力制御部１１１を制御して、現像電圧電源２１ａから現像ローラ４ａに現像電圧Ｖｄの印加を、所定時間続け、所定時間が経過すると現像電圧電源２１ａをオフする（タイミングＴ４ｙ）。ＣＰＵ１０４は、現像電圧を印加した感光ドラム１ａの部分が一次転写ローラ８１ａに到達する前に、一次転写電流解析部１１２を制御して、一次転写ローラ８１に出力される出力電流値（転写電流値）のサンプリングを開始する（タイミングＴ５ｙ）。そして、ＣＰＵ１０４は、現像電圧を現像ローラ４ａに印加した所定時間（図中、Ｙサンプル期間）、転写電流値のサンプリングを行い、所定時間が経過すると、転写電流値のサンプリングを停止する（タイミングＴ６ｙ）。

以上の処理は、イエロー（Ｙ）のプロセスカートリッジ９ａについての処理であるが、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のプロセスカートリッジ９ｂ、９ｃ、９ｄについても、同様の処理が行われる。プロセスカートリッジ９ｂはタイミングＴ３ｍ〜Ｔ４ｍ、プロセスカートリッジ９ｃはタイミングＴ３ｃ〜Ｔ４ｃ、プロセスカートリッジ９ｄはタイミングＴ３ｋ〜Ｔ４ｋが、現像ローラ４ｂ〜４ｄに現像電圧を印加する期間である。プロセスカートリッジ９ｂはタイミングＴ５ｍ〜Ｔ６ｍ、プロセスカートリッジ９ｃはタイミングＴ５ｃ〜Ｔ６ｃ、プロセスカートリッジ９ｄはタイミングＴ５ｋ〜Ｔ６ｋが、転写電流値のサンプリングを行うサンプル期間である。マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）についても、現像ローラ４に現像電圧を印加する期間、転写電流値のサンプリングを行うサンプル期間が各ステーション間で重ならないようにして、イエロー（Ｙ）と同様の処理が実行される。

そして、ＣＰＵ１０４は、全てのステーションでの処理が終了すると、高電圧制御部１０６を制御して、帯電電圧電源２０をオフし、各プロセスカートリッジ９の帯電ローラ２への帯電電圧の印加を停止する（タイミングＴ６ｋ）。その後、ＣＰＵ１０４は、駆動部１０９を制御して、各プロセスカートリッジ９の感光ドラム１を駆動させるドラムモータの駆動を停止する（タイミングＴ７）。

そして、当接離間判定部１１３は、一次転写電流解析部１１２から取得した転写電流値のサンプリング情報（例えばサンプリング期間中に取得した転写電流値の平均値）に基づいて、現像ローラ４と感光ドラム１の当接離間状態を判定する。当接離間判定部１１３は、サンプル期間に計測した電流値が所定の電流値より小さければ（所定値未満）、該当のステーションの感光ドラム１と現像ローラ４は当接している（現像ローラ４は当接位置にある）と判定する。一方、当接離間判定部１１３は、サンプル期間に計測した電流値が所定の電流値以上（所定値以上）であれば、該当のステーションの感光ドラム１と現像ローラ４は離間している（現像ローラ４は離間位置にある）と判定する。

以上説明したように、本実施例によれば、コストアップや装置の大型化を抑制しつつ、現像ローラと感光ドラムとの当接離間状態を検知することができる。上述したように、特別にスイッチやアクチュエータ等の機械部品を設ける必要がないので、装置の製造コストを削減でき、更に、装置の構成を簡略化することができる。

実施例１では、一次転写ローラに一次転写電圧を出力する一次転写電圧電源の出力電流値に基づいて、現像ローラが感光ドラムに当接しているかを判定する当接離間状態の検知方法について説明した。実施例２では、現像電圧電源から現像電圧が出力されるオン時、現像電圧が出力されないオフ時での転写電流を、一次転写電圧電源の出力電流検知回路で検知し、検知結果を用いて、現像ローラが感光ドラムに当接しているか判定する当接離間検知方法を説明する。なお、本実施例の画像形成装置であるレーザプリンタ１００の構成、及びシステム構成については、実施例１と同様であり、同じ構成には同じ符号を用いて説明することにより、ここでの説明を省略する。

図４に示す等価回路において、現像ローラ４の材質によっては、現像電圧電源２１の出力インピーダンスと現像ローラ４の抵抗との合成抵抗Ｒｄ２が大きくなる。この場合、現像ローラ４と感光ドラム１が当接しているときに、抵抗Ｒｄ２に流れる電流は小さくなる。そのため、感光ドラム１が現像ローラ４と離間している場合の表面電位Ｖｏ１と、感光ドラム１が現像ローラ４と当接している場合の感光ドラム１の表面電位Ｖｏ２の電位差が小さくなる。その結果、現像ローラ４が感光ドラム１に当接している状態と離間している状態のときの、それぞれの一次転写電圧電源の出力電流Ｉｔ１、Ｉｔ２との差分も小さくなり、感光ドラム１と現像ローラ４の当接・離間状態の判定が難しくなる。更に、現像ローラ４の材質によっては、個体差によるバラツキが大きくなり、当接・離間状態を判定する電圧を予め定めておくことが難しくなるおそれがある。本実施例では、このような課題を解決する方法を説明する。

［現像ローラと感光ドラムの当接離間の判定］
図７は、本実施例の感光ドラム１と現像ローラ４との当接離間状態を判定するシーケンスを説明するためのタイミングチャートである。図７では、第１ステーション（イエロー）に関する動作のみを示している。したがって、図７では、上から順に、感光ドラム１を駆動するドラムモータ（不図示）の駆動状態、帯電電圧電源２０の帯電ローラ２ａへの帯電電圧の印加状態を示している。更に、図７は、トナーの色がイエロー（Ｙ）の第１ステーションのプロセスカートリッジ９ａの現像電圧電源２１ａ（図中、現像電圧電源Ｙ）の現像ローラ４ａへの現像電圧の出力状態を示している。なお、タイミングチャート上の黒く塗りつぶされた部分は、現像電圧電源２１ａがオンされ、現像ローラ４ａに現像電圧Ｖｄが印加されている期間を示している。また、図７の横軸は時間を示し、図中、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔ８は、タイミングを示す。

図７において、タイミングＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ７、Ｔ８における処理は、実施例１の図６のタイミングＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ６ｋ、Ｔ７における処理と同様であり、ここでの説明は省略する。続いて、タイミングＴ３Ａ、Ｔ４Ａ、Ｔ５Ａ、Ｔ６Ａにおける処理は、実施例１におけるタイミングＴ３ｙ、Ｔ４ｙ、Ｔ５ｙ、Ｔ６ｙにおける処理と同様である。すなわち、現像電圧電源２１ａをオンし、現像ローラ４ａに現像電圧Ｖｄを印加し、実施例１と同様の方法で、一次転写電圧電源８４ａの出力電流値である第１の転写電流値Ｉｘ１（第１の出力電流値）を検知する。なお、この時点では、現像ローラ４ａと感光ドラム１ａの当接状態は未確定である。

次に、現像電圧電源２１ａをオフし、現像ローラ４ａに現像電圧Ｖｄを印加しない場合の一次転写電圧電源８４ａの出力電流値である第２の転写電流値Ｉｘ２（第２の出力電流値）を検知する。タイミングＴ３Ｂは、現像電圧電源２１ａから現像ローラ４ａへの現像電圧Ｖｄの印加が停止されるタイミングＴ４Ａに対して、確実に現像電圧Ｖｄが０ボルトに変化したタイミング以降に設定される。タイミングＴ４Ｂ、Ｔ５Ｂ、Ｔ６Ｂは、処理の開始タイミングがタイミングＴ３Ｂを基準としている以外は、上述したタイミングＴ４Ａ、Ｔ５Ａ、Ｔ６Ａと同様の時間差を設けたタイミングであり、説明を省略する。

現像ローラ４ａが感光ドラム１ａに当接しているとき、すなわち、実施例１の図４の接点Ｓ１と接点Ｓ２が接続されているときに、現像電圧電源２１ａがオフしている場合には、感光ドラムの表面電位Ｖｏは、ＧＮＤすなわち０Ｖに近づいていく。ただし、前述したように、感光ドラム１ａ上の電荷が移動しきる前に、感光ドラム１ａが現像ローラ４ａから離れてしまうため、感光ドラム１ａの電位は、完全には０Ｖにはならない。現像電圧電源２１ａがオフ時のときに、現像ローラ４ａを通過した感光ドラム１ａの表面電位をＶｏ３とする。現像電圧電源２１ａがオン状態の場合には、実施例１と同様に、本実施例でも現像電圧電源２１の出力電圧Ｖｄは−３００Ｖとする。このとき、現像ローラ４ａを通過した感光ドラム１ａの表面電位Ｖｏ２は、−４００Ｖ程度となる。

一方、現像電圧電源２１ａがオフ時の場合には、感光ドラム１の表面電位Ｖｏ３は０Ｖに近づいていく。このとき、感光ドラム１ａの疑似静電容量Ｃｏが等しいならば、感光ドラム１ａの表面電位Ｖｏと現像電圧電源２１の出力電圧Ｖｄとの差分が大きいほど、抵抗Ｒｄ２に流れる電流は大きくなり、感光ドラム１ａ上の電荷はより早く抜けて行くことになる。本実施例では、現像ローラ４ａを抜けたときの感光ドラム１ａの表面電位Ｖｏ３は−３５０Ｖとする。

現像電圧電源２１の出力電圧Ｖｄの値を変化させると、感光ドラム１ａ上の電荷が現像部側に移動し、感光ドラム１ａの表面電位Ｖｏの絶対値が低下する。現像ローラ４ａが感光ドラム１ａと離間している場合、すなわち、図４の接点Ｓ１と接点Ｓ２とが接続されていない場合には、現像電圧電源の出力電圧Ｖｄは、感光ドラム１ａ上の表面電位Ｖｏには殆ど影響を与えない。そのため、第１の転写電流値Ｉｘ１と第２の転写電流値Ｉｘ２の電流値差分ΔＩｘの絶対値｜Ｉｘ１−Ｉｘ２｜が、所定の値より小さければ（所定値未満）、現像ローラ４ａは感光ドラム１ａと離間していると判断できる。逆に、電流値差分ΔＩｘの絶対値｜Ｉｘ１−Ｉｘ２｜が、所定の値以上（所定値以上）の場合には、現像ローラ４ａは感光ドラム１ａと当接していると判断できる。ここで、所定の値以上とした理由は、外来ノイズの影響を除くためである。以上、イエロー（Ｙ）の第１ステーションについての処理について説明した。上述した同様の方法をマゼンタ（Ｍ）の第２ステーション、シアン（Ｃ）の第３ステーション、ブラック（Ｋ）の第４ステーションに適用することにより、各ステーションにおいて、感光ドラム１と現像ローラ４の当接離間の検知が可能である。また、本実施例では、現像電圧電源２１ａの出力電圧である第２の電圧とオフ時の出力電圧（０Ｖ）を用いていたが、０Ｖの代わりに、第２の電圧よりも絶対値の小さい負極性の電圧（第４の電圧）を用いてもよい。

以上説明したように、本実施例によれば、コストアップや装置の大型化を抑制しつつ、現像ローラと感光ドラムとの当接離間状態を検知することができる。現像電圧電源をオンした場合とオフした場合の２つの転写電流値を用いることで、負荷バラツキの影響を低減した現像ローラと感光ドラムとの当接離間状態を検知することができる。

本実施例では、現像電圧電源を所定の周波数でオン・オフし、一次転写電圧電源の出力電流検知回路で検知された電流波形の周波数解析を行う。そして、検知された一次転写電流波形に所定の周波数の周波数成分が含まれているかどうかで、現像ローラの当接離間を検知する。本実施例は、上述した実施例２の方法を発展させ、より耐ノイズ性を高めた方法である。なお、本実施例の画像形成装置であるレーザプリンタ１００の構成、及びシステム構成については、実施例１、２と同様であり、同じ構成には同じ符号を用いて説明することにより、ここでの説明を省略する。

［現像ローラと感光ドラムの当接離間の判定］
図８は、本実施例の感光ドラム１と現像ローラ４との当接離間状態を判定するシーケンスを説明するためのタイミングチャートである。図８では、第１ステーション（イエロー）に関する動作のみを示している。したがって、図８では、上から順に、感光ドラム１を駆動するドラムモータ（不図示）の駆動状態、帯電電圧電源２０の帯電ローラ２への帯電電圧の印加状態を示している。更に、図８は、トナーの色がイエロー（Ｙ）の第１ステーションのプロセスカートリッジ９ａの現像電圧電源２１ａ（図中、現像電圧電源Ｙ）の現像ローラ４ａへの現像電圧の出力状態を示している。また、図８の横軸は時間を示し、図中、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔ８は、タイミングを示す。

図８において、タイミングＴ０、Ｔ１、Ｔ２における処理は、実施例１の図６のタイミングＴ０、Ｔ１、Ｔ２における処理と同様であり、ここでの説明は省略する。続いて、ＣＰＵ１０４は、現像出力制御部１１１を制御して、次の処理を行う。すなわち、感光ドラム１上の所定の電位に帯電された部分が現像ローラ４の位置を通過するときに、イエロー（Ｙ）の現像ローラ４ａに現像電圧を出力する現像電圧電源２１ａから現像電圧の印加を開始する（タイミングＴ３）。現像電圧電源２１ａは、所定の周波数Ｆでオン、オフされる。ここでは、周波数Ｆは各ステーションで共通とするが、各ステーションを確実に区別するため、ステーション毎に異なる周波数を用いてもよい。タイミングＴ３からタイミングＴ４の期間である所定時間Ｔｓの間、ＣＰＵ１０４は、現像出力制御部１１１を制御して、現像電圧電源２１ａのオン・オフを交互に行った後、現像電圧電源２１ａの制御を停止する（タイミングＴ４）。

ＣＰＵ１０４は、現像電圧Ｖｄを印加した感光ドラム１ａの部分が一次転写ローラ８１ａに到達する前に、一次転写電流解析部１１２を制御して、一次転写ローラ８１に出力される出力電流値（転写電流値）のサンプリングを開始する（タイミングＴ５）。そして、ＣＰＵ１０４は、現像電圧Ｖｄを現像ローラ４ａに印加した所定時間Ｔｓ（図中、サンプリング期間Ａ）の間、転写電流値のサンプリングを行い、所定時間Ｔｓが経過すると、転写電流値のサンプリングを停止する（タイミングＴ６）。そして、ＣＰＵ１０４は、全てのステーションでの処理が終了すると、高電圧制御部１０６を制御して、帯電電圧電源２０をオフする（タイミングＴ７）。その後、ＣＰＵ１０４は、駆動部１０９を制御して、各プロセスカートリッジ９の感光ドラム１を駆動させるドラムモータ（不図示）の駆動を停止する（タイミングＴ８）。

次に、タイミングＴ５からタイミングＴ６の期間で転写電流値をサンプリングした結果に基づいて、現像ローラ４ａの感光ドラム１ａとの当接離間状態を検知する方法について説明する。実施例２で説明したように、現像ローラ４ａが感光ドラム１ａから離間している場合には、現像電圧電源２１ａのオン、オフによって、転写電流値は変化しない。一方、現像ローラ４ａが感光ドラム１ａに当接している場合には、現像電圧電源２１ａを所定の周波数Ｆでオン・オフすることにより、検知される転写電流値も周波数Ｆで変化する。したがって、現像ローラ４ａが感光ドラム１ａに当接している場合は、現像電圧電源２１ａを周波数Ｆでオン・オフすると、検知される転写電流値も周波数Ｆで変化する。このため、転写電流値のサンプリング結果の周波数解析を行い、周波数Ｆの周波数成分が所定の値より大きければ、現像ローラ４ａが感光ドラム１ａに当接していると判断できる。また、周波数解析の過程で、ノイズ成分や、現像ローラ４ａ及び一次転写ローラ８１ａの個体バラツキによる影響は取り除かれるので、耐ノイズ性の高い当接離間検知が可能となる。上述した処理は、イエロー（Ｙ）のステーションについての処理であるが、同様の方法でマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各ステーションでも、現像ローラ４と感光ドラム１との当接離間の検知が可能である。

［転写電流値の周波数解析］
最後に、サンプリングした転写電流値の具体的な周波数解析の例と、現像ローラ４ａと感光ドラム１ａとの当接離間の判定方法を説明する。ここでは、現像電圧電源２１ａのオン・オフの周波数Ｆを１００Ｈｚとする。また、感光ドラム１ａと現像ローラ４ａが当接している場合で、現像電圧電源２１ａがオンし、現像電圧Ｖｄが印加された部分が一次転写ローラ８１ａに到達したときの転写電流値をＩｔｏｎとする。一方、感光ドラム１ａと現像ローラ４ａが当接している場合で、現像電圧電源２１ａがオフし、現像電圧が印加された部分（実際には電圧０ボルトが印加された部分）が一次転写ローラ８１ａに到達したときの転写電流値をＩｔｏｆｆとする。本実施例では、転写電流値Ｉｔｏｎと転写電流値Ｉｔｏｆｆとの間に２０ｄｅｃの差が生じる条件で説明する。ここで、転写電流値に用いた「ｄｅｃ」とは、ＡＤ変換された転写電流値をＣＰＵ１０４で処理するための単位であり、ここでは１ｄｅｃおおよそ０．０１μＡ程度を想定している。

図９は、現像ローラ４ａが感光ドラム１ａに当接している場合に、上述した条件での転写電流値を２５６回サンプリングした結果に基づいた転写電流値の波形を示すグラフである。図９において、横軸はサンプリング番号（１、９、・・・、２４９）を示し、縦軸は転写電流値（単位：ｄｅｃ）を示す。図９のグラフより、現像電圧電源２１ａがオフしているときの転写電流値（約１２５ｄｅｃ）と現像電圧電源２１ａがオンしているときの転写電流値（約１０５ｄｅｃ）との間に、約２０ｄｅｃの差があることがわかる。

図１０は、図９に示す現像ローラ４ａが感光ドラム１ａに当接している場合の転写電流値の波形を、サンプリング周期１ｍｓ、サンプリング数２５６点でサンプリングした場合の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の結果を棒グラフにした図である。図１０に示す棒グラフは、周波数３．９Ｈｚ毎のグラフとなっている。横軸は、棒グラフの周波数を示し、棒グラフに対応する周波数が示されている。また、縦軸は、周波数の周波数成分の絶対値（単位：ｄｅｃ）を示す。

図１１は、現像ローラ４ａが感光ドラム１ａに当接していない場合の転写電流値の波形を、図１０と同様に、サンプリング周期１ｍｓ、サンプリング数２５６点でサンプリングした場合の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の結果を棒グラフにした図である。横軸は、棒グラフの周波数を示し、棒グラフに対応する周波数が示されている。また、縦軸は、周波数成分の絶対値（単位：ｄｅｃ）を示す。

高速フーリエ変換では、離散的な周波数成分に変換されるため、今回の転写電流値のサンプリング条件では、現像電圧電源２１ａのオン・オフの周波数１００Ｈｚとちょうど一致する周波数の変換結果は、図１０、１１では表示されていない。そのため、本実施例では、現像電圧電源２１ａのオン・オフの周波数１００Ｈｚの近傍の周波数の周波数成分（ｄｅｃ値）を平均して、当接離間の判断に使用することとする。図１０の場合、周波数１００Ｈｚの近傍の周波数９７．７Ｈｚの周波数成分（ｄｅｃ値）が８４５ｄｅｃ、周波数１０１．６Ｈｚの周波数成分（ｄｅｃ値）が１２４０ｄｅｃとなっている。そこで、２つの周波数９７．７Ｈｚ、１０１．６Ｈｚの周波数成分の平均値である１０４２ｄｅｃ（≒（８４５ｄｅｃ＋１２４０ｄｅｃ）／２）を、現像電圧電源２１ａのオン・オフの周波数Ｆ（１００Ｈｚ）の周波数成分として扱う。２つの周波数９７．７Ｈｚ、１０１．６Ｈｚの周波数成分（ｄｅｃ値）は、他の周波数の周波数成分と比較して、非常に大きな値となっている。ここでは、周波数Ｆの近傍の周波数の周波数成分の平均として処理したが、最も近い周波数Ｆに近い周波数の周波数成分をそのまま使用してもよい。また、当接している現像ローラ４ａが一つもないとき感光ドラム１ａの表面電位は殆ど変化しない。このときの転写電流値の周波数解析結果を示した図が図１１である。図１１では、周波数Ｆの近傍の周波数９７．７Ｈｚ、１０１．６Ｈｚの周波数成分（ｄｅｃ値）は、ともに１０ｄｅｃ以下で非常に小さい値となっている。このように、図１０と図１１の周波数解析結果には、大きな差があるため、現像ローラ４ａと感光ドラム１ａとの当接離間状態の判定のための閾値は、容易に設定することができる。

本実施例では、一次転写部における転写電流の変化が小さくなっても判定できるように、閾値（所定値）を２００ｄｅｃに設定した。そして、現像電圧電源２１ａのオン・オフの周波数（１００Ｈｚ）の周波数成分（ｄｅｃ値）が２００以上（所定値以上）ならば、イエロー（Ｙ）のプロセスカートリッジ９の感光ドラム１ａと現像ローラ４ａとは当接していると判断する。一方、現像電圧電源２１ａのオン・オフの周波数（１００Ｈｚ）の周波数成分（ｄｅｃ値）が２００未満（所定値未満）ならば、イエロー（Ｙ）のプロセスカートリッジ９の感光ドラム１ａと現像ローラ４ａとは離間していると判断する。本実施例では第１ステーション（イエロー）の場合について説明したが、同様の動作を第２〜第４ステーション（マゼンタ、シアン、ブラック）で行うことで、すべての現像ローラ４ａの当接離間状態の検知が行える。その際、現像電圧電源２１ｂ〜２１ｄのオン・オフの周波数は、第１ステーションの場合と同じ周波数Ｆ（１００Ｈｚ）を使用してもよいし、ステーション毎に異なる周波数でもよい。なお、同じ周波数を使用する場合には、上述した現像電圧Ｖｄを現像ローラ４ａに印加した所定時間Ｔｓの期間がステーション毎に異なるタイミングとし、タイミングが重複しないようにすることが必要である。

以上説明したように、本実施例によれば、コストアップや装置の大型化を抑制しつつ、現像ローラと感光ドラムとの当接離間状態を検知することができる。本実施例では、任意の周波数の周波数成分を当接離間の判定に用いることにより、現像ローラや一次転写ローラの個体抵抗差や回転方向の抵抗ばらつき、ノイズの影響を除去することができる。これにより、現像ローラに高精度な機械部品を用いる必要がないので、製造コストを削減でき、装置の構成を簡略化することができる。

実施例４では、一次転写電圧電源が、ＹＭＣＫ４つのプロセスカートリッジで共通である構成のレーザプリンタにおける、複数の現像ローラの感光ドラムへの当接離間判定を同時に行う方法について説明する。本実施例では、プロセスカートリッジ９毎に異なる周波数で現像電圧電源をオン・オフし、現像電圧Ｖｄを印加している感光ドラム１の表面が一次転写部を通過するときの一次転写電流の電流値をサンプリングする。そして、サンプリングした転写電流値の電流波形の周波数解析を行い、転写電流の周波数の周波数成分が当接離間の判定条件を満たすかどうかを判断することにより、複数の現像ローラ４の感光ドラム１との当接離間判定を同時に行う方法について説明する。

なお、本実施例の画像形成装置であるレーザプリンタ１００の構成、及びシステム構成については、実施例１と同様であり、同じ構成には同じ符号を用いて説明することにより、ここでの説明を省略する。また、本実施例では実施例３で単独のステーションについて行っていた処理を、複数のステーションについて異なる周波数で同時に動作させるものであり、処理内容も同様のものがある。そのため、処理内容が同一のものは、実施例３と同様とし、説明を省略するものとする。

［現像ローラと感光ドラムの当接離間の判定］
図１２は、本実施例の感光ドラム１と現像ローラ４との当接離間状態を判定するシーケンスを説明するためのタイミングチャートである。図１２は、上から順に、感光ドラム１を駆動するドラムモータ（不図示）の駆動状態、帯電電圧電源２０の帯電ローラ２への帯電電圧の印加状態、一次転写電圧電源８４の転写電圧Ｖｔの一次転写ローラ８１への印加状態を示している。更に、図１２は、トナーの色がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のプロセスカートリッジ９の現像電圧電源２１（図中、現像電圧電源Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）のオン、オフ状態を示している。また、図６の横軸は時間を示し、図中、Ｔ０〜Ｔ７は、タイミングを示す。

タイミングＴ０で、エンジン制御部１０２のＣＰＵ１０４は、現像ローラ４と感光ドラム１の当接離間状態の判定シーケンスを開始する。ＣＰＵ１０４は、駆動部１０９を制御して、各プロセスカートリッジ９の感光ドラム１を駆動させるドラムモータの駆動を開始する（タイミングＴ１）。次に、ＣＰＵ１０４は、ドラムモータの速度が所定の速度で安定すると、高電圧制御部１０６を制御して、帯電電圧電源２０をオンし、各プロセスカートリッジ９の帯電ローラ２に帯電電圧を印加する。これにより、感光ドラム１の表面電位を所定の電位に設定する。更に、ＣＰＵ１０４は、各ステーションの一次転写電圧電源８４をオンし、各プロセスカートリッジ９の一次転写ローラ８１に転写電圧Ｖｔを印加する。（タイミングＴ２）。続いて、ＣＰＵ１０４は、現像出力制御部１１１を制御して、各ステーションの各プロセスカートリッジ９の現像電圧電源２１のオン・オフを行い、現像ローラ４に現像電圧Ｖｄの印加を開始する（タイミングＴ３）。

本実施例では、実施例３における現像電圧電源２１をオン・オフして、現像電圧の出力を開始するタイミングＴ３から現像電圧の出力を停止するタイミングＴ４までの期間の処理を、４つのステーションで同時に行う。更に、ステーション毎に異なる周波数（第１ステーションは周波数Ｆｙ、第２ステーションは周波数Ｆｍ、第３ステーションは周波数Ｆｃ、第４ステーションは周波数Ｆｋ）で、現像電圧電源２１のオン・オフを行う。これに伴い、転写電流値をサンプリングするタイミングも、全ステーション同時にタイミングＴ５からタイミングＴ６のサンプル期間で行う。本実施例では、タイミングＴ３からタイミングＴ６までに各ステーションで実施する処理は、全ステーション同時に行うことを除いては、実施例３と同様であり、ここでの説明を省略する。

次に、タイミングＴ６の転写電流値のサンプリング終了以降の処理について説明する。タイミングＴ５からタイミングＴ６の期間で、全ステーション（全プロセスカートリッジ９）分を合計した、一次転写電圧電源８４の出力電流値を検知することができる。この転写電流値は、一次転写ローラ８１が当接している感光ドラム１を有するすべてのステーションに流れる転写電流値の合計値である。本実施例では、現像電圧電源２１ａを１００Ｈｚ、現像電圧電源２１ｂを８３．３Ｈｚ、現像電圧電源２１ｃを７１．４Ｈｚ、現像電圧電源２１ｄを６２．５Ｈｚの周波数でオン・オフしている。

ＣＰＵ１０４は、タイミングＴ５からタイミングＴ６のサンプル期間が終了すると、高電圧制御部１０６を制御して、帯電電圧電源２０、一次転写電圧電源８４をオフする（タイミングＴ６）。その後、ＣＰＵ１０４は、駆動部１０９を制御して、各プロセスカートリッジ９の感光ドラム１を駆動させるドラムモータの駆動を停止する（タイミングＴ７）。

次に、当接離間判定部１１３は、実施例３と同様に、サンプリングした転写電流値の波形の周波数解析を行う。実施例３で説明したように、現像ローラ４が感光ドラム１に当接した状態で、現像電圧電源２１を周波数Ｆでオン・オフすると、同じ周波数Ｆの周期で、転写電流値が変化する。そのため、すべての現像ローラ４が感光ドラム１に当接した状態で、現像電圧電源２１をステーション毎に異なる周波数でオン・オフした場合には、当接したすべての現像ローラ４のオン・オフしたときの周波数成分が加算された電流値波形が出力される。図１３は、すべての現像ローラ４が感光ドラム１に当接した状態で、現像電圧電源２１をステーション毎（現像電圧電源毎）に異なる周波数でオン・オフしたときの、転写電流値の波形を示したグラフである。図１３は、上述した条件での転写電流値を２５６回サンプリングした結果に基づいた転写電流値の波形を示している。図１３において、横軸はサンプリング番号（１、９、・・・、２４９）を示し、縦軸は転写電流値（単位：ｄｅｃ）を示す。

次に、転写電流値のサンプリング結果から、各ステーションの現像ローラ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの当接離間状態を判断する方法について説明する。上述したように、現像ローラ４が感光ドラム１に当接している状態で、現像電圧電源２１をオン・オフすると、現像電圧電源２１をオン・オフしたときに通過した感光ドラム１上の部分が、一次転写ローラ８１を通過するときに、転写電流の変化が生じる。そして、転写電流の変化は、現像電圧電源２１のオン・オフの周波数で変化する。一方、現像ローラ４ａが感光ドラム１に当接していない状態では、現像電圧電源２１をオン・オフしても、感光ドラム１上の電位は変化せず、一次転写ローラ８１での電流変化も生じない。したがって、図１２に示すシーケンスで動作した場合、タイミングＴ５からタイミングＴ６までのサンプル期間が、感光ドラム１上の電位変化による転写電流の変化が生じるタイミングである。そのため、このサンプル期間における転写電流の周波数解析の結果において、現像電圧電源２１のオン・オフの周波数の周波数成分（ｄｅｃ）が所定の値より大きければ、現像ローラ４が感光ドラム１に当接していると判断できる。本実施例では、現像電圧電源２１のオン・オフの周波数は、各ステーションで異なっている。そのため、それぞれの現像ローラ４に対応する転写電流の周波数について、転写電流の周波数成分（ｄｅｃ）に基づいて、どの現像ローラ４ａ〜４ｄが感光ドラム１ａ〜１ｄに当接しているか判断することができる。

［転写電流値の周波数解析］
最後に、サンプリングした転写電流値の具体的な周波数解析の例と、現像ローラ４と感光ドラム１との当接離間の判定方法を説明する。本実施例では、現像電圧電源２１ａのオン・オフ周波数Ｆｙを１００Ｈｚ、現像電圧電源２１ｂのオン・オフ周波数Ｆｍを８３．３Ｈｚ、現像電圧電源２１ｃのオン・オフ周波数Ｆｃを７１．４Ｈｚとする。また、現像電圧電源２１ｄのオン・オフ周波数Ｆｋを６２．５Ｈｚとし、各現像電圧電源２１の現像電圧Ｖｄの出力を開始する。ここで、各現像電圧電源２１のオン・オフ周波数は、他のステーションの現像電圧電源２１の高調波とならないように設定している。これは、現像電圧電源２１をオン・オフしたときの電流変化は正弦波とならないため、多少の高調波成分が発生する。この高調波成分が、他のステーションの現像電圧電源２１のオン・オフ周波数と一致すると、他のステーションの現像ローラ４の感光ドラム１との当接離間検知に影響を与えるためである。他のステーションの現像電圧電源２１のオン・オフ周波数の高調波成分による影響を受けなくなるので、より高精度に現像ローラ４の感光ドラム１との当接離間判定を行うことができる。

本実施例では、実施例３と同様に、現像電圧電源２１のオンの場合の転写電流Ｉｔｏｎと、現像電圧電源２１のオフの場合の転写電流Ｉｔｏｆｆとの間に２０ｄｅｃの差が生じる条件を設けている。そして、転写電流値のサンプリング周期１ｍｓ、サンプリング数２５６点でサンプリングした場合の転写電流波形を示した図が、上述した図１３である。そして、図１３のサンプリングした転写電流波形について高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行い、各周波数の周波数成分の絶対値を棒グラフにした図が図１４である。図１４において、棒グラフは、周波数３．９Ｈｚ毎のグラフとなっている。横軸は、棒グラフの周波数を示し、棒グラフに対応する周波数が示されている。また、縦軸は、周波数の周波数成分の絶対値（単位：ｄｅｃ）を示す。

高速フーリエ変換は、離散的な周波数成分に変換されるので、今回のサンプリング条件では約３．９Ｈｚ刻みの周波数に変換される。そのため、現像電圧電源２１のオン・オフ周波数によっては、一致する周波数の変換結果がない。その場合は、現像電圧電源２１のオン・オフ周波数に最も近い周波数を、判定に用いる周波数として使用することとする。図１４において、第１ステーションのイエロー（Ｙ）のプロセスカートリッジ９ａの現像電圧電源２１ａ（図中、現像部１で表示）のオン・オフ周波数である１００Ｈｚに最も近い解析結果の周波数は１０１．６Ｈｚである。そして、その周波数成分は１３１３ｄｅｃとなっている。同様に、第２ステーションのマゼンタ（Ｍ）のプロセスカートリッジ９ｂの現像電圧電源２１ｂ（図中、現像部２で表示）のオン・オフ周波数である８３．３Ｈｚに最も近い解析結果の周波数は８２．０Ｈｚであり、その周波数成分は１３０１ｄｅｃとなっている。また、第３ステーションのシアン（Ｃ）のプロセスカートリッジ９ｃの現像電圧電源２１ｃ（図中、現像部３で表示）のオン・オフ周波数である７１．４Ｈｚに最も近い解析結果の周波数は７０．３Ｈｚであり、その周波数成分は１６３１ｄｅｃとなっている。同様に、第４ステーションであるブラック（Ｋ）のプロセスカートリッジ９ｄの現像電圧電源２１ｄ（図中、現像部４で表示）のオン・オフ周波数である６２．５Ｈｚは、一致する周波数解析結果があり、その周波数成分は１７８９ｄｅｃとなっている。いずれの周波数の周波数成分の値は、現像電圧電源２１のオン・オフ周波数に使用されていない周波数の周波数成分と比較して、非常に大きな値となっている。そのため、各プロセスカートリッジ９の現像ローラ４は、感光ドラム１と当接していると判断することができる。

上述したように、プロセスカートリッジ９を装着した状態での転写電流値の解析結果には大きな差があるため、プロセスカートリッジ９の装着の判定のための閾値は、比較的容易に設定することができる。本実施例では、転写電流の電流変化が小さくなっても当接・離間状態の判定を可能とするように、周波数成分の閾値を６００ｄｅｃと設定した。そして、各プロセスカートリッジ９に対応した現像電圧電源２１のオン・オフ周波数の周波数成分が６００以上ならば、該当のプロセスカートリッジ９は装着されていると判断することができる。上述したように、予め定められた固定値の閾値で判定するだけでなく、他の周波数成分と結果との比率で判定してもよい。また、現像ローラ４が感光ドラム１と離間している場合の検知は、実施例３とほぼ同じであるので、ここでの説明は省略する。

以上説明したように、本実施例によれば、コストアップや装置の大型化を抑制しつつ、現像ローラと感光ドラムとの当接離間状態を検知することができる。少なくとも２つ以上のプロセスカートリッジで一次転写電圧電源が共通の構成を有する画像形成装置でも、現像電圧電源毎に異なる周波数の現像電圧を出力することで、現像ローラとの感光ドラムとの当接・離間状態を一括して判断することができる。

１ 感光ドラム
４ 現像ローラ
２０ 帯電電圧電源
２１ 現像電圧電源
８４ 一次転写電圧電源
１０４ ＣＰＵ

Claims (15)

1. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体を第１の電位に帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段に帯電電圧を印加する帯電電圧電源と、
   前記像担持体と当接している当接位置と、前記像担持体と離間している離間位置とに位置することが可能であり、前記当接位置にある状態において前記像担持体上に形成された前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
   前記現像手段に現像電圧を印加する現像電圧電源と、
   前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体上の前記トナー像を転写部において転写体に転写する転写手段と、
   前記転写手段に転写電圧を印加する転写電圧電源と、
   前記転写手段における転写電流を検知する電流検知手段と、
   前記帯電電圧電源から印加する前記帯電電圧、前記現像電圧電源から印加する前記現像電圧、及び前記転写電圧電源から印加する前記転写電圧を制御する制御手段と、を備える画像形成装置であって、
   前記制御手段は、
   前記帯電電圧電源から前記帯電電圧を印加させることで、前記像担持体を前記第１の電位に帯電させ、
   前記現像電圧電源から前記現像電圧を印加させることで、前記現像手段が前記当接位置にある場合は前記像担持体の電位を前記第１の電位から第２の電位にさせ、
   前記転写電圧電源から前記転写電圧を印加させることで、前記電流検知手段により前記転写電流を検知させ、前記転写電流の検知結果に基づいて、前記現像手段が前記当接位置にあるか前記離間位置にあるかを判断することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記電流検知手段により検知された前記転写電流が所定値以上の場合には、前記現像手段は前記離間位置にあると判断し、前記電流検知手段により検知された前記転写電流が前記所定値未満の場合には、前記現像手段は前記当接位置にあると判断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、
   前記帯電電圧電源から前記帯電電圧を印加させて、前記像担持体を前記第１の電位に帯電させ、前記現像電圧電源から前記現像電圧を印加させて、前記現像手段が前記当接位置にある場合は前記像担持体の電位を前記第１の電位から第２の電位にさせ、前記転写電圧電源から前記転写電圧を印加させて、前記電流検知手段に検知させた第１の転写電流と、
   前記帯電電圧電源から前記帯電電圧を印加させて、前記像担持体を前記第１の電位に帯電させ、前記現像電圧電源から前記現像電圧を前記像担持体に印加せずに、前記転写電圧電源から前記転写電圧を印加させて、前記電流検知手段に検知させた第２の転写電流と、に基づいて、前記現像手段が前記当接位置にあるか前記離間位置にあるかを判断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. 前記制御手段は、前記第１の転写電流と前記第２の転写電流との差が所定値以上の場合には、前記現像手段は前記当接位置にあると判断し、前記第１の転写電流と前記第２の転写電流との差が前記所定値未満の場合には、前記現像手段は前記離間位置にあると判断することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 静電潜像が形成される像担持体と、
   前記像担持体を第１の電位に帯電する帯電手段と、
   前記帯電手段に帯電電圧を印加する帯電電圧電源と、
   前記像担持体と当接している当接位置と、前記像担持体と離間している離間位置とに位置することが可能であり、前記当接位置にある状態において前記像担持体上に形成された前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
   前記現像手段に現像電圧を印加する現像電圧電源と、
   前記像担持体に対向して配置され、前記像担持体上の前記トナー像を転写部において転写体に転写する転写手段と、
   を有する複数の画像形成部と、
   前記転写手段に転写電圧を印加する転写電圧電源と、
   前記転写手段における転写電流を検知する電流検知手段と、
   前記帯電電圧電源から印加する前記帯電電圧、前記現像電圧電源から印加する前記現像電圧、及び前記転写電圧電源から印加する前記転写電圧を制御する制御手段と、を備える画像形成装置であって、
   前記制御手段は、
   前記帯電電圧電源から前記帯電電圧を印加させることで、前記像担持体を前記第１の電位に帯電させ、
   前記現像電圧電源から前記現像電圧を印加させる第１の状態と、前記現像電圧を印加させない第２の状態とを、所定の周波数で交互に繰り返すことで、前記現像手段が前記当接位置にある場合は前記像担持体の電位を前記所定の周波数で前記第１の電位から第２の電位にさせ、
   前記転写電圧電源から前記転写電圧を印加させることで、前記電流検知手段により前記転写電流を検知させ、前記転写電流の検知結果に基づいて、前記現像手段が前記当接位置にあるか前記離間位置にあるかを判断することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記転写電流の前記所定の周波数又は前記所定の周波数の近傍の周波数の周波数成分の大きさが所定値以上の場合には、前記現像手段は前記当接位置にあると判断し、前記転写電流の前記周波数成分の大きさが前記所定値未満の場合には、前記現像手段は前記離間位置にあると判断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. 前記所定の周波数は、各々の前記画像形成部の前記現像電圧電源で同じ周波数であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記第１の状態と前記第２の状態の前記所定の周波数による繰り返しは、各々の前記画像形成部の前記現像電圧電源で、互いに重複しないタイミングで行われることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記転写電圧電源は、各々の前記画像形成部の前記転写手段に対応して設けられていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記所定の周波数は、各々の前記画像形成部の前記現像電圧電源毎に異なっていることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
11. 前記第１の状態と前記第２の状態の前記所定の周波数による繰り返しは、各々の前記画像形成部の前記現像電圧電源で、同じタイミングで行われることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記所定の周波数は、互いに高調波とならないような周波数であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記転写電圧電源は、１つ設けられていることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記現像手段と前記像担持体とを当接状態又は離間状態に切り替える切替手段を備え、
    前記制御手段は、前記切替手段を制御して、前記現像手段と前記像担持体とを当接状態又は離間状態に切り替えることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記帯電電圧は、負極性の第１の電圧であり、
    前記現像電圧は、前記第１の電圧より絶対値が小さい負極性の第２の電圧であり、
    前記転写電圧は、正極性の第３の電圧であることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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