(57)【要約】【課題】プリント開始から給紙を行うまでの時間や、現像手段の回転時間が長くならないようにすること。【解決手段】感光ドラム３ａと、感光ドラム３ａに光を照射し潜像を形成するスキャナユニット５と、スキャナユニット５により形成された潜像を現像しトナー像を形成する現像ローラ４ａを有し、当接位置と離間位置との間を移動することが可能な現像ユニット４と、現像ユニット４を駆動する現像ソレノイドと、感光ドラム３ａに当接する転写ローラ８と、転写ローラ８に流れる電流を検知する転写電流検知部２０２と、転写電流検知部２０２による検知結果に基づいて、当接位置と離間位置の間の位置Ｘを検知する潜像位置検出部３１１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体に光を照射し潜像を形成する露光手段と、
前記露光手段により形成された潜像を現像しトナー像を形成する現像手段を有し、前記現像手段が前記感光体に当接した第一の位置と前記感光体から離間した第二の位置との間を移動することが可能な現像ユニットと、
前記現像ユニットを駆動する第一の駆動手段と、
前記感光体に当接する導電部材と、
前記導電部材に流れる電流を検知する第一の検知手段と、
前記第一の検知手段による検知結果に基づいて、前記第一の位置と前記第二の位置の間の第三の位置を検知する第二の検知手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第三の位置は、前記感光体上に潜像が形成されていない状態から形成される状態に切り替わる位置であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像ユニットは、前記第一の位置と前記第三の位置の間にあるときは前記露光手段から照射された光を遮光せず、前記第三の位置と前記第二の位置の間にあるときは前記露光手段から照射された光を遮光することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第二の検知手段は、前記第一の検知手段により検知された前記導電部材に流れる電流が変化したタイミングに基づいて、前記第三の位置を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記導電部材は、前記感光体を帯電する帯電手段であり、
前記第二の検知手段は、前記第一の検知手段により検知された前記帯電手段に流れる電流が変化したタイミングと、前記露光手段から前記感光体に光が照射される位置から前記帯電手段と前記感光体が当接している位置まで、前記感光体が前記感光体の回転方向に回転する距離に相当する時間と、に基づいて、前記第三の位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記帯電手段に帯電電圧を印加する第一の印加手段と、
前記露光手段から照射される光の光量を制御する制御手段と、
前記感光体の劣化の度合いを検知する第三の検知手段と、
を備え、
前記第二の検知手段は、前記第三の位置を検出する際に、前記第三の検知手段により検知された前記感光体の劣化の度合いに応じた前記第一の印加手段により印加する帯電電圧と前記露光手段により照射する光の光量とを用いて、前記第一の検知手段により前記導電部材に流れる電流を検知することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記導電部材は、前記感光体上に形成されたトナー像を転写するための転写手段であり、
前記第二の検知手段は、前記第一の検知手段により検知された前記転写手段に流れる電流が変化したタイミングと、前記露光手段から前記感光体に光が照射される位置から前記転写手段と前記感光体が当接している位置まで、前記感光体が前記感光体の回転方向に回転する距離に相当する時間と、に基づいて、前記第三の位置を検出することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記感光体を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第一の印加手段と、
前記露光手段から照射される光の光量を制御する制御手段と、
前記転写手段に転写電圧を印加する第二の印加手段と、
前記感光体の劣化の度合いを検知する第三の検知手段と、
を備え、
前記第二の検知手段は、前記第三の位置を検出する際に、前記第三の検知手段により検知された前記感光体の劣化の度合いに応じた前記第一の印加手段により印加する帯電電圧と前記第二の印加手段により印加する転写電圧と前記露光手段により照射する光の光量とを用いて、前記第一の検知手段により前記導電部材に流れる電流を検知することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第三の検知手段は、前記感光体の膜厚に応じて前記感光体の劣化の度合いを検知することを特徴とする請求項６又は請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第三の検知手段は、前記感光体の駆動時間に基づいて前記感光体の膜厚を推定することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第二の検知手段により検出された前記第三の位置に基づいて、前記第一の駆動手段により前記現像ユニットの前記第二の位置から前記第一の位置への移動を開始させるタイミングを算出する算出手段を備えることを特徴とする請求項５から請求項１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記現像手段の回転を駆動する第二の駆動手段と、
前記第一の位置において前記現像手段を前記第二の駆動手段に係合させるための係合手段と、
を備え、
前記算出手段は、前記第三の位置と前記係合手段による係合が行われるタイミングとに基づいて、前記第一の駆動手段により前記現像ユニットの前記第二の位置から前記第一の位置への移動を開始させるタイミングを算出することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記第二の検知手段は、所定の時間が経過しても前記導電部材を流れる電流が変化しない場合には、前記現像ユニットの異常であると判断することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
記録媒体を給紙する給紙手段を備え、
前記第二の位置から前記第一の位置への移動は、前記露光手段の起動、及び前記給紙手段による記録媒体の給紙と重ならないように行われ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像形成装置に関し、特に、複数の停止位置を有する現像ユニットを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置において、現像手段が複数の停止位置で停止することが可能な構成である場合、プリントを行う際に現像ユニットをある位置（離間位置）から別の位置（当接位置）へ移動させる。この際、現像ユニットの移動に要する時間が画像形成装置の個体毎にばらつく。このため、離間位置から当接位置までの現像ユニットの移動に要する時間について、画像形成装置毎のばらつきの範囲内で時間がばらつくことを考慮して、次のようにしている。即ち、画像形成装置毎のばらつきを考慮して、画像形成時に現像ユニットの移動を開始させるタイミングや、その他の制御デバイスを動作させるタイミングを決めている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１５８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、複数の停止位置を有する画像形成装置の場合、現像ユニットが停止位置の間に存在している場合や、停止位置間を移動しているときの、現像ユニットの位置を検知する手段がない。また、現像ユニットが離間位置から当接位置に移動する間に、現像ユニット内に設けられた現像ローラが、本体に設けられた駆動手段により駆動され始める位置が存在する。現像ローラが駆動され始める位置で画像形成装置本体の駆動負荷が一時的に増大するため、低電圧電源が出力する電流も一時的に増大する。低電圧電源が出力可能な電流には限度があり、特に、コストを抑えるため出力可能な電流が小さい低電圧電源を用いている画像形成装置の場合は、次のようにする必要がある。即ち、現像ユニットが、現像ローラが駆動され始める位置を通過する際に、他の駆動部品を駆動しないようにするため、現像ローラが駆動され始める位置で負荷電流が発生する期間を、画像形成装置個体毎のばらつきを含めて考慮する必要がある。結果として、画像形成装置のプリント開始から給紙を行うまでの時間が長くなってしまったり、現像ローラの回転時間が長くなってしまったりするという課題がある。
【０００５】
本発明は、このような状況の下でなされたもので、プリント開始から給紙を行うまでの時間や、現像手段の回転時間が長くならないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
【０００７】
（１）感光体と、前記感光体に光を照射し潜像を形成する露光手段と、前記露光手段により形成された潜像を現像しトナー像を形成する現像手段を有し、前記現像手段が前記感光体に当接した第一の位置と前記感光体から離間した第二の位置との間を移動することが可能な現像ユニットと、前記現像ユニットを駆動する第一の駆動手段と、前記感光体に当接する導電部材と、前記導電部材に流れる電流を検知する第一の検知手段と、前記第一の検知手段による検知結果に基づいて、前記第一の位置と前記第二の位置の間の第三の位置を検知する第二の検知手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プリント開始から給紙を行うまでの時間や、現像手段の回転時間が長くならないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１〜３の画像形成装置の断面図、実施例１の転写電流検知部を示す図
【図２】実施例１の画像形成装置のブロック図
【図３】実施例１〜３の現像ユニットの断面図
【図４】実施例１のプリント開始後のタイミングチャート
【図５】実施例１の潜像開始タイミングを検出する処理を示すフローチャート
【図６】実施例２の帯電電流検知部を示す図、画像形成装置のブロック図
【図７】実施例２の潜像開始タイミングを検出する処理を示すフローチャート
【図８】実施例３の画像形成装置のブロック図
【図９】実施例３の潜像開始タイミングを検出する処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。
【実施例１】
【００１１】
［画像形成装置］
図１（ａ）は、本実施例の画像形成装置の概略を示す断面図である。プリンタ本体１内には、感光体である感光ドラム３ａと帯電手段である帯電ローラ１４、感光ドラム３ａ及び帯電ローラ１４を保持する感光ドラムユニット３を有する。また、プリンタ本体１内には、感光ドラム３ａ上（感光体上）の潜像をトナーにより現像するための現像手段である現像ローラ４ａと、現像ローラ４ａを保持する現像ユニット４、感光ドラム３ａを露光するための露光手段であるスキャナユニット５を有する。なお、現像ユニット４は、プリンタ本体１に着脱可能なユニットである。また、現像ユニット４は、少なくとも現像ローラ４ａを保持していればよい。感光ドラムユニット３と現像ユニット４は一体化しておらず、独立している。更に、プリンタ本体１内には、給紙手段である給紙ローラ６、搬送ローラ対７、転写ローラ８、加熱装置９、加圧ローラ１０、排紙ローラ対１１が、紙搬送のためのローラとして設置されている。
【００１２】
［画像形成と用紙の搬送］
給紙トレイ１２に積載して収納された記録媒体である用紙Ｓは、給紙ローラ６、分離パッド３９により１枚ずつ給送される。用紙Ｓは、搬送ローラ対７によって搬送され、感光ドラム３ａと転写ローラ８のニップ部へ送られる。感光ドラム３ａは、図中の矢印方向（時計回り方向）に回転しており、感光ドラム３ａの表面は、帯電ローラ１４により一様に帯電され、スキャナユニット５から照射されるレーザ光５ａにより潜像が形成される。感光ドラム３ａ上に形成された潜像が現像ローラ４ａにより現像され、感光ドラム３ａ上にトナー像が形成される。感光ドラム３ａに形成されたトナー像は、感光ドラム３ａと転写ローラ８のニップ部に送られた用紙Ｓに転写される。更に、トナー像が転写された用紙Ｓは、加熱装置９と加圧ローラ１０のニップ部に送られ、ここで加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、排紙ローラ対１１により、排紙トレイ１３に排出される。
【００１３】
［現像ユニットの当接離間］
現像ユニット４は２つの位置で停止することが可能であり、以下、停止可能な位置を停止位置という。現像ユニット４は、２つの停止位置の間を、所定の経路を通って移動する。現像ユニット４の２つの停止位置のうち一つは、現像ユニット４が保持している現像ローラ４ａと感光ドラム３ａが当接する位置であり、以下、この停止位置を第一の位置である当接位置という。現像ユニット４の２つの停止位置のうちもう一つは、現像ローラ４ａと感光ドラム３ａが当接位置より感光ドラム３ａから相対的に離れている位置であり、以下、この停止位置を第二の位置である離間位置という。図１（ａ）は、現像ユニット４が当接位置にある状態を示している。当接位置は、主に感光ドラム３ａにトナー像を形成する画像形成の際に現像ユニット４がとる位置である。離間位置は、感光ドラム３ａと現像ローラ４ａが当接して回転することによる感光ドラム３ａと現像ローラ４ａの劣化や、現像ローラ４ａの形状の変化を抑制するために、トナー像を形成していない際にとる位置である。
【００１４】
また、現像ユニット４が離間位置にあるとき、スキャナユニット５から出射されたレーザ光５ａは現像ユニット４によって遮られ、感光ドラム３ａにレーザ光５ａが照射されないようになる。現像ユニット４が当接位置にあるとき、スキャナユニット５から出射されたレーザ光５ａは現像ユニット４によって遮られず、感光ドラム３ａにレーザ光５ａが照射されるようになる。そして、現像ユニット４が離間位置と当接位置の間にある第三の位置である所定の位置（以下、位置Ｘとする）を境に、レーザ光５ａが現像ユニット４によって遮られるか否かの状態が切り替わる。現像ユニット４が離間位置に位置する場合は現像ローラ４ａが回転せず、現像ユニット４が当接位置に位置する場合は現像ローラ４ａが回転するようになっている。
【００１５】
［現像ユニットの当接タイミング］
本実施例の画像形成装置では、画像形成を行っていない場合、即ち、画像形成装置が停止している際には現像ユニット４は離間位置で停止しており、画像形成が開始された後に現像ユニット４を離間位置から当接位置へと移動させる。このとき、現像ユニット４が離間位置から当接位置への移動を開始してから移動が完了するまでには、一定の時間を要する。このため、現像ユニット４が当接位置に移動した後で現像ローラ４ａにより感光ドラム３ａ上にトナー像が形成されるような所定のタイミングで、現像ユニット４を当接位置へ移動させる必要がある。現像ユニット４を離間位置から当接位置に移動させるタイミングが所定のタイミングよりも早くなると、現像ローラ４ａが回転する時間が長くなってしまう。現像ローラ４ａが必要以上に長い時間、回転されないように、所定のタイミングで現像ユニット４の移動を開始する必要がある。
【００１６】
［電流検知部］
図１（ｂ）は、本実施例で使用する帯電ローラ１４と転写ローラ８と感光ドラム３ａの電気的な構成を示している。第二の印加手段である転写電圧電源２０１と第一の印加手段である帯電電圧電源２０３は、指定された電圧を、それぞれ転写ローラ８、帯電ローラ１４に印加する。第一の検知手段である転写電流検知部２０２は、導電部材である転写ローラ８から感光ドラム３ａに流れる電流の方向を正として、転写ローラ８に流れる転写電流Ｉｔを検知する。転写電流検知部２０２は、画像形成時に用紙Ｓに感光ドラム３ａ上のトナー像を転写するために、転写電流Ｉｔを検知して最適な転写電圧を印加する制御に用いることを目的として実装されている。本実施例では、現像ユニット４が位置Ｘを通過するタイミングを判断する際にも、転写電流検知部２０２を利用する。
【００１７】
［画像形成装置のブロック図］
図２は、本実施例の画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。本実施例の主制御部３０１について説明する。制御手段である露光制御部３０２は、スキャナユニット５を制御して、感光ドラム３ａに所定の光量でレーザ光を照射し、露光を行う。現像移動制御部３０３は、不図示の現像ソレノイドをオン又はオフすることで、現像ユニット４を当接位置から離間位置へ、又は離間位置から当接位置へ移動させる。現像ソレノイドは、第一の駆動手段として機能する。駆動制御部３０４は、感光ドラム３ａを、時計回り方向（図１（ａ）参照）に一定の回転速度で回転させるよう制御する。帯電出力制御部３０５と転写出力制御部３０６は、それぞれ帯電電圧電源２０３と転写電圧電源２０１を制御して、指定された電圧をそれぞれ帯電ローラ１４、転写ローラ８に印加する。電流検知部３０７は転写電流検知部２０２を制御して、感光ドラム３ａと転写ローラ８間を流れる転写電流Ｉｔの検知を行う。電流検知部３０７の検知結果は、正方向に流れる電流が大きいほど、大きな値となる。第二の検知手段である潜像位置検出部３１１は、電流検知部３０７の検知結果に基づいて、感光ドラム３ａ上に潜像が形成されたことと、本実施例では、潜像が形成されたタイミングを検出する。なお、潜像が形成されたタイミングを検出することにより、現像ユニット４が離間位置から当接位置に移動する間のどの位置で潜像が形成されたか、即ち位置Ｘを検出することができる。このため、潜像が形成されたタイミングを検出することは、離間位置と当接位置との間における、潜像が形成されたときの現像ユニット４の位置Ｘを検出することでもある。記憶部３１４は、主制御部３０１が各種の情報を記憶するメモリ等であり、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成される。
【００１８】
［現像ユニット］
図３は、本実施例に使用する現像ユニット４を示す断面図である。図３（ａ）は、現像ユニット４が当接位置をとる場合を示している。現像ユニット４が図３（ａ）に示す当接位置にある際には、スキャナユニット５から照射されたレーザ光５ａは遮光されず、感光ドラム３ａの表面に照射される構成である。一方、図３（ｂ）は、現像ユニット４が離間位置をとる場合を示している。現像ユニット４が図３（ｂ）に示す離間位置にある際は、スキャナユニット５から照射されたレーザ光５ｂは現像ユニット４によって遮光され、感光ドラム３ａの表面に照射されない構成である。
【００１９】
このように、スキャナユニット５からレーザ光が照射されたとき、現像ユニット４がプリンタ本体１に装着されており当接位置にある場合には、感光ドラム３ａ上に潜像が形成される。一方、スキャナユニット５からレーザ光が照射されたとき、現像ユニット４がプリンタ本体１に装着されており離間位置にある場合には、感光ドラム３ａ上に潜像が形成されない。
【００２０】
［プリント開始後の画像形成装置の動作］
図４にプリント開始後の画像形成装置の動作を示す。図４（ａ）は、不図示のメインモータの状態（起動、定常回転等）を示し、図４（ｂ）は、スキャナユニット５の状態（起動（レーザ点灯）、収束待ち、定常回転等）を示す。図４（ｃ）は、現像ユニット４を移動させるための不図示のソレノイド（以下、現像ソレノイドという）の状態（ＯＮ等）を示し、図４（ｄ）は、現像ユニット４の位置（離間、離間→当接、当接等）を示す。図４（ｅ）は、給紙ローラ６を駆動させるための不図示のソレノイド（以下、給紙ソレノイドという）の状態（ＯＮ等）を示し、図４（ｆ）は、プリンタ本体１全体の電流負荷を示す。図４（ｇ）は、帯電電圧電源２０３による帯電電圧の印加（ＯＮ）のタイミングを示し、図４（ｈ）は、転写電圧電源２０１による転写電圧の印加（ＯＮ）のタイミングを示す。図４（ｉ）は、転写電流検知部２０２による転写電流Ｉｔの検知のタイミングを示す。横軸はいずれも時間を示す。
【００２１】
タイミングｔ１でプリントを開始すると、本実施例の画像形成装置では、駆動制御部３０４は、不図示の第二の駆動手段であるメインモータを駆動させる（図４（ａ））。メインモータは、感光ドラム３ａ、現像ローラ４ａ、各々の搬送ローラ等の駆動源になっており、メインモータが駆動しているとき、感光ドラム３ａ、現像ローラ４ａ、搬送ローラ等は駆動される。ただし、現像ローラ４ａは、現像ユニット４が当接位置にあるときのみカップリングが係合し駆動される。ここで、カップリングとは、現像ユニット４が当接位置に移動したときに、メインモータからの駆動力が現像ローラ４ａに伝達されるように、現像ローラ４ａをメインモータに機械的に接続するための機構をいい、以下、係合手段である現像カップリングという。現像カップリングの係合とは、その機構が接続されて、メインモータから現像ローラ４ａに駆動力が伝達されるようになることをいい、以下、現像カップリング係合ともいう。
【００２２】
タイミングｔ２でメインモータが定常の回転速度に到達すると、スキャナユニット５が起動され、不図示のスキャナモータの回転が開始される（図４（ｂ））。メインモータ、スキャナモータの両方とも、それぞれの定常の回転速度に達するまでの期間（立ち上げ期間）にそれぞれのモータに多くの電流が流れ、不図示の低圧電源の出力容量を超えてしまう場合がある。このことから、低圧電源の出力容量を超えないように、メインモータ、スキャナモータの回転開始のタイミングをずらす必要がある。このように、タイミングをずらして動作させないと低圧電源の出力容量を超えてしまう状況は、他の電流負荷が大きい期間でも発生する。本実施例では、メインモータの立ち上げ、スキャナモータの立ち上げ、現像カップリング係合、給紙の４つの電流負荷の発生期間が重ならないように制御される。なお、メインモータの立ち上げは、図４のタイミングｔ１〜タイミングｔ２、スキャナモータの立ち上げは、図４のタイミングｔ２〜タイミングｔ７である。また、現像カップリング係合は、図４のタイミングｔ７〜タイミングｔ８、給紙は、図４のタイミングｔ８以降である。
【００２３】
タイミングｔ２でスキャナユニット５の起動を開始させ、レーザを点灯させる。その後、スキャナモータの立ち上げが完了した後で現像カップリング係合するようにするために、スキャナモータの立ち上げ中であるタイミングｔ４に現像ソレノイドをオンする（図４（ｃ））。なお、スキャナモータの立ち上げ時の負荷電流は、スキャナモータの起動を開始して、スキャナモータの回転が目標とする回転速度に到達するまで大きくなる（タイミングｔ２〜タイミングｔ７）。スキャナモータの回転が目標とする回転速度に到達してから、安定した画像形成が可能となるまでには、所定の時間を要する。この所定の時間を収束待ち時間とする。本実施例では、スキャナモータの立ち上げ時の負荷電流が小さくなるタイミングｔ７を、スキャナモータの立ち上げが完了したタイミングとする。
【００２４】
タイミングｔ４で現像ソレノイドがオンになると、メインモータからの駆動が現像ユニット４の当接離間を行う機構（以下、当接離間機構という）に伝達され、現像ユニット４は離間位置から当接位置へ一定時間をかけて移動する（図４（ｄ））。現像ユニット４は、現像カップリングが係合したタイミングｔ８以後に当接位置への移動が完了する。タイミングｔ７からタイミングｔ８に示すように、現像カップリング係合時には、一時的に電流負荷が大きくなる時間帯があるため、このタイミングもまた、スキャナユニット５の起動中の電流負荷とタイミングをずらす必要がある。現像カップリングが係合することによる電流負荷が収まったタイミングｔ８以後に、給紙ソレノイドがオンされ、用紙の搬送が開始されてプリントが行われる（図４（ｅ））。
【００２５】
本実施例では、メインモータの立ち上げが開始されるタイミングｔ１からスキャナモータの立ち上げが完了するタイミングｔ７までの間に、次のような動作が行われる。タイミングｔ３では帯電電圧がオンされる（図４（ｇ））。感光ドラム３ａと帯電ローラ１４との当接位置から感光ドラム３ａと転写ローラ８との当接位置まで、感光ドラム３ａが回転方向に回転する距離に相当する時間（ｔ３〜ｔ５）が経過したタイミングで、転写電圧がオンされる（図４（ｈ））。
【００２６】
スキャナモータの立ち上げ中はレーザを点灯させているため、現像ユニット４が離間位置から当接位置へ移動する途中の位置Ｘで、レーザ光が感光ドラム３ａに照射されるようになり、感光ドラム３ａの全面が露光された潜像が形成される。感光ドラム３ａ上の、潜像が形成されていない箇所と潜像が形成されている箇所では、感光ドラム３ａの表面の電位が異なり、同じ転写電圧を印加した際に流れる転写電流Ｉｔが異なる。具体的には、感光ドラム３ａ上の潜像が形成されている箇所の方が、潜像が形成されていない箇所に比べて電位が高くなるため、潜像が形成されている箇所の方が、潜像が形成されていない箇所よりも転写電流Ｉｔは流れにくくなる。現像ユニット４が離間位置から当接位置に移動する間に、感光ドラム３ａ上に潜像が形成されていない状態から形成された状態に変化すると、転写電流Ｉｔは、流れやすい状態から流れにくい状態に変化する。
【００２７】
本実施例では、図４（ｉ）に示すように、タイミングｔ６で転写電流Ｉｔが流れやすい状態から流れにくい状態に変化している。主制御部３０１は、電流検知部３０７による転写電流Ｉｔの検知結果に基づいて、レーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めたタイミングを検出する。
【００２８】
現像ユニット４を離間位置から当接位置に移動させるために、現像ソレノイドをオンするタイミングは、所定のタイミングよりも早くすると、スキャナモータの起動と重なり、電流負荷が大きくなってしまう。また、現像ソレノイドをオンするタイミングは、所定のタイミングよりも遅くすると、給紙による電流負荷と重ならないようにするために給紙ソレノイドをオンするタイミングも遅くする必要があり、給紙が遅くなってしまう。
【００２９】
［レーザが感光ドラムに照射され始めたタイミング（位置Ｘ）の検出］
図５は本実施例におけるレーザ光が感光ドラム３ａに照射し始めたタイミングを検出する潜像開始タイミングを検出する処理を示すフローチャートである。ステップ（以下、Ｓとする）６０１で主制御部３０１は、帯電出力制御部３０５により帯電電圧を印加する（図４のタイミングｔ３）。Ｓ６０２で主制御部３０１は、現像移動制御部３０３により現像ソレノイドをオンし、現像ユニット４の離間位置から当接位置への移動を開始する（図４のタイミングｔ４）。主制御部３０１は、不図示のタイマをスタートさせる。Ｓ６０３で主制御部３０１は、転写出力制御部３０６により転写電圧を印加する（図４のタイミングｔ５）。Ｓ６０４で主制御部３０１は、転写電流検知部２０２により転写電流Ｉｔの検知を開始する。
【００３０】
Ｓ６０５で主制御部３０１は、転写電流検知部２０２により検知され、電流検知部３０７から入力される転写電流Ｉｔが変化したか否かを判断する。Ｓ６０５で主制御部３０１は、転写電流Ｉｔが変化したと判断した場合、処理をＳ６０６に進める。Ｓ６０６で主制御部３０１は、潜像位置検出部３１１により感光ドラム３ａ上に潜像が形成され始めたタイミング、即ち、現像ユニット４が当接位置に移動する途中でレーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めたタイミングを検出する。主制御部３０１は、転写電流Ｉｔに変化が起こったタイミングｔ６から、タイミングｔｘを求める。タイミングｔｘは、感光ドラム３ａ上にレーザ光が照射される位置（露光位置）から転写ローラ８と感光ドラム３ａが当接している位置まで、感光ドラム３ａが回転するために要する時間（時間Ｔ１とする）分、遡ったタイミングである。主制御部３０１は、タイミングｔｘを、レーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めたタイミング（即ち、位置Ｘ）として検出する。
【００３１】
更に、主制御部３０１は、タイマを参照することにより、現像ソレノイドをオンしたタイミングｔ４から転写電流Ｉｔが変化したと判断したタイミングｔ６までの時間（時間Ｔ２とする）から時間Ｔ１を減ずる。これにより、Ｓ６０７で主制御部３０１は、現像ソレノイドをオンしたタイミングｔ４からレーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めたタイミングｔｘまでの時間（時間Ｔ３とする）を求める。主制御部３０１は、レーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めてから現像カップリングの係合が開始されるタイミングｔ７までの時間（時間Ｔ５とする）を時間Ｔ３に加算する。これにより、主制御部３０１は、現像ソレノイドをオンしたタイミングｔ４から、現像カップリングの係合が開始されて電流負荷が発生するタイミングｔ７までの時間Ｔ４（＝Ｔ３＋Ｔ５）を求める。主制御部３０１は、時間Ｔ４を求めると、例えば記憶部３１４に記憶しておき、その後の画像形成動作において、記憶部３１４から読み出した時間Ｔ４を用いて現像ソレノイドをオンさせる。主制御部３０１は、時間Ｔ４を算出する算出手段としても機能する。
【００３２】
なお、時間Ｔ５は、現像ユニット４の当接離間機構の構造に応じて求まる値である。時間Ｔ１がカートリッジの構成により決定される時間であるのに対し、時間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、現像ユニット４の当接離間機構の構造により決定される時間である。時間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は、画像形成装置の個体毎に時間のばらつきが大きいことが知られている。更に、時間Ｔ３と時間Ｔ５を比較する。時間Ｔ３には、タイミングｔ４で現像ソレノイドをオンしたときの現像ソレノイドが実際に動作するまでの時間や、現像ユニット４の当接離間機構が動作を開始するまでの時間等が含まれている。時間Ｔ３の方が、時間Ｔ５に比べて画像形成装置毎に持つばらつきが大きい。そのため、タイミングｔ７を求める際は、タイミングｔ４を基準とするよりも、タイミングｔｘを基準とする方が、精度が向上する。
【００３３】
なお、現像ソレノイドをオンし、現像ユニット４が当接位置に移動するまでの間には必ずレーザ光が感光ドラム３ａに照射され始める位置が存在するため、本実施例のような制御を行うことで、転写電流Ｉｔの変化が検出されるはずである。Ｓ６０５で主制御部３０１は、転写電流Ｉｔが変化していないと判断した場合、処理をＳ６０８に進める。Ｓ６０８で主制御部３０１は、予め現像ユニット４の当接離間機構の構成から求められる、現像ユニット４が離間位置から当接位置まで移動するために要する最大の時間が経過したか否かを判断する。Ｓ６０８で主制御部３０１は、最大の時間が経過していないと判断した場合、処理をＳ６０５に戻す。Ｓ６０８で主制御部３０１は、最大の時間が経過したと判断した場合、即ち、最大の時間が経過しても転写電流Ｉｔが変化したと判断できない場合は、処理をＳ６０９に進める。Ｓ６０９で主制御部３０１は、現像ユニット４又は現像ユニット４の当接離間機構に異常があったと判断し、処理を終了する。
【００３４】
時間Ｔ４を求める一連の動作は、画像形成装置の電源がオンされた後に行われるイニシャル回転時か、プリント開始後に行われる。画像形成装置毎に記憶手段（例えば、記憶部３１４）を備える場合は、求められた時間Ｔ４の値を記憶手段に記憶する。そして、時間Ｔ４の値を用いて、プリント開始後に、スキャナモータの電流負荷が収まるタイミングｔ７で現像カップリングの係合が開始されるよう、スキャナモータの起動中（スキャナモータの電流負荷が発生している期間）に現像ソレノイドがオンされる。現像カップリングの係合が完了して、現像ローラ４ａがメインモータからの駆動力を受けて回転を開始し、所定の回転速度になると、タイミングｔ８で現像カップリングの係合による負荷電流が小さくなる。これにより、給紙ソレノイドがオンされて、給紙による電流負荷が現像カップリングの係合による電流負荷と重なることなく、プリントジョブ中の１枚目の用紙Ｓの給紙を早くすることができる。
【００３５】
ここで、スキャナモータの起動を開始してから起動中に発生する電流負荷が収まるまでの時間は、画像形成装置毎、即ちスキャナモータの個体毎のばらつきがあまりない場合には、予め設計段階で実験的に求めておいた時間を使用できる。スキャナモータ毎のばらつきが大きい場合には、画像形成装置の個体毎にスキャナモータの起動を開始してから起動中に発生する電流負荷が収まるまでの時間を求めてもよい。画像形成装置の個体毎にスキャナモータの起動を開始してから起動中に発生する電流負荷が収まるまでの時間は、スキャナモータの起動から、スキャナモータの目標速度の近傍まで回転速度が上昇するために要する時間である。
【００３６】
図４のタイミングチャートとは異なるが、画像形成装置本体の構成上、給紙を行った後に現像カップリングが係合し、電流負荷が発生しても問題ない場合には、次のようにしてもよい。例えば、給紙後に画像形成を開始するまでの時間が長い構成である場合は、給紙の負荷電流が収まるタイミングで現像カップリングが係合するようなタイミングで現像ソレノイドをオンする。ここで、給紙の負荷電流が発生するタイミングは、予め実験的に求められる値である。このように、現像ユニット４の移動により電流負荷が発生するタイミングを、他の制御対象により電流負荷が発生するタイミングと重ならないようにする。これにより、限られた低圧電源の出力電流の中で各アクチュエータに電流を供給し、最適な制御を行うことができる。また、現像ソレノイドをオンしてから、現像カップリングが係合するタイミング、即ち、現像ローラ４ａが感光ドラム３ａにほぼ当接するタイミングを画像形成装置の個体毎に検出できる。これにより、現像ローラ４ａが感光ドラム３ａに当接している時間を最小化することができ、現像ローラ４ａの寿命を最適化することが可能となる。
【００３７】
以上説明してきたように、本実施例では、現像ユニット４が当接位置にあるときに感光ドラム３ａに潜像が形成され、離間位置にあるときには潜像が形成されない構成を利用する。現像ユニット４の当接位置と離間位置の間に存在する、感光ドラム３ａ上に潜像が形成されるか否かが切り替わる位置Ｘ（感光ドラム３ａ上に潜像が形成されたタイミング）を、転写電流Ｉｔを検知することにより検出する。これにより、プリントを開始した後の画像形成装置の駆動負荷が重ならないよう最適にし、且つ現像ユニット４が当接位置にある時間を必要最低限にすることが可能となる。
【００３８】
以上、本実施例によれば、プリント開始から給紙を行うまでの時間や、現像手段の回転時間が長くならないようにすることができる。
【実施例２】
【００３９】
［電流検知部］
実施例２では、転写電流Ｉｔの検知結果ではなく、帯電電流の検知結果に基づき判断する例を説明する。図６（ａ）は、本実施例で使用する帯電ローラ１４と転写ローラ８と感光ドラム３ａの電気構成を示している。第一の検知手段である帯電電流検知部７０１は、導電部材である帯電ローラ１４から感光ドラム３ａに流れる電流の方向を正として帯電電流Ｉｐを検知する。帯電電流検知部７０１は、感光ドラム３ａ上にトナー像を形成するために、画像形成時に帯電電流Ｉｐを調整する制御に用いることを目的として搭載されている。なお、図１（ｂ）と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
［画像形成装置のブロック図］
図６（ｂ）は、本実施例の画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。実施例１では、電流検知手段として電流検知部３０７を用いているが、本実施例では、電流検知部８０１を用いる。電流検知部８０１は、帯電電流検知部７０１を制御して感光ドラム３ａと帯電ローラ１４間を流れる帯電電流Ｉｐの検知を行う。電流検知部８０１の検知結果は、正方向に流れる電流が大きいほど、大きな値となる。本実施例では、電流検知部８０１の検知結果に基づいて、第二の検知手段である潜像位置検出部８１１は、感光ドラム３ａ上に潜像が形成されたことと、離間位置と当接位置の間の感光ドラム３ａ上に潜像が形成された位置Ｘ（タイミング）を検出する。なお、図２で説明した構成と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４１】
［レーザ光が感光ドラムに照射され始めたタイミング（位置Ｘ）の検出］
図７は、本実施例のレーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めたタイミングの検出処理を示すフローチャートである。なお、図７のＳ９０１、Ｓ９０２の処理は、図５のＳ６０１、Ｓ６０２の処理と同様であるため、説明を省略する。Ｓ９０３で主制御部３０１は、帯電電流検知部７０１により帯電電流Ｉｐの検知を開始する。Ｓ９０４で主制御部３０１は、電流検知部８０１により帯電電流Ｉｐが変化したか否かを判断する。
【００４２】
Ｓ９０４で主制御部３０１は、帯電電流Ｉｐが変化したと判断した場合、処理をＳ９０５に進める。Ｓ９０５で主制御部３０１は、Ｓ９０２でスタートさせておいた不図示のタイマを参照することにより、以下のタイミングを検出する。即ち、主制御部３０１は、潜像位置検出部８１１により、感光ドラム３ａ上に潜像が形成され始めたタイミング、即ち、現像ユニット４が当接位置に移動する途中でレーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めたタイミングを検出する。これにより、主制御部３０１は、帯電電流Ｉｐが変化したタイミングに基づいて、次のタイミングで、レーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めたと判断する。ここで、感光ドラム３ａ上のレーザ光が照射される位置（露光位置）から、帯電ローラ１４と感光ドラム３ａが当接している位置まで、感光ドラム３ａが回転方向に回転する距離に相当する時間を時間Ｔ１１とする。主制御部３０１は、Ｓ９０２でスタートさせておいた不図示のタイマを参照することにより、次のように判断する。即ち、主制御部３０１は、現像ソレノイドをオンしてから帯電電流Ｉｐが変化したタイミングまでの時間Ｔ１２から時間Ｔ１１分、遡ったタイミング（位置Ｘともいえる）で、レーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めたと判断する。
【００４３】
Ｓ９０６で主制御部３０１は、時間Ｔ１２から時間Ｔ１１を減ずる。これにより、主制御部３０１は、現像ソレノイドをオンしてからレーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めるまでの時間Ｔ１３（＝Ｔ１１−Ｔ１２）を求める。Ｓ９０７で主制御部３０１は、求めた時間Ｔ１３と、レーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めてから現像カップリングの係合が開始されるタイミング（図４のタイミングｔ７に相当）までの時間Ｔ１５を加算する。これにより、現像ソレノイドをオンしたタイミングから、現像カップリングの係合が開始されて電流負荷が発生するまでの時間Ｔ１４（＝Ｔ１３＋Ｔ１５）を求める。主制御部３０１は、時間Ｔ１４を算出する算出手段としても機能する。なお、Ｓ９０８、Ｓ９０９の処理は、図５のＳ６０８、Ｓ６０９の処理と同様であり、説明を省略する。
【００４４】
時間Ｔ１５は、現像ユニット４の当接離間機構の構造から求まる値である。時間Ｔ１１がカートリッジの構成で決まる時間であるのに対し、時間Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４、Ｔ１５は、現像ユニット４の当接離間機構の構造により決まる時間であり、時間Ｔ１１に比べて画像形成装置の個体毎に時間のばらつきが大きい。また、現像ソレノイドをオンしたときに現像ソレノイドが実際に動作するまでの時間や、現像ユニット４の当接離間機構が動作を開始するまでの時間等が含まれている時間Ｔ１３の方が、時間Ｔ１５よりも画像形成装置毎のばらつきが大きい。このため、本実施例でも、レーザ光が感光ドラム３ａに照射され始めたタイミングから時間Ｔ１４を求めている。
【００４５】
なお、現像ソレノイドをオンし、現像ユニット４が当接位置に移動するまでの間には必ずレーザ光が感光ドラム３ａに照射され始める位置が存在する。このため、本実施例のような制御を行うことで、帯電電流Ｉｐの変化が検出される。なお、所定の時間が経過しても、帯電電流Ｉｐの変化が見られない場合は、主制御部３０１は、現像ユニット４又は現像ユニット４の当接離間機構に異常があったと判断する（Ｓ９０９）。所定の時間は、現像ユニット４が離間位置から当接位置まで移動するために要する最大の時間であり、予め現像ユニット４の当接離間機構の構成から求められ、例えば記憶部３１４等に記憶されている。主制御部３０１は、時間Ｔ１４を求めると、例えば記憶部３１４に記憶しておき、その後の画像形成動作において、記憶部３１４から読み出した時間Ｔ１４を用いて現像ソレノイドをオンさせる。
【００４６】
以上説明したように、本実施例では、帯電電流Ｉｐの検知結果に基づいて現像ユニット４の位置検出が可能な画像成形装置について説明した。しかし、帯電電流の検知手段と転写電流の検知手段をともに備える画像形成装置の場合は、本実施例と実施例１とを組み合わせて使用してもよい。
【００４７】
以上、本実施例によれば、プリント開始から給紙を行うまでの時間や、現像手段の回転時間が長くならないようにすることができる。
【実施例３】
【００４８】
実施例３では、感光ドラム３ａが使用されたことによる変化（以下、劣化という）に応じて、帯電電圧と転写電圧とレーザ光量を設定して位置Ｘの判断を行う。これは、同じ帯電電圧や転写電圧やレーザ光量を使用していると、感光ドラム３ａの劣化により検知できる電流値が変化していくことにより、位置Ｘの検出精度が低下することを防止するためである。感光ドラム３ａの劣化の度合いを推定する方法として、感光ドラム３ａの駆動時間による感光ドラム３ａの膜厚の推定が知られている。感光ドラム３ａの膜厚は、感光ドラム３ａの駆動時間（使用時間ともいえる）が長くなるほど薄くなる。本実施例でも、感光ドラム３ａの駆動時間に基づく感光ドラム３ａの膜厚の推定を用いて説明する。本実施例では、実施例１で説明した転写電流検知部２０２による転写電流Ｉｔの検知結果に基づく現像ユニット４の位置判断を用いる。なお、感光ドラム３ａの膜厚の推定には、例えば、用紙Ｓの印刷枚数や、帯電時間、現像ローラ４ａの当接時間等を用いてもよい。
【００４９】
［画像形成装置のブロック図］
図８は、本実施例の画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。実施例１の構成に加えて、感光ドラム３ａの膜厚の変化を判断するための劣化判断部１００１を備える。第三の検知手段である劣化判断部１００１は、不揮発メモリ１０１１に記憶された感光ドラム３ａの駆動時間に基づいて感光ドラム３ａの劣化、本実施例では、感光ドラム３ａの膜厚を判断する。露光制御部３０２と帯電出力制御部３０５と転写出力制御部３０６は、劣化判断部１００１により判断された感光ドラム３ａの膜厚（言い換えれば、劣化）に応じて、それぞれ、レーザ光の光量、帯電電圧、転写電圧の設定を変更する。本実施例では、電流検知部３０７の結果を用いて、潜像位置検出部３１１は、感光ドラム３ａ上に潜像が形成されたことと、潜像が形成された位置Ｘ（タイミング）を検出する。なお、図２と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
［レーザが感光ドラムに照射され始めたタイミング（位置Ｘ）の検出］
図９は、本実施例のレーザ光が感光ドラム３ａに照射し始めたタイミングを検出する潜像開始タイミングを検出する処理を示すフローチャートである。表１は感光ドラム３ａの膜厚［μｍ］に応じたレーザ光の光量［μＪ／ｃｍ２］と帯電電圧［Ｖ］と転写電圧［Ｖ］の設定値である。例えば、劣化判断部１００１により判断された感光ドラム３ａの膜厚が１４μｍであった場合、主制御部３０１は、表１から、レーザ光の光量を４４０μＪ／ｃｍ２、帯電電圧を−１３７０Ｖ、転写電圧を＋１４８０Ｖに設定する。
【００５１】
【表１】
2017156574.tif 000003
【００５２】
本実施例の画像形成装置では、露光制御部３０２により指定された光量で、スキャナユニット５によりレーザ光が照射される。また、帯電出力制御部３０５によって指定された帯電電圧が、帯電電圧電源２０３により印加される。更に、転写出力制御部３０６によって指定された転写電圧が、転写電圧電源２０１により印加される。
【００５３】
表１には、感光ドラム３ａの膜厚に応じたレーザ光量と帯電電圧と転写電圧が記載されている。本実施例の画像形成装置では、これらの値を使用することで、感光ドラム３ａの膜厚が薄くなっても、膜厚が厚いときと同様の電流検知を行い、レーザ光が感光ドラム３に照射され始めたタイミングを検出できる。なお、感光ドラム３ａの膜厚とレーザ光の光量と帯電電圧と転写電圧の設定値の関係、言い換えれば、表１の情報は、画像形成装置の設計時に決定され、不揮発メモリ１０１１に記憶される。感光ドラム３ａの膜厚と、レーザ光量、帯電電圧、転写電圧の設定値との関係は、主に感光ドラム３ａの表層の組成により決定される。
【００５４】
（転写電流Ｉｔが変化したタイミングに基づく場合）
図９（ａ）は、転写電流Ｉｔが変化したタイミングに基づく場合の処理を説明するフローチャートである。Ｓ１１０１で主制御部３０１は、劣化判断部１００１により、不揮発メモリ１０１１に記憶された感光ドラム３ａの駆動時間に基づいて、感光ドラム３ａの膜厚を推定する。Ｓ１１０２で主制御部３０１は、Ｓ１１０１で推定した感光ドラム３ａの膜厚に応じて表１から帯電電圧と転写電圧を決定し、帯電電圧電源２０３により帯電電圧を、転写電圧電源２０１により転写電圧を、それぞれ出力する。Ｓ１１０３で主制御部３０１は、Ｓ１１０１で推定した感光ドラム３ａの膜厚に応じて表１からレーザ光量を決定し、レーザ光量の変更を行う。
【００５５】
Ｓ１１０４で主制御部３０１は、転写電流Ｉｔの検知結果により、現像カップリング係合時の負荷電流発生タイミングを検出する。即ち、主制御部３０１は、転写電流Ｉｔが変化したタイミングに基づいて、現像ソレノイドをオンしてから、現像カップリングの係合が開始されるまで、即ち、現像カップリング係合による負荷電流が発生するタイミングまでの時間Ｔ４を求める。なお、Ｓ１１０４の処理は、実施例１の図５のＳ６０４〜Ｓ６０９の処理と同じであり、説明を省略する。
【００５６】
（帯電電流Ｉｐが変化したタイミングに基づく場合）
図９（ｂ）は、帯電電流Ｉｔが変化したタイミングに基づく場合の処理を説明するフローチャートである。なお、図９（ｂ）のＳ１１１１〜Ｓ１１１３の処理は、図９（ａ）のＳ１１０１〜Ｓ１１０３の処理を同様であり、説明を省略する。Ｓ１１１４で主制御部３０１は、帯電電流Ｉｐの検知結果により、現像カップリング係合時の負荷電流発生タイミングを検出する。即ち、主制御部３０１は、帯電電流Ｉｐが変化したタイミングに基づいて、現像ソレノイドをオンしてから、現像カップリングの係合が開始されるまで、即ち、現像カップリング係合による負荷電流が発生するタイミングまでの時間Ｔ１４を求める。なお、Ｓ１１１４の処理は、実施例２の図７のＳ９０３〜Ｓ９０９の処理と同じであり、説明を省略する。
【００５７】
以上説明したように、本実施例では、転写電流Ｉｔや帯電電流Ｉｐに基づき、レーザ光が感光ドラム３ａに照射され始める位置（タイミング）を検出する際に、感光ドラム３ａの膜厚に応じて適切なレーザ光量と帯電電圧と転写電圧を用いる構成である。これにより、感光ドラム３ａの劣化が進んでも、転写電流Ｉｔや帯電電流Ｉｐの検知結果に基づくレーザ光が感光ドラム３ａに照射され始める位置Ｘ（タイミング）の検出が可能となる。
【００５８】
以上、本実施例によれば、プリント開始から給紙を行うまでの時間や、現像手段の回転時間が長くならないようにすることができる。
【符号の説明】
【００５９】
３ａ      感光ドラム
４        現像ユニット
５        スキャナユニット
８        転写ローラ
２０２    転写電流検知部
３０１    主制御部
３１１    潜像位置検出部
【図１】
2017156574.tif 000004
【図２】
2017156574.tif 000005
【図３】
2017156574.tif 000006
【図４】
2017156574.tif 000007
【図５】
2017156574.tif 000008
【図６】
2017156574.tif 000009
【図７】
2017156574.tif 000010
【図８】
2017156574.tif 000011
【図９】
2017156574.tif 000012