(57)【要約】【課題】磁気ブラシ注入帯電方式を採用する帯電器を備える画像形成装置において、少ない磁性粒子の入れ替え頻度で、像担持体表層の表層削れを制御し、予め想定した寿命を全うすることが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】感光ドラム１、導電性の磁性粒子を担持する回転可能なスリーブ２５を備えた帯電器２、露光装置３、現像器４、転写ベルト７、及び感光ドラム１の表層の層厚を検知する層厚測定器１１を備えた画像形成装置であって、層厚測定器１１の検知結果から表層の層厚変化量を求め、求められた層厚変化量が大きいほど、磁性粒子補給装置２２が補給する磁性粒子の補給量を多くする。【選択図】図１
2010237650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、
磁性粒子担持体に担持されている導電性の磁性粒子を前記像担持体に接触させて前記像担持体を帯電させる帯電器と、
前記静電潜像にトナーを供給してトナー像として現像する現像装置と、
前記像担持体の表層の層厚を検知する層厚検知装置と、
を備えた画像形成装置であって、
前記磁性粒子担持体に所定のタイミングで磁性粒子を補給する補給装置と、
前記層厚検知装置の検知結果から得られる前記表層の層厚の変化量が大きいほど、前記補給装置が補給する磁性粒子の補給量を多くするように磁性粒子の補給量を制御する制御装置と、が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記層厚検知装置は、
渦電流方式によって前記表層の層厚を検知してい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】
前記像担持体は複数の層を備え、
前記層厚検知装置は、
前記像担持体の表面と、
前記複数の層のうちの屈折率の異なる２層の界面と、のそれぞれにおける光の反射によって生じる干渉を利用して前記表層の層厚を検知す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４】
前記層厚検知装置は、前記像担持体が静止した状態で、前記表層の層厚を検知することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記層厚検知装置は、前記像担持体の周方向の複数の点で、前記表層の層厚を検知する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。
【請求項６】
前記層厚検知装置は、前記像担持体と対向する位置に開閉可能なシャッター部材を備えており、前記シャッター部材は、前記表層の層厚の検知の時に開き、前記表層の層厚の検知以外の時には閉まっていることを特徴とする請求項１乃至５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・静電記録方式を採用する複写機・プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子写真方式・静電記録方式等を採用する画像形成装置には、円筒状の像担持体に正・負いずれかの電荷を付与し、像担持体の表面を帯電する帯電器が設けられている。そしてこのような帯電器を用いた帯電方式として、主にコロナ帯電方式、ローラ帯電方式、注入帯電方式の３種類の帯電方式が知られている。
【０００３】
これらの帯電方式の中でも注入帯電方式は、導電性の部材を像担持体の表面に接触させ、導電性の部材から像担持体の表面に電荷を注入して像担持体の表面を帯電するものであり、導電性の部材として磁気ブラシが多く用いられている。他の帯電方式とは異なって、注入帯電方式は放電現象を利用しない帯電方式であるので、放電生成物が生成されず、放電生成物が引き起こす異臭、画像不良等の弊害を回避できる、といった利点がある。また、帯電器に多少のトナー等が混入したとしても、それが帯電不良につながる可能性が低く、つまり注入帯電方式は、汚れに強いといった利点も備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−４２６００号公報
【特許文献２】特開平１１−１４９１９４号公報
【特許文献３】特開２００４−３４７７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気ブラシ注入帯電方式（以下、単に注入帯電方式とする）は、その課題の一つとして、画像形成中は磁気ブラシが常に像担持体と接触した状態で像担持体が回転するため、磁気ブラシが像担持体表層を削ってしまうといった課題がある。像担持体表層は、潜像を形成するための電荷を保持する機能を有しているので、像担持体表層が削られてしまうと、それに伴い像担持体の電荷保持機能が低下することになる。つまり、像担持体の寿命は、像担持体表層が削られる速度（以下、表層削れ速度と称する）に依存しているといえ、例えば表層削れ速度が速ければ速いほど、像担持体、及びそれを備える画像形成装置の寿命は短くなる。
【０００６】
さらに、表層削れ速度は、磁気ブラシを形成している磁性粒子の状態に依存していることがわかっている。つまり、表層削れ速度は必ずしも一定ではなく、磁性粒子の状態が変化すると、それに伴い表層削れ速度も変化する。例えば初期の状態では表層削れ速度が小さくても、印刷枚数を重ねていくに従って磁性粒子の状態が変化して、表層削れ速度が増大することがある。
【０００７】
より具体的には、シリカ等のトナーの外添剤が磁気ブラシ中に混入して磁性粒子表面に付着すると、それらが研磨剤として働き、表層削れ速度が増大することがある。また印刷枚数を重ね、磁気ブラシ中の磁性粒子が磨耗し、磁性粒子の表面が変質することによっても表層削れ速度は変化する。
【０００８】
このように表層削れ速度は必ずしも一定ではないので、像担持体の寿命を予測すること
は困難である。すなわち、ある表層削れ速度の値に基づいて像担持体の寿命を予測したとしても、例えば途中で表層削れ速度が増大した場合は、予め想定していた寿命を像担持体が全うできないことになる。
【０００９】
これに対して特許文献１には、状態が変化してしまった磁性粒子を新しい磁性粒子と入れ替える方法が開示されている。この方法によれば、ほぼ同じ状態の磁性粒子を使い続けることができるので、予め想定された寿命を像担持体、画像形成装置が全うするための有効な方法といえる。しかし、磁性粒子の入れ替え頻度が多いとコストがその分多くかかり、また補給容器の交換頻度も多くするか、或いはより大きな補給容器を設置しなくてはならず、ユーザに負担がかかったり、スペース面で障害が生じるといった課題がある。
【００１０】
また、特許文献２には、磁性粒子の規制ブレードに対する圧力が帯電性や像担持体表層削れと相関があるとして、その圧力情報から、磁性粒子の入れ替え頻度を制御する方法が開示されている。確かに規制ブレードにかかる圧力と、表層削れ速度に相関が見られるケースもある。しかし、圧力が低い場合にも、例えば磁性粒子がトナーから遊離した外添剤で汚染された場合には表層削れ速度が増大することになるので、必ずしも圧力情報から表層削れを制御できるとは限らない。
【００１１】
また、特許文献３には、磁性粒子の電気抵抗を測定して、電気抵抗がある基準値を超えたときに新しい磁性粒子を補給する方法が開示されている。しかし電気抵抗は帯電性とは非常に相関があるものの、表層削れ速度とはそれほど相関があるものではなく、この方法によって表層削れを制御することは難しい。
【００１２】
そこで本発明は、磁気ブラシ注入帯電方式を採用する帯電器を備える画像形成装置において、少ない磁性粒子の入れ替え頻度で、像担持体表層の表層削れを制御し、予め想定した寿命を全うすることが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
静電潜像を担持する像担持体と、磁性粒子担持体に担持されている導電性の磁性粒子を前記像担持体に接触させて前記像担持体を帯電させる帯電器と、前記静電潜像にトナーを供給してトナー像として現像する現像装置と、前記像担持体の表層の層厚を検知する層厚検知装置と、を備えた画像形成装置であって、前記磁性粒子担持体に所定のタイミングで磁性粒子を補給する補給装置と、前記層厚検知装置の検知結果から得られる前記表層の層厚の変化量が大きいほど、前記補給装置が補給する磁性粒子の補給量を多くするように磁性粒子の補給量を制御する制御装置と、が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁気ブラシ注入帯電方式を採用する帯電器を備える画像形成装置において、少ない磁性粒子の入れ替え頻度で、像担持体表層の表層削れを制御し、予め想定した寿命を全うすることが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態における帯電器の概略構成図である。
【図３】第１の実施の形態において磁性粒子の補給レート制御に関する図である。
【図４】第２の実施の形態における帯電器の概略構成図である。
【図５】第２の実施の形態における層厚測定器の概略構成図である。
【図６】層厚検知と磁性粒子補給レート制御のフローを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１７】
[第１の実施の形態]
図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。
【００１８】
（像担持体の概略構成）
感光ドラム１（円筒状の像担持体）は負帯電する有機感光体で、直径８４ｍｍのアルミニウム製のドラム基体上に下記の第１〜第５の５つの層を有しており、所定のプロセススピードで矢印ａ方向に回転駆動されている。
【００１９】
感光ドラム１の一番下の層である第１層は下引き層であり、ドラム基体の表面をならすために設けられている厚さ２０μｍの導電層である。第２層は正電荷注入防止層であり、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって、１０６Ω・ｃｍ程度に抵抗調整された厚さ１μｍの中抵抗層である。この層はドラム基体から注入された正電荷が感光ドラム１表面に帯電された負電荷を打ち消すのを防止する役目を果たしている。第３層は電荷発生層で、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約０．３μｍの層であり、露光を受けることによって正負の電荷対を発生する。第４層は電荷輸送層で、ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、Ｐ型半導体である。従って、感光ドラム１の表面に付与された負電荷はこの層（第４層）を移動することができず、第３層（電荷発生層）で発生した正電荷のみを感光ドラム１の表面に輸送することができる。表層である第５層は電荷注入層であり、絶縁性樹脂のバインダーに導電性微粒子としてＳｎＯ２超微粒子を分散した材料の塗工層である。具体的には、アンチモンをドープして低抵抗化（導電化）したＳｎＯ２透明微粒子を絶縁性樹脂に７０重量パーセントの割合で分散した塗工層である。このように調合した塗工液をディッピング塗工法、スプレー塗工法、ロール塗工法、ビーム塗工法等の適当な塗工法にて厚さ約３μｍに塗工して電荷注入層としている。
【００２０】
（帯電器の概略構成）
次に本実施の形態における帯電器の概略構成を説明する。図２は、磁気ブラシ注入帯電器２の概略構成を示したものである。磁気ブラシ注入帯電器２（以下、単に帯電器２とする）は、帯電容器内に固定されたマグネットローラ３０と、このマグネットローラ３０に回転可能に外嵌させた非磁性材料（例えばステンレス）からなる外径１６ｍｍのスリーブ２５とを有している。このスリーブ２５の外周面にマグネットローラ３０の磁力で導電性の磁性粒子がブラシ状に担持され、担持された磁性粒子が感光ドラム１の表面に接触して電荷を注入する。つまりスリーブ２５は磁性粒子担持体として設けられている。さらに帯電器２は、磁性粒子をスリーブ２５表面に均一の厚さにコートする非磁性材料（例えばステンレス）からなる規制ブレード２３を有している。
【００２１】
スリーブ２５は感光ドラム１に対しカウンター方向に回転しており、本実施の形態では、感光ドラム１のプロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃに対しスリーブ２５は３６０ｍｍ／ｓｅｃで回転している。また、感光ドラム１に対して形成される磁性粒子の接触ニップ幅は約６ｍｍとなるように調整されている。また、スリーブ２５には帯電バイアス電源（不図示）より帯電バイアス（直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス）が印加されている。スリーブ２５に帯電バイアスを印加することにより、磁性粒子から電荷が感光ドラム１の表層に注入され、感光ドラム１が帯電バイアスに近い電位に帯電される。本実施の形態における帯電バイアスは、直流電圧が−６５０Ｖで、交流電圧のＶｐｐが５００Ｖ、
交流電圧の周波数が１０００Ｈｚである。
【００２２】
帯電器２の上部には、外添剤による汚染や磨耗がなされていない新しい磁性粒子を収納した磁性粒子収納部２１と、磁性粒子収納部２１内の磁性粒子をスリーブ２５上に補給する磁性粒子補給装置２２（補給装置）とが設けられている。また、磁性粒子補給装置２２は、画像形成装置本体に設けられているＣＰＵ３１（制御装置）に接続されており、ＣＰＵ３１によって磁性粒子の補給量が制御されている。磁性粒子収納部２１内の磁性粒子は、磁性粒子補給装置２２によって、規制ブレード２３におけるスリーブ２５の回転方向（矢印ｂ方向）上流側の磁性粒子溜まり部（磁性粒子補給装置２２の下部近傍）に補給される。磁性粒子はスリーブ２５の回転に伴い矢印ｂ方向に搬送される。本実施の形態では、磁性粒子収納部２１には、初期状態において５００ｇの磁性粒子が収納されている。
【００２３】
また、帯電器２には、攪拌部材２６と磁性粒子排出口２４とが設けられている。攪拌部材２６は、帯電容器内において磁性粒子を攪拌するものである。また、磁性粒子排出口２４を設けることで、磁性粒子が補給されて帯電器２内の磁性粒子がある量以上になると、磁性粒子排出口２４から磁性粒子が溢れ出ることになり、これにより磁性粒子の入れ替えが容易に行われる仕組みになっている。
【００２４】
（磁性粒子について）
本実施の形態では、導電性の磁性粒子として、フェライト表面を酸化、還元処理して抵抗調整を行ったものに対し、シリコン系の樹脂に対してカーボンブラックを分散し抵抗調整したコート剤を１．０重量％コーティングしたものを用いた。磁性粒子の平均粒径は２５μｍ、飽和磁化が２００ｅｍｕ／ｃｍ３、抵抗が５×１０６Ω・ｃｍである。なお、磁性粒子の抵抗値の測定は、底面積が２２７ｍｍ２の金属セルに磁性粒子を２ｇ入れた後に６．６ｋｇ／ｃｍ２で加重し、金属セルの両端に１００Ｖの電圧を印加して行った。 
【００２５】
（磁性粒子の補給頻度について）
磁性粒子の補給頻度は、例えば補給レートが１０００枚当たり１ｇの際には、１００枚印刷する毎に０．１ｇ補給するといった頻度や、１０００枚印刷する毎に１ｇ補給するといった頻度が考えられる。
【００２６】
例えば、１０枚毎に磁性粒子を補給するという補給頻度の高い方法をとると、一回当たりの補給量が０．０１ｇとなり、補給量を高い精度で制御する必要がある。逆に補給の頻度を下げ、例えば１００００枚ごとに補給する方法をとると、その間で磁性粒子の劣化が大きく進んでしまい、新しい磁性粒子を補給した際に、磁気ブラシの中で劣化した磁性粒子と新しい磁性粒子とが混在する。よって、１００枚〜１０００枚印刷する毎に磁性粒子を補給する程度の頻度が望ましい。
【００２７】
（画像形成プロセスについて）
図１を参照して、本実施の形態における画像形成プロセスについて説明する。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示したものである。
【００２８】
画像形成プロセスが開始されると、まず帯電器２によって感光ドラム１表面は−６５０Ｖに均一に帯電される。次に露光装置３から画像信号により変調されたレーザ光Ｌが射出されて走査露光が行われ、感光ドラム１上に静電潜像が形成さる。その後、現像器４によってトナーが供給され、静電潜像が反転現像され、感光ドラム１上にトナー像を得る。
【００２９】
本実施の形態では、負帯電性トナーと磁性キャリアによる２成分現像方式を用いている。トナーは粉砕法によって作製された平均粒径６μｍの樹脂に顔料やワックスを分散させたものであり、平均粒径２０ｎｍの酸化チタンや、平均粒径１００ｎｍのシリカなどをそ
れぞれトナーに対して１重量％程度外添したものである。磁性キャリアには、飽和磁化が２０５ｅｍｕ／ｃｍ３で平均粒径３５μｍの磁性粒子を用いた。
【００３０】
感光ドラム１上のトナー像が感光ドラム１と転写ベルト７間の転写ニップ部に到達すると、そのタイミングに合わせて給送カセット内のシート材Ｐ（被転写体）が給送ローラ８によって給送されてレジストローラにより搬送される。そして転写バイアスが印加された転写ブレード５によりシート材Ｐの裏面にトナーと逆極性の正電荷が付与され、シート材Ｐの表面に感光ドラム１上のトナー像が転写される。トナー像が転写されたシート材Ｐは、転写ベルト７により定着装置９へ搬送され、定着装置９による加熱、加圧によりトナー像がシート材Ｐ表面に永久固着画像として定着されて排出部１４に排出される。
【００３１】
なお、トナー像転写後の感光ドラム１表面には、転写残トナーが残留している。転写残トナーはクリーニング装置６のクリーニングブレードによってかき取られて回収される。トナー像の転写が終わると、感光ドラム１はＬＥＤアレー１０からの露光によって０Ｖまで除電され、再び帯電器２によって帯電される。
【００３２】
しかし感光ドラム１表面に付着した転写残トナーや外添剤のほとんどはクリーニングブレードによって除去されるが、若干の外添剤のすり抜けは発生してしまい、すり抜けた外添剤は帯電器２内へ混入する。磁気ブラシ内に外添剤が蓄積されていくと、外添剤が研磨粒子として働き、感光ドラム１表層を通常の状態よりも多く削ってしまう。このような磁気ブラシへの外添剤の混入度合いは、転写残量や画像印字率、或いはクリーニングブレードの磨耗状態やクリーニングブレードニップ近傍のトナーの溜まり具合等様々な要因によって変化する。よって、感光ドラム１表層の削れ度合い（表層削れ速度）もそれらの要因によって変化することになる。
【００３３】
そこで本実施の形態では、感光ドラム１の回転方向において、現像器４と転写ニップ部（転写位置）との間に、渦電流方式を採用する着脱可能な層厚測定器１１（層厚検知装置）を備えている。層厚測定器１１の位置は、本実施の形態の位置に限られるものではないが、トナー等による汚れが少なく、他の部材と緩衝しづらい位置が好ましい。以下、層厚測定器１１によって感光ドラム１表層の層厚を測定し、ＣＰＵ３１（制御装置）がその測定結果（検知結果）から算出した層厚変化量に基づいて磁性粒子の補給レート（補給量）を制御する方法について説明する。
【００３４】
（層厚測定器について）
本実施の形態における層厚測定器１１が採用する渦電流方式は、感光ドラム１の総層厚を検出するものであるが、感光ドラム総層厚の変化がそのまま感光ドラム表層層厚の変化に対応するので、感光ドラム１の表層層厚の変化を検知することが可能といえる。
【００３５】
図６に、層厚検知と磁性粒子補給レート制御の具体的なフローを示す。通常は感光ドラム１と層厚測定器１１は離間しているが、印刷枚数が１０００枚を超える毎に、感光ドラム１の静止時に層厚測定器１１が感光ドラム１に当接し、層厚を検知するようにしている。また、この際、測定誤差を無くすために、感光ドラム１の周方向数点に渡って層厚を検知してもよい。
【００３６】
検知した層厚の値はメモリに記憶していき、直近に記憶した測定結果に基づき、１００００枚で０．１μｍ以上の層厚の変化が測定されると、磁性粒子の補給レートを１０００枚当たり１ｇに設定する。また、層厚の変化が０．１μｍより小さいときは磁性粒子の補給レートを１０００枚当たり０．５ｇとするようにＣＰＵ３１で磁性粒子補給装置２２の補給量を制御している。
【００３７】
このように本実施の形態では、画像形成を行ったシート材の枚数が所定枚数（ここでは１０００枚）に達する毎（所定のタイミング）に層厚測定器１１によって感光ドラム１表層の層厚変化量を求め、それに基づいてＣＰＵ３１が磁性粒子の補給量を制御している。
【００３８】
また、ここでは層厚変化量が０．１μｍ以上(基準値以上)であるか、それよりも小さいかによって補給レートを制御している。つまり「層厚変化量：０．１μｍ」とは、補給レートを制御するにあたっての「基準値」といえる。本実施の形態では「層厚変化量：０．１μｍ」を基準値としているが、基準値はこれに限られるものではない。
【００３９】
次に比較例として、本実施の形態のような層厚測定器１１を備えていない形態を２つ挙げ、本実施の形態と比較する。比較例１は磁性粒子の補給レートを１０００枚当たり０．５ｇと常に一定に定めている装置で、比較例２は磁性粒子の補給レートを１０００枚当たり１ｇと常に一定に定めている装置である。つまり、比較例１、２ともに磁性粒子の補給量を制御する構成を有していない。
【００４０】
図３（ａ）に、比較例１、２における、耐久枚数に対する感光ドラムの表層削れ速度（削れ量／枚）の関係を示す。印刷する画像の画像印字率は１０００枚毎に３％〜２０％までランダムに変えている。比較例１は磁性粒子の補給量が低いため、印刷枚数を重ねると、あるところ（例えば画像印字率の高い画像を連続して印刷したとき）から外添剤等による磁性粒子の汚染が進むことになる。そして磁性粒子の汚染原因となる添剤等が感光ドラムの表層の研磨粒子として働くため、表層削れ速度が大きくなる。また、表層削れ速度は回復しない。
【００４１】
一方、比較例２は磁性粒子の補給量が多く、磁性粒子の外添剤による汚染が少なく抑えられるため、感光ドラムの表層の削れ量の傾き（表層削れ速度）は小さく抑えられている。これに対し本実施の形態では、表層削れ速度が上昇すると磁性粒子の補給レートが上がるようになっているので、そこで磁性粒子の外添剤による汚染が回復し、表層削れ速度も回復している。そして、表層削れ速度が回復したところで、磁性粒子の補給レートを通常のレートに戻している。これにより必要以上に磁性粒子を補給することがなくなるので、表層削れ速度を回復させつつ、コストの低減を達成することができる。
【００４２】
図３（ｂ）は、実施例１、２、及び本実施の形態について、印刷枚数に対する感光ドラムの表層の削れ量（μｍ）を示したものである。図中の太線は、想定している感光ドラムの寿命をちょうど全うする場合の削れ量の推移であり、この太線以上のところで削れ量が推移していくと、想定している感光体寿命を全うできないことを示している。
【００４３】
比較例１では、途中から表層削れ量が上昇してしまったので、想定していた感光ドラムの寿命を全うできなかった。一方、本実施の形態では、比較例２より若干削れ量は増えたものの、想定していた感光体寿命を全うするには充分な削れ量に収まっている。
【００４４】
また、本実施の形態では、磁性粒子収納部２１に収納してあった磁性粒子を９０万枚まで持続させることができた。それに対し、比較例２では、表層削れ速度に関しては一貫して低い状態を保っているものの、磁性粒子の補給量を高く設定しているので、磁性粒子収納部にあらかじめ収納してあった磁性粒子を５０万枚で使い切ってしまった。すなわち、本実施の形態は、感光ドラム１の寿命を全うすることと、磁性粒子収納部２１の交換時期を長くすることの両方に成功しており、コストとユーザの利便性において、２つの比較例よりも優れていると言える。
【００４５】
つまり本実施の形態によれば、磁気ブラシ注入帯電方式を採用する帯電器を備える画像形成装置において、少ない磁性粒子の入れ替え頻度で、像担持体表層の表層削れを制御し
、予め想定した寿命を全うすることが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００４６】
[第２の実施の形態]
図４、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。ここでは磁性粒子の種類、画像形成装置の構成等、第１の実施の形態と同様の構成については説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成についてのみ説明を行う。
【００４７】
本実施の形態では、感光ドラム１に複数の層を備えるアモルファスシリコン系の感光体を用いていることを特徴とする。アモルファスシリコン系の感光ドラム１の層構造を図４（ａ）に示す。感光ドラム１は、Ａｌなどからなる導電性支持体と、下部電荷注入阻止層と、感光層と、上部電荷注入阻止層と、表層とから構成されている。全ての層は直径８４ｍｍのアルミニウムの素管上にプラズマＣＶＤ等の成膜法によって作製されたものである。
【００４８】
表層は１０１３Ω・ｃｍ程度の抵抗を有しており、帯電器２により電荷注入することが可能な抵抗に形成されており、さらに潜像形成時のレーザ光（露光光）を充分透過するように成膜されている。表層の層厚は約１．２μｍである。上部電荷注入阻止層はｐ型の半導体であり、表層に注入されたマイナスの電荷が導電性支持体へと流れることを阻止する役割がある。感光層は潜像形成の光を吸収し、電子−正孔のペアを発生させる。発生した正孔はｐ型半導体である上部電荷注入阻止層を通り、表層の帯電電子を打ち消し、潜像を形成する役割を担い、発生した電子はｎ型である下部電荷注入阻止層を通り、導電性支持体に達する。下部電荷注入阻止層は導電性支持体から表層への正孔の拡散を阻止するための層である。
【００４９】
図４（ｂ）に、本実施の形態における帯電器２の概略構成を示す。帯電器２は、共に回転可能な第１のスリーブ２９と、第１のスリーブ２９よりも感光ドラム１の回転方向下流に設けられた第２のスリーブ２８とを備えている。それぞれのスリーブ内には５極構成の磁界発生部材であるマグネット３０が設けられており、これらのマグネット３０の磁気拘束力により磁性粒子が拘束され、各々のスリーブ表面に磁気ブラシを形成する。
【００５０】
第１のスリーブ２９、第２のスリーブ２８は共に、帯電ニップにおいて感光ドラム１の回転方向と反対の方向に移動している。それぞれのスリーブ上にコートされる磁性粒子の量は、第２のスリーブ２８よりも感光ドラム１の回転方向下流に配置してある規制ブレード２３によって規制されている。
【００５１】
規制ブレード２３を通過した磁性粒子は第２のスリーブ２８上を感光ドラム１の回転方向と逆方向に搬送され、帯電ニップを通過した後、第１のスリーブ２９へと受け渡される。さらに磁性粒子は第１のスリーブ２９の帯電ニップを通過した後で、帯電ニップとは反対側で再び第２のスリーブ２８へと受け渡され、規制ブレード２３近傍に溜まっている磁性粒子と混合され、帯電器２内で循環を繰り返す。
【００５２】
磁性粒子収納部２１からの新しい磁性粒子の補給は、磁性粒子補給装置２２によって行われ、新しい磁性粒子は規制ブレード２３近傍に補給される。なお、補給レートは第１の実施の形態と同様にＣＰＵ３１によって制御されている。
【００５３】
磁性粒子が補給されると、それと同時に図４（ｂ）に示す磁性粒子回収部材２７が第１のスリーブ２９に担持されている磁性粒子をかき落とす。磁性粒子回収部材２７は、スリーブ長手方向に軸を有して回転駆動する棒部材の周囲に羽根が付いたものであり、かき落とされた磁性粒子は搬送スクリュー２０によって磁性粒子回収部（不図示）へと搬送される。
【００５４】
本実施の形態では、磁性粒子回収部で回収した磁性粒子の重量を把握することによって、磁性粒子補給装置２２で補給した量と回収する量とがおよそ等しくなるように調整されている。
【００５５】
図５（ａ）、（ｂ）を参照して、本実施の形態における層厚測定器１１について説明する。本実施の形態における層厚測定器１１は、第１の実施の形態と異なった測定方式を有している。
【００５６】
層厚測定器１１は、光源１１０と受光素子１１１とを有しており、光源１１０から発せられたレーザ光がハーフミラー１１２で反射され、感光ドラム１の表層に垂直に入射し、そこで反射した光の強さを受光素子１１１が検知するものである（図５（ａ））。本実施の形態では、波長４７０ｎｍの光を発する光源１１０と、その波長に感度のある受光素子１１１とが用いられている。
【００５７】
受光素子１１１が検知する光は、感光ドラム１の表層表面で反射する光と、表層を透過して上部電荷注入阻止層と表層との界面（屈折率の異なる２層の界面）で反射する光とが重なった光であるので、これら２つの光が干渉を起こす。
【００５８】
図５（ｂ）に、受光素子１１１が受ける光の強さと感光ドラム１の表層層厚との関係を示す。ｋを正の整数、λを波長、ｎを表層の屈折率（波長λにおける屈折率）、ｄを表層の層厚とすると、ｋλ＝２ｎｄの関係になったときに受光素子１１１が検知する光の強さ、すなわち反射率が最も大きくなることがわかる。一方、この式を満たす２つのｄの値の中間で、反射率が最も小さくなることもわかる。つまり、未使用時の感光ドラム１表層の層厚が分かっていれば、干渉現象を利用し、反射率の変化を随時追っていくことによって感光ドラム１表層の層厚を検知することができる。なお、この層厚測定器１１は、感光ドラム１上のトナー付着量を測定するといった機能を兼ねることも可能である。
【００５９】
また、層厚の測定は１０００枚毎に、感光ドラム１の静止時に行っている。この際、測定誤差を無くすために、感光ドラム１の周方向数点に渡って層厚を測定してもよい。測定された層厚の値はメモリに記憶していき、直近の測定結果に基づき、１００００枚で１５Å以上の層厚の変化があったときには、磁性粒子の補給レートを１０００枚当たり０．５ｇから１ｇへと変更するようにＣＰＵ３１で制御している。
【００６０】
このように本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、磁性粒子の補給レートを一定に定めている方法に比べて、感光ドラム１の寿命を全うすることと、磁性粒子の交換時期を長くすることの両方において総合的に有利であることがわかった。
【００６１】
つまり本実施の形態によれば、磁気ブラシ注入帯電方式を採用する帯電器を備える画像形成装置において、少ない磁性粒子の入れ替え頻度で、像担持体表層の表層削れを制御し、予め想定した寿命を全うすることが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。なお、本実施の形態では、磁性粒子の補給のタイミングを、シート材に対して所定枚数の画像形成を行った時に行うことにしているが、補給のタイミングはこれに限られるものではない。例えば、感光ドラム１の回転数や回転時間が所定量を超えた時に行うこともできる。
【００６２】
また、第１、第２の実施の形態において、感光ドラム１の表層の層厚測定は、感光ドラム１が静止している時に行うことが好ましい。これにより、検知精度を向上させることが可能になる。感光ドラム１の回転中に測定を行うと、感光ドラム１の振動や感光ドラム１の偏芯によって測定精度が低下する可能性がある。
【００６３】
また、層厚測定器１１は、感光ドラム１と対向する位置に開閉可能なシャッター部材１１aを備えてもよい（図１）。シャッター部材１１ａは、感光ドラム１の層厚検知の時に
開き、感光ドラム１の層厚検知以外の時には閉まっているようにする。層厚測定器１１が汚れると検知精度が低下する虞があるので、このようにシャッター部材１１ａを設け、開閉可能な機構にし、感光ドラム１の層厚測定を行わない時にシャッター部材１１ａを閉めるようにすることで、層厚測定器１１の汚れを防止することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１…感光ドラム  ２…帯電器  １１…層厚測定器  ２１…磁性粒子収納部  ２２…磁性粒子補給装置  ３１…ＣＰＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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