(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材により帯電処理された前記像担持体を露光して静電像を形成する露光手段と、前記像担持体に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、現像されたトナー像を中間転写体に転写する転写手段と、前記帯電部材と前記像担持体間に流れる直流電流を検知する帯電電流検出手段と、前記中間転写体上に形成されたトナーパッチ画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記像担持体の使用量をカウントするカウント手段と、を有する画像形成装置において、
前記帯電電流検出手段による検出電流量と前回の検出電流量の差分が所定電流量より小さい場合は前記カウント手段のカウントを維持し、前記検出電流量の差分が所定電流量以上の場合には前記濃度検出手段による前記トナーパッチ画像の検出濃度と前回の検出濃度とを比較し、前記検出濃度の差分が所定濃度よりも小さい場合には前記カウント手段のカウントを維持し、前記検出濃度の差分が所定濃度以上の場合には前記カウント手段はカウントをリセットすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記カウント手段は、前記像担持体の使用量と前記帯電部材の使用量をカウントすることを特徴とする請求項１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、シート等の記録媒体上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に使用される消耗品は、使用頻度に伴い、いずれは交換すべき寿命に達する。トナーカートリッジであれば供給すべきトナーが容器内になくなったとき、現像ユニットであれば現像剤が耐久劣化したとき、ドラムユニットであれば、ドラムが劣化し、画像不良が発生しうる状況になったとき、廃トナー容器であれば容器内が廃トナーでいっぱいになったとき、等が該当する。画像形成装置では、上記の消耗品が寿命に到達した場合、そのことを検知してユーザに交換を促す構成をもつことが一般的である。
【０００３】
その構成の一つとして、消耗品が新品であるか旧品であるかを識別するための新旧検知機構を設けることが挙げられる。新旧検知機構を設けて消耗品の寿命を検知する方法として、消耗品側に電気的なメモリを持たせて、それに情報を書き込むことが考えられる。しかし、半導体メモリは非常に高価であることから消耗品自体が高価となり、ランニングコストが増大するという問題点がある。
【０００４】
この問題点に対し、新旧検知機構に半導体メモリ等の高価な部材を用いることなく、比較的安価な構成の新旧検知機構を用いた画像形成装置が開示されている（特許文献１参照。）。
【０００５】
特に、ドラムユニットや現像ユニットに関しては、ユーザー交換か、サービスマン交換かに関わらず、初期のドラムユニットであることを本体に情報を与えて、ドラムユニットの固体バラツキを吸収するために、ドラムユニットの初期画像濃度の初期状態や、ドラムの膜厚などの初期状態を検知する、いわゆるドラムユニットのイニシャライズ動作が必須となってくる。すなわち、ドラムユニットのパーツを担っているドラムには、膜厚の固体バラツキがあるため、初期の膜厚を検出し、その膜厚に合わせた制御を実施して行く必要があり、また帯電ローラには、抵抗の固体バラツキなどがあるため、初期の画像濃度を検出し、その画像濃度に合わせた制御を実施して行く必要がある。
【０００６】
さらに、感光体ドラムクリーニング部材などには、初期設置時には、全くトナーが供給されていないため、その状態で使用すると、ドラムとクリーニング部材との間の滑り性がなくなり、いわゆるブレード鳴きやブレード捲れといったシステムとして致命的な症状が発生してしまう。従って、初期設置時には、クリーニング部材に強制的にトナーを供給する手段などが取られている。
【０００７】
電子写真方式の画像形成装置には、感光体が設けられており、画像形成を行う際には、感光体の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電処理が行われる。この帯電処理には、例えば、帯電ローラを感光体の表面に当接させ、この帯電ローラに電圧を印加して感光体の表面を帯電させる接触帯電方式が用いられる。接触帯電方式においては、感光体の表面を所望の電位Ｖｄに帯電させるために、帯電ローラには、電圧値Ｖｄ＋Ｖｔｈの直流電圧が印加される。
【０００８】
ここで、電圧値Ｖｔｈは、帯電ローラに直流電圧を印加したときの被帯電体である感光体への放電開始電圧である。また、感光体に対する帯電の均一化をさらに図るために、ＡＣ帯電方式と呼ばれる帯電方式が用いられる。このＡＣ帯電方式は、所望の電位Ｖｄに相当する電圧値の直流電圧に、電圧値Ｖｔｈの２倍以上のピークツーピーク電圧値（ｐ−ｐ電圧値）を有する交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電ローラに印加する方式である。このＡＣ帯電方式の場合、上記交流電圧を重畳することにより、プラス側、マイナス側への放電が交互に起こり、感光体の表面を均一に帯電させることができる。
【０００９】
ＡＣ帯電方式において、交流電圧の電圧値Ｖｃと帯電ローラに流れる交流電圧の電流値Ｉｃの関係は、常に一定ではなく、感光体の感光層の膜厚、帯電ローラの長期通電による劣化の度合い、環境温度などにより変化する。例えば、帯電ローラの長時間の使用により、そのインピーダンスが上昇すると、同じ電圧値Ｖｃに対して、帯電ローラに流れる交流電圧の電流値Ｉｃは小さくなる。また、低温低湿環境（Ｌ／Ｌ）下においては、材料が乾燥して抵抗値が上昇し、放電し難くなるため、均一な帯電を得るために、交流電圧の電圧値Ｖｃ（振幅）を大きくする必要がある。
【００１０】
逆に高温高湿環境（Ｈ／Ｈ）下においては、材料が吸湿し抵抗値が低下するため、同じ電圧値Ｖｃに対して、帯電ローラと感光体間で、必要以上の放電を起こすことになる。 そこで、長期に亘り、高品質な画像を安定して供給するためには、過剰放電を起こさず、均一な帯電を行うことができるように、帯電ローラに印加する交流電圧の電圧値および帯電ローラに流れる交流電圧の電流値を制御する必要がある。 帯電ローラと感光体の放電により、感光体が削られるなどして感光体の劣化が促進され、また、放電生成物による高温高湿環境での画像流れなどの異常画像が発生する。
【００１１】
そこで、クリーニングブレードで感光体表面をクリーニングすると共に、ごくわずかに感光体表面を削り取ることで、放電生成物による画像流れを防止している。このように、感光体は、帯電時の放電およびクリーニングの過程で削られ、使用が進むに連れて感光体の感光層の膜厚が薄くなっていく。そこで、この感光体の感光層膜厚を、感光体を帯電する際に流れる直流電流を測定することで検知し、感光体の寿命を判定したり、画像形成条件を変更する技術が提案されている。
【００１２】
感光層の膜厚が薄くなると、感光体表面の静電容量が増加し、感光体が除電された状態から所定の帯電電位に帯電させるために必要な直流電流が大きくなるため、直流電流を測定すれば膜厚の減少度合いが検知できる。ドラムカートリッジの交換時期の現象としては、前述の感光体ドラムの削れによるスジやムラといった画像不良が多いため、直流電流から膜圧の減少度合いを検知し、感光体ドラムの寿命の到達時期を予測し、ディスプレイ上に表示するなどのシステムが実装されている。実装されているものとしては、帯電ローラから感光体ドラムに流れる直流電流成分のみを検出し、感光体ドラムの膜厚を判断しているものが多いが、交流電流も感光体ドラムの膜厚によって、電流が変化することは知られており、交流電流を検知することによっても、同様に感光体ドラムの膜厚の変化を予測することは可能である。
【００１３】
また、感光体ドラムの膜厚の変化を正確に予測するためには、感光体ドラムの初期の状態からの直流電流の相対変化を検出する方式が望ましいとされている。なぜならば、検出された直流電流から単純に感光体ドラムの膜厚を予測する方法では、直流電流を検出している間の本体の置かれている環境や、帯電ローラの抵抗バラツキなどを考慮しておらず、感光体ドラムの削れ量を絶対評価してしまうため、本体の置かれている環境が想定の環境ではなかった場合や帯電ローラの抵抗の高いものや低いものがランダムにドラムカートリッジに組まれていた場合は、帯電ローラから感光体ドラムに流れる電流量は非常に振れやすく、感光体ドラムの膜厚を誤検知してしまうことが多い。
【００１４】
従って、ドラムカートリッジ初期の帯電ローラから感光体ドラムに流れる直流電流量を検出し、その初期電流値を基準として、初期電流値からの差分電流に応じて、感光体ドラムの膜厚変化を算出する方法がのぞましい。前述の本体の置かれている環境要因や帯電ローラの抵抗バラツキ要因などの誤検知要因を極めて抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−３１６２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
感光体ドラムの膜厚を検出している製品においては、前述のようにドラムカートリッジが新品の未使用状態であることを本体に認識させ、感光体ドラム膜厚や帯電ローラ抵抗の固体バラツキ合わせたイニシャライズ動作、いわゆる前記ドラムに流れる直流電流の初期状態の情報取得、あるいは、画像濃度の初期状態の情報取得、ドラムカートリッジの使用状況を示すカウンター値のリセット、初期の感光体ドラムクリーニングへのトナー供給モードの実施などを行う必要があるが、前記のように、ドラムカートリッジが未使用状態であることを本体に認識されるためには、コストに影響のする新旧検知部材をドラムカートリッジに搭載する、あるいは、ユーザー、およびサービスマンが、未使用のドラムカートリッジ投入後に、本体に未使用である旨の情報を直接入力するなどの作業が実施されているのが現状である。
【００１７】
新旧検知部材のようなものを搭載せずに、未使用のドラムカートリッジが搭載された際に自動でイニシャライズ動作が開始されることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材により帯電処理された前記像担持体を露光して静電像を形成する露光手段と、前記像担持体に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、現像されたトナー像を中間転写体に転写する転写手段と、前記帯電部材と前記像担持体間に流れる直流電流を検知する帯電電流検出手段と、前記中間転写体上に形成されたトナーパッチ画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記像担持体の使用量をカウントするカウント手段と、を有する画像形成装置において、前記帯電電流検出手段による検出電流量と前回の検出電流量の差分が所定電流量より小さい場合は前記カウント手段のカウントを維持し、前記検出電流量の差分が所定電流量以上の場合には前記濃度検出手段による前記トナーパッチ画像の検出濃度と前回の検出濃度とを比較し、前記検出濃度の差分が所定濃度よりも小さい場合には前記カウント手段のカウントを維持し、前記検出濃度の差分が所定濃度以上の場合には前記カウント手段はカウントをリセットすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、従来ドラムカートリッジの新旧を判断するために搭載していた新旧検知部材がなくても、精度よく、ドラムカートリッジの新旧を判断できる方法を提案している。新旧検知の方法としては、従来実施されているドラム膜厚検知制御をそのまま使用しているだけなので、ドラムの劣化なども全く低下することなく、実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１に記載の感光体ドラム膜厚検知を用いてドラムカートリッジの新旧を検知するフローを示すフローチャートである。
【図２】実施例１〜９に記載の像坦持体の断面を示す概略図である。
【図３】実施例で採用している帯電交流電圧を決める放電電流制御の概念を示す図である。
【図４】実施例１〜９に記載の帯電高圧の印加経路を示すブロック図である。
【図５】実施例１〜９に記載の感光体ドラムの膜厚と帯電ローラから感光ドラムに流れる直流電流の関係を示すグラフである。
【図６】実施例の前提となる従来からの一般的な感光体ドラム膜厚検知についての制御フローを示したフローチャートである。
【図７】実施例の前提となる従来の感光体ドラム膜厚検知の詳細な制御フローを示したフローチャートである。
【図８】実施例の前提となる感光体ドラム膜厚検知に関するシーケンスを示したシーケンスチャートである。
【図９】実施例１〜９の未使用のドラムカートリッジを本体に投入した際の帯電ローラから感光体ドラムに流れる直流電流の関係を示した模式図である。
【図１０】実施例１〜９に記載の感光体ドラムの膜厚と差分電流γの関係を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る画像形成装置の実施例１〜９に記載する４連ドラム式のカラー電子写真複写装置の概略構成図である。
【図１２】実施例１〜９の本体制御方法を示す回路図である。
【図１３】実施例１〜９のトナーATRパッチ制御方法を示す回路図である。
【図１４】感光ドラム１上に形成したトナーパッチの濃度を各色の面積階調により段階的に変えた時の、画像濃度センサ77の出力と出力画像の濃度との関係を示す図である。
【図１５】実施例１に記載の感光体ドラム膜厚検知を用いてドラムカートリッジの新旧を検知するフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に基づいて更に詳しく説明する。
図１１は本発明に係る画像形成装置の一例の概略構成を示す縦断面図である。同図に示す画像形成装置は、トナー支持材であるエンドレズベルト型の中間転写材（以下、中間転写ベルトと記す）の移動方向に沿って４個の画像形成ユニットをタンデム配設した４色フルカラーの画像形成装置である。
【００２４】
画像出力部１Ｐは大別して、画像形成部１０（４つのステーションａ、ｂ、ｃ、ｄが並設されており、その構成は同一である。）、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０及び制御ユニット（不図示）から構成される。さらに、個々のユニットについて詳しく説明する。像担持体としての感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄがその中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、レーザスキャナユニット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、現像装置１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが配置されている。
【００２５】
一次帯電ローラ１２ａ〜１２ｄにおいて感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いでレーザスキャナユニット１３ａ〜１３ｄにより、記録画像信号に応じて変調したレーザービームなどの光線を感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。レーザスキャナユニットの動作についての詳細は後述する。
【００２６】
さらに、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった４色の現像剤（以下、これをトナーと呼ぶ）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像を中間転写体に転写する画像転写領域N1ａ、N１ｂ、N1c、N1ｄの下流側では、クリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにより転写材に転写されずに像坦持体１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落として像坦持体の清掃を行う。
【００２７】
以上に示したプロセスにより、各現像剤による画像形成が順次行われる。像坦持体１１ａ〜１１ｄとしては、負極性のＯＰＣ感光ドラムを用いた。具体的には感光体層としてアゾ顔料をＣＧＬ層（キャリア発生層）とし、その上にヒドラゾンと樹脂を混合したものをＣＴＬ層（キャリア輸送層）として２9μｍの厚さに積層した負極性有機半導体層（ＯＰＣ層）としている。
【００２８】
次に、クリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄについて説明すると、 クリーニング装置としては、カウンターブレード方式を用い、 クリーニンク゛フ゛レート゛の自由長としては、8ｍｍである。クリーニングブレードはウレタンを主体とした弾性ブレードで、像坦持体に対して、線圧  約35g／cmの押圧で当接されている。
【００２９】
給紙ユニット２０は，記録材Ｐを収納するためのカセット２１ａ・ｂおよび手差しトレイ２７、カセット内もしくは手差しトレイより記録材Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２ａ・ｂおよび２６、各ピックアップローラから送り出された記録材Ｐをレジストローラまで搬送するための給紙ローラ対２３及び給紙ガイド２４、そして画像形成部の画像形成タイミングに合わせて記録材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ２５ａ、２５ｂから成る。
【００３０】
中間転写ユニット３０について詳細に説明する。中間転写ベルト３１（その材料として例えば、ＰＥＴ［ポリエチレンテレフタレート］やＰＶｄＦ［ポリフッ化ビニリデン］などが用いられる）は、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２、ばね（不図示）の付勢によって中間転写ベルト３１に適度な張力を与えるテンションローラ３３、ベルトを挟んで二次転写領域Ｔｅに対向する従動ローラ３４に巻回させる。これらのうち駆動ローラ３２とテンションローラ３３の間に一次転写平面Ａが形成される。
【００３１】
駆動ローラ３２は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタンまたはクロロプレン）をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ３２はパルスモータ（不図示）によって回転駆動される。像坦持体１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写ローラ３５ａ〜３５ｄが配置されている。従動ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写領域Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は中間転写体に対して適度な圧力で加圧されている。
【００３２】
また、中間転写ベルト上、二次転写領域Ｔｅの下流には中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのブラシローラ（不図示）、および回収トナーを収納する廃トナーボックス（不図示）が設けられている。また中間転写ベルト上には2次転写残トナーを清掃するクリーニング装置100が設けられている。定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａとそのローラに加圧される４１ｂ（このローラにも熱源を備える場合もある）、及び上記ローラ対のニップ部へ転写材Ｐを導くためのガイド４３、また、上記ローラ対から排出されてきた転写材Ｐをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ４４、外排紙ローラ４５などから成る。
【００３３】
制御ユニットは、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板やモータドライブ基板（不図示）などから成る。また、温湿度センサ５０は、装置内で熱源となる定着ユニット４０などの影響を受けずに装置周囲の環境温度、湿度が正確に測定できるよう図示した位置に配置されており、この温湿度センサ出力に基づいて様々な制御が行われる。ところで、カラー用トナーの特性としては、重量平均粒径が5〜8μｍであることが、良好な画像を形成する上で好ましい。
【００３４】
次に帯電ローラ12の構成について説明する。帯電ローラ12中層と呼ばれる電気抵抗調整層と、現像剤などの汚染から保護するために表面層の2層で形成されている。
電気抵抗調整層は、高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物により形成されている。電気抵抗調整層の体積固有抵抗は、好ましくは、１０-6〜１０-9Ωｃｍである。１０-9Ωｃｍを越えると、帯電能力や転写能力が不足してしまい、また、１０-6Ωｃｍよりも体積固有抵抗が低いと、感光体ドラム11全体への電流集中によるリークが生じてしまう。
【００３５】
電気抵抗調整層は、好ましくは、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、及び、それらの共重合体（ＡＳ，ＡＢＳ）、ポリアミド、ポリカーボーネート（ＰＣ）等の熱可塑性樹脂で構成される。これらの熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が好ましい。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。
【００３６】
したがって、金属酸化物、カーボンブラック等の電子伝導系導電剤を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う抵抗値のばらつきが生じない。また、帯電ローラ12として、高い印加電圧を掛ける際には、電子伝導系導電剤の場合、局所的に電気の流れやすい経路が形成さるので、像担持体11へのリーク電流が発生し、帯電ローラ12の場合、異常画像である白・黒ポチ画像が発生する。ポリエーテルエステルアミドは、高分子材料であるため、ブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が２０〜７０重量％、高分子型イオン導電剤が８０〜２０重量％とする必要がある。
【００３７】
さらに、抵抗値を調整するために、電解質（塩類）を添加することも可能である。塩類としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム等のアルカリ金属塩、リチウムビスイミド、リチウムトリスメチド等のリチウムイミド塩、エチルトリフェニルホスホニウム・テトラフルオロボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の四級ホスホニウム塩が挙げられる。導電剤は物性を損なわない範囲で、単独若しくは、複数をブレンドして用いても構わない。
【００３８】
導電材料をマトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散させるためには、相溶化剤を添加することにより、帯電材料におけるミクロ分散が可能になるので、相溶化剤を適宜使用しても構わない。相溶化剤としては、反応基であるグリシジルメタクリレート基を有するものが挙げられる。その他、物性を損なわない範囲において、酸化防止剤等の添加剤を使用しても構わない。樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料を混合し二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。
【００３９】
また、電気抵抗調整層としての導電性支持体（芯金）上への形成は、押出成形や射出成形等の手段で導電性支持体に前記、導電性樹脂組成物を被覆することによって、容易に行うことができる。
【００４０】
本実施例においては、表面層の体積固有抵抗は、電気抵抗調整層の体積固有抵抗より大きくしている。このように、表面層の体積固有抵抗を電気抵抗調整層の体積固有抵抗より大きくしていると、像担持体11の欠陥部への電圧集中及び異常放電の発生を防止することができる。ただし、表面層の電気抵抗値を高くしすぎると帯電能力が不足してしまうので、表面層と電気抵抗調整層との電気抵抗値の差を１０3 Ωｃｍ以下にすることが好ましい。表面層を形成する材料としては、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が非粘着性に優れ、クリーニング性の面で好ましい。
【００４１】
また、表面層の電気抵抗調整層上への形成は、前記表面層の構成材料を有機溶媒に溶解して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング、ロールコート等の種々のコーティング方法で行う。その膜厚は、好ましくは、１０〜３０μmである。
【００４２】
表面層材料は、一液性、二液性どちらも使用可能であるが、硬化剤を併用する二液性塗料にすることにより、耐環境性、非粘着性、離型性を高めることができる。２液性塗料の場合、塗膜を加熱することにより、樹脂を架橋・硬化させる方法が一般的である。しかしながら、電気抵抗調整層は、熱可塑性樹脂で構成されているので、高い温度で加熱することができない。２液性塗料としては、分子中に水酸基を有する主剤及び、水酸基と架橋反応を起こす、イソシアネート系樹脂を用いることが有効である。イソシアネート系樹脂を用いることにより、１００℃以下の比較的低温で架橋・硬化反応が起こる。
【００４３】
トナーの非粘着性から検討を進めた結果、シリコーン系樹脂でトナーの非粘着性が高い樹脂であることを確認し、特に、分子中にアクリル骨格を有するアクリルシリコーン樹脂が良好である。
【００４４】
帯電部材（帯電ローラ）12は、電気特性（電気抵抗値）が重要であるので、表面層を導電性にする必要がある。表面層を導電性にする方法には、表面層を構成する樹脂材料中に導電剤を分散する方法がある。このような導電剤は、特に、制約を受けるものではないが、例えば、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラー用カーボン、熱分解カーボン、インジウムドープ酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、及び、金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等を挙げることができる。
【００４５】
また、導電性付与材として、イオン導電性物質もあり、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、更に、エチルトリフェニルホスホニウム・テトラフルオロボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の四級ホスホニウム塩、変性脂肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファート、ステアリン酸アンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の有機イオン性導電性物質がある。
【００４６】
帯電装置12ａ、像坦持体11ａ、及び像坦持体クリーニング部15ａは、一体のカートリッジとして存在しており、カートリッジを交換することによって、帯電装置12ａ、像坦持体11ａ、及び像坦持体クリーニング部15ａを消耗品として一括で交換できる仕組みとなっている。カートリッジの形態はサービスマンが交換するものからユーザー自ら交換できるものまで様々であるが、本実施例で使用するカートリッジは、ユーザーが自ら交換できる仕組みとなっている。交換の手順等は、本体に設置されているディスプレイ上に表示される仕組みである。
【００４７】
前述のように本画像形成装置は、現像剤支持材であるエンドレズベルト型の中間転写材の移動方向に沿って４個の画像形成ユニットをタンデム配設した４色フルカラーの画像形成装置であるが、画像形成部10a、10ｂ、10c、10ｄは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを指している。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で中間転写ベルト上に画像形成を行っている。
【００４８】
図２に示すように、1１ａ、１1ｂ、１1ｃは、イエロー、マゼンタ、シアンの像坦持体であるが、それぞれ支持体Ａの上に、下引き層Ｂ、電荷発生層Ｃ、電荷輸送層Ｄの順で積層構成された有機感光体である。
【００４９】
電子写真感光体の支持体Ａとしては、導電性を示すものであって硬度の測定に影響を与えない範囲内のものであれば、特に制限なく使用することができる。例えばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属や合金をドラム状に成形したものなどが使用できる。
【００５０】
下引き層Ｂは感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、または感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される。下引き層Ｂの材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−Ｎ−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、Ｎ−メトキシメチル化６ナイロン、共重合ナイロン、にかわおよびゼラチンなどを用いることができる。これらを適当な溶剤に溶解し、支持体上に塗布する。その際、下引き層Ｂの膜厚としては０．１〜２μｍが好ましい。
【００５１】
次に下引き層Ｂの上に感光層を形成する。電荷発生層Ｃと電荷輸送層Ｄとを機能分離し積層させた積層型感光層を形成する場合には、下引き層Ｂ上に電荷発生層Ｃ、電荷輸送層Ｄの順で積層する。
【００５２】
ここで、電荷発生層Ｃに用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル、ピリリウム、チアピリリウム系染料、また各種の中心金属および結晶系、より具体的には例えばα、β、γ、εおよびＸ型などの結晶型を有するフタロシアニン化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニンおよび特開昭５４−１４３６４５号公報に記載のアモルファスシリコーンなどが挙げられる。本実施例中では、高画質を実現するために感度を高くできるフタロシアニン化合物を用いた電荷発生層を用いた。
【００５３】
この積層型感光体の場合、電荷発生層Ｃは上記電荷発生物質を０．３〜４倍量の結着樹脂および溶剤とともにホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライターおよびロールミルなどの方法を用いて分散させ、該分散液を下引き層上に塗布し乾燥させることにより形成させるか、または上記電荷発生物質の単独組成からなる膜を蒸着法などを用いることにより下引き層Ｂ上に形成させる。電荷発生層Ｃの膜厚は５μｍ以下であることが好ましく、特に０．１〜２μｍの範囲であることが好ましい。
【００５４】
上記結着樹脂としては、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、などのビニル化合物の重合体および共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。
【００５５】
次に、電荷輸送層Ｄは以下のようにして形成する。適当な電荷輸送物質、例えばポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリスチリルアントラセンなどの複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサゾール、トリアゾール、カルバゾールなどの複素環化合物、トリフェニルメタンなどのトリアリールアルカン誘導体、トリフェニルアミンなどのトリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、Ｎ−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの低分子化合物などを適当な結着樹脂（上述した電荷発生層の箇所で説明したのと同様な樹脂が適用できる）とともに溶剤に分散／溶解し、該溶液を上述の公知の方法を用いて電荷発生層Ｃ上に塗布し乾燥させることにより形成する。
【００５６】
この場合の電荷輸送物質と結着樹脂の比率は、両者の全重量を１００とした場合に電荷輸送物質の重量は２０〜１００であると好ましく、より好ましくは３０〜１００である。電荷輸送物質の量がそれ以下であると、電荷輸送能が低下し、感度低下および残留電位の上昇などの問題が生ずる。保護層が形成された積層型感光体における電荷輸送層Ｄの膜厚は１〜５０μｍが好ましく、より好ましくは３〜３０μｍである。本実施例としては、電荷輸送層Ｄは29μｍの膜厚の感光体を用いた。
【００５７】
続いて、本実施例の帯電バイアスの印加系のブロック回路について説明する。図４は本実施例で用いている帯電ローラ12に対する帯電バイアス印加系のブロック回路図である。
電源Ｓ１から直流電圧に周波数ｆの交流電圧を重畳した所定の振動電圧（バイアス電圧Ｖｄｃ＋Ｖａｃ）が芯金を介して帯電ローラ12に印加されることで、回転する感光体ドラム１1の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ12に対する電圧印加手段である電源Ｓ１は、直流（ＤＣ）電源１0１と交流（ＡＣ）電源１02を有している。
【００５８】
103は制御回路であり、上記電源Ｓ１のＤＣ電源１0１とＡＣ電源１0２をオン・オフ制御して帯電ローラ1２に直流電圧と交流電圧のどちらか、若しくはその両方の重畳電圧を印加するように制御する機能と、ＤＣ電源１0１から帯電ローラ12に印加する直流電圧値と、ＡＣ電源１0２から帯電ローラ12に印加する交流電圧のピーク間電圧値を制御する機能を有する。１0４は感光体１1を介して帯電ローラ12に流れる交流電流値を測定する手段としての交流電流値測定回路である。この回路１0４から上記の制御回路１0３に測定された交流電流値情報が入力する。
【００５９】
50はプリンタが設置されている環境を検知する手段としての環境センサーである。この環境センサー50から上記の制御回路１0３に検知された環境情報が入力する。制御回路103に入力される環境情報は、温度情報と相対湿度情報である。制御回路103は、入力された温湿度情報から絶対水分量を算出し、算出した絶対水分量に基づいて、帯電高圧条件の設定、現像高圧条件の設定、転写高圧条件の設定等の変更を行う。帯電高圧条件の変更は、直接画像形成中の帯電高圧条件を変更する場合と、後述の画像形成中に印加する帯電交流ピーク電圧を決めるための制御に使用する制御条件を変更する場合が存在する。
【００６０】
本体の置かれている条件下に、適した帯電条件を決定する必要がある場合は、後者の画像形成中に印加する帯電交流ピーク電圧を決めるための制御に使用する制御条件を変更した方が好ましい。そして、制御回路１0３は交流電流値測定回路１0４から入力の交流電流値情報、更には環境センサー50から入力の環境情報から、印字工程の帯電工程における帯電ローラ12に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値の演算・決定プログラムを実行する機能を有する。続いて、本実施例中にも記載されている放電電流量を一定にするための一般的な交流電圧の制御方法について説明する。
【００６１】
従来から、種々の検討により、以下の定義により数値化した放電電流量が実際のＡＣ放電の量を代用的に示し、感光体ドラムの削れ、画像流れ、帯電均一性と強い相関関係があることが見出されている。
【００６２】
すなわち図３に示すように、ピーク間電圧Ｖｐｐに対して交流電流Ｉａｃは帯電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満（未放電領域）で線形の関係にあり、それ以上から放電領域に入るにつれ徐々に電流の増加方向にずれる。放電の発生しない真空中での同様の実験においては直線が保たれたため、これが、放電に関与している電流の増分△Ｉａｃであると考える。
【００６３】
よって、放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）未満のピーク間電圧Ｖｐｐに対して電流Ｉａｃの比をαとしたとき、放電による電流以外の、接触部へ流れる電流（以下、ニップ電流）などの交流電流はα・Ｖｐｐとなり、放電開始電圧Ｖｔｈ×２（Ｖ）以上の電圧印加時に測定されるＩａｃと、このα・Ｖｐｐの差分、
△Ｉａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖｐｐ・・・式1
から△Ｉａｃを放電の量を代用的に示す放電電流量と定義する。
【００６４】
この放電電流量は一定電圧または一定電流での制御下で帯電を行った場合、環境、耐久を進めるにつれ変化する。これはピーク間電圧と放電電流量の関係、交流電流値と放電電流量との関係が変動しているからである。ＡＣ定電流制御方式では、帯電部材から被帯電体に流れる総電流で制御している。
【００６５】
この総電流量とは、上記のように、ニップ電流α・Ｖｐｐと非接触部で放電することで流れる放電電流量△Ｉａｃの和になっており、定電流制御では実際に被帯電体を帯電させるのに必要な電流である放電電流だけでなく、ニップ電流も含めた形で制御されている。そのため、実際に、放電電流量は制御できていない。定電流制御において同じ電流値で制御していても、帯電部材の材質の環境変動によって、ニップ電流が多くなれば当然放電電流量は減り、ニップ電流が減れば放電電流量は増えるため、ＡＣ定電流制御方式でも放電電流量の増減を抑制することは不可能であり、長寿命を目指したとき、感光体ドラムの削れと帯電均一性の両立を実現することは困難であった。
【００６６】
従って、本件実施例では、印字準備回転動作時ごとに、印字工程時に所定の放電電流量Ｄを得るために必要なピーク間電圧を算出し、印字工程中には求めたピーク間電圧を定電圧制御しながら帯電ローラ12に印加し、さらに連続印字モード時には印字工程中の交流電流値と、紙間工程時に帯電ローラ12に未放電領域であるピーク間電圧（Ｖｐｐ）を印加した時の交流電流を測定し、次の印字工程時に印加するピーク間電圧を補正する方式を取っている。
【００６７】
それによって、帯電ローラ12の製造ばらつきや材質の環境変動に起因する抵抗値のふれや、本体装置の高圧ばらつきを吸収するだけでなく、連続印字による帯電ローラ12の抵抗値変動に対しても一枚ごとに補正を入れることで、確実に所望の放電電流量で制御すること可能となっている。前述のような制御方法を以後、放電電流量制御と呼ぶ。
【００６８】
本実施例においては、前述の放電電流制御によって、帯電ローラに印加する帯電ＡＣ設定を決定し、帯電不良画像であるハーフトーンムラや、砂地、カブリといった画像の発生を防止できる範囲で、極力帯電ローラからの放電量を小さくできる設定の範囲で帯電ＡＣ電圧の設定を決定し、画像流れの発生を防止している。
【００６９】
また、画像流れは、取り分け絶対水分量を多い環境で発生するため、本実施例では、前述の機内温湿度センサーによって、本体の内部の絶対水分量を算出し、前記絶対水分量に応じて、前述放電電流制御中の放電電流量の設定を変更している。
【００７０】
つまり、絶対水分量の多い環境においては、画像流れが発生しやすいが、帯電不良は発生しづらいため、放電電流量の設定を著しく小さく設定している。しかしながら、前述のように適正な放電電流量の制御を行っていても、前記低Ｄｕｔy画像による画像形成が連続した場合や、メイン電源ＯＮ時のスリープからの復帰時の前多回転制御時は、前記クリーニングブレードに供給される現像剤中の研磨剤の供給量が少なくなり、感光体ドラムに対して付着した放電生成物の除去能力が低下するため、画像流れが発生しやすい状況となる。
【００７１】
また、本発明の前提となる感光体ドラムの膜厚検知制御について説明する。図４のように、感光体ドラム１1とアースとの間に、感光体ドラム１1の膜厚を検出するための寿命検出手段として、感光体ドラム１1に接触させて帯電バイアスとして直流バイアスと交流バイアスの重畳電圧を印加した帯電ローラ12から感光体ドラム１1に流れる直流電流を測定するための抵抗Ｒと、交流電流をバイパスするコンデンサとよりなる直流電流値測定回路104を設けており、前記抵抗Ｒの端子間電圧を制御回路１03で測定させ、その測定値に基づいて感光体ドラム１1の感光層の現在膜厚を制御回路１03で検知させ、制御回路１03で感光体ドラム１1の現状の膜厚を判断させるよう構成している。
【００７２】
図５は帯電電位を一定として感光体ドラム１1の膜厚が変化した時の感光ドラム11に流れる直流電流の変化を示したグラフである。
図５からわかるように、感光層の膜厚が減少するにつれて感光体ドラム１1に流れる直流電流は増加している。一般的には、前記ドラムの膜厚検知手段は、感光体ドラム１1の寿命を算出するのに利用されている。すなわち、感光体ドラム１1の膜厚変化を測定することで、感光体ドラム１1を含むカートリッジの画像不良に至るまでの限界を予測している。
【００７３】
ただし、図５のような、感光体ドラム１1の厚さと直流電流値との関係は、感光体ドラム１1の材質や画像形成装置の感光体ドラムの回転スピード等によって異なる。
【００７４】
本実施例では、感光体ドラムの膜厚を検知する手段として、感光体ドラム11とアースとの間に前記寿命検出手段としての直流電流検知回路103を設ける場合を述べたが、これに限らず、帯電ローラ12と帯電バイアス印加電源Ｓ１との間、若しくは帯電バイアス印加電源Ｓ１とアースとの間に前述した直流電流検知回路103を設けても良い。
【００７５】
ここで、本実施例に関わる感光体ドラムの膜厚変化を予測の精度を上げるために行っている初期の基準電流からの差分電流を求めることによって、算出する感光体ドラム膜厚予測制御について、詳細を説明する。
【００７６】
従来の方法は、図６のフローチャートと制御回路図、図１２に示されるように、本体CPU201が、帯電直流高圧印加手段205、及び帯電交流電圧印加手段203によって、帯電ローラ12に対して、直流電圧、及び交流電圧の印加を命令し、印加した際の帯電ローラ12から感光体ドラム１1に流れる直流電流量を直流電流検知手段210によって検出し、検出した直流電流量を基に、図５のような直流電流と感光体ドラムの膜厚の関係から、現状の感光体ドラムの膜厚を予測し、予測した膜厚に応じて、画像制御やドラムカートリッジの寿命予測を行ってきた。
【００７７】
本実施例においては、感光体ドラムの膜厚をより正確に予測するために、下記のように、感光体ドラムの初期状態において、基準電流を検出し、基準電流からの差分電流によって、感光体ドラムの膜厚を予測する制御を行っている。従来の感光体ドラム膜厚検知制御に関して、さらに詳細に図７と図１２を用いて説明すると、図７のフローチャートに示されるように、感光体ドラムの膜厚検知制御が実行される（A1）と、本体CPU201が、感光体ドラムが所定のドラム電位になるように帯電直流高圧印加手段205、及び帯電交流高圧印加手段206に帯電ローラ12に高圧を印加させる（A2）。
【００７８】
続いて、帯電直流電流検知手段210によって、帯電ローラ12から感光体ドラム１1に流れる直流電流量を検出する（A3）。直流電流を検出した後、CPUは、ドラムカートリッジが未使用の初期状態であるか、使用中のものであるかを判断する（A4）。ドラムカートリッジが未使用であるか否かの判断方法が、本発明の特徴であるが、従来一般的には、ドラムカートリッジの使用、未使用を検出する方法は、２つの方法が存在する。
【００７９】
1つ目は、サービスマンが操作部上に存在する本ドラムカートリッジに初期のイニシャライズ動作を促すスイッチを押すことによって、本体CPUは、本ドラムカートリッジが初期状態であることを認識する方法がある。また、2つ目は、ドラムカートリッジ側面に新旧を判断するフューズを備えておき、本体内にドラムカートリッジが入った状態で、メイン電源をONにすると、前記フューズが切れる仕組みになっており、本体CPUは、フューズが切れたタイミングをドラムカートリッジの初期状態であると認識する方法である。既にフューズが事前に切れている場合は、使用中のドラムカートリッジだと判断するのが一般的である。
【００８０】
本体CPUは、本ドラムカートリッジが初期状態であると判断した場合は、前述で検出した帯電ローラ12から感光体ドラム１1に流れる直流電流量を初期基準電流αとしてメモリ202に記憶する（A5）。この場合は、感光体ドラム膜厚検知制御を終了する（A10）。一方ドラムカートリッジが使用中のものであると場合には、前述で検出した帯電ローラ12から感光体ドラム１1に流れる直流電流量をβとして、メモリ202に記憶する（A6）。
【００８１】
続いて、本体CPU201は、ドラムカートリッジが初期状態である際にメモリ202に記憶しておいた初期基準電流αと前記検出した直流電流量βとの差分電流γを算出する（A7）。ここで、本実施例に関係する初期基準電流αと前記検出した直流電流量βとの差分電流γの関係を図１０に示す。本体CPU201は、図１０の算出した差分電流γと感光体ドラムの膜厚の関係から、本ドラムカートリッジの感光体ドラム膜厚を予測する（A8）。本体CPUは、予測した感光体ドラムの膜厚に応じて、画像制御条件にフィードバックし、レーザー露光手段204、帯電直流高圧印加手段205、帯電交流電圧印加手段203、現像高圧印加手段206、及び1次転写高圧印加手段208などの設定を変更する。
【００８２】
一般的には、感光体ドラムの膜厚が減少すると、現像性は良化するため、帯電直流高圧や、レーザー光量などによって決まる感光体ドラム上の明電位と暗電位の差分、いわゆる潜像コントラストを小さくする方向が望ましく、そのため、帯電直流高圧手段やレーザー露光手段の条件を変更することが多い。また、帯電交流電圧は、感光体ドラムの膜厚に応じて小さくすることが望ましく、変更しないままであると、過電流となって、感光体ドラムの摩耗、傷の発生を促進することになりかねない。1次転写高圧に関しても、同じく、感光体ドラムの膜厚に応じて、小さくすることが好ましい。
【００８３】
続いて、本実施例に関わる感光体ドラム膜厚検知制御に関して、図８のシーケンスチャートを用いて、制御詳細について説明する。図８のシーケンスチャートが示すように、感光体ドラム膜厚制御は、メイン電源ON後の準備段階の制御（いわゆる前多回転制御）後や、所定枚数あるいは、所定ドラム回転数などに達した場合に紙間に割り込んで制御するが入ることが一般的で、生産性などの観点から、メイン電源時の前多回転後のみ制御を行うものや、前述の所定枚数や所定ドラム回転数の間隔を大きくして、制御があまり頻繁に入らないようにする工夫がなされている。
【００８４】
本実施例では、感光体ドラム膜厚検知制御はメイン電源ON後の前多回転制御後、及び通紙枚数1000枚に1回毎の割り込みで制御が行われるように設定している。本体CPU201は、前多回転制御、及び通紙枚数1000枚後において、帯電直流高圧205、帯電交流高圧203、現像高圧206、1次転写高圧208はそれぞれ順番にOFFしていく。全ての高圧がOFFされた後に、1次転写高圧208、帯電直流高圧205と帯電交流電圧203、現像高圧206の順に高圧が印加される。
【００８５】
帯電直流高圧205と帯電交流電圧203は重畳されてはじめて、所定のドラム電位に保持することが可能なため、帯電直流高圧205と帯電交流電圧203はほぼ同時のタイミングで印加されるのが望ましい。前述のように感光体ドラム電位を安定化させるためには、帯電交流電圧203は、帯電直流電圧201の約2倍以上に設定することが望ましく、2倍以上の設定を決めるために、定期的に放電電流制御などを行っている場合が多い。また、感光体ドラム膜厚検知時の帯電直流高圧205は、通常の作像条件とは異なる条件で設定するのが一般的である。
【００８６】
通常作像時の帯電直流高圧205の設定は、画像濃度制御などで決定した条件によって決定されるため、環境、使用枚数などによって、ランダムに変化する。しかしながら、感光ドラム膜厚検知時には、前述のように直流電流の基準電流αとその時々の直流電流βの差分電流γを算出する必要があるため、基準電流αと直流電流βは感光体ドラムの電位条件は同じにしておかなければならない。つまり、感光体ドラム電位が変化すると、直流電流βは大きく変化してしまうため、感光体ドラムの電位を一定にして制御するためには、帯電直流電圧205は一定の値にしておかなければならない。
【００８７】
また、本実施例では、前露光除電手段を有しており、前露光除電手段は制御中ONとしている。前露光除電手段は、発光の強いものを選択し、充分に感光体ドラム電位を除電できるように設定している。一般的には10〜50μWが好ましいとされているが、本実施例では、30μWに設定している。前露光除電手段で除電を行わない場合は、1次転写部を通過後のドラム電位が除電されておらず、1次転写高圧の条件や、環境条件によって、1次転写部を通過後のドラム電位が振れてしまうため、安定した直流電流の検出ができなくなる。
【００８８】
感光体ドラム電位は除電され、0Vにキャンセルされるくらいまで、前露光を発光させることで直流電流は安定化する。本実施例においては、現像高圧206は、帯電直流高圧205、及び帯電交流高圧203とほぼ同時に印加しているが、これは、感光体ドラム電位と現像電位の電位差を作像時と同じ一定の電位差に保つ目的である。感光体ドラム電位と現像電位の電位差、いわゆるVbackが大きくなり過ぎると、現像剤内のキャリアが感光体ドラムに付着してしまう、いわゆるキャリア付着が発生してしまう。但し、本実施例と異なり現像高圧206を印加しない状態でも、現像スリーブの回転駆動をストップさせていれば、キャリ着は防げるため、この方法を用いても良い。
【００８９】
（実施例１）
図１の制御フローを用いて、本発明の感光体ドラム膜厚検知制御によってドラムカートリッジの使用状況を未使用か否かの判断をする方法について説明する。
図１のフローチャートに示されるように、感光体ドラムの膜厚検知制御が実行される（B1）と、本体CPU201が、感光体ドラムが所定のドラム電位になるように帯電直流高圧印加手段205、及び帯電交流高圧印加手段206に帯電ローラ12に高圧を印加させ、帯電直流電流検知手段210によって、帯電ローラ12から感光体ドラム１1に流れる直流電流量β（μA）を検出する（B2）。
【００９０】
CPUは、前回の膜厚検知制御時に検出した直流電流値α（μA）と、B2で検出した直流電流量β（μA）から、その差分である差分電流値γ＝α-βを算出する（B3）。前記γの値がγ≧20の場合は、膜厚検知制御を終了（B4）した後、ドラムカートリッジが未使用の状態の新品が投入されたと判断し、初期設置時のカウンタをリセットする（B5）。新品カートリッジが投入された際にリセットすべきカウンタとしては、前回のドラムカートリッジ交換からのドラム回転時間積算値、帯電高圧印加時間積算値、通紙枚数積算値などであり、これらは、全てリセットして、今回のドラムカートリッジの投入時期から新たな積算を開始することが望ましい。通紙枚数は、紙のサイズに左右されるため、A4サイズ換算などで積算することが一般的である。
【００９１】
また、前記γの値がγ≧20の場合は、調整用制御の実施、特殊モードの実行が実施される（B6）。調整用制御として、実施すべきは、画像濃度に関連する制御であるトナーパッチ濃度制御や、色ズレ補正制御、ドラム膜厚検知制御の初期電流値の更新などである。トナーパッチ制御としては、デジタルで作像したパッチ画像を中間転写ベルト上に転移させ、中間転写ベルト上に作像したパッチの濃度を検出し、帯電電位設定や現像電位設定、転写電位設定、レーザーパワー設定などに反映させて濃度を適正に調整する画像濃度制御や、現像器内のトナー、キャリアの比率、いわゆるT/D比を調整する現像濃度制御などが存在する。
【００９２】
これらは、ドラムカートリッジが新品になり、感光体ドラムの膜厚が急激に厚い初期状態にリセットされた場合や、帯電ローラの表面の汚染状態が急激に変化し、抵抗が急激に低い初期状態にリセットされた場合は、新品のドラムカートリッジが投入される前の帯電電位設定や現像電位設定、転写電位設定、レーザーパワー設定のままであると画像濃度が大きく変動してしまうため、ドラムカートリッジ交換時に、前記画像制御や現像濃度制御を実施することは極めて重要である。
【００９３】
また、色ズレ補正に関しても、新品のドラムに変化し、ドラムの膜厚が厚くなった場合には、ドラムの外径が変化するため、色ズレ等に影響を及ぼす可能性があるため、色ズレ補正制御を実施することが望ましい。
【００９４】
ドラム膜厚検知制御に関しては、前回のドラムの初期状態の際に設定された初期電流値のままであると、ドラム膜厚の固体バラツキ分の電流値の振れを吸収できないため、正確な膜厚検知が出来なくなってしまう恐れがある。従って、ドラムが新品になった場合は、再度初期電流値をリセットし、記憶し直すことが望ましい。
【００９５】
特殊モードとして、実施すべきであるのは、トナー供給モードの実施である。前述のように、初期のドラムカートリッジの感光体ドラムクリーニング部材には、トナーが全く供給されていないため、初期のドラムカートリッジでは、ブレード鳴きやブレード捲れなどの現象が発生しやすい。従って、トナーをブレードに供給するモードの実施が好ましい。
【００９６】
前記γの値がγ＜20の場合は、CPUは、ドラムカートリッジが新品に交換されたような形跡がないと判断し、通常動作通り、膜厚検知制御を実施し、終了させる（B7）。続いて、通常作像動作を開始する（B8）。
【００９７】
未使用のドラムカートリッジを本体内に投入し、しばらく使用した後、再度未使用のドラムカートリッジを本体内に投入した際の帯電ローラからドラムに流れる直流電流値の模式図を図９に示す。ドラムカートリッジが新品に変わった際に大きく直流電流値が変化していることが分かる。
【００９８】
もちろん、本実施例中では、前回の膜厚検知制御時に検出した直流電流値α、B2で検出した直流電流量βの差分である差分電流値γの値は、20μA以上であるか否かで新品カートリッジが投入された否かを判断したが、ドラムの膜厚や材質、及び帯電ローラの種類などによっても図５のようにドラム膜厚変化と直流電流の変化の関係は変わってしまうため、それぞれの構成で新品カートリッジが投入されたか否かの判断を行うしきい値を決める必要がある。本実施例中の構成では、新品カートリッジが投入されたか否かの判断を行うしきい値は15〜30μAが適切であったが、新品ドラムカートリッジであることを確実に判断するために、20μAとした。
【００９９】
前述のように、ドラム膜厚検知制御時に検出可能な帯電ローラからドラムに流れる直流電流値の変化量から本体内にドラムカートリッジが未使用状態の新品が投入れされたか否かの判断ができるようになり、ドラムカートリッジに特殊なヒューズなどの新旧検知部材を付加しなくとも、ドラムカートリッジの新旧を自動的に判別し、初期に必要なカウンタリセットや制御、特別モードなどを実施することが可能となった。
【０１００】
（実施例２）
ここで、本件に関わるパッチ検ＡＴＲによるトナー濃度制御について説明しておく。図１２の回路図のように、本実施形態に係る画像形成装置のＣＰＵ201は、連続画像形成中、先行する画像の潜像の後端とその後に形成される画像潜像の先端とに挟まれた非画像領域（以下、画像間とする）にトナーパッチの静電潜像（パッチ潜像）を形成する。そのパッチ潜像をトナーで現像することでトナー濃度を制御するためのトナーパッチ（トナーパターン）を形成させる。
【０１０１】
プリンタ制御部には、予め定められた濃度のトナーパッチが形成されるようにトナーパッチ信号を発生するトナーパッチ信号発生回路（パターンジェネレータ）212が設けられている。このパターンジェネレータ212からのトナーパッチ信号を、パルス幅変調回路213に供給し、上記の予め定められた濃度に対するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを、レーザスキャナの半導体レーザに供給し、半導体レーザをそのパルス幅に対応する時間だけ発光させて、感光ドラム１１を走査露光する。
【０１０２】
これによって、上記の予め定められた濃度に対するパッチ潜像が感光ドラム１１に形成される。次いで、このパッチ潜像は、現像装置１４により現像され、且つ中間転写ベルト30上に転写されて、中間転写ベルト30上にトナーパッチが形成される。トナーパッチの濃度が所定濃度よりも高い場合、ＣＰＵ201はトナー濃度が高いと判定し、トナーの供給量を減少させ、トナー濃度が低い場合、ＣＰＵ201はトナー濃度が低いと判定し、トナーの供給量を増加させる。以上が一般的パッチ検ＡＴＲである。
【０１０３】
図１３の制御回路図のように、中間転写ベルト30上に形成されるトナーパッチからの反射光量は、画像濃度センサ77で測定される。画像濃度センサ77は、ＬＥＤ等の発光素子を備える発光部と、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を備える受光部とを有する。画像濃度センサ77は、感光ドラム１１上の「画像間」に形成されたトナーパッチが画像濃度センサ77の下を通過するタイミングを見計らって、上記反射光量を測定する。この測定結果に係る信号は、ＣＰＵ201に入力される。その後、ＣＰＵ201は、所望の一定濃度（反射光量）が得られると推定される補給トナー量の補正量（後述）を求める。
【０１０４】
以下、更に詳しく説明すると、画像濃度センサ77に入力される感光ドラム１１からの反射光（近赤外光）は、電気信号に変換される。０〜５Ｖの電気信号は、制御部に設けられるＡ／Ｄ変換回路78により、８ビットのデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号は、制御部に設けられる濃度変換回路79によって濃度情報に変換される。
【０１０５】
図１４は感光ドラム１上に形成したトナーパッチの濃度を各色の面積階調により段階的に変えた時の、画像濃度センサ77の出力と出力画像の濃度との関係を示す図である。尚、トナーが感光ドラム１１に付着していない状態の画像濃度センサ77の出力を５Ｖ、つまり２５５レベルに設定する。
【０１０６】
図１４に示されるように、各トナーによる面積被覆率が大きくなり、画像濃度が大きくなるに従い画像濃度センサ77の出力が小さくなる。このような画像濃度センサ77の特性に基づき、画像濃度センサ77の出力から濃度信号に変換する各色専用のテーブル79ａを予め用意する。このテーブル79ａは、濃度変換回路79の記憶部に記憶されている。これにより、濃度変換回路79は、各色とも、精度よく画像濃度を読み取ることができる。濃度変換回路79は、濃度情報をＣＰＵ102へと出力する。
【０１０７】
パッチ検ＡＴＲ方式によるトナー濃度制御によってトナーパッチの濃度信号は２５５レベルのうちで１２８レベル（濃度で０．８）になるように設定されている。そのため、トナーパッチの濃度は０．８になるはずである。しかしながら、画像形成装置の画像特性は常に変化を起こす可能性がある。そのため、画像濃度センサ77によるトナーパッチの濃度の測定結果が常に０．８になるわけではない。例えば、画像形成装置の電源をオンにした直後のトナー帯電量が低下した状態でトナーパッチを形成すると、そのトナーパッチは０.８よりも高い濃度で形成される（例えば０．９）。
【０１０８】
一方、湿度の変化などによりトナー帯電量が上昇したトナーパッチを形成すると、湿度の変化の仕方によってトナーパッチは０.８よりも低い濃度で形成される（例えば、０．７）。従って、ＣＰＵ102は、初期設定時に得られたトナーパッチの基準濃度信号（所定濃度０．８）と、測定結果（トナーパッチの濃度）とのずれΔＤ（上記であれば±０．１）に基づき、現像装置１４内に供給するトナー量を制御する。これにより、ある程度のリップルは有するものの、現像装置１４内のトナー濃度は良好な一定の濃度推移が得られる。これがパッチATR制御である。
【０１０９】
続いて、図１５の制御フローを用いて、本発明の感光体ドラム膜厚検知制御によってドラムカートリッジの使用状況を未使用か否かの判断をする方法について説明する。
本実施例中の構成では、新品カートリッジが投入されたか否かの判断を行うしきい値は15〜30μAが適切であり、実施例１では、新品ドラムカートリッジであることを確実に判断するために、20μAとしたが、15μAや、30μAでも判断可能である。しかし、しきい値が小さすぎると、帯電ローラに異物が介在し、瞬間的に低い電流が流れてしまった場合など検出を誤検知してしまう可能性もある。
【０１１０】
また、しきい値が大きすぎると、帯電ローラから感光体ドラムにドラムポチなどによるリーク等が発生した場合も検出して誤検知する可能性はゼロではない。従って、本実施例では、判断のしきい値を15μAとして、誤検知の可能性を最大限までなくすために、トナーパッチ濃度によるダブルチェックの手法を用いた。
【０１１１】
図１５のフローチャートに示されるように、感光体ドラムの膜厚検知制御が実行される（C1）と、本体CPU201が、感光体ドラムが所定のドラム電位になるように帯電直流高圧印加手段205、及び帯電交流高圧印加手段206に帯電ローラ12に高圧を印加させ、帯電直流電流検知手段210によって、帯電ローラ12から感光体ドラム１1に流れる直流電流量β（μA）を検出する（C2）。
【０１１２】
CPUは、前回の膜厚検知制御時に検出した直流電流値α（μA）と、C2で検出した直流電流量β（μA）から、その差分である差分電流値γ＝α-βを算出する（C3）。前記γの値がγ≧15の場合は、膜厚検知制御を終了（C4）した後、さらに、前述のようにパッチATR制御方法と同様の方法で、中間転写ベルト30上に、パッチトナー像を形成し、形成したパッチトナー像の濃度を画像濃度センサ77で検出する。
【０１１３】
図１４の画像濃度センサ77の出力と出力画像の濃度との関係から、今回検出したトナーパッチの濃度を検出し、検出結果をY（0〜255）としてCPU102に記憶する。CPUは、前回のトナーパッチ濃度の検出結果X（0〜255）と、今回検出したトナーパッチ濃度検出結果Yとの関係を算出する。具体的には、前回のトナー濃度検出結果Xと今回のトナー濃度検出結果Yの差分であるW＝X-Yの値を算出し、W≧20であれば、ドラムカートリッジが未使用の状態の新品が投入されたと判断し、初期設置時のカウンタをリセットする（C6）。
【０１１４】
ドラムは露光による劣化が進むと、電荷発生層の感度が鈍くなり、同じレーザー光量で露光しても、潜像コントラストが取れなくなってくるのが一般的である。つまりは、ドラムが使用により劣化が進むと、同じ作像条件で作像したトナーパッチの濃度であっても低くなってきてしまう。しかしながら、本実施例のように、新品のドラムカートリッジ投入された場合は、ドラムの劣化がリセットされるため、前記のように同じ作像条件で、作成したトナーパッチ濃度であっても、濃度は一気に高くなる。
【０１１５】
従って、本実施例のように前回のトナー濃度検出結果Xと今回のトナー濃度検出結果Yの差分であるW＝X-Yの値を算出していれば、その差分により、差分が大きければ、未使用の新品のドラムカートリッジが投入されたということを検出できることになる。新品カートリッジが投入された際にリセットすべきカウンタとしては、前回のドラムカートリッジ交換からのドラム回転時間積算値、帯電高圧印加時間積算値、通紙枚数積算値などであり、これらは、全てリセットして、今回のドラムカートリッジの投入時期から新たな積算を開始することが望ましい。通紙枚数は、紙のサイズに左右されるため、A4サイズ換算などで積算することが一般的である。
【０１１６】
また、前記γの値がγ≧15の場合は、調整用制御の実施、特殊モードの実行が実施される（C7）。調整用制御として、実施すべきは、画像濃度に関連する制御であるトナーパッチ濃度制御や、色ズレ補正制御、ドラム膜厚検知制御の初期電流値の更新などである。
【０１１７】
本実施例では、トナーパッチ制御は、図１５の制御フロー中に実行しているので、再度実施する必要はない。検出したパッチ濃度から、帯電電位設定や現像電位設定、転写電位設定、レーザーパワー設定などに反映させて濃度を適正に調整し、現像器内のトナー、キャリアの比率、いわゆるT/D比を調整することが望ましい。
【０１１８】
これらは、ドラムカートリッジが新品になり、感光体ドラムの膜厚が急激に厚い初期状態にリセットされた場合や、帯電ローラの表面の汚染状態が急激に変化し、抵抗が急激に低い初期状態にリセットされた場合は、新品のドラムカートリッジが投入される前の帯電電位設定や現像電位設定、転写電位設定、レーザーパワー設定のままであると画像濃度が大きく変動してしまうため、ドラムカートリッジ交換時に、前記画像制御や現像濃度制御を実施することは極めて重要である。
【０１１９】
また、色ズレ補正に関しても、新品のドラムに変化し、ドラムの膜厚が厚くなった場合には、ドラムの外径が変化するため、色ズレ等に影響を及ぼす可能性があるため、色ズレ補正制御を実施することが望ましい。
【０１２０】
ドラム膜厚検知制御に関しては、前回のドラムの初期状態の際に設定された初期電流値のままであると、ドラム膜厚の固体バラツキ分の電流値の振れを吸収できないため、正確な膜厚検知が出来なくなってしまう恐れがある。従って、ドラムが新品になった場合は、再度初期電流値をリセットし、記憶し直すことが望ましい。
【０１２１】
特殊モードとして、実施すべきであるのは、トナー供給モードの実施である。前述のように、初期のドラムカートリッジの感光体ドラムクリーニング部材には、トナーが全く供給されていないため、初期のドラムカートリッジでは、ブレード鳴きやブレード捲れなどの現象が発生しやすい。従って、トナーをブレードに供給するモードの実施が好ましい。
【０１２２】
また、W＜20の場合は、ドラムカートリッジが未使用の新品が投入されたわけではなく、差分電流値γ＝α-βを算出に不備があったと判断し、カウンタリセットや、初期設置時の制御の実施や特殊モードの実施は行なわず、膜厚検知を終了する（C8）。
【０１２３】
実施例１同様に、前記γの値がγ＜15の場合は、CPUは、ドラムカートリッジが新品に交換されたような形跡がないと判断し、通常動作通り、膜厚検知制御を実施し、終了させる（C8）。続いて、通常作像動作を開始する（C9）。
【０１２４】
前述のように、ドラム膜厚検知制御時に検出可能な帯電ローラからドラムに流れる直流電流値の変化量から本体内にドラムカートリッジが未使用状態の新品が投入れされたか否かの判断ができるようになり、ドラムカートリッジに特殊なヒューズなどの新旧検知部材を付加しなくとも、ドラムカートリッジの新旧を自動的に判別し、初期に必要なカウンタリセットや制御、特別モードなどを実施することが可能となった。且つ、実施例２においては、トナーパッチ濃度を測定し、その濃度の変化を検出することで、ドラムカートリッジが本当に新品に変更されたのか否かの判断の精度を高めるダブルチェックの実施を可能としている。
【符号の説明】
【０１２５】
205  帯電直流高圧印加手段、206  帯電交流高圧印加手段、12  帯電ローラ、
210  帯電直流電流検知手段、11  感光体ドラム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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