(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体と、
像担持体と、前記像担持体と接触して、直流電圧のみが印加されて前記像担持体を帯電する帯電ローラと、を有し、前記装置本体に対して着脱可能な像担持体ユニットと、
前記像担持体ユニットに設けられ、新品の像担持体ユニットの初期放電開始電圧値に関する情報が記録されているメモリと、
前記メモリに記憶されている前記初期放電開始電圧値に関する情報と、予め設定した前記像担持体の使用量に対する前記放電開始電圧値の変化量と、を用いて放電開始電圧値を取得し、画像形成時に前記帯電ローラに印可する直流電圧値を決定する制御部と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記初期放電開始電圧値に関する情報と、予め設定した前記像担持体の使用量に対する前記放電開始電圧値の変化量と、使用環境に関する情報と、を用いて前記放電開始電圧値を取得し、画像形成時に前記帯電ローラに印可する前記直流電圧値を決定する、
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、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成装置に用いられる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの複数の機能を有する複合機等として広く応用されている。このような画像形成装置では、像担持体である感光ドラムの表層に形成された感光体膜が帯電ローラ等の帯電手段により帯電され、レーザスキャナにより露光されて静電潜像が形成される。更に、感光ドラムの表面上の静電潜像は、現像装置によってトナーを用いてトナー像として現像され、シート上に転写されて可視化される。
【０００３】
このようなプロセスを採用する画像形成装置としては、継続的に良好な画像を形成するために、感光ドラムや帯電ローラ等を像担持体ユニット（例えば、ドラムカートリッジ）に収容し、装置本体に着脱することで交換可能にしたものが普及している。この像担持体ユニットとしては、想定する印刷枚数に応じて感光体膜の厚さを異ならせた感光ドラムを収容したものがある。即ち、例えば、多数枚の印刷を想定する場合は厚い感光体膜を有する感光ドラムを収容した像担持体ユニットとし、少数枚の印刷を想定する場合は薄い感光体膜を有する感光ドラムを収容した像担持体ユニットとする。これにより、ユーザは所望の印刷枚数に適した像担持体ユニットを選択して装置本体に装着することができ、感光ドラムの適正な寿命を確保して、良好な画像の形成を図ることができる。
【０００４】
感光ドラムの感光体膜の膜厚が異なる場合、感光ドラムの表面を適正な電位に帯電するためには、帯電手段から出力する帯電バイアスを感光体膜の膜厚に応じて調整する必要がある。このため、感光体膜の膜厚の初期設定値を記憶した記憶手段を備えた像担持体ユニットが開発されている（特許文献１参照）。この像担持体ユニットが装着される画像形成装置は、像担持体ユニットの記憶手段から感光体膜の膜厚の初期設定値を読み出し、その膜厚に応じて帯電手段から出力する帯電バイアスを調整することで、感光ドラムの表面の帯電電位の適正化を図っている。
【０００５】
一方、装置本体に装着後の感光ドラムの感光体膜の膜厚を検出可能な画像形成装置が開発されている（特許文献２参照）。この画像形成装置では、帯電手段に印加する帯電電圧と、帯電手段での帯電電流との関係に基づいて、感光体膜の膜厚を検出することができる。この画像形成装置では、感光ドラムを装置本体に装着した後でも感光体膜の膜厚を検出することができるので、膜厚に応じて帯電手段から出力する帯電バイアスを調整することで、感光ドラムの表面の帯電電位の適正化を図ることができる。尚、この手法により感光体膜の膜厚を検出する際には、感光ドラムの表面電位を所定値にしてから帯電電圧を印加する必要がある。
【０００６】
この画像形成装置では、ＡＣ帯電方式であれば感光ドラムの表面電位を０Ｖに収束可能であるが、ＤＣ帯電方式で膜厚検出を行う場合はＡＣ帯電のようには表面電位を０Ｖに収束できないため、前露光装置や除電装置等の除電部を用いる。また、ＤＣ帯電方式で、かつ前露光装置や除電装置等の除電部が無い画像形成装置では、例えば露光手段によって感光ドラムの表面電位を０Ｖにすることで、感光体膜の膜厚を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１３３５４５号公報
【特許文献２】特開平５−２２３５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した特許文献１の画像形成装置では、記憶手段に記憶された膜厚は製品の設計値に基づいた初期設定値であるため、実際の製造時に感光体膜の膜厚に誤差が生じることで初期設定値が実際の膜厚と異なっている虞がある。初期設定値が実際の膜厚と異なっている場合は、画像形成装置は、誤った初期設定値に応じて帯電バイアスを設定してしまうので、感光ドラムの表面の帯電電位の適正化を図れず、良好な画像の形成が阻害されてしまう可能性がある。
【０００９】
また、上述した特許文献２の画像形成装置では、ＤＣ帯電方式で、かつ前露光装置や除電装置等の除電部が無く、露光手段を用いて感光ドラムの表面の除電を行う場合は、感光ドラムは、露光手段から帯電ローラに達するまでに現像装置を通過する。即ち、感光ドラムの露光手段で除電された部位は、帯電ローラに達するまでに現像装置を通過する。このため、二成分現像方式の場合には、現像スリーブに担持された磁性キャリアが機械的に感光ドラムの表面に付着してしまい、感光ドラムに悪影響を及ぼす虞がある。このため、ＤＣ帯電方式で除電部が無い場合は、画像装置内で感光ドラムの膜厚検出を行うことが好ましくなく、不正確な初期設定値に応じて帯電バイアスを設定してしまうので、感光ドラムの表面の帯電電位の適正化を図れない。即ち、ＤＣ帯電方式の場合、感光体膜の膜厚によって放電開始電圧が変化することで、感光ドラムの表面電位が変化する。特に乾式二成分現像のような磁性キャリアを用いた画像形成装置では、かぶりやキャリア付着等を発生しない表面電位の適正範囲が狭まってしまう。これにより、かぶりやキャリア付着等の画像不良が発生し易くなってしまい、良好な画像の形成が阻害されてしまう可能性がある。
【００１０】
本発明は、除電部を有していない場合であっても、像担持体の感光体膜の膜厚の正確な初期値に関する情報を取得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】
【００１１】
本発明の画像形成装置は、装置本体と、像担持体と、前記像担持体と接触して、直流電圧のみが印加されて前記像担持体を帯電する帯電ローラと、を有し、前記装置本体に対して着脱可能な像担持体ユニットと、前記像担持体ユニットに設けられ、新品の像担持体ユニットの初期放電開始電圧値に関する情報が記録されているメモリと、前記メモリに記憶されている前記初期放電開始電圧値に関する情報と、予め設定した前記像担持体の使用量に対する前記放電開始電圧値の変化量と、を用いて放電開始電圧値を取得し、画像形成時に前記帯電ローラに印可する直流電圧値を決定する制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、像担持体ユニットを装置本体に装着する前に、像担持体の感光体膜の膜厚に関する情報が測定され、その測定値が記憶手段に記憶されている。このため、画像形成装置の制御部は、装置本体に装着された像担持体ユニットの記憶手段から測定値を読み出して、その測定値に基づいて例えば帯電手段等の制御対象を制御することができる。これにより、像担持体の表面を除電する除電部を有していない場合であっても、画像形成装置は像担持体の感光体膜の膜厚の正確な初期値に関する情報を取得可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態に係る画像形成ユニットの概略構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係るドラムカートリッジの概略構成を示す断面図である。
【図４】実施の形態に係る制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態に係るドラムカートリッジの感光体膜の膜厚測定の手順を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態に係るドラムカートリッジの感光体膜の膜厚測定のタイミングチャートである。
【図７】実施の形態に係る画像形成装置にドラムカートリッジを装着し、測定値を読み取る手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態に係る感光ドラムの走行距離と放電開始電圧の変化量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態の像担持体ユニットを、図１〜図８を参照しながら詳細に説明する。尚、本実施の形態では、像担持体ユニットを、画像形成装置の一例としてタンデム型のフルカラープリンタに適用した場合について説明している。但し、本発明はタンデム型の画像形成装置の像担持体ユニットに限られず、他の方式の画像形成装置の像担持体ユニットであってもよく、また、フルカラーであることにも限られず、モノクロやモノカラーであってもよい。あるいは、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施することができる。また、本実施の形態では、画像形成装置１は、中間転写ベルト４４ｂを有し、感光ドラム５１から中間転写ベルト４４ｂに各色のトナー像を一次転写した後、各色の複合トナー像をシートＳに一括して二次転写する方式としている。但し、これには限られず、シート搬送ベルトで搬送されたシートに感光ドラムから直接に転写する方式を採用してもよい。
【００１５】
図１に示すように、画像形成装置１は、装置本体１０と、シート給送部３０と、画像形成部４０と、不図示のシート搬送部及びシート排出部と、制御部２０とを備えている。尚、記録材であるシートＳは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、普通紙の代用品である合成樹脂製のシート、厚紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等がある。
【００１６】
装置本体１０は、シート給送部３０と画像形成部４０と制御部２０等を収容する筐体であり、例えば、前側面に開閉可能な不図示のドアが設けられている。このドアを開放することにより、後述するドラムカートリッジ５７を装置本体１０に対して着脱することができる。また、装置本体１０には、ドアの開閉を検出する不図示のドアセンサが設けられている。
【００１７】
シート給送部３０は、装置本体１０の下部に配置されており、シートＳを積載して収容するシートカセット３１と、給送ローラ３２とを備え、シートＳを画像形成部４０に給送する。
【００１８】
画像形成部４０は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋと、不図示のトナーボトルと、露光装置４２ｙ，４２ｍ，４２ｃ，４２ｋと、中間転写ユニット４４と、二次転写部４５と、定着部４６とを備えている。画像形成部４０は、画像情報に基づいてシートＳに画像を形成可能である。尚、本実施の形態の画像形成装置１は、フルカラーに対応するものであり、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋは、イエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色それぞれに同様の構成で別個に設けられている。このため、図１中では４色の各構成について同符号の後に色の識別子を付して示すが、図２、図３及び明細書中では色の識別子を付さずに符号のみで説明する場合もある。
【００１９】
本実施の形態では、現像剤として、非磁性のトナーと磁性のキャリアとの混合物である二成分現像剤を使用している。トナーは、ポリエステル、スチレン等の樹脂に着色料、ワックス成分などを内包し、粉砕あるいは重合によって生成している。キャリアは、フェライト粒子や磁性粉を混錬した樹脂粒子からなるコアの表層に樹脂コートを施して生成している。
【００２０】
画像形成ユニット５０は、４色のトナー画像を形成するための４個の画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋを含んでいる。図２に示すように、各画像形成ユニット５０は、トナー画像を形成する感光ドラム（像担持体）５１と、帯電装置（帯電手段）５２と、現像装置５３と、クリーニング装置５４とを備えている。尚、本実施の形態の画像形成ユニット５０は、感光ドラム５１の表面を除電する除電部を有していない。
【００２１】
感光ドラム５１は、円筒形状の導電性支持体５１ａと、この導電性支持体５１ａの外周面に順次積層された有機物質の感光層及び表面保護層を有する感光体膜５１ｂとを備えた有機感光体から成り、表面に静電像を担持可能である。即ち、感光ドラム５１は、静電像を担持可能な感光体膜５１ｂを表層に有している。感光層は、帯電極性が負極性の有機光導電体（ＯＰＣ）の薄膜が塗布されることで形成されている。表面保護層には、フッ素樹脂微粒子が含有されている。本実施の形態では、導電性支持体５１ａとして肉厚１ｍｍのアルミニウム製のシリンダを使用しており、導電性支持体５１ａの外周面に膜厚２０μｍの感光体膜５１ｂを形成することで、外径３０ｍｍの感光ドラム５１を構成している。感光ドラム５１は、所定のプロセススピード（周速度）で矢印方向に回転する。尚、本実施の形態の画像形成装置１では、感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの膜厚を検出するための膜厚検出手段を有していない。
【００２２】
帯電装置５２は、帯電ローラ５５と電源５６とを有し、感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの表面に帯電電圧を印加することにより表面を帯電可能である。帯電ローラ５５は、感光ドラム５１に接触して配置され、感光ドラム５１の表面を所定の電位に一様に帯電処理する。帯電ローラ５５は、長手方向両端部が不図示の加圧機構により感光ドラム５１に向けて所定の加圧力で付勢されて支持されている。このため、帯電ローラ５５は、感光ドラム５１の回転に伴い従動回転する。尚、帯電ローラ５５の駆動方式としては、感光ドラム５１への従動回転に限られず、例えば電動モータを利用した駆動であってもよい。
【００２３】
帯電ローラ５５は、軸部であり基体となる導電性芯金５５ａと、導電性芯金５５ａの周囲に設けられた弾性層５５ｂとを有している。導電性芯金５５ａは、例えば、鉄、銅、ステンレス、アルミニウムなどの金属材料製であり、本実施の形態ではアルミニウム製としている。尚、導電性を失わない範囲であれば、防錆性や耐傷性を付与するために、導電性芯金５５ａにメッキ処理を施してもよい。
【００２４】
弾性層５５ｂは、弾性材であるゴム（ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエンゴム））に導電剤であるカーボンブラックを分散させて形成されている。本実施の形態では、弾性層５５ｂは、カーボンブラックの分散により１０１０Ωｃｍ未満に抵抗調整処理され、導電性を有している。本実施の形態では、導電性芯金５５ａの径を８ｍｍとし、弾性層５５ｂの抵抗を１×１０６Ωｃｍとし、帯電ローラ５５の外径を１４ｍｍとしている。尚、弾性材としては、天然ゴム、ＳＢＲ、シリコンゴム、ウレタンゴム、エピクロルヒドリンゴム、ＩＲ、ＢＲ、ＮＢＲ及びＣＲ等の合成ゴムや、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂等を使用しても構わない。また、導電剤としては、グラファイト、導電性金属酸化物等の電子導電系のものや、アルカリ金属塩等のイオン導電系のものを使用しても構わない。
【００２５】
弾性層５５ｂは、長手方向中央部が長手方向両端部よりも太い所謂クラウン形状としている。本実施の形態では、弾性層５５ｂの表面に研磨処理を施すことにより、弾性層５５ｂをクラウン形状に形成している。上述したように、帯電ローラ５５は、長手方向両端部が加圧機構により感光ドラム５１に向けて所定の加圧力で付勢されて支持されているため、僅かに撓む場合がある。このため、帯電ローラ５５の長手方向中央部の感光ドラム５１への当接圧が両端部に比べて小さくなる傾向があるが、弾性層５５ｂをクラウン形状に形成することにより、帯電ローラ５５の長手方向の位置によらず均等な当接圧になるようにしている。
【００２６】
電源５６は、導電性芯金５５ａに接続されており、帯電バイアスを印加可能である。本実施の形態では、帯電バイアスは−１４００Ｖの直流電圧である。尚、ＤＣ帯電方式を採用した場合、感光体膜５１ｂの膜厚が長時間の使用により摩耗することで、放電開始電圧が低下する。このため、感光体膜５１ｂに対して一定の電圧を印加し続けた場合には、感光体膜５１ｂの膜厚の減少に伴って表面電位が上昇してしまうため、感光体膜５１ｂの膜厚の減少に応じて印加電圧を低下する制御を行うことが望ましい。
【００２７】
現像装置５３は、現像容器５３ａと、搬送スクリュ５３ｂ，５３ｃと、現像スリーブ５３ｄと、を有している。現像容器５３ａには、トナーが充填されたトナーボトルからトナーが供給される。搬送スクリュ５３ｂ，５３ｃは、現像容器５３ａの内部で現像剤を攪拌して現像スリーブ５３ｄに供給する。現像スリーブ５３ｄは、感光ドラム５１に対向して設けられ、現像容器５３ａに収容されたトナーにより感光ドラム５１に形成された静電像を現像する。
【００２８】
これにより、帯電ローラ５５は、感光ドラム５１の表面に接触して、感光体膜５１ｂの表面を、例えば、一様な負極性の暗部電位に帯電させる。感光ドラム５１の表面では、帯電後、露光装置４２によって画像情報に基づいて静電像が形成される。感光ドラム５１は、形成された静電像を担持して、周回移動し、現像装置５３によってトナーで現像される。現像されたトナー像は、後述する中間転写ベルト４４ｂに一次転写される。クリーニング装置５４は、ブレード５４ａを感光ドラム５１の表面に接して配置され、一次転写後の感光ドラム５１の表面に残留する転写残留トナー等の残留物を清掃する。
【００２９】
本実施の形態では、図３に示すように、感光ドラム５１と帯電ローラ５５とクリーニング装置５４とが、ドラムカートリッジ（像担持体ユニット）５７に設けられてユニット化されている。ドラムカートリッジ５７は、装置本体１０に対して着脱可能（装着可能）であり、装着により現像装置５３等と共に画像形成ユニット５０を構成する。図４に示すように、ドラムカートリッジ５７ｙ，５７ｍ，５７ｃ，５７ｋは、４色それぞれに同様の構成で別個に設けられており、それぞれ装置本体１０（図１参照）に対して着脱可能である。
【００３０】
各ドラムカートリッジ５７ｙ，５７ｍ，５７ｃ，５７ｋは、メモリタグ（記憶手段）５８ｙ，５８ｍ，５８ｃ，５８ｋを有している。各メモリタグ５８ｙ，５８ｍ，５８ｃ，５８ｋは、例えば不揮発メモリからなり、各感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの膜厚に関する情報に関し、装置本体１０への装着前に測定した測定値を記憶している。本実施の形態では、各メモリタグ５８は、各感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの膜厚に関する情報として、各感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの表面における放電開始電圧について、装置本体１０への装着前に測定した測定値を記憶している。
【００３１】
図１に示すように、中間転写ユニット４４は、画像形成ユニット５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋの下方に配置されている。中間転写ユニット４４は、駆動ローラ４４ａや従動ローラ４４ｄ、１次転写ローラ４３ｙ，４３ｍ，４３ｃ，４３ｋ等の複数のローラと、これらのローラに巻き掛けられた中間転写ベルト４４ｂとを備えている。各１次転写ローラ４３は、感光ドラム５１にそれぞれ対向して配置され、中間転写ベルト４４ｂに当接する。
【００３２】
各１次転写ローラ４３に接続された電源４７から各１次転写ローラ４３を介して正極性の転写バイアスを印加することにより、各感光ドラム５１ｙ，５１ｍ，５１ｃ，５１ｋ上のそれぞれの負極性を持つトナー像が順次中間転写ベルト４４ｂに多重転写される。これにより、中間転写ベルト４４ｂは、感光ドラム５１の表面で静電像を現像して得られたトナー像を転写して移動する。
【００３３】
二次転写部４５は、二次転写内ローラ４５ａと、二次転写外ローラ４５ｂとを備えている。二次転写外ローラ４５ｂに正極性の二次転写バイアスを印加することによって、中間転写ベルト４４ｂに形成されたフルカラー画像をシートＳに転写する。定着部４６は、定着ローラ４６ａ及び加圧ローラ４６ｂを備えている。定着ローラ４６ａと加圧ローラ４６ｂとの間をシートＳが挟持され搬送されることにより、シートＳに転写されたトナー像は加熱及び加圧されてシートＳに定着される。トナー像により画像形成されたシートＳは、不図示のシート搬送部により搬送され、不図示のシート排出部から排出される。
【００３４】
図４に示すように、制御部２０はコンピュータにより構成され、例えばＣＰＵ２１と、各部を制御するプログラムを記憶するＲＯＭ２２と、データを一時的に記憶するＲＡＭ２３と、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）２４とを備えている。ＣＰＵ２１は、画像形成装置１の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＣＰＵ２１は、入出力回路２４を介して、シート給送部３０、画像形成部４０、シート搬送部、シート排出部、操作部に接続され、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。また、ＣＰＵ２１は、入出力回路２４を介して、ドラムカートリッジ５７ｙ，５７ｍ，５７ｃ，５７ｋのメモリタグ５８ｙ，５８ｍ，５８ｃ，５８ｋと、帯電ローラ５５ｙ，５５ｍ，５５ｃ，５５ｋの電源５６ｙ，５６ｍ，５６ｃ，５６ｋに接続されている。制御部２０は、メモリタグ５８ｙ，５８ｍ，５８ｃ，５８ｋに記憶された測定値を用いて制御を実行し、特に測定値に基づいて電源５６ｙ，５６ｍ，５６ｃ，５６ｋを制御することで帯電電圧を制御する。更に、制御部２０には、装置本体１０のドアの開閉を検出するドアセンサが接続されている。
【００３５】
次に、このように構成された画像形成装置１における画像形成動作について説明する。
【００３６】
図１に示すように、画像形成動作が開始されると、感光ドラム５１が回転して表面が帯電ローラ５５により帯電される。そして、露光装置４２により画像情報に基づいてレーザ光が感光ドラム５１に対して発光され、感光ドラム５１の表面上に静電潜像が形成される。この静電潜像にトナーが付着することにより、現像されてトナー画像として可視化され、中間転写ベルト４４ｂに転写される。
【００３７】
一方、このようなトナー像の形成動作に並行して給送ローラ３２が回転し、シートカセット３１の最上位のシートＳを分離しながら給送する。そして、中間転写ベルト４４ｂのトナー画像にタイミングを合わせて、搬送経路を介してシートＳが二次転写部４５に搬送される。更に、中間転写ベルト４４ｂからシートＳに画像が転写され、シートＳは、定着部４６に搬送され、ここで未定着トナー像が加熱及び加圧されてシートＳの表面に定着され、シート排出部から排出される。
【００３８】
次に、上述した感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの放電開始電圧Ｖｔｈを検出してメモリタグ５８ｙ，５８ｍ，５８ｃ，５８ｋに書き込む手順について、図５のフローチャート及び図６のタイムチャートに沿って説明する。
【００３９】
予め、組み立てられたドラムカートリッジ５７と、それに収容される感光ドラム５１の放電開始電圧Ｖｔｈを検出するための検出装置と、を用意する。ここでの検出装置としては、例えば、感光ドラム５１を駆動可能な駆動部と、帯電ローラ５５に直流電圧を印加可能な電圧印加部と、感光ドラム５１の現像領域に相当する位置で表面電位ｖｄを測定可能な電位測定部と、除電部とを備えたものとする。除電部は、例えば、交流電圧印加手段や除電部材等であり、感光ドラム５１の現像領域よりドラム回転方向下流側で帯電ローラ５５よりドラム回転方向上流側の除電領域に配置され、除電領域において感光ドラム５１の表面を除電可能である。尚、本実施の形態では、検出装置は除電部を有しているが、これには限られず、除電部は無くても良い。また、検出装置としては、このような駆動部、電圧印加部、電位測定部、除電部のみを備えた構成には限られず、例えば、検出用に改造された画像形成装置を使用してもよい。
【００４０】
ここで、この検出装置により感光体膜５１ｂの放電開始電圧Ｖｔｈを検出する原理について説明する。ＤＣ帯電方式の場合、感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの静電容量をＣ１、帯電ローラ５５と感光ドラム５１との間の放電領域の空隙間の空気層の静電容量をＣ２として、帯電ローラ５５による感光ドラム５１の帯電現象を電気的な等価回路で表現できる。定常環境であれば、帯電ローラ５５の抵抗は、感光ドラム５１及び空気層に比べて小さいため、無視できる。この等価回路に直流電圧Ｖを印加すると、電圧はそれぞれのコンデンサのインピーダンスに比例配分され、空気層に印加される電圧Ｖａは、下記の数式（１）により算出される。
Ｖａ＝Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）×Ｖ・・・（１）
【００４１】
空気層にはパッシェンの法則に従う絶縁破壊電圧があり、空気層の厚みをｄ［μｍ］とすると、空気層に印加される電圧Ｖａが、３１２＋６．２ｄ［Ｖ］を超えると放電が起き、帯電が行なわれる。初めて放電が起きる電圧は、数式（１）の電圧Ｖａが３１２＋６．２ｄに等しくなった場合のｄに関する二次方程式が重解を持つときであるので（静電容量Ｃ２もｄの関数）、このときの電圧Ｖａが放電開始電圧Ｖｔｈに相当する。即ち、放電開始電圧Ｖｔｈは、下記の数式（２）により算出される。
Ｖｔｈ＝３１２＋６．２×１０６×ｔ／ε＋（７７３６．７×１０６×ｔ／ε）０．５
（但し、ε：感光層の誘電率、ｔ：感光層の厚み）・・・（２）
【００４２】
そのため、感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの膜厚ｔが減少すると、感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの静電容量Ｃ１が増加し、放電開始電圧Ｖｔｈが小さくなる。例えば、本実施の形態では、感光体膜５１ｂは膜厚２０μｍであり、この感光ドラム５１の放電開始電圧Ｖｔｈは約５８０Ｖであり、膜厚１μｍ当たりの放電開始電圧Ｖｔｈの変化量は約８Ｖである。そのため、放電開始電圧Ｖｔｈを測定することで、感光体膜５１ｂの膜厚を算出することができる。
【００４３】
感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの放電開始電圧Ｖｔｈを検出する際は、検出装置にドラムカートリッジ５７を設置し、検出装置の駆動部によって感光ドラム５１の駆動を開始する（ステップＳ１、図６のｔ１）。そして、検出装置の除電部により、感光ドラム５１の除電を開始する（ステップＳ２、図６のｔ１）。尚、検出装置が除電部を有しない場合は、ステップＳ２は実行されない。
【００４４】
感光ドラム５１の回転速度が安定した状態で、電圧印加部により帯電ローラ５５を介して第１の帯電電圧Ｖ１（例えば、１２００Ｖ）を印加する（ステップＳ３、図６のｔ２〜ｔ４）。第１の帯電電圧Ｖ１を印加してから、感光ドラム５１の現像領域において、電位測定部により感光ドラム５１の表面電位ｖｄ１を測定する（ステップＳ４、図６のｔ３）。ここでの測定結果は、例えば、６２０Ｖであったとする。尚、電位測定部による第１の表面電位ｖｄ１、後述する第２及び第３の表面電位ｖｄ２，ｖｄ３の計測は、感光ドラム５１や帯電ローラ５５の周方向の電位変動分があるため、少なくとも感光ドラム５１の１周分以上の計測が好ましい。但し、これには限られないのは勿論である。
【００４５】
次に、電圧印加部により帯電ローラ５５を介して第２の帯電電圧Ｖ２（例えば、１４００Ｖ）を印加する（ステップＳ５、図６のｔ５〜ｔ７）。第２の帯電電圧Ｖ２を印加してから、感光ドラム５１の現像領域において、電位測定部により感光ドラム５１の第２の表面電位ｖｄ２を測定する（ステップＳ６、図６のｔ６）。ここでの測定結果は、例えば、８２０Ｖであったとする。
【００４６】
更に、電圧印加部により帯電ローラ５５を介して第３の帯電電圧Ｖ３（例えば、１６００Ｖ）を印加する（ステップＳ７、図６のｔ８〜ｔ１０）。第３の帯電電圧Ｖ３を印加してから、感光ドラム５１の現像領域において、電位測定部により感光ドラム５１の第３の表面電位ｖｄ３を測定する（ステップＳ８、図６のｔ９）。ここでの測定結果は、例えば、１０２０Ｖであったとする。
【００４７】
電位測定部による３回の測定後、除電部により除電してから除電を停止し（ステップＳ９、図６のｔ１１）、駆動部による感光ドラム５１の駆動を停止する（ステップＳ１０、図６のｔ１１）。尚、検出装置が除電部を有しない場合は、ステップＳ９は実行されない。そして、各帯電電圧Ｖ１〜Ｖ３とその時の各表面電位ｖｄ１〜ｖｄ３との差の３回分の平均により、放電開始電圧Ｖｔｈを算出する（ステップＳ１１）。即ち、放電開始電圧Ｖｔｈは、下記の数式（３）により算出することができる。
Ｖｔｈ＝（（Ｖ１−ｖｄ１）+（Ｖ２−ｖｄ２）+（Ｖ３−ｖｄ３））／３・・・（３）
算出された放電開始電圧Ｖｔｈは、放電開始電圧Ｖｔｈの測定値としてドラムカートリッジ５７に設けられたメモリタグ５８に記憶される（ステップＳ１２）。例えば、本実施の形態では、図６に示すように、Ｖｔｈ＝５８０［Ｖ］である。
【００４８】
次に、上述した放電開始電圧Ｖｔｈが書き込まれたメモリタグ５８を有するドラムカートリッジ５７を画像形成装置１に装着後、画像形成装置１が放電開始電圧Ｖｔｈの測定値を読み取る手順について、図７に示すフローチャートに沿って説明する。
【００４９】
ドラムカートリッジ５７は、メモリタグ５８に放電開始電圧Ｖｔｈが記憶されてから（ステップＳ２１、図５のステップＳ１２）、密封して梱包されて製品として出荷される（ステップＳ２２）。画像形成装置１の例えばユーザ等は、新たなドラムカートリッジ５７を使用する際に、ドラムカートリッジ５７の梱包を開封して画像形成装置１に装着する（ステップＳ２３）。制御部２０は、画像形成装置１の本体電源がオンであるか否かを判断し（ステップＳ２４）、本体電源がオンであると判断した場合は、装置本体１０の前側面のドアが閉じられているか否かをドアセンサの検出結果に基づいて判断する（ステップＳ２５）。制御部２０は、装置本体１０のドアが閉じられていると判断した場合は、ドラムカートリッジ５７が装着されて画像形成可能な状態であるものとして、ドラムカートリッジ５７のメモリタグ５８から放電開始電圧Ｖｔｈの測定値を読み出す（ステップＳ２６）。尚、制御部２０は、本体電源がオンではないと判断した場合、あるいは装置本体１０のドアが閉じられていないと判断した場合は、メモリタグ５８にアクセスすることなく、再度、画像形成装置１の本体電源がオンであるか否かを判断する（ステップＳ２４）。
【００５０】
ステップＳ２６において、制御部２０がメモリタグ５８の情報を読み出せなかった場合や、読み出した値が許容範囲を超えている場合は、放電開始電圧Ｖｔｈの変化量を小さめに設定する。即ち、後述する図８のテーブルにおいて、目減り下限値６４側になるように制御する。これにより、キャリア付着の発生をより確実に抑制できるので、キャリア付着による感光ドラム５１の劣化を防止することができる。
【００５１】
制御部２０は、メモリタグ５８から読み出した放電開始電圧Ｖｔｈを、画像形成中に印加される帯電ＤＣ電圧のオフセット値として例えばＲＡＭ２３に書き込む。ここで、ＲＯＭ２２には予め、感光ドラム５１の走行距離に応じた放電開始電圧テーブルや、本体動作環境に応じた放電開始電圧テーブルが記憶されており、制御部２０は画像形成中に印加する帯電ＤＣ電圧を走行距離及び本体動作環境から決定する。制御部２０は、この決定された帯電ＤＣ電圧に、メモリタグ５８から得られたオフセット値を加算して、実際の制御を行う。
【００５２】
図８に、放電開始電圧Ｖｔｈの変化量に対する、かぶり又はキャリア付着に対する許容範囲（ラチチュード）の推移を示す。上述したように、感光ドラム５１の走行距離に応じて感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの膜厚が目減りすることで、放電開始電圧Ｖｔｈが低下する。一定の電圧を印加し続けた場合には、膜厚の減少に応じて表面電位が上昇するため、感光体膜５１ｂの膜厚に応じた印加電圧制御を行う必要がある。感光体膜５１ｂの膜厚の目減り推移は、画像形成装置１の使用状況、使用環境、帯電ＤＣ電流量、クリーニング装置５４の当接圧等の影響を受けることが広く知られている。本実施の形態では、画像形成装置１は膜厚検出手段を有していないので、図８に示すように、予め感光ドラム５１の走行距離と放電開始電圧Ｖｔｈの変化量との関係を求めてテーブルとして取得している。
【００５３】
このテーブルでは、感光体膜５１ｂの膜厚が許容範囲より大きく目減りして、放電開始電圧Ｖｔｈが許容範囲より大きく低下した場合は、キャリア付着が発生するものとして、キャリア付着限界値６１を設定している。放電開始電圧Ｖｔｈがキャリア付着限界値６１を超える領域を、キャリア付着が発生するキャリア付着領域Ｒ２としている。また、このテーブルでは、感光体膜５１ｂの膜厚が許容範囲より小さく目減りして、放電開始電圧Ｖｔｈが許容範囲より小さく低下した場合は、かぶりが発生するものとして、かぶり限界値６２を設定している。放電開始電圧Ｖｔｈがかぶり限界値６２を超える領域を、かぶりが発生するかぶり領域Ｒ３としている。従って、放電開始電圧Ｖｔｈの中心値６０は、キャリア付着及びかぶりをできるだけ回避するように、キャリア付着限界値６１及びかぶり限界値６２の間の許容領域Ｒ１において、これらの限界値６１，６２の中央付近になるように設定している。
【００５４】
中心値６０に対するバラツキの目減り推移の上下限に関しては、キャリア付着及びかぶりに対する許容範囲のある設計をすることが好ましい。このため、中心値６０を中心に、感光ドラム５１の走行距離に応じた目減り上限値６３及び目減り下限値６４を設定し、これらがいずれも限界値６１，６２に達しないように設定している。
【００５５】
しかしながら、感光体膜５１ｂの膜厚の初期値が実際の膜厚と異なっている場合は、中心値６０と実際の値とがずれてしまう。このため、例えば、膜厚の初期値が実際の膜厚より誤差分だけ薄く、かつ目減り上限値６３まで達してしまった場合は、目減り上限値６３に膜厚の誤差分を加算した実目減り上限値６５の関係になってしまう。この場合、感光ドラム５１の走行距離が長くなった際に、実目減り上限値６５がキャリア付着限界値６１を超えてしまうので、長時間の使用でキャリア付着を発生してしまう虞がある。例えば、膜厚の初期値が実際の膜厚より誤差分だけ厚く、かつ目減り下限値６４まで達してしまった場合は、目減り下限値６４に膜厚の誤差分を減算した実目減り下限値６６の関係になってしまう。この場合、感光ドラム５１の走行距離が長くなった際に、実目減り下限値６６がかぶり限界値６２を超えてしまうので、長時間の使用でかぶりを発生してしまう虞がある。
【００５６】
これに対し、本実施の形態のドラムカートリッジ５７によれば、ドラムカートリッジ５７を装置本体１０に装着する前に感光体膜５１ｂの膜厚を測定しており、制御部２０は画像形成時にその測定値を利用している。このため、感光ドラム５１の走行距離と放電開始電圧Ｖｔｈの変化量との関係を、中心値６０に近付くように補正することができる。よって、放電開始電圧Ｖｔｈの変化量を、キャリア付着及びかぶりを発生しないように制御できる。
【００５７】
上述したように本実施の形態のドラムカートリッジ５７によれば、ドラムカートリッジ５７を装置本体１０に装着する前に、感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの放電開始電圧Ｖｔｈが測定され、その測定値がメモリタグ５８に記憶されている。このため、制御部２０は、装置本体１０に装着されたドラムカートリッジ５７のメモリタグ５８から測定値を読み出して、その測定値に基づいて例えば帯電装置５２を制御することができる。これにより、感光ドラム５１の表面を除電する除電部を有していない場合であっても、画像形成装置１は感光ドラム５１の感光体膜５１ｂの膜厚の正確な初期値に関する情報を取得可能となる。これにより、ＤＣ帯電方式で除電部を持たず、二成分現像方式を採用した画像形成装置１においても、より長期間安定した良好な画像を提供することが可能となる。
【００５８】
また、本実施の形態の画像形成装置１によれば、感光体膜５１ｂの膜厚に関する情報として、感光体膜５１ｂの放電開始電圧Ｖｔｈを適用している。このため、制御部２０は、帯電ローラ５５に印加する帯電電圧を制御する際に、テーブル（図８参照）から読み出した放電開始電圧Ｖｔｈの変化量を、メモリタグ５８から読み出した放電開始電圧Ｖｔｈの測定値を用いて簡易に補正することができる。このため、制御の簡素化を図ることができる。
【００５９】
上述した実施の形態の画像形成装置１では、感光体膜５１ｂの膜厚に関する情報として、感光体膜５１ｂの放電開始電圧Ｖｔｈを適用した場合について説明したが、これには限られない。感光体膜５１ｂの膜厚に関する情報としては、例えば、感光体膜５１ｂの膜厚としたり、あるいは感光体膜５１ｂの帯電直流電流としてもよい。これらの場合も、制御部２０は、装置本体１０に装着されたドラムカートリッジ５７のメモリタグ５８から測定値を読み出して、その測定値に基づいて例えば帯電装置５２を制御することができる。
【００６０】
尚、感光体膜５１ｂの膜厚に関する情報を感光体膜５１ｂの膜厚とした場合は、下記のようにして膜厚を算出することができる。本実施の形態では、上述したように、膜厚２０μｍの感光体膜５１ｂでの放電開始電圧Ｖｔｈが５８０［Ｖ］であり、感光体膜５１ｂの膜厚１μｍ当たりの放電開始電圧Ｖｔｈの変化量は約８Ｖである。そのため、算出された放電開始電圧Ｖｔｈが例えば５７２［Ｖ］である場合は、感光体膜５１ｂの膜厚は１９ｕｍと算出することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１…画像形成装置、１０…装置本体、２０…制御部、５１，５１ｃ，５１ｋ，５１ｍ，５１ｙ…感光ドラム（像担持体）、５１ｂ…感光体膜、５２，５２ｃ，５２ｋ，５２ｍ，５２ｙ…帯電装置（帯電手段）、５７，５７ｃ，５７ｋ，５７ｍ，５７ｙ…ドラムカートリッジ（像担持体ユニット）、５８，５８ｃ，５８ｋ，５８ｍ，５８ｙ…メモリタグ（記憶手段）。
【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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