(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手段と、
前記帯電手段に帯電電圧を印加する電圧印加手段と、
前記帯電手段により前記像担持体に帯電電圧を印加した際に該帯電手段から前記像担持体に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記帯電手段により前記像担持体に帯電電圧を印加した時間を検知する時間検知手段と、
前記時間検知手段により検知された時間に応じて前記電流検知手段による電流検知時に前記電圧印加手段により前記帯電手段に印加する帯電電圧を補正する電圧補正手段と、
を有し、
前記電流検知手段による電流検知時には、画像形成時に前記帯電手段に印可する帯電電圧の絶対値よりも大きい絶対値の帯電電圧に前記電圧補正手段により補正された帯電電圧を印可することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記帯電手段の温度を検知する温度検知手段を有し、
前記電圧補正手段は、
前記時間検知手段により検知された時間と、前記温度検知手段により検知された温度と、に応じて前記電流検知手段による電流検知時に前記電圧印加手段により前記帯電手段に印加する帯電電圧を補正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３】
前記電流検知手段により検知された電流から前記像担持体の感光層の膜厚を検知する膜厚検知手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電手段により帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する像露光手段と、
前記像露光手段により前記像担持体に形成された静電潜像に現像剤を供給してトナー像を現像する現像手段と、
前記現像手段により現像したトナー像を転写体に転写する転写手段と、
前記電流検知手段により検知された電流から前記帯電手段、前記像露光手段、前記現像手段、前記転写手段のうちの少なくとも一つの設定値を変更する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１〜３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、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真感光体としては、低価格及び高生産性の利点から、光導電性物質（電荷発生物質や電荷輸送物質）として有機材料を用いた感光層（有機感光層）を金属からなる支持体上に設ける有機電子写真感光体が普及している。
【０００３】
有機電子写真感光体としては、高感度及び材料設計の多様性の利点から以下の通りである。光導電性染料や光導電性顔料の電荷発生物質を含有する電荷発生層と光導電性ポリマーや光導電性低分子化合物の電荷輸送物質を含有する電荷輸送層とを積層してなる積層型感光層を有する電子写真感光体が主流である。
【０００４】
電子写真感光体の表面には、帯電、露光、現像、転写、クリーニングにおいて、電気的外力や機械的外力が直接加えられるため、電子写真感光体には、これ等外力に対する耐久性も要求される。具体的には、これ等外力による表面の傷や摩耗の発生に対する耐久性、即ち、耐傷性及び耐摩耗性が要求される。
【０００５】
有機電子写真感光体の表面の耐傷性や耐摩耗性を向上させる技術としては、結着樹脂として硬化性樹脂を用いた硬化層を表面層とした電子写真感光体が知られている。
【０００６】
更に、炭素−炭素二重結合を有するモノマーと炭素−炭素二重結合を有する電荷輸送性モノマーとを熱または光のエネルギーにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性硬化層を表面層とした電子写真感光体が知られている。
【０００７】
更に、同一分子内に連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を電子線のエネルギーにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性硬化層を表面層とした電子写真感光体等が知られている。
【０００８】
このように、近年、有機電子写真感光体の周面の耐傷性や耐摩耗性を向上させる技術として、電子写真感光体の表面層を硬化層とし、もって表面層の機械的強度を高めるという技術が確立されてきている。
【０００９】
しかしながら、表層に硬化層を持つ電子写真感光体を用いても表面の摩耗は完全に防ぐことはできない。耐久が進んで硬化層が削られると、硬化層の下層に存在する感光層が露出し、感光層の摩耗が始まる。感光層は機械的外力に弱く、露出したところから急激に摩耗する。
【００１０】
絶縁体である感光層の摩耗が進むと、摩耗部では感光層の下層に存在する金属からなる支持体に電荷が移動してしまい、電荷の保持ができなくなる。その結果、摩耗部では画像不良が発生する。一旦、画像不良が発生してしまうと、大部分のユーザは感光体の交換を行うが、サービスマンのように常駐していない人が感光体の交換を行う場合には、感光体の寿命予測が必要になる。
【００１１】
そこで、特許文献１には、帯電手段に電圧を印加して、感光体に流れる直流電流を検知することで感光体の膜厚を検知する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】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】
【００１３】
帯電ローラは、耐久が進むと電気抵抗の上昇が発生することが分かっている。電気抵抗の上昇の原因は複数あり、帯電ローラの外添汚染や帯電ローラの表層削れ等耐久による変化が主要因である。電気抵抗の上昇により感光体に印加される直流電圧は上昇した抵抗分だけ減少する。電気抵抗の上昇分で低下する直流電圧は環境により差はあるが１０数Ｖ程度であり、画像不良が発生して画像形成を停止しまうようなレベルではない。しかし、感光体の膜厚測定には直接影響してしまう。直流電圧が減少すると直流電流検知回路により検知される直流電流は減少してしまう。結果、制御回路は実際よりも感光体の膜厚を小さく判断してしまう。
【００１４】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、耐久後の帯電手段の電気抵抗の上昇を補正して帯電手段から像担持体に流れる電流を正確に検知することができる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体と、前記像担持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電圧印加手段と、前記帯電手段により前記像担持体に帯電電圧を印加した際に該帯電手段から前記像担持体に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記帯電手段により前記像担持体に帯電電圧を印加した時間を検知する時間検知手段と、前記時間検知手段により検知された時間に応じて前記電流検知手段による電流検知時に前記電圧印加手段により前記帯電手段に印加する帯電電圧を補正する電圧補正手段と、を有し、前記電流検知手段による電流検知時には、画像形成時に前記帯電手段に印可する帯電電圧の絶対値よりも大きい絶対値の帯電電圧に前記電圧補正手段により補正された帯電電圧を印可することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、耐久後の帯電手段の電気抵抗の上昇を補正して帯電手段から像担持体に流れる電流を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面説明図である。
【図２】帯電手段に帯電電圧を印加する帯電バイアス電源の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】像担持体の層構造を示す断面説明図である。
【図４】像担持体の膜厚と、帯電手段から像担持体に流れる直流電流との関係を示す図である。
【図５】（ａ）は帯電手段に印加する直流電圧を変化させたときの該直流電圧に重畳された交流電圧と、像担持体の表面電位との関係を示す図である。（ｂ）は帯電手段に印加する直流電圧を変化させたときの該直流電圧に重畳された交流電圧と、帯電手段から像担持体に流れる直流電流との関係を示す図である。
【図６】帯電手段に印加される帯電電圧の印加時間と、画像形成装置本体内の温度とを変化させたときの帯電手段を介して像担持体に印加される実際の直流電圧の減少量を示す図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置の第１実施形態における帯電手段から像担持体に流れる直流電流の検知と、像担持体の寿命予測動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明に係る画像形成装置の第２実施形態における帯電手段から像担持体に流れる直流電流の検知と、各種の画像形成プロセス手段の設定値にフィードバックする様子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】
【００１８】
図により本発明に係る画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。尚、各図面において同一の符号を付したものは、同一の構成または作用をなすものであり、これ等についての重複説明は適宜省略した。
【実施例１】
【００１９】
先ず、図１〜図７を用いて本発明に係る画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。
【００２０】
＜画像形成装置＞
先ず、図１を用いて本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。図１は本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面説明図である。図１に示す本実施形態の画像形成装置17は、接触帯電方式を採用した電子写真方式のレーザビームプリンタである。
【００２１】
図１に示す本実施形態の画像形成装置17は、図１の左側から順にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色の画像形成プロセス手段が設けられている。以下の説明では、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色の像担持体となる感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを代表して単に感光ドラム１を用いて説明する場合もある。他の画像形成プロセス手段についても同様である。
【００２２】
＜像担持体＞
図３は像担持体となる感光ドラム１の層構造を示す断面説明図である。感光ドラム１は、帯電特性が負帯電性の回転ドラム型の有機電子写真感光体であり、アルミニウム製シリンダからなる導電性基体１ｅの表面に下地層１ｄが設けられ、該下地層１ｄの表面に有機材料からなる電荷発生層１ｃが設けられる。
【００２３】
更に、電荷発生層１ｃの表面に厚さ約２０μｍの電荷輸送層１ｂが設けられ、該電荷輸送層１ｂの表面に硬化層１ａが設けられる。下地層１ｄ、電荷発生層１ｃ、電荷輸送層１ｂ、硬化層１ａは、導電性基体１ｅの表面上に下から順に塗り重ねて構成される。本実施形態では、電荷輸送層１ｂ、電荷発生層１ｃ、下地層１ｄを感光ドラム１の感光層１ｆという。
【００２４】
感光ドラム１の表面層は、結着樹脂として硬化性樹脂を用いて硬化層１ａとしている。尚、本実施形態では、感光ドラム１の表面硬化処理として硬化性樹脂を用いて硬化層１ａを設けた。他に、炭素−炭素二重結合を有するモノマーと、炭素−炭素二重結合を有する電荷輸送性モノマーとを熱または光のエネルギーにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性の硬化層１ａを用いることができる。更に、同一分子内に連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を電子線のエネルギーにより硬化重合させることによって形成される電荷輸送性の硬化層１ａ等を用いることができる。
【００２５】
本実施形態の感光ドラム１は、軸方向の長さが３４０ｍｍ、外径直径が３０ｍｍであり、中心支軸を中心に３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）で図１の反時計回り方向に回転駆動される。
【００２６】
＜帯電手段＞
感光ドラム１の表面を帯電する帯電手段となる帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に接触して一様に帯電処理する。本実施形態の帯電ローラ２は、軸方向の長さが３３０ｍｍ、外径直径が１４ｍｍであり、ステンレス製の芯金２ａの外周上に導電性を有するゴムからなる弾性層２ｂを形成して構成される。
【００２７】
帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受部材により回転自在に保持されると共に、押圧バネによって感光ドラム１の表面に向かって付勢して、該感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させている。
【００２８】
これにより、帯電ローラ２は、周速度が３００ｍｍ／ｓｅｃの感光ドラム１の回転に従動して回転する。帯電ローラ２は、感光ドラム１との間の微小ギャップにて生じる放電現象を利用して該感光ドラム１の表面を一様に帯電する。帯電ローラ２の芯金２ａには、電圧印加手段となる帯電バイアス電源18により所定の条件の帯電電圧Ｖ２が印加される。
【００２９】
本実施形態の帯電バイアス電源18は、直流電源18ａと、交流電源18ｂとを有して構成される。例えば、帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃを−５００Ｖ、交流電圧Ｖ２ａｃを、その環境条件における放電開始電圧の２倍以上の値に設定する。これにより図１の反時計回り方向に回転する感光ドラム１の表面上の画像形成部が約−５００Ｖに一様に帯電処理される。
【００３０】
尚、画像形成中に帯電バイアス電源18から帯電ローラ２に印加される直流電圧Ｖ２ｄｃは、−５００Ｖに限定されるものではない。画像形成装置17が使用される環境条件や感光ドラム１や帯電ローラ２の使用耐久状況等に応じて、感光ドラム１の表面の帯電電位ＶＤが良好な画像形成に適する電位になるように適宜設定される。
【００３１】
＜像露光手段＞
像露光手段となるレーザスキャナ３は、帯電ローラ２により一様に帯電処理された感光ドラム１の表面に画像情報に応じたレーザ光３ａを照射することで静電潜像を形成する。本実施形態のレーザスキャナ３は、半導体レーザを用いて構成される。
【００３２】
レーザスキャナ３は、画像読み取り装置等のホスト処理装置から画像形成装置17に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光３ａを出力する。そして、帯電ローラ２により回転しながら一様に帯電処理される感光ドラム１の表面に該レーザ光３ａを照射して走査露光する。これにより感光ドラム１の表面のレーザ光３ａが照射された部位の電位が低下し、回転する感光ドラム１の表面には、画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【００３３】
＜現像手段＞
現像手段となる図示しない現像装置には、現像剤担持体となる現像スリーブ４が設けられている。レーザスキャナ３により感光ドラム１の表面上に形成された静電潜像に対して現像スリーブ４により現像剤となるトナーを供給する。これにより感光ドラム１の表面上に形成された静電潜像がトナー像として反転現像される。
【００３４】
図示しない現像装置に設けられる本実施形態の現像スリーブ４の軸方向の長さは３２５ｍｍである。本実施形態の現像スリーブ４は、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを保持し、感光ドラム１の表面に接触させながら現像を行う。
【００３５】
本実施形態では、トナーはポリエステルを主体とした樹脂バインダーに顔料を混練したものを粉砕分級して得られた平均粒径が約６μｍのトナーを用いている。また、感光ドラム１の表面に付着したトナーの平均帯電量は、約−３０μＣ／ｇである。
【００３６】
図示しない現像装置に設けられる現像スリーブ４には、図示しない現像バイアス電源から所定の現像バイアス電圧Ｖ４が印加される。本実施形態の現像バイアス電圧Ｖ４は、直流電圧Ｖ４ｄｃと交流電圧Ｖ４ａｃとを重畳した振動電圧である。
【００３７】
本実施形態の現像スリーブ４に印加される振動電圧からなる現像バイアス電圧Ｖ４は、例えば、周波数が８．０ｋＨｚ、ピーク間電圧が１．８ｋＶからなる矩形波の交流電圧Ｖ４ａｃを所定の直流電圧Ｖ４ｄｃに重畳した振動電圧で構成される。
【００３８】
現像スリーブ４に印加される直流電圧Ｖ４ｄｃは、感光ドラム１の表面と現像スリーブ４との間に形成される現像部における該感光ドラム１の表面電位に対して適正なカブリ取り電位になるように適宜設定される。カブリ取り電位により感光ドラム１の表面上の非画像部にトナーが転写されるのを防止する。
【００３９】
＜中間転写体＞
各色の感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面に対向して図１の矢印Ａ方向に回転する転写体となる中間転写ベルト７が設けられている。中間転写ベルト７は、張架ローラ19ａ，19ｂ，19ｃにより図１の矢印Ａ方向に回転可能に張架されている。
【００４０】
＜一次転写手段＞
中間転写ベルト７の内周面側で各色の感光ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに対向して転写手段となる一次転写ローラ５が設けられている。一次転写ローラ５は、感光ドラム１の表面に対して中間転写ベルト７を挟んで所定の押圧力をもって圧接されている。中間転写ベルト７を挟んで一次転写ローラ５と感光ドラム１の表面との圧接ニップ部が一次転写部として構成される。
【００４１】
一次転写ローラ５には、図示しない一次転写バイアス電源からトナーの正規帯電極性（負極性）とは逆極性（正極性）の一次転写バイアス電圧Ｖ５として、本実施形態では＋６００Ｖが印加される。
【００４２】
これにより図１の左側から順にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色の感光ドラム１の表面上に図示しない現像装置により現像されたトナー像が図１の矢印Ａ方向に回転する中間転写ベルト７の外周面上に順次に静電転写されて重畳される。
【００４３】
＜搬送部＞
一方、給送カセット11内に収容された記録材15が給送ローラ12により繰り出され、図示しない分離手段により一枚ずつ分離給送される。図示しない搬送ローラ等により搬送パス13を搬送された記録材15は、一旦停止したレジストローラ14のニップ部に先端部が当接し、該記録材15の腰の強さにより斜行が矯正される。
【００４４】
中間転写ベルト７は、図１の矢印Ａ方向に回転移動する。その際に、各色の感光ドラム１の表面上に現像されたトナー像は一次転写ニップ部Ｎ１において中間転写ベルト７の外周面上に一次転写されて重畳される。
【００４５】
各色のトナー像が重畳されたフルカラーのトナー像は張架ローラ19ａの外周に巻回された中間転写ベルト７の外周面と、二次転写手段となる二次転写ローラ８とが当接する二次転写ニップ部Ｎ２に到達する。
【００４６】
それと同期してレジストローラ14により挟持搬送される記録材15が二次転写ニップ部Ｎ２に到達する。そして、図示しない二次転写バイアス電源から二次転写ローラ８に二次転写バイアス電圧Ｖ８が印加されて中間転写ベルト７の外周面上に重畳されたトナー像が一括して記録材15に二次転写される。本実施形態の二次転写ローラ８には、図示しない二次転写バイアス電源から＋８００Ｖの二次転写バイアス電圧Ｖ８が印加される。
【００４７】
中間転写ベルト７の外周面上に重畳されたトナー像が二次転写された記録材15は、定着手段となる定着装置10に搬送される。本実施形態の定着装置10は、定着ローラと加圧ローラとを有して構成される。未定着トナー像が担持された記録材15が定着ローラと加圧ローラとにより挟持搬送される過程で加熱及び加圧されて未定着トナー像が溶融して記録材15上に熱定着される。その後、画像形成装置17の外部に設けられた図示しない排出トレイ上に排出される。
【００４８】
＜クリーニング手段＞
一次転写後に感光ドラム１の表面上に若干残留する転写残トナーは、クリーニング手段となるクリーニングブレード６により掻き取られて図示しないクリーナ容器内に回収される。本実施形態のクリーニングブレード６は、平板状のウレタンゴムからなり、長手方向（軸方向）の長さは３３０ｍｍである。クリーニングブレード６は、２９４×１０−５Ｎｍ（３０ｇｆ／ｃｍ）の線圧で感光ドラム１の表面に押圧されている。
【００４９】
二次転写後に中間転写ベルト７の外周面上に若干残留する転写残トナーは、クリーニング手段となるクリーニングブレード９により掻き取られてクリーナ容器16内に回収される。
【００５０】
＜制御手段＞
図２に示すように、画像形成装置17には、制御手段となる制御部100が設けられている。制御部100には、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算装置）が設けられている。更に、ＲＡＭ（Randon Access Memory；ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（Read Only Memory；リードオンリメモリ）が設けられている。
【００５１】
記憶手段となるＲＡＭとＲＯＭは、画像形成装置17本体内に設けられた制御基盤内に実装されたメモリ22でも良い。他に、画像形成装置17本体に対して着脱自在に装着されるプロセスカートリッジに設置されるタグ内のメモリでも良い。プロセスカートリッジは、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像スリーブ４が設けられた図示しない現像装置、クリーニングブレード６が設けられた図示しないクリーニング装置が一体的に設けられ、画像形成装置17本体に対して着脱自在に装着される。
【００５２】
制御部100には、画像形成装置17本体に設けられる操作パネル102が設けられいる。また、感光ドラム１と接地電位Ｇとの間には交流電源測定回路24が設けられおり、該交流電源測定回路24により測定されたデータが制御部100に送られる。
【００５３】
＜電流検知手段＞
図２は、帯電手段となる帯電ローラ２に帯電電圧Ｖ２を印加する帯電バイアス電源18の制御系の構成を示すブロック図である。図２に示すように、感光ドラム１と、接地電位Ｇとの間に帯電ローラ２により感光ドラム１の表面に帯電電圧Ｖ２を印加した際に該帯電ローラ２から感光ドラム１の表面に流れる直流電流Ｉを検知する電流検知手段となる電流検知回路101が設けられている。
【００５４】
電流検知回路101は、抵抗101Ｒと、コンデンサ101Ｃとを有して構成される。抵抗101Ｒは、感光ドラム１と接地電位Ｇとの間に接続されている。これにより帯電バイアス電源18に設けられる直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加される直流電圧Ｖ２ｄｃによって該帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉが抵抗101Ｒに流れる。該抵抗101Ｒの両端に発生する電圧を検知することにより該直流電流Ｉを測定する。
【００５５】
コンデンサ101Ｃは、直流電圧Ｖ２ｄｃと重畳された交流電圧Ｖ２ａｃによって感光ドラム１に流れる交流電流をバイパスする。
【００５６】
電流検知回路101は、帯電バイアス電源18に設けられる直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加される直流電圧Ｖ２ｄｃと、交流電源18ｂにより帯電ローラ２に印加される交流電圧Ｖ２ａｃとが重畳された振動電圧により発生する直流電流Ｉを検知する。制御部100は、直流電流Ｉと、交流電流とをモニタする。
【００５７】
制御部100は、電流検知回路101により検知された帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉから感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを検知する膜厚検知手段を兼ねている。制御部100は、抵抗101Ｒの端子間電圧を測定し、その測定値に基づいて感光ドラム１の感光層１ｆの現在の膜厚ｄを算出する。
【００５８】
＜直流電圧の補正＞
電流検知回路101により帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを検知する。そのときの帯電バイアス電源18に設けられる直流電源18ａにより該帯電ローラ２に印加される直流電圧Ｖ２ｄｃにおいて、耐久後の帯電ローラ２の電気抵抗の上昇による該直流電圧Ｖ２ｄｃの降下分を補正する方法について説明する。
【００５９】
＜膜厚検知＞
先ず、図４を用いて感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄ検知について説明する。図４は、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄと、帯電バイアス電源18に設けられる直流電源18ａにより帯電ローラ２から感光ドラム１に直流電圧Ｖ２ｄｃを印加したときに該帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉとの関係を示す図である。
【００６０】
帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２により一様に帯電された感光ドラム１の表面の帯電電位ＶＤと、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄとの間には、以下の数１式で示す関係が成立する。以下の数１式において、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄは、図３に示すように、感光層１ｆの表面から導電性基体１ｅの表面までの距離である。Ｑは、感光層１ｆに与えられる単位面積あたりの電荷量、Ｃｐは、感光層１ｆの単位面積あたりの静電容量、ε０は真空中の誘電率、εｒは感光層１ｆの比誘電率をそれぞれ示す。
【００６１】
［数１］
Ｑ＝Ｃｐ×ＶＤ ＝ε０×εｒ×（１／ｄ）×ＶＤ
【００６２】
前記数１式から分かるように、感光ドラム１が摩耗して感光層１ｆの膜厚ｄが減少する。すると、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２により一様に帯電された感光ドラム１の表面の帯電電位ＶＤが同一の場合では以下の通りである。感光層１ｆに与えられる単位面積あたりの電荷量Ｑは大きくなる。即ち、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを測定するには、感光層１ｆに与えられる単位面積あたりの電荷量Ｑを測定すれば良い。
【００６３】
一方、帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉの強さＩ（ｔ）は、以下の数２式に示すように、感光層１ｆに与えられる単位時間当たりの電荷量Ｑ（ｔ）で定義される。
【００６４】
［数２］
Ｉ（ｔ）＝ｄＱ（ｔ）／ｄｔ
【００６５】
これにより感光層１ｆに与えられる単位面積あたりの電荷量Ｑを測定するには、帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを測定すれば良い。
【００６６】
図２に示す電流検知回路101により帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを測定する。これにより制御部100は、図４の曲線ｆで示す帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを考慮する。更に、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを考慮する。そして、図４の曲線ｆで示す直流電流Ｉと膜厚ｄとの相関関係データを用いて感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを求めることにより該感光ドラム１の寿命を予測することができる。
【００６７】
より精度良く感光ドラム１の寿命を予測するために、図２に示す電流検知回路101により測定された帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉと、初期の直流電流Ｉ０との差電流ΔＩを用いる場合もある。これは、予め設定された感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄに対して該感光層１ｆの摩耗が進んで該感光層１ｆの膜厚ｄがどの程度減少したかという観点から感光ドラム１の寿命を予測することも出来る。
【００６８】
＜直流電流検知＞
本実施形態では、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを検知するために、図２に示す電流検知回路101により帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを検知する。該直流電流Ｉの検知は、図２に示す帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に振動電圧からなる帯電電圧Ｖ２を印加しているときに該帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを電流検知回路101により検知する。
【００６９】
制御部100は、画像形成装置17により印刷される記録材15が所定の印刷枚数に到達したことを検知すると、図２に示す帯電バイアス電源18により通常の画像形成時の帯電電圧Ｖ２とは異なる振動電圧を帯電ローラ２に印加する。これと同時に電流検知回路101により該帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを検知する。
【００７０】
本実施形態では、帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃは７００Ｖである。また、帯電バイアス電源18に設けられた交流電源18ｂにより帯電ローラ２に印加する交流電圧Ｖ２ａｃは以下の通りである。電流検知回路101により該帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉの検知を行なう直前に画像形成装置17内の制御により適正な値に設定する。
【００７１】
帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃは、大きい方が該帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉも増加する。このためリーク等の弊害がないところまで該直流電圧Ｖ２ｄｃを上げる方が望ましい。
【００７２】
直流電圧Ｖ２ｄｃに重畳する交流電圧Ｖ２ａｃは、感光ドラム１と帯電ローラ２との間に十分な放電が確保されて、該直流電圧Ｖ２ｄｃに等しい帯電電位ＶＤを感光ドラム１の表面上に形成できる電圧であることが好ましい。
【００７３】
図５（ａ）は、帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃを変化させる。そのときの該帯電バイアス電源18に設けられた交流電源18ｂにより帯電ローラ２に印加する交流電圧Ｖ２ａｃと、感光ドラム１の表面の帯電電位ＶＤとの関係を示す図である。
【００７４】
図５（ｂ）は、帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃを変化させる。そのときの該帯電バイアス電源18に設けられた交流電源18ｂにより帯電ローラ２に印加する交流電圧Ｖ２ａｃと、該帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉとの関係を示す図である。
【００７５】
図５（ａ），（ｂ）において、曲線ａ１，ａ２は、帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃが−８００Ｖの場合を示す。曲線ｂ１，ｂ２は、帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃが−６００Ｖの場合を示す。曲線ｅ１，ｅ２は、帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃが−４００Ｖの場合を示す。
【００７６】
図５（ａ）の横軸で示す交流電圧Ｖ２ａｃが十分でないと、帯電ローラ２に印加した直流電圧Ｖ２ｄｃを感光ドラム１の表面の帯電電位ＶＤに十分に反映できない。図５（ｂ）の横軸で示す交流電圧Ｖ２ａｃが十分でないと、電流検知回路101により検知される帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉと、直流電圧Ｖ２ｄｃの関係が不安定になる。
【００７７】
＜耐久後の帯電手段の電気抵抗の上昇に対する帯電手段に印加する直流電圧の補正＞
次に、図６を用いて耐久後の帯電ローラ２の電気抵抗の上昇に対する帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃの補正ついて説明する。
【００７８】
＜直流電圧補正＞
帯電ローラ２は、耐久により電気抵抗の上昇が発生する。帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に直流電圧Ｖ２ｄｃを印加する。耐久により電気抵抗が上昇した該帯電ローラ２を介して感光ドラム１の表面上に印加される実際の直流電圧Ｖ２ｄｃは、直流電源18ａの出力値よりも１０数Ｖ程度減少してしまう。
【００７９】
図２に示す電流検知回路101により帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを検知する際に、耐久による帯電ローラ２の電気抵抗上昇分を考慮した所望の直流電圧Ｖ２ｄｃが印加されていない。このため電流検知回路101により検知される帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉが実際の値よりも小さい値で検知されてしまうことが確認されている。
【００８０】
また、耐久による帯電ローラ２の電気抵抗の上昇による直流電圧Ｖ２ｄｃの減少は、帯電ローラ２の温度Ｔによっても変化することが分かっている。
【００８１】
本実施形態では、図２に示すように、帯電ローラ２により感光ドラム１の表面に帯電電圧Ｖ２を印加した時間を検知する時間検知手段となるタイマ23が制御部100に接続されている。
【００８２】
また、画像形成装置17本体内の温度Ｔを検知することで帯電ローラ２の温度Ｔを検知する温度検知手段となる温度センサを有する環境センサ20が制御部100に接続されている。
【００８３】
図６は、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈと、画像形成装置17本体内の温度Ｔとを変化させたときの帯電ローラ２を介して感光ドラム１の表面上に印加される実際の直流電圧Ｖ２ｄｃの減少量を示す。
【００８４】
画像形成装置17本体内の温度Ｔは、温度センサを有する環境センサ20により検知されている。図６に示すように、画像形成装置17本体内の温度Ｔが高い場合は、それに伴って帯電ローラ２の温度Ｔも高くなり、直流電圧Ｖ２ｄｃの減少量は小さくなる。
【００８５】
一方、画像形成装置17本体内の温度Ｔが低い場合は、それに伴って帯電ローラ２の温度Ｔも低くなり、直流電圧Ｖ２ｄｃの減少量は大きくなる。
【００８６】
図６に示すように、図２に示す電流検知回路101により帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを検知する。その際に帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃは以下の通りである。帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈと、直流電流Ｉの検知時の画像形成装置17本体内の温度Ｔ（帯電ローラ２の温度Ｔ）とを考慮して補正する必要がある。
【００８７】
図２に示すように、制御部100には、時間検知手段となるタイマ23が接続されている。タイマ23は、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に帯電電圧Ｖ２の印加を開始した時刻から時間測定を開始する。そして、電流検知回路101により帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを検知する時刻までの時間を測定する。
【００８８】
タイマ23により検知された帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈは、記憶手段となるメモリ22に随時記憶される。
【００８９】
図２に示す電流検知回路101により帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを検知する際に帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧Ｖ２ｄｃを補正する補正式は以下の数３式に示す通りである。
【００９０】
尚、以下の数３式において、Ｖ２ｄｃｃは、直流電流Ｉの検知時に実際に帯電ローラ２に印加する補正後の直流電圧である。Ｖ２ｄｃ０は、直流電流Ｉの検知時に予め設定されている帯電ローラ２に印加する補正前の直流電圧である。本実施形態では、帯電ローラ２に印加する補正前の直流電圧Ｖ２ｄｃ０は、７００Ｖに設定されている。
【００９１】
ΔＶは、図６に示すように、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈを考慮する。更に、直流電流Ｉの検知時の画像形成装置17本体内の温度Ｔ（帯電ローラ２の温度Ｔ）を考慮する。そして、印加時間ｈと温度Ｔとにより決定される耐久による帯電ローラ２の電気抵抗の上昇による直流電圧Ｖ２ｄｃの補正値を示す。
【００９２】
［数３］
Ｖ２ｄｃｃ＝Ｖ２ｄｃ０＋ΔＶ
【００９３】
耐久による帯電ローラ２の電気抵抗の上昇の補正値ΔＶには、直流電流Ｉの検知時の画像形成装置17本体内の温度Ｔ（帯電ローラ２の温度Ｔ）の因子が入っている。このため前記数３式による直流電圧Ｖ２ｄｃの補正計算は、直流電流Ｉの検知制御毎に実行する。
【００９４】
＜直流電流の検知動作＞
図７は、本実施形態における帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉの検知動作を示すフローチャートである。図７のステップＳ１１において、制御部100は、直流電流Ｉの検知動作を制御するカウンタ21のカウント値ｎが実行閾値ｎ０を超えるか否かを判断する。
【００９５】
カウンタ21は、画像形成装置17により印刷される記録材15の枚数を随時カウントしている。実行閾値ｎ０は、画像形成装置17により印刷される記録材15が予め設定した所定の印刷枚数に設定されている。
【００９６】
制御部100は、前記ステップＳ１１において、カウンタ21のカウント値ｎが実行閾値ｎ０以下の場合は、ステップＳ１７に進んで制御を終了する。
【００９７】
前記ステップＳ１１において、カウンタ21のカウント値ｎが実行閾値ｎ０よりも大きい場合は、ステップＳ１２に進む。前記ステップＳ１２において、制御部100は、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈを記憶手段となるメモリ22から読み取る。
【００９８】
次に、ステップＳ１３に進んで、制御部100は、図２に示す環境センサ20に設けられた温度センサにより検知された画像形成装置17本体内の温度Ｔを読み取る。
【００９９】
次に、ステップＳ１４に進んで、制御部100は、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈを考慮する。更に、画像形成装置17本体内の温度Ｔを考慮する。そして、図６に示すような印加時間ｈと温度Ｔと直流電圧Ｖ２ｄｃとの相関関係テーブルを用いて耐久による帯電ローラ２の電気抵抗の上昇による直流電圧Ｖ２ｄｃの補正値ΔＶを決定する。
【０１００】
そして、前記数３式を用いて、直流電流Ｉの検知時に予め設定されている帯電ローラ２に印加する補正前の直流電圧Ｖ２ｄｃ０（７００Ｖ）に前記ステップＳ１４で求めた補正値ΔＶを加算する。そして、直流電流Ｉの検知時に実際に帯電ローラ２に印加する補正後の直流電圧Ｖ２ｄｃｃを直流電圧Ｖ２ｄｃとして設定する。
【０１０１】
本実施形態の制御部100は、電圧変更手段を兼ねる。制御部100は、タイマ23により検知された帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈに応じて以下の通りである。電流検知回路101による帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉの電流検知時に帯電バイアス電源18の直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する帯電電圧Ｖ２の直流電圧Ｖ２ｄｃを変更する。
【０１０２】
更に、本実施形態の制御部100は、タイマ23により検知された帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈと、環境センサ20の温度センサにより検知された温度Ｔと、に応じて以下の通りである。電流検知回路101による帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉの電流検知時に帯電バイアス電源18の直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する帯電電圧Ｖ２の直流電圧Ｖ２ｄｃを変更する。
【０１０３】
次に、ステップＳ１５において、制御部100は、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に帯電電圧Ｖ２として、補正後の直流電圧Ｖ２ｄｃｃを直流電圧Ｖ２ｄｃとして印加する。
【０１０４】
これにより帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを電流検知回路101により検知する。
【０１０５】
次に、ステップＳ１６において、制御部100は、図４に示す直流電流Ｉと、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄとの相関関係を示す曲線ｆに基づいて以下の通りである。図２に示す電流検知回路101により検知された直流電流Ｉから感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを求めて該感光ドラム１の寿命を予測する。その後、前記ステップＳ１６に進んで、制御部100は制御を終了する。
【０１０６】
これにより、耐久後の帯電ローラ２の電気抵抗の上昇分を補正することで、該帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを正確に検知することができ、耐久後の感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを正確に検知することができる。これにより感光ドラム１の寿命を正確に予測することができる。
【０１０７】
尚、画像形成装置17本体に設けられたメモリ22には、固有のプロセスカートリッジに関する以下の各種データが一時的に記憶される。画像形成装置17本体に対して着脱可能に設けられた固有のプロセスカートリッジに設けられた感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄに関するデータである。更に、タイマ23により検知された帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈに関するデータである。更に、帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉに関するデータである。これ等の固有のプロセスカートリッジに関する各種データは、プロセスカートリッジの交換に伴って画像形成装置17本体に設けられたメモリ22から消去されてリセットされる。
【実施例２】
【０１０８】
次に、図８を用いて本発明に係る画像形成装置17の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。
【０１０９】
前記第１実施形態では、図４に示す直流電流Ｉと、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄとの相関関係を示す曲線ｆに基づいて以下の通りである。図２に示す電流検知回路101により検知された帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉから感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを求めて該感光ドラム１の寿命を予測した。
【０１１０】
感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄが減少すると、各種の画像形成プロセス手段の設定値も適宜変えなければならない。設定値を変更する画像形成プロセス手段は、例えば、感光ドラム１の表面に接している帯電ローラ２や現像スリーブ４、或いは、中間転写ベルト７を介在して感光ドラム１の表面に対向している一次転写ローラ５等である。
【０１１１】
これは感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄが減少すると、該感光層１ｆの単位面積あたりの静電容量Ｃｐが増加し、電気的な相関関係が変化するからである。
【０１１２】
本実施形態では、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを各種の画像形成プロセス手段の設定値にフィードバックする一例について説明する。
【０１１３】
本実施形態では、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄが１μｍ減少する毎に帯電バイアス電源18に設けられた交流電源18ｂにより帯電ローラ２に印加する交流電圧Ｖ２ａｃを１０Ｖ下げるフィードバックを実施している。
【０１１４】
他に、感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄが所定量減少する毎に現像スリーブ４や一次転写ローラ５の感光ドラム１の周囲に設けられる各種の画像形成プロセス手段の設定値にフィードバックしても良い。
【０１１５】
＜直流電流の検知動作＞
図８は、本実施形態における帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉの検知動作を示すフローチャートである。尚、図８のステップＳ２１〜Ｓ２５，Ｓ２７は、前記第１実施形態の図７のステップＳ１１〜Ｓ１５，Ｓ１７と略同様であるため重複する説明は省略する。
【０１１６】
図８のステップＳ２１において、制御部100は、直流電流Ｉの検知動作を制御するカウンタ21のカウント値ｎが実行閾値ｎ０を超えるか否かを判断する。
【０１１７】
前記ステップＳ２１において、カウンタ21のカウント値ｎが実行閾値ｎ０以下の場合は、ステップＳ２７に進んで、制御部100は制御を終了する。
【０１１８】
前記ステップＳ２１において、カウンタ21のカウント値ｎが実行閾値ｎ０よりも大きい場合は、ステップＳ２２に進む。前記ステップＳ２２において、制御部100は、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈを記憶手段となるメモリ22から読み取る。
【０１１９】
次に、ステップＳ２３において、制御部100は、図２に示す環境センサ20に設けられた温度センサにより検知された画像形成装置17本体内の温度Ｔを読み取る。
【０１２０】
次に、ステップＳ２４において、制御部100は、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間ｈを考慮する。更に、画像形成装置17本体内の温度Ｔを考慮する。図６に示すような印加時間ｈと、温度Ｔと、直流電圧Ｖ２ｄｃとの相関関係テーブルを用いて耐久による帯電ローラ２の電気抵抗の上昇による直流電圧Ｖ２ｄｃの補正値ΔＶを決定する。
【０１２１】
そして、前記数３式を用いて、直流電流Ｉの検知時に予め設定されている帯電ローラ２に印加する補正前の直流電圧Ｖ２ｄｃ０（７００Ｖ）に前記ステップＳ２４で求めた補正値ΔＶを加算する。そして、直流電流Ｉの検知時に実際に帯電ローラ２に印加する補正後の直流電圧Ｖ２ｄｃｃを直流電圧Ｖ２ｄｃとして設定する。
【０１２２】
次に、ステップＳ２５において、制御部100は、帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に帯電電圧Ｖ２として、補正後の直流電圧Ｖ２ｄｃｃを直流電圧Ｖ２ｄｃとして印加する。
【０１２３】
これにより帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを電流検知回路101により検知する。
【０１２４】
次に、ステップＳ２６において、制御部100は、電流検知回路101により検知された直流電流Ｉから帯電ローラ２、レーザスキャナ３、図示しない現像装置、一次転写ローラ５の各種の画像形成プロセス手段のうちの少なくとも一つの設定値を適宜変更する。その後、ステップＳ２７に進んで、制御部100は、制御を終了する。
【０１２５】
これにより耐久後の帯電ローラ２の電気抵抗の上昇分を補正する。これにより該帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流Ｉを正確に検知することができる。これにより耐久後の感光ドラム１の感光層１ｆの膜厚ｄを正確に検知することができる。また、各種の画像形成プロセス手段の設定値を正確に変更することができる。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【０１２６】
尚、前記各実施形態では、図示しない現像装置により現像した感光ドラム１の表面上のトナー像を転写体となる中間転写ベルト７の外周面上に一次転写ローラ５により転写する構成について説明した。他に、図示しない現像装置により現像した感光ドラム１の表面上のトナー像を転写体となる記録材15に直接転写する場合にも同様に適用出来る。
【符号の説明】
【０１２７】
ｈ…帯電バイアス電源18により帯電ローラ２に印加される帯電電圧Ｖ２の印加時間
Ｉ…帯電ローラ２から感光ドラム１に流れる直流電流
Ｖ２ｄｃ…帯電バイアス電源18に設けられた直流電源18ａにより帯電ローラ２に印加する直流電圧
１，１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ…感光ドラム（像坦持体）
２，２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…帯電ローラ（帯電手段）
18…帯電バイアス電源（電圧印加手段）
23…タイマ（時間検知手段）
100…制御部（制御手段；膜厚検知手段；電圧変更手段）
101…電流検知回路（電流検知手段）
【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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