(57)【要約】【課題】  使用環境やドラムの経時変化などに影響されることなく、より精度の高い寿命検知を行うことができる像担持体の寿命検知装置およびこの装置を用いた画像形成装置を提供する。【解決手段】  感光ドラム（像担持体）１１４の消耗値Ｗを、Ｗ＝Ｋ×Ｐｔ＋α×Ｄｔ（Ｐｔは帯電印加時間、Ｄｔはドラム回転時間、Ｋは放電電流値に応じて決定される係数、αは適当な定数）により演算し、この消耗値Ｗの積算値Ｓにもとづいて像担持体の寿命を判定する。【選択図】        図１
2005128150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置における像担持体の寿命検知装置であって、
前記像担持体の消耗値Ｗを演算する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段で算出した消耗値Ｗを積算して積算消耗値Ｓを算出する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段で算出した積算消耗値Ｓを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている積算消耗値Ｓにもとづいて前記像担持体の寿命を判定する判定手段と、
を備え、
前記第１の演算手段は、Ｋを係数とした関数によって前記消耗値Ｗを演算するものであり、前記係数Ｋは、前記記憶手段にあらかじめ記憶されている、係数Ｋの複数の候補値から、前記像担持体に放電される放電電流値を少なくとも一つの条件として選択されるものであることを特徴とする像担持体の寿命検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の像担持体の寿命検知装置において、
前記記憶手段は、前記像担持体の寿命規定値Ｚをあらかじめ記憶しており、前記判定手段は、前記積算消耗値Ｓと前記寿命規定値Ｚとを比較することで前記像担持体の寿命を判定することを特徴とする像担持体の寿命検知装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の像担持体の寿命検知装置において、
前記係数Ｋは、係数Ｋの複数の候補値から、前記放電電流値と帯電周波数を含む、複数の条件により選択されることを特徴とする像担持体の寿命検知装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の像担持体の寿命検知装置において、
前記第１の演算手段は、前記係数Ｋと、前記像担持体に電圧が印加される時間Ｐｔとの関数によって前記消耗値Ｗを演算することを特徴とする像担持体の寿命検知装置。
【請求項５】
請求項４に記載の像担持体の寿命検知装置において、
前記第１の演算手段は、前記消耗値Ｗを、
Ｗ＝Ｋ×Ｐｔ＋α×Ｄｔ
ただし、Ｋはその複数の候補値から選択される係数、Ｐｔは前記像担持体に電圧が印加される時間、αは適当な係数、Ｄｔは前記像担持体が駆動される時間、の式にもとづいて演算することを特徴とする像担持体の寿命検知装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の像担持体の寿命検知装置を用いて、前記像担持体の寿命を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６に記載の画像形成装置において、
少なくとも前記像担持体と前記記憶手段を含むプロセスカートリッジが、装置本体に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の画像形成装置において、
前記像担持体の寿命を使用者に警告するための警告手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８に記載の画像形成装置において、
前記記憶手段は、前記寿命規定値Ｚよりも値の小さい、少なくとも一つ以上の寿命警告値Ｙをあらかじめ記憶し、前記積算消耗値Ｓと前記寿命警告値Ｙとを比較して前記積算消耗値Ｓのほうが大きいときには、前記警告手段によって使用者に警告を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術に用いる像担持体の寿命検知装置、および該寿命検知装置を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真技術を用いる画像形成装置において、像担持体表面を所定の電位に均一に帯電させ、その後にレーザ光を照射して照射部分と非照射部分とに電位差を作り、帯電した現像剤（トナー）を付着させて現像する工程があるのは周知である。
【０００３】
前記工程において、一般的には、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムという）が使われる。
【０００４】
従来、感光ドラムを帯電させる帯電手段としては、非接触帯電方式であるコロナ帯電が一般的であったが、近年では、低圧プロセス，低オゾン発生量，低コストなどの点から有利な接触帯電方式が主流となりつつある。接触帯電方式は、例えばローラ形状の帯電部材（以下、帯電ローラという）を感光ドラム表面に当接させ、この帯電ローラに電圧を印加して感光ドラムを帯電させる方式である。
【０００５】
画像形成装置が印刷を繰り返すと、感光ドラムは磨耗していく。その理由は、前述した帯電ローラの他、感光ドラム上の残存トナーを除去するためのクリーニング装置や、画像が転写される記録用紙などと繰り返し接触するためである。
【０００６】
一方で、感光ドラムは電子写真方式の画像形成装置において画像の品質に大きく関わるものである。したがって、感光ドラムの寿命検知を精度良く行うことは極めて重要である。
【０００７】
感光ドラムの寿命検知装置としては、
（１）．ドラム回転検出器を設けて感光ドラムの回転数を計測し、回転数の積算があらかじめ定めた回転数に到達した場合に寿命を報知するもの。
（２）．プリント枚数をカウントし、プリント枚数の積算があらかじめ定めた所定枚数に到達した場合に寿命を報知するもの。
（３）．感光ドラム表面の感光物質の膜厚を測定し、膜圧があらかじめ定めた値以下の場合に寿命を報知するもの（膜圧は、感光ドラムに交流バイアスを印加して、流れる電流量を測定することで算出する。）。
などがあり、これらは従来から広く用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
しかしながら、（１）に挙げたものは、感光ドラムに実際に帯電電圧が印加されている時間と、感光ドラムの回転数との関係が一定ではないため、寿命検知の精度が良くなかった。（２）に挙げたものは、用紙のサイズによって１枚あたりの帯電時間が異なる他、１ジョブ中に何枚印刷するかによっても１枚あたりの帯電時間が異なるため、寿命検知の精度がよくなかった。また、（３）に挙げたものは、環境条件や、帯電ローラや感光ドラムの製造ばらつき（ロット間のばらつき）の影響が大きく、やはり精度の良い寿命検知が難しかった。
【０００９】
これらの寿命検知装置の問題を解決し、さらに精度よく寿命を検知する装置として、帯電印加時間とドラム回転時間の両方からドラム消耗値Ｗを計算し、その積算値によって寿命を検知する装置が提案されている。
【００１０】
この装置では、ドラム消耗値Ｗを次の式で計算する。
【００１１】
Ｗ＝Ｐｔ＋α×Ｄｔ  …（式１）
ここで、Ｐｔは帯電印加時間、Ｄｔはドラム回転時間、αは適当な定数である。
式１で計算されるドラム消耗値Ｗを積算した値を積算消耗値Ｓとして、不揮発性のメモリに記録し、積算消耗値Ｓがあらかじめ定めておいた値を超えたときに、感光ドラムが寿命に至ったことを報知する。
【００１２】
さらに、式１の代わりに以下に示す式２でドラム消耗値Ｗを計算する手法も提案されている。
【００１３】
Ｗ＝Ｍ×Ｐｔ＋α×Ｄｔ  …（式２）
ここで、Ｍは高圧発生回路から帯電ローラに流入する電流値（以下、帯電総電流値という）に応じた係数である。Ｍは複数の候補値があらかじめ決められており、帯電総電流値に応じて候補値の中から選択される。
【００１４】
一般的に感光ドラムにおける工程では、潜像が形成されない領域（以下、非画像領域という）における必要電圧は、潜像が形成される領域（以下、画像領域という）における必要電圧に比べて低いため、ドラムの寿命を延ばすためなどの目的で、非画像領域の放電電流を低く抑える制御を行う場合がある。また、例えばメーカーによる差異など、加圧ローラのばらつきに応じて放電電流を変化させる制御を行う場合がある。
【００１５】
このような場合においても、式２によってドラム消耗値Ｗを計算することで、より高い精度で寿命を検知することができる。
【００１６】
さらに、係数Ｍの選択においては、帯電周波数など帯電総電流以外のパラメータを条件に含めることができる。
【００１７】
例えば、厚紙などの用紙に印刷するときにはプロセススピードを低速にし、それに伴って帯電周波数も低くするという制御を行う場合がある。放電電流値が同等でも、帯電周波数によって感光ドラムの消耗に差が生じることがわかっているので、このような場合においては、係数Ｍの選択条件に帯電周波数を加えることによって、より精密な寿命の検知ができるのである。
【特許文献１】特開平１−６６６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、前記した式２でドラム消耗値Ｗを計算する手法においては、係数Ｍを帯電総電流値にもとづいて決定するため、使用環境やドラムの経時変化の影響で精度が低下してしまうという問題があった。
【００１９】
以下、図１２を参照して、この問題について説明する。
【００２０】
図中、１２０１は高圧発生回路、１２０２は帯電ローラと感光ドラムに生じる容量性負荷、１２０３は帯電ローラと感光ドラムとの間の放電経路である。
【００２１】
帯電総電流値Ｉｔは、実際の放電電流Ｉｓと、容量負荷電流Ｉｃとの和である。感光ドラムの劣化に影響があるのは放電電流Ｉｓであり、放電電流Ｉｓが増えると感光ドラムの劣化が加速され寿命が短くなるが、帯電総電流値Ｉｔと感光ドラムの劣化との間には、直接的な関係はない（特開平９−１９０１４４号公報参照）。
【００２２】
一方で、帯電総電流値Ｉｔと放電電流値Ｉｓとの関係は常に一定ではなく、感光体ドラムの感光体層や誘電体層の膜厚、帯電部材や空気の環境条件によって変動する。
【００２３】
例えば、高温高湿環境では、低温低湿環境に比べて放電が起こりやすくなるために、帯電総電流値Ｉｔに占める放電電流値Ｉｓの割合が大きくなる。
【００２４】
また、感光ドラムの膜圧は使用を繰り返すうちに薄くなるので、使用時間が長い感光ドラムでは容量性負荷が増大し、その結果、帯電総電流値Ｉｔに占める放電電流値Ｉｓの割合が減少する。
【００２５】
以上のように、従来の手法においては、使用環境や経時変化の影響で精度が低下してしまうという問題があった。
【００２６】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、使用環境やドラムの経時変化などに影響されることなく、より精度の高い寿命検知を行うことができる像担持体の寿命検知装置およびこの装置を用いた画像形成装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記課題を解決するため、本発明では、像担持体の寿命検知装置を次の（１）ないし（５）のとおりに構成し、画像形成装置を次の（６）ないし（９）のとおりに構成する。
【００２８】
（１）画像形成装置における像担持体の寿命検知装置であって、
前記像担持体の消耗値Ｗを演算する第１の演算手段と、
前記第１の演算手段で算出した消耗値Ｗを積算して積算消耗値Ｓを算出する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段で算出した積算消耗値Ｓを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている積算消耗値Ｓにもとづいて前記像担持体の寿命を判定する判定手段と、
を備え、
前記第１の演算手段は、Ｋを係数とした関数によって前記消耗値Ｗを演算するものであり、前記係数Ｋは、前記記憶手段にあらかじめ記憶されている、係数Ｋの複数の候補値から、前記像担持体に放電される放電電流値を少なくとも一つの条件として選択されるものである像担持体の寿命検知装置。
【００２９】
（２）前記（１）に記載の像担持体の寿命検知装置において、
前記記憶手段は、前記像担持体の寿命規定値Ｚをあらかじめ記憶しており、前記判定手段は、前記積算消耗値Ｓと前記寿命規定値Ｚとを比較することで前記像担持体の寿命を判定する像担持体の寿命検知装置。
【００３０】
（３）前記（１）または（２）に記載の像担持体の寿命検知装置において、
前記係数Ｋは、係数Ｋの複数の候補値から、前記放電電流値と帯電周波数を含む、複数の条件により選択される像担持体の寿命検知装置。
【００３１】
（４）前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の像担持体の寿命検知装置において、
前記第１の演算手段は、前記係数Ｋと、前記像担持体に電圧が印加される時間Ｐｔとの関数によって前記消耗値Ｗを演算する像担持体の寿命検知装置。
【００３２】
（５）前記（４）に記載の像担持体の寿命検知装置において、
前記第１の演算手段は、前記消耗値Ｗを、
Ｗ＝Ｋ×Ｐｔ＋α×Ｄｔ
ただし、Ｋはその複数の候補値から選択される係数、Ｐｔは前記像担持体に電圧が印加される時間、αは適当な係数、Ｄｔは前記像担持体が駆動される時間、の式にもとづいて演算する像担持体の寿命検知装置。
【００３３】
（６）前記（１）ないし（５）のいずれかに記載の像担持体の寿命検知装置を用いて、前記像担持体の寿命を検知する画像形成装置。
【００３４】
（７）前記（６）に記載の画像形成装置において、
少なくとも前記像担持体と前記記憶手段を含むプロセスカートリッジが、装置本体に対して着脱可能に構成されている画像形成装置。
【００３５】
（８）前記（６）または（７）に記載の画像形成装置において、
前記像担持体の寿命を使用者に警告するための警告手段を備えた画像形成装置。
【００３６】
（９）前記（８）に記載の画像形成装置において、
前記記憶手段は、前記寿命規定値Ｚよりも値の小さい、少なくとも一つ以上の寿命警告値Ｙをあらかじめ記憶し、前記積算消耗値Ｓと前記寿命警告値Ｙとを比較して前記積算消耗値Ｓのほうが大きいときには、前記警告手段によって使用者に警告を行う画像形成装置。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、使用環境やドラムの経時変化などに影響されることなく、より精度の高い寿命検知を行うことができる像担持体の寿命検知装置およびこの装置を用いた画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例１】
【００３９】
実施例１である“画像形成装置”を説明する。
【００４０】
図１において、１０１は本実施例の画像形成装置たる、電子写真方式のレーザビームプリンタである。
【００４１】
１０２はデッキ、１０３はデッキシート有無センサ、１０４は、記録シートの大きさを検知するセンサであるシートサイズ検知センサ、１０５はピックアップローラ、１０６はデッキ給送ローラ、１０７はリタードローラ、１０８は給送センサ、１０９は給送搬送ローラ、１１０はレジストローラ対、１１１はレジ前センサ、１１２はレーザスキャナ部、１１３はプロセスカートリッジ、１１４は感光体ドラム、１１５は帯電ローラ、１１６は現像器、１１７は転写ローラ、１１８は除電針、１１９は搬送ガイド、１２０は定着ローラ、１２１は第１のハロゲンヒータ、１２２は加圧ローラ、１２３は第２のハロゲンヒータ、１２４は定着排出センサ、１２５は両面フラッパ、１２６は排紙センサ、１２７は排紙ローラ対、１２８は反転ローラ対、１２９は反転センサ、１３０はＤカットローラ、１３１は両面センサ、１３２は両面搬送ローラ対、１３３はレーザユニット、１３４はポリゴンミラー、１３５はスキャナモータ、１３６は結像レンズ群、１３７は折り返しミラー、１３８はメインモータ、１３９は高圧電源、１４０はプリンタ制御部、１４１は表示パネル、１４２は外部装置、１４３はＭＰＵ、１４４はインターフェイス、１４５は記憶装置、Ｐは記録シートである。
【００４２】
レーザビームプリンタ１０１は、記録シートＰを収納するデッキ１０２を有するとともに、このデッキ１０２内の記録シートＰの有無を検出するデッキシート有無センサ１０３、デッキ１０２内の記録シートＰのサイズを検知するシートサイズ検知センサ１０４、デッキ１０２から記録シートＰを繰り出すピックアップローラ１０５、該ピックアップローラ１０５によって繰り出された記録シートＰを搬送するデッキ給送ローラ１０６、該デッキ給送ローラ１０６と対をなし、記録シートＰの重送を防止するためのリタードローラ１０７を備えている。
【００４３】
そして、デッキ給送ローラ１０６のシート搬送方向下流側（以下単に「下流」という）には給送搬送状態を検出する給送センサ１０８、さらに下流へと記録シートＰを搬送するための給送搬送ローラ１０９、記録シートＰを画像形成動作と同期して搬送するレジストローラ対１１０、該レジストローラ対１１０への記録シートＰの搬送状態を検出するレジ前センサ１１１が配設されている。
【００４４】
また、レジストローラ対１１０の下流には、後述するレーザスキャナ部１１２からのレーザ光にもとづいて感光体ドラム１１４上にトナー像を形成する画像形成手段を構成するプロセスカートリッジ１１３が装置本体に対して着脱可能に装着されている。
【００４５】
このプロセスカートリッジ１１３は、回転可能な感光体ドラム１１４と、その周囲に帯電ローラ１１５および現像器１１６、さらには図示しないクリーニング器が設けられており、画像形成に際しては帯電ローラ１１５によって感光体ドラム１１４の表面を一様に帯電するとともに、レーザスキャナ部１１２から選択的な露光を行うことで潜像を形成し、その潜像を現像器１１６によってトナー現像して可視像化する。
【００４６】
また、プロセスカートリッジ１１３には、不揮発性の記憶素子１４５が設けられており、後述するプリンタ制御部１４０は、記憶素子１４５から情報を読み取る他、記憶素子１４５に情報を書き込むことができる。
【００４７】
そして、転写ローラ１１７に転写バイアス電圧を印加することで搬送されてきた記録シートＰに前記トナー像を転写して画像を形成する。
【００４８】
転写ローラ１１７の下流には、記録紙Ｐ上の電荷を除去し感光ドラム１１４からの分離を促進するための除電針１１８、搬送ガイド１１９が配設されている。
【００４９】
搬送ガイド１１９のさらに下流には、記録紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着するために、内部に加熱用の第１のハロゲンヒータ１２１を備えた定着ローラ１２０と、同じく内部に加熱用の第２のハロゲンヒータ１２３を備えた加圧ローラ１２２、定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ１２４、定着部から搬送されてきた記録紙Ｐを排紙部か両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ１２５が配設されており、排紙部側の下流には、排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ１２６、記録紙を排紙する排紙ローラ対１２７が配設されている。
【００５０】
一方、記録紙Ｐの両面に印字するために、片面印字終了後の記録紙Ｐを表裏反転させ、再度画像形成部へと給紙するための両面反転部側には、正逆転によって記録紙Ｐをスイッチバックさせる反転ローラ対１２８、反転ローラ１２８への紙搬送状態を検知する反転センサ１２９、記録紙Ｐの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部（不図示）から記録紙Ｐを搬送するためのＤカットローラ１３０、両面反転部の記録紙Ｐ搬送状態を検知する両面センサ１３１、両面反転部から給紙部へと記録紙Ｐを搬送するための両面搬送ローラ対１３２が配設されている。
【００５１】
また、前記レーザスキャナ部１１２は、後述する外部装置１４２から送出される画像信号にもとづいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット１３３、レーザユニット１３３からのレーザ光を感光体ドラム１１４上に走査するためのポリゴンミラー１３４とスキャナモータ１３５、結像レンズ群１３６、および折り返しミラー１３７により構成されている。メインモータ１３８は、各部に動力を供給している。
【００５２】
また、高圧電源１３９は、帯電ローラ１１５の他、現像器１１６、転写ローラ１１７および除電針１１８に所望の電圧を給電する高圧回路を有している。
【００５３】
高圧電源１３９において、帯電ローラ１１５に給電するための回路（以下、帯電高圧回路という）は本発明に大きく係わる構成であるので、図２を用いて後述する。
【００５４】
プリンタ制御部１４０は、レーザプリンタ１０１を制御するものであって、ＲＡＭ，ＲＯＭ，タイマ，デジタル入出力ポート（いずれも不図示）等を具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）１４３、および各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。
【００５５】
表示パネル１４１は、レーザビームプリンタ１０１のステータスなどを表示して使用者に情報を伝える。
【００５６】
そして、前記プリンタ制御部１４０は、インターフェイス１４４を介してパーソナルコンピュータ等の外部装置１４２に接続されている。
【００５７】
図２に、帯電高圧回路を示す。
【００５８】
図中、２０１はプリンタ制御部１４０内にあるＭＰＵ、２０２はＲＡＭ、２０３はＲＯＭ、２０４はタイマ、２０５はＩ／Ｏポート、２０６はＤ／Ａポート、２０７はＡ／Ｄポート、２０８から２４２は抵抗、２４３から２５４はコンデンサ、２５５から２５９はダイオード、２６０から２６４はトランジスタ、２６５から２６９はオペアンプ、２７０はツェナーダイオード、２７１は高圧トランス、２７２はフィルタ回路、２７３は高圧トランスドライブ回路、２７４は直流高圧発生回路、２７５は出力端子である。
【００５９】
帯電出力回路は直流高圧に交流高圧が重畳された帯電高圧を生成し、出力端子２７５より出力するものである。出力端子２７５は感光ドラム１１４に当接した帯電ローラ１１５に接続されている。ＭＰＵ２０１のＩ／Ｏポート２０５からクロックパルス（ＰＲＩＣＬＫ）が出力されると、プルアップのための抵抗２２９、ベース抵抗２２８を介してトランジスタ２６３がスイッチング動作し、プルアップのための抵抗２２７と、ダイオード２５９を介して接続されているオペアンプ２６７の出力に応じた振幅のクロックパルスに増幅される。この振幅が大きいと後述する高圧トランス２７１に入力される正弦波の駆動電圧振幅も大きくなり、結果として高圧交流電圧レベルも大きくなる。増幅されたクロックパルスはコンデンサ２４９を介し、抵抗２１６〜２２６、コンデンサ２４４〜２４９と、オペアンプ２６５，２６６によって構成されるフィルタ回路２７２に入力され、該フィルタ回路２７２からは＋１２Ｖを中心とした正弦波が出力される。
【００６０】
そしてこの出力はプッシュプルの高圧トランスドライブ回路２７３によって電力増幅され、コンデンサ２５４を介して高圧トランス２７１の一次巻線に入力され、二次巻線側に正弦波の交流高圧が発生する。また、高圧トランス２７１の二次側の一方は抵抗２３８を介して直流高圧発生回路２７４に接続されおり、直流高圧に交流高圧が重畳された高圧バイアスが出力保護抵抗２０８を介して出力端子２７５より出力され、帯電ローラ１１５に給電される。
【００６１】
次に、交流高圧回路の電流検知部について説明する。前述の交流高圧発生回路の駆動によって発生した交流電流は、コンデンサ２５１を通過し、矢印Ａ方向の半波はダイオード２５５、矢印Ｂ方向の半波はダイオード２５６を介して流れる。ダイオード２５５を通過した矢印Ａ方向の半波はオペアンプ２６８，抵抗２３３，コンデンサ２５２で構成された積分回路に入力され、直流電圧に変換される。オペアンプ２６８の出力端子電圧：Ｖ１は下記の特性となる。
【００６２】
Ｖ１＝−（Ｒｓ×Ｉｍｅａｎ）＋Ｖｔ  …（式３）
ここで、Ｉｍｅａｎは交流電流の半波の平均値、Ｒｓは抵抗２３３の抵抗値、Ｖｔはオペアンプ２６８の正入力に入力されている電圧である。オペアンプ２６８の出力はオペアンプ２６７の正入力に接続され、負入力に接続された電流制御信号ＰＲＩＣＮＴのレベルと比較される。電流制御信号ＰＲＩＣＮＴは交流電流レベルを設定する信号である。ここで、オペアンプ２６８の出力電圧Ｖ１が電流制御信号ＰＲＩＣＮＴよりも大きい場合はオペアンプ２６７の出力が大きくなる。前述した様に、オペアンプ２６７の出力が大きくなると、フィルタ回路２７２に入力されるクロックパルスの振幅が大きくなり、高圧交流電圧は大きくなる。このような構成とすることで、高圧交流電圧のレベルは、交流電流が電流制御信号ＰＲＩＣＮＴに応じた値となるように制御される。即ち、電流制御信号ＰＲＩＣＮＴに応じた定電流制御が行われる。
【００６３】
次に、帯電出力回路の電圧検出部について説明する。電圧検出回路は帯電交流電圧のピーク電圧を検出するものである。帯電出力はコンデンサ２４３、抵抗２１０、および抵抗２１１によって分圧され、交流成分のみが低い電圧レベルに変換されてオペアンプ２６９の正入力に入力される。ここで、コンデンサ２４３の容量値はインピーダンス値が抵抗２１０と抵抗２１１の合計のインピーダンスよりも十分に小さくなるように設定してある。また、オペアンプ２６９は正負の両電源で駆動するものであり、入力端子には正／負の両極性の電圧が入力でき、出力端子に正／負の両極性の電圧を出力可能な仕様である。変換された交流電圧はさらにオペアンプ２６９で構成されたボルテージフォロア回路を通過し、ダイオード２５８，コンデンサ２５３，抵抗２４２で構成されたピークホールド回路により、帯電交流電圧のピーク値に応じた直流電圧に変換された後、ＭＰＵ１４３のアナログ入力端子２０７に入力される（検出信号名：ＰＲＩＶＳ）。
【００６４】
帯電交流電圧のピーク値をＶｐ、ダイオード２５８の順電圧値をＶｆとして、検出信号：ＰＲＩＶＳのレベルは下記式で表せる。
【００６５】
ＰＲＩＶＳ＝λ×Ｖｐ−Ｖｆ  …（式４）
ここでλは抵抗２１０、２１１、コンデンサ２４３で決定する値であり、下記式で近似できる。
【００６６】
【数１】
2005128150.tif 000003
【００６７】
前記式でＲ２１０は抵抗２１０の抵抗値、Ｒ２１１は抵抗２１１の抵抗値を表す（以下、同様の方法で表現する）。
【００６８】
また、帯電交流電流の周波数（以下、帯電周波数という）は、クロックパルス（ＰＲＩＣＬＫ）の周波数に依存する。本実施例では、通常印刷時の帯電周波数は２０００Ｈｚであるが、後述する低速モードの時には、帯電周波数は１６００Ｈｚに落とされる。
【００６９】
次に、本実施例における画像形成装置のプリント動作時のシーケンスを図３に示す。レーザビームプリンタ１０１本体のメイン電源がオンされると、定着装置を駆動し定着装置を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行し、その後にスタンバイ状態となる。次に、プリント開始の命令を外部パーソナルコンピュータ等の外部装置１４２から受けると、所定の印字準備段階である前回転工程を実行し、その後に一連の電子写真プロセスによって記録シートＰにプリント動作を行うプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を実行するモードの場合には、次の記録紙に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行後、２枚目以降のプリント工程に移る。最後の記録紙のプリント工程が終了すると、後回転工程の後、再びスタンバイ状態に戻る。
【００７０】
また、本実施例の画像形成装置は、厚紙などに印刷するときには、定着性を確保するためなどの理由から、印刷のプロセススピードを通常の０．８倍にする低速モードになる。
【００７１】
次に、本実施例の画像形成装置において、プリント動作時に行われる帯電高圧制御方法について説明する。本実施例においては、前回転工程およびプリント工程における帯電総電流値と帯電電圧値から放電電流Ｉｓを推定し、放電電流Ｉｓが所望の値になるように帯電高圧制御を行う。この手法は、「放電電流制御方式」と呼ばれ、特開２００１−２０１９２１号公報で公知である。
【００７２】
図４（ａ）に、帯電ローラ１１５に帯電交流高圧を印加した場合の、帯電総電流値と帯電交流電圧ピーク値の特性を示す。また、図４（ｂ）に、図４（ａ）に対応した、電圧検出信号ＰＲＩＶＳと電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの特性を示す。なお、帯電総電流は交流電流である。図中、Ｖｈは放電現象が開始する電圧である。また、ＬＩＮＥ−Ａは放電が発生しない非放電発生領域での特性ライン、ＬＩＮＥ−Ｂは放電が発生する放電発生領域の特性ラインである。前記２つのラインの差分が、放電電流Ｉｓとなる。Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２は、検出を行うポイントを示している。
【００７３】
本実施例における帯電制御では、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の各点における電圧検出信号ＰＲＩＶＳと電流制御信号ＰＲＩＣＮＴから、ＬＩＮＥ−ＡとＬＩＮＥ−Ｂの特性式を算出し、２つの特性式からさらに放電電流Ｉｓのレベルが所定の値となる帯電電流値を算出し、プリント時の帯電交流高圧レベルを決定する。
【００７４】
図５に、帯電交流高圧レベルを決定する一連の帯電制御のフローチャートを示す。まず、ステップ５０２（図ではＳ５０２と記す、以下同様）で帯電ＤＣ回路を駆動し、帯電ローラ１１５に所定の直流バイアスを印加した後、ステップ５０３〜ステップ５０８でＬＩＮＥ−Ａの特性算出を行う。
【００７５】
（１）ＬＩＮＥ−Ａの算出
ＬＩＮＥ−Ａは非放電発生領域のラインである。このラインの特性は、図４（ｂ）で非放電発生領域内にあるＡ１点，Ａ２点をサンプリングして算出する。まず、帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴのレベルをＶｃ１に設定（ステップ５０３）の後、帯電交流ＯＮ信号ＰＲＩＯＮをＬＯＷレベルに切り替えることで帯電ローラ１１５に交流電圧が印加される。（ステップ５０４）そして、その時の電圧検出信号ＰＲＩＶＳを検知しＡ１点のサンプリングを行う（ステップ５０５）。このときのＰＲＩＶＳをＶｔ１とする。続いて、帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴのレベルをＶｃ２に切り替えた後（ステップ５０６）、電圧検出信号ＰＲＩＶＳを検知し、Ａ２点のサンプリングを行う（ステップ５０７）。このときのＰＲＩＶＳをＶｔ２とする。ステップ５０８では前記方法で検知した非放電発生領域内のＡ１点とＡ２点からＬＩＮＥ−Ａの特性式：ｙ＝ｆａ（ｘ）を算出する。特性式はＡ，Ｂを定数として下記式で近似して求める。
【００７６】
ｙ＝ｆａ（ｘ）＝Ａ×ｘ＋Ｂ  …（式６）
（２）ＬＩＮＥ−Ｂの算出
続いて、ステップ５０９〜ステップ５１３ではＬＩＮＥ−Ｂの算出を行う。ＬＩＮＥ−Ｂは放電発生領域のラインである。このラインの特性は、図５（ｂ）で放電発生領域内にあるＢ１点，Ｂ２点をサンプリングして算出する。まず、帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴのレベルをＶｃ３に切り替え（ステップ５０９）、その時の電圧検出信号ＰＲＩＶＳを検知しＢ１点のサンプリングを行う。このときのＰＲＩＶＳレベルをＶｔ３とする（ステップ５１０）。続いて、帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴのレベルをＶｃ４に切り替えた後（ステップ５１１）、電圧検出信号ＰＲＩＶＳを検知し、Ｂ２点のサンプリングを行う。このときのＰＲＩＶＳをＶｔ４とする（ステップ５１２）。ステップ５１３では前記方法で検知した放電発生領域内の２点、Ｂ１点とＢ２点からＬＩＮＥ−Ｂの特性式：ｙ＝ｆｂ（ｘ）を算出する。特性式はＣ，Ｄを定数として下記式で近似して求める。
【００７７】
ｙ＝ｆｂ（ｘ）＝Ｃ×ｘ＋Ｄ  …（式７）
（３）帯電電流制御値の算出
続いて、ステップ５１４では放電電流レベルが所定の値となる帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴのレベル：Ｖｃ（ｃｎｔ）を算出する。
【００７８】
放電電流はＬＩＮＥ−ＢとＬＩＮＥ−Ａの差分に相当する。図４（ａ）において、放電電流の目標制御値をＩｓとした場合、帯電電流値をＩｃ（ｃｎｔ）に制御すれば、目標の放電電流レベルを得ることができる。よって、帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴのレベルＶｃ（ｃｎｔ）は、前記方法で算出した２つの特性式、ｙ＝ｆａ（ｘ）とｙ＝ｆｂ（ｘ）を用いて算出することができる。放電電流の目標制御値Ｉｓに相当する帯電電流制御値ＰＲＩＣＮＴのレベル幅をＪとした場合、目標制御値Ｉｓとなる電圧検出値ＰＲＩＶＳの値Ｖｔ（ｃｎｔ）は、式６，式７より、下記のようになる
【００７９】
【数２】
2005128150.tif 000004
【００８０】
よって、式７により、Ｖｃ（ｃｎｔ）は下記式で表せる。
【００８１】
【数３】
2005128150.tif 000005
【００８２】
（４）帯電電流レベルの設定
続いて、帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴを式９で計算したＶｃ（ｃｎｔ）の値に設定して切り替え（ステップ５１５）、一連の処理を終了する（ステップ５１６）。
【００８３】
以上の一連の処理により、放電電流Ｉｓを所望の値にすることができる。
【００８４】
次に、本実施例で用いる感光ドラム１１４の寿命検知装置を説明する。感光ドラム１１４の消耗値Ｗは、
Ｗ＝Ｋ×Ｐｔ＋α×Ｄｔ  …（式１０）
によって計算される。ここで、Ｐｔは帯電印加時間、Ｄｔはドラム回転時間、Ｋは放電電流値に応じて決定される係数、αは適当な定数である。
【００８５】
Ｋの値は、記憶素子１４５にあらかじめ記憶されているテーブル１を参照して、放電電流Ｉｓの値と、帯電周波数ｆｓに応じて決定される。すなわち、係数Ｋは、記憶素子１４５にあらかじめ記憶された、少なくとも２つ以上の候補値群Ｋ１，Ｋ２，・・・Ｋｎから、前記放電電流値Ｉｓを少なくとも一つの条件として選択される。本実施例におけるテーブル１を図６に示す。
【００８６】
消耗値Ｗの積算値は、積算消耗値Ｓとして、記録素子１４５に記憶される。記録素子１４５には、感光ドラムの寿命を規定する寿命規定値Ｚもあらかじめ記憶されている。
【００８７】
本実施例で用いる寿命検知装置の動作を示すフローチャートを、図７に示す。
【００８８】
プリンタ制御部１４０は、プリント動作を開始するときなどの所定のタイミングで、感光ドラム１１４の寿命検知を開始する（ステップ７０１）。寿命検知が開始されると、プリンタ制御部１４０は、記憶素子１４５からＫの値を決定するためのテーブル１の他、積算消耗値Ｓ，寿命規定値Ｚを読み込む（ステップ７０２）。そして、積算消耗値Ｓと寿命規定値Ｚとを比較する（ステップ７０３）。ＳがＺよりも大きい場合、感光ドラム１１４が寿命に達したこと判断し、本体の表示パネル１４１にその旨を通知して使用者に警告するとともに、本体のプリント動作を禁止する（ステップ７０５）。ＳがＺよりも小さい場合、プリンタ制御部１４０は本体の動作を続行させる。感光ドラム１１４に電圧が印加されたり、感光ドラム１１４が駆動するときには、プリンタ制御部１４０は、所定の機会あるいは逐次的に、式１０によって消耗値Ｗを算出し（ステップ７０４）、積算消耗値Ｓを更新する（ステップ７０６）。積算消耗値Ｓの更新は、消耗値Ｗの測定前の値Ｓｏｌｄに、消耗値Ｗを加えることで更新する。さらに、プリント動作が終了した直後など、所定のタイミングで積算消耗値Ｓと寿命規定値Ｚとを比較する（ステップ７０７）。ＳがＺよりも大きい場合、感光ドラム１１４が寿命に達したこと判断し、本体の表示パネル１４１にその旨を通知して使用者に警告するとともに、本体のプリント動作を禁止する（ステップ７０８）。ＳがＺよりも小さい場合、プリンタ制御部１４０は記憶素子１４５に記憶されている積算消耗値Ｓを更新して、終了する（ステップ７１０）。
【００８９】
なお、ＬＩＮＥ−ＡおよびＬＩＮＥ−Ｂを算出するとき（前回転時）にも、前述のように寿命検知および消耗値Ｗの積算が行われる。
【００９０】
本実施例においては、放電電流Ｉｓはプリント工程と紙間工程で異なる値になるように制御される。画像形成には感光ドラム１１４の表面を一様に帯電させる必要があり、そのために一定の放電電流値が必要であるが、放電電流値が高くなるにつれて、感光ドラム１１４の消耗が大きくなる。そのため、感光ドラム１１４の寿命を長くするために、紙間工程においては放電電流値をプリント工程に比べ低く設定する。ただし、紙間工程における放電電流値が低すぎると、以降のプリント工程にて印刷される画像に悪影響が生じるので、紙間工程における放電電流値は一定以上の値を確保する必要がある。また、記録シートＰの両面に印刷する場合には、紙間が長くなるので、該紙間工程における放電電流値を、片面印刷時よりも低く設定している。以上の各モードにおける放電電流の設定値を、図８に示す。
【００９１】
本実施例では、以上のような構成で感光ドラム１１４の寿命検知を行う。従来は、帯電総電流Ｉｔの値に応じて、つまり帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの値に応じて消耗値Ｗを計算していたが、本実施例では放電電流Ｉｓの値に応じて消耗値Ｗを計算するため、従来の手法に比べて環境条件などによる誤差が小さくなり、より精度の高い寿命の検知が行えるようになった。
【００９２】
なお、寿命規定値Ｚよりも小さい寿命警告値Ｙを設定し、積算消耗値Ｓが寿命警告値Ｙを超えたときに警告を表示するようにしても良い。このような構成にすることで、使用者は感光ドラムの寿命がせまっていることを知ることができ、実際に寿命にいたるより前に代替のカートリッジを用意することができる。
【実施例２】
【００９３】
次に、図９から図１１を参照して、実施例２である“画像形成装置”を説明する。本実施例のハードウエア構成は、実施例１と同じであるが、帯電高圧回路の制御方法が異なっている。実施例１の帯電高圧回路が放電電流が所望の電流になる制御を行っていたのに対し、本実施例では、帯電総電流が所望の値になる制御を行う。そこでハードウエア構成については実施例１の説明を援用し、帯電高圧回路の制御方法について説明する。
【００９４】
図９に、本実施例における、印刷時のモードに応じた帯電総電流値の設定値を示す。各モード時の帯電総電流設定値に応じた帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴがあらかじめ決められており、プリンタ制御部１４０が各モードにおいて適切な帯電電流制御信号ＰＲＩＣＮＴを出力することで、所望の帯電電流および帯電電圧が得られる構成である。
【００９５】
本実施例で用いる寿命検知装置の動作を示すフローチャートを、図１０に示す。
【００９６】
プリンタ制御部１４０は、前多回転工程や前回転工程など、所定のタイミングでＬＩＮＥ−ＡおよびＬＩＮＥ−Ｂの特性算出を行う（ステップ１１０２）。それぞれの特性は、実施例１と同様に、
ｆａ（ｘ）＝Ａ×ｘ＋Ｂ  …（式１１）
ｆｂ（ｘ）＝Ｃ×ｘ＋Ｄ  …（式１２）
の一次式で近似する。
算出方法は、実施例１と同様である。
【００９７】
次に、プリント動作を開始するときなどの所定のタイミングで、感光ドラム１１４の寿命を判定する。プリンタ制御部１４０は、記憶素子１４５からＫの値を決定するためのテーブル２の他、積算消耗値Ｓ，寿命規定値Ｚを読み込む（ステップ１１０３）。図１１に、テーブル２を示す。そして、積算消耗値Ｓと寿命規定値Ｚとを比較する（ステップ１１０４）。ＳがＺよりも大きい場合、感光ドラム１１４が寿命に達したこと判断し、本体の装置パネル１４１にその旨を通知して使用者に警告するとともに、本体のプリント動作を禁止する（ステップ１１０５）。ＳがＺよりも小さい場合、プリンタ制御部１４０は本体の動作を続行させる。感光ドラム１１４に電圧が印加されたり、感光ドラム１１４が駆動するときには、プリンタ制御部１４０は、ステップ１１０２で算出したＬＩＮＥ−ＡおよびＬＩＮＥ−Ｂの特性から、逐次的に放電電流Ｉｓを算出する。算出式は、
Ｉｓ＝ｆｂ（Ｖｘ）−ｆａ（Ｖｘ）  …（式１３）
ただし、Ｖｘはその時の電圧検出信号ＰＲＩＶＳの値である。
【００９８】
さらに、ステップ１１０６で得られた放電電流Ｉｓと、ステップ１１０３で読み込んだテーブル２から消耗値Ｗを算出し（ステップ１１０７）、積算消耗値Ｓを更新する（ステップ１１０８）。積算消耗値Ｓの更新は、消耗値Ｗの測定前の値Ｓｏｌｄに、消耗値Ｗを加えることで更新する。さらに、プリント動作が終了した直後など、所定のタイミングで積算消耗値Ｓと寿命規定値Ｚとを比較する（ステップ１１０９）。ＳがＺよりも大きい場合、感光ドラム１１４が寿命に達したこと判断し、本体の表示パネル１４１にその旨を通知して使用者に警告するとともに、本体のプリント動作を禁止する（ステップ１１１１）。ＳがＺよりも小さい場合、プリンタ制御部１４０は記憶素子１４５に記憶されている積算消耗値Ｓを更新して（ステップ１１１０）、終了する（ステップ１１１２）。
【００９９】
本実施例では、以上のような構成で感光ドラム１１４の寿命検知を行うことで、放電制御を行わない場合においても、放電電流Ｉｓによる精度の高い寿命の検知が行えることを示した。
【０１００】
なお、実施例１と同じように、寿命規定値Ｚよりも小さい寿命警告値Ｙを設定し、積算消耗値Ｓが寿命警告値Ｙを超えたときに警告を表示するようにしても良いということはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施例１の全体構成を示す図
【図２】帯電高圧回路の回路図
【図３】画像形成装置のシーケンスを示す図
【図４】帯電総電流値と帯電交流電圧ピーク値の関係および電圧検出信号ＰＲＩＶＳと電流制御信号ＰＲＩＣＮＴの関係を示す図
【図５】放電電流レベルが所定の値となる帯電電流制御信号を求める動作を示すフローチャート
【図６】テーブル１を示す図
【図７】実施例１で用いる寿命検知装置の動作を示すフローチャート
【図８】各モードにおける放電電流の設定値を示す図
【図９】実施例２の帯電総電流値の設定値を示す図
【図１０】実施例２で用いる寿命検知装置の動作を示すフローチャート
【図１１】テーブル２を示す図
【図１２】従来例の問題を説明する図
【符号の説明】
【０１０２】
１１３    プロセスカートリッジ
１１４    感光ドラム
１１５    帯電ローラ
１３９    高電圧電源
１４０    プリンタ制御部
１４５    記憶素子
２０１    ＭＰＵ
【図１】
2005128150.tif 000006
【図２】
2005128150.tif 000007
【図３】
2005128150.tif 000008
【図４】
2005128150.tif 000009
【図５】
2005128150.tif 000010
【図６】
2005128150.tif 000011
【図７】
2005128150.tif 000012
【図８】
2005128150.tif 000013
【図９】
2005128150.tif 000014
【図１０】
2005128150.tif 000015
【図１１】
2005128150.tif 000016
【図１２】
2005128150.tif 000017