(57)【要約】【課題】  経時変化や環境変動による影響を受けずに感光体膜厚を精度よく検出することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  感光体２を帯電する帯電ロール３と、感光体２に形成された静電潜像を現像する現像ロール６と、現像された画像を転写する転写ロール７と、帯電ロール３と現像ロール６と転写ロール７とにそれぞれ設けられた電流検知部１５、１６、１７と、電流検知部１５、１６、１７の検出電流を所定期間積算して電荷量を求め、この電荷量から感光体２の膜厚を算出する制御部１０とを有している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を帯電する帯電手段と、
前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
現像された画像を転写する転写手段と、
前記帯電手段と前記現像手段と前記転写手段とにそれぞれ設けられ、前記各手段から前記感光体に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出電流を所定期間積算して電荷量を求める積算手段と、
前記電荷量から前記感光体の膜厚を算出する膜厚算出手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
感光体を帯電する帯電手段と、
前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
現像された画像を転写する転写手段と、
前記帯電手段の電源と、前記現像手段の電源と、前記転写手段の電源とに接続され、これらの電源から前記感光体に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出電流を所定期間積算して電荷量を求める積算手段と、
前記電荷量から前記感光体の膜厚を算出する膜厚算出手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
感光体を帯電する帯電手段と、
前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
現像された画像を転写する転写手段と、
前記感光体とグランド間に設けられ、前記感光体から流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段の検出電流を所定期間積算して電荷量を求める積算手段と、
前記電荷量から前記感光体の膜厚を算出する膜厚算出手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記電流検知手段による電流検出時に、前記現像手段と前記転写手段とが電気的にフロートの状態となるように電源を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電流検知手段による電流検出時に、前記現像手段と前記転写手段とから前記感光体に電流が流れないか、又は前記感光体に流れる電流が一定値となるように前記現像手段と前記転写手段に電圧を印加する電源を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記膜厚算出手段は、前記感光体が磨耗する前の電荷量と、検出した電荷量との比を前記感光体が磨耗する前の膜厚に積算して、前記感光体の膜厚を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記膜厚算出手段は、前記感光体が飽和しても前記電流検知手段で検出される電流をリーク電流とし、電荷の算出時にリーク電流による電荷量を減算することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の画像形成装置。
【請求項８】
感光体に当接する帯電手段と現像手段と転写手段とからそれぞれ前記感光体に流れる電流を検出するステップと、
検出した電流を所定期間積算して電荷量を求めるステップと、
検出した電荷量から前記感光体の膜厚を算出するステップと、
を有することを特徴とする膜厚測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電を帯電原理とする接触又は近接帯電方式で、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳して感光体を一様に帯電させる画像形成装置に関し、特に、感光体の膜厚の測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に搭載された感光体の表面には各種の部材、例えば、帯電ローラや現像ブラシ、転写ローラ、さらにはクリーニングブラシやクリーニングブレード等が物理的に接触し、この物理的接触により、感光層表面が画像形成プロセスの繰返しに伴ない次第に磨耗していく。特に、クリーニングブラシやクリーニングブレードによる摺擦力は大きく、感光層磨耗の大きな要因となる。
【０００３】
このような磨耗に伴ない、感光層の厚みがある程度以上減少すると、光感度が著しく減退したり、帯電特性が劣化して表面を所望の電位に均一帯電させることができなくなったりして、鮮明な画像を形成できなくなる。
【０００４】
このため、感光体の感光層の厚みを経時的に測定し、感光体の余命を検知する技術が種々提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１では、放電開始電圧以上のＤＣ電圧Ｖ１，Ｖ２を帯電ローラに印加し、そのとき感光体に流れるＤＣ電流Ｉ１，Ｉ２を測定する。このとき、印加したＤＣ電圧と帯電に寄与したＤＣ電流との関係を示すＶ−Ｉ特性の傾きは、（Ｉ２−Ｉ１）／（Ｖ２−Ｖ１）で計算される。このとき膜厚ｄを下式により検出している。
Ｖ−Ｉ特性の傾き＝ε・Ｌ・Ｖｐ・／ｄ
なお、Ｖｐはプロセススピード、εは感光体誘電率、Ｌは有効帯電幅を表し、前提条件としてＶ２−Ｖ１が表面電位の差であることが要求される。
【０００６】
また、特許文献１では、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳して帯電ローラに印加し、感光体の表面電位を０からＶｄに帯電させる時に流れる電流Ｉを測定し、膜厚を下式により求めている。
Ｉ＝ε・Ｌ・Ｖｐ・Ｖｄ／ｄ
【０００７】
特許文献２では、帯電、露光、現像、転写、除電等の電子写真プロセスに供される感光層が表面に施された感光体基材に流れる電流を検出し、その検出電気量に基づき感光体寿命を検出する技術を開示している。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２２３５１３号公報
【特許文献２】特開昭６４−６６６６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載された膜厚検出方法では、ＤＣ電流を測定して膜厚を検出しているので、例えば、感光体にピンホール等の低耐圧欠陥部が存在もしくは発生した場合、この部分に帯電に寄与しないリーク電流が過大に流れ込み、誤測定を引き起こす。また、プロセス速度の変動によって測定されるＤＣ電流も変動するという問題も生じる。
【００１０】
その対策として、ＤＣ電流を積算して電荷量を求めることで高精度に膜厚を検出することが知られている。しかしながら、この場合感光体に流れるＤＣ電流の全てを測定する必要がある。特許文献２では、感光体に流れるすべてのＤＣ電流を測定しているが、電荷量として求めるためのプロセスが開示されてはおらず、リーク電流の影響を受けてしまう。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、経時変化や環境変動による影響を受けずに感光体膜厚を精度よく検出することができる画像形成装置及び膜厚測定方法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】
【００１２】
かかる目的を達成するために本発明の画像形成装置は、感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、現像された画像を転写する転写手段と、前記帯電手段と前記現像手段と前記転写手段とにそれぞれ設けられ、前記各手段から前記感光体に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出電流を所定期間積算して電荷量を求める積算手段と、前記電荷量から前記感光体の膜厚を算出する膜厚算出手段とを有して構成する。
このように本発明は、感光体に流れる全ての電流を検出し、この電流を積算した電荷量から感光体の膜厚を求めるので、感光体の膜厚を精度よく求めることができる。また、検出電流を積算した電荷量から膜厚を求めるので、帯電手段の抵抗の汚れ、環境変動による影響、感光体膜厚が変化したときの影響を受けない。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、現像された画像を転写する転写手段と、前記帯電手段の電源と、前記現像手段の電源と、前記転写手段の電源とに接続され、これらの電源から前記感光体に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出電流を所定期間積算して電荷量を求める積算手段と、前記電荷量から前記感光体の膜厚を算出する膜厚算出手段とを有する構成とすることもできる。さらに、感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、現像された画像を転写する転写手段と、前記感光体とグランド間に設けられ、前記感光体から流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出電流を所定期間積算して電荷量を求める積算手段と、前記電荷量から前記感光体の膜厚を算出する膜厚算出手段とを有する構成とすることもできる。
【００１４】
上記構成の画像形成装置において、前記電流検知手段による電流検出時に、前記現像手段と前記転写手段とが電気的にフロートの状態となるように電源を制御する制御手段を有するとよい。
【００１５】
上記画像形成装置において、前記電流検知手段による電流検出時に、前記現像手段と前記転写手段とから前記感光体に電流が流れないか、又は前記感光体に流れる電流が一定値となるように前記現像手段と前記転写手段に電圧を印加する電源を制御する制御手段を有するとよい。
【００１６】
上記画像形成装置において、前記膜厚算出手段は、前記感光体が磨耗する前の電荷量と、検出した電荷量との比を前記感光体が磨耗する前の膜厚に積算して、前記感光体の膜厚を算出するとよい。
【００１７】
上記画像形成装置において、前記膜厚算出手段は、前記感光体が飽和しても前記電流検知手段で検出される電流をリーク電流とし、電荷の算出時にリーク電流による電荷量を減算するとよい。
【００１８】
本発明の膜厚測定方法は、感光体に当接する帯電手段と現像手段と転写手段とからそれぞれ前記感光体に流れる電流を検出するステップと、検出した電流を所定期間積算して電荷量を求めるステップと、検出した電荷量から前記感光体の膜厚を算出するステップとを有している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は経時変化や環境変動による影響を受けずに感光体膜厚を精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
【実施例１】
【００２１】
まず、図１を参照しながら本実施例の構成を説明する。像担持体としての感光体２は、円筒状ＯＰＣ感光体であり、紙面に垂直方向の中心軸線を中心に矢示の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動される。
【００２２】
感光体２の周囲には、感光体２に接触させた帯電ロール３、露光装置としてのＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｃａｎｎｅｒ）４、現像器５、転写ロール７、クリーニングブレード８、除電ランプ９などが配置されている。
【００２３】
帯電ロール３は、感光体２の回転に従動して回転し、また高圧電源１２からＡＣ＋ＤＣの電圧が印加され、回転する感光体２の周面が所定の極性・電位に一様に帯電（本例では負帯電）される。
【００２４】
次いで回転する感光体２の帯電処理面に、ＲＯＳ４から出力される、画像変調されたレーザビームが照射（走査露光）され、露光部分の電位が減衰して静電潜像が形成される。
【００２５】
感光体２の回転にともなって該潜像が現像器５に対向する現像部位に到来すると、現像器５の現像ロール６から負帯電されたトナーが供給されて反転現像によってトナー像が形成される。
【００２６】
感光体２の回転方向に見て現像器５の下流側には導電性の転写ロール７が感光体２に圧接配置してあって、感光体２と転写ロール７とのニップ部が転写部位を形成している。
【００２７】
感光体２表面に形成されたトナー像が感光体２の回転につれて上記転写部位に到達すると、これとタイミングをあわせて用紙が転写位置に供給され、これとともに所定の電圧が転写ロール７に印加されて、トナー像が感光体２の表面から用紙に転写される。
【００２８】
転写位置でトナー像転写を受けた用紙は定着器へ搬送されてトナー像の定着を受けて機外へ排出される。
【００２９】
一方、感光体２の表面に残った転写残りトナーはクリーニングブレード８によってかき落されることで、感光体２はその表面が清掃されて、次の画像形成に備える。また、感光体２上の静電潜像は、除電ランプ９で消去される。
【００３０】
帯電ロール３には、帯電用高圧電源１２によってＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧が印加される。現像ロール６には、現像用高圧電源１３によってＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した電圧が印加される。さらに、転写ロール７には、転写用高圧電源１４によってＤＣ電圧が印加される。
【００３１】
さらにこれらの高圧電源１２、１３、１４には、高圧電源１２、１３、１４からそれぞれのロールに流れるＤＣ電流を測定する電流検知部１５、１６、１７が設けられている。各電流検知部１５、１６、１７で検知されたＤＣ電流は制御部１０に出力される。制御部１０は、各電流検知部１５、１６、１７で測定されたＤＣ電流を所定時間積分して、感光体２に流れ込んだ電荷量を求める。
【００３２】
本実施例は、上述したように帯電ロール３と、現像ロール５と、転写ロール７とに電流検知部１５、１６、１７をそれぞれ設けて、感光体２に流れ込む全てのＤＣ電流を測定し、このＤＣ電流を所定時間積分することで電荷量を求めている。この電荷量から感光体２の膜厚を検知する。
【００３３】
以下、図４に示すフローチャートを参照しながら本実施例の動作手順を説明する。まず始めに感光体２の表面電位が初期電位Ｖ０になるように制御する（ステップＳ１）。ここでは、予め帯電された感光体表面電位を除電ランプ９によって除電してＶ０に設定してもよいし、帯電用高圧電源１２によって帯電ロール３にＡＣ＋ＤＣの電圧を印加し、感光体２の電位をＶ０に設定してもよい。さらに、帯電用高圧電源１２と、現像用高圧電源１３と、転写用高圧電源１４とをすべてオンして、感光体の電位をＶ０に設定することもできる。
【００３４】
次に、帯電用高圧電源１２、現像用高圧電源１３、転写用高圧電源１４をオンして、感光体２の表面電位がＶ１となるように制御する（ステップＳ２）。このとき帯電用高圧電源１２から供給されるＡＣ＋ＤＣの電圧によって、感光体２に流れるＤＣ電流を電流検知部１５で検知する。同様に現像用高圧電源１３から供給されるＡＣ＋ＤＣの電圧によって、感光体２に流れるＤＣ電流を電流検知部１６で検知する。また、転写用高圧電源１４から供給されるＤＣ電圧によって、感光体２に流れるＤＣ電流を電流検知部１７で検知する。電流検知部１５、１６、１７で検知されるＤＣ電流をそれぞれＩ１，Ｉ２，Ｉ３とする。従って、感光体２に流れる電流はＩ１＋Ｉ２＋Ｉ３となり、その値を所定時間、積算して電荷量Ｑを求める（ステップＳ３）。電荷量Ｑは、感光体の帯電電位が初期電位Ｖ０からＶ１になるまでに流れる電流を積算して求める。積算する時間は、感光体２へ流れ込むＤＣ電流が０、又は一定となるまでの時間とする。又は、表面電位計１１で測定した感光体表面電位が一定となるところまでの時間であってもよい。さらに、これらの時間は、環境や感光体の経時変化によって多少変わるので、変動する最大時間の点に設定して固定時間としてもよい。
【００３５】
なお、本実施例では、図１のように高圧電源１２、１３、１４ごとに電流検知部１５、１６、１７を設けているが、図２に示すようにそれぞれの電源を１つの電流検知部１８に接続し、上述したＩ１＋Ｉ２＋Ｉ３のＤＣ電流を検知できるようにしてもよい。
【００３６】
さらに、図３では、高圧電源に電流検知部を接続するのではなく、感光体２とグランドとの間に電流検知部１８を設け、同様にＩ１＋Ｉ２＋Ｉ３のＤＣ電流を検知している。
【００３７】
また、図１、２、３に示す実施例では、電荷量Ｑの測定時に帯電用高圧電源１２の他に、現像用高圧電源１３、転写用高圧電源１４も動作せているが、現像ロール６と転写ロール７とをそれぞれオフ状態とすれば、電流検知部１５でＩ１を検知するだけでよい。
現像ロール６と転写ロール７とをオフ状態にするには、現像ロール６、転写ロール７を感光体２から機械的に切り離す、現像ロール６と転写ロール７とを感光体と同電位にし、電気的にフロート状態にする、現像ロール６、転写ロール７から感光体２に電流が流れ込まないように高圧電源１３、１４を制御するなどが挙げられる。
【００３８】
次に、検知したＤＣ電流Ｉ１＋Ｉ２＋Ｉ３から感光体２の膜厚を算出する（ステップＳ４）。膜厚の算出式は以下のようになる。
【００３９】
【数１】
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なお、Ｃは感光体２の静電容量、Ｖは感光体の表面電位、εは感光体誘電率を示す。
【００４０】
感光体２の表面電位Ｖは、表面電位計１１で測定して求めることができる。但し、表面電位計は高価なので次の方法でも求めることができる。
感光体２の表面電位は、飽和すると印加しているＤＣ電圧と同一になることを利用する。すなわち、帯電用高圧電源１２でＡＣ＋ＤＣの電圧を生成して感光体２に印加し、電流検知部１５で検知されるＤＣ電流Ｉ１が０になると感光体表面電位が印加したＤＣ電圧に等しくなる。
【００４１】
また、感光体２が磨耗していない初期の膜厚がわかっている時は、感光体２が磨耗していないときの電荷量を測定して初期電荷量とし、次に磨耗したときに測定した検知電荷量との比から膜厚ｄを求めることもできる。
感光体膜厚ｄ＝初期膜厚×初期電荷量／検知電荷量
この様に求めればパラメータの項がないため、感光体２の個体差、帯電ロール３の個体差の影響を受けず、非常に精度よく膜厚が求まる。
【００４２】
なお、電気配線や感光体の中を通ってグランドに流れるリーク電流があると、感光体２が充分に充電された状態においてもＤＣ電流が０にならず、一定の電流が流れ続ける。そこで、感光体２の表面電位が飽和した時に流れる電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を同様に積算してリーク電流による電荷損失分を求め、制御部１０で電荷量算出時に差し引くことでリーク電流の影響をなくすことができる。
【００４３】
このように本実施例は、感光体の膜厚を精度よく検知できるので、感光体膜厚の減少による寿命を正確に知ることが出来、感光体のロングライフ化に役立つ。
また、本方式は積算電流値で膜厚を検知するため、帯電ロールの抵抗の汚れや環境による変動の影響や膜厚が変化した時の影響を受けない。またリーク電流を検出し補正することで影響をなくすことができる。さらに、感光体膜厚がわかるので膜厚によって画像形成のためのパラメータを制御することができる。
【００４４】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】画像形成装置の構成を示す図である。
【図２】画像形成装置の他の構成を示す図である。
【図３】画像形成装置の他の構成を示す図である。
【図４】膜厚測定の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１  画像形成装置                  ２  感光体
３  帯電ロール                    ４  ＲＯＳ
５  現像器                        ６  現像ロール
７  転写ロール                    ８  クリーニングブレード
９  除電ランプ                    １０  制御部
１１  表面電位計                  １２  帯電用高圧電源
１３  現像用高圧電源              １４  転写用高圧電源
１５１、１６、１７、１８  電流検知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2007187930.tif 000006
【図４】
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