JP2014224931A - 画像形成装置、感光層の膜厚測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体の表面に設けられた単一の感光層の膜厚を正確に測定することが可能な画像形成装置、及び感光層の膜厚測定方法を提供する。【解決手段】感光体ドラム３１は、単一層構造の感光層を有する。複合機１が膜厚測定モードにあるときに、帯電ローラー３２Ａから一定電圧値の直流電圧と、実効値が０[Ｖ]から増加される交流電圧とが前記感光層に印加される。制御部６２は、印加された交流電圧の変曲点における実効値を求め、この実効値に対応する膜厚をテーブルデータ７６から抽出して、前記感光層の膜圧を測定する。【選択図】図６

Description

本発明は、表面に単一の感光層が設けられた感光体を備える画像形成装置、及び前記感光層の膜厚測定方法に関する。

従来、複写機やプリンター、ファクシミリなどの電子写真印刷方式の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、ドラム型の感光体と、その外周面に沿うように配置された帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置などを備えている。前記画像形成装置による一般的な画像形成プロセスは以下の通りである。まず、帯電装置によって感光体の表面が所定電位（以下「帯電バイアス」ともいう。）に帯電され、その後、露光装置からレーザービームが感光体の表面に照射される。これにより、その照射された部分だけ電位が異なる静電潜像が感光体の表面に形成される。そして、前記静電潜像の電位よりも高電位に帯電したトナーが現像装置によって前記静電潜像に付着され、その後、所定の転写位置に搬送されたシート材の裏面から転写装置によって前記帯電バイアスとは逆の極性の電荷が与えられて、シート材の表面にトナー像が転写される。

この種の画像形成装置では、画像形成が繰り返されることによって、感光体の表面に設けられた感光層が磨耗する。感光層が磨耗してその膜厚が基準値よりも薄くなると十分な画像品質が得られなくなる。そのため、感光層の膜厚が基準値未満になったときに、感光体の寿命が尽きたと判断されて、感光体が交換されている。従来、感光層の寿命判断に用いられる膜厚は、例えば特許文献１及び２に記載の方法で測定される。特許文献１の測定方法は、感光層の膜厚によって感光層に流入する電流値が所定の関係で変化することを利用して、感光体への流入電流値を測定し、その測定値に基づいて膜厚を測定する方法である。また、特許文献２の測定方法は、感光層に流れる電流を測定し、その測定結果から感光層の膜厚を測定する方法である。

特開平９−１７９４５９号公報 特開２０１１−１３４３１号公報

しかしながら、使用環境や使用状態によって感光層を流れる電流値が変動するため、前掲の特許文献２に記載の測定方法では、正確な膜厚を測定できない。また、特許文献１に記載の測定方法は、使用環境や使用状態が変化しても感光体に印加した電圧と感光層の電流値との関係が一定となる感光体に適用されるものであり、例えば、いわゆる複数層からなる積層感光体やアモルファスシリコンで構成された感光体に適用されるものである。したがって、表面に単一の感光層が設けられた感光体（以下「単層感光体」という。）は、使用環境や使用状態が変化すると、感光体に印加した電圧と感光層の電流値との関係も変化するため、特許文献２の測定方法を前記単層感光体には適用することができない。そのため、従来の測定方法では、前記単層感光体の感光層の膜厚を正確に測定することができず、単層感光体の寿命（交換時期）を正確に判定することができない。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、感光体の表面に設けられた単一の感光層の膜厚を正確に測定することが可能な画像形成装置、及び感光層の膜厚測定方法を提供することにある。

本発明の画像形成装置は、感光体と、直流電圧供給部と、交流電圧供給部と、電流値検出部と、実効値変更部と、膜厚測定部とを備える。前記感光体は、表面に単一の感光層が設けられている。前記直流電圧供給部は、電圧値が一定の直流電圧を前記感光層に印加する。前記交流電圧供給部は、交流電圧を前記直流電圧に重畳させて前記感光層に印加する。前記電流値検出部は、前記直流電圧及び前記交流電圧が印加されたことにより前記感光層に流れる直流電流値を検出する。前記実効値変更部は、前記交流電圧の実効値を段階的に増加する。前記膜厚測定部は、前記交流電圧の実効値の増加に応じて前記電流値検出部による検出値が変動した変動量が予め定められた第１閾値以上になった場合に、前記実効値変更部による変更前の前記交流電圧の実効値に基づいて、前記感光層の膜厚を測定する。
また、本発明の感光層の膜厚測定方法は、以下の第１ステップ乃至第４ステップを含む。第１ステップは、感光体に設けられた単一の感光層に電圧値が一定の直流電圧を印加する。第２ステップは、実効値が段階的に増加する交流電圧を前記直流電圧に重畳させて前記感光層に印加する。第３ステップは、前記第２ステップによる前記実効値の増加中に前記感光層に流れる直流電流値を検出する。第４ステップは、前記交流電圧の実効値の増加に応じて前記第３ステップにおける検出値が変動した変動量が予め定められた第１閾値以上になった場合に、前記検出値に対応する前記交流電圧の実効値に基づいて、前記感光層の膜厚を測定する。

本発明によれば、使用環境や使用状態が変化しても、感光体における単一の感光層の膜厚を正確に測定することができる。これにより、感光体の寿命を正確に判定することが可能になる。

図１は、本発明の実施形態に係る複合機の概略構成を模式的に示す図である。 図２は、図１に示す複合機の感光体ドラムの周辺の構成を示す図である。 図３は、図１に示す複合機の制御部及び電源系統の構成を示すブロック図である。 図４は、図２に示す感光体ドラムにおける表面電位と印加される交流電圧と感光層に流れる電流値との関係を示すグラフである。 図５（Ａ）は、図２に示す感光体ドラムに印加される交流電圧と感光層の膜厚との関係を示すグラフであり、図５（Ｂ）は、図２に示す感光体ドラムに印加される交流電圧と感光層の膜厚との対応関係を示すテーブルデータである。 図６は、図３に示す制御部によって実行される膜厚測定処理の手順を示すフローチャートである。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［複合機１の概略構成］
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る複合機１（本発明の画像形成装置の一例）の概略構成について説明する。

図１に示される複合機１は、プリンター、複写機、ファクシミリなどの各機能を備えた画像形成装置である。この複合機１は、入力された画像データに基づいてトナーなどの現像材を用いて印刷用紙（シート材）に画像を印刷する。複合機１は、原稿の画像を読み取る画像読取部１０を上部に備え、電子写真方式の画像形成部２２を下部に備える。なお、本実施形態では、本発明の画像形成装置の一例として複合機１を例示して説明するが、これに限られず、例えばプリンター、ファクシミリ装置、複写機も本発明の画像形成装置に該当する。

［画像読取部１０］
画像読取部１０は、原稿載置面を構成するコンタクトガラス１１と、コンタクトガラス１１に対して開閉する原稿カバー２０とを備える。複合機１が複写機として機能する場合は、コンタクトガラス１１に原稿がセットされて原稿カバー２０が閉じられた後に、不図示の操作パネルからコピー開始指示が入力されると、画像読取部１０による読取動作が開始されて、原稿の画像データが読み取られる。画像読取部１０の内部には、ＬＥＤ光源１２１及びミラー１２２を備えた読取ユニット１２、ミラー１３，１４、光学レンズ１５、及びＣＣＤ１６などの光学系機器が設けられている。モーターなどによって読取ユニット１２が副走査方向４５へ移動され、その移動中にＬＥＤ光源１２１からコンタクトガラス１１へ向けて照射される光が副走査方向４５へ走査され、この反射光がＣＣＤ１６に入力される。これにより、コンタクトガラス１１上の原稿の画像が読み取られる。

なお、原稿カバー２０には、ＡＤＦ２１が設けられている。ＡＤＦ２１は、原稿セット部２１Ａにセットされた複数の原稿を複数の搬送ローラー（不図示）によって順次搬送して、コンタクトガラス１１上に定められた読取位置を副走査方向４５の右向きへ通過するように原稿を移動させる。ＡＤＦ２１による原稿の移動時は、前記読取位置の下方に読取ユニット１２が配置され、この位置で読取ユニット１２によって移動中の原稿の画像が読み取られる。

［画像形成部２２］
画像形成部２２は、画像読取部１０で読み取られた画像データ、又は外部の情報処理装置から入力された画像データに基づいて画像形成処理（印刷処理）を実行する電子写真方式の画像形成手段である。画像形成部２２は、図１及び図２に示されるように、給紙カセット２５、感光体ドラム３１（本発明の感光体の一例）、帯電装置３２、現像装置３３、転写装置３４、クリーニングブレード３５、定着装置３６、露光装置３９、用紙排出部２７などを備えている。

また、画像形成部２２は、図３に示されるように、転写装置３４に転写用の電圧を供給する転写用電圧供給部５７、帯電装置３２に電圧を供給する帯電圧供給部５２、感光体ドラム３１の感光層に流れる直流電流を検出する電流値検出部５９（本発明の電流値検出部の一例）、及び、複合機１の全体を統括的に制御する制御部６２などを備えている。

図１に示されるように、給紙カセット２５は、画像形成部の下方に設けられている。本実施形態では３つの給紙カセット２５が上下方向に配置されている。各給紙カセット２５には、複数のシート状の印刷用紙（シート材）が積層された状態で収容される。給紙カセット２５に収容された印刷用紙は、給送ローラーなどの給送手段１７によって一枚ずつ取り出された後に、画像形成部２２の内部の搬送路１８を通って転写装置３４へ向けて搬送される。

図２に示されるように、感光体ドラム３１は、ドラム形状に形成された回転体であり、画像形成部２２の内部のフレームなどに回転可能に支持されている。図示しないモーターなどの駆動源から駆動力が伝達されて、図２における時計回転方向へ回転駆動される。感光体ドラム３１は、表面に単一の感光層が設けられた構造を有する。具体的には、感光体ドラム３１は、光が照射されることによって導電性が高まる有機化合物からなる有機光伝導体などの感光層だけが蒸着された単一層構造を有する。従来の有機感光体ドラムが、内側から下引き層、電荷発生層、電荷輸送層の３層構造であるのに対して、本実施形態の感光体ドラム３１は、電荷発生や電荷輸送などの機能を単一の感光層のみで実現するものである。そのため、感光層がすべて磨耗しない限り安定した品質の画像形成が可能である。

感光体ドラム３１の外周面に沿うように、帯電装置３２、現像装置３３、転写装置３４、クリーニングブレード３５が配置されている。

帯電装置３２は、感光体ドラム３１の上方において、感光体ドラム３１の外周面に対向するように設けられている。帯電装置３２は、後述の帯電圧供給部５２から供給される所定の電圧に応じて感光体ドラム３１の外周面を所定の極性の表面電位となるように一様に帯電させる。帯電装置３２は、感光体ドラム３１の外周面に接触して回転する帯電ローラー３２Ａ（図２参照）を有している。帯電圧供給部５２から帯電ローラー３２Ａを経て感光体ドラム３１に電圧が印加されることにより、感光体ドラム３１の感光層が、印加された電圧に応じた表面電位に帯電される。なお、帯電装置２は、帯電ローラー３２Ａによる接触式のものに限られず、非接触式のものでもよい。感光体ドラム３１の表面の感光層を帯電させるものであればどのようなタイプの帯電装置でも適用可能である。

現像装置３３は、帯電装置３２よりも感光体ドラム３１の回転方向の下流側に設けられている。現像装置３３は、前記表面電位よりも低いバイアス電圧が印加された現像ローラー３３Ａ（図２参照）を有している。現像ローラー３３Ａによって、図示しないトナーコンテナから運ばれたトナーが感光体ドラム３１へ供給される。なお、使用されるトナーは、トナーのみ１成分現像剤であっても、キャリアとトナーとが混在する２成分現像剤であってもよい。

露光装置３９は、帯電装置３２と現像装置３３との間から感光体ドラム３１へ向けてレーザービームを照射して、感光体ドラム３１の外周面を露光する。これにより、レーザービームに含まれる画像情報に応じた静電潜像が感光体ドラム３１の外周面に形成される。感光体ドラム３１の外周面にレーザービームが照射されると、その照射された露光部分の電位が放電し、その露光部分によって静電潜像が形成される。現像装置３３によって感光体ドラム３１にトナーが供給されると、そのトナーは、静電潜像とトナーとの電位差による静電気力によって静電潜像に付着する。

転写装置３４は、現像装置３３よりも感光体ドラム３１の回転方向の下流側に設けられている。転写装置３４は、感光体ドラム３１の下方において、感光体ドラム３１の外周面に対向するように設けられている。転写装置３４は、感光体ドラム３１の外周面に接触して回転する転写ローラー３４Ａ（図２参照）を有している。転写用電圧供給部５７から所定値の定電流が転写ローラー３４Ａに供給される。これにより、感光体ドラム３１と転写ローラー３４Ａとのニップ部に印刷用紙が挟持された状態になると、感光体ドラム３２のトナーが印刷用紙の表面に付着する。

図１に示されるように、定着装置３６は、転写装置３４よりも印刷用紙の搬送方向の下流側に設けられている。定着装置３６は、印刷用紙に転写されたトナーをその印刷用紙に定着させるものであり、加熱ローラー３８と、この加熱ローラー３８に対向配置された加圧ローラー３９とを備えている。印刷用紙に転写されたトナーは、定着装置３６を通過する際に加熱されて溶融して印刷用紙に定着する。定着装置３６を通過した印刷用紙は、用紙排出部２７へ排出される。

図２に示されるように、クリーニングブレード３５は、転写装置３４よりも感光体ドラム３１の回転方向の下流側に設けられている。クリーニングブレード３５は、用紙に転写されずに感光体ドラム３１の外周面上に残存したトナーを除去するものであり、シリコンゴムなどによって形成されている。クリーニングブレード３５が感光体ドラム３１の外周面上に接触した状態で感光体ドラム３１が回転されることで、残存するトナーがトナー受け３５Ａに削り落とされる。

［帯電圧供給部５２］
帯電圧供給部５２は、制御部６２からの制御信号に応じて帯電ローラー３２Ａに直流電圧または交流電圧を供給する。図３に示されるように、帯電圧供給部５２は、直流電圧供給回路５３（本発明の直流電圧供給部の一例）と、交流電圧供給回路５４（本発明の交流電圧供給部の一例）とを有する。

直流電圧供給回路５３は、帯電ローラー３２Ａを介して、電圧値が一定の直流電圧を感光体ドラム３１の感光層に印加して帯電させる。直流電圧供給回路５３から出力される電圧は、制御部６２から入力される制御信号によって制御される。具体的には、直流電圧供給回路５３は、制御部６２からの所定の制御信号を受けると、直流電源６３から供給される直流電圧を前記制御信号に応じた一定の電圧に変換して帯電装置３２の帯電ローラー３２Ａへ出力する。本実施形態では、直流電圧供給回路５３は、複合機１が後述の膜厚測定モードであるときに、入力される所定の制御信号に従って、後述の膜厚測定処理の際に必要とされる測定用直流電圧（例えば直流５００［Ｖ］の電圧）を帯電ローラー３２Ａに供給する。なお、膜厚測定モードとは、感光体ドラム３１の感光層の膜厚を測定する後述の膜厚測定処理が実行されるときに移行される複合機１の動作モードである。複合機１は、前記膜厚測定モードと後述の画像形成モードとのいずれかの動作モードで動作する。また、直流電圧供給回路５３は、複合機１が印刷用紙に画像形成可能な画像形成モードにあるときに、入力される所定の制御信号に従って、画像形成に必要とされる帯電用直流電圧（例えば直流１０００［Ｖ］〜１２００［Ｖ］の電圧）を帯電ローラー３２Ａに供給する。

交流電圧供給回路５４は、帯電ローラー３２Ａを介して、交流電圧を直流電圧供給回路５３から出力される直流電圧に重畳させて感光体ドラム３１の感光層に印加して帯電させる。交流電圧供給回路５４から出力される電圧は、制御部６２から入力される制御信号によって制御される。具体的には、交流電圧供給回路５４は、制御部６２からの所定の制御信号を受けると、交流電源６４から供給される交流電圧を前記制御信号に応じた実効値の交流電圧に変換して帯電装置３２の帯電ローラー３２Ａへ出力する。本実施形態では、交流電圧供給回路５４は、複合機１が前記膜厚測定モードであるときに、入力される所定の制御信号に従って、後述の膜厚測定処理の際に必要とされる測定用交流電圧を帯電ローラー３２Ａに供給する。なお、複合機１が前記画像形成モードにあるときは、交流電圧供給回路５４は、交流電圧を帯電ローラー３２Ａに供給しないように制御部６２によって制御される。

電流値検出部５９は、感光体ドラム３１の感光層に直流電圧及び交流電圧が印加されたことによって前記感光層に流れる直流電流値を検出する。電流値検出部５９は、内部抵抗や内部コンデンサーなどの電子素子で構成された周知の電流検出回路であって、感光体ドラム３１と接地電位との間に設けられている。電流値検出部５９は制御部６２に接続されており、電流値検出部５９によって検出された測定値（電流値）は制御部６２に送られて、後述の膜厚測定処理に用いられる。

制御部６２は、ＣＰＵ６２Ａ、ＲＯＭ６２Ｂ、ＲＡＭ６２Ｃなどを主な構成要素とするマイクロコンピュータとして構成されている。ＲＯＭ６２Ｂには、印刷用紙に対する画像形成処理を実行するためのプログラムや、後述する膜厚測定処理を実行するためのプログラムなどが記憶されている。ＣＰＵ６２Ａは、これらのプログラムを実行することにより、前記画像形成処理及び前記膜厚測定処理を実行する。

本実施形態では、制御部６２は、後述の膜厚測定処理が実行されることによって、本発明の実効値変更部として機能する。つまり、制御部６２は、交流電圧供給回路５３から帯電ローラー３２Ａへ供給される交流電圧の実効値を変更させる。具体的には、制御部６２は、０［Ｖ］〜２０００［Ｖ］の範囲内で段階的に実効値を上昇させるための制御信号を交流電圧供給回路５３に出力する。この制御信号を受けると、交流電圧供給回路５３は、制御信号にしたがって、出力する交流電圧の実効値を０［Ｖ］〜２０００［Ｖ］へ段階的に変更する。

また、制御部６２は、後述の膜厚測定処理が実行されることによって、本発明の膜厚測定部として機能する。つまり、制御部６２は、帯電ローラー３２Ａに供給される交流電圧の実効値の変更に応じて電流値検出部５９による検出値が変動した場合に、その変動量が予め定められた第１閾値以上になったかどうかを判定し、前記変動量が前記第１閾値以上になった場合に、変更前の交流電圧の実効値に基づいて、感光体ドラム３１の感光層の膜厚を測定する。なお、具体的な測定方法については後述する。

また、制御部６２は、後述の膜厚測定処理が実行されることによって、本発明の交換時期判定部として機能する。つまり、制御部６２は、測定された感光層の膜厚が予め定められた第２閾値以下である場合に感光体ドラム３１が交換時期であること、つまり寿命が尽きたことを判定する。なお、具体的な判定方法については後述する。

また、制御部６２は、後述の膜厚測定処理が実行されることによって、本発明の電圧設定部として機能する。つまり、制御部６２は、測定された膜厚に対応する電圧値を決定して、感光体ドラム３１の感光層に印加される印加電圧に設定する。なお、具体的な設定方法については後述する。

制御部６２のＲＯＭ６２Ｂは、本発明の第１記憶部及び第２記憶部の一例であって、後述する膜厚測定処理に用いられる第１閾値、第２閾値、及びテーブルデータ７６（図５（Ｂ）参照）などの情報が記憶されている。

以下、図４を参照して、感光体ドラム３１が備える単一層構造の感光層の性質について説明する。本実施形態の感光体ドラム３１が備える単一層構造の感光層では、複数層からなる感光層が有するコンデンサー効果を生じない。ここで、感光層におけるコンデンサー効果とは、複数層の感光層において、層と層との間に擬似的なコンデンサーが形成され、感光層自体がコンデンサーとして働くことをいう。したがって、単一層構造の感光層には、前記コンデンサー効果が生じない。そのため、単一層構造の感光層に一定の直流電圧を印加し、さらに、交流電圧の実効値を０［Ｖ］から段階的に増加させるように印加すると、図４に示されるように、感光層の電位は飽和曲線をたどらず、最初は急激に上昇するがある一定の電位に到達すると電位が下がるという現象が生じる。つまり、交流電圧の電圧値を徐々に上げていくと、感光層の電位が下がり始める変曲点（図４の７１Ａ、７２Ａ参照）が現れる。なお、図４の曲線７１及び曲線７２は、単一層構造の感光層に一定の直流電圧を印加した状態で交流電圧を段階的に増加したときの帯電電位を示すものであり、曲線７１は膜厚が３８μｍの感光層の特性を示し、曲線７２は膜厚が１９μｍの感光層の特性を示している。

上述の現象は、直流電圧の電圧値よりも交流電圧のマイナス分の電圧値が大きくなり、両者が打ち消されるために生じており、これによって実質的に帯電電位が低下している。図４に示されるように、前記変曲点７１Ａ，７１Ｂが現れるときの交流電圧の電圧値（実効値）は、印加する直流電圧により帯電される感光層の帯電電位（表面電位）によって決定される。感光層の帯電電位は、感光層の膜厚によって決定される要素であることからすると、前記変曲点が現れるときの交流電圧の電圧値は感光層の膜厚によって決定されるといえる。

実際に、膜厚３８μｍの感光層及び膜厚１９μｍの感光層に対して一定の直流電圧（例えば５００[Ｖ]）を印加し、さらに、交流電圧の実効値を０［Ｖ］から段階的に増加させるように印加する実験をすると、図４の曲線７１に示されるように、膜厚３８μｍの感光層では、交流電圧１５００[Ｖ]で変曲点７１Ａが現れ、図４の曲線７２に示されるように、膜厚１９μｍの感光層では、交流電圧１２００[Ｖ]で変曲点７２Ａが現れることが確認できた。また、前記実験において、図４に示されるように、感光層に流れる直流電流の電流値は、交流電圧に比例して上昇することと、前記変曲点以降は、帯電電位の低下に伴い感光層に電流が流れやすくなるため、感光層の電流値の上昇率が急激に増加することが確認できた。例えば、前記実験では、図４の折れ線７３に示されるように、膜厚が３８μｍの感光層の電流値の上昇率（変動量）は、変曲点７１Ａにおける交流電圧１５００[Ｖ]のときの電流値Ｉａが検出されるまでは緩やかに傾斜しているが、それ以降は傾きが大きくなることが確認できた。また、図４の折れ線７４に示されるように、膜厚が１９μｍの感光層の電流値の上昇率（変動量）は、変曲点７２Ａにおける交流電圧１５００[Ｖ]のときの電流値Ｉｂ（＞Ｉａ）が検出されるまでは緩やかに傾斜しているが、それ以降は傾きが大きくなることが確認できた。

本実施形態では、様々な膜厚の感光層に対して前記実験を行うことによって、一定の直流電圧に重畳される交流電圧の電圧値と感光層の膜厚との対応関係（本発明の第１対応関係に相当、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）を取得しておき、この対応関係を基に後述の膜厚測定処理が行われる。また、様々な膜厚の感光層における帯電電圧が一定となる印加電圧の電圧値を膜厚ごとに予め実験等によって測定しておき、印加電圧と膜厚との対応関係（本発明の第２対応関係に相当、図５（Ｂ）参照）を基に後述の膜厚測定処理が行われる。なお、これらの対応関係は、図５（Ｂ）に示されるテーブルデータ７６として制御部６２のＲＯＭ６２Ａに格納されている。

次に、図６のフローチャートを参照して、制御部６２によって実行される膜厚測定処理の手順とともに、本発明の膜厚測定方法について説明する。図中のＳ１１、Ｓ１２、・・・は処理手順（ステップ）の番号を表している。各ステップにおける処理は、制御部６２によって、より詳細にはＣＰＵ６２ＡがＲＯＭ６２Ｂ内のプログラムを実行することによって行われる。なお、以下の説明においては、ステップＳ１１の時点で、複合機１が印刷用紙に画像形成可能な画像形成モードにあるものとする。

まず、ステップＳ１１では、制御部６２は、複合機１に対して膜厚測定要求が入力されたかどうかを判定する。ここで、膜厚測定要求は、例えば、複合機１の主電源が投入されたこと、複合機１に対して膜厚測定指示が入力されたこと、印刷累積枚数が予め設定された枚数に到達したこと、複合機１の稼働時間が予め設定された時間になったことなどの条件を満たすことである。このような条件を満たした場合に感光層の膜厚を測定することで、複合機１の使用環境や使用状況に応じて正確な膜厚を測定することができる。前記膜厚測定要求が入力された場合は、制御部６２は、複合機１の動作モードを画像形成モードから、感光体ドラム３１の感光層の膜厚を測定する膜厚測定モードに切り換える。

次のステップＳ１２では、制御部６２は、感光体ドラム３１の感光層に電圧値が一定の直流電圧を印加して感光層を帯電させる。つまり、制御部６２は、感光層の膜厚を測定するための測定用の直流電圧として、ＤＣ５００[Ｖ]の直流電圧（以下「測定用直流電圧」という。）を帯電装置３２の帯電ローラー３２Ａに供給する。具体的には、制御部６２は、直流電圧供給回路５３に前記測定用直流電圧を供給させる制御信号を出力する。この制御信号を受けることにより、直流電圧供給回路５３は帯電ローラー３２Ａへ前記測定用直流電圧を供給する。ここで、ステップＳ１２は、本発明の第１ステップの一例である。

また、ステップＳ１３において、制御部６２は、実効値が段階的に増加する交流電圧を前記測定用直流電圧に重畳させて感光体ドラム３１の感光層に印加する。つまり、制御部６２は、測定用の交流電圧として、０[Ｖ]から２０００[Ｖ]までの範囲で段階的に実効値が増加する交流電圧（以下「測定用交流電圧」という。）を前記直流電圧に重畳させて帯電ローラー３２Ａに供給する。具体的には、制御部６２は、交流電圧供給回路５４に前記測定用交流電圧を供給させる制御信号を出力する。この制御信号は、段階的に交流電圧の実効値を増加させる指示信号である。この制御信号を受けることにより、交流電圧供給回路５４は帯電ローラー３２Ａへ０[Ｖ]から徐々に実効値が大きくなるように前記測定用直流電圧を供給する。ここで、ステップＳ１３は、本発明の第２ステップの一例である。また、ステップＳ１３を実行する制御部６２が、本発明の実効値変更部の一例である。

次のステップＳ１４では、制御部６２は、電流値検出部５９から入力された検出値から感光層に流れる直流電圧の電流値を検出する。そして、検出された電流値に基づいて、交流電圧の実効値の増加に応じて変動した前記電流値の変動量を算出する。具体的には、検出された電流値に基づいて、経過時間に対する電流値の変動量を示す電流値勾配を算出する。ここで、ステップＳ１４は、本発明の第３ステップの一例である。

次のステップＳ１５では、制御部６２は、前記ステップＳ１４において算出された電流値勾配が予め定められた第１閾値以上であるかどうかを判定する。ここで、前記第１閾値は、前記電流値勾配が変化したことを判定するための閾値である。例えば、前記第１閾値として、前記膜厚測定モードに移行した直後に算出される前記電流値勾配の値を用いることができる。このような第１閾値を採用することにより、前記電流値勾配が変化したかどうかを判定することができる。前記電流値勾配が前記第１閾値以上であると判定されると、制御部６２は、前記電流値勾配が変化した時点の電流値に対応する交流電圧の実効値に基づいて、感光体ドラム３１の感光層の膜厚を測定する（Ｓ１６）。具体的には、制御部６２は、ＲＯＭ６２Ｂ内のテーブルデータ７６（図５（Ｂ）参照）から、前記電流値勾配が変化した時点の電流値に対応する交流電圧の実効値に対応する膜厚を抽出する。例えば、前記実効値が１２００［Ｖ］である場合は、それに対応する膜厚１９［μm］がテーブルデータ７９から抽出される。また、前記実効値が１０００［Ｖ］である場合は、それに対応する膜厚３８［μm］がテーブルデータ７６から抽出される。このように抽出された膜厚が、感光体ドラム３１の感光層の膜厚である。ここで、ステップＳ１４及びＳ１５が、本発明の第４ステップの一例である。また、ステップＳ１４及びＳ１５を実行する制御部６２が、本発明の膜厚測定部の一例である。なお、ステップＳ１５において、前記電流勾配が前記第１閾値未満である場合は、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４以降の処理が繰り返される。

次のステップＳ１７では、制御部６２は、前記ステップＳ１６で抽出された膜厚が予め定められた第２閾値以下であるかどうかを判定する。ここで、前記第２閾値は、感光体ドラム３１の感光層が所定の印刷品質を維持できなくなるほどに摩耗したかどうかを判定するための閾値である。例えば、印刷品質を維持できる最低膜厚を実験などによって予め測定しておき、その測定結果を前記第２閾値とすることが考えられる。前記膜厚が前記第２閾値以下であると判定されると、制御部６２は、ステップＳ１８に進み、感光体ドラム３１が交換時期である旨を示すメッセージ情報を出力する。例えば、前記第２閾値が膜厚１９［μm］である場合は、前記ステップＳ１６で抽出された膜厚が１９［μm］と判定されると、前記メッセージ情報が出力される。前記メッセージ情報は、例えば、複合機１の操作パネル（不図示）や、複合機１に通信接続された外部の情報処理装置などに出力される。前記メッセージ情報を出力した後に、制御部６２はステップＳ１９に進む。ここで、ステップＳ１７及びＳ１８を実行する制御部６２が、本発明の交換時期判定部の一例である。なお、ステップＳ１７において、抽出された前記膜厚が前記第２閾値よりも大きい場合は、前記電流勾配が前記第１閾値未満である場合は、制御部６２は、感光体ドラム３１が交換時期に達していないと判断して、ステップＳ１９に進む。

次のステップ１９では、ステップＳ１６で抽出された膜厚に対応する印加電圧の電圧値をＲＯＭ６２Ｂ内のテーブルデータ７６（図５（Ｂ）参照）から抽出して、抽出された電圧値を感光体ドラム３１の感光層に印加する印加電圧に設定する。具体的には、抽出された前記電圧値の直流電圧を直流電圧供給回路５３から供給される電圧値に設定する。例えば、ステップＳ１６で抽出された膜厚が１９［μm］である場合は、それに対応する印加電圧１０００［Ｖ］が設定される。また、ステップＳ１６で抽出された膜厚が３８［μm］である場合は、それに対応する印加電圧１２００［Ｖ］が設定される。なお、制御部６２は、複合機１の動作モードが前記画像形成モードに戻ると、ステップＳ１９で設定された電圧値の直流電圧を出力させる制御信号を生成して、画像形成に必要なタイミングで前記制御信号を直流電圧供給回路５３に出力する。ここで、ステップＳ１９を実行する制御部６２が、本発明の電圧設定部の一例である。

続いて、制御部６２は、交流電圧供給回路５４の交流電圧の供給を停止するとともに、複合機１の動作モードを前記膜厚測定モードから前記画像形成モードに戻す（Ｓ２０）。つまり、複合機１が画像形成モードであるときには、交流電圧は帯電ローラー３２Ａに供給されない。これにより、前記膜厚測定モードにおいて実行される膜厚測定処理が終了する。

上述したように、本実施形態では、制御部６２によって前記膜厚測定処理が実行されることによって、膜厚測定モードにおいて感光層の帯電電位が上昇から下降に転ずる変曲点における前記測定用交流電圧の実効値が特定され、その実効値に対応する膜厚が感光層の膜厚として測定される。そのため、感光体ドラム３１における単一層構造の感光層の膜厚を正確に測定することができる。特に、前記測定用交流電圧の実効値は、複合機１の画像形成モードでは使用されないものであり、使用環境や使用状況の影響を受けにくいものである。そのため、本実施形態では、使用環境や使用状況に関係なく、前記測定用交流電圧の実効値から実際の感光層の膜厚を正確に測定することができる。

また、測定された膜厚に基づいて感光体ドラム３１の交換時期が判定されるため、ユーザーは、複合機１における感光体ドラム３１の正確な交換時期を認識することができる。また、感光体ドラム３１の寿命が尽きるまで感光体ドラム３１を無駄なく使用することができる。

また、測定された膜厚に基づいて感光体ドラム３１の帯電電位に最適な印加電圧が設定されるため、常に感光体ドラム３１の帯電電位を所定の設定電位となるように安定して維持することができる。これにより、帯電電位のばらつきに起因する印刷品質のばらつきが防止され、印刷品質が安定する。

１：複合機
１０：画像読取部
２２：画像形成部
３１：感光体ドラム
３２：帯電装置
３３：現像装置
３４：転写装置
３９：露光装置
５２：帯電圧供給部
５３：直流電圧供給回路
５４：交流電圧供給回路
５９：電流値検出部
６２：制御部

Claims (6)

1. 表面に単一の感光層が設けられた感光体と、
   電圧値が一定の直流電圧を前記感光層に印加する直流電圧供給部と、
   交流電圧を前記直流電圧に重畳させて前記感光層に印加する交流電圧供給部と、
   前記直流電圧及び前記交流電圧が印加されたことにより前記感光層に流れる直流電流値を検出する電流値検出部と、
   前記交流電圧の実効値を段階的に増加する実効値変更部と、
   前記交流電圧の実効値の増加に応じて前記電流値検出部による検出値が変動した変動量が予め定められた第１閾値以上になった場合に、前記実効値変更部による変更前の前記交流電圧の実効値に基づいて、前記感光層の膜厚を測定する膜厚測定部と、を具備する画像形成装置。
2. 前記交流電圧の実効値と前記感光層の膜厚との対応関係を示す第１対応情報を記憶する第１記憶部を更に備え、
   前記膜厚測定部は、前記電流値検出部による検出値の前記変動量が前記第１閾値以上になった場合に、前記実効値変更部による変更前の前記交流電圧の実効値に対応する前記感光層の膜厚を前記第１記憶部の前記第１対応情報から抽出する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記膜厚測定部によって測定された膜厚が予め定められた第２閾値以下になった場合に前記感光体が交換時期であることを判定する交換時期判定部を更に備える請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記感光層の膜厚と画像形成時に前記感光層に印加される直流電圧の電圧値との対応関係を示す第２対応情報を記憶する第２記憶部と、
   前記膜厚測定部によって測定された膜厚に対応する前記電圧値を前記第２記憶部の前記第２対応情報から抽出して前記感光層への印加電圧に設定する電圧設定部と、を更に備える請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記画像形成装置は、前記感光層の膜厚を測定する膜厚測定モードと、画像形成時に必要な直流電圧を前記感光層に印加して画像形成を行う画像形成モードとのいずれかで動作するものであり、
   前記実効値変更部は、前記膜厚測定モードのときに所定範囲内で前記交流電圧の実効値を変更し、前記画像形成モードのときに前記交流電圧の印加を停止する請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 感光体に設けられた単一の感光層に電圧値が一定の直流電圧を印加する第１ステップと、
   実効値が段階的に増加する交流電圧を前記直流電圧に重畳させて前記感光層に印加する第２ステップと、
   前記第２ステップによる前記実効値の増加中に前記感光層に流れる直流電流値を検出する第３ステップと、
   前記交流電圧の実効値の増加に応じて前記第３ステップにおける検出値が変動した変動量が予め定められた第１閾値以上になった場合に、前記検出値に対応する前記交流電圧の実効値に基づいて、前記感光層の膜厚を測定する第４ステップと、を含む感光層の膜厚測定方法。

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