JP2017049499A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体上に発生したドラムメモリ、付着物の画像不良要因を、レーザー露光後に帯電ローラから感光体に流れる直流電流量を検出することで検出できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】帯電ローラによって感光体が帯電される装置において、感光体上に潜像する際に、ドラム側に何らかの問題があって所望の電位とは異なる電位に潜像されてしまい出力物上の濃度が変化することによる画像不良が発生することを、帯電ローラから感光体に流れる直流電流量を検知することで、感光体上の画像不良の要因を電気的に検知する。
【選択図】図４

Description

本発明は、被帯電体の問題検出手法及び同装置ならびにこれらの装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真画像形成装置で行われる電子写真プロセスには、感光体を一様に帯電処理する帯電工程と、一様に帯電した表面に電気的に電位差をつける潜像工程がある。

帯電工程を行う帯電装置では、帯電回転体として、例えば帯電ローラを感光体に接触させ、この帯電ローラを感光体に従動回転させている。そして、この帯電ローラに帯電バイアスを印加することで、感光体の表面を一様に帯電処理している。

潜像工程では、実際の出力物にあわせて感光体表面に電位差をつけ、その電位に応じてトナーの付着量を選択的に決定することが可能である。方法としては、感光体表面に対して光量を決めたレーザー等を照射し、電位差を発生させる。

この潜像工程ではレーザー光量によってその電位を決定しており、ドラム側に何らかの問題があって、所望の電位とは異なる電位に潜像されてしまうことによって、出力物上の濃度が変化することによる画像不良が発生する。

このような問題に対し従来の技術として、特許文献１では、感光体表面の電位を測定する表面電位計を用いて直接ドラム表面の電位を測定することで、この電位差を検知することを行っている。

また、特許文献２では、中間転写体上に転写後の実際の画像濃度をパッチ検センサなどによる濃度検知の結果をフィードバックすることで、たとえ濃度変化があったとしてもそれを濃度検知した上で補正を掛ける仕組みを有している。

さらには、ＬＥＤなどを用いた光除電装置を用いて除電後に流れる電流値を読むという手法もあるが、この手法はばらつきをもつ露光を用いて帯電を除去しようとするもので、その光量は厳格に定まっていない場合が多い。たとえば手前側と奥側などで光量にバラツキが発生する場合が多く、露光後の電位をきちんと定めたい場合には用いることができない。本発明においては、露光後の電位を一定にすることが必要不可欠であるため、本例では潜像用のレーザー露光を用いている。

特開平７−４４０６３号公報 特開平５−３０６９９９号公報

上記先行技術例においては、表面電位計を設置するために、スペースやコストが必要となる。コンパクト化が求められる画像形成装置においては、各色の画像形成部の省スペース化は必須であり、コストアップも大きな問題である。そのため、他の機能としても必要である機能を流用する手法が望ましい。

また、パッチ検センサで濃度を読む場合にも、一度画像を形成したのちのフィードバックとなるため、帯電、潜像、現像、転写など他要素にわたるプロセスを経るため、それぞれのプロセスにおけるフレの影響を大きく受ける。また制御のための時間やトナー、電力といった無駄な消費が発生してしまう。

そこで、本発明においては、帯電と潜像装置のみを利用して、画像不良の要因を検知する手段を提案することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明では、像担持体と、該像担持体上を帯電する接触式の帯電装置と、該帯電装置から該像担持体に流れる帯電電流の直流成分をモニタリングする装置と、該像担持体上に静電潜像を作成する像露光装置と、を備えている画像形成装置において、像担持体を帯電したのち、前記像露光装置によって潜像を彫り、その潜像に対して改めて帯電を行う際に、該帯電装置から該像担持体に流れる帯電電流の直流成分Ｉｄｃと、前述の潜像と前述の帯電を繰り返し行う際に前記帯電電流の直流成分Ｉｄｃの周期性に応じて被帯電体の状態を検出することで、上記目的を達成する。

さらには、請求項２記載の発明にあるように、帯電電流の直流成分Ｉｄｃの変化分ΔＩｄｃの絶対値、あるいはＩｄｃを時間微分した値など波形情報を用いて原因を分類して検出することでさらに細かく検出を行うことができる。

また、請求項３、４に記載するように、前述の検出した被帯電体の状態を改善するモードを有したり、改善後に改めて上述の方法で改めて検出を行い、改善の効果が見られるかどうかを判断する制御を持たせることで、より自動的に不良を改善し、ユーザーに不良画像を出力させないことが可能となる。

以上の発明により、改めて専用の検出手段を設けることなく、かつスペース、コストを維持したまま、直接的な方法により感光体に発生しうる問題を検出することが可能である。

画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成部の構成の説明図である。 本発明の実施例に係る膜厚算出部のブロック図である。 実施例１における帯電部材から感光体へ流れる直流電流量の時間推移である。 実施例２における帯電部材から感光体へ流れる直流電流量の時間推移である。 実施例１、２における潜像電位のフレ量のイメージ図である。 実施例３、４における１次転写通過後電位のフレ量のイメージ図である。 実施例３、４おける露光の強さと感光体の感度のイメージ図である。 実施例３、４おける耐久と潜像の関係のイメージ図である。 実施例３、４おける感光体摩耗量とその際の電流変化のグラフである。 実施例３における膜厚検知時のシーケンスチャートである。 実施例４における新旧検知時のシーケンスチャートである。 実施例４における感光体初期化のシーケンスチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

［実施例１］
まず、図１に示す電子写真方式を採用した画像形成装置の概略構成について説明する。図１は画像形成装置の概略断面図を示している。

本例の画像形成装置は、像担持体としてのドラム型の感光体１を４つ備えたタンデム式のフルカラー画像形成装置である。この画像形成装置には、４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが設けられており、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する。各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、ほぼ同様の構成であり、図２以降では画像形成部Ｐａを例に詳細に説明し、他の画像形成部の詳細な説明を省略する。

（画像形成部）
１は、被帯電体である感光体である。この感光体１は、導電性支持体に有機物質の感光層、表面保護層が順次積層された有機感光体である。この表面保護層にはフッ素樹脂微粒子が含有されている。本例の感光体１は、導電性支持体として肉厚１ｍｍのアルミニウムを使用し、この上に感光層と表面保護層を積層することで、外径が３０ｍｍとされている。また、感光体１は、モータ１ｍの駆動力を得て回転軸１ｄを中心に図示矢印方向に、所定の周速で回転する構成となっている。感光体１には、帯電回転体としての帯電ローラ２が接触配置されている。この帯電ローラ２は感光体１に接触して感光体１の表面を所定の電位に一様に帯電処理する。

帯電ローラ２は、軸部となる導電性芯金２ａが基体として使用され、その上に弾性層が設けられた構造を有している。この導電性芯金２ａは、鉄、銅、ステンレス、アルミニウムなどの金属材料を用いることができ、本例では、アルミニウムを用いている。なお、導電性を失わない範囲でこの導電性芯金２ａに防錆や耐傷性付与のためにメッキ処理を施してもよい。

帯電ローラ２の弾性層は、感光体１への加圧時の撓みを考慮して、長手方向中央部が太く、長手方向両端部が細くなるように、所謂、クラウン形状となるように研磨処理が施されている。これは、帯電ローラ２の長手方向両端部が加圧機構により感光体１に向けて所定の加圧力を受ける構造となっているからである。つまり、帯電ローラ２の長手方向中央部の感光体１への当接圧が両端部に比べて小さくなる傾向があるため、これを防止するためである。

また、帯電ローラ２の弾性層は、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ることで、１０^１０Ωｃｍ未満に抵抗調整処理され、導電性を有している。なお、導電剤としては、グラファイト、導電性金属酸化物などの電子導電系のものや、アルカリ金属塩などのイオン導電系のものを使用しても構わない。また、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などの合成ゴムや、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂を使用しても構わない。

そこで、本例の帯電ローラ２は、導電性芯金２の径が８ｍｍのものを使用し、弾性層に導電剤を添加することで抵抗が１×１０^６Ωｃｍとなるように調整され、外径が１４ｍｍとなっている。

帯電ローラ２には、その芯金２ａに帯電バイアスを印加する電源Ｄ３とそのときに流れた電流量を測定する電流計２３が接続されている。この電源は、直流電圧と交流電圧を重畳した振動電圧を印加する構成となっている。本例の帯電バイアスは、−６００Ｖの直流電圧とピーク間電圧が１７００Ｖの交流電圧が重畳されたものである。また、ここで検出する電流量２３は、特に直流電流成分を、時間分解して検知可能（すなわち、時間軸に対する直流電流成分を検出可能）なものである。ここで時間の分解能は最低でも５ｍｓｅｃ、特に１ｍｓｅｃ以下であることが望ましい。

また、本例において帯電ローラ２は、図３に示すように、その芯金２ａの両端部が軸受け部材１１ａ、１１ｂに回転可能に支持されている。そして、帯電ローラ２は、加圧機構１２ａ、１２ｂによって感光体１に向けて所定の当接圧となるように加圧されている。つまり、帯電ローラ２が感光体１の回転に伴い従動回転する方式を採用している。なお、駆動方式としてはこの他にモータを利用したり、ギア駆動などを利用したりするものでもよい。

感光体１の周囲には、さらに、画像露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、光除電装置７ａが設置されている。また、感光体１と転写装置５とで挟み込むように設けられた中間転写体１０が設けられている。

（画像形成プロセス）
モータ１ｍにより回転する感光体１は、帯電ローラ２に印加された帯電バイアスによりその表面が所定の電位にほぼ一様に帯電される。そして、帯電ローラ２により帯電処理を受けた感光体１は、画像露光装置３によって画像情報に基づく画像露光Ｌを受け、静電潜像が形成される。その後、感光体１に形成された静電潜像は、現像装置４により現像剤としてのトナーで可視像化される。次に、このイエロートナー像は、転写装置５により中間転写体１０に１次転写される。

このような画像形成プロセスが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄにおいても同様に行われ、最終的に、中間転写体１０上にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像が重畳転写される。その後、中間転写体１０上のフルカラートナー像は記録材であるシートに一括して２次転写される。

シートに転写されたフルカラートナー像は定着装置４０において加熱、加圧されることでシートに定着される。その後、シートは機外へと排出されて一連の画像形成プロセスが終了する。

そして、１次転写後、感光体１上に残留する転写残トナーは、図２に示すクリーニング装置６に設置されたクリーニングブレード６ａにより除去され、回収トナー容器６ｂに回収される。その後、感光体１は、光除電装置７により除電処理されることで、次の画像形成に供される。なお、このようなクリーニング工程及び光除電工程が、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄにおいても同様に行われるため詳細は割愛する。

（本例で解決する課題）
感光体１は露光Ｌによって潜像した電位情報にもとづいて決まった量のトナーを電気的に付着させ、それを出力物に転写するため、この電位情報が狂ってしまうと画像の濃度が目標値からずれてしまい、画像不良を生じる。

ところで、感光体１は異常な高圧印加や一定以上の光量のもとでの放置によって、露光Ｌによる電位情報書き込みが適切に行われなくなる。これは光による感光層からの電子と正孔の生成感度が上記過程によって変化するため発生する現象で、ドラムメモリとよばれ画像不良を発生する原因の一つである。

装置の制御としては通常の使用において異常な高圧が発生せぬよう設計を行うが、たとえば動作保証環境外などでの使用による想定以上の異常高圧印加が発生したり、あるいはドラムユニット交換時に正規の作業をせずに感光体を光のもとにさらしてしまう場合などには感光体広範囲において、これらドラムメモリとよばれる問題を引き起こすことは少なくない。そこで、この異常画像を検出する手法を提案する。

まずは実験的に、表面電位計を用いてドラムメモリ部と通常部で潜像後の電位が異なることを確認する。まずはその手法について述べる。故意にドラムメモリを発生させた感光体１を用い、現像位置での表面電位を測定する。例えば帯電ローラ２によって−６００Ｖに均一帯電された感光体１表面に、感光体表面全面を均一に−２００Ｖ（ベタ画像相当）になるよう制御した光量でレーザー露光Ｌを行って実験をおこなった。つまり、ドラムを回転させながら常に上記帯電、潜像を行いながら現像位置での電位測定を行うと、ドラム１周のほとんどの時間は表面電位として−２００Ｖと検出するが、ドラム周期でおよそ−１９０Ｖとなる瞬間があった。これはドラムメモリによって潜像後の電位が変化していることを表面電位計によって確認したものである。

このドラムメモリによる潜像後の電位のずれは、ドラムメモリの状態に応じて変化するが、概ね絶対値で１０〜２０Ｖ程度であり、これは出力画像上で不良画像と認識されるレベルである。実際に上記ドラムを用いてベタ出力を行うと、ドラムピッチに濃度が変化していることを確認した。

また今回はベタ画像相当として、露光後の電位を一様に−２００Ｖとしたが、実画像領域となる電位に一様に潜像した場合であれば、ドラムメモリ部の電位は所望の値より５〜２０Ｖ程度ずれを生じることも実験により確認されている。

（発明の内容）
このドラムメモリの存在を、次のような制御により検知することが可能である。まずは理論的な説明を述べる。帯電ローラ２によって表面電位Ｖｄに均一に帯電した感光体１を、レーザー露光Ｌによってベタ相当の電位に一様に潜像する。このとき、ドラムメモリ等の異常のない部位の電位をＶ１、ドラムメモリ部の電位をＶ２とする。（先ほどの実験例ではＶ１＝−２００Ｖ、Ｖ２＝−１９０Ｖ）。この電位を維持したまま改めて帯電ローラ２によって一定の電位Ｖｄに均一帯電するとき、通常部分とドラムメモリ部では目標とする電位Ｖｄとの電位差が、通常部では｜Ｖ１−Ｖｄ｜、ドラムメモリ部では｜Ｖ２−Ｖｄ｜となり両者の値は異なる。

このときに流れる直流電流量Ｉｄｃの値は、帯電する際の電位差ΔＶ［Ｖ］（この場合ΔＶ＝｜Ｖｉ−Ｖｄ｜、ｉ＝１，２）、感光体の幅Ｌ［ｍ］とその速度ｖ［ｍ／ｓ］、感光体の膜厚ｄ［ｍ］、さらにはεを比誘電率、ε０を真空の誘電率として、
［数１］
Ｉｄｃ＝ε×ε０×Ｌ×ｖ×ΔＶ／ｄ （式１）
と表される。ここで感光体の幅Ｌ、速度ｖはあらかじめ決まっている値であり、感光体の膜厚ｄは帯電時間と走行時間からほぼ正確に値を算出できる。本実施例における画像形成装置では、
［数２］
ｄ＝１８−α×Ｃ×ｖ−β×（Ｔ−Ｃ）×ｖｐ （式２）
ただし、帯電時間Ｃ［ｓ］、回転時間Ｔ［ｓ］とし、帯電時削れ量係数α、回転時削れ量係数の値はそれぞれ、検討によりα＝１．１３３×１０＾−５μｍ／ｓ、β＝１．１３３×１０＾−６μｍ／ｓとわかっている。また、電位差ΔＶは感光体の静電容量から最大値が決まり、露光時の光量とあわせてその値を求めることも可能である。

このことから、通常部分とドラムメモリ部では、帯電時に帯電ローラ２から感光体１へ流れる直流電流量Ｉｄｃが異なることが分かり、これを検知することで異常を検知することが可能となる。

なお、このときのベタ露光の装置としては、同様に除電が可能な装置としてＬＥＤなどを用いたクリーニング前露光あるいはクリーニング後露光（本例では光除電装置７ａ）等を用いること考えられるが、これはある程度のばらつきをもった露光量を用いて帯電を除去しようとするもので、その光量は厳格に定まっていない場合が多い。たとえば手前側と奥側などで光量にバラツキが発生する場合が多く、露光後の電位をきちんと定めたい場合には用いることができない。本発明においては、露光後の電位を一定にすることが必要不可欠であるため、本例では潜像用のレーザー露光Ｌを用いる必要がある。

またドラムメモリは、帯電高圧、現像高圧あるいは転写高圧による異常高圧印加や、光照射である一定範囲が露光されることなど発生するため、基本的にはドラム一周すべてで発生することは無く、長手方向に発生することがほとんどである。これを回転しながら検出するため、ドラムメモリ部がドラム周期で検出される。

以上より、理論的に「１．ドラムを帯電」した後、「２．一様に潜像する」というサイクルを繰り返し、その間直流電流量Ｉｄｃを測定しつづけたときに、感光体１周分時間間隔で電流量Ｉｄｃの変化を検知した場合、ドラムメモリによる変化であると判断、検知することが可能であることが示された。

以下では、実験によって検知手法を用いた場合の結果について述べる。故意にドラムメモリを引き起こした感光体に対し、常に帯電ローラ２から感光体１へ流れる直流電流量Ｉｄｃを検知しながら、上述のように感光体を一定電圧で帯電した後、ベタ画像相当の一様露光を行い、再度一定電圧で帯電し、再度ベタ画像相当の一様露光を行う、という繰り返しの操作を行った。このときの電流量Ｉｄｃの時間ｔに対する変化は図３のグラフのように推移した。

初期１周分は電荷を帯びていない表面をＶｄまで帯電するため、大きな電流量Ｉｉｎｔが必要である。１周面の露光後からは、露光後の電位Ｖ１から帯電電位Ｖｄまでの帯電であり、このときの必要電流量はＩｒｅｇとなる。それ以降は全域に問題を持たない場合は、常に一定量の電流Ｉｒｅｇが流れるが、ドラムメモリが発生している部分は、露光後の電位がＶ２となっているため、電流量が変化しており、周期的に電流量としてＩｉｒｒｅｇだけ必要となる箇所が現れた。

本実験において、感光体の径３０ｍｍ、プロセススピード２４６ｍｍ／ｓであり、直流電流値のサンプリング時間を１ｍｓｅｃとして実験を行った結果、このときドラム周期（３０×３．１４／２４６＝０．３８３ｓｅｃ）ごとに電位のフレが検出された。実測の電流値ではＩｉｎｔ＝１０４μＡ、Ｉｒｅｇ＝６０μＡ、Ｉｉｒｒｅｇ＝６２μＡとなり、これらより通常部とドラムメモリ部での流れる直流電流量の差を、
ΔＩｄｃ＝｜Ｉｒｅｇ−Ｉｉｒｒｅｇ｜
と定義すると、ΔＩｄｃ＝２．０μＡである。測定中のフレ以外の部分での電流値の触れ幅は最大で０．５μＡであったため、０．５μＡ程度以上の変化が現れれば検知可能であることも分かった。なお、（式１）を用いた計算上は、初期の膜厚１８μｍに対して、通常部とドラムメモリ部での露光後の電位差が１０Ｖの場合に計算して、１．０μＡの電流量が流れることが分かるため、微小な電位変化であっても検出可能である。

以上より、本例の場合では３８３ｍｓｅｃごとに、０．５μＡ以上の電流のフレを検出することによって、画像不良を引き起こす原因があると判断、検知することが可能であるといえる。

また検知した場合は、画像に異常が発生することをユーザーに通知する手段を用意し、それによってユーザー、あるいはネットワークに繋がっている画像形成装置においては、事前にメンテナンスする側が異常を知ることで対応を行うことも可能であるし、あるいは別途、長時間の空回転あるいはサンプル画像出力などを行うことで、ドラムメモリを解消する復帰モードを装置内にあらかじめ用意し、これを自動的に実施して、ユーザーが出力する画像に不良が発生しないように調整することが可能である。

［実施例２］
次に実施例２について説明する。本例では本発明の手法によりドラムメモリ以外の問題の検出方法を述べる点が実施例１と異なるが、それ以外については実施例１の構成と同様であるので、同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

（本例で解決する課題）
感光体１は、帯電ローラ２やクリーニング装置６などが直接接する形で配置されている。ここでクリーニング装置６は感光体１に現像されたトナーのうち、転写されなかった残トナーをかき取る役割を果たしているが、トナーに含まれるシリカなどに代表される外添剤（現像性やトナー流動性を調整する役割を担う）は、クリーニング装置６で、かき取りきれず、一部はすり抜けてしまう。このすり抜けた外添剤等が帯電ローラ２に付着することによって、帯電ローラ２は徐々に汚れを有する。

また、クリーニング装置６でかきとったトナーや、クリーニング装置６と感光体１の潤滑性を上げるために用いられる潤滑剤は、クリーニング装置６と感光体１の狭間に常に存在する。

この帯電ローラ２の汚れや、クリーニング装置６と感光体１の狭間に存在するトナーや潤滑剤といった成分が、例えば高温多湿下に放置された場合や、強い振動を受けた場合に、ドラム表面にこすりつけられてしまい、この付着物が露光Ｌを遮る。この付着物は、帯電ローラ２やクリーニング装置５にそって発生するもので、一般的には長手方向に付着することが多い。

この場合、一様に帯電された感光体に静電潜像を書き込む際、露光Ｌが遮られることによって十分に露光、潜像できず画像不良が発生する。実際には露光Ｌはある一定量減衰してドラム表面に照射されるため、通常部と付着物がある部分では露光後の電位が異なる。
まずは実験的に、表面電位計を用いてドラムメモリ部と通常部で潜像後の電位が異なることを確認する。まずはその手法について述べる。

故意に露光を遮るように汚れを付着させた感光体１を用い、現像位置での表面電位を測定する。例えば帯電ローラ２によって−６００Ｖに均一帯電された感光体１表面に、感光体表面全面を均一に−２００Ｖ（ベタ画像相当）になるよう制御した光量でレーザー露光Ｌを行って実験をおこなった。つまり、ドラムを回転させながら常に上記帯電、潜像を行いながら現像位置での電位測定を行うと、ドラム１周のほとんどの時間は表面電位として−２００Ｖと検出するが、ドラム周期でおよそ−２５０Ｖとなる瞬間があった。これは汚れが付着して露光が遮られたことにより潜像後の電位が変化していることを表面電位計によって確認したものである。

この汚れによる潜像後の電位のずれは、付着量や汚れの具合に応じて変化するが、概ね絶対値で３０〜６０Ｖ程度であり、これは出力画像上で不良画像と認識されるレベルである。実際に上記ドラムを用いてベタ出力を行うと、ドラムピッチに濃度が変化していることを確認した。

（発明の内容）
この付着物による露光Ｌの遮断を、次のような制御により検知する。

帯電ローラ２によって均一に帯電した感光体１を、レーザー露光Ｌによって一様に潜像する。このとき、通常部の電位はＶ１に、露光遮断部の電位をＶ２とする。この電位を維持したまま改めて帯電ローラ２によって一定の電位Ｖｄ（例えば−６００Ｖ）に均一帯電するとき、通常部分と露光が遮断された箇所では目標とする電位Ｖｄ（すなわち−６００Ｖ）との電位差が、通常部では｜Ｖ１−Ｖｄ｜、露光が遮断された箇所では｜Ｖ２−Ｖｄ｜となり両者の値は異なる。このときに流れる直流電流量Ｉｄｃの値は、実施例１で述べた式１と同様であるから、結局通常部分と露光が遮断された箇所では、帯電時に帯電ローラ２から感光体１へ流れる直流電流量Ｉｄｃが異なり、これを検知することで異常を読み取ることが可能である。

このことから、「１．ドラムを帯電」した後、「２．一様に潜像する」というサイクルを繰り返し、その間直流電流量Ｉｄｃを測定しつづけると、感光体１周分時間間隔で電流量Ｉｄｃの変化を検知した場合、露光が遮断されたことによる変化であると判断、検知することが可能である。

以下では、検知手法の部分に関する実験による検出結果を述べる。

故意に長手方向に汚れを付着させた感光体に対し、常に帯電ローラ２から感光体１へ流れる直流電流量Ｉｄｃを検知しながら、上述のように感光体を一定電圧で帯電した後、ベタ画像相当の露光を行い、再度一定電圧で帯電し、再度ベタ画像相当の露光を行う、という繰り返しの操作を行った。このときの電流量Ｉｄｃの時間ｔに対する変化は図４のグラフのように推移した。

初期１周分は電荷を帯びていない表面をＶｄまで帯電するため、大きな電流量Ｉｉｎｔが必要である。２週目からは露光後の電位ＶｉからＶｄまでの帯電であるため、必要電流量Ｉｒｅｇとなる。それ以降は全域に問題を持たない場合は、常に一定量の電流Ｉｒｅｇが流れるが、ドラム上に汚れがあり、レーザーによる露光Ｌが十分に行われない領域においては、次に帯電する際に電流量が少なくなるため、電流量としてはＩｉｒｒｅｇだけで（Ｉｒｅｇよりも少ない電流量で）よくなる。

感光体の径３０ｍｍ、プロセススピード２４０ｍｍ／ｓの場合に、直流電流値のサンプリング時間を１ｍｓｅｃとして実験を行った結果、このときドラム周期（３０×３．１４／２４６＝０．３８３ｓｅｃ）ごとに、電位のフレが検出された。

概念図を図４に示す。実測の電流値ではＩｉｎｔ＝１０４μＡ、Ｉｒｅｇ＝６０μＡ、Ｉｉｒｒｅｇ＝５５μＡとなり、これらより通常部とドラムメモリ部での流れる直流電流量の差を、実施例１と同様に、
ΔＩｄｃ＝｜Ｉｒｅｇ−Ｉｉｒｒｅｇ｜
と定義すると、ΔＩｄｃ＝５．０μＡである。また、測定中のフレ以外の部分での電流値の触れ幅は最大で０．５μＡであったため、０．５μＡ程度以上の変化が現れれば検知可能であるといえるため、このΔＩｄｃ＝５．０μＡという大きさの電流量の変化は容易に検知可能である。

なお、（式１）を用いた計算上では、初期の膜厚１８μｍに対して、通常部とドラムメモリ部での露光後の電位差が５０Ｖの場合に計算して、４．９μＡの電流量が流れることが分かるため、微小な電位変化であっても検出可能である。

以上の手法により、画像不良を引き起こす原因であるドラムメモリの発生を検知することが可能となる。

以上より、本例の場合では３８３ｍｓｅｃごとに、５μＡ程度の電流のフレを検出することによって、画像不良を引き起こす原因があると判断、検知することが可能であるといえる。

検知した場合は、画像に異常が発生することをユーザーに通知する手段を用意し、それによってユーザー、あるいはネットワークに繋がっている画像形成装置においては、事前にメンテナンスする側が知ることで対応を行うことも可能であるし、あるいは別途装置内に用意している付着物を除去するクリーニングモードのようなものを自動的に実施して、ユーザーが出力する画像に不良が発生しないように調整することが可能である。

［実施例３］
さらに、実施例１で紹介したドラムメモリによる影響と、実施例２で紹介した付着物による露光切りによる影響が異なるものであることを判断する手法について述べる。なお、本例では実施例１あるいは２で述べた現象をさらに分類可能であることを述べるものであって、本体の構成や制御等は実施例１あるいは２と同様であるので、それらに対しては同符号を付すことで詳細な説明を省略する。

実施例１で示したように、故意にドラムメモリを発生させた感光体１を複数用意し、それぞれ実施例で述べたようにＩｄｃを検知し、
［数３］
ΔＩｄｃ＝Ｉｒｅｇ−Ｉｉｒｒｅｇ （式３）
の値（ただし、ここでは正負を含めて考える）と、各時間ｔにおける式２で表される直流電流量の単位時間（サンプリング時間Δｔ）ごとの変化量
［数４］
Ｉｄｃ’＝｜Ｉｄｃ（ｔ＋Δｔ）−Ｉｄｃ（ｔ）｜／Δｔ （式４）
の値をそれぞれ求めたところ、表１に述べるような結果となった。表１において、「サンプル」とは複数本用意した感光体の名称であり、「ΔＩｄｃ」は上記（式３）で得られた値、「変化量の最大値」は、この（式４）の値のイレギュラー部における最大値である。
また、時間ｔはｍｓｅｃ単位で算出し、実験時の条件は実施例１、２と同じく感光体の径３０ｍｍ、プロセススピード２４６ｍｍ／ｓの場合で、直流電流値のサンプリング時間は１ｍｓｅｃである。

次に、同様の条件で、実施例２で示したように故意に長手方向に汚れを付着させた感光体を複数用意し、同じ検討をしたところ表２に述べるような結果となった。

これら結果を比較すると、表１（ドラムメモリ）ではΔＩｄｃの値は正であり、表２（付着物による露光遮断）では負の値である。さらに、１ｍｓｅｃあたりの直流電流量Ｉｄｃの変化量の最大値についても、表１においては絶対値で２〜４Ｖ／ｍｓｅｃであったのに対し、表２においては絶対値で２０〜３０Ｖ／ｍｓｅｃである。

これらの違いは以下のように解釈される。一般にドラムメモリはドラムの回転方向に対して数ｍｍ〜１０ｍｍ程度、あるいは通常光にさらされた等の場合にはさらに広い領域にわたって発生している。さらには発生した領域のうち中央部が最も良くなく、上流側と下流側はそれほどでもない。このときのドラムメモリによる帯電ムラは、回転方向を横軸に、一様潜像後の電位を縦軸に示すと、図６の（ａ）に示すように中央部が最も大きい電位差が発生しており、その上流と下流に正規分布のように裾をもつ分布を持つ。

一方で付着物の場合は、付着物の存在する箇所のみが露光を遮られるため、その帯電ムラは、回転方向を横軸に、一様潜像後の電位を縦軸に示すと図６（ｂ）に表すように矩形型に分布すると考えられる。そのため、図５あるいは表２で示したように、付着物による影響の場合はΔＩｄｃも大きく、またその変化も急峻であることが分かる。

これらの結果から、感光体に発生している問題の種類によって、流れる電流値Ｉｄｃの特性までもが変化することを示唆している。よってこれらの値に着目、系に見合った閾値を決定することで、感光体に発生している問題をフローチャート式に自動的に判断させることが可能である。

自動的な原因の類推が可能になると、前述の復帰モードについても、それぞれの原因に見合った手法を選んで自動的に実行することが可能になる。本例においてはドラムメモリ、付着物による汚れといった２種類の場合を例にあげたが、これ以外の問題についても、波形の違いを手がかりにすることで自動的に判断させることが可能であると考えられる。

［実施例４］
また、本発明を用いて感光体の膜厚検知を、帯電ローラ２から感光体１へ流れる直流電流量Ｉｄｃによって精確に検出することも可能である。

前述の実施例１〜３では直流電流量の単位時間（サンプリング時間Δｔ）毎に直流電流を測定しイレギュラー部を判別している。

本例では実施例１〜３記載の問題が発生していない場合に、帯電ローラ一周分の時間の平均直流電流量を検知、算出することで同様の構成で膜厚検知を行う。

また、電流の検知時間が長ければ長いほどイレギュラーな現象による電流のフレ分をキャンセルすることが可能なためより高精度な検知が可能になるが、画像形成装置のダウンタイムに影響するため、本例では帯電ローラ１周分の平均直流電流としている。

従来の技術ではＬＥＤなどを用いたクリーニング前露光あるいはクリーニング後露光によって１次転写後の感光体１の表面電位の徐電を行う。その後、０電位に近づいた感光体表面電位と帯電ローラ２に印加される電圧のコントラストから生じるＩｄｃを検出することによって、感光体の膜厚の検知を行っている。

しかし、前述したように、ＬＥＤ露光はある程度のばらつきをもった露光量を用いて帯電を除去しようとするもので、その光量は厳格に定まっていない場合が多く、手前側と奥側などで光量にバラツキが発生する場合が多い。またＬＥＤ露光のない場合においても、１次転写起因の徐電ムラにより１次転写通過後の感光体表面電位が不安定になる（図７）。

よってＶｄとのコントラストが一定にならず、安定した直流電流を検知することができず、精確な膜厚検知ができない課題がある。
（発明の内容）
膜厚検知をより精確に行う場合、露光後の電位をきちんと定める必要がある。そこで膜厚検知を行う際にも潜像用のレーザー露光Ｌを用いる。またその際１次転写バイアス及びＬＥＤ露光を停止することで帯電とレーザー露光Ｌ以外の電位変動を取り除く。よってレーザー露光Ｌのみによって形成された、均一な潜像後感光体表面電位とＶｄの均一なコントラストによって安定した直流電流が検知でき、膜厚検知が可能となる。

また、膜厚検知を行う際に検知用の所定のレーザー光量、Ｖｄを用いる。本例では、感光体の露光に対する感度が最大になり、かつ極力感光体への露光による感度劣化、印加による通電劣化を抑えるような、画像形成時よりも低いレーザー光量、Ｖｄを用いる。（図８）本例の場合は最大のレーザー光量の３０％、Ｖｄについては―４００Ｖ〜―５００Ｖ程度である。Ｖｄについては、環境変動による放電開始電圧の変化分を、実験に基づく実測値から作成した予測制御テーブルを用いて算出する。また、感光体の走行距離に応じて生じる帯電ローラの通電劣化分による変動分を、印刷枚数、紙サイズ、画像形成以外の制御時間から予測される感光体に電圧を印加している帯電時間より算出する。上述の２つの制御に加え、本例の膜厚検知から算出された膜厚変動分から算出された、Ｖｄ変化量を次の検知に対してフィードバックすることで、検知用Ｖｄが継続使用を通してより一定となる様に印加バイアスを調整する。

なお本例の場合、膜厚１ｕｍ分のＶｄ変化が１０Ｖ、印刷枚数１０，０００枚の膜厚変化が１．２ｕｍ程度なため、１，０００毎に膜厚検知を実行すればＶｄの膜厚による変動分が１Ｖ以下に抑えることが可能である。

また、画像形成装置内部の機内昇温による直流電流の変動及び、画像形成を頻繁に繰り返すことによって発生する一時的な感光体の感度劣化が生じる。その影響を取り除くため、本例では直前の動作から６時間以上動作間隔があいた際（毎朝一を想定）の最初の動作直後の後回転で膜厚検知を行っている。

なお、膜厚検知の実行間隔を短くすればするほど、このＶｄ変化量の予測も精度を増し、より精確な膜厚を検知することが可能である。

同じ表面電位の感光体に対して、同じ出力のレーザー光量を感光体に照射した場合、継続的な使用によって劣化したドラムでは、摩耗及び光による感度劣化によって、感光体に形勢される潜像が減少していく。（図９）この減少により、１次転写通過後電位とＶｄのコントラストが減少し、膜厚検知電流Ｉｄｃが減少する。これにより、最新の膜厚検知電流Ｉｄｃ（ｎ）と直前の膜厚検知時の膜厚検知電流Ｉｄｃ（ｎ−１）の差分から膜厚を算出することが可能である。

ここで、摩耗した表面保護層の厚さをｄ（ｎ）、摩耗量係数をγとしたときに
ｄ（ｎ）＝（Ｉｄｃ（ｎ−１）―Ｉｄｃ（ｎ））×γ・・・（式５）
の関係式が成り立つ。

本例において摩耗量係数γは０．２２である。このγは本例においては、表面保護層が１ｕｍ摩耗した時に変化するＩｄｃが４．５ｕＡであり、摩耗量とＩｄｃは線形関係を持つことから横軸にＩｄｃ、縦軸に摩耗量をとったときの傾きとなる。（図１０）
また本実施例において、初期膜厚１８ｕｍ、画像不良の発生しない表面保護層の残膜厚が１０ｕｍであるため、Ｉｄｃが初期から３６ｕＡ減少したときに感光体の寿命と判断する。

以下に、本実施例における膜厚検知動作について説明する。

図３は本実施例において膜厚検知の制御ブロック図、図１１は膜厚検知のシーケンスチャートである。

膜厚算出部１５０はＣＰＵ１００、ＲＡＭ１０１、ＲＯＭ１０２、電流検知手段１０３、膜厚演算部１０４からなる。ＣＰＵ１００は、温湿度検知手段１０５から温湿度情報を入手し、本体内のＲＡＭ１０１に情報を記憶する。またＣＰＵ１００は、感光体走行距離算出部１０７から得られた感光体帯電時間を入手し、本体内のＲＡＭ１０１に記憶する。
作像終了時に前回の動作から６時間以上経過していた場合、膜厚検知を開始する。（Ｓ１００〜１０１）
ＣＰＵ１００は、温湿度検知手段１０５から得られた環境及び、感光体走行距離算出部から得られた感光体帯電時間に応じて、あらかじめＲＯＭ１０２に記憶されている膜厚検知用帯電印加設定を引き出す。（Ｓ１０２）次に、ＣＰＵ１００は帯電高圧制御手段１０６に対して、帯電ローラに帯電直流電圧として定電圧Ｖｄを印加するよう指示する。ＣＰＵ１００は帯電直流電圧を印加した際に感光体に流れる帯電直流電流Ｉｄｃ（ｎ）（μＡ）の情報を電流検知手段１０３から検出し、ＲＡＭ１０２に情報を記憶する。（Ｓ１０３）膜厚演算部１０４はＲＡＭ１０１に記憶された、今回の検知結果であるＩｄｃ（ｎ）と前回の検知結果であるＩｄｃ（ｎ−１）の差分から、感光体の表面保護層の摩耗量を式５から算出する。（Ｓ１０４）この算出された摩耗量分のＶｄ変化分をＲＯＭ１０２に記憶されている帯電印加設定にフィードバックすることで、画像形成時及び、次回の膜厚検知時のＶｄを安定させる。（Ｓ１０５）
［実施例５］
前述のＩｄｃの差分を算出することによって膜厚検知だけでなく、感光体の新旧検知に応用することも可能である。前述の通り、感光体の継続的な使用によって膜厚検知時のＩｄｃは減少していく。しかし摩耗や感度劣化の生じていない新品の感光体が挿入された後に、膜厚検知用のレーザー光量Ｌ、Ｖｄが印加された場合にＩｄｃが交換直前の検知結果に対して上昇する。この上昇分がある一定の閾値を超えた場合に、挿入された感光体を新品と判断して初期化シーケンスを行い、走行距離、膜厚オフセットによる補正分の帯電印加電圧をリセットすることが可能である。

本体例の場合、感光体の初期膜厚の誤差が±２ｕｍ程度あるため、ある一定の閾値とは、膜厚２ｕｍ分以上の電流量、すなわち１０ｕＡ以上となる。

以下に、本実施例における膜厚検知動作について説明する。

制御ブロック図に関しては、前述の実施例４と同じである。図１２は新旧検知のシーケンスチャートである。

膜厚算出時（Ｓ２０４）に膜厚演算部１０４が、ＲＡＭ１０１に記憶された今回の検知結果であるＩｄｃ（ｎ）と前回の検知結果であるＩｄｃ（ｎ−１）の差分を計算した際に、電流の差分が正の値になった場合、摩耗の生じていない新品の感光体が画像形成装置に挿入されたと判断し、（Ｓ２０６）感光体初期化シーケンスを開始する。（Ｓ２０７）
次に、感光体初期化シーケンスについて説明する。

制御ブロック図に関しては、前述の実施例４と同じである。図１３は感光体初期化のシーケンスチャートである。

感光体初期化シーケンスが開始されると、ＲＡＭ１０１に記憶された感光体帯電時間と、ＲＯＭ１０２に記憶されている膜厚検知用帯電印加設定に対する摩耗量分のＶｄ変化オフセットのリセットを行い（Ｓ３００、Ｓ３０１）、新たな感光体に対する最適なＶｄ設定を選択する（Ｓ３０２）。

Ｒ１ 像坦持体（感光体）、２ａ 帯電装置（帯電手段）、
３ａ 像露光装置（露光手段）、ＸＸ 電源（印加手段）

Claims (6)

1. 像担持体と、該像担持体上を帯電する接触式の帯電装置と、
   該帯電装置から該像担持体に流れる帯電電流の直流成分をモニタリングする
   装置と、
   該像担持体上に静電潜像を作成する像露光装置と、
   を備えている画像形成装置において、
   該像担持体を帯電したのち、前記像露光装置によって潜像を彫り、その潜像に対して改めて帯電を行う際に、該帯電装置から該像担持体に流れる帯電電流の直流成分Ｉｄｃの値に応じて被帯電体の状態を検出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前述の該帯電装置から該像担持体に流れる帯電電流の直流成分Ｉｄｃについて、その帯電電流の直流成分Ｉｄｃの変化分ΔＩｄｃの絶対値、あるいはＩｄｃを時間微分した値の波形情報を用いて原因を分類して検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前述の検出した被帯電体の状態を改善するモードを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 請求項３に記載の改善モードを有する画像形成装置において、改善モード実施後に改めて請求項１、請求項２に記載の制御によって改善モード実施の効果を自己確認する機能を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前述の像露光装置によって潜像を彫り、その潜像に対して改めて帯電を行う際に、該帯電装置から該像担持体に流れる帯電電流の直流成分Ｉｄｃの値を検出する画像形成装置において、
   最新の検知電流と直前の検知電流の差分から該像担持体の膜厚の算出を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 請求項５に記載の最新の検知電流と直前の検知電流の差分を算出する手段を有する画像形成装置において、最新の検知電流Ｉｄｃ（ｎ）が直前の検知電流Ｉｄｃ（ｎ−１）を上回った場合に、該像担持体を新品と判断し初期化シーケンスを実施する（実施例５に記載）ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。