JP2019028267A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の手法では測定が困難な高寿命像担持体の膜厚を、簡便かつ確実に測定できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体と、該像担持体の表面の反射光量を測定する測定手段と、を有する画像形成装置において、前記像担持体の表面に複数の各々独立した凹凸部が形成され、 前記測定手段の測定結果から前記像担持体の膜厚を計算する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機、レーザビームプリンタ及びプロセスカートリッジなどの画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、感光体ドラムの十分な膜厚が確保できない場合、出力画像にスジが入ったり、白地部にトナーが被る等の画像不良が発生する。そのため、感光体ドラムにどれ位の膜厚があるかを検知する手法が必要とされる。

従来から感光体膜厚検知方法、特に有機系感光体（ＯＰＣ）ドラムの膜厚検知方法として、帯電ローラに交流（ＡＣ）と直流（ＤＣ）バイアスを重畳印加することで帯電した際の、直流電流成分を測定する方法が知られている（特許文献１）。

一方、近年では感光体ドラムの高耐久化を図る目的から、感光体の電荷輸送層（ＣＴＬ）を覆うように硬度を高める等により耐摩耗性を向上した層（ＯＣＬ層）を設ける方法で、画像形成に十分な膜厚を長期間にわたって確保する技術が用いられている。

特開平５−２２３５１３号公報

高耐久化した感光体ドラムは実使用に伴う膜厚減少量が少ないため、直流電流成分を用いた従来の方法ではほとんど差が見られず、膜厚を検知することは困難であった。例えば、使用開始直後にはＯＣＬ層の平均膜厚が５ｕｍ、ＣＴＬ層の平均膜厚が１８ｕｍある感光体ドラムを用いた場合、画像不良発生時ＯＣＬ層の平均膜厚は３ｕｍとなっていたが、直流電流成分はほとんど同じ値となった。

高耐久化した感光体ドラムであっても、干渉膜厚計を用いることで膜厚の測定は可能であるが、干渉膜厚計を画像形成装置の内部に備えることは、スペース・コストの両方の観点から困難である。そのため、これまで膜厚測定は一般に画像形成装置から取り出した状態で行われることが多かった。

高耐久化した感光体ドラムは、実使用に伴う膜厚減少量が少ないため膜厚を検知することが困難であり、寿命を設定することが困難であった。

本発明の目的は、従来の手法では測定が困難な高寿命像担持体の膜厚を、簡便かつ確実に測定できる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、該像担持体の表面の反射光量を測定する測定手段と、を有する画像形成装置において、前記像担持体の表面に複数の各々独立した凹凸部が形成され、 前記測定手段の測定結果から前記像担持体の膜厚を計算することを特徴とする

本発明によれば、従来の手法では測定が困難な高寿命像担持体の膜厚を、簡便かつ確実に測定できる画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る４連タンデムドラム方式のカラー電子写真複写装置の概略図 本発明の実施形態に係るブロック図 第１の実施形態に係る画像形成部の感光体ドラム周りの構成を示す断面概略図 電子写真感光体の表面の凹部を形成するための圧接形状転写加工装置に設置されるモールド形状の例を示す図 電子写真感光体の表面の凹部の開口部の形状の例を示す図 電子写真感光体の表面の凹部の断面形状の例を示す図 電子写真感光体の表面の凹部を形成するための圧接形状転写加工装置の例を示す図 感光体ドラム上を光学的に測定する光学センサーの一例の説明図 感光体ドラム膜厚と光学センサー値の関係図 第１の実施形態に係る感光体ドラム膜厚検知についての制御フローチャート 第２の実施形態に係る画像形成部の感光体ドラム周りの構成を示す断面概略図 第２の実施形態に係る感光体ドラム膜厚検知についての制御フローチャート

以下、図面に沿って、本発明の好ましい実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

１．画像形成装置の基本的な構成及び動作
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の模式的な断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のブロック図である。

本実施形態の画像形成装置１００は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いた、最大通紙サイズがＡ３サイズのカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像形成装置本体（装置本体）と通信可能に接続された外部ホスト装置からの画像情報に応じて転写材、例えば、用紙、ＯＨＰシートなどにカラーの画像を形成し、出力することができる。

画像形成装置１００は、ＣＰＵ（制御手段）Ｖ３の指示で情報を表示する表示手段としてのパネル及び入力手段としての操作ボタンを備えた情報表示パネルＶ４を有する。情報表示パネルＶ４は、装置本体の状態や各種調整を実施する際のメニューを表示する。

ＣＰＵＶ３は、画像形成装置１００の動作を統括的に制御する。ＣＰＵＶ３は、内蔵する又は接続された記憶手段（電子的なメモリなど）に格納されたプログラムやデータに従って、各種の制御を実行する。例えば、ＣＰＵＶ３は、感光体ドラム１の駆動モーター１９や中間転写ベルト９１の駆動モーター２０に対して、駆動・停止の指示を行う。又、ＣＰＵＶ３は、帯電高圧電源Ｖ１、現像高圧電源Ｖ６、一次転写高圧電源９３、二次転写高圧電源９６ｂの出力値、出力・停止の指示を行う。

本実施形態の画像形成装置１００は、中間転写方式を採用した４連タンデムドラム方式の画像形成装置である。即ち、複数の像形成手段たるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色用の画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋを有する。例えばフルカラー画像の形成時には、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋにおいて、中間転写体９１に連続的にトナー像が多重転写され、その後この多重トナー像が転写材Ｐに一括して転写される。各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは、中間転写体９１の画像転写面の移動方向において直列に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に配置されている。図３は、本実施形態の画像形成装置１００の一つの画像形成部Ｐの構成をより詳しく示す模式的な断面図である。

本実施形態では、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋの構成及び動作は、使用するトナーの色が異なる他は実質的に同一の構成とされる。従って、以下、特に区別を要しない場合は、各画像形成部の要素であることを示す符号の添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは省略し、総括的に説明する。

画像形成部Ｐには、像担持体として導電性支持体上に有機物質感光層を持つ（ＯＰＣ）電子写真感光体（感光体ドラム）１が設けられている。感光体ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって帯電させられる。一様に帯電した感光体ドラム１の表面は、像露光手段としての像露光装置（レーザービームスキャナ）３によって走査露光される。これにより、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。

感光体ドラム１に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置４によって現像剤であるトナーが供給されることによりトナー像として現像される。感光体ドラム１に形成されたトナー像は、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ９２の作用により、移動する中間転写体としての中間転写ベルト９１上に転写（一次転写）される。一次転写は、一次転写ローラ９２が中間転写ベルト９１を介して感光体ドラム１に押圧されることで形成された、中間転写ベルト９１と感光体ドラム１との接触部（ニップ部）である一次転写部（一次転写ニップ）において行われる。

中間転写ベルト９１上に転写されたトナー像は、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ１０の作用により、転写材Ｐ上に転写（二次転写）される。二次転写は、二次転写ローラ１０が中間転写ベルト９１を介して二次転写対向ローラ９６に押圧されることで形成された、中間転写ベルト９１と二次転写ローラ１０との接触部（ニップ部）である二次転写ニップＮ２において行われる。転写材Ｐは、中間転写ベルト９１上のトナー像が二次転写部Ｎ２に搬送されてくるタイミングに合わせて、二次転写部Ｎ２に搬送されてくる。トナー像が転写された転写材Ｐは、定着手段としての定着装置１２に搬送され、ここでトナー像の定着を受けた後に、装置本体の外部に排出される。

例えば、フルカラー画像を形成する場合には、画像形成装置１００と通信可能に接続された外部ホスト装置（不図示）からの信号に従って、色分解された画像信号が生成される。そして、この信号に応じて、各画像形成部ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋにおいて、各色のトナー像が各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に形成される。そして、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト９１上に順次に重ね合わせるようにして転写（一次転写）される。こうして中間転写ベルト９１上に形成された多重トナー像は、記録材Ｐに一括して転写（二次転写）される。

一次転写工程後に感光体ドラム１上に残留したトナーは、感光体クリーニング手段としてのクリーニングブレード７によって回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト９１上に残留したトナーは、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーナ１１によって回収される。

本実施形態では、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置４、感光体ドラムクリーニングブレード７は、枠体によって一体的に構成され、装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ８とされている。プロセスカートリッジ８は、例えば感光体ドラム１が寿命に達した場合などに装置本体から取り外されて、新品と交換される。

（感光体ドラム）
次に、本実施形態で用いた感光体ドラムについて詳細に説明する。具体的には、本実施形態の電子写真感光体の表面には、複数の深さ０．５μｍ以上６μｍ以下かつ開口部最長径２０μｍ以上８０μｍ以下の凹部（以下「特定凹部」）が設けられる。その際、表面層と表面層直下の層との間の界面に表面層に形成されている特定凹部に対応する凹部が複数設けられている。

そして、特定凹部は、電子写真感光体の表面の任意の位置に一辺が感光体回転方向に対して平行である一辺５００μｍの正方形領域を配置したとき、その一辺５００μｍの正方形領域における特定凹部の面積が７５００μｍ^２以上８８０００μｍ^２以下になるように、電子写真感光体の表面に設けられる。なお、「感光体回転方向」とは、電子写真感光体の回転方向の意味であり、電子写真感光体が円筒状やベルト（エンドレスベルト）状のものである場合、電子写真感光体の周方向と同義である。

また、本実施形態の電子写真感光体の表面には、特定凹部に加えて平坦部が設けられる。そして、平坦部は、電子写真感光体の表面の任意の位置に一辺が感光体回転方向に対して平行である一辺５００μｍの正方形領域を配置したとき、その一辺５００μｍの正方形領域における平坦部の面積が８１０００μｍ^２以上２４００００μｍ^２以下になるように、電子写真感光体の表面に設けられる。

電子写真感光体の表面の特定凹部や平坦部などは、例えば、レーザー顕微鏡、光学顕微鏡、電子顕微鏡、原子力間顕微鏡などの顕微鏡を用いて観察することができる。レーザー顕微鏡としては、例えば、以下の機器が利用可能である。

（株）キーエンス製の超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５５０、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−９０００、超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−９５００、ＶＫ−Ｘ２００
（株）菱化システム製の表面形状測定システムＳｕｒｆａｃｅ Ｅｘｐｌｏｒｅｒ ＳＸ−５２０ＤＲ型機
オリンパス（株）製の走査型共焦点レーザー顕微鏡ＯＬＳ３０００
レーザーテック（株）製のリアルカラーコンフォーカル顕微鏡オプリテクスＣ１３０
光学顕微鏡としては、例えば、以下の機器が利用可能である。

（株）キーエンス製のデジタルマイクロスコープＶＨＸ−５００、デジタルマイクロスコープＶＨＸ−２００
オムロン（株）製の３ＤデジタルマイクロスコープＶＣ−７７００
電子顕微鏡としては、例えば、以下の機器が利用可能である。

（株）キーエンス製の３Ｄリアルサーフェスビュー顕微鏡ＶＥ−９８００、３Ｄリアルサーフェスビュー顕微鏡ＶＥ−８８００
エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製の走査型電子顕微鏡コンベンショナル／Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＳＥＭ
（株）島津製作所製の走査型電子顕微鏡ＳＵＰＥＲＳＣＡＮ ＳＳ−５５０
原子力間顕微鏡としては、例えば、以下の機器が利用可能である。

（株）キーエンス製のナノスケールハイブリッド顕微鏡ＶＮ−８０００
エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製の走査型電子顕微鏡コンベンショナル／Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＳＥＭ
（株）島津製作所製の走査型電子顕微鏡ＳＵＰＥＲＳＣＡＮ ＳＳ−５５０
原子力間顕微鏡としては、例えば、以下の機器が利用可能である。

（株）キーエンス製のナノスケールハイブリッド顕微鏡ＶＮ−８０００
エスアイアイ・ナノテクノロジー（株）製の走査型プローブ顕微鏡ＮａｎｏＮａｖｉステーション
（株）島津製作所製の走査型プローブ顕微鏡ＳＰＭ−９６００
上記一辺５００μｍの正方形領域の観察や、後述の一辺１０μｍの正方形領域の観察は、一辺５００μｍの正方形領域が収まるような倍率で行ってもよいし、より高い倍率で部分的な観察を行った後、ソフトを用いて複数の部分画像を連結するようにしてもよい。

一辺５００μｍの正方形領域における特定凹部および平坦部の定義などについて説明する。まず、電子写真感光体の表面を顕微鏡などで拡大観察する。電子写真感光体の表面の感光体回転方向の面が曲面である場合は、その曲面の断面プロファイルを抽出し、曲線をフィッティングする。その曲線が直線になるように前記断面プロファイルの補正を行い、得られた直線を感光体長手方向に拡張した面を基準面とする。

得られた基準面から高低差±０．２μｍ以内の領域を、上記一辺５００μｍの正方形領域における平坦部とする。平坦部よりも下に位置するものを凹部とし、深さおよび開口部最長径に関しては、平坦部から凹部の底面までの最大の距離を凹部の深さとし、平坦部による凹部の断面を凹部の開口部とし、開口部を横切る線分のうち、最も長い線分の長さを凹部の開口部最長径とする。

上記一辺５００μｍの正方形領域における凹部のうち、上述のようにして求めた深さが０．５μｍ以上６μｍ以下の範囲にあり、開口部最長径が２０μｍ以上８０μｍ以下の範囲にあるものが、上記一辺５００μｍの正方形領域における特定凹部に該当する。基準面、平坦部、凹部、非凹部かつ平坦部以外の部分の関係を模式的に示したものが図４である。

特定凹部の開口部の形状（凹部を真上から見たときの形状）の例を、図５（Ａ）〜（Ｇ）に示す。また、特定凹部の断面形状の例を、図６（Ａ）〜（Ｇ）に示す。図５（Ａ）〜（Ｇ）および図６（Ａ）〜（Ｆ）において、Ｘは、特定凹部の開口部最長径を表し、Ｚは、特定凹部の深さを表す。

特定凹部の開口部の形状としては、例えば、図５（Ａ）〜（Ｇ）に示す円、楕円、正方形、長方形、三角形、四角形、六角形などが挙げられる。また、特定凹部の断面形状としては、例えば、図６（Ａ）〜（Ｆ）に示す三角形、四角形、多角形などのエッジを有するものや、連続した曲線からなる波型や、三角形、四角形、多角形のエッジの一部または全部を曲線に変形したものなどが挙げられる。

電子写真感光体の表面に設けられる複数の特定凹部は、すべてが同一の形状、大きさ、深さであってもよいし、異なる形状、大きさ、深さのものが混在していてもよい。非凹部の平坦部以外の部分の高さについては凹部の深さよりも小さければ効果を発現するが、凹部の深さの１／３以下の高さであることが好ましい。

次に、本実施形態に係る感光体の製造方法について説明する。図７（Ａ）および（Ｂ）は、モールドを有する圧接形状転写加工装置の例を示す図である。 図７に示す圧接形状転写加工装置によれば、電子写真感光体５−１を回転させながら、その表面（周面）に連続的にモールド５−２を接触させ、加圧することにより、電子写真感光体５−１の表面に凹部や平坦部を形成することができる。

加圧部材５−３の材質としては、例えば、金属、金属酸化物、プラスチック、ガラスなどが挙げられる。これらの中でも、機械的強度、寸法精度、耐久性の観点から、ステンレス鋼（ＳＵＳ）が好ましい。加圧部材５−３は、その上面にモールドが設置される。また、下面側の支持部材（不図示）および加圧システム（不図示）により、支持部材５−４に支持された電子写真感光体５−１の表面に、モールド５−２を所定の圧力で接触させることができる。また、支持部材５−４を加圧部材５−３に対して所定の圧力で押し付けてもよいし、支持部材５−４および加圧部材５−３を互いに押し付けてもよい。

図７に示す例は、加圧部材５−３を移動させることにより、電子写真感光体５−１が従動または駆動回転しながら、その表面を連続的に加工する例である。代わりに、支持部材５−４を移動させることにより、または、支持部材５−４および加圧部材５−３の両者を移動させることにより、電子写真感光体５−１の表面を連続的に加工することもできる。

なお、形状転写を効率的に行う観点から、モールド５−２や電子写真感光体５−１を加熱することが好ましい。

モールドとしては、例えば、微細な表面加工された金属や樹脂フィルムや、シリコンウエハーなどの表面にレジストによりパターニングをしたものや、微粒子が分散された樹脂フィルムや、微細な表面形状を有する樹脂フィルムに金属コーティングを施したものなどが挙げられる。

また、電子写真感光体に対する圧力を均一にする観点から、モールドと加圧部材との間に弾性体を設置することが好ましい。

以下、具体的な感光体の製造例を示す。

（感光体製造例）
直径３０．７ｍｍ、長さ３７０ｍｍのアルミニウムシリンダーを支持体（円筒状支持体）とした。

次に、酸化スズで被覆されている硫酸バリウム粒子（商品名：パストランＰＣ１、三井金属鉱業（株）製）６０部、酸化チタン粒子（商品名：ＴＩＴＡＮＩＸ ＪＲ、テイカ（株）製）１５部、レゾール型フェノール樹脂（商品名：フェノライト Ｊ−３２５、大日本インキ化学工業（株）製、固形分７０質量％）４３部、シリコーンオイル（商品名：ＳＨ２８ＰＡ、東レシリコーン（株）製）０．０１５部、シリコーン樹脂粒子（商品名：トスパール１２０、東芝シリコーン（株）製）３．６部、２−メトキシ−１−プロパノール５０部、および、メタノール５０部を、ボールミルに入れ、２０時間分散処理することによって、導電層用塗布液を調製した。この導電層用塗布液を支持体上に浸漬塗布し、得られた塗膜を１時間１４０℃で加熱し、硬化させることによって、膜厚１５μｍの導電層を形成した。

次に、共重合ナイロン樹脂（商品名：アミランＣＭ８０００、東レ（株）製）１０部およびメトキシメチル化６ナイロン樹脂（商品名：トレジンＥＦ−３０Ｔ、帝国化学（株）製）３０部を、メタノール４００部／ｎ−ブタノール２００部の混合溶剤に溶解させることによって、下引き層用塗布液を調製した。この下引き層用塗布液を導電層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を３０分間１００℃で乾燥させることによって、膜厚０．４５μｍの下引き層を形成した。

次に、ＣｕＫα特性Ｘ線回折におけるブラッグ角２θ±０．２°の７．４°および２８．２°に強いピークを有する結晶形のヒドロキシガリウムフタロシアニン結晶（電荷発生物質）２０部、下記構造式（１）で示されるカリックスアレーン化合物０．２部、
［式１］

ポリビニルブチラール（商品名：エスレックＢＸ−１、積水化学工業（株）製）１０部、および、シクロヘキサノン６００部を、直径１ｍｍガラスビーズを用いたサンドミルに入れ、４時間分散処理した後、酢酸エチル７００部を加えることによって、電荷発生層用塗布液を調製した。この電荷発生層用塗布液を電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を１５分間８０℃で乾燥させることによって、膜厚０．１７μｍの電荷発生層を形成した。

次に、下記構造式（２）で示される化合物（電荷輸送物質（正孔輸送性化合物））７０部、
［式２］

および、ポリカーボネート（商品名：ユーピロンＺ４００、三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製、ビスフェノールＺ型のポリカーボネート）１００部を、モノクロロベンゼン６００部／ジメトキシメタン２００部の混合溶剤に溶解させることによって、電荷輸送層用塗布液を調製した。この電荷輸送層用塗布液を電荷発生層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を３０分間１００℃で乾燥させることによって、膜厚１５μｍの電荷輸送層を形成した。

次に、１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（商品名：ゼオローラーＨ、日本ゼオン（株）製）２０部／１−プロパノール２０部の混合溶剤をポリフロンフィルター（商品名ＰＦ−０４０、アドバンテック東洋（株）製）で濾過した。その後、下記式（３）で示される正孔輸送性化合物９０部、
［式３］

１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン７０部、および、１−プロパノール７０部を混合溶剤に加えた。これをポリフロンフィルター（商品名：ＰＦ−０２０、アドバンテック東洋（株）製）で濾過することによって、第二電荷輸送層（保護層）用塗布液を調製した。

この第二電荷輸送層用塗布液を電荷輸送層上に浸漬塗布し、得られた塗膜を大気中において１０分間５０℃で乾燥させた。その後、窒素中において加速電圧１５０ｋＶ、ビーム電流３．０ｍＡの条件で支持体を２００ｒｐｍで回転させながら、１．６秒間電子線を塗膜に照射した。引き続いて、窒素中において２５℃から１２５℃まで３０秒かけて昇温させ、塗膜の加熱硬化反応を行った。なお、このときの電子線の吸収線量を測定したところ、１５ｋＧｙであった。また、電子線照射およびその後の加熱硬化反応時の雰囲気の酸素濃度は１５ｐｐｍ以下であった。

次に、大気中において２５℃まで塗膜を自然冷却し、大気中において３０分間１００℃で加熱処理を行うことによって、膜厚５μｍの第二電荷輸送層（保護層）を形成した。

このようにして、表面に凹部を形成する前の電子写真感光体（凹部形成前の電子写真感光体）を作製した。

〈モールド圧接形状転写による凹部の形成〉
図７に示す圧接形状転写加工装置に、モールドとして図４に示すモールド（最長径Ｘ：５０μｍ、間隔Ｙ１およびＹ２：５０μｍ、高さＨ：２．０μｍのドーム型形状）を設置し、作製した凹部形成前の電子写真感光体に対して表面加工を行った。加工時には、電子写真感光体の表面の温度が１１０℃になるように、電子写真感光体およびモールドの温度を制御し、３．０ＭＰａの圧力で電子写真感光体と加圧部材を押し付けながら、電子写真感光体を周方向に回転させて、電子写真感光体の表面に凹部を形成した。このようにして、表面に凹部を有する電子写真感光体を作製した。

（感光体ドラム膜厚検知）
図８を用いて、感光体ドラム１表面の状態を光学的に検知するセンサーの一例について説明する。光学センサーＶ１は現像装置４の下流で１次転写ローラー９２の間に、感光体ドラム１の表面から５ｍｍの位置で固定配置される。測定時以外はソレノイド（不図示）駆動による光学センサーシャッターＶ２で測定部をカバーする。

光学センサーＶ１は主に、発光部および受光部からなっており、発光部から出力された光を偏光板１に通し偏光とする。像担持体表面においては発光部から出力された光はφ１ｍｍｎスポットを形成する。その後に、像坦持体表面からの正反射成分は受光部において、発光部と同じ角度を向いている偏光板２を通り、光量センサーで検出される。発光部は赤外光ＬＥＤ（ピーク波長１０００ｎｍ）を用いており、光量は８ｂｉｔの入力値に応じて線形に変えられるようになっている。

光学センサーＶ１の出力は、感光体ドラム１表面のパターンの形状によって変化する。図９は本実施形態における感光体ドラム１の膜厚が耐久に伴い減少した際、光学センサーＶ１の出力値がどのように変化するかをプロットした一例である。

プロセスカートリッジ８を画像形成装置に初めてセットした際に情報表示パネルＶ４を使って、反射光量が適正値になるように発光部の発光量の初期値を設定する。

図９において、初期の状態が１．６Ｖであり、そこから画像出力が繰り返されていくにつれて出力値が増加していく。この出力値の変化は、感光体ドラム１の摩耗が主に平面部で優先的に進行し、凹部においてはほぼ摩耗しないために起こると考えられる。出力値の増加率は感光体ドラム１上のパターンによる。本実施形態においては、初期に光学センサーＶ１の出力値が１．６０±０．０１Ｖとなるように調整した場合、感光体ドラム１の膜厚が１ｕｍ減少すると、光学センサーＶ１の出力値は０．２Ｖ増加する関係となった。

図１０を参照して、本実施形態におけるプロセスカートリッジ寿命検知制御の内容を以下に示す。感光体ドラム１の膜厚測定は、電源ＯＮ時、画像形成直前、画像形成後、画像形成中の紙間など、トナーが感光体ドラム１上の光学センサーＶ１の測定部に存在しない場合に実施可能である（Ｓ１１）。

まず光学センサーシャッターＶ２を開き（Ｓ１２）、発光部光量を所定の値にして反射光量を光量センサーで測定する（Ｓ１３）。測定が終了したら、光学センサーシャッターＶ２を閉じる（Ｓ１４）。

本実施形態における感光体ドラム１の場合、表層が２ｕｍ削れた場合、出力画像にスジが入ったり、白地部にトナーが被る等の画像不良が発生することが検討によりわかっている。そこで、膜厚を光学センサーＶ１の測定結果から計算した結果として、光学センサーＶ１の出力値が初期に対して０．４Ｖ以上増加、本実施形態においては、２．００Ｖを超えた場合には、情報表示パネルＶ４に対してプロセスカートリッジの寿命であると判断し（Ｓ１５）、画像不良が発生する可能性があり交換を促す警告表示を行う（Ｓ１６）。

（第２の実施形態）
以下に、本発明における第２の実施形態の説明をする。なお、同構成の部分については説明を適宜省略する。図１１に、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す。本実施形態の画像形成装置は、光学センサーＶ１の位置が感光体クリーニングブレード７の直後に移動している以外は、第１の実施形態と共通の構成のカラーレーザープリンタである。

図１２を参照して、本実施形態におけるプロセスカートリッジ寿命検知制御の内容を以下に示す。クリーニングブレード７の直後に光学センサーＶ１の位置を配することで、トナーが光学センサーＶ１の測定部に来ることは無い。よって、膜厚測定が第１の実施形態のタイミングに加えて、感光体ドラム１が非回転時にも実施可能である。光学センサーＶ１の出力値に対する感光体ドラム１の膜厚の関係は、非回転時と回転時に差は見られなかった。

まず光学センサーシャッターＶ２を開き（Ｓ２１）、発光部光量を所定の値にして反射光量を光量センサーで測定する（Ｓ２２）。測定が終了したら、光学センサーシャッターＶ２を閉じる（Ｓ２３）。

膜厚を光学センサーＶ１の測定結果から計算した結果として、光学センサーＶ１の出力値が初期に対して０．４Ｖ以上増加、本実施形態においては、２．００Ｖを超えた場合には、情報表示パネルＶ４に対してプロセスカートリッジの寿命であると判断し（Ｓ２４)、画像不良が発生する可能性があり交換を促す警告表示を行う（Ｓ２５）。

以上、上述した第１、第２の実施形態によれば、高耐久化した感光体ドラム表面に複数の各々独立した凹凸部を形成し、光学センサーによって表面を測定することで感光体ドラムの膜厚を把握して正確な寿命検知を行うことのできる、プロセスカートリッジを備えた画像形成装置を提供することができる。 そして、従来の手法では測定が困難な高寿命像担持体の膜厚を、簡便かつ確実に測定できる画像形成装置を作成することが可能になった。また、本体内に導入しやすく、また頻繁な制御が可能である。

（その他の実施形態）
上述した実施形態においては、像担持体としてドラム形状の感光体を備えた画像形成装置を用いて説明したが、感光体ドラムの代わりにベルト形状の像担持体のうち、表層に凹凸を設けたものであれば好適に機能する。

１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
２ｆ 帯電ローラクリーニング部材
２ｇ 帯電ローラクリーニング部材支持部材
３ 露光手段
４ 現像手段
５ トナー補給ユニット
７ 感光体ドラムクリーニングブレード
８ プロセスカートリッジ
９ 中間転写ユニット
１０ ２次転写ローラ
１１ 中間転写体清掃手段
１２ 給紙ローラ
１３ 定着手段
１９ 感光体ドラム駆動手段
２０ 中間転写ベルト駆動手段
４０ 現像容器
４１ 現像スリーブ
４２ 現像剤規制ブレード
４３、４４ 現像剤攪拌部材
４５ トナー濃度検知センサ
４６ 現像剤
５１ スクリュー
９１ 中間転写体
９２ １次転写ローラ
９３ １次転写電圧電源
９４ 駆動ローラ
９５ テンションローラ
９６ ２次転写対向ローラ
Ｐ 転写材
Ｌ 画像露光
Ｖ１ 光学センサー
Ｖ２ 光学センサーシャッター
Ｖ３ ＣＰＵ（制御手段）
Ｖ４ 情報表示パネル

Claims (2)

1. 像担持体と、
   該像担持体の表面の反射光量を測定する測定手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記像担持体の表面に複数の各々独立した凹凸部が形成され、
   前記測定手段の測定結果から前記像担持体の膜厚を計算することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体の表面の反射光量の測定結果が、所定の値を上回ったことを検知し警告を表示することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。