JP2019219487A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚検知に関わる制御時間を抑制しつつ、精度よく感光体の膜厚を検知できる画像形成装置を提供する。【解決手段】回転走行可能な感光体に電圧を印加して帯電させる帯電部と、帯電部に電圧を印加する電圧印加部と、電圧印加部が電圧を印加したときに帯電部に流れる電流である帯電電流を検知する電流検知部と、電流検知部が検知した帯電電流に基づき感光体の膜厚を決定する膜厚決定を行う制御部を有し、制御部は、前回決定した膜厚である前回膜厚と、前回膜厚を決定した以降の感光体の走行情報とに基づき膜厚の予測値である予測膜厚を決定し、電圧印加部が印加する電圧であって、帯電部から感光体への放電が開始される電圧である放電開始電圧を決定し、予測膜厚および放電開始電圧から、膜厚決定に用いる帯電電流である膜厚決定電流を流すために電圧印加部が印加する電圧である膜厚決定電圧を決定する画像形成装置である。【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関する。

従来、電子写真方式による画像形成装置において、感光体の膜厚量を測定するために、帯電部材を介して感光体に電圧を印加したときの電圧−電流特性に基づき感光体の膜厚を測定することが知られている。

特許文献１には、帯電バイアスを決定するために感光体に放電開始電圧前後の電圧を印加することが記載されている。

特許文献２には、放電電流を求めるために、感光体に試験交流バイアスを印加することが記載されている。

本発明は、精度良く感光体の膜厚を決定可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明は、回転走行可能な感光体に電圧を印加して帯電させる帯電部と、前記帯電部に電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部が電圧を印加したときに前記帯電部に流れる電流である帯電電流を検知する電流検知部と、前記電流検知部が検知した前記帯電電流に基づき前記感光体の膜厚を決定する膜厚決定を行う制御部を有し、前記制御部は、前回決定した膜厚である前回膜厚と、前回膜厚を決定した以降の前記感光体の走行情報とに基づき前記膜厚の予測値である予測膜厚を決定し、前記電圧印加部が印加する電圧であって、前記帯電部から前記感光体への放電が開始される電圧である放電開始電圧を決定し、前記予測膜厚および前記放電開始電圧から、前記膜厚決定に用いる帯電電流である膜厚決定電流を流すために前記電圧印加部が印加する電圧である膜厚決定電圧を決定し、前記膜厚決定電圧を前記帯電部に印加して、前記膜厚決定を行う画像形成装置とする。

本発明によれば、感光体を有する画像形成装置において、感光体の膜厚を精度良く決定できる。

本発明の一実施形態である画像形成装置のハードウェア構成図である。 本発明の一実施形態である画像形成装置のプリントエンジンの説明図である。 本発明の一実施形態である画像形成装置の帯電電圧制御構成の説明図である。 感光体膜厚と帯電部の電圧電流特性の傾きとの関係を示す図である。 帯電部の電圧電流特性を示す図である。 本実施形態に係る膜厚決定処理の例を示すフローチャートである。 走行距離に応じた膜厚予測値の例である。 膜厚決定電圧の説明図である。 膜厚決定電圧による電圧電流特性示す説明図である。 環境情報に応じた放電開始電圧のテーブルの例である。 環境情報の履歴に応じた放電開始電圧のテーブルの例である。

本実施形態の画像形成装置１００は、コピー機能、ファクス機能、プリンタ機能、スキャナ機能、また、入力画像（スキャナ機能による読み取り原稿や、プリンタ機能あるいはファクス機能により入力された画像）に画像処理を施す機能、入力画像を保存や配信する機能等を複合して有するいわゆるＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ／Ｐｒｉｎｔｅｒ）と称される複合機である。

なお、本実施形態の画像形成装置１００は、帯電された感光体表面が選択的に露光されることにより書き込まれた静電潜像に、トナーを付着させ、付着させたトナーを用紙等の記録媒体に転写する、いわゆる電子写真方式の画像形成装置である。また、本実施形態において、画像形成装置１００で処理される「画像」には画像データだけでなく、画像データが含まれていないデータ、つまりテキスト情報のみのデータも含むものとする。

図１は、画像形成装置１００のハードウェア構成図である。画像形成装置１００は、画像形成装置１００全体を制御するコントローラ制御部１と、電子写真プロセスによる画像形成部であるプリントエンジン２と、プリントエンジン２を制御するエンジン制御部３と、画像形成装置１００に関する各種データを記憶する記憶装置４と、画像形成装置１００と外部との通信のためのインターフェースである通信Ｉ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）５と、画像形成装置１００に対する操作がされる操作パネル６と、ドラム状感光体の回転した距離である走行距離を計測する感光体走行距離計測部７と、温度及び湿度を計測する温湿度センサ８と、これらを相互接続するシステムバス９を有する。

コントローラ制御部１は、画像形成装置１００全体を制御する。一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を有するＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であり、ＣＰＵがＲＡＭをワークエリア（作業領域）として、ＲＯＭ又は記憶装置４に記憶されたプログラムを実行することで、画像形成装置１全体の動作を制御し、上述したコピー機能、ファクス機能、プリンタ機能、スキャナ機能などの各種機能を実現する。各種機能のその他の例としては、外部装置との通信の管理や、プリントの開始または終了の指示等である。またコントローラ制御部１はタイマ機能を有し、各種機能を実現するための時間の管理を行うことも可能である。

画像形成部であるプリントエンジン２は、コピー機能、ファクス機能、プリンタ機能、スキャナ機能などを実現させるためのハードウェアである。すなわちプリンタ、ファクス，スキャナ等のハードウェアである。印刷済み用紙を仕分けるフィニッシャや、原稿を自動給送するＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）のような特定のオプションを備えることもできる。

制御部であるエンジン制御部３は、プリントエンジン２に接続されコントローラ制御部１からの指示に応じて、プリントエンジン２を制御する。エンジン制御部３は一例として、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを有するＩＣであり、ＣＰＵがＲＡＭをワークエリア（作業領域）として、ＲＯＭ又は記憶装置に記憶されたプログラムを実行することで、プリントエンジン２の各種機能を実現する。各種機能の具体例としては、電子写真プロセスによる印刷機能等である。

記憶部である記憶装置４は、画像形成装置１が動作するためのプログラムや各種データを記憶するメモリである。一例として、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等である。画像形成装置１の全体を制御する基本ソフトウェアであるＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）やＯＳ上で動作する各種アプリケーションプログラム、各種機能の実行に必要な動作条件等は、画像形成装置１の電源オフになっても記憶内容が消去されない不揮発性記憶媒体であるＨＤＤやＲＯＭに記憶されるのが好ましい。また記憶装置４には画像形成装置１の各種機能が実行した動作結果を、その都度ログデータとして記憶されてもよい。

本実施形態において記憶装置４は、記憶するデータに応じて、膜厚記憶部４１、予測膜厚記憶部４２、電圧差分記憶部４３を有する。前回膜厚記憶部４１、予測膜厚記憶部４２、電圧差分記憶部４３はそれぞれ、異なる記憶媒体であってもよいし、同じ記憶媒体の異なる記憶領域であってもよい。

通信Ｉ／Ｆ５は、画像形成装置１００が一例としてインターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワーク等を介して外部装置と通信するためのインターフェースである。画像形成装置１は、通信Ｉ／Ｆ５により外部装置からの印刷指示や画像データ等の各種データを受け付けたり、外部装置へ各種データを入力したりすることができる。

操作部である操作パネル６は、操作者の操作に応じた各種の入力を受け付けるとともに、各種の情報（例えば受け付けた操作を示す情報、画像形成装置１の動作状況を示す情報、画像形成装置１の設定状態を示す情報など）を表示する。操作パネル６は一例として、タッチパネル機能を搭載した液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｉｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）で構成されるが、これに限られるものではなく、他の例としてタッチパネル機能が搭載された有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置で構成されてもよい。また、これに加えて又はこれに代えて、ハードウェアキー等の操作部やランプ等の表示部を設けることもできる。

感光体走行情報取得部である感光体走行距離計測部７は、感光体の走行情報、一例として回転数などから求められる走行距離を計測し、コントローラ制御部１やエンジン制御部３に通知する。なお、エンジン制御部３を構成するＩＣ自体が感光体の走行距離計測機能を有し、感光体走行距離計測部７として機能してもよい。走行情報は、走行距離に限られず、走行時間などでもよい。また走行速度や走行時の他部材との接触圧力などを組み合わせて走行情報としてもよい。

環境情報取得部である温湿度センサ８は、画像形成装置１００が設置された環境の情報である環境情報として、温度および湿度を検出し、コントローラ制御部１やエンジン制御部３に通知する。温湿度センサ８は、画像形成装置１００の外部周辺、画像形成装置１００の内部、画像形成装置１００の内部の特定の部材付近など、環境情報の仕様用途や、画像形成装置１００のレイアウト条件に応じて適切な箇所に設置される。なお、環境情報は温度のみ、湿度のみでもよいし、温度及び湿度に加えて他のセンサによる検出結果を用いて取得してもよい。

画像形成装置１００はさらに外部インターフェースを有し、外部インターフェースを介して、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｅｇｉｔａｌ）メモリカード、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリ等の外部記録媒体の読み取りや書き込みを行うようにしてもよい。

なお、記憶部４に記憶されたプログラムは、コンピュータで処理可能なプログラムであり、画像形成装置１００の製造時や出荷時に記憶部４にインストールしてもよいし、販売後にインストールすることもできる。販売後にインストールする方法としては、プログラムが記憶された外部記憶媒体を用い外部記憶媒体ドライブを介してインストールする方法や、通信Ｉ／Ｆ５を用いてネットワークを介してインストールする方法が可能である。

図２は、本発明の一実施形態であるプリントエンジン２の要部について説明する図である。

図２に示すように、プリントエンジン２は、帯電用の電力を供給する電源である帯電用電源２１と、帯電用電源２１の電力供給による印加電圧によって帯電される帯電ローラ２２と、帯電ローラ２２を介した帯電の対象である感光体２３とを有する。また、画像信号に応じた露光を行って感光体２３の表面に静電潜像を形成する露光部２４と、感光体２３の表面にトナー像を現像する現像装置２５と、一次転写用の電力を供給する電源である一次転写用電源２６とを有する。

プリントエンジン２はさらに、一次転写用電源２６からの電力供給で電圧が印加される一次転写ローラ２７と、感光体２３の表面にあるトナー像が転写される中間ベルト２８と、一次転写後の感光体２３の表面の電荷を除去する除電器２９とを有する。

図２における各部の動作を説明すると、まず電圧印加部である帯電用電源２１からの電力供給で生成された高電圧が、帯電ローラ２２に印加される。帯電部である帯電ローラ２２に近接する感光体２３は図２中の矢印方向に回転走行可能なドラム状であり、回転走行しながら帯電ローラ２２によって表面が一様に帯電される。その後、露光部２４により帯電された感光体２３の表面に対し画像信号に応じた露光がなされ、感光体２３の表面に静電潜像が形成される。そして、現像装置２５によってトナー像を現像して顕在させることで感光体２３の表面上にトナー像が形成される。

さらに、一次転写用電源２６からの電力供給で生成された高電圧を一次転写ローラ２７に印加することで感光体２３の表面上のトナー像が中間ベルト２８に転写（一次転写）される。その後、中間ベルト２８に転写されたトナー像は記録媒体に転写（二次転写）される。そして、図２に示されるように除電器２９が設置されている場合には、除電器２９により感光体２３の表面の電荷を除去した後に帯電が行われる。一方、トナー像が転写された記録媒体は定着手段に搬送され、記録媒体上のトナー像は定着手段よって加熱されることにより記録媒体に定着され、記録媒体に画像が形成される。

カラー印刷の場合には、中間ベルト２８に対し、色毎に感光体２３が４つ並設された構成となり、色毎に中間ベルト２８にトナー像を一次転写し、その後に二次転写を経て定着に至る。また本実施形態に使用可能な記録媒体は種々なものがあるが、以下の説明では一般的な記録媒体である「普通紙」を前提にしている。なお、その他にも、コート紙、ラベル紙等の他、オーバヘッドプロジェクタシート、フィルム、可撓性を持つ薄板等を対象にしてもよい。

なお、図２では、帯電ローラ２２と感光体２３とが離れている非接触帯電タイプの構成を示しているが、これらが接触している接触帯電タイプの構成であってもよい。

図３は、本発明の一実施形態である帯電電圧制御構成の説明図である。

図３においては、特に帯電電圧制御の説明のために、前述のコントローラ制御部１、エンジン制御部３、温湿度センサ８、帯電用電源２１、帯電ローラ２２、感光体２３が示されている。

帯電用電源２１は、帯電用電源２１が帯電ローラ２２に流した電流を検知する電流検知回路２１１を有する。電流検知部である電流検知回路２１１は、帯電用電源２１から帯電ローラ２２への出力電流を検知し、帯電電流ＦＢ（フィードバック）信号として、エンジン制御部３に出力する。電流検知回路２１１は、一例として帯電用電源２１の出力電流を検知可能な回路からなるが、帯電電流ＦＢ信号を生成できればこれに限られず、例えば帯電ローラ２２から感光体２３に流れ、帯電用電源２１に戻ってきた電流を検知する回路であってもよい。なお帯電電流ＦＢ信号は一例としてアナログ信号であるがこれに限られない。

帯電ローラ２２は、一例として、芯金２２ａと、その外周に形成された導電性弾性体層（導電性ゴム層）２２ｂからなる。そして感光体２３は、一例として導電性のドラム基体２３ａの外周面に被帯電体としての膜状の感光層２３ｂからなる。この膜状の感光層２３ｂの感光体２３表面からの厚みｄを膜厚と呼ぶ。

図３における各部の動作を説明すると、エンジン制御部３は、コントローラ制御部１からの指示に基づいてプリントエンジン２の各部に信号を送ることにより、プリントエンジン２の各部を制御する。帯電用電源２１は、エンジン制御部３から送られる制御信号、一例としてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号により決定される出力に基づき、帯電電圧、一例としてＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧を生成する。

そして帯電用電源２１から帯電ローラ２２に印加された電圧により帯電ローラ２２が帯電され、ある電圧以上に印加されると、帯電ローラ２２から、帯電ローラ２２に近接する感光体２３に対する放電が開始し、感光体２３の表面電位の上昇が始まる。その結果感光体２３への帯電が行われることとなる。このように帯電ローラ２２から感光体２３への放電が開始される電圧を放電開始電圧と呼ぶ。

エンジン制御部３は、取得した帯電電流ＦＢ信号に基づき各種データ、例えば帯電ローラ２２が放電を開始する電圧である放電開始電圧や感光体の膜厚を決定できる。エンジン制御部３はまた、温湿度センサ８から温度湿度の通知を受ける。

記憶装置４は、エンジン制御部３が制御を実行するのに必要な各種データを記憶可能である。エンジン制御部３は記憶装置４に記憶された各種データを取得し、また決定した各種データを記憶装置４に記憶することが可能である。

ここで帯電ローラへの印加電圧と電圧を印加したときに前記帯電部に流れる電流である帯電電流との電圧電流特性と、感光体の膜厚との関係について説明する。帯電ローラへの印加電圧と帯電電流の電圧電流特性の傾きと、感光体の膜厚との間には、図４に示されるグラフの関係が知られている。図４に示されるように電圧電流特性（Ｖ−Ｉ特性）の傾きは、感光体の膜厚が厚いほど小さく、薄いほど大きくなる。

また、帯電ローラを介して感光体を帯電する際に流れる電流Ｉと、感光体の膜厚ｄとの間には、帯電ローラから感光体への放電が起きている状態において、Ｉ＝ｋ／ｄ（ｋは定数）の関係が成り立つことが知られている。したがって、ある感光体について図４の関係が実験やシミュレーション等であらかじめ特定されていれば、ある時点での帯電ローラへの印加電圧と帯電電流の電圧電流特性の傾きを算出し図４の関係を参照することにより、その時点の感光体の膜厚を決定することができる。

ある時点での帯電ローラへの印加電圧と帯電電流の電圧電流特性の傾きを算出方法について述べると、少なくとも放電開始電圧以上である異なる複数の電圧を帯電ローラ印可し、それぞれを印加したときの帯電電流を検知すればよい。一例として図５では、異なる４つの電圧を印加したときにそれぞれ検知される帯電電流を（１）（２）（３）（４）に示されるようにプロットしている。この図５のグラフから傾きを求め、あらかじめ決定しておいた図４のグラフを参照することにより感光体の膜厚が決定できる。なお図５のグラフから放電開始電圧Ｖｔｈも特定できる。すなわち、放電が開始される境界は電流がゼロつまりｘ切片である。したがってｘ切片の電圧の値が、放電開始電圧Ｖｔｈである。

図６は、本実施形態に係る膜厚決定処理の例を示すフローチャートである。

まずエンジン制御部３は、予測膜厚決定ステップとして、感光体２３の予測膜厚を決定する（Ｓ１）。一例として、エンジン制御部３は、感光体走行距離計測部７から、前回膜厚を決定してからの感光体の走行距離を取得する。さらにエンジン制御部３は、前回膜厚記憶部４１から前回決定した膜厚を取得する。そして、エンジン制御部３は、あらかじめ予測膜厚記憶部４２に記憶された図７に示されるテーブルを参照して、予測膜厚を決定する。例えば前回膜厚を決定してからの感光体の走行距離がＢ（ｍ）からＣ（ｍ）の間であり、前回決定した膜厚が１５μｍであった場合は、予測膜厚は１３μｍとなる。図７に示されるテーブルは理論値から決定してもよいし、あらかじめ実験を行って決定してもよいし、またシミュレーションで決定してもよい。

次にエンジン制御部３は、閾値電流決定ステップとして、感光体の膜厚測定が可能な帯電電流の下限である閾値電流Ｉ０を決定する（Ｓ２）。本実施形態では感光体２３の閾値電流Ｉ０をあらかじめ記憶部４に記憶しておき、エンジン制御部３が記憶部４から閾値電流Ｉ０を取得することで決定する。なお閾値電流Ｉ０は、ノイズや電流検知精度の影響を受けずに膜厚を決定できる閾値となるように設定される。つまり電流が小さ過ぎると検知時の各種ノイズや電流検知精度が膜厚計測精度に影響を及ぼす可能性がある。そこで感光体の膜厚測定が可能な帯電電流の下限を決定する必要がある。この閾値電流Ｉ０は理論値から設定してもよいし、あらかじめ実験を行って設定してもよいし、またシミュレーションを行って設定してもよい。

そしてエンジン制御部３は、放電開始電圧決定ステップとして放電開始電圧Ｖｔｈを決定する（Ｓ３）。すなわち、異なる複数の電圧、一例として図５で示したような異なる４つの電圧を帯電ローラ２２に印加したときの帯電電流から、電圧電流特性を決定する。そして、そのｘ切片を放電開始電圧Ｖｔｈと決定する。

その後エンジン制御部３は、第一の膜厚決定電圧決定ステップとして、閾値電流Ｉ０以上の電流を流すための膜厚決定電圧のうち、最小値である最小電圧Ｖ１を決定する（Ｓ４）。具体的には、図８に示すように、ステップＳ１で決定した膜厚を傾き、ステップＳ３で決定した放電開始電圧Ｖｔｈを切片とした一次関数を決定する。そしてエンジン制御部３は決定した一次関数で閾値電流Ｉ０に対応する電圧を、閾値電圧Ｖ０と決定する。さらにエンジン制御部３は、電圧Ｖ０にあらかじめ決められた所定電圧αを加えた電圧を、最小電圧Ｖ１と決定する。本実施形態では所定電圧αは電圧差分記憶部４３にあらかじめ記憶しておき、エンジン制御部３は電圧差分記憶部４３から所定電圧αを取得して、閾値電圧Ｖ０に加算することにより最小電圧Ｖ１を決定する。

このように、前回決定した膜厚である前回膜厚と、前回膜厚を決定した以降の前記感光体の走行情報とに基づき前記膜厚の予測値である予測膜厚を決定し、前記電圧印加部が印加する電圧であって、前記帯電部から前記感光体への放電が開始される電圧である放電開始電圧を決定し、前記予測膜厚および前記放電開始電圧から、前記膜厚決定に用いる帯電電流である膜厚決定電流を流すために前記電圧印加部が印加する電圧である膜厚決定電圧を決定し、前記膜厚決定電圧を前記帯電部に印加して、前記膜厚決定を行う。したがって、帯電用電源の電源としての負荷範囲を逸脱することなく、精度良く膜厚を決定することができる。

また、前記制御部は、前記膜厚決定に用いることが可能な最小の電流である閾値電流を流すために必要な電圧である閾値電圧に所定電圧を加えた電圧を、前記膜厚決定電圧の最小値である最小電圧とする。膜厚決定するために印加する電圧が放電開始電圧にあまり近過ぎると、決定した膜厚にノイズや電流計測精度が影響を及ぼす可能性がある。また、放電開始電圧は感光体膜厚や環境条件によって変化する。したがって所定電圧分の余剰電圧を加えた電圧を膜厚決定電圧最小電圧とすることで、確実に放電させ、またノイズや電流計測精度の影響を受けない、膜厚検知に十分な帯電電流を流すことができる。したがって精度良く膜厚を決定することができる。

エンジン制御部３はさらに第二の膜厚決定電圧決定ステップとして、さらにｎ膜厚決定電圧をＶ２、Ｖ３を決定する（Ｓ５）。一例として、Ｖ１にあらかじめ決められた所定電圧βを加えたＶ２を決定する。そしてＶ２にあらかじめ決められた所定電圧γを加えたＶ３、言い換えるとＶ１にあらかじめ決められた所定電圧β＋γを加えたＶ３を決定する。本実施形態では所定電圧β、γは電圧差分記憶部４３にあらかじめ記憶しておき、エンジン制御部３は電圧差分記憶部４３から取得することにより決定する。

このように、最小電圧Ｖ１に異なる所定電圧、一例としてβとβ＋γを加えた結果である異なる膜厚決定電圧Ｖ２，Ｖ３と、最小電圧Ｖ１とを含む複数の膜厚決定電圧であるＶ１，Ｖ２，Ｖ３を決定し、この複数の膜厚決定電圧を印加したときの複数の前記帯電電流に基づく電圧電流特性を決定し、この電圧電流特性の傾きから感光体膜厚を決定する。したがって、傾きを求めるのには最低２点あればよいところ、より多くの測定点で決定することなり、計測時のノイズや感光体の偏摩耗などによるサンプリング誤差を低減できる。なお本実施形態ではＶ１，Ｖ２，Ｖ３の３点であるが、これに限られず、より多くの測定点で決定してもよい。

そしてエンジン制御部３は、膜厚決定ステップとして、感光体の膜厚を決定する（Ｓ６）。一例として、エンジン制御部３は、帯電用電源２１を制御して帯電ローラ２２に決定された膜厚決定電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を印加する。膜厚決定電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３それぞれについて電流Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が検知されたとき、図９に示されるような電圧電流特性を決定する。そして決定したＶ−Ｉ特性の傾きから、計測値としての感光体膜厚を決定する。

最後にエンジン制御部３は、計測された膜厚を、膜厚記憶部４１に記憶し（Ｓ７）、本フローを終了する。

所定電圧α、β、γは一例としてα＝β＝γ＝１００Ｖ等と固定値を設定してもよいが、変動値としてテーブルなどを記憶してもよい。すなわち、膜厚が大きいほど、また温度が低いほど放電電圧Ｖｔｈは大きくなるため、予測膜厚が大きいまたは温度が低いほど所定電圧α、β、γがそれぞれ小さくなるように変動する変動値を設定することで、膜厚決定電圧を帯電用電源２１の定格電圧を超えた電圧にならないよう、つまり定格電圧範囲内にすることができる。

また所定電圧β、γは、小さ過ぎるとサンプリング誤差の影響により決定される膜厚の精度が低くなる。一方大き過ぎると帯電用電源２１の定格電圧を超えてしまうため、それらを考慮して決められる。

なお、本処理フローは全てエンジン制御部３が実行したが、一部をコントローラ制御１等、画像形成装置１００内の他の制御部が実行してもよい。

ここで膜厚決定処理の変形例１を説明する。図６の説明ではステップＳ１において図７に示されるテーブルを参照して予測膜厚を決定したが、変形例として、膜厚削れレートを用いた以下の計算式（式１）から算出することで決定してもよい。すなわち、予測膜厚記憶部４２に（式１）を記憶しておき、取得した前回膜厚値と、感光体走行距離とから、（式１）を用いて予測膜厚を決定することができる。

予測膜厚＝前回膜厚−膜厚削れレート×感光体走行距離 （式１）

なお膜厚削れレートとは一定走行距離あたりに削れる膜厚値であり、例えば０．１５μｍ／ｋｍなどである。このとき、前回の膜厚値が２０μｍであり、前回からの感光体走行距離が１０ｋｍであった場合、今回の膜厚はｄ＝２０μｍ−（０．１５×１０）＝１８．５μｍと決定できる。

次に膜厚決定処理の変形例２を説明する。図６の説明ではステップＳ３において計測に基づき放電開始電圧Ｖｔｈを決定したが、変形例として図１０に示されるテーブルを用いて決定することもできる。すなわち、エンジン制御部３は、温湿度センサ８から検知結果である温度湿度を取得し、その時点の環境情報、例えば低温低湿度であるＬＬ，常温常湿度であるＭＭ，高温高湿度であるＨＨ，いずれであるか等を決定する。そして、図１０に示されるテーブル中で決定された環境情報に対応する電圧の値Ｖｔｈ１Ｌ〜Ｖｔｈ５Ｈを放電開始電圧Ｖｔｈと決定する。低温低湿度、つまり図１０に示されるテーブルにおいて環境情報がＬＬで予測膜厚が１５μｍであった場合は、放電開始電圧はＶｔｈ１Ｌである。このように画像形成装置１００が設置された環境に応じた放電開始電圧を決定するため、より精度の良い膜厚決定が可能である。

次に膜厚決定処理の変形例３を説明する。図６の説明ではステップＳ３において計測に基づき放電開始電圧Ｖｔｈを決定したが、変形例として図１１に示されるテーブルを用いて決定することもできる。すなわち、エンジン制御部３は、記憶部４に記憶された温湿度センサ８の検出結果の履歴を取得し、環境情報の履歴、例えば低温低湿度であるＬＬ，常温常湿度であるＭＭ，高温高湿度であるＨＨ，いずれであるか等を決定する。図１１に示されるテーブルにおいて決定された環境情報の履歴に対応する電圧の値Ｖｔｈ１Ｌ〜Ｖｔｈ５Ｈを放電開始電圧Ｖｔｈと決定する。環境情報の履歴は、前回膜厚値を決定した時点から定期的に、例えば一日ごとに、温湿度センサ８の検出結果を取得し、記憶装置４に記憶しておけばよい。低温低湿度、つまり図１１に示されるテーブルにおいて環境情報がＬＬで予測膜厚が１５μｍであった場合は、放電開始電圧はＶｔｈ１Ｌである。このように画像形成装置１００が設置された環境の変化に応じた放電開始電圧を決定するため、より精度の良い膜厚決定が可能である。

なお、変形例２および変形例３では温湿度センサ８の検出結果を用いて環境情報を決定したが環境情報はこれに限られない。すなわち放電開始電圧に影響を及ぼす可能性がある環境要因を検知するセンサ、たとえば空気中に浮遊し感光体２３表面に付着してその特性に影響を与える物質を検知するセンサ等を適宜設けて、環境情報を決定し、対応する放電開始電圧を決定してもよい。また、変形例２および変形例３では、センサの検出結果をＬＬ，ＭＭ，ＨＨ等に変換したものを環境情報としたが、センサの検出結果自体を環境情報として、放電開始電圧と関連付けたテーブルを用いてもよい。

以上本実施形態の変形例１、変形例２、変形例３について説明したが、図６で示したフローチャートのステップＳ１として変形例１、ステップＳ３として変形例２を実行する膜厚決定処理フローや、ステップＳ１として変形例１、ステップＳ３として変形例３を実行する膜厚決定処理フローも実現可能である。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１ コントローラ制御部
２ プリントエンジン
２１ 帯電用電源
２１１ 電流検知回路
２２ 帯電ローラ
２３ 感光体
３ エンジン制御部
４ 記憶装置
４１ 膜厚記憶部
４２ 予測膜厚記憶部
４３ 電圧差分記憶部
５ 通信Ｉ／Ｆ
６ 操作パネル
７ 感光体走行距離計測部
８ 温湿度センサ

特開２０１５−１５２８５０号公報 特開２０１１−０１３４３１号公報

Claims (14)

1. 回転走行可能な感光体に電圧を印加して帯電させる帯電部と、
   前記帯電部に電圧を印加する電圧印加部と、
   前記電圧印加部が電圧を印加したときに前記帯電部に流れる電流である帯電電流を検知する電流検知部と、
   前記電流検知部が検知した前記帯電電流に基づき前記感光体の膜厚を決定する膜厚決定を行う制御部を有し、
   前記制御部は、
   前回決定した膜厚である前回膜厚と、前回膜厚を決定した以降の前記感光体の走行情報とに基づき前記膜厚の予測値である予測膜厚を決定し、
   前記電圧印加部が印加する電圧であって、前記帯電部から前記感光体への放電が開始される電圧である放電開始電圧を決定し、
   前記予測膜厚および前記放電開始電圧から、前記膜厚決定に用いる帯電電流である膜厚決定電流を流すために前記電圧印加部が印加する電圧である膜厚決定電圧を決定し、
   前記膜厚決定電圧を前記帯電部に印加して、前記膜厚決定を行う画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記膜厚決定に用いることが可能な最小の電流である閾値電流を流すために必要な電圧である閾値電圧に所定電圧を加えた電圧を、前記膜厚決定電圧の最小値である最小電圧とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記最小電圧に異なる所定電圧を加えた異なる膜厚決定電圧と、前記最小電圧とを含む複数の膜厚決定電圧を決定し、前記複数の膜厚決定電圧と、前記複数の膜厚決定電圧それぞれを印加したときの複数の前記帯電電流に基づく電圧電流特性を決定し、前記電圧電流特性の傾きから前記膜厚を決定する請求項２の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記放電開始電圧を切片とし、前記予測膜厚を傾きとした一次関数で表される前記電圧電流特性で、あらかじめ決められた所定の値である前記閾値電流に対応する電圧を前記閾値電圧とする請求項３の画像形成装置。
5. 前記電圧印加部は電源を備え、前記複数の膜厚決定電圧のうち最大の電圧が前記電源の定格電圧範囲内である請求項４の画像形成装置。
6. 前記制御部は、前記帯電部により前記感光体に異なる複数の電圧を印加した際の前記電圧電流特性から前記放電開始電圧を決定する請求項１ないし５いずれかの画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記予測膜厚と、前記画像形成装置が設置された環境情報とから前記放電開始電圧を決定する請求項１ないし５いずれかの画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記予測膜厚と、前記画像形成装置が設置された環境情報の履歴とから前記放電開始電圧を決定する請求項１ないし５いずれかの画像形成装置。
9. 前記走行情報は、前記感光体の走行距離である請求項１ないし８いずれかの画像形成装置。
10. 前記制御部は、前記前回膜厚と前記感光体走行距離に応じた前記予測膜厚のテーブルに基づき前記予測膜厚を決定する請求項１ないし９いずれかの画像形成装置。
11. 前記制御部は、前記前回膜厚と前記感光体走行距離に応じた前記予測膜厚の計算式から前記予測膜厚を決定する請求項１ないし９いずれかの画像形成装置。
12. 回転走行可能な感光体に電圧を印加して帯電させる帯電部と、
    前記帯電部に電圧を印加する電圧印加部と、
    前記電圧印加部が印加した前記電圧により前記帯電部に流れる電流である帯電電流を検知する電流検知部と、
    前記電流検知部が検知した前記帯電電流に基づき前記感光体の膜厚を決定する膜厚決定を行う制御部を有する画像形成装置における前記感光体の膜厚決定方法であって
    前回決定した膜厚である前回膜厚と、前回膜厚を決定した以降の前記感光体の走行情報とに基づき前記膜厚の予測値である予測膜厚を決定する予測膜厚決定ステップと、
    前記電圧印加部が印加する電圧であって、前記帯電部から前記感光体への放電が開始される電圧である放電開始電圧を決定する放電開始電圧決定ステップと、
    前記予測膜厚および前記放電開始電圧から、前記膜厚決定に用いる帯電電流である膜厚決定電流を流すために前記電圧印加部が印加する電圧である膜厚決定電圧を決定する膜厚決定電圧決定ステップを含む膜厚決定方法。
13. 前記膜厚決定電圧決定ステップは、前記膜厚決定に用いることが可能な最小の電流である閾値電流を流すために必要な電圧である閾値電圧に所定電圧を加えた電圧を、前記膜厚決定電圧の最小値である最小電圧として決定するステップを含む請求項１２の膜厚決定方法。
14. 前記膜厚決定電圧決定ステップは、前記最小電圧にそれぞれ所定電圧を加えた複数の膜厚決定電圧と、前記最小電圧とを含む複数の膜厚決定電圧を決定するステップを含む請求項１３の膜厚決定方法。