JP2020181002A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光体の厚みを効率的に高精度に検知する。【解決手段】感光体ドラム１１を第１所定時間ｔ１だけ回転させているときに帯電電圧と帯電電流値との関係を求め、その結果から感光体ドラム１１の厚みを検知する第１モードを実行可能に構成している。さらに、感光体ドラム１１を第１所定時間ｔ１より短い第２所定時間ｔ２（＜ｔ１）だけ回転させているときに帯電電圧と帯電電流値との関係を求め、その関係を第１モードで求めた結果に基づいて補正して、その補正した結果から感光体ドラム１１の厚みを検知する第２モードを、第１モードとは別のタイミングで実行可能に構成している。【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラム（感光体）の膜厚（厚み）を検知する技術が広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。
詳しくは、印刷動作における作像プロセスの帯電工程では、電源から帯電バイアスが印加された帯電ローラ（帯電装置）によって、感光体ドラム（感光体）が帯電される。

そして、特許文献１では、通常の印刷動作とは別のタイミングで、感光体ドラムを回転駆動しながら、帯電ローラに帯電電圧を印加して、感光体ドラムの表面電位が充分に飽和するまでの帯電ローラに流れる帯電電流値を電流検知回路によって検知している。そして、それらの帯電電圧と帯電電流値との関係から求まる積分量から感光体ドラムの膜厚を検出している。

従来の技術は、感光体の厚み（膜厚）を検知するときに、常に感光体の表面電位が充分に飽和するまで帯電電流値を検知する必要があるため、その検知に長い時間が掛かってしまい効率が悪かった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、感光体の厚みを効率的に高精度に検知することができる、画像形成装置を提供することにある。

この発明における画像形成装置は、所定方向に回転する感光体と、前記感光体を帯電する帯電装置と、前記帯電装置に帯電電圧を印加する電圧供給部と、前記電圧供給部によって前記帯電装置に帯電電圧を印加して前記感光体を帯電したときに前記帯電装置と前記感光体との間に流れる帯電電流値を直接的又は間接的に検知する電流検知部と、を備え、前記感光体を第１所定時間だけ回転させているときに前記電圧供給部によって前記帯電装置に複数のタイミングで異なる大きさの帯電電圧をそれぞれ印加して前記電流検知部でそれぞれの帯電電流値を検知することで帯電電圧と帯電電流値との関係を求め、その結果から感光体の厚みを検知する第１モードと、前記感光体を前記第１所定時間よりも短い第２所定時間だけ回転させているときに前記電圧供給部によって前記帯電装置に複数のタイミングで異なる大きさの帯電電圧をそれぞれ印加して前記電流検知部でそれぞれの帯電電流値を検知することで帯電電圧と帯電電流値との関係を求め、その関係を前記第１モードで求めた結果に基づいて補正して、その補正した結果から感光体の厚みを検知する第２モードと、をそれぞれ別のタイミングで実行可能としたものである。

本発明によれば、感光体の厚みを効率的に高精度に検知することができる、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 プロセスカートリッジとその近傍とを示す構成図である。 帯電ローラに印加する帯電電圧Ｖと帯電電流Ｉとの関係を示すグラフである。 異なる検知時間によって検知したときの、帯電電圧と帯電電流との関係を示すグラフである。 第１モード時における帯電電圧の切替動作を示すグラフである。 第１モード時における帯電電流の変化を示すグラフである。 第１モード時における、感光体ドラムの回転回数と帯電電流との関係を示すグラフである。 第２モード時における帯電電圧の切替動作を示すグラフである。 第２モード時における帯電電流の変化を示すグラフである。 感光体ドラムの膜厚を検知する制御を示すフローチャートである。 第２モードの結果を補正した前後の、膜厚とＶ−Ｉ傾きとの関係を示すグラフである。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１及び図２にて、画像形成装置１における全体の構成・動作について説明する。
図１は、実施の形態における画像形成装置１を示す全体構成図である。図２は、図１の画像形成装置１に設置されたイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙ（作像部）の構成を示す断面図である。
なお、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ（作像部）は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２ではイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙのみを代表的に図示する。

図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は用紙等のシートが収容される給紙部、９はシートの搬送タイミングを調整するレジストローラ、を示す。
また、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成されるプロセスカートリッジ、１６は各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７上に重ねて転写する１次転写ローラ、を示す。
また、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のトナー像をシート上に転写するための２次転写ローラ、１９は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、２０はシート上のトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（感光体）の表面に向けて発せられる。

一方、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（図２参照）は、それぞれ、所定の回転方向（反時計方向）に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１の表面は、帯電ローラ１２との当接位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１上には、帯電電位Ｖｄ（−７００Ｖ程度である。）が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１の表面は、それぞれのレーザ光Ｌの照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Ｌは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光Ｌは、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１（感光体）の表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電ローラ１２にて帯電された後の感光体ドラム１１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される（−５０〜１００Ｖ程度の露光電位が形成される。）。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１上の潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程である。）。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ１３ａに印加された現像バイアス（−５００Ｖ程度である。）と、の電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部（１次転写ニップ）に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように１次転写ローラ１６が設置されている。そして、１次転写ローラ１６の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、１次転写工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、クリーニング装置１４との対向位置に達する。そして、この位置で、クリーニングブレード１４ａによって感光体ドラム１１上に残存する未転写トナーが機械的に除去されて、除去された未転写トナーがクリーニング装置１４内に回収される（クリーニング工程である。）。なお、クリーニング装置１４内に回収された未転写トナーは、搬送スクリュ１４ｂによってクリーニング装置１４外に搬送されて、廃トナーとして廃トナー回収容器の内部に回収される。
こうして、感光体ドラム１１における一連の作像プロセスが終了する。
なお、本実施の形態における画像形成装置１には、クリーニング工程後であって帯電工程前の感光体ドラム１１の表面を除電する除電装置が設置されておらず、後述するように帯電ローラ１２に適宜にＡＣ電圧を印加することなどで感光体ドラム１１の除電をおこなっている。

他方、感光体ドラム１１上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写ローラ１８との対向位置（２次転写ニップ）に達する。そして、２次転写ローラ１８との対向位置で、シート（用紙）上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７の表面は、中間転写ベルトクリーニング部１９の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１９に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写ローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送されるシートは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されるものである。
詳しくは、シートを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送されたシートが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９（タイミングローラ）に導かれる。レジストローラ９に達したシートは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写されたシートは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）がシート上に定着される。
そして、定着工程後のシートは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセス（印刷動作）が完了する。

次に、図２にて、プロセスカートリッジ１０Ｙについて詳述する。
図２に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｙは、感光体としての感光体ドラム１１と、帯電ローラ１２（帯電装置４０）と、現像装置１３と、クリーニング装置１４と、が一体的にユニットとして構成されている。プロセスカートリッジ１０Ｙは、画像形成装置本体１に対して着脱可能（交換可能）に設置されていて、適宜に画像形成装置本体１から取り出されて新品のものに交換されたり修理がされたりすることになる。

ここで、感光体としての感光体ドラム１１は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
感光体ドラム１１は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、表面層（保護層）が順次積層されている。なお、本実施の形態における感光体ドラム１１は、その外径が３０ｍｍ程度に設定されている。以下、感光体ドラム１１（感光体）の「厚み（膜厚）」と言うときは、これらの積層された層（特に、帯電に寄与する感光層）の厚みを指すものとする。
感光体ドラム１１は、駆動モータによって図２の反時計方向に回転駆動される。なお、本実施の形態において、感光体ドラム１１の線速（プロセス線速）は、１４１ｍｍ／ｓ程度に設定されている。

帯電装置としての帯電ローラ１２は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなるローラ部材であって、そのローラ主部（弾性層が形成された部分である。）が感光体ドラム１１に対して微小な隙間をあけて対向するように設置されている。
詳しくは、帯電ローラ１２の回転軸方向両端部には、それぞれ、ローラ主部よりも外径が大きなギャップ形成部材（大径部）が設置されている。そして、制御部７０によって制御される帯電用の電源部７５（電圧供給部）から帯電ローラ１２に所定の帯電電圧（帯電バイアス）が印加されて、これにより対向する感光体ドラム１１の表面を一様に帯電する。帯電ローラ１２に印加する帯電バイアスとしては、ＤＣ電圧を用いることもできるし、ＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたものを用いることもできる。
なお、本実施の形態では、帯電装置として非接触式の帯電ローラ１２を用いたが、帯電装置として感光体ドラム１１に当接する接触式の帯電ローラを用いることもできる。

現像装置１３は、主として、感光体ドラム１１に対向する現像ローラ１３ａと、現像ローラ１３ａに対向する第１搬送スクリュ１３ｂと、仕切部材を介して第１搬送スクリュ１３ｂに対向する第２搬送スクリュ１３ｃと、現像ローラ１３ａに対向するドクターブレード１３ｄと、で構成される。
現像ローラ１３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ１３ａ（スリーブ）上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ１３ａ上に現像剤Ｇが担持されることになる。現像装置１３内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像ローラ１３ａや２つの搬送スクリュ１３ｂ、１３ｃは、現像用モータによって図２の矢印方向に回転駆動される。
このように構成された現像装置１３によって、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像が現像されて、感光体ドラム１１の表面にトナー像が形成されることになる。

ここで、画像形成装置本体１に設けられたトナー補給部は、交換可能に構成されたトナーボトル３１と、トナーボトル３１を保持・回転駆動するとともに現像装置１３に新品トナーＴを補給するトナーホッパ部３２と、で構成されている。また、トナーボトル３１内には、新品のトナーＴ（図２では、イエローのトナーである。）が収容されている。また、トナーボトル３１の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３１内の新品トナーＴは、現像装置１３内のトナーＴ（既設のトナーである。）の消費にともない、トナー補給口から現像装置１３内に適宜に補給されるものである。現像装置１３内のトナーＴの消費（トナー濃度）は、現像装置１３内の現像剤Ｇのトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）を磁気的に検知するトナー濃度センサ１３ｅによって検知される。

クリーニング装置１４には、感光体ドラム１１の表面に当接して感光体ドラム１１の表面をクリーニングするクリーニングブレード１４ａと、装置内に回収されたトナーを装置外に搬送する搬送スクリュ１４ｂと、が設置されている。
クリーニングブレード１４ａは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム１１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム１１上に付着する未転写トナー（シートから生じる紙粉、帯電ローラ１２による放電時に感光体ドラム１１上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等の付着物も含むものとする。）が機械的に掻き取られてクリーニング装置１４内に回収されることになる。

以下、本実施の形態における画像形成装置１において、特徴的な構成・動作について説明する。
本実施の形態における画像形成装置１には、所定方向に回転する感光体としての感光体ドラム１１や、感光体ドラム１１（感光体）を帯電する帯電装置としての帯電ローラ１２や、帯電ローラ１２（帯電装置）に帯電電圧を印加（供給）する電圧供給部としての電源部７５、などが設置されている。
また、画像形成装置１には、電源部７５（電圧供給部）によって帯電ローラ１２（帯電装置）に帯電電圧を印加して感光体ドラム１１を帯電したときに帯電ローラ１２と感光体ドラム１１との間に流れる帯電電流値を間接的に検知する電流検知部７６が設けられている。具体的に、本実施の形態では、電流検知部７６は電源部７５に設置されていて、帯電ローラ１２に帯電電圧（ＤＣ電圧である。）を印加するときに回路内に流れる電流（帯電電流）を検知している。なお、電流検知部７６は、このようなものに限定されることなく、帯電ローラ１２と感光体ドラム１１との間に流れる帯電電流値を直接的に検知するものを用いることもできる。

そして、本実施の形態では、所定のタイミングで、電源部７５から帯電ローラ１２に印加する帯電電圧と、電流検知部７６で検知される帯電電流と、の関係から電圧―電流の特性（Ｖ−Ｉ特性）を把握して、そこから感光体ドラム１１の厚みを検知している。特に、本実施の形態では、そのように感光体ドラム１１の厚みを検知するモードとして、検知時間の異なる２つのモード（第１モードと第２モードとである。）を使い分けている。

詳しくは、第１モードは、感光体ドラム１１を第１所定時間ｔ１だけ回転させているときに電源部７５（電圧供給部）によって帯電ローラ１２（帯電装置）に複数のタイミングで異なる大きさの帯電電圧Ｖをそれぞれ印加して電流検知部７６でそれぞれの帯電電流値Ｉを検知することで帯電電圧Ｖと帯電電流値Ｉとの関係（Ｖ−Ｉ特性）を求め、その結果から感光体ドラム１１の厚みを検知する制御モードである。
これに対して、第２モードは、感光体ドラム１１を第１所定時間ｔ１よりも短い第２所定時間ｔ２だけ回転させているときに電源部７５によって帯電ローラ１２に複数のタイミングで異なる大きさの帯電電圧Ｖをそれぞれ印加して電流検知部７６でそれぞれの帯電電流値Ｉを検知することで帯電電圧Ｖと帯電電流値Ｉとの関係（Ｖ−Ｉ特性）を求め、その関係を第１モードで求めた結果に基づいて補正して、その補正した結果から感光体ドラム１１の厚みを検知する制御モードである。
そして、このような第１モードと第２モードとは、それぞれ別のタイミングで実行可能に構成されている。

第１モードは、長い検知時間（第１所定時間ｔ１）をかけて求めたＶ−Ｉ特性に基づいて感光体ドラム１１の厚みを検知しているため、その検知精度が高くなる。
これに対して、第２モードは、短い検知時間（第２所定時間ｔ２）で求めたＶ−Ｉ特性に基づいて感光体ドラム１１の厚みを検知しているため、ユーザーにとって待ち時間が短くなるものの、第１モードに比べて検知精度が低くなる。そのため、第１モードの結果を生かして第２モードの結果を補正して、検知精度を高めている。
そして、本実施の形態では、このような特徴の異なる２つのモードを状況に応じて使い分けているため、感光体ドラム１１の厚み（膜厚）を効率的に高精度に検知することができる。

そして、本実施の形態では、第１モード又は第２モードが実行されたときに、それにより検知された感光体ドラム１１の厚みに基づいて、電源部７５（電圧供給部）によって帯電ローラ１２に印加する帯電電圧の大きさを調整している。
具体的に、感光体ドラム１１が使い込まれて、経時で感光体ドラム１１の厚みが小さくなってきたときには、感光体ドラム１１の厚みが大きいとき（初期）に比べて、帯電電圧の絶対値が大きくなるように、電源部７５を制御している。
このような制御をおこなうことで、感光体ドラム１１の厚みが薄くなって帯電不足が生じて、感光体ドラム１１の表面にキャリアが付着する不具合などを軽減することができる。

ここで、第１モードが実行される時間（第１所定時間ｔ１）は、感光体ドラム１１が２周以上回転する時間であることが好ましい。これにより、高精度なＶ−Ｉ特性を求めることができる。なお、本実施の形態では、第１所定時間ｔ１を、感光体ドラム１１が３周回転する時間（約１５秒である。）としている。
これに対して、第２モードが実行される時間（第２所定時間ｔ２）は、感光体ドラム１１の回転が２周に満たない時間であることが好ましい。これにより、ユーザーにとって、ストレスのない待ち時間となる。なお、本実施の形態では、第２所定時間ｔ２を、感光体ドラム１１が約１周回転する時間（約８秒である。）としている。

以下、上述した内容について、さらに詳しく説明する。
まず、図３を用いて、Ｖ−Ｉ特性によって感光体ドラム１１の厚み（膜厚）を検知するメカニズムについて説明する。
図３に示すように、帯電電圧Ｖと帯電電流Ｉとの関係は、Ｅ１領域で帯電しないことに関しては同じであるが、Ｅ２領域では感光体ドラム１１の厚みｄによってグラフの傾きが変化する。
これは、感光体ドラム１１の厚みｄ（膜厚）によって、感光体ドラム１１の帯電電位Ｖｄ（表面電位）を同じ値にまで帯電するために必要な帯電電流Ｉが異なることを示している。 帯電電位Ｖｄと帯電電流Ｉとに関しては、以下のような計算が成り立つ。
感光体ドラム１１の厚みをｄ、比誘電率をε、真空中の誘電率をε０、帯電ローラ１２の有効帯電幅をＬ、プロセス線速をＶｐとすると、ここから感光体ドラム１１の静電容量Ｃが計算され、以下の関係式が導かれる。
帯電電荷量Ｑ＝∫Ｉ・ｄｔ＝Ｃ・Ｖｄ
→帯電電流Ｉ＝ｄ／ｄｔ（Ｃ・Ｖｄ）
ここで、
ｄＣ／ｄｔ＝ε・ε０・Ｌ・Ｖｐ／ｄ、
Ｖｄ＝定数
であるので、
帯電電流Ｉ＝ε・ε０・Ｌ・Ｖｐ・Ｖｄ／ｄ ・・・（１）
となる。 式（１）においてε，ε０，Ｌ，Ｖｐ，ｄは定数であり、Ｅ２領域に関してはΔＶ＝ΔＶｄであることが判っているので、両者から
ΔＩ＝ε・ε０・Ｌ・Ｖｐ・ΔＶｄ／ｄ
＝ε・ε０・Ｌ・Ｖｐ・ΔＶ／ｄ・・・（２）
と導かれ、Ｂ領域に関してはＶ−Ｉグラフの直線の傾きが
ε・ε０・Ｌ・Ｖｐ／ｄ
で表わされことになる。

そして、本実施の形態では、感光体ドラム１１を帯電する帯電ローラ１２を感光体厚み検知用の電極部材として用いて、Ｅ２領域において帯電ローラ１２に印加する帯電電圧Ｖと、そのときに流れる帯電電流Ｉと、を２点で測定して、その関係からＶ−Ｉ特性の直線の傾きを算出して、感光体ドラム１１の厚みを検知している。
また、上式（１）から判るように、ＩとＶｄとを測定することによっても同様に膜厚を検知することが可能である。ただし、帯電電位Ｖｄの測定には、画像形成装置本体１に感光体ドラム１１の表面電位測定器を別に設けたり、それ用の電源を設けたりする必要があり、装置が大型化、高コスト化してしまう。これに対して、本実施の形態では、既設の帯電ローラ１２を用いて感光体ドラム１１の厚みを検知しているため、そのような不具合を抑止することができる。

ここで、上述した制御をおこなうときに、帯電電流の測定時に感光体ドラム１１の表面電位が一定値でないと帯電電圧と帯電電流との関係が明らかにならないため、書込み部２からの露光をおこない、感光体ドラム１１の表面電位を０にした状態で測定をおこなう。また、帯電電圧を印加する時間は、感光体ドラム１１の１周分単位として、この間に測定される帯電電流の平均値を積算する。なお、このような感光体ドラム１１の厚み検知（膜厚検知）は、通常の画像形成プロセス（印刷動作）とは別のタイミング（例えば、ウォーミングアップ時である。）でおこなわれる。
また、感光体ドラム１１の厚み検知をおこなうために、予めＶ−Ｉ特性の傾きと感光体ドラム１１の厚みｄとの関係を測定して、その結果が制御部７０の記憶部にテーブル化して記憶されている。

ここで、感光体ドラム１１の厚み検知においてＶ−Ｉ特性を把握するときには、多段階で帯電電圧を切替えて、それぞれの帯電電流値を取得することになる。そのときに、図４を参照して、グラフＮ１に示すように感光体ドラム１１の１〜３周の各周で取得した帯電電流値の合算からＶ−Ｉ特性を取得した場合と、グラフＮ２に示すように感光体ドラム１１の１周分のみで取得した帯電電流値からＶ−Ｉ特性を取得した場合と、ではＶ−Ｉ特性にズレが生じてしまう。前者（グラフＮ１）は、感光体ドラム１１が充分に帯電しきるまでの帯電電流値を加算し取得されるため、時間はかかるものの、高精度にＶ−Ｉ特性を把握することができる。これに対して、後者（グラフＮ２）は、感光体ドラム１１が充分に帯電しきるまでの帯電電流値を取得できないため、時間はかからないものの、高精度にＶ−Ｉ特性を把握することができずに補正を要する。
このようなことから、本実施の形態では、時間はかかるものの高精度にＶ−Ｉ特性を把握して感光体ドラム１１の厚みを検知する「第１モード」と、時間はかからないものの高精度ではないＶ−Ｉ特性を補正して感光体ドラム１１の厚みを検知する「第２モード」と、を使い分けている。

まず、「第１モード」について説明する。
第１モード時には、図５に示すように、帯電電圧Ｖｃ（帯電ＤＣバイアス）を多段階で切り替えて、電流検知部７６によって感光体ドラム１１と帯電ローラ１２との間に流れる帯電直流（ＤＣ電流）を取得する。
ここで、先に説明したように、本実施の形態における作像部には、除電装置が設置されていないため、帯電電圧を多段階で切替えるたびに一度帯電ＤＣバイアスをゼロとして帯電ＡＣバイアスのみを印加してＡＣ除電をおこなっている。さらに、書込み部２によって露光をおこなって露光光による除電もおこなっている。
本実施の形態において、感光体ドラム１１の外径は３０ｍｍ程度、プロセス線速は１４１ｍｍ／ｓ程度に設定されているため、感光体ドラム１１が１周回転するのに約０．６７秒（＝３０×π／１４１）の時間を要する。また、上述した除電は、初期に３周分おこない、帯電電圧の切替え時に１周分おこなう。そのため、図５に示すように、「第１モード」は約１５秒の時間（第１所定時間ｔ１）を要することになる。
なお、感光体ドラム１１の外径を６０ｍｍ程度、プロセス線速を１４１ｍｍ／ｓ程度に設定した場合には、「第１モード」は約３０秒の時間を要することになる。

図６は、図５のように「第１モード」を実行したときの、帯電電流（ＤＣ電流）の推移を示すものである。
帯電電流は帯電電圧に相関を持ち、除電後の感光体ドラム１１の１周目はゼロＶ近くから帯電電圧の近くまで帯電されるため帯電ローラ１２から感光体ドラム１１に大きく電流が流れることとなる。２周目以降も感光体ドラム１１の表面電位と帯電ローラ１２とが同電位でないため、少なからず帯電電流は流れるが、その量は１周目と比較して充分に小さくなる。３周目以降も帯電電流は流れるが、本実施の形態では３周目以降の電流を回路内抵抗によるリーク成分と考えて、帯電電流検知におけるノイズとして除去している。

図７は、第１モード時において、帯電電圧として−５００Ｖを帯電ローラ１２に印加したときの帯電電流の変化を示すグラフである。
図７に示すように、感光体ドラム１１の２周目以降も帯電電流が流れて、３周目でほぼ飽和している。１、２周目に流れる電流値をそれぞれＩＣ１、ＩＣ２として、３周目に流れる電流値をリーク成分ＩＬとしたとき、帯電電流値Ｉｄｃは、次式で求められる。
Ｉｄｃ＝（ＩＣ１−ＩＬ）＋（ＩＣ２−ＩＬ）・・・（３）
ここで、電流値ＩＣ２、ＩＬは、制御部７０の記憶部に記憶されて、「第２モード」が実行されるときに参照される。なお、Ｖ−Ｉ特性の傾きは、最小二乗法を用いて算出することができる。

次に、「第２モード」について説明する。
先に説明した「第１モード」は帯電電流成分を漏れなく取得できる他、リーク成分を取得することができるため、演算誤差の少ない高精度な厚み検知が可能となる。しかしながら、その検知工程には多くの時間を必要とするため、ユーザーの待機時間が長くなり、生産性が低下してしまう。そのため、「第１モード」の実行は必要最小限にとどめて、その代わりに、簡易的な「第２モード」を実行している。
第２モード時にも、図８に示すように、帯電電圧Ｖｃ（帯電ＤＣバイアス）を多段階で切り替えて、電流検知部７６によって感光体ドラム１１と帯電ローラ１２との間に流れる帯電直流（ＤＣ電流）を取得する。ただし、帯電電圧Ｖｃを印加する時間は、各水準で感光体ドラム１１の１周分とする。また、ＡＣ除電は第１モードと同様に１周分としている。
本実施の形態において、感光体ドラム１１の外径は３０ｍｍ程度、プロセス線速は１４１ｍｍ／ｓ程度に設定されているため、図８に示すように、「第２モード」は約８秒の時間（第２所定時間ｔ２）ですむことになる。なお、感光体ドラム１１の外径を６０ｍｍ程度、プロセス線速を１４１ｍｍ／ｓ程度に設定した場合であっても、「第２モード」は約１５秒の時間ですむことになる。いずれにしても、「第２モード」に要する時間は短い時間ですむことになる。

図９は、図８のように「第２モード」を実行したときの、帯電電流（ＤＣ電流）の推移を示すものである。
ここで流れる電流値は第１モードにおける感光体ドラム１１の１周目の電流値ＩＣ１と同じである。この電流値を感光体ドラム１１の厚み検知に用いると検知誤差が生じる。そこで、第１モードにて記憶保存したＩＣ２、ＩＬを用いて補正することで、適切な帯電電流値Ｉｄｃを算出することが可能となる。すなわち、上式（３）において、第２モードで検知した電流値ＩＣ１と、第１モード時に保存した電流値ＩＣ２、ＩＬと、を代入して帯電電流値Ｉｄｃを算出することになる。

ここで、図２に示すように、本実施の形態において、画像形成装置１に、感光体ドラム１１の周囲の温度を直接的又は間接的に検知する温度センサ８０を設けることができる。
そして、第１モードと第２モードとのいずれかを実行するときに温度センサ８０によって検知される温度と、前回に第１モード又は第２モードが実行されたときに温度センサ８０によって検知された温度と、の温度差が、所定温度Ａ１を超えるときには第１モードを実行して、所定温度Ａ１以下であるときには第２モードを実行するように制御することができる。
感光体ドラム１１の厚みを検知するときに、前回に感光体ドラム１１の厚みを検知したときと比べて、大きな温度変化が生じてしまうと、帯電特性や除電特性が大きく変化して、第２モードにおいて第１モードの結果に基づいた補正をおこなっても高精度な検知をおこなえなくなる可能性がある。したがって、そのような場合には、第１モードを実行するようにする。

また、図２に示すように、本実施の形態において、画像形成装置１に、印刷動作において搬送されるシートの累積枚数（通紙枚数）を検知するカウンタ８２を設けることができる。
そして、第１モードと第２モードとのいずれかを実行するときにカウンタ８２によって検知される累積枚数と、前回に第１モード又は第２モードが実行されたときにカウンタ８２によって検知された累積枚数と、の枚数差が、所定枚数Ｂ１を超えるときには第１モードを実行して、所定枚数Ｂ１以下であるときには第２モードを実行するように制御することができる。
感光体ドラム１１の厚みを検知するときに、前回に感光体ドラム１１の厚みを検知したときと比べて、大きな累積枚数の差異が生じてしまうと、関連する部材の消耗などによって帯電特性や除電特性が大きく変化して、第２モードにおいて第１モードの結果に基づいた補正をおこなっても高精度な検知をおこなえなくなる可能性がある。したがって、そのような場合には、第１モードを実行するようにする。

また、図２に示すように、本実施の形態において、画像形成装置１に、感光体ドラム１１の累積回転駆動時間を検知するタイマー８１を設けることができる。
そして、第１モードと第２モードとのいずれかを実行するときにタイマー８１によって検知される累積駆動時間と、前回に第１モード又は第２モードが実行されたときにタイマー８１によって検知された累積駆動時間と、の時間差が、所定値Ｃを超えるときには第１モードを実行して、所定値Ｃ以下であるときには前記第２モードを実行するように制御することができる。
感光体ドラム１１の厚みを検知するときに、前回に感光体ドラム１１の厚みを検知したときと比べて、大きな累積駆動時間の差異が生じてしまうと、関連する部材の消耗などによって帯電特性や除電特性が大きく変化して、第２モードにおいて第１モードの結果に基づいた補正をおこなっても高精度な検知をおこなえなくなる可能性がある。したがって、そのような場合には、第１モードを実行するようにする。

図１０は、上述した温度センサ８０を用いた制御と、カウンタ８２を用いた制御と、を合わせておこなうときの制御フローの一例を示すものである。
図１０に示すように、感光体ドラム１１の厚みを検知するときに、まず、前回に第１モード又は第２モードが実行されたときからの温度差が所定温度Ａ１以上であるかが判別される（ステップＳ１）。なお、本実施の形態において、このときの「所定温度Ａ１」は２０℃に設定されている。
その結果、温度差が所定温度Ａ１以上であるものと判別された場合には、補正に基づかない高精度な検知をおこなう必要があるものとして、第１モードが実行される（ステップＳ２）。そして、その第１モードで検知した感光体ドラム１１厚み（膜厚）や補正量（ＩＣ２、ＩＬ）が記憶部に保存され（ステップＳ３）、検知した感光体ドラム１１の厚みに基づいて帯電電圧が調整される。

これに対して、ステップＳ１にて、温度差が所定温度Ａ１以上でないものと判別された場合には、さらに前回に第１モード又は第２モードが実行されたときからの通紙枚数が所定枚数Ｂ１以上であるかが判別される（ステップＳ４）。なお、本実施の形態において、このときの「所定枚数Ｂ１」は１万枚に設定されている。
その結果、通紙枚数が所定枚数Ｂ１以上であるものと判別された場合には、補正に基づかない高精度な検知をおこなう必要があるものとして、第１モードが実行されて（ステップＳ２）、ステップＳ３以降のフローがおこなわれる。
これに対して、ステップＳ４にて、通紙枚数が所定枚数Ｂ１以上でないものと判別された場合には、さらに前回に第１モード又は第２モードが実行されたときからの温度差が所定温度Ａ２以上であるかが判別される（ステップＳ５）。なお、本実施の形態において、このときの「所定温度Ａ２」は１０℃に設定されている。
その結果、温度差が所定温度Ａ２以上であるものと判別された場合には、補正により高精度な検知が可能であるものとして、時短のため第２モードが実行される（ステップＳ７）。そして、その第２モードで検知した感光体ドラム１１厚み（膜厚）が記憶部に保存され（ステップＳ８）、検知した感光体ドラム１１の厚みに基づいて帯電電圧が調整される。

これに対して、ステップＳ５にて、温度差が所定温度Ａ２以上でないものと判別された場合には、さらに前回に第１モード又は第２モードが実行されたときからの通紙枚数が所定枚数Ｂ２以上であるかが判別される（ステップＳ６）。なお、本実施の形態において、このときの「所定枚数Ｂ２」は２千枚に設定されている。
その結果、通紙枚数が所定枚数Ｂ２以上であるものと判別された場合には、補正により高精度な検知が可能であるものとして時短のため第２モードが実行されて（ステップＳ７）、ステップＳ８以降のフローがおこなわれる。
これに対して、ステップＳ６にて、通紙枚数が所定枚数Ｂ２以上でないものと判別された場合には、そもそも環境変化（温度変化）や駆動時間も少なくて感光体ドラム１１の厚みの変化もほとんどなく帯電電圧の調整が必要ないものとして本フローを終了する。

ここで、図１１に示すように、第２モードを実行したときに、第１モードの検知結果に基づいた補正をおこなわない場合（グラフＳ０参照）には、補正をおこなった場合（グラフＳ１参照）に比べて、感光体ドラム１１の膜厚とＶ−Ｉ特性の傾きとの関係がズレてしまう。そして、そのようなズレによって検知誤差が生じてしまうことになる。
本実施の形態では、第２モードを実行したときに、第１モードの検知結果に基づいた補正をおこなっているため、第１モードにおいて求めた感光体ドラム１１の膜厚とＶ−Ｉ特性の傾きとの関係とのズレが少なく、精度良い検知結果を得ることができる。

以上説明したように、本実施の形態における画像形成装置１は、所定方向に回転する感光体ドラム１１（感光体）と、感光体ドラム１１を帯電する帯電ローラ１２（帯電装置）と、帯電ローラ１２に帯電電圧を印加する電源部７５（電圧供給部）と、電源部７５によって帯電ローラ１２に帯電電圧を印加して感光体ドラム１１を帯電したときに帯電ローラ１２と感光体ドラム１１との間に流れる帯電電流値を直接的又は間接的に検知する電流検知部７６と、が設けられている。そして、感光体ドラム１１を第１所定時間ｔ１だけ回転させているときに電源部７５によって帯電ローラ１２に複数のタイミングで異なる大きさの帯電電圧をそれぞれ印加して電流検知部７６でそれぞれの帯電電流値を検知することで帯電電圧と帯電電流値との関係を求め、その結果から感光体ドラム１１の厚みを検知する第１モードを実行可能に構成している。さらに、感光体ドラム１１を第１所定時間ｔ１よりも短い第２所定時間ｔ２（＜ｔ１）だけ回転させているときに電源部７５によって帯電ローラ１２に複数のタイミングで異なる大きさの帯電電圧をそれぞれ印加して電流検知部７６でそれぞれの帯電電流値を検知することで帯電電圧と帯電電流値との関係を求め、その関係を第１モードで求めた結果に基づいて補正して、その補正した結果から感光体ドラム１１の厚みを検知する第２モードを、第１モードとは別のタイミングで実行可能に構成している。
これにより、感光体ドラム１１の厚みを効率的に高精度に検知することができる。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１１や帯電ローラ１２（帯電装置４０）や現像装置１３やクリーニング装置１４を一体化してプロセスカートリッジ１０Ｙを構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。
これに対して、これらの構成部材を、プロセスカートリッジの構成部材とせずに、それぞれ単体で画像形成装置本体１に交換可能に設置されるように構成することもできる。このような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、感光体を帯電する帯電装置と、感光体上に形成された潜像を現像する現像装置と、感光体上をクリーニングするクリーニング装置と、のうち少なくとも１つと、感光体（像担持体）と、が一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ プロセスカートリッジ、
１１ 感光体ドラム（感光体）、
１２ 帯電ローラ（帯電装置）、
７０ 制御部、
７５ 電源部（電圧供給部）、
７６ 電流検知部、
８０ 温度センサ、
８１ タイマー、
８２ カウンタ。

特開平５−２２３５１３号公報

Claims (6)

1. 所定方向に回転する感光体と、
   前記感光体を帯電する帯電装置と、
   前記帯電装置に帯電電圧を印加する電圧供給部と、
   前記電圧供給部によって前記帯電装置に帯電電圧を印加して前記感光体を帯電したときに前記帯電装置と前記感光体との間に流れる帯電電流値を直接的又は間接的に検知する電流検知部と、
   を備え、
   前記感光体を第１所定時間だけ回転させているときに前記電圧供給部によって前記帯電装置に複数のタイミングで異なる大きさの帯電電圧をそれぞれ印加して前記電流検知部でそれぞれの帯電電流値を検知することで帯電電圧と帯電電流値との関係を求め、その結果から感光体の厚みを検知する第１モードと、
   前記感光体を前記第１所定時間よりも短い第２所定時間だけ回転させているときに前記電圧供給部によって前記帯電装置に複数のタイミングで異なる大きさの帯電電圧をそれぞれ印加して前記電流検知部でそれぞれの帯電電流値を検知することで帯電電圧と帯電電流値との関係を求め、その関係を前記第１モードで求めた結果に基づいて補正して、その補正した結果から感光体の厚みを検知する第２モードと、
   をそれぞれ別のタイミングで実行可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１モード又は前記第２モードが実行されたときに、それにより検知された前記感光体の厚みに基づいて、前記電圧供給部によって前記帯電装置に印加する帯電電圧の大きさを調整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. 前記感光体の周囲の温度を直接的又は間接的に検知する温度センサを備え、
   前記第１モードと前記第２モードとのいずれかを実行するときに前記温度センサによって検知される温度と、前回に前記第１モード又は前記第２モードが実行されたときに前記温度センサによって検知された温度と、の温度差が、所定温度を超えるときには前記第１モードを実行して、前記所定温度以下であるときには前記第２モードを実行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。
4. 前記感光体の累積回転駆動時間を検知するタイマーを備え、
   前記第１モードと前記第２モードとのいずれかを実行するときに前記タイマーによって検知される累積駆動時間と、前回に前記第１モード又は前記第２モードが実行されたときに前記タイマーによって検知された累積駆動時間と、の時間差が、所定値を超えるときには前記第１モードを実行して、前記所定値以下であるときには前記第２モードを実行することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 印刷動作において搬送されるシートの累積枚数を検知するカウンタを備え、
   前記第１モードと前記第２モードとのいずれかを実行するときに前記カウンタによって検知される累積枚数と、前回に前記第１モード又は前記第２モードが実行されたときに前記カウンタによって検知された累積枚数と、の枚数差が、所定枚数を超えるときには前記第１モードを実行して、前記所定枚数以下であるときには前記第２モードを実行することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記第１所定時間は、前記感光体が２周以上回転する時間であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。

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