JP2022092658A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】感光ドラムの感光層の厚さ（膜厚）の検知精度を向上させられる構成を提供する。【解決手段】制御部は、電源により複数の異なる直流電圧を帯電ローラに印加し、それぞれ電流検知部により帯電ローラに流れる電流を検知することで電流と電圧との関係であるＩ－Ｖ特性を導く膜厚検知モードを実行可能である。そして、制御部は、膜厚検知モード実行時に環境センサにより検知した温度が第１の温度である場合と、第１の温度よりも高い第２の温度である場合とで、Ｉ－Ｖ特性の傾きが同じである場合に、第１の温度である場合の方が感光層の厚さを小さく算出する。【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。

画像形成装置では、感光層を有する感光ドラムなどの感光体を帯電させ、その表面に静電潜像を形成し、更にその静電潜像をトナーにより現像してトナー像とする。そして、このように形成されたトナー像を記録材に転写する。このような構成において、感光体の感光層は使用により削れるため、感光層の厚さ（膜厚）が所定の厚さ以下になった場合に、感光体を交換するようにしていた。

このような膜厚を検知する技術として、例えば、特許文献１には、帯電部材へ流れる直流成分の電流に基づいて検知する膜厚検知手段が開示されている。

特開２００７－２１８９７７号公報

ここで、帯電部材に流れる直流電流に基づいて膜厚を検知する方式では、直流電流の検知タイミングでの感光体及び帯電部材の温度又は近傍の雰囲気温度の変化に伴い、検知電流が変化してしまうことが、本発明者らの検討により明らかとなった。このため、温度変化を考慮せずに帯電部材に流れる直流電流により膜厚を検知した場合、膜厚の検知精度を十分に確保しにくい。

本発明は、感光体の感光層の厚さの検知精度を向上させられる構成を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、感光層を有する感光体と、前記感光体に接触して前記感光体の表面を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に直流電圧を印加可能な電源と、前記帯電部材に流れる電流を検知可能な電流検知手段と、温度を検知可能な温度検知手段と、前記電源により複数の異なる直流電圧を印加し、それぞれ前記電流検知手段により電流を検知することで電流と電圧との関係であるＩ－Ｖ特性を導くモードを実行可能な実行部と、前記モード実行時に前記温度検知手段により検知した温度が第１の温度である場合と、前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合とで、前記Ｉ－Ｖ特性の傾きが同じである場合に、前記第１の温度である場合の方が前記感光層の厚さを小さく算出する算出部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、感光体の感光層の厚さの検知精度を向上させられる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 帯電ローラへの印加電圧と帯電電位の関係を示すグラフ。 感光ドラムの膜厚を変化させた場合のＶ－Ｉ特性を示すグラフ。 感光ドラムの膜厚を変化させた場合のＩ－Ｖ特性を示すグラフ。 Ｉ－Ｖ特性の傾きと感光ドラムの膜厚との関係を示すグラフ。 温度を変えた場合のＩ－Ｖ特性の傾きと感光ドラムの膜厚との関係を示すグラフ。 膜厚検知モードにおけるＩ－Ｖ特性を示すグラフ。 第１の実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係る膜厚検知モードのフローチャート。 第１の実施形態に係る膜厚検知モードのタイミングチャート。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図１０を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１を用いて説明する。

［画像形成装置］
本実施形態の画像形成装置１００は、転写式電子写真プロセスを利用したレーザビームプリンタである。画像形成装置１００は、像担持体又は感光体としての感光ドラム２、帯電部材としての帯電ローラ１、露光装置３、現像装置４、転写部材としての転写ローラ５、クリーニング装置６、前露光装置１２、定着装置７などを備える。

感光ドラム２は、矢示ａの時計方向に、例えばプロセススピード（回転周速度）３２０ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。本実施形態の感光ドラム２は、例えば、直径３０ｍｍのアルミニウム製のドラム２ｂ（導電性ドラム基体）の外周にＯＰＣ（有機感光体）の層である感光層２ａを塗工形成したものである。感光層２ａは、電荷発生層の上に、例えば厚さｄ＝２０μｍの電荷輸送層（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌａｙｅｒ：以下、ＣＴ層と記す）を配置したものである。本実施形態ではこのＣＴ層のバインダーとしてポリカーボネート樹脂を用いており、使用によってＣＴ層は少しずつ削れが生じて厚みが減少していく。

帯電ローラ１は、電源８及び電流検知手段としての電流検知部２７と共に帯電装置１３を構成している。本実施形態の帯電ローラ１は、芯金１ａと、その周囲に形成した導電性を有する弾性層としての導電性ゴム層１ｂと、更にその外周に形成した高抵抗層１ｃからなる。

帯電ローラ１は、芯金１ａの両端部が軸受により不図示のフレームに回転自在に支持され、感光ドラム２と互いの回転軸線方向が略平行となるように配置されている。そして、帯電ローラ１の外周面を感光ドラム２の外周面に押圧するように接触させてあり、本実施形態の場合、帯電ローラ１は感光ドラム２の回転駆動に伴い従動回転する。

電源８は、帯電ローラ１に対して帯電バイアスを印加する電源である。帯電ローラ１は、電源８により芯金１ａを介して所定の帯電バイアスが印加されることで、回転している感光ドラム２の表面を帯電させる。具体的には、感光層２ａの外周面を所定の極性・電位に接触帯電処理する。

帯電ローラ１の外周の高抵抗層１ｃは、感光層２ａにピンホール等の低耐圧欠陥部が存在もしくは発生した場合にこの部分に帯電電流が集中して帯電ローラ表面の電位が降下して横筋状の帯電不良を生じるのを防ぐ役目を有する。

電流検知部２７は、電流計であり、電源８から帯電ローラ１に流れる電流を検知可能である。電源８は、制御部２５により制御され、制御部２５の指令により帯電ローラ１に所定の電圧を印加可能である。また、電流検知部２７により検知された電流値（出力値）は、制御部２５に送られる。制御部２５に関する構成等については後述する。

露光装置３は、原稿読取装置やパーソナルコンピュータなどの外部端末から入力された画像情報に基づいてレーザ光Ｌを照射するレーザビームスキャナである。即ち、露光装置３は、回転する感光ドラム２の帯電処理面に、レーザ光Ｌ（目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に応じて強度変調されたレーザ光）による走査露光を行う。この結果、感光ドラム２の表面の露光部分が除電されて感光ドラム２の表面に画像情報の静電潜像が形成される。

現像装置４は、トナー及びキャリアを含む現像剤を収容し、トナーにより感光ドラム２の表面に形成された静電潜像を現像し、トナー像として可視化する。これにより、感光ドラム２の表面にはトナー像が形成される。

このように感光ドラム２の表面に形成されたトナー像は、転写ローラ５の位置にて、不図示の給送機構から感光ドラム２と転写ローラ５との圧接ニップ部（転写部）に所定のタイミングで給送された用紙などの記録材９の表面に転写される。本実施形態では、転写ローラ５に対して転写バイアス印加電源１０により３ｋＶの転写バイアスを印加することで、感光ドラム２から記録材９にトナー像を転写している。なお、記録材としては、用紙、プラスチックシートなどのシートが挙げられる。

転写部を通った記録材９は、感光ドラム２の表面から分離されて定着装置７へ送られる。そして、定着装置７において加圧・加熱されることにより、トナー像が記録材９に定着され、画像形成物として出力される。

記録材９に対するトナー像の転写後の感光ドラム２の表面は、クリーニング装置６のクリーニングブレード（本実施形態では、ウレタンゴム製のカウンタブレード）により転写残りトナーや紙粉等の付着汚染物のかき落し除去を受けて清掃される。そして、次の画像形成に備える。

本実施形態の画像形成装置１００は、感光ドラム２、帯電ローラ１、クリーニング装置６の３つのプロセス機器を画像形成装置１００の装置本体に対して一括して着脱交換自在のドラムカートリッジ１１とした、カートリッジ着脱方式としている。なお、現像装置４も一体に着脱可能なプレセスカートリッジとしても良い。

［感光層の厚さ（膜厚）検知］
図２は、帯電ローラ１に対する印加電圧を直流電圧（ＤＣ電圧）のみにして、被帯電体面（例えば感光ドラム２の表面）の帯電を行う帯電方式（以下、ＤＣ帯電と記す）において、印加電圧と被帯電体面の表面電位との関係を示したものである。接触帯電は、帯電ローラ１から被帯電体への放電によって行なわれるため、帯電ローラ１に或るしきい値電圧以上のＤＣ電圧を印加することによって被帯電体の帯電が開始される。

具体例を示すと、被帯電体として、厚さ２０μｍの感光層２ａを有する感光ドラム２の表面に対して帯電ローラ１を加圧当接させた場合には、図２に示すように約５６０Ｖ以上のＤＣ電圧を帯電ローラ１に印加すれば感光ドラム２の表面電位が上昇し始める。そして、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光ドラム２の表面電位が増加していく。上記の感光ドラム２の表面電位が上昇し始める約５６０Ｖの印加ＤＣ電圧値が、感光ドラム２についての帯電開始電圧Ｖｔｈである。

つまり、帯電ローラ１にＤＣ電圧を印加した場合、感光ドラム２の帯電は印加電圧が帯電開始電圧Ｖｔｈ以上で帯電を開始し、それ以降は印加電圧の増加分ΔＶと同じ割合で線形に感光ドラム２の表面電位は上昇する（ΔＶｄ）。ここで仮に、印加電圧ＶがＶｔｈ以下の領域をＡ領域、Ｖｔｈ以上をＢ領域と呼ぶことにする。このうちＡ領域は印加電圧が少なく空気層に分割される電圧が、パッシェンの法則に基づく絶縁破壊電圧を超える事ができないために帯電が行われていない事から本制御には無関係の領域である。

一方、Ｂ領域に関しては、実際に帯電ローラ１から感光ドラム２への放電が行われており、印加電圧Ｖと感光ドラム２の表面電位Ｖｄとは、感光ドラム２の膜厚や環境に関わらず、傾き１で線形に増加するためΔＶ＝ΔＶｄである。これに対し、図３で表されるように、印加電圧Ｖと帯電電流Ｉの関係を表すグラフは、Ａ領域で帯電しない事に関しては同じであるが、Ｂ領域では感光ドラム２の感光層２ａの厚さ、即ち、膜厚Ｄによって傾きが変化する。これは、膜厚Ｄによって、同じＶｄにまで帯電するために必要な帯電電流Ｉが異なる事を示している。

そこで、本実施形態においては、感光ドラム２の一次帯電部材としての帯電ローラ１を感光層２ａの膜厚検知用の電極部材として兼用するようにしている。本実施形態では、実行部としての制御部２５が、電源８により複数の異なる直流電圧を印加し、それぞれ電流検知手段としての電流検知部２７により電流を検知することで電流と電圧との関係であるＩ－Ｖ特性を導くモード（膜厚検知モード）を実行可能である。そして、算出部でもある制御部２５が、Ｉ－Ｖ特性から膜厚を算出する。

具体的には、Ｂ領域において帯電ローラ１への印加電圧Ｖとその時に流れる帯電電流Ｉを４点で測定し、この関係からＩ－Ｖ特性（横軸をＤＣ電流Ｉ、縦軸を印加電圧Ｖとする）の直線の傾きを算出し、感光層２ａの厚さを検知するものとする。なお、本実施形態では初期膜厚２０μｍの感光層２ａを用いるため、初期のＶｔｈは５６０Ｖであり、感光層２ａが削れるに従ってＶｔｈは減少するため印加電圧５６０Ｖ以上であればＢ領域であるとみなすことができる。

なお、ＩとＶｄを測定する事によっても同様に膜厚を検知する事が可能である。但し、Ｖｄの測定には、画像形成装置の装置本体に感光ドラムの表面電位を測定するための測定器を別に設けたり、別の電源等のハードが必要になる。

以上の制御を行う際の条件であるが、測定時に感光ドラム２の電位はある決まった値でないと帯電電位と帯電電流の関係が明らかにならないため、前露光装置１２により感光ドラム２の表面電位を除電した状態で測定を行う。また、それぞれの電圧を印加する時間は、ノイズの影響等を除去するために感光ドラム２の１回転分ずつとし、この間に測定される電流を平均している。また、本制御による感光層２ａの膜厚測定は、画像形成終了後の後回転時に行っており、画像形成に悪影響を与えないようなシーケンスになっている。

本制御を行うためには、予めＩ－Ｖ特性の傾きと感光層２ａの膜厚Ｄの関係を測定する必要がある。そこで、感光層２ａの膜厚Ｄがそれぞれ１８μｍ、２０μｍ、２２μｍ、２４μｍである感光ドラム２を用いて測定を行った。図４は、その内の代表例として、感光層２ａの膜厚Ｄが１８μｍ、２０μｍ、２２μｍの場合のＩ－Ｖ特性を示した。また、上記の４つの膜厚に対するＩ－Ｖ特性の傾きを基にして、膜厚ＤとＩ－Ｖ特性の傾きの関係をグラフにしたものを図５に示した。

さらに、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、膜厚ＤとＩ－Ｖ特性の傾きの関係から膜厚を検知する方式では、検知タイミングでの感光層２ａ及び帯電ローラ１の温度またはその近傍の雰囲気温度が、Ｉ－Ｖ特性の傾きに大きく寄与することが分かった。また、湿度情報は用いず、環境センサ３０（後述する図８）からの検知温度との相関性に基づいて膜厚を検知することで検知精度が著しく向上することを見出した。

そこで、本実施形態では、膜厚検知モード実行時に温度検知手段としての環境センサ３０により温度を検知可能としている。そして、制御部２５は、検知した温度が第１の温度である場合と、第１の温度よりも高い第２の温度である場合とで、Ｉ－Ｖ特性の傾きが同じである場合に、第１の温度である場合の方が感光層２ａの厚さ（膜厚）を小さく算出する。

図６は、厚さ２０μｍの感光層２ａに対して、感光層２ａ及び帯電ローラ１近傍の雰囲気温度をそれぞれ２．５℃、１５℃、２３℃、３０℃とした時の膜厚ＤとＩ－Ｖ特性の傾きの関係をグラフにしたものである。

図６から膜厚Ｄの変化量が等しくても、雰囲気温度が高い時ほどＩ－Ｖ特性の傾きの変化量が小さいことがわかる。したがって、図６から、Ｉ－Ｖ特性の傾きが同じである場合、温度が低い方が膜厚Ｄを小さいことが分かる。例えば、第１の温度を２．５℃、第２の温度を３０℃とした場合、Ｉ－Ｖ特性の傾きが９のときの膜厚は、２．５℃である場合の方が小さくなっている。

さらに、このＩ－Ｖ特性の傾きの変化量に対する膜厚Ｄの変化量（傾き）と切片は、雰囲気温度Ｔと高い相関性があり、膜厚Ｄは次の式１により算出可能であることを見出した。
Ｄ＝（ａ×Ｔ＋ｂ）×Ａ_ｉｖ＋（ｃ×Ｔ＋ｄ） ・・・（式１）
Ｄ：膜厚
Ａ_ｉｖ：本体膜厚検知時のＩ－Ｖ特性の傾き
Ｔ：膜厚検知モード開始時の機内温度（℃）
ａ，ｂ，ｃ，ｄ：Ｉ－Ｖ特性傾きと膜厚Ｄ特性と温度Ｔとの相関から算出された定数

即ち、式１のうち、「ａ×Ｔ＋ｂ」は、図６のグラフの傾きであり、「ｃ×Ｔ＋ｄ」は切片である。これらの定数ａ、ｂ、ｃ、ｄは、例えば工場からの出荷時に設定されるものであり、装置によって予め決まった値である。本実施形態の画像形成装置１００では、定数ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれａ＝０．０１７、ｂ＝２．１２８、ｃ＝－０．０６４、ｄ＝１．５５７４である。

上述のように、本実施形態では、制御部２５は、帯電ローラ１に印加する印加電圧と、これによって流れる帯電電流とによりＩ－Ｖ特性の傾きを算出する。そして、検知タイミングでの感光ドラム２及び帯電ローラ１の温度またはその近傍の雰囲気温度とから感光ドラム２の膜厚Ｄを算出している。

より具体的には、制御部２５は、先ず、前露光装置１２により、感光ドラム２の表面電位を所定の電位（ここでは８０Ｖ）まで低下させる。これは、感光ドラム２の表面電位が、所定電位から変動すると帯電電圧と帯電電流との関係が明らかにならないからである。感光ドラム２の表面電位を８０Ｖにした後、図７に示すように、帯電開始電圧（放電開始電圧）Ｖｔｈ（ここでは５６０Ｖ）以上の４つの直流電圧ＤＣ１、ＤＣ２、ＤＣ３、ＤＣ４を帯電ローラ１に印加する。そして、それぞれに流れる電流Ｉｄｃ１、Ｉｄｃ２、Ｉｄｃ３、Ｉｄｃ４を測定する。図７のように得られたＩ－Ｖ特性から、傾きＡ_ｉｖは次の式２によって表される

・・・（式２）

上述の式２において、制御部２５は、Ｉ－Ｖ特性から傾きＡ_ｉｖを算出する。即ち、制御部２５は、帯電ローラ１に印加する電圧と、これによって流れる電流を測定して感光ドラム２の膜厚Ｄを算出するのに必要なＩ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖを算出している。したがって、画像形成装置１００に、感光ドラム２の表面電位を測定するための測定器等を設ける必要がなく、部品点数の削減及び装置の小型化が図れる。

また、制御部２５は、この傾きＡ_ｉｖと、本体内の環境センサ３０から検知される感光ドラム２及び帯電ローラ１の近傍の雰囲気温度から、上述の式１により感光ドラム２の膜厚Ｄを算出する。

より詳細には、図８に示すように、制御部２５は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２６、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２４を有している。ＣＰＵ２６は、画像形成装置の制御全体を司るマイクロプロセッサであり、システムコントローラの主体である。ＲＯＭ２３は、各部を制御するプログラムを記憶する。ＲＡＭ２４は、データを一時的に記憶する。更に、制御部２５は、外部と信号を入出力する入出力回路（Ｉ／Ｆ）２２を備えている。

ＣＰＵ２６は、入出力回路２２を介して、記録材をカセットから給送する給送部、記録材に画像形成を行う画像形成部、記録材を搬送する搬送部、記録材を機外に排出する排出部、装置を操作するための操作部３１に接続されている。そして、各部と信号をやり取りすると共に動作を制御する。また、ＣＰＵ２６は、入出力回路２２を介して、画像形成装置１００の装置本体内に設置された環境センサ３０、帯電ローラ１の電源８、電流検知部２７に接続されている。

操作部３１は、例えば、装置本体の前面に配置され、液晶パネルなどの表示部３２を有し、表示部３２には、各種情報を表示可能である。例えば、報知手段でもある表示部３２は、上述のように制御部２５により算出した感光層２ａの厚さ（膜厚）が所定の厚さ以下となった場合に、感光ドラム２の交換に関する情報を報知する。例えば、膜厚Ｄが所定の厚さとして１８μｍ以下となったら、ドラムカートリッジ１１を交換する旨の表示を行う。なお、報知手段は、ＬＥＤなどの発光部でも良く、この場合、感光ドラム２の交換に対応するように発光部を点灯させる。

次に、上述した膜厚検知モードにより感光層２ａの膜厚Ｄを算出する手順について、図９のフローチャート及び図１０のタイムチャートに沿って説明する。概略を説明すると、まず、感光ドラム２と帯電ローラ１に対し電圧を印加した時の電源８から帯電ローラ１に流れる電流値を測定することでＩ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖを算出する。さらにその測定タイミングで環境センサ３０から検知された感光ドラム２及び帯電ローラ１の近傍の雰囲気温度から感光ドラム２の膜厚Ｄを算出する。

図９及び図１０に沿って説明する。まず、膜厚検知モードを実行する際には、感光ドラム２の駆動を開始する（図９のＳ１、図１０のｔ１）。なお、後回転時など感光ドラム２が既に回転している場合には、回転を継続させる。次に、前露光装置（除電部）１２により、感光ドラム２の除電を開始する（図９のＳ２、図１０のｔ１）。そして、環境センサ３０により感光ドラム２及び帯電ローラ１の近傍の雰囲気温度Ｔを検知する（図９のＳ３、図１０のｔ１）。

感光ドラム２の回転速度が安定した状態で、電源（電圧印加部）８により帯電ローラ１を介して第１の帯電電圧ＤＣ１（例えば、７６０Ｖ）を印加する（図９のＳ４、図１０のｔ２～ｔ４）。第１の帯電電圧ＤＣ１を印加してから、電圧が安定した状態で電流検知部２７により帯電電流Ｉｄｃ１を測定する（図９のＳ５、図１０のｔ３～ｔ４）。ここでの測定結果は、例えば、１９．５ｕＡであったとする。

なお、第１の帯電電流Ｉｄｃ１、後述する第２、第３及び第４の帯電電流Ｉｄｃ２，Ｉｄｃ３，Ｉｄｃ４の計測は、感光ドラム２や帯電ローラ１の周方向の電流変動分があるため、少なくとも感光ドラム２の１周分以上の計測が好ましい。但し、これには限られないのは言うまでもない。

次に、電源８により帯電ローラ１を介して第２の帯電電圧ＤＣ２（例えば、９１０Ｖ）を印加する（図９のＳ６、図１０のｔ４～ｔ６）。第２の帯電電圧ＤＣ２を印加してから、電圧が安定した状態で電流検知部２７により帯電電流Ｉｄｃ２を測定する（図９のＳ７、図１０のｔ５～ｔ６）。ここでの測定結果は、例えば、３４．３ｕＡであったとする。

次に、電源８により帯電ローラ１を介して第３の帯電電圧ＤＣ３（例えば、１１１０Ｖ）を印加する（図９のＳ８、図１０のｔ６～ｔ８）。第３の帯電電圧ＤＣ３を印加してから、電圧が安定した状態で電流検知部２７により帯電電流Ｉｄｃ３を測定する（図９のＳ９、図１０のｔ７～ｔ８）。ここでの測定結果は、例えば、５４．０ｕＡであったとする。

更に、電源８により帯電ローラ１を介して第４の帯電電圧ＤＣ４（例えば、１３１０Ｖ）を印加する（図９のＳ１０、図１０のｔ８～ｔ１０）。第４の帯電電圧ＤＣ４を印加してから、電圧が安定した状態で電流検知部２７により帯電電流Ｉｄｃ４を測定する（図９のＳ１１、図１０のｔ８～ｔ１０）。ここでの測定結果は、例えば、７３．７ｕＡであったとする。

４回の電流測定後、感光ドラム２の表面を前露光装置１２により除電してから除電を停止し（図９のＳ１２、図１０のｔ１１）、駆動部（例えばモータ）による感光ドラム２の駆動を停止する（図９のＳ１３、図１０のｔ１１）。そして、制御部２５は、各帯電電圧ＤＣ１～ＤＣ４とその時の各帯電電流Ｉｄｃ１～Ｉｄｃ４とから、上述の式２において、Ｉ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖを算出する（図９のＳ１４）。

次に、制御部２５は、上述の式１で示される予めの実験により求められＲＯＭ２３に記憶された定数ａ、ｂ、ｃ、ｄを読み出す。そして、Ｉ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖと、制御発動時の感光ドラム２及び帯電ローラ１の近傍の雰囲気温度Ｔとから、式１を用いて感光層２ａの膜厚Ｄを算出する（図９のＳ１５）。上述したように、本実施形態では、定数ａ、ｂ、ｃ、ｄはそれぞれａ＝０．０１７、ｂ＝２．１２８、ｃ＝－０．０６４、ｄ＝１．５５７４である。

本実施例では、図６の膜厚ＤとＩ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖと制御発動時の感光ドラム２及び帯電ローラ１の近傍の雰囲気温度Ｔとの関係を、制御部２５のＲＯＭ２３に記憶させておく。そして、得られたＩ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖと検知温度Ｔとから感光層２ａの膜厚Ｄが計算できるような構成になっている。

例えば、Ｉ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖが、検知温度Ｔが２３℃の環境で良好な画像が得られる膜厚Ｄの下限である１８μｍに相当する７．１４Ｖ／μＡを下回った場合に、表示部３２に寿命到達を視認できる表示を点灯させる。この寿命表示によりオペレータは感光ドラム２が寿命に達したことを認識して、本実施形態の場合はドラムカートリッジ１１の新旧交換を行なうものである。

このように本実施形態では、環境センサ３０により検知した温度を用いることで、感光層２ａの厚さの検知精度を向上させられる。この結果、感光ドラム２の寿命を精度よく検知でき、例えば、感光層２ａが使用限界に達しているにも拘らず使用されることによる帯電不良や画像不良の発生を防止することができる。

実際に温度、湿度がそれぞれ２３℃、５０％の環境において試験を行い、２０万枚のシートに画像形成した時点で本制御を行った。この場合、Ｉ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖが７．１４Ｖ／μＡとなり、予め設定された値を下回ったため、表示部３２に寿命到達の表示がされた。この時点で、感光層２ａの膜厚Ｄを測定したところ約１７．７μｍであり、本制御が妥当である事が証明された。

このように、本実施形態では、帯電ローラ１に印加する電圧Ｖと、このときに流れる帯電電流Ｉを測定する事によりＩ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖを測定し、併せて制御発動時の感光ドラム２及び帯電ローラ１の近傍の雰囲気温度Ｔを測定している。そして、上述の式１を用いて感光層２ａの膜厚Ｄを検知するようにしている。この結果、感光層２ａの膜厚（寿命）検知を、新たに特別な装置構成等を用いることなく、簡単な装置・回路構成で精度良く行うことができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について説明する。上述の第１の実施形態では、所定のタイミングで膜厚検知モードを実行し、その時に算出された膜厚Ｄが所定の厚さ以下となった場合に、感光ドラム２の寿命であると判断した。これに対して本実施形態では、感光ドラム２の寿命を、交換から間もないタイミングで検知された膜厚Ｄを基準として、その後、所定のタイミング毎に実施される膜厚検知モードによる膜厚Ｄの検知結果との変動量から判断する。各部の構成は第１の実施形態と同様であるため、同じ構成については同じ符号を付して、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

本実施形態では、図６の膜厚ＤとＩ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖと制御発動時の感光ドラム２及び帯電ローラ１の近傍の雰囲気温度Ｔとの関係を制御部２５のＲＯＭ２３に記憶させておく。そして、ドラムカートリッジ１１が交換されてから間もないタイミングで得られたＩ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖと検知温度Ｔとから感光ドラム２の初期の膜厚Ｄ＿ｉｎｔが計算できるような構成になっている。そして、表示部３２は、制御部２５により算出した感光層２ａの厚さと、初期の感光層２ａの厚さとの差分が所定の値を上回った場合に、第１の実施形態と同様に、感光ドラム２の交換に関する情報を報知する。

例えば、検知温度Ｔが１５℃の環境で初期の感光層２ａの膜厚Ｄ＿ｉｎｔを測定した時、Ｉ－Ｖ特性の傾きＡ_ｉｖは８．１６Ｖ／μＡであり、式１から算出される感光層２ａの初期の膜厚Ｄ＿ｉｎｔは２０μｍであった。その後、２３℃、５０％の環境において試験を行い、２０万枚のシートに画像形成を行った時点で本制御を行ったところ、傾きＡ_ｉｖが７．１４Ｖ／μＡとなり、式１から算出される感光層２ａの使用後膜厚Ｄ＿ｅｎｄは１８μｍと算出された。

この時、感光層２ａの膜厚Ｄの初期からの変動量ΔＤは次の式３によって表される。
ΔＤ＝Ｄ＿ｅｎｄ－Ｄ＿ｉｎｔ ・・・（式３）
ΔＤ：初期からの膜厚変動量
Ｄ＿ｅｎｄ：使用後の膜厚
Ｄ＿ｉｎｔ：初期の膜厚

本実施形態では、膜厚Ｄの初期からの変動量（差分）が、良好な画像が得られる変動量である２μｍ（所定の値）を上回った場合に、表示部３２に寿命到達を視認できる表示を点灯させる構成になっている。この寿命表示によりオペレータは感光ドラム２が寿命に達したことを認識して、本例の場合はドラムカートリッジ１１の新旧交換を行なう。

また、使用限界の膜厚変動量（所定の値）ΔＤｌｉｍｉｔに対し、現在の膜厚変動量ΔＤの比率ＬＦ（％）は次の式４によって表される。
ＬＦ（％）＝ΔＤ／ΔＤｌｉｍｉｔ×１００ ・・・（式４）
ＬＦ（％）：現在の膜厚変動量ΔＤの比率
ΔＤ：初期からの膜厚変動量
ΔＤｌｉｍｉｔ：使用限界の膜厚変動量

本実施例では、上記の使用限界の膜厚変動量ΔＤｌｉｍｉｔを２μｍとしたため、２３℃、５０％の環境において２０万枚の耐久試験を行った時点でΔＤが２μｍとなり、ＬＦ（％）は１００％に達した。

このように本実施形態では、ドラムカートリッジ１１の寿命を、交換から間もないタイミングで検知された初期の膜厚Ｄを基準として、その後、所定のタイミング毎に実施される膜厚検知モードによる膜厚Ｄの検知結果との変動量から判断している。これにより、第１の実施形態と同様に、感光層２ａの膜厚（寿命）検知を、新たに特別な装置構成等を用いることなく、簡単な装置・回路構成で精度良く行うことができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述の実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、膜厚検知時に帯電ローラ１に印加する電圧は直流電圧としているが、画像形成時を含む膜厚検知時以外のタイミングにおいては、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを用いるものであっても良い。即ち、電源８は、直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧を帯電ローラ１に印加可能である。そして、膜厚検知モード実行時には帯電ローラ１に直流電圧のみを印加し、画像形成時には帯電ローラ１に前記重畳電圧を印加する。

また、感光体は、感光ドラム以外に、例えば、感光層を有する無端状のベルト、即ち感光ベルトであっても良い。また、上述の実施形態では、感光ドラム上のトナー像を記録材に直接転写する直接転写方式について説明した。但し、本発明は、感光ドラム上のトナー像を中間転写ベルトなどの中間転写体に一次転写し、中間転写体から記録材に二次転写する中間転写方式にも適用可能である。また、感光ドラム、帯電ローラなどを含み感光ドラム上にトナー像を形成する画像形成部が複数ある構成においても、各画像形成部の感光ドラムの膜厚検知を上述のように行うようにしても良い。更に、本発明は、プリンタ以外に、複写機、ファクシミリ、複合機などにも適用可能である。

１・・・帯電ローラ（帯電部材）
１ａ・・芯金
１ｂ・・導電性ゴム層（弾性層）
２・・・感光ドラム（感光体）
２ａ・・感光層
８・・・電源
２５・・・制御部（実行部、算出部）
２７・・・電流検知部（電流検知手段）
３０・・・環境センサ（温度検知手段）
３２・・・表示部（報知手段）
１００・・・画像形成装置

Claims (7)

1. 感光層を有する感光体と、
   前記感光体に接触して前記感光体の表面を帯電させる帯電部材と、
   前記帯電部材に直流電圧を印加可能な電源と、
   前記帯電部材に流れる電流を検知可能な電流検知手段と、
   温度を検知可能な温度検知手段と、
   前記電源により複数の異なる直流電圧を印加し、それぞれ前記電流検知手段により電流を検知することで電流と電圧との関係であるＩ－Ｖ特性を導くモードを実行可能な実行部と、
   前記モード実行時に前記温度検知手段により検知した温度が第１の温度である場合と、前記第１の温度よりも高い第２の温度である場合とで、前記Ｉ－Ｖ特性の傾きが同じである場合に、前記第１の温度である場合の方が前記感光層の厚さを小さく算出する算出部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記算出部により算出した前記感光層の厚さが所定の厚さ以下となった場合に、前記感光体の交換に関する情報を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記算出部により算出した前記感光層の厚さと、初期の感光層の厚さとの差分が所定の値を上回った場合に、前記感光体の交換に関する情報を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電部材は、芯金と、前記芯金の周囲に導電性を有する弾性層を設けた帯電ローラであることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記モード実行時に印加する複数の直流電圧は、帯電開始電圧以上であることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記電源は、前記モード実行時及び画像形成時にも前記帯電部材に直流電圧を印加することを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記電源は、直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧を前記帯電部材に印加可能で、前記モード実行時には前記帯電部材に直流電圧のみを印加し、画像形成時には前記帯電部材に前記重畳電圧を印加することを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の画像形成装置。

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