JP5328543B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式或いは静電記録方式の画像形成装置に関し、特に、その感光体に帯電部材を接触もしくは近接させて帯電を行なう帯電装置を備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、感光体が設けられており、画像形成を行う際には、感光体の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電処理が行われる。この帯電処理には、例えば、帯電ローラを感光体の表面に当接させ、この帯電ローラに電圧を印加して感光体の表面を帯電させる接触帯電方式が用いられる。接触帯電方式においては、感光体の表面を所望の電位Ｖｄに帯電させるために、帯電ローラには、電圧値Ｖｄ＋Ｖｔｈの直流電圧が印加される。ここで、電圧値Ｖｔｈは、帯電ローラに直流電圧を印加したときの被帯電体である感光体への放電開始電圧である。

また、感光体に対する帯電の均一化をさらに図るために、ＡＣ帯電方式と呼ばれる帯電方式が用いられる。このＡＣ帯電方式は、所望の電位Ｖｄに相当する電圧値の直流電圧に、電圧値Ｖｔｈの２倍以上のピークツーピーク電圧値（ｐ−ｐ電圧値）を有する交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電ローラに印加する方式である。このＡＣ帯電方式の場合、上記交流電圧を重畳することにより、プラス側、マイナス側への放電が交互に起こり、感光体の表面を均一に帯電させることができる。

ＡＣ帯電方式において、交流電圧の電圧値Ｖｃと帯電ローラに流れる交流電圧の電流値Ｉｃの関係は、常に一定ではなく、感光体の感光層の膜厚、帯電ローラの長期通電による劣化の度合い、環境温度などにより変化する。例えば、帯電ローラの長時間の使用により、そのインピーダンスが上昇すると、同じ電圧値Ｖｃに対して、帯電ローラに流れる交流電圧の電流値Ｉｃは小さくなる。

また、低温低湿環境（Ｌ／Ｌ）下においては、材料が乾燥して抵抗値が上昇し、放電し難くなるため、均一な帯電を得るために、交流電圧の電圧値Ｖｃ（振幅）を大きくする必要がある。逆に高温高湿環境（Ｈ／Ｈ）下においては、材料が吸湿し抵抗値が低下するため、同じ電圧値Ｖｃに対して、帯電ローラと感光体間で、必要以上の放電を起こすことになる。

そこで、長期に亘り、高品質な画像を安定して供給するためには、過剰放電を起こさず、均一な帯電を行うことができるように、帯電ローラに印加する交流電圧の電圧値および帯電ローラに流れる交流電圧の電流値を制御する必要がある。この制御方法として、複数の交流電圧を印加した際の交流電流を測定して、画像形成時に所望の放電電流量を得るための交流電圧の電圧値を決定する放電電流制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、帯電ローラと感光体の放電により、感光体が削られるなどして感光体の劣化が促進され、また、放電生成物による高温高湿環境での画像流れなどの異常画像が発生する。そこで、クリーニングブレードで感光体表面をクリーニングすると共に、ごくわずかに感光体表面を削り取ることで、放電生成物による画像流れを防止している。

このように、感光体は、帯電時の放電およびクリーニングの過程で削られ、使用が進むに連れて感光体の感光層の膜厚が薄くなっていく。そこで、この感光体の感光層膜厚を、感光体を帯電する際に流れる直流電流を測定することで検知し、感光体の寿命を判定したり、画像形成条件を変更する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。感光体の感光層の膜厚が薄くなると、感光体表面の静電容量が増加し、感光体が除電された状態から所定の帯電電位に帯電させるために必要な直流電流が大きくなるため、直流電流を測定すれば膜厚の減少度合いが検知できる。

特開２００１−２０１９２１号公報 特開平８−５０４２８号公報

しかしながら、放電電流制御のための交流電流検出回路と膜厚検知のための直流電流検出回路を同時に持つと、その分コストが上昇し、基板面積も大きくなってしまう。

本発明の目的は、上記課題に対し、感光体の感光層の膜厚検知のために直流電流検出回路を用意することなく、交流電流の電流値を用いて膜厚検知を含む感光体の状態を容易に把握することが可能な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に、本発明は、感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電部材と、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電手段と、電圧値が異なる各直流電圧に所定の交流電圧を重畳した複数の帯電電圧を複数回にわたって印加するように前記帯電手段を制御する第１の制御手段と、前記帯電手段により複数回にわたって帯電電圧が印加された際に前記帯電部材に流れる各交流電流値を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された各交流電流値の差に基づいて、前記感光体の状態の判定を行う第２の制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、感光体の感光層の膜厚検知のために直流電流検出回路を用意することなく、交流電流の電流値を用いて膜厚検知を含む感光体の状態を容易に把握することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 図１の帯電電圧生成回路と該帯電生成回路を制御する制御部との構成を示すブロック図である。 交流電圧生成部２０６および直流電圧生成回路２０２の構成を示す回路図である。 帯電ローラに帯電電圧が印加されたときのＲｉａｃを流れる電流波形の一例を示す図である。 図２の制御部が放電電流制御を行う際の帯電電圧の電圧値と帯電ローラに流れる電流の電流値との関係を模式的に示す図である。 第１の実施形態における膜厚検知の制御処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態における膜厚検知の制御処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す縦断面図である。図２は、図１の帯電ローラに印加する帯電電圧を生成する帯電電圧生成回路と該帯電生成回路を制御する制御部との構成を示すブロック図である。

本実施の形態の画像形成装置１００は、図１に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーによりカラー画像を形成する電子写真方式の画像形成装置からなる。この画像形成装置１００は、各色のトナー像をそれぞれ形成するための複数の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを備える。各画像形成ユニット１Ｙ〜１Ｋは、画像信号に基づいて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のうち、対応する色のトナー像をそれぞれ形成する。

画像形成ユニット１Ｙは、感光体である感光ドラム１、帯電部材である帯電ローラ２、レーザ露光装置３、現像器４、一次転写ローラ５および帯電前の除電手段である前露光ランプ（不図示）を有する。

ここで、帯電ローラ２は、回転駆動する感光ドラム１と接触され、感光ドラム１の回転に従動して回転する。帯電ローラ２には帯電電圧が印加される。この帯電ローラ２を介して感光ドラム１の表面は、所定の電位（マイナスの電位）に均一に帯電される。本実施の形態では、ＡＣ帯電方式が用いられ、直流電圧（例えば−３００Ｖ〜−９００Ｖ）に、正弦波の交流電圧（１３００Ｖ〜２０００Ｖ）が重畳されている帯電電圧が帯電ローラ２に印加される。

なお、本実施の形態では、帯電部材として感光ドラム１に接触する帯電ローラが用いられているが、これに代えて、他の形状のものを用いることも可能である。また、帯電部材と感光ドラム１間の放電が保障されていれば、当該帯電部材を感光ドラム１と近接して配置する（両者の間に例えば１０μｍ程度の間隙を空けて配置する）ことも可能である。

レーザ露光装置３は、画像信号に基づいてレーザ光を変調する。そして、レーザ露光装置３は、上記変調されたレーザ光を感光ドラム１に照射し、感光ドラム１の表面を露光走査する。これにより、感光ドラム１の表面には、対応する色、例えば、イエローの静電潜像が形成される。

現像器４は、現像スリーブ４ａを有し、現像スリーブ４ａは、イエローのトナーを感光ドラム１に供給するように回転する。ここで、現像スリーブ４ａには、−１５０Ｖ〜−７００Ｖの直流電圧に１０００Ｖ〜２０００Ｖの交流電圧が重畳されている現像電圧が印加される。これにより、負の電位に帯電されているトナーが感光ドラム１に供給され、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像がイエローのトナー像に現像される。

一次転写ローラ５は、感光ドラム１の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト６に転写させるためのローラであって、中間転写ベルト６の移動に従動して回転される。一次転写ローラ５には、トナーと逆電位の直流電圧が一次転写電圧として印加され、感光ドラム１の表面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト６に転写される。前露光ランプは感光ドラム長手方向に複数個配置されたＬＥＤからなるランプであり、帯電ローラ２による帯電に先立って、ドラム表面を除電するために用いられる。

各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、画像形成ユニット１Ｙと同様に、感光ドラム１、帯電ローラ２、レーザ露光装置３、現像器４、一次転写ローラ５および前露光ランプ（不図示）を有する。各画像形成ユニット１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、それぞれ、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のうち、対応する色のトナー像をそれぞれ形成し、中間転写ベルト６に転写する。

各画像形成ユニット１Ｙ〜１Ｋによりそれぞれ形成されたトナー像は、中間転写ベルト６に順に重ね合わされて転写される（一次転写）。これにより、中間転写ベルト６上には、カラーのトナー像が形成されて担持されることになる。中間転写ベルト６に担持されたトナー像は、＋５００Ｖ〜＋７０００Ｖの電圧が印加されている二次転写ローラ８により、当該二次転写ローラ８と中間転写ベルト６を介して対向する転写対向ローラ７の間に送り込まれた用紙Ｐ上に転写される（二次転写）。ここで、用紙Ｐは、給紙カセット１０に収納されており、所定のタイミングに合わせて、給紙カセット１０から二次転写ローラ８と転写対向ローラ７の間に送られる。

トナー像が転写された用紙Ｐは、定着器１１に送られる。定着器１１は、用紙Ｐ上のトナー像を加熱、加圧し、当該トナー像を用紙Ｐ上に定着させる。トナー像が定着された用紙Ｐは、搬送パス１２および排紙ローラ１３を経て、排紙トレイ１４上に排紙される。

画像形成ユニット１Ｙには、図２に示すように、帯電電圧生成回路２０１が設けられている。帯電電圧生成回路２０１は、帯電ローラ２と共働して、直流電圧に所定の周波数の交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電ローラ２に印加する帯電手段を構成する。

帯電電圧生成回路２０１は、制御部２０４からのＤＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ１で指示された直流電圧を生成する直流電圧生成回路２０２と、直流電圧生成回路２０２により生成された直流電圧に重畳する正弦波の交流電圧を生成する交流電圧生成回路２０３を有する。交流電圧生成回路２０３には、交流電圧生成部２０６、定電圧制御回路２０７が含まれる。また、交流電圧生成部２０６には、帯電ローラ２に帯電電圧が印加されたときに帯電ローラ２に流れる交流電圧の電流値を検出する電流検出回路２０６ａと電圧値を検出する電圧検出回路２０６ｂが含まれる。電流検出回路２０６ａは、検出した電流値を示すＡＣ電流検出信号Ｓｉｇ５を制御部２０４に出力する。電圧検出回路２０６ｂは、検出した電圧値を示すＡＣ電圧検出信号Ｓｉｇ６を定電圧制御回路２０７に出力する。直流電圧生成回路２０２が生成する直流電圧の電圧値および交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の電圧値は、制御部２０４により制御される。

制御部２０４は、ＣＰＵ２０４ａ、ＲＯＭ２０４ｂ、ＲＡＭ２０４ｃを含み、ＣＰＵ２０４ａは、ＲＯＭ２０４ｂに格納されているプログラムに従い、ＲＡＭ２０４ｃを作業領域として、装置全体の制御を行う。制御部２０４（ＣＰＵ２０４ａ）は、直流電圧生成回路２０２が生成する直流電圧の電圧値を所定の電圧値に制御するためのＤＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ１を直流電圧生成回路２０２に出力する。

また、制御部２０４は、交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の周波数を設定するための制御信号Ｓｉｇ４を出力する。本実施形態では、交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の周波数を１８００Ｈｚに設定するためのＡＣクロック信号Ｓｉｇ４が出力される。制御部２０４は、交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の電圧値（ｐ−ｐ電圧値）Ｖｃを所定の電圧値（ｐ−ｐ電圧値）に制御するためのＡＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ２を定電圧制御回路２０７に出力する。

制御部２０４には、画像形成装置１００内の温度および湿度を検知するための環境センサ２０５が接続されている。環境センサ２０５が検知した湿度および温度は、後述する放電電流制御において、交流電圧生成回路２０３が生成する交流電圧の電圧値の決定に用いられる。

次に、交流電圧生成部２０６および直流電圧生成回路２０２の構成を図３を参照して詳しく説明する。

図３は、交流電圧生成部２０６および直流電圧生成回路２０２の構成を示す回路図である。

直流電圧生成回路２０２は、ＤＣトランス駆動回路２０２１と、ＤＣトランス２０２２と、整流ダイオードと、コンデンサとを備える。直流電圧生成回路２０２の出力は、Ｒｄｃを介して交流電圧生成部２０６に接続される。

交流電圧生成部２０６は、ＡＣ高圧を発生させるＡＣトランス駆動回路２０６１と、ＡＣトランス２０６２と、ＡＣ電圧検出回路２０６ｂと、ＡＣ電流検出回路２０６ａと備える。ＡＣ電流検出回路２０６ａは、ＡＣトランス２０６２の二次側とＣｉａｃで接続されており、電流検出抵抗としてＲｉａｃが接続されている。図の点線で示したＡＣ電流経路を流れたＡＣ電流がＲｉａｃを流れることで発生する電圧は、ＡＣ電流検出回路２０６ａに含まれるＡＣ実効値検出回路等（不図示）により検出されたＡＣ電流検出信号Ｓｉｇ５として出力される。

ＡＣ電圧検出回路２０６ｂは、ＡＣトランスとＣｐｐを介して接続され、ダイオードとコンデンサで構成されたＡＣピーク間電圧検出回路で検出され、ＡＣ電圧検出信号Ｓｉｇ６として出力される。

次に、帯電ローラ２に帯電電圧が印加されたときのＲｉａｃを流れる電流波形を図４を参照して説明する。

図４は、帯電ローラ２に帯電電圧が印加されたときのＲｉａｃを流れる電流波形の一例を示す図である。

図４の上側の波形が帯電ローラ２に印加される電圧波形であり、下側の波形がＲｉａｃを流れる交流電流波形である。帯電ローラ２に交流電圧のみを印加した際の交流電流波形は図の実線の様になる。交流電圧のピーク間電圧（Ｖｐｐ（ＡＣｐｐ電圧））は、所定の放電電流になるように、後述する放電電流制御により制御される。

帯電ローラ２に交流電圧が印加されると、帯電ローラ２と感光ドラム１間の抵抗性負荷と容量性負荷に流れる電流と共に、電圧波形のピーク部分で放電電流が流れる。交流電圧に直流電圧を重畳して印加した場合には、交流電圧のみの電流波形に追加して直流成分が間欠的に交流電圧の放電電流と同時にマイナス方向に流れるため、図の点線のようになる。この直流成分は、放電のタイミングでＣｉａｃから供給され、それ以外の期間に直流電圧生成回路からＣｉａｃに充電される。よって、交流電圧に直流電圧を追加すると、間欠的な直流電流がＡＣ電流経路に追加されることになり、ＡＣ電流検出回路２０６ａで検出される。

次に、放電電流制御について図５を参照しながら説明する。

図５は、図２の制御部２０４が放電電流制御を行う際の帯電電圧の電圧値と帯電ローラ２に流れる電流の電流値との関係を模式的に示す図である。

本実施形態における放電電流制御では、図５に示すように、まず、帯電ローラ２に印加する交流電圧の電圧値Ｖｃとして、電圧値Ｖｔｈ×２未満の領域（未放電領域）において、異なる２つの電圧値Ｖ１，Ｖ２が決定される。また、電圧値Ｖｔｈ×２以上の領域（放電領域）においては、異なる２つの電圧値Ｖ３，Ｖ４が決定される。この電圧値Ｖ１〜Ｖ４の決定は、制御部２０４により、温度および湿度と電圧値が対応付けられている環境テーブルと、環境センサ２０５が検出した温度および湿度に基づいて行われる。環境テーブルは、ＲＯＭ２０４ｂに予め保持されている。ここで、各電圧値Ｖ１〜Ｖ４に関しては、画像形成装置が設置された環境が低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）にあれば、それぞれが高い電圧値に決定され、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）にあれば、それぞれが低い電圧値に決定される。

次いで、感光ドラム１が回転すると、帯電ローラ２が感光ドラム１の回転に従動して回転する。また、前露光ランプも同時に点灯される。ＤＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ１により直流電圧制御回路をオフ状態にした上で、交流電圧生成回路２０３は、制御信号Ｓｉｇ４および制御信号Ｓｉｇ２に基づいて、１８００Ｈｚの周波数で、上記決定された電圧値Ｖ１〜Ｖ４の交流電圧をそれぞれ生成する。生成された電圧値Ｖ１〜Ｖ４の交流電圧のそれぞれは、順に帯電ローラ２に印加される。そして、電圧値Ｖ１〜Ｖ４の交流電圧がそれぞれ帯電ローラ２に印加されたときのＡＣ電流検出回路２０６ａからのＡＣ電流検出信号Ｓｉｇ５により、帯電ローラ２に流れる電流の電流値Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４が取得される。

各電圧値Ｖ１〜Ｖ４と各電流値Ｉ１〜Ｉ４は、対応付けられてＲＡＭ２０４ａに保持される。ここで電流値の検出が行われた点をＰ１〜Ｐ４とすると、各点Ｐ１〜Ｐ４は（Ｖ１，Ｉ１）、（Ｖ２，Ｉ２）、（Ｖ３，Ｉ３）、（Ｖ４，Ｉ４）のそれぞれで表されることになる。各電圧値Ｖ１〜Ｖ４の帯電電圧がそれぞれ印加されたときの帯電ローラ２に流れる電流の電流値Ｉ１〜Ｉ４に基づき、点Ｐ１（Ｖ１，Ｉ１）と点Ｐ２（Ｖ２，Ｉ２）を結ぶ直線Ｌ１を求め、点Ｐ３（Ｖ３，Ｉ３）と点Ｐ４（Ｖ４，Ｉ４）を結ぶ直線Ｌ２を求める。そして、直線Ｌ１と直線Ｌ２の交点を求めて、当該交点を放電開始点Ｐｃとする。

次に、放電開始点Ｐｃより高い電圧領域において、直線Ｌ１に対して電流値の差Ｉｓ（所定の放電電流量）が６０μＡとなる直線Ｌ２上の点Ｐ５、即ち、当該点Ｐ５の帯電電圧の電圧値Ｖ５が求められる。この求められた電圧値Ｖ５は、帯電電圧として直流電圧を印加しない場合の感光ドラム１と帯電ローラ２間の放電電流量を所定の放電電流量Ｉｓとする電圧値である。電圧値Ｖ５は、画像形成時の帯電交流電圧として使用されると共に、感光ドラム１の感光層の膜厚検知の際も使用される。

次に、感光ドラム１の感光層の膜厚検知動作について説明する。

制御部２０４は、ＡＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ２を制御し、電圧値Ｖ５の交流電圧を帯電電圧として帯電ローラ２に印加し、電流検出回路２０６ａから受信したＡＣ電流検出信号Ｓｉｇ５により交流電流値Ｉ５を測定する。次に、制御部２０４は、ＤＣ定電圧制御信号Ｓｉｇ１を制御し、直流電圧生成回路２０２により直流電圧を所定の値（例えば−５００Ｖ）にする。ここで、帯電電圧と現像電圧の電位差により、感光ドラム１へのキャリア付着や現像剤付着を防ぐために、図示しない現像電圧生成部により、現像電圧を、帯電電圧の直流電圧−５００Ｖから１５０Ｖの電位差を持った−３５０Ｖにしておく必要がある。帯電電圧への直流電圧の印加により、帯電交流電圧の電流値は増加し、点線で示した曲線上のＩ５’となる。このＩ５’とＩ５の差が、直流電圧を印加したことで流れた間欠的な直流電流を反映した電流値である。

次に、制御部２０４による膜厚検知の制御処理について図６を参照して説明する。

図６は、第１の実施形態における膜厚検知の制御処理を示すフローチャートである。図６に示す処理は、ＣＰＵ２０４ａにより、ＲＯＭ２０４ｂに格納されているプログラムに従って実行されるものである。

画像形成装置１００に電源が投入されると、図６に示すように、制御部２０４（ＣＰＵ２０４ａ）は、まず、画像形成装置１００を画像形成可能な状態にするための初期化処理を行う（ステップＳ１）。この初期化処理により、感光ドラム１、中間転写ベルト６、帯電電圧生成回路２０１などが動作可能な状態になる。

次に、制御部２０４は、感光ドラム１の回転を開始すると共に、前露光ランプをＯＮして感光ドラム１の除電を行う（ステップＳ２）。前露光ランプは感光ドラム１の回転中は常にＯＮしている。続いて、制御部２０４は放電電流制御を行い（ステップＳ３）、上述した方法で電圧値Ｖ５を決定する。

次に、制御部２０４は、決定した電圧値Ｖ５を帯電ローラ２に印加し、そのときの電流値Ｉ５を測定する（ステップＳ４）。このとき、直流電圧を交流電圧に重畳することなく、Ｖｐｐ（Ｖ５）のＡＣ電流を帯電ローラ２に印加し、その電流値Ｉ５を測定する。

更に、制御部２０４は、直流電圧（−５００Ｖ）を印加してＩ５’を測定する（ステップＳ５）。このとき、直流電圧（−５００Ｖ）にＶｐｐ（Ｖ５）の交流電圧を帯電ローラ２に印加し、その電流値Ｉ５’を測定する。ステップＳ３〜Ｓ５が例えば第１の制御工程と検出工程となる。

次に、制御部２０４は、ステップＳ４，Ｓ５で測定した電流値Ｉ５，Ｉ５’から｜Ｉ５’−Ｉ５｜を演算し、その値が所定値Ｉｔｈ＝５０μＡを超えているかどうか判定する（ステップＳ６）。超えていた場合は、制御部２０４は、感光ドラムの感光層の膜厚が薄くなっていると判断して、ドラム交換を促すためにドラムエンド表示（アラーム）を不図示の表示部に行う（ステップＳ７）。一方、超えていない場合は、通常動作（ステップＳ８）に移る。ステップＳ６〜Ｓ８が例えば第２の制御工程となる。なお、ステップＳ７でドラムエンド表示を行なう場合、それによってすぐに故障等が発生するわけでは無いので、画像形成動作を禁止せず、ユーザの継続使用を許可する。

上記実施形態によれば、交流電流検出値を用いて膜厚検知できるため、従来必要とされていた直流電流検出回路が不要となり、コストが下がると共に、基板面積削減にも寄与する。すなわち、感光体の感光層の膜厚検知のために直流電流検出回路を用意することなく、交流電流の電流値を用いて膜厚検知を含む感光体の状態を容易に把握することができる。

本実施形態では、感光ドラムの感光層の膜厚減少に伴う帯電電流の増加分が所定値を超えた場合、帯電ローラ２の交換を促すアラーム表示を行なうようにしたが、膜厚の減少により感光体（感光ドラム１）の感度の低下も発生する。そこで、明部電位と暗部電位のコントラストを確保するために、膜厚の減少度合いに合わせて画像形成中の帯電電位を大きくする（直流電圧の絶対値を大きくする）ようにしてもよい。また、同様の目的でレーザ光量を増加させるのも効果的である。

また、感光ドラムの感光層の膜厚減少に伴う帯電電流の増加分が所定値を超えた場合、現像電圧、一次転写電圧等のその他の画像形成条件を変更するように構成してもよい。これにより、膜厚減少に伴う画像劣化を抑えることができる。さらに、感光ドラムの感光層の膜厚減少に伴う帯電電流の増加分が所定値を超えたか否かに応じて、感光ドラムの寿命を判断するように構成してもよい。すなわち、帯電電流の増加分が所定値を超えた場合、感光ドラムの寿命を示すアラーム表示を行うようにする。

本実施形態では、帯電電圧の交流電流の測定法の詳細は記載していない。感光ドラムの感光層１周の膜厚ムラを考慮し、所定の帯電電圧を印加した状態で感光ドラムが１回転する内に複数回の帯電電流の測定を行い、それらの電流値を平均化することにより安定した測定が可能となる。なお、帯電電圧の交流電流の測定法については、上記方法に限らず、所定の帯電電圧を印加した状態で感光ドラムが複数回回転する内に複数回の帯電電流の測定を行い、それらの電流値を平均化する方法であってもよい。

本実施形態では、膜厚検知を行なうときの帯電電圧の２つの直流電圧値として、０Ｖと−５００Ｖを使用したが、必ずしもこれらの電圧を使う必要は無い。例えば、−２００Ｖと−８００Ｖというように異なる２つの直流電圧を使用して、それぞれの直流電圧印加時の交流電流値の差を膜厚検知に利用することができる。また、膜厚検知を行なうときの帯電電圧の直流電圧値を異なる２つの直流電圧値としたが、２つに限定されるものではない。

また、本実施形態では、電源がＯＮされた直後に膜厚検知動作を行なう場合を説明したが、例えば、１万枚毎に膜厚検知動作を行なうことで動作中の膜厚減少を検出して感光ドラムの交換を促したり、或いは画像形成条件を変更して画像劣化を防ぐことが可能となる。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態との違いは、前露光ランプが無いことである。第１の実施形態では、前露光ランプがあるため、感光ドラムを回転させて前露光ランプを点灯させれば感光ドラム表面を除電することができた。しかし、本実施形態では、前露光ランプが無いため、膜厚検知時の帯電電流測定時間が限定される。

図７は、第２の実施形態における膜厚検知の制御処理を示すフローチャートである。図７に示す処理は、ＣＰＵ２０４ａにより、ＲＯＭ２０４ｂに格納されているプログラムに従って実行されるものである。

画像形成装置１００に電源が投入されると、図７に示すように、制御部２０４（ＣＰＵ２０４ａ）は、まず、画像形成装置１００を画像形成可能な状態にするための初期化処理を行う（ステップＳ１１）。この初期化処理により、感光ドラム１、中間転写ベルト６、帯電電圧生成回路２０１などが動作可能な状態になる。

次に、制御部２０４は、感光ドラム１の回転を開始させる（ステップＳ１２）。続いて、制御部２０４は放電電流制御を行い（ステップＳ１３）、上述した方法で電圧値Ｖ５を決定する。

次に、制御部２０４は、決定した電圧値Ｖ５（第１の帯電電圧）を帯電ローラ２に印加し、そのときの電流値Ｉ５を測定する（ステップＳ１４）。このとき、直流電圧を交流電圧に重畳することなく、Ｖｐｐ（Ｖ５）の交流電圧を帯電ローラ２に印加し、その電流値Ｉ５を測定する。

更に、制御部２０４は、直流電圧（−５００Ｖ）（第２の帯電電圧）を印加してＩ５’を測定する（ステップＳ１５）。このとき、直流電圧（−５００Ｖ）にＶｐｐ（Ｖ５）の交流電圧を帯電ローラ２に印加し、その電流値Ｉ５’を測定する。ここで、ステップＳ１４のＩ５（第１の交流電流値）が測定された後に、ステップＳ１５のＩ５’（第２の交流電流値）の測定を、感光ドラム１が１回転するまでに行なわなければいけない。何故なら、前露光ランプが無いため、−５００Ｖの直流電圧を印加して感光ドラム１が１回転以上した場合、既に感光ドラム上の電位が０Ｖで無くなっており、帯電電圧として直流電圧を追加したことによる交流電圧の増加分は観測されなくなってしまうためである。ステップＳ１３〜Ｓ１５が例えば第１の制御工程と検出工程となる。

以降、第１の実施形態と同様に、制御部２０４は、ステップＳ４，Ｓ５で測定した電流値Ｉ５，Ｉ５’から｜Ｉ５’−Ｉ５｜を演算し、その値が所定値Ｉｔｈ＝５０μＡを超えているかどうか判定する（ステップＳ１６）。超えていた場合は、制御部２０４は、ドラム交換を促すためにドラムエンド表示（アラーム）を行う（ステップＳ１７）。一方、超えていない場合は通常動作（ステップＳ１８）に移る。ステップＳ１６〜Ｓ１８が例えば第２の制御工程となる。なお、ステップＳ１７でドラムエンド表示を行なう場合、それによってすぐに故障等が発生するわけでは無いので、画像形成動作を禁止せず、ユーザの継続使用を許可する。

上記実施形態によれば、交流電流検出値を用いて膜厚検知できるため、従来必要とされていた直流電流検出回路が不要となり、コストが下がると共に、基板面積削減にも寄与する。すなわち、感光体の感光層の膜厚検知のために直流電流検出回路を用意することなく、交流電流の電流値を用いて膜厚検知を含む感光体の状態を容易に把握することができる。

上記実施形態では、感光ドラムの感光層の膜厚減少に伴う帯電電流の増加分が所定値を超えた場合、帯電ローラ２の交換を促すアラーム表示を行なうようにしたが、膜厚の減少により感光体（感光ドラム１）の感度の低下も発生する。そこで、明部電位と暗部電位のコントラストを確保するために、膜厚の減少度合いに合わせて感光体を帯電させる際の帯電電位を大きくする（直流電圧の絶対値を大きくする）ようにしてもよい。また、同様の目的でレーザ光量を増加させるのも効果的である。

また、感光ドラムの感光層の膜厚減少に伴う帯電電流の増加分が所定値を超えた場合、現像電圧、一次転写電圧等のその他の画像形成条件を変更するように構成してもよい。これにより、膜厚減少に伴う画像劣化を抑えることができる。さらに、感光ドラムの感光層の膜厚減少に伴う帯電電流の増加分が所定値を超えたか否かに応じて、感光ドラムの寿命を判断するように構成してもよい。すなわち、帯電電流の増加分が所定値を超えた場合、感光ドラムの寿命を示すアラーム表示を行うようにする。

本実施形態では、帯電電圧の交流電流の測定法の詳細は記載していない。感光ドラムの感光層１周の膜厚ムラを考慮し、所定の帯電電圧を印加した状態で感光ドラムが１回転するまでに複数回の帯電電流の測定を行い、それらの電流値を平均化することにより安定した測定が可能となる。なお、帯電電圧の交流電流の測定法については、上記方法に限らず、所定の帯電電圧を印加した状態で感光ドラムが複数回回転する内に複数回の帯電電流の測定を行い、それらの電流値を平均化する方法であってもよい。

本実施形態では、膜厚検知を行なうときの帯電電圧の２つの直流電圧値として、０Ｖと−５００Ｖを使用したが、必ずしも０Ｖを使う必要は無い。例えば、−２００Ｖと−８００Ｖというように異なる２つの直流電圧を使用して、それぞれの直流電圧印加時の交流電流値の差を膜厚検知に利用することができる。また、膜厚検知を行なうときの帯電電圧の直流電圧値を異なる２つの直流電圧値としたが、２つに限定されるものではない。

また、本実施形態では、電源がＯＮされた直後に膜厚検知動作を行なう場合を説明したが、例えば、１万枚毎に膜厚検知動作を行なうことで動作中の膜厚減少を検出して感光ドラムの交換を促したり、或いは画像形成条件を変更して画像劣化を防ぐことが可能となる。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
２０１ 帯電電圧生成回路
２０３ 交流電圧生成回路
２０２ 直流電圧生成回路
２０４ 制御部
２０６ 交流電圧生成部
２０６ａ 電流検出回路
２０６ｂ 電圧検出回路
２０７ 定電圧制御回路

Claims (8)

1. 感光体と、
   前記感光体の表面を帯電する帯電部材と、
   直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電手段と、
   電圧値が異なる各直流電圧に所定の交流電圧を重畳した複数の帯電電圧を複数回にわたって印加するように前記帯電手段を制御する第１の制御手段と、
   前記帯電手段により複数回にわたって帯電電圧が印加された際に前記帯電部材に流れる各交流電流値を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された各交流電流値の差に基づいて、前記感光体の状態の判定を行う第２の制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体に対して除電を行う除電手段をさらに備え、
   前記第２の制御手段は、前記検出手段が各交流電流値を検出する間に、前記除電手段が前記感光体の除電を行うように制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記帯電手段は、回転駆動する前記感光体に対して、前記帯電電圧が印加された前記帯電部材により帯電を行い、
   前記第２の制御手段は、前記帯電手段により第１の帯電電圧が印加された際に前記検出手段により検出された第１の交流電流値と、前記第１の帯電電圧が印加された後に前記第１の帯電電圧と異なる第２の帯電電圧が印加されて前記感光体が１回転するまでに前記検出手段により検出された第２の交流電流値との差に基づいて、前記感光体の状態の判定を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記第２の制御手段は、前記検出手段により検出された各交流電流値の差に基づいて、前記感光体の感光層の膜厚の状態を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第２の制御手段は、前記検出手段により検出された各交流電流値の差に基づいて、前記感光体の寿命を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 感光体と、前記感光体に接触または近接して配置された帯電部材と、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を前記帯電部材に印加する帯電手段とを備え、前記帯電部材を介して前記感光体の表面を所定の電位に均一に帯電する画像形成装置において、
   電圧値が異なる各直流電圧に所定の交流電圧を重畳した複数の帯電電圧を複数回にわたって印加するように前記帯電手段を制御する第１の制御手段と、
   前記帯電手段により複数回にわたって帯電電圧が印加された際に前記帯電部材に流れる各交流電流値を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された各交流電流値の差に基づいて、前記画像形成装置の画像形成条件を変更する第２の制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記感光体に対して除電を行う除電手段をさらに備え、
   前記第２の制御手段は、前記検出手段が各交流電流値を検出する間に、前記除電手段が前記感光体の除電を行うように制御することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記帯電手段は、回転駆動する前記感光体に対して、前記帯電電圧が印加された前記帯電部材により帯電を行い、
   前記第２の制御手段は、前記帯電手段により第１の帯電電圧が印加された際に前記検出手段により検出された第１の交流電流値と、前記第１の帯電電圧が印加された後に前記第１の帯電電圧と異なる第２の帯電電圧が印加されて前記感光体が１回転するまでに前記検出手段により検出された第２の交流電流値との差に基づいて、前記画像形成条件を変更することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。