JP5925155B2 - Image forming apparatus and method for measuring film thickness of photosensitive layer - Google Patents
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Description
本発明は、表面に単一の感光層が設けられた感光体を備える画像形成装置、及び前記感光層の膜厚測定方法に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a photoreceptor having a single photosensitive layer provided on the surface, and a method for measuring the film thickness of the photosensitive layer.
従来、複写機やプリンター、ファクシミリなどの電子写真印刷方式の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、ドラム型の感光体と、その外周面に沿うように配置された帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置などを備えている。前記画像形成装置による一般的な画像形成プロセスは以下の通りである。まず、帯電装置によって感光体の表面が所定電位(以下「帯電バイアス」ともいう。)に帯電され、その後、露光装置からレーザービームが感光体の表面に照射される。これにより、その照射された部分だけ電位が異なる静電潜像が感光体の表面に形成される。そして、前記静電潜像の電位よりも高電位に帯電したトナーが現像装置によって前記静電潜像に付着され、その後、所定の転写位置に搬送されたシート材の裏面から転写装置によって前記帯電バイアスとは逆の極性の電荷が与えられて、シート材の表面にトナー像が転写される。 2. Description of the Related Art Conventionally, electrophotographic image forming apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles are known. This image forming apparatus includes a drum-type photoreceptor, and a charging device, an exposure device, a developing device, a transfer device, and the like arranged along the outer peripheral surface thereof. A general image forming process by the image forming apparatus is as follows. First, the surface of the photoconductor is charged to a predetermined potential (hereinafter also referred to as “charging bias”) by the charging device, and then the laser beam is irradiated from the exposure device to the surface of the photoconductor. As a result, an electrostatic latent image having a different potential only at the irradiated portion is formed on the surface of the photosensitive member. Then, a toner charged to a potential higher than the potential of the electrostatic latent image is attached to the electrostatic latent image by a developing device, and then charged from the back surface of the sheet material conveyed to a predetermined transfer position by the transfer device. A charge having the opposite polarity to the bias is applied, and the toner image is transferred to the surface of the sheet material.
この種の画像形成装置では、画像形成が繰り返されることによって、感光体の表面に設けられた感光層が磨耗する。感光層が磨耗してその膜厚が基準値よりも薄くなると十分な画像品質が得られなくなる。そのため、感光層の膜厚が基準値未満になったときに、感光体の寿命が尽きたと判断されて、感光体が交換されている。従来、感光層の寿命判断に用いられる膜厚は、例えば特許文献1及び2に記載の方法で測定される。特許文献1の測定方法は、感光層の膜厚によって感光層に流入する電流値が所定の関係で変化することを利用して、感光体への流入電流値を測定し、その測定値に基づいて膜厚を測定する方法である。また、特許文献2の測定方法は、感光層に流れる電流を測定し、その測定結果から感光層の膜厚を測定する方法である。
In this type of image forming apparatus, the photosensitive layer provided on the surface of the photoreceptor is worn by repeated image formation. When the photosensitive layer is worn and its film thickness becomes thinner than the reference value, sufficient image quality cannot be obtained. For this reason, when the film thickness of the photosensitive layer becomes less than the reference value, it is determined that the life of the photoconductor has expired, and the photoconductor is replaced. Conventionally, the film thickness used for determining the life of the photosensitive layer is measured by the methods described in
しかしながら、使用環境や使用状態によって感光層を流れる電流値が変動するため、前掲の特許文献2に記載の測定方法では、正確な膜厚を測定できない。また、特許文献1に記載の測定方法は、使用環境や使用状態が変化しても感光体に印加した電圧と感光層の電流値との関係が一定となる感光体に適用されるものであり、例えば、いわゆる複数層からなる積層感光体やアモルファスシリコンで構成された感光体に適用されるものである。したがって、表面に単一の感光層が設けられた感光体(以下「単層感光体」という。)は、使用環境や使用状態が変化すると、感光体に印加した電圧と感光層の電流値との関係も変化するため、特許文献2の測定方法を前記単層感光体には適用することができない。そのため、従来の測定方法では、前記単層感光体の感光層の膜厚を正確に測定することができず、単層感光体の寿命(交換時期)を正確に判定することができない。
However, since the value of the current flowing through the photosensitive layer varies depending on the use environment and use state, the measurement method described in Patent Document 2 described above cannot accurately measure the film thickness. In addition, the measurement method described in
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、感光体の表面に設けられた単一の感光層の膜厚を正確に測定することが可能な画像形成装置、及び感光層の膜厚測定方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of accurately measuring the thickness of a single photosensitive layer provided on the surface of a photoreceptor, and a photosensitive It is to provide a method for measuring the thickness of a layer.
本発明の画像形成装置は、感光体と、直流電圧供給部と、交流電圧供給部と、電流値検出部と、実効値変更部と、膜厚測定部とを備える。前記感光体は、表面に単一の感光層が設けられている。前記直流電圧供給部は、電圧値が一定の直流電圧を前記感光層に印加する。前記交流電圧供給部は、交流電圧を前記直流電圧に重畳させて前記感光層に印加する。前記電流値検出部は、前記直流電圧及び前記交流電圧が印加されたことにより前記感光層に流れる直流電流値を検出する。前記実効値変更部は、前記交流電圧の実効値を段階的に増加する。前記膜厚測定部は、前記交流電圧の実効値の増加に応じて前記電流値検出部による検出値が変動した変動量が予め定められた第1閾値以上になった場合に、前記実効値変更部による変更前の前記交流電圧の実効値に基づいて、前記感光層の膜厚を決定する。
また、本発明の感光層の膜厚測定方法は、以下の第1ステップ乃至第4ステップを含む。第1ステップは、感光体に設けられた単一の感光層に電圧値が一定の直流電圧を印加する。第2ステップは、実効値が段階的に増加する交流電圧を前記直流電圧に重畳させて前記感光層に印加する。第3ステップは、前記第2ステップによる前記実効値の増加中に前記感光層に流れる直流電流値を検出する。第4ステップは、前記交流電圧の実効値の増加に応じて前記第3ステップにおける検出値が変動した変動量が予め定められた第1閾値以上になった場合に、前記検出値に対応する前記交流電圧の実効値に基づいて、前記感光層の膜厚を決定する。
The image forming apparatus of the present invention includes a photoconductor, a DC voltage supply unit, an AC voltage supply unit, a current value detection unit, an effective value change unit, and a film thickness measurement unit. The photoreceptor is provided with a single photosensitive layer on the surface. The DC voltage supply unit applies a DC voltage having a constant voltage value to the photosensitive layer. The AC voltage supply unit applies an AC voltage to the photosensitive layer by superimposing the AC voltage on the DC voltage. The current value detection unit detects a DC current value flowing through the photosensitive layer when the DC voltage and the AC voltage are applied. The effective value changing unit increases the effective value of the AC voltage stepwise. The film thickness measurement unit changes the effective value when the amount of change in the detection value by the current value detection unit in response to an increase in the effective value of the AC voltage is equal to or greater than a predetermined first threshold value. The film thickness of the photosensitive layer is determined based on the effective value of the AC voltage before the change by the unit.
The method for measuring the film thickness of the photosensitive layer of the present invention includes the following first to fourth steps. In the first step, a DC voltage having a constant voltage value is applied to a single photosensitive layer provided on the photosensitive member. In the second step, an AC voltage whose effective value increases stepwise is superimposed on the DC voltage and applied to the photosensitive layer. The third step detects the value of a direct current flowing through the photosensitive layer while the effective value is increased by the second step. The fourth step corresponds to the detection value when a fluctuation amount in which the detection value in the third step fluctuates in accordance with an increase in the effective value of the AC voltage becomes equal to or more than a predetermined first threshold value. The film thickness of the photosensitive layer is determined based on the effective value of the AC voltage.
本発明によれば、使用環境や使用状態が変化しても、感光体における単一の感光層の膜厚を正確に測定することができる。これにより、感光体の寿命を正確に判定することが可能になる。 According to the present invention, the film thickness of a single photosensitive layer in a photoconductor can be accurately measured even when the use environment or use state changes. This makes it possible to accurately determine the life of the photoreceptor.
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings as appropriate. In addition, the following embodiment is only an example which actualized this invention, and does not limit the technical scope of this invention.
[複合機1の概略構成]
まず、図1を参照して、本発明の実施形態に係る複合機1(本発明の画像形成装置の一例)の概略構成について説明する。
[Schematic configuration of MFP 1]
First, a schematic configuration of a multifunction machine 1 (an example of an image forming apparatus of the present invention) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1に示される複合機1は、プリンター、複写機、ファクシミリなどの各機能を備えた画像形成装置である。この複合機1は、入力された画像データに基づいてトナーなどの現像材を用いて印刷用紙(シート材)に画像を印刷する。複合機1は、原稿の画像を読み取る画像読取部10を上部に備え、電子写真方式の画像形成部22を下部に備える。なお、本実施形態では、本発明の画像形成装置の一例として複合機1を例示して説明するが、これに限られず、例えばプリンター、ファクシミリ装置、複写機も本発明の画像形成装置に該当する。
A
[画像読取部10]
画像読取部10は、原稿載置面を構成するコンタクトガラス11と、コンタクトガラス11に対して開閉する原稿カバー20とを備える。複合機1が複写機として機能する場合は、コンタクトガラス11に原稿がセットされて原稿カバー20が閉じられた後に、不図示の操作パネルからコピー開始指示が入力されると、画像読取部10による読取動作が開始されて、原稿の画像データが読み取られる。画像読取部10の内部には、LED光源121及びミラー122を備えた読取ユニット12、ミラー13,14、光学レンズ15、及びCCD16などの光学系機器が設けられている。モーターなどによって読取ユニット12が副走査方向45へ移動され、その移動中にLED光源121からコンタクトガラス11へ向けて照射される光が副走査方向45へ走査され、この反射光がCCD16に入力される。これにより、コンタクトガラス11上の原稿の画像が読み取られる。
[Image Reading Unit 10]
The
なお、原稿カバー20には、ADF21が設けられている。ADF21は、原稿セット部21Aにセットされた複数の原稿を複数の搬送ローラー(不図示)によって順次搬送して、コンタクトガラス11上に定められた読取位置を副走査方向45の右向きへ通過するように原稿を移動させる。ADF21による原稿の移動時は、前記読取位置の下方に読取ユニット12が配置され、この位置で読取ユニット12によって移動中の原稿の画像が読み取られる。
The
[画像形成部22]
画像形成部22は、画像読取部10で読み取られた画像データ、又は外部の情報処理装置から入力された画像データに基づいて画像形成処理(印刷処理)を実行する電子写真方式の画像形成手段である。画像形成部22は、図1及び図2に示されるように、給紙カセット25、感光体ドラム31(本発明の感光体の一例)、帯電装置32、現像装置33、転写装置34、クリーニングブレード35、定着装置36、露光装置39、用紙排出部27などを備えている。
[Image forming unit 22]
The
また、画像形成部22は、図3に示されるように、転写装置34に転写用の電圧を供給する転写用電圧供給部57、帯電装置32に電圧を供給する帯電圧供給部52、感光体ドラム31の感光層に流れる直流電流を検出する電流値検出部59(本発明の電流値検出部の一例)、及び、複合機1の全体を統括的に制御する制御部62などを備えている。
Further, as shown in FIG. 3, the
図1に示されるように、給紙カセット25は、画像形成部の下方に設けられている。本実施形態では3つの給紙カセット25が上下方向に配置されている。各給紙カセット25には、複数のシート状の印刷用紙(シート材)が積層された状態で収容される。給紙カセット25に収容された印刷用紙は、給送ローラーなどの給送手段17によって一枚ずつ取り出された後に、画像形成部22の内部の搬送路18を通って転写装置34へ向けて搬送される。
As shown in FIG. 1, the
図2に示されるように、感光体ドラム31は、ドラム形状に形成された回転体であり、画像形成部22の内部のフレームなどに回転可能に支持されている。図示しないモーターなどの駆動源から駆動力が伝達されて、図2における時計回転方向へ回転駆動される。感光体ドラム31は、表面に単一の感光層が設けられた構造を有する。具体的には、感光体ドラム31は、光が照射されることによって導電性が高まる有機化合物からなる有機光伝導体などの感光層だけが蒸着された単一層構造を有する。従来の有機感光体ドラムが、内側から下引き層、電荷発生層、電荷輸送層の3層構造であるのに対して、本実施形態の感光体ドラム31は、電荷発生や電荷輸送などの機能を単一の感光層のみで実現するものである。そのため、感光層がすべて磨耗しない限り安定した品質の画像形成が可能である。
As shown in FIG. 2, the
感光体ドラム31の外周面に沿うように、帯電装置32、現像装置33、転写装置34、クリーニングブレード35が配置されている。
A charging
帯電装置32は、感光体ドラム31の上方において、感光体ドラム31の外周面に対向するように設けられている。帯電装置32は、後述の帯電圧供給部52から供給される所定の電圧に応じて感光体ドラム31の外周面を所定の極性の表面電位となるように一様に帯電させる。帯電装置32は、感光体ドラム31の外周面に接触して回転する帯電ローラー32A(図2参照)を有している。帯電圧供給部52から帯電ローラー32Aを経て感光体ドラム31に電圧が印加されることにより、感光体ドラム31の感光層が、印加された電圧に応じた表面電位に帯電される。なお、帯電装置2は、帯電ローラー32Aによる接触式のものに限られず、非接触式のものでもよい。感光体ドラム31の表面の感光層を帯電させるものであればどのようなタイプの帯電装置でも適用可能である。
The charging
現像装置33は、帯電装置32よりも感光体ドラム31の回転方向の下流側に設けられている。現像装置33は、前記表面電位よりも低いバイアス電圧が印加された現像ローラー33A(図2参照)を有している。現像ローラー33Aによって、図示しないトナーコンテナから運ばれたトナーが感光体ドラム31へ供給される。なお、使用されるトナーは、トナーのみ1成分現像剤であっても、キャリアとトナーとが混在する2成分現像剤であってもよい。
The developing
露光装置39は、帯電装置32と現像装置33との間から感光体ドラム31へ向けてレーザービームを照射して、感光体ドラム31の外周面を露光する。これにより、レーザービームに含まれる画像情報に応じた静電潜像が感光体ドラム31の外周面に形成される。感光体ドラム31の外周面にレーザービームが照射されると、その照射された露光部分の電位が放電し、その露光部分によって静電潜像が形成される。現像装置33によって感光体ドラム31にトナーが供給されると、そのトナーは、静電潜像とトナーとの電位差による静電気力によって静電潜像に付着する。
The
転写装置34は、現像装置33よりも感光体ドラム31の回転方向の下流側に設けられている。転写装置34は、感光体ドラム31の下方において、感光体ドラム31の外周面に対向するように設けられている。転写装置34は、感光体ドラム31の外周面に接触して回転する転写ローラー34A(図2参照)を有している。転写用電圧供給部57から所定値の定電流が転写ローラー34Aに供給される。これにより、感光体ドラム31と転写ローラー34Aとのニップ部に印刷用紙が挟持された状態になると、感光体ドラム32のトナーが印刷用紙の表面に付着する。
The
図1に示されるように、定着装置36は、転写装置34よりも印刷用紙の搬送方向の下流側に設けられている。定着装置36は、印刷用紙に転写されたトナーをその印刷用紙に定着させるものであり、加熱ローラー38と、この加熱ローラー38に対向配置された加圧ローラー39とを備えている。印刷用紙に転写されたトナーは、定着装置36を通過する際に加熱されて溶融して印刷用紙に定着する。定着装置36を通過した印刷用紙は、用紙排出部27へ排出される。
As shown in FIG. 1, the fixing
図2に示されるように、クリーニングブレード35は、転写装置34よりも感光体ドラム31の回転方向の下流側に設けられている。クリーニングブレード35は、用紙に転写されずに感光体ドラム31の外周面上に残存したトナーを除去するものであり、シリコンゴムなどによって形成されている。クリーニングブレード35が感光体ドラム31の外周面上に接触した状態で感光体ドラム31が回転されることで、残存するトナーがトナー受け35Aに削り落とされる。
As shown in FIG. 2, the
[帯電圧供給部52]
帯電圧供給部52は、制御部62からの制御信号に応じて帯電ローラー32Aに直流電圧または交流電圧を供給する。図3に示されるように、帯電圧供給部52は、直流電圧供給回路53(本発明の直流電圧供給部の一例)と、交流電圧供給回路54(本発明の交流電圧供給部の一例)とを有する。
[Electrostatic voltage supply unit 52]
The charged
直流電圧供給回路53は、帯電ローラー32Aを介して、電圧値が一定の直流電圧を感光体ドラム31の感光層に印加して帯電させる。直流電圧供給回路53から出力される電圧は、制御部62から入力される制御信号によって制御される。具体的には、直流電圧供給回路53は、制御部62からの所定の制御信号を受けると、直流電源63から供給される直流電圧を前記制御信号に応じた一定の電圧に変換して帯電装置32の帯電ローラー32Aへ出力する。本実施形態では、直流電圧供給回路53は、複合機1が後述の膜厚測定モードであるときに、入力される所定の制御信号に従って、後述の膜厚測定処理の際に必要とされる測定用直流電圧(例えば直流500[V]の電圧)を帯電ローラー32Aに供給する。なお、膜厚測定モードとは、感光体ドラム31の感光層の膜厚を測定する後述の膜厚測定処理が実行されるときに移行される複合機1の動作モードである。複合機1は、前記膜厚測定モードと後述の画像形成モードとのいずれかの動作モードで動作する。また、直流電圧供給回路53は、複合機1が印刷用紙に画像形成可能な画像形成モードにあるときに、入力される所定の制御信号に従って、画像形成に必要とされる帯電用直流電圧(例えば直流1000[V]〜1200[V]の電圧)を帯電ローラー32Aに供給する。
The DC
交流電圧供給回路54は、帯電ローラー32Aを介して、交流電圧を直流電圧供給回路53から出力される直流電圧に重畳させて感光体ドラム31の感光層に印加して帯電させる。交流電圧供給回路54から出力される電圧は、制御部62から入力される制御信号によって制御される。具体的には、交流電圧供給回路54は、制御部62からの所定の制御信号を受けると、交流電源64から供給される交流電圧を前記制御信号に応じた実効値の交流電圧に変換して帯電装置32の帯電ローラー32Aへ出力する。本実施形態では、交流電圧供給回路54は、複合機1が前記膜厚測定モードであるときに、入力される所定の制御信号に従って、後述の膜厚測定処理の際に必要とされる測定用交流電圧を帯電ローラー32Aに供給する。なお、複合機1が前記画像形成モードにあるときは、交流電圧供給回路54は、交流電圧を帯電ローラー32Aに供給しないように制御部62によって制御される。
The AC
電流値検出部59は、感光体ドラム31の感光層に直流電圧及び交流電圧が印加されたことによって前記感光層に流れる直流電流値を検出する。電流値検出部59は、内部抵抗や内部コンデンサーなどの電子素子で構成された周知の電流検出回路であって、感光体ドラム31と接地電位との間に設けられている。電流値検出部59は制御部62に接続されており、電流値検出部59によって検出された検出値(電流値)は制御部62に送られて、後述の膜厚測定処理に用いられる。
The current
制御部62は、CPU62A、ROM62B、RAM62Cなどを主な構成要素とするマイクロコンピュータとして構成されている。ROM62Bには、印刷用紙に対する画像形成処理を実行するためのプログラムや、後述する膜厚測定処理を実行するためのプログラムなどが記憶されている。CPU62Aは、これらのプログラムを実行することにより、前記画像形成処理及び前記膜厚測定処理を実行する。
The
本実施形態では、制御部62は、後述の膜厚測定処理が実行されることによって、本発明の実効値変更部として機能する。つまり、制御部62は、交流電圧供給回路53から帯電ローラー32Aへ供給される交流電圧の実効値を変更させる。具体的には、制御部62は、0[V]〜2000[V]の範囲内で段階的に実効値を上昇させるための制御信号を交流電圧供給回路53に出力する。この制御信号を受けると、交流電圧供給回路53は、制御信号にしたがって、出力する交流電圧の実効値を0[V]〜2000[V]へ段階的に変更する。
In this embodiment, the
また、制御部62は、後述の膜厚測定処理が実行されることによって、本発明の膜厚測定部として機能する。つまり、制御部62は、帯電ローラー32Aに供給される交流電圧の実効値の変更に応じて電流値検出部59による検出値が変動した場合に、その変動量が予め定められた第1閾値以上になったかどうかを判定し、前記変動量が前記第1閾値以上になった場合に、変更前の交流電圧の実効値に基づいて、感光体ドラム31の感光層の膜厚を決定する。なお、具体的な決定方法については後述する。
Moreover, the
また、制御部62は、後述の膜厚測定処理が実行されることによって、本発明の交換時期判定部として機能する。つまり、制御部62は、決定された感光層の膜厚が予め定められた第2閾値以下である場合に感光体ドラム31が交換時期であること、つまり寿命が尽きたことを判定する。なお、具体的な判定方法については後述する。
Moreover, the
また、制御部62は、後述の膜厚測定処理が実行されることによって、本発明の電圧設定部として機能する。つまり、制御部62は、決定された膜厚に対応する電圧値を決定して、感光体ドラム31の感光層に印加される印加電圧に設定する。なお、具体的な設定方法については後述する。
Moreover, the
制御部62のROM62Bは、本発明の第1記憶部及び第2記憶部の一例であって、後述する膜厚測定処理に用いられる第1閾値、第2閾値、及びテーブルデータ76(図5(B)参照)などの情報が記憶されている。
The
以下、図4を参照して、感光体ドラム31が備える単一層構造の感光層の性質について説明する。本実施形態の感光体ドラム31が備える単一層構造の感光層では、複数層からなる感光層が有するコンデンサー効果を生じない。ここで、感光層におけるコンデンサー効果とは、複数層の感光層において、層と層との間に擬似的なコンデンサーが形成され、感光層自体がコンデンサーとして働くことをいう。したがって、単一層構造の感光層には、前記コンデンサー効果が生じない。そのため、単一層構造の感光層に一定の直流電圧を印加し、さらに、交流電圧の実効値を0[V]から段階的に増加させるように印加すると、図4に示されるように、感光層の電位は飽和曲線をたどらず、最初は急激に上昇するがある一定の電位に到達すると電位が下がるという現象が生じる。つまり、交流電圧の電圧値を徐々に上げていくと、感光層の電位が下がり始める変曲点(図4の71A、72A参照)が現れる。なお、図4の曲線71及び曲線72は、単一層構造の感光層に一定の直流電圧を印加した状態で交流電圧を段階的に増加したときの帯電電位を示すものであり、曲線71は膜厚が38μmの感光層の特性を示し、曲線72は膜厚が19μmの感光層の特性を示している。
Hereinafter, with reference to FIG. 4, the property of the photosensitive layer having a single layer structure provided in the
上述の現象は、直流電圧の電圧値よりも交流電圧のマイナス分の電圧値が大きくなり、両者が打ち消されるために生じており、これによって実質的に帯電電位が低下している。図4に示されるように、前記変曲点71A,71Bが現れるときの交流電圧の電圧値(実効値)は、印加する直流電圧により帯電される感光層の帯電電位(表面電位)によって決定される。感光層の帯電電位は、感光層の膜厚によって決定される要素であることからすると、前記変曲点が現れるときの交流電圧の電圧値は感光層の膜厚によって決定されるといえる。
The above phenomenon occurs because the negative voltage value of the AC voltage is larger than the voltage value of the DC voltage, and both are canceled out, thereby substantially reducing the charging potential. As shown in FIG. 4, the voltage value (effective value) of the AC voltage when the
実際に、膜厚38μmの感光層及び膜厚19μmの感光層に対して一定の直流電圧(例えば500[V])を印加し、さらに、交流電圧の実効値を0[V]から段階的に増加させるように印加する実験をすると、図4の曲線71に示されるように、膜厚38μmの感光層では、交流電圧1500[V]で変曲点71Aが現れ、図4の曲線72に示されるように、膜厚19μmの感光層では、交流電圧1200[V]で変曲点72Aが現れることが確認できた。また、前記実験において、図4に示されるように、感光層に流れる直流電流の電流値は、交流電圧に比例して上昇することと、前記変曲点以降は、帯電電位の低下に伴い感光層に電流が流れやすくなるため、感光層の電流値の上昇率が急激に増加することが確認できた。例えば、前記実験では、図4の折れ線73に示されるように、膜厚が38μmの感光層の電流値の上昇率(変動量)は、変曲点71Aにおける交流電圧1500[V]のときの電流値Iaが検出されるまでは緩やかに傾斜しているが、それ以降は傾きが大きくなることが確認できた。また、図4の折れ線74に示されるように、膜厚が19μmの感光層の電流値の上昇率(変動量)は、変曲点72Aにおける交流電圧1500[V]のときの電流値Ib(>Ia)が検出されるまでは緩やかに傾斜しているが、それ以降は傾きが大きくなることが確認できた。
Actually, a constant DC voltage (for example, 500 [V]) is applied to the photosensitive layer with a film thickness of 38 μm and the photosensitive layer with a film thickness of 19 μm, and the effective value of the AC voltage is gradually increased from 0 [V]. When an experiment was performed to increase the voltage, an
本実施形態では、様々な膜厚の感光層に対して前記実験を行うことによって、一定の直流電圧に重畳される交流電圧の電圧値と感光層の膜厚との対応関係(本発明の第1対応関係に相当、図5(A)及び図5(B)参照)を取得しておき、この対応関係を基に後述の膜厚測定処理が行われる。また、様々な膜厚の感光層における帯電電圧が一定となる印加電圧の電圧値を膜厚ごとに予め実験等によって測定しておき、印加電圧と膜厚との対応関係(本発明の第2対応関係に相当、図5(B)参照)を基に後述の膜厚測定処理が行われる。なお、これらの対応関係は、図5(B)に示されるテーブルデータ76として制御部62のROM62Aに格納されている。
In the present embodiment, by performing the above-described experiment on photosensitive layers having various thicknesses, the correspondence between the voltage value of the AC voltage superimposed on a constant DC voltage and the thickness of the photosensitive layer (the first embodiment of the present invention). 5 (A) and FIG. 5 (B)) are acquired, and a film thickness measurement process described later is performed based on this correspondence. In addition, the voltage value of the applied voltage at which the charging voltage in the photosensitive layer having various thicknesses becomes constant is measured in advance for each film thickness by experiments or the like, and the correspondence relationship between the applied voltage and the film thickness (second of the present invention). The film thickness measurement process described later is performed based on the correspondence relationship (see FIG. 5B). These correspondences are stored in the
次に、図6のフローチャートを参照して、制御部62によって実行される膜厚測定処理の手順とともに、本発明の膜厚測定方法について説明する。図中のS11、S12、・・・は処理手順(ステップ)の番号を表している。各ステップにおける処理は、制御部62によって、より詳細にはCPU62AがROM62B内のプログラムを実行することによって行われる。なお、以下の説明においては、ステップS11の時点で、複合機1が印刷用紙に画像形成可能な画像形成モードにあるものとする。
Next, the film thickness measurement method of the present invention will be described along with the procedure of the film thickness measurement process executed by the
まず、ステップS11では、制御部62は、複合機1に対して膜厚測定要求が入力されたかどうかを判定する。ここで、膜厚測定要求は、例えば、複合機1の主電源が投入されたこと、複合機1に対して膜厚測定指示が入力されたこと、印刷累積枚数が予め設定された枚数に到達したこと、複合機1の稼働時間が予め設定された時間になったことなどの条件を満たすことである。このような条件を満たした場合に感光層の膜厚を測定することで、複合機1の使用環境や使用状況に応じて正確な膜厚を測定することができる。前記膜厚測定要求が入力された場合は、制御部62は、複合機1の動作モードを画像形成モードから、感光体ドラム31の感光層の膜厚を測定する膜厚測定モードに切り換える。
First, in step S <b> 11, the
次のステップS12では、制御部62は、感光体ドラム31の感光層に電圧値が一定の直流電圧を印加して感光層を帯電させる。つまり、制御部62は、感光層の膜厚を測定するための測定用の直流電圧として、DC500[V]の直流電圧(以下「測定用直流電圧」という。)を帯電装置32の帯電ローラー32Aに供給する。具体的には、制御部62は、直流電圧供給回路53に前記測定用直流電圧を供給させる制御信号を出力する。この制御信号を受けることにより、直流電圧供給回路53は帯電ローラー32Aへ前記測定用直流電圧を供給する。ここで、ステップS12は、本発明の第1ステップの一例である。
In the next step S <b> 12, the
また、ステップS13において、制御部62は、実効値が段階的に増加する交流電圧を前記測定用直流電圧に重畳させて感光体ドラム31の感光層に印加する。つまり、制御部62は、測定用の交流電圧として、0[V]から2000[V]までの範囲で段階的に実効値が増加する交流電圧(以下「測定用交流電圧」という。)を前記直流電圧に重畳させて帯電ローラー32Aに供給する。具体的には、制御部62は、交流電圧供給回路54に前記測定用交流電圧を供給させる制御信号を出力する。この制御信号は、段階的に交流電圧の実効値を増加させる指示信号である。この制御信号を受けることにより、交流電圧供給回路54は帯電ローラー32Aへ0[V]から徐々に実効値が大きくなるように前記測定用直流電圧を供給する。ここで、ステップS13は、本発明の第2ステップの一例である。また、ステップS13を実行する制御部62が、本発明の実効値変更部の一例である。
In step S <b> 13, the
次のステップS14では、制御部62は、電流値検出部59から入力された検出値から感光層に流れる直流電圧の電流値を検出する。そして、検出された電流値に基づいて、交流電圧の実効値の増加に応じて変動した前記電流値の変動量を算出する。具体的には、検出された電流値に基づいて、経過時間に対する電流値の変動量を示す電流値勾配を算出する。ここで、ステップS14は、本発明の第3ステップの一例である。
In next step S <b> 14, the
次のステップS15では、制御部62は、前記ステップS14において算出された電流値勾配が予め定められた第1閾値以上であるかどうかを判定する。ここで、前記第1閾値は、前記電流値勾配が変化したことを判定するための閾値である。例えば、前記第1閾値として、前記膜厚測定モードに移行した直後に算出される前記電流値勾配の値を用いることができる。このような第1閾値を採用することにより、前記電流値勾配が変化したかどうかを判定することができる。前記電流値勾配が前記第1閾値以上であると判定されると、制御部62は、前記電流値勾配が変化した時点の電流値に対応する交流電圧の実効値に基づいて、感光体ドラム31の感光層の膜厚を決定する(S16)。具体的には、制御部62は、ROM62B内のテーブルデータ76(図5(B)参照)から、前記電流値勾配が変化した時点の電流値に対応する交流電圧の実効値に対応する膜厚を抽出する。例えば、前記実効値が1200[V]である場合は、それに対応する膜厚19[μm]がテーブルデータ79から抽出される。また、前記実効値が1000[V]である場合は、それに対応する膜厚38[μm]がテーブルデータ76から抽出される。このように抽出された膜厚が、感光体ドラム31の感光層の膜厚である。ここで、ステップS14及びS15が、本発明の第4ステップの一例である。また、ステップS14及びS15を実行する制御部62が、本発明の膜厚測定部の一例である。なお、ステップS15において、前記電流勾配が前記第1閾値未満である場合は、ステップS14に戻り、ステップS14以降の処理が繰り返される。
In the next step S15, the
次のステップS17では、制御部62は、前記ステップS16で抽出された膜厚が予め定められた第2閾値以下であるかどうかを判定する。ここで、前記第2閾値は、感光体ドラム31の感光層が所定の印刷品質を維持できなくなるほどに摩耗したかどうかを判定するための閾値である。例えば、印刷品質を維持できる最低膜厚を実験などによって予め測定しておき、その測定結果を前記第2閾値とすることが考えられる。前記膜厚が前記第2閾値以下であると判定されると、制御部62は、ステップS18に進み、感光体ドラム31が交換時期である旨を示すメッセージ情報を出力する。例えば、前記第2閾値が膜厚19[μm]である場合は、前記ステップS16で抽出された膜厚が19[μm]と判定されると、前記メッセージ情報が出力される。前記メッセージ情報は、例えば、複合機1の操作パネル(不図示)や、複合機1に通信接続された外部の情報処理装置などに出力される。前記メッセージ情報を出力した後に、制御部62はステップS19に進む。ここで、ステップS17及びS18を実行する制御部62が、本発明の交換時期判定部の一例である。なお、ステップS17において、抽出された前記膜厚が前記第2閾値よりも大きい場合は、前記電流勾配が前記第1閾値未満である場合は、制御部62は、感光体ドラム31が交換時期に達していないと判断して、ステップS19に進む。
In the next step S17, the
次のステップ19では、ステップS16で抽出された膜厚に対応する印加電圧の電圧値をROM62B内のテーブルデータ76(図5(B)参照)から抽出して、抽出された電圧値を感光体ドラム31の感光層に印加する印加電圧に設定する。具体的には、抽出された前記電圧値の直流電圧を直流電圧供給回路53から供給される電圧値に設定する。例えば、ステップS16で抽出された膜厚が19[μm]である場合は、それに対応する印加
電圧1000[V]が設定される。また、ステップS16で抽出された膜厚が38[μm
]である場合は、それに対応する印加電圧1200[V]が設定される。なお、制御部62は、複合機1の動作モードが前記画像形成モードに戻ると、ステップS19で設定された電圧値の直流電圧を出力させる制御信号を生成して、画像形成に必要なタイミングで前記制御信号を直流電圧供給回路53に出力する。ここで、ステップS19を実行する制御部62が、本発明の電圧設定部の一例である。
In the
], The corresponding applied voltage 1200 [V] is set. When the operation mode of the
続いて、制御部62は、交流電圧供給回路54の交流電圧の供給を停止するとともに、複合機1の動作モードを前記膜厚測定モードから前記画像形成モードに戻す(S20)。つまり、複合機1が画像形成モードであるときには、交流電圧は帯電ローラー32Aに供給されない。これにより、前記膜厚測定モードにおいて実行される膜厚測定処理が終了する。
Subsequently, the
上述したように、本実施形態では、制御部62によって前記膜厚測定処理が実行されることによって、膜厚測定モードにおいて感光層の帯電電位が上昇から下降に転ずる変曲点における前記測定用交流電圧の実効値が特定され、その実効値に対応する膜厚が抽出され、その抽出された膜厚が感光層の膜厚として測定される。そのため、感光体ドラム31における単一層構造の感光層の膜厚を正確に測定することができる。特に、前記測定用交流電圧の実効値は、複合機1の画像形成モードでは使用されないものであり、使用環境や使用状況の影響を受けにくいものである。そのため、本実施形態では、使用環境や使用状況に関係なく、前記測定用交流電圧の実効値から実際の感光層の膜厚を正確に測定することができる。
As described above, in the present embodiment, when the film thickness measurement processing is executed by the
また、測定された膜厚に基づいて感光体ドラム31の交換時期が判定されるため、ユーザーは、複合機1における感光体ドラム31の正確な交換時期を認識することができる。また、感光体ドラム31の寿命が尽きるまで感光体ドラム31を無駄なく使用することができる。
In addition, since the replacement time of the
また、測定された膜厚に基づいて感光体ドラム31の帯電電位に最適な印加電圧が設定されるため、常に感光体ドラム31の帯電電位を所定の設定電位となるように安定して維持することができる。これにより、帯電電位のばらつきに起因する印刷品質のばらつきが防止され、印刷品質が安定する。
In addition, since the optimum applied voltage is set for the charging potential of the
1:複合機
10:画像読取部
22:画像形成部
31:感光体ドラム
32:帯電装置
33:現像装置
34:転写装置
39:露光装置
52:帯電圧供給部
53:直流電圧供給回路
54:交流電圧供給回路
59:電流値検出部
62:制御部
1: MFP 10: image reading unit 22: image forming unit 31: photosensitive drum 32: charging device 33: developing device 34: transfer device 39: exposure device 52: charging voltage supply unit 53: DC voltage supply circuit 54: AC Voltage supply circuit 59: current value detection unit 62: control unit
Claims (6)
電圧値が一定の直流電圧を前記感光層に印加する直流電圧供給部と、
交流電圧を前記直流電圧に重畳させて前記感光層に印加する交流電圧供給部と、
前記直流電圧及び前記交流電圧が印加されたことにより前記感光層に流れる直流電流値を検出する電流値検出部と、
前記交流電圧の実効値を段階的に増加する実効値変更部と、
前記交流電圧の実効値の増加に応じて前記電流値検出部による検出値が変動した変動量が予め定められた第1閾値以上になった場合に、前記実効値変更部による変更前の前記交流電圧の実効値に基づいて、前記感光層の膜厚を決定する膜厚測定部と、を具備する画像形成装置。 A photoreceptor having a single photosensitive layer on its surface;
A DC voltage supply unit for applying a DC voltage having a constant voltage value to the photosensitive layer;
An AC voltage supply unit for applying an AC voltage to the photosensitive layer by superimposing the AC voltage on the DC voltage;
A current value detection unit for detecting a direct current value flowing in the photosensitive layer when the direct current voltage and the alternating current voltage are applied;
An effective value changing unit for gradually increasing the effective value of the AC voltage;
The AC before the change by the effective value change unit when the amount of change in the detection value by the current value detection unit according to the increase of the effective value of the AC voltage becomes equal to or greater than a predetermined first threshold. And a film thickness measuring unit that determines a film thickness of the photosensitive layer based on an effective value of the voltage.
前記膜厚測定部は、前記電流値検出部による検出値の前記変動量が前記第1閾値以上になった場合に、前記実効値変更部による変更前の前記交流電圧の実効値に対応する前記感光層の膜厚を前記第1記憶部の前記第1対応情報から抽出する請求項1に記載の画像形成装置。 A first storage unit that stores first correspondence information indicating a correspondence relationship between the effective value of the AC voltage and the film thickness of the photosensitive layer;
The film thickness measurement unit corresponds to the effective value of the AC voltage before the change by the effective value change unit when the fluctuation amount of the detection value by the current value detection unit is equal to or greater than the first threshold value. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the film thickness of the photosensitive layer is extracted from the first correspondence information in the first storage unit.
前記膜厚測定部によって決定された膜厚に対応する前記電圧値を前記第2記憶部の前記第2対応情報から抽出して前記感光層への印加電圧に設定する電圧設定部と、を更に備える請求項1から3のいずれかに記載の画像形成装置。 A second storage unit that stores second correspondence information indicating a correspondence relationship between a film thickness of the photosensitive layer and a voltage value of a DC voltage applied to the photosensitive layer during image formation;
A voltage setting unit that extracts the voltage value corresponding to the film thickness determined by the film thickness measurement unit from the second correspondence information of the second storage unit and sets the voltage to the photosensitive layer; The image forming apparatus according to claim 1, further comprising an image forming apparatus.
前記実効値変更部は、前記膜厚測定モードのときに所定範囲内で前記交流電圧の実効値を変更し、前記画像形成モードのときに前記交流電圧の印加を停止する請求項1から4のいずれかに記載の画像形成装置。 The image forming apparatus operates in one of a film thickness measurement mode for measuring the film thickness of the photosensitive layer and an image formation mode for forming an image by applying a DC voltage necessary for image formation to the photosensitive layer. Is,
The effective value changing unit changes the effective value of the AC voltage within a predetermined range during the film thickness measurement mode, and stops the application of the AC voltage during the image forming mode. The image forming apparatus according to any one of the above.
実効値が段階的に増加する交流電圧を前記直流電圧に重畳させて前記感光層に印加する第2ステップと、
前記第2ステップによる前記実効値の増加中に前記感光層に流れる直流電流値を検出する第3ステップと、
前記交流電圧の実効値の増加に応じて前記第3ステップにおける検出値が変動した変動量が予め定められた第1閾値以上になった場合に、前記検出値に対応する前記交流電圧の実効値に基づいて、前記感光層の膜厚を決定する第4ステップと、を含む感光層の膜厚測定方法。 A first step of applying a DC voltage having a constant voltage value to a single photosensitive layer provided on the photoreceptor;
A second step of applying an alternating voltage, whose effective value increases stepwise, to the photosensitive layer by superimposing the alternating voltage on the direct current voltage;
A third step of detecting a direct current value flowing through the photosensitive layer during the increase of the effective value in the second step;
The effective value of the AC voltage corresponding to the detected value when the amount of change in the detected value in the third step according to the increase in the effective value of the AC voltage is equal to or greater than a predetermined first threshold value. And a fourth step of determining the film thickness of the photosensitive layer based on the method.
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