JP5925156B2 - 画像形成装置、感光層の膜厚測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、表面に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。

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。

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に記載の方法で測定される。ここで、特許文献１の測定方法は、摩耗による膜厚の限界値における帯電開始電圧を閾値電圧とし、この閾値電圧を帯電ローラーに印加したときに感光層に電流が流れた場合に前記感光層が限界値以下になったと判定する方法である。

特開平８−４４２５８号公報

しかしながら、前掲の特許文献１に記載の従来の測定方法は、膜厚が限界値であることを測定することができるが、限界値に到達するまでの膜厚を測定することができない。また、前記帯電開始電圧以下の電圧が帯電ローラーに印加された場合でも、感光層には微小電流が流れることが知られているが、この微小電流は膜厚測定に利用できないため、膜厚が限界値になったことを正確に判定することができない。また、画像形成時に印加される電圧よりも低いとはいえ、膜厚測定のために数百ボルトの直流電圧が供給されるため、感光層に電気的なストレスが付与されることによる感光層の寿命低下の問題もある。

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。

本発明の画像形成装置は、感光体と、帯電部材と、直流電圧供給部と、電流値検出部と、膜厚測定部とを備える。前記感光体は、表面に感光層が設けられている。前記帯電部材は、前記感光層を帯電させる。前記直流電圧供給部は、前記感光層を帯電可能な第１直流電圧を前記帯電部材に供給した後に前記第１直流電圧とは逆極性で前記感光層を帯電可能な第２直流電圧を前記帯電部材供給する。前記電流値検出部は、前記直流電圧供給部によって前記第２直流電圧が供給された状態で前記感光層に流れる直流電流値を検出する。前記膜厚測定部は、前記電流値検出部によって検出された検出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、感光体を帯電させる帯電部材に前記感光体の感光層を帯電可能な第１直流電圧を供給する。第２ステップは、前記第１ステップによって前記第１直流電圧を供給した後に前記第１直流電圧とは逆極性で前記感光層を帯電可能な第２直流電圧を前記帯電部材供給する。第３ステップは、前記第２ステップによって前記第２直流電圧が供給された状態で、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、前記第３ステップによって検出された検出値に基づいて前記感光層の膜厚を決定する。

本発明によれば、感光体における感光層の膜厚を正確に測定することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る複合機の概略構成を模式的に示す図である。 図２は、図１に示す複合機の感光体ドラムの周辺の構成を示す図である。 図３は、図１に示す複合機の制御部及び電源系統の構成を示すブロック図である。 図４（Ａ）は、図２に示す感光体ドラムの感光層の膜厚と感光層に流れる帯電電流との関係を示すグラフであり、図４（Ｂ）は、図２に示す感光体ドラムの感光層の膜厚と帯電ローラー３２Ａに印加される印加電圧との対応関係を示すテーブルデータである。 図５は、最小膜厚（１９μｍ）の感光層及び最大膜厚（３８μｍ）の感光層それぞれに対して、負極性及び正極性の直流電圧を印加したときの帯電電圧を示すグラフである。 図６は、図３に示す制御部によって実行される膜厚測定処理の手順を示すフローチャートである。

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。

［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。

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。

［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。

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。

［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（本発明の帯電部材の一例）、現像装置３３、転写装置３４、クリーニングブレード３５、除電装置４０、定着装置３６、露光装置３９、用紙排出部２７などを備えている。

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に帯電用の直流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（以下「帯電電流」ともいう。）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。

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。

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。なお、本発明の感光体として、単一層構造の感光層を有する感光体ドラム３１を例示するが、複数の層が積層された有機感光体ドラムであっても本発明は適用可能である。

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、除電装置４０が配置されている。

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直流電圧に応じて感光体ドラム３１の外周面の感光層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。本実施形態では、帯電ローラー３２Ａに＋１０００［Ｖ］から＋１２００［Ｖ］の範囲で設定された直流電圧が印加されると、帯電ローラー３２Ａと感光層との間でコロナ放電が起こり、周囲の気体分子がプラスにイオン化されて、これが前記感光層に付着してプラスの静電気が蓄えられる。なお、帯電装置３２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の表面の感光層を静電気で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。また、帯電装置３２は、帯電ローラー３２Ａに−１０００［Ｖ］から−１２００［Ｖ］の直流電圧が印加して、前記感光層にマイナスの静電気を生じさせるものであってもよい。

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。

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。

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。

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。

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。

除電装置４０は、クリーニングブレード３５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。除電装置４０は、感光体ドラム３１の感光層に残った電荷を除去するものである。除電装置４０としては、感光体ドラム３１の外周面に均一の光を照射させて除電するもの、交流放電により除電するもの、或いは導電性の除電ブラシにより除電するものなど、種々の装置を用いることができる。

［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に直流電圧を供給する。帯電圧供給部５２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、感光層が所定の基準電位（例えば＋５００［Ｖ］）となるように直流電圧を供給する。一方、複合機１が後述の膜厚測定モードにあるときに、感光体ドラム３１の感光層を帯電可能な負極性の直流電圧−Ｖｃ（第１直流電圧）を帯電ローラー３２Ａに供給した後に、前記直流電圧Ｖｃとは逆極性（正極性）であって、前記感光層を帯電可能な直流電圧＋Ｖｃ（第２直流電圧）を帯電ローラー３２Ａに供給する。なお、前記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。本実施形態では、複合機１は、前記膜厚測定モードと前記画像形成モードとのいずれかの動作モードで動作する。

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と、切換回路５６とを有する。直流電圧供給回路５３は、帯電ローラー３２Ａに直流電圧を印加して、感光体ドラム３１の感光層を帯電させる。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として、前記直流電圧−Ｖｃ及び前記直流電圧＋Ｖｃを順次帯電ローラー３２Ａに供給する。また、直流電圧供給回路５３は、複合機１が前記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。

切換回路５６は、制御部６２からの切換信号に基づいて、直流電圧供給回路５３から供給される直流電圧の極性を反対の極性に切り換えるものである。切換回路５６は、複合機１が前記画像形成モードにあるときは作動しないが、前記膜厚測定モードにあるときに、制御部６２から前記切換信号が出力されて、その切換信号に基づいて、正極性の前記直流電圧＋Ｖｃを出力するか、負極性の前記直流電圧−Ｖｃを出力するかを切り換える。

電流値検出部５９は、感光体ドラム３１の感光層に直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。なお、本実施形態では、前記膜厚測定モードにおいて、帯電圧供給部から前記直流電圧−Ｖｃが帯電ローラー３２Ａに供給された後に、更に前記直流電圧＋Ｖｃが帯電ローラー３２Ａに供給された状態で、前記電流値検出部５９によって検出された電流値が膜厚測定処理に用いられる。

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。

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、本発明の膜厚測定部として機能する。つまり、制御部６２は、前記膜厚測定モードにおいて、電流値検出部５９によって検出された検出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。

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、決定された前記感光層の膜厚が予め定められた閾値以下になった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。

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、決定された前記感光層の膜厚に対応する電圧値を決定して、帯電ローラー３２Ａへの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。

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閾値や、感光体ドラム３１の感光層の膜厚と前記感光層に流れる帯電電流との対応関係（図４（Ａ）の直線太実線参照）が示された対応情報であるテーブルデータ（第１対応情報）などの情報が記憶されている。

ここで、図４（Ａ）に示される直線８１について説明する。一般に、帯電ローラー３２Ａのように感光体ドラム３１に接触して帯電させる接触帯電方式においては、次式（１）の実験式に示されるように、放電開始電圧Ｖｃｓは、感光体ドラム３１の比誘電率ｋとしたときに、感光層の膜厚ｄに比例することが知られている。

仮に、感光体ドラム３１の比誘電率ｋ＝３とすると、感光層の膜厚ｄ＝３０μｍのときの帯電ローラー３２Ａと感光層との間の放電開始電圧Ｖｃｓは６５２［Ｖ］となる。同様に、感光層の膜厚ｄ＝２０μｍのときの放電開始電圧Ｖｃｓは５８０［Ｖ］となる。つまり、膜厚によって放電開始電圧Ｖｃｓが変わることが分かる。この場合に、前記放電開始電圧Ｖｃｓよりも高い直流電圧を帯電ローラー３２Ａに印加すると、膜厚ｄが薄いほど感光層の帯電電圧は高くなり、帯電電流は大きくなる。また、膜厚ｄが厚いほど感光層の帯電電圧は低くなり、帯電電流は小さくなる。このような関係性を後述する実験によって予め取得した情報が図４（Ａ）の直線８１で示される対応関係である。

図４（Ａ）に示される直線８１の情報は、以下の要領で取得される。まず、膜厚の限界値である最小膜厚（例えば１９μｍ）の感光層を有する感光体ドラム３１を用意し、この感光体ドラム３１を画像形成部２２にセットする。そして、帯電圧供給部５２から前記直流電圧−Ｖｃを帯電ローラー３２Ａに供給する。そして、感光体ドラム３１の感光層の全域が負極性の所定電位に帯電されると、その後、前記直流電圧＋Ｖｃを帯電ローラー３２Ａに供給した状態で、電流値検出部５９の検出値を取得する。このときの電流値が図４（Ａ）における帯電電流Ｉａであって、本発明の第１電流値に相当する。また、膜厚の最大値である最大膜厚（例えば３８μｍ）の感光層を有する感光体ドラム３１を用意し、この感光体ドラム３１を画像形成部２２にセットする。そして、帯電圧供給部５２から前記直流電圧−Ｖｃを帯電ローラー３２Ａに供給する。これによって感光体ドラム３１の感光層の全域が負極性の所定電位に帯電されると、その後、前記直流電圧＋Ｖｃを帯電ローラー３２Ａに供給した状態で、電流値検出部５９の検出値を取得する。このときの電流値が図４（Ａ）における電流Ｉｂ（＜Ｉａ）であって、本発明の第２電流値に相当する。感光層を流れる帯電電流と感光層の膜厚との間には比例関係があるため、前記最小膜厚に対応する帯電電流Ｉａと前記最大膜厚に対応する帯電電流Ｉｂとが分かれば、図４（Ａ）の直線８１が得られる。なお、前記直流電圧−Ｖｃ及び前記直流電圧＋Ｖｃは、いずれも、絶対値が放電開始電圧Ｖｃｓの絶対値よりも大きい。なお、図４の直線８２は、正極性の直流電圧＋Ｖｃだけが帯電されたときに得られる膜厚と帯電電流との関係を示しており、膜厚に対して帯電電流の範囲が直線８１に比べて半分になっていることが読み取られる。

また、ＲＯＭ６２Ｂには、図４（Ｂ）に示されるように、感光体ドラム３１の感光層の膜厚と、画像形成時に帯電ローラー３２Ａに印加される印加電圧との対応関係を示すテーブルデータ７７（第２対応情報）が記憶されている。感光体ドラム３１の感光層が所定の膜厚である場合に、テーブルデータ７７においてその膜厚に対応する印加電圧が帯電ローラー３２Ａに供給されると、前記感光層が所定の基準電位（例えば＋５００［Ｖ］）に帯電される。

以下、図５を参照して、帯電ローラー３２Ａと感光体ドラム３１の感光層との間の放電開始電圧Ｖｃｓについて説明する。図５は、前記最小膜厚（１９μｍ）の感光層及び前記最大膜厚（３８μｍ）の感光層それぞれに対して、負極性及び正極性の直流電圧を印加したときの帯電電圧を示すグラフである。図５において、折れ線９１は前記最小膜厚の感光層の帯電電圧を示しており、折れ線９２は前記最大膜厚の感光層の帯電電圧を示している。

図５に示されるように、折れ線９１及び折れ線９２はともに、正極性の直流電圧を印加したときと、負極性の直流電圧を印加したときとを比較すると、対称な関係性を有している。つまり、正負いずれの直流電圧を印加しても放電開始電圧の大きさ（絶対値）は同じであり、印加電圧が放電開始電圧を超えた場合も同じ傾きで帯電電位が大きくなる。本実施形態では、この特性に着目して、感光体ドラム３１の感光層に負極性の電圧を印加して感光層をマイナスに帯電させた後に、印加する電圧を正極性に切り換えて再び感光層に電圧を印加してプラスに帯電させることによって、感光層の膜厚を精度よく測定することを可能としている。例えば、折れ線９１において、負極側の放電開始電圧が−Ｖｂであり、正極側の放電開始電圧が＋Ｖｂである場合に、直流電圧−Ｖｃを印加して感光層を−Ｖｆｂ（＝−Ｖｃ＋Ｖｂ）に帯電させ、その後、直流電圧＋Ｖｃを印加すると、−Ｖｆｂが電位差の下限の基準になるため、実質的に、感光層と帯電ローラー３２Ａとの電位差は、その基準から２Ｖｃ−Ｖｂの大きさとなる。この場合、前記基準から＋Ｖｂ増加したところで放電が開始されるため、前記電位差から放電開始電圧＋Ｖｂを差し引いた電位２Ｖｃ−２Ｖｂに感光層が帯電されることになる。
同様に、折れ線９２において、負極側の放電開始電圧が−Ｖａであり、正極側の放電開始電圧が＋Ｖａである場合に、直流電圧−Ｖｃを印加して感光層を−Ｖｆａ（＝−Ｖｃ＋Ｖａ）に帯電させ、その後、直流電圧＋Ｖｃを印加すると、２Ｖｃ−２Ｖａの大きさの電位が感光層に帯電されることになる。
このため、直流電圧−Ｖｃを印加した後に更に直流電圧＋Ｖｃを印加したことによる各感光層の帯電電位の差は、２（Ｖｂ−Ｖａ）となる。これは、一方の極性（例えば正極性）の電圧だけを印加したときの電位差Ｖｂ−Ｖａに比べると、電位差は２倍となる。したがって、本実施形態では、前記電位差２（Ｖｂ−Ｖａ）に対応する帯電電流の範囲内で前記最小膜厚から前記最大膜厚を対応付けた対応情報（図４の直線８１参照）が用いられることにより、高い分解能で感光層の膜厚を測定することが可能となる。

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。

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。

次のステップＳ１２では、制御部６２は、除電装置４０を停止させて、感光体ドラム３１上の電化を除去しないようにする。そして、次のステップ１３では、制御部６２は、帯電ローラー３２Ａに直流電圧−Ｖｃを供給（印加）して、感光層を帯電させる。ここで、ステップ１３は、本発明の第１ステップの一例である。

その後、感光体ドラム３１の感光層の全域を帯電させるため、直流電圧−Ｖｃを供給した状態で、感光体ドラム３１が１回転するまで待つ（Ｓ１４）。つまり、直流電圧供給回路５３は、感光層の全域が帯電するまで直流電圧−Ｖｃを帯電ローラー３２Ａに供給する。感光体ドラム３１が一回転して、前記感光層の全域が帯電すると、続いて、制御部６２は、切換回路５６に切換信号を出力して、直流電圧供給回路５３から供給される電圧の極性を反対の極性に切り換えて、直流電圧供給回路５３から直流電圧＋Ｖｃを帯電ローラー３２Ａへ供給させる（Ｓ１５）。ここで、ステップＳ１５は、本発明の第２ステップの一例である。そして、感光層の全域が直流電圧＋Ｖｃによって帯電するまで、再び、感光体ドラム３１が１回転するまで待つ（Ｓ１６）。

次のステップ１７では、制御部６２は、直流電圧＋Ｖｃを帯電ローラー３２Ａに供給したままの状態で、電流値検出部５９から入力された検出値に基づいて前記感光層に流れる帯電電流の電流値を検出する。ここで、ステップＳ１７は、本発明の第３ステップの一例である。

次のステップＳ１８では、制御部６２は、前記ステップＳ１７において検出された帯電電流の電流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。具体的には、制御部６２は、ＲＯＭ６２Ｂ内のテーブルデータ（図４（Ａ）参照）から、前記電流値に対応する膜厚を抽出する。例えば、ステップＳ１７において電流値Ｉａが検出された場合は、それに対応する膜厚１９［μm］が前記テーブルデータから抽出される。また、ステップＳ１７において電流値Ｉｂ検出された場合は、それに対応する膜厚３８［μm］が前記テーブルデータから抽出される。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Ｓ１８が、本発明の第４ステップの一例である。また、ステップＳ１８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。

次のステップＳ１９では、制御部６２は、前記ステップＳ１８で抽出された膜厚が予め定められた閾値以下であるかどうかを判定する。ここで、前記閾値は、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閾値とすることが考えられる。前記膜厚が前記閾値以下であると判定されると、制御部６２は、ステップＳ２０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、前記閾値が膜厚１９［μm］である場合は、前記ステップＳ１８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Ｓ２１に進む。ここで、ステップＳ１９及びＳ２０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Ｓ１９において、抽出された前記膜厚が前記閾値よりも大きい場合は、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Ｓ２１に進む。

次のステップ２１では、ステップＳ１８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Ｓ２１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Ｓ２１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。

続いて、制御部６２は、直流電圧供給回路５３に停止信号を出力して、直流電圧＋Ｖｃ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（Ｓ２２）。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。

上述したように、本実施形態では、制御部６２による前記膜厚測定処理の際に、最初に直流電圧−Ｖｃを帯電ローラー３２Ａに供給し、その後、帯電した電荷を除電することなく、逆極性の直流電圧＋Ｖｃが帯電ローラー３２Ａに供給される。これにより、感光層と帯電ローラー３２Ａとの間の電位差が大きくなるため、印加電圧において感光層の帯電に使用される電圧範囲が拡大され、その結果、前記電圧範囲に対応する帯電電流の電流値の範囲も拡大されるので、測定分解能が高くなり、前記電流値と感光層の膜厚の対応関係とから前記膜厚を正確に測定することができる。
また、従来の同じ測定分解能で感光層の膜厚を測定する場合は、印加電圧Ｖｃの大きさ（絶対値）を従来の半分にすることができる。このため、画像形成時以外の感光層への帯電ストレスを軽減することができる。これにより、感光層の寿命の低下を防止することができ、また、膜厚が薄い状態でピンホールが発生する危険性を低減することができる。

また、制御部６２により決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。

また、制御部６２により決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基準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。

なお、上述の実施形態では、前記膜厚測定処理において帯電ローラー３２Ａに供給される直流電圧の大きさ（絶対値）を同じ電圧値Ｖｃとしているが、これに限られない。後に供給される電圧値は、最初に供給される電圧値以下であって放電開始電圧よりも大きいものであればよい。このような電圧値であっても、測定分解能が従来よりも大きくなり、感光層の膜厚を正確に測定可能となる。

また、上述の実施形態では、前記膜厚測定処理において、最初に負極性の直流電圧−Ｖｃを供給した後に正極性の直流電圧＋Ｖｃを供給する例について説明したが、これに限られない。最初に正極性の直流電圧＋Ｖｃを供給した後に負極性の直流電圧−Ｖｃを供給する実施例であってもよい。

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
４０：除電装置
５２：帯電圧供給部
５３：直流電圧供給回路
５６：切換回路
５９：電流値検出部
６２：制御部

Claims (7)

1. 表面に感光層が設けられた感光体と、
   前記感光層を帯電させる帯電部材と、
   前記感光層を帯電可能な第１直流電圧を前記帯電部材に供給した後に前記第１直流電圧とは逆極性であって前記感光層を帯電可能な第２直流電圧を前記帯電部材に供給する直流電圧供給部と、
   前記直流電圧供給部によって前記第２直流電圧が供給された状態で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、
   前記電流値検出部によって検出された検出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、を備える画像形成装置。
2. 前記直流電圧供給部は、前記感光層の全域が前記帯電部材によって帯電されるまで前記第１直流電圧を前記帯電部材に供給し、その後、前記第２直流電圧を前記帯電部材に供給する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記電流値検出部によって検出された最小膜厚を有する感光層に流れる第１電流値から前記電流値検出部によって検出された最大膜厚を有する感光層に流れる第２電流値までの電流範囲において前記最小膜厚から前記最大膜厚までの各膜厚と電流値との対応関係を示す第１対応情報を記憶する第１記憶部を更に備え、
   前記膜厚測定部は、前記電流値検出部による検出値に対応する前記膜厚を前記第１記憶部の前記第１対応情報から抽出する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記膜厚測定部によって決定された膜厚が予め定められた閾値以下になった場合に前記感光体が交換時期であることを判定する交換時期判定部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。
5. 前記感光層の膜厚と画像形成時に前記感光層に印加される直流電圧の電圧値との対応関係を示す第２対応情報を記憶する第２記憶部と、
   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画像形成時における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４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記直流電圧供給部は、前記第１直流電圧の電圧値の絶対値以下の大きさの前記第２直流電圧を前記帯電部材に供給する請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 感光体を帯電させる帯電部材に前記感光体の感光層を帯電可能な第１直流電圧を供給する第１ステップと、
   前記第１ステップによって前記第１直流電圧を供給した後に前記第１直流電圧とは逆極性で前記感光層を帯電可能な第２直流電圧を前記帯電部材供給する第２ステップと、
   前記第２ステップによって前記第２直流電圧が供給された状態で、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、
   前記第３ステップによって検出された検出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。

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