JPH09190144A - プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光体の寿命を高精度に検知、警告できるプ
ロセスカートリッジを提供する。 【解決手段】 感光体ドラム１、及び帯電ローラ２から
なるプロセスカートリッジ４に、装置本体にて算出され
た感光層の消耗量の積算値を記憶するＲＡＭ１４を設
け、装置本体に、帯電ローラ２に流れる放電電流を検知
もしくは制御する手段と、検知もしくは制御された放電
電流に基づいて感光層の消耗量を算出する手段とを設け
る。帯電ローラ２の放電電流を測定し、放電電流量に基
づいて感光層の消耗量を産算出して、より精度の高い感
光体の寿命検知、警告を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置にお
ける電子写真感光体及び帯電手段を有する画像形成装
置、及びプロセスカートリッジに関する。

【０００２】画像形成装置としては、電子写真複写機、
電子写真プリンター（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザ
ービームプリンタ等）、電子写真ファクシミリ装置など
が含まれる。

【０００３】またプロセスカートリッジとしては、画像
形成に必要なプロセス手段を画像形成装置に対して容易
に着脱可能な交換部品（消耗部品）としたものをいう。

【０００４】

【従来の技術】複写機やページプリンタのエンジンとし
て用いられてきた電子写真画像形成装置は、一般的に以
下のような画像形成プロセス要素によって構成されてい
る。

【０００５】即ちそれは、電子写真感光体、電子写真感
光体の表層を一様に帯電するための帯電手段、像露光に
より静電潜像を形成する露光手段、現像剤たるトナーを
静電潜像に供給することによって顕像化する現像手段、
顕像化されたトナー像を紙などの記録媒体に転写する転
写手段、記録媒体上のトナー像を定着する定着手段、及
び転写後に電子写真感光体上に残ったトナーを掻き落と
すクリーニング手段である。

【０００６】また、上記のような画像形成プロセス要素
を単独もしくはいくつかまとめて、画像形成装置本体に
対し容易に着脱可能な交換部品とするプロセスカートリ
ッジ方式が採用されている。このプロセスカートリッジ
方式は、装置のメンテナンスをサービスマンによらずに
ユーザー自身が行なうことができるため、操作性を格段
に向上することができ、画像形成装置において広く用い
られている。

【０００７】上記のような画像形成装置及びプロセスカ
ートリッジでは各プロセス要素に対し品質を保障できる
目安となる公称寿命（多くの場合は最大可能通紙枚数な
どで示される）が定められ、この公称寿命が超える場合
には交換もしくは補充をするよう促していることが多
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、公称寿
命に対して使用状況により現実の寿命が大きく異なる場
合がある。特に、電子写真感光体は、使用状況、接触帯
電部材の物理特性、クリーニング部材の設定条件などに
より寿命が大きく左右されることがあり、より正確な消
耗度の推定方法による寿命検知及び警告手段が望まれて
いる。

【０００９】また、上記電子写真感光体の潜像形成の安
定化、及び長寿命化が望まれている。

【００１０】従って、本発明の第１の目的は、電子写真
感光体の消耗度をより高精度に推定できるプロセスカー
トリッジ、及び電子写真画像形成装置を提供することで
ある。

【００１１】又、本発明の第２の目的は、電子写真感光
体及びそれを含むプロセスカートリッジの正確な寿命の
検知、警告を行なうことのできる電子写真画像形成装置
を提供することである。

【００１２】更に、本発明の第３の目的は、電子写真感
光体の消耗の主たる要因を制御し、電子写真感光体及び
それを含むプロセスカートリッジの環境安定性や耐久安
定性の向上、長寿命化を達成することができる電子写真
画像形成装置を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置にて達
成される。要約すれば、本発明は、電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に当接して前記電子写真感光体の表
層を均一に帯電する接触帯電部材とを備えた電子写真画
像形成装置において、前記接触帯電部材に流れる放電電
流を検知もしくは制御する手段と、検知もしくは制御さ
れた放電電流に基づいて前記電子写真感光体の消耗量を
算出する手段と、算出された消耗量の積算値を記憶する
手段とを有することを特徴とした電子写真画像形成装置
である。

【００１４】本発明による他の態様によれば、少なくと
も電子写真感光体と、前記電子写真感光体に当接して前
記電子写真感光体の表層を均一に帯電する接触帯電部材
とを備え、電子写真画像形成装置に対して着脱可能なプ
ロセスカートリッジにおいて、前記接触帯電部材を流れ
る放電電流量に基づいて、前記電子写真画像形成装置で
算出された前記電子写真感光体の消耗量の積算値を記憶
する手段を有することを特徴としたプロセスカートリッ
ジが提供される。

【００１５】又、本発明による他の態様によれば、上記
のプロセスカートリッジに着脱可能な電子写真画像形成
装置において、前記接触帯電部材に流れる放電電流を検
知もしくは制御する手段と、検知もしくは制御された放
電電流に基づいて前記電子写真感光体の消耗量を算出す
る手段と、算出した前記電子写真感光体の消耗量の積算
値を前記プロセスカートリッジに記憶させる手段とを有
することを特徴とした電子写真画像形成装置が提供され
る。

【００１６】更に、本発明による他の態様によれば、少
なくとも電子写真感光体と、前記電子写真感光体に当接
して前記電子写真感光体の表層を均一に帯電する接触帯
電部材とを備え、電子写真画像形成装置に対して着脱可
能なプロセスカートリッジにおいて、前記電子写真感光
体の消耗に作用するプロセス要素のうち、いずれかの物
理特性もしくは製造時の物理条件のうち少なくとも一つ
を記憶する手段と、前記接触帯電部材を流れる放電電流
量と前記記憶された物理特性もしくは製造時の物理条件
とに基づいて、前記電子写真画像形成装置で算出された
前記電子写真感光体の消耗量の積算値を記憶する手段と
を有することを特徴としたプロセスカートリッジが提供
される。

【００１７】前記記憶される物理特性は、前記接触帯電
部材の帯電特性の環境変動特性もしくは耐久変動特性の
うち少なくとも一つであることが好ましい。前記記憶さ
れる物理特性は、前記電子写真感光体の放電消耗特性で
あることが好ましい。

【００１８】前記電子写真感光体に当接して現像剤をク
リーニングする弾性規制部材を持ち、前記記憶される物
理特性および製造時の物理条件が、前記電子写真感光体
の摩擦消耗特性および前記弾性規制部材の当接条件であ
ることが好ましい。

【００１９】本発明による他の態様によれば、上記のプ
ロセスカートリッジが着脱可能な電子写真画像形成装置
において、前記接触帯電部材に流れる放電電流を検知す
る手段と、前記接触帯電部材を流れる放電電流量と前記
記憶された物理特性もしくは製造時の物理条件とに基づ
いて前記電子写真感光体の消耗量を算出する手段と、算
出した前記電子写真感光体の消耗量の積算値を前記プロ
セスカートリッジに記憶させる手段とを有することを特
徴とした電子写真画像形成装置が提供される。

【００２０】前記接触帯電部材に流れる放電電流△Ｉａ
ｃを検知する手段は、前記接触帯電部材に放電電圧値以
下の複数の電圧を加えた場合の各々に対する電流値から
比例計数αを求め、帯電時の印加電圧Ｖａｃとその電流
値Ｉａｃから、式、△Ｉａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖａｃに従
って算出することが好ましい。

【００２１】又、本発明による他の態様によれば、上記
のプロセスカートリッジが着脱可能な電子写真画像形成
装置において、前記接触帯電部材に流れる放電電流を前
記記憶された物理特性もしくは製造時の物理条件に基づ
いて制御する手段と、制御された放電電流に基づいて前
記電子写真感光体の消耗量を算出する手段とを有し、算
出した前記電子写真感光体の消耗量の積算値を前記プロ
セスカートリッジに記憶させる手段とを有することを特
徴とした電子写真画像形成装置が提供される。

【００２２】前記接触帯電部材に流れる放電電流△Ｉａ
ｃを制御する手段は、前記接触帯電部材に放電電圧値以
下の複数の電圧を加えた場合の各々に対する電流値から
比例計数αを求め、帯電時の印加電圧Ｖａｃとその電流
値Ｉａｃから、式、△Ｉａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖａｃに従
って放電電流△Ｉａｃを算出し、この放電電流△Ｉａｃ
と前記プロセスカートリッジに記憶された構成要素の前
記物理特性か製造時の物理条件の少なくとも一つに基づ
いて、帯電電流値あるいは帯電電圧値制御を行うことが
好ましい。

【００２３】前記電子写真感光体の消耗量の積算値を記
憶する手段から情報を取り出し、所定の消耗量に達した
とき前記電子写真感光体の交換の警告もしくは装置の動
作の停止を行なうことが好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプロセスカー
トリッジ及び電子写真画像形成装置を図面に則して更に
詳しく説明する。

【００２５】実施例１ 先ず、図１及び図２を参照して、プロセスカートリッジ
が着脱自在に装着される電子写真画像形成装置の概略構
成について説明する。

【００２６】図１及び図２において、電子写真画像形成
装置たる電子写真記録装置は、その略中央に電子写真感
光体たる円筒状の感光体ドラム１を有し、感光体ドラム
１はその軸を中心に矢印方向に回転する。感光体ドラム
１の周りには、バイアス供給電源１０に接続され、感光
体ドラム１の表面を均一に帯電する接続帯電手段たる帯
電ローラ２、帯電された感光体ドラム１の表面を露光し
潜像を形成するレーザー露光装置６、感光体ドラム１の
近傍にわずかな距離を置いて設置され、潜像を現像剤
（トナー）８により可視像とする現像装置５、給紙され
た記録媒体である転写材９に可視像であるトナー像を転
写する転写装置７、感光体ドラム１の残留トナーを除去
するクリーニング装置３等が配設されている。

【００２７】上記の電子写真記録装置ではメンテナンス
を容易にするために、いくつかのプロセス要素を組み合
わせて（もしくは単独のプロセス要素で）プロセスカー
トリッジとして画像形成装置からの脱着が容易な構成と
されている。複数のプロセス要素を組み合わせる例では
図１に示すような感光体ドラム１、帯電装置２、クリー
ニング装置３を一体化した潜像プロセスカートリッジ３
５や、単独のプロセス要素の例では図１中に示すような
現像装置５を現像プロセスカートリッジ１１６としたも
のがある。もちろん、上記の例の他にもプロセスカート
リッジを構成するプロセス要素の組み合わせは自由であ
る。

【００２８】なお、本実施例においては、感光体ドラム
１及び接触帯電部材たる帯電ローラ２を一体的に組合せ
たプロセスカートリッジ４とし、装着手段により、装置
本体１００に対して着脱自在とした。

【００２９】図３には、本発明に係る放電電流量測定系
のブロック図が示される。図３において、１０は帯電バ
イアス電源、１１は帯電電流・印加電圧測定装置、２は
メモリ、１３はデータの演算および入出力制御を行うＣ
ＰＵ、１４は感光体消耗量記憶手段たる不揮発性のＲＡ
Ｍである。１５は警告表示装置である。

【００３０】図３には、本発明に係る放電電流量測定系
のブロック図が示される。同図において、装置本体に
は、帯電バイアス電源１０、帯電電流・印加電圧測定装
置１１、メモリ１２、及びデータの演算・入出力制御を
行うＣＰＵ１３が設けられ、プロセスカートリッジ４に
は、感光体消耗量記憶手段たる不揮発性のＲＡＭ１４が
設けられる。

【００３１】次に本実施例の画像形成装置における画像
作成過程を述べる。

【００３２】本実施例の感光体ドラム１は円筒状のアル
ミシリンダに複数層からなる感光層を塗布したものであ
り、その軸を中心に一方向に回転する。帯電ローラ２
は、芯金の回りに１０⁸ 〜１０¹⁰Ω・ｃｍの体積抵抗を
持つ導電性弾性層を持ち、感光体ドラム１に接触して感
光体ドラムの回転とともに従動するように設置されてい
る。

【００３３】帯電ローラ２には帯電バイアス電源２４が
接続され、感光体ドラム１と帯電ローラ２間に直流バイ
アスに交流バイアスを重畳したバイアスが印加できるよ
うになっている。前記帯電バイアスは感光体ドラム１の
回転駆動中に印加され、感光体ドラム１の表面は順次所
定の電位に帯電される。感光体ドラム１と帯電ローラ２
の間に印加される交流バイアスの最大振幅Ｖａｃはその
雰囲気下での放電開始電圧Ｖｔｈの２倍以上である必要
がある。この条件下では感光体ドラム１の表面電位は印
加される直流バイアスにおおよそ収束し、ほぼ一様に帯
電される。

【００３４】帯電された感光体ドラム１の表面は、レー
ザー露光装置６から出力される画素信号に対応して変調
されたレーザー光により走査露光され、感光体ドラム１
の露光部分の電位が下がることにより静電潜像が形成さ
れる。

【００３５】感光体ドラム１上の潜像は、感光体ドラム
１の近傍にわずかな距離を置いて設置された現像装置５
によってトナー８を供給され可視像となる。本実施例で
は感光体ドラム１と現像装置５の間には直流バイアスに
交流バイアスを重畳したバイアスが加えられ、トナー８
が現像装置５から感光体ドラム１へ飛翔して現像するい
わゆるジャンピング現像方式を用いた。トナー８により
可視化された像は転写装置７により転写材９に転写され
る。転写された可視像は転写材９と共に図示しない定着
装置３３に搬送され熱もしくは圧力により定着され記録
画像となる。

【００３６】一方、転写されず感光体ドラム１上に残っ
たトナー８は、クリーニングブレード３により感光体ド
ラム１から除かれる。この後、感光体ドラム１は再び帯
電ローラ２によって帯電され上述の行程を繰り返す。上
記で感光体ドラムの周速（以下プロセススピード）は５
０ｍｍ／ｓｅｃである。

【００３７】本実施例のような構成では、後述するよう
に、感光体ドラムの感光層が帯電による放電によって徐
々に削れて、ある限度以上消耗が進むと使用不能とな
る。本発明の主旨は、放電電流量を測定し、放電電流量
に基づいて感光層の消耗度を算出して、より精度の高い
感光体の寿命の検知、警告を行うことを目的とする。

【００３８】次に本実施例におけるプロセスカートリッ
ジ４における各構成要素の具体例を以下に述べる。

【００３９】感光体ドラム１は、直径４０ｍｍのアルミ
ニウム製シリンダ表面に、光の干渉を抑え上層の接着性
を向上させる下引き層、光電荷発生層、電荷輸送層の３
層を下から順に塗り重ねた構成をとっている。電荷輸送
層は感光体ドラムの表層であり、本実施例では約２５μ
ｍの厚さに設定されている。

【００４０】帯電ローラ２は、直径６ｍｍの芯金に導電
フィラー入りのゴム層（層厚６ｍｍ）を金型成形で同心
一体に成形したもので、表面に高抵抗の薄層（エピクリ
ルヒドリンゴム：体積抵抗（室温）約１０⁹ Ω・ｃｍ）
を被覆したものである。上記高抵抗層は、感光体ドラム
１にピンホールが生じた場合の帯電不良を防止する目的
で設けたものである。

【００４１】本実施例のプロセスカートリッジ４は、感
光体ドラム１、帯電ローラ２を一体化しプリンターから
容易に着脱可能としたものである。このプロセスカート
リッジ４にはさらに感光体消耗量記憶手段たる不揮発性
のＲＡＭ１４が設置されており、図示しない接点を通じ
て本体に設けられているＣＰＵ１３からデータの書き込
み、読み出しができるようになっている。

【００４２】次に本実施例における放電電流量及び感光
体ドラムの消耗度の算出について詳細に説明する。な
お、本実施例では、周波数１０００Ｈｚの正弦波交流に
−７００Ｖの直流バイアスを重畳した帯電バイアスを用
い、帯電ローラに流れる交流帯電電流Ｉａｃが定電流制
御されている。また、帯電バイアスはドラム回転中、常
に印加されている。

【００４３】本実施例の帯電ローラ２と感光体ドラム１
間のインピーダンスＺｃは、図４の等価回路によって表
されると考えてよい。図４において、Ｒｃは帯電ローラ
の抵抗、Ｃｃは帯電ローラの静電容量、Ｃｄは感光体ド
ラムの静電容量、Ｃａｉｒは帯電ローラと感光体ドラム
間の微小エアギャップの静電容量である。

【００４４】放電が起きていない場合は、インピーダン
スＺｃに従って、印加交流電圧Ｖａｃ（最大振幅値；Ｖ
ｐｐ）と帯電交流電流Ｉａｃの間には以下の関係が成立
している。

【００４５】 Ｉａｃ＝Ｉｚ ； Ｉｚ＝α・Ｖａｃ、 α＝１／（√２・Ｚｃ） しかしながら、放電が起きているとき、即ち、Ｖａｃ
（Ｖｐｐ）≧２×Ｖｔｈ（Ｖ）のときは、図５のグラフ
に示すように上記の関係からはずれ、Ｉａｃ≧Ｉｚとな
る。実施例の説明では、このＩａｃとＩｚの差△Ｉａｃ
を放電電流量と規定する。

【００４６】放電が起きているときには電気的な過渡現
象を含むため、理論的に放電電流量△Ｉａｃを求めるこ
とは難しい。さらには、放電電流量△Ｉａｃは、温湿度
や帯電部材の当接条件、物性、トナーによる汚れなどに
影響されやすく常に一定ではない。よって、放電電流量
△Ｉａｃは印字動作毎に、もしくは一定時間毎に求める
必要がある。

【００４７】放電電流量△Ｉａｃは、以下の式（１）に
よって算出する。

【００４８】 △Ｉａｃ＝Ｉａｃ − α・Ｖａｃ・・・（１） 上記の比例定数αは未放電状態のＩａｃ、Ｖａｃから求
める（後に詳述する）。本実施例では帯電電流Ｉａｃを
定電流制御している。本実施例では帯電電流Ｉａｃを９
００μＡとしたとき、環境変化も含めて（１０℃、湿度
１５％〜３５℃、湿度９０％）、印加交流電圧Ｖａｃは
１４００Ｖｐｐ〜２２００Ｖｐｐ、放電電流量△Ｉａｃ
は１００μＡ〜２００μＡの範囲内にあった。

【００４９】ところで上記のように接触帯電を行う場合
は、感光体の表層で放電が起こるため、放電が弱くても
放電劣化の影響は無視できない。本実施例でも感光体ド
ラム表層の放電劣化が起こっており、前述の電荷輸送層
の消耗という形で表れる。感光体ドラムの電荷輸送層は
放電により生成する荷電粒子（イオン、電子）の衝突の
ため、電荷輸送層を構成する有機樹脂の分子鎖が切れて
脆くなり、クリーニングブレードで削り取られやすくな
る。

【００５０】また、ＡＣバイアスを用いて帯電する場合
は、ＤＣバイアスのみで帯電する場合に較べて上記荷電
粒子の衝突頻度がはるかに高いため放電による電荷輸送
層の劣化及び削れによる消耗が顕著である。本実施例の
電荷輸送層の消耗要因はほとんどが放電劣化に起因する
消耗であり、クリーニングブレードなどによる機械的な
摩耗もあるが本実施例ではほとんど無視できる程度のも
のである。

【００５１】本実施例では、放電電流量△Ｉａｃに対す
る電荷輸送層の消耗量（削れ量）λは、図６のグラフに
示すように、実用放電電流範囲（上記１００μＡ〜２０
０μＡ）においてほぼ良好な比例関係にある。電荷輸送
層の消耗量λに対する放電電流量依存係数をβとする
と、本実施例の時間ｔ（ｓｅｃ）当たりの電荷輸送層の
消耗量λは以下の式（２）で算出することができる。

【００５２】 λ ＝ β・△Ｉａｃ・ｔ・・・（２） 以下に、電荷輸送層の積算消耗量の算出手順を、図７、
図８、及び図９に示すフローチャートに従って詳細に述
べる。

【００５３】まず、放電電流量を求めるための比例定数
αを図７のフローチャートに従って求める。比例定数α
を求めるため放電電圧以下のサンプリング電圧を帯電動
作と同様の条件下で帯電ローラに加える。通常の環境で
放電開始電圧Ｖｔｈは５５０Ｖであるから、上記サンプ
リング電圧はＶｔｈ×２＝１１００Ｖｐｐ以下であれば
よい。感光体ドラムを回転と同時に帯電バイアス電源１
０で所定のサンプリング電圧Ｖ１を帯電ローラに加え
（Ｓ２）、Ｖ１に対する交流電流値Ｉ１を帯電電流・印
加電圧測定装置１１で測定する（Ｓ３）。続けてＶ１、
Ｉ１の値をメモリ１２に格納する（Ｓ４）。

【００５４】次にサンプリング電圧の設定を所定の変動
値△Ｖだけ変えてＶ２とし、上記と同様にサンプリング
電圧Ｖ２でＩ２を測定して値をメモリ１２に格納する
（Ｓ５）。そして所定の回数ｎに達するまで上記を繰り
返す（Ｓ６）。所定の回数ｎに達したならば、メモリ１
２に格納された測定結果Ｖ１〜Ｖｎ、Ｉ１〜ＩｎをＣＰ
Ｕ１３に読み出し（Ｓ６）、電圧値に対する帯電電流量
の傾きを最小自乗法により算出し（Ｓ７）、比例定数α
としてメモリ１２に格納する（Ｓ８）。

【００５５】本実施例においては、サンプリング数ｎ＝
２０とし、初期値Ｖ１＝６００Ｖｐｐ、変化量△Ｖ＝２
０Ｖｐｐとした。上記ｎ、Ｖ１、△ＶはあらかじめＣＰ
Ｕ１３内に記憶させておく（Ｓ１）。

【００５６】この比例定数αは前記のように本実施例の
帯電ローラと感光体ドラム間のインピーダンスＺｃによ
ってほぼ決まるため、温度変化もしくは耐久劣化などに
よる帯電ローラの抵抗の変化や感光層の膜厚の変化に応
じて変化するが、通常の使用条件では温湿度など環境の
大幅な変化が無い限り、比例定数αが急速に変化するこ
とはない。よって、上記の比例定数αを求める動作はプ
リンタの電源投入時かプロセスカートリッジの挿入時も
しくは電源投入から一定時間間隔（数十分〜数時間）で
行えばよく、常に行う必要はない。

【００５７】続いて、寿命検定を図８のフローチャート
に従って行う。まず、プロセスカートリッジ４のＲＡＭ
１４から以前の積算消耗量データΛを読み出して寿命検
定を行う（Ｓ１２）。寿命検定では『１．寿命であ
る』、『２．寿命が近い』、『３．寿命を迎えていな
い』、の三段階の判断がなされる。

【００５８】感光体の電荷輸送層は、ある厚さλｔｈ以
下になるとリークが起きやすくなり、画像不良の出現確
率が急激に増大する。従って、この時点で感光体が寿命
を迎えたと判断する。積算消耗量データΛと初期の電荷
輸送層厚λｉｎｉｔ及びλｔｈから、第一目標値λ１
（＝λｉｎｉｔ−λｔｈ）を設定し、Λ＞λ１となった
場合に『１．寿命である』と判断する。『１．寿命であ
る』と判断されれれば警告表示装置１５でカートリッジ
の交換を促す旨の警告を行い（Ｓ１３）、ユーザーが手
動で解除手続を行わなければ次の画像形成動作に入らな
いように制御される（Ｓ１３）。また、マージン△λを
任意に定めて、第２目標値λ２（＝λｉｎｉｔ−λｔｈ
＝△λ）を設定し（Ｓ１４）、Λ＞λ２となった場合に
『２．寿命が近い』と判断する。『２．寿命が近い』と
判断されれば警告表示装置１５でカートリッジの寿命が
近い旨の警告を行い次の動作（もしくは待機動作）に移
る（Ｓ１５）。Λ≦λ２ならば『３．寿命を迎えていな
い』と判断する。『３．寿命を迎えていない』と判断さ
れれば何もせずに次の動作（もしくは待機動作）に移る
（Ｓ１６）。

【００５９】尚、「寿命警告表示・次動作以降停止」を
解除するときには、手動入力による停止解除手続きを行
ない、停止解除を行なう（Ｓ１７）。

【００６０】本実施例の感光体では、λｉｎｉｔ＝２５
μｍ、λｔｈ≒１０μｍとし、また、上記マージン△λ
を２μｍとした。よって第１および第２目標値は、λ１
＝１５μｍ、λ２＝１３μｍである。上記λ１、λ２は
あらかじめＣＰＵ１３内に記憶させておく。

【００６１】次に積算放電電流量ΣＩａｃおよび電荷輸
送層の積算消耗量Λを図９に示すフローチャートに従っ
て求める。

【００６２】帯電動作が準備され、帯電動作可能信号が
入力されると（Ｓ２１）、ＣＰＵ１３内で放電電流量の
積算データΣＩａｃを零にリセットし、メモリ１２に記
憶された比例定数αを読み込む（Ｓ２２）。帯電動作開
始信号が入力され（Ｓ２３）、帯電が開始されると（Ｓ
２４）、所定のクロック信号（時間間隔ｔ）毎に（Ｓ２
５）、その瞬間の帯電交流電流Ｉａｃ、印加交流電圧Ｖ
ａｃを帯電電流・印加電圧測定装置１１で測定し（Ｓ２
６）、ＣＰＵ１３内にすでに記憶させてある上述の式
（１）に従って放電電流量△Ｉａｃを算出する（Ｓ２
７）。

【００６３】算出した放電電流量△Ｉａｃにクロック信
号間隔ｔを乗じた値を、帯電動作が終了するまで（もし
くは紙詰まりなどのため帯電動作を強制的に終了させら
れるまで）、クロック信号毎に積算データΣＩａｃに積
算する（Ｓ２８）。本実施例クロック信号間隔ｔは５０
ｍｓｅｃであり、放電電流量△Ｉａｃは感光体ドラムと
帯電ローラの接触具合や印字パターンにより１回転当た
り２０〜５０μＡほど変動する。

【００６４】次に電荷輸送層の積算消耗量Λを求める。
一連の画像動作が終了した時点で上記の積算データΣＩ
ａｃから電荷輸送層の消耗量λを、上述の式（２）に基
づいて、以下の式（３）で算出する（Ｓ３０）。

【００６５】 λ ＝ β ・ ΣＩａｃ・・・（３） ΣＩａｃ≒ Σ（△Ｉａｃ・ｔ） このとき、式（３）中の放電電流量依存係数βはあらか
じめＣＰＵ１３に記憶させておくものとする。続いて、
プロセスカートリッジ４のＲＡＭ１４から以前の積算消
耗量データΛを読み出して上記の消耗量λをΛに加算す
る（Ｓ３１）。得られた新たな積算消耗量データΛでプ
ロセスカートリッジ４のＲＡＭ１４内の消耗量データΛ
を更新し（Ｓ３２）、最初に行った寿命検定を行う（Ｓ
３３）。

【００６６】なお、本実施例の放電電流量依存係数βは
約８×１０⁴ （ｍ／Ａ・ｓｅｃ）であり、Ａ４サイズ紙
一枚を印字するのに必要な帯電時間を１２．５（ｓｅ
ｃ）、帯電時間中の平均放電電流量△Ｉａｃが１５０
（μＡ）とすると、積算消耗量Λは千枚当たり１．５μ
ｍ程度となる。

【００６７】以上説明したように、本発明の主旨は、主
たる感光体の劣化要因である放電電流量の積算量を求め
ることで、感光体の消耗量の積算値を算出し、従来に較
べてより正確な感光体寿命の推定を可能とすることであ
る。

【００６８】本実施例では着脱可能なプロセスカートリ
ッジに消耗量データを記憶する不揮発性のＲＡＭ１４を
備えた例を示した。よって本実施例ではプロセスカート
リッジを途中で取り出したり、他のものに交換してもプ
ロセスカートリッジの寿命の推定に影響しない。

【００６９】また、感光体、帯電部材などをプロセスカ
ートリッジのような容易に交換可能な形態にせず、画像
形成装置本体に直接設置されていても、放電電流量の積
算量を求めることで感光体の消耗量の推定が可能ならば
本発明の主旨に反しない。このような場合、消耗量記憶
手段たるＲＡＭなどの記憶素子の設置場所は限定されな
い。

【００７０】実施例２ 次に、本発明に係る実施例２について、前出の図１〜図
３を参照して説明する。なお、本実施例の画像形成装置
における画像作成プロセス、及びプロセスカートリッジ
４における各構成要素も、帯電ローラを除いて実施例１
と同様であるのでそれらの説明を援用する。

【００７１】本実施例の帯電ローラは、環境変動が大き
く、帯電交流電流Ｉａｃを９００μＡとした定電流制御
を行うと、１０℃、湿度１５％ 〜 ３５℃、湿度９０
％の環境変化で印加交流電圧Ｖａｃは１２００Ｖｐｐ〜
２６００Ｖｐｐ、放電電流量△Ｉａｃは５０μＡ〜４０
０μＡの範囲で変化する。放電電流量△Ｉａｃの大幅な
変動は感光層の消耗度の大幅な変動となり、使用環境で
プロセスカートリッジ寿命が大きく変わってしまう可能
性がある。従来はこのような環境変動特性の大きな帯電
ローラは除外されていたため、帯電ローラの生産性にか
なりの制限が加えられていた。

【００７２】本実施例の主旨は、放電電流量△Ｉａｃが
定められた範囲を超えないように制御し、帯電能力を落
とさない範囲で感光体の消耗を極力抑え、制御された放
電電流量に基づいて感光層の消耗量を算出してより精度
の高い感光体の寿命の検知、警告を行うことを目的とす
る。

【００７３】本実施例における放電電流量設定について
詳細に述べる。なお、本実施例でも実施例１と同じく、
周波数１０００Ｈｚの正弦波交流に−７００Ｖの直流バ
イアスを重畳した帯電バイアスを用いている。均一な帯
電に必要な最低限の放電電流量△Ｉａｃはプロセススピ
ードなどによるが、本実施例では１００μＡ以上必要で
ある。１００μＡ未満では放電ムラによるカブリなどの
発生頻度が増す。しかしながら、感光体ドラムの消耗量
は、前述したように放電電流量にほぼ比例するので必要
以上の電流を流すと感光体ドラムの消耗が激しくなる。
また、放電電流量△Ｉａｃは、感光体ドラムと帯電ロー
ラの接触具合や印字パターンにより１回転当たり２０〜
５０μＡほど変動する。

【００７４】以上を考慮して本実施例では最小放電電流
Ｉｍｉｎを１００μＡ、最大放電電流Ｉｍａｘを２００
μＡに設定して以下の式（４）を満たすように制御す
る。

【００７５】 Ｉｍｉｎ≦△Ｉａｃ≦Ｉｍａｘ・・・（４） 本実施例のＣＰＵ１３内には上記のＩｍｉｎ、Ｉｍａｘ
をデータとしてあらかじめ記憶させておくものとする。

【００７６】放電電流量△Ｉａｃの制御手順を、図１０
に示すフローチャートに従って詳細に述べる。

【００７７】まず、比例定数αを実施例１と同様にして
求める（Ｓ４１、Ｓ４２）。続いて予備帯電動作に入る
（Ｓ４３）。予備帯電動作が準備されると、ＣＰＵ１３
内で放電電流量の積算データΣＩａｃと時間計測カウン
タＮを零にリセットする。予備帯電動作が開始されると
所定のクロック信号（時間間隔ｔ）毎に（Ｓ４４）、そ
の瞬間の帯電交流電流Ｉａｃ、印加交流電圧Ｖａｃを帯
電電流・印加電圧測定装置１１で測定し（Ｓ４５）、Ｃ
ＰＵ１３内にすでに記憶させてある式（１）に従って放
電電流量△Ｉａｃを算出する（Ｓ４６）。

【００７８】続けてＣＰＵ１３内にすでに記憶させてあ
るＩｍｉｎ、Ｉｍａｘデータと算出した放電電流量△Ｉ
ａｃを比較し（Ｓ４７）、式（４）に従ってＩｍｉｎ＞
△Ｉａｃならば帯電バイアス電源を制御して帯電交流電
流Ｉａｃを増加させ（Ｓ４８）、△Ｉａｃ＞Ｉｍａｘな
らばＩａｃを減少させる（Ｓ４９）。式（４）を満たす
条件の定電流制御値Ｉａｃが見つかったならば（Ｓ４
９）、ＣＰＵ１３内のカウンタＮに１を加え（Ｓ５
０）、そのＩａｃで再び上記比較を繰り返し、感光体ド
ラム１回転の時間Ｔ以上の間、式（４）を満足し続けれ
ば、即ちＴ＜Ｎ・ｔならば（Ｓ５１）、そのＩａｃの値
をメモリ１２内に記憶して予備帯電動作を終了する。

【００７９】帯電交流電流Ｉａｃは温度変化もしくは耐
久劣化などによる帯電ローラの抵抗の変化や感光層の膜
厚の変化に応じて変化するが、通常の使用条件では温湿
度など環境の大幅な変化が無い限り、大きく変化するこ
とはない。よって、上記の予備帯電動作はプリンタの電
源投入時かプロセスカートリッジの挿入時もしくは電源
投入から一定時間間隔（数十分〜数時間）で行えばよ
く、常に行う必要はない。

【００８０】次に、プロセスカートリッジ４のＲＡＭ１
４から以前の積算消耗量データΛを読み出して寿命検定
を行う（Ｓ５２）。寿命検定の詳細については実施例１
と同様であるので省略する。

【００８１】次に電荷輸送層の積算消耗量Λを求める
（Ｓ５３）。加えられる帯電バイアスは上記で定めたＩ
ａｃで定電流制御される。まず積算放電電流量ΣＩａｃ
を求め、次いでΣＩａｃに基づいて積算消耗量Λを求め
るが、算出の詳細については実施例１と同様であるので
省略する。得られた新たな積算消耗量データΛでプロセ
スカートリッジ４のＲＡＭ１４内の消耗量データΛを更
新し、最初に行った寿命検定を行う（Ｓ５４）。

【００８２】本実施例では着脱可能なプロセスカートリ
ッジに消耗量データを記憶する不揮発性のＲＡＭ１４を
備えた例を示した。よって本実施例ではプロセスカート
リッジを途中で取り出したり、他のものに交換してもプ
ロセスカートリッジの寿命の推定に影響しない。

【００８３】また、感光体、帯電部材などをプロセスカ
ートリッジのような容易に交換可能な形態にせず、画像
形成装置本体に直接設置されていても、放電電流量△Ｉ
ａｃが定められた範囲を超えないように制御し、感光体
の消耗を極力抑え、放電電流量の積算量を求めることで
感光体の消耗量の推定が可能ならば主旨に反しない。こ
のような場合、消耗量記憶手段たるＲＡＭなどの記憶素
子の設置場所は限定されない。

【００８４】実施例３ 次に本発明に係る実施例３を、図１１を用いて説明す
る。尚、実施例１と同等の構成要素については同一符号
を付す。

【００８５】図１０には、感光体ドラム１、帯電ローラ
２、及びクリーニングブレード３を含むプロセスカート
リッジ１６を内包したレーザービームプリンターの一実
施例を示す概略構成が示される。現像装置５、レーザー
露光装置６、転写装置７、トナー８は、実施例１と同様
である。

【００８６】また、放電電流量側定系は、図１１のブロ
ック図で示す。本実施例において、装置本体には、帯電
バイアス電源１０、帯電電流・印加電圧測定装置１１、
メモリ１２、及びデータの演算および入出力制御を行う
ＣＰＵ１３が設けられ、プロセスカートリッジ１８には
不揮発性のＲＡＭ１４が設けられる。

【００８７】本実施例のプロセスカートリッジ１６は、
上記の感光体ドラム１、帯電ローラ２、クリーニングブ
レード３を一体化しプリンターから容易に着脱可能とし
たものである。本実施例の感光体ドラムは実施例１のよ
うに、直径４０ｍｍのアルミニウム製シリンダ表面に、
下引き層、光電荷発生層、電荷輸送層を下から順に塗り
重ね、さらに電荷輸送層に較べて帯電劣化に強く、削れ
難い表面保護層を持つ４層構成となっている。本実施例
では、電荷輸送層の厚さが約１２μｍ、表面保護層の厚
さが約４μｍに設定されている。

【００８８】クリーニングブレード３は、ウレタンゴム
を支持板金３ａに一体成形したもので、感光体ドラム１
にそのエッジ部を所定の角度、所定の圧力で当接するよ
うに設定されている。本実施例での当接角度は１５°、
単位長さ当たりの当接圧は４５ｇ／ｃｍである。

【００８９】プロセスカートリッジ１６にはさらに感光
体消耗量記憶手段および製造条件記憶手段たる不揮発性
のＲＡＭ１４が設置されており、図示しない接点を通じ
て本体に設けられているＣＰＵ１３からデータの書き込
み、読み出しができるようになっている。

【００９０】本実施例の画像作成プロセスは実施例１と
ほぼ同様であるが、感光体ドラムの感光層の消耗を軽減
するために、図１３の波形図に示されるように、帯電バ
イアスを画像部のみ交流バイアスを加え、非画像部の帯
電は直流バイアスのみで行う。直流バイアスでのみ帯電
された場合は、放電による感光体の消耗は交流バイアス
を重畳して帯電される場合に較べて非常に小さいため、
感光体の寿命延長に効果がある。非画像部で帯電を行う
のは帯電前の表面電位が低い（ドラム表面にある電荷量
が少ない）と一度の帯電で電荷の供給が追いつかず、電
位が下がってしまう懸念があるためである。直流バイア
スでのみ帯電された感光体ドラムの表面電位は、交流バ
イアスを重畳して帯電される場合に較べて均一性に劣っ
ているが、交流バイアスによる帯電で即座に均一にでき
る。

【００９１】本実施例では、画像部で周波数１０００Ｈ
ｚの正弦波交流に−７００Ｖの直流バイアスを重畳した
帯電バイアスを用い、帯電ローラに流れる交流帯電電流
Ｉａｃ（μＡ）により定電流制御され、非画像部では−
１２５０Ｖの直流バイアスの定電圧制御を行う。

【００９２】本実施例における感光体ドラムの消耗量の
算出について詳細に説明する。

【００９３】本実施例においても感光体の消耗の主要因
は交流帯電による放電劣化であるが、放電劣化しにくい
表面保護層があり、加えて非画像部でＤＣ帯電を行って
いるため、放電劣化に起因する消耗以外にもクリーニン
グブレードなどによる表面保護層の機械的な摩耗も無視
できなくなる。この機械的な摩耗量をλ’で表すと以下
のように示される。

【００９４】 λ’＝ γ・Ｔｄ ・・・（５） γ ＝ｆ（δ，θ，ｖｐ）≒ｋ・δ 上記の式でγは表面保護層の機械的摩耗係数で、侵入量
δ、設定角θ、プロセススピードｖｐの関数で表され
る。

【００９５】図１４に示すように本実施例では、侵入量
δを、感光体ドラム１がない状態で設置したクリーニン
グブレード３の先端の位置と、実際に感光体ドラム１を
設置したときの感光体ドラムの表面との最短距離とし、
設定角θを感光体ドラム１がない状態で設置したクリー
ニングブレード３の当接面と、実際に感光体ドラム１を
設置したときの感光体ドラム１の表面の交点の角度とし
て定義した。Ｔｄは感光体の回転時間（感光体とクリー
ニングブレードの摺擦時間）である。本実施例の設定で
の機械的摩耗係数γは、侵入量δに最も大きく依存し、
上記のようにγ≒ｋ・δ（ｋ：比例係数）で表せる。

【００９６】侵入量δはクリーニングブレードに所定の
当接圧を与えるように設定されるものであるが、カート
リッジ製造時にはある程度のばらつきを許容している。
本実施例ではクリーニングブレードの侵入量δの中心設
定値を０．７ｍｍとし±０．２ｍｍのばらつきを製造時
に許容するものとする。

【００９７】一方、本実施例における感光体ドラムは、
感光体の消耗の度合いによって、感光体の放電電流量に
対する削れ方が変化する特性を持っている。これは表面
保護層とその下の電荷輸送層の境界で両方の層が混じり
あっている部分があり、この混合部が表面保護層に較べ
削れ易くなっているためである。これは実施例１で述べ
た放電電流量依存係数が上記の混合部を境に変化するこ
とを意味する（以下表面保護層の放電電流量依存係数を
β’、混合部の放電電流量依存係数をβ”で表す）。

【００９８】本実施例の場合、表面保護層４μｍのうち
上記の混合部が約１．５μｍである。よって、放電電流
量依存係数が変わる感光体ドラムの消耗量λ０は２．５
μｍである。この混合部では表面保護層の削れ方にムラ
ができやすく、表面保護層の平均が約０．５μｍ以下に
なると感光体表層の一部に保護層がない部分ができ、ク
リーニング不良が発生する頻度が急激に増大する。よっ
て、本実施例では実施例１で示した第１目標値λ１を
３．５μｍ、マージン△λを０．５μｍとして第２目標
値λ２を３．０μｍに設定した。

【００９９】本実施例のプロセスカートリッジ１６のＲ
ＡＭ１４内には上記の製造時の侵入量δ、比例係数ｋ、
放電電流量依存係数β’、β”、λ０、λ１、λ２をデ
ータとしてあらかじめ記憶させておくものとする。

【０１００】電荷輸送層の積算消耗量Λの算出手順を図
１５、図１６に示すフローチャートに従って説明する。

【０１０１】まず、放電電流量△Ｉａｃを算出するため
の定数αを求める。この求め方は実施例１と同様なので
省略する（図７参照）。次に図１５に示すように積算放
電電流量ΣＩａｃを求める。おおよそ実施例１の図９の
フローチャートのフローと同様であるが本実施例では、
非画像部のＤＣ帯電期間は交流電流が流れないので、放
電電流量△Ｉａｃの実質的な積算期間は画像部の交流帯
電動作の開始から停止までの期間である。また同時に感
光体ドラムの回転開始から停止までのクロック信号数を
カウントし、回転時間Ｔｄを求める。

【０１０２】次に図１６のフローチャートに示すように
積算消耗量Λを求める。一連の画像形成動作が終了した
時点か、紙詰まりなどのため画像形成動作を強制的に終
了させられた時点で、プロセスカートリッジ４のＲＡＭ
１４内の以前の積算消耗量データΛ及びδ、ｋ、β’、
β”、λ０、λ１、λ２をＣＰＵ１３に読み出し（Ｓ６
１）、消耗量λをΛ≦λ０ならば（Ｓ６２）、以下に示
すの式（６）でΛ＞λ０ならば式（７）で算出する（Ｓ
６３、Ｓ６４）。

【０１０３】 λ ＝ β’・ΣＩａｃ＋ｋ・δ・Ｔｄ ・・・（６） λ ＝ β”・ΣＩａｃ＋ｋ・δ・Ｔｄ ・・・（７） 本実施例では、ｋ≒１、７６×１０^-8（ｓｅｃ^-1）、
β’≒３、７０×１０^-5（μｍ／ｓｅｃ）、β”≒１．
２１×１０^-4（μｍ／ｓｅｃ）である。続いて、上記の
消耗量λを以前の積算消耗量データΛに加算し（Ｓ６
５、Ｓ６６）、得られた新たな積算消耗量データΛでプ
ロセスカートリッジ４のＲＡＭ１４内の消耗量データΛ
を更新する（Ｓ６７、Ｓ６８）。なお、Λ＞λ０だった
ならば寿命検定を行う。

【０１０４】続いて、実施例１の図８のフローチャート
で説明したステップ（Ｓ１２〜Ｓ１７）に対応するステ
ップ（Ｓ７２〜Ｓ７７）を実施する。尚、説明は実施例
１の説明を援用する。

【０１０５】上記のように、本実施例の主旨は、感光体
の消耗が放電電流量だけでなく、構成要素の物理特性や
製造時の物理条件によって影響を受ける場合に、これら
を記憶する手段を設けることにより、より精度の高い感
光体の寿命の検知、警告を行うことである。

【０１０６】実施例４ 次に、本実施例に係る実施例４について、図１７〜図１
９により説明する。

【０１０７】図１７には、本実施例に係る放電電流量制
御系のブロック図が示される。図１７において、装置本
体には、帯電バイアス電源１０、帯電電流・印加電圧測
定装置１１、メモリ１２、帯電バイアス制御を兼ねるデ
ータの演算及び入出力制御ＣＰＵ１３、警告表示装置１
５、及び温湿度検知装置１７が設けられ、プロセスカー
トリッジ１６には感光体消耗量記憶手段たる不揮発性の
ＲＡＭ１４が設けられている。なお、本実施例の画像形
成装置の画像作成工程は実施例１とほぼ同様であるので
省略する。

【０１０８】本実施例のプロセスカートリッジ１６は、
実施例３のように、感光体ドラム１、帯電ローラ２、及
びクリーニングブレード３を一体化し、装置本体から容
易に着脱可能としたものである。このプロセスカートリ
ッジ１６にはさらに感光体消耗量記憶手段と構成要素の
物理特性記憶手段を兼ねる不揮発性のＲＡＭ１４が設置
されており、図示しない接点を通じて本体に設けられて
いるＣＰＵ１３からデータの書き込み、読み出しができ
るようになっている。

【０１０９】感光体ドラム１は、直径４０ｍｍのアルミ
ニウム製シリンダ表面に、光の干渉を抑え上層の接着性
を向上させる下引き層、光電荷発生層、電荷輸送層の３
層を下から順に塗り重ねた構成をとっている。本実施例
の電荷輸送層はテフロン粒子を分散して耐摩耗性を高め
たものを使用している。しかしながら、この電荷輸送層
は放電消耗特性が、図１８のグラフに示すように放電電
流量に対して線形ではないという特徴を持っている。本
実施例では、放電消耗量λを以下の二次方程式で近似し
て算出するものとする。

【０１１０】 λ ＝ β１・ΣＩａｃ＋β２・（ΣＩａｃ）² ・・・（８） 本実施例のプロセスカートリッジのＲＡＭ１４内には、
上記の係数β１、β２を含めた式（８）そのものをデー
タとしてあらかじめ記憶せておくものとする。

【０１１１】本実施例の帯電ローラ２は、実施例１の帯
電ローラとほぼ同様の電気特性を持っているが、低温低
湿度環境では、印加電圧Ｖａｃが温湿度によって決まる
閾値以下になると不均一放電による砂地状の微細なムラ
（以下「砂地」と呼ぶ）が発生しやすい特性がある。従
来は印加電圧Ｖａｃの設定値を低温低湿度環境での「砂
地」発生電圧Ｖｓ以上になるよう設定されていたが、Ｖ
ａｃの増加に伴い放電電流量△Ｉａｃも増大し、結果的
に感光体の消耗を早めていた。必要以上の感光体の消耗
を抑えつつこの「砂地」の発生を避けるには、印加電圧
Ｖａｃを温湿度によって細かく制御する必要がある。

【０１１２】次に、本実施例における帯電バイアス制御
について詳細を述べる。

【０１１３】本実施例でも実施例１と同じく、周波数１
０００Ｈｚの正弦波交流に−７００Ｖの直流バイアスを
重畳した帯電バイアスを用いている。また、帯電バイア
スは、基本的には交流帯電電流Ｉａｃによって定電流制
御される。具体的にはＩａｃを９００μＡとしたとき、
環境変化も含めて（１０℃、湿度１５％ 〜 ３５℃、
湿度９０％）Ｖａｃは１４００Ｖｐｐ〜２２００Ｖｐ
ｐ、△Ｉａｃは１００μＡ〜２００μＡの範囲内にあ
る。しかしながら、上記のように低温低湿度環境では
「砂地」の問題があるため、定電流制御での印加交流電
圧Ｖａｃが「砂地」発生電圧Ｖｓを下回ることがないよ
うに電圧値維持制御を行う。

【０１１４】上記の電圧値維持制御について詳細に述べ
る。「砂地」発生電圧Ｖｓは温度Ｔｈと相対湿度Ｗの関
数で表されるが、本実施例では温度Ｔｈと相対湿度Ｗの
それぞれを領域分割して、下記の表１に示されるような
マトリックスを設定する。

【０１１５】

【表１】

【０１１６】そして各々の領域内で最大の「砂地」発生
電圧Ｖｓ以上になるように目標電圧値Ｖｍｉｎを定め
る。前記の定電流制御で得られた印加交流電圧Ｖａｃ
が、その温湿度条件によって決まる上記の最低電圧値Ｖ
ｍｉｎ以下になった場合に、そのＶｍｉｎで帯電バイア
スを定電圧制御を行う。

【０１１７】本実施例のプロセスカートリッジのＲＡＭ
内には、前記の放電消耗係数β１、β２及び上記のＶｍ
ｉｎ（Ｔｈ、Ｗ）マトリクスデータをあらかじめ記憶さ
せておくものとする。

【０１１８】また、上記の帯電ローラの「砂地」発生電
圧Ｖｓは、帯電ローラごとに異なっている場合がある。
例えば、製法の異なる帯電ローラが、ほぼ同一の帯電特
性と帯電電流の環境安定性を持っていても「砂地」発生
電圧Ｖｓが同じであるとは限らない。同じ製法で作られ
たものでも製造ロットごとに上記Ｖｓが異なっている場
合もある。帯電特性と帯電電流の環境安定性に加えて、
上記Ｖｓの特性を合わせることは生産上の大きな制約と
なる。製造ロットごとに上記Ｖｓの特性がわかっている
ならば、それに対応したＶｍｉｎ（Ｔｈ、Ｗ）マトリク
スデータをプロセスカートリッジのＲＡＭ内に記憶させ
ることで、生産性の自由度を広げることができる。

【０１１９】本実施例の主旨は、構成要素の物理特性に
応じて、帯電バイアスを制御し、帯電能力を維持したま
ま感光体の消耗を極力抑え、制御された放電電流量に基
づいて感光層の消耗度を算出してより精度の高い感光体
の寿命の検知、警告を行うことを目的とする。

【０１２０】以下に帯電バイアス制御手順および電荷輸
送層の積算消耗量Λ算出手順を図１９に示すフローチャ
ートに従って詳細に述べる。

【０１２１】まず、比例定数αを実施例１と同様にして
求める（Ｓ８１）。帯電動作が準備されると、温湿度検
知装置１７でその時点の温度Ｔｈと相対湿度ＷをＣＰＵ
１３内にデータとして読み込み、さらにそれに対応する
Ｖｍｉｎ（Ｔｈ、Ｗ）マトリクスデータをプロセスカー
トリッジのＲＡＭ１４内から読み込んで目標電圧値Ｖｍ
ｉｎを決定する（Ｓ８２）。

【０１２２】続いて最初の帯電動作は定電流制御で行う
（Ｓ８３）。帯電動作が開始されると帯電交流電流Ｉａ
ｃ、印加交流電圧Ｖａｃを帯電電流・印加電圧測定装置
１１で測定する（Ｓ８４）。このとき定電流制御でのＶ
ａｃと先に決定したＶｍｉｎをＣＰＵ１３で比較し（Ｓ
８５）、Ｖｍｉｎ＞ＶａｃならばＶａｃ＝Ｖｍｉｎとな
るように帯電バイアスを定電流制御に切り替え（Ｓ８
６）、Ｖｍｉｎ≦Ｖａｃならばそのままの定電流制御を
継続する。その後は所定のクロック信号毎に（Ｓ８
７）、その瞬間の帯電交流電流Ｉａｃ、印加交流電圧Ｖ
ａｃを帯電電流・印加電圧測定装置１１で測定し（Ｓ８
８）、比例定数αに基づいて放電電流量△Ｉａｃを算出
する（Ｓ８９）。算出した△Ｉａｃにクロック信号間隔
ｔを乗じた値を、帯電動作が終了するまで（もしくは紙
詰まりなどのため帯電動作を強制的に終了させられるま
で）、クロック信号毎にΣＩａｃに積算する（Ｓ９
０）。

【０１２３】一連の画像形成動作が終了した時点で（Ｓ
９１）、プロセスカートリッジのＲＡＭ内から、以前の
積算消耗量データΛおよび消耗量λの算出式（８）をＣ
ＰＵ１３内に読み込み（Ｓ９２）、電荷輸送層の消耗量
λを算出してΛに加算する（Ｓ９３）。得られた新たな
積算消耗量データΛでプロセスカートリッジ４のＲＡＭ
１４内の消耗量データΛを更新し（Ｓ９４）、寿命検定
を行う（Ｓ９５）。

【０１２４】なお、この積算消耗量データΛに応じて感
光層の消耗度をインジケータ形式で表示してもよい。イ
ンジケータ表示することでプロセスカートリッジの消耗
度を逐次確認できる。

【０１２５】本実施例では着脱可能なプロセスカートリ
ッジに、その構成要素の物理特性および消耗量データを
記憶するＲＡＭを備えた例を示した。上記のように感光
層の消耗度に関わる構成要素の物理特性を記憶させてお
き、その物理特性に応じて帯電バイアスを制御できれ
ば、上記物理特性を記憶させる構成要素の種類、数は何
等制限されるものではない。

【０１２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電子写真感光体の寿命をより高精度に検知、
警告でき、又、電子写真感光体の消耗の主たる要因を制
御し、潜像環境安定性や耐久安定性の向上、及び電子写
真感光体の長寿命化を達成できるプロセスカートリッ
ジ、電子写真画像形成装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１のプロセスカートリッジ
を示す概略構成図である。

【図２】図１のプロセスカートリッジを備えた画像形成
装置を示す概略構成図である。

【図３】実施例１の放電電流測定系を示すブロック図で
ある。

【図４】実施例１の帯電系を示す等価回路図である。

【図５】実施例１の帯電系の帯電電流・印加電圧特性を
示すグラフである。

【図６】実施例１の感光体の放電消耗特性を示すグラフ
である。

【図７】非放電時の帯電電流・印加電圧特性係数αの算
出フローチャートである。

【図８】実施例１の感光体寿命検定のフローチャートで
ある。

【図９】実施例１の感光体の積算消耗量Λの算出フロー
チャートである。

【図１０】実施例２の放電電流の制御フローチャートで
ある。

【図１１】実施例３のプロセスカートリッジを示す概略
構成図である。

【図１２】実施例３の放電電流測定系を示すブロック図
である。

【図１３】実施例３の帯電バイアスを説明するための波
形図である。

【図１４】実施例３のクリーニングブレードの設定の説
明図である。

【図１５】実施例３の積算放電電流量ΣＩａｃの算出フ
ローチャートである。

【図１６】実施例３の感光体の積算消耗量Λの算出及び
寿命検定のフローチャートである。

【図１７】実施例４の放電電流測定系を示すブロック図
である。

【図１８】実施例４の感光体の放電消耗特性を示すグラ
フである。

【図１９】実施例４の放電バイアス制御のフローチャー
トである。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（電子写真感光体） ２ 帯電ローラ（帯電手段） ３ クリーニングブレード（クリーニン
グ手段） ４、１６ プロセスカートリッジ １０ 帯電バイアス電源 １１ 帯電電流・印加電圧測定装置 １３ ＣＰＵ １４ 不揮発性のＲＡＭ（記憶手段） １５ 警告表示装置 １７ 温湿度検知装置

フロントページの続き (72)発明者 鶴谷 聡 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 笹目 裕志 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子写真感光体と、前記電子写真感光体
   に当接して前記電子写真感光体の表層を均一に帯電する
   接触帯電部材とを備えた電子写真画像形成装置におい
   て、前記接触帯電部材に流れる放電電流を検知もしくは
   制御する手段と、検知もしくは制御された放電電流に基
   づいて前記電子写真感光体の消耗量を算出する手段と、
   算出された消耗量の積算値を記憶する手段とを有するこ
   とを特徴とした電子写真画像形成装置。
2. 【請求項２】 少なくとも電子写真感光体と、前記電子
   写真感光体に当接して前記電子写真感光体の表層を均一
   に帯電する接触帯電部材とを備え、電子写真画像形成装
   置に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
   前記接触帯電部材を流れる放電電流量に基づいて、前記
   電子写真画像形成装置で算出された前記電子写真感光体
   の消耗量の積算値を記憶する手段を有することを特徴と
   したプロセスカートリッジ。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のプロセスカートリッジ
   が着脱可能な電子写真画像形成装置において、前記接触
   帯電部材に流れる放電電流を検知もしくは制御する手段
   と、検知もしくは制御された放電電流に基づいて前記電
   子写真感光体の消耗量を算出する手段と、算出した前記
   電子写真感光体の消耗量の積算値を前記プロセスカート
   リッジに記憶させる手段とを有することを特徴とした電
   子写真画像形成装置。
4. 【請求項４】 少なくとも電子写真感光体と、前記電子
   写真感光体に当接して前記電子写真感光体の表層を均一
   に帯電する接触帯電部材とを備え、電子写真画像形成装
   置に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
   前記電子写真感光体の消耗に作用するプロセス要素のう
   ち、いずれかの物理特性もしくは製造時の物理条件のう
   ち少なくとも一つを記憶する手段と、前記接触帯電部材
   を流れる放電電流量と前記記憶された物理特性もしくは
   製造時の物理条件に基づいて、前記電子写真画像形成装
   置で算出された前記電子写真感光体の消耗量の積算値を
   記憶する手段とを有することを特徴としたプロセスカー
   トリッジ。
5. 【請求項５】 前記記憶される物理特性が、前記接触帯
   電部材の帯電特性の環境変動特性もしくは耐久変動特性
   のうち少なくとも一つであることを特徴とした請求項４
   のプロセスカートリッジ。
6. 【請求項６】 前記記憶される物理特性が、前記電子写
   真感光体の放電消耗特性であることを特徴とした請求項
   ４のプロセスカートリッジ。
7. 【請求項７】 前記電子写真感光体に当接して現像剤を
   クリーニングする弾性規制部材を持ち、前記記憶される
   物理特性及び製造時の物理条件が、前記電子写真感光体
   の摩擦消耗特性及び前記弾性規制部材の当接条件である
   ことを特徴とした請求項４のプロセスカートリッジ。
8. 【請求項８】 請求項４から７に記載のプロセスカート
   リッジが着脱可能な電子写真画像形成装置において、前
   記接触帯電部材に流れる放電電流を検知する手段と、前
   記接触帯電部材を流れる放電電流量と前記記憶された物
   理特性もしくは製造時の物理条件とに基づいて前記電子
   写真感光体の消耗量を算出する手段と、算出した前記電
   子写真感光体の消耗量の積算値を前記プロセスカートリ
   ッジに記憶させる手段とを有することを特徴とした電子
   写真画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記接触帯電部材に流れる放電電流△Ｉ
   ａｃを検知する手段は、前記接触帯電部材に放電電圧値
   以下の複数の電圧を加えた場合の各々に対する電流値か
   ら比例計数αを求め、帯電時の印加電圧Ｖａｃとその電
   流値Ｉａｃから以下の式に従って算出することを特徴と
   した請求項１、３又は８の電子写真画像形成装置。 △Ｉａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖａｃ
10. 【請求項１０】 請求項４から７に記載のプロセスカー
    トリッジが着脱可能な電子写真画像形成装置において、
    前記接触帯電部材に流れる放電電流を前記記憶された物
    理特性もしくは製造時の物理条件に基づいて制御する手
    段と、制御された放電電流に基づいて前記電子写真感光
    体の消耗量を算出する手段と、算出した前記電子写真感
    光体の消耗量の積算値を前記プロセスカートリッジに記
    憶させる手段とを有することを特徴とした電子写真画像
    形成装置。
11. 【請求項１１】 前記接触帯電部材に流れる放電電流△
    Ｉａｃを制御する手段は、前記接触帯電部材に放電電圧
    値以下の複数の電圧を加えた場合の各々に対する電流値
    から比例計数αを求め、帯電時の印加電圧Ｖａｃとその
    電流値Ｉａｃから以下の式に従って放電電流△Ｉａｃを
    算出し、この放電電流△Ｉａｃと前記プロセスカートリ
    ッジに記憶された構成要素の前記物理特性か製造時の物
    理条件の少なくとも一つに基づいて、帯電電流値あるい
    は帯電電圧値制御を行うことを特徴とした請求項１、３
    又は１０の電子写真画像形成装置。 △Ｉａｃ＝Ｉａｃ−α・Ｖａｃ
12. 【請求項１２】 前記電子写真感光体の消耗量の積算値
    を記憶する手段から情報を取り出し、所定の消耗量に達
    したとき前記電子写真感光体の交換の警告もしくは装置
    の動作の停止を行うことを特徴とした請求項１、３、８
    及び１０のうちいずれかひとつの電子写真画像形成装
    置。