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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-11
(45)【発行日】2024-10-22
(54)【発明の名称】画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及びプログラム
(51)【国際特許分類】
G03G 15/02 20060101AFI20241015BHJP
G03G 21/00 20060101ALI20241015BHJP
G03G 15/00 20060101ALI20241015BHJP
【ＦＩ】
G03G15/02 102
G03G21/00 370
G03G21/00
G03G15/00 651
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2020193848
(22)【出願日】2020-11-20
(65)【公開番号】P2022082352
(43)【公開日】2022-06-01
【審査請求日】2023-11-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002767
【氏名又は名称】弁理士法人ひのき国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】藤野 猛
(72)【発明者】
【氏名】曽田 将太
(72)【発明者】
【氏名】森 光太
【審査官】藤井 達也
(56)【参考文献】
【文献】特開平０５－２２３５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２４７００６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１２４５０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－２４３３５７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０３Ｇ １３／０２
Ｇ０３Ｇ １３／０４５
Ｇ０３Ｇ １３／１４ －１３／１６
Ｇ０３Ｇ １３／３４
Ｇ０３Ｇ １５／００
Ｇ０３Ｇ １５／０２
Ｇ０３Ｇ １５／０４５
Ｇ０３Ｇ １５／１４ －１５／１６
Ｇ０３Ｇ １５／３６
Ｇ０３Ｇ ２１／００
Ｇ０３Ｇ ２１／０２
Ｇ０３Ｇ ２１／０４
Ｇ０３Ｇ ２１／０６ －２１／０８
Ｇ０３Ｇ ２１／１０ －２１／１２
Ｇ０３Ｇ ２１／１４
Ｇ０３Ｇ ２１／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
感光体と、前記感光体に対してパッシェン放電により帯電処理を行う帯電部材と、
前記帯電部材に対して直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記感光体から前記帯電部材に流れる直流電流を測定する電流検知手段と、
前記感光体に対して露光を行って潜像を形成する露光手段と、
前記感光体に形成された潜像に対してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置において、
前記電圧印加手段は、第１の工程において、前記帯電部材から前記感光体への放電が開始する電圧である放電開始電圧を超える第１の帯電電圧及び第２の帯電電圧を、前記感光体を帯電させるために前記感光体へ印加し、
前記電圧印加手段は、さらに、第２の工程において、前記放電開始電圧より低い除電電圧を、前記感光体を除電するために前記感光体へ印加し、
前記電流検知手段は、前記第１の工程において前記第１の帯電電圧が印加された後に前記第２の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第１の直流電流と、前記第１の工程において前記第２の帯電電圧が印加された後に前記第２の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第２の直流電流を測定し、
前記第１の帯電電圧と前記第１の直流電流との第１のセット、及び、前記第２の帯電電圧と前記第２の直流電流との第２のセットとに基づいて、前記放電開始電圧を改めて算出する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
前記電流検知手段は、前記第２の工程において、前記第１の直流電流及び前記第２の直流電流を検知することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項3】
前記第１の工程及び前記第２の工程は、非画像形成時において行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項4】
改めて算出された前記放電開始電圧に基づいて、画像形成時において前記電圧印加手段から前記帯電部材に対して印加する直流電圧を設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。
【請求項5】
改めて算出された前記放電開始電圧に基づいて、前記感光体における誘電層の膜厚を算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項6】
算出された前記誘電層の膜厚に基づいて、前記感光体の寿命を取得することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項7】
前記感光体の寿命を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項8】
前記第１の帯電電圧及び第２の帯電電圧は、それぞれ、前記感光体が１回転する間に印加され、前記第１の直流電流及び前記第２の直流電流は、それぞれ、前記感光体が別の１回転する間に印加される
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項9】
前記第１の帯電電圧及び第２の帯電電圧は、前記感光体が１回転する間に印加され、前記第１の直流電流及び前記第２の直流電流は、前記感光体が別の１回転する間に印加される
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項10】
前記第１の帯電電圧及び第２の帯電電圧は、前記感光体が１回転する間に、前記直流電圧を段階的に変化させることにより印加されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項11】
前記第１の帯電電圧及び第２の帯電電圧は、前記感光体が１回転する間に、前記直流電圧をスロープ状に変化させることにより印加されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項12】
前記直流電流が０となる時間に対して前記感光体が１回転する前の時間において前記帯電部材に対して印加した前記直流電圧に基づいて、前記放電開始電圧を改めて算出することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項13】
感光体と、前記感光体に対してパッシェン放電により帯電処理を行う帯電部材と、
前記帯電部材に対して直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記感光体から前記帯電部材に流れる直流電流を測定する電流検知手段と、
前記感光体に対して露光を行って潜像を形成する露光手段と、
前記感光体に形成された潜像に対してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置の制御方法において、
前記帯電部材から前記感光体への放電が開始する電圧である放電開始電圧を超える第１の帯電電圧及び第２の帯電電圧を、前記感光体を帯電させるために前記感光体へ印加する第１の工程と、
前記放電開始電圧より低い除電電圧を、前記感光体を除電するために前記感光体へ印加する第２の工程と、
前記第１の工程において前記第１の帯電電圧が印加された後に前記第２の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第１の直流電流と、前記第１の工程において前記第２の帯電電圧が印加された後に前記第２の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第２の直流電流を測定する工程と、
前記第１の帯電電圧と前記第１の直流電流との第１のセット、及び、前記第２の帯電電圧と前記第２の直流電流との第２のセットとに基づいて、前記放電開始電圧を改めて算出する工程と、を有する
ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項14】
請求項１３に記載の画像形成装置の制御方法をコンピュータにより実行するためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体としての感光体を帯電させる方式として、感光体に接触、または非常に狭いギャップ（数十～数百μｍ以下）で非接触近接させた帯電部材に電圧を印加するパッシェン放電方式がある。帯電部材としては、ローラ状の帯電ローラが用いられることが多い。帯電ローラは、例えば、導電性支持体の外周に導電性弾性体層が設けられ、該導電性弾性体層の表面に導電性の表層が被覆された構成とされる。
【0003】
パッシェン放電方式では、感光体と帯電部材との間の微小空隙において発生する放電（パッシェン放電）によって感光体の表面が帯電させられる。パッシェン放電方式には、帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する「ＡＣ帯電方式」と、帯電部材に直流電圧のみを印加する「ＤＣ帯電方式」とがある。ＤＣ帯電方式は、ＡＣ電源が不要であるため、小型化、構成の簡易化、低コスト化に有利である。但し、ＤＣ帯電方式は、ＡＣ帯電と異なり、感光ドラムの電位収束効果がないため、帯電部材に同じ電圧を印加し続けると感光体の膜厚の減少と共にドラム表面電位が徐々に上昇するという課題がある。このドラム表面電位の変動による、かぶり等の問題の発生を未然に防ぐために、プリント枚数に応じて帯電部材に印加するＤＣ電圧を制御する必要がある。
【0004】
このように、ＤＣ帯電方式においてはドラム電位の変化が感光体の膜厚に依存することから、感光体の膜厚を検知または予測する様々な手段が提案されている。例えば、特許文献１には、パッシェン放電方式に特有の方法として、感光ドラムの感光体層（誘電層）の膜厚を検知することができる方法が提案されている。パッシェン放電においては、帯電部材に印加する電圧がある閾値（以下、「放電開始電圧」と呼ぶ）を超えてから放電開始し電流が流れる特性がある。この放電開始電圧は感光体の静電容量成分の分担電圧に応じていることから、帯電部材に印加する電圧と、感光体に流れる電流値を検知することができれば、放電開始電圧と感光体の膜厚を得ることができると説明されている。
特許文献１を要約すると、非画像形成時の膜厚検知シーケンス時に帯電部材へ印加する電圧をＶｃ１、Ｖｃ２、帯電部材から感光体に流れるＤＣ電流をＩｄ１、Ｉｄ２とした時に、感光体層の膜厚d ＝α・（Ｖｃ２－Ｖｃ１）/（Ｉｄ２－Ｉｄ１）と表せる。ここで、αは感光体の誘電率、感光体の帯電幅、感光体の回転速度（いわゆる、プロセススピード）等で決まる既知の定値であることから、感光体の膜厚ｄを導くことが可能であると説明されている。
特許文献１を要約すると、非画像形成時の膜厚検知シーケンス時に帯電部材へ印加する電圧をＶｃ１、Ｖｃ２、帯電部材から感光体に流れるＤＣ電流をＩｄ１、Ｉｄ２とした時に、感光体層の膜厚d ＝α・（Ｖｃ２－Ｖｃ１）/（Ｉｄ２－Ｉｄ１）と表せる。ここで、αは感光体の誘電率、感光体の帯電幅、感光体の回転速度（いわゆる、プロセススピード）等で決まる既知の定値であることから、感光体の膜厚ｄを導くことが可能であると説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平５－２２３５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、本発明者が特許文献１に従って検討したところ、感光ドラム上の帯電前の残留電位（帯電前電位）に応じて、感光体の膜厚検知結果の値に誤差が生じることが判明した。本発明者の検討によれば、帯電前電位は画像形成装置の温湿度環境や感光体の露光履歴など様々な因子により変化するため、完全な予測は困難であり、帯電前電位の予測しえない変動分が感光体の膜厚の計算値誤差として含まれることが判明した。また、感光体の膜厚から計算したドラム表面電位の値にも誤差が含まれてしまうことが判明した。
【0007】
そこで、本発明の目的は、パッシェン放電を用いたＤＣ帯電方式の画像形成装置において、感光体の帯電前電位に依存することなく、感光体の放電開始電圧をより高精度に取得することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、感光体と、前記感光体に対してパッシェン放電により帯電処理を行う帯電部材と、前記帯電部材に対して直流電圧を印加する電圧印加手段と、前記感光体から前記帯電部材に流れる直流電流を測定する電流検知手段と、前記感光体に対して露光を行って潜像を形成する露光手段と、前記感光体に形成された潜像に対してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、前記電圧印加手段は、第１の工程において、前記帯電部材から前記感光体への放電が開始する電圧である放電開始電圧を超える第１の帯電電圧及び第２の帯電電圧を、前記感光体を帯電させるために前記感光体へ印加し、前記電圧印加手段は、さらに、第２の工程において、前記放電開始電圧より低い除電電圧を、前記感光体を除電するために前記感光体へ印加し、前記電流検知手段は、前記第１の工程において前記第１の帯電電圧が印加された後に前記第２の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第１の直流電流と、前記第１の工程において前記第２の帯電電圧が印加された後に前記第２の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第２の直流電流を測定し、前記第１の帯電電圧と前記第１の直流電流との第１のセット、及び、前記第２の帯電電圧と前記第２の直流電流との第２のセットとに基づいて、前記放電開始電圧を改めて算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、より高精度に感光体の放電開始電圧を取得可能な画像形成装置を提供することができる。これにより、より適切な感光体への印加電圧や、より精度の高い感光体の寿命を算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】画像形成装置の断面図
【図2】画像形成部の断面図
【図3】画像形成装置を制御する制御回路
【図4】画像形成動作のメインフローチャート
【図5】Ｖｔｈ検知シーケンスのフローチャート（実施例１）
【図6】印加電圧Ｖｃとドラム表面電位Ｖｄの時間推移（実施例１）
【図7】感光ドラムから流れるＤＣ電流Ｉｄの時間推移（実施例１）
【図8】放電開始電圧Ｖｔｈ１を求める方法を説明する図
【図9】ドラム表面電位Ｖｄ／ＤＣ電流Ｉｄの誤差を説明する図
【図10】Ｖｔｈ検知シーケンスのフローチャート（実施例２）
【図11】印加電圧Ｖｃとドラム表面電位Ｖｄの時間推移（実施例２）
【図12】感光ドラムから流れるＤＣ電流Ｉｄの時間推移（実施例２）
【図13】Ｖｔｈ検知シーケンスのフローチャート（実施例３）
【図14】印加電圧Ｖｃとドラム表面電位Ｖｄの時間推移（実施例３）
【図15】感光ドラムから流れるＤＣ電流Ｉｄの時間推移（実施例３）
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための実施例について説明する。
但し、以下に説明する各実施例はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。また、以下の実施例で説明されている特徴の組み合わせのすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
但し、以下に説明する各実施例はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。また、以下の実施例で説明されている特徴の組み合わせのすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【0012】
（画像形成装置の各部の説明）
＜実施例１＞
１－１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の模式的な断面図である。画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することができる、中間転写方式を採用したタンデム型（インライン方式）の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置の機能を備えた複合機である。画像形成装置１００は、接触帯電方式、特に、ＤＣ帯電方式を採用しており、最大Ａ３サイズの転写材Ｐに画像を形成することができる。
画像形成装置１００は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する、第１、第２、第３、第４の複数の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。なお、以下では、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを表す符号（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を省略して総括的に説明することがある。
＜実施例１＞
１－１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の模式的な断面図である。画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することができる、中間転写方式を採用したタンデム型（インライン方式）の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置の機能を備えた複合機である。画像形成装置１００は、接触帯電方式、特に、ＤＣ帯電方式を採用しており、最大Ａ３サイズの転写材Ｐに画像を形成することができる。
画像形成装置１００は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像を形成する、第１、第２、第３、第４の複数の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。なお、以下では、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを表す符号（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）を省略して総括的に説明することがある。
【0013】
図２は、１つの画像形成部Ｓを示す模式的な断面図である。本実施例では、画像形成部Ｓは、後述する感光ドラム１、帯電ローラ２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ５、ドラムクリーニング装置６などから構成される。
画像形成装置１００は、像担持体としての回転可能なドラム型（円筒形）の感光体である感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、駆動手段としての不図示の駆動モータによって図中矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。本実施例では、感光ドラム１は、負帯電性のドラム状の有機感光体であり、アルミニウムなどの導電性材料で構成された基体上に感光層（ＯＰＣ層）が形成されている。
回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電工程時に、帯電ローラ２には、電圧印加手段である高圧電源Ｅ１から、直流成分のみからなるＤＣ電圧（帯電バイアスまたは帯電電圧ともいう）Ｖｃが印加される。感光ドラム１の表面の帯電処理は、感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部Ｎに対し、感光ドラム１の回転方向の上流側又は下流側の少なくとも一方の感光ドラム１と帯電ローラ２との間の微小空隙において発生するパッシェン放電によって行われる。帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光手段（静電像形成手段）としての露光装置３によって走査露光され、感光ドラム１上に静電像（静電潜像）が形成される。本実施例では、露光装置３は、半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナである。
画像形成装置１００は、像担持体としての回転可能なドラム型（円筒形）の感光体である感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、駆動手段としての不図示の駆動モータによって図中矢印Ｒ１方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。本実施例では、感光ドラム１は、負帯電性のドラム状の有機感光体であり、アルミニウムなどの導電性材料で構成された基体上に感光層（ＯＰＣ層）が形成されている。
回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電工程時に、帯電ローラ２には、電圧印加手段である高圧電源Ｅ１から、直流成分のみからなるＤＣ電圧（帯電バイアスまたは帯電電圧ともいう）Ｖｃが印加される。感光ドラム１の表面の帯電処理は、感光ドラム１と帯電ローラ２との接触部Ｎに対し、感光ドラム１の回転方向の上流側又は下流側の少なくとも一方の感光ドラム１と帯電ローラ２との間の微小空隙において発生するパッシェン放電によって行われる。帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光手段（静電像形成手段）としての露光装置３によって走査露光され、感光ドラム１上に静電像（静電潜像）が形成される。本実施例では、露光装置３は、半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナである。
【0014】
感光ドラム１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置４によって現像剤を用いて現像（可視化）され、感光ドラム１上にトナー像が形成される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで、電位の絶対値が低下した感光ドラム１上の露光部に、感光ドラム１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性に帯電したトナーが付着する。つまり、本実施例では、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。
本実施例では、現像装置４は、現像剤としてトナー（非磁性トナー粒子）とキャリア（磁性キャリア粒子）とを備えた二成分現像剤を用いる。現像装置４は、現像剤４ｅを収容する現像容器４ａと、現像容器４ａの開口部から一部が外部に露出するように現像容器４ａに回転可能に設けられた、非磁性の中空円筒部材で形成された現像スリーブ４ｂと、を有する。現像スリーブ４ｂの内部（中空部）には、マグネットローラ４ｃが現像容器４ａに対し固定されて配置されている。また、現像容器４ａには、現像スリーブ４ｂと対向するように規制ブレード４ｄが設けられている。また、現像容器４ａ内には２つの攪拌部材（攪拌スクリュー）４ｆが設けられている。現像容器４ａには、トナーホッパー４ｇから適宜トナーが補給される。
本実施例では、現像装置４は、現像剤としてトナー（非磁性トナー粒子）とキャリア（磁性キャリア粒子）とを備えた二成分現像剤を用いる。現像装置４は、現像剤４ｅを収容する現像容器４ａと、現像容器４ａの開口部から一部が外部に露出するように現像容器４ａに回転可能に設けられた、非磁性の中空円筒部材で形成された現像スリーブ４ｂと、を有する。現像スリーブ４ｂの内部（中空部）には、マグネットローラ４ｃが現像容器４ａに対し固定されて配置されている。また、現像容器４ａには、現像スリーブ４ｂと対向するように規制ブレード４ｄが設けられている。また、現像容器４ａ内には２つの攪拌部材（攪拌スクリュー）４ｆが設けられている。現像容器４ａには、トナーホッパー４ｇから適宜トナーが補給される。
【0015】
マグネットローラ４ｃの磁力により現像スリーブ４ｂ上に担持された現像剤４ｅは、現像スリーブ４ｂの回転に伴って規制ブレード４ｄによって量が規制された後に、感光ドラム１との対向部（現像部）に搬送される。現像部に搬送された現像スリーブ４ｂ上の現像剤４ｅは、マグネットローラ４ｃの磁力によって穂立ちして磁気ブラシ（磁気穂）を形成し、感光ドラム１の表面に接触又は近接させられる。また、現像工程時に、現像スリーブ４ｂには、現像電源（高圧電源回路）Ｅ２から、現像電圧（現像バイアス）として直流電圧（ＤＣ成分）と交流電圧（ＡＣ成分）とが重畳された振動電圧が印加される。これにより、感光ドラム１上の静電像に応じて、現像スリーブ４ｂ上の磁気ブラシから感光ドラム１上にトナーが移動して、感光ドラム１上にトナー像が形成される。
【0016】
本実施例では、帯電ローラ２により帯電処理されて形成される感光ドラム１の表面電位（暗部電位）が－７００Ｖ、露光装置３により露光されて形成される感光ドラム１の表面電位（明部電位）が－３００Ｖとなるように、帯電量、露光量が調整される。また、本実施例では、現像電圧の直流成分は－５５０Ｖに設定されている。また、本実施例では、感光ドラム１のプロセススピードは１２０ｍｍ／ｓｅｃであり、感光ドラム１上の感光ドラム１の回転軸線方向の帯電処理幅は３２０ｍｍである。また、本実施例では、トナーの帯電量は約－４０μＣ／ｇ、画像ベタ部の感光ドラム１上でのトナー量は約０．４ｍｇ／ｃｍ２に設定されている。
【0017】
各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと対向して、中間転写体としての無端状のベルトで構成された中間転写ベルト７が配置されている。中間転写ベルト７は、複数の張架ローラとしての駆動ローラ７１、テンションローラ７２及び二次転写対向ローラ７３に掛け渡されて所定の張力で張架されている。中間転写ベルト７は、駆動ローラ７１が回転駆動されることで、図中矢印Ｒ２方向に感光ドラム１の周速度と略同一の周速度で回転（周回移動）する。
中間転写ベルト７の内周面側には、各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配置されている。一次転写ローラ５は、中間転写ベルト７を介して感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と中間転写ベルト７とが接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｔ１を形成する。
中間転写ベルト７の内周面側には、各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配置されている。一次転写ローラ５は、中間転写ベルト７を介して感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と中間転写ベルト７とが接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｔ１を形成する。
【0018】
上述のように感光ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写部Ｔ１において、一次転写ローラ５の作用によって中間転写ベルト７上に一次転写される。一次転写工程時に、一次転写ローラ５には、一次転写電源（高圧電源回路）Ｅ３から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム１上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト７上に重ね合わされるようにして順次転写される。
【0019】
中間転写ベルト７の外周面側において、二次転写対向ローラ７３と対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ８が配置されている。二次転写ローラ８は、中間転写ベルト７を介して二次転写対向ローラ７３に向けて押圧され、中間転写ベルト７と二次転写ローラ８とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｔ２を形成する。
上述のように中間転写ベルト７上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ８の作用によって、中間転写ベルト７と二次転写ローラ８とに挟持されて搬送される記録用紙などの転写材（シート、記録材）Ｐに二次転写される。二次転写工程時に、二次転写ローラ８には、二次転写電源（高圧電源回路）Ｅ４から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
転写材Ｐは、不図示の給送装置によって１枚ずつ送り出されてレジストローラ対９まで搬送され、レジストローラ対９によって中間転写ベルト７上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部Ｔ２へと供給される。また、トナー像が転写された転写材Ｐは、定着手段としての定着装置１０に搬送され、定着装置１０によって加熱及び加圧されることでトナー像が定着（溶融固着）される。その後、転写材Ｐは、画像形成装置１００の外部に出力される。
上述のように中間転写ベルト７上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２において、二次転写ローラ８の作用によって、中間転写ベルト７と二次転写ローラ８とに挟持されて搬送される記録用紙などの転写材（シート、記録材）Ｐに二次転写される。二次転写工程時に、二次転写ローラ８には、二次転写電源（高圧電源回路）Ｅ４から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写電圧（二次転写バイアス）が印加される。
転写材Ｐは、不図示の給送装置によって１枚ずつ送り出されてレジストローラ対９まで搬送され、レジストローラ対９によって中間転写ベルト７上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部Ｔ２へと供給される。また、トナー像が転写された転写材Ｐは、定着手段としての定着装置１０に搬送され、定着装置１０によって加熱及び加圧されることでトナー像が定着（溶融固着）される。その後、転写材Ｐは、画像形成装置１００の外部に出力される。
【0020】
一方、一次転写時に感光ドラム１上に残留したトナー（一次転写残トナー）は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置６によって感光ドラム１上から除去されて回収される。ドラムクリーニング装置６は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード６ａと、クリーニング容器６ｂと、を有する。ドラムクリーニング装置６は、感光ドラム１に当接して配置されたクリーニングブレード６ａによって、回転する感光ドラム１の表面を摺擦する。これによって、感光ドラム１上の一次転写残トナーは感光ドラム１上から掻き取られてクリーニング容器６ｂ内に収容される。
また、中間転写ベルト７の外周面側において、駆動ローラ７１と対向する位置に、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置７４が配置されている。二次転写工程時に中間転写ベルト７上に残留したトナー（二次転写残トナー）は、ベルトクリーニング装置７４によって中間転写ベルト７上から除去されて回収される。
本実施例では、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、ドラムクリーニング装置６とは、一体的に画像形成装置１００に対して着脱可能なドラムカートリッジ（ドラムＣＲＧ）１１０を構成している。
また、中間転写ベルト７の外周面側において、駆動ローラ７１と対向する位置に、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置７４が配置されている。二次転写工程時に中間転写ベルト７上に残留したトナー（二次転写残トナー）は、ベルトクリーニング装置７４によって中間転写ベルト７上から除去されて回収される。
本実施例では、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、ドラムクリーニング装置６とは、一体的に画像形成装置１００に対して着脱可能なドラムカートリッジ（ドラムＣＲＧ）１１０を構成している。
【0021】
ここで、図３を用いて、帯電ローラ２から感光ドラム１へ流れる電流の検知手段である電流検知回路１０３を含む、画像形成装置１００を制御する回路の全体図について説明する。
ＣＰＵ１０１は、画像形成装置１００全体を制御しており、内部メモリ１０２、高圧電源Ｅ１、電流検知回路１０３、外部メモリ１０４と電気回路的に接続されている。外部メモリ１０４は、ドラムＣＲＧ１１０に保持されている不揮発メモリであり、画像形成装置１００とは独立してドラムＣＲＧ１１０自体が感光ドラム１や帯電ローラ２に関する情報を保持する機能を有する。
高圧電源Ｅ１と帯電ローラ２とは、不図示の給電接点により電気的に接続されている。電流検知回路１０３は、不図示の参照抵抗とオペアンプから構成され、高圧電源Ｅ１から各画像形成部の帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋへ流れる直流電流（ＤＣ電流）を検知し、その値を電気信号に変換してＣＰＵ１０１に転送する。
ＣＰＵ１０１は、画像形成装置１００全体を制御しており、内部メモリ１０２、高圧電源Ｅ１、電流検知回路１０３、外部メモリ１０４と電気回路的に接続されている。外部メモリ１０４は、ドラムＣＲＧ１１０に保持されている不揮発メモリであり、画像形成装置１００とは独立してドラムＣＲＧ１１０自体が感光ドラム１や帯電ローラ２に関する情報を保持する機能を有する。
高圧電源Ｅ１と帯電ローラ２とは、不図示の給電接点により電気的に接続されている。電流検知回路１０３は、不図示の参照抵抗とオペアンプから構成され、高圧電源Ｅ１から各画像形成部の帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋへ流れる直流電流（ＤＣ電流）を検知し、その値を電気信号に変換してＣＰＵ１０１に転送する。
【0022】
１－２．課題と解決手段の概要
次に、ＤＣ帯電方式を採用した従来技術における課題について説明する。
ドラムカートリッジの寿命は感光体の膜厚に依存することが多いため、感光体の膜厚を検知または予測する様々な手段が提案されている。このうち、パッシェン放電方式に特有の方法として、特許文献１に開示されているように、感光体の膜厚を検知することができる方法が知られている。パッシェン放電においては、帯電部材に印加する電圧がある閾値（前述の「放電開始電圧」）を超えてから放電が開始し、電流が流れる特性がある。この放電開始電圧は感光体の静電容量成分の分担電圧に応じていることから、帯電部材に印加する電圧と、感光体に流れる電流値を検知することができれば、感光体の静電容量を導き、最終的に感光体の膜厚を得ることができると説明されている。
次に、ＤＣ帯電方式を採用した従来技術における課題について説明する。
ドラムカートリッジの寿命は感光体の膜厚に依存することが多いため、感光体の膜厚を検知または予測する様々な手段が提案されている。このうち、パッシェン放電方式に特有の方法として、特許文献１に開示されているように、感光体の膜厚を検知することができる方法が知られている。パッシェン放電においては、帯電部材に印加する電圧がある閾値（前述の「放電開始電圧」）を超えてから放電が開始し、電流が流れる特性がある。この放電開始電圧は感光体の静電容量成分の分担電圧に応じていることから、帯電部材に印加する電圧と、感光体に流れる電流値を検知することができれば、感光体の静電容量を導き、最終的に感光体の膜厚を得ることができると説明されている。
【0023】
より詳しく説明すると、帯電ローラ２への印加電圧をＶｃ、感光ドラム１の表面電位（ドラム表面電位）をＶｄ、放電開始電圧をＶｔｈとすると、以下のような関係式になる。
【0024】
【数1】
【0025】
次に、感光ドラム１と帯電ローラ２の間の空気層の厚みをｚ［μm］、感光ドラム１の誘電層の厚みをｄ［μm］、感光ドラム１の比誘電率をｋ、感光ドラム１と帯電ローラ２の間の空気層に掛かる分担電圧をＶｇａｐ［Ｖ］とすると、以下のような関係式になる。
【0026】
【数2】
【0027】
また、タウンゼントの実験式から、一気圧の大気での火花開始電圧Ｖｓは、下記の式（３）のようになる。
【0028】
【数3】
【0029】
ここで、Ｖｇａｐ=Ｖｓの場合に帯電ローラ２から感光ドラム１に対して放電が開始し、かつ、その時の印加電圧Ｖｃは放電開始電圧Ｖｔｈに等しいことから、式（２）と式（３）より、放電開始電圧Ｖｔｈは下記の式（４）のようになる。
【0030】
【数4】
【0031】
式（４）をｚについて解くと、下記の式（５）のようになる。
【0032】
【数5】
【0033】
放電開始時において、式（５）における空気層の厚みｚはただ一つの解をもつことから、2次方程式 ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ＝０における重解条件 ｂ２－４ａｃ＝０より、下記の式（６）のようになる。
【0034】
【数6】
【0035】
式（６）を放電開始電圧Ｖｔｈについて解くと、下記の式（７）のようになる。
【0036】
【数7】
【0037】
ここで、感光ドラム１の誘電層の比誘電率ｋは材質で決まる値であり、本実施例で用いられる感光ドラム１の有機感光層においてはｋ＝３の値が適正であることが分かっている。すなわち、放電開始電圧Ｖｔｈが判明していれば、式（７）を用いて感光ドラム１の誘電体層の膜厚dを得ることができる。
また、式（１）で示したように、放電開始電圧Ｖｔｈは印加電圧Ｖｃとドラム表面電位Ｖｄより求めることができるが、本実施例のように、ドラム表面電位計を有さない画像形成装置においては、ドラム表面電位Ｖｄを直接測定して求めることはできない。
また、式（１）で示したように、放電開始電圧Ｖｔｈは印加電圧Ｖｃとドラム表面電位Ｖｄより求めることができるが、本実施例のように、ドラム表面電位計を有さない画像形成装置においては、ドラム表面電位Ｖｄを直接測定して求めることはできない。
【0038】
そこで、帯電ローラ２から感光ドラム１に流れるＤＣ電流をＩｄ［μＡ］とし、感光ドラム１のプロセススピードをＶｐ［ｍｍ／ｓ］、帯電幅W［ｍｍ］、誘電層の比誘電率をk、真空の誘電率ε0とした場合、静電容量の式Ｑ＝ＣＶを変形することにより、以下の式（８）が得られる。
【0039】
【数8】
【0040】
式（１）と式（８）より、帯電ローラ２への印加電圧Ｖｃと、その時のＤＣ電流Ｉｄの組み合わせを２セット以上得ることができれば、２つの未知数である感光ドラム１の膜厚ｄと放電開始電圧Ｖｔｈを得ることが理論上はできると説明されている。
【0041】
しかしながら、本発明者が検討したところ、特許文献１に従った場合でも、ＤＣ帯電方式において感光体上の帯電前の残留電位に応じて、ドラムの膜厚検知結果の値に差が生じることが判明した。
すなわち、感光ドラム１の帯電前電位をＶ０とし、帯電後の電位をＶｄとした場合に、式（８）の正しい関係式は、以下のようになる。
すなわち、感光ドラム１の帯電前電位をＶ０とし、帯電後の電位をＶｄとした場合に、式（８）の正しい関係式は、以下のようになる。
【0042】
【数9】
そこで、式（１）と式（９）を感光体の膜厚ｄに対して解くと、下記の式（１０）のようになる。
【0043】
【数10】
【0044】
これを分かりやすく示したグラフが図９である。図９において、縦軸は、ドラム表面電位Ｖｄ=－７００Ｖに帯電した場合に、ドラム表面電位Ｖｄを帯電ローラ２に流れるＤＣ電流Ｉｄで割った値、横軸は、感光ドラム１の誘電体層の厚みを示している。感光体のプロセススピードは１２０ｍｍ／ｓｅｃ、帯電器の幅は３２０ｍｍ、感光体の誘電体の比誘電率は３である。帯電前電位Ｖ０が０Ｖの場合の結果が実線、帯電前電位Ｖ０が－１００Ｖの場合の結果が破線で示されている。
帯電前電位Ｖ０が環境変動や耐久変動により０Ｖから－１００Ｖの間で変動する場合、膜厚ｄも図９の実線と破線の間で変動する。図９の例では、その検知誤差は約１４％あることが分かる。本発明者の検討結果では、帯電前電位Ｖ０は、画像形成装置の温湿度環境や感光体の露光履歴など様々な因子により変化するため、完全な予測は困難であり、帯電前電位Ｖ０の振れ分だけ膜厚ｄに誤差が含まれてしまうことが判明した。また、放電開始電圧Ｖｔｈにも誤差が含まれてしまうため、そこから計算されるドラム表面電位Ｖｄの値にも誤差が含まれることが判明した。
帯電前電位Ｖ０が環境変動や耐久変動により０Ｖから－１００Ｖの間で変動する場合、膜厚ｄも図９の実線と破線の間で変動する。図９の例では、その検知誤差は約１４％あることが分かる。本発明者の検討結果では、帯電前電位Ｖ０は、画像形成装置の温湿度環境や感光体の露光履歴など様々な因子により変化するため、完全な予測は困難であり、帯電前電位Ｖ０の振れ分だけ膜厚ｄに誤差が含まれてしまうことが判明した。また、放電開始電圧Ｖｔｈにも誤差が含まれてしまうため、そこから計算されるドラム表面電位Ｖｄの値にも誤差が含まれることが判明した。
【0045】
そこで、本実施例は、パッシェン放電を用いたＤＣ帯電方式において、感光体の残留電位（帯電前電位）Ｖ０の変動に依存せずに、所望のドラム表面電位にするために必要な印加電圧と、より高精度な感光体の膜厚が取得可能な方法を提供することを目的とする。
具体的には、非画像形成時において、帯電ローラ２に放電開始電圧Ｖｔｈを超える電圧Ｖｃ（より具体的には、Ｖｃ＞２Ｖｔｈ）を印加して、感光ドラム１上に放電開始電圧Ｖｔｈを超えるドラム表面電位Ｖｄを形成する帯電処理を行う。次に、感光ドラム１上に形成されたドラム表面電位Ｖｄを帯電ローラ２により除電処理を行い、その時に感光ドラム１から帯電ローラ２に流れるＤＣ電流Ｉｄを検知する。このようにして、帯電時の印加電圧Ｖｃと除電時のＤＣ電流Ｉｄの組み合わせを複数得るシーケンス（以下、「Ｖｔｈ検知シーケンス」と呼ぶ）を行う。これにより、感光ドラム１の残留電位（帯電前電位）の変化に依存せずに、放電開始電圧Ｖｔｈ及び感光ドラム１の膜厚ｄを得ることができる。この原理を幾つかの式を用いて以下に説明する。
具体的には、非画像形成時において、帯電ローラ２に放電開始電圧Ｖｔｈを超える電圧Ｖｃ（より具体的には、Ｖｃ＞２Ｖｔｈ）を印加して、感光ドラム１上に放電開始電圧Ｖｔｈを超えるドラム表面電位Ｖｄを形成する帯電処理を行う。次に、感光ドラム１上に形成されたドラム表面電位Ｖｄを帯電ローラ２により除電処理を行い、その時に感光ドラム１から帯電ローラ２に流れるＤＣ電流Ｉｄを検知する。このようにして、帯電時の印加電圧Ｖｃと除電時のＤＣ電流Ｉｄの組み合わせを複数得るシーケンス（以下、「Ｖｔｈ検知シーケンス」と呼ぶ）を行う。これにより、感光ドラム１の残留電位（帯電前電位）の変化に依存せずに、放電開始電圧Ｖｔｈ及び感光ドラム１の膜厚ｄを得ることができる。この原理を幾つかの式を用いて以下に説明する。
【0046】
Ｖｔｈ検知シーケンスは、非画像形成時に行われ、帯電ローラ２による帯電工程と除電工程を１セットとして構成される。そして、帯電工程において、異なる高圧印加を最大でＮ回行う。ここで、ｎ回目の帯電工程での帯電ローラ２への印加電圧をＶｃ（ｎ）とすると、式（１）より、下記の式（１１）のようになる。
【0047】
【数11】
【0048】
但し、Ｖｃ（ｎ）は、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０の2倍を超える値に設定する。
ここで、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０は、Ｖｔｈ検知シーケンスを一度も行っていない状態では真の放電開始電圧Ｖｔｈ１が未知数であることから、初期の感光ドラム１の膜厚の量産時の公差振れの最大値を式（７）に代入して計算した数値を用いることが望ましい。Ｖｔｈ検知シーケンスを一度でも行った後は、前回のＶｔｈ検知シーケンスにおいて得られた真の放電開始電圧Ｖｔｈ１を仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０として使用する。
ここで、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０は、Ｖｔｈ検知シーケンスを一度も行っていない状態では真の放電開始電圧Ｖｔｈ１が未知数であることから、初期の感光ドラム１の膜厚の量産時の公差振れの最大値を式（７）に代入して計算した数値を用いることが望ましい。Ｖｔｈ検知シーケンスを一度でも行った後は、前回のＶｔｈ検知シーケンスにおいて得られた真の放電開始電圧Ｖｔｈ１を仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０として使用する。
【0049】
本実施例においては、感光ドラム１の量産品の膜厚公差の最大値が２３μmであることから、式（７）により計算した結果、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０を約６２０Ｖと設定した。また、ドラム表面電位が高いほど除電時のＤＣ電流Ｉｄが増えることから、安定的に測定するためには高圧出力の範囲内でドラム表面電位が高い方が好ましく、Ｖｃ（ｎ）は少なくともＶｔｈ０の２．１倍以上が好ましい。そこで、本実施例では、Ｖｃ（１）＝－１３００ＶとＶｃ（２）＝－１４００Ｖとしてメモリに保持した。なお、Ｖｃ（ｎ）のデータは、画像形成装置１００の内部メモリ１０２に保持しても良いし、ドラムＣＲＧ１１０に備えられた外部メモリ１０４に保持しても良い。
【0050】
また、測定点数を増やして精度を更に向上させたい場合は、例えば、Ｖｃ（１）＝－１３００Ｖ、Ｖｃ（２）＝－１４００Ｖ、Ｖｃ（３）＝－１５００Ｖ、・・・のように、複数の電圧データをメモリ内に保持しておけばよい。また、メモリに直接Ｖｃ（ｎ）を保持する方法以外にも、最初のＶｔｈ検知シーケンス以降、得られた真の放電開始電圧Ｖｔｈ１を用いて、その都度、Ｖｃ（ｎ）を算出するといった手段を採ることもできる。この場合は、例えば、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０を外部メモリ１０４に保持し、また、N個の２を超える係数β（２．１、２．２、・・・など）を内部メモリ１０２に保持しておいて、次のＶｔｈ検知シーケンス時にＶｃ（ｎ）=β×Ｖｔｈ０で算出しても良い。この手段の利点は、主に外部メモリ１０４の容量を削減できる点にある。
【0051】
本実施例では、帯電ローラ２にＶｃ（１）の帯電バイアスを印加してから感光ドラム１が少なくとも１回転した後（Ｖｔｈ検知シーケンスの帯電工程が終了した後）、帯電ローラ２への印加電圧を放電開始電圧より低い値であるＶｄｉｓ（ｎ）に設定する。これにより、ドラム表面電位Ｖｄは、帯電ローラ２によって除電され、Ｖｔｈ+Ｖｄｉｓ（ｎ）に収束する（Ｖｔｈ検知シーケンスが終了する）。
ここで、Ｖｔｈシーケンスの除電工程中において感光ドラム１から帯電ローラ２に流れるＤＣ電流（除電電流）をＩｄ（ｎ）とすると、下記の式（１２）のように表すことができる。
ここで、Ｖｔｈシーケンスの除電工程中において感光ドラム１から帯電ローラ２に流れるＤＣ電流（除電電流）をＩｄ（ｎ）とすると、下記の式（１２）のように表すことができる。
【0052】
【数12】
【0053】
これは、感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄが除電により放電開始電圧Ｖｔｈ+Ｖｄｉｓ（ｎ）に収束し、除電されたドラム表面電位Ｖｄは電流に変換されることを意味している。また、帯電高圧がマイナス極性であるため、帯電工程時はＤＣ電流Ｉｄとしてマイナスの電流が流れるが、除電工程時は感光ドラム１から帯電ローラ２に電流が流れるため、見かけ上はプラスの電流が流れる。
【0054】
除電工程において帯電ローラ２に印加する電位Ｖｄｉｓ（ｎ）（除電電圧ともいう）は、原理上は正負いずれの値も取り得る。但し、感光ドラム１の正規の電位（本実施例の場合は、マイナス側）の逆（同、プラス側）の電圧を印加するには、帯電ローラ２の高圧電源を正負両極対応にする必要があるため、コストが増加し、感光ドラム１にドラムメモリと呼ばれる履歴が発生することもある。このため、感光ドラム１に逆電圧を印加することは、基本的には好ましくない。また、マイナスの電圧を印加すると、感光ドラム１の電位を除電しにくくなるため、これもあまり好ましくない。そこで、本実施例では、これ以降、感光ドラム１の除電には帯電ローラ２に印加する除電電圧を０Ｖとすることとし、Ｖｄｉｓ（ｎ）=０Ｖとして説明する。
【0055】
式（１１）と式（１２）とを組み合わせ、Ｖｄｉｓ（ｎ）=０を代入して整理すると、放電開始電圧Ｖｔｈは以下のように表すことができる。
【0056】
【数13】
【0057】
ここで、式（１３）中、ｋ、ε0、Ｖｐ、Wは既知の値であり、所定の設定値Ｖｃ（ｎ）を用いてＶｔｈ検知シーケンスを行うことでＩｄ（ｎ）を得ることができるため、完全な未知数はＶｔｈとdの２つである。よって、Ｖｃ（ｎ）とＩｄ（ｎ）のセットが少なくとも２つ以上求められれば、残り２つの未知数である放電開始電圧Ｖｔｈ及び感光ドラム１の膜厚dを得ることができる。また、Ｖｃ（ｎ）とＩｄ（ｎ）が３セット以上ある場合は、後述する最小二乗法により、より測定誤差の少ない放電開始電圧Ｖｔｈ及び感光ドラム１の膜厚dの値を得ることができる。
【0058】
１－３．画像形成装置のＶｔｈ検知シーケンス
次に、図３から図７を用いて、本実施例のＶｔｈ検知シーケンスについて説明する。
まず、図４に示す、画像形成動作のメインフローチャートについて説明する。図４のフローチャートに示される処理は、ＣＰＵ１０１が内部メモリ１０２に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。
次に、図３から図７を用いて、本実施例のＶｔｈ検知シーケンスについて説明する。
まず、図４に示す、画像形成動作のメインフローチャートについて説明する。図４のフローチャートに示される処理は、ＣＰＵ１０１が内部メモリ１０２に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。
【0059】
まず、Ｓ１０１において、ＣＰＵ１０１は通常の画像形成動作を実行する。
通常の画像形成動作が終了後の非画像形成時に、Ｓ１０２において、ＣＰＵ１０１は、Ｖｔｈ検知シーケンスに入るか否かの判断を行う。Ｖｔｈ検知シーケンスに入るか否かの判断基準としては、プリント枚数の積算カウント値や、画像形成装置の設置環境など、様々な条件の組み合わせを用いて設定することができる。これは、感光ドラム１の膜厚は長期に渡るプリント動作で少しずつ変動するので、あまり頻繁にＶｔｈ検知シーケンスをすることで、待機時間が増えてユーザービリティを損なうことがないようにするためである。本実施例においては、電源動作直後の１回目のプリントジョブ終了時、またはＡ４プリント千枚毎のプリントジョブ終了時にＶｔｈ検知シーケンスに入る。
Ｖｔｈ検知シーケンスに入ると判断した場合、Ｓ１０３に移行する。Ｖｔｈ検知シーケンスに入らないと判断した場合は、Ｓ１０７に移行する。
通常の画像形成動作が終了後の非画像形成時に、Ｓ１０２において、ＣＰＵ１０１は、Ｖｔｈ検知シーケンスに入るか否かの判断を行う。Ｖｔｈ検知シーケンスに入るか否かの判断基準としては、プリント枚数の積算カウント値や、画像形成装置の設置環境など、様々な条件の組み合わせを用いて設定することができる。これは、感光ドラム１の膜厚は長期に渡るプリント動作で少しずつ変動するので、あまり頻繁にＶｔｈ検知シーケンスをすることで、待機時間が増えてユーザービリティを損なうことがないようにするためである。本実施例においては、電源動作直後の１回目のプリントジョブ終了時、またはＡ４プリント千枚毎のプリントジョブ終了時にＶｔｈ検知シーケンスに入る。
Ｖｔｈ検知シーケンスに入ると判断した場合、Ｓ１０３に移行する。Ｖｔｈ検知シーケンスに入らないと判断した場合は、Ｓ１０７に移行する。
【0060】
Ｓ１０３において、ＣＰＵ１０１は、Ｖｔｈ検知シーケンスに入る前に、画像形成装置１００の一次転写部Ｔ１による一次転写動作を終了し、一次転写バイアスをＯＦＦする。また、感光ドラム１に対する除電手段である露光装置３も、Ｖｔｈ検知シーケンスに入る前にＯＦＦする。
なお、Ｖｔｈ検知シーケンス中の帯電ローラ２以外での感光ドラム１に対する除電処理は、Ｖｔｈ検知シーケンスの誤差要因になる。このため、最後に感光ドラム１上の除電を受けた部位が帯電ローラ２を通過した後にＶｔｈ検知シーケンスに入るようにタイミングを設定することが望ましい。また、一次転写バイアスをＯＦＦしても一次転写部Ｔ１が感光ドラム１を除電するように構成されている場合もある。この場合、一次転写部を感光ドラム１から離間させる手段や、一次転写部から感光ドラム１に対して放電しない範囲内（感光ドラム１のドラム表面電位と一次転写バイアスの電圧差がＶｔｈ未満の範囲）で帯電ローラ２と同極性の電圧を印加するなどの手段を取ることが望ましい。
なお、Ｖｔｈ検知シーケンス中の帯電ローラ２以外での感光ドラム１に対する除電処理は、Ｖｔｈ検知シーケンスの誤差要因になる。このため、最後に感光ドラム１上の除電を受けた部位が帯電ローラ２を通過した後にＶｔｈ検知シーケンスに入るようにタイミングを設定することが望ましい。また、一次転写バイアスをＯＦＦしても一次転写部Ｔ１が感光ドラム１を除電するように構成されている場合もある。この場合、一次転写部を感光ドラム１から離間させる手段や、一次転写部から感光ドラム１に対して放電しない範囲内（感光ドラム１のドラム表面電位と一次転写バイアスの電圧差がＶｔｈ未満の範囲）で帯電ローラ２と同極性の電圧を印加するなどの手段を取ることが望ましい。
【0061】
次に、Ｓ１０４においてＶｔｈ検知シーケンスに入る。Ｖｔｈ検知シーケンスの詳細については、図５のフローチャートを用いて説明する。また、図６に、本実施例のＶｔｈ検知シーケンスにおける、帯電ローラ２への印加電圧Ｖｃと感光ドラム１の表面電位（ドラム表面電位）Ｖｄの時間推移を示す。また、図７に、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れるＤＣ電流Ｉｄの時間推移を示す。
図５のフローチャートに移行し、Ｓ１１１において、ＣＰＵ１０１はメモリから最大測定回数Ｎを読み出す。なお、本実施例ではＮ＝２と設定するが、より精度を求めるためにＮ＝３以上であっても良い。また、本実施例で説明するメモリは、ＣＰＵ１０１に接続する画像形成装置の内部メモリ１０２でも良いし、ドラムＣＲＧ１１０に付随する外部メモリ１０４であっても良い。
図５のフローチャートに移行し、Ｓ１１１において、ＣＰＵ１０１はメモリから最大測定回数Ｎを読み出す。なお、本実施例ではＮ＝２と設定するが、より精度を求めるためにＮ＝３以上であっても良い。また、本実施例で説明するメモリは、ＣＰＵ１０１に接続する画像形成装置の内部メモリ１０２でも良いし、ドラムＣＲＧ１１０に付随する外部メモリ１０４であっても良い。
【0062】
次に、Ｓ１１２において、ＣＰＵ１０１は現在の測定回数ｎを１に設定する。以下、本実施例においては、Ｖｔｈ検知シーケンスにおける帯電工程と除電工程の１セットを１ステップという。以下では、ｎステップにおける帯電工程をｎ－１、ｎステップにおける除電工程をｎ－２と称する。
【0063】
次に、Ｓ１１３において、ＣＰＵ１０１はステップｎ－１の帯電工程を開始する。最初のステップは、n＝１であるため、ステップ１－１の帯電工程となる。ｎ＝２の場合はステップ２－１の帯電工程となる。
ｎ＝１では、ＣＰＵ１０１は、まず、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０＝－６２０Ｖの２倍を超える値であるＶｃ（１）＝－１３００Ｖをメモリ（内部メモリ１０２または外部メモリ１０４）から読み出す。
ｎ＝１では、ＣＰＵ１０１は、まず、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０＝－６２０Ｖの２倍を超える値であるＶｃ（１）＝－１３００Ｖをメモリ（内部メモリ１０２または外部メモリ１０４）から読み出す。
【0064】
次に、Ｓ１１４において、ＣＰＵ１０１は、帯電ローラ２に帯電バイアスＶｃ（１）＝－１３００Ｖを感光ドラム１の１回転分だけ印加する。その結果、感光ドラム１のドラム表面電位はＶｄ=－７２０Ｖ付近に収束する。（但し、本実施例の画像形成装置１００はこのドラム表面電位Ｖｄそのものを検知することはできない。）
なお、Ｖｔｈ検知シーケンスの対象とする感光ドラム１は、ＹＭＣＫの全ての感光ドラムでもいいし、Ｂｋモード時の場合は感光ドラム１Ｋのみであってもいい。また、ステップｎ－１の動作時間は感光ドラム１の１回転分（本実施例においては０．７８５ｓｅｃ）であるが、例えば電位を安定させるため等の画像形成装置１００の状況に応じて、感光ドラム１を複数回転させても良い。
なお、Ｖｔｈ検知シーケンスの対象とする感光ドラム１は、ＹＭＣＫの全ての感光ドラムでもいいし、Ｂｋモード時の場合は感光ドラム１Ｋのみであってもいい。また、ステップｎ－１の動作時間は感光ドラム１の１回転分（本実施例においては０．７８５ｓｅｃ）であるが、例えば電位を安定させるため等の画像形成装置１００の状況に応じて、感光ドラム１を複数回転させても良い。
【0065】
Ｓ１１４の帯電工程により感光ドラム１が１回転した後、Ｓ１１５において、ＣＰＵ１０１はステップｎ－２の除電工程を開始する。最初のステップはｎ＝１であるため、ステップ１－２であり、帯電ローラ２への印加電圧をＶｄｉｓ（１）＝０Ｖに変更する（なお、本実施例においては、常にＶｄｉｓ（ｎ）＝０Ｖに設定する）。
ステップ１－１の工程で印加電圧Ｖｃ（１）＝－１３００Ｖにより－７２０Ｖに帯電されていた感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄは、０Ｖになっている帯電ローラ２を通過した後、除電されて約５７０～５８０Ｖ付近に収束した。（但し、前述のように、本実施例の画像形成装置１００はこの収束したドラム表面電位Ｖｄそのものを検知することはできない。）
ステップ１－１の工程で印加電圧Ｖｃ（１）＝－１３００Ｖにより－７２０Ｖに帯電されていた感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄは、０Ｖになっている帯電ローラ２を通過した後、除電されて約５７０～５８０Ｖ付近に収束した。（但し、前述のように、本実施例の画像形成装置１００はこの収束したドラム表面電位Ｖｄそのものを検知することはできない。）
【0066】
Ｓ１１５の除電工程の動作中（本実施例では、感光ドラム１が１回転する０．７８５ｓｅｃの間）、Ｓ１１６において、ＣＰＵ１０１は、電流検知回路１０３により、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れるＤＣ電流Ｉｄ（ｎ）を測定する。そして、測定したＤＣ電流Ｉｄ（ｎ）の平均値化処理を行い、メモリに格納する。
なお、本実施例のステップ１－２において、電流検知回路１０３が検知したＤＣ電流の平均値はＩｄ（１）＝７．２μAであった。
なお、本実施例のステップ１－２において、電流検知回路１０３が検知したＤＣ電流の平均値はＩｄ（１）＝７．２μAであった。
【0067】
Ｓ１１６の除電工程により感光ドラム１が１回転した後、Ｓ１１７において、ＣＰＵ１０１は現在の測定回数ｎと最大測定回数Ｎとを比較する。
ｎ≧Ｎとなったら、Ｓ１１８に移行する。
ｎ＜Ｎである場合は、Ｓ１１９に移行し、ｎに１を加える。その後、再度Ｓ１１３に移行して、同様のシーケンスを行う（例えば、ｎ＝２として、ステップ２－１の帯電工程とステップ２－２の除電工程を行う）。
ｎ≧Ｎとなったら、Ｓ１１８に移行する。
ｎ＜Ｎである場合は、Ｓ１１９に移行し、ｎに１を加える。その後、再度Ｓ１１３に移行して、同様のシーケンスを行う（例えば、ｎ＝２として、ステップ２－１の帯電工程とステップ２－２の除電工程を行う）。
【0068】
例えば、ステップ２－１の帯電工程においては、ＣＰＵ１０１は、Ｖｃ（２）＝－１４００Ｖをメモリから読み出して、感光ドラム１への帯電処理を行う。また、ステップ２－２の除電工程においては、ＣＰＵ１０１は、帯電ローラ２への印加電圧をＶｄｉｓ（２）＝０Ｖに設定して感光ドラム１の除電処理を行い、電流検知回路１０３により平均化されたＤＣ電流Ｉｄ（２）を検知する。本実施例では、ＤＣ電流Ｉｄ（２）は、１２．２μAであった。
本実施例では最大測定回数Ｎを２に設定しているため、ここでＳ１１３からＳ１１７までのループはここで終了する。
本実施例では最大測定回数Ｎを２に設定しているため、ここでＳ１１３からＳ１１７までのループはここで終了する。
【0069】
Ｓ１１８において、ＣＰＵ１０１は、Ｖｃ（１）とＩｄ（１）、及び、Ｖｃ（２）とＩｄ（２）より、改めて真の放電開始電圧Ｖｔｈ１及び感光ドラム１の膜厚ｄを以下のような計算で求める。
真の放電開始電圧Ｖｔｈ１は、式（１３）より、Ｉｄをｘ軸、Ｖｃをy軸としたｘｙ座標上の2点から、ｘ＝０となるｙ切片の値となるので、以下の式（１４）のとおりになる。
真の放電開始電圧Ｖｔｈ１は、式（１３）より、Ｉｄをｘ軸、Ｖｃをy軸としたｘｙ座標上の2点から、ｘ＝０となるｙ切片の値となるので、以下の式（１４）のとおりになる。
【0070】
【数14】
【0071】
ここで、図８に、Ｖｃ（１）とＩｄ（１）、及び、Ｖｃ（２）とＩｄ（２）より放電開始電圧Ｖｔｈ１を求める方法を分かりやすく示したグラフを示す。図８のグラフは、縦軸が印加電圧Ｖｃ（ｎ）、横軸がＤＣ電流Ｉｄを示している。なお、感光ドラム１のプロセススピードは１２０ｍｍ／ｓｅｃ、帯電幅は３２０ｍｍである。
なお、前述のように、第１の帯電工程においてＶｃ（１）＝－１３００Ｖで帯電処理した感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄを、第１の除電工程において０Ｖの帯電ローラ２で除電した場合の検知電流はＩｄ（１）＝７．２μAであった。また、第２の帯電工程においてＶｃ（２）＝－１４００Ｖで帯電処理した感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄを、第２の除電工程において０Ｖの帯電ローラ２で除電した場合の検知電流はＩｄ（２）＝１２．２μAであった。
なお、前述のように、第１の帯電工程においてＶｃ（１）＝－１３００Ｖで帯電処理した感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄを、第１の除電工程において０Ｖの帯電ローラ２で除電した場合の検知電流はＩｄ（１）＝７．２μAであった。また、第２の帯電工程においてＶｃ（２）＝－１４００Ｖで帯電処理した感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄを、第２の除電工程において０Ｖの帯電ローラ２で除電した場合の検知電流はＩｄ（２）＝１２．２μAであった。
【0072】
式（１４）より、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１は、ＤＣ電流Ｉｄが０μA、すなわち除電しなくなった時の電圧の２分の１に等しいことから、図８の破線のｙ切片の値を２で割った値、つまり５７８Ｖが、この感光体の真の放電開始電圧Ｖｔｈ１であることが分かる。図８と式（１４）の中には、感光ドラム１の表面電位は介在していないことから、感光ドラム１の表面電位Ｖｄを測定する必要はない。また、帯電前電位Ｖ０も介在していないことから、帯電前電位Ｖ０による検知電流の誤差を含まずに、感光ドラム１の真の放電開始電圧Ｖｔｈ１を導けることが分かる。
【0073】
また、式（７）をｄに関して解くと、下記の式（１５）のようになる。
【0074】
【数15】
【0075】
この式（１５）に、放電開始電圧Ｖｔｈ=－５７８Ｖと、感光体の誘電体の比誘電率であるｋ＝３を代入することにより、感光ドラム１の膜厚ｄ＝１９．８［μm］を得ることができた。
本実施例において実験に用いた感光ドラム１の実際の厚みは長手平均で２０．１μmであったことから、誤差約１．５％で感光ドラム１の膜厚を得ることができることが立証できた。これは、図９で示されるような、帯電前電位Ｖ０が０～１００Ｖの変動があった場合の膜厚誤差である約１４％と比較すると一桁小さい誤差であることから、より高精度な膜厚検知方法を提供できることが確認できた。
本実施例において実験に用いた感光ドラム１の実際の厚みは長手平均で２０．１μmであったことから、誤差約１．５％で感光ドラム１の膜厚を得ることができることが立証できた。これは、図９で示されるような、帯電前電位Ｖ０が０～１００Ｖの変動があった場合の膜厚誤差である約１４％と比較すると一桁小さい誤差であることから、より高精度な膜厚検知方法を提供できることが確認できた。
【0076】
また、本実施例における電流検知誤差は、主に電流検知回路１０３の電流ノイズである。このことから、Ｖｔｈ検知シーケンスの最大測定回数Ｎが２を超える場合の放電開始電圧Ｖｔｈの求め方に関しては、電流検知ノイズ等の電気回路的な誤差を小さくするために、最小近似法を用いることができる。具体的には、ｎ個のデータ（ｘ１，ｙ１)，（ｘ２，ｙ２)，…（ｘｎ，ｙｎ)，に対して、最小近似法ｙ＝ａｘ＋ｂにより、ｘｎ＝Ｉｄ（ｎ）、ｙｎ＝Ｖｃ（ｎ）を代入して、式（１６）のようにbを求める。
【0077】
【数16】
【0078】
そして、Ｖｔｈ＝ｂ／２として放電開始電圧Ｖｔｈを求めることで、より検知誤差を小さくすることができる。
Ｓ１１８において、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１及び感光ドラム１の膜厚ｄが算出されると、Ｖｔｈ検知シーケンスを終了し、図４のメインシーケンスに戻る。
Ｓ１１８において、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１及び感光ドラム１の膜厚ｄが算出されると、Ｖｔｈ検知シーケンスを終了し、図４のメインシーケンスに戻る。
【0079】
図４のフローチャートに戻り、Ｓ１０５において、ＣＰＵ１０１は、算出した真の放電開始電圧Ｖｔｈ１をメモリ（内部メモリ１０２または外部メモリ１０４）に格納し、次の通常の画像形成時の帯電ローラ２への高圧制御にフィードバックする。これにより、次の通常の画像形成時から、感光ドラム１をより適切な電位で画像形成することが可能となる。また、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１をドラムＣＲＧ１１０の外部メモリ１０４に格納しておくことで、仮にドラムＣＲＧ１１０がつけ外しされた場合であっても、正しい帯電バイアスを印加することができる。
【0080】
次に、Ｓ１０６において、ＣＰＵ１０１はＶｔｈ検知シーケンスで算出した膜厚ｄを画像形成装置１００のドラム寿命の表示に反映させる。本実施例では、感光ドラム１の膜厚ｄが初期値から１０μｍ減少した時点で、画像形成装置１００に備えられた不図示のディスプレイにおいて、寿命を０％と表示させることとする。このため、初期状態で１００％と表示し、－０．１μmの変化毎に１％単位でドラム寿命の数値を減少させて表示する。これにより、画像形成装置１００のオペレーターやユーザーは、ドラムＣＲＧ１１０の交換時期をより正確に知ることができる。
Ｓ１０６でドラム寿命を表示したら、Ｓ１０７において、ＣＰＵ１０１は画像形成装置１００の残りの後回転動作（濃度調整など）を実行する。これで、図４のメインシーケンスを終了する。
Ｓ１０６でドラム寿命を表示したら、Ｓ１０７において、ＣＰＵ１０１は画像形成装置１００の残りの後回転動作（濃度調整など）を実行する。これで、図４のメインシーケンスを終了する。
【0081】
以上説明したように、実施例１では、Ｖｔｈ検知シーケンスにおいて、感光ドラムへの帯電工程と除電工程を繰り返し複数回行い、帯電時の印加電圧Ｖｃ（ｎ）と除電時の電流Ｉｄ（ｎ）の複数セットの組み合わせを取得する。これにより、より精度の高い放電開始電圧Ｖｔｈを得ることができ、それに対応して画像形成時の印加電圧をより適切に設定することが可能となる。また、より精度の高い感光ドラムの誘電体層の厚みｄを得ることができ、より正確なドラム寿命やドラムＣＲＧの交換時期を表示可能な画像形成装置を提供することができる。
【0082】
＜実施例２＞
２－１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
画像形成装置１００の全体的な構成及び動作は、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。
２－２．課題と解決手段の概要
課題及び概要についても、実施例１と同様であるため、以下では、主に実施例１との差異部分であるＶｔｈ検知シーケンスについて説明する。
２－１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
画像形成装置１００の全体的な構成及び動作は、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。
２－２．課題と解決手段の概要
課題及び概要についても、実施例１と同様であるため、以下では、主に実施例１との差異部分であるＶｔｈ検知シーケンスについて説明する。
【0083】
実施例２では、帯電工程において、感光ドラム１が１回転する間に、感光ドラム１に印加する電圧を、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０の2倍を超える印加電圧Ｖｃ（１）からＶｃ（ｎ）に段階的に変化させて帯電処理を行う。実施例２においては、２段階のステップＶｃ（１）、Ｖｃ（２）によりＶｔｈを求めるが、実施例１と同様に、測定点数を増やして精度を更に向上させたい場合は、Ｖｃ（３）、Ｖｃ（４）、…とステップ数を増やしていっても良い。
【0084】
次に、除電工程において、感光ドラム1が次の１回転する間に、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０以下の印加電圧Ｖｄｉｓ（ｎ）で帯電ローラ２により感光ドラム１に除電処理を行う。そして、感光ドラム１が１回転をする間に、感光ドラム１のＶｃ（１）が印加された部分から帯電ローラ2に流れる除電電流Ｉｄ（１）と、感光ドラム１のＶｃ（２）が印加された部分から帯電ローラ2に流れる除電電流Ｉｄ（２）を求める。（なお、除電工程における帯電ローラ２への印加電圧Ｖｄｉｓ（ｎ）は、実施例１と同様に、０Ｖで行うこととする。）
【0085】
これにより、感光ドラム１に高圧を印加するステップ数ｎによらず、Ｖｔｈ検知シーケンスでの感光ドラム１の回転数は、帯電工程の１回転と、除電工程の別の１回転との、２回転で終了する。このため、Ｖｔｈ検知シーケンスによるダウンタイムの増加や感光ドラム１の回転増による膜厚減少を最小化することができる。
上記のＶｔｈ検知シーケンスにより検知されたＩｄ（１）、Ｉｄ（２）及び印加電圧Ｖｃ（１）、Ｖｃ（２）を用いた放電開始電圧Ｖｔｈ及び感光ドラム１の膜厚ｄの算出方法については、実施例1と同様であるため、説明を割愛する。
上記のＶｔｈ検知シーケンスにより検知されたＩｄ（１）、Ｉｄ（２）及び印加電圧Ｖｃ（１）、Ｖｃ（２）を用いた放電開始電圧Ｖｔｈ及び感光ドラム１の膜厚ｄの算出方法については、実施例1と同様であるため、説明を割愛する。
【0086】
２－３．画像形成装置のＶｔｈ検知シーケンス
実施例２のＶｔｈ検知シーケンスを、図１０のフローチャート用いて説明する。また、図１１に、実施例２のＶｔｈ検知シーケンスにおける、帯電ローラ２への印加電圧Ｖｃとドラム表面電位Ｖｄの時間推移を示す。また、図１２に、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れる電流値Ｉｄの時間推移を示す。なお、メインフローチャートに関しては、実施例１で説明した図４と同様であるため、説明を割愛する。
実施例２のＶｔｈ検知シーケンスを、図１０のフローチャート用いて説明する。また、図１１に、実施例２のＶｔｈ検知シーケンスにおける、帯電ローラ２への印加電圧Ｖｃとドラム表面電位Ｖｄの時間推移を示す。また、図１２に、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れる電流値Ｉｄの時間推移を示す。なお、メインフローチャートに関しては、実施例１で説明した図４と同様であるため、説明を割愛する。
【0087】
Ｓ２０１において、ＣＰＵ１０１はメモリから検知ステップ回数Ｎを読み出す。本実施例においては、Ｎ＝２とし、２段階の帯電高圧設定を用いる。
次に、Ｓ２０２において、ＣＰＵ１０１は帯電工程を開始する。まず、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０＝－６２０Ｖの２倍を超える値であるＶｃ（１）＝－１３００Ｖ、Ｖｃ（２）＝－１４００Ｖをメモリから読み出す。
次に、Ｓ２０３において、ＣＰＵ１０１は、感光ドラム１が１回転する間に、帯電ローラ２に帯電バイアスＶｃ（１）＝－１３００Ｖ及びＶｃ（２）＝－１４００Ｖを印加するように高圧電源Ｅ１を段階的に制御する。
ここで、Ｖｔｈ検知シーケンスの対象とする感光ドラム１は、ＹＭＣＫの全ての感光ドラムでも良いし、Ｂｋモード時の場合は感光ドラム１Ｋのみであっても良い。なお、本実施例においては、感光ドラム１の１回転分の時間は０．７８５ｓｅｃである。
次に、Ｓ２０２において、ＣＰＵ１０１は帯電工程を開始する。まず、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０＝－６２０Ｖの２倍を超える値であるＶｃ（１）＝－１３００Ｖ、Ｖｃ（２）＝－１４００Ｖをメモリから読み出す。
次に、Ｓ２０３において、ＣＰＵ１０１は、感光ドラム１が１回転する間に、帯電ローラ２に帯電バイアスＶｃ（１）＝－１３００Ｖ及びＶｃ（２）＝－１４００Ｖを印加するように高圧電源Ｅ１を段階的に制御する。
ここで、Ｖｔｈ検知シーケンスの対象とする感光ドラム１は、ＹＭＣＫの全ての感光ドラムでも良いし、Ｂｋモード時の場合は感光ドラム１Ｋのみであっても良い。なお、本実施例においては、感光ドラム１の１回転分の時間は０．７８５ｓｅｃである。
【0088】
次に、感光ドラム１の１回転分の帯電処理の終了後、Ｓ２０４において、ＣＰＵ１０１は除電工程を開始する。まず、感光ドラム１の次の１回転分、帯電ローラ２への印加電圧をＶｄｉｓ（１）＝０に変更する。
Ｓ２０４の除電工程の動作中、Ｓ２０５において、ＣＰＵ１０１は、電流検知回路１０３により、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れるＤＣ電流Ｉｄ（ｎ）を測定する。ここで、除電電流Ｉｄ（１）の測定は、印加電圧Ｖｃ（１）による帯電処理が行われた感光ドラム1の1回転分後（本実施例においては、０．７８５ｓｅｃ後）に行う。同様に、Ｉｄ（２）の測定は、印加電圧Ｖｃ（２）による帯電処理が行われた感光ドラム1の1回転後（同じく、０．７８５ｓｅｃ後）に行う。
測定したＤＣ電流Ｉｄ（１）、Ｉｄ（２）は、平均値化処理を行い、メモリに格納する。
なお、本実施例においては、ＤＣ電流はＩｄ（１）=７．２μA、Ｉｄ（２）=１２．２μAであった。
Ｓ２０４の除電工程の動作中、Ｓ２０５において、ＣＰＵ１０１は、電流検知回路１０３により、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れるＤＣ電流Ｉｄ（ｎ）を測定する。ここで、除電電流Ｉｄ（１）の測定は、印加電圧Ｖｃ（１）による帯電処理が行われた感光ドラム1の1回転分後（本実施例においては、０．７８５ｓｅｃ後）に行う。同様に、Ｉｄ（２）の測定は、印加電圧Ｖｃ（２）による帯電処理が行われた感光ドラム1の1回転後（同じく、０．７８５ｓｅｃ後）に行う。
測定したＤＣ電流Ｉｄ（１）、Ｉｄ（２）は、平均値化処理を行い、メモリに格納する。
なお、本実施例においては、ＤＣ電流はＩｄ（１）=７．２μA、Ｉｄ（２）=１２．２μAであった。
【0089】
次に、Ｓ２０６において、ＣＰＵ１０１は、Ｖｃ（１）とＩｄ（１）、及び、Ｖｃ（２）とＩｄ（２）より、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１及び感光ドラム１の膜厚dを算出する。これらの算出方法は、実施例１においてＳ１１８で説明したものと同様である。
【0090】
以上説明したように、実施例２では、感光ドラム１の１回転中に複数段階の印加電圧Ｖｃ（ｎ）で帯電処理を行い、それらの１回転後にそれぞれの帯電処理面に対して帯電ローラ２に流れる除電電流Ｉｄ（ｎ）を検知する。これにより、より短い動作時間で感光ドラム１の誘電体層の厚みｄと、放電開始電圧Ｖｔｈを得ることができる。
【0091】
＜実施例３＞
３－１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
画像形成装置の全体的な構成及び動作は、実施例１及び実施例２と同様であるため、説明を割愛する。
３－２．課題と解決手段の概要
課題及び概要についても、実施例１及び実施例２と同様であるため、主にこれらの実施例との差異部分であるＶｔｈ検知シーケンスについて説明する。
３－１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
画像形成装置の全体的な構成及び動作は、実施例１及び実施例２と同様であるため、説明を割愛する。
３－２．課題と解決手段の概要
課題及び概要についても、実施例１及び実施例２と同様であるため、主にこれらの実施例との差異部分であるＶｔｈ検知シーケンスについて説明する。
【0092】
実施例３におけるＶｔｈ検知シーケンスについて説明する。
所定のタイミングｔにおける帯電部材への印加電圧をＶｃ（ｔ）とする。まず、帯電工程として、感光ドラム１が１回転する間に、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０の２倍を超える印加電圧Ｖｃ（Ｔ１）から、Ｖｔｈ０の２倍未満の印加電圧Ｖｃ（Ｔ２）を連続的（スロープ状）に変化させて感光ドラム１に帯電処理を行う。
次に、除電工程として、感光ドラム１が１回転する間に、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０以下の印加電圧Ｖｄｉｓ（ｔ）で感光ドラム１に除電処理を行う。そして、除電工程の期間において、帯電ローラ２に流れるＤＣ電流Ｉｄ（ｔ）が０となる（ゼロクロスする）時刻Ｔ３を求める(Ｉｄ（Ｔ３）＝０)。すなわち、時間ｔの関数である電流Ｉｄ（ｔ）について、電流Ｉｄ（ｔ）＝０となる時刻Ｔ３を求める。
所定のタイミングｔにおける帯電部材への印加電圧をＶｃ（ｔ）とする。まず、帯電工程として、感光ドラム１が１回転する間に、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０の２倍を超える印加電圧Ｖｃ（Ｔ１）から、Ｖｔｈ０の２倍未満の印加電圧Ｖｃ（Ｔ２）を連続的（スロープ状）に変化させて感光ドラム１に帯電処理を行う。
次に、除電工程として、感光ドラム１が１回転する間に、仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０以下の印加電圧Ｖｄｉｓ（ｔ）で感光ドラム１に除電処理を行う。そして、除電工程の期間において、帯電ローラ２に流れるＤＣ電流Ｉｄ（ｔ）が０となる（ゼロクロスする）時刻Ｔ３を求める(Ｉｄ（Ｔ３）＝０)。すなわち、時間ｔの関数である電流Ｉｄ（ｔ）について、電流Ｉｄ（ｔ）＝０となる時刻Ｔ３を求める。
【0093】
ここで、感光ドラム１の１回転分に必要な時間をＴｄｒとする。式（１１）と式（１２）より、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１は、時刻Ｔ３からドラム１回転分前の時刻（Ｔ３－Ｔｄｒ）に感光ドラム１の表面を帯電処理した際の印加電圧Ｖｃ（Ｔ３－Ｔｄｒ）を用いて、以下の式（１７）で表される。
【0094】
【数17】
【0095】
本実施例では、除電工程時に帯電ローラ２に印加するバイアスは常に０Ｖ（Ｖｄｉｓ（ｔ）＝０Ｖ）であることから、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１は、以下の式（１８）で求めることができる。
【0096】
【数18】
【0097】
３－３．画像形成装置のＶｔｈ検知シーケンス
実施例３のＶｔｈ検知シーケンスを、図１３のフローチャート用いて説明する。また、図１４に、実施例３のＶｔｈ検知シーケンスにおける、帯電ローラ２への印加電圧Ｖｃとドラム表面電位Ｖｄの時間推移を示す。また、図１５に、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れる電流値Ｉｄの時間推移を、図１６に、図１５の部分拡大図を示す。なお、メインフローチャートに関しては、実施例１で説明した図４と同様であるため、説明を割愛する。
実施例３のＶｔｈ検知シーケンスを、図１３のフローチャート用いて説明する。また、図１４に、実施例３のＶｔｈ検知シーケンスにおける、帯電ローラ２への印加電圧Ｖｃとドラム表面電位Ｖｄの時間推移を示す。また、図１５に、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れる電流値Ｉｄの時間推移を、図１６に、図１５の部分拡大図を示す。なお、メインフローチャートに関しては、実施例１で説明した図４と同様であるため、説明を割愛する。
【0098】
Ｓ３０１において、ＣＰＵ１０１は帯電工程を開始する。まず、メモリから仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０＝－６００Ｖ、及び、スロープ状に変化させて印加する帯電バイアスＶｃの始端値Ｖｃ（Ｔ１）＝－１８００Ｖ（＝３×Ｖｔｈ０）と終端値Ｖｃ（Ｔ２）＝－９００Ｖ（＝１．５×Ｖｔｈ０）を読み出す。
【0099】
次に、Ｓ３０２において、ＣＰＵ１０１は、感光ドラム１の１回転中に、帯電ローラ２に帯電バイアスＶｃ（ｔ）＝－１８００Ｖ～－９００Ｖをスロープ状に変化させて印加するように高圧電源Ｅ１を制御する。
感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄは、感光ドラム１の１回転の間で図１４のように、－１２００Ｖ～－３００Ｖに変化するように形成された。（但し、前述のように、本実施例の画像形成装置１００はこのドラム表面電位Ｖｄそのものを検知することはできない。）なお、Ｖｔｈ検知シーケンスの対象とする感光ドラム１は、ＹＭＣＫの全ての感光ドラムでもいいし、Ｂｋモード時の場合は感光ドラム１Kのみであってもいい。また、帯電工程の動作時間は、感光ドラム１の１回転分（本実施例においては０．７８５ｓｅｃ）であるが、感光ドラム１の１回転分以下の時間であっても良い。
感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄは、感光ドラム１の１回転の間で図１４のように、－１２００Ｖ～－３００Ｖに変化するように形成された。（但し、前述のように、本実施例の画像形成装置１００はこのドラム表面電位Ｖｄそのものを検知することはできない。）なお、Ｖｔｈ検知シーケンスの対象とする感光ドラム１は、ＹＭＣＫの全ての感光ドラムでもいいし、Ｂｋモード時の場合は感光ドラム１Kのみであってもいい。また、帯電工程の動作時間は、感光ドラム１の１回転分（本実施例においては０．７８５ｓｅｃ）であるが、感光ドラム１の１回転分以下の時間であっても良い。
【0100】
次に、Ｓ３０３において、ＣＰＵ１０１は除電工程を開始する。まず、帯電ローラ２への印加電圧をＶｄｉｓ=０Ｖに変更する。これにより、帯電ローラ２を通過後、感光ドラム１のドラム表面電位Ｖｄは、約５７０Ｖ以上に帯電された部分は約５７０Ｖ～５８０Ｖ付近に収束し、それ未満に帯電された部分はほぼそのままの電位であった。
除電工程と同時に、Ｓ３０４において、ＣＰＵ１０１は、感光ドラム１の１回転分（本実施例においては０．７８５ｓｅｃ）の間に、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れるＤＣ電流Ｉｄ（ｔ）を、電流検知回路１０３を用いて検知し、内部メモリ１０２に格納する。
除電工程と同時に、Ｓ３０４において、ＣＰＵ１０１は、感光ドラム１の１回転分（本実施例においては０．７８５ｓｅｃ）の間に、感光ドラム１から帯電ローラ２へ流れるＤＣ電流Ｉｄ（ｔ）を、電流検知回路１０３を用いて検知し、内部メモリ１０２に格納する。
【0101】
次に、Ｓ３０５において、ＣＰＵ１０１は、ＤＣ電流Ｉｄ（ｔ）がゼロクロスする時刻Ｔ３を求めることにより、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１を求める（図１５を参照）。そのための手段として、ＣＰＵ１０１は、Ｉｄ（ｔ）の近似直線を最小二乗法により算出する（図１６を参照）。直線近似を行うデータ範囲としては、除電時のＩｄ（ｔ）が有意な値を持つ範囲を抽出する。本実施例では、ＤＣ印加電圧Ｖｃ（ｔ）が仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０の２．９倍となる時刻Ｔａ´から、２．１倍となる時刻Ｔｂ´に感光ドラム１の１回転の時間Ｔｄｒ（＝ドラム外周長÷プロセススピード）を加算した時刻ＴａからＴｂの範囲を解析範囲とした。(すなわち、Ｖｃ（Ｔａ´）＝２．９×Ｖｔｈ０，Ｖｃ（Ｔｂ´）＝２．１×Ｖｔｈ０)。
【0102】
この範囲［Ｔａ,Ｔｂ］におけるn個のデータ群（ｔ１，Ｉｄ１），（ｔ２，Ｉｄ２），…（ｔｎ，Ｉｄｎ）…に対して、一次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）の最小近似法から、
ａ＝（ｎΣｘｙ－Σｘ・Σｙ）／（ｎΣｘ２－（Σｘ）２）
ｂ＝（Σｘ２・Σｙ－Σｘｙ・Σｘ）／（ｎΣｘ２－（Σｘ）２）
であるため、Ｘｎ＝ｔｎ、Ｙｎ＝Ｉｄｎを代入してａ、ｂを求め、０＝ａｔ＋ｂとしてＤＣ電流値Ｉｄがゼロクロスする時刻Ｔ３を求めることができる。
ａ＝（ｎΣｘｙ－Σｘ・Σｙ）／（ｎΣｘ２－（Σｘ）２）
ｂ＝（Σｘ２・Σｙ－Σｘｙ・Σｘ）／（ｎΣｘ２－（Σｘ）２）
であるため、Ｘｎ＝ｔｎ、Ｙｎ＝Ｉｄｎを代入してａ、ｂを求め、０＝ａｔ＋ｂとしてＤＣ電流値Ｉｄがゼロクロスする時刻Ｔ３を求めることができる。
【0103】
次に、Ｓ３０６において、ＣＰＵ１０１は、ゼロクロスする時刻Ｔ３のドラム１回転分前の時刻Ｔ４を得る。本実施例においては、図１６で示すように、Ｔ３＝２．９２５ｓと求められ、Ｔｄｒ＝０．７８５であることから、Ｔ４＝Ｔ３－Ｔｄｒ＝２．１３ｓと求められた。
【0104】
次に、Ｓ３０７において、ＣＰＵ１０１は、時刻Ｔ４において帯電ローラ２に印加した印加電圧Ｖｃ（Ｔ４）をメモリより読み出す。式（１３）より、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１はＤＣ電流Ｉｄが０μA、すなわち除電しなくなった時の電圧の2分の１に等しい。このことから、時刻Ｔ４における印加電圧Ｖｃ（Ｔ４）を２で割った値、すなわち、図１４においては、－１１５６Ｖ／２＝－５７８Ｖがこの感光体の真の放電開始電圧Ｖｔｈ１であることが分かる。真の放電開始電圧Ｖｔｈ１が得られた後の処理に関しては、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。
【0105】
Ｖｔｈ検知シーケンス終了後、ＣＰＵ１０１は、真の放電開始電圧Ｖｔｈ１をメモリに格納し、次の通常の画像形成時の帯電ローラ２への高圧制御にフィードバックする。また、Ｖｔｈ検知シーケンス時の印加電圧Ｖｃの始端値と終端値、及びＩｄの算出のために、メモリに格納された仮の放電開始電圧Ｖｔｈ０を使用しているが、次回以降のＶｔｈ検知シーケンス時にはＶｔｈ０の代わりに新たに得られたＶｔｈ１を使用してもよい。
【0106】
以上説明したように、実施例３では、感光ドラム１をスロープ状に変化する電位に帯電させ、その後に除電処理を行い、帯電時の印加電圧Ｖｃ（ｔ）と除電電流Ｉｄ（ｔ）の組み合わせを取得する。これにより、より短時間で高精度に感光ドラム１の誘電体層の厚みｄと、放電開始電圧Ｖｔｈを得ることができる。
【0107】
＜その他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。すなわち、上述した構成例及びその変形例を組み合わせた構成もすべて本発明に含まれるものである。
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用してもよい。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。すなわち、上述した構成例及びその変形例を組み合わせた構成もすべて本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【0108】
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
１００ 画像形成装置
１０１ ＣＰＵ
１０３ 電流検知回路
Ｅ１ 高圧電源
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
１００ 画像形成装置
１０１ ＣＰＵ
１０３ 電流検知回路
Ｅ１ 高圧電源
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】