JP2018124509A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放電開始電圧に基づいて感光体の表面の膜厚推定を高精度に実施でき、低コストで省スペースが図られる画像形成装置を提供する。【解決手段】この画像形成装置の制御系回路は、接触帯電方式を採用して帯電ローラ４３に帯電直流高電圧を印加することにより感光体４２を帯電させる帯電手段を備える。帯電手段の制御手段５１は、帯電用高圧電源４１へパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を与えて帯電用高圧電源４１から出力される帯電出力となる帯電直流高電圧を複数通りに可変制御させて電流検知手段５３で検知された帯電電流を示す電流帰還信号に基づいて感光体４２の帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きと帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧とを算出し、算出した放電開始電圧を記憶手段５２の基準環境時の放電開始電圧と比較して傾きを補正してから感光体４２の表面の膜厚の検知を行う。【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置及びその制御方法に関する。

従来、複合機（ＭＦＰ：ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）仕様の画像形成装置では、帯電制御の最適化や感光体の寿命の測定を目的として、帯電装置の出力電圧値や出力電流値を測定することで感光体の膜厚量を計測している。この際、感光体周囲の温湿度情報を用いることで膜厚量の計測精度が向上する。

係る感光体の膜厚計測に関連する周知技術として、周囲環境変化及び膜厚の経年変化に拘わらず、感光体ドラムの膜厚に応じた適切な帯電電圧を用いて、帯電電圧の印加制御を行う「画像形成装置及び帯電電圧制御方法」（特許文献１参照）が挙げられる。

上述した特許文献１に開示された技術では、周囲環境変化及び膜厚の経年変化に拘らず、感光体ドラム（単に感光体と呼ばれても良い）の膜厚に応じた適切な帯電電圧を用いてその帯電電圧の印加制御を行うことを目的としている。具体的には、帯電直流高電圧‐帯電電流特性の傾きに基づいて検知した感光体の表面の膜厚を、温湿度センサより検知した帯電装置及び感光体の周囲の温湿度に応じて予め定められた補正値を用いて補正する技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、感光体の周囲に温湿度センサを設けるため、コストアップとなるばかりでなく、更に設置スペースを確保するために画像形成装置の全体のサイズを大きくしなければならないという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、放電開始電圧に基づいて感光体の表面の膜厚検知を行うことができ、低コストで省スペースが図られる画像形成装置及びその制御方法を提供することにある。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、接触帯電方式を採用して帯電ローラに帯電直流高電圧を印加することにより感光体を帯電させる帯電手段を備えた画像形成装置であって、帯電手段は、帯電直流高電圧を生成する帯電用高圧電源と、帯電用高圧電源に付設されて帯電直流高電圧の帯電電流を検知する電流検知手段と、予め測定した基準環境時の放電開始電圧を記憶した記憶手段と、帯電用高圧電源へパルス幅変調信号を与えて当該帯電用高圧電源から出力される帯電出力となる帯電直流高電圧を複数通りに可変制御させたときの電流検知手段で検知された帯電電流を示す電流帰還信号に基づいて感光体の当該帯電直流高電圧に対する当該帯電電流の特性における傾きと帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧とを算出し、当該算出した放電開始電圧を記憶手段の基準環境時の放電開始電圧と比較して当該傾きを補正してから当該感光体の表面の膜厚の検知を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、上記構成により、画像形成装置において、放電開始電圧に基づいて感光体の表面の膜厚検知を行うことができ、低コストで省スペースが図られる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成を示したブロック図である。 図１に示す画像形成装置の機能ブロック図である。 図１に示す画像形成装置の電子写真方式の作像プロセスでの要部となる間接転写における作像機構の概略構成を示す図である。 周知技術に係る接触直流方式で感光体の表面電位を均一に帯電処理したときの異なる膜厚の特性を帯電バイアスと表面電位との関係で示した図である。 周知技術に係る接触直流方式で感光体の表面電位を均一に帯電処理したときの摩耗度合いばらつきの特性を回転数となる走行距離と膜厚との関係で示した図である。 周知技術に係る感光体の表面の膜厚を検知するために用いられる帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性を示した図である。 図６に示した帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性についての環境依存性の特性を膜厚と傾きとの関係で示した図である。 図３に示す作像機構の帯電用高圧電源の電力供給を制御する制御系回路を示す概略ブロック図である。 図３に示す作像機構に備えられる感光体の表面の膜厚を検知するために用いられる放電開始電圧と膜厚との関係を帯電バイアスに対する帯電電流の特性で示した図である。 図３に示す作像機構に備えられる感光体の表面の膜厚を検知するために用いられる放電開始電圧と環境との関係を帯電バイアスに対する帯電電流の特性で示した図である。 図３に示す作像機構に備えられる感光体の表面の膜厚を検知するために用いられる放電開始電圧と膜厚との関係を傾きに対する放電開始電圧の特性で示した図である。 図８に示す制御系回路の制御手段に係る感光体の表面の膜厚検知制御の動作処理の一例を示すフローチャートである。 図８に示す制御系回路の制御手段に係る感光体の表面の膜厚検知制御の動作処理の他例を示すフローチャートである。

以下、本発明の画像形成装置、及びその制御方法について、以下に実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置１の概略構成を示したブロック図である。

図１を参照すれば、この画像形成装置１は、プリンタ、スキャナ、複写機、ファクシミリ等の機能を一つの筐体に纏めたデジタル複合機（ＭＦＰ：ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）のタイプのものである。

この画像形成装置１は、それぞれ独立して生産された本体部１０と操作部２０とから構成される。画像形成装置１は、本体部１０に対して操作部２０を組み付け、組み付け後にインターフェースケーブル３００で互いに接続されて構成される。本体部１０は、中央演算処理部を示すＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ハードディスクドライブを示すＨＤＤ１４、通信Ｉ／Ｆ１５、接続Ｉ／Ｆ１６、及びプリントエンジン１７を備え、これらが共通バス１８で接続されている。操作部２０は、中央演算処理部を示すＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ２４、通信Ｉ／Ｆ２５、接続Ｉ／Ｆ２６、操作パネル２７、及び外部接続Ｉ／Ｆ２８を備え、これらが共通バス２９で接続されている。尚、Ｉ／Ｆはインターフェースの表記である。

このうち、接続Ｉ／Ｆ１６と接続Ｉ／Ｆ２６とをインターフェースケーブル３００により接続して、本体部１０と操作部２０とが相互に接続される。また、通信Ｉ／Ｆ１５と通信Ｉ／Ｆ２５とはそれぞれローカルエリアネットワークＬＡＮ等のネットワーク３０に接続される。更に、ＲＡＭ１３とＲＡＭ２３とには後述するように異なる初期化処理の内容に対応するモデルタイプ値が記憶され、初期化処理の実施によりアプリケーションソフトウェアがインストールされる。因みに、接続Ｉ／Ｆ１６と接続Ｉ／Ｆ２６とが無線通信機能を持つ場合にはインターフェースケーブル３００で接続せずに操作部２０を本体部１０から取り外して別体として使用することもできる。

本体部１０におけるＣＰＵ１１は、モデルタイプの有無の判断機能と、異なる初期化処理の内容に対応するモデルタイプ値の記憶処理を含む情報処理機能と、を有する。また、本体部１０のＣＰＵ１１は、操作部２０の組み付け時に、記憶手段であるＲＡＭ１３に記憶されている記憶内容を読み込んでモデルタイプの有無とモデルタイプの値とを接続Ｉ／Ｆ１６及びインターフェースケーブル３００経由で操作部２０へ通知する機能を持つ。更に、本体部１０のＣＰＵ１１は、出荷前の初期化処理の実施時にＲＡＭ１３にモデルタイプ値を記憶する。そして、操作部２０の組み付け後の起動時に操作部２０に対してモデルタイプ値の通知を行う。このとき、接続Ｉ／Ｆ１６及びインターフェースケーブル３００を経由して本体部１０から通知されたモデルタイプ値に基づいて操作部２０のＣＰＵ２１が初期化処理を実行する。

これに対し、操作部２０のＣＰＵ２１は、本体部１０から記憶媒体のＲＡＭ１３の故障等で部品交換した場合等、モデルタイプが無い通知を受けると自機器の記憶媒体のＲＡＭ２３に記憶しているモデルタイプ値を本体部１０へ通知する。このとき、接続Ｉ／Ｆ２６及びインターフェースケーブル３００を経由して操作部２０から通知されたモデルタイプ値が本体部１０のＣＰＵ１１の情報処理機能の記憶処理によって部品交換されたＲＡＭ１３へ記憶される。

また、操作部２０のＣＰＵ２１は、本体部１０から通知されたモデルタイプ値を参照し、そのモデルタイプ値に応じて初期化処理の内容を切り替えて実施する機能を持つ。更に、操作部２０のＣＰＵ２１は、初期化処理の内容として、本体部１０の各機種に合わせて必要なアプリケーションソフトウェアのみを残し、不要なアプリケーションソフトウェアを削除する処理を実施する機能を持つ。加えて、操作部２０のＣＰＵ２１は、記憶媒体のＲＡＭ２３に部品交換等でモデルタイプ値が記憶されていない場合には、本体部１０から通知されたモデルタイプ値に応じて初期化処理を実行した後にそのモデルタイプ値を自機器用としてＲＡＭ２３に記憶する機能を持つ。

因みに、図１に示す画像形成装置１では、操作部２０が本体部１０に組み付けられた構成を例示しているが、組み付け前の操作部２０と本体部１０とを合わせた機器構成は画像形成システムとみなすこともできる。即ち、画像形成装置１は情報処理装置の一例であるので、情報処理システムとみなすこともできる。

図２は、上述した画像形成装置１の機能ブロック図である。

図２を参照すれば、画像形成装置１は、機能ブロック上で本体部１０のコントローラ１００と操作部２０のコントローラ２００とが接続されて構成される。本体部１０のコントローラ１００は、印刷制御部１０１、画像生成部１０２、送受信部１０３、記憶・読出処理部１０４、ジョブ処理判断部１０５、及び記憶部１０６を有している。

コントローラ１００の送受信部１０３は、図１に示されている接続Ｉ／Ｆ１６によって実現され、ＵＳＢ通信によって操作部２０と各種データ（情報）の送受信を行う。

コントローラ１００の画像生成部１０２は、図１に示されているＣＰＵ１１からの命令、ＲＯＭ１２に記憶されているコントローラ用プログラム、ＲＡＭ１３によって実現され、ユーザジョブのデータを展開し、画像イメージとしてＲＡＭ１３に描画する。

コントローラ１００の記憶・読出処理部１０４、図１に示されているＣＰＵ１１からの命令、ＲＯＭ１２に記憶されているコントローラ用プログラムによって実現される。記憶・読出処理部１０４は、記憶部１０６に各種データを記憶したり、記憶部１０６に記憶された各種データを読み出したりする処理を行う。

コントローラ１００の印刷制御部１０１は、図１に示されているＣＰＵ１１からの命令、ＲＯＭ１２に記憶されているコントローラ用プログラム、プリントエンジン１７、及び接続Ｉ／Ｆ１６によって実行される。印刷制御部１０１は、プリントエンジン１７の制御を行うことによって、画像生成部１０２によってＲＡＭ１３に描画された画像イメージを紙に転写したり、印刷したりする。

コントローラ１００のジョブ処理判断部１０５は、図１に示されているＣＰＵ１１からの命令、ＲＯＭ１２に記憶されているコントローラ用プログラム、及び接続Ｉ／Ｆ１６によって実行される。ジョブ処理判断部１０５は、コントローラ１００の起動の際に、記憶部１０６に格納されたトレイ情報管理テーブルを取得する。ジョブ処理判断部１０５は、操作部２０によって送信されるジョブ処理要求に従って、トレイ情報管理テーブルからジョブ処理要求によって指定されたトレイ番号に紐付けられた印刷設定情報を抽出する。ジョブ処理要求の印刷条件情報には、ジョブ処理を要求する情報と共に、用紙サイズ、用紙の向き等の印刷設定情報、両面及び片面の何れで印刷処理を行うか、２頁を１頁に印刷するか等の印刷編集条件が付帯される。ジョブ処理判断部１０５は、トレイ情報管理テーブルから抽出した印刷設定情報の用紙サイズ、及び用紙の向きと、ジョブ処理要求に付帯される用紙サイズ、及び用紙の向きと一致するか否かを判断する。そこで、ジョブ処理判断部１０５は、一致する場合には印刷制御部１０１にジョブ処理要求の印刷条件情報に従って処理することを要求し、一致しない場合にはジョブ処理要求によって要求されたジョブをキャンセルすると判断する。ジョブ処理判断部１０５は、ジョブをキャンセルすると判断した場合、ジョブをキャンセルすることを表す情報を送受信部１０３からコントローラ２００に送信する。

操作部２０のコントローラ２００は、送受信部２０１、ジョブ受付部２０２、記憶・読出処理部２０３、表示制御部２０４、及び記憶部２０５を有している。これら各部は、図１に示されている各構成要素の何れかが、ＲＯＭ２２に記憶されている操作部用プログラムに従ったＣＰＵ２１からの命令によって動作することで実現される機能或いは手段である。また、コントローラ２００は、図１に示されている不揮発性メモリであるフラッシュメモリ２４によって構築される記憶部２０５を有している。記憶部２０５には、トレイ情報管理テーブルが格納されている。

コントローラ２００の送受信部２０１は、図１に示されている接続Ｉ／Ｆ２６によって実現され、ＵＳＢ通信によってコントローラ１００と各種データ（情報）の送受信を行う。

コントローラ２００の記憶・読出処理部２０３は、図１に示されているＣＰＵ２１からの命令によって実行される。記憶・読出処理部２０３は、記憶部２０５に各種データを記憶したり、記憶部２０５に記憶された各種データを読み出したりする処理を行う。

コントローラ２００の表示制御部２０４は、図１に示されているＣＰＵ２１からの命令、ＲＯＭ２２に記憶されている操作部用プログラムによって実現され、表示部の表示画面上への画像表示を制御する。また、表示制御部２０４は、ユーザが表示部の表示画面上の表示を押し下げることによって行われる操作により作成される操作情報をジョブ受付部２０２に入力する。例えば、表示制御部２０４は、ユーザが印刷することなどのジョブ処理を要求する操作を行うことによって作成されるジョブ処理要求をジョブ受付部２０２に入力する。ユーザは、記憶部２０５に格納されたトレイ情報管理テーブルに基づいて、ジョブ処理要求を入力することができる。そこで、表示制御部２０４は、ジョブ処理要求に対する応答として、ジョブ処理がキャンセルされたことを表わす情報がジョブ受付部２０２から入力された場合には、表示部の表示画面上にそのジョブがキャンセルされたことを表示する。

コントローラ２００のジョブ受付部２０２は、図１に示されているＣＰＵ２１からの命令、ＲＯＭ２２に記憶されている操作部用プログラムによって実現される。ジョブ受付部２０２は、表示制御部２０４によってジョブ処理要求が入力された場合に、送受信部２０１からコントローラ１００に送信する。ジョブ受付部２０２は、ジョブ処理要求に対する応答として、コントローラ１００によって送信されるジョブ処理がキャンセルされたことを表す情報が送受信部２０１から入力された場合には、表示制御部２０４にジョブ処理がキャンセルされたことを表示するように命令する。

上述した実施例に係る画像形成装置１で実行されるプログラム（コントローラ用プログラム、操作部用プログラム）は、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成しても良い。或いはインターネット等のネットワーク経由で提供又は配布するように構成しても良い他、各種プログラムをＲＯＭ等の不揮発性の記録媒体に予め組み込んで提供するように構成しても良い。

図３は、上述した画像形成装置１の電子写真方式の作像プロセスでの要部となる間接転写における作像機構の概略構成を示す図である。

図３を参照すれば、この作像機構は、帯電用に帯電直流高電圧を含む電力供給を行う帯電用高圧電源４１と、帯電直流高電圧が印加されて帯電される帯電ローラ４３と、帯電ローラ４３を介して帯電対象とされる作像媒体の感光体４２と、を備える。また、画像信号に応じた露光を行って感光体４２の表面に静電潜像を形成する露光部４４と、感光体４２の表面にトナー像を現像する現像器４５と、１次転写用の高圧な電圧を含む電力供給を行う１次転写用高圧電源４９と、を備える。更に、１次転写用高圧電源４９からの高圧な電力供給で高電圧が印加される１次転写ローラ４６と、感光体４２の表面にトナー像が転写される中間ベルト４７と、感光体４２の表面の電荷を除去する除電器４８と、を備える。

この作像機構では、帯電用高圧電源４１からの電力供給で生成された帯電直流高電圧を帯電ローラ４３に印加して感光体４２の表面を一様に帯電する。その後、露光部４４により画像信号に応じた露光がなされ、感光体４２の表面に静電潜像が形成される。そして、現像器４５によってトナー像を現像することで感光体４２の表面上にトナー像が形成される。更に、１次転写用高圧電源４９からの電力供給で生成された高電圧を１次転写ローラ４６に印加することで感光体４２の表面上のトナー像が中間ベルト４７に転写（１次転写）される。中間ベルト４７に転写されたトナー像は２次転写部によって記録媒体に転写（２次転写）され、その後に定着手段によって加熱して定着することにより記録媒体上に画像が形成される。因みに、記録媒体は、以下も同様であるように一般的には紙であるが、それ以外のコート紙、ラベル紙等の他、オーバヘッドプロジェクタシート、フィルム、可撓性を持つ薄板等を対象にしても良い。また、除電器４８が設置されている場合には、除電器４８により感光体４２の表面の電荷を除去した後に帯電処理を行う。カラー印刷の場合には、同様な作像機構が４つ並設された構成となり、色毎に中間ベルト４７にトナー像を１次転写し、その後に２次転写を経て定着に至る。尚、図３に示す作像機構では、帯電用高圧電源４１と感光体４２とが離れている非接触帯電タイプの構成を示しているが、これらが接触している接触帯電タイプの構成についても、適用対象となる。

以下は、本発明の理解を助けるために、帯電やその課題の背景について補足説明する。電子写真方式の画像形成装置では、電子写真プロセスに像担持体である感光体の表面電位を均一に帯電処理する工程が含まれている。その帯電方式の一つとして、感光体の表面と接触するように帯電ローラを設置し、帯電直流高電圧を帯電ローラに印加する接触直流（ＤＣ）方式がある。この方式を用いれば、帯電ローラと感光体の表面との間で放電を発生させ、感光体の表面に均一な電位を得ることができる。

図４は、周知技術に係る接触直流方式で感光体の表面電位を均一に帯電処理したときの異なる膜厚の特性を帯電バイアス［−Ｖ］と表面電位［−Ｖ］との関係で示した図である。

図４を参照すれば、膜厚３５ｕｍの特性Ｃ２よりも膜厚１５ｕｍの特性Ｃ１の方が表面電位が高くなっている様子が判る。一般的に、接触直流方式では感光体の表面電位は印加する直流高電圧と１：１の関係にあり、印加する電圧の大きさを調整することで感光体の表面電位を制御することができる。しかし、接触直流方式では、感光体が回転するに伴って表面層の膜が削れる。この感光体の表面の膜削れの度合いが進行すると、帯電ローラに印加する帯電直流高電圧と感光体の表面電位との関係が変化してしまう。

図５は、周知技術に係る接触直流方式で感光体の表面電位を均一に帯電処理したときの摩耗度合いばらつきの特性を回転数となる走行距離［ｋｍ］と膜厚［ｕｍ］との関係で示した図である。

図５を参照すれば、最小摩耗度合いの特性Ｃ３、平均摩耗度合いの特性Ｃ４、最大摩耗度合いの特性Ｃ５の順に膜厚が低下している様子が判る。また、図５中では平均摩耗度合いの特性Ｃ４で走行距離が４０ｋｍときに６ｕｍ膜厚の削れが生じると膜厚寿命１３ｕｍとなることを示している。このように摩耗度合いばらつきがあるため、感光体の表面電位を狙いとする所定値に制御しようとした場合、感光体の表面の膜の削れ量に応じて適切な帯電直流高電圧を印加する必要がある。また、感光体の表面の膜が或る一定値以上削れてしまうと、感光体の表面に電荷を保持することができなくなり、帯電性能が著しく低下してしまう。このような状態に至れば感光体を帯電することができないため、感光体を交換する必要がある。

そこで、感光体の回転数から感光体の表面の膜の削れ量を予測することで、帯電ローラに印加する帯電直流高電圧を制御したり、或いは感光体の寿命を判断する技術が既に提案されている。しかし、感光体の回転数より感光体の表面の膜の削れ量を予測した場合、納品設置先での使用環境や感光体のユニット内の部品の特性ばらつきにより実際の削れ量と大きく異なってしまうことがある。こうした問題の解決策として、精度良く膜厚の削れ量を検知することを目的とした特開平５−２２３５１３号公報に開示された技術が挙げられる。この技術では、複数の帯電ローラに異なる大きさの帯電直流高電圧を印加し、その際に感光体に流れる電流を検知することで帯電直流高電圧‐帯電電流特性の傾きを求め、その後に求めた傾きより感光体の表面の膜厚を検知する。

図６は、周知技術に係る感光体の表面の膜厚を検知するために用いられる帯電直流高電圧Ｖ［ｖ］に対する帯電電流Ｉ［μＡ］の特性を示した図である。

図６からは、帯電直流高電圧Ｖを閾値Ｖｔｈ以下で印加してもＥ１領域に示されるように帯電電流Ｉが生じないが、閾値Ｖｔｈ超過のＥ２領域では帯電直流高電圧Ｖの大きさに応じて次第に帯電電流Ｉが増大する様子が判る。また、例えば帯電直流高電圧Ｖが１０００Ｖの第１の電圧値Ｖ１のときの第１の電流値Ｉ１と帯電直流高電圧Ｖが１５００Ｖの第２の電圧値Ｖ２のときの第２の電流値Ｉ２との区間で傾きを求める例を示している。尚、図６中のＶ_ＤＣは直流電圧の表記を示す。ところが、係る技術では感光体の表面の膜厚を検知できるものの、環境変化が生じた場合に検知誤差が大きくなってしまう。

図７は、図６に示した帯電直流高電圧Ｖ［ｖ］に対する帯電電流Ｉ［μＡ］の特性についての環境依存性の特性を膜厚［ｕｍ］と傾き［ｕＡ／ｋＶ］との関係で示した図である。

図７からは、環境を問わずに膜厚が大になると傾きが低下する様子、傾き最大環境の特性Ｃ６、傾き標準環境の特性Ｃ７、傾き最小環境の特性Ｃ８の順で傾きが低下している様子が判る。

図６を参照して説明した帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きを求める手法を適用すれば、傾きが環境に応じて変化するために検知誤差が大きくなってしまう。その解決策を提案したのが特許文献１記載の技術である。

特許文献１記載の技術では、帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きを温湿度に応じて補正する制御を行う。具体的に云えば、補正時期が到来したことを確認してから予め定められた複数の帯電電圧（上記帯電直流高電圧の略記とする）を帯電系部材に印加した後、各帯電電圧印加時の帯電電流を検知する。この後、電流（Ｉ）−電圧（Ｖ）特性を算出して感光体の表面の膜厚検知を行ってから温湿度センサから温度及び湿度を取得し、これに基づいて膜厚を補正する。最後に補正された膜厚に応じた電圧を決定し、その決定された電圧を帯電電圧として帯電用高圧電源から帯電系部材（帯電ローラ及び感光体を示す）へ印加する。

この場合の問題点は、上述した通り、感光体の周囲に温湿度センサを設けるため、コストアップとなる他、設置スペース確保のために画像形成装置１の全体のサイズを大きくしなければならない点である。そこで、本発明では、温湿度センサを用いることなく、感光体の表面の膜厚を精度良く検知することを技術的課題とする。

図８は、上述した作像機構の帯電用高圧電源４１の電力供給を制御する制御系回路を示す概略ブロック図である。

図８を参照すれば、この制御系回路は、接触帯電方式を採用して帯電ローラ４３に帯電直流高電圧を印加することにより感光体４２を帯電させる帯電手段を備える。この帯電手段は、帯電直流高電圧を生成する帯電用高圧電源４１と、帯電直流高電圧の帯電電流を検知する電流検知手段５３と、予め測定した基準環境時の放電開始電圧を記憶した記憶手段５２と、を備える。また、帯電手段は、帯電用高圧電源４１へパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を与えて帯電用高圧電源４１から出力される帯電出力となる帯電直流高電圧を複数通りに可変制御させる制御手段５１を備えている。制御手段５１は、帯電直流高電圧の可変制御に際して電流検知手段５３で検知された帯電電流を示す電流帰還信号に基づいて感光体４２の帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きと帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧とを算出する。更に、制御手段５１は、算出した放電開始電圧を記憶手段５２の基準環境時の放電開始電圧と比較して傾きを補正してから感光体４２の表面の膜厚の検知を行う。

具体的に云えば、制御手段５１は実施態様上では制御基板とする場合を例示できる。帯電用高圧電源４１の帯電出力（帯電直流高電圧）は制御手段５１からのパルス幅変調信号により制御することができる。即ち、これによってパルス幅変調信号のデューティ比に応じた大きさの帯電直流高電圧を出力することができる。帯電用高圧電源４１の制御方式には定電圧回路を用いるのが一般的であり、パルス幅変調信号のデューティ比に応じて帯電直流高電圧を所望の大きさに制御する。帯電用高圧電源４１には負荷に流れる帯電電流を検知する電流検知手段５３が設けられており、検知した帯電電流の値を制御手段５１へ電流帰還信号として返すことができる。

制御手段５１による感光体４２の膜厚の検知時には、制御手段５１から帯電用高圧電源４１に送られるパルス幅変調信号のデューティ比に応じて異なる大きさの帯電直流高電圧を複数印加し、そのときに感光体４２に流れる帯電電流を電流検知手段５３で検知する。また、制御手段５１は感光体４２の帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きを算出する。その後、算出した傾きから感光体４２の膜厚に換算する検知を行うが、その換算式は環境によって変化する。そこで、本実施例では、制御手段５１が感光体４２の帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性の傾きを求める他、帯電バイアスに対する帯電電流の特性からｘ軸方向の切片となる帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧を算出する。更に、制御手段５１は、記憶手段５２に記憶されている予め測定した基準環境時の放電開始電圧と算出した放電開始電圧とを比較することで補正を実行してから感光体４２の表面の膜厚の検知を行う。これにより、温湿度センサを用いることなく、精度良く感光体４２の表面の膜厚を検知することができ、しかも低コストで画像形成装置１の省スペースが図られる。

また、制御手段５１により、記憶手段５２に記憶されている基準環境時の放電開始電圧と算出した放電開始電圧との差分値に基づいて傾きの補正を行うことができる。更に、制御手段５１により、記憶手段５２に記憶されている基準環境時の放電開始電圧に対する変化の割合に所定の係数を乗じた値を傾きに乗じることで傾きの補正を行うこともできる。加えて、制御手段５１により、記憶手段５２に記憶されている基準環境時の放電開始電圧と算出した放電開始電圧との差分値に基づいて環境を判断し、その判断した環境に応じた補正係数を傾きに乗じることで傾きの補正を行うこともできる。

図９は、上述した作像機構に備えられる感光体４２の表面の膜厚を検知するために用いられる放電開始電圧と膜厚との関係を帯電バイアス［−Ｖ］に対する帯電電流［ｕＡ］の特性で示した図である。

感光体４２の表面の膜厚を検知する制御では、帯電ローラ４３に印加する電圧を数点（ここでは４点）変化させる。こうして帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きを求める際、帯電電流が流れ始める帯電直流高電圧の印加状態での放電開始電圧に着目する。この放電開始電圧は膜厚相違によって変化する。図９を参照すれば、帯電電流については膜厚３０ｕｍの特性Ｃ１０よりも膜厚２０ｕｍの特性Ｃ９の方が高くなっている様子が判る。また、ｘ軸方向の切片となる帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧については、膜厚２０ｕｍの特性Ｃ９よりも膜厚３０ｕｍの特性Ｃ１０の方が高くなっている様子が判る。

図１０は、上述した作像機構に備えられる感光体４２の表面の膜厚を検知するために用いられる放電開始電圧と環境との関係を帯電バイアス［−Ｖ］に対する帯電電流［ｕＡ］の特性で示した図である。

ここでも帯電ローラ４３に印加する電圧を数点（４点）変化させたときの帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きを求める際、帯電電流が流れ始める帯電直流高電圧の印加状態での放電開始電圧に着目する。放電開始電圧は膜厚相違の他、環境相違によっても変化する。図１０を参照すれば、帯電電流については傾き最小環境の特性Ｃ１２よりも傾き最大環境の特性Ｃ１１の方が高くなっている様子が判る。また、ｘ軸方向の切片となる帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧については、傾き最大環境の特性Ｃ１１よりも傾き最小環境の特性Ｃ１２の方が高くなっている様子が判る。

図１１は、上述した作像機構に備えられる感光体４２の表面の膜厚を検知するために用いられる放電開始電圧と膜厚との関係を傾き［ｕＡ／ｋＶ］に対する放電開始電圧［−Ｖ］の特性で示した図である。

図１１を参照すれば、傾き最小環境の特性Ｃ１３、傾き標準環境の特性Ｃ１４、傾き最大環境の特性Ｃ１５の順で放電開始電圧が低下している様子が判る。また、帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きが同じ場合であっても、環境変化によって放電開始電圧が異なることも判る。そこで、予め傾き標準環境の特性Ｃ１４の放電開始電圧を把握しておき、感光体４２の表面の膜厚の検知制御時に放電開始電圧を求め、その値と傾き標準環境の特性Ｃ１４の放電開始電圧とを比較すれば、膜厚検知制御時の環境を把握することができる。

例えば、膜厚検知制御により傾き９０［ｕＡ／ｋＶ］、放電開始電圧５９５［Ｖ］を検知した場合、予め測定した傾き標準環境の特性Ｃ１４の放電開始電圧が傾き９０［ｕＡ／ｋＶ］の場合に５５０［Ｖ］であったとする。こうした場合、放電開始電圧は傾き標準環境の特性Ｃ１４よりも検知制御実行時の方が高くなっているので、傾き標準環境の特性Ｃ１４よりも温湿度が低くなっていると判断できる。また、差分値の大きさを求めることで、傾き標準環境の特性Ｃ１４からどの程度、温湿度が低くなっているのかを求めることができる。

図１２は、図８に示す制御系回路の制御手段５１に係る感光体４２の表面の膜厚検知制御の動作処理の一例を示すフローチャートである。ここでは、周知技術と同様に異なる大きさの帯電直流高電圧を帯電ローラ４３に複数印加したときに感光体４２に流れる帯電電流を電流検知手段５３で検知することで帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きを算出する。このとき、同時に帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性におけるｘ軸方向の帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧（以下、ｘ切片やｘ０とも呼ぶ）を算出することで傾きを補正する。但し、この膜厚検知制御では、予め帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾き毎に傾き標準環境の特性Ｃ１４の放電開始電圧を測定して放電開始電圧の近似式を取得しておくことを前提とする。また、感光体４２の表面の膜厚と傾き標準環境の特性Ｃ１４の傾きとの関係式も取得しておくことも前提とする。

図１２を参照して具体的に云えば、制御手段５１は、膜厚検知制御を開始すると、帯電用高圧電源４１の帯電の出力ＯＮと駆動モータＯＮ（ステップＳ１）を確認した後、異なる帯電出力（帯電直流高電圧）で複数点（２点以上）電流を測定する（ステップＳ２）処理を行う。更に、制御手段５１は、帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性（帯電出力−電流特性として表記）における傾きα０とｘ切片（放電開始電圧）：ｘ０とを求める（ステップＳ３）。この後、制御手段５１は、求めた帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性の傾きα０と予め取得した近似式とにより傾き標準環境の特性Ｃ１４の放電開始電圧を求め、その放電開始電圧とｘ切片より求められる導電開始電圧との差分値に応じて傾きを補正する。具体的に云えば、傾き標準環境の特性Ｃ１４の放電開始電圧−傾き特性の近似式：ｆ（ｘ）と補正係数Ｂとを用いて放電開始電圧ｘ０に対する近似式ｆ（α０）［ｘ０−ｆ（α０）］に応じて傾きα０を補正した値Ａを求める（ステップＳ４）。ここでの補正した値Ａは、Ａ＝α０×［１＋Ｂ×（ｘ０−ｆ（α０））／ｆ（α０）］なる関係式で得られる。最後に、制御手段５１は、予め求めた感光体４２の表面の膜厚と傾き標準環境の特性Ｃ１４の傾きとの関係式により膜厚を検知する。具体的には、傾き標準環境の特性Ｃ１４の傾き−膜厚特性の近似式：ｇ（ｘ）より膜厚ｇ（Ａ）を求める（ステップＳ５）処理を実行してから動作処理を終了する。

図１３は、図８に示す制御系回路の制御手段５１に係る感光体４２の表面の膜厚検知制御の動作処理の他例を示すフローチャートである。ここでは、帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きを補正する際、傾き標準環境の特性Ｃ１４の放電開始電圧とｘ軸方向のｘ切片より求められた放電開始電圧との差分値から制御実行時の環境を判断する。そして、判断した環境に応じて補正係数Ｂを変更する。環境毎の補正係数Ｂと環境を判断する閾値は予め測定する必要がある。そこで、温度を幾つかに区分した場合に対応する放電開始電圧の差分値の大きさに応じて決定される補正係数Ｂの具体的な例について、以下の表１に示す。
このように環境毎に補正係数Ｂを変更することで、環境変化に対して傾きの変化量に線形性がない場合にも対応させることができる。また、どの程度の温度に対応しているのかも推定することができる。

図１３を参照して具体的に云えば、制御手段５１は、膜厚検知制御を開始すると、帯電用高圧電源４１の帯電の出力ＯＮと駆動モータＯＮ（ステップＳ１）を確認した後、異なる帯電出力（帯電直流高電圧）で複数点（２点以上）電流を測定する（ステップＳ２）処理を行う。更に、制御手段５１は、帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性（帯電出力−電流特性として表記）における傾きα０とｘ切片（放電開始電圧）：ｘ０とを求める（ステップＳ３）。この後、制御手段５１は、傾き標準環境の特性Ｃ１４の放電開始電圧−傾き特性の近似式：ｆ（ｘ）を用いて放電開始電圧ｘ０に対する近似式ｆ（α０）［ｘ０−ｆ（α０）］に応じて補正係数Ｂを決定する（ステップＳ４）。更に、制御手段５１は、決定した補正係数Ｂを用いて傾きα０を補正する（ステップＳ５）。ここでの補正した値Ａは、Ａ＝α０×Ｂなる関係式で得られる。最後に、制御手段５１は、予め求めた感光体４２の表面の膜厚と傾き標準環境の特性Ｃ１４の傾きとの関係式により膜厚を検知する。具体的には、傾き標準環境の特性Ｃ１４の傾き−膜厚特性の近似式：ｇ（ｘ）より膜厚ｇ（Ａ）を求める（ステップＳ６）処理を実行してから動作処理を終了する。

ところで、上述した実施例に係る画像形成装置１の技術的要旨は、画像形成装置１の制御方法として換言することができる。この制御方法は、帯電手段が接触帯電方式を採用して帯電ローラ４３に帯電直流高電圧を印加することにより感光体４２を帯電させる帯電ステップを有することを前提とする。この帯電ステップは、帯電用高圧電源４１が帯電直流高電圧を生成する帯電直流高電圧生成ステップと、帯電用高圧電源４１に付設される電流検知手段５３が帯電直流高電圧生成ステップでの帯電直流高電圧の帯電電流を検知する電流検知ステップと、記憶手段５２が予め測定した基準環境時の放電開始電圧を記憶する記憶ステップと、を有する。また、帯電ステップは、その他に制御手段５１が帯電直流高電圧生成ステップでの帯電用高圧電源へパルス幅変調信号を与えて帯電用高圧電源から出力される帯電出力となる帯電直流高電圧を複数通りに可変制御させる制御ステップを有する。この制御ステップでは、可変制御時に電流検知ステップで検知された帯電電流を示す電流帰還信号に基づいて感光体４２の帯電直流高電圧に対する帯電電流の特性における傾きと帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧とを算出する。また、制御ステップでは、算出した放電開始電圧を記憶ステップで得られた基準環境時の放電開始電圧と比較して傾きを補正してから感光体４２の表面の膜厚の検知を行う。

また、制御ステップでは、記憶ステップで記憶されている基準環境時の放電開始電圧と算出した放電開始電圧との差分値に基づいて傾きの補正を行うことが好適である。更に、制御ステップでは、記憶ステップで記憶されている基準環境時の放電開始電圧に対する変化の割合に所定の係数を乗じた値を傾きに乗じることで傾きの補正を行うことが好適である。加えて、制御ステップでは、記憶ステップで記憶されている基準環境時の放電開始電圧と算出した放電開始電圧との差分値に基づいて環境を判断し、判断した環境に応じた補正係数を傾きに乗じることで傾きの補正を行うことが好適である。

尚、本発明は上述した実施例に限定されず、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施例は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能であるが、これらは添付した特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１ 画像形成装置
１０ 本体部
１１、２１ ＣＰＵ
１２、２２ ＲＯＭ
１３、２３ ＲＡＭ
１４ ＨＤＤ
１５、２５ 通信Ｉ／Ｆ
１６、２６ 接続Ｉ／Ｆ
１７ プリントエンジン
１８、２９ 共通バス
２０ 操作部
２０ａ 表示画面
２４ フラッシュメモリ
２７ 操作パネル
２８ 外部接続Ｉ／Ｆ
３０ ネットワーク
４１ 帯電用高圧電源
４２ 感光体
４３ 帯電ローラ
４４ 露光部
４５ 現像器
４６ １次転写ローラ
４７ 中間ベルト
４８ 除電器
４９ １次転写用高圧電源
５１ 制御手段
５２ 記憶手段
５３ 電流検知手段
１００、２００ コントローラ
１０１ 印刷制御部
１０２ 画像生成部
１０３、２０１ 送受信部
１０４、２０３ 記憶・読出処理部
１０５ ジョブ処理判断部
１０６、２０５ 記憶部
２０２ ジョブ受付部
２０４ 表示制御部
３００ インターフェースケーブル

特許第６０４３７３９号公報

Claims (8)

1. 接触帯電方式を採用して帯電ローラに帯電直流高電圧を印加することにより感光体を帯電させる帯電手段を備えた画像形成装置であって、
   前記帯電手段は、前記帯電直流高電圧を生成する帯電用高圧電源と、前記帯電用高圧電源に付設されて前記帯電直流高電圧の帯電電流を検知する電流検知手段と、予め測定した基準環境時の放電開始電圧を記憶した記憶手段と、前記帯電用高圧電源へパルス幅変調信号を与えて当該帯電用高圧電源から出力される帯電出力となる前記帯電直流高電圧を複数通りに可変制御させたときの前記電流検知手段で検知された前記帯電電流を示す電流帰還信号に基づいて前記感光体の当該帯電直流高電圧に対する当該帯電電流の特性における傾きと帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧とを算出し、当該算出した放電開始電圧を前記記憶手段の前記基準環境時の放電開始電圧と比較して当該傾きを補正してから当該感光体の表面の膜厚の検知を行う制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されている前記基準環境時の放電開始電圧と前記算出した放電開始電圧との差分値に基づいて前記傾きの補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されている前記基準環境時の放電開始電圧に対する変化の割合に所定の係数を乗じた値を前記傾きに乗じることで当該傾きの補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記記憶手段に記憶されている前記基準環境時の放電開始電圧と前記算出した放電開始電圧との差分値に基づいて環境を判断し、当該判断した環境に応じた補正係数を前記傾きに乗じることで当該傾きの補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
5. 帯電手段が接触帯電方式を採用して帯電ローラに帯電直流高電圧を印加することにより感光体を帯電させる帯電ステップを有する画像形成装置の制御方法であって、
   前記帯電ステップは、帯電用高圧電源が前記帯電直流高電圧を生成する帯電直流高電圧生成ステップと、前記帯電用高圧電源に付設される電流検知手段が前記帯電直流高電圧生成ステップでの前記帯電直流高電圧の帯電電流を検知する電流検知ステップと、記憶手段が予め測定した基準環境時の放電開始電圧を記憶する記憶ステップと、制御手段が前記帯電直流高電圧生成ステップでの前記帯電用高圧電源へパルス幅変調信号を与えて当該帯電用高圧電源から出力される帯電出力となる前記帯電直流高電圧を複数通りに可変制御させたときの前記電流検知ステップで検知された前記帯電電流を示す電流帰還信号に基づいて前記感光体の当該帯電直流高電圧に対する当該帯電電流の特性における傾きと帯電電流零時の帯電バイアス値で示される放電開始電圧とを算出し、当該算出した放電開始電圧を前記記憶ステップで得られた前記基準環境時の放電開始電圧と比較して当該傾きを補正してから当該感光体の表面の膜厚の検知を行う制御ステップと、を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
6. 請求項５記載の画像形成装置の制御方法において、
   前記制御ステップでは、前記記憶ステップで記憶されている前記基準環境時の放電開始電圧と前記算出した放電開始電圧との差分値に基づいて前記傾きの補正を行うことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
7. 請求項５記載の画像形成装置の制御方法において、
   前記制御ステップでは、前記記憶ステップで記憶されている前記基準環境時の放電開始電圧に対する変化の割合に所定の係数を乗じた値を前記傾きに乗じることで当該傾きの補正を行うことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
8. 請求項５記載の画像形成装置の制御方法において、
   前記制御ステップでは、前記記憶ステップで記憶されている前記基準環境時の放電開始電圧と前記算出した放電開始電圧との差分値に基づいて環境を判断し、当該判断した環境に応じた補正係数を前記傾きに乗じることで当該傾きの補正を行うことを特徴とする画像形成装置の制御方法。