JP4929851B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
このような磨耗により感光層の厚みがある程度以上減少すると、光感度が著しく減退したり、帯電特性が劣化して表面を所望の電位に均一帯電させることができなくなったりして、鮮明な画像形成ができなくなる。このため、感光体の感光層の厚みを測定し、感光体の寿命を報知することが必要となる。
I=(ε/d)・v・V0
但し、ε:感光体誘電率、v:感光体移動速度。
V−I特性の傾きは、(I2−I1)/(V2−V1)で計算される。このとき膜厚dを下式により求めている。
V−I特性の傾き=ε・L・VP/d
但し、VP:プロセススピード、ε:感光体誘電率、L:有効帯電幅、V2−V1:表面電位の差。
また、特許文献2では、ACバイアスとDCバイアスとを帯電ローラに印加し、感光体の表面電位を0からVdに帯電させる時に流れる電流Iを測定し、膜厚を下式により求めている。
I=ε・L・VP・Vd/d
また、特許文献1では、暗減衰特性が環境に対して安定していないため電位算出値V0の精度が悪く、感光体移動速度vも変動するため、正確に膜厚が算出できない、という問題がある。
特許文献2では、V2−V1が環境による帯電部材の抵抗や汚れによる抵抗変動の影響を受け、表面電位差と一致しない。また、他の方法でも同様にVP、Iの精度の影響で求まる膜厚が精度な値とならない。
まず、帯電ローラの微小なDC電流は、高圧部周りの表面状態に大きく依存するため、環境によって変動し易くなる。トナーを含めさまざまな埃が高圧部周辺に付着し、さらに湿度が高いと表面の抵抗が下がりリークでDC電流が増大し膜厚の検出精度が低下する。
また、消去ランプの光量によってDC電流が変動するという問題もある。つまり、消去ランプは残像消去のため帯電ローラで帯電する前に感光体表面の電位をグランドにするように接続されている。しかし、消去ランプの目的が残像をなくすことであるため、必ずしも感光体に光疲労を起こさせるような強い光を当て完全にグランドにする必要は無い。このため、通常、感光体表面電位は消去後も電荷が残り、この電荷が消去ランプの強さや感光体の劣化、環境などで変動するため、帯電ローラで再度帯電したときに流れるDC電流は一定にならない。このため、特許文献3においても、膜厚の値が正確に検出されているとは言えない。
さらに、消去ランプが無いと膜厚を検出できないという問題がある。即ち、消去ランプは残像が画質上聞題ない商品の場合は取り付けられていない。この場合、帯電ローラにはDC電流は流れないので膜厚は求めることができない。
図1は、本実施形態にかかる画像形成装置1のハードウェア概略構成を示す図である。この画像形成装置1に搭載された感光体ドラム2の周囲には、帯電ローラ3、ROS4、現像器5、転写ローラ6、クリーニングブレード7、除電ランプ8等が配設される。
帯電ローラ(BCR:Bias Charging Roller)3は、感光体ドラム2に接触した帯電部材である。この帯電ローラ3は、感光体ドラム2の回転に従動して回転し、後述する電源装置10から供給される高電圧が印加されることにより、感光体ドラム2の表面が所定の極性・電位に一様に帯電(本実施形態では負帯電)される。
転写ローラ6は、感光体ドラム2の回転方向から見て現像器5の下流側に位置し、前記感光体ドラム2に対して圧接した状態で配置される。そして、この転写ローラ6と感光体ドラム2とのニップ部が転写位置Bとなる。
一方、感光体ドラム2の表面に残った転写残りトナーはクリーニングブレード7によってかき落されることで、感光体ドラム2はその表面が清掃されて、次の画像形成に備える。さらに、感光体ドラム2上の静電潜像は、除電ランプ8で消去される。
この給電系は、帯電ローラ3へ高電圧を供給するAC電源部11、DC電源部16および電流測定部20を備えた電源装置10と、電源装置10の動作を制御する制御部30とを具備している。
ここで、電源装置10は、図2のブロック図に示すように、AC成分の電圧を生成するAC電源部11と、DC成分の電圧を生成するDC電源部16とを具備する。なお、電源部11、16および電流測定部20の構成については後述するものとする。電流測定部20は、膜厚測定モード時に膜厚に対応した計測電流Irefを計測するものである。
AC電源部11は、制御部30からの指令信号Aonを受けることにより交流電源12が動作し、トランス13を介して昇圧されたAC成分が生成され、トランス13の2次側の一端が帯電ローラ3に接続される。一方、トランス13の2次側の他端には、DC電源部16からの出力が接続されると共に、直流規制コンデンサ14を介して検波ダイオード15が接続される。この検波ダイオード15は、帯電ローラ3、感光体ドラム2、グランド、検波用回路によって形成された回路を流れる電流のAC成分を半波整流したモニタ信号IACとして電源装置10内の制御部30にフィードバックする。
このため、実際には、直流規制コンデンサ14を介してDC電源部16のグランド側に若干流れることを見越して静電容量C0を設定しているのが実情である。
制御部30は、膜厚測定モードであるか否かを判定する(ステップS10)。そして、膜厚測定モードになると(ステップS10;YES)、静電電荷量測定モードであるか否かを更に判定する(ステップS20)。静電電荷量測定モードは、直流規制コンデンサ14に帯電する電荷の電荷量を測定するモードである。
静電電荷量測定モードになると(ステップS20;YES)、制御部30は、感光薄膜2Bを帯電させるに至らない程度の電圧(例えば、−400V)の印加を指示する指令信号DonをDC電源部16に出力する(ステップS30)。この指令信号Donを受けたDC電源部16は、DC成分の電流を帯電ローラ3に供給する。これにより、DC成分の電流が帯電ローラ3に供給されるものの、帯電ローラ3から感光薄膜2Bに電荷を帯電させることなく、電流測定部20へと流れ込む。
続いて、制御部30は、指令信号AonをAC電源部11に出力した後(ステップS70)、感光薄膜2Bを帯電させるに至る程度の電圧(例えば、−750V)の印加を指示する指令信号DonをDC電源部16に出力する(ステップS80)。これにより、AC成分にDC成分が重畳された重畳成分の電流が帯電ローラ3に順次供給され、感光薄膜2Bに電荷に帯電させた上で、電流測定部20へと流れ込む。なお、AC成分にDC成分が重畳された電流を用いる理由は、絶縁体に近い誘電率を持つ材料に電荷を蓄えるためである。
制御部30は、ステップS3で記憶部33に格納した静電電荷量Q2を読み出し(ステップS110)、その静電電荷量Q2をステップS100で求めた積算電荷量Q1から減算することにより帯電電荷量Q3を算出する(ステップS120)。
さらに、制御部30は、DC電源部16に対して指令信号Donの出力を停止し(ステップS150)、AC電源部11に対して指令信号Aonの出力を停止し(ステップS160)、膜厚判定処理を終了する。
図5(a)は、感光薄膜2Bの膜減り量に対応した感光薄膜2Bの電荷量Qの特性を示した図であり、図5(b)は、感光薄膜2Bの膜減り量に対応した感光薄膜2Bの抵抗値Rの特性を示した図である。また、図6は、膜厚測定モードにおける計測電流Irefを時間軸に対して示した図であり、横軸の1マスが感光体ドラム2が1周する時間を示している。なお、説明の都合上、電気を電流として便宜上記述する。
よって、静電電荷量Q2から静電電荷量Q1を減算して得た電荷量は、感光薄膜2B自体の帯電電荷量とみなすことができることになる。
この結果、オーバーシュート分を含んだ電荷量Qを用いた場合に発生していた、使用限界に到達していないにも係らず、感光体ドラム2を交換時期と判定してしまうという誤判定を防止でき、画像形成装置1の信頼性を向上させることができる。
さらに、静電電荷量測定モードにて実測値を基に帯電電荷量を算出するようにしているから、膜厚判定処理毎に直流規制コンデンサ14の静電容量C0が変動した場合であっても、正確に静電電荷量Q2を算出することにより、誤差の少ない帯電電荷量Q3を算出することが可能になる。
本願発明の第2実施形態について説明する。
図7は、本実施形態にかかる画像形成装置1のハードウェア概略構成図である。図に示すように、この画像形成装置1は、感光体ドラム2の感光薄膜2Bを帯電させるに至らない程度の距離まで帯電ローラ3を感光体ドラム2から離間させるリトラクト駆動部91を備え付けた点が第1実施形態と異なる。
以降、図4に示すステップ70以降と同様の処理が実行される。
本願発明の第3実施形態について説明する。
図9は、本実施形態にかかる画像形成装置1の電源装置10の回路図である。図に示すように、電源装置10は、AC成分とDC成分の重畳点であるAC電源部11のトランス13の2次側の他端から帯電ローラ3に至る電線上にスイッチ92を備え付けている。そして、このスイッチ92は、制御部30から出力−負荷間ON/OFF信号を受けて開閉するようになっている。
本願発明の第4実施形態について説明する。
図11は、本実施形態にかかる画像形成装置1のの電源装置10の回路図である。図に示すように、電源装置10は、AC成分とDC成分の重畳点であるAC電源部11のトランス13の2次側の他端と直流規制コンデンサ14の間にスイッチ93を備え付けている。このスイッチ93は、制御部30から静電容量ON/OFF信号を受けて開閉するようになっている。
まず、制御部30は、膜厚測定モードであるか否かを判定する(ステップS10)。そして、膜厚測定モードになると(ステップS10;YES)、静電容量ON/OFF信号を供給することにより、電源出力端、つまり、AC電源部11のトランス13の2次側の他端と直流規制コンデンサ14の間のスイッチ93を開放した上で(ステップS26)、感光薄膜2Bを帯電させるに至る程度の電圧(例えば、−1500V)の印加を指示する指令信号DonをDC電源部16に出力する(ステップS36)。この指令信号Donを受けたDC電源部16は、AC電源部11のトランス13の2次側の他端へDC成分の電流を供給する。感光薄膜2Bを帯電させるに至る程度のDC成分の電流が帯電ローラ3に順次供給され、感光薄膜2Bに電荷を帯電させた上で、電流測定部20へと流れ込む。
続いて、制御部30は、ステップ126で得た帯電電荷量Q3が閾値電荷量Q0を越えているか否かを判定する(ステップS136)。この判定処理で、Q3>Q0の場合(ステップS136;YES)には、感光薄膜2Bは膜減り量の限界値(限界膜厚)に達しているため、表示部41に「感光体ドラム2の交換」を要求する指示を表示する(ステップS146)。
Claims (3)
- 回転駆動され、表面に感光薄膜が形成された感光体と、
前記感光体の感光薄膜を帯電させる帯電部材と、
直流成分、交流成分、又はそれら両成分を重畳して得た成分の電圧を前記帯電部材に印加する電圧印加手段と、
前記直流成分と前記交流成分の重畳点と繋がった静電容量部と、
前記電圧印加手段が前記帯電部材に電圧を印加した時にその帯電部材から前記感光体に流れる直流電流値を測定する直流電流測定手段と、
前記電圧印加手段が前記帯電部材に電圧を印加した時に前記静電容量部に流れ込む電流の静電電荷量を測定する静電容量測定手段と、
前記感光薄膜を帯電させるに至らない程度の直流成分の電圧を前記電圧印加手段から印加させ、電圧の印加により前記静電容量部に流れ込む電流の静電電荷量を前記静電容量測定手段が測定すると、その測定結果を、前記直流電流測定手段が測定する直流電流値を前記感光体に電圧が印加された時間で積算した積算結果から減算することにより、前記感光薄膜の膜厚に対応した帯電電荷量を算出する制御部と
を備える画像形成装置。 - 回転駆動され、表面に感光薄膜が形成された感光体と、
前記感光体の感光薄膜を帯電させる帯電部材と、
直流成分、交流成分、又はそれら両成分を重畳して得た成分の電圧を前記帯電部材に印加する電圧印加手段と、
前記直流成分と前記交流成分の重畳点と繋がった静電容量部と、
前記電圧印加手段が前記帯電部材に電圧を印加した時にその帯電部材から前記感光体に流れる直流電流値を測定する直流電流測定手段と、
前記電圧印加手段が前記帯電部材に電圧を印加した時に前記静電容量部に流れ込む電流の静電電荷量を測定する静電容量測定手段と、
前記感光薄膜を帯電させるに至らない程度の距離まで前記帯電部材を当該感光薄膜から離間させた上で前記電圧印加手段から電圧を印加させ、電圧の印加により前記静電容量部に流れ込む電流の静電電荷量を前記静電容量測定手段が測定すると、その測定結果を、前記直流電流測定手段が測定する直流電流値を前記感光体に電圧が印加された時間で積算した積算結果から減算することにより、前記感光薄膜の膜厚に対応した帯電電荷量を算出する制御部と
を備える画像形成装置。 - 回転駆動され、表面に感光薄膜が形成された感光体と、
前記感光体の感光薄膜を帯電させる帯電部材と、
直流成分、交流成分、又はそれら両成分を重畳して得た成分の電圧を前記帯電部材に印加する電圧印加手段と、
前記直流成分と前記交流成分の重畳点と繋がった静電容量部と、
前記電圧印加手段が前記帯電部材に電圧を印加した時にその帯電部材から前記感光体に流れる直流電流値を測定する直流電流測定手段と、
前記電圧印加手段が前記帯電部材に電圧を印加した時に前記静電容量部に流れ込む電流の静電電荷量を測定する静電容量測定手段と、
前記電圧印加手段から前記帯電部材に至る電線を開放させた上で当該電圧印加手段から電圧を印加させ、電圧の印加により前記静電容量部に流れ込む電流の静電電荷量を前記静電容量測定手段が測定すると、その測定結果を、前記直流電流測定手段が測定する直流電流値を前記感光体に電圧が印加された時間で積算した積算結果から減算することにより、前記感光薄膜の膜厚に対応した帯電電荷量を算出する制御部と
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