JP2006267974A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シミュレーションによりブレードや感光体の物理量を取得し、精度良く寿命を推定する。
【解決手段】 物理量算出部１９は、ブレード１５ａ、感光体１０、トナー等のパラメータを用いてシミュレーションを行い、ブレード１５ａの摩耗に関し、接触部最大剪断応力の振幅Δτおよび振動周波数ｆを求める。また、感光体１０の摩耗に関し、接触部最大圧力の時間平均Ｐを求める。ブレード摩耗量算出部２０は、感光体単位回転に対するブレード摩耗量ｍ_ｂをｍ_ｂ＝Ａ×Δτ^α×ｆで算出し、感光体摩耗量算出部２１は、感光体単位回転に対する感光体摩耗量ｍ_ｐをｍ_ｐ＝Ｂ×Ｐで算出する。ブレード摩耗量累計部２２および感光体摩耗量累計部２３は、それぞれの摩耗量を累計し、ブレード寿命算出部２４および感光体寿命算出部２５はルックアップテーブルを参照して総摩耗量から寿命を算出してその算出結果を寿命表示部１８に供給する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、画像形成装置に関し、とくにクリーニング用のブレードや感光体等の部品の摩耗を的確に把握できるようにしたものである。

従来、感光体の磨耗はコピー枚数や回転数、またトナー消費量に比例するとし、それをベースにして補正を行った（例えば特許文献１）。しかし、ブレードパラメータ、利用環境の影響も大きく、的確に摩耗量を把握することは困難であった。

また、クリーニングユニットのブレードの摩耗（ライフ）について、圧電素子の発する信号を検出し、摩耗の進行を検出する装置が知られているが（例えば特許文献２）、外乱、例えば温度の変動で圧力が変化し、圧電素子の出力に変化が現れるため、正確な摩耗検出は困難であった。
特開平５−２６５２９３号公報 特開平６−６７５８５号公報

この発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、クリーニングユニットのブレードや感光体等の部品の摩耗量を的確に把握できるようにした画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の構成例によれば、上述の目的を達成するために、感光体やブレードの磨耗をシミュレーションで予測し、予測結果に基づいて、寿命を表示したり、画像形成の制御系の補正を行なう。具体的には、計算装置を用い、ブレードおよび感光体のパラメータからシミュレーションによって必要な物理量を求め、ブレードと感光体の磨耗を予測する。

感光体単位回転に対するブレード摩耗量ｍ_ｂは次式によって算出する。
ｍ_ｂ＝Ａ×Δτ^α×ｆ
ここで、Ａ：係数、Δτ：接触部最大せん断応力の振幅、ｆ：振動周波数、α：係数（ブレード材質依存）

接触部最大せん断応力の振幅Δτ、振動周波数ｆをシミュレーションにより求める。

感光体単位回転に対する感光体摩耗量ｍ_ｐは次式によって算出する。
ｍ_ｐ＝Ｂ×Ｐ

ここで、Ｂ:係数、Ｐ:接触部最大圧力の時間平均

接触部最大圧力をシミュレーションにより求める。これは実測することも可能である。

以上の計算装置を画像形成装置に搭載し、感光体とブレードのライフを予測し、予測結果を表示する。保守部門に通知してもよい。

パラメータは一定な時間間隔で調整し、環境の影響を反映させることが好ましい。

感光体の総摩耗量Ｍ_ｐおよびブレードの総摩耗量Ｍ_ｂは以下のように算出する。

なお、総摩耗量と寿命はルックアップテーブルで関係付ける。

また、感光体磨耗度から光量補正、感光体感度補正を行ってもよい。

また、圧力が所定な範囲をはずれた場合（例えば温度が高くなると剛性が下がるため、圧力が小さくなる）、警告を発するようにしてもよい。この場合、ブレード状態を制御してもよい（例えば押し付け量を調節する）。

また、シミュレーションの必要パラメータである摩擦係数には、上流プロセスで得られた画像データ情報を反映させることが好ましい。

本発明をさらに説明する。

本発明の一側面によれば、上述の目的を達成するために、画像形成装置に：画像形成装置本体の所定の部品の摩耗量を決定する物理量を算出するシミュレーション計算手段と；上記シミュレーション計算手段から出力された物理量のデータに基づいて上記部品の摩耗量を算出する手段と；上記摩耗量に基づいて上記部品の寿命を推定する寿命推定手段とを設けるようにしている。

この構成によれば、シミュレーションにより必須物理量を算出し、これに基づいて部品の摩耗量を精度良く把握することができ、摩耗に起因する寿命を正確に通知できる。

この構成において、上記所定の部品はクリーニングユニットのブレード部材や感光体であり、先に説明したとおりに、総摩耗量を算出でき、ルックアップテーブル等を用いて寿命を算出できる。

上記感光体の摩耗量の累計値から画像形成の制御系を補正してもよく、この場合、上記画像形成の制御系の制御量は帯電ユニットによる帯電電位や、露光ユニットの出力レベルである。

また、上記接触部最大圧力が所定の範囲をはずれたときに警報を行い手段をさらに設けても良い。また、上記接触部最大圧力に基づいて上記ブレード部材の上記感光体への押圧量を制御するようにしてもよい。

なお、この発明は装置またはシステムとして実現できるのみでなく、方法としても実現可能である。また、そのような発明の一部をソフトウェアとして構成することができることはもちろんである。またそのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品もこの発明の技術的な範囲に含まれることも当然である。

この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。

この発明によれば、シミュレーションにより必須物理量を算出し、これに基づいて部品の摩耗量を精度良く把握することができ、摩耗に起因する寿命を正確に算出できる。

以下、本件発明の実施例について説明する。

図１は、本発明を、トナー濃度センサを具備する画像形成装置に適用した実施例を示している。この例では一系統の画像形成部分しか示していないが、カラー画像に合わせて複数系統の画像形成部分を設けても良い。また、図では本発明と関連のある部分を中心に示しており、定着ユニット等は示していないが、適宜に設けることができることはもちろんである。

図１において、画像形成装置１００は、感光体１０、帯電ユニット１１、露光ユニット１２、現像ユニット１３、転写ユニット１４、クリーニングユニット１５、用紙搬送機構１６、シミュレーション計算部１７、寿命表示部１８等を含んで構成されている。これら感光体１０、帯電ユニット１１、露光ユニット１２、現像ユニット１３、転写ユニット１４、クリーニングユニット１５、用紙搬送機構１６は、電子写真方式の通常のものである。クリーニングユニット１５はブレード１５ａを具備している。感光体１０、帯電ユニット１１の帯電ロール、現像ユニット１３の現像ロール、転写ユニット１４の転写ロールがそれぞれ矢印で示すように回転している。周知のとおり、帯電ユニット１１を用いて感光体１０表面が所定の電位に帯電され、露光ユニット１２により感光体１０表面が露光されて潜像が形成され、現像ユニット１３においてトナー像が現像され、転写ユニット１４においてトナー像が記録媒体（図示しない）に転写される。トナー像を担持した記録媒体は図示しない定着ユニットにより定着される。

シミュレーション計算部１７は、ブレード１５ａおよび感光体１０の摩耗量を算出し、これに基づいてブレード１５ａおよび感光体１０の寿命を推定して寿命表示部１８に表示する。この表示は、ユーザの操作に応じて、あるいは寿命が所定の値に到達したとき等に行なわれるようにしても良いし、常時表示されるようにしても良い。

シミュレーション計算部１７の詳細は図２を参照して後に説明する。

シミュレーション計算部１７は感光体１０の摩耗量累積値に基づいて帯電ユニット１１の帯電器および露光ユニット１２の露光用レーザ発光装置の出力レベルを調整して所望の画像濃度を取得できるようにする。

図２はシミュレーション計算部１７の構成例を示している。このシミュレーション計算部１７は典型的には画像形成装置１００に設けられるが、通信ネットワークを介して画像形成装置１００に接続された計算機資源に実装されても良い。

図２において、シミュレーション計算部１７は、物理量算出部１９、ブレード摩耗量算出部２０、感光体摩耗量算出部２１、ブレード摩耗量累計部２２、感光体摩耗量累計部２３、ブレード寿命算出部２４、感光体寿命算出部２５、ブレード用ルックアップテーブル記憶部２６、感光体用ルックアップテーブル記憶部２７等を含んで構成されている。

物理量算出部１９は、ブレード１５ａ、感光体１０、トナー等のパラメータを用いてシミュレーションを行い、ブレード１５ａの摩耗に関し、接触部最大剪断応力の振幅Δτおよび振動周波数ｆを求める。また、感光体１０の摩耗に関し、接触部最大圧力の時間平均Ｐを求める。

ブレード摩耗量算出部２０は、感光体単位回転に対するブレード摩耗量ｍ_ｂを
ｍ_ｂ＝Ａ×Δτ^α×ｆ
ここで、Ａ：係数、Δτ：接触部最大せん断応力の振幅、ｆ:振動周波数、α：係数（ブレード材質依存）
により求める。

感光体摩耗量算出部２１は、感光体単位回転に対する感光体摩耗量ｍ_ｐを
ｍ_ｐ＝Ｂ×Ｐ
ここで、Ｂ:係数、Ｐ:接触部最大圧力の時間平均
により求める。

パラメータは一定な時間間隔で調整し環境の影響を反映させる。

ブレード摩耗量累計部２２および感光体摩耗量累計部２３は、ブレード１５ａおよび感光体１０のそれぞれの総摩耗量を

により算出する。

ブレード寿命算出部２４および感光体寿命算出部２５はそれぞれブレード用ルックアップテーブル記憶部２６および感光体用ルックアップテーブル記憶部２７を参照して総摩耗量から寿命を算出してその算出結果を寿命表示部１８に供給する。寿命表示部１８は算出結果を表示する。

なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、図３に示すように物理量算出部１９からの最大圧力Ｐのデータを警報部２８やブレード押圧力調整部２９に供給するようにしても良い。警報部２８は、圧力が所定な範囲をはずれた場合に（例えば温度が高くなると剛性が下がるため、圧力が小さくなる）、警告を発する。またブレード押圧力調整部２９は、クリーニングエラーが生じないように、または、感光体１０が損傷しないようにブレード状態を制御する（押し付け量を調節するなど）。また、プリント対象の画像データ等については特に言及していないが、シミュレーションの必要パラメータである摩擦係数には、上流プロセスで得られた画像データ情報（現像トナー量）を反映させるようにしてもよい。

本発明の実施例を説明する図である。 上述実施例の要部構成例を説明するブロック図である。 上述実施例の変形例を説明する図である。

符号の説明

１０ 感光体
１１ 帯電ユニット
１２ 露光ユニット
１３ 現像ユニット
１４ 転写ユニット
１５ クリーニングユニット
１５ａ ブレード
１６ 用紙搬送機構
１７ シミュレーション計算部
１８ 寿命表示部
１９ 物理量算出部
２０ ブレード摩耗量算出部
２１ 感光体摩耗量算出部
２２ ブレード摩耗量累計部
２３ 感光体摩耗量累計部
２４ ブレード寿命算出部
２５ 感光体寿命算出部
２６ ブレード用ルックアップテーブル記憶部
２７ 感光体用ルックアップテーブル記憶部
２８ 警報部
２９ ブレード押圧力調整部
１００ 画像形成装置

Claims (10)

1. 画像形成装置本体の所定の部品の摩耗量を決定する物理量を算出するシミュレーション計算手段と、
   上記シミュレーション計算手段から出力された物理量のデータに基づいて上記部品の摩耗量を算出する手段と、
   上記摩耗量に基づいて上記部品の寿命を推定する寿命推定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 上記所定の部品はクリーニングユニットのブレード部材を含む請求項１記載の画像形成装置。
3. 上記シミュレーション計算手段は、上記ブレード部材の接触部最大剪断応力の振幅Δτ、振動周波数ｆを決定し、感光体単位回転当たりの上記ブレード部材の摩耗量ｍ_ｂを
   ｍ_ｂ＝Ａ×Δτ^α×ｆ
   ただし、Ａは係数、αはブレード部材の材質に依存する係数である
   により算出する請求項２記載の画像形成装置。
4. 上記所定の部品は感光体を含む請求項１、２または３記載の画像形成装置。
5. 上記シミュレーション計算手段は、上記感光体の接触部最大圧力Ｐを決定し、感光体単位回転当たりの上記感光体の摩耗量ｍ_ｐを
   ｍ_ｐ＝Ｂ×Ｐ
   ただし、Ｂは係数である
   により算出する請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 上記感光体の摩耗量の累計値から画像形成の制御系を補正する請求項４または５記載の画像形成装置。
7. 上記画像形成の制御系の制御量は帯電ユニットによる帯電電位である請求項６記載の画像形成装置。
8. 上記画像形成の制御系の制御量は露光ユニットの出力レベルである請求項６または７記載の画像形成装置。
9. 上記接触部最大圧力が所定の範囲をはずれたときに警報を行い手段をさらに有する請求項５に記載の画像形成装置。
10. 上記接触部最大圧力に基づいて上記ブレード部材の上記感光体への押圧量を制御する請求項５に記載の画像形成装置。

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