JP2011102851A - 画像形成装置および処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】静電潜像保持手段の寿命予測の精度を向上させることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】電圧供給手段（電源装置２００）を介して直流帯電手段（帯電器２１）に印加される直流電圧に基づいて、各静電潜像保持手段（感光体ドラム１１）の膜厚磨耗量の予測に用いる補正係数を算定する算定手段（補正係数算定部２０１）と、算定された補正係数に基づいて各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量を予測する予測手段（膜厚磨耗量予測部２０２）と、予測された各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量に基づいて残膜厚を算出する算出手段（残膜厚算出部２０３）と、算出結果に基づいて各静電潜像保持手段の寿命を判定する判定手段（感光体寿命判定部２０４）とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置および処理プログラムに関するものである。

複写機やプリンタ等の画像形成装置に搭載される静電潜像保持手段としての感光体の表面には、例えば有機系または無機系の感光層が形成されている。

この感光体の表面は、各種部材、例えば帯電ローラ、現像ローラ、転写ベルト、クリーニングブレードなどと物理的に接触しており、画像形成プロセスを繰り返すことによって、前記各種部材との摩擦により感光層が徐々に磨耗してしまう。

感光層が磨耗すると帯電性能が劣化し、安定した画像を保つことができなくなり、感光体を含むプロセスカートリッジの寿命が来たと判断されて、プロセスカートリッジの交換やメンテナンスの必要が生じる。

安定した画質を確保するためには、感光体の寿命を精度よく予測する必要があり、寿命を決定すると考えられている各種因子により感光体の寿命を予測する技術が種々提案されている。

例えば、特開２００５−２８３７３６号公報には、感光体の総回転時間、総帯電電流量、湿度情報から、感光体の磨耗量を算出し、適正な交換時期を予測する技術が開示されている。

また、特開２００６−２６７９７２号公報には、感光体の駆動トルクを測定するトルク測定手段を有し、感光体の回転数とトルク測定値に基づいて、感光体の磨耗量を予測し、その結果を画像形成の制御系補正手段に反映させる技術が開示されている。

特開２００５−２８３７３６号公報 特開２００６−２６７９７２号公報

本発明は、静電潜像保持手段の寿命予測の精度を向上させることのできる画像形成装置および処理プログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１の発明に係る画像形成装置は、画像情報に基づいて形成される静電潜像を保持する複数の静電潜像保持手段と、当該複数の静電潜像保持手段に対応して設けられ、各静電潜像保持手段を直流電圧で帯電する複数の直流帯電手段と、前記複数の静電潜像保持手段に対応して設けられ、各静電潜像保持手段の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する複数の現像手段と、前記直流帯電手段または前記複数の現像手段に電圧を供給する電圧供給手段と、前記電圧供給手段を介して前記直流帯電手段に印加される直流電圧に基づいて、前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量の予測に用いる補正係数を算定する算定手段と、該算定手段で算定された補正係数に基づいて前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量を予測する予測手段と、前記予測手段で予測された前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量に基づいて残膜厚を算出する算出手段と、該算出手段の算出結果に基づいて各静電潜像保持手段の寿命を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

請求項２の発明に係る画像形成装置は、請求項１に記載の発明について、装置内の環境を検知する検知手段をさらに備え、前記算定手段は、前記検知手段による検知結果を勘案して前記補正係数を算定することを特徴とする。

請求項３の発明に係る画像形成装置は、請求項２に記載の発明について、前記検知手段は、温度センサおよび湿度センサの少なくとも一方を含むことを特徴とする。

請求項４の発明に係る画像形成装置は、請求項１から請求項３の何れかに記載の発明について、前記算定手段は、装置自身の画像形成に要する速度を勘案して前記補正係数を算定することを特徴とする。

請求項５の発明に係る処理プログラムは、複数の静電潜像保持手段に対応して設けられ、各静電潜像保持手段を帯電する直流帯電手段に印加される直流電圧に基づいて、前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量の予測に用いる補正係数を算定する算定過程と、算定された補正係数に基づいて前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量を予測する予測過程と、予測された前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量に基づいて残膜厚を算出する算出過程と、算出結果に基づいて各静電潜像保持手段の寿命を判定する判定過程とを演算手段に実行させることを特徴とする。

本発明によれば以下の効果を奏することができる。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、静電潜像保持手段の残膜厚に基づいて静電潜像保持手段の寿命予測の精度を向上させることのできる画像形成装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、装置内の環境に応じて静電潜像保持手段の寿命予測の精度をより向上させることのできる画像形成装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、装置内の温度、湿度に応じて静電潜像保持手段の寿命予測の精度をより向上させることのできる画像形成装置を提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、装置自身の画像形成に要する速度を勘案して静電潜像保持手段の寿命予測の精度をより向上させることのできる画像形成装置を提供することができる。

請求項５に記載の発明によれば、静電潜像保持手段の残膜厚に基づいて静電潜像保持手段の寿命予測の精度を向上させることのできる処理プログラムを提供することができる。

実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１の構成を示す全体構成図である。 画像形成ユニットＵを示す構成図である。 実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１の機能構成を示す機能ブロック図である。 摩耗レートと印加電圧Ｖｄｃの関係を示すグラフである。 温度、湿度を勘案した摩耗レートと印加電圧Ｖｄｃの関係を示すグラフ（ａ）と、算出された摩耗レートを用いた場合と実摩耗量とを比較したグラフ（ｂ）である。 感光体の寿命判定処理の処理手順を示すフローチャートである。 補正係数および補正オフセットの例を示す表である。 温湿度閾値と環境番号を示す表である。 図８の表中文字の意味を示す表である。 寿命予測精度の差異を示すグラフである。

以下、本発明の一例としての実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

図１から図１０を参照して、本発明についての実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１について説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１としてのタンデム型のフルカラープリンタを示す。

図１において、樹脂製の筐体等で構成されるプリンタ本体Ｍの内部には、大別して、フルカラーの画像形成を行う画像形成ユニットＵと、この画像形成ユニットＵの静電潜像保持手段としての４つの感光体ドラム１１、１２、１３、１４に画像露光を施す露光装置０３と、画像形成ユニットＵの各色の現像装置（現像手段の一例）４１、４２、４３、４４に対応する色のトナーを供給する４つのトナーカートリッジ０４Ｙ、０４Ｍ、０４Ｃ、０４Ｋと、画像形成ユニットＵに記録媒体としての印刷用紙Ｐを供給する給紙カセット０５と、画像形成ユニットＵからトナー像が転写された印刷用紙Ｐに対して、定着処理を施す定着装置０６と、この定着装置０６によって片面に画像が定着された印刷用紙Ｐを、表裏を反転した状態で、再度画像形成ユニットＵの転写部へと搬送する両面用搬送経路０７と、プリンタ本体Ｍの外部から所望の印刷用紙Ｐを給紙する手差し給紙手段０８と、プリンタの動作を制御するマイクロコンピュータ等で構成されるコントローラ０９と、画像信号に対して画像処理を施す画像処理回路や高圧電源回路（電源装置２００；電圧供給手段の一例）等からなる電気回路１０とが設けられている。

なお、符号Ｔは画像が形成された印刷用紙Ｐを排出する排出トイレを示すものであり、この排出トイレＴは、プリンタ本体Ｍの上部に一体的に配置されている。

プリンタ本体Ｍの内部に配設される露光装置０３は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像データに基づいて点灯駆動される４つの半導体レーザや、これら４つの半導体レーザから出射される４本のレーザ光を、偏向走査するためのｆ−θレンズやポリゴンミラーあるいは複数枚の反射ミラーなどから構成されている。

次に、図２を参照して、画像形成ユニットＵの構成について説明する。

画像形成ユニットＵは、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の各感光体ドラム１１、１２、１３、１４を有する画像形成ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３、Ｕ４と、各感光体ドラム１１、１２、１３、１４に接触する一次帯電用の帯電器（接触型帯電器；直流帯電手段の一例）２１、２２、２３、２４と、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光３１、３２、３３、３４を照射する露光装置０３（図１参照）と、感光体ドラム１１、１２、１３、１４上に形成された静電潜像を、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーで現像する現像装置４１、４２、４３、４４と、４つの感光体ドラム１１、１２、１３、１４のうちの２つの感光体ドラム１１、１２に接触する第１の一次中間転写ドラム（中間転写体）５１および他の２つの感光体ドラム１３、１４に接触する第２の一次中間転写ドラム（中間転写体）５２と、第１、第２の一次中間転写ドラム５１、５２に接触する二次中間転写ドラム（中間転写体）５３と、この二次中間転写ドラム５３に接触する最終転写ロール（転写部材）６０とで構成されている。

感光体ドラム１１、１２、１３、１４は、共通の接平面１５０を有するように一定の間隔をおいて配置されている。

各色毎の画像情報に応じた信号は、電気回路１０（図１参照）に配設された画像処理回路によりラスタライジングされて露光装置０３に入力される。

この露光装置０３では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のレーザ光３１、３２、３３、３４が変調され、対応する色の感光体ドラム１１、１２、１３、１４に照射される。

また、各感光体ドラム１１、１２、１３、１４の近傍には、各感光体ドラム１１、１２、１３、１４の表面に残存する現像剤を清掃するクリーニングブレードＣ１〜Ｃ４が設けられている。

また、図３に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置ＰＲ１は、電源装置２００を介して帯電器２１、２２、２３、２４に印加される直流電圧に基づいて、各感光体ドラム１１、１２、１３、１４の膜厚磨耗量の予測に用いる補正係数を算定する補正係数算定部２０１（算定手段の一例）と、補正係数算定部２０１で算定された補正係数に基づいて各感光体ドラム１１、１２、１３、１４の膜厚磨耗量を予測する膜厚磨耗量予測部２０２（予測手段の一例）と、膜厚磨耗量予測部２０２で予測された各感光体ドラム１１、１２、１３、１４の膜厚磨耗量に基づいて残膜厚を算出する残膜厚算出部２０３（算出手段の一例）と、残膜厚算出部２０３の算出結果に基づいて各感光体ドラム１１、１２、１３、１４の寿命を判定する感光体寿命判定部２０４（判定手段の一例）と、温度センサＳ１および湿度センサＳ２から構成され画像形成装置ＰＲ１内の環境を検知する環境検知部２０５（検知手段の一例）とをさらに備えている。

これにより、残膜厚に基づいて各感光体ドラム１１、１２、１３、１４の寿命予測の精度が向上される。

即ち、図４のグラフに示すように、摩耗レートと直流電圧には線形的な相関関係があり、感光体膜厚は帯電性に対して強い相関があることが分かる。そのため、印加電圧（直流）に基づいて磨耗レートを算出することで、精度のよい寿命予測がなされる。

また、図５のグラフ（ａ）、（ｂ）に示すように、印加電圧（直流）と、温度センサＳ１および湿度センサＳ２で検知した温度、湿度に基づいて算出した磨耗レートより膜厚磨耗量予測することで、実磨耗量との乖離が小さくなる。

次に、図６のフローチャートを参照して、上記構成の画像処理装置ＰＲ１で実行される感光体の寿命判定処理の処理手順について説明する。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１１、１２、１３、１４の回転の１サイクル周期で予測膜厚を算出するものとする。

まず、ステップＳ１０で、帯電電位ＶＨの設定値を決定する。

次いで、ステップＳ１１では、帯電電位ＶＨに基づいて、印加電圧Ｖｄｃを算出する。

ここで、ＶＨ＝Ｖｄｃ−Ｖα（即ち、ＶＨは、印加電圧Ｖｄｃと放電開始電圧Ｖαとの差分）で求められる。

従って、Ｖｄｃ＝ＶＨ＋Ｖαと、算出される。

続いて、ステップＳ１２では、印加電圧Ｖｄｃと、温度センサＳ１および湿度センサＳ２で検知した温度、湿度に基づいて磨耗レートを算出する。

ここで、摩耗レートは、式１で算出される。

磨耗レート＝（ＶＨ出力値×補正係数Ｅｎｖ）／１００＋補正オフセットＥｎｖ ・・・式１

なお、式１において、補正係数は、例えば図５（ａ）のようなグラフの傾き、補正オフセットは定数項である。

また、Ｅｎｖは、環境変数を確認、設定するコマンドである。

本実施の形態において、補正係数および補正オフセットは、図７の表に示すように、環境番号０〜１５の１６段階に分けてテーブルとして格納される。

なお、ＰＳ：ハイ（１２６ｍｍ／ｓ）およびロー（６３ｍｍ／ｓ）は、通常のプロセススピードと低速モードのプロセススピードを表す。

上記環境番号の設定方法は、例えば図８に示すような表を用いて行われる。

また、図８の表中における各文字（Ｔ１〜Ｔ３、Ｈ１〜Ｈ３）の意味等は図９の表に示すように、温度閾値および湿度閾値に関するものである。

図８の表において、具体的には、例えば、Ｈ＜Ｈ１でＴ＜Ｔ１の場合には環境番号「０」、Ｈ２≦Ｈ＜Ｈ３でＴ２≦Ｔ＜Ｔ３の場合には「１０」のように設定される。

次に、ステップＳ１３で、予測膜厚を計算する。

予測膜厚は、式２により求められる。

新しい予測膜厚＝今の膜厚−１サイクルあたりの膜減り量 ・・・式２

次いで、ステップＳ１４では、ステップＳ１３で計算された予測膜厚に基づいて、各感光体ドラム１１、１２、１３、１４の寿命（例えば、あと１００Ｋサイクル使用可能など）を予測する判定を行って処理を終了する。

上述の感光体の寿命判定処理による感光体の寿命予測の例を図１０のグラフに示す。

図１０のグラフは、縦軸が膜厚（μｍ）、横軸はサイクル数（ｋＣｙｃｌｅ）であり、グラフＬ１は、摩耗レートが一定の場合、グラフＬ２は、印加電圧、温度、湿度によって算出した摩耗レートによる場合を示す。

また、図１０のグラフでは、感光体の寿命閾値は膜厚１０μｍとされる。

この場合において、摩耗レートが一定の場合には、寿命閾値に約４６０ｋＣｙｃｌｅで達すると予測されるのに対して、印加電圧、温度、湿度によって算出した摩耗レートによる場合には、寿命閾値に約５５０ｋＣｙｃｌｅで達すると予測されることが分かる。

このように、本発明によれば、残膜厚に基づいて各感光体ドラム１１、１２、１３、１４の寿命予測の精度が向上される。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈すべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲内でのすべての変更が含まれる。

また、プログラムを用いる場合には、ネットワークを介して提供し、或いはＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納して提供することが可能である。

即ち、画像処理プログラムを含む所定のプログラムを記録媒体としてのハードディスク等の記憶装置に記録する場合に限らず、当該所定のプログラムを次のようにして提供することも可能である。

例えば、所定のプログラムをＲＯＭに格納しておき、ＣＰＵが、この所定のプログラムをこのＲＯＭから主記憶装置へローディングして実行するようにしてもよい。

また、上記所定のプログラムを、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ（光磁気ディスク）、フレキシブルディスク、などのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布するようにしてもよい。

さらには、画像形成装置等を通信回線（例えばインターネット）を介してサーバ装置あるいはホストコンピュータと接続するようにし、サーバ装置あるいはホストコンピュータから上記所定のプログラムをダウンロードした後、この所定のプログラムを実行するようにしてもよい。この場合、この所定のプログラムのダウンロード先としては、ＲＡＭ等のメモリやハードディスクなどの記憶装置（記録媒体）が挙げられる。

ＰＲ１ 画像形成装置
Ｍ プリンタ本体
０３ 露光装置
０４ トナーカートリッジ
０５ 給紙カセット
０６ 定着装置
０７ 両面用搬送経路
０８ 給紙手段
０９ 制御装置
１０ 電気回路
１１〜１４ 感光体ドラム
２１〜２４ 帯電器
３１ レーザ光
４１〜４４ 現像装置
５１ 一次中間転写ドラム
５２ 一次中間転写ドラム
５３ 二次中間転写ドラム
６０ 最終転写ロール
７０ 定着器
９０ 用紙搬送ロール
１００ 光学濃度センサ
１５０ 接平面
２００ 電源装置
２０１ 補正係数算定部
２０２ 膜厚磨耗量予測部
２０３ 残膜厚算出部
２０４ 感光体寿命判定部
２０５ 環境検知部
４０１ 現像ロール
４０４ オーガー
５００ 画像形成制御部
５０１ トナー濃度制御部
５０２ 濃度制御部
５０３ 制御部
６０１ ディスペンスモータ
６０３ 現像高圧電源
６０４ 環境センサ
６０６ 停電高圧電源
７００ 画像形成条件
Ｃ１〜Ｃ４ クリーニングブレード
Ｓ１ 温度センサ
Ｓ２ 湿度センサ
Ｐ 印刷用紙
Ｔ 排出トイレ

Claims (5)

1. 画像情報に基づいて形成される静電潜像を保持する複数の静電潜像保持手段と、
   当該複数の静電潜像保持手段に対応して設けられ、各静電潜像保持手段を直流電圧で帯電する複数の直流帯電手段と、
   前記複数の静電潜像保持手段に対応して設けられ、各静電潜像保持手段の表面に形成された静電潜像を現像剤を用いて現像する複数の現像手段と、
   前記直流帯電手段または前記複数の現像手段に電圧を供給する電圧供給手段と、
   前記電圧供給手段を介して前記直流帯電手段に印加される直流電圧に基づいて、前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量の予測に用いる補正係数を算定する算定手段と、
   該算定手段で算定された補正係数に基づいて前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量を予測する予測手段と、
   前記予測手段で予測された前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量に基づいて残膜厚を算出する算出手段と、
   該算出手段の算出結果に基づいて各静電潜像保持手段の寿命を判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 装置内の環境を検知する検知手段をさらに備え、
   前記算定手段は、前記検知手段による検知結果を勘案して前記補正係数を算定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、温度センサおよび湿度センサの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記算定手段は、装置自身の画像形成に要する速度を勘案して前記補正係数を算定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 複数の静電潜像保持手段に対応して設けられ、各静電潜像保持手段を帯電する直流帯電手段に印加される直流電圧に基づいて、前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量の予測に用いる補正係数を算定する算定過程と、
   算定された補正係数に基づいて前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量を予測する予測過程と、
   予測された前記各静電潜像保持手段の膜厚磨耗量に基づいて残膜厚を算出する算出過程と、
   算出結果に基づいて各静電潜像保持手段の寿命を判定する判定過程と、
   を演算手段に実行させることを特徴とする処理プログラム。

Images