JP2016206391A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用のセンサーを追加することなく簡易に、像担持体の摩耗の程度を精確に算出できること。【解決手段】制御部は、帯電部の状態を、非電圧印加状態およびそれぞれ異なる帯電電圧が印加される複数の電圧印加状態を含む複数の状態に切り替える。計時部として機能する制御部は、像担持体の稼働時間Ｔｘを計時する（Ｓ１）。摩耗度算出部として機能する制御部は、前記像担持体の稼働時間Ｔｘを帯電部における帯電バイアス電圧の状態ごとに重み付けして積算することにより、像担持体の摩耗度を算出する（Ｓ６，Ｓ７）。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置において、像担持体の稼働時間の増加に応じて前記像担持体の表面の摩耗が進行することが知られている。前記像担持体の表面の摩耗が一定以上進行すると画質に悪影響を及ぼす。そのため、前記像担持体の摩耗の程度を推定し、画質が悪化する前に前記像担持体の交換などのメンテナンスを促すことが重要である。

一般に、前記像担持体と現像部に現像剤を補給する現像剤補給部とは、共通の駆動源で駆動される。そのため、前記像担持体は、前記現像部への前記現像剤の補給時などにおいて、前記像担持体を帯電させる帯電部に帯電電圧が印加されない状態で回転駆動される。

前記像担持体の摩耗量を精確に推定するため、前記像担持体と前記像担持体を帯電させる帯電部との間に流れる帯電電流に基づいて前記像担持体の積算摩耗量を算出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１２８３４５号公報

ところで、稼働中の前記像担持体における摩耗の進行速度は、前記帯電部への前記帯電電圧の印加の状態、即ち、前記像担持体と前記帯電部との間の帯電バイアスの印加の状態により異なる。そのため、前記像担持体の摩耗度が、単に前記像担持体の累積稼働時間を用いた比例計算により算出されると、前記像担持体の稼働状況によって前記像担持体の摩耗度の算出精度が悪化するおそれがある。

また、前記像担持体を帯電させる帯電部が、それぞれ異なる帯電電圧が印加される複数の電圧印加状態に制御される場合がある。この場合、前記像担持体の稼働中における前記帯電電圧の印加状況がさらに多様になる。そのため、前記像担持体の摩耗度が、単に前記像担持体の累積稼働時間を用いた比例計算により算出されると、前記摩耗度の精度のばらつきがより大きくなる。

また、前記帯電電流を検出する電流センサーのような専用のセンサーを追加することなく、簡易に前記像担持体の摩耗度を算出できることが望ましい。

本発明の目的は、専用のセンサーを追加することなく簡易に、像担持体の摩耗の程度を精確に算出できる画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、制御部と、計時部と、摩耗度算出部とを備える。前記制御部は、像担持体を帯電させる帯電部の状態を、帯電電圧が印加されない非電圧印加状態およびそれぞれ異なる前記帯電電圧が印加される複数の電圧印加状態を含む複数の状態に切り替える。前記計時部は、前記像担持体の稼働時間を計時する。前記摩耗度算出部は、前記像担持体の前記稼働時間を前記帯電部の状態ごとに重み付けして積算することにより前記像担持体の摩耗度を算出する。

本発明によれば、専用のセンサーを追加することなく簡易に、像担持体の摩耗の程度を精確に算出できる画像形成装置を提供することが可能になる。

図１は、第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 図２は、第１実施形態に係る画像形成装置における制御関連部のブロック図である。 図３は、第１実施形態に係る画像形成装置が実行する稼働時間積算処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図４は、第１実施形態に係る画像形成装置における補正累積稼働時間と補正後の基準帯電バイアス電圧との対応関係の一例を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る画像形成装置における補正前の累積稼働時間と補正累積稼働時間との対応関係の一例を表す図である。 図６は、第２実施形態に係る画像形成装置における補正累積稼働時間と感光体摩耗度との対応関係の一例を示す図である。 図７は、第２実施形態に係る画像形成装置における感光体摩耗度と補正後の基準帯電バイアス電圧との対応関係の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。

［第１実施形態］
まず、図１，２を参照しつつ、実施形態に係る画像形成装置１０の構成について説明する。画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置である。図１が示す例では、画像形成装置１０は、タンデム型のカラー画像形成装置である。画像形成装置１０の他の例は、カラーコピー機、カラーファクシミリ装置または画像形成機能と原稿画像を読み取る原稿スキャン機能とを有する複合機などである。

図１が示すように、画像形成装置１０は、本体部１００内にシート供給部２、シート搬送部３、トナー補給部４０、画像形成部４、光走査部５、定着部６、中間転写ベルト７１、二次転写部７２、操作表示部８０および制御部８などを備える。

シート供給部２は、シート材９が載置されるシート受部２１と、シート受部２１のシート材９を画像形成部４へ通じるシート搬送路３００へ送り出すシート送出部２２とを備える。シート材９は、紙、コート紙、ハガキ、封筒、およびＯＨＰシートなどのシート状の画像形成媒体である。

シート搬送部３は、レジストローラー３１、搬送ローラー３２および排出ローラー３３などを備える。レジストローラー３１および搬送ローラー３２が、シート材９をシート搬送路３００に沿って搬送する。さらに、排出ローラー３３が、シート搬送路３００の途中で画像形成がなされたシート材９をシート搬送路３００の排出口から排出トレイ１０１上へ排出する。

トナー補給部４０は、画像形成部４へ現像用のトナー９０を供給し、画像形成部４は、トナー９０の像を中間転写ベルト７１に転写する。トナー９０は、顔料を主成分とするトナー粒子とそのトナー粒子の周囲に付着する外添剤とを含む。例えば、前記外添剤が酸化チタン粒子またはシリカ粒子などであることが考えられる。なお、トナー９０は現像剤の一例である。

トナー補給部４０および画像形成部４は、トナー９０の色ごとに設けられている。図中におけるＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋの記号は、それぞれ対応するトナー９０の色（イエロー、シアン、マゼンタおよびブラック）を表す。各色のトナー９０は、本体部１００に対して取り外し可能に装着されたトナー補給部４０各々から画像形成部４各々が備える現像部４３へ供給される。

トナー９０の色ごとに設けられた４つの画像形成部４各々は、回転する無端の中間転写ベルト７１に沿う位置にそれぞれ配置されている。画像形成部４各々は、回転する中間転写ベルト７１の表面にそれぞれ異なる色の画像（トナー像）を重ねて形成する。

画像形成部４各々は、ドラム状の感光体４１、帯電部４２、現像部４３、一次転写部４５および一次クリーニング部４７などを備える。感光体４１は像担持体の一例である。

例えば、感光体４１が有機感光体であることが考えられる。より具体的には、感光体４１が、正帯電単層有機感光体であることが考えられる。

中間転写ベルト７１は、環状に形成された無端の帯状部材である。中間転写ベルト７１は、第１支持ローラー７３及び第２支持ローラー７４に架け渡された状態で回転する。中間転写ベルト７１は、感光体４１からトナー９０の像が転写される被転写体の一例である。

画像形成部４各々において、感光体４１が中間転写ベルト７１の移動速度に応じた周速度で回転し、帯電部４２が感光体４１の表面を一様に帯電させる。帯電部４２は、回転する感光体４１に接触しつつ回転して感光体４１を帯電させる帯電ローラー４２１を備える。帯電ローラー４２１における感光体４１に接触する外層部は、導電性または半導電性のゴム部材である。

さらに、半導体レーザーなどの光源５０、ポリゴンミラーなどの走査ミラー５１およびその他の光学機器５２を有する光走査部５が、光源５０の出射光を走査することにより帯電した感光体４１の表面に静電潜像を書き込む。さらに、現像部４３が感光体４１にトナー９０を供給することにより、前記静電潜像をトナー像へ現像する。なお、光走査部５は、一般にレーザースキャニングユニット（ＬＳＵ）と称される。

現像部４３は、感光体４１に対向して回転する現像ローラー４３１を備え、トナー９０は、現像ローラー４３１から感光体４１へ供給される。

画像形成時において、一次転写部４５は、感光体４１が担持する前記トナー像を中間転写ベルト７１の表面に転写する。一次転写部４５は、感光体４１との間に中間転写ベルト７１を挟み込んで回転する一次転写ローラー４５１を備える。

さらに、一次クリーニング部４７のブレードが、感光体４１表面に残存するトナー９０を擦り取る。これにより、感光体４１表面が清掃される。しかしながら、前記ブレードの擦れが、感光体４１の表面の摩耗の原因となる。

画像形成部４各々は、感光体４１の回転軸を支持するユニットケース４１１を備える。例えば、ユニットケース４１１は、感光体４１、帯電部４２および一次クリーニング部４７を支持する。

ユニットケース４１１は、それに支持された感光体４１、帯電部４２および一次クリーニング部４７とともにドラムユニット４１０を構成している。ドラムユニット４１０は、画像形成装置１０の本体部１００に対して取り外し可能に装着されている。

なお、画像形成部４各々が、感光体４１を除電するための除電光を出力する除電部を備える場合もある。例えば、前記除電光は、一次転写部４５と一次クリーニング部４７との間の位置で感光体４１に照射される。さらに、前記除電光が、現像部４３と一次転写部４５との間の位置で感光体４１に照射される場合もある。

本実施形態において、中間転写ベルト７１の回転方向Ｒ１の下流側から上流側へ順にブラック用画像形成部４Ｋ、マゼンタ用画像形成部４Ｍ、シアン用画像形成部４Ｃおよびイエロー用画像形成部４Ｙが順番に並んで配置されている。

二次転写部７２は、中間転写ベルト７１の表面に転写された前記トナー像を、シート搬送路３００を移動中のシート材９に対して転写する。

定着部６は、ヒーター６１１を内包する定着ローラー６１と加圧ローラー６２との間に前記トナー像が形成されたシート材９を挟み込み、後工程へ送り出す。これにより、定着部６は、シート材９上の前記トナー像を加熱し、シート材９上に画像を定着させる。

制御部８は、操作表示部８０に操作メニューなどを表示させるとともに、操作表示部８０を通じて入力される入力情報および不図示の各種センサーの検出情報に基づいて、画像形成装置１０の電気機器を制御する。

図２が示すように、画像形成装置１０は、モーター駆動部４００、帯電電圧印加部４２０、光源駆動部５００、現像電圧印加部４３０、転写電圧印加部４５０、トナー補給クラッチ４０００、データライター８００およびデータ記録媒体４１２なども備える。

モーター駆動部４００は、感光体４１、帯電ローラー４２１、現像ローラー４３１、一次転写ローラー４５１および第１支持ローラー７３などの回転体を回転させる駆動源である不図示のモーターに供給する駆動電力を出力および調節する回路である。

例えば、前記モーターがサーボモーターである場合に、モーター駆動部４００は、前記モーターに供給する駆動電力のパルス変調によって前記モーターの回転速度を調節する。

前記モーターが回転すると、全ての色の画像形成部４において、前記モーターの回転速度に比例した速度で感光体４１、帯電ローラー４２１および現像ローラー４３１などの回転体が回転する。即ち、トナー９０の色ごとに設けられた複数の感光体４１は連動して回転する。

従って、感光体４１の回転速度は、前記モーターの回転速度に前記モーターと感光体４１の回転軸とを連結するギア機構のギア比を乗算した速度である。なお、本実施形態においては、前記モーターが回転すると定着ローラー６１も連動して回転する。

帯電電圧印加部４２０は、帯電ローラー４２１に感光体４１を帯電させるための電圧である帯電バイアス電圧を印加する回路である。前記帯電バイアス電圧は、感光体４１の表面電位をトナー９０の帯電極性と同極性の電位に帯電させるためのバイアス電圧である。

例えば、前記帯電バイアス電圧が、直流バイアス電圧であることが考えられる。また、前記帯電バイアス電圧が、直流成分と交流成分とを含むバイアス電圧、即ち、直流電圧と交流電圧とが重畳されたバイアス電圧であることも考えられる。

光源駆動部５００は、光走査部５の光源５０に供給する発光用の電力を出力および調節する回路である。

現像電圧印加部４３０は、現像部４３の現像ローラー４３１に現像バイアス電圧を印加する回路である。前記現像バイアス電圧は、現像ローラー４３１上のトナー９０を感光体４１の表面における前記静電潜像の部分へ移行させるためのバイアス電圧である。

前記現像バイアス電圧は、直流成分と交流成分とを含むバイアス電圧、即ち、直流電圧と交流電圧とが重畳されたバイアス電圧である。これにより、現像ローラー４３１の表面における感光体４１と対向する位置において、トナー９０が現像ローラー４３１と感光体４１との間で往復運動する。

転写電圧印加部４５０は、一次転写部４５の一次転写ローラー４５１にバイアス電圧を印加する回路である。画像形成時に一次転写ローラー４５１に印加される転写バイアス電圧は、感光体４１の表面電位を基準にしてトナー９０の帯電極性と逆の極性となるバイアス電圧である。これにより、感光体４１表面の前記トナー像が、中間転写ベルト７１へ移行する。

トナー補給クラッチ４０００は、制御部８からの制御信号に従って、前記モーターの動力をトナー補給部４０の駆動部に伝達する接続ＯＮ状態と伝達しない接続ＯＦＦ状態とに切り替わる電動クラッチである。トナー補給クラッチ４０００が前記接続ＯＮ状態であるときに前記モーターが回転すると、トナー補給部４０のトナー９０が現像部４３へ補給される。

本実施形態において、画像形成部４は、複数のトナー補給クラッチ４０００を備える。トナー補給クラッチ４０００は、トナー９０の色ごとに設けられたトナー補給部４０ごとに設けられている。

データ記録媒体４１２は、ドラムユニット４１０におけるユニットケース４１１の外側面に取り付けられている。即ち、ドラムユニット４１０はデータ記録媒体４１２を含む。

データ記録媒体４１２は、例えば近距離無線通信により受信したデータの記憶および記憶データの出力が可能なＲＦタグ（Radio Frequency Tag）などの情報記録媒体である。データライター８００は、データ記録媒体４１２に対するデータの書き込みおよびデータの読み出しを行うメモリーアクセス装置である。データライター８００は、ドラムユニット４１０が本体部１００に装着された状態においてデータ記録媒体４１２にアクセス可能である。

図２が示すように、制御部８は、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）８１、記憶部８２および信号インターフェイス８３などを備える。

ＭＰＵ８１は、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。記憶部８２は、ＭＰＵ８１に各種の処理を実行させるための制御プログラムおよびその他の情報が予め記憶される不揮発性の記憶部である。さらに、記憶部８２は、ＭＰＵ８１による各種情報の読み書きが可能なデータ記録媒体でもある。

信号インターフェイス８３は、ＭＰＵ８１とセンサーおよび制御対象機器との間の信号の受け渡しを中継するインターフェイス回路である。ＭＰＵ８１は、信号インターフェイス８３を介して各種のセンサーの検出信号（計測信号）を入力する。さらに、ＭＰＵ８１は、信号インターフェイス８３を介して制御信号を出力する。

本実施形態において、ＭＰＵ８１は、信号インターフェイス８３を通じてモーター駆動部４００、帯電電圧印加部４２０、光源駆動部５００、現像電圧印加部４３０、転写電圧印加部４５０およびデータライター８００各々に対して前記制御信号を出力する。制御部８は、ＭＰＵ８１が記憶部８２に予め記憶された各種の前記制御プログラムを実行することにより画像形成装置１０を統括的に制御する。

［印刷準備制御および印刷制御］
例えば、制御部８は、印刷開始イベントが発生した際に、印刷準備制御および印刷制御を実行する。前記印刷準備制御は、画像形成部４および定着部６を画像形成可能な状態に移行させるための制御である。

前記印刷準備制御において、制御部８は、不図示のヒーター調節部に定着温度制御を開始させる。前記定着温度制御は、定着部６のヒーター６１１に対する給電量を、定着温度のフィードバック制御によって調節する処理である。これにより、前記定着温度が予め定められた目標温度に達して維持される。

さらに、制御部８は、前記印刷準備制御において、モーター駆動部４００を通じて、予め設定された回転速度で前記モーターを回転させる。これにより、感光体４１が前記モーターの回転速度に既定のギア比を乗算した速度で回転する。

さらに、制御部８は、前記印刷準備制御において、帯電電圧印加部４２０を通じて帯電部４２に基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１を印加させる。基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１は、画像形成時に帯電ローラー４２１に印加される帯電電圧である。これにより、感光体４１の表面電位が、現像に必要な目標電位まで上昇して維持される。

感光体４１が帯電部４２によって帯電されつつ回転しているときに、制御部８は、予め定められた印刷許容条件が成立したか否かを随時判定する。

前記印刷許容条件は、少なくとも前記定着温度が前記目標温度に達したことを含む。また、前記印刷許容条件が、帯電部４２への前記帯電バイアス電圧の印加開始後の感光体４１の回転回数が予め定められた周回分を超えたことも含むことも考えられる。前記印刷許容条件が成立した段階において、感光体４１の表面の電位が一様に目標電位に達する。

前記印刷制御において、制御部８は、感光体４１の回転および基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１の印加を継続させる。さらに、制御部８は、光源駆動部５００に静電潜像書き込み処理を実行させるとともに、転写電圧印加部４５０を通じて一次転写部４５に前記転写バイアス電圧を印加する処理を実行する。

また、前記印刷制御が実行される前に、印刷色が操作表示部８０を通じて指定されることが考えられる。例えば、モノクロモードまたは赤・黒二色モードが指定されることが考えられる。また、青・黒二色モードが指定されることも考えられる。

前記モノクロモードが指定された場合、ブラック用画像形成部４Ｋが印刷モードで制御され、その他の色の画像形成部４が非印刷モードで制御される。また、前記赤・黒二色モードが指定された場合、マゼンタ用画像形成部４Ｍ、イエロー用画像形成部４Ｙおよびブラック用画像形成部４Ｋが前記印刷モードで制御され、シアン用画像形成部４Ｃが前記非印刷モードで制御される。また、前記青・黒二色モードが指定された場合、マゼンタ用画像形成部４Ｍ、シアン用画像形成部４Ｃおよびブラック用画像形成部４Ｋが前記印刷モードで制御され、イエロー用画像形成部４Ｙが前記非印刷モードで制御される。

制御部８は、前記印刷モードの画像形成部４について、前記帯電バイアス電圧、前記現像バイアス電圧および前記転写バイアス電圧がそれぞれ帯電ローラー４２１、現像ローラー４３１および一次転写部４５に印加されるよう制御する。その際、基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１が、ブラック用画像形成部４Ｋの帯電ローラー４２１に印加される。

一方、前記非印刷モードの画像形成部４においては、前記現像バイアス電圧および前記転写バイアス電圧はそれぞれ現像ローラー４３１および一次転写部４５に印加されない。但し、制御部８は、前記非印刷モードの画像形成部４について、帯電電圧印加部４２０を通じて帯電ローラー４２１に基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１よりも低い弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２を印加する。

例えば、制御部８が、前記非印刷モードの画像形成部４について、感光体４１の回転開始時から帯電ローラー４２１に弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２を印加することが考えられる。

ところで、感光体４１が正帯電単層有機感光体である場合、電荷発生材料が感光層の深さ方向において分散している。そのため、表層において局所的なリーク電流が発生しやすい。感光体４１が、そのような正帯電単層有機感光体である場合、感光体４１が帯電されずに回転する状態が長時間継続すると、感光体４１の表面が帯電しにくい状態となる。この場合、次に画像形成部４が前記印刷モードで制御されたときに、感光体４１の帯電不足によって色かぶりなどと称される現像不良が生じやすくなる。

しかしながら、感光体４１の回転中に比較的低い前記帯電電圧が帯電ローラー４２１に印加されるだけで、感光体４１の帯電不足による前記現像不良を回避することができる。

また、実験によれば、感光体４１の回転中における前記帯電バイアス電圧が高いほど、即ち、感光体４１の表面と帯電部４２との間で生じる放電の強度が強いほど、感光体４１表面の摩耗の進行速度が速くなる。感光体４１の表面が、帯電部４２との間の近接放電によって脆くなるためと考えられる。

さらに、実験によれば、感光体４１の回転中に前記帯電バイアス電圧が印加されなければ、感光体４１表面の摩耗はほとんど進行しない。そのため、感光体４１の長寿命化のために、感光体４１の帯電不足による前記現像不良を回避できる限度内で、極力、前記非印刷モードにおいて前記帯電バイアス電圧が印加されないことが望ましい。

そこで、制御部８が、前記非印刷モードの画像形成部４について、感光体４１の回転の継続時間が予め定められた許容時間を超えてから帯電ローラー４２１に弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２を印加することが考えられる。

或いは、前記非印刷モードの画像形成部４について、制御部８が、感光体４１の回転の継続時間が前記許容時間を超えるごとに、予め定められた時間ずつ帯電ローラー４２１に弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２を印加することも考えられる。

なお、ＭＰＵ８１が印刷準備制御プログラムＰｒ１を実行することにより、制御部８が前記印刷準備制御を実行する。また、ＭＰＵ８１が印刷制御プログラムＰｒ２を実行することにより、制御部８が前記印刷制御を実行する。

［トナー補給制御］
また、制御部８は、例えば以下の補給条件が成立したときにトナー補給制御を実行する。前記トナー補給制御において、制御部８は、トナー補給クラッチ４０００を前記接続ＯＮ状態にする。その際、制御部８は、補給の対象となるトナー色に対応するトナー補給クラッチ４０００のみを前記接続ＯＮ状態にし、その他のトナー補給クラッチ４０００を前記接続ＯＦＦ状態に維持する。これにより、補給の対象となる色のトナー９０が現像部４３へ補給される。

第１の前記補給条件は、操作表示部８０に対してトナーインストール処理の開始操作が行われたことである。前記トナーインストール処理は、画像形成装置１０の最初の利用が開始される前、または、現像部４３のユニットが交換されたときなどに実行される。

第２の前記補給条件は、トナー補給部４０が交換されたことである。例えば、画像形成装置１０が、トナー補給部４０に設けられたＲＦタグなどのデータ記録媒体からトナー補給部４０の識別データを読み取る識別データ読取部を備えることが考えられる。この場合、制御部８は、前記識別データ読取部を通じて得られる前記識別データの変化によってトナー補給部４０が交換されたことを検知できる。

また、画像形成装置１０が、トナー補給部４０に残存するトナー９０の量を検出するトナー量センサーおよびトナー補給部４０の装着有無を検知する補給部検知センサーのうちの一方または両方を備えることも考えられる。この場合、制御部８は、前記トナー量センサーおよび前記補給部検知センサーのうちの一方または両方の検出結果の変化によってトナー補給部４０が交換されたことを検知できる。

また、操作表示部８０に対してトナー補給部４０が交換されたことを示す操作が行われたときに、制御部８が、トナー補給部４０が交換されたことを検知することも考えられる。

第３の前記補給条件は、予め定められたしきい値を超える印字率で画像形成が行われたことである。この場合、トナー９０の消費分を補うためにトナー９０が現像部４３へ供給される。

第４の前記補給条件は、前記トナー量センサーが予め定められた下限量を下回る量を検出したことである。

また、前記トナー補給制御において、制御部８は、帯電電圧印加部４２０を通じて帯電ローラー４２１に基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１よりも低い弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２を印加する。

例えば、前記トナー補給制御において、制御部８が、感光体４１の回転の継続時間が予め定められた許容時間を超えた場合に帯電ローラー４２１に弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２を印加することが考えられる。

或いは、制御部８が、前記トナー補給制御における感光体４１の回転開始時から帯電ローラー４２１に弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２を印加することが考えられる。また、前記トナー補給制御において、制御部８が、感光体４１の回転の継続時間が前記許容時間を超えるごとに、予め定められた時間ずつ帯電ローラー４２１に弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２を印加することも考えられる。

なお、ＭＰＵ８１がトナー補給制御プログラムＰｒ３を実行することにより、制御部８が前記トナー補給制御を実行する。

以上に示されるように、帯電電圧印加部４２０を制御する制御部８は、感光体４１を帯電させる帯電部４２の状態を、前記帯電バイアス電圧が印加されない非電圧印加状態およびそれぞれ異なる前記帯電バイアス電圧が印加される複数の電圧印加状態を含む複数の状態に切り替える。

ところで、稼働中の感光体４１における摩耗の進行速度は、帯電部４２への電圧の印加の状態、即ち、感光体４１と帯電ローラー４２１との間の前記帯電バイアス電圧の印加状態により異なる。そのため、感光体４１の摩耗度が、単に感光体４１の累積稼働時間を用いた比例計算により算出されると、感光体４１の稼働状況によって感光体４１の摩耗度の算出精度が悪化するおそれがある。

また、感光体４１を帯電させる帯電部４２が、それぞれ異なる前記帯電バイアス電圧が印加される複数の電圧印加状態に制御される場合がある。本実施形態においては、基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１および弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２が選択的に帯電ローラー４２１に印加される。この場合、感光体４１の稼働中における前記帯電バイアス電圧の印加状況がさらに多様になる。そのため、感光体４１の摩耗度が、単に感光体４１の累積稼働時間を用いた比例計算により算出されると、前記摩耗度の精度のばらつきがより大きくなる。

また、補正累積稼働時間Ｔｄ１の算出に用いられる前記帯電バイアス電圧の状態は、センサーによる検出結果ではなく、制御部８が設定する制御値によって判定される。従って、感光体４１と帯電部４２との間に流れる帯電電流を検出する電流センサーのような専用のセンサーを追加することなく、簡易に感光体４１の摩耗度を算出できることが望ましい。

一方、以下に示される稼働時間積算処理を実行する画像形成装置１０によれば、専用のセンサーを追加することなく簡易に、感光体４１の摩耗による摩耗の程度を精確に算出することができる。

［前記稼働時間積算処理］
次に、図３に示されるフローチャートを参照しつつ、画像形成装置１０における前記稼働時間積算処理の手順の一例について説明する。以下の説明において、Ｓ１，Ｓ２，…は、制御部８が実行する各工程の識別符号を表す。

制御部８は、前記印刷準備制御または前記トナー補給制御などによって前記モーターの回転が開始したとき、即ち、感光体４１の回転が開始したときに、前記稼働時間積算処理を開始する。また、制御部８は、トナー９０の色ごとに設けられ連動して回転する複数の感光体４１各々について、即ち、ドラムユニット４１０各々について前記稼働時間積算処理を実行する。

＜工程Ｓ１＞
感光体４１の回転が開始した際に、制御部８は、感光体４１の稼働時間Ｔｘの計時を開始する。本実施形態においては、４つの感光体４１が連動して回転するため、制御部８は、４つの感光体４１各々について稼働時間Ｔｘの計時を開始する。

＜工程Ｓ２＞
さらに、制御部８は、ドラムユニット４１０各々について、帯電部４２の状態、即ち、帯電ローラー４２１への前記帯電バイアス電圧の印加状態を判定する。制御部８は、前回および今回の帯電部４２の状態の判定結果を一次記憶する。

本実施形態においては、制御部８は、帯電部４２の状態が、前記帯電バイアス電圧が印加されない非電圧印加状態、基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１が印加された第１電圧印加状態および弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２が印加された第２電圧印加状態の３つの状態のいずれであるかを判定する（Ｓ２）。

＜工程Ｓ３＞
さらに、制御部８は、前回および今回の帯電部４２の状態の判定結果を比較し、帯電部４２の状態に変化があるか否かを判定する。なお、感光体４１の回転開始後の１回目においては、制御部８は、帯電部４２の状態に変化がないと判定する。この場合、前回の帯電部４２の状態の判定結果が今回の判定結果と同じとみなされる。

＜工程Ｓ４＞
帯電部４２の状態の変化がない場合、制御部８は、前記モーターが停止したか否か、即ち、感光体４１の回転が停止したか否かを判定する。前記モーターが停止していなければ、制御部８は、工程Ｓ２からの処理を繰り返す。

＜工程Ｓ５＞
帯電部４２の状態が変化した場合、または、前記モーターが停止した場合、制御部８は、感光体４１の累積稼働時間Ｔｄ０を算出する。さらに、制御部８は、データライター８００を通じてデータ記録媒体４１２に記録されている累積稼働時間Ｔｄ０を今回算出した累積稼働時間Ｔｄ０に更新する。なお、データ記録媒体４１２に記録されている累積稼働時間Ｔｄ０の初期値は０である。

より具体的には、工程Ｓ５において、制御部８は、データライター８００を通じてデータ記録媒体４１２に記録されている前回の累積稼働時間Ｔｄ０を取得する。さらに、制御部８は、前回の累積稼働時間Ｔｄ０に工程Ｓ１で計時を開始した稼働時間Ｔｘを加算することによって今回の累積稼働時間Ｔｄ０を算出する。

即ち、"今回のＴｄ０＝前回のＴｄ０＋Ｔｘ"である。

＜工程Ｓ６＞
また、帯電部４２の状態が変化した場合、または、前記モーターが停止した場合、制御部８は、感光体４１の稼働時間Ｔｘの計時中における帯電部４２の状態に応じて定まる補正係数ｋを設定する。補正係数ｋは、累積稼働時間Ｔｄ０を補正した補正累積稼働時間Ｔｄ１を得るために用いられる係数である。

本実施形態において、感光体４１の稼働時間Ｔｘの計時中における帯電部４２の状態は、前回に判定された帯電部４２の状態である。稼働時間Ｔｘの計時中に帯電ローラー４２１に印加される前記帯電バイアス電圧が低いほど、より短い補正累積稼働時間Ｔｄ１が得られる係数が、補正係数ｋとして設定される。

本実施形態では、補正係数ｋは、前記非電圧印加状態に対応する第１補正係数ｋ０、前記第１電圧印加状態に対応する第２補正係数ｋ１および前記第２電圧印加状態に対応する第３補正係数ｋ２の中から選択される。ここで、第１補正係数ｋ０は０以上であり、第２補正係数ｋ１は第１補正係数ｋ０よりも大きく、第３補正係数ｋ２は第２補正係数ｋ１よりも大きい。

例えば、第１補正係数ｋ０が０または０に近い値であり、第３補正係数ｋ２が１であり、ｋ０＜ｋ１＜１であることが考えられる。この場合、第２補正係数ｋ１が、基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１に対する弱帯電バイアス電圧Ｖｃ２の比またはその比に対して線形な値であることが考えられる。

＜工程Ｓ７＞
次に、制御部８は、感光体４１の補正累積稼働時間Ｔｄ１を算出する。さらに、制御部８は、データライター８００を通じてデータ記録媒体４１２に記録されている補正累積稼働時間Ｔｄ１を今回算出した補正累積稼働時間Ｔｄ１に更新する。なお、データ記録媒体４１２に記録されている補正累積稼働時間Ｔｄ１の初期値は０である。

本実施形態において、制御部８は、データライター８００を通じてデータ記録媒体４１２に記録されている前回の補正累積稼働時間Ｔｄ１を取得する。さらに、制御部８は、前回の補正累積稼働時間Ｔｄ１と、工程Ｓ１で計時を開始した稼働時間Ｔｘに補正係数ｋを乗算した時間とを加算することによって今回の補正累積稼働時間Ｔｄ１を算出する。

即ち、"今回のＴｄ１＝前回のＴｄ１＋ｋ×Ｔｘ"である。これにより、稼働時間Ｔｘの計時中に帯電ローラー４２１に印加される前記帯電バイアス電圧が低いほど、より短い補正累積稼働時間Ｔｄ１が得られる。

帯電部４２の状態が変化したことによって工程Ｓ５〜Ｓ７の処理が実行された場合、制御部８は、工程Ｓ５〜Ｓ７の処理の後に、工程Ｓ１からの処理を繰り返す。

一方、前記モーターが停止したことによって工程Ｓ５〜Ｓ７の処理が実行された場合、制御部８は、工程Ｓ５〜Ｓ７の処理の後に前記稼働時間累積処理を終了させる。

本実施形態において、補正累積稼働時間Ｔｄ１は、感光体４１の摩耗度、即ち、感光体４１の表面の摩耗の程度を表す指標値である。補正累積稼働時間Ｔｄ１は、その値が大きいほど感光体４１の摩耗量が大きいことを表す。

なお、工程Ｓ７におけるデータライター８００は、感光体４１の摩耗度の算出結果をドラムユニット４１０のデータ記録媒体４１２に記録するデータ記録部の一例である。

前記稼働時間累積処理における工程Ｓ１の処理は、感光体４１の稼働時間を計時する処理である。工程Ｓ１の処理は、ＭＰＵ８１が稼働時間計時プログラムＰｒ４を実行することによって実現される。なお、稼働時間計時プログラムＰｒ４を実行するＭＰＵ８１を含む制御部８が、感光体４１の稼働時間を計時する計時部の一例である。

また、前記稼働時間累積処理における工程Ｓ２〜Ｓ７の処理は、感光体４１の稼働時間Ｔｘを帯電部４２の状態ごとに重み付けして積算することにより感光体４１の摩耗度を算出する処理の一例である。本実施形態における補正係数ｋは、稼働時間Ｔｘの積算の際に帯電部４２の状態ごとに稼働時間Ｔｘに重み付けをする重み係数の一例である。

前記稼働時間累積処理における工程Ｓ２〜Ｓ７の処理は、ＭＰＵ８１が摩耗度算出プログラムＰｒ５を実行することによって実現される。なお、摩耗度算出プログラムＰｒ５を実行するＭＰＵ８１を含む制御部８が摩耗度算出部の一例である。

前述したように、制御部８は、感光体４１ごと、即ち、ドラムユニット４１０ごとに、感光体４１の摩耗度を表す補正累積稼働時間Ｔｄ１を算出および記録する。

工程Ｓ６，Ｓ７において、制御部８は、感光体４１の稼働中、即ち、稼働時間Ｔｘの計時中に帯電部４２に印加される前記帯電バイアス電圧が大きい場合よりも小さい場合の方が、小さな重みで稼働時間Ｔｘを積算する。このような重み付け積算により算出される感光体４１の摩耗度は、より実態に近い摩耗の状態を表す。

従って、画像形成装置１０が採用されれば、専用のセンサーを追加することなく簡易に、感光体４１の摩耗の程度を精確に算出することができる。

本実施形態において、制御部８は、補正累積稼働時間Ｔｄ１が予め定められた警告時間ＴＬを超えた場合に、操作表示部８０を通じてドラムユニット４１０の交換などのメンテナンスを促す通知を出力する。これにより、早すぎず、かつ、遅すぎないタイミングで、メンテナンスの必要性を通知することができる。

さらに、本実施形態における制御部８は、算出された補正累積稼働時間Ｔｄ１に応じて、画像形成時に帯電部４２の帯電ローラー４２１に印加する基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１を補正する。この補正処理は、ＭＰＵ８１が帯電電圧補正プログラムＰｒ６を実行することによって実現される。なお、帯電電圧補正プログラムＰｒ６を実行するＭＰＵ８１を含む制御部８が、帯電電圧補正部の一例である。

図４は、補正累積稼働時間Ｔｄ１（感光体４１の摩耗度）と補正後の基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１との対応関係の一例を示す。図４において、Ｖｃ１０は基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１の初期値である。また、ΔＶｃ１は、初期値Ｖｃ１０に対する補正値である。

図４が示すように、制御部８は、補正累積稼働時間Ｔｄ１の値が小さい場合よりも大きい場合の方が、基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１をその絶対値が小さくなる方向へ補正する。図４が示す例では、補正累積稼働時間Ｔｄ１が大きくなるにつれて、基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１が、その絶対値が徐々に小さくなるように補正される。なお、図４において、補正累積稼働時間Ｔｄ１と補正後の基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１とが線形な関係であるが、それらが線形な関係であるとは限らない。

感光体４１が前記正帯電単層有機感光体である場合に、画像形成時の基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１が感光体４１の摩耗度に関わらず一定に制御されると、感光体４１の摩耗が進行するに従って感光体４１の帯電電位が不安定になる。感光体４１の帯電電位が不安定になることは、濃度むらなどの画質悪化につながりやすい。

一方、画像形成時の基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１が感光体４１の摩耗度の進行に応じてその絶対値が徐々に小さくなる方向へ補正されることにより、感光体４１の帯電電位が安定する。これにより、感光体４１の摩耗に起因する画質悪化を防止できる。

また、基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１が感光体４１の摩耗度の進行に応じて補正される場合、感光体４１の摩耗度の算出精度が、画質の良否に影響する。

図５は、補正前の累積稼働時間Ｔｄ０と補正累積稼働時間Ｔｄ１との対応関係の一例を表す図である。図５において、２点鎖線は、稼働時間Ｔｘが補正されずに積算された場合、即ち、補正係数ｋが常に１に設定された場合に算出される補正累積稼働時間Ｔｄ１と累積稼働時間Ｔｄ０との関係を表す。

図５が示すように、累積稼働時間Ｔｄ０が長くなるほど、補正累積稼働時間Ｔｄ１に対する補正前の累積稼働時間Ｔｄ０の差である誤差ΔＴｄが大きくなる。

従って、感光体４１の実際の摩耗度を精確に表す補正累積稼働時間Ｔｄ１を算出できることの効果は、上記のような基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１の補正が行われる場合に、画像形成装置１０が長期間利用されたときにより顕著となる。

なお、累積稼働時間Ｔｄ０は、帯電部４２における前記帯電バイアス電圧の印加状態に関わらない感光体４１の稼働時間である。累積稼働時間Ｔｄ０は、帯電部４２の状態に関係のないドラムユニット４１０の稼働状況を把握する指標として用いることができる。例えば、累積稼動時間Ｔｄ０を、非印字動作のイベント回数を算出することなどに利用することができる。制御部８は、そのイベント回数によって異常を認識した場合にアラームを通知することできる。

また、前記摩耗度算出部として機能する制御部８は、感光体４１ごとにその摩耗度を表す補正累積稼働時間Ｔｄ１を算出する。カラー画像形成装置においては、感光体４１ごとに前記帯電バイアス電圧の制御状態が異なり得る。この場合、前記帯電バイアス電圧の状態に応じて感光体４１の摩耗度を精確に算出する効果が顕著となる。

また、感光体４１が、接触式の帯電ローラー４２１によって帯電される場合、感光体４１において、帯電ローラー４２１との間の近接放電の影響による摩耗速度のばらつきが生じやすい。そのため、前記帯電バイアス電圧の状態に応じて感光体４１の摩耗度を精確に算出する効果が顕著となる。

また、補正累積稼働時間Ｔｄ１がドラムユニット４１０のデータ記録媒体４１２に記録される。この場合、本体部１００から取り外されたドラムユニット４１０が再び本体部１００に装着される場合、および新しいドラムユニット４１０が本体部１００に装着される場合のいずれにおいても、ドラムユニット４１０の稼働実績を正しく把握することができる。

［第２実施形態］
次に、図６，７を参照しつつ、第２実施形態に係る画像形成装置における画像形成装置１０と異なる点について説明する。第２実施形態に係る画像形成装置は、感光体４１の摩耗度の算出方法および基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１の補正方法が、画像形成装置１０と異なる。

図６は、第２実施形態に係る画像形成装置における、補正累積稼働時間Ｔｄ１と感光体摩耗度Ｗｄとの対応関係の一例を示す図である。また、図７は、第２実施形態に係る画像形成装置における、感光体摩耗度Ｗｄと補正後の基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１との対応関係の一例を示す図である。

本実施形態において、制御部８は、第１実施形態と同様に、補正累積稼働時間Ｔｄ１を算出する。さらに、制御部８は、補正累積稼働時間Ｔｄ１を予め定められた変換規則に従って感光体４１の表面の摩耗度の指標値である感光体摩耗度Ｗｄに変換する。

例えば、制御部８は、図６に示されるような補正累積稼働時間Ｔｄ１と感光体摩耗度Ｗｄとの対応関係を表すデータ変換テーブルを用いて補正累積稼働時間Ｔｄ１から感光体摩耗度Ｗｄを導出する。本実施形態は、補正累積稼働時間Ｔｄ１と感光体４１の実際の摩耗量とが非線形の関係である場合に好適である。

本実施形態において、制御部８は、感光体摩耗度Ｗｄが予め定められた警告値ＷＬを超えた場合に、操作表示部８０を通じてドラムユニット４１０の交換などのメンテナンスを促す通知を出力する。

さらに、本実施形態において、制御部８は、図７に示されるような感光体摩耗度Ｗｄと補正後の基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１との対応関係を表す補正テーブルを用いて、基準帯電バイアス電圧Ｖｃ１を補正する。

本実施形態のように、感光体４１の摩耗度が、感光体４１の稼働時間Ｔｘを帯電部４２の状態ごとに重み付けして積算した結果に対してさらに予め定められた補正を加えることによって算出されることも考えられる。

[応用例]
以上に示された各実施形態において、制御部８が、余寿命通知処理を実行することも考えられる。前記余寿命通知処理は、算出された感光体４１の摩耗度と予め設定された前記摩耗度の許容上限値との差分に対応する指標値を算出し、その指標値をドラムユニット４１０の余寿命の指標値として操作表示部８０などを通じて通知する処理である。

例えば、前記余寿命通知処理において、制御部８は、補正累積稼働時間Ｔｄ１と前記許容上限値との差分ΔＴｄｒを算出する。さらに、制御部８は、感光体４１の稼働時間が補正累積稼働時間Ｔｄ１に達するまでに画像形成の対象となったシート材９の累積ページ数Ｐｃをカウントする。

さらに、前記余寿命通知処理において、制御部８は、補正累積稼働時間Ｔｄ１に対する差分ΔＴｄｒの比に累積ページ数Ｐｃを乗算して得られるページ数を、前記余寿命の指標値として算出する。前記余寿命の指標値が通知されれば、ユーザーの利便性が向上する。

また、各実施形態において、第１補正係数ｋ０が０に設定される場合、そもそも帯電部４２が前記非電圧印加状態であるときの感光体４１の稼働時間Ｔｘを積算する必要がない。この場合、前記計時部として機能する制御部８は、少なくとも帯電部４２が前記電圧印加状態であるときの感光体４１の稼働時間Ｔｘを計時すれば足りる。

なお、本発明に係る画像形成装置は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態及び応用例を自由に組み合わせること、或いは実施形態及び応用例を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。

２ ：シート供給部
３ ：シート搬送部
４ ：画像形成部
４Ｃ ：シアン用画像形成部
４Ｋ ：ブラック用画像形成部
４Ｍ ：マゼンタ用画像形成部
４Ｙ ：イエロー用画像形成部
５ ：光走査部
６ ：定着部
８ ：制御部
９ ：シート材
１０ ：画像形成装置
２１ ：シート受部
２２ ：シート送出部
３１ ：レジストローラー
３２ ：搬送ローラー
３３ ：排出ローラー
４０ ：トナー補給部
４１ ：感光体（像担持体）
４２ ：帯電部
４３ ：現像部
４５ ：一次転写部
４７ ：一次クリーニング部
５０ ：光源
５１ ：走査ミラー
５２ ：光学機器
６１ ：定着ローラー
６２ ：加圧ローラー
７１ ：中間転写ベルト
７２ ：二次転写部
７３ ：第１支持ローラー
７４ ：第２支持ローラー
８０ ：操作表示部
８１ ：ＭＰＵ
８２ ：記憶部
８３ ：信号インターフェイス
９０ ：トナー（現像剤）
１００ ：本体部
１０１ ：排出トレイ
３００ ：シート搬送路
４００ ：モーター駆動部
４１０ ：ドラムユニット
４１１ ：ユニットケース
４１２ ：データ記録媒体
４２０ ：帯電電圧印加部
４２１ ：帯電ローラー
４３０ ：現像電圧印加部
４３１ ：現像ローラー
４５０ ：転写電圧印加部
４５１ ：一次転写ローラー
５００ ：光源駆動部
６１１ ：ヒーター
８００ ：データライター（データ記録部）
４０００ ：トナー補給クラッチ
Ｐｒ１ ：印刷準備制御プログラム
Ｐｒ２ ：印刷制御プログラム
Ｐｒ３ ：トナー補給制御プログラム
Ｐｒ４ ：稼働時間計時プログラム
Ｐｒ５ ：摩耗度算出プログラム
Ｐｒ６ ：帯電電圧補正プログラム
Ｔｄ０ ：累積稼働時間
Ｔｄ１ ：補正累積稼働時間（感光体の摩耗度の一例）
Ｗｄ ：感光体摩耗度

Claims (6)

1. 像担持体を帯電させる帯電部の状態を、帯電電圧が印加されない非電圧印加状態およびそれぞれ異なる前記帯電電圧が印加される複数の電圧印加状態を含む複数の状態に切り替える制御部と、
   前記像担持体の稼働時間を計時する計時部と、
   前記像担持体の前記稼働時間を前記帯電部の状態ごとに重み付けして積算することにより前記像担持体の摩耗度を算出する摩耗度算出部と、を備える画像形成装置。
2. 算出された前記摩耗度に応じて、画像形成時に前記帯電部に印加する前記帯電電圧を補正する帯電電圧補正部を備える、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 現像剤の色ごとに設けられ連動して回転する複数の前記像担持体を備え、
   前記摩耗度算出部は、前記像担持体ごとに前記摩耗度を算出する、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電部は、前記像担持体に接触しつつ回転する帯電ローラーを備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体およびデータ記録媒体を含み当該画像形成装置の本体部に対して取り外し可能に装着されたドラムユニットと、
   前記像担持体の前記摩耗度の算出結果を前記ドラムユニットの前記データ記録媒体に記録するデータ記録部と、を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記像担持体が、正帯電単層有機感光体である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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