JP2016206391A - 画像形成装置 - Google Patents
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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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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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