JP2017129632A - 転写装置、画像形成装置および寿命判断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】転写部材における部分的な抵抗ムラを検出することで、転写部材の寿命を正確に判断することが可能な転写装置、画像形成装置および寿命判断方法を提供する。【解決手段】転写装置は、トナー像を担持する像担持体と、像担持体との間で転写ニップを形成するために用いられる転写部材と、転写ニップを通過する用紙へ像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを転写部材に印加するバイアス印加部と、転写バイアスが印加された転写部材の電気的特性を検出する検出部と、検出部の検出結果に応じて電気的特性の変化量を算出し、算出した電気的特性の変化量に基づいて転写部材の寿命を判断する寿命判断部と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、転写装置、画像形成装置および寿命判断方法に関する。

一般に、電子写真プロセス技術を利用した画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体ドラム（像担持体）に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成する。そして、静電潜像が形成された感光体ドラムへ現像装置よりトナーを供給することにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。さらに、このトナー像を直接または間接的に用紙に転写させた後、定着ニップで加熱、加圧して定着させることにより用紙にトナー像を形成する。

感光体ドラムとの間で転写ニップを形成する転写部材に転写バイアスが印加されることで、感光体ドラムと転写部材との間に転写電界が発生し、帯電されたトナーが感光体ドラムから用紙側に移動する。このような転写部材は、長期間使用していくことでその抵抗値が変動する。転写部材の抵抗値変動が過剰になると、設定された転写バイアスを当該転写部材に印加しても、転写ニップを通過する用紙に適切にトナーを転写することができなくなる。

例えば、特許文献１には、転写部材の抵抗値の変動が過剰になった場合、転写部材全体の電気特性を検出することで転写部材の寿命を判断する技術が記載されている。

特開２００３−１９５７００号公報

しかしながら、転写部材に部分的に抵抗値の変動した箇所がある場合、転写バイアスを転写部材に印加すると、転写部材の抵抗値が低くなった部分に過剰に電流が流れるので、転写部材の部分的な劣化が進みやすい。そのため、抵抗値が低くなった部分と、抵抗値が低くなっていない部分との間における抵抗ムラが転写部材の寿命が進むにつれ大きくなりやすいので、用紙に印加される転写電荷にムラが生じてしまう。転写電荷にムラが生じると、画像不良が発生する問題が生じる。また、転写ベルト等の転写部材に用紙を静電吸着させた際に、転写電荷のムラが著しく大きくなることによって転写部材に対する用紙の分離不良が発生する問題が生じる。

また、特許文献１に記載の構成では、転写部材全体の電気特性を検出することにより、転写部材の寿命を判断するので、上記のような転写部材の部分的な抵抗ムラが発生した場合、正確に転写部材の寿命を判断することができない。

本発明の目的は、転写部材における部分的な抵抗ムラを検出することで、転写部材の寿命を正確に判断することが可能な転写装置、画像形成装置および寿命判断方法を提供することである。

本発明に係る転写装置は、
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体との間で転写ニップを形成するために用いられる転写部材と、
前記転写ニップを通過する用紙へ前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを前記転写部材に印加するバイアス印加部と、
前記転写バイアスが印加された前記転写部材の電気的特性を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて前記電気的特性の変化量を算出し、算出した前記電気的特性の変化量に基づいて前記転写部材の寿命を判断する寿命判断部と、
を備える。

本発明に係る画像形成装置は、
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体との間で転写ニップを形成するために用いられる転写部材と、
前記転写ニップを通過する用紙へ前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを前記転写部材に印加するバイアス印加部と、
前記転写バイアスが印加された前記転写部材の電気的特性を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて前記電気的特性の変化量を算出し、算出した前記電気的特性の変化量に基づいて前記転写部材の寿命を判断する寿命判断部と、
を備える。

本発明に係る寿命判断方法は、
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体との間で転写ニップを形成するために用いられる転写部材と、前記転写ニップを通過する用紙へ前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを前記転写部材に印加するバイアス印加部と、を備える転写装置の寿命判断方法であって、
前記転写バイアスが印加された前記転写部材の電気的特性を検出し、
検出結果に応じて前記電気的特性の変化量を算出し、算出した前記電気的特性の変化量に基づいて前記転写部材の寿命を判断する。

本発明によれば、転写部材における部分的な抵抗ムラを検出することで、転写部材の寿命を正確に判断することができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 感光体ドラムおよび転写ローラーを示す図である。 転写ニップ部分の拡大図である。 用紙の搬送方向における位置に対する用紙電位の一例を示す図である。 抵抗ムラの変化がうねり状である転写ローラーにおける印加電圧の変動の一例を示す図である。 図６における転写ローラーの劣化が進んだ状態における印加電圧の変動を示す図である。 一部分の抵抗値が他の部分の抵抗値より極端に小さくなった転写ローラーにおける印加電圧の変動の一例を示す図である。 図８における転写ローラーの劣化が進んだ状態における印加電圧の変動を示す図である。 図８における転写ローラーの劣化が進んだ状態における印加電圧の変動を示す図である。 転写バイアスの出力を小さくした後の転写ローラーにおける印加電圧の変動を示す図である。 画像形成装置における転写ローラーの寿命判断制御を実行するときの動作例の一例を示すフローチャートである。 転写ローラーの寿命判断制御の詳細動作の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す図である。図２は、本実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した直接転写方式のモノクロ画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム２１３上に形成されたＫ成分（ブラック）のトナー像を用紙に直接転写することにより画像を形成する。

図１、２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１１、操作表示部１２、画像処理部１３、画像形成部２０、給紙部１４、排紙部１５、用紙搬送部１６、制御部１７、バイアス印加部８０及び電圧検出部８１を備える。

制御部１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１７１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１７２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１７３等を備える。ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７２又は記憶部１８２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１７３に展開し、展開したプログラムと協働して、画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。

通信部１８１は、例えばＮＩＣ（Network Interface Card）、ＭＯＤＥＭ（MOdulator-DEModulator）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の各種インターフェースを有する。

記憶部１８２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。記憶部１８２には、例えば各ブロックの動作を制御する際に参照されるルックアップテーブルが格納される。

制御部１７は、通信部１８１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１７は、例えば、外部の装置から送信されたページ記述言語（ＰＤＬ：Page Description Language）による画像データ（入力画像データ）を受信し、これに基づいて用紙に画像を形成させる。

画像読取部１１は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１１及び原稿画像走査装置１１２（スキャナー）等を備える。

自動原稿給紙装置１１１は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿の画像（両面を含む）を連続して読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１１２は、自動原稿給紙装置１１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサーの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１１は、原稿画像走査装置１１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部１３において所定の画像処理が施される。

操作表示部１２は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部１２１及び操作部１２２として機能する。表示部１２１は、制御部１７から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部１２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１７に出力する。表示部１２１は、本発明の「報知部」に対応する。

画像処理部１３は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部１３は、制御部１７の制御下で、階調補正データに基づいて階調補正を行う。また、画像処理部１３は、入力画像データに対して、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部２０が制御される。

画像形成部２０は、入力画像データに基づいて、Ｋ成分のトナーによるトナー像を形成するためのトナー像形成部２１、トナー像形成部２１により形成されたトナー像を用紙に転写する転写部２２、及び用紙に転写されたトナー像を定着する定着部２３等を備える。

トナー像形成部２１は、露光装置２１１、帯電装置２１２、感光体ドラム２１３、現像装置２１４及びドラムクリーニング装置２１５等を備える。

感光体ドラム２１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

帯電装置２１２は、例えばスコロトロン帯電装置やコロトロン帯電装置等のコロナ放電発生器で構成される。帯電装置２１２は、コロナ放電によって感光体ドラム２１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置２１１は、例えば複数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が直線状に配列されたＬＥＤアレイ、個々のＬＥＤを駆動するためのＬＰＨ駆動部（ドライバーＩＣ）、及びＬＥＤアレイからの放射光を感光体ドラム２１３上に結像させるレンズアレイ等を有するＬＥＤプリントヘッドで構成される。ＬＥＤアレイの１つのＬＥＤが、画像の１ドットに対応する。制御部１７によってＬＰＨ駆動部が制御されることにより、ＬＥＤアレイに所定の駆動電流が流れ、特定のＬＥＤが発光する。

露光装置２１１は、感光体ドラム２１３に対してモノクロ画像に対応する光を照射する。光の照射を受けて感光体ドラム２１３の電荷発生層で発生した正電荷が電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム２１３の表面電荷（負電荷）が中和される。これにより、感光体ドラム２１３の表面には、周囲との電位差により静電潜像が形成される。

現像装置２１４は、Ｋ成分の現像剤（例えばトナーと磁性キャリアーとからなる二成分現像剤）を収容する。現像装置２１４は、感光体ドラム２１３の表面にＫ成分のトナーを付着させることにより、静電潜像を可視化してトナー像を形成する。具体的には、現像剤担持体（現像ローラー）に現像バイアスが印加され、感光体ドラム２１３と現像剤担持体との間に電界が形成される。

ドラムクリーニング装置２１５は、感光体ドラム２１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、転写後に感光体ドラム２１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

転写部２２は、転写ベルト２２１、転写ローラー２２２及び複数の支持ローラー２２３等を備える。転写ベルト２２１及び転写ローラー２２２は、本発明の「転写部材」に対応する。

転写ベルト２２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー２２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー２２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。駆動ローラーが回転することにより、転写ベルト２２１が走行し、一定速度で用紙が搬送される。

転写ローラー２２２は、感光体ドラム２１３に対向して、転写ベルト２２１の内周面側に配置される。転写ベルト２２１を挟んで、転写ローラー２２２が感光体ドラム２１３に圧接されることにより、感光体ドラム２１３から用紙へトナー像を転写するための転写ニップが形成される。

バイアス印加部８０は、転写ローラー２２２の芯金２２２Ａ（図４参照）に接続される。制御部１７によってバイアス印加部８０の出力、つまり、転写バイアスが制御されることにより、転写ローラー２２２から感光体ドラム２１３に所定の転写電流が流れるようになっている。

電圧検出部８１は、転写ベルト２２１における電圧を検出する。電圧検出部８１は、バイアス印加部８０により転写バイアスを転写ローラー２２２に印加することによる転写ベルト２２１の印加電圧を検出し、制御部１７に出力する。電圧検出部８１は、本発明の「検出部」に対応する。

用紙が転写ニップを通過する際、感光体ドラム２１３上のトナー像が用紙に転写される。具体的には、転写ローラー２２２に、バイアス印加部８０により転写バイアスを印加し、用紙の裏面側、つまり、転写ベルト２２１と当接する側にトナーと逆極性の電荷（正電荷）を付与することにより、トナー像は用紙に静電的に転写される。トナー像が転写された用紙は定着部２３に向けて搬送される。

定着部２３は、用紙の定着面、つまり、トナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部２３１、用紙の裏面、つまり、定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部２３２及び定着面側部材を加熱する加熱源２３３等を備える。

トナー像が転写され、通紙経路に沿って搬送されてきた用紙は、定着部２３を通過する際に加熱、加圧される。これにより、用紙にトナー像が定着する。

給紙部１４は、給紙トレイ部１４１及び手差し給紙部１４２を有する。給紙トレイ部１４１には、坪量やサイズ等に基づいて識別された枚葉紙（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された紙種ごとに収容される。給紙部１４は、給紙トレイ部１４１又は手差し給紙部１４２から給紙された用紙を用紙搬送部１６に送り込む。

排紙部１５は、排紙ローラー部１５１等を有し、用紙搬送部１６から送出された用紙を機外に排紙する。用紙搬送部１６は、主搬送部１６１、スイッチバック搬送部１６２及び裏面印刷用搬送部１６３等を備える。

給紙部１４から給紙された用紙は、主搬送部１６１によって画像形成部２０に搬送される。そして、用紙が転写ニップを通過する際、感光体ドラム２１３上のトナー像が用紙の第１面（表面）に一括して転写され、定着部２３において定着処理が施される。画像が形成された用紙は、排紙部１５により機外に排紙される。用紙の両面に画像を形成する場合、第１面に画像が形成された用紙はスイッチバック搬送部１６２に送出され、裏面印刷用搬送部１６３を通って主搬送部１６１に戻ることにより反転されて、第２面（裏面）に画像が形成される。

ところで、図３および図４に示すように、例えば転写ローラー２２２のローラー部２２２Ｂにおいて部分的に抵抗値が他の部分より小さい低抵抗部Ｘがある場合、バイアス印加部８０により転写ローラー２２２に転写バイアスを印加すると、低抵抗部Ｘには、その他の部分よりも大きい電流が流れる。そのため、転写ローラー２２２の低抵抗部Ｘは、その他の部分と比べて劣化が進みやすいので、低抵抗部Ｘとその他の部分とにおける抵抗ムラは、転写ローラー２２２の劣化が進むにつれて大きくなる。

図５は、用紙の搬送方向における位置に対する用紙の電位を示す図である。実線Ｅは、用紙の搬送方向における位置毎の検出電位を示している。このように転写ローラー２２２の劣化が進むと、図５に示すように、用紙Ｓの電位が低抵抗部Ｘに対応した部分のみが飛び抜けて大きくなってしまう。そのため、用紙に転写される転写電荷にムラが生じ、画像不良が発生する。また、転写電荷におけるムラが著しく大きくなると、転写ベルト２２１に用紙を静電吸着させた際に、転写ベルト２２１と用紙とにおいて分離不良が発生する。

そこで、本実施の形態では、制御部１７が、電圧検出部８１により検出された電圧値の変化量を算出して、当該変化量に応じて転写ローラー２２２および転写ベルト２２１の寿命を判断する。以下、制御部１７における転写ローラー２２２および転写ベルト２２１の寿命判断について具体的に説明する。

なお、以下の説明では、転写ローラー２２２および転写ベルト２２１を単に「転写部材」ともいう。また、感光体ドラム２１３、転写ベルト２２１、転写ローラー２２２、バイアス印加部８０、電圧検出部８１および制御部１７は、本発明の「転写装置」に対応し、制御部１７は、本発明の「寿命判断部」に対応する。

制御部１７は、非作像時に、転写ローラー２２２、転写ベルト２２１および感光体ドラム２１３を駆動させ、バイアス印加部８０により一定の転写バイアスを転写ローラー２２２に印加させる。

制御部１７は、電圧検出部８１により、一定時間の間、転写ローラー２２２および転写ベルト２２１の印加電圧を一定周期で複数回検出する。具体的には、制御部１７は、一定時間内において、転写ベルト２２１が所定距離走行する毎に、転写ニップ内における転写ベルト２２１の印加電圧の検出値を電圧検出部８１から取得する。印加電圧は、本発明の「電気的特性」に対応する。

一定時間は、転写ローラー２２２および転写ベルト２２１のうち周長の長い方の転写部材である転写ベルト２２１が１周以上する時間に設定される。所定距離は、転写部材の周面における抵抗値を不足なく検出する必要があるので、転写ローラー２２２および転写ベルト２２１の所定部分が転写ニップを通過する時間よりも短い周期で移動する距離に設定される。

制御部１７は、測定した印加電圧Ｖ_ｎと、その印加電圧Ｖ_ｎの１つ前に測定した印加電圧Ｖ_ｎ−１との差分の絶対値を電圧変化量ΔＶ_ｎとして算出する。なお、ｎは、任意の自然数であり、Ｖ_ｎは、一定時間内においてｎ回目に検出された印加電圧のことを示している。また、印加電圧Ｖ_ｎは、本発明の「第１電気的特性」に対応し、印加電圧Ｖ_ｎ−１は、本発明の「第２電気的特性」に対応する。

制御部１７は、一定時間内に検出された複数の電圧変化量ΔＶ_ｎのうち、最大値となるものを選択する。制御部１７は、電圧変化量の絶対値の最大値ΔＶ_ｍａｘ（以下、単に「電圧変化量の最大値」ともいう。）を、予め設定されている第１判断値ＴＨ１（例えば、２Ｖ）と比較する。制御部１７は、第１判断値ＴＨ１より大きい場合、転写部材の部分的な抵抗変化量が大きいとして、転写部材が寿命であると判断する。電圧変化量は、本発明の「電気的特性の変化量」に対応する。

図６〜９を参照しながら詳細に説明する。
まず、転写ローラー２２２の回転方向における抵抗ムラの変化がうねり状である転写ローラー２２２についての例を説明する。なお、図６〜９における転写ニップに相当する転写ローラー２２２の走行距離は、２ｍｍである。

図６は、抵抗ムラの変化がうねり状である転写ローラー２２２における印加電圧の変動の一例を示す図であり、図７は、図６における転写ローラー２２２の劣化が進んだ状態における印加電圧の変動を示す図である。

また、図６〜１１における実線Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６は、転写ローラー２２２の走行距離に対する印加電圧の測定値を示し、図６〜１１における破線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６は、転写ローラー２２２の走行距離に対する電圧変化量ΔＶ_ｎを示している。また、図６〜１１における一点鎖線ＴＨ１は、第１判断値ＴＨ１であり、絶対値であることを考慮して、正と負の値に各１つずつ図示している。

図６に示すように、印加電圧の測定値、つまり、転写ローラー２２２の抵抗ムラが全体として緩やかである場合、そのときの電圧変化量ΔＶ_ｎは小さくなる。これは、転写ローラー２２２全体の抵抗ムラが緩やかであると、転写ローラー２２２の回転方向において隣り合う部分の抵抗値の変動量が小さくなるからである。図６の場合、電圧変化量は、第１判断値ＴＨ１よりも小さいので、制御部１７は、転写ローラー２２２が寿命であると判断しない。

この転写ローラー２２２の劣化が進んだ場合、図７に示すように、印加電圧はその最大値と最小値との差が大きくなるが、緩やかな周期で印加電圧が変動するので、転写ローラー２２２の回転方向において隣り合う部分の抵抗値の変動量は大きくなりにくい。

そのため、抵抗ムラの変化がうねり状である転写ローラー２２２においては、多少転写ローラー２２２の劣化が進んで印加電圧の最大値と最小値の差が大きくなっても、画像不良が発生しにくい。図７の場合、図６の場合と同様に、電圧変化量ΔＶ_ｎは、第１判断値ＴＨ１よりも小さいので、制御部１７は、転写ローラー２２２が寿命であると判断しない。

次に、一部分の抵抗値が他の部分の抵抗値より極端に小さくなった転写ローラー２２２についての例について説明する。図８は、一部分の抵抗値が他の部分の抵抗値より極端に小さくなった転写ローラー２２２における印加電圧の変動の一例を示す図であり、図９は、図８における転写ローラー２２２の劣化が進んだ状態における印加電圧の変動を示す図である。

図８，９に示すように、一部分の抵抗値が他の部分の抵抗値より極端に小さくなった転写ローラー２２２の場合、抵抗値変動が大きい部分と、その隣り合う部分との抵抗値変動量、つまり、部分的な抵抗ムラが大きいので、当該部分での電圧変化量ΔＶ_ｎが大きくなりやすい。転写ローラー２２２の劣化が進むと、その電圧変化量ΔＶ_ｎがさらに大きくなりやすい。

図７と図９を比較すると、印加電圧の最大値と最小値の差については、略同じであるものの、抵抗ムラが緩やかな分、電圧変化量ΔＶ_ｎも緩やかになる図７に対して、瞬間的な抵抗値の変動が大きい図９においては、その抵抗値変動が大きい部分については、電圧変化量ΔＶ_ｎが大きくなりやすい。そのため、一部分における抵抗値が他の部分の抵抗値よりも小さくなった転写ローラー２２２の場合、電圧変化量ΔＶ_ｎが第１判断値ＴＨ１を超えやすく、画像不良が発生しやすい。

ここで、転写部材全体の電気特性により、転写部材の寿命を判断する構成の場合、一部分における電圧変化が大きくても、転写部材全体で判断するので、このような部分的な抵抗ムラが発生する場合においては正確に転写部材の寿命を判断することができない。しかし、本実施の形態では、このような部分的な抵抗ムラについても、正確に識別できるので、正確に転写部材の寿命を判断することができる。

また、転写部材に部分的な抵抗ムラがある場合、電圧変化量ΔＶ_ｎが第１判断値ＴＨ１を超えやすいので、より早期に転写部材の寿命を検出するのが望ましい。図１０は、図８における転写ローラー２２２の劣化が進んだ状態における印加電圧の変動を示す図である。図１０における二点鎖線ＴＨ２は、第２判断値ＴＨ２であり、絶対値であることを考慮して、正と負の値に各１つずつ図示している。

そのため、図１０に示すように、制御部１７は、電圧変化量ΔＶ_ｎが第１判断値ＴＨ１よりも絶対値の小さい第２判断値ＴＨ２（例えば、１Ｖ）以上となった場合、転写部材の寿命が近いと判断する。制御部１７は、転写部材の寿命が近いと判断した場合、電圧変化量ΔＶ_ｎがいつ第１判断値ＴＨ１以上となるかを予測する。

具体的には、制御部１７は、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘ及びそのときの転写部材の耐久カウント値である印刷枚数を記憶部１８２に記憶させる。そして、制御部１７は、これまでに記憶した印刷枚数および電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘとから、印刷枚数に対する電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘの変化の割合を算出し、当該変化の割合から電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１に達する印刷枚数を予測する。

制御部１７は、転写部材の寿命が近いと判断した場合、転写部材の寿命が近い旨を示す情報を通信部１８１に出力する。具体的には、制御部１７は、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１に達する印刷枚数を通信部１８１に出力する。通信部１８１は、外部、つまり、転写部材を交換する業者に当該情報を通知する。これにより、適切な時期に転写部材を交換することが可能となる。

また、第１判断値ＴＨ１および第２判断値ＴＨ２は、変更可能な値とすることができ、ユーザーの要求する画質のレベルに応じて適宜設定することができる。

制御部１７は、転写部材が交換される前に、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１に達した場合、転写部材の交換を促す警告指令を表示部１２１に出力する。表示部１２１は、当該警告指令を受け取った場合、転写部材の交換を促す報知を表示する。これにより、適切なタイミングでユーザーに転写部材の交換を促すことができる。

また、制御部１７は、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１より小さくなるような転写バイアスになるようにバイアス印加部８０を制御する。図１１は、転写バイアスの出力を小さくした後の転写ローラー２２２における印加電圧の変動を示す図である。

例えば、図９において、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１に達したとき、設定された転写バイアスにおける印加電圧は、１６００Ｖであるが、図１１に示すように、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１に達した後は、制御部１７は、転写部材の印加電圧が小さくなるように転写バイアスを設定する。具体的には、制御部１７は、転写バイアスを一定量（例えば、転写バイアスが１００μＡである場合、１０μＡ）小さくする制御を実行する。

これにより、転写バイアスにおける印加電圧が１２００Ｖとなり、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが小さくなるので、転写部材が寿命になったと判断された後、転写部材が交換される前において、画像不良が発生するのを抑制することができる。

なお、制御部１７は、転写バイアスを小さくする制御を実行する場合、画像不良が発生しない程度に転写バイアスの大きさを調節するようにバイアス印加部８０を制御すると良い。

ところで、本実施の形態では、転写部材が、転写ローラー２２２および転写ベルト２２１といった複数の部材からなるので、転写ニップにおける電圧変化量ΔＶ_ｎを測定する場合、転写ローラー２２２および転写ベルト２２１の双方の電圧変化量ΔＶ_ｎを合算した変化量を測定することになる。そのため、一方の部材の劣化量が他方の部材の劣化量に対して著しく大きい場合、両方の部材を交換してしまうのは、コストの観点から好ましくない。

そのため、本実施の形態では、制御部１７は、測定した電圧変化量ΔＶ_ｎの周期を算出し、当該周期から電圧変化量ΔＶ_ｎが大きくなっている部材を特定し、特定した転写部材の寿命を判断する。具体的には、制御部１７は、例えば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）等の周波数解析といった公知の解析方法を行うことにより、劣化の大きい転写部材を特定することが可能である。

以上のような制御部１７を備えた画像形成装置１における転写ローラー２２２の寿命判断制御を実行するときの動作例について説明する。図１２は、画像形成装置１における転写ローラー２２２の寿命判断制御を実行するときの動作例の一例を示すフローチャートである。図１２における処理は、例えば、寿命判断制御の実行指示を受け付けたときに実行される。なお、制御部１７は、寿命判断制御を実行する際に、寿命判断制御において用いる電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘを初期化する。

図１２に示すように、制御部１７は、感光体ドラム２１３および転写部材を駆動させ、転写バイアスをＯＮにする（ステップＳ１０１）。次に、制御部１７は、印加電圧Ｖ_ｎを測定する（ステップＳ１０２）。次に、制御部１７は、電圧変化量ΔＶ_ｎを算出する（ステップＳ１０３）。

制御部１７は、本制御で用いる電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘと算出した電圧変化量ΔＶ_ｎを比較し、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが電圧変化量ΔＶ_ｎより小さいか否かについて判定する（ステップＳ１０４）。判定の結果、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが電圧変化量ΔＶ_ｎ以上である場合（ステップＳ１０４、ＮＯ）、処理はステップＳ１０６に遷移する。一方、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが電圧変化量ΔＶ_ｎより小さい場合（ステップＳ１０４、ＹＥＳ）、制御部１７は、本制御で用いる電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘを算出した電圧変化量ΔＶ_ｎに更新する（ステップＳ１０５）。

次に、制御部１７は、測定開始後、転写部材が１周以上する間、印加電圧を測定したか否かについて判定する（ステップＳ１０６）。判定の結果、制御部１７は、測定開始後、転写部材が１周以上していない場合（ステップＳ１０６、ＮＯ）、処理はステップＳ１０２に遷移する。一方、制御部１７は、測定開始後、転写部材が１周以上した場合（ステップＳ１０６、ＹＥＳ）、そのときの印刷枚数と電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘを記憶部１８２に記憶させる（ステップＳ１０７）。

次に、制御部１７は、転写部材の寿命判断制御を実行する（ステップＳ１０８）。制御部１７は、ステップＳ１０８の後、感光体ドラム２１３および転写部材を停止させ、転写バイアスをＯＦＦとし（ステップＳ１０９）、本制御を終了する。

次に、転写ローラー２２２の寿命判断制御（図１２のステップＳ１０８）の詳細動作例の一例について説明する。図１３は、転写ローラー２２２の寿命判断制御の詳細動作例の一例を示すフローチャートである。

図１３に示すように、制御部１７は、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第２判断値ＴＨ２以上であるか否かについて判定する（ステップＳ２０１）。判定の結果、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第２判断値ＴＨ２未満である場合（ステップＳ２０１、ＮＯ）、制御部１７は、本制御を終了する。一方、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第２判断値ＴＨ２以上である場合（ステップＳ２０１、ＹＥＳ）、制御部１７は、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１以上であるか否かについて判定する（ステップＳ２０２）。

判定の結果、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１以上である場合（ステップＳ２０２、ＹＥＳ）、制御部１７は、通信部１８１を制御して転写部材が寿命に達したことを外部に通知する（ステップＳ２０３）。次に、制御部１７は、転写バイアスを一定量小さくする（ステップＳ２０４）。

次に、制御部１７は、転写部材における印加電圧Ｖ_ｎを測定する（ステップＳ２０５）。次に、制御部１７は、電圧変化量ΔＶ_ｎを算出する（ステップＳ２０６）。次に、制御部１７は、記憶部１８２に記憶された電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが電圧変化量ΔＶ_ｎより小さいか否かについて判定する（ステップＳ２０７）。

判定の結果、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが電圧変化量ΔＶ_ｎ以上である場合（ステップＳ２０７、ＮＯ）、処理はステップＳ２０９に遷移する。一方、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが電圧変化量ΔＶ_ｎより小さい場合（ステップＳ２０７、ＹＥＳ）、制御部１７は、記憶部における電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘを電圧変化量ΔＶ_ｎに更新する（ステップＳ２０８）。

次に、制御部１７は、測定開始後、転写部材が１周以上する間、印加電圧を測定したか否かについて判定する（ステップＳ２０９）。判定の結果、測定開始後、転写部材が１周以上していない場合（ステップＳ２０９、ＮＯ）、処理はステップＳ２０５に遷移する。一方、測定開始後、転写部材が１周以上した場合（ステップＳ２０９、ＹＥＳ）、制御部１７は、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１より小さいか否かについて判定する（ステップＳ２１０）。

判定の結果、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１以上である場合（ステップＳ２１０、ＮＯ）、処理はステップＳ２０４に遷移する。一方、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１より小さい場合（ステップＳ２１０、ＹＥＳ）、制御部１７は、転写バイアスを変更する（ステップＳ２１１）。

ステップＳ２０２の判定に戻って、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１より小さい場合（ステップＳ２０２、ＮＯ）、制御部１７は、印加電圧を周波数解析して抵抗ムラの周期を算出する（ステップＳ２１２）。

次に、制御部１７は、周波数解析結果から劣化の進んだ転写部材を特定する（ステップＳ２１３）。次に、制御部１７は、特定した転写部材の印刷枚数に対する電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘの変化の割合を算出する（ステップＳ２１４）。次に、制御部１７は、当該変化の割合から電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１に達する印刷枚数を予測する（ステップＳ２１５）。

次に、制御部１７は、通信部１８１を制御して転写部材が寿命に達する印刷枚数を外部に通知する（ステップＳ２１６）。ステップＳ２１１およびステップＳ２１６の後、画像形成装置１は、本制御を終了する。

以上、詳しく説明したように、本実施の形態における画像形成装置１は、トナー像を担持する感光体ドラム２１３と、感光体ドラム２１３との間で転写ニップを形成するために用いられる転写ローラー２２２および転写ベルト２２１と、転写ニップを通過する用紙へ感光体ドラム２１３上のトナー像を転写するための転写バイアスを転写ローラー２２２に印加するバイアス印加部８０と、転写ニップの範囲において、転写バイアスが印加された転写ローラー２２２および転写ベルト２２１の電圧を検出する電圧検出部８１と、電圧検出部８１が検出した電圧を一定周期で複数回取得し、電圧検出部８１から取得した電圧変化量ΔＶ_ｎに応じて転写部材の寿命を判断する制御部１７と、を備える。

このように構成した本実施の形態によれば、転写部材において部分的な抵抗ムラがあった場合でも、当該抵抗ムラにおける電圧変化量ΔＶ_ｎを正確に識別することができるので、転写部材の寿命を正確に判断することができる。そのため、抵抗ムラの影響で生じる転写電荷のムラによる画像不良が発生するのを抑制できるとともに、転写ベルト２２１に用紙を静電吸着させた際に、転写電荷のムラが著しく大きくなることによる転写ベルト２２１と用紙との分離不良が発生するのを抑制することができる。

また、転写部材の寿命を正確に判断できるので、適切なタイミングでユーザーに転写部材の交換を促すことができる。

また、転写部材の所定部分が転写ニップを通過する時間よりも短い周期で転写部材の印加電圧を取得するので、転写部材上で不足なく劣化した箇所を検出することができる。

また、電圧変化量ΔＶ_ｎを転写部材の回転方向で隣り合う部分における電圧値から算出するので、部分的な抵抗ムラを正確に検出することができる。

また、印刷枚数に対する電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘの変化の割合から、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１に達する印刷枚数を予測するので、正確な転写部材の交換時期を外部に通知することができる。

また、電圧変化量ΔＶ_ｎの周期により電圧変化量ΔＶ_ｎの大きくなった転写部材を特定するので、劣化の進んでいない転写部材が無駄に交換されるのを抑制することができる。

また、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが第１判断値ＴＨ１以上となった後、転写部材が交換されるまで、電圧変化量の最大値ΔＶ_ｍａｘが小さくなるように転写バイアスを制御するので、転写部材が交換されるまでに、画像不良等の不具合が発生するのを抑制することができる。

なお、上記実施の形態では、電気的特性の一例として電圧を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、転写バイアスが電圧である場合、電流としても良い。また、取得した電圧又は電流から算出した抵抗値を電気的特性としても良い。

また、上記実施の形態では、転写ベルト２２１が所定距離走行する毎に転写ニップ内における転写ベルト２２１の印加電圧の検出値を電圧検出部８１から取得していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、所定時間毎に転写ニップ内における転写ベルト２２１の印加電圧を電圧検出部８１から取得しても良い。所定時間は、転写ローラー２２２および転写ベルト２２１の所定部分が転写ニップを通過する時間よりも短い周期に設定される。

また、上記実施の形態では、転写部材の所定部分が転写ニップを通過する時間よりも短い周期で取得した転写ベルト２２１の印加電圧を用いて電圧変化量を算出していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、常時転写ベルト２２１の印加電圧の検出値を取得して、その取得期間における一定間隔毎の転写ベルト２２１の印加電圧を用いて電圧変化量を算出しても良い。

また、上記実施の形態では、抵抗値変動が生じた部分が、その他の部分よりも抵抗値が低くなったものを例示したが、本発明では、抵抗値変動が生じた部分がその他の部分よりも抵抗値が高くなったものにおいても適用可能である。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 画像形成装置
１７ 制御部
２２ 転写部
８０ バイアス印加部
８１ 電圧検出部
２１３ 感光体ドラム
２２１ 転写ベルト
２２２ 転写ローラー

Claims (16)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体との間で転写ニップを形成するために用いられる転写部材と、
   前記転写ニップを通過する用紙へ前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを前記転写部材に印加するバイアス印加部と、
   前記転写バイアスが印加された前記転写部材の電気的特性を検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に応じて前記電気的特性の変化量を算出し、算出した前記電気的特性の変化量に基づいて前記転写部材の寿命を判断する寿命判断部と、
   を備える転写装置。
2. 前記転写部材は、回転体からなり、
   前記検出部は、前記転写部材が１周以上する間、前記電気的特性を検出する、
   請求項１に記載の転写装置。
3. 前記電気的特性の変化量は、前記検出部により検出された第１電気的特性と、前記第１電気的特性が検出される１回前に前記検出部により検出された第２電気的特性との差分に基づく量である、
   請求項２に記載の転写装置。
4. 前記寿命判断部は、前記電気的特性の変化量の最大値に基づいて、前記転写部材の寿命を判断する、
   請求項３に記載の転写装置。
5. 前記寿命判断部は、前記電気的特性の変化量の絶対値の最大値が、前記転写部材の寿命を判断する第１判断値よりも絶対値の小さい第２判断値以上となったとき、印刷枚数に対する前記電気的特性の変化量の絶対値の最大値の変化の割合を算出し、当該変化の割合に応じて、前記電気的特性の変化量の絶対値の最大値が前記第１判断値に達する印刷枚数を予測する、
   請求項４に記載の転写装置。
6. 前記転写部材は、複数の転写部材からなり、
   前記検出部は、前記複数の転写部材のうち、最も周長の長い転写部材が１周以上する間で前記電気的特性を検出する、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の転写装置。
7. 前記寿命判断部は、前記電気的特性の変化量の周期を算出し、前記周期から前記電気的特性の変化量が大きくなっている前記転写部材を特定し、特定した転写部材の寿命を判断する、
   請求項６に記載の転写装置。
8. 前記寿命判断部は、前記転写部材が寿命であると判断した場合、前記転写バイアスを小さくするように前記バイアス印加部を制御する、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の転写装置。
9. 前記寿命判断部は、前記転写部材が交換されるまで、前記電気的特性の変化量の最大値が小さくなるような前記転写バイアスとなるように前記バイアス印加部を制御する、
   請求項８に記載の転写装置。
10. 前記電気的特性は、前記転写部材に印加される電圧である、
    請求項１〜９の何れか１項に記載の転写装置。
11. 前記電気的特性は、前記転写部材に印加される電流である、
    請求項１〜９の何れか１項に記載の転写装置。
12. 前記電気的特性は、前記転写部材の抵抗である、
    請求項１〜９の何れか１項に記載の転写装置。
13. トナー像を担持する像担持体と、
    前記像担持体との間で転写ニップを形成するために用いられる転写部材と、
    前記転写ニップを通過する用紙へ前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを前記転写部材に印加するバイアス印加部と、
    前記転写バイアスが印加された前記転写部材の電気的特性を検出する検出部と、
    前記検出部の検出結果に応じて前記電気的特性の変化量を算出し、算出した前記電気的特性の変化量に基づいて前記転写部材の寿命を判断する寿命判断部と、
    を備える画像形成装置。
14. 前記転写部材の交換を促す報知をする報知部を備える、
    請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 外部へ前記転写部材の寿命が近い旨を示す情報を通信する通信部を備える、
    請求項１３または請求項１４に記載の画像形成装置。
16. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体との間で転写ニップを形成するために用いられる転写部材と、前記転写ニップを通過する用紙へ前記像担持体上のトナー像を転写するための転写バイアスを前記転写部材に印加するバイアス印加部と、を備える転写装置の寿命判断方法であって、
    前記転写バイアスが印加された前記転写部材の電気的特性を検出し、
    検出結果に応じて前記電気的特性の変化量を算出し、算出した前記電気的特性の変化量に基づいて前記転写部材の寿命を判断する寿命判断方法。

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