JP2019158948A - 画像形成装置および寿命予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラーの寿命を正確に予測することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置１００は、帯電ローラー１１の表面状態を示すパッチ画像ＰＩを生成し、パッチ画像ＰＩの濃度分布を示すマップを生成し、マップに基づいてクラック筋ＣＲｔの先端Ｔと基準線Ｚとの間の距離Ｄを求め、その距離Ｄと印写部１００ａの稼働量Ｐとの関係に基づいて帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxを予測する。したがって、帯電ローラー１１の寿命を正確に予測することができる。【選択図】図５

Description

この発明は画像形成装置および寿命予測方法に関し、特に、像担持体の表面を帯電させる帯電ローラーを備えた画像形成装置と、帯電ローラーの寿命を予測する寿命予測方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電手段によって感光体（像担持体）の表面を所定電位に一様に帯電させ、露光手段によって露光して感光体の表面に静電潜像を形成し、現像器によって静電潜像を現像してトナー像を形成し、そのトナー像を記録部材に転写および定着させ、清掃部材によって感光体に残留するトナーを除去する。

近年では環境への配慮から帯電手段として、オゾンの発生量の少ない帯電ローラーが用いられる。帯電ローラーの両端はバネによって感光体に圧接されるので、帯電ローラーの端部への圧力が大きくなり、端部でクラック(ひび割れ)が発生する。このクラックは、帯電ローラーの使用に伴って徐々に長くなる。

帯電ローラーのうちのクラック部は、感光体を十分に帯電させることができない。したがって、帯電ローラーの中央部であって画像に対応する領域にクラックが進行すると、画像不良が発生し、帯電ローラーを新品と交換する必要がある。

この対策として、特開２０１７−１１１３９５号公報（特許文献１）には、帯電ローラーの端部と中央部との間に溝を設けることにより、帯電ローラーの中央部にクラックが進行することを防止する技術が開示されている。

また特開２０１７−１１６７３１号公報（特許文献２）には、帯電ローラーの一周分の長さのパッチ画像を形成し、そのパッチ画像の濃度分布を検出し、濃度の最大値と最小値との差がしきい値を超えた場合にクラックが発生したと判別する技術が開示されている。

さらに特開２０１７−１６７２６６号公報（特許文献３）には、帯電ローラーと感光体の間に流れる電流の変動幅を検出し、その検出結果に基づいて、クラックの発生を検出し、画像不良の発生を抑制し、帯電ローラーの寿命を予測する技術が開示されている。

特開２０１７−１１１３９５号公報 特開２０１７−１１６７３１号公報 特開２０１７−１６７２６６号公報

しかし、特許文献１，２には、帯電ローラーの寿命を予測する技術は何ら開示されていない。また、特許文献３では、帯電ローラーおよび感光体間の電流の変動幅に基づいて帯電ローラーの寿命を予測するので、感光体表面の状態（摩耗、トナー成分のフィルミング、異物の付着など）、温度、湿度などの影響を受け易く、寿命予測の精度が低下する恐れがあった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、帯電ローラーの寿命を正確に予測することが可能な画像形成装置および寿命予測方法を提供することである。

この発明に係る画像形成装置は、回転駆動される像担持体、像担持体に押圧される帯電ローラー、帯電ローラーに電圧を印加して像担持体の表面を帯電させる電源、像担持体の表面を露光させる露光部、および像担持体の表面をトナーを用いて現像する現像器を含む印写部と、帯電ローラーの表面状態を示す画像情報を取得する画像取得部と、画像情報に基づいて、帯電ローラーの表面に発生したクラックの位置情報を検出する位置検出部と、位置情報に基づいて帯電ローラーの寿命を予測する予測部とを備えたものである。

好ましくは、画像取得部は、クラックを検出するクラック検出モード時に、印写部を制御して帯電ローラーの表面状態を示すパッチ画像を生成するパッチ生成部と、パッチ画像の濃度分布を検出する光センサーと、光センサーの検出結果に基づいて画像情報を生成する情報処理部とを含む。

また好ましくは、印写部は、像担持体の表面に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトを含み、パッチ画像は、像担持体の表面に形成されて中間転写ベルトの表面に転写され、光センサーは、中間転写ベルトの表面に対向して設けられ、帯電ローラーの長さ方向に対応するパッチ画像の幅方向の濃度分布を検出し、情報処理部は、光センサーの出力信号に基づき、パッチ画像全体の濃度分布マップを画像情報として作成する。

好ましくは、パッチ生成部は、電源を制御して帯電ローラーに直流電圧のみを印加させる。

また好ましくは、パッチ生成部は、電源を制御して帯電ローラーに直流電圧および交流電圧を印加させ、交流電圧のピーク間電圧を記録部材にトナー像を印刷する場合よりも低い値に設定する。

また好ましくは、パッチ生成部は、印写部を制御し、像担持体の表面にかぶりトナーを付着させてパッチ画像を生成する。

好ましくは、画像取得部は、クラックを検出するクラック検出モード時に、帯電ローラーの表面の画像を撮影する撮像部と、撮像部によって撮影された画像に基づいて画像情報を生成する情報処理部とを含む。

好ましくは、位置検出部は、画像情報を画像解析して位置情報を検出する。
また好ましくは、位置検出部は、画像情報において、所定の濃度を有し、かつ所定の長さを有する部分をクラックと判別する。

好ましくは、クラックは徐々に伸長し、帯電ローラーの長手方向の予め定められた位置には帯電ローラーの円周方向に延びる基準線が予め設定されており、位置情報は、クラックの伸長方向におけるクラックの先端と基準線との間の距離である。

また好ましくは、クラックは帯電ローラーの長手方向の端部に発生し、基準線は、帯電ローラーの端部と帯電ローラーの長手方向の中央部との間の境界線であり、クラックの先端は、クラックの両端のうちの、帯電ローラーの中央部側の端である。

また好ましくは、記録部材に転写されるトナー像は像担持体の長手方向の中央部である画像形成領域に形成され、帯電ローラーの中央部は、像担持体の画像形成領域に対応する部分である。

好ましくは、予測部は、クラックの先端が基準線に到達するときに帯電ローラーの寿命が尽きると判別する。

また好ましくは、位置検出部は、印写部の稼働量が互いに異なる複数の時点の各々で位置情報を検出し、予測部は、それぞれ複数の時点で検出された複数の位置情報と、それぞれ複数時点における複数の稼働量とに基づいて、クラックの先端が基準線に到達する最大稼働量を求め、その最大稼働量と現在の稼働量とに基づいて帯電ローラーの寿命が末期であるか否かを判別する。

また好ましくは、稼働量は、累積印刷枚数または像担持体の累積回転数である。
また好ましくは、記録部材にトナー像を印刷する印刷モード時に、予測部の判別結果に基づいて少なくとも印写部を制御し、記録部材にトナー像を印刷する制御部を備える。

また好ましくは、制御部は、予測部によって帯電ローラーの寿命が末期ではないと判別された場合には、クラックの伸長速度を抑制するためのクラック抑制処理を実行する。

また好ましくは、制御部は、電源を制御して帯電ローラーに直流電圧および交流電圧を印加させ、クラック抑制処理は、交流電圧のピーク間電圧を低下させる処理である。

また好ましくは、制御部は、電源を制御して帯電ローラーに直流電圧および交流電圧を印加させ、クラック抑制処理は、交流電圧の周波数を低下させる処理である。

また好ましくは、制御部は、予測部によって帯電ローラーの寿命が末期であると判別された短い場合には、帯電ローラーの寿命を延長させる寿命延長処理を実行する。

また好ましくは、制御部は、電源を制御して帯電ローラーに直流電圧および交流電圧を印加させ、寿命延長処理は、交流電圧のピーク間電圧を上昇させる処理である。

また好ましくは、制御部は、電源を制御して帯電ローラーに直流電圧および交流電圧が印加させ、寿命延長処理は、交流電圧の周波数を上昇させる処理である。

また好ましくは、制御部は、印写部を制御して画像の解像度を制御し、寿命延長処理は、画像の解像度を低下させる処理である。

さらに好ましくは、予測部によって帯電ローラーの寿命が末期であると判別された場合に、帯電ローラーの表面を研磨する研磨部を備える。

さらに好ましくは、予測部の予測結果を報知する報知部を備える。
また、この発明に係る寿命予測方法は、像担持体の表面を帯電させる帯電ローラーを備えた画像形成装置において、帯電ローラーの寿命を予測する寿命予測方法であって、帯電ローラーの表面状態を示す画像情報を取得するステップと、画像情報に基づいて、帯電ローラーの表面に発生したクラックの位置情報を検出するステップと、位置情報に基づいて帯電ローラーの寿命を予測するステップとを含む。

この発明に係る画像形成装置および寿命予測方法では、帯電ローラーの表面状態を示す画像情報を取得し、その画像情報に基づいて帯電ローラーの表面に発生するクラックの位置情報を検出し、その位置情報に基づいて帯電ローラーの寿命を予測する。したがって、帯電ローラーの寿命を正確に予測することができる。

この発明の実施の形態１による画像形成装置の全体構成を示す図である。 図１に示した画像形成装置の要部を示す図である。 図１に示した制御装置の要部を示すブロック図である。 図１に示した中間転写ベルトの表面に形成されたパッチ画像を示す平面図である。 図３に示した光センサーおよびマップ作成部の動作を説明するための図である。 図３に示した位置検出部の動作を説明するための図である。 図３に示した寿命予測部の動作を説明するための図である。 クラック検出モード時における画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１の変更例を示す図である。 実施の形態１の他の変更例を示す図である。 実施の形態１のさらに他の変更例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２による画像形成装置の要部を示す図である。

[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１による画像形成装置１００の全体構成を示す図である。図１には、カラープリンタとしての画像形成装置１００が示されている。以下では、カラープリンタとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンタに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、モノクロプリンタであってもよいし、ファックスであってもよいし、モノクロプリンタ、カラープリンタおよびファックスの複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional Peripheral）であってもよい。

図１において、画像形成装置１００は、中間転写ベルト３０、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ、トナーボトル１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ、一次転写ローラー３１、二次転写ローラー３３、カセット３７、従動ローラー３８、駆動ローラー３９、タイミングローラー４０、クリーニングブレード４２、光センサー４５、トレー４８、定着装置５０、および制御装置５１を備える。

中間転写ベルト３０は、従動ローラー３８および駆動ローラー３９によって水平に張架されている。駆動ローラー３９はモーター（図示せず）に接続されている。中間転写ベルト３０および従動ローラー３８は、駆動ローラー３９に連動して回転する。図１では、中間転写ベルト３０が左回りに回転する場合が示されている。中間転写ベルト３０は、たとえば、ポリカーボネート、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリイミドなどの主原料にカーボンを分散させた半導電性材料で形成されている。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト３０の下に設けられ、中間転写ベルト３０の回転方向に順次配置されている。トナーボトル１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋには、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（ＢＫ）のトナーが収容されている。

画像形成ユニット１Ｙは、トナーボトル１５Ｙからトナーの供給を受けてイエローのトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｍは、トナーボトル１５Ｍからトナーの供給を受けてマゼンタのトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、トナーボトル１５Ｃからトナーの供給を受けてシアンのトナー像を形成する。画像形成ユニット１Ｋは、トナーボトル１５Ｋからトナーの供給を受けてブラックのトナー像を形成する。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々は、感光体１０、帯電ローラー１１、露光部１２、現像器１３、およびクリーニングブレード１７を含む。感光体１０は、たとえば積層型有機感光体である。帯電ローラー１１は、感光体１０の表面に当接され、直流電圧ＶＤＣおよび交流電圧ＶＡＣを受けて感光体１０の表面を一様に帯電させる。たとえば、直流電圧ＶＤＣは−１０５０Ｖにされ、交流電圧ＶＡＣのピーク間電圧Ｖｐｐは２０００Ｖにされ、感光体１０の表面は−５００Ｖにされる。

露光部１２は、制御装置５１からの制御信号に応じて感光体１０にレーザー光を照射し、入力された画像パターンに従って感光体１０の表面を露光する。露光された画像部分の表面電位（明部電位）は約−１００Ｖとなり、露光されない背景部分の表面電位（暗部電位）は約−５００Ｖとなる。これにより、入力画像に応じた静電潜像が感光体１０の表面に形成される。

静電潜像は、現像器１３によって現像され、トナー像が感光体１０の表面に形成される。すなわち、現像器１３では、キャリアおよびトナーを含む２成分現像剤が用いられる。トナーとキャリアの摩擦帯電により、トナーは負極性に帯電されている。現像器１３の現像スリーブローラーには、現像バイアス電圧Ｖｂに矩形波電圧Ｖｒが重畳された現像電圧が印加される。たとえば、現像バイアス電圧Ｖｂは−４００Ｖであり、矩形波電圧Ｖｒのピーク間電圧Ｖｐｐは１．４ｋＶであり、矩形波電圧Ｖｒの周波数は５ｋＨｚである。

画像部分の明部電位（約−１００Ｖ）と現像バイアス電圧Ｖｂ（−４００Ｖ）との電位差（約＋３００Ｖ）により、負極性のトナーが画像部分に供給される。背景部分の暗部電位（約−５００Ｖ）と現像バイアス電圧Ｖｂ（−４００Ｖ）との電位差（約−１００Ｖ）により、背景部分にはトナーは供給されない。このような現像により感光体１０の表面上位にトナー像が形成される。感光体１０と中間転写ベルト３０の表面とは、互いに接触している。

クリーニングブレード１７は、感光体１０に圧接されている。クリーニングブレード１７は、感光体１０から中間転写ベルト３０へのトナー像の転写後に感光体１０の表面に残留するトナーを回収する。クリーニングブレード１７は、ポリウレタンゴムを用いて形成されている。クリーニングブレード１７のゴム厚は２ｍｍであり、その実効当接角度は１３度であり、感光体１０に対する線圧は２９Ｎ／ｍである。

一次転写ローラー３１は、各画像形成ユニット１に対応して設けられ、中間転写ベルト３０の裏面に当接されて回転可能に支持されている。一次転写ローラー３１は、半導電性ゴムあるいは金属材料で形成されている。一次転写ローラー３１と、それに対応する画像形成ユニット１の感光体１０とは、中間転写ベルト３０を挟むように設けられている。トナー像と反対極性の転写電圧が一次転写ローラー３１に印加されると、トナー像が感光体１０から中間転写ベルト３０の表面に転写される。

なお、一次転写ローラー３１に転写電圧を印加する転写電源は、一定電圧を出力する定電圧電源でもよいし、一定電流を出力する定電流電源でもよい。転写電源として定電圧電源を使用する場合には、中間転写ベルト３０および一次転写ローラー３１の抵抗変動を相殺するために、所定のテストモード時に所定の電流を流した時の電圧をもとに定電圧制御してもよい。また転写電源として定電流電源を使用する場合は、各色個別の転写電源により個別に定電流制御する。転写電源として定電圧電源を使用する場合、特に一次転写ローラー３１として金属ローラーを使用する場合には、４色を同一の転写電源により定電圧制御してもよいし、各色個別の転写電源により定電圧制御しても構わない。

イエロー（Ｙ）のトナー像、マゼンタ（Ｍ）のトナー像、シアン（Ｃ）のトナー像、およびブラック（ＢＫ）のトナー像が順に重ねられて感光体１０から中間転写ベルト３０に転写される。これにより、カラーのトナー像が中間転写ベルト３０の表面に形成される。

二次転写ローラー３３は、画像形成ユニット１Ｋの下流側の所定位置において、中間転写ベルト３０の表面に当接されて回転可能に支持されている。二次転写ローラー３３および駆動ローラー３９は、中間転写ベルト３０を挟むように設けられている。二次転写ローラー３３および中間転写ベルト３０は互いに接触しており、それらが接触している部分はニップと呼ばれる。中間転写ベルト３０が回転駆動されると、中間転写ベルト３０の表面のトナー像が二次転写ローラー３３および中間転写ベルト３０間のニップに搬送される。

カセット３７には、多数の用紙Ｓ（記録部材）がセットされる。各用紙Ｓは、カセット３７からタイミングローラー４０によって搬送経路４１に沿って、二次転写ローラー３３および中間転写ベルト３０間のニップに送られる。制御装置５１は、用紙Ｓが送り出されるタイミングに合わせて、二次転写ローラー３３に印加する転写電圧を制御する。

二次転写ローラー３３と中間転写ベルト３０表面のトナー像との間に用紙Ｓが挿入されているときに、二次転写ローラー３３にトナー像と反対極性の転写電圧が印加されると、トナー像が中間転写ベルト３０から二次転写ローラー３３側に引き付けられ、用紙Ｓの表面に転写される。二次転写ローラー３３への用紙Ｓの搬送タイミングは、中間転写ベルト３０上のトナー像の位置に合わせてタイミングローラー４０によって制御される。その結果、中間転写ベルト３０上のトナー像は、用紙Ｓの適切な位置に転写される。

トナー像が転写された用紙Ｓは、上方の定着装置５０に送られる。定着装置５０は、自身を通過する用紙Ｓを加圧および加熱する。定着装置５０は、制御装置５１からの制御信号に従って、用紙の加熱度合いや、用紙に加える圧力などを制御する。定着装置５０が用紙Ｓを加熱および加圧することで、トナー像が用紙Ｓに定着する。その後、用紙Ｓは、トレー４８に排紙される。

光センサー４５は、二次転写ローラー３３および中間転写ベルト３０間のニップよりも下流の所定位置において、中間転写ベルト３０の表面に対向して設けられる。光センサー４５は、帯電ローラー１１の表面のクラックＣＲを検出するクラック検出モード時に、中間転写ベルト３０の表面のパッチ画像のトナー濃度分布を検出する。

制御装置５１は、用紙Ｓに画像を印刷する印刷モード時には、画像形成装置１００全体を制御し、用紙Ｓに画像を印刷する。また制御装置５１は、帯電ローラー１１の表面のクラックＣＲを検出するクラック検出モード時には、帯電ローラー１１の表面状態を示すパッチ画像を中間転写ベルト３０の表面に生成させ、光センサー４５の出力信号に基づいて帯電ローラー１１の表面状態を示す画像情報を生成し、その画像情報に基づいて、帯電ローラー１１の表面に発生したクラックＣＲの位置情報を検出する。

さらに制御装置５１は、クラックＣＲの位置情報に基づいて帯電ローラーの１１の寿命を予測し、帯電ローラー１１の寿命が末期でない場合はクラックＣＲの成長を抑制するクラック抑制処理を実行する。また、制御装置５１は、帯電ローラー１１の寿命が末期である場合には、その旨を画像形成装置１００の使用者に報知するとともに、帯電ローラー１１の寿命を延長させる寿命延長処理を実行する。

また、クリーニングブレード４２は、光センサー４５よりも下流側の所定位置（第３の位置）において、中間転写ベルト３０に圧接されている。クリーニングブレード４２は、ポリウレタンゴムであり、中間転写ベルト３０に対する線圧は３０Ｎ／ｍである。クリーニングブレード４２および従動ローラー３８は、中間転写ベルト３０を挟むように設けられている。クリーニングブレード４２は、中間転写ベルト３０から用紙Ｓへのトナー像の転写後に中間転写ベルト３０の表面に残留するトナーを回収する。回収されたトナーは、搬送スクリュー（図示せず）で搬送され、廃トナー容器（図示せず）に貯められる。

図２は、画像形成装置１００の要部を示す図である。図２において、帯電ローラー１１は、回転軸１１ａと、回転軸１１ａの外周に設けられた基層と、基層の外周面を覆うように設けられた表層とを含む。回転軸１１ａは、たとえば金属を用いて形成される。基層は、導電性弾性体（たとえば導電性ゴム）を用いて形成される。表層は、導電性樹脂を用いて形成されている。

回転軸１１ａの両端部は、バネ(図示せず)によって感光体１０に所定の力で押圧される。帯電ローラー１１と感光体１０は、所定幅のニップを構成する。帯電ローラー１１が感光体１０に従動して回転するように、回転軸１１ａの両端部が支持されている。回転軸１１ａには、電源１８が接続されている。電源１８は、制御装置５１によって制御され、直流電圧ＶＤＣおよび交流電圧ＶＡＣを回転軸１１ａに印加する。直流電圧ＶＤＣに交流電圧ＶＡＣが重畳されている。直流電圧ＶＤＣのレベル、交流電圧ＶＡＣのピーク間電圧Ｖｐｐ、および交流電圧ＶＡＣの周波数の各々は、制御可能となっている。

感光体１０は、制御装置５１によって制御されるモータ１９によって回転駆動される。感光体１０が回転駆動され、帯電ローラー１１に直流電圧ＶＤＣおよび交流電圧ＶＡＣが印加されると、帯電ローラー１１および感光体１０間のニップの近傍の微小空間で放電が発生し、感光体１０の表面が所定電位に一様に帯電される。用紙Ｓに画像を印刷する印刷モード時には、感光体１０の長さ方向の中央部である画像形成領域Ａ１に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像されてトナー像が形成され、そのトナー像が中間転写ベルト３０を介して用紙Ｓに転写される。

このような画像形成装置では、帯電ローラー１１の回転軸１１ａの両端部が感光体１０に押圧されるので、帯電ローラー１１の長手方向の端部に歪が発生し、帯電ローラー１１の端部の表面にクラックＣＲが発生するという問題がある。クラックＣＲは、帯電ローラー１１の回転に伴って徐々に成長する。クラックＣＲおよびその近傍では上記放電が正常に発生しないので、感光体１０のうちのクラックＣＲに対応する部分は正常に帯電されない。

図２に示すように、帯電ローラー１１の長手方向の中央部をＢ１とし、その一方端部および他方端部をそれぞれＢ２，Ｂ３とし、中央部Ｂ１は感光体１０の画像形成領域Ａ１に対応しているものとする。クラックＣＲが帯電ローラー１１の端部Ｂ２，Ｂ３内に留まっている場合は、クラックＣＲがトナー像に与える影響は小さい。

しかし、クラックＣＲが成長して帯電ローラー１１の中央部に進行すると、感光体１０の画像形成領域Ａ１のうちのクラックＣＲに対応する部分は正常に帯電されなくなり、その部分のトナー濃度が大きくなり、たとえば用紙Ｓに印刷された画像の隅の背景部に黒筋が発生する。したがって、クラックＣＲが成長して帯電ローラー１１の中央部Ｂ１に進行した時点で、帯電ローラー１１の寿命は尽きる。帯電ローラー１１の寿命が尽きる時点を正確に予測することができれば、たとえば交換用の帯電ローラー１１を準備することができ、黒筋の発生にスムーズに対応することができる。

図３は、制御装置５１の要部を示すブロック図である。図３において、制御装置５１は、稼働量検出部５２、制御部５３、マップ作成部５４、位置検出部５５、記憶部５６、寿命予測部５７、および報知部５８を含む。印写部１００ａは、画像形成装置１００のうちの制御装置５１および光センサー４５以外の部分である。

稼働量検出部５２は、印写部１００ａの稼働量Ｐを検出し、今回の検出値Ｐａが前回の検出値Ｐｂよりも所定値だけ増加した場合に、クラックＣＲを検出するクラック検出モードの実行を指示する信号ＣＭを出力する。稼働量Ｐは、累積印刷枚数でもよいし、感光体１０の累積回転数でもよい。稼働量Ｐを累積印刷枚数とした場合、制御部５３は、印刷枚数が１０００枚増加する毎に信号ＣＭを出力する。

制御部５３は、用紙Ｓに画像を印刷する印刷モード時には、印写部１００ａを制御して用紙Ｓに画像を印刷する。また制御部５３は、稼働量検出部５２からの信号ＣＭに応答してクラック検出モードを実行する。

クラック検出モードでは、制御部５３（パッチ生成部）は、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋを１つずつ順次選択し、選択した画像形成ユニット１に含まれる帯電ローラー１１の表面状態を示すパッチ画像ＰＩを中間転写ベルト３０の表面に生成する。選択された画像形成ユニット１では、帯電ローラー１１によって感光体１０の表面が一様に帯電され、帯電された感光体１０の表面が適宜、露光および現像され、感光体１０の表面にトナーのパッチ画像ＰＩが生成される。クラック検出モードでは、用紙Ｓの供給は行われない。

感光体１０の表面のパッチ画像ＰＩは、一次転写ローラー３１によって中間転写ベルト３０の表面に転写され、二次転写ローラー３３および中間転写ベルト３０間のニップを通過し、光センサー４５（図１）の下を通過する。制御部５３は、光センサー４５を制御して、パッチ画像ＰＩの濃度分布を検出させる。その後、パッチ画像ＰＩは、クリーニングブレード４２によって中間転写ベルト３０から除去される。

図４は、中間転写ベルト３０の表面に形成されたパッチ画像ＰＩを示す平面図である。図４では、中間転写ベルト３０が図４中の上下方向に回転駆動されている。パッチ画像ＰＩの幅（図４中の左右方向の長さ）は帯電ローラー１１の長さと同じであり、パッチ画像ＰＩの長さ（図４中の上下方向の長さ）は帯電ローラー１１の一周分の長さ（円周）と同じである。パッチ画像ＰＩの中央部Ｃ１は帯電ローラー１１の中央部Ｂ１に対応しており、パッチ画像ＰＩの端部Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ帯電ローラー１１の端部Ｂ２，Ｂ３に対応している。

クラックＣＲの発生した帯電ローラー１１を使用してパッチ画像ＰＩを形成すると、クラックＣＲおよびその近傍では放電が不足し、感光体１０の表面電位が低くなり、トナー濃度が大きくなる。このトナー濃度が大きくなった部分をクラック筋ＣＲｔと称する。一方、クラックＣＲの発生していない部分では正常な放電が発生し、感光体１０の表面電位は高くなり、所望のトナー濃度が得られる。したがって、クラック筋ＣＲｔと、それ以外の部分とで、トナー濃度の差が生じる。パッチ画像ＰＩの中央部Ｃ１と端部Ｃ２，Ｃ３との境界線をそれぞれ基準線Ｚ１，Ｚ２とすると、クラック筋ＣＲｔが基準線Ｚ１，Ｚ２を超えて中央部Ｃ１に進行すると、帯電ローラー１１の寿命が尽きる。

パッチ画像ＰＩを生成する際、制御部５３は、電源１８を制御して直流電圧ＶＤＣのみを帯電ローラー１１に印加させる。交流電圧ＶＡＣを印加せずに直流電圧ＶＤＣのみを帯電ローラー１１に印加すると、クラックＣＲに起因する帯電ムラ、画像ノイズが発生し易く、クラック筋ＣＲｔを検出し易くなるからである。

クラック筋ＣＲｔを検出し易くする他の方法として、電源１８を制御して直流電圧ＶＤＣおよび交流電圧ＶＡＣを帯電ローラー１１に印加させ、交流電圧ＶＡＣのピーク間電圧Ｖｐｐを印刷モード時よりも低下させて、画像ノイズを発生し易くする方法がある。なお、クラック検出モード時においても、印刷モード時と同じ値の直流電圧ＶＤＣおよび交流電圧ＶＡＣを帯電ローラー１１に印加しても構わない。

また、印写部１００ａを制御して、感光体１０の表面にかぶりトナーを付着させてパッチ画像ＰＩを形成し、画像ノイズを発生し易くする方法がある。感光体１０の表面にかぶりトナーを付着させる方法としては、たとえば、現像バイアス電圧Ｖｂを感光体１０の暗部電位に近付ける方法がある。

なお、図４では、パッチ画像ＰＩの中央部Ｃ１と端部Ｃ２，Ｃ３の境界線を基準線Ｚ１，Ｚ２としたが、中央部Ｃ１と端部Ｃ２，Ｃ３の境界線よりも内側に基準線Ｚ１，Ｚ２を移動させ、中央部Ｃ１内に基準線Ｚ１，Ｚ２を設けても構わない。たとえば、文字のみを印字するユーザーにとって、用紙Ｓの端部における画像ノイズは実使用に影響がないからである。

光センサー４５は、中間転写ベルト３０の表面と所定の間隔を開けて、中間転写ベルト３０の表面に対向して設けられる。光センサー４５は、中間転写ベルト３０の回転方向と直交する方向（図４中の左右方向）に向けられている。光センサー４５の長さ（図４中の左右方向の長さ）はパッチ画像ＰＩの幅よりも広い。光センサー４５の幅（図４中の上下方向の長さ）は、パッチ画像ＰＩの長さよりも短い。

光センサー４５は、パッチ画像ＰＩの幅方向のトナー分布濃度を検出し、検出結果を示す信号をマップ作成部５４に出力する。光センサー４５は、中間転写ベルト３０の回転に同期して、所定時間毎にパッチ画像ＰＩの幅方向のトナー分布濃度を検出する。この結果、パッチ画像ＰＩの全領域のトナー濃度分布が複数回に分けて検出される。なお、光センサー４５は、パッチ画像ＰＩの幅方向のトナー濃度分布のみを検出する一次元センサーでもよいし、パッチ画像ＰＩの幅方向と長さ方向のトナー濃度分布を一度に検出する二次元センサーでもよい。

マップ作成部５４（情報処理部）は、光センサー４５の出力信号に基づいて、パッチ画像ＰＩの全領域のトナー濃度分布を示すマップを作成する。このマップは、帯電ローラー１１の表面状態を示す画像情報となる。

図５（Ａ）〜（Ｄ）は、光センサー４５およびマップ作成部５４の動作を説明するための図である。図５（Ａ）は、パッチ画像ＰＩを例示する図である。図５（Ａ）では、パッチ画像ＰＩの一方端部Ｃ１に多数のクラック筋ＣＲｔ１〜ＣＲｔ３，…が発生し、パッチ画像ＰＩの他方端部Ｃ２に多数のクラック筋ＣＲｔ１１〜ＣＲｔ１３，…が発生している状態が示されている。図面および説明の簡単化のため、クラック筋ＣＲｔがパッチ画像ＰＩの幅方向（図５中の左右方向）に成長しているものとする。

図５（Ｂ）は、パッチ画像ＰＩのＸ部の濃度分布（パッチ画像ＰＩの幅方向の濃度分布）の一部を示す図である。Ｘ部の濃度分布は、光センサー４５がＸ部の上方に位置している場合における光センサー４５の出力信号から求められる。図５（Ｂ）の横軸はパッチ画像ＰＩの一方端からの距離ｘであり、その縦軸はトナー濃度ＴＤである。トナー濃度ＴＤが基準トナー濃度ＴＤｒよりも高い部分は、クラック筋ＣＲｔ２に対応している。クラック筋ＣＲｔの長さはＬ２であり、クラック筋ＣＲｔ２の先端から基準線Ｚ１までの距離はＤ２である。

図５（Ｃ）は、パッチ画像ＰＩのＹ部の濃度分布（パッチ画像ＰＩの長さ方向の濃度分布の一部）を示す図である。Ｙ部の濃度分布は、光センサー４５がＹ部の上方を相対的に移動した場合における光センサー４５の出力信号から求められる。図５（Ｃ）の横軸はパッチ画像ＰＩの図中の上端からの距離ｙであり、その縦軸はトナー濃度ＴＤである。トナー濃度ＴＤが基準トナー濃度ＴＤｒよりも高い部分は、クラック筋ＣＲｔ１〜ＣＲｔ３に対応している。

図５（Ｄ）は、マップの構成を模式的に示す図である。パッチ画像ＰＩは複数行複数列の画素に分割される。パッチ画像ＰＩの複数行複数列の画素は、それぞれマップの複数行複数列のアドレスに対応付けられる。マップの複数行複数列のアドレスには、それぞれパッチ画像ＰＩの複数行複数列の画素のトナー濃度を示す情報が書き込まれる。このマップは、帯電ローラー１１の表面状態を示す画像情報となる。

図３に戻って、位置検出部５５は、マップ作成部５４によって作成されたマップを参照してクラック筋ＣＲｔを検出し、そのクラック筋ＣＲｔの位置情報を検出する。クラック筋ＣＲｔの位置情報とは、クラック筋ＣＲｔの方向に対するクラック筋ＣＲｔの先端と基準線Ｚ１またはＺ２との距離Ｄである。

具体的には位置検出部５５は、マップ作成部５４によって作成されたマップをグレースケールの画像に変換し、そのグレースケールの画像を画像解析することにより、クラック筋ＣＲｔを検出する。

上述の通り、パッチ画像ＰＩにおいては、クラック筋ＣＲｔと、それ以外の部分とで、トナー濃度の差が生じる。したがって、基本的には、トナー濃度ＴＤが基準トナー濃度ＴＤｒ以上の部分をクラック筋ＣＲｔと判別することができる。しかし、何らかの理由で発生した帯電不良により微小にトナー濃度の高い部分が形成される場合がある。この場合に備え、高濃度部の長さが所定の長さ以上なければ、クラック筋ＣＲｔと定義しないようにする。以上より、トナー濃度ＴＤが基準トナー濃度ＴＤｒ以上であり、かつ、その長さが所定の値以上である部分をクラック筋ＣＲｔと判定する。

たとえば、トナー濃度を０から２５５とし、０が白ベタに対応し、２５５が黒ベタに対応するものとする。正常部のトナー濃度が６４になるようにパッチ画像ＰＩを形成したとき、トナー濃度が１５０以上であり、かつ長さが０．５ｍｍ以上の部分をクラック筋ＣＲｔと判定する。

位置検出部５５は、グレースケール画像に基準線Ｚ１，Ｚ２の情報を与え、クラックＣＲの先端部の方向に対するクラック筋ＣＲｔの先端Ｔと、基準線Ｚ１，Ｚ２のうちの近い方の基準線（たとえばＺ１）との間の距離（位置情報）を求める。クラック筋ＣＲｔの先端部とは、クラック筋ＣＲｔの両端のうちの帯電ローラー１１の長手方向の中心側の端部である。

位置検出部５５は、各クラック筋ＣＲｔについて、クラック筋ＣＲｔの先端部の方向ベクトルをグレースケール画像から求め、その方向ベクトルの方向におけるクラック筋ＣＲｔの先端Ｔと基準線Ｚ１またはＺ２との間の距離Ｄを求める。さらに位置検出部５５は、全クラック筋ＣＲｔから距離Ｄが最小のクラック筋ＣＲｔを選択し、選択したクラック筋ＣＲｔの先端Ｔの座標と、選択したクラック筋ＣＲｔの先端Ｔと基準線Ｚとの間の距離Ｄと、検出時における印写部１００ａの稼働量Ｐとを記憶部５６（図３）に書き込む。

図６は、位置検出部５５の動作を説明するための図である。図６では、グレースケール画像の一部が例示されている。図６の左右方向は帯電ローラー１１の長手方向に対応しており、図６の上下方向は境界線Ｚ１の方向に対応している。図６では、パッチ画像ＰＩの端部Ｃ２にクラック筋ＣＲｔ１〜ＣＲｔ３が発生している場合が示されている。

クラック筋ＣＲｔ１は、帯電ローラー１１の長手方向（図６中では左右方向）と平行な方向に成長している。換言すると、クラック筋ＣＲｔ１は、基準線Ｚ１と直交する方向に成長している。クラック筋ＣＲｔ２は、図６中の斜め下方向に成長している。クラック筋ＣＲｔ３は、クラック筋ＣＲｔ２から分岐し、図６中の斜め上方向に成長している。

クラック筋ＣＲｔがクラック筋ＣＲｔ１のように常に帯電ローラー１１の長手方向（図６では左右方向）に成長するならば、光センサー４５の１回の検出結果に基づいてクラック筋ＣＲｔ１の先端Ｔ１と境界線Ｚ１との間の距離Ｄ１を求めることができる。

しかし、クラック筋ＣＲｔの中には、クラック筋ＣＲｔ１，ＣＲｔ２のように、帯電ローラー１１の長手方向に対して斜めに発生する場合や二股に分裂する場合があるので、帯電ローラー１１の長手方向の位置情報だけでは不十分である。帯電ローラー１１の寿命予測に必要となるクラック筋ＣＲｔの位置情報は、クラック筋ＣＲｔの先端部の成長方向に対するクラック筋ＣＲｔの先端Ｔと基準線Ｚとの間の距離である。

クラック筋ＣＲｔの先端Ｔの座標と、クラック筋ＣＲｔの先端部が成長して行く方向が分かれば、クラック筋ＣＲｔの先端Ｔから境界線Ｚ１までの距離Ｄを求めることができ、帯電ローラー１１の寿命を予測することが可能となる。

位置検出部５５は、クラック筋ＣＲｔ１〜ＣＲｔ３の先端Ｔ１〜Ｔ３と基準線Ｚ１との間の距離Ｄ１〜Ｄ３を求め、クラック筋ＣＲｔ１〜ＣＲｔ３のうちの距離Ｄが最小のクラック筋（図６ではＣＲｔ３）を選択し、そのクラック筋ＣＲｔ３の先端Ｔ３の座標と、選択したクラック筋ＣＲｔ３の先端Ｔ３と基準線Ｚ１との間の距離Ｄ３と、検出時における印写部１００ａの稼働量Ｐとを記憶部５６（図３）に書き込む。

図３に戻って、寿命予測部５７は、記憶部５６の記憶内容に基づいて、帯電ローラー１１の寿命を予測する。寿命予測に必要な情報は、稼働量Ｐとクラック筋ＣＲｔの位置情報Ｄである。稼働量Ｐは、累積印刷枚数（または感光体１０の累積回転数）である。稼働量Ｐとクラック筋ＣＲｔの位置情報Ｄは、たとえば累積印刷枚数が１０００枚増える度に検出されて記憶部５６に書き込まれる。

図７は、寿命予測部５７の動作を説明するための図である。図７の横軸は稼働量Ｐを示し、縦軸は位置情報Ｄを示している。図７において、点Ｅａは、今回のクラック検出モードの検出結果である位置情報Ｄａと今回の稼働量Ｐａとの関係を示す点である。点Ｅｂは、前回のクラック検出モードの検出結果である位置情報Ｄｂと前回の稼働量Ｐｂとの関係を示す点である。Ｄａ，Ｐａ，Ｄｂ，Ｐｂは、位置検出部５５によって記憶部５６に書き込まれている。

寿命予測部５７は、２つの点Ｅａ，Ｅｂを結ぶ直線と横軸との交点の稼働量である最大稼働量Ｐmaxを算出する。稼働量Ｐが最大稼働量Ｐmaxに到達したときに、位置情報Ｄが０となり、帯電ローラー１１の寿命が尽きると判別することができる。つまり、最大稼働量Ｐmaxが帯電ローラー１１の寿命となり、最大稼働量Ｐmaxと現在の稼働量Ｐａとの差（Ｐmax−Ｐａ）が残り寿命Ｐｒとなる。

また寿命予測部５７は、予測した寿命Ｐmaxと現在の稼働量Ｐａとが所定の関係を満たさない場合には、クラックＣＲが発生したものの帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxは末期ではないと判別し、その旨を示す信号Ｆ１を報知部５８および制御部５３に出力する。また寿命予測部５７は、予測した寿命Ｐmaxと現在の稼働量Ｐａとが所定の関係を満たす場合には、帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxは末期であると判別し、その旨を示す信号Ｆ２を報知部５８および制御部５３に出力する。

たとえば、寿命予測部５７は、現在の稼働量Ｐａと予測した寿命Ｐmaxとの比Ｐａ／Ｐmaxが０．９（現在の稼働量Ｐａが寿命Ｐmaxの９０％）よりも小さい場合は信号Ｆ１を出力し、Ｐａ／Ｐmaxが０．９以上である場合は信号Ｆ２を出力する。

なお、図６および図７では、１つのクラック筋ＣＲｔ３に基づいて寿命Ｐmaxを予測したが、複数のクラック筋（たとえば、ＣＲｔ１〜ＣＲｔ３）に基づいて寿命Ｐmaxを予測してもよい。この場合、帯電ローラー１１にクラック筋ＣＲｔの位置を特定するためのエンコーダーを取り付けておき、各クラック筋ＣＲｔを他のクラック筋ＣＲｔと区別するとよい。クラック筋ＣＲｔ毎に位置情報Ｄを求め、寿命予測を行なう。寿命予測の結果、最も寿命Ｐmaxが短いクラックＣＲｔを選択し、そのクラックＣＲｔの寿命Ｐmaxを帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxとする。また、帯電ローラー１１にエンコーダーを取り付けなくても、最初に発生したクラック筋ＣＲｔをエンコーダーの代わりとしてもよい。

また、図７では２回の検出結果に基づいて寿命Ｐmaxを予測したが、３回以上の検出結果に基づいて寿命Ｐmaxを予測してもよい。また、寿命予測には、線形回帰分析、多重回帰分析、機械学習などを利用するとよい。

報知部５８は、信号Ｆ１に応答して、クラックＣＲが発生したものの帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxは末期ではない旨を画像形成装置１００の使用者に報知する。具体的には報知部５８は、たとえば、帯電ローラー１１の交換時期が近付いている旨を示すマークを画像形成装置１００の操作部(図示せず)に表示する。画像形成装置１００の使用者は、そのマークを見て、交換に備えて帯電ローラー１１の新品を用意する。これにより、帯電ローラー１１が故障したときに新品の帯電ローラー１１がないという事態を回避することができる。

また報知部５８は、信号Ｆ２に応答して、帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxが末期である旨を画像形成装置１００の使用者に報知する。具体的には報知部５８は、たとえば、帯電ローラー１１の交換時期である旨を示すマークを画像形成装置１００の操作部(図示せず)に表示する。そのマークを見た画像形成装置１００の使用者は、直ぐに、あるいは実際に画像不良が発生した後に、使用中の帯電ローラー１１を新品の帯電ローラー１１と交換する。これにより、帯電ローラー１１の故障にスムーズに対応することができる。

制御部５３は、寿命予測部５７からの信号Ｆ１に応答して、発生したクラックＣＲの成長を抑制するクラック抑制処理を行なう。具体的には制御部５３は、印刷モード時に電源１８（図２）を制御し、帯電ローラー１１に印加する交流電圧ＶＡＣのピーク間電圧Ｖｐｐを低下させる。

すなわち、ピーク間電圧Ｖｐｐが大きいと、クラックＣＲが発生し易くなる傾向がある。そこで、クラックＣＲが検出されてから寿命末期に至るまでは、画像安定化処理で決定された値よりも小さな値にピーク間電圧Ｖｐｐを設定する。画像安定化処理で決定されたピーク間電圧Ｖｐｐは画像ノイズが発生する境界の値ではなく、多少ゆとりを持っており、僅かであればピーク間電圧Ｖｐｐを下げても画像ノイズは発生しない。したがって、クラックＣＲが発生すれば、画像ノイズが発生しない程度にピーク間電圧Ｖｐｐを下げればよい。たとえば、Ｖｐｐ＝２０００Ｖで作像している場合、１００Ｖ程度ピーク間電圧Ｖｐｐを下げても画像ノイズは発生しないので、クラック抑制処理として、ピーク間電圧Ｖｐｐを１９００Ｖに低下させる。

なお、クラック抑制処理として、ピーク間電圧Ｖｐｐを低下させる代わりに、あるいはピーク間電圧Ｖｐｐを低下させることに加えて、交流電圧ＶＡＣの周波数を下げてもよい。

また制御部５３は、寿命予測部５７からの信号Ｆ２に応答して、帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxを延長させる寿命延長処理を行なう。帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxが末期ならば、いつクラックＣＲによる画像ノイズが発生してもおかしくない。具体的には制御部５３は、印刷モード時に、電源１８（図２）を制御し、画像安定化処理で決定された値よりも高い値にピーク間電圧Ｖｐｐを設定する。これにより、帯電ムラを抑制し、クラックＣＲによる黒筋を消すことができる。

なお、寿命延長処理として、ピーク間電圧Ｖｐｐを上昇させる代わりに、あるいはピーク間電圧Ｖｐｐを上昇させることに加えて、交流電圧ＶＡＣの周波数を上げてもよいし、露光部１２を制御して印刷時における解像度を下げてもよい。

制御部５３によって寿命延長処理が実行されると、クラック検出モードが再度実行される。すなわち、パッチ画像ＰＩが生成され、マップが生成され、位置情報が検出され、帯電ローラー１１の寿命が予測される。

寿命延長処理を実行した結果、パッチ画像ＰＩにおいてクラック筋ＣＲｔが見え難くなり、クラック筋ＣＲｔの先端Ｔと基準線Ｚとの間の距離Ｄが長くなった場合には、図７に示すように、今回の検出結果が図７中の点Ｅａから点Ｅｃに移動する。このため、２つの点Ｅｂ，Ｅｃを結ぶ直線と横軸との交点の稼働量である最大稼働量Ｐmaxが増加し、クラックＣＲが発生したものの帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxは末期ではないと判別され、帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxが末期であることを示す信号Ｆ２の出力が中止される。この場合、制御部５３は、クラック抑制処理を実行しながら、通常の印刷モードを実行する。

寿命延長処理を実行しても帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxは末期であると判定され、信号Ｆ２の出力が中止されない場合には、寿命延長処理の条件を変えて再度、寿命延長処理を実行してもよい。

制御部５３は、寿命延長処理を実行しても帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxが末期であると判定され、寿命予測部５７からの信号Ｆ２の出力が中止されない場合には、帯電ローラー１１が故障したと判定し、その旨を示す信号Ｆ３を報知部５８に出力する。

報知部５８は、信号Ｆ３に応答して、帯電ローラー１１が故障した旨を画像形成装置１００の使用者に報知する。具体的には報知部５８は、たとえば、帯電ローラー１１が故障した旨を示すマークを画像形成装置１００の操作部(図示せず)に表示する。そのマークを見た画像形成装置１００の使用者は、直ぐに、使用中の帯電ローラー１１を新品の帯電ローラー１１と交換する。これにより、帯電ローラー１１の故障にスムーズに対応することができる。

なお、現在の稼働量Ｐａと予測した寿命Ｐmaxとの比Ｐａ／Ｐmaxが０．９以上である場合に帯電ローラー１１の寿命Ｐmaxが末期であると判定した場合には、Ｐａ／Ｐmaxが１．０となるまでの残り寿命Ｐｒ＝Ｐmax−Ｐａを求め、その残り寿命Ｐｒだけ印写部１００Ａを稼働させた後に、信号Ｆ３を出力してもよい。

図８は、クラック検出モード時における画像形成装置１００の動作を示すフローチャートである。クラック検出モードは、稼働量検出部５２（図３）から信号ＣＭが出力される毎に実行される。

ステップＳＴ１において制御部５３（図３）は、信号ＣＭに応答して印写部１００ａを制御し、帯電ローラー１１の表面状態を示すパッチ画像ＰＩ（図４）を中間転写ベルト３０の表面に生成させる。パッチ画像ＰＩの幅方向の濃度分布が光センサー４５（図１、図３）によって検出され、その検出結果に基づき、マップ作成部５４によってパッチ画像ＰＩ全体の濃度分布を示すマップが生成される。

ステップＳＴ２において、位置検出部５５（図３）は、マップに基づいてパッチ画像ＰＩにクラック筋ＣＲｔが発生しているか否かを判別する。クラック筋ＣＲｔが発生していないと判別された場合には、今回のクラック検出モードは終了される。

クラック筋ＣＲｔが発生したと判別された場合には、ステップＳＴ３において位置検出部５５は、クラック筋ＣＲｔの先端部の方向に対するクラック筋ＣＲｔの先端Ｔと基準線Ｚとの間の距離Ｄを位置情報として取得する。複数のクラック筋ＣＲｔが発生した場合には、複数の位置情報のうちの最小の位置情報が取得される。検出された位置情報は、稼働量Ｐとともに記憶部５６（図３）に書き込まれる。

ステップＳＴ４において寿命予測部５７（図３）は、記憶部５６に記憶された今回の検出結果（距離Ｄａおよび稼働量Ｐａ）と前回の検出結果（距離Ｄｂおよび稼働量Ｐｂ）とに基づいて最大稼働量Ｐmaxを求め、求めた最大稼働量Ｐmaxを帯電ローラー１１の寿命と定義する。

ステップＳＴ５において寿命予測部５７は、帯電ローラー１１の寿命が末期であるか否かを判別する。Ｐａ／Ｐmaxが所定値（たとえば０．９）よりも小さい場合には、帯電ローラー１１の寿命は末期でないと判別される。Ｐａ／Ｐmaxが所定値（たとえば０．９）以上である場合には、帯電ローラー１１の寿命は末期であると判別される。判別結果は、報知部５８（図３）によって画像形成装置１００の使用者に報知される。

帯電ローラー１１の寿命は末期でないと判別された場合、ステップＳＴ６において制御部５３（図３）は、印刷モード時に、クラックＣＲの成長を抑制するクラック抑制処理を実行する。帯電ローラー１１の寿命は末期であると判別された場合、ステップＳＴ７において制御部５３は、印刷モード時に、帯電ローラー１１の寿命を延長させる寿命延長処理を実行する。

寿命延長処理が実行された後に、再度、パッチ画像ＰＩが形成され、クラック筋ＣＲｔの位置情報が検出され、寿命予測部５７によって帯電ローラー１１の寿命が予測され、ステップＳＴ８において帯電ローラー１１の寿命が末期であるか否かが判別される。帯電ローラー１１の寿命は末期でないと判別された場合には、位置検出モードは終了される。

帯電ローラー１１の寿命は末期であると判別された場合には、ステップＳＴ９において制御部５３は、帯電ローラー１１は故障したと判別し、位置検出モードは終了される。帯電ローラー１１が故障した旨は、報知部５８によって画像形成装置１００の使用者に報知される。

以上のように、この実施の形態１では、帯電ローラー１１の表面状態を示すパッチ画像ＰＩを生成し、そのパッチ画像ＰＩのトナー濃度分布に基づいてクラック筋ＣＲｔの位置情報Ｄを検出し、その位置情報Ｄに基づいて帯電ローラー１１の寿命を予測する。したがって、帯電ローラー１１の寿命を正確に予測することができる。

図９は、実施の形態１の変更例を示す図である。図９を参照して、この変更例が実施の形態１と異なる点は、帯電ローラー１１を感光体１０に押圧する力を調整する押圧力調整部６０が設けられている点である。押圧力調整部６０は、２本の支持軸６０ａと、駆動部６０ｂとを含む。帯電ローラー１１の回転軸１１ａの両端部は、それぞれ２本の支持軸６０ａの先端部によって回転可能に支持されている。２本の支持軸６０ａの基端部は、駆動部６０ｂに支持されている。駆動部６０ｂは、制御部５３（図３）によって制御され、支持軸６０ａの突出量、すなわち感光体１０に対する帯電ローラー１１の押圧力を調整する。

感光体１０に対する帯電ローラー１１の押圧力を低下させると、クラックＣＲの成長を抑制することができる。そこで、制御部５３は、上記クラック抑制処理として、ピーク間電圧Ｖｐｐを低下させる代わりに、あるいはピーク間電圧Ｖｐｐを低下させることに加えて、押圧力調整部６０を制御し、画像安定化処理で決定された値よりも押圧力の値を低下させる。この変更例では、実施の形態１と比べ、帯電ローラー１１の寿命を長くすることができる。

図１０は、実施の形態１の他の変更例を示す図である。図１０を参照して、この変更例が実施の形態１と異なる点は、帯電ローラー１１の表面を研磨する研磨部６１が設けられている点である。研磨部６１は、研磨部材６１ａ、支持部材６１ｂ、および駆動部６１ｃを含む。研磨部材６１ａは、帯電ローラー１１の表面に対向して設けられ、支持部材６１ｂの先端部に固定されている。支持部材６１ｂの基端部は、駆動部６１ｃに支持されている。駆動部６１ｂは、制御部５３（図３）によって制御され、帯電ローラー１１の表面に向かって支持部材６０ｂを伸縮させる。

帯電ローラー１１の表面を研磨しない場合には、支持部材６０ｂは伸長されず、研磨部材６１ａの先端と帯電ローラー１１の表面とは所定の間隔を開けて配置されている。帯電ローラー１１の表面を研磨する場合には、支持部材６０ｂが伸長され、研磨部材６１ａの先端が帯電ローラー１１の表面に押圧される。たとえば、研磨部材６１ａとして粒度１２μｍの研磨紙を取り付けた部材を使用し、帯電ローラー１１の全域に研磨紙を押し当て、研磨紙と帯電ローラー１１とのニップ幅が２ｍｍになる圧力で６０秒間研磨すると、帯電ローラー１１の表層が約２μｍ削れた。

クラックＣＲの深さが２０μｍ以上になると、画像に黒筋が発生し易くなる。換言すると、クラックＣＲの深さを２０μｍよりも小さくすれば、黒筋の発生を抑制することができる。そこで、制御部５３は、上記寿命延長処理として、ピーク間電圧Ｖｐｐを上昇させても画像の黒筋が消えない場合には、研磨部６１を制御して帯電ローラー１１の表面を研磨する。

制御部５３は、寿命延長処理で交流電圧ＶＡＣのピーク間電圧Ｖｐｐおよび周波数を最大にし、研磨部６１によって帯電ローラー１１の表層の厚み分（たとえば１０μｍ）研磨しても、寿命末期であると判断される場合には、帯電ローラー１１は故障した判断する。この変更例では、実施の形態１よりも帯電ローラー１１の寿命を長くすることができる。

図１１は、実施の形態１のさらに他の変更例を示す図である。図１１を参照して、この変更例が実施の形態１と異なる点は、通信装置６５が追加されている点である。通信装置６５は、位置検出部５５によって検出されたクラック筋ＣＲｔの位置情報Ｄと、検出時の稼働量Ｐと、画像形成装置を特定する符号ＩＤとを管理センター７０に送信する。

管理センター７０は、複数のユーザーによって使用される複数の画像形成装置を遠隔地から管理する。管理センター７０は、通信装置７１、記憶部７２、および寿命予測部７３を含む。通信装置７１は、通信装置６５から送信された位置情報Ｄ、稼働量Ｐ、および符号ＩＤを受信して記憶部７２に書き込む。寿命予測部７３は、画像形成装置毎に、記憶部７２の記憶内容に基づいて帯電ローラー１１の寿命を予測する。管理センター７０は、たとえば、寿命予測の結果をユーザーに報告したり、サービスマンを派遣して寿命末期または故障した帯電ローラー１１を新品と交換する。この変更例では、実施の形態１と比べ、ユーザーの負担を軽減することができる。

[実施の形態２]
図１２は、この発明の実施の形態２による画像形成装置の要部を示すブロック図であって、図３と対比される図である。この変更例が実施の形態１と異なる点は、光センサー４５、制御部５５、マップ作成部５４、および位置検出部５５がそれぞれカメラ７５、制御部５５Ａ、マップ作成部５４Ａ、および位置検出部５５Ａで置換されている点である。この実施の形態２では、帯電ローラー１１の表面状態を示すパッチ画像ＰＩは生成されず、帯電ローラー１１の表面の画像がカメラ７５によって撮影される。

すなわち、制御部５３Ａは、稼働量検出部５２からの信号ＣＭに応答して、帯電ローラー１１を回転させながらカメラ７５を制御し、帯電ローラー１１の表面全体の画像を撮影させる。カメラ７５は、制御部５３によって制御され、帯電ローラー１１の表面全体の画像を複数回に分けて撮影し、各画素の色、輝度などを示す画素信号を出力する。

マップ作成部５４Ａは、カメラ７５からの画素信号をたとえばグレースケール変換し、画素の濃度を示す数値に変換し、帯電ローラー１１の表面全体を示すマップを生成する。帯電ローラー１１の表面に発生するクラックＣＲは白色であるので、位置検出部５５Ａは、所定の濃度以下の部分で、かつ所定の長さ以上の部分をクラックＣＲと定義する。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。この実施の形態２でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 画像形成ユニット、１０ 感光体、１１ 帯電ローラー、１１ａ 回転軸、ＣＲ クラック、ＣＲｔ クラック筋、１２ 露光部、１３ 現像器、１７，４２ クリーニングブレード、１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ トナーボトル、１８ 電源、１９ モータ、３０ 中間転写ベルト、３１ 一次転写ローラー、３３ 二次転写ローラー、３７ カセット、３８ 従動ローラー、３９ 駆動ローラー、４０ タイミングローラー、４５ 光センサー、４８ トレー、５０ 定着装置、５１ 制御装置、５２ 稼働量検出部、５３，５３Ａ 制御部、５４，５４Ａ マップ作成部、５５，５５Ａ 位置検出部、５６，７２ 記憶部、５７，７３ 寿命予測部、５８ 報知部、ＰＩ パッチ画像、Ｚ１，Ｚ２ 基準線、６０ 押圧力調整部、６１ 研磨部、６５，７１ 通信装置、７０ 管理センター、７５ カメラ、１００ 画像形成装置、１００ａ 印写部。

Claims (26)

1. 回転駆動される像担持体、前記像担持体に押圧される帯電ローラー、前記帯電ローラーに電圧を印加して前記像担持体の表面を帯電させる電源、前記像担持体の表面を露光させる露光部、および前記像担持体の表面をトナーを用いて現像する現像器を含む印写部と、
   前記帯電ローラーの表面状態を示す画像情報を取得する画像取得部と、
   前記画像情報に基づいて、前記帯電ローラーの表面に発生したクラックの位置情報を検出する位置検出部と、
   前記位置情報に基づいて前記帯電ローラーの寿命を予測する予測部とを備える、画像形成装置。
2. 前記画像取得部は、
   前記クラックを検出するクラック検出モード時に、前記印写部を制御して前記帯電ローラーの表面状態を示すパッチ画像を生成するパッチ生成部と、
   前記パッチ画像の濃度分布を検出する光センサーと、
   前記光センサーの検出結果に基づいて前記画像情報を生成する情報処理部とを含む、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記印写部は、前記像担持体の表面に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルトを含み、
   前記パッチ画像は、前記像担持体の表面に形成されて前記中間転写ベルトの表面に転写され、
   前記光センサーは、前記中間転写ベルトの表面に対向して設けられ、前記帯電ローラーの長さ方向に対応する前記パッチ画像の幅方向の濃度分布を検出し、
   前記情報処理部は、前記光センサーの出力信号に基づき、前記パッチ画像全体の濃度分布マップを前記画像情報として作成する、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記パッチ生成部は、前記電源を制御して前記帯電ローラーに直流電圧のみを印加させる、請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記パッチ生成部は、前記電源を制御して前記帯電ローラーに直流電圧および交流電圧を印加させ、前記交流電圧のピーク間電圧を記録部材にトナー像を印刷する場合よりも低い値に設定する、請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記パッチ生成部は、前記印写部を制御し、前記像担持体の表面にかぶりトナーを付着させて前記パッチ画像を生成する、請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記画像取得部は、
   前記クラックを検出するクラック検出モード時に、前記帯電ローラーの表面の画像を撮影する撮像部と、
   前記撮像部によって撮影された画像に基づいて前記画像情報を生成する情報処理部とを含む、請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記位置検出部は、前記画像情報を画像解析して前記位置情報を検出する、請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記位置検出部は、前記画像情報において、所定の濃度を有し、かつ所定の長さを有する部分を前記クラックと判別する、請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記クラックは徐々に伸長し、
    前記帯電ローラーの長手方向の予め定められた位置には前記帯電ローラーの円周方向に延びる基準線が予め設定されており、
    前記位置情報は、前記クラックの伸長方向における前記クラックの先端と前記基準線との間の距離である、請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記クラックは前記帯電ローラーの長手方向の端部に発生し、
    前記基準線は、前記帯電ローラーの前記端部と前記帯電ローラーの長手方向の中央部との間の境界線であり、
    前記クラックの先端は、前記クラックの両端のうちの、前記帯電ローラーの前記中央部側の端である、請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 記録部材に転写されるトナー像は前記像担持体の長手方向の中央部である画像形成領域に形成され、
    前記帯電ローラーの前記中央部は、前記像担持体の前記画像形成領域に対応する部分である、請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記予測部は、前記クラックの先端が前記基準線に到達するときに前記帯電ローラーの寿命が尽きると判別する、請求項１１または請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記位置検出部は、前記印写部の稼働量が互いに異なる複数の時点の各々で前記位置情報を検出し、
    前記予測部は、それぞれ前記複数の時点で検出された複数の前記位置情報と、それぞれ前記複数の時点における複数の前記稼働量とに基づいて、前記クラックの先端が前記基準線に到達する最大稼働量を求め、その最大稼働量と現在の稼働量とに基づいて前記帯電ローラーの寿命が末期であるか否かを判別する、請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記稼働量は、累積印刷枚数または前記像担持体の累積回転数である、請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 記録部材にトナー像を印刷する印刷モード時に、前記予測部の判別結果に基づいて少なくとも前記印写部を制御し、記録部材にトナー像を印刷する制御部を備える、請求項１４または請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記制御部は、前記予測部によって前記帯電ローラーの寿命が末期ではないと判別された場合には、前記クラックの伸長速度を抑制するためのクラック抑制処理を実行する、請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 前記制御部は、前記電源を制御して前記帯電ローラーに直流電圧および交流電圧を印加させ、
    前記クラック抑制処理は、前記交流電圧のピーク間電圧を低下させる処理である、請求項１７に記載の画像形成装置。
19. 前記制御部は、前記電源を制御して前記帯電ローラーに直流電圧および交流電圧を印加させ、
    前記クラック抑制処理は、前記交流電圧の周波数を低下させる処理である、請求項１７に記載の画像形成装置。
20. 前記制御部は、前記予測部によって前記帯電ローラーの寿命が末期であると判別された短い場合には、前記帯電ローラーの寿命を延長させる寿命延長処理を実行する、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
21. 前記制御部は、前記電源を制御して前記帯電ローラーに直流電圧および交流電圧を印加させ、
    前記寿命延長処理は、前記交流電圧のピーク間電圧を上昇させる処理である、請求項２０に記載の画像形成装置。
22. 前記制御部は、前記電源を制御して前記帯電ローラーに直流電圧および交流電圧が印加させ、
    前記寿命延長処理は、前記交流電圧の周波数を上昇させる処理である、請求項２０に記載の画像形成装置。
23. 前記制御部は、前記印写部を制御して画像の解像度を制御し、
    前記寿命延長処理は、画像の解像度を低下させる処理である、請求項２０に記載の画像形成装置。
24. さらに、前記予測部によって前記帯電ローラーの寿命が末期であると判別された場合に、前記帯電ローラーの表面を研磨する研磨部を備える、請求項１４から２３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
25. さらに、前記予測部の予測結果を報知する報知部を備える、請求項１から２４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
26. 像担持体の表面を帯電させる帯電ローラーを備えた画像形成装置において、前記帯電ローラーの寿命を予測する寿命予測方法であって、
    前記帯電ローラーの表面状態を示す画像情報を取得するステップと、
    前記画像情報に基づいて、前記帯電ローラーの表面に発生したクラックの位置情報を検出するステップと、
    前記位置情報に基づいて前記帯電ローラーの寿命を予測するステップとを含む、寿命予測方法。
    

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