JP2020016760A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電部材に対して所定の印加電圧を印加した時に流れる電流量を用いて、帯電部材の適切な交換時期を予測する。【解決手段】所定の帯電電圧が印加されることで像担持体１２２の表面を帯電させる帯電部材１２３ａに対して所定の印加電圧Ｖｃを印加した時に流れる電流量Ｉｄｃを検知する電流検知手段２１と、前記電流検知手段が検知した電流量を用いて前記帯電部材の交換時期を予測する予測手段１０とを有する画像形成装置において、前記予測手段は、前記帯電部材に印加した印加電圧Ｖｃと前記電流検知手段が検知した電流量Ｉｄｃとから前記像担持体の静電容量Ｃを算出し、算出した静電容量Ｃと、前記電流検知手段が検知した電流量Ｉｄｃとを用いて、前記帯電部材の交換時期を予測する予測処理を実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、所定の帯電電圧が印加されることで像担持体の表面を帯電させる帯電部材に対して所定の印加電圧を印加した時に流れる電流量を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段が検知した電流量を用いて前記帯電部材の交換時期を予測する予測手段とを有する画像形成装置が知られている。

例えば、特許文献１には、非画像形成時に、周波数の異なる２種類以上の交流バイアス（印加電圧）を帯電部材に対して順次印加し、このときの各々の周波数に対応した実効電流値（電流量）を検知し、これらの実効電流値に基づいて帯電部材の交換時期を予測する画像形成装置が開示されている。具体的には、検知した実効電流値から帯電部材の電気抵抗値を算出し、算出した電気抵抗値が１０^７Ωを越えている場合に、当該帯電部材が交換時期であると判断する。

しかしながら、従来のように、検知した帯電電流量に基づいて算出される帯電部材の電気抵抗値が所定の閾値（１０^７Ω）を超えた場合に帯電部材が交換時期であると予測する方法では、その予測精度が不十分であった。

上述した課題を解決するために、本発明は、所定の帯電電圧が印加されることで像担持体の表面を帯電させる帯電部材に対して所定の印加電圧を印加した時に流れる電流量を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段が検知した電流量を用いて前記帯電部材の交換時期を予測する予測手段とを有する画像形成装置において、前記予測手段は、前記帯電部材に印加した印加電圧と前記電流検知手段が検知した電流量とから前記像担持体の静電容量を算出し、算出した静電容量と、前記電流検知手段が検知した電流量とを用いて、前記帯電部材の交換時期を予測することを特徴とする。

本発明によれば、帯電部材に対して所定の印加電圧を印加した時に流れる電流量を用いて、帯電部材の適切な交換時期を予測することが可能となる。

実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。 同複写機の制御部を示す概略構成図である。 同複写機における帯電ローラの交換時期を予測する予測処理に関するブロック図である。 同予測処理のフローチャートである。 ある環境情報（λ＝固定値）において、感光体ドラムの静電容量の違いに応じた一次関係式の違いを示す説明図である。 感光体ドラムの表面電位Ｖｄ（ｘ）と電流量Ｉｄｃ（ｘ）との関係式の一例を示すグラフである。 静電容量２（感光体ドラムの膜厚３０μｍに対応する静電容量）における環境情報ごとの寿命閾値Ａを示すグラフである。 静電容量３（感光体ドラムの膜厚４０μｍに対応する静電容量）における環境情報ごとの寿命閾値Ａを示すグラフである。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、複数の像担持体が並行配設されたタンデム型のカラーレーザー複写機（以下、単に「複写機」という。）の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る複写機１の概略構成図である。
図２は、本実施形態に係る複写機１の制御部１０の概略構成図である。
複写機１は、記録材の一例としての用紙にトナー像を定着させることにより画像を形成する。図１に示すように、複写機１は、制御部１０、画像読取部１１、作像部１２、給紙部１３、転写部１４、定着部１５、排紙部１６、及び表示・操作部１７等を有している。

制御部１０は、図２に示すように、予測手段としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１１、メインメモリ（MEM-P）１０１２、ノースブリッジ（NB）１０１３、サウスブリッジ（SB）１０１４、ＡＧＰ（Accelerated Graphics Port）バス１０１５、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０１６、ローカルメモリ（MEM-C）１０１７、ＨＤ（Hard Disk）１０１８、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０１９、ネットワークＩ／Ｆ１０２を有している。

ＣＰＵ１０１１は、メインメモリ１０１２に記憶されたプログラムに従って、データを加工・演算したり、画像読取部１１、作像部１２、給紙部１３、転写部１４、定着部１５、排紙部１６の動作を制御したりするものである。メインメモリ１０１２は、制御部１０の記憶領域であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１２ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０１２ｂを有している。ＲＯＭ１０１２ａは、制御部１０の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリである。ＲＯＭ１０１２ａに記憶されているプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

ＲＡＭ１０１２ｂは、プログラムやデータの展開、及びメモリ印刷時の描画用メモリなどとして用いる。ノースブリッジ１０１３は、ＣＰＵ１０１１と、メインメモリ１０１２、サウスブリッジ１０１４、及びＡＧＰバス１０１５とを接続するためのブリッジである。サウスブリッジ１０１４は、ノースブリッジ１０１３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。ＡＧＰバス１０１５は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースである。

ＡＳＩＣ１０１６は、ＰＣＩターゲット及びＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ１０１６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）、ローカルメモリ１０１７を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジックなどにより画像データの回転などを行う複数のＤＭＡＣ（Direct Memory Access Controller）からなる。このＡＳＩＣ１０１６は、ＰＣＩバスを介してＵＳＢ（Universal Serial Bus）のインターフェースや、ＩＥＥＥ１３９４（Institute of Electrical and Electronics Engineers １３９４）のインターフェースに接続されている。

ローカルメモリ１０１７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いるローカルメモリである。ＨＤ１０１８は、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤＤ１０１９は、ＣＰＵ１０１１の制御にしたがってＨＤ１０１８に対するデータの読み出し又は書き込みを制御する。ネットワークＩ／Ｆ１０２は、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信する。

画像読取部１１は、用紙に記載されている画像を光学的に読み取ることにより、画像情報を生成するものである。具体的には、用紙に光を当てて、その反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Devices）、または、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）等の読取センサで受光することによって画像情報を読み取る。なお、画像情報とは、用紙等の記録材に形成させる画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を示す電気的な色分解画像信号を用いて示されたものである。

画像読取部１１は、図１に示すように、コンタクトガラス１１１、読取センサ１１２等を有している。コンタクトガラス１１１は、画像が記載されている用紙が載置されるものである。読取センサ１１２は、コンタクトガラス１１１に載置されている用紙に記載されている画像の画像情報を読み取るものである。

作像部１２は、画像読取部１１によって読み取られた画像情報、またはネットワークI／Ｆ１０２によって受信された画像情報に基づいて転写部１４のトナー付着部材としての中間転写ベルト１４３の表面にトナーを付着させて画像（トナー像）を形成するものである。

作像部１２は、シアン（Ｃ）色のトナーを有する現像剤を用いてトナー像を形成するトナー像形成手段としての画像形成ユニット１２０Ｃ、マゼンタ（Ｍ）色のトナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｍ、イエロー（Ｙ）色のトナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｙ、ブラック（Ｋ）色のトナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｋ、及びクリア（Ｔ）トナーを用いてトナー像を形成する画像形成ユニット１２０Ｔを備えている。
なお、以下の説明ではＣ色トナー、Ｍ色トナー、Ｙ色トナー、Ｋ色トナーのいずれか一以上のトナーを有色トナーという。それぞれの有色トナーは、顔料や染料等の色材を含有した帯電性をもった樹脂粒子である。

また、クリアトナーとは、無色透明のトナーであり、記録材に付着した有色トナーに付着されるとその有色トナーを視認できるように構成された樹脂粒子である。また、クリアトナーは記録材に付着されるとその記録材を視認できる樹脂粒子である。クリアトナーは、例えば、低分子量のポリエステル樹脂に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）や二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を外添することによって生成される。なお、クリアトナーは記録材または記録材上に付着された有色トナーを視認できる程度の量であれば、色材を含んでいてもよい。以下の説明では、画像形成ユニット１２０Ｃ、画像形成ユニット１２０Ｍ、画像形成ユニット１２０Ｙ、画像形成ユニット１２０Ｋ、画像形成ユニット１２０Ｔのうち任意の画像形成ユニットを「画像形成ユニット１２０」と表す。

画像形成ユニット１２０Ｃは、現像剤収容部１２１Ｃ、像担持体としての感光体ドラム１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像部１２５Ｃ、除電部１２６Ｃ、及び清掃部１２７Ｃを備えている。

現像剤収容部１２１Ｃは、Ｃ色のトナーを収容しており、現像部１２５Ｃに対してＣ色のトナーを供給するものである。現像剤収容部１２１Ｃに収容されているトナーは、現像剤収容部１２１Ｃ内の搬送スクリューが駆動することによって所定の量だけ現像部１２５Ｃに供給される。

感光体ドラム１２２Ｃは、帯電部１２３Ｃにより表面が一様に帯電され、制御部１０から受け取った画像情報に基づき、露光部１２４Ｃによって表面に静電潜像が形成されるものである。また、感光体ドラム１２２Ｃは、静電潜像が形成された表面に、現像部１２５Ｃがトナーを付着させることによってトナー像が形成される。また、感光体ドラム１２２Ｃは、トナー付着部材としての中間転写ベルト１４３に接するように設けられ、中間転写ベルト１４３との接点で中間転写ベルト１４３の移動方向と同じ方向に回転するように設けられている。

帯電部１２３Ｃは、感光体ドラム１２２Ｃの表面を一様に帯電させる。露光部１２４Ｃは、帯電部１２３Ｃによって帯電された感光体ドラム１２２Ｃの表面に、制御部１０によって決定されたＣ色の網点面積率に基づいて光を照射して静電潜像を形成する。現像部１２５Ｃは、露光部１２４Ｃによって感光体ドラム１２２Ｃの表面に形成された静電潜像に対して現像剤収容部１２１Ｃに収容されているＣ色のトナーを付着させることによって現像し、トナー像を形成する。

除電部１２６Ｃは、中間転写ベルト１４３に画像が転写された後の感光体ドラム１２２Ｃの表面を除電する。清掃部１２７Ｃは、除電部１２６Ｃによって除電された感光体ドラム１２２Ｃの表面に残った転写残トナーを除去する。

画像形成ユニット１２０Ｍは、現像剤収容部１２１Ｍ、感光体ドラム１２２Ｍ、帯電部１２３Ｍ、露光部１２４Ｍ、現像部１２５Ｍ、除電部１２６Ｍ、及び清掃部１２７Ｍを備えている。現像剤収容部１２１Ｍは、Ｍ色のトナーを収容している。感光体ドラム１２２Ｍ、帯電部１２３Ｍ、露光部１２４Ｍ、現像部１２５Ｍ、除電部１２６Ｍ、清掃部１２７Ｍは、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像部１２５Ｃ、除電部１２６Ｃ、清掃部１２７Ｃと同様の機能であるため、それらの説明を省略する。

画像形成ユニット１２０Ｙは、現像剤収容部１２１Ｙ、感光体ドラム１２２Ｙ、帯電部１２３Ｙ、露光部１２４Ｙ、現像部１２５Ｙ、除電部１２６Ｙ、及び清掃部１２７Ｙを備えている。現像剤収容部１２１Ｙは、Ｙ色のトナーを収容している。感光体ドラム１２２Ｙ、帯電部１２３Ｙ、露光部１２４Ｙ、現像部１２５Ｙ、除電部１２６Ｙ、清掃部１２７Ｙは、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像部１２５Ｃ、除電部１２６Ｃ、清掃部１２７Ｃと同様の機能であるため、それらの説明を省略する。

画像形成ユニット１２０Ｋは、現像剤収容部１２１Ｋ、感光体ドラム１２２Ｋ、帯電部１２３Ｋ、露光部１２４Ｋ、現像部１２５Ｋ、除電部１２６Ｋ、及び清掃部１２７Ｋを備えている。現像剤収容部１２１Ｋは、Ｋ色のトナーを収容している。感光体ドラム１２２Ｋ、帯電部１２３Ｋ、露光部１２４Ｋ、現像部１２５Ｋ、除電部１２６Ｋ、清掃部１２７Ｋは、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像部１２５Ｃ、除電部１２６Ｃ、清掃部１２７Ｃと同様の機能であるため、それらの説明を省略する。

画像形成ユニット１２０Ｔは、現像剤収容部１２１Ｔ、感光体ドラム１２２Ｔ、帯電部１２３Ｔ、露光部１２４Ｔ、現像部１２５Ｔ、除電部１２６Ｔ、及び清掃部１２７Ｔを備えている。現像剤収容部１２１Ｔは、クリアトナーを収容している。感光体ドラム１２２Ｔ、帯電部１２３Ｔ、露光部１２４Ｔ、現像部１２５Ｔ、除電部１２６Ｔ、清掃部１２７Ｔは、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ、帯電部１２３Ｃ、露光部１２４Ｃ、現像部１２５Ｃ、除電部１２６Ｃ、清掃部１２７Ｃと同様の機能であるため、それらの説明を省略する。

なお、以下の説明では、現像剤収容部１２１Ｃ、現像剤収容部１２１Ｍ、現像剤収容部１２１Ｙ、現像剤収容部１２１Ｋ、現像剤収容部１２１Ｔのうち任意の現像剤収容部を「現像剤収容部１２１」と表す。また、感光体ドラム１２２Ｃ、感光体ドラム１２２Ｍ、感光体ドラム１２２Ｙ、感光体ドラム１２２Ｋ、感光体ドラム１２２Ｔのうち任意の感光体ドラムを「感光体ドラム１２２」と表す。また、帯電部１２３Ｃ、帯電部１２３Ｍ、帯電部１２３Ｙ、帯電部１２３Ｋ、帯電部１２３Ｔのうち任意の帯電部を「帯電部１２３」と表す。また、露光部１２４Ｃ、露光部１２４Ｍ、露光部１２４Ｙ、露光部１２４Ｋ、露光部１２４Ｔのうち任意の露光部を「露光部１２４」と表す。また、現像部１２５Ｃ、現像部１２５Ｍ、現像部１２５Ｙ、現像部１２５Ｋ、現像部１２５Ｔのうち任意の現像部を「現像部１２５」と表す。また、除電部１２６Ｃ、除電部１２６Ｍ、除電部１２６Ｙ、除電部１２６Ｋ、除電部１２６Ｔのうち任意の除電部を「除電部１２６」と表す。また、清掃部１２７Ｃ、清掃部１２７Ｍ、清掃部１２７Ｙ、清掃部１２７Ｋ、清掃部１２７Ｔのうち任意の清掃部を「清掃部１２７」と表す。

給紙部１３は、転写部１４に対して用紙を供給するものである。給紙部１３は、用紙収容部１３１、給紙ローラ１３２、記録材搬送部材としての給紙ベルト１３３、及びレジストローラ１３４を備えている。用紙収容部１３１は、トナー付着部材としての記録材の一例である用紙を収容している。給紙ローラ１３２は、用紙収容部１３１に収容されている用紙Ｐを給紙ベルト１３３の方へ移動させるために回転するように設けられている。このように設けられている給紙ローラ１３２は、収容されている用紙Ｐのうち最上段にある用紙Ｐを１枚ずつ取り出し、給紙ベルト１３３に載置する。

給紙ベルト１３３は、給紙ローラ１３２によって取り出された用紙Ｐを転写部１４に搬送する。レジストローラ１３４は、後述する中間転写ベルト１４３のトナー像が形成されている部分が転写部１４に到達されるタイミングで給紙ベルト１３３によって搬送された用紙Ｐを送り出すものである。

転写部１４は、作像部１２によって感光体ドラム１２２に形成された画像を中間転写ベルト１４３に１次転写し、中間転写ベルト１４３に転写された画像を用紙Ｐに２次転写するものである。

転写部１４は、駆動ローラ１４１、従動ローラ１４２、中間転写ベルト１４３、１次転写ローラ１４４Ｃ，１４４Ｍ，１４４Ｙ，１４４Ｋ，１４４Ｔ、２次転写ローラ１４５、２次対向ローラ１４６を備えている。駆動ローラ１４１は、従動ローラ１４２とともに中間転写ベルト１４３を掛け渡すものである。駆動ローラ１４１が駆動し回転することによって、掛け渡されている中間転写ベルト１４３が移動する。従動ローラ１４２は、駆動ローラ１４１とともに中間転写ベルト１４３を掛け渡すものである。従動ローラ１４２は、駆動ローラ１４１が回転し、中間転写ベルト１４３が移動するとともに回転する。

中間転写ベルト１４３は、駆動ローラ１４１及び従動ローラ１４２に掛け渡され、駆動ローラ１４１の回転とともに感光体ドラム１２２に接しながら移動するものである。中間転写ベルト１４３が感光体ドラム１２２に接しながら移動することによって、感光体ドラム１２２に形成された画像が中間転写ベルト１４３の表面に転写される。

１次転写ローラ１４４Ｃ，１４４Ｍ，１４４Ｙ，１４４Ｋ，１４４Ｔは、中間転写ベルト１４３を挟んで、それぞれ感光体ドラム１２２Ｃ，１２２Ｍ，１２２Ｙ，１２２Ｋ，１２２Ｔと対向して備えられ、中間転写ベルト１４３を移動させるように回転する。２次転写ローラ１４５は、２次対向ローラ１４６との間に中間転写ベルト１４３と用紙を挟みこんで回転する。２次対向ローラ１４６は、２次転写ローラ１４５との間に中間転写ベルト１４３と用紙を挟みこんで回転する。

定着部１５は、転写部１４によって用紙に転写されたトナーを定着させる。定着とは、トナーに熱と圧力を同時に加えることによってトナーの樹脂成分を用紙に溶着させることである。転写部１４によって用紙に転写されたトナーに定着処理が行われることによって、用紙上のトナーの状態は安定したものとなる。

定着部１５は、搬送ベルト１５１、定着ベルト１５２、定着ローラ１５３、定着ベルト搬送ローラ１５４、定着対向ローラ１５５、発熱部１５６を有している。搬送ベルト１５１は、転写部１４によってトナーが転写された用紙を定着ローラ１５３、定着対向ローラ１５５に向けて搬送する。定着ベルト１５２は、定着ローラ１５３と定着ベルト搬送ローラ１５４とに掛け渡され、それらのローラが回転することによって移動する。定着ローラ１５３は、対向して設置されている定着対向ローラ１５５との間で、搬送ベルト１５１に搬送された用紙Ｐを挟みこんで、用紙を加熱、加圧する。

定着ベルト搬送ローラ１５４は、定着ローラ１５３とともに定着ベルト１５２を掛け渡すものであり、定着ベルト搬送ローラ１５４が回転することによって定着ベルト１５２を移動させる。定着対向ローラ１５５は、定着ローラ１５３に対向して設置されるものであり、定着ローラ１５３との間に搬送された用Ｐ紙を挟みこむ。発熱部１５６は、定着ローラ１５３の内部に設置され、発熱するものであり、定着ローラ１５３を介して用紙Ｐを加熱する。

排紙部１６は、定着部１５でトナーが定着された用紙Ｐを複写機１から排出するものであり、排紙ベルト１６１、排紙ローラ１６２、排紙口１６３、及び用紙収容部１６４を有している。排紙ベルト１６１は、定着部１５によって定着処理された用紙Ｐを排紙口１６３に向けて搬送する。排紙ローラ１６２は、排紙ベルト１６１によって搬送された用紙を排紙口１６３から排出し、用紙収容部１６４に収容する。用紙収容部１６４は、排紙ローラ１６２によって排出された用紙Ｐを収容する。

表示・操作部１７は、パネル表示部１７１及び操作部１７２を有している。パネル表示部１７１には、設定値や選択画面等が表示される。また、パネル表示部１７１は、操作者からの入力を受け付けるタッチパネル等である。操作部１７２は、画像形成にかかる諸条件を受け付けるテンキー、複写開始指示を受け付けるスタートキー等のユーザが入力をするために操作を行うものである。

次に、本発明の特徴部分である帯電部１２３の帯電部材の交換時期を予測する予測処理について説明する。
なお、ここでは、帯電部１２３の帯電部材が、感光体ドラム１２２の表面に接触した状態で回転する接触式帯電部材としての帯電ローラを用い、帯電ローラに帯電電源から所定の帯電電圧を印加して感光体ドラム１２２の表面を一様に所望電位に帯電させる場合について説明する。ただし、帯電ブラシなどの他の接触式帯電部材や、感光体ドラム１２２の表面に非接触の状態で電荷を付与する帯電チャージャ等の非接触式帯電部材であっても適用可能である。

本実施形態の複写機１における画像濃度安定性や異常画像抑制のために、帯電部１２３の帯電ローラには、感光体ドラム１２２の表面に対して、所望の電荷量を均一に付与することが要求される。しかしながら、帯電ローラが経時劣化すると、感光体ドラム１２２の表面に対して、所望の電荷量を均一に付与することが困難となり、帯電ローラの交換が必要になる。詳しくは、帯電ローラそれ自体が経時劣化することで、帯電ローラの電気抵抗値が上昇し、帯電ローラに同じ電圧を印加しても感光体ドラムの表面に供給される電荷が減るので、帯電性能が低下し、画像濃度安定性や地汚れが悪化する。また、帯電ローラにトナーや潤滑剤等の異物が局所的に付着することで、感光体ドラム１２２の表面に対して均一に電荷を供給できなくなり、縦スジが発生する。

一般的な画像形成装置では、帯電ローラの帯電性能が低下したりトナー等の異物によって帯電ローラが汚染されたりする交換時期に到達するまでの平均的な印刷枚数を予め設定しておき、設定された印刷枚数に達したら、一律に、帯電ローラを交換するという方法が知られている。しかしながら、帯電ローラの帯電性能が低下したり帯電ローラが汚染されたりする本来の交換時期に到達するまでの印刷枚数は、それまでの使用方法（印刷時の画像面積率、使用環境など）によって大きく異なってくる。そのため、予め決められた印刷枚数に達する時期を帯電ローラの交換時期とすると、実際には本来の交換時期に達していない帯電ローラを交換することになったり、先に本来の交換時期に達してしまって画像濃度安定性の悪化や異常画像が発生してしまったりするといった問題がある。

一方で、帯電ローラに対して所定の印加電圧を印加した時に流れる電流量を検知し、検知した電流量を用いて帯電ローラの交換時期を予測する方法も知られている。この方法は、前記特許文献１に記載の画像形成装置のように、検知した電流量から帯電ローラの電気抵抗値を特定し、特定した値を、予め決められた閾値と比較して、帯電ローラの交換時期を予測するというものである。

帯電ローラに対して電圧を印加した時に流れる電流量は、帯電ローラの状態（電気抵抗値、トナーや潤滑剤等の異物の付着量など）だけでなく、感光体ドラム１２２の静電容量にも大きく影響を受ける。感光体ドラム１２２は、通常、経時使用によって表面の膜が削られていき、これに伴い、感光体ドラム１２２の表面電位の大きさを確保するための電荷を蓄積するのに必要な静電容量が徐々に変化していく。その結果、同じ劣化状態の帯電ローラであっても、感光体ドラム１２２の状態の違い（膜削れ量の違い等）によって、帯電ローラに対して電圧を印加した時に流れる電流量は異なってくる。

上述した従来の予測方法では、帯電ローラに対して電圧を印加した時に流れる電流量を変動させる他の要因である感光体ドラム１２２の静電容量が全く考慮されていない。そのため、従来の予測方法では、検知した電流量から帯電ローラの状態を適切に把握することはできず、帯電ローラが交換時期であることを適切に予測することはできない。

そこで、本実施形態においては、帯電ローラに電圧を印加したときに流れる電流量を電流検知手段により検知し、その印加電圧と電流量との関係から、感光体ドラム１２２の静電容量を算出（推定）することとし、電流検知手段が検知した電流量だけでなく、算出した静電容量も用いて、帯電ローラの交換時期を予測する。以下、詳細に説明する。

本実施形態では、所定の電圧を帯電ローラに印加した時の感光体ドラム１２２の表面電位を予測指標値として用い、この感光体ドラム１２２の表面電位が所定の閾値（寿命閾値）以下である場合に、帯電ローラが交換時期であると予測する予測処理を行う。詳しくは、所定の印加電圧ｘを帯電ローラに印加した時の感光体ドラム１２２の表面電位をＶｄ（ｘ）とし、寿命閾値をＡとしたとき、以下の式（１）を満たす場合には、帯電ローラの交換時期であると予測する。
｜Ｖｄ（ｘ）｜ ≦ Ａ ・・・（１）
ただし、寿命閾値Ａは、正の値であって、印加電圧ｘの絶対値よりも小さい値である。

この予測処理の中で、感光体ドラム１２２の静電容量を用いることにより、感光体ドラム１２２の静電容量を考慮に入れて帯電ローラの交換時期を予測する。具体的には、前記式（１）における寿命閾値Ａを、感光体ドラム１２２の静電容量に応じて変化させるようにする。

また、複写機１が使用される環境条件（温度、湿度等）も、帯電ローラに対して電圧を印加した時に流れる電流量を変動させる要因となり得る。そのため、感光体ドラム１２２の静電容量だけでなく、環境条件も考慮にいれて、帯電ローラの交換時期を予測するのが好ましい。本実施形態では、環境条件も考慮にいれて、帯電ローラの交換時期を予測する。具体的には、前記式（１）における寿命閾値Ａを、環境条件に応じて変化させるようにする。

ここで、帯電ローラは、感光体ドラム１２２の表面を所望の電位に帯電させることを目的とするものであるため、帯電ローラの劣化状態（交換時期）は、本実施形態のように、帯電ローラによって帯電された感光体ドラム１２２の表面電位の結果を用いて判断（予測）するのが適切である。感光体ドラム１２２の表面電位を得るにあたり、感光体ドラム１２２の表面電位を測定する電位センサを設置すれば、電位センサの測定結果を用いればよい。しかしながら、近年の画像形成装置では、このような電位センサを設置しない場合が多いため、電位センサを用いずに、感光体ドラム１２２の表面電位を推定する技術が求められる。本実施形態の複写機１には電位センサが設けられていないため、本実施形態では、電位センサを用いずに感光体ドラム１２２の表面電位を推定する処理を行う。

図３は、本実施形態における帯電ローラの交換時期を予測する予測処理に関するブロック図である。
図４は、本実施形態における帯電ローラの交換時期を予測する予測処理のフローチャートである。

本実施形態においては、帯電ローラ１２３ａの交換時期を予測する予測処理の開始タイミングになったら、制御部１０は、所定の予測処理プログラムを実行し、まず、環境センサ２２から環境情報を取得する（Ｓ１）。この環境情報は、帯電ローラ１２３ａが搭載されている複写機１の環境を示す情報であり、例えば、温度や湿度（相対湿度又は絶対湿度）の情報である。次に、制御部１０は、帯電部１２３の帯電電源１２３ｂを制御して帯電ローラ１２３ａに対して２以上の異なる印加電圧Ｖｃを印加し、それぞれの印加時に流れる電流量Ｉｄｃを電流量検知手段としての電流センサ２１によって検知する（Ｓ２）。

これにより、制御部１０は、下記の式（２）に示すような印加電圧Ｖｃと電流量Ｉｄｃとの一次関係式を特定することができる（Ｓ３）。なお、「Ｃ」は感光体ドラム１２２の静電容量であり、「λ」は環境情報に応じて決まる係数である。
Ｉｄｃ ＝ Ｃ×λ × ΔＶ
＝ Ｃ×λ × （Ｖｃ−Ｖｒ） ・・・（２）

図５は、ある環境情報（λ＝固定値）において、感光体ドラム１２２の静電容量Ｃの違い（静電容量１，静電容量２，静電容量３）に応じた一次関係式の違いを示す説明図である。
図５に示すように、印加電圧Ｖｃと電流量Ｉｄｃとの一次関係式は、感光体ドラム１２２の静電容量Ｃの違いによって傾きが変化する。ここで、感光体ドラム１２２は、上述のとおり、経時使用によって表面の膜が削られていき、膜厚が徐々に薄くなっていく。感光体ドラム１２２の膜厚と感光体ドラム１２２の静電容量Ｃとの間には高い相関関係があるため、感光体ドラム１２２の静電容量Ｃは、図５に示すように、経時使用により膜厚が薄くなるに従って変化（上昇）する。

このように経時的に変化する感光体ドラム１２２の静電容量Ｃは、予め実験等によって環境情報と係数λとの関係を把握しておくことにより、印加電圧Ｖｃと電流量Ｉｄｃとの一次関係式の傾きから算出することができる。そこで、本実施形態においては、制御部１０のＲＯＭ１０１２ａ等に、予め実験等によって環境情報と係数λとの関係（環境テーブルデータ）を記憶しておく。そして、制御部１０は、ＲＯＭ１０１２ａ等の環境テーブルデータを参照して、処理ステップＳ１で取得した環境情報から係数λを特定し、そのうえで、処理ステップＳ３で算出した一次関係式（前記式（２））の傾きから、感光体ドラム１２２の静電容量Ｃを算出する（Ｓ４）。

次に、制御部１０は、処理ステップＳ１で取得した環境情報と、処理ステップＳ４で算出した感光体ドラム１２２の静電容量Ｃと、所定の印加電圧ｘ（帯電ローラ１２３ａの状態判定に用いる帯電ローラ１２３ａへの印加電圧）とから、所定の印加電圧ｘ印加時の電流量Ｉｄｃ（ｘ）と感光体ドラム１２２の表面電位Ｖｄ（ｘ）との関係式を特定する（Ｓ５）。

ここで、感光体ドラム１２２の表面電位Ｖｄ（ｘ）と電流量Ｉｄｃ（ｘ）との関係式は、下記の式（３）に示すように、感光体ドラム１２２の静電容量Ｃと環境情報（例えば温度や湿度）Ｔｅｍとを含む関数Ｆによって表すことができる。そして、この関数Ｆは、予め実験等により特定でき、制御部１０のＲＯＭ１０１２ａ等に記憶されている。例えば、環境情報Ｔｅｍが、温度２３℃、湿度５０％であり、感光体ドラムの静電容量Ｃが静電容量２（感光体ドラムの膜厚３０μｍに対応する静電容量）であり、所定の印加電圧ｘが７００Ｖであるときの関数Ｆは、図６に示すような関係となる。
Ｖｄ（ｘ） ＝ Ｆ（Ｉｄｃ（ｘ），Ｃ，Ｔｅｍ） ・・・（３）

よって、制御部１０は、処理ステップＳ１で取得した環境情報Ｔｅｍと、処理ステップＳ４で算出した感光体ドラム１２２の静電容量Ｃと、所定の印加電圧ｘとに基づいて、感光体ドラム１２２の表面電位Ｖｄ（ｘ）と電流量Ｉｄｃ（ｘ）との関数Ｆを、ＲＯＭ１０１２ａ等から読み出す。そして、制御部１０は、所定の印加電圧ｘを印加した時に電流センサ２１によって検知された電流量Ｉｄｃ（ｘ）を取得し、この電流量Ｉｄｃ（ｘ）から、前記関数Ｆにより、所定の印加電圧ｘを印加した時の感光体ドラム１２２の表面電位Ｖｄ（ｘ）を算出する（Ｓ７）。

なお、印加電圧ｘ時の電流量Ｉｄｃ（ｘ）は、上述した処理ステップＳ２において用いる印加電圧Ｖｃの中に、所定の印加電圧ｘを含めておけば、処理ステップ２での電流測定結果を、処理ステップＳ６で用いることができる。

このようにして、所定の印加電圧ｘを印加した時の感光体ドラム１２２の表面電位Ｖｄ（ｘ）を算出（推定）したら、制御部１０は、この表面電位Ｖｄ（ｘ）が寿命閾値Ａ以下であるか否かを判断する（Ｓ８）。

図７は、静電容量２（感光体ドラムの膜厚３０μｍに対応する静電容量）における環境情報ごとの寿命閾値Ａを示すグラフである。
図８は、静電容量３（感光体ドラムの膜厚４０μｍに対応する静電容量）における環境情報ごとの寿命閾値Ａを示すグラフである。

寿命閾値Ａは、環境情報や感光体ドラム１２２の静電容量によって変動する。
例えば、図７や図８に示すように、高温高湿環境（２７℃８０％）では、帯電ローラ１２３ａの電気抵抗値が下がるため、表面電位Ｖｄ（ｘ）が比較的高い場合でも、帯電ローラ１２３ａが劣化している可能性がある。そのため、寿命閾値Ａは比較的高く設定される。一方、低温低湿環境（１０℃１５％）では、帯電ローラ１２３ａの電気抵抗値が上がるため、表面電位Ｖｄ（ｘ）が比較的低い場合でも、帯電ローラ１２３ａが劣化していないと評価できる。そのため、寿命閾値Ａは比較的低く設定される。

また、例えば、感光体ドラム１２２の膜厚が大きい場合（初期に近い場合）は、感光体ドラム１２２の静電容量Ｃが小さく、比較的少ない帯電電圧であっても感光体ドラム１２２の表面が帯電しやすい。そのため、表面電位Ｖｄ（ｘ）が比較的高い場合でも、帯電ローラ１２３ａが劣化している可能性がある。よって、図７と図８とを比較してわかるとおり、感光体ドラム１２２の膜厚が大きい場合の寿命閾値Ａは、比較的高く設定される。一方、感光体ドラム１２２の膜厚が小さい場合（経時使用によって膜が削れた場合）は、感光体ドラム１２２の静電容量Ｃが大きくなり、感光体ドラム１２２を帯電させるには大きな電荷量が必要となる。そのため、表面電位Ｖｄ（ｘ）は比較的低い値をとりやすいので、表面電位Ｖｄ（ｘ）が比較的低い場合でも、帯電ローラ１２３ａが劣化していないと評価できる。よって、図７と図８とを比較してわかるとおり、感光体ドラム１２２の膜厚が小さい場合の寿命閾値Ａは、比較的低く設定される。

以上のようにして決定される寿命閾値Ａを用いて、制御部１０は、処理ステップＳ７で算出した感光体ドラム１２２の表面電位Ｖｄ（ｘ）が寿命閾値Ａを超えていると判断した場合（Ｓ８のＮｏ）、帯電ローラ１２３ａは寿命（交換時期）に達するほど劣化しておらず帯電ローラ１２３ａの交換時期ではないと判定する（Ｓ９）。一方、表面電位Ｖｄ（ｘ）が寿命閾値Ａ以下であると判断した場合（Ｓ８のＹｅｓ）、帯電ローラ１２３ａは寿命（交換時期）に達するほど劣化していると推測されるので、帯電ローラ１２３ａの交換時期であると判定する（Ｓ１０）。これらの判定結果は、制御部１０により、例えば、パネル表示部１７１に表示される。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
所定の帯電電圧が印加されることで像担持体（例えば感光体ドラム１２２）の表面を帯電させる帯電部材（例えば帯電部１２３）に対して所定の印加電圧Ｖｃを印加した時に流れる電流量Ｉｄｃを検知する電流検知手段（例えば電流センサ２１）と、前記電流検知手段が検知した電流量を用いて前記帯電部材の交換時期を予測する予測手段（例えば制御部１０）とを有する画像形成装置（例えば複写機１）において、前記予測手段は、前記帯電部材に印加した印加電圧Ｖｃと前記電流検知手段が検知した電流量Ｉｄｃとから前記像担持体の静電容量Ｃを算出し、算出した静電容量Ｃと、前記電流検知手段が検知した電流量Ｉｄｃとを用いて、前記帯電部材の交換時期を予測する予測処理を実行することを特徴とする。
帯電部材に対して電圧を印加した時に流れる電流量は、帯電部材の状態（電気抵抗値、トナーや潤滑剤等の異物の付着量など）だけでなく、像担持体の静電容量にも大きく影響を受ける。像担持体は、通常、経時使用によって表面の膜が削られていき、これに伴い、像担持体の表面電位の大きさを確保するための電荷を蓄積するのに必要な静電容量が徐々に変化していく。その結果、同じ劣化状態の帯電部材であっても、像担持体の状態の違い（像担持体の膜削れ量の違い等）によって、帯電部材に対して電圧を印加した時に流れる電流量は異なってくる。
帯電部材に対して所定の印加電圧を印加した時に流れる電流量を用いて当該帯電部材の交換時期を予測する従来の方法では、前記特許文献１に記載の画像形成装置のように、検知した電流量（実効電流値）から帯電部材の状態（電気抵抗値）を算出し、算出した値を、予め決められた閾値と比較して、帯電部材の交換時期を予測している。この方法では、当該電流量を変動させる他の要因である像担持体の静電容量が全く考慮されないため、帯電部材が交換時期であることを適切に予測することはできない。
そこで、本態様においては、帯電部材に印加した印加電圧と電流検知手段が検知した電流量とから像担持体の静電容量を算出することとし、電流検知手段が検知した電流量だけでなく、算出した静電容量も用いて、帯電部材の交換時期を予測する。したがって、像担持体の静電容量を考慮して、電流検知手段が検知した電流量から帯電部材の状態を判断することができ、帯電部材の交換時期を適切に予測することが可能となる。

（態様Ｂ）
前記態様Ａにおいて、前記予測処理では、算出した静電容量Ｃに応じて前記電流検知手段が検知する電流量Ｉｄｃ（ｘ）と像担持体の表面電位Ｖｄ（ｘ）との関係式（例えば式（３））を特定し、特定した関係式を用いて、前記帯電部材に前記所定の帯電電圧ｘを印加した時に前記電流検知手段が検知した帯電電流量Ｉｄｃ（ｘ）から、前記帯電部材に前記所定の帯電電圧ｘを印加して帯電される前記像担持体の表面電位Ｖｄ（ｘ）を推定し、推定した表面電位の絶対値が所定の閾値（例えば寿命閾値Ａ）以下である場合に、前記帯電部材が交換時期であると予測することを特徴とする。
これによれば、像担持体の表面電位を測定する電位センサを備えていなくても、像担持体の表面電位Ｖｄ（ｘ）を、帯電部材の交換時期を予測するための指標値として用いることができ、帯電部材の交換時期を適切に予測することが可能となる。

（態様Ｃ）
前記態様Ｂにおいて、環境情報Ｔｅｍを取得する環境取得手段（例えば環境センサ２２）を有し、前記予測処理では、前記算出した静電容量Ｃのほか、前記環境取得手段が取得した環境情報Ｔｅｍにも応じて、前記関係式を特定することを特徴とする。
これによれば、環境情報も考慮して、帯電部材の交換時期を、より適切に予測することが可能となる。

（態様Ｄ）
前記態様Ａ〜Ｃのいずれかにおいて、前記予測処理では、前記電流検知手段が検知する電流量と像担持体の表面電位との関係式を用いて、前記帯電部材に前記所定の帯電電圧を印加した時に前記電流検知手段が検知した帯電電流量から、前記帯電部材に前記所定の帯電電圧を印加して帯電される前記像担持体の表面電位を推定するとともに、算出した静電容量に応じて閾値を設定し、推定した表面電位の絶対値が、設定した閾値以下である場合に、前記帯電部材が交換時期であると予測することを特徴とする。
これによれば、像担持体の表面電位を測定する電位センサを備えていなくても、像担持体の表面電位Ｖｄ（ｘ）を、帯電部材の交換時期を予測するための指標値として用いることができ、帯電部材の交換時期を適切に予測することが可能となる。

（態様Ｅ）
前記態様Ｄにおいて、環境情報Ｔｅｍを取得する環境取得手段（例えば環境センサ２２）を有し、前記予測処理では、前記算出した静電容量のほか、前記環境取得手段が取得した環境情報にも応じて、前記閾値を設定することを特徴とする。
これによれば、環境情報も考慮して、帯電部材の交換時期を、より適切に予測することが可能となる。

（態様Ｆ）
前記態様Ａ〜Ｅのいずれかにおいて、前記予測処理では、前記帯電部材に印加した印加電圧Ｖｃと前記電流検知手段が検知した電流量Ｉｄｃとの一次関係式（例えば式（２））の傾きから、前記像担持体の静電容量Ｃを算出することを特徴とする。
これによれば、像担持体の静電容量Ｃを適切に算出することができる。

（態様Ｇ）
前記態様Ｆにおいて、環境情報Ｔｅｍを取得する環境取得手段（例えば環境センサ２２）を有し、前記予測処理では、前記環境取得手段が取得した環境情報に応じて、前記傾きを変更することを特徴とする。
これによれば、環境情報も考慮して、帯電部材の交換時期を、より適切に予測することが可能となる。

（態様Ｈ）
前記態様Ａ〜Ｇのいずれかにおいて、前記電流検知手段が検知した電流量及び算出した静電容量の少なくとも一方を記憶する記憶手段（例えばメインメモリ１０１２）を有することを特徴とする。
これによれば、電流検知手段が検知した電流量及び算出した静電容量の少なくとも一方を、後の別処理ステップにも利用できる。

１ ：複写機
１０ ：制御部
１１ ：画像読取部
１２ ：作像部
１３ ：給紙部
１４ ：転写部
１５ ：定着部
１６ ：排紙部
１７ ：操作部
２１ ：電流センサ
２２ ：環境センサ
１２０ ：画像形成ユニット
１２１ ：現像剤収容部
１２２ ：感光体ドラム
１２３ ：帯電部
１２３ａ ：帯電ローラ
１２３ｂ ：帯電電源
１２４ ：露光部
１２５ ：現像部
１２６ ：除電部
１２７ ：清掃部
１４０ ：転写部
１７１ ：パネル表示部
１７２ ：操作部

特開平６−２０２４４６号公報

Claims (8)

1. 所定の帯電電圧が印加されることで像担持体の表面を帯電させる帯電部材に対して所定の印加電圧を印加した時に流れる電流量を検知する電流検知手段と、
   前記電流検知手段が検知した電流量を用いて前記帯電部材の交換時期を予測する予測手段とを有する画像形成装置において、
   前記予測手段は、前記帯電部材に印加した印加電圧と前記電流検知手段が検知した電流量とから前記像担持体の静電容量を算出し、算出した静電容量と、前記電流検知手段が検知した電流量とを用いて、前記帯電部材の交換時期を予測する予測処理を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記予測処理では、算出した静電容量に応じて前記電流検知手段が検知する電流量と像担持体の表面電位との関係式を特定し、特定した関係式を用いて、前記帯電部材に前記所定の帯電電圧を印加した時に前記電流検知手段が検知した帯電電流量から、前記帯電部材に前記所定の帯電電圧を印加して帯電される前記像担持体の表面電位を推定し、推定した表面電位の絶対値が所定の閾値以下である場合に、前記帯電部材が交換時期であると予測することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   環境情報を取得する環境取得手段を有し、
   前記予測処理では、前記算出した静電容量のほか、前記環境取得手段が取得した環境情報にも応じて、前記関係式を特定することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記予測処理では、前記電流検知手段が検知する電流量と像担持体の表面電位との関係式を用いて、前記帯電部材に前記所定の帯電電圧を印加した時に前記電流検知手段が検知した帯電電流量から、前記帯電部材に前記所定の帯電電圧を印加して帯電される前記像担持体の表面電位を推定するとともに、算出した静電容量に応じて閾値を設定し、推定した表面電位の絶対値が、設定した閾値以下である場合に、前記帯電部材が交換時期であると予測することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   環境情報を取得する環境取得手段を有し、
   前記予測処理では、前記算出した静電容量のほか、前記環境取得手段が取得した環境情報にも応じて、前記閾値を設定することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記予測処理では、前記帯電部材に印加した印加電圧と前記電流検知手段が検知した電流量との一次関係式の傾きから、前記像担持体の静電容量を算出することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   環境情報を取得する環境取得手段を有し、
   前記予測処理では、前記環境取得手段が取得した環境情報に応じて、前記傾きを変更することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記電流検知手段が検知した電流量及び算出した静電容量の少なくとも一方を記憶する記憶手段を有することを特徴とする画像形成装置。

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