JP2022178032A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写部材の寿命を簡易な構成で精度よく予測可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、転写部材と、転写電圧電源と、トナー量検知センサーと、制御部と、を備える。転写部材は、像担持体に接触して転写ニップ部を形成し、像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体上または中間転写体上に転写する。転写電圧電源は、転写ニップ部にトナー像が記録媒体上または中間転写体上に移動する方向の転写電界を発生させる転写電圧を印加する。トナー量検知センサーは、像担持体上の転写残トナー量を検知する。制御部は、転写残トナー量を検知することにより、転写残トナー量が所定値以下となるときの転写部材に流れる転写電流の範囲である適正転写電流領域を測定し、適正転写電流領域の時間推移データに基づいて予測される適正転写電流領域の消失タイミングを、転写部材の寿命として推定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものであり、特に、記録媒体や中間転写体にトナー像を転写する転写部材の寿命を推定する方法に関するものである。

従来、電子写真方式の画像形成装置として、感光体ドラム（像担持体）上に形成されたトナー像を転写ローラーにより用紙等の記録媒体上に転写した後、定着装置により記録媒体上に定着させるプロセスが一般的である。

また、所定方向に回動される無端状の中間転写ベルトと、中間転写ベルトに沿って設けられた複数の画像形成部とを備え、各画像形成部により中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次重ね合わせて一次転写した後、二次転写ローラーにより用紙等の記録媒体上にトナー像を二次転写する中間転写方式の画像形成装置も知られている。

転写ローラーの電気抵抗値は、導電材料の状態の変化や紙粉などの汚れの付着などにより、転写ローラーの使用時間の増加に伴って上昇する傾向がある。転写ローラーの電気抵抗値が許容範囲以上に上昇すると、転写電流不足による転写不良が生じるおそれがある。そこで、転写ローラーの寿命を検出する方法が種々提案されている。

例えば特許文献１には、画像形成装置を構成する感光体ドラムや転写ローラー等の部品の作動回数の変化量と設定値の変化量とに基づき、設定値が予め定められた値に達するまでの残余作動回数を算出することで、部品の寿命を推定する部品寿命推定部を備えた画像形成装置が開示されている。

また、特許文献２には、二次転写部の電気抵抗値の変動に基づいて二次転写部材の寿命に関する情報を取得する寿命検知部を有する画像形成装置が開示されている。寿命検知部は、第２の検知部による二次転写部の電気抵抗値に関する情報の検知結果と、第１の検知部による一次転写部の電気抵抗値に関する情報の検知結果と、に基づいて、二次転写部の電気抵抗値の変動に含まれる中間転写体の電気抵抗値の変動の影響を低減する処理を行って、二次転写部材の寿命に関する情報を取得する。

特開２０１５－１９４５４５号公報 特開２０１８－１１６２２３号公報

特許文献１のように部品の作動回数に基づいて寿命を推定する方法では、画像形成装置の使用状況（記録媒体の違いや出力画像の違いなど）によって転写部材の劣化度合いが異なるため、寿命を精度よく推定することができなかった。また、特許文献２のように電気抵抗値に基づいて寿命を推定する方法では、転写ローラーに対向する中間転写ベルトの電気抵抗値や使用環境、ニップ幅の違い等の、寿命予測に対するノイズが含まれる。それらを考慮して寿命を推定する際の閾値を決定するため、実際の寿命よりも早く寿命に到達したと判断されることがあった。

また、通電時間に基づいて転写部材の寿命を予測する方法も考えられるが、定電流制御を行うものでは電圧検知、定電圧制御を行うものでは電流検知を行う必要があり、基板構成が複雑になるため、コストが高くなるという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、転写部材の寿命を簡易な構成で精度よく予測可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、像担持体と、転写部材と、転写電圧電源と、トナー量検知センサーと、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、トナー像を担持する。転写部材は、像担持体に接触して転写ニップ部を形成し、像担持体上に形成されたトナー像を、転写ニップ部を通過する記録媒体上または中間転写体上に転写する。転写電圧電源は、転写ニップ部にトナー像が記録媒体上または中間転写体上に移動する方向の転写電界を発生させる転写電圧を印加する。トナー量検知センサーは、像担持体の回転方向に対し転写ニップ部の下流側に配置され、記録媒体または中間転写体に転写された後の像担持体上の転写残トナー量を検知する。制御部は、転写電圧電源を制御する。制御部は、像担持体上に所定のパターンでトナー像を形成して転写残トナー量を検知することにより、転写残トナー量が所定値以下となるときの転写部材に流れる転写電流の範囲である適正転写電流領域を測定し、適正転写電流領域の時間推移データに基づいて予測される適正転写電流領域の消失タイミングを、転写部材の寿命として推定する。

本発明の第１の構成によれば、転写残トナー量から算出される適正転写電流領域の変化に基づいて、転写部材の寿命を簡単に、且つ精度よく推定することができる。従って、転写部材の交換時期の遅れによる転写不良の発生を抑制することができる。また、交換時期に到達していない転写部材を交換してしまうおそれもなくなる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す概略図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図 本実施形態の画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図 本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 適正転写電流領域の測定時における転写電流とトナー量検知センサー２５のセンサー出力値との関係を示すグラフ 通電時間の増加に伴う適正転写電流領域の変化を示すグラフ 本実施形態の画像形成装置１００において実行される二次転写ローラー９の寿命推定制御例を示すフローチャート

以下、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。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。

図１に示す画像形成装置１００は、いわゆるタンデム方式のカラープリンターであり、以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では左側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄは、異なる４色（イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されている。さらに図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ～Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ～１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ～１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９において記録媒体の一例としての用紙Ｓ上に一度に転写される。さらに、定着部１３において用紙Ｓ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ～１ｄを図１において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ～１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｓは、画像形成装置１００の本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９へと搬送される。中間転写ベルト８には継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

次に、画像形成部Ｐａ～Ｐｄについて説明する。以下、画像形成部Ｐａについて詳細に説明するが、画像形成部Ｐｂ～Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の時計回り方向）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置７ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラー１１に対向するベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、メインモーター６１（図４参照）により感光体ドラム１ａ～１ｄの回転が開始され、帯電装置２ａ～２ｄの帯電ローラー２０によって感光体ドラム１ａ～１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５から出射されたビーム光（レーザー光）によって感光体ドラム１ａ～１ｄの表面を光照射し、各感光体ドラム１ａ～１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。

現像装置３ａ～３ｄには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーが所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ～３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ～４ｄから各現像装置３ａ～３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ～３ｄの現像ローラー２１により感光体ドラム１ａ～１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ～６ｄにより一次転写ローラー６ａ～６ｄと感光体ドラム１ａ～１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ～１ｄ上のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ～１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ～７ｄのクリーニングブレード２２および摺擦ローラー２３により除去される。

ベルト駆動モーター６３（図４参照）による駆動ローラー１０の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１０と駆動ローラー１０に隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部Ｎ、図３参照）へ搬送される。そして、中間転写ベルト８上に一次転写されたフルカラー画像が用紙Ｓ上に二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部１３へと搬送される。中間転写ベルト８の表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

定着部１３に搬送された用紙Ｓは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

図３は、本実施形態の画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図である。図３に示すように、中間転写ユニット３０は、下流側の駆動ローラー１０と上流側のテンションローラー１１とに掛け渡された中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ～１ｄに接触する一次転写ローラー６ａ～６ｄと、押圧切換ローラー３４と、を有する。

中間転写ベルト８は、例えばポリイミド樹脂やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）にイオン導電材や導電性カーボン等の導電材を混合して導電性を付与したもので構成される。また、中間転写ベルト８に弾性を付与して応力集中による画像の中抜け現象を防止するために弾性層を設けてもよい。弾性層の材質としては、例えばヒドリンゴムやクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム等が用いられる。さらに弾性層を保護するコート層を設けてもよい。コート層の材質としてはアクリル、シリコン、フッ素樹脂等が用いられる。

テンションローラー１１に対向する位置には、中間転写ベルト８の表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット１９が配置されている。駆動ローラー１０には中間転写ベルト８を介して二次転写ローラー９が対向配置されている。

中間転写ユニット３０は、一次転写ローラー６ａ～６ｄおよび押圧切換ローラー３４の回転軸の両端部を回転可能、且つ中間転写ベルト８の進行方向に対し垂直（図３の上下方向）に移動可能に支持する一対の支持部材（図示せず）と、一次転写ローラー６ａ～６ｄおよび押圧切換ローラー３４を上下方向に往復移動させる駆動手段（図示せず）と、を有するローラー接離機構３５を備えている。ローラー接離機構３５は、４本の一次転写ローラー６ａ～６ｄを、それぞれ中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ～１ｄ（図１参照）に圧接するカラーモードと、一次転写ローラー６ｄのみを中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ｄに圧接するモノクロモードと、４本の一次転写ローラー６ａ～６ｄの全てを感光体ドラム１ａ～１ｄから離間させる退避モードとに切り替え可能である。

二次転写ニップ部Ｎの下流側において中間転写ベルト８と対向する位置にはトナー量検知センサー２５が配置されている。ここでは、トナー量検知センサー２５は中間転写ベルト８の幅方向の中央部に対向する位置に配置されている。トナー量検知センサー２５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上のトナー像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図４参照）に出力信号を出力する。

そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からトナー像の濃度（トナー付着量）を検知する。検知されたトナー付着量（転写残トナー量）は、後述する二次転写ローラー９の寿命推定制御に用いられる。トナー量検知センサー２５に対向する中間転写ベルト８の裏面側には支持板３７が設置されている。トナー量検知センサー２５の読み取り時に中間転写ベルト８の弛み等の影響が出ないように、支持板３７に対して中間転写ベルト８の張力が掛かるように構成されている。

図４は、本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、タイマー９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部８０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、後述する適正転写電流領域の測定において電流不足領域および過電流領域の転写残トナー量を検知する際に駆動ローラー１０に印加する二次転写電圧値や、測定結果を印字中の二次転写電圧へフィードバックする際に用いる二次転写電圧の補正テーブル等も記憶される。タイマー９５は、二次転写ローラー９への通電時間を累積して計測する。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ～Ｐｄ、二次転写ユニット９、ローラー接離機構３５、メインモーター６１、ベルト駆動モーター６３、転写ローラー駆動モーター６４、画像入力部７０、電圧制御回路７１、操作部８０等が挙げられる。

画像入力部７０は、画像形成装置１００にパソコン等の上位機器から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

電圧制御回路７１は、帯電電圧電源７２、現像電圧電源７３、転写電圧電源７４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。帯電電圧電源７２は帯電装置２ａ～２ｄ内の帯電ローラー２０に帯電電圧を印加する。現像電圧電源７３は現像装置３ａ～３ｄ内の現像ローラー２１に現像電圧を印加する。転写電圧電源７４は一次転写ローラー６ａ～６ｄにトナーと逆極性の一次転写電圧を印加し、二次転写ローラー９に対向する駆動ローラー１０（二次転写対向ローラー）にトナーと同極性の二次転写電圧を印加する。

駆動ローラー１０への二次転写電圧の印加について具体的に説明すると、駆動ローラー１０にトナーと同極性（正極性）の一定電圧を印加する定電圧制御とする。これにより、中間転写ベルト８への不要な電流の流れ込みを抑制することができる。なお、駆動ローラー１０に代えて、転写電圧電源７４から二次転写ローラー９にトナーと逆極性（負極性）の一定電圧を印加する構成としてもよい。

操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２が設けられており、ユーザーは操作部８０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部８１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

本実施形態の画像形成装置１００では、非画像形成時に中間転写ベルト８上に所定のパターンでトナー像を一次転写し、一次転写されたトナー像を用紙Ｓ上に二次転写する。そして、トナー量検知センサー２５を用いて二次転写後に中間転写ベルト８上に残存する転写残トナー量を検知することにより、二次転写電流の「適正転写電流領域」を測定する。この適正転写電流領域の耐久印字による変化（時間推移データ）を記録し、適正転写電流領域が消失するタイミングを二次転写ローラー９の寿命と推定する。

次に、適正転写電流領域の測定方法について説明する。先ず、中間転写ベルト８上に測定用トナー像を一次転写する。測定用トナー像は、中間転写ベルト８の幅方向（主走査方向）においてはベルト幅の全域に、中間転写ベルト８の移動方向（副走査方向）においては所定の長さ（例えば２０ｍｍ）を有する帯状のベタ画像である。測定用トナー像は、４つの画像形成部Ｐａ～Ｐｄのいずれかで形成すればよい。

次に、駆動ローラー１０に二次転写電圧を印加して中間転写ベルト８上の測定用トナー像を用紙Ｓに二次転写し、中間転写ベルト８上の転写残トナー量をトナー量検知センサー２５により検知する。検知後の転写残トナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。この転写残トナー量の検知を、二次転写電流（以下、単に転写電流という）が不足している領域（電流不足領域）に属する２つの異なる転写電流、および転写電流が過剰に流れる領域（過電流領域）に属する２つの異なる転写電流が二次転写ローラー９に流れるように二次転写電圧（以下、単に転写電圧という）を変化させて繰り返し行い、転写電流と転写残トナー量の関係をプロットする。

図５は、適正転写電流領域の測定時における転写電流とトナー量検知センサー２５のセンサー出力値との関係を示すグラフである。直線Ｌ１（図５の実線）は、電流不足領域における転写電流と転写残トナー量の関係を示しており、電流不足領域にある異なる２つの転写電流を用いて転写残トナー量を検知し、グラフ上にプロットした２点Ａ１、Ａ２を通る直線である。直線Ｌ２（図５の破線）は、過電流領域における転写電流と転写残トナー量の関係を示しており、過電流領域にある異なる２つの転写電流を用いて転写残トナー量を検知し、グラフ上にプロットした２点Ｂ１、Ｂ２を通る直線である。

電流不足領域においては、転写電流が大きくなるにつれて適正転写電流に近づくため、中間転写ベルト８上の転写残トナー量が減少する。一方、過電流領域においては、転写電流が小さくなるにつれて適正転写電流に近づくため、中間転写ベルト８上の転写残トナー量が減少する。そこで、直線Ｌ１、Ｌ２と、転写残トナー量が所定量（図５ではセンサー出力値が１００）となる直線Ｌ３（図５の一点鎖線）との交点Ｃ１、Ｃ２の幅（転写電流の範囲）を、適正転写電流領域Ｒとして算出する。

図６は、通電時間の増加に伴う適正転写電流領域Ｒの変化を示すグラフである。図６では、二次転写ローラー９への通電時間を横軸、適正転写電流領域を縦軸にとり、通電１０００時間毎の適正転写電流領域の変化をプロットしたものである。図６に示すように、通電時間が増加するにつれて二次転写ローラー９の劣化が進行するため、適正転写電流領域Ｒが減少し、最終的には消失する。即ち、二次転写ローラー９の劣化と適正転写電流領域Ｒの減少とは相関関係にある。

そこで本実施形態では、適正転写電流領域Ｒを測定するとともに、適正転写電流領域Ｒの時間推移データに基づいて適正転写電流領域Ｒが消失するタイミングを予測し、予測される適正転写電流領域Ｒの消失タイミングを二次転写ローラー９の寿命（交換時期）と推定する。そして、二次転写ローラー９の寿命に到達する前に二次転写ローラー９の交換を促す通知を行う。これにより、転写不良の発生を抑制するとともに、交換用の二次転写ローラー９の準備期間を確保することができる。

なお、測定用トナー像は、用紙Ｓに転写せずに二次転写ローラー９自体に転写することもできる。ただし、二次転写ローラー９に測定用トナー像を転写する場合、二次転写ローラー９のクリーニング機構やクリーニング時間を設ける必要があり、画像形成装置１００のコストアップや印字待ち時間の増加に繋がる。そのため、用紙Ｓに転写する方法が好ましい。

また、適正転写電流領域Ｒの測定結果を、直後の印字動作における転写電圧にフィードバックすることにより、二次転写ローラー９の劣化度合いに応じた適切な転写電圧を印加することができる。ここで、適正転写電流領域Ｒは二次転写ローラー９の劣化度合いのみでなく、二次転写ニップ部Ｎを通過する用紙Ｓの電気抵抗の影響で変動する。そこで、測定用トナー像を転写する用紙Ｓと、適正転写電流領域Ｒの測定直後に印字する際の用紙Ｓとを同一とすることで、測定結果を転写電圧にフィードバックする際の、用紙Ｓの電気抵抗の影響を排除することができる。

図７は、本実施形態の画像形成装置１００において実行される二次転写ローラー９の寿命推定制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１～図６を参照しながら、図７のステップに沿って二次転写ローラー９の寿命推定制御手順について説明する。

先ず、制御部９０は印字命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。印字命令が受信されない場合は（ステップＳ１でＮｏ）印字待機状態を継続する。印字命令を受信した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御部９０はパソコン等の上位機器から画像入力部７０に入力された画像データに基づいて印字動作を実行する（ステップＳ２）。また、タイマー９５により二次転写ローラー９への累積通電時間Ｔを計測する（ステップＳ３）。

次に、制御部９０は印字が終了したか否かを判定する（ステップＳ４）。印字が継続している場合は（ステップＳ４でＮｏ）ステップＳ２に戻り、印字動作および累積通電時間Ｔの計測を継続する。印字が終了している場合は（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御部９０は累積通電時間Ｔが所定時間Ｔ１（例えば１０００時間）に到達しているか否かを判定する（ステップＳ５）。Ｔ＜Ｔ１である場合は（ステップＳ５でＮｏ）ステップＳ１に戻り、印字待機状態を継続する。

Ｔ≧Ｔ１である場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）、適正転写電流領域Ｒを測定する（ステップＳ６）。具体的には、図５に示したように電流不足領域と過電流領域のそれぞれで、２つの異なる転写電流が流れるように駆動ローラー１０に転写電圧を印加し、中間転写ベルト８上に一次転写された測定用トナー像を用紙Ｓ上に二次転写する。そして、トナー量検知センサー２５により転写残トナー量を検知し、検知された転写残トナー量に基づいて適正転写電流範囲Ｒを測定する。

次に、制御部９０は、測定された適正転写電流領域Ｒが所定範囲Ｒ１（第１の閾値）以下であるか否かを判定する（ステップＳ７）。Ｒ≦Ｒ１である場合は（ステップＳ７でＹｅｓ）、さらに適正転写電流領域Ｒが所定範囲Ｒ２（第２の閾値、Ｒ２＜Ｒ１）以下であるか否かを判定する（ステップＳ８）。Ｒ≦Ｒ２である場合は（ステップＳ８でＹｅｓ）、二次転写ローラー９の寿命に到達していると判定し、印字動作を禁止して二次転写ローラー９の交換を要求する通知を行う（ステップＳ９）。通知方法としては、例えば液晶表示部８１に表示してもよいし、Ｉ／Ｆ９６を通じてサービスマンに送信してもよい。

ステップＳ８でＲ２＜Ｒ≦Ｒ１である場合は（ステップＳ８でＮｏ）、二次転写ローラー９の寿命が近づいているが、寿命まである程度の余裕があると判定し、二次転写ローラー９の交換を促す通知を行う（ステップＳ１０）。そして、適正転写電流領域Ｒの測定結果を転写電圧へフィードバックし（ステップＳ１１）、必要に応じて転写電圧を補正する。その後、累積通電時間Ｔをリセット（Ｔ＝０）し（ステップＳ１２）、ステップＳ１に戻る。

一方、ステップＳ７でＲ＞Ｒ１である場合は（ステップＳ７でＮｏ）、二次転写ローラー９の寿命がまだ先であると判定し、二次転写ローラー９の交換を促す通知を行わずに適正転写電流領域Ｒの測定結果を転写電圧へフィードバックし（ステップＳ１１）、累積通電時間Ｔをリセット（Ｔ＝０）して（ステップＳ１２）ステップＳ１に戻る。

本実施形態の構成によれば、転写残トナー量から算出される適正転写電流領域Ｒの変化に基づいて、二次転写ローラー９の寿命を簡単に、且つ精度よく推定することができる。従って、二次転写ローラー９の交換時期の遅れによる転写不良の発生を抑制することができる。また、交換時期に到達していない二次転写ローラー９を交換してしまうおそれもなくなる。

また、適正転写電流領域Ｒの変化に基づいて印字動作における転写電圧を調整することにより、二次転写ローラー９の劣化度合いに応じた適切な転写電圧を印加することができ、転写電流不足による転写不良の発生を抑制することができる。

なお、上記の制御例では、適正転写電流領域Ｒが所定範囲Ｒ１以下になるタイミングで二次転写ローラー９の寿命が近づいたと判定し、所定範囲Ｒ２以下になるタイミングで二次転写ローラー９の寿命に到達したと判定しているが、他の判定法を用いることも可能である。例えば、適正転写電流領域Ｒを複数回測定して累積通電時間Ｔに対する適正転写電流領域Ｒの変化を示す近似線（図６の破線）を取得し、取得された近似線（近似式）に基づいて二次転写ローラー９の寿命が近づいたこと、および寿命に到達したことを判定することもできる。

また、上記の制御例では、二次転写ローラー９への累積通電時間Ｔが所定時間Ｔ１に到達する毎に適正転写電流領域Ｒを測定しているが、例えば累積印字枚数が所定枚数に到達する毎に適正転写電流領域Ｒを測定してもよい。但し、二次転写ローラー９の劣化度合い（抵抗値上昇）は累積通電時間Ｔと最も相関するため、累積通電時間Ｔに基づいて適正転写電流領域Ｒの測定タイミングを決定することが好ましい。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、転写電圧電源４７から駆動ローラー１０にトナーと同極性（正極性）の一定電圧（転写電圧）を印加するか、若しくは二次転写ローラー９にトナーと逆極性（負極性）の一定電圧（転写電圧）を印加する定電圧制御としたが、二次転写ローラー９にトナーと逆極性（負極性）の一定電流が流れるような転写電圧を駆動ローラー１０または二次転写ローラー９に印加する定電流制御としてもよい。

定電流制御の場合、二次転写ローラー９の電気抵抗値が上昇しても転写電圧を上昇させることで一定の転写電流を維持可能であるが、定電圧制御の場合は二次転写ローラー９の抵抗値上昇の影響を受けやすい。そのため、定電圧制御を行う場合に、本発明の方法を用いて二次転写ローラー９の寿命予測および印字中の転写電圧へのフィードバックを行うことが特に有効である。

また上記実施形態では、画像形成部Ｐａ～Ｐｄに沿って移動する無端状の中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８上に一次転写されたトナー像を用紙Ｓに二次転写する二次転写ローラー９を備えた中間転写方式の画像形成装置１００における二次転写ローラー９の寿命を予測する方法について説明したが、本発明は、感光体ドラム１ａ～１ｄ上のトナー像を中間転写ベルト８上に一次転写する一次転写ローラー６ａ～６ｄの寿命を予測することもできる。或いは、感光体ドラム上のトナー像を用紙に直接転写する転写ローラーを備えた直接転写方式の画像形成装置において、転写ローラーの寿命を予測する場合にも全く同様に適用可能である。

一次転写ローラー６ａ～６ｄ、または直接転写方式の転写ローラーの寿命を予測する場合、一次転写ローラー６ａ～６ｄによる中間転写ベルト８への一次転写後、または転写ローラーによる用紙への転写後に感光体ドラム上に残存した転写残トナー量を検知することにより、上記実施形態と同様にして適正転写電流領域を測定することができる。以下、実施例により本発明の効果について更に詳細に説明する、

適正転写電流領域を用いた本発明の寿命推定法と、従来法である通電時間または電気抵抗値の測定による寿命推定法とで、二次転写ローラー９の寿命の推定精度を比較した。試験機として、図１に示したような中間転写式の画像形成装置（ＴＡＳＫａｌｆａ６０５３ｃｉ、京セラドキュメントソリューションズ社製）を用いた。

試験方法は、先ず、本発明の寿命推定法を用いて二次転写ローラー９が寿命と判定されるまで耐久印字を行い、寿命に到達するまでの累積通電時間と、寿命に到達した時の電気抵抗値を測定した。この測定結果を、通電時間法と抵抗測定法でのそれぞれの寿命値と定義した。

次に、通電時間法と抵抗測定法の２つの方法において二次転写ローラー９が寿命と判定されるまで耐久印字を行い、寿命と推定された二次転写ローラー９を、本発明の寿命推定法によって適正転写電流領域と転写効率を測定し、通電時間法と抵抗測定法における寿命検知タイミングが適正であったか否かを評価した。上記の評価をそれぞれ５本（Ｎ＝５）の二次転写ローラー９について実施した。

評価基準は、適正転写電流領域が３μＡ以上であった場合は早期検知、転写効率が使用初期に比べて５％以上低下しているものは検知遅れと評価した。評価結果を適正転写電流領域と併せて表１に示す。

表１から明らかなように、通電時間法では５本中３本の早期検知、１本の検知遅れが発生した。また、抵抗測定法では５本中１本の早期検知、１本の検知遅れが発生した。以上の結果より、適正転写電流領域を用いて二次転写ローラー９の寿命を推定する本発明の寿命推定法は、従来法に比べて検知精度が高いことが確認された。

本発明は、記録媒体や中間転写体にトナー像を転写する転写部材を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、転写部材の寿命を簡易な構成で精度よく予測可能な画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ～Ｐｄ 画像形成部
１ａ～１ｄ 感光体ドラム
６ａ～６ｄ 一次転写ローラー（転写部材）
８ 中間転写ベルト（像担持体、中間転写体）
９ 二次転写ローラー（転写部材）
２５ トナー量検知センサー
３０ 中間転写ユニット
７４ 転写電圧電源
８０ 操作部
８１ 液晶表示部（通知装置）
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
Ｎ 二次転写ニップ部
Ｓ 用紙（記録媒体）

Claims (10)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体に接触して転写ニップ部を形成し、前記像担持体上に形成された前記トナー像を、前記転写ニップ部を通過する記録媒体上または中間転写体上に転写する転写部材と、
   前記転写ニップ部に前記トナー像が前記記録媒体上または前記中間転写体上に移動する方向の転写電界を発生させる転写電圧を印加する転写電圧電源と、
   前記像担持体の回転方向に対し前記転写ニップ部の下流側に配置され、前記記録媒体または前記中間転写体に転写された後の前記像担持体上の転写残トナー量を検知するトナー量検知センサーと、
   前記転写電圧電源を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記制御部は、前記像担持体上に所定のパターンで前記トナー像を形成して前記転写残トナー量を検知することにより、前記転写残トナー量が所定値以下となるときの前記転写部材に流れる転写電流の範囲である適正転写電流領域を測定し、前記適正転写電流領域の時間推移データに基づいて予測される前記適正転写電流領域の消失タイミングを、前記転写部材の寿命として推定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記転写部材に流れる転写電流が不足している電流不足領域、および前記転写電流が過剰に流れる過電流領域に存在する、それぞれ２つの異なる前記転写電流が前記転写部材に流れるように前記転写電圧を変化させて前記転写残トナー量を検知し、前記転写電流と前記転写残トナー量の関係をプロットし、
   前記電流不足領域の２点を通る直線、および前記過電流領域の２点を通る直線と、前記転写残トナー量が所定値となる直線との交点の幅を前記適正転写電流領域として算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記転写部材への累積通電時間または累積印字枚数が所定値に到達する毎に、前記適正転写電流領域を測定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記適正転写電流領域の測定結果に基づいて、測定直後の画像形成動作における前記転写電圧を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記転写残トナー量を測定する際に前記トナー像が転写される前記記録媒体は、測定直後の画像形成動作において使用される前記記録媒体と同一であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記転写部材の寿命に関する通知を行う通知装置を備え、
   前記制御部は、前記適正転写電流領域が第１の閾値以下である場合、前記通知装置を用いて前記転写部材の交換を促す通知を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記適正転写電流領域が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値以下である場合、画像形成動作を禁止するとともに、前記通知装置を用いて前記転写部材の交換を要求する通知を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記適正転写電流領域を複数回測定して前記適正転写電流領域の時間推移を示す近似線を取得し、取得された前記近似線に基づいて前記転写部材の寿命を推定することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記転写電圧電源は定電圧制御であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 異なる色の前記トナー像を形成する複数の画像形成部と、
    前記画像形成部に沿って移動する、前記像担持体としての無端状の中間転写ベルトと、
    前記画像形成部から前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像を前記記録媒体上に二次転写する前記転写部材としての二次転写ローラーと、
    を備える請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。

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