JP2023110233A - 画像形成装置、判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】早期にギヤの故障タイミングを判定可能な画像形成装置、及び判定方法を提供すること。【解決手段】画像形成装置１００は、駆動部から供給される駆動力を感光体ドラムに伝達するギヤと、予め定められた形成タイミングが到来するごとに、前記感光体ドラムを用いて予め定められた濃度の検出用画像に基づく検出用トナー像を形成する形成処理部５１と、形成処理部５１によって形成される前記検出用トナー像における濃度の変動幅を取得する取得処理部５２と、前記形成タイミングごとの前記変動幅に基づいて、前記ギヤの故障タイミングを判定する判定処理部５３と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置、及び判定方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、モーターなどの駆動部から供給される回転駆動力により、トナー像の形成に用いられる感光体ドラムなどの回転部材が回転駆動される。この種の画像形成装置では、前記回転部材への回転駆動力の供給に用いられるギヤが経年劣化により故障することがある。これに対し、前記駆動部に供給される駆動電流に基づいて、前記ギヤの故障タイミングを判定可能な画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１９７２４３号公報

ところで、前記ギヤの経年劣化による負荷上昇が前記駆動電流に反映されるタイミングにおいては、前記ギヤの経年劣化が相当に進行していることがある。そのため、前記駆動電流に基づいて前記故障タイミングを判定する構成では、判定された前記故障タイミングまでにメンテナンスの準備が間に合わないことがある。

本発明の目的は、早期にギヤの故障タイミングを判定可能な画像形成装置、及び判定方法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、ギヤと、形成処理部と、取得処理部と、判定処理部とを備える。前記ギヤは、駆動部から供給される駆動力をトナー像の形成に用いられる回転部材に伝達する。前記形成処理部は、予め定められた形成タイミングが到来するごとに、前記回転部材を用いて予め定められた濃度の検出用画像に基づく検出用トナー像を形成する。前記取得処理部は、前記形成処理部によって形成される前記検出用トナー像における濃度の変動幅を取得する。前記判定処理部は、前記形成タイミングごとの前記変動幅に基づいて、前記ギヤの故障タイミングを判定する。

本発明の他の局面に係る判定方法は、駆動部から供給される駆動力をトナー像の形成に用いられる回転部材に伝達するギヤを備える画像形成装置で実行され、形成ステップと、取得ステップと、判定ステップとを含む。前記形成ステップでは、予め定められた形成タイミングが到来するごとに、前記回転部材が用いられて予め定められた濃度の検出用画像に基づく検出用トナー像が形成される。前記取得ステップでは、前記形成ステップによって形成される前記検出用トナー像における濃度の変動幅が取得される。前記判定ステップでは、前記形成タイミングごとの前記変動幅に基づいて、前記ギヤの故障タイミングが判定される。

本発明によれば、早期にギヤの故障タイミングを判定することが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の画像形成ユニットの構成を示す断面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の駆動部及び駆動力伝達部の構成を示す図である。 図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で形成される検出用トナー像を示す図である。 図６は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で形成される検出用トナー像の濃度の検出結果の一例を示す図である。 図７は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で取得される検出用トナー像の濃度の変動幅の推移の一例を示す図である。 図８は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で実行される故障タイミング判定処理の一例を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施形態に係る画像形成装置で取得される検出用トナー像の濃度の変動幅の推移及び駆動電流の推移の一例を示す図である。

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ものではない。

［画像形成装置１００の構成］
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の構成について説明する。

なお、説明の便宜上、画像形成装置１００が使用可能な設置状態（図１に示される状態）で鉛直方向を上下方向Ｄ１と定義する。また、図１に示される画像形成装置１００の紙面左側の面を正面（前面）として前後方向Ｄ２を定義する。また、前記設置状態の画像形成装置１００の正面を基準として左右方向Ｄ３を定義する。

画像形成装置１００は、画像データに基づいて画像を形成するプリント機能を有する画像処理装置である。具体的に、画像形成装置１００は、前記プリント機能を含む複数の機能を有する複合機である。なお、本発明の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成可能なプリンター、ファクス装置、又はコピー機などであってもよい。

図１及び図２に示されるように、画像形成装置１００は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）１、画像読取部２、画像形成部３、給紙部４、操作表示部５、記憶部６、及び制御部７を備える。

ＡＤＦ１は、画像読取部２によって画像が読み取られる原稿を搬送する。ＡＤＦ１は、原稿セット部、複数の搬送ローラー、原稿押さえ、及び排紙部を備える。

画像読取部２は、原稿の画像を読み取るスキャン機能を実現する。画像読取部２は、原稿台、光源、複数のミラー、光学レンズ、及びＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備える。

画像形成部３は、前記プリント機能を実現する。具体的に、画像形成部３は、電子写真方式に従って、給紙部４から供給されるシートにカラー又はモノクロの画像を形成する。

給紙部４は、画像形成部３にシートを供給する。給紙部４は、給紙カセット、手差しトレイ、及び複数の搬送ローラーを備える。

操作表示部５は、画像形成装置１００のユーザーインターフェイスである。操作表示部５は、表示部及び操作部を備える。前記表示部は、制御部７からの制御指示に応じて各種の情報を表示する。例えば、前記表示部は、液晶ディスプレーである。前記操作部は、ユーザーの操作に応じて制御部７に各種の情報を入力する。例えば、前記操作部は、タッチパネルである。

記憶部６は、不揮発性の記憶装置である。例えば、記憶部６は、フラッシュメモリーなどの不揮発性メモリーである。

制御部７は、画像形成装置１００を統括的に制御する。図２に示されるように、制御部７は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、及びＲＡＭ１３を備える。ＣＰＵ１１は、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１に各種の処理を実行させるための制御プログラムなどの情報が予め格納される不揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が実行する各種の処理の一時記憶メモリー（作業領域）として使用される揮発性又は不揮発性の記憶装置である。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に予め格納された各種の制御プログラムを実行することにより、画像形成装置１００を統括的に制御する。

なお、制御部７は、画像形成装置１００を統括的に制御するメイン制御部とは別に設けられた制御部であってもよい。また、制御部７は、集積回路（ＡＳＩＣ）などの電子回路で構成されたものであってもよい。

［画像形成部３の構成］
次に、図１、図３、及び図４を参照しつつ、画像形成部３の構成について説明する。ここで、図３は画像形成ユニット２４の構成を示す断面図である。また、図４は感光体ドラム３１、駆動部３７、及び駆動力伝達部３８を上側から見た図である。

図１に示されるように、画像形成部３は、複数の画像形成ユニット２１～２４、光走査装置２５、中間転写ベルト２６、二次転写ローラー２７、定着装置２８、及び排紙トレイ２９を備える。また、画像形成部３は、複数の濃度センサー３０（図３参照）を備える。

画像形成ユニット２１は、Ｙ（イエロー）のトナー像を形成する。画像形成ユニット２２は、Ｃ（シアン）のトナー像を形成する。画像形成ユニット２３は、Ｍ（マゼンタ）のトナー像を形成する。画像形成ユニット２４は、Ｋ（ブラック）のトナー像を形成する。図１に示されるように、画像形成ユニット２１～２４は、画像形成装置１００の前後方向Ｄ２に沿って、画像形成装置１００の前方側からイエロー、シアン、マゼンタ、及びブラックの順に併設される。

図３に示されるように、画像形成ユニット２４は、感光体ドラム３１、帯電ローラー３２、現像装置３３、一次転写ローラー３４、及びドラム清掃部３５を備える。また、画像形成ユニット２４は、トナーコンテナ３６（図１参照）、駆動部３７（図４参照）、及び駆動力伝達部３８（図４参照）を備える。また、画像形成ユニット２１～２３各々は、画像形成ユニット２４と同様の構成を備える。

感光体ドラム３１は、表面に静電潜像が形成される。例えば、感光体ドラム３１は、有機感光材料によって形成された感光層を有する。感光体ドラム３１は、画像形成部３及び給紙部４を収容する画像形成装置１００の筐体によって回転可能に支持されている。感光体ドラム３１は、駆動部３７から供給される回転駆動力を受けて、図３に示される回転方向Ｄ４に回転する。これにより、感光体ドラム３１は、表面に形成される静電潜像を搬送する。なお、前記感光層は、アモルファスシリコンなどの他の感光材料によって形成されてもよい。

感光体ドラム３１は、トナー像の形成に用いられる。感光体ドラム３１は、本発明の像担持体の一例であるとともに、本発明の回転部材の一例である。

帯電ローラー３２は、予め設定された帯電電圧の印加を受けて、感光体ドラム３１の表面を帯電させる。例えば、帯電ローラー３２は、感光体ドラム３１の表面を正極性に帯電させる。図３に示されるように、帯電ローラー３２は、感光体ドラム３１と接触して設けられる。帯電ローラー３２は、感光体ドラム３１が回転することによって従動回転する。帯電ローラー３２によって帯電された感光体ドラム３１の表面には、光走査装置２５から射出される画像データに基づく光が照射される。これにより、感光体ドラム３１の表面に静電潜像が形成される。

現像装置３３は、トナー及びキャリアを含む現像剤を用いて、感光体ドラム３１の表面に形成される静電潜像を現像する。

図３に示されるように、現像装置３３は、筐体４１、第１搬送部材４２、第２搬送部材４３、現像ローラー４４、及び規制部材４５を備える。

筐体４１は、第１搬送部材４２、第２搬送部材４３、現像ローラー４４、及び規制部材４５を収容する。また、筐体４１は、前記現像剤が循環する循環搬送路を有する。前記循環搬送路には、左右方向Ｄ３に沿って延在する第１搬送路４１Ａ（図３参照）及び第２搬送路４１Ｂ（図３参照）が含まれる。

第１搬送部材４２は、第１搬送路４１Ａに収容された前記現像剤を左右方向Ｄ３のうちいずれか一方向へ搬送する。また、第１搬送部材４２は、前記現像剤を撹拌して、前記トナー及び前記キャリアを摩擦帯電させる。例えば、前記トナーは、前記キャリアとの摩擦帯電により正極性に帯電する。例えば、第１搬送部材４２は、第１搬送路４１Ａにおいて左右方向Ｄ３に沿った回転軸を中心に回転可能に設けられたスクリュー状の部材である。

第２搬送部材４３は、第２搬送路４１Ｂに収容された前記現像剤を第１搬送部材４２による前記現像剤の搬送方向とは逆方向へ搬送する。また、第２搬送部材４３は、前記現像剤を撹拌して、前記トナー及び前記キャリアを摩擦帯電させる。例えば、第２搬送部材４３は、第２搬送路４１Ｂにおいて左右方向Ｄ３に沿った回転軸を中心に回転可能に設けられたスクリュー状の部材である。

現像ローラー４４は、感光体ドラム３１と対向して設けられ、感光体ドラム３１との対向領域Ｒ１（図３参照）に前記現像剤を供給する。

図３に示されるように、現像ローラー４４は、第２搬送部材４３と対向して設けられる。現像ローラー４４は、第２搬送路４１Ｂから前記現像剤を汲み上げる。現像ローラー４４によって汲み上げられた前記現像剤は、現像ローラー４４の内部に設けられた磁極の磁力により、現像ローラー４４の外周面において磁気ブラシを形成する。現像ローラー４４は、筐体４１により回転可能に支持されており、不図示のモーターから供給される回転駆動力を受けて、図３に示される回転方向Ｄ６に回転する。これにより、現像ローラー４４は、外周面に形成された前記磁気ブラシを対向領域Ｒ１（図３参照）に搬送する。現像ローラー４４には、予め定められた現像バイアス電圧が印加される。これにより、対向領域Ｒ１に搬送された前記磁気ブラシに含まれる前記トナーが静電潜像に供給されて、当該静電潜像が現像（可視化）される。

規制部材４５は、現像ローラー４４の外周面に形成された前記磁気ブラシの層厚を規制する。図３に示されるように、規制部材４５は、第２搬送部材４３と現像ローラー４４との間の対向領域よりも回転方向Ｄ６の下流側であって、対向領域Ｒ１よりも回転方向Ｄ６の上流側に設けられる。規制部材４５は、現像ローラー４４の外周面との間に所定のギャップが形成されるように、現像ローラー４４の外周面に対向して設けられる。

なお、現像装置３３は、第２搬送路４１Ｂから前記現像剤を汲み上げて、汲み上げた前記現像剤に含まれる前記トナーを現像ローラー４４に供給するマグネットローラーを備えていてもよい。この場合、現像ローラー４４は、対向領域Ｒ１に前記トナーを供給すればよい。また、前記現像剤は、前記キャリアを含まない１成分現像剤であってもよい。

一次転写ローラー３４は、予め設定された一次転写電圧の印加を受けて、現像装置３３によって感光体ドラム３１の表面に形成されるトナー像を中間転写ベルト２６に転写する。図３に示されるように、一次転写ローラー３４は、中間転写ベルト２６の内周面と接触して設けられる。また、一次転写ローラー３４は、中間転写ベルト２６を挟んで感光体ドラム３１と対向して設けられる。一次転写ローラー３４は、中間転写ベルト２６が回転することによって従動回転する。

ドラム清掃部３５は、感光体ドラム３１の表面を清掃する。図３に示されるように、ドラム清掃部３５は、クリーニング部材３５Ａ及び搬送部材３５Ｂを備える。クリーニング部材３５Ａは、感光体ドラム３１の表面に付着した付着物を除去する。具体的に、クリーニング部材３５Ａは、感光体ドラム３１の表面に接触して設けられるブレード状の部材である。搬送部材３５Ｂは、クリーニング部材３５Ａによって感光体ドラム３１の表面から除去された前記付着物を不図示の収容容器へ搬送する。

トナーコンテナ３６は、前記トナーを収容する。トナーコンテナ３６は、内部に収容された前記トナーを現像装置３３に供給する。

駆動部３７は、感光体ドラム３１を回転させる駆動力を生成する。具体的に、駆動部３７は、回転駆動力を生成するモーターである。

駆動力伝達部３８は、駆動部３７で生成される駆動力を感光体ドラム３１に伝達する。感光体ドラム３１は、駆動部３７から駆動力伝達部３８を介して供給される回転駆動力を受けて回転する。

図４に示されるように、駆動力伝達部３８は、第１ギヤ３９Ａ及び第２ギヤ３９Ｂを含む複数のギヤ３９を備える。第１ギヤ３９Ａは、駆動部３７の駆動軸３７Ａ（図４参照）に固定されており、駆動軸３７Ａと一体に回転する。第２ギヤ３９Ｂは、感光体ドラム３１の回転軸３１Ａ（図４参照）における回転軸３１Ａの延在方向（左右方向Ｄ３）の一方の端部に固定されており、回転軸３１Ａと一体に回転する。具体的に、第２ギヤ３９Ｂは、回転軸３１Ａにおける右側の端部に固定されている。第１ギヤ３９Ａと第２ギヤ３９Ｂとの間には、第１ギヤ３９Ａから第２ギヤ３９Ｂへの回転駆動力の伝達に用いられる不図示の一又は複数のギヤ３９が設けられる。駆動力伝達部３８に含まれるギヤ３９は、駆動部３７から供給される駆動力を感光体ドラム３１に伝達する。

なお、第１ギヤ３９Ａは、第２ギヤ３９Ｂと噛合していてもよい。また、駆動力伝達部３８は、駆動部３７で生成される駆動力を感光体ドラム３１及び現像ローラー４４（本発明の回転部材の他の一例）の両方に伝達してもよい。

光走査装置２５は、画像形成ユニット２１～２４各々の感光体ドラム３１の表面へ向けて、画像データに基づく光を射出する。

中間転写ベルト２６は、画像形成ユニット２１～２４各々の感光体ドラム３１の表面に形成されたトナー像が転写される無端状のベルト部材である。中間転写ベルト２６は、駆動ローラー、張架ローラー、及び４つの一次転写ローラー３４によって所定のテンションで張架される。中間転写ベルト２６は、不図示のモーターから供給される回転駆動力を受けて前記駆動ローラーが回転することで、図１及び図３に示される回転方向Ｄ５に回転する。これにより、中間転写ベルト２６は、感光体ドラム３１各々から転写されたトナー像を二次転写ローラー２７によるシートへの転写位置へ搬送する。

二次転写ローラー２７は、予め設定された二次転写電圧の印加を受けて、中間転写ベルト２６の表面に転写されたトナー像を給紙部４から供給されるシートに転写する。図１に示されるように、二次転写ローラー２７は、中間転写ベルト２６の外周面と接触して設けられる。二次転写ローラー２７は、画像形成装置１００の前記筐体によって回転可能に支持されている。二次転写ローラー２７は、中間転写ベルト２６が回転することによって従動回転する。また、二次転写ローラー２７は、画像形成装置１００の前記筐体により、中間転写ベルト２６と接触する接触位置と、中間転写ベルト２６から離間する離間位置との間を移動可能に支持されている。二次転写ローラー２７は、不図示の移動機構から供給される駆動力を受けて、前記接触位置と前記離間位置との間を移動する。

定着装置２８は、二次転写ローラー２７によってシートに転写されたトナー像を当該シートに定着させる。

排紙トレイ２９には、定着装置２８によってトナー像が定着されたシートが排出される。

複数の濃度センサー３０は、中間転写ベルト２６の外周面に転写されたトナー像の濃度を検出する。図３に示されるように、複数の濃度センサー３０は、画像形成ユニット２４よりも中間転写ベルト２６の回転方向Ｄ５の下流側であって、二次転写ローラー２７よりも回転方向Ｄ５の上流側に配置される。また、複数の濃度センサー３０は、中間転写ベルト２６の幅方向である左右方向Ｄ３に沿って並んで設けられる。

濃度センサー３０各々は、所謂反射型の光センサーであって、中間転写ベルト２６の外周面へ向けて光を射出する発光部と、前記発光部から射出されて中間転写ベルト２６の外周面で反射された光を受光する受光部とを備える。濃度センサー３０各々は、前記受光部における受光量に応じた電気信号を制御部７に入力する。

ところで、画像形成装置１００では、駆動力伝達部３８に含まれるギヤ３９が経年劣化により故障することがある。これに対し、駆動部３７に供給される駆動電流に基づいて、ギヤ３９の故障タイミングを判定可能な画像形成装置が知られている。

ここで、ギヤ３９の経年劣化による負荷上昇が前記駆動電流に反映されるタイミングにおいては、ギヤ３９の経年劣化が相当に進行していることがある。そのため、前記駆動電流に基づいて前記故障タイミングを判定する構成では、判定された前記故障タイミングまでにメンテナンスの準備が間に合わないことがある。

これに対し、本発明の実施形態にかかる画像形成装置１００では、以下に説明するように、早期にギヤ３９の前記故障タイミングを判定可能である。

［制御部７の構成］
次に、図２及び図４～図７を参照しつつ、制御部７の構成について説明する。ここで、図５は中間転写ベルト２６の外周面を下側から見た図であって、当該外周面に形成される検出用トナー像９０及び複数の濃度センサー３０を示す図である。また、図６は複数の濃度センサー３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇ、３０Ｈ）による検出用トナー像９０の濃度の検出結果の一例を示す図である。また、図７は取得処理部５２によって取得される変動幅Ｗ１の推移の一例を示す図である。

図２に示されるように、制御部７は、形成処理部５１、取得処理部５２、判定処理部５３、及び報知処理部５４を含む。

具体的に、制御部７のＲＯＭ１２には、ＣＰＵ１１を上述の各部として機能させるための故障タイミング判定プログラムが予め格納されている。そして、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納された前記故障タイミング判定プログラムを実行することにより、上述の各部として機能する。

なお、前記故障タイミング判定プログラムは、ＣＤ、ＤＶＤ、及びフラッシュメモリーなどのコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されており、前記記録媒体から読み取られて記憶部６などの記憶装置に格納されてもよい。また、形成処理部５１、取得処理部５２、判定処理部５３、及び報知処理部５４の一部又は全部は、集積回路（ＡＳＩＣ）などの電子回路で構成されたものであってもよい。

なお、以下では、画像形成ユニット２１～２４のうち、画像形成ユニット２４に含まれる各部、及び画像形成ユニット２４に対応して設けられる各部を例に挙げて説明を行う。以下の説明は、画像形成ユニット２１～２３各々についても同様に当てはまる。

形成処理部５１は、予め定められた形成タイミングが到来するごとに、感光体ドラム３１を用いて、予め定められた濃度の検出用画像に基づく検出用トナー像９０（図５参照）を形成する。

具体的に、前記形成タイミングは、画像形成装置１００によって出力される印刷物の枚数（印刷枚数）の累計値が予め定められた基準枚数の倍数に到達したタイミングである。なお、前記形成タイミングは、駆動部３７の駆動時間の累計値が予め定められた基準時間の倍数に到達したタイミングであってもよい。

また、前記検出用画像は、複数の印刷色（イエロー、シアン、マゼンタ、及びブラック）のうち、画像形成ユニット２４に対応する印刷色であるブラックの濃度値のみによって表現される画像である。例えば、前記検出用画像は、ブラックの濃度値が２５パーセント以上であって７５パーセント未満の画像である。つまり、前記検出用画像は、ハーフトーン画像である。なお、前記検出用画像は、ブラックの濃度値が１００パーセントの画像、つまり黒色の画像であってもよい。

また、図５に示されるように、検出用トナー像９０は、感光体ドラム３１の回転軸３１Ａの延在方向である左右方向Ｄ３に沿って長尺なトナー像である。つまり、前記検出用画像は、左右方向Ｄ３に対応する方向に長尺な画像である。

例えば、画像形成装置１００では、前記検出用画像を含む検出用画像データが予め制御部７のＲＯＭ１２に格納されている。

例えば、形成処理部５１は、画像データに基づいて画像を形成する画像形成処理の実行中に前記形成タイミングが到来した場合に、前記画像形成処理を中断して、検出用トナー像９０を形成する。具体的に、形成処理部５１は、画像形成対象の画像データに替えて前記検出用画像データを光走査装置２５に入力することにより、中間転写ベルト２６に検出用トナー像９０を形成する。また、形成処理部５１は、検出用トナー像９０が中間転写ベルト２６と二次転写ローラー２７との対向位置に到達する前のタイミングから、検出用トナー像９０が当該対向位置を通過した後のタイミングまで、二次転写ローラー２７を中間転写ベルト２６から離間させる。つまり、二次転写ローラー２７を前記離間位置へ移動させる。

なお、形成処理部５１は、前記画像形成処理の実行中に前記形成タイミングが到来した場合に、前記画像形成処理を中断することなく、検出用トナー像９０を形成してもよい。具体的に、形成処理部５１は、中間転写ベルト２６における、給紙部４から供給されるシートと接触しない領域（紙間領域）に検出用トナー像９０を形成してもよい。

取得処理部５２は、形成処理部５１によって形成される検出用トナー像９０における濃度の変動幅Ｗ１（図６参照）を取得する。

具体的に、取得処理部５２は、濃度センサー３０各々の検出結果に基づいて、変動幅Ｗ１を取得する。

ここで、検出用トナー像９０には、検出用トナー像９０の長手方向である左右方向Ｄ３に沿って並ぶ複数の被検出部９１（図５参照）が含まれる。換言すると、検出用トナー像９０には、左右方向Ｄ３に沿って並ぶ複数の被検出部９１が予め設定されている。例えば、検出用トナー像９０には、左右方向Ｄ３に沿って等間隔に並ぶ８つの被検出部９１（９１Ａ、９１Ｂ、９１Ｃ、９１Ｄ、９１Ｅ、９１Ｆ、９１Ｇ、９１Ｈ）が含まれる。なお、図５では、被検出部９１各々が破線によって示されている。

また、図５に示されるように、複数の濃度センサー３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇ、３０Ｈ）は、中間転写ベルト２６における複数の被検出部９１の形成位置に対応して配置されており、複数の被検出部９１の濃度を検出する。具体的に、濃度センサー３０Ａは、被検出部９１Ａの形成位置に対応して配置されており、被検出部９１Ａの濃度を検出する。また、濃度センサー３０Ｂは、被検出部９１Ｂの形成位置に対応して配置されており、被検出部９１Ｂの濃度を検出する。また、濃度センサー３０Ｃは、被検出部９１Ｃの形成位置に対応して配置されており、被検出部９１Ｃの濃度を検出する。また、濃度センサー３０Ｄは、被検出部９１Ｄの形成位置に対応して配置されており、被検出部９１Ｄの濃度を検出する。また、濃度センサー３０Ｅは、被検出部９１Ｅの形成位置に対応して配置されており、被検出部９１Ｅの濃度を検出する。また、濃度センサー３０Ｆは、被検出部９１Ｆの形成位置に対応して配置されており、被検出部９１Ｆの濃度を検出する。また、濃度センサー３０Ｇは、被検出部９１Ｇの形成位置に対応して配置されており、被検出部９１Ｇの濃度を検出する。また、濃度センサー３０Ｈは、被検出部９１Ｈの形成位置に対応して配置されており、被検出部９１Ｈの濃度を検出する。

例えば、取得処理部５２は、複数の濃度センサー３０によって検出される複数の被検出部９１の濃度に対応する複数の濃度値のうち、最高値と最低値との差を、変動幅Ｗ１として取得する（図６参照）。

つまり、取得処理部５２は、形成処理部５１によって形成される検出用トナー像９０における、左右方向Ｄ３に沿った濃度の変動幅Ｗ１を取得する。

例えば、取得処理部５２は、取得された変動幅Ｗ１、及び当該変動幅Ｗ１の取得日時を示す情報を含む取得データを記憶部６に格納する。

図６に示されるように、検出用トナー像９０における右端部側の領域は、左端部側の領域に比べて、濃度が変動しやすい。これは、感光体ドラム３１の右側に設けられた駆動力伝達部３８（図４参照）で発生する振動がトナー像の形成に影響するためである。例えば、駆動力伝達部３８で発生する振動により感光体ドラム３１における右端部側が振動すると、感光体ドラム３１と帯電ローラー３２との距離が変動する。これにより、感光体ドラム３１における右端部側の帯電量にバラつきが発生し、そのバラつきによって検出用トナー像９０のトナー濃度にもバラつきが生じる。また、駆動力伝達部３８で発生する振動により感光体ドラム３１における右端部側が振動すると、感光体ドラム３１と現像ローラー４４との距離が変動する。これにより、感光体ドラム３１における右端部側の現像量にバラつきが発生し、そのバラつきによって検出用トナー像９０のトナー濃度にもバラつきが生じる。

なお、取得処理部５２は、検出用トナー像９０における当該検出用トナー像９０の長手方向の両端部の濃度差を変動幅Ｗ１として取得してもよい。つまり、取得処理部５２は、濃度センサー３０Ａによる検出結果と濃度センサー３０Ｈによる検出結果との差を変動幅Ｗ１として取得してもよい。この場合、複数の濃度センサー３０は、濃度センサー３０Ａ及び濃度センサー３０Ｈの２つのみで構成されていればよい。

また、複数の濃度センサー３０に替えて、中間転写ベルト２６に転写されたトナー像を撮像可能であって、左右方向Ｄ３に長尺なラインセンサーが設けられていてもよい。この場合、取得処理部５２は、前記ラインセンサーを用いて変動幅Ｗ１を取得すればよい。また、複数の濃度センサー３０又は前記ラインセンサーは、二次転写ローラー２７によって検出用トナー像９０が転写されたシートと対向して設けられてもよい。また、取得処理部５２は、画像読取部２による検出用トナー像９０が転写されたシートの読取画像に基づいて、変動幅Ｗ１を取得してもよい。

判定処理部５３は、前記形成タイミングごとの変動幅Ｗ１に基づいて、ギヤ３９の前記故障タイミングを判定する。

具体的に、判定処理部５３は、変動幅Ｗ１の減少傾向が終了する終了タイミング以後の前記形成タイミングごとの変動幅Ｗ１に基づいて、前記故障タイミングを判定する。

ここで、本明細書において、「ギヤ３９の故障」とは、感光体ドラム３１が用いられて形成される画像の画質に対して予め定められた許容限度を超える悪影響を与えるほど、ギヤ３９の機能が低下した状態をいう。本明細書における「ギヤ３９の故障」には、ギヤ３９が破損した状態に加えて、上記悪影響を与えるほどギヤ３９の摩耗が進行した状態、及び上記悪影響を与えるほどギヤ３９に塗布された潤滑剤が減少した状態が含まれる。

具体的に、画像形成装置１００では、取得処理部５２によって取得される変動幅Ｗ１が予め定められた閾値ＴＨ１（図７参照）を超えた場合に、ギヤ３９が故障したと判定される。

図７には、連続する複数の前記形成タイミングである形成タイミングｔ１から形成タイミングｔ１２までの変動幅Ｗ１の推移の一例が示されている。ここで、形成タイミングｔ１は、画像形成装置１００の使用が開始されてから最初に到来する前記形成タイミングである。また、形成タイミングｔ１２は、ギヤ３９の故障後、つまりギヤ３９が故障したと判定される状態になってから最初に到来する前記形成タイミングである。

図７に示されるように、変動幅Ｗ１は、画像形成装置１００の使用開始時から徐々に減少する。これは、新品の状態のギヤ３９に含まれる当該ギヤ３９を不必要に振動させる小さなバリなどの形状的要素が駆動によって削れていくためである。本明細書では、ギヤ３９に含まれる前記形状的要素の摩耗が進行して変動幅Ｗ１が徐々に減少する期間を、「初期摩耗期間」と定義する。図７に示された例において、前記初期摩耗期間は、形成タイミングｔ１から形成タイミングｔ４までである。

図７に示されるように、変動幅Ｗ１は、前記初期摩耗期間の終了時から徐々に増加する。これは、ギヤ３９の摩耗が徐々に進行して、ギヤ３９の機能が徐々に低下していくためである。本明細書では、前記初期摩耗期間の終了時から変動幅Ｗ１が徐々に増加する期間であって、変動幅Ｗ１が閾値ＴＨ１を超えたと判定されるまでの期間を、「通常摩耗期間」と定義する。図７に示された例において、前記通常摩耗期間は、形成タイミングｔ４から形成タイミングｔ１２までである。

図７に示されるように、前記通常摩耗期間における変動幅Ｗ１は、僅かに曲線的に増加する。そのため、前記通常摩耗期間の初期における変動幅Ｗ１の推移を直線近似し、近似結果に基づいて前記故障タイミングを推測することが可能である。また、前記通常摩耗期間の中期又は末期までの変動幅Ｗ１の推移を曲線近似し、近似結果に基づいて前記故障タイミングを推測することも可能である。

例えば、判定処理部５３は、取得処理部５２によって前記取得データが記憶部６に格納された場合に、記憶部６に格納されている前記取得データに基づいて、前記終了タイミングが到来済であるか、つまり前記初期摩耗期間が終了しているか否かを判定する。

ここで、判定処理部５３は、前記終了タイミングが到来済であると判定した場合は、前記終了タイミング以後に取得された前記取得データに基づいて、前記故障タイミングを判定する。例えば、判定処理部５３は、前記終了タイミング以後に取得された前記取得データの数が予め定められた基準数未満である場合は、前記通常摩耗期間における変動幅Ｗ１の推移を直線近似し、近似結果に基づいて前記故障タイミングを判定する。また、判定処理部５３は、前記終了タイミング以後に取得された前記取得データの数が前記基準数以上である場合は、前記通常摩耗期間における変動幅Ｗ１の推移を曲線近似し、近似結果に基づいて前記故障タイミングを判定する。

一方、判定処理部５３は、前記終了タイミングが未到来であると判定した場合は、前記故障タイミングを判定しない。

なお、判定処理部５３は、前記終了タイミング以前の前記形成タイミングごとの変動幅Ｗ１に基づいて、前記故障タイミングを判定してもよい。例えば、判定処理部５３は、前記初期摩耗期間に取得される変動幅Ｗ１とギヤ３９が故障するまでの変動幅Ｗ１の推移との関係性を学習した人工知能を用いて、前記故障タイミングを判定してもよい。この場合、前記人工知能による当該関係性の学習は、複数の画像形成装置１００を用いた実験により取得される、画像形成装置１００ごとの当該画像形成装置１００の使用開始時からギヤ３９が故障するまでの変動幅Ｗ１の推移を示すデータを教師データとして用いることにより実現可能である。

報知処理部５４は、判定処理部５３によって判定された前記故障タイミングを報知する。

例えば、報知処理部５４は、判定処理部５３によって判定された前記故障タイミングを含むメッセージを操作表示部５に表示させる。例えば、前記故障タイミングは、前記故障タイミングが到来するまでに印刷可能な印刷枚数、又は画像形成部３の動作時間などにより示される。

［故障タイミング判定処理］
以下、図８を参照しつつ、画像形成装置１００において制御部７により実行される故障タイミング判定処理の手順の一例とともに、本発明の判定方法について説明する。ここで、ステップＳ１１、Ｓ１２・・・は、制御部７により実行される処理手順（ステップ）の番号を表している。なお、前記故障タイミング判定処理は、前記画像形成処理が実行される場合に、前記画像形成処理とともに実行される。

＜ステップＳ１１＞
まず、ステップＳ１１において、制御部７は、前記形成タイミングが到来したか否かを判定する。

具体的に、制御部７は、前記画像形成処理の実行中において、印刷枚数の累計値が前記基準枚数の倍数に到達した場合に、前記形成タイミングが到来したと判定する。

ここで、制御部７は、前記形成タイミングが到来したと判定すると（Ｓ１１のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１２に移行させる。また、前記形成タイミングが到来していなければ（Ｓ１１のＮｏ側）、制御部７は、ステップＳ１１で前記形成タイミングの到来を待ち受ける。

＜ステップＳ１２＞
ステップＳ１２において、制御部７は、前記画像形成処理を中断させて、検出用トナー像９０を形成する。ここで、ステップＳ１１及びステップＳ１２の処理は、本発明の形成ステップの一例であって、制御部７の形成処理部５１により実行される。

具体的に、制御部７は、画像形成対象の画像データに替えて前記検出用画像データを光走査装置２５に入力することにより、中間転写ベルト２６に検出用トナー像９０を形成する。また、制御部７は、検出用トナー像９０が中間転写ベルト２６と二次転写ローラー２７との対向位置に到達する前のタイミングから、検出用トナー像９０が当該対向位置を通過した後のタイミングまで、二次転写ローラー２７を前記離間位置へ移動させる。また、制御部７は、検出用トナー像９０が当該対向位置を通過した後に、二次転写ローラー２７を前記接触位置へ移動させて、前記画像形成処理を再開させる。

＜ステップＳ１３＞
ステップＳ１３において、制御部７は、ステップＳ１２で形成された検出用トナー像９０における濃度の変動幅Ｗ１を取得する。ここで、ステップＳ１３の処理は、本発明の取得ステップの一例であって、制御部７の取得処理部５２により実行される。

具体的に、制御部７は、複数の濃度センサー３０によって検出される、検出用トナー像９０に含まれる複数の被検出部９１の濃度に対応する複数の濃度値のうち、最高値と最低値との差を、変動幅Ｗ１として取得する。そして、制御部７は、取得された変動幅Ｗ１、及び当該変動幅Ｗ１の取得日時を示す情報を含む前記取得データを記憶部６に格納する。

ここで、検出用トナー像９０は、ハーフトーン画像である前記検出用画像に基づいて形成される。これにより、検出用トナー像９０が、ブラックの濃度値が１００パーセントの画像、つまり黒色の前記検出用画像に基づいて形成される構成と比較して、取得される変動幅Ｗ１を大きくすることが可能である。

＜ステップＳ１４＞
ステップＳ１４において、制御部７は、前記終了タイミングが到来済であるか否かを判定する。

具体的に、制御部７は、記憶部６に格納されている前記取得データに基づいて、前記終了タイミングが到来済であるか否かを判定する。

ここで、制御部７は、前記終了タイミングが到来済であると判定すると（Ｓ１４のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１５に移行させる。また、前記終了タイミングが未到来であれば（Ｓ１４のＮｏ側）、制御部７は、処理をステップＳ１１に移行させる。

なお、制御部７は、前記終了タイミングが到来済であると判定した場合に（Ｓ１４のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１６に移行させてもよい。つまり、ステップＳ１５の処理は省略されてもよい。

＜ステップＳ１５＞
ステップＳ１５において、制御部７は、予め定められた報知タイミングが到来したか否かを判定する。

例えば、前記報知タイミングは、前記終了タイミング以後に取得された前記取得データの数が２つになったタイミングを含む。また、前記報知タイミングは、前記終了タイミング以後に取得された前記取得データの数が前記基準数と同一になったタイミングを含む。

ここで、制御部７は、前記報知タイミングが到来したと判定すると（Ｓ１５のＹｅｓ側）、処理をステップＳ１６に移行させる。また、前記報知タイミングが到来していなければ（Ｓ１５のＮｏ側）、制御部７は、処理をステップＳ１１に移行させる。

＜ステップＳ１６＞
ステップＳ１６において、制御部７は、ギヤ３９の前記故障タイミングを判定する。ここで、ステップＳ１６の処理は、本発明の判定ステップの一例であって、制御部７の判定処理部５３により実行される。

具体的に、制御部７は、前記終了タイミング以後に取得された前記取得データの数が２つである場合は、前記通常摩耗期間における変動幅Ｗ１の推移を直線近似し、近似結果に基づいて前記故障タイミングを判定する。これにより、早期に前記故障タイミングを判定可能である。

また、制御部７は、前記終了タイミング以後に取得された前記取得データの数が前記基準数と同じである場合は、前記通常摩耗期間における変動幅Ｗ１の推移を曲線近似し、近似結果に基づいて前記故障タイミングを判定する。これにより、前記通常摩耗期間における変動幅Ｗ１の推移を直線近似した場合よりも高い精度で、前記故障タイミングを判定可能である。

＜ステップＳ１７＞
ステップＳ１７において、制御部７は、ステップＳ１６で判定された前記故障タイミングを報知する。ここで、ステップＳ１７の処理は、制御部７の報知処理部５４により実行される。

具体的に、制御部７は、ステップＳ１６で判定された前記故障タイミングを含むメッセージを操作表示部５に表示させる。これにより、ユーザーは、報知された前記故障タイミングまでに、メンテナンスの準備をすることが可能である。例えば、ユーザーは、交換用のギヤ３９の用意、及びギヤ３９に塗布される潤滑剤の用意をしておくことが可能である。また、ユーザーは、画像形成装置１００のメーカーのサービスマンによるメンテナンスサービスを予約しておくことも可能である。

ここで、図９には、新品の画像形成装置１００をギヤ３９が故障するまで連続で動作させた場合における変動幅Ｗ１及び前記駆動電流の推移の一例が示されている。なお、図９に示された例では、画像形成装置１００の連続使用時間が１６０時間に到達したタイミングでギヤ３９が故障している。また、図９では、変動幅Ｗ１の推移が太い実線で、前記駆動電流の推移が太い一点鎖線で、それぞれ示されている。

図９に示されるように、前記駆動電流は、画像形成装置１００の連続使用時間が１２０時間に到達したタイミングあたりからギヤ３９の前記故障タイミングまで、徐々に増加している。これは、ギヤ３９の経年劣化による負荷上昇が前記駆動電流に反映されるためである。

一方、図９に示されるように、変動幅Ｗ１は、画像形成装置１００の連続使用時間が７０時間に到達したタイミングあたりからギヤ３９の前記故障タイミングまで、徐々に増加している。つまり、変動幅Ｗ１の増加は、前記駆動電流よりも早いタイミングで始まる。そのため、画像形成装置１００では、前記駆動電流に基づいて前記故障タイミングを判定する構成と比較して、より早期に、ギヤ３９の前記故障タイミングを判定することが可能である。

このように、画像形成装置１００では、前記形成タイミングが到来するごとに、感光体ドラム３１が用いられて検出用トナー像９０が形成されて、形成された検出用トナー像９０における濃度の変動幅Ｗ１が取得される。そして、前記形成タイミングごとの変動幅Ｗ１に基づいて、ギヤ３９の前記故障タイミングが判定される。これにより、前記駆動電流に基づいて前記故障タイミングを判定する構成と比較して、より早期に、ギヤ３９の前記故障タイミングを判定することが可能である。

１ ＡＤＦ
２ 画像読取部
３ 画像形成部
４ 給紙部
５ 操作表示部
６ 記憶部
７ 制御部
２４ 画像形成ユニット（Ｋ）
２５ 光走査装置
２６ 中間転写ベルト
２７ 二次転写ローラー
２８ 定着装置
３０ 濃度センサー
３１ 感光体ドラム
３２ 帯電ローラー
３３ 現像装置
３４ 一次転写ローラー
３７ 駆動部
３８ 駆動力伝達部
３９ ギヤ
４４ 現像ローラー
５１ 形成処理部
５２ 取得処理部
５３ 判定処理部
５４ 報知処理部
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 駆動部から供給される駆動力をトナー像の形成に用いられる回転部材に伝達するギヤと、
   予め定められた形成タイミングが到来するごとに、前記回転部材を用いて予め定められた濃度の検出用画像に基づく検出用トナー像を形成する形成処理部と、
   前記形成処理部によって形成される前記検出用トナー像における濃度の変動幅を取得する取得処理部と、
   前記形成タイミングごとの前記変動幅に基づいて、前記ギヤの故障タイミングを判定する判定処理部と、
   を備える画像形成装置。
2. 前記判定処理部は、前記変動幅の減少傾向が終了する終了タイミング以後の前記形成タイミングごとの前記変動幅に基づいて、前記故障タイミングを判定する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記検出用トナー像は、前記回転部材の回転軸の延在方向に長尺であって、
   前記画像形成装置は、
   前記検出用トナー像における当該検出用トナー像の長手方向に沿って並ぶ複数の被検出部の濃度を検出する複数の濃度センサーを備え、
   前記取得処理部は、前記濃度センサー各々の検出結果に基づいて前記変動幅を取得する、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記検出用画像は、ハーフトーン画像を含む、
   請求項１～３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記回転部材は、静電潜像が形成される像担持体を含む、
   請求項１～４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 駆動部から供給される駆動力をトナー像の形成に用いられる回転部材に伝達するギヤを備える画像形成装置で実行される判定方法であって、
   予め定められた形成タイミングが到来するごとに、前記回転部材を用いて予め定められた濃度の検出用画像に基づく検出用トナー像を形成する形成ステップと、
   前記形成ステップによって形成される前記検出用トナー像における濃度の変動幅を取得する取得ステップと、
   前記形成タイミングごとの前記変動幅に基づいて、前記ギヤの故障タイミングを判定する判定ステップと、
   を含む判定方法。