JP3938103B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体寿命検知方法を用いたプロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで電子写真画像形成装置としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンター（例えば、ＬＥＤプリンター、レーザービームプリンター等）、電子写真ファクシミリ装置、及び、電子写真ワードプロセッサー等が含まれる。
【０００３】
またプロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものであるか、又は帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものであるか、更に少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。
【０００４】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成装置において、電子写真感光体（一般には感光ドラムが多い）の寿命を検知するためには、以下の方法があった。
【０００５】
従来例１：プリント（複写）枚数を積算する方法
最も簡便な方法は、プリント（複写）するサイズが異なる場合であっても、例えば、Ａ４サイズとＡ３サイズの場合も同じ１枚とカウントしてしまうので寿命検知の精度が良くないという欠点があった。又、１ジョブ当りに何枚プリントするかによって１枚当りのドラム回転時間が異なるので寿命検知の精度が良くなかった。
【０００６】
従来例２：帯電量を表面電位センサで検出する方法
この方法は、特開平４−５１２５９号公報の従来技術に開示されている。実際に感光ドラムの帯電電位の低下或いは潜像コントラストの減少を直接表面電位センサにより検知できるので、従来例１に比較して出力画像の状態を反映させた精度の良い寿命検知が可能である。
【０００７】
しかしながら、表面電位センサ及びその出力を処理する電気回路等が必要となり、コストが高くなる。又、長手方向については、センサ位置に対応したドラム上の情報しか判断材料が無いので、部分的な不良に対して弱く、又、センサのばらつき、経時変化等の不安定さも考えると必ずしも正確な寿命検知方法とは言いきれない。
【０００８】
上記従来例１の問題点を解決し、検知精度を上げる方法として以下の方法がある。
【０００９】
特開平５−１８８６７４号公報には、プリント（複写）枚数を積算する代わりに感光ドラムの回転数を積算する方法が開示されている。同様な内容で感光ドラムの回転時間を積算する方法もある。どちらも、プリント枚数を積算する場合に比べて、１回のプリントに対して紙サイズに対応して、紙サイズが大きければ回転数が多くなり、紙サイズが小さければ回転数が少なくなるので紙サイズの違いによる寿命検知の誤差が小さくなる。又、１ジョブ当りのプリント枚数に拘わらず直接ドラムの回転数（回転時間）を積算するので、寿命検知の精度は良いというメリットがある。
【００１０】
この方法をさらに発展させた方法もある。即ち、特開平４−９８２６５号公報には、転写チャージャーが作動したときのみのドラム回転数を積算することにより、実際の画像形成が行われているときのドラム回転数が積算されているので、より正確な寿命検知が可能であることが開示されている。
【００１１】
又、特開平６−１８０５１８号公報によれば、帯電が実行されている間のドラム回転数とクリーニング部材が当接している間のドラム回転数とをそれぞれ積算して、それぞれの設定値（寿命）に対して寿命の判断を行うことが開示されている。
【００１２】
一方、プロセスカートリッジの交換タイミングをユーザに事前に知らせる方法として、以下のものもある。
【００１３】
特開平５−３３３６２６号公報によれば、先ず、プロセスカートリッジをクリーナーと像担持体より構成し、このプロセスカートリッジに記憶素子を設ける。加えて、像担持体の寿命に基づく交換表示動作は、プリント枚数を積算して、像担持体の保証寿命が来たら、使用不可とするために装置を停止させるものであり、保証寿命までの間に、交換時期がせまっていることを表示して準備を促すことと、更に続けて使用すると装置を停止させるときが近付いていることを促す表示をする。
【００１４】
又、トナー収納部内の容量に基づく交換表示動作は、トナー補給用の駆動モーターのオン時間を積算していき、諸々のバラツキを配慮した最悪条件で最も早くくると思われる積算時間で装置を停止させる。この場合も装置を停止させるまでの間に積算時間のある値で交換を促す表示と、又、更に進んだ積算時間で装置を停止させるときが近付いていることを促す表示を出す。又、像担持体寿命に基づく動作とトナー収納部容量に基づく動作は、通常は、プリント枚数が優先されるように設定されているが万が一、像密度が異常に多くて、トナー補給が頻繁に行われて像担持体の保証枚数より早く満杯になってしまいそうな時に、後者の作用が機能するようになっている。
【００１５】
加えて、プロセスカートリッジの交換時に、記憶素子に画像形成装置の一次帯電器の通算通電時間を画像形成装置内に装備したＣＰＵより一括して書き込むと共に、その後の一次帯電器の通算時間を書き込み保存するようにして、使用済みのプロセスカートリッジの記憶素子を回収、解析することにより、この使用済みのプロセスカートリッジを用いていた画像形成装置の現在における像担持体（感光ドラム）の回転数やコロトロンの放電時間等の通算の量が正確に把握でき、プロセスカートリッジ交換のインターバルで、画像形成装置に対する情報収集を行うことができるとしている。
【００１６】
具体的には、プロセスカートリッジ交換時における画像形成装置の像担持体の作動サイクル数、オゾンフィルタの交換時期、像担持体の磨耗データ予測等を把握することができる。しかしながら、この公報においての像担持体の寿命判断はあくまで、プリント枚数によっているので、上述したように、寿命予測の精度は良くない点に変わりはない。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、一次帯電装置においては、従来用いられてきたコロナ帯電装置に代わり、接触帯電装置が広く用いられるようになってきている。接触帯電装置は従来のコロナ帯電装置に比べて低い印加バイアスで済むこと、オゾンの発生が非常に少ないこと、帯電装置を構成する部品が少なくて済み、安価に提供できるなどの点でメリットが大きい。
【００１８】
その接触帯電装置は、その使用部材の形状により、ブラシ帯電装置とローラ帯電装置に大きく２つに分けられる。ブラシ帯電装置は、ブラシの刷毛目、長期にわたって感光体と当接された場合の毛の倒れ等に問題がある。
【００１９】
一方、ローラ帯電装置においては、均一な帯電を得るためのローラの抵抗調節が必要なこと、ローラを構成するゴムからのブリードによるドラム汚染を防止しなければならないこと、均一な帯電を得るためにローラの形状、表面性等に厳しい制約があることなどの難しい問題がある。
【００２０】
又、帯電部材に印加する電圧には、ＤＣバイアスのみ印加されるもの（以下、ＤＣ帯電という）、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したもの（以下、ＡＣ帯電という）がある。一般に、ＡＣ帯電はＤＣ帯電に比べて均一帯電が可能であるという特徴がある。
【００２１】
更に、ＡＣ帯電には、帯電部材としてローラを用い印加バイアスを放電開始電圧の２倍以上のＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳するもの（特開昭６３−１４９６６９号公報、特開平１−２６７６６７号公報）、帯電部材として導電性ブラシを用い印加バイアスを放電開始電圧の２倍以下のＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳するもの（特開平６−１３０７３２号公報）等がある。
【００２２】
接触帯電のメリットとして、オゾンの発生量が少ない、帯電装置を構成する部品が少なくて済み、安価に提供できることは既に述べたが、反面コロナ帯電に比べて感光ドラムに与えるダメージが大きく、特にＯＰＣドラムにおいてはその傾向が顕著である。
【００２３】
又、同じ接触帯電方法においても、感光ドラムに与えるダメージは、印加電圧によって異なり印加電圧が大きいほどダメージが大きく、ＤＣ電圧のみを印加した場合でもバイアス印加無しでＯＰＣドラムを回転させた場合に比べ増加し、又、ＡＣ電圧を印加すると更にそのダメージ（特にＯＰＣドラムの削れ量）はＤＣ電圧のみを印加した場合の数倍程度に及ぶことが判明した。
【００２４】
特に、放電開始電圧の２倍以上のＡＣ電圧を印加するとこの現象は顕著であるが、放電開始電圧の２倍以下のＡＣ電圧であってもやはりＤＣ電圧のみに比べて数倍程度のダメージはある。
【００２５】
又、ＡＣ電圧の周波数を大きくした場合にもＯＰＣドラムのダメージが増加する傾向にある。
【００２６】
よって、帯電手段としてＡＣ電圧とＤＣ電圧を併用し、又、画像形成中に複数の帯電条件を備えた接触帯電を用いた画像形成装置において感光ドラムの寿命を検知しようとした場合、従来のドラム回転数を用いる寿命検知の方法では、正確な感光ドラムの寿命予測が困難になり、寿命がきていて画像不良が発生していても警告がでなかったり、まだ寿命が来ていないときに警告を出してしまう不都合が生じる恐れがある。
【００２７】
従って、本発明の主な目的は、感光体の正確な寿命検知を行なうための感光体寿命検知方法を用いたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置を提供することである。
【００２８】
本発明の他の目的は、電子写真感光体の寿命による交換時期が近いことを正確に検知するための感光体寿命検知方法を用いたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る電子写真感光体の寿命検知方法を用いたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジと、前記画像形成装置本体と、を有する画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジは、感光体と、前記感光体に接触して帯電する接触帯電手段と、記憶素子とを有し、
前記記憶素子は、前記帯電手段にＡＣ電圧とＤＣ電圧が印加される積算時間と、前記帯電手段にＤＣ電圧なしのＡＣ電圧が印加される積算時間と、からなるＡＣ電圧印加積算時間に関する情報と、少なくとも前記帯電手段に前記ＤＣ電圧のみが印加される積算時間に関する情報と、前記感光体の回転中に前記帯電手段に電圧が印加されていない積算時間に関する情報との一方、を記憶しており、
前記記憶素子に記憶されている前記情報と前記各情報に重みをつける係数とを用いて前記感光体の寿命に関する指数を演算する手段と、この指数に応じて前記感光体の交換を警告あるいは報知する手段と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００３６】
一実施態様によると、前記帯電手段に印加されるＡＣ電圧について、電圧値又は電流値又は周波数が変化させられた複数の電圧印加条件があるとき、前記記憶素子は、前記複数の電圧印加条件毎の電圧印加時間の情報を記憶する。
【００４７】
第２の本発明によると、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジと、前記画像形成装置本体と、を有する画像形成装置において、
前記プロセスカートリッジは、感光体と、前記感光体に接触して帯電する接触帯電手段と、記憶素子とを有し、
前記記憶素子は、前記帯電手段にＡＣ電圧とＤＣ電圧が印加される時間と、前記帯電手段にＤＣ電圧なしのＡＣ電圧が印加される時間と、からなるＡＣ電圧印加時間の情報と、少なくとも前記帯電手段に前記ＤＣ電圧のみが印加される時間に関する情報と、前記感光体の回転中に前記帯電手段に電圧が印加されていない時間に関する情報との一方と、前記各情報に重みを付ける係数とを用いて演算された前記感光体の寿命に関する指数の積算値の情報を記憶し、
前記記憶素子に記憶されている前記指数の積算値の情報に応じて前記感光体の交換を警告あるいは報知する手段を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に即して更に詳しく説明する。
【００４９】
実施例１
本発明の実施例１について、図１〜図４を参照して説明する。図１に、本実施例の画像形成装置である、レーザー光を用いて露光を行うプリンター（ＬＢＰ）が示される。
【００５０】
本実施例のプリンターは、感光ドラムである電子写真感光体１、帯電ローラ２、現像装置７、及びクリーニング装置１４のプロセス手段が組み込まれているプロセスカートリッジ１７、転写ローラ１３、定着装置１５、光学系としてレーザースキャナ４、ミラー６等が配設されている。尚プロセスカートリッジ１７は、装置本体に対して装着ガイド手段８０により交換自在に装着されている。
【００５１】
このプリンターの画像形成工程を以下に示す。
【００５２】
感光体１は、外径が３０ｍｍであり、アルミニウム製の導電性基体１ｂの表面に光導電性の感光層１ａを積層して構成し、図中矢印Ａ方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの周速をもって回転駆動される。
【００５３】
又、感光体１は、帯電ローラ２により負極性の均一帯電を受け、次いで、レーザースキャナ４により出力される、ビデオコントローラ（不図示）から送られれる画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応したレーザー露光５により、６００ｄｐｉの解像度をもって走査露光がなされ、画像形成装置本体に設置されているミラー６を介して、表面に静電潜像が形成される。
【００５４】
感光体１の静電潜像は、現像装置７内の現像スリーブ１１上に担持されたトナー８により反転現像され、トナー像として顕像化される。
【００５５】
該トナー像は転写ローラ１３によって転写紙Ｐ上に転写される。そして、トナー像の転写を受けた転写紙Ｐは、感光体１から分離されて搬送手段７０を介して定着装置１５へ導入され、そこでトナー像の定着を受けた後、画像形成装置本体から排出される。転写工程を経た後の感光体１は、残トナーをクリーニング装置１４にてクリーニングされ再度帯電工程に供される。
【００５６】
ところで、現像装置７は、非接触現像方式を採用したものでトナー８を担持してこれを感光体１へと搬送する回動可能に支持されたトナー担持体である現像スリーブ１１と現像スリーブ１１内に固定された磁界発生手段１０と、トナー収容室３とを有している。
【００５７】
現像スリーブ１１は、ＡＣバイアス及びＤＣバイアスが印加できる電源１６と接続されており、本実施例では、ピーク間電圧１２００Ｖの矩形波に−５００ＶのＤＣ成分が供給されると現像スリーブ１１上に薄層に塗布されたトナー８は、感光体１との対向部において感光体１上に現像される。
【００５８】
本実施例において、トナー８は、磁性一成分トナーを使用しており、トナー収容室３に収容されている。
【００５９】
帯電ローラ２は、芯金２ａの上にスポンジ層２ｂと表層２ｃとが巻装された２層構成になっている。芯金２ａは直径６ｍｍ、ローラの外径は１２ｍｍであり、ローラ長は約２２０ｍｍである。また、芯金２ａの両端は、図示矢印ｃの方向にそれぞれ５００ｇｆずつ加圧されており、感光体１に１．５ｍｍ程度のニップをもって接している。
【００６０】
帯電ローラ２は、駆動されておらず、感光体１に対して従動回転する構成とされている。
【００６１】
また、帯電ローラ２は芯金２ａを介して一次バイアス印加電源１２に接続されており、本実施例においては感光体回転中、バイアス印加条件１として画像形成領域を含む一部分でＡＣバイアス（ピーク間電圧１６００Ｖ、周波数１０００Ｈｚ、正弦波）にＤＣバイアス−７００Ｖを重畳したバイアスを印加し、感光体１表面を約−６８０Ｖに均一帯電する。又、感光体回転中その他の部分において、バイアス印加条件２として−１２５０Ｖのみを印加し、感光体１表面を約−６８０Ｖに帯電する部分と、バイアス印加条件３としてバイアスを印加しない部分とが存在する（図３参照）。
【００６２】
ここで本実施例においては、バイアス印加条件１；画像領域において均一な良好画像を得るため、又、プリント終了時に表面電位を除電するためにＡＣバイアスを用いる、バイアス印加条件２；特に均一表面電位は必要としないが現像器からのトナーの不必要な現像の防止、転写部材のクリーニング等のための一定の表面電位が必要であり、感光ドラムのダメージの少ないＤＣバイアスのみを用いる、バイアス印加条件３；特に一定の表面電位を必要としないためバイアスは印加しない、という目的により切り替えられている。
【００６３】
バイアス印加条件２と同じ目的において、ＡＣバイアスの電圧値（又は電流値）を下げる、周波数を落す等の方法もあり、同様に有効である。
【００６４】
次に、本発明の特徴部である電子写真感光体の寿命検知方法について説明する。図３にプリント動作シーケンス、図４に感光体の寿命検知方法に関するフローチャートを示す。
【００６５】
図１において、感光体１は感光体回転指示部２２により回転動作を制御されており、接触帯電部材である帯電ローラ２には、一次バイアス印加電源１２より適宜、ＡＣバイアス、ＤＣバイアスが一次ＡＣ電圧出力指示部２１と一次ＤＣ電圧出力指示部２０により独立に制御され印加される。一次ＡＣ電圧出力指示部２１、一次ＤＣ電圧出力指示部２０及び感光体回転指示部２２はバイアス印加時間検出部２３に連結されており、プリント動作の１ジョブ中の各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３が検出される。
【００６６】
ここで、図３のプリント動作シーケンスに示すように、ｔ１は一次ＡＣ電圧出力指示部２１からの印加時間情報Ｔａｃ（ｔ１＝Ｔａｃ＝Ｔａｃ１＋Ｔａｃ２）、ｔ２は一次ＤＣ電圧出力指示部２０からの印加時間情報Ｔｄｃから一次ＡＣ電圧を重畳している時間Ｔａｃｄｃを引いたもの（ｔ２＝Ｔｄｃ−Ｔａｃｄｃ）、ｔ３は感光体回転指示部２２からの感光体回転時間情報Ｔｄｒからｔ１、ｔ２を引いたもの（ｔ１＝Ｔｄｒ−（ｔ１＋ｔ２））として求められる。
【００６７】
上記のように、バイアス印加時間検出部２３にて各バイアス印加条件での印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３が検出される（ステップ１（Ｓ１））。
【００６８】
プリント動作の１ジョブが終了後、各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３は感光体ダメージ演算部２４に引き渡され、感光体ダメージ指数Ｄが次の式▲１▼により演算される（Ｓ２）。
【００６９】
Ｄ＝ｋ１×ｔ１＋ｋ２×ｔ２＋ｋ３×ｔ３ ・・・ ▲１▼
上式にて、各係数は、ｋ１＝１、ｋ２＝０．３、ｋ３＝０．１である。
【００７０】
感光体ダメージ積算記憶部２５は記憶している感光体ダメージ積算値Ｓに１ジョブ間の感光体ダメージ指数Ｄを加算して、感光体ダメージ積算値Ｓを更新する（Ｓｎｅｗ＝Ｓｏｌｄ＋Ｄ、Ｓ３）。この作業は、プリント動作の１ジョブ毎に繰り返される。１ジョブが終了し、感光体ダメージ積算記憶部２５に記憶している積算値Ｓの更新が終了すると、比較部２６は、感光体寿命情報記憶部２７から予め設定された寿命情報Ｒを読み込み、更新された感光体ダメージ積算値Ｓとの大小関係を比較する（Ｓ４、Ｓ６）。
【００７１】
その結果、更新された積算値Ｓが寿命情報Ｒよりも大きい場合には警告部（表示部）２８に信号を送り、寿命であることを警告あるいは表示する（Ｓ５）。
【００７２】
ステップ４（Ｓ４）にて、感光体ダメージ積算値Ｓが警告（寿命）情報より小さい場合には、特に警告等を表示せず、通常動作に戻る（Ｓ７）。
【００７３】
図３のシーケンスに示すように、感光体回転時間、一次ＤＣ印加時間、一次ＡＣ印加時間、又は、転写バイアス印加時間はそれぞれ異なっている。
【００７４】
本発明者等が、シーケンス中のそれぞれの状態における感光体１へのダメージ、特にドラム削れに着目して検討した結果、バイアスが印加されていない状態でのドラム削れを１とした場合、一次ＤＣバイアスが印加された状態でのドラム削れは２〜３、一次ＡＣバイアスが印加された状態でのドラム削れは８〜１０と大きな差があることが判明した。この結果は、感光体としてポリカーボ樹脂をメインバインダーとした表層を持つＯＰＣ感光体を用い、感光体クリーニングとしてブレードクリーニングを用いた系にて検討した結果得られた。
【００７５】
以上の検討結果より、感光体１の寿命がドラム削れによって支配的に決定されると考えられると、各バイアス印加条件毎の印加時間にそれぞれ係数をかけ、合計した演算値を積算してドラム削れ量を推測し、寿命を判断することで精度良い寿命検知が可能となる。
【００７６】
従来提案されている方法では、ドラム回転時間とドラム削れ量がほぼ比例するコロナ帯電を用いたものであったので、ドラム回転数あるいはドラム回転時間を積算することで、精度良い寿命検知が可能であったが、上述してきたように、帯電手段として接触帯電を用い、且つＡＣバイアスを印加した系においては、ドラム回転時間とドラム削れ量は比例せず精度良い寿命検知とはならない。
【００７７】
又、転写バイアスを印加している時間を積算することで、ある程度ＡＣ印加している時間を推測することが可能であるが、図３のシーケンスに示すとおり、ＡＣバイアスは画像領域より多めの時間印加されており、又、プリント動作終了時にも印加されているため、ほぼ画像領域にのみ印加されている転写バイアスの印加時間Ｔｔｒとは差があり、この差が寿命検知に対して精度を落してしまうことになる。
【００７８】
本実施例においては、バイアス印加時間検出部２３によりプリント動作の１ジョブ中の各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３を検出し、感光体ダメージ演算部２４により感光体ダメージ指数Ｄを前出の式▲１▼、及び各係数を用いて演算し、感光体ダメージ積算値Ｓを最新の積算値で更新することにより、感光体１のドラム削れ量を推定し、正確な寿命検知が可能となる。
【００７９】
本実施例においては、接触帯電部材としてスポンジ帯電ローラを用いたが、ソリッドゴムのローラであってもよく、又、ローラ形状に限定されるものでもなく、ブレード形状、ブラシ形状、ブラシローラ等であってもかまわない。
【００８０】
又、本実施例においては、感光体ダメージの演算係数は、
ｋ１＝１、ｋ２＝０．３、ｋ３＝０．１
としたが、感光体材料、バイアス印加条件の組み合わせ、クリーニング方式等により変化するものなので、各系において、最適値を適宜選択すればよい。又、シーケンスにおいて特に感光ドラムの削れに大きく影響を及ぼさない（演算係数ｋｎがｋ１に対して著しく小さい、印加時間ｔｎがｔ１に対して著しく小さい等）バイアス印加条件の項は、必要とされる精度を落さない程度で省略してもよい。
【００８１】
本実施例においては、感光体と帯電ローラ、現像装置、クリーニング装置を一体化したプロセスカートリッジを用いた例について述べているが、感光体単品を消耗品として交換するような画像形成装置においても同様な効果があることは言うまでもない。
【００８２】
実施例２
以下に本発明の実施例２を、図５及び前出の図１に基づいて説明する。
【００８３】
本実施例においては、図１の感光体寿命情報記憶部２７において、感光体寿命を判定するための情報を２段階に設定している。即ち、ユーザに感光体寿命が近づいたので、交換の準備をするように促すことを指示するための警告情報Ｙと、真の感光体寿命である寿命情報Ｒとの２段階に設定している。当然ながら、警告情報Ｙ＜感光体寿命Ｒなる関係である。
【００８４】
図１において、感光体１は感光体回転指示部２５により回転動作を制御されており、接触帯電部材である帯電ローラ２には、一次バイアス印加電源１２より適宜ＡＣバイアス、ＤＣバイアスが一次ＡＣ電圧出力指示部２１と一次ＤＣ出力指示部２０により独立して制御され印加される。
【００８５】
一次ＡＣ電圧出力指示部２１、一次ＤＣ電圧出力指示部２０、及び感光体回転指示部２２はバイアス印加時間検出部２３に連結されており、プリント動作の１ジョブ中の各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３が検出される（Ｓ１１）。
【００８６】
プリント動作の１ジョブが終了後、各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３は感光体ダメージ演算部２４に引き渡され、感光体ダメージ指数Ｄが実施例１にて示した次の式▲１▼、
Ｄ＝ｋ１×ｔ１＋ｋ２×ｔ２＋ｋ３×ｔ３ ・・・ ▲１▼
（上式にて、各係数は、ｋ１＝、ｋ２＝０．３、ｋ３＝０．１である。）
により演算される。
【００８７】
感光体ダメージ積算記憶部２５は記憶している感光体ダメージ積算値Ｓに１ジョブ間の感光体ダメージ指数Ｄを加算して、感光体ダメージ積算値Ｓを更新する（Ｓｎｅｗ＝Ｓｏｌｄ＋Ｄ、Ｓ１３）。
【００８８】
この作業は、プリント動作の１ジョブ毎に繰り返される。１ジョブが終了し、感光体ダメージ積算記憶部２５に記憶している積算値Ｓの更新が終了すると、比較部２６は、感光体寿命記憶部２７から予め設定された警告情報Ｙ及び寿命情報Ｒを読み込み（Ｓ１６）、感光体ダメージ積算記憶部２５からは、更新された積算値Ｓを読み込む。
【００８９】
先ず、積算値Ｓと警告情報Ｙとを比較し（Ｓ１４）、その結果、更新された積算値Ｓが警告情報Ｙより小さい場合は、通常のプリントシーケンスに戻し、感光体１の寿命情報は表示しない（Ｓ１７）。
【００９０】
積算値Ｓと警告情報Ｙとを比較した結果が、Ｓ≧Ｙであれば、積算値Ｓと寿命情報Ｒとを比較する（Ｓ１５）。Ｓ＜Ｒであれば、警告部（表示部）にユーザに感光体寿命が近づいたので、通常動作は継続しつつ交換の準備をするように促すように指示する（Ｓ１８）。
【００９１】
Ｓ≧Ｒであれば、感光体寿命警告部（表示部）２８にユーザに感光体の寿命であることを伝え、感光体の交換をするように促すように指示すると共にプリント動作を阻止する（Ｓ１９）。感光体１が新しく交換されたことが確認されたら、再びプリント動作を許可する。
【００９２】
本実施例においては、感光体寿命を判定するための情報を警告情報と寿命情報の２段階に設定しているが、それ以上細かく設定して、詳細な感光体の寿命情報をユーザに提示してもよいことは言うまでもない。
【００９３】
上記により、ユーザーが感光体の寿命が近くなって交換する時期が近いことを感知できて、予め新しい感光体を準備して寿命になったときに直ちに交換でき、又、感光体が寿命になったときには、装置を停止するので、寿命になった後にプリントを行なうことによる本体のダメージを防止することができる。
【００９４】
実施例３
以下に、本発明の実施例３を図６及び図７に基づいて説明する。画像形成装置の概略構成は、実施例１と同様であるので、変更点のみについて説明する。
【００９５】
実施例１においては、プロセスカートリッジは、電子写真感光体１、帯電ローラ２、現像装置３、及びクリーニング装置１４を一体化したものであったが、本実施例においては、電子写真感光体１、帯電ローラ２、及びクリーニング装置を一体化したドラムユニット（プロセスカートリッジ）２９を一体化し、装置本体に対して装着ガイド手段８０により交換自在とされており、現像装置７は別ユニットとしている。ドラムユニット２９内には、記憶手段である記憶素子３０を搭載し、又、ドラムユニット２９の容器には、画像形成装置に装着された際に本体の制御部と通信可能なように接続端子（不図示）が設けられている。
【００９６】
画像形成工程は、実施例１と同じであるので省略する。
【００９７】
図６においては、感光体１は感光体回転指示部２２により回転動作を制御されており、接触帯電部材である帯電ローラ２には、一次バイアス印加電源１２より適宜ＡＣバイアス、ＤＣバイアスが一次ＡＣ電圧出力指示部２１と一次ＤＣ電圧出力指示部２０により独立に制御され印加される。
【００９８】
一次ＡＣ電圧出力指示部２１、一次ＤＣ電圧出力指示部２０及び感光体回転指示部２２はバイアス印加時間検出部２３に連結されており、プリント動作の１ジョブ中の各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３が検出される（Ｓ２１）。
【００９９】
プリント動作の１ジョブが終了後、各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３は感光体ダメージ演算部２４に引き渡され、感光体ダメージ指数Ｄが次の式▲１▼、
Ｄ＝ｋ１×ｔ１＋ｋ２×ｔ２＋ｋ３×ｔ３ ・・・ ▲１▼
（ここで、上記各係数は、ｋ１＝、ｋ２＝０．３、ｋ３＝０．１である。）
により演算される。
【０１００】
又、感光体ダメージ演算部２４はドラムユニット２９内の記憶素子３０に連結されており、１ジョブ毎に記憶素子３０から感光体ダメージ積算値Ｓを読み込んで感光体ダメージ積算値Ｓを更新する（Ｓ２２）。
【０１０１】
この作業は、プリント動作の１ジョブが終了し、ドラムユニット２９の記憶素子３０に記憶している積算値Ｓの更新が終了すると（Ｓ２３）、比較部２６は、ドラムユニット２９の記憶素子３０から、更新された積算値Ｓ及び予め設定され記憶されている寿命情報Ｒを読み込み、両者の大小関係を比較する（Ｓ２４）。その結果、更新された積算値Ｓが寿命情報Ｒよりも大きい場合（Ｓ≧Ｒ）には警告部（表示部）２８に信号を送り寿命であることを警告あるいは表示し、本体のプリント行為を禁止する（Ｓ２５）。
【０１０２】
積算値Ｓが寿命情報Ｒより小さい場合（Ｓ＜Ｒ）には、特に警告表示をせず通常動作に戻る（Ｓ２６）。
【０１０３】
本実施例では、ドラムユニット２９に記憶素子３０を設けたことにより、ユニット毎に記憶されている感光体ダメージ指数が異なるので、ユニットの判別が容易にできる。即ち、新品のユニットに交換した際、誤ってユーザが古いユニットを装着しても、特別に識別手段を設けることなく判断できるので、ユーザの交換ミスを防止でき、誤って寿命を越えたドラムユニットを使用し、不良画像を出力するなどの不具合を防止できる。
【０１０４】
又、感光ドラムの寿命に関する情報Ｒをドラムユニット２９の記憶素子３０に予め記憶させることにより、寿命の異なるドラムユニットを装着した場合においてもそれぞれの寿命に応じて、適切に寿命を検知し警告等を行うことができる。
【０１０５】
実施例４
次に、本発明の実施例４について図８及び図９により説明する。画像形成装置の概略構成は、実施例１と同じであるので、変更点のみについて説明する。
【０１０６】
本実施例は、実施例３と同様に、電子写真感光体１、帯電ローラ２、及びクリーニング装置１４を一体化してドラムユニット（プロセスカートリッジ）２９とし、現像装置７は別ユニットとし、ドラムユニット２９内には、記憶素子３０を搭載した例である。又、ドラムユニット２９の容器には、画像形成装置本体に装着された際に本体の制御部と通信可能なように接続端子（不図示）が設けられていることも同様である。
【０１０７】
本実施例の特徴部は、実施例１〜３の感光体の寿命検知方法が、プリント動作の１ジョブ中の各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３を検知し、感光体ダメージ演算部により感光体ダメージ指数を演算した後、本体の感光体ダメージ積算記憶部又はドラムユニットの記憶素子に感光体ダメージ積算値を記憶していたのに対し、各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３そのものを各積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に積算記憶し、任意のタイミングにおいて積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を読み出し、感光体ダメージ演算部において係数ｋ１、ｋ２、ｋ３を用いてトータルの感光体ダメージ指数Ｄを式▲２▼、
Ｄ＝ｋ１×Ｓ１＋ｋ２×Ｓ２＋ｋ３×Ｓ３ ・・・ ▲２▼
により求める点、更には、係数ｋ１、ｋ２、ｋ３の値を、各バイアス印加条件の印加時間の積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の比率により可変とする点である。
【０１０８】
図８及び図９のフローチャートに基づき、本発明の特徴部分である感光体の寿命検知方法について説明する。
【０１０９】
図８において、感光体１は感光体回転指示部２２により回転動作を制御されており、接触帯電部材である帯電ローラ２には、一次バイアス印加電源１２より適宜ＡＣバイアス、ＤＣバイアスが一次ＡＣ電圧出力指示部２１と一次ＤＣ電圧出力指示部２０により独立に制御され印加される。
【０１１０】
一次ＡＣ電圧出力指示部２１、一次ＤＣ出力指示部２０及び感光体回転指示部２２はバイアス印加時間検出部２３に連結されており、プリント動作の１ジョブ中の各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３が検出される（Ｓ３１）。
【０１１１】
プリント動作の１ジョブが終了後、各バイアス印加条件の印加条件ｔ１、ｔ２、ｔ３は感光体ダメージ演算部２４に引き渡され、感光体ダメージ演算部２４は連結されているドラムユニット２９内の記憶素子３０から、記憶している感光体各バイアス印加条件の印加時間の積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を読み込み、その値に１ジョブ間の各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３を加算して、記憶素子３０に記憶している各バイアス印加条件の印加時間の積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を更新する（Ｓ３２、Ｓ３３）。
【０１１２】
その後、更新された各バイアス印加条件の印加時間の積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を用いて、感光体ダメージ指数Ｄが式▲２▼、
Ｄ＝ｋ１×Ｓ１＋ｋ２×Ｓ２＋ｋ３×Ｓ３ ・・・ ▲２▼
により演算される（Ｓ３４）。
【０１１３】
このとき係数ｋ１、ｋ２、ｋ３の値は各バイアス印加条件の印加時間の積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の比率によって適宜調整される。本実施例では、感光体ドラム削れに対する影響度の最も大きいバイアス印加条件１（正弦波、周波数１０００Ｈｚ、ピーク間電圧１６００ＶのＡＣバイアスにＤＣバイアス−７００Ｖを重畳したバイアス）の印加時間の積算値Ｓ１に注目し、感光ドラム回転時間（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）に対するバイアス印加時間条件１の印加時間積算値Ｓ１の割合ρを演算し、割合ρにより、
ｋ１＝１、ｋ２＝０．５×ρ、ｋ３＝０．２×ρ
としている。
【０１１４】
感光体ダメージ指数の演算が終了すると、比較部２６は、ドラムユニット２９の記憶素子３０から、予め設定され記憶されている寿命情報Ｒを読み込み、演算された感光体ダメージ指数Ｄと大小関係を比較する（Ｓ３５）。
【０１１５】
その結果、演算された感光体ダメージ指数Ｄが寿命情報Ｒより大きい場合（Ｄ≧Ｒ）には警告部（表示部）２８に信号を送り寿命であることを警告あるいは表示する（Ｓ３６）。
【０１１６】
感光体ダメージ指数Ｄが寿命情報Ｒより小さい場合には、特に警告等の表示をせず、通常動作に戻る（Ｓ３７）。
【０１１７】
本実施例のようにバイアス印加条件１の印加時間積算値Ｓ１の感光ドラム回転時間（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）に対する割合により、バイアス印加条件２、３の印加時間積算値Ｓ２、Ｓ３に関する係数ｋ２、ｋ３を変化させた理由は、次のような実験結果に基づいている。
【０１１８】
即ち、実施例１にて述べたように、ＡＣバイアス印加、ＤＣバイアス印加のみの印加、バイアス印加無し等のバイアス印加条件の違いにより感光ドラムのダメージ（主に削れ量）に違いがある。特に、ＡＣバイアス印加時の感光ドラムの削れ量は、その他の場合に比べ多くなることが実験により確認された。
【０１１９】
更に本発明者等は、感光ドラムの回転時間中のＡＣバイアスの印加時間の程度により、それ以外のバイアス印加条件時の感光ドラムの削れ量にも影響があると考え、感光ドラムの回転時間中のＡＣバイアスの印加時間割合を５０％→７０％と変えて単位時間当りの感光ドラムの削れ量を測定する実験をした。
【０１２０】
その結果、ＡＣバイアスの印加時間割合が大きい程、その他のバイアス印加条件時の感光ドラムの削れ量を１としてＤＣバイアスのみの印加時で０．２０→０．４程度、バイアス印加無し時において０．１→０．１５程度と増加していることが判明した。この実験も実施例１同様に、感光体１としてポリカーボ樹脂をメインバインダーとした表層を持つＯＰＣ感光体を用い、感光体クリーニングとしてブレードクリーニングを用いた系にて行った。
【０１２１】
以上の結果に基づき、本実施例において感光ドラムのダメージ指数の演算係数ｋ１、ｋ２、ｋ３を、感光ドラム回転時間（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）に対するバイアス印加条件１の印加時間積算値Ｓ１の割合ρにより簡易的に
ｋ１＝１、ｋ２＝０．５×ρ、ｋ３＝０．２×ρ
と設定した。
【０１２２】
感光ドラムの寿命が短い（例えば通紙可能枚数１万枚程度）場合、実施例１〜３のように感光ドラムのダメージ指数の演算係数ｋ１、ｋ２、ｋ３を定数としても従来方式に対し、十分精度を上げることができるが、感光ドラムの寿命が長い（例えば通紙可能枚数５万枚程度）場合、耐久枚数の増加に比例して誤差も大きくなるため本実施例のように演算係数を変化させた方がより精度を上げることができる。
【０１２３】
本実施例のように、ドラムユニット２９に記憶素子３０を設け、各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３そのものを各積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に積算して記憶素子３０に記憶し、任意のタイミングにおいて積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を読み出し、感光体ダメージ演算部２４において積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の比率により決まる係数ｋ１、ｋ２、ｋ３を用いてトータルの感光体ダメージ指数Ｄを求める方式を用いることにより、感光体の寿命を精度よく推測することができる。
【０１２４】
その上、使用後のドラムユニット２９を回収することにより実際の市場の使用状況に関する情報を多く収集することができ、そのデータに基づき演算係数を微調整する等を行い、更なる高精度化を図ることができる。
【０１２５】
但し、感光体の寿命を精度良く推測するという目的に関しては、各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３の積算値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は画像形成装置本体に記憶してもよく、又、実施例１〜３のように１ジョブ中の各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３を検知し、感光体ダメージ演算部により感光体ダメージ指数を演算した後、本体の感光体ダメージ積算記憶部又はドラムユニットの記憶素子に感光体ダメージ積算値を記憶する方式において、１ジョブ毎に感光体ダメージ指数を演算する際に、１ジョブ中の各バイアス印加条件の印加時間ｔ１、ｔ２、ｔ３の比率から係数ｋ１、ｋ２、ｋ３を変化させ、１ジョブでの感光体ダメージ指数を求めても、同様に効果がある。
【０１２６】
また、本実施例においては、感光体ダメージの演算係数の簡易的な式により、係数を、ｋ１＝１、ｋ２＝０．５×ρ、ｋ３＝０．２×ρ
としたが、感光体材料、バイアス印加条件の組み合わせ、クリーニング方式等により変化するものなので、各系において最適値及び可変方法を適宜選択すればよい。
【０１２７】
更に、環境変動、耐久変動等による帯電部材の抵抗変動、感光ドラム削れによる感光ドラムの容量変動により、ＡＣバイアスの電圧値、電流値を変化し、感光ドラムが受けるダメージ量も変化するような場合、ＡＣバイアスの電圧値又は電流値を検知する手段を設け、それによりＡＣバイアス印加時の演算係数を変化させる方法も効果的である。
【０１２８】
実施例５
実施例１〜４においては、図１、図６、図８にそれぞれ示したモノカラーレーザビームプリンタに本発明を適用した場合について説明したが、実施例５においては、本発明を図１０及び図１１に示す、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのフルカラーレーザビームプリンタに適用する。
【０１２９】
図１０において、感光ドラム７１は、不図示の駆動手段によって図時矢印方向に駆動され、ローラー帯電器７２により所定の電位に均一に帯電される。次いで、イエローの画像模様に従った信号が入力された露光装置７３により、レーザ光が感光ドラム７１に照射され、感光ドラム７１上に潜像が形成される。
【０１３０】
更に感光ドラム７１が矢印方向に進むと支持体７５に支持された現像装置７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄのうち、例えばイエロートナーが収容された現像装置７４ａが感光ドラム７１に対向するように支持体５が回転され、上記の潜像は現像装置７４ａによって可視化される。次いで、現像されたトナー像は中間転写体である中間転写ベルト６６上に転写される。
【０１３１】
中間転写ベルト６６は３本の支持ローラー６１、６２、６３上に張設され、不図示の駆動源に連結された支持ローラー６２が回転することにより、図中矢印方向に移動する。又、中間転写ベルト６６の内側の感光ドラム対向部には、一次転写ローラ６４が設けられ、不図示の高圧電源から所定のバイアスが印加され、感光ドラム７１上のトナーは中間転写ベルト６６上に転写される。
【０１３２】
以上の工程を更に例えばマゼンタ、シアン、黒の順に現像装置７４ｂ、７４ｃ、７４ｄにより実施することによって中間転写ベルト６６上に４色のトナー像が形成される。
【０１３３】
この４色のトナー像は、中間転写ベルト６６の移動と同期をとって給紙装置７６から搬送手段７７を介して搬送された転写紙上に、２次転写ローラー６５により一括転写される。更に、転写紙は、加熱・加圧定着装置７８によって溶融固着されカラー画像が得られる。
【０１３４】
感光ドラム７１上の転写残トナーはブレード手段を備えたクリーニング装置７９によって清掃される。
【０１３５】
又、本実施例においては、帯電ローラー７２、感光ドラム７１、及びクリーニング装置７９が一体のプロセスカートリッジ９０として、図１１に示すような外観を有するように構成され、装置本体に対して装着ガイド手段８０により脱着自在とされている。更に、上記の実施例のカートリッジメモリ部４と同様に機能する記憶手段８４を備えている。
【０１３６】
尚、４色の各現像器７４ａ〜７４ｄもプロセスカートリッジと同様に、装置本体と脱着可能な構成とされている。これらの構成により、従来サービスマンが行なっていた上記部材の交換、メンテナンスをユーザが簡単に行なうことができる。
【０１３７】
上記のような構成のフルカラー画像形成装置に、実施例１、２、３及び４にて説明した本発明を適用することにより、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【０１３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電子写真感光体の正確な寿命検知を行なうことができ、装置本体の作動を停止できることにより、寿命後のプリントによる本体ダメージを防止でき、又、電子写真感光体の寿命による交換時期が近いことを正確に検知できる電子写真感光体の寿命検知方法を用いたプロセスカートリッジを備えた画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置に装着されるプロセスカートリッジを示す構成図である。
【図３】実施例１の画像形成のタイミングチャートを示す図である。
【図４】実施例１の寿命検知のフローチャートである。
【図５】実施例２の画像形成装置の寿命検知のフローチャートである。
【図６】実施例３の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図７】実施例３の画像形成装置の寿命検知フローチャートである。
【図８】実施例４の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図９】実施例４の画像形成装置の寿命検知フローチャートである。
【図１０】実施例５の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図１１】実施例５の画像形成装置に装着されたプロセスカートリッジの外観図である。
【符号の説明】
１ 感光ドラム（電子写真感光体）
２ 帯電ローラ（帯電手段）
７、７５ 現像装置（現像手段）
１０ 現像スリーブ
１４ クリーニング手段
１７、２９、９０ プロセスカートリッジ
２３ バイアス印加時間検出部（検出手段）
２４ 感光体ダメージ演算部（演算手段）
２５ 感光体ダメージ積算記憶部（積算手段）
２６ 比較部（比較手段）
２８ 警告部（表示部・警告手段・報知手段）
３０、８４ 記憶素子（記憶手段）
７０、７７ 搬送手段
８０ 装着手段

Claims (3)

1. 画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジと、前記画像形成装置本体と、を有する画像形成装置において、
   前記プロセスカートリッジは、感光体と、前記感光体に接触して帯電する接触帯電手段と、記憶素子とを有し、
   前記記憶素子は、前記帯電手段にＡＣ電圧とＤＣ電圧が印加される積算時間と、前記帯電手段にＤＣ電圧なしのＡＣ電圧が印加される積算時間と、からなるＡＣ電圧印加積算時間に関する情報と、少なくとも前記帯電手段に前記ＤＣ電圧のみが印加される積算時間に関する情報と、前記感光体の回転中に前記帯電手段に電圧が印加されていない積算時間に関する情報との一方、を記憶しており、
   前記記憶素子に記憶されている前記情報と前記各情報に重みをつける係数とを用いて前記感光体の寿命に関する指数を演算する手段と、この指数に応じて前記感光体の交換を警告あるいは報知する手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電手段に印加されるＡＣ電圧について、電圧値又は電流値又は周波数が変化させられた複数の電圧印加条件があるとき、前記記憶素子は、前記複数の電圧印加条件毎の電圧印加時間の情報を記憶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. 画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジと、前記画像形成装置本体と、を有する画像形成装置において、
   前記プロセスカートリッジは、感光体と、前記感光体に接触して帯電する接触帯電手段と、記憶素子とを有し、
   前記記憶素子は、前記帯電手段にＡＣ電圧とＤＣ電圧が印加される時間と、前記帯電手段にＤＣ電圧なしのＡＣ電圧が印加される時間と、からなるＡＣ電圧印加時間の情報と、少なくとも前記帯電手段に前記ＤＣ電圧のみが印加される時間に関する情報と、前記感光体の回転中に前記帯電手段に電圧が印加されていない時間に関する情報との一方と、前記各情報に重みを付ける係数とを用いて演算された前記感光体の寿命に関する指数の積算値の情報を記憶し、
   前記記憶素子に記憶されている前記指数の積算値の情報に応じて前記感光体の交換を警告あるいは報知する手段を有することを特徴とする画像形成装置。

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