JP6748940B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、帯電手段によって帯電処理した感光体表面に露光手段によって形成した静電潜像を現像処理して得られるトナー像を、転写手段によって被転写材に転写処理する画像形成装置が知られている。この種の画像形成装置には、前回の画像形成時の画像に対応した濃淡が生じる残像の発生によって感光体の劣化状態を検出し、その検出結果に基づいて感光体が寿命を迎えたか否かを判定するものがある。

例えば、特許文献１には、次の画像形成装置が記載されている。この画像形成装置は、所定の転写条件で転写処理が施された感光体表面部分に対して、帯電手段によって所定の条件で帯電処理を施し、この帯電処理後の感光体表面電位（帯電後電位）Ｖａを測定する。さらに、別の転写条件で転写処理が施された感光体表面部分に対して、帯電手段によって所定の条件で帯電処理を施して、この帯電処理後の感光体表面電位（帯電後電位）Ｖｂを測定する。そして、ＶａとＶｂの絶対値の差分値ΔＶを算出する。この差分値ΔＶは、転写電流や転写電圧の影響度合いの違いによって生じる残像による画質劣化の度合いを示す指標値となり、この差分値ΔＶに基づいて感光体の劣化を判断することで、感光体の寿命を判定することができるとしている。

しかし、特許文献１の画像形成装置では、転写処理を施した後に行われる帯電処理が、上述したような電位差を打ち消すように作用するため、比較的濃淡差の小さな残像に対しては、比較的濃淡差の大きな残像と比べて差分値ΔＶが小さくなる。したがって、濃淡差の小さな残像が生じている感光体の帯電後電位の差が、残像の発生していない感光体の帯電後電位の差と同レベルとなってしまうおそれがあり、濃度差の小さな残像の有無を判別しにくかった。

上述した課題を解決するために、本発明は、回転駆動する感光体と、該感光体の表面を帯電処理する帯電手段と、該帯電処理後の上記感光体表面に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像に現像処理して得られるトナー像を被転写材に転写処理する転写手段と、を少なくとも有する画像形成装置において、
上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対して上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体に流れる電流ＩＤ、並びに、上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対して、上記露光手段により露光処理を行い、上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体へと流れる電流ＩＬを計測する電流計測手段と、上記電流ＩＤと上記電流ＩＬとの比較値を算出する電流比較値算出手段と、該比較値に基づいて上記感光体の寿命が到来したか否かを判定する寿命判定手段と、を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、濃淡差の小さい残像の発生によって到来する感光体の寿命について、その寿命が到来したかどうかを判定することができる。

実施形態１に係る画像形成装置の主要部の一例の構成を示す概略図である。 標準的な使用環境や使用条件下での感光体累積回転数と差分値（標準差分値）との関係を示すグラフである。 実施形態１の寿命判定・予測工程の処理の流れを示すフローチャートである。 プロセスカートリッジの一例を示す概略図である。 実施形態２に係るタンデム型のカラー画像形成装置における主要部の一例を示す概略構成図である。 実施形態２における感光体入れ替え判断工程の流れを示すフローチャートである。 図４に示した寿命判定・予測工程中の処理ステップ３と処理ステップ４の間に挿入される変形例に係る追加処理工程を示すフローチャートである。 図４に示した寿命判定・予測工程中の処理ステップ３と処理ステップ４の間に挿入される変形例に係る追加処理工程の別の例を示すフローチャートである。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態（以下「実施形態１」という。）について説明する。
図１は、本実施形態１に係る画像形成装置１００の主要部の構成を示す概略図である。
本画像形成装置１００は、図中矢印方向に回転するドラム状の感光体１を備えている。感光体１の周囲には、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、及び、除電装置７が、感光体回転方向に沿ってこの順序で配置されている。帯電装置２は、感光体の表面を一様に帯電する帯電手段であり、露光装置３は、帯電された感光体の表面をレーザー光で露光して静電潜像を形成する潜像形成手段である。現像装置４は、静電潜像にトナーを付着させて現像する現像手段であり、転写装置５は、現像により得られた感光体上のトナー像を被転写材である記録材としての転写紙上に転写するための転写手段である。クリーニング装置６は、感光体の表面の転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段であり、除電装置７は、感光体表面の残留電荷を除去する除電除去手段である。

また、感光体１には、感光体１に流れる電流を測定する電流計測部８が配置されている。この電流計測部８は、本実施形態１において後述する電流ＩＤ及び電流ＩＬの電流計測手段として機能する。このほか、本画像形成装置１００には、電流比較値算出手段、寿命判定手段及び寿命予測手段として機能する寿命判定部９や、経時変化情報記憶手段として機能する記録メモリ１０や、判定結果報知手段、予測結果報知手段及び交換報知手段として機能する報知部１１なども設けられている。

本画像形成装置１００で画像形成を行う場合、まず、画像読取部で原稿から読み取られた原画像信号あるいは外部のコンピュータ等で作成された原画像信号が画像処理部に入力され、適切な画像処理が行われる。こうして得られた入力画像信号が露光装置３に入力され、レーザー光を変調する。入力画像信号によって変調されたレーザー光は、帯電装置２により帯電された感光体１の表面に照射される。感光体表面にレーザー光が照射されると、感光体上には入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、現像装置４によりトナーで現像され、感光体上にトナー像が形成される。

感光体１上に形成されたトナー像は、感光体１の図中矢印方向への回転に伴われて、感光体１に対向して配置された転写装置５に向かって搬送される。一方、感光体１と転写装置５との間の転写領域に向かって給紙部から転写紙が搬送され、転写装置５により転写領域へ印加される転写バイアスの作用によって感光体上のトナー像が転写紙上に転写される。トナー像が転写された転写紙は、定着装置に搬送されて熱と圧力を加えられることによってトナー像が定着され、機外に排出される。トナー像の転写紙への転写が終了した感光体１の表面に残留する転写残トナー等の付着物は、クリーニング装置６によりクリーニングされる。さらに、感光体表面の残留電荷が除電装置７により除去されて、１回の画像形成動作が終了する

このような画像形成動作を何十万回、何百万回と繰り返す中で、感光体表面がクリーニングブレードによる摺擦や現像領域での現像剤による摺擦を受けることで摩耗したり、感光体の感光層が帯電と除電の繰り返しによって疲労したりして、感光体が経時劣化する。感光体が劣化することによって、前回の画像形成時の画像（履歴）が感光体上に残存し易くなり、今回の画像形成により作成される画像上に濃淡となって現れる残像という画像劣化が生じる場合がある。残像は、帯電手段による帯電後、直前の画像形成時に露光手段により露光した感光体表面上の箇所（露光箇所）の画像濃度が、直前の画像形成時に露光手段により露光しなかった感光体表面上の箇所（非露光箇所）の画像濃度よりも、次の画像形成時に濃くなるポジ残像と、薄くなるネガ残像とが存在する。

そこで、本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、次のようなことを見出した。すなわち、転写手段によって定電圧が印加される転写領域を感光体表面の非露光箇所が通過する間に転写手段から感光体に流れる電流ＩＤと、転写手段によって定電圧が印加される転写領域を感光体表面の露光箇所が通過する間に転写手段から感光体に流れる電流ＩＬの絶対値の差分値（比較値）ΔＩから、感光体の残像について定量評価することが可能であることがわかった。さらに、差分値ΔＩが所定の上限値（ΔＩｍａｘ）より大きい場合にネガ残像が発生し、ΔＩが所定の下限値（ΔＩｍｉｎ）より小さい場合、ポジ残像が発生することがわかった。

本実施形態１では、帯電装置２によって帯電処理した感光体１表面部分に対して、転写装置５により定電圧による転写処理を行い、この転写処理中に転写手段から感光体１に流れる電流ＩＤを電流計測部８で測定する。また、帯電装置２によって帯電処理した感光体１表面部分に対して露光装置３による露光処理をし、この露光箇所に対する転写装置５による定電圧での転写処理中に転写装置５から感光体１へと流れる電流ＩＬを電流計測部８で測定する。その後、ＩＤとＩＬとの絶対値の差分値（比較値）ΔＩを算出し、この差分値ΔＩに基づいて感光体の寿命を判定したり予測したりする。

本実施形態１において、ＩＤは、感光体累積回転数がｎ回目であるときに、帯電装置２によって帯電処理した感光体１表面部分に対して、転写装置５により定電圧での転写処理を行い、この転写処理中に転写装置５から感光体１に流れる電流である。また、ＩＬは、感光体累積回転数がｎ＋１回目であるときに、帯電装置２によって帯電処理した感光体１表面部分に対して露光装置３による露光処理をし、この露光箇所に対する転写装置５による定電圧での転写処理中に転写装置５から感光体１へと流れる電流である。
本実施形態１では、図２に示すような感光体累積回転数と標準差分値ΔＩとの関係を示す情報（すなわち、所定の環境下において感光体１が寿命に至るまでの標準的な差分値ΔＩの経時変化を示す経時変化情報）が記録メモリ１０に記憶されている。寿命判定部９は、感光体累積回転数がｎ回目であるときに測定したＩＤと、累積回転数がｎ＋１回目であるときに測定したＩＬとを取得し、これらの差分値ΔＩを算出したら、その差分値ΔＩと寿命判定基準値ΔＩｍａｘ、ΔＩｍｉｎとを比較する。そして、この比較により差分値ΔＩが、ΔＩ＜ΔＩｍｉｎ、または、ΔＩ＞ΔＩｍａｘであると判断したら当該感光体１は寿命を迎えたと判定する。
また、寿命判定部９は、差分値ΔＩがΔＩｍｉｎ≦ΔＩ≦ΔＩｍａｘであると判断したときは、記録メモリ１０内の経時変化情報を参照し、その差分値ΔＩと経時変化情報とから、当該感光体が寿命を迎える寿命到達時期を予測する。

転写装置５は、定電流制御と定電圧制御の設定切り替えが可能となっており、任意に設定することができる。ただし、ＩＤ及びＩＬを測定する際には、定電圧制御に設定される。また、転写装置５による転写処理の条件は、任意に設定することができる。すなわち、画像形成動作時の転写処理の条件とは異なる条件とすることができる。具体的な設定方法としては、例えば、累積回転数ｎ＝０のときに、残像の発生しない条件を予め条件を求めておき、常にこの条件で測定を行う方法が挙げられる。

同様に、ＩＤ及びＩＬを測定する際の帯電装置２による帯電処理の条件も、任意に設定することができる。すなわち、画像形成動作時の帯電処理の条件とは異なる条件とすることができる。具体的な設定方法としては、例えば、累積回転数ｎ＝０のときに、バイアス印加無しで転写領域を通過させた感光体表面部分を帯電処理することで、感光体の表面電位が−６００Ｖとなるような条件を求めておき、常にこの条件で測定を行う方法が挙げられる。また、測定を行う前に、毎回、バイアス印加無しで転写領域を通過させた感光体表面部分を帯電処理することで感光体の表面電位が−６００Ｖとなるような条件を求め、その条件で当該測定における帯電処理を行う方法も挙げられる。

また、寿命判定や寿命予測を行うための測定は、任意のタイミングで行うことができるが、印刷ジョブ開始時に行うのが好ましい。印刷ジョブと印刷ジョブとの間や、印刷ジョブの終了直後に寿命判定や寿命予測を行うための測定を実行する場合、測定前の印刷ジョブの内容に応じて感光体に蓄積される短期的な劣化の程度が異なるため、測定結果に誤差が生じやすい。

また、本実施形態１においては、寿命判定部９による感光体の寿命判定結果や寿命予測結果が操作パネル等で構成される報知部１１によって報知される。これにより、ユーザー若しくはサービスマンは、報知部１１によって報知された情報を基に、適切なタイミングで感光体の交換をすることができる。さらに、ユーザー若しくはサービスマンが、感光体の寿命予測結果の報知を受けることにより、感光体の寿命が到来する前に交換用の感光体を予め手配しておくこともできる。また、感光体のユーザー交換ができない場合においても、感光体の寿命予測結果の報知を受けることで、サービスマンがユーザー先を訪問する計画を効率的に立てることもできるため、画像形成装置１００のダウンタイムが低減され、結果として生産性向上に貢献することができる。

次に、寿命判定部９で実行される寿命判定・予測工程について説明する。
図３は、本実施形態１の寿命判定・予測工程の処理の流れを示すフローチャートである。
図３に示すように、まず、感光体の累積回転数がｎ回転目であるときに、ＩＤを測定する（Ｓ１）。次いで、感光体の累積回転数がｎ＋１回目であるときに、ＩＬを測定する（Ｓ２）。そして、これらの測定値ＩＤ，ＩＬから、その差分値ΔＩ＝｜（ＩＬ−ＩＤ）｜を算出し（Ｓ３）、これを記録メモリ１０に記録する（Ｓ４）。次に、この差分値ΔＩと、予め設定されている寿命判定基準値ΔＩｍａｘ、ΔＩｍｉｎとを比較して、ΔＩｍｉｎ≦ΔＩ≦ΔＩｍａｘであるかどうかを判断する（Ｓ５）。ΔＩ＜ΔＩｍｉｎまたはΔＩ＞ΔＩｍａｘである場合には、感光体の寿命切れと判断し（Ｓ６）、報知部１１によって感光体の寿命切れを報知する（Ｓ７）。

定電圧での転写処理の際に、転写手段から感光体に流れる電流の大きさは、感光体軸方向長さや感光体線速にも関係する。感光体軸方向長さが長い方が感光体に流れる電流の大きさは小さくなり、感光体線速が速い方が感光体に流れる電流の大きさは小さくなる。そのため、本実施形態１及び後述の実施形態２（上記変形例を含む）で、ＩＤやＩＬは、定電圧での転写処理の際に転写手段から感光体に流れる電流（μＡ）／感光体軸方向長さ（ｍｍ）／感光体線速（ｍｍ／ｓｅｃ）と規定している。よって、ＩＤ、ＩＬ、ΔＩ、ΔＩｍａｘ、ΔＩｍｉｎの単位は、μＡ・ｓｅｃ／ｍｍ²となる。

転写条件や感光体の層構成などにもよるが、寿命判定基準値は、ΔＩｍｉｎ≦３．０×１０^-4（μＡ・ｓｅｃ／ｍｍ²）、ΔＩｍａｘ≧５.０×１０^-4（μＡ・ｓｅｃ／ｍｍ²）であるのが好ましい。残像を表現する画像濃度差は、ΔＩに依存する傾向があり、通常、ΔＩが３．０×１０^-4（μＡ・ｓｅｃ／ｍｍ²）≦ΔＩ≦５．０×１０^-4（μＡ・ｓｅｃ／ｍｍ²）の範囲であれば残像に関して問題はないが、ΔＩが３．０×１０^-4（μＡ・ｓｅｃ／ｍｍ²）≦ΔＩ≦５．０×１０^-4（μＡ・ｓｅｃ／ｍｍ²）の範囲外であると残像が無視できないものとなる。

一方、上記処理ステップ５においてΔＩｍｉｎ≦ΔＩ≦ΔＩｍａｘであると判断された場合、まず、ＩＤを測定したときの感光体累積回転数ｎを記録する（Ｓ８）。そして、記録メモリ１０に記憶されている図２に示したような感光体累積回転数と標準差分値ΔＩとの関係を示す情報（すなわち、感光体が寿命に至るまでの標準差分値ΔＩの経時変化情報）を参照して、ΔＩ＝ΔＩｍｉｎもしくはΔＩ＝ΔＩｍａｘとなるときの感光体の累積回転数（寿命到達累積回転数）を算出し、算出した寿命到達累積回転数を感光体の寿命到達時期の予測値とする（Ｓ９）。そして、算出した寿命到達累積回転数と上記処理ステップ８において記録した感光体累積回転数ｎとから、今後何枚印刷を行ったら感光体が寿命に至るといった残寿命を判断し、その判断結果を報知部１１によってユーザーやサービスマンに報知する（Ｓ１０）。

一般に、上記差分値ΔＩは、感光体の劣化に従って上昇する傾向を示すが、感光体の累積回転数の増加に対して一定の割合で増加するとは限らない。例えば、図２に示した本実施形態１の場合のように、感光体累積回転数に対して差分値ΔＩが指数関数的に増加する傾向を示す場合もある。また、感光体累積回転数に対して差分値ΔＩが減少する傾向を示す場合もある。そのため、画像形成装置の開発段階において、感光体が実際に寿命に至るまでに、感光体累積回転数の増加に従って差分値ΔＩがどのような挙動を示すかという標準差分値ΔＶの経時変化情報を調べておき、その経時変化情報に基づいて感光体の寿命判定や寿命予測を行うのが、より正確な寿命判定や寿命予測を実現できる点で好ましい。

具体的には、例えば、過去に検出した差分値ΔＩの推移から、感光体累積回転数に対する差分値ΔＩの傾きを計算し、これを、現時点からの図２に示した記録メモリ１０内の経時変化情報を用いた外挿予測若しくは予め把握しておいた感光体累積回転数に対する差分値ΔＩの傾きデータ及び予め設定された設定値ΔＩｍｉｎ、ΔＩｍａｘとを照らし合わせることによって、今後何枚印刷を行ったら感光体が寿命に至るのかといった残寿命を判断することができる。

本実施形態１の寿命判定部９は画像形成装置１００に搭載されるものであるが、プロセスカートリッジ方式の画像形成装置においては、そのプロセスカートリッジに寿命判定部９を搭載してもよいし、画像形成装置本体に寿命判定部９を搭載してもよい。プロセスカートリッジの一例を図４に示す。プロセスカートリッジは、感光体１と、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６、除電装置及び電流計測部８のうちの少なくとも１つとを、支持部材で共通支持したものであって、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成された装置（部品）である。

〔実施形態２〕
次に、本発明の他の実施形態（以下「実施形態２」という。）について説明する。
上記実施形態１に係る画像形成装置１００は、感光体を１つ備えたモノクロ画像形成装置１００であったが、本発明は複数の感光体を備えたいわゆるタンデム型のカラー画像形成装置にも同様に適用できる。
図５は、本実施形態２に係るタンデム型のカラー画像形成装置における主要部の一例を示す概略構成図である。
図５に示すタンデム型のカラー画像形成装置２００は、互いに異なる色のトナーを使ってそれぞれの感光体上に各色トナー像を形成し、これらのトナー像を中間転写体である中間転写ベルト２０上に互いに重なり合うように１次転写する。そして、中間転写ベルト２０上で重なり合った各色トナー像（カラートナー像）は、２次転写ローラ２２と対向する２次転写領域で、レジストローラ対２１により送り出された転写紙上に２次転写される。カラートナー像が２次転写された転写紙は、転写ベルト２３及び搬送ベルト２４の表面に担持されながら搬送され、定着装置２５で熱と圧力を加えられることによってトナー像が定着され、機外に排出される。

ここで、タンデム型のカラー画像形成装置の場合、色ごとに個別の感光体が使われるため、複数の感光体を用いる。一般に、出力画像の内容に応じて各色の使われ方が異なるので、そうした状況下で画像形成が繰り返される結果、色ごとに感光体の劣化速度は異なったものとなる。感光体の劣化速度が異なると、感光体の寿命到達時期、つまり感光体の交換時期も異なってくる。そのため、色ごとに、感光体の寿命判定や寿命予測を個別に行う必要がある。このとき、各色それぞれについての感光体交換時期が到来するたびに当該感光体を新たな感光体に交換するようにしてもよいが、この場合、当該画像形成装置全体での感光体交換作業の頻度が高くなり、ユーザーやサービスマンの負担が大きくなる。そこで、本実施形態２においては、以下のような構成により全感光体の交換時期がおおよそ同時期となるようにしてすべての感光体を一括して交換できるように、感光体入れ替え判断工程を実施する。

図６は、本実施形態２における感光体入れ替え判断工程の流れを示すフローチャートである。
本実施形態２では、４つの感光体それぞれについて上記実施形態１における図３に示した流れで寿命判定・予測工程と同様の処理を実行する。そして、その工程中の処理ステップ５において、すべての感光体について差分値ΔＩと寿命判定基準値ΔＩｍｉｎ、ΔＩｍａｘとの比較結果がΔＩｍｉｎ≦ΔＩ≦ΔＩｍａｘと判断されたとき、上記寿命判定・予測工程中における各感光体の予測結果を報知する処理ステップ１０に代えて、図６に示す感光体入れ替え判断工程を実施する。

感光体入れ替え判断工程では、まず、図３に示した寿命判定・予測工程中の処理ステップ９において予測した寿命到達時期から判断される各感光体の残寿命に基づき、残寿命が最も短い感光体を特定する（Ｓ２１）。そして、この感光体の残寿命と予め設定された寿命手前の特定値ｅとを比較して、この感光体の残寿命が特定値ｅ以下であるかどうかを判断する（Ｓ２２）。この判断において当該感光体の残寿命が特定値ｅを超えている場合には、図３に示した寿命判定・予測工程中の処理ステップ１０と同様に、残寿命が最も短い感光体の残寿命の判断結果を報知部１１によってユーザーやサービスマンに報知する（Ｓ２３）。なお、感光体ごとの残寿命の判断結果を報知するようにしてもよい。

一方、上記処理ステップ２２において、残寿命が最も短い感光体の残寿命が特定値ｅ以下であると判断された場合、次に、各感光体の残寿命に基づいて残寿命が長い感光体を特定する（Ｓ２４）。そして、上記処理ステップ２１で特定した残寿命が最も短い感光体と上記処理ステップ２４で特定した残寿命が最も長い感光体とを入れ替えることを促す内容の報知処理を報知部１１により行う（Ｓ２５）。この報知は、残寿命が最も短い感光体と残寿命が最も長い感光体との間で残寿命の差が規定値以上である場合だけ行うようにしてもよい。

本実施形態２において、実際の使用環境や使用条件の下で一定期間使用された後に各感光体の残寿命を判断することにより、その実際の使用環境や使用条件下における色ごとの相対的な劣化速度が把握できる。本実施形態２では、残寿命が最も短い感光体の残寿命が特定値ｅを超えるまでは、所定のタイミングで、残寿命が最も短い感光体と残寿命が最も長い感光体との入れ替えを促す内容の報知処理がなされる。そして、この報知を受けて、ユーザーやサービスマンにより残寿命が最も短い感光体と残寿命が最も長い感光体とが互いに入れ替えられることで、その後は、最も残寿命が残っている感光体が最も劣化速度が速い色について使用され、かつ、最も残寿命が少ない感光体が最も劣化速度が遅い色について使用されることになる。その結果、入れ替え後に当該画像形成装置が一定期間使用されることで、残寿命が最も短い感光体と残寿命が最も長い感光体との間の残寿命差が縮まっていく。

これにより、このような入れ替えを行わない場合よりも、全感光体の寿命到来時期を互いに近付けることができ、感光体の寿命を多く残したまま交換するというような無駄が少ない状態で、すべての感光体を一括して交換できる。特に、このような感光体入れ替え判断工程を繰り返し行うことで、全感光体の寿命到来時期をほぼ同時期に調整することが可能となるので、より無駄の少ない状態で全感光体の一括交換が可能となる。

〔変形例〕
次に、上記実施形態１及び上記実施形態２における一変形例について説明する。
画像形成装置に用いられる感光体は、上述したように、繰り返される画像形成の中で様々なダメージを受けて劣化する。また、感光体は画像形成時以外でも、例えば急激な環境変化（温度および／又は湿度の変化）や、装置内に残存した放電生成物の付着などによるダメージを受ける。これらのダメージによって感光体の劣化状態が通常の感光体劣化推移から大きく逸脱し、感光体の劣化が突発的に進んだ状態になることがある。しかしながら、このような突発的な感光体の劣化は、画像形成動作やリフレッシュ動作などが行われることで、例えばクリーニングブレードにより感光体表面を摺擦することにより回復する場合がある。そのため、たまたま突発的な感光体劣化時に行った測定に基づく差分値ΔＩを用いて感光体の寿命判定・予測工程を行うと、本来の寿命到来時期よりも前に寿命であると判定してしまったり、残寿命の判断誤差が大きくなったりする。本変形例は、このような突発的な感光体の劣化が生じていても精度の高い寿命判定や寿命予測を可能とするものである。

図７は、図３に示した寿命判定・予測工程中の処理ステップ３と処理ステップ４の間に挿入される本変形例に係る追加処理工程を示すフローチャートである。
図３に示した寿命判定・予測工程中の処理ステップ３で差分値ΔＩを算出したら、まず、図２に示した記録メモリ１０内の経時変化情報（累積回転数に対する標準差分値ΔＩの推移）から、今回の測定時である累積回転数ｎに対応した標準差分値ΔＩｎを算出する（Ｓ３１）。そして、差分値ΔＩと標準差分値ΔＩｎとの差を算出し、その算出結果と予め設定された設定値ｆとを比較する（Ｓ３２）。この比較において｜ΔＩ−ΔＩｎ｜≦ｆである場合には、そのまま上記処理ステップ４に進み、上記処理ステップ３で算出した差分値ΔＩを記録メモリ１０に記録し、その差分値ΔＩに基づいて寿命判定や寿命予測が行われる。

一方、上記処理ステップ３２の比較において｜ΔＩ−ΔＩｎ｜≦ｆでない場合には、β時間経過後に（Ｓ３３）、図２に示した記録メモリ１０内の経時変化情報から、前回の測定時における累積回転数ｎに対し、β時間経過するまでに感光体が回転した感光体回転数αを加算した累積回転数ｍ（すなわちｍ＝ｎ＋α）に対応した標準差分値ΔＩｍを算出する（Ｓ３４）。ここでは、β時間経過後に標準差分値ΔＩｍを算出する場合であるが、図８に示すように感光体回転数がα回転した後に標準差分値ΔＩｍを算出するようにしてもよい。

このようにして標準差分値ΔＩｍを算出したら、感光体累積回転数がｍ回転目であるときに、帯電手段によって帯電処理した感光体表面部分に対して、転写手段により定電圧での転写処理を行い、この転写処理中に転写手段から感光体に流れる電流ＩＤ’を測定する（Ｓ３５）。次いで、感光体の累積回転数がｍ＋１回目であるときに、帯電手段によって帯電処理した感光体表面部分に対して露光手段による露光処理をし、この露光箇所に対する転写手段による定電圧での転写処理中に転写手段から感光体へと流れる電流ＩＬ’を測定する（Ｓ３６）。そして、これらの測定値ＩＤ’，ＩＬ’から、その差分値ΔＩ＝｜（ＩＬ’−ＩＤ’）｜を算出し（Ｓ３７）、これを記録メモリ１０に記録する（Ｓ４）。そして、以後の処理には、上記処理ステップ３７で算出した差分値ΔＩを用いて寿命判定や寿命予測を行う。なお、累積回転数ｎおよび累積回転数ｍに関して、ｎは自然数、ｍはｎ＋２以上の自然数である。また、αは自然数である。

ここで、時間βは、感光体の一時的な劣化が回復するために必要な時間以上に設定されるものであり、回転数αは一時的な劣化が回復するために必要な感光体回転数である。これらの値β，αは、短期間（あるいは感光体を数回回転させるだけ）で回復する場合や、長期間経過しないと回復しない場合もあるので、適宜設定される。ここで、長期間経過しないと回復しない場合は、例えば感光体を暖める、感光体表面にトナーを入力しながら感光体を回転させて感光体表面を強制的に磨耗させるなど、感光体を回復させるためのリフレッシュ処理を加えてもよい。
なお、差分値ΔＩと標準差分値ΔＩｎとの差を算出した際、その算出結果が大きいときには、その旨を報知部１１によってユーザーやサービスマンに報知するようにしてもよい。

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）
回転駆動する感光体１等の感光体と、該感光体の表面を帯電処理する帯電装置２等の帯電手段と、該帯電処理後の上記感光体表面に静電潜像を形成する露光装置３等の露光手段と、該静電潜像に現像処理して得られるトナー像を被転写材に転写処理する転写装置５等の転写手段と、を少なくとも有する画像形成装置１００等の画像形成装置において、上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対して上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体に流れる電流ＩＤ、並びに、上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対して、上記露光手段により露光処理を行い、上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体へと流れる電流ＩＬを計測する電流計測部８等の電流計測手段と、上記電流ＩＤと上記電流ＩＬとの差分値ΔＩ等の比較値を算出する寿命判定部９等の電流比較値算出手段と、該比較値に基づいて上記感光体の寿命が到来したか否かを判定する寿命判定部９等の寿命判定手段と、を有することを特徴とする。

感光体が劣化することによって生じる残像には、画像形成動作中における帯電手段による感光体表面の帯電後、直前の画像形成時に露光手段により露光した感光体表面上の箇所（露光箇所）の画像濃度が、直前の画像形成時に露光手段により露光しなかった感光体表面上の箇所（非露光箇所）の画像濃度よりも、次の画像形成時に濃くなるポジ残像と、薄くなるネガ残像とが存在する。
本発明者らが鋭意検討を重ねたところ、次のようなことを見出した。すなわち、転写手段によって定電圧が印加される転写領域を感光体表面の非露光箇所が通過する間に転写手段から感光体に流れる電流ＩＤと、転写手段によって定電圧が印加される転写領域を感光体表面の露光箇所が通過する間に転写手段から感光体に流れる電流ＩＬの絶対値の差分値（比較値）ΔＩから、感光体の残像について定量評価することが可能であることがわかった。

本態様においては、感光体表面の非露光箇所に対して転写手段による定電圧での転写処理中に感光体に流れる電流ＩＤと、感光体表面の露光箇所に対して転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体へと流れる電流ＩＬとの比較値に基づいて感光体の寿命判定を行っている。このため、残像による画像劣化の度合いを示す指標値が、転写処理後の帯電処理による影響を受けないので、従来の画像形成装置では判別できない濃淡差の小さい残像による画像劣化の度合いを示す指標値とすることができる。したがって、濃淡差の小さい残像の発生によって到来する感光体の寿命を適切に判定することができる。

（態様Ｂ）
態様Ａおいて、寿命判定部９等の上記寿命判定手段の判定結果を報知する報知部１１等の判定結果報知手段を有することを特徴とする。
本態様においては、上記実施形態１及び２について説明したように、画像形成装置のダウンタイムが低減することができる。

（態様Ｃ）
態様Ａ又はＢの画像形成装置において、複数の感光体を備え、該複数の感光体上に形成された各トナー像を上記被転写材へ転写する構成を有し、電流計測部８等の上記電流計測手段を感光体ごとに設け、寿命判定部９等の上記寿命判定手段は、感光体ごとに寿命が到来したか否かを判定することを特徴とする。
本態様においては、上記実施形態２について説明したように、個々の感光体の劣化速度に応じて各感光体の寿命の到来を適切に判定することができる。

（態様Ｄ）
回転駆動する感光体１等の感光体と、該感光体の表面を帯電処理する帯電手段と、該帯電処理後の上記感光体表面に静電潜像を形成する露光装置３等の露光手段と、該静電潜像に現像処理して得られるトナー像を被転写材に転写処理する転写装置５等の転写手段と、を少なくとも有する画像形成装置において、上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対する上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体に流れる電流ＩＤ、並びに、上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対して、上記露光手段により露光処理を行い、上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体へと流れる電流ＩＬを計測する電流計測部８等の電流計測手段と、
上記電流ＩＤと上記電流ＩＬとの比較値を算出する寿命判定部９等の電流比較値算出手段と、該比較値に基づいて上記感光体の寿命到来時期を予測する寿命判定部９等の寿命予測手段とを有することを特徴とする。
本態様においては、上記実施形態１及び上記実施形態２について説明したように、濃淡差の小さい残像の発生によって到来する感光体の寿命到達時期を適切に予測することができる。

（態様Ｅ）
態様Ｄの画像形成装置において、上記感光体が寿命に至るまでの上記比較値の経時変化を示す経時変化情報を記憶する記録メモリ１０等の経時変化情報記憶手段を有し、上記寿命予測手段は、上記比較値と、上記経時変化情報とから上記感光体の寿命到来時期を予測することを特徴とする。
本態様においては、上記実施形態１及び上記実施形態２について説明したように、当該画像形成装置における差分値ΔＩの推移（経時変化）が特有の経時変化を示す場合でも、高い精度で寿命予測を行うことができる。

（態様Ｆ）
態様Ｄ又はＥの画像形成装置において、寿命判定部９等の上記寿命予測手段は、上記比較値の算出に用いた感光体に流れる電流を測定した時期に対応する基準比較値を記録メモリ１０等の上記経時変化情報から特定し、該比較値と特定した基準比較値との差が規定値よりも大きいときには、所定期間経過後に改めて電流ＩＤ’と電流ＩＬ’等の上記電流ＩＤと上記電流ＩＬとの比較値を算出し、該比較値に基づいて感光体の寿命到来時期を予測することを特徴とする。
本態様においては、上記変形例について説明したように、突発的な測定異常による寿命判定ミスや寿命予測ミスを抑制できる。

（態様Ｇ）
態様Ｄ〜Ｆいずれか一の画像形成装置において、寿命判定部９等の上記寿命予測手段の予測結果を報知する報知部１１等の予測結果報知手段を有することを特徴とする。
本態様においては、上記実施形態１及び上記実施形態２について説明したように、ユーザーやサービスマンが感光体の寿命到来時期を予測して感光体交換準備を整えることができるので、ダウンタイム低減に有効である。

（態様Ｈ）
態様Ｄ〜Ｇのいずれか一に記載の画像形成装置において、複数の感光体を備え、該複数の感光体上に形成された各トナー像を上記被転写材へ転写する構成を有し、電流計測部８等の上記電流計測手段を感光体ごとに設け、上記寿命予測手段は、感光体ごとに寿命到来時期を予測することを特徴とする。
本態様においては、上記実施形態２について説明したように、個々の感光体の劣化速度に応じて各感光体の寿命到来時期を適切に予測することができる。

（態様Ｉ）
態様Ｈの画像形成装置において、上記複数の感光体には、互いに入れ替え可能な２以上の感光体が含まれており、上記２以上の感光体のうち上記寿命予測手段により寿命到来時期が最も早いと予測された感光体の寿命到来時期に至る前の所定のタイミングで、該感光体と、該２以上の感光体のうち該寿命予測手段により寿命到来時期が最も遅いと予測された感光体との交換を促す報知を行う交換報知手段を有することを特徴とする。
本態様においては、上記実施形態２について説明したように、より無駄の少ない状態で全感光体の一括交換が可能となる。

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 転写装置
７ 除電装置
８ 電流計測部
９ 寿命判定部
１０ 記録メモリ
１１ 報知部
２０ 中間転写ベルト
２３ 転写ベルト
２５ 定着装置
１００ 画像形成装置
２００ カラー画像形成装置

特許第５６３０７０８号

Claims (9)

1. 回転駆動する感光体と、該感光体の表面を帯電処理する帯電手段と、該帯電処理後の上記感光体表面に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像に現像処理して得られるトナー像を被転写材に転写処理する転写手段と、を少なくとも有する画像形成装置において、上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対して上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体に流れる電流ＩＤ、並びに、上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対して、上記露光手段により露光処理を行い、上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体へと流れる電流ＩＬを計測する電流計測手段と、上記電流ＩＤと上記電流ＩＬとの比較値を算出する電流比較値算出手段と、該比較値に基づいて上記感光体の寿命が到来したか否かを判定する寿命判定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、上記寿命判定手段の判定結果を報知する判定結果報知手段を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、複数の感光体を備え、該複数の感光体上に形成された各トナー像を上記被転写材へ転写する構成を有し、上記電流計測手段を感光体ごとに設け、上記寿命判定手段は、感光体ごとに寿命が到来したか否かを判定することを特徴とする画像形成装置。
4. 回転駆動する感光体と、該感光体の表面を帯電処理する帯電手段と、該帯電処理後の上記感光体表面に静電潜像を形成する露光手段と、該静電潜像に現像処理して得られるトナー像を被転写材に転写処理する転写手段と、を少なくとも有する画像形成装置において、上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対して上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体に流れる電流ＩＤ、並びに、上記帯電手段により帯電処理を行った感光体表面に対して、上記露光手段により露光処理を行い、上記転写手段による定電圧での転写処理中に上記感光体へと流れる電流ＩＬを計測する電流計測手段と、上記電流ＩＤと上記電流ＩＬとの比較値を算出する電流比較値算出手段と、該比較値に基づいて上記感光体の寿命到来時期を予測する寿命予測手段とを有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、上記感光体が寿命に至るまでの上記比較値の経時変化を示す経時変化情報を記憶する経時変化情報記憶手段を有し、上記寿命予測手段は、上記比較値と、上記経時変化情報とから上記感光体の寿命到来時期を予測することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、上記寿命予測手段は、上記比較値の算出に用いた感光体に流れる電流を測定した時期に対応する基準比較値を上記経時変化情報から特定し、該比較値と特定した基準比較値との差が規定値よりも大きいときには、所定期間経過後に改めて上記電流ＩＤと上記電流ＩＬとの比較値を算出し、該比較値に基づいて感光体の寿命到来時期を予測することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項４乃至６いずれか一に記載の画像形成装置において、上記寿命予測手段の予測結果を報知する予測結果報知手段を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項４乃至７のいずれか一に記載の画像形成装置において、複数の感光体を備え、該複数の感光体上に形成された各トナー像を上記被転写材へ転写する構成を有し、
   上記電流計測手段を感光体ごとに設け、上記寿命予測手段は、感光体ごとに寿命到来時期を予測することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置において、上記複数の感光体には、互いに入れ替え可能な２以上の感光体が含まれており、上記２以上の感光体のうち上記寿命予測手段により寿命到来時期が最も早いと予測された感光体の寿命到来時期に至る前の所定のタイミングで、該感光体と、該２以上の感光体のうち該寿命予測手段により寿命到来時期が最も遅いと予測された感光体との交換を促す報知を行う交換報知手段を有することを特徴とする画像形成装置。

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