JP6888249B2 - 画像形成装置，導電部材寿命判定方法および導電部材寿命判定プログラム - Google Patents

Description

本発明は，トナーにより画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には，画像形成に係わる導電部材を画像形成部中に有し，導電部材の耐久使用に伴う抵抗上昇によりその導電部材の寿命を迎える画像形成装置に関するものである。また，その画像形成装置における導電部材寿命判定方法，その画像形成装置を制御するコンピューターにより実行される導電部材寿命判定プログラムにも関する。

従来から，トナーにより画像を形成する画像形成装置の画像形成部中には，種々の目的で導電部材が使用されている。帯電ローラーや転写ローラー，現像ローラーなどがその導電部材の例である。一般的にこのような導電部材は，耐久使用とともに抵抗が上昇してくる傾向がある。この導電部材の抵抗上昇の進行により画像品質が低下してくると，やがてその導電部材は使用限界を迎える。使用限界に至った導電部材は新品と交換する必要がある。このため，使用限界の到来を事前に知るための従来技術が提案されている。

特許文献１がその例である。特許文献１の技術では，転写ローラ（導電部材）に所定電流を流すための電圧値と，そのときの温度および湿度に基づいて，寿命判断プログラムにより転写ローラの寿命を判断することとしている。その寿命判断プログラムでは，寿命と判断すべき電圧値を環境条件ごとに設定した寿命テーブルを用いる。測定された転写ローラの電圧値を，寿命テーブル中にてそのときの温度および湿度に対して指定されている電圧値とを対比することで，寿命の判断をすることとしている。

特開２００３−１９５７００号公報

しかしながら前記した従来の技術では，次のような問題点があった。寿命の検知精度がよくないのである。その理由は，導電部材が示す電圧値の特性にある。導電部材が示す電圧値の環境条件に対する一般的な特性を，図１のグラフに示す。図１に示されるように，横軸を環境条件（温度または湿度）として縦軸を電圧値とすると，両者間の関係を示すグラフはおおむね双曲線状となる。ここで図１では，検出される電圧値のばらつきを考慮し，下限の電圧値を実線で，上限の電圧値を破線で示している。図１における破線のグラフは，実線のグラフを上方に平行移動したものと見てよい。

このような図１のグラフの特性から，環境条件が刻々と変化する状況下で測定される電圧値は，精度が期待できないのである。なぜなら低温低湿側では，実線や破線のグラフの傾斜が急峻である。このため，温度・湿度のわずかなゆらぎ（図１中の「Ｘ」）により，電圧値が大きくばらついてしまう（図１中の「低温低湿側検出ばらつき」）。一方，高温高湿側では，グラフの傾斜は緩いが，測定される電圧値自体が小さい値となる。このため，実線のグラフと破線のグラフとの間隔が電圧値のばらつきとして大きく効いてくる。このため，測定される電圧値自体のばらつきが大きいのである（図１中の「高温高湿側検出ばらつき」）。

それでも，環境条件がずっと中温中湿（ＮＮ）のまま推移するのであれば，図２に示されるように，検出電圧値は緩やかに上昇していくことになる。そのため，検出電圧値の推移に対する近似式（図２中の右上がりの斜めの太線）に対する正常範囲を±１０％程度と見ておくことで，おおむね正常な寿命検知が可能である。検出電圧値がＮＮ閾値（図２中の水平な太線）に達したところで寿命到来と判断すればよい。異常値の発生がたまにあっても無視できる範囲内である。なおＮＮ閾値とは，前述の寿命テーブル中に中温中湿条件に対して指定されている電圧値のことである。

しかしながら現実には，環境条件がずっと中温中湿のまま推移することはほとんどない。実際にはどうしても，図３に示されるように環境条件がめまぐるしく変化しながら推移していくことになる。そのため，高温高湿（ＨＨ）条件だったときには前述のように検出電圧値が低く現れ，一方，低温低湿（ＬＬ）条件だったときには前述のように検出電圧値が高く現れる。このため，検出電圧値が乱高下する。もちろん，高温高湿条件では判断閾値自体も低く（ＨＨ閾値），低温低湿条件では判断閾値自体も高い（ＬＬ閾値）のであるがそれでもこのような状況では寿命判断の信頼性が低いと言わざるを得ない。高温高湿条件や低温低湿条件での検出電圧値はそれ自体が前述のように低精度だからである。このため，導電部材の交換時期が遅れたり，逆に早すぎたりすることがあった。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，導電部材の寿命検知を環境要因に係わらず高精度に行うことができるようにした画像形成装置を提供することにある。また，その画像形成装置における導電部材寿命判定方法，および，その画像形成装置を制御するコンピューターにより実行される導電部材寿命判定プログラムを提供することをも課題とする。

本発明の一態様における画像形成装置は，導電部材を有し，トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置であって，導電部材にバイアスを印加したときの電圧値である電圧印加値を取得する電圧取得部と，機内の環境条件を示す環境条件測定値を出力する環境センサーと，環境センサーが出力した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得部が取得した電圧印加値を，環境条件があらかじめ定めた標準条件にある標準環境条件下で導電部材が電圧印加値として示す仮想電圧値に変換し，仮想電圧値に基づいて導電部材の寿命に関する判定を行う寿命判定部とを有するものである。

上記態様における画像形成装置では，導電部材の寿命検知のため，電圧取得部により，導電部材にバイアスを印加したときの電圧値が取得される。これが電圧印加値である。この電圧印加値は，環境センサーが出力した環境条件測定値に基づいて，標準環境条件下で示されたであろう電圧値に変換される。これが仮想電圧値である。この仮想電圧値により，寿命判定部での寿命に関する判定が行われる。こうして，誤差の大きい領域を使うことなく，精度の高い領域にて寿命の判定が行われる。

上記態様の画像形成装置ではさらに，寿命判定部は，電圧印加値を取得したときの環境条件測定値の履歴における最も高頻度の環境条件を，標準環境条件として使用することが好ましい。これにより，電圧印加値をそのまま仮想電圧値とすることができる場合が多い。このため，より精度の高い判定ができる。

上記態様の画像形成装置ではあるいは，寿命判定部は，標準環境条件として使用する環境条件を選択する機会をユーザーに与えるとともに，選択された環境条件をその後，標準環境条件として使用するように構成されていることとしてもよい。こうすると，標準環境条件として使用する環境条件を，ユーザーないしサービス員が選択でき，便利である。

上記のいずれかの態様の画像形成装置ではまた，電圧印加値は，導電部材に定電流を印加するための電圧値であることすることができる。このようにして得られた電圧印加値には，導電部材の劣化状況が反映されていると考えられる。

上記のいずれかの態様の画像形成装置ではさらに，寿命判定部は，導電部材が耐久使用限界に至った時点で示す限界電圧値を，環境条件ごとに出力する変換データ出力部と，環境センサーが出力した環境条件測定値に基づいて，電圧取得部が取得した電圧印加値を仮想電圧値に変換する変換部と，仮想電圧値があらかじめ定めた限界値以上であった場合に異常と判定する異常判定部とを有し，変換部は，変換データ出力部から，標準環境条件下での限界電圧値である第１限界電圧値と，環境センサーが出力した環境条件測定値に対応する環境条件下での限界電圧値である第２限界電圧値とを取得し，電圧取得部が取得した電圧印加値に，第１限界電圧値を第２限界電圧値で割った係数を掛けることで，仮想電圧値を得るように構成されているものであることとすることが望ましい。このようにすることで仮想電圧値が適切に算出され，精度の高い寿命判定が行われる。

異常判定部を有する態様の画像形成装置ではさらに，異常判定部は，仮想電圧値が得られたときに，次回の仮想電圧値が取るべき範囲を設定し，実際に得られた次回の仮想電圧値が範囲外であったときにも異常と判定するように構成されているものであってもよい。これにより，直近過去に測定された仮想電圧値と今回の仮想電圧値との関係によっても異常判定がなされる。

異常判定部を有するいずれかの態様の画像形成装置ではさらに，仮想電圧値から，導電部材が新品時に標準環境条件下で示す電圧値である初期標準電圧値を引いた差を，第１限界電圧値から初期標準電圧値を引いた差で割ることで，導電部材の全寿命のうち既に消費した部分が全寿命に対して占める割合である消耗率を算出する消耗率算出部を有することとしてもよい。このようにすると，単なる異常判定だけでなく，寿命到来を前もって予測できるので，便利である。

上記のいずれかの態様の画像形成装置ではさらに，変換データ出力部は，環境条件に基づく絶対湿度ごとに温度と限界電圧値との関係を記憶しており，変換部は，標準環境条件と環境センサーが出力した環境条件測定値に対応する環境条件とのそれぞれに基づいて，変換データ出力部の絶対湿度ごとの温度と限界電圧値との関係から，第１限界電圧値および第２限界電圧値を読み出すように構成されているものとするとよりよい。このようにすると，環境条件についてより詳細に場合分けしてその場合に最適な変換により高精度な判定ができる。

上記のいずれかの態様の画像形成装置ではさらに，導電部材がイオン導電材で構成されていることが望ましい。イオン導電材の場合，低温低湿下や高温高湿下で電圧の検知精度が悪い傾向が，他の導電材料と比較してさらに強いため，上記のいずれかの態様のようにして高精度な異常判定をすることの意義が大きいのである。

上記のいずれかの態様の画像形成装置ではまた，寿命判定部は，温度が１５〜２５℃かつ相対湿度が２５〜７５％の環境条件を標準環境条件として用いることが好ましい。このような環境条件は実際上出現頻度が高く，電圧印加値をそのまま仮想電圧値とすることができる場合が多い。このため，より精度の高い判定ができる。

本発明の別の一態様は，導電部材を有し，トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置において実行される，導電部材寿命判定方法であって，導電部材にバイアスを印加したときの電圧値である電圧印加値を取得する電圧取得ステップと，機内の環境条件を示す環境条件測定値を取得する環境取得ステップと，環境取得ステップで取得した環境条件測定値に基づいて，電圧取得ステップで取得した電圧印加値を，環境条件が所定の標準条件にある標準環境条件下で導電部材が電圧印加値として示す仮想電圧値に変換し，仮想電圧値に基づいて導電部材の寿命に関する判定を行う寿命判定ステップとを含んでいるものである。

本発明のさらに別の一態様は，導電部材を有し，トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置を制御するコンピューターにより実行される導電部材寿命判定プログラムであって，導電部材にバイアスを印加したときの電圧値である電圧印加値を取得する電圧取得ステップと，機内の環境条件を示す環境条件測定値を取得する環境取得ステップと，環境取得ステップで取得した環境条件測定値に基づいて，電圧取得ステップで取得した電圧印加値を，環境条件が所定の標準条件にある標準環境条件下で導電部材が電圧印加値として示す仮想電圧値に変換し，仮想電圧値に基づいて導電部材の寿命に関する判定を行う寿命判定ステップとをコンピューターに実行させるものである。

本構成によれば，導電部材の寿命検知を環境要因に係わらず高精度に行うことができるようにした画像形成装置が提供されている。また，その画像形成装置における導電部材寿命判定方法，および，その画像形成装置を制御するコンピューターにより実行される導電部材寿命判定プログラムも提供されている。

導電部材の電圧値と環境値との関係を示すグラフである。 中温中湿環境のまま推移した場合の検出電圧値の変化を示すグラフである。 現実の環境下での検出電圧値の変化を示すグラフである。 実施の形態に係る画像形成装置の全体構造を示す断面図である。 実施の形態に係る導電部材とその寿命管理機構を示すブロック図である。 現実の環境下での検出電圧値に変換を施した仮想電圧値の変化を示すグラフである。 環境ごとの詳細な限界電圧値を示すグラフである。 絶対湿度ごとの近似式の係数を示すテーブルである。 仮想電圧値のプロットにおける異常判断の別手法を示すグラフである。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図４に示す画像形成装置１に本発明を適用したものである。図４の画像形成装置１は，画像形成部２と，給紙部３とを有している。本形態における画像形成部２は，４つの画像形成ユニット４と中間転写ベルト５と２次転写ローラー６とを有する，タンデム２回転写方式のものである。４つの画像形成ユニット４は，イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色に対応するものであり，それぞれ，感光体７，帯電ローラー８，露光器９，現像器１０，１次転写ローラー１１，クリーナー１２を有している。現像器１０は現像ローラー１３を有している。画像形成部２にはさらに，定着器１４が備えられている。これにより，給紙部３から供給された用紙上に画像形成部２でトナー像が転写され，定着器１４でそのトナー像が定着されるようになっている。

本形態の画像形成装置１では，上記のうちの２次転写ローラー６，帯電ローラー８，１次転写ローラー１１，現像ローラー１３が，耐久使用とともに抵抗が上昇していく導電部材に該当する。本形態の画像形成装置１では，これらの導電部材について，電圧測定による寿命管理を行うようになっている。以下，上記の導電部材のうち，代表して帯電ローラー８について説明する。

本形態の画像形成装置１では，帯電ローラー８の寿命管理のため，図５の構成を有している。図５に示すように帯電ローラー８には，バイアス印加部１５が設けられている。バイアス印加部１５は制御部１６に接続されている。制御部１６にはバイアス印加部１５の他，温湿度センサー１７も接続されている。制御部１６は，ＣＰＵおよびメモリを含む。メモリには，ＣＰＵで実行するプログラムが記憶されている。

バイアス印加部１５は，通常の画像形成時における帯電ローラー８へのバイアス印加を行うものである。しかし本形態ではそれだけでなく，帯電ローラー８の寿命管理のために帯電ローラー８の電圧測定を行うようになっている。具体的には，帯電ローラー８に所定の定電流を流すようにバイアスを印加し，その時の電圧値である電圧印加値を取得するのである。こうして取得される電圧印加値は，帯電ローラー８のその時点での電気抵抗を反映している。帯電ローラー８の電気抵抗が耐久使用により上昇していくと，バイアス印加部１５で取得される電圧印加値も上昇していくことになる。なお本形態では，上記の定電流を数十μＡ程度としている。これは，通常の画像形成時に帯電ローラー８に流れる電流と比較して同じくらいである。

制御部１６は，バイアス印加部１５による帯電ローラー８へのバイアス印加の制御を行うものである。通常の画像形成時の制御はもちろん，寿命管理のためのバイアス制御も行う。寿命管理のためのバイアス制御には，以下の３つのことが含まれる。第１に，帯電ローラー８に上記の定電流印加を行い，その時の電圧である電圧印加値を取得することである。第２に，取得した電圧印加値を，温湿度センサー１７から出力される環境測定値に基づいて変換し，仮想電圧値を得ることである。変換の内容は後述する。第３に，変換後の電圧値である仮想電圧値を，あらかじめ定めた限界値と比較することである。限界値以上であった場合には帯電ローラー８に異常があると判定することになる。

このような寿命管理のための電圧測定は，通常の画像形成をしながらではなく，画像形成をしていないときに行われる。具体的には，画像形成装置１の電源投入直後，電源オフ直前，あるいは所定枚数（数１００枚ないし数１０００枚）毎等に行えばよい。また，この電圧測定の際には，その時点での温湿度センサー１７からの環境測定値も制御部１６に取り込まれる。

制御部１６での電圧印加値から仮想電圧値への変換は，次の変換式により行われる。
変換式：仮想電圧値 ＝ 電圧印加値×（第１限界電圧値／第２限界電圧値）

ここで，上記の変換式における第１限界電圧値および第２限界電圧値の意味は，以下の通りである。これらの値はあらかじめ，同一の仕様の帯電ローラー８を用いての実験に基づいて定められている。
第１限界電圧値：帯電ローラー８が耐久使用限界に至った時点で，環境条件が所定の標準条件であった場合に示す電圧印加値
第２限界電圧値：帯電ローラー８が耐久使用限界に至った時点で，環境条件が電圧測定時の環境条件と同じ条件であった場合に示す電圧印加値

上記より，電圧測定時の環境条件が所定の標準条件と同じであった場合には，電圧測定値をそのまま仮想電圧値とすることができることが分かる。つまり，上記の変換は実際には，電圧測定時の環境条件が標準条件から外れていた場合に限り行えば十分なのである。ここで「所定の標準条件」とは，例えば中温中湿条件のことである。ここでは中温中湿条件は，温度が１５〜２５℃でかつ相対湿度が２５〜７５％の範囲内で定められた条件のこととする。これは，通常の使用場所では年間を通せば最も高頻度に現れる環境条件である。この場合，電圧測定時の環境条件が高温高湿条件であった場合には，上記変換式における係数（括弧内の部分）が，１より大きい数となる。図１に傾向を示した通り，環境条件が高温高湿側であるほど電圧値が小さいからである。逆に，電圧測定時の環境条件が低温低湿条件であった場合には，上記係数は１より小さい数となる。

このようにして電圧測定の都度得られる仮想電圧値を取得し，それを耐久印刷枚数とともにプロットしていくと，例えば図６のようになる。図６では，測定結果である電圧印加値（図中では黒丸）自体は図３中に示される黒丸と同じである。しかし環境が「ＬＬ」もしくは「ＨＨ」であるときに取得されたものについては，上記のように変換式により変換された仮想電圧値（図中では白丸）が合わせてプロットされている。すなわち，環境が「ＬＬ」のときに取得されたものは，１より小さい係数により下向きに変換されている。一方，環境が「ＨＨ」のときに取得されたものは，１より大きい係数により上向きに変換されている。なお，環境が「ＮＮ」のときに取得されたものについては，上記のように変換後も変換前と同じであるため，黒丸のみを示している。

この図６で変換後のプロット（ＮＮ条件の黒丸および，ＬＬもしくはＨＨ条件での白丸）を見ると，近似式に対する±１０％の正常範囲内におおむね収まっている。正常範囲内に収まりきっていない白丸も少数存在するが，許容範囲内である。全体として図２のプロットと大差ない程度だからである。よってこの場合には，変換後の仮想電圧値を，中温中湿条件に対してあらかじめ定められている限界値（図６中の「ＮＮ閾値」）と対比することで，帯電ローラー８の寿命判定を良好に行うことができる。このためには制御部１６に，各環境条件での限界電圧値と，中温中湿条件での限界値とをあらかじめ定めておけばよい。

ここで，中温中湿条件での限界値は，前述の第１限界電圧値と同じでもよいし，その近辺（±１０％以内程度）であらかじめ定めた値でもよい。限界値を第１限界電圧値より小さめに定めると，安全を見て帯電ローラー８をやや早めに交換することができる。限界値を第１限界電圧値より大きめに定めると，帯電ローラー８の交換も遅めとなる。高い画像品質をあまり要求しない用途に使用される画像形成装置１の場合にはそれでもよい。

上記で，所定の標準条件は中温中湿条件のことであるとしたが，これは必須ではない。例えば，画像形成装置１を使用する場所によっては，中温中湿条件以外の環境条件が最も高頻度に現れる場合がある。そのような使用場所へ出荷する画像形成装置１の場合には，その環境条件を所定の標準条件とすることが望ましい。この場合には制御部１６に，標準条件とする環境条件における限界値をあらかじめ定めておくこととなる。

あるいは，電圧測定時の実際に最も多く現れた環境条件を標準条件とすることもできる。そのためには制御部１６に，電圧測定時に取得された環境条件の履歴を保存しておき，保存された中で最頻に現れた環境条件を決定する機能を持たせておく必要がある。また，所定の標準条件として使用される可能性がある各環境条件での限界値をあらかじめ定めておくこととなる。特にこの場合，保存される環境条件の履歴を直近過去のあらかじめ定めた長さの期間内のものに限定することが望ましい。こうすることで，季節変動により最頻の環境条件が変化することに対して，自動的に追従することができる。

また，どの環境条件を標準条件とするかについてユーザーの選択を可能としてもよい。そのためには制御部１６に，標準条件として用いる環境条件の選択の機会をユーザーに与える機能と，選択された環境条件をその後標準条件として用いる機能が必要である。また，所定の標準条件として選択される可能性がある各環境条件での限界値をあらかじめ定めておくこととなる。こうすることで，サービス員が訪問したとき等にその時点での気候に合わせて標準条件の選択を修正することができる。あるいは，画像形成装置１をネットに繋ぐ等によりサービスセンターから遠隔操作で標準条件の選択を修正できるようにすることもできる。また，環境条件値や，電圧印加値の履歴をサービスセンターに集約することで，サービス員の訪問計画の作成や，次機種の開発にも役立てることができる。

ここまでの説明では，上記の変換式における第１限界電圧値および第２限界電圧値について，環境条件を高温高湿，中温中湿，低温低湿の３つに絞り込むことで簡単に説明した。しかし第１限界電圧値および第２限界電圧値をもっと精度よく定めることができる。

そのためには，図７に示すグラフを使用する。図７のグラフは，環境条件のうちの温度を横軸とし，これと限界電圧との関係を示している。図７中には１６本のカーブが描かれている。この１６本は，環境条件のうちの絶対湿度（温湿度センサー１７による温度および相対湿度から計算できる）によって環境条件を１６段階に区切ったものである。つまり図７は，絶対湿度ごとの，温度と限界電圧との関係を示している。図７中の１６本のカーブのうち，最も高い位置のものが１６段階のうち最も低い絶対湿度（環境ステップ１）に対応し，最も低い位置のものが１６段階のうち最も高い絶対湿度（環境ステップ１６）に対応する。

１６本のいずれのカーブも，次の点で図１のグラフと共通する。すなわち，グラフ中右側（高温側）ほど電圧値が低くかつ傾斜が緩やかで，グラフ中左側（低温側）ほど電圧値が高くかつ傾斜が急峻になっている。そこで，これら１６本のカーブを２次曲線で近似する。つまり，限界電圧値を，温度ｔを変数とする次の２次式で表す。
限界電圧値 ＝ ａｔ²＋ｂｔ＋ｃ

ここで２次の項の係数ａは正とする。つまり，上記２次式のグラフは上開きの放物線となるので，図７中の１６本のカーブはその放物線における頂点よりも左側の部分ということになる。実際のものと同一の仕様の帯電ローラー８を各種条件下に置いた状態での実験結果に基づく合わせ込みにより，上記２次式の各係数は，図８のテーブルのように定められた。図８中の「環境ステップ」のすぐ右側の１〜１６がそれぞれ，図７中の１６本のカーブに上から順に対応する。ここで，２番目に湿度の低い段階である環境ステップ２が，通常ＬＬ環境といわれている環境条件のほぼ中心である。また，環境ステップ１０が，通常ＮＮ環境といわれている環境条件のほぼ中心である。また，２番目に湿度の高い段階である環境ステップ１５が，通常ＨＨ環境といわれている環境条件のほぼ中心である。

図８中の「ａ」，「ｂ」，「ｃ」の各欄の数値が上記２次式の２次の項，１次の項，定数項の各係数に相当する。このうちの「ａ」欄の数値を見ると，上段のものほど大きな値であり，下に行くにほど小さな値となっている。これは，図７のグラフ中における１６本のカーブのそれぞれの形状の特徴と合致する。また，図８中の「ｃ」の数値を見るとこれも，上段のものほど大きな値であり，下に行くにほど小さな値となっている。「ｃ」の数値は図７のグラフの各カーブのｙ切片に相当するので，これも各カーブの実際のｙ切片と合致する。

そこで電圧測定時には，図７のグラフを用いて前述の第１限界電圧値および第２限界電圧値を定める。まず第１限界電圧値については，標準条件である環境条件の温度値および相対湿度に基づいて，まず絶対湿度を求める。求められた絶対湿度により，図７中のどのカーブを用いるかを定める。カーブが決まったら，環境条件の温度値とそのカーブとから，限界電圧値を読めばよい。これが第１限界電圧値となる。第２限界電圧値については，電圧測定時に温湿度センサー１７から得られた温度および湿度の値により同じことをやればよい。これが第２限界電圧値となる。こうして求められた第１限界電圧値および第２限界電圧値を用いて前述の変換式により仮想電圧値を求めることで，より高精度な寿命管理ができる。このためには，実験結果に基づく図７のグラフと，そのための絶対湿度によるステップ分けの区分とをあらかじめ制御部１６に記憶しておけばよい。

なお上記において絶対湿度による区分の数は，１６には限らない。つまり，図７中のカーブの本数は１６でなくてもよい。また，カーブの近似は，２次式に限定される訳ではない。帯電ローラー８の材質によっては１次式で十分なこともある。また，特段の数式によらないテーブル方式でもよい。実験結果に基づき最適なものを選べばよい。こうすることで，先に図６に示した変換後の仮想電圧値のプロットによる寿命管理をより精度よく行うことができる。

また，図６において，仮想電圧値のプロットに当てはめて近似式を求め，その近似式に対して±１０％のように正常範囲を設定した。そうすると，ＬＬ環境やＨＨ環境の電圧印加値から変換された仮想電圧値のうち，正常範囲から明らかに外れているものを除いた上で改めて近似式を求め直すことができる。これによりさらに精度を向上できる。さらに，図９のグラフ中に矢印Ｄで示すように，耐久枚数の進行にもかかわらず仮想電圧値が前回より下がる場合もありうる。このような場合に，設定した正常範囲内であっても異常と判定することもできる。逆に仮想電圧値が前回より過剰に上昇した場合（矢印Ｅ）も同様である。つまり，前回の仮想電圧値に対して次回の仮想電圧値が取りうる範囲をあらかじめ定めておき，実際の次回の仮想電圧値がその範囲を逸脱したときに異常と判定するようにしてもよい。

また，異常がある頻度以上で発生すると，画像形成装置１表示パネルへの異常表示や，サービスセンターへの通報などを行うようにしてもよい。帯電ローラー８の圧接離間や高圧出力の異常と言うことも考えられるからである。また，あまりにも新品近い状態から異常が発生した場合にも，異常表示や通報を行うようにしてもよい。その帯電ローラー８が製品として不良品であることも考えられるからである。

ここまでの説明では電圧測定により，帯電ローラー８の寿命が到来したか否かの判定をすることとしていた。しかし本形態の画像形成装置１ではこれだけでなく，未だ寿命到来に至っていない帯電ローラー８について，電圧測定により，消耗率を算出することができる。消耗率とは，全寿命のうち既に消費した部分が全寿命に対して占める割合であり，新品時に０％で寿命到来時に１００％となる。

この消耗率は，前述の変換式で出した仮想電圧値を用いて，次式により算出される。
消耗率 ＝ （仮想電圧値−初期標準電圧値）／（第１限界電圧値−初期標準電圧値）
これに１００を掛けて％表記とする。ここで初期標準電圧値は，新品の帯電ローラー８が標準条件で示す電圧印加値である。

このようにして消耗率を算出することで，寿命の到来を前もってユーザーに予告することができる。これによりユーザーとしては，帯電ローラー８が完全に使用不能となる前に，交換用の新品を手配することができる。

なお本形態の上記の種々の寿命管理は，帯電ローラー８は，イオン導電材（例えば，エピクロルヒドリンゴム，ウレタン等）で構成されている場合に特に有意義である。イオン導電材は他の導電材料と比較して，低温低湿下や高温高湿下で電圧の検知精度が悪い傾向がさらに強いという特徴があるからである。また，上記形態では，画像形成装置１の２次転写ローラー６，帯電ローラー８，１次転写ローラー１１，現像ローラー１３のうちの帯電ローラー８を例に挙げて説明したが，上記の各種の寿命管理は，２次転写ローラー６，１次転写ローラー１１，現像ローラー１３にも適用可能であり，これら４つのうちいずれか１つでも上記の寿命管理が行われていれば，本発明の範囲内のものである。

以上詳細に説明したように本実施の形態に係る画像形成装置１によれば，導電部材（帯電ローラー８等）の寿命検知のための電圧測定に当たり，測定された仮想電圧値を環境条件に応じて変換して仮想電圧値としている。そしてこの仮想電圧値に基づいて寿命の判定を行うようにしている。このため，環境条件と電圧値との関係における誤差の大きい領域を使うことなく寿命の判定が行われる。こうすることで，導電部材の寿命検知を環境要因に係わらず高精度に行うことができるようにした画像形成装置が実現されている。また，その画像形成装置における導電部材寿命判定方法，および，その画像形成装置を制御するコンピューターにより実行される導電部材寿命判定プログラムも実現されている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，図４に挙げた画像形成装置１はタンデム式のものであったが，これに限らずマルチサイクル式でもよいしモノクロ機でもよい。現像器１０の現像剤のタイプも問わない。さらに，読取機能や通信機能，両面機能，後処理機能を備えたものでもよい。

１ 画像形成装置
２ 画像形成部
４ 画像形成ユニット
６ ２次転写ローラー
８ 帯電ローラー
１１ １次転写ローラー
１３ 現像ローラー
１５ バイアス印加部（電圧取得部）
１６ 制御部（変換データ出力部，寿命判定部，変換データ出力部，変換部，異常判定部，消耗率算出部）
１７ 温湿度センサー

Claims (13)

1. 導電部材を有し，トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置であって，
   前記導電部材にバイアスを印加したときの電圧値である電圧印加値を取得する電圧取得部と，
   機内の環境条件を示す環境条件測定値を出力する環境センサーと，
   前記環境センサーが出力した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得部が取得した電圧印加値を，前記環境条件があらかじめ定めた標準条件にある標準環境条件下で前記導電部材が前記電圧印加値として示す仮想電圧値に変換し，前記仮想電圧値に基づいて前記導電部材の寿命に関する判定を行う寿命判定部とを有し，
   前記寿命判定部は，前記電圧印加値を取得したときの環境条件測定値の履歴における最も高頻度の環境条件を，前記標準環境条件として使用するように構成されているものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 導電部材を有し，トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置であって，
   前記導電部材にバイアスを印加したときの電圧値である電圧印加値を取得する電圧取得部と，
   機内の環境条件を示す環境条件測定値を出力する環境センサーと，
   前記環境センサーが出力した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得部が取得した電圧印加値を，前記環境条件があらかじめ定めた標準条件にある標準環境条件下で前記導電部材が前記電圧印加値として示す仮想電圧値に変換し，前記仮想電圧値に基づいて前記導電部材の寿命に関する判定を行う寿命判定部とを有し，
   前記寿命判定部は，
   前記導電部材が耐久使用限界に至った時点で示す限界電圧値を，環境条件ごとに出力する変換データ出力部と，
   前記環境センサーが出力した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得部が取得した電圧印加値を前記仮想電圧値に変換する変換部と，
   前記仮想電圧値があらかじめ定めた限界値以上であった場合に異常と判定する異常判定部とを有し，
   前記変換部は，
   前記変換データ出力部から，
   標準環境条件下での限界電圧値である第１限界電圧値と，
   前記環境センサーが出力した環境条件測定値に対応する環境条件下での限界電圧値である第２限界電圧値とを取得し，
   前記電圧取得部が取得した電圧印加値に，前記第１限界電圧値を前記第２限界電圧値で割った係数を掛けることで，仮想電圧値を得るように構成されているものであることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置であって，
   前記寿命判定部は，
   前記導電部材が耐久使用限界に至った時点で示す限界電圧値を，環境条件ごとに出力する変換データ出力部と，
   前記環境センサーが出力した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得部が取得した電圧印加値を前記仮想電圧値に変換する変換部と，
   前記仮想電圧値があらかじめ定めた限界値以上であった場合に異常と判定する異常判定部とを有し，
   前記変換部は，
   前記変換データ出力部から，
   標準環境条件下での限界電圧値である第１限界電圧値と，
   前記環境センサーが出力した環境条件測定値に対応する環境条件下での限界電圧値である第２限界電圧値とを取得し，
   前記電圧取得部が取得した電圧印加値に，前記第１限界電圧値を前記第２限界電圧値で割った係数を掛けることで，仮想電圧値を得るように構成されているものであることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の画像形成装置であって，前記異常判定部は，
   前記仮想電圧値が得られたときに，次回の仮想電圧値が取るべき範囲を設定し，
   実際に得られた次回の仮想電圧値が前記範囲外であったときにも異常と判定するように構成されているものであることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項２から請求項４までのいずれか１つに記載の画像形成装置であって，
   前記仮想電圧値から，前記導電部材が新品時に標準環境条件下で前記電圧印加値として示す電圧値である初期標準電圧値を引いた差を，
   前記第１限界電圧値から前記初期標準電圧値を引いた差で割ることで，
   前記導電部材の全寿命のうち既に消費した部分が全寿命に対して占める割合である消耗率を算出する消耗率算出部を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項２から請求項５までのいずれか１つに記載の画像形成装置であって，
   前記変換データ出力部は，環境条件に基づく絶対湿度ごとに温度と限界電圧値との関係を記憶しており，
   前記変換部は，標準環境条件と前記環境センサーが出力した環境条件測定値に対応する環境条件とのそれぞれに基づいて，前記変換データ出力部の絶対湿度ごとの温度と限界電圧値との関係から，前記第１限界電圧値および前記第２限界電圧値を読み出すように構成されているものであることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の画像形成装置であって，
   前記電圧印加値は，前記導電部材に定電流を印加するための電圧値であることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１つに記載の画像形成装置であって，
   前記導電部材がイオン導電材で構成されていることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれか１つに記載の画像形成装置であって，
   前記寿命判定部は，温度が１５〜２５℃かつ相対湿度が２５〜７５％の環境条件を前記標準環境条件として用いるように構成されているものであることを特徴とする画像形成装置。
10. 導電部材を有し，トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置において実行される，導電部材寿命判定方法であって，
    前記導電部材にバイアスを印加したときの電圧値である電圧印加値を取得する電圧取得ステップと，
    機内の環境条件を示す環境条件測定値を取得する環境取得ステップと，
    前記環境取得ステップで取得した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得ステップで取得した電圧印加値を，前記環境条件が所定の標準条件にある標準環境条件下で前記導電部材が前記電圧印加値として示す仮想電圧値に変換し，前記仮想電圧値に基づいて前記導電部材の寿命に関する判定を行う寿命判定ステップとを含み，
    前記寿命判定ステップでは，前記電圧印加値を取得したときの環境条件測定値の履歴における最も高頻度の環境条件を，前記標準環境条件として使用することを特徴とする導電部材寿命判定方法。
11. 導電部材を有し，トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置において実行される，導電部材寿命判定方法であって，
    前記導電部材にバイアスを印加したときの電圧値である電圧印加値を取得する電圧取得ステップと，
    機内の環境条件を示す環境条件測定値を取得する環境取得ステップと，
    前記環境取得ステップで取得した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得ステップで取得した電圧印加値を，前記環境条件が所定の標準条件にある標準環境条件下で前記導電部材が前記電圧印加値として示す仮想電圧値に変換し，前記仮想電圧値に基づいて前記導電部材の寿命に関する判定を行う寿命判定ステップとを含み，
    前記寿命判定ステップは，
    前記導電部材が耐久使用限界に至った時点で示す限界電圧値を，環境条件ごとに出力する変換データ出力ステップと，
    前記環境取得ステップで取得した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得ステップで取得した電圧印加値を前記仮想電圧値に変換する変換ステップと，
    前記仮想電圧値があらかじめ定めた限界値以上であった場合に異常と判定する異常判定ステップとを有し，
    前記変換ステップでは，
    前記変換データ出力ステップで取得した，
    標準環境条件下での限界電圧値である第１限界電圧値と，
    前記環境取得ステップで取得した環境条件測定値に対応する環境条件下での限界電圧値である第２限界電圧値とを用い，
    前記電圧取得ステップで取得した電圧印加値に，前記第１限界電圧値を前記第２限界電圧値で割った係数を掛けることで，仮想電圧値を得ることを特徴とする導電部材寿命判定方法。
12. 導電部材を有し，トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置を制御するコンピューターにより実行される導電部材寿命判定プログラムであって，
    前記導電部材にバイアスを印加したときの電圧値である電圧印加値を取得する電圧取得ステップと，
    機内の環境条件を示す環境条件測定値を取得する環境取得ステップと，
    前記環境取得ステップで取得した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得ステップで取得した電圧印加値を，前記環境条件が所定の標準条件にある標準環境条件下で前記導電部材が前記電圧印加値として示す仮想電圧値に変換し，前記仮想電圧値に基づいて前記導電部材の寿命に関する判定を行う寿命判定ステップとを前記コンピューターに実行させるとともに，
    前記寿命判定ステップでは，前記電圧印加値を取得したときの環境条件測定値の履歴における最も高頻度の環境条件を，前記標準環境条件として使用することを特徴とする導電部材寿命判定プログラム。
13. 導電部材を有し，トナーにより用紙に画像を形成する画像形成装置を制御するコンピューターにより実行される導電部材寿命判定プログラムであって，
    前記導電部材にバイアスを印加したときの電圧値である電圧印加値を取得する電圧取得ステップと，
    機内の環境条件を示す環境条件測定値を取得する環境取得ステップと，
    前記環境取得ステップで取得した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得ステップで取得した電圧印加値を，前記環境条件が所定の標準条件にある標準環境条件下で前記導電部材が前記電圧印加値として示す仮想電圧値に変換し，前記仮想電圧値に基づいて前記導電部材の寿命に関する判定を行う寿命判定ステップとを前記コンピューターに実行させるとともに，
    前記寿命判定ステップは，
    前記導電部材が耐久使用限界に至った時点で示す限界電圧値を，環境条件ごとに出力する変換データ出力ステップと，
    前記環境取得ステップで取得した環境条件測定値に基づいて，前記電圧取得ステップで取得した電圧印加値を前記仮想電圧値に変換する変換ステップと，
    前記仮想電圧値があらかじめ定めた限界値以上であった場合に異常と判定する異常判定ステップとを有し，
    前記変換ステップでは，
    前記変換データ出力ステップで取得した，
    標準環境条件下での限界電圧値である第１限界電圧値と，
    前記環境取得ステップで取得した環境条件測定値に対応する環境条件下での限界電圧値である第２限界電圧値とを用い，
    前記電圧取得ステップで取得した電圧印加値に，前記第１限界電圧値を前記第２限界電圧値で割った係数を掛けることで，仮想電圧値を得ることを特徴とする導電部材寿命判定プログラム。

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