JP6926552B2 - 画像形成装置、膜厚差推定方法および管理システム - Google Patents

Description

本発明は、像担持体の表面膜の膜厚差を推定することができるようにした画像形成装置および膜厚差推定方法、並びに画像形成装置から得られた情報に基づいて当該画像形成装置を管理する管理システムに関するものである。

従来から、複写機，プリンター，ファクシミリ及びこれらの複合機などの画像形成装置においては、感光体あるいは転写ベルト等の像担持体の寿命を予測する処理が行われている。この寿命予測処理は、像担持体に電圧を印加したときの電流値を検出して像担持体の表面膜の膜厚を予測し、その結果から像担持体の寿命予測を行うものである。

近年、感光体の高耐久化のために、感光体の表面膜の膜厚を、例えば、２７．５μｍから３８．５μｍに増大させることが行われている。しかしながら、このように表面膜が厚膜とされた感光体では、図１に示すように、耐久末期において、感光体の長手方向（感光体の回転軸方向）に大きな膜厚傾きが発生する。この膜厚傾きの発生の要因は、図２に示すように、感光体の長手方向の手前側（画像形成装置の正面側）で摩擦係数μが大きくなり、感光体の長手方向の奥側（画像形成装置の背面側）で摩擦係数μが小さくなるためである。

感光体の表面膜の摩擦係数の傾きは、感光体上への滑剤の供給によって生じる。一般的には、図３に示すように、前記滑剤の供給においては、トナーに混合することでトナーを介して感光体１０Ａに滑剤を供給することが行われる。その際にトナーに混合する滑剤の付着強度や大きさによっては、トナーとは遊離した状態で現像剤中に滑剤が存在する場合があり、そのような場合には、現像ローラー１３Ａから供給される滑剤の量は、トナー搬送方向の下流である感光体１０Ａの長手方向の手前側において少なくなる。

なお、特許文献１には、感光体の表面膜の減耗傾斜量を算出することが開示されている。この特許文献１では、帯電ローラーを用いる構成において当該帯電ローラーに印可する帯電Ｖｐ−ｐの出力を下げて意図的に帯電不良を発生させ、その帯電不良によるトナー画像の感光体の手前側と奥側とのかぶり量差から傾斜を予測する。しかしながら、かかる構成では、トナー画像のかぶり量の検出のためにＩＤＣ（Ｉｍａｇｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサーを、感光体の手前側と奥側の２箇所に設ける構成となる。

特開特開２０１６−９０９０９号公報

前記したように、特許文献１に開示の技術では、前記ＩＤＣセンサーが感光体の手前側と奥側の２箇所に設ける必要があるため装置価格が割高になるという問題がある。

本発明は、像担持体の表面膜の膜厚差を一つの濃度検出部で安価に推定できる膜厚差推定方法、画像形成装置およびこの画像形成装置から得られた情報に基づいて当該画像形成装置を管理する管理システムを提供することを課題とするものである。

本発明における画像形成装置は、前記の課題を解決するため、表表面が回転移動可能な像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記像担持体上に現像剤を転移させる現像装置と、前記像担持体上の現像剤を第二像担持体上に転写させる転写装置と、前記現像剤のトナーを前記像担持体上に移動させる際に流れる現像電流値を検出する電流検出部と、前記像担持体上の前記回転移動の回転軸方向の異なる２以上の位置に前記現像剤のトナーを用いて２以上のトナーパッチを付与し、前記トナーパッチのうち一つのトナーパッチの濃度を検出する濃度検出部と、前記一つのトナーパッチの濃度を用いて前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の膜厚差を推定する膜厚差推定部とを備え、前記２以上の位置にトナーパッチを形成した時のそれぞれの現像電流値の比と、そのうち一つのトナーパッチの濃度から残りのトナーパッチの濃度を算出するにあたり、前記像担持体上に第１のトナーパッチを形成した際に検出した現像電流値をＩg１、前記濃度検出部にて検出した第１のトナーパッチのトナー付着量をρ１、前記回転軸方向で異なる位置に第２のトナーパッチを形成した際に検出した現像電流値をIｇ２とすると、ρＸ＝（Ｉｇ２／Ｉｇ１）×（ρ１）の式から、第２のトナーパッチのトナー付着量ρＸを推定することを特徴とする。

このような構成であれば、前記濃度検出部を複数備える必要がないため、低コストで前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の膜厚差を推定することができる。

前記電流検出部が検出する電流値は、現像剤のトナーを前記像担持体上に転移させる時の現像電流値を検出するようにしている。

ここで、前記２以上の位置にトナーパッチを形成した時のそれぞれの現像電流値の比と、そのうち一つのトナーパッチの濃度から残りのトナーパッチの濃度を算出するようにしている。

そして、前記像担持体上に第１のトナーパッチを形成した際に検出した現像電流値をＩg１、前記濃度検出部にて検出した第１のトナーパッチのトナー付着量をρ１、前記回転軸方向で異なる位置に第２のトナーパッチを形成した際に検出した現像電流値をIｇ２とし、
ρＸ＝（Ｉｇ２／Ｉｇ１）×（ρ１）の式から、第２のトナーパッチのトナー付着量ρＸを推定するようにしている。

前記トナーパッチの現像時のトナーパッチの濃度と、このトナーパッチの現像時に流れる現像電流に基づいてトナーの帯電量を検知してもよい。

現像電流値による前記像担持体の表面膜の膜厚差の推定時に検出されたトナー帯電量の値が、所定の範囲内に入っていない場合には前記像担持体の表面膜の膜厚差の推定処理を行わないこととしてもよい。

また、本発明における他の画像形成装置においては、表面が回転移動可能な像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記像担持体上に現像剤を転移させる現像装置と、前記像担持体上の現像剤を第二像担持体上に転写させる転写装置と、前記像担持体上に転移されたトナーを前記第二像担持体上に転移させる時の転写電流値を検出する電流検出部と、前記像担持体上の前記回転移動の回転軸方向の異なる２以上の位置に前記現像剤のトナーを用いて２以上のトナーパッチを付与し、前記トナーパッチのうち一つのトナーパッチの濃度を検出する濃度検出部と、前記一つのトナーパッチの濃度を用いて前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の膜厚差を推定する膜厚差推定部と、を備えることを特徴とする。

本発明における画像形成装置においては、前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の推定した膜厚差と推定時点の累積の前記像担持体の回転数とから、前記像担持体の表面膜の膜厚差の増加傾向を判断して、前記像担持体の寿命予測を行ってもよい。

本発明における画像形成装置においては、前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の推定した膜厚差と推定時点の累積の像担持体の回転数とから、前記像担持体の寿命到来を判断するようにしてもよい。

本発明における画像形成装置においては、前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の推定した膜厚差に基づいて、当該膜厚差を抑制する処理を行ってもよい。

本発明における画像形成装置においては、前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の推定した膜厚差を抑制する処理としてトナーパッチを生成し、このトナーパッチの生成条件を、推定した膜厚差に基づいて変更するようにしてもよい。

また、この発明の膜厚差推定方法は、本発明における画像形成装置において行う膜厚差推定方法であって、
前記像担持体上の前記回転移動の回転軸方向の異なる２以上の位置に前記現像剤のトナーを用いて２以上のトナーパッチを付与し、前記トナーパッチのうち一つのトナーパッチの濃度を検出し、前記一つのトナーパッチの濃度を用いて前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の膜厚差を推定することを特徴とする。

また、この発明の管理システムは、表面が回転移動可能な像担持体と、前記像担持体上の前記回転移動の回転軸方向の異なる２以上の位置に形成した２以上のトナーパッチのうち一つのトナーパッチの濃度を検出する濃度検出部と、を備えた本発明における画像形成装置が管理装置と通信可能に接続された管理システムであって、
前記画像形成装置は、前記管理装置が当該画像形成装置の像担持体の交換時期を管理するための情報として、少なくとも前記一つのトナーパッチの濃度に基づく情報であって、前記像担持体の寿命判定或いは寿命予測に用いる情報を前記管理装置に送信することを特徴とする管理システム。

本発明であれば、像担持体の表面膜の膜厚差を推定するのに用いる濃度検出部を複数備える必要がないため、低コストで像担持体の表面膜の膜厚差を推定することができるという効果を奏する。

厚膜感光体において生じる問題点を示した図であって、感光体の初期膜厚から耐久末期の膜厚において、感光体の長手方向(回転軸方向)の手前から奥にかけて差異が生じることを示したグラフである。 厚膜感光体において生じる問題点を示した図であって、感光体の長手方向(回転軸方向)の手前から奥にかけて感光体表面の摩擦係数に差異が生じることを示したグラフである。 図２における感光体表面の摩擦係数に差異が生じる原因を説明するための現像部の説明図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置を示した概略の説明図である。 本発明の実施形態を示す図であって、感光体回転数と感光体の平均膜厚との関係を示したグラフである。 本発明の実施形態を示す図であって、感光体回転数と減耗傾斜量（感光体の手前から奥にかけての膜厚差）との関係を示したグラフである。 本発明の実施形態を示す図であって、感光体の手前から奥にかけてのトナー付着量差と感光体の手前から奥にかけてのトナー濃度差との関係を示したグラフである。 本発明の実施形態を示す図であって、減耗傾斜量（感光体の手前から奥にかけての膜厚差）と感光体の手前から奥にかけてのトナー付着量差との関係を示したグラフである。 本発明の実施形態を示す図であって、感光体の表面にトナーパッチを当該感光体の長手方向の異なる２か所の位置に形成し、１個のＩＤＣセンサーで１箇所のトナーパッチの濃度を検出することを示した説明図である。 本発明の実施形態を示す図であって、ＩＤＣセンサーの出力と現像電流値との関係がトナー帯電量によって異なることを示したグラフである。 本発明の実施形態を示す図であって、ＩＤＣセンサーの出力とトナー帯電量の積算値と現像電流値との関係についてはほぼ重なることを示したグラフである。 本発明の実施形態を示す図であって、減耗傾斜量（感光体の手前から奥にかけての膜厚差）と感光体の手前から奥にかけてのトナー付着量差との関係を示すとともに、上限となる減耗傾斜量７μｍに対して現時点の減耗傾斜量が５μｍになったことを示すグラフである。 図４の画像形成装置における或る色についての画像形成部、ＩＤＣセンサー、現像電流検出部、転写電流検出部、膜厚推定部（寿命判定／予測）、通信部等を示した説明図である。 本発明の実施形態を示す図であって、感光体の寿命判定を行う処理を示したフローチャートである。 本発明の実施形態を示す図であって、感光体の寿命予測を行う処理を示したフローチャートである。 本発明の実施形態を示す図であって、膜厚傾斜を補正する対策を行った場合と行わない場合とのそれぞれの感光体長手方向の感光体膜厚の計測結果の概要を示したグラフである。

次に、本発明の実施形態に係る画像形成装置、膜厚差推定方法及び管理システムを添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置、膜厚差推定方法及び管理システムは、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

例えば、図４に示すように、この実施形態に係る画像形成装置１００は、トナー画像が形成される４つの厚膜の感光体（像担持体）１０に対応させて、現像剤を収容させた４つの現像装置１３を設け、各現像装置１３においては、それぞれの現像剤中におけるトナーの色彩を異ならせ、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色のトナーを用いるようにしている。

ここで、この画像形成装置１００においては、前記各感光体１０を回転させて、各感光体１０の表面をそれぞれ帯電装置１１によって帯電させ、このように帯電された各感光体１０に対して、それぞれ潜像形成装置１２により画像形成情報に従った露光を行い、各感光体１０の表面にそれぞれ静電潜像を形成するようにしている。上記帯電装置１１は、例えば、帯電ローラーを感光体１０に接触させて帯電させる。

そして、このように静電潜像が形成された各感光体１０に対して、それぞれ対応する現像装置１３から所定の色彩のトナーを各感光体１０の静電潜像に供給して現像を行い、各感光体１０の表面にそれぞれの色彩のトナー画像を形成するようにしている。

次いで、前記のように各感光体１０に形成された各色彩のトナー画像を、回転ローラー１４ａに架け渡されて回転駆動される無端ベルト状になった中間転写ベルト１４の表面に、前記各感光体１０と対向して設けられた各一次転写ローラー１５により順々に一次転写させて、この中間転写ベルト(第二像担持体)１４の表面にフルカラーのトナー画像を形成するようにしている。

また、前記中間転写ベルト１４に転写されずに各感光体１０の表面に残留しているトナーを、それぞれ第１のクリーニング装置３０によって、各感光体１０の表面から除去するようにしている。

そして、前記のように中間転写ベルト１４の表面に形成されたフルカラーのトナー画像を、この中間転写ベルト１４により二次転写ローラー１６と対向する位置に導くようにしている。

また、画像形成装置１００に設けられた給紙装置に積載されている用紙Ｓを、給紙ローラー４１により給紙してタイミングローラー１８に送り、このタイミングローラー１８により用紙Ｓを中間転写ベルト１４と二次転写ローラー１６との間に導き、中間転写ベルト１４の表面に形成されたトナー画像を前記二次転写ローラー１６により用紙Ｓに転写させるようにしている。また、用紙Ｓに転写されずに前記中間転写ベルト１４の表面に残ったトナーを、第２のクリーニング装置３１によって中間転写ベルト１４の表面から除去するようにしている。

そして、前記のようにトナー画像が転写された用紙Ｓを定着装置１９に導き、この定着装置１９により、転写された前記トナー画像を用紙Ｓに定着させた後、このようにトナー画像が定着された用紙Ｓを排紙ローラー２０により排紙させるようにしている。

前記トナー画像が形成される４つの感光体１０に対応させて、現像剤を収容させた４つの現像装置１３が設けられており、各現像装置１３においては、それぞれの現像剤中におけるトナーの色彩を異ならせ、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色のトナーを用いるようにしている。

図１３には、図４に示した画像形成装置１００における或る色についての画像形成部、ＩＤＣセンサー１、現像電流検出部２、転写電流検出部３、膜厚推定部（寿命判定／予測）４、通信部５等を示している。ＩＤＣセンサー１は、トナー濃度を検出する濃度検出部となり、後述する第１のトナーパッチ側にのみ設けている。現像電流検出部２は、現像時の現像電流値を検出し、転写電流検出部３は、転写時の転写電流値を検出する。膜厚差推定部４（寿命判定／予測）は、画像形成装置１００におけるＣＰＵ等により構成されており、感光体１０の表面膜における回転軸方向の膜厚差を推定する処理、この膜厚差推定に用いるトナー濃度やトナー付着量の算出処理、後述する膜厚消耗率、減耗傾斜増加率、これら情報に基づく感光体１０の寿命判断や寿命予測を行う。これら処理の詳細は後述する。通信部５はインターネット等の通信回線を用いて管理装置１０００との間で通信を行う。前記通信部５と管理装置１０００との通信処理についても後述する。

また、この実施形態では、前記感光体１０の帯電電流から当該感光体１０の表面膜（感光層）の平均膜厚を推定して寿命予測を行うことに加え、耐久性向上のために表面膜を厚膜化した場合に課題となる減耗傾斜量も検出し、図５に示す感光体回転数と平均膜厚値との関係と、図６に示す感光体回転数と減耗傾斜量の関係の両方を用いて感光体寿命を予測する。なお、図５において、平均膜厚の初期値は、感光体１０の設計値でもよいし、帯電電流による予測値でもよい。

前記減耗傾斜量は、前記感光体１０の回転軸方向の膜厚差であって、例えば、感光体１０の奥側２０５〜３２６ｍｍ位置の表面膜の最高膜厚値から感光体１０の手前側３３〜１３３ｍｍ位置の表面膜の平均膜厚を減算した値と定義することができる。

前記図５に示したように、平均膜厚値は当然のごとく耐久が進むほどに低下していくが、前記図６に示したように、前記減耗傾斜量としても耐久が進むほどに増加し、ある上限値を超えると濃度傾き等の画像不良が発生するようになるため、減耗傾斜量の感光体寿命を決める律速となる。

ここで、感光体１０の表面膜の膜厚が薄いほど静電容量が大きくなり、多くの露光量が必要となるため、レーザーで同じ露光量で露光した場合には膜厚が薄い側のトナー濃度が薄くなり、感光体１０の長手方向(回転軸方向)で膜厚に傾きが生じて減耗傾斜量が大きくなるほど大きな濃度傾きが発生する。例えば、図７に示すように、感光体１０の手前から奥のトナー濃度差として０．８以下としたい場合には、感光体１０の手前から奥のトナー付着量差として０．８ｇ／ｍ＾２以下とする必要がある。一方で、感光体１０の手前から奥の減耗傾斜量に対する感光体１０の手前から奥のトナー付着量差には、図８に示すように相関があり、減耗傾斜量としては７μｍ以下としなければ濃度傾きが目立ってしまう。

前記の理由により、この実施形態では、感光体１０の寿命予測としては感光体１０の表面膜の平均膜厚と減耗傾斜量の両方を検出して予測している。感光体１０の表面膜の平均膜厚の検出については、帯電装置に所定の電圧を印加した時の帯電電流から検知する既存の検知処理を用いることができる。

次に、感光体１０の減耗傾斜量の検出処理について以下に述べる。上述したように、感光体１０の減耗傾斜量において手前から奥の濃度差に相関があるため、感光体１０上に例えば下記のようなトナーパッチ画像を作成し、このトナーパッチ画像の濃度を測定することで感光体１０の減耗傾斜量を予測することができる。

ここでは、図９に示すように、例えば、第１のトナーパッチを長手方向の長さが３６０ｍｍの感光体１０の手前端から３３ｍｍの箇所に形成し、この第１のトナーパッチを形成したときの現像電流値と、そのトナーパッチ濃度とを検出する。次に、第２のトナーパッチを感光体１０の奥側端から３３ｍｍの箇所に形成し、この第２のトナーパッチを形成したときの現像電流値を検出する。各トナーパッチは、例えば、感光体１０の軸方向上の長さが５０ｍｍとされ、周方向の長さが２０ｍｍとされた方形形状を有する。前記ＩＤＣセンサー１は、前記第１のトナーパッチの濃度を検知できる位置に設けられている。

トナーで現像する時に流れる現像電流値は、トナーで現像させたときのトナー付着量(濃度)をＩＤＣセンサーで検出して横軸に取った場合、下記のような特性がある。すなわち、図１０に示すように、ＩＤＣセンサーの出力が高くなるほど（トナー付着量が多くなるほど）、現像電流値が多く流れ、かつ、現像されるトナーの帯電量にも依存性があり、トナーの帯電量が多いほど現像電流値も多く流れる。従って、図１１に示すように、トナーの帯電量とＩＤＣセンサー出力の積算値と現像電流値に比例関係にあり、トナーの帯電量が異なった場合でも、前記積算値と現像電流値は一つのライン上に載る。

前述の関係を用いて、感光体１０上に第１のトナーパッチを作成した際に現像電流検出部２によって検出した現像電流値をＩg１、第１のトナーパッチ側にのみＩＤＣセンサー１を設けておいて、現像電流値を検出した際の第１のトナーパッチのトナー付着量をＩＤＣセンサー１で検出し、その時に検出したトナー付着量をρ１とする。続いて奥側に第２のトナーパッチを作成し、その際に検出した現像電流値をIｇ２とする。第１のトナーパッチと第２のトナーパッチの付与は連続的に行われるため、それぞれのパッチ形成時のトナー帯電量を同等とみなすと、上述した比例関係から、Ｉg１：Ｉg２＝ρ１：ρＸの関係が得られ、この関係からρＸ＝（Ｉｇ２／Ｉｇ１）×（ρ１）の式が得られることから、第２のトナーパッチのトナー付着量ρＸを推定することができる。

第１のトナーパッチのトナー付着量ρ１と、推定された第２のトナーパッチのトナー付着量ρＸとから、感光体１０の手前から奥のトナー付着量差を推定することができ、図１２に示す減耗傾斜量と感光体の手前から奥のトナー付着量差とにおける既知の関係から、減耗傾斜量を推定することができる。例えば、前記第１のトナーパッチのトナー付着量と前記第２のトナーパッチのトナー付着量との差が０．６ｇ／ｍ＾２であった場合には、減耗傾斜量は５μｍとなり、減耗傾斜量の上限(寿命)が７μｍであるとするならば、感光体１０が寿命の約７０％に到達していると判断することができる。

トナーパッチの形状は、上述したような２０ｍｍ×５０ｍｍ程度の大きさのパッチでも十分検出が可能である。すなわち、手前と奥に形成したトナーパッチの濃度差を検出できれば良いため、トナー付着量についてはハーフトーン濃度でも検出可能であり、また長手方向のパッチ長さも５０ｍｍ程度もあれば十分検出可能であり、減耗傾斜量を検出時のトナー消費量を抑えることが可能である。もちろん、検出精度を高めるためには現像電流値を多くなるように周方向の長さを２０ｍｍではなく、それよりも長くしてもよい。また、トナーパッチの周方向の長さを、感光体一周分（約９５ｍｍ）にすると、周方向全体の感光体１０の長手方向の膜厚差の平均等を得ることができる。

また、前記のように現像電流値を用いてトナーパッチの濃度を検出する場合、現像電流値Iｇはトナー帯電量（Ｑｂ）にも比例するため、余りにも帯電量が高い状態（例えば７０μＣ／ｇ以上）の場合にはトナー帯電量の影響を大きく受けるためトナーパッチの濃度差に対する現像電流値Iｇの差が出にくくなり、トナーパッチ濃度の検出感度(推定精度)が低下する。また、反対に帯電量を著しく低下した状態（例えば２０μＣ／ｇ以下）の場合にはトナー帯電量が低く現像電流値Iｇの出力自体が小さくなってしまうため、トナーパッチ濃度の検出感度(推定精度)が低下する。従って、現像電流値Iｇでトナーパッチ濃度を検出する(推定する)場合には、精度よく検出できるトナー帯電量の範囲があり、例えば、３０〜５０μＣ／ｇ付近のトナー帯電量を精度よく検出するように調整している場合であれは、トナー帯電量の検出値が２５〜６５μＣ／ｇの範囲内の時に精度良くトナーパッチ濃度を検出可能であるので、この範囲内の時に減耗傾斜量を検出し、範囲外となる時には、トナーパッチ濃度の検出を行わないのが良い。すなわち、現像電流値による前記像担持体の表面膜の膜厚差の推定時に検出されたトナー帯電量の値が、所定の範囲内に入っていない場合には前記像担持体の表面膜の膜厚差の推定処理をスキップする(行わない)ようにしてもよい。また、トナー帯電量の検出手法については、既存の手法を用いることができ、例えば、図１０に示したように、現像時に検出される現像電流値とＩＤＣセンサーの出力とから求めることができる。

次に、図１４のフローチャートを用いて寿命判定処理を説明していく。寿命判定処理を行うタイミングかどうかの判定（Ｓ１）においてイエスとされたとき、平均膜厚検出動作を実行する（Ｓ２）。次に、平均膜厚が下限値を下回っているかどうかを判断する（Ｓ３）。平均膜厚が下限値を下回っている場合には、感光体１０の寿命が到来したと判断する（Ｓ８）。一方、平均膜厚が下限値を下回っていない場合、先述したように、減耗傾斜量検出用のトナーパッチの生成（Ｓ４）、減耗傾斜量検出用のトナーパッチの濃度と現像電流値の検出（Ｓ５）、減耗傾斜量の算出（Ｓ６）を行う。そして、前記減耗傾斜量が上限値を超えているかどうかを判断する（Ｓ７）。前記減耗傾斜量が上限値を超えている場合、感光体１０の寿命が到来したと判断する（Ｓ８）。一方、前記減耗傾斜量が上限値を超えていない場合、前記ステップ３で寿命判定制御を終了する。なお、寿命判定制御を行うタイミングは、通常行われる安定化制御動作時とすることができる。

次に、図１５のフローチャートを用いて寿命予測処理を説明していく。寿命予測処理を行うタイミングかどうかの判定（Ｓ１１）においてイエスとされたとき、平均膜厚検出動作を実行する（Ｓ１２）。次に、現在の感光体回転数の情報を取得する処理（Ｓ１３）、および平均膜厚の減少傾きを算出する処理（Ｓ１４）を行う。これらの処理は、図５に示すような感光体回転数に対する平均膜厚推定値のプロットが示す傾斜の傾き算出に相当する。次に、平均膜厚の消耗率(％)を算出する（Ｓ１５）。この平均膜厚の消耗率は、前記平均膜厚の減少傾きに現在の感光体回転数を乗算したもの（現時点の減少膜厚）を、初期膜厚と下限膜厚(寿命膜厚)との差で割って１００を掛けたものである。

次に、先述したように、減耗傾斜量検出用のトナーパッチの生成（Ｓ１６）、減耗傾斜量検出用のトナーパッチの濃度と現像電流値の検出（Ｓ１７）、及び現在の感光体回転数と減耗傾斜量の算出を行う（Ｓ１８）。そして、図６に示したような減耗傾斜量の増加傾きを算出し（Ｓ１９）、この減耗傾斜量の増加率を算出する（Ｓ２０）。この減耗傾斜量の増加率は、減耗傾斜量の増加傾きに現在の感光体回転数を乗算したもの（現時点の減耗傾斜量）を、減耗傾斜上限値(例えば、７μｍ)で割って１００を掛けたものである。

次に、平均膜厚の消耗率と減耗傾斜量の増加率ではどちらの方が１００％に近いかを判断する（Ｓ２１）。平均膜厚の消耗率の方が１００％に近い場合、この平均膜厚の消耗率を選択し（Ｓ２２）、寿命予測を行う（Ｓ２４）。一方、減耗傾斜量の増加率の方が１００％に近い場合、減耗傾斜量の増加率を選択し（Ｓ２３）、寿命予測を行う（Ｓ２４）。前記寿命予測は、前記平均膜厚の消耗率や減耗傾斜量の増加率が１００％に近いほど、寿命が近づいていると予測することになる。この寿命予測により、感光体１０の寿命が実際に到来する前において減耗傾斜による画像不良の発生の回避ができるようになる。

感光体１０の膜厚傾斜のフィードバック先としては寿命予測ではなく、その膜厚傾斜を抑制（補正）する手段にフィードバックしても良い。

例えば、非画像印字時に感光体上に感光体膜厚に応じた膜厚抑制用のトナーパッチを生成する。この方法においては、感光体膜厚に応じて膜厚抑制用のトナーパッチの生成条件を変更してもよい。例えば、感光体膜厚の削れ量が大きい場所に現像剤が多く供給されるように、濃度を濃くしたパターンを供給するようにしてもよい。現像剤からの滑剤供給が不足すると、感光体１０の摩擦係数が上がり、感光体膜厚の削れ量が大きくなるからである。一方、感光体膜厚の削れ量が小さい場所であれば、濃度を薄くしたパターンを供給するようにしてもよい。また、減耗傾斜量が多くなった場合に、膜厚修正用のトナーパッチの大きさを大きくしてもよい。例えば、感光体１０の長手方向の広い範囲で傾斜していることが検知できた場合には長手方向のトナーパッチ幅を大きくする。また、極端に奥側のみ削れていないことが検知できた場合には幅は広げず、進行方向の長さを長くする。また、例えば、減耗傾斜量が多くなった場合に、それ以前においてＡ４プリント１５枚に１回トナーパッチを作成していたのを、５枚に１回の頻度に生成条件を変更する。

また、膜厚傾斜を抑制する手段にフィードバックする手法としては、感光体表面に接触して清掃する清掃部材の押圧力を感光体膜厚の傾斜に応じて変更させてもよい。清掃部材の押圧力を感光体膜厚に応じて変化させる方法としては、清掃部材を移動させる機構を設け、感光体膜厚の傾斜に伴い、感光体への接触圧を変化させ感光体に当接させればよい。この時、清掃部材はクリーニングブレードの他に、ローラタイプなど別の清掃部材を新設してもよい。このようなフィードバックを行うことで、図１６に示すように、感光体１０の長手方向（回転軸方向）に生じる表面膜の傾斜を抑制することができた。

また、図１３に示したように、前記画像形成装置１００の膜厚推定部（寿命判定／予測）４において出力した像担持体(感光体であれば各色の感光体)の寿命判定や寿命予測を、通信部５を用いて前記管理装置１０００に送信するようにしてもよい。或いは、前記画像形成装置１００において寿命判定や寿命予測を行うのではなく、前記管理装置１０００において前記画像形成装置１００の像担持体(感光体であれば各色の感光体)の寿命判定や寿命予測を行うべく、前記像担持体上の一つのトナーパッチの濃度に基づく情報であって、前記像担持体の寿命判定或いは寿命予測に用いる情報、例えば、減耗傾斜量検出用のトナーパッチの濃度と現像電流値の検出値、現在の感光体等の回転数と減耗傾斜量の算出値、減耗傾斜量の増加傾きの算出値、減耗傾斜量の増加率等を、前記管理装置１０００に送信してもよい。もちろん、前記一つのトナーパッチに基づく情報以外の情報である前記平均膜厚の消耗等に関する情報を送信するようにしてもよい。

前記管理装置１０００においては、管理対象となる画像形成装置の像担持体の寿命判定或いは寿命予測に基づいて、当該像担持体の交換時期を管理する。前記管理装置１０００は例えばサービスセンターに設けられており、サービスマンに各画像形成装置の像担持体の交換時期を知らせる。これにより、サービスマンの顧客訪問を効率良く行うことが可能となり、サービスやメンテナンスにかかるコストを低減することが可能となる。

また、以上の例では、検出した現像電流に基づいて像担持体の膜厚差推定を行ったが、前記転写電流検出部３により転写時に検出される転写電流値に基づいて像担持体の膜厚差推定を行うことができる。

１ ：ＩＤＣセンサー
２ ：現像電流検出部
３ ：転写電流検出部
４ ：膜厚差推定部
５ ：通信部
１０ ：感光体（像担持体）
１１ ：帯電装置
１２ ：潜像形成装置
１３ ：現像装置
１４ ：中間転写ベルト
１４ａ ：回転ローラー
１５ ：一次転写ローラー（第二像担持体）
１６ ：二次転写ローラー
１８ ：タイミングローラー
１９ ：定着装置
２０ ：排紙ローラー
３０ ：第１のクリーニング装置
３１ ：第２のクリーニング装置
４１ ：給紙ローラー
１００ ：画像形成装置
１０００ ：管理装置
Ｓ ：用紙

Claims (10)

1. 表面が回転移動可能な像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記像担持体上に現像剤を転移させる現像装置と、前記像担持体上の現像剤を第二像担持体上に転写させる転写装置と、前記現像剤のトナーを前記像担持体上に移動させる際に流れる現像電流値を検出する電流検出部と、前記像担持体上の前記回転移動の回転軸方向の異なる２以上の位置に前記現像剤のトナーを用いて２以上のトナーパッチを付与し、前記トナーパッチのうち一つのトナーパッチの濃度を検出する濃度検出部と、前記一つのトナーパッチの濃度を用いて前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の膜厚差を推定する膜厚差推定部とを備え、前記２以上の位置にトナーパッチを形成した時のそれぞれの現像電流値の比と、そのうち一つのトナーパッチの濃度から残りのトナーパッチの濃度を算出するにあたり、前記像担持体上に第１のトナーパッチを形成した際に検出した現像電流値をＩg１、前記濃度検出部にて検出した第１のトナーパッチのトナー付着量をρ１、前記回転軸方向で異なる位置に第２のトナーパッチを形成した際に検出した現像電流値をIｇ２とすると、ρＸ＝（Ｉｇ２／Ｉｇ１）×（ρ１）の式から、第２のトナーパッチのトナー付着量ρＸを推定することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記トナーパッチの現像時のトナーパッチの濃度と、このトナーパッチの現像時に流れる現像電流に基づいてトナーの帯電量を検知することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、現像電流値による前記像担持体の表面膜の膜厚差の推定時に検出されたトナー帯電量の値が、所定の範囲内に入っていない場合には前記像担持体の表面膜の膜厚差の推定処理を行わないことを特徴とする画像形成装置。
4. 表面が回転移動可能な像担持体と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記像担持体上に現像剤を転移させる現像装置と、前記像担持体上の現像剤を第二像担持体上に転写させる転写装置と、前記像担持体上に転移されたトナーを前記第二像担持体上に転移させる時の転写電流値を検出する電流検出部と、前記像担持体上の前記回転移動の回転軸方向の異なる２以上の位置に前記現像剤のトナーを用いて２以上のトナーパッチを付与し、前記トナーパッチのうち一つのトナーパッチの濃度を検出する濃度検出部と、前記一つのトナーパッチの濃度を用いて前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の膜厚差を推定する膜厚差推定部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の推定した膜厚差と推定時点の累積の前記像担持体の回転数とから、前記像担持体の表面膜の膜厚差の増加傾向を判断して、前記像担持体の寿命予測を行うことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の推定した膜厚差と推定時点の累積の像担持体の回転数とから、前記像担持体の寿命到来を判断することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置において、前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の推定した膜厚差に基づいて、当該膜厚差を抑制する処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の推定した膜厚差を抑制する処理としてトナーパッチを生成し、このトナーパッチの生成条件を、推定した膜厚差に基づいて変更することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置において行う膜厚差推定方法であって、
   前記像担持体上の前記回転移動の回転軸方向の異なる２以上の位置に前記現像剤のトナーを用いて２以上のトナーパッチを付与し、前記トナーパッチのうち一つのトナーパッチの濃度を検出し、前記一つのトナーパッチの濃度を用いて前記像担持体の表面膜における前記回転軸方向の膜厚差を推定することを特徴とする膜厚差推定方法。
10. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の画像形成装置が管理装置と通信可能に接続された管理システムであって、
    前記画像形成装置は、前記管理装置が当該画像形成装置の像担持体の交換時期を管理するための情報として、少なくとも前記一つのトナーパッチの濃度に基づく情報であって、前記像担持体の寿命判定或いは寿命予測に用いる情報を前記管理装置に送信することを特徴とする管理システム。

Images