JP6946906B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

画像形成装置において、潜像を可視像に現像する現像装置に関して、以下の特許文献１，２に記載の技術が従来公知である。

特許文献１としての特開２０１０−１９７６０９号公報には、帯電ＤＣバイアスと帯電ＡＣバイアスとが印加される帯電部材（３）において、帯電ＤＣバイアスを印加した状態でＡＣバイアスを変化させたときの感光体（２０）の表面電位特性から特定電流波形（ＳＷ）を取得し、ＡＣバイアスを帯電ＡＣバイアスに変更した状態での合成電流波形（ＣＷ）を取得して、２つの波形から放電電荷量（Ｑ）を導出し、放電電荷量の累積値から帯電ロールの劣化を判定する技術が記載されている。また、特許文献１には、放電電荷量（Ｑ）が適正範囲内に入っているかに応じて、帯電ＡＣバイアスを変更する技術も記載されている。

特許文献２としての特開２０１６−１４５９１４号公報には、感光体（１）の使用に伴って表面の凹凸が減少することを検出する技術として、画像形成動作時には、帯電電圧としてＡＣ＋ＤＣ帯電電圧を印加するとともに、試験動作においては、帯電電圧としてＤＣ帯電電圧を印加して横筋状の画質欠陥を発生させやすくして、横筋の発生レベルから感光体（１）の残寿命を検出する技術が記載されている。

特開２０１０−１９７６０９号公報（「００２７」−「００３４」、図２、図５） 特開２０１６−１４５９１４号公報（「００５０」−「００５９」）

本発明は、帯電部材の汚れに伴う帯電部材の寿命を予測することを技術的課題とする。

前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の画像形成装置は、
像保持手段と、
前記像保持手段に対向して配置され、前記像保持手段を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段に帯電バイアスを供給する電源供給手段であって、前記帯電手段の寿命を予測する場合に、直流バイアスと予め設定された放電バイアスの２倍に達しない第１の交番バイアスとを有する第１の帯電バイアスを供給する前記電源供給手段と、
を備え、
前記第１の帯電バイアスが供給された場合に、前記像保持手段に形成される画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、
前記電源供給手段は、画像を形成する場合には、直流バイアスと予め設定された放電バイアスの２倍に達する第２の交番バイアスとを有する第２の帯電バイアスを供給する、
ことを特徴とする。

前記技術的課題を解決するために、請求項３に記載の発明の画像形成装置は、
像保持手段と、
前記像保持手段に対向して配置され、前記像保持手段を帯電させる帯電手段と、
前記帯電手段に帯電バイアスを供給する電源供給手段であって、前記帯電手段の寿命を予測する場合に、直流バイアスとバイアス値を低下させても前記像保持手段の表面電位が予め定められた範囲内となる交番バイアス値よりも小さい第１の交番バイアスとを有する第１の帯電バイアスを供給する前記電源供給手段と、
を備え、
前記第１の帯電バイアスが供給された場合に、前記像保持手段に形成される画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、
前記電源供給手段は、画像を形成する場合には、直流バイアスとバイアス値を低下させても前記像保持手段の表面電位が予め定められた範囲内となる第２の交番バイアスとを有する第２の帯電バイアスを供給する、
ことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記第１の交番バイアスが印加された場合に形成される画像と寿命との関係を特定する特定情報が予め設定され、前記特定情報と形成された画像とに基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像形成装置において、
一連の画像形成動作において印刷される印刷枚数に応じて前記特定情報が異なることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の画像形成装置において、
画像密度情報に応じて前記特定情報が異なることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、
環境情報に応じて前記特定情報が異なることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項５ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、
画像が記録される媒体の種類を特定する媒体情報に応じて前記特定情報が異なることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記第１の交番バイアスが印加された場合に前記像保持手段に形成される副走査方向に延びる筋状の画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測すること、
を特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、
有機材料製の感光層と、前記感光層の表面に積層された硬化層と、を有する前記像保持手段、
を備えたことを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置において、
無機材料製の感光層を有する前記像保持手段、
を備えたことを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記第１の交番バイアスが印加された場合に前記像保持手段に形成される画像が転写された媒体を読み取る画像読取手段、
を備え、
前記画像読取手段で読み取られた画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
ことを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置に内蔵され、前記第１の交番バイアスが印加された場合に前記像保持手段に形成される画像を、前記画像形成装置の内部で読み取る読取手段、
を備え、
前記読取手段で読み取られた画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
ことを特徴とする。

請求項１，３に記載の発明によれば、帯電部材の汚れに伴う帯電部材の寿命を予測することができる。
請求項２に記載の発明によれば、画像を形成する場合に放電バイアスの２倍に達しない交番バイアスを重畳する場合に比べて、画像形成時に縦筋状の画像欠陥を発生しにくくすることができる。
請求項４に記載の発明によれば、バイアス値を低下させても前記像保持手段の表面電位が予め定められた範囲内とならない交番バイアスを重畳する場合に比べて、画像形成時に縦筋状の画像欠陥を発生しにくくすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、特定情報を使用しない場合に比べて、特定情報を参照して容易に寿命を予測することができる。
請求項６に記載の発明によれば、印刷枚数を考慮しない場合に比べて、寿命の予測の精度を向上できる。
請求項７に記載の発明によれば、画像密度を考慮しない場合に比べて、寿命の予測の精度を向上できる。
請求項８に記載の発明によれば、環境情報を考慮しない場合に比べて、寿命の予測の精度を向上できる。
請求項９に記載の発明によれば、媒体の種類を考慮しない場合に比べて、寿命の予測の精度を向上できる。

請求項１０に記載の発明によれば、縦筋状の画像に基づいて、寿命を予測することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、硬化層を有しない場合に比べて、感光体の寿命を帯電ロールよりも長くすることができる。
請求項１２に記載の発明によれば、有機感光体に比べて、感光体の寿命を帯電ロールよりも長くすることができる。
請求項１３に記載の発明によれば、画像読み取り装置での読み取り結果に基づいて、寿命を予測できる。
請求項１４に記載の発明によれば、画像形成装置に内蔵された読み取り部材で寿命を予測できる。

図１は本発明の実施例１の画像形成装置の説明図である。 図２は実施例１の像保持体および帯電部材の説明図である。 図３は実施例１の特定情報の一例の説明図であり、図３Ａは残寿命テーブルの一例の説明図、図３Ｂは横軸に累積印刷枚数を取り縦軸に縦筋レベルを取った場合の帯電ロールの寿命の一例のグラフの説明図である。 図４は直流バイアスのみを印加した場合の感光体表面の電位の説明図であり、横軸に印加電圧を取り、縦軸に感光体表面電位を取ったグラフである。 図５は直流バイアスに交流バイアスを印加した場合の感光体表面電位の説明図であり、横軸にピーク間電圧をとり、縦軸に感光体表面電位を取ったグラフである。 図６は帯電領域の前後での感光体の帯電の説明図であり、図６Ａは帯電領域の説明図、図６Ｂは放電バイアスの２倍に達するピーク間電圧を印加した帯電バイアスＡＣ＋ＤＣでの表面電位の説明図、図６Ｃは直流バイアスのみで帯電した場合の感光体の表面電位の説明図、図６Ｄは放電バイアスの２倍に達しないピーク間電圧を印加した帯電バイアスＡＣ＋ＤＣでの表面電位の説明図である。 図７は放電バイアスと表面電位の説明図であり、図７Ａは図６Ｂの場合の説明図、図７は図６Ｄの場合の説明図である。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例（以下、実施例と記載する）を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

図１は本発明の実施例１の画像形成装置の説明図である。
図１において、実施例１の画像形成装置の一例としての複写機Ｕは、記録部の一例であって、画像記録装置の一例としてのプリンタ部Ｕ１を有する。プリンタ部Ｕ１の上部には、読取部の一例であって、画像読取装置の一例としてのスキャナ部Ｕ２が支持されている。スキャナ部Ｕ２の上部には、原稿搬送装置の一例としてのオートフィーダＵ３が支持されている。実施例１のスキャナ部Ｕ２には、入力部の一例としてのユーザインタフェースＵ０が支持されている。前記ユーザインタフェースＵ０は、操作者が入力をして、複写機Ｕの操作が可能である。

オートフィーダＵ３の上部には、媒体の収容容器の一例としての原稿トレイＴＧ１が配置されている。原稿トレイＴＧ１には、複写しようとする複数の原稿Ｇｉが重ねて収容可能である。原稿トレイＴＧ１の下方には、原稿の排出部の一例としての原稿の排紙トレイＴＧ２が形成されている。原稿トレイＴＧ１と原稿の排紙トレイＴＧ２との間には、原稿の搬送路Ｕ３ａに沿って、原稿の搬送ロールＵ３ｂが配置されている。

スキャナ部Ｕ２の上面には、透明な原稿台の一例としてのプラテンガラスＰＧが配置されている。実施例１のスキャナ部Ｕ２には、プラテンガラスＰＧの下方に、読取り用の光学系Ａが配置されている。実施例１の読取り用の光学系Ａは、プラテンガラスＰＧの下面に沿って、左右方向に移動可能に支持されている。なお、読取り用の光学系Ａは、通常時は、図１に示す初期位置に停止している。
読取り用の光学系Ａの右方には、撮像部材の一例としての撮像素子ＣＣＤが配置されている。撮像素子ＣＣＤには、画像処理部ＧＳが電気的に接続されている。
画像処理部ＧＳは、プリンタ部Ｕ１の書込回路ＤＬに電気的に接続されている。書込回路ＤＬは、潜像の形成装置の一例としての露光装置ＲＯＳに電気的に接続されている。

プリンタ部Ｕ１には、像保持手段の一例としての感光体ドラムＰＲが配置されている。感光体ドラムＰＲの周囲には、帯電手段の一例としての帯電ロールＣＲ、現像装置Ｇ、転写装置の一例としての転写ユニットＴＵ、清掃器の一例としてのドラムクリーナＣＬｐが配置されている。

転写ユニットＴＵの下方には、媒体の収容容器の一例としての給紙トレイＴＲ１〜ＴＲ４が配置されている。各給紙トレイＴＲ１〜ＴＲ４から、搬送路ＳＨ１が延びている。搬送路ＳＨ１には、媒体の取り出し部材の一例としてのピックアップロールＲｐ、捌き部材の一例としての捌きロールＲｓ、搬送部材の一例としての搬送ロールＲａ、送出部材の一例としてのレジロールＲｒが配置されている。
転写ユニットＴＵの左方には、加熱ロールＦｈや加圧ロールＦｐを有する定着装置Ｆが配置されている。定着装置Ｆから、排紙トレイＴＲｈの間は排出路ＳＨ２で接続されている。排出路ＳＨ２とレジロールＲｒとの間は、反転路ＳＨ３で接続されている。排出路ＳＨ２には、正逆回転可能な搬送ロールＲｂや排出ロールＲｈが配置されている。

（画像形成動作の説明）
前記原稿トレイＴＧ１に収容された複数の原稿Ｇｉは、プラテンガラスＰＧ上の原稿の読み取り位置を順次通過して、原稿の排紙トレイＴＧ２に排出される。
前記オートフィーダＵ３を使用して自動的に原稿を搬送して複写を行う場合は、読取り用の光学系Ａは初期位置に停止した状態で、プラテンガラスＰＧ上の読み取り位置を順次通過する各原稿Ｇｉを露光する。
原稿Ｇｉを作業者が手でプラテンガラスＰＧ上に置いて複写を行う場合、読取り用の光学系Ａが左右方向に移動して、プラテンガラスＰＧ上の原稿が、露光されながら走査される。
原稿Ｇｉからの反射光は、読取り用の光学系Ａを通って、撮像素子ＣＣＤに集光される。前記撮像素子ＣＣＤは、撮像面上に集光された原稿の反射光を電気信号に変換する。

画像処理部ＧＳは、撮像素子ＣＣＤから入力された読取信号を、デジタルの画像信号に変換して、プリンタ部Ｕ１の書込回路ＤＬに出力する。前記書込回路ＤＬは、入力された画像書込信号に応じた制御信号を、露光装置ＲＯＳに出力する。
露光装置ＲＯＳは、レーザービームＬを出力して、帯電ロールＣＲで帯電された感光体ドラムＰＲの表面に潜像を形成する。感光体ドラムＰＲの表面の潜像は、現像装置Ｇで可視像に現像される。転写ユニットＴＵの転写ロールＴＲは、感光体ドラムＰＲの表面の可視像を、搬送路ＳＨ１を搬送されてきた媒体の一例としての記録シートＳに転写する。記録シートＳに転写された可視像は、定着装置Ｆで定着される。定着装置Ｆを通過した記録シートＳは、両面印刷がされる場合には、反転路ＳＨ３に搬送され、排紙トレイＴＲｈに排出される場合には、排出ロールＲｈで排出される。

（帯電部材の説明）
図２は実施例１の像保持体および帯電部材の説明図である。
図２において、実施例１の感光体ドラムＰＲは、有機材料性の感光層１と、感光層１の表面に積層された硬化層２とを有する。なお、有機感光材料を使用した有機感光体は、従来公知であり、種々の構成を採用可能である。一例として、フタロシアニン系やビスアゾ系顔料を分散させた光キャリア発生層とヒドラゾン系やアリールアミン系の化合物を樹脂に相溶させたキャリア輸送層を有する従来公知の有機感光材料を使用可能であるため、詳細な説明は省略する。また、硬化層２としては、一例として、シロキサン系やアクリル系の有機硬化樹脂や酸化ガリウム等の無機材料からなる従来公知の硬化層２を使用可能であるため、詳細な説明は省略する。さらに、感光体ドラムＰＲは、硬化層２を有しない場合は、有機感光体に限定されず、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）等の無機感光材料を使用した従来公知の無機感光体を使用することも可能である。
実施例１の帯電ロールＣＲには、電源供給手段の一例としての電源回路Ｅから帯電バイアスが印加される。電源回路Ｅは、制御部Ｃにより制御される。なお、実施例１の帯電ロールＣＲには、直流バイアスＶｄｃに、交番バイアスの一例としての交流バイアスＶａｃが重畳された帯電バイアスが印加可能である。

図２において、制御部Ｃは、外部との信号の入出力等を行う入出力インターフェースＩ／Ｏを有する。また、制御部Ｃは、必要な処理を行うためのプログラムおよび情報等が記憶されたＲＯＭ：リードオンリーメモリを有する。また、制御部Ｃは、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ：ランダムアクセスメモリを有する。また、制御部Ｃは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに応じた処理を行うＣＰＵ：中央演算処理装置を有する。したがって、実施例１の制御部Ｃは、小型の情報処理装置、いわゆるマイクロコンピュータにより構成されている。よって、制御部Ｃは、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現する。

実施例１の制御部Ｃは、以下の機能（プログラムモジュール）を有する。
交換予測動作の開始判別手段Ｃ１は、帯電ロールＣＲの交換時期になったかを検出するための交換予測動作を開始する時期になったか否かを判別する。実施例１の交換予測動作の開始判別手段Ｃ１は、開始時期の一例としての複写機Ｕの電源オン時に、交換予測動作を開始する時期になったと判別する。なお、電源オン時に限定されず、例えば、予め設定された時刻（「毎週月曜日朝９時」とか）を使用したり、累計の印刷枚数が１万枚（＝１０ｋｐＶ）ごとに行う等、開始時期は、設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。

帯電バイアス制御手段Ｃ２は、画像形成動作時の帯電バイアス制御手段Ｃ２ａと、交換予測動作時の帯電バイアス制御手段Ｃ２ｂとを有する。帯電バイアス制御手段Ｃ２は、電源回路Ｅを介して帯電ロールＣＲへの帯電バイアスの供給を制御する。
画像形成動作時の帯電バイアス制御手段Ｃ２ａは、画像形成動作時に帯電ロールＣＲへの帯電バイアスの供給を制御する。実施例１の画像形成動作時の帯電バイアス制御手段Ｃ２ａは、直流バイアスＶｄｃに、第２の交番バイアスの一例としての第２交流バイアスＶａｃ２が重畳された帯電バイアスが供給される。第２交流バイアスＶａｃ２は、放電バイアスＶｔｈの２倍に達するバイアスが予め設定されている。一例として、感光体ドラムＰＲと帯電ロールＣＲとの間で放電が発生する放電バイアスＶｔｈが６００［Ｖ］であった場合、交流波形の極大値と極小値の差、いわゆる、ピーク間電圧Ｖｐｐ２が放電バイアスの２倍を超える１．４［ｋＶ］を有する交流バイアスＶａｃ２＝Ｖｐｐ２・（１/２）・ｓｉｎ２πｆｔが設定されている。なお、実施例１では、直流バイアスＶｄｃは−６００［Ｖ］に設定されているが、直流バイアスＶｄｃは設計や仕様等に応じて変更可能である。また、交流の周波数は、一例として、ｆ＝２．４ｋＨｚに設定することが可能であるが、適宜変更可能である。

交換予測動作時の帯電バイアス制御手段Ｃ２ｂは、交換予測動作時に帯電ロールＣＲへの帯電バイアスの供給を制御する。実施例１の交換予測動作時の帯電バイアス制御手段Ｃ２ｂは、直流バイアスＶｄｃに、第１の交番バイアスの一例としての第１交流バイアスＶａｃ１が重畳された帯電バイアスが供給される。第１交流バイアスＶａｃ１は、放電バイアスＶｔｈの２倍に達しないバイアスが予め設定されている。一例として、放電バイアスＶｔｈ＝６００［Ｖ］に対して、ピーク間電圧Ｖｐｐ１が放電バイアスの２倍未満の５００［Ｖ］に設定されている。なお、Ｖｐｐ１，Ｖｐｐ２，Ｖｄｃの値は、例示した数値に限定されず、Ｖｔｈの値や、画像形成時の環境や使用する紙種、要求される画質等に応じて適宜変更可能である。また、実施例１では、交換予測動作時の直流バイアスＶｄｃは、画像形成動作時と同一の直流バイアスが印加されているが、これに限定されず、交換予測精度等に応じて変更可能である。

縦筋画像読み取り手段Ｃ３は、交換予測動作時に、予め設定された設定画像の一例としてのサンプル画像が印刷された記録シートＳを読み取る。実施例１の縦筋画像読み取り手段Ｃ３は、プリントアウトされた記録シートＳを作業者がスキャナ部Ｕ２にセットして、読み取り開始ボタンを入力した場合に画像を読み取る。なお、スキャナ部Ｕ２を利用して画像を読み取る構成に限定されない。例えば、定着後の搬送路に画像を読み取るセンサ、いわゆるインラインセンサ（読み取り部材、図視せず）を配置して、印刷された画像を搬送中に読み取る構成とすることも可能である。

縦筋グレード判別手段Ｃ４は、縦筋画像読み取り手段Ｃ３が読み取った画像に基づいて、縦筋状の画像欠陥の程度の一例としての縦筋グレードを判別する。縦筋グレード判別手段Ｃ４は、縦筋状の画像欠陥、すなわち、記録シートＳの搬送方向、副走査方向に沿った筋状の画像欠陥において、縦筋の幅（太さ）と長さ、個数に応じて、幅が太いほど、長さが長いほど、個数が多いほど、縦筋グレードが悪いと判別する。なお、幅の太さの判別値や長さの判別値、個数の判別値と縦筋グレードの関係は、予め実験で測定され、設定されている。

図３は実施例１の特定情報の一例の説明図であり、図３Ａは残寿命テーブルの一例の説明図、図３Ｂは横軸に累積印刷枚数を取り縦軸に縦筋レベルを取った場合の帯電ロールの寿命の一例のグラフの説明図である。
特定情報記憶手段の一例としての残寿命テーブル記憶手段Ｃ５は、交換予測動作時に形成される画像と帯電ロールＣＲの寿命との関係を特定する特定情報の一例としての残寿命テーブルが予め設定されている。実施例１では、残寿命テーブルとして、図３Ａに示すように、縦筋グレードが１の場合は残寿命が４０ｋｐｖ、縦筋グレードが２の場合は残寿命が２５ｋｐｖ、縦筋グレードが３の場合は残寿命が２０ｋｐｖ、縦筋グレードが４の場合は残寿命が５ｋｐｖ、縦筋グレードが５の場合は残寿命が０ｋｐｖ、が予め実験等で測定され、残寿命テーブルとして記憶されている。

一例として、図３Ｂにおいて、図３Ｂの実線で示すように、画像形成動作時の第２帯電バイアスＶｄｃ＋Ｖａｃ２を印加した場合に縦筋が発生する時期に対して、交換予測動作時の第１帯電バイアスＶｄｃ＋Ｖａｃ１を印加した場合に縦筋が発生する時期は、図３Ｂの破線で示すように早い時期となる。したがって、この実験結果から、画像形成動作時にグレード１の縦筋が発生する時期（１３０ｋｐｖ）に対して、交換予測動作時の第１帯電バイアスＶｄｃ＋Ｖａｃ１を印加した場合に、グレード１の縦筋が発生するのが４０ｋｐｖ前、グレード２の縦筋が発生するのが２５ｋｐｖ前、…といった結果が得られる。よって、これらの実験結果に基づいて、残寿命テーブルが予め設定される。

判別結果の補正手段Ｃ６は、連続印刷枚数判別手段Ｃ６ａと、平均画像密度判別手段Ｃ６ｂと、環境判別手段Ｃ６ｃと、用紙種類判別手段Ｃ６ｄとを有する。判別結果の補正手段Ｃ６は、複写機Ｕの状況に応じて、判別結果の補正を行う。
連続印刷枚数判別手段Ｃ６ａは、交換予測動作が開始される直前の画像形成動作（いわゆる直前ジョブ）における連続印刷枚数を判別する。実施例１では、直前のジョブにおける連続印刷枚数が、設定値を超えていれば、紙粉等が多く帯電ロールＣＲの寿命にとって厳しい状況であると判別して、残寿命に、実験等で予め設定された係数α１（＜１）を乗算する補正する処理を判別結果の補正手段Ｃ６は行う。なお、補正係数を使用して補正を行う場合に限定されず、連続印刷枚数が設定値を超えている場合と超えていない場合とで異なる別々のテーブルを予め記憶しておき、いずれかのテーブルを選択するようにすることも可能である。

平均画像密度判別手段Ｃ６ｂは、交換予測動作が開始されるまでの画像形成動作における平均画像密度を判別する。実施例１では、いままでのジョブにおける平均画像密度が、設定値を超えていれば、高濃度印刷で外添剤が多く帯電ロールＣＲが汚れやすく、寿命にとって厳しい状況であると判別して、残寿命に、実験等で予め設定された係数α２（＜１）を乗算する補正する処理を判別結果の補正手段Ｃ６は行う。
環境判別手段Ｃ６ｃは、交換予測動作が実行される際の環境温度および環境湿度を判別する。実施例１では、環境温度と環境湿度が、予め設定された設定値に達していなければ、低温低湿で帯電ロールＣＲの寿命にとって厳しい状況であると判別して、残寿命に、実験等で予め設定された係数α３（＜１）を乗算する補正する処理を判別結果の補正手段Ｃ６は行う。

用紙種類判別手段Ｃ６ｄは、交換予測動作が開始される直前の画像形成動作（いわゆる直前ジョブ）において使用された記録シートＳの種類を判別する。実施例１では、直前のジョブにおいて使用された記録シートＳが、紙であるか、ＯＨＰ等のプラスチックシートであるかを判別し、紙の場合は、紙粉等が多く帯電ロールＣＲの寿命にとって厳しい状況であると判別して、残寿命に、実験等で予め設定された係数α４（＜１）を乗算する補正する処理を判別結果の補正手段Ｃ６は行う。
なお、前記各補正において、残寿命の補正を行う構成に限定されず、例えば、図３Ｂのグラフの縦軸の縦筋グレードに別の係数（＞１）をかけたり、０．５段階悪化させる補正を行うとか、図３Ｂのグラフの横軸のｐｖを大きな値になるように補正を行うとか、図３のグラフの傾斜角を大きくする補正を行う等、補正方法は任意に変更可能である。

寿命予測手段の一例としての交換時期判別手段Ｃ７は、縦筋グレード判別手段Ｃ４で判別された縦筋グレードと残寿命テーブルとから演算された残寿命を、判別結果の補正手段Ｃ６で補正を行って、残寿命を導出して、寿命を予測する。実施例１の交換時期判別手段Ｃ７は、導出された残寿命が、予め設定された交換告知用の設定値（例えば、５ｋｐｖ）に達しない場合は、利用者に帯電ロールＣＲの交換時期になったことをユーザインタフェースＵ０に表示して告知する。

（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の複写機Ｕでは、交換予測動作の時期になると、交換予測動作が実行される。交換予測動作では、画像形成動作時に比べて、Ｖｐｐが小さい第１帯電バイアスＶｄｃ＋Ｖａｃ１が印加されて、現像が行われる。なお、交換予測動作では、露光装置ＲＯＳで画像を形成せずに現像を行っているが、何らかのサンプル画像を形成する構成とすることも可能である。
そして、プリントアウトされた記録シートＳが読み取られて、縦筋状の画質欠陥のグレードの判定が行われる。そして、縦筋グレードと残寿命テーブルから、帯電ロールＣＲの残りの寿命が導出される。なお、実施例１では、導出された残寿命に、複写機Ｕの状況に応じた補正が行われて、最終的な残寿命が導出される。そして、実施例１の複写機Ｕでは、帯電ロールＣＲの汚れに伴う帯電ロールＣＲの寿命を予測する。そして、残寿命から、交換時期になったか否かの判別が行われ、利用者に告知がされる。

従来の構成において、通常の有機感光体は表面が、無機感光体に比べて軟らかく、寿命が比較的短い。感光体ドラムの寿命は、帯電ロールやクリーニング部材との摩耗が主な要因となるため、特許文献１に記載の技術のように、感光体に流れる電流から感光体の膜厚を予測して寿命を予測して、感光体の交換時期の目安としている。しかしながら、無機感光体や保護層を有する有機感光体は、保護層を有しない有機感光体に比べて表面が硬く、摩耗しにくい。したがって、感光体が摩耗するまでの期間に比べて、帯電ロールＣＲが汚れで画質欠陥がでるまでの期間のほうが短くなってきている。したがって、感光体ドラムＰＲの寿命ではなく、帯電ロールＣＲの寿命を判定する必要がある。
なお、特許文献２に記載の技術のような「横筋」状の画像欠陥は、主に感光体の膜厚が厚い状態で、ＤＣバイアスを印加した場合に発生しやすい。よって、累積印刷枚数が少ない時期に出やすく、感光体が摩耗してくると発生しにくくなる。したがって、横筋の画像欠陥は、感光体ドラムＰＲに起因する画像欠陥であり、帯電ロールＣＲに起因する画像欠陥ではない。

図４は直流バイアスのみを印加した場合の感光体表面の電位の説明図であり、横軸に印加電圧を取り、縦軸に感光体表面電位を取ったグラフである。
図５は直流バイアスに交流バイアスを印加した場合の感光体表面電位の説明図であり、横軸にピーク間電圧をとり、縦軸に感光体表面電位を取ったグラフである。
図４に示すように、直流バイアスを大きくしていくと、感光体の表面電位が上がっていくが、図４の測定を行った構成では、印加電圧が６００Ｖ以下になると、感光体の表面電位が０になる。すなわち、帯電させるための放電が発生しないことがわかる。よって、この構成では、放電バイアスＶｔｈは６００Ｖとなる。
図５において、直流バイアスに交流バイアスを重畳した場合、交流バイアスのピーク間電圧Ｖｐｐを大きくしていくと、Ｖｐｐ＝１２００Ｖまでは感光体表面電位が上昇するが、それ以降は感光体の表面電位が上昇しないことが分かる。すなわち、放電バイアスＶｔｈ＝６００Ｖの２倍である１２００Ｖ以上にＶｐｐがなると、それ以上は直流バイアスに応じた表面電位に安定して収束することが知られている。したがって、実施例１では、余裕を持たせて、画像形成時の第２交流バイアスＶａｃ２は、Ｖｐｐ２＝１４００Ｖに設定されている。

図６は帯電領域の前後での感光体の帯電の説明図であり、図６Ａは帯電領域の説明図、図６Ｂは放電バイアスの２倍に達するピーク間電圧を印加した帯電バイアスＡＣ＋ＤＣでの表面電位の説明図、図６Ｃは直流バイアスのみで帯電した場合の感光体の表面電位の説明図、図６Ｄは放電バイアスの２倍に達しないピーク間電圧を印加した帯電バイアスＡＣ＋ＤＣでの表面電位の説明図である。
図７は放電バイアスと表面電位の説明図であり、図７Ａは図６Ｂの場合の説明図、図７は図６Ｄの場合の説明図である。

図６Ａにおいて、感光体ドラムＰＲと帯電ロールＣＲとの接触領域１１に対して、感光体ドラムＰＲの回転方向の上流側および下流側にくさび状の隙間１２，１３が形成され、この領域１２，１３で放電が発生することとなる。このとき、感光体ドラムＰＲの表面と、帯電ロールＣＲとの電位差が、放電バイアスＶｔｈに達していないと放電がほとんど発生しない。
図７において、感光体ドラムＰＲの表面が帯電されていない（０Ｖ）状態では、直流バイアスＶｄｃ（６００Ｖ）が放電バイアスＶｔｈ（６００Ｖ）に達しており、さらに交流バイアスＶａｃが印加される。したがって、放電が発生しやすい。このとき、感光体の表面電位は、直流バイアスＶｄｃまで一気に帯電されにくく、直流バイアスＶｄｃよりも低い表面電位Ｖ１に帯電されることが多い。図７Ａにおいて、感光体ドラムＰＲの表面が表面電位Ｖ１の状態では、ＶｐｐがＶｔｈの２倍を超えていれば、ピークＰ１の近傍では、帯電バイアスのピーク値（Ｖｄｃ−（Ｖｐｐ２）/２）と表面電位Ｖ１との間の電位差がＶｔｈを超える。したがって、再び放電が発生して、（Ｖｄｃ−（Ｖｐｐ２）/２）よりも低い表面電位Ｖ２に帯電される。同様にして、ピークＰ２でも、帯電バイアスと表面電位Ｖ２との電位差がＶｔｈを超えて、表面電位Ｖ３に帯電される。図６Ｂにおいて、これを繰り返して、上流側の領域１２と下流側の領域１３を通過した感光体ドラムＰＲの表面は、繰り返しの放電で、直流バイアスＶｄｃに収束しやすい。

一方、図７Ｂに示すように、ＶｐｐがＶｔｈの２倍に達しない場合、最初の何度かは、帯電バイアスと感光体ドラムＰＲの表面の電位との電位差が、放電バイアスＶｔｈに達して放電が行われるが、数回の放電後、帯電バイアスと感光体ドラムＰＲの表面との電位差が放電バイアスＶｔｈに達しなくなり、ほとんど放電が発生しなくなる。すなわち、ＶｐｐがＶｔｈの２倍に達する場合に比べて、繰り返しの放電が発生しにくい。よって、図６Ｄに示すような放電状態となる。
放電回数が少ない状態では、感光体ドラムＰＲの表面の電位が安定しにくい。そして、帯電ロールＣＲが外添剤や紙粉等で周方向に汚れてしまうと、汚れた部分が高抵抗になり放電しづらくなって、感光体ドラムＰＲの表面電位が下がりやすい。感光体ドラムＰＲの表面電位が下がった部分は、現像時に副走査方向に延びる縦筋として印刷される。したがって、ＶｐｐがＶｔｈの２倍に達しないバイアスを印加する場合は、画像形成時の帯電バイアスを印加する場合に比べて、早期に帯電ロールＣＲの汚れを検出することができる。そして、この状況で画像形成を継続していくと、どのくらい経過すると、画像形成時にも縦筋が発生してしまうか予測することが可能である。したがって、縦筋を意図的に発生させて、帯電ロールＣＲの寿命を予測している。
また、実施例１の複写機Ｕでは、複写機Ｕの状況に応じて残寿命を補正している。したがって、補正しない場合に比べて、寿命の予測精度が向上している。

（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ05）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、画像形成装置の一例としての複写機Ｕを例示したが、これに限定されず、例えば、プリンタ、ＦＡＸ、あるいはこれらの複数または全ての機能を有する複合機等により構成することも可能である。

（Ｈ02）前記実施例において、複写機Ｕは、単色の現像剤が使用される構成を例示したが、これに限定されず、例えば、２色以上の多色の画像形成装置にも適用可能である。
（Ｈ03）前記実施例において、Ｖｔｈの２倍に達しない交番バイアスとして、Ｖｐｐ＝５００Ｖの交流バイアスを印加する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、Ｖｐｐの値は設計や仕様等に応じて変更可能であるし、Ｖｐｐ＝０の交番バイアス、すなわち、交番バイアスが実質的に重畳されず、直流バイアスのみで、交換予測動作を実行する構成とすることも可能である。なお、直流バイアスのみのときは、図６Ｃに示す状態となり、図６Ｄの場合と同様に、縦筋が発生しやすくなる。

（Ｈ04）前記実施例において、交番バイアスは、正弦波形のバイアスに限定されない。例えば、矩形波状や三角波状、のこぎり波状等、任意の交番バイアスを採用可能である。
（Ｈ05）前記実施例において、連続印刷枚数や平均画像密度、環境温度、湿度、用紙種類に応じて補正を行う構成を例示したが、これに限定されない。例示した以外のパラメータをふかしたり、例示したパラメータのいずれかまたは複数を使用しない構成とすることも可能である。また、補正は行うことが望ましいが、補正を行わない構成とすることも可能である。

１…感光層、
２…硬化層、
ＣＲ…帯電手段、
Ｅ…電源供給手段、
ＰＲ…像保持手段、
Ｓ…媒体、
Ｕ…画像形成装置、
Ｕ２…画像読取り装置、
Ｖａｃ１…第１の交番バイアス、
Ｖａｃ２…第２の交番バイアス、
Ｖｄｃ…直流バイアス、
Ｖｔｈ…放電バイアス。

Claims (14)

1. 像保持手段と、
   前記像保持手段に対向して配置され、前記像保持手段を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段に帯電バイアスを供給する電源供給手段であって、前記帯電手段の寿命を予測する場合に、直流バイアスと予め設定された放電バイアスの２倍に達しない第１の交番バイアスとを有する第１の帯電バイアスを供給する前記電源供給手段と、
   を備え、
   前記第１の帯電バイアスが供給された場合に、前記像保持手段に形成される画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記電源供給手段は、画像を形成する場合には、直流バイアスと予め設定された放電バイアスの２倍に達する第２の交番バイアスとを有する第２の帯電バイアスを供給する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 像保持手段と、
   前記像保持手段に対向して配置され、前記像保持手段を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段に帯電バイアスを供給する電源供給手段であって、前記帯電手段の寿命を予測する場合に、直流バイアスとバイアス値を低下させても前記像保持手段の表面電位が予め定められた範囲内となる交番バイアス値よりも小さい第１の交番バイアスとを有する第１の帯電バイアスを供給する前記電源供給手段と、
   を備え、
   前記第１の帯電バイアスが供給された場合に、前記像保持手段に形成される画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記電源供給手段は、画像を形成する場合には、直流バイアスとバイアス値を低下させても前記像保持手段の表面電位が予め定められた範囲内となる第２の交番バイアスとを有する第２の帯電バイアスを供給する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の交番バイアスが印加された場合に形成される画像と寿命との関係を特定する特定情報が予め設定され、前記特定情報と形成された画像とに基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 一連の画像形成動作において印刷される印刷枚数に応じて前記特定情報が異なることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 画像密度情報に応じて前記特定情報が異なることを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 環境情報に応じて前記特定情報が異なることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 画像が記録される媒体の種類を特定する媒体情報に応じて前記特定情報が異なることを特徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記第１の交番バイアスが印加された場合に前記像保持手段に形成される副走査方向に延びる筋状の画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測すること、
    を特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 有機材料製の感光層と、前記感光層の表面に積層された硬化層と、を有する前記像保持手段、
    を備えたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 無機材料製の感光層を有する前記像保持手段、
    を備えたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 前記第１の交番バイアスが印加された場合に前記像保持手段に形成される画像が転写された媒体を読み取る画像読取手段、
    を備え、
    前記画像読取手段で読み取られた画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
    ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置。
14. 前記画像形成装置に内蔵され、前記第１の交番バイアスが印加された場合に前記像保持手段に形成される画像を、前記画像形成装置の内部で読み取る読取手段、
    を備え、
    前記読取手段で読み取られた画像に基づいて、前記帯電手段の寿命を予測する
    ことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置。

Images