JP6961935B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本開示は、画像形成装置に関し、特に、２以上の層を含む感光体を備える画像形成装置に関する。

従来、感光体を備える画像形成装置において、感光体の消耗の度合いが特定され、特定された消耗の度合いに基づいて感光体の交換時期が特定されていた。たとえば、特許文献１（特開２００５−２８３７３６号公報）は、感光体の帯電電流および回転数から感光体の膜厚の減少量を予測する技術を開示している。特許文献２（特開２０１０−２１７５３２号公報）は、感光体の周方向の膜厚むらを検知し、当該むらが予め規定されたものより上回った場合に感光体の寿命が到来したことを特定する技術を開示している。

特開２００５−２８３７３６号公報 特開２０１０−２１７５３２号公報

しかしながら、従来の画像形成装置において、感光体は、複数の層によって構成され、当該複数の層は、それぞれ異なる材料で構成される場合があった。構成される材料が異なれば、電気的特性等の特性が異なる場合がある。このことから、膜厚の減少量や膜厚むらの特定を一律の方法で行なって感光体の消耗の度合いを特定したのでは、実際の感光体の状態が正確に特定されない場合があった。

本開示は、係る実情に鑑み考え出されたものであり、その目的は、画像形成装置において、感光体の消耗の度合いを正確に特定することである。

本開示のある局面に従うと、電子写真方式で画像を形成する画像形成部を備え、画像形成部は、２以上の層を積層された感光体を含み、感光体の消耗の度合いを予測するように構成された制御手段をさらに備える画像形成装置が提供される。制御手段は、２以上の層のうち消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層が最も外に位置し始めたタイミングを特定し、特定されたタイミング以降の画像形成部の電気的特性を用いて、感光体の消耗の度合いを予測するように構成されていてもよい。

画像形成部は、感光体に電圧を印加するように構成された帯電部材をさらに含んでもよい。電気的特性は、帯電部材に所定の電圧を印加したときの電流値を含んでもよい。制御手段は、電流値と感光体の回転数との一次関数の傾きに基づいて、感光体の消耗の度合いを予測するように構成されていてもよい。

制御手段は、特定されたタイミングより前の電気的特性を用いることなく、感光体の消耗の度合いを予測するように構成されていてもよい。

制御手段は、消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層よりも外に位置していた層に対して設定された固定値を用いることにより、タイミングを特定するように構成されていてもよい。

制御手段は、消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層よりも外に位置していた２以上の層のそれぞれに対して設定された固定値を用いることにより、タイミングを特定するように構成されていてもよい。

２以上の層は、第１の層と、第１の層より内側に積層された第２の層とを含んでもよい。制御手段は、第１の層が最も外にある期間に取得された、第１の数の時点での電気的特性を用いて、第２の層が最も外に位置し始めたタイミングを特定し、第２の層が最も外にある期間に取得された、第１の数より多い第２の数の時点での電気的特性を用いて、感光体の寿命満了時に対応するタイミングを予測するように構成されていてもよい。

制御手段は、予め定められた条件が満たされた場合に、感光体において最も外に位置する層が切り替わったタイミングを特定するように構成されていてもよい。

条件は、感光体が画像形成に使用された時間の長さに関連していてもよい。
画像形成部は、感光体に電圧を印加するように構成された帯電部材をさらに含んでもよい。条件は、帯電部材が所定の電圧を印加したときの電流値に基づいて算出された感光体の膜厚に関連する事項を含んでもよい。

画像形成部は、感光体に電圧を印加するように構成された帯電部材をさらに含んでいてもよい。条件は、帯電部材が所定の電圧を印加したときの電流値に基づいて算出された感光体の膜厚と感光体の回転数とに基づいて推定される膜厚と回転数の関係に関連する事項を含んでいてもよい。

本開示によれば、画像形成装置は、感光体の複数の層のうち消耗の度合いが予測される時点で最も外に位置する層について、当該層が最も外に位置したタイミングを特定し、の使用開始以降の画像形成部の電気的特性を用いて、感光体の消耗の度合いを特定する。これにより、感光体において層ごとに電気的特性が異なる場合であっても、感光体の消耗の度合いがより実情に沿った態様で特定され得る。

本開示の概要を説明するための図である。 ある実施形態に従う画像形成装置の構成例を説明する図である。 図２の画像形成装置における、感光体近傍の構成例を示す図である。 図２の画像形成装置の部分的なハードウェア構成の一例を示す図である。 画像形成装置において、感光体の消耗の度合いの予測のために実行される処理のフローチャートである。 感光体の消耗の度合いの表示例を示す図である。 感光体の消耗の度合いの計算方法を示す図である。 感光体の消耗の度合いの計算方法を示す図である。 第一層が消耗されるまでの回転数として利用される固定値を模式的に示す図である。 感光体の寿命が到来するまでに２つの層が消失する場合の、消耗の度合いの予測態様を説明するための図である。

以下に、図面を参照しつつ、画像形成装置の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらの説明は繰り返さない。

［開示の概要］
図１は、本開示の概要を説明するための図である。図１は、線画９０１、グラフ９０２、および、グラフ９０３を含む。線画９０１は、本開示の画像形成装置における感光体の、使用開始時の表面の一部を拡大して表わす。感光体は、複数の層を含む。線画９０１において、第一層３１は、感光体が画像形成装置において使用を開始される時に最も外に位置し、たとえば、いわゆる「コート層」である。第二層３２は、第一層３１の次に外側に位置し、たとえば、いわゆる「電荷輸送層」である。第三層３３は、第二層３２の次に外側に位置し、たとえば、いわゆる「電荷発生層」である。

グラフ９０２およびグラフ９０３は、感光体の回転数と膜厚との関係を表わす。膜厚とは、たとえば、感光体の内部の所定箇所から表面までの距離である。グラフ９０２は、感光体において第一層３１が最も外に位置する状態に対応する。グラフ９０３は、感光体において第二層３２が最も外に位置する状態に対応する。

感光体は、たとえばローラー形状を有する。「回転数」とは、たとえば、ローラーである感光体が回転した回数の積算値を意味する。感光体が画像形成に使用されるにつれて、感光体の回転数が上昇する。

感光体が画像形成に使用されるにつれて、感光体の表面が摩耗する。したがって、感光体が画像形成に使用されるにつれて、感光体の膜厚が減少する。

グラフ９０２は、感光体の使用開始から第一層３１の消滅前までの期間における関係を示す。グラフ９０２における各プロットは、実測値を表わす。たとえば、膜厚は、画像形成装置において予め定められた格納された帯電電流値（帯電ローラーに供給する電流値）と感光体の膜厚との間の関係を用い、帯電電流値を計測することによって特定される。

グラフ９０２において示される期間では、膜厚と回転数との関係は、直線Ｌ１１によって近似され得る。直線Ｌ１１は、たとえば、第一層３１が消滅するまでの期間における複数のプロットから得られた一次近似式を表わす。

グラフ９０３は、グラフ９０２によって示された期間に加えて、第一層３１が消滅して第二層３２が露呈した状態に対応する期間に対応する、膜厚と回転数の関係を示す。グラフ９０３中の各プロットは、実測値を表わす。グラフ９０３は、線Ｌ１１で近似される部分と、線Ｌ１２で近似される部分とを含む。線Ｌ１２は、たとえば、第二層３２が露呈した後の複数のプロットから得られた一次近似式を表わす。線Ｌ１１と線Ｌ１２との間の変曲点は、第一層３１と第二層３２の境界に対応する。

第一層３１と第二層３２とは、材質が異なる。一例では、第一層３１は、第二層３２よりも硬度の高い材質からなる。これにより、回転数の上昇に対する膜厚の減少の度合いは、第二層３２が最表面となっている期間（線Ｌ１２に対応する期間）よりも第一層３１が最表面となっている期間（線Ｌ１１に対応する期間）の方が低い。すなわち、感光体が同じ回転数を回転した期間に減少する膜厚の量は、線Ｌ１１に対応する期間の方が線Ｌ１２に対応する期間よりも少ない。

本開示に係る画像形成装置は、ある時点での感光体の消耗の度合いを予測する場合、最も外にある層の開始時点以降のデータを用いる。

たとえば、第一層３１が最も外にある期間における感光体の消耗の度合いの予測には、グラフ９０２によって示されるように、感光体の使用開始以降のすべてのデータが使用され得る。画像形成装置は、線Ｌ１１を生成し、線Ｌ１１から（膜厚Ｔ１に対応する）回転数Ｎ１を第一層３１が消滅するタイミングとして特定し、さらに、第一層３１の消滅から感光体の交換までの予め定められた回転数（図１中の回転数ＮＰ）を用いて交換を必要とされる回転数の予測値（回転数ＮＸ）を算出する。そして、画像形成装置は、回転数ＮＸに対する現在の回転数の割合を、感光体の消耗の度合いの予測値として規定する。

たとえば、第二層３２が最も外にある期間における感光体の消耗の度合いの予測には、グラフ９０３によって示されるように、第二層３２が露出した時点（図中の「変曲点」）以降に取得されたプロットが使用される。画像形成装置は、グラフ９０３において示されたプロットの中から、膜厚が膜厚Ｔ１以下の範囲に対応するプロットを選択する。画像形成装置は、選択されたプロットを用いて線Ｌ２を生成し、線Ｌ２が膜厚ＴＸに対応する回転数ＮＸを、感光体の交換が必要とするタイミングとして特定する。そして、画像形成装置は、回転数ＮＸに対する現在の回転数の割合を、感光体の消耗の度合いの予測として規定する。

グラフ９０３では、比較例として、線Ｌ１９が示されている。線Ｌ１９は、グラフ９０３において示されるプロットが選択されることなくすべて利用されることによって生成される一次近似式の直線の一例である。線Ｌ１９において膜厚ＴＸと対応する回転数が、回転数ＮＹとして示されている。回転数ＮＹは、回転数ＮＸと比較してかなり大きい値になっている。

線Ｌ１９として示されるように、感光体の層ごとの特性（硬度等）の相違を考慮することなく一律に膜厚と回転数の関係を取り扱うことによって、感光体の交換時期に対応する回転数が予測された場合、実際の交換時期に対応する回転数（通常、グラフ９０３中の回転数ＮＸ）に対してかけ離れた値が予測値として規定され得る。本開示の画像形成装置は、線Ｌ１２として示されたように、感光体において、その時点で最も外に位置する層に対応する実測値のみを使用して、感光体の交換のタイミングを予測し、そのように予測されたタイミングに基づいて感光体の消耗の度合いを予測する。これにより、感光体の実情に沿った態様で、感光体の消耗の度合いが予測され得る。

［画像形成装置の構成例］
（概略的な構成）
図２は、ある実施形態に従う画像形成装置２００の構成例を説明する図である。ある実施形態において、画像形成装置２００は、レーザプリンタやＬＥＤ（Light Emitting Diode）プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置である。図２に示されるように、画像形成装置２００は、当該画像形成装置２００の動作を制御するための制御回路（後述する制御部７０）を含む要素を収容するための制御ボックス７００を備える。

画像形成装置２００は、内部のほぼ中央部にベルト部材として中間転写ローラー１を備えている。中間転写ローラー１の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが中間転写ローラー１に沿って並んで配置される。これらの作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、トナー像を担持可能に構成される感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋをそれぞれ有している。

像担持体である各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋの周囲には、その回転方向に沿って順に、対応する感光体を帯電するための帯電ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、プリントヘッド部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと、現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋと、中間転写ローラー１を挟んで各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと対向する１次転写ローラー７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋがそれぞれ配置されている。

中間転写ローラー１の中間転写ベルト駆動ローラー８で支持された部分には、２次転写ローラー９が圧接されており、当該領域で２次転写が行なわれる。２次転写ローラー９の材料の一例は、たとえば導電性のゴムである。２次転写領域後方の搬送路Ｒ１の下流位置には、定着ローラー１０と加圧ローラー１１とを含む定着加熱部２０が配置されている。定着ローラー１０は、ヒーター２６を内包する。

画像形成装置２００の下部には、給紙カセット３０が着脱可能に配置されている。給紙カセット３０内に積載収容された用紙Ｐは、給紙ローラー３０Ａの回転によって最上部の用紙から１枚ずつ搬送路Ｒ１に送り出されることになる。用紙Ｐは、記録媒体の一例である。

画像形成装置２００の上部には、操作パネル８０が配置されている。操作パネル８０は、一例として、タッチパネルとディスプレイとが互いに重ね合わせられた画面と、物理ボタンとから構成される。

ある局面において、中間転写ローラー１と、帯電ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、１次転写ローラー７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋと、２次転写ローラー９とは、イオン導電性の導電部材として機能し得る。一例として、これらの導電部材は、ヒドリンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどを配合したイオン導電性ゴムを含み得る。これらの導電部材の各々は、要求される特性によって、適切なイオン導電性の材料を含み得る。

上記の例において画像形成装置２００は、タンデム式の中間転写方式を採用しているがこれに限定されるものではない。具体的には、イオン導電性の導電部材を含む画像形成装置であればよく、サイクル方式を採用する画像形成装置であってもよいし、現像装置から印刷媒体に直接トナーを転写する直接転写方式を採用する画像形成装置であってもよい。

（概略的な動作）
次に、画像形成装置２００の概略的な動作について説明する。外部装置（たとえば、パソコン等）から画像形成装置２００の制御部７０（たとえば、制御ボックス７００内に設けられている）に画像信号が入力されると、制御部７０ではこの画像信号をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックに色変換したデジタル画像信号を作成し、入力されたデジタル信号に基づいて、各作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの各プリントヘッド部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを発光させて露光を行なう。

これにより、各感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ上に形成された静電潜像は、各現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋによりそれぞれ現像されて各色のトナー画像となる。各色のトナー画像は、各１次転写ローラー７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの作用により、図２中の矢印Ａ方向に移動する中間転写ローラー１上に順次重ね合わせて１次転写される。

このようにして中間転写ローラー１上に形成されたトナー画像は、２次転写ローラー９の作用により、用紙Ｐに一括して２次転写される。

用紙Ｐに２次転写されたトナー画像は、定着加熱部２０に達する。トナー画像は、加熱された定着ローラー１０、および加圧ローラー１１の作用により用紙Ｐに定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラー５０を介して排紙トレイ６０に排出される。

（感光体近傍の構成）
図３は、図２の画像形成装置２００における、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ近傍の構成例を示す図である。画像形成装置２００では、作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋのそれぞれにおいて、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、帯電ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、プリントヘッド部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ、現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、および、１次転写ローラー７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋのそれぞれが同様に配置されていてもよい。このことから、図３では、作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋにおける共通の配置が示されている。本明細書において、作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋのそれぞれにおける感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ、帯電ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、プリントヘッド部５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ、現像器６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、および、１次転写ローラー７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの共通した特性について言及する場合には、それぞれを作像ユニット２、感光体３、帯電ローラー４、プリントヘッド部５、現像器６、および、１次転写ローラー７と称する場合がある。

図３に示されるように、画像形成装置２００は、帯電ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのそれぞれに電力を供給するための電源装置１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋと、供給される電力の電流値および電圧のそれぞれを計測する電流計１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋおよび電圧計１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋを備える。制御部７０は、電流計１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋおよび電圧計１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋのそれぞれに電気的に接続されていることにより、それぞれの計測結果を取得する。

本明細書では、電流計１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋおよび電圧計１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋのそれぞれは、作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋにおける共通した特性について言及する場合には、電流計１５および電圧計１６と言及される場合がある。

（部分的なハードウェア構成）
図４は、図２の画像形成装置２００の部分的なハードウェア構成の一例を示す図である。図４に示されるように、制御部７０は、その主要な制御要素として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３１０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３２０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３３０と、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）３４０とを備える。

ＣＰＵ３０１は、画像形成装置２００のコンピューターとして動作し、ＲＯＭ３３０または後述する記憶装置３７０に記憶された制御プログラムを読み出して実行することで、画像形成装置２００の動作を制御する。

ＲＡＭ３２０は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などである。ＲＡＭ３２０は、ＣＰＵ３０１がプログラムを動作するために必要なデータや画像データを一時的に記憶し得る。ＲＡＭ３２０は、いわゆるワーキングメモリとして機能し得る。

ＲＯＭ３３０は、典型的には、フラッシュメモリなどであり、ＣＰＵ３０１で実行されるプログラムや、画像形成装置２００の動作に係る各種設定情報を記憶し得る。

ＣＰＵ３０１は、インターフェイス３４０を介して、操作パネル８０と、通信インターフェイス３５０と、タイマ３６０と、記憶装置３７０とにそれぞれ電気的に接続され、各種装置との信号のやり取りを行なう。

通信インターフェイス３５０は、一例として、無線ＬＡＮ（Local Area Network）カードである。画像形成装置２００は、通信インターフェイス３５０を介してＬＡＮまたはＷＡＮ（Wide Area Network）に接続された外部装置（パソコン、スマートフォン、タブレット等）と通信可能に構成される。

タイマ３６０は、時間をカウントする。一例として、タイマ３６０は、水晶振動子によって構成される。

記憶装置３７０は、典型的にはハードディスクドライブによって構成される。記憶装置３７０は、プログラム記憶部３７２と、データ記憶部３７４とを含む。プログラム記憶部３７２は、ＣＰＵ３０１によって実行されるプログラムを記憶していてもよい。データ記憶部３７４は、本開示における処理に利用されるデータを記憶していてもよい。

画像形成装置２００は、画像形成動作において駆動される要素（画像形成部）を含む。制御部７０は、当該要素に接続され、当該要素の動作を制御し得る。当該要素は、たとえば、作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ（図２）を構成する各種のローラーを含む。

［処理の流れ］
図５は、画像形成装置２００が感光体３の消耗の度合いを予測するためにＣＰＵ３０１が実行する処理のフローチャートである。ＣＰＵ３０１は、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのそれぞれについて、消耗の度合いを予測することができる。感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのそれぞれの消耗の度合いは、同様に予測され得る。したがって、以下の説明では、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのそれぞれの消耗の度合いの予測を、「感光体３の消耗の度合いの予測」として説明する。ＣＰＵ３０１は、たとえばプログラム記憶部３７２に格納されたプログラムを実行することにより、図５に示された処理を実現させる。

図５に示されるように、ステップＳ１１０で、ＣＰＵ３０１は、感光体３において現在最も外に位置する層が第一層３１（図１）であるか否かを判断する。ＣＰＵ３０１は、第一層３１が最も外に位置すると判断すると（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、ステップＳ１２０へ制御を進め、そうではないと判断すると（ステップＳ１１０でＮＯ）、ステップＳ１５０へ制御を進める。ＣＰＵ３０１は、たとえば、電流計１５によって計測される電流値に基づいて、感光体３の膜厚を特定する。データ記憶部３７４（図４）は、第一層３１、第二層３２、第三層３３に対応する膜厚を特定するデータを記憶していてもよい。ＣＰＵ３０１は、たとえば、特定された膜厚と当該データとに基づいて、感光体３においてどの層が最も外に位置するかを決定する。

ステップＳ１２０で、ＣＰＵ３０１は、第一層３１が（摩耗により）消滅するタイミングに対応する感光体３の回転数の予測値（図１のグラフ９０２の回転数Ｎ１）を特定する。

ステップＳ１３０で、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ１２０で特定した回転数を用いて、感光体３の消耗の度合いを算出する。データ記憶部３７４は、第二層３２が感光体３の交換を必要とされる状態まで摩耗されるのに予測される感光体３の回転数（図１のグラフ９０２の回転数ＮＰ）を特定する情報を記憶していてもよい。ＣＰＵ３０１は、たとえば、回転数Ｎ１と回転数ＮＰとを足し合わせることにより、感光体３の使用開始から交換を要する状態までの回転数（図１のグラフ９０２の回転数ＮＸ）を算出し、当該回転数ＮＸに対する現在の回転数の比を、感光体３の消耗の度合いとして算出する。たとえば、回転数ＮＸが「１０，０００」であり、現在の回転数が「３，０００」であれば、消耗の度合いは、「３０％」として算出される。

ステップＳ１４０で、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ１３０で算出された感光体３の消耗の度合いを報知して、図５の処理を終了する。報知の一例は、操作パネル８０に、算出された度合いを表示することである。

図６は、感光体の消耗の度合いの表示例を示す図である。図６に示されるように、操作パネル８０は、タッチパネル８１を含む。タッチパネル８１は、画面ＳＣ１１を表示する。画面ＳＣ１１は、感光体３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのそれぞれの消耗の度合いを棒グラフで表す。

ＣＰＵ３０１は、感光体３の交換までに可能な回転数を算出し、報知してもよい。感光体３の交換までに可能な回転数は、たとえば、回転数ＮＸから現在の回転数を差し引くことによって算出される。

図５に戻って、ステップＳ１５０で、ＣＰＵ３０１は、図１のグラフ９０２やグラフ９０３に示されているような膜厚と回転数との関係を表わす複数のプロットから、第二層３２に対応するプロットを選択する。ＣＰＵ３０１は、たとえば、膜厚の計測結果が第二層３２が露出したと予測される厚さ（第一層３１が摩耗して消滅したと予測される厚さ）に到達した時点を、第二層３２が最も外に位置し始めたタイミングであると特定する。そして、ＣＰＵ３０１は、当該タイミング以降のプロットを、第二層３２に対応するプロットとして選択する。

ステップＳ１６０で、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ１５０で選択されたプロットを用いて、感光体３が交換されるタイミングに対応する回転数（図１のグラフ９０３の回転数ＮＸ）を予測する。ＣＰＵ３０１は、たとえば、ステップＳ１５０で選択されたプロットを用いて一次近似式（図１のグラフ９０３の線Ｌ１２）を生成し、当該一次近似式において、交換が必要な感光体の膜厚に対応する回転数を、回転数ＮＸの予測値として特定する。

ステップＳ１７０で、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ１６０で特定した回転数を用いて、感光体３の消耗の度合いを算出する。ＣＰＵ３０１は、たとえば、回転数ＮＸに対する現在の回転数の割合を、感光体３の消耗の度合いとして算出する。

ステップＳ１８０で、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ１７０で算出された感光体３の消耗の度合いを報知して、図５の処理を終了する。ステップＳ１８０の報知の一例は、図６に示されたような画面表示であってもよい。

以上説明された図５の処理では、感光体３において最も外にどの層が位置するかによって、感光体３の消耗の度合いを予測する態様が変更される。すなわち、第一層３１が最も外に位置する場合には、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ１５０〜ステップＳ１７０の制御を実行する。第二層３２が最も外に位置する場合、ＣＰＵ３０１は、ステップＳ１２０〜ステップＳ１３０の制御を実行する。

図５に示された例では、最も外に位置し得る層として第一層３１と第二層３２の２つの層が例示されたが、最も外に位置し得る層は３つ以上であってもよい。すなわち、画像形成装置２００の感光体３の消耗に従って、感光体３の表面の３つ以上の層が順に露出することが想定され得る。

図７および図８を参照して、消耗の度合いの予測の態様についてより詳細に説明する。図７は、線画９０１、グラフ９０４、および、グラフ９０５を含む。図７の線画９０１は、図１と同様に、感光体３の外側の部分の複数の層を模式的に示す。グラフ９０４は、最も外側に第一層３１が位置するときに生成される近似線（線Ｌ１１）を表わす。グラフ９０５は、最も外側に第二層３２が位置するときに生成される近似線（線Ｌ１２）を表わす。図８は、状況１と状況２のそれぞれにおける感光体３の消耗の度合いの計算方法を示す。状況１は、最も外側に第一層３１が位置する状況である。状況２は、最も外側に第二層３２が位置する状況である。

画像形成装置２００では、たとえば、ＡＴＶＣ（Active Transfer Voltage Control）動作など、図５の処理とは別の処理において、感光体３の膜厚を特定するための値が適宜測定され、対応する回転数とともに、データ記憶部３７４に格納される。ＣＰＵ３０１は、データ記憶部３７４に格納されたデータを用いて、グラフ９０４およびグラフ９０５に示されるような関係をすることができる。

図７においてグラフ９０４に示されるように、最も外側に第一層３１が位置する期間に感光体３の消耗の割合が予測されるときには、ＣＰＵ３０１は、それまでに得られたプロットを用いて線Ｌ１１を生成し、回転数Ｎ１を予測し、予測された回転数Ｎ１と回転数ＮＰとを足し合わせることにより回転数ＮＸを算出する。そして、ＣＰＵ３０１は、図８において状況１として示されるように、回転数ＮＸに対する現在の回転数ＮＡの割合を、感光体３の消耗の度合いとして出力する。

図８においてグラフ９０５に示されるように、最も外側に第二層３２が位置する期間に感光体３の消耗の割合が予測されるときには、ＣＰＵ３０１は、感光体３の表面が第一層３１と第二層３２の境界に達した以降の得られたプロットを用いて線Ｌ１２を生成し、回転数ＮＸを予測する。そして、ＣＰＵ３０１は、図８において状況２として示されるように、回転数ＮＸに対する現在の回転数ＮＡの割合を、感光体３の消耗の度合いとして出力する。

［消失した層が消費されるまでの回転数として固定値を利用すること］
図９を参照して、第一層３１が消耗されたときの回転数として固定値が利用されるときの処理内容を説明する。図９は、第一層３１が消耗されるまでの回転数として利用される固定値を模式的に示す図である。図９は、線図９０１とグラフ９１０とを含む。グラフ９１０において、回転数ＮＦは、第一層３１の消失までの感光体３の回転数の設定値（固定値）である。回転数ＮＦを特定する情報は、たとえば、データ記憶部３７４に格納されている。

ＣＰＵ３０１は、回転数が回転数ＮＦに到達したか否かを判断する。ＣＰＵ３０１は、回転数がまだ回転数ＮＸに到達していなければ、図５のステップＳ１２０，ステップＳ１３０を参照して説明されたような態様で、感光体３の消耗の度合いを予測する。

ＣＰＵ３０１は、回転数が回転数ＮＦに到達していると判断すると、感光体３において第二層３２が最も外に位置すると決定する。ＣＰＵ３０１は、図９に示されるように、回転数が回転数ＮＦ以降に取得されたプロットを用いて、感光体３が交換されるべき膜厚ＴＸに対応する回転数ＮＸを予測する。当該予測のために、ＣＰＵ３０１は、たとえば、回転数ＮＦ以降に取得されたプロットを用いて、近似線（図９中の線Ｌ２１）を生成し、線Ｌ２１において膜厚ＴＸに対応する回転数を、回転数ＮＸとして特定する。

そして、ＣＰＵ３０１は、回転数ＮＸに対する現在の回転数の割合として、感光体３の消耗の度合いの予測値を算出する。図９に示された例では、回転数が回転数ＮＦを超えると、回転数ＮＦより回転数が少ないときのプロットを用いることなく、感光体３の消耗の度合いが予測される。

より具体的には、たとえば、回転数ＮＦが「５，０００」であれば、ＣＰＵ３０１は、現在の回転数が「５，０００」に到達しているか否かを判断する。ＣＰＵ３０１は、回転数「５，０００」に到達していれば、回転数「５，０００」以上の領域で取得された膜厚と回転数との関係を用いて、回転数ＮＸを特定する。たとえば、回転数ＮＸが「１０，０００」として特定された場合であって、現在の回転数が「７，０００」であれば、ＣＰＵ３０１は、感光体３の消耗の度合いを７０％（（７，０００／１０，０００）×１００％）として特定する。

［感光体の寿命が到来するまでに２以上の層が消失する場合］
図９の例では、感光体３の第一層３１が摩耗等により消失した後、第二層３２の一部が摩耗し、感光体３の膜厚が膜厚ＴＸになると、感光体３の寿命が到来したと判断される。つまり、感光体３の寿命が到来するまでに１つの層が消失する。

図１０は、感光体３の寿命が到来するまでに２つの層が消失する場合の、消耗の度合いの予測態様を説明するための図である。図１０には、感光体３の表面の複数の層を示す線画９３１と、膜厚と回転数との関係を示すグラフ９３２とが示されている。線画９３１に示されるように、この例では、感光体３の外側から、第一層３１、第二層３２Ａ、および、第三層３２Ｂが配置されている。たとえば、第一層３１および第二層３２Ａがいわゆる「コート層」である。第三層３２Ｂがいわゆる「電荷輸送層」である。

図１０の例において、膜厚ＴＸは、寿命が到来したと判断されるときの感光体３の膜厚を表す。すなわち、感光体３の膜厚が膜厚ＴＸとなると、感光体３の寿命が到来していると判断される。なお、膜厚が膜厚ＴＸのとき、感光体３では、第一層３１と第二層３２Ａは消失し、第三層３２Ｂが感光体３の最も外に位置している。

図１０の例において、感光体３において第三層３２Ｂが最も外に位置しているとき、第一層３１および第二層３２Ａの消失までの感光体３の回転数の設定値（回転数ＮＦ）が利用される。この例において、回転数ＮＦは、第一層３１の消失までの感光体３の回転数の設定値（ＮＦ（１））と、第二層３２Ａの消失までの感光体３の回転数の設定値（ＮＦ（２））との和である。

ＣＰＵ３０１は、感光体３の回転数が回転数ＮＦに到達すると、それ以降に取得された実測値における膜厚と回転数との関係に基づいて、回転数ＮＸを予測する。当該予測において、ＣＰＵ３０１は、たとえば、線Ｌ３１として示されるような、実測値に基づく一次近似線を用いる。

たとえば、感光体３が２，５００回転したときに第一層３１が消失し、さらに感光体３が３，０００回転したときに第二層３２Ａが消失すると設定されている場合、回転数ＮＦ（１）と回転数ＮＦ（２）は、それぞれ、「２，５００」と「３，０００」である。ＣＰＵ３０１は、回転数ＮＦとして、回転数ＮＦ（１）と回転数ＮＦ（２）の和、すなわち、「５，５００」を設定する。

ＣＰＵ３０１は、現在の回転数が「５，５００」に到達しているか否かを判断する。ＣＰＵ３０１は、回転数「５，５００」に到達していれば、回転数「５，５００」以上の領域で取得された膜厚と回転数との関係を用いて、回転数ＮＸを特定する。たとえば、回転数ＮＸが「１０，０００」として特定された場合であって、現在の回転数が「８，０００」であれば、ＣＰＵ３０１は、感光体３の消耗の度合いを８０％（（８，０００／１０，０００）×１００％）として特定する。

［開示の要約］
（１） 本開示において、画像形成装置２００は、電子写真方式で画像を形成する画像形成部（作像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを含む要素）を備える。画像形成部は、２以上の層（第一層３１、第二層３２、等）を積層された感光体３を含む。画像形成装置２００は、感光体３の消耗の度合いを予測するように構成された制御手段（ＣＰＵ３０１）をさらに備える。制御手段は、２以上の層のうち消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層が最も外に位置し始めたタイミング（たとえば、図７のグラフ９０５における、膜厚Ｔ１に対応する回転数Ｎ１）を特定し、特定されたタイミング以降の画像形成部の電気的特性（回転数Ｎ１以降のプロット）を用いて、感光体の消耗の度合いを予測するように構成されていてもよい。

本開示において、タイミングとして、時間的な位置が特定されてもよいし、図７において感光体の回転数の値として示されたように、画像形成装置２００の動作状態が特定されてもよい。

（２） 画像形成部は、感光体に電圧を印加するように構成された帯電部材（帯電ローラー４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）をさらに含んでもよい。上記された電気的特性は、帯電部材に所定の電圧を印加したときの電流値を含み、制御手段は、電流値（によって特定される膜厚）と感光体の回転数との一次関数の傾きに基づいて、感光体の消耗の度合いを予測するように構成されていてもよい。

（３） 制御手段は、特定されたタイミングより前の電気的特性を用いることなく、感光体の消耗の度合いを予測するように構成されていてもよい。

（４） 制御手段は、消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層よりも外に位置していた層に対して設定された固定値（図９の回転数ＮＦ）を用いることにより、タイミングを特定するように構成されていてもよい。

（５） 制御手段は、消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層よりも外に位置していた２以上の層のそれぞれに対して設定された固定値（図１０の回転数ＮＦ（１）および回転数ＮＦ（２））を用いることにより、タイミングを特定するように構成されていてもよい。

（６） ２以上の層は、第１の層（図１等の第一層３１）と、第１の層より内側に積層された第２の層（図１等の第二層３２）とを含んでもよい。制御手段は、第１の層が最も外にある期間に取得された、第１の数の時点での電気的特性（第１の数の電気的特性の計測値）を用いて、第２の層が最も外に位置し始めたタイミングを特定してもよい（膜厚Ｔ１に対応する回転数Ｎ１を求めること）。制御手段は、第２の層が最も外にある期間に取得された、第１の数より多い第２の数の時点での電気的特性（第２の数の電気的特性の計測値）を用いて、感光体の寿命満了時に対応するタイミングを予測するように構成されていてもよい。第２の数の点が第１の数の点より多いことは、たとえば、線Ｌ１１を求めるプロット数よりも線Ｌ１２を求めるプロット数の方が多いことに対応する。

（７） 制御手段は、予め定められた条件が満たされた場合に、感光体において最も外に位置する層が切り替わったタイミングを特定するように構成されていてもよい。

（８） 上記の条件は、感光体が画像形成に使用された時間の長さに関連していてもよい。すなわち、図９を参照して説明された例では、感光体３の回転数が回転数ＮＦを到達したことに応じて、感光体３において最も外に位置する層が第一層３１から第二層３２に切替わったと決定する。これに対する変形例として、ＣＰＵ３０１は、感光体３が画像形成に使用された時間、すなわち、感光体３が帯電ローラー４によって帯電された時間の長さが予め定められた時間に到達したことを条件として、感光体３において最も外に位置する層が第一層３１から第二層３２に切替わったと決定してもよい。

（９） 画像形成部は、感光体に電圧を印加するように構成された帯電部材（帯電ローラー４）をさらに含んでもよい。上記の条件は、帯電部材が所定の電圧を印加したときの電流値に基づいて算出された感光体の膜厚に関連する事項を含んでもよい。すなわち、ＣＰＵ３０１は、電流計１５の計測値に従って特定される膜厚が膜厚Ｔ１まで低下したことを条件として、感光体３において最も外に位置する層が第一層３１から第二層３２に切替わったと決定してもよい。

（１０） 画像形成部は、感光体に電圧を印加するように構成された帯電部材（帯電ローラー４）をさらに含んでもよい。上記の条件は、帯電部材が所定の電圧を印加したときの電流値に基づいて算出された感光体の膜厚と感光体の回転数とに基づいて推定される膜厚と回転数の関係（図１等の線Ｌ１１）に関連する事項を含んでもよい。

今回開示された各実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態および各変形例において説明された発明は、可能な限り、単独でも、組合わせても、実施することが意図される。

１ 中間転写ローラー、２，２Ｃ，２Ｋ，２Ｍ，２Ｙ 作像ユニット、３，３Ｃ，３Ｋ，３Ｍ，３Ｙ 感光体、４，４Ｃ，４Ｋ，４Ｍ，４Ｙ 帯電ローラー、５，５Ｃ，５Ｋ，５Ｍ，５Ｙ プリントヘッド部、６，６Ｃ，６Ｋ，６Ｍ，６Ｙ 現像器、７，７Ｃ，７Ｋ，７Ｍ，７Ｙ １次転写ローラー、３１ 第一層、３２，３２Ａ 第二層、３２Ｂ，３３ 第三層、２００ 画像形成装置、３０１ ＣＰＵ。

Claims (9)

1. 電子写真方式で画像を形成する画像形成部を備え、
   前記画像形成部は、２以上の層を積層された感光体と、当該感光体に電圧を印加するように構成された帯電部材とを含み、
   前記感光体の消耗の度合いを予測するように構成された制御手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記２以上の層のうち消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層が最も外に位置し始めたタイミングを特定し、
   前記特定されたタイミング以降の前記画像形成部の電気的特性を用いて、前記感光体の消耗の度合いを予測するように構成され、
   前記電気的特性は、前記帯電部材に所定の電圧を印加したときの電流値を含み、
   前記制御手段は、前記電流値と前記感光体の回転数との一次関数の傾きに基づいて、前記感光体の消耗の度合いを予測するように構成されている、画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記特定されたタイミングより前の前記電気的特性を用いることなく、前記感光体の消耗の度合いを予測するように構成されている、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 電子写真方式で画像を形成する画像形成部を備え、
   前記画像形成部は、２以上の層を積層された感光体を含み、
   前記感光体の消耗の度合いを予測するように構成された制御手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記２以上の層のうち消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層が最も外に位置し始めたタイミングを、消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層よりも外に位置していた層に対して設定された固定値を用いることにより特定し、
   前記特定されたタイミングより前の前記画像形成部の電気的特性を用いることなく、前記特定されたタイミング以降の前記画像形成部の電気的特性を用いて、前記感光体の消耗の度合いを予測するように構成されている、画像形成装置。
4. 前記制御手段は、消耗の度合いを予測する時点において最も外にある層よりも外に位置していた２以上の層のそれぞれに対して設定された固定値を用いることにより、前記タイミングを特定するように構成されている、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記２以上の層は、第１の層と、前記第１の層より内側に積層された第２の層とを含み、
   前記制御手段は、
   前記第１の層が最も外にある期間に取得された、第１の数の時点での前記電気的特性を用いて、前記第２の層が最も外に位置し始めたタイミングを特定し、
   前記第２の層が最も外にある期間に取得された、前記第１の数より多い第２の数の時点での前記電気的特性を用いて、前記感光体の寿命満了時に対応するタイミングを予測するように構成されている、請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、予め定められた条件が満たされた場合に、前記感光体において最も外に位置する層が切り替わったタイミングを特定するように構成されている、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。
7. 前記条件は、前記感光体が画像形成に使用された時間の長さに関連する、請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成部は、前記感光体に電圧を印加するように構成された帯電部材をさらに含み、
   前記条件は、前記帯電部材が所定の電圧を印加したときの電流値に基づいて算出された前記感光体の膜厚に関連する事項を含む、請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成部は、前記感光体に電圧を印加するように構成された帯電部材をさらに含み、
   前記条件は、前記帯電部材が所定の電圧を印加したときの電流値に基づいて算出された前記感光体の膜厚と前記感光体の回転数とに基づいて推定される膜厚と回転数の関係に関連する事項を含む、請求項６に記載の画像形成装置。

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