特許 7087659 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-13

(45)【発行日】2022-06-21

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/00 20060101AFI20220614BHJP

   G03G 15/02 20060101ALI20220614BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20220614BHJP

【ＦＩ】

G03G21/00 512

G03G15/02 102

G03G15/00 659

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018094340

(22)【出願日】2018-05-16

(65)【公開番号】P2019200290

(43)【公開日】2019-11-21

【審査請求日】2021-04-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小田切 和喜

【審査官】市川 勝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－２０５８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６４６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６４６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１８０４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３９２７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３４７５４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｇ０３Ｇ １５／０２

Ｇ０３Ｇ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

転写体と、
像担持体と、
帯電電圧に基づいて、前記像担持体を帯電する帯電部と、
前記像担持体が帯電されるときに出力される帯電電流を検知する帯電電流検知部と、
前記像担持体を露光する露光部と、
転写電圧が印加されることにより、前記転写体にトナー像を転写する転写部と、
前記転写電圧が印加されることにより出力される転写電流を検知する転写電流検知部と、
前記転写電圧を複数段階、変更して、該複数段階それぞれにおける前記転写電流と前記帯電電流とに基づいて、前記転写電流と前記帯電電流との特性を取得する特性取得部と、
前記特性において変化している２つの変化特性である第１変化特性および第２変化特性を、前記帯電電圧を第１帯電電圧としたときと、前記帯電電圧を第２帯電電圧としたときとのそれぞれにおいて取得する変化特性取得部と、
前記第１帯電電圧と、前記第２帯電電圧と、前記帯電電圧を前記第１帯電電圧としたときの前記第１変化特性での前記帯電電流と、前記帯電電圧を前記第１帯電電圧としたときの前記第２変化特性での前記帯電電流と、前記帯電電圧を前記第２帯電電圧としたときの前記第１変化特性での前記帯電電流と、前記帯電電圧を前記第２帯電電圧としたときの前記第２変化特性での前記帯電電流とに基づいて、前記露光部による露光後の露光後電位を算出する算出部と、
前記露光後電位に基づいて前記像担持体の寿命に関する判断を実行する判断部とを有する、画像形成装置。

【請求項2】

前記第１変化特性は、前記転写電流に対する前記帯電電流の割合の変化量が第１値である特性であり、
前記第２変化特性は、前記転写電流に対する前記帯電電流の割合の変化量が前記第１値よりも小さい第２値である特性である、請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記判断部は、
前記露光後電位が閾値電圧以上であるか否かを判断し、
前記露光後電位が閾値電圧以上であると判断したときに、前記露光部の露光強度を変化させる変化処理を実行すると共に、該変化された露光強度で前記算出部は前記露光後電位を再び算出し、
前記再び算出された前記露光後電位が前記閾値電圧未満となるまで、前記変化処理、および前記算出部が前記露光後電位を再び算出する処理が繰り替えされる、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記判断部は、前記変化処理により、前記露光強度が最大露光強度となったときにおいて、前記再び算出された前記露光後電位が前記閾値電圧よりも大きいと判断されたときには、前記像担持体の寿命が到来したと判断する、請求項３に記載の画像形成装置。

【請求項5】

用紙に画像を形成する画像形成部をさらに備え、
前記露光部は、前記再び算出された前記露光後電位が前記閾値電圧未満であると前記判断部により判断されたときには、該判断されたときの露光強度で、前記画像形成部が用紙に画像を形成するために、前記像担持体を露光する、請求項３または請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記判断部は、前記算出部により算出された前記露光後電位と、該露光後電位が算出されたときの前記画像形成装置の使用量と、該露光後電位よりも前に算出された以前露光後電位と、該以前露光後電位が算出されたときの前記画像形成装置の使用量とに基づいて、前記像担持体の第１許容稼動量を取得する、請求項１～請求項５いずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記判断部は、
前記像担持体の膜厚から、前記像担持体の第２許容稼動量を取得し、
前記第１許容稼動量と前記第２許容稼動量とのうち小さい量を前記像担持体の許容稼動量と判断する、請求項６に記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記帯電部により前記像担持体が帯電される前に、該像担持体を除電する除電部をさらに有する、請求項１～請求項７いずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項9】

前記除電部は、前記露光部と同一の処理を実行する、請求項８に記載の画像形成装置。

【請求項10】

前記露光部が、前記帯電部により前記像担持体が帯電される前に、前記像担持体を除電する、請求項１～請求項７いずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、感光体を用いた画像形成装置において、該感光体の寿命を予測する技術が提案されている。たとえば、特許文献１記載の画像形成装置では、露光部が感光体に対して露光することなどにより、用紙に対して画像を形成する。該画像形成装置では、電位測定装置が、感光体に対して露光された後の露光後電位を測定する。該画像形成装置は、該露光後電位に基づいて、感光体の寿命を測定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１３９６１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このように、特許文献１記載の画像形成装置では、電位測定装置を用いる。しかしながら、電位測定装置は高価であるという問題があった。

【0005】

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、低コストで感光体の寿命に関する判断を実行する画像形成装置に関する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のある局面に従うと、転写体と、像担持体と、帯電電圧に基づいて、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体が帯電されるときに出力される帯電電流を検知する帯電電流検知部と、像担持体を露光する露光部と、転写電圧が印加されることにより、転写体にトナー像を転写する転写部と、転写電圧が印加されることにより出力される転写電流を検知する転写電流検知部と、転写電圧を複数段階、変更して、該複数段階それぞれにおける転写電流と帯電電流とに基づいて、転写電流と帯電電流との特性を取得する特性取得部と、特性において変化している２つの変化特性である第１変化特性および第２変化特性を、帯電電圧を第１帯電電圧としたときと、帯電電圧を第２帯電電圧としたときとのそれぞれにおいて取得する変化特性取得部と、第１帯電電圧と、第２帯電電圧と、帯電電圧を第１帯電電圧としたときの第１変化特性での帯電電流と、帯電電圧を第１帯電電圧としたときの第２変化特性での帯電電流と、帯電電圧を第２帯電電圧としたときの第１変化特性での帯電電流と、帯電電圧を第２帯電電圧としたときの第２変化特性での帯電電流とに基づいて、露光部による露光後の露光後電位を算出する算出部と、露光後電位に基づいて像担持体の寿命に関する判断を実行する判断部とを有する、画像形成装置が提供される。

【0007】

好ましくは、第１変化特性は、転写電流に対する帯電電流の割合の変化量が第１値である特性であり、第２変化特性は、転写電流に対する帯電電流の割合の変化量が第１値よりも小さい第２値である特性である。

【0008】

好ましくは、判断部は、露光後電位が閾値電圧以上であるか否かを判断し、露光後電位が閾値電圧以上であると判断したときに、露光部の露光強度を変化させる変化処理を実行すると共に、該変化された露光強度で算出部は露光後電位を再び算出し、再び算出された露光後電位が閾値電圧未満となるまで、変化処理、および算出部が露光後電位を再び算出する処理が繰り替えされる。

【0009】

好ましくは、判断部は、変化処理により、露光強度が最大露光強度となったときにおいて、再び算出された露光後電位が閾値電圧よりも大きいと判断されたときには、像担持体の寿命が到来したと判断する。

【0010】

好ましくは、用紙に画像を形成する画像形成部をさらに備え、露光部は、再び算出された露光後電位が閾値電圧未満であると判断部により判断されたときには、該判断されたときの露光強度で、画像形成部が用紙に画像を形成するために、像担持体を露光する。

【0011】

好ましくは、判断部は、算出部により算出された露光後電位と、該露光後電位が算出されたときの画像形成装置の使用量と、該露光後電位よりも前に算出された以前露光後電位と、該以前露光後電位が算出されたときの画像形成装置の使用量とに基づいて、像担持体の第１許容稼動量を取得する。

【0012】

好ましくは、判断部は、像担持体の膜厚から、像担持体の第２許容稼動量を取得し、第１許容稼動量と第２許容稼動量とのうち小さい量を像担持体の許容稼動量と判断する。

【0013】

好ましくは、帯電部により像担持体が帯電される前に、該像担持体を除電する除電部をさらに有する。

【0014】

好ましくは、除電部は、露光部と同一の処理を実行する。
好ましくは、露光部が、帯電部により像担持体が帯電される前に、像担持体を除電する。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、低コストで感光体の寿命に関する判断を実行する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】画像形成装置の全体構成を示す図である。

【図2】画像形成装置のハードウェア構成を示す図である。

【図3】本実施形態の制御部の機能構成例を示す図である。

【図4】本実施形態の画像形成ユニットを示す図である。

【図5】本実施形態の感光体の表面電位の推移を示す図である。

【図6】本実施形態の画像形成ユニットの周辺を示す図である。

【図7】本実施形態の露光後電位の３種類の振舞を示す図である。

【図8】第１変化点および第２変化点を示す図である。

【図9】帯電電流と転写電流との関係を示す図である。

【図10】帯電電流と帯電電圧との関係を示す図である。

【図11】露光強度と露光後電位との関係を示す図である。

【図12】露光後電位と感光体の稼動量との関係を示す図である。

【図13】寿命検出モードのフローチャートである。

【図14】変形例の画像形成ユニットを示す図である。

【図15】変形例の感光体の表面電位の推移を示す図である。

【図16】感光体の断面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明に基づいた実施の形態における画像形成装置について、以下、図を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。また、各実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。

【0018】

図１を参照して、本実施の形態における画像形成装置１００の概略構成について説明する。図１は、画像形成装置１００の内部構成を示す図である。

【0019】

図１には、カラープリンターとしての画像形成装置１００が示されている。以下では、カラープリンターとしての画像形成装置１００について説明するが、画像形成装置１００は、カラープリンターに限定されない。たとえば、画像形成装置１００は、モノクロプリンターであってもよいし、モノクロプリンター、カラープリンターおよびＦＡＸの複合機（ＭＦＰ：Multi-Functional Peripheral）であってもよい。

【0020】

画像形成装置１００は、形成部としての画像形成ユニット１Ａ～１Ｄと、中間転写ベルト１１（中間転写体）と、一次転写ローラー１２（転写部）と、二次転写ローラー１３と、クリーニング部１５と、排紙トレー１６と、カセット１７と、制御部１８と、露光制御部１９と、定着部としての定着器３０と、排紙ローラー３６と、反転搬送経路３８などを含む。

【0021】

画像形成ユニット１Ａは、イエロー（Ｙ）のトナー画像を形成する。画像形成ユニット１Ｂは、マゼンタ（Ｍ）のトナー画像を形成する。画像形成ユニット１Ｃは、シアン（Ｃ）のトナー画像を形成する。画像形成ユニット１Ｄは、ブラック（ＢＫ）のトナー画像を形成する。

【0022】

中間転写ベルト１１は、無端状のベルトであり、複数の支持ローラーのうち少なくとも一つの駆動ローラーが回転することにより、矢印２１の方向に周回駆動する。画像形成ユニット１Ａ～１Ｄは、それぞれ、中間転写ベルト１１の駆動方向に沿って順に配置されている。

【0023】

画像形成ユニット１Ａ～１Ｄは、それぞれ、感光体２と、帯電部３と、現像部４と、感光体クリーニング部５と、露光部９と、除電部８０を備える。感光体２は、トナー画像を担持する像担持体である。一例として、感光体２には、その表面に感光層が形成された感光体ドラムが用いられる。感光体２は、中間転写ベルト１１の駆動方向に対応する方向に回転する。

【0024】

帯電部３は、感光体２の表面を一様に、負極性（たとえば、－５００Ｖ）で帯電する。帯電部３は、たとえば、導電性ゴムローラであり、感光体２に接触配置される。また、感光体２の回転駆動に従って、帯電部３は回転する。帯電部３は、電源２０８により電圧（以下、帯電バイアスまたは帯電電圧ともいう。）が印加される。電源２０８は所定の電圧に定電圧制御された直流電圧を出力する。たとえば、帯電部３には、直流電源で－１０５０Ｖが印加される。感光体２は、帯電部３により－５００Ｖに一様に帯電される。つまり、帯電部３は、帯電電圧に基づいて、感光体２を帯電する。画像形成装置は、該帯電部３に直流電圧に交流を重畳する構成を備えるようにしてもよい。また、帯電部３は、スコロトロン帯電器としてもよい。

【0025】

また、露光部９は、露光制御部１９からの制御信号に応じて感光体２にレーザー光を照射し、指定された画像パターンに従って感光体２の表面を露光する。感光体２のうち、露光された部分の表面電位は、たとえば、－１００Ｖに低下される。また、感光体２のうち、露光されない部分の表面電位は帯電電位に維持される。この露光により、感光体２上に各色（ＹＭＣＫ）の静電潜像が形成される。

【0026】

現像部４は、感光体２上に形成された静電潜像をトナー画像として現像する。一例として、現像部４は、トナーおよびキャリアからなる二成分系の現像剤を用いて静電潜像を現像する。キャリアは、たとえば、鉄粉である。トナーは各色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）がある。現像部４内で、また、現像部４は現像ローラー４Ａを有する。現像ローラー４Ａには、たとえば、現像バイアスが印加される。この現像バイアスは、Ｖｂ＝－４００Ｖに対して、「Ｖｐｐ＝１．４ｋｖで５ｋｈｚの矩形波」が重畳されたバイアスである。トナーおよびキャリアの摩擦帯電により、トナーおよびキャリアは互いに逆極性の電気（たとえば、静電気）を帯びる。本実施形態では、トナーは－極性であり、キャリアは＋極性であるとする。つまり、このかく拌により、トナーは帯電する。なお、変形例として、トナーは＋極性であり、キャリアは－極性としてもよい。

【0027】

感光体２において、露光されることにより表面電位が低下した低下部分にはトナーが供給される一方、該低下部分以外の部分（表面電位が低下していない部分）には、トナーが供給されない。これにより、感光体２上に各色のトナー像が形成される。

【0028】

感光体２上に形成されたトナー像は、一次転写ローラー１２により押圧された中間転写ベルト１１に接触する。一次転写ローラー１２は、たとえば、半導電性のゴムローラおよび金属ローラのいずれかである。一次転写ローラー１２には、トナーと逆極性（つまり、正極性）の転写バイアスが印加される。該転写バイアスにより転写電界が形成される。この転写電界により、接触されたトナー像は、中間転写ベルト１１に転写される。この転写バイアスは正極性である一方、帯電バイアスは負極性であることから、転写バイアスと帯電バイアスとは逆極性である。第１色～第４色それぞれのトナー像（ＹＭＣＫそれぞれのトナー像）が、重なり合うように中間転写ベルト１１上に同期して転写される制御を、画像形成装置は実行する。このように、一次転写ローラー１２に転写電圧が印加されることにより、トナー像を中間転写ベルト１１に転写する。

【0029】

カセット１７は、画像形成装置１００の下部に設けられている。カセット１７には、紙等の用紙１４がセットされる。用紙１４は、カセット１７から１枚ずつ二次転写ローラー１３に送られる。用紙１４の送り出しおよび搬送のタイミングと、中間転写ベルト１１上のトナー画像（各色が重畳されたトナー画像）の位置とを同期させることで、用紙１４の適切な位置にトナー画像が転写される。その後、用紙１４は、定着器３０に送られる。

【0030】

定着器３０は、用紙１４に転写されているトナー画像（未定着のトナー画像）を熱で溶融し、用紙１４にトナー画像を定着させる。定着器３０は、加熱装置としての加熱ヒーター３２ｈによって加熱される加熱部材としての定着ローラー３２と、定着ローラー３２とともに表面上に未定着画像が形成された用紙１４を挟み込み、定着ローラー３２との間を通過させながら用紙１４上に未定着画像を定着させる加圧部材としての加圧ローラー３１と、定着温度検知部３３とを備える。定着温度検知部３３による検知結果に基づいて制御部１８により定着温度制御が行われる。

【0031】

また、画像形成装置１００は、操作部５０からユーザの入力を受付けることができる。該ジョブは、たとえば、片面印刷ジョブ（片面印刷させるジョブ）、両面印刷ジョブ（両面印刷させるジョブ）、スキャンジョブ（スキャンさせるジョブ）などを含む。

【0032】

ユーザにより、片面印刷ジョブが入力された場合には、定着器３０による定着処理の後に、用紙１４は、排紙ローラー３６により、排紙トレー１６に排紙される。ユーザにより、両面印刷ジョブが入力された場合には、用紙１４は、定着器３０による定着処理の後に、排紙ローラー３６の逆回転により、反転搬送経路３８に送られる。その後、用紙の裏面（２面目）にトナー画像が転写されるように、該用紙は、二次転写ローラー１３に送られる。該二次転写ローラー１３は、用紙１４の裏面の適切な位置にトナー画像を転写する。その後、定着器３０に再び送られて、定着器３０は、該用紙の裏面にトナー画像を定着させる。このように、ユーザにより両面印刷ジョブが入力されると、両面に印刷することができる。

【0033】

クリーニング部１５は、クリーニングブレードを備える。クリーニングブレードは、中間転写ベルト１１に圧接され、トナー画像の転写後に中間転写ベルト１１上に残留するトナー粒子を回収する。このトナー粒子は、搬送スクリュー（図示しない）で搬送され、廃トナー容器（図示しない）に回収される。

【0034】

制御部１８は、画像形成装置１００の画像形成プロセスを制御する。制御部１８は、画像形成ユニット１Ａ～１Ｄ、二次転写ローラー１３、定着器３０（加熱ヒーター３２ｈの温度制御、加圧ローラー３１の回転速度等）、露光制御部１９等を制御する。

【0035】

また、定着器３０の下流には、冷却器５５が設けられている。冷却器５５は、冷却ローラー５２（冷却部）と、対向ローラー５１（対向部）とを含む。冷却器５５は、制御部１８により制御される。対向ローラー５１は、冷却ローラー５２と対向し、かつ対向ローラー５１と冷却ローラー５２とで用紙を挟持する。

【0036】

このように、かつ対向ローラー５１と冷却ローラー５２とで用紙を挟持して、該用紙を冷却することから、安定して該用紙を冷却することができる。

【0037】

また、中間転写ベルト１１の材料は、ポリカーボネートやＰＴＦＥ、あるいはポリイミドを主原料としてカーボンを分散させた半導電性である。

【0038】

［ハードウェア構成］
図２は、画像形成装置１００のハードウェア構成を示した図である。図２を参照して、画像形成装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、データを不揮発的に格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、データを揮発的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、フラッシュメモリ１０４と、タッチスクリーン１０５と、スピーカー１０６と、通信ＩＦ１０８とを備える。

【0039】

タッチスクリーン１０５は、表示装置としてのディスプレイ１０５１と、入力装置としてのタッチパネル１０５２とにより構成される。具体的には、タッチスクリーン１０５は、ディスプレイ１０５１（たとえば液晶ディスプレイ）上にタッチパネル１０５２を位置決めした上で固定することにより実現される。なお、タッチスクリーンは、タッチパネルディスプレイ、タッチパネル付きディスプレイ、あるいはタッチパネルモニタとも称される。なお、タッチスクリーン１０５においては、タッチ位置の検出方法として、たとえば抵抗膜方式または静電容量方式を用いることができる。ユーザによるタッチスクリーン１０５への操作によりジョブが入力される。

【0040】

フラッシュメモリ１０４は、不揮発性の半導体メモリである。フラッシュメモリ１０４は、ＣＰＵ１０１が実行するオペレーティングシステムおよび各種のプログラム、各種のコンテンツおよびデータを格納している。また、フラッシュメモリ１０４は、画像形成装置１００が生成したデータ、画像形成装置１００の外部装置から取得したデータ等の各種データを揮発的に格納する。

【0041】

スピーカー１０６は、ＣＰＵ１０１からの指令に応じて音を発生させる。ＣＰＵ１０１は、タッチパネル１０５２からの出力に基づいて入力位置を特定し、当該特定した入力位置に基づいた画面表示を行なう。

【0042】

また、通信ＩＦ１０８は、他の外部機器（たとえば、ＰＣ）とネットワークを通じて接続されている。該他の外部機器からユーザによりジョブが入力されたときには、画像形成装置１００は、通信ＩＦ１０８を経由して該ジョブを取得する。

【0043】

画像形成装置１００における処理は、各ハードウェアおよびＣＰＵ１０１により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、フラッシュメモリ１０４に予め記憶されている場合がある。同図に示される画像形成装置１００を構成する各構成要素は、一般的なものである。したがって、本発明の本質的な部分は、フラッシュメモリ１０４、メモリカードその他の記憶媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。なお、画像形成装置１００の各ハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。

【0044】

なお、記憶媒体としては、ＤＶＤ-ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Magnetic OptiＤａl Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc））、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。また、記録媒体は、当該プログラム等をコンピュータが読取可能な一時的でない媒体である。

【0045】

ここでいうプログラムとは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。

【0046】

［感光体２の寿命の算出について］
近年、電子写真装置の長寿命のニーズが高まっており、感光体も合わせて長寿命化する必要がある。感光体は清掃部材により研磨されるため、感光体の膜厚が感光体の寿命律速になる。感光体の寿命を長くするために、感光体表層にＵＶや電子線を照射し、高硬度化した感光体が提案されている。

【0047】

しかし、高硬度感光体の清掃部材による研磨の影響が小さい。したがって、寿命律速は膜厚でなくなる。このため、高硬度感光体が採用された画像形成装置では、従来の感光体膜厚減少に伴う帯電電流の変化による寿命予測や故障検知は利用できない。

【0048】

本実施形態の画像形成装置１００は、電位測定装置を用いずに、露光後電位を算出する。該画像形成装置１００は、該露光後電位に基づいて感光体２の寿命を算出する。また、本実施形態の画像形成装置１００では、画像形成モードと、寿命検出モードとを含む複数のモードのいずれかに制御する。画像形成モードとは、ユーザーの操作に応じて、用紙に対して画像を形成するモードである。寿命検出モードとは、「感光体２の寿命が到来したか否か」、および「感光体２の許容稼動量」のいずれかを求めるモードである。感光体２の許容稼動量とは、感光体２の寿命が到達したと判断されるまでの該感光体２の稼動量である。画像形成装置１００は、たとえば、操作部５０からの操作に応じてモードを切り替える。

【0049】

図３は、本実施形態の制御部１８の機能構成例を示す図である。図４は、画像形成ユニットを示したものである。図５は、時間経過に応じた、感光体２の表面電位の推移を示したものである。図６は、感光体２と、画像形成装置１００が有する構成部の一部とを示したものである。図５～図８を用いて、寿命検出モードでの処理を説明する。

【0050】

また、図５の時間Ｔについては、除電部８０による除電処理が、タイミングＴ０として開始されるように記載されている。時間ｔ１は、タイミングＴ０において、除電部８０と対向している対向箇所が、除電部８０と対向している位置から帯電部３のニップ部に到達するときまでの時間を示す。ニップ部とは、帯電部３と感光体２とは接触している部位である。時間ｔ２は、対向箇所が、帯電部３のニップ部から露光部９に到達するまでの時間を示す。時間ｔ３は、対向箇所が、露光部９から一次転写ローラー１２のニップ部に到達するまでの時間を示す。時間ｔ４は、対向箇所が、一次転写ローラー１２のニップ部から除電部８０に到達するまでの時間を示す。このように、感光体２が１回転するのに要する時間は、ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４となる。

【0051】

まず、タイミングＴ０において、ステップ（１）として、寿命検出モードへの制御に当り、除電部８０は、感光体２を除電（リフレッシュ）する。この除電により、直前の印刷による感光体２への影響を除外できる。

【0052】

タイミングＴ０から時間ｔ１経過したタイミングをタイミングＴ１とする。タイミングＴ１において、ステップ（２）として、制御部１８の制御の元、電源２０８は、帯電部３に帯電電圧Ｖｃを印加する。該印加された感光体２の表面電位をＶｏ（図５参照）とする。

【0053】

タイミングＴ１から時間ｔ２＋ｔ３経過したタイミングをタイミングＴ２とする。タイミングＴ２において、ステップ（３）として、制御部１８の制御の元、電源２０８は、一次転写ローラー１２に対して、転写バイアス（転写電圧）を印加する。本実施形態では、転写バイアスは正のバイアスである。また、一次転写ローラー１２から感光体２に対して電流が注入される。このため、感光体２の表面電位がＶｔまで低下する。また、転写バイアスが印加されたときに、一次転写ローラー１２を流れる電流を「転写電流Ｉｔｒ」とする。また、転写電流検知部２０６は、この転写電流Ｉｔｒを検知する。制御部１８の転写電流取得部１８２は、該検知された転写電流Ｉｔｒを取得する。転写電流Ｉｔｒは、転写電圧が印加された一次転写ローラー１２のニップ部を通過したときの電流である。

【0054】

また、転写電流取得部１８２が転写電流Ｉｔｒを取得したときには、ステップ（４）として、制御部１８は、電源２０８による帯電電圧の印加および転写電圧の印加を停止させる。帯電電圧の印加を停止させる理由は、転写電流Ｉｔｒの測定後の感光体２の表面電位を維持したまま露光部９まで移動させる必要があるからである。転写電圧の印加を停止させる理由は、後述するように、露光部９から露光後の感光体２の表面電位を維持したまま帯電部３まで移動させる必要があるからである。

【0055】

タイミングＴ２から時間ｔ４＋ｔ１＋ｔ２経過したタイミングをタイミングＴ３とする。タイミングＴ３において、ステップ（５）として、露光部９は、作像（通常の画像形成処理）で使用している露光強度で感光体２を露光する。

【0056】

ここで、タイミングＴ２で一次転写ローラー１２から注入された転写電流Ｉｔｒの値によって、露光後電位の値（振舞）が異なる。後述するように、本実施形態では、５００Ｖから２０００Ｖまで１００Ｖ刻みで段階的に転写電圧を異ならせることにより、転写電流Ｉｔｒも異なる。画像形成装置１００が、転写電流Ｉｔｒを異ならせることにより、露光後電位の値も異なる。

【0057】

本実施形態では、露光後電位Ｖｅの振舞は、３つ存在するとする。図７（Ａ）は、露光後電位Ｖｅが、第１の値（第１の振舞）である場合を示し、図７（Ｂ）は、露光後電位Ｖｅが、第２の値（第２の振舞）である場合を示し、図７（Ｃ）は、露光後電位Ｖｅが、第３の値（第３の振舞）である場合を示す。また、電位Ｖｉとは、設計上（理論上）の露光後電位であり、定数である。一方、露光後電位Ｖｅは、実際の露光後の電位であり、転写電流Ｉｔｒ（転写バイアス）の値に応じて変化する変数である。図７（Ａ）～図７（Ｃ）それぞれにおいて、実線が実際の感光体２の表面電位を示す。また、破線は、露光後電位Ｖｉを示す。なお、図５は、図７（Ａ）を一例としたものである。また、後述するように、転写バイアスを段階的に変化させる。この転写バイアスの変化に伴って、転写電流Ｉｔｒも変化する。たとえば、転写バイアスが大きくなると、転写電流Ｉｔｒも大きくなる。

【0058】

露光後電位Ｖｅが第１の値となる場合というのは、転写電流Ｉｔｒが小さい場合、たとえば図７（Ａ）に示すように、｜Ｖｔ｜＞｜Ｖｉ｜であり、かつＶｔ＜０となる場合である。この場合には、たとえば、感光体２の表面電位は、露光により、Ｖｉまで低下する。つまり、Ｖｅ＝Ｖｉとなる。

【0059】

また、露光後電位Ｖｅが第２の値となる場合というのは、転写電流Ｉｔｒが大きい場合、たとえば図７（Ｂ）に示すように、｜Ｖｉ｜＞｜Ｖｔ｜であり、かつＶｔ＜０となる場合である。この場合には、感光体２が露光されても感光体２の表面電位は露光後電位以下にならず、変化しない。つまり、Ｖｅ＝Ｖｔとなる。

【0060】

また、露光後電位Ｖｅが第３の値となる場合というのは、図７（Ｂ）の場合よりも、転写電流Ｉｔｒがさらに大きい場合、たとえば図７（Ｃ）に示すように、Ｖｔ＞０＞Ｖｉとなる場合である。この場合には、感光体２が露光されても感光体２の表面電位は露光後電位以下にならず、変化しない。つまり、Ｖｅ＝Ｖｔとなる。

【0061】

次に、タイミングＴ４の処理について説明する。タイミングＴ４は、タイミングＴ３から時間ｔ３＋ｔ４＋ｔ１が経過したタイミングである。このタイミングＴ４では、ステップ（６）として、帯電部３は、転写および露光により低下した感光体２表面電位を初期の電位（Ｖｏ）に戻すために再度、帯電を行う。

【0062】

また、前述のように、露光後電位Ｖｅは、図７（Ａ）～図７（Ｃ）それぞれに示すように、第１の値～第３の値（第１の振舞～第３の振舞）のいずれかとなる。

【0063】

以下では、帯電部３が、感光体２を再帯電する際に、該帯電部３に流れる電流量を帯電電流Ｉｃとする。つまり、帯電電流Ｉｃは、感光体２に帯電されるときに出力される電流である。露光後電位Ｖｅが、図７（Ａ）となる場合には、Ｖｅ＝Ｖｉとなる。感光体２の表面電位を、ＶｉからＶｏに戻すために必要な電流量が、Ｉｃとなる。また、｜Ｖｔ｜＞｜Ｖｉ｜を満たす場合、タイミングＴ２において、電源２０８が如何なる転写バイアスを印可しても（転写電流が如何なる電流値であっても）、最終的にはＶｅ＝Ｖｉとなる。したがって、図７（Ａ）となる場合には、タイミングＴ４において、帯電部３に流れる帯電電流Ｉｃは、一定となる。

【0064】

露光後電位Ｖｅが、図７（Ｂ）となる場合には、Ｖｅ＝Ｖｔとなる。感光体２の表面電位を、ＶｔからＶｏに戻すために必要な電流量が、Ｉｃとなる。また、｜Ｖｉ｜＞｜Ｖｔ｜を満たす場合、転写電流Ｉｔｒが大きいほど、｜Ｖｔ｜は０に近づくため、Ｉｃは大きくなる。つまり、ＩｔｒとＩｃは線形の関係（たとえば、比例の関係）になる。たとえば、ＩｔｒをＸ軸とし、ＩｃをＹ軸とした一次関数をグラフで示した場合には、傾きαを有することとなる。

【0065】

露光後電位Ｖｅが、図７（Ｃ）となる場合には、Ｖｅ＝Ｖｔとなる。感光体２の表面電位を、ＶｔからＶｏに戻すために必要な電流量が、Ｉｃとなる。また、Ｖｔ＞０＞Ｖｉを満たす場合、転写電流Ｉｔｒが大きいほどＶｔは大きくなる。したがって、ＩｔｒとＩｃは線形の関係（たとえば、比例の関係）になる。また、たとえば、ＩｔｒをＸ軸とし、ＩｃをＹ軸とした一次関数をグラフで示した場合には、傾きβを有することとなる。

【0066】

ところで、転写電流が多大な場合には、転写電流により注入されたホールは、感光体２のＣＴＬ(電荷輸送層)の内部に侵入する。このため、感光体２の表面は転写電流Ｉｔｒの注入分ほど正に大きく帯電しない。したがって、Ｖｔから０にするために必要な電流量は０から－Ｖｔにする電流量に比べ、少なくなる。よって、図７（Ｃ）での特性では、図７（Ｂ）での特性と比較して、傾きが小さくなる。つまり、傾きα＞傾きβとなる。

【0067】

また、図７（Ａ）～図７（Ｃ）のうちいずれとなった場合であっても、帯電電流検知部２０２は、帯電電流Ｉｃを測定する。帯電電流取得部１８４は、該測定された帯電電流Ｉｃを取得する。

【0068】

また、制御部１８による電源２０８への制御に基づいて、制御部１８は、転写バイアスを段階的に変更させる。本実施形態では、制御部１８は、たとえば、転写バイアスを５００Ｖから２０００Ｖまで１００Ｖ刻みで段階的に変化させる。つまり、本実施形態では、転写バイアスの段階数は、「１６段階」である。また、たとえば、帯電電圧Ｖｃ＝－８００Ｖとし、露光部９による露光強度１．８ｍＪ／ｍ^２とする。

【0069】

また、１６段階で変化された転写バイアスそれぞれでの転写電流Ｉｔｒ（転写電流取得部１８２により取得された電流）は、所定領域（たとえば、ＲＡＭ１０３）に記憶される。以下では、これらの転写電流を「１６個の転写電流Ｉｔｒ」という。

【0070】

また、段階的に変化された転写バイアスそれぞれでの帯電電流Ｉｃ（帯電電流取得部１８４により取得された電流）は、所定領域（たとえば、ＲＡＭ１０３）に記憶される。以下では、これらの帯電電流を「１６個の帯電電流Ｉｃ」という。

【0071】

特性取得部１８６は、該所定領域に記憶された「１６個の帯電電流Ｉｃ」と、「１６個の帯電電流Ｉｃ」とに基づいて、帯電電流と転写電流との特性を取得する。つまり、特性取得部１８６は、転写電圧が複数段階、変更されて、該複数段階それぞれにおける転写電流と帯電電流とに基づいて、該特性を取得する。

【0072】

図８は、該特性を図示したものである。図８において、Ｘ軸（横軸）が、転写電流Ｉｔｒを示し、Ｙ軸（縦軸）が、帯電電流Ｉｃを示す。図８のグラフは、１６個の転写電流および１６個の帯電電流に基づいたグラフである。図８のグラフは、線状で形成されているが、実際は、１６個のプロット（点）が結ばれることにより、該図８のグラフは形成される。

【0073】

また、前述したように、露光後電位Ｖｅは、第１の振舞～第３の振舞のうちのいずれかの振舞となる。また、前述したように、第１の振舞の場合には、転写電流Ｉｔｒの値に関わらず、帯電電流Ｉｃは一定となる。また、第２の振舞の場合には、帯電電流Ｉｃと転写電流Ｉｔｒは線形の関係（たとえば、比例の関係）になる。また、第３の振舞の場合には、帯電電流Ｉｃと転写電流Ｉｔｒは線形の関係（たとえば、比例の関係）になり、第２の振舞と比較して、傾きが小さくなる。図８では、第１の振舞～第３の振舞それぞれにおける帯電電流Ｉｃと転写電流Ｉｔｒとの関係が反映されたグラフとなる。

【0074】

変化特性取得部１８８は、Ｉｔｒ－Ｉｃ特性（図８のグラフ）から各測定点(Ｉｔｒ、Ｉｃ)における傾きの変化量を求める。算出した各測定点（Ｉｔｒ、Ｉｃ）における傾きの変化量が第１範囲に属するときには、該測定点を第１変化点とする。αは、第１範囲に属するとする。また、第１変化点は、転写電流に対する帯電電流の割合の変化量が第１値（たとえば、α）である点としてもよい。また、算出した各測定点（Ｉｔｒ、Ｉｃ）における傾きの変化量が第２範囲に属するときには、該測定点を第２変化点とする。α－βは、第２範囲に属するとする。また、第２変化点は、転写電流に対する帯電電流の割合の変化量が第２値（たとえば、α－β）である点であるとしてもよい。また、第２値は、第１値よりも小さい値である。

【0075】

図８の例では、露光後電位Ｖｅが第１振舞である場合の傾きは、「０」であり、露光後電位Ｖｅが第２振舞である場合の傾きは、「α」となる。αは、第１範囲に属する。したがって、傾きが、「０」から、「α」に変化した点が第１変化点となる。また、露光後電位Ｖｅが第２振舞である場合の傾きは、「α」となり、露光後電位Ｖｅが第３振舞である場合の傾きは、「α－β」となる。α－βは、第２範囲に属する。したがって、傾きが、「α」から、「α－β」に変化した点が第２変化点となる。

【0076】

また、傾きが、最小値（図８の例では、０）から最大値（図８の例では、α）となった点を第１変化点としてもよい。また、傾きが、最大値（図８の例では、α）から２番目に大きな値（図８の例では、β）となった点を第２変化点としてもよい。

【0077】

また、図８の例では、転写電流と帯電電流との特性を用いるとして説明した。しかし、変形例として、転写バイアスと帯電電流との特性を用いるようにしてもよい。

【0078】

このように、再帯電の帯電電圧Ｖｃ＝－８００である場合に、変化特性取得部１８８は、第１変化点および第２変化点を取得する。

【0079】

次に、変化特性取得部１８８は、再帯電の帯電電圧Ｖｃを変化させて、上述の処理を実行することにより、第１変化点および第２変化点を再び取得する。たとえば、帯電電圧Ｖｃ＝－１０００とする。また、Ｖｃ１＝－８００とし、Ｖｃ２＝－１０００とする。つまり、本実施形態では、変化特性取得部１８８は、再帯電の帯電電圧Ｖｃ＝－８００である場合の第１変化点および第２変化点を取得するとともに、再帯電の帯電電圧Ｖｃ＝－１０００である場合の第１変化点および第２変化点を取得する。このように、本実施形態では、変化させる帯電電圧Ｖｃの数は、２種類（－８００Ｖと、－１０００Ｖ）である。変形例として、変化させる帯電電圧Ｖｃの数を３種類以上としてもよい。

【0080】

図９は、帯電電圧Ｖｃ＝－８００である場合の第１変化点および第２変化点と、再帯電の帯電電圧Ｖｃ＝－１０００である場合の第１変化点および第２変化点とを示した図である。図９の例では、再帯電の帯電電圧Ｖｃが大きいほど（帯電電圧Ｖｃ＝－１０００の方が帯電電圧Ｖｃ＝－８００よりも）、グラフは上にシフトする。

【0081】

図９では、Ｖｃ１における第１変化点および第２変化点に対応するＩｃをそれぞれＩｃ１１、Ｉｃ１２とする。また、Ｖｃ２における第１変化点および第２変化点に対応するＩｃをそれぞれＩｃ２１、Ｉｃ２２とする。

【0082】

また、Ｖｃ１についての「Ｉｃ１１、Ｉｃ１２」、およびＶｃ２についての「Ｉｃ２１、Ｉｃ２２」は、それぞれ、所定領域（たとえば、ＲＡＭ１０３）に記憶される。このように、変化特性取得部１８８は、帯電電圧を複数段階（本実施形態では、帯電電位がＶｃ１とＶｃ２との２段階）、変更して、複数の第１変化特性と、複数の第２変化特性とを取得する。

【0083】

次に、算出部１９２は、露光後電位Ｖｉを算出する。以下に、露光後電位Ｖｉの算出の手法を説明する。算出部１９２は、所定領域に記憶されたＶｃ１についての「Ｉｃ１１、Ｉｃ１２」、およびＶｃ２についての「Ｉｃ２１、Ｉｃ２２」に基づいて、露光後電位Ｖｉを算出する。まず、算出部１９２は、これらの値に基づいて、第１変化点および第２変化点におけるＩｃとＶｃとの関係を求める。

【0084】

図１０は、ＩｃとＶｃとの関係（Ｉｃ－Ｖｃ特性）を示した図である。図１０は、横軸（Ｘ軸）を、帯電電圧Ｖｃとし、縦軸（Ｙ軸）を、帯電電流Ｉｃとしたグラフである。また、太実線は、Ｖｃが、Ｖｃ１およびＶｃ２であるときの第１変化点を示したグラフである。細実線は、Ｖｃが、Ｖｃ１およびＶｃ２であるときの第２変化点を示したグラフである。

【0085】

ここで、図７（Ａ）～図７（Ｃ）にも示すように、第１変化点は、露光後電位Ｖｉが、第１振舞から第２振舞への変化時、つまり、Ｖｔ＞Ｖｉを満たすＶｔが、Ｖｉに到達したとき（Ｖｔ＝Ｖｉとなったとき）に、現れる変化点である。したがって、第１変化点に対応するＩｃは、感光体２の表面電位をＶｉからＶｏにするために必要な電流量であり、第１変化点に対応するＶｃは、感光体２の表面電位をＶｉからＶｏにするために必要な帯電電圧であるといえる。

【0086】

また、第２変化点は、露光後電位Ｖｉが、第２振舞から第３振舞への変化時、つまり、Ｖｔ＝Ｖｉを満たすＶｔが、０に到達したとき（Ｖｔ＝０となったとき）に、現れる変化点である。したがって、第２変化点に対応するＩｃは、感光体２の表面電位を０からＶｏにするために必要な電流量であり、第２変化点に対応するＶｃは、感光体２の表面電位を０からＶｏにするために必要な帯電電圧であるといえる。

【0087】

また、第１の変化点（図１０の太実線）において、Ｉｃ＝０におけるＶｃは、放電が開始する電圧Ｖｔｈ１（以下、放電開始電圧Ｖｔｈ１）である。これは、帯電部３に電流が流れて初めて放電が発生することに基づく。よって、Ｉｃ－Ｖｃ特性において、図１０のＶｃ＝Ｖｏ－Ｖｉ＋Ｖｔｈ１という式で表現できる。

【0088】

また、第２の変化点（図１０の細実線）において、Ｉｃ＝０におけるＶｃは、放電開始電圧Ｖｔｈ２である。よって、Ｉｃ－Ｖｃ特性において、図１０のＶｃ＝Ｖｏ＋Ｖｔｈ２という式で表現できる。

【0089】

また、Ｖｃは共通であることから、Ｖｏ－Ｖｉ＋Ｖｔｈ１=Ｖｏ＋Ｖｔｈ２という関係式が成り立つ。この関係式により、Ｖｉ＝Ｖｔｈ１－Ｖｔｈ２となる。Ｖｉ＝Ｖｔｈ１－Ｖｔｈ２を「電圧算出式」という。Ｉｃ－Ｖｃ特性は線形性を示すため、（Ｉｃ、Ｖｃ）（ＩｃとＶｃとの組み合わせ）が２点以上存在すれば式として表現できる。よって、放電開始電圧Ｖｔｈ１、Ｖｔｈ２を求めることができる。したがって、各変化点（第１変化点および第２変化点）に対する放電開始電圧Ｖｔｈ１、および放電開始電圧Ｖｔｈ２が求まるため、露光後電位Ｖｉを算出できる。なお、該露光後電位Ｖｉを算出した環境が基準環境でない場合（たとえば、極端に湿度が高い場合）、基準環境の値に露光後電位Ｖ１を換算するために補正係数を適用してもよい（乗算してもよい）。

【0090】

このように、算出部１９２は、図１０に示すように、第１～第６パラメータの６個のパラメータに基づいて、露光後電位Ｖｉを算出する。第１パラメータは、第１帯電電圧Ｖｃ１である。第２パラメータは、第２帯電電圧Ｖｃ２である。

【0091】

第３パラメータは、帯電電圧を第１帯電電圧Ｖｃ１としたときの第１変化特性（第１変化点）での帯電電流Ｉｃ１１である。第４パラメータは、帯電電圧を第１帯電電圧Ｖｃ１としたときの第２変化特性（第２変化点）での帯電電流Ｉｃ１２である。第５パラメータは、帯電電圧を第２帯電電圧Ｖｃ２としたときの第１変化特性（第１変化点）での帯電電流Ｉｃ２１である。第６パラメータは、帯電電圧を第２帯電電圧Ｖｃ２としたときの第２変化特性（第１変化点）での帯電電流Ｉｃ２２である。

【0092】

つまり、算出部１９２は、第１帯電電圧と、第２帯電電圧と、帯電電圧を第１帯電電圧としたときの第１変化特性での帯電電流と、帯電電圧を第１帯電電圧としたときの第２変化特性での帯電電流と、帯電電圧を第２帯電電圧としたときの第１変化特性での帯電電流と、帯電電圧を第２帯電電圧としたときの第２変化特性での帯電電流とに基づいて、露光後電位を算出する。

【0093】

このように、本実施形態の画像形成装置は、第１～第６パラメータを用いることにより、電位測定装置を用いることなく、露光後電位を算出することができる。なお、本実施形態では、変化させるＶｃの数は、「２」である、つまり、Ｖｃ＝－８００とした場合と、Ｖｃ＝－１０００とした場合とで、画像形成装置１００は、図９および図１０のグラフに基づいて、露光後電位を算出するとして説明した。しかしながら、変化させるＶｃの数は、「３」以上としてもよい。この場合には、画像形成装置１００は、図９および図１０のグラフをより正確なものとすることにより、より正確な露光後電位を算出できる。次に、該露光後電位を用いて、感光体２の寿命を算出する手法を説明する。

【0094】

判断部１９４は、予め定められた閾値Ｖｉｔｈと、算出部１９２により算出された露光後電位Ｖｉとを比較する。閾値Ｖｉｔｈは、予め定められる値である。閾値Ｖｉｔｈは、感光体２において露光後電位Ｖｉの上限値である。露光後電位Ｖｉが、閾値Ｖｉｔｈ以上となった場合、用紙に画像が印刷されたときに、画像ノイズ(メモリ)が発生してしまう。閾値Ｖｉｔｈは、たとえば、－２００Ｖである。よって、画像形成装置１００が、画像ノイズを発生させずに、画像形成するためには、露光後電位Ｖｉが、閾値Ｖｉｔｈ未満であることが必要である。

【0095】

判断部１９４が、露光後電位Ｖｉ≧閾値Ｖｉｔｈであると判断した場合には、このままの露光強度で画像形成処理を実行すると、画像ノイズが発生してしまう。したがって、該画像ノイズの発生を防止するために、制御部１８は、露光部９の露光強度変更の制御を行う。制御部１８は、露光強度変更制御として、たとえば、露光強度を大きくする。該露光強度変更制御を実行することにより、画像ノイズの発生を抑制できる。また、露光後電位Ｖｉ≧閾値Ｖｉｔｈであると判断された場合には、制御部１８は、露光強度が最大露光強度であるか否かを判断する。

【0096】

露光強度が最大露光強度（たとえば、３．３ｍＪ／ｍ^２）であると判断された場合には、露光強度を高くできないため、判断部１９４は、感光体２の寿命が到来したと判断する。一方、露光強度が最大露光強度ではないと判断された場合には、判断部１９４は、画像ノイズが発生しない適切な露光強度を求める。

【0097】

図１１は、露光強度と、露光後電位Ｖｉとの関係を示した図である。図１１の例では、この関係が、感光体２が初期状態であるときと、感光体２が劣化状態であるときとについて示されている。図１１に示されるように、同じ露光強度において、劣化状態の感光体２の方が、初期状態の感光体２よりも、露光後電位Ｖｉは高くなる傾向がある。本実施形態では、上述したように、露光強度を１．８ｍＪ／ｍ^２としている。露光強度が最大露光強度ではないと判断された場合には、露光後電位Ｖｉが閾値Ｖｉｔｈとなる露光強度に変更させる。

【0098】

たとえば、現時点での露光強度について、最小単位露光強度だけ、高くする。最小単位露光強度は、０．５ｍＪ／ｍ^２である。該最小単位露光強度高まった露光強度で、Ｖｔｈ１およびＶｔｈ２を用いて露光後電位Ｖｉを算出して、該算出された露光後電位Ｖｉと閾値Ｖｉｔｈとを比較する。該比較により、露光後電位Ｖｉ＜閾値Ｖｉｔｈとなるまで、露光強度を、最小単位露光強度ずつ高くする。

【0099】

また、露光強度が最大露光強度となった場合であっても、算出された露光後電位Ｖｉが、閾値Ｖｉｔｈ以上と判断される場合には、判断部１９４は、感光体２の寿命が到来したと判断する。感光体２の寿命が到来したと判断された場合には、制御部１８は、寿命処理を実行する。寿命処理とは、たとえば、画像形成装置と通信可能に接続されている管理装置（図示せず）に対して、寿命情報を送信する処理を含む。該寿命情報は、感光体２は寿命である旨を示す情報である。画像形成装置が、管理装置に対して、寿命情報を送信することにより、該画像形成装置のサービスマンなどに、感光体２が寿命であることを認識させることができる。また、画像形成装置が、ディスプレイ１０５１に、感光体２が寿命であることを表示するようにしてもよい。また、画像形成装置が、スピーカー１０６から所定の通知音を出力するようにしてもよい。これらの処理により、画像形成装置は、ユーザーに対して、感光体２が寿命であることを認識させることができる。

【0100】

また、露光後電位Ｖｉ＜閾値Ｖｉｔｈであると判断された場合には、感光体２の寿命を算出する。図１２は、感光体２の稼動量Ｐと、露光後電位Ｖｉとの関係を示した図である。稼動量は、感光体２の回転数と印刷枚数とのうち少なくとも１つを含む。また、露光後電位Ｖｉを算出する処理が実行された場合には、感光体２の稼動量が所定領域（たとえば、ＲＡＭ１０３）に記憶される。

【0101】

図１２の例では、簡単のため、２点の稼動量Ｐおよび露光後電位Ｖｉを示す。たとえば、現時点の稼動量をＰ２とし、この稼動量Ｐ２であるときに算出された露光後電位をＶｉ２とする。また、露光後電位Ｖｉ２の算出以前の稼動量をＰ１とし、この稼動量Ｐ１であるときに算出された露光後電位をＶｉ１とする。

【0102】

この２点である（Ｐ１、Ｖｉ１）と、（Ｐ２、Ｖｉ２）とを結ぶ直線Ｐと、Ｖｉ＝Ｖｉｍａｘの直線Ｑとの交点を最大稼動量Ｐｍａｘとする。Ｖｉｍａｘは予め定められている数値である。この最大稼動量Ｐｍａｘが感光体２の寿命となる稼動量である。図１１でも説明したように、劣化後の感光体２（つまり、稼動量が多い感光体２）の方が、初期の感光体２（つまり、稼動量が少ない感光体２）よりも、露光後電位Ｖｉは高くなる傾向にある。

【0103】

たとえば、判断部１９４は、算出された最大稼動量Ｐｍａｘを用いて、Ｐｍａｘ－Ｐ２という式による算出処理を実行する。この式により、感光体２があとどれ位稼動すれば、該感光体２の寿命が到来するかを判断部１９４は、認識できる。感光体２の寿命が到来するまで感光体２の稼動量（以下、第１許容稼動量ともいう。）を、判断部１９４は、管理装置に対して送信することにより、画像形成装置のサービスマンに認識させるようにしてもよい。また、判断部１９４は、該稼動量をディスプレイ１０５１に対して表示させることにより、ユーザーに該稼動量を認識させるようにしてもよい。

【0104】

このように、判断部１９４は、「感光体２の寿命が到来したか否か」、および「感光体２があとどれ位稼動すれば、該感光体２の寿命が到来するか」などを判断する。したがって、判断部１９４は、露光後電位に基づいて、感光体２の寿命に関する判断を実行するものである。

【0105】

［寿命検出モードの流れ］
図１３を用いて、寿命検出モードの処理の流れを説明する。まず、ステップＳ１（前述のステップ（１）において、除電部８０は、感光体２を除電（リフレッシュ）する。次に、ステップＳ２（前述のステップ（２））において、電源２０８は、帯電部３に帯電電圧Ｖｃを印加する。また、ステップＳ３（前述のステップ（３））において、転写電流取得部１８２は、該検知された転写電流Ｉｔｒを取得する。

【0106】

次に、ステップＳ４（前述のステップ（４））において、制御部１８は、電源２０８による帯電電圧の印加および転写電圧の印加を停止させる。次に、ステップＳ５（（前述のステップ（５））において、露光部９は、作像（通常の画像形成処理）で使用している露光強度で感光体２を露光する。次に、ステップＳ６（前述のステップ（６））において、電源２０８は、帯電部３に帯電電圧Ｖｃを再度、印加する。帯電電流取得部１８４は、該印加されたときの帯電電流Ｉｃを取得する。

【0107】

次に、ステップＳ７において、制御部１８は、全ての転写電圧について変化させたか否かを判断する。本実施形態では、５００Ｖから２０００Ｖまでにおいて、１００Ｖ刻みの電圧である。

【0108】

ステップＳ７において、ＮＯと判断された場合には、１００Ｖの転写電圧を変化させて、再度、画像形成装置１００は、ステップＳ１～ステップＳ７の処理を繰返す。また、ステップＳ７において、ＹＥＳと判断された場合には、ステップＳ９に進む。

【0109】

ステップＳ９では、特性取得部１８６は、第１変化点および第２変化点を取得する（図８参照）。次に、ステップＳ１０において、制御部１８は、全ての帯電電圧について変化させたか否かを判断する。本実施形態では、全ての帯電電圧は、－８００Ｖおよび－１０００Ｖの２種類の電圧である。

【0110】

ステップＳ１０において、ＮＯと判断された場合には、ステップＳ１１において、帯電電圧を変化させて、画像形成装置１００は、ステップＳ１～ステップＳ１０の処理を繰返す。変化特性取得部１８８は、第１変化点および第２変化点を、帯電電圧を－８００Ｖとしたときと、帯電電圧を－１０００Ｖとしたときとのそれぞれにおいて、第１変化点および第２変化点を取得する。

【0111】

次に、ステップＳ１２において、算出部１９２は、第１変化点および第２変化点に対応するＩｃ－Ｖｃ特性（図１０参照）を取得する。次に、ステップＳ１３において、算出部１９２は、取得したＩｃ－Ｖｃ特性から（前述の第１～第６パラメータを用いて）、露光後電位Ｖｉを算出する。

【0112】

次に、ステップＳ１４において、判断部１９４は、ステップＳ１３において算出された露光後電位Ｖｉが閾値Ｖｉｔｈ未満であるか否かを判断する。ステップＳ１４において、Ｎｏと判断された場合には、ステップＳ１６に進む。

【0113】

ステップＳ１６において、判断部１９４は、露光後電位Ｖｉが算出されたとき（つまり、Ｓ１３の処理が実行されたとき）において、露光強度が最大であるか否かを判断する。ステップＳ１６において、ＮＯと判断された場合には、ステップＳ１７に進む。

【0114】

ステップＳ１７において、制御部１８は、最小単位露光強度（本実施形態では、０．５ｍＪ／ｍ^２）だけ露光強度を強める。その後、ステップＳ１～１６の処理を繰返す。ステップＳ１６の処理において、ＹＥＳと判断された場合には、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、判断部１９４は、感光体２の寿命が到来したと判断する。感光体２の寿命が到来したと判断されたときには、制御部１８は、寿命処理を実行し、処理モードを終了させる。

【0115】

また、ステップＳ１５では、制御部１８は、算出された露光後電位Ｖｉに基づいて、寿命を算出する。たとえば、ステップＳ１５では、図１２でも説明したように、判断部１９４は、Ｐｍａｘ－Ｐ２の演算を実行することにより、第１許容稼動量を算出する。また、ステップＳ１７の処理が実行された場合において、再び算出された露光後電位Ｖｉが閾値電圧Ｖｉｔｈ未満であると判断された場合には（ステップＳ１４のＹＥＳ）、該ステップＳ１７の処理で変化された露光強度は所定領域（たとえば、ＲＡＭ１０３）に記憶される。その後、画像形成装置１００が画像形成処理を実行する場合には、該所定領域に記憶された露光強度で、露光部９は感光体２を露光する。

【0116】

［本実施形態の画像形成装置が奏する効果］
（１） 本実施形態の画像形成装置１００は、前述の６つのパラメータを用いて、露光後電位Ｖｉを算出する（図１０および図１３のステップＳ１３参照）。さらに、画像形成装置１００は、該露光後電位Ｖｉに基づいて、感光体２の寿命に関する判断を実行する（図１３のステップＳ１５およびステップＳ１８参照）。したがって、露光後の電位を測定する電位測定装置を用いずに、感光体２の寿命に関する判断を実行することができる。よって、本実施形態の画像形成装置１００は、低コストで、感光体２の寿命に関する判断を実行することができる。

【0117】

（２） また、図８などで説明したように、第１変化点は、転写電流に対する帯電電圧の割合（傾き）の変化量が第１値（α）である点とされている。また、第２変化点は、転写電流に対する帯電電圧の割合（傾き）の変化量が第２値（α－β）である点とされている。これにより、画像形成装置１００は、適切に、露光後電位Ｖｉを求めることができる。

【0118】

（３） また、図１３のステップＳ１４において、判断部１９４は、露光後電位Ｖｉが閾値電圧Ｖｉｔｈよりも大きいか否かを判断する。このステップＳ１４において、露光後電位Ｖｉが閾値電圧Ｖｉｔｈよりも大きいと判断したときに（ステップＳ１４でＹＥＳ）、露光部の露光強度を変化させる変化処理を実行する（ステップＳ１７参照）。これとともに、該ステップＳ１７で変化された露光強度で算出部１９２は露光後電位Ｖｉを再び算出する（ステップＳ１７の処理終了後、ステップＳ１３において、露光後電位Ｖｉを再び算出する）。さらに、再び算出された露光後電位Ｖｉが閾値電圧Ｖｉｔｈ以下となるまで、変化処理（ステップＳ１７）、および前記算出部が前記露光後電位を再び算出する処理（ステップＳ１３）が繰り替えされる。

【0119】

このような構成により、露光後電位Ｖｉが、閾値電圧Ｖｉｔｈ未満となる露光強度で、画像形成装置を実行することができる。したがって、感光体２の寿命が到来する時期を遅らせることができる。

【0120】

（４） また、判断部１９４は、ステップＳ１７の変化処理により、露光強度が最大露光強度となったときにおいて（ステップＳ１６でＹＥＳ）、再び算出された露光後電位Ｖｉが閾値電圧Ｖｉｔｈよりも大きいと判断されたときには（ステップＳ１４でＮｏ）、ステップＳ１８において、感光体２の寿命が到来したと判断する。これにより、画像形成装置１００は、感光体２の寿命が到来したと、適切に判断できる。

【0121】

（５） また、画像形成装置１００は、用紙に画像を形成する画像形成部（二次転写ローラ―１３）を含む。ステップＳ１７の処理が実行された場合において、再び算出された露光後電位Ｖｉが閾値電圧Ｖｉｔｈ未満であると判断された場合には（ステップＳ１４のＹＥＳ）、該ステップＳ１７の処理で変化された露光強度は所定領域（たとえば、ＲＡＭ１０３）に記憶される。その後、画像形成装置１００が画像形成処理を実行する場合には、該所定領域に記憶された露光強度で、露光部９は感光体２を露光する。換言すれば、露光部９は、再び算出された露光後電位Ｖｉが閾値電圧Ｖｉｔｈ未満であると判断部１９４により判断されたときには、該判断されたときの露光強度で、画像形成部（二次転写ローラー１３）が用紙に画像を形成するために、感光体２を露光する。したがって、露光後電位Ｖｉが、閾値電圧Ｖｉｔｈ未満である状態、つまり、画像ノイズを生じさせない状態で、画像形成処理を実行することができる。

【0122】

（６） また、図１２に示すように、判断部１９４は、現時点での露光後電位Ｖｉ２と、該現時点での稼動量Ｐ２と、以前の露光後電位Ｖｉ１（以前露光後電位）と、以前の稼動量Ｐ１（以前露光後電位が算出されたときの稼動量）とに基づいて、最大稼動量Ｐｍａｘを算出する。さらに、判断部１９４は、該最大稼動量Ｐｍａｘに基づいて、第１許容稼動量を算出する。判断部１９４は、たとえば、Ｐｍａｘ－Ｐ２を演算することにより、第１許容稼動量を算出する。これにより、判断部１９４は、感光体２があとどれ位稼動すれば、該感光体２の寿命が到来するかを認識できる。

【0123】

（７） また、図４に示すように、画像形成装置１００は、除電部８０を有する。除電部８０は、帯電部３により帯電される前に、感光体２を除電する。したがって、該帯電前において、印刷処理が実行されている場合であっても、該印刷処理による影響（残存している電圧など）を除去できる。したがって、画像形成装置１００は、適切に、露光後電位Ｖｉを算出できる。

【0124】

［変形例］
次に、本実施形態の画像形成装置の変形例を説明する。

【0125】

（１） 本実施形態の画像形成装置は、除電部８０を有するとして説明した。しかしながら、画像形成装置は、除電部を備えずに、他の構成部、たとえば、露光部９が除電するようにしてもよい。たとえば、露光部９が、除電部８０の強度の電圧で、感光体２を露光する（除電する）ようにしてもよい。このような構成によれば、露光部が除電部の機能も果たすことから、部品点数を削減できる。

【0126】

（２） また、除電部８０を有する構成において、寿命検出モードでは、露光部９の露光処理を、除電部８０が行うようにしてもよい。換言すれば、除電部８０は、帯電部と同一の処理を実行する。また、本変形例では、寿命検出モードでは、露光部９は露光処理を実行しない。たとえば、除電部８０は、本実施形態の露光部９の露光強度と同一の強度で除電する。なお、この変形例では、画像形成モードでは、露光部９を使用することから、画像形成装置１００は、該露光部９を備えることが好ましい。

【0127】

図７は、この変形例での画像形成ユニットを示した図である。また、図８は、本変形例での時間経過に応じた、感光体２の表面電位の推移を示したものである。なお、図７において、露光部に×印を付しているが、この×印は、露光部が露光を実行しないことを意味している。

【0128】

この変形例では、図１５において、ステップ（４）に×印を付しているように、該ステップ（４）の「帯電電圧の印加および転写電圧の印加を停止させる処理」を実行する必要がない。

【0129】

次に、感光体２が１回転する時間が３秒である構成の場合について説明する。たとえば、感光体２の径が、φ３０であり、プロセス速度が２９０ｍｍ／ｓであるとする。また、本変形例の画像形成装置は、転写バイアスを５００Ｖから２５００Ｖまで５００Ｖ刻みで、段階的に、転写バイアスを変化させる。また、この転写バイアスの変化は、５００Ｖから開始して、０．６秒毎に、５００Ｖずつ増加させる。これにより、感光体２が１回転する間（３秒間）で、転写バイアスを５００Ｖから２５００Ｖまで、一定の割合で（０、６秒経過毎に）、増加させることができる。

【0130】

本変形例では、図１４に示すように、除電部８０が露光処理も実行する。したがって、画像形成装置は、転写部による転写→除電部による露光→帯電部による帯電という一連の処理を、感光体２の回転に合わせて実行することができる。よって、転写電流取得部１８２は、転写バイアスの変化に同期して、連続的に転写電流Ｉｔｒを取得できる。これとともに、帯電電流取得部１８４は、転写バイアスの変化に同期して、連続的に帯電電流Ｉｃを取得できる。これは、転写バイアスの印加後、除電部や帯電部を通過しないことに基づく。

【0131】

また、０．６秒ごとに転写バイアスを５００Ｖから５００Ｖずつ段階的に変化させるとき、転写バイアスの変化回数と同じ５点の帯電電流を帯電電流取得部１８４は取得できる。

【0132】

本変形例のように、除電部を露光部として用いる場合、転写バイアスを連続的もしくは段階的に変化させることで、特性取得部１８６は、感光体２が１回転する間にＩｔｒ－Ｉｃ特性を取得できる。その結果、変化特性取得部１８８は、感光体２が１回転する間に、第１変化点および第２変化点を取得できる。このような変形例によれば、感光体２の回転数を減少させることができる。したがって、露光後電位Ｖｉの算出による感光体２のダメージ低減や、ユーザーのダウンタイム低減を図ることができる。

【0133】

（３） 図１２では、稼動量Ｐおよび露光後電位Ｖｉの個数は、「２」であるとして説明した。稼動量Ｐおよび露光後電位Ｖｉの個数は、３以上としてもよい。該個数が多ければ多いほど、正確な最大稼動量Ｐｍａｘを算出できる。

【0134】

（４） また、本実施形態では、最大稼動量Ｐｍａｘを算出するために用いられる画像形成装置の使用量として、感光体２の稼動量を例示した。しかしながら、画像形成装置の使用量は、他のパラメータを含むようにしてもよい。該他のパラメータとは、画像形成装置の耐久履歴を含むようにしてもよい。画像形成装置の耐久履歴とは、たとえば、帯電部（帯電ローラー）に印加された電圧および転写部（転写ローラー）に印加された電圧のうち少なくとも１つを含む。また、画像形成装置は、該他のパラメータとして複数のパラメータを用いた重回帰分析などの機械学習を用いて、最大稼動量Ｐｍａｘを算出するようにしてもよい。

【0135】

（５） 次に、管理装置（図示せず）を利用した感光体２の寿命予測を説明する。管理装置は、ＣＳ Ｒｅｍｏｔｅ Ｃａｒｅ（ＣＳＲＣ）とも呼ばれる。管理装置は、複数の画像形成装置と互いに通信可能に接続されている。

【0136】

画像形成装置は、寿命検出モードにおいて、露光後電位Ｖｉを算出した場合には、該露光後電位Ｖｉを算出した時点での耐久データと、該算出された露光後電位Ｖｉとを管理装置に送信する。耐久データは、たとえば、電圧（帯電電圧、転写電圧）と、感光体２の稼動量（回転数など）と、画像形成装置内の温度と、画像形成装置内の湿度などのうち少なくとも１を含む。管理装置は、複数の画像形成装置それぞれと通信可能に接続されていることから、該複数の画像形成装置それぞれは、露光後電位Ｖｉと耐久データとを管理装置に送信することができる。

【0137】

管理装置は、複数の画像形成装置からの耐久データと露光後電位Ｖｉとを受信すると、該露光後電位Ｖｉと該耐久データとを対応付けて（紐付けて）、対応データとして記憶する。管理装置は、複数の画像形成装置からの対応データに基づいて、機械学習を行うことにより、画像形成装置の耐久データと、該耐久データに対応する露光後電位Ｖｉとから感光体２の寿命を予測できる。寿命の予測とは、感光体２の寿命が到来したか否かを判断する処理と、感光体２の寿命が到来していないと判断された場合には、感光体２があとどれ位稼動すれば、該感光体２の寿命が到来するかを判断する処理とを含む。

【0138】

管理装置が、このような機械学習を行い、感光体２の寿命予測結果を画像形成装置（露光後電位Ｖｉと耐久データとを送信した画像形成装置）を送信する。このような構成によれば、画像形成装置は、図１２のようなグラフを算出せずに、感光体２の寿命を予測できる。したがって、画像形成装置の処理負担を軽減できる。

【0139】

（６） 本実施形態では、露光後電位Ｖｉに基づいて、感光体２の寿命を予測する第１処理を実行するとして説明した。本変形例の画像形成装置は、感光体２の膜厚変化に伴う電流の変化により、該感光体２の寿命を予測する第２処理を、第１処理とともに実行する。この第２処理での電流は、帯電電流と転写電流のうちの少なくとも１つの電流を含む。

【0140】

図１６は、感光体２の断面図を示したものである。図１６に示すように、感光体２は、円柱状の本体部２Ｂと、この本体部２Ｂの外周に感光体膜２Ａが設けられる。第２処理では、感光体２の感光体膜２Ａの変化に感光体２の膜厚変化に伴う電流の変化により、該感光体２の寿命を予測する。この第２処理として、種々の処理が実行される。

【0141】

また、本変形例の画像形成装置の制御部（たとえば、判断部）は、第１処理の実行により第１許容稼動量を算出する。また、画像形成装置の制御部（たとえば、判断部）は、第２処理の実行により、感光体２の寿命が到来するまで感光体２の稼動量（第２許容稼動量という。）を算出する。該制御部は、第１許容稼動量と、第２許容稼動量とを比較し、第１許容稼動量と第２許容稼動量とのうち小さい量を感光体２の許容稼動量と判断する。

【0142】

このような構成によれば、第１処理により算出される第１許容稼動量のみならず、第２処理により算出される第２許容稼動量をも加味して、感光体２の寿命を予測する（感光体２の許容稼動量を予測する）。したがって、正確に、感光体２の寿命を予測することができる。

【0143】

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。

【符号の説明】

【0144】

１８２ 転写電流取得部、１８４ 帯電電流取得部、１８６ 特性取得部、１９２ 算出部、１９４ 判断部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】