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技術 画像形成装置

出願人 キヤノン株式会社
発明者 森光太
出願日 2016年7月4日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2016-132186
公開日 2018年1月11日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2018-004973
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における帯電・転写・分離 電子写真における制御・管理・保安
主要キーワード LF値 無端円筒状 直流電流量 設定寿命 寿命閾値 交流電流量 寿命算出 放電パス
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

帯電部材寿命をより正確に検知することができる画像形成装置を提供する。

解決手段

帯電ローラ3と、帯電ローラ3に電圧印加する電源23と、電源23から帯電ローラ3を介して感光ドラム2に流れる電流を検知する交流電流値測定回路21と、帯電ローラ3の寿命を表示する表示部27と、電源23、交流電流値測定回路21、表示部27を制御する制御部20と、を備え、制御部20は、帯電ローラ3から感光ドラム2に放電が行われる前後の交流電圧を帯電ローラに印加したときの交流電圧値と、その時に感光ドラム2に流れる交流電流量に基づいて、画像形成時に帯電ローラ3に印加する交流電圧値を決定し、決定された画像形成時に帯電ローラ3に印加する交流電圧値と、帯電ローラ3の積算帯電時間tcに基づいて、帯電ローラ3の寿命を算出して表示部27に表示させる。

概要

背景

電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光ドラム像担持体)を帯電させる帯電部材として、接触帯電方式帯電ローラが広く用いられている。帯電ローラは、芯金である導電性支持体の外周に導電性弾性体層を設け、該導電性弾性体層の外周に抵抗層被覆したものである。そして、帯電ローラを感光ドラムに接触させて回転可能に配設し、芯金に電圧印加し、帯電ローラと感光ドラムとの当接ニップ近傍で微小放電をさせて感光ドラムの表面を帯電させる。

このような画像形成装置においては、継続的に良好な画像を形成するため、個々の装置や部材の寿命設定に応じて、それらの交換消耗品補給を行う必要がある。帯電ローラに関しても寿命に応じて交換を行う必要がある。寿命の判断手段としては、画像形成枚数により規定される公称寿命に基づいて判断を行う手段が知られている。

また特許文献1では、帯電ローラの寿命に関して、帯電ローラに印加する帯電電圧の印加時間と帯電ローラの回転数積算値がある基準値に達したときに寿命に達したと判断する構成が記載されている。

概要

帯電部材の寿命をより正確に検知することができる画像形成装置を提供する。帯電ローラ3と、帯電ローラ3に電圧を印加する電源23と、電源23から帯電ローラ3を介して感光ドラム2に流れる電流を検知する交流電流値測定回路21と、帯電ローラ3の寿命を表示する表示部27と、電源23、交流電流値測定回路21、表示部27を制御する制御部20と、を備え、制御部20は、帯電ローラ3から感光ドラム2に放電が行われる前後の交流電圧を帯電ローラに印加したときの交流電圧値と、その時に感光ドラム2に流れる交流電流量に基づいて、画像形成時に帯電ローラ3に印加する交流電圧値を決定し、決定された画像形成時に帯電ローラ3に印加する交流電圧値と、帯電ローラ3の積算帯電時間tcに基づいて、帯電ローラ3の寿命を算出して表示部27に表示させる。

目的

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、帯電部材の寿命をより正確に検知することができる画像形成装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

像担持体に接触して回転可能に設けられ、像担持体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に電圧印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段から前記帯電部材を介して前記像担持体に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記帯電部材の寿命に関する情報を表示する表示手段と、前記電圧印加手段、前記電流検知手段、前記表示手段、を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記帯電部材から前記像担持体に放電が行われる前後の交流電圧を前記帯電部材に印加したときの交流電圧値と、その時に前記像担持体に流れる交流電流量に基づいて、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧値を決定し、決定された画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧値と、前記帯電部材の使用状況数値的に表す使用情報とに基づいて、前記帯電部材の寿命を算出して前記表示手段に表示させることを特徴とする画像形成装置

請求項2

画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧値を記憶する記憶手段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された最新の交流電圧値が過去に記憶された交流電圧値よりも大きくなるほど前記帯電部材の寿命が短くなるように、前記帯電部材の寿命を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記交流電圧値は、前記帯電部材に印加される交流電圧のピーク間電圧値であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。

請求項4

前記使用情報は、前記電圧印加手段が前記帯電部材に電圧を印加した時間であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項5

前記使用情報は、前記帯電部材の回転数であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項6

湿度を検出する湿度検知手段を備え、前記制御手段は、前記帯電部材の寿命を算出する時、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧値に関して、前記湿度検知手段が検出した湿度が高くなるにつれて大きくなるように補正することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項7

前記像担持体の膜厚を検出する膜厚検知手段を備え、前記制御手段は、前記帯電部材の寿命を算出する時、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧値に関して、前記膜厚検知手段が検知した膜厚が小さくなるにつれて小さくなるように補正することを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の画像形成装置。

請求項8

前記帯電部材の表面には、凹凸処理が施されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、例えば電子写真複写機電子写真プリンタ(例えばレーザビームプリンタLEDプリンタ等)などの画像形成装置に関する。特に、画像形成装置が備える帯電部材寿命を検知する制御に関する。

背景技術

0002

電子写真方式を用いた画像形成装置においては、感光ドラム像担持体)を帯電させる帯電部材として、接触帯電方式帯電ローラが広く用いられている。帯電ローラは、芯金である導電性支持体の外周に導電性弾性体層を設け、該導電性弾性体層の外周に抵抗層被覆したものである。そして、帯電ローラを感光ドラムに接触させて回転可能に配設し、芯金に電圧印加し、帯電ローラと感光ドラムとの当接ニップ近傍で微小放電をさせて感光ドラムの表面を帯電させる。

0003

このような画像形成装置においては、継続的に良好な画像を形成するため、個々の装置や部材の寿命設定に応じて、それらの交換消耗品補給を行う必要がある。帯電ローラに関しても寿命に応じて交換を行う必要がある。寿命の判断手段としては、画像形成枚数により規定される公称寿命に基づいて判断を行う手段が知られている。

0004

また特許文献1では、帯電ローラの寿命に関して、帯電ローラに印加する帯電電圧の印加時間と帯電ローラの回転数積算値がある基準値に達したときに寿命に達したと判断する構成が記載されている。

先行技術

0005

特開平09−211931号公報

発明が解決しようとする課題

0006

帯電ローラの寿命律速原因の一つとして、トナー外添剤帯電ローラ表面に不均一に付着することで帯電不良を起こす場合が挙げられる。また帯電ローラに外添剤が付着したときに帯電不良を起こす外添剤付着量の限界値は、耐久による帯電ローラ表面の形状変化の状況などにより変化する。

0007

このため、特許文献1に記載の構成のように、帯電電圧の印加時間や帯電ローラ回転数を単純に積算した値で寿命を判断する場合、外添剤汚染による帯電ローラの寿命が考慮されず、使用状況によっては実情にそぐわないおそれがある。

0008

そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、帯電部材の寿命をより正確に検知することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体に接触して回転可能に設けられ、像担持体を帯電させる帯電部材と、前記帯電部材に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段から前記帯電部材を介して前記像担持体に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記帯電部材の寿命に関する情報を表示する表示手段と、前記電圧印加手段、前記電流検知手段、前記表示手段、を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記帯電部材から前記像担持体に放電が行われる前後の交流電圧を前記帯電部材に印加したときの交流電圧値と、その時に前記像担持体に流れる交流電流量に基づいて、画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧値を決定し、決定された画像形成時に前記帯電部材に印加する交流電圧値と、前記帯電部材の使用状況を数値的に表す使用情報とに基づいて、前記帯電部材の寿命を算出して前記表示手段に表示させることを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、帯電部材の寿命をより正確に検知することができる。

図面の簡単な説明

0011

画像形成装置の断面概略図である。
帯電ローラの断面概略図である。
帯電ローラ表層の断面概略図である。
画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図である。
放電電流制御を説明するためのグラフである。
Vppofsの数値を示すテーブルである。
寿命検知シーケンスフローチャートである。

実施例

0012

(第1実施形態)
<画像形成装置>
まず本発明の第1実施形態に係る画像形成装置Aの全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。

0013

画像形成装置Aは、イエローY、マゼンダM、シアンC、ブラックKの4色のトナー(現像剤)を中間転写ベルト一次転写した後に記録媒体としてのシート二次転写して画像を形成する中間転写タンデム方式カラー画像形成装置である。なお、他の記録媒体としては、例えばプラスチックフィルムや布などが想定される。

0014

図1に示す様に、画像形成装置Aは、シートにトナー像転写する画像形成部と、画像形成部へシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部と、を備える。

0015

画像形成部は、図1に示す様に、回転可能に設けられた像担持体としての感光ドラム2(2Y、2M、2C、2B)、感光ドラム2に接触して回転可能に設けられ、感光ドラム2を帯電させる帯電ローラ3(3Y、3M、3C、3B)を有する。また中間転写ユニットレーザスキャナユニット7(7Y、7M、7C、7B)、現像装置4(4Y、4M、4C、4B)、クリーニングブレード6(6Y、6M、6C、6B)などを有する。なお、感光ドラム2と帯電ローラ3はプロセスカートリッジとしてユニット化され、画像形成装置A本体に対して着脱可能に構成されている。

0016

なお、本実施形態のクリーニングブレード6はカウンターブレード方式で自由長は8mmのものを用いた。また、ウレタン主体とした弾性ブレードであって、感光ドラム2に対して線圧約35g/cmの押圧で当接されている。

0017

中間転写ユニットは、一次転写ローラ5(5Y、5M、5C、5B)、二次転写ローラ15、二次転写対向ローラ10、中間転写ベルト8、クリーニング装置18などを備える。中間転写ベルト8は、無端円筒状ベルトであって、駆動ローラ9、二次転写対向ローラ10、従動ローラ11に掛け回されており、駆動ローラ9に伝達される駆動力により矢印K1方向に周回移動する。

0018

画像形成に際しては、図4に示す制御部20がプリント信号を発すると、給送ローラ(不図示)、搬送ベルト14によってシート積載部(不図示)に積載収納されたシートPが画像形成部に送り出される。

0019

画像形成部においては、まず図4に示す電源23から帯電ローラ3に帯電電圧が印加されることで、感光ドラム2の表面を帯電させられる。本実施形態では、電源23から直流電圧周波数fの交流電圧を重畳した所定の振動電圧を帯電ローラ3の芯金3aに印加させる。なお、帯電の均一性を得るため、重畳する交流電圧としては直流電圧印加時帯電開始電圧値の2倍以上の帯電交流ピーク間電圧Vppを持つ電圧を印加する。

0020

そしてレーザスキャナユニット7が、内部に備える不図示の光源からレーザ光出射し、画像情報に応じてレーザ光を感光ドラム2上に照射する。これにより感光ドラム2の表面上に画像情報に応じた静電潜像が形成される。なお、画像情報は、原稿読取装置やパーソナルコンピュータ等のホスト機器、或いはデジタルカメラなどの外部機器などから送信される。

0021

この静電潜像を現像装置4によってトナーを付着させて現像することにより感光ドラム2上にトナー像(現像剤像)が形成される。なお、本実施形態では現像方式として反転現像方式を採用しており、感光ドラム2上の露光部(明部電位部)に現像装置4からトナーを付着させる。

0022

感光ドラム2上に形成されたトナー像は、感光ドラム2と一次転写ローラ5から形成される一次転写部において、一次転写ローラ5に一次転写バイアスが印加されることで中間転写ベルト8にそれぞれ一次転写される。

0023

中間転写ベルト8は、駆動ローラ9の回転により矢印K1方向に移動し、これにより一次転写されたトナー像が二次転写対向ローラ10と二次転写ローラ15とで形成される二次転写部に到達する。そして、二次転写部においてトナーの正規帯電極性逆極性二次転写バイアスが印加され、トナー像がシートに転写される。

0024

トナー像が転写されたシートは、定着装置13に送られ、加熱、加圧されて、溶融、混合され、トナー像がシートに永久画像として定着された後、画像形成装置Aの外側に排出される。

0025

なお、一次転写後に感光ドラム2上に残ったトナーはクリーニングブレード6により除去される。また、二次転写後に中間転写ベルト8上に残ったトナーはクリーニング装置18により除去される。

0026

また、単色画像形成モードが選択された場合には、ブラックの画像形成部において、感光ドラム2B上にトナー像が形成される。そして、このトナー像が中間転写ベルト8に一次転写された後、シートに二次転写される。その後の画像形成動作に関しては、カラー画像を形成する工程と同様である。

0027

<帯電ローラ>
次に、帯電ローラ3の構成について詳しく説明する。

0028

本実施形態の帯電ローラ3は、図2に示す様に、芯金3aの外回り下層3b、中間層3c、表層3dが下から順次に積層されて構成されており、感光ドラム2に接触して従動回転するゴムローラである。また、長手方向長さは320mmであり、芯金3aは直径6mmのステンレス丸棒を用いた。

0029

また下層3bは帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、カーボン分散の発泡EPDM比重0.5g/cm3、体積抵抗値102〜109Ωcm、層厚3.0mmである。中間層3cはカーボン分散のNBR系ゴム、体積抵抗値102〜105Ωcm、層厚700μmである。表層3dは、感光ドラム2上にピンホール等があってもリークが発生するのを防止するために設けた保護層であり、フッ素化合物トレジン樹脂酸化錫とカーボン分散、体積抵抗値107〜1010Ωcm、層厚10μmである。

0030

また表層3dには凹凸処理が施されている。これにより、凹部と感光ドラム2との圧力を低減させ、帯電ローラ3の汚染を軽減することができる。なお、凹凸処理の方法としては表層に微粒子を含有させる方法や機械的研磨により処理する方法がある。本実施形態では、図3に示す様に、粒径8μmのアクリル製微粒子を含有させ、表面に最大高さRz=15μm程度の凹凸形状を有する構成とした。

0031

なお、凹凸形状の最大高さRz(JIS B0601: 2001)に関しては、レーザ顕微鏡光学顕微鏡電子顕微鏡原子力顕微鏡などの顕微鏡を用いて観察することで測定することができる。本実施形態では株式会社キーエンス製の形状測定レーザマイクロスコープVK−8700を使用して観察した。

0032

<制御系>
次に、画像形成装置Aの制御系について説明する。ここでは、特に帯電ローラ3に関する制御系を中心に説明する。

0033

図4は、画像形成装置Aの制御系の一部を示すブロック図である。図4に示す様に、制御部20(制御手段)には、直流電源23aと交流電源23bから構成される電源23(電圧印加手段)が接続されている。また電源23は帯電ローラ3の芯金3aと接続されている。そして制御部20は、直流電源23aと交流電源23bをオンオフ制御して帯電ローラ3に直流電圧や交流電圧、或いはこれらの重畳電圧を印加するように制御する。また直流電源23aから帯電ローラ3に印加する直流電圧値や交流電源23bから帯電ローラ3に印加する交流電圧値などを制御する。

0034

また、制御部20には直流電流値測定回路28(膜厚検知手段)が接続されており、これにより感光ドラム2の摩耗量を測定することができる。測定方法としては、帯電ローラ3により感光ドラム2に所定の表面電位(本実施形態では−700V)を形成し、直流電流値測定回路22により帯電ローラ3に流れ込む直流電流量を検知する。そして、初期の直流電流量と検知時の直流電流量の差分をみることで感光ドラム2の摩耗量を測定する。なお、本実施形態では初期の感光ドラム2の膜厚は5μmとなっている。また、膜厚検知については実験結果から前もって摩耗量を予測するフィードフォワード制御を行う構成としてもよい。

0035

また、制御部20には交流電流値測定回路21(電流検知手段)が接続されており、これにより感光ドラム2に流れる交流電流量を測定し、帯電ローラ3から感光ドラム2に流れる放電電流を適正値に制御する放電電流制御を行っている。以下、この放電電流制御について詳しく説明する。

0036

帯電ローラ3から感光ドラム2への放電特性は、温湿度などの環境変化、及び感光ドラム2の膜厚変化や帯電ローラ3の表面形状変化等の耐久変化に伴って変化する。このため、放電特性の変化に応じて帯電ローラ3に印加する直流電圧・交流電圧を調整することが望ましい。そこで本実施形態では放電電流制御を実行し、所定の放電電流量を維持するために画像形成時に帯電ローラ3に印加する帯電電圧の交流電圧値を変化させている。

0037

具体的には、図5に示す様に、非画像形成時放電領域未放電領域(放電が行われる前後)において帯電交流ピーク間電圧Vppをそれぞれ3点ずつ印加し、このときに感光ドラム2に流れる交流電流Iacを検出して両者の関係から放電電流量を算出する。そして、この算出結果から適正な放電量が得られる交流電圧値を画像形成時に印加する帯電交流ピーク間電圧として決定し、記憶素子25に記憶させる。なお、本実施形態では、画像形成が所定枚数行われたタイミング、主電源ONとなるタイミング、一定間隔の時間が空いたタイミング毎に放電電流制御を実行する。また、本実施形態では帯電交流ピーク間電圧を基準に放電電流制御を行ったものの、帯電交流電圧実効値を基準に当該制御を行ってもよい。

0038

また制御部20には、積算部24、記憶素子25、演算部26、表示部27(表示手段)が接続されている。そして、上記放電電流制御により決定された帯電交流ピーク間電圧Vppの値や、帯電ローラ3の帯電時間や帯電直流電圧値などを、積算部を介して記憶素子25に記憶させることができる。また、各種の情報を表示部27に表示させることができる。

0039

また制御部20には環境センサ湿度検知手段)が接続されており、これにより温度や湿度などを検知して記憶素子25に記憶させることができる。

0040

<帯電ローラの寿命検知方法
次に、帯電ローラ3の寿命検知方法について説明する。

0041

前述した通り、従来の帯電ローラ3の寿命検知方法としては、帯電時間など帯電ローラ3の使用に関する情報を数値化した使用情報に基づいて寿命を検知していた。例えば帯電交流ピーク間電圧Vppが1600V、温度20℃、湿度40RH%の場合の寿命がA4用紙30万枚印刷に設定されているとする。この場合、30万枚印刷に相当する帯電ローラ3の帯電時間をt300kとし、積算帯電時間tcがt300kに達したときに寿命を検知していた。すなわち、帯電ローラ3の寿命を示すLFを以下の式1により定義し、LF=100[%]に達すると寿命警告を表示していた。

0042

LF=100×tc/t300k[%]・・・(1)

0043

一方、前述した通り、帯電ローラ3の寿命律速原因の一つとしてトナーの外添剤汚染が挙げられる。ここで帯電不良が発生する外添剤付着量の限界値、換言すれば外添剤汚染により帯電ローラ3が寿命に達するときの外添剤付着量の限界値は、帯電ローラ3の表面粗さが小さくなるにつれて低くなることがわかっている。

0044

表1は、帯電ローラ3の表面粗さである最大高さRzと、帯電ローラ3が帯電不良(初期状態からの電位変動が15V)を起こす外添剤(Si)の付着量との関係を示す表である。表1に示す様に、帯電ローラ3の最大高さRzが少なくなるほど、帯電不良を引き起こす外添剤付着量の限界値が小さくなる。

(表1)

0045

このような現象が起こる原因は、帯電ローラ3の表面粗さが大きい状態、すなわち表面に凹凸形状が多い状態では、外添剤が帯電ローラ3表面に付着していても、汚れていない部分での放電によって感光ドラム2への帯電を補うことができるためと考えられる。

0046

なお、本実施形態では帯電ローラ3への外添剤付着量を評価する手段として蛍光X線元素分析法を用いて各元素強度によって定量化を行った。これは、帯電ローラ3にあるエネルギーをもつX線を照射すると、照射された範囲に存在している各原子において内殻電子励起され、外殻の電子が内殻にできた空孔遷移する際にこれらのエネルギー差に対応した蛍光X線が放出される。このとき、内殻と外殻のエネルギー差は元素固有であるため、放出される蛍光X線のエネルギーも元素固有の値となる。この蛍光X線の強度を検出することにより、帯電ローラ3に付着している各元素の量を定量評価することができる。

0047

例えば外添剤のシリカSi元素酸化チタンはTi元素、チタン酸ストロンチウムはTi元素とSr元素が含まれるため、外添剤の付着量としては蛍光X線によるKα線のSi元素強度とTi元素強度とSr元素強度を測定すればよい。本実施形態の構成では、シリカ付着が画像不良の主要因となるため、Si元素強度の測定をおこなった。また蛍光X線元素分析装置として、HORIBA製のX線分析顕微鏡XGT−5000を用いた。

0048

以上説明した通り、帯電ローラ3の寿命算出に関して外添剤付着を考慮するためには、単純に帯電ローラ3の使用情報だけでなく、帯電ローラ3の表面粗さを考慮する必要がある。そこで次に、帯電ローラ3の表面粗さに関して説明する。

0049

表2は、温度23℃、湿度50%の条件下において、帯電ローラ3の最大高さRzと上記放電電流制御実行時に放電電流量が50μAとなるために必要な帯電交流ピーク間電圧Vpp(V)との関係を示したものである。

(表2)

0050

表2に示す様に、帯電ローラ3の表面粗さ(最大高さRz)が小さくなるにつれて、放電電流制御実行時に所定の放電電流量を維持するために必要な帯電交流ピーク間電圧Vppが増加する。この原因としては、凹凸形状がなくなることで帯電ローラ3の表面積が減少し、放電に寄与する面積が減少する(放電パスが減少する)ことで放電しにくくなるためだと考えられる。

0051

このように帯電ローラ3の表面粗さが小さくなるにつれて、放電電流制御により決定される画像形成時に印加する帯電交流ピーク間電圧Vppが増加する現象を利用することで、帯電ローラ3の表面粗さの減少を知ることができる。すなわち、放電電流制御により決定される帯電交流ピーク間電圧Vppの変化を読み取ることで、摩耗による帯電ローラ3の表面粗さの減少量を検知することができる。なお、帯電ローラ3の初期状態の最大高さRz(μm)を画像形成装置Aの製造工程中に記憶素子25に記憶させておくことで検知精度を向上させることができる。

0052

次に、本実施形態の帯電ローラ3の寿命検知方法について説明する。本実施形態では外添剤汚染による寿命律速を考慮して寿命を検知するため、帯電ローラ3の使用状況を数値的に表す使用情報と、帯電ローラ3の表面粗さの変化に基づいて寿命の算出を行う。また帯電ローラ3の表面粗さの変化については放電電流制御により決定される画像形成時に印加する帯電交流ピーク間電圧Vppの変化から検知する。具体的には、次の式2により帯電ローラ3の寿命であるLFの算出を行う。

0053

LF=100×tc/[t300k×{a×(Vpp0/βVpp)+b}][%]・・・(2)

0054

ここで上記式2において、t300kはA4用紙30万枚印刷に相当する帯電ローラ3の帯電時間である。またtcは帯電ローラ3の積算帯電時間であり、帯電ローラ3の使用状況を数値的に表す使用情報である。

0055

またa、bは、帯電ローラ3の最大高さRzと放電電流制御により決定される画像形成時に印加する帯電交流ピーク間電圧Vppとの関係と、最大粗さRzと帯電不良を引き起こす外添剤付着量の限界値との関係から決定される係数である。本実施形態ではa=7、b=−6となる。これは、まず初期状態の帯電ローラ3表面の最大高さRzをRz0とし、耐久状態の最大高さRzをRzとすると、表1よりRz/Rz0=14×Vpp0/Vppβ−13となる。また、帯電ローラ3が初期状態の時の帯電不良を引き起こす外添剤付着量の限界値をSi0とし、耐久状態の外添剤付着量の限界値をSiとすると、表2よりSi/SI0=0.51×Rz/Rz0+0.51となる。このため、Si/SI=0.51×Rz/Rz0+0.51=0.51×(14×Vpp0/Vppβ−13)+0.51=7×Vpp0/Vpp−6となる。従って、a=7、b=−6となる。

0056

またVpp0は、帯電ローラ3の初期状態において放電電流制御を実行し、その時に決定された帯電交流ピーク間電圧値である。すなわち、画像形成装置Aの初期状態において画像形成時に帯電ローラ3に印加する帯電交流ピーク間電圧Vpp値(記憶手段に過去に記憶された交流電圧値)として記憶素子25に記憶された値である。本実施形態では、画像形成装置Aの組み立て工程の中で、温度23℃、湿度50%の環境において放電電流制御を実行し、放電電流量が50μAとなる帯電交流ピーク間電圧VppをVpp0とし、記憶素子25に予め記憶させておく。

0057

またβVppは、画像形成装置Aの使用を開始した後に放電電流制御を実行し、そのときに決定された帯電交流ピーク間電圧Vppに対して環境因子と感光ドラム2の膜厚に応じて補正を加えた数値であり、以下の式3で与えられる。

0058

βVpp=Vppc+Vppofs・・・(3)

0059

上記式3において、Vppcは放電電流制御により決定された画像形成時に帯電ローラ3に印加する帯電交流ピーク間電圧Vppのうち、記憶素子25に記憶された最新の帯電交流ピーク間電圧Vppの値である。またVppofsは、次に説明する環境因子と感光ドラム2の膜厚に基づいた補正値である。

0060

図6はVppofsの数値を示すテーブルである。図6に示す様に、本実施形態では、Vppofsを環境因子として湿度に応じて7分割し、感光ドラム2の膜厚は初期からの摩耗量を1〜5μm刻みで6分割した。また各区分内においては線形補間する。なお、この数値は予め記憶素子25に記憶させておく。

0061

ここで、上記式2により帯電ローラ3の寿命を算出する場合、摩耗により帯電ローラ3の表面粗さが小さくなるにつれてVppcが大きくなり、これによりt300kが小さくなって帯電ローラ3の寿命が短くなる。このように帯電ローラ3の設定寿命(t300k)に対し、放電電流制御で決定される画像形成時に印加する帯電交流電圧の変化量(Vpp0/Vppc)に基づいて補正を行うことで、外添剤汚染を考慮して帯電ローラ3の寿命を検知することができる。従って、帯電部材の寿命を従来よりも正確に検知することができる。

0062

また空気中の水分量(湿度)が変化することで、帯電ローラ3の吸湿が変化し、電気抵抗が変化して放電電流量と帯電交流ピーク間電圧Vppとの関係が変化する。このため、湿度が高くなるにつれてVppcが大きくなるように補正することで、湿度の変化に伴うVppcの変化をオフセットすることができ、帯電ローラ3の表面粗さの変化に伴うVppcの変化をより正確に抽出することができる。従って、帯電ローラ3の寿命をさらに正確に検知することができる。

0063

また感光ドラム2が摩耗することで、容量が変化して放電特性が変わってしまう。このため、感光ドラム2の膜厚が小さくなるにつれてVppcが小さくなるように補正することで、感光ドラム2の膜厚変化に伴うVppcの変化をオフセットし、帯電ローラ3の表面粗さの変化に伴うVppcの変化をより正確に抽出することができる。従って、帯電ローラ3の寿命をさらに正確に検知することができる。

0064

<寿命検知シーケンス>
次に、帯電ローラ3の寿命を検知する寿命検知シーケンスについて、図7に示すフローチャートを用いて説明する。本実施形態では、画像形成動作の終了後に寿命検知シーケンスを実行する。

0065

図7に示す様に、まず制御部20は、帯電ローラ3の積算帯電時間tc、Vpp0値、Vppc値、感光ドラム2の膜厚、湿度を読み込む(S1)。

0066

次に、演算部26において上記式2に基づいてLF値を算出し、記憶素子25に記憶する(S2)。

0067

次に、制御部20は、記憶素子25に記憶されたLF値が記憶素子25に予め設定された寿命閾値α以上か否かを比較する(S3)。本実施形態では、寿命閾値αを100%とし、ステップ3においてはLF値が100%未満か否かを比較する。

0068

ここでLF値が100%未満の場合、寿命検知シーケンスを終了して通常の画像形成状態移行する。一方、100%に達した場合には、表示部27に帯電ローラ3の寿命が近いことを表示する(S4)。

0069

なお、本実施形態では寿命が100%になったときに寿命表示を行う設定としたものの、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば自動配送トリガとする構成や、寿命検知シーケンス実行時に算出された寿命を%表示やメモリ表示などの表示方法により表示部27に定常的に表示する構成としてもよい。

0070

また、本実施形態では帯電ローラ3の使用状況を数値的に表す使用情報として帯電ローラ3の積算帯電時間を用いて寿命検知を行ったものの、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、例えば帯電ローラ3の積算の回転数を、帯電ローラ3の使用状況を数値的に表す使用情報として用いる構成としてもよい。

0071

また、本実施形態では帯電ローラ3に凹凸処理を施した構成であるものの、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、意図的に帯電ローラ3に凹凸処理を施さない場合であっても、帯電ローラ3表面には多少の凹凸形状が存在し、この凹凸形状は使用による摩耗によって減少していく。従って、この凹凸形状の減少により放電電流制御で決定される帯電交流バイアス値も変化するため、上記制御により寿命を算出することで上記同様の効果を得ることができる。

0072

2…感光ドラム(像担持体)
3…帯電ローラ(帯電部材)
20…制御部(制御手段)
21…交流電流値測定回路(電流検知手段)
22…環境センサ(湿度検知手段)
23…電源(電圧印加手段)
27…表示手段(表示部)
28…直流電流値測定回路(膜厚検知手段)
A…画像形成装置

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