(57)【要約】  【課題】  感光体の摩耗量を正確に推定して制御系を補正する。  【解決手段】  感光体１０と感光体１０を駆動する感光体回転駆動部２０との間に、駆動トルクを測定する駆動トルク測定部１７を配置し、ある時間間隔ごとに感光体１０の駆動トルクを測定する。予め設定条件により駆動トルク波形のどの部分を使用するか決めておき（最大値、平均値、最小値など）、感光体１０に作用する荷重を算出する。算出した荷重と測定間隔での感光体の回転数増分から、測定間隔の感光体磨耗量を算出する。算出した磨耗量の累積値から感光体１０の膜厚を算出し、算出した膜厚を基準に、帯電条件、露光条件、現像条件を修正する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を回転駆動させつつ当該感光体に関連して帯電、露光、現像および転写を行い画像を形成する画像形成装置において、
上記感光体の駆動トルクを測定するトルク測定手段と、
感光体の回転量を測定する回転量測定手段と、
上記トルク測定手段の測定値と上記回転量測定手段の測定値とに基づいて感光体の摩耗量を推定する摩耗量推定手段と、
推定された上記摩耗量に基づいて画像形成の制御系を補正する制御系補正手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記制御系系補正手段は帯電電位の目標値を補正する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記制御系補正手段は露光用のレーザ出力の出力電力の目標値を補正する請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
上記トルク測定手段の測定値が設定最大値および設定最小値の少なくとも一方の限界を超えた場合にエラーを検出するエラー検出手段をさらに有する請求項１、２または３記載の画像形成装置。
【請求項５】
上記トルク測定手段の測定値が設定最大値および設定最小値の少なくとも一方の限界を超えた頻度が設定回数以上になった場合にエラーを検出するエラー検出手段をさらに有する請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
上記摩耗量推定手段は、測定期間ごとに、上記感光体の回転増分ΔＲとそれに対応する駆動トルクの測定値ｔからＡ×ΔＲ×ｔ（Ａは定数）算出し、この算出値を累積して摩耗量を決定する請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
上記駆動トルクの測定値は測定区間の最大値、最小値および平均値のいずれかを用いる請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
上記駆動トルクの測定値として測定区間の最大値、最小値および平均値のいずれかを採用するかを設定する手段を有する請求項７記載の画像形成装置。
【請求項９】
上記エラー検出手段のエラー検出に基づいてクリーニング不良が発生した可能性があることを通知する請求項２記載の画像形成装置。
【請求項１０】
感光体を回転駆動させつつ当該感光体に関連して帯電、露光、現像および転写を行い画像を形成する画像形成方法において、
トルク測定手段が上記感光体の駆動トルクを測定するステップと、
回転量測定手段が感光体の回転量を測定するステップと、
摩耗量推定手段が、上記トルク測定手段の測定値上記回転量測定手段の測定値とに基づいて感光体の摩耗量を決定するステップと、
制御系補正手段が、決定された上記摩耗量に基づいて画像形成の制御量を制御するステップとを有することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、感光体の摩耗量を判定して画像形成装置本体の制御系を調整するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置例えば複写機は、帯電器や現像剤やクリーニングブレードや用紙などが感光体表面に接触するため感光体表面が磨耗する。この摩耗により感光体の光減衰特性、現像特性が変化することで、画像濃度が変化してしまうという問題があった。
【０００３】
特許文献１は、このような問題に対処するために、渦電流発生器を有する膜厚測定部を配置し、感光体と接触させて渦電流の大きさ測定することで膜厚を測定することを提案している。しかしながら膜厚測定部の接触により感光体に傷が発生するという問題を招来する。
【０００４】
特許文献２は、接触帯電器の電圧印加条件、印加時間より感光体のダメージ指数を算出することで、感光体の寿命を検出することを提案している。しかしながら、この提案では、クリーニングブレードや用紙種類の影響を考慮していないので、これに起因する摩耗の問題に対処できない。
【０００５】
特許文献３は、予め設定している感光体の回転数あたりの削れ量と感光体回転数から感光体の削れ量を算出することを提案している。しかしながら、この提案では用紙の影響を考慮できない。
【特許文献１】特開平８−９５４３３号公報
【特許文献２】特開平１０−３９６９１号公報
【特許文献３】特開２００２−２４４３６８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本件発明は、以上の事情を考慮してなされたものであり、感光体表面に接触する部材、記録材料等の影響を余すことなく反映させて感光体表面の摩耗量を正確に決定して画像形成装置の各種制御やエラー通知を行なえるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の構成例においては、上述の目的を達成するために、感光体の磨耗量予測手段を設けることで、感光体の帯電電位の調整を行う。感光体の磨耗量予測手段は、感光体のトルクを測定することにより摩耗量を予測する。
【０００８】
また、感光体のトルク測定結果に対して、予め設定している最大値と最小値の範囲を超えた結果が得られた場合、あるいは予め設定している最大値と最小値の範囲を超えた結果が得られた回数が設定回数以上になった場合、クリーニング不良などが発生したと判断し、表示装置にエラーを表示したり、あるいはエラーをエンジニアに通報するなどの処理を行ってもよい。
【０００９】
感光体に接触する部材全ての負荷を感光体のトルクを測定することで求めるため、感光体の磨耗量を正確に予測することができる。また、予測した感光体膜厚をもとに、電位条件や現像条件を修正制御することで良好な画像を形成することができる。
【００１０】
具体的には、感光体の駆動トルクを測定する駆動トルク測定装置を感光体と駆動装置との間に配置し、ある時間間隔ごとに感光体駆動トルクの推移を測定する。駆動トルクの推移から駆動トルクの代表値を求め、この駆動トルクの代表値と測定間隔での感光体回転回数増分から感光体の磨耗量を予測する。感光体の駆動装置の内部にトルク測定装置を実装しても良い。
【００１１】
さらに本発明を説明する。
【００１２】
本発明の一側面によれば、上述の目的を達成するために、感光体を回転駆動させつつ当該感光体に関連して帯電、露光、現像および転写を行い画像を形成する画像形成装置に：上記感光体の駆動トルクを測定するトルク測定手段と；感光体の回転量を測定する回転量測定手段と；上記トルク測定手段の測定値上記回転量測定手段の測定値とに基づいて感光体の摩耗量を予測する摩耗量予測手段と；予測された上記摩耗量に基づいて画像形成の制御量を制御する制御系補正手段とを設けるようにしている。
【００１３】
この構成においては、駆動トルクの実測値に基づいて種々の部材の感光体への付加を反映させて摩耗量を正確に把握することができ、当該摩耗に起因する制御誤差を解消させることができる。
【００１４】
上記制御系補正手段は帯電電位の目標値を補正したり、レーザ出力の出力レベルを補正したりして、画像濃度を適正なものにする。
【００１５】
また、上記トルク測定手段の測定値が設定最大値および設定最小値のすくなくとも一方の限界を超えた場合、あるいは上記トルク測定手段の測定値が設定最大値および設定最小値のすくなくとも一方の限界を超えた回数が設定回数以上になった場合にエラーを検出するエラー検出手段をさらに設けても良い。
【００１６】
このようにすれば、クリーニング不良等の警告を表示させることができる。また、保守担当者に保守依頼を通知することができる。
【００１７】
上記摩耗量推定手段は、例えば、測定期間ごとに、上記感光体の回転増分ΔＲとそれに対応する駆動トルクの測定値ｔからＡ×ΔＲ×ｔ（Ａは定数）を算出し、この算出値を累積して摩耗量を決定する。
【００１８】
上記駆動トルクの測定値は測定区間の最大値、最小値および平均値のいずれかを用いることができ、いずれかを採用するかを設定する手段を設けても良い。
【００１９】
なお、本件発明は装置またはシステムとして実現できるのみでなく、方法としても実現可能である。また、そのような発明の一部をソフトウェアとして構成することができることはもちろんである。またそのようなソフトウェアをコンピュータに実行させるために用いるソフトウェア製品も本件発明の技術的な範囲に含まれることも当然である。
【００２０】
本件発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。
【発明の効果】
【００２１】
本件発明によれば、感光体の駆動トルクから、感光体に影響を与えている負荷を算出することができる。この負荷と感光体の回転回数から、逐次、感光体の磨耗量が推定できる。推定した摩耗量から画像形成制御系を補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本件発明の実施例について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施例の画像形成装置を示している。この例では一系統の画像形成部分しか示していないが、カラー画像に合わせて複数系統の画像形成部分を設けても良い。また、図では本発明と関連のある部分を中心にさらに簡略化して示しており、定着ユニット等は示していないが、適宜に設けることができることはもちろんである。
【００２４】
図１において、画像形成装置１００は、感光体１０、帯電ユニット１１、露光ユニット１２、現像ユニット１３、転写ユニット１４、クリーニングユニット１５、用紙搬送機構１６、駆動トルク測定部１７、摩耗量推定部１８等を含んで構成されている。これら感光体１０、帯電ユニット１１、露光ユニット１２、現像ユニット１３、転写ユニット１４、クリーニングユニット１５、用紙搬送機構１６は、電子写真方式の通常のものである。感光体１０、帯電ユニット１１の帯電ロール、現像ユニット１３の現像ロール、転写ユニット１４の転写ロールがそれぞれ矢印で示すように回転している。周知のとおり、帯電ユニット１１を用いて感光体１０表面が所定の電位に帯電され、露光ユニット１２により感光体１０表面が露光されて潜像が形成され、現像ユニット１３においてトナー像が現像され、転写ユニット１４においてトナー像が記録媒体（図示しない）に転写される。トナー像を担持した記録媒体は図示しない定着ユニットにより定着される。
【００２５】
駆動トルク測定部１７は、感光体１０の回転トルクを測定するものである。これについては図２を用いてさらに説明する。摩耗量推定部１８は、駆動トルク測定部１７の測定値に基づいて感光体１０の表面の摩耗量を推定し、推定値に基づいて例えば帯電ユニット１１の帯電電位の目標値を補正したり、露光ユニット１２のレーザダイオードの出力レベルを補正する。これにより、一定の範囲で、感光体１０の表面の摩耗にかかわらず、形成される画像の濃度を適正なものに制御する。
【００２６】
図２は摩耗量推定部１８の構成例を感光体１０、感光体回転駆動部２０、駆動トルク測定部１７のそれぞれの例とともに示しており、この図において、感光体１０が感光体回転駆動部２０により駆動トルク測定部１７を介して回転駆動される（図１の矢印に示す）。感光体回転駆動部２０は伝達系も含む。感光体回転駆動部２０自体が駆動トルク測定部１７を含んで構成されても良い。駆動トルク測定部１７は感光体回転駆動部２０から感光体１０に印可されるトルクを測定する。
【００２７】
摩耗量推定部１８は、感光体１０の表面の摩耗を推定するとともに画像形成制御部分への補正量を供給し、あわせてエラー検知を行なうものであり、信号処理部３０、摩耗量算出部３１、目標値補正量算出部３２、エラー検出部３３、感光体回転量測定部３４等を含んで構成されている。補正量は例えば帯電ユニット１１の電位制御部１１Ａに供給されて目標帯電電位を加減する。
【００２８】
信号処理部３０は、所定時間間隔でトルク測定値の推移を測定し、その代表値を摩耗量算出部３１に供給する。また感光体回転量測定部３４はその所定時間間隔ごとの回転増分を測定する。摩耗量算出部３１は、トルク測定値と回転増分測定値とに基づいて摩耗量を算出する。各時間間隔の摩耗量は、Ａ×ｔ×ΔＲで与えられ、これを累積して全摩耗量を算出する。ただし、Ａは所定の定数、ｔはトルク、ΔＲは回転増分である。
【００２９】
目標値補正量算出部３２は、感光体１０の累積摩耗量の推定値に基づいて帯電ユニット１１の電子制御部１１Ａの目標量の補正を行なう。補正の手法は、感光体１０の構造、材質等により依存するが、例えば、実験値に基づいて摩耗量をパラメータとする所定の関数を決定して利用することができるが、これに限定されない。通常、摩耗により電位の減衰が大きくなると考えられるので目標電位を大きくすることが予想されるが、これに限定されない。また目標値を加減するのでなく、制御系の伝達関数の制御ファクタ例えば積分要素、微分要素、比例要素を加減しても良いし、伝達関数自体を変更しても良い。
【００３０】
エラー検出部３３は、トルク測定値が所定の上限（最大値）および下限（最小値）を超えたかどうか、あるいはトルク測定値が所定の上限（最大値）および下限（最小値）を越えた回数が設定回数以上になったかをモニタしてエラー検出を行なう。例えば、トルク測定値が下限を下回った場合、あるいはトルク測定値が下限を下回った回数が設定回数以上になった場合にはクリーニングしのこしたトナーが感光体１０表面にあることが予想され、これに基づいてクリーニングエラーを通知できる。また、トルク測定値が上限を超えた場合、あるいはトルク測定値が上限を超えた回数が設定回数以上になった場合にはクリーニングユニット１５のブレードの負荷が大きすぎることが予想され、クリーニングユニット１５の不具合を通知できる。
【００３１】
このような構成において、感光体１０と感光体１０を駆動する感光体回転駆動部２０との間に、駆動トルクを測定する駆動トルク測定部１７を配置し、ある時間間隔ごとに感光体１０の駆動トルクを測定する。測定した駆動トルク波形は、図４に示すようなものであり、クリーニングブレードの設定や使用するトナーの種類、帯電ユニットが感光体１０に接触するタイプか非接触のタイプか、感光体１０から用紙に直接トナーを転写する場合には用紙の種類や用紙と感光体１０との接触状態、中間転写媒体を介して用紙にトナーを転写する場合には、中間転写媒体と感光体１０の接触状態などにより変化する。そのため、予め設定条件により駆動トルク波形のどの部分を使用するか決めておき(最大値、平均値、最小値など)、感光体１０に作用する負荷を算出する。算出した負荷と測定間隔での感光体１０の回転数増分から、測定間隔の感光体磨耗量を算出する。算出した磨耗量の累積値から感光体の膜厚を算出し、算出した膜厚を基準に、帯電条件を修正する。帯電条件に加え、あるいは、それとは別に、露光条件、または現像条件を修正してもよい。
【００３２】
また、駆動トルク波形が予め設定している範囲をはずれた場合、動作不良が発生したと判断し、エラーを表示する。
【００３３】
この実施例によれば、種々の接触部材に起因する感光体１０の負荷を正確に把握して感光体１０の摩耗量を推定することができ、これに基づいて適切な画像形成の制御系の調整を行なえる。
【００３４】
なお、本件発明は上述の実施例に限定されるものではなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、上述の例では帯電電位の制御系を補正するようにしたが、図５に破線で示すように露光ユニットのレーザ出力等の制御系（レーザ出力制御部１２Ａ）を補正するようにしても良いし、双方を調整するようにしても良い。また、トルク測定値の代表値としてどのようなものを選択するかを選択部３５により設定できるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例の構成を全体として示す図である。
【図２】上述実施例の要部構成例を説明する図である。
【図３】上述実施例の感光体のサイクル数と感光体の摩耗量の関係を説明する図である。
【図４】上述実施例のトルクの測定値の例を説明する図である。
【図５】上述実施例の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０      感光体
１１      帯電ユニット
１１Ａ      電位制御部
１２      露光ユニット
１３      現像ユニット
１４      転写ユニット
１５      クリーニングユニット
１６      用紙搬送機構
１７      駆動トルク測定部
１８      摩耗量推定部
２０      感光体回転駆動部
３０      信号処理部
３１      摩耗量算出部
３２      目標値補正量算出部
３３      エラー検出部
３４      感光体回転量測定部
３５      選択部
１００      画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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