(57)【要約】【課題】帯電ローラーの使用時間が環境の温度および湿度によって変動する寿命に至る前に警報を出力可能にすること。【解決手段】ＭＰＵは、温湿度入力処理（Ｓ１）が実行されるごとに、前回および今回に入力された温度および湿度各々の代表値をモデル式に適用する。これにより、ＭＰＵは、期間当たりの帯電ローラーの寿命消費度合を算出し（Ｓ５）、その寿命消費度合の積算値が警報条件を満たす場合に警報を出力する（Ｓ８）。モデル式は、温度の代表値および湿度の代表値の各々が大きい場合の方が小さい場合よりも大きな寿命消費度合を導出する式である。【選択図】図３
2016009010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体を帯電させる帯電ローラーと、
前記帯電ローラーの環境の温度を検出する温度センサーと、
前記帯電ローラーの環境の湿度を検出する湿度センサーと、
予め定められたタイミングで前記温度センサーの検出温度および前記湿度センサーの検出湿度を入力する温湿度入力処理を実行するサンプリング部と、
前記温湿度入力処理が実行されるごとに、前回および今回に入力された前記検出温度および前記検出湿度各々の代表値を予め定められたモデル式に適用することにより、前記温湿度入力処理の前回の実行時点から今回の実行時点までの期間当たりの前記帯電ローラーの寿命消費度合を算出する寿命消費度合算出部と、
前記寿命消費度合の積算値が予め定められたしきい値を超えた場合に警報を出力する警報処理部と、を備え、
前記モデル式は、前記検出温度の前記代表値および前記検出湿度の前記代表値の各々が大きい場合の方が小さい場合よりも大きな前記寿命消費度合を導出する式である、画像形成装置。
【請求項２】
前記モデル式は、前記検出温度の前記代表値の逆数および前記検出湿度の前記代表値の逆数の２つを変数とする一次線形多項式の導出値を指数とする指数関数の導出値に対する前記温湿度入力処理の前回の実行時点から今回の実行時点までの時間の比率を導出する式である、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出温度および前記検出湿度各々の前記代表値は平均値である、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】
像担持体を帯電させる帯電ローラーを備える画像形成装置における帯電ローラー寿命警報方法であって、
予め定められたタイミングで前記帯電ローラーの環境の検出温度および検出湿度を入力する温湿度入力処理を実行するサンプリング工程と、
前記温湿度入力処理が実行されるごとに、前回および今回に入力された前記検出温度および前記検出湿度各々の代表値を予め定められたモデル式に適用することにより、前記温湿度入力処理の前回の実行時点から今回の実行時点までの期間当たりの前記帯電ローラーの寿命消費度合を算出する寿命消費度合算出工程と、
前記寿命消費度合の積算値が予め定められたしきい値を超えた場合に警報を出力する警報処理工程と、を含み、
前記モデル式は、前記検出温度の前記代表値および前記検出湿度の前記代表値の各々が大きい場合の方が小さい場合よりも大きな前記寿命消費度合を導出する式である、画像形成装置における帯電ローラー寿命警報方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置およびその画像形成装置における帯電ローラー寿命警報方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置は、回転する像担持体に対向して回転することによって前記像担持体を帯電させる帯電ローラーを備える。前記帯電ローラーは、芯金部と、その芯金部の外周面側に形成された導電性のゴムなどの弾性部とを有する。
【０００３】
また、前記帯電ローラーの前記芯金部を含む回路に一定電圧の印加または一定電流の供給を行い、その回路の電流または電圧の測定値から前記帯電ローラーの電気抵抗を算出することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３８７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記帯電ローラーが長期間使用されると前記芯金部が腐食するおそれがある。また、前記帯電ローラーの使用環境における温度および湿度が高いほど前記芯金部の腐食の進行速度が速まる。前記芯金部の腐食が進行すると、前記弾性部において帯電性のばらつきが生じ、それが画質に悪影響を及ぼす。
【０００６】
即ち、前記帯電ローラーの使用環境の状況により前記帯電ローラーの寿命が変動する。前記帯電ローラーの寿命は、前記芯金部の腐食に起因する画質の悪化が生じない範囲で前記帯電ローラーを使用可能な期間である。従って、前記帯電ローラーの寿命を推定し、使用時間がその寿命に至る前に前記帯電ローラー交換などのメンテナンスを促す警報を出力できることが重要である。
【０００７】
一般に、前記芯金部の腐食が進行すると前記帯電ローラーの電気抵抗が大きくなる。そのため、前記帯電ローラーの前記芯金部を含む回路に一定電圧の印加または一定電流の供給を行い、その回路の電流または電圧の測定値から前記帯電ローラーの電気抵抗を算出し、その電気抵抗に基づいて前記芯金部の腐食状況を把握することが考えられる。
【０００８】
しかしながら、前記芯金部の腐食が部分的である場合、前記帯電ローラーの電気抵抗の変化はごく小さく、その微小な抵抗の変化を検出することは難しい。そのため、前記帯電ローラーの電気抵抗の変化から前記帯電ローラーの寿命を事前に推定することは難しい。
【０００９】
本発明の目的は、帯電ローラーの使用時間が環境の温度および湿度によって変動する寿命に至る前に警報を出力可能な画像形成装置および画像形成装置における帯電ローラー寿命警報方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一の局面に係る画像形成装置は、帯電ローラーと、温度センサーと、湿度センサーと、サンプリング部と、寿命消費度合算出部と、警報処理部とを備える。前記帯電ローラーは、像担持体を帯電させるローラーである。前記温度センサーは、前記帯電ローラーの環境の温度を検出するセンサーである。前記湿度センサーは、前記帯電ローラーの環境の湿度を検出するセンサーである。前記サンプリング部は、予め定められたタイミングで前記温度センサーの検出温度および前記湿度センサーの検出湿度を入力する温湿度入力処理を実行する。前記寿命消費度算出部は、前記温湿度入力処理が実行されるごとに、前回および今回に入力された前記検出温度および前記検出湿度各々の代表値を予め定められたモデル式に適用することにより、前記温湿度入力処理の前回の実行時点から今回の実行時点までの期間当たりの前記帯電ローラーの寿命消費度合を算出する。前記モデル式は、前記検出温度の前記代表値および前記検出湿度の前記代表値の各々が大きい場合の方が小さい場合よりも大きな前記寿命消費度合を導出する式である。前記警報処理部は、前記寿命消費度合の積算値が予め定められたしきい値を超えた場合に警報を出力する。
【００１１】
本発明の他の局面に係る画像形成装置における帯電ローラー寿命警報方法は、像担持体を帯電させる帯電ローラーを備える画像形成装置において行われる方法であり、サンプリング工程と、寿命消費度合算出工程と、警報処理工程とを含む。前記サンプリング工程は、予め定められたタイミングで前記帯電ローラーの環境の検出温度および検出湿度を入力する温湿度入力処理を実行する工程である。前記寿命消費度合算出工程は、前記温湿度入力処理が実行されるごとに行われる工程である。前記寿命消費度合算出工程は、前記温湿度入力処理の前回の実行時点から今回の実行時点までの期間当たりの前記帯電ローラーの寿命消費度合を算出する工程である。前記寿命消費度合算出工程は、前回および今回に入力された前記検出温度および前記検出湿度各々の代表値を予め定められたモデル式に適用することにより前記期間当たりの前記寿命消費度合を算出する工程である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、帯電ローラーの使用時間が環境の温度および湿度によって変動する寿命に至る前に警報を出力可能な画像形成装置および画像形成装置における帯電ローラー寿命警報方法を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における帯電ローラー寿命警報処理に関連する機器のブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における帯電ローラー寿命警報処理の手順の一例を示すフローチャート図である。
【図４】図４は、帯電ローラーの寿命と温度および湿度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。
【００１５】
［画像形成装置の構成］
まず、図１，２を参照しつつ、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の構成について説明する。前記画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置である。図１が示すように、前記画像形成装置１０は、筐体１００内にシート供給部２、シート搬送部３、画像形成部４、光走査部５、定着装置６、温度センサー８０１、湿度センサー８０２、制御部８および操作表示部８０などを備える。
【００１６】
なお、前記画像形成装置１０は、例えば、プリンター、コピー機、ファクシミリーまたは複合機などである。前記複合機は、前記プリンターの機能および前記コピー機の機能などを併せ持つ。
【００１７】
前記シート供給部２は、シート受部２１およびシート送出部２２を備えている。前記シート受部２１は、複数の記録シート９を重ねて載置可能に構成されている。前記記録シート９は、紙、コート紙、ハガキ、封筒、およびＯＨＰシートなどのシート状の画像形成媒体である。
【００１８】
前記シート送出部２２は、前記記録シート９に接して回転することにより前記記録シート９を前記シート受部２１から搬送路３０へ向けて送り出す。
【００１９】
前記シート搬送部３は、レジストローラー３１、搬送ローラー３２および排出ローラー３３などを備える。前記レジストローラー３１および前記搬送ローラー３２が、前記シート供給部２から供給される前記記録シート９を前記画像形成部４へ向けて搬送する。さらに、前記排出ローラー３３が画像形成後の前記記録シート９を前記搬送路３０の排出口３０４から排出トレイ１０１上へ排出する。
【００２０】
前記画像形成部４は、前記シート送出部２２から供給されて前記搬送路３０を移動中の前記記録シート９の表面に画像を形成する。前記画像形成部４は、ドラム状の感光体４１、帯電部４２、現像部４３、転写部４５およびクリーニング部４７などを備える。前記帯電部４２は帯電ローラー４０を備える。なお、前記感光体４１は像担持体の一例である。
【００２１】
前記感光体４１が回転し、前記帯電部４２が前記感光体４１の表面を一様に帯電させる。前記帯電部４２において、前記帯電ローラー４０が、回転する前記感光体４１に対向して回転することによって前記感光体４１を帯電させる。前記帯電ローラー４０は、芯金部４０１と、その芯金部４０１の外周面側に形成された導電性のゴムなどの弾性部４０２を有する。
【００２２】
前記芯金部４０１は、例えば炭素鋼合金などの金属の基部とその基部の表面に形成された無電解ニッケルのメッキなどの外皮部とを含む。前記外皮部は、例えば３〜１５マイクロメートル程度の厚みで形成されている。前記弾性部４０２は、例えばエピクロルヒドリンゴムなどの導電性ゴムの部材である。前記弾性部４０２は、前記芯金部４０１の外周面に接着されている。
【００２３】
前記光走査部５は、レーザー光の照射によって前記感光体４１に静電潜像を書き込む。前記現像部４３は、現像剤を前記感光体４１に供給することによって前記静電潜像を現像する。前記転写部４５は、前記感光体４１表面の画像（現像剤）を、前記搬送路３０を移動中の前記記録シート９に転写する。最後に、前記クリーニング部４７が前記感光体４１表面に残存する前記現像剤を除去する。
【００２４】
前記定着装置６において、ヒーター６１１を内包する加熱ローラー６１とそれに対向する加圧ローラー６２とが、それらの間に画像が形成された前記記録シート９を挟み込みつつ後工程へ送り出す。これにより、前記定着装置６は、前記記録シート９上の前記現像剤を加熱し、前記記録シート９上に画像を定着させる。
【００２５】
前記温度センサー８０１および前記湿度センサー８０２は、それぞれ前記画像形成部４（前記帯電ローラー４０）が配置されている環境の温度および湿度を計測するセンサーである。前記温度センサー８０１および前記湿度センサー８０２は、前記筐体１００内または前記筐体１００に沿う位置に配置されている。
【００２６】
例えば、前記温度センサー８０１および前記湿度センサー８０２は、前記制御部８の位置またはその周辺の位置に取り付けられている。また、前記温度センサー８０１および前記湿度センサー８０２が、前記感光体４１により近い位置に配置されることも考えられる。
【００２７】
前記温度センサー８０１は、例えばサーミスターなどである。また、前記湿度センサー８０２は、例えば高分子容量式湿度センサーまたは高分子抵抗式湿度センサーなどである。また、前記温度センサー８０１および前記湿度センサー８０２が一体化された温湿度センサーが採用されることも考えられる。
【００２８】
図２が示すように、前記制御部８は、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）８１、メモリー８２および信号インターフェイス８３などを備えている。
【００２９】
前記ＭＰＵ８１は、各種の演算処理を実行するプロセッサーである。例えば、前記ＭＰＵ８１は、前記帯電ローラー４０の寿命を推定し、使用時間がその寿命に至る前に前記帯電ローラー４０のメンテナンスを促す警報を出力する帯電ローラー寿命警報処理などを実行する。前記メモリー８２は、前記ＭＰＵ８１に各種の処理を実行させるためのプログラムＰｒ１〜Ｐｒ３（コンピュータープログラム）などの情報が予め記憶される不揮発性の記憶部である。さらに、前記メモリー８２は、前記ＭＰＵ８１が各種データＤ１，Ｄ２を記録および更新することが可能な書き換え可能記憶部でもある。
【００３０】
前記制御部８は、前記ＭＰＵ８１が前記メモリー８２に予め記憶された各種の前記プログラムＰｒ１〜Ｐｒ３を実行することにより前記画像形成装置１０を統括的に制御する。
【００３１】
前記信号インターフェイス８３は、前記ＭＰＵ８１とセンサーおよび制御対象機器との間の信号の受け渡しを中継するインターフェイス回路である。前記ＭＰＵ８１は、前記信号インターフェイス８３を介して前記温度センサー８０１、前記湿度センサー８０２およびその他のセンサーの検出信号（計測信号）を入力する。
【００３２】
以降の説明において、前記ＭＰＵ８１が、前記温度センサー８０１および前記湿度センサー８０２の各々から前記信号インターフェイス８３を通じて入力する温度および湿度のことをそれぞれ環境温度および環境湿度と称する。
【００３３】
さらに、前記ＭＰＵ８１は、例えば液晶パネルおよび操作ボタンなどを含む前記操作表示部８０に操作メニューおよび装置の状態を表す情報などを表示させる。前記ＭＰＵ８１は、前記信号インターフェイス８３を通じて前記操作表示部８０との間で情報の受け渡しを行う。
【００３４】
ところで、前記帯電ローラー４０が長期間使用されると前記芯金部４０１が腐食するおそれがある。また、前記帯電ローラー４０の使用環境における温度および湿度が高いほど前記芯金部４０１の腐食の進行速度が速まる。前記芯金部４０１の腐食が進行すると、前記弾性部４０２において帯電性のばらつきが生じ、それが画質に悪影響を及ぼす。
【００３５】
即ち、前記帯電ローラー４０の使用環境の状況により前記帯電ローラー４０の寿命が変動する。前記帯電ローラー４０の寿命は、前記芯金部４０１の腐食に起因する画質の悪化が生じない範囲で前記帯電ローラー４０を使用可能な期間である。従って、前記帯電ローラー４０の寿命を推定し、使用時間がその寿命に至る前に前記帯電ローラー４０のメンテナンスを促す警報を出力できることが重要である。
【００３６】
一般に、前記芯金部４０１の腐食が進行すると前記帯電ローラー４０の電気抵抗が大きくなる。そのため、前記帯電ローラー４０の前記芯金部４０１を含む回路に一定電圧の印加または一定電流の供給を行い、その回路の電流または電圧の測定値から前記帯電ローラー４０の電気抵抗を算出し、その電気抵抗に基づいて前記芯金部４０１の腐食状況を把握することが考えられる。
【００３７】
しかしながら、前記芯金部４０１の腐食が部分的である場合、前記帯電ローラー４０の電気抵抗の変化はごく小さく、その微小な抵抗の変化を検出することは難しい。そのため、前記帯電ローラー４０の電気抵抗の変化から前記帯電ローラー４０の寿命を事前に推定することは難しい。
【００３８】
一方、前記画像形成装置１０において、前記ＭＰＵ８１が前記帯電ローラー寿命警報処理を実行する。これにより、前記帯電ローラー４０の使用時間が環境の温度および湿度によって変動する寿命に至る前に警報を出力可能である。
【００３９】
［帯電ローラー４０の寿命推定方法の説明］
ここで、前記帯電ローラー寿命警報処理についての説明の前に、前記帯電ローラー４０の寿命推定方法について説明する。
【００４０】
前記芯金部４０１の腐食は化学反応である。一般に、反応速度定数ｋと、単位体積あたりの物質量Ｖと、反応次数ｎとの間には次の（１）式の関係が成り立つ。（１）式は、物質量が化学反応（腐食）によって減少する速度は、化学反応前の物質量のｎ乗に比例することを示す。
【数１】
2016009010.tif 000003
【００４１】
一方、前記反応速度定数ｋは前記環境温度Ｔ（絶対温度）および前記環境湿度ＲＨ（相対湿度）に依存する。例えば、前記反応速度定数ｋを次の（２）式で表すことができる。（２）式は、アレニウスモデルに環境の相対湿度をストレス因子として加えたアイリングモデルに従った式である。
【数２】
2016009010.tif 000004
【００４２】
（２）式は、活性化エネルギーＥと、ボルツマン定数ｋｂと、物質固有の定数Ａと、前記環境温度Ｔ（絶対温度）と、前記環境湿度ＲＨ（相対湿度）の関数ｆ(ＲＨ)とを含む。前記関数ｆ(ＲＨ)は、前記反応速度定数ｋへの前記湿度ＲＨの寄与度を表す関数である。化学反応（腐食）は、前記湿度ＲＨが高いほど加速するため、例えば、前記関数ｆ(ＲＨ)を次の（３）式で表すことが考えられる。なお、（３）式は前記湿度ＲＨと定数Ｂとを含む。
【数３】
2016009010.tif 000005
【００４３】
（３）式は、前記反応速度定数ｋと前記湿度ＲＨとの正の相関を表す一般的な式であるが、実験により得られる近似関数が前記関数ｆ(ＲＨ)に適用されることも考えられる。
【００４４】
例えば、炭素鋼合金などの金属で構成された前記芯金部４０１の腐食における前記反応次数ｎが１であるとし、前記芯金部４０１の酸化（腐食）によって前記芯金部４０１の物質量Ｖが減少する場合を考える。この場合、（１）式は次の（４）式に置き換えられる。
【数４】
2016009010.tif 000006
【００４５】
次の（５）式は、（４）式の両辺を積分することにより得られる式である。（５）式は、前記芯金部４０１についての初期の物質量Ｖ０と、寿命到達時の物質量Ｖｅと、寿命ｔｅとを含む。前記寿命到達時の物質量Ｖｅは、腐食によって寿命に達したとみなされる状態になったときの前記芯金部４０１の物質量である。前記寿命ｔｅは、前記芯金部４０１の物質量が前記初期の物質量Ｖ０から前記寿命到達時の物質量Ｖｅに至るまでに要する時間である。
【数５】
2016009010.tif 000007
【００４６】
（５）式に（２）式を代入することによって次の（６）式が得られる。
【数６】
2016009010.tif 000008
【００４７】
仮に、前記環境温度Ｔが一定であるとすると、（６）式は次の（７）式で表される。
【数７】
2016009010.tif 000009
【００４８】
（７）式において、Ｖ０＞Ｖｅであるので、（７）式を次の（８）式に変形可能である。
【数８】
2016009010.tif 000010
【００４９】
（８）式において、両辺の対数をとることによって次の（９）式が得られる。
【数９】
2016009010.tif 000011
【００５０】
また、（９）式は次の（１０）式と等価である。
【数１０】
2016009010.tif 000012
【００５１】
（１０）式は以下のことを示している。即ち、前記環境湿度ＲＨが一定の環境において、前記寿命ｔｅの対数値は、前記環境温度Ｔの逆数の増大によって線形に単純増加する。同様に、前記環境温度Ｔが一定の環境において、前記寿命ｔｅの対数値は、前記環境湿度ＲＨの逆数の増大によって線形に単純増加する。
【００５２】
また、寿命推定の前提となる前記初期の物質量Ｖ０および前記寿命到達時の物質量Ｖｅが一定である限り、（１０）式の右辺の３つ目の項は定数である。従って、（１０）式の右辺は、前記環境温度Ｔの逆数および前記環境湿度ＲＨの逆数の２つを変数とする一次線形多項式であるといえる。即ち、（１０）式の右辺は、前記環境温度Ｔの逆数および前記環境湿度ＲＨの逆数の２つを変数として１つの平面を表す式である。
【００５３】
一般に、前記定数Ａ、前記定数Ｂ、前記活性化エネルギーＥ、前記初期の物質量Ｖ０および前記寿命到達時の物質量Ｖｅを直接測定する事は困難な場合が多い。そのため、（１０）式を、その一部が定数α，β，γに置き換えられた次の（１１）式に変形することが考えられる。
【数１１】
2016009010.tif 000013
【００５４】
（１１）式における前記定数α，β，γは、前記環境温度および前記環境湿度の条件が異なる複数の腐食試験の結果に基づいて実験的に求められる定数である。前記環境温度Ｔ（絶対温度）および前記環境湿度ＲＨ（相対湿度）が変化しない場合における前記帯電ローラー４０の寿命ｔｅは、（１１）式に基づいて算出（推定）することができる。なお、（１１）式の右辺は、前記環境温度Ｔの逆数および前記環境湿度ＲＨの逆数の２つを変数とする一次線形多項式であるといえる。
【００５５】
次に、前記環境温度および前記環境湿度が変化する場合について説明する。例えば、初期状態からの寿命に至るまでの期間が、時系列に区分されたｎ個の要素期間の集合であると考えることができる。ここで、最初の時点から前記要素期間各々の終了時点までの経過時間がｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・，ｔｎであるとする。
【００５６】
ここで、前記環境温度および前記環境湿度が前記要素期間ごとにステップ状に変化する環境が、前記帯電ローラー４０が前記初期状態から寿命に至るまでの実際の環境に近似すると考えることができる。そこで、前記要素期間各々における前記環境温度（絶対温度）がＴ１，Ｔ２，Ｔ３，・・・，Ｔｎであるとする。また、前記要素期間各々における前記環境湿度（相対温度）がＲＨ１，ＲＨ２，ＲＨ３，・・・，ＲＨｎであるとする。
【００５７】
ｉ番目の前記要素期間における反応速度定数ｋｉは、（３）式を（２）式に適用することによって得られる次の（１２）式によって表される。なお、ｉはｎ以下の自然数である。
【数１２】
2016009010.tif 000014
【００５８】
また、（５）式の右辺は、前記要素期間各々における物質量の変化量の積分式に置き換えることができる。そのため、（５）式を次の（１３）式へ変形することができる。
【数１３】
2016009010.tif 000015
【００５９】
また、（１３）式の右辺における積分の項各々のｋｉは、前記環境温度および前記環境湿度が一定の下での前記反応速度定数であるため、（１３）式を次の（１４）式へ変形することができる。
【数１４】
2016009010.tif 000016
【００６０】
また、前記反応速度定数ｋｉが一定である場合、即ち、前記環境温度および前記環境湿度が一定である場合の寿命をｔｅｉとすると次の（１５）式の関係が成り立つ。
【数１５】
2016009010.tif 000017
【００６１】
従って、（１４）式は次の（１６）式へ変形可能である。
【数１６】
2016009010.tif 000018
【００６２】
（１５）式を（１６）式へ適用すると、次の（１７）式が得られる。
【数１７】
2016009010.tif 000019
【００６３】
（１７）式は次の（１８）式へ変形可能である。
【数１８】
2016009010.tif 000020
【００６４】
さらに、（１８）式は次の（１９）式へ変形可能である。（１９）式において、Δｔｉはｉ番目の前記要素期間の時間（期間の開始時点から終了時点までの時間）である。
【数１９】
2016009010.tif 000021
【００６５】
式（１９）の右辺におけるシグマ内の式は、ｋ番目の前記要素期間について、その期間における前記環境温度Ｔｋ（絶対温度）および前記環境湿度ＲＨｋ（相対湿度）が一定のまま継続した場合の前記帯電ローラー４０の寿命ｔｅｋに対するｋ番目の前記要素期間の時間Δｔｋの比を算出する式である。そして、式（１９）は、右辺におけるシグマ内の式の算出結果の積算値が１に到達した時点で前記帯電ローラー４０が寿命に達することを表している。
【００６６】
即ち、式（１９）の右辺におけるシグマ内の式は、前記要素期間ごとの寿命消費度合を算出する式である。ｋ番目の前記要素期間における前記寿命消費度合ｙｋは、ｋ番目の前記要素期間における前記環境温度Ｔｋ（絶対温度）および前記環境湿度ＲＨｋ（相対湿度）を次の（２０）式に適用することによって算出することができる。
【数２０】
2016009010.tif 000022
【００６７】
（２０）式は、温度および湿度が一定の環境下で前記帯電ローラー４０が前記時間Δｔｋの期間使用される場合における前記時間Δｔｋ当たりの前記帯電ローラー４０の物質量の減量率（減量度合）を算出するモデル式である。（２０）式（モデル式）における前記寿命消費度合ｙｋは、寿命が１であるとして正規化された寿命消費度合の一例である。前記寿命消費度合ｙｋを寿命消費率と称することもできる。
【００６８】
そして、前記ＭＰＵ８１が、前記要素期間ごとに前記寿命消費度合を算出するとともにその寿命消費度合を順次積算し、その積算値が予め定められたしきい値を超えた時点で警報を出力することが考えられる。これにより、前記帯電ローラー４０の使用時間が前記環境温度および前記環境湿度によって変動する寿命に至る前に警報を出力することが可能である。なお、寿命が１であるとして正規化された前記寿命消費度合が採用される場合、前記しきい値は１未満である。
【００６９】
前記寿命消費度合ｙｋを算出するためには、予め（２０）式における定数α，β，γを実験的に明らかにしておく必要がある。図４は、温度条件および湿度条件がそれぞれ異なる９つの試験条件各々の下で前記帯電ローラー４０の寿命を測定した９つの試験結果がプロットされた３次元グラフである。
【００７０】
９つの前記試験条件は、前記環境温度Ｔが２９３．１５Ｋ、３１３．１５Ｋおよび３３３．１５Ｋのいずれかである３つの温度条件と、前記環境湿度ＲＨが６５％、８０％および９５％のいずれかである３つの湿度条件との組合せである。各試験において、前記帯電ローラー４０の寿命ｔｅは、試験開始から一定時間が経過するごとに実行される画像形成処理によって得られた画像に白紋が発生した時点までの経過時間である。なお、前記白紋は、前記帯電ローラー４０の腐食の進行に起因してハーフトーンの出力画像に現れるノイズ画像である。
【００７１】
また、図４において３つの軸のパラメーターは、それぞれ前記環境温度Ｔの逆数、前記環境湿度ＲＨの逆数および前記寿命ｔｅの自然対数である。図４が示すように、前記環境温度Ｔの逆数および前記環境湿度ＲＨの逆数の２つを変数とする一次線形多項式、即ち、前記環境温度Ｔの逆数および前記環境湿度ＲＨの逆数の２つを変数として１つの平面Ｆを表す式が、前記寿命ｔｅの自然対数を算出する近似式となる。
【００７２】
従って、上記の試験結果からも、（１１）式に基づいて前記帯電ローラー４０の寿命推定を行うことが有効であることがわかる。なお、図４が示す前記平面Ｆを表す式は、前記定数（α，β，γ）＝（８３００．３３，６４７．４９，−２８．７０）を（１１）式に適用して得られる一次線形多項式である。これらの定数（８３００．３３，６４７．４９，−２８．７０）は、最小二乗法によって求められた値である。
【００７３】
［帯電ローラー寿命警報処理］
以下、図３のフローチャートを参照しつつ、前記ＭＰＵ８１が実行する前記帯電ローラー寿命警報処理の一例について説明する。以下の説明において、Ｓ１，Ｓ２，・・・は、処理手順の識別符号を表す。なお、以下に示される処理は、前記ＭＰＵ８１が前記メモリー８２に記憶されたプログラムを実行することによって実現される。
【００７４】
前記ＭＰＵ８１は、図３が示す工程Ｓ１〜Ｓ７の処理を予め定められたタイミングで実行する。例えば、前記ＭＰＵ８１は、起動するごと、画像形成ジョブが発生もしくは終了するごと、および起動後において予め定められた時間が経過するごと、などのタイミングで工程Ｓ１〜Ｓ７の処理を実行する。
【００７５】
＜工程Ｓ１＞
まず、前記ＭＰＵ８１は、前回の処理において前記メモリー８２に記録した前記環境温度および前記環境湿度の情報と、それらを記録した日時情報とを含む計測データＤ１を読み出す。前記計測データＤ１は、後述する工程Ｓ３において前記ＭＰＵ８１によって前記メモリー８２に記録されるデータである。
【００７６】
工程Ｓ１において読み出される前記計測データＤ１に含まれる前記環境温度および前記環境湿度のことを、それぞれ前回環境温度および前回環境湿度と称する。また、工程Ｓ１において読み出される前記計測データＤ１に含まれる日時のことを前回計測日時と称する。後述するように、前記前回計測日時は、前記ＭＰＵ８１が前回環境温度および前回環境湿度を前記温度センサー８０１および前記湿度センサー８０２から入力した日時である。
【００７７】
＜工程Ｓ２＞
また、前記ＭＰＵ８１は、前記温度センサー８０１および前記湿度センサー８０２から前記環境温度および前記環境湿度を入力する。この工程Ｓ２において前記ＭＰＵ８１が入力する前記環境温度および前記環境湿度のことを、それぞれ今回環境温度および今回環境湿度と称する。また、この工程Ｓ２において前記ＭＰＵ８１が前記環境温度および前記環境湿度を入力した日時のことを今回計測日時と称する。
【００７８】
なお、工程Ｓ２の処理は、予め定められたタイミングで前記温度センサー８０１の検出温度および前記湿度センサー８０２の検出湿度を入力する温湿度入力処理である。工程Ｓ１，Ｓ２は、前記ＭＰＵ８１がサンプリングプログラムＰｒ１を実行することによって実現されるサンプリング工程の一例である。前記サンプリングプログラムＰｒ１を実行する前記ＭＰＵ８１は、前記温湿度入力処理を実行するサンプリング部の一例である。
【００７９】
＜工程Ｓ３＞
さらに、前記ＭＰＵ８１は、工程Ｓ２で入力した前記今回環境温度および前記今回環境湿度の情報と前記今回計測日時の情報とを含む前記計測データＤ１を前記メモリー８２に記録する。ここで記録される前記計測データＤ１は、次回の処理の工程Ｓ１において、前記前回環境温度、前記前回環境湿度および前記前回計測日時を含むデータとして前記ＭＰＵ８１によって読み出される。
【００８０】
なお、工程Ｓ１において前記計測データＤ１が前記メモリー８２に未だ記録されていない場合、即ち、工程Ｓ１〜Ｓ３が最初に実行される場合が考えられる。この場合、例えば前記今回環境温度、前記今回環境湿度および前記今回計測日時が、それぞれ前記前回環境温度、前記前回環境湿度および前記前回計測日時と等しいという仮定の下で、以下の処理が実行されることが考えられる。或いは、工程Ｓ１において前記計測データＤ１が前記メモリー８２に未だ記録されていない場合に、以降の工程Ｓ４〜Ｓ８がスキップされることも考えられる。
【００８１】
＜工程Ｓ４＞
次に、前記ＭＰＵ８１は、前記前回環境温度および前記今回環境温度の代表値である温度代表値と、前記前回環境湿度および前記今回環境湿度の代表値である湿度代表値とを算出する。さらに、前記ＭＰＵ８１は、前記今回計測日時と前記前回計測日時との時間間隔を算出する。前記代表値は、例えば、重み付け平均値などの平均値、最大値または最小値などである。前記代表値が前記平均値であれば、前回および今回の温度および湿度が適度に反映された前記代表値が得られる。
【００８２】
＜工程Ｓ５＞
次に、前記ＭＰＵ８１は、前記温度代表値および前記湿度代表値を例えば（２０）式などの予め定められたモデル式に適用することにより、前記時間間隔当たりの前記帯電ローラー４０の前記寿命消費度合を算出する。前記モデル式が（２０）式である場合、前記温度代表値、前記湿度代表値および前記時間間隔の各々が、（２０）式における前記環境温度Ｔｋ（絶対温度）、前記環境湿度ＲＨｋ（相対湿度）および前記時間Δｔｋの各々に代入される。これにより、前記要素期間ごとの前記寿命消費度合ｙｋが算出される。
【００８３】
（２０）式（前記モデル式）は、前記温度代表値（検出温度の代表値）および前記湿度代表値（検出湿度の代表値）の各々が大きい場合の方が小さい場合よりも大きな前記寿命消費度合ｙｋを導出する式である。
【００８４】
より具体的には、（２０）式（前記モデル式）は、前記温度代表値Ｔｋの逆数および前記湿度代表値ＲＨｋの逆数の２つを変数とする一次線形多項式の導出値ｘを指数とする指数関数の導出値に対する前記時間間隔Δｔｋの比率を導出する式である。ここで、前記時間間隔Δｔｋは、前記温湿度入力処理（Ｓ１）の前回の実行時点から今回の実行時点までの時間である。このようなモデル式による前記寿命消費度合ｙｋの算出処理は、非常に演算負荷が小さい。
【００８５】
即ち、工程Ｓ４，Ｓ５において、前記ＭＰＵ８１は、前記温湿度入力処理（Ｓ１）が実行されるごとに、前回および今回に入力された前記環境温度（検出温度）および前記環境湿度（検出湿度）各々の代表値を予め定められたモデル式に適用する。これにより、前記ＭＰＵ８１は、前記温湿度入力処理（Ｓ１）の前回の実行時点から今回の実行時点までの期間当たりの前記帯電ローラー４０の前記寿命消費度合ｙｋを算出する。
【００８６】
工程Ｓ４，Ｓ５は、前記ＭＰＵ８１が寿命消費度合算出プログラムＰｒ２を実行することによって実現される寿命消費度合算出工程の一例である。前記寿命消費度合算出プログラムＰｒ２を実行する前記ＭＰＵ８１は、前記寿命消費度合ｙｋを算出する処理を実行する寿命消費度合算出部の一例である。なお、前記寿命消費度合ｙｋは、前記温湿度入力処理の前回の実行時点から今回の実行時点までの期間当たりの前記帯電ローラー４０の寿命消費度合の一例である。
【００８７】
＜工程Ｓ６＞
さらに、前記ＭＰＵ８１は、前記寿命消費度合ｙｋの積算値を算出し、その積算値の情報を含む積算値データＤ２を前記メモリー８２に記録する。より具体的には、前記ＭＰＵ８１は、前回の処理において前記メモリー８２に記録した前記積算値データＤ２を読み出し、その積算値データＤ２に含まれる前記寿命消費度合の積算値に今回算出した前記寿命消費度合を加算する。なお、前記寿命消費度合の積算値の初期値は０である。
【００８８】
＜工程Ｓ７＞
次に、前記ＭＰＵ８１は、前記寿命消費度合ｙｋの積算値が予め定められた警報条件を満たすか否かを判定する。例えば、前記警報条件は、前記寿命消費度合ｙｋの積算値が予め定められたしきい値Ｌｓを超えたことである。このような警報条件は、シンプルでその判定が容易である。寿命が１であるとして正規化された前記寿命消費度合ｙｋが採用される場合、前記しきい値は比較的"１"に近い"１"未満の値である。
【００８９】
そして、前記寿命消費度合ｙｋの積算値が前記警報条件を満たさない場合、今回の前記帯電ローラー寿命警報処理は終了する（Ｓ７のＮＯ）。
【００９０】
＜工程Ｓ８＞
一方、前記寿命消費度合ｙｋの積算値が前記警報条件を満たす場合、前記ＭＰＵ８１は、警報を出力し、これにより、今回の前記帯電ローラー寿命警報処理が終了する。
【００９１】
例えば、前記ＭＰＵ８１は、前記帯電ローラー４０の交換などのメンテナンスを促す警報メッセージを前記操作表示部８０に出力する。また、前記ＭＰＵ８１が、前記警報メッセージとともに、または、前記警報メッセージに替えて、不図示のスピーカーを通じて警報音を出力することも考えられる。
【００９２】
工程Ｓ６〜Ｓ８は、前記ＭＰＵ８１が警報処理プログラムＰｒ３を実行することによって実現される警報処理工程の一例である。前記警報処理プログラムＰｒ３を実行する前記ＭＰＵ８１は、前記寿命消費度合ｙｋの積算値が前記警報条件を満たす場合に警報を出力する警報処理部の一例である。
【００９３】
以上に示したように、前記帯電ローラー４０の環境の温度および湿度が一定でないために前記帯電ローラー４０の寿命は変動する。そのような場合においても、前記画像形成装置１０は、前記帯電ローラー４０の使用時間が寿命に至る前に、即ち、前記帯電ローラー４０の腐食が画質に悪影響を及ぼす前に、適切なタイミングで警報を出力することが可能である。
【００９４】
[応用例]
工程Ｓ７で用いられる前記警報条件が、複数の条件の論理和条件であることも考えられる。例えば、前記警報条件が、以下の第１条件および第２条件の論理和であることが考えられる。前記第１条件は、前記寿命消費度合ｙｋの積算値が前記しきい値Ｌｓを超えたことである。前記第２条件は、前記寿命消費度合ｙｋの積算値が前記しきい値Ｌｓよりも小さな第２のしきい値を超えており、かつ、前記寿命消費度合ｙｋの積算値の変化率が予め定められた第３のしきい値を超えていることである。
【００９５】
工程Ｓ５において、（２０）式とは異なる式が前記モデル式として用いられることも考えられる。例えば、前記モデル式が、周知のデータマイニング手法によって図４に示される試験結果から導出されることなども考えられる。
【００９６】
なお、本発明に係る画像形成装置および帯電ローラー寿命警報方法は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態及び応用例を自由に組み合わせること、或いは実施形態及び応用例を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。
【符号の説明】
【００９７】
２      ：シート供給部
３      ：シート搬送部
４      ：画像形成部
５      ：光走査部
６      ：定着装置
８      ：制御部
９      ：記録シート
１０    ：画像形成装置
２１    ：シート受部
２２    ：シート送出部
３０    ：搬送路
３１    ：レジストローラー
３２    ：搬送ローラー
３３    ：排出ローラー
４０    ：帯電ローラー
４１    ：感光体
４２    ：帯電部
４３    ：現像部
４５    ：転写部
４７    ：クリーニング部
６１    ：加熱ローラー
６２    ：加圧ローラー
８０    ：操作表示部
８１    ：ＭＰＵ
８２    ：メモリー
８３    ：信号インターフェイス
１００  ：筐体
１０１  ：排出トレイ
４０１  ：帯電ローラーの芯金部
４０２  ：帯電ローラーの弾性部
６１１  ：ヒーター
８０１  ：温度センサー
８０２  ：湿度センサー
Ｄ１    ：計測データ
Ｄ２    ：積算値データ
Ｐｒ１  ：サンプリングプログラム
Ｐｒ２  ：寿命消費度合算出プログラム
Ｐｒ３  ：警報処理プログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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