JP2020160326A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電ローラの寿命をより正確に得られる構成を提供する。【解決手段】帯電ローラ２は、回転軸線方向中央部の外径が回転軸線方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有する。帯電ローラの回転軸線方向中央部の外径をＤ１、帯電ローラ２の回転軸線方向両端部の外径をＤ２、Ｄ３とした場合に、クラウン量をＤ１−（Ｄ２＋Ｄ３）／２とする。無線ＩＣタグに納入されているクラウン量が制御部に送信される。すると、操作パネルに、クラウン量が第１の量である場合よりも、第１の量よりも大きい第２の量である場合の方が帯電ローラ２の交換寿命が短くなるように寿命値が表示される。【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。

画像形成装置として、感光ドラムに当接して感光ドラムの表面を帯電させる帯電ローラを備えた構成が従来から知られている。このような帯電ローラ、或いは、帯電ローラを備えたカートリッジは、寿命により交換される。例えば、帯電ローラの回転数や帯電バイアスの印加時間に基づいて、帯電ローラが寿命に達したことを判断する構成が提案されている（特許文献１）。

特開平９−２１１９３１号公報

帯電ローラは、長期間使用されるとトナーや外添剤が付着することで表面が汚れる。そして、帯電ローラの汚れが進むと帯電不良が発生するため、寿命に到達したとして交換する場合がある。ここで、帯電ローラは、回転軸線方向中央部の外径が回転軸線方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有する場合がある。

帯電ローラの汚染は、帯電ローラの回転軸線方向（長手方向）でばらつきがあり、そのばらつきは帯電ローラのクラウン量に大きく依存することが、本発明者の研究の成果で判明した。即ち、帯電ローラにクラウン形状をつけることで、外径が大きい所と、外径が小さい所で生じる、動的な摩擦力の大小で汚れやすい部分と汚れづらい部分が生じる。特許文献１に記載の構成の場合、このような帯電ローラのクラウン量による寿命のばらつきを正しく検知できない。

本発明は、帯電ローラや帯電ローラを有するカートリッジの寿命をより正確に得られる構成を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、回転する感光体と、前記感光体の表面に接触して回転しつつ、前記感光体の表面を帯電させる帯電ローラであって、前記帯電ローラの回転軸線方向中央部の外径が前記回転軸線方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有する帯電ローラと、前記帯電ローラの前記回転軸線方向中央部の外径をＤ１、前記帯電ローラの前記回転軸線方向両端部の外径をＤ２、Ｄ３とした場合に、Ｄ１−（Ｄ２＋Ｄ３）／２で求められるクラウン量が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記クラウン量が第１の量である場合よりも、前記第１の量よりも大きい第２の量である場合の方が前記帯電ローラの交換寿命が短くなるように、前記帯電ローラの交換に関する寿命を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、装置本体と、回転する感光体と、前記感光体の表面に接触して回転しつつ、前記感光体の表面を帯電させる帯電ローラであって、前記帯電ローラの回転軸線方向中央部の外径が前記回転軸線方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有する帯電ローラと、を有し、前記装置本体に対して着脱自在なカートリッジと、前記帯電ローラの前記回転軸線方向中央部の外径をＤ１、前記帯電ローラの前記回転軸線方向両端部の外径をＤ２、Ｄ３とした場合に、Ｄ１−（Ｄ２＋Ｄ３）／２で求められるクラウン量が入力される入力部と、前記入力部に入力された前記クラウン量が第１の量である場合よりも、前記第１の量よりも大きい第２の量である場合の方が前記カートリッジの交換寿命が短くなるように、前記カートリッジの交換に関する寿命を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、帯電ローラや帯電ローラを有するカートリッジの寿命をより正確に得られる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成断面図。 第１の実施形態に係る帯電ローラ及び感光ドラムの層構成を示す模式図。 第１の実施形態に係るドラムカートリッジと装置本体との関係を示すブロック図。 第１の実施形態に係る画像形成装置の動作シーケンスを示す図。 第１の実施形態に係る帯電ローラのクラウン量を誇張して示す平面図。 第１の実施形態に係る帯電ローラのクラウン量とかぶりによるＮＧ枚数との関係を示すグラフ。 第１の実施形態に係る帯電ローラの寿命表示に関する制御のフローチャート。 第２の実施形態に係る帯電ローラのクラウン量と帯電ローラの寿命係数との関係を示すグラフ。 第２の実施形態に係る帯電ローラの寿命表示に関する制御のフローチャート。 第３の実施形態に係る帯電ローラのクラウン量とドラムカートリッジの寿命係数との関係を示すグラフ。 第３の実施形態に係るドラムカートリッジの寿命表示に関する制御のフローチャート。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図７を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１及び図２を用いて説明する。

［画像形成装置］
画像形成装置１００は、接触帯電方式、反転現像方式、転写方式の電子写真プロセスを利用したレーザビームプリンタである。本実施形態の画像形成装置１００は、例えば、画像形成に対応する最大サイズのシートがＡ３サイズの装置である。

また、画像形成装置１００は、装置本体１０１（図３）に接続された原稿読み取り装置（図示せず）又は装置本体１０１に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像（画像）を記録材Ｐに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。

このような画像形成装置１００は、感光体としての回転ドラム型の感光ドラム１を備える。感光ドラム１の周囲には、回転方向（反時計方向）Ｒ１に沿って接触帯電部材としての帯電ローラ２、現像装置４、接触転写部材としての転写ローラ５、クリーニング装置７が配置されている。帯電ローラ２と現像装置４間の上方には、露光装置３が設置されている。また、感光ドラム１と転写ローラ５間に形成される転写部ｄの記録材搬送方向の下流側には、定着装置６が設置されている。

感光ドラム１は、本実施形態では外径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、駆動装置（不図示）の駆動によって通常２００ｍｍ／ｓのプロセススピード（周速度）で矢印Ｒ１方向（反時計方向）に回転駆動される。感光ドラム１は、図２に示すように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基体）１ａの表面に、光の干渉を抑え上層の接着性を向上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸送層１ｄの３層を下から順に塗布して構成されている。

帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に接触して矢印Ｒ２方向に回転しつつ、感光ドラム１の表面を帯電させる。このような帯電ローラ２は、芯金２ａの両端部をそれぞれ軸受部材（不図示）により回転自在に保持されると共に、押圧ばね２ｅによって感光ドラム１の中心方向に付勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもって圧接されている。即ち、帯電ローラ２は、回転軸線方向（長手方向）両端部が、それぞれ押圧ばね２ｅによって軸受部材を介して感光ドラム１に向けて付勢されている。本実施形態では、押圧ばね２ｅの押圧力は、軸受端部の両方から加圧され、一方の押圧力は５００ｇｆとした。

このように感光ドラム１に圧接される帯電ローラ２は、感光ドラム１の回転駆動に従動して回転する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部（帯電ニップ部）ａである。帯電は帯電ローラ２から感光ドラム１への放電によって行われるため、ある閾値電圧以上の電圧を帯電ローラ２に印加することによって、感光ドラム１へ帯電が開始される。

本実施形態では、約−６００Ｖ以上の電圧を帯電ローラ２に印加すれば感光ドラム１の表面電位が上昇を始め、それ以降は印加電圧に対して傾き１で線形に感光ドラム１の表面電位が上昇する。例えば、本実施例では−３００Ｖの表面電位を得るためには−９００Ｖ、−５００Ｖの表面電位を得るためには、−１１００Ｖの電圧を印加すればよい。以後、この閾値電圧を放電開始電圧（帯電開始電圧）Ｖｔｈと定義する。つまり、電子写真に必要とされる感光ドラム１の表面電位Ｖｄ（暗部電位）を得るためには、帯電ローラ２にはＶｄ＋Ｖｔｈという、必要とされる電位Ｖｄ以上の直流電圧（ＤＣ電圧）を印加する。

帯電ローラ２の芯金２ａには、電源Ｔ１より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより、感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施形態では、帯電ローラ２に対する帯電バイアス電圧は画像形成中は、感光ドラム１の周面をＶｄ＝−５００Ｖに一様に接触帯電処理するために、電源Ｔ１に−１１００ＶのＤＣバイアスを印加した。なお、感光ドラム１は、接地されている。

また、帯電ローラ２の長手方向長さは３２０ｍｍであり、図２に示すように、帯電ローラ２は、芯金（支持部材）２ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを下から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは、帯電音を低減するための発泡スポンジ層であり、表層２ｄは、感光ドラム１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ている保護層である。

より具体的には、本実施形態における帯電ローラ２の仕様は下記の通りである。
芯金２ａ；直径６ｍｍのステンレス丸棒
下層２ｂ；カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５ｇ／ｃｍ^３、体積抵抗値１０^２〜１０^９Ωｃｍ、層厚３．０ｍｍ
中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値１０^２〜１０^５Ωｃｍ、層厚７００μｍ
表層２ｄ；フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫とカーボンを分散、体積抵抗値１０^７〜１０^１０Ωｃｍ、表面粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）１．５μｍ、層厚１０μｍ

なお、本実施形態の帯電ローラ２は、帯電ローラ２の表面を清掃する清掃部材（例えばスポンジローラ）がない構成である。具体的には、本実施形態の帯電ローラ２は、帯電ローラ２の表層２ｄには、感光ドラム１以外が接触しない構成である。

露光装置３は、本実施形態では、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナを用いた。露光装置３は、不図示の画像読み取り装置等から入力される画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力する。そして、感光ドラム１の一様帯電処理面を露光位置ｂにおいて、レーザ光Ｌにより走査露光（イメージ露光）する。この走査露光により感光ドラム１の表面のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで、感光ドラム１の表面には、走査露光した画像情報に対応した静電潜像が順次に形成される。露光された感光ドラム１上の電位をＶＬと称す。本実施形態では、露光装置３の最大光量を８ｍＷとした。

現像装置４は、本実施形態では、２成分磁気ブラシ現像方式の反転現像装置であり、感光ドラム１の表面の露光部分（明部）にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。この現像装置４は、現像容器４ａの開口部に固定マグネットローラ４ｃを内包した回転自在な非磁性の現像スリーブ４ｂが設けられている。現像容器４ａの現像剤（トナー）４ｅを、規制ブレード４ｄで薄層に現像スリーブ４ｂ上にコーティングし、感光ドラム１と対向する現像部ｃへ搬送する。

現像容器４ａ内の現像剤４ｅは、トナーと磁性キャリアの混合物であり、２つの現像剤攪拌部材４ｆの回転によって均一に攪拌されながら現像スリーブ４ｂ側に搬送される。本実施形態における磁性キャリアの体積抵抗率は約１０^１３Ωｃｍ、粒径は４０μｍであり、非磁性のトナーは磁性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。また、現像容器４ａ内のトナー濃度は、濃度センサ（不図示）によって検知され、この検知情報に基づいてトナーホッパー４ｇから適正量のトナーを現像容器４ａに補給してトナー濃度を一定に調整する。

現像スリーブ４ｂは、現像部ｃにおいて感光ドラム１との最近接距離を３００μｍに保持して感光ドラム１に近接対向配設されており、現像スリーブ４ｂは現像部ｃにおいて感光ドラム１の回転方向（反時計方向）Ｒ１とは逆方向（矢印Ｒ４方向）に回転駆動される。現像スリーブ４ｂには、電源Ｔ２から所定の現像バイアスが印加される。本実施形態において、現像スリーブ４ｂへ印加する現像バイアス電圧は、直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より具体的には、本実施形態では、周波数８ｋＨｚ、直流電圧（−３２０Ｖ）と交流電圧（ピーク間電圧１８００Ｖｐｐ）とを重畳した振動電圧である。

転写ローラ５は、感光ドラム１に所定の押圧力をもって当接して転写部ｄを形成し、電源Ｔ３から転写バイアス（トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バイアス、本実施形態では＋５００Ｖ）が印加される。この転写部ｄにて用紙などの記録材Ｐに感光ドラム１表面のトナー像を転写する。

定着装置６は、回転自在な定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂを有しており、定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂ間の定着ニップ部にて記録材Ｐを挟持搬送しながら、記録材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱加圧して熱定着する。本実施形態では、記録材Ｐの材質、厚さ、坪量に応じて、定着ローラ６ａと加圧ローラ６ｂとの回転速度を可変にできるように設定されている。

クリーニング装置７は、記録材Ｐに対するトナー画像転写後の感光ドラム１の表面を清掃する。このためにクリーニング装置７は、感光ドラム１の表面に当接するクリーニングブレード７ａを有する。記録材Ｐに転写後の感光ドラム１の表面は、クリーニングブレード７ａにより摺擦されて、転写残トナーの除去を受けて清浄面化され、繰り返し画像形成に供される。当接部ｅは、クリーニングブレード７ａと感光ドラム１の表面とが当接する箇所である。

［ドラムカートリッジ］
本実施形態では、感光ドラム１、帯電ローラ２、クリーニング装置７が一体になった形状をしており、画像形成装置１００の装置本体１０１から着脱自在なカートリッジとしてのドラムカートリッジ２０になっている（図３）。ドラムカートリッジ２０は、図３に示すように、記憶部としての無線ＩＣタグ８が貼付されており、ドラムカートリッジ２０の情報が記憶されている。

一方、装置本体１０１には、無線ＩＣタグ８から情報を取得可能な取得部としての通信部９が設けられている。通信部９は、装置本体１０１に装着されたドラムカートリッジ２０に設けられた無線ＩＣタグ８から、無線ＩＣタグ８に記憶された情報を無線により読み取る。通信部９で読み取ったデータは、装置本体１０１に設けられた入力部としての制御部１０に入力される。

制御部１０は、画像形成装置１００全体の制御を行う。このような制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有している。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御手順に対応するプログラムを読み出しながら各部の制御を行う。また、ＲＡＭには、作業用データや入力データが格納されており、ＣＰＵは、前述のプログラム等に基づいてＲＡＭに収納されたデータを参照して制御を行う。

また、装置本体１０１は、表示部としての操作パネル１１を備える。操作パネル１１は、制御部１０で制御した結果などの各種情報を表示する。例えば、ユーザやサービスマンなどの操作者は、画像形成装置１００の状態を操作パネル１１で確認することができる。また、操作者は、操作パネル１１により画像形成装置１００の各種設定を行うことができる。

［画像形成装置の動作シーケンス］
次に、図４を用いて、本実施形態の画像形成装置１００の動作シーケンスについて説明する。

［初期回転動作（前多回転工程）］
画像形成装置１００の起動時の始動動作期間（起動動作期間、ウォーミング期間）である。電源スイッチのオンにより、感光ドラム１を回転駆動させ、また、定着装置６の所定温度への立ち上げ等の所定のプロセス機器の準備動作を実行させる。

［印字準備回転動作（前回転工程）］
プリント信号がオン、即ち、プリント信号の入力から実際に画像形成（印字）工程動作がなされるまでの間の画像形成前の準備回転動作期間であり、初期回転動作中にプリント信号が入力されたときには初期回転動作に引き続いて実行される。プリント信号の入力がないときには初期回転動作の終了後にメインモータの駆動が一旦停止されて、感光ドラム１の回転駆動が停止され、プリンタはプリント信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保たれる。プリント信号が入力されると印字準備回転動作が実行される。

［印字工程（画像形成工程、作像工程）］
所定の印字準備回転動作が終了すると、引き続いて回転する感光ドラム１に対する画像形成（作像）プロセスが実行される。そして、回転する感光ドラム１の表面に形成されたトナー像を記録材に転写し、定着装置６によるトナー像の定着処理がなされて画像形成物がプリントアウトされる。連続印字（連続プリント）モードの場合は、上記の印字工程が所定の設定プリント枚数ｎ分繰り返して実行される。

［紙間工程］
連続印字モードにおいて、記録材の後端部が転写位置を通過した後、次の記録材の先端部が転写位置に到達するまでの間の、転写位置における記録材の非通過状態の期間である。なお、記録材は、紙以外のものもあるが、ここでは、便宜上、転写位置における記録材の非通過状態の期間を紙間と呼ぶ。

［後回転動作］
最後の記録材の印字工程が終了した後もしばらくの間、メインモータの駆動を継続させて感光ドラム１を回転駆動させ、所定の後動作を実行させる期間である。

［スタンバイ］
所定の後回転動作が終了すると、メインモータの駆動が停止されて感光ドラム１の回転駆動が停止される。画像形成装置１００は、次のプリント信号が入力されるまでスタンバイ状態に保たれる。１枚だけのプリントの場合は、そのプリント終了後、プリンタは後回転動作を経てスタンバイ状態になる。スタンバイ状態において、プリント信号が入力されると、プリンタは前回転工程に移行する。

なお、上述の印字工程が画像形成時であり、上述の初期回転動作、前回転動作、紙間工程、後回転動作が非画像形成時である。

［帯電ローラのクラウン量］
次に、帯電ローラ２のクラウン量について、図５を用いて説明する。帯電ローラ２は、上述したように、回転軸線方向両端が押圧ばね２ｅにより付勢されることで、感光ドラム１の表面に圧接されている。このため、帯電ローラ２の表面を回転軸線方向と平行なストレート形状とすると、帯電ローラ２の撓みにより帯電ローラ２の回転軸線方向中央が両端部よりも接触圧が低くなってしまう。したがって、帯電ローラ２と感光ドラム１との接触圧を長手方向に亙って均一にすべく、帯電ローラ２を、回転軸線方向中央部の外径が回転軸線方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有する形状としている。

ここで、帯電ローラ２のクラウン量は、次のように求められる。まず、帯電ローラ２の回転軸線方向中央部の外径をＤ１、帯電ローラ２の回転軸線方向両端部の外径をＤ２、Ｄ３とする。具体的には、図５に示すように、帯電ローラ２の長手方向中央部での外径をＤ１（μｍ）、帯電ローラ２の長手方向の一方の端部側での外径をＤ２（μｍ）、帯電ローラ２の長手方向の他方の端部側での外径をＤ３（μｍ）とする。この場合に、クラウン量は、Ｄ１−（Ｄ２＋Ｄ３）／２で求められる。

本実施形態では、帯電ローラ２の下層２ｂ、中間層２ｃ、表層２ｄ（図２）を有する部分の長手方向の長さＬ１を３２０ｍｍとした。また、帯電ローラ２の長手方向中央位置（外径Ｄ１の位置）から長手方向両端部の位置（外径Ｄ２、Ｄ３の位置）までの長手方向の長さＬ２、Ｌ３は、それぞれ１３０ｍｍ（Ｌ２＝Ｌ３）とした。即ち、本実施形態における帯電ローラ２のクラウン量の測定は、このような位置で測定した外径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を用いて行った。

帯電ローラ２は、帯電ローラ２の感光ドラム１と接しているニップ部の幅がなるべく均一になるようにクラウン量を設定すると、長手方向の帯電性も均一になる。帯電ローラ２の端部に押圧ばね２ｅで加圧されているので、帯電ローラ２の端部の方が感光ドラム１に対して圧力は大きくなる。よって、本実施形態では、上述したように、長手方向中央位置の外径Ｄ１が長手方向両端位置の外径Ｄ２、Ｄ３に比べて大きくした。つまり、帯電ローラ２のクラウン量はプラス（正クラウン）となる。

また、クラウン量が大きすぎると、中央部がより膨らむ形状になり、端部が感光ドラム１から浮いてしまう。一方、クラウン量が小さすぎると、芯金２ａの撓みによって、中央部が感光ドラム１から浮いてしまう。本実施形態では、帯電ローラ２の長手方向で浮きがなく、且つ、長手方向の帯電性が均一になるクラウン量は８０μｍ（所定量）であった。但し、帯電ローラ２の製造の際には、外径の振れが発生してしまう。このため、適正なクラウン量８０μｍに対して、外径の振れを考慮し、クラウン量の規格は８０±２０μｍとした。

［クラウン量と汚れの関係］
次に、帯電ローラ２のクラウン量と帯電ローラ２の汚れとの関係について、図６を用いて説明する。図６は、画像形成装置１００における、帯電ローラ２のクラウン量に対する、帯電ローラ２の汚れによるかぶりＮＧになる画像形成枚数との関係を記した図である。「かぶりＮＧ」とは、帯電ローラ２にトナーや外添剤が付着して帯電性能が低下した結果、帯電ローラ２を交換すべき状態である。そして、このときの画像形成枚数が、帯電ローラ２の寿命、即ち、後述する寿命値１００％に相当する。図６の「Ｋ枚」は、その数値×１０００枚の意味である。

図６から明らかなように、帯電ローラ２のクラウン量が高いほど、帯電ローラ２が汚れて寿命が低下する。本実施形態で使用した帯電ローラ２においては、帯電ローラ２の長手方向中央部の動的摩擦量が大きくなり、特に帯電ローラ２の中央部が汚れた。

そこで、本実施形態では帯電ローラ２のクラウン量の情報を予め、ドラムカートリッジ２０に貼付した無線ＩＣタグ８に書き込む構成とし、クラウン量の情報を、帯電ローラ２の寿命にフィードバックする構成とした。帯電ローラ２のクラウン量は、例えば、工場出荷時に測定し、無線ＩＣタグ８に書き込んでおく（図３）。

そして、ドラムカートリッジ２０が装置本体１０１に装着されることで、上述したように、帯電ローラ２のクラウン量が無線ＩＣタグ８から通信部９を介して制御部１０に入力される。制御部１０は、操作パネル１１に、入力されたクラウン量が第１の量である場合よりも、第１の量よりも大きい第２の量である場合の方が帯電ローラ２の交換寿命が短くなるように、帯電ローラ２の交換に関する寿命を表示する。

帯電ローラ２の交換に関する情報としては、例えば、帯電ローラ２が寿命に到達した場合に帯電ローラ２を交換する旨、帯電ローラ２が寿命に達するまでの残りの画像形成枚数などが挙げられる。また、この情報は、帯電ローラ２が寿命に到達した時の寿命値を１００％とした場合に、その時点における寿命値であっても良い。本実施形態では、帯電ローラ２の交換に関する情報として、寿命値を採用した。

［帯電ローラの寿命表示に関する制御］
次に、本実施形態における帯電ローラ２の寿命表示に関する制御のフローについて、図７を用いて説明する。まず、無線ＩＣタグ８に納入されている帯電ローラ２のクラウン量の情報を通信部９が収集する（Ｓ１０１）。次いで、通信部９で読み取ったクラウン量の情報を制御部１０に送信する（Ｓ１０２）。そして、帯電ローラ２のクラウン量の情報から、帯電ローラ２の寿命値１００％時の枚数を、制御部１０で決定する（Ｓ１０３）。本実施形態で使用する帯電ローラ２のクラウン量の規格は、上述したように８０±２０μｍであるが、例えば８０μｍなら、帯電ローラ２の寿命値１００％時の枚数は、図６より４０Ｋ枚となる。また、図６から、クラウン量が第１の量である場合よりも、第１の量よりも大きい第２の量である場合の方が寿命値１００％の枚数が少なくなる。

次に、制御部１０において、（（現在の枚数）／（寿命値１００％時の枚数））×１００が計算され、これが現在の帯電ローラ２の寿命値（％）となる（Ｓ１０４）。例えば、本実施形態において、クラウン量が８０μｍで、現在の枚数が２０Ｋ枚であれば、帯電ローラ２の現在の寿命値は（２０Ｋ／４０Ｋ）×１００＝５０％となる。そして、制御部１０で算出された、帯電ローラ２の寿命値（％）を操作パネル１１に表示する（Ｓ１０５）。

なお、クラウン量が６０μｍであるときの帯電ローラ２の寿命値１００％時の枚数は、図６より４４Ｋ枚となり、現在の枚数が２０Ｋ枚であれば、帯電ローラ２の現在の寿命値は（２０Ｋ／４４Ｋ）×１００≒４５％となる。即ち、クラウン量が６０μｍ（第１の量に対応、２０Ｋ枚時の寿命値４５％）である場合よりも、８０μｍ（第２の量に対応、２０Ｋ枚時の寿命値５０％）である場合の方が、帯電ローラ２の交換寿命が短くなるように、操作パネル１１に表示される。

このように本実施形態では、帯電ローラ２のクラウン量に基づいて帯電ローラ２の寿命値を得るようにしている。このため、帯電ローラ２の寿命をより正確に得られる。即ち、このような構成にすることで、帯電ローラ２のクラウン量の振れによる帯電ローラ２のばらつきを考慮した正確な寿命値を操作者に伝えることができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図１ないし図３を参照しつつ、図８及び図９を用いて説明する。第１の実施形態では、入力されたクラウン量から寿命値１００％となる画像形成枚数を求め、現在の枚数と比較することで寿命値を表示するようにした。これに対して本実施形態では、クラウン量が所定量（本実施形態では８０μｍ）のときに寿命値が１００％となる場合の寿命係数を１とし、入力されたクラウン量をこれと比較して寿命係数を求め、この寿命係数を使用して寿命値を表示するようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。

図８は、画像形成装置１００における、帯電ローラ２のクラウン量が８０μｍの時に帯電ローラ２の寿命値が１００％となるときを１とし、他の帯電ローラ２のクラウン量の時に、寿命係数がいくつになるかの関係を記したグラフである。

図８から明らかなように、帯電ローラ２のクラウン量が高いほど、帯電ローラ２が汚れて帯電ローラ２の寿命係数が低くなり、帯電ローラ２のクラウン量が低いほど、帯電ローラ２が汚れにくくなり、帯電ローラ２の寿命係数は高くなる。

そこで、本実施形態でも、帯電ローラ２のクラウン量の情報を予め、ドラムカートリッジ２０に貼付した無線ＩＣタグ８に書き込む構成とし、クラウン量の情報を、帯電ローラ２の寿命にフィードバックする構成とした。

例えば、本実施形態で使用する帯電ローラ２のクラウン量の規格は８０±２０μｍであるが、例えば８０μｍなら、図８より、この帯電ローラ２の寿命係数は１とする。クラウン量が小さい帯電ローラ２の場合、例えば、クラウン量が６０μｍの時は、図８より寿命係数を１．１とし、クラウン量が８０μｍの時の寿命をこの係数で割る補正をする。一方、クラウン量が大きい帯電ローラ２の場合、例えば、クラウン量が１００μｍの時は、図８より寿命係数を０．８とし、クラウン量が８０μｍの時の寿命をこの係数で割る補正をする。

続いて、本実施形態における帯電ローラ２の寿命表示に関する制御のフローについて、図９を用いて説明する。まず、無線ＩＣタグ８に納入されている帯電ローラ２のクラウン量の情報を通信部９が収集する（Ｓ２０１）。次いで、通信部９で読み取ったクラウン量の情報を制御部１０に送信する（Ｓ２０２）。そして、帯電ローラ２のクラウン量の情報から、帯電ローラ２の寿命係数を、制御部１０で決定する（Ｓ２０３）。本実施形態で使用する帯電ローラ２のクラウン量の規格は８０±２０μｍであるが、例えば８０μｍなら帯電ローラ２の寿命係数は１となる。また６０μｍであれば寿命係数は１．１、１００μｍであれば寿命係数は０．８とする。

次に、制御部１０において、（（現在の枚数）／（寿命値１００％時の枚数））×１００／寿命係数が計算され、これが現在の帯電ローラ２の寿命値（％）となる（Ｓ２０４）。例えば、本実施形態において、クラウン量が６０μｍで、現在の枚数が２０Ｋ枚であれば、帯電ローラ２の現在の寿命値は（２０Ｋ／４０Ｋ）×１００／１．１≒４５％となる。即ち、第１の実施形態で説明したように、クラウン量が８０μｍである場合の帯電ローラ２の寿命値１００％の枚数は、４０Ｋ枚である。したがって、クラウン量が８０μｍの時の寿命は、（２０Ｋ／４０Ｋ）×１００＝５０％となり、これを係数１．１で割ると、クラウン量が６０μｍの時の現在の寿命値は、４５％となる。そして、制御部１０で算出された、帯電ローラ２の寿命値（％）を操作パネル１１に表示する（Ｓ２０５）。

このような本実施形態の場合も、第１の実施形態と同様に、帯電ローラ２のクラウン量の振れによる帯電ローラ２のばらつきを考慮した正確な寿命値を、操作者に伝えることができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１ないし図３を参照しつつ、図１０及び図１１を用いて説明する。上述の第１、第２の実施形態では、帯電ローラ２の寿命値を表示するようにした。これに対して本実施形態では、ドラムカートリッジ２０の寿命値を表示するようにしている。その他の構成及び作用は、上述の第１、第２の実施形態と同様である。

図１０は、画像形成装置１００における、帯電ローラ２のクラウン量が８０μｍの時に帯電ローラ２の寿命値が１００％となるときを１とし、他の帯電ローラ２のクラウン量の時に、ドラムカートリッジの寿命係数がいくつになるかの関係を記したグラフである。

ここで、ドラムカートリッジ２０の寿命として、帯電ローラ２の汚れによる寿命の他、感光ドラム１の削れによる寿命がある。感光ドラム１は使用により表層が削れて寿命に到達する。このため、本実施形態では、感光ドラム１の寿命を、予め、無線ＩＣタグ８に書き込むようにしている。なお、感光ドラム１の寿命を、例えば、帯電ローラ２と感光ドラム１との間に流れる電流値を測定し、その測定値から設定しても良い。即ち、このときの電流値と感光ドラム１の削れ量とは相関関係があるため、この関係から削れ量を予測して、そのときの寿命値を設定するようにしても良い。何れにしても、このように、予め無線ＩＣタグ８に書き込まれた寿命や電流値から設定した寿命値が、感光体の交換に関する寿命に相当する。

本実施形態では、ドラムカートリッジ２０の寿命において、帯電ローラ２の汚れによる寿命と、感光ドラム１の削れによる寿命がほぼ一緒になる系について説明する。図１０より、帯電ローラ２のクラウン量が高いほど、帯電ローラ２が汚れて帯電ローラ２の寿命係数が低くなり、帯電ローラ２のクラウン量が低いほど、帯電ローラ２が汚れにくくなり、帯電ローラ２の寿命係数は高くなる。

このため本実施形態でも、制御部１０は、操作パネル１１に、クラウン量が第１の量である場合よりも、第１の量よりも大きい第２の量である場合の方が交換寿命が短くなるように、ドラムカートリッジ２０の交換に関する寿命を表示する。一方、帯電ローラ２のクラウン量が第１の量以下の所定量よりも小さい場合、帯電ローラ２の寿命よりも感光ドラム１の寿命が短くなる。このため、本実施形態では、制御部１０は、入力されたクラウン量が所定量未満の場合には、入力されたクラウン量に拘らず、感光ドラム１の削れによる寿命に基づいて、操作パネル１１にドラムカートリッジ２０の交換に関する寿命を表示する。

なお、ドラムカートリッジ２０の交換に関する情報は、例えば、ドラムカートリッジ２０が寿命に到達した場合にドラムカートリッジ２０を交換する旨、ドラムカートリッジ２０が寿命に達するまでの残りの画像形成枚数などが挙げられる。また、この情報は、ドラムカートリッジ２０が寿命に到達した時の寿命値を１００％とした場合に、その時点における寿命値であっても良い。本実施形態では、帯電ローラ２の交換に関する情報として、寿命値を採用した。

また、本実施形態では、所定量を８０μｍとしている。即ち、所定量は、帯電ローラ２の長手方向で浮きがなく、且つ、長手方向の帯電性が均一になるクラウン量である８０μｍとしている。また、本実施形態では、帯電ローラ２のクラウン量が８０μｍ、即ち所定量である場合の帯電ローラ２の寿命値と、感光ドラム１の削れによる寿命値とが同じとする。

したがって、本実施形態では、帯電ローラ２のクラウン量が８０μｍ未満だと、ドラムカートリッジ２０の寿命の律速は感光ドラム１の削れによる寿命となる。よって帯電ローラ２のクラウン量８０μｍ未満だと、ドラムカートリッジ２０の寿命係数は１のままとなる。一方、帯電ローラ２のクラウン量が８０μｍ以上だと、帯電ローラの汚れによる寿命が律速となる。

このような本実施形態の場合も、帯電ローラ２のクラウン量の情報を予め、ドラムカートリッジ２０に貼付した無線ＩＣタグ８に書き込む構成とし、クラウン量の情報を、帯電ローラ２の寿命にフィードバックする構成とした。そして、ドラムカートリッジ２０が装置本体１０１に装着されることで、上述したように、帯電ローラ２のクラウン量が無線ＩＣタグ８から通信部９を介して制御部１０に入力されるようにしている。

また、本実施形態の場合、第２の実施形態と同様に、クラウン量が８０μｍ（所定量）なら、図１０より、このドラムカートリッジ２０の寿命係数は１とする。一方、クラウン量が所定量よりも小さい帯電ローラ２の場合、例えば、クラウン量が６０μｍの時は、図１０より寿命係数を１のままとする。また、クラウン量が所定量よりも大きい帯電ローラ２の場合、例えば、クラウン量が１００μｍの時は、図１０より寿命係数を０．８とし、クラウン量が８０μｍの時寿命をこの係数で割る補正をする。

続いて、本実施形態におけるドラムカートリッジ２０の寿命表示に関する制御のフローについて、図１１を用いて説明する。まず、無線ＩＣタグ８に納入されている帯電ローラ２のクラウン量の情報を通信部９が収集する（Ｓ３０１）。次いで、通信部９で読み取ったクラウン量の情報を制御部１０に送信する（Ｓ３０２）。

そして、制御部１０において、帯電ローラ２のクラウン量が８０μｍ以上（所定量以上）かどうか判断する（Ｓ３０３）。帯電ローラ２のクラウン量が８０μｍ以上なら（Ｓ３０３のＹＥＳ）、帯電ローラ２のクラウン量の情報からドラムカートリッジ２０の寿命係数を制御部１０で決定する（Ｓ３０４）。Ｓ３０４は、図９のＳ２０３と同様である。一方、帯電ローラ２のクラウン量が８０μｍ未満なら（Ｓ３０３のＮＯ）、ドラムカートリッジ２０の寿命係数は１と制御部１０で決定する（Ｓ３０５）。

次に、制御部１０において、（（現在の枚数）／（寿命値１００％時の枚数））×１００／寿命係数が計算され、これが現在のドラムカートリッジ２０の寿命値（％）となる（Ｓ３０６）。そして、制御部１０で算出された、帯電ローラ２の寿命値（％）を操作パネル１１に表示する（Ｓ３０７）。

なお、感光ドラム１の削れによる寿命の方が、帯電ローラ２のクラウン量が８０μｍ（所定量）である場合の帯電ローラ２の寿命よりも短い場合、Ｓ３０５において、感光ドラム１の削れによる寿命から寿命係数を求める。例えば、予め、感光ドラム１の削れによる寿命係数を設定し、無線ＩＣタグ８に入力しておく。或いは、感光ドラム１と帯電ローラ２との間に流れる電流値を測定し、その測定値から寿命係数を求めても良い。

このような本実施形態では、帯電ローラ２のクラウン量が所定量以上の場合には、帯電ローラ２のクラウン量に基づいてドラムカートリッジ２０の寿命値を得るようにしている。このため、ドラムカートリッジ２０の寿命をより正確に得られる。即ち、このような構成にすることで、帯電ローラ２のクラウン量の振れによる帯電ローラ２のばらつきを考慮した正確な寿命値を操作者に伝えることができる。

一方、帯電ローラ２のクラウン量が所定量未満の場合には、感光ドラム１の削れによる寿命に基づいてドラムカートリッジ２０の寿命値を得るようにしている。即ち、帯電ローラ２のクラウン量が所定量未満の場合、感光ドラム１の削れによる寿命と同じ或いは感光ドラム１の削れによる寿命の方が短い場合がある。したがって、この場合には、感光ドラム１の削れによる寿命に基づいてドラムカートリッジ２０の寿命値を得るようにしているため、ドラムカートリッジ２０の寿命をより正確に得られる。

＜他の実施形態＞
上述の各実施形態では、帯電方式を帯電ローラに直流電圧のみを印加して感光ドラムを帯電させる「ＤＣ帯電方式」を採用した。但し、帯電方式が、帯電ローラに直流電圧と交流電圧との重畳電圧を印加して感光ドラムを帯電させる「ＡＣ帯電方式」であっても、本発明を適用可能である。

また、上述の各実施形態では、帯電ローラの層構成として図２のような物性値を例とし、帯電ローラの長手方向で汚れやすい場所は中央部であった。但し、帯電ローラの各層における硬度やヤング率によって、帯電ローラの長手方向の感光ドラムに対する動的摩擦力の分布は変化する。したがって、帯電ローラの物性によっては、帯電ローラの端部が汚れやすい場所になる場合もあり、その場合でも本発明を適用可能である。

また、上述の各実施形態において、帯電ローラのクラウン量を記憶させる記憶部として、無線ＩＣタグを採用したが、記憶部は、その他の記憶装置であっても良い。例えば、ドラムカートリッジがメモリと端子を有し、ドラムカートリッジの装着時に装置本体側の端子とドラムカートリッジ側との端子が接続されることで、メモリの情報が装置本体側に入力される構成であっても良い。

また、上述の各実施形態では、帯電ローラのクラウン量が入力される入力部は、通信部９を介して無線ＩＣタグ８から情報が入力される制御部１０とした。但し、入力部は、画像形成装置が備える操作部（例えば、図３に示した操作パネル１１）であっても良い。即ち、操作者が、操作パネル１１により帯電ローラのクラウン量を直接入力する構成であっても良い。

また、上述の各実施形態では、表示部としての操作パネル１１に表示される帯電ローラ２又はドラムカートリッジ２０の交換に関する情報を寿命値とした。但し、このような寿命値は表示せず、実際に帯電ローラ２又はドラムカートリッジ２０が寿命に到達した場合に、帯電ローラ２又はドラムカートリッジ２０を交換する旨を表示するようにしても良い。或いは、寿命に近づいた場合に、寿命に近づいた旨を表示するようにしても良い。

また、上述の各実施形態では、寿命を決定する式の分母は寿命値１００％時の画像形成枚数を例とした。但し、この分母は寿命値１００％時の、帯電ローラの走行距離や、帯電ローラの帯電時間や、感光ドラムの走行距離などとしても良い。

また、第３の実施形態では、ドラムカートリッジの寿命値を補正する寿命係数を用いることを例としたが、第１の実施形態と同様にドラムカートリッジの寿命値を求めるようにしても良い。

また、第３の実施形態では、カートリッジとして、帯電ローラと感光ドラムとクリーニング装置が一体となったドラムカートリッジを例とした。但し、カートリッジは、帯電ローラと感光ドラムとクリーニング装置と現像装置が一体となったプロセスカートリッジであっても良い。なお、帯電ローラと感光ドラムが一体となったカートリッジでは、帯電ローラの寿命が、感光ドラムの寿命よりも短い場合に、特に、本発明が有効である。

更に、上述の各実施形態では、帯電ローラを清掃する清掃部材を備えていない構成について説明したが、帯電ローラの表面に接触してこの表面を清掃する清掃部材（例えば、スポンジローラ）を備えていても良い。なお、本発明は、上述の各実施形態のように清掃部材がない、或いは、清掃部材があっても、接触圧が弱いなど清掃性能が高くない清掃部材を備えた構成に有効である。

１・・・感光ドラム（感光体）／２・・・帯電ローラ／８・・・無線ＩＣタグ（記憶部）／９・・・通信部（取得部）／１０・・・制御部（入力部）／１１・・・操作パネル（表示部）／２０・・・ドラムカートリッジ（カートリッジ）／１００・・・画像形成装置／１０１・・・装置本体

Claims (5)

1. 回転する感光体と、
   前記感光体の表面に接触して回転しつつ、前記感光体の表面を帯電させる帯電ローラであって、前記帯電ローラの回転軸線方向中央部の外径が前記回転軸線方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有する帯電ローラと、
   前記帯電ローラの前記回転軸線方向中央部の外径をＤ１、前記帯電ローラの前記回転軸線方向両端部の外径をＤ２、Ｄ３とした場合に、Ｄ１−（Ｄ２＋Ｄ３）／２で求められるクラウン量が入力される入力部と、
   前記入力部に入力された前記クラウン量が第１の量である場合よりも、前記第１の量よりも大きい第２の量である場合の方が前記帯電ローラの交換寿命が短くなるように、前記帯電ローラの交換に関する寿命を表示する表示部と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記帯電ローラを含むカートリッジと、
   前記カートリッジが着脱自在な装置本体と、
   前記カートリッジに設けられ、前記クラウン量が記憶された記憶部と、
   前記装置本体に設けられ、前記記憶部から前記クラウン量を取得可能な取得部と、を備え、
   前記入力部は、前記取得部から前記クラウン量が入力される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 装置本体と、
   回転する感光体と、前記感光体の表面に接触して回転しつつ、前記感光体の表面を帯電させる帯電ローラであって、前記帯電ローラの回転軸線方向中央部の外径が前記回転軸線方向両端部の外径よりも大きいクラウン形状を有する帯電ローラと、を有し、前記装置本体に対して着脱自在なカートリッジと、
   前記帯電ローラの前記回転軸線方向中央部の外径をＤ１、前記帯電ローラの前記回転軸線方向両端部の外径をＤ２、Ｄ３とした場合に、Ｄ１−（Ｄ２＋Ｄ３）／２で求められるクラウン量が入力される入力部と、
   前記入力部に入力された前記クラウン量が第１の量である場合よりも、前記第１の量よりも大きい第２の量である場合の方が前記カートリッジの交換寿命が短くなるように、前記カートリッジの交換に関する寿命を表示する表示部と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記表示部は、前記入力部に入力された前記クラウン量が、前記第１の量以下の所定量よりも小さい場合には、前記クラウン量に拘らず、前記感光体の交換に関する寿命に基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記カートリッジに設けられ、前記クラウン量が記憶された記憶部と、
   前記装置本体に設けられ、前記記憶部から前記クラウン量を取得可能な取得部と、を備え、
   前記入力部は、前記取得部から前記クラウン量が入力される、
   ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の画像形成装置。

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