JP7124629B2 - 画像形成装置および感光体寿命監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリなど、電子写真方式により画像形成を実行する画像形成装置に関し、殊に、感光体表面最外層に形成したオーバーコート層の膜厚検出技術に関する。

画像形成装置では、近年、装置の小型化、低コスト化が求められる一方で、より高速で高画質な作像性能が求められている。更には、長寿命も求められており、そのため、感光体の最表層は、オーバーコート層という下層の感光層を保護する層が形成されている。

ところで、このオーバーコート層の膜厚が厚いと、潜像の周辺部が電荷的に広がっているために、転写工程においてトナーが周辺部にも吸着され、結果的に画像が太ってしまい、シャープさに欠けるという欠点がある。

そのため、オーバーコート層は、できるだけ薄膜化することが必要であるが、反面、薄くし過ぎると、削れ代が少なくなるので、感光体の短命化につながる。

この薄膜化と寿命という矛盾する問題を解決するため、現在は、オーバーコート層として硬質な材料を用いて、削れにくくすると共に薄膜化を図って矛盾の解決をしている。

しかしながら、オーバーコート層を硬質で薄膜化すると、新たな問題が発生してきた。というのは、硬質なオーバーコート層であっても、長期にわたって繰り返し画像形成を実行すると、膜厚が薄くなり、下層に対する保護機能が低下するので、膜厚の監視は必須なのであるが、既存の膜厚を監視する技術では、薄膜のオーバーコート層の膜厚を測定することができないのである。

例えば、特許文献１は、感光体の膜削れの進行度合いを検知する技術を開示する。また、特許文献２は、膜削れによる感光体の電位的な感度特性変化が起きることに着目して、感光体上のトナー画像濃度の変化から感光体の膜削れの進行度合いを感知する技術を開示する。

特開２０１４－０１６６５１号公報 特開２０１５－１６６８２０号公報

上記の既存技術では、例えば帯電ローラーの電流変化量は、感光体膜厚が１０μｍ変化した時に約５００～１０００μＡの変化を呈する程度であり、現在使用されている高硬度な感光体の最表層は、その厚さがせいぜい数μｍであり、そのすべての膜厚が削れたとしても電流変化量は数百μＡにも満たず、測定バラつき程度の変化でしかない。

また、画像濃度から膜厚を監視しようとしても、数μｍ程度の厚さ変化においては、殆ど濃度変化が無く、実用的ではない。このため、既存の技術では膜厚監視が不可能なのである。

更に、感光体の回転数、印字枚数、使用時間、累積時間等によって、削れた量を推定し、規定数に達した時に寿命到達のフラグを立てるといった方式も検討されてはいるが、感光体や清掃部材などの物性、取り付けのバラつきや、帯電部材や転写部材からの通電状況の変化を無視しているため、本来は使えるくらいの余裕度があるのに、フラグが立ってしまい、或いは既に寿命を超過しているのに、まだフラグが立たない状況が起こり得、実用的でない。

本発明は、後述する発明者の知見に基づいて、既存技術では監視できなかった、薄膜のオーバーコート層の膜厚を監視できる技術を提案するものである。

上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、電子写真方式により画像形成を実行する画像形成装置であって、金属フィラーを含有したオーバーコート層が最表層に形成された感光体と、前記感光体を第１の極性に帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を作像する露光手段と、第１の極性のトナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する現像バイアスとして、画像形成時に作像された静電潜像の現像に用いる第１現像バイアスと、前記感光体の寿命監視時に用いられ、第１の極性とは逆の第２の極性の電荷を前記第１現像バイアスよりも前記感光体に多く注入する第２現像バイアスとを切り換え可能なバイアス電源手段と、前記感光体の寿命監視時期に至ると、前記帯電手段と露光手段を制御して、前記感光体を帯電させつつ露光を禁止し、前記感光体上に非画像に相当する静電潜像を形成させるとともに、前記バイアス電源手段を制御して、前記第２現像バイアスを前記現像剤担持体に供給させる寿命監視モードを実行する制御手段と、前記寿命監視モードの実行により、前記金属フィラーの分散状態の不均一性に起因して生じるトナー像が前記感光体上に形成されたか否かを判定する判定手段と、前記トナー像が形成されなかったことが判定されると、前記感光体のオーバーコート層の膜厚が規定膜厚を低下した旨を報知する報知手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記第１現像バイアスと前記第２現像バイアスは、第１の極性の直流成分に交流成分が重畳されてなり、前記第２現像バイアスは、前記第１現像バイアスよりも交流成分のピーク・ツー・ピーク電圧が大きい値に設定されている、または交流成分の周波数が小さい値に設定されているとしても良い。

さらに、前記第１現像バイアスと前記第２現像バイアスは、第１の極性の直流成分に交流が重畳されてなり、前記交流の１周期の波形において、重畳される第１の極性の直流成分の電圧値を境にピーク電圧が第２の極性を有する側を交流成分α、第１の極性を有する側を交流成分β、交流成分βの時間Ｔβを１周期で除した値をデューティ比Ｄｈとしたとき、前記第２現像バイアスは、交流成分βのピーク電圧の絶対値Ｖｎが前記第１現像バイアスと同じであり、交流成分αのピーク電圧の絶対値Ｖｍが前記第１現像バイアスよりも大きく、さらに、デューティ比Ｄｈが前記第１現像バイアスよりも大きいとしても良い。

また、前記帯電手段に帯電電圧を供給する帯電電源手段を備え、前記制御手段は、前記寿命監視モードでの前記感光体の第１の極性の帯電電圧と前記第２現像バイアスの第１の極性の直流電圧との差分の大きさで規定されるかぶりマージンが通常の画像形成時よりも大きくなるように、前記帯電電源手段から前記帯電手段に帯電電圧を供給させるとしても良い。

また、前記制御手段は、累積画像形成回数が第１所定値に達したとき、前記感光体の累積回転数もしくは累積動作時間が第２所定値に達したとき、または、前記感光体の新品時からの経過時間が第３所定値に達したときを契機に、前記寿命監視モードを実行するとしても良い。

ここで、前記制御手段は、前記感光体の新品時以降、最初に前記寿命監視モードを実行した後、２回目の実施を、１回目の実施からの画像形成回数が前記第１所定値よりも小さい第４所定値に達したとき、１回目の実施からの前記感光体の回転数もしくは動作時間が前記第２所定値よりも小さい第５所定値に達したとき、または、１回目の実施からの経過時間が前記第３所定値よりも小さい第６所定値に達したときを契機に実行するとしても良い。

また、前記制御手段は、前記寿命監視モードの１回目の実施から２回目の実施までの間隔をＵ１、２回目の実施から３回目の実施までの間隔をＵ２としたとき、Ｕ１＞Ｕ２の関係を満たすように、前記寿命監視モードの２回目と３回目の実施を行うとしても良い。

さらに、前記感光体上のトナー像を被転写体に転写させる転写手段をさらに備え、前記判定手段は、前記寿命監視モードの実行により前記感光体に形成された後、前記被転写体に転写されたトナー像を検出可能な位置に配された検出手段を有し、前記検出手段による前記トナー像の検出結果から前記判定を行うとしても良い。

ここで、前記被転写体は、中間転写体である、または前記感光体から中間転写体を介してシートに前記トナー像が転写される構成における当該シートであるとしても良い。

また、前記被転写体は、前記感光体から中間転写体を介してシートに前記トナー像を転写した後、転写後のシートを画像形成装置から出力する構成における当該シートであり、前記検出手段は、前記出力後、読取位置に載置された前記シート上に存するトナー像を読み取るスキャナーであるとしても良い。

本発明に係る感光体寿命監視方法は、金属フィラーを含有したオーバーコート層が最表層に形成された感光体上に、電子写真方式により画像形成を実行する画像形成装置における感光体寿命監視方法であって、前記画像形成装置は、前記感光体を第１の極性に帯電させる帯電手段と、帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を作像する露光手段と、第１の極性のトナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に供給する現像バイアスとして、画像形成時に作像された静電潜像の現像に用いる第１現像バイアスと、前記感光体の寿命監視時に用いられ、第１の極性とは逆の第２の極性の電荷を前記第１現像バイアスよりも前記感光体に多く注入する第２現像バイアスとを切り換え可能なバイアス電源手段と、を備え、前記感光体寿命監視方法は、前記感光体の寿命監視時期に至ると、前記帯電手段と露光手段を制御して、前記感光体を帯電させつつ露光を禁止し、前記感光体上に非画像に相当する静電潜像を形成させるとともに、前記バイアス電源手段を制御して、前記第２現像バイアスを前記現像剤担持体に供給させる寿命監視モードを実行する制御ステップと、前記寿命監視モードの実行により、前記金属フィラーの分散状態の不均一性に起因して生じるトナー像が前記感光体上に形成されたか否かを判定する判定ステップと、前記トナー像が形成されなかったことが判定されると、前記感光体のオーバーコート層の膜厚が規定膜厚を低下した旨を報知する報知ステップと、を含むステップを実行することを特徴とする。

上記構成によって、薄膜のオーバーコート層の膜厚を監視できる理由を説明するにあたって、その前に本発明者が得た知見を説明する。
≪本発明者の得た知見≫
感光体の最表面であるオーバーコート層には、機械的強度を持たせるために金属フィラーが分散されているが、このフィラーの分散状態は厳密には均一ではないため、局所的にフィラーが密に混在（密集）している部分がある。オーバーコート層においてフィラーの密集部分では、これ以外の部分よりも電気抵抗値が低下している。オーバーコート層に局所的に電気抵抗値の低い部分が含まれていても、通常のプリント時の作像工程、つまり帯電、露光、現像では、感光体上の帯電電位に対する、現像部の現像ローラーなどの現像剤担持体に供給される現像バイアスの大きさを調整することにより、形成画像に影響が出ないようにされている。

本発明者は、このように形成画像に影響が出ないように現像バイアスを調整していることに対し、逆転の発想をして、あえて形成画像に影響が出るような現像バイアスを掛ければ、オーバーコート層が存在するときには、フィラーの分散状態の不均一性に起因して形成画像に影響が出るが、耐久が進んでオーバーコート層が無くなってしまえばフィラー自体が存在しないことになって、そのような形成画像の影響が出なくなるはずと考えた。

つまり、形成画像に影響が出ればオーバーコート層がそれほど摩耗しておらず、影響が出なくなれば、オーバーコート層の摩耗による感光体の寿命末期に達していることを判断できるのである。

具体的に、感光体とトナーが同極性、例えばマイナス極性（第１の極性）を有する、いわゆる反転現像方式において、現像バイアスを通常のプリント時の第１現像バイアスよりもプラス極性（第２の極性）の電荷を多く注入するような電圧の第２現像バイアスに設定する。この電圧とは、直流電圧に重畳する交流電圧のプラス成分を通常時よりも多くする、例えば交流のピーク・ツー・ピーク電圧を大きくしたり、周波数を下げたりする方法などがある。

そして、感光体を一様に帯電させた後、露光せずに、つまりトナーを付着させない非画像に相当する静電潜像を作像しつつ、現像部の現像剤担持体に第２現像バイアスを供給した状態で、その静電潜像を現像位置に至らせる。ここで、現像位置とは、感光体の周面上において現像剤担持体と僅かな隙間またはほとんど隙間が無い状態で対向している部分の位置をいう。

非画像の静電潜像が現像位置に至っても、トナーが感光体に付着することはないはずであるが、第２現像バイアスは、通常のプリント時の第１現像バイアスよりもプラスの電荷を感光体に多く注入する電圧になっている。

このため、非画像の領域であるにも関わらず、フィラーが密集しているために電気抵抗値が低下している低抵抗部分では、電気抵抗値が低下していない周辺の高抵抗部分に対し、電気抵抗値が小さい分、現像バイアスによるプラスの電荷の供給量により電位（マイナス）が０Ｖに少し近づくと考えられる。

反転現像方式では、感光体上の電位が０Ｖに近い部分ほど、現像位置でトナーが現像剤担持体から感光体に移動し易くなる。つまりトナーで現像され易くなる。感光体上における非画像の領域のうち、フィラーが密集していない（適切に分散している）高抵抗部分では、プラスの電荷が多く注入されても本来と同様にトナーが付着せず、局所的な低抵抗部分だけがその電位の低下に従いトナーが付着する現象が生じるのである。このことからプラスの電荷の注入は、感光体上における非画像の領域のうち、フィラーが密集していない高抵抗部分ではトナーが付着せず、フィラーが密集している低抵抗部分だけにトナーが付着するような注入量になるように第２現像バイアスが予め決められる。

ただし、トナーが付着するといっても、非画像の領域は、露光していないことから、マイナス電位が絶対値でかなり高いままになっている。このため、現像バイアスによりプラスの電荷が注入されても、感光体の電位（絶対値）が０Ｖの直近まで低下することはなく、低抵抗部分に付着するトナーは、いわゆるベタ画像ではなく、ある程度の個数のトナー粒子が集まった程度、いわゆるかぶり程度になる。

図１５は、低抵抗部分に付着したトナーからなるトナー像Ｔｆがドラム型の感光体からシートＳに転写した後のシートＳの平面模式図である。同図に示すようにトナー像Ｔｆは、かぶりが生じた程度の濃度であるので、以下、かぶりトナー像Ｔｆという。

同図では、主走査方向に間隔を開けた３箇所Ｃ、Ｄ、Ｅにかぶりトナー像Ｔｆが点在しているが、かぶりトナー像Ｔｆが形成されていた感光体上の部分が低抵抗部分、つまりフィラーが密集している部分になる。副走査方向の間隔Ｐは、感光体の周長に相当する。

本来、シートＳの全面が非画像であるところ、局所的にかぶりトナー像Ｔｆが形成されることは、本来の形成画像に影響を与えていることになる。このようなかぶりトナー像Ｔｆが形成されるか否かを判断することにより、オーバーコート層の膜厚を監視することができる。かぶりトナー像Ｔｆは、例えば光学センサーなどにより検出することができる。

本発明者の知見によれば、薄膜で高硬度のオーバーコート層が規定以上に削れるまでの間、図１５に示すようなかぶりトナー像Ｔｆが形成され、規定以上に削れてしまうと、これ以降、かぶりトナー像Ｔｆが形成されない、つまり全面が非画像の領域になることが確認されている。従って、上記本発明によれば、既存の膜厚検出技術では検出できないような薄膜なオーバーコート層の摩耗による寿命末期を監視することができる。

上記の構成により、薄膜のオーバーコート層の膜厚を精度よく監視することが可能になる。

実施の形態に係るプリンターの全体の構成を示す図である。 感光体ドラムの断面構成を示す図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 現像バイアス電源部の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、通常のプリント時の現像バイアスの波形を示す図であり、（ｂ）は、感光体寿命監視モード時の現像バイアスの波形を示す図である。 帯電電源部の構成を示すブロック図である。 非画像の領域にかぶりトナーが形成される理由を説明するための模式図である。 現像バイアスの交流成分のＶｐｐの適正範囲の例を示す図である。 現像バイアスの交流成分のデューティ比と周波数の適正範囲を示す図である。 現像バイアスの波形の変形例を示す図である。 現像バイアスの波形の別の変形例を示す図である。 制御部が実行するプリント動作と感光体寿命監視モードの制御の内容を示すフローチャートである。 感光体寿命監視モードの実行制御のサブルーチンの内容を示すフローチャートである。 中間転写ベルト上のトナー付着量と検出センサーの出力電圧の関係を例示するグラフである。 感光体のオーバーコート層に存する低抵抗部分に付着したトナー像が感光体からシートに転写した後のシートの平面模式図である。 検出センサーの配置箇所の変形例を示す図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラープリンター（以下、単に「プリンター」という。）を例にして説明する。
（１）プリンターの全体構成
図１は、プリンター１の全体の構成を示す図である。

同図に示すように、プリンター１は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、作像部１０と、中間転写部２０と、給紙部３０と、定着部４０と、制御部５０と、現像バイアス電源部６０と、操作部７０と、帯電電源部８０を備え、ネットワーク（例えば、ＬＡＮ）に接続されて、外部端末（不図示）からの印刷（プリント）ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）色からなるカラーの画像形成を実行する。

作像部１０は、Ｙ～Ｋ色のそれぞれに対応する作像ユニット１０Ｙ～１０Ｋを備えている。作像ユニット１０Ｙは、像担持体の一例としての感光体ドラム１１Ｙと、その周囲に配設された帯電部としての帯電ローラー１２Ｙ、露光部１３Ｙ、現像部１４Ｙ、一次転写ローラー１５Ｙ、感光体ドラム１１Ｙを清掃するためのクリーナなどを備えている。

感光体ドラム１１Ｙは、図２に示すように金属製、例えばアルミ素管９１上に、下引き層（ＵＣＬ）９２、電荷発生層（ＣＧＬ）９３、電荷輸送層（ＣＴＬ）９４、高硬度表面層としてのオーバーコート層（ＯＣＬ）９５がこの順に積層されてなる有機感光体（ＯＰＣ）からなる。一例として、ＵＣＬ９２とＣＧＬ９３を足し合わせた厚みが２μｍ、ＣＴＬ９４の厚みが２０～３０μｍ、オーバーコート層９５の厚みが２～４μｍである。オーバーコート層９５には、機械強度と適度な電気抵抗性を持たせるため、酸化チタン、酸化錫、銅アルミナなどの金属加工物に表面処理を行った導電性の金属フィラーが含有され分散されている。オーバーコート層９５を設けることにより、これを設けない構成よりも感光体ドラム１１Ｙを長寿命化することができる。

図１に戻って、帯電ローラー１２Ｙは、矢印で示す方向に回転する感光体ドラム１１Ｙの周面を一様に帯電させる。ここでは、帯電極性がマイナス極性にされる。

露光部１３Ｙは、帯電された感光体ドラム１１Ｙをレーザー光により露光走査して、感光体ドラム１１Ｙ上に静電潜像を形成する。

現像部１４Ｙは、反転現像方式の現像部であり、感光体ドラム１１Ｙの現像位置において感光体ドラム１１Ｙに対向配置される現像剤担持体の一例としての現像ローラー１９Ｙに担持されている現像剤Ｄを用いて、感光体ドラム１１Ｙ上の静電潜像を現像する。

ここでは、現像剤Ｄとして、プラスの帯電極性を有するキャリアとマイナスの帯電極性を有するトナーを含む二成分現像剤が用いられる。トナーが感光体ドラム１１Ｙに移動して感光体ドラム１１Ｙ上の静電潜像に付着することによって現像が行われ、感光体ドラム１１Ｙ上にＹ色のトナー像が顕像化される。トナーは、一例として粒径７μｍ以下、好ましくは４．５μｍ以上６．５μｍ以下の重合トナーが用いられる。なお、粉砕トナーでも良い。

一次転写ローラー１５Ｙは、不図示の転写電源からプラスの転写電圧の供給を受けて、感光体ドラム１１Ｙ上の転写位置において感光体ドラム１１Ｙ上のＹ色トナー像を静電作用により中間転写部２０の中間転写ベルト２１上に一次転写させる。他の作像ユニット１０Ｍ～１０Ｋについても作像ユニット１０Ｙと同様の構成であり、作像ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、帯電ローラー１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ、露光部１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、一次転写ローラー１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋを備える。

中間転写ベルト２１は、無端状のベルトであり、駆動ローラーと従動ローラーに張架されて、駆動ローラーの駆動力により同図の矢印で示す方向（ベルト周回方向）に周回走行される。中間転写ベルト２１は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂にカーボンを分散させて、表面抵抗率が１０⁹～１０¹²Ω／□、体積抵抗率が１０⁶～１０¹²Ω／ｃｍに調整したものが用いられ、シームレスベルト形状を有する。その他、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂等の樹脂にカーボン等の導電性フィラーやイオン性の導電材料を分散含有させ抵抗調整を行った材料を用いてもよい。

作像ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいて、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上に、対応する色のトナー像が作像され、その作像されたトナー像のそれぞれが中間転写ベルト２１上に転写される。このＹ～Ｋの各色の作像動作は、各色のトナー像が、走行する中間転写ベルト２１の同じ位置に重ね合わせて転写（一次転写）されるようにベルト周回方向の上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。

給紙部３０は、作像部１０における上記の作像タイミングに合わせて、給紙カセットから記録シートＳを１枚ずつ繰り出して、繰り出された記録シートＳを搬送路３５に沿って二次転写ローラー２２に送る。

２次転写ローラー２２に送られた記録シートＳが二次転写ローラー２２と中間転写ベルト２１の間の二次転写位置２２ａを通過する際に、中間転写ベルト２１上に形成された各色トナー像が２次転写ローラー２２の静電作用により記録シートＳに一括して二次転写される。

各色トナー像が二次転写された後の記録シートＳは、定着部４０まで搬送され、定着部４０の定着ローラー４１と加圧ローラー４２との間を通過する際に加熱、加圧されることにより、その表面のトナーが記録シートＳの表面に融着して定着された後、排紙ローラー３８によって排紙トレイ３９上に排出される。

帯電電源部８０は、帯電ローラー１２Ｙ～１２Ｋにマイナスの所定の大きさの帯電電圧を供給するものである。

現像バイアス電源部６０は、現像部１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋの現像ローラー１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋに現像のための現像バイアス電圧を供給するものであり、作像ユニットのそれぞれに対応する電源部６０Ｙ～６０Ｋが設けられている。電源部６０Ｙ～６０Ｋは、それぞれが現像バイアス電圧として直流（ＤＣ）成分に交流（ＡＣ）成分が重畳された電圧を出力する。

作像ユニット１０Ｙにおいて感光体ドラム１１Ｙの帯電電位を－Ｖｏ、現像バイアス電圧の直流成分の電圧を－Ｖｄｃ、感光体ドラム１１Ｙにおける露光された部分（画像形成領域）の電位を－Ｖｌとすると、その絶対値はＶｏ＞Ｖｄｃ＞Ｖｌの関係がある。これにより、現像ローラー１９Ｙのトナーが感光体ドラム１１Ｙ上の画像形成領域に移動して反転現像が行われ、画像形成領域にトナー像が形成される。他の作像ユニット１０Ｍ～１０Ｋについても同様である。

直流成分に交流成分が重畳された現像バイアス電圧が現像ローラー１９Ｙ～１９Ｋに印加されることにより、現像位置において、現像ローラー１９Ｙ～１９Ｋと感光体ドラム１１Ｙ～１１Ｋとの間に現像に必要な所定の電位差が生じ、ＡＣ成分により現像剤Ｄのトナー粒子が現像ローラー１９Ｙ～１９Ｋと感光体ドラム１１Ｙ～１１Ｋとの間で往復運動が行われるようになって、トナー粒子の、現像ローラー１９Ｙ～１９Ｋから感光体ドラム１１Ｙ～１１Ｋの静電潜像への移動が行われ易くなることで現像性が向上する。

現像バイアス電圧は、通常のプリント時（画像形成時）とは別のタイミングで実行される感光体寿命監視モード時には、交流成分が感光体ドラム１１～１１Ｋの寿命監視に適した値に変更される。感光体寿命監視モードの具体的な内容については、後述する。

中間転写ベルト２１の周囲であり、ベルト走行方向に沿って作像ユニット１０Ｋよりも下流側かつ二次転写位置２２ａよりも上流側の位置には、発光部と受光部を有する反射型の光学センサーからなる検出センサー２３が配置されている。

検出センサー２３は、図１５に示すかぶりトナー像Ｔｆを検出するためのものであり、中間転写ベルト２１に向けて発光部から光を照射し、その反射光を受光部で受光して、反射光量に応じた電気信号を生成して、制御部５０に出力するものである。

感光体寿命監視モードにおいて、中間転写ベルト２１上にかぶりトナー像Ｔｆが形成された部分では、かぶりトナー像Ｔｆが存しない非画像の領域よりも反射光量が少なくなるので、かぶりトナー像Ｔｆが存するか否かにより出力信号が変わることになる。なお、検出センサー２３としては、公知の安定化処理技術で用いられるパッチ検出用光学センサーと同程度の性能のものを用いることができる。

制御部５０は、感光体寿命監視モードを実行し、検出センサー２３の出力信号に基づき、感光体ドラム１１Ｙ～１１Ｋのそれぞれについて個別に寿命末期に達しているか否かの判定を行う。

操作部７０は、プリンター１の前面でありユーザーが操作し易い位置に配置され、ユーザーによるプリント枚数の設定入力を受け付けるためのキーや各種モードの選択入力を受け付けるためのキーなどが設けられ、また、感光体ドラムの寿命判定結果を示すメッセージなどを表示する表示部７１が設けられている。
（２）制御部５０の構成
図３は、制御部５０の構成を示すブロック図である。

同図に示すように制御部５０は、主な構成要素として、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０１と、ＣＰＵ１０２と、ＲＯＭ１０３と、ＲＡＭ１０４と、感光体寿命監視モード実行部１０５と、累積プリント枚数記憶部１０６を備え、各部は相互に信号やデータのやりとりを行えるようになっている。

通信Ｉ／Ｆ部１０１は、ネットワーク、ここではＬＡＮと接続するためのＬＡＮカード、ＬＡＮボードといったインターフェースであり、外部端末からＬＡＮを介して送られてくるプリントジョブのデータを受信する。

ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０３から必要なプログラムを読み出し、通信Ｉ／Ｆ部１０１を介して受信したプリントジョブのデータに基づき、作像部１０、中間転写部２０、給紙部３０、定着部４０などを制御して画像形成動作を円滑に実行させる。ＲＡＭ１０４は、ＣＰＵ１０２のワークエリアとなる。

感光体寿命監視モード実行部１０５は、実行時期判断部１１１と、寿命判定部１１２と、判定結果出力部１１３を備える。

実行時期判断部１１１は、感光体寿命監視モードの実行時期であるか否かを判断する。そして、感光体寿命監視モードの実行時期ではないと判断した場合で通常のプリント実行時には、現像バイアス電源部６０と帯電電源部８０に対して通常時の現像バイアスと帯電電圧を出力するように指示する。

一方、感光体寿命監視モードの実行時期と判断すると、感光体寿命監視モードを実行すべく、通常のプリント時以外の待機中などのときに、現像バイアス電源部６０と帯電電源部８０に対して感光体寿命監視モード実行時の現像バイアスと帯電電圧に切り換える指示を行う。

また、実行時期判断部１１１は、感光体寿命監視モード実行の実行時期に至る度に寿命判定部１１２に対して感光体ドラム１１Ｙ～１１Ｋの寿命判定の実行を指示する。

寿命判定部１１２は、実行時期判断部１１１からの指示を受け付けると、検出センサー２３の出力信号に基づき、感光体寿命判定を行う。具体的には、図１５に示すかぶりトナー像Ｔｆが検出されるとオーバーコート層９５の膜厚がある程度あり、感光体が未だ寿命に至っておらず、かぶりトナー像Ｔｆが検出されなくなると、オーバーコート層９５が摩耗や削れでほとんど存在しないまたは完全になくなったために、感光体が寿命末期に至っていることを判定する。保護層としてのオーバーコート層９５がなくなると、その下の電荷輸送層９４が露出するが、電荷輸送層９４は、それほど硬くないので急激に削れることにより感光体としての機能的な寿命を迎えることになる。寿命判定部１１２は、判定結果を判定結果出力部１１３に送る。

判定結果出力部１１３は、感光体が寿命末期に至っていることの判定がなされたときにのみ、その旨を示すメッセージを操作部７０の表示部７１に表示させ、感光体が寿命に達していることをユーザーに通知する。

累積プリント枚数記憶部１０６は、１枚のシートＳに対するプリントが終了する度に、現在の累積プリント枚数Ｑｍに１をインクリメントしたものを、新たな累積プリント枚数Ｑｍとしてその情報を記憶する不揮発性の記憶部である。累積プリント枚数記憶部１０６に記憶されている累積プリント枚数Ｑｍを参照することで、プリンター１の新品時以降に実行された累積プリント枚数Ｑｍを確認することができる。

（３）現像バイアス電源部６０の構成
図４は、現像バイアス電源部６０の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、現像バイアス電源部６０は、Ｙ色用電源部６０Ｙと、Ｍ色用電源部６０Ｍと、Ｃ色用電源部６０Ｃと、Ｋ色用電源部６０Ｋを備える。Ｙ色用電源部６０Ｙ～Ｋ色用電源部６０Ｋは、基本的に同じ構成であるので、ここではＹ色用電源部６０Ｙのみ説明し、他の電源部６０Ｍ～６０Ｋについてはその説明を省略する。

Ｙ色用電源部６０Ｙは、第１バイアス出力部６１と、第２バイアス出力部６２と、切換部６３を有する。

第１バイアス出力部６１は、直流電源６１ａと交流電源６１ｂが直列接続されてなり、直流電源６１ａのプラス端子６１ｃが接地されており、直流電源６１ａの直流電圧に交流電源６１ｂの交流電圧が重畳された現像バイアスＶｂ１を通常のプリント時の現像バイアスとして出力する。

図５（ａ）は、現像バイアスＶｂ１の波形を１周期分だけを抜き出して示す図であり、横軸が時間、縦軸が電圧値であり、０Ｖ（ＧＮＤ）を挟んで上側がマイナス極性、下側がプラス極性になっている。

同図に示すように現像バイアスＶｂ１は、一例として、直流電圧の－Ｖｄｃが－３５０Ｖ、交流波形が矩形波、交流電圧の周波数Ｈが７ｋＨｚ、ピーク・ツー・ピークの値Ｖｐｐが１．４ｋＶである。ここで、同図の－Ｖｏ１は、通常のプリント時における感光体ドラム１１Ｙの帯電電位であり、例えば－５００Ｖである。

交流の１周期の波形において、重畳される直流電圧の－Ｖｄｃを境に、ピーク電圧がプラス極性（第２の極性）を有する側を交流成分α、マイナス極性（第１の極性）を有する側を交流成分βとしたとき、交流成分αのピーク電圧がＶｍ（ここでは、７００Ｖ）、交流成分βのピーク電圧が－Ｖｎ（ここでは、－１０５０Ｖ）になっている。

また、交流成分αの時間をＴα、交流成分βの時間をＴβ、時間Ｔβを１周期で除した値をデューティ比Ｄｈとしたとき、ここでは、Ｔα＝Ｔβなので、デューティ比Ｄｈが５０％になっている。

図４に戻って、第２バイアス出力部６２は、直流電源６２ａと交流電源６２ｂが直列接続されてなり、直流電源６２ａのプラス端子６２ｃが接地されており、直流電源６２ａの直流電圧に交流電源６２ｂの交流電圧が重畳された現像バイアスＶｂ２を寿命監視時の現像バイアスとして出力する。

図５（ｂ）は、現像バイアスＶｂ２の波形を１周期分だけを抜き出して示す図である。

同図に示すように現像バイアスＶｂ２は、現像バイアスＶｂ１とはピーク・ツー・ピークＶｐｐ´の値が異なるが、－Ｖｄｃ、周波数Ｈ、デューティ比Ｄｈは同じになっている。現像バイアスＶｂ２のＶｐｐ´は、Ｖｐｐよりも大きい、ここでは１．６ｋＶになっている。プラス側の交流成分αのピーク電圧（絶対値）がＶｍ´になっており、通常のプリント時のＶｍよりも大きく、マイナス側の交流成分βのピーク電圧が－Ｖｎ´になっており、通常のプリント時の－Ｖｎよりも小さく（絶対値で大きく）なっている。

また、感光体ドラム１１Ｙの帯電電位が通常時の－Ｖｏ１よりも絶対値で大きな値である－Ｖｏ２、例えば－５５０Ｖになっている。このように寿命監視時の現像バイアスＶｂ２を通常時の現像バイアスＶｂ１と異ならせているのは、非画像の領域に上記の図１５に示すかぶりトナー像Ｔｆを積極的に形成させるためである。この理由については、以下で示す（５）かぶりトナーＴｆの形成の項で説明する。

図４に戻って、切換部６３は、制御部５０からの制御信号に基づき第１バイアス出力部６１と第２バイアス出力部６２のうちいずれの出力部の現像バイアスを現像ローラー１９Ｙに供給するかを切り換えるスイッチである。ここでは、通常のプリント時には現像バイアスＶｂ１が現像ローラー１９Ｙに供給され、寿命監視時には現像バイアスＶｂ２が現像ローラー１９Ｙに供給されるように切り換えられる。

（４）帯電電源部８０の構成
図６は、帯電電源部８０の構成を示すブロック図である。

同図に示すように、帯電電源部８０は、Ｙ色用電源部８０Ｙと、Ｍ色用電源部８０Ｍと、Ｃ色用電源部８０Ｃと、Ｋ色用電源部８０Ｋを備える。Ｙ色用電源部８０Ｙ～Ｋ色用電源部８０Ｋは、基本的に同じ構成であるので、ここではＹ色用電源部８０Ｙのみ説明し、他の電源部８０Ｍ～８０Ｋについてはその説明を省略する。

Ｙ色用電源部８０Ｙは、第１帯電電圧出力部８１と、第２帯電電圧出力部８２と、切換部８３を有する。

第１帯電電圧出力部８１は、直流電源８１ａを有し、直流電源８１ａのプラス端子８１ｂが接地されており、マイナスの帯電電圧である－Ｖｏ１（図５（ａ））を通常のプリント時の帯電電圧として出力する。Ｖｏ１は、例えば－５００Ｖである。

第２帯電電圧出力部８２は、直流電源８２ａを有し、直流電源８２ａのプラス端子８２ｂが接地されており、マイナスの帯電電圧である－Ｖｏ２（図５（ｂ））を寿命監視時の帯電電圧として出力する。Ｖｏ２は、絶対値でＶｏ１よりも大きく、例えば－５５０Ｖである。Ｖｏ２を絶対値でＶｏ１よりも大きくとっている理由については、後述する。

切換部８３は、制御部５０からの制御信号に基づき第１帯電電圧出力部８１と第２帯電電圧出力部８２のうちいずれの出力部の帯電電圧を帯電ローラー１２Ｙに供給するかを切り換えるスイッチである。ここでは、通常のプリント時には、－Ｖｏ１が帯電ローラー１２Ｙに供給され、寿命監視時には、－Ｖｏ２が帯電ローラー１２Ｙに供給されるように切り換えられる。

（５）かぶりトナーＴｆの形成
図７は、非画像の領域にかぶりトナーＴｆが形成される理由を説明するための模式図であり、感光体ドラム１１Ｙの表面（以下、「ドラム表面」という。）の帯電後、露光せずに現像工程を行う場合に感光体ドラム１１Ｙの表面電位（以下、「感光体電位」という。）が帯電時、現像直前、現像時にどのように変化していくかをこの順に示している。

また、ドラム表面上で主走査方向に異なる５つの箇所Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅをとり、Ｃ、Ｄ、Ｅをオーバーコート層９５における局所的にフィラーが密集している部分の例として示している。従って、感光体ドラム１１Ｙが新品からオーバーコート層９５の摩耗量が規定値に至るまでの期間では、ドラム表面上で部分Ｃ、Ｄ、Ｅにかぶりトナー像Ｔｆ（図１５）が形成されることになる。なお、符号１１１は、感光体ドラム１１Ｙの回転軸を示している。

帯電工程および現像工程の直前では、非画像の領域の感光体電位が－Ｖｏになっており、このことは部分Ｃ、Ｄ、Ｅでも同じである。現像工程では、部分Ｃ、Ｄ、Ｅのうち、部分Ｄに着目し、ドラム表面において、部分Ｄと、部分Ｄの主走査方向両側の周辺領域Ｉ、Ｊ（フィラーが密集していない部分）の感光体電位を示している。

ＡＣ（交流）の１周期のうちプラス成分が供給されている時間Ｔαでは、感光体電位である－ＶｏとＡＣ成分の＋Ｖｍａｘとの電位差により、プラス成分の電荷（プラス電荷）が部分Ｄと領域Ｉ、Ｊに同時に注入される。このプラス電荷の注入により感光体電位に次のように変化する現象が生じると推測される。

すなわち、部分Ｄでは、フィラーが密集していることにより周辺領域Ｉ、Ｊに対して電気抵抗値が大きく低下している分、－Ｖｏが－Ｖａ（＞－Ｖｏ）まで上昇する（絶対値で下がる）。このとき、現像バイアスの直流成分である－Ｖｄｃとの大小関係が－Ｖａ＞－Ｖｄｃになっている。この大小関係は、マイナス極性のトナーを現像ローラー１９Ｙから感光体ドラム１１Ｙに向かわせる方向の電界を生じさせる。つまり、プラス電荷の注入により、部分Ｄがあたかも（疑似的に）露光されたような状態になり、見かけ上、正規の現像工程を実行しているようになる。

一方、周辺領域Ｉ、Ｊでは高抵抗であることから、－Ｖｏのままほとんど変化せず、本来の非画像の領域での帯電状態と変わらない。

ＡＣの１周期のうちマイナス成分が供給されている残りの時間Ｔβでは、部分Ｄは、感光体電位が－Ｖａに上昇したままになっており、ＡＣ成分の－Ｖｍｉｎとの電位差Ｖｅにより、現像ローラー１９Ｙからトナーが感光体ドラム１１Ｙに移動する。この現象が上記の見かけ上の正規の現像に相当し、図１５に示すかぶりトナー像Ｔｆが部分Ｄに形成される。この見かけ上の正規の現像により、かぶりトナー像Ｔｆが形成されることを、感光体かぶりという。

一方、周辺領域Ｉ、Ｊでは、感光体電位が－Ｖｏのままであり、本来の非画像の領域と変わらないので、－Ｖｍｉｎ＜―Ｖｏ＜－Ｖｄｃの関係により、ドラム表面に現像ローラー１９Ｙからトナーが移動して付着することはない。つまり、領域Ｉ、Ｊには、感光体かぶりによるかぶりトナー像Ｔｆは形成されない。

ここで、－Ｖｍｉｎと－Ｖｄｃの値を固定して、－Ｖｏを絶対値でもう少し大きな値にすれば、－Ｖｄｃと－Ｖｏとの電位差Ｖｚが大きくなる。電位差Ｖｚが大きくなるということは、周辺領域Ｉ、Ｊにおいてマイナス極性のトナーを現像ローラー１９Ｙから感光体ドラム１１Ｙに向かわせる方向の電界が弱くなることを意味するので、オーバーコート層９５でのフィラーの分散状態の不均一に関係なく、－Ｖｄｃと－Ｖｏの差分の大きさによりトナー粒子が感光体側に移動してしまう、いわゆる現像かぶりの発生を領域Ｉ、Ｊでより抑制することが可能になる。電位差Ｖｚは、かぶりマージンと呼ばれ、かぶりマージンが大きいほど、現像かぶりを抑制できる。この意味で、感光体かぶりと現像かぶりとは発生原因が異なる。

上記の図５（ｂ）で帯電電圧（＝－Ｖｏ２）を通常のプリント時の帯電電圧（＝－Ｖｏ１）よりも絶対値でδ１だけ少し大きめにとっているのは、この現像かぶりの発生を通常のプリント時よりも抑制するためである。

上記では、部分Ｄについて説明したが、他の部分ＣやＥについても部分Ｄと同様に感光体電位が元の－Ｖｏから－Ｖａに上昇（絶対値で低下）するが、各部分で電気抵抗値の下がり方が異なる場合、電位抵抗値の低下が大きい方が－Ｖａが絶対値で小さくなり（０Ｖに近づき）、上記の電位差Ｖｅが大きくなるので、現像部１４Ｙからドラム表面に移動するトナー量が増えて、かぶりトナー像Ｔｆの濃度が濃くなる傾向になる。

なお、上記では、プラス電荷の供給により部分Ｄの感光体電位が－Ｖｏから－Ｖａに上昇することを説明したが、このような感光体電位の上昇は、オーバーコート層９５内で電気抵抗値が大幅に小さくなっている部分に対してプラス電荷が供給されたときにのみ生じ、マイナス電荷の供給時には生じない。なぜなら、感光体電位は、帯電工程において帯電ローラー１２Ｙから感光体ドラム１１Ｙへの帯電電圧または電流の大きさで決まるものであり、現像バイアスのＡＣ成分に含まれるマイナスの電荷がドラム表面に供給されても、その時点での感光体電位をさらに下げる（絶対値で上げる）までの作用を生じさせないからと推測される。

上記の感光体かぶりが生じる条件として、本願発明者は、図５（ｂ）に示す現像バイアスＶｂ２の交流成分であるピーク・ツー・ピーク電圧Ｖｐｐ´とデューティ比Ｄｈと周波数Ｈの適正範囲の例を実験で導き出した。

図８は、現像バイアスＶｂ２のピーク・ツー・ピーク電圧Ｖｐｐの適正範囲を示す図であり、図９は、デューティ比Ｄｈと周波数Ｈの適正範囲を示す図である。図８において縦軸のかぶりランクは、かぶりの程度を示しており、ランクが５のときかぶりなしを示し、数値が小さくなるに連れてかぶりの発生が顕著になっていき、つまり単位面積当たりのトナー付着量が多く（濃度が高く）なっていき、ランク１のとき最もかぶりが酷い状態を示している。通常、ランク３以上で画像品質上、問題がなく、ランク３よりも小さくなると画質低下とみなされる。

本実施の形態では、非画像に相当する静電潜像を現像したときのかぶりトナー像Ｔｆの形成の有無でオーバーコート層９５の寿命判定を行うものであるが、ランクが低くなっていくに連れてかぶりが生じ易くなる、つまりフィラーの密集のために低抵抗になっている部分Ｃ、Ｄ、Ｅだけでなく、他の高抵抗の領域Ｉ、Ｊにも感光体かぶりが生じ易くなる。

このことから寿命監視時に、感光体かぶりが低抵抗の部分Ｃ、Ｄ、Ｅには生じるが高抵抗の領域Ｉ、Ｊには生じないように、画像品質上、問題のない範囲内であるランク３以上の範囲でＶｐｐ´を決めるようにしている。具体的には、ランク３以上で、かぶりトナー像Ｔｆを発生させ易いＶｐｐの範囲、ここでは１４００～１６００Ｖのうち、１６００Ｖが寿命判定時のＶｐｐ´に設定された。

同様に図９では、デューティ比Ｄｈを４０にした場合（黒三角のプロット）、周波数Ｈが５～８．５ｋＨｚの間でかぶりランクが３以上の範囲に収まるが、デューティ比Ｄｈを５０にした場合（黒四角のプロット）、周波数Ｈが約６～８．５ｋＨｚの間でかぶりランクが３以上の範囲に収まることが判った。ここでは、通常時のデューティ比Ｄｈが５０％、周波数Ｈが７ｋＨｚであり、同図からかぶりランクが３以上の範囲になることから、寿命監視時でも同じデューティ比Ｄｈ（＝５０）、同じ周波数Ｈ（＝７ｋＨｚ）が設定された。もちろん、上記の値に限られず、オーバーコート層９５が存するときに、フィラーの密集のために低抵抗になっている部分（Ｃ、Ｄなど）のみに感光体かぶりによりかぶりトナー像Ｔｆが形成されるように、現像バイアスＶｂ２の直流成分（電圧）と交流成分（Ｖｐｐ、デューティ比Ｄｈ、周波数Ｈ）の適した値が実験等から予め決められる。

例えば、図１０に示す現像バイアスＶｂ２１を採用することもできる。具体的には、現像バイアスＶｂ２１は、図５（ｂ）に示す現像バイアスＶｂ２に対して、Ｖｍｉｎ（交流成分βのピーク電圧）が通常のプリント時のーＶｎと同じであり、交流の１周期のうち、プラス側の交流成分αの時間Ｔαに対してマイナス側の交流成分βの時間Ｔβの方が長くなり、デューティ比Ｄｈが例えば５０％から６０％に上がった波形になっている。

また、例えば、図１１に示す現像バイアスＶｂ２２を採用することもできる。具体的には、現像バイアスＶｂ２２は、図５（ｂ）に示す現像バイアスＶｂ２に対して、Ｖｍａｘ、Ｖｍｉｎが通常のプリント時のＶｍ、－Ｖｎと同じであり、ＡＣ成分の周波数Ｈが通常のプリント時よりも小さい、例えば通常のプリント時が７ｋＨｚに対して現像バイアスＶｂ２２では４．５ｋＨｚの波形になっており、デューティ比Ｄｈは、通常のプリント時と同じ５０％になっている。１周期における交流成分αとβの時間Ｔｃは、通常のプリント時よりも周波数Ｈが小さい分、通常のプリント時のＴα、Ｔβよりも長くなっている。

図１０、図１１に示す現像バイアスＶｂ２１、２２は、通常のプリント時のＶｂ１に対して、図１０に示すδ２の分、図１１に示すδ３の分（通常時の時間Ｔα（破線）に対するプラス成分の増量分に相当）、プラスの電荷を多く感光体に注入できることになる。

このように感光体へのプラスの電荷の注入量が通常のプリント時よりも多くなるように、Ｖｐｐ、周波数Ｈ、デューティ比Ｄｈの値を通常のプリント時に対して変えることで、オーバーコート層９５が存するときにフィラーの密集している低抵抗の部分（Ｃ、Ｄなど）に感光体かぶりのかぶりトナー像Ｔｆが形成され、以外の高抵抗の領域には感光体かぶりのかぶりトナー像Ｔｆが形成されないようにすることができる。低抵抗の部分のみに感光体かぶりのかぶりトナー像Ｔｆが形成されるように、Ｖｐｐ、周波数Ｈ、デューティ比Ｄｈの少なくとも一つを通常のプリント時に対して変える構成をとることができる。

（６）プリント動作と感光体寿命監視モードの制御について
図１２は、制御部５０が実行するプリント動作と感光体寿命監視モードの制御の内容を示すフローチャートである。このフローは、不図示のメインルーチンにより一定間隔でコールされる度に実行される。

同図に示すようにプリントジョブを開始するか否かを判断する（ステップＳ１）。プリントジョブを開始しない場合には（ステップＳ１で「Ｎｏ）、リターンする。

プリントジョブの開始を判断すると（ステップＳ１で「Ｙｅｓ」）、帯電電位Ｖｏを－Ｖｏ１に設定し、現像バイアスＶｂをＶｂ１に設定する（ステップＳ２）。この設定は、実行時期判断部１１１が現像バイアス電源部６０と帯電電源部８０に対して通常時の現像バイアス（＝Ｖｂ１）と帯電電圧（＝－Ｖｏ１）を出力するように指示することにより行われる。

帯電電位Ｖｏが－Ｖｏ１、現像バイアスＶｂがＶｂ１になっていることを条件にプリントジョブを実行する（ステップＳ３）。プリントジョブの終了を判断すると（ステップＳ４で「Ｙｅｓ」）、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、累積プリント枚数記憶部１０６から現在の累積プリント枚数Ｑｍを読み出して取得する。このステップＳ５と、以降のＳ６、Ｓ７の処理は、実行時期判断部１１１が担当する。

累積プリント枚数Ｑｍが所定値Ｑａ以上か否かを判断する（ステップＳ６）。ここで、所定値Ｑａは、感光体寿命に達すると想定される設計上の累積プリント枚数に対して例えば７０％の値になっている。具体的には、設計上の枚数が例えば１００万枚とすれば、所定値Ｑａは７０万枚になる。

累積プリント枚数Ｑｍ≧所定値Ｑａであることを判断すると（ステップＳ６で「Ｙｅｓ」）、次に累積プリント枚数Ｑｍが１００００（＝１０ｋ）の倍数、つまり７０万枚、７１万枚、７２万枚・・になっているか否かを判断する（ステップＳ７）。

累積プリント枚数Ｑｍが１００００の倍数になっていることを判断すると（ステップＳ７で「Ｙｅｓ」）、感光体寿命監視モードを実行して（ステップ８）、リターンする。

一方、累積プリント枚数Ｑｍ≧所定値Ｑａではないことを判断すると（ステップＳ６で「Ｎｏ」）、累積プリント枚数Ｑｍが少ないので、感光体ドラム１１Ｙ～１１Ｋがオーバーコート層９５の摩耗による寿命には至っておらず、感光体寿命監視モードを実行する時期ではないとして、そのままリターンする。

また、累積プリント枚数Ｑｍが１００００の倍数ではないことを判断しても（ステップＳ７で「Ｎｏ」）、そのままリターンする。これは、累積プリント枚数Ｑｍ≧所定値Ｑａになっているためにオーバーコート層９５の摩耗が進んではいるが、オーバーコート層９５の摩耗は極めてゆっくりと進む。このため、１万枚に至るまでの途中で感光体寿命監視モードを何回も繰り返し実行しても、各回で判定結果が変わらないことが多いからである。このように感光体ドラム１１Ｙの新品時からの累積プリント枚数Ｑｍが所定値Ｑａに至ったときを契機に最初の感光体寿命監視モードを実行し、この後、プリント枚数が所定値（ここでは１万枚）に達する度に２回目、３回目・・の感光体寿命監視モードを間欠的に実行するように制御される。

図１３は、感光体寿命監視モードの実行制御のサブルーチンの内容を示すフローチャートであり、感光体寿命監視モードが実行されるときには、作像部１０と中間転写部２０が通常のプリント時と同じ条件で駆動される。

同図に示すように作像ユニット１０Ｙ～１０Ｋのうち一つを選択する（ステップＳ１０。ここでは、作像ユニット１０Ｙを選択するものとする。

作像ユニット１０Ｙにおいて、帯電電位を－Ｖｏ２に設定し、回転している感光体ドラム１１Ｙを－Ｖｏ２〔Ｖ〕で帯電させる（ステップＳ１１）。この帯電は、実行時期判断部１１１が帯電電源部８０に対して感光体寿命監視モード実行時の帯電電圧（＝－Ｖｏ２）を出力するように指示することにより行われる。

次に、感光体ドラム１１Ｙ上の静電潜像（ここでは帯電後、露光を行っていないので、非画像に相当する静電潜像になる。）を、現像バイアスＶｂ２により現像する（ステップＳ１２）。この現像は、実行時期判断部１１１が現像バイアス電源部６０に対して感光体寿命監視モード実行時の現像バイアスＶｂ２を出力するように指示することにより行われる。

これにより、図５（ｂ）に示すように帯電電位が－Ｖｏ２になっている感光体ドラム１１Ｙに対して、現像バイアスＶｂ２が供給された現像部１４Ｙで非画像に相当する静電潜像の現像が実行される。現像バイアスＶｂ２のＶｐｐ´が通常のプリント時のＶｐｐよりも大きくなっており、ＡＣのプラス成分の電圧ＶｍとＶｍ´の差分δ２が通常のプリント時よりも感光体かぶりを生じさせ易くする、プラス電荷の注入増加分に相当する。

オーバーコート層９５がそれほど摩耗しておらず寿命末期に至っていないときには、フィラーの密集部分Ｃ、Ｄ、Ｅ（図７）などに感光体かぶりによるかぶりトナー像Ｔｆを顕像化させる。一方、オーバーコート層９５の摩耗が規定量以上に至っているときには、感光体かぶりによるかぶりトナー像Ｔｆは現れない。

次に、一次転写ローラー１５Ｙに通常のプリント時と同じ条件で一次転写電圧を供給する（ステップＳ１４）。感光体ドラム１１Ｙ上にかぶりトナー像Ｔｆが形成されていれば、一次転写ローラー１５Ｙの静電作用により、かぶりトナー像Ｔｆが感光体ドラム１１Ｙから中間転写ベルト２１に一次転写される。もちろん、感光体ドラム１１Ｙ上にかぶりトナー像Ｔｆが形成されていないときには、一次転写ローラー１５Ｙに一次転写電圧が供給されていても、中間転写ベルト２１にかぶりトナー像Ｔｆが一次転写されることはない。

続いて、中間転写ベルト２１に対向配置された検出センサー２３の検出信号（出力電圧）Ｖｐを随時取得する（ステップＳ１５）。

かぶりトナー像Ｔｆが中間転写ベルト２１に一次転写された場合、中間転写ベルト２１の周回走行により、中間転写ベルト２１上のかぶりトナー像Ｔｆが検出センサー２３の検出領域に近づき、その検出領域を通過する間に、かぶりトナー像Ｔｆを検出できる。

中間転写ベルト２１表面において、かぶりトナー像Ｔｆが存する部分と存しない部分とでは、上記のように検出センサー２３の出力電圧Ｖｐが変化するので、出力電圧Ｖｐの違いで、かぶりトナー像Ｔｆの存否を判断できる。

図１４は、中間転写ベルト２１上のトナー付着量（単位：ｍｇ）と検出センサー２３の出力電圧Ｖｐの関係を例示するグラフである。本実施形態で用いる検出センサー２３は、トナー付着量が少なくなるに連れて出力電圧Ｖｐが高くなるという特性を有している。このような特性の検出センサー２３を用いる場合、かぶりトナー像Ｔｆが形成されていないとき、つまりトナー付着量が０になったとき、出力電圧Ｖｐが最大値を示す。

従って、出力電圧Ｖｐを随時監視して、（ｉ）出力電圧Ｖｐが最大値よりも小さな値にしかならないとき、かぶりトナー像Ｔｆが形成されていることから、感光体が寿命末期に至っておらず、（ｉｉ）最大値になったとき、かぶりトナー像Ｔｆが形成されていないことから、オーバーコート層９５が摩耗や削れによってほとんど存在しない、または存在しなくなっており、感光体が寿命末期に至っていることを検出できる。

本実施形態では、検出誤差を考慮して、最大値よりも少し小さい値ｔｈ０が閾値として予め設定されており、出力電圧Ｖｐ≦閾値ｔｈ０の関係を有する場合には、感光体が寿命末期に至っていないと判断し、出力電圧Ｖｐ＞閾値ｔｈ０の関係を有する場合には、感光体が寿命末期に至ったと判断する。

なお、検出センサー２３によるかぶりトナー像Ｔｆの検出精度を向上するために、センサー２３の検出領域の大きさ、つまり検出視野が、主走査方向のどの位置にかぶりトナー像Ｔｆが出現しても検出できるようにある程度大きなものが用いられることが望ましい。或いは、これに代えて、検出視野が狭い複数個のセンサー２３を主走査方向に並べて配置して、かぶりトナー像Ｔｆが主走査方向のどの位置に現れてもいずれか一つのセンサーで確実に検出できる構成とすることもできる。

図１３に戻って、出力電圧Ｖｐ＞閾値ｔｈ０ではないことを判断すると（ステップＳ１６で「Ｎｏ」）、感光体が寿命末期に至っていないとして、ステップＳ１８に進む。一方、出力電圧Ｖｐ＞閾値ｔｈ０になっていることを判断すると（ステップＳ１６で「Ｙｅｓ」）、感光体が寿命末期に至っている旨を報知、ここでは操作部７０の表示部７１にメッセージ表示させて（ステップＳ１７）、ステップＳ１８に進む。上記のステップＳ１５、Ｓ１６の処理は、寿命判定部１１２が担当し、ステップＳ１７の処理は、判定結果出力部１１３が担当する。

ステップＳ１８では、全ての作像ユニット１０Ｙ～１０Ｋについて感光体寿命監視モードを実行したか否かを判断する。実行していない作像ユニットが残っている場合には（ステップＳ１８で「Ｎｏ」）、ステップＳ１１に戻る。このステップＳ１１～Ｓ１８の処理の繰り返すことにより、全ての作像ユニットについて感光体寿命監視モードを実行したことを判断すると（ステップＳ１８で「Ｙｅｓ」）、リターンする。これにより、４個の感光体ドラム１１Ｙ～１１Ｋのそれぞれごとに寿命末期に達しているか否かを判定できる。

以上説明したように本実施の形態では、オーバーコート層９５内での金属フィラーの分散状態の不均一性（局所的に金属フィラーの密集部分があること）に起因して生じる感光体かぶりによるかぶりトナー像Ｔｆの出現の有無を判断する制御としたので、既存の膜厚検出技術では検出できないような薄膜なオーバーコート層の摩耗による寿命末期を監視することができる。

なお、上記では感光体寿命監視モードの実行タイミングをプリント動作の終了後としたが、プリント動作（画像形成）以外の期間、例えば、プリンター１が省エネモードになりプリント動作を待機している待機中や、先行のプリントジョブ終了後、次のプリントジョブ開始前の期間内、画像安定化制御の中の一制御などとして行うようにしても良い。

本発明は、画像形成装置に限られず、感光体寿命監視方法であるとしてもよい。また、その方法をコンピュータが実行するプログラムであるとしてもよい。また、本発明に係るプログラムは、例えば磁気テープ、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＭＯ、ＰＤなどの光記録媒体、フラッシュメモリ系記録媒体等、コンピュータ読み取り可能な各種記録媒体に記録することが可能であり、当該記録媒体の形態で生産、譲渡等がなされる場合もあるし、プログラムの形態でインターネットを含む有線、無線の各種ネットワーク、放送、電気通信回線、衛星通信等を介して伝送、供給される場合もある。また、上記の実施の形態における処理がソフトウェアにより行なわれる構成であっても良いし、ハードウェア回路を用いて行なれる構成であっても良い。

＜変形例＞
本発明は、上記実施例に限定されるものでは無く、種々の形態において実施可能である。以下に、他の実施可能な形態を列挙する。

（１）上記実施の形態では、被転写体としての中間転写ベルト２１上に一次転写されたかぶりトナー像Ｔｆを検出センサー２３（検出手段）で検出する構成例を説明したが、これに限られない。例えば、中間転写ベルト２１上のかぶりトナー像Ｔｆをさらに被転写体としてのシートＳに二次転写させ、二次転写後のシートＳ上のかぶりトナー像Ｔｆを別の検出センサーで検出する構成をとることもできる。

この変形例では、具体的には、例えば図１６に示すように二次転写位置２２ａから搬送路３５に沿って定着部４０までの間の位置に検出センサー２３ａを配置する構成、または定着部４０から排紙ローラー３８までの間の位置に検出センサー２３ｂを配置する構成などとすることができる。これに代えて、感光体ドラム上に形成されたかぶりトナー像Ｔｆを中間転写ベルト２１に一次転写する前に、感光体ドラム上のかぶりトナー像Ｔｆを検出センサー２３ｃで検出する構成をとることも可能である。

また、図１６に示すように公知のスキャナー９０を有する構成では、排出されたシートＳをスキャナー９０の読取位置で読み取らせることで、そのシートＳ上にかぶりトナー像Ｔｆが存するか否かを検出することもできる。シート全面を対象に、かぶりトナー像Ｔｆが存する局所的な部分と存しない領域とを精度良く見分けることができる。この構成では、スキャナー９０がかぶりトナー像Ｔｆを検出する検出手段を構成する。

感光体ドラム上に形成されたかぶりトナー像Ｔｆを直接検出する構成と、感光体ドラムからの転写後に間接的に検出する構成があり、これらは直接と間接の違いはあるが、感光体ドラム上にかぶりトナー像Ｔｆが形成された否かを判定していることに変わりはなく、この判定手段に含まれるといえる。

（２）上記実施の形態では、感光体ドラムの新品時以降の最初の感光体寿命監視モードを、累積画像形成回数を示す累積プリント枚数Ｑｍが第１所定値Ｑａ以上になったことを契機に行うとしたが、これに限られない。例えば、感光体ドラムの新品時からの累積回転数もしくは累積動作時間が第２所定値、つまりオーバーコート層９５の摩耗や削れがある程度まで進んだと想定される所定の回転数または動作時間に至ったことを契機に実行する構成をとることもできる。また、感光体ドラムの新品時からの経過時間が第３所定値に達したときを契機とすることもできる。

さらに、２回目以降の感光体寿命監視モードを累積プリント枚数Ｑｍが１００００（＝１０ｋ）の倍数（第４所定値）に達する度に行うとしたが、１０ｋに限られない。最初の実行の契機である第１所定値Ｑａよりも小さな値（第４所定値）であれば良く、装置構成に応じて適した値、例えば５ｋなどとすることもできる。

また、２回目の感光体寿命監視モードの実施を、１回目の実施からの感光体ドラムの回転数もしくは動作時間が上記の第２所定値（例えば３０００ｋ）よりも小さい第５所定値（例えば１０ｋ）に達したとき、または、１回目の実施からの経過時間が上記の第３所定値（例えば５００時間）よりも小さい第６所定値（例えば２０時間）に達したときを契機に実行するとしても良い。３回目以降も同様とすることができる。

さらに、感光体寿命監視モードの１回目の実施から２回目の実施までの間隔Ｕ１、２回目から３回目までの間隔Ｕ２、３回目から４回目までの間隔Ｕ３が徐々に小さくなるように（Ｕ１＞Ｕ２＞Ｕ３・・）、２回目以降の実行時期を設定することもできる。累積プリント枚数Ｑｍが大きくなるに連れてオーバーコート層９５の摩耗が進み、オーバーコート層９５の層厚が残り少なくなるので、寿命に近づくに連れて実行間隔を短くした方が寿命判定の精度を向上できるからである。

（３）上記実施の形態では、本発明に係る画像形成装置をタンデム型カラープリンターに適用した場合の例を説明したが、これに限られない。カラーやモノクロの画像形成に関わらず、交流成分を含む現像バイアス電圧を用いて現像を行い、感光体かぶりを発生させ易くするために交流成分の周波数、Ｖｐｐ、デューティ比の少なくも一つを通常のプリント時に対して可変可能な構成の画像形成装置、例えば複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等に適用できる。また、現像かぶりを抑制するために帯電電位を通常のプリント時の－Ｖｏ１に対して－Ｖｏ２に切り換えるとしたが、これをしなくても感光体かぶりによるかぶりトナー像Ｔｆの検出の有無を判定できる場合には、帯電電位の切り換えを行わない装置構成をとることもできる。

また、ドラム型の感光体の例を説明したが、これに限られず、例えばベルト状の感光体を用いる構成にも適用できる。また、感光体を帯電させる帯電手段として帯電ローラーを用いる構成例を説明したが、これに限られず、例えば帯電チャージャーなどを用いることもできる。

さらに、現像剤を担持する現像剤担持体として現像ローラーを用いる例を説明したが、ローラー状に限られず、例えばスリーブ状のものなどを用いることもできる。現像剤として、キャリアとトナーを含む二成分現像剤を用いる構成例を説明したが、例えばキャリアが含まれず、トナーが含まれる一成分現像剤を用いる構成にも適用できる。さらに、反転現像方式として、感光体の帯電極性がマイナス、トナーの帯電極性がマイナスの構成例を説明したが、これに限られず、逆極性の構成でも適用できる。

また、上記実施の形態及び上記変形例の内容を可能な限り組み合わせるとしても良い。

本発明は、オーバーコート層を有する感光体に画像を形成する画像形成装置に広く適用することができる。

１ プリンター
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体ドラム
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 帯電ローラー
１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ 露光部
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ 現像部
１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋ 現像ローラー
２１ 中間転写ベルト
２３ 検出センサー
５０ 制御部
６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ 現像バイアス電源部
６１ 第１バイアス出力部
６２ 第２バイアス出力部
６３、８３ 切換部
７０ 操作部
７１ 表示部
８０Ｙ、８０Ｍ、８０Ｃ、８０Ｋ 帯電電源部
８１ 第１帯電電圧出力部
８２ 第２帯電電圧出力部
９５ オーバーコート層
１０５ 感光体寿命監視モード実行部
１０６ 累積プリント枚数記憶部
１１１ 実行時期判断部
１１２ 寿命判定部
１１３ 判定結果出力部
Ｓ 記録用のシート
Ｔｆ かぶりトナー像
Ｖｏ 帯電電位
Ｖｄｃ 現像バイアスの直流電圧成分
Ｖｐｐ ピーク・ツー・ピーク電圧
Ｖｚ かぶりマージン

Claims (11)

1. 電子写真方式により画像形成を実行する画像形成装置であって、
   金属フィラーを含有したオーバーコート層が最表層に形成された感光体と、
   前記感光体を第１の極性に帯電させる帯電手段と、
   帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を作像する露光手段と、
   第１の極性のトナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に供給する現像バイアスとして、画像形成時に作像された静電潜像の現像に用いる第１現像バイアスと、前記感光体の寿命監視時に用いられ、第１の極性とは逆の第２の極性の電荷を前記第１現像バイアスよりも前記感光体に多く注入する第２現像バイアスとを切り換え可能なバイアス電源手段と、
   前記感光体の寿命監視時期に至ると、前記帯電手段と露光手段を制御して、前記感光体を帯電させつつ露光を禁止し、前記感光体上に非画像に相当する静電潜像を形成させるとともに、前記バイアス電源手段を制御して、前記第２現像バイアスを前記現像剤担持体に供給させる寿命監視モードを実行する制御手段と、
   前記寿命監視モードの実行により、前記金属フィラーの分散状態の不均一性に起因して生じるトナー像が前記感光体上に形成されたか否かを判定する判定手段と、
   前記トナー像が形成されなかったことが判定されると、前記感光体のオーバーコート層の膜厚が規定膜厚を低下した旨を報知する報知手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１現像バイアスと前記第２現像バイアスは、
   第１の極性の直流成分に交流成分が重畳されてなり、
   前記第２現像バイアスは、前記第１現像バイアスよりも交流成分のピーク・ツー・ピーク電圧が大きい値に設定されている、または交流成分の周波数が小さい値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１現像バイアスと前記第２現像バイアスは、
   第１の極性の直流成分に交流が重畳されてなり、
   前記交流の１周期の波形において、重畳される第１の極性の直流成分の電圧値を境にピーク電圧が第２の極性を有する側を交流成分α、第１の極性を有する側を交流成分β、交流成分βの時間Ｔβを１周期で除した値をデューティ比Ｄｈとしたとき、
   前記第２現像バイアスは、交流成分βのピーク電圧の絶対値Ｖｎが前記第１現像バイアスと同じであり、交流成分αのピーク電圧の絶対値Ｖｍが前記第１現像バイアスよりも大きく、さらに、デューティ比Ｄｈが前記第１現像バイアスよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電手段に帯電電圧を供給する帯電電源手段を備え、
   前記制御手段は、
   前記寿命監視モードでの前記感光体の第１の極性の帯電電圧と前記第２現像バイアスの第１の極性の直流電圧との差分の大きさで規定されるかぶりマージンが通常の画像形成時よりも大きくなるように、前記帯電電源手段から前記帯電手段に帯電電圧を供給させることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、
   累積画像形成回数が第１所定値に達したとき、前記感光体の累積回転数もしくは累積動作時間が第２所定値に達したとき、または、前記感光体の新品時からの経過時間が第３所定値に達したときを契機に、前記寿命監視モードを実行することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、
   前記感光体の新品時以降、最初に前記寿命監視モードを実行した後、２回目の実施を、１回目の実施からの画像形成回数が前記第１所定値よりも小さい第４所定値に達したとき、１回目の実施からの前記感光体の回転数もしくは動作時間が前記第２所定値よりも小さい第５所定値に達したとき、または、１回目の実施からの経過時間が前記第３所定値よりも小さい第６所定値に達したときを契機に実行することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、
   前記寿命監視モードの１回目の実施から２回目の実施までの間隔をＵ１、２回目の実施から３回目の実施までの間隔をＵ２としたとき、Ｕ１＞Ｕ２の関係を満たすように、前記寿命監視モードの２回目と３回目の実施を行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記感光体上のトナー像を被転写体に転写させる転写手段をさらに備え、
   前記判定手段は、
   前記寿命監視モードの実行により前記感光体に形成された後、前記被転写体に転写されたトナー像を検出可能な位置に配された検出手段を有し、
   前記検出手段による前記トナー像の検出結果から前記判定を行うことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記被転写体は、中間転写体である、または前記感光体から中間転写体を介してシートに前記トナー像が転写される構成における当該シートであることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記被転写体は、前記感光体から中間転写体を介してシートに前記トナー像を転写した後、転写後のシートを画像形成装置から出力する構成における当該シートであり、
    前記検出手段は、前記出力後、読取位置に載置された前記シート上に存するトナー像を読み取るスキャナーであることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
11. 金属フィラーを含有したオーバーコート層が最表層に形成された感光体上に、電子写真方式により画像形成を実行する画像形成装置における感光体寿命監視方法であって、
    前記画像形成装置は、
    前記感光体を第１の極性に帯電させる帯電手段と、
    帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電潜像を作像する露光手段と、
    第１の極性のトナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体と、
    前記現像剤担持体に供給する現像バイアスとして、画像形成時に作像された静電潜像の現像に用いる第１現像バイアスと、前記感光体の寿命監視時に用いられ、第１の極性とは逆の第２の極性の電荷を前記第１現像バイアスよりも前記感光体に多く注入する第２現像バイアスとを切り換え可能なバイアス電源手段と、を備え、
    前記感光体寿命監視方法は、
    前記感光体の寿命監視時期に至ると、前記帯電手段と露光手段を制御して、前記感光体を帯電させつつ露光を禁止し、前記感光体上に非画像に相当する静電潜像を形成させるとともに、前記バイアス電源手段を制御して、前記第２現像バイアスを前記現像剤担持体に供給させる寿命監視モードを実行する制御ステップと、
    前記寿命監視モードの実行により、前記金属フィラーの分散状態の不均一性に起因して生じるトナー像が前記感光体上に形成されたか否かを判定する判定ステップと、
    前記トナー像が形成されなかったことが判定されると、前記感光体のオーバーコート層の膜厚が規定膜厚を低下した旨を報知する報知ステップと、
    を含むステップを実行することを特徴とする感光体寿命監視方法。

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