(57)【要約】      （修正有）【課題】感光体の寿命を監視するシステムを開示する。【解決手段】主走査方向の少なくとも一箇所に検出センサー７を設け、検出センサー７と対峙する被転写体１５とを相対的に副走査方向へ移動させるに際して、寿命監視タイミングで、作像部にハーフトーンの一様な濃度の画像をプリント指示し、ハーフトーン画像の潜像、或いはトナー像を前記検出センサー７で検出し、検出されたハーフトーン画像に淡い筋状の帯が存在するかどうか判定し、感光体の寿命を監視する。【選択図】図３
2020064225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真方式により画像形成処理を実行する画像形成装置であって、
均一濃度のハーフトーン画像を作像する指示を受けると、一様に帯電された感光体表面を、前記ハーフトーン画像を表す画像データに基づき露光部で露光して、感光体表面に静電潜像を作像する作像手段と、
静電潜像の作像された感光体表面に対して主走査方向の少なくとも一箇所の電位を検出する、或いは現像後感光体表面に対して主走査方向の少なくとも一箇所さらには転写後の被転写体表面に対して主走査方向の少なくとも一箇所の濃淡を検出する検出手段と、
検出手段と感光体若しくは被転写体を副走査方向に沿って移動する移動手段と、
副走査方向の移動に伴って、検出手段から検出される電位に大小変化或いは濃度に変化があるかどうか判定する判定手段と、
判定結果において変化が認められる場合に、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、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段が２個であり、主走査方向の異なる位置で副走査方向の同一位置に設けられ、検出手段ごとに蓄積手段および判定手段が設けられており、
２つの判定手段の判断結果は、斜向識別手段に送られ、
前記斜向識別手段は、一方の判別手段が電位の大小変化或いは濃度の変化を検出した時点と、他方の判別手段が電位の大小変化或いは濃度の変化を検出した時点とを比較して、電位の変化部分或いは濃度の変化部分が主走査方向に斜向しているかどうかを判定し、
前記報知手段は、前記斜向識別手段の識別結果を基に報知を行う
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出手段から報知手段までの各手段を動作させてのオーバーコート層の削れ量監視動作は、画像形成動作以外の時間において実行されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記感光体表面に潜像として形成されるハーフトーン画像の副走査方向長さは、感光体の周長と同じかそれよりも長く設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
この種の画像形成装置では、感光体は、帯電装置、クリーニング装置、ブラシ材からなる除去装置を含む、いわゆるドラムユニットとして、画像形成装置本体に組み込まれている。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−０１６６５１号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６６８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために本発明は、電子写真方式により画像形成処理を実行する画像形成装置であって、均一濃度のハーフトーン画像を作像する指示を受けると、一様に帯電された感光体表面を、前記ハーフトーン画像を表す画像データに基づき露光部で露光して、感光体表面に静電潜像を作像する作像手段と、静電潜像の作像された感光体表面に対して主走査方向の少なくとも一箇所の電位を検出する、或いは現像後感光体表面に対して主走査方向の少なくとも一箇所さらには転写後の被転写体表面に対して主走査方向の少なくとも一箇所の濃淡を検出する検出手段と、検出手段と感光体若しくは被転写体を副走査方向に沿って移動する移動手段と、副走査方向の移動に伴って、検出手段から検出される電位に大小変化或いは濃度に変化があるかどうか判定する判定手段と、判定結果において変化が認められる場合に、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、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、前記検出手段が２個であり、主走査方向の異なる位置で副走査方向の同一位置に設けられ、検出手段ごとに蓄積手段および判定手段が設けられており、２つの判定手段の判断結果は、斜向識別手段に送られ、前記斜向識別手段は、一方の判別手段が電位の大小変化或いは濃度の変化を検出した時点と、他方の判別手段が電位の大小変化或いは濃度の変化を検出した時点とを比較して、電位の変化部分或いは濃度の変化部分が主走査方向に斜向しているかどうかを判定し、前記報知手段は、前記斜向識別手段の識別結果を基に報知を行うとしても良い。
【００１６】
さらに、前記検出手段から報知手段までの各手段を動作させてのオーバーコート層の削れ量監視動作は、画像形成動作以外の時間において実行されるとしても良い。
【００１７】
また、前記感光体表面に潜像として形成されるハーフトーン画像の副走査方向長さは、感光体の周長と同じかそれよりも長く設定されているとしても良い。
【００１８】
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≫
感光体は、ドラム型の場合、アルミ等の金属製ドラム周面に、ＵＣＬ（アンダーコートレイヤー）と言われる下引き層を形成し、その上にＣＧＬ（キャリアジェネレーションレイヤー）と言われる電荷発生層を塗布し、その上にＣＴＬ（キャリアトランスポートレイヤー）といわれる電荷輸送層を塗布し、最後に最表層としてＯＣＬ（オーバーコートレイヤー）といわれる保護層を塗布して製造される。
【００１９】
塗布方法は、液体材料を満たした槽にジャボ漬けする方法が一般的である。
【００２０】
最表層を形成する前に、電荷輸送層まで塗布した段階で、一度乾燥処理される。
【００２１】
図１２は、その乾燥処理の状態を示している。電荷輸送層まで形成された感光体Ｄを、送風ユニットＵ１と吸風ユニットＵ２を対向させて配置した間に、軸方向を両ユニットＵ１、Ｕ２の対向方向に向けて配置し、送風ユニットＵ１のファンを回転させて乾燥風を感光体Ｄに吹き付ける。このような乾燥形態は、感光体の長手方向全体を見た場合に最も一般的な方法である。
【００２２】
ところが、ファンで発生した乾燥風は、渦流になっているので、図中矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３で示すように、感光体表面を螺旋状に旋回しながら吸風ユニットＵ２に向かう。
【００２３】
いずれの矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３で示す乾燥風の流れとも同じ風速、風量であればいいが、実際は微妙に異なっているために、矢印Ｆ１の乾燥風で乾燥された感光体表面部分と、矢印Ｆ２、Ｆ３の乾燥風で乾燥された感光体表面部分とは乾燥の程度に差異が生じてしまう。
【００２４】
また、周方向の乾燥ムラを低減するために、感光体を回転させながら空気を流す場合もあるが、この場合も、エアは感光体表面を螺旋状に流れることになる。つまりどのような形態であれ、エアは、感光体表面を長手方向にまっすぐには流れず、微妙に螺旋形状を描いて流れることになる。そして、乾燥ムラも程度の差はあれ、生じることになる。
【００２５】
その結果、乾燥後オーバーコート層を形成して完成した感光体を、複写機に組み込んで長期間使用し、オーバーコート層の膜厚が規定量以下に達するに至った場合、その感光体でハーフトーンの一様な画像を形成してみると、図６のＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４で示すように、ハーフトーンの画像の中に螺旋状に淡い筋状の帯が形成されることが発見された。
【００２６】
尚、この淡い筋状の帯Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、上記の乾燥工程において空気の螺旋状に流れる過程で生じる乾燥ムラとほぼ同じ形態であることが観測された。
【００２７】
このような観測結果も勘案し、上記螺旋状の淡い帯がどうしてできるかについて、本発明者は、オーバーコート層を形成する前の乾燥工程において、感光体表面の各所において乾燥の程度に差異が生じていることに起因すると推測した。
【００２８】
図１３は、上記した乾燥ムラが図６のような淡い螺旋状の帯として発生する理由をモデル化したものであり、電荷輸送層ＣＴＬ上にオーバーコート層は未だ積層されていない。
【００２９】
図１３（ａ）に示す電荷輸送層ＣＴＬ内に一部分濃い領域で示している部分が乾燥工程で乾燥風がよく流れた領域と仮定する。
【００３０】
よく乾燥風が流れた領域は、通常の部分より風量が多い領域であるため、その部分の電荷輸送層ＣＴＬは、通常の部分に対して若干速い乾燥状態となる。
【００３１】
本来の適性乾燥時間は、平均的な領域で時間を定めているために、乾燥の速い領域は他の領域に対して乾燥が一段と進んだ状態となる。
【００３２】
乾燥が速い場合は、電荷輸送層ＣＴＬ内での粒子の結束状態が急激に密になってしまうため（たとえばフィラーなど）、最表層としてのオーバーコート層が無くなる程度にまで感光体を長期使用して、電荷生成、除去が電荷輸送層ＣＴＬの最上部で発生するようになった場合には、図１３（ａ）に示すように結束状態が密の電荷輸送層ＣＴＬの部分２０１でのホールの移動が他の部分２０２に比べて遅くなり、マイナス側の電荷除去が部分２０１では他の部分２０２に比べて遅くなる。そのため、電荷を除去しきれない状態、すなわち電位的にはマイナス側に高い状況となる。
【００３３】
つまり、部分２０１では、トナーが付着するために必要な電荷が少なくなってしまうため、図１３（ｂ）で示すように他の部分２０２よりもトナー粒子Ｔの付着量が少なくなり、全体的な濃度に対して薄く、白い方向の画像となって出現してしまうのである。
【００３４】
尚、感光体の製造直後のように最表層としてのオーバーコート層が残っている段階では、最表層部分での電荷の生成・除去になるため、画像には、乾燥ムラの影響は生じない。
【００３５】
本発明は以上のような発明者の知見に従って、具現化したもので、検出手段が、（ｉ）感光体表面に対して主走査方向の少なくとも一箇所の電荷を検出するか、（ｉｉ）現像後の感光体表面に対して主走査方向の少なくとも一箇所のトナーの濃淡を検出するか、（ｉｉｉ）転写後の被転写部材の表面に対して主走査方向の少なくとも一箇所の画素の濃淡を検出するかを行う。
【００３６】
そして、この検出を感光体の回転、或いは被転写体の移動にあわせて、副走査方向に沿って継続させ、検出信号列を生成する。
【００３７】
判定手段は、検出信号列から、副走査方向に電荷の変化があるか、濃淡変化があるかを判定し、あると判定される場合には、報知手段が、感光体のオーバーコート層が規定量以上摩耗しているとして、報知する。
【００３８】
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、電荷輸送層ＣＴＬの最上部が露出する程度になった場合、均一なハーフトーン画像に淡い螺旋状の帯が入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膜削れによる寿命末期を監視することができるのである。
【発明の効果】
【００３９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】プリンターの構成を示す概略正面図である。
【図２】感光体の構成を示す横断面図である。
【図３】感光体の寿命判定に供する構成を示す図である。
【図４】中間転写ベルトを平面視した図である。
【図５】感光体寿命監視を行うタイミングで、感光体寿命監視システムから作像部に作像を指示するハーフトーン画像を示す図である。
【図６】感光体が寿命末期に到った場合に得られる画像を示す図である。
【図７】感光体寿命監視システムに組み込まれた回路を示す図である。
【図８】２つのセンサーを通じて得られる２値信号を示す図である。
【図９】電圧／階調  対  電位／濃度の関係を示す感光体特性図である。
【図１０】２つの２値信号から、パルス間の時間差を求めるのを説明する波形図である。
【図１１】本発明の他の実施例を示す作像部の構成図である。
【図１２】電荷輸送層まで塗布した段階で感光体を乾燥する処理を示す図である。
【図１３】乾燥ムラが淡い螺旋状の帯として発生する理由をモデル化して説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、電子写真方式によるタンデム型のカラープリンター（以下、「プリンター」という。）に適用した場合を例にして説明する。
【００４２】
（１）プリンターの構成
図１は、プリンター１の構成を示す概略正面図である。
【００４３】
同図に示すように、プリンター１は、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の再現色に対応した作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、中間転写部３と、給送部４と、定着部５などを備えている。
【００４４】
プリンター１は、ネットワーク（例えば、ＬＡＮ）に接続され、外部の端末装置（不図示）から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）のトナー像を形成し、形成したトナー像を記録用のシートＳへ転写してカラー画像を形成する。また、ブラック（Ｋ）のトナー像のみのモノクロ画像の形成を選択的に実行することもできる。
【００４５】
作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、この順に中間転写部３の中間転写ベルト１５の走行方向（矢印Ｂ方向）に沿って並置されている。
【００４６】
作像部２Ｋは、矢印Ａ方向に回転するドラム型の感光体１０Ｋと、帯電部１１Ｋと、現像部１３Ｋと、クリーナー１４Ｋなどを有しており、感光体１０Ｋ上にＫ色のトナー像を作像する。他の作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃは、作像部２Ｋと基本的に同様の構成であり、感光体１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃと、帯電部１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと、現像部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃと、クリーナー１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃなどを有し、感光体１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ上にＹ，Ｍ，Ｃ色のトナー像を作像する。
【００４７】
中間転写部３は、作像部２Ｙ〜２Ｋよりも上に配置される中間転写ベルト１５に加えて、駆動ローラー１６と、従動ローラー１７と、一次転写ローラー１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋと、二次転写ローラー１９と、クリーナー２０などを有している。
【００４８】
中間転写ベルト１５は、駆動ローラー１６と従動ローラー１７と一次転写ローラー１８Ｙ〜１８Ｋに張架されて矢印Ｂ方向に周回駆動される。
【００４９】
一次転写ローラー１８Ｙ〜１８Ｋは、対応する感光体１０Ｙ〜１０Ｋに中間転写ベルト１５を介して対向配置されている。二次転写ローラー１９は、中間転写ベルト１５を介して駆動ローラー１６に対向配置されている。二次転写ローラー１９が中間転写ベルト１５に接する位置１９ａが二次転写位置になる。
【００５０】
作像部２Ｙ〜２Ｋよりも下に位置する露光部１２は、不図示の制御部からの画像データによりＹ〜Ｋ色の画像形成のための光ビームＬを発光素子から発する。
【００５１】
作像部ごとに、帯電部１１Ｙ〜１１Ｋにより一様に帯電された感光体１０Ｙ〜１０Ｋが露光部１２から発せられた光ビームＬにより露光走査されて感光体１０Ｙ〜１０Ｋ上に静電潜像が形成され、その静電潜像が現像部１３Ｙ〜１３Ｋの現像剤、ここではトナーとキャリアを含む二成分現像剤により現像され、対応する色のトナー像が感光体１０Ｙ〜１０Ｋ上に形成される。
【００５２】
感光体１０Ｋの右側（Ｘ軸方向側）であり、中間転写ベルト１５の下方には、センサー７が配置されている。このセンサー７を用いる理由については後述する。
【００５３】
感光体１０Ｙ〜１０Ｋ上に形成されたＹ〜Ｋ色のトナー像は、一次転写ローラー１８Ｙ〜１８Ｋの静電作用により中間転写ベルト１５に一次転写される。この際、各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１５上の同じ位置に重ね合わせて転写されるようにタイミングをずらして実行される。なお、一次転写の際に、感光体１０Ｙ〜１０Ｋ上のトナー像のうち、中間転写ベルト１５に転写されずに感光体上に残った残留トナーは、クリーナー１４Ｙ〜１４Ｋにより除去される。
【００５４】
中間転写ベルト１５上に多重転写されたＹ〜Ｋ色のトナー像は、中間転写ベルト１５の周回走行により二次転写位置１９ａまで移動する。
【００５５】
給送部４は、給紙カセット（不図示）に収容された記録用のシートＳを繰り出しローラー２１で搬送路（破線）に繰り出して、停止中のタイミングローラー２２まで搬送する。
【００５６】
タイミングローラー２２は、周回する中間転写ベルト１５上に多重転写されたＹ〜Ｋ色トナー像が二次転写位置１９ａに到達するタイミングに合わせて、回転を開始し、シートＳを二次転写位置１９ａに搬送する。
【００５７】
シートＳが二次転写位置１９ａを通過する際に、中間転写ベルト１５上に多重転写されたＹ〜Ｋ色のトナー像が二次転写ローラー１９の静電作用によりシートＳ上に二次転写される。これにより、シートＳ上にカラートナー像が形成される。なお、二次転写の際に、中間転写ベルト１５上のトナー像のうち、シートＳに転写されずに中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の周回走行によりクリーナー２０まで搬送され、クリーナー２０により中間転写ベルト１５上から除去される。
【００５８】
二次転写位置１９ａでカラートナー像が二次転写されたシートＳは、定着部５に搬送される。定着部５は、加熱ローラー５ａとこれに圧接して定着ニップを形成する加圧ローラー５ｂとを有し、二次転写ローラー１９により搬送されて来るシートＳが定着ニップを通過する際に、シートＳ上のカラートナー像（未定着画像）を加熱、加圧により熱定着する。定着部５を通過したシートＳは、排出ローラー２３により機外に排出され、排紙トレイ２４に収容される。
【００５９】
上記では、カラープリントの動作について説明したが、モノクロプリントでは、作像部２ＫのみによるＫ色のトナー像の感光体１０Ｋへの作像の後、感光体１０Ｋから中間転写ベルト１５への一次転写、シートＳへの二次転写、シートＳへの定着の順に、帯電、露光、現像、転写、定着の各プロセスが実行される。
【００６０】
（２）感光体１０Ｋの構成
図２は、感光体１０Ｋの構成例を示す横断面図である。なお、感光体１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃは、基本的に感光体１０Ｋと同じ構成なので、説明を省略する。
【００６１】
同図に示すように感光体１０Ｋは、アルミニウム等から形成された円筒体１００の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ）１０１、電荷発生層（ＣＧＬ）１０２、電荷輸送層（ＣＴＬ）１０３、オーバーコート層（ＯＣＬ）１０４の４層がこの順番に成膜されてなる。なお、図では、アンダーコート層１０１、電荷発生層１０２、電荷輸送層１０３、オーバーコート層１０４の各層の膜厚は、少し誇張して示している。
【００６２】
電荷発生層１０２は、光ビームＬによる露光で、一対の正電荷と負電荷を発生し、電荷輸送層１０３は、電荷発生層１０２で発生した正電荷を輸送し、オーバーコート層１０４まで移動させる。アンダーコート層１０１と電荷輸送層１０３を足し合わせた層の厚みは、例えば２μｍ、電荷輸送層１０３の厚みは、例えば２０〜３０μｍである。
【００６３】
オーバーコート層１０４は、電荷発生層１０２および電荷輸送層１０３を保護するためのものである。オーバーコート層１０４は、高硬度材料を用いて、削れにくくするとともに、薄膜化を図っている。ここでは、オーバーコート層１０４の膜厚は、数μｍ、例えば２〜４μｍであり、表面硬さは、通常の感光体の表面硬さの最大値（１８０Ｎ／ｍｍ）に対して約１．５〜１．８倍程度である。
【００６４】
（３）感光体寿命監視システム３０の構成
図３は、センサー７の出力信号を感光体寿命監視システム３０に入力し、感光体の寿命監視に供している構成を示している。
【００６５】
センサー７は、中間転写ベルト１５を平面視した状態で、図４に示すように２個存在する。以下、センサー７ａ、７ｂとして区別する。２個のセンサー７ａ、７ｂは主走査方向において適当間隔離れ、副走査方向において同一位置となる状態で配されている。
【００６６】
主走査方向の間隔は、寿命末期の感光体を用いた場合に生じる螺旋状の帯を、両センサー７ａ、７ｂが時間差を持って検出できるような距離になっている。ただし、中間転写ベルト１５の幅よりも間隔は狭く、出来れば、シートＳの幅よりも狭いことが望ましい。しかし、この実施例では、センサー７ａ、７ｂは、中間転写ベルト１５上に転写されたトナーを検出するようにしている。
【００６７】
センサー７ａ、７ｂ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。しかし、検出視野角は、感光体寿命末期で認められる淡い螺旋状の帯の幅と同等かそれよりも狭いのが望ましい。
【００６８】
この実施例では、感光体寿命監視システム３０は、感光体としてＫ色感光体１０Ｋの寿命判定を行う構成としている。そのため、感光体寿命監視を行うタイミングになると、感光体寿命監視システム３０からＫ色の作像部２Ｋに対して、図５に示すように全面が一様の階調をもつハーフトーンのトナー像（ハーフトーン画像）の作像の指示をする。
【００６９】
このハーフトーン画像は、例えば全階調が２５６の場合、１２８階調或いは６４階調といった中間調の値に設定される。ハーフトーン画像のサイズ、特に副走査方向長さは、Ｋ色感光体１０Ｋの周長若しくはそれ以上に設定されている。寿命判定は、感光体の全域に対して行う必要があるからである。ここでは、Ａ４サイズ相当の大きさとする。
【００７０】
今、Ｋ色作像部２Ｋが、寿命判定タイミングになり、図５に示すハーフトーン画像を作像するよう指示されたとする。作像部２Ｋは、この指示を受け付けると、一様に帯電された感光体１０Ｋの表面を、Ａ４サイズ相当の大きさのハーフトーン画像を表す画像データに基づき露光部１２で露光走査して、感光体１０Ｋの表面に静電潜像を作像する。
【００７１】
もし、感光体１０Ｋのオーバーコート層１０４が新しくて摩耗していない場合は、中間転写ベルト１５に転写されたトナー像も、図５と同様な均一濃度のハーフトーン画像になる。
【００７２】
一方、感光体１０Ｋのオーバーコート層１０４が摩耗し寿命末期に達している場合には、中間転写ベルト１５上のトナー像は、図６に示すような、ハーフトーン画像に淡い螺旋状の帯Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４が適当間隔おきに入った画像となる。
【００７３】
感光体寿命監視システム３０の中は、図７に示す回路が組み込まれている。
【００７４】
センサー７ａ、７ｂの検出信号は、同期信号ＳＹＮＣに同期してシフトレジスタＳＲ１、２に転送される。同期信号ＳＹＮＣは、画像形成装置の中の制御部（不図示）からとることができる。同期信号の周波数は、センサー７ａ、７ｂの検出視野と中間転写ベルト１５（被転写体）の走行速度との関係で定める。即ち、センサーの検出視野が前後で重ならないよう、また、離れすぎないよう、出来るだけ前後の検出視野が連続しているように同期信号ＳＹＮＣの周波数を定める。そのため、制御部の同期信号を分周器で分周することもできる。
【００７５】
同期信号ＳＹＮＣは、シフトレジスタＳＲ１、２に直接入力する前にスイッチＳＷで断続できるようにしている。このスイッチＳＷは、ハーフトーン画像の作像開始指示のタイミングよりも一定時間遅れてＯＮするようにしている。これによって、作像開始後、感光体１０Ｋ上に作像されたハーフトーンのトナー画像が中間転写ベルト１５に転写され、中間転写ベルト１５に転写された後のハーフトーン画像の先端が、センサー７ａ、７ｂで検出され始める直前にスイッチＳＷがＯＮし、センサー７ａ、７ｂが、中間転写ベルト１５上のハーフトーン画像の先頭から検出できるようにしている。
【００７６】
センサー７ａ、７ｂは、検出視野に存在する中間転写ベルト１５上のハーフトーン画像の画素値を検出する。検出視野には複数の画素が存在するので、検出値は複数の画素の平均階調値となる。
【００７７】
検出される階調値は、同期信号ＳＹＮＣに同期してそれぞれのシフトレジスタＳＲ１、２に順次格納される。シフトレジスタＳＲ１、２は、所定サイズ、ここではＡ４サイズの大きさのハーフトーン画像の副走査方向長さに相当する画像を格納できるものとする。勿論それ以下の数の画像を格納できない段数の少ないレジスタであっても構わない。その場合は、シフトレジスタが一杯になる度に別のレジスタに転送し、リセット後、後続の画像を格納するようにすればよい。
【００７８】
シフトレジスタＳＲ１、２が検出階調値で一杯になると、段数が等しい並列レジスタＳＲ３、４に転送し、自身の格納する画素値をリセットする。
【００７９】
並列レジスタＳＲ３、４は、同期信号ＳＹＮＣが与えられているので、先頭に格納している検出階調値から順に２値化回路ＯＰ１、２に出力する。
【００８０】
２値化回路ＯＰ１、２には、比較端子に基準となる画素値に相当する信号が加えてある。基準となる画素値は、感光体の寿命検査の為、ハーフトーン画像として、例えば１２８階調の均一な画像を作成し、感光体が寿命に達すると描く淡い筋状の帯が３２階調程度である場合、基準となる画素値は、例えば６４階調のような両者の中間の階調値に定める。
【００８１】
この結果、２値化回路ＯＰ１、２の出力端子８ａ、８ｂからは、図８（ａ）に示すような２値信号が出力される。
【００８２】
図８（ａ）は、ハーフトーン画像に淡い筋が存在する画像であり、しかも、左右のセンサー７ａ、７ｂの２値化出力の低レベル域（淡い画像に相当する領域）が時間的に交互に現れているところから、淡い螺旋状の帯が存在する状況を示す２値信号である。
【００８３】
もし、オーバーコート層１０４が殆ど摩耗していない場合の寿命検査であれば、２値信号は、図８（ｂ）のように一様に高濃度であることを示すハイレベル出力となる。あるいは、安定化処理時のようにパッチパターンを副走査方向に濃度が順次増加、減少するように描いた場合であると、図８（ｃ）のように低濃度パッチの部分だけ２値信号が低レベルを示し、他は高濃度となるハイレベル出力を示す。この場合は、左右いずれのセンサーとも同時に低濃度パッチを検出するので、低濃度域は左右両方が同時に現れる。図８（ａ）〜図８（ｃ）では、縦軸が信号レベルを示すが、実質、感光体上におけるハーフトーン画像の静電潜像の電位（電荷）、または中間転写ベルト１５上のハーフトーン画像のトナー濃度を表すものといえる。
【００８４】
尚、感光体の寿命検査の時に、感光体表面に傷が入っていたり、或いはゴミなどの付着物がついていたりした場合、それらを検出して寿命末期と誤判定しないかどうか疑問があると思うが、その点は全く問題ない。以下にその理由を説明する。
【００８５】
図９は、横軸に電圧或いは階調値を取り、縦軸に電位あるいは濃度を取った場合の傷、ごみ等のある感光体特性、それらが付着していない感光体特性を示している。簡単の為、横軸は階調値、縦軸は濃度として説明する。
【００８６】
先ず、感光体表面に傷があった場合であるが、傷は感光体の素材まで達しているので、電位形成が不可能であり、常に潜像電位は接地された状態となる。従って、常に濃いトナー画像が描かれることとなる。その場合は、２値信号としては高濃度域になるので、出力には現れない。
【００８７】
次に、付着物の場合は、感光体表面を覆い、その上にトナーが乗る状態となるので、付着物の厚み分だけ下層の電荷によるクーロン力が弱くなり、トナーの付着が極端に少なくなる。そのため、階調値が高くなっても、濃度はそれほど高くないこととなる。この場合は、階調値いかんにかかわらず低濃度領域となるので、２値化出力には低レベルとして現れることとなる。しかし、図８（ａ）のように２つのセンサーに交互に低出力が現れるような状態はほとんどありえない。丁度センサーの検出視野に、しかも、螺旋状の帯と同様な時間差を持った位置に付着物が存在することは極めて希である。それ故、図８（ａ）のような２値信号は、感光体の寿命末期以外にはありえないのである。
【００８８】
図７に戻って、次に、ＯＰ１、２から出力された２値信号は、インバータＩ１、Ｉ２で反転された後、左のセンサー７ａ側に相当する２値信号は、ＲＳフリップフロップＦＦのセット端子Ｓに入力され、右のセンサー７ｂ側に相当する２値信号は、リセット端子Ｒに入力される。図１０（ａ）は、セット端子Ｓに入力される信号波形を示し、図１０（ｂ）は、リセット端子Ｒに入力される信号波形を示す。
【００８９】
ＲＳフリップフロップＦＦは、２値信号の立ち上がりでセット、リセットされるものであるとする。すると、左のセンサー７ａ側に相当する２値信号の立ち上がりでセットされ、右のセンサー７ｂ側に相当する２値信号の立ち上がりでリセットされ、Ｑ端子からは、図１０（ｃ）に示すパルス信号が現れる。このパルスのハイレベル期間は、２つの２値信号の低レベル間の時間に相当する。
【００９０】
Ｑ端子から出力されたパルスは、第１のアンドゲートＡＮＤ１に加えられてハイレベルの期間だけゲートを開く。そしてその間、同期信号ＳＹＮＣを通過し、カウンタＣがカウントする（図１０（ｅ）参照）。
【００９１】
Ｑ端子から出力されたパルスがローレベルに転ずると、カウンタＣはカウントを停止するが、このパルスの立下りエッジを立下りエッジ検出回路ＣＰが検出し、第２のアンドゲートＡＮＤ２を開き、カウンタＣの出力をレジスタＲに送る。立下りエッジ検出回路ＣＰの検出した立下りエッジは、カウンタＣのリセット端子Ｒに加えられ、カウント値がリセットされ、ＲＳフリップフロップＦＦから出力される次のパルスのカウントに備える。
【００９２】
レジスタＲには、ハーフトーン画像に現れる淡い筋状の帯の左右センサー間の検出時間差が、各帯ごとに別々に格納される。このように感光体寿命監視システム３０は、一方のセンサー７ａがハーフトーン画像の濃度の変化を検出した時点と、他方のセンサー７ｂがハーフトーン画像の濃度の変化を検出した時点との比較結果から濃度の変化部分が主走査方向に斜向しているかどうかを判定する斜向識別手段としても機能する。
【００９３】
なお、感光体がまだ新しく、殆ど摩耗していない場合は、両方のセンサー７ａ、７ｂの２値信号はハイレベルのままであるので、ＲＳフリップフロップＦＦはセットもリセットもされない。従ってカウンタＣは、カウントすることはないし、レジスタＲには何も格納されない。
【００９４】
図示はしないが、レジスタＲの格納配列数は、１枚のハーフトーン画像に現れる淡い筋状の帯の数を示し、カウント値は、左右センサー７ａ、７ｂの検出時間差を表していると判断して、感光体の寿命末期の報知に供する。報知手段は、特に図示しないが、レジスタＲに格納されている配列数、カウンタ値の両方から、判断し、配列数が複数あれば報知するし、配列数が無ければ、報知はしない。
【００９５】
尚、感光体寿命監視システムによって寿命監視するタイミングは、通常、プリント動作を行わないとき、例えば、プリンター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するのが望ましい。
【００９６】
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。
【００９７】
＜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。
【００９８】
（１）カラープリンターの場合、感光体が複数備わっているので、寿命判定はそれぞれの感光体に対して行うのが望ましい。その場合は、図７に示した感光体寿命監視システムを感光体毎に設置することもできるが、図７の同期信号ＳＹＮＣの入力をＯＮ・ＯＦＦするスイッチのＯＮするタイミングを感光体毎に切り替えてやれば、単一のシステムで、全ての感光体の寿命を判定することができる。
【００９９】
（２）上記の実施例では、中間転写ベルト１５上に形成したトナー画像を２つのセンサー７ａ、７ｂで検出して寿命判定のデータを得ているが、これに限らず、中間転写ベルト１５からシートＳ（被転写体）に転写されたハーフトーン画像またはこの転写後、定着されたシートＳ（被転写体）上のハーフトーン画像をセンサーで検出し、寿命判定することもできる。更には、図１１に示すように、作像部に電位検出センサー４０を設置し、感光体表面におけるハーフトーン画像を表す静電潜像の電位を検出し、その検出値から寿命判定を行うようにすることもできる。また、現像後、中間転写ベルト１５に転写する前に感光体上のハーフトーン画像を検出可能な位置にセンサーを配置し、そのセンサーでハーフトーン画像を検出して寿命判定することもできる。
【０１００】
（３）上記の実施例では、２個のセンサー７ａ、７ｂを用いて淡い帯状部を検出して、帯状部が斜向しているかどうかで寿命判定しているが、１個のセンサーだけで、淡い帯状部を検出して寿命判定に供することもできる。ただし、１個の場合は、付着物があった場合も同様な検出結果となるので、帯状部の数が複数或いは規定値以上あることを条件として、付着物による誤検出を避けるようにすればよい。
【０１０１】
（４）上記の実施例では、感光体寿命監視システムでドラム型の感光体の寿命を判定する構成例を説明したが、これに限らず、例えば、感光体がベルト型である場合においても、ドラム型の感光体と同じように感光体寿命監視システムによって寿命を判定できる。
【符号の説明】
【０１０２】
１      プリンター
２Ｋ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ      作像部
７      センサー
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ      感光体
１５      中間転写ベルト
３０      感光体寿命監視システム
４０      電位検出センサー
ＡＮＤ１      第１のアンドゲート
ＡＮＤ２      第２のアンドゲート
Ｃ      カウンタ
ＣＰ      エッジ検出回路
ＦＦ      ＲＳフリップフロップ
Ｉ１、Ｉ２      インバータ
ＯＰ１、ＯＰ２      ２値化回路
ＳＲ１、ＳＲ２      シフトレジスタ
ＳＲ３、ＳＲ４      並列レジスタ
ＳＷ      スイッチ
ＳＹＮＣ      同期信号
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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