(57)【要約】【課題】光体の傷摩耗による劣化の程度とフィルミングによる劣化の程度とを区別して検知することのできる劣化検知センサを提供する。【解決手段】投光素子２２は、感光体４１の表面に紫外線を照射する。ＲＲ受光素子２３は、感光体４１の表面で正反射した投光素子２２の光を受光する。ＤＲ受光素子２４は、感光体４１の表面で拡散反射した投光素子２２の光を受光する。投光素子２２は複数箇所で感光体４１に紫外線を照射する。ＤＲ受光素子２４は、感光体４１の複数箇所で拡散反射光の受光量を取得し、拡散反射光の受光量のバラツキ（標準偏差など）に基づいて感光体の劣化原因がフィルミングか、傷摩耗かを判定する。一方、ＲＲ受光素子２３は、感光体４１の複数箇所で正反射光の受光量を取得し、取得した正反射光の平均受光量を判定結果の閾値、すなわちフィルミング又は傷摩耗による劣化の閾値と比較して感光体の劣化を判断する。【選択図】図２
2014106426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、
前記投光素子により照射され前記感光体の表面で正反射した光を受光する第１の受光素子と、
前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、
前記感光体の表面の複数箇所で前記第２の受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量の分布を判定し、
前記感光体の表面の複数箇所で前記第１の受光素子により正反射光の受光量を取得し、取得した正反射光の受光量の平均値と、拡散反射光の受光量の分布に基づき、感光体の劣化の程度を判定することを特徴とする劣化検知センサ。
【請求項２】
感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、
受光素子と、
前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光が前記受光素子へ入射する状態と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で正反射した光が前記受光素子へ入射する状態とで選択的に切替可能となった光路変換手段とを備え、
前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量の分布に基づいて感光体の劣化原因を判定し、
前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により正反射光の受光量を取得し、取得した正反射光の受光量の平均値と、拡散反射光の受光量の分布に基づいて判定された前記劣化原因とに基づき、感光体の劣化の程度を判定することを特徴とする劣化検知センサ。
【請求項３】
拡散反射光の受光量の分布に基づいて感光体の劣化原因を判定することを特徴とする、請求項１又は２に記載の劣化検知センサ。
【請求項４】
拡散反射光の受光量のバラツキの大きさにより、感光体の劣化原因が傷摩耗による劣化であるか、フィルミングによる劣化であるかを判定することを特徴とする、請求項３に記載の劣化検知センサ。
【請求項５】
感光体の劣化原因毎に劣化レベルを示す閾値を有し、
正反射光の受光量の平均値を、拡散反射光の受光量の分布に基づいて判定された前記劣化原因における劣化レベルの閾値と比較することにより、感光体の劣化の程度を判定することを特徴とする、請求項３に記載の劣化検知センサ。
【請求項６】
前記感光体がドラム状の感光体であり、
前記投光素子から出射する光線と前記感光体の表面で正反射した光線とを含む平面が前記感光体の軸方向と平行となるように配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の劣化検知センサ。
【請求項７】
前記正反射光の光路に、紫外線照射により発生する可視の励起光をカットするための第１のフィルタを配置し、
前記拡散反射光の光路に、正反射光をカットするための第２のフィルタを配置したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の劣化検知センサ。
【請求項８】
前記第１の受光素子として紫外線照射により発生する可視の励起光に対する感度の低い受光素子を用い、
前記第２の受光素子として紫外線領域の光に対する感度の低い受光素子を用いたことを特徴とする、請求項１に記載の劣化検知センサ。
【請求項９】
感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、
前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光を受光する受光素子とを備え、
前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量の分布に基づいて感光体のフィルミングによる劣化の程度を判定することを特徴とする劣化検知センサ。
【請求項１０】
感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、
前記投光素子により照射され前記感光体の表面で正反射した光を受光する第１の受光素子と、
前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、
前記感光体の表面の複数箇所で前記第２の受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量に基づいて拡散反射光の受光量の標準偏差を算出し、前記標準偏差を基準値と比較することによって感光体の劣化原因がフィルミングか、傷摩耗かを判別する第１のステップと、
前記感光体の表面の複数箇所で前記第１の受光素子により正反射光の受光量を取得し、取得した正反射光の受光量に基づいて正反射光の受光量の平均値を算出し、前記平均値を前記第１のステップにおいて判定された劣化原因の閾値と比較することによって感光体の感光体の劣化の程度を判定する第２のステップと、
を有することを特徴とする感光体の評価方法。
【請求項１１】
感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、
受光素子と、
前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光が前記受光素子へ入射する状態と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で正反射した光が前記受光素子へ入射する状態とで選択的に切替可能となった光路変換手段とを備え、
前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量に基づいて拡散反射光の受光量の標準偏差を算出し、前記標準偏差を基準値と比較することによって感光体の劣化原因がフィルミングか、傷摩耗かを判別する第１のステップと、
前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により正反射光の受光量を取得し、取得した正反射光の受光量に基づいて正反射光の受光量の平均値を算出し、前記平均値を前記第１のステップにおいて判定された劣化原因の閾値と比較することによって感光体の感光体の劣化の程度を判定する第２のステップと、
を有することを特徴とする感光体の評価方法。
【請求項１２】
前記第１のステップにおいては、
複数の測定点Ｘi（ｉ＝１、２、…ｎ：ｎは測定点の数）において拡散反射光の受光量Ｙi（ｉ＝１、２、…ｎ）を取得し、
前記受光量Ｙiに基づいて拡散反射光の回帰直線Ｙ＝Ｒ（Ｘ）を求め、
前記標準偏差σを次式
2014106426.tif 000012
（ただし、右辺の総和は１からｎまでの和を意味する。）
から算出することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の感光体の評価方法。
【請求項１３】
前記第１のステップにおいては、
複数の測定点Ｘi（ｉ＝１、２、…ｎ：ｎは測定点の数）において拡散反射光の受光量Ｙi（ｉ＝１、２、…ｎ）を取得し、
前記受光量Ｙiに基づいて拡散反射光の回帰直線Ｙ＝Ｒ（Ｘ）を求め、
次式によって正規化された受光量Ｙi*（ｉ＝１、２、…ｎ）を算出し、
2014106426.tif 000013
正規化された受光量Ｙi*を用いて、正規化された標準偏差σ*を次式により
2014106426.tif 000014
算出し、
正規化された標準偏差σ*を用いて感光体の劣化原因を判定することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の感光体の評価方法。
【請求項１４】
請求項１から９のうちいずれか１項に記載した劣化検知センサを備えた、印刷物出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は劣化検知センサ、感光体の評価方法及び印刷物出力装置に関する。具体的には、フィルミングによる感光体の劣化と傷摩耗による感光体の劣化とを区別して検知することのできる劣化検知センサと感光体の評価方法に関する。また、前記劣化検知センサを用いた複写機、ファックス、レーザープリンタ、レーザー複合機などの印刷物出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（感光体の劣化原因）
複写機やファックス、レーザープリンタ、レーザー複合機などにおいては、感光体（感光体ユニット、感光体ドラム）が重要な働きをしている。すなわち、複写機などにおいては、感光体の表面全体をマイナス電荷で帯電させた後、レーザー光で感光体の表面を走査することによって印刷イメージ（潜像）を生成させる。ついで、感光体の表面にトナー（プラスに帯電したトナー粒子）を吸着させることによって印刷イメージを可視化し、感光体の表面に吸着されたトナーを転写ベルトを介して紙に転写させる。なお、紙に転写されたトナーは、熱及び圧力を加えられて紙に定着させられる。また、トナーを紙に転写した後、感光体の表面は、クリーニングブレードで残留トナーを掻き落とされる。
【０００３】
複写機などにおいては、上記のような工程を印刷の都度繰り返しているので、印刷枚数に応じて感光体がしだいに劣化する。感光体があるレベルまで劣化した場合には、印刷品質を保つため、感光体を新しいものに交換する必要がある。
【０００４】
感光体が劣化する主な原因としては、傷摩耗による劣化とフィルミングによる劣化とがある。傷摩耗による劣化とは、感光体の表面がクリーニングブレードや転写ベルトで擦られることによって、感光体の表面に傷（スジ）がついて摩耗するものである（ドラム状の感光体の場合には、感光体の円周方向に沿った傷となる）。これに対し、フィルミングによる劣化とは、一般的には、クリーニングブレードなど感光体表面に接触する部材と感光体表面との間にトナーの微粒子が挟まり、そのトナーと感光体との摩擦によってトナーが溶融し、溶融したトナーが薄い膜状となって感光体表面に固着するものである。また、広義には、フィルミング（フィルミング現象）とは、(1)トナー中の樹脂やワックス成分が感光体に付着する現象、(2)トナー中のシリカ粒子が感光体表面へ食い込む現象、(3)トナー中の酸化チタン粒子が感光体表面へ食い込む現象、(3)トナー中のステアリン酸亜鉛が感光体に付着する現象、(4)トナー中のステアリン酸亜鉛が変化した物質等が感光体に付着する現象、(5)紙粉、キャリア微粉、又は塵埃等の異物が感光体に付着する現象などをいう。図１（Ａ）は、フィルミング現象の生じた感光体１１を表しており、例えばＸ部にフィルミングが見られる。また、図１（Ｂ）は、感光体１１の表面を拡大した写真であって、Ｙ部ではトナーの基材が溶けて感光体に付着し、うっすらと白くなったフィルミングが見える。このようなフィルミングがひどくなると、図１（Ｂ）のＺ部のようにフィルミングが粒状に成長する。
【０００５】
感光体では、フィルミングによる劣化と傷摩耗による劣化とが混在しており、フィルミングによる劣化の場合と傷摩耗による劣化の場合とでは、感光体を交換すべきタイミング（劣化度合い）は同じではない。そのため、従来より、フィルミングによる劣化の程度と傷摩耗による劣化の程度とを別々に検出又は評価することのできるセンサが望まれている。
【０００６】
（一般的な検査方法）
このようなフィルミングによる劣化と傷摩耗による劣化は、そのままでは視覚で判別することが困難であるので、一般的には、感光体に紫外線ランプの光を照射してフィルミングの程度や傷摩耗の程度を目視観察している。たとえば複写機などでは、定期点検時などに、サービスマンが複写機などの本体から感光体を取り外し、その感光体に紫外線ランプの光を照射して感光体の劣化の程度を評価している。
【０００７】
しかし、このような視覚による方法では、フィルミングによる劣化や傷摩耗による劣化を数値化することができず、サービスマンの経験や個人差などに左右されるため感光体の交換時期判断のバラツキが大きかった。また、感光体を検査するための労力も大きかった。さらに、感光体が劣化していても、定期点検時期までに相当の期間があると、劣化したままの感光体が使用され、印刷品質が劣ったままで複写機などが稼働される不具合があった。
【０００８】
（特許文献１による検査方法）
複写機の感光体に発生するフィルミングを検出する方法としては、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に開示されたフィルミング検出方法は、特定波長域（２００〜４２０ｎｍ）の紫外線を照射したときに蛍光を発する電荷輸送物質を感光体に含有させておき、フィルミングが増加するにつれて、前記波長の紫外線を照射したときの反射率が減少する現象を利用してフィルミングによる劣化を検出するものである。
【０００９】
しかしながら、感光体に照射した紫外線の反射率が減少する原因は、感光体にフィルミングが発生した場合だけではない。感光体に傷がついた場合にも、紫外線の反射率が減少する。しかも、フィルミングによる劣化の場合と傷摩耗による劣化の場合とでは、感光体の交換時期であると判断するための反射率の閾値が異なる。特許文献１のフィルミング検出方法では、フィルミングによる劣化と傷摩耗による劣化とを区別することができないので、いずれか一方の閾値で感光体の交換時期を判断するしかなく、感光体の劣化を判断する際の信頼性が低いという問題がある。加えて、フィルミングによる劣化を精度よく検出するためには、発光波長の短い紫外線ＬＥＤが必要となるので、高価な紫外線ＬＥＤを要し、コストが高くつく問題もある。
【００１０】
また、フィルミングだけを検出する場合でも、傷摩耗の影響を受けてフィルミングの検出精度が低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４６６２８９３号公報（特開２００７−１７１９０９号公報）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の主な目的は、感光体の傷摩耗による劣化の程度とフィルミングによる劣化の程度とを区別して検知することができる劣化検知センサと感光体の評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る第１の劣化検知センサは、感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で正反射した光を受光する第１の受光素子と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、前記感光体の表面の複数箇所で前記第２の受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量の分布を判定し、前記感光体の表面の複数箇所で前記第１の受光素子により正反射光の受光量を取得し、取得した正反射光の受光量の平均値と、拡散反射光の受光量の分布に基づき、感光体の劣化の程度を判定することを特徴とする。ここで、正反射光とは、感光体の表面で鏡面反射された紫外線領域の光である（以下、同様）。一方、拡散反射光とは、感光体の表面が照射された紫外線領域の光を吸収することによって励起発光した光である（以下、同様）。また、「感光体の劣化の程度を判定する」とは、感光体が交換時期に達しているか否か、使用不可か否かを判定する場合に限らず、感光体の交換時期（使用不可の状態）にどの程度近づいているかを判定する場合も含まれる（以下、同様）。
【００１４】
本発明に係る第１の劣化検知センサにおいては、第１の受光素子により取得した正反射光の受光量の平均値と、拡散反射光の受光量の分布に基づき、感光体の劣化の程度を判定しているので、感光体の劣化の程度をより正確に判断することが可能になる。
【００１５】
本発明に係る第２の劣化検知センサは、感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、受光素子と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光が前記受光素子へ入射する状態と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で正反射した光が前記受光素子へ入射する状態とで選択的に切替可能となった光路変換手段とを備え、前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量の分布に基づいて感光体の劣化原因を判定し、前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により正反射光の受光量を取得し、取得した正反射光の受光量の平均値と、拡散反射光の受光量の分布に基づいて判定された前記劣化原因とに基づき、感光体の劣化の程度を判定することを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る第２の劣化検知センサにあっても、本発明に係る第１の劣化検知センサと同様、感光体の劣化原因を判定したうえで正反射光の平均受光量により感光体の劣化の程度を判定しているので、感光体の劣化程度の判定精度を向上させることができる。しかも、ミラーやプリズムなどの光路変換手段により投光素子に入射する光を正反射光と拡散反射光に切り替えることができ、受光素子の数を減らすことができる。
【００１７】
本発明に係る第１又は第２の劣化検知センサのある実施態様は、拡散反射光の受光量の分布に基づいて感光体の劣化原因を判定することを特徴とする。ここで、「感光体の劣化原因を判定する」とは、複数の劣化原因のうち１つの劣化原因だけが存在していて他の劣化原因が存在しないと判断する場合に限らない。複数の劣化原因が存在していて、そのうちの１つの劣化原因が優勢である（主な要因である）と判断する場合であってもよい（以下、同様）。
【００１８】
本発明に係る第１の劣化検知センサの当該実施態様においては、検知した複数箇所での拡散反射光の受光量の分布に基づき感光体の劣化原因を判定している。感光体の劣化原因の主なものとしては、たとえばフィルミングによる劣化と傷摩耗による劣化とがある。本発明の発明者は、複数箇所で拡散反射光を受光し、拡散反射光の受光量の分布を見たとき、その分布の様子は劣化原因によって異なっていることを発見した。例えば、フィルミングによる劣化の場合には、劣化が進むと拡散反射光の受光量のバラツキが次第に大きくなるが、傷摩耗による劣化の場合には拡散反射光の受光量のバラツキはあまり大きくならない。したがって、拡散反射光の受光量の分布の仕方（たとえば、バラツキの大小など）に基づけば、感光体の劣化原因を判定することが可能になる。
【００１９】
正反射光の平均受光量に基づいて感光体の劣化の程度を判断する場合、感光体の劣化レベルを示す閾値（平均受光量の閾値）は感光体の劣化原因によって異なる。しかし、当該実施態様の劣化検知センサでは、劣化原因を特定してから正反射光の平均受光量とその閾値とを比較することにより感光体の劣化を判断するので、感光体の劣化レベルとして最適な閾値を選択することができ、感光体の劣化の程度を精度よく判定できるようになる。なお、劣化レベルを示す閾値とは、一般的には、正反射光の平均受光量がその値よりも低下したときに、感光体の交換時期が近いことを警告したり、あるいは複写機等を停止させて印刷を行えなくするために使用されるものである。
【００２０】
本発明の第１又は第２の劣化検知センサの別な実施態様では、前記感光体がドラム状の感光体であり、前記投光素子から出射する光線と前記感光体の表面で正反射した光線とを含む平面が前記感光体の軸方向と平行となるように配置されている。かかる実施態様によれば、光の照射方向及び正反射方向が感光体に生じる傷（傷摩耗）の方向と直交するので、傷摩耗による劣化を検知しやすくなる。
【００２１】
本発明の第１又は第２の劣化検知センサのさらに別な実施態様においては、前記正反射光の光路に、紫外線照射により発生する可視の励起光をカットするための第１のフィルタを配置し、前記拡散反射光の光路に、正反射光をカットするための第２のフィルタを配置している。このような実施態様によれば、拡散反射光が正反射光に混じり、正反射光の受光量の受光量測定値が影響を受けるのを防ぐことができる。また、正反射光が拡散反射光に混じり、拡散反射光の受光量測定値が影響を受けるのを防ぐことができる。
【００２２】
本発明の第１の劣化検知センサのさらに別な実施態様は、前記第１の受光素子として紫外線照射により発生する可視の励起光に対する感度の低い受光素子を用い、前記第２の受光素子として紫外線領域の光に対する感度の低い受光素子を用いたことを特徴とする。かかる実施態様によれば、第１の受光素子と第２の受光素子にフィルタ機能を持たせることができるので、第１の受光素子の受光量が励起光の影響を受けにくくなり、第２の受光素子の受光量も正反射光の影響を受けにくくなる。
【００２３】
本発明に係る第３の劣化検知センサは、感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光を受光する受光素子とを備え、前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量の分布に基づいて感光体のフィルミングによる劣化の程度を判定することを特徴としている。
【００２４】
フィルミングによる劣化の場合には、拡散反射光の受光量の分布の変化が劣化の進行に伴って顕著になる。したがって、拡散反射光の受光量の分布の変化を監視することにより感光体の劣化の程度を知ることができる。よって、本発明の第３の劣化検知センサによれば、安価で簡易なフィルミングセンサを得ることができる。
【００２５】
本発明に係る第１の感光体の評価方法は、感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で正反射した光を受光する第１の受光素子と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光を受光する第２の受光素子とを備え、前記感光体の表面の複数箇所で前記第２の受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量に基づいて拡散反射光の受光量の標準偏差を算出し、前記標準偏差を基準値と比較することによって感光体の劣化原因がフィルミングか、傷摩耗かを判別する第１のステップと、前記感光体の表面の複数箇所で前記第１の受光素子により正反射光の受光量を取得し、取得した正反射光の受光量に基づいて正反射光の受光量の平均値を算出し、前記平均値を前記第１のステップにおいて判定された劣化原因の閾値と比較することによって感光体の感光体の劣化の程度を判定する第２のステップとを有することを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る第２の感光体の評価方法は、感光体の表面に紫外線領域の光を照射する投光素子と、受光素子と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で拡散反射した光が前記受光素子へ入射する状態と、前記投光素子により照射され前記感光体の表面で正反射した光が前記受光素子へ入射する状態とで選択的に切替可能となった光路変換手段とを備え、前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により拡散反射光の受光量を取得し、取得した拡散反射光の受光量に基づいて拡散反射光の受光量の標準偏差を算出し、前記標準偏差を基準値と比較することによって感光体の劣化原因がフィルミングか、傷摩耗かを判別する第１のステップと、前記感光体の表面の複数箇所で前記受光素子により正反射光の受光量を取得し、取得した正反射光の受光量に基づいて正反射光の受光量の平均値を算出し、前記平均値を前記第１のステップにおいて判定された劣化原因の閾値と比較することによって感光体の感光体の劣化の程度を判定する第２のステップとを有することを特徴とする。
【００２７】
本発明に係る第１又は第２の感光体の評価方法においては、拡散反射光の受光量から標準偏差を算出しているので、拡散反射光の受光量のバラツキを標準偏差によって評価することができる。そして、算出した標準偏差を基準値と比較することにより劣化原因を判別する。よって、感光体の劣化原因を判定したうえで正反射光の平均受光量により感光体の劣化の程度を判定することができ、感光体の劣化程度の判定精度を向上させることができる。
【００２８】
本発明に係る第１又は第２の感光体の評価方法のある実施態様は、前記第１のステップにおいて、複数の測定点Ｘi（ｉ＝１、２、…ｎ：ｎは測定点の数）において拡散反射光の受光量Ｙi（ｉ＝１、２、…ｎ）を取得し、前記受光量Ｙiに基づいて拡散反射光の回帰直線Ｙ＝Ｒ（Ｘ）を求め、前記標準偏差σを次の数式１
【数１】
2014106426.tif 000003
から算出することを特徴とする。ただし、数式１の右辺の総和は、１からｎまでの和を意味する。また、Ｙriは位置Ｘiにおける回帰直線の値である。すなわち、Ｒri＝Ｒ（Ｘi）である。かかる実施態様によれば、感光体の軸方向と劣化検知センサの走行方向との平行度の狂いやバラツキを補正することができ、感光体の劣化の程度の評価精度を向上させることができる。
【００２９】
本発明に係る第１又は第２の感光体の評価方法の別な実施態様は、前記第１のステップにおいて、複数の測定点Ｘi（ｉ＝１、２、…ｎ：ｎは測定点の数）において拡散反射光の受光量Ｙi（ｉ＝１、２、…ｎ）を取得し、前記受光量Ｙiに基づいて拡散反射光の回帰直線Ｙ＝Ｒ（Ｘ）を求め、次の数式２によって正規化された受光量Ｙi*（ｉ＝１、２、…ｎ）を算出し、
【数２】
2014106426.tif 000004
正規化された受光量Ｙi*を用いて、正規化された標準偏差σ*を次の数式３により
【数３】
2014106426.tif 000005
算出し、正規化された標準偏差σ*を用いて感光体の劣化原因を判定することを特徴とする。かかる実施態様によれば、投光素子から照射される紫外線の強度のバラツキや経年変化を補正できるので、感光体の劣化の程度の評価精度を向上させることができる。
【００３０】
本発明に係る印刷物出力装置は、本発明に係る劣化検知センサを備えている。ここで、印刷物出力装置とは、感光体を用いて印刷された印刷物を出力する装置であって、例えば複写機（コピー機）、ファックス、レーザープリンタ、レーザー複合機などである。
【００３１】
なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明によれば、感光体の劣化原因、たとえばフィルミングによる劣化や傷摩耗による劣化などを判別することができ、劣化原因に応じて感光体の劣化具合を精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１（Ａ）は、フィルミングの生じた感光体を表した写真である。図１（Ｂ）は、フィルミングの生じた感光体の表面を拡大した写真である。
【図２】図２は、複写機などに適用された本発明の実施形態１に係る劣化検知センサを示す概略図である。
【図３】図３は、実施形態１の劣化検知センサに用いられている正反射光検出用フィルタと励起光検出用フィルタの透過率特性を示す概略図である。
【図４】図４は、新品の感光体、傷摩耗の生じた感光体、およびフィルミングの生じた感光体について、正反射光受光素子から出力される正反射光の受光量出力と拡散反射光受光素子から出力される拡散反射光の受光量出力の測定値の分布を示す。
【図５】図５は、感光体に沿って一定ピッチ毎に定められた複数の測定点における正反射光受光素子からの受光量出力及び拡散反射光受光素子からの受光量出力と、各回帰直線とを示す図である。
【図６】図６は、新品の感光体における正反射光の正規化受光量と拡散反射光の正規化受光量を示す図である。
【図７】図７は、傷摩耗による劣化が進行した感光体における正反射光の正規化受光量と拡散反射光の正規化受光量を示す図である。
【図８】図８は、フィルミングによる劣化が進行した感光体における正反射光の正規化受光量と拡散反射光の正規化受光量を示す図である。
【図９】図９は、実施形態１の劣化検知センサの判定処理回路を示した図である。
【図１０】図１０は、判定処理の手順を表したフロー図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、本発明の実施形態２による劣化検知センサを示す概略図である。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、本発明の実施形態３による劣化検知センサを示す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態４による劣化検知センサを示す概略図である。
【図１４】図１４は、本発明に係る劣化検知センサを備えた複写機を示す概略図である。
【図１５】図１５は、複写機の１つの感光体の周囲の構造を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。
【００３５】
（実施形態１）
以下、図２〜図９を参照して本発明の実施形態１を説明する。まず、図２及び図３により本発明の実施形態１による劣化検知センサ２１の構造を説明する。図２は、複写機などに適用された感光体の劣化検知センサ２１を示す一部破断した概略図である。図３は、劣化検知センサ２１に用いられている正反射光検出用フィルタ２５と励起光検出用フィルタ２６の透過率特性の一例を示す概略図である。
【００３６】
図２に示すように、劣化検知センサ２１は、投光素子２２、正反射光受光素子２３（以下、ＲＲ受光素子２３という。）、拡散反射光受光素子２４（以下、ＤＲ受光素子２４という。）、正反射光検出用フィルタ２５及び励起光検出用フィルタ２６を、ケーシング２７内に納めたものである。
【００３７】
投光素子２２は、発光波長が４００ｎｍ程度の紫外線ＬＥＤを用いたものである。４００ｎｍ程度の波長の長い紫外線を使用することができるので、投光素子２２として、特許文献１に開示されたフィルミング検出方法に使用される投光素子よりも安価なものを使用できる。投光素子２２は、その光軸方向（すなわち、投光素子２２から出射する主光線の方向）が、感光体４１の光照射点において照射面すなわち感光体４１の表面に立てた垂線Ｎに対して、α＝２０°の角度（入射角）をなすように配置される。投光素子２２の光軸方向前方において、ケーシング２７には投光窓２８が開口されている。
【００３８】
なお、図２には示していないが、投光素子２２の光軸方向前方には、投光素子２２から出射した光を感光体４１の表面に集光させ、あるいは平行光化するための投光光学系（たとえば、レンズなど）を有していてもよい。
【００３９】
ＲＲ受光素子２３（第１の受光素子）は、少なくとも４００ｎｍ程度の波長よりも短い波長域に対して感度を有する受光素子であって、たとえばフォトダイオードやフォトトランジスタなどが用いられる。ＲＲ受光素子２３は、光照射点において照射面に垂直な前記垂線Ｎに関して投光素子２２と対称な方向に配置されている。つまり、ＲＲ受光素子２３は、その光軸方向（すなわち、ＲＲ受光素子２３に入射する主光線の方向）が、光照射点において照射面に垂直な前記垂線Ｎに対してβの角度（反射角）をなすように配置されており、この角度βは投光素子２２の光軸方向の角度αに等しくなっている。
【００４０】
ＲＲ受光素子２３の光軸通過位置においては、ケーシング２７に開口が設けられており、当該開口内に正反射光検出用フィルタ２５が嵌め込まれている。正反射光検出用フィルタ２５（第１のフィルタ）は、感光体４１の表面で発生する拡散反射光をカットし、正反射光（紫外線）だけを透過させるフィルタである。たとえば、前記投光素子２２の波長との関係で言えば、正反射光検出用フィルタ２５は、図３に示すように、ほぼ４００ｎｍ以上の波長の光をカットする働きを有するものである。
【００４１】
ＤＲ受光素子２４（第２の受光素子）は、少なくとも、感光体４１の表面に紫外線を照射されたときに感光体４１の表面で発生する拡散光（すなわち、感光体の励起光）の波長域に対して感度を有する受光素子であって、たとえばフォトダイオードやフォトトランジスタなどが用いられる。ＤＲ受光素子２４は、正反射光が入射しにくい位置に配置されている。図２の図示例では、垂線Ｎに関して投光素子２２と同じ側にＤＲ受光素子２４を配置することにより、ＤＲ受光素子２４に正反射光が入射しにくくしている。この場合には、投光素子２２と干渉しないように、ＤＲ受光素子２４の光軸方向（すなわち、ＤＲ受光素子２４に入射する主光線の方向）が垂線Ｎとなす角度は、投光素子２２の角度αとは異なっている。特に、図２の図示例では、垂線ＮとなすＤＲ受光素子２４の光軸角度が投光素子２２の角度αよりも大きくなるようにＤＲ受光素子２４を配置している。ただし、ＤＲ受光素子２４の位置は、図２の場合に限らない。たとえば、垂線Ｎと投光素子２２の光軸を含む平面に垂直で、かつ、垂線Ｎを含む平面（すなわち、図２の紙面に垂直な平面）内にＤＲ受光素子２４を配置していてもよい。この場合には、ＤＲ受光素子２４の光軸方向が垂線Ｎとなす角度は、投光素子２２の角度αと同じでもよい。
【００４２】
ＤＲ受光素子２４の光軸通過位置においては、ケーシング２７に開口が設けられており、当該開口内に励起光検出用フィルタ２６が嵌め込まれている。励起光検出用フィルタ２６（第２のフィルタ）は、正反射光（紫外線）をカットし、感光体４１の表面で発生する拡散反射光（励起光）だけを透過させるフィルタである。たとえば、前記投光素子２２の波長との関係で言えば、励起光検出用フィルタ２６は、図３に示すように、ほぼ４００ｎｍ以下の波長の光をカットする働きを有するものである。
【００４３】
上記劣化検知センサ２１は、ドラム状をした感光体４１（感光ユニット、感光ドラム）の外周面と対向するように配置され、感光体４１の軸Ｃと平行に移動可能となっている。図２に、投光素子２２を走行させるための機構の一例を示す。劣化検知センサ２１の背面には一対のスライダ２９が設けられており、各スライダ２９に設けられた貫通孔にはガイド軸３１が摺動自在に挿通されている。ガイド軸３１は、感光体４１の軸Ｃと平行に配置されている。よって、劣化検知センサ２１は、感光体４１の表面と一定距離を保ったままで、ガイド軸３１に沿って感光体４１の表面と平行にガタつきなくスムーズに走行するようになっている。
【００４４】
ガイド軸３１の近傍には、制御モータ３４の回転軸に連結された原動プーリ３２と、従動プーリ３３とが配置されており、原動プーリ３２と従動プーリ３３の間にはワイヤ３５が掛け回されている。ワイヤ３５の一部はガイド軸３１と平行に延びており、スライダ２９はワイヤ３５に固定されている。よって、制御モータ３４を正回転又は逆回転させることによりワイヤ３５を正方向又は逆方向に走行させることができ、劣化検知センサ２１を図２の右方向又は左方向へ移動させることができる。
【００４５】
感光体４１は軸Ｃの周りに回転するので、感光体４１を回転させて劣化検知センサ２１を左右に走行させることにより、感光体４１の表面の任意の位置で紫外線を照射して正反射光及び拡散反射光の測定を行うことができる。
【００４６】
また、劣化検知センサ２１は、投光素子２２の光軸とＲＲ受光素子２３の光軸を含む平面が感光体４１の軸Ｃを含むように配置されている。すなわち、投光素子２２とＲＲ受光素子２３は、感光体４１の軸方向に並んでいる。感光体４１の傷ｓは、図２に示すように、感光体４１の円周方向に沿ってスジ状に延びているので、この傷ｓ（スジ）と直交する方向に投光素子２２とＲＲ受光素子２３を配置することにより、傷摩耗の検知精度を向上させることができる。
【００４７】
さらに、劣化検知センサ２１と感光体４１の表面との距離は、投光素子２２から出射した主光線が感光体４１の表面で正反射することによって、ＲＲ受光素子２３の光軸に沿ってＲＲ受光素子２３に入射するように定めている。
【００４８】
つぎに、図４を用いて、劣化検知センサ２１の基本的な測定原理を説明する。まず、正反射光と拡散反射光との物理的性質の違いについて説明する。投光素子２２から感光体４１の表面に紫外線を照射した場合、紫外線の一部は感光体４１の表面で正反射され、紫外線の他の一部は感光体４１に吸収されて感光体４１を励起発光させる。感光体４１の表面で正反射される紫外線は、元の入射紫外線と同じ波長のままで、入射角（α）と等しい反射角（β）で反射される。これに対し、感光体４１に吸収された紫外線は、感光体材料を励起発光させるので、感光体４１の表面から元の入射紫外線よりも波長の長い光が放射（拡散反射）される。
【００４９】
なお、正反射光と拡散反射光では上記のように波長が異なるので、図３に示したような特性の正反射光検出用フィルタ２５と励起光検出用フィルタ２６を用いることにより、正反射光と拡散反射光を分離することができる。
【００５０】
図４は、新品（未使用）の感光体と、傷摩耗による劣化の進んだ感光体と、フィルミングによる劣化の進んだ感光体とを準備し、上記のような構成の劣化検知センサ２１を用いて各感光体の複数箇所に投光素子２２から紫外線を照射し、ＲＲ受光素子２３によって正反射光の受光量を測定するとともに、同時にＤＲ受光素子２４によって拡散反射光の受光量を測定した結果を表している。図４の横軸は、ＲＲ受光素子２３から出力される出力電圧（正反射光の受光量出力）であって、ＲＲ受光素子２３で受光している正反射光の受光量に比例する。図４の縦軸は、ＤＲ受光素子２４から出力される出力電圧（拡散反射光の受光量出力）であって、ＤＲ受光素子２４で受光している拡散反射光の受光量に比例する。
【００５１】
なお、図４の横軸はＲＲ受光素子２３の出力電圧であるが、これはＲＲ受光素子２３で受光している正反射光の受光量に比例するので、以下においてはＲＲ受光素子２３で受光されている正反射光の受光量と読み替えて説明する。同様に、図４の縦軸はＤＲ受光素子２４の出力電圧であるが、これはＤＲ受光素子２４で受光している拡散反射光の受光量に比例するので、以下においてはＤＲ受光素子２４で受光されている拡散反射光の受光量と読み替えて説明する。
【００５２】
図４から分かるように、傷摩耗による劣化が進むと傷によって紫外線が散乱されるので、ＲＲ受光素子２３で受光している正反射光の（平均）受光量は次第に低下する。同様に、フィルミングによる劣化が進んだ場合にも、フィルミングによって紫外線が散乱させられるので、ＲＲ受光素子２３で受光している正反射光の（平均）受光量は次第に低下する。また、正反射光の受光量のバラツキは、傷摩耗による劣化の場合もフィルミングによる劣化の場合も、劣化が進むと大きくなる。
【００５３】
傷摩耗による劣化の場合には、新品の感光体における正反射光の平均受光量の約７６％が感光体不良と判断する目安の閾値Ｓ１とされており、傷摩耗によって正反射光の平均受光量が閾値Ｓ１よりも低下した場合には感光体を交換しなければならない。また、フィルミングによる劣化の場合には、新品の感光体における正反射光の平均受光量の約８０％が感光体不良と判断する目安の閾値Ｓ２とされており、フィルミングによって正反射光の平均受光量が閾値Ｓ２よりも低下した場合には感光体を交換しなければならない。なお、ここに示した閾値は一例であって、感光体の種類や特性によって異なる。
【００５４】
いま仮にＲＲ受光素子２３の受光量のみをモニターしているとすると、ＲＲ受光素子２３では傷摩耗による劣化とフィルミングによる劣化を区別できないので、この場合には正反射光の平均受光量が新品感光体の約８０％まで低下した時点で早い目に感光体を交換しなければならない。すなわち、フィルミングによる劣化がまだそれほど進んでいない段階であっても、傷摩耗による劣化で正反射光の受光量がフィルミングの閾値Ｓ２まで下がったときに感光体を交換しなければならない場合がある。その結果、感光体が高ランニングコストとなり、また省資源化の要請にも背くことになる。
【００５５】
ＤＲ受光素子２４で受光している拡散反射光の（平均）受光量は、フィルミングによる劣化の場合も傷摩耗による劣化の場合も、それらの劣化が進行するに従って次第に低下する。しかし、ＤＲ受光素子２４の受光量を観察すると、傷摩耗による劣化の場合には拡散反射光の受光量のバラツキが小さいのに対し、フィルミングによる劣化の場合には拡散反射光の受光量のバラツキが大きく、しかもフィルミングによる劣化が進行するに従って拡散反射光の受光量のバラツキも次第に大きくなる。
【００５６】
本発明は、このような観察に基づいてなされたものであり、ＤＲ受光素子２４による拡散反射光の受光量のバラツキに基づいてフィルミングによる劣化と傷摩耗による劣化を区別し、ＲＲ受光素子２３による正反射光の受光量が劣化原因に応じた閾値（傷摩耗による場合はＳ１、フィルミングによる場合はＳ２）よりも低下したときに感光体が不良であると判断するようにしたものである。具体的には、まずＲＲ受光素子２３により正反射光の受光量をモニターし、正反射光の平均受光量が大きな値の閾値（すなわち、フィルミングによる劣化の閾値Ｓ２）よりも低下した時に、ＤＲ受光素子２４による拡散反射光の受光量のバラツキを観察する。このときの拡散反射光の受光量のバラツキ（たとえば、後述のように標準偏差を計算することによって評価する。）がある基準値Ｑ以上であった場合にはフィルミングによる劣化が優勢であると判断し、正反射光の平均受光量がフィルミングの閾値Ｓ２まで低下していれば感光体が使用不可であると判断する。また、ＤＲ受光素子２４で検出した拡散反射光の受光量のバラツキがある基準値Ｑよりも小さい場合には傷摩耗による劣化が優勢であると判断する。そして、正反射光の平均受光量が傷摩耗の閾値Ｓ１よりも大きい場合には感光体が使用可能であると判断し、正反射光の平均受光量が傷摩耗の閾値Ｓ１まで低下していれば感光体が使用不可であると判断する。なお、基準値Ｑは、たとえばＲＲ受光素子２３による正反射光の平均受光量がフィルミングの閾値Ｓ２と等しい場合における、ＤＲ受光素子２４による拡散反射光の受光量のバラツキの大きさとすればよい。
【００５７】
上に述べたところは、本発明の実施形態１による劣化検知センサ２１の基本原理を説明したものである。正反射光の平均受光量を評価するには、各測定点における正反射光の受光量の相加平均値などを用いればよい。また、拡散反射光の受光量のバラツキを評価する場合には、受光量の標準偏差を用いればよい。標準偏差を求める場合には、拡散反射光の各測定点での受光量と平均受光量の差を用いて標準偏差を計算するのが一般的である。しかし、拡散反射光の受光量のバラツキ（標準偏差）を評価する場合には、以下の理由により、拡散反射光の各測定点での受光量と回帰直線上の値との差を用いて計算することが望ましい。
【００５８】
この理由は次の通りである。観念的には、傷やフィルミングの存在しない感光体（新品の感光体）を劣化検知センサ２１で検査した場合、ＲＲ受光素子２３やＤＲ受光素子２４の受光量は測定点によらず一定であると想像される。しかし、実際には、劣化検知センサ２１と感光体４１との位置関係は、感光体４１の傾きや劣化検知センサ２１を走行させるための機構の傾きなどが原因で、個体ごとのバラツキが生じる。そのため、拡散反射光の受光量のバラツキを評価する際に、各測定点における拡散反射光の受光量とその平均受光量との差分をとると、傷やフィルミングによって発生する本来の差分に、劣化検知センサ２１や感光体４１の位置ずれなどの影響が加算されてしまい、劣化検知センサ２１の精度が低下する。そのため、以下に説明する劣化検知センサ２１では、正確な標準偏差を求めるために各測定点における拡散反射光の受光量データから回帰直線を求め、各測定点の受光量と回帰直線との差分を求めて標準偏差を算出することとしている。以下、回帰直線を用いて標準偏差を計算する方法を図５を用いて説明する。
【００５９】
図５は、感光体４１の外周面において、感光体４１の軸方向に沿って複数の測定点で紫外線を照射し、各測定点におけるＤＲ受光素子２４の出力電圧（拡散反射光の受光量出力）とＲＲ受光素子２３の出力電圧（正反射光の受光量出力）を測定した結果（一例）を表している。図５の横軸は、軸方向に沿って感光体４１の端から測った各測定点までの距離Ｙを表し、図５の縦軸はＤＲ受光素子２４及びＲＲ受光素子２３の出力電圧を表す。この測定では、劣化検知センサ２１と感光体４１との間の距離（測定距離）を５.５ｍｍとし、５０ｍｍの長さの感光体４１を用いて１ｍｍおきにＤＲ受光素子２４で拡散反射光の受光量を測定し、またＲＲ受光素子２３で正反射光の受光量を測定した。図５の縦軸はＤＲ受光素子２４とＲＲ受光素子２３の出力電圧を表しているが、これらは拡散反射光や正反射光の受光量に比例するので、図５の縦軸は拡散反射光や正反射光の受光量と読み替えて説明する。
【００６０】
いま、軸Ｃと平行に感光体４１の端から測った距離をＸ、感光体４１の端から一定間隔毎に測った各測定点までの距離をＸi（ｉは、各測定点を識別する指標である。）、各測定点Ｘiにおける拡散反射光の受光量をＹiとすれば、最小二乗法による拡散反射光の回帰直線は、次の数式４〜６により求められる。ただし、ｎは測定点の数であって、ｉは１からｎまでの整数であり、Ｙは距離Ｘにおける回帰直線上の値（拡散反射光の受光量）である。回帰直線を求める場合には、新品の感光体を用いて測定した受光量データを用いることが望ましい。
【数４】
2014106426.tif 000006
図５においては拡散反射光の回帰直線を一点鎖線で示している。拡散反射光の回帰直線（数式４）をＹ＝Ｒ（Ｘ）と表せば、図５に示す拡散反射光の回帰直線は、Ｙ＝Ｒ（Ｘ）＝ｋ（０.６８７５Ｘ＋９８１.２６）となる（ｋは拡散反射光の受光量とＤＲ受光素子２４の出力電圧との比である）。
【００６１】
図５には、参考のため、正反射光の回帰直線も一点鎖線で示す。
【００６２】
なお、数式４〜６は、１次の回帰直線による一例を示すが、回帰式として２次の回帰曲線を使用するなど、測定系の変動を示すより正確な回帰式を用いてもよい。
【００６３】
こうして拡散反射光の回帰直線が求まったら、拡散反射光の受光量のバラツキの評価には、回帰直線からの差分の標準偏差を用いる。すなわち、数式４の回帰直線を関数Ｙ＝Ｒ（Ｘ）で表せば、各測定点Ｘiにおける拡散反射光の受光量をＹi、各測定点Ｘiにおける拡散反射光の回帰直線上の値をＹri＝Ｒ（Ｘi）とすれば、拡散反射光の受光量のバラツキを表す標準偏差σは、次の数式７を用いて求められる。
【数５】
2014106426.tif 000007
【００６４】
こうして求めた拡散反射光の標準偏差σの値を所定の基準値Ｑと比較し、σ＜Ｑであれば傷摩耗による劣化が優勢であると判断し、正反射光の平均受光量を傷摩耗による劣化の閾値Ｓ１と比較し、感光体４１が使用可か、使用不可か判定する。また、σ＞Ｑであればフィルミングによる劣化が優勢であると判断し、正反射光の平均受光量をフィルミングによる劣化の閾値Ｓ２と比較し、感光体４１が使用可か、使用不可か判定する。
【００６５】
上記基準値Ｑの値は予め実験的に定めておくことができる。たとえば、フィルミングによる劣化のために正反射光の平均受光量がフィルミングの閾値Ｓ２と等しくなったときの、拡散反射光の標準偏差σの値を基準として基準値Ｑを定めればよい。
【００６６】
なお、拡散反射光の受光量のバラツキの評価に用いるのは、上記のような標準偏差σに限るものではなく、数式８のような不偏分散の計算式を使う方法も考えられる。ここで、ｕは、不偏分散式を用いたときの、拡散反射光の受光量のバラツキを表す量である。
【数６】
2014106426.tif 000008
【００６７】
（受光量の正規化）
感光体の劣化を評価する場合には、拡散反射光の受光量をそのまま用いるのでなく、正規化された受光量の値を用いれば、投光素子２２から出る紫外線の強度のバラツキや経年変化などの影響を小さくできる。
【００６８】
正規化された受光量は、つぎのように定義される。ある直線上に並ぶ複数の測定点の位置座標をＸ1、Ｘ2、…、Ｘｎとし、各測定点のそれぞれで測定された受光量をＹ1、Ｙ2、…、Ｙｎとする。また、受光量Ｙi（ｉ＝１、２、…、ｎ）に基づいて定められた回帰直線をＹ＝Ｒ（Ｘ）とする（数式４を参照）。ここで、Ｘは前記直線方向の座標、Ｙは受光量（回帰直線上の値）である。このとき受光量Ｙ1、Ｙ2、…（測定値）の正規化された受光量（以下、正規化受光量という。）Ｙ1*、Ｙ2*、…は、次の数式９で定義される。
【数７】
2014106426.tif 000009
ここで、ｉ＝１〜ｎ（ｎは測定点の数）であり、Ｙri＝Ｒ（Ｘi）は測定点Ｘiにおける回帰直線上の値である。正規化受光量は、正反射光の受光量についても、拡散反射光の受光量についても算出することができるが、本実施形態において用いるのは、拡散反射光の正規化受光量だけである。
【００６９】
正規化受光量Ｙ1*、Ｙ2*、…、Ｙn*を用いれば、正規化された平均受光量Ｙavr*は、次の数式１０で表される。
【数８】
2014106426.tif 000010
【００７０】
また、回帰直線を正規化するとＹri*≡０であるから、前記数式７を用いて、正規化された標準偏差σ*は、次の数式１１から求められる。
【数９】
2014106426.tif 000011
【００７１】
図６は、新品の感光体を用いて測定された正反射光と拡散反射光の各受光量の分布を、正反射光の正規化受光量と拡散反射光の正規化受光量で表したものである。図６の横軸は感光体４１の端から測った距離Ｘである。図６の縦軸は、正反射光及び拡散反射光の正規化受光量（正規化された受光量出力）を示す。測定点は、長さ５０ｍｍの感光体４１の表面に沿って１ｍｍごとに定めている。図７は、同様にして傷摩耗による劣化の進んだ感光体４１を用いて正反射光と拡散反射光の各受光量を測定し、各受光量の分布を正反射光の正規化受光量と拡散反射光の正規化受光量で表したものである。図８は、フィルミングによる劣化の進んだ感光体４１を用いて正反射光と拡散反射光の各受光量を測定し、各受光量の分布を正反射光の正規化受光量と拡散反射光の正規化受光量で表したものである。なお、図６〜図８における正反射光の正規化受光量は参考のためである。
【００７２】
図７と図８を比較して分かるように、正規化受光量で表した場合でも、傷摩耗による劣化が進んだ感光体の特徴とフィルミングによる劣化が進んだ感光体の特徴は保持されている。すなわち、傷摩耗による劣化では、正反射光の正規化受光量のバラツキは大きいが、拡散反射光の正規化受光量のバラツキは小さい。また、フィルミングによる劣化が進んだ感光体では、正反射光の正規化受光量のバラツキも拡散反射光の正規化受光量のバラツキも大きい。
【００７３】
よって、拡散反射光の正規化受光量を用いて標準偏差を求めることによっても、フィルミングによる劣化と傷摩耗による劣化とを区別することができる。一方、正反射光の平均受光量についても、ＲＲ受光素子２３により測定された測定値に基づいて算出された正規化平均受光量を用い、判定された劣化原因に応じて正反射光の正規化平均受光量をフィルミングによる劣化の閾値Ｓ２（正規化平均受光量に対応するもの）と比較し、あるいは傷摩耗による劣化の閾値Ｓ１（正規化平均受光量に対応するもの）と比較して感光体４１の劣化度合いを判定することができる。
【００７４】
新品の感光体を用いて正反射光の受光量を測定した結果（図６）を、正規化された受光量を用いて表すと、平均値は０.０００％、最大値が１.３９９％、最小値が−１.９３７％であり、正規化されたＲＭＳ（二乗平均平方根）が３.３３６％、正規化された標準偏差が０.６８７％であった。また、新品の感光体を用いて拡散反射光の受光量を測定した結果を、正規化された受光量を用いて表すと、平均値は０.０００％、最大値が１.４４９％、最小値が−１.４８７％であり、正規化されたＲＭＳ（二乗平均平方根）が２.９３６％、正規化された標準偏差が０.７５６％であった。
【００７５】
傷摩耗による劣化の進んだ感光体を用いて正反射光の受光量を測定した結果（図７）を、正規化された受光量を用いて表すと、平均値は０.０００％、最大値が２.７７７％、最小値が−２.７０３％であり、正規化されたＲＭＳ（二乗平均平方根）が５.４７９％、正規化された標準偏差が１.６０９％であった。また、傷摩耗による劣化の進んだ感光体を用いて拡散反射光の受光量を測定した結果を、正規化された受光量を用いて表すと、平均値は０.０００％、最大値が１.７５５％、最小値が−１.３６９％であり、正規化されたＲＭＳ（二乗平均平方根）が３.１２４％、正規化された標準偏差が０.８２２％であった。
【００７６】
フィルミングによる劣化の進んだ感光体を用いて正反射光の受光量を測定した結果（図８）を、正規化された受光量を用いて表すと、平均値は０.０００％、最大値が４.６６９％、最小値が−６.６７８％であり、正規化されたＲＭＳ（二乗平均平方根）が１１.３４７％、正規化された標準偏差が２.１７５％であった。また、フィルミングによる劣化の進んだ感光体を用いて拡散反射光の受光量を測定した結果を、正規化された受光量を用いて表すと、平均値は０.０００％、最大値が５.８２２％、最小値が−７.１０１％であり、正規化されたＲＭＳ（二乗平均平方根）が１２.９２３％、正規化された標準偏差が２.３９８％であった。
【００７７】
これから分かるように、傷摩耗による劣化が進むと正反射光の標準偏差は新品の感光体の場合の２倍以上の値となるが、拡散反射光の標準偏差は新品の感光体の場合とあまり変化がない。また、フィルミングによる劣化が進むと正反射光の標準偏差は新品の感光体の場合の３倍以上の値となり、拡散反射光の標準偏差も新品の感光体の場合の３倍以上となっている。よって、拡散反射光の受光量のバラツキは、傷摩耗による劣化の場合とフィルミングによる劣化の場合とで大きく異なることが分かる。また、これらの値からは、拡散反射光における正規化された受光量の基準値Ｑとしては、たとえば１.５％以上２％以下の値に設定しておけばよいことが分かる。
【００７８】
つぎに、図９及び図１０を参照して、劣化検知センサ２１の判定処理回路５１と処理手順（正規化を行わないもの）を説明する。判定処理回路５１は、制御回路５２、投光回路５３、拡散反射光受光回路５４、回帰直線算出回路５５、バラツキ演算回路５６、正反射光受光回路５７、平均値演算回路５８、判定回路５９からなる。この判定処理回路５１は、半導体集積回路内に作製されている。
【００７９】
投光回路５３は、制御回路５２からのタイミング信号（矩形波信号）に応答して投光素子２２に投光電流を供給し、投光素子２２をパルス発光させる。また、拡散反射光受光回路５４は、制御回路５２からのタイミング信号により、投光素子２２の投光動作と同期してＤＲ受光素子２４から拡散反射光の受光量を取り込む。一方、正反射光受光回路５７は、制御回路５２からのタイミング信号により、投光素子２２の投光動作と同期してＲＲ受光素子２３から正反射光の受光量を取り込む。
【００８０】
回帰直線算出回路５５は、あらかじめ拡散反射光の回帰直線を求める。すなわち、劣化検知センサ２１を移動させながらＤＲ受光素子２４によって各測定点Ｘiにおける拡散反射光の受光量Ｙiが測定されると（ステップＳ１）、回帰直線算出回路５５は、ＤＲ受光素子２４から送り込まれた拡散反射光の受光量Ｙiに基づいて回帰直線Ｙ＝Ｒ（Ｘ）を算出し（ステップＳ２）、この回帰直線をあらかじめ記憶保持する。
【００８１】
感光体４１の使用中においては、適宜タイミングで、各測定点Ｘiにおける拡散反射光の受光量ＹiをＤＲ受光素子２４により測定し、また正反射光の受光量をＲＲ受光素子２３により測定する（ステップＳ３）。
【００８２】
ついで、バラツキ演算回路５６は、ＤＲ受光素子２４で測定された拡散反射光の受光量と回帰直線算出回路５５に保持されている回帰直線に基づいて拡散反射光の受光量の標準偏差σを求める。同時に、平均値演算回路５８は、ＲＲ受光素子２３で測定された正反射光の受光量に基づいて、正反射光の平均受光量を求める（ステップＳ４）。
【００８３】
判定回路５９は、正反射光の平均受光量がフィルミングの閾値Ｓ２以下に下がっているかどうか判定し（ステップＳ５）、正反射光の平均受光量がフィルミングの閾値Ｓ２以下に下がっている場合には、その標準偏差σと基準値Ｑとを比較することにより感光体の劣化がフィルミングによる劣化によるものか、傷摩耗による劣化によるものかを判別する（ステップＳ６）。
【００８４】
そして、判定回路５９は、拡散反射光の標準偏差σが基準値Ｑよりも大きくてフィルミングによる劣化であると判断した場合には、（すでに正反射の平均受光量がフィルミングの閾値Ｓ２に達しているので、）、フィルミングによる劣化が限界に達していて感光体が交換時期に達していると判断し、たとえば警告を出力する（ステップＳ８）。
【００８５】
また、拡散反射光の標準偏差σが基準値Ｑよりも小さくて傷摩耗による劣化であると判断した場合には、正反射光の平均受光量が傷摩耗の閾値Ｓ１に達するのを待つ（Ｓ７）。そして、正反射光の平均受光量が傷摩耗の閾値Ｓ１に達して、判定回路５９が傷摩耗による劣化が限界に達していて感光体が交換時期に達していると判断すると、警告を出力する（ステップＳ８）。
【００８６】
なお、上記実施形態のようなフィルタ（励起光検出用フィルタ２６、正反射光検出用フィルタ２５）を用いないで、受光素子の特性を利用してもよい。すなわち、ＲＲ受光素子２３として、正反射光に対する感度が高く、紫外線照射により発生する可視の励起光に対する感度の低い受光素子を用いる。また、ＤＲ受光素子２４として、可視の励起光に対する感度が高く、紫外線領域の光に対する感度が低い受光素子を用いる。このような変形例によれば、ＲＲ受光素子２３とＤＲ受光素子２４にフィルタ機能を持たせることができるので、ＲＲ受光素子２３の受光量が励起光の影響を受けにくくなり、ＤＲ受光素子２４の受光量も正反射光の影響を受けにくくなり、劣化検知センサの精度が向上する。
【００８７】
（実施形態２）
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、本発明の実施形態２による劣化検知センサ６１を示す概略図である。この劣化検知センサ６１は、主として投光素子２２、受光素子６２、正反射光検出用フィルタ２５及び励起光検出用フィルタ２６、光路変換手段である回転可能なミラー６３によって構成されている。受光素子６２は、ＲＲ受光素子とＤＲ受光素子を兼ねており、回転して２つの位置で静止できるようになっている。一つの静止位置は、図１１（Ａ）のように、受光素子６２の受光方向が正反射光検出用フィルタ２５の方向を向いた状態である。この場合には、受光素子６２は、ＲＲ受光素子の働きをし、正反射光を受光する。もう一つの静止位置は、図１１（Ｂ）のように、受光素子６２の受光方向がミラー６３の方向を向いた状態である。ミラー６３は、励起光検出用フィルタ２６から入射した拡散反射光を反射できる位置に設けられており、図１１（Ｂ）の場合にはミラー６３はミラー６３による反射光を受光素子６２へ向けて反射させる角度に静止する。この場合には、受光素子６２は、ＤＲ受光素子の働きをし、拡散反射光を受光する。
【００８８】
実施形態２の劣化検知センサ６１はつぎのように２つのステップを経て感光体の劣化の程度を判定する。まず第１のステップでは、受光素子６２及びミラー６３は図１１（Ｂ）のような状態で静止する。この状態で劣化検知センサ６１が感光体の表面に沿って走行し、複数の測定点で拡散反射光を受光し、拡散反射光の受光量のデータを採取する。そして、拡散反射光の受光量のバラツキ（標準偏差）に基づいてフィルミングによる劣化か、傷摩耗による劣化かを判別する。
【００８９】
ついで、第２のステップでは、受光素子６２及びミラー６３は図１１（Ａ）のような状態で静止する。この状態で劣化検知センサ６１が感光体の表面に沿って走行し、複数の測定点で正散反射光を受光し、正反射光の受光量のデータを採取する。そして、正反射光の平均受光量を判別された劣化原因に応じた閾値Ｓ１又はＳ２と比較し、感光体が交換時期に達しているか否かを判定する。
【００９０】
実施形態１の場合には、投光素子２２により照射された紫外線の正反射光と拡散反射光をＲＲ受光素子２３とＤＲ受光素子２４によって同時に受光している。しかし、拡散反射光による劣化原因の判別と正反射光による劣化の程度の判定とは別個の工程であるので、ＲＲ受光素子２３とＤＲ受光素子２４は、同じ測定点の反射光を受光しなければならない理由はなく、また同時に受光しなければならない理由もない。したがって、実施形態２のような構成においてもフィルミングによる劣化と傷摩耗による劣化とを区別して感光体の劣化の程度を判定できる。
【００９１】
（実施形態３）
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、本発明の実施形態３による劣化検知センサ６４を示す概略図である。この劣化検知センサ６４では、拡散反射光の入射側に受光素子６２を配置し、正反射光の入射側にミラー６３を配置している点で実施形態２と異なっている。その他の点については、実施形態２と同様である。
【００９２】
（実施形態４）
図１３は、本発明の実施形態４による劣化検知センサ６５を示す概略図である。この劣化検知センサ６５は、感光体４１の表面に紫外線を照射する投光素子２２と、感光体４１の表面で発生した拡散反射光を受光するＤＲ受光素子２４と、正反射光をカットする励起光検出用フィルタ２６からなる。この劣化検知センサ６５は、フィルミングによる劣化だけを検知するものであって、ＲＲ受光素子２３や正反射光検出用フィルタ２５は不要である。
【００９３】
フィルミングによる劣化が進行するに連れてＤＲ受光素子２４で検知している拡散反射光のバラツキが次第に大きくなるので、この劣化検知センサ６５では、拡散反射光のバラツキ（標準偏差）をモニターし、バラツキの値がある閾値を超えたときに感光体４１が交換時期に達したと判断する。閾値は、感光体４１の種類や材質によって異なるので、予め感光体に応じて実験的に定めておけばよい。
【００９４】
感光体の劣化の程度を判断する手段としては、実施形態１のように正反射光の平均受光量による方が精度が高いが、この劣化検知センサ６５は簡易で安価なフィルミングセンサとして使用することができる。
【００９５】
（実施形態５）
図１４は、本発明に係る（静電）複写機７１の概略図である。図１５は、複写機７１の１つの感光体の周囲の構造を示す概略図である。複写機７１は、主として原稿読取部８１、画像形成部８２、中間転写ベルトユニット８３、給紙部８４、用紙搬送機構部８５、定着器ユニット８７、操作パネル８８からなる。原稿読取部８１は、複数枚の原稿を１枚ずつ原稿台へ送る自動原稿送り装置７２と、原稿台にセットされた原稿を読み取るスキャナ部７３とからなる。原稿読取部８１が操作パネル８８から複写開始指示を受け取ると、自動原稿送り装置７２が原稿を１枚ずつ送り、スキャナ部７３で原稿を読取る。スキャナ部７３で読み取られたカラー原稿の画像は画像処理回路へ送られる。画像処理回路は、カラー画像をイエロー画像と、シアン画像と、マゼンタ画像と、ブラック画像とに分解し、各画像データを画像形成部８２へ送る。
【００９６】
画像形成部８２は、イエロー・トナー７４Ｙによってイエロー画像を再現するイエロー転写部７５Ｙ、シアン・トナー７４Ｓによってシアン画像を再生するシアン転写部７５Ｓ、マゼンタ・トナー７４Ｍによってマゼンタ画像を再生するマゼンタ転写部７５Ｍ、およびブラック・トナー７４Ｂによってブラック画像を再現するブラック転写部７５Ｂからなる。各色転写部７５Ｙ、７５Ｓ、７５Ｍ、７５Ｂは、用いるトナーの色が異なるだけであって、機械的構造は同一であるので、代表してイエロー転写部７５Ｙを図１５に示す。
【００９７】
図１５に示すように、感光体４１の外周には、クリーニング・ブレード７６、帯電器７７、露光ユニット７８、劣化検知センサ７９、現像器８０が設置されている。クリーニング・ブレード７６は、トナー転写後の感光体ドラム表面に残っているトナーを掻きとってクリーニングする。帯電器７７には高電圧発生器９２によって高電圧が供給されており、帯電器７７は、クリーニング後の電荷を持たない感光体４１の表面に対してプラスまたはマイナスの電荷を付与し、感光体４１の表面を帯電させる。露光ユニット７８は、帯電した感光体４１の表面に沿ってレーザー光を走査し、感光体４１の表面にイエロー画像の静電潜像を生成する。例えば、レーザー露光方式の場合には、トナーを乗せる部分へ光を当てて走査する。劣化検知センサ７９は、本発明に係る劣化検知センサである。劣化検知センサ７９は、複写機７１の電源投入時などに動作し、感光体４１の劣化を監視する。
【００９８】
現像器８０にはトナーボトル９３内のイエロー・トナー７４Ｙが供給されており、イエロー・トナー７４Ｙは現像器８０内でキャリアと混合され、攪拌用スクリュー９４によって攪拌される。現像器８０内のイエロー・トナー７４Ｙは分離用帯電器９６によって帯電させられ、マグロール９５の表面に乗ってマグロール９５から感光体４１の表面へ供給される。一方、キャリアはマグロール９５に吸着されて回収される。こうして現像器８０内のイエロー・トナー７４Ｙは感光体４１の表面の帯電領域に吸着されて保持され、感光体４１の表面にイエロー画像の鏡像が作製される。感光体４１の下では１次転写ロール９９が対向しており、１次転写ロール９９内にはトナー転写用帯電器９７が設けられている。よって、感光体４１と１次転写ロール９９の間を通過する中間転写ベルト８９はトナー転写用帯電器９７によって帯電させられ、感光体４１上のイエロー・トナー７４Ｙが中間転写ベルト８９に転写される。
【００９９】
シアン転写部７５Ｓ、マゼンタ転写部７５Ｍ及びブラック転写部７５Ｂの働きもイエロー転写部７５Ｙと同じである。したがって、中間転写ベルト８９が各色転写部７５Ｙ、７５Ｓ、７５Ｍ、７５Ｂを通過することによって、中間転写ベルト８９の表面にはカラー画像の鏡像が形成される。
【０１００】
このようにして感光体４１がクリーニング・ブレード７６や中間転写ベルト８９で擦られていると、次第に感光体４１が劣化して鮮明な潜像が得られなくなり、次第に印刷品質が悪くなっていく。そのため、この複写機７１では、図１５に示すように劣化検知センサ７９によって感光体４１の劣化の程度を監視しており、感光体４１が所定レベルよりも劣化すると、制御回路９８は感光体４１を交換するように警報を出力する。
【０１０１】
また、劣化検知センサ７９は非常に小さくすることができるので、感光体４１の表面に沿って軸方向に走行させることができる。よって、感光体４１の１箇所だけでなく、感光体４１の全面を検査することが可能になり、感光体４１を良好な状態に維持することができる。よって、印刷ムラを防止することができ、良好な印刷品質を実現することができる。
【０１０２】
上記中間転写ベルト８９は中間転写ベルトユニット８３を構成している。すなわち、図１４に示すように、中間転写ベルト８９は複数の１次転写ロール９９及び走行ローラ８６ａ、８６ｂに沿って無端帯状に走行している。
【０１０３】
給紙部８４には、複数枚の用紙９０がストックされている。給紙部８４から引き出された用紙９０は、矢印ａ、ｂのように用紙搬送機構部８５によって走行ローラ８６ａと２次転写ロール９１の間へ送り込まれる。２次転写ロール９１内には、トナー転写用帯電器（図示せず）が内蔵されており、中間転写ベルト８９とともに走行ローラ８６ａと２次転写ロール９１との間を通過する用紙９０には、中間転写ベルト８９からトナーが転写される。
【０１０４】
トナーを転写された用紙９０は、矢印ｃ、ｄのように用紙搬送機構部８５によって定着器ユニット８７を通過し、定着器ユニット８７によって加熱加圧されてトナーを固定化され、複写機７１から排出される。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明の劣化検知センサや感光体の評価方法は、主として複写機、ファックス、プリンタ、複合機などに用いることができるが、これら以外にも感光体を用いる機器に対しては限定なく用いることができる。
【符号の説明】
【０１０６】
２１、６１、６４、６５、７９      劣化検知センサ
２２      投光素子
２３      ＲＲ受光素子（正反射光受光素子）
２４      ＤＲ受光素子（拡散反射光受光素子）
２５      正反射光検出用フィルタ
２６      励起光検出用フィルタ
２７      ケーシング
２８      投光窓
３１      ガイド軸
４１      感光体
６２      受光素子
６３      ミラー
７１      複写機
【図１】
2014106426.tif 000015
【図２】
2014106426.tif 000016
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014106426.tif 000019
【図６】
2014106426.tif 000020
【図７】
2014106426.tif 000021
【図８】
2014106426.tif 000022
【図９】
2014106426.tif 000023
【図１０】
2014106426.tif 000024
【図１１】
2014106426.tif 000025
【図１２】
2014106426.tif 000026
【図１３】
2014106426.tif 000027
【図１４】
2014106426.tif 000028
【図１５】
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