(57)【要約】【課題】トナー供給ユニットの交換時期を適切に判断する。【解決手段】対象物上に形成された寿命判断パターン画像Ｐの濃度を検出する濃度センサ１２と、濃度センサ１２の出力が、予め定めた閾値未満の状態から当該閾値を超えるタイミングに基づいて、トナーを感光体に供給するトナー供給ユニットの寿命を判断する寿命判断手段と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上に形成されたパターン画像の濃度を検出する濃度センサと、
前記濃度センサの出力が、予め定めた閾値未満の状態から当該閾値を超えるタイミングに基づいて、トナーを感光体に供給するトナー供給ユニットの寿命を判断する寿命判断手段と、を備えることを特徴とするトナー供給ユニット寿命判断装置。
【請求項２】
前記寿命判断手段は、前記濃度センサの出力が前記閾値を超える前記タイミングから、前記濃度センサが前記パターン画像の後端エッジ部を読み取るまでの時間の変化に基づいて、前記トナー供給ユニットの寿命を判断することを特徴とする請求項１に記載のトナー供給ユニット寿命判断装置。
【請求項３】
前記濃度センサは、前記パターン画像に対して光を照射する発光手段と、前記パターン画像からの反射光を受光する受光手段と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のトナー供給ユニット寿命判断装置。
【請求項４】
前記発光手段の光量制御はパルス幅変調制御によるものであって、
前記パターン画像を形成する前記対象物の表面を検出した際の前記濃度センサの出力が一定値となるように、前記パルス幅変調制御を行う光量調整手段を備えることを特徴とする請求項３に記載のトナー供給ユニット寿命判断装置。
【請求項５】
前記対象物上に前記パターン画像を形成するパターン生成手段を備えることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のトナー供給ユニット寿命判断装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれかに記載のトナー供給ユニット寿命判断装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー供給ユニットから前記感光体に供給される前記トナーは、一成分系現像剤であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記パターン画像を形成する前記対象物は、前記感光体であることを特徴とする請求項６または７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
対象物上に形成されたパターン画像の濃度を検出する濃度検出処理と、
前記濃度検出処理での検出結果が、予め定めた閾値未満の状態から当該閾値を越えたタイミングに基づいて、前記トナーを感光体に供給するトナー供給ユニットの寿命を判断する寿命判断処理と、を行うことを特徴とするトナー供給ユニット寿命判断方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
対象物上に形成されたパターン画像の濃度を検出させる濃度検出処理と、
前記濃度検出処理での検出結果が、予め定めた閾値未満の状態から当該閾値を越えたタイミングに基づいて、前記トナーを感光体に供給するトナー供給ユニットの寿命を判断させる寿命判断処理と、を実行させることを特徴とするトナー供給ユニット寿命判断プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー供給ユニット寿命判断装置、画像形成装置、トナー供給ユニット寿命判断装置方法、およびトナー供給ユニット寿命判断プログラムに関する。さらに詳述すると、に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体（感光体）の表面に静電潜像を形成し、感光体上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録媒体（以下、用紙、記録紙ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力および熱等を用いる定着装置によって記録媒体上の未定着トナー像を定着する過程により成立している。
【０００３】
感光体上の静電潜像を現像する現像装置（現像ユニット）には、寿命（交換時期）が存在し、寿命経過時には交換がなされる。現像ユニットの交換時期の判断方法として、従来、画像形成装置の出力枚数をカウントして、所定の枚数が出力されると、交換時期となったことを判断することが知られている。
【０００４】
しかしながら、ユーザの使用態様等により、出力枚数単位でのトナー消費量はばらつきがあるため、出力枚数に基づいて交換時期を判断する方法では、実際のトナー消費量が少なくても早めに交換時期と判断されてしまう等の不具合が生じてしまう。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、トナー使用量が少ない条件下でも現像装置の寿命判断を可能とするため、現像装置による画像の濃度を検知する手段と、現像装置のトナー消費量を検出する手段を備え、画像濃度の検出結果が所定の範囲から外れた場合、トナー消費量の検出結果に優先して現像装置の寿命に関する信号を出力する画像形成装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、画像の濃度の検出結果が所定の範囲から外れた場合に、トナー消費量を検出する手段（現像装置に設けられた光学センサや、出力枚数の記憶手段など）の検出結果よりも優先させるものであり、２つの検出手段を併用する必要があるとともに、適切に交換時期が判別できない場合があった。
【０００７】
そこで本発明は、トナー供給ユニットの交換時期を適切に判断することができるトナー供給ユニット寿命判断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明に係るトナー供給ユニット寿命判断装置は、対象物上に形成されたパターン画像の濃度を検出する濃度センサと、前記濃度センサの出力が、予め定めた閾値未満の状態から当該閾値を超えるタイミングに基づいて、トナーを感光体に供給するトナー供給ユニットの寿命を判断する寿命判断手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トナー供給ユニットの交換時期を適切に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の感光体周囲の構成を示す模式図である。
【図２】画像形成装置の制御系統の概略を示した機能ブロック図である。
【図３】書込制御部の概略を示した機能ブロック図である。
【図４】寿命判断パターン画像と、濃度センサでこれを読み取った際のセンサ波形の説明図である。
【図５】現像装置の寿命判断処理の一例を示すフローチャートである。
【図６】発光素子の光量（ＰＷＭ値）と、受光素子の出力（電圧Ｖ）との関係を示す図である。
【図７】発光素子の光量（ＰＷＭ値）を変化させたときのセンサ出力波形を示す図である。
【図８】濃度センサの光量調整手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る構成を図１から図８に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
本実施形態に係るトナー供給ユニット寿命判断装置は、対象物上に形成されたパターン画像（寿命判断パターン画像Ｐ）の濃度を検出する濃度センサ（濃度センサ１２）と、濃度センサの出力が、予め定めた閾値未満の状態から当該閾値を超えるタイミングに基づいて、トナーを感光体（感光体１）に供給するトナー供給ユニット（現像装置）の寿命を判断する寿命判断手段（エンジンＣＰＵ１６、寿命判断演算部４０および寿命情報メモリ４１）と、を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。
【００１３】
［画像形成装置］
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の感光体周囲の構成を示す模式図である。画像形成装置は、反転現像により二色のデジタル画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。
【００１４】
画像形成装置は、表面に静電潜像及びトナー像を担持する像担持体としてのドラム状（円筒状）の感光体１を備える。感光体１は、ドラム状（円筒状）の導電性基体の周面に、電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層したものである。感光体１は回転可能に支持されると共に、駆動手段によって、例えば線速２５０ｍｍ／ｓｅｃで一定の方向に回転するように駆動される。
【００１５】
感光体１の周囲には、第一の色のトナー像を形成する手段（第一の画像形成手段）として、第一帯電装置２、第一露光装置３、及び第一現像装置４が配置されている。
【００１６】
また、第一の画像形成手段よりも感光体１の回転方向の下流側に位置する感光体１の周囲には、第一の色とは異なる第二の色のトナー像を形成する手段（第二の画像形成手段）として、第二帯電装置５、第二露光装置６、及び第二現像装置７が配置されている。
【００１７】
更に、第二の画像形成手段よりも感光体１の回転方向の下流側に位置する感光体１の周囲には、転写装置９、クリーニング装置１０、消去光源１１が配置されている。また、転写装置９とクリーニング装置１０との間には、濃度センサ１２が配置されている。
【００１８】
各部の動作及び画像形成工程について説明する。まず、第一帯電装置２は、第一の現像に備えて感光体１の表面を一様に帯電する。第一露光装置３は、画像信号に基づくレーザ光Ｌ３を感光体１の表面に照射して第一の静電潜像を形成する。画像信号は、例えばスキャナにより読み取られた原稿画像の信号である。第一現像装置４は、第一の静電潜像を第一の現像剤（例えば、キャリア及びこれに付着しているトナーで構成される二成分系現像剤）により現像して第一の色のトナー像を形成する。
【００１９】
第二帯電装置５は、第二の現像に備えて感光体１の表面を一様に帯電する。第二露光装置６は、画像信号に基づくレーザ光Ｌ６を感光体１の表面に照射して第二の静電潜像を形成する。第二現像装置７は、第二の静電潜像を第二の現像剤（例えば、キャリアを持たずにトナーのみで構成される一成分系現像剤）により現像して第二の色のトナー像を形成する。
【００２０】
転写装置９は、給紙搬送路８から搬送された記録紙（記録媒体）に対して第一、及び第二の色のトナー像を転写する。転写装置９は、記録紙の裏側からトナーの電荷とは逆極性の電荷を与えることにより、感光体１が担持するトナー像を記録紙に転写する。クリーニング装置１０は、トナー像の転写後に感光体１上に残留するトナーを除去する。消去光源１１は除電装置であり、次の画像形成に備えて感光体１表面の電荷を除去する。
【００２１】
濃度センサ１２は、感光体１が担持する静電潜像に付着したトナーの量（トナー付着量）、即ちトナー像の濃度を検出する。濃度センサ１２が検出する濃度検出用、或いはその他のトナーパターン（後述の寿命判断パターン画像を含む）は、感光体１のうち記録紙に転写されるトナー像を担持する領域以外の領域（非転写領域）に形成される。非転写領域は、例えば、感光体１の主走査方向端部に設けられる。
【００２２】
図２は、画像形成装置の制御系統の概略を示した機能ブロック図である。図３は、書込制御部の概略を示した機能ブロック図である。図２には、画像形成装置の制御系統の代表的な構成を示している。図３には、図２中の書込制御部１４の内部処理ブロック図の概略を示している。
【００２３】
ホスト３０は、プリント命令を発行して、各種イメージの画像情報をコントローラ１３に送出するコンピュータ装置である。スキャナ、ＦＡＸなどもこのホスト３０に該当する。
【００２４】
コントローラ１３は、ホスト３０から画像情報を受け取り、画像データに展開し、書込制御部１４に各色（例えば黒色と有彩色）の画像データを送出する。
【００２５】
操作パネル１５は、ユーザがプリンタモードの設定を行ったり、ユーザにエラーや各種の情報を表示して知らせたりする部位である。例えば、現像ユニットの交換時期であること表示して、ユーザに通知する。
【００２６】
エンジンＣＰＵ１６（Central  Processing  Unit）は、コントローラ１３の制御、駆動部の制御、及びプリント条件の設定を書込制御部１４に対して行うなど、画像形成装置全体の管理を行っている。
【００２７】
メモリ１７は、エンジンＣＰＵ１６のワークメモリ（ＲＡＭ：Random  Access  Memory）であり、エンジンＣＰＵ１６が各種制御を実行するプログラムデータ、および、エンジンＣＰＵ１６の管理下にある制御変数の状態値などを記憶している。
【００２８】
書込制御部１４は、コントローラ１３より受け取った黒色、有彩色２色の画像データを、レーザ点灯用のデータ幅変調信号に変換して、レーザ駆動回路１８、２０に送出する。書込制御部１４を構成する書込クロック生成回路３７は、感光体１上に静電潜像を生成する際の、画素密度に応じた書込周波数の画素クロックを生成する。
【００２９】
コントローラ１３からの２色の画像データは、書込制御部１４のバッファメモリ３１に記憶される。
【００３０】
バッファメモリ３１は、コントローラ１３より転送されてきた各色の画像データを一時的に保存して両画像データの転送速度差を吸収するバッファリングを行うためのメモリである。バッファメモリ３１に各色の画像データを一時的に記憶させることで、各色の画像が正しい位置関係で印字できるように、タイミング合わせを行う。
【００３１】
バッファメモリ制御部４３は、エンジンＣＰＵ１６より受信した各色画像データの印字タイミング情報に基づいて、バッファメモリ３１内の画像データのリード・ライト制御を行っている。
【００３２】
画素密度変換処理部３２は、コントローラ１３より転送されてくる画像データの画素密度を、感光体１上に静電潜像を作成するときの画素密度に変換する処理を行う。
【００３３】
画像データ位相同期回路３３は、画素密度変換処理部３２が出力した画像データを書込クロック生成回路３７からの画素クロックと同期化させる処理を行う。
【００３４】
γ変換部３４は、記録紙に印字されるトナー像の階調及び色調を原画像データと合わせる処理を行っている。
【００３５】
ＰＷＭ変調処理部３５（pulse  width  modulation、パルス幅変調）は、γ変換部３４から出力された画像データをγ変換値に基いて、レーザ光源点灯用のデータ幅変調信号に変換する。ＰＷＭ変調処理部３５から出力されたデータ幅変調信号は、各色用のレーザ駆動回路１８、２０に入力される。
【００３６】
レーザ駆動回路１８、２０はデータ幅変調信号に基づいて、それぞれ黒用レーザ１９と有彩色用レーザ２１（例えば、赤用のレーザ）を駆動する。黒用レーザ１９と有彩色用レーザ２１は、感光体１にレーザ光を照射して、感光体１の表面に静電潜像を形成する。
【００３７】
エンジン駆動部３６は、ポリゴンモータの回転数を決定するポリゴンクロックを生成して、ポリゴンミラー駆動回路２２に送出する。また、エンジン駆動部３６は、感光体１を所定の回転数、例えば線速２５０ｍｍ／ｓｅｃで駆動させるためのＰＷＭ信号を生成して、感光体駆動回路２９に送出する。
【００３８】
ポリゴンミラー駆動回路２２はポリゴンクロックに基づいて、ポリゴンミラー２３を回転させるポリゴンモータを駆動制御する。
【００３９】
ポリゴンミラー２３は、黒用レーザ１９、有彩色用レーザ２１が発生させるレーザ光を等角速度偏向する多面体ミラーである。ｆ−θレンズ２４は、ポリゴンミラー２３によって等角速度偏向されたレーザ光を等速度偏向する。
【００４０】
感光体駆動回路２９はＰＷＭ信号に基づいて、感光体１を回転させる感光体モータを駆動制御する。感光体１の表面には、ｆ−θレンズ２４によって等速度偏向されたレーザ光により静電潜像が形成される。
【００４１】
光検出器２６、２７は、走査開始側のレーザ光を検出して、レーザ光による感光体１の主走査方向における走査開始タイミングを設定するための信号ＸＤＥＴＰを出力する。
【００４２】
寿命判断パターン生成部４２は、現像装置の交換時期を判断するためのパターン画像（寿命判断パターン画像Ｐ、図４参照）を生成するパターン生成手段である。寿命判断パターン生成部４２は、例えば、感光体１上の非転写領域に形成される有彩色のパターン画像である。感光体１に形成されたパターン画像は、濃度センサ１２によって検出される。
【００４３】
濃度センサ１２は反射型のフォトセンサであり、ＬＥＤ等の発光素子（発光手段）、及びフォトダイオード等の受光素子（受光手段）を備えている。発光素子は感光体１の表面に光を照射し、受光素子は感光体１からの反射光を受光する。発光素子が照射する光の光量は、書込制御部１４内のＰＷＭ光量制御部３８（光量調整手段）によって制御されている。また、受光素子は受光した反射光に基づく電圧信号をセンサ出力として書込制御部１４の増幅回路３９に出力する。濃度センサ１２は、感光体１表面のトナー像の有無及びその濃度を示す電圧信号を出力する。
【００４４】
増幅回路３９は、濃度センサ１２から出力された電圧信号を増幅して、寿命判断演算部４０とＡ／Ｄ変換部４４に送出する。
【００４５】
寿命判断演算部４０は、増幅回路３９を介して受信した濃度センサ１２からの電圧信号（感光体１表面上に静電潜像として形成された寿命判断パターン生成部４２による寿命判断パターン画像の検出結果に基づく信号）に基づいて、経時劣化による濃度変化を計算して、演算結果を寿命情報メモリ４１に記憶させる。また、演算結果は、寿命情報メモリ４１から更にエンジンＣＰＵ１６に送出される。
【００４６】
エンジンＣＰＵ１６は、寿命情報メモリ４１に記憶された演算結果に基づいて、現像装置の寿命であるか否かを判断する。すなわち、エンジンＣＰＵ１６は、寿命判断演算部４０および寿命情報メモリ４１等とともに寿命判断手段として機能する。寿命判断手段および濃度センサ１２は、トナー供給ユニット寿命判断装置の基本構成であり、ＰＷＭ光量制御部３８や、寿命判断パターン生成部４２等の書込制御部１４の他のブロックもトナー供給ユニット寿命判断装置の一部を構成する。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換部４４は、増幅回路３９によって増幅されたアナログの電圧信号をデジタル信号へと変換して、エンジンＣＰＵ１６へと送出する。
【００４８】
エンジンＣＰＵ１６は、デジタル化されたセンサ電圧信号をもとに、感光体１の表面のトナー付着量を管理する。
【００４９】
［現像装置の寿命判断制御］
図４は、寿命判断パターン画像Ｐと、濃度センサ１２でこれを読み取った際のセンサ波形Ｖｔの説明図である。なお、図４の例では、寿命判断パターン画像Ｐの一例として、有彩色（ここでは赤色とする）の四角形のパターン画像を示しているが、寿命判断パターン画像Ｐの色彩、形状、および大きさは特に限られるものではなく、濃度センサ１２により検出可能な濃度で塗りつぶされているものであればよい。
【００５０】
また、本実施形態では、寿命判断パターン画像Ｐが形成される被写体（対象物）は、感光体１である例を説明するが、被写体はこれに限られるものではなく、中間転写体（図１の例では、転写装置９）等に寿命判断パターン画像Ｐを形成するものであってもよい。
【００５１】
感光体１の表面は、鏡面状となっているものが一般的であり、被写体上の寿命判断パターン画像Ｐを濃度センサ１２で読取りする際には、鏡面部分と寿命判断パターン画像Ｐとの反射率の差が大きい。このため、転写装置９等に形成した場合に比較して、センサ波形Ｖｔの波形品質として良好なものを得ることができる。このため、被写体は感光体１であることが好ましく、この場合、後述の現像装置の寿命判断精度を向上させることができる。
【００５２】
センサ波形Ｖｔは、濃度センサ１２によって感光体１表面を検出したときの電圧信号を示している。センサ波形Ｖｔは検出対象物の濃度が高いと低く、低いと高い値を示す。このため、図４の例では、寿命判断パターン画像Ｐを読み取る領域ではセンサ波形Ｖｔは低く、その他の領域で高くなっている。
【００５３】
図４に示すように、センサ波形Ｖｔは、感光体１の地肌部（ここでは白という）から寿命判断パターン画像Ｐ（赤）への変化部（先端エッジ部２０１）の波形と、赤から白への変化部（後端エッジ部２０２）の波形とで、波形の形状が異なっている。これは、一成分現像は画像のエッジ部の電位差が高いため、トナーがのりにくく、特に、後端部の濃度変化が顕著に現れることによると考えられる。すなわち、赤から白の変化部（後端エッジ部２０２）の濃度が現像装置の劣化状態を示して顕著に変化するといえる。
【００５４】
すなわち、センサ波形Ｖｔにおいて、Ｖｔｈをスレッシュ電圧（閾値）とすると、Ｖｔｈを超えた位置から寿命判断パターン画像Ｐのエッジ部（Δｔの終点部分）までの時間Δｔは、寿命判断パターン画像Ｐの画像濃度によって変化する。換言すると、寿命判断パターン画像Ｐは、現像装置（ここでは第二現像装置７）の経時による劣化状態の変化に影響され、劣化状態が進行するにつれて図４中のΔｔは大きくなる方向に移行する。
【００５５】
したがって、トナー供給ユニット寿命判断装置において、Δtを定期的に監視して、現像装置の劣化状態を管理することによって、現像装置の適切な交換時期を見極めることが可能となる。
【００５６】
濃度センサ１２の出力（センサ波形Ｖｔ）に基づく交換時期判断の演算方法は、特に限られるものではないが、例えば、感光体１への潜像書込みのタイミングに応じた理想の信号立ち上がりタイミング（Δｔの終点部分）は、書込み制御部１４で既知であるため、その理想の信号立ち上がりタイミングに対して閾値（Ｖｔｈ）を超えるタイミングがどのくらい早いか（すなわち、Δｔがどのくらい長いか）に応じて寿命を判断することができる。このとき、例えば、Δｔが、交換時期の目安を示す閾値Δｔｍａｘよりも大きくなった場合に交換時期が来たことを判断することができる。
【００５７】
また、例えば、センサ波形Ｖｔが、所定の閾値より下がるタイミングをトリガとして理想のパターンエッジ位置を算出しておき、それに対してどの程度早いか（すなわち、Δｔがどのくらい長いか）に応じて寿命を判断するものであってもよい。
【００５８】
また、例えば、センサ波形Ｖｔが、所定の閾値より下がるタイミングから該閾値を超えるタイミングまでの時間（すなわち、「立下りから立ち上がりまでの理想値−Δｔ」）を計測し、その計測時間がどの程度短くなったかに応じて寿命を判断するものであってもよい。
【００５９】
なお、ここでは、有彩色（赤色）の現像装置の寿命判断制御を例にしているが、他の有彩色は勿論、一成分であれば黒色の現像装置の寿命判断制御も可能である
【００６０】
［現像装置の寿命判断フロー］
図５は、トナー供給ユニット寿命判断装置が実行する現像装置の寿命判断処理の一例を示すフローチャートである。
【００６１】
先ず、作像の立ち上げ（Ｓ１０１）、すなわち、画像形成装置は、作像駆動系を動作させて感光体１に静電潜像を作像する準備を行う。具体的には、ポリゴンミラー駆動回路２２がポリゴンモータを駆動し、ポリゴンミラー２３を回転させ、単位時間あたりの回転数を安定させる。また、感光体駆動回路２９が、感光体モータを駆動し、感光体１を回転させる。また、エンジンＣＰＵ１６が、転写装置９を動作させる。
【００６２】
次いで、濃度センサ１２の光量調整を行う（Ｓ１０２）。ＰＷＭ光量制御部３８は、濃度センサ１２の光量調整を実施する。濃度センサ１２は、発光素子及び受光素子を備えた反射型センサであるため、ＰＷＭ光量制御部３８は発光素子のＰＷＭ値が目標となるセンサ出力電圧となるように調整を行う。なお、本ステップの詳細は後述する。
【００６３】
次いで、寿命判断パターン画像の書込を行う（Ｓ１０３）。ここでは、図４に示したような有彩色（赤）の四角形の寿命判断パターン画像Ｐを、被写体である感光体１に対して静電潜像を形成する。
【００６４】
次いで、濃度センサ１２による検知を行う（Ｓ１０４）。Ｓ１０３で形成した感光体１上の寿命判断パターン画像Ｐを濃度センサ１２によって読取り、そのセンサ出力を増幅回路３９によってバッファする。
【００６５】
次いで、現像装置の寿命判断計算を行う（Ｓ１０５）。Ｓ１０４にて得られるセンサ出力信号に基づいて、寿命判断演算部４０において、図４にて示したΔｔを計算する。Δtは、書込みクロック生成回路３７によるクロック周波数によって、クロック数をカウントすることで算出される。また、算出された結果は寿命情報メモリ４１に格納される。
【００６６】
次いで、現像装置の交換が必要か否か、すなわち、現像装置の寿命を判断する（Ｓ１０６）。ここでは、エンジンＣＰＵ１６は、Δｔの情報を寿命情報メモリ４１から読み出して、現像装置（第二現像装置７）の交換が必要か否かを判断する。
【００６７】
寿命判断の基準は、例えば、上記のように、現像装置の交換時期を示す閾値となるΔｔｍａｘをあらじめ設定しておき、Ｓ１０５にて算出されたΔtが、Δｔｍａｘを超えた場合に、Ｓ１０６：ＹＥＳと判断して、Ｓ１０７へ移行する。一方、Δtが、Δｔｍａｘを超えていない場合は、Ｓ１０６：ＮＯと判断してＳ１０８へ移動する。
【００６８】
現像装置の交換通知（Ｓ１０７）では、現像装置の交換が必要であることを通知する。通知方法は、特に限られるものではないが、例えば、操作パネル１５にその旨を表示させることでユーザに通知することや、メモリ１７に交換が必要であることの情報を格納するようにして、サービスマンがメモリ１７の内部情報を直接確認することで通知するものであればよい。
【００６９】
なお、現像装置の寿命による交換は、Ｓ１０６の判断でＹＥＳとなった場合に、即座に行うことを要求するものではない。例えば、ユーザの印刷間隔が空くタイミングや、定期メンテナンスの時にサービスマンが確認した時点で交換するものであってもよい。このため、Δｔｍａｘは、現像装置が使用不可となるまでの許容幅を有する値であることが好ましい。
【００７０】
Ｓ１０７の処理の後、または、Ｓ１０６：ＮＯの場合、作像の立ち下げ（Ｓ１０８）を行う。すなわち、Ｓ１０１で立ち上げた作像駆動系の動作を停止させる。具体的には、ポリゴンミラー駆動回路２２がポリゴンモータを、感光体駆動回路２９が感光体モータを停止させることにより、ポリゴンミラー２３と感光体１の回転を停止させる。また、エンジンＣＰＵ１６は、転写装置９を停止させる。
【００７１】
［濃度センサの光量調整］
図５のＳ１０２においてＰＷＭ光量制御部３８が実施する濃度センサ１２の光量調整について説明する。図６は、発光素子の光量（ＰＷＭ値）と、受光素子の出力（電圧Ｖ）との関係を示す図である。なお、図６は、検出対象を感光体１の表面（地肌部）とした場合のグラフである。図７は、発光素子の光量（ＰＷＭ値）を変化させたときのセンサ出力波形を示す図である。
【００７２】
濃度センサ１２が感光体１の表面を検出したときの出力特性は、図６に示すように、ＰＷＭ値に対して感度が敏感な領域（右上部分）、リニアな領域（中間部分）、感度が鈍い領域（左下部分）が存在している。ＰＷＭ値に対して出力感度がリニアな領域で使用すると、濃度センサ出力信号の波形品質も安定するので好適である。
【００７３】
図６の場合、濃度センサ１２の出力は４Ｖ〜２．５Ｖの領域で安定している。ここで、実際の使用時には、濃度センサ１２が感光体１の表面を検出したとき、濃度センサ１２の出力電圧は最大値を取り、寿命判断パターン画像Ｐを検出したときの出力電圧は最大値よりも低くなる。従って、図６においてはリニアな領域中、濃度センサ１２の出力電圧が最大の４Ｖとなるセンサ光量をＰＷＭ値とするのが最適である。図６において出力電圧が４ＶとなるときのＰＷＭ値は８８％である。
【００７４】
図７にはＰＷＭ値を１００％、８８％、７０％としたときの濃度センサ１２の出力波形を示している。ＰＷＭ値１００％、７０％は、いずれも図６のリニアな領域以外から選択されている。図示するように、ＰＷＭ値が最適値の８８％のとき、ＰＷＭ値１００％、７０％に比べて濃度センサ１２の出力電圧信号の波形品質が安定する。濃度センサ１２の出力電圧の波形品質が安定すると、図４に示したΔｔも安定するので、現像装置の交換時期の検出精度の向上を図ることができる。
【００７５】
［濃度センサの光量調整フロー］
図８は、濃度センサ１２の光量調整手順を示したフローチャートである。このフローチャートは、現像装置の寿命判断時における濃度センサ１２のＰＷＭ値の最適値を調整する手順を示している。
【００７６】
先ず、作像の立ち上げ（Ｓ２０１）、すなわち、画像形成装置は、作像駆動系を動作させて感光体１に静電潜像を作像する準備を行う。具体的には、ポリゴンミラー駆動回路２２がポリゴンモータを駆動し、ポリゴンミラー２３を回転させ、単位時間あたりの回転数を安定させる。また、感光体駆動回路２９が、感光体モータを駆動し、感光体１を回転させる。また、エンジンＣＰＵ１６が、転写装置９を動作させる。
【００７７】
次いで、濃度センサ出力をＯＮにする（Ｓ２０２）。濃度センサ１２が有する発光素子に対して、ＰＷＭ光量制御部３８よりＰＷＭ信号を送出して発光素子を発光させる。このときのＰＷＭ値は、例えば、図２に示すメモリ１７に制御変数の状態値として記憶されているものを使用する。
【００７８】
次いで、濃度センサ１２により感光体１の地肌部を検出する（Ｓ２０３）。このステップでは、感光体１の表面には静電潜像が描き込まれておらず、感光体１の表面にトナーが付着していない状態である。濃度センサ１２の出力電圧は、増幅回路３９、及びＡ／Ｄ変換部４４を介してエンジンＣＰＵ１６へと送出される。
【００７９】
次いで、濃度センサ１２の出力電圧が最適値であるか否かを判断する（Ｓ２０４）。エンジンＣＰＵ１６は、Ａ／Ｄ変換部４４によってデジタル化された濃度センサ１２の出力電圧が、最適な電圧値（４Ｖ）であるか否かを判断する。最適値である場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）は調整をする必要がないため、Ｓ２０８へ移る。最適値でない場合（Ｓ２０４：ＮＯ）は、再調整が必要であるため、Ｓ２０５へ移る。
【００８０】
次いで、濃度センサ１２の出力電圧レベルを判断する（Ｓ２０５）。濃度センサ１２の出力電圧が、最適値（４Ｖ）に対して高いか低いかを判断する。濃度センサ１２の出力電圧が、最適値（４Ｖ）に対して高い場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）は、濃度センサ１２の出力値をダウンさせる（Ｓ２０６）。すなわち、ＰＷＭ光量制御部３８は、パルス幅のデューティ比を低下させたＰＷＭ信号を濃度センサ１２の発光素子に出力する。本処理の後、Ｓ２０３に戻り、再度、濃度センサ１２の出力電圧が最適値であるか否かを判断する。
【００８１】
一方、濃度センサ１２の出力電圧が、最適値（４Ｖ）に対して低い場合（Ｓ２０５：ＮＯ）は、濃度センサ１２の出力値をアップさせる（Ｓ２０７）。すなわち、ＰＷＭ光量制御部３８は、パルス幅のデューティ比を上昇させたＰＷＭ信号を濃度センサ１２の発光素子に出力する。本処理の後、Ｓ２０３に戻り、再度、濃度センサ１２の出力電圧が最適値であるか否かを判断する。
【００８２】
Ｓ２０４において、濃度センサ１２の出力電圧が、最適な電圧値（４Ｖ）である場合は、濃度センサ出力値を反映させる（Ｓ２０８）。すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比をメモリ１７に記憶させ、以降の検出時にＰＷＭ光量制御部３８は、このデューティ比のＰＷＭ信号を送出して発光素子を発光させる。
【００８３】
次いで、作像の立ち下げ（Ｓ２０９）を行う。すなわち、Ｓ２０１で立ち上げた作像駆動系の動作を停止させる。具体的には、ポリゴンミラー駆動回路２２がポリゴンモータを、感光体駆動回路２９が感光体モータを停止させることにより、ポリゴンミラー２３と感光体１の回転を停止させる。また、エンジンＣＰＵ１６は、転写装置９を停止させる。
【００８４】
以上の処理により、濃度センサ１２の光量が最適化される。なお本処理が図５のフロー内でＳ１０２として実施される場合は、ステップＳ２０１及びＳ２０９の処理は省略される。
【００８５】
以上説明した本実施形態に係るトナー供給ユニット寿命判断装置、およびこれを備える画像形成装置では、濃度センサによって感光体上に形成されたパターン画像の検出時に得られたセンサ波形の検出位置と、実画像のエッジ位置と、の時間差から濃度低下を算出している。すなわち、スレッシュ電圧に達したときをパターン画像のエッジ部の検出位置としたとき、スレッシュ電圧で検出したエッジ位置と、実画像でのエッジ位置には時間差があり、パターン画像の濃度が低くなると時間差が大きくなる。このため、これを用いて、濃度低下を算出することで、ユーザによる使用用紙枚数に関係なく、最適なユニット交換時期を判別することができる。
【００８６】
したがって、出力枚数のカウンタの情報を考慮する判断方法のように、ユーザによってばらつきが生じることがなく、ユーザの使用状態にあわせて、正確に現像装置の寿命を判断することができる。よって、ランニングコストの削減を図ることができる。
【００８７】
特に、上述した一成分トナーを使用している現像ユニット（第二現像装置７）における現像ローラは長期間使用するとローラ表面に添加剤が固着し、濃度が低下するため、現像ユニットの交換は必須であり、現像ユニットの交換時期の判別は重要である。このときの濃度低下の原因は一成分トナーに含まれる添加剤であるため、実際に使用されるトナーの消費量によって最適な交換時期が変化する。このため、上述の濃度検出に基づいた判別が好適である。本実施形態によれば、濃度センサを用いてパターン画像から一成分トナーの濃度低下を判断し、最適なユニット交換時期を判別することができる。
【００８８】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００８９】
１  感光体
２  第一帯電装置
３  第一露光装置
４  第一現像装置
５  第二帯電装置
６  第二露光装置
７  第二現像装置
８  給紙搬送路
９  転写装置
１０  クリーニング装置
１１  消去光源
１２  濃度センサ
１３  コントローラ
１４  書込制御部
１５  操作パネル
１６  エンジンＣＰＵ
１７  メモリ
１８  レーザ駆動回路（黒）
１９  黒用レーザ
２０  レーザ駆動回路（有彩色）
２１  有彩色用レーザ
２２  ポリゴンミラー駆動回路
２３  ポリゴンミラー
２４  ｆ−θレンズ
２６，２７  光検出器
２９  感光体駆動回路
３０  ホスト
３１  バッファメモリ
３２  画素密度変換処理部
３３  画像データ位相同期回路
３４  γ変換部
３５  ＰＷＭ変調処理部
３６  エンジン駆動部
３７  書込クロック生成回路
３８  ＰＷＭ光量制御部
３９  増幅回路
４０  寿命判断演算部
４１  寿命情報メモリ
４２  寿命判断パターン生成部
４３  バッファメモリ制御部
４４  Ａ／Ｄ変換部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９０】
【特許文献１】特開平１１−２６５１３２号公報
【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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