(57)【要約】【課題】プリンタヘッドを構成する発光素子が、形成される画像の画質に影響を与えるほど劣化しても、画像形成処理を中断することなく継続させる。【解決手段】プリンタヘッドの劣化と相関のある特性値が所定の値以下となったときにパッチを作成してパッチのトナー濃度と所定のしきい値とを比較し、プリンタヘッドが劣化しているか否かを判定する。トナー濃度が所定のしきい値以下である場合、画像形成処理を継続するために、光量低下補填部は、感光体ドラムの回転速度を遅くさせる、又は、現像装置の現像バイアス、帯電ロールの帯電バイアスを変更させる。感光体ドラムの回転速度が遅くされることで、画像形成処理の速度が低下する可能性はあるが、画質を維持することができる。一方、現像装置の現像バイアス、帯電ロールの帯電バイアスが変更されることで、形成される画像の画質が低下する可能性があるが、画像形成処理の速度を保つことができる。【選択図】図５
2008096506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が列状に配置され光ビームを照射するプリンタヘッドと、
帯電された表面に画像データに基づいた潜像が、前記プリンタヘッドから照射される前記光ビームにより形成される像保持体と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーにより現像し、トナー像とする現像手段と、
前記発光素子の劣化と相関のある特性値を記憶する特性値記憶手段と、
前記特性値が所定の標準値に達した場合、基準画像の前記トナーの濃度を測定するトナー濃度測定手段と、
前記トナーの濃度が所定のしきい値以下の場合に、前記像保持体の動作速度を変更することで、前記発光素子の光量低下を補填する光量低下補填手段と、
を備える画像形成装置。
【請求項２】
複数の発光素子が列状に配置され光ビームを照射するプリンタヘッドと、
帯電された表面に画像データに基づいた潜像が、前記プリンタヘッドから照射される前記光ビームにより形成される像保持体と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーにより現像し、トナー像とする現像手段と、
前記発光素子の劣化と相関のある特性値を記憶する特性値記憶手段と、
前記特性値が所定の標準値に達した場合、基準画像の前記トナーの濃度を測定するトナー濃度測定手段と、
前記トナーの濃度が所定のしきい値以下の場合に、前記現像手段に印加する現像バイアス、前記像保持体の表面を帯電させる帯電バイアスの内少なくとも一つを変更することで、前記発光素子の光量低下を補填する光量低下補填手段と、
を備える画像形成装置。
【請求項３】
複数の発光素子が列状に配置され光ビームを照射する複数のプリンタヘッドと、
帯電された表面に画像データに基づいた潜像が、前記プリンタヘッドから照射される前記光ビームにより形成される複数の像保持体と、
前記像保持体に形成された前記潜像をトナーにより現像し、トナー像とする複数の現像手段と、
複数の前記プリンタヘッド毎の発光素子の劣化と相関のある特性値を記憶する特性値記憶手段と、
前記特性値が所定の標準値に達した場合、各プリンタヘッドから発光される光ビームにより形成される基準画像の前記トナーの濃度を測定するトナー濃度測定手段と、を備え、複数の前記像保持体が、共通の二次転写体に接触して、等速度で動作するタンデム型の画像形成装置であって、
各々の色に応じた複数の前記プリンタヘッドにより前記像保持体上に形成された前記基準画像の前記トナーの濃度の少なくとも一つが、前記所定のしきい値以下となり該当する前記プリンタヘッドが劣化したと判断され、前記像保持体の動作速度を変更する場合に、全ての前記像保持体の動作速度を同一の動作速度に変更し、劣化した前記プリンタヘッド以外のプリンタヘッドの発光時間又は光量の内少なくとも一方を前記像保持体の動作速度に応じて変更する光量低下補填手段を備える画像形成装置。
【請求項４】
前記各々の色に対応した複数の前記プリンタヘッドのうち、前記基準画像の前記トナーの濃度が前記しきい値以下となったプリンタヘッドに対応する色を使用しない画像を形成する場合は、前記像保持体の動作速度を変更しないことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記トナー濃度測定手段は、前記プリンタヘッドを構成する前記発光素子のうち、前記光ビームを照射する頻度が最も高い発光素子が照射する前記光ビームによる前記基準画像の前記トナーの濃度を測定するように配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記光量低下補填手段は、前記トナー濃度測定手段により測定された前記トナーの濃度と前記画像データが文字情報又はイメージ情報の何れかであることを示す画像データ情報とに基づいて、前記発光素子の光量低下を補填することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トナー濃度測定手段による前記基準画像の前記トナーの濃度の測定の結果、前記トナーの濃度が前記所定のしきい値以下の場合に、前記プリンタヘッドの交換時期に達したことを報知することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トナー濃度測定手段による前記基準画像の前記トナーの濃度の測定の結果、前記トナーの濃度が前記所定のしきい値以下の場合に、前記光量低下補填手段により変更させる対象を選択する変更選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記トナー濃度測定手段により測定された前記トナーの濃度が所定のしきい値を超える場合に、前記基準画像の前記トナーの濃度に基づいて前記所定の標準値を再設定し、次回のトナー濃度測定時期を決定するトナー濃度測定時期決定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記劣化と相関のある特性値とは、前記プリンタヘッドの累積発光時間であることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記劣化と相関のある特性値とは、画像を形成された記録用紙の累積枚数であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記劣化と相関のある特性値とは、前記プリンタヘッドを駆動させるために基準電圧以上の電圧を印加した累積時間であることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記劣化と相関のある特性値とは、前記プリンタヘッドを駆動させるために基準電流以上の電流を印加した累積時間であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１項記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記劣化と相関のある特性値とは、雰囲気温度が基準温度以上のときに前記プリンタヘッドが動作した累積時間であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れか１項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、光走査を行う光源として発光素子を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、帯電・露光・現像・転写・定着の各工程により画像形成を行う。このうち、露光過程において、発光源として複数個の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いるものがある。この場合、複数個のＬＥＤは、潜像を形成する被照射面を有する感光体ドラムの回転軸方向に列状に配置されてＬＥＤアレイを構成する。ＬＥＤアレイはＬＥＤプリンタヘッド（ＬＰＨ）に収められる。ＬＰＨは、感光体ドラムに光ビームを照射して走査を行う。
【０００３】
ＬＰＨから照射される光ビームの光量は、画像を形成するのに十分な潜像を被照射面に形成できるように、ＬＥＤに供給される電流又は電圧によって決定される。
【０００４】
しかし、ＬＥＤは、発光と共に発熱もする。ＬＥＤの発熱は、ＬＰＨの光量低下の原因の一つとなる。ＬＰＨの温度が上昇し、露光に十分な光量を得ることができなくなった場合は、ＬＰＨの温度が低下するまで画像形成を中断する必要がある。
【０００５】
また、ＬＰＨの光量低下の原因の一つに劣化が挙げられる。
【０００６】
ここで、図１０にＬＥＤの光量とＬＥＤの累積発光時間との関係を示す。ＬＥＤは、図１０の光量Ａ以上の光量で、画像を形成するのに十分な潜像を感光体ドラムに形成できる。また、ＬＥＤの光量は、累積発光時間と共に低下し累積発光時間がＢ以上になると、潜像を被照射面に形成するのに光量が不十分とされる。
【０００７】
図１１（Ａ）は、ＬＥＤが図１０の光量Ａで発光する場合に、１画素を形成するのに必要な総発光量αＡを示す。総発光量αＡは、光量Ａと発光時間ｔとの積で求められる。図１１（Ｂ）は図１０の累積発光時間Ｂ以下において、ＬＥＤが図１０の光量Ａ以上の光量で発光する場合を示す。この場合は、ＬＥＤの発光時間をパルス幅変調により調整することで、発光時間ｔ内での総発光量αＢを図１１（１）の総発光量αＡと同等にする。
【０００８】
しかし、図１０で示されるように、累積発光時間と共に光量が低下し、累積発光時間Ｂ以上になると発光時間ｔ内で十分な総発光量を得ることができない。その結果、記録用紙に形成される画像の濃度にムラが生じる等の画質の低下が生じる場合がある。そのため、図１０の累積発光時間Ｂの前でＬＰＨの寿命を設定し、累積発光時間が寿命に到達したところで画像形成処理を停止している。
【０００９】
このＬＰＨの光量低下の問題を解決するために、ＬＰＨの温度を測定する発明が開示されている（特許文献１）。また、ＬＰＨの光量と発光時間の積が一定になる発明が開示されている（特許文献２）。
【００１０】
特許文献１に記載の発明は、ＬＰＨの温度を検出し、検出した温度に基づいて感光体ドラムの回転速度、およびＬＰＨの書き込み速度などの作像条件を切り替えて、ＬＰＨの過剰な温度上昇を防止し、画像形成を中断することなく、画像形成処理速度の低下を軽減している。また、特許文献２に記載の発明は、１画素当たりの総発光量が目標値よりも低い場合に、１画素当たりの総発光量が目標値と同等の総発光量となるようにＬＰＨの発光時間を制御している。
【特許文献１】特開平２−２５００７１号公報
【特許文献２】特開２００３−２９１４０７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の発明は、ＬＰＨの発熱を原因とする光量低下による画像形成処理の中断を防止することはできるが、ＬＰＨの劣化を原因とする光量低下による画像形成処理の中断を防止することはできない。また、特許文献２に記載の発明は、感光体ドラムが常に一定の速度である場合は、ＬＰＨが照射する光ビームの光量によっては、十分な発光時間が得られず、画像形成を中断しなければならない場合がある。
【００１２】
本発明は上記事実を考慮し、プリンタヘッドを構成する発光素子が、形成される画像の画質に影響を与えるほど劣化しても、画像形成処理を中断することなく継続できる画像形成装置を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、複数の発光素子が列状に配置され光ビームを照射するプリンタヘッドと、帯電された表面に画像データに基づいた潜像が、前記プリンタヘッドから照射される前記光ビームにより形成される像保持体と、前記像保持体に形成された前記潜像をトナーにより現像し、トナー像とする現像手段と、前記発光素子の劣化と相関のある特性値を記憶する特性値記憶手段と、前記特性値が所定の標準値に達した場合、基準画像の前記トナーの濃度を測定するトナー濃度測定手段と、前記トナーの濃度が所定のしきい値以下の場合に、前記像保持体の動作速度を変更することで、前記発光素子の光量低下を補填する光量低下補填手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、プリンタヘッドから照射される光ビームは像保持体に潜像を形成し、潜像は現像手段により現像されトナー像となる。特性値記憶手段に記憶されている発光素子の劣化と相関のある特性値が所定の標準値に達した場合に、トナー濃度測定手段が基準画像のトナー濃度を測定する。トナー濃度が所定のしきい値以下の場合に、光量低下補填手段が、トナー濃度と画像データ情報に基づいて像保持体の動作速度を変更する。
【００１５】
従って、プリンタヘッドを構成する発光素子が劣化しても、画像形成装置による画像形成処理を中断することなく、継続できる。また、像保持体の動作速度を変更することで、画像形成処理の速度が低下する可能性があるが、形成される画像の画質を低下させることがない。
【００１６】
また、本発明において、複数の発光素子が列状に配置され光ビームを照射するプリンタヘッドと、帯電された表面に画像データに基づいた潜像が、前記プリンタヘッドから照射される前記光ビームにより形成される像保持体と、前記像保持体に形成された前記潜像をトナーにより現像し、トナー像とする現像手段と、前記発光素子の劣化と相関のある特性値を記憶する特性値記憶手段と、前記特性値が所定の標準値に達した場合、基準画像の前記トナーの濃度を測定するトナー濃度測定手段と、前記トナーの濃度が所定のしきい値以下の場合に、前記現像手段に印加する現像バイアス、前記像保持体の表面を帯電させる帯電バイアスの内少なくとも一つを変更することで、前記発光素子の光量低下を補填する光量低下補填手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
光量低下補填手段が、現像手段に印加する現像バイアス、像保持体の表面を帯電させる帯電バイアスの内少なくとも一つを変更することで、プリンタヘッドを構成する発光素子が劣化しても、画像形成装置による画像形成処理を中断することなく、継続できる。また、現像手段に印加する現像バイアス、像保持体の表面を帯電させる帯電バイアスの内少なくとも一つを変更することで、形成される画像の階調性や濃度の低下、色かぶりが発生する可能性はあるが、画像形成処理の速度を低下させることはない。
【００１８】
さらに、本発明において、複数の発光素子が列状に配置され光ビームを照射する複数のプリンタヘッドと、帯電された表面に画像データに基づいた潜像が、前記プリンタヘッドから照射される前記光ビームにより形成される複数の像保持体と、前記像保持体に形成された前記潜像をトナーにより現像し、トナー像とする複数の現像手段と、複数の前記プリンタヘッド毎の発光素子の劣化と相関のある特性値を記憶する特性値記憶手段と、前記特性値が所定の標準値に達した場合、各プリンタヘッドから発光される光ビームにより形成される基準画像の前記トナーの濃度を測定する複数のトナー濃度測定手段と、を備え、複数の前記像保持体が、共通の二次転写体に接触して、等速度で動作するタンデム型の画像形成装置であって、各々の色に応じた複数の前記プリンタヘッドにより前記像保持体上に形成された前記基準画像の前記トナーの濃度の少なくとも一つが、前記所定のしきい値以下となり該当する前記プリンタヘッドが劣化したと判断され、前記像保持体の動作速度を変更する場合に、全ての前記像保持体の動作速度を同一の動作速度に変更し、劣化した前記プリンタヘッド以外のプリンタヘッドの発光時間又は光量の内少なくとも一方を前記像保持体の動作速度に応じて変更する光量低下補填手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、タンデム型の画像形成装置において、プリンタヘッドが劣化したと判断され、像保持体の動作速度を変更することで、画像形成処理を継続して行うことができる。また、全ての像保持体の動作速度を同一にするため、形成される画像の崩れを防止でき、劣化したプリンタヘッド以外のプリンタヘッドの発光時間又は光量の内少なくとも一方を像保持体の動作速度に応じて変更するため、形成される画像の色ムラの発生を防止できる。
【００２０】
また、本発明において、前記各々の色に対応した複数の前記プリンタヘッドのうち、前記基準画像の前記トナーの濃度が前記しきい値以下となったプリンタヘッドに対応する色を使用しない画像を形成する場合は、前記像保持体の動作速度を変更しないことを特徴とする。
【００２１】
従って、基準画像のトナー濃度がしきい値以下となったプリンタヘッドを使用しない場合は、画像形成処理速度を低下させる必要がない。
【００２２】
また、本発明において、前記トナー濃度測定手段は、前記プリンタヘッドを構成する前記発光素子のうち、前記光ビームを照射する頻度が最も高い発光素子が照射する前記光ビームによる前記基準画像の前記トナーの濃度を測定するように配置されることを特徴とする。
【００２３】
従って、トナー濃度測定手段は、最も劣化が大きくなる可能性の高い発光素子による潜像を含んで形成される基準画像のトナー濃度を測定できる。
【００２４】
また、本発明において、前記光量低下補填手段は、前記トナー濃度測定手段により測定された前記トナーの濃度と前記画像データが文字情報又はイメージ情報の何れかであることを示す画像データ情報とに基づいて、前記発光素子の光量低下を補填することを特徴とする。
【００２５】
例えば、写真画像データのようなイメージ情報は、形成される画像に階調性が必要である。一方、文字情報だけで形成される画像は、階調性が写真画像に比べ必要ではない。そのため、例えば、画像データ情報が文字情報である場合、光量低下補填手段は、トナー濃度と画像データ情報とに基づいて、像保持体の回転速度の低下量を小さくし、画像形成処理速度が必要以上に低下することを防ぐことができる。
【００２６】
さらに、本発明において、前記トナー濃度測定手段による前記基準画像の前記トナーの濃度の測定の結果、前記トナーの濃度が前記所定のしきい値以下の場合に、前記プリンタヘッドの交換時期に達したことを報知することを特徴とする。
【００２７】
従って、ユーザーは、プリンタヘッドの交換の必要性を知ることができる。
【００２８】
また、本発明において、前記トナー濃度測定手段による前記基準画像の前記トナーの濃度の測定の結果、前記トナーの濃度が前記所定のしきい値以下の場合に、前記光量低下補填手段により変更させる対象を選択する変更選択手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２９】
変更選択手段を備えることで、ユーザーが、画像形成処理の目的に応じて光量低下補填手段が変更する対象を任意に選択できる。
【００３０】
さらに、前記トナー濃度測定手段により測定された前記トナーの濃度が所定のしきい値を超える場合に、前記基準画像の前記トナーの濃度に基づいて前記所定の標準値を再設定し、次回のトナー濃度測定時期を決定するトナー濃度測定時期決定手段をさらに備えることを特徴とする。
【００３１】
従って、トナー濃度測定時期決定手段は、基準画像の前記トナーの濃度に基づいて所定の標準値を再設定することで、トナー濃度が高くプリンタヘッドの劣化による光量低下が進んでいない場合には、次回のトナー濃度測定までの間隔を長くし、トナー濃度が低くプリンタヘッドの光量低下が進んでいる場合には、次回のトナー濃度測定までの短くでき、プリンタヘッドの劣化の状態に応じて適切な時間間隔でトナー濃度測定を行うことができる。
【００３２】
さらに、前記劣化と相関のある特性値とは、前記プリンタヘッドの累積発光時間であることを特徴とする。
【００３３】
従って、プリンタヘッドの累積発光時間が対応する所定の標準値に達したら、トナー濃度測定手段は、基準画像のトナーの濃度を測定することができる。
【００３４】
また、前記劣化と相関のある特性値とは、画像を形成された記録用紙の累積枚数であることを特徴とする。
【００３５】
従って、画像を形成された記録用紙の累積枚数が対応する所定の標準値に達したら、トナー濃度測定手段は、基準画像のトナーの濃度を測定することができる。
【００３６】
さらに、前記劣化と相関のある特性値とは、前記プリンタヘッドを駆動させるために基準電圧以上の電圧を印加した累積時間であることを特徴とする。
【００３７】
従って、プリンタヘッドを駆動させるために基準電圧以上の電圧を印加した累積時間が対応する所定の標準値に達したら、トナー濃度測定手段は、基準画像のトナーの濃度を測定することができる。
【００３８】
また、前記劣化と相関のある特性値とは、前記プリンタヘッドを駆動させるために基準電流以上の電流を印加した累積時間であることを特徴とする。
【００３９】
従って、プリンタヘッドを駆動させるために基準電流以上の電流を印加した累積時間が対応する所定の標準値に達したら、トナー濃度測定手段は、基準画像のトナーの濃度を測定することができる。
【００４０】
さらに、前記劣化と相関のある特性値とは、雰囲気温度が基準温度以上のときに前記プリンタヘッドが動作した累積時間であることを特徴とする。
【００４１】
従って、雰囲気温度が基準温度以上のときにプリンタヘッドが動作した累積時間が対応する所定の標準値に達したら、トナー濃度測定手段は、基準画像のトナーの濃度を測定することができる。
【発明の効果】
【００４２】
以上説明した如く本発明では、プリンタヘッドを構成する発光素子が、形成される画像の画質に影響を与えるほど劣化しても、画像形成処理を中断することなく継続できるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
（第１の実施の形態）
図１に画像形成装置１０を示す。
【００４４】
画像形成装置１０は、光走査装置としてＬＥＤプリンタヘッド（ＬＰＨ）１２を備える。ＬＰＨ１２は、図１の画像形成装置１０の内部上方に備えられ、制御部１１からの制御信号に基づいて、感光体ドラム１４の表面に光ビームを照射する（主走査）。ＬＰＨ１２の詳細は後述する。
【００４５】
感光体ドラム１４は、図１の時計回り方向であるＡ方向に回転する（副走査）。感光体ドラム１４の表面において光が照射される位置よりも感光体ドラム１４の回転方向上流側には、感光体ドラム１４に近接して帯電ロール１６が備えられる。感光体ドラム１４は、帯電ロール１６により所定の帯電バイアスで表面が帯電される。帯電した感光体ドラム１４の被照射面に光が照射されることで、照射された部分と照射されていない部分とに電位差が生じ、その電位差が潜像となる。
【００４６】
感光体ドラム１４の被照射面において光が照射される位置よりも回転方向下流側には、現像装置１８が備えられる。現像装置１８は、トナーを攪拌して所定の現像バイアスで帯電させる。帯電したトナーは、感光体ドラム１４表面の潜像に電気的に吸着し、トナー像を形成する。
【００４７】
記録用紙蓄積部２０は、図１の画像形成装置１０の内部下方に備えられ、記録用紙２２を蓄積する。
【００４８】
記録用紙搬送部２４は、記録用紙蓄積部２０から記録用紙２２を１枚ずつ持ち出し、図１の右方向から左方向である矢印Ｂ方向へ記録用紙２２を搬送する。
【００４９】
図１に示す感光体ドラム１４の最下部には、記録用紙搬送部２４を挟んで転写ロール２６が備えられる。転写ロール２６は、感光体ドラム１４との間で記録用紙２２を挟持し、記録用紙２２に所定の電位を印加することで、潜像に吸着したトナーを感光体ドラム１４から記録用紙２２へ転写する。
【００５０】
転写ロール２６から図１の感光体ドラム１４の回転方向下流側には、クリーナー２８が備えられる。クリーナー２８は、感光体ドラム１４の表面に残留したトナーを除去する。
【００５１】
トナーが転写された記録用紙２２は、記録用紙搬送部２４によりさらに図１のＢ方向へ搬送され、定着器３０に送られる。定着器３０は、上下２本のロールを有し、中空となっている上部のロール内にあるハロゲンランプの熱と、２本のロールによる圧力とでトナーを記録用紙２２に定着させる。
【００５２】
トナーが定着された記録用紙２２は、さらに図１のＢ方向へ搬送され、図１の画像形成装置１０の左外側面に備えられる排出トレー３２へ排出される。
【００５３】
また、現像装置１８と転写ロール２６との間には、光学センサであるトナー濃度測定センサ３４が備えられる。トナー濃度測定センサ３４は、感光体ドラム１４上に作成されるトナー像のトナー濃度を測定する。
【００５４】
図２（Ａ）乃至図２（Ｂ）にＬＰＨ１２の構成を示す。
【００５５】
図２（Ａ）に示されるようにＬＰＨ１２は、光ビームを照射するＬＥＤアレイ５０を備える。ＬＥＤアレイ５０から照射される光ビームは、レンズアレイ５２によって感光体ドラム１４上に結像される。このようにして、ＬＰＨ１２は、感光体ドラム１４の回転軸の軸線に対して垂直方向に光ビームを照射することで主走査を行う。
【００５６】
図２（Ｂ）にＬＥＤアレイ５０の構成を示す。
【００５７】
ＬＥＤアレイ５０は、複数のＬＥＤ５４を並べた複数のＬＥＤチップ５６を備える。ＬＥＤチップ５６は、主走査方向である感光体ドラム１４の回転軸方向に沿って直線状、又は図２（Ｂ）に示されるように副走査方向に交互に千鳥状に配列される。
【００５８】
図３に、トナー濃度測定センサ３４の配置位置とパッチ形成位置の詳細を示す。
【００５９】
感光体ドラム１４には、ＬＰＨ１２の劣化の度合いを測定するためのパッチ７０が形成される。ＬＰＨ１２の劣化は、ＬＥＤ５４が累積発光時間と共に劣化し光量の低下を生じることを原因とする。
【００６０】
パッチ７０は、例えば、ＬＰＨ１２の発光基準点から照射された光ビームにより形成された潜像を現像したトナー像を含んで、感光体ドラム１４上に形成される。発光基準点とは、ＬＰＨ１２の備える複数のＬＥＤ５４のうち、最も使用頻度の高いＬＥＤ５４である。例えば、ＬＰＨ１２の中心に位置するＬＥＤ５４がそれに該当する。発光基準点から照射された光ビームにより形成された潜像は、図３の感光体ドラム１４表面の線Ｃ上を、感光体ドラム１４の回転と共に移動し現像装置１８で現像されトナー像となる。トナー濃度測定センサ３４は、発光基準点から照射された光ビームで形成された潜像を現像したトナー像のトナー濃度を測定できるように、現像装置１８と転写ロール２６との間の図３の線Ｃ上に配置される。
【００６１】
図４は、画像形成装置１０の制御系の要部の構成を示す。
【００６２】
制御部１１は、マイクロコンピュータ１００、ハードディスクドライブ１０２、画像形成制御部１０４を備え、それぞれコントロールバスやデータバス等のバス１０６を介して接続される。また、制御部１１は、バス１０６を介して、操作／表示部１０８、ネットワークインターフェース１１０と接続される。
【００６３】
マイクロコンピュータ１００は、画像形成装置１０の制御に関するコマンドやデータに基づいて、画像形成制御部１０４や、操作／表示部１０８、ネットワークインターフェース１１０などに画像データに基づいた画像を記録用紙２２に形成するための制御信号を送信する。
【００６４】
ハードディスクドライブ１０２は、画像形成装置１０に入力された画像データを記憶する。
【００６５】
画像形成制御部１０４は、マイクロコンピュータ１００から送信された制御信号に基づいて、ＬＰＨ１２、感光体ドラム１４、帯電ロール１６、現像装置１８、転写ロール２６等を制御し記録用紙２２に画像を形成する。また、画像形成制御部１０４には、トナー濃度測定センサ３４が接続され、トナー濃度測定センサ３４で測定されたトナー像のトナー濃度等に基づいて各部を制御する。
【００６６】
操作／表示部１０８は、ユーザーからの操作によって画像形成装置１０に対する要求を受け付けたり、画像形成装置１０の状態をユーザーに報知したりする。ネットワークインターフェース１１０は、画像形成装置１０の外部にある図示しないパソコンなどから画像データの入力を受け付ける。
【００６７】
図５は、感光体ドラム１４に形成されたパッチ７０のトナー濃度測定に係る制御の構成を示す。
【００６８】
画像形成制御部１０４は、トナー濃度測定制御部１５０を備える。
【００６９】
トナー濃度測定制御部１５０は、特性値判定部１５２から出力されるトナー濃度測定開始信号に基づいて、パッチ７０の形成を行うように画像形成装置１０を制御し、トナー濃度測定センサ３４に形成されたパッチ７０のトナー濃度の測定を実行させる。
【００７０】
特性値判定部１５２は、特性値記憶部１５６と標準値記憶部１５８と接続される。特性値記憶部１５６は、ＬＰＨ１２を構成するＬＥＤ５４の劣化と相関のある特性値を記憶し、標準値記憶部１５８は、特性値に対応する標準値を記憶する。
【００７１】
ここで、ＬＥＤ５４の劣化と相関のある特性値とは、ＬＰＨ１２の累積発光時間、画像を形成した記録用紙２２の累積枚数、ＬＰＨ１２を駆動させるための基準電圧以上の電圧を印加した累積時間、ＬＰＨ１２を駆動させるための基準電流以上の電流を流した累積時間、画像形成装置１０の雰囲気温度が基準温度以上のときにＬＰＨ１２が動作した累積時間などである。
【００７２】
特性値判定部１５２は、この特性値の内少なくとも一つが各々の特性値に対応する標準値に達した場合に、トナー濃度測定制御部１５０へトナー濃度測定開始信号を送信する。
【００７３】
トナー濃度測定センサ３４は、パッチ７０のトナー濃度を測定すると、トナー濃度に基づいたトナー濃度信号をトナー濃度判定部１６０に出力する。
【００７４】
トナー濃度判定部１６０は、トナー濃度しきい値記憶部１６２に記憶されるトナー濃度のしきい値とトナー濃度測定センサ３４から出力されるトナー濃度信号とを比較し、パッチ７０のトナー濃度がしきい値以下であるか否かを判定する。トナー濃度のしきい値とは、記録用紙２２に画像を形成する上で、画質が正常に保たれるのに十分なトナー濃度の最小値である。
【００７５】
トナー濃度がしきい値以下である場合は、トナー濃度判定部１６０が光量低下補填部１６４へ画像形成条件変更信号を送信する。
【００７６】
光量低下補填部１６４は、画像形成条件変更信号を受信すると、トナー濃度信号から得られたトナー濃度と画像データ情報記憶部１６６に記憶される画像データ情報とに基づいて、ＬＰＨ１２が劣化しても画像形成処理を中断することがないように、画像形成条件である感光体ドラム１４の回転速度、あるいは、現像装置１８の現像バイアス、帯電ロール１６の帯電バイアスを変更する。
【００７７】
画像データ情報記憶部１６６に記憶される画像データ情報とは、例えば写真データなどのイメージ情報や、例えばテキストデータなどの文字情報などである。画像データが写真データであり記録用紙２２に形成される画像の階調性を必要とする場合、光量低下補填部１６４は、１画素当たりの光量を十分に得られるようにするために、感光体ドラム１４の回転速度を遅くする。こうすることで、画像形成処理の速度は遅くなる可能性があるが、ＬＰＨ１２が劣化しても記録用紙２２に形成される画像の画質が低下することを防ぐことができる。
【００７８】
一方、画像データがテキストデータであり記録用紙２２に形成される画像データの階調性を必要としない場合、感光体ドラム１４の回転速度を遅くする代わりに、画像を形成するトナーの濃度が高くなるように現像装置１８に印加する現像バイアスや、帯電ロール１６に印加する帯電バイアスを変更する。こうすることで、画質を良好に保てる現像、帯電の電圧バランスが崩れ、記録用紙２２に形成される画像に色ムラや色かぶりが発生し、画質が低下する可能性があるが、画像形成処理の速度が低下することはない。
【００７９】
感光体ドラム１４の回転速度を変更する場合において、光量低下補填部１６４は、感光体ドラム制御部１６８に速度変更信号を送信する。感光体ドラム制御部１６８は、速度変更信号に基づいて感光体ドラム１４を回転させる感光体ドラム用モータ１７０を制御する。
【００８０】
現像装置１８に印加する現像バイアスを変更する場合において、光量低下補填部１６４は、現像装置制御部１７２にバイアス変更信号を送信する。現像装置制御部１７２は、バイアス変更信号に基づいて現像装置１８に現像バイアスを印加する現像装置用電源１７４を制御する。
【００８１】
帯電ロール１６に印加する電圧を変更する場合において、光量低下補填部１６４は、帯電ロール制御部１７６にバイアス変更信号を送信する。帯電ロール制御部１７６は、バイアス変更信号に基づいて帯電ロール１６に帯電バイアスを印加する帯電ロール用電源１７８を制御する。
【００８２】
さらに、光量低下補填部１６４は、操作／表示部１０８と接続される。画像形成条件を変更する場合に画像データ情報記憶部１１６に記憶される画像データ情報にかかわらず、ユーザーは、操作／表示部１０８を操作することで、光量低下補填部１６４が変更する対象を選択することができる。具体的には、ユーザーが、画像形成処理速度が低下する替わりに画質を維持するために感光体ドラム１４の回転速度を変更するか、画質が低下する替わりに画像形成処理速度を維持するために現像装置１８に印加する現像バイアス、帯電ロール１６に印加する帯電バイアスを変更するかを選択できる。
【００８３】
また、画像形成条件を変更する場合は、ＬＰＨ１２が劣化していることを示している。そのため、光量低下補填部１６４は、操作／表示部１０８にＬＰＨ１２が劣化している旨を表示し、ユーザーにＬＰＨ１２を交換する必要性があることを報知する。
【００８４】
トナー濃度判定部１６０が、パッチ７０のトナー濃度がしきい値を超えていると判定した場合、トナー濃度測定時期決定部１５４は、次回のトナー濃度測定時期を決定するために、トナー濃度信号から得られたトナー濃度に基づいて標準値を再設定する。設定された標準値は、標準値記憶部１５８へ送信される。標準値記憶部１５８は、送信された新たな標準値を既存の標準値と置き換えて記憶する。
【００８５】
ここで、トナー濃度測定時期決定部１５４は、トナー濃度測定センサ３４で測定されたトナー濃度がしきい値よりも十分に高い場合、すなわちＬＰＨ１２の劣化がそれほど進んでない場合は、次回のトナー濃度測定時期までの間隔が長くなるように標準値を設定し、次回のトナー濃度測定時期を決定する。一方、トナー濃度測定センサ３４で測定されたトナー濃度がしきい値よりも十分に高くない場合は、すなわちＬＰＨ１２の劣化が進んでいる場合は、次回のトナー濃度測定時期までの間隔が短くなるように標準値を設定し、次回のトナー濃度測定時期を決定する。
【００８６】
以下に本発明の第１の実施の形態に係る作用を説明する。
【００８７】
図６のフローチャートを参照して、ＬＰＨ１２の劣化判定処理を含む画像形成処理を実行する場合の制御を説明する。
【００８８】
まず、ステップ７００で、特性値判定部１５２が、トナー濃度測定時期に達したか否かを判定する。トナー濃度測定時期に達した場合は、肯定判定とされ、ステップ７０２に移行する。一方、トナー濃度測定時期に達していない場合は、否定判定とされ、ステップ７１８へ移行する。
【００８９】
ステップ７０２では、トナー濃度測定制御部１５０が、感光体ドラム１４にトナー濃度を測定するためのパッチ７０を形成するように各部を制御する。
【００９０】
次に、ステップ７０４で、トナー濃度測定センサ３４が、感光体ドラム１４に形成されたパッチ７０のトナー濃度を測定する。
【００９１】
次にステップ７０６で、トナー濃度判定部１６０が、トナー濃度測定センサ３４で測定されたトナー濃度が所定のしきい値以下か否かを判定する。トナー濃度がしきい値以下の場合は、肯定判定とされ、ステップ７１０へ移行する。一方、トナー濃度がしきい値を超えた場合は、否定判定とされ、ステップ７０８へ移行する。
【００９２】
ステップ７０８では、トナー濃度測定時期決定部１５４が、パッチ７０のトナー濃度に基づいて標準値を再設定し、次回のトナー濃度測定時期を決定する。
【００９３】
ステップ７１０では、操作／表示部１０８が、ＬＰＨ１２が劣化している旨を表示する。
【００９４】
次にステップ７１２で、光量低下補填部１６４が、画像データ情報記憶部１６６に記憶される画像データ情報、又はユーザーによる操作／表示部１０８を介した選択に基づいて、記録用紙２２に形成する画像の画質を維持するか否かを判定する。画質を維持する場合は、光量低下補填部１６４において肯定判定とされ、ステップ７１４へ移行する。一方、画質を維持しない場合は、否定判定とされ、ステップ７１６へ移行する。
【００９５】
ステップ７１４では、感光体ドラム制御部１６８が、１画素当たりの総発光量が画質を維持するにあたり十分となるように、トナー濃度に基づいて感光体ドラム１４の回転速度を変更する。
【００９６】
ここで、図７に感光体ドラム１４の回転速度とＬＰＨ１２の発光時間との関係を示す。
【００９７】
図７の破線で示される領域である総発光量βは、ＬＰＨ１２が劣化していない場合である。このときの感光体ドラム１４の回転速度、発光時間はそれぞれＶ１、Ｔ１である。一方、図７の実線と斜線模様とで示される領域である総発光量γは、ＬＰＨ１２が劣化したと判断された場合である。このときの感光体ドラム１４の回転速度、発光時間はそれぞれＶ２、Ｔ２である。感光体ドラム１４の回転速度Ｖ２は、回転速度変更後の総発光量γが回転速度変更前の総発光量βと等しくなるように変更される。
【００９８】
図６のステップ７１２で、否定判定とされた場合は、ステップ７１６で現像装置１８に印加する現像バイアス又は帯電ロール１６に印加する帯電バイアスをトナー濃度が高くなるように変更する。
【００９９】
次にステップ７１８で、画像データに基づいて記録用紙２２に画像を形成して、画像形成処理を終了する。
【０１００】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＬＥＤ５４の劣化と相関のある特性値が所定の値以下となったときにパッチ７０を作成し、パッチ７０のトナー濃度と所定のしきい値とを比較することで、記録用紙２２に形成する画像の画質を低下させるほど、ＬＰＨ１２が劣化しているか否かを判定する。トナー濃度が所定のしきい値以下である場合、画像形成処理を継続するために、光量低下補填部１６４は、感光体ドラム１４の回転速度を遅くさせる、又は、現像装置１８の現像バイアス、帯電ロール１６の帯電バイアスを変更させる。感光体ドラム１４の回転速度が遅くされることで、画像形成処理の速度が低下する可能性はあるが、画質を維持することはできる。一方、現像装置１８の現像バイアス、帯電ロール１６の帯電バイアスが変更されることで、形成される画像の画質が低下する可能性があるが、画像形成処理の速度を保つことができる。また、トナー濃度がしきい値を超えている場合は、画像形成条件を変更することなく次回のトナー濃度測定時期を決定する。これにより、ＬＰＨ１２が、記録用紙２２に形成する画像の画質を低下させるほど劣化しても、画像形成処理を中断することなく継続することができる。
（第２の実施の形態）
以下に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【０１０１】
第２の実施の形態に係る画像形成装置は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）を用いてカラー画像を形成することができる。第１の実施の形態と同一構成部分については、同一の符号を付して、その構成の説明を省略する。
【０１０２】
図８に、第２の実施の形態に係る画像形成装置９００を示す。
【０１０３】
画像形成装置９００は、ブラック色（Ｋ）、イエロー色（Ｙ）、マゼンタ色（Ｍ）、シアン色（Ｃ）毎に、ＬＰＨ１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃと、感光体ドラム１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃと、帯電ロール１６Ｋ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃと、現像装置１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃと転写ロール２６Ｋ、２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃと、クリーナー２８Ｋ、２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃと、トナー濃度測定センサ３４Ｋ、３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃとを備える。
【０１０４】
ＬＰＨ１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃは、それぞれ感光体ドラム１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃに各色に対応した潜像を形成する。潜像は現像装置１８Ｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃによりトナー像とされる。トナー像は、転写ロール２６Ｋ、２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃで、中間転写ベルト９０２へ転写される。
【０１０５】
中間転写ベルト９０２は、無端ベルトで構成され、図８の左方向から右方向である矢印Ｄ方向に回動する。Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃそれぞれのトナー像は中間転写ベルト９０２に転写されることで、１つの画像として形成される。
【０１０６】
図８の中間転写ベルト９０２の最下部には、２次転写ロール９０４とバックアップロール９０６とが備えられる。２次転写ロール９０４とバックアップロール９０６とは、中間転写ベルト９０２と記録用紙２２とを挟持する。２次転写ロール９０４は、記録用紙２２に電荷を加えることで、トナー像と記録用紙２２との電位差により静電的に記録用紙２２にトナー像を転写させる。
【０１０７】
記録用紙２２は、図８の画像形成装置１０の内部下方に備えられる記録用紙蓄積部２０に蓄積される。記録用紙蓄積部２０に蓄積される記録用紙２２は、記録用紙搬送部２４により、記録用紙蓄積部２０から１枚ずつ持ち出され、図８の左方向から右方向である矢印Ｅ方向へ搬送され、２次転写ロール９０４へ送られる。
【０１０８】
２次転写ロール９０４でトナー像を転写された記録用紙２２は、定着器３０でトナー像を定着され、排出トレー３２へ排出される。
【０１０９】
図９に、第２の実施の形態に係る感光体ドラムに形成されたパッチのトナー濃度測定に係る制御の構成を示す。
【０１１０】
光量低下補填部１６４は、ＬＰＨ制御部９５０Ｋ、９５０Ｙ、９５０Ｍ、９５０Ｃと接続している。ＬＰＨ制御部９５０は、ＬＰＨ駆動電源９５２Ｋ、９５２Ｙ、９５２Ｍ、９５２Ｃを制御してＬＰＨ１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃが照射する光ビームの発光時間、光量を制御する。
【０１１１】
また、特性値記憶部１５６は、ＬＰＨ１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ毎に特性値を記憶する。
【０１１２】
ここで、例えば、ＬＰＨ１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃのうち、例えば、ＬＰＨ１２Ｙに対応する特性値が標準値以上となった場合を説明する。
【０１１３】
ＬＰＨ１２Ｙは、感光体ドラム１４Ｙ上にパッチ７０の潜像を形成し、現像装置１８Ｙでパッチ７０の潜像を現像しトナー象とする。トナー濃度測定センサ３４Ｙでパッチ７０のトナー濃度を測定する。
【０１１４】
トナー濃度が所定のしきい値よりも低いが画像形成処理を継続するために、感光体ドラム１４Ｙの回転速度を変更する場合は、感光体ドラム１４Ｋ、１４Ｍ、１４Ｃの回転速度も感光体ドラム１４Ｙと一致させる。感光体ドラム１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃの回転速度を一致させないと、記録用紙２２に形成する画像が崩れるためである。また、これに伴い、光量低下補填部１６４は、ＬＰＨ１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃが１画素当たりに照射する光ビームの総発光量が過大にならないように、発光時間又は光量の内少なくとも一方を感光体ドラム１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃの回転速度に合わせて変更する。
【０１１５】
なお、トナー濃度がしきい値よりも低くなったＬＰＨ１２が複数ある場合は、感光体ドラム１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃの回転速度は、最もトナー濃度が低いＬＰＨ１２の感光体ドラム１４の回転速度と一致させる。
【０１１６】
ここで、例えば、白黒画像を記録用紙２２に形成する場合など、Ｙ色を用いない場合は、ＬＰＨ１２Ｙは使用せず、ＬＰＨ１２Ｋしか使用しない。この場合は、感光体ドラム１４Ｋの回転速度、ＬＰＨ１２Ｋの光量を通常の値にする。このように、劣化したＬＰＨ１２を使用しない場合は、画像形成条件を変更せずに画像処理をすることで、画像処理の速度、記録用紙２２に形成される画像の画質を維持することができる。
【０１１７】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、例えば、カラー画像形成装置のようにＬＰＨ１２を複数備える場合に、１つのＬＰＨ１２が劣化し、記録用紙２２に形成する画像の画質を低下させるほど光量が低下しても、画像形成処理を中断することなく継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】第１の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図２】ＬＰＨの構成の詳細を示す図である。
【図３】トナー濃度測定センサの配置位置とパッチ形成位置の詳細を示す図である。
【図４】画像形成装置の制御系の要部の構成を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る感光体ドラムに形成されたパッチのトナー濃度測定に係る制御の構成を示す図である。
【図６】ＬＰＨの劣化判定処理を含む画像形成処理を実行する場合の制御に係るフローチャートである。
【図７】感光体ドラムの回転速度とＬＰＨの発光時間との関係を示す図である。
【図８】第２の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。
【図９】第２の実施の形態に係る感光体ドラムに形成されたパッチのトナー濃度測定に係る制御の構成を示す図である。
【図１０】ＬＥＤの光量と累積発光時間との関係を示す図である。
【図１１】１画素当たりのＬＥＤの総発光量と発光時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０    画像形成装置
１２    ＬＰＨ（プリンタヘッド）
１４    像保持体
１８    現像装置（現像手段）
３４    トナー濃度測定センサ（トナー濃度測定手段）
１０８    操作／表示部（変更選択手段）
１５４    トナー濃度測定時期決定部（トナー濃度測定時期決定手段）
１５６    特性値記憶部（特性値記憶手段）
１６４    光量低下補填部（光量低下補填手段）
【図１】
2008096506.tif 000003
【図２】
2008096506.tif 000004
【図３】
2008096506.tif 000005
【図４】
2008096506.tif 000006
【図５】
2008096506.tif 000007
【図６】
2008096506.tif 000008
【図７】
2008096506.tif 000009
【図８】
2008096506.tif 000010
【図９】
2008096506.tif 000011
【図１０】
2008096506.tif 000012
【図１１】
2008096506.tif 000013