JP2007108517A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子写真プロセスの動作を行うユニットの寿命を適切に判定してユニットの交換を行うことで、常に画質欠陥の無いプリント画像を出力することを目的とする。
【解決手段】 現像器１８で発生した振動を加速度センサ５０で検知し、検知された振動の振幅が閾値を超えたか否かで、現像器１８が寿命に達したか否かを判定する。閾値は、許容値以上のバンディングを引起す振動の振幅値となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真プロセスの動作を行うユニットの寿命の判定を行う画像形成装置に関する。

一般的に電子写真プロセスを用いた画像形成装置における各部の寿命の判定は、プリント枚数や部材の累積回転数に基づいて行われている。この方法では、画像形成装置の動作条件（例えばプリント画像の白黒比、ジョブの大きさ等）や設置環境（温度、湿度等）によって画像形成装置にかかる負荷の差が大きくなることから、寿命の判定を誤る場合がある。

また、その他の方法としては、無端ベルト状部材の寿命を、無端ベルト状部材の変形破壊が原因で発生する微小弾性波振動を検知するか否かで判定する方法（例えば、特許文献１参照）、クリーニングロールの寿命を、クリーニングロールに堆積した堆積物量に応じて判定する方法（例えば、特許文献２参照）、感光体ドラムの寿命を、感光体ドラムの表面抵抗値に応じて判定する方法（例えば、特許文献３参照）が挙げられる。

ここで、これらの方法は、特定の部材の寿命の判定に特化したものであるが、特定の部材そのものは寿命に達していなくても、その部材を備えるユニットから画像形成に影響を与えるような振動が発生している場合には、ユニットとしては寿命であると判定されるべきである。しかし、これまでは、ユニットとしての寿命を判定する方法は考案されていない。
特開２００２−２１９５２号公報 特開２０００−１３１９８９号公報 特開平９−３１９２７１号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、電子写真プロセスの動作を行うユニットの寿命を適切に判定してユニットの交換を行うことで、常に画質欠陥の無いプリント画像を出力することを目的とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、電子写真プロセスの画像形成動作を行うユニットが交換可能とされた画像形成装置であって、前記ユニットで発生した振動を検知する振動検知手段と、前記振動検知手段によって検知された振動の振幅の最大値が閾値を超えると前記ユニットが寿命に達したと判定する寿命判定手段と、前記寿命判定手段によって前記ユニットが寿命に達したと判定されると、前記ユニットの交換を報知する報知手段と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の画像形成装置では、感光体や現像器等、電子写真プロセスの画像形成動作を行うユニットが、交換可能とされており、寿命判定手段によってユニットが寿命に達したと判定されると、報知手段によってユニットの交換が報知される。

ところで、ユニットの寿命の判定は、ユニットで発生した振動を振動検知手段によって検知し、検知された振動の振幅の最大値が閾値を超えたか否かを寿命判定手段によって判定する、という方法で行われている。

ここで、ユニット内のギアや軸受等が磨耗すると、磨耗したギアや軸受を振動源とした大きな振動が発生するようになり、縞状の濃淡むら（所謂バンディング）が許容値を超える等の画質欠陥が発生する。

そこで、本発明では、ユニットから大きな振動が発生すると、ユニットが寿命に達したと判定し、ユニットの交換を報知している。これによって、常に画質欠陥の無いプリント画像を出力できる。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記寿命判定手段は、前記振動検知手段によって検知された振動の中から所定周波数の振動を抽出し、該振動の振幅の最大値が閾値を超えると前記ユニットが寿命に達したと判定することを特徴とする。

請求項２に記載の画像形成装置では、寿命判定手段が、振動検知手段によって検知された振動の中から所定周波数の振動を抽出し、該振動の振幅の最大値が閾値を超えるとユニットが寿命に達したと判定する。

ここで、感光体の固有振動数と同じ周波数等、画質欠陥を引き起こし易い周波数を実験等で取得し、この周波数を上記所定周波数とすることで、画質欠陥を引起す振動の発生源に成り得るユニットを、画像欠陥が発生する前に交換することが可能となる。これによって、常に画質欠陥の無いプリント画像を出力できる。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項２に記載の画像形成装置であって、前記寿命判定手段は、前記所定周波数と前記ユニットで発生する振動の周波数とを関連付けて記憶していることを特徴とする。

請求項３に記載の画像形成装置では、寿命判定手段が、振動検知手段によって検知された振動の中から抽出される所定周波数とユニットで発生する振動の周波数とを関連付けて記憶しており、抽出した所定周波数から、振動の発生源であるユニットを特定することが可能となっている。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置であって、イエロー以外の色の画像形成動作を行う前記ユニットに前記振動検知手段を設けたことを特徴とする。

ここで、イエローのバンディングは視認性が低く、許容値が高い。このため、請求項４に記載の画像形成装置では、コストを勘案してイエロー以外の色の画像形成動作を行うユニットにだけ振動検知手段を取付け、該ユニットに関してのみ寿命判定を行うようにしている。

本発明は上記構成にしたので、電子写真プロセスの動作を行うユニットの寿命を適切に判定してユニットの交換を行うことで、常に画質欠陥の無いプリント画像を出力できる。

以下に図面を参照しながら本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態のレーザビームプリンタ１１の概略構成を示している。レーザビームプリンタ１１は、公知の電子写真プロセスを適用して記録紙Ｐに画像を形成する。なお、公知の電子写真プロセスとは、感光体ドラム１２に対する帯電、感光体ドラム１２への露光による静電潜像の形成、トナーによる静電潜像の現像を経て、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像を記録紙Ｐに転写し、そして、トナー像を記録紙Ｐに定着することで、画像を記録する一連のプロセスを言う。

また、レーザビームプリンタ１１は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色トナーを用いて記録紙Ｐにカラー画像の形成が可能とされたものである。

図１に示すように、レーザビームプリンタ１１は、下部に給紙部２０が配置されている。給紙部２０には、記録紙Ｐが収容された給紙カセット２１が備えられている。

給紙部２０の上部には、画像形成部３０が配置されている。画像形成部３０は、前述した公知の電子写真プロセスにより、給紙部２０から送られてきた記録紙Ｐにカラー画像を形成する。

画像形成部３０の斜め下方には、記録紙Ｐが排出される排紙トレイ４０が配置されており、排紙トレイ４０の左側には、搬送部１００が設けられている。搬送部１００は、画像形成部３０で画像が形成された記録紙Ｐを、排紙トレイ４０へ搬送し排紙する。

つぎに、画像形成部３０の構成の概要と記録紙Ｐにカラー画像の形成を行うプロセスの概要とを説明する。

図１に示すように、画像形成部３０には、４つの感光体ドラム１２が図中右側からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に並んで回転可能に配設されている。各感光体ドラム１２はモータ（図示省略）により、矢印Ｋの方向に回転される。

各感光体ドラム１２の上部には帯電器１４が配設されており、帯電器１４に帯電バイアスＶｃを印加し、感光体ドラム１２の表面を所定の電位に帯電する。帯電後、感光体ドラム１２の上方に配置された露光ヘッド１６から出射された光によって露光が行われ、画像情報に応じた潜像が感光体ドラム１２の表面に形成される。各色の現像器１８の現像ローラ１９には、所定の極性に帯電した各色トナーが担持されている。各感光体ドラム１２の表面に形成された潜像は、現像ローラ１９に現像バイアスＶｄを印加することで現像され各色のトナー像となる。

４個の各感光体ドラム１２にそれぞれ形成された各色のトナー像は、各感光体ドラム１２の下方に配置された中間転写ベルト１３上に第１転写ローラ１５で転写され、中間転写ベルト１３上に重畳されてフルカラーのトナー像となる。

一方、給紙カセット２１に収容された記録紙Ｐが、ピックアップローラ２６により送り出され、搬送ローラ２８によって画像形成部３０に送られる。

画像形成部３０に送られた記録紙Ｐは、レジストローラ６８により所定のタイミングで第２転写ローラ３２と中間転写ローラ３４とのニップ部に送られ、フルカラーのトナー像が記録紙Ｐに転写される。なお、中間転写ローラ３４側の記録紙Ｐの面にトナー像は転写される。

フルカラーのトナー像が転写された記録紙Ｐは定着器３６に送られる。定着器３６は熱と圧力とで記録紙Ｐにトナー像を定着する。トナー像が定着した記録紙Ｐは、排出ローラ４２によって排紙トレイ４０へ排出される。

一方、中間転写ベルト１３と記録紙Ｐとにトナー像は全て転写されずに、一部は感光体ドラム１２及び中間転写ベルト１３に残留トナーとして残る。この残留トナーは、感光体ドラム１２上でクリーニング装置４４、又は中間転写ベルト上でクリーニング装置３８によって除去される。

ここで、本実施形態のレーザビームプリンタ１１では、電子写真プロセスの動作を行う感光体ドラム１２、帯電器１４、露光ヘッド１６、現像器１８、中間転写ベルト１３を備える転写ユニット２３、クリーニング装置４４等が、交換可能となっており、その中で、部品の劣化による振動の発生で電子写真プロセス動作に影響を与える現像器１８のユニットとしての寿命が判定され、寿命の場合には交換が報知されるようになっている。以下、現像器１８のユニットとしての寿命を判定するための構成について説明する。

図１に示すように、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の現像器１８には、振動検知手段としての加速度センサ５０が設置されている。各加速度センサ５０は、寿命判定部５１（図２参照）に接続されている。この寿命判定部５１には、ローパスフィルタ５２、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）アナライザ５４、コンパレータ５６、ＣＰＵ５８（共に図２参照）が設けられている。

各加速度センサ５０は、ローパスフィルタ５２を介してＦＦＴアナライザ５４に接続されており、各加速度センサ５０から出力された時間波形は、ローパスフィルタ５２でローパスフィルタ処理を施される。ここでは、電子写真プロセスで再現可能な低周波帯のみが通過する。そして、ローパスフィルタ５４を通過した周波数の時間波形がＦＦＴアナライザ５４に入力される。そして、ＦＦＴアナライザ５４において、ＦＦＴ処理が施されて時間波形から特定の周波数のみが抽出される。

ところで、ギアが磨耗すると互いに噛合うギアの噛合い状態が変動し、互いに噛合うギアの回転変動が生じて振動が発生する。また、軸受が磨耗すると軸受に支持された回転軸の支持状態が不安定になり振動が発生する。そして、発生した振動が露光ヘッド１６のミラー等と共振してレーザ光の副走査方向への走査速度が変動することによって、また、感光体ドラム１２が副走査方向へ振動することによって、感光体ドラム１２上において画素位置の変動が引起される。また、現像ロール１９及び感光体ドラム１２が振動して現像ロール１９と感光体ドラム１２とのギャップが変動することによって、感光体ドラム１２上においてドット径が変動する。これによって、バンディングが発生し、画質欠陥となる。

ここで、現像器１８で発生する振動の周波数が予め実験等により既知となっており、ＣＰＵ５８に記憶されている。また、ＣＰＵ５８に記憶された周波数の中で、バンディングが発生し易い周波数（例えば、露光ヘッド１６や感光体ドラム１２の固有振動数やギアの噛合い周波数と同じ周波数等）が予め実験等により既知となっており、この周波数がＦＦＴアナライザ５４において抽出されるようになっている。

そして、ＦＦＴアナライザ５４にはコンパレータ５６、ＣＰＵ５８が接続されている。コンパレータ５６では、ＦＦＴアナライザ５４によって抽出された周波数の振動の振幅の最大値の閾値が記憶されており、これらの比較結果が出力される。

ここで、許容値を超えるバンディングが発生する際の振動の振幅値が、周波数毎に実験等により既知となっており、この振幅値が閾値としてコンパレータ５６に記憶されている。

そして、コンパレータ５６にはＣＰＵ５８が接続されている。このＣＰＵ５８は、コンパレータ５６から出力された比較結果に応じて現像器１８のユニットとしての寿命を判定し、判定結果を出力する。ここで、ＣＰＵ５８は、ＦＦＴアナライザ５４によって抽出された周波数の振動の振幅の最大値が閾値を超えた場合、現像器１８がユニットとしての寿命に達したと判定する。

そして、ＣＰＵ５８には、表示パネル６０（図２参照）を制御する表示パネル制御部６２（図２参照）と、警告ブザー６４（図２参照）のオン／オフを制御する警告ブザー制御部６６（図２参照）が接続されている。ＣＰＵ５８において現像器１８がユニットとしての寿命に達したと判定されると、表示パネル制御部６２は、現像器１８の交換時期を知らせるための警告表示を表示パネル６０に表示させ、また、警告ブザー制御部６６は、警告ブザー６４をオンにする。

その後、現像器１８が新品に交換されると、新品の現像器１８から許容値を超えるバンディングを引起すような大きな振動が発生しなくなるので、表示パネル６０に警告表示が表示されなくなり、警告ブザー６４が作動されなくなる。

以上、本実施形態では、電子写真プロセスの動作を行うユニットであるＭ、Ｃ、Ｋ色の現像器１８から、バンディングが許容値を超えるような振動が発生しているか否かを判定基準として、現像器１８の寿命を判定している。これによって、常に、許容値を超えたバンディングのないプリント画像を出力できる。

ここで、Ｙ色のバンディングは視認性が低く、許容値が高い。このため、本実施形態では、コストを勘案してＹ色の現像器１８には加速度センサ５０を取り付けず、Ｙ色の現像器１８の寿命判定を行わないようにしている。

なお、本実施形態では、加速度センサ５０を現像器１８にのみ設けたが、バンディングやその他の画像欠陥を引起す振動の発生源となるユニットが他に存在する場合には、当該ユニットにも加速度センサ５０を取付け、当該ユニットの寿命判定を、現像器１８と同様の方法で行うのが望ましい。

また、本実施形態では、数々の周波数の振動が含まれる時間波形から、バンディングが発生し易い周波数の振動を抽出し、抽出した周波数毎に振幅が閾値を超えたか否かを判定したが、周波数毎ではなく、上記時間波形の振幅が閾値を超えたか否かを判定しても良い。

また、本実施形態では、時間波形からの特定の周波数の抽出をＦＦＴ計算を用いて行ったが、バンドパスフィルタやノッチフィルタを用いて行っても良い。また、ローパスフィルタ、ＦＦＴアナライザ、コンパレータの機能を全て含むＣＰＵで行う構成も適用可能である。

さらに、本実施形態では、振動検知手段として加速度センサを用いたが、ユニットで発生した振動を検知できるものであれば、他の手段を用いても良い。

本実施形態のレーザビームプリンタの概略構成を示す図である。 本実施形態のレーザビームプリンタの電気系の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１ レーザビームプリンタ（画像形成装置）
１８ 現像器（ユニット）
５０ 加速度センサ（振動検知手段）
５１ 寿命判定部（寿命判定手段）
６０ 表示パネル（報知手段）
６４ 警告ブザー（報知手段）

Claims (4)

1. 電子写真プロセスの画像形成動作を行うユニットが交換可能とされた画像形成装置であって、
   前記ユニットで発生した振動を検知する振動検知手段と、
   前記振動検知手段によって検知された振動の振幅の最大値が閾値を超えると前記ユニットが寿命に達したと判定する寿命判定手段と、
   前記寿命判定手段によって前記ユニットが寿命に達したと判定されると、前記ユニットの交換を報知する報知手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記寿命判定手段は、前記振動検知手段によって検知された振動の中から所定周波数の振動を抽出し、該振動の振幅の最大値が閾値を超えると前記ユニットが寿命に達したと判定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記寿命判定手段は、前記所定周波数と前記ユニットで発生する振動の周波数とを関連付けて記憶していることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. イエロー以外の色の画像形成動作を行う前記ユニットに前記振動検知手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。

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