JP4832685B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、潜像担持体に形成した潜像を現像して画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置においては、帯電手段によって一様に帯電せしめた感光体等の潜像担持体を露光して静電潜像を形成し、これを現像手段によって現像して可視像を形成する。形成された可視像は、転写手段によって転写紙等の転写媒体に転写せしめられる。かかる構成の画像形成装置では、帯電手段たる帯電ローラ、転写手段たる転写ローラ、現像手段たる現像装置、クリーニングブレード、クリーニングブラシなどを潜像担持体の表面に接触させるように配設するのが一般的である。このため、潜像担持体の表面を摩耗によって徐々に劣化させ易くなる。更に、転写紙表面のコーティング剤である炭酸カルシウムやシリカなどを転写手段による転写位置で付着させたり、現像剤としてのトナーに添加されているシリカ、酸化チタン、ワックスなどを固着させたりして、それらのフィルミングを形成することによっても、潜像担持体の表面を徐々に劣化させる傾向にある。
【０００３】
トナーとキャリアとを含有する二成分現像剤のトナー濃度を、潜像担持体上で現像したＰパターンと呼ばれる基準トナー像の光反射性に基づいて調整する画像形成装置において、潜像担持体の表面に著しい劣化が生ずると、トナー濃度制御の暴走によって画質劣化を引き起こすおそれがある。この暴走は次のようにして生ずる。即ち、この種の画像形成装置では、主電源投入直後や所定期間経過毎などに、反射型フォトセンサ（以下、Ｐセンサという）のキャリブレーションを行う。これは、潜像担持体の地肌部（トナー非付着部）上での反射光を検知するＰセンサからの出力電圧（以下、Ｖｓｇという）が所定値になるように、Ｐセンサの発光素子の発光量を調整することによって行われる。このようなキャリブレーションにより、Ｐセンサは潜像担持体の地肌部を検知する限りほぼ一定値の電圧を出力するようになるが、潜像担持体上に形成されたＰパターンがその検知位置まで移動すると出力電圧値が変化する（以下、このときの出力電圧をＶｓｐという）。潜像担持体の地肌部よりも光反射性に劣るＰパターンがＰセンサによる検知位置まで移動すると、Ｐセンサによる受光量が大きく減少するからである。Ｐパターンに対するトナー付着量が一定であればＶｓｐ／Ｖｓｇも一定となるが、そのトナー付着量は二成分現像剤のトナー濃度によって異なってくる。よって、Ｖｓｐ／Ｖｓｇの目標値からのずれ量に応じて現像手段にトナーが補給されることで、現像手段内における二成分現像剤のトナー濃度がほぼ一定に保たれるようになっている。ところが、潜像担持体の表面が磨耗（傷）やフィルミングによる劣化に伴ってその光反射性を大きく低下させると、Ｐパターンに対するトナー付着量が適正であるにもかかわらず、Ｖｓｐ／Ｖｓｇが目標値から大きくずれてしまう。そして、このずれにより、二成分現像剤に過剰のトナーが補給されてしまうのである。
【０００４】
また、トナーのみからなる現像剤を使用しているなどの理由により、Ｐセンサ出力に基づくトナー濃度制御を行わない画像形成装置においても、潜像担持体の表面の劣化は、帯電性、露光性、転写性などに影響を及ぼして画質劣化を引き起こすことになる。よって、Ｐセンサ出力に基づくトナー濃度制御の実施にかかわらず、潜像担持体の劣化度合いを判断させ、判断結果に基づいてユーザーに警告を発信させるような技術が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明者は、次に説明する構成によって潜像担持体の表面の劣化度合いを判断することができる画像形成装置を開発中である。即ち、潜像担持体の劣化が進行していないときに行った上記キャリブレーションにおける発光素子の発光量調整値を基準値として記憶させておき、この基準値と、後のキャリブレーションにおける発光量調整値との差に基づいて劣化度合いを判定させる構成である。潜像担持体の劣化に伴ってその光反射性が低下すれば、低下した分だけ発光素子の発光量が多くなるようにＰセンサがキャリブレーションされるため、上記基準値と発光量調整値との差に基づいて潜像担持体の劣化度合いを判断することができるわけである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、Ｐセンサの感度にはバラツキがあり、初期状態の潜像担持体の反射性にも若干のバラツキがあるため、たとえ潜像担持体が劣化していなくても、キャリブレーション時における上記基準結果はＰセンサと潜像担持体との組み合わせによって誤差が生ずる。このような誤差があるにもかかわらず、Ｐセンサと潜像担持体との少なくとも一方を交換した後も同じ基準結果を使用させるようにすると、潜像担持体の劣化度合いを正確に判断させることが困難になってしまう。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、反射光検知手段や潜像担持体を交換しても、潜像担持体の劣化度合いを正確に判断させることができる画像形成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、発光部から発した光を該潜像担持体の表面で反射させ、その反射光を受光部で検知する反射光検知手段と、該受光部によって所定量の反射光が検知されるように上記発光部の発光量を調整する発光量調整手段と、該発光量調整手段による調整結果の中で所定条件を具備するものを基準結果として記憶手段に記憶させ、該基準結果と新たな該調整結果との比較に基づいて上記潜像担持体の劣化度合いを判定するための演算処理を行う演算手段とを備える画像形成装置において、上記潜像担持体が交換された場合に、上記潜像担持体の交換後に得られた上記調整結果に基づいて上記基準結果を新たに設定するための演算処理と、上記反射光検知手段と上記潜像担持体とのうち、上記反射光検知手段だけが交換された場合に、それまでの上記基準結果と上記反射光検知手段の交換直前に得られた上記調整結果との差分と、上記反射光検知手段の交換後に得られた上記調整結果とに基づいて、上記基準結果を新たに設定するための演算処理とを実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前回の上記調整結果と今回の上記調整結果との差分が所定の閾値以上になったことに基づいて、上記反射光検知手段及び上記潜像担持体のうち少なくとも一方の交換が行われたと判断する演算処理を実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、操作者による操作に基づいて所定の信号を発する発信手段を設け、上記反射光検知手段と上記潜像担持体とのうち、何れが交換されたのかを該発信手段からの該信号に基づいて判別する演算処理を実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記潜像担持体の交換を検知する交換検知手段を設け、上記反射光検知手段と上記潜像担持体とのうち、何れが交換されたのかを該交換検知手段による検知結果に基づいて判別する演算処理を実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記発光部及び受光部をクリーニングするクリーニング手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真プリンタ（以下、プリンタという）に適用した実施形態について説明する。
まず、このプリンタの基本的な構成について説明する。図１は本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタには、静電潜像が形成される潜像担持体としての感光体ドラム１が回転可能に取り付けられており、図示しない駆動系によって図中時計回りに駆動される。この感光体ドラム１の周囲には帯電装置２、現像手段たる現像装置３、転写装置４、ドラムクリーニング装置５、除電ランプ６、トナー補給装置７、反射光検知手段たるＰセンサ８などが配設されている。なお、感光体ドラムに静電潜像を形成する潜像形成手段は、帯電装置２、除電ランプ６、後述のレーザ書込装置などによって構成されている。
【００１０】
現像装置３は、トナーと磁性キャリアとを含有するいわゆる二成分現像剤を用い、現像ローラ対３ａ、Ｔセンサ３ｄ、図示しないアジテータや攪拌パドルなどを備えている。現像ローラ対３ａはそれぞれ、現像装置３の筐体に設けられた開口部からその周面の一部を露出させるように配設され、露出部分を感光体ドラム１に対向させる。また、その内部には、磁性キャリアをローラ周面に着磁させることで二成分現像剤を担持させるように、図示しない磁石が設けられている。現像ローラ３ａ周面に担持された二成分現像剤が感光体ドラム１周面との対向部に搬送されると、その内部のトナーが感光体ドラム１に形成された静電潜像に付着してそれを現像する。この現像によって感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。アジテータは、上記トナー補給装置７のトナーホッパ７ａからトナー補給ローラ７ｂによって補給されたトナーを現像装置３内の二成分現像剤と混合撹拌しながら、攪拌パドル側に搬送する。攪拌パドルは、パイプとその周面に設けられた複数のパドル状部材とを備え、パドル状部材によって二成分現像剤を攪拌しながら現像ローラ対３ａに供給する。この攪拌の際、二成分現像剤中のトナーは、磁性キャリア等との摩擦によって帯電が助長される。Ｔセンサ３ｄは、現像装置３の筐体の底壁部に設けられ、アジテータ近傍における二成分現像剤のトナー濃度（以下、単にトナー濃度と称する）を検知すべく、二成分現像剤の透磁率を検知する。
【００１１】
転写装置４は、駆動ローラ４ａ及び従動ローラ４ｂに支持され、転写材としての転写紙を担持して搬送する転写搬送ベルト４ｃを備えている。また、ドラムクリーニング装置５は、感光体ドラム１表面に当接して設けられたクリーニングローラ５ａと、クリーニングローラ表面に付着した汚れを掻き落とすためのクリーニングブレード５ｂと、掻き落とした汚れを収容する収容容器とを備えている。なお、転写装置４の図中左側（転写紙搬送方向下流側）には、転写紙上に転写されたトナー像を加熱及び加圧によって定着するための定着装置９が設けられている。この定着装置９は、加圧ローラ９ａと、加熱ローラ９ｂとを有しており、両者の当接によって形成されるニップ部に転写紙を通過させることによってトナー像を定着せしめる。
【００１２】
感光体ドラム１は、図中矢印方向に回転せしめられながら帯電装置２によって一様帯電せしめられた後、画像情報に基づいて駆動される図示しないレーザ書込装置からのレーザ光１０が照射される。照射部分は静電潜像となり、感光体ドラム１と現像ローラ３ａ対とが接触する現像領域において、現像ローラ３ａ上の二成分現像剤中のトナーが静電的に付着して現像される。現像によって形成されたトナー像は、感光体ドラム１と上記転写搬送ベルト４ｃとが当接する転写部において、そこに作用している転写電界の影響を受けながら、転写搬送ベルト４ｃによって搬送されてきた転写紙上に転写される。そして、定着装置９内で転写紙に定着せしめられた後、装置本体から排出される。一方、転写後の感光体ドラム１は、その表面がドラムクリーニング装置５によって未転写トナーがクリーニングされた後、除電ランプ６によって残留電荷が除電されて次の作像に備える。
【００１３】
Ｐセンサ８は、発光ダイオード等からなる発光部と、フォトトランジスタなどのフォトセンサ等からなる受光部とを有しており、発光部から発した光を上記現像領域を通過した感光体ドラム１表面に照射するように配設されている。感光体ドラム１上の所定位置に照射された光はそこで反射光となって受光部によって受光される。受光部はその受光量に応じた直流電圧を出力するようになっている。本実施形態では、Ｐセンサ８として、受光量の増加に伴って出力電圧値を高くする受光部を備えるものが用いられている。
【００１４】
図２は、本実施形態に係るプリンタの電気回路の要部を示すブロック図である。図において、制御部２５は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、記憶手段たるＲＡＭ２３、Ｉ/Ｏインターフェース２４などを有している。Ｉ/Ｏインターフェース２４には、電位センサ１１、Ｐセンサ８、温度センサ１２、帯電器２ａ、トナー供給ローラ７ｂ、現像バイアス電源３ｂ、Ｐセンサ電源２５、操作パネル２６などが接続されている。制御部２５は、各種センサによる検知信号に基づいて、帯電器２ａ、トナー補給装置７のトナー供給ローラ７ｄ、現像バイアス電源３ｂ、Ｐセンサ電源２５などを正しく制御する。また、図示しない主電源の投入直後や、電源投入時における所定時間経過毎に、次のような制御を実施して、Ｐセンサのキャリブレーション処理を行うように構成されている。即ち、まず、感光体ドラム１の地肌部からの反射光を検知するＰセンサ８からの出力電圧値が４．０［Ｖ］（以下、Ｖｓｇという）になるように、Ｐセンサ８の発光部の発光量を調整するのである。具体的には、Ｐセンサ電源２５に出力するＰＷＭ値を０〜２５６の範囲で変化させることで、Ｐセンサ８の発光部の発光量を調整する。なお、Ｐセンサ電源２５は、制御部２５から送られてくるＰＷＭ値に基づいてＰセンサ８の発光部の発光量を調整することができるので、発光量調整手段としての機能を備えている。
【００１５】
次に、制御部２５によって行われるトナー補給制御について説明する。制御部２５は、Ｔセンサ３ｄからの出力電圧値の目標値（以下、Ｔ目標値という）をＲＡＭ２３に記憶している。そして、所定のタイミングでＴセンサ３ｄからの出力電圧値を取得し、取得結果をＴ目標値に近づけるようにトナー供給ローラ７ｄの駆動を制御することで、トナーを消費した二成分現像剤に適量のトナーを補給させてトナー濃度を回復させる。しかしながら、現像装置３の現像性能は環境要因（温度や湿度）などによって変化してしまうため、単純にトナー濃度を一定に保っているだけでは、現像装置３による現像濃度の安定化を図ることができない。そこで、制御部２５は、所定のタイミングで感光体ドラム１上にＰパターンと呼ばれる基準トナー像を形成させ、この基準トナー像で反射した反射光を検知するＰセンサからの出力電圧値（以下、Ｖｓｐという）と、Ｖｓｇとの比（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）に基づいて、上記Ｔ目標値を補正するように構成されている。Ｖｓｐ／ＶｓｇはＰパターンに対するトナー付着量に基づいて変化するため、これを所定のＰ目標値に近づけるように上記Ｔ目標値を補正して一定にすべきトナー濃度を補正することで、現像性能の安定化を図ることができるのである。
【００１６】
次に、演算手段たる制御部２５によって行われるドラム劣化度合い判定所定処理（以下、劣化判定処理という）について説明する。この劣化判定処理は、劣化に伴う感光体ドラム１表面の光反射性の低下がＰセンサ発光部の調整結果たるキャリブレーション時のＰＷＭ値に影響を及ぼすことを利用して、感光体ドラム１の劣化度合いを判定する処理である。具体的には、初期状態の感光体ドラム１は、摩耗やフィルミングを生じておらず光反射性が最も良くなっているため、このときのＰＷＭ値は基本的には最も低くなる。よって、キャリブレーション時のＰＷＭ値のうち、最小値は初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示していると考えてよい。そこで、制御部２５は、ＰＷＭ値の最小値を基準結果たるＰＷＭ０として上記ＲＡＭ２３に記憶する。一方、感光体ドラム１が劣化に伴ってその光反射性を徐々に低下させていくと、キャリブレーション時におけるＰＷＭ値（ＰＷＭ１）がＰＷＭ０よりも徐々に大きくなっていく。光反射性の低下に伴って発光部の発光量をより多くしてＶｓｇを４．０［Ｖ］にする必用が生ずるからである。そこで、キャリブレーションを実施する毎にそのときのＰＷＭ１とＰＷＭ０とを比較し、両者の差が５０以上になった場合に、交換が必要になるレベルまで感光体ドラム１の劣化が進行したと判断する。
【００１７】
なお、本実施形態においては、上述のようなＰＷＭ値の最小値を基準結果たるＰＷＭ０として記憶させるようにしているが、初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示し得る値であれば、最小値以外の値をＰＷＭ０として記憶させるようにしてもよい。具体的には、例えば、最小のものから所定番目に大きい値までの平均値、初期運転開始後から所定期間内までに取得したＰＷＭ値のうちの最小値、突発的な要因によるＰＷＭ値の一時的な過度変動を排除すべく最小値から所定番目に大きい値などでもよい。
【００１８】
図３は、上記劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。図において、主電源投入直後などの所定のタイミングが到来すると、感光体ドラム１の回転駆動が開始された後（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）、キャリブレーションによってＶｓｇが概ね４．０［Ｖ］に調整される（Ｓ２）。そして、そのときの正確なＶｓｇの値（Ｖｓｇ１）が上記ＲＡＭ２３に記憶された後（Ｓ３）、ＰＷＭ１が読み込まれる（Ｓ４）。次いで、このＰＷＭ１と、既にＲＡＭ２３に記憶されているＰＷＭ０値とが比較され（Ｓ５）、前者の方が小さいと判断されると（Ｓ５でＹｅｓ）、ＰＷＭ０がＰＷＭ１の値に更新された後に（Ｓ６）制御が終了する。また、前者の方が大きいと判断されると（Ｓ５でＮｏ）、「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」の解について「５０」以上であるか否かが判定される（Ｓ７）。そして、「５０」以上でない場合には（Ｓ７でＮｏ）、感光体ドラム１の劣化度合いが所定のレベルまで進行していないものとみなされて制御が終了する。一方、「５０」以上である場合には（Ｓ７でＹｅｓ）、劣化度合いが所定のレベルまで進行したとみなされて後述の警報発信処理が行われる。
【００１９】
図４は、この警報発信処理の一例を示すフローチャートである。図示の所定では、まず、液晶ディスプレイ等で構成された図示しない表示部に「感光体ドラム劣化異常」というドラム劣化警報が表示された後（Ｓ８）、上述のトナー濃度制御が中止される（Ｓ９）。
【００２０】
ところで、一般に、Ｐセンサ８の感度にはバラツキがある。例えば、初期状態にある同じ感光体ドラム１を用いても、Ｐセンサ８によってはキャリブレーション時のＰＷＭ値に４０〜７０といった差が生じてしまうことがある。また、同じＰセンサ８であっても、その取付姿勢の違いによってＰＷＭ値に差が生ずることもある。更に、初期状態における感光体ドラム１の反射性にも若干のバラツキがある。これらの結果、たとえ感光体ドラム１が劣化していなくても、キャリブレーション時におけるＰＷＭ値はＰセンサ８と感光体ドラム１との組み合わせによって誤差が生ずる。このような誤差があるにもかかわらず、Ｐセンサ８や感光体ドラム１を交換した後にも同じＰＷＭ０を使用させるようにすると、感光体ドラム１の劣化度合いを正確に判断させることが困難になってしまう。そこで、本実施形態においては、次に説明するような特徴的な構成を設けることで、交換後における正確な判断を図らせるようにしている。
【００２１】
以下、この特徴的な構成について説明する。
図５は、制御部２５によって実施されるＰＷＭリセット処理を示すフローチャートである。図において、後述のリセットタイミング判断処理（Ｓ１）に基づいてリセットタイミングの到来が判断されると（Ｓ２でＹ）、それまで上記ＲＡＭ２３に記憶されていたＰＷＭ０を無効にして新たなＰＷＭ０を取得すべく、Ｐセンサ８のキャリブレーションが行われる（Ｓ３）。そして、このキャリブレーション時のＰＷＭ１が、キャリブレーション前のＰＷＭ０にかかわらず、新たなＰＷＭ０として記憶される。キャリブレーション前のＰＷＭ０が強制的に無効にされるのである。
【００２２】
Ｓ１のリセットタイミング判断処理では、Ｐセンサ８の交換と、感光体ドラム１の交換との両方についてその有無が判断され、「有り」の場合にリセットタイミングであると判断されるようになっている。図６は、かかるリセットタイミング判断処理の一例を示すフローチャートである。図においては、Ｐセンサ８のキャリブレーションに先立って、直前のキャリブレーション時におけるＰＷＭ１がＰＷＭ１’として記憶される（Ｓ１）。そして、新たなキャリブレーションが実施された後（Ｓ２）、そのときのＰＷＭ１とＰＷＭ１’との差が±１０以上であるか否かの判断と（Ｓ３）。上記警報発信処理で発信された警報が解除された直後であるか否かの判断と（Ｓ４）がなされる。一般に、ＰＷＭ１は感光体ドラム１の劣化に伴って徐々に変化していくため、この差が±１０以上である場合にはＰセンサ８又は感光体ドラム１の交換直後である可能性が高い。そこで、差が±１０以上であった場合には（Ｓ４でＹ）、リセットタイミングであると判断される（Ｓ５）。所定のタイミングたるリセットタイミングとして、Ｐセンサ８の交換に基づくタイミングと、感光体ドラム１の交換に基づくタイミングとの両方が用いられているのである。
【００２３】
以上の構成においては、Ｐセンサ８の交換に基づくタイミングと、感光体ドラム１の交換に基づくタイミングとの両方が含まれるリセットタイミングの到来に基づいて、基準結果たるＰＷＭ０を無効にして交換後における新たな「センサ−ドラム」組合せに見合ったものを取得し直す。よって、Ｐセンサ８や感光体ドラム１が交換されても、感光体ドラム１の劣化度合いを正確に判断することができる。
【００２４】
ところで、本来であれば、ＰＷＭ０は上述のように初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示していると考えてよい。しかしながら、「センサ−ドラム」組合せのうちでＰセンサ８だけが交換され、この交換に基づいてＰＷＭリセット処理が行われた場合、感光体ドラム１の劣化が若干進行しているにもかかわらず、処理時のＰＷＭ１がＰＷＭ０として新たに記憶されてしまうといった事態が起こり得る。かかる事態が起こると、ＰＷＭリセット処理後のＰＷＭ０が初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示さなくなってしまい、それ以降、感光体ドラム１における実際の劣化度合いと、制御部２５によって判断される劣化度合いとに誤差を生じてしまう。
【００２５】
そこで、Ｐセンサ８の交換に基づくリセットタイミングである場合には、それまでのＰＷＭ０に基づいて、新たなＰＷＭ０を補正してから記憶させるようにすることが望ましい。具体的には、リセットタイミングの到来直前におけるＰＷＭ１とＰＷＭ０との差分（ＰＷＭ１−ＰＷＭ０）は、そのときの感光体ドラム１の劣化度合いを示していると考えてよい。よって、その差分の加算によって新たなＰＷＭ０を補正させるのである。そうすれば、Ｐセンサ８の交換に基づくリセットタイミングにおいて、感光体ドラム１の劣化がある程度まで進行しているにもかかわらず、そのときのＰＷＭ１をＰＷＭ０として記憶させてしまうことによるドラム劣化度合判断精度の悪化を抑えることができる。
【００２６】
図７はＰＷＭ０及びＰＷＭ１の経時的な変化の一例を示す表である。図において、時期１は工場出荷直後を示している。工場出荷直後の感光体ドラム１は初期状態であるので、その劣化は全くない。また、当然ながら、感光体ドラム１やＰセンサ８の交換も行われていない。このような時期１におけるＰＷＭ１が８０であり、これがＰＷＭ０として記憶されたとする。このとき、感光体ドラム１の劣化は全くなく、その劣化度合いの指標となる「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」も「０」と正確な値になる。
【００２７】
時期２は、その後、プリント動作が繰り返し行われて感光体ドラム１の劣化度合いが「軽度」なレベルまで進行したときを示している。このとき、ＰＷＭ１は劣化によるドラム反射性の低下に伴って「１００」まで上昇するが、「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」は「５０」よりも遙かに低い「２０」であるため、ドラム劣化警報は発せられない。しかしながら、この直後に、Ｐセンサ８に何らかの異常が発生したため、Ｐセンサ８が新たなものに交換された。
【００２８】
時期３はＰセンサ８の交換直後を示している。このときのＰＷＭ１は「９０」となり、直前までのＰＷＭ１であるＰＷＭ１’（１００）との差が１０になるため、リセットタイミングの到来であると判断される。このため、それまでのＰＷＭ０が無効にされた後、「９０」という値のＰＷＭ１に基づいて新たなＰＷＭ０が記憶されるのであるが、この「９０」は感光体ドラム１の初期状態における光反射性の指標とはならない。感光体ドラム１は、時期２における「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０＝２０」に相当する分だけ劣化しており、時期３におけるＰＷＭ１の「９０」にはこの「２０」が含まれているからである。そこで、時期３における新たなＰＷＭ０については、「９０」から「２０」が減じられることによって適正な「７０」という値に補正されて記憶される。
【００２９】
時期４は、その後、プリント動作が繰り返し行われて感光体ドラム１の劣化度合いが「重度」なレベルまで進行したときを示している。このとき、ＰＷＭ１は劣化によるドラム反射性の低下に伴って「１２０」まで上昇し、これによって「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」が「５０」になるため、ドラム劣化警報が発せられる。
【００３０】
時期５は、このドラム劣化警報に基づいて感光体ドラム１の交換が行われた直後を示している。このときのＰＷＭ１は「６８」となり、直前までのＰＷＭ１であるＰＷＭ１’（１２０）との差が「５２」になるため、リセットタイミングの到来であると判断される。よって、それまでのＰＷＭ０（７０）が再び無効にされて新たなＰＷＭ０が記憶されるわけであるが、「６８」というＰＷＭ１の値はそのまま初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示しているため、補正されることなくＰＷＭ０として記憶される。
【００３１】
Ｐセンサ８の交換に基づくリセットタイミングと、感光体ドラムの交換に基づくリセットタイミングとを判別させる方法としては、ドラム劣化警報の発信履歴に基づいて判別させる方法が考えられる。具体的には、上述のように、リセットタイミングは上述のようにＰＷＭ１とＰＷＭ１’との差が±１０以上と判断されたときであり、Ｐセンサ８あるいは感光体ドラム１の少なくとも一方が交換されたことによってこのような差が生じている。かかるリセットタイミングは、ドラム劣化警報の直後に到来したのであれば、感光体ドラム１の交換に基づくタイミングである可能性が極めて高くなる一方で、直前にドラム劣化警報が発せられてなければ、Ｐセンサ８の交換に基づくタイミングでる可能性が極めて高くなる。よって、リセットタイミングの直前におけるドラム劣化警報の有無を判断させれば、ドラムを交換した旨の情報などを操作キー等によって入力するといった手間を操作者に負わせることなく、両タイミングを自動で判別させることができる。
【００３２】
また、操作者によって入力されたセンサ交換情報やドラム交換情報などに基づいて両タイミングを判別させてもよい。具体的には、例えば、リセットタイミングの到来に基づいて新たなＰＷＭ０を記憶させる前に、「センサとドラムのどちらを交換しましたか？」などといった質問情報を表示部に表示させ、この表示に基づいて操作パネル２６などからセンサ交換情報やドラム交換情報を操作者に入力させるのである。かかる構成では、制御部２５に対して両タイミングを自動で判別させることはできないが、ドラム劣化警報の有無に基づいて自動で判別させるよりも判別精度を高くすることができる。なお、操作者による操作に基づいてセンサ交換情報信号やドラム交換情報信号などの所定の信号を発する発信手段として、操作パネル２６を利用するのではなく、交換情報を入力するための専用のものを設けてもよい。
【００３３】
また、感光体ドラム１の交換を検知する交換検知手段を設け、これの検知結果に基づいて判別させるようにしてもよい。かかる交換検知手段の一例としては、図８に示すものが考えられる。この交換検知手段は、ギヤ３２、これと噛み合うピニオン３３、プッシュスイッチ３４などによって構成されている。これらのうち、ギヤ３２、ピニオン３３はプロセスカートリッジ３０の側面に設けられている。このプロセスカートリッジ３０は、感光体ドラム、現像装置、ドラムクリーニング装置（いずれも図示せず）を内部に収容している。感光体ドラム、現像装置、ドラムクリーニング装置の何れかが寿命に達した場合は、これらが一体に交換されるようになっているのである。一方、Ｐセンサ（図示せず）や、プッシュスイッチ３４は、プロセスカートリッジ３０内ではなく、プリンタ本体３１内に固定されている。交換に伴って新品のプロセスカートリッジ３０がプリンタ本体３１にセットされると、ピニオン３４がプッシュスイッチ３４を押下する。ギヤ３２はプリンタ本体内３１内の図示しないモータからカートリッジ内に駆動を伝達するためのもので、プリントプロセスの開始に伴ってギヤ３２が回転すると、ピニオン３４がギヤ３２との噛み合いを解かれる位置まで移動してそこに固定されるようになっている。このように固定されたピニオン３４は、プッシュスイッチ３４を押下しなくなる。この後、プロセスカートリッジ３０の着脱操作が行われても、ピニオン３４は固定されたままなので、プッシュスイッチ３４を押下するようなことがない。よって、プッシュスイッチ３４が押下されるのは、新品のプロセスカートリッジがプリンタ本体３１に対して初めて装着されるときだけであり、プッシュスイッチ３４の押下によって感光体ドラム１の交換が検知されるのである。かかる構成では、所定の情報を操作キー等によって入力するといった手間を操作者に負わせることなく両タイミングを自動で判別させ、しかも、ドラム劣化警報の有無に基づく判別よりも判別精度を高くすることができる。
【００３４】
これまで、感光体ドラム１の劣化に伴うＰＷＭ１の上昇について説明してきたが、感光体ドラム１などから飛散したトナーを付着させ易い位置にＰセンサ８を配設している場合には、Ｐセンサ８に対するトナー付着によってもＰＷＭ１を上昇させるおそれがある。Ｐセンサ８の発光部や受光部にトナーが付着すれば、その分だけ受光部による受光量が減ってしまうので、減少分を発光量の増加によってカバーさせるからである。トナー付着によるＰＷＭ１の上昇が生ずると、当然ながら感光体ドラム１の実際の劣化度合いと、「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」とに誤差が生ずることになる。例えば、図７に示した時期２において、「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」は「２０」になっているが、これにはトナー付着によるＰＷＭ１の増加分として「２」が含まれており、実際の劣化度合いは「２０−２＝１８」になるといった具合である。
【００３５】
そこで、本レーザプリンタにおいては、Ｐセンサ８の発光部及び受光部をクリーニングするクリーニング手段を設けており、発光部及び受光部をこれによってクリーニングした直後にＰセンサ８のキャリブレーションを実施させるようにしている。このため、飛散トナーを付着させ易い位置にＰセンサ８を配設していたとしても、トナー付着によってＰＷＭ１を増加させてしまうことに起因する劣化度合い判断精度の悪化を抑えることができる。
【００３６】
クリーニング手段としては、図９（ａ）に示すようなブラシ３５を用いてクリーニングを行うものや、図９（ｂ）に示すようなエアーノズル３６からのエアー噴射によってクリーニングを行うものなどがある。なお、本実施形態において、二成分現像剤によって静電潜像を現像するレーザプリンタについて説明したが、トナーのみからなる現像剤を用いる画像形成装置についても本発明の適用が可能であることは言うまでもない。
【００３７】
以上の構成の本レーザプリンタにおいては、上述したように、Ｐセンサ８や感光体ドラム１が交換されても、感光体ドラム１の劣化度合いを正確に判断することができるが、この他にも、次に掲げるようなことが可能になる。
即ち、所定のタイミングたるリセットタイミングに、Ｐセンサ８の交換に基づくタイミングと、感光体ドラム１の交換に基づくタイミングとの何れか一方だけではなく、両方を含めるようにしているので、Ｐセンサ８と感光体ドラム１のどちらが交換されても、感光体ドラム１の劣化度合いを正確に判断することができる。
また、演算手段たる制御部２５に対し、互いに異なるタイミングで取得された２つの調整結果としてのＰＷＭ１’及びＰＷＭ１の比較（差）に基づいてリセットタイミングを判断させることで、操作者に所定の情報を入力させるといった手間を負わせなくても、リセットタイミングを自動で判断することができる。
また、リセットタイミングに含めた両タイミングのそれぞれを判別する方法として、操作者に対して操作パネル２６等の発信手段を用いてドラム交換情報などの所定の情報を入力させ、この発信手段からの信号に基づいて判別する方法を採用している場合には、ドラム劣化警報の有無に基づいて自動で判別するよりも判別精度を高くすることができる。
また、感光体ドラムの交換を検知する交換検知手段による検知結果に基づいて両タイミングのそれぞれを判別する方法を採用している場合には、所定の情報を操作キー等によって入力するといった手間を操作者に負わせることなく両タイミングを自動で判別し、しかも、ドラム劣化警報の有無に基づく判別よりも判別精度を高くすることができる。
また、リセットタイミングの到来に基づいて新たなＰＷＭ０を記憶する際に、無効にする前のＰＷＭ０に基づいて新たなＰＷＭ０を補正することで、Ｐセンサ８だけが交換されて感光体ドラム１がある程度劣化した状態で継続して使用されても、その劣化度合いを新たなＰＷＭ０に反映させることができる。そして、このことにより、感光体ドラム１がある程度劣化した状態で継続して使用されるにもかかわらず、この状態を劣化のない初期状態であるとみなして劣化度合いの判断精度を悪化させてしまうといった事態を抑えることができる。
また、図９に示したようなクリーニング手段によって、Ｐセンサ８の発光部及び受光部をクリーニングした直後にＰセンサ８のキャリブレーションを実施するので、トナー付着によってＰＷＭ１を増加させてしまうことに起因する劣化度合い判断精度の悪化を抑えることができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の発明によれば、反射光検知手段や潜像担持体が交換されても、潜像担持体の劣化度合いを正確に判断することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタの概略光製図。
【図２】同プリンタの電気回路の要部を示すブロック図。
【図３】同プリンタの制御部によって行われる劣化判定処理の一例を示すフローチャート。
【図４】同制御部によって行われる警報発信処理の一例を示すフローチャート。
【図５】同制御部によって行われるＰＷＭリセット処理を示すフローチャート。
【図６】同制御部によって行われるリセットタイミング判断処理の一例を示すフローチャート。
【図７】ＰＷＭ０及びＰＷＭ１の経時的な変化の一例を示す表。
【図８】交換検知手段の一例を示す斜視図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれクリーニング手段の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 帯電装置
３ 現像装置（現像手段）
３ａ 現像ローラ対
３ｄ Ｔセンサ
４ 転写装置
５ ドラムクリーニング装置
６ 除電ランプ
７ トナー補給装置
７ａ トナーホッパ
７ｂ トナー補給ローラ
８ Ｐセンサ（反射光検知手段）
９ 定着装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、潜像担持体に形成した潜像を現像して画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の画像形成装置においては、帯電手段によって一様に帯電せしめた感光体等の潜像担持体を露光して静電潜像を形成し、これを現像手段によって現像して可視像を形成する。形成された可視像は、転写手段によって転写紙等の転写媒体に転写せしめられる。かかる構成の画像形成装置では、帯電手段たる帯電ローラ、転写手段たる転写ローラ、現像手段たる現像装置、クリーニングブレード、クリーニングブラシなどを潜像担持体の表面に接触させるように配設するのが一般的である。このため、潜像担持体の表面を摩耗によって徐々に劣化させ易くなる。更に、転写紙表面のコーティング剤である炭酸カルシウムやシリカなどを転写手段による転写位置で付着させたり、現像剤としてのトナーに添加されているシリカ、酸化チタン、ワックスなどを固着させたりして、それらのフィルミングを形成することによっても、潜像担持体の表面を徐々に劣化させる傾向にある。
【０００３】
トナーとキャリアとを含有する二成分現像剤のトナー濃度を、潜像担持体上で現像したＰパターンと呼ばれる基準トナー像の光反射性に基づいて調整する画像形成装置において、潜像担持体の表面に著しい劣化が生ずると、トナー濃度制御の暴走によって画質劣化を引き起こすおそれがある。この暴走は次のようにして生ずる。即ち、この種の画像形成装置では、主電源投入直後や所定期間経過毎などに、反射型フォトセンサ（以下、Ｐセンサという）のキャリブレーションを行う。これは、潜像担持体の地肌部（トナー非付着部）上での反射光を検知するＰセンサからの出力電圧（以下、Ｖｓｇという）が所定値になるように、Ｐセンサの発光素子の発光量を調整することによって行われる。このようなキャリブレーションにより、Ｐセンサは潜像担持体の地肌部を検知する限りほぼ一定値の電圧を出力するようになるが、潜像担持体上に形成されたＰパターンがその検知位置まで移動すると出力電圧値が変化する（以下、このときの出力電圧をＶｓｐという）。潜像担持体の地肌部よりも光反射性に劣るＰパターンがＰセンサによる検知位置まで移動すると、Ｐセンサによる受光量が大きく減少するからである。Ｐパターンに対するトナー付着量が一定であればＶｓｐ／Ｖｓｇも一定となるが、そのトナー付着量は二成分現像剤のトナー濃度によって異なってくる。よって、Ｖｓｐ／Ｖｓｇの目標値からのずれ量に応じて現像手段にトナーが補給されることで、現像手段内における二成分現像剤のトナー濃度がほぼ一定に保たれるようになっている。ところが、潜像担持体の表面が磨耗（傷）やフィルミングによる劣化に伴ってその光反射性を大きく低下させると、Ｐパターンに対するトナー付着量が適正であるにもかかわらず、Ｖｓｐ／Ｖｓｇが目標値から大きくずれてしまう。そして、このずれにより、二成分現像剤に過剰のトナーが補給されてしまうのである。
【０００４】
また、トナーのみからなる現像剤を使用しているなどの理由により、Ｐセンサ出力に基づくトナー濃度制御を行わない画像形成装置においても、潜像担持体の表面の劣化は、帯電性、露光性、転写性などに影響を及ぼして画質劣化を引き起こすことになる。よって、Ｐセンサ出力に基づくトナー濃度制御の実施にかかわらず、潜像担持体の劣化度合いを判断させ、判断結果に基づいてユーザーに警告を発信させるような技術が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明者は、次に説明する構成によって潜像担持体の表面の劣化度合いを判断することができる画像形成装置を開発中である。即ち、潜像担持体の劣化が進行していないときに行った上記キャリブレーションにおける発光素子の発光量調整値を基準値として記憶させておき、この基準値と、後のキャリブレーションにおける発光量調整値との差に基づいて劣化度合いを判定させる構成である。潜像担持体の劣化に伴ってその光反射性が低下すれば、低下した分だけ発光素子の発光量が多くなるようにＰセンサがキャリブレーションされるため、上記基準値と発光量調整値との差に基づいて潜像担持体の劣化度合いを判断することができるわけである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、Ｐセンサの感度にはバラツキがあり、初期状態の潜像担持体の反射性にも若干のバラツキがあるため、たとえ潜像担持体が劣化していなくても、キャリブレーション時における上記基準結果はＰセンサと潜像担持体との組み合わせによって誤差が生ずる。このような誤差があるにもかかわらず、Ｐセンサと潜像担持体との少なくとも一方を交換した後も同じ基準結果を使用させるようにすると、潜像担持体の劣化度合いを正確に判断させることが困難になってしまう。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、反射光検知手段や潜像担持体を交換しても、潜像担持体の劣化度合いを正確に判断させることができる画像形成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、発光部から発した光を該潜像担持体の表面で反射させ、その反射光を受光部で検知する反射光検知手段と、該受光部によって所定量の反射光が検知されるように上記発光部の発光量を調整する発光量調整手段と、該発光量調整手段による調整結果の中で所定条件を具備するものを基準結果として記憶手段に記憶させ、該基準結果と新たな該調整結果との比較に基づいて上記潜像担持体の劣化度合いを判定するための演算処理を行う演算手段とを備える画像形成装置において、上記潜像担持体が交換された場合に、上記潜像担持体の交換後に得られた上記調整結果に基づいて上記基準結果を新たに設定するための演算処理と、上記反射光検知手段と上記潜像担持体とのうち、上記反射光検知手段だけが交換された場合に、それまでの上記基準結果と上記反射光検知手段の交換直前に得られた上記調整結果との差分と、上記反射光検知手段の交換後に得られた上記調整結果とに基づいて、上記基準結果を新たに設定するための演算処理とを実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前回の上記調整結果と今回の上記調整結果との差分が所定の閾値以上になったことに基づいて、上記反射光検知手段及び上記潜像担持体のうち少なくとも一方の交換が行われたと判断する演算処理を実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の画像形成装置において、操作者による操作に基づいて所定の信号を発する発信手段を設け、上記反射光検知手段と上記潜像担持体とのうち、何れが交換されたのかを該発信手段からの該信号に基づいて判別する演算処理を実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２又は３の画像形成装置において、上記潜像担持体の交換を検知する交換検知手段を設け、上記反射光検知手段と上記潜像担持体とのうち、何れが交換されたのかを該交換検知手段による検知結果に基づいて判別する演算処理を実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、上記発光部及び受光部をクリーニングするクリーニング手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真プリンタ（以下、プリンタという）に適用した実施形態について説明する。
まず、このプリンタの基本的な構成について説明する。図１は本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。このプリンタには、静電潜像が形成される潜像担持体としての感光体ドラム１が回転可能に取り付けられており、図示しない駆動系によって図中時計回りに駆動される。この感光体ドラム１の周囲には帯電装置２、現像手段たる現像装置３、転写装置４、ドラムクリーニング装置５、除電ランプ６、トナー補給装置７、反射光検知手段たるＰセンサ８などが配設されている。なお、感光体ドラムに静電潜像を形成する潜像形成手段は、帯電装置２、除電ランプ６、後述のレーザ書込装置などによって構成されている。
【００１０】
現像装置３は、トナーと磁性キャリアとを含有するいわゆる二成分現像剤を用い、現像ローラ対３ａ、Ｔセンサ３ｄ、図示しないアジテータや攪拌パドルなどを備えている。現像ローラ対３ａはそれぞれ、現像装置３の筐体に設けられた開口部からその周面の一部を露出させるように配設され、露出部分を感光体ドラム１に対向させる。また、その内部には、磁性キャリアをローラ周面に着磁させることで二成分現像剤を担持させるように、図示しない磁石が設けられている。現像ローラ３ａ周面に担持された二成分現像剤が感光体ドラム１周面との対向部に搬送されると、その内部のトナーが感光体ドラム１に形成された静電潜像に付着してそれを現像する。この現像によって感光体ドラム１の表面にトナー像が形成される。アジテータは、上記トナー補給装置７のトナーホッパ７ａからトナー補給ローラ７ｂによって補給されたトナーを現像装置３内の二成分現像剤と混合撹拌しながら、攪拌パドル側に搬送する。攪拌パドルは、パイプとその周面に設けられた複数のパドル状部材とを備え、パドル状部材によって二成分現像剤を攪拌しながら現像ローラ対３ａに供給する。この攪拌の際、二成分現像剤中のトナーは、磁性キャリア等との摩擦によって帯電が助長される。Ｔセンサ３ｄは、現像装置３の筐体の底壁部に設けられ、アジテータ近傍における二成分現像剤のトナー濃度（以下、単にトナー濃度と称する）を検知すべく、二成分現像剤の透磁率を検知する。
【００１１】
転写装置４は、駆動ローラ４ａ及び従動ローラ４ｂに支持され、転写材としての転写紙を担持して搬送する転写搬送ベルト４ｃを備えている。また、ドラムクリーニング装置５は、感光体ドラム１表面に当接して設けられたクリーニングローラ５ａと、クリーニングローラ表面に付着した汚れを掻き落とすためのクリーニングブレード５ｂと、掻き落とした汚れを収容する収容容器とを備えている。なお、転写装置４の図中左側（転写紙搬送方向下流側）には、転写紙上に転写されたトナー像を加熱及び加圧によって定着するための定着装置９が設けられている。この定着装置９は、加圧ローラ９ａと、加熱ローラ９ｂとを有しており、両者の当接によって形成されるニップ部に転写紙を通過させることによってトナー像を定着せしめる。
【００１２】
感光体ドラム１は、図中矢印方向に回転せしめられながら帯電装置２によって一様帯電せしめられた後、画像情報に基づいて駆動される図示しないレーザ書込装置からのレーザ光１０が照射される。照射部分は静電潜像となり、感光体ドラム１と現像ローラ３ａ対とが接触する現像領域において、現像ローラ３ａ上の二成分現像剤中のトナーが静電的に付着して現像される。現像によって形成されたトナー像は、感光体ドラム１と上記転写搬送ベルト４ｃとが当接する転写部において、そこに作用している転写電界の影響を受けながら、転写搬送ベルト４ｃによって搬送されてきた転写紙上に転写される。そして、定着装置９内で転写紙に定着せしめられた後、装置本体から排出される。一方、転写後の感光体ドラム１は、その表面がドラムクリーニング装置５によって未転写トナーがクリーニングされた後、除電ランプ６によって残留電荷が除電されて次の作像に備える。
【００１３】
Ｐセンサ８は、発光ダイオード等からなる発光部と、フォトトランジスタなどのフォトセンサ等からなる受光部とを有しており、発光部から発した光を上記現像領域を通過した感光体ドラム１表面に照射するように配設されている。感光体ドラム１上の所定位置に照射された光はそこで反射光となって受光部によって受光される。受光部はその受光量に応じた直流電圧を出力するようになっている。本実施形態では、Ｐセンサ８として、受光量の増加に伴って出力電圧値を高くする受光部を備えるものが用いられている。
【００１４】
図２は、本実施形態に係るプリンタの電気回路の要部を示すブロック図である。図において、制御部２５は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、記憶手段たるＲＡＭ２３、Ｉ/Ｏインターフェース２４などを有している。Ｉ/Ｏインターフェース２４には、電位センサ１１、Ｐセンサ８、温度センサ１２、帯電器２ａ、トナー供給ローラ７ｂ、現像バイアス電源３ｂ、Ｐセンサ電源２５、操作パネル２６などが接続されている。制御部２５は、各種センサによる検知信号に基づいて、帯電器２ａ、トナー補給装置７のトナー供給ローラ７ｄ、現像バイアス電源３ｂ、Ｐセンサ電源２５などを正しく制御する。また、図示しない主電源の投入直後や、電源投入時における所定時間経過毎に、次のような制御を実施して、Ｐセンサのキャリブレーション処理を行うように構成されている。即ち、まず、感光体ドラム１の地肌部からの反射光を検知するＰセンサ８からの出力電圧値が４．０［Ｖ］（以下、Ｖｓｇという）になるように、Ｐセンサ８の発光部の発光量を調整するのである。具体的には、Ｐセンサ電源２５に出力するＰＷＭ値を０〜２５６の範囲で変化させることで、Ｐセンサ８の発光部の発光量を調整する。なお、Ｐセンサ電源２５は、制御部２５から送られてくるＰＷＭ値に基づいてＰセンサ８の発光部の発光量を調整することができるので、発光量調整手段としての機能を備えている。
【００１５】
次に、制御部２５によって行われるトナー補給制御について説明する。制御部２５は、Ｔセンサ３ｄからの出力電圧値の目標値（以下、Ｔ目標値という）をＲＡＭ２３に記憶している。そして、所定のタイミングでＴセンサ３ｄからの出力電圧値を取得し、取得結果をＴ目標値に近づけるようにトナー供給ローラ７ｄの駆動を制御することで、トナーを消費した二成分現像剤に適量のトナーを補給させてトナー濃度を回復させる。しかしながら、現像装置３の現像性能は環境要因（温度や湿度）などによって変化してしまうため、単純にトナー濃度を一定に保っているだけでは、現像装置３による現像濃度の安定化を図ることができない。そこで、制御部２５は、所定のタイミングで感光体ドラム１上にＰパターンと呼ばれる基準トナー像を形成させ、この基準トナー像で反射した反射光を検知するＰセンサからの出力電圧値（以下、Ｖｓｐという）と、Ｖｓｇとの比（Ｖｓｐ／Ｖｓｇ）に基づいて、上記Ｔ目標値を補正するように構成されている。Ｖｓｐ／ＶｓｇはＰパターンに対するトナー付着量に基づいて変化するため、これを所定のＰ目標値に近づけるように上記Ｔ目標値を補正して一定にすべきトナー濃度を補正することで、現像性能の安定化を図ることができるのである。
【００１６】
次に、演算手段たる制御部２５によって行われるドラム劣化度合い判定所定処理（以下、劣化判定処理という）について説明する。この劣化判定処理は、劣化に伴う感光体ドラム１表面の光反射性の低下がＰセンサ発光部の調整結果たるキャリブレーション時のＰＷＭ値に影響を及ぼすことを利用して、感光体ドラム１の劣化度合いを判定する処理である。具体的には、初期状態の感光体ドラム１は、摩耗やフィルミングを生じておらず光反射性が最も良くなっているため、このときのＰＷＭ値は基本的には最も低くなる。よって、キャリブレーション時のＰＷＭ値のうち、最小値は初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示していると考えてよい。そこで、制御部２５は、ＰＷＭ値の最小値を基準結果たるＰＷＭ０として上記ＲＡＭ２３に記憶する。一方、感光体ドラム１が劣化に伴ってその光反射性を徐々に低下させていくと、キャリブレーション時におけるＰＷＭ値（ＰＷＭ１）がＰＷＭ０よりも徐々に大きくなっていく。光反射性の低下に伴って発光部の発光量をより多くしてＶｓｇを４．０［Ｖ］にする必用が生ずるからである。そこで、キャリブレーションを実施する毎にそのときのＰＷＭ１とＰＷＭ０とを比較し、両者の差が５０以上になった場合に、交換が必要になるレベルまで感光体ドラム１の劣化が進行したと判断する。
【００１７】
なお、本実施形態においては、上述のようなＰＷＭ値の最小値を基準結果たるＰＷＭ０として記憶させるようにしているが、初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示し得る値であれば、最小値以外の値をＰＷＭ０として記憶させるようにしてもよい。具体的には、例えば、最小のものから所定番目に大きい値までの平均値、初期運転開始後から所定期間内までに取得したＰＷＭ値のうちの最小値、突発的な要因によるＰＷＭ値の一時的な過度変動を排除すべく最小値から所定番目に大きい値などでもよい。
【００１８】
図３は、上記劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。図において、主電源投入直後などの所定のタイミングが到来すると、感光体ドラム１の回転駆動が開始された後（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）、キャリブレーションによってＶｓｇが概ね４．０［Ｖ］に調整される（Ｓ２）。そして、そのときの正確なＶｓｇの値（Ｖｓｇ１）が上記ＲＡＭ２３に記憶された後（Ｓ３）、ＰＷＭ１が読み込まれる（Ｓ４）。次いで、このＰＷＭ１と、既にＲＡＭ２３に記憶されているＰＷＭ０値とが比較され（Ｓ５）、前者の方が小さいと判断されると（Ｓ５でＹｅｓ）、ＰＷＭ０がＰＷＭ１の値に更新された後に（Ｓ６）制御が終了する。また、前者の方が大きいと判断されると（Ｓ５でＮｏ）、「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」の解について「５０」以上であるか否かが判定される（Ｓ７）。そして、「５０」以上でない場合には（Ｓ７でＮｏ）、感光体ドラム１の劣化度合いが所定のレベルまで進行していないものとみなされて制御が終了する。一方、「５０」以上である場合には（Ｓ７でＹｅｓ）、劣化度合いが所定のレベルまで進行したとみなされて後述の警報発信処理が行われる。
【００１９】
図４は、この警報発信処理の一例を示すフローチャートである。図示の所定では、まず、液晶ディスプレイ等で構成された図示しない表示部に「感光体ドラム劣化異常」というドラム劣化警報が表示された後（Ｓ８）、上述のトナー濃度制御が中止される（Ｓ９）。
【００２０】
ところで、一般に、Ｐセンサ８の感度にはバラツキがある。例えば、初期状態にある同じ感光体ドラム１を用いても、Ｐセンサ８によってはキャリブレーション時のＰＷＭ値に４０〜７０といった差が生じてしまうことがある。また、同じＰセンサ８であっても、その取付姿勢の違いによってＰＷＭ値に差が生ずることもある。更に、初期状態における感光体ドラム１の反射性にも若干のバラツキがある。これらの結果、たとえ感光体ドラム１が劣化していなくても、キャリブレーション時におけるＰＷＭ値はＰセンサ８と感光体ドラム１との組み合わせによって誤差が生ずる。このような誤差があるにもかかわらず、Ｐセンサ８や感光体ドラム１を交換した後にも同じＰＷＭ０を使用させるようにすると、感光体ドラム１の劣化度合いを正確に判断させることが困難になってしまう。そこで、本実施形態においては、次に説明するような特徴的な構成を設けることで、交換後における正確な判断を図らせるようにしている。
【００２１】
以下、この特徴的な構成について説明する。
図５は、制御部２５によって実施されるＰＷＭリセット処理を示すフローチャートである。図において、後述のリセットタイミング判断処理（Ｓ１）に基づいてリセットタイミングの到来が判断されると（Ｓ２でＹ）、それまで上記ＲＡＭ２３に記憶されていたＰＷＭ０を無効にして新たなＰＷＭ０を取得すべく、Ｐセンサ８のキャリブレーションが行われる（Ｓ３）。そして、このキャリブレーション時のＰＷＭ１が、キャリブレーション前のＰＷＭ０にかかわらず、新たなＰＷＭ０として記憶される。キャリブレーション前のＰＷＭ０が強制的に無効にされるのである。
【００２２】
Ｓ１のリセットタイミング判断処理では、Ｐセンサ８の交換と、感光体ドラム１の交換との両方についてその有無が判断され、「有り」の場合にリセットタイミングであると判断されるようになっている。図６は、かかるリセットタイミング判断処理の一例を示すフローチャートである。図においては、Ｐセンサ８のキャリブレーションに先立って、直前のキャリブレーション時におけるＰＷＭ１がＰＷＭ１’として記憶される（Ｓ１）。そして、新たなキャリブレーションが実施された後（Ｓ２）、そのときのＰＷＭ１とＰＷＭ１’との差が±１０以上であるか否かの判断と（Ｓ３）。上記警報発信処理で発信された警報が解除された直後であるか否かの判断と（Ｓ４）がなされる。一般に、ＰＷＭ１は感光体ドラム１の劣化に伴って徐々に変化していくため、この差が±１０以上である場合にはＰセンサ８又は感光体ドラム１の交換直後である可能性が高い。そこで、差が±１０以上であった場合には（Ｓ４でＹ）、リセットタイミングであると判断される（Ｓ５）。所定のタイミングたるリセットタイミングとして、Ｐセンサ８の交換に基づくタイミングと、感光体ドラム１の交換に基づくタイミングとの両方が用いられているのである。
【００２３】
以上の構成においては、Ｐセンサ８の交換に基づくタイミングと、感光体ドラム１の交換に基づくタイミングとの両方が含まれるリセットタイミングの到来に基づいて、基準結果たるＰＷＭ０を無効にして交換後における新たな「センサ−ドラム」組合せに見合ったものを取得し直す。よって、Ｐセンサ８や感光体ドラム１が交換されても、感光体ドラム１の劣化度合いを正確に判断することができる。
【００２４】
ところで、本来であれば、ＰＷＭ０は上述のように初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示していると考えてよい。しかしながら、「センサ−ドラム」組合せのうちでＰセンサ８だけが交換され、この交換に基づいてＰＷＭリセット処理が行われた場合、感光体ドラム１の劣化が若干進行しているにもかかわらず、処理時のＰＷＭ１がＰＷＭ０として新たに記憶されてしまうといった事態が起こり得る。かかる事態が起こると、ＰＷＭリセット処理後のＰＷＭ０が初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示さなくなってしまい、それ以降、感光体ドラム１における実際の劣化度合いと、制御部２５によって判断される劣化度合いとに誤差を生じてしまう。
【００２５】
そこで、Ｐセンサ８の交換に基づくリセットタイミングである場合には、それまでのＰＷＭ０に基づいて、新たなＰＷＭ０を補正してから記憶させるようにすることが望ましい。具体的には、リセットタイミングの到来直前におけるＰＷＭ１とＰＷＭ０との差分（ＰＷＭ１−ＰＷＭ０）は、そのときの感光体ドラム１の劣化度合いを示していると考えてよい。よって、その差分の加算によって新たなＰＷＭ０を補正させるのである。そうすれば、Ｐセンサ８の交換に基づくリセットタイミングにおいて、感光体ドラム１の劣化がある程度まで進行しているにもかかわらず、そのときのＰＷＭ１をＰＷＭ０として記憶させてしまうことによるドラム劣化度合判断精度の悪化を抑えることができる。
【００２６】
図７はＰＷＭ０及びＰＷＭ１の経時的な変化の一例を示す表である。図において、時期１は工場出荷直後を示している。工場出荷直後の感光体ドラム１は初期状態であるので、その劣化は全くない。また、当然ながら、感光体ドラム１やＰセンサ８の交換も行われていない。このような時期１におけるＰＷＭ１が８０であり、これがＰＷＭ０として記憶されたとする。このとき、感光体ドラム１の劣化は全くなく、その劣化度合いの指標となる「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」も「０」と正確な値になる。
【００２７】
時期２は、その後、プリント動作が繰り返し行われて感光体ドラム１の劣化度合いが「軽度」なレベルまで進行したときを示している。このとき、ＰＷＭ１は劣化によるドラム反射性の低下に伴って「１００」まで上昇するが、「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」は「５０」よりも遙かに低い「２０」であるため、ドラム劣化警報は発せられない。しかしながら、この直後に、Ｐセンサ８に何らかの異常が発生したため、Ｐセンサ８が新たなものに交換された。
【００２８】
時期３はＰセンサ８の交換直後を示している。このときのＰＷＭ１は「９０」となり、直前までのＰＷＭ１であるＰＷＭ１’（１００）との差が１０になるため、リセットタイミングの到来であると判断される。このため、それまでのＰＷＭ０が無効にされた後、「９０」という値のＰＷＭ１に基づいて新たなＰＷＭ０が記憶されるのであるが、この「９０」は感光体ドラム１の初期状態における光反射性の指標とはならない。感光体ドラム１は、時期２における「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０＝２０」に相当する分だけ劣化しており、時期３におけるＰＷＭ１の「９０」にはこの「２０」が含まれているからである。そこで、時期３における新たなＰＷＭ０については、「９０」から「２０」が減じられることによって適正な「７０」という値に補正されて記憶される。
【００２９】
時期４は、その後、プリント動作が繰り返し行われて感光体ドラム１の劣化度合いが「重度」なレベルまで進行したときを示している。このとき、ＰＷＭ１は劣化によるドラム反射性の低下に伴って「１２０」まで上昇し、これによって「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」が「５０」になるため、ドラム劣化警報が発せられる。
【００３０】
時期５は、このドラム劣化警報に基づいて感光体ドラム１の交換が行われた直後を示している。このときのＰＷＭ１は「６８」となり、直前までのＰＷＭ１であるＰＷＭ１’（１２０）との差が「５２」になるため、リセットタイミングの到来であると判断される。よって、それまでのＰＷＭ０（７０）が再び無効にされて新たなＰＷＭ０が記憶されるわけであるが、「６８」というＰＷＭ１の値はそのまま初期状態の感光体ドラム１の光反射性を示しているため、補正されることなくＰＷＭ０として記憶される。
【００３１】
Ｐセンサ８の交換に基づくリセットタイミングと、感光体ドラムの交換に基づくリセットタイミングとを判別させる方法としては、ドラム劣化警報の発信履歴に基づいて判別させる方法が考えられる。具体的には、上述のように、リセットタイミングは上述のようにＰＷＭ１とＰＷＭ１’との差が±１０以上と判断されたときであり、Ｐセンサ８あるいは感光体ドラム１の少なくとも一方が交換されたことによってこのような差が生じている。かかるリセットタイミングは、ドラム劣化警報の直後に到来したのであれば、感光体ドラム１の交換に基づくタイミングである可能性が極めて高くなる一方で、直前にドラム劣化警報が発せられてなければ、Ｐセンサ８の交換に基づくタイミングでる可能性が極めて高くなる。よって、リセットタイミングの直前におけるドラム劣化警報の有無を判断させれば、ドラムを交換した旨の情報などを操作キー等によって入力するといった手間を操作者に負わせることなく、両タイミングを自動で判別させることができる。
【００３２】
また、操作者によって入力されたセンサ交換情報やドラム交換情報などに基づいて両タイミングを判別させてもよい。具体的には、例えば、リセットタイミングの到来に基づいて新たなＰＷＭ０を記憶させる前に、「センサとドラムのどちらを交換しましたか？」などといった質問情報を表示部に表示させ、この表示に基づいて操作パネル２６などからセンサ交換情報やドラム交換情報を操作者に入力させるのである。かかる構成では、制御部２５に対して両タイミングを自動で判別させることはできないが、ドラム劣化警報の有無に基づいて自動で判別させるよりも判別精度を高くすることができる。なお、操作者による操作に基づいてセンサ交換情報信号やドラム交換情報信号などの所定の信号を発する発信手段として、操作パネル２６を利用するのではなく、交換情報を入力するための専用のものを設けてもよい。
【００３３】
また、感光体ドラム１の交換を検知する交換検知手段を設け、これの検知結果に基づいて判別させるようにしてもよい。かかる交換検知手段の一例としては、図８に示すものが考えられる。この交換検知手段は、ギヤ３２、これと噛み合うピニオン３３、プッシュスイッチ３４などによって構成されている。これらのうち、ギヤ３２、ピニオン３３はプロセスカートリッジ３０の側面に設けられている。このプロセスカートリッジ３０は、感光体ドラム、現像装置、ドラムクリーニング装置（いずれも図示せず）を内部に収容している。感光体ドラム、現像装置、ドラムクリーニング装置の何れかが寿命に達した場合は、これらが一体に交換されるようになっているのである。一方、Ｐセンサ（図示せず）や、プッシュスイッチ３４は、プロセスカートリッジ３０内ではなく、プリンタ本体３１内に固定されている。交換に伴って新品のプロセスカートリッジ３０がプリンタ本体３１にセットされると、ピニオン３４がプッシュスイッチ３４を押下する。ギヤ３２はプリンタ本体内３１内の図示しないモータからカートリッジ内に駆動を伝達するためのもので、プリントプロセスの開始に伴ってギヤ３２が回転すると、ピニオン３４がギヤ３２との噛み合いを解かれる位置まで移動してそこに固定されるようになっている。このように固定されたピニオン３４は、プッシュスイッチ３４を押下しなくなる。この後、プロセスカートリッジ３０の着脱操作が行われても、ピニオン３４は固定されたままなので、プッシュスイッチ３４を押下するようなことがない。よって、プッシュスイッチ３４が押下されるのは、新品のプロセスカートリッジがプリンタ本体３１に対して初めて装着されるときだけであり、プッシュスイッチ３４の押下によって感光体ドラム１の交換が検知されるのである。かかる構成では、所定の情報を操作キー等によって入力するといった手間を操作者に負わせることなく両タイミングを自動で判別させ、しかも、ドラム劣化警報の有無に基づく判別よりも判別精度を高くすることができる。
【００３４】
これまで、感光体ドラム１の劣化に伴うＰＷＭ１の上昇について説明してきたが、感光体ドラム１などから飛散したトナーを付着させ易い位置にＰセンサ８を配設している場合には、Ｐセンサ８に対するトナー付着によってもＰＷＭ１を上昇させるおそれがある。Ｐセンサ８の発光部や受光部にトナーが付着すれば、その分だけ受光部による受光量が減ってしまうので、減少分を発光量の増加によってカバーさせるからである。トナー付着によるＰＷＭ１の上昇が生ずると、当然ながら感光体ドラム１の実際の劣化度合いと、「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」とに誤差が生ずることになる。例えば、図７に示した時期２において、「ＰＷＭ１−ＰＷＭ０」は「２０」になっているが、これにはトナー付着によるＰＷＭ１の増加分として「２」が含まれており、実際の劣化度合いは「２０−２＝１８」になるといった具合である。
【００３５】
そこで、本レーザプリンタにおいては、Ｐセンサ８の発光部及び受光部をクリーニングするクリーニング手段を設けており、発光部及び受光部をこれによってクリーニングした直後にＰセンサ８のキャリブレーションを実施させるようにしている。このため、飛散トナーを付着させ易い位置にＰセンサ８を配設していたとしても、トナー付着によってＰＷＭ１を増加させてしまうことに起因する劣化度合い判断精度の悪化を抑えることができる。
【００３６】
クリーニング手段としては、図９（ａ）に示すようなブラシ３５を用いてクリーニングを行うものや、図９（ｂ）に示すようなエアーノズル３６からのエアー噴射によってクリーニングを行うものなどがある。なお、本実施形態において、二成分現像剤によって静電潜像を現像するレーザプリンタについて説明したが、トナーのみからなる現像剤を用いる画像形成装置についても本発明の適用が可能であることは言うまでもない。
【００３７】
以上の構成の本レーザプリンタにおいては、上述したように、Ｐセンサ８や感光体ドラム１が交換されても、感光体ドラム１の劣化度合いを正確に判断することができるが、この他にも、次に掲げるようなことが可能になる。
即ち、所定のタイミングたるリセットタイミングに、Ｐセンサ８の交換に基づくタイミングと、感光体ドラム１の交換に基づくタイミングとの何れか一方だけではなく、両方を含めるようにしているので、Ｐセンサ８と感光体ドラム１のどちらが交換されても、感光体ドラム１の劣化度合いを正確に判断することができる。
また、演算手段たる制御部２５に対し、互いに異なるタイミングで取得された２つの調整結果としてのＰＷＭ１’及びＰＷＭ１の比較（差）に基づいてリセットタイミングを判断させることで、操作者に所定の情報を入力させるといった手間を負わせなくても、リセットタイミングを自動で判断することができる。
また、リセットタイミングに含めた両タイミングのそれぞれを判別する方法として、操作者に対して操作パネル２６等の発信手段を用いてドラム交換情報などの所定の情報を入力させ、この発信手段からの信号に基づいて判別する方法を採用している場合には、ドラム劣化警報の有無に基づいて自動で判別するよりも判別精度を高くすることができる。
また、感光体ドラムの交換を検知する交換検知手段による検知結果に基づいて両タイミングのそれぞれを判別する方法を採用している場合には、所定の情報を操作キー等によって入力するといった手間を操作者に負わせることなく両タイミングを自動で判別し、しかも、ドラム劣化警報の有無に基づく判別よりも判別精度を高くすることができる。
また、リセットタイミングの到来に基づいて新たなＰＷＭ０を記憶する際に、無効にする前のＰＷＭ０に基づいて新たなＰＷＭ０を補正することで、Ｐセンサ８だけが交換されて感光体ドラム１がある程度劣化した状態で継続して使用されても、その劣化度合いを新たなＰＷＭ０に反映させることができる。そして、このことにより、感光体ドラム１がある程度劣化した状態で継続して使用されるにもかかわらず、この状態を劣化のない初期状態であるとみなして劣化度合いの判断精度を悪化させてしまうといった事態を抑えることができる。
また、図９に示したようなクリーニング手段によって、Ｐセンサ８の発光部及び受光部をクリーニングした直後にＰセンサ８のキャリブレーションを実施するので、トナー付着によってＰＷＭ１を増加させてしまうことに起因する劣化度合い判断精度の悪化を抑えることができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１、２、３、４、５、６又は７の発明によれば、反射光検知手段や潜像担持体が交換されても、潜像担持体の劣化度合いを正確に判断することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るプリンタの概略光製図。
【図２】同プリンタの電気回路の要部を示すブロック図。
【図３】同プリンタの制御部によって行われる劣化判定処理の一例を示すフローチャート。
【図４】同制御部によって行われる警報発信処理の一例を示すフローチャート。
【図５】同制御部によって行われるＰＷＭリセット処理を示すフローチャート。
【図６】同制御部によって行われるリセットタイミング判断処理の一例を示すフローチャート。
【図７】ＰＷＭ０及びＰＷＭ１の経時的な変化の一例を示す表。
【図８】交換検知手段の一例を示す斜視図。
【図９】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれクリーニング手段の一例を示す斜視図。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 帯電装置
３ 現像装置（現像手段）
３ａ 現像ローラ対
３ｄ Ｔセンサ
４ 転写装置
５ ドラムクリーニング装置
６ 除電ランプ
７ トナー補給装置
７ａ トナーホッパ
７ｂ トナー補給ローラ
８ Ｐセンサ（反射光検知手段）
９ 定着装置
Claims (5)
- 潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、発光部から発した光を該潜像担持体の表面で反射させ、その反射光を受光部で検知する反射光検知手段と、該受光部によって所定量の反射光が検知されるように上記発光部の発光量を調整する発光量調整手段と、該発光量調整手段による調整結果の中で所定条件を具備するものを基準結果として記憶手段に記憶させ、該基準結果と新たな該調整結果との比較に基づいて上記潜像担持体の劣化度合いを判定するための演算処理を行う演算手段とを備える画像形成装置において、
上記潜像担持体が交換された場合に、上記潜像担持体の交換後に得られた上記調整結果に基づいて上記基準結果を新たに設定するための演算処理と、
上記反射光検知手段と上記潜像担持体とのうち、上記反射光検知手段だけが交換された場合に、それまでの上記基準結果と上記反射光検知手段の交換直前に得られた上記調整結果との差分と、上記反射光検知手段の交換後に得られた上記調整結果とに基づいて、上記基準結果を新たに設定するための演算処理とを実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１の画像形成装置において、
前回の上記調整結果と今回の上記調整結果との差分が所定の閾値以上になったことに基づいて、上記反射光検知手段及び上記潜像担持体のうち少なくとも一方の交換が行われたと判断する演算処理を実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１又は２の画像形成装置において、
操作者による操作に基づいて所定の信号を発する発信手段を設け、
上記反射光検知手段と上記潜像担持体とのうち、何れが交換されたのかを該発信手段からの該信号に基づいて判別する演算処理を実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１、２又は３の画像形成装置において、
上記潜像担持体の交換を検知する交換検知手段を設け、
上記反射光検知手段と上記潜像担持体とのうち、何れが交換されたのかを該交換検知手段による検知結果に基づいて判別する演算処理を実施させるように、上記演算手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１、２、３又は４の画像形成装置において、
上記発光部及び受光部をクリーニングするクリーニング手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
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