JP6841111B2 - 画像形成装置および画像形成装置用プログラム - Google Patents

Description

本発明は，トナーを用いて画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には，感光体と現像器とが別々に交換可能なユニット化されたものとなっている画像形成装置に関するものである。また，そのような画像形成装置を制御するプログラムをも対象とする。

従来から，トナーを用いる画像形成装置には，現像器が交換可能なユニット化されたものとなっているものがある。このような画像形成装置では，画像形成の実行により現像器の寿命を迎えることとなる。そのため，画像形成枚数等の指標値により現像器の寿命管理を行うようにしているものがある。一方で，近年の画像形成装置では，現像器ばかりでなく感光体もユニット化され，現像ユニットの交換とは別々に交換可能とされているものもある。

特許文献１に記載されている画像形成装置がその例である。同文献の画像形成装置では，潜像ユニット（感光体ユニットのこと）の寿命間近の告知は，潜像ユニットおよび現像ユニットがいずれも寿命間近である場合にのみ行われる。すなわち，潜像ユニットが寿命間近の状態に至っていても，そのことだけではその告知はなされない（同文献の［００１７］および図３）。これは，同文献の装置では，潜像ユニットの「寿命間近」から「寿命到達」までに画像形成可能な枚数が，現像ユニットの「寿命間近」から「寿命到達」までに画像形成可能な枚数より多いためである（同文献の［００１６］）。

特開２０１２−００８５３９号公報

しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。同文献の装置では，潜像ユニットや現像ユニットの寿命自体は，基本的に感光体の回転時間，現像ローラーの回転時間によって定められるようになっている（同文献の［００１６］）。すなわち，潜像ユニットおよび現像ユニットについてそれぞれ単独で寿命が設定されている。そのため現像ユニットの寿命を，潜像ユニットの状態に関わらず画像品質が維持されるように設定する必要があった。このため状況によっては，まだ十分に高画質での画像形成が可能なのに現像ユニットの交換を強いられる場合があった。潜像ユニットがまだ新品に近い状態で現像ユニットが設定寿命に到達した場合がそうである。潜像ユニットの寿命についても同様の問題があった。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，現像ユニットおよび感光体ユニットについて，それらの双方の状況に応じて効率的に交換判定がなされるようにした画像形成装置および画像形成装置用プログラムを提供することにある。

本発明の一態様における画像形成装置は，回転する感光体と，感光体の表面を帯電させる帯電器と，感光体の表面であって帯電器により帯電させられた箇所に潜像を形成する露光器と，潜像上にトナーを付与してトナー像を形成する現像器とを有する画像形成装置であって，感光体は脱着可能な感光体ユニットに内蔵されており，現像器は脱着可能な現像ユニットに内蔵されており，帯電器の帯電バイアスおよび現像器の現像バイアスの最適化を非画像形成時に行う最適化制御部と，最適化制御部による最適化がなされたときの現像バイアスである最適化現像バイアスがあらかじめ定めた許容範囲を外れたときに，感光体ユニットおよび現像ユニットのいずれを交換すべきかを判定する交換判定部とを有し，交換判定部は，それまでの使用状況があらかじめ定めた現像器交換事象に該当する場合には，現像ユニットを交換すべきと判定し，現像ユニットを交換すべきと判定しない場合には，感光体ユニットを交換すべきと判定するように構成されたものである。

また，本発明の別の一態様における画像形成装置用プログラムは，回転する感光体と，感光体の表面を帯電させる帯電器と，感光体の表面であって帯電器により帯電させられた箇所に潜像を形成する露光器と，潜像上にトナーを付与してトナー像を形成する現像器とを有し，感光体は脱着可能な感光体ユニットに内蔵されており，現像器は脱着可能な現像ユニットに内蔵されている画像形成装置の内蔵コンピューターを制御するプログラムであって，帯電器の帯電バイアスおよび現像器の現像バイアスの最適化を非画像形成時に行う最適化制御手順と，最適化制御手順による最適化がなされたときの現像バイアスである最適化現像バイアスがあらかじめ定めた許容範囲を外れたときに，感光体ユニットおよび現像ユニットのいずれを交換すべきかを判定する交換判定手順とを行うとともに，交換判定手順では，それまでの使用状況があらかじめ定めた現像器交換事象に該当する場合には，現像ユニットを交換すべきと判定し，現像ユニットを交換すべきと判定しない場合には，感光体ユニットを交換すべきと判定する。

上記のいずれかの態様では，非画像形成時に適宜の間隔で，帯電器の帯電バイアスおよび現像器の現像バイアスの最適化が行われる。最適化がなされると，そのときの現像バイアスが最適化現像バイアスとされる。最適化現像バイアスについては，許容範囲があらかじめ定められている。最適化現像バイアスが許容範囲を外れたときには，感光体ユニットもしくは現像ユニットを交換すべきということである。このため，感光体ユニットと現像ユニットとのいずれを交換すべきかの判定がなされる。ここで，現像ユニットを交換すべきと判定するための現像器交換事象があらかじめ定められている。よって，それまでの使用状況が現像器交換事象に該当する場合には，現像ユニットを交換すべきと判定し，そうでない場合には，感光体ユニットを交換すべきと判定する。

上記のいずれかの態様では，交換判定における現像器交換事象に，最適化現像バイアスが許容範囲の上限を上回ったこと，が含まれることが望ましい。最適化現像バイアスが許容範囲の上限を上回るような状況は，感光体ユニットの劣化によって生じることはないからである。

上記のいずれかの態様ではまた，画像形成装置が，感光体ユニットおよび現像ユニットの交換履歴を記憶する交換履歴記憶部を有し，交換判定における現像器交換事象に，現在の現像ユニットが装着されて以降における感光体ユニットの交換回数が，あらかじめ定めた基準回数以上であること，が含まれることが望ましい。ある程度多くの本数の感光体ユニットに対して１本の現像ユニットが使用され続けているということは，現像ユニットの劣化が進行してきている可能性が高いからである。

上記のいずれかの態様ではあるいは，画像形成装置が，最適化現像バイアスの履歴を記憶する現像バイアス履歴記憶部を有し，交換判定における現像器交換事象に，直近過去のあらかじめ定めた回数の最適化現像バイアスのばらつきが，あらかじめ定めた上限ばらつき以上であること，が含まれることが望ましい。最適化現像バイアスが最適化の実行の都度大きくばらつくということは，現像ユニットの劣化が進行してきている可能性が高いからである。

また，上記のいずれかの態様では，画像形成装置が，最適化現像バイアスの履歴を記憶する現像バイアス履歴記憶部と，印刷枚数および感光体の回転数のカウントアップ値を記憶するカウントアップ値記憶部と，感光体ユニットおよび現像ユニットの交換履歴を記憶する交換履歴記憶部とを有し，交換判定で判定を行う際に，現像バイアス履歴記憶部およびカウントアップ値記憶部および交換履歴記憶部の記憶内容と，感光体ユニットおよび現像ユニットのそれぞれの単体価格とに基づいて，現像ユニットを交換する場合における，現在の現像ユニットおよびこれに対して使用した感光体ユニットの総価格を，現在の現像ユニットで印字した枚数で割った値である第１印字単価と，感光体ユニットを交換する場合における，現在の現像ユニットおよびこれに対して使用される感光体ユニットの総価格を，現在の現像ユニットで印字される枚数で割った値である第２印字単価とを算出し，交換判定における現像器交換事象に，第１印字単価が第２印字単価より低いこと，が含まれることもまた好ましい。要は，感光体ユニットと現像ユニットとのいずれを交換すべきかの選択は，どちらの場合に印字単価がより低くなるか，によって行えばよい，ということである。

第１印字単価および第２印字単価を用いるいずれかの態様ではさらに，交換判定において，第１印字単価の算出における分子を，現在の現像ユニットおよびこれに対してすでに使用し切った感光体ユニットの総価格に，現在の感光体ユニットの単体価格を，現在までの印字枚数と，現像ユニットの交換後に再び最適化現像バイアスが許容範囲を外れるまでに印字できる枚数と，に案分したときの前者の分，を加算した値とし，第２印字単価の算出における分子を，現在の現像ユニットおよびこれに対してすでに使用し切った感光体ユニットおよび現在の感光体ユニットの総価格に，新たに装着する感光体ユニットの単体価格を，装着後に再び最適化現像バイアスが許容範囲を外れるまでに印字できる枚数と，その後にさらに現像ユニットを交換した後に印字できる枚数と，に案分したときの前者の分，を加算した値とし，第２印字単価の算出における分母を，現在の現像ユニットで印字した枚数と，感光体ユニットの交換後に再び最適化現像バイアスが許容範囲を外れるまでに印字できる枚数との合計とする，ことが望ましい。これらの計算手法を用いることで，第１印字単価や第２印字単価を適切に算出できるからである。

上記のいずれかの態様ではあるいは，画像形成装置が，印刷枚数および感光体の回転数のカウントアップ値を記憶するカウントアップ値記憶部と，感光体ユニットおよび現像ユニットの交換履歴を記憶する交換履歴記憶部とを有し，交換判定で判定を行う際に，カウントアップ値記憶部および交換履歴記憶部の記憶内容と，感光体ユニットおよび現像ユニットのそれぞれの単体価格とに基づいて，現在の現像ユニットの残余価値と現在の感光体ユニットの残余価値とのうち少なくとも前者を算出し，交換判定における現像器交換事象に，現在の現像ユニットの残余価値が，あらかじめ定めた比較対象より低いこと，が含まれることもまた好ましい。現像ユニットの残余価値がある程度高いうちは感光体ユニットを交換した方がコスト上有利であるし，現像ユニットの残余価値が下がってしまえば現像ユニットを交換した方がコスト上有利だからである。

現像ユニットの残余価値を用いるいずれかの態様ではさらに，現在の現像ユニットの残余価値と現在の感光体ユニットの残余価値との双方を算出し，あらかじめ定めた比較対象は，現在の感光体ユニットの残余価値であることが望ましい。これにより，交換により無駄になる残余価値をなるべく小さくできるからである。

本構成によれば，現像ユニットおよび感光体ユニットについて，それらの双方の状況に応じて効率的に交換判定がなされるようにした画像形成装置および画像形成装置用プログラムが提供されている。

実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 実施の形態に係る画像形成装置における画像形成部の構成を示す断面図である。 実施の形態に係る画像形成装置の制御系の要部を示すブロック図である。 付着量調整制御で形成されるテストパターンを示す平面図である。 付着量調整制御での現像バイアスと付着量との関係を示すグラフである。 寿命判定プログラムの内容を示すフローチャートである。 現像バイアスの適正範囲を示すグラフである。 現像バイアスの一覧表である。 図８の内容をプロットしたグラフである。 コスト計算に用いるパラメーターの一覧表である。 今すぐ現像ユニットを交換する場合のコスト計算の仕組みを示す模式図である。 今は感光体ユニットを交換して次回に現像ユニットを交換する場合のコスト計算の仕組みを示す模式図である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す画像形成装置１に本発明を適用したものである。図１の画像形成装置１は，中間転写ベルト５０と，４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）それぞれの画像形成部１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）と，給紙カセット７１とを有している。これにより，印刷用紙Ｐ上にトナーで画像を形成するようになっている。

もう少し詳細にいえば，各画像形成部１０はそれぞれ，感光体２１と，現像器３０とを有している。画像形成装置１にはさらに，各感光体２１に潜像を書き込む露光器１１や，中間転写ベルト５０から印刷用紙Ｐにトナー像を転写する転写ローラー６０，印刷用紙Ｐ上のトナー像を定着する定着器８０，中間転写ベルト５０上のトナー像を検知するトナー像センサー４０が設けられている。画像形成装置１にはまた，制御部７６が設けられている。制御部７６には，画像形成装置１の種々の動作を実行するための制御プログラムや制御データが内蔵されている。その制御プログラムの中には，後述する寿命判定プログラムが含まれている。また，寿命判定プログラムのため，画像形成による感光体２１の回転時間や印刷枚数をカウントアップするようになっている。

画像形成部１０について，図２の断面図によりさらに説明する。図２に示されるように画像形成部１０の現像器３０は，現像ローラー３１を有している。本形態における現像器３０は，トナーとキャリアとからなるいわゆる二成分系の現像剤を内蔵している。現像器３０は，現像剤の層を現像ローラー３１の表面上に形成し，この層から感光体２１の潜像にトナーを付与するように構成されている。現像器３０はまた，画像形成装置１に対して脱着可能なユニットである現像ユニット３２に内蔵された形となっている。

図２にさらに示されるように感光体２１の周囲には，クリーナー２３，イレーサー２４，帯電器２２が設けられている。感光体２１とこれらとは一体として画像形成装置１に対して脱着可能なユニットである感光体ユニット２０を構成している。感光体ユニット２０の脱着と現像ユニット３２の脱着とは互いに独立して行うことができるようになっている。また，感光体ユニット２０や現像ユニット３２の新品への交換履歴が制御部７６内に記録されるようになっている。なお，図１に示した現像器３０および感光体ユニット２０は，図２中におけるものよりやや簡略化して描いたものである。

また，露光器１１からの書き込み光Ｌが，感光体ユニット２０と現像ユニット３２との間の隙間を通って感光体２１に照射される配置となっている。さらに，感光体２１から見て中間転写ベルト５０の裏面側には，転写ローラー１２が設けられている。これにより画像形成装置１では，感光体２１の表面であって帯電器２２で帯電させられた箇所に書き込み光Ｌで潜像が書き込まれ，その潜像上に現像器３０によりトナー像が形成されるようになっている。こうしたトナー像が中間転写ベルト５０上に重ね合わせられた上で印刷用紙Ｐ上に転写される。

本形態の画像形成装置１では通常の画像形成動作の他に，画像安定化制御が行われる。画像安定化制御は，通常の画像形成動作で形成されるトナー像の画質を最適化するために種々のプロセス条件を調整する制御であり，画像形成時以外のときに行われる。画像安定化制御が実行されるのは，電源投入直後や所定の印刷枚数ごとのタイミングである。環境条件に変化があったときにも画像安定化制御が行われる。画像安定化制御の一環として付着量調整制御がある。付着量調整制御は，形成されるトナー像のトナー付着量を最適化するために現像器３０の現像バイアスを調整する制御である。

図３に，本形態の画像形成装置１の制御系の構成を示す。この制御系は，制御部７６を中心に構成されている。制御部７６により，現像ローラー３１の現像バイアス，感光体２１の回転，露光器１１の発光動作，帯電器２２の帯電バイアス，等が操作されるようになっている。また，トナー像センサー４０から読取データが制御部７６に提供されるようになっている。制御部７６は，画像安定化制御を行うための安定化制御機能７７と，寿命判定プログラムにより実行される寿命判定機能７８とを有している。制御部７６にはまた，種々のデータを記憶するメモリ７９が内蔵されている。

付着量調整制御の内容を図４，図５により説明する。付着量調整制御では図４に示すように，中間転写ベルト５０上に複数水準の現像バイアスにより各色のテストパターンを形成する。ここでは，Ｖｄｃ１〜Ｖｄｃ２の４水準の現像バイアスを用いた例を示している。そしてこれらのテストパターンの濃度（トナー付着量）がトナー像センサー４０で読み取られる。読み取られたトナー付着量が，図５に示すように現像バイアスに対してプロットされる。このプロットにより近似直線Ａを引く。そして近似直線Ａを利用して，目標付着量Ｍ０を得るための現像バイアスＶｄｃ０を決定する。こうして決定された現像バイアスＶｄｃ０が，以後の画像形成に使用される。図５ではＭ色の例が示されているが他色についても同様のことが行われる。

本形態の画像形成装置１では，付着量調整制御に引き続き，現像ユニット３２および感光体ユニット２０の寿命判定プログラムを実行する。上記のように決定された現像バイアスＶｄｃ０が，現像ユニット３２の残存寿命に関する情報を含んでいるからである。この寿命判定プログラムの実行により，必要に応じて適宜，現像ユニット３２もしくは感光体ユニット２０について新品への交換をユーザーに促す。実際に交換がなされると，その履歴が制御部７６のメモリ７９に記録される。本形態では現像ユニット３２は感光体ユニット２０よりも高価であるため，現像ユニット３２の交換は必要最小限に抑えるようにする。寿命判定プログラムは，各色についてそれぞれ実行される。寿命判定プログラムの内容を図６に示す。

図６のフローではまず，前述の付着量調整制御を実施する（Ｓ１）。これにより各色について現像バイアスＶｄｃ０が決定される。そして，通常の画像形成動作に入る前に，Ｓ２以下の寿命判定を実施する。決定された現像バイアスＶｄｃ０は，その履歴とともに制御部７６のメモリ７９に記憶される。

寿命判定ではまず，Ｓ１で現像バイアスＶｄｃ０が，その適正範囲から外れているか否かを判定する（Ｓ２）。現像バイアスＶｄｃ０の適正範囲は，各色についてあらかじめ図７のように定められており，制御部７６のメモリ７９内に保存されている。決定された現像バイアスＶｄｃ０が適正範囲内であった場合には（Ｓ２：Ｎｏ），ユニット交換の必要はないとの決定をする（Ｓ３）。この場合には，現像ユニット３２も感光体ユニット２０も交換しない。また，あらかじめ定められている現像バイアスＶｄｃ０の適正範囲には，寿命が実際に到来したことを判定するための適正範囲と，その予告用の適正範囲との２水準があっても良い。

Ｓ１で決定された現像バイアスＶｄｃ０が適正範囲外であった場合には（Ｓ２：Ｙｅｓ），現像バイアスＶｄｃ０が適正範囲の下限（例えば２７０［Ｖ］）を下回ったのか否かを判定する（Ｓ４）。下限を下回った訳ではない場合には（Ｓ４：Ｎｏ），適正範囲の上限（例えば５５０［Ｖ］）を上回ったことになる。この場合にそのまま画像形成を行うと，かぶりが発生して低い画像品質しか得られない可能性が高い。そこでこの場合には，現像ユニット３２について寿命到来と判定する（Ｓ５）。この現像バイアスＶｄｃ０の上昇という現象は，基本的に，現像ローラー３１の劣化もしくは現像剤の劣化により生じることであり，感光体ユニット２０に起因して生じるものではないからである。このため，現像ユニット３２を交換せざるを得ない。したがって，画像形成を停止するとともに，現像ユニット３２を新品に交換するよう促すメッセージをユーザーに向けて発する。もしくは，現像ユニット３２の寿命到来が迫って来ている旨のメッセージをユーザーに向けて発する。

現像バイアスＶｄｃ０が適正範囲の下限を下回っていた場合には（Ｓ４：Ｙｅｓ），そのまま画像形成を行うと，画像濃度が低い画像しか得られない可能性が高い。ただしこの場合には，現像ユニット３２の交換ではなく感光体ユニット２０の交換により画像品質を回復できる可能性がある。そこで感光体ユニット２０の交換回数をチェックする。すなわち，感光体ユニット２０の交換回数をあらかじめ定められた基準回数と比較し，交換回数が基準回数以上であるか否かを判定する（Ｓ６）。ここで比較対象となる感光体ユニット２０の交換回数とは，現像ユニット３２が現在のものとなって以後における感光体ユニット２０の交換回数である。この交換回数は，制御部７６のメモリ７９内に記録されている感光体ユニット２０や現像ユニット３２の新品への交換履歴から把握される。基準回数は制御部７６のメモリ７９内に保存されている。

感光体ユニット２０の交換回数が基準回数以上であった場合には（Ｓ６：Ｙｅｓ），現在の現像ユニット３２はすでに相当に古くなっているということである。そのためこの場合には，現像ユニット３２について寿命到来と判定する（Ｓ５）。一方，交換回数が基準回数に達していない場合には（Ｓ６：Ｎｏ），現在の現像ユニット３２はまだそれほど古くなってはいないということである。このため，さらに判定を行う。感光体ユニット２０の交換により画像品質を回復できる可能性があるからである。

次の判定は，過去に決定された現像バイアスＶｄｃ０におけるばらつきの大きさについての判定である。このため，制御部７６のメモリ７９に保存されている現像バイアスＶｄｃの履歴を参照する。そして，今回の最新の値を含めた，直近の所定の回数の現像バイアスＶｄｃ０のばらつきを算出する。所定の回数はあらかじめ定められている。このばらつきを，あらかじめ定めた上限ばらつきと比較し，算出されたばらつきが上限ばらつき以下であるか否かを判定する（Ｓ７）。

ばらつきが上限ばらつきを超えている場合には（Ｓ７：Ｎｏ），現在の現像ユニット３２はすでに相当に劣化が進んでいるものであるということである。そのためこの場合には，現像ユニット３２について寿命到来と判定する（Ｓ５）。一方，ばらつきが上限ばらつき以下である場合には（Ｓ７：Ｙｅｓ），現在の現像ユニット３２はまだそれほど劣化していないということである。このため，さらに判定を行う。

次の判定は，現像ユニット３２を交換した場合と感光体ユニット２０を交換した場合とでの予想されるコストの比較による判定である。要は，現在使用中の現像ユニット３２と感光体ユニット２０とでどちらが残余価値が高いかということである。このためまず，感光体ユニット２０を交換した場合に期待できる現像ユニット３２の寿命の延長量を推定する（Ｓ８）。この推定は，次のようにして行う。

まず，制御部７６のメモリ７９に保存されている現像バイアスＶｄｃ０の履歴を参照して，図８のような一覧表を作成する。図８の表は，現在の現像ユニット３２が装着されて以来の，感光体２１の回転時間にして１０００分ごとに決定された現像バイアスＶｄｃ０の変遷を示している。図８に示す同表は，現在の現像ユニット３２として２本目の感光体ユニット２０を装着して稼働していて現像バイアスＶｄｃ０が下限に至った時点を想定したものである。

同表中の「感光体本数」の「１本目」の欄は，現在の現像ユニット３２としての１本目の感光体ユニット２０を装着して稼働していたときにおける現像バイアスＶｄｃ０の変遷を示している。同欄では，最初に４８０［Ｖ］から始まり，現像バイアスＶｄｃ０が次第に低下していったことが分かる。なお，図８中の同欄は感光体２１の回転時間７０００分の３００［Ｖ］までで記載を停止しているが，実際の１本目の感光体ユニット２０はさらに，現像バイアスＶｄｃ０が２７０［Ｖ］を下回ってから交換されたものである。同表中の「２本目」の欄は，現在の現像ユニット３２としての２本目，すなわち現在の感光体ユニット２０を装着してからの現像バイアスＶｄｃ０の変遷を示している。感光体２１の回転時間７０００分の２５０［Ｖ］のところが現在の状況である。

同表中の「３本目」の欄は，過去の履歴ではなく，推定による今後の現像バイアスＶｄｃ０の変遷予測を示している。すなわち同欄の１段目の現像バイアス値は，「１本目」の欄および「２本目」の欄の１段目同士の現像バイアス差と，「２本目」の欄の１段目の現像バイアスＶｄｃ０とに基づく予測値である。同様に２段目以下についても「３本目」の欄の予測値が記入されている。これより，感光体ユニット２０を３本目に交換して画像形成を続行した場合に，感光体２１の回転時間５０００分程度で，現像バイアスＶｄｃ０が２７０［Ｖ］を下回ると推定できる。

これをグラフ上にプロットしたのが図９である。図９中，「２本目」のグラフと「下限値」の水平線との交点Ｂが現在位置である。そして，「３本目」のグラフと「下限値」の水平線との交点Ｅの横軸位置を予測しようとしているのである。横軸（感光体２１の回転時間）におけるゼロ点から交点Ｅまでの距離Ｆが，感光体ユニット２０を「２本目」から「３本目」に変更することにより期待できる，現像ユニット３２の寿命の延長量である。これを延長量の推定値とする。

「３本目」のグラフは次のように引けばよい。すなわち，「１本目」および「２本目」のグラフのスタート点Ｇ１，Ｇ２（「１本目」，「２本目」のグラフとゼロ点の垂直線との交点）に対して等間隔に，スタート点Ｇ３を置く。そして，スタート点Ｇ３を通り，「１本目」および「２本目」のグラフと平行となるように，「３本目」のグラフを引けばよい。もし，「１本目」と「２本目」とで傾斜が完全には一致していない場合には，それらの傾斜の平均を取ればよい。なお，「１本目」の感光体ユニット２０の使用中に図６のフロー中のＳ８に至った場合には，過去の現像ユニット３２の使用期間中の実績に基づいて新たなスタート点Ｇ２を定め，「１本目」のグラフと平行となるように「２本目」のグラフを引けばよい。過去の現像ユニット３２の使用期間中の実績が存在しない場合には，スタート点Ｇ１，Ｇ２の間隔の標準値があらかじめ定められていればそれを使えばよい。ここまでが図６中のＳ８の説明である。

現像ユニット３２の寿命の延長量の推定がなされたら次に，現像ユニット３２の交換の場合と感光体ユニット２０の交換の場合とでのコスト計算を行う（Ｓ９）。図１０に，この計算のために必要なパラメーターの一覧表を示す。図１０中，１段目の記号「Ｎ」は，現在の現像ユニット３２に対してすでに使用し廃棄した感光体ユニット２０の本数である。上記のＳ８の説明中での設例ではこの数値は「１」である。

２段目の記号「Ｈ」は，現在の現像ユニット３２になってから現在に至るまでに行った画像形成の印字枚数である。この数値は画像形成の実行ごとにカウントされ制御部７６のメモリ７９に保存されている。３段目の記号「Ｒ」は，Ｓ８で算出した寿命の延長量を印字枚数に換算した値である。感光体２１の回転時間と印字枚数との比例係数は既知であるから，この換算は容易である。４段目の記号「Ｕｄｅｖ」および５段目の記号「Ｕｐｃ」は，現像ユニット３２，感光体ユニット２０の購入価格である。これらの購入価格は，制御部７６のメモリ７９にあらかじめ格納されている。

６段目の記号「α」は，現在の感光体ユニット２０の消耗率である。これは，感光体ユニット２０の本来の回転可能時間に対して，現在の感光体ユニット２０における今までの回転時間が占める割合である。図９の設例でいえば，長さＤを長さＱで割って１００倍した値に相当すると考えてよい。これは，長さＤに図８中の「現在」の回転時間を当てはめれば，
（７０００ｍｉｎ／７５００ｍｉｎ）×１００
で９３％となる。

図１０の７段目の記号「β」は，感光体ユニット２０を今新品に交換した場合に，新たな感光体ユニット２０を使用して再び現像バイアスＶｄｃ０が下限値に至った時点での，その新たな感光体ユニット２０の消耗率である。これは，現像ユニット３２の消耗が進んで早期に現像バイアスＶｄｃ０が下限値に至る分，「α」よりも小さな値となる。図９の設例でいえば，長さＦを長さＱで割って１００倍した値に相当すると考えてよい。図９中の長さＦは４０００ｍｉｎであるからこれは，
（４０００ｍｉｎ／７５００ｍｉｎ）×１００
で５３％となる。

上記のような図１０の各パラメーターに基づいて，コスト計算を行う。ここで計算するのは，次の２通りのコストである。
１．現像ユニット３２を今交換する場合における，交換される現在の現像ユニット３２に対する画像形成１枚当たりのコスト（図１１参照）
２．今は感光体ユニット２０を交換して次回の現像バイアスＶｄｃ０下限到達時に現像ユニット３２を交換する場合における，現在の現像ユニット３２に対する画像形成１枚当たりのコスト（図１２参照）

上記「１．」のコスト計算における分母は，図１０中の「Ｈ」そのものである。分子は，次の３者の合計である。
（１）現在の現像ユニット３２に対してすでに使用し廃棄した感光体ユニット２０のコスト
（２）現在使用中の感光体ユニット２０の全寿命のうちすでに消費した分のコスト
（３）現在の現像ユニット３２のコスト

上記の（１）は，図１０中の「Ｎ」と「Ｕｐｃ」との積である。（２）は，現在使用中の感光体ユニット２０のコストを，現在までの印字枚数と，現像ユニット３２の交換後に再び現像バイアスＶｄｃ０が下限に到達するまでに印字できる枚数と，に案分したときの前者の分である。これは，図１０中の「Ｕｐｃ」と「α」（％）との積で与えられる。（３）は，図１０中の「Ｕｄｅｖ」である。したがって「１．」のコストは，次式で与えられる。

上記「２．」のコスト計算における分母は，図１０中の「Ｈ」と「Ｒ」との合計である。分子は，次の３者の合計である。
（４）現在の現像ユニット３２に対してすでに使用した感光体ユニット２０のコスト
（５）新たに装着する感光体ユニット２０の全寿命のうち，現像ユニット３２の交換時までに消費する分のコスト
（６）現在の現像ユニット３２のコスト

上記の（４）は，前述の（１）に対して，現在使用中の感光体ユニット２０が加わるために１本分多い数値となる。よって，「Ｎ＋１」と「Ｕｐｃ」との積である。（５）は，新たに装着する感光体ユニット２０のコストを，装着後に再び現像バイアスＶｄｃ０が下限に到達するまでに印字できる枚数と，その後にさらに現像ユニット３２を交換した後に印字できる枚数と，に案分したときの前者の分である。これは，図１０中の「Ｕｐｃ」と「β」（％）との積で与えられる。（６）は，前述の（３）と同じである。したがって「２．」のコストは，次式で与えられる。

こうして図６中のＳ９のコスト計算がなされたことになる。そのため続いて，コストの対比がなされる（図６中のＳ１０）。「２．」のコストが「１．」のコストよりも安いならば，現像ユニット３２を交換するよりも今は感光体ユニット２０を交換した方がコスト面で有利であるということになる。そのためこの場合には（Ｓ１０：Ｙｅｓ），感光体ユニット２０を交換すべきと判定する（Ｓ１１）。このため，画像形成を停止するとともに，感光体ユニット２０を新品に交換するよう促すメッセージをユーザーに向けて発する。もしくは，感光体ユニット２０の寿命到来が迫って来ている旨のメッセージをユーザーに向けて発する。

一方，むしろ「１．」のコストの方にコストメリットがある場合には（Ｓ１０：Ｎｏ），現像ユニット３２を交換すべきと判定する（Ｓ５）。よって前述のように，画像形成を停止するとともに，現像ユニット３２を新品に交換するよう促すメッセージをユーザーに向けて発する。もしくは，現像ユニット３２の寿命到来が迫って来ている旨のメッセージをユーザーに向けて発する。

なお，上記Ｓ９，Ｓ１０のコスト計算およびその対比は，現在の現像ユニット３２の寿命全体を通しての画像形成１枚当たりのコストを対比するものである。ただし別の手法によるコスト対比を用いてもよい。

別の手法のコスト対比としては，例えば次のような手法がある。すなわち，現像ユニット３２と感光体ユニット２０とのうち，交換されることにより無駄となる部分を対比する，という手法である。前述の設例のような状況で現像ユニット３２を交換する（図１１）とした場合には，現在使用中の現像ユニット３２の残余寿命の部分（図１２中の「Ｘ」の部分）が無駄になる訳である。一方，感光体ユニット２０を交換する（図１２）とした場合には，現在使用中の感光体ユニット２０の残余寿命の部分（図１２中の「Ｚ」の部分）が無駄になる訳である。そこでこれらを対比し，無駄になる部分のコスト（残余価値）が小さい方を選ぶのである。「Ｘ」，「Ｚ」の部分のコストは，次の二式で与えられる。

さらに別の手法としては，単純に現像ユニット３２の残余価値に対する閾値をあらかじめ設定しておく，という手法もありうる。現像ユニット３２の残余価値が閾値より大きいうちは感光体ユニット２０の交換を選択し，現像ユニット３２の残余価値が閾値を下回ったら現像ユニット３２の交換を選択する，という手法である。つまり，現像ユニット３２の残余価値がある程度大きいうちは感光体ユニット２０を交換し，現像ユニット３２の残余価値が小さくなったら現像ユニット３２を交換する，ということである。現像ユニット３２の残余価値としては，前述の「Ｘ」または前述の「Ｒ」の値を使用できる。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，感光体ユニット２０と現像ユニット３２とが互いに独立に脱着可能な画像形成装置１において，適宜の間隔で付着量調整制御を行う。そして，その際に決定された現像バイアスＶｄｃ０に基づいて，感光体ユニット２０もしくは現像ユニット３２を交換するか否か，また交換する場合にどちらを交換するかの判定を行うこととしている。ここで基本的には感光体ユニット２０を交換することとしつつ，あらかじめ定めた現像器交換事象に該当する場合には，現像ユニット３２を交換することとしている。これにより可能な限り，安価な感光体ユニット２０の交換で済ませるようにしている。こうして，コスト負担を最小限に抑えつつ画像形成を実行できる画像形成装置１が提供されている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，対象とする画像形成装置１は，モノクロ形式のものでもよいし，スキャナ機能や印字ジョブの対外送受信機能を併せ持つものでもよい。また，図６には種々の現像器交換事象を示したが，これらの順序は図示の通りでなくてもよい。また，図６中に示した現像器交換事象のうち一部のみを行うものであってもよい。なお，図１０中の「Ｒ」について，現像ユニット３２の限界印字可能枚数をあらかじめ定めておき，そのうちの残余分を「Ｒ」とする簡易法もありうる。

１ 画像形成装置
１１ 露光器
２０ 感光体ユニット
２１ 感光体
２２ 帯電器
３０ 現像器
３２ 現像ユニット
４０ トナー像センサー
７６ 制御部

Claims (16)

1. 回転する感光体と，前記感光体の表面を帯電させる帯電器と，前記感光体の表面であって前記帯電器により帯電させられた箇所に潜像を形成する露光器と，前記潜像上にトナーを付与してトナー像を形成する現像器とを有する画像形成装置であって，
   前記感光体は脱着可能な感光体ユニットに内蔵されており，
   前記現像器は脱着可能な現像ユニットに内蔵されており，
   前記帯電器の帯電バイアスおよび前記現像器の現像バイアスの最適化を非画像形成時に行う最適化制御部と，
   前記最適化制御部による最適化がなされたときの現像バイアスである最適化現像バイアスがあらかじめ定めた許容範囲を外れたときに，前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットのいずれを交換すべきかを判定する交換判定部とを有し，
   前記交換判定部は，
   それまでの使用状況があらかじめ定めた現像器交換事象に該当する場合には，前記現像ユニットを交換すべきと判定し，
   前記現像ユニットを交換すべきと判定しない場合には，前記感光体ユニットを交換すべきと判定するように構成されたものであることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって，
   前記交換判定部での判定における前記現像器交換事象に，前記最適化現像バイアスが前記許容範囲の上限を上回ったこと，が含まれることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像形成装置であって，
   前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットの交換履歴を記憶する交換履歴記憶部を有し，
   前記交換判定部での判定における前記現像器交換事象に，現在の前記現像ユニットが装着されて以降における前記感光体ユニットの交換回数が，あらかじめ定めた基準回数以上であること，が含まれることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の画像形成装置であって，
   前記最適化現像バイアスの履歴を記憶する現像バイアス履歴記憶部を有し，
   前記交換判定部での判定における前記現像器交換事象に，直近過去のあらかじめ定めた回数の最適化現像バイアスのばらつきが，あらかじめ定めた上限ばらつき以上であること，が含まれることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の画像形成装置であって，
   前記最適化現像バイアスの履歴を記憶する現像バイアス履歴記憶部と，
   印刷枚数および前記感光体の回転数のカウントアップ値を記憶するカウントアップ値記憶部と，
   前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットの交換履歴を記憶する交換履歴記憶部とを有し，
   前記交換判定部は，前記判定を行う際に，前記現像バイアス履歴記憶部および前記カウントアップ値記憶部および前記交換履歴記憶部の記憶内容と，前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットのそれぞれの単体価格とに基づいて，
   前記現像ユニットを交換する場合における，現在の前記現像ユニットおよびこれに対して使用した前記感光体ユニットの総価格を，現在の前記現像ユニットで印字した枚数で割った値である第１印字単価と，
   前記感光体ユニットを交換する場合における，現在の前記現像ユニットおよびこれに対して使用される前記感光体ユニットの総価格を，現在の前記現像ユニットで印字される枚数で割った値である第２印字単価とを算出するものであり，
   前記交換判定部での判定における前記現像器交換事象に，前記第１印字単価が前記第２印字単価より低いこと，が含まれることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置であって，前記交換判定部は，
   前記第１印字単価の算出における分子を，
   現在の前記現像ユニットおよびこれに対してすでに使用し切った前記感光体ユニットの総価格に，
   現在の前記感光体ユニットの単体価格を，現在までの印字枚数と，前記現像ユニットの交換後に再び前記最適化現像バイアスが前記許容範囲を外れるまでに印字できる枚数と，に案分したときの前者の分，を加算した値とし，
   前記第２印字単価の算出における分子を，
   現在の前記現像ユニットおよびこれに対してすでに使用し切った前記感光体ユニットおよび現在の前記感光体ユニットの総価格に，
   新たに装着する前記感光体ユニットの単体価格を，装着後に再び前記最適化現像バイアスが前記許容範囲を外れるまでに印字できる枚数と，その後にさらに前記現像ユニットを交換した後に印字できる枚数と，に案分したときの前者の分，を加算した値とし，
   前記第２印字単価の算出における分母を，
   現在の前記現像ユニットで印字した枚数と，
   前記感光体ユニットの交換後に再び前記最適化現像バイアスが前記許容範囲を外れるまでに印字できる枚数との合計とする，ものであることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載の画像形成装置であって，
   印刷枚数および前記感光体の回転数のカウントアップ値を記憶するカウントアップ値記憶部と，
   前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットの交換履歴を記憶する交換履歴記憶部と， 前記カウントアップ値記憶部および前記交換履歴記憶部の記憶内容と，前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットのそれぞれの単体価格とに基づいて，現在の前記現像ユニットの残余価値と現在の前記感光体ユニットの残余価値とのうち少なくとも前者を算出する残余価値算出部とを有し，
   前記交換判定部での判定における前記現像器交換事象に，現在の前記現像ユニットの残余価値が，あらかじめ定めた比較対象より低いこと，が含まれることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置であって，
   前記残余価値算出部は，現在の前記現像ユニットの残余価値と現在の前記感光体ユニットの残余価値との双方を算出するものであり，
   前記あらかじめ定めた比較対象は，現在の前記感光体ユニットの残余価値であることを特徴とする画像形成装置。
9. 回転する感光体と，前記感光体の表面を帯電させる帯電器と，前記感光体の表面であって前記帯電器により帯電させられた箇所に潜像を形成する露光器と，前記潜像上にトナーを付与してトナー像を形成する現像器とを有し，前記感光体は脱着可能な感光体ユニットに内蔵されており，前記現像器は脱着可能な現像ユニットに内蔵されている画像形成装置を制御する画像形成装置用プログラムであって，
   前記帯電器の帯電バイアスおよび前記現像器の現像バイアスの最適化を非画像形成時に行う最適化制御手順と，
   前記最適化制御手順による最適化がなされたときの現像バイアスである最適化現像バイアスがあらかじめ定めた許容範囲を外れたときに，前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットのいずれを交換すべきかを判定する交換判定手順とを行うとともに，
   前記交換判定手順では，
   それまでの使用状況があらかじめ定めた現像器交換事象に該当する場合には，前記現像ユニットを交換すべきと判定し，
   前記現像ユニットを交換すべきと判定しない場合には，前記感光体ユニットを交換すべきと判定することを特徴とする画像形成装置用プログラム。
10. 請求項９に記載の画像形成装置用プログラムであって，
    前記交換判定手順での判定における前記現像器交換事象に，前記最適化現像バイアスが前記許容範囲の上限を上回ったこと，が含まれることを特徴とする画像形成装置用プログラム。
11. 請求項９または請求項１０に記載の画像形成装置用プログラムであって，
    前記画像形成装置として，前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットの交換履歴を記憶する交換履歴記憶部を有するものを対象とし，
    前記交換判定手順での判定における前記現像器交換事象に，現在の前記現像ユニットが装着されて以降における前記感光体ユニットの交換回数が，あらかじめ定めた基準回数以上であること，が含まれることを特徴とする画像形成装置用プログラム。
12. 請求項９から請求項１１までのいずれか１つに記載の画像形成装置用プログラムであって，
    前記画像形成装置として，前記最適化現像バイアスの履歴を記憶する現像バイアス履歴記憶部を有するものを対象とし，
    前記交換判定手順での判定における前記現像器交換事象に，直近過去のあらかじめ定めた回数の最適化現像バイアスのばらつきが，あらかじめ定めた上限ばらつき以上であること，が含まれることを特徴とする画像形成装置用プログラム。
13. 請求項９から請求項１２までのいずれか１つに記載の画像形成装置用プログラムであって，
    前記画像形成装置として，前記最適化現像バイアスの履歴を記憶する現像バイアス履歴記憶部と，印刷枚数および前記感光体の回転数のカウントアップ値を記憶するカウントアップ値記憶部と，前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットの交換履歴を記憶する交換履歴記憶部とを有するものを対象とし，
    前記交換判定手順では，前記判定を行う際に，前記現像バイアス履歴記憶部および前記カウントアップ値記憶部および前記交換履歴記憶部の記憶内容と，前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットのそれぞれの単体価格とに基づいて，
    前記現像ユニットを交換する場合における，現在の前記現像ユニットおよびこれに対して使用した前記感光体ユニットの総価格を，現在の前記現像ユニットで印字した枚数で割った値である第１印字単価と，
    前記感光体ユニットを交換する場合における，現在の前記現像ユニットおよびこれに対して使用される前記感光体ユニットの総価格を，現在の前記現像ユニットで印字される枚数で割った値である第２印字単価とを算出するステップを行い，
    前記交換判定手順での判定における前記現像器交換事象に，前記第１印字単価が前記第２印字単価より低いこと，が含まれることを特徴とする画像形成装置用プログラム。
14. 請求項１３に記載の画像形成装置用プログラムであって，前記交換判定手順では，
    前記第１印字単価の算出における分子を，
    現在の前記現像ユニットおよびこれに対してすでに使用し切った前記感光体ユニットの総価格に，
    現在の前記感光体ユニットの単体価格を，現在までの印字枚数と，前記現像ユニットの交換後に再び前記最適化現像バイアスが前記許容範囲を外れるまでに印字できる枚数と，に案分したときの前者の分，を加算した値とし，
    前記第２印字単価の算出における分子を，
    現在の前記現像ユニットおよびこれに対してすでに使用し切った前記感光体ユニットおよび現在の前記感光体ユニットの総価格に，
    新たに装着する前記感光体ユニットの単体価格を，装着後に再び前記最適化現像バイアスが前記許容範囲を外れるまでに印字できる枚数と，その後にさらに前記現像ユニットを交換した後に印字できる枚数と，に案分したときの前者の分，を加算した値とし，
    前記第２印字単価の算出における分母を，
    現在の前記現像ユニットで印字した枚数と，
    前記感光体ユニットの交換後に再び前記最適化現像バイアスが前記許容範囲を外れるまでに印字できる枚数との合計とする，ものであることを特徴とする画像形成装置用プログラム。
15. 請求項９から請求項１２までのいずれか１つに記載の画像形成装置用プログラムであって，
    前記画像形成装置として，印刷枚数および前記感光体の回転数のカウントアップ値を記憶するカウントアップ値記憶部と，前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットの交換履歴を記憶する交換履歴記憶部とを有するものを対象とし，
    前記交換判定手順では，判定を行う際に，前記カウントアップ値記憶部および前記交換履歴記憶部の記憶内容と，前記感光体ユニットおよび前記現像ユニットのそれぞれの単体価格とに基づいて，現在の前記現像ユニットの残余価値と現在の前記感光体ユニットの残余価値とのうち少なくとも前者を算出する残余価値算出手順を行い，
    前記交換判定手順での判定における前記現像器交換事象に，現在の前記現像ユニットの残余価値が，あらかじめ定めた比較対象より低いこと，が含まれることを特徴とする画像形成装置用プログラム。
16. 請求項１５に記載の画像形成装置用プログラムであって，
    前記残余価値算出手順では，現在の前記現像ユニットの残余価値と現在の前記感光体ユニットの残余価値との双方を算出し，
    前記あらかじめ定めた比較対象は，現在の前記感光体ユニットの残余価値であることを特徴とする画像形成装置用プログラム。

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