JP2012098534A - 読取センサーの寿命予測方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリブレーション機能を備えたパターンセンサーの寿命予測方法を提供する。
【解決手段】画像形成装置において画像形成条件を補正するための補正パターン画像を読み取るパターンセンサーの寿命予測方法であって、パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒのキャリブレーションを実行するか否かを判定するステップと、キャリブレーションによって再設定されたパターンセンサーの設定電流値をメモリー５０ａに記憶するステップと、キャリブレーションによって再設定された設定電流値における読取センサーの動作時間をメモリー５０ａに記憶するステップと、メモリー５０ａに記憶された設定電流値を出力するステップと、を有するようにした。
【選択図】図８

Description

本発明は、複写機、プリンターＦＡＸなどの画像形成装置において、画像品質を保つために転写体上に形成した補正パターンを読み取る読取センサーの寿命予測方法、及びそのような寿命予測機能を備えた画像形成装置に関する。

電子写真法により画像形成を行うプリンター、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置では、近年、光ビーム走査により感光体への画像書込みを行う方式が主流である。この方式は、ビデオ信号（ライン画像信号）によって点灯制御されるレーザ光をポリゴンミラー等の走査手段で感光体の主走査方向にビーム走査するとともに、感光体を副走査方向に移動させて露光走査を行うことにより感光体上に２次元像を書き込む。
このような光ビーム走査方式によりカラー画像を形成する場合、色成分ごとに露光走査により感光体上に作成された静電潜像は、トナーによって現像され、その後、転写体から記録（転写）用紙への転写過程でカラー画像合成され、形成されたカラー画像は、定着処理を経て出力される。

ところで、上記のようなカラー画像を形成する画像形成装置では、画像品質を保つために各色毎に濃度調整を行うようにしている。カラー画像形成装置における濃度調整は、転写体上に濃度補正用のテストパターン（以下、「濃度補正パターン」と記す）を形成し、形成した濃度補正パターンをパターンセンサーによって読み取る方法が用いられている。
また、近年の画像形成装置では、故障等の異常状態の発生時期を予測する異常発生予測方法が各種提案されている。例えば、特許文献１には、画像形成装置の状態と関連がある複数種類の情報を取得し、取得した複数種類の情報から指標値を算出し、算出した指標値の時間変化のデータに基づいて、その後の画像形成装置の状態の変化を判定するようにした異常発生予測方法が開示されている。

ところで、近年、資源保護の観点からユーザから画像形成装置を回収したときに各種部品をリサイクルすることが求められている。例えば濃度調整機能を備えたカラー画像形成装置であれば、濃度補正パターンを読み取るパターンセンサー等もリサイクルしたいという要望がある。上記パターンセンサーをリサイクルする場合は、回収されたパターンセンサーの寿命を精度良く予測してリサイクル可能であるか否かの判定を行う必要がある。
一般にパターンセンサーの寿命は、パターンセンサーに使用されているＬＥＤの設定電流値とその動作時間等から予測可能とされる。
しかしながら、画像形成装置によっては、画像品質を保つために使用条件が一定の条件に達したときにパターンセンサー自体の補正、即ちパターンセンサーのキャリブレーション機能を備えたものがある。この種のカラー画像形成装置では、キャリブレーションの実行前と実行後では、パターンセンサーに用いられているＬＥＤの設定電流値が変更されるため、パターンセンサーの設定電流値が一定電流値に設定された画像形成装置、即ちちパターンセンサーのキャリブレーション機能を備えていない画像形成装置に比べてパターンセンサーの寿命予測が困難であった。
本発明は、上記したような点を鑑みてなされたものであり、キャリブレーション機能を備えた読取センサーの寿命予測方法、及びそのような読取センサーの寿命予測機能を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、画像が転写される転写体上に形成した画像形成条件を補正するための補正パターン画像を読み取る読取センサーを備えた画像形成装置における読取センサーの寿命予測方法であって、前記読取センサーのキャリブレーションを実行するか否かを判定するステップと、前記キャリブレーションによって再設定された前記読取センサーの設定電流値を記憶手段に記憶するステップと、前記記憶手段に記憶された設定電流値を出力するステップと、を有することを特徴とする。
画像形成装置を回収後に記憶手段に記憶されている読取センサーの再設定電流値を出力することが可能になるので、画像形成装置が読取センサーのキャリブレーション機能を備えている場合であっても、記憶手段に記憶されていた設定電流値から読取センサーの寿命予測を行うことが可能になる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の読取センサーの寿命予測方法において、前記キャリブレーションによって再設定された再設定電流値における前記読取センサーの動作時間を記憶手段に記憶するステップを有する。
画像形成装置を回収後に記憶手段に記憶されている読取センサーの再設定電流値に加えて、その動作時間から読取センサーの寿命予測を行うことが可能になるので、読取センサーの寿命予測をより高精度で行うことが可能になる。

請求項３に記載の発明は、画像が転写される転写体と、該像転写体上に形成した画像形成条件を補正するための補正パターン画像を読み取る読取センサーと、該読取センサーからの読取信号に基づいて画像形成条件を補正する画像補正手段と、前記読取センサーのキャリブレーションを行うセンサー調整手段と、を備えた画像形成装置において、前記センサー調整手段において再設定された前記読取センサーの設定電流値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された設定電流値を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする。
画像形成装置を回収後に記憶手段に記憶されている読取センサーの再設定電流値を出力することが可能になるので、読取センサーのキャリブレーション機能を備えている場合であっても、記憶手段に記憶されていた設定電流値から読取センサーの寿命予測を行うことが可能になる。
請求項４に記載の発明は、前記記憶手段は、前記センサー調整手段によって再設定された再設定電流値における前記読取センサーの動作時間を記憶することを特徴とする。
画像形成装置を回収後に記憶手段に記憶されている読取センサーの設定電流値に加えて、その動作時間から読取センサーの寿命予測を行うことが可能になるので、読取センサーの寿命予測をより高精度で行うことが可能になる。

本発明によれば、画像形成装置を回収後に記憶手段に記憶されている読取センサー再設定電流値から画像形成装置に使用されている読取センサーの寿命予測を高精度で行うことが可能になる。

本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成を示した図である。 パターンセンサー基板の配置例を示した図である。 本実施形態のカラー画像形成装置におけるパターンセンサーと濃度補正パターンの関係を示した図である。 図３に示したＡ部の詳細図である。 濃度補正パターンの濃度とパターンセンサーの検知電圧との関係を示した図である。 パターンセンサーの特性を示した図である。 本実施形態の画像形成装置における各パターンセンサーのキャリブレーション方法の説明図である。 本実施形態の画像形成装置の内部構成を示したブロック図である。 本実施形態の画像形成装置のＣＰＵが実行する印刷処理を示したフローチャートである。 回収後の画像形成装置とパソコンとの接続態様を示した図である。 パソコンの画面に表示される使用状況をグラフの一例を示した図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、タンデム方式のデジタルカラー画像形成装置を例に挙げて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成を示した図である。
図１に示すカラー画像形成装置は、パターンセンサー基板１、感光体ドラム２、３、４、５、転写ベルト６、ローラ８、定着ユニット１２等を備えて構成される。
感光体ドラム２〜５には、図示しないＬＤ（Laser Diode）光書込みや電子写真プロセスで作像を行う画像形成部の処理により、各ドラム面上にカラー画像を構成する各色成分（例えばマゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、イエロー：Ｙ、ブラック：Ｋの４色）のトナー画像が形成される。この場合、各感光体ドラム２〜５は、２次元走査方式で書込みが行われるので、副走査方向にドラムが回転される（図１中、矢示）。
各感光体ドラム２〜５上に形成されたトナー画像は、中間転写体としての転写ベルト６に転写される。転写ベルト６は、駆動力を与える駆動ローラと従動回転する従動ローラに巻回されたエンドレスのベルトであり、各感光体ドラム２〜５と同期して図１中、矢示する方向に移動する。各感光体ドラム２〜５からの転写を受け、転写ベルト６上で合成されたカラー画像は、所定のタイミングで給紙される転写紙７に転写される。画像が転写された転写紙７は、定着ユニット１２に搬送され、高温に加熱したローラにより圧接され、熱圧着による定着処理が行われて、画像形成プロセスが終了する。

ところで、画像形成装置では、画像濃度のバラツキを抑制するために所定タイミング、例えば画像形成動作を行う直前のタイミングで、画像形成部が転写ベルト６上に濃度補正パターン３０を形成し、形成した濃度補正パターンを利用して濃度補正を行うようにしている。
このため、図２に示すように転写ベルト６を巻きつけたローラ８の近傍に発光部２１と受光部２２からなるパターンセンサー２０を搭載したパターンセンサー基板１が配置されている。ローラ８の近傍にパターンセンサー基板１を配置すると、転写ベルト６に発生した波打ちの影響を受けないという利点がある。なお、パターンセンサー２０の構成については後述する。

次に、図３及び図４を用いて本実施形態のカラー画像形成装置における濃度補正方法を説明する。
図３は、本実施形態のカラー画像形成装置におけるパターンセンサーと濃度補正パターンの関係を示した図、図４は、図３に示したＡ部の詳細図である。
図３に示すように、本実施形態のカラー画像形成装置では、パターンセンサー基板１上にフロント、センター、リアの３つのパターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒを配置し、これら３つのパターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒにおいて転写ベルト６上に形成した濃度補正パターン３０を検知する。そして、検知したパターン濃度（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）が、本来のパターン濃度値からずれていた場合は濃度補正を行うようにしている。

また図４に示すように、パターンセンサー基板１に配置されているパターンセンサー２０ｆには、発光部２１と受光部２２とが一対になって実装されている。
発光部２１はＬＥＤにより構成され、その光は転写ベルト６に正反射し、受光部２２によって検知された後、電圧値に変換して出力される。パターンセンサー２０ｆは、発光部２１から出力される光量が多いと反射光量も大きくなるので受光部２２において検知される検知電圧値が大きくなる。なお、図４ではパターンセンサー基板１上に実装されているパターンセンサー２０ｆの構成のみを示すが、パターンセンサー２０ｃ、２０ｒも同様の構成となっている。

図５は、転写ベルト上に形成した濃度補正パターンとパターンセンサーの検知電圧との関係を示した図である。ここではシアンの濃度補正パターンを例に挙げて説明する。
この図５に示すように、転写ベルト６上の濃度補正パターン３０にパターンセンサー２０ｆの発光部２１からの光が照射されるとその反射光量は少なくなり、受光部２２で検される検知電圧の値が小さくなる。また濃度補正パターン３０の濃度が高いほど受光部２２で検知される検知電圧の値は小さくなる。
しかしながら、パターンセンサー基板１上に実装されている各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒは、感度のバラツキやセンサー表面の汚れ等々のため、同じ濃度パターンを検知しても各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒの検知電圧は同じにはならない。
また、例えば画像形成装置の使用環境（温度／湿度の変化）や使用条件（大量の連続印刷等々）により画像濃度に変化が生じ画像品質が一定に保てなくなる。

ここで、パターンセンサーの特性について説明しておく。
図６は、パターンセンサーの特性を示した図である。図６において、横軸に発光部電流値、縦軸に受光部の検知電圧値を示す。この図６の特性から分かるように、通常は、駆動時に流す発光部の電流を大きくしていっても、ある値以上になると、受光部の検知電圧値は一定となる。従って、パターンセンサー２０のキャリブレーションの際、受光部の検知電圧値を一定値にする発光部電流値として、通常、なるべく小さな発光部電流値を所定のマージンをとって設定する。但し、上記したように受光部は、発光部で発光した光をベルト面からの反射光として受光するので、パターンセンサーごとに特性が違い、又経時変化も加わるので、一定値とする発光部電流の設定値も個々のパターンセンサーにより、又使用時点によっても異なる。
そこで、本実施形態では、ある条件に達したときに、パターンセンサー２０のキャリブレーションを行い、濃度補正の検知誤差が極力小さくして画像品質を一定に保つようにしている。

次に、図７を用いて本実施形態の画像形成装置における各パターンセンサーのキャリブレーション方法を説明する。
ここでは、パターンセンサー２０ｆと、それに伴う設定電流値を例に挙げて説明する。なお、パターンセンサーのキャリブレーションは、各パターンセンサーの基準を同じ値で決めることにより、パターンセンサーのバラツキを無くすようにしている。
図７において、パターンセンサー２０ｆは、転写ベルト６上の濃度補正パターン３０を検知する直前では、転写ベルト６上に濃度補正パターン３０が形成されていないため、転写ベルト６の地肌部分を検知している。つまりパターンセンサー２０ｆは、転写ベルト６の地肌部分の反射光を受光部２２で検知し、この検知電圧が規定の基準電圧値Ｖ１となるように発光部２１の光量を調整する。パターンセンサー２０ｃ、２０ｒも同様の基準電圧値Ｖ１となるように発光部２１の光量を調整することで、各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒの基準電圧値Ｖ１が同じになる。これにより、各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒのバラツキが低減され、濃度補正パターン３０の検知精度がアップする。つまり、各パターンセンサーのキャリブレーションを実施することで、各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒの基準電圧値Ｖ１の設定ができ、各濃度に対する検知電圧の精度がアップすることがわかる。

ところが、パターンセンサー２０のキャリブレーションを実施した場合には、各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒの発光部の設定電流値が異なる場合がある。
また画像形成装置の使用経緯時間、環境（センサーの温度特性）等によっても、発光部の設定電流値が変化するため、通常の一定のＬＥＤ電流値で動作させる場合に比べてパターンセンサーの寿命の算出が難しくなる。
そこで、本実施形態の画像形成装置では、上記パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒの寿命に関係する発光部（ＬＥＤ）２１の設定電流値と、発光部２１の発光動作時間に関する情報を画像形成装置内に記憶しておくことによって、画像形成装置を回収後に、画像形成装置内に記憶した上記パターンセンサーの寿命に関係する情報に基づいてパターンセンサーの寿命の判定を行うようにした点に特徴がある。

図８は、本実施形態の画像形成装置の内部構成を示したブロック図である。
この図８に示すように、本実施形態の画像形成装置では、パターンセンサー基板１上に実装されている各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒがＣＰＵ５０と接続されている。
各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒの受光部２２において検知された検知電圧は、Ａ／Ｄコンバータ５１〜５３によりデジタル変換された後、ＣＰＵ５０に入力される。ＣＰＵ５０は、Ａ／Ｄコンバータ５１〜５３を介して各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒから入力される検知データに基づいて、発光部２１のＬＥＤと直列に接続されている可変抵抗５４の抵抗値を調整して発光部２１のＬＥＤの設定電流値を変更するようにしている。これにより、各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒの発光部２１から出力される光量を調整するようにしている。
またＣＰＵ５０には、記憶手段であるメモリー５０ａが内蔵されており、キャリブレーション実行後に設定された各パターンセンサー２０ｆ、２０ｃ、２０ｒのＬＥＤの設定電流値、及びその設定電流値での動作時間を記憶可能に構成されている。

図９は、本実施形態の画像形成装置のＣＰＵが実行する印刷処理を示したフローチャートである。
この場合ＣＰＵ５０は、先ずステップＳ１において、印刷動作開始する前に濃度補正パターン３０の読取精度を上げるためにパターンセンサー２０のキャリブレーションを実行するか否かの判別を行う。
ここで、キャリブレーションを実行するか否かの判別条件としては、例えば前回のキャリブレーション実行時からの温度／湿度の変化が規定以上であるか否か、或いは前回のキャリブレーション実行時からのトータル印刷枚数が規定以上であるか否かといったことが挙げられる。

ステップＳ１において、キャリブレーションを実行すると判別された場合は、続くステップＳ２において、パターンセンサー２０のキャリブレーションを実行する。
次に、ＣＰＵ５０は、ステップＳ３において、パターンセンサー２０のキャリブレーション実行後に設定されたパターンセンサー２０のＬＥＤ電流値をメモリー５０ａに格納（記憶）する。この後、ステップＳ４において濃度補正パターンに基づいて濃度補正処理を実行する。
一方、ステップＳ１において、パターンセンサー２０のキャリブレーションを実行しないと判別された場合は、キャリブレーションを実行することなく、ステップＳ４に移行して、濃度補正パターンに基づいて濃度補正処理を実行する。
次に、ＣＰＵ５０は、ステップＳ５において、濃度補正動作の動作時間をメモリー５０ａに格納（記憶）する。その後、ステップＳ６において印刷を開始する。

このように本実施形態の画像形成装置では、パターンセンサー２０のキャリブレーションを実行前は、実行前のパターンセンサー２０のＬＥＤの設定電流値と、この設定電流値におけるセンサー動作時間をメモリー５０ａに格納する。そして、パターンセンサー２０のキャリブレーション実行後は、キャリブレーションによって再設定されたＬＥＤの設定電流値と、この再設定された設定電流値におけるセンサー動作時間をメモリー５０ａに格納するようにしている。
そして当該画像形成装置をユーザから回収した後、工場等においてメモリー５０ａに格納されているパターンセンサー２０の設定電流値とパターンセンサー動作時間を、図１０に示すように、出力手段である画像形成装置６０の操作表示部６１や図示しない出力端子を介して接続したパソコン（ＰＣ）６２の画面上に表示することで、工場側の作業者は回収された画像形成装置６０のパターンセンサー２０の使用状況からセンサーの故障予測を容易に行うことができるようになる。

図１１は、パソコン６２の画面に表示される使用状況を示したグラフの一例を示した図である。
この図１１に示すＬＥＤ設定電流値Ｉ0は、パターンセンサー２０の初期設定電流値、同様に図１１に示すＬＥＤ設定電流値Ｉ1は、画像形成装置を使用中にパターンセンサー２０の１回目のキャリブレーション実行後の設定電流値、図１１に示すＬＥＤ設定電流値Ｉ2は、２回目のキャリブレーション実行後の設定電流値である。
また図１１に示すＩmaxは設定最大電流値であり、一般にパターンセンサー２０は設定電流が設定最大電流値Ｉmaxに近いほど再利用が難しくなる。
また図１１に示す動作時間Ｔ1は、初期ＬＥＤ設定電流値Ｉ0における濃度補正動作時間、図１１に示す動作時間Ｔ2は、ＬＥＤ設定電流値Ｉ1における濃度補正動作時間、図１１に示す動作時間Ｔ3は、ＬＥＤ設定電流値Ｉ2における濃度補正動作時間である。

従って、工場側の作業者は、ユーザから画像形成装置が回収されたときは、図１１に示すような使用状況グラフを表示させることで、作業者がパターンセンサー２０の故障予測を容易に行うことができる。
パターンセンサー基板１に取り付けられている複数のパターンセンサーのうち、ＬＥＤ設定電流が最大電流値Ｉmaxに近いセンサーがある場合は、該当センサーのみを交換すればパターンセンサー基板１を再使用可能となる。

なお、本実施形態では、画像形成装置のＣＰＵ５０のメモリー５０ａに格納されているパターンセンサー２０の設定電流値とパターンセンサー動作時間に基づいて画像形成装置６０のパターンセンサー２０の故障予測を行う場合例に挙げて説明したが、メモリー５０ａに格納されているパターンセンサー２０の設定電流値からメモリーセンサーの故障予測を行うことも可能である。
また本実施形態では、読取センサーとして濃度補正パターンを検出するパターンセンサー２０を例に挙げて説明したが、補正パターンは濃度補正パターンに限らず、画像形成条件を補正する補正パターンであれば、例えば色ずれ補正パターンでもよい。
また本実施形態では、カラー画像形成装置を例に挙げて説明したが、パターンセンサーのキャリブレーション機能を有する画像形成装置であれば、カラー画像形成装置に限定されるものではない。

１…パターンセンサー基板、２、３、４、５…感光体ドラム、６…転写ベルト、７…転写紙、１０…補正用パターン、２０…パターンセンサー、２１…発光部、２２…受光部、６０…画像形成装置、６１…操作表示部、６２…パソコン（ＰＣ）

特許第４４８５７５９号

Claims (4)

1. 画像が転写される転写体上に形成した画像形成条件を補正するための補正パターン画像を読み取る読取センサーを備えた画像形成装置における読取センサーの寿命予測方法であって、
   前記読取センサーのキャリブレーションを実行するか否かを判定するステップと、前記キャリブレーションによって再設定された前記読取センサーの設定電流値を記憶手段に記憶するステップと、前記記憶手段に記憶された設定電流値を出力するステップと、を有することを特徴とする読取センサーの寿命予測方法。
2. 請求項１に記載の読取センサーの寿命予測方法において、前記キャリブレーションによって再設定された再設定電流値における前記読取センサーの動作時間を記憶手段に記憶するステップを有することを特徴とする読取センサーの寿命予測方法。
3. 画像が転写される転写体と、該像転写体上に形成した画像形成条件を補正するための補正パターン画像を読み取る読取センサーと、該読取センサーからの読取信号に基づいて画像形成条件を補正する画像補正手段と、前記読取センサーのキャリブレーションを行うセンサー調整手段と、を備えた画像形成装置であって、
   前記センサー調整手段において再設定された前記読取センサーの設定電流値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された設定電流値を出力する出力手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記記憶手段は、前記センサー調整手段によって再設定された再設定電流値における前記読取センサーの動作時間を記憶することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

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