特開 2023-179245 画像形成装置、及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023179245

(43)【公開日】2023-12-19

(54)【発明の名称】画像形成装置、及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/00 20060101AFI20231212BHJP

【ＦＩ】

G03G15/00 303

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092443

(22)【出願日】2022-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(72)【発明者】

【氏名】坂口 新太郎

(72)【発明者】

【氏名】水野 雄介

(72)【発明者】

【氏名】荒木 寿則

(72)【発明者】

【氏名】青山 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】相羽 駿介

【テーマコード（参考）】

2H270

【Ｆターム（参考）】

2H270LA15

2H270LA18

2H270LA22

2H270LA79

2H270LA80

2H270LA99

2H270LD03

2H270LD09

2H270MA08

2H270MA14

2H270MB16

2H270MB25

2H270MB29

2H270MB30

2H270MB43

2H270ZC03

2H270ZC04

(57)【要約】

【課題】トナーの劣化について精度よく判定することができる画像形成装置、及びその制御方法を提供する。
【解決手段】画像形成装置（１）は、トナー収容室、及び、感光ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器を備えた現像カートリッジ（６０）と、感光ドラムからトナー像をベルトに転写する転写器と、ベルトに光を照射し、ベルトから反射した反射光の光量を検知する光学センサ（９０）と、制御部（１０１）と、を備える。制御部（１０１）は、所定の現像バイアスを用いて、ベルトにトナーを付着させて、少なくとも１つのトナーパッチを形成するパッチ形成処理と、光学センサ（９０）により、トナーパッチのトナーの濃度を検出する濃度検出処理と、検出したトナーの濃度に基づいて、トナーの劣化の程度を判定する判定処理と、を含む処理を実行する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

感光ドラムと、
前記感光ドラムを帯電させる帯電器と、
前記感光ドラムを露光して前記感光ドラムの表面に静電潜像を形成する露光器と、
トナーを収容するトナー収容室、及び、前記感光ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器を備えた現像カートリッジと、
前記感光ドラムに対向するベルトを有し、前記感光ドラムからトナー像をベルトに転写する転写器と、
前記ベルトに光を照射し、前記ベルトから反射した反射光の光量を検知する光学センサと、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
所定の判定タイミングごとに、所定の現像バイアスを用いて、前記ベルトにトナーを付着させて、少なくとも１つのトナーパッチを形成するパッチ形成処理と、
前記光学センサにより、前記トナーパッチに光を照射し、その反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量を検知し、その光量に基づいて前記トナーパッチのトナーの濃度を検出する濃度検出処理と、
前記濃度検出処理で検出したトナーの濃度に基づいて、前記トナー収容室内の前記トナーの劣化の程度を判定する判定処理と、
を含む処理を実行する、画像形成装置。

【請求項2】

前記制御部は、
前記パッチ形成処理において、現像バイアスが互いに異なる複数の前記トナーパッチを形成し、
前記濃度検出処理において、前記複数の各トナーパッチのトナーの濃度を検出し、
前記判定処理において、検出した前記複数の各トナーパッチのトナーの濃度を比較することにより、前記トナー収容室内の前記トナーの劣化の程度を判定する、請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

報知部を備え、
前記制御部は、
前記判定処理において、判定した前記トナーの劣化の程度が、所定の許容範囲を超えることを判定した場合、前記現像カートリッジの交換を促す報知処理を前記報知部に実行させる、請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記トナー収容室のトナーの初期充填量を表す容量情報と、前記トナー収容室のトナーの使用量を表す使用量情報を少なくとも記憶する現像カートリッジメモリを備え、
前記制御部は、
前記容量情報と前記使用量情報とを用いて、前記トナー収容室のトナー残量を算出するとともに、
前記判定したトナーの劣化の程度と算出した前記トナー残量とにより決定されるトナー寿命を求め、求めた前記トナー寿命が所定の閾値に達した場合、前記報知処理を前記報知部に実行させる、請求項３に記載の画像形成装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記パッチ形成処理において、現像バイアスが互いに異なる第１トナーパッチと第２トナーパッチとを形成し、
前記濃度検出処理において、前記第１トナーパッチの濃度及び前記第２トナーパッチの濃度を検出し、
前記判定処理において、検出した前記第１トナーパッチの濃度と検出した前記第２トナーパッチの濃度との差が所定の閾値よりも小さいことを判別した場合、前記トナーの劣化の程度が前記許容範囲を超えると判定する、請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記パッチ形成処理において、前記感光ドラムに対する前記露光器の露光のデューティを所定値以上として、前記第１トナーパッチ及び前記第２トナーパッチを形成する、請求項５に記載の画像形成装置。

【請求項7】

シートの搬送方向に沿って前記ベルトに対向して順次配置された複数の前記現像カートリッジを備え、
前記制御部は、
前記パッチ形成処理において、前記複数の現像カートリッジごとに、前記少なくとも１つのトナーパッチを形成する、請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記制御部は、
前記パッチ形成処理において、前記複数の現像カートリッジごとに、前記感光ドラムに対する前記露光器の露光のデューティを調整して、前記複数の現像カートリッジごとの前記少なくとも１つのトナーパッチを前記ベルトに順次形成する、請求項７に記載の画像形成装置。

【請求項9】

感光ドラムと、前記感光ドラムを帯電させる帯電器と、前記感光ドラムを露光して前記感光ドラムの表面に静電潜像を形成する露光器と、トナーを収容するトナー収容室、及び、前記感光ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器を備えた現像カートリッジと、前記感光ドラムに対向するベルトを有し、前記感光ドラムからトナー像をベルトに転写する転写器と、前記ベルトに光を照射し、前記ベルトから反射した反射光の光量を検知する光学センサと、を備えた画像形成装置の制御方法であって、
所定の判定タイミングごとに、所定の現像バイアスを用いて、前記ベルトにトナーを付着させて、少なくとも１つのトナーパッチを形成するパッチ形成ステップと、
前記光学センサにより、前記トナーパッチに光を照射し、その反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量を検知し、その光量に基づいて前記トナーパッチのトナーの濃度を検出する濃度検出ステップと、
前記濃度検出ステップで検出したトナーの濃度に基づいて、前記トナー収容室内の前記トナーの劣化の程度を判定する判定ステップと、を実行する画像形成装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、画像形成装置、及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真プリンタなどの画像形成装置は、例えば、現像室とトナー収容室を一体化した現像カートリッジを用いて、画像形成処理を行うことが知られている。このような画像形成装置では、感光ドラムの表面上に形成した静電潜像に対して、現像室内で帯電された現像剤としてのトナーを付着することにより、トナー像を感光ドラムの表面上に形成する。

【0003】

例えば、特許文献１に記載の画像形成装置には、画像形成回数が所定回数に達する毎に、転写ベルト上に濃度検出用のパッチを形成する。そして、形成したパッチの濃度を検出し、その検出結果に基づいて、現像バイアスを調整することにより、トナーの劣化等に起因する画像の濃度の変化を補正して、画質を一定に保つことが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－２５１５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが、上記のような従来の画像形成装置では、あくまでトナー劣化に起因する画像の濃度変化を補正することを目的とするものであり、トナーの劣化を直接的に判定することを目的とするものではなかった。

【0006】

本開示は、トナーの劣化について精度よく判定することができる画像形成装置、及びその制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本開示の画像形成装置は、感光ドラムと、前記感光ドラムを帯電させる帯電器と、前記感光ドラムを露光して前記感光ドラムの表面に静電潜像を形成する露光器と、トナーを収容するトナー収容室、及び、前記感光ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器を備えた現像カートリッジと、前記感光ドラムに対向するベルトを有し、前記感光ドラムからトナー像をベルトに転写する転写器と、前記ベルトに光を照射し、前記ベルトから反射した反射光の光量を検知する光学センサと、制御部と、を備え、前記制御部は、所定の判定タイミングごとに、所定の現像バイアスを用いて、前記ベルトにトナーを付着させて、少なくとも１つのトナーパッチを形成するパッチ形成処理と、前記光学センサにより、前記トナーパッチに光を照射し、その反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量を検知し、その光量に基づいて前記トナーパッチのトナーの濃度を検出する濃度検出処理と、前記濃度検出処理で検出したトナーの濃度に基づいて、前記トナー収容室内の前記トナーの劣化の程度を判定する判定処理と、を含む処理を実行する。

【0008】

上記構成によれば、所定の判定タイミングごとに、トナーパッチが形成された後、そのトナーの濃度が検出される。更に、制御部は、検出したトナーの濃度の検出結果を基にトナー収容室内のトナーの劣化の程度を判定する判定処理を行う。これにより、トナーの劣化について精度よく判定することができる。

【0009】

本開示の画像形成装置において、前記制御部は、前記パッチ形成処理において、現像バイアスが互いに異なる複数の前記トナーパッチを形成し、前記濃度検出処理において、前記複数の各トナーパッチのトナーの濃度を検出し、前記判定処理において、検出した前記複数の各トナーパッチのトナーの濃度を比較することにより、前記トナー収容室内の前記トナーの劣化の程度を判定してもよい。

【0010】

上記構成によれば、制御部は、トナーの劣化の程度をより精度よく判定することができる。

【0011】

本開示の画像形成装置において、報知部を備え、前記制御部は、前記判定処理において、判定した前記トナーの劣化の程度が、所定の許容範囲を超えることを判定した場合、前記現像カートリッジの交換を促す報知処理を前記報知部に実行させてもよい。

【0012】

上記構成によれば、制御部は、トナーの劣化の程度が所定の許容範囲を超えることを判定した場合、現像カートリッジの交換を促す報知処理を報知部に行わせる。これにより、現像カートリッジを適切に交換させることができ、画像形成装置の画質の低下を確実に抑えることができる。

【0013】

本開示の画像形成装置において、前記トナー収容室のトナーの初期充填量を表す容量情報と、前記トナー収容室のトナーの使用量を表す使用量情報を少なくとも記憶する現像カートリッジメモリを備え、前記制御部は、前記容量情報と前記使用量情報とを用いて、前記トナー収容室のトナー残量を算出するとともに、前記判定したトナーの劣化の程度と算出した前記トナー残量とにより決定されるトナー寿命を求め、求めた前記トナー寿命が所定の閾値に達した場合、前記報知処理を前記報知部に実行させてもよい。

【0014】

上記構成によれば、現像カートリッジの交換をより適切なタイミングで行わせることができ、画質の低下をより確実に抑えることができる画像形成装置を構成することができる。

【0015】

本開示の画像形成装置において、前記制御部は、前記パッチ形成処理において、現像バイアスが互いに異なる第１トナーパッチと第２トナーパッチとを形成し、前記濃度検出処理において、前記第１トナーパッチの濃度及び前記第２トナーパッチの濃度を検出し、前記判定処理において、検出した前記第１トナーパッチの濃度と検出した前記第２トナーパッチの濃度との差が所定の閾値よりも小さいことを判別した場合、前記トナーの劣化の程度が前記許容範囲を超えると判定してもよい。

【0016】

上記構成によれば、制御部は、判定処理において、第１トナーパッチの濃度及び第２トナーパッチの濃度を用いることにより、トナーの劣化の程度をより精度よく判定することができる。

【0017】

本開示の画像形成装置において、前記制御部は、前記パッチ形成処理において、前記感光ドラムに対する前記露光器の露光のデューティを所定値以上として、前記第１トナーパッチ及び前記第２トナーパッチを形成してもよい。

【0018】

上記構成によれば、露光器の露光のデューティが所定値以上で第１トナーパッチ及び第２トナーパッチが形成されるので、第１トナーパッチ及び第２トナーパッチの各濃度を大きくすることができる。この結果、判定処理での判定精度を高めることができ、トナーの高精度な劣化の程度の判定をより確実に行うことができる。

【0019】

本開示の画像形成装置において、シートの搬送方向に沿って前記ベルトに対向して順次配置された複数の前記現像カートリッジを備え、前記制御部は、前記パッチ形成処理において、前記複数の現像カートリッジごとに、前記少なくとも１つのトナーパッチを形成してもよい。

【0020】

上記構成によれば、フルカラー画像の画像形成処理を行う場合において、少なくとも１つのトナーパッチが複数の現像カートリッジごとに形成される。これにより、複数の各現像カートリッジでのトナーの劣化の程度を判定する判定処理を行うことができ、各現像カートリッジでのトナーの劣化について精度よく判定することができる。

【0021】

本開示の画像形成装置において、前記制御部は、前記パッチ形成処理において、前記複数の現像カートリッジごとに、前記感光ドラムに対する前記露光器の露光のデューティを調整して、前記複数の現像カートリッジごとの前記少なくとも１つのトナーパッチを前記ベルトに順次形成してもよい。

【0022】

上記構成によれば、フルカラー画像の画像形成処理を行う場合において、複数の現像カートリッジにそれぞれ対応した少なくとも１つのトナーパッチが互いに異なる露光のデューティで形成することが可能となる。これにより、複数の各現像カートリッジでのトナーの劣化の程度をより精度よく判定することができ、トナーの高精度な劣化判定を容易に行うことができる。

【0023】

本開示の画像形成装置の制御方法は、感光ドラムと、前記感光ドラムを帯電させる帯電器と、前記感光ドラムを露光して前記感光ドラムの表面に静電潜像を形成する露光器と、トナーを収容するトナー収容室、及び、前記感光ドラムの表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器を備えた現像カートリッジと、前記感光ドラムに対向するベルトを有し、前記感光ドラムからトナー像をベルトに転写する転写器と、前記ベルトに光を照射し、前記ベルトから反射した反射光の光量を検知する光学センサと、を備えた画像形成装置の制御方法であって、所定の判定タイミングごとに、所定の現像バイアスを用いて、前記ベルトにトナーを付着させて、少なくとも１つのトナーパッチを形成するパッチ形成ステップと、前記光学センサにより、前記トナーパッチに光を照射し、その反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量を検知し、その光量に基づいて前記トナーパッチのトナーの濃度を検出する濃度検出ステップと、前記濃度検出ステップで検出したトナーの濃度に基づいて、前記トナー収容室内の前記トナーの劣化の程度を判定する判定ステップと、を実行する。

【0024】

上記構成によれば、所定の判定タイミングごとに、トナーパッチが形成された後、そのトナーの濃度が検出される。更に、判定ステップにより、検出したトナーの濃度の検出結果を基にトナー収容室内のトナーの劣化の程度が判定される。これにより、トナーの劣化について精度よく判定することができる。

【発明の効果】

【0025】

本開示の一態様によれば、トナーの劣化について精度よく判定することができる画像形成装置、及びその制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本開示の実施形態１に係る画像形成装置の構成を説明する概略図である。

【図2】上記画像形成装置の機能ブロックを示すブロック図である。

【図3】図１に示した光学センサの具体的な構成例を説明する図である。

【図4】図２に示した現像カートリッジ情報の詳細を示す図である。

【図5】上記現像カートリッジでのトナーの劣化の原因を説明する図である。

【図6】上記画像形成装置の主要な動作例を説明するフローチャートである。

【図7】図６に示した劣化検出処理を説明するフローチャートである。

【図8】図７に示したトナーパッチ形成処理の動作例を説明する図である。

【図9】上記トナーパッチ形成処理において、露光のデューティを変化させた場合でのトナーパッチの形成例を説明する図である。

【図10】（Ａ）は、上記光学センサでのブラックのトナーパッチに対する反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量の一例を説明するグラフであり、（Ｂ）は、上記光学センサでのブラック以外のカラー色のトナーパッチに対する反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量の一例を説明するグラフである。

【図11】印刷枚数と、(トナーパッチ正反射光/ベルト面正反射光)との具体的な関係の一例を示すグラフである。

【図12】本開示の実施形態２に係る画像形成装置の構成を説明する概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

〔実施形態１〕
以下、本開示の実施形態１について図１～図４を参照しつつ説明する。本実施形態では、画像形成装置１の一例として、トナーを用いてシートＳに画像を形成するレーザプリンタについて説明する。

【0028】

（画像形成装置１の構成）
図１は、本開示の実施形態１に係る画像形成装置１の構成を説明する概略図である。尚、以下の説明では、画像形成装置１として、フルカラー画像の画像形成処理を行う、直接転写タンデム方式のカラープリンタを例示する。

【0029】

図１に示すように、画像形成装置１は、本体筐体２の内部に、給送トレイ７と、ベルトユニット２０と、露光ユニット３０と、４つのプロセスカートリッジ４０と、定着ユニット８０とを備えている。ベルトユニット２０、露光ユニット３０、プロセスカートリッジ４０、及び定着ユニット８０が、シートＳに画像を形成する画像形成部を構成している。また、画像形成装置１は、画像が形成されたシートＳを排出する排出トレイ５と、各部を制御する制御部１０１とを備えている。

【0030】

本体筐体２には、その前面を覆うフロントカバー２Ａが設けられている。フロントカバー２Ａは、画像形成装置１の下方前端を中心にして開閉可能に設けられている。画像形成装置１では、フロントカバー２Ａを開くことにより、本体筐体２の内部に対して、画像形成部のベルトユニット２０などを適宜挿抜することができるようになっている。

【0031】

給送トレイ７には、印刷媒体としてのシートＳが複数収容されている。給送トレイ７の近傍には、給送ローラを含む不図示の給送機構が設けられており、給送機構によって給送トレイ７から１枚ずつのシートＳがレジストローラ１５へ送り出される。レジストローラ１５は、シートＳを所定のタイミングで、ベルトユニット２０に送出する。尚、印刷媒体としては、印刷用紙などの紙媒体に限らず、他にも、例えばＯＨＰシート等のプラスチックからなる樹脂媒体であってもよい。

【0032】

露光ユニット３０は、４つのプロセスカートリッジ４０ごとに設けられたレーザ光源３１を備えており、対応するプロセスカートリッジ４０に含まれた後述の感光ドラム５２にレーザ光を照射する。これにより、露光ユニット３０は、感光ドラム５２を露光して感光ドラム５２の表面に静電潜像を形成する。露光ユニット３０は、露光器の一例である。

【0033】

尚、上記の説明に代えて、ＬＥＤなどの発光素子を露光ユニット３０に用いることもできる。すなわち、本開示はレーザプリンタ以外にＬＥＤプリンタにも適用することができる。

【0034】

プロセスカートリッジ４０は、給送トレイ７と露光ユニット３０との間でシートＳの搬送方向である前後方向に並んで配置されている。プロセスカートリッジ４０は、ドラムカートリッジ５１と、現像カートリッジ６０とを備えている。このプロセスカートリッジ４０は、フロントカバー２Ａを上方へ回動させた後、本体筐体２の開口部から交換可能となっている。すなわち、プロセスカートリッジ４０では、現像カートリッジ６０がドラムカートリッジ５１と共に使われ、ドラムカートリッジ５１と共に、本体筐体２に一体的に着脱可能に装着されている。また、プロセスカートリッジ４０では、ドラムカートリッジ５１と現像カートリッジ６０とは互いに分離可能に構成されている。

【0035】

各プロセスカートリッジ４０は、現像カートリッジ６０のトナー収容室６６に収容される現像剤としてのトナーの色が相違するのみであり、構成は同一である。具体的には、４つのプロセスカートリッジ４０は、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンのトナーをそれぞれ収容している。

【0036】

また、各色のトナーには、例えば、正帯電性であって非磁性の１成分トナーが用いられている。この１成分トナーは、例えば、懸濁重合法によって球状に形成したスチレンーアクリル系樹脂に、カーボンブラック等の周知の着色剤及び４級アンモニウム塩等の荷電制御剤を添加したものである。さらに、この１成分トナーには、平均粒径５μｍ～１０μｍのトナー母粒子が用いられており、その表面には外添剤として、例えばシリカが添加されている。なお、平均粒径５μｍ～７μｍの微細なトナー母粒子を用いることにより、画像形成装置１での画像形成処理後の印刷物の画質を向上させることが可能となる。

【0037】

ドラムカートリッジ５１は、感光ドラム５２と、帯電器５３とを備えている。感光ドラム５２は、ドラムカートリッジ５１の枠体を構成するドラムフレームに回転可能に支持されている。帯電器５３は、制御部１０１の制御により、感光ドラム５２を帯電する。具体的にいえば、帯電器５３は、例えば、感光ドラム５２の表面を一様に正極性に帯電させる。また、帯電器５３は、例えば、スコロトロン型の帯電器、または帯電ローラを有する帯電器である。

【0038】

現像カートリッジ６０は、感光ドラム５２に形成された静電潜像を現像する現像器（現像室）を含んでいる。現像カートリッジ６０は、現像室内において、現像ローラ６３と、供給ローラ６２とを備えている。現像ローラ６３及び供給ローラ６２は、現像カートリッジ６０の枠体を構成する現像フレームに回転可能に支持されている。現像ローラ６３には、制御部１０１の制御により、現像時に現像電圧としての現像バイアスが印加される。現像ローラ６３は、現像器の一例である。

【0039】

また、現像カートリッジ６０は、ブレード組立体６４と、トナーを収容するトナー収容室６１とを有している。言い換えれば、現像カートリッジ６０は、現像室とトナー収容室６１とを一体的に構成している。

【0040】

尚、上記の説明では、ドラムカートリッジ５１と現像カートリッジ６０とが互いに分離可能なプロセスカートリッジ４０を用いた場合について説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ドラムカートリッジと現像カートリッジとが分離不可能な一体的なプロセスカートリッジを用いることもできる。

【0041】

ベルトユニット２０は、給送トレイ７と各プロセスカートリッジ４０との間に設けられている。ベルトユニット２０は、駆動ローラ２１と、従動ローラ２２と、転写ベルト２３と、転写ローラ２４とを備えている。ベルトユニット２０は、４つの各プロセスカートリッジ４０の感光ドラム５２に対向するベルトとしての転写ベルト２３を備えている。ベルトユニット２０は、転写器の一例である。

【0042】

駆動ローラ２１及び従動ローラ２２は、前後方向に離間して平行に配置されている。駆動ローラ２１と従動ローラ２２との間には、エンドレスベルトからなる転写ベルト２３が設けられている。駆動ローラ２１は、その回転軸２１Ａが軸受け部材２６Ａに軸支されており、図示しないモータが制御部１０１の制御されることにより、図１の反時計回り方向に回転駆動される。これにより、画像形成装置１では、シートＳが転写ベルト２３に載置された状態で所定の搬送方向に搬送される。

【0043】

従動ローラ２２は、駆動ローラ２１と回転軸を平行に揃えて設けられ、バネ２５によって前方に付勢されることで転写ベルト２３に適度な張力を与えている。

【0044】

転写ベルト２３は、その外側の面が各感光ドラム５２に接している。また、転写ベルト２３の内側には、４つの転写ローラ２４が、各感光ドラム５２との間で転写ベルト２３を挟持するように、各感光ドラム５２に対向して配置されている。この転写ローラ２４には、制御部１０１の制御により、転写時に転写電圧としての転写バイアスが印加される。これにより、画像形成装置１では、転写時に感光ドラム５２と転写ローラ２４との間で所定量の転写電流が通電される。

【0045】

また、クリーニング部７０が、転写ベルト２３の下方に配置されている。クリーニング部７０は、例えば、クリーニングローラ７１と、回収ローラと、ブレードと、トナー貯留部とを備えている。クリーニングローラ７１は、転写ベルト２３に接触する。回収ローラは、クリーニングローラ７１に接触する。ブレードは、回収ローラに接触する。トナー貯留部は、ブレードの下方に配置されている。これにより、クリーニング部７０では、トナーがクリーニングローラ７１によって転写ベルト２３から除去される。更に、クリーニング部７０では、異物が回収ローラ及びブレードを介してトナー貯留部内に落下される。尚、上記の説明以外に、クリーニングローラ７１に代えて、クリーニングブレードまたはクリーニングブラシを転写ベルト２３に接触させる構成でもよい。

【0046】

定着ユニット８０は、各プロセスカートリッジ４０及びベルトユニット２０の後側に配置されている。すなわち、定着ユニット８０は、各プロセスカートリッジ４０及びベルトユニット２０に対して、図１の左側から右側への所定方向の下流側に配置されている。定着ユニット８０は、加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１と対向して配置されて加熱ローラ８１を押圧する加圧ローラ８２とを備えている。

【0047】

このように構成される画像形成装置１では、まず、各感光ドラム５２の表面が、帯電器５３により一様に帯電された後、各レーザ光源３１から照射されるレーザ光により露光される。これにより、各感光ドラム５２上に画像データに基づく静電潜像が形成される。

【0048】

また、トナー収容室６１内のトナーが、供給ローラ６２の回転により現像ローラ６３に供給され、現像ローラ６３の回転により現像ローラ６３とブレード組立体６４との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ６３上に担持される。

【0049】

現像ローラ６３上に担持されたトナーは、現像ローラ６３が感光ドラム５２に対向して接触するときに、感光ドラム５２上に形成された静電潜像に供給される。これにより、感光ドラム５２上でトナーが選択的に担持されて静電潜像が可視像化され、反転現像によりトナー像が形成される。

【0050】

そして、転写ベルト２３上に供給されたシートＳが各感光ドラム５２と転写ベルト２３の内側に配置される各転写ローラ２４との間を通過することで、各感光ドラム５２上に形成されたトナー像がシートＳ上に順次転写される。シートＳが加熱ローラ８１と加圧ローラ８２との間を通過すると、シートＳ上に転写されたトナー像が熱定着される。そして、熱定着されたシートＳは、搬送ローラ８３により搬送され、更に排出ローラ８４により、排出トレイ５上に排出される。

【0051】

（画像形成装置１の電気的構成）
図２は、上記画像形成装置１の機能ブロックを示すブロック図である。画像形成装置１は、制御部１０１と、本体メモリ１０２と、光学センサ９０と、ディスプレイ１０４とを備えている。また、画像形成装置１は、コネクタ２０１及びコネクタ２０２を有する。

【0052】

コネクタ２０１は、ドラムカートリッジ５１に設けられたドラムメモリ５１Ｍと電気的に接続する。コネクタ２０１とドラムメモリ５１Ｍが電気的に接続されると、制御部１０１がドラムメモリ５１Ｍと通信可能になる。つまり、制御部１０１は、ドラムメモリ５１Ｍへの情報の書き込みおよび情報の書き換え、ならびにドラムメモリ５１Ｍからの情報の読み出しを実行することが可能になる。

【0053】

ドラムメモリ５１Ｍは、情報の読み出しおよび書き込みが可能なメモリである。ドラムメモリ５１Ｍの種類は特に限定されない。例えば、ドラムメモリ５１Ｍは、フラッシュＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、またはＩＣチップであってよい。

【0054】

コネクタ２０２は、現像カートリッジ６０に設けられた現像メモリ６０Ｍと電気的に接続する。コネクタ２０２と現像メモリ６０Ｍとが電気的に接続されると、制御部１０１が現像メモリ６０Ｍと通信可能になる。すなわち、制御部１０１は、現像メモリ６０Ｍへの情報の書き込みおよび情報の書き換え、ならびに現像メモリ６０Ｍからの情報の読み出しを実行することが可能になる。

【0055】

現像メモリ６０Ｍは、情報の読み出しおよび書き込みが可能なメモリである。現像メモリ６０Ｍの種類は特に限定されない。例えば、現像メモリ６０Ｍは、フラッシュＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、またはＩＣチップであってよい。

【0056】

尚、上記の説明以外に、ベルトユニット２０に関する、ベルトＩＤ、ベルト累積回転数などを含んだ所定のベルトユニット情報を記憶するベルトメモリをベルトユニット２０に設ける。そして、制御部１０１が、ベルトメモリとの間でベルトユニット情報の読み出しおよび書き込みを行う構成でもよい。

【0057】

（制御部１０１）
制御部１０１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力回路を備えており、装着されたカートリッジの情報やＲＯＭに記憶されたプログラムやデータなどに基づいて演算処理を行うことによって、画像形成制御を実行する。また、制御部１０１は画像形成装置１の各部から取得した情報に応じて、画像形成制御以外の制御処理も適宜実行する。

【0058】

制御部１０１は、所定のタイミングでドラムメモリ５１Ｍからドラムカートリッジ情報５１０を読み出す。制御部１０１は、読み出したドラムカートリッジ情報５１０を、本体メモリ１０２にドラムカートリッジ情報１０２１として記憶させる。

【0059】

制御部１０１は、所定のタイミングで現像メモリ６０Ｍから現像カートリッジ情報６００を読み出す。制御部１０１は、読み出した現像カートリッジ情報６００を、本体メモリ１０２に現像カートリッジ情報１０２２として記憶させる。

【0060】

制御部１０１がドラムメモリ５１Ｍ、または現像メモリ６０Ｍから情報を読み出す、所定のタイミングは特に限定されない。例えば、制御部１０１は、ドラムカートリッジ５１、または現像カートリッジ６０が画像形成装置１に装着されたときに、ドラムメモリ５１Ｍ、または現像メモリ６０Ｍからから情報を読み出してもよい。または、画像形成装置１の電源がオフ状態からオン状態になったときに、ドラムメモリ５１Ｍ、または現像メモリ６０Ｍから情報を読み出してもよい。そして、制御部１０１は読み出した情報を、本体メモリ１０２に記憶させてもよい。

【0061】

制御部１０１は、上記画像形成部を制御することにより、所定の判定タイミングごとに、転写ベルト２３にトナーを付着させて、少なくとも１つのトナーパッチを形成するパッチ形成処理を実行する（詳細は後述。）。また、制御部１０１は、後に詳述するように、光学センサ９０の検出結果と、現像メモリ６０Ｍに記憶されている情報とを用いて、各現像カートリッジ６０のトナー収容室６１内のトナーの劣化の程度を判定する判定処理を実行する。

【0062】

尚、上記の説明以外に、制御部１０１が現像メモリ６０Ｍから読み出して本体メモリ１０２に記憶させた情報を基に、判定処理を実行してもよい。

【0063】

（本体メモリ１０２）
本体メモリ１０２は、情報の読み出しおよび書き込みが可能なメモリである。本体メモリ１０２は、例えばフラッシュＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭ（登録商標，Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）である。

【0064】

本体メモリ１０２は、ドラムカートリッジ情報１０２１と、現像カートリッジ情報１０２２と、装置ＩＤ１０２３と、枚数カウンタ１０２４と、を記憶する。

【0065】

ドラムカートリッジ情報１０２１は、画像形成装置１に装着されたドラムカートリッジ５１に関する情報である。本実施形態では、ドラムカートリッジ情報１０２１はドラムカートリッジ情報５１０と同様の情報を含む。ドラムカートリッジ情報１０２１は、ドラムカートリッジ５１毎に区別して記憶される。

【0066】

現像カートリッジ情報１０２２は、画像形成装置１に装着された現像カートリッジ６０に関する情報である。本実施形態では、現像カートリッジ情報１０２２は現像カートリッジ情報６００と同様の情報を含む。現像カートリッジ情報１０２２は、現像カートリッジ６０毎に区別して記憶される。

【0067】

装置ＩＤ１０２３は、画像形成装置１の識別情報である。装置ＩＤ１０２３は、例えば画像形成装置のシリアルナンバーであってもよい。

【0068】

枚数カウンタ１０２４は、画像形成装置１における印刷枚数の累計を示すカウンタである。枚数カウンタ１０２４は、印刷、つまり画像形成処理ごとに制御部１０１によってインクリメントされる。なお、枚数カウンタ１０２４は、制御部１０１の指示に応じて初期化することが可能であってもよい。また、枚数カウンタ１０２４の値は、制御部１０１によって適宜読み出されて、不図示の通信部を介して図示しないサーバに送信されてよい。

【0069】

本体メモリ１０２には、上述した各種情報に加えて、ディスプレイ１０４に表示させる画像が記憶されていてもよい。また、本体メモリ１０２には、画像形成装置１の制御方法を実現する制御プログラムが記憶されていてもよい。

【0070】

（光学センサ９０）
光学センサ９０は、転写ベルト２３に光を照射し、転写ベルト２３から反射した反射光の光量を検知する。また、光学センサ９０は、制御部１０１が上記判定処理を実行する前において、転写ベルト２３上に形成されたトナーパッチに光を照射し、その反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量を検知する。そして、制御部１０１は、それらの検知結果である、正反射成分及び拡散反射成分の光量に基づいてトナーパッチのトナーの濃度を検出する濃度検出処理を実行する（詳細は後述。）。

【0071】

ここで、図３を用いて、光学センサ９０について具体的に説明する。図３は、図１に示した光学センサ９０の具体的な構成例を説明する図である。図３に示すように、光学センサ９０は、所定の光、例えば、近赤外光(波長：８００～１０００ｎｍ)を発光する発光素子９１と、近赤外光の反射光を受光する第１受光素子９２及び第２受光素子９３とを備えている。発光素子９１は、転写ベルト２３の表面であるベルト面２３ａに近赤外光を照射する。

【0072】

また、光学センサ９０では、第１受光素子９２及び第２受光素子９３はベルト面２３ａで反射された反射光の光量を検出する。つまり、ベルト面２３ａにトナーＴｎが付着すると、単位面積あたりのトナーＴｎの付着量に応じて反射光の正反射成分の光量と拡散反射成分の光量が変化する。そして、光学センサ９０が、転写ベルト２３のベルト面２３ａで反射された反射光の光量を検出することで、ベルト面２３ａ上に形成されたトナーパッチＴＰの単位面積あたりのトナーＴｎの付着量を検出することができる。

【0073】

第１受光素子９２は、ベルト面２３ａで反射された光の正反射成分が入射する位置、つまり発光素子９１からベルト面２３ａに照射された光のうち、ベルト面２３ａの垂線（図３に一点鎖線にて図示）に対して対称な方向（入射角θ１＝反射角θ２）に反射する反射成分が入射する位置に配置される。第１受光素子９２は、検知した光の光量を制御部１０１に出力する。

【0074】

第２受光素子９３は、ベルト面２３ａで反射された光の拡散反射成分が入射する位置、つまり発光素子９１からベルト面２３ａに照射された光のうち、正反射成分ではない成分の光が入射する位置に配置される。第２受光素子９３は、検知した光の光量を制御部１０１に出力する。

【0075】

尚、転写ベルト２３では、ベルト面２３ａは実質的に平滑面であるため、ベルト面２３ａのトナーが付着していない、つまり露出している部分の反射光は正反射成分が主となる。一方、ベルト面２３ａのトナーＴｎが付着している部分は、そのトナーＴｎの粒子が存在するため、粗い面となる。このため、ベルト面２３ａのトナーＴｎで覆われた部分の反射光は拡散反射成分が主となる。

【0076】

また、正反射成分は、図３に示すように、ベルト面２３ａの垂線に対して対称な方向（入射角θ１＝反射角θ２）に反射する成分であるから第１受光素子９２に入射する。一方、拡散反射成分は、図３に示すように、ベルト面２３ａの垂線に対してあらゆる方向に反射するから第１受光素子９２と第２受光素子９３の両方に入射する。従って、第１受光素子９２が検知した光量から第２受光素子９３が検知した光量を引くことで、ベルト面２３ａのトナーＴｎで覆われていない部分である、露出している部分の反射光の強さを求めることができる。更に、露出している部分の反射光の強さに基づいてベルト面２３ａのトナーＴｎで覆われている部分の割合、つまりトナー付着量を求めることができる。

【0077】

また、トナーパッチＴＰは、後に詳述するように、ブラック、イエロー、マゼンタ、またはシアンの各色のトナーＴｎの単色によって画像形成された、対応するトナーＴｎの劣化の程度を判定するためのトナー劣化判定用画像である。更に、このトナーパッチＴＰの形成では、例えば、画像形成時の現像バイアスとは無関係な固定値の現像バイアスである、所定の現像バイアスが用いられる。

【0078】

また、光学センサ９０は、例えば、図１に示すように、転写ベルト２３の駆動ローラ２１の設置箇所に対向して設けられている。これにより、光学センサ９０の検知精度を高めることができる。つまり、駆動ローラ２１は、その固定された回転軸２１Ａ周りに回転駆動するため、転写ベルト２３が駆動ローラ２１の表面に沿って流れるところでは、転写ベルト２３の表面の位置が最も安定する。従って、光学センサ９０では、第１受光素子９２及び第２受光素子９３は最も安定した状態でそれぞれ正面反射成分の光及び拡散反射成分の光を受光することができ、光学センサ９０の検知精度を高めることができる。

【0079】

図２に戻って、ディスプレイ１０４は、文字や画像を表示可能な出力インタフェースである。ディスプレイ１０４の一例としては、液晶ディスプレイが挙げられる。ディスプレイ１０４の表示面は、画像形成装置１のユーザが表示面に表示された情報を視認し易いように、本体筐体２の外表面に設けられていてもよい。ディスプレイ１０４は、制御部１０１から入力された画像を表示面に表示させる。

【0080】

また、本実施形態のディスプレイ１０４には、タッチパネル機能が付与されており、ディスプレイ１０４はユーザから印刷ジョブの指示、すなわち画像形成処理の指示などのユーザの操作指示を受け付ける操作受付部を構成している。

【0081】

尚、上記の説明以外に、例えば、ディスプレイ１０４の近傍に設けられた不図示の操作ボタン、及び外部からの指示データをオンラインで受信する、図示しない通信部の少なくとも一方も操作受付部に含めることができる。

【0082】

また、ディスプレイ１０４は、制御部１００に制御によって、情報を報知する報知部を構成している。尚、この説明以外に、例えば、報知部として、ディスプレイ１０４に追加またはディスプレイ１０４に代えて、スピーカなどの音声出力部を用いることもできる。

【0083】

（現像カートリッジ情報６００）
図４は、図２に示した現像カートリッジ情報６００の詳細を示す図である。現像メモリ６０Ｍは、現像カートリッジ情報６００として、少なくとも、容量情報６０２と、累積ドットカウント６０４とを記憶している。また、現像メモリ６０Ｍは現像カートリッジ情報６００として、トナーＩＤ６０１、現像カートリッジ仕様情報６０３、現像ローラ累積回転数６０５、印刷枚数６０６、及びトナー劣化情報６０７を記憶していてもよい。

【0084】

トナーＩＤ６０１は、現像カートリッジ６０の識別情報である。容量情報６０２は、現像カートリッジ６０のトナー収容室６１のトナーの初期充填量を表す情報である。すなわち、容量情報６０２は、現像カートリッジ６０が新品のときに充填されているトナーの量を示す情報である。

【0085】

現像カートリッジ仕様情報６０３は、現像ローラ６３の仕様及びトナーの仕様に関する情報である。現像ローラ６３の仕様とは、現像ローラ６３の種類、大きさ、形状、材質、特性、および各種設定値等のうち、一つ以上を指す。また、トナーの仕様とは、トナーの平均粒径、円形度、材質、特性、および各種設定値のうち一つ以上を指す。本実施形態では、現像カートリッジ仕様情報６０３は、現像ローラ６３の種類と、現像ローラ６３の回転速度を決定するためのパラメータと、を含んでいる。現像ローラ６３の回転速度を決定するためのパラメータは、現像ローラ６３の各種仕様に基づいて予め定められていてよい。

【0086】

累積ドットカウント６０４は、現像カートリッジ６０の使用開始からの、印刷時のドット数のカウントの累積値である。つまり、累積ドットカウント６０４は、現像カートリッジ６０のトナー収容室６１のトナーの使用量を表す使用量情報の一例である。

【0087】

現像ローラ累積回転数６０５は、現像カートリッジ６０の使用開始からの、現像ローラ６３の回転数の累積値である。トナーは消費物であり、また現像ローラ６３も回転数に応じて劣化していく。そのため、累積ドットカウント６０４と現像ローラ累積回転数６０５は、現像カートリッジ６０の寿命を示す情報であるともいえる。

【0088】

印刷枚数６０６は、現像カートリッジ６０の使用開始からの印刷枚数を示す情報である。トナー劣化情報６０７は、制御部１０１が上記判定処理を実行したときの判定結果に応じた情報である。具体的には、トナー劣化情報６０７は、例えば、現像カートリッジ６０のトナー収容室６１のトナーが使えなくなるまでの残り％で示される劣化レベルで表される。

【0089】

以上で挙げられた現像カートリッジ情報６００の各種情報は、現像カートリッジ情報６００に含まれ得る情報の一例に過ぎない。現像カートリッジ情報６００には前述した各種情報以外の他の情報も含まれ得る。また、現像カートリッジ情報６００の前述した各種情報のうち、一部が適宜省略されてもよい。

【0090】

（画像形成装置１の動作例）
以下、図５～図１０も参照して本実施形態１の画像形成装置１の動作例について具体的に説明する。尚、以下の説明では、トナー収容室６１のトナーの劣化の程度を判定する判定処理について主に説明する。また、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各色の現像カートリッジ６０に対する判定処理を同時に行う場合について説明する。

【0091】

（トナーＴｎの劣化の原因）
まず図５を用いて現像カートリッジ６０のトナー収容室６１のトナーが劣化する原因について説明する。図５は、上記現像カートリッジ６０でのトナーＴｎの劣化の原因を説明する図である。

【0092】

図５に示すように、本実施形態１の画像形成装置１において、画像形成処理が行われると、感光ドラム５２は、図５にＲ１にて示す方向に回転している。また、感光ドラム５２では、図示しない電源から負極性の電圧ＶＤが印加されることにより、帯電器５３からの＋電荷Ｐｅが表面５２ａに付着する。そして、レーザ光源３１（図１）が表面５２ａにレーザ光Ｌを照射すると、表面５２ａは露光されて表面５２ａから＋電荷Ｐｅが除かれる。

【0093】

一方、現像カートリッジ６０側では、現像ローラ６３は、図示しない現像バイアス供給回路で生成された現像バイアスＶＧが印加された状態で、図５にＲ２にて示す方向に回転している。また、現像カートリッジ６０側では、トナー収容室６１のトナーＴｎが供給ローラ６２を介して現像ローラ６３側に順次送られ、更に＋電荷Ｐｅが除かれた表面５２ａの部分にトナーＴｎが付着することにより静電潜像が感光ドラム５２に形成される。このとき、現像カートリッジ６０側では、トナーＴｎに摩擦が作用し、トナーＴｎから外添剤が喪失することがある。すなわち、トナーＴｎでは、トナーＴｎ同士または現像ローラ６３等との接触による摩擦のために、劣化が発生することがある。

【0094】

トナーＴｎでは、上記のような外添剤の喪失の程度に応じて、トナーＴｎの劣化の程度もまた進行して、トナーＴｎが帯電可能な帯電量が低下する。このため、感光ドラム５２の表面５２ａでは、＋電荷Ｐｅが存在している部分（つまり、トナーＴｎを付着させたくない部分）と、＋に帯電させたトナーＴｎとの間に働く静電気力(斥力)が小さくなる。この結果、感光ドラム５２の表面５２ａの＋電荷Ｐｅが存在している部分にトナーがつく現象である、かぶりの現象が発生することがある。すなわち、画像形成装置１では、トナーＴｎの劣化の程度が進むにつれて、感光ドラム５２の暗部部位の電位と明部部位の電位との電位差が小さくなることで起きる、かぶりの現象を生じ易くなる。

【0095】

（画像形成装置１の主要な動作例）
次に、図６を用いて本実施形態１の画像形成装置１の主要な動作例について具体的に説明する。図６は、上記画像形成装置１の主要な動作例を説明するフローチャートである。

【0096】

図６のステップＳ１に示すように、制御部１０１は、画像形成装置１に対して印刷ジョブが通知されたことを検知すると、画像形成装置１の各部を制御してシートＳに対する印刷処理（画像形成処理）を実行する。

【0097】

次に、制御部１０１は、本体メモリ１０２の現像カートリッジ情報１０２２または現像メモリ６０Ｍの現像カートリッジ情報６００を参照することにより、劣化検出タイミングが所定のタイミングに達したか否かについて判断する（ステップＳ２）。具体的にいえば、制御部１０１は、所定のタイミングとして、例えば、印刷枚数６０６を参照して取得される、現像カートリッジ６０の使用開始からの印刷枚数が所定枚数に達したタイミングを用いて、このタイミングに達したか否かについて判断する。

【0098】

また、別の所定のタイミングとしては、現像ローラ累積回転数６０５を参照して取得される、現像カートリッジ６０の使用開始からの、現像ローラ６３の回転数の累積値が所定回数に達したタイミングを用いることができる。

【0099】

更に、別の所定のタイミングとしては、本体筐体２の内部に設けられた図示しない温湿度センサの検出結果に基づいて、制御部１０１が画像形成装置１の周囲環境の変化を判別したタイミングを用いることもできる。

【0100】

制御部１０１は、所定のタイミングに達していないと判断した場合（ステップＳ２でＮＯ）、制御部１０１は、ステップＳ４に進む。一方、制御部１０１は、所定のタイミングに達していると判断した場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、制御部１０１は、各現像カートリッジ６０のトナー収容室６１のトナー劣化の程度を検出する劣化検出処理を実行する（ステップＳ３）。

【0101】

ここで、図７～図１１も用いてステップＳ３の劣化検出処理のサブフローの動作例について具体的に説明する。図７は、図６に示した劣化検出処理を説明するフローチャートである。図８は、図７に示したトナーパッチ形成処理の動作例を説明する図である。図９は、上記トナーパッチ形成処理において、露光のデューティを変化させた場合でのトナーパッチの形成例を説明する図である。図１０（Ａ）は、上記光学センサ９０でのブラックのトナーパッチに対する反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量の一例を説明するグラフであり、図１０（Ｂ）は、上記光学センサでのブラック以外のカラー色のトナーパッチに対する反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量の一例を説明するグラフである。図１１は、印刷枚数と、(トナーパッチ正反射光/ベルト面正反射光)との具体的な関係の一例を示すグラフである。

【0102】

図７のステップＳ１１に示すように、制御部１０１は、所定の現像バイアスを用いて、転写ベルト２３にトナーを付着させて、少なくとも１つのトナーパッチを形成するパッチ形成処理を実行する。

【0103】

具体的にいえば、パッチ形成処理では、図８に示すように、制御部１０１は、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各プロセスカートリッジ４０を動作させる。これにより、ブラックのトナーパッチＴＰＫ、イエローのトナーパッチＴＰＹ、マゼンタのトナーパッチＴＰＭ、及びシアンのトナーパッチＴＰＣが、シートＳの搬送方向Ｈに沿って順次転写ベルト２３のベルト面２３ａに形成される。

【0104】

また、本実施形態１の画像形成装置１では、制御部１０１は、パッチ形成処理で形成される、各色のトナーパッチＴＰにおいて、上記現像バイアス供給回路を制御することにより、現像バイアスが互いに異なる複数のトナーパッチＴＰを形成する。

【0105】

具体的にいえば、制御部１０１は、パッチ形成処理において、各色のトナーパッチＴＰにおいて、例えば、２５０Ｖの現像バイアスを用いた第１トナーパッチと、例えば、２００Ｖの現像バイアスを用いた第２トナーパッチとを形成する。尚、２５０Ｖ及び２００Ｖの現像バイアスは、各々所定の現像バイアスの一例である。

【0106】

また、制御部１０１は、パッチ形成処理において、露光ユニット３０の露光のデューティを所定値（例えば、８０％）以上として、第１トナーパッチ及び第２トナーパッチを形成する。

【0107】

ここで、露光のデューティとは、単位面積当たりの露光した面積の割合(％)である。具体的には、画像形成装置１において、トナーパッチＴＰを形成するために感光ドラム５２表面を露光する場合、露光ユニット３０では、トナーパッチＴＰを形成するために用いる領域を、レーザ光源３１からのレーザ光を所定のデューティで点滅させながら走査する。そして、制御部１０１がレーザ光の点滅のデューティを変更すると、トナーパッチＴＰを形成するために用いる領域における露光した面積の割合がレーザ光の点滅のデューティに応じて変化する。

【0108】

具体的にいえば、露光のデューティを３０％、５０％、７０％、及び１００％とした場合、露光した面積の割合が大きくなって、例えば、ブラックのトナーが転写ベルト２３により付着し易くなる。このため、露光のデューティを３０％、５０％、７０％、及び１００％とした場合では、図９に例示するように、それぞれブラックのトナーパッチＴＰＫ４、ＴＰＫ３、ＴＰＫ２、及びＴＰＫ１として転写ベルト２３のベルト面２３ａに形成される。

【0109】

更に、本実施形態１の画像形成装置１では、制御部１０１は、複数の現像カートリッジ６０ごと、つまりトナーの色ごとに、露光のデューティを調整して、第１トナーパッチ及び第２トナーパッチを形成する。具体的にいえば、制御部１０１は、例えば、マゼンタの第１トナーパッチ及び第２トナーパッチのみ露光のデューティを８０％とし、他の色の第１トナーパッチ及び第２トナーパッチの露光のデューティを１００％とする。

【0110】

このように、本実施形態１の画像形成装置１では、トナーの色ごとに、露光のデューティを変更しているので、各色のトナーの劣化の程度をより精度よく判定することができ、トナーの高精度な劣化判定を容易に行うことができる。

【0111】

以上のように、制御部１０１は、所定の判定タイミングごとに、転写ベルト２３に各色のトナーを付着させて、少なくとも１つのトナーパッチを形成するパッチ形成ステップを実行する。

【0112】

次に、図７のステップＳ１２に示すように、制御部１０１は、パッチ形成処理で形成した各色の第１トナーパッチ及び第２トナーパッチについて、そのトナーの濃度を検出する濃度検出処理を実行する。

【0113】

具体的にいえば、制御部１０１は、各色の第１トナーパッチ及び第２トナーパッチに対して、光学センサ９０の発光素子９１から上記近赤外光を照射させる。そして、制御部１０１は、光学センサ９０の第１受光素子９２及び第２受光素子９３により、それぞれ反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量を検知させる。そして、制御部１０１は、各色の第１トナーパッチ及び第２トナーパッチにおいて、正反射成分の光量と拡散反射成分の光量の差を求めて、求めた差を基に各色の第１トナーパッチ及び第２トナーパッチでのトナーの濃度を検出する。

【0114】

より具体的にいえば、ブラックのトナーの場合には、図１０（Ａ）に例示するように、トナー付着量と第１受光素子９２が検知する光量の関係は曲線２００Ｓで示され、トナー付着量と第２受光素子９３が検知する光量の関係は曲線２００Ｋで示される。そして、制御部１０１は、第１受光素子９２が検知する光量と第２受光素子９３が検知する光量の差から反射光の正反射成分の光量を求める。更に、制御部１０１は、正反射成分が小さいほどブラックの第１トナーパッチの濃度及びブラックの第２トナーパッチの濃度が大きい濃度であることを検出する。

【0115】

また、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各色のトナーの場合には、図１０（Ｂ）に例示するように、トナー付着量と第１受光素子９２が検知する光量の関係は曲線３００Ｓで示され、トナー付着量と第２受光素子９３が検知する光量の関係は曲線３００Ｋで示される。そして、制御部１０１は、第１受光素子９２が検知する光量と第２受光素子９３が検知する光量の差から反射光の正反射成分の光量を求める。更に、制御部１０１は、正反射成分が小さいほどイエロー、マゼンタ、及びシアンの各色の第１トナーパッチの濃度及びイエロー、マゼンタ、及びシアンの各色の第２トナーパッチの濃度が大きい濃度であることを検出する。

【0116】

上述の通り、トナー付着量と第１受光素子９２が検知する光量の関係と、トナー付着量と第２受光素子９３が検知する光量の関係は、ブラックのトナーとイエロー、マゼンタ、及びシアンの各色のトナーでは大きく異なる。しかしながら、トナーパッチの濃度は光学センサ９０を用いて同様に求めることができる。

【0117】

詳細にいえば、制御部１０１は、例えば、色ごとに、トナー劣化情報６０７に含められた正反射成分の光量と拡散反射成分の光量の差及び濃度の関係を表す関係式またはテーブルなどの濃度変換情報に基づき、求めた差から対応する色の第１トナーパッチ及び第２トナーパッチの各トナーの濃度を取得する。尚、濃度変換情報は、例えば、画像形成装置１の工場出荷前段階において、色ごとに、新品の現像カートリッジ６０に対する光学センサ９０の検知結果を用いて作成されて、予め現像メモリ６０Ｍに記憶されたものである。

【0118】

以上のように、制御部１０１は、色ごとに、光学センサ９０により、トナーパッチに光を照射し、その反射光の正反射成分及び拡散反射成分の光量を検知し、その光量に基づいてトナーパッチのトナーの濃度を検出する濃度検出ステップを実行する。

【0119】

次に、図７のステップＳ１３に示すように、制御部１０１は、濃度検出処理で検出した第１トナーパッチ及び第２トナーパッチの各トナーの濃度に基づいて、色ごとに、トナー収容室６１内のトナーの劣化レベル、つまり劣化の程度を判定する判定処理を実行する。

【0120】

具体的にいえば、制御部１０１は、判定処理において、色ごとに、検出した第１トナーパッチの濃度と検出した第２トナーパッチの濃度との差を求める。更に、制御部１０１は、求めた濃度の差が所定の閾値よりも小さいことを判別した場合、トナーの劣化の程度が許容範囲を超えると判断する。

【0121】

詳細には、制御部１０１は、濃度の差に基づいて、トナーの上記劣化レベルを判別する。この劣化レベルは、上述したように、現像カートリッジ６０のトナー収容室６１のトナーが使えなくなるまでの残り％で示されている。具体的には、例えば、０％から１０％単位に１００％までの１１段階のレベルが濃度の差と予め関連付けられて、トナー劣化情報６０７に記憶されている。また、制御部１０１は、トナーの劣化の程度、つまり劣化レベルの表示は、「初期値」、つまり新品を「劣化レベル＝１００%」として、「許容でき得る下限」、つまり許容範囲を超える値に達したとき「劣化レベル＝０%」となるように設定する。

【0122】

ここで、本開示の発明者等が実施した検証試験について具体的に説明する。この検証試験では、画像形成装置１において、所定条件で印刷処理（画像形成処理）を続けることにより徐々にトナーの劣化を進めながら、第１トナーパッチ(現像バイアス＝２００Ｖ)の濃度と第２トナーパッチ(現像バイアス＝２５０Ｖ)の濃度を測定した。つまり、検証試験では、その試験結果を基づいて、第１トナーパッチ及び第２トナーパッチにおいて、それぞれ印刷枚数と、トナーパッチ正反射光の光量をベルト面正反射光の光量で除算して算出される、反射光に含まれる正反射成分との割合との関係を求めて、図１１に曲線４０２及び曲線４０１を得た。

【0123】

そして、検証試験では、第１トナーパッチの濃度は、図１１の曲線４０２に例示するように、トナーの劣化が進むにつれて正反射成分が減る、つまりトナー濃度が濃くなることが確かめられた。一方、第２トナーパッチの濃度は、図１１の曲線４０１に例示するように、トナーの劣化が進むにつれて正反射成分が減ってトナー濃度が濃くなるが、正反射成分の減少率は、第１トナーパッチのものよりも小さいことが確認された。すなわち、検証試験によれば、図１１に例示するように、トナーの劣化が進むにつれて、第１トナーパッチの濃度と第２トナーパッチの濃度との差が小さくなることがわかった。

【0124】

そこで、本実施形態１の画像形成装置１では、制御部１０１は、劣化レベルとして、検証試験の結果を鑑みて、第１トナーパッチの濃度と第２トナーパッチの濃度との差４０を劣化レベル=１００%とし、その差２０を０％とした。但し、差４０以上は１００%とした。更に、その差４０と差２０との間を１１段階に等分して１００％から０％まで１０％単位で変化するトナーの劣化レベルの指標として用いた。

【0125】

以上のように、制御部１０１は、濃度検出ステップで検出したトナーの濃度に基づいて、色ごとに、トナー収容室６１内のトナーの劣化の程度を判定する判定ステップを実行する。

【0126】

次に、図７のステップＳ１４に示すように、制御部１０１は、現像メモリ６０Ｍにおいて、色ごとに、判定処理で判定されたトナーの劣化レベルにトナー劣化情報６０７を更新する。

【0127】

図６に戻って、ステップＳ４に示すように、制御部１０１は、色ごとに、現像メモリ６０Ｍの容量情報６０２と累積ドットカウント６０４とを参照することにより、トナー収容室６１内のトナーの残量を算出する。このトナーの残量は、例えば、新品の現像カートリッジ６０のトナー収容室６１内のトナーの量を１００％としたときの比率（％）で示される。

【0128】

続いて、制御部１０１は、色ごとに、現像メモリ６０Ｍのトナー劣化情報６０７を参照することにより、トナー収容室６１内のトナーの劣化レベルの値を取得する。更に、制御部１０１は、色ごとに、トナーの劣化レベルとステップＳ４で算出したトナーの残量とにより決定されるトナー寿命を求める（ステップＳ５）。具体的には、制御部１０１は、トナーの劣化レベル及びトナーの残量のうち、０％に近い値を有するものをトナー寿命として取得する。

【0129】

次に、制御部１０１は、色ごとに、取得したトナー寿命に基づいて、現像カートリッジ６０の交換が必要か否かについて判断する（ステップＳ６）。具体的には、制御部１０１は、トナー寿命が所定の閾値（例えば、０％）に達していないことを判断した場合（ステップＳ６でＮＯ）、制御部１０１は、ステップＳ１に進む。

【0130】

一方、制御部１０１は、トナー寿命が所定の閾値（例えば、０％）に達していることを判断した場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、ディスプレイ１０４に現像カートリッジの交換を促す交換表示の報知処理を実行させる（ステップＳ７）。

【0131】

尚、上記の説明以外に、制御部１０１は、判定処理において、判定したトナーの劣化の程度が、所定の許容範囲を超えることを判定した場合、対応する色の現像カートリッジ６０の交換を促す報知処理を実行させてもよい。これにより、本実施形態１では、現像カートリッジ６０を適切に交換させることができ、画像形成装置１の画質の低下を確実に抑えることができる

【0132】

以上のように、本実施形態１の画像形成装置１は、トナーを収容するトナー収容室６１、及び、感光ドラム５２の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像器を備えた現像カートリッジ６０と、感光ドラム５２からトナー像を転写ベルト２３に転写するベルトユニット２０とを備える。また、本実施形態１の画像形成装置１は、転写ベルト２３に光を照射し、転写ベルト２３から反射した反射光の光量を検知する光学センサ９０と、制御部１０１とを備える。制御部１０１は、所定の現像バイアスを用いて、転写ベルト２３にトナーを付着させて、少なくとも１つのトナーパッチを形成するパッチ形成処理と、光学センサ９０により、トナーパッチのトナーの濃度を検出する濃度検出処理と、検出したトナーの濃度に基づいて、トナーの劣化の程度を判定する判定処理と、を含む処理を実行する。

【0133】

以上の構成により、本実施形態１の画像形成装置１では、所定の判定タイミングごとに、各色のトナーパッチが形成された後、そのトナーの濃度が検出される。更に、制御部１０１は、検出したトナーの濃度の検出結果を基にトナー収容室６１内のトナーの劣化の程度を判定する判定処理を行う。これにより、本実施形態１の画像形成装置１では、各色のトナーの劣化について精度よく判定することができる。

【0134】

また、本実施形態１の画像形成装置１では、トナーの劣化について精度よく判定することができるので、トナーの特性が変化する前にトナー切れにならないように、安全側(トナーを使い残す側)に振った制御をする比較例に比べて、トナーを無駄なく使用することができる。これにより、本実施形態１では、メンテナンス作業が容易でコストパフォーマンスに優れた画像形成装置１を容易に構成することができる。

【0135】

更に、本実施形態１の画像形成装置１では、現像室とトナー収容室６１とを一体化した現像カートリッジ６０において、トナー収容室６１内のトナーの劣化について精度よく判定することができる。このため、本実施形態１の画像形成装置１では、現像室内のトナーの劣化についても精度よく判定することが可能となる。この結果、本実施形態１の画像形成装置１では、現像カートリッジ６０の交換をより適切に行わせて、画像形成装置１での画質が低下するのを確実に抑えることができる。

【0136】

また、本実施形態１の画像形成装置１では、トナーの劣化検出処理において、既存の光学センサ９０を利用してトナーの劣化を判定しているので、専用のトナー劣化センサを追加する必要がない。この結果、本実施形態１では、トナーの劣化を判定する場合でも、コストが安価な画像形成装置１を容易に構成することができる。

【0137】

また、本実施形態１の画像形成装置１では、制御部１０１は、パッチ形成処理において、色ごとに、露光のデューティを所定値以上とするとともに、現像バイアスが互いに異なる第１トナーパッチと第２トナーパッチとを形成している。また、制御部１０１は、濃度検出処理において、色ごとに、第１トナーパッチの濃度及び第２トナーパッチの濃度を検出し、判定処理において、色ごとに、検出した第１トナーパッチの濃度と検出した第２トナーパッチの濃度との差が所定の閾値よりも小さいことを判別した場合、トナーの劣化の程度が許容範囲を超えると判定している。

【0138】

以上の構成により、本実施形態１の画像形成装置１では、トナーの劣化の程度をより精度よく判定することができる。また、所定値以上のデューティを用いていることから、第１トナーパッチ及び第２トナーパッチの各濃度を大きくすることができる。この結果、本実施形態１の画像形成装置１では、判定処理での判定精度を高めることができ、トナーの高精度な劣化の程度の判定をより確実に行うことができる。

【0139】

また、本実施形態１の画像形成装置１では、制御部１０１は、色ごとに、トナーの劣化の程度とトナー残量とによりトナー寿命を決定し、決定したトナー寿命が所定の閾値に達した場合に報知処理をディスプレイ１０４に実行させている。これにより、本実施形態１では、現像カートリッジ６０の交換をより適切なタイミングで行わせることができ、画質の低下をより確実に抑えることができる画像形成装置１を構成することができる。

【0140】

〔実施形態２〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0141】

図１２は、本開示の実施形態２に係る画像形成装置１の構成を説明する概略図である。図１２において、本実施形態２と実施形態１との主な相違点は、中間転写ベルト１２３を備えたベルトユニット１２０を用いた点である。

【0142】

図１２に示すように、本実施形態２の画像形成装置１では、ベルトユニット１２０は、駆動ローラ１２１と従動ローラ１２２と対向ローラ１２８とからなる３つのローラの間に架設された中間転写ベルト１２３を備えている。そして、本実施形態２の画像形成装置１では、対向ローラ１２８の表面に配設された中間転写ベルト１２３と２次転写ローラ１２６との間を搬送されるシートＳに、各感光ドラム５２から中間転写ベルト１２３に一旦転写されていたトナー像が転写される。また、対向ローラ１２８は、駆動ローラ１２１及び従動ローラ１２２よりも下方に配設されているため、クリーニング部７０は従動ローラ１２２と対向ローラ１２８との間に斜めに架設された中間転写ベルト１２３にクリーニングローラ７１を当接させている。

【0143】

また、本実施形態２の画像形成装置１では、各色のトナーパッチは中間転写ベルト１２３に形成される。本実施形態２の画像形成装置１では、駆動ローラ１２１の回転軸１２１Ａは、溝１８３Ａに嵌合された軸受け部材１２６Ａに軸支されている。そして、本実施形態２の画像形成装置１では、光学センサ９０が溝１８３Ａと一体的に構成された部材に取り付けられている。すなわち、光学センサ９０は、実施形態１のものと同様に、図１２に示すように、駆動ローラ２１の設置箇所に対向して設けられている。これにより、本実施形態２の画像形成装置１では、実施形態１のものと同様に、光学センサ９０の検知精度を高めることができる。

【0144】

以上の構成により、本実施形態２では、実施形態１と同様な効果を奏する。

【0145】

なお、上記の各実施形態の説明では、ベルトユニット（転写器）２０に転写ベルト２３を有するカラープリンタについて説明したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、モノクロ画像を形成するモノクロプリンタに適用することもできる。このモノクロプリンタに本開示を適用した場合には、トナーパッチをシートＳに形成してもよいし、モノクロプリンタが備える転写ローラにトナーパッチを形成してもよい。

【0146】

また、上記の説明では、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各色の現像カートリッジ６０に対する判定処理を同時に行う場合について説明したが、本開示はこれに限定されない。具体的にいえば、ブラック、イエロー、マゼンタ、及びシアンの各色の現像カートリッジ６０の色ごとに交換可能であることから、判定処理を色単位に行うこともできる。この場合には、例えば、現像カートリッジ６０ごとに、新品に交換した以降の印刷枚数を記録して、個別に管理することにより、制御部１０１は、各色の現像カートリッジ６０についての判定処理を適切に実行することができる。

【0147】

また、上記の説明以外に、例えば、ステップＳ３の劣化検出処理と同時に、または別の所定の濃度判定タイミングにおいて、濃度判定用のトナーパッチを形成する。そして、制御部１０１が、例えば、光学センサ９０を用いて、濃度判定用のトナーパッチのトナーの濃度を検知して、更に、制御部１０１が、その検知結果を基に現像バイアスの決定することにより、印刷物の画質の低下を抑える処理を実行してもよい。尚、濃度判定用のトナーパッチを形成では、トナー劣化判定用画像のトナーパッチＴＰと異なり、その濃度判定用のトナーパッチを形成するときに用いられている、画像形成時の現像バイアスが用いられる。

【0148】

本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、各実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる構成についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0149】

１ 画像形成装置
２０、１２０ ベルトユニット（転写器）
２３ 転写ベルト（ベルト）
１２３ 中間転写ベルト（ベルト）
３０ 露光ユニット（露光器）
５２ 感光ドラム
５３ 帯電器
６０ 現像カートリッジ
６１ トナー収容室
６３ 現像ローラ（現像器）
９０ 光学センサ
１０１ 制御部
１０４ ディスプレイ（報知部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】