(57)【要約】【課題】  トナーの状態を精度良く検出するトナー劣化判定方法、現像装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナー水面に形成した凹部がトナー流動により埋まる時間を測定する工程と、測定時間に応じて、トナーの劣化を判定する工程と、を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー水面に形成した凹部がトナー流動により埋まる時間を測定する工程と、前記測定時間に応じて、トナーの劣化を判定する工程と、
を有することを特徴とするトナー劣化判定方法。
【請求項２】
トナーを担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体へ供給するトナーを貯留する現像室と、
前記現像室内のトナー水位を検知する第１の検知部と、
前記第１の検知部に対して鉛直方向にずらして配設されトナーの水位を検知する第２の検知部と、
を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項３】
前記第２の検知部が検知するトナーを移動させる移動部材を備えた請求項２に記載の現像装置。
【請求項４】
前記第２の検知部は、前記移動部材がトナーを移動させる前後のトナー水位を検知する請求項３に記載の現像装置。
【請求項５】
前記移動部材は、前記第１の検知部をクリーニングするクリーニング部材である請求項４に記載の現像装置。
【請求項６】
前記移動部材は、前記第２の検知部をクリーニングするクリーニング部材である請求項４又は請求項５に記載の現像装置。
【請求項７】
前記第１の検知部と前記第２の検知部は一体である請求項２乃至請求項６のいずれか１つに記載の現像装置。
【請求項８】
静電潜像が形成される潜像担持体と、
前記静電潜像を現像剤で現像して前記潜像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、
前記潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写部と、
を少なくとも備え、
前記現像装置として、前記請求項２乃至請求項７のいずれか１つに記載の現像装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記第１の検知部の検知したトナー水位及び前記第２の検知部の検知したトナーの無い状態の時間に応じてトナーの劣化を判定する判定部を有する請求項８に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜像担持体上の静電潜像をトナーで現像するトナー劣化判定方法、現像装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低duty印字が続くとトナーの劣化が進行するので、印字枚数や現像駆動時間に応じてトナーを非画像部に現像して廃棄するものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１８１２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、トナーの劣化を時間で予測しているため、実際のトナーの状態をとらえられず、正確性に欠けていた。例えば、現像ローラと現像剤供給ローラの食い込み量のバラツキや、同じ印字dutyであっても、パターンによる現像されるトナーの選択性が生じて、トナーの劣化の進行速度は変化する。その結果、トナーを廃棄するタイミングが遅れてカブリ量が増加したり、まだ使用可能なトナーを無駄に捨てる場合が発生していた。
【０００５】
本発明は、トナーの状態を精度良く検出するトナー劣化判定方法、現像装置及び画像形成装置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】
【０００６】
本発明のトナー劣化判定方法は、トナー水面に形成した凹部がトナー流動により埋まる時間を測定する工程と、前記測定時間に応じて、トナーの劣化を判定する工程と、を有することを特徴とするので、直接トナーの流動性を検知してトナーの劣化を判定することができ、精度が向上する。また、判定結果の精度が向上することで、様々な制御、例えば、トナー補給・トナー排出・トナー循環・交換時期等のトリガーとして使用することが可能となる。
【０００７】
また、本発明の現像装置は、トナーを担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体へ供給するトナーを貯留する現像室と、前記現像室内のトナー水位を検知する第１の検知部と、前記第１の検知部に対して鉛直方向にずらして配設されトナーの水位を検知する第２の検知部と、を備えたことを特徴とするので、直接トナーの流動性を検知することが可能となる。
【０００８】
また、前記第２の検知部が検知するトナーを移動させる移動部材を備えるので、トナーの流動性を良好に検知することが可能となる。
【０００９】
また、前記第２の検知部は、前記移動部材がトナーを移動させる前後のトナー水位を検知するので、トナーの流動性をさらに良好に検知することが可能となる。
【００１０】
また、前記移動部材は、前記第１の検知部をクリーニングするクリーニング部材であるので、第１の検知部にトナーが付着することを低減することが可能となる。
【００１１】
また、前記移動部材は、前記第２の検知部をクリーニングするクリーニング部材であるので、第２の検知部にトナーが付着することを低減することが可能となる。
【００１２】
また、前記第１の検知部と前記第２の検知部は一体であるので、低コストであり、スペースを有効に利用することが可能となる。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される潜像担持体と、前記静電潜像を現像剤で現像して前記潜像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、前記潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写部と、を少なくとも備え、前記現像装置を搭載したことを特徴とするので、直接トナーの流動性を検知することが可能となり、画像形成の際の指標として用いることができ、良好な画像を形成することが可能となる。
【００１４】
また、前記第１の検知部の検知したトナー水位及び前記第２の検知部の検知したトナーの無い状態の時間に応じてトナーの劣化を判定する判定部を有するので、直接トナーの流動性を検知してトナーの劣化を判定することができ、精度が向上する。また、判定結果の精度が向上することで、様々な制御、例えば、トナー補給・トナー排出・トナー循環・交換時期・画像形成等のトリガーとして使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の画像形成装置を示す図である。
【図２】感光体周辺及び現像カートリッジの主要構成要素を示した断面図である。
【図３】現像カートリッジの軸方向から見た概略図である。
【図４】図３を矢印Ａから見た図である。
【図５】トナーのニップ通過回数に対する流動性を示すグラフである。
【図６】トナー劣化判定方法のフローチャートを示す図である。
【図７】トナーセンサクリーニング部１５５Ｙの作動状態を示す図である。
【図８】第１のトナー水位を示す図である。
【図９】トナー水位とセンサ出力信号を示す図である。
【図１０】第２のトナー水位を示す図である。
【図１１】トナー水位とセンサ出力信号を示す図である。
【図１２】第３のトナー水位を示す図である。
【図１３】トナー水位とセンサ出力信号を示す図である。
【図１４】他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明の現像装置を備えた画像形成装置の実施形態を示す図であり、図２は図１のイエロー画像形成ステーションを拡大した図である。
【００１８】
図１に示すように、画像形成装置１０は、４つの画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）、中間転写ベルト７０、二次転写ユニット８０を有し、さらに、定着ユニット９０、ユーザへの報知手段をなし液晶パネルからなる表示ユニット９５、及び、これらのユニット等を制御し画像形成装置としての動作を司る制御部としての制御ユニット１００を有している。
【００１９】
画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーで画像を形成する機能を有している。画像形成ステーション１５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の構成は同様であるので、以下、画像形成ステーション１５Ｙについて説明する。
【００２０】
画像形成ステーション１５Ｙは、図２に示すように、潜像担持体の一例としての感光体２０Ｙの回転方向に沿って、帯電ユニット３０Ｙ、露光ユニット４０Ｙ、現像装置としての現像カートリッジ５０Ｙ、一次転写部Ｂ１、感光体クリーニングユニット７５Ｙを有している。
【００２１】
感光体２０Ｙは、円筒状の基材とその外周面に形成された感光層を有し、中心軸を中心に回転可能であり、本実施の形態においては、矢印で示すように時計回りに回転する。
【００２２】
帯電ユニット３０Ｙは、感光体２０Ｙを帯電するための装置である。露光ユニット４０Ｙからは、レーザを照射することによって帯電された感光体２０Ｙ上に潜像を形成する。
【００２３】
露光ユニット４０Ｙは、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等を有しており、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等の不図示のホストコンピュータから入力された画像信号に基づいて、変調されたレーザを帯電された感光体２０Ｙ上に照射する。
【００２４】
現像カートリッジ５０Ｙは、感光体２０Ｙ上に形成された潜像を、イエロー（Ｙ）のトナーを用いて現像するための装置である。現像カートリッジ５０Ｙは、交換可能な図示しないトナーカートリッジから新品トナーが供給される現像室５１Ｙ内に現像剤担持体としての現像ローラ５２Ｙ、トナー供給部材としてのトナー供給ローラ５３Ｙが配置され、現像ローラ５２Ｙには、規制部材としての規制ブレード５４Ｙが当接し現像ローラ５２Ｙ上のトナーを薄層化する。
【００２５】
規制ブレード５４Ｙは、現像ローラ５２Ｙの上方又は下方に配され、現像ローラ５２Ｙに担持されるトナー量を規制するものである。規制ブレード５４Ｙを現像ローラ５２Ｙの下方に現像ローラ５２Ｙの回転方向に対してカウンタ方向に当接するように設けた場合、現像ローラ５２Ｙとトナー供給ローラ５３Ｙとのニップ部を通過したトナーがより下部搬送路５５ｂＹに落下しやすくなる。
【００２６】
一次転写部Ｂ１は、感光体２０Ｙに形成されたイエロートナー像を中間転写ベルト７０に転写するところである。各一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４で４色のトナーが順次重ねて転写された場合には、中間転写ベルト７０にフルカラートナー像が形成される。
【００２７】
中間転写ベルト７０は、ベルト駆動ローラ７１ａ、従動ローラ７１ｂに張架されたエンドレスのベルトであり、感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）と当接しながら回転駆動される。
【００２８】
二次転写ユニット８０は、中間転写ベルト７０上に形成された単色トナー像やフルカラートナー像を紙、フィルム、布等の転写材に転写するための装置である。
【００２９】
定着ユニット９０は、定着ローラ９０ａと加圧ローラ９０ｂにより構成され、転写材上に転写された単色トナー像やフルカラートナー像を転写材に融着させて永久像とするための装置である。
【００３０】
感光体クリーニングユニット７５Ｙは、感光体２０Ｙの表面に当接されたゴム製の感光体クリーニングブレード７６Ｙを有し、一次転写部Ｂ１で中間転写ベルト７０上にトナー像が転写された後に、感光体２０Ｙ上に残存するトナーを感光体クリーニングブレード７６Ｙにより掻き落として除去するための装置である。
【００３１】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作について説明する。
【００３２】
まず、不図示のホストコンピュータからの画像信号及び制御信号がインターフェイスを介して画像形成装置のメインコントローラに入力されると、このメインコントローラからの指令に基づくユニットコントローラの制御により感光体２０Ｙ、現像カートリッジ５０Ｙに備えられた現像ローラ５２Ｙ及び供給ローラ５３Ｙ、並びに、中間転写ベルト７０等が回転する。感光体２０Ｙは、回転しながら、帯電位置において帯電ユニット３０Ｙにより順次帯電される。
【００３３】
感光体２０Ｙの帯電された領域は、感光体２０Ｙの回転に伴って露光位置に至り、露光ユニット４０Ｙによって、イエローＹの画像情報に応じた潜像が該領域に形成される。
【００３４】
感光体２０Ｙ上に形成された潜像は、感光体２０Ｙの回転に伴って現像位置に至り、現像カートリッジ５０Ｙによって現像される。これにより、感光体２０Ｙ上にトナー像が形成される。
【００３５】
感光体２０Ｙ上に形成されたトナー像は、感光体２０Ｙの回転に伴って一次転写部Ｂ１位置に至り、一次転写ユニットによって、中間転写ベルト７０に転写される。この際、一次転写ユニットには、トナーの帯電極性とは逆の極性の一次転写電圧が印加される。この結果、各感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）上に形成された４色のトナー像は、中間転写ベルト７０に重なり合って転写され、中間転写ベルト７０上にはフルカラートナー像が形成される。
【００３６】
中間転写ベルト７０は、モータ等のベルト駆動手段からの駆動力がベルト駆動ローラ７１ａを介して伝達されることによって駆動される。
【００３７】
中間転写ベルト７０上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ユニット８０によって紙等の転写材に転写される。このような転写材は、給紙トレイから、給紙ローラ９４ａ、レジストローラ９４ｂを介して二次転写ユニット８０へ搬送される。
【００３８】
転写材に転写されたフルカラー液体現像剤像は、定着ユニット９０によって加熱加圧されて転写材に融着される。定着ユニット９０の通過後、排紙ローラ９４ｃにより排紙される。
【００３９】
一方、感光体２０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）は一次転写部Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４位置を経過した後に、除電ユニット（図示せず）によって除電され、さらに、感光体クリーニングユニット７５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）に支持された感光体クリーニングブレード７６（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）によって、その表面に付着しているトナーが掻き落とされ、次の潜像を形成するための帯電に備える。掻き落とされたトナーは、感光体クリーニングユニット７５（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）が備える残存トナー回収部に回収される。
【００４０】
二次転写後の中間転写ベルト７０の従動ローラ７１ｂ側に中間転写ベルトクリーニング装置（図示せず）が設置され、二次転写後の中間転写ベルト７０をクリーニングする。なお、中間転写ベルトを用いた中間転写方式の実施例に基づいて説明してきたが、直接転写式の画像形成装置であっても良い。
【００４１】
次に、本実施形態の現像カートリッジ５０Ｙの現像室５１Ｙ内のトナーセンサ１５０Ｙについて説明する。図３は現像カートリッジ５０Ｙの軸方向から見た概略図、図４は図３を矢印Ａから見た図である。
【００４２】
トナーセンサ１５０Ｙは、現像カートリッジ５０Ｙの現像室５１Ｙ内の現像ローラ５２Ｙ及びトナー供給ローラ５３Ｙの上方に配設される。トナーセンサ１５０Ｙは、第１の検知部としてのトナー水位センサ１５１Ｙと、トナー水位センサ１５１Ｙの鉛直方向上方に配設される第２の検知部としてのトナー状態センサ１５２Ｙとを有する。
【００４３】
トナー水位センサ１５１Ｙは、光を投光する第１の投光部１５１ａＹと、第１の投光部１５１ａＹが投光する光を受光する第１の受光部１５１ｂＹと、を有する。第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂＹとは、現像ローラ５２Ｙ及びトナー供給ローラ５３Ｙの軸方向に対向して配設される。
【００４４】
トナー水位センサ１５１Ｙは、第１の投光部１５１ａＹから投光された光が、第１の受光部１５１ｂＹに受光されないことで、トナーが存在する状態を検知しＯＮ信号を出力する。また、トナー水位センサ１５１Ｙは、第１の投光部１５１ａＹから投光された光が、第１の受光部１５１ｂＹに受光されることで、トナーの存在が無い状態を検知しＯＦＦ信号を出力する。
【００４５】
トナー状態センサ１５２Ｙは、光を投光する第２の投光部１５２ａＹと、第２の投光部１５２ａＹが投光する光を受光する第２の受光部１５２ｂＹと、を有する。第２の投光部１５２ａＹと第２の受光部１５２ｂＹとは、現像ローラ５２Ｙ及びトナー供給ローラ５３Ｙの軸方向に対向して配設される。
【００４６】
トナー状態センサ１５２Ｙは、第２の投光部１５２ａＹから投光された光が、第２の受光部１５２ｂＹに受光されないことで、トナーが存在する状態を検知しＯＮ信号を出力する。また、トナー状態センサ１５２Ｙは、第２の投光部１５２ａＹから投光された光が、第２の受光部１５２ｂＹに受光されることで、トナーの存在が無い状態を検知しＯＦＦ信号を出力する。
【００４７】
また、現像室５１Ｙ内のトナーセンサ１５０Ｙに近接して、トナーセンサクリーニング部１５５Ｙを有する。トナーセンサクリーニング部１５５Ｙは、現像ローラ５２Ｙ及びトナー供給ローラ５３Ｙの軸方向に対して、平行に延伸する回転軸１５６Ｙと、回転軸１５６Ｙに取り付けられ回転軸１５６Ｙと共に回転する移動部材としての投光部クリーニング部材１５７Ｙと、移動部材としての受光部クリーニング部材１５８Ｙとを有する。投光部クリーニング部材１５７Ｙと受光部クリーニング部材１５８Ｙは、一体として形成されている。
【００４８】
投光部クリーニング部材１５７Ｙは、弾性部材、ウレタン発泡材又は薄肉シート等からなり、第１の投光部１５１ａＹ及び第２の投光部１５２ａＹに摺接し、トナーを掻き取り、清掃するものである。また、受光面クリーニング部材１５８Ｙも、同様に、弾性部材、ウレタン発泡材又は薄肉シート等からなり、第１の受光部１５１ｂＹ及び第２の受光部１５２ｂＹに摺接し、トナーを掻き取り、清掃するものである。
【００４９】
ここで、トナーの劣化について説明する。図５は、トナーのニップ通過回数に対する流動性を示すグラフである。図５に示すように、トナーは、現像室５１Ｙ内で現像ローラ５２Ｙとトナー供給ローラ５３Ｙとのニップ部を通過すると、圧力やバイアス印可等によりストレスを受け、その回数が多いほど、外添剤が脱落したり、埋め込まれたりして、トナーが劣化するが、トナーの劣化の進行に相関してトナーの流動性も低くなる。本実施形態では、トナーの流動性を検出することにより、トナーの劣化状態を判定するものである。
【００５０】
本実施形態のトナー劣化判定方法について説明する。図６は、トナー劣化判定方法のフローチャートを示す図である。なお、トナーセンサクリーニング部１５５Ｙは、常に作動しているものとする。
【００５１】
まず、ステップ１では、印字をしてトナーを消費する（ＳＴ１）。ステップ２で、トナー水位センサ１５１ＹがＯＦＦ信号を出力したか判定する（ＳＴ２）。
【００５２】
ステップ２において、トナー水位センサ１５１ＹがＯＮ信号を出力し、トナー水面の位置であるところのトナー水位がトナー水位センサ１５１Ｙよりもまだ高い場合、ステップ１に戻り、印字してトナーを消費する。
【００５３】
ステップ２において、トナー水位センサ１５１ＹがＯＦＦ信号を出力し、トナー水位がトナー水位センサ１５１Ｙよりも低くなった場合、ステップ３で、トナーを補給する（ＳＴ３）。
【００５４】
次に、ステップ４で、トナー水位センサ１５１Ｙが常にＯＮ信号を出力しているか判定する（ＳＴ４）。ステップ４において、トナー水位センサ１５１ＹがＯＦＦ信号を出力した場合、ステップ３に戻り、トナーを補給する。
【００５５】
ステップ２において、トナー水位センサ１５１Ｙが常にＯＮ信号を出力している場合、ステップ５で、トナー状態センサ１５２ＹのＯＦＦ信号の時間を測定する（ＳＴ５）。
【００５６】
続いて、ステップ６で、トナー状態センサ１５２ＹのＯＦＦ信号の時間に応じて、図示しない判定部でトナーの状態を判定する（ＳＴ６）。
【００５７】
次に、トナーの状態判定について詳しく説明する。
【００５８】
図７は、トナーセンサクリーニング部１５５Ｙの作動状態を示す図である。図７（ａ）は、クリーニング前の状態、図７（ｂ）は、クリーニング中の状態、図７（ｃ）は、クリーニング後の状態である。
【００５９】
本実施形態のトナーの劣化判定では、トナーを補給していき、トナー水位センサ１５１Ｙが常にＯＮ信号を出力した時点で、クリーニング後のトナー状態センサ１５２ＹがＯＦＦ信号の時間に応じて、トナーの状態を判定する。
【００６０】
まず、ＮＥＷトナーを検知する場合について説明する。図８は、ＮＥＷトナーを検知する第１のトナー水位を示す図である。図８（ａ）は、トナー水位センサ１５１Ｙが常にＯＮ信号を出力した時点の第１のトナー水位を示す図、図８（ｂ）は、クリーニング直後のトナーセンサ１５０Ｙ付近の拡大図である。また、図８（ｂ）の点線は、図７（ａ）に示したトナーセンサクリーニング部１５５Ｙによるクリーニング前の第１のトナー水位を示すものであり、図８（ｂ）の実線は、図７（ｃ）に示したトナーセンサクリーニング部１５５Ｙによるクリーニング後のトナー水位を示すものである。
【００６１】
投光部１５１ａＹ，１５２ａＹと受光部１５１ｂＹ，１５２ｂＹの間には、投光部クリーニング部材１５７Ｙと受光部クリーニング部材１５８Ｙのクリーニングにより、トナーが掻き取られ、凹部が形成される。その凹部は、図８（ｂ）の実線に示す位置になり、その後、トナーの流動性により元の水位に戻る。
【００６２】
図９は、トナー水位とセンサ出力信号を示す図である。図９（ａ）は、トナー水位を示す図、図９（ｂ）は、トナー水位センサ１５１Ｙのセンサ出力信号を示す図、図９（ｃ）は、トナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号を示す図である。図９では、実線をＮＥＷトナー、点線を劣化小のトナー、一点鎖線を劣化大のトナーに対応したものとする。また、図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）のいずれも矢印ｔの方向に時間の経過を示している。
【００６３】
図９（ａ）は、時間に対する水位を示している。図９（ａ）に示すように、クリーニング後、ＮＥＷトナーはすぐに水位が戻るが、劣化小のトナーは、ＮＥＷトナーよりも水位の戻りが遅く、劣化大のトナーは、水位の戻りがさらに遅い。
【００６４】
図９（ｂ）に示すトナー水位センサ１５１Ｙの出力信号を見ると、実線で示すＮＥＷトナーは、図７（ｃ）に示したクリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂの間をすべて通過する前にトナー水位が元に戻るので、常にＯＮの状態となっている。
【００６５】
しかし、トナー水位センサ１５１Ｙに検知されるトナー水位はトナーの劣化に影響されるものであり、この時点では、実際のトナー水位又はトナーの劣化を判定することはできない。例えば、トナーが劣化している場合、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮの状態となるには、トナーの流動性が悪く、水位の戻りが遅いので、ＮＥＷトナーよりもトナー水位が高くなってからである。
【００６６】
本実施形態では、トナーを補給して、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮの状態となった時点のトナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号からトナーの劣化を判定する。
【００６７】
トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮになった時点で、図９（ｃ）のトナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号は、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂを通過する時のみＯＮとなっているので、トナー水位は、トナー状態センサ１５２Ｙよりも低いということがわかる。このことで、トナーの流動性が良好で、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが掻き取った後、トナーはすぐに凹部を埋めるということがわかる。
【００６８】
したがって、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮとなった時点のトナー状態センサ１５２Ｙの出力信号がクリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙ通過時のみＯＮの場合、トナーは流動性が良いＮＥＷトナーであると判定することが可能である。
【００６９】
次に、少し劣化したトナーを検知する場合について説明する。図１０は、第２のトナー水位を示す図である。図１０（ａ）は、トナー水位センサ１５１Ｙが常にＯＮ信号を出力した時点の第２のトナー水位を示す図、図１０（ｂ）は、クリーニング直後のトナーセンサ１５０Ｙ付近の拡大図である。また、図１０（ｂ）の点線は、図７（ａ）に示したトナーセンサクリーニング部１５５Ｙによるクリーニング前の第２のトナー水位を示すものであり、図１０（ｂ）の実線は、図７（ｃ）に示したトナーセンサクリーニング部１５５Ｙによるクリーニング後のトナー水位を示すものである。
【００７０】
投光部１５１ａＹ，１５２ａＹと受光部１５１ｂＹ，１５２ｂＹの間には、投光部クリーニング部材１５７Ｙと受光部クリーニング部材１５８Ｙのクリーニングにより、トナーが掻き取られ、凹部が形成される。その凹部は、図１０（ｂ）の実線に示す位置になり、その後、トナーの流動性により元の水位に戻る。
【００７１】
図１１は、トナー水位とセンサ出力信号を示す図である。図１１（ａ）は、トナー水位を示す図、図１１（ｂ）は、トナー水位センサ１５１Ｙのセンサ出力信号を示す図、図１１（ｃ）は、トナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号を示す図である。図１１では、実線をＮＥＷトナー、点線を劣化小のトナー、一点鎖線を劣化大のトナーに対応したものとする。また、図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）のいずれも矢印ｔの方向に時間の経過を示している。
【００７２】
図１１（ａ）は、時間に対する水位を示している。図１１（ａ）に示すように、クリーニング後、ＮＥＷトナーはすぐに水位が戻るが、劣化小のトナーは、ＮＥＷトナーよりも水位の戻りが遅く、劣化大のトナーは、水位の戻りがさらに遅い。
【００７３】
図１１（ｂ）に示すトナー水位センサ１５１Ｙの出力信号を見ると、実線で示すＮＥＷトナー及び点線で示す劣化小のトナーは、図７（ｃ）に示したクリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂの間をすべて通過する前にトナー水位が元に戻るので、常にＯＮの状態となっている。
【００７４】
しかし、トナー水位センサ１５１Ｙに検知されるトナー水位はトナーの劣化に影響されるものであり、この時点では、実際のトナー水位又はトナーの劣化を判定することはできない。例えば、ＮＥＷトナーの場合、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮの状態となるのは、トナー水位センサ１５１Ｙを超えてすぐの第１の水位であり、劣化大トナーの場合、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮの状態となるには、トナーの流動性が悪く、水位の戻りが遅いので、劣化小のトナーよりもトナー水位が高くなってからである。
【００７５】
本実施形態では、トナーを補給して、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮとなった時点のトナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号からトナーの劣化を判定する。
【００７６】
もしＮＥＷトナーの場合、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮになるのは、第１の水位であり、図９（ｃ）のように、トナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号は、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂを通過する時のみＯＮとなるはずである。したがって、トナーの状態は、ＮＥＷトナーでないことがわかる。ちなみに、ＮＥＷトナーの場合、第２の水位まであがらないが、第２の水位では、図１１（ｃ）のトナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号は、常にＯＮとなる。
【００７７】
また、劣化小トナーの場合、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂを通過した後、トナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号は、一度ＯＦＦの時間があり、少し経過してＯＮとなる。
【００７８】
さらに、劣化大トナーの場合、図１１（ｂ）に示すように、第２の水位ではトナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮとなっていないので、トナー状態センサ１５２Ｙの出力を検知していないはずである。ちなみに、第２の水位ではクリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂを通過した後、トナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号は、一度ＯＦＦの時間があり、劣化小トナーよりさらに経過してＯＮとなる。
【００７９】
したがって、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮとなった時点のトナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号が、一度ＯＦＦの時間があり、少し経過してＯＮとなる場合、少し劣化した劣化小トナーであると判定することが可能である。
【００８０】
図１２は、第３のトナー水位を示す図である。図１２（ａ）は、トナー水位センサ１５１Ｙが常にＯＮ信号を出力した状態の第３のトナー水位を示す図、図１２（ｂ）は、クリーニング直後のトナーセンサ１５０Ｙ付近の拡大図である。また、図１２（ｂ）の点線は、図７（ａ）に示したトナーセンサクリーニング部１５５Ｙによるクリーニング前の第２のトナー水位を示すものであり、図１２（ｂ）の実線は、図７（ｃ）に示したトナーセンサクリーニング部１５５Ｙによるクリーニング後のトナー水位を示すものである。
【００８１】
投光部１５１ａＹ，１５２ａＹと受光部１５１ｂＹ，１５２ｂＹの間には、投光部クリーニング部材１５７Ｙと受光部クリーニング部材１５８Ｙのクリーニングにより、トナーが掻き取られ、凹部が形成される。その凹部は、図１２（ｂ）の実線に示す位置になり、その後、トナーの流動性により元の水位に戻る。第３のトナー水位まであがるということは、凹部が深くなるということである。
【００８２】
図１３は、トナー水位とセンサ出力信号を示す図である。図１３（ａ）は、トナー水位を示す図、図１３（ｂ）は、トナー水位センサ１５１Ｙのセンサ出力信号を示す図、図１３（ｃ）は、トナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号を示す図である。図１３では、実線をＮＥＷトナー、点線を劣化小のトナー、一点鎖線を劣化大のトナーに対応したものとする。また、図１３（ａ）、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）のいずれも矢印ｔの方向に時間の経過を示している。
【００８３】
図１３（ａ）は、時間に対する水位を示している。図１３（ａ）に示すように、クリーニング後、ＮＥＷトナーはすぐに水位が戻るが、劣化小のトナーは水位の戻りが遅く、劣化大のトナーは、水位の戻りがさらに遅い。
【００８４】
図１３（ｂ）に示すトナー水位センサ１５１Ｙの出力信号を見ると、すべてのトナーは、図７（ｃ）に示したクリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂの間をすべて通過する前にトナー水位が元に戻るので、常にＯＮの状態となっている。
【００８５】
しかし、トナー水位センサ１５１Ｙに検知されるトナー水位はトナーの劣化に影響されるものであり、この時点では、実際のトナー水位又はトナーの劣化を判定することはできない。例えば、ＮＥＷトナーの場合、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮの状態となるのは、トナー水位センサ１５１Ｙを超えてすぐの第１の水位である。また、劣化小トナーの場合、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮの状態となるには、トナーの流動性が悪く、水位の戻りが遅いので、ＮＥＷトナーより水位の高い第２の水位である。
【００８６】
本実施形態では、トナーを補給して、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮの状態となった時のトナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号からトナーの劣化を判定する。
【００８７】
もしＮＥＷトナーの場合、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮになるのは、第１の水位であり、図９（ｃ）のように、トナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号は、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂを通過する時のみＯＮとなるはずである。したがって、トナーの状態は、ＮＥＷトナーでないことがわかる。ちなみに、ＮＥＷトナーの場合、第２の水位まであがらないが、第２の水位では、図１３（ｃ）のトナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号は、常にＯＮとなる。
【００８８】
また、もし劣化小トナーの場合、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮになるのは、第２の水位であり、図１１（ｃ）のように、トナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号は、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂを通過した後、一度ＯＦＦの時間があり、少し経過してＯＮとなる。したがって、トナーの状態は、ＯＮになるまでの時間で判定すればよいことがわかる。ちなみに、劣化小トナーの場合、第３の水位まであがらないが、第３の水位では、図１３（ｃ）のトナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号は、一度ＯＦＦの時間があり、すぐにＯＮとなる。
【００８９】
したがって、トナー水位センサ１５１Ｙの出力信号が常にＯＮとなった時点のトナー状態センサ１５２Ｙの出力信号がＯＮになるまでの時間からトナーの劣化度を判定することが可能である。
【００９０】
なお、トナー水位センサ１５１Ｙとトナー状態センサ１５２Ｙとの配置は、鉛直方向に限らず、斜め配置としても良い。また、トナー水位センサ１５１Ｙとトナー状態センサ１５２Ｙとの配置間隔は、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙの可動範囲内にあればよい。また、第１の投光部１５１ａＹと第１の受光部１５１ｂとの間隔、および第２の投光部１５２ａＹと第２の受光部１５２ｂとの間隔は、それぞれの間隔内にトナーがトナーの流動性によって流れ込むことが阻害されない狭さであれば、トナー状態センサ１５２Ｙのセンサ出力信号の変化時間が相対的に短くなるので、トナーの劣化判定時間を短くすることができてよい。
【００９１】
次に、他の実施形態について説明する。図１４は、他の実施形態を示す図である。本実施形態では、トナー水位センサ１５１Ｙ及びトナー状態センサ１５２Ｙに代えて、第１の検知部と第２の検知部が一体となったレベルセンサ２５１を用いたものである。レベルセンサ２５１により、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙの通過前と通過後のトナー水位のレベルを検知し、そのレベルの差からトナーの劣化度を判定する。例えば、レベル差が小さい場合（図１４のＸ２−Ｘ１の場合）は、トナーの流動性により、クリーニング後すぐに凹部が埋まるので、ＮＥＷトナーであり、レベル差が大きい場合（図１４のＹ２−Ｙ１の場合）は、トナーの流動性がおとり、クリーニング後すぐに凹部が埋まらず凹部が残ってしまうので、劣化したトナーであると判定する。レベルセンサ２５１を用いることにより、低コストであり、スペースを有効に利用することが可能となる。
【００９２】
なお、本実施形態では、一体として形成されたクリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙでトナー水位センサ１５１Ｙ及びトナー状態センサ１５２Ｙの２つのセンサをクリーニングした。クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙは別体であっても良いが、一体であった方が別体のクリーニング部材を用いることと比較して、低コストであり、同期ズレやクリーニング部の経時変化の問題が低減される。
【００９３】
また、トナー劣化の判定及び現像室のトナー水位制御を実施するタイミングは、センサ付近のトナーが十分に撹拌され、トナー水位が安定するので、現像稼働中に実施するのが好ましい。また、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙの回転方向は、トナー水位センサ１５１Ｙ及びトナー状態センサ１５２Ｙの２つのセンサを上方から下方に向けてクリーニングする。これにより、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙがトナー水位センサ１５１Ｙ及びトナー状態センサ１５２Ｙの２つのセンサの間でトナー水位を持ち上げることが無いので安定したトナー水位の検知ができる。また、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙが１回のクリーニングをするための速度は、トナーの流動性により、凹部が埋まる速度よりも速い。これにより、クリーニング後に凹部を形成することができる。
【００９４】
本発明の各実施形態によれば、トナー水面の一部に凹部を形成して、その凹部がトナーの劣化と相関するトナー流動性に対応したトナーの流動速度で埋まる時間を測定して、その測定時間に応じてトナーの劣化を判定しているので、トナーの劣化の判定精度が向上する。
【００９５】
本実施形態のトナー劣化判定方法は、トナー水面の一部に形成した凹部がトナー流動により埋まる時間を測定する工程と、前記測定時間に応じて、トナーの劣化を判定する工程（ＳＴ６）と、を有することを特徴とするので、直接トナーの流動性を検知してトナーの劣化を判定することができ、精度が向上する。また、判定結果の精度が向上することで、様々な制御、例えば、トナー補給・トナー排出・トナー循環・交換時期等のトリガーとして使用することが可能となる。
【００９６】
また、本実施形態の現像カートリッジ５０Ｙは、トナーを担持する現像ローラ５２Ｙと、現像ローラ５２Ｙへ供給するトナーを貯留する現像室５１Ｙと、現像室５１Ｙ内のトナー水位を検知するトナー水位センサ１５１Ｙと、トナー水位センサ１５１Ｙに対して鉛直方向にずらして配設されトナーの水位を検知するトナー状態センサ１５２Ｙと、を備えたことを特徴とするので、直接トナーの流動性を検知することが可能となる。
【００９７】
また、トナー状態センサ１５２Ｙが検知するトナーを移動させるクリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙを備えるので、トナーの流動性を良好に検知することが可能となる。
【００９８】
また、トナー状態センサ１５２Ｙは、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙがトナーを移動させる前後のトナー水位を検知するので、トナーの流動性をさらに良好に検知することが可能となる。
【００９９】
また、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙは、トナー水位センサ１５１Ｙをクリーニングするので、トナー水位センサ１５１Ｙにトナーが付着することを低減することが可能となる。
【０１００】
また、クリーニング部材１５７Ｙ及び１５８Ｙは、トナー状態センサ１５２Ｙをクリーニングするので、トナー状態センサ１５２Ｙにトナーが付着することを低減することが可能となる。
【０１０１】
また、トナー水位センサ１５１Ｙとトナー状態センサ１５２Ｙは一体であるので、低コストであり、スペースを有効に利用することが可能となる。
【０１０２】
さらに、本実施形態の画像形成装置は、静電潜像が形成される潜像担持体と、静電潜像を現像剤で現像して潜像担持体上にトナー像を形成する現像装置と、潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写部と、を少なくとも備え、現像装置を搭載したことを特徴とするので、直接トナーの流動性を検知することが可能となり、画像形成の際の指標として用いることができ、良好な画像を形成することが可能となる。
【０１０３】
また、トナー水位センサ１５１Ｙの検知したトナー水位及びトナー状態センサ１５２Ｙの検知したトナーの無い状態の時間に応じてトナーの劣化を判定する判定部を有するので、直接トナーの流動性を検知してトナーの劣化を判定することができ、精度が向上する。また、判定結果の精度が向上することで、様々な制御、例えば、トナー補給・トナー排出・トナー循環・交換時期・画像形成等のトリガーとして使用することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０４】
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ…画像形成装置、１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ…画像形成ステーション、２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ…感光体（潜像担持体）、３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ…帯電器、４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ…露光ユニット、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ…現像カートリッジ（現像装置）、５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋ…現像室、５２Ｙ，５２Ｍ，５２Ｃ，５２Ｋ…現像ローラ（現像剤担持体）、５３Ｙ，５３Ｍ，５３Ｃ，５３Ｋ…トナー供給ローラ（トナー供給部材）、５４Ｙ，５４Ｍ，５４Ｃ，５４Ｋ…規制ブレード、５５Ｙ，５５Ｍ，５５Ｃ，５５Ｋ…搬送部、５６Ｙ，５６Ｍ，５６Ｃ，５６Ｋ…下部搬送部材、５７Ｙ，５７Ｍ，５７Ｃ，５７Ｋ…持上搬送部材、５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃ，５８Ｋ…上部搬送部材、５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ…バッファ部搬送部材、７０…中間転写ベルト（中間転写部材）、７５Ｙ，７５Ｍ，７５Ｃ，７５Ｋ…感光体クリーニングユニット（潜像担持体クリーニングユニット）、８０…二次転写ユニット、９０…定着ユニット、１５０Ｙ…トナーセンサ、１５１Ｙ…トナー水位センサ（第１の検知部）、１５２Ｙ…トナー状態センサ（第２の検知部）、１５５Ｙ…トナーセンサクリーニング部、１５６Ｙ…回転軸、１５７Ｙ…投光部クリーニング部材（クリーニング部材）、１５７Ｙ…受光部クリーニング部材（クリーニング部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010224135.tif 000012
【図１１】
2010224135.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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