(57)【要約】【課題】現像器内における現像材の品質を均一に維持できる画像形成装置を提供する。【解決手段】内部に収容した現像剤を循環させ、循環している現像剤を現像ローラに担持して搬出し、像担持体に現像する現像器であって、収容した現像剤の一部を排出可能な現像器を有する画像形成装置において、現像剤の循環経路を複数に分割したセルＣ１〜Ｃ１２を仮想し、セルＣ１〜Ｃ１２と等しい数の複数のバルクカウンタＢ１〜Ｂ１２を設け、セル毎に、現像剤の劣化の進行を表す劣化カウントを導出し、劣化カウントを、それぞれ、対応するバルクカウンタＢ１〜Ｂ１２に加算し、現像剤がセルＣ１〜Ｃ１２の１つを通過するのに必要な時間毎に、劣化カウントを加算するバルクカウンタＢ１〜Ｂ１２を順に移動させ、バルクカウンタの値に応じて、現像器から排出する現像剤の量を調節する。【選択図】図１
2010224210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に収容した現像剤を循環させ、前記循環している前記現像剤を現像ローラに担持して搬出し、像担持体に現像する現像器であって、前記収容した現像剤の一部を排出可能な現像器を有する画像形成装置において、
前記現像剤の循環経路を複数に分割したセルを仮想し、
前記セルと等しい数の複数のバルクカウンタを設け、
前記セル毎に、前記現像剤の劣化の進行を表す劣化カウントを導出し、
前記劣化カウントを、それぞれ、対応する前記バルクカウンタに加算し、
前記現像剤が前記セルの１つを通過するのに必要な時間毎に、前記劣化カウントを加算するバルクカウンタを順に移動させ、
前記バルクカウンタの値に応じて、前記現像器から排出する前記現像剤の量を調節することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤の前記現像器からの排出は、前記セルの１つから前記現像剤の一部を分流して排出するものであり、
前記現像剤が分流される前記セルに対応する前記バルクカウンタの値に応じて、前記現像剤の分流量を調節することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤の分流量に応じて、前記現像剤が分流される前記セルに対応する前記バルクカウンタの値を減じることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記セルのいずれかに新しい現像剤が補給され、前記現像剤が補給された前記セルに対応する前記バルクカウンタの値を、前記現像剤の補給量に応じて減じることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記劣化カウントを所定の割合で隣接する前記セルに対応する前記バルクカウンタに分配して加算することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤の前記劣化カウントは、形成する画像のデータのドットを前記セル毎に積算した値を基に導出することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像器からの前記現像剤の排出量は、前記バルクカウンタの値と、前記現像器の積算駆動時間とによって定められることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、トナーを収容した現像器の現像ローラにトナーを担持させ、感光体に形成した静電潜像にトナーを近接させて、静電気力によって静電潜像にトナーを吸着させることで、トナー画像を現像する。このような画像形成装置において、画像濃度の低い画像を多く形成すると、トナーが現像器の中で長時間撹拌され、耐電特性が劣化して静電潜像以外の部分にトナーが吸着されるカブリが発生したり、トナーが粒状化して形成する画像の品質が低下する等の不具合が生じる。
【０００３】
これらの不具合を防止するために、劣化したトナーを排出して新しいトナーを供給することで、現像器内のトナー全体の劣化度を低減する方法が提案されている。特許文献１には、現像した画像のデータからトナーを消費するドットの数をカウントした値と、現像器に新たに補給したトナーの量をカウントした値との関係から、現像器内のトナー劣化度合いを推定して、トナーの劣化度が高くなると、形成（印刷）する画像以外にも感光体状にトナー像を現像して、トナーを余分に消費してクリーナに回収させる技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、画像データのドットカウントから、トナー消費が少ない画像の印字枚数を積算して、所定枚数を超えた場合に、トナーの強制消費のために感光体上にトナー画像を形成する技術が開示されている。
【０００５】
また、トナーとキャリアとを含む現像剤を用いてトナー画像を形成する２成分現像方式の画像形成装置では、現像動作によってトナーだけが消費されるので、キャリアが次第に劣化するという問題がある。そこで、現像器から現像剤を少しずつオーバーフローさせ、トナーと共にキャリアを補給することで、キャリアの品質を維持するトリクル方式が知られている。
【０００６】
トリクル方式の画像形成装置においても、現像した画像のデータのドット数をカウントし、トナーの消費量を算出し、消費されたトナー量に応じて、補給する現像剤（トナーおよびキャリア）の量を制御するとともに、消費したトナーの量および補給したトナーおよびキャリアの量に基づいてキャリアの平均滞留時間を算出し、キャリアの劣化度を推定する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１７０５６２号公報
【特許文献２】特開２００６−３０１５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
現像器の内部では、現像剤がゆっくりと撹拌されながら循環させられる。現像する画像は、画像濃度が部分的に異なり、トナーの消費量が部分的に偏る場合がある。このため、現像剤の品質を維持するためには、局所的に現像剤が劣化する場合を考慮して、劣化度の低い現像剤を廃棄するよう設定する必要がある。また、トリクル方式の画像形成装置では、現像器の内部で現像剤のトナーとキャリアとの比率やキャリアの劣化度がばらつくことにより、局所的なカブリの発生等、画像品質を劣化させる原因となり得る。
【０００９】
そこで、本発明は、現像器内における現像材の品質を均一に維持できる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明による画像形成装置は、内部に収容した現像剤を循環させ、前記循環している前記現像剤を現像ローラに担持して搬出し、像担持体に現像する現像器であって、前記収容した現像剤の一部を排出可能な現像器を有する画像形成装置において、前記現像剤の循環経路を複数に分割したセルを仮想し、前記セルと等しい数の複数のバルクカウンタを設け、前記セル毎に、前記現像剤の劣化の進行を表す劣化カウントを導出し、前記劣化カウントを、それぞれ、対応する前記バルクカウンタに加算し、前記現像剤が前記セルの１つを通過するのに必要な時間毎に、前記劣化カウントを加算するバルクカウンタを順に移動させ、前記バルクカウンタの値に応じて、前記現像器から排出する前記現像剤の量を調節するものとする。
【００１１】
この構成によれば、現像器内を分割した複数のセルを仮想し、現像器内の現像材をセルに対応する複数のバルクとして扱い、バルクが滞留しているセル毎にトナー消費等を考慮して、バルク毎に現像剤の劣化カウントを導出して積算する。こうしてバルク毎に得られた劣化カウントに基づいて、バルク毎に現像剤の排出量を調節することで、現像器内の現像材の品質を一定に保つことができる。
【００１２】
また、本発明の画像形成装置において、前記現像剤の前記現像器からの排出は、前記セルの１つから前記現像剤の一部を分流して排出するものであり、前記現像剤が分流される前記セルに対応する前記バルクカウンタの値に応じて、前記現像剤の分流量を調節してもよい。
【００１３】
この構成によれば、現像動作を休止することなく現像剤を排出でき、分流量によって現像剤の排出量を容易に調節できる。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置において、前記現像剤の分流量に応じて、前記現像剤が分流される前記セルに対応する前記バルクカウンタの値を減じてもよい。
【００１５】
この構成によれば、現像剤の排出量、つまり、バルク内の現像材の減少に応じて劣化カウントの積算値も減少させるので、バルク内の劣化度を適切に把握できる。
【００１６】
また、本発明の画像形成装置において、前記セルのいずれかに新しい現像剤が補給され、前記現像剤が補給された前記セルに対応する前記バルクカウンタの値を、前記現像剤の補給量に応じて減じてもよい。
【００１７】
この構成によれば、新たな現像剤の補給によってバルク内の現像剤が希釈され、バルク内の劣化度が低減されるので、これに応じてバルクカウンタの値を減じることで、バルク内の劣化度を適切に把握できる。
【００１８】
また、本発明の画像形成装置において、前記劣化カウントを所定の割合で隣接する前記セルに対応する前記バルクカウンタに分配して加算してもよい。
【００１９】
この構成によれば、バルク間のトナーの混合を計算に入れることで、現像剤の劣化度をより正確に把握できる。
【００２０】
また、現像剤の劣化度合いは、現像する画像の濃度に依存するため、本発明の画像形成装置において、前記現像剤の前記劣化カウントは、形成する画像のデータのドットを前記セル毎に積算した値を基に導出してもよい。
【００２１】
また、現像器が古くなると現像剤の劣化が早く進行するので、本発明の画像形成装置において、前記現像器からの前記現像剤の排出量は、前記バルクカウンタの値と、前記現像器の積算駆動時間とによって定めてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、現像器内に複数のセルを仮想し、セル毎に現像剤の劣化カウントを導出し、そこに滞留している現像剤のバルクのカウンタに積算する。こうしてバルク毎に得られた劣化カウントに基づいて、バルク毎に排出量を調節することで、現像器内の現像材の品質を均一に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の現像器の軸直角断面図である。
【図３】図１の現像器の軸方向断面図である。
【図４】図２の現像器の仮想セルの配置図である。
【図５】図２の現像器を管理するバルクカウンタのメモリ構成図である。
【図６】図５のバルクカウンタの対応セルの変化を示す図である。
【図７】図２の現像器の隔壁開度と現像剤排出量との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る現像器の軸直角断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に、本発明の第１実施形態の画像形成装置１の概略構成を示す。画像形成装置１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー（現像剤）で画像を形成する４つの現像部２を備える電子写真方式の画像形成装置である。
【００２５】
画像形成装置１において、現像部が形成したトナー画像は、１次転写ローラ３の静電気力によって中間転写ベルト４に１次転写される。そして、画像形成装置１は、中間転写ベルト４に１次転写されたトナー画像を、２次転写ローラ５の静電気力によって、給紙部６から供給される記録紙に２次転写し、定着器７によって記録紙を加圧加熱することで記録紙にトナー画像を定着させて排紙する。
【００２６】
図２に詳しく示すように、現像部２は、それぞれ、感光体（像担持体）８と、感光体８を帯電させる帯電器９と、帯電した感光体８を選択露光して除電することで静電潜像を形成する露光器１０と、感光体８の静電潜像にトナーを供給してトナー画像を現像する現像器１１と、１次転写後に感光体８を除電する除電器１２と、除電した感光体８の上に残留するトナーを掻き落とすクリーナ１３とを有する。現像器１１は、収容したトナーの一部を排出できるようになっており、現像器１１から排出されたトナーは、廃トナー容器１４に回収される。さらに、現像部２は、現像器１１に新しいトナーを補給するトナーボトル１５を有する。
【００２７】
さらに、画像形成装置１は、２次転写できずに中間転写ベルト上に残留するトナーを掻き落とすベルトクリーナ１６と、各構成要素の動作を制御する制御装置１７とを有する。
【００２８】
現像器１１は、図２および図３に示すように、現像器１１は、トナーを収容するハウジング１８の中に、トナーを撹拌しながら循環搬送する循環スクリュ１９および供給スクリュ２０と、供給スクリュ２０が搬送するトナーを吸着してハウジング１８の開口の外側に搬出し、感光体８に近接させる現像ローラ２１とを有する。
【００２９】
ハウジング１８は、循環スクリュ１９を収容する空間と供給スクリュ２０を収容する空間とが、現像ローラ２１の両端に隣接する部分において連通し、図３に矢印で示すように、トナーがハウジング１８の有効範囲内を大きく巡回する循環経路を形成する。
【００３０】
現像器１１は、さらに、供給スクリュ２０をトナー循環方向下流側に、現像ローラ２１の有効範囲の外側まで延伸した排出部２２を有する。供給スクリュ２０は、排出部２２では、循環経路におけるよりも径が小さく、循環経路との境界においてトナー搬送方向が逆転するようにスクリュの向きが逆になっている。これにより、排出部２２には、ハウジング１８内のトナーの量が多くなり、供給スクリュ２０によるトナー搬送圧力が高くなったときに、循環経路からトナーが分流されて流入する。排出部２２に流入したトナーは、排出口２３から排出される。
【００３１】
また、現像器１１は、循環スクリュ１９の上流側を、排出部２２に沿って延伸した供給部２４を有する。供給部２４には、トナーボトル１５から新しいトナーが供給される補給口２５が設けられている。また、供給部２４は、端部が排出部２２の端部と連通しており、万一、排出部２２に流入したトナーをすべて排出口２３から排出しきれなかった場合に、排出できなかったトナーを受け入れて循環流路に環流させるようになっている。
【００３２】
また、現像器１１は、循環スクリュ１９の上流側と、供給スクリュ２０の下流側とを連通させる開口を閉鎖できる可動隔壁２６と、可動隔壁２６を駆動して、供給スクリュ２０から循環スクリュ１９にトナーを受け渡す開口の開度を自在に調節できる隔壁モータ２７とを有する。
【００３３】
このような構成の画像形成装置１において、制御装置１７は、現像器１１は、循環リュ経路を図４に示すように、仮想的に１２に分割した容量の等しいセルＣ１〜Ｃ１２を設定して、トナーの消費量および補給量を管理する。この例では、供給スクリュ２０の上流側を第１セルＣ１、供給スクリュ２０の下流側を第６セルＣ６、循環スクリュ１９の上流側を第７セルＣ１、循環スクリュ１９の下流側を第１２セルＣ１２としている。排出部２２および供給部２４も、便宜上、セルＣex，Ｃspとして記載しているが、これらは、制御上必要なものではなく、循環経路のセルＣ１〜Ｃ１２と等しい容量である必要もない。
【００３４】
制御装置１７は、前記セルに対応するトナーのバルクＢ１〜Ｂ１２を仮想し、図５に示すように、１２のバルクＢ１〜Ｂ１２のそれぞれの劣化度合いを示す劣化カウントを積算するバルクカウンタを、メモリ空間内に設定する。また、バルクカウンタは、各バルクが滞留しているセルの位置を記憶する領域を有する。図には、１２のバルクカウンタにそれぞれ、セル位置を記載しているが、セル位置は順番に並んでいるため、現実的には、特定のセルを示すポインタビットを設けるだけでよい。
【００３５】
さらに、制御装置１７は、現像器１１の稼働時間を積算する稼働時間カウンタを有する。制御装置１７は、プログラムによって、現像する画像のデータのドット数を、現像ローラ２１にトナーを供給する６つのセルＣ１〜Ｃ６に対応する領域毎に積算するドットカウンタ部と、ドットカウンタの値に応じて、セル毎にトナーの劣化度を示す劣化カウントを算出する劣化演算部とを構成する。劣化カウントは、各セル毎に、表１に従って、画像がトナー濃度１００％のベタ画像である場合のドットのカウント値に対する実際のドットカウンタの値の比であるドットベタ比に応じて決定される。
【００３６】
【表１】
2010224210.tif 000003
【００３７】
このように、劣化カウントは、トナー濃度がベタ比１％以下である場合にのみ、各バルクカウンタに加算される。劣化カウント値は、画像を１枚形成する度に算出加算される。つまり、ベタ比１％を超えるトナーの消費があれば、後述するように、それに応じて新しいトナーが補給されるので、トナーの劣化は進行しないと考えられている。
【００３８】
現像器１１では、循環スクリュ１９および供給スクリュ２０によって、トナーは、約２４秒で循環経路を１周する。このため、劣化カウントを加算するバルクカウンタは、図６に示すように、トナーが１つのセルを通過するのに要する２秒毎に順に移動する。この劣化カウントを加算するバルクカウンタの移動は、画像形成の枚数とは直接関係がないため、同じセルの劣化カウントが続けて同じバルクカウンタに加算されることもある。
【００３９】
また、実際にはトナーのバルクが少しずつ移動していることを考慮して、バルクカウンタへの劣化カウントの加算は、隣接するバルクカウンタに一定割合、例えば、循環方向下流側のセルに２５％を分配して加算するようにしてもよい。
【００４０】
また、トナーは、循環スクリュ１９および供給スクリュ２０によって搬送される間に搬送方向前後に分散する。このため、劣化カウントを加算するバルクカウンタを移動する際に、各バルクカウンタのカウント値の一定割合を、例えば、２％（小数点以下切り捨て）を、相互に、隣接するバルクカウンタに分配するようにしてもよい。
【００４１】
制御装置１７は、稼働隔壁２６の開度調節は、バルクカウンタのセル位置を移動した時に、新たに第６セルＣ６に位置するバルクカウンタの値が８００００以上であれば、表２に示すように、稼働時間カウンタの値に応じて、可動隔壁２６の開度を調節する。しかしながら、制御装置１７は、新たに第６セルＣ６に位置するバルクカウンタの値が８００００未満であれば、現像によって十分にトナーを消費しているものとして、可動隔壁の開度を１００％に調節する。表２は、現像器１１が古くなると、循環スクリュ１９および供給スクリュ２０によるトナーの劣化が進行し易くなるため、劣化したトナーを多く排出するように設定されている。
【００４２】
【表２】
2010224210.tif 000004
【００４３】
本実施形態において、可動隔壁の開度と、第６セルＣ６から排出部２２へのトナーの分流割合、即ち、現像器１１から排出されるトナーの割合とは、図７に示すような関係にある。可動隔壁２６を全閉（開度０％）にすれば、トナーは、第６セルＣ６から第７セルＣ７へ移動できないので、全量が排出部２２に移動し、全て排出される。また、可動隔壁２６を全開（開度１００％）にすれば、第７セルＣ７への移動抵抗がほとんどなくなるので、トナーは供給スクリュ２０の反転部の搬送力に打ち勝つことができず、略全量が第７セルＣ７へ移動する。
【００４４】
そして、制御装置１７は、次にバルクカウンタのセル位置を移動した時、第６セルＣ６から第７セルＣ７に移動したバルクカウンタの値を、直前の第６セルＣ６における可動隔壁２６の開度に応じて、表３に示す値を乗算することによって減じる。つまり、劣化カウントの排出口２３から排出したトナー相当分を減じる。
【００４５】
【表３】
2010224210.tif 000005
【００４６】
制御装置１７は、トナーカウンタによって推定されるトナー消費量と、可動隔壁２６の開度に応じて、供給部２４を介して第７セルへのトナーボトル１５からの新しいトナーの補給量を調節する。そして、次にバルクカウンタのセル位置を移動した時、第７セルＣ７から第８セルＣ８に移動したバルクカウンタの値を、直前の第７セルＣ７におけるトナーの補給量に応じて、表４に示す値を乗算することによって減じる。トナーを補給していなければ、劣化カウントは減じられない。
【００４７】
【表４】
2010224210.tif 000006
【００４８】
以上のように、画像形成装置１では、現像器１１内のトナーを１２のバルクに分割して劣化度合いを管理するので、形成する画像のトナー消費量に偏りができても、トナー消費が少なくトナーの劣化が進んだバルクからだけ、強制的にトナーを排出させるので、トナーの劣化度合いを均一化でき、トナーの品質を維持するために排出するトナーの量を最低限に留めることができる。
【００４９】
この実施形態における可動隔壁２６は、トナーの排出量の調整手段の一例に過ぎず、例えば、図８に示す本発明の第２実施形態のように、縦方向にスライド可能な隔壁２６を用いて、隔壁２６の高さをすることでトナー排出量（分流量）を調節してもよい。尚、図８において、第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５０】
さらに、本発明によるトナー排出量の調節は、他のトナー排出手段、例えば、感光体８にトナー排出用の画像を形成してベルトクリーナでトナーを回収させる方法において、その画像の濃度や大きさを変更するなどの方法によってもよい。
【００５１】
さらに、本発明は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いる画像形成装置において、現像器内のキャリアの劣化度をバルク毎に管理するために適用することも可能である。その場合、キャリアの劣化度を示す劣化カウントの値は、以上の実施形態と同様に決定すればよく、その値の大きさは、従来の現像器全体のキャリア劣化度を管理する技術から当業者であれば最適な値を設定し得る。
【００５２】
また、本発明において、現像器の新旧が現像剤の劣化に殆ど影響しない場合には、バルクカウンタの値のみに応じて、現像剤の排出量を調節してもよい。
【００５３】
また、劣化カウントを導出する際、稼働時間カウンタの値を参照することで、現像器の劣化度合いを勘案した劣化カウントを導出し、バルクカウンタの値のみに応じて現像剤の排出量を調節するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  …画像形成装置
２  …現像部
８  …感光体（像担持体）
１１  …現像器
１４  …廃トナー容器
１５  …トナーボトル
１８  …ハウジング
１９  …循環スクリュ
２０  …供給スクリュ
２１  …現像ローラ
２２  …排出部
２３  …排出口
２４  …供給部
２５  …補給口
２６  …可動隔壁
Ｃ１〜Ｃ１２  …セル
Ｂ１〜Ｂ１２  …バルク
【図１】
2010224210.tif 000007
【図２】
2010224210.tif 000008
【図３】
2010224210.tif 000009
【図４】
2010224210.tif 000010
【図５】
2010224210.tif 000011
【図６】
2010224210.tif 000012
【図７】
2010224210.tif 000013
【図８】
2010224210.tif 000014