(57)【要約】【課題】長期間にわたる安定した現像を実現する。【解決手段】キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、現像装置本体内の現像剤にキャリアを補給する補給キャリアカートリッジ８を備える現像装置１である。補給キャリアカートリッジ８は、物性が異なる複数種の補給用キャリア９を供給可能であり、現像装置１には、補給用キャリア９の残量を検知する補給キャリア残量検知手段２２と、現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段２３と、現像されたテスト画像の濃度を検知する画像濃度検知手段２４と、補給キャリア残量検知手段２２、トナー濃度検知手段２３及び画像濃度検知手段２４の検知結果、並びに現像条件から得られる現像剤の劣化状態に基づいて補給キャリアカートリッジ８から補給すべきキャリアの種類を指定するキャリア判定手段２１と指定結果を表示する表示部２５を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、現像装置本体内の現像剤にキャリアを補給するキャリア補給手段を備える現像装置において、
前記キャリア補給手段は、物性が異なる複数種の補給用キャリアを供給可能であり、
前記補給用キャリアの残量を検知する補給キャリア残量検知手段と、現像装置本体内の現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像されたテスト画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、前記補給キャリア残量検知手段の検知結果、前記トナー濃度検知手段の検知結果、前記画像濃度検知手段の検知結果、及び現像条件から得られる現像剤の劣化状態に基づいて前記キャリア補給手段から補給すべきキャリアの種類を指定するキャリア判定手段と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記キャリア判定手段の判定結果を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記キャリア判定手段は、補給用キャリアの量にかかわらず現像剤の劣化状態を判断し、使用中の補給用キャリアの物性が現像剤の劣化状態に対して不適と判断した場合、物性の異なる複数種類のキャリアから最適な種類のキャリアを指定することを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
【請求項４】
それぞれ物性の異なるキャリアを蓄えた複数のキャリア蓄留部と、
前記キャリア判定手段の指定に基づいて、どのキャリア蓄留部からどのキャリアを補給するかを設定する制御部を備え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現像装置。
【請求項５】
補給用キャリアの物性として帯電性あるいは抵抗値が異なるものを使用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現像装置。
【請求項６】
複数の現像部を備え、各現像部は共通のキャリア補給手段からキャリアを補給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現像装置。
【請求項７】
初期の現像条件とした少なくともトナー濃度、現像バイアス、感光体表面電位または露光光量のいずれかと、前記画像濃度検知手段が検知した画像濃度を記録する記録部と、
前記キャリア判定手段の判定結果に基づいて補給キャリアの種類やキャリア補給回数を制御する制御部と、
を備え、
前記キャリア判定手段が、所定の期間毎に前記トナー濃度検知手段の検知結果、前記画像濃度検知手段の検知結果、及び前記記録部に記録された初期現像剤の現像能力の情報に基づいて現像装置内のキャリアの状態を判定する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項８】
前記記録部が、前記初期の現像条件として、少なくとも、
トナー濃度、
感光体露光電位または露光光量、
現像バイアス、及び
転写電流
を記録することを特徴とする請求項７に記載の現像装置。
【請求項９】
前記制御部が、前記キャリア判定手段の判定の際にトナー濃度差の分は判定時現在のトナー濃度に合わせるよう画像濃度を補正する計算を行い、実際にトナー濃度変更はしない制御を行うことを特徴とする請求項７または８に記載の現像装置。
【請求項１０】
前記制御部が、前記キャリア判定手段の判定の際に、画像濃度検知手段で検出したテスト画像濃度に代えて、該テスト画像濃度から現像γを算出して制御に利用することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１１】
前記キャリア判定手段で判定を行う期間が、現像枚数、走行距離、累計トナー消費量のいずれかを基準にしたものであることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１２】
前記画像濃度または現像γの算出の際に環境条件による補正を行うとともに、前記記録部に記録される前記初期の現像条件の記録項目に前記環境条件を追加することを特徴とする請求項１０に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記環境条件が温湿度であることを特徴とする請求項１２に記載の現像装置。
【請求項１４】
現像剤交換の際に前記初期の現像条件を更新することを特徴とする請求項７から１３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１５】
現像剤交換の際に前記初期の現像条件である初期のトナー濃度を更新することを特徴とする請求項７から１３のいずれかに記載の現像装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は現像装置及び画像形成装置に係り、特にキャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、現像装置本体内の現像剤にキャリアを補給するキャリア補給手段を備える現像装置及びこの現像装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
乾式複写機等の電子写真式画像形成装置において、キャリアとトナーを含む２成分現像剤を用いて感光体表面に形成された静電潜像の現像を行う現像装置が使用されている。このような２成分現像装置では、トナーが現像によって消費され、消費分が外部から補給される一方で、キャリアは消費されることなく現像装置内に残り続ける。しかし、現像動作の過程で、現像機内のキャリアには撹拌、搬送等の負荷が掛かるため、キャリアは長期間にわたって使用し続けると徐々に劣化していく。このような劣化は、主として表面の樹脂コート層の削れ、剥がれ、キャリア面へのトナーや添加剤の付着により生じ、キャリアの抵抗値や帯電性といった特性値の変化が生じる。一般的にはこれらが低下することにより現像能力が大きくなり画像濃度の上昇の原因となる場合が多いが、トナーの補給量やトナー濃度といった条件によっては逆に帯電性の上昇による現像能力の低下が見られるような場合もある。
【０００３】
そこで、安定した現像のために、通常の現像動作によって補給されるトナーに所定の割合のキャリアを加えてトナーと同時に少量ずつキャリアを補給してキャリアの劣化を抑制するようにした現像装置が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、像担持体上に静電潜像を形成し、トナー及びキャリアを含む現像装置により現像する画像形成装置において、現像装置にトナーとキャリアとを含む補給用現像剤を補給する現像剤補給手段と、現像装置内の現像剤を回収する現像剤回収手段とを備え、現像剤補給手段は、補給現像剤を貯蔵するサブホッパーを備え、かつ、補給用現像剤容器は、少なくとも容器周壁内面に螺旋状の補給現像剤案内溝を有する円筒形状の容器に収納されるものであり、かつ、キャリアは、芯材を被覆する被覆層を有し、該被覆層中に非黒色又は非色彩色の無機微粒子を含有するものが記載されている。
【０００５】
しかし、この方法ではキャリア補給がトナー補給と同時になされるためにキャリア補給量はトナー補給量におる制約を受ける。この制約下では、低画像面積での印刷が続いた際にキャリアの劣化が進行しやすい。特定の条件下で強制的に補給量を増やしてキャリアの劣化を抑制することもできるが、この場合にはトナーが過剰供給となってしまう。
【０００６】
これに対処するため、トナーとキャリアを独立して補給するものが特許文献２に記載されている。すなわち、特許文献２には、２成分現像剤を用いた複数の現像機でカラー画像を形成するカラー画像形成装置で、サービスマンによる現像剤交換を行わないで長期にわたり良好な現像を可能とするため、各現像機へは、トナー補給手段によって補給トナー収納部からトナーを、キャリア補給手段によって補給キャリア収納部からキャリアを補給可能とし、トナーは画像形成に伴うトナー消費量に応じて供給し、キャリアは現像機の合計された動作時間に応じて供給するものが記載されている。
【０００７】
さらに、劣化による帯電性の低下に対して現像剤全体としての帯電性を維持するため、特許文献３には、初期キャリアと同等のキャリアではなく、帯電性の高いキャリアを補給することで劣化を打ち消し、より安定した現像を長期間維持するものが特許文献３に記載されている。
【０００８】
そして、特許文献４には、現像槽内の現像剤の変化をなくして安定した画質を得るため、現像槽内の現像剤のキャリアに比べて抵抗値が高いキャリアを含有した補給トナーを３種類用意して、補給トナー容器の現像槽に通じる供出口に近い側に３種類のうち一番抵抗値が低い補給トナーを収容し、続いて抵抗値が大きくなる順に層別に収容する。現像槽には一番抵抗値が低い補給トナーから順に補給され、現像槽内のキャリアの抵抗値は初期から寿命までほぼ一定に推移していくものが記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、現実には使用条件や使用環境によってキャリアの劣化状態はさまざまであり、現像装置の駆動期間や現像回数などによって一律に決まるものではない。すなわち、現像剤の劣化度合いは画像面積や１ジョブあたりの印刷ページ数によって大きく変化する他、条件によっては帯電能力が低下することも上昇することもあり、このような場合に同じキャリアを供給し続ければ次第に初期状態との差が大きくなっていくこととなる。従来のようにあらかじめ定まった物性のキャリアを補給するだけでは、現状と想定した劣化状態と差異がある場合には異常な現像が発生しやすいという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、２成分現像剤中のキャリア劣化に起因する画像劣化を抑制し、長期間にわたり安定した現像を実現することができる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】
【００１１】
請求項１の発明は、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、現像装置本体内の現像剤にキャリアを補給するキャリア補給手段を備える現像装置において、前記キャリア補給手段は、物性が異なる複数種の補給用キャリアを供給可能であり、前記現像装置には、前記補給用キャリアの残量を検知する補給キャリア残量検知手段と、現像装置本体内の現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像されたテスト画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、前記補給キャリア残量検知手段の検知結果、前記トナー濃度検知手段の検知結果、前記画像濃度検知手段の検知結果、及び現像条件から得られる現像剤の劣化状態に基づいて前記キャリア補給手段から補給すべきキャリアの種類を指定するキャリア判定手段と、を備えることを特徴とする現像装置である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記キャリア判定手段の判定結果を表示する表示手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１に記載の現像装置において、前記補給制御手段は、補給用キャリアの量にかかわらず現像剤の劣化状態を判断し、使用中の補給用キャリアの物性が現像剤の劣化状態に対して不適と判断した場合、物性の異なる複数種類のキャリアから最適な種類のキャリアを指定することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項３に記載の現像装置において、それぞれ物性の異なるキャリアを蓄えた複数のキャリア蓄留部と、前記キャリア判定手段の指定に基づいて、どのキャリア蓄留部からどのキャリアを補給するかを設定する制御部を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、現像装置において、補給用キャリアの物性として帯電性あるいは抵抗値が異なるものを使用することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のである。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の現像装置において、複数の現像部を備え、各現像部は共通のキャリア補給手段からキャリアを補給することを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の現像装置において、初期の現像条件とした少なくともトナー濃度、現像バイアス、感光体表面電位または露光光量のいずれかと、前記画像濃度検知手段が検知した画像濃度を記録する記録部と、前記キャリア判定手段の判定結果に基づいて補給キャリアの種類やキャリア補給回数を制御する制御部とを備え、前記キャリア判定手段が、所定の期間毎に前記トナー濃度検知手段の検知結果、前記画像濃度検知手段の検知結果、及び前記記録部に記録された初期現像剤の現像能力の情報に基づいて現像装置内のキャリアの状態を判定することを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項７に記載の現像装置において、前記記録部が、前記初期の現像条件として、少なくとも、トナー濃度、感光体露光電位または露光光量、現像バイアス、及び転写電流を記録することを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項７または８に記載の現像装置において、前記制御部が、前記キャリア判定手段の判定の際にトナー濃度差の分は判定時現在のトナー濃度に合わせるよう画像濃度を補正する計算を行い、実際にトナー濃度変更はしない制御を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明は、請求項７から９のいずれかに記載の現像装置において、前記制御部が、前記キャリア判定手段の判定の際に、画像濃度検知手段で検出したテスト画像濃度に代えて、該テスト画像濃度から現像γを算出して制御に利用することを特徴とする。
【００２１】
請求項１１の発明は、請求項７から９のいずれかに記載の現像装置において、前記キャリア判定手段で判定を行う期間が、現像枚数、走行距離、累計トナー消費量のいずれかを基準にしたものであることを特徴とする。
【００２２】
請求項１２の発明は、請求項１０に記載の現像装置において、前記画像濃度または現像γの算出の際に環境条件による補正を行うとともに、前記記録部に記録される前記初期の現像条件の記録項目に前記環境条件を追加することを特徴とする。
【００２３】
請求項１３の発明は、請求項１２に記載の現像装置において、前記環境条件が温湿度であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１４の発明は、請求項７から１３のいずれかに記載の現像装置において、現像剤交換の際に前記初期の現像条件を更新することを特徴とする。
【００２５】
請求項１５の発明は、請求項７から１３のいずれかに記載の現像装置において、現像剤交換の際に前記初期の現像条件である初期のトナー濃度を更新することを特徴とする。
【００２６】
請求項１６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、画像濃度検知手段で検知した値と初期の現像剤での推定値の差から現像剤の劣化状態を推定し、劣化状態に応じて異なる種類のキャリアから最適なものを選択し補給させるようにするので、現像の異常を防ぎ、継続して安定した現像を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施例に係る現像装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】濃度差に対応する補給キャリアを示す表を示す図である。
【図４】第１の実施例で補給キャリアの他の選択例を説明するためのブロック図である。
【図５】第１の実施例で補給キャリアの他の選択例を説明するためのブロック図である。
【図６】図４、図５の例に係る濃度差に対応する補給キャリアを示す表を示す図である。
【図７】第２の実施例に係る現像装置を示す模式図である。
【図８】濃度差に対応する補給キャリアを示す表を示す図である。
【図９】第３の実施例に係る現像装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の一実施形態では、初期の現像剤において現像条件と画像濃度を記録部に記録し、所定期間の現像後に記録した初期の現像条件を再現した上で画像濃度を初期と比較する。これによって現像剤の劣化状態を判定し、現像剤の現像能力を初期状態に近づけるように制御部で現像能力の異なる複数種類のキャリア補給制御を行う。このようにすることで、微小な変化に対しても積極的に修整するよう制御して画像の安定性を高める。また、現像剤の現像能力の維持に重点を置くことで簡単な制御を実現することを可能とする。
【００３０】
すなわちこの現像装置は、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を使用し、現像装置本体内の現像剤にキャリアを補給するキャリア補給手段を備える現像装置において、前記キャリア補給手段は、物性が異なる複数種の補給用キャリアを供給可能であり、前記現像装置には、前記補給用キャリアの残量を検知する補給キャリア残量検知手段と、現像装置本体内の現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像されたテスト画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、前記補給キャリア残量検知手段の検知結果、前記トナー濃度検知手段の検知結果、前記画像濃度検知手段の検知結果から取得される現像剤の劣化状態に基づいて前記キャリア補給手段から補給すべきキャリアの種類を指定するキャリア判定手段と、を備える。
【００３１】
現像剤の劣化度合いは画像面積や１ジョブあたりの印刷ページ数によって大きく変化し、その条件によっては帯電能力が低下することも上昇することもあり、このような場合に同じキャリアを供給し続ければ次第に初期状態との差が大きくなっていき、問題となることがある。そこで、現像能力検出用のパターンを画像濃度検知手段で検知し、この値と初期の現像剤での推定値の差から現像剤の劣化状態を推定し、劣化状態に応じて異なる種類のキャリアから最適なものを選択し補給させるようにすることで現像の異常を防ぎ、継続して安定した現像を実現する。同様にトナーとキャリアを含む現像剤を供給するもの（特許文献４参照）もあるが、これは現像機内のトナー濃度を過剰としないよう画像面積に応じて補給速度が決定されるものであり、低画像面積の現像が続けばキャリアも補給されないことになり、現像剤の劣化が進んでしまう。本例ではキャリアのみを補給するキャリア補給手段を設けることでこの問題を回避する。
【００３２】
また、本発明の他の実施形態としては、前記キャリア判定手段の判定結果を表示する表示手段を備え得る。本例では、オペレターは表示装置に表示される内容に従ってキャリアを交換するだけで現状の現像装置にとって最適なキャリアを選択して補給する。
【００３３】
また、本発明の他の実施形態としては、補給制御手段は、補給用キャリアの量にかかわらず現像剤の劣化状態を判断し、使用中の補給用キャリアの物性が現像剤の劣化状態に対して不適と判断した場合、物性の異なる複数種類のキャリアから最適な種類のキャリアを指定するものとし得る。本例では、印刷条件が大きく変化し、かつそれが継続すると補給用キャリアの物性が現像剤の状態に対して不適切となる場合に対処することができ、現像異常の発生を防止し得る。
【００３４】
また、本発明の他の実施形態としては、それぞれ物性の異なるキャリアを蓄えた複数のキャリア蓄留部と、前記キャリア判定手段の指定に基づいて、どのキャリア蓄留部からどのキャリアを補給するかを設定する制御部を備え得る。すなわち本例では、複数のキャリア蓄留部を備え、現像剤の状態に応じた適切なキャリアに切り替えて補給する。また、補給キャリア交換のために装置を停止する回数を減らし、生産性の向上に寄与し得る。
【００３５】
また、本発明の他の実施形態としては、補給用キャリアの物性として帯電性あるいは抵抗値が異なるものを使用し得る。本例では、現像剤の劣化によって変動しやすく、かつ現像の性能に大きくかかわる帯電性あるいは抵抗値を調節しやすくでき、現像の異常を防ぎ、継続して安定した現像を実現し得る。
【００３６】
また、本発明の他の実施形態としては、複数の現像部を備え、各現像部は共通のキャリア補給手段からキャリアを補給するものとし得る。本例によれば、複数の現像部を備えた現像装置においてキャリア補給手段を共用することで現像装置の大型化を防止し得る。
【００３７】
また、本発明の他の実施形態としては、２成分現像剤を用いた現像装置で、物性の異なる複数種類のキャリアから補給キャリアを供給可能なキャリア補給部と、現像装置本体内の現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段と、現像された画像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、初期の現像条件（少なくともトナー濃度、現像バイアス、感光体表面電位または露光光量）及び検知した画像濃度を記録する記録部と、所定の期間毎にトナー濃度検知手段の検知結果、画像濃度検知手段の検知結果、及び記録部に記録された初期現像剤の現像能力の情報に基づいて現像装置内のキャリアの状態を判定する判定手段と、判定手段の判定に基づいて補給キャリアの種類やキャリア補給回数を制御する制御部とを備える構成とし得る。本例では、閾値を越えてから劣化を打ち消すようなキャリア補給ではなく、初期状態を目標に積極的に制御することが可能となる。画像の安定性向上に寄与するとともに、異常の発生を未然防止することで生産性の向上を図り得る。なお、本願発明者が知る先行技術例では、一度補給キャリアを選択すると次にテスト画像を確認するまでキャリア種を固定していたが、本例では、例えば初期キャリア同等品と現像能力大のキャリアを交互に補給する、といった方法での微調整も可能となる。
【００３８】
また、本発明の他の実施形態としては、前記初期条件として、少なくともトナー濃度、感光体露光電位または露光光量、現像バイアス、転写電流を記録するものとし得る。本例では、これらの条件を記録し、所定時期の補給キャリア判定時に初期状態と現像条件をそろえれば、現像能力の変化を明確にし得る。
【００３９】
また、本発明の他の実施形態としては、初期条件としてトナー濃度、感光体露光電位または露光光量、現像バイアスを記録する。これらは画像濃度に特に大きく影響するため、初期の現像条件を再現するにあたって必要かつ十分な情報を漏れなく記録できる。
【００４０】
また、本発明の他の実施形態としては、前記判定の際に、トナー濃度差の分は現在のトナー濃度に合わせるよう画像濃度を補正する計算を行い、実際にトナー濃度変更はしない。この例では、いちいちトナー濃度を変えないのでコストや生産性で有利になる。
【００４１】
また、本発明の他の実施形態としては、画像濃度の判定の際、トナー濃度差の分は現在のトナー濃度に合わせるよう画像濃度を補正する計算をし、実際にトナー濃度変更はしない。トナー濃度の変更はトナーの強制補給や強制消費といった動作が必要となり、トナー消費によるコスト増大や生産性の低下につながるが、本例では、補正計算で代替することによりこのような効率の低下を抑制し得る。
【００４２】
また、本発明の他の実施形態としては、テスト画像濃度の代わりにそこから現像γを算出し利用する。現像能力の変化を明確にし、比較するため。現像γは複数の画像濃度検知結果から計算するので誤差や誤検知のリスクを下げることにもなる。現像γは画像濃度検知時点での現像剤の現像能力をあらわしており、画像濃度と同様にキャリア劣化を判定する基準となり得る。また、現像γは複数の画像濃度検知結果から計算するので誤差や誤検知のリスクを下げ得る。
【００４３】
また、本発明の他の実施形態としては、前記キャリア判定手段で判定を行う期間が、現像枚数、走行距離、累計トナー消費量のいずれかを基準にしたものである。現像装置の目的によって画像面積率や同枚数を印刷したときの走行距離などは変化する。そこでこの例では、その現像装置の目的に即した指標を選択することで適切な感覚で制御値の調整を実施する。
【００４４】
また、本発明の他の実施形態としては、画像濃度または現像γ算出の際に環境条件（例えば温湿度）による補正を行う。この場合、前記記録部に記録される初期条件の記録項目にも前記環境条件（例えば温湿度）を追加する。すなわち、オフィス環境であれば大きな温湿度の変化は考えにくいが、設置場所によっては環境の変化も起こり得るので、使用環境によっては初期との環境の違いが現像濃度やγに大きく影響する。現像剤の現像能力は使用環境、特に温湿度に影響されるため、これを考慮することで精度のよい判定が可能となる。そこで、補正をして適切に制御できるようにしている。
【００４５】
また、本発明の他の実施形態としては、現像剤交換の際に前記初期の現像条件や初期のトナー濃度を更新する。これは、現像剤の寿命が現像装置の寿命より短い場合、どこかで現像剤を新品に入れ替えることになるので、その際に、合わせて初期条件や初期濃度の情報も更新しておく。このことで、機械の経時変化やサプライロット差による変化に対応し得る。
【００４６】
そして、画像形成装置に前記現像装置を備えれば、現像の異常を防ぎ、継続して安定した現像を行い、現像剤の寿命まで長期間にわたって安定した画像を形成し得る。
【実施例】
【００４７】
以下本発明に係る画像形成装置について説明する。なお、本発明は以下に説明する各実施例に限定されるものではなく、２成分現像剤を用いた現像装置及び画像形成装置であれば例示したものに限定されず、任意の構成のものに適用することができる。
【００４８】
図１は本発明の実施対象の一例である画像形成装置の断面該略図である。画像形成装置は、用紙Ｓを搬送する用紙搬送部１００、前記用紙搬送部１００の上方に配置され搬送された用紙搬送部１００に画像を形成する画像形成部２００、前記画像形成部２００の上方に配置され原稿の画像を読み取る画像読取部３００備えている。用紙搬送部１００は、用紙Ｓを積載する用紙トレイ１０１、用紙トレイ１０１上の用紙Ｓを送り出すピックアップコロ１０１ａ、用紙Ｓを分離するフィードコロ１０１ｂ及びリバースコロ１０１ｃ等の給紙部、搬送ローラ１０３、レジストローラ１０２を備える。
【００４９】
給紙信号がオンになると、用紙トレイ１０１上の用紙Ｓが一枚分離されて搬送ローラ１０３で搬送されてレジストローラ１０２のニップ部に突き当てられてスキュー補正され、ドラム状をした感光体からなる像担持体１１０上のトナー画像と会合する適時のタイミングで送り出される。
【００５０】
画像形成部２００は、感光体である像担持体６と、該像担持体６のまわりに配置された帯電手段５００、現像装置６００、転写手段７００、クリーニング手段８００、画像転写後の用紙を搬送する搬送ベルト８５０、定着装置９００、一様に帯電された像担持体６を部分的に露光して潜像を形成する書込み手段１０００などからなり、用紙搬送部１００から供給された用紙Ｓに画像を形成し、排紙ローラ２５０を経て、排紙トレイ３５０へと排出する。
【００５１】
＜実施例１＞
次に本発明の実施例１に係る現像装置について説明する。図２は実施例１に係る現像装置の概略構成を示す模式図である。以下図示される現像装置１について説明する。現像装置１の本体内には現像剤２が保持されており、搬送スクリュー３ａ及び３ｂによって撹拌・搬送される。２つの搬送スクリューは図中の手前側と奥側の両端を除いて仕切り板４で隔てられ、搬送スクリュー３ａは図中奥側から手前側、搬送スクリュー３ｂは図中手前側から奥側のように２つのスクリューが現像剤を互いに逆方向に搬送し、仕切り板４がない両端においてもう一方のスクリューに現像剤を受け渡すことで現像剤を循環させる。現像剤の一部は搬送スクリュー３ｂに搬送される過程で図示しない磁力部材を内部に備えた現像ローラ５の表面に磁力によって保持される。
【００５２】
現像ローラ５に保持された現像剤は規制部材６によって一定の量に規制された後、あらかじめ静電潜像を形成された感光体７の表面にトナー像を現像する。さらに、図示しない現像剤脱離部材によって現像ローラ５の表面から脱離されて現像装置内部に回収される。消費されたトナーは図示しないトナー補給装置によって現像装置内に供給され、スクリューによる搬送の過程で補給されたトナーは現像機内の現像剤と十分に撹拌される。これにより、現像装置内の現像剤は現像に適した均一なトナー濃度を保つ。
【００５３】
一連の現像動作を繰り返すと現像剤、特にキャリアが徐々に劣化していくため、着脱自在に備えられた補給キャリアカートリッジ８から補給用キャリア９を、補給用キャリア通路１０を介して現像装置１内に供給することで劣化を抑制する。キャリア補給によって現像剤が過剰となるため、一部の現像剤は現像剤排出通路１１を通って廃現像剤容器１２に回収される。
【００５４】
本例では、前記補給キャリアカートリッジ８には、補給用キャリア９の量を検出する補給キャリア残量検知手段２２が配置され、現像装置１の本体には現像剤中のトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段２３と、現像されたテスト画像の濃度を検知する画像濃度検知手段２４とを備える。そして、これら補給キャリア残量検知手段２２、トナー濃度検知手段２３、画像濃度検知手段２４の出力はキャリア判定手段２１に入力される。また、キャリア判定手段２１には判定結果を表示する液晶表示装置等の表示部２５が配置されている。さらに図示しない露光装置には画像濃度検出用のテスト画像を形成するためのテスト画像形成手段が接続されている。ここで、キャリア判定手段２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータで構成され、ＲＯＭ等に格納されたソフトウエアを実行することにより判定処理を行う。
【００５５】
次にキャリアの補給と交換用キャリアの判定処理について説明する。現像装置１が一定の動作時間動作するたび、現像剤の劣化を抑制するため補給キャリアカートリッジ８から現像装置内に所定量のキャリアが供給される。あらかじめキャリアとトナーを混合した補給用現像剤を用意して供給することもできるが、これでは装置の簡略化が図れるが、補給量がトナー消費に依存するためトナー消費の少ない現像が続くとキャリアの劣化が進む恐れがある。そこで本例では、キャリア補給装置をトナー補給装置から独立させ、単独でキャリアの補給を行う。この現像動作を継続していくと、ある時点で補給キャリアカートリッジ８内の補給用キャリア９がすべて使用される。この補給用キャリア９の枯渇は補給キャリア残量検知手段２２によって検出され、キャリアカートリッジの交換要求がなされる。この交換要求は以下のようにキャリア判定手段２１により表示部２５に表示されることによりなされる。
【００５６】
この際、本例では補給キャリア残量検知手段２２が補給用キャリアの枯渇を検知した時点で前記テスト画像形成手段が現像能力検知用のパターンを出力し、このパターンの濃度を画像濃度検知手段２４によって検知し、キャリア判定手段２１で交換キャリアの種別を判断するための判断材料とする。この現像能力検知用パターンは画像濃度を検知後、クリーニング手段によって感光体表面から除かれる。一方で、トナー濃度検知手段２３から得られるトナー濃度と現像条件から、現像剤が初期状態の現像剤同等である場合の画像濃度の予測値を推算することができる。ここで、キャリア判定手段２１では前記現像能力検知用パターンの画像濃度とこの推算値とを比較する。両者に差異がある場合、初期の現像剤から現像能力が変化していることになり、その差は現像剤中のキャリアの劣化によるものと考えることができる。そこで、図３に示す表のようにあらかじめ画像濃度差の範囲毎に対応する補給キャリアを決めておき、今後最適なキャリアを補給するために該当するキャリアカートリッジと交換するよう表示部２５に表示する。この例では、以下（１）〜（３）の３通りの場合に分けて交換するキャリアの種類を判断する。この表はデータテーブルとして前記キャリア判定手段２１のＲＯＭ等に格納しておく。
【００５７】
（１）画像濃度が推算値と同程度であればキャリア劣化の影響はないものと判断し、初期のキャリアと同じキャリアカートリッジと交換する。
（２）画像濃度が推算値より低い場合、現像能力が低下しているものと判断する。この状態で現像を続けると、画像濃度低下の懸念がある。この場合には、以降抵抗値が低いキャリアを補給することで現像剤全体の抵抗値を低下させ、トナーの帯電量を抑える。これによって現像能力を増すことで、劣化による現像能力の低下を補う。
（３）画像濃度が推算値より高い場合、現像能力が高くなっているものと判断する。この状態で現像を続けると、画像濃度の異常増加の懸念がある。この場合には、以降抵抗値が高いキャリアを補給することで現像剤全体の抵抗値を増加させ、トナーの帯電量を高める。これによって現像能力を低減し、劣化による現像能力増を抑制する。
【００５８】
なお、図３の表に示した値は一例であり、現像装置によってはキャリアの抵抗値を表中の値から変更したり、補給用キャリアの種類を増やしたりすることも可能である。また、上記の例では画像濃度に基づいて補給キャリアの種類を判断する例を示したが、現像能力の指標として現像γ（単位面積、単位電位あたりの感光体表面へのトナー付着量）に換算するなどの方法で判断することもできる。
【００５９】
これにより、初期と同じキャリアを補給し続ける場合のように劣化を抑制するだけでなく、より積極的に是正していくことが可能となる。また、従来技術の初期と異なるキャリアを補給する方法では事前に設定されたある劣化状態を想定したキャリアを補給するが、本発明では補給用キャリアが無くなった時点での画像濃度を実際に確認して今後補給するキャリアを決定することで劣化状態が使用条件によって予測と異なる場合にも対応可能となる。
【００６０】
なお、前記例では補給用キャリアが枯渇したときに判断するようにしたが、補給用キャリアの枯渇前であっても、前記の現像能力検知パターンと画像濃度推定値を適宜監視し、ある閾値を越えた場合に補給用キャリアの交換を要求することができる。これにより何らかの不具合や特殊な使用条件における急激な現像剤特性の変動が発生した場合にも画像濃度の異常等の不具合を防止することができる。
【００６１】
次に補給キャリアの選択の他の例について図４〜図６を参照して説明する。これらの図において、３０は記録部、３１は現像制御部、３２は判断部、３３は露光制御部、３４は現像バイアス制御部、２３はトナー濃度検知手段であるトナー濃度センサー、２４は画像濃度検知手段である画像濃度センサーである。
【００６２】
本選択例においては、複数種類のキャリアから補給キャリアを選択するため以下のような動作を行う。まず、図４に示すように、あらかじめ初期の現像剤での現像条件とそのときの画像濃度を初期条件として記録部３０に記録する。すなわち、初期の現像条件として、少なくとも、トナー濃度、感光体露光電位または露光光量、現像バイアス、及び転写電流を記録する。補給キャリアの判定の際には図５に示すように、記録された露光電位や現像バイアスを設定するとともに、現像制御部３１で現在のトナー濃度と初期のトナー濃度の差が所定値以下になるようにトナー濃度を調節する。現像制御部３１は、トナー濃度が不足であれば強制的にトナーを補給させ、トナー濃度が過剰であれば画像を感光体７上に現像し、クリーナー（図示せず）で回収することでトナーを消費する。初期トナー濃度との差が所定値以下になったらテスト画像を現像し、その画像濃度と初期の画像濃度を判定部３２にて比較する。
【００６３】
画像濃度と初期の画像濃度に差があれば、現像剤の状態が変化しているものと判断し、変化の度合いに応じて補給キャリアを変更する。例えば、初期の現像剤に対して現像能力が大きくなっていれば現像能力を下げるキャリアを、現像能力が小さくなっていれば現像能力を上げるキャリアを以降の補給キャリアとして選択する。
【００６４】
また、現像剤の特性や現像装置の用途に応じて図６に示すように、画像濃度の変化量に応じて２種類のキャリアを所定の比率で交互、あるいはローテーションで補給したり、あるいは補給量や補給頻度を変更したりするような制御も可能である。
【００６５】
そして、この動作を現像装置１が所定量動作するたびに実施することで適切なキャリア補給を行い、現像能力を初期現像剤に近い状態に保つことができる。
【００６６】
ここで、現像装置１の動作量は、駆動時間、現像回数、累計トナー消費量等からその現像装置に最も適したものを選択可能である。
【００６７】
＜実施例２＞
次に第２の実施例について説明する。図７は実施例２に係る現像装置を示す模式図である。本実施例では、３つの補給キャリアカートリッジ８ａ、８ｂ、８ｃを備え、各補給キャリアカートリッジ８ａ、８ｂ、８ｃには異なる物性の補給用キャリア９ａ、９ｂ、９ｃを格納するようにしている。各補給キャリアカートリッジ８ａ、８ｂ、８ｃと補給用キャリア通路１０との間には補給用キャリア９ａ、９ｂ、９ｃの供給を制御する制御部である制御弁２６ａ、２６ｂ、２６ｃが配置されている。そして、第１の実施例と同様に検知パターンの濃度と推算値との差から、第１実施例と同様のキャリア判定手段２１が制御弁２６ａ、２６ｂ、２６ｃを駆動して補給キャリアカートリッジ８ａ、８ｂ、８ｃの中から最適な補給用キャリア９ａ、９ｂ、９ｃの補給を行うよう制御する。これにより、キャリア交換のための装置停止時間を低減し、生産性の向上に寄与することができる。前記説明では、３種類のキャリア補給を切り替える場合を例示したが、補給キャリアの種類は任意に選択可能である。
【００６８】
ここで、補給用キャリア９ａ、９ｂ、９ｃは、物性として帯電性あるいは抵抗値が異なるものとすることができる。この２つの特性値は現像剤全体の特性に特に大きく影響し、現像濃度を変化させることがある。補給キャリアでこれらのパラメータを調整することで安定した現像を実現する。抵抗値の変更に関しては既に表１で例示したが、同様に帯電性についても例を示すと図８に示す表２のようになる。表２では、以下（１）〜（３）の３通りの場合に分けて交換するキャリアの種類を判断する。
【００６９】
（１）現像濃度が推算値と同程度であればキャリア劣化の影響はないものと判断し、初期のキャリアと同じキャリアカートリッジと交換する。
（２）画像濃度が推算値より低い場合、現像能力が低下しているものと判断する。この状態で現像を続けると、画像濃度低下の懸念がある。この場合には、以降帯電性が低いキャリアを補給することで現像剤全体の抵抗値を低下させ、トナーの帯電量を抑える。これによって現像能力を増すことで、劣化による現像能力の低下を補う。
（３）画像濃度が推算値より高い場合、現像能力が高くなっているものと判断する。この状態で現像を続けると、画像濃度の異常増加の懸念がある。この場合には、以降抵抗値が高いキャリアを補給することで現像剤全体の抵抗値を増加させ、トナーの帯電量を高める。これによって現像能力を低減し、劣化による現像能力増を抑制する。
【００７０】
＜実施例３＞
次に本発明の第３の実施例について説明する。図９は実施例３に係る現像装置を示す模式図である。本例に係る現像装置は、図９に示すように、複数の現像部６Ａ、６Ｂを備えている。そして各現像部６Ａ、６Ｂは、補給用キャリア９を共用する。図６に示した例では現像部を２つとしているが、より多くの現像部を備えることが可能である。近年ではカラー現像が求められる場合も多く、一般的には現像部を４台または５台用いてフルカラー現像する構成が用いられている。これら複数の現像装置でキャリア補給装置を共用することにより、各々の現像装置における現像剤の劣化を抑制すると共に省スペースや部品点数削減によるコスト抑制を実現することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１：現像装置
２：現像剤
３ａ、３ｂ：搬送スクリュー
４：仕切り板
５：現像ローラ
６：規制部材
６Ａ、６Ｂ：現像部
７：感光体
８：補給キャリアカートリッジ（キャリア蓄留部）
８ａ、８ｂ、８ｃ：補給キャリアカートリッジ（キャリア蓄留部）
９：補給用キャリア
９ａ、９ｂ、９ｃ：補給用キャリア
１０：補給用キャリア通路
１１：現像剤排出通路
１２：廃現像剤容器
２１：キャリア判定手段
２２：補給キャリア残量検知手段
２３：トナー濃度検知手段（トナー濃度センサー）
２４：画像濃度検知手段（画像濃度センサー）
２５：表示部
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ：制御弁（制御手段）
３０：記録部
３１：現像制御部
３２：判断部
３３：露光制御部
３４：現像バイアス制御部
１００：用紙搬送部
１０１：用紙トレイ
１０１ａ：ピックアップコロ
１０１ｂ：フィードコロ
１０１ｃ：リバースコロ
１０２：レジストローラ
１０３：搬送ローラ
１１０：像担持体
２００：画像形成部
２５０：排紙ローラ
３００：画像読取部
３５０：排紙トレイ
５００：帯電手段
６００：現像装置
７００：転写手段
８００：クリーニング手段
８５０：搬送ベルト
９００：定着装置
１０００：手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７２】
【特許文献１】特開２００８−１７０８３６公報
【特許文献２】特開２００１−１８３８９３公報
【特許文献３】特開平３−１４５６７８公報
【特許文献４】特開平０８−２３４５５０
【図１】
2011164572.tif 000003
【図２】
2011164572.tif 000004
【図３】
2011164572.tif 000005
【図４】
2011164572.tif 000006
【図５】
2011164572.tif 000007
【図６】
2011164572.tif 000008
【図７】
2011164572.tif 000009
【図８】
2011164572.tif 000010
【図９】
2011164572.tif 000011