(57)【要約】【課題】トリクル現像方式でも通常の現像方式でも画像形成でき、いずれの方式でも、キャリアの劣化度合いを適切に判断できる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナーとキャリアとを含む現像剤によってトナー画像を現像する現像器１１と、現像器１１の中の現像剤のトナー濃度を一定に保つように、着脱可能な補給容器７から新しい現像剤を補給する濃度制御手段とを有し、現像器１１は、内部の現像剤が一定量より多くならないように余剰の現像剤を排出する機構を備える画像形成装置１において、補給容器７に、収容した現像剤のキャリアの含有率を示す判別部２２を設け、画像形成装置１に、補給容器７の判別部を識別し、補給容器のキャリアの含有率を考慮して、現像器の中のキャリアの劣化度を推測する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーとキャリアとを含む現像剤によってトナー画像を現像する現像器であって、内部の現像剤が一定量より多くならないように余剰の現像剤を排出する機構を備える現像器と、
収容する現像剤の前記キャリアの含有率を示す判別部が設けられた着脱可能な補給容器から、前記現像剤を前記現像器に補給して、前記現像器の中の現像剤のトナー濃度を一定に保つ濃度制御手段と、
装着された前記補給容器の前記判別部を識別する識別手段と、
前記補給容器の前記キャリアの含有率を考慮して、前記現像器の中のキャリアの劣化度を推測する寿命判定手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記寿命判定手段は、前記現像装置の動作量を積算し、その積算値が所定の閾値に達したならば前記キャリアが寿命であると判断するものであり、前記補給容器の前記キャリアの含有率に応じて、動作量に重み付けして積算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】
前記重み付けは、前記補給容器の前記キャリアの含有率が高い程小さくな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】
前記寿命判定手段は、前記現像装置の動作量を積算し、その積算値が所定の閾値に達したならば前記キャリアが寿命であると判断するものであり、前記補給容器の前記キャリアの含有率に応じて、前記閾値を変更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５】
前記閾値は、前記補給容器の前記キャリアの含有率が高い程大きくなることを特徴とする請求項４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】
キャリアとトナーとを含む現像剤によってトナー画像を現像する２成分現像方式の画像形成装置が利用されている。通常の２成分現像方式の画像形成装置の現像器には、トナー画像を形成して消費した分だけ新しいトナーが補給されるが、キャリアは新品時に充填されていたものがそのまま使用し続けられる。このため、ある程度画像形成を行うと、キャリアが劣化し、十分な品質の画像を形成できなくなる。このため、現像器の機械的寿命に至る前に、キャリアが劣化して、現像器を交換することが必要になる。
【０００３】
特許文献１および２に記載されているように、現像器にトナーを補給する際にキャリアも供給し、現像器から古いキャリアを含む現像剤を少しずつオーバーフローさせることで、現像剤内のキャリアの劣化を防止する、いわゆるトリクル現像方式のものも知られている。トリクル現像方式では、現像剤を少しずつ排出するため、現像剤の消費量が多く、消耗品コストが高い。
【０００４】
イエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの４色のトナーを用いてカラー画像の形成ができる画像形成装置でも、トリクル現像方式のものと、現像剤を排出しない通常の現像方式のものとが提供されている。カラーの画像形成装置は、一般に、ブラックのトナーのみを用いてモノクロ画像の形成も行うことができる。
【０００５】
同じカラーの画像形成装置を使用していても、カラー画像の形成とモノクロ画像の形成との割合はユーザによって大きく異なる。トリクル現像方式のカラー画像形成装置を採用しても、カラー画像の形成を余り行わないユーザであれば、イエロー・マゼンタ・シアンの現像器は殆ど使用されないため、イエロー・マゼンタ・シアンの現像器内のキャリアが寿命に達する前に、画像形成装置本体の寿命が訪れる場合もある。そのようなユーザは、ブラックの現像器のみトリクル現像方式とし、イエロー・マゼンタ・シアンの現像器は、通常の現像方式とする方が、トータルコストとしては有利になる。
【０００６】
現像器内の現像剤のトナー濃度を検出して、トナー濃度を一定に保つように新しいトナーを補給するトリクル現像方式の画像形成装置において、キャリアを含まないトナーだけを補給するようにすれば、現像剤がオーバーフローすることがなく、実質的に、通常の現像方式と同じ動作になる。このため、カラーの画像形成を余り行わないユーザには、キャリアを含まないトナーのみを収容した現像剤補給容器を提供すればよいようにも思われる。
【０００７】
しかしながら、キャリアを含まない現像剤を使用すると、トリクル現像方式の場合よりも現像器内のキャリアの劣化が早く進行する。このため、従来のトリクル現像方式の画像形成装置では、キャリアを含まない現像剤を補給するようにすると、現像器内のキャリアの劣化度を正しく推定できないので、現像器の交換時期を適切に判断できなくなる。
【０００８】
同じユーザであっても、カラー画像形成の頻度が将来に亘って一定であるとは限らないため、ユーザのカラー画像形成が思ったよりも多くなった場合、キャリアの劣化により、画像が低下してしまう。現像剤補給容器のような消耗品と異なり、現像器のような耐久部品は交換が必要になってから手配するため、実際に画質の低下が認識できるようになる前に、画像形成装置が交換を要求するようにして、交換部品のリードタイムを稼ぐ必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−７８７５７号公報
【特許文献２】特開２００７−２４９１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記問題点に鑑みて、本発明は、トリクル現像方式でも通常の現像方式でも画像形成でき、いずれの現像方式でも、キャリアの劣化度合いを適切に判断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】
【００１１】
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、トナーとキャリアとを含む現像剤によってトナー画像を現像する現像器であって、内部の現像剤が一定量より多くならないように余剰の現像剤を排出する機構を備える現像器と、収容する現像剤の前記キャリアの含有率を示す判別部が設けられた着脱可能な補給容器から、前記現像剤を前記現像器に補給して、前記現像器の中の現像剤のトナー濃度を一定に保つ濃度制御手段と、装着された前記補給容器の前記判別部を識別する識別手段と、前記補給容器の前記キャリアの含有率を考慮して、前記現像器の中のキャリアの劣化度を推測する寿命判定手段とを有するものとする。
【００１２】
この構成によれば、キャリアを含まない現像剤やキャリアの含有率の低い現像剤を現像器に補給し、現像器から排出される現像剤の量を少なくして、消耗品コストを抑制することができる。また、補給した現像剤のキャリア含有率を考慮して、現像器の中のキャリアの劣化度を推測するので、キャリアの劣化度を適切に把握できる。これにより、通常の現像方式で現像を行って、キャリアの劣化が早く進行しても、キャリアの劣化度合いを正確に推測し、ユーザに対して現像器の交換を適切なタイミングで要求できる。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置において、前記寿命判定手段は、前記現像装置の動作量を積算し、その積算値が所定の閾値に達したならば前記キャリアが寿命であると判断するものであり、前記補給容器の前記キャリアの含有率に応じて、動作量に重み付けして積算してもよく、前記重み付けを、前記補給容器の前記キャリアの含有率が高い程小さくするとよい。
【００１４】
この構成によれば、キャリアの劣化の進行度合いは、現像剤の動作量と、キャリアの補給量によって定まる古いキャリアと新しいキャリアとの置換率とに依存するので、キャリアの含有率に応じた係数を乗じた現像剤の動作量を積算することで、現像器内のキャリアの劣化度合いを適切に把握できる。
【００１５】
また、本発明の画像形成装置において、前記寿命判定手段は、前記現像装置の動作量を積算し、その積算値が所定の閾値に達したならば前記キャリアが寿命であると判断するものであり、前記補給容器の前記キャリアの含有率に応じて、前記閾値を変更してもよく、前記閾値は、前記補給容器の前記キャリアの含有率が高い程大きくするとよい。
【００１６】
この構成によれば、キャリアの置換率に応じて、キャリアの劣化が限度に達するまでの現像器の動作量が変わるので、補給容器のキャリア含有率に応じて、キャリア劣化度の判定の閾値を変更することによっても、現像器内のキャリアの劣化度合いを適切に把握できる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、補給容器のキャリアの含有率を考慮して、現像器の中のキャリアの劣化度を推測するので、補給容器のキャリア含有量が変化しても、キャリアの劣化を適切に把握して、適切なタイミングで、ユーザに現像器の交換を要求できる。このため、ユーザが、通常の現像方式とするかトリクル現像方式とするかを選択して、トータルコストを削減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の１つの実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置に装着可能なキャリアを含む現像剤補給容器の斜視図である。
【図３】図１の画像形成装置に装着可能なキャリアを含まない現像剤補給容器の斜視図である。
【図４】図１の画像形成装置の画像形成ＪＯＢの処理の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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は、本発明の第１実施形態の画像形成装置１を示す。画像形成装置１は、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、いわゆる２成分現像方式の画像形成装置である。
【００２０】
画像形成装置１は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像を形成する４つの現像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、転写ベルト３と、各現像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが形成したトナー画像を静電力で転写ベルト３にそれぞれ転写する１次転写ローラ４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、転写ベルト３に転写されたトナー画像を記録紙Ｓに静電力で転写する２次転写ローラ５と、加熱することで記録紙Ｓにトナー画像を定着させる定着器６とを有し、各現像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに補給するために新しい現像剤を収容した現像剤補給容器７が装着される。
【００２１】
現像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋは、それぞれ、回転するドラム状の感光体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を露光して静電潜像を形成する露光器１０と、静電潜像にトナーを付着させて感光体８上にトナー画像を現像する現像器１１と、感光体８の表面のトナーを掻き落とすクリーナ１２とを有している。
【００２２】
転写ベルト３は、回転駆動される駆動ローラ１３と、自由ローラ１４と、張力を与えるテンションローラ１５とに掛け渡されて、駆動ローラ１３によって矢印方向に回動する。また、画像形成装置１は、転写ベルト３の表面に残留するトナーを除去するクリーナユニット１６が設けられている。
【００２３】
記録紙Ｓは、給紙部１７に供給され、供給ローラ１８で１枚ずつ送り出され、搬送ローラ１９で２次転写ローラ５に搬送され、定着器６を通って排紙部２０に排出される。また、画像形成装置１は、上記各構成要素の動作を制御する制御装置２１を有する。
【００２４】
現像器１１は、その内部に、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容し、内部で現像剤を撹拌しながら循環させ、磁力によってキャリアを担持して感光体８に近接させ、キャリアの間に保持されたトナーを感光体８に供給するものである。したがって、現像器１１は、トナー画像を現像することによってトナーのみを消費するので、現像器１１の中に収容されているキャリアの総量は維持される。つまり、現像器１１の現像動作によって、現像器１１内の現像剤のトナー濃度は低下する。
【００２５】
現像器１１には、それぞれ、内部の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサが設けられており、制御装置２１は、検出されたトナー濃度が所定値よりも低くなると現像剤補給容器７を駆動して、現像器１１に新しい現像剤を補給し、現像器１１内の現像剤のトナー濃度を所定の濃度に維持する（濃度制御手段）。
【００２６】
また、現像器１１は、内部の現像剤が一定量より多くならないように、余剰の現像剤をオーバーフローさせる排出機構を備える。現像剤補給容器７から供給される現像剤にキャリアが含まれている場合、現像剤のトナー濃度を所定の濃度に維持するには、余分に現像剤を供給しながら、現像器１１内の現像剤をオーバーフローさせることが必要になる。このため、画像形成装置１は、古いキャリアを含む現像剤を少しずつ現像器１１からオーバーフローさせることにより、現像器１１内のキャリアを少しずつ入れ替えて、全体としてキャリアの劣化を遅らせることができる（いわゆるトリクル現像方式）。
【００２７】
現像する画像の濃度が高い程、現像器１１内のキャリアの入れ替え量が多くなり、キャリアの劣化度合いの進行は遅くなるが、通常の使用条件において、キャリアの寿命を考える場合は、常に、平均的な一定濃度の画像形成を行うものとして、キャリアの劣化度合を判断しても問題がない。
【００２８】
そこで、制御装置２１は、各現像器１１が現像動作を行う度に、その現像器１１の動作量（形成した画像の枚数）を積算し、その積算値が一定の限度値（閾値）に達したときに、キャリアの劣化が画像品質に影響し得るものと推測する（寿命判定手段）。画像形成装置１は、いずれかの現像器１１の動作量が限度値に達したなら、ユーザに対して、当該現像器１１の交換を要求する表示を行う。つまり、現像器１１の交換によって、現像器１１内のキャリアを全て新しいものと交換するように要求するのである。
【００２９】
画像形成装置１には、図２に示すような現像剤補給容器７が、各現像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに１つずつ対応して装着される。図２の現像剤補給容器７は、トリクル現像方式を実現するために、キャリアを含んだ現像剤を収容しており、外側に突起状の判別部２２が設けられている。また、画像形成装置１には、図３に示すように、判別部２２が設けられていない現像剤補給容器７を装着することもできるようになっている。判別部２２のない現像剤補給容器７は、キャリアを含まない現像剤、つまり、添加剤を含み得るが略１００％のトナーを収容している。
【００３０】
画像形成装置１は、例えば光電センサからなり、装着された現像剤補給容器７の判別部２２の有無を検出し、装着されている現像剤補給容器７に収容された現像剤にキャリアが含まれているか否かを識別する不図示の識別手段を有している。制御装置２１は、各現像剤補給容器７がキャリアを含むか否かによって、対応する現像器１１の中のキャリアの劣化度を推測するために行う、現像器１１の動作量の積算の方法を変更する。
【００３１】
具体的には、制御装置２１は、図４に示す手順に従って、各現像器１１の寿命を判定する。画像形成装置１は、ユーザから画像形成の要求（ＪＯＢ）を受け付けると、モノクロ画像であれば現像ユニット２Ｋのみを、カラー画像であれば現像ユニット２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを駆動して、トナー画像を形成し、記録紙Ｓに転写・定着させる画像形成処理を行う。
【００３２】
そして、制御装置２１は、各現像器１１について、対応する現像剤補給容器７がキャリアを含んでいるか否かを確認し、キャリアを含んでいる現像剤補給容器７が装着されている現像器１１について、画像形成の枚数の積算値（カウントＣｔ）に、当該現像器１１が現像動作を行って形成した画像の枚数Ｎを加算する。しかしながら、キャリアを含んでいない現像剤補給容器７が装着されている現像器１１については、画像形成の枚数の積算値Ｃｔに、当該現像器１１の実際の動作枚数Ｎの５倍の値を加算する。つまり、制御装置２１は、各現像器１１の動作量の積算にあたり、実際の動作量Ｎに、キャリアを含む場合は係数Ｋ＝１を乗じ、キャリアを含まない場合は係数Ｋ＝５を乗じる重み付けを行う。
【００３３】
各現像器１１について、動作量の積算を行ったなら、各積算値Ｃｔをそれぞれの現像器１１に設定されている閾値Ｃｓと比較し、動作量の積算値Ｃｔが閾値Ｃｓ以上であれば、その現像器１１の中のキャリアの劣化が画像品質を維持できる限界（寿命）に達したと判断し、ユーザに対して、当該現像器１１の交換要求を行う。
【００３４】
本実施形態において、補給される現像剤にキャリアを含まない場合の係数Ｋが５に設定されているのは、現像器１１の新品時から、キャリアを含まない現像剤補給容器７のみを装着して画像形成装置１を使用し続けると、現像器１１の中のキャリアは、キャリアを含む現像剤だけを補給した場合の約５分の１の枚数の画像形成を行った時点で、キャリアの劣化度が画像品質に影響を及ぼすレベルに達することを意味する。
【００３５】
画像形成装置１において、キャリアを含まない現像剤補給容器７を使用して、現像器１１を５回交換するのであれば、キャリアを含む現像剤補給容器７を使用して、現像器１１の交換を１回に留める方が、現像剤補給容器７の交換回数は多くなるものの、現像器１１を含めた購入コストでは有利である。しかしながら、カラー画像の形成頻度が極めて低いユーザであれば、キャリアを含まない現像剤補給容器７を使用しても、画像形成装置１全体を新しいものに入れ替えるまで現像器１１の交換が不要である場合がある。また、現像剤補給容器７の交換のためのダウンタイムによる損失が大きい場合にも、より頻繁に発生する現像剤補給容器７の交換回数を減らす方が経済的であるかもしれない。
【００３６】
このように、画像形成装置１では、各ユーザが、自身のカラー画像の形成頻度等を考慮して、キャリアを含む現像剤補給容器７を使用するか、キャリアを含まない現像剤補給容器７を使用するかを選択でき、いずれの場合でも、画像形成装置１がキャリアの劣化を正しく推測して、ユーザに現像器１１の交換時期を知らせるので、画像品質も維持できる。
【００３７】
さらに、画像形成装置１では、１つの現像器１１の耐用期間中に、キャリアを含む現像剤補給容器７とキャリアを含まない現像剤補給容器７とを混在して使用してもよい。本実施形態では、キャリアの入れ替えの有無による現像器１１内のキャリア全体の劣化の進行を考慮して、実際の動作量Ｎに係数Ｋによる重み付けを行って積算値Ｃｔを算出している。したがって、現像器１１の耐用期間の途中で、キャリアの入れ替えを中止・再開しても、動作量の積算値Ｃｔとキャリアの劣化度との相関関係が維持され、キャリアの劣化限度（寿命）を適切に判定できる。
【００３８】
また、本実施形態では、現像剤補給容器７は、キャリアを含むものと含まないものとの２種類が提供されることを前提としているが、キャリアの含有率の異なる複数種類の現像剤補給容器７を提供するようにしてもよい。その場合、判別部２２および判別部２２を検出するセンサは、画像形成装置１がキャリアの含有率を識別できるようなものとする必要がある。さらに、各現像器１１の動作量の積算において、重み付けの係数Ｋの値を、装着されている現像剤補給容器７のキャリア含有率に応じて適切な値とすることで、現像器１１のキャリアの寿命を適切に推測できる。
【００３９】
また、本実施形態では、実際の動作量Ｎに重み付けを行って積算値Ｃｔを算出しているが、各現像器の実際の動作量Ｎをそのまま積算し、現像剤給容器７がキャリアを含む場合は、現像器１１に設定されている限度値Ｃｓに閾値補正係数Ｋｓ＝５を乗じた値を閾値として現像器１１の寿命を判定し、現像剤給容器７がキャリアを含まない場合は、現像器１１に設定されている限度値Ｃｓに閾値補正係数Ｋｓ＝１を乗じた値を閾値として現像器１１の寿命を判定するようにしてもよい。
【００４０】
この場合、画像形成装置１は、現像剤給容器７の交換が確認される度に、動作量の積算値Ｃｔを閾値補正係数Ｋｓで除して、積算値Ｃｔを正規化することで、現像器１１の耐用期間中の現像剤給容器７のキャリアの有無の変化に対応できる。
【００４１】
この場合も、キャリアの含有の有無だけでなく、キャリア含有率の異なる現像剤給容器７を提供し、キャリア含有率に対応する閾値補正係数Ｋｓを用いてキャリアの寿命を判定するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…画像形成装置
７…現像剤補給容器
１１…現像器
２１…制御装置
２２…判別部
【図１】
2011090146.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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