(57)【要約】【課題】現像剤の劣化に伴ってトナーの帯電が変化し、画質の低下を引き起こしてしまう前に、適切な時期に使用した現像剤を新しい現像剤に交換するように使用現像剤の劣化を検知したり、どの程度現像剤に劣化が生じているかなどの劣化情報を知らせたりすることができる機能を有する画像形成装置などの発明を提供する。【解決手段】キャリアとトナーの二成分からなる現像剤の劣化状態を計測する現像剤劣化状態計測装置であって、現像剤劣化状態計測装置は画像形成装置の現像スリーブ上に存在する現像後のキャリアの静電容量値を求め、キャリアの未使用時の静電容量値と比較して現像剤の劣化状態を計測することを主たる構成にする。【選択図】図１
2009015046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアとトナーの二成分からなる現像剤の劣化状態を計測する現像剤劣化状態計測装置であって、
前記現像剤劣化状態計測装置は画像形成装置の現像スリーブ上に存在する現像後の前記キャリアの静電容量値を求め、前記キャリアの未使用時の静電容量値と比較して前記現像剤の劣化状態を計測することを特徴とする現像剤劣化状態計測装置。
【請求項２】
前記現像剤劣化状態計測装置は、前記画像形成装置の現像ローラに対向して設けられた電極と、
前記電極と前記現像ローラ間に電圧または電力を印加する印加手段と、
前記印加手段により印加された際の電流を計測する手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の現像剤劣化状態計測装置。
【請求項３】
少なくとも感光体を帯電するための帯電手段と、帯電された感光体の静電潜像を現像剤を用いて現像を形成する現像手段とを有し、前記現像手段は現像スリーブを有する画像形成装置であって、
請求項１または２に記載の現像剤劣化状態計測装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置は、現像剤を構成するキャリア又はトナーの少なくとも一方の回収を報知する機能を有することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
少なくとも請求項３〜４の何れかに記載の画像形成装置と、前記画像形成装置の保守、点検を含む管理をするためのサービス側端末とがネットワークを介して接続された保守管理システムであって、
前記画像形成装置から、当該装置内の現像スリーブ上に残されたキャリアの静電容量を求めて２成分現像剤の劣化状態を求め、得られた結果を用いて前記２成分現像剤を構成するキャリア又はトナーの少なくとも一方の回収に関する報知情報を前記サービス側端末に送信して前記サービス側端末に前記画像形成装置の前記報知情報に基づいて前記現像剤の交換または前記現像剤の交換時期の予測情報を送信して保守管理することを特徴とする保守管理システム。
【請求項６】
請求項５に記載の保守管理システムを用いて、画像形成装置内の現像スリーブ上に存在するキャリアの静電容量値からキャリアとトナーの二成分からなる現像剤の劣化状態を求め、得られた結果を前記画像形成装置の保守、点検を含む管理をするためのサービス側端末に報知することを特徴とする保守管理システムを用いた保守管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナーを使用して画像を形成する、複写機、プリンタなどの画像形成装置に搭載可能な現像剤劣化状態を検出する現像剤劣化状態計測装置、該装置を搭載した画像形成装置、画像形成装置を有する保守管理システムおよび画像形成装置の保守管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来二成分現像剤を使用する電子写真方式において、磁性を有するキャリアと微粒トナーとからなる、所謂、二成分現像剤が使用されている。この方式では、キャリアとトナーが攪拌、摩擦されることによりトナーに所望の帯電量が付与され、潜像担持体上の潜像が帯電されたトナーにより現像される。そのため、このような二成分現像剤を用いた電子写真方式において、長期にわたり永続的に安定した帯電量をトナーに与えるキャリアがその能力を維持していることが、画像の安定性や現像剤の寿命の上から重要である。
【０００３】
こうした二成分現像剤は通常、回転する現像剤担持体上に磁気的に吸着され、感光体近傍に搬送され、現像が行われる。一般に現像剤担持体には、固定もしくは回転する磁石とその外側を回転する円周形もしくはベルト状のスリーブが使用される。これら磁石とスリーブとは相対的な位置関係が変化することによって、スリーブ上の現像剤が磁界の変化に応じて揺動しながら搬送される。また、現像が終了した現像剤はスリーブ上から速やかに離脱し、新たな現像剤が現像部に連続的に供給される。そして現像が終了したキャリアは再びトナーと混合、撹拌され、繰り返し現像部に供給され、以降、同様に画像形成がなされる。
【０００４】
このように現像に使用されるキャリアは、画像形成装置の使用中、消費されることなく繰り返しトナーと攪拌、混合される。その結果、キャリア表面の組成物が摩耗や剥離することにより、使用開始初期の帯電付与能力が変動することが避けられない。
このような２成分のトナーを用いた装置において、現像を繰り返し行うとトナーが消費されるため、新たなトナーを補給しながら一定のトナー濃度を保つように、トナー濃度を正確に検知する装置が知られている。例えば特許文献１に開示されるように、二成分現像剤のトナー濃度の検知に透磁率センサーが画像形成装置に内蔵され、現像剤のトナー濃度が一定となるように制御されている。
【０００５】
さらに特許文献２〜４などに見られるように、現像剤の電気抵抗や誘電率などの変化から、トナー濃度を制御する発明も知られている。
前記した公知文献には、装置の原理上、新しいトナーを補給し、その結果トナー濃度を適切な値に保つようにする発明であり、上記したようなキャリア核の磁性粉体を保護する皮膜層の磨耗を電気的な変化量からの値を測定してその劣化状態を検知するものはないといえる。よってキャリアの劣化状態を正確に計測する点に着目した発明はないと言わざるを得ない。
このように、現像剤の劣化状態を的確に把握し、好ましくは現像剤の寿命を知らせるか予測して知らせることのできる新規な発明が求められている。
【特許文献１】特許第３５４２０８５号公報
【特許文献２】特許第３３８７３６８号公報
【特許文献３】特公昭６３−０６７６５３号公報
【特許文献４】特公昭６３−２０８８８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、現像剤の劣化に伴ってトナーの帯電が変化し、画質の低下を引き起こしてしまう前に、適切な時期に使用した現像剤を新しい現像剤に交換するように使用現像剤の劣化を検知したり、どの程度現像剤に劣化が生じているかなどの劣化情報を知らせたりすることができる機能を有する画像形成装置などの発明を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討の結果、キャリア樹脂層の劣化によって現像剤の持つ静電容量が変化すること、その変化を何らかの方法によってモニター化すれば、現像剤の劣化状態を正確に計測できること、さらに現像剤の劣化状態を把握することによって、その現像剤の劣化を予測したり予報したりすることが可能となる。具体的には、トナー現像後に画像形成装置内の現像スリーブ上に存在しているキャリアの静電容量を求め、搭載された現像剤の初期の静電容量（静電容量の初期値：未使用の現像剤の静電容量）と比較する現像剤劣化状態計測装置を発明するに至った。
【０００８】
より具体的には、請求項１に記載の発明は、キャリアとトナーの二成分からなる現像剤の劣化状態を計測する現像剤劣化状態計測装置であって、前記現像剤劣化状態計測装置は画像形成装置の現像スリーブ上に存在する現像後の前記キャリアの静電容量値を求め、前記キャリアの未使用時の静電容量値と比較して前記現像剤の劣化状態を計測することを特徴とする。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記現像剤劣化状態計測装置は、前記画像形成装置の現像ローラに対向して設けられた電極と、前記電極と前記現像ローラ間に電圧または電力を印加する印加手段と、前記印加手段により印加された際の電流を計測する手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
また請求項３記載の発明は、少なくとも感光体を帯電するための帯電手段と、帯電された感光体の静電潜像を現像剤を用いて現像を形成する現像手段とを有し、前記現像手段は現像スリーブを有する画像形成装置であって、請求項１または２に記載の現像剤劣化状態計測装置を有することを特徴とする。
【００１１】
また請求項４記載の発明は、請求項３において、前記画像形成装置は、現像剤を構成するキャリア又はトナーの少なくとも一方の回収を報知する機能を有することを特徴とする。
【００１２】
また請求項５記載の発明は、少なくとも請求項３〜４の何れかに記載の画像形成装置と、前記画像形成装置の保守、点検を含む管理をするためのサービス側端末とがネットワークを介して接続された保守管理システムであって、前記画像形成装置から、当該装置内の現像スリーブ上に残されたキャリアの静電容量を求めて２成分現像剤の劣化状態を求め、得られた結果を用いて前記２成分現像剤を構成するキャリア又はトナーの少なくとも一方の回収に関する報知情報を前記サービス側端末に送信して前記サービス側端末に前記画像形成装置の前記報知情報に基づいて前記現像剤の交換または前記現像剤の交換時期の予測情報を送信して保守管理することを特徴とする。
【００１３】
また請求項６記載の発明は、請求項５に記載の保守管理システムを用いて、画像形成装置内の現像スリーブ上に存在するキャリアの静電容量値からキャリアとトナーの二成分からなる現像剤の劣化状態を求め、得られた結果を前記画像形成装置の保守、点検を含む管理をするためのサービス側端末に報知することを特徴とする保守管理システムを用いた保守管理方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の現像剤劣化状態計測装置を搭載した画像形成装置によれば、キャリアのトナーへの帯電付与の性能が低下する前に、適切な時期に新しい現像剤と交換することが可能になる。
これによって、トナーの帯電量変化に伴って、経時に画質が低下する現象を未然に防ぐことができ、長時間使用においても画像濃度の低下などが生じない、良質な画像を常に実現することのできる画像形成装置を提供可能となる。
【００１５】
また本発明によって、画像形成装置における現像剤の劣化の状態を把握したりあるいはいつごろ交換するのかを予測可能とすることにより、ユーザに対してその管理等あるいはメンテナンスなどに煩わされない、保守管理システムの提供、また地球環境にも好ましい現像剤の回収方法および保守管理方法を提供可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の現像剤劣化状態計測装置は、現像ローラと対向した位置に電極を設置し、この二者間に存在するキャリアの交流電圧Vを印加したときの交流電流Iから、その比V/IであるインピーダンスＺを測定し、一般的な式を用いて、キャリアの静電容量値Cを求め、これによって現像剤の劣化状態を計測するものである。
キャリアの静電容量値は、コート層膜厚が減少するに従い、増加する傾向にある。
【００１７】
従って、静電容量値Cがどの程度増加したか、出荷時（初期値：未使用のキャリアの静電容量）のデータと、使用により劣化したキャリア、（たとえばコート層樹脂を塗布していない磁性体キャリア芯材：極限まで劣化した状態）とを比較することによって、キャリアの劣化状態を検出することができる。
また、上記した交流インピーダンスを測定する装置を用いて、キャリアの劣化状態を的確に捉え、キャリアの適切な交換時期を使用者、画像形成装置の管理者に知らせることにより、画像形成装置に使用される消費材の現像剤等のメンテナンスに関するシステム、方法も本発明に含まれる。
【００１８】
本発明の現像剤劣化状態計測装置は、このような現像後のキャリアの静電容量値の変化に基づいて画像形成装置上の表示部などを介して使用者等に視覚的に報知し（知らせ）たり、現像剤の劣化状態を的確に把握し劣化の進行状態を予測することができる。また、本発明は、どの時期にトナーとキャリアとからなる２成分現像剤の少なくとも一方をタイミングよく交換等するかなどの機能を有することができる。また本発明はこのような現像剤劣化状態計測装置を搭載した画像形成装置を提供することによって、長時間にわたって使用しても、安定して良質な画像を提供できる画像形成装置を提供することができる。
【００１９】
本発明の現像剤劣化状態計測装置をまず説明する。
本発明の現像剤劣化状態計測装置は、画像形成装置に搭載されるものである。
図１に示すように、４はセンサー電極部であり、この電極４は画像形成装置の現像手段である現像ローラ２と対向する位置に設けられている。たとえば、電極４の設置位置は、現像ローラ２による現像剤の搬送開始位置から感光体１に前記した現像剤による現像位置までの感光体１との最近接位置までを除いた部分に設置されていてもよい。電極４の設置位置は、現像ローラにおける前記した感光体１との最近接位置以降の位置から現像剤貯蔵容器との近傍までの間である。より好ましくは現像ローラにおける前記した感光体１との最近接位置以降の位置から現像工程終了後に残されたキャリアが自重によって落下して回収されるまでの現像ローラ２と対向する位置に設けられる。
【００２０】
本発明の現像剤劣化状態計測装置は、前記したように、電極４と、現像ローラ２間に電圧（電力）印加手段と、この印加手段による印加により流れる電流値を測定する手段とから構成されている。本発明の現像剤劣化状態計測装置の電極は静電容量値を求める場合、移動しない状態のキャリアを測定するようにすることが好ましい。このために、本発明の現像剤劣化状態計測装置を用いて画像形成装置を停止した状態でキャリアの静電容量値を求めることができる。また本発明の現像剤劣化状態計測装置は、電極４を固定式とし、移動しているキャリアの静電容量値を求めるようにすることもできる。あるいは本発明の現像剤劣化状態計測装置は、電極４を現像ローラ２の回転と共に回転してキャリアと相対的に移動しないようにしてその相対的に位置の変化しない状態のキャリアの静電容量値を計測する構成とした装置であってもよい。
【００２１】
このような現像剤劣化状態計測装置は、電極４を現像スリーブに直接接触しないよう、且つスリーブ平面に平行に設置し、電極４と現像ローラ２との間に交流電圧Ｖを印加する。そのとき、電極４と現像ローラ２との間を流れる交流電流Iを測定し、電圧との比|Z|（インピーダンス）から、静電容量C1を計算し、同条件で予め測定した出荷時（初期値すなわち未使用のキャリア）の静電容量C0および、現像スリーブに現像剤が存在しないときの静電容量（ブランク）値Cbを減じた値から初期値C0と経時後の静電容量値C1との静電容量比を求める。具体的には、（C0-Cb）/（C1-Cb）= α を求める。現像剤が劣化してαがどの程度の数値であると交換すべきかを予め開発者が測定し、あるいは経験値から導き出して、許容範囲内であるαi（使用可能な範囲であるα）を求めておく。さらに本発明では、αの上限値または下限値のいずれか、あるいは２以上の閾値を設け、その２以上ある閾値中の少なくとも１つを決めておく。これらを規定値とし、この規定値を越える、または下回った場合には、警告の旨を使用者に対してたとえば視覚的に表示し、あるいは適切な現像剤交換時期を使用者端末などに通知できる。なお、実施例では、αの範囲として、0＜ α ＜0.9である場合に変更時とし、この範囲となった場合に、キャリアの交換時期として表示することとしている。ただし、現像剤の種類および画像形成装置によって、交換時期のαの範囲あるいは値は異なるため、何らαがこの範囲（値）に限定されるものではない。
【００２２】
αの範囲あるいは使用可能なキャリアのα値は、予め開発者等が求め、各々の画像形成装置での現像剤の劣化の数値によって設定されたものを採用する。たとえば初期には、α値は１であり、現像剤の使用に従いキャリアの静電容量値Ｃは１未満となって徐々に減少していく。そしてキャリアのα値が、使用限界値である０．９より小さい値、たとえば０．８９になると、現像剤の使用を不可と判断することもできる。すなわち本発明では、キャリアの劣化状態をα値により求め、ある使用限界値αｔｈを設けて現像剤を管理することもできる。このαｔｈによる判断は、αが前記した0＜ α ＜0.9の範囲に入ることと基本的に同一の判断である。すなわち、本発明において使用限界値αｔｈを設け、使用するキャリアのα値を求めこのα値と使用限界値αｔｈとを比較することにより、現像剤の使用の可否を判断する。
【００２３】
そしてα値がこの使用限界値αｔｈに達すると、本発明の画像形成装置では、このような現像剤の交換に関する情報を本画像形成装置の操作パネル画面上、あるいは表示パネル上などに表示等して現像剤の交換するようにする報知を行うことができる。
この際にたとえば通常と異なる色に発光させて注意を喚起するなど、報知方法は任意に選択することができる。また本発明では、画像形成装置に接続されたユーザ端末にも、この現像剤の交換等が必要である旨を報知するようにすることもできる。
【００２４】
上記の説明ではα値がある範囲に至った場合、すなわち、キャリアの劣化状態をα値で評価してそのキャリアが、ある劣化状態に至った場合に現像剤を交換するとした例を挙げて説明した。
【００２５】
本発明では以下に示す本実施例に示す様に、インピーダンスの測定する装置として、市販の装置を用いてもよく、また本発明では、公知の方法によりインピーダンスを求め、電流値から静電容量値を求めることができる装置（センサー）を用いて測定しても良い。また本発明では使用開始直後あるいは未使用のキャリアの静電容量値Ｃ０と、使用中のキャリアの静電容量値Ｃとから、静電容量値を他の方法で求め、前記したα値を求めて使用中のキャリアの劣化状態を計測することができる。
【００２６】
上記したように本発明の画像形成装置は、２成分現像剤を構成するキャリアの劣化を電気的な変化量から求め、前記現像剤の回収時期を判断する機能を有し、当該装置内の現像スリーブ上に残置された前記キャリアの静電容量値に基づいて２成分現像剤の劣化状態を求め、得られた結果を用いて２成分現像剤のキャリア又はトナーの少なくとも一方の回収を報知することを特徴としている。
【００２７】
次に本発明において計測可能な現像剤の例を述べる。本発明に使用できる現像材は２成分現像剤である。２成分現像材はキャリアとトナーとからなり、キャリアは、酸化鉄を主成分としたフェライト、マグネタイト、または鉄粉を芯材とし、樹脂でコーティングした磁性体樹脂キャリアである。
このようなキャリアの被覆材料としては、アミノ系樹脂、例えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。またポリビニルおよびポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂およびスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリ弗化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、弗化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、弗化ビニリデンと弗化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンと弗化ビニリデンと非弗化単量体とのターポリマー等のフルオロターポリマー、およびシリコーン樹脂等が挙げられる。
【００２８】
また、トナーは２成分現像剤として使用されるトナーであれば制限されないが、以下の実施例では、バインダー樹脂、着色剤、離型剤、帯電調整剤、外添剤などから構成されるトナーを使用した。バインダー樹脂としては、ポリスチレン、ポリ−ｐ−クロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレンおよびその置換体の重合体：スチレン−ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体：ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ樹脂、エポキシポリオール樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、脂肪族叉は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは単独で、あるいは２種以上併用して使用できる。
【００２９】
着色剤としては、公知の染料及び顔料が全て使用でき、例えば、カーボンブラック、ニグロシン染料、鉄黒、ナフト−ルイエローＳ、ハンザイエロー（１０Ｇ、５Ｇ、Ｇ）、カドミュウムイエロー、黄色酸化鉄、黄土、黄鉛、チタン黄、オイルイエロー、ハンザイエロー、（ＧＲ、Ａ、ＲＮ、Ｒ）、ピグメントイエローＬ、ベンジジンイエロー（Ｇ、ＧＲ）、パーマネントイエロー（ＮＣＧ）、バルカンファストイエロー（５Ｇ、Ｒ）、タートラジンレーキ、キノリンイエローレーキ、アンスラゲンイエローＢＧＬ、イソインドリノンイエロー、ベンガラ、鉛丹、鉛朱、カドミウムレッド、カドミュウムマーキュリレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド４Ｒ、パラレッド、ファイヤーレッド、パラクロルオルトニトロアニリンレッド、リソールファストスカーレットＧ、ブリリアントファストスカーレット、ブリリアントカーンミンＢＳ、パーマネントレッド（Ｆ２Ｒ、Ｆ４Ｒ、ＦＲＬ、ＦＲＬＬ、Ｆ４ＲＨ）、ファストスカーレットＶＤ、ベルカンファストルビンＢ、ブリリアントスカーレットＧ、リソールルビンＧＸ、パーマネントレッドＦ５Ｒ、ブリリアントカーミン６Ｂ、ピグメントスカーレット３Ｂ、ボルドー５Ｂ、トルイジンマルーン、パーマネントボルドーＦ２Ｋ、ヘリオボルドーＢＬ、ボルドー１０Ｂ、ボンマルーンライト、ボンマルーンメジアム、エオシンレーキ、ローダミンレーキＢ、ローダミンレーキＹ、アリザリンレーキ、チオインジゴレットＢ、チオインジゴマルーン、オイルレッド、キナクリドンレッド、ピラゾロンレッド、クロームバーミリオン、ベンジンオレンジ、ペリノンオレンジ、オイルオレンジ、コバルトブルー、セルリアンブルー、アルカリブルーレーキ、ピーコックブルーレーキ、ビクトリアブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー、インダンスレンブルー（ＲＳ、ＢＣ）、インジゴ、群青、紺青、アントラキノンブルー、ファストバイオレットＢ、メチルバイオレットレーキ、コバルト紫、マンガン紫、ジオキサジンバイオレット、アントラキノンバイオレット、クロムグリーン、ジンクグリーン、酸化クロム、ピリジアンエメラルドグリーン、ピグメントグリーンＢ、ナフトールグリーンＢ、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、アントラキノングリーン、酸化チタン、亜鉛華、リトポン等である。これらは１種単独で、または２種以上併用することができる。
【００３０】
外添剤としては無機微粒子や疎水化処理無機微粒子の公知のものすべてが使用可能であり、例えば、シリカ微粒子、疎水性シリカ、脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウムなど）、金属酸化物（チタニア、アルミナ、酸化錫、酸化アンチモンなど）、フルオロポリマー等を含有してもよく、特に、疎水化されたシリカ、チタニア、アルミナ微粒子が適切な材料として挙げられる。さらにその他、無機微粒子として、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化スズ、ケイ砂、クレー、雲母、ケイ灰石、ケイソウ土、酸化クロム、酸化セリウム、ベンガラ、三酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などを挙げることができる。その中でも特にシリカと二酸化チタンが好ましい。
【００３１】
離型剤としては、例えば固形のパラフィンワックス、マイクロワックス、ライスワックス、脂肪酸アミド系ワックス、脂肪酸系ワックス、脂肪族モノケトン類、脂肪酸金属塩系ワックス、脂肪酸エステル系ワックス、部分ケン化脂肪酸エステル系ワックス、シリコーンワニス、高級アルコール、カルナウバワックスなどを挙げることができる。
【００３２】
インピーダンスを測定する電極４の材料としては全ての公知の導電性電極用材料を使用することが可能である。具体的には銅板、白金板、金板、各種カーボン板、鉄板、ニッケル板、真鍮版、ステンレス板などの各種導電性板を使用することができる。
なお、以上の条件は本発明の適切な条件の一例を示したものであり、本発明はこれらの条件に限定されない。
【００３３】
＜画像形成装置を有するシステム＞
次に上記したような現像剤劣化状態計測手段を有する本発明の画像形成装置を有する画像形成システムについて、以下に説明する。
本発明の画像系係争装置を有するシステムは、現像剤劣化状態計測装置を搭載した画像形成装置を有している。この現像剤劣化状態計測装置は、２成分現像剤のキャリアの劣化状態を計測することができるものである。
【００３４】
このような現像剤の劣化の状態を検出は、好ましくは上記したような現像剤の静電容量値を用いて行われる。しかしながら、本発明では、上記したような静電容量値の監視以外に、他の静電容量に関する値または関連した電気的量（例えば現像剤に振動を印加した後の帯電容量の変化値、現像剤に振動を印加し使用した現像剤と未使用の現像剤とを比較した変化値、ある帯電量に達するまでの使用された現像剤と未使用現像剤との時間など）により、現像剤の劣化具合を監視するようにすることもできる。いずれにせよ、現像剤の劣化状態を、未使用の現像剤と使用した現像剤とから、前記したような静電容量値に用いられたαに類似する比であるα’値（（未使用の現像剤の値−ブランク値）／（経時後の現像剤の値−ブランク値））を求める。このようなα’値（α類似値）が、ある限界値α’ｔｈ値と比較してα’値がその限界値より大きいか小さいかを判断して、キャリアとトナーからなる２成分現像剤の少なくとも１方の交換の有無の判断をし、あるいは交換する時期の予測をすることができる。
【００３５】
このような有無の判断は、図４に示すような画像形成装置を用いて行うことができる。また、本発明の画像形成システム内のホスト（ホストコンピュータ）側あるいは後述するサービスセンター側で交換の有無の判断あるいは交換する時期の予測を行うようにすることもできる。
【００３６】
本発明の画像形成システムに使用される画像形成装置では、少なくともホストと通信手段を介して接続されていればよく、この接続は有線でも無線でもよく、どのような接続形態であってもよい。また本システムに使用される画像形成装置は、好ましくはコンピュータ機能を有している。さらに本発明の画像形成装置保守点検システムでは、少なくとも前記したような現像剤劣化状態計測手段を有する画像形成装置と、この画像形成装置の不具合を自動的に監視し、ユーザ側で対処しきれない事故（たとえば現像剤のみを交換するなど、ユーザ側で簡単に処理できる画像形成装置上の事故を越える事件）が発生した場合に前記したような通信回線を介して接続されたサービスセンタ（サービスセンタ端末）に、好ましくは自動的に報知して、画像形成装置に発生した事故を報知し発生した事故を解決するように保守点検を行うことが可能なシステム構成となっている。
【００３７】
このようなシステム内の画像形成装置（制御部）１００では、所定の条件に達すると、現像剤の劣化の状態を計測するプログラムを作動する指令（劣化試験の指令）がされる（図５（ｂ）のスタートステップS１１）。
この指令を受けた画像形成装置側１００では、プログラムが起動し（ステップS１１）劣化試験が実行され現像剤の劣化状態が計測される（ステップS１２）。
計測された値を用いて、前記したようなα比値を算出する。次に得られたα比値を、テーブルを参照してα’値が範囲内であるか、否かを判断し（ステップS１３）、α’値が範囲内にあれば現像剤を交換し（ステップS１３/ Yes→ステップS１４）、否であれば、終了する（ステップS１３においてNoの場合）。
【００３８】
本発明では、前記した現像剤の劣化の状態を計測するプログラムは、いつでも起動可能なように画像形成装置内にプレロードしてあってもよく、また、このプログラムはたとえばサービス側端末から必要な時期に画像形成装置にプレロードあるいはダウンロードされてもよく、また指令は、画像形成装置本体が自機に関して発して動作可能な状態あるいは待機状態となっていてもよく、さらに画像形成装置内に常駐していてもよい。
【００３９】
次にキャリアの劣化を、ある複数の測定方法の中から選択して測定を行い、前記したようなα’値を算出し、その結果、現像剤（またはキャリア）交換が必要でない場合にこの劣化の許容範囲を越えるのはいつかを予想するフローの例を挙げて劣化予想方法等の発明に関して説明する。
【００４０】
本フローでも、スタートからプログラム起動までの動作は図５（ａ）または（ｂ）に示すのと同様である。その後、測定がどの測定方法で行われるのかを決定し、現時点における現像剤のα’値を算出し、その結果、現像剤（またはキャリア）の交換かまたは非交換かを判断した後、非交換の場合にその交換時期の予測を行い、サービスセンタ（サービスセンタ端末）に報知する。また、前記判断で現像剤（またはキャリア）の交換が選ばれた場合には、少なくともサービスセンタ（サービスセンタ端末）に報知する。なお交換時期の予測は、画像形成装置側で行なう例を説明するが、本発明では、このような予測はサービスセンタ端末側で行ってもよい。この場合には、サービスセンタ側に画像形成装置から現時点における現像剤のα比値を算出した結果と、現像剤（またはキャリア）の交換かまたは非交換かの情報を含んだデータが送られる。
【００４１】
サービスセンタ側では、画像形成装置から送信されたデータから、現像剤の交換あるいは交換時期の予想結果などをユーザに対し、契約等に基づいて自動的にあるいはユーザに連絡し、必要であれば現像剤（またはキャリア）の交換を行う。
たとえば図６に示すように、スタートからプログラム起動までの動作は図５（ｂ）に示すのと同様である。その後、測定がどの測定方法で行われるのかを決定し（図６ステップS２２）、その決定した測定方法により測定を実行し（ステップS２３）、得られた値を基に前記したα’値を算出し、α’値を記録する（ステップS２４）。そしてこの記録されたα比値がたとえば記憶手段等に前もって記憶されたテーブルを参照して、このα’値が所定範囲にあるか否かを判定する（ステップS２６）。
【００４２】
この判定の結果、所定範囲の場合（ステップS２６でYesの場合）には、図５のステップS２またはS１３においてYesの場合と同様に、現像剤（またはキャリア）を交換し（ステップS２７）、終了する。またこの判定の結果、所定範囲でない場合（ステップS２６でNoの場合）には、交換時期の予測が行われる（ステップS２８）予測された結果は、少なくともサービスセンタ（サービスセンタ端末）に報知され（ステップS２９）、終了する。
【００４３】
前記ステップS２２において、測定の方法はたとえばテーブル化してあり、複数準備されているとする。Ｎの数は２以上の整数である。テーブルに準備されている測定方法では、頻度の高い準に例えば並べられており、今回の場合には第２番目の測定方法が選択されたとする。この場合には、初めに測定が第１番目、すなわちＮ＝１であるか否かが判定され、今回は否であるのでステップS２２においてＮｏが選択され、Ｎが１つインクリメントされてＮ＝２となり、測定がＮ＝２であるか否かが再度判定される。そして今回の場合には測定方法はＮ＝２の場合なので、ステップS２２においてYesと判定され、ステップS２３へと進む。このように、図６に示す複数の測定方法の１つを選択する場合には目的の１つに至るまで上記したようにステップS２２においてNoの場合には、No→Ｎ＝Ｎ＋１となるインクリメントが行われる。また測定が複数選択される場合、たとえば測定法１と測定法３が選択されるような場合には、他の測定の有無を判断するステップS２２−１を、たとえばステップS２３の前後、あるいは実行中などに設け、測定法１と測定法３とを選択し、同時にあるいは測定時期をずらして測定を実行し、それぞれの測定値から、測定法１におけるα’値であるα１と、測定法３におけるα’値であるα３とを算出して記録し、それぞれ対応するαの範囲をたとえばテーブルを参照して前記したステップS２６における判定が行われ、α１、・・・、αｍ（ｍは整数）の全ての判定式を勘案した判定表により、ステップS２７に示すような現像剤交換等あるいはステップS２８に示すような交換時期の予測が行われる。
【００４４】
このように２以上の測定方法により現像剤の劣化を求めることにより、特に交換時期の予測を多面的に捉えて評価することができ、あるいは場合によっては同一の測定方法を複数回行って測定のイレギュラーを排除可能とすることができる。また、このような本発明によれば突如の事故などの場合を予測して確実に防止することもでき、また劣化の程度と交換時期の予測を多面的に捉えて評価をすることによって、ユーザに対して多面的なサービスを提供するようにすることもできる。
【００４５】
たとえばユーザとの契約により、就労後の時間あるいは休止時間帯にこれらの測定を行ってサービスセンタでは現像剤等の劣化の状態を把握しておき、ユーザの休日あるいは休止時間帯等にこれらのメンテナンスを実行することもできる。このため本システムでは、ユーザに就労時に負担を強いることを防止することもできる。なお図６に示すようなフローにおいて使用される交換時期の予想は、ユーザの使用頻度、機種などに影響されるためこれらの条件を反映した予想をすることが好ましい。このため黒の場合のみでなく、カラーにおける各成分の現像剤の使用頻度をサービスセンタでたとえば自動的に把握可能としておき、各色の現像剤の使用による劣化具合を個別に記憶しておく。
【００４６】
たとえば図７に示すような静電容量の変化により現像剤の劣化を測定してキャリアの交換等を行う場合には、たとえばその使用頻度により、ａ〜ｄのような傾向を示す。ｃが平均的な使用頻度の場合の劣化曲線である。これに対しｂは、たとえばその使用頻度の倍の頻度で使用した場合の劣化曲線であり、またａは最使用頻度の場合の劣化曲線を示す。またｄは、たとえば緩慢な使用頻度の場合における劣化曲線の傾向を示す。
図７の縦軸は前記したα’値を示す。
【００４７】
これらａ〜ｄの曲線を利用して、交換時を予想するには、例えば以下のようにする。
画像形成装置側では使用開始からの使用時間を積算しておき、ある積算した使用時間に達したときにα比値を算出すべく、ある測定方法により現像剤等の劣化試験の測定を開始する。そして図６のステップS２３以降に示すように、その測定値に基づいてα’値を算出しこのα比値を記録する（ステップS２４）。この記録により、α’値と時間とが記録される。
【００４８】
そしてα’値が範囲内でない場合、換言すれば現像剤等を交換しない場合には、その現像剤等の交換時期を予測するが、この際に、α’値と、時間との関係が図７に示されるα’値と時間との関係を示すグラフを用いて予想される。
たとえばα’が０．９８であるとし、使用時間がｎ１時間であるとする。このようなα’値と時間との関係は、たとえば図７中のα’−時間曲線ｃ上の値と一致しているとする。
【００４９】
すると、このｃ線図が交換時期の予測に用いられ、たとえば限界値を０．９１とすると、交換時期はｃ線図から限界値０．９１の値よりｔ４が得られ、また現時点のｎ１とから、ｔ４−ｎ１が現時点から交換時期までの残りの予測値と予測されることとなる。そしてこの値ｔ４−ｎ１がユーザ端末あるいはサービスセンタ端末の少なくともどちらかの端末（コンピュータ）に通信網を介して連絡される。なお画像形成装置の使用頻度のばらつきが大きい場合、すなわち、図７において、初めのうち（たとえばα１〜α５まで）はｃ線図上にプロット可能であったが、α６以降はｂ線図上にプロット可能となる場合など、使用頻度が変更となる場合には、ｂ線図を用いて予測するようにすることもできる。
このように本システムでは、画像形成装置の使用頻度の変化にも対応可能であり、画像形成装置の初期の性能、ユーザ使用後のメンテナンスコスト等の合理的な低下を図る上でも便利である。
【００５０】
特に、現像剤の劣化の度合いが大きくなった場合にその交換の予測をサービスセンタに報知するように、初期α’値から最終α’値（交換時期のα’値）を複数の閾値を設け（たとえば１０段階）、最初の半分程度（１〜５段階程度）までは単なる通知を行い、後半（たとえば６段階〜１０段階、特に８段階以降）では、交換時期のより確度の高い予測が可能なように、使用時からの使用頻度のばらつきも考慮するようにすることもできる。
【００５１】
たとえば使用の初期段階では図７に示すｄ曲線にプロット可能な状態からｃ曲線にはフィッティングしないがｄ曲線とｃ曲線との間の領域のような場合には、より近似するカーブフィッティング可能な曲線を作成し、この線に沿って交換時期の予測を行うようにしてもよい（カーブフィッティング法）。このような画像形成装置の比較的使用頻度が低いケースにおいては現像剤の劣化速度の大きさが多少小さいと言える使用であり、このような領域における現像剤等の交換時期の予測がむしろばらつくので、このようなカーブフィッティングを行うことにより、使用頻度が低い場合、あるいは使用頻度の変化がある場合、多少劣化した後の使用可能範囲を逸脱するような後半劣化域でのより現実に近い交換時期の予測を行うことができる。このようなカーブフィッティング法は、公知のカーブフィッティング法を用いることもできる。
【００５２】
このようなカーブフィッティングなどの手法は、たとえば画像形成装置側にその手法などを各個別にプログラムとして保存してもよく、あるいはユーザ側あるいは好ましくはサービスセンタ側がそのプログラムの配給先となり、画像形成装置に供給したりあるいは、画像形成装置側では結果情報をたとえばMACアドレスなどと共にサービスセンタ側に送り、サービスセンタ側で各画像形成装置における現像剤等の劣化具合などを、α比値などを算出して管理し、あるいはユーザに、故障の予測、メンテナンス情報を提供するなどにより、ユーザ側の管理負担を軽減したり、仕事環境のよりよい向上を図れるようにすることもできる。なおこれら画像形成装置のその他のメンテナンス関係の情報もサービスセンタ側では行うことが可能であってもよい。いずれにせよ、画像形成装置を含むシステムにおいて、第三者からの侵入などを防止したり、不正なプログラムの侵入、不正なアクセスも防止したりしてセキュリティーにも優れたシステム環境を提供するのにも本発明のシステムは貢献することができる。
【００５３】
上記した例では劣化曲線で現像剤の劣化の程度を予測することを例にして説明したが、前記した使用限界値αｔｈと同様にα’ｔｈ値を経験によりあるいは実測して求めておき、未使用の現像剤の値α’0が、使用による値α’の変化を、横軸を画像形成装置の稼働時間とし縦軸をα’としてプロット化し、これらのプロット点を最小２乗法などの定法を用いてカーブフィッティングを行い、この延長した線分が使用限界値α’ｔｈとなる画像形成装置の稼働時間を予測することもできる。
【００５４】
さらに本発明では、上記したような予測により、使用限界値となることを予測し、未使用の現像剤の値α’0と、使用限界値α’ｔｈとをたとえば１０分割して初めの５分割までは、使用限界値α’ｔｈとなる画像形成装置の稼働時間を予測することを行わないようにする。そしてこの期間では定期稼動時間ごとに使用現像剤の劣化のデータを収拾することとし、後半部たとえば８分割以降ではサービスセンタ側端末に、その交換時期等に関し注意を促すようにすることもできる。
このような交換時期の予測は後半部になった場合に２種以上の予測方法を用いて予測を行うようにしてもよい。これらの予測は、サービスセンタ側端末で実行するようにすることもできる。そしてサービスセンタ側端末では、サービスマンなどの携帯端末に、交換時期直前のあるいは直後の画像形成装置の位置情報と現像剤の種類と交換時期などの情報を送信可能とすることもできる。
【実施例】
【００５５】
以下に、本発明の現像剤劣化状態計測装置およびこれを有する画像形成装置を、実施例により説明する。
図１に示したように、センサー４を現像ローラ２の直近に設置した。被測定対象のキャリアを現像ローラ２と対向電極４とで挟持したとき、測定可能な電極面積領域が8cm2となる金属板を現像ローラ２と対向電極４との間隔が2mmになるように設置した。この電極間に交流電圧5V印加し、電極間に流れる電流値から計算されるインピーダンスより、各条件における現像ローラ上のキャリアの静電容量Cを求めた。このときの静電容量Cと現像スリーブに現像剤が存在しないときの静電容量（ブランク）値Cbとの差と、出荷時の値C0とCbとの差との比、具体的には 0 ＜（C0-Cb）/（C-Cb）= α ＜ 0.91となったとき、交換時期とする。
【００５６】
この場合の等価回路は、電極間のサンプルがそれぞれ一つずつ抵抗成分とキャパシタ成分を並列に持っていると仮定し、計算を行った。
表１に示すケース1は、画像形成装置において、画像部が20%のベタ画像に対応する現像を19万枚行った際のキャリアの静電容量測定値である。
ケース2は、画像形成装置において、画像部が0.5％のベタ画像に対応する現像を11万5千枚行った際のキャリアの静電容量測定値である。
ケース3は、劣化前のキャリアの静電容量、ケース4は樹脂をコーティングしていない芯材キャリアの静電容量を示す。ケース4においては、無限大時間での劣化を行い、コート層樹脂が完全に剥離した状態として模擬的に仮定できる。
【００５７】
【表１】
2009015046.tif 000003
【００５８】
図２に、代表的にケース1の劣化状態を評価したグラフを示す。
図２に示すように、劣化前（ケース3）＜劣化キャリア（ケース1）＜完全劣化後（ケース4、芯材）の順に静電容量が連続的に劣化状態に応じて変化している。そして、完全劣化後（ケース4、芯材）では、α は0.91よりも小さくなっており、交換時期を的確に示している。
【００５９】
すなわち、これら各ケースの検証から、キャリアの劣化状態は、静電容量値の増加によって的確に検出が可能であり、画像形成装置に使用されるキャリアの静電容量を測定することで、性能が劣化し、適切な帯電を与えられなくなったキャリアを交換する適切な時期を使用者に通知することができる。センサー部のインピーダンスの測定は、図３に示すような接続によってソーラトロン社製、1260型FRA（周波数発生装置）、および1296型高インピーダンス対応のインターフェースをGPIB接続し、パソコン制御環境で測定を行った。
〔比較例〕
【００６０】
表２に示すケース５は、実施例の項で紹介した実験条件と同様に、画像形成装置において、画像部が20%のベタ画像に対応する現像を19万枚行った際のキャリアのインピーダンスから計算された抵抗値Rである。
ケース6は劣化前のキャリアのインピーダンスから計算された抵抗値Rであり、ケース7はコート層樹脂を塗布していない芯材キャリアのインピーダンスから計算された抵抗値Rである。
【００６１】
【表２】
2009015046.tif 000004
【００６２】
表の結果から、劣化前のキャリア、劣化サンプルのキャリア、芯材のキャリアの抵抗値が実施例で示した静電容量値のように、連続変化しなかった。
この理由としては、静電容量値は周波数の高い領域での測定値から計算することができ、解析には高周波数の電流を用いればよいので比較的大きな電流値を使用することができる。
一方で、抵抗値Rは周波数の低い領域の電流を解析に用いる必要があり、換言すれば抵抗値Ｒは周波数の低い交流電流を用いるかあるいは直流電流を用いてもとめることができる。
キャリアのような高抵抗の材料には、微弱な電流を解析しなければならないために、測定値の誤差が大きくなり、劣化状態の評価が適正に行われないものと推測される。
以上の結果から、劣化状態を検出するには静電容量値を用いることが好ましいことが示された。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】現像剤劣化状態計測手段を有する本発明の画像形成装置の要部構成（センサーの設置位置等）例を示す図である。
【図２】現像剤劣化状態計測手段を有する本発明の画像形成装置を用いて現像剤の劣化状態と静電容量値との関係を求めた例図であり、縦軸は現像剤の静電容量の測定値を表し、横軸は現像剤の種類（出荷時から完全劣化時の現像剤）の違い（ａは出荷時の静電容量値であり、ｂは使用により劣化した状態の静電容量値であり、ｃは完全劣化して芯材のみとなった状態の静電容量値）を示す図である。
【図３】現像剤劣化状態計測手段を有する本発明の画像形成装置で使用されるセンサー部と測定装置の接続方法を示す図である。
【図４】現像剤劣化状態計測手段を有する画像形成装置を含む画像形成システムの構成例を示す図である。
【図５】画像形成装置に用いられる現像剤劣化状態を測定して現像剤等を換える方法のフローを示すフローチャートである。
【図６】画像形成装置に用いられる現像剤劣化状態を測定して現像剤等を換える方法を画像形成装置に対して実行するプログラムを起動してそのプログラムにより動作させた実行フローを示すフローチャートである。
【図７】現像剤を交換する時期を予測するための現像剤の劣化曲線の例図であり、縦軸はα比値であり、横軸は時間である。
【符号の説明】
【００６４】
1    感光体
2    現像ローラ
3    現像剤貯蔵容器
4    劣化状態測定センサー電極部
5    インピーダンス測定器接続部
6    （1260型）周波数発生装置側接続端子
7    （1260型）周波数発生装置
【図１】
2009015046.tif 000005
【図２】
2009015046.tif 000006
【図３】
2009015046.tif 000007
【図４】
2009015046.tif 000008
【図５】
2009015046.tif 000009
【図６】
2009015046.tif 000010
【図７】
2009015046.tif 000011