JP2006018268A - 現像剤寿命判別装置及び現像剤寿命判別方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 トナー及びキャリアを含む現像剤の寿命をより確実に判別することにより、現像剤の寿命の検知ミスによる流動性の低下を防止して常に高画質を得る。
【解決手段】 トナー濃度センサ64によって検出されるトナー濃度レベルに基づいて、トナーカートリッジ50交換後に新たなトナーを補給したときから、所定のトナー濃度に達するまでにかかる時間、あるいは所定の時間に検出されるトナー濃度レベルから、現像剤62が寿命に達したことをより確実に判別し、現像剤62を的確な交換して、常に高画質のトナー画像を得る。
【選択図】図4
【解決手段】 トナー濃度センサ64によって検出されるトナー濃度レベルに基づいて、トナーカートリッジ50交換後に新たなトナーを補給したときから、所定のトナー濃度に達するまでにかかる時間、あるいは所定の時間に検出されるトナー濃度レベルから、現像剤62が寿命に達したことをより確実に判別し、現像剤62を的確な交換して、常に高画質のトナー画像を得る。
【選択図】図4
Description
本発明は画像形成装置等にて現像を行う現像装置の現像剤寿命判別装置及び現像剤寿命判別方法に関する。
プリンタや複写機等の画像形成装置として、トナー及びキャリアを含む現像剤を用いて原稿画像を再現するものがある。キャリアはトナーを担持する荷電粒子であり、原稿画像を再現するためのトナーを現像ローラに搬送している。このような現像剤のトナーの補給を、トナーカートリッジを用いて行うものがある。
更にこのような現像剤では、現像画像を再現するためにトナーを供給する間にキャリアによるトナーの搬送能力の尺度であるキャリアの流動性が低下した場合には、現像剤を交換する必要がある。キャリアの流動性の低下は、例えば現像ユニットにおけるローラとの摩擦によりキャリアに応力が加えられ、キャリアの電荷の低下、あるいはキャリア表面へのトナー成分の付着等のいくつかの要因による。
このため従来現像剤の交換時期を判断するものとして、設定量のトナー補給完了時点から、設定時間を経過した時のトナー濃度検出値を比較して、現像剤の寿命を判断する装置がある。(例えば特許文献1参照。)
特許第2961827号明細書(第4頁、図1〜3) または、現像ローラの駆動開始後所定時間が経過するまでに、トナー濃度センサ出力が所定レベルを越えているときに、プロセスユニットの寿命と判断する方法がある。(例えば特許文献2参照。)
特許第2689984号明細書(第3、4頁、図5)
しかしながら(特許文献1)及び(特許文献2)はいずれも、通常のトナー補給時に現像剤の寿命を検知するものである。このため、現像剤の寿命を検知するためのトナー濃度の変動が小さいために、検知ミスを生じ易いという問題を有している。
そこで本発明は上記課題を解決するものであり、トナー及びキャリアを含む現像剤の寿命をより確実に判別することにより、現像剤の寿命の検知ミスによる流動性の低下を防止して、現像画像を再現して得られるトナー画像を常に高画質に出来る、現像剤寿命判別装置及び現像剤寿命判別方法を提供することを目的とする。
本発明は上記課題を解決するための手段として、トナーカートリッジにより供給されるトナー及びキャリアを含む現像剤を用いる現像装置の現像剤寿命判別装置において、前記現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知部と、前記トナーカートリッジ交換後に新たな前記トナーを補給したときの前記濃度検知部による検知結果から前記現像剤の劣化状態を識別し、前記劣化状態を閾値と比較して前記現像剤が寿命であることを判別する制御部とを設けるものである。
本発明によれば、トナー及びキャリアを含む現像剤の寿命をより確実に判別することができ、トナー画像を常に高画質に出来る。更に、これらのデータに基づいて、現像剤の寿命を予測出来、トナーカートリッジの交換時期の予知が可能となる。
本発明はトナーカートリッジを交換後に新たなトナーを補給した後に得られるトナー濃度から現像剤の劣化を識別して、現像剤の寿命を判別する。
以下、本発明の実施例について図1乃至図7を用いて説明する。図1は、本発明の現像剤寿命判別装置1を適用する画像形成装置10のブロック図である。画像形成装置10は、ユーザインタフェース12と、スキャナ14と、画像処理ユニット16と、画像再生ユニット18と、給紙ユニット20とを有する。画像形成装置10は、例えば、複写機、Multi Function Peripheral(MFP)またはプリンタ等である。更に、画像形成装置10は、モノクロ(B/W)画像形成装置またはカラー画像形成装置のいずれでもよい。
ユーザインタフェース12は、ユーザが画像形成装置10に情報を入力することを可能にするインタフェースである。ユーザインタフェース12を通じて入力される情報は、例えば、コピー枚数、用紙のサイズ、拡大/縮小率などの画像形成条件の設定を含む。ユーザインタフェース12は、タッチスクリーン、対応するボタンを備えたLCD表示部、またはユーザが画像形成条件の設定を行うことを可能にするその他いずれの構造であっても良い。ユーザインタフェース12の表示は、画像形成装置10の動作および状態に関する情報も提供する。
スキャナ14は、画像形成装置10の原稿載置台に載置される原稿から原稿画像をスキャンする。原稿は、通常ガラス板である原稿載置台に自動原稿送り装置(ADF)あるいは手動で載置される。スキャナ14は、原稿を走査するランプなどの光源を含む。原稿からの反射光は、光検出センサに入力され、光検出センサにて検出された光がデジタル画像データに変換される。光検出センサは、Charge−coupled device(CCD)等からなる。
スキャナ14の光検出センサによって生成されるデジタル画像データは、画像処理ユニット16で処理される。画像処理ユニット16は、様々な画像処理機能を実施するよう構成される。画像処理ユニット16は、例えば、画像データ変換、ガンマ補正、圧縮、濃度調節、レンジ補償、ハーフトーン処理、ディザリング、エラー拡散、スムージング、フィルタリング、拡大/縮小または他の画像処理機能を実施する。
画像処理ユニット16からの処理された画像データは、スキャンされた原稿画像をコピー用紙に再現するために画像再生ユニット18で使用される。画像再生ユニット18は、現像剤またはインクなどのインク源、処理された画像データに基づき例えば感光体ドラム上に形成される潜像を用いて、現像する現像ユニット、現像された画像をコピー用紙に転写する転写ユニット、および画像をコピー用紙に定着する定着ユニットを含む。インク源は、現像装置30に特定の色のトナーを供給するトナーカートリッジを含む。画像形成装置10がカラー装置の場合、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローなどの各トナー色に対して別々の現像装置が設けられる。
コピー用紙は、給紙ユニット20により画像再生ユニット18に供給される。給紙ユニット20は、一種以上のサイズのコピー用紙を保持する一つ以上のカセット、および、コピー用紙をカセットから画像再生ユニット18に搬送する搬送機構を含む。給紙ユニット20は、ユーザが様々なサイズの用紙を画像再生ユニット18に送ることを可能にする手差し送り部も含む。
図2Aおよび図2Bは、本実施例の現像装置30の側面図および平面図である。現像装置30は、画像再生ユニット18に組み込まれている。図2Aに示すように、現像装置30は、トナー52を有するトナーカートリッジ50、一対のスクリュ54および56、現像ローラ58、規制ブレード60、現像剤62および濃度検知部であるトナー濃度センサ64を備える。トナーカートリッジ50は、トナー52を保持するために、プラスチックを含む全ての好適な材料よりなる容器またはボトルからなり、画像形成装置10内に取り付けて徐々にトナー52を供給する。尚、トナーカートリッジは、容器またはボトル内からトナーを現像装置のトナー受けに一度に全部供給するものであっても良い。トナーカートリッジ50は、現像装置30内の現像剤62にトナー52を補給する。
スクリュ54、56は現像装置30内にて現像剤62の流れを作り、現像剤62を現像ローラ58に供給する。現像ローラ58は、例えば感光体ドラムのような画像再生ユニット18の構成要素に、現像剤62中のトナーを供給する。規制ブレード60は、現像ローラ58の表面上の現像剤の量を規制する。例えば、規制ブレード60は、図2Aに示すように、現像ローラの表面上の現像剤が略均一な量となるよう現像剤の量を規制する。
図2Bに示すように、トナーカートリッジ50はスクリュ54の一側で現像剤62にトナー52を供給する。スクリュ54が回転することにより現像剤62は矢印x方向に搬送され、トナー濃度センサ64が配置されるスクリュ54の他端に導かれる。トナー濃度センサ64は、トナー濃度測定の正確性を高めるためにトナーカートリッジ50のトナー補給口50aから離間配置されていることが好ましい。トナー濃度センサ64は、透磁率センサ等からなる。トナー濃度センサ64の出力は、トナー濃度を示す値であり、例えば、電圧値として表される。トナー濃度は、トナーをキャリアとトナーとの合計で除算した測定値である。
スクリュ56は現像装置30内で、スクリュ54による搬送方向とは反対の矢印y方向に現像剤62の流れをつくる。全体として、現像剤62の流れはスクリュ54及びスクリュ56により現像装置30内で循環される。スクリュ56に搬送される間、現像剤62は現像ローラ58に供給される。
図3は、本発明による現像剤寿命判別装置1のブロック図である。現像剤寿命判別装置は、トナー濃度センサ64と、メモリ66と、制御部である制御ユニット68と、現像条件の1つの例である環境条件を検知する環境センサ70と、制御信号72とを有する。制御ユニット68は、例えば、CPUまたはマイクロプロセッサのようなプロセッサ、またはデータを処理しその処理を示す結果を出力することができる全ての他の形態の処理ユニットを含む。制御ユニット68は、プロセッサによって実行される指示を有する専用のメモリまたはキャッシュを有していても良い。
メモリ66は、トナー濃度センサ64、制御ユニット68、および環境センサ70から出力されるデータを記憶するよう構成されることが好ましい。メモリ66は、制御ユニット68のプロセッサによって実行される指示を記憶してもよい。メモリ66は、例えば、RAM、NVRAM、またはEPROM等からなる。環境センサ70は、画像形成装置10あるいは現像装置30近傍の温度、気圧、あるいは湿度などの各種環境条件を1つ以上検知することができるセンサを含む。
現像装置30の現像剤62のトナー濃度検知時、トナー濃度センサ64および環境センサ70の出力は制御ユニット68に入力される。トナー濃度センサ64および環境センサ70の出力はメモリ66にも記憶される。制御ユニット68は、これらセンサ64、70の出力に基づいて、現像剤62の寿命を判別するよう構成される。現像剤62の寿命を判別するために、制御ユニット68は例えば、(1)トナーカートリッジ50が交換される時、(2)画像形成装置10内の現像装置30が新しいトナーカートリッジ50を搭載した後に動作し始める時、(3)トナーカートリッジ50の交換から所定の時間経過した時、または現像装置30の動作開始から所定の時間経過した時、(4)現像剤62のトナー濃度が所定の濃度レベルに達するとき、及び(5)現像剤62のトナー濃度が基準濃度レベルに達する時等の様々な異なる時点におけるセンサ64、70の出力を使用するよう構成される。
制御ユニット68は、トナー濃度センサ64から検出された検知結果であるトナー濃度レベルを一つ以上用い、更に、それらの検出に要した時間を用いて現像剤62の寿命を判別する。制御ユニット68は、検出されたトナー濃度レベルおよびそれらの検出に要した時間をメモリ66に記憶する。更に、制御ユニット68は、検出に要した時間およびトナー濃度データに基づいて制御信号72を生成する。制御信号72は、制御ユニット68による分析結果を利用して例えば、(1)現像剤62が交換されるべきか否か、(2)現像剤62の寿命がどれだけ残っているかの予測、(3)トナー濃度センサから出力されるトナー濃度レベル、(4)トナー濃度レベルが所定のレベルに達するまでにかかった時間、及び(5)トナー濃度センサ64および環境センサ70から得られるその他全ての関連情報を含む。制御信号72によって提供される情報は、画像形成装置10のユーザインタフェース12のLCD表示部などによって表示される。制御信号72は、電子メールメッセージなどによって、サービスマンや、ネットワーク管理者に供給されることも可能である。
次に、制御ユニット68により現像剤62の寿命を判別する時に用いる現像剤62の劣化の識別の第1の例について述べる。図4は、トナーエンプティ時、トナーカートリッジ50を1回交換した後あるいは12回交換した後に新たなトナー補給を行った後現像剤62が基準濃度レベルに達するまでのトナー濃度の変化を示す。トナーエンプティ時の、本実施例のトナー濃度センサ64の出力は約3.0Vであり、基準濃度レベルの時は、トナー濃度センサ64の出力は約2.5Vとされている。
実線αは、新しい現像剤62に交換した後に、トナーカートリッジ50の1回目の交換後に、トナーカートリッジ50から新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が、基準濃度レベルに復帰する時点Bまでに時間T1を要する旨を示す。実線βは、新しい現像剤62に交換した後に、トナーカートリッジ50の12回の交換後に、トナーカートリッジ50から新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が、基準濃度レベルに復帰する時点Cまでに時間T12を要する旨を示す。基準濃度レベルは、現像装置30が良好な現像を行うことが出来る現像剤62のトナー濃度の平均値である。
ここでトナーカートリッジ50を交換した後に新たなトナーの補給を開始する時点Aは、トナーカートリッジ50の交換後に新たなトナーがトナーカートリッジ50から現像剤62に供給され始めた時点であり、実際にはトナーカートリッジ50を交換した後に、現像装置30を動作し始めると、新たなトナーが現像剤62に供給される。トナーカートリッジ50を交換した後に、現像装置30を動作し始めても、補給された新たなトナーは、直ぐにはトナー濃度センサ64に達することが無く、トナーの補給を開始する時点Aでは、トナー濃度センサ64はトナーエンプティの時のトナー濃度レベルを出力する。
図4に示すように、トナーカートリッジ50交換後に、新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が、基準濃度レベルに復帰するのに要する時間は、1回目の交換後にかかる時間T1よりも、12回目の交換後にかかる時間T12の方が長い。この1回目と12回目の交換の間における時間の増加は、現像剤62中のキャリアの劣化により現像剤62の流動性が低下したことを反映している。
制御ユニット68は、このトナーカートリッジ50の交換から基準濃度レベルに達するまでの時間に応じて、現像剤62が交換される必要があるか否かを判別することとなる。トナーの補給を開始する時点Aから、基準濃度レベルに復帰するのに要する時間が予め設定される閾値よりも大きい場合には、制御ユニット68は現像剤62が寿命に達した旨を判別する。
トナーの補給を開始する時点Aから、基準濃度レベルに復帰するのに要する時間が予め設定される閾値よりも大きい場合、現像剤62は交換されるべき所定の交換点に達している。予め設定される閾値は一義的でなく、一般に使用される現像剤62の種類に依存し、ユーザインタフェース12を通じて異なる設定に調節され得る。閾値は、例えば現像剤62の種類に応じて約100から150秒の範囲に設定され、より好ましくは約100秒に設定される。この場合、トナーカートリッジ50を交換後に新たなトナーの補給を開始する時点Aから、トナー濃度センサ64により出力される濃度レベルが基準濃度レベルに達するまでに、少なくとも100秒かかる場合には、現像剤62は寿命に達したと判別される。
図4を参照すると、実線αで示す様に、トナーカートリッジ50の1回目の交換後では、新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が基準濃度レベルに復帰する時点Bまでに要する時間T1は30秒であり、実線βで示す様にトナーカートリッジ50の12回目の交換後では、新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が基準濃度レベルに復帰する時点Cまでに要する時間T12は105秒である。従って予め設定される閾値が100秒であることから、制御ユニット68はトナーカートリッジ50の12回目の交換後に現像剤62が寿命に達したと判別する。
この後現像剤62の交換の必要性を示すために、制御ユニット68は画像形成装置10のLCD表示部等に現像剤62が交換時期である旨の表示を提供する制御信号72を生成するか、あるいは交換の必要性を示す電子メール(または中央ウェブサイト上の表示のような他の形態の通知)を作成する。制御信号72や電子メールは、現像剤62が寿命に達したと判別された時でも良いし、あるいは、判別後、現在使用中のトナーカートリッジ50が空になった後に生成されてもよい。
この第1の例によれば、各トナーカートリッジ50の交換後であって、トナー濃度センサ64がトナーエンプティの時のトナー濃度レベルを出力する新たなトナーの補給を開始する時点Aから、現像剤62が基準濃度レベルに復帰する時点までに要する時間を、予め設定される閾値と比較している。トナーの補給を開始する時点Aから、現像剤62が基準濃度レベルに復帰する時点までに要する時間が閾値に達していれば、制御ユニット68は現像剤62が寿命に達している旨を判別し、表示する。従って、トナー濃度レベルが明確なトナーエンプティの状態からの復帰に要する時間を比較でき、現像剤62の寿命をより正確に判別可能となる。
次に、制御ユニット68により現像剤62の寿命を判別する時に用いる現像剤62の劣化の識別の第2の例について述べる。図5Aは、トナーエンプティ時、トナーカートリッジ50を1回交換した後あるいは12回交換した後に新たなトナー補給を行った後現像剤62が基準濃度レベルに達する前の早期設定レベルにおけるトナー濃度の変化を示す。早期設定レベルに対応する、トナー濃度センサ64の出力は例えば、約2.7Vまたは2.8Vとされている。
実線γは、新しい現像剤62に交換した後に、トナーカートリッジ50の1回目の交換後に、トナーカートリッジ50から新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が、早期設定レベルに達する時点Dまでに時間t1を要する旨を示す。実線δは、新しい現像剤62に交換した後に、トナーカートリッジ50の12回の交換後に、トナーカートリッジ50から新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が、早期設定レベルに達する時点Eまでに時間t12を要する旨を示す。
図4の基準濃度レベルに達する時間と同様に、新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が早期設定レベルに達するのに要する時間は、1回目の交換後にかかる時間t1よりも、12回目の交換後にかかる時間t12の方が長く、1回目に比べて12回目では、現像剤62中のキャリアが劣化して現像剤62の流動性が低下したことを示している。
制御ユニット68は、このトナーカートリッジ50の交換から早期設定レベルに達するまでの時間に応じて、現像剤62が交換される必要があるか否かを判別することとなる。トナーの補給を開始する時点Aから、早期設定レベルに復帰するのに要する時間が予め設定される閾値よりも大きい場合には、制御ユニット68は現像剤62が寿命に達した旨を判別し、現像剤62は交換される。現像剤62のトナー濃度は、図4の基準濃度レベルに達する前に早期設定レベルに達することから、早期設定レベルに達するための予め設定される閾値は、基準濃度レベルに復帰するのに比べて、より短い時間となる。例えば閾値は、現像剤62の種類に応じて約30から60秒の範囲に設定され、より好ましくは約30秒に設定され得る。
図5Aを参照すると、実線γで示す様に、トナーカートリッジ50の1回目の交換後では、新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が早期設定レベルに達する時点Dまでに要する時間t1は10秒であり、実線δで示す様にトナーカートリッジ50の12回目の交換後では、新たなトナーの補給を開始する時点Aから現像剤62が早期設定レベルに達する時点Eまでに要する時間t12は35秒である。従って早期設定レベルに達するために予め設定される閾値が30秒の場合、制御ユニット68はトナーカートリッジ50の12回目の交換後に現像剤62が寿命に達したと判別する。
この後現像剤62の交換の必要性を示すために、制御ユニット68は画像形成装置10のLCD表示部等に現像剤62が交換時期である旨の表示を提供する制御信号72を生成するか、あるいは交換の必要性を示す電子メール(または中央ウェブサイト上の表示のような他の形態の通知)を作成する。制御信号72や電子メールは、現像剤62が寿命に達したと判別された時でも良いし、あるいは、判別後、現在使用中のトナーカートリッジ50が空になった後に生成されてもよい。
この第2の例によれば、前述の第1の例と同様に現像剤62の寿命をより正確に判別可能となる。更に、前述の第1の例に比べて、予め設定される閾値を短くでき、現像剤62の寿命の判別を速く行うことが可能となる。
次に、制御ユニット68により現像剤62の寿命を判別する時に用いる現像剤62の劣化の識別の第3の例について述べる。図5Bは、トナーエンプティ時、トナーカートリッジ50を1回交換した後あるいは12回交換した後に新たなトナー補給を行ってから、所定の時間を経過した時に現像剤62が達するトナー濃度レベルの違いを示す。所定の時間は、例えばトナーカートリッジ50の交換後に、トナーカートリッジ50から新たなトナーの補給を開始する時点Aから特定時点Fに達するまでとする。
トナーカートリッジ50の交換後に、新たなトナーの補給を開始する時点Aから特定時点Fまでの所定の時間は、例えば約10から30秒でもよく、より好ましくは、約10秒とされる。所定の時間経過後にトナー濃度センサ64からの出力が予め設定される閾値よりも大きい場合、現像剤62は交換されるべき所定の交換点に達している。
図5Bの実線ηは、新しい現像剤62に交換した後であって、トナーカートリッジ50の1回目の交換後に、トナーカートリッジ50から新たなトナーの補給を開始する時点Aから特定時点Fまでの所定の時間TAFの間に現像剤62のトナー濃度レベルが電圧V1幅だけ低減する旨を示す。実線θは、新しい現像剤62に交換した後であって、トナーカートリッジ50の12回の交換後に、トナーカートリッジ50から新たなトナーの補給を開始する時点Aから特定時点Fまでの所定の時間TAFの間に現像剤62のトナー濃度レベルが電圧V12幅だけ低減する旨を示す。
即ち、トナーカートリッジ50の1回目の交換後新たなトナーの補給を開始する時点Aから所定の時間TAFを経過した時の現像剤62のトナー濃度レベルはv1となり、トナーカートリッジ50の12回目の交換後新たなトナーの補給を開始する時点Aから所定の時間TAFを経過した時の現像剤62のトナー濃度レベルはv12となる。
制御ユニット68は、トナーカートリッジ50の交換後新たなトナーの補給を開始する時点Aから、所定の時間TAFを経過するまでの間に現像剤62が達するトナー濃度レベルv1およびv12を閾値と比較して現像剤62が寿命に達したか否かを判別する。例えば閾値は、約2.85Vから2.95Vの範囲に設定され、より好ましくは約2.9Vに設定される。トナー濃度レベルが、閾値よりも大きい場合、現像剤62は交換を必要とする。
図5Bを参照すると、実線θで示す様にトナーカートリッジ50の12回目の交換後では、新たなトナーの補給を開始する時点Aから所定の時間TAFを経過するまでの間に現像剤62のトナー濃度レベルv12が2.92Vであるので、制御ユニット68はトナーカートリッジ50の12回目の交換後に現像剤62が寿命に達したと判別する。
あるいは制御ユニット68は、新たなトナーの補給を開始する時点Aから所定の時間TAFを経過するまでの間の現像剤62のトナー濃度レベルの低減幅から現像剤62の寿命を判別しても良い。例えば、トナー濃度レベルの低減幅の閾値を0.05Vから0.15Vの範囲に設定し、より好ましくは約0.1Vに設定する。この場合、トナー濃度レベルの低減幅が閾値よりも小さければ、現像剤62は交換を必要とする。図5Bの実線θでは、トナーカートリッジ50の12回目の交換後では、新たなトナーの補給を開始する時点Aから所定の時間TAFを経過するまでの間の現像剤62のトナー濃度レベルのV12が0.08Vであるので、制御ユニット68はトナーカートリッジ50の12回目の交換後に現像剤62が寿命に達したと判別する。
図6は本発明の実施例において、トナーカートリッジ50を交換後、所定の時間を経過したときの、トナーカートリッジの交換回数に応じた、現像剤62のトナー濃度レベルの変化を示すグラフである。図6のグラフは図5Bのグラフの微分である。特に図6のグラフは、各トナーカートリッジ交換後から所定の時間を経過したときにトナー濃度センサ64に検知されるトナー濃度レベルを示す。
図6のグラフは、現像剤62のトナー濃度レベルが、トナーカートリッジの交換回数が増えると一般的に上昇することを示す。図6に示すように、現像剤62が寿命に達するトナー濃度レベルは図5Bの閾値に対応し、例えば、約2.9Vである。更に、本実施例では、新たなトナーの補給開始からの所定の時間として、図5Bの例の、トナーの補給を開始する時点Aから特定時点Fまでの所定の時間と同様に、10秒といった時間が使用される。
図5Bでも述べたように制御ユニット68は、トナーカートリッジ50の交換後新たなトナーの補給を開始する時点から、所定の時間を経過するまでの間に現像剤62が寿命に達するトナー濃度レベルが閾値を超えた場合に、現像剤62が寿命に達し交換される必要があると判別する。図6に示すように、トナーカートリッジ50の12回目の交換において、トナーカートリッジの交換後に所定の時間を経過するまでの間に、制御ユニット68により検出される現像剤62のトナー濃度レベルが寿命に達し、あるいは寿命を超える。従って、現像剤62はこの時点で交換される必要がある。
この第3の例によれば、前述の第1の例と同様に現像剤62の寿命をより正確に判別可能となる。
図4から図6を参照して上述した例のそれぞれにおいて、現像剤62が寿命に達し、交換される必要があるか否かを判別するために、トナーカートリッジ50を新しいトナーカートリッジ50と交換した後に、時間またはトナー濃度レベルは、何等かの閾値と比較される。現像剤62の寿命を判別するための何等かの閾値は、画像形成装置の特性によっても変わり一義的に決められるものではない。何等かの閾値を設定する場合に、例えば、新しいトナーカートリッジ50との交換後に、トナー濃度センサ64からの検知結果に基づいて収集されるデータを用いて、トナーカートリッジ50の何回目の交換で現像剤62が寿命に達して交換が必要となるかについての予測を立てて、これを閾値とすることも可能である。
次に制御ユニット68により現像剤62の寿命を予測する第4の例について述べる。図7は、環境条件を考慮して、トナーカートリッジ50を交換後に所定の時間を経過したときの、トナーカートリッジの交換回数に応じた、現像剤62のトナー濃度レベルの変化を示すグラフである。図7のグラフのフォーマットは図6と同様であり、トナーカートリッジ50を交換後に所定の時間または固定の時間経過したときのトナー濃度センサ64の出力を示す。
この場合、トナーカートリッジ50の各交換後の新たなトナーの補給開始から所定の時間経過したときにトナー濃度センサ64により検出されるトナー濃度レベルは、何回目のトナーかトリッジ50交換後に現像剤62が寿命を超えるかを予測するための基準として使用される。それにより制御ユニット68はトナーカートリッジ50の何回目の交換後に現像剤62が寿命に達して、交換される必要があるかを予測することができる。
即ちトナーカートリッジ50の各交換後、制御ユニット68は、新たなトナーの補給開始から所定の時間経過したときにトナー濃度センサ64により検出されるトナー濃度レベルを、メモリ66に記憶する。制御ユニット68は、これらメモリ66に記憶されたトナー濃度レベルを参照してトナーカートリッジ50の何回目の交換後に現像剤62が寿命に達して交換される必要があるかを予測する。この予測を行うために、制御ユニット68は、メモリ66に記憶されたデータに基づいて回帰分析を行い、検出されたトナー濃度レベルが寿命をいつ超えるかを確認する。
あるいは直近の、トナー濃度センサ64により検出されたトナー濃度レベルから導出される図7の実線κの傾きを計算して、算出された傾きを用いて、検出されたトナー濃度レベルがいつ寿命を超えるかを確認することも可能である。例えば、任意の第1のトナーカートリッジの交換後をトナーカートリッジ50の4回目の交換後とし、任意の第2のトナーカートリッジの交換後をトナーカートリッジ50の3回目の交換後とする。
この場合、トナーカートリッジ50の4回目の交換後に対して検出された第1の検知結果であるトナー濃度レベルが2.77Vであり、直近のトナーカートリッジ50の3回目の交換後に対して検出された第2の検知結果であるトナー濃度が2.75Vであることから、図7の実線κの傾きは、トナーカートリッジ50の1回の交換当り0.02Vとなる。実線κの傾きから、現像剤62が寿命に達する閾値を2.9Vと予測すると、決定された実線κの傾きから、トナーカートリッジ50の11回目の交換により検出されるトナー濃度レベルは2.91Vとなる。従って、制御ユニット68はこの11回目のトナーカートリッジ50の交換後に現像剤62が寿命に達すると判別される閾値2.9Vを越えることから、交換する必要があると予測する。
現像剤62を交換する必要がいつかの予測は、所定の時間に検出されるトナー濃度に基づくだけでなく図4および図5Aを参照して説明したように基準レベルに達する時間に基づいて判別されてもよい。
例えば、最初のトナーカートリッジ50の交換後に、トナー濃度センサ64からの最初の検知結果に基づいて収集されるデータを基準に閾値を決める場合に、最初検知結果から得られたデータが、現像剤62が所定濃度に達するまでの所要時間であるとすると、最初の所用時間に、経験値から得られる時間係数Ftを乗算して、閾値を予測することが可能である。あるいは、最初の交換後の最初の検知結果から得られたデータが、所定時間後のトナー濃度レベルであるとすると、実際のトナー濃度レベルに、経験値から得られる電圧係数FVを乗算して、閾値を予測することが可能である。特定の画像形成装置について経験から得られる時間係数Ftあるいは電圧係数FVは、メモリ66に記憶される。
図4に示す第1の例においては、トナーカートリッジ50の1回目の交換後の検知結果から、現像剤62が基準濃度レベルに復帰する時点Bまでの所要時間T1は30秒となる。従ってこの30秒に経験値から得られる時間係数Ftを仮に3.3として乗算して、所要時間の閾値を99秒に予測しても良い。このようにトナーカートリッジ50の1回目の交換後の検知結果から閾値を予測して設定した後、トナーカートリッジの交換後に、トナーエンプティ値から現像剤62が基準濃度レベルに達するまでの時間が予測した閾値99秒よりも長い場合には、現像剤62は寿命に達したと判別される。閾値を予測する際の典型的な時間係数Ftの例は約2〜3の範囲である。
同様にして図5Bに示す第3の例においては、トナーカートリッジ50の1回目の交換後の検知結果から、トナーカートリッジ50の交換後新たなトナーの補給を開始する時点から、約10秒を経過するまでの間の現像剤62のトナー濃度レベルの低減幅V1が0.4Vとなる。従ってこのV1に経験値から得られる電圧係数FVを仮に1/4として乗算して、閾値を0.1Vに予測しても良い。このようにトナーカートリッジ50の1回目の交換後の検知結果から閾値を予測して設定した後、トナーカートリッジの交換後に、新たなトナーの補給を開始する時点から約10秒を経過するまでの現像剤62のトナー濃度レベルの低減幅が、予測した閾値0.1V未満である場合には、現像剤62は寿命に達したと判別される。閾値を予測する際の典型的な電圧係数FVの例は約1/4〜1/3の範囲である。現像剤62の寿命を判定するための予測の閾値は、トナーカートリッジ50の1回の交換で求められる。
この第4の例によれば、新しいトナーカートリッジ50を交換後にトナー濃度センサ64により検出されるトナー濃度レベルから、何回目のトナーかトリッジ50交換後に現像剤62が寿命に達するかを予測することが出来る。従って、現状においては現像剤62が寿命に達していなくても、現像剤62の寿命を予知することが可能となり、メンテナンス性の向上を得られる。
制御ユニット68は、現像剤62の交換時期を予測するのに加えて、トナー濃度センサ64からの検知結果に基づいて収集されたデータを、収集されたデータに影響を与え得る環境条件を考慮して調節することも可能である。次に環境条件を考慮して、現像剤62の寿命を判別するためのデータを適正化する第5の例について述べる。
現像剤寿命判別装置1の環境センサ70は、温度、気圧、或いは湿度といった様々な環境条件を検知する。環境センサ70により検知された環境条件は、トナー濃度センサ64の動作と現像剤62中のキャリアがトナー52を担持する能力との両方に影響を与える。例えば、環境温度が高いとトナー濃度センサ64は通常の室温における動作条件の時よりも高いトナー濃度レベルを出力する。あるいは環境湿度が上昇すると、現像剤62中のキャリアがトナー52を担持する能力が低下し、トナー濃度検出器64によって出力されるトナー濃度レベルが通常の湿度における動作条件の時よりも高くなる。
トナー濃度センサ64と現像剤62への環境条件の影響を考慮することにより、制御ユニット68はトナー濃度センサ64により検出されたトナー濃度レベルを適正化することができる。トナー濃度センサ64により検出されたトナー濃度レベルを適正化するために、制御ユニット68は、環境センサ70によって検出された環境条件を考慮してトナー濃度レベルを調整するためのテーブルを参照する。トナー濃度レベルを調整するためのテーブルは、例えば、様々な環境設定で試験し、環境変化がトナー濃度センサ64により検出されたトナー濃度レベルに与える影響を記録してゆくことで作成される。
トナー濃度レベルを調整するためのテーブルは、制御ユニット68内の専用メモリに記憶されるか、メモリ66のような別個の記憶領域に記憶される。トナー濃度レベルを調整するためのテーブルを参照して検出されたトナー濃度レベルを適正化した後、制御ユニット68はメモリ66に適正化されたトナー濃度レベルを記憶する。トナー濃度センサ64により検出されたトナー濃度レベルを適正化することにより、制御ユニット68は現像剤62の寿命による交換時期をより正確に判別可能となる。
図7は画像形成条件の異なる場合を考慮した2つのデータ例を示す。実線λで示す動作条件1は、画像印字率が平均20%の場合のデータ例である。実線κで示す動作条件2は、画像印字率が平均5%の場合のデータ例である。例えば印字率が高い動作条件1の場合には、トナーカートリッジ50を7回交換した後に現像剤62が寿命に達することが予測される。一方、印字率の低い動作条件2の場合には、トナーカートリッジ50を10回交換した後に現像剤62が寿命に達することが予測される。
尚環境条件とは、温度、気圧或いは湿度であり、コピー濃度、写真であるか文字であるか等の画質、画像印字率或いは画像出力頻度等の画像形成条件等各種条件を含むものである。
この第5の例によれば、トナー濃度センサ64からの検知結果に環境センサ70によって検出された環境条件を考慮して現像剤62が寿命に達したことをより正確に判別できる。
このように構成される本実施例にあっては、トナー濃度センサ64によって検出されるトナー濃度レベルに基づいて、トナーカートリッジ50交換後に新たなトナーを補給したときから、所定のトナー濃度に達するまでにかかる時間、あるいは所定の時間に検出されるトナー濃度レベルから、現像剤62が寿命に達したことをより確実に判別することが出来る。従ってトナー及びキャリアを含む現像剤の寿命の検知ミスによる流動性の低下を防止して常に高画質のトナー画像を得られる。更に、このデータから現像剤62の寿命を予測することにより、現像剤62が寿命に達していなくても、寿命を予知することが可能となり、現像剤62交換のメンテナンスの時期を的確に把握し、常に高画質のトナー画像を得られる。又、環境条件を考慮して、トナー濃度センサ64によって検出されるトナー濃度レベルを適正化することにより、現像剤62の寿命をより正確に判別することができる。
尚本発明は上記実施例に限定されず、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であって、例えば、トナーカートリッジのトナー補給形態は限定されず、トナーカートリッジを画像形成装置内に装着するものであり、あるいはトナーカートリッジ内のトナーを現像装置のトナー受けに一度に供給するものである等任意である。また濃度検知部の検知方法も限定されず、光学的な手段でトナー濃度を検出する方法等であっても良い。又、現像剤寿命判別装置を用いる画像形成装置は、カラーあるいはモノクロのいずれであっても良い。
1…現像剤寿命判別装置
10…画像形成装置
12…ユーザインタフェース
14…スキャナ
16…画像処理ユニット
18…画像再生ユニット
20…給紙ユニット
30…現像装置
50…トナーカートリッジ
52…トナー
54,56…スクリュ
58…現像ローラ
60…規制ブレード
62…現像剤
64…トナー濃度センサ
66…メモリ
68…制御ユニット
70…環境センサ
10…画像形成装置
12…ユーザインタフェース
14…スキャナ
16…画像処理ユニット
18…画像再生ユニット
20…給紙ユニット
30…現像装置
50…トナーカートリッジ
52…トナー
54,56…スクリュ
58…現像ローラ
60…規制ブレード
62…現像剤
64…トナー濃度センサ
66…メモリ
68…制御ユニット
70…環境センサ
Claims (14)
- トナーカートリッジにより供給されるトナー及びキャリアを含む現像剤を用いる現像装置の現像剤寿命判別装置において、
前記現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知部と、
前記トナーカートリッジ交換後に新たな前記トナーを補給したときの前記濃度検知部による検知結果から前記現像剤の劣化状態を識別し、前記劣化状態を閾値と比較して前記現像剤が寿命であることを判別する制御部とを具備することを特徴とする現像剤寿命判別装置。 - 前記制御部が、前記トナーカートリッジ交換後に新たな前記トナーを補給してから、前記濃度検知部による検知結果が所定のトナー濃度レベルに達するまでの濃度復帰時間に基づいて、前記現像剤の劣化状態を識別することを特徴とする請求項1に記載の現像剤寿命判別装置。
- 前記所定の濃度レベルが、前記現像装置の基準濃度レベルに達する前の早期設定値であることを特徴とする請求項2記載の現像剤寿命判別装置。
- 前記制御部が、前記トナーカートリッジ交換後に新たな前記トナーを補給してから所定の時間が経過した時の、前記濃度検知部による検知結果から、前記現像剤の劣化状態を識別することを特徴とする請求項1記載の現像剤寿命判別装置。
- トナーカートリッジにより供給されるトナー及びキャリアを含む現像剤を用いる現像装置の現像剤寿命判別装置において、
前記現像剤のトナー濃度を検知する濃度検知部と、
順次交換される前記トナーカートリッジの交換後に新たな前記トナーを補給したときの前記濃度検知部による検知結果から前記現像剤の寿命を予測する制御部とを具備することを特徴とする現像剤寿命判別装置。 - 前記制御部は、任意の第1のトナーカートリッジの交換後に新たな前記トナーを補給したときの前記濃度検知部による第1の検知結果と任意の第2のトナーカートリッジの交換後に新たな前記トナーを補給したときの前記濃度検知部による第2の検知結果の劣化状態の差から前記現像剤が寿命に達する閾値を予測することを特徴とする請求項5記載の現像剤寿命判別装置。
- 前記制御部は、最初のトナーカートリッジの交換後に新たな前記トナーを補給した後の前記濃度検知部による最初の検知結果に、特定の係数を乗算して前記現像剤が寿命であると判別するための閾値を予測することを特徴とする請求項5記載の現像剤寿命判別装置。
- トナーカートリッジにより供給されるトナー及びキャリアを含む現像剤を用いる現像装置の現像剤寿命判別方法において、
前記トナーカートリッジ交換後に新たな前記トナーを補給したときの前記現像剤のトナー濃度レベルを検知する工程と、
前記検知された前記現像剤のトナー濃度レベルから前記現像剤の劣化状態を識別する工程と、
前記現像剤の劣化状態を閾値と比較して前記現像剤が寿命であることを判別する工程とを具備することを特徴とする現像剤寿命判別方法。 - 前記現像剤の劣化状態を識別する工程が、前記トナーカートリッジ交換後に新たな前記トナーを補給してから、前記現像剤が所定の濃度レベルに達するまでの濃度復帰時間に基づいて成されることを特徴とする請求項8に記載の現像剤寿命判別方法。
- 前記所定の濃度レベルが、前記現像装置の基準濃度レベルに達する前の早期設定値であることを特徴とする請求項9記載の現像剤寿命判別方法。
- 前記現像剤の劣化状態を識別する工程が、前記トナーカートリッジ交換後に新たな前記トナーを補給してから所定の時間が経過した時の前記現像剤の濃度レベルに基づいて成されることを特徴とする請求項8記載の現像剤寿命判別方法。
- トナーカートリッジにより供給されるトナー及びキャリアを含む現像剤を用いる現像装置の現像剤寿命判別方法において、
前記トナーカートリッジ交換後に新たな前記トナーを補給したときの前記現像剤のトナー濃度レベルを検知する工程と、
順次交換される前記トナーカートリッジの交換後に新たな前記トナーを補給したときに前記検知された前記現像剤のトナー濃度レベルから前記現像剤の劣化状態を識別する工程と、
前記識別される現像剤の劣化状態から前記現像剤が閾値に達する、前記現像剤の寿命を予測する工程とを具備することを特徴とする現像剤寿命判別方法。 - 前記現像剤の寿命を予測する工程が、任意の第1のトナーカートリッジの交換後に新たな前記トナーを補給したときの第1のトナー濃度レベルと、任意の第2のトナーカートリッジの交換後に新たな前記トナーを補給したときの第2のトナー濃度レベルの差から前記現像剤が寿命に達する閾値を予測することを特徴とする請求項12記載の現像剤寿命判別方法。
- 前記現像剤の寿命を予測する工程が、最初のトナーカートリッジの交換後に新たな前記トナーを補給した後の最初のトナー濃度レベルに、特定の係数を乗算して前記現像剤が寿命に達する閾値を予測することを特徴とする請求項12記載の現像剤寿命判別方法。
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