JP2010145481A - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリアの劣化量の違いに拘わらずトナー濃度を適切に検出して現像剤を補給及び排出する。
【解決手段】トナーとキャリアを含む現像剤が供給される現像剤補給口２０と、劣化した現像剤が排出される現像剤排出口２１とを有する現像剤収容容器１１と、現像剤収容容器１１内の現像剤を担持して像担持体７に付着させる現像剤担持体１４と、現像剤収容容器１１内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段１９と、現像剤収容容器１１内のキャリアの劣化量を検出するキャリア劣化量検出手段６と、キャリア劣化量検出手段６で検出されるキャリアの劣化量に基づいて、トナー濃度検出手段１９で検出されるトナー濃度を補正し、補正されたトナー濃度に基づいて、現像剤収容容器１１への現像剤の補給量を決定する現像剤補給量決定手段６とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、現像装置として、トナーとキャリアを含む現像剤を供給及び排出するようにした、いわゆるトリクル方式のものが公知である（例えば、特許文献１参照）。

特公平２−２１５９１号公報

しかしながら、前記従来の現像装置では、使用状況によりキャリアの劣化状態に差異が生じることについては全く考慮されていない。すなわち、画像形成処理を実行する際、印字率の違いにより、消費されるトナー量が相違する。印字率が高く消費されるトナー量が多ければ、補給される現像剤の量も多くなる。この場合、トナー濃度が回復されるだけでなく、劣化したキャリアが新たなキャリアに交換される割合も多くなり、現像剤の流動性が維持される。一方、印字率が低く消費されるトナー量が少なければ、補給される現像剤の量が少なくなる。この場合、キャリアの劣化量が増大し、現像剤の流動性が悪化することになる。

一般に、トナー濃度は、透磁率センサによって、単位体積当たりのキャリアの通過量に基づいて検出されている。ところが、前述のように、キャリアの劣化量が相違すると、トナー濃度を正確に検出することができず、適切な現像剤の補給及び排出が不可能となる。

そこで、本発明は、キャリアの劣化量の違いに拘わらずトナー濃度を適切に検出して現像剤を補給及び排出することのできる現像装置及び画像形成装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
現像装置を、
トナーとキャリアを含む現像剤が供給される現像剤補給口と、劣化した現像剤が排出される現像剤排出口とを有する現像剤収容容器と、
前記現像剤収容容器内の現像剤を担持して像担持体に付着させる現像剤担持体と、
前記現像剤収容容器内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
前記現像剤収容容器内のキャリアの劣化量を検出するキャリア劣化量検出手段と、
前記キャリア劣化量検出手段で検出されるキャリアの劣化量に基づいて、前記トナー濃度検出手段で検出されるトナー濃度を補正し、補正されたトナー濃度に基づいて、前記現像剤収容容器への現像剤の補給量を決定する現像剤補給量決定手段と、
を備えた構成としたものである。

この構成により、キャリアの劣化量に基づいてトナー濃度を補正することにより、適正なトナー濃度を得ることができる。そして、適正なトナー濃度に基づいて現像剤の補給量を決定することにより、現像剤収容容器内のトナー濃度を、常に適正な値に維持することが可能となる。

前記キャリア劣化量検出手段は、画像形成動作回数と、画像形成でのドットカウント数の累積値を、画像形成動作回数で除算することにより算出した印字率とに基づいてキャリアの劣化量を算出するように構成すればよい。

前記キャリアの劣化量検出手段は、次式に従ってキャリアの劣化量を算出するように構成してもよい。

前記現像剤補給量決定手段は、補正後トナー濃度と適正トナー濃度の差分に基づいて現像剤の補給量を決定するように構成すればよい。

前記劣化量検出手段で検出されるキャリアの劣化量が、設定値以上となることにより、現像剤収容容器内の現像剤が寿命であると判断する現像剤寿命判定手段を備えるようにしてもよい。

また、本発明は、前記課題を解決するための手段として、画像形成装置を、前記いずれかの構成の現像装置を備えるように構成したものである。

前記画像形成装置は、画像形成動作回数が、設定値以上となることにより、現像装置が寿命であると判断する現像装置寿命判定手段を備えるようにしてもよい。

本発明によれば、キャリアの劣化量に基づいてトナー濃度を補正するようにしているので、適正なトナー濃度を得ることができる。そして、適正なトナー濃度に基づいて現像剤の補給量を決定するので、現像剤収容容器内のトナー濃度を、キャリアの劣化量の違いに拘わらず、常に適正な値に維持することが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。但し、以下の説明では、構成要素の種類、組合せ、形状、相対配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の技術的範囲をそれのみに限定するものではない。また、適宜、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「左」、「一端」、「他端」等）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によっても、本発明の技術的範囲が限定されるものではない。

（構成）
図１は、２成分現像剤を用いた電子写真方式のうち、特に、トナーのみではなく、キャリアを含む現像剤を補給するようにした、いわゆるトリクル方式の画像形成装置を示す。この画像形成装置は、大略、画像形成ユニット１、転写ユニット２、露光ユニット３、給紙ユニット４、クリーニングユニット５、制御ユニット６（図４参照）、等を備える。

画像形成ユニット１は、転写ユニット２の中間転写ベルト２６に沿って４箇所に配置され、それぞれ左側よりイエロー(Ｙ)、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像形成を行なうことにより、中間転写ベルト２６の表面にカラー画像を形成する。各画像形成ユニット１は、図２に示すように、感光体ドラム７の周囲に、帯電装置８、現像装置９、クリーニング装置１０、等を備える。

帯電装置８は、感光体ドラム７の表面に所定の表面電位を形成する。この表面電位は、露光ユニット３によって露光されることにより静電潜像となる。

現像装置９は、図２及び図３に示すように、現像剤収容容器１１内に、攪拌スクリュー１２、供給スクリュー１３、及び、現像ローラ１４をそれぞれ収容したものである。

現像剤収容容器１１は、図３に示すように、一端側から他端側へと延びる長尺な箱形状で、内部は仕切壁１５によって長手方向に沿って第１収容部１６と第２収容部１７とに２分割されている。但し、第１収容部１６と第２収容部１７の両端側は連通部１８ａ、１８ｂによってそれぞれ連通され、収容された現像剤は攪拌されながら循環移動するようになっている。ここでは、現像剤収容容器１１内に収容した現像剤のトナー濃度（現像剤に対するトナーの重量比率）は、初期状態で７％とされている。但し、この値は、画像形成装置のシステム構成の違いのほか、画像形成動作回数（耐久枚数）や使用環境の違い等によって変更するようにしてもよい。また、現像剤収容容器１１内のトナー濃度は、トナー濃度検出センサ１９（図４参照）によって検出されるようになっている。ここでは、トナー濃度検出センサ１９に透磁率センサが使用されている。現像剤の透磁率は、トナー濃度に依存し、トナー濃度が高いほど低くなり、トナー濃度が低いほど高くなる。そこで、透磁率センサで、検出領域内に位置する現像剤の透磁率の違いを電圧として出力させ、制御ユニット６で、図６のグラフに従ってトナー濃度を演算する。

第１収容部１６の一端側には現像剤補給口２０が形成され、後述するように、対応する現像剤補給容器２４から現像剤が補給される。ここでは、現像剤には、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤が使用されている。但し、現像剤にはさらに外添剤等を含めるようにしても構わない。一方、第１収容部１６の他端側には現像剤排出口２１が形成され、適宜、現像剤を排出することにより劣化したキャリアが長期間に亘って現像剤収容容器１１内に残留しないようにしている。

攪拌スクリュー１２は、回転軸１２ａの周囲に螺旋状の攪拌羽根１２ｂを備えた構成で、第１収容部１６に配置されている。攪拌スクリュー１２は、回転駆動することにより、一端側から他端側へと現像剤を搬送しながら撹拌する。

供給スクリュー１３は、前記攪拌スクリュー１２と同様に、回転軸１３ａの周囲に螺旋状の羽根１３ｂを備えた構成で、第２収容部１７に配置されている。供給スクリュー１３は、回転駆動することにより、現像剤を連通部１８ｂ側から連通部１８ａ側へと移送すると共に、現像ローラ１４へと供給する。また、供給スクリュー１３の他端側には、前記羽根１３ｂとは逆巻きに形成された戻し羽根１３ｃが形成されている。そして、供給スクリュー１３の他端側で、現像剤の量が多くなり、戻し羽根１３ｃによる戻し力を超えれば、現像剤排出口２１を介して排出されるようになっている。

現像ローラ１４は、図２に示すように、円筒状のスリーブ２２内に複数の永久磁石２３を収容したものである（ここでは、５つの永久磁石Ｓ２，Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ３を、この順で時計回り方向に配置している。）。スリーブ２２は、図示しないスリーブ駆動手段によって図中矢印方向に回転するように構成されている。

現像装置９の上方には、トナーとキャリアからなる補給用２成分現像剤（以下、単に現像剤と記載する。）を補給する現像剤補給容器２４が着脱可能となっている。ここでは、現像剤補給容器２４内に収容される現像剤のトナー濃度は、例えば、７％とされている。なお、初期状態で、現像剤収容容器１１内に収容されている現像剤のトナー濃度は、例えば、８５％である。

クリーニング装置１０は、図２に示すように、感光体ドラム７の表面への転写後、この表面に残留するトナーを回収してクリーニングする。

転写ユニット２は、図１に示すように、一対の支持ローラ２５に中間転写ベルト２６を架け渡し、図示しない駆動手段により支持ローラ２５を駆動させ、中間転写ベルト２６を矢印方向に循環移動させるようにしたもので、１次転写部２７、及び、２次転写部２８を備える。

露光ユニット３は、前記感光体ドラム７に対してレーザ光を照射し、図示しないスキャナで読み取った画像データに対応する静電潜像を形成する。

給紙ユニット４は、カセット２９に収容した記録媒体３１を、順次、搬送ローラ３０を介して２次転写部２８へと搬送する。２次転写部２８に搬送された記録媒体３１には、トナー像が転写され、定着ユニット３２で転写させたトナー像が定着された後、排出トレイ３３へと搬出される。

クリーニングユニット５は、中間転写ベルト２６に接離可能で、接近することにより中間転写ベルト２６に残留するトナーを回収してクリーニングする。

制御ユニット６は、図４に示すように、記憶部３４と制御部３５を備える。記憶部３４には、適宜入力される現像装置９での画像形成動作回数（耐久枚数）、駆動時間、データテーブル等が記憶されている。制御部３５は、トナー濃度検出センサ等の検出信号に基づいて、記憶部３４に記憶したデータを参照して、後述するようにして現像剤収容容器１１への現像剤の補給量を制御する。

次に、前記構成からなる画像形成装置の動作について説明する。

画像形成時には、画像を読み取って得られたカラープリントデータ、又はパーソナルコンピュータ等から出力された画像データは、所定の信号処理が施された後、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｂｋ)の各色の画像信号として、各画像形成ユニット１に送信される。

各画像形成ユニット１では、それぞれの感光体ドラム７上に画像信号で変調されたレーザ光を投射して画像潜像を形成する。そして、現像装置９から感光体ドラム７にトナーを供給する。

現像装置９では、攪拌スクリュー１２及び供給スクリュー１３を回転駆動することにより、現像剤収容容器１１内に収容された現像剤を攪拌しながら循環させる。そして、供給スクリュー１３から現像ローラ１４にトナーを供給し、規制部材１１ａによって掻き落として一定量とした後、感光体ドラム７へと搬送する。

これにより、各感光体ドラム７上にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像がそれぞれ形成される。形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像は、１次転写部２７で、移動する中間転写ベルト２６上に順次重ね合わせて１次転写される。このようにして中間転写ベルト２６上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルト２６の移動に従って２次転写部２８へと移動する。

また、給紙ユニット４から記録媒体３１が供給される。供給された記録媒体３１は、搬送ローラ３０によって２次転写部２８と中間転写ベルト２６の間へと搬送され、中間転写ベルト２６に形成されたトナー画像が転写される。トナー画像を転写された記録媒体３１は、さらに定着ユニット３２へと搬送され、そこで、転写されたトナー画像が定着された後、排出トレイ３３へと排出される。

ところで、前記現像剤収容容器１１には、画像形成により、トナーが消費された場合や、キャリアの劣化を考慮して、適宜、現像剤が廃棄された場合に、現像剤補給容器２４から現像剤が補給される。

現像剤収容容器１１に現像剤を補給し、適宜、現像剤を排出するトリクル方式では、画像形成する際の印字率の違いによって補給、排出されるキャリア量が相違する。このため、キャリアの補給、排出のない印字率０％であれば、キャリアの劣化量は、トナーのみを補給して現像剤を排出しない非トリクル方式と同じとなり、画像形成回数に基づいて算出することができる。しかしながら、印字率が上昇すれば、現像剤収容容器１１内の現像剤の一部が廃棄され、新たに現像剤が補給されるので、キャリアの劣化量が抑制される。例えば、印字率が５％となると、現像剤が補給及び排出されることによりキャリアの劣化はある程度抑制され、４０％となると、現像剤の補給量及び排出量が増大して劣化したキャリアは殆ど残らない。

そこで、本実施形態では、次のようにして現像剤の補給量を制御する。

すなわち、図５のフローチャートに示すように、まず、トナー濃度検出センサ１９からの検出信号（検出電圧）を読み込む（ステップＳ１）。そして、読み込まれた検出電圧からトナー濃度aを算出する（ステップＳ２）。トナー濃度aの算出は、予め求めた検出電圧値とトナー濃度aとの関係（図６：新品現像剤のグラフ）に基づいて行う。また、記憶部３４に記憶させた画像形成動作回数（コピー枚数）を読み込むと共に（ステップＳ３）、画像形成処理に於けるドットカウント値の累積値を読み込む（ステップＳ４）。続いて、ドットカウント値の累積値を画像形成動作回数で除算することにより印字率を算出する（ステップＳ５）。

ここで、前記ステップＳ３で読み込んだ画像形成動作回数と、前記ステップＳ５で算出した印字率とに基づいて、図７に示すグラフに従ってキャリアの劣化量を決定する（ステップＳ６）。ここでは、劣化量として、印字率毎に、トナーのみを補給する非トリクル方式での画像形成動作回数を使用している。そこで、決定された劣化量に基づいて、図８に示すグラフに従ってトナー濃度aの補正量ｂを算出する（ステップＳ７）。そして、ステップＳ２で算出されたトナー濃度aを、ステップＳ７で算出された補正量ｂで補正する（ステップＳ８）。

このようにしてトナー濃度が補正されれば、補正後トナー濃度a＋ｂと、適正トナー濃度ｃとを比較する（ステップＳ９）。補正後トナー濃度a＋ｂが適正トナー濃度ｃよりも小さければ、両者の差分を算出する（ステップＳ１０）。そして、得られた補正後トナー濃度と適正トナー濃度の差分ｃ−（a＋ｂ）と、現像剤の補給量との関係を示す図９のトナー補給量テーブルに従って現像剤の補給量を決定する（ステップＳ１１）。その後、決定した補給量の現像剤を現像剤収容容器１１へと補給する（ステップＳ１２）。一方、補正後トナー濃度が適正トナー濃度以上であれば、ステップＳ１に戻って前記処理を繰り返す。

具体的に、現像剤収容容器１１内の現像剤のトナー濃度が７％であり、印字率５％と４０％とで連続して１０００００枚を印刷した場合について説明する。ここでは、トナー濃度検出センサ１９として、基準トナー濃度が７％の場合の出力電圧が２．５Ｖで、トナー濃度が１％変動する毎の出力電圧の変位量が０．５Ｖ／％であるものを使用している。

ステップＳ１で読み込まれた検出電圧が２．２２Ｖである場合、ステップＳ２で算出されるトナー濃度は６．４％（＝７−（２．５−２．２２）／０．５）となる。また、ステップＳ３で読み込まれた画像形成動作回数が１０００００枚であり、ステップＳ４で読み込まれたドットカウント値の累積値が５０００及び４００００である場合、ステップＳ５で算出される印字率は５％及び４０％となる。

これにより、ステップＳ６で決定される劣化量は、図７から、印字率が５％のとき７５０００枚となり、印字率が４０％のとき２５０００枚となる。そして、ステップＳ７で算出される補正量は、図８から、劣化量が７５０００枚のとき０．６％となり、劣化量が２５０００枚のとき０％となる。したがって、ステップＳ８で算出される補正後トナー濃度は、７％及び６．４％となる。

その後、ステップＳ９で補正後トナー濃度と、適正トナー濃度とを比較する。適正トナー濃度は７％であるので、補正後トナー濃度が７％であれば、ステップＳ１０で算出される適正トナー濃度との差分は０％となり、補正後トナー濃度が６．４％であれば、０．６％となる。このため、ステップＳ１１で決定される現像剤の補給量は、差分が０％の場合に０ｍｇとなり、０．６％の場合に３２２２ｍｇとなる。

このように、前記実施形態では、画像形成動作回数及び印字率に基づいてキャリアの劣化量を推測し、その結果に基づいてトナー濃度を補正するようにしている。したがって、検出結果を実際のトナー濃度に近い値に補正することができ、現像剤の補給を適正量とすることが可能となる。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

前記実施形態では、画像形成動作回数と印字率からキャリアの劣化量を求めるようにしたが、これに代えて、キャリア補給量で代用することも可能である。すなわち、キャリアの補給量が多ければ、キャリアの劣化量は少なくなり、逆にキャリアの補給量が少なければ、キャリアの劣化量は多くなるので、予めこれらの関係を求めておき、トナー濃度の検出に有効利用すればよい。

この場合、キャリア補給量は、トナー補給量の累積値、あるいは、トナー補給時間の累積値から算出することができる。例えば、現像剤収容容器１１内のトナー濃度が８５％であれば、トナー補給量の累積値が１５％となり、これがキャリア補給量となる。また、現像剤補給容器２４が空になって交換された場合、新たな現像剤補給容器２４から現像剤収容容器１１に補給される現像剤のトナー濃度が決まっているので、キャリア補給量を算出することができる。さらに、現像剤補給容器２４から現像剤収容容器１１へのキャリア補給量と、現像剤収容容器１１からのキャリア排出量とはほぼ同量であるので、現像剤収容容器１１からの現像剤の排出量を検出するセンサを設け、その検出値（累積値）からキャリア補給量を算出することもできる。この場合、検出値と、現像剤収容容器１１のフル状態検出数等との組合せによりキャリア補給量を算出すればよい。

現像剤の補給量の制御は、印字率が大きく変動するような形態で使用されるのであれば、次のようにするのが好ましい。

図１０は、３つの異なる条件で、平均印字率が同じになるように画像形成処理を行った場合の画像形成動作回数とキャリアの劣化量との関係を示すグラフである。その１つは、印字率を１０．５％で固定したものである。他の１つは、印字率を画像形成動作回数が１００００枚までは１％で推移させ、その後２００００枚までは２０％で推移させたものである。残る１つは、印字率を画像形成動作回数が１００００枚までは２０％で推移させ、その後２００００枚までは１％で推移させたものである。いずれの場合であっても、平均印字率は１０．５％であるが、最終的なキャリアの劣化量は大きく相違する。以下、その理由について簡単に説明する。すなわち、印字率が大きく変化する場合、急激にキャリアの補給量及び排出量が増減する。そして、切り替わる直前の印字率での劣化量を初期値として、次の補給量及び排出量が決定される。このため、印字率の平均値のみを考えていたのでは、急激な印字率の変化に十分に対応することはできない。

そこで、キャリアの劣化量を正確に算出するために、印字率を平均値ではなく、画像形成動作回数に応じた劣化量の分布を考慮して、次式を利用することにより劣化量を算出する。

具体的に、印字率を、画像形成動作回数が１００００枚までは印字率１％とし、その後２００００枚までは２０％とした場合について、前記数式に従って劣化量を算出した。ここでは、現像剤収容容器１１内のトナー濃度を７％、現像剤量を５００ｇ（キャリア量４６５ｇ）、補給する現像剤のキャリア濃度を１５％（トナー濃度８５％）、消費するトナー量を４．５ｇ／ｍ^２としている。

現像剤収容容器１１のキャリア補給量及びキャリア排出量は、最初の１０００枚で、６ｇ（＝０．０１×４．５×０．１５×１０００）となる。したがって、新規のキャリア量は６ｇ（＝Ｄ０）となり、現像剤収容容器１１内に残留するキャリア量は４５９ｇ（＝４６５−６）となる。残留するキャリアは、各スクリューによる攪拌、搬送により劣化するが、画像形成動作回数は１０００枚であるので、重み付け係数を２とし、キャリアの劣化量として９１８ｇ（＝０×６＋２×４５９）を得る。同様にして、続く１０００枚では、キャリア補給量及びキャリア排出量は同様に６ｇ（＝Ｄ０）であるが、残留するキャリアは、前回追加された６ｇのうち、排出されずに残った５．９２ｇ（＝６−６×６／４６５（＝Ｄ１））と、その残余４５３．０８ｇ（＝１５９−６×４５９／４６５（＝Ｄ２）となる。Ｄ０〜Ｄ２の重み付け係数を０、２、４とすると、劣化量は１８２４．２（＝０×６＋２×５．９２＋４×４５３．０）となる。以下、同様の計算を繰り返すことにより得られた結果を図１１に示す。これによれば、画像形成動作回数が２００００枚となった時点での劣化量は２４８０．５となり、ほぼ実験結果と合致した。

また、印字率を１０．５％で固定した場合と、画像形成動作回数が１００００枚までは印字率２０％とし、その後２００００枚までは１％とした場合についても、前記数式に基づいて同様の演算を行った。この結果、前者の場合、画像形成動作回数が２００００枚となった時点での劣化量は５０４７（図１２参照）、後者の場合、１０５９６（図１３参照）となり、ほぼ実験結果と合致した。

以上のようにしてキャリアの劣化量が算出されれば、前記同様にして、トナー濃度の補正量を決定する。そして、補正後のトナー濃度と適正トナー濃度との差分に基づいて、現像剤収容容器１１への現像剤の補給量を算出する。これによれば、印字率が変化した場合であっても、そのときのキャリアの劣化量を正確に得ることができ、安定した画像形成処理を実行可能となる。

また、前記実施形態では、キャリアの劣化量が多くなることにより、現像剤収容容器には新たに現像剤を補給するようにしたが、現像剤あるいは現像装置の寿命であると判断することも可能である。

すなわち、図１６のフローチャートに示すように、まず、現像装置を駆動する（ステップＳ２１）。そして、現像装置の画像形成動作回数（耐久枚数）ｔ１を取得し（ステップＳ２２）、閾値ｓ１（現像装置の寿命であると判断される耐久枚数の上限値）と比較する（ステップＳ２３）。耐久枚数ｔ１が閾値ｓ１よりも大きければ、現像装置の寿命であると判断して現像装置を停止させる（ステップＳ２４）。一方、耐久枚数ｔ１が閾値ｓ１以下であれば、現像剤の耐久枚数ｔ２を取得する（ステップＳ２５）。また、累積ドットカウント値を取得する（ステップＳ２６）。そして、前記ステップＳ４、Ｓ５と同様にして、累積ドットカウント値に基づいて印字率を算出し（ステップＳ２７）、算出した印字率に基づいてキャリアの劣化量ｒを算出する（ステップＳ２８）。

勿論、キャリアの劣化量は、前記同様、画像形成動作回数と印字率から求める代わりに、キャリア補給量から求めることも可能である。すなわち、キャリアの補給量が多ければ、キャリアの劣化量は少なくなり、逆にキャリアの補給量が少なければ、キャリアの劣化量は多くなるので、予めこれらの関係を求めておき、トナー濃度の検出に有効利用すればよい。

続いて、算出されたキャリアの劣化量ｒを閾値ｓ２（現像剤を交換すべきであると判断される耐久枚数の上限値）と比較する（ステップＳ２９）。劣化量ｒが閾値ｓ２以上となれば、現像剤が寿命に近いと判断し、以下の現像剤補給処理を実行する（ステップＳ３０）。但し、前記ステップＳ２５と同様に現像装置を停止させるようにしてもよい。一方、劣化量ｒが閾値ｓ２未満であれば、ステップＳ２１に戻って前記処理を繰り返す。

前記ステップＳ２９で現像剤の寿命に近いと判断された場合、現像剤補給処理を実行する。すなわち図１７のフローチャートに示すように、現像装置の耐久枚数の残量ｔｒを算出し（ステップＳ３１）、現像剤の耐久枚数ｔ１と比較する（ステップＳ３２）。現像装置の耐久枚数の残量ｔｒが現像剤の耐久枚数ｔ１以下であれば、現像装置の交換を指示する（ステップＳ３３）。一方、現像装置の耐久枚数の残量ｔｒが現像剤の耐久枚数ｔ１未満であれば、新規に現像剤を補給する（ステップＳ３４）。

具体的に、非トリクル方式の場合に換算して、現像剤の寿命（交換が必要）と判断される耐久枚数が２０００００枚となり、現像装置の寿命（交換が必要）と判断される耐久枚数が１００００００枚となるような現像剤及び現像装置を使用した場合について説明する。

図１４に示すように、例えば、印字率１％の場合、耐久枚数が２０５０００枚で、キャリアの劣化量が現像剤の寿命であると判断される上限値（２０００００枚）となる。そこで、前記ステップＳ２９で、耐久枚数がこの上限値に至る手前の閾値ｔ２に到達することにより、ステップＳ３１で、現像装置の耐久枚数の残量を算出し、７９５０００枚（＝１０００００００−２０５０００）を得る。そして、ステップＳ３２で、現像装置の耐久枚数の残量７９５０００枚と、現像剤の耐久枚数である２０５０００枚とを比較する。この場合、現像装置の耐久枚数の残量の方が多いので、現像剤の寿命が近いことをディスプレイ等で表示させ、前記ステップＳ３４の現像剤補給工程へと移行する。現像剤補給工程で現像剤が交換又は補給されれば、現像剤の耐久枚数をリセットして０枚とする。

以下同様にして、現像剤の耐久枚数が現像装置の耐久枚数の残量を超えるまで、現像剤の補給工程を実行する。図１５は、印字率１％で画像形成処理を行い、現像剤を４回交換した後の耐久枚数とキャリアの劣化量との関係を示す。耐久枚数に対するキャリアの劣化量の変化は、図１４に示すグラフと同様に推移する。したがって、耐久枚数が２０５０００枚で、キャリアの劣化量が現像剤の寿命であると判断される上限値（２０００００枚）となる。一方、現像装置の耐久枚数は１０００００００枚であるので、現像剤の耐久枚数である２０５０００枚に到達する前に、すなわち、１８００００枚（＝１０００００−（２０５０００×４）で現像装置の寿命に到達する。このとき、前記ステップＳ３２で、現像剤の耐久枚数が現像装置の耐久枚数の残量を超えたと判断されるので、前記ステップＳ３３で、現像装置の交換を指示する（例えば、ディスプレイ等にその旨を表示させる。）。

このように、前記実施形態では、現像剤と現像装置の両方の寿命を管理し、共に寿命に到達するまで使用することができるので、いずれか一方が無駄になってしまうことがなく経済的である。

なお、印字率が４０％の場合でも、前記同様に、現像剤の補給工程を実行し、現像装置を交換するようにすればよい。印字率が１％の場合は現像装置の耐久枚数に対してキャリアの劣化量は図１４に示すように変化するが、印字率が異なれば、これとは異なるグラフとなるので、そのグラフを利用すればよい。また、印字率が変動する場合であっても、前述の（数３）を利用することにより算出したキャリアの劣化量に基づいて同様の制御を行うようにすればよい。

本実施形態に係る画像形成装置の概略説明図である。 図１の現像装置の概略を示す正面断面図である。 図２の現像剤収容容器の概略を示す平面断面図である。 本実施形態に係る画像形成装置のブロック図である。 本実施形態に係る現像剤の補給制御を示すフローチャートである。 トナー濃度と検出電圧との関係を示すグラフである。 画像形成動作回数とキャリアの劣化量との関係を示すグラフである。 キャリアの劣化量とトナー濃度の補正量との関係を示すグラフである。 トナー補給量テーブルを示す図表である。 ３つの異なる条件で、平均印字率が同じになるように画像形成処理を行った場合の画像形成動作回数とキャリアの劣化量との関係を示すグラフである。 画像形成動作回数が１００００枚までは印字率を１％とし、その後２００００枚までは２０％とした場合のキャリアの劣化量を求めるための図表である。 印字率を１０．５％で固定した場合のキャリアの劣化量を求めるための図表である。 画像形成動作回数が１００００枚までは印字率２０％とし、その後２００００枚までは１％とした場合のキャリアの劣化量を求めるための図表である。 印字率を１％と４０％でそれぞれ固定して画像形成処理を行った場合の耐久枚数とキャリアの劣化量との関係を示すグラフである。 現像装置内の現像剤を４回交換した後、印字率を１％に固定して画像形成処理を行った場合の耐久枚数とキャリアの劣化量との関係を示すグラフである。 他の実施形態に係る画像形成処理を示すフローチャートである。 図１６の現像剤補給処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１…画像形成ユニット
２…転写ユニット
３…露光ユニット
４…給紙ユニット
５…クリーニングユニット
６…制御ユニット（キャリア劣化量検出手段、現像剤補給量決定手段）
７…感光体ドラム（像担持体）
８…帯電装置
９…現像装置
１０…クリーニング装置
１１…現像剤収容容器
１２…攪拌スクリュー
１３…供給スクリュー
１４…現像ローラ（現像剤担持体）
１５…仕切壁
１６…第１収容部
１７…第２収容部
１８…連通部
１９…トナー濃度検出センサ（トナー濃度検出手段）
２０…現像剤補給口
２１…現像剤排出口
２２…スリーブ
２３…永久磁石
２４…現像剤補給容器
２５…支持ローラ
２６…中間転写ベルト
２７…１次転写部
２８…２次転写部
２９…カセット
３０…搬送ローラ
３１…記録媒体
３２…定着ユニット
３３…排出トレイ
３４…記憶部
３５…制御部

Claims (7)

1. トナーとキャリアを含む現像剤が供給される現像剤補給口と、劣化した現像剤が排出される現像剤排出口とを有する現像剤収容容器と、
   前記現像剤収容容器内の現像剤を担持して像担持体に付着させる現像剤担持体と、
   前記現像剤収容容器内のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、
   前記現像剤収容容器内のキャリアの劣化量を検出するキャリア劣化量検出手段と、
   前記キャリア劣化量検出手段で検出されるキャリアの劣化量に基づいて、前記トナー濃度検出手段で検出されるトナー濃度を補正し、得られた補正後のトナー濃度に基づいて、前記現像剤収容容器への現像剤の補給量を決定する現像剤補給量決定手段と、
   を備えたことを特徴とする現像装置。
2. 前記キャリア劣化量検出手段は、画像形成動作回数と、画像形成でのドットカウント数の累積値を、画像形成動作回数で除算することにより算出した印字率とに基づいてキャリアの劣化量を算出することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記キャリアの劣化量検出手段は、次式に従ってキャリアの劣化量を算出することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
   
4. 前記現像剤補給量決定手段は、補正後トナー濃度と適正トナー濃度の差分に基づいて現像剤の補給量を決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像装置。
5. 前記劣化量検出手段で検出されるキャリアの劣化量が、設定値以上となることにより、現像剤収容容器内の現像剤が寿命であると判断する現像剤寿命判定手段を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 請求項１から５に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 画像形成動作回数が、設定値以上となることにより、現像装置が寿命であると判断する現像装置寿命判定手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。