JP2011090146A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【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

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
特開2007−78757号公報 特開2007−249163号公報
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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1の画像形成装置の画像形成JOBの処理の流れ図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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

Claims (5)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
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JP2015176028A (ja) * 2014-03-17 2015-10-05 株式会社リコー 画像形成装置

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