JP2012027370A - 現像剤劣化の検知システム、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置内の現像剤の状態を簡易的に検知し作像条件を変更することで、安定した画像を提供すること。
【解決手段】現像剤収容部４２の現像剤の挙動に応じた信号を逐次に出力可能な現像剤残量検知手段と、現像剤収容部４２内の現像剤攪拌部材４７を中にして配設されている２つの電極部材４４、７０と、この２つの電極部材の一方の電極部材４４に振動電圧を印加し他方の電極部材に誘起される電気信号から２つの電極部材の間の静電容量を検知する静電容量検知手段と、所定の時間内において検知される静電容量の最大値、最小値、積分平均値を演算する演算機能部と、を備え、演算された静電容量の最大値、最小値、積分平均値、及び現像剤残量検知手段により検知された現像剤残量から現像剤の劣化（現像剤の状態）を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式などの画像形成装置に搭載される現像装置における現像剤劣化の検知システム、及び画像形成装置に関する。

例えば、複写機やレーザービームプリンタなどの電子写真画像形成装置は、画像データに対応した光を電子写真感光体（感光体）に照射して静電像（潜像）を形成する。そして、この静電像に対して、現像装置から現像剤（トナー）を供給して、現像剤像として顕像化する。この現像剤像は、転写装置によって感光体から記録紙などの記録材へ転写する。この現像剤像を、定着装置で記録材上に定着することで記録画像が形成される。

現像装置には現像剤収容部が連結しており、現像剤収容部の現像剤は、現像剤搬送攪拌部材によって現像室内に搬送され、潜像の現像に消費されていく。

＜現像剤残量検知の説明＞
このような画像形成装置では、使用者は、現像剤が無くなった時点でカートリッジを交換する、または現像剤を補充することで、再び画像を形成することができる。そのため、このような画像形成装置は、現像剤が消費された場合にそれを検知し、使用者に報知する手段、即ち、現像剤残量検知手段を備えていることがある。

この現像剤残量検知手段として、少なくとも一対の入力側及び出力側の電極を備え、両電極間の静電容量を測定することによって現像剤量を検出する静電容量測定方式がある。その一方式として、プレートアンテナ方式が知られている（特許文献１）。この方式は、例えば、現像装置が備える現像剤担持体に交流バイアスを印加する現像方式を採用する場合において、電極となる板金を現像剤担持体に対向する箇所に設ける。この板金と現像剤担持体との間の静電容量が、絶縁性トナーなどの現像剤量に応じて変化することを利用したものである。即ち、この板金と現像剤担持体との間が現像剤で埋まっていれば、その間の静電容量は大きくなり、現像剤が減るにつれて両者の間の空間を空気が占める率が増え、静電容量は小さくなっていく。従って、この板金と現像剤担持体との間の静電容量と現像剤量の関係を予め参照テーブルとして求めておけば、静電容量を測定することによって現像剤残量レベルを検知することができる。

＜現像剤の劣化状態の説明＞
現像剤が消費されていき現像装置内の現像剤量が減少すると、現像剤は長期に渡って現像装置内で循環し続けることになる。そして、現像剤は現像装置内で長期的に摺擦、撹拌を繰り返され、形状が不規則になったり、粒径の分布に偏りを生じたりする。また、現像剤に様々な目的で添加されている外添剤が現像剤に埋め込まれたりしていく。即ち、いわゆる現像剤の劣化を生じる。その結果、現像剤の流動性に低下が生じ、画像濃度低下や凝集物によるスジなどの様々な画像弊害が発生し、所望の画質の画像が得られないことがある。

一方、現像剤の状態を判断する手段としては、設定時間を超過した時の現像剤濃度検出値を比較して、現像剤の状態を判断する装置（特許文献２）や、現像スリーブに光を当てたときの反射率を測定し、現像剤の状態を判断する（特許参考３）などの方法がある。

特開２００３−２５５６８８号公報（第２頁記載及び第１３項の図４） 特許第２６８９９８４号公報（第３，４貢、図５） 特開２００７−２５６４４７号公報

しかしながら、上述のような、現像剤の劣化状態を判断する方法では、次のような問題があった。現像剤量だけでは、プロセスカートリッジの使用環境が変化した場合や、様々な使用履歴により、現像剤の劣化状態を判断するのに限界があった。また、現像剤収容部の現像剤の状態を直接測定できないという問題点があった。

従って、本発明の目的は、現像剤収容部内の現像剤の状態を簡易的に検知し作像条件を変更することで、安定した画像を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係る現像剤劣化の検知システムの代表的な構成は、潜像が形成された像担持体に前記潜像を現像するための現像剤を適用する現像剤担持体を有する現像室と、前記現像室に連設されていて前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部の内部に回転可能に配設された攪拌部材であって、前記現像剤収容部の現像剤を回転により攪拌しながら前記現像室に搬送する前記攪拌部材と、を有する現像装置における現像剤劣化の検知システムであって、前記現像装置における現像剤の残量を検知する現像剤残量検知手段であって、前記現像剤収容部の現像剤の挙動に応じた信号を逐次に出力可能な現像剤残量検知手段と、前記攪拌部材を中にして配設されている２つの電極部材と、前記２つの電極部材の一方の電極部材に振動電圧を印加し他方の電極部材に誘起される電気信号から前記２つの電極部材の間の静電容量を検知する静電容量検知手段と、所定の時間内において検知される前記静電容量の最大値、最小値、積分平均値を演算する演算機能部と、を備え、前記演算された静電容量の最大値、最小値、積分平均値、及び前記現像剤残量検知手段により検知された現像剤残量から現像剤の劣化を検知することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な方法で現像剤収容部内の現像剤の状態を検知し、現像剤の状態に合わせたプロセス条件に変更することができるので、画像の安定性を向上させることができる。

実施例１における現像剤の状態検知シーケンスのフローチャートである。 実施例２における現像剤の状態検知シーケンスのフローチャートである。 （ａ）は画像形成装置例の概略構成図、（ｂ）はプロセスカートリッジ部分の拡大図である。 制御系統のブロック図である。 検出値の撹拌周期の変化図である。 検出値の平均値の変化量と振幅の関係図である。 流動性に差のある現像剤の、撹拌周期の静電容量の推移図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に則して詳しく説明する。

［実施例１］
＜画像形成装置例の全体構成及び動作＞
図３の（ａ）は本実施例の画像形成装置５０の概略構成図、（ｂ）はプロセスカートリッジ部分の拡大図である。この装置５０は転写式電子写真プロセスを利用した、プロセスカートリッジ着脱方式のレーザービームプリンタである。即ち、ホストコンピューター・ネットワーク・イメージリーダー等のホスト装置６０から装置５０側の制御部（コントローラ部）５１に入力する電気的画像信号に基づいて記録媒体（記録メディア）としてのシート状の記録材Ｐに画像形成を行う。制御部５１はホスト装置６０や装置５０の操作部５２との間で各種の電気的な情報の授受をする。また、制御部５１は装置５０の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。

装置５０は、潜像が形成される像担持体としての、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１を有する。及び、このドラム１に作用するプロセス手段としての、帯電手段２、画像露光手段３、現像手段４、転写手段５、クリーニング手段６などを有する。ドラム１は所定の制御信号に基づいて矢印Ｒ１の時計方向に所定の速度（プロセススピード）で回転駆動される。

帯電手段２はドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する手段であり、本実施例では帯電ローラを用いている。帯電ローラ２は導電性弾性ローラであり、ドラム１に対してほぼ並行に配列され、かつ所定の押圧力で当接されていて、ドラム１の回転に従動して回転する。本実施例においては、帯電ローラ２に帯電バイアス電源部（不図示）から所定の帯電バイアスを印加する。これにより、回転するドラム１の周面が所定の極性・電位に一様に帯電される。本実施例においては、ドラム１は負極性の所定電位に一様に帯電される。

画像露光手段３はドラム１の表面に静電潜像を形成する手段であり、本実施例ではレーザー光学装置（レーザースキャナユニット）を用いている。装置３は装置６０から制御部５１に入力する電気的画像情報に対応して変調したレーザー光Ｌを出力して回転するドラム１の帯電処理面を主走査露光する。これによりドラム１の面に走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。

現像手段４はドラム面に形成された静電潜像を所定の極性に帯電された現像剤（トナー）により現像剤像として可視像化する手段である。本実施例における現像手段４は、現像剤として、負極性を正規帯電極性とする絶縁性磁性一成分トナー（ネガトナー）Ｔを用い、ドラム１に形成された静電潜像を反転現像する非接触−反転現像装置（ジャンピング現像装置）である。即ち、現像剤がドラム１の露光された部分に付着することで静電潜像が現像される。装置４は、現像室４１とこの現像室４１に連設された現像剤収容部４２を有する。現像室４１と現像剤収容部４２は開口部４３を介して連通している。

現像室４１は、静電潜像が形成されたドラム１に静電潜像を現像するための現像剤Ｔを適用する現像剤担持体としての非磁性材製の回転可能な現像ローラ（現像スリーブ）４４を有する。ローラ４４の内部には磁界発生手段としての非回転のマグネットローラ４５が挿入されている。また、基部を固定し先端部をローラ４４に当接させた現像剤規制部材としての弾性現像ブレード４６を有する。ローラ４４はドラム１に対して並行に、かつ所定の僅少な隙間を存して対向して配列されており、矢印Ｒ４４の反時計方向にローラ４５の外回りを所定の速度で回転駆動される。

現像剤収容部４２の内部には現像剤Ｔが収容されている。また、現像剤収容部４２の内部には回転して現像剤を攪拌しながら搬送する攪拌部材４７が配設されている。部材４７は、現像剤収容部４２の対向側壁間に回転可能に軸受されて保持され、ローラ４４に並行に配列された回転軸４７ａと、この軸４７ａに基部側を固定して設けられた可撓性を有する現像剤攪拌翼部材４７ｂと、を有する。部材４７は矢印Ｒ４７の時計方向に所定の速度で回転駆動される。現像剤収容部４２の内底面４２ａは１つの凹形状になっている。部材４７はその凹形状の内底面４２ａに対応している。部材４７が回転駆動されることで現像剤収容部４２の内部の現像剤Ｔはほぐされ、開口部４３から現像室４１側に搬送されて現像ローラ４４に供給される。部材４７ｂの回転半径は現像剤収容部４２の凹形状の内底面４２ａの半径よりも大きく、先端部は内底面４２ａを擦っている。これによって、現像剤収容部４２の内底面４２ａに現像剤Ｔを残すことなく、現像剤収容部４２側から現像室４１側への現像剤Ｔの横搬送を行なっている。

ローラ４４に供給された現像剤はロ−ラ４５の磁界により磁気ブラシ層としてローラ４４の表面に担持される。そして、ローラ４４の回転に伴いローラ４４とブレード４６との当接ニップ部を通過することで層厚が薄く規制されると共にブレード４６との摩擦により現像剤が所定の正規極性（本実施例では負極性）に摩擦帯電される。層厚が薄く規制された現像剤層は引き続くローラ４４の回転によりドラム１とローラ４４との対向部である現像部領域に搬送される。現像時には、ローラ４４には現像バイアス電源部４８から所定電位の直流電圧と所定振幅Ｖｐｐの交流電圧とを重畳した所定の現像バイアスが印加される。この振動現像バイアスにより現像部領域のドラム１とローラ４４との間で現像剤粒子を往復させる電界が形成されて、ローラ４４に薄層に塗布された現像剤がドラム１の静電潜像に飛翔、付着して、潜像が反転現像された現像剤像として可視化される。潜像の現像に供されなかった現像剤はローラ４４の引き続く回転により現像室４１に戻し搬送され、ローラ４５の剥離用磁極の磁界によりローラ４４の面から剥離されて現像室４１内の現像剤に混入する。また、現像剤が剥離されたローラ４４の面には現像室４１内の現像剤が再び供給される。電源部４８は制御部５１により制御される。

転写手段５はドラム面に形成された現像剤像を記録材Ｐに転写する手段であり、本実施例では転写ローラを用いている。ローラ５は導電性弾性ローラであり、ドラム１に対してほぼ並行に配列され、かつ所定の押圧力で当接されて転写ニップ部Ｎを形成している。ローラ５は、ドラム１の回転に従動して回転する、或いはドラム１の回転に順方向にドラム１の速度とほぼ同じ速度で回転駆動される。

一方、所定の制御タイミングで給送ローラ７が駆動されて、カセット８内に積載されて収納されている記録材Ｐが一枚分離給送され、搬送路９を通ってレジストローラ対１０に搬送される。記録材Ｐはローラ対１０によって、ドラム１に対する現像剤像形成と同期取りされた所定の制御タイミングにてニップ部Ｎに導入される。ローラ５には、記録材Ｐがニップ部Ｎを挟持搬送される間、転写バイアス電源部（不図示）から現像剤の帯電極性とは逆極性で所定電位の転写バイアスが印加される。これにより、ドラム１側の現像剤像が記録材Ｐの面に順次に転写される。

記録材Ｐはニップ部Ｎを通過するとドラム１の面から分離されて搬送路１１を通って定着装置１２に導入され、定着部材である定着ローラ（熱ヒートローラ）１２ａと加圧部材である加圧ローラ１２ｂとの圧接部である定着ニップ部で挟持搬送される。記録材Ｐは定着ニップ部を挟持搬送されていく過程で加熱加圧されて、未定着の現像剤像が固着像として記録材上に定着される。装置１２を出た記録材Ｐは搬送路１３を通って画像形成物として排出トレイ１４上に排出される。また、ニップ部Ｎにて記録材Ｐが分離された後のドラム表面はクリーニング手段６により転写残り現像剤等の付着残留物が除去されて、繰り返して画像形成に供される。本実施例においてクリーニング手段６はクリーニング部材として弾性クリーニングブレード６ａを用いている。ドラム表面の転写残現像剤などの付着残留物はブレード６ａにより掻き取られてクリーニング容器（廃現像剤容器）６ｂ内に収納される。

本実施例の装置５０においては、ドラム１と、ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２・現像装置４・クリーニング装置６を一体的にカートリッジ化してある。すなわち、プロセスカートリッジＡとしてある。このカートリッジＡは装置本体（カートリッジＡを除く画像形成装置部分）５３のカートリッジ装着部５４に対して所定の要領にて取り外し可能に装着される。

カートリッジＡが装着部５４に装着された状態において、カートリッジ上面の露光開口部が装置３に対して所定に対向して位置する。また、ドラム１の下面がローラ５に対して所定に接触してニップ部Ｎが形成される。また、カートリッジＡが装置本体５３に対して機械的・電気的に接続した状態になる。即ち、装置本体５３側の駆動手段（不図示）によりドラム１、ローラ４４、部材４７の駆動が可能となる。また、装置本体５３側の給電手段（不図示）により、ローラ２への帯電バイアスの印加、ローラ４４への現像バイアスの印加などが可能となる。また、カートリッジＡ側の後述する現像剤量検知部材７０などの電気的センサと装置本体５３側の制御部５１とが電気的に導通状態になる。

カートリッジＡにはカートリッジメモリ（記憶手段：読み書き可能なＲＡＭなどの半導体メモリ）４９が配設されている。カートリッジＡが装置本体５３の装着部５４に所定に装着されている状態において、メモリ４９側の情報伝達部４９ａが装置本体５３側の情報伝達部５５と所定に対向している。これにより、制御部５１とメモリ４９との間で通信手段である情報伝達部５５・４９ａを介して電気的な情報の授受が可能となる。メモリ４９はカートリッジＡの使用状態や装置５０の使用状態に関する情報を記憶する。制御部５１のデータ書き込み・読み出し機能部はメモリ４９に対して情報伝達部５５・４９ａを介して情報の読み書きをする。

カートリッジＡは工場から出荷された未使用新品の状態においては、開口部４３がシール部材（不図示）で封止されている。即ち、現像室４１と容器４２とはシール部材で隔離されていて、現像剤Ｔは現像剤収容部４２内だけに存在し、現像室４１内には存在していない状態に保持されている。そこで、使用者は、未使用新品のカートリッジＡを装置本体５３に装着する際には、シール部材を除去して開口部４３を開封する操作をしてから、カートリッジＡを装置本体５３に装着する。あるいは、装置本体側にシール部材を自動開封する装置が搭載されている画像形成装置の場合には、未使用新品のカートリッジＡを装置本体５３に装着することで、シール部材の自動開封が実行される。

＜現像剤残量検知システム＞
装置５０に装着されて画像形成に使用されているカートリッジＡは、画像形成に使用されるにつれて現像装置４に収容されている現像剤Ｔが消費されていく。そこで、カートリッジＡの現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段を設ける。そして、制御部５１において、検知手段によって検知した現像剤残量値を、予め設定したカートリッジ寿命予告や寿命警告のための閾値と比較させる。そして、現像剤残量値が閾値よりも少ない残量値まで現像剤量が減少したらカートリッジについての寿命予告あるいは寿命警告を表示させる。これにより使用者に、交換用のカートリッジの準備を促す、あるいはカートリッジの交換を促して、出力画像の品質を維持している。

現像剤残量検知手段は、現像剤収容部４２内の現像剤Ｔの挙動に応じた信号を逐次に出力可能でその信号に基づいて装置４における現像剤の残量を検知する手段を採用することができる。本実施例においては、現像剤量検知部材としてプレートアンテナ７０を用いた現像剤残量検知システムを採用している。アンテナ７０は導電部材である金属板（板金）であり、現像剤収容部４２の内底面４２ａに凹部形状に沿うように長手全域（現像ローラ軸線方向）に形成されている。より詳しくは、部材４７の作用領域の一部をローラ４４との間に挟むように内底面４２ａに沿って配設されている。本実施例においては、ローラ４４とアンテナ７０を部材４７を中にして配設されている２つの電極部材としている。その２つの電極部材の一方の電極部材４４に振動電圧を印加し他方の電極部材７０に誘起される電気信号から２つの電極間の静電容量を検知する静電容量検知手段を具備させている。本実施例において、現像剤残量検知手段は静電容量検知手段で検知される静電容量に基づいて現像剤残量を検知する。

本実施例における、アンテナ７０を用いたカートリッジＡ内の現像剤残量検知システムは、図４のブロック図に示すように、カートリッジＡ側に現像剤量検知部材としてアンテナ１０、及び、前記のメモリ４９が設置されている。装置本体５３側には、電源部３５、及び、制御部５１が設置されている。制御部５１は、演算制御手段（演算機能部）３１、現像剤残量検知手段３２、流動性検知手段３３、本体メモリ（記憶手段）３４などを有する。演算制御手段３１は、ホスト装置６０や装置５０の操作部５２との間で各種の電気的な情報の授受をする。また、装置５０の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。

カートリッジＡが装置５０に装着されている状態において、ローラ４４と電源部３５が電気的に導通している。アンテナ７０と現像剤残量検知手段３２が電気的に導通している。メモリ４９側の情報伝達部４９ａと装置本体５３側の情報伝達部５５とが所定に対向している。制御部５１は所定の制御タイミングにおいて電源部３５からローラ４４に所定のＡＣバイアスを印加する。すると、ローラ４４とアンテナ７０との間の静電容量に対応した電流（電気信号）が発生し、これを現像剤残量検知手段３２で電圧値に変換する。この電圧値を演算制御手段３１を介してメモリ３４に一時的に記憶し、それが現像剤攪拌翼部材４７ｂの撹拌１周期のデータ数になったら演算制御手段３１で平均値を算出し、その値を基にトナー残量を算出する。即ち、ローラ４４を入力側電極（一方の電極部材）とし、アンテナ７０を出力側電極（他方の電極部材）とする。そして、ローラ４４に振動電圧を印加しアンテナ７０に誘起される電気信号から両電極部材間の静電容量を測定（検知）することによって現像剤残量を検出する静電容量測定方式である。この両電極部材間の空間が現像剤Ｔで埋まっていれば、その間の静電容量は大きくなり、現像剤Ｔが減るにつれて両電極部材間の空間を空気が占める率が増え、静電容量は小さくなっていく。従って、ローラ４４とアンテナ７０との間の静電容量と現像剤量の関係を予め参照テーブルとして求めておけば、静電容量を測定することによって現像剤残量レベルを検知することができる。

上記において、アンテナ７０を入力側電極とし、ローラ４４を出力側電極とした構成にしてもよい。また、ローラ４４を電極部材に兼用せずに、それに代わる専用の電極部材を配設した構成にしてもよい。要するに、現像剤残量を検出する静電容量測定方式は、現像剤収容部ないしは現像室に攪拌部材を中にして２つの電極部材を配置する。そして、一方の電極部材に振動電圧を印加し他方の電極部材に誘起される電気信号から両電極部材間の静電容量を測定（検知）する。その検知される静電容量に基づいて現像剤残量を検知する構成である。

本実施例においては、制御部５１は、検知された現像剤残量情報をカートリッジメモリ４９に書き込む。また、制御部５１は、検知された現像剤残量情報を操作部５２の表示手段５２ａ又はホスト装置６０の表示手段６０ａに表示して、使用者に通知する。また、制御部５１は、検知された現像剤残量値を、予め設定したカートリッジ寿命予告や寿命警告のための閾値と比較させる。そして、現像剤残量値が閾値よりも少ない残量値まで現像剤量が減少したらカートリッジについての寿命予告あるいは寿命警告を表示させる。これにより使用者に、交換用のカートリッジの準備を促す、あるいはカートリッジの交換を促す。

＜現像剤劣化の検知システム＞
アンテナ７０を用いた現像剤劣化の状態（本実施例においては現像剤の流動性の状態）を検知する方法について述べる。現像剤残量検知手段３２による検知情報が流動性検知手段（現像剤の状態検知手段）３３に入力する。そして、手段３３と手段３１において、現像剤Ｔの状態（流動性）が検知される。

図５は、現像装置４内の現像剤残量が変化した場合の、現像剤残量検知手段３２による検出値の部材４７の撹拌周期の変化を表している。現像剤量が多い時（現像剤残量−大）や十分少な時（現像剤残量−小）は、アンテナ７０とローラ４４の間の現像剤が撹拌周期（約２．５ｓ）でほとんど変動しない。これに対し、中間状態（現像剤残量−中）では、部材４７の回転によってアンテナ７０とローラ４４との間の現像剤が大きく動くため、検出値が撹拌周期で大きく変化する。

図６は、検出値の変化量と撹拌周期の振幅を表しており、横軸が白抜けまでの現像剤残量［％］、縦軸が検出値の変化量［％］である。実線は検出値の積分平均値の変化量、破線は撹拌周期の振幅（最大値−最小値）を表しており、現像剤残量が少ない３５％〜１５％で振幅値が大きいことがわかる。

図７は、検出値の最大値と最小値が同じで、状態（流動性）が異なる２種類の現像剤Ｔ１とＴ２による検出値の推移であり、横軸は時間［ｓ］、縦軸は検出値を表している。現像剤Ｔ１は流動性が良くない現像剤、現像剤Ｔ２は流動性が現像剤Ｔ１よりも良い現像剤である。太い破線は流動性が良くない現像剤Ｔ１の場合の撹拌周期の出力値の変化を表している。太い実線は流動性が現像剤Ｔ１よりも良い現像剤Ｔ２の場合の撹拌周期の出力値の変化を表している。この図から、現像剤の流動性が低下することで撹拌周期の出力波形に差が生じ、撹拌周期の最大値と最小値がほぼ同じでも、積分平均値が異なることが分かる。細い破線が現像剤Ｔ１の積分平均値、細い実線が現像剤Ｔ２の積分平均値である。これは、現像剤の流動性が低くなることで、現像剤は撹拌されにくくなり、その結果、出力最大値付近（現像剤が部材４７により持ち上げられている状態）の傾きが急になり、最大値と最小値が同じでも積分平均値としては減少する。このことから、現像剤の流動性によって、振幅が同じでも（積分平均値−最大値）もしくは（積分平均値−最小値）が変化することが分かり、これらの値を用いて流動性の比較をすることが可能となる。

実際には、図５に示すような現像剤残量による検出値の振幅値の変化があり、その影響を除去する必要がある。その為、（積分平均値−最大値）と（積分平均値−最小値）、（又は、振幅）との比を用いることで、振幅値が異なる場合でも、トナーの流動性の比較を行うことができる。よって、本実施例においては、閾値α＝（最大値−積分平均値）／（積分平均値−最小値）の値から、現像剤の状態（流動性）を検知する。つまり、前記積分平均値と前記最大値の差、及び、前記積分平均値と前記最小値の差の少なくとも１以上の演算値と、前記現像剤残量検知手段により検知された現像剤残量から、現像剤の劣化を検知する。この検知は手段３３と手段３１においてなされる。即ち、手段３３と手段３１は、所定の時間内において手段３２で検知される静電容量の最大値、最小値、積分平均値、及び現像剤残量検知手段３２により検知された現像剤残量から現像剤の劣化を検知する。現像剤の劣化は現像剤の状態、本実施例においては現像剤の流動性である。

図７から、流動性の良くない現像剤Ｔ１はα≒２、流動性の良い現像剤Ｔ２はα≒１となる為、その中間に劣化の判断となる閾値（アンテナ７０と部材７４の位置関係や構成によって変化する値）を設けることができる。ただし、閾値の値を、本実施例では１．５とする。ここで、現像剤残量検知システムの現像剤残量の誤差は±５％程度であることを考慮すると、次のようになる。制御部５１により算出された撹拌１周期の静電容量（所定の時間内において検知される静電容量）の積分平均値、最大値、最小値を用いて手段３３・３１により算出された値から、現像剤残量が３０％〜２０％の場合の現像剤の劣化状態を検知することが可能となる。

＜現像剤の状態検知シーケンス＞
本実施例の特徴を図１のフローチャートを用いて説明する。まず、電源ＯＮ（ステップＳ１０１）などにより、現像剤残量検知制御がスタートする。制御部５１は、カートリッジメモリ４９に記憶されている現像剤残量検知情報を読み込む。そして、メモリ３４へ記録し、表示残量（％）が記録されていた場合には表示手段５２ａや６０ａにトナー残量を表示させてプリント待機状態へ移行する（Ｓ１０２）。プリントが開始されると（Ｓ１０３）、制御部５１は、現像剤残量に対応した現像剤残量検知システムの出力を検出値として検知し（Ｓ１０４）、それを部材４７による撹拌１周期の間繰り返す。検出された検出値から、出力平均値、出力最大値、出力最小値をそれぞれ算出する（Ｓ１０５）。現像剤残量検知システムから算出した現像剤残量が、ある所定の値Ｎ％以下の場合、本実施例では２５％以下の場合はＳ１１０へ進む。そして、Ｓ１１０において、（最大値−積分平均値）／（積分平均値−最小値）が閾値α＝１．５以上の場合、現像剤劣化が一定以上進行したと判断する。そして、画像安定化（濃度低下の抑制）の目的で、現像バイアスの振幅ＶｐｐをＶｐｐ１から、Ｖｐｐ２（＞Ｖｐｐ１）に変更する（Ｓ１１２）。ここで、Ｓ１１１の「現像Ｖｐｐ変更済み」とは前回までのプリントにおいて既に現像Ｖｐｐを変更している場合である。そして、プリント（画像形成）を実行した後、プリントを終了する（Ｓ１１３）。

また、Ｓ１０９において、値Ｎ（＝２５）％以下ではない場合、Ｓ１１０においては閾値α＝１．５未満の場合、Ｓ１１１で現像Ｖｐｐ変更済みの場合は、プリント（画像形成）を実行した後、プリントを終了する（Ｓ１１３）。
ここで、請求項１に係る発明の発明特定事項と図４のブロック図との対応において、「現像剤残量検知手段」は図４の現像剤残量検知手段３２、「静電容量検知手段」は図４の流動性見地手段、「演算機能部」は図４の演算制御部３１が対応している。本実施例１では、現像剤残量と流動性の検知を共に静電容量の検知で行っているが、現像剤残量は光学残量検知などの異なる手段でも行うことが可能である。よって、請求項１では、現像剤量検知手段と静電容量検知手段とを分けて記載している。

［実施例２］
実施例１（図１）においては、Ｓ１１０において閾値α＝１．５以上の場合、即ち、現像剤劣化の検知結果に応じて、画像安定化（濃度低下の抑制）のために、プロセス条件（作像条件）の変更として、現像バイアスのＶｐｐを変更（Ｓ１１１、Ｓ１１２）した。同様の作用効果、即ち画像安定化（濃度低下の抑制）の作用効果があれば、プロセス条件（作像条件）の変更は現像バイアスのＶｐｐの変更に限らない。図２にその場合のフローチャートを示した。
ここで、図２のＳ１１２において、「現像バイアスの振幅Ｖｐｐ」の変更以外の「プロセス条件（作像条件）の変更」の「プロセス条件（作像条件）」は、具体的には、現像周波数の変更が挙げられる。耐久劣化した現像剤は、保持している電荷量や粒径の分布が異なり、電界に対する応答性が低くなる傾向にある。よって、現像周波数を低くすることで、応答性が低い状態でも、像担持体に現像剤をより現像させることが可能となる。その他、現像バイアスのＤＣを変更することでも、現像性を高めることは可能である。

［その他の事項］
（１）現像剤の流動性検知部材は、プレートアンテナに限らない。

（２）本発明では、（最大値−平均値）／（平均値−最小値）の値から、現像剤の劣化状態を判断したが、判断手法はこれに限定されない。

（３）実施例においては、現像剤残量検知部材の入力側電極部材を現像ローラ４４としたが、入力側電極部材はこれに限定されない。

（４）また、流動性の閾値αは１段階でなくても良く、流動性と閾値αの大小関係によっては、プロセス条件（作像条件）を戻す可能性もある。

（５）現像装置４は画像形成装置の装置本体に対して取り外し可能に装着される現像カートリッジとされていてもよい。また、現像装置４は装置本体に対して作り付けの装置であり現像剤補給機構部から現像剤が逐次補給される構成の装置であっつてもよい。現像剤は非磁性トナーであってもよい。現像装置４は接触現像方式の装置であってもよい。

（６）画像形成装置は電子写真画像形成装置に限られない。像担持体として静電記録誘電体を用いた転写方式または直接方式の静電記録画像形成装置、像担持体として磁気記録磁性体を用いた転写方式または直接方式の磁気記録画像形成装置などであってもよい。

１・・像担持体、４・・現像装置、４１・・現像室、４２・・現像剤収容部、４４・・現像剤担持体、Ｔ・・現像剤、４７・・攪拌部材、７０・・電極部材

Claims (5)

1. 潜像が形成された像担持体に前記潜像を現像するための現像剤を適用する現像剤担持体を有する現像室と、前記現像室に連設されていて前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤収容部の内部に回転可能に配設された攪拌部材であって、前記現像剤収容部の現像剤を回転により攪拌しながら前記現像室に搬送する前記攪拌部材と、を有する現像装置における現像剤劣化の検知システムであって、
   前記現像装置における現像剤の残量を検知する現像剤残量検知手段であって、前記現像剤収容部の現像剤の挙動に応じた信号を逐次に出力可能な現像剤残量検知手段と、
   前記攪拌部材を中にして配設されている２つの電極部材と、
   前記２つの電極部材の一方の電極部材に振動電圧を印加し他方の電極部材に誘起される電気信号から前記２つの電極部材の間の静電容量を検知する静電容量検知手段と、
   所定の時間内において検知される前記静電容量の最大値、最小値、積分平均値を演算する演算機能部と、
   を備え、前記演算された静電容量の最大値、最小値、積分平均値、及び前記現像剤残量検知手段により検知された現像剤残量から現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化の検知システム。
2. 前記積分平均値と前記最大値の差、及び、前記積分平均値と前記最小値の差の少なくとも１以上の演算値と、前記現像剤残量検知手段により検知された現像剤残量から、現像剤の劣化を検知することを特徴とする請求項１に記載の現像剤劣化の検知システム。
3. 前記現像剤残量検知手段は、前記静電容量検知手段で検知される静電容量に基づいて現像剤残量を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の現像剤劣化の検知システム。
4. 前記２つの電極部材の１つが前記現像剤担持体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の現像剤劣化の検知システム。
5. 静電潜像が形成された像担持体と、前記静電潜像を現像する現像装置と、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の現像剤劣化の検知システムと、を備えた画像形成装置であって、前記検知システムによる現像剤劣化の検知結果に応じて、作像条件を変えることを特徴とする画像形成装置。

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