JP2012032421A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の劣化状態と実際の現像剤寿命のマッチングを図り、無駄を低減し、コスト低減、環境負荷低減を実現する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は、トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ現像装置の動作量に関わる情報と、現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機やレーザープリンタ等の画像形成装置に関し、詳しくは、現像剤の劣化状態を、蓄積した情報から予測し、蓄積した情報に応じて現像剤交換時期を決定する技術に関する。

トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる画像形成装置では、キャリアの経時劣化により現像剤の寿命が決まるため、一定枚数間隔で現像剤交換時期を設けることが多い。
キャリアの経時劣化には、キャリア表面にトナーやトナーの外添剤が付着し帯電能力が下がってしまう現象や、キャリア表面が摩耗しキャリア抵抗が下がってしまう現象などが挙げられる。
このようなキャリアの経時劣化に対して、補給するトナー中に一定量のキャリアを含有させておき、劣化したキャリアに少しずつ新しいキャリアを補給し、増加した分の現像剤を現像装置外へと排出する機構を設けることで、キャリアの経時劣化速度を低減し現像剤寿命を延ばすという技術が広く用いられている。

しかしながら、キャリアの経時劣化状態は、印刷動作が連続であったか間欠であったかによってプリント数に対する走行距離が変わることや、印刷動作における画像面積率が多いか少ないかによって補給されるトナー量が変動するためにトナーやトナーの外添剤がキャリアへ付着してしまう度合いが変わること、さらに、補給されるトナー量が変動することで補給トナーに一定量混合された劣化していないキャリアが補給される量が変わるこトナーど、印刷条件によって大きく変動してしまう。
そのため、現像剤の寿命を一定枚数毎というように一律に決める場合は、現像剤の寿命が最も短くなる場合を想定して寿命を短めに設定することになってしまい、実際はまだ寿命に到達していないのに現像剤交換を行うような無駄が発生してしまうことになる。
現像剤の寿命が最も短くなる場合を想定するのではなく、平均的な使われ方を想定して寿命を設定する場合でも、実際はまだ寿命に到達していないのに現像剤交換を行うような無駄は発生してしまうことになるうえに、すでに寿命に到達してしまっているにもかかわらず寿命に達していないという判断をしてしまい異常画像を生む結果トナーってしまうこともありえる。

そこで、特許文献１には現像剤の嵩を検知して、その検知結果からトナー・現像剤の劣化状態を予測し、現像剤の交換時期を予測する技術が開示されている。

また、特許文献２には、現像剤が劣化するとトナーの帯電量が低下し、トナー濃度が低くなることを利用して、トナー濃度が低い状態は現像剤が劣化しているとみなし現像剤の交換時期を予測する技術が開示されている。

また、特許文献３には、現像スリーブ上の現像剤の静電容量を測定し、その測定結果から現像剤の劣化状態を予測し、現像剤の交換時期を予測する技術が開示されている。

さらに、特許文献４には現像ユニットの動作量情報と、トナー補給量情報からキャリアの劣化状態を予測し、現像剤の交換時期を予測する技術が開示されている。

これらの技術により、現像剤の劣化状態を正しく検知することができれば、現像剤の劣化状態と現像剤の交換時期のマッチングを図ることができるため、無駄なく現像剤の交換を行うことができ、コスト低減、環境負荷低減が実現できる。

しかしながら、特許文献１で開示されている現像剤の嵩からトナー・現像剤の劣化状態を検知する技術は、環境変動による現像剤の嵩変動の影響を大きく受けてしまうため、実際の現像剤の劣化状態と、予測された現像剤の劣化状態にズレが生じてしまう場合がある。

また、特許文献２には、現像剤が劣化するとキャリアの帯電能力が低下し、トナーの帯電量が低下するため、画像濃度を一定に保つ制御上ではトナー濃度が低めになることを利用して、トナー濃度が一定量よりも低くなっている状態を、非常に強い現像電界における画像パッチ濃度から判断することにより現像剤の劣化状態を予測する技術が開示されているが、高湿環境におけるトナー濃度低下をケアできていないため、環境変動が大きい場合には、実際の現像剤の劣化状態と、予測された現像剤の劣化状態にズレが生じてしまう場合がある。

また、特許文献３には、現像スリーブ上の現像剤の静電容量を測定し、その測定結果から現像剤の劣化状態を予測し、現像剤の交換時期を予測する技術が開示されているが、現像剤の静電容量を測定する機構を設けると現像装置の肥大化やコストアップしてしまうというマイナス面を持っている。また、キャリア表面にトナーから離脱した添加剤が付着することによるキャリア帯電能力低下については静電容量変化ではうまく相関がとれないため、実際の現像剤の劣化状態と、予測された現像剤の劣化状態にズレが生じてしまう場合がある。

さらに、特許文献４には現像ユニットの動作量情報と、トナー補給量情報からキャリアの劣化状態を予測し、現像剤の交換時期を予測する技術が開示されている。この技術では現像剤の劣化状態を比較的良好に予測できるが、トナー補給量が多い側に関しては、ある一定以上トナー補給量が多いと、それ以上はいくらトナー補給量が多くとも現像剤寿命は一定であるという簡素な内容トナーっている。トナー補給量が多いことでキャリア表面にトナーやトナーの外添剤が付着し帯電能力が下がってしまう現象をできるだけ抑制してより現像剤寿命が長くなることが望ましい。

本発明は、以上に示した問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、補給するトナー中に一定量のキャリアを予め混合させておくことによって、劣化したキャリアに少しずつ新しいキャリアを補給し、増加した分の現像剤を現像装置外へと排出する機構を設けることで、キャリアの経時劣化速度を低減し現像剤寿命を延ばすとともに、このような補給トナー中にキャリアを混合する構成において、現像剤の交換時期が、印刷条件によって大きく変動してしまうという課題に対して、現像剤の劣化状態を、専用の装置を使用するこトナーくコストアップさせずに現像剤寿命の変動に関わる情報である現像装置の動作量情報と現像装置内へ補給されたトナーおよびキャリアの補給量情報を蓄積しその蓄積した情報から現像剤寿命を予測するという、環境変動の影響を受けにくい方法により、現像剤の交換時期を決定することによって現像剤の劣化状態と実際の現像剤寿命のマッチングを図り、無駄を低減し、コスト低減、環境負荷低減を実現する画像形成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、潜像担持体と、潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器とを備える画像形成装置において、トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ現像装置の動作量に関わる情報と、現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定することを特徴とする画像形成装置である。

請求項２記載の発明は、潜像担持体と、潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器と、トナー容器中に十分なトナーが存在するかどうかを検知するトナーエンド検知手段とを備える画像形成装置において、トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ現像装置の動作量に関わる情報と、現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、トナーエンド検知時には補給量に関わる情報を更新し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定することを特徴とする画像形成装置である。

請求項３記載の発明は、潜像担持体と、潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器と、トナー容器中に十分なトナーが存在するかどうかを検知するトナーエンド検知手段を備える画像形成装置において、トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ現像装置の動作量に関わる情報と、現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、トナーエンド検知時には補給量に関わる情報と、トナー容器容量から予め設定するトナーエンド検知時のトナー使用量情報との、２つの情報に応じて補給量に関わる情報を更新し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定することを特徴とする画像形成装置である。

請求項７記載の発明は、潜像担持体と、潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器を備え、自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がネットワークを介して接続されて保守管理システムを構成する画像形成装置において、トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ現像装置の動作量に関わる情報と、現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定し、その結果をサービス側端末に送信して、現像剤の交換時期予測情報を保守管理し、自画像形成装置の現像剤交換が行われることを特徴とする画像形成装置である。

請求項８記載の発明は、潜像担持体と、潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器と、トナー容器中に十分なトナーが存在するかどうかを検知するトナーエンド検知手段を備え、自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がネットワークを介して接続されて保守管理システムを構成する画像形成装置において、トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ現像装置の動作量に関わる情報と、現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、トナーエンド検知時には補給量に関わる情報を更新し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定し、その結果をサービス側端末に送信して、現像剤の交換時期予測情報を保守管理し、自画像形成装置の現像剤交換が行われることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、現像剤の交換サイクルと現像剤寿命がマッチしていないことによる無駄や不具合を低減することができ、コスト低減、異常画像低減、環境負荷低下を達成することができる。

本発明の実施形態のプリンタの概略構成図である。 本発明の実施形態のプロセスユニットの概略構成図である。 本発明の実施形態の閾値テーブルを示す図である。 本発明の実施形態の処理動作を示すフローチャートである。 従来と第一の実施例との対比を示す図である。 第一の実施例と第二の実施例との対比を示す図である。 本発明の実施形態の閾値テーブルを示す図である。 第一の実施例と第四の実施例との対比を示す図である。 第四の実施例と第五の実施例との対比を示す図である。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式のプリンタの一実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本実施形態に係るプリンタを示す概略構成図である。同図のプリンタは、トナー像形成手段たるプロセスユニットとして、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す)用の４つのプロセスユニット１０１、１０２、１０３、１０４を備えている。これらは、画像を形成する画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。Ｙトナー像を生成するためのプロセスユニット１０１を例にすると、これは図２に示すように、感光体ユニット２０１と現像ユニット２０２とを有している。これら感光体ユニット２０１と現像ユニット２０２は一体的にプリンタ本体に対して着脱可能となっている。

図２に作像手段としてのプロセスユニット１０１の断面概略図を示す。
図２を参照すると、感光体ユニット２０１は、潜像担持体たるドラム状の感光体ドラム２０３、感光体ドラム２０３に付着した転写残トナー等を除去し回収する潜像担持体クリーニング手段たるドラムクリーニング装置２０４、感光体ドラム２０３の表面摩擦係数を所定の値にするための滑剤塗布ブラシ２０５および滑剤（ステアリン酸亜鉛）２０６、滑剤２０６を感光体ドラム２０３上に均一に塗布するための滑剤塗布ブレード２０７、感光体ドラム２０３を均一に帯電するための帯電ローラ２０８などを有している。帯電ローラ２０８は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動する感光体ドラム２０３の表面を図示しない帯電バイアス印加手段からＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳した帯電バイアスを印加して一様に帯電させる。つづいて、画像信号に対応した図示しない露光手段から発せられるレーザ光によって露光走査されて静電潜像を形成する。

図２を参照すると、現像ユニット２０２は、第一搬送スクリュー２０９が配設された第一現像剤収容部と、第二搬送スクリュー２１０が配設された第二現像剤収容部を有しており、第一現像剤収容部の下面には、透磁率センサからなるトナー濃度センサ２１１が設置されており、磁性体であるキャリア粒子とトナーの混合比を透磁率から算出し、所定のトナー濃度になるように、図示しないトナー補給装置から必要によってトナーを補給している。
第一搬送スクリュー２０９は、図示しない駆動手段によって回転駆動され、第一現像剤収容部内の現像剤を図面に直交する方向における奥側から手前側に搬送され、第一現像剤収容部と第二現像剤収容部との間の仕切り壁に設けられた図示しない連通口を経て、第二現像剤収容部内に進入する。
第二現像剤収容部内の第二搬送スクリュー２１０は、図示しない駆動手段によって回転駆動されることで、現像剤を図中手前側から奥側に搬送される。第二搬送スクリュー２１０の上方には、現像スリーブ２１２が第二搬送スクリュー２１０と平行な姿勢で配設され、現像剤担持体たる現像スリーブ２１２は図中反時計回り方向に回転駆動される。
現像スリーブ２１２は非磁性材料（アルミ）パイプからなり、表面をサンドブラストで粗面化処理されている。現像スリーブ２１２の内部には、図示しないマグネットが配設されており、第二搬送スクリュー２１０によって搬送される現像剤の一部は、このマグネットの発する磁力によって現像スリーブ２１２表面に汲み上げられる。
そして、現像スリーブ２１２と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード２１３によってその層厚が規制された後、感光体ドラム２０３と対抗する現像領域まで搬送され、図示しない現像バイアス印加手段から現像スリーブ２１２に印加される現像バイアスによって、感光体ドラム２０３上に形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー像を形成する。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像スリーブ２１２の回転に伴って第二搬送スクリュー２１０上に戻される。そして、図中奥端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第一収容部内に戻る。

トナー濃度センサ２１１による現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ２１１はトナー濃度に応じた値の電圧を出力する。上記制御部はＲＡＭ等の情報記憶手段を備えており、この中にトナー濃度センサ２１１からの出力電圧の目標値であるVrefを格納しており、トナー濃度センサ２１１からの出力電圧値とVrefを比較し、図示しないトナー供給装置から比較結果に応じたトナー量を現像ユニット２０２中の第一現像剤収容部の図中奥側からトナーを補給し、現像剤中のトナー濃度を所望の値に維持する。トナー濃度センサ２１１とトナー供給装置による本制御は、各色個別に実施されている。

図１に戻り、図１を参照すると、プロセスユニット１０１の図中下方には、露光ユニット１０６が配設されている。潜像書き込み手段たる露光ユニット１０６は、画像情報に基づいてレーザ光を各プロセスユニットの感光体ドラム表面に照射する。これによって、感光体ドラム上に静電潜像を形成する。なお、露光ユニット１０６は、光源たるレーザーダイオードから発したレーザ光をモータによって回転駆動されるポリゴンミラーによって走査され、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。かかる構成に代えて、ＬＥＤアレイによる露光手段を採用することもできる。

露光ユニット１０６の下方には、給紙トレイ１２４としての第一給紙カセット、第二給紙カセットが鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット内には、それぞれ、記録媒体たる記録紙が収容されており、一番上の記録紙には、給紙手段としての第一給紙ローラ１２３、第二給紙ローラがそれぞれ当接している。図示しない駆動手段によって、所定のタイミングで給紙ローラが反時計回りに回転駆動されると、記録紙がカセットの図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路に向けて排出される。給紙路には複数の搬送ローラ１２２対が配設されており、給紙路に送られた記録紙は、これらの搬送ローラ対によって上方に向けて搬送される。

給紙路には、レジストローラ１２１対が配設されている。レジストローラ１２１対の直前に記録紙を搬送ローラから送られてくると、記録紙は一旦停止される。そして、中間転写ベルト１０９上に形成されたトナー画像が二次転写ニップに到達するタイミングに合わせて、レジストローラ１２１を所定のタイミングで駆動し、記録紙を二次転写ニップに向けて送り出す。

各プロセスユニットの図中上方には、表面無端移動体である中間転写ベルト１０９を張架しながら図中反時計回りに無端移動せしめる中間転写ユニット１１１が配設されている。転写手段たる中間転写ユニット１１１は、中間転写ベルト１０９の他、クリーニング手段としてのベルトクリーニングユニット１０８、各色の感光体ドラムの対抗する位置に配設された一次転写手段としての一次転写ローラ１０７、外部からの駆動を受け中間転写ベルト１０９を駆動せしめるベルト駆動ローラ１１２、ベルトテンションローラ等で構成されている。なお、ベルト駆動ローラ１１２は、二次転写手段としての二次転写ローラ１１９の対抗ローラを兼ねている。
これらのローラに張架されながら、ベルト駆動ローラ１１２の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動される。

図２に戻り、図２を参照すると、中間転写手段の一部としての一次転写ローラ１０７は中間転写手段の一部としての中間転写ベルト１０９を挟んで感光体ドラム２０３に当接し、一次転写ニップを形成している。一次転写ローラ１０７に感光体ドラム２０３上に形成されたトナー画像のトナーとは逆極性の転写バイアスを印加することで、感光体ドラム２０３上のトナー画像を中間転写ベルト１０９上に転写する。各色の作像ユニットで形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト１０９上に順次一次転写され、中間転写ベルト１０９上にカラー画像が形成される。

図１に戻り、図１を参照すると、中間転写ベルト１０９の外側に、ベルト駆動ローラ１１２である二次転写対抗ローラと中間転写ベルト１０９を挟んで対抗する位置に、二次転写手段としての二次転写ローラ１１９は配設され、バネ荷重によって、二次転写対抗ローラに所定の荷重で当接し、二次転写ニップが形成されている。
中間転写ベルト１０９上に形成されたカラー画像は、中間転写ベルト１０９の回転駆動によって二次転写ニップに移動され、同時に、レジストローラ１２１からトナー画像の二次転写ニップ進入と同期して記録紙を二次転写ニップに進入される。
トナー像は、二次転写ローラ１１９と二次転写対抗ローラとの間に形成される二次転写電界とニップ圧によって、記録紙に二次転写される。二次転写の電界は、二次転写対抗ローラにトナーと同極性の転写バイアスを印加し、二次転写ローラ１１９を接地することで形成している。
二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１０９上には、記録紙に転写されなかったトナーが僅かに残って付着している。これは、クリーニング手段としてのベルトクリーニングユニット１０８によってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニット１０８は、図２のクリーニングブレード２０４を中間転写ベルト１０９の表面に当接させており、これによって、中間転写ベルト１０９上の転写残トナーを掻きとって除去する。
中間転写ベルト１０９上から除去された転写残トナーは、廃トナーボトル１０５に収容され、廃棄される。

二次転写ニップの上方には、定着ユニットが配設されている。この定着ユニットは、電磁誘導発熱層を内包する定着ローラ１１５、定着ローラ１１５と所定圧力で当接され、所定のニップ幅を形成する加圧ローラ１１６、図示しない温度センサ等で構成されている。定着ローラ１１５の図中左側に、定着ローラ１１５内の電磁誘導発熱層を発熱させるための電磁誘導手段であるＩＨコイルユニットを有する。定着ローラ１１５は、ＩＨコイル１１３による電磁誘導で加熱される。各ローラは図示しない駆動源によって加圧ローラ１１６が時計方向に、定着ローラ１１５は反時計方向に回転移動する。

二次転写ニップを通過した記録紙は、中間転写ベルト１０９から分離した後、定着ユニット内に送られる。そして、定着ユニットの定着ニップに挟まれながら図１の図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ローラ１１５によって加熱され、同時に定着ニップで加圧されてトナー画像が記録紙上に定着せしめられる。
このようにして定着処理が施された記録紙は、排紙ローラ対を経由して機外に排出され、プリンタ本体の上面にスタックされる。

転写ユニットの上方には、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを収容する各色のトナーボトル１１０が配設されている。トナーボトル１１０に収容された各色のトナーは、各色のプロセスユニットの現像ユニットに適宜供給される。これらトナーボトル１１０は、プリンタ本体から脱着可能となっており、トナーボトル１１０内のトナー残量がなくなると、トナーボトル１１０を交換できるようになっている。

なお、本実施形態に係るプリンタは、他に通紙経路１１４、定着進入ガイド１１７、付着量センサ１１８、両面経路１２０等を備える。

（実施例）
本発明の一実施形態として、画像形成装置はリコーＩｍａｇｉｏ ＭＰＣ４５００をベースとしている。本装置の印刷速度は３５枚／分（Ａ４Ｙ）で、プロセす速度は２０５ｍｍ／ｓである。なお、以下に示す実施例は本発明の一実施形態であり、プロセスコントロールのタイミングや、制御方法を限定するものではない。

第一の実施例は、各色のトナーボトル中に、キャリア比率が１０ｗｔ％になる量のキャリアを混合させている。また、プリント数をカウントするカウンタを備えており、印刷１プリント毎にカウンタをカウントアップしている。
本実施例では印刷モードに白黒モードとフルカラーモードを備えており、白黒モードが設定されるとＢｋのプロセスユニット１０４のみが動作し、フルカラーモードでは４色全てのプロセスユニットが動作する構成であり、カウンタは白黒モード時のカウントとフルカラーモード時のカウントそれぞれをカウントしている。よってＢｋプロセスユニット１０４の累積プリント数は、白黒モードカウンタ値＋フルカラーモードカウンタ値と等しくなり、Ｍ、 Ｃ、 Ｙのプロセスユニットの累積プリント数はフルカラーモードのカウンタ値と等しくなる。

また、前述のトナー濃度センサ２１１とトナー供給装置の制御によって補給したトナー量、すなわち制御が必要と判断し、実際に補給されたはずのトナーの補給量情報を蓄積し、その情報を格納する。本実施例は、各プロセスユニット毎に、累積プリント数をＡ（単位：回）、トナー補給量をＢ（単位：ｇ）として情報を格納し、図３のテーブルと、図４のフローに従って現像剤の寿命を決定している。なお、図３のテーブルは、トナー消費量と、寿命となるプリント枚数の関係から設定している。寿命となるプリント枚数とは、キャリア表面にトナーやトナーの外添剤が付着し帯電能力が下がってしまう現象によって非画像部へトナーが現像されてしまうカブリが発生する状態および、キャリア表面が摩耗しキャリア抵抗が下がってしまう現象によって、転写紙へキャリアが付着してしまう異常画像が発生する状態を寿命として設定しており、トナー消費量を変化させて印刷動作を繰り返した実測データに基づいている。

図４を参照すると、まず、テーブルＮｏ．のＮ＝１を設定する（Ｓ４０１）。次に、Ａの値を検知し（Ｓ４０２）、Ａの値がテーブルＮｏ．Ｎの閾値以上か判定する（Ｓ４０３）。閾値以下ではＳ４０２に戻り、閾値以上ではＢの値がテーブルＮｏ．Ｎの閾値以上か判定する（Ｓ４０４）。閾値以下ではＮの値をカウントアップし（Ｓ４０５）、閾値以上では現像剤寿命到達と判断する（Ｓ４０６）。

印刷動作の詳細は、Ａ４片面で１００プリント連続を１セットとし、そのセットを繰り返し行っている。これによって、本実施例では現像剤の劣化状態に応じて現像剤の寿命を決定することができるため、図５に示すように、現像剤の寿命を現像剤寿命が最も短くなる条件でのプリント枚数に設定する必要があった従来例と比較して、大幅に寿命を延ばすことが可能となった。なお、図５は画像面積率２０％でＡ４片面で１００プリント連続印刷を繰り返した場合のデータだが、画像面積率によらず現像剤寿命を従来の寿命以上にすることができる。

第二の実施例は、各色のトナーボトル１１０中に、キャリア比率が１０ｗｔ％になる量のキャリアを混合させている。また、プリント数をカウントするカウンタを備えており、印刷１プリント毎にカウンタをカウントアップしている。
本実施例では印刷モードに白黒モードとフルカラーモードを備えており、白黒モードが設定されるとＢｋのプロセスユニット１０４のみが動作し、フルカラーモードでは４色全てのプロセスユニットが動作する構成であり、カウンタは白黒モード時のカウントとフルカラーモード時のカウントそれぞれをカウントしている。よってＢｋプロセスユニット１０４の累積プリント数は、白黒モードカウンタ値+フルカラーモードカウンタ値と等しくなり、Ｍ、 Ｃ、 Ｙのプロセスユニットの累積プリント数はフルカラーモードのカウンタ値と等しくなる。

また、前述のトナー濃度センサ２１１とトナー供給装置の制御によって補給したトナー量、すなわち制御が必要と判断し、実際に補給されたはずのトナーの補給量情報を蓄積し、その情報を格納する。さらに、トナーボトル１１０内のトナー量を検知する図示しない圧電素子型センサを備えており、トナーボトル１１０内のトナーがなくなった（以下、トナーエンドと呼ぶ）かどうかを検知しており、トナーエンド時には、前回のトナーエンド時からの累積トナー補給量をクリアし、前回のトナーエンド時までの累積トナー補給量＋５００を累積トナー補給量Ｂとして情報を格納する。
初めてトナーエンドとなった場合は、前回のトナーエンド時までの累積トナー補給量は０であるため５００が累積トナー補給量情報となる。本実施例は、各プロセスユニット毎に、累積プリント数をＡ（単位：回）、トナー補給量をＢ（単位：ｇ）として情報を格納し、図３のテーブルと、図４のフローに従って現像剤の寿命を決定している。なお、図３のテーブルは、トナー消費量と、寿命となるプリント枚数の関係から設定している。寿命となるプリント枚数とは、キャリア表面にトナーやトナーの外添剤が付着し帯電能力が下がってしまう現象によって非画像部へトナーが現像されてしまうカブリが発生する状態および、キャリア表面が摩耗しキャリア抵抗が下がってしまう現象によって、転写紙へキャリアが付着してしまう異常画像が発生する状態を寿命として設定しており、トナー消費量を変化させて印刷動作を繰り返した実測データに基づいている。
印刷動作の詳細は、Ａ４片面で１００プリント連続を１セットとし、そのセットを繰り返し行っている。これによって、本実施例では現像剤の劣化状態に応じて現像剤の寿命を決定することができるうえに、環境条件によって補給トナーの流動性がわずかに変化したり、トナーを補給するユニットのわずかな機械的ばらつきの影響を受けたりすることによる、制御上補給されたはずのトナー量と、実際に補給されたトナー量のわずかな差を、トナーエンドのたびに補給トナー量情報を更新することで補正しているので、低湿環境下でトナーの流動性が良く、またトナーを補給するユニットのばらつきが、トナー補給量がわずかに多くなってしまう機械的ばらつきの上限だった組み合わせにおける第一の実施例に比べて、さらに現像剤寿命を正確に予測することができ、図６に示す通り、寿命を延ばすことができ、無駄なく現像剤の寿命にマッチした現像剤交換時期を決定することが可能トナーっている。なお、図５は画像面積率２０％でＡ４片面で１００プリント連続印刷を繰り返した場合のデータだが、画像面積率によらず現像剤寿命を従来の寿命以上にすることができる。

第三の実施例は、第二の実施例において、トナーエンド時における前回のトナーエンド時からの累積トナー補給量が４５０以下だった場合には、５００に補正することなく累積トナー補給量の値をそのまま使用している。これにより、トナーエンドを検知するセンサの故障によりトナーが十分にあるにもかかわらずトナーエンドと検知してしまいトナー補給量が実際の補給量とずれることを防ぐことができ、第二の実施例と同様の効果をより確実に得ることが可能となっている。

第四の実施例は、各色のトナーボトル１１０中に、キャリア比率が１０ｗｔ％になる量のキャリアを混合させている。また、図２に示す各プロセスユニット毎の作像手段の現像スリーブ２１２の走行距離を検知し、走行距離Ｃとして情報を格納している。また、前述のトナー濃度センサ２１１とトナー供給装置の制御によって補給したトナー量、すなわち制御が必要と判断し、実際に補給されたはずのトナーの補給量情報を蓄積し、その情報を格納する。本実施例は、各プロセスユニット毎に、走行距離をＣ（単位：ｋｍ）、トナー補給量をＢ（単位：ｇ）として情報を格納し、図７のテーブルと、図４のフローに従って現像剤の寿命を決定している。なお、図７のテーブルは、トナー消費量と、寿命となる走行距離の関係から設定している。寿命となる走行距離とは、キャリア表面にトナーやトナーの外添剤が付着し帯電能力が下がってしまう現象によって非画像部へトナーが現像されてしまうカブリが発生する状態および、キャリア表面が摩耗しキャリア抵抗が下がってしまう現象によって、転写紙へキャリアが付着してしまう異常画像が発生する状態を寿命として設定しており、トナー消費量を変化させて印刷動作を繰り返した実測データに基づいている。

印刷動作の詳細は、Ａ４片面で１００プリント連続を１セットとし、そのセットを繰り返し行っている。これによって、本実施例では現像剤の劣化状態に応じて現像剤の寿命を決定することができるうえに、第一の実施例のように、プリント枚数によって現像装置の使用量を検知する場合では、印刷動作が間欠であるか、連続であるかによって、プリント枚数に対する現像剤の寿命がばらついてしまうという課題に対して、より正確に現像装置の使用量を検知することが可能なため、図８に示す通り、第一の実施例よりもさらに精度よく現像剤寿命を決定でき、特定条件においては寿命を延ばすことができる。なお、特定条件の例としては、印刷動作が途切れることなく連続して行われた場合と、印刷動作が１プリントずつ行われた場合では、プリント枚数に対する走行距離が、大きくことなることが挙げられ、図８は、印刷動作を途切れることなく、画像面積率２０％でＡ４片面印刷を行った場合の現像剤寿命を示しているが、画像面積率によらず第一の実施例以上の効果を得ることができる。

第五の実施例は、各色のトナーボトル１１０中に、キャリア比率が１０ｗｔ％になる量のキャリアを混合させている。また、図２に示す各プロセスユニット毎の作像手段の現像スリーブの走行距離を検知し、走行距離Ｃとして情報を格納している。また、前述のトナー濃度センサ２１１とトナー供給装置の制御によって補給したトナー量、すなわち制御が必要と判断し、実際に補給されたはずのトナーの補給量情報を蓄積し、その情報を格納する。さらに、トナーボトル１１０内のトナー量を検知する図示しない圧電素子型センサを備えており、トナーボトル１１０内のトナーがなくなった（以下、トナーエンドと呼ぶ）かどうかを検知しており、トナーエンド時には、前回のトナーエンド時からの累積トナー補給量をクリアし、前回のトナーエンド時までの累積トナー補給量＋５００を累積トナー補給量Ｂとして情報を格納する。初めてトナーエンドとなった場合は、前回のトナーエンド時までの累積トナー補給量は０であるため５００が累積トナー補給量情報となる。本実施例は、各プロセスユニット毎に、走行距離をＣ（単位：ｋｍ）、トナー補給量をＢ（単位：ｇ）として情報を格納し、図７のテーブルと、図４のフローに従って現像剤の寿命を決定している。なお、図７のテーブルは、トナー消費量と、寿命となる走行距離の関係から設定している。寿命トナーる走行距離とは、キャリア表面にトナーやトナーの外添剤が付着し帯電能力が下がってしまう現象によって非画像部へトナーが現像されてしまうカブリが発生する状態および、キャリア表面が摩耗しキャリア抵抗が下がってしまう現象によって、転写紙へキャリアが付着してしまう異常画像が発生する状態を寿命として設定しており、トナー消費量を変化させて印刷動作を繰り返した実測データに基づいている。

印刷動作の詳細は、Ａ4片面で１００プリント連続を1セットとし、そのセットを繰り返し行っている。これによって、本実施例では現像剤の劣化状態に応じて現像剤の寿命を決定することができるうえに、環境条件によって補給トナーの流動性がわずかに変化したり、トナーを補給するユニットのわずかな機械的ばらつきの影響を受けたりすることによる、制御上補給されたはずのトナー量と、実際に補給されたトナー量のわずかな差を、トナーエンドのたびに補給トナー量情報を更新することで補正しているので、低湿環境下でトナーの流動性が良く、またトナーを補給するユニットのばらつきが、トナー補給量がわずかに多くなってしまう機械的ばらつきの上限だった組み合わせにおける第四の実施例に比べて、さらに現像剤寿命を正確に予測することができ、図９に示す通り、寿命を延ばすことができ、無駄なく現像剤の寿命にマッチした現像剤交換時期を決定することが可能トナーっている。なお図９は画像面積率２０％でＡ４片面で１００プリント連続印刷を繰り返した場合のデータだが、画像面積率によらず現像剤寿命を従来の寿命以上にすることができる。

第六の実施例は、第五の実施例において、トナーエンド時における前回のトナーエンド時からの累積トナー補給量が４５０以下だった場合には、５００に補正することなく累積トナー補給量の値をそのまま使用している。これにより、トナーエンドを検知するセンサの故障によりトナーが十分にあるにもかかわらずトナーエンドと検知してしまいトナー補給量が実際の補給量とずれることを防ぐことができ、第五の実施例と同様の効果をより確実に得ることが可能トナーっている。

第七の実施例は、第一の実施例において、画像形成装置と、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をネットワークを介して接続しており、現像剤交換時期予測結果を、保守管理情報として管理する保守管理システムを備えている。これによって、予測する現像剤交換時期を管理し、よりスムーズに現像剤交換を行うことができるため、ユーザーのダウンタイムを低減することができる。

第八の実施例は、第二の実施例において、画像形成装置と、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をネットワークを介して接続しており、現像剤交換時期予測結果を、保守管理情報として管理する保守管理システムを備えている。これによって、予測する現像剤交換時期を管理し、よりスムーズに現像剤交換を行うことができるため、ユーザーのダウンタイムを低減することができる。

以下、各請求項ごとの作用・効果を記載する。
請求項１に記載の画像形成装置は、補給トナーに一定量のキャリアを混合させることでキャリアの経時劣化を低減させ現像剤の寿命を延ばしているとともに、補給トナーに一定量のキャリアを混合させることで印刷条件によって現像剤寿命がより変動しやすくなってしまうことに対して、二成分現像剤中のキャリアの経時劣化状態を、現像剤寿命の変動に関わる情報である、現像装置の動作量情報と、現像装置内へ補給されたトナーおよびキャリアの補給量情報から予測して現像剤交換時期を決定しているので、現像剤の交換サイクルと現像剤寿命がマッチしていないことによる無駄や不具合を低減することができ、コスト低減、異常画像低減、環境負荷低下を達成することができる。

請求項２の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置の作用効果に加え、トナーエンド検知時には補給量情報を更新しているので、より補給量情報を正確に検知することができ、より現像剤の交換サイクルと現像剤寿命のマッチングをはかることができ、コスト低減、異常画像低減、環境負荷低下をより高いレベルで達成することができる。

請求項３の画像形成装置は、請求項２の画像形成装置の作用効果に加え、トナー供給量情報と、トナーエンド時に使用された概算トナー量設定値の2つの値の差が一定以上だった場合には、トナーエンドの誤検知であると判断し、情報を更新しないでトナー供給量情報のまま現像剤交換時期を決定しているので、より補給量情報を正確に検知することができ、より現像剤の交換サイクルと現像剤寿命のマッチングをはかることができ、コスト低減、異常画像低減、環境負荷低下をより高いレベルで達成することができる。

請求項４の画像形成装置は、請求項１の画像形成装置の作用効果に加え、現像装置の動作量に関わる情報が現像装置の走行距離であるので、より正確に現像装置の動作量を検知でき、より現像剤の交換サイクルと現像剤寿命のマッチングをはかることができ、コスト低減、異常画像低減、環境負荷低下をより高いレベルで達成することができる。

請求項５の画像形成装置は、請求項２の画像形成装置の作用効果に加え、現像装置の動作量に関わる情報が現像装置の走行距離であるので、より正確に現像装置の動作量を検知でき、より現像剤の交換サイクルと現像剤寿命のマッチングをはかることができ、コスト低減、異常画像低減、環境負荷低下をより高いレベルで達成することができる。

請求項６の画像形成装置は、請求項３の画像形成装置の作用効果に加え、現像装置の動作量に関わる情報が現像装置の走行距離であるので、より正確に現像装置の動作量を検知でき、より現像剤の交換サイクルと現像剤寿命のマッチングをはかることができ、コスト低減、異常画像低減、環境負荷低下をより高いレベルで達成することができる。

請求項７は、請求項１の作用効果に加え、現像剤の交換時期をネットワークを介した保守管理システムによって保守管理しているので、よりスムーズに現像剤交換を行うことができる。

請求項８は、請求項２の作用効果に加え、現像剤の交換時期をネットワークを介した保守管理システムによって保守管理しているので、よりスムーズに現像剤交換を行うことができる。

なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更実施が可能である。

１０１、１０２、１０３、１０４ プロセスユニット
１０５ 廃トナーボトル
１０６ 露光ユニット
１０７ 一次転写ローラ
１０８ ベルトクリーニングユニット
１０９ 中間転写ベルト
１１０ トナーボトル
１１１ 中間転写ユニット
１１２ ベルト駆動ローラ
１１３ ＩＨコイル
１１５ 定着ローラ
１１６ 加圧ローラ
１１９ 二次転写ローラ
１２１ レジストローラ
１２２ 搬送ローラ
１２３ 給紙ローラ
１２４ 給紙トレイ
２０１ 感光体ユニット
２０２ 現像ユニット
２０３ 感光体ドラム
２０４ ドラムクリーニング装置
２０５ 滑剤塗布ブラシ
２０６ 滑剤
２０７ 滑剤塗布ブレード
２０８ 帯電ローラ
２０９ 第一搬送スクリュー
２１０ 第二搬送スクリュー
２１１ トナー濃度センサ
２１２ 現像スリーブ
２１３ ドクターブレード

特開２００８−０７６４２８号公報 特開２００４−２３３８２６号公報 特開２００９−０１５０４６号公報 特開２００４−１３９０４６号公報

Claims (8)

1. 潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、該現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、前記現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも前記補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器とを備える画像形成装置において、
   前記トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ前記現像装置の動作量に関わる情報と、前記現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、該現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、前記現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも前記補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器と、該トナー容器中に十分なトナーが存在するかどうかを検知するトナーエンド検知手段とを備える画像形成装置において、
   前記トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ前記現像装置の動作量に関わる情報と、前記現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、トナーエンド検知時には前記補給量に関わる情報を更新し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定することを特徴とする画像形成装置。
3. 潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、該現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、前記現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも前記補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器と、該トナー容器中に十分なトナーが存在するかどうかを検知するトナーエンド検知手段を備える画像形成装置において、
   前記トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ前記現像装置の動作量に関わる情報と、前記現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、トナーエンド検知時には該補給量に関わる情報と、トナー容器容量から予め設定するトナーエンド検知時のトナー使用量情報との、２つの情報に応じて該補給量に関わる情報を更新し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記現像装置の動作量に関わる情報が前記現像装置の走行距離情報であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記現像装置の動作量に関わる情報が前記現像装置の走行距離情報であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
6. 前記現像装置の動作量に関わる情報が前記現像装置の走行距離情報であることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
7. 潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、該現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、前記現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも前記補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器を備え、自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がネットワークを介して接続されて保守管理システムを構成する画像形成装置において、
   前記トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ前記現像装置の動作量に関わる情報と、前記現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定し、その結果を前記サービス側端末に送信して、現像剤の交換時期予測情報を保守管理し、自画像形成装置の現像剤交換が行われることを特徴とする画像形成装置。
8. 潜像担持体と、該潜像担持体上の潜像をトナーとキャリアとからなる二成分現像剤によって現像する現像装置と、該現像装置内の現像剤を現像装置外へと排出する現像剤排出装置と、前記現像装置内へ少なくともトナーを補給する補給装置と、少なくとも前記補給するトナーを内包する取り外し可能なトナー容器と、該トナー容器中に十分なトナーが存在するかどうかを検知するトナーエンド検知手段を備え、自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がネットワークを介して接続されて保守管理システムを構成する画像形成装置において、
   前記トナー容器中にはトナーだけでなく一定量のキャリアも含有し、かつ前記現像装置の動作量に関わる情報と、前記現像装置内へトナーおよびキャリアを補給した補給量に関わる情報とを蓄積し、トナーエンド検知時には該補給量に関わる情報を更新し、その情報に応じて現像剤の交換時期を決定し、その結果を前記サービス側端末に送信して、現像剤の交換時期予測情報を保守管理し、自画像形成装置の現像剤交換が行われることを特徴とする画像形成装置。

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