JP2012093639A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの検知手段を用いて現像剤の濃度変化及び劣化度合の二つの要因を把握するようにした画像形成装置を提供する。
【解決手段】像保持体１と、潜像形成装置２と、二成分現像剤（現像剤）Ｇを保持する現像剤保持体４、および、現像剤保持体４に保持される前の現像剤Ｇを攪拌搬送すると共に回転軸部材の外周に螺旋羽根５ａが形成された攪拌搬送部材５を有する現像装置３と、トナーを補給するトナー補給装置６と、濃度検知用画像ＩＭを形成する濃度検知用画像形成手段７と、濃度検知用画像ＩＭの濃度を検知する検知手段８と、検知手段８による検知結果に基づいてトナー補給装置６からのトナー補給を制御する補給制御手段９と、検知手段８による検知結果に基づいて攪拌搬送部材５の螺旋羽根５ａのピッチに対応する濃度むらが存在するか否かを判断し、濃度むらの存否に伴って現像剤Ｇの劣化度合を判別する現像剤劣化度合判別手段１０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

特許文献１には、現像されたトナー像の濃度に基づいてトナー補給制御を行うと共に、現像剤の濃度（透磁率）から現像剤の劣化状態を判断する技術が開示されている。
また、特許文献２には、カブリに対して予め定めた許容レベルを基準値として定めておき、実際のカブリの濃度が基準値よりも大きくなると現像剤の寿命と判断する技術が開示されている。

特開平１１−１５３３８号公報（発明の実施の形態、図３） 特開平５−８０６５５号公報（実施例、図２〜図５）

本発明が解決しようとする課題は、一つの検知手段を用いて現像剤の濃度変化及び劣化度合の二つの要因を把握するようにした画像形成装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、静電潜像が形成保持される回転可能な像保持体と、この像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、前記像保持体に対向配置され、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を保持する回転可能な現像剤保持体、および、この現像剤保持体に隣り合って設けられ、当該現像剤保持体に保持される前の現像剤を攪拌搬送すると共に回転軸部材の外周に螺旋羽根が形成された攪拌搬送部材を有し、前記現像剤保持体と前記像保持体との間で前記像保持体上の静電潜像を現像する現像装置と、この現像装置に対して現像剤のうちトナーを補給するトナー補給装置と、非作像時に前記潜像形成装置及び前記現像装置を用いて濃度検知用画像を形成する濃度検知用画像形成手段と、前記濃度検知用画像の濃度を検知する検知手段と、前記検知手段による前記濃度検知用画像の検知結果に基づいて前記トナー補給装置からのトナー補給を制御する補給制御手段と、前記検知手段による前記濃度検知用画像の前記像保持体の回転方向に沿った検知結果に基づいて前記攪拌搬送部材の螺旋羽根のピッチに対応する濃度むらが存在するか否かを判断し、濃度むらの存否に伴って現像剤の劣化度合を判別する現像剤劣化度合判別手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る画像形成装置において、前記濃度検知用画像形成手段は、前記補給制御手段に適用される濃度検知用画像と前記現像剤劣化度合判別手段に適用される濃度検知用画像とを異なる画像にすると共に、前記現像剤劣化度合判別手段に適用される濃度検知用画像が前記補給制御手段に適用される濃度検知用画像より前記像保持体の回転方向に長い画像として形成することを特徴とする画像形成装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１に係る画像形成装置において、前記濃度検知用画像形成手段は、前記補給制御手段に適用される濃度検知用画像と前記現像剤劣化度合判別手段に適用される濃度検知用画像とを同じ画像とすることを特徴とする画像形成装置である。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに係る画像形成装置において、前記現像剤劣化度合判別手段は、更に、前記濃度むらが存在し且つ前記濃度むらにおける濃淡差が予め決められた基準濃淡差を超えると判断された場合に使用中の現像剤が交換を要する劣化度合であると判別することを特徴とする画像形成装置である。
請求項５に係る発明は、請求項４に係る画像形成装置において、前記現像剤劣化度合判別手段にて使用中の現像剤が交換を要する劣化度合であると判別された場合、取り扱い者に対して現像剤の交換を促す交換促進手段を更に備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に係る発明によれば、一つの検知手段を用いて現像剤の濃度変化及び劣化度合の二つの要因を把握することができる。
請求項２に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、トナーの使用量を低減できる。
請求項３に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、濃度検知用画像が簡単化されると共に同一時期に現像剤の濃度及び劣化度合を判別できる。
請求項４に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像剤の交換時期を容易に判別できる。
請求項５に係る発明によれば、本構成を有さない場合に比べて、現像剤のタイムリーな交換を促進できる。

本発明が適用された画像形成装置の実施の形態の概要を示す説明図である。 （ａ）は図１の部分断面、（ｂ）は現像剤の劣化が進行した場合に発生する濃度むらを示す。 実施の形態１に係る画像形成装置の全体構成の概要を示す説明図である。 実施の形態１の現像装置の概要を示す説明図である。 図４の部分断面を示す説明図である。 実施の形態１のトナー補給装置の概要を示す説明図である。 トナー補給制御を示すフローチャートである。 現像剤の劣化度合の判別を示すフローチャートである。 現像剤量と現像ロール上の現像剤層との関係を示す説明図であり、（ａ）及び（ｃ）は十分な現像剤量が確保されている状態、（ｂ）及び（ｄ）は現像量が低下している状態を示す。 攪拌搬送部材の螺旋羽根のピッチと濃度むらとの関係を示す説明図であり、（ａ）は攪拌搬送部材、（ｂ）は現像ロール上の現像剤層のむらの様子、（ｃ）は感光体ドラム上のトナー像でのむらの様子を示す。 濃度センサによる濃度検知から、濃度むら及び現像剤の劣化を確認するための具体例を示す説明図で、（ａ）は濃度センサでの検知結果、（ｂ）は濃度センサによって得られた濃度、（ｃ）は波形処理の一例を示す。 実施の形態２の現像剤の劣化度合の判別を示すフローチャートである。 実施の形態３での濃度データの一例を示す説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は実施例の結果を示すグラフである。

◎実施の形態の概要
先ず、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態の概要について説明する。
図１は本発明を具現化する実施の形態モデルに係る画像形成装置の概要であって、静電潜像が形成保持される回転可能な像保持体１と、この像保持体１に静電潜像を形成する潜像形成装置２と、像保持体１に対向配置され、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤（現像剤）Ｇを保持する回転可能な現像剤保持体４、および、この現像剤保持体４に隣り合って設けられ、現像剤保持体４に保持される前の現像剤Ｇを攪拌搬送すると共に回転軸部材の外周に螺旋羽根５ａが形成された攪拌搬送部材５を有し、現像剤保持体４と像保持体１との間で像保持体１上の静電潜像を現像する現像装置３と、この現像装置３に対して現像剤Ｇのうちトナーを補給するトナー補給装置６と、非作像時に潜像形成装置２及び現像装置３を用いて濃度検知用画像ＩＭを形成する濃度検知用画像形成手段７と、濃度検知用画像ＩＭの濃度を検知する検知手段８と、検知手段８による濃度検知用画像ＩＭの検知結果に基づいてトナー補給装置６からのトナー補給を制御する補給制御手段９と、検知手段８による濃度検知用画像ＩＭの像保持体１の回転方向に沿った検知結果に基づいて攪拌搬送部材５の螺旋羽根５ａのピッチに対応する濃度むらが存在するか否かを判断し、濃度むらの存否に伴って現像剤Ｇの劣化度合を判別する現像剤劣化度合判別手段１０と、を備えている。尚、図２（ａ）は図１の要部断面であり、（ｂ）は濃度検知用画像ＩＭに濃度むらが発生している様子を示す。

ここで、像保持体１や現像剤保持体４としてはドラム状、ベルト状いずれでもよく、像保持体１にあってはトナーを保持して搬送できればよく、現像剤保持体４にあっては現像剤Ｇを保持して搬送できるものであればよい。
また、攪拌搬送部材５の数量は特に限定されないが、現像剤Ｇを循環させ且つ構成を簡略化する観点から二つが好適である。尚、その場合、二つの攪拌搬送部材５の配置は水平方向に略平行に設けるようにしてもよいし、水平方向に夫々の攪拌搬送部材５を設け、互いに鉛直方向に配列させるようにしてもよい。

また、濃度検知用画像形成手段７によって形成される濃度検知用画像ＩＭは、非作像時に形成されるものであり、この「非作像時」とは、通常の画像形成時以外の時期を意味する。

更に、濃度検知用画像ＩＭを検知手段８が検知する際、像保持体１上の濃度検知用画像ＩＭを検知するようにしてもよいし、例えば像保持体１から転写された中間転写体上の濃度検知用画像ＩＭであってもよい。要は、像保持体１上に形成された画像（トナー像）及びこの画像が未定着の状態にあるときの画像であればよい。

補給制御手段９は、濃度検知用画像ＩＭの検知手段８による検知結果に基づいて、トナー補給装置６を制御するもので、濃度検知用画像ＩＭの形成時期としては予め定めた時期に行うようにすればよい。このとき、濃度検知用画像ＩＭを検知手段８で検知して、例えば予め決められた濃度に至らなかった場合にトナー補給装置６を用いて現像装置３中へのトナーの補給がなされる。

また、現像剤劣化度合判別手段１０は、検知手段８による濃度検知用画像ＩＭの像保持体１の回転方向に沿った検知結果に基づいて現像剤Ｇの劣化度合を判別するもので、濃度検知用画像ＩＭに攪拌搬送部材５の螺旋羽根５ａのピッチに対応する濃度むらがあるか否かを判別する。このような現像剤Ｇの劣化を判別するための濃度検知用画像ＩＭの形成時期としては、例えば環境条件が大きく変化したとき、規定数の出力枚数に達したときなどが好適である。尚、高温高湿環境下では画像の濃度自体が低下し易いため、時間間隔を長くして濃度検知用画像ＩＭを形成する方が好ましい。

そして、トナーの使用量を低減する観点から、濃度検知用画像形成手段７は、補給制御手段９に適用される濃度検知用画像ＩＭと現像剤劣化度合判別手段１０に適用される濃度検知用画像ＩＭとを異なる画像にすると共に、現像剤劣化度合判別手段１０に適用される濃度検知用画像ＩＭが補給制御手段９に適用される濃度検知用画像ＩＭより像保持体１の回転方向に長い画像として形成することが好ましい。これは、濃度検知用画像ＩＭで現像剤Ｇの劣化度合を判別するには、螺旋羽根５ａのピッチに対応する濃度むらの存在を判断する必要があり、螺旋羽根５ａの一ピッチに対応する画像長さが含まれる長さ（少なくとも二ピッチ分の長さ）が必要となる。

また、一時期に現像剤Ｇの濃度及び劣化度合を判別する観点から、濃度検知用画像形成手段７は、補給制御手段９に適用される濃度検知用画像ＩＭと現像剤劣化度合判別手段１０に適用される濃度検知用画像ＩＭとを同じ画像とすることが好ましい。この場合、夫々異なる時期に濃度検知用画像ＩＭを夫々形成するようにしてもよいし、あるいは、一つの濃度検知用画像ＩＭにて濃度及び濃度むらを確認するようにしても差し支えない。尚、濃度検知用画像ＩＭを同一にするには、濃度検知用画像ＩＭとしてトナーの補給制御時にも例えば５０％のハーフトーンの画像を用い、検知手段８による像保持体１の回転方向に沿った検知をするようにすればよい。

そして、現像剤Ｇの交換時期を容易に判断する観点から、現像剤劣化度合判別手段１０は、更に、前記濃度むらが存在し且つ前記濃度むらにおける濃淡差が予め決められた基準濃淡差を超えると判断された場合に使用中の現像剤Ｇが交換を要する劣化度合であると判別することが好ましい。

このような現像剤劣化度合判別手段１０での基準濃淡差としては、一段階であってもよいし、複数段階に分かれていてもよい。一段階の態様においては、判別後には現像剤Ｇを交換するようにすればよいし、複数段階の態様では、先ず、第一段階の劣化度合が確認された以降はより短いスパンで判別を繰り返すことで、現像剤Ｇの交換時期（例えば第二段階）を見つけるようにすればよい。尚、このような基準濃淡差は実験等で求めておけばよい。

また、濃度むらに対して現像剤Ｇの交換を要する劣化度合に対応する基準濃淡差を決めておくことで、現像剤Ｇの交換をタイムリーに実施することも可能になることから、現像剤劣化度合判別手段１０にて使用中の現像剤Ｇが交換を要する劣化度合であると判別された場合、取り扱い者（ユーザー）に対して現像剤Ｇの交換を促す交換促進手段１１を更に備えることが好ましい。このような交換促進手段１１としては、取り扱い者への報知、現像剤Ｇの支給、これらの組み合わせ等現像剤Ｇが交換される際になされる行為であればよい。

次に、図面に示す実施の形態に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
◎実施の形態１
図３は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す。
同図において、本実施の形態における画像形成装置は、静電潜像が形成保持される像保持体としての感光体ドラム２０を略中央に配置し、下方に記録材Ｐを供給可能に収容する記録材収容部５０を配置すると共に、上方には感光体ドラム２０を経て記録材Ｐ上に形成されたトナー像を定着する定着装置６０を配置した構成のものである。

感光体ドラム２０の周囲には、潜像形成装置としての感光体ドラム２０を帯電する帯電ロール等の帯電器２１及び帯電された感光体ドラム２０上に静電潜像を書き込むレーザ露光装置等の露光器２２が設けられている。また、感光体ドラム２０の周囲には、露光器２２によって書き込まれた感光体ドラム２０上の静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置３０、現像されて感光体ドラム２０上に形成されたトナー像を記録材Ｐ上に転写する転写ロール等の転写器２３、転写後の感光体ドラム２０上の残留トナーを除去する清掃器２５等の電子写真用各種デバイスが設けられている。更に、本実施の形態では、感光体ドラム２０上のトナー像の濃度を検知する濃度センサ３８が設けられている。

本実施の形態の画像形成装置での記録材Ｐの搬送系は、記録材Ｐを供給可能に収容する記録材収容部５０、この記録材収容部５０に収容された記録材Ｐを予め決められたタイミングで送り出すピックアップロール５１、ピックアップロール５１によって送り出された記録材Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２によって搬送された記録材Ｐを位置決め規制して予め決められたタイミングで転写器２３側に送り出すレジストロール５３、レジストロール５３から送り出された記録材Ｐを転写ニップ部（感光体ドラム２０と転写器２３との対向部位）に導く案内部材５４、転写器２３により記録材Ｐ上にトナー像が転写された後に搬送される記録材Ｐを定着装置６０へと案内する他の案内部材５５、定着装置６０の上流側に配置されトナー像が転写された記録材Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６、定着装置６０から排出される記録材Ｐを画像形成装置の筐体表面に設けられた記録材排出部２９に排出する排出ロール５９、排出ロール５９に記録材Ｐを導く排出ガイド５７，５８を備えている。また、図中符号２４は、転写を終えた記録材Ｐが感光体ドラム２０側に巻き付かないようにする分離爪であり、符号１００は、画像形成装置の各種プロセス等を制御する制御装置である。

本実施の形態における現像装置３０は、図４に示すように、感光体ドラム２０に対向する位置に設けられている。
そして、本実施の形態の現像装置３０は、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤（現像剤）が収容され且つ感光体ドラム２０側に向かって開口３１ａが開設された現像容器３１と、この現像容器３１内の開口３１ａに面して回転可能に設けられ且つ現像剤を保持する現像剤保持体としての現像ロール３２と、現像容器３１内の現像ロール３２の背面側で現像ロール３２の回転軸方向に沿って並んで設けられ、一部に開設された開口を介して現像剤が循環搬送される二つの現像剤搬送路３３，３４と、これら二つの現像剤搬送路３３，３４内に夫々設けられ且つ外周に主螺旋羽根３５ａ（後述する）を有して夫々の現像剤搬送路３３，３４に沿って現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送部材３５，３６等が設けられている。

また、本実施の形態では、現像装置３０にトナーを補給するトナー補給装置４０が設けられ、感光体ドラム２０上のトナー像の濃度が検知可能な濃度センサ３８による検知結果に基づいて、制御装置１００によってトナー補給装置４０からのトナー補給が制御されるようになっている。

本実施の形態での現像ロール３２は、回転可能な現像スリーブ３２ａの内部に、複数の磁極が適宜配列された磁石体３２ｂを固定的に内包させたものであり、この現像スリーブ３２ａは感光体ドラム２０との間に予め定めた間隔を保ちながら回転する。また、現像スリーブ３２ａには、例えば、直流電界が重畳された交流バイアスからなる現像バイアスが図示外のバイアス電源によって印加されるようになっている。
そして、現像ロール３２の感光体ドラム２０との対向部位より現像ロール３２の回転方向における上流側には、現像ロール３２上の現像剤量を規制する層規制部材３７が設けられている。

この現像ロール３２の背面側には、現像容器３１の一部からなる仕切壁３１ｂによって仕切られる略水平方向に配置された二つの現像剤搬送路３３，３４が設けられ、これらの現像剤搬送路３３，３４には、攪拌搬送部材３５，３６が夫々配置されている。
本例では、現像ロール３２に近い方の攪拌搬送部材３５は主として現像ロール３２に現像剤を供給する供給用攪拌搬送部材であり、もう一方の攪拌搬送部材３６は主として現像剤の混合、攪拌、帯電を行う混合用攪拌搬送部材である。以降、供給用攪拌搬送部材３５，混合用攪拌搬送部材３６と称す。

図５は、図４の二つの現像剤搬送路３３，３４を上方から見た断面図であるが、供給用攪拌搬送部材３５及び混合用攪拌搬送部材３６は、二つの現像剤搬送路３３，３４内で現像剤が循環できるように構成されている。
そのため、供給用攪拌搬送部材３５には、ほぼ全長に亘って外周に設けられた主螺旋羽根３５ａと、端部側で主螺旋羽根３５ａとは逆向きに設けられた副螺旋羽根３５ｂとが形成されている。一方、混合用攪拌搬送部材３６には、ほぼ全長に亘って外周に設けられた主螺旋羽根３６ａと、端部側で主螺旋羽根３６ｂとは逆向き且つより狭いピッチで設けられた副螺旋羽根３６ｂとが形成されている。

本実施の形態では、供給用攪拌搬送部材３５の主螺旋羽根３５ａと混合用攪拌搬送部材３６の主螺旋羽根３６ａとが同じ方向に向かう螺旋形状となっているため、供給用攪拌搬送部材３５と混合用攪拌搬送部材３６とが互いに逆方向に回転することで、現像剤が二つの現像剤搬送路３３，３４の間で循環するようになる。つまり、供給用攪拌搬送部材３５の主螺旋羽根３５ａによって図の上方に向かって搬送された現像剤は、副螺旋羽根３５ｂによって押し戻される結果、現像剤は仕切壁３１ｂの開口から混合用攪拌搬送部材３６側に向かう。混合用攪拌搬送部材３６側に達した現像剤は、混合用攪拌搬送部材３６の主螺旋羽根３６ａによって図の下方に向かって搬送され、副螺旋羽根３６ｂによって移動が妨げられる結果、現像剤は仕切壁３１ｂの開口から供給用攪拌搬送部材３５側に向かう。これにより、二つの現像剤搬送路３３，３４では、図の矢印Ａ方向に沿って現像剤が循環するようになる。

また、本実施の形態では、供給用攪拌搬送部材３５の端部側の副螺旋羽根３５ｂが設けられている部位には、供給用攪拌搬送部材３５に向かってトナーが供給されるトナー供給口３９が開設されており、このトナー供給口３９から供給されたトナーが、供給用攪拌搬送部材３５側から混合用攪拌搬送部材３６側に搬送されるようになる。

そして、本実施の形態では、トナー補給装置４０からトナー供給口３９に向かってトナーが補給される。
図６は、本実施の形態のトナー補給装置４０の概要を示すものである。同図において、トナー補給装置４０は、補給容器４１内に二本の螺旋状のコイル部材４４，４５が夫々設けられた二つのトナー流路４２，４３が構成されており、トナーはこれらのトナー流路４２，４３を図中矢印Ｂ方向に循環するようになっている。また、一つのトナー流路４２のトナー搬送方向における上流側には、図示外のトナーカートリッジから補給容器４１内へトナーが投入される投入口４６が設けられると共に、このトナー流路４２の下流側でもう一方のトナー流路４３との境界部位には、補給容器４１から現像容器３１のトナー供給口３９（図５参照）に向かってトナーを供給するために、この補給容器４１から外へトナーを排出する排出部４７が設けられている。

この排出部４７には、外周の一部に螺旋羽根が形成された搬送部材４８が設けられ、この搬送部材４８が回転することで、補給容器４１内のトナーのうち排出部４７に供給されたトナーが排出部４７の開口４９から現像容器３１のトナー供給口３９（図５参照）に搬送されるようになる。

更に、トナー補給装置４０では、二本のコイル部材４４，４５や排出部４７の搬送部材４８を駆動するための、例えばモータ及び変速ギアで構成される駆動装置７１が補給容器４１の外側に取り付けられており、この駆動装置７１がＯＮ／ＯＦＦされることで、所望のトナー量が現像容器３１側へ向かって供給される。
また、本実施の形態では、補給容器４１へトナーが投入される投入口４６近くの補給容器４１の外壁面には、補給容器４１内のトナーの充填レベルを検知する空検知センサ７２が取り付けられ、例えば圧電素子を用いてトナーの充填レベルが規定量以上であるかどうかが確認される。

本実施の形態における制御装置１００は、各種プロセス制御の他、トナー補給装置４０でのトナー補給制御や、現像装置３０内の現像剤の劣化度合の判別を行う。
トナー補給制御は、予め定めた時期に現像剤の濃度を確認するために、濃度検知用画像として濃度検知用トナー像を感光体ドラム２０上に形成し、この濃度検知用トナー像の濃度を濃度センサ３８によって検知し、その検知結果に基づいてトナー補給装置４０からのトナー補給を制御する。一方、現像剤の劣化度合の判別は、予め定めた時期に現像剤の劣化度合を判別するために、濃度検知用画像として劣化検知用トナー像を感光体ドラム２０上に形成し、この劣化検知用トナー像の濃度を濃度センサ３８によって検知し、その検知結果に基づいて現像剤の劣化度合を判別する制御を行っている。

次に、このような制御装置１００での制御フローについて説明する。
図７は、トナー補給制御に関する制御フローを示すもので、例えば予め定めた枚数の画像形成がなされた場合、現像剤の濃度をチェックするために、濃度検知用トナー像を作成する（Ｓ０１）。このトナー像は、感光体ドラム２０上に所望の大きさの静電潜像を形成し、現像装置３０で現像することで作成される。

作成されたトナー像を濃度センサ３８で検知し、例えば平均濃度が算出される（Ｓ０２）。ここで用いられるトナー像は、濃度センサ３８で単なる濃度を検知できるようになっていればよいことから、大きな形状を必要とせず、また、濃度検知用トナー像としての画像密度も適宜選定すればよい。
そして、算出された濃度が予め決められた基準値を超えるか否かの判別がなされ（Ｓ０３）、基準値を超えない場合には、現像剤の濃度が不足しているものと判断し、トナー補給装置４０からのトナー補給を行う（Ｓ０４）。トナー補給がなされたなら、例えばステップＳ０１に戻り、更に現像剤の濃度をチェックする。尚、例えば算出された濃度に応じて、予め決められたトナー量を補給するようにしておけば、ステップＳ０１に戻ることなく終了する。
一方、算出された濃度が基準値を超えていれば、トナー補給は行わずに終了する。

また、図８は、現像剤の劣化度合の判別に関する制御フローであるが、例えば予め定めた枚数の画像形成が行われた場合、大きく環境が変化した場合、高画像密度の出力が連続した場合等の適宜の時期に、現像剤の劣化度合を確認するために行われる。
先ず、劣化検知用トナー像が作成される（Ｓ１１）。この劣化検知用トナー像としては、作像方向にある程度の長さを必要とするため、やや大きな作像がなされると共に濃度むらを見易くするため例えば５０％のハーフトーンで形成される。

劣化検知用トナー像が感光体ドラム２０上に形成されると、濃度センサ３８でこの劣化検知用トナー像の作像方向に沿った検知（短い時間間隔で多数点の検知を行う）が行われる（Ｓ１２）。そして、検知されたデータに濃度むらがあるか否かの判断がなされる（Ｓ１３）。このときの濃度むらは、多少の濃淡差がなければむらを認識できないことから、濃淡差を有するものである。
濃度むらが確認されると、この濃度むらのピッチ（例えば濃い部分から次の濃い部分との間の長さ）がどの程度のものかが算出される（Ｓ１４）。このような算出は、例えば濃度センサ３８から得られる短時間毎の濃度変化から、その周期がどうであるかを算出するようにすればよい。

次に、算出された濃度むらのピッチが予め定めたピッチに該当するものであるか否かの判別がなされる（Ｓ１５）。このピッチは、現像ロール３２に現像剤を供給する供給用攪拌搬送部材３５の主螺旋羽根３５ａのピッチに対応する。
ここで、算出されたピッチが予め定めたピッチに該当すると判別されると、具体的な濃淡差が算出される（Ｓ１６）。算出された濃淡差が予め決められた基準濃淡差を超えるか否かの判別がなされ（Ｓ１７）、基準濃淡差を超えると判別されると、現像剤が交換を要する時期に達しているものと判断し、現像剤の交換を要請する（Ｓ１８）。

このような現像剤の交換要請がなされる時点では、急激な画像欠陥の発生に繋がるものではなく、ある程度の余裕を持って対応できるように設定しておけばよい。そのため、交換要請に対して、例えばメッセージを表示してユーザーに具体的な交換を実施してもらうか、このような情報を通信回線等によって自動的にメーカー側へ情報送信を行い、メーカー側からユーザー側へ必要な部材を配送するようにしてもよい。

一方、ステップＳ１５で、ピッチが該当しないと判別された場合は、このような濃度むらの発生が現像剤の劣化要因以外の要因に関係することが想定されるため、例えば現像剤以外の箇所の原因をチェックするようにしてもよい（Ｓ１９）。

ここで、現像剤の濃度変化と現像剤の劣化度合の変化について説明する。
一般に、二成分現像剤を用いる現像装置にあっては、攪拌搬送部材３５，３６（供給用攪拌搬送部材３５、混合用攪拌搬送部材３６）によって現像剤が攪拌搬送される中で現像剤への帯電がなされ、供給用攪拌搬送部材３５から現像ロール３２に供給された現像剤は、目標の帯電量を有するトナーが同じく帯電したキャリア表面に付着した状態のものとなっている。

このような現像剤が感光体ドラム２０との対向部位である現像領域に達すると、感光体ドラム２０上の静電潜像に従って現像剤のうちトナーが感光体ドラム２０側に移動し、静電潜像を可視化する現像が行われる。このとき、トナーは消費されるが、キャリアはそのまま回収されるため、現像容器３１内ではトナーが不足する（現像剤の濃度が低下する）ようになる。

このような状況下で現像を続けると、トナー不足が現像後のトナー像に現れ、トナー像の濃度が低下する。それ故、トナー像の濃度を検知して適宜トナー補給を行うことで、現像剤の濃度が安定し、トナー濃度も安定する。

しかしながら、このような現像が繰り返されると、現像剤自体の劣化が徐々に生じる。この結果、特にキャリアの変質が生じ易く、例えばキャリアの周囲にトナーやトナーの添加物が固着するようにもなり、キャリアの帯電性能が変化するようになる。そのため、新しいトナーが供給されても帯電が良好になされず、現像時には現像量が増加しトナーの消費が促がされるようになる。そのため、トナー像からは高濃度が検出されることで、トナーの補給がなされず、現像容器３１内現の現像剤中のトナー濃度が低下し現像剤量は低下していく。

図９（ａ），（ｂ）は、供給用攪拌搬送部材３５での現像剤Ｇの量の関係を示すもので、（ａ）は現像剤Ｇが十分確保された状態、（ｂ）は現像剤Ｇが減った状態を示している。
このような場合、主螺旋羽根３５ａの回転によって現像剤Ｇは搬送されるが、（ａ）のように現像剤Ｇが十分確保されている状態では、例えばＸ位置での現像剤Ｇの高さは主螺旋羽根３５ａの回転によって変化するが、その時間的変化は（ｃ）のように小さく抑えられ、現像ロール３２上に供給された現像剤層も略均一な厚さが保たれる。

一方、（ｂ）のように現像剤Ｇが少なくなると、Ｘ位置での現像剤Ｇの高さは主螺旋羽根３５ａの高さに左右されるようになり、その時間的変化は（ｄ）のように変化する。その周期は、主螺旋羽根３５ａの一回転当たりを一周期として変化する。
このような変化が生じると、現像ロール３２上に供給された現像剤層にも同様の影響が現れ、現像剤層が不均一になる。その結果、現像後の感光体ドラム２０上のトナー像にも影響が現れる。

図１０は、現像装置３０内での現像剤量が低下したときに発生するトナー像の代表例を示すもので、以下これについて説明する。
今、（ａ）に示すように、供給用攪拌搬送部材３５の主螺旋羽根３５ａ（ピッチｐ）の回転に従って、現像ロール３２に供給される現像剤量が時間的変化を生じるため、現像ロール３２上に形成される現像剤層は（ｂ）に示すように現像ロール３２の回転方向Ｃに対して斜行する方向に沿って略同じ厚さの部分が生じ、主螺旋羽根３５ａのピッチｐに対応した模様の濃淡部分が現れる。

現像ロール３２上でこのような現像剤量の不均一分布が生じると、層規制部材３７（図４参照）によっても均一化されず、そのまま感光体ドラム２０との対向部位である現像領域に達する。そのため、現像後のトナー像に対してこの不均一性が作用する。

そこで、劣化検知用トナー像として例えば５０％のハーフトーン画像を形成するようにすれば、現像ロール３２上の現像剤の不均一性がより一層顕在化され、感光体ドラム２０上に形成される劣化検知用トナー像としては、図１０（ｃ）のような濃度むらを持ったものとして現れる。このような濃度むらは、作像方向（図中Ｄ方向）に対して斜行する複数の縞模様（供給用攪拌搬送部材３５として例えばスクリューオーガが用いられることから、オーガマークとも称す）となって現れる。

ここで、作像方向（Ｄ方向）の濃度むらでの濃淡部位のピッチｐ’は、供給用攪拌搬送部材３５の主螺旋羽根３５ａのピッチｐと等しいとは言えず、供給用攪拌搬送部材３５の主螺旋羽根３５ａのピッチｐと周速、現像ロール３２の周速、感光体ドラム２０の周速に関係するもので、実験等で事前に確認しておけば、現像剤量の不均一性に起因して生じる濃度むらに該当するピッチｐ’を決定することができる。

それ故、濃度センサ３８にて、作像方向の濃度変化を例えば短い時間間隔で多数点に亘って検知し、検知した濃度データから、図１０（ｃ）に示すような濃度むらがあるか否かを判断すれば、これにより、現像剤の劣化が進行しているものであるかが判別される。
更に、濃淡差を算出することで、現像剤が交換を要する時期に対応する劣化度合であるか否かの判別もなされるようになり、この場合、ある基準濃淡差を決めることで、現像剤の交換がタイムリーになされるようになる。
ここで、図中二点鎖線で囲った部分は、劣化検知用トナー像ＩＭとしての領域を示す一例であり、作像方向に沿って一ピッチｐ’が必ず含まれる長さ、つまり、二ピッチｐ’以上の長さがあれば判別が可能となる。

図１１は、一例として、劣化検知用トナー像を濃度センサ３８で検知した後の、濃度むらやピッチを算出する方法を示すものである。
今、劣化検知用トナー像を濃度センサ３８で検知する場合の濃度分布が作像方向をＤ方向として（ａ）のようになっているものとすると、これを短い時間間隔で多数点に亘って測定した結果は、例えば（ｂ）に示すような離散的な濃度分布のデータが得られる。

このようなデータから濃度むらを判断するには、例えば（ｃ）に示すように、濃度レベルに二箇所の区分レベル（Ｈレベル、Ｌレベル）を定め、最大値Ｍａｘ及び最小値Ｍｉｎが夫々Ｈレベル、Ｌレベルより外側に至るか否かを判断するようにすればよい。
また、その場合の周期（主螺旋羽根３５ａのピッチｐに対応する長さ）は、Ｍａｘから次のＭａｘまでの時間を計測するようにすればよい。尚、このような方法は、他の公知の方式を採用するようにしても差し支えない。
そして、その周期が主螺旋羽根３５ａのピッチｐに対応する長さのものであると判断された場合、使用中の現像剤では劣化が進行していることから、注意を要するものと判別するようにすればよい。
更に、このような現像剤の劣化に繋がる濃度むらが確認された場合、ＭａｘとＭｉｎの差から濃淡差を求め、この濃淡差が現像剤の交換を要する時期に対応する濃淡差であるか否かの判別を行うようにすればよい。

以上のように、本実施の形態では、濃度検知用トナー像を用いてトナーを補給制御することで、現像剤の濃度を安定化させると共に、劣化検知用トナー像を用いて現像剤が劣化した場合に生じる現像剤量の低下状態を供給用攪拌搬送部材３５の主螺旋羽根３５ａのピッチｐに対応するピッチｐ’が、劣化検知用トナー像に現れているか否かの判断を行い、確認されれば現在の現像剤が劣化状態にあるものと判別される。
それ故、濃度センサ３８一箇所で現像剤の濃度制御と劣化度合の判別が可能となる。

尚、例えば高密度画像の出力が連続した場合、新しいトナーが大量に補給されることから、トナーの帯電が一時的に下がって画像濃度が高くなり易くなる。このことによってもトナー濃度を下げるように作用することから、オーガマークが発生し易くなる。しかしながら、このような状況は一過性であるため、例えばこのような条件の場合には、時間をおいて劣化検知用トナー像の作成を行うようにすればよい。
また、例えば高温高湿環境下では、現像剤の流動性が悪くなることから、オーガマークの発生に繋がり易い。そのため、このような環境条件下では劣化検知用トナー像の形成を行わないようにしたり、例えば時間間隔を十分取って劣化検知用トナー像を形成するようにすればよい。

本実施の形態では、モノクロ画像を作成する画像形成装置について説明したが、カラー画像形成装置に対しても同様に行うことが可能である。
カラー画像形成装置としては、例えば感光体ドラムに形成した検知用画像（濃度検知用トナー像や劣化検知用トナー像）を中間転写体に転写し、中間転写体に転写されたトナー像を濃度センサで検知するようにしても差し支えない。

また、このような実施の形態の変形例としては、次のような態様も挙げられる。
すなわち、画像形成装置にて出力される画像の平均画像密度、出力枚数のデータから、平均画像密度が高く、かつ、出力枚数が少ないユーザーに対しては、一時的に現像剤濃度設定を高めに変更し、その後、高画像密度対応のトナー（例えば帯電量が高めに設定されているトナー）を供給して、現像剤濃度設定を元に戻すようにすることも可能である。
この場合、このような情報を通信回線等によって自動的にメーカー側へ送信し、メーカー側からユーザー側へ対応するトナーカートリッジ等を配送するようにしてもよい。

◎実施の形態２
図１２は、実施の形態２の画像形成装置における現像剤の劣化度合を判別するフローである。このフローは実施の形態１のフロー（図８参照）と近似するが、実施の形態１では劣化度合の判別が、濃度むらの一つの基準濃淡差に基づいて判別されたものであるのに対し、ここでは、二つの基準濃淡差に基づいて判別されるものとなっている。尚、画像形成装置等は実施の形態１と同様のため、ここでは省略し、同様の符号を付した構成要素を用いて説明する。

先ず、劣化検知用トナー像が作成される（Ｓ２１）。劣化検知用トナー像が感光体ドラム２０上に形成されると、濃度センサ３８で作像方向に沿った連続的な検知（短い間隔で連続した多数点の検知）が行われる（Ｓ２２）。そして、検知されたデータに濃度むらがあるか否かの判別がなされる（Ｓ２３）。濃度むらが確認されると、この濃度むらの濃淡ピッチがどの程度のものかが算出される（Ｓ２４）。

次に、算出された濃淡ピッチが予め定めたピッチに該当するものであるか否かの判別がなされる（Ｓ２５）。ここで、算出されたピッチが予め定めたピッチに該当すると判別されると、具体的な濃淡差が算出される（Ｓ２６）。算出された濃淡差が予め決められた第一基準濃淡差を超えるか否かの判別がなされ（Ｓ２７）、第一基準濃淡差を超えると判別されると、続いて第二基準濃淡差を超えるか否かの判別がなされる（Ｓ２８）。このとき、第一基準濃淡差及び第二基準濃淡差としては、濃淡差が小さい方が第一基準濃淡差となっていることは言うまでもない。そして、ステップＳ２８で第二基準濃淡差を超えると判別されると、現像剤が交換を要する時期に達しているものと判断し、現像剤の交換を要請する（Ｓ２９）。

ステップＳ２８で濃淡差が第二基準濃淡差を超えないと判別された場合は、濃淡差が第一基準濃淡差を超えていることから、現像剤の現在の状況が劣化方向に進行しているものと判断されるため、例えば現在までの画像形成枚数を参考に、以降の劣化検知用トナー像の作成サイクルを短くして行うようにする（Ｓ３０）。例えば出力枚数５０ｋｐｖで第一基準濃淡差が確認され、第二基準濃淡差が確認されなかった場合には、次の劣化検知用トナー像の作成を例えば５ｋｐｖ毎に行い、一方、例えば出力枚数３０ｋｐｖで第一基準濃淡差が確認され、第二基準濃淡差が確認されなかった場合には、次の劣化検知用トナー像の作成を例えば３ｋｐｖ毎に行う方法などを採用することが可能になる。
これにより、ユーザーの使用状況により適合した現像剤の劣化度合を判別することが可能になると共に、現像剤の交換がよりタイムリーになされるようになる。

一方、ステップＳ２５で、ピッチが該当しないと判別された場合は、このような濃度むらの発生が現像剤の劣化要因以外の要因に関係することが想定されるため、例えば現像剤以外の箇所の原因をチェックするようにしてもよい（Ｓ３１）。

◎実施の形態３
上述の実施の形態では、濃度検知用トナー像と劣化判別用トナー像とを異なる画像として形成したが、本実施の形態では、濃度検知用トナー像と劣化判別用トナー像を同一の形状として用いるものとしている。

図１３は、濃度センサ３８での濃度データの一例を示すもので、例えば５０％のハーフトーン画像を用いて、濃度センサ３８にて連続的に濃度を検知したものである。尚、ここではわかり易くするため、濃度データを離散的な値として表さずに、連続したものとして表している。
このような波形において、現像剤の濃度を求めるには、平均濃度を算出することで求まるが、仮に、図のような波形が得られた場合は、濃度むらがあるものと判別される結果、濃淡差によって、現像剤の劣化度合が判別され、結果的に現像剤が交換を要する時期に至っていると判別されると、交換要請がなされる。

つまり、濃度検知用画像として補給制御及び劣化判別を行うために同じ画像を用いた場合、濃度むらを優先させることで、現像剤の劣化度合に応じた対応が可能になる。

本実施例は、ある一種類の現像剤を用い、画像出力条件を変えた場合の縞模様の濃度むら（オーガマーク）の発生状況について評価確認したものである。
条件は、次の二条件とした。第一の条件は、画像密度（エリアカバレッジ：ＡＣ）が５％の画像を連続して出力したものである。また、第二の条件は、５％の画像密度を１５ｋｐｖ（出力枚数１５０００枚）出力した後、１％の画像密度の画像を１５ｋｐｖ出力し、更に、５０％の画像密度の画像を１５ｋｐｖ出力し、その後、５％の画像密度で出力を継続したものである。

評価は、トナーの帯電量の変化（トライボ：ＴＶ）、現像剤中のトナー量（現像剤中のトナー重量の割合：ＴＣ）の変化を求め、これらから、これらの積に比例する数値（Ａｔ）の変化を求めた。
結果を図１４（ａ）〜（ｃ）に示す。尚、図中の□印は第一の条件として画像密度が５％の画像を連続して出力した場合を示し、＊印は第二の条件として画像密度を変化させて出力を繰り返した場合を示す。

トナー帯電量は、（ａ）に示すように、画像密度５％の画像を連続した場合には、大きな変化はなくほぼ一定に推移した。一方、画像密度を変化させて出力した場合には、オーガーマークが発生する役５０ｋｐｖまでは大きな変化はなくほぼ一定に推移し、オーガーマーク発生後低下する傾向が見受けられた。
一方、トナー量は、（ｂ）に示すように、画像密度５％の画像を連続した場合には、大きな変化はなくほぼ一定に推移した。一方、画像密度を変化させて出力した場合には、画像密度が５０％と高画像密度の出力時において、低下が見受けられたが、その後はその値を継続する傾向が見受けられた。
その結果、Ａｔは、（ｃ）に示すように、画像密度５％の画像を連続した場合には、大きな変化はなくほぼ一定に推移した。一方、画像密度を変化させて出力した場合には、画像密度が１％に出力時には上昇し、画像密度が５０％の出力時にやや低下し、その後は、帯電量の変化に従って若干低下する傾向が見受けられた。

一般に、現像剤の帯電性能が低下すると、トナー補給量が制限され、現像剤中のトナー量は徐々に低く抑えられる。そして、結果的に現像剤の嵩が減り、軽微なオーガマークが発生するようになる。
このような現象に対して、Ａｔが出力枚数とは関係なく一定であれば、オーガマークの発生は抑えることができるようになる。
そのため、本実施例の現像剤では、Ａｔの目標値を例えば２５０（図１４（ｃ）中の一点鎖線）としている。しかしながら、本例では、画像密度５％の画像を連続した場合にはＡｔの低下は見受けられないものの、画像密度を変化させて出力した場合、出力枚数が５０ｋｐｖ以降でＡｔがやや低下する傾向が見受けられ、この部分で軽微なオーガマークが確認された。

この結果からも分かるとおり、使用条件（画像密度等）により、現像剤の劣化の進み方が異なるので、現像剤の劣化度合を検出することは、現像剤の無駄な交換を省くことが可能になると共に、仮に劣化が早い使用条件（例えば画像密度５０％の画像を連続出力する場合など）がなされた場合であっても、現像剤の劣化度合を検知することで、現像剤の交換を促し、画質欠陥の発生を未然に防ぐことが可能になる。

本実施例では、画像密度が５０％の画像を出力する際、現像剤の劣化が進行したものと思われる。通常、このような高画像密度の出力が連続することは少ないが、このような高画像密度が連続する使用条件では、例えば特別に帯電量の高いトナーを補給することで対応することも可能である。

１…像保持体，２…潜像形成装置，３…現像装置，４…現像剤保持体，５…攪拌搬送部材，５ａ…螺旋羽根，６…トナー補給装置，７…濃度検知用画像形成手段，８…検知手段，９…補給制御手段，１０…現像剤劣化度合判別手段，１１…交換促進手段，Ｇ…現像剤，ＩＭ…濃度検知用画像

Claims (5)

1. 静電潜像が形成保持される回転可能な像保持体と、
   この像保持体に静電潜像を形成する潜像形成装置と、
   前記像保持体に対向配置され、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を保持する回転可能な現像剤保持体、および、この現像剤保持体に隣り合って設けられ、当該現像剤保持体に保持される前の現像剤を攪拌搬送すると共に回転軸部材の外周に螺旋羽根が形成された攪拌搬送部材を有し、前記現像剤保持体と前記像保持体との間で前記像保持体上の静電潜像を現像する現像装置と、
   この現像装置に対して現像剤のうちトナーを補給するトナー補給装置と、
   非作像時に前記潜像形成装置及び前記現像装置を用いて濃度検知用画像を形成する濃度検知用画像形成手段と、
   前記濃度検知用画像の濃度を検知する検知手段と、
   前記検知手段による前記濃度検知用画像の検知結果に基づいて前記トナー補給装置からのトナー補給を制御する補給制御手段と、
   前記検知手段による前記濃度検知用画像の前記像保持体の回転方向に沿った検知結果に基づいて前記攪拌搬送部材の螺旋羽根のピッチに対応する濃度むらが存在するか否かを判断し、濃度むらの存否に伴って現像剤の劣化度合を判別する現像剤劣化度合判別手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記濃度検知用画像形成手段は、前記補給制御手段に適用される濃度検知用画像と前記現像剤劣化度合判別手段に適用される濃度検知用画像とを異なる画像にすると共に、前記現像剤劣化度合判別手段に適用される濃度検知用画像が前記補給制御手段に適用される濃度検知用画像より前記像保持体の回転方向に長い画像として形成することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記濃度検知用画像形成手段は、前記補給制御手段に適用される濃度検知用画像と前記現像剤劣化度合判別手段に適用される濃度検知用画像とを同じ画像とすることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記現像剤劣化度合判別手段は、更に、前記濃度むらが存在し且つ前記濃度むらにおける濃淡差が予め決められた基準濃淡差を超えると判断された場合に使用中の現像剤が交換を要する劣化度合であると判別することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４記載の画像形成装置において、
   前記現像剤劣化度合判別手段にて使用中の現像剤が交換を要する劣化度合であると判別された場合、取り扱い者に対して現像剤の交換を促す交換促進手段を更に備えることを特徴とする画像形成装置。

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