JP2013061419A - 現像剤補給制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補給後の現像装置内の現像剤の均一性を高めるとともに、無駄な現像剤の消費や画質の低下を抑制する現像剤補給制御装置を提供する。
【解決手段】この現像剤補給制御装置２００は、現像剤収納容器４０Ａ内の現像剤Ｔ１の劣化状態を検出する第１の現像剤劣化検出手段６０と、現像剤収納容器内の現像剤が補給される現像装置５内の現像剤Ｔの劣化状態を検出する第２の現像剤劣化検出手段１５と、少なくとも第２の現像剤劣化検出手段で検出された現像剤劣化情報に基づき、現像剤収納容器から現像装置へ補給する現像剤Ｔ１の補給量を制御手段１００で制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機やそれら複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置で用いられる現像剤補給制御装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置における市場要求として、装置本体の小型化、低ランニングコストが高い。近年の動向として、現像部分、感光体部分を一体化したプロセスカートリッジが提案されている。ランニングコストを低減するためプロセスカートリッジの機能パーツの耐久性を向上し、ユーザーのプロセスカートリッジの交換頻度を少なくすることで、低ランニングコスト化が進んでいるが、これに伴いプロセスカートリッジ寿命分のトナーをプロセスカートリッジ内に収納するとプロセスカートリッジが大型化してしまい、しいては画像形成装置本体のサイズが大きくなってしまうという不具合があった。

そこでプロセスカートリッジ内のトナーを少量化し画像形成装置本体から単独で交換可能にし、ユーザーはトナーのみを交換していく、現像剤収納容器となるトナーカートリッジ方式が提案され、装置本体の小型化、低ランニングコストの両立を図る技術として既に知られている。

特許文献１には、トナーカートリッジ等内に貯留されていた現像剤が現像装置に補給された時に、トナーカートリッジ内のトナーの帯電性が著しく不安定になって、地肌汚れ等の画質の低下を防ぐ目的で、トナーカートリッジ内のトナー特性に関する情報を記憶させたカートリッジ情報記憶手段に基づいてトナーカートリッジ補給攪拌動作を制御する構成が開示されている。

従来のプロセスカートリッジでは、プロセスカートリッジ内の現像剤は使い切りでプロセスカートリッジの交換と共に全量が交換されていたが、トナーカートリッジ交換の時は、現像装置に残留する、物理的、静電的ストレスを受けた現像剤とトナーカートリッジ内の新品の現像剤が混ざり合うことで、現像剤の帯電特性が著しく変動し、帯電性の低下した現像剤が、非印字部分に付着し、無駄に現像剤を消費してしまうだけでなく、帯電性が悪化した場合は非印字部の現像剤が視認されることで異常画像となる問題があった。
特許文献１では、補給・混合された現像剤の均一性を高めてはいるが、カートリッジ情報記憶手段を用いて補給攪拌動作を制御しているため、現像装置内の現像剤の特性変化に対しては対応できないという課題がある。
本発明は、補給後の現像装置内の現像剤の均一性を高めるとともに、無駄な現像剤の消費や画質の低下を抑制する現像剤補給制御装置及び画像成形装置を提供することを、その目的とする。

本発明に係る現像剤補給制御装置は、現像剤収納容器内の現像剤の劣化状態を検出する第１の現像剤劣化検出手段と、現像剤収納容器内の現像剤が補給される現像装置内の現像剤の劣化状態を検出する第２の現像剤劣化検出手段と、少なくとも第２の現像剤劣化検出手段で検出された現像剤劣化情報に基づき、現像剤収納容器から現像装置へ補給する現像剤の補給量を制御する制御手段を有することを特徴としている。

本発明によれば、現像剤収納容器から現像剤を現像装置に補給する際に、現像装置内の現像剤の劣化状態に応じて、現像剤の補給量を制御するので、補給後に現像装置内で異なる劣化状態の現像剤を十分に混合することができ、十分な現像剤の均一性を保持でき、無駄な現像剤の消費や地肌汚れ等の画質の低下を抑制することができる。

本発明に係る画像形成装置の一形態を示す要部構成図。 現像装置と現像剤収納容器近傍の構成を示す拡大図。 現像剤収納容器の一形態を示す拡大図。 本発明に係る現像剤補給制御装置の第１の実施形態を示す構成図。 第１の実施形態の制御内容を示すフローチャート。 現像剤の劣化状態と現像剤の補給量の関係を説明する図。 第１の実施形態による実験結果を示す図。 本発明に係る現像剤補給制御装置の第２の実施形態を示す構成図。 第２の実施形態の制御内容を示すフローチャート。 本発明に係る現像剤補給制御装置の第３の実施形態を示す構成図。 第３の実施形態の制御内容を示すフローチャート。 第３の実施形態の現像剤補給制御装置による制御内容の変形例を示すフローチャート。 第３の実施形態による実験結果を示す図。 第３の実施形態の変形例による実験結果を示す図。

本発明の特徴は、現像装置と現像剤収納容器を有する電子写真方式の画像形成装置において、現像装置内の現像剤であるトナーの劣化状態と現像剤収納容器内の現像剤であるトナーの劣化状態とを検出し、劣化状態に差がある場合には、その差が広がらないようにして現像装置内で混合するようにして、十分なトナー均一性を確保するものである。

以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。最初に画像形成装置の全体構成と動作を説明し、そのあとに現像剤補給制御装置について説明する。各実施の形態において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すに留め、先の説明との重複説明は省略する。

図１は、本発明が適用されたタンデム型の画像形成装置の一形態を示す。画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの非磁性で一成分の現像剤となるトナーを用いた電子写真方式のもので、フルカラー印刷が可能とされている。画像形成装置は、図示しない画像形成装置本体内に各色に対応したプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを備えている。

各色に対応する構成は、基本的には同一構成であるので、図１では、１つの色に対応した構成に符号を代表して説明し、他の色の説明や符号は省略する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応した部材には（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の符号を付して区別する。

プロセスカートリッジ１０Ｋは、像担持体である感光体ドラム１を備えている。感光体ドラム１の周囲には、当該ドラム表面を帯電するための帯電手段２、感光体ドラム表面に形成される潜像に、帯電した現像剤となるトナーＴを付着させることでトナー像を形成する現像装置５、形成された感光体ドラム上のトナー像を中間転写体となる無端状の中間転写ベルト１３へ転写するための第１の転写手段７、感光体ドラム上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置１１が順に配置されている。帯電手段２と現像装置５の間の感光体ドラム１上には、帯電手段２で一様に帯電処理された部分に潜像を形成するためのレーザー光線などの露光光３が照射される。現像装置５の上部には、内部に非磁性で一成分の現像剤となるトナーＴ１を収容した現像剤収納容器となるトナーカートリッジ４が現像装置５に対して着脱自在で交換可能に装着されている。本形態において、トナーカートリッジ４は、直接、現像装置５内にトナーＴ１を供給する構成としたが、画像形成装置本体内にトナーカートリッジ４と現像装置５とをつなぐ補給経路を設け、トナーカートリッジ４内のトナーＴ１をこの補給経路を介して現像装置５内に補給する構成としてもよい。

タンデム型の電子写真方式では、主にブラック、マゼンタ、シアン、イエローといった単色のトナー像を各感光体ドラム１の表面にそれぞれ形成する。このような構成において、画像形成がネガポジ方式（露光部電位を低くしトナーを付着させる）で行われる場合、帯電手段２を構成する帯電ローラによって表面を一様に負に帯電された感光体ドラム１は、露光光３によって感光体ドラム表面に静電潜像を形成され、現像装置５によってトナーを感光体ドラム表面に付着させ、潜像をトナー像として可視化する。トナー像は、ローラ部材で構成された第１の転写手段７に１次転写バイアスが印加されることによって各感光体ドラムと対向配置されている中間転写ベルト１３に感光体ドラム１表面から転写される。感光体ドラム１から中間転写ベルト１３に転写されなかった残トナー成分は、クリーニング装置１１のクリーニングブレード１２により感光体ドラム表面から除去される。

中間転写ベルト１３の表面に転写されたトナー像は、２次転写部を構成するローラ部材で構成された２次転写手段８に２次転写バイアスが印加され、図示しない給紙トレイから搬送された記録材となる用紙Ｐへ転写される。転写後の残留トナー成分あるいは中間転写ベルト１３の表面に残存したトナーは、中間転写ベルト１３近傍に配置されたクリーニングユニット１６によって除去される。クリーニングユニット１６は、中間転写ベルト１３の移動方向に対してカウンタとなるように当接されたクリーニングブレード１４と、クリーニングブレード１４と対向するように配置された金属製のクリーニング対向ローラ１７と搬送コイル１８を備えていて、クリーニングブレード１４により除去されたトナーが搬送コイル１８で搬送され図示しない廃トナー収納部に収納する。用紙Ｐに転写されたトナー像は、定着装置９によって用紙Ｐ上に溶着され図示しない排紙口より装置外部へ排出される。

中間転写ベルト１３の近傍には、中間転写ベルト１３上に転写された現像装置５からのトナーの付着量及び各色のトナー像の位置を検出して画像濃度や位置あわせの調整に使用する正反射と拡散反射方式を組み合わせた濃度検出センサが配置されている。この濃度検出センサは現像装置５側のトナーの劣化状態を検出する第２の現像剤劣化検出手段１５として機能する。

図２は、現像装置５の周囲の構成を示す。この現像装置５には、トナーカートリッジ４がその上部で連結するものである。トナーカートリッジ４内は、トナーＴ１の流動性を保つために攪拌部材となる攪拌パドル３０を備えていて、攪拌パドル３０で常に攪拌しておくことが好ましい。トナーカートリッジ４内には、スクリューあるいは搬送コイルなどで構成された搬送手段３２が配置されていて、現像装置５、あるいは画像形成装置のトナー補給経路との連結部にあたるトナー補給口３１（今後は現像容器に直接トナーを補給する構成で説明する）に向かって、トナーカートリッジ４内のトナーＴ１を搬送するように構成されている。搬送手段３２は、図示しない本体駆動部と図示しないクラッチなど公知の方法で連結、非連結可能とされていて、トナー補給動作を制御可能に構成されている。トナーカートリッジ４から現像装置５へのトナー補給量は、本体駆動部の駆動時間により制御することが可能であり、例えば温湿度環境でトナーＴ１の流動性が変化することに対応させて本体駆動部の駆動時間を変化させるなどの制御も可能である。

現像装置５は、上部のトナーカートリッジ４から補給されたトナーＴを長手方向全域に移送するためのスクリューなどのトナー輸送部材３７と、現像装置５内のトナーＴを主に攪拌する攪拌部材となるアジテータ３４、トナーＴを感光体ドラム１の表面１ａに搬送して供給する現像剤担持体である現像ローラ３５、及び現像ローラ３５にトナーＴを供給する主にスポンジ材質から構成される供給部材としての供給ローラ３６を備えている。供給ローラ３６で現像ローラ３５に移動されたトナーＴは、現像ローラ３５に表面に先端が接触するように配置された規制ブレード３８により現像ローラ３５の表面に付着するトナー層を均一化された後、感光体ドラム１の表面電位に応じた量のトナーが感光体ドラム１の表面に移動し、第１の転写手段７（図１参照）により中間転写ベルト１３に転写される。感光体ドラム１に移動したトナーで転写残として感光体１上に残留したトナーはクリーニング手段１１により除去された後、画像形成装置本体内に配置された図示しない廃トナーカートリッジに搬送されて回収される。

図３は、トナーカートリッジの別な形態を示す。図３に示すトナーカートリッジ４０はその内部にトナーＴが充填されている。トナーカートリッジ４０は、回転軸４３に固定された例えばＰＥＴフィルムなどからなる可撓性の材料で構成される攪拌部材としてのアジテータ４１と搬送手段４２を備え、アジテータ４１が回転することでトナーカートリッジ４０内のトナーＴ１の流動性を確保しつつも搬送手段４２の方向へトナーを供給するように構成されている。トナーカートリッジ４０内のトナーＴ１を使いきるため、トナーカートリッジ４０のケーシング４０１の下部４０１ａの形状は、アジテータ４１の先端が接触するとともに、その回転軌道に合うように円弧形状に構成している。搬送手段４２の下方に位置するケーシング４０１の下部４０１ａには現像装置５へトナーＴ１を補給するためのトナー補給口３１が形成されている。

搬送手段４２は、スクリューあるいはコイルなどで形成された部材を画像形成装置本体に設置した後述する駆動源となる駆動モータＭ１により回転されることでトナーカートリッジ４０内のトナーＴ１を軸方向に送る周知のものである。搬送手段４２は、ピッチ径、大きさ、回転速度などでトナーＴ１の搬送量を制御し、現像装置５に設けた濃度検出センサ３９によってトナー不足が検出されると、回転動作を開始し、濃度検出センサ３９によりトナー充填が確認された場合、その駆動を止めて現像装置５内のトナー量を安定化するなど公知の手段により制御することが好ましい。

図４は、トナーカートリッジの別な形態を示す。このトナーカートリッジ４０Ａは、図３に示したトナーカートリッジ４０に対して、回転することでトナーカートリッジ４０Ａ内のトナーを攪拌して劣化させるエージング手段となる攪拌部材４４を追加したものである。本形態において、アジテータ４１を第１の攪拌部材とすると、攪拌部材４４は第２の攪拌部材となる。

このトナーカートリッジ４０Ａは、トナーカートリッジ装着時のエージング動作はアジテータ４１と攪拌部材４４の２つの部材で行われる。アジテータ４２と攪拌部材４４はそれぞれ独立した駆動モータＭ１、Ｍ２によって回転駆動するように構成されている。このように、アジテータ４１と攪拌部材４４と搬送部材４２用の駆動部となる駆動モータＭ１，Ｍ２を独立した構成とすると、アジテータ４１の回転が停止時でも、攪拌部材４４を独立して駆動することができるので、トナーＴ１に対するエージングを短時間で効率的に行うことができる。なお、過剰なエージングを防ぐため、攪拌部材４４の回転駆動時間には上限時間を設定するのがよい。本形態において、アジテータ４１と搬送部材４２は同一の駆動モータＭ１で回転されるように構成されているが、個別な駆動モータで駆動するようにしてもよい。
（第１の実施形態）
本形態は現像装置５に対するトナーカートリッジ４０ＡからのトナーＴ１の補給量（補給率）を、現像装置内のトナーＴの劣化状態を考慮して可変制御するものである。

現像剤補給制御装置の構成について説明する。図４に示すように、画像形成装置は制御手段１００を備えている。制御手段１００は周知のコンピュータで構成されていて、攪拌部材４４の駆動モータＭ２の総回転数または累計駆動時間を計測する計測手段６０と、計測手段６０の計測結果を記憶する記憶部６１を備えている。この計測手段６０はトナーカートリッジ４０Ａ内のトナーＴ１の劣化状態を検出する第１の現像剤劣化検出手段として機能する。なお、以下計測手段６０は第１の現像剤劣化検出手段６０と記す。制御手段１００には、これら第１の現像剤劣化検出手段６０と、現像装置５内のトナーＴの劣化状態を検出する第２の現像剤劣化検出手段１５と、濃度検知センサ３９と、駆動モータＭ１，Ｍ２が電気的に接続されている。

本形態では、第１の現像剤劣化検出手段６０と、現像装置内のトナーＴの劣化状態を検出する第２の現像剤劣化検出手段１５、駆動モータＭ１、Ｍ２及び制御手段１００で現像剤補給制御装置２００が構成されている。制御手段１００は、第１の現像剤劣化検出手段６０及び第２の現像剤劣化検出手段１５で検出されたトナーの劣化情報に基づき、トナーカートリッジ４０Ａから現像装置５へ補給するトナーＴ１の補給量（補給率）を制御する機能を備えている。

次に現像剤補給制御装置２００の制御内容について、図５に示すフローチャートに沿って説明する。

制御手段１００は、図５のステップＳ１では現像装置５へトナーＴ１を追加補給するか否かを、濃度検出センサ３９からの検出信号と予め設定した基準値とを比較することで判定する。ここで濃度検出センサ３９がトナー不足を示す場合には、トナー追加補給有りと判断してステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、現像バイアスを現像ローラ３５に印加して中間転写ベルト１３上に吸着されるトナーの付着量を第２の現像剤劣化検出手段１５で検出し、ステップＳ３において現像装置５内のトナーＴの劣化状態の指標（第２のトナー劣化指標）として中間転写ベルト１３上の現像γを算出する。現像γは現像バイアスに対するトナーの付着量の変化量を示すものである。

ステップＳ４では、攪拌部材４４の総回転数または累積駆動時間をトナーカートリッジ４０側のトナーＴ１の劣化の指標（第１のトナー劣化指標）として算出する。ここでは駆動モータＭ２の回転数を第１の現像剤劣化検出手段６０で計測して算出し、記憶部６１に記憶する。

ステップＳ５では、第１のトナー劣化指標と第２のトナー劣化指標の差分を求め、予め制御手段１００のメモリに記憶されたデータテーブルを用いてトナー補給量を選択して決定する。

ステップＳ６では、決定されたトナー補給量となる分だけ駆動モータＭ１の駆動時間を制御して決定されたトナー補給量を現像装置５へ補給する補給動作を実行する。制御手段１００は、補給動作実行後、ステップＳ７に進んで、待機状態としてこの制御を終える。この待機状態とは、次回のトナー補給時期までの待機状態である。

図６を用いてトナーの劣化状態とトナー補給量の概念を説明する。
現像装置５内のトナーＴは、劣化するに従って現像γが図６の実線で示す曲線のように変化する。一方、トナーカートリッジ４０Ａ内のトナーＴ１は攪拌部材４４の回転により劣化し、図６の破線で示すように劣化状態が変化する。この図では、決められた時間で攪拌部材４４の動作を停止し、それ以降は駆動しないようにしている。

図中、γ１は所定の印刷枚数の時の現像装置５内のトナーＴの劣化状態を示し、γ２は所定の印刷枚数の時のトナーカートリッジ４０Ａ内トナーＴ１の劣化状態を示す。つまり、図６において実線が点線よりも上にあるときは、現像装置５内のトナーＴの方がトナーカートリッジ４０Ａ内トナーＴ１よりも劣化している。そして、この２つの線が重なっている場合は、現像装置５内のトナーＴとトナーカートリッジ４０Ａ内のトナーＴ１の劣化状態が同じであることを示す。

図６の実線と点線の差が大きいときには、多量にトナーＴ１を現像装置５に補給してしまうと、現像装置５内のトナーＴの状態の変化が大きくなり、地汚れが悪化してしまう。よって、実線と点線の差、すなわち、２つのトナーの劣化指標の差が大きい場合には、トナー補給量（トナー補給率）は低く設定する。一方、実線と点線の差が小さいときには、２つのトナーの劣化状態が近いので、比較的トナー補給量（トナー補給率）を大きく設定しても混合前後の現像装置５内でのトナー劣化状態の差は小さくなる。

このように現像装置５内のトナーＴの劣化状態を示す現像γとトナーカートリッジ４０Ａの攪拌部材４４の累計駆動時間とトナー補給量の関係を、予めデータテーブルとして制御手段１００に設定することで、現像装置５内のトナーＴの劣化状態とトナーカートリッジ４０ＡのトナーＴ１の劣化状態に応じた補給量のトナーＴ１を現像装置５に補給することができるので、補給後に現像装置５内で異なる劣化状態のトナーを十分に混合することができ、十分なトナー均一性を保持でき、無駄なトナーの消費や地肌汚れ等の画質の低下を抑制することができる。

本形態において制御手段１００は、第１の現像剤劣化検出手６０により検出された検出情報を、予め設定されたデータテーブルにより、現像バイアスに対するトナーの付着量の変化量である現像γに置き換えるので、トナーカートリッジ４０Ａ内のトナーＴ１と現像装置５内のトナーＴの劣化状態を現像バイアスに対するトナーの付着量の変化量と言う、共通のパラメータで比較することができ、劣化状態の差を精度良く導き出すことができる。

本形態では、第２の現像剤劣化検出手段１５を中間転写ベルト１３上に転写された現像装置５からのトナーの付着量を検出する濃度検出センサで構成し、制御手段１００により濃度検出センサの検出結果から現像装置５内のトナーＴの劣化状態を判定するので、簡易に現像装置５内のトナーＴの劣化状態を把握することができる。

本形態では、トナーカートリッジ４０Ａ内のトナーＴ１の劣化状態を攪拌部材４４の総回転数または累積駆動時間から推定しているが、トナーＴ１に対するストレスはアジテータ４１の回転によっても発生し、劣化原因となるので、劣化状態を示す劣化指標としては、アジテータ４１の総回転数または累積駆動時間から推定してもよく、好ましくは攪拌部材４４とアジテータ４１の総回転数または累積駆動時間から推定すると、トナーＴ１の劣化状態をよく精度よく把握することができるので好ましい。

図７は、第１の実施形態に基づく実施例と比較例における感光体ドラム上の地汚れの実験結果を示す。
＜実験方法＞
実施例１〜４と比較例１は、印刷枚数、現像γ、攪拌部材４４の累計駆動時間とトナー補給率を変化させたものである。

現像装置および画像形成装置は（株）リコー製ＩＰＳｉＯ ＳＰ Ｃ３１０を改造して用いた。

トナーはマイナス極性に帯電するものを用いた。
帯電手段に印加するバイアスは−１１００Ｖに固定して行い、そのときの感光体ドラムの非画像部の電位は−５００Ｖ、画像部の電位は−５０Ｖであった。

現像装置の規制ブレード、供給ローラに印加するバイアスは、ともに現像バイアスに対して−１００Ｖオフセットした。

印刷画像は、用紙に対する印字率１％のチャートを１ＪＯＢあたり１枚で出力した。これとは別に、トナーカートリッジ内の攪拌部材を回転駆動した。

各印刷枚数の印刷後に、図７に示す各補給率でトナーＴ１を補給し、感光体ドラムの空回転を１分行った後、白紙を印刷中の感光体ドラム上のトナーをブッカーテープで剥離し、それを白紙に貼り付けたもののテープのＬ＊値を測定することで、地汚れを評価した。なお、本形態では、Ｌ＊＞９０を許容レベルとした。
＜実験結果＞
実施例１と比較例１を観てみると、ここではトナー補給率以外は同一条件であるが、比較例１のようにトナー補給率が高いと地汚れの発生が高くなる。また、実施例１〜実施例４を観てみると印刷枚数の増加に伴い、現像装置内のトナーＴの劣化状態を示す現像γは高く、トナーカートリッジ内のトナーＴ１の劣化状態を示す現像γも攪拌部材の駆動時間が長くなるに従い高くなり、両者の現像γの差は発生するが、実施例４に示すように、印刷枚数が８０００枚になると、両者の現像γの差はなくなる。また実施例１，３では、現像γの差が同じであるので、トナー補給率も同一とし、実施例２では、実施例１，３よりも現像γの差が高く、実施例１，３よりもトナー補給率を低くした。

このように現像装置５内のトナーＴとトナーカートリッジ４０Ａ内のトナーＴ１の劣化状態の差が少ない場合には、トナー補給率を大きくしても地汚れは少なく、現像装置５内のトナーＴとトナーカートリッジ４０Ａ内のトナーＴ１の劣化状態の差が大きい場合には、大きくなるにつれてトナー補給率を低減させることで地汚れが少なくといえる。
（第２の実施形態）
図８は、本形態はトナーカートリッジ４０と現像剤補給制御装置２００Ａを示す。このトナーカートリッジ４０は図３に示すものと同一である。アジテータ４１は駆動モータＭ１によって回転駆動するように構成されている。この駆動モータＭ１は、画像形成装置が備える制御手段１００Ａによって、その駆動が制御される。

制御手段１００Ａは、周知のコンピュータで構成されていて、第１の現像剤劣化検出手段６０と、現像装置内のトナーＴの劣化状態を検出する第２の現像剤劣化検出手段１５と、濃度検知センサ３９と、駆動モータＭ１が電気的に接続されている。

本形態では、第１の現像剤劣化検出手段６０と、第２の現像剤劣化検出手段１５、駆動モータＭ１及び制御手段１００Ａで現像剤補給制御装置２００Ａが構成されている。制御手段１００Ａは、第１の現像剤劣化検出手段６０及び第２の現像剤劣化検出手段１５で検出されたトナーの劣化情報に基づき、トナーカートリッジ４０から現像装置５へ補給するトナーＴ１の補給量（補給率）を制御する機能と、エージング手段となるアジテータ４１の回転速度を、第２の現像剤劣化検出手段１５で検出されたトナーＴの劣化情報に応じて変更する機能を備えている。

次に現像剤補給制御装置２００Ａの制御内容について、図９に示すフローチャートに沿って説明する。なお、図９のフローチャートは図５のフローチャートにステップＳ１４の内容を追加したものである。

制御手段１００Ａは、図９のステップＳ１１において、現像装置５へトナーを追加補給するか否かを濃度検出センサ３９からの検出信号と予め設定した基準値とを比較することで判定し、濃度検出センサ３９がトナー不足を示す場合には、トナー追加補給有りと判断してステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、現像バイアスを現像ローラ３５に印加して中間転写ベルト１３上に吸着されるトナーの付着量を第２の現像剤劣化検出手段１５で検出し、ステップＳ１３において現像装置５内のトナーＴの劣化状態の指標（第２のトナー劣化指標）として中間転写ベルト１３上の現像γを算出する。

ステップＳ１４では、第２の現像剤劣化検出手段１５で検出して算出された現像γに応じてアジテータ４１の回転速度を算出する。例えば現像γが大きく劣化状態が高い場合にはアジテータ４１の回転速度を早くしてトナーカートリッジ４０内のトナーＴ１の劣化を促進し、現像γが小さく劣化状態が低い場合にはアジテータ４１の回転速度を遅くしてトナーＴ１の劣化を抑えるように、駆動モータＭ１の駆動を制御する。つまり、ステップＳ１４では、第２の現像剤劣化検出手段１５で検出して算出された現像γに応じてアジテータ４１の回転速度を変更する。

ステップＳ１５では、アジテータ４１の総回転数または累積駆動時間をトナーカートリッジ４０側のトナーの劣化状態の指標（第１のトナー劣化指標）として算出する。ここでは駆動モータＭ１の回転数を第１の現像剤劣化検出手段６０で計測して算出し、記憶部６１に記憶する。

ステップＳ１６では、第１のトナー劣化指標と第２のトナー劣化指標の差分を求め、予め制御手段１００Ａのメモリに記憶された補給用テーブルを用いてトナー補給量を選択して決定する。

ステップＳ１７では、決定されたトナー補給量となる分だけ駆動モータＭ１の駆動時間を制御して決定されたトナー補給量を現像装置５へ補給する補給動作を実行する。制御手段１００Ａは、補給動作実行後、ステップＳ７に進んで、待機状態としてこの制御を終える。この待機状態とは、次回のトナー補給時期までの待機状態を示す。

このように、本形態では、アジテータ４１の回転速度を、第２の現像剤劣化検出手段１５で検出されたトナーＴの劣化情報に応じて変更するので、トナーカートリッジ４０内のトナーＴ１の劣化状態を、現像装置５内のトナーＴの劣化状態に近づけることができるので、補給後に現像装置５内で異なる劣化状態のトナーを十分に混合することができ、十分なトナー均一性を保持でき、無駄なトナーの消費や地肌汚れ等の画質の低下を抑制することができる。また、現像装置５内のトナーがひどく劣化しているときには、エージング速度となるアジテータ４１の回転速度を速くすることで効率的にエージングを行うことができる。
（第３の実施形態）
本形態では、トナーカートリッジを有する画像形成装置において、トナーカートリッジが現像装置に装着されたとき、現像装置内のトナーの劣化状態に応じて、トナーカートリッジ内のトナーを一定時間攪拌してエージングを行い、トナーカートリッジ内のトナー状態を、外添剤が埋没、剥離した現像装置内のトナー状態に近づけるようにした。

図１０は、本形態で用いるトナーカートリッジ４０と現像剤補給制御装置３００を示す。このトナーカートリッジ４０は図３に示すものと同一である。アジテータ４１は駆動モータＭ１によって回転駆動するように構成されている。この駆動モータＭ１は、画像形成装置が備える制御手段１００Ｂによって、その駆動が制御される。

制御手段１００Ｂは、周知のコンピュータで構成されていて、現像装置５内のトナーＴの劣化状態を検出する第２の現像剤劣化検出手段１５Ａと、駆動モータＭ１と、トナーカートリッジ４０が新品であるか否かを識別する現像剤収納容器識別手段となるカートリッジ新旧識別手段６３と、画像形成装置本体に開閉自在に支持された外装パネルの開閉を検知するパネル開閉検知センサ６４が電気的に接続されている。本形態では、第２の現像剤劣化検出手段１５Ａ、駆動モータＭ１、カートリッジ新旧識別手段６３、パネル開閉検知センサ６４及び制御手段３００で現像剤補給制御装置３００が構成されている。

制御手段３００は、現像装置５に装着したトナーカートリッジ４０の新旧を判断し、トナーカートリッジ４０が新品の場合、第２の現像剤劣化検出手段１５Ａからの検出情報に基づき、エージング手段となるアジテータ４１を回転するように駆動モータＭ１を制御する機能と、第２の現像剤劣化検出手段１５Ａからの検出情報に基づき、アジテータ４１の回転を開始し、予め定められた総回転数または累計駆動時間に到達すると、アジテータ４１の回転を停止する用に駆動モータＭ１を制御する機能を備えている。このアジテータ４１の総回転数または累計駆動時間は、第２の現像剤劣化検出手段１５Ａで検出される劣化情報に対応させて予め制御手段３００に設定されたデータテーブル６２から選択されて決定される。

次に現像剤補給制御装置３００の制御内容について、図１１に示すフローチャートに沿って説明する。

制御手段３００は、図１１のステップＳ２１において、外装パネルが閉じているか否かを、パネル開閉検知センサ６４からの検知信号から判断し、外装パネルが閉じている場合にはステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、現像装置５に装着されているトナーカートリッジ４０が新品か否かをカートリッジ新旧識別手段６３に記憶されている識別情報から判断する。ここで新品カートリッジではないと判断された場合には、このトナー補給制御は行わずステップＳ２６へ進み、通常作動となる。この通常動作とは、次のトナー補給時期までの待機状態を示す。

ステップＳ２２で新品カートリッジと判断した場合にはステップＳ２３に進んで現像装置５の走行距離を読み込む。この走行距離とは、例えば現像ローラ３５の総回転数または累計駆動時間から算出する。本形態において第２の現像剤劣化検出手段１５Ａは、これら現像ローラ３５の総回転数または累計駆動時間を計測する計測手段であり、これら計測手段による計測結果から現像装置５内のトナーＴの劣化状態を推定している。

ステップＳ２４では、第２の現像剤劣化検出手段１５Ａで検出された現像装置５の走行距離（トナーＴの劣化状態）に応じたエージング時間をデータテーブル６２から選択して決定する。すなわち、アジテータ４１（駆動モータＭ１）の回転時間を決定する。

ステップＳ２５では、決定された駆動時間だけ駆動モータＭ１を駆動してアジテータ４１を回転させるエージング動作を行い、ステップＳ２６に進んで次のトナー補給時期までの待機状態となってこの制御を終える。なお、ステップＳ２５では決定された駆動時間だけ駆動モータＭ１が駆動すると、駆動モータＭ１の駆動は停止し、アジテータ４１の回転も停止する。

図１２は、図１１に示す制御手段３００の別な制御形態を示す。図１１に示す制御形態では、トナーＴの劣化状態を現像装置５の走行距離から検出したが、図１２に示す形態では、図５のステップＳ２，Ｓ３と同様に、第２の現像剤劣化検出手段１５を用いて検出する。

すなわち、図１２に示す制御形態の場合、ステップＳ３１において、外装パネルが閉じているか否かをパネル開閉検知センサ６４からの検知信号から判断し、外装パネルが閉じている場合には、ステップＳ３２で現像装置５に装着されているトナーカートリッジ４０が新品か否かをカートリッジ新旧識別手段６３に記憶されている識別情報から判断する。ここで新品カートリッジの場合にはステップＳ３３において現像バイアスを現像ローラ３５に印加して中間転写ベルト１３上に吸着されるトナーの付着量を第２の現像剤劣化検出手段１５で検出し、ステップＳ３４において現像装置５内のトナーＴの劣化状態として中間転写ベルト１３上の現像γを算出する。

ステップＳ３５では、第２の現像剤劣化検出手段１５で検出された中間転写ベルト１３上の現像γ（トナーＴの劣化状態）に応じたエージング時間を、図１０に示す現像γに応じてアジテータ４１（駆動モータＭ１）の回転時間が設定されたデータテーブル６２Ａから選択して決定する。すなわち、アジテータ４１（駆動モータＭ１）の回転時間を決定する。

ステップＳ３６では、決定された駆動時間だけ駆動モータＭ１を駆動してアジテータ４１を回転させてエージング動作を行い、ステップＳ３７に進んで次のトナー補給時期までの待機状態となってこの制御を終える。なお、ステップＳ３６では決定された駆動時間だけ駆動モータＭ１が駆動されると、駆動モータＭ１の駆動は停止し、アジテータ４１の回転も停止する。

このように、トナーカートリッジ４０が新品の場合には、現像装置５内のトナーＴの劣化状態に応じてアジテータ４１の回転を制御するようにしたので、新品のトナーカートリッジ４０内のトナーＴ１を現像装置５内のトナーＴの劣化状態に近づけることができる。このため、補給後に現像装置５内で異なる劣化状態のトナーを十分に混合することができ、十分なトナー均一性を保持でき、無駄なトナーの消費や地肌汚れ等の画質の低下を抑制することができる。

また、エーシング時間、すなわちアジテータ４１を回転時間は、現像装置５内のトナーＴの劣化状態に合わせて設定され、設定された時間回転すると停止するので、過剰にトナーカートリッジ４０内のトナーＴ１が劣化するのを抑制することができる。

第３の実施形態では、現像剤収納容器としてトナーカートリッジ４０が現像装置５に装着された場合を想定したが、現像剤収納容器としては、図４に示す複数の攪拌部材となる第１の攪拌部材としてのアジテータ４１と第２の搬送部材となる攪拌部材４４を備え、駆動モータＭ１，Ｍ２で駆動するトナーカートリッジ４０Ａを用いても無論構わない。

この場合、トナーカートリッジ４０Ａはトナーカートリッジ４０よりも多くの攪拌部材を備えているので、トナーＴ１の劣化状態をトナーＴの劣化状態に近づける時間であるエージング時間を短くでき、トナー補給時間の短縮、すなわち、画像形成装置の停止時間を短くしてプリントの生産性低下の抑制することができる。

また、エージング手段として、個別に回転してトナーカートリッジ内のトナーＴ１を攪拌する複数の攪拌部材となるアジテータ４１及び攪拌部材４４を有する場合、制御手段３００で、第２の現像剤劣化検出手段１５または１５Ａで検出されたトナーＴの劣化情報に応じて、アジテータ４１と攪拌部材４４の回転を選択的に切替えるようにしてもよい。例えば、第２の現像剤劣化検出手段１５で検出されたトナーＴの劣化が進んでいる場合には、アジテータ４１と攪拌部材４４の双方を回転させ、第２の現像剤劣化検出手段１５で検出されたトナーＴの劣化が進んでいない場合には、アジテータ４１または攪拌部材４４の何れか一方を回転するようにすれば、消費電力を抑制しながらも効率的にトナーＴ１の劣化状態を現像装置５内のトナーＴの劣化状態に近づけることができる。

図１３は、第３の実施形態に基づく実施例と比較例における感光体ドラム上の地汚れの測定結果を示す。
＜実験方法＞
実施例１Ａ〜４Ａ、比較例１Ａ〜４Ａの実験を行った。

現像装置および画像形成装置は（株）リコー製ＩＰＳｉＯ ＳＰ Ｃ３１０を改造して用いた。

トナーはマイナス極性に帯電するものを用いた。

帯電手段に印加するバイアスを−１１００Ｖに固定して行った。そのときの非画像部の感光体電位は−５００Ｖ、画像部は−５０Ｖだった。

規制ブレード、供給ローラに印加するバイアスは、ともに現像バイアスに対して−１００Ｖオフセットさせた。感光体ドラムの線速は１５０ミリメートル／ｓｅｃで評価した。

印字率１％チャートを１ＪＯＢあたり１枚で図１３中の感光体走行距離相当駆動させて出力し、これとは別に、トナーカートリッジ内のトナーを一定時間駆動させた。

駆動後の現像装置に駆動後のトナーカートリッジ内トナーを補給率２０％で追加補給する。空回転を３分行った後、白紙を印刷したときの感光体ドラム上のトナーをブッカーテープで回収し、テープのＬ＊を測定することで感光体上地肌汚れを評価した。なお、本形態では、Ｌ＊＞８９で、地肌汚れ許容レベルとした。
＜実験結果＞
実施例１Ａと比較例１Ａの結果から、攪拌部材でトナーカートリッジ内のトナーを攪拌してエージングする方が、補給後の地肌汚れレベルが高くなることがわかる。これはエージングの効果が現れていると考えられる。

実施例２Ａと比較例２Ａ、３Ａの結果から、エージング時間が短くても長くても、地肌汚れは許容レベルを満たさないことがわかる。すなわち、感光体走行距離に対して、適切なエージング時間を設定することで、追加補給後のトナー均一性を高めることができると考えられる。

実施例４Ａと比較例４Ａの結果から、エージング時間を長く設定しすぎると、地肌汚れが悪化することがわかる。この結果から、トナーＴ１に対するエージング時間は感光体走行距離に対して単純に定数倍するのではなく、エージング時間に上限を設けることで、地肌汚れレベルを許容とすることができると考えられる。実施例から見て、累計駆動時間の上限時間が感光体走行距離で５００ｍ相当であるのが好ましい。このように、攪拌部材４４の累計駆動時間に上限を設けることで、必要以上にトナーＴ１をエージングさせてしまうことを防止することができる。

実際に実機で制御する場合には、感光体ドラム１の走行距離に加え、現像装置５内のトナーＴの状態を直接検知できる現像γ値（「現像バイアスを１００Ｖ変化させたときのトナー付着量の変化量」と規定する）やトナー流動性を検知して、エージング時間を制御するとなお良い。

図１４は、第３の実施形態の変形例に基づく実施例と比較例における感光体ドラム上の地汚れの測定結果を示す。
＜実験方法＞
実施例１Ｂ〜３Ｂ、比較例１Ｂ〜３Ｂの実験を行った。

現像装置および画像形成装置は（株）リコー製ＩＰＳｉＯ ＳＰ Ｃ３１０を改造して用いた。

トナーはマイナス極性に帯電するものを用いた。
帯電手段に印加するバイアスを−１１００Ｖに固定して行った。そのときの非画像部の感光体電位は−５００Ｖ、画像部は−５０Ｖだった。

規制ブレード、供給ローラに印加するバイアスは、ともに現像バイアスに対して−１００Ｖオフセットさせた。感光体ドラムの線速は１５０ミリメートル／ｓｅｃで評価した。

印字率１％チャートを１ＪＯＢあたり１枚である枚数出力した後の現像装置における、中間転写ベルト上の現像γを測定するとともに、トナーカートリッジ内のトナーを一定時間駆動させた。

駆動後の現像装置に駆動後のトナーカートリッジ内トナーを補給率２０％で追加補給する。空回転を３分行った後、白紙を印刷したときの感光体上のトナーをブッカーテープで回収し、テープのＬ＊を測定することで感光体上地肌汚れを評価する。なお、本測定では、Ｌ＊＞８９で、地肌汚れ許容レベルとした。
＜実験結果＞
図１４に示す実験結果から、図１３と同様に、ある現像γに対して適切なエージング時間を設定することで、地肌汚れレベルがＬ＊＞８９を満たす。したがって、現像γの検出からもエージング時間を制御することができると考えられる。

５ 現像装置
１５ 濃度検出センサ（第２の現像剤劣化検出手段）
１５Ａ 第２の現像剤劣化検出手段
３０、４０、４０Ａ 現像剤収納容器
４１ 攪拌部材（エージング手段）
４４ 攪拌部材（エージング手段）
６０ 第１の現像剤劣化検出手段
Ｔ 現像装置内の現像剤
Ｔ１ 現像剤収納容器内の現像剤
１００、１００Ａ、１００Ｂ 制御手段
２００、２００Ａ、３００ 現像剤補給制御装置

特開２００７−３２２９３６号公報

Claims (9)

1. 現像剤収納容器内の現像剤の劣化状態を検出する第１の現像剤劣化検出手段と、
   前記現像剤収納容器内の現像剤が補給される現像装置内の現像剤の劣化状態を検出する第２の現像剤劣化検出手段と、
   少なくとも前記第２の現像剤劣化検出手段で検出された現像剤劣化情報に基づき、前記現像剤収納容器から前記現像装置へ補給する現像剤の補給量を制御する制御手段を有することを特徴とする現像剤補給制御装置。
2. 前記現像剤収納容器は、回転することで同現像剤収納容器内の現像剤を攪拌して劣化させるエージング手段を有することを特徴とする請求項１に記載の現像剤補給制御装置。
3. 前記第１の現像剤劣化検出手段よる劣化情報は、前記エージング手段の総回転数または累計駆動時間であることを特徴とする請求項２記載の現像剤補給制御装置。
4. 前記制御手段は、前記エージング手段の回転速度を、前記第２の現像剤劣化検出手段で検出された現像剤の劣化情報に応じて変更することを特徴とする請求項２または３記載の現像剤補給制御装置。
5. 前記エージング手段は、個別に回転して前記現像剤収納容器内の現像剤を攪拌する複数の攪拌部材を有し、
   前記制御手段は、前記第２の現像剤劣化検出手段で検出された現像剤の劣化情報に応じて、複数の攪拌部材の回転を選択的に切替えることを特徴とする請求項２ないし４の何れか１項に記載の現像剤補給制御装置。
6. 前記現像剤収納容器は、前記現像装置に対して着脱自在であって、
   前記制御手段は、前記現像装置に装着される現像剤収納容器の新旧を判断し、当該現像剤収納容器が新品の場合、前記第２の現像剤劣化検出手段からの検出情報に基づき、前記エージング手段を回転することを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の現像剤補給制御装置。
7. 前記現像剤収納容器は、前記現像装置に対して着脱自在であって
   前記制御手段は、前記現像装置に装着される現像剤収納容器の新旧を判断し、当該現像剤収納容器が新品の場合、前記第２の現像剤劣化検出手段からの検出情報に基づき、前記エージング手段の回転を開始し、予め定められた総回転数または累計駆動時間に到達すると、前記エージング手段の回転を停止することを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項に記載の現像剤補給制御装置。
8. 第２の現像剤劣化検出手段は、中間転写体上に転写された前記現像装置からの現像剤の付着量を検出する濃度検出センサであって、
   前記制御手段は、前記濃度検出センサの検出結果から前記現像装置内の現像剤の劣化状態を判定することを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の現像剤補給制御装置。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の現像剤補給制御装置を備えたことを特徴とする画像成形装置。

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