JP2015176028A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレミックス剤を用いる構成において、現像装置８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ内の磁性キャリアの劣化進行度合いを正確に予測する。【解決手段】トナー補給装置４Ｔ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋとして、トナーと磁性キャリアとを混合したプレミックス剤を収容するものを用いた。そして、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋについてそれぞれ、第１アルゴリズムを用いて指標値たる第１指標値を算出し、第１アルゴリズムとは異なる第２アルゴリズムを用いて指標値たる第２指標値を算出し、それら指標値のうち、少なくとも何れか一方が閾値に達したことに基づいて、現像装置内の磁性キャリアについて、寿命に到達したと判定する処理を実施するように、制御部１００を構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、平均画像面積率、及び現像手段の駆動量を示すパラメータである駆動パラメータに基づいて現像手段内のキャリアの劣化度合いを示す指標値を算出する画像形成装置に関するものである。

従来より、電子写真プロセスによって画像を形成する画像形成装置において、現像手段としての現像装置に収容しているトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を用いて、潜像担持体上の潜像を現像するものが知られている。この種の画像形成装置では、現像に伴ってトナーを消費した現像装置内の現像剤に対し、トナー濃度の低下に応じた量のトナーを適宜補給することで、現像装置内の現像剤のトナー濃度を一定の範囲内に維持している。現像で消費されない磁性キャリアは、現像装置内で繰り返し循環されて徐々に劣化していくことから、定期的な交換が必要になる。

特許文献１には、平均画像面積率に基づいて磁性キャリアの寿命到来タイミングを把握する画像形成装置が開示されている。この特許文献１では、磁性キャリアを劣化させる主な要因として、スペントや膜削れを掲げている。スペントは、トナーに含まれる外添剤がキャリア粒子の表面に固着してキャリア粒子の帯電性能を低下させる現象である。また、膜削れは、キャリア粒子の表面層の摩耗によってキャリア粒子の電気抵抗が低下する現象である。磁性キャリアの寿命到来の有無を把握する方法としては、駆動パラメータたる累積プリント枚数が所定の閾値に到達した時点を寿命到来とみなす方法がある。しかしながら、磁性キャリアのスペントの進行速度は、出力画像の平均画像面積率によって異なってくる。そこで、特許文献１に記載の画像形成装置は、駆動パラメータたる累積プリント枚数に対して平均画像面積率に応じた補正係数や連続プリント動作の実施頻度に応じた補正係数を乗ずる。そして、その結果が所定の閾値に到達した時点をスペントや膜削れによる寿命到来タイミングであるとみなしている。

一方、近年においては、現像装置に対してトナー及び磁性キャリアを混合したプレミックス剤を補給しつつ余剰の現像剤を現像装置から排出して磁性キャリアの入れ替わりを図るようにした画像形成装置が開発されるようになってきた。かかる構成において、プレミックス剤のキャリア濃度をある程度高くして磁性キャリアの入れ替わり量を多く設定すれば、磁性キャリアの交換作業を不要にすることが可能である。しかしながら、そうするとランニングコストが非常に高くなってしまうことから、キャリア濃度についてはある程度の値に留めざるを得ないのが現状である。このため、プレミックス剤を用いる構成においても、現像装置内の磁性キャリアの寿命到来タイミングを見極めてユーザーに通知することが望ましい。

ところが、プレミックス剤を用いる構成では、磁性キャリアの入れ替わりがあることから、従来と同様の方法では、現像装置内の磁性キャリアの劣化進行度合いを正確に予測することができない。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プレミックス剤を用いる構成において、現像手段内のキャリアの劣化進行度合いを正確に予測することができる画像形成装置を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明は、潜像担持体と、トナー及びキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、前記現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容手段と、前記トナー収容手段内のトナーを前記現像手段に補給する補給手段と、出力画像の平均画像面積率、及び前記現像手段の駆動量を示すパラメータである駆動パラメータに基づいて現像手段内のキャリアの劣化度合いを示す指標値を算出する算出手段とを備える画像形成装置において、前記トナー収容手段として、トナーとキャリアとを混合したプレミックス剤を収容するものを用い、第１アルゴリズムを用いて前記指標値たる第１指標値を算出し、前記第１アルゴリズムとは異なる第２アルゴリズムを用いて前記指標値たる第２指標値を算出する処理を実施するように、前記算出手段を構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、プレミックス剤を用いる構成において、現像手段内のキャリアの劣化進行度合いを正確に予測することができるという優れた効果がある。

実施形態に係るプリンタの全体構成を示す構成図。 同プリンタの制御部の電気回路を示すブロック図。 同プリンタのＹ用の現像装置を示す斜視図。 本発明者らが行った実験によって求められたスペントの進行度合いと、駆動パラメータとの関係を示すグラフ。 本発明者らが行った実験によって求められた膜削れの進行度合いと、駆動パラメータとの関係を示すグラフ。 キャリアの電気抵抗と駆動パラメータとの関係を示すグラフ。 閾値と平均画像面積率との関係を示すグラフ。 実施形態に係るプリンタの制御部によって実施される寿命判定処理の処理フローを示すフローチャート。

以下、本発明を適用した画像形成装置の一実施形態として、電子写真プロセスによって画像を形成するプリンタについて説明する。
図１は、実施形態に係るプリンタ１の全体構成を示す構成図である。プリンタ１は、制御部１００、スキャナ９０、作像部２、給紙部５０、定着装置４０、操作表示部６０、転写ユニット１５などを備えている。

制御部１００は、図２に示されるように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１、メインメモリ（ＭＥＭ−Ｐ）１０２、ノースブリッジ（ＮＢ）１０３、サウスブリッジ（ＳＢ）１０４などを有している。また、ＡＧＰ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｏｒｔ）バス１０５、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１０６、ローカルメモリ（ＭＥＭ−Ｃ）１０７なども有している。更には、ハードディスク１０８、ハードディスクドライブ１０９、ネットワークＩ／Ｆ１１０なども有している。

ＣＰＵ１０１は、メインメモリ１０２に記憶されたプログラムに従って、データを加工・演算したり、スキャナ９０、作像部２、給紙部５０、定着装置４０、転写ユニット１５などの動作を制御したりするものである。メインメモリ１０２は制御部１００の記憶領域であり、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２ｂを有している。

ＲＯＭ１０２ｂは、制御部１００の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリである。ＲＯＭ１０２ｂに記憶されているプログラムについては、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。

ＲＡＭ１０２ａは、プログラムやデータの展開、及びメモリ印刷時の描画用メモリなどとして機能する。また、ノースブリッジ１０３は、ＣＰＵ１０１と、メインメモリ１０２、サウスブリッジ１０４、及びＡＧＰバス１０５とを接続するためのブリッジである。また、サウスブリッジ１０４は、ノースブリッジ１０３とＰＣＩデバイスや周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。また、ＡＧＰバス１０５は、グラフィック処理を高速化するためのグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースである。

ＡＳＩＣ１０６は、ＰＣＩターゲット、ＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ１０６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）、及びローカルメモリ１０７を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジックなどによって画像データの回転などを行う。そして、複数のＤＭＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）から構成されている。このＡＳＩＣ１０６は、ＰＣＩバスを介してＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）のインターフェースに接続されている。また、ＰＣＩバスを介してＩＥＥＥ１３９４（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ １３９４）のインターフェースにも接続されている。

ローカルメモリ１０７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いられるローカルメモリである。また、ハードディスク１０８は、画像データの蓄積、印刷時に用いられるフォントデータの蓄積や、フォームの蓄積を行うためのストレージである。また、ハードディスクドライブ１０９は、ＣＰＵ１０１の制御にしたがってハードディスク１０８に対するデータの読み出し又は書き込みを制御するものである。また、ネットワークＩ／Ｆ１１０は、通信ネットワークを介して情報処理装置等の外部機器と情報を送受信するものである。

図１において、スキャナ９０は、図示しない原稿の画像を周知の技術によって光学的に読み取ることにより、画像情報を生成するものである。具体的には、原稿に光を当てて、その反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）、又はＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等の読取センサで受光することによって画像情報を読み取る。なお、画像情報とは、用紙等の記録シートに形成する画像を表す情報であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を示す電気的な色分解画像信号を用いて示すものである。スキャナ９０は、コンタクトガラス９１、読取センサ９２等を有している。コンタクトガラス９１は、画像の読取対象となる原稿が載置されるものである。また、読取センサ９２は、コンタクトガラス９１上に載置されている原稿の画像の画像情報を読み取るものである。

作像部２は、画像読取手段たるスキャナ９０による原稿画像の読取で得られた画像情報や、ネットワークI／Ｆ１０２によって受信された画像情報に基づいて画像を作像するものである。Ｔ（透明），Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（黒）用の５つの画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋを有している。画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、Ｔトナー，Ｙトナー，Ｍトナー，Ｃトナー，Ｋトナーを含有する現像剤を用いてトナー像を形成するものである。なお、以下、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、及びＫトナーを総称して有色トナーという。有色トナーは、顔料や染料等の色材を含有した帯電性をもった無数の樹脂粒子からなる粉体である。一方、Ｔトナーは、無色透明のトナーであり、記録シートに付着した有色のトナー像に付着するとそのトナー像の光沢性を向上させる。また、記録シートの無垢の表面に付着すると、シート表面の光沢性を向上させる。例えば、低分子量のポリエステル樹脂に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）や二酸化チタン（ＴｉＯ２）を外添することによって製造されるものである。なお、Ｔトナーには、有色のトナー像の視認性を阻害しない程度の量であれば、色材を含有させてもよい。

５つの画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋは、互いに使用するトナーの色が異なる点の他は同様の構成になっているので、以下、Ｙ用の画像形成ユニット３Ｙを例にして作像動作を説明する。なお、以下、５つの画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋのうち、任意の１つについての説明を行う場合に、その１つを画像形成ユニット３という。

画像形成ユニット３Ｙは、トナー補給装置４Ｙ、ドラム状の感光体５Ｙ、帯電装置６Ｙ、光書込装置７Ｙ、現像装置８Ｙ、除電ランプ９Ｙ、クリーニング装置１０Ｙなどを有している。トナー補給装置４Ｙは、内部に収容している補給用のＹプレミックス剤を現像装置８Ｙに補給するものである。Ｙプレミックス剤は、Ｙトナーと磁性キャリアとを混合したものであり、磁性キャリアの濃度は予め所定値に調整されている。トナー補給装置４Ｙに収容されているＹプレミックス剤は、トナー補給装置４Ｙ内の図示しない搬送スクリューが回転駆動することによってスクリュー回転量に応じた量が現像装置８Ｙ内に補給される。現像装置８Ｙには、図示しない透磁率センサー等からなるトナー濃度センサーが搭載されており、現像装置８Ｙ内の現像剤のトナー濃度を検知して、その結果をトナー濃度信号として制御部１００に送る。制御部１００は、トナー濃度信号に基づいて現像装置８Ｙ内の現像剤のトナー濃度を把握し、その結果が目標濃度よりも低い場合に、両者の差分に応じた回転駆動量で搬送スクリューを回転させる。ことで、Ｙプレミックス剤を現像装置８Ｙ内に補給する。

図３は、Ｙ用の現像装置８Ｙを示す斜視図である。現像装置８Ｙのケーシングには、オーバーフロー管８Ｙａが設けられている。現像装置８Ｙ内の現像剤は現像によってトナーを消費するとそれに応じて体積を減少させる。現像装置８Ｙ内にＹトナーだけを補給する場合には、減少した分とほぼ同量のＹトナーが補給されることから、現像剤の体積は一定範囲内に維持される。しかし、本プリンタのように、現像装置８ＹにＹプレミックス剤を補給する構成では、消費した分のＹトナーに加えて、磁性キャリアも補給されることから、補給動作が行われると現像装置８Ｙ内の現像剤の体積が増加する。これによって現像剤の剤位が上昇すると、体積増加分の現像剤がオーバーフロー排出口のレベルに達して、排出口を通じてオーバーフロー管８Ｙａ内に進入する。そして、図中矢印で示されるように、オーバーフロー管８Ｙａ内から重力落下によって排出される。その後、図示しない回収装置内に落下して、図示しない回収ボトル内に搬送される。

本プリンタでは、磁性キャリアを含有するＹプレミックス剤を現像装置８Ｙに補給することで、現像装置８Ｙ内の磁性キャリアを少しずつ入れ替える。これにより、現像装置８Ｙ内の磁性キャリアの寿命到達による交換頻度を少なくして、メンテナンス性を向上させることができる。

図中反時計回り方向に回転駆動される感光体３Ｙは、帯電装置６Ｙによって表面が一様に帯電される。光書込装置７Ｙは、ＬＥＤアレイ等から構成され、制御部１００から送られてくるＹ用の画像情報に基づいて感光体５Ｙの表面を光走査する。一様帯電後の感光体５Ｙの表面における全域のうち、光走査によって光照射を受けた部分は、電位を大きく減衰させる。これにより、感光体５Ｙの表面にＹ用の静電潜像が形成される。この静電潜像は、Ｙトナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を収容している現像装置８ＹによってＹトナーが選択的に付着せしめられることで現像される。これにより、感光体５Ｙの表面にはＹトナー像が形成される。このＹトナー像は、後述する中間転写ベルト１６の表面に一次転写される。

Ｙトナー像を中間転写ベルト１６に一次転写した後の感光体５Ｙ表面は、除電ランプ９Ｙによって除電された後、クリーニング装置１０Ｙによって転写残トナーがクリーニングされる。

給紙部５０は、給紙カセット５１、給紙ローラ５２、給紙路５３、レジストローラ対５４、及び複数の搬送ローラ対５５を有しており、給紙カセット５１内に収容されている記録シートＳを後述する二次転写ニップに向けて搬送するものである。給紙カセット５１内に収容されている記録シートＳは、給紙ローラ５２の回転駆動によって給紙路５３に送り出される。そして、給紙路５３内において、複数の搬送ローラ対による搬送ニップに順次挟み込まれながら給紙路５３の末端に向けて搬送される。そして、給紙路５３の末端付近に配設されたレジストローラ対５４のレジストニップに突き当たることで、スキューが補正される。その後、レジストローラ対５４が回転駆動することで、記録シートＳが中間転写ベルト１６と二次対向ローラ２４との当接による二次転写ニップに送り込まれる。

Ｙ用の画像形成ユニット３Ｙについて説明したが、Ｔ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の画像形成ユニット３Ｔ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋにおいても同様にして、感光体５Ｔ，Ｍ，Ｃ，Ｋの表面上にＴトナー像，Ｍトナー像，Ｃトナー像，Ｋトナー像が形成される。そして、中間転写ベルト１６の表面に一次転写される。

鉛直方向において、画像形成ユニット３Ｔ，３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋと、給紙部５０との間には、複数の張架ローラによって所定の姿勢に張架している無端状の中間転写ベルト１６を図中時計回り方向に無端移動させる転写ユニット１５が配設されている。中間転写ベルト１６のループ内側には、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ローラ２３Ｔ，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋが配設されており、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の感光体５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとの間に中間転写ベルト１６を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト７のおもて面（ループ外面）と、感光体５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとが当接するＴ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップが形成されている。

中間転写ベルト１６のループ内側には、駆動ローラ１８、従動ローラ１９、二次転写ローラ２０、二次転写ニップ上流ローラ２１、二次転写ニップ下流ローラ２２なども配設されている。また、中間転写ベルト１６のループ外側には、二次転写ニップを形成している二次対向ローラ２４、ベルトクリーニング装置２５、中間転写ベルト１６にテンションを付与するテンションローラ２６などが配設されている。

駆動ローラ１８が図中時計回り方向に回転駆動するのに伴って、中間転写ベルト１６が図中反時計回り方向に無端移動する。Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ローラ２３Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれ図示しない転写電源によって一次転写バイアスが印加されている。これにより、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップには一次転写電界が形成される。この一次転写電界やニップ圧の作用により、感光体５Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ上のＴトナー像，Ｙトナー像，Ｍトナー像，Ｃトナー像，Ｋトナー像が、中間転写ベルト１６のおもて面に一次転写される。

中間転写ベルト１６は、無端移動に伴ってＴ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、そのおもて面にＴトナー像，Ｙトナー像，Ｍトナー像，Ｃトナー像，Ｋトナー像が重ね合わせて一次転写される。このようにして形成された重ね合わせトナー像は、中間転写ベルト１６の無端移動に伴って、中間転写ベルト１６のおもて面と二次対向ローラ２４との当接による二次転写ニップに進入する。二次対向ローラ２４との間に中間転写ベルト１６を挟み込んでいる二次転写ローラ２０には、図示しない転写電源によって二次転写バイアスが印加されている。これにより、二次転写ニップには二次転写電界が形成されている。

上述したレジストローラ対５４は、記録シートＳを二次転写ニップ内で中間転写ベルト１６上の重ね合わせトナー像に同期させるタイミングで送り出す。二次転写ニップに挟み込まれた記録シートＳには、二次転写電界やニップ圧の作用により、中間転写ベルト１６上の重ね合わせトナー像が二次転写される。これにより、記録シートＳの表面にフルカラートナー像が形成される。

二次転写ニップを通過した記録シートＳは、後述する定着装置４０に送られる。また、二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１６のおもて面は、Ｔ用の一次転写ニップに進入するのに先立って、ベルトクリーニング装置２５によって転写残トナーが除去される。

定着装置４０は、加熱ローラ４１、張架ローラ４２、無端状の定着ベルト４３、加圧ローラ４４などを有している。定着ベルト４３は、そのループ内側に配設された加熱ローラ４１及び張架ローラ４２によって張架された状態で、加熱ローラ４１の回転駆動によって図中時計回り方向に無端移動せしめられる。加圧ローラ４４は、加熱ローラ４１との間に定着ベルトを挟み込んで定着ニップを形成している。定着装置４０に送り込まれた記録シートＳは、定着ニップに挟み込まれて、加熱ローラ４１によって定着ベルト４３を介して加熱される。この加熱やニップ圧の作用により、記録シートＳの表面にフルカラートナー像が定着せしめられる。

定着装置４０を通過した記録シートＳは、排紙ローラ５６を経由した後、機外に排出されてスタックトレイ５７上にスタックされる。

操作表示部６０は、パネル表示部６１及びキー操作部６２を有している。パネル表示部６１は画像表示装置を具備しており、各種の情報や画像を表示することができる。また、画面に対するタッチ操作によって操作者からの入力情報を受け付けることもできる。キー操作部６２は、テンキー、複写開始指示を受け付けるスタートキー等の複数のキーを具備している。操作表示部６０によって受け付けられた各種の入力情報は、制御部１００に送られる。

既に述べたように、図１において、トナー補給装置４Ｔ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のプレミックス剤を現像装置８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋに補給する。Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用のプレミックス剤は、Ｔトナー，Ｙトナー，Ｍトナー，Ｃトナー，Ｋトナーと、磁性キャリアとを混合したものである。トナーに加えて、磁性キャリアも補給して、磁性キャリアの新旧入れ替わりを図ることから、現像装置８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ内の磁性キャリアの交換サイクルを延ばして、メンテナンス性を向上させることができる。但し、磁性キャリアの劣化を完全に防げるほどにプレミックス剤のキャリア濃度を高くしていないので、交換サイクルは比較的長いものの、磁性キャリアの定期的な交換は必要である。

磁性キャリアを劣化させる要因としては、スペントや膜削れが知られている。スペントは、トナー粉末に添加されている外添剤（Ｓｉ、Ｔｉ等）、ワックス、トナー粒子などが磁性キャリアのキャリア粒子表面に固着することで、磁性キャリアの帯電性能を阻害する現象である。磁性キャリアのスペントが進行すると、磁性キャリア粒子が良好に帯電しなくなることに加えて、トナー粒子を良好に帯電させることも困難になることから、トナー飛散を発生させたり、転写性を著しく悪化させたりする。

また、膜削れは、磁性キャリアのキャリア粒子の表面層が摩耗によって削られる現象である。キャリア粒子の膜削れが進行すると、キャリア粒子の電気抵抗が低下して、キャリア粒子を感光体表面に転移させるキャリア付着と呼ばれる現象を引き起こす。

次に、実施形態に係るプリンタ１の特徴的な構成について説明する。
図４は、本発明者らが行った実験によって求められたスペントの進行度合いと、駆動パラメータとの関係を示すグラフである。この実験では、実施形態に係るプリンタとは異なり、現像装置にトナーだけを補給する方式のプリンタ試験機を用いている。駆動パラメータは、現像装置の駆動量を示すパラメータであり、現像装置や感光体の表面移動距離、現像装置の駆動時間、累積プリント枚数などを例示することができる。同図では、駆動パラメータとして、表面移動距離を用いてスペントの進行度合いとの関係をグラフ化しているが、駆動時間などを用いても、同様の関係になる。

図示のように、スペントの進行度合いと駆動パラメータとには正の相関が成立する。また、平均画像面積率とスペントの進行度合いとにも正の相関が成立し、平均画像面積率が高くなるほど、スペントが速く進行することがわかる。

このように、スペントの進行度合いは、変数たる平均画像面積率と、変数たる駆動パラメータとに基づく多変数関数によって求められる。実施形態に係るプリンタのように、現像装置にプレミックス剤を補給する構成においても、スペントの進行度合いは平均画像面積率と駆動パラメータとに基づく多変数関数によって正確に予測し得ることが本発明者らの実験によって判明した。そこで、実施形態に係るプリンタ１の制御部１００は、次のような第１アルゴリズムにより、スペントの進行度合いを示す第１指標値を求める。
「第１指標値＝ｆ（平均画像面積率，駆動パラメータ）」
・・・第１アルゴリズム

図５は、本発明者らが行った実験によって求められた膜削れの進行度合いと、駆動パラメータとの関係を示すグラフである。この実験においても、実施形態に係るプリンタとは異なり、現像装置にトナーだけを補給する方式のプリンタ試験機を用いている。図示のように、膜削れの進行度合いと駆動パラメータとにも正の相関が成立する。但し、スペントに比べて、膜削れはプレミックス剤の補給による磁性キャリアの入れ替わり量の変化に大きな影響を受けることから、同じアルゴリズムによって膜削れの進行度合いを正確に予測することができないことが、本発明者らの実験によって判明した。

そこで、実施形態に係るプリンタ１の制御部１００は、膜削れの進行度合いを示す第２指標値を、第１アルゴリズムとは別の第２アルゴリズムによって求めるようになっている。より詳しくは、駆動パラメータとしての現像ローラの表面移動距離が１ｋｍに到達する毎に、スペント及び膜削れについてそれぞれ、進行度合いを求め、その結果が所定の閾値に到達したか否かを判定する。そして、何れか１つでも閾値に到達した場合に、現像装置内の磁性キャリアについて寿命に到達したとみなして、キャリア交換を促すメッセージを操作表示部６０に表示させる。なお、スペントの劣化度合いについては、上述した第１アルゴリズムを用いて第１指標値として求めている。また、膜削れの劣化度合いについては、第２アルゴリズムを用いて第２指標値として求めている。

このように、制御部１００は、互いに異なるアルゴリズムを用いて第１指標値と第２指標値とを求めることで、プレミックス剤を用いる構成において、スペントの進行度合いと、膜削れの進行度合いとをそれぞれ正確に予測することができる。

次に、実施形態に係るプリンタ１に、より特徴的な構成を付加した実施例のプリンタについて説明する。なお、以下に特筆しない限り、実施例に係るプリンタの構成は実施形態と同様である。
実施例に係るプリンタ１において、制御部１００は、上述した第１アルゴリズムで求めたスペントの進行度合い（第１アルゴリズムの解）を、プレミックス剤の補給による磁性キャリアの新旧入れ替わり量（キャリア入れ替わり量）に基づいて補正する。具体的には、多変数関数としての次の補正アルゴリズムによって、第１指標値（スペントの進行度合い）を補正する。
「第１指標値＝ｆ（第１アルゴリズムの解，キャリア入れ替わり量」
・・・補正アルゴリズム

また、制御部１００は、補正アルゴリズムにおけるキャリア入れ替わり量を、多変数関数としての次のアルゴリズムに基づいて算出する。
「キャリア入れ替わり量＝ｆ（平均画像面積率，駆動パラメータ）」

このアルゴリズムにおいて、変数としての平均画像面積率と、駆動パラメータとを用いてキャリア入れ替わり量を求めているのは、次に説明する理由による。即ち、駆動パラメータの値が大きくなるほど、より多くの画像を出力していることになるので、より多くのプレミックス剤を現像装置内に補給していることになる。更に、その駆動パラメータにおいて、平均画像面積率が高くなるほど、より多くのプレミックス剤を現像装置内に補給していることになる。そこで、平均画像面積率及び駆動パラメータと、キャリア入れ替わり量との正の相関を示すアルゴリズムになるのである。

膜削れについても、キャリア補給量を考慮することが望ましい。つまり、膜削れの進行度合いを示す第２指標値についても、キャリア補給量を反映させてその数値を算出することが望ましい。平均画像面積率が高い場合には、低い場合に比べて、より多くの磁性キャリアを補給してキャリアの入れ替わりを促進していることから、膜削れの進行度合いの値を低くするのが理想である。そこで、制御部１００は、次のような第２アルゴリズムを用いて、第２指標値を算出する。
「第２指標値＝ｆ（キャリア補給量，駆動パラメータ）」
・・・第２アルゴリズム

なお、キャリア補給量については、次の式によって求める。
「キャリア補給量＝ｆ（画像面積率，駆動パラメータ）」

第２指標値は、膜削れの進行度合いを示すものであるが、上記第２アルゴリズムでは、膜削れの進行度合いと良好に相関する平均滞在走行距離を第２指標値として求めている。平均滞在走行距離は、磁性キャリアの現像装置内における平均滞在時間を、その時間に相当する現像ローラ走行距離に変換した値である。このような第２アルゴリズムを用いて第２指標値を算出することで、磁性キャリアの補給量を考慮した更に正確な値として、第２指標値を求めることができる。

磁性キャリアの膜削れによる寿命到来タイミングは、磁性キャリアの初期の電気抵抗値によって多少の差が生ずる。膜削れに関する寿命到来タイミングは、磁性キャリアの電気抵抗値が膜削れの進行によって所定の値まで低下したタイミングであり、かかるタイミングは初期の電気抵抗値によって差が生ずるからである。そして、磁性キャリアの初期の電気抵抗値には、ある程度の公差がある。以下、公差範囲の中心値を初期の電気抵抗値とする磁性キャリアを公差中心品という。また、公差範囲の下限値を初期の電気抵抗値とする磁性キャリアを公差下限品という。

図６は、現像装置に対してトナーだけを補給する構成のプリンタ試験機における磁性キャリアの電気抵抗と駆動パラメータとの関係を示すグラフである。同プリンタ試験機を用いて同じ条件で連続プリント試験を行った場合、図示のように、公差中心品の寿命到来タイミング（ｔ２）よりも公差下限品の寿命到来タイミング（ｔ１）の方が早くなる。にもかかわらず、同じタイミングで寿命到来を通知してしまうと、画像劣化を引き起こしてユーザーに不信感を抱かれてしまう。この逆に、公差中心品を公差下限品と同じタイミングで寿命到来を通知してしまうと、まだ使用できる磁性キャリアの交換を促してしまうことで、コスト高を引き起こしてしまう。但し、実施形態に係るプリンタ１のように、プレミックス剤を補給する構成では、寿命到来タイミングが初期の電気抵抗値だけでなくキャリア補給量によっても変化する。基本的には、平均画像面積率が高くなるほど、より多くの磁性キャリアが補給されて現像装置内での磁性キャリアの滞留時間が短くなることから、寿命到来タイミングが長くなる。

そこで、制御部１００は、図７に示されるように、第２指標値と比較する閾値を、平均画像面積率に応じて補正するようになっている。プリンタ１においては、同図に示されるように、公差中心品では、平均画像面積率にかかわらず、一定の閾値で対応することが可能な仕様になっている。理論的には、同図に示される一定の閾値ではなく、公差中心品、公差下限品の何れにおいても、平均画像面積率が高くなるほど、閾値を大きくすることが望ましい。しかし、このプリンタ１では、プレミックス剤の補給によってキャリア交換作業の実施サイクルが非常に短くなっていることから、たとえ白紙を連続出力し続けたとしても、公差中心品の第２指標値が閾値に到達するまでには、相当の期間が経過する。よって、公差中心品であれば、同図の細線で示されるように、画像面積率にかかわらず、一定の閾値を用いれば十分である。これに対し、公差下限品では、平均画像面積率が低いと、第２指標値が閾値に到達するまでの期間がかなり短くなってしまうのに対し、平均画像面積率が高いとその期間がある程度長くなる。このため、図中点線で示されるように、平均画像面積率に応じて閾値を変化させることが望ましい。

プレミックス剤中の磁性キャリアの初期抵抗に応じて、閾値を変える構成では、プレミックス剤を交換する毎に初期抵抗を入力する手間を強いられることから、実用的ではない。そこで、本プリンタでは、図示のように、公差中心品のグラフと、公差下限品のグラフとの中間的な挙動をとる特性のグラフに従って、平均画像面積率に応じて閾値（第２指標値用）を補正するようになっている。

図８は、制御部１００によって実施される寿命判定処理の処理フローを示すフローチャートである。制御部１００は、この寿命判定処理とは別に、１枚のプリントジョブを実施する毎に、それまでの出力画像について平均画像面積率を算出し、その結果をハードディスク１０８に記憶する。なお、平均画像面積率は、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色についてそれぞれ個別に求めてその結果をハードディスク１０８に記憶する。また、１枚のプリントジョブを実施する毎に、駆動パラメータとして累積走行距離を各色毎に算出し、その結果をハードディスク１０８に記憶する。累積走行距離は、現像装置の現像ローラの累積表面移動距離である。作業者は、Ｔ，Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうち、何れか１色でも現像装置内の磁性キャリアを交換した場合には、交換した旨の情報を色情報とともに入力する。すると、制御部１００は、その色に対応する累積走行距離や平均画像面積率をゼロにリセットする。そして、以降の始めのプリントジョブから、累積走行距離や平均画像面積率を求め直していく。

なお、寿命判定処理は、各色についてそれぞれ独自に行うものである。寿命判定処理を開始した制御部１００は、まず、累積走行距離について前回の１ｋｍ増加タイミングから、更に１ｋｍ増加したか否かを判定する（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）。この判定は、累積走行距離が１ｋｍ増加する毎に、寿命の到来の有無を判定するために行うものである。累積走行距離が１ｋｍ増加した場合には（Ｓ１でＹ）、平均画像面積率及び累積走行距離（駆動パラメータ）をハードディスク１０８から読み込む（Ｓ２）。そして、それらの読み込み結果と、第１アルゴリズムや第２アルゴリズムとに基づいて、第１指標値や第２指標値を求める（Ｓ３）。その後、第１指標値を補正アルゴリズムによって補正してから（Ｓ４）、第２指標値と比較するための閾値を平均画像面積率に基づいて補正する（Ｓ５）。次に、補正後の第１指標値について閾値に到達しているか否かや、第１指標値について補正後の閾値に到達しているか否かを判定する（Ｓ６、Ｓ７）。何れかの指標値が閾値に到達した場合には、ユーザーに対して磁性キャリアについての寿命到来を通知する一方で（Ｓ８）、何れの指標値も閾値に到達しない場合には、寿命到来を通知することなく一連のフローを終了する。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
態様Ａは、潜像担持体（例えば感光体５）と、トナー及びキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体上の潜像を現像する現像手段（例えば現像装置８）と、前記現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容手段（例えばトナー補給装置４）と、前記トナー収容手段内のトナーを前記現像手段に補給する補給手段（例えばトナー補給装置４）と、出力画像の平均画像面積率、及び前記現像手段の駆動量を示すパラメータである駆動パラメータに基づいて現像手段内のキャリアの劣化度合いを示す指標値を算出する算出手段（例えば制御部１００）とを備える画像形成装置において、前記トナー収容手段として、トナーとキャリアとを混合したプレミックス剤を収容するものを用い、第１アルゴリズムを用いて前記指標値たる第１指標値を算出し、前記第１アルゴリズムとは異なる第２アルゴリズムを用いて前記指標値たる第２指標値を算出する処理を実施するように、前記算出手段を構成したことを特徴とするものである。

かかる構成においては、次に説明する理由により、プレミックス剤を現像手段に補給しつつ、現像手段内のキャリアの劣化進行度合いを正確に予測することができる。即ち、上述したように、現像手段内におけるスペントの進行度合いや、膜削れの進行度合いはそれぞれプレミックス剤の補給によるキャリアの入れ替わり量に応じて変わってくるが、その変化率は後者の方が大きい。このため、１つのアルゴリズムでスペント及び膜削れの両方の進行度合いを正確に予測することが困難である。そこで、態様Ａにおいては、スペントの進行度合いと、膜削れの進行度合いとをそれぞれ異なるアルゴリズムによって予測する。具体的には、第１アルゴリズムを用いて求めた第１指標値によってスペントの進行度合いを予測し、第２アルゴリズムを用いて求めた第２指標値によって膜削れの進行度合いを予測する。このように、スペントや膜削れの進行度合いを予測することで、キャリアの劣化進行度合いを正確に予測することができる。

［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記第１アルゴリズムとして、変数たる前記平均画像面積率と、変数たる前記駆動パラメータとに基づく多変数関数を用いて、前記第１指標値を算出し、前記第２アルゴリズムとして、変数たるキャリアの補給量と、変数たる前記駆動パラメータとに基づく多変数関数を用いて、前記第２指標値を算出する処理を実施するように、前記算出手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、平均画像面積率と駆動パラメータとに基づく多変数関数を用いて第１指標値を求めることで、現像手段内のキャリアにおけるスペントの進行度合いを正確に予測することができる。また、キャリアの補給量と駆動パラメータとに基づく多変数関数を用いて第２指標値を求めることで、現像手段内のキャリアにおける膜削れの進行度合いを正確に予測することができる。

［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、変数たる前記平均画像面積率と、変数たる前記駆動パラメータとに基づく多変数関数を用いて前記現像手段におけるキャリアの入れ替わり量を算出し、算出結果に基づいて前記第１指標値を補正する処理を実施するように、前記算出手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、スペントの進行度合いを反映する第１指標値を、キャリアの入れ替わり量を反映させたより正確な値として求めることができる。

［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｂ又はＣにおいて、前記第２指標値と比較する前記閾値を前記平均画像面積率に基づいて補正する処理を実施するように、前記判定手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、キャリアの初期電気抵抗を考慮して、膜削れによる寿命到来タイミングを正確に予測することができる。

［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ａ〜Ｄの何れかにおいて、前記第１指標値及び前記第２指標値のうち、少なくとも何れか一方が閾値に達した場合に前記現像手段内のキャリアについて寿命に到達したと判定する判定手段を設けたことを特徴とするものである。

４Ｔ，４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ：トナー補給装置（トナー収容手段、補給手段）
５Ｔ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ：感光体（潜像担持体）
８Ｔ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ：現像装置（現像手段）
１００：制御部（算出手段、判定手段）

特開２０１１−１７５１５４号公報

Claims (5)

1. 潜像担持体と、トナー及びキャリアを含有する現像剤を用いて前記潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、前記現像手段に補給するためのトナーを収容するトナー収容手段と、前記トナー収容手段内のトナーを前記現像手段に補給する補給手段と、出力画像の平均画像面積率、及び前記現像手段の駆動量を示すパラメータである駆動パラメータに基づいて現像手段内のキャリアの劣化度合いを示す指標値を算出する算出手段とを備える画像形成装置において、
   前記トナー収容手段として、トナーとキャリアとを混合したプレミックス剤を収容するものを用い、
   第１アルゴリズムを用いて前記指標値たる第１指標値を算出し、前記第１アルゴリズムとは異なる第２アルゴリズムを用いて前記指標値たる第２指標値を算出する処理を実施するように、前記算出手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記第１アルゴリズムとして、変数たる前記平均画像面積率と、変数たる前記駆動パラメータとに基づく多変数関数を用いて、前記第１指標値を算出し、前記第２アルゴリズムとして、変数たるキャリアの補給量と、変数たる前記駆動パラメータとに基づく多変数関数を用いて、前記第２指標値を算出する処理を実施するように、前記算出手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   変数たる前記平均画像面積率と、変数たる前記駆動パラメータとに基づく多変数関数を用いて前記現像手段におけるキャリアの入れ替わり量を算出し、算出結果に基づいて前記第１指標値を補正する処理を実施するように、前記算出手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２又３の画像形成装置において、
   前記第２指標値と比較する前記閾値を前記平均画像面積率に基づいて補正する処理を実施するように、前記判定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４の何れかの画像形成装置において、
   前記第１指標値及び前記第２指標値のうち、少なくとも何れか一方が閾値に達した場合に前記現像手段内のキャリアについて寿命に到達したと判定する判定手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。

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