JP2019191208A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像剤中のトナーの劣化度合いを精度よく判定可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、を有する画像形成部と、制御部と、画像濃度センサーと、を備える。制御部は、現像装置の駆動を停止してから所定時間以上経過している状態で現像装置を時間Ｔ１だけ駆動させる第１エージング動作を実行し、第１エージング動作の実行後に画像形成部において形成された第１検査用画像の濃度ＣＴＤ１、および第１検査用画像の形成後に現像装置を時間Ｔ２だけ駆動させる第２エージング動作を実行し、第２エージング動作の実行後に画像形成部において形成された第２検査用画像の濃度ＣＴＤ２の濃度比ＣＴＤ１／ＣＴＤ２に基づいて現像装置内の二成分現像剤中のトナーの劣化度を判定する。【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に搭載される現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとから成る二成分現像剤を使用する現像装置における現像剤の劣化を判定する方法に関するものである。

従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、キャリアを用いない一成分現像方式と、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる二成分現像剤を使用し、現像ローラー上に形成されたトナーおよびキャリアから成る磁気ブラシにより像担持体（感光体）上の静電潜像を現像する二成分現像方式とが知られている。

ところで、二成分現像方式においては、特に画像上の印字率（画像形成可能な面積に対する印字される面積の割合をいう。以下同じ。）が低い場合に、現像剤担持体（現像ローラー）から像担持体（感光体ドラム）に飛翔して現像に用いられるトナーが少ないために現像装置内のトナー粒子の入れ替わりが少なくなる。その結果、印字動作の繰り返しによりトナー外添剤の剥がれやトナー内への埋没等によりトナーが劣化して帯電特性が変化し、トナーが過剰に帯電して画像濃度低下やかぶり画像が発生することがある。

この対策として、例えば特許文献１には、予めかぶりの許容レベルを設定し、静電潜像を形成していない感光体ドラムを現像し、そのときのトナー濃度をＡＤＣセンサーで検出してかぶりの許容レベルと比較し、検出したトナー濃度値が基準値以上になったときに、現像剤寿命に達していると判断する現像剤の寿命検出装置が開示されている。

また、特許文献２には、感光体ドラム上に形成されたトナー像の凹凸を検知する凹凸検知手段と、凹凸検知手段により検知されたトナー像高さがトナー付着量に対する高さ基準値より大きいならばトナーが劣化していると判断するトナー劣化判定手段とを備える画像形成装置が開示されている。

特開平５−８０６５５号公報 特開２０１０−２１７６３４号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、かぶり発生時のトナー量は少量であるためかぶり量の検知精度は高くなく、ばらつきが大きくなる。その結果、現像剤の寿命検知精度も低くなってしまう。また、特許文献２の方法では、トナー像高さはトナー帯電量の影響を受け、トナー帯電量は環境条件や画像形成装置の放置時間により変化する。エージング時間に対するトナー帯電量の変化量は放置時間が長くなるにつれて大きくなり、同じ現像バイアスで出力したときのトナー量（トナー像高さ）が変化する。その結果、放置時間によってトナー量が大きく変動し、トナーの劣化度合いを精度よく判定することができない。

本発明は、上記問題点に鑑み、二成分現像剤中のトナーの劣化度合いを精度よく判定可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、画像形成部と、制御部と、画像濃度センサーと、を備えた画像形成装置である。画像形成部は、像担持体と、帯電装置と、露光装置と、現像装置と、を有する。像担持体は、表面に感光層が形成される。帯電装置は、像担持体の表面を帯電させる。露光装置は、帯電装置により帯電された像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する。現像装置は、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、現像容器内に回転可能に支持され表面に二成分現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、現像剤担持体を用いて静電潜像をトナー像に現像する。制御部は、画像形成部の動作を制御する。画像濃度センサーは、画像形成部により形成されたトナー像の濃度を検知する。制御部は、現像装置の駆動を停止してから所定時間以上経過している状態で現像装置を時間Ｔ１だけ駆動させる第１エージング動作を実行し、第１エージング動作の実行後に画像形成部において第１検査用画像を形成し、第１検査用画像の形成後に現像装置を時間Ｔ２だけ駆動させる第２エージング動作を実行し、第２エージング動作の実行後に画像形成部において第２検査用画像を形成し、画像濃度センサーにより検知された第１検査用画像の濃度ＣＴＤ１および第２検査用画像の濃度ＣＴＤ２の濃度比ＣＴＤ１／ＣＴＤ２に基づいて現像装置内の二成分現像剤中のトナーの劣化度を判定するトナー劣化判定モードを実行可能である。

本発明の第１の構成によれば、現像装置の駆動停止からの放置時間に関係なく、現像剤中のトナーの劣化度を精度よく判定することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す概略図 第１実施形態の画像形成装置１００に搭載される現像装置４の側面断面図 第１実施形態の画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図 第１実施形態の画像形成装置１００におけるトナー劣化判定モードの制御例を示すフローチャート 濃度キャリブレーション実行時の現像バイアスとパッチ画像濃度（ＩＤ）との関係を示すグラフ 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す概略図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成を示す概略図である。画像形成装置（例えばモノクロプリンター）１００本体内には、帯電、露光、現像および転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Ｐが配設されている。

画像形成部Ｐには、感光体ドラム１の回転方向（図１の反時計回り方向）に沿って、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写ローラー５、クリーニング装置６、および除電装置７が配設されている。画像形成部Ｐでは、感光体ドラム１を図１において反時計回り方向に回転させながら、感光体ドラム１に対する画像形成プロセスが実行される。

感光体ドラム１は、例えばアルミニウム製のドラム素管の外周面に感光層が積層されたものである。本実施形態では、感光層として高硬度で耐久性に優れたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光層を用いている。感光層はアモルファスシリコン感光層に限らず、有機感光層（ＯＰＣ）を用いてもよい。

帯電装置２は、感光体ドラム１の感光層を均一に帯電させる。本実施形態では、帯電ローラーと感光体ドラム１とを接触させ、接触部近傍に生じる電界によって放電するローラー帯電方式の帯電装置が用いられる。帯電装置２はこれに限らず、コロナワイヤーを用いたスコロトロン帯電方式を用いてもよい。

露光装置３は、画像データに基づいて光ビームを感光体ドラム１に照射し、感光体ドラム１の感光層の表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。現像装置４は、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤（以下、単に現像剤とも呼ぶ）が収納されており、静電潜像に現像剤中のトナーを付着させてトナー像に現像する。

転写ローラー５は、感光体ドラム１と接触して転写ニップ部を形成する。転写ローラー５に転写電圧電源５４（図４参照）から負極性（トナーと逆極性）の電圧を印加することで、用紙が転写ニップ部を通過する際に、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が負極性の電荷を注入された転写ローラー５側に引き付けられて用紙上に転写される。

クリーニング装置６は、トナー像が用紙に転写された後に、感光体ドラム１の表面の残留トナーを除去する。除電装置７は、感光体ドラム１の表面に除電光を照射して残留電荷を除去する。トナーコンテナ８は、現像剤を構成するトナーを貯留しており、現像装置４へトナーを供給する。

印字動作を行う場合、パソコン等の上位装置から送信された画像データを画像信号に変換する。一方、画像形成部Ｐにおいて、帯電装置２により図中の反時計回り方向に回転する感光体ドラム１が均一に帯電される。次に、画像信号に基づいて露光装置３が感光体ドラム１上に光ビームを照射することで、その画像データに基づく静電潜像を感光体ドラム１表面に形成する。その後、現像装置４の現像ローラー２５（図２参照）に担持された現像剤中のトナーを静電潜像に付着させてトナー像を形成する。

上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム１に向けて、用紙が用紙収容部１０から用紙搬送路１１およびレジストローラー対１３を経由して所定のタイミングで搬送され、感光体ドラム１と転写ローラー５との転写ニップ部において感光体ドラム１表面のトナー像が用紙に転写される。そして、トナー像が転写された用紙は感光体ドラム１から分離され、定着部９に搬送されて加熱および加圧されることで用紙にトナー像が定着される。定着部９を通過した用紙は、用紙搬送路１１の分岐部に配置された分岐ガイド１６によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、反転搬送路１７に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１４を介して用紙排出部１５に排出される。

図２は、本実施形態の画像形成装置１００に搭載される現像装置４の側面断面図である。図２に示すように、現像装置４は、現像剤が収納される現像容器（ケーシング）２０を備えており、現像容器２０内は仕切壁２０ａによって、攪拌搬送室２１と供給搬送室２２とに区画されている。攪拌搬送室２１には攪拌搬送スクリュー２３が配設されており、供給搬送室２２には供給搬送スクリュー２４が配設されている。

攪拌搬送スクリュー２３、供給搬送スクリュー２４は、それぞれ支軸（回転軸）の周囲に螺旋羽を設けた構成になっており、互いに平行な状態で現像容器２０に回転可能に軸支されている。なお、図２に示すように、攪拌搬送スクリュー２３、供給搬送スクリュー２４の軸方向である現像容器２０の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）の両端部においては仕切壁２０ａが存在せず、攪拌搬送スクリュー２３、供給搬送スクリュー２４間でのトナーの受け渡しが可能な連通部となっている。これにより、攪拌搬送スクリュー２３は、攪拌搬送室２１内の現像剤を攪拌しながら搬送して供給搬送室２２に搬送し、供給搬送スクリュー２４は、供給搬送室２２に搬送されてきた現像剤を攪拌しながら搬送して現像ローラー２５に供給する。

現像ローラー２５は、感光体ドラム１の回転に応じて回転する非磁性スリーブと、非磁性スリーブ内に固定される複数の磁極とを有する。これらの磁極の磁力により非磁性スリーブの表面に現像剤を付着（担持）させて磁気ブラシを形成する。現像ローラー２５は、攪拌搬送スクリュー２３、供給搬送スクリュー２４と平行な状態で、現像容器２０に回転可能に軸支されている。攪拌搬送スクリュー２３、供給搬送スクリュー２４、および現像ローラー２５は、モーター（図示せず）により回転駆動される。現像ローラー２５には現像バイアス電源５３（図３参照）によって直流電圧に交流電圧を重畳させた現像バイアスが印加される。

規制ブレード２７は、長手方向（図２の紙面と垂直な方向）が最大現像幅よりも大きく形成されており、現像ローラー２５と所定の間隔を隔てて配置されることにより、現像ローラー２５の外周面に形成される磁気ブラシの層厚を規制する。

攪拌搬送室２１には、攪拌搬送スクリュー２３と対面してトナー濃度センサー３０が配置されている。トナー濃度センサー３０は、現像剤中のキャリアに対するトナーの割合（Ｔ／Ｃ）を検知するものであり、例えば、現像容器２０内における現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。トナー濃度センサー３０により現像剤の透磁率を検出すると、その検出結果に相当する電圧値を後述する制御部９０（図３参照）に出力し、制御部９０によってトナー濃度センサー３０の出力値からトナー濃度が決定される。制御部９０は、決定されたトナー濃度に応じてトナー補給モーター３１（図３参照）に制御信号を送信し、トナーコンテナ８（図１参照）から現像剤補給口２０ｂを介して攪拌搬送室２１に所定量のトナーが補給される。

次に、画像形成装置１００の制御経路について説明する。図３は、本実施形態の画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

画像入力部５０は、画像形成装置１００にパソコン等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部５０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

バイアス制御回路５１は、帯電バイアス電源５２、現像バイアス電源５３、および転写バイアス電源５４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路５１からの制御信号によって、帯電バイアス電源５２は帯電装置２に、現像バイアス電源５３は現像装置４内の現像ローラー２５に、転写バイアス電源５４は転写ローラー５に、それぞれ所定のバイアスを印加する。

トナー補給モーター３１は、制御部９０からの制御信号に基づいてトナーコンテナ８に貯留されたトナーを現像容器２０内に供給する。

トナー量検知センサー３５は、感光体ドラム１の外周面に対向して配置されており、後述するトナー劣化判定モードにおいて感光体ドラム１表面に付着したトナー量を検知する。トナー量検知センサー３５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。感光体ドラム１上のトナー付着量を測定する際、発光素子から感光体ドラム１に測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、および感光体ドラム１表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナー付着量が多い場合には、感光体ドラム１の表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナー付着量が少ない場合には、逆に感光体ドラム１の表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値によりトナー付着量を検知することができる。

操作部７０には、液晶表示部７１、ＬＥＤ７２が設けられており、液晶表示部７１およびＬＥＤ７２は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印刷部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパーソナルコンピュータのプリンタードライバーから行われる。

その他、操作部７０には、画像形成を中止する際等に使用するストップ／クリアボタン、画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部５０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６、制御に必要な数値の演算処理を行う演算部９７を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００本体内部の任意の場所に配置可能である。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐ、定着部９、トナー濃度センサー３０、トナー補給モーター３１、トナー量検知センサー３５、画像入力部５０、バイアス制御回路５１、操作部７０等が挙げられる。

Ｉ／Ｆ９６は、パソコン等の外部機器との間で、インターネット又はＬＡＮ等の通信ネットワークを介して有線又は無線によるデータ通信を行う。本実施形態では、Ｉ／Ｆ９６は後述するトナー劣化判定モードにおいてトナーが劣化していると判定された場合に、アラート（警告）をサービスマンやサービスセンター等に送信可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（或いはＲＯＭ９２）には、後述するトナー劣化判定モードの実行時におけるトナー量検知センサー３５の出力値とトナー付着量との関係も格納されている。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

演算部９７は、トナー濃度センサー３０の出力値から現像装置４内のトナー濃度を算出して現像装置３へのトナー補給量（トナー補給モーター３１の駆動時間）を決定する。決定されたトナー補給量はＣＰＵ９１に送信され、ＣＰＵ９１はトナー補給モーター３１に制御信号を送信して所定時間駆動させる。また、演算部９７は、トナー量検知センサー３５の出力値に基づいてトナー付着量を算出する。さらに、演算部９７は、トナー劣化判定モードにおいてトナーが劣化していると判定された場合、劣化トナーの強制吐出量、およびトナーコンテナ８からのトナー補給量を算出する。

ところで、長期間の印字によってトナーに機械的なストレスが長期間加えられるとトナーが劣化するという問題がある。具体的には、トナー外添剤が摩擦によって剥離したり、トナー母粒子内に埋没したりすることにより、トナーの帯電性が低下する。その結果、トナーの現像性が高くなり過ぎてかぶり現象や画像濃度異常、トナー飛散が発生する不具合が生じる。

前述したように、現像装置４のエージング時間に対するトナー帯電量の変化量は、現像装置４の駆動停止からの放置時間が長くなるにつれて大きくなり、同じ現像バイアスで出力したときのトナー付着量（現像量）が変化する。その結果、現像装置４の放置時間によってトナー付着量が大きく変動するため、トナー付着量を測定するだけではトナーの劣化度合いを精度よく判定することができなかった。

そこで、本発明では、所定時間エージング動作を行った後に第１検査用画像を形成する。また、第１検査用画像の形成後に再度所定時間エージング動作を行い、第２検査用画像を形成する。そして、第１検査用画像と第２検査用画像の画像濃度の比率に基づいてトナーの劣化度合いを判定することとしている。

具体的には、現像装置４を一定時間エージング（攪拌駆動）し、画像形成可能となった状態で感光体ドラム１の表面に第１検査用画像としてパッチ画像を形成する。次に、トナー量検知センサー３５で第１検査用画像の画像濃度（以下、ＣＴＤ１という）を検知する。その後、再び現像装置４を一定時間エージングし、感光体ドラム１の表面に第１検査用画像と同じ現像バイアスを用いて第２検査用画像としてパッチ画像を形成する。次に、トナー量検知センサー３５で第２検査用画像の画像濃度（以下、ＣＴＤ２という）を検知する。

ここで、ＣＴＤ１は現像装置４の駆動停止からの放置時間によって変動するが、トナーの劣化がなければＣＴＤ２はＣＴＤ１とほぼ同一の濃度となる。また、ＣＴＤ１に比べてＣＴＤ２が大きい場合はエージング動作によってトナー帯電量が上昇していることを示しており、過帯電トナーが発生し易くなっていると考えられる。一方、ＣＴＤ１に比べてＣＴＤ２が小さい場合はエージング動作によってトナー帯電量が低下していることを示しており、環境条件（温湿度）等により帯電低下が発生し易くなっていると考えられる。即ち、トナーが劣化するにつれてＣＴＤ１とＣＴＤ２との濃度差が大きくなる。

そこで、ＣＴＤ２に対するＣＴＤ１の比率（ＣＴＤ１／ＣＴＤ２）を算出し、ＣＴＤ１／ＣＴＤ２が所定の範囲内（Ａ≦ＣＴＤ１／ＣＴＤ２≦Ｂ）にあるときはトナーが劣化していないと判定する。一方、ＣＴＤ１／ＣＴＤ２が閾値Ａ未満であるとき、或いは閾値Ｂを超えるときはトナーが劣化していると判定する。

図４は、本実施形態の画像形成装置１００におけるトナー劣化判定モードの制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図３、および後述する図５を参照しながら図４のステップに沿ってトナー劣化判定モードの実行手順について説明する。なお、以下に示すトナー劣化判定モードは、前回のトナー劣化判定モードの実行からの累積印字枚数が所定枚数（例えば１ｋ枚）に到達したとき等、所定のタイミングで行えばよい。

先ず、制御部９０は現像装置４の放置時間（駆動停止時間）が所定時間以上であるか否かを判断する（ステップＳ１）。放置時間が所定時間以上である場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、現像装置４のエージングを開始する（ステップＳ２）。

次に、制御部９０はエージング開始から所定時間Ｔ１（ここでは１０〜１５秒）経過したか否かを判断する（ステップＳ３）。時間Ｔ１が経過した場合は（ステップＳ３でＹｅｓ）、第１検査用画像を形成する（ステップＳ４）。本実施形態では、濃度キャリブレーション用のパッチ画像の１つを第１検査用画像として用いる。

図５は、濃度キャリブレーション実行時の現像バイアスとパッチ画像濃度（ＩＤ）との関係を示すグラフである。図５に示すように、５００Ｖ、６８０Ｖ、８００Ｖ、および８３０Ｖの４段階の現像バイアスを用いて感光体ドラム１上に４種類のパッチ画像を形成する。この４段階の現像バイアスのうち、８００Ｖで現像したパッチ画像を第１検査用画像とする。

次に、トナー量検知センサー３５によって第１検査用画像のＣＴＤ１を検知する（ステップＳ５）。図５から、ＣＴＤ１は１．２であることがわかる。その後、現像装置４のエージングを再開する（ステップＳ６）。

次に、制御部９０はエージング再開から所定時間Ｔ２（ここでは３０秒）経過したか否かを判断する（ステップＳ７）。時間Ｔ２が経過した場合は（ステップＳ７でＹｅｓ）、第１検査用画像と同じ現像バイアス（８００Ｖ）で第２検査用画像を形成する（ステップＳ８）。次に、トナー量検知センサー３５によって第２検査用画像のＣＴＤ２を検知する（ステップＳ９）。演算部９７は、ステップＳ５で検知されたＣＴＤ１とステップＳ８で検知されたＣＴＤ２とを用いてＣＴＤ１／ＣＴＤ２を算出する。

制御部９０は、算出されたＣＴＤ１／ＣＴＤ２が０．８以上１．２以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。０．８≦ＣＴＤ１／ＣＴＤ２≦１．２である場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）はトナーが劣化していないと判定し、そのまま画像形成を行う。一方、ＣＴＤ１／ＣＴＤ２＜０．８、または１．２＜ＣＴＤ１／ＣＴＤ２である場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）はトナーが劣化していると判定する（ステップＳ１１）。

上記の制御によれば、現像装置４の駆動停止からの放置時間に関係なく、現像剤中のトナーの劣化度を精度よく判定することができる。トナーが劣化していると判定された場合、制御部９０は液晶表示部７１にトナーの交換を促す通知を行う。或いは、Ｉ／Ｆ９６を介してサービスマンやサービスセンターにアラートを通知する。これにより、現像剤中のトナーの入れ替え時期や現像剤の交換時期を適切なタイミングで通知することができる。

また、トナーが劣化していると判定された場合、帯電装置２によって感光体ドラム１の表面を帯電させるとともに、露光装置５によってソリッド画像（ベタ画像）の静電潜像を形成して現像装置４を駆動し、現像剤中のトナーを感光体ドラム１に強制的に吐出することも有効である。トナーの吐出量は静電潜像の周方向長さによって調整可能である。

その後、制御部９０はトナー供給モーター３１（図３参照）に制御信号を送信し、強制吐出によって減少した分だけトナーコンテナ８から現像装置４へ新たなトナーを供給する。これにより、現像装置４内の劣化トナーを新たなトナーに入れ換えることができ、トナーの帯電性を復元させることができる。従って、トナーの帯電不良に起因するかぶり画像や画像濃度異常、トナー飛散等の不具合の発生を効果的に抑制することができる。

図６は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１００の側面断面図である。本実施形態では、画像形成装置１００はタンデム式のカラープリンターであり、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像を形成する４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが設けられている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄがそれぞれ配設されており、さらに図８において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト１８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。画像形成装置１００の制御経路は、基本的には図３に示した第１実施形態と同様であるため、必要に応じて図３を参照しながら説明する。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置３によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。静電潜像が形成された感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像装置４ａ〜４ｄによって現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置３からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー５ａ〜５ｄにより一次転写ローラー５ａ〜５ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト１８上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等はクリーニング装置６ａ〜６ｄにより除去される。

トナー像が転写される用紙は、カラープリンター１００内の下部に配置された用紙収容部１０内に収容されており、給紙ローラー１２およびレジストローラー対１３を介して用紙が所定のタイミングで中間転写ベルト１８に隣接して設けられた二次転写ローラー１９と中間転写ベルト１８のニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送される。トナー像が二次転写された用紙は定着部９へと搬送される。

定着部９に搬送された用紙は、加熱及び加圧されてトナー像が用紙に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙は、そのまま（或いは分岐ガイド１６によって反転搬送路１７に振り分けられ、両面に画像が形成された後）排出ローラー対１４によって排出トレイ１５に排出される。

中間転写ベルト１８の進行方向において最下流側に配置された画像形成部Ｐｄよりも下流側、且つ二次転写ローラー１９よりも上流側には画像濃度センサー４５が配置されている。画像濃度センサー４５は、トナー量検知センサー３５と同様に発光素子と受光素子とを備えた光学センサーであり、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成され、中間転写ベルト１８上に一次転写された基準画像の濃度を検知する。制御部９０（図３参照）は、画像濃度センサー４５の検知結果に基づいて濃度キャリブレーションを実行する。

本実施形態の画像形成装置１００においても、第１実施形態と同様の手順によりトナー劣化判定モードが実行される。但し、本実施形態では感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に現像された第１検査用画像、第２検査用画像を中間転写ベルト１８上に一次転写し、画像濃度センサー４５を用いて中間転写ベルト１８上に一次転写された第１検査用画像のＣＴＤ１および第２検査用画像のＣＴＤ２を検知する。

これにより、第１実施形態と同様に現像剤中のトナーの劣化度を精度よく判定することができる。トナーが劣化していると判定された場合、制御部９０は液晶表示部７１（図３参照）にトナー或いは現像剤の交換を促す通知を行う。或いは、Ｉ／Ｆ９６（図３参照）を介してサービスマンやサービスセンターにアラートを通知する。或いは、現像剤中のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄに強制的に吐出するとともに、強制吐出によって減少した分だけトナーコンテナ８ａ〜８ｄから現像装置４ａ〜４ｄへ新たなトナーを供給する。

なお、本実施形態においても、第１実施形態と同様に各感光体ドラム１ａ〜１ｄの外周面に対向してトナー量検知センサー３５を配置し、トナー劣化判定モードにおいて感光体ドラム１表面に形成された第１検査用画像のＣＴＤ１および第２検査用画像のＣＴＤ２を検知するようにしてもよい。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態では、二成分現像剤を担持する現像ローラー（現像剤担持体）２５を備えた二成分現像式の現像装置４、４ａ〜４ｄを備えた画像形成装置１００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。供給搬送スクリュー２４と現像ローラー２５との間に磁気ローラー等の現像剤担持体をさらに設け、供給搬送スクリュー２４から磁気ローラーに現像剤を供給した後に、磁気ローラーから現像ローラー２５にトナーのみを供給する現像装置を備えた画像形成装置にも全く同様に適用することができる。

また、トナーコンテナ８、８ａ〜８ｄ内にトナーおよびキャリアからなる二成分現像剤を貯留しておき、現像装置４、４ａ〜４ｄとして、トナーコンテナ８、８ａ〜８ｄから新たなトナーおよびキャリアを現像容器２０内に補給する現像剤補給口と、トナーおよびキャリアの補給によって攪拌搬送室２２ｂおよび供給搬送室２０ｃ内で余剰となった現像剤を排出する現像剤排出部と、を備えた現像装置を使用することもできる。この構成の場合、トナーコンテナ８、８ａ〜８ｄから現像装置４、４ａ〜４ｄへのトナーの補給に伴い、現像容器２０内の劣化キャリアも新たなキャリアに徐々に入れ替わる。従って、キャリアの劣化もある程度改善することができる。

また、本発明は図１に示したようなモノクロプリンター、図６に示したようなカラープリンターに限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、カラー複写機、ファクシミリ等、種々の画像形成装置に適用可能である。

本発明は、二成分現像剤を用いる現像装置を備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、二成分現像剤中のトナーの劣化度合いを精度よく判定することができ、画像濃度の上昇やかぶり画像、トナー飛散、およびキャリア現像を効果的に抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

Ｐ、Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１、１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
４、４ａ〜４ｄ 現像装置
８、８ａ〜８ｄ トナーコンテナ（トナー供給装置）
１８ 中間転写ベルト（中間転写体）
２０ 現像容器
２３ 第１攪拌スクリュー
２４ 第２攪拌スクリュー
２５ 現像ローラー（現像剤担持体）
２７ 規制ブレード
２７ トナー補給モーター（トナー供給装置）
３０ トナー濃度センサー
３５ トナー量検知センサー（画像濃度センサー）
４５ 画像濃度センサー
７１ 液晶表示部（通知装置）
９０ 制御部
９６ Ｉ／Ｆ（通信部）
９７ 演算部
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 表面に感光層が形成された像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
   前記帯電装置により帯電された前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
   キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内に回転可能に支持され表面に前記二成分現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、前記現像剤担持体を用いて前記静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
   を有する画像形成部と、
   前記画像形成部の動作を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記画像形成部により形成された前記トナー像の濃度を検知する画像濃度センサーを有し、
   前記制御部は、
   前記現像装置の駆動を停止してから所定時間以上経過している状態で前記現像装置を時間Ｔ１だけ駆動させる第１エージング動作を実行し、
   前記第１エージング動作の実行後に前記画像形成部において前記像担持体表面に第１検査用画像を形成し、
   前記第１検査用画像の形成後に前記現像装置を時間Ｔ２だけ駆動させる第２エージング動作を実行し、
   前記第２エージング動作の実行後に前記画像形成部において前記像担持体表面に第２検査用画像を形成し、
   前記画像濃度センサーにより検知された前記第１検査用画像の濃度ＣＴＤ１および前記第２検査用画像の濃度ＣＴＤ２の濃度比ＣＴＤ１／ＣＴＤ２に基づいて前記現像装置内の前記二成分現像剤中の前記トナーの劣化度を判定するトナー劣化判定モードを実行可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成部は、前記像担持体の表面に形成された前記トナー像が一次転写されるとともに、一次転写された前記トナー像を記録媒体に二次転写する中間転写体を有し、
   前記画像濃度センサーは、前記画像形成部により前記像担持体表面に形成された前記第１検査用画像の濃度ＣＴＤ１および前記第２検査用画像の濃度ＣＴＤ２、若しくは前記中間転写体に一次転写された前記第１検査用画像の濃度ＣＴＤ１および前記第２検査用画像の濃度ＣＴＤ２を検知可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、ＣＴＤ１／ＣＴＤ２が以下の式（１）
   ０．８≦ＣＴＤ１／ＣＴＤ２≦１．２・・・（１）
   を満たす場合にトナーが劣化していないと判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像容器に新たな前記トナーを供給するトナー供給装置を有し、
   前記制御部は、前記トナー劣化判定モードにおいて前記トナーが劣化していると判定されたとき、前記現像剤担持体から前記像担持体に前記トナーを強制吐出するとともに、前記トナー供給装置を用いて前記トナーの吐出量と同量の前記トナーを前記現像容器内に補給することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記制御部からの要求に応じて所定の通知を行う通知装置を備え、
   前記制御部は、前記トナー劣化判定モードにより前記トナーが劣化していると判定されたとき、前記通知装置を用いて前記トナーの劣化を通知することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. ネットワークを介して通信可能な通信部を備え、
   前記制御部は、前記トナー劣化判定モードにより前記トナーが劣化していると判定されたとき、前記通信部を用いて前記トナーの劣化を通知することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。

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