JP2022050186A - 画像形成装置のための現像剤供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トリクル現像方式で、不要なキャリアの入れ替えを低減させたキャリアの補給を実現する。【解決手段】２成分現像方式の現像装置を備えた画像形成システムであって、現像装置に収容された現像剤のトナーとキャリアの混合比を透磁率の出力波形として検出するＴＣセンサ８１と、現像装置から現像剤を排出する現像剤排出部８４と、トナーを現像装置に補給するトナー補給部８２と、キャリアを現像装置に補給するキャリア補給部８３と、ＴＣセンサによって検出された出力波形と予め記憶されている出力波形との比較を行って現像装置に収容された現像剤の量を算出する現像剤量算出部８５と、を備え、キャリア補給部は、現像剤量算出部によって算出された現像剤の量に応じてキャリアの補給量を決定し、決定した補給量のキャリアを現像装置に補給する。【選択図】図４

Description

トナー及びキャリアを含む現像剤を用いて、像担持体の静電潜像を現像する現像装置を備えた画像形成装置が知られている。現像装置では、印刷動作に伴って消費されるトナーの消費量に応じて一定割合で混合されたトナーとキャリアが補給される。補給されたキャリアの量に応じてオーバーフローにより現像剤が排出される。

図１は、本明細書に開示された種々の例を実施するために使用することができる画像形成装置の概略図である。 図２は、例示的な現像装置の模式的な断面図である。 図３は、現像装置のアドミクスオーガ及びＴＣセンサを示す図である。 図４は、画像形成装置の例示的な機能構成を示すブロック図である。 図５は、ＴＣセンサの出力波形の例を示す図である。 図６は、ＴＣセンサの出力波形の例を示す図である。 図７は、ＴＣセンサの出力波形の例を示す図である。 図８は、現像装置の内部の現像剤量と、ＴＣセンサの出力波形から得られる値との関係の例を示すグラフである。 図９は、現像剤の内部の現像剤量と、ＴＣセンサ出力値との関係の例を示すグラフである。 図１０は、現像剤の帯電量とトナー像の濃度との関係の例を示すグラフである。 図１１は、例示的なキャリアの供給方法の工程を示すフロー図である。 図１２は、トナーキャリア混合比と、ＴＣセンサの出力値との関係の例を示すグラフである。 図１３は、例示的なキャリアの供給方法の工程を示すフロー図である。 図１４は、例示的なキャリアの供給方法の工程を示すフロー図である。

現像剤として、トナー及びキャリアを含む２成分現像剤を用いる現像装置では、現像剤の長寿命化のため、トリクル排出方式が採用されることがある。トリクル排出方式は、トナーの補給時に新たなキャリアを現像剤収容部に補給し、古くなった現像剤を現像剤排出部から現像剤収容部の外に排出する方式である。トリクル排出方式は、トリクル現像方式、又はＡＤＲ（Auto Developer Refill）等とも称される。本開示において、「現像剤」とは、トナー及びキャリアの双方を含む現像剤を示している。

ＡＤＲでは、キャリアの帯電性能の低下を抑制するために、トナーカートリッジの内部にトナーとキャリアを一定割合で混合しながら収容し、トナー補給時にトナーと共に新しいキャリアを一定割合で補給する。そして、劣化したキャリアを補給されたキャリアの量だけ現像装置の外部に排出することによって、キャリアの帯電性能の低下が抑制される。

ところで、ＡＤＲでは、実際現像剤の劣化とは関係なく、トナーの消費量に応じて一定割合でキャリアが補給されていた。ＡＤＲでは、負荷が高い印刷動作時に合わせてキャリアの補給量が決定されているため、実際キャリアが劣化していなくても強制的にキャリアの交換がなされている。よって、不要なキャリアの入れ替えが生じることとなる。本開示の一側面では、現像剤の減少及び劣化を適切に検知して無駄を低減させたキャリアの補給を実現できる。キャリアの無駄な補給を低減できるので、コストの低減にも寄与する。

以下では、図面を参照しながら、例示的な画像形成システムについて説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図面は、理解の容易のため、一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

まず、画像形成システムの例示的な概略構成について説明する。図１は、例示的な画像形成システム１の概略図である。画像形成システム１は、マゼンタ、イエロー、シアン及びブラックの４色を用いてカラー画像を形成する装置である。画像形成システム１は、印刷媒体３を搬送する搬送装置１０と、表面（周面）に静電潜像が形成される像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋと、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋと、トナー像を印刷媒体３に転写する転写装置４０と、トナー像を印刷媒体３に定着する定着装置５０と、印刷媒体３を排出する排出装置６０と、制御部７０とを備える。例示的な画像形成システム１は、２成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置である。

印刷媒体３は、一例として、用紙である。搬送装置１０は、画像が形成される印刷媒体３を搬送経路１１に沿って搬送する。印刷媒体３は、カセット１２に積層された状態で収容され、給紙ローラ１３によってピックアップされて搬送される。

像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれは、静電潜像担持体、又は感光体ドラムであってもよい。像担持体２０Ｍはマゼンタのトナー像を形成するための静電潜像を形成する。像担持体２０Ｙはイエローのトナー像を形成するための静電潜像を形成する。像担持体２０Ｃはシアンのトナー像を形成するための静電潜像を形成する。像担持体２０Ｋはブラックのトナー像を形成するための静電潜像を形成する。像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋの構成は、例えば、互いに同一とされている。従って、以下では、識別を行う場合を除き、像担持体２０Ｍを代表として説明する。

像担持体２０Ｍの外周面には、現像装置３０Ｍと、帯電ローラ２２Ｍと、露光ユニット２３と、クリーニングユニット２４Ｍとが設けられている。なお、像担持体２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋの外周面にも、同様に、現像装置３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋのそれぞれと、帯電ローラと、露光ユニット２３と、クリーニングユニットとが設けられている。

帯電ローラ２２Ｍは、像担持体２０Ｍの外周面を所定の電位に帯電させる帯電手段である。帯電ローラ２２Ｍは、像担持体２０Ｍの回転に追従して動く。露光ユニット２３は、帯電ローラ２２Ｍによって帯電した像担持体２０Ｍの外周面を印刷媒体３に形成する画像に応じて露光する。これにより、像担持体２０Ｍの表面のうち露光ユニット２３に露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。クリーニングユニット２４Ｍは、像担持体２０Ｍの外周面に残存する現像剤をクリーニングする。

現像装置３０Ｍは、マゼンタの現像剤が収容されている現像剤収容部２１Ｍから供給された現像剤によって像担持体２０Ｍに形成された静電潜像を現像し、マゼンタのトナー像を形成する。現像装置３０Ｙは、イエローの現像剤が収容されている現像剤収容部２１Ｙから供給された現像剤によって像担持体２０Ｙに形成された静電潜像を現像し、イエローのトナー像を形成する。現像装置３０Ｃは、シアンの現像剤が収容されている現像剤収容部２１Ｃから供給された現像剤によって像担持体２０Ｃに形成された静電潜像を現像し、シアンのトナー像を形成する。現像装置３０Ｋは、ブラックの現像剤が収容されている現像剤収容部２１Ｋから供給された現像剤によって像担持体２０Ｋに形成された静電潜像を現像し、ブラックのトナー像を形成する。現像装置３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋの構成は、例えば、互いに同一とされている。従って、以下では、現像装置３０Ｍを代表として説明する。

現像装置３０Ｍは、現像剤を像担持体２０Ｍに担持させる現像ローラ３１Ｍを備える。現像装置３０Ｍでは、現像剤としてトナー及びキャリアを含む２成分現像剤が用いられる。現像装置３０Ｍでは、トナーとキャリアを所望の混合比となるように調整及び混合撹拌してトナーを分散させることにより、最適な帯電量が付与された現像剤が調整される。現像装置３０Ｍでは、現像剤が現像ローラ３１Ｍに担持される。そして、現像ローラ３１Ｍの回転により現像剤が像担持体２０Ｍに対向する位置まで搬送され、現像ローラ３１Ｍに担持された現像剤のうちのトナーが像担持体２０Ｍの外周面に形成された静電潜像に移動する。このトナーの静電潜像への移動により、静電潜像が現像される。

転写装置４０は、現像装置３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋのそれぞれにおいて形成されたトナー像を搬送して印刷媒体３に転写する。転写装置４０は、転写ベルト４１と、懸架ローラ４４，４５，４６，４７と、一次転写ローラ４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｃ，４２Ｋと、二次転写ローラ４３とを備える。転写ベルト４１には、像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれからトナー像が一次転写され、懸架ローラ４４，４５，４６，４７は転写ベルト４１を懸架する。一次転写ローラ４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｃ，４２Ｋは、像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれと共に転写ベルト４１を挟持して転写ベルト４１にトナー像を一次転写する。二次転写ローラ４３は、懸架ローラ４７と共に転写ベルト４１を挟持して転写ベルト４１から印刷媒体３にトナー像を二次転写する。

転写ベルト４１は、懸架ローラ４４，４５，４６，４７の外周を循環移動する無端ベルトである。例えば、懸架ローラ４７は駆動ローラであり、懸架ローラ４４，４５，４６は懸架ローラ４７の回転駆動により従動回転する従動ローラである。一次転写ローラ４２Ｍ，４２Ｙ，４２Ｃ，４２Ｋのそれぞれは、転写ベルト４１の内周側から像担持体２０Ｍ、２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれを押圧するように設けられる。二次転写ローラ４３は、例えば、転写ベルト４１を挟んで懸架ローラ４７と平行に配置され、転写ベルト４１の外周側から懸架ローラ４７を押圧するように設けられる。二次転写ローラ４３は、転写ベルト４１との間に、転写ベルト４１から印刷媒体３にトナー像を転写する転写ニップ部１４を形成する。

定着装置５０は、加熱及び加圧を行う定着ニップ部に印刷媒体３を通過させることによって転写ベルト４１から印刷媒体３に二次転写されたトナー像を印刷媒体３に付着させ、印刷媒体３へのトナー像の定着を行う。定着装置５０は、印刷媒体３を加熱する加熱ローラ５２と、加熱ローラ５２を加圧して回転する加圧ローラ５４とを備える。例えば、加熱ローラ５２及び加圧ローラ５４は円筒状に形成されており、加熱ローラ５２の内部にはハロゲンランプ等の熱源が設けられる。加熱ローラ５２と加圧ローラ５４の間に定着ニップ部が設けられ、定着ニップ部に印刷媒体３を通過させることによりトナー像を印刷媒体３に溶融定着させる。

排出装置６０は、定着装置５０によりトナー像が定着された印刷媒体３を画像形成システム１の外部に排出するための排出ローラ６２，６４を備える。

制御部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を有する画像形成システム１の電子制御ユニットである。制御部７０は、画像形成システム１における様々な制御を行う。制御部７０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することによって各種制御を実行する。制御部７０は、複数の電子制御ユニットによって構成されていてもよいし、単一の電子制御ユニットによって構成されていてもよい。制御部７０は、画像形成システム１の各部を制御する。

続いて、画像形成システム１による印刷工程について説明する。画像形成システム１に被記録画像の画像信号が入力されると、制御部７０は、給紙ローラ１３を回転させて、カセット１２に積層された印刷媒体３をピックアップして搬送する。そして、像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれの表面を所定の電位に帯電する（帯電工程）。その後、制御部７０が画像信号に基づいて露光ユニット２３により像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれの表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する（露光工程）。

現像装置３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｃ，３０Ｋのそれぞれにおいて、像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれに形成された静電潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程）。各トナー像は、像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれと転写ベルト４１とが対向する領域において転写ベルト４１に一次転写される（転写工程）。転写ベルト４１には、像担持体２０Ｍ，２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれに形成されたトナー像が順次積層されて１つの積層トナー像が形成される。積層トナー像は、懸架ローラ４７と二次転写ローラ４３とが対向する転写ニップ部１４において印刷媒体３に二次転写される。

積層トナー像が二次転写された印刷媒体３は、定着装置５０に搬送される。定着装置５０は、印刷媒体３が定着ニップ部を通過するときに印刷媒体３を加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間で加熱及び加圧することにより、積層トナー像を印刷媒体３に溶融定着させる（定着工程）。その後、印刷媒体３は、排出ローラ６２，６４によって画像形成システム１の外部に排出される。

図２は、現像装置３０Ｍの模式的な断面図である。図２に示されるように、例示的な現像装置３０Ｍは、現像ローラ３１Ｍと、ハウジング３２Ｍと、サプライオーガ３３Ｍと、アドミクスオーガ３４Ｍと、層厚規制部材３５Ｍとを備える。ハウジング３２Ｍは、内部に現像室３６Ｍを有する。現像室３６Ｍには、現像ローラ３１Ｍ、層厚規制部材３５Ｍ及び現像剤が収容されている。ハウジング３２Ｍは、現像ローラ３１Ｍが像担持体２０Ｍと対向する位置に開口を有し、現像室３６Ｍの内部のトナーは当該開口から像担持体２０Ｍに供給される。

現像ローラ３１Ｍは、像担持体２０Ｍと対向する位置に配置されており、ハウジング３２Ｍに収容されている現像剤を担持した状態で回転する。現像ローラ３１Ｍは、回転軸線Ａ１を中心として回転方向Ｄ１に回転して現像剤を搬送する。現像ローラ３１Ｍの回転軸線Ａ１は、像担持体２０Ｍの回転軸線Ａ２と平行に延びている（例えば図２の紙面に直交する方向に延びている）。現像ローラ３１Ｍは、担持している現像剤を現像領域３７Ｍに搬送することによって像担持体２０Ｍの静電潜像を現像する。現像領域３７Ｍは、現像ローラ３１Ｍと像担持体２０Ｍの間に位置する領域である。

例示的な現像ローラ３１Ｍは、現像ローラ３１Ｍの表層を形成する現像スリーブ３１１Ｍと、現像スリーブ３１１Ｍの内部に配置されたマグネット３１２Ｍとを備える。現像スリーブ３１１Ｍは、例えば、非磁性の金属からなる筒状部材である。マグネット３１２Ｍは、例えば、ハウジング３２Ｍに固定されたシャフト３１３Ｍに固定されている。現像剤は、マグネット３１２Ｍの磁力によって現像スリーブ３１１Ｍの表面に担持される。

サプライオーガ３３Ｍ及びアドミクスオーガ３４Ｍは、現像剤を構成する磁性体のキャリアと非磁性体のトナーとを撹拌してキャリアとトナーとを摩擦帯電させる。サプライオーガ３３Ｍは、例えば、現像室３６Ｍの内部における現像ローラ３１Ｍの下方に位置する第１搬送路３８１Ｍに配置されている。アドミクスオーガ３４Ｍは、第１搬送路３８１Ｍの隣接位置に形成された第２搬送路３８２Ｍに配置されている。

図３は、アドミクスオーガ３４Ｍを拡大した断面の模式図である。図３に示されるように、例えば、現像装置３０Ｍは、アドミクスオーガ３４Ｍに取り付けられたマグネット８０と、アドミクスオーガ３４Ｍに対向する位置に配置されたＴＣセンサ８１とを備える。一例として、マグネット８０は、磁力を用いてＴＣセンサ８１に残留した現像剤を清掃する清掃部材である。ＴＣセンサ８１は、例えば、現像装置３０Ｍの内部に収容された現像剤の濃度を検出する。例えば、ＴＣセンサ８１は、現像剤の透磁率からトナーとキャリアの比率を検出する透磁率センサである。

図４に示されるように、本開示に係る例示的な画像形成システム１は、ＴＣセンサ８１と、現像装置３０Ｍにトナーを補給するトナー補給部８２と、現像装置３０Ｍにキャリアを補給するキャリア補給部８３と、現像装置３０Ｍから現像剤を排出する現像剤排出部８４と、を備える。例示的な画像形成システム１は、更に、現像装置３０Ｍの現像剤の量を算出する現像剤量算出部８５と、トナー像の濃度を検出する画像濃度検出部８６と、画像形成システム１における各種情報を記憶する記憶部８７とを備える。図４に示されるトナー補給部８２、キャリア補給部８３、現像剤排出部８４、現像剤量算出部８５及び画像濃度検出部８６のうちの少なくともいずれかは、例えば、前述した制御部７０によって制御される。

図５、図６及び図７に例示されるように、ＴＣセンサ８１は、現像装置３０Ｍに収容された現像剤のトナーとキャリアの混合比を透磁率の出力波形として検出する。図５は現像装置３０Ｍの現像剤の量が第１の量であるときの波形を示し、図６は現像装置３０Ｍの現像剤の量が第１の量より多い第２の量であるときの波形を示し、図７は現像装置３０Ｍの現像剤の量が第２の量より多い第３の量であるときの波形を示している。一例として、第１の量は２３０ｇであり、第２の量は２６０ｇであり、第３の量は２９０ｇである。

図５～図７に例示されるように、現像装置３０Ｍに収容されている現像剤の量に応じてＴＣセンサ８１の出力波形が異なることが分かる。例えば、現像剤の量が多いほど、ＴＣセンサ８１の出力値が大きくなると共に、出力波形の肩Ｓの領域が広くなっていることが分かる。出力波形の肩Ｓの領域が異なれば、ＴＣセンサ８１の出力波形が示す出力値の平均値が異なる。従って、ＴＣセンサ８１の出力波形の一周期あたりの平均値から現像装置３０Ｍの現像剤の量を求めることが考えられる。

そこで、ＴＣセンサ８１の出力波形の最大値、最小値、及び平均値を用いて現像装置３０Ｍに収容された現像剤の量を求める。例えば、ＴＣセンサ８１の出力波形における最大値と平均値の差の値をＶａ、ＴＣセンサ８１の出力波形における平均値と最小値の差の値をＶｂ、とすると、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と現像装置３０Ｍの内部に収容された現像剤の量との関係の例が図８のように示される。

図８に例示されるように、現像装置３０Ｍの内部に収容された現像剤の量が多いほど、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が小さくなることが分かる。また、図８及び図９に例示されるように、ＴＣセンサ８１の出力波形（出力値）について、現像剤の量が多いほど、平均値と最小値との差（Ｖｂの値）に対する最大値と平均値との差（Ｖａの値）の比が小さくなることが分かる。また、現像剤の量が多くなるほど、平均値が大きくなっており、平均値と最小値との差（Ｖｂの値）が大きくなっていること分かる。

現像装置３０Ｍの内部に収容された現像剤の量が多いほど、ＴＣセンサ８１の出力波形の振幅が大きくなることが分かる。しかしながら、現像装置３０Ｍに収容された現像剤の量に応じた出力波形の振幅の変化よりも、現像装置３０Ｍに収容された現像剤の量に応じた（Ｖａ／Ｖｂ）の値の変化の方が大きく変動するため、現像剤の量を算出するには（Ｖａ／Ｖｂ）の値を用いることがより相応しいことが分かる。

現像剤量算出部８５は、ＴＣセンサ８１によって検出された出力波形と、予め記憶されている出力波形との比較を行って現像装置３０Ｍに収容された現像剤の量を算出する。予め記憶されている出力波形とは、例えば、記憶部８７に記憶されている出力波形を示している。例示的な現像剤量算出部８５は、ＴＣセンサ８１によって検出された出力波形の前述した最大値、平均値及び最小値を算出し、算出した最大値、平均値及び最小値から現像剤の量を算出する。

例えば、現像剤量算出部８５は、ＴＣセンサ８１によって検出された出力波形が示す電圧値が一定範囲内であるときに、最大値、平均値及び最小値を算出してもよい。一例として、現像剤量算出部８５は、最大値と平均値の差であるＶａの値と、平均値と最小値の差であるＶｂの値とを算出し、算出したＶａの値及びＶｂの値から現像剤の量を算出してもよい。具体例として、現像剤量算出部８５は、ＴＣセンサ８１によって検出された出力波形からＶａの値及びＶｂの値を用いて（Ｖａ／Ｖｂ）の値を算出し、例えば図８に示される関係を用いて、（Ｖａ／Ｖｂ）の値から現像剤の量を算出してもよい。

画像濃度検出部８６は、例えば、現像装置３０Ｍに収容された現像剤の帯電性能を検出する。ところで、同一電位条件下では、現像剤の帯電性能に応じてトナー像の濃度が変動する。画像濃度検出部８６は、現像装置３０Ｍに収容された現像剤の劣化を検出する光学式画像濃度センサを含んでおり、定電位設定で作像したトナー像の濃度を光学式画像濃度センサによって検出する。

図１０は、現像剤の帯電量（Ｑ／Ｍ）とトナー像の濃度との関係の例を示すグラフである。トナー像の濃度は、現像剤の帯電量Ｑ／Ｍと相関がある。帯電量Ｑ／Ｍは、現像剤の帯電電荷量（Ｑ）と質量（Ｍ）との比を示している。図１０に示されるように、現像剤の帯電量とトナー像の濃度とは略線形の関係にある。すなわち、トナー像の濃度が低いほど現像剤の帯電量は大きくなっており、トナー像の濃度が高いほど現像剤の帯電量は小さくなっている。例えば図１０に示される関係を用いて、画像濃度検出部８６は、一定の電位の基で作像されたトナー像の濃度を検出して現像剤の帯電量を算出することによって現像剤の劣化（帯電量の低下）を検出してもよい。

画像濃度検出部８６は、ＴＣセンサ８１によって検出されたトナーとキャリアの混合比が一定範囲内であって、且つ、現像剤量算出部８５によって算出された現像剤の量が所定範囲内であるときに、トナー像の濃度を検出してもよい。画像濃度検出部８６は、例えば、検出したトナー像の濃度が予め設定されている一定画像濃度以上となったときに現像装置３０Ｍの内部の現像剤（キャリア）が劣化していると判定してもよい。一定画像濃度は、例えば、目標画像濃度（Ｔｇｔ）±０．１５の範囲内の濃度であってもよいし、目標画像濃度＋０．１５の濃度であってもよい。

キャリア補給部８３は、例えば、現像剤量算出部８５によって算出された現像剤の量に応じて現像装置３０Ｍへのキャリアの補給量を決定する。また、キャリア補給部８３は、決定した補給量から補給動作時間を算出し、次の印刷動作時にキャリアを現像装置３０Ｍに補給してもよい。キャリア補給部８３は、例えば、決定した補給量のキャリアを現像装置３０Ｍに補給する。

キャリア補給部８３は、現像剤量算出部８５によって算出された現像剤の量が一定量減少したときに、現像装置３０Ｍにキャリアを補給してもよい。具体例として、キャリア補給部８３は、現像剤量算出部８５によって算出された（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値であるＲ０との差からキャリアの補給量を決定する。基準値Ｒ０は、適宜変更可能な値であってもよいし、予め定められた一定の値であってもよい。

一例として、基準値Ｒ０は、画像形成システムの設定時（例えば初期設定時）又は現像装置３０Ｍの交換時における（Ｖａ／Ｖｂ）の値である。例えば、キャリア補給部８３は、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が基準値Ｒ０よりも大きいときにキャリアを現像装置３０Ｍに補給する。キャリア補給部８３は、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値Ｒ０との差分が所定値より大きいときにキャリアを現像装置３０Ｍに補給してもよい。以上のようにキャリア補給部８３が動作することにより、現像装置３０Ｍの内部の現像剤の量が低下したときに確実にキャリアを供給することが可能となる。

例えば、キャリア補給部８３は、画像濃度検出部８６によって検出されたトナー像の濃度が一定画像濃度以上であるときにキャリアの補給量を決定する。キャリア補給部８３は、画像濃度検出部８６によって検出されたトナー像の濃度と前述した一定画像濃度との差に応じてキャリアの補給量を決定してもよい。キャリア補給部８３は、例えば、画像濃度検出部８６（光学式画像濃度センサ）によって現像剤（キャリア）の劣化が検出されたときに、現像装置３０Ｍにキャリアを補給する。以上のようにキャリア補給部８３が動作することにより、トナー像の濃度が高くなって現像剤（キャリア）が劣化したときに、確実に現像装置３０Ｍにキャリアを補給することができる。

次に、図１１を参照しながら、本開示に係る現像装置へのキャリア補給方法の工程の例について説明する。図１１に示される各工程は、現像装置３０Ｍの内部における現像剤の量に応じたキャリアの補給方法の例を示しており、例えば、制御部７０の制御によって各工程が実行される。

まず、Ｑ／Ｍパッチの作成（Ｑ／Ｍパッチ作成シーケンス）が実行されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。Ｑ／Ｍパッチは、例えば、トナー像の濃度制御用のトナーパッチであってもよく、印刷動作実行前に作成されるものであってもよい。ステップＳ１１において、Ｑ／Ｍパッチ作成が実行されていると判定された場合にはステップＳ１２に移行し、Ｑ／Ｍパッチ作成が実行されていないと判定された場合には一連の工程が終了する。

次に、ＴＣセンサ８１が現像装置３０Ｍの内部に収容された現像剤の透磁率を測定して、透磁率から得られる電圧値である出力値ＴＣが一定範囲内であるか否かを判定する。図１１及び図１２に例示されるように、出力値ＴＣが（目標値Ｔｇｔ－目標値Ｔｇｔ×１０％）、すなわち０．９Ｔｇｔより大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。そして、出力値ＴＣが（目標値Ｔｇｔ＋目標値Ｔｇｔ×１０％）より小さい、すなわち１．１Ｔｇｔより小さいか否かを判定する（ステップＳ１３）。これにより、現像装置３０Ｍに収容された現像剤のトナーキャリア混合比が目標値の±１％以内に収まっているか否かを判定してもよい。

出力値ＴＣが０．９Ｔｇｔより大きく且つ１．１Ｔｇｔより小さい場合には、トナーキャリア混合比が所定範囲内であるとしてステップＳ１５に移行する。また、出力値ＴＣが０．９Ｔｇｔ以下である場合には、一連の工程が終了する。一方、出力値ＴＣが１．１Ｔｇｔ以上である場合には、トナーキャリア混合比が所定範囲内でないとしてトナー補給部８２が現像装置３０Ｍにトナーを補給する（ステップＳ１４）。その後、一連の工程が終了する。

ステップＳ１５では、現像剤量算出部８５がＴＣセンサ８１の出力波形から前述した最大値、平均値及び最小値を算出する。そして、現像剤量算出部８５は、算出した最大値、平均値及び最小値から、最大値と平均値の差であるＶａと、平均値と最小値の差であるＶｂとの比である（Ｖａ／Ｖｂ）を算出する（ステップＳ１６）。その後、キャリア補給部８３が、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値Ｒ０との差が正であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７において、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値Ｒ０との差が正、すなわち、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が基準値Ｒ０よりも大きい場合には、ステップＳ１８に移行する。一方、ステップＳ１７において、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が基準値Ｒ０以下である場合には一連の工程が終了する。ステップＳ１８では、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値Ｒ０との差が所定値より大きいか否かが判定される。

図１１では、当該所定値が０．２である例を示している。（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値Ｒ０との差が０．２である状態は、一例として、現像装置３０Ｍの内部の現像剤の量が一定値よりも２０ｇ減少している状態を示している。しかしながら、当該所定値は、０．２に限られず適宜変更可能である。ステップＳ１８において、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値Ｒ０との差が、当該所定値より大きい場合にはステップＳ１９に移行し、当該所定値以下である場合には一連の工程が終了する。以上のステップＳ１７及びステップＳ１８の各工程を経て、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が大きく現像装置３０Ｍの内部の現像剤の量が減少しているか否かが判定され、現像剤の量が減少していると判定されたときにステップＳ１９に移行する。

ステップＳ１９では、キャリア補給部８３が予め設定された基準式から現像装置３０Ｍに補給するキャリアの補給量を算出する。基準式の一例として以下が挙げられる。
（基準式）
（（Ｖａ／Ｖｂ）－Ｒ０）÷０．１×１０＝キャリアの補給量
基準式によってキャリア補給部８３がキャリアの補給量を算出した後には、算出したキャリアの補給量からキャリアの補給動作時間をキャリア補給部８３が算出する（ステップＳ２０）。そして、キャリア補給部８３は、次の印刷動作時に、算出した補給動作時間の間キャリアを現像装置３０Ｍに補給する（ステップＳ２１）。そして、一連の工程が終了する。

次に、図１３を参照しながら、変形例に係る現像装置へのキャリア補給方法の工程の例について説明する。なお、図１３の各工程は、図１１の各工程と重複する部分を有するため、図１１の説明と重複する説明を適宜省略する。まず、ステップＳ３１～ステップＳ３６の各工程は、図１１のステップＳ１１～Ｓ１６の各工程と同様である。

ステップＳ３６において、（Ｖａ／Ｖｂ）を算出した後には、キャリア補給部８３が、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が基準値Ｒ０の±２０％以内であるか否かを判定する（ステップＳ３７）。すなわち、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が０．８×基準値Ｒ０より大きく、且つ１．２×基準値Ｒ０より小さいか否かをキャリア補給部８３が判定する。

ステップＳ３７において、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が０．８×基準値Ｒ０より大きく、且つ１．２×基準値Ｒ０より小さいとキャリア補給部８３が判定した場合には、ステップＳ３８に移行する。一方、ステップＳ３７において、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が０．８×基準値Ｒ０以下、又は１．２×基準値Ｒ０以上であるとキャリア補給部８３が判定した場合には一連の工程が終了する。

ステップＳ３８では、画像濃度検出部８６がトナー像の濃度ＯＤを検出し、濃度ＯＤが一定画像濃度ＯＤ＿ＵＬより大きいか否かを判定する。図１０に例示されるように、例えば、一定画像濃度ＯＤ＿ＵＬは、目標画像濃度Ｔｇｔ＋０．１５の濃度であってもよいし、それ以外の値であってもよい。このように、画像濃度検出部８６によって濃度ＯＤが一定画像濃度ＯＤ＿ＵＬより大きいか否かが判定されることにより、現像剤（キャリア）が劣化しているか否かが判定される。

ステップＳ３８において、濃度ＯＤが一定画像濃度ＯＤ＿ＵＬよりも大きくないと判定された場合には一連の工程が終了する。一方、ステップ３８において、濃度ＯＤが一定画像濃度ＯＤ＿ＵＬよりも大きいと判定された場合には、ステップＳ３９に移行し、濃度ＯＤと一定画像濃度ＯＤ＿ＵＬとの乖離（差）からキャリア補給部８３がキャリアの補給量を算出し、キャリアの補給量を決定する。その後、キャリア補給部８３は、次の印刷動作時に、決定した補給量のキャリアを現像装置３０Ｍに補給する（ステップＳ４０）。そして、一連の工程が終了する。

続いて、図１４を参照しながら、更なる変形例に係る現像装置へのキャリアの補給方法の工程の例について説明する。以下では、図１１の各工程、又は図１３の各工程、と重複する説明を適宜省略する。ステップＳ５１～ステップＳ５６の各工程は、ステップＳ１１～ステップＳ１６の各工程の同様である。ステップＳ５６において、（Ｖａ／Ｖｂ）を算出した後には、キャリア補給部８３により、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が０．８×基準値Ｒ０より大きいか否かが判定される（ステップＳ５７）。

ステップＳ５７において、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が０．８×基準値Ｒ０より大きいと判定された場合にはステップＳ５８に移行し、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が０．８×基準値Ｒ０より大きくないと判定された場合には一連の工程が終了する。ステップＳ５８では、キャリア補給部８３により、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が１．２×基準値Ｒ０より小さいか否かが判定される。

ステップＳ５８において、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が１．２×基準値Ｒ０より小さいと判定された場合にはステップＳ５９に移行し、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が１．２×基準値Ｒ０より小さくないと判定された場合にはステップＳ６２に移行する。

ステップＳ５８において、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が１．２×基準値Ｒ０より小さくない、すなわち、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が１．２×基準値Ｒ０以上であると判定された場合には、現像装置３０Ｍの内部の現像剤の量が減少しているものとして、ステップＳ６２、ステップＳ６３及びステップＳ６４の工程を実行する。例えば、ステップＳ６２、ステップＳ６３及びステップＳ６４のそれぞれは、前述したステップＳ１９、ステップＳ２０及びステップＳ２１の工程のそれぞれと同一である。ステップＳ６４において、キャリア補給部８３が次の印刷動作時にキャリアを現像装置３０Ｍに補給した後に、一連の工程が終了する。

ステップＳ５８において、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が１．２×基準値Ｒ０より小さいと判定された場合には、ステップＳ５９、ステップＳ６０及びステップＳ６１の工程を実行する。例えば、ステップＳ５９、ステップＳ６０及びステップＳ６１は、図１３のステップＳ３８、ステップＳ３９及びステップＳ４０のそれぞれと同一である。この場合、ステップＳ５９では、ステップＳ３８と同様、現像剤（キャリア）が劣化しているか否かが判定される。そして、劣化していると判定された場合、キャリア補給部８３が次の印刷動作時に、決定した補給量のキャリアを現像装置３０Ｍに補給して（ステップＳ６０、ステップＳ６１）、一連の工程が終了する。

次に、例示した画像形成システム１の作用効果について説明する。例示的な画像形成システム１では、現像剤量算出部８５がＴＣセンサ８１によって検出された出力波形と予め記憶されている出力波形との比較を行って現像剤の量を算出し、算出された現像剤の量に応じてキャリア補給部８３がキャリアの補給量を決定する。従って、ＴＣセンサ８１の出力波形を用いて現像剤量算出部８５が現像装置３０Ｍに収容されている現像剤の量を算出し、現像剤の量に応じてキャリアの補給量が決定されるので、キャリア補給部８３によって的確な量のキャリアを適切なタイミングで補給することができる。

前述したように、画像形成システム１は、画像濃度検出部８６を備え、画像濃度検出部８６は、現像装置３０Ｍに収容された現像剤の劣化を検出する光学式画像濃度センサを含んでいてもよい。そして、キャリア補給部８３は、当該光学式画像濃度センサによって現像剤の劣化が検出されたときに、現像装置３０Ｍにキャリアを補給してもよい。この場合、光学式画像濃度センサによって検出されたトナー像の濃度から現像剤（キャリア）の劣化を検出し、劣化を検出したときにキャリアを補給することができる。従って、適切なタイミングでキャリアを補給することができる。

キャリア補給部８３は、現像剤量算出部８５によって算出された現像剤の量が一定量減少したときに、現像装置３０Ｍにキャリアを補給してもよい。この場合、現像剤の量の減少に応じて、より適切なタイミングでキャリアを補給することができる。

現像剤量算出部８５は、ＴＣセンサ８１によって検出された出力波形が示す電圧値の最大値、平均値及び最小値を算出し、算出した最大値、平均値及び最小値から現像剤の量を算出してもよい。この場合、現像装置３０Ｍの内部の現像剤の量を算出するときに、ＴＣセンサ８１の出力波形の最大値、平均値及び最小値を有効利用することがきる。

現像剤量算出部８５は、ＴＣセンサ８１によって検出された出力波形が示す電圧値が一定範囲内であるときに、前述した最大値、平均値及び最小値を算出してもよい。この場合、ＴＣセンサ８１の電圧値が適切な値であるときに最大値、平均値及び最小値が算出されるので、適切な条件下で現像剤の量の算出を行うことができる。

現像剤量算出部８５は、当該最大値と当該平均値の差であるＶａの値と、当該平均値と当該最小値の差であるＶｂの値とを算出し、算出したＶａの値及びＶｂの値から現像剤の量を算出してもよい。この場合、当該最大値、当該平均値及び当該最小値からＶａの値、及びＶｂの値を求めることにより、現像剤の量と相関がある（Ｖａ／Ｖｂ）の値を算出することができる。

現像剤量算出部８５は、ＴＣセンサ８１によって検出された出力波形からＶａの値及びＶｂの値を用いて（Ｖａ／Ｖｂ）の値を算出し、キャリア補給部８３は、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値であるＲ０の値との差からキャリアの補給量を決定してもよい。この場合、現像装置３０Ｍに収容された現像剤の量を示す（Ｖａ／Ｖｂ）の値からキャリアの補給量を決定することができる。

基準値であるＲ０の値は、画像形成システム１の設定時又は現像装置３０Ｍの交換時における（Ｖａ／Ｖｂ）の値であってもよい。画像形成システム１の設定時又は現像装置３０Ｍの交換時は、現像剤の量が適切で且つキャリアの状態が良好であるため、良好な状態における（Ｖａ／Ｖｂ）の値を基準値Ｒ０とすることができる。

キャリア補給部８３は、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が基準値であるＲ０の値よりも大きいときにキャリアを現像装置３０Ｍに補給してもよい。この場合、基準値Ｒ０よりも（Ｖａ／Ｖｂ）の値が大きくなって現像剤の量が減少しているときに、キャリアを現像装置３０Ｍに補給することができる。

キャリア補給部８３は、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値であるＲ０の値との差分が所定値より大きいときにキャリアを現像装置３０Ｍに補給してもよい。この場合、当該所定値を定めることによって、キャリアを補給するかしないかの判定をより高精度に行うことができる。

キャリア補給部８３は、決定した補給量から補給動作時間を算出し、次の印刷動作時にキャリアを現像装置３０Ｍに補給してもよい。この場合、キャリアの補給動作時間を算出し、次の印刷動作時に算出した補給動作時間だけキャリアを補給することにより、適切な量及び適切なタイミングでキャリアを補給することができる。

現像装置３０Ｍは、現像剤を撹拌するアドミクスオーガ３４Ｍを含んでおり、ＴＣセンサ８１は、アドミクスオーガ３４Ｍに対向する位置に配置されていてもよい。この場合、アドミクスオーガ３４Ｍに対向する位置に配置されたＴＣセンサ８１を、現像剤の量を測定するために有効利用することができる。

画像濃度検出部８６は、一定の電位の基で作像されたトナー像の濃度を検出して現像剤の帯電量を算出することによって現像剤の劣化を検出し、キャリア補給部８３は、画像濃度検出部８６によって検出されたトナー像の濃度が一定画像濃度以上であるときにキャリアの補給量を決定してもよい。この場合、画像濃度検出部８６によって現像剤の劣化状態を検出することができ、劣化状態を検出したときにキャリアの補給量が決定される。従って、劣化に応じたキャリアの補給をより確実に行うことができる。

画像濃度検出部８６は、ＴＣセンサ８１によって検出されたトナーとキャリアの混合比が一定範囲内であって、且つ、現像剤量算出部８５によって算出された現像剤の量が所定範囲内であるときに、トナー像の濃度を検出してもよい。この場合、適正な条件であるときにトナー像の濃度が検出されるので、キャリアの劣化有無の判定を高精度に行うことができる。

キャリア補給部８３は、画像濃度検出部８６によって検出されたトナー像の濃度と一定画像濃度との差に応じてキャリアの補給量を決定し、次の印刷動作時にキャリアを現像装置３０Ｍに補給してもよい。この場合、トナー像の濃度の差を用いて現像剤の劣化状態を測定し、測定した現像剤の劣化状態に応じてキャリアの補給を行うことができる。従って、より的確なタイミングで的確な量のキャリアを補給することができる。

以上、本明細書において、画像形成システムの種々の例について説明した。しかしながら、本開示に係る画像形成システムは、前述した例に限られず、更なる変形が可能である。前述では、ＴＣセンサ８１の出力波形から現像剤の量を検出する例、及び画像濃度検出部８６が検出したトナー像の濃度から現像剤の劣化状態を検出する例、について説明した。これらの例の少なくともいずれかが画像形成システムの故障判断において用いられてもよい。

例えば、キャリア補給部８３によるキャリアの補給が一定期間で繰り返し生じたときに、画像形成システムは、意図しないキャリアの減少が生じたものとして、現像装置３０Ｍのユニットの交換を促す警報を出力してもよい。また、キャリア補給部８３によるキャリアの補給が一定時間で繰り返し生じていて、且つキャリアの補給動作時間の累積値が所定値以上であるときに、キャリア補給部８３の内部のキャリアが減少している（一例として空に近くなっている）と判定し、その旨の警報を出力してもよい。

画像形成システムは、キャリア補給部８３がキャリアを補給した後の規定時間内における前述した（Ｖａ／Ｖｂ）の値が当該キャリアの補給前と比較して小さくなっていないときに、現像装置３０Ｍにおける現像剤の排出過多又は現像剤が過剰消費されていると判定してもよい。そして、現像剤の排出過多又は現像剤の過剰消費の状態を警報として出力し、現像装置３０Ｍの交換を促すようにしてもよい。また、画像形成システムは、現像装置３０Ｍの内部におけるトナーのドレイン動作を帯電量を検出する動作とを組み合わせて、現像剤の帯電上昇への対応を可能としてもよい。

画像形成システム１は、色ごとに複数のキャリア補給部８３を備えていてもよいし、単一のキャリア補給部８３を備えていてもよい。単一のキャリア補給部８３を備える場合、クラッチを介して現像装置３０Ｍ、現像装置３０Ｙ、現像装置３０Ｃ及び現像装置３０Ｋのそれぞれへのキャリアの補給が切り替えられてもよい。単一のキャリア補給部８３を備える場合、画像形成システム１のコスト上昇の抑制に寄与する。画像形成システムは、キャリアの帯電性能の劣化（現像剤の劣化）を一定期間内で複数回検出したときに、高帯電性のキャリアの補給を促す警報を出力してもよい。

以上、本明細書において、画像形成装置の種々の例について説明した。しかしながら、本明細書に記載の全ての側面、利点及び特徴は、必ずしも、いずれか一つの特定の例、実施形態若しくは実施例により達成される又は含まれるわけではないと理解されるべきである。実際、本明細書において様々な例を記載し示したが、他の例についても配置及び詳細を変更できることは明らかである。ここに請求される保護主題の精神及び範囲に包含される全ての変更及び変形が請求される。

Claims (15)

1. ２成分現像方式の現像装置を備えた画像形成システムであって、
   前記現像装置に収容された現像剤のトナーとキャリアの混合比を透磁率の出力波形として検出するＴＣセンサと、
   前記現像装置から前記現像剤を排出する現像剤排出部と、
   トナーを前記現像装置に補給するトナー補給部と、
   キャリアを前記現像装置に補給するキャリア補給部と、
   前記ＴＣセンサによって検出された出力波形と予め記憶されている出力波形との比較を行って前記現像装置に収容された前記現像剤の量を算出する現像剤量算出部と、
   を備え、
   前記キャリア補給部は、前記現像剤量算出部によって算出された前記現像剤の量に応じてキャリアの補給量を決定し、決定した前記補給量のキャリアを前記現像装置に補給する、
   画像形成システム。
2. 画像濃度検出部を備え、
   前記画像濃度検出部は、前記現像装置に収容された現像剤の劣化を検出する光学式画像濃度センサを含んでおり、
   前記キャリア補給部は、前記光学式画像濃度センサによって現像剤の劣化が検出されたときに、前記現像装置にキャリアを補給する、
   請求項１に記載の画像形成システム。
3. 前記キャリア補給部は、前記現像剤量算出部によって算出された前記現像剤の量が一定量減少したときに、前記現像装置にキャリアを補給する、
   請求項１に記載の画像形成システム。
4. 前記現像剤量算出部は、前記ＴＣセンサによって検出された出力波形が示す電圧値の最大値、平均値及び最小値を算出し、算出した前記最大値、前記平均値及び前記最小値から前記現像剤の量を算出する、
   請求項１に記載の画像形成システム。
5. 前記現像剤量算出部は、前記ＴＣセンサによって検出された出力波形が示す電圧値が一定範囲内であるときに、前記最大値、前記平均値及び前記最小値を算出する、
   請求項４に記載の画像形成システム。
6. 前記現像剤量算出部は、前記最大値と前記平均値の差であるＶａの値と、前記平均値と前記最小値の差であるＶｂの値とを算出し、算出したＶａの値及びＶｂの値から前記現像剤の量を算出する、
   請求項４に記載の画像形成システム。
7. 前記現像剤量算出部は、前記ＴＣセンサによって検出された出力波形からＶａの値及びＶｂの値を用いて（Ｖａ／Ｖｂ）の値を算出し、
   前記キャリア補給部は、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値であるＲ０の値との差からキャリアの補給量を決定する、
   請求項６に記載の画像形成システム。
8. 前記基準値であるＲ０の値は、前記画像形成システムの設定時又は前記現像装置の交換時における（Ｖａ／Ｖｂ）の値である、
   請求項７に記載の画像形成システム。
9. 前記キャリア補給部は、（Ｖａ／Ｖｂ）の値が基準値であるＲ０の値よりも大きいときにキャリアを前記現像装置に補給する、
   請求項６に記載の画像形成システム。
10. 前記キャリア補給部は、（Ｖａ／Ｖｂ）の値と基準値であるＲ０の値との差分が所定値より大きいときにキャリアを前記現像装置に補給する、
    請求項６に記載の画像形成システム。
11. 前記キャリア補給部は、決定した前記補給量から補給動作時間を算出し、次の印刷動作時にキャリアを前記現像装置に補給する、
    請求項１に記載の画像形成システム。
12. 前記現像装置は、現像剤を撹拌するアドミクスオーガを含んでおり、
    前記ＴＣセンサは、前記アドミクスオーガに対向する位置に配置されている、
    請求項１に記載の画像形成システム。
13. 前記画像濃度検出部は、一定の電位の基で作像されたトナー像の濃度を検出して現像剤の帯電量を算出することによって現像剤の劣化を検出し、
    前記キャリア補給部は、前記画像濃度検出部によって検出されたトナー像の濃度が一定画像濃度以上であるときに前記キャリアの補給量を決定する、
    請求項２に記載の画像形成システム。
14. 前記画像濃度検出部は、前記ＴＣセンサによって検出されたトナーとキャリアの混合比が一定範囲内であって、且つ、前記現像剤量算出部によって算出された前記現像剤の量が所定範囲内であるときに、前記トナー像の濃度を検出する、
    請求項１３に記載の画像形成システム。
15. 前記キャリア補給部は、前記画像濃度検出部によって検出されたトナー像の濃度と前記一定画像濃度との差に応じて前記キャリアの補給量を決定し、次の印刷動作時にキャリアを前記現像装置に補給する、
    請求項１３に記載の画像形成システム。

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