JP4423078B2 - 画像形成装置及び管理システム - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式等を採用した画像形成装置並びにそれを管理する管理システムに係るものである。特に、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤を収容している現像手段を備え、現像剤補給容器の交換メンテナンス性を良好にした画像形成装置並びにそれを管理する、データ通信、ネットワーク管理を体系化した管理システムに関するものである。

従来、画像形成装置において、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤で像担持体表面の静電潜像を可視化、即ち現像を行う現像手段（現像装置）が多用されている。

この二成分現像方式の現像装置では、トナーが現像動作によって消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像装置内に残る。従って、現像装置内でトナーと共に撹拌されるキャリアは撹拌頻度が多くなるにつれて、表面にトナーが粘着するといった問題が生じて劣化し、現像剤の帯電性能が徐々に低下してしまう。結果、特に形成画像の画質が不良化する。例えば、低濃度領域に於けるガサツキの悪化や白地部かぶりの発生、又、トナー飛散による帯電器汚れ跡等、劣化が発生してしまった。

そこで、キャリアとトナーを現像装置内に補給して、帯電性能の低下を抑制する手段が、例えば特許文献１に開示されている。ここでは、キャリア、トナーの補給によって過剰となった現像槽内の現像剤が、現像槽壁面に設けられている現像剤排出口からオーバーフローして排出され、廃棄現像剤容器に回収される構成となっている。このように補給・排出が逐次繰返されることによって、現像槽内の劣化現像剤は新たに供給されるトナー及びキャリアに置換されることにより、帯電性能を維持し、複写画質の低下を抑えるものであった。

この特許文献１では、トナーとキャリアが常に一定の割合で混合された二成分現像剤が補給され、現像槽からのオーバーフローという方法で現像剤が排出されるため、現像装置内の現像剤の攪拌混合状態や、キャリアの劣化の進行状況によって、現像装置内のトナーとキャリアの割合が変化しやすく、現像剤の状態が不安定であるため、更に改良を必要とする。

そこで、特許文献１に記載されたような、二成分現像剤を収容し、トナー及びキャリアを補給しながら、同時に古い現像剤を排出していく、自動交換システムを実施するに当たって、特許文献２では、更に高画質の維持と、キャリアの適性供給を可能にするために、図１２において、現像装置１０１の中にキャリアを収容して供給するキャリア供給部１０２と、トナーを収容して供給するトナ−供給部１０３を設け、供給されるキャリアとトナーを収容する現像剤混合撹拌室１０４を有し、現像剤混合撹拌室１０４に供給されたキャリアとトナーは混合撹拌手段１０５により混合、撹拌された後、現像容器１０６に補給される。又、検知手段１０７によって現像剤の劣化を検知し、その検知信号によってキャリアの供給量を制御する、という構成が開示されている。

これにより、キャリアとトナーは、適正な量で補給され、十分に混合、撹拌した状態で補給されるので、内部の現像剤のキャリアとトナーの比率が大きく変化するのを抑え、アドミクス（混合）不足により生じるかぶり、ダート、濃度ムラ等を防止することができる。又、現像剤の劣化状況に応じてキャリアを補給することにより、トナーの消費量に比べキャリアの供給量が多い場合のキャリア排出過剰を防止することができる。

しかしながら、特許文献２に記載された装置では、キャリアを収容するためのキャリア容器とトナーを収容するためのトナー容器をそれぞれ用意しなければならず、それぞれの容器を収納するスペースが必要であった。

又、キャリア供給部からキャリアを供給し、トナー供給部からトナーを供給して混合・撹拌するために混合撹拌室を設け、混合撹拌室内でキャリアとトナーを混合、撹拌するための混合撹拌手段が必要であり、機構が複雑で、且つ、そのための十分なスペースを確保する必要があった。
特開昭５９−１００４７１号公報 特開平９−２１８５８４号公報

本発明の目的は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を収容し、トナー及びキャリアを補給しながら、同時に古い現像剤を排出していく、自動交換方式を実施する画像形成装置において、簡単な構成で、現像剤の自動交換を高精度に良好に実施し、キャリアの劣化に応じて適正なキャリア補給を実施して高画質画像形成を維持し、更に装置の小型化に寄与できる画像形成装置並びに画像形成装置を管理する管理システムを提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置及び管理システムにて達成される。要約すれば、第１の本発明は、像担持体上に形成された静電像をトナー及びキャリアを含む現像剤にて現像する現像手段と、該現像手段へ補給する現像剤を収容する補給容器が装着される装着部と、該補給容器から前記現像手段内に現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像剤補給手段が前記現像手段に現像剤を補給することで前記現像手段の内部に生じた余剰現像剤を排出する排出口と、を有する画像形成装置であって、
前記装着部は、現像剤中のキャリア比率が異なる複数種の現像剤がそれぞれ収納される複数種の補給容器を、同一の装着位置にて選択的に装着可能であり、
前記現像手段に収容された現像剤に含まれるキャリアの劣化に関係する情報に応じて、前記装着部に装着すべき補給容器の種類を報知する報知手段、を有することを特徴とする画像形成装置である。

第１の本発明の一実施態様によると、前記キャリアの劣化に関係する情報とは、画像形成回数に関する情報である。他の実施態様によると、前記キャリアの劣化に関係する情報とは、画像形成１回あたりの平均画像比率に関する情報である。
他の実施態様によると、前記報知手段は、前記画像形成回数が多いほど、キャリア比率が高い現像剤が収容された補給容器を選択するよう報知する。
他の実施態様によると、平均画像比率が所定値よりも大きい場合、前記複数種の補給容器のうち内部の現像剤中のキャリア比率が大きい方の補給容器が選択され、前記平均画像比率が所定値以下の場合、内部の現像剤中のキャリア比率が小さい補給容器が選択される。
他の実施態様によると、前記補給手段は、画像形成装置本体に取り付けられた前記補給容器中の現像剤のキャリア比率に応じて、補給条件を変更する。

第２の本発明は、像担持体上に形成された静電像をトナー及びキャリアを含む現像剤にて現像する現像手段と、該現像手段へ補給する現像剤を収容する補給容器が装着される装着部と、該補給容器から前記現像手段内に現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像剤補給手段が前記現像手段に現像剤を補給することで前記現像手段の内部に生じた余剰現像剤を排出する排出口と、を有する画像形成装置であって、
前記装着部は、現像剤中のキャリア比率が異なる複数種の現像剤がそれぞれ収納される複数種の補給容器を、同一の装着位置にて選択的に装着可能な画像形成装置を管理する管理システムであって、
前記画像形成装置を管理するための管理データを送信する通信管理デバイスと、該通信管理デバイスと通信可能に接続され、前記通信管理デバイスからの情報を管理する情報管理デバイスと、該情報管理デバイスからの情報を報知する報知デバイスと、を有し、
前記情報管理デバイスは、前記キャリアの劣化に関係する情報をもとに、次回に補給容器を交換する際に選択すべき補給容器の種類を判断し、前記報知デバイスに前記選択すべき補給容器の情報を報知させることを特徴とする管理システムである。

第２の本発明の一実施態様によると、前記管理データとは、前記現像手段内に収容されたキャリアの劣化に関する情報である。
他の実施態様によると、前記キャリアの劣化に関する情報とは、形成する画像における平均画像比率か又は画像形成回数の情報である。
他の実施態様によると、前記情報管理デバイスは、前記画像形成回数が多いほど、前記複数種の補給容器のうち内部の現像剤中のキャリア比率がより大きい種類の補給容器を選択する。
他の実施態様によると、前記情報管理デバイスは、前記平均画像比率が所定値より大きい場合に選択する補給容器の現像剤のキャリア比率は、前記平均画像比率が前記所定値より小さい場合に選択する補給容器の現像剤のキャリア比率よりも大きい。

本発明の画像形成装置によれば、現像手段内のトナー粒子と磁性キャリアの比率が大きく変化するのを抑え、常に高精度なキャリア及びトナー補給を行うことが可能であり、画像欠陥の無い高画質を維持でき、更に簡易な構成で装置本体の小型化に寄与することができる。

又、本発明の管理システムによれば、サービスマンが最適な現像剤を収容する現像剤補給容器に交換でき、画質維持のための判断を迅速且つ的確に行うことが可能となる。

以下、本発明に係る画像形成装置及び管理システムを図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
まず、図１１を用いて、本実施例の画像形成装置の全体構成と、実施される画像形成動作について説明する。本実施例の画像形成装置としては、電子写真複写機１を用いる。

本実施例の画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であり、即ち像担持体として、ドラム形状の電子写真感光体（感光ドラム）２を有する。他に像担持体として、例えば、ベルト形状の電子写真感光体を使用することができる。

本画像形成装置では、所望の画像が記録されている原稿を原稿処理装置１１によって画像読み取り部である光学読み取り系９に送り、この光学読み取り系９が有するＣＣＤ９ａが、原稿に記録された画像情報を読み取り、感光ドラム２が設置された画像形成部８に、この画像情報を送信する。

画像形成部８において、感光ドラム２は回転し、その回転過程にて、周囲に配置された画像形成手段によってなされる画像形成工程における動作により、周面に現像剤像（トナー像）が形成される。

この感光ドラム２に作用する画像形成工程において、帯電工程にて一次帯電器７により一様に帯電される。潜像形成工程即ち電子写真工程においては露光工程にて、ＣＣＤ９ａに読み取られ、光学読み取り系９より送信されてきた画像情報に基づいて、露光部１０が一様帯電されたドラム２表面を露光して表面電位を変更し、潜像を形成する。ここで形成された潜像は、現像工程にて、現像手段（現像装置）３により現像剤が付着されることによって顕像化され、トナー像となる。

感光ドラム２に形成されたトナー像は、転写手段５によって、記録媒体としてのシートＰに転写される。トナー像が転写された後の感光ドラム２の周面は、クリーニング装置６によって、ドラム２上に残した現像剤及びその他の付着物が除去され、感光ドラム２は次の画像形成に備える。

又、ここでは、各現像装置３は、ロータリ３ａに搭載され、その回転運動により、順次感光ドラム２に対向する位置に搬送される。各現像装置３には、それぞれ異なる色の現像剤、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色の色素を有する現像剤が収容される。そして、先ず第一色目のトナー像が感光ドラム２に形成され、それがシートＰに転写され、感光ドラム２上の第一色目のトナー像の転写残現像剤（トナー）がクリーニング装置６にて除去された後に、再び感光ドラム２が帯電され、第二色目のトナー像が形成され、シートＰ上に転写された第一色目のトナー像の上に重ねて転写される。こうして、順に４色のトナー像がシートＰ上に重ねて転写され、シートＰ上には、フルカラートナー像が形成される。

ここで、シートＰは、用紙カセット１２か、手差しトレイ２３より画像形成部８に給紙され、シート給送部１３にて本体内を搬送し、この搬送方向でドラム２の上流側に配置されたレジストローラ１９により、ドラム２周面に形成されたトナー像がドラム２の回転によって転写手段５との対向部に到来するタイミングで、この転写手段５とドラム２との対向部で、画像形成工程における転写工程が実施される転写部ｔに送り込まれる。

転写部ｔにてシートＰに転写されたトナー像は、定着工程にて、定着器１４によりシートＰ上に定着され、永久画像となる。

画像形成物となる定着工程を経たシートＰは、内排紙ローラ２０に搬送され、排出フラッパ２２に振り分けられ、その後、外排紙ローラ２１によって、シート排出部１５に排紙されるか、又は、両面印刷の場合は、再給紙搬送路１６に搬送され、反転パス１７によって、両面パス１８に搬送され、両面パス１８にて再び画像形成部８に搬送され、もう片面に画像形成が施される。

尚、手差しトレイ２３はＯＨＴ、厚いシート等特殊なシートを画像形成部８に給送する。

上記の画像形成工程にて、シートＰ上に原稿である外部情報に基づいた所望画像が得られる。

ところで、この画像形成装置１においても、現像工程を実施する現像装置３は、トナーとキャリアを含む現像剤（二成分現像剤）にて現像動作を実施する二成分現像方式を採用している。二成分現像方式においては、従来例にて説明したように、トナーは消費され、補給されることによって更新されるが、キャリアは消費されずに劣化が進む傾向がある。従来では、特許文献１及び２に記載された現像装置を備える画像形成装置のように、トナー及びキャリアを補給する補給手段を有し、現像装置にて、現像剤の収容槽の壁面からのオーバーフローによって過剰分を排出する自動交換方法で対策することができた。

ここで、次に、図９、図１０を用いて、現像装置３について説明する。

現像装置３は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いた接触磁気ブラシ現像方式を用いている。現像装置３でも、現像剤の自動交換、すなわち、トリックルを行うために現像剤の補給、及び、現像剤の排出を行う。

現像装置３は、二成分現像剤を循環させながら現像を行う現像容器２４と、新規のトナー、キャリアが収容された現像剤補給容器であるトナーボトル２５から現像剤の補給を実施する現像剤補給手段と、劣化した現像剤を現像剤回収タンク２７に回収する現像剤排出手段と、を有する。

現像容器２４は、現像剤補給口２４ａ、及び、現像剤排出口２４ｂを有している。

現像剤補給口２４ａには、現像剤補給手段として、トナーボトル２５に貯蔵されたトナー及びキャリアを搬送して補給する現像剤搬送路２８が構成されている、現像剤搬送路２８には搬送部材である補給スクリュー２８ａが配置されている。補給スクリュー２８ａは不図示の現像器駆動モータによりクラッチを介して回転される。補給スクリュー２８ａの現像剤搬送方向上流端には、補給スクリュー２８ａの回転量を検出するためのエンコーダ２９が一体的に取り付けられている。

現像剤排出口２４ｂには、現像剤排出手段として、劣化した現像剤を排出するための排出パイプ２６が接続されている。排出パイプ２６の中にはスクリュー２６ａが配置されており、劣化した現像剤を排出する。排出パイプ２６の下端には現像剤回収タンク２７が着脱自在に装着されるようになっている。

現像容器２４内には、感光ドラム２と対向して、現像容器２４に収容された現像剤を感光ドラム２表面まで搬送する現像剤担持体である現像ローラ３０と、現像ローラ３０と所定の距離だけ離間して配置され現像ローラ３０上に担持された現像剤の層厚を規制する非磁性体にて形成される層厚規制部材３１と、現像剤を撹拌して現像剤を現像ローラ３０上に供給するスクリュー３２と、現像剤を搬送するスクリュー３３が配設されている。

現像容器２４内は、仕切り壁２４ｃにより現像剤の搬送方向の上流側と下流側に仕切られている。スクリュー３２、３３は仕切り壁２４ｃに仕切られた上流側と下流側の収容部にそれぞれ配置されている。仕切り壁２４ｃは、両端部が現像容器２４の内側面には達しておらず、現像剤搬送方向で上流側と下流側はこれら両端部で連通している。

トナーボトル２５から新規の現像剤が補給され、現像容器２４内の現像剤の体積が増加すると、現像容器２４内の現像剤が現像剤排出口２４ｂからオーバーフローすることにより、トリックルが行われるようになっている。

尚、現像装置３には、内部の現像剤中のトナーの比率であるトナー濃度（ＴＤ比）を、現像剤の透磁率を測定して検知する現像剤濃度検知手段（トナー濃度センサ）５１が設けられる。このセンサ５１の検出値に基づいて、現像剤中のトナー消費が検知され、補給スクリュー２８ａの回転量を調整し、適量の現像剤が現像装置３へ補給されるようになっている。

このようにして、トナーボトル２５から新規の現像剤が補給され、現像容器２４内の現像剤の体積が増加すると、現像容器２４内の現像剤が現像剤排出口２４ｂからオーバーフローすることにより、キャリアのオートリフレッシュ（ＡＣＲ）が行われるようになっている。

現像容器２４内において、現像剤補給口２４ａ、現像剤排出口２４ｂは、スクリュー３２、３３による現像剤の搬送経路において、上流側から下流側に、現像剤が現像ローラ３０に供給される位置、現像剤排出口２４ｂ、現像剤補給口２４ａの順に配置され、現像剤補給口２４ａと現像剤排出口２４ｂは互いに離間して設けられている。

トナーボトル２５は画像形成装置本体に対して着脱自在で交換可能な構成になっており、トナーボトル２５の現像剤がなくなると、別の新しいトナーボトル２５に交換することができる。

そこで、トナーボトル２５の内部にはトナーボトル２５内の現像剤の残量を検知する不図示のトナー残量検知センサ４０が配置されている。このトナー残量検知センサ４０がトナーボトル２５内の現像剤量が少なくなったことを、後に説明するコントローラ４３に送信し、トナーボトル２５の交換の指示を外部に表示する。

以上に説明した、トリックル方式を採用したトナー補給方法において、本発明における特徴は、更に高画質を維持するために、トナーボトル２５として、トナーとキャリアの混合比が異なる現像剤が入った複数種のものが取り付け可能であり、トナーボトル２５を複数種、トナーとキャリアの混合比を変えて用意することで、操作者（ユーザ）はそれらの中から選択して使用することができることである。

このことによって、従来の特許文献２に記載された画像形成装置においては、高画質を維持するためには、キャリアを収容するためのキャリア容器とトナーを収容するためのトナー容器をそれぞれ用意しなければならず、更には、トナーとキャリアの混合・撹拌するための混合撹拌室、混合撹拌手段が必要であったが、このような複雑な構成は必要なくなり、簡素な構成が実現できる。

本実施例のように、複数種のトナーボトル２５を取り付け可能な画像形成装置１においては、どのトナーボトル２５を取り付けるべきか判断し、選択する選択手段、及びそれを外部に報知する報知手段が必要である。この選択手段及び報知手段を備え、上記のトリックルによる現像剤交換を制御しているのは、図１にブロック図にて示される、画像形成装置１に設けられた画像形成手段の制御を行う制御手段のひとつであるコントローラ３４である。

コントローラ３４は、Ｉ／Ｏ（入出力インターフェイス）３５、コピー枚数カウンタ３６、現像剤補給量算出手段３７、トナー消費量算出手段３８、次回トナーボトル判断手段３９等を有している。

Ｉ／Ｏ（入出力インターフェイス）３５には、コピースタートボタン５５及び液晶パネル５３と連結しており、液晶パネル５３によってコピー設定枚数を入力でき、又、液晶パネル５３は交換すべき最適なトナーボトル２５の番号を表示し、外部に情報を表示する表示手段となる。

こうした構成をとるコントローラ３４には、入力されたコピースタート信号やコピー設定枚数、エンコーダ検出信号（トナー補給量検出信号）、トナー残量などが入力される。

本実施例では、キャリア比率が１０％と３０％のトナーボトル２５を用意し、コントローラ３４が、時間に使用するトナーボトルを選択する選択手段として、内部の現像剤に含まれるキャリアの劣化に関する情報、本実施例では、上記の画像形成が実行される画像形成回数即ちコピー枚数を、コントローラ３４に収納された次回トナーボトル判断手段３９が、同じくコントローラ３４に設けられたコピー枚数カウンタ３６とトナーボトル２５に設けられたトナー残量検知センサ４０により、一枚当たりのトナー消費量を求め、どちらを使用するか判断するものとした。そして、コントローラ３４は、トナーボトル２５の内部に設けられたトナー残量検知センサ４０と連絡し、それに基づいてトナーボトル２５を交換するよう外部に信号を表示する報知手段ともなる。

ここで、本実施例におけるトナー補給動作とコントローラ３４の制御について説明する。

画像形成装置が出荷されるときには、コントローラ３４に収納されたコピー枚数カウンタ３６は値が０になっている。ユーザが画像形成装置でコピーすると、その枚数がコピー枚数カウンタ３６に積算される。ユーザがコピーを重ねていくと、トナーボトル２５の中のトナーが消費されていく。トナーボトル２５内のトナー残量はトナー残量検知センサ４０により検知されており、トナー残量が所定量以下になると液晶パネル５３にトナーボトル要交換の警告表示をし、トナー消費量算出手段３８によって１枚あたりのトナー消費量（ｍｇ／枚）が下記の計算式（１）により計算される。

１枚あたりのトナー消費量（ｍｇ／枚）
＝トナー消費量／コピー枚数積算値
＝（トナーボトル２５の初期の現像剤充填量−残量検知トナー量）／コピー枚数カウンタ３６積算値 （１）

この計算結果から次回トナーボトル判断手段３９により、表１に示されるテーブルに従って次に交換すべきトナー／キャリア比率のトナーボトル２５が判断され、そのトナーボトル２５の番号が液晶パネル５３に表示される。表１に示すテーブルは、１枚あたりのトナー消費量に対して最適なキャリア比率のトナーボトル２５が対応している。尚、表１のテーブルは、次回トナーのボトル判断手段３９に連絡した電子写真複写機の操作部５４に備えられ、所望のキャリア比率のトナーボトル２５をユーザによって入力可能である。

操作者である、ユーザ、又は、サービスマンは、外部への報知手段且つ表示手段である液晶パネル５３の表示に従って、該当するトナーボトル２５を用意し、トナーボトル２５を交換する。トナーボトル２５が交換されると、コピー枚数カウンタ３６の値が０に戻される。

又、ここでは、１枚当たりのトナー消費量が大きいと、即ちコピー枚数カウンタ３６の積算値が小さいとキャリアの劣化が大きいと判断することができ、高いキャリア比率のトナーボトルを選ぶことができる。つまり、コピー枚数カウンタ３６の数値から単純にトナーボトル２５を選ぶこともできる。

尚、交換すべきトナーボトル２５をどれにするかを判断する選択手段としては、これに限定されるものではない。

例えば、コントローラ３４に積算ビデオカウンタを設置し、積算ビデオカウンタの積算値とコピー枚数カウンタ３６の積算値から１枚あたりの平均ビデオ値を算出し、その計算結果から交換するトナーボトル２５を判断してもよい。１枚あたりの平均ビデオ値の算出は下記の計算式（２）により計算される。

１枚あたりの平均ビデオ値
＝積算ビデオカウンタの積算値／コピー枚数カウンタ３６の積算値 （２）

又、上記で計算された１枚あたりの平均ビデオ値は平均画像比率であるので、平均画像比率を元に交換すべきトナーボトル２５を判断することと同様である。平均画像比率とビデオ値の関係は下記の計算式（３）のようになる。

平均画像比率＝１枚あたりの平均ビデオ値
＝積算ビデオカウンタの積算値／コピー枚数カウンタ３６の積算値 （３）

この場合、特に、算出された平均画像比率が２０％以上１００％以下の場合、補給剤中のキャリア比率が２０％以上５０％以下であるトナーボトル２５を用い、平均画像比率が０％以上２０％未満の場合補給剤中のキャリア比率が１％以上２０％未満のトナーボトル２５を使用すると、キャリアが適正配給され、更に高画質を維持することができる。

このように、某かのトナーの劣化に関する情報を検知する手段があれば、その検知手段を利用して次に交換すべきトナーボトル２５を判断することができる。

又、本実施例においては、次回トナーボトル判断手段３９が交換するトナーボトル２５を判断するテーブルを表１に示したものとしたが、このテーブルの値は一例であり、その値は表１の限りではない。この値は製品ごとに異なるものであり、該当する製品に最適な値をテーブルに入れる。

又、表１のテーブルではトナーボトル２５の種類は２種類となっているが、トナーボトル２５の種類の数もこの限りではない。トナーボトル２５の種類が多ければ多いほど、より細かくキャリアの劣化状況に対応でき、更に高画質を維持することができる。

又、次回トナーボトル判断手段３９によって判断されたトナーボトル２５の番号を外部に報知する報知手段と、番号を表示する表示手段として、本実施例では液晶パネル５３を使用しているが、トナーボトル２５の番号を報知する手段はこの限りではなく、選択されたトナーボトル２５の番号をユーザ又はサービスマンに報知できればよい。例えば、音声案内によってトナーボトル２５の番号を報知してもよいし、ＬＥＤを利用してトナーボトル２５の番号を報知してもよい。

上記構成によって、以下の効果が得られる。

従来は高画質を維持するために、キャリア供給部とトナー供給部をそれぞれ設け、更に、キャリア供給部からキャリアを供給し、トナー供給部からトナーを供給して混合・撹拌するために混合撹拌室を設け、混合撹拌室内でキャリアとトナーを混合・撹拌するための混合撹拌手段が必要であった。しかし、本発明によって、キャリアの劣化状況を出力画像の画像形成回数や平均画像比率等から判断し、その劣化状況に応じてトナー／キャリアの混合比率の異なったトナーボトルと交換するので、キャリア劣化に応じて補給されるキャリア量が適正となり、好適な補給動作ができ、更に、上記従来例のような複雑な構成は必要なくなる。

従って、本発明により、簡単な構成で同様の高画質を維持し、且つ、同様のキャリアの適正配給を可能にし、更に装置の小型化に寄与できる。

尚、ここでは、画像形成装置や現像手段、及び現像剤補給容器の構成は他のものでもよく、自動交換機構も他の構成のものでも良い。

そして、本実施例では、図１１を用いて説明した電子写真複写機１を用いたが、もちろん静電記録方式でもよく、又、コンピュータに接続されたプリンタや複写機にも適用でききる。コンピュータに接続された場合は、そのコンピュータがネットワーク化されていれば、報知手段としては、プリンタからコンピュータへトナーボトル交換の信号を送信し、それを通じて外部に報知してもよい。更に、後に実施例５に説明する画像形成装置のように、外部のホストコンピュータに接続され、それに情報が送信され、サービスマンに情報を早急に知らせることができるような構成にもできる。

その他、画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

実施例２
本実施例は、実施例１におけるトナーボトル２５の選択手段としてのコントローラ３４の構成を変更したものであり、本実施例のコントローラ３４を示す図２を参照して説明する。

本実施例では、コピー枚数カウンタ３６の積算値がトナーボトル２５を交換してもキャンセルされず、そのままコピー枚数が積算される。即ち、コピー枚数カウンタ３６の積算値は出荷時からのコピー枚数になる。

コントローラ３４にはメモリ４１が配置され、トナーボトル２５交換時に計算されるトナー消費量がトナーボトル２５交換時にメモリ４１に積算される。これにより、メモリ４１には出荷時から前回のトナーボトル２５交換時までの合計トナー消費量が記憶される。

その他の部分は実施例１と同一であるので、同一部分については、同一の符号を付して、その部分の説明は省略する。

次に、本実施例の動作について説明する。

画像形成装置が出荷されるとき、コピー枚数カウンタ３６は値とメモリ４１に記憶されている合計トナー消費量はともに０になっている。

ユーザが画像形成装置１でコピーすると、その枚数がコピー枚数カウンタ３６に積算される。更に、ユーザがコピーを重ねていくと、トナーボトル２５の中のトナーが消費されていく。トナーボトル２５内のトナー残量はトナー残量検知センサ４０により検知されており、トナー残量が所定量以下になると液晶パネル５３にトナーボトル要交換の警告表示をし、トナー消費量算出手段３８によって１枚あたりのトナー消費量（ｍｇ／枚）が下記の計算式（４）により計算される。

１枚あたりのトナー消費量（ｍｇ／枚）
＝累計トナー消費量／コピー枚数積算値
＝（メモリ４１に記憶された合計トナー消費量＋現在のトナーボトル２５のトナー消費量）／コピー枚数カウンタ３６積算値
＝（メモリ４１に記憶された合計トナー消費量＋（トナーボトル２５の初期の現像剤充填量−残量検知トナー量））／コピー枚数カウンタ３６積算値 （４）

計算式（４）の計算結果から次回トナーボトル判断手段３９により、表１に示すテーブルに従って次に交換すべきトナー／キャリア比率のトナーボトル２５が判断され、そのトナーボトル２５の番号が液晶パネル５３に表示される。

ユーザ又はサービスマンは、その表示に従って該当するトナーボトル２５を用意し、トナーボトル２５を交換する。

トナーボトル２５を交換しても、実施例１と異なり、コピー枚数カウンタ３６の値はそのままである。又、トナーボトル２５交換時にそのトナーボトル２５でのトナー消費量がメモリ４１に積算される。

従って、トナーボトル２５交換時に計算される１枚あたりのトナー消費量（ｍｇ／枚）は、その画像形成装置１が出荷されてからその時点までの平均のトナー消費量である。

上記構成によって、以下の効果が得られる。

交換すべきトナーボトル２５を判断するために使われる１枚あたりのトナー消費量（ｍｇ／枚）は、その画像形成装置１が出荷されてからその時点までの平均のトナー消費量であるので、その画像形成装置１の出荷時からの使われ方に応じて次に交換すべきトナー／キャリア比率のトナーボトル２５が判断されるので、より的確にキャリアが配給され、高画質を維持できる。

実施例３
本実施例は、実施例１又実施例２と同様に、複数種のトナーボトル２５を選択して設置することができるが、トナーボトル２５の種類に応じて、現像装置３へ補給する時に用いる補給テーブルを変更することを特徴とする。補給テーブルとは、トナー濃度センサ５１の出力値に応じてトナー補給量を調整するために設けられた、コントローラ３４に設定されたトナー濃度センサ５１出力値とエンコーダ２９が検出する補給スクリュー２８ａの回転量の関係を示したテーブルである。補給スクリュー２８ａの回転量とは、即ち現像剤の補給量を意味する。

現像容器２４内に収容されている現像剤のトナー粒子と現像剤（トナー粒子と磁性キャリア）の混合質量比（以下、「Ｔ／Ｄ比」と称す。）を検出する為のトナー濃度センサ５１が配設されている。トナー濃度センサ５１は現像剤の透磁率を検出して濃度を検知するもので、図３にＴ／Ｄ比とトナー濃度センサ５１出力の関係を示す。例えば透磁率が小さくなった場合、現像剤中のＴ／Ｄ比が高くなったことを意味し、逆に透磁率が大きくなった場合、現像剤中のＴ／Ｄ比が低くなったことを意味する。

本実施例では、ユーザは使用するトナーボトル２５に収容されている現像剤のキャリア比率を、図１に示す次回トナーのボトル判断手段３９に連絡した電子写真複写機の操作部５４に入力する。本実施例においては、キャリア比率５％、１５％、３０％、４５％の４種類のトナーボトルが用意されている。他の構成に関しては、実施例１と同様のものとする。

図４は、キャリア比率の異なるトナーボトル２５を使用するときのトナー補給制御に用いる補給テーブルを示したものである。尚、この補給テーブルは不図示の装置制御手段に設けられている。横軸はトナー濃度センサ５１の出力値、縦軸は補給スクリュー２８ａの回転量である。線Ａ、線Ｂ、線Ｃ、線Ｄはそれぞれトナーボトル２５のキャリア比率５％、１５％、３０％、４５％に対応している。このように、キャリア比率に応じて異なる補給テーブルが用いられる。

図４において、各キャリア比率の補給テーブルにおける線Ａや線Ｄの傾きが異なるのは、補給スクリュー２８ａが１回転したときに排出される現像剤に含まれるトナー量が異なる為である。本実施例で用いた補給スクリュー２８ａが１回転したときに排出される現像剤に含まれるトナー量（質量）は、トナーボトル２５のキャリア比率５％、１５％、３０％、４５％の順に、０．２０２ｇ、０．１９７ｇ、０．１８８ｇ、０．１７４ｇであった。補給スクリュー２８ａの１回転あたりの現像剤に含まれるトナー量が少ないほど、補給テーブルの傾きが急である。

図５は、各種画像濃度を有した原稿を連続して複写した場合のトナー濃度センサ５１の出力値から現像剤中のトナーとキャリアとの比である、Ｔ／Ｃ比に変換したものをグラフ化したものである。横軸はコピー枚数、つまり経過時間を示し、縦軸は現像容器２４内部の現像剤のＴ／Ｃ比である。本実施例の現像装置３の場合、適正なＴ／Ｃ比は８％である。ここで、補給制御はＴ／Ｃ比が８％になるように補給テーブルに従って補給している。図５において、実線はキャリア比率５％のトナーボトル２５で補給テーブルは線Ａ、一点鎖線はキャリア比率４５％のトナーボトル２５で補給テーブルは線Ｄ、二点鎖線はキャリア比率５％のトナーボトル２５で補給テーブルは線Ｄを用いて補給制御を行ったものである。

実線と一点鎖線は適正なＴ／Ｃ比（８％）に対して７．５〜８．４％であるが、二点鎖線は７．５〜８．９％である。どのキャリア比率のトナーボトル２５からの補給も、現像装置３内のＴ／Ｃ比が、適正値である８％から大きくずれることなく、トナーボトル２５のキャリア比率に応じた補給テーブルを用いた補給制御の効果を確認できる。

本実施例では、トナーボトル２５のキャリア比率はオペレータが手動で入力設定したが、例えば、キャリア比率の情報を書き込んだＩＣチップ等をトナーボトル２５に配設し、装置本体に装填されたときに自動的に読み取るような構成にしてもよい。

実施例４
ここでは、実施例３における画像形成装置１において、現像剤濃度検知手段として、トナー濃度センサ５１の代わりに、現像剤を補給する補給スクリュー２８ａ付近の現像剤のキャリア比率を検出するキャリア濃度センサ５２が配設され、それに応じて現像剤補給制御を実施している。

現像容器２４へ補給される直前の現像剤のキャリア比率を検知することが可能になり、例えば、オペレータがキャリア比率５％のトナーボトル２５からキャリア比率４５％のトナー比率のトナーボトル２５に変更しても、キャリア比率を正確に検知し、実施例３のように、最適な補給テーブルを選択することも可能になる。

ここで、トナー濃度センサ５１は透磁率を検知することによって検知動作を実施したが、キャリア濃度センサ５２も同様に透磁率を検知することによって検知動作を実施するもので、センサ内に備えたコイルのインダクタンス成分を利用するもので、差動トランスを利用した磁気ブリッジ型センサである。コイルは、駆動コイル、基準コイル、検出コイルを同心に重ねたもので、現像剤濃度の変化に対応して差動出力がされるものである。

尚、図１０では、トナー濃度センサ５１は、現像容器２４内の現像剤のＴ／Ｄ比を検出するのため、現像容器２４の側壁面に収容されている現像剤に面して設けられ、キャリア濃度センサ５２は、現像容器２４内の現像剤補給口２４ａの位置付近に補給スクリュー２８ａで搬送される現像剤に面して配設したが、例えば、トナーボトル２５の現像剤を本体側で貯蔵する収容部を設け、そこにキャリア濃度センサ５２を現像剤に面して配設してもよい。

実施例５
本実施例では、画像形成装置１に装着するトナーボトル２５を、実施例１〜４に説明したように、内部の現像剤に含まれるキャリア比率の異なる複数種のトナーボトル２５から選択する選択手段が画像形成装置１内ではなく、画像形成装置１の外部で、しかもネットワーク化されたコンピュータに備えられている場合について説明する。つまり、こうした選択手段を有する画像形成装置１の管理システムについて説明する。図６は本実施例の複写機管理システムの一例を模式的に示している。

図６に示すように、この複写機管理システムは、複数のユーザ側のそれぞれに設置された複写機１Ｘと、サービス会社の管理センターに設置されたメンテナンス管理用のホストコンピュータＨと、により構成されており、各複写機１Ｘに付設された端末装置としての通信管理用のデバイスＤが公衆電話回線Ｌを通じてホストコンピュータＨとネットワーク接続されている。複写機管理デバイスＤは、複写機１Ｘを管理するためのデータをホストコンピュータＨに送信するもので、公衆電話回線Ｌに接続されている。尚、ネットワーク接続は、他の光ファイバー回線やケーブル回線等の通信媒体により接続してもよい。

ホストコンピュータＨは、図７に示すように、ＣＰＵ４２と、ＣＰＵ４２に接続されるＲＡＭ４３、ＲＯＭ４４及び入出力インターフェイス４５を備えている。又、ＣＰＵ４２には入力用キーボード４６、表示用のＣＲＴ４７、印字用のプリンタ４８、外部記憶装置４９等も接続されている。入出力インターフェイス４５にはＲＳ−２３２Ｃ等の入出力端子が設けられており、通信用のモデム５０を介して公衆電話回線Ｌに接続されている。

このホストコンピュータＨは、デバイスＤから発信されたデータを受信し、これによって複写機１Ｘを一括して管理するものである。

次に、本発明のトナーボトル２５管理システムについて説明する。トナー残量検知センサ４０からトナーボトル２５のトナー残量を複写機からホストコンピュータＨへ送信される。送信する間隔は毎日、毎週指定した曜日、毎月指定した日などユーザが任意に指定することができる。

次に、ホストコンピュータＨのＣＰＵ４２の動作を示す。この動作は図８のフローチャートに示すとおりである。

Ｓ１：ＣＰＵ４２は、ステップＳ１で該当する複写機１Ｘにおいて当日がトナー残量診断日か否かを判定する。トナー残量診断日であれば、ステップＳ２に進み、そうでなければ判断動作を終了する。

Ｓ２：ステップＳ１にて、トナー残量診断日であれば、ステップＳ２で、該当する複写機１Ｘのトナー残量を取得する。

Ｓ３：ステップＳ３で、取得したトナー残量が所定量以下であれば、残トナーが少ないと判断し、ステップＳ４に進む。所定量より多ければ、残トナーは十分量あると判断し、処理を終了する。

Ｓ４：ステップＳ４で、複写機１Ｘか又はホストコンピュータＨに設けられているコピー枚数カウンタ（不図示）の積算値とトナー消費量から次に交換すべきトナー／キャリア比率のトナーボトル２５を判断する。

Ｓ５：ステップＳ５で、ＣＲＴ４７の画面に該当する複写機のナンバーと計算した最適なトナーボトル２５のナンバーを表示する。

Ｓ５におけるＣＲＴ４７画面の表示に従って、サービスマンは該当する複写機１Ｘのユーザ宅を訪問し、該当するトナーボトル２５に交換する。

尚、本実施例では、トナーボトル２５の選択手段がホストコンピュータＨに備えられているが、画像形成装置１や現像装置３の他の構成は実施例１〜４に説明したものと同様である。

本実施例では、ホストコンピュータＨは複写機１Ｘからトナー残量を受信してホストコンピュータＨが次に交換するトナーボトル２５の番号を判断していたが、実施例１〜４に記載されたように、複写機１Ｘの内部のコントローラ３４で次に交換するトナーボトル２５の番号を判断し、それを管理する図６に説明した構成の管理システムで、ホストコンピュータＨはその次に交換するトナーボトル２５の番号を受信してもよい。この場合は、トナーボトル２５の選択手段は実施例１〜４に説明したものと同様であり、画像形成装置内にある。

上記システムによって、以下の効果が得られる。

タイミングよく、サービスマンによって最適なトナーボトルに交換することができるので、画質維持のための判断を迅速且つ的確に行うことが可能である。

実施例６
本実施例では、実施例１〜４に説明したものと同じようにトナーとキャリアの混合比が異なる現像剤が入ったトナーボトル２５が複数用意されている。実施例１〜４に説明したものに関しては、画像形成装置の出荷時にはトナーボトル２５のトナーとキャリアの混合比は標準のものが同梱されているが、本実施例ではトナーボトル２５は同梱されていない。

つまり、ユーザは画像形成装置の購入時に同時にトナーボトル２５も購入する。よって、ユーザはユーザ自身が印刷する出力画像の画像比率に応じてトナーボトル２５を購入することができる。

画像形成装置を操作するにあたって、ユーザは画像形成装置の購入時にトナーボトル２５も購入する。このときユーザが平均画像比率の大きい画像（例えば、写真画像を多用するなど）を出力することがあらかじめ分かっているときはキャリア比率の大きいトナーボトル２５を選択し購入する。

購入後の動作は、実施例１と同様である。

上記構成によって、ユーザが要望に合わせてトナーボトル２５を購入することができ、最初からキャリアの劣化状況に応じたキャリアの配給が可能になるので、更に高画質を維持することができる。

本発明に係る現像剤補給容器の選択手段の一例を示すブロック図である。 本発明に係る現像剤補給容器の選択手段の他の例を示すブロック図である。 現像剤濃度検知手段の出力値と現像剤濃度との関係を示すグラフである。 本発明に係る補給テーブルの一例を示す図である。 本発明に係る画像形成回数に対する現像手段におけるＴ／Ｃ比の変化を示すグラフである。 本発明に係る管理システムの一例を示すブロック図である。 本発明に係るホストコンピュータの一例を示すブロック図である。 本発明に係るホストコンピュータの一例による動作の示すフローチャートである。 本発明に係る現像手段の一例を示す断面図である。 本発明に係る現像手段の一例を示す斜視図である。 本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 従来の現像手段の一例を示す断面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 感光ドラム（像担持体）
３ 現像装置（現像手段）
２４ 現像容器
２４ａ 現像剤補給口（現像剤補給手段）
２４ｂ 現像剤排出口（現像剤排出手段）
２５ トナーボトル（現像剤補給容器）
２６ 排出パイプ（現像剤排出手段）
２６ａ スクリュー（現像剤排出手段）
２８ 現像剤搬送路（現像剤補給手段）
２８ａ 補給スクリュー（現像剤補給手段）
２９ エンコーダ（補給補給手段）
３４ コントローラ（選択手段、報知手段）
３６ コピー枚数（画像形成回数）カウンタ
３７ 現像剤補給量算出手段
３８ トナー消費量算出手段
３９ 次回トナーボトル判断手段
４０ トナー残量検知センサ
５１ トナー濃度センサ（現像剤濃度検知手段）
５２ キャリア濃度センサ（現像剤濃度検知手段）
５３ 液晶パネル（報知手段、表示手段）
Ｈ ホストコンピュータ（選択手段、報知手段）
Ｄ 通信管理デバイス

Claims (11)

1. 像担持体上に形成された静電像をトナー及びキャリアを含む現像剤にて現像する現像手段と、該現像手段へ補給する現像剤を収容する補給容器が装着される装着部と、該補給容器から前記現像手段内に現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像剤補給手段が前記現像手段に現像剤を補給することで前記現像手段の内部に生じた余剰現像剤を排出する排出口と、を有する画像形成装置であって、
   前記装着部は、現像剤中のキャリア比率が異なる複数種の現像剤がそれぞれ収納される複数種の補給容器を、同一の装着位置にて選択的に装着可能であり、
   前記現像手段に収容された現像剤に含まれるキャリアの劣化に関係する情報に応じて、前記装着部に装着すべき補給容器の種類を報知する報知手段、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記キャリアの劣化に関係する情報とは、画像形成回数に関する情報であることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 前記キャリアの劣化に関係する情報とは、画像形成１回あたりの平均画像比率に関する情報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。
4. 前記報知手段は、前記画像形成回数が多いほど、キャリア比率が高い現像剤が収容された補給容器を選択するよう報知することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 平均画像比率が所定値よりも大きい場合、前記複数種の補給容器のうち内部の現像剤中のキャリア比率が大きい方の補給容器が選択され、前記平均画像比率が所定値以下の場合、内部の現像剤中のキャリア比率が小さい補給容器が選択されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記補給手段は、画像形成装置本体に取り付けられた前記補給容器中の現像剤のキャリア比率に応じて、補給条件を変更することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 像担持体上に形成された静電像をトナー及びキャリアを含む現像剤にて現像する現像手段と、該現像手段へ補給する現像剤を収容する補給容器が装着される装着部と、該補給容器から前記現像手段内に現像剤を補給する現像剤補給手段と、前記現像剤補給手段が前記現像手段に現像剤を補給することで前記現像手段の内部に生じた余剰現像剤を排出する排出口と、を有する画像形成装置であって、
   前記装着部は、現像剤中のキャリア比率が異なる複数種の現像剤がそれぞれ収納される複数種の補給容器を、同一の装着位置にて選択的に装着可能な画像形成装置を管理する管理システムであって、
   前記画像形成装置を管理するための管理データを送信する通信管理デバイスと、該通信管理デバイスと通信可能に接続され、前記通信管理デバイスからの情報を管理する情報管理デバイスと、該情報管理デバイスからの情報を報知する報知デバイスと、を有し、
   前記情報管理デバイスは、前記キャリアの劣化に関係する情報をもとに、次回に補給容器を交換する際に選択すべき補給容器の種類を判断し、前記報知デバイスに前記選択すべき補給容器の情報を報知させることを特徴とする管理システム。
8. 前記管理データとは、前記現像手段内に収容されたキャリアの劣化に関する情報であることを特徴とする請求項７に記載の管理システム。
9. 前記キャリアの劣化に関する情報とは、形成する画像における平均画像比率か又は画像形成回数の情報であることを特徴とする請求項７に記載の管理システム。
10. 前記情報管理デバイスは、前記画像形成回数が多いほど、前記複数種の補給容器のうち内部の現像剤中のキャリア比率がより大きい種類の補給容器を選択することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の管理システム。
11. 前記情報管理デバイスは、前記平均画像比率が所定値より大きい場合に選択する補給容器の現像剤のキャリア比率は、前記平均画像比率が前記所定値より小さい場合に選択する補給容器の現像剤のキャリア比率よりも大きいことを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の管理システム。

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