JP7468235B2 - 現像装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。

従来、感光体上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、形成されたトナー像を用紙に転写し、転写されたトナー像を加熱定着することで、用紙上に画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。
現像剤としてトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いるカラー画像形成装置においては、現像剤の色ごとに、耐久による帯電量低下の速度が違ったり、使われ方が違うことに起因して劣化速度が異なったりしている。それぞれの色の現像剤が寿命に達した度にサービスマンが訪問した場合、サービスコストが高くなるうえ、ダウンタイムが長くなってしまう。

現像剤の寿命を表す表現として、キャリア年齢という考え方がある。キャリア年齢は、キャリアの劣化度合いを示すものであるが、走行距離（現像ローラーの駆動距離）及び実写画像のカバレッジにより決定される。また、ＡＲ構成の現像器を用いる場合は、ＡＲレート（補給用トナーに含まれるキャリアの比率）によっても変化する。
また、現像剤の寿命は、トナーの帯電性能で決まることが多い。また、トナーの帯電性能は、トナー種により異なる。したがって、各色現像剤は、寿命までの走行距離が、必ずしも同じではない。

キャリアの寿命は、キャリアコート層の減耗により、荷電性が失われることで進行する。キャリアコート層は、トナーに含まれる無機の外添剤により削られるため、トナー消費量が多くなるほど減耗が進行する。したがって、例えば、カバレッジが低い場合であれば、トナー消費量が少ないため、キャリアコート層の減耗への影響が小さい。一方、カバレッジが高い場合は、トナー中に含まれる外添剤の通過量が増加するため、キャリアコート層の減耗への影響が大きくなり、減耗速度が速くなる。
ＡＲ構成の現像器を用いる場合、トナー補給の度に新しいキャリアが補給されるため、キャリアの平均的な劣化は小さくなる。したがって、ＡＲレートが高いほど、キャリア年齢の加算速度は遅くなる。
走行距離は、プリント数に比例する。多色機の場合、単色モードの使用比率により、各色の走行距離が異なる。通常は、フルカラー機であっても、黒単色モードでの画像出力がよく行われるため、黒色現像剤の走行距離が進行するケースが多い。一方、白等の特色は、使用が限定されるため、ＹＭＣＫ＋白の装置であっても、ＹＭＣＫ４色での画像出力が多く、白の使用頻度は少ないことが予想される。
以上のように、ＡＲ構成の現像器を有する画像形成装置における現像剤の寿命までのプリント数（時間）は、カバレッジ、ＡＲレート、使用モード（黒、４色、５色）により異なってくる。

そこで、ＡＲ構成の現像器を有する画像形成装置において、ＡＲレートを制御して、各色の交換時期を合わせる構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－１８０９０４号公報

しかしながら、昨今増加している特色（金、銀、白など）の資材は、他の色に比べ極端に使用頻度が低いユーザーも存在する。このように、各色現像剤の使用頻度に極端なバラつきがある場合、上記特許文献１記載の構成で行われるＡＲレートの調整だけでは、交換時期を合わせることは困難であるため、使用頻度が低い資材のみ別に交換しなければならなくなるという問題が発生する。

本発明は、使用頻度が低い現像剤を用いる構成であっても、サービスマンの訪問回数を減らして、サービスコストやダウンタイムを低減することが可能な現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、
現像装置において、
像担持体上に形成された静電潜像を、トナー及びキャリアからなる現像剤を用いて現像する複数の現像部と、
前記複数の現像部の各々に対して設けられ、当該現像部に前記キャリアを含む補給用トナーを補給する複数の補給部と、
前記複数の補給部による前記補給用トナーの補給を制御する制御部と、
を備える現像装置であって、
前記複数の現像部の各々は、それぞれ異なる色のトナーを含む現像剤を用いて前記静電潜像を現像し、
前記複数の補給部の各々には、それぞれキャリア比率が異なる補給用トナーが収容され、
前記制御部は、
所定のタイミングで各現像部が用いる現像剤の寿命に対する劣化進み比率を比較し、
当該劣化進み比率から予測される各現像剤の寿命予測に基づいて、少なくとも２つ以上の前記現像部で共通する交換タイミングを決定し、
当該交換タイミングに基づいて、前記複数の補給部のいずれかを選択して前記補給用トナーの補給を行わせることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の現像装置において、
前記所定のタイミングは、前記現像剤の寿命内において、複数回存在することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の現像装置において、
前記制御部は、
最も前記劣化進み比率が高い現像剤を用いる現像部には前記キャリア比率が大きい補給用トナーが収容された補給部を選択して補給させ、
最も前記劣化進み比率が低い現像剤を用いる現像部には前記キャリア比率が小さい補給用トナーが収容された補給部を選択して補給させることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の現像装置において、
前記制御部は、
最も前記劣化進み比率が高い現像剤及び最も前記劣化進み比率が低い現像剤以外の現像剤を用いる現像部には、最も前記劣化進み比率が高い現像剤及び最も前記劣化進み比率が低い現像剤のうち前記劣化進み比率がいずれか近い方を用いる現像部に合わせて前記補給部を選択して補給させることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１～４のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記制御部は、
前記所定のタイミングにおいて前記劣化進み比率が最低のものが最高のものの半分以下である場合には、前記劣化進み比率が最低の現像剤の前記交換タイミングをｎ回目（ｎは２以上の整数）に決定することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の現像装置において、
前記制御部は、
前記劣化進み比率が最低の現像剤の劣化進み比率を、前記寿命の１／ｎに対する劣化進み比率に変更することを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１～６のいずれか一項に記載の現像装置において、
前記制御部は、前記現像部の駆動距離と、実写画像のカバレッジと、前記キャリア比率と、に基づいて前記劣化進み比率を算出することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、
画像形成装置において、
像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナー及びキャリアからなる現像剤を供給してトナー像を形成する請求項１～７のいずれか一項に記載の現像装置と、を有し、前記現像装置により形成されたトナー像を用紙に形成する画像形成部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、使用頻度が低い現像剤を用いる構成であっても、サービスマンの訪問回数を減らして、サービスコストやダウンタイムを低減することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す正面図である。 本実施形態に係る画像形成装置の制御構造を示す機能ブロック図である。 各現像部に対して、補給用トナーを補給する２つのトナーボトルが設けられた様子の一例を示す図である。 本実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 キャリア年齢と実プリント数との関係の一例を示す図である。 高カバレッジ時の補正の一例を示す図である。 寿命の１／２、１／３の定義を説明するための図である。 Ｋの単色モード使用時にＫ以外の色のキャリア年齢の加算が停止する様子の一例を示す図である。 ＡＲレートの切替制御により各色の現像剤の交換時期を近付けている様子の一例を示す図である。 ＡＲレートの切替制御により各色の進捗％の進みを近付けている様子の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態に係る画像形成装置１０は、図１及び図２に示すように、制御部１１と、画像読取部１２と、画像形成部１３と、記憶部１４と、操作パネル１５（表示部１５１、操作部１５２）と、通信部１６と、を備えて構成されている。

制御部１１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えて構成される。ＣＰＵは、操作部１５２から入力される操作信号又は通信部１６により受信される指示信号に応じて、ＲＯＭに記憶されている各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＲＡＭに展開した各種プログラムとの協働により、画像形成装置１０の動作を統括的に制御する。

画像読取部１２は、図示しない原稿台又は自動原稿搬送部（ＡＤＦ:Auto Document Feeder）に載置された原稿の画像を走査露光装置の光学系により走査露光し、その反射光をラインイメージセンサーにより読み取り、これにより、画像信号を得る。この画像信号は、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、圧縮等の処理が施された後、画像データとして制御部１１に入力される。なお、制御部１１に入力される画像データとしては、画像読取部１２で読み取ったものに限らず、例えば、通信部１６を介して外部装置（図示省略）から受信したものであってもよい。

画像形成部１３は、画像処理された原画像の各画素の５色の画素値に応じて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ及びＷ（白）の５色からなる画像を用紙上に形成する。
画像形成部１３は、図１に示すように、５つの書込部１３１、中間転写ベルト１３２、２次転写ローラー１３３、定着部１３４等を備えて構成されている。

５つの書込部１３１は、中間転写ベルト１３２のベルト面に沿って直列（タンデム）に配置され、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ及びＷの各色の画像を形成する。各書込部１３１は形成する画像の色が異なるだけで構成は同じであり、光走査部１３１ａ、感光体（像担持体）１３１ｂ、現像部１３１ｃ、帯電部１３１ｄ、クリーニング部１３１ｅ及び１次転写ローラー１３１ｆを備えて構成されている。

画像形成時、各書込部１３１では、帯電部１３１ｄにより感光体１３１ｂを帯電させた後、原画像に基づいて光走査部１３１ａにより出射した光束で感光体１３１ｂ上を走査し、静電潜像を形成する。現像部１３１ｃによりトナー等の色材を供給して現像すると、感光体１３１ｂ上に画像（トナー像）が形成される。
５つの書込部１３１の感光体１３１ｂ上にそれぞれ形成した画像を、それぞれの１次転写ローラー１３１ｆにより、中間転写ベルト１３２上に順次重ねて転写（１次転写）する。これにより、中間転写ベルト１３２上には各色からなる画像が形成される。中間転写ベルト１３２は、複数のローラーに巻き回されて回動する。１次転写後、クリーニング部１３１ｅにより感光体１３１ｂ上に残留する色材を除去する。

画像形成部１３では、回動する中間転写ベルト１３２上の画像が２次転写ローラー１３３の位置に至るタイミングに合わせて、手差しトレイＴ１又は給紙トレイＴ２から用紙を給紙する。２次転写ローラー１３３は、対をなす一方のローラーが中間転写ベルト１３２に圧接し、他方が中間転写ベルト１３２を巻き回す複数のローラーのうちの１つを構成している。２次転写ローラー１３３の圧接により、中間転写ベルト１３２から用紙上に画像を転写（２次転写）すると、定着部１３４に用紙を搬送して定着処理を施し、排紙ローラーＲ１により排紙トレイＴ３へと排紙する。定着処理は、定着ローラー１３４ａにより用紙を加熱及び加圧して画像を用紙に定着させる処理である。用紙の両面に画像を形成する場合、反転経路１３５に用紙を搬送して用紙面を反転させた後、２次転写ローラー１３３の位置へ再度用紙を給紙する。

本実施形態において現像部１３１ｃは、ＡＲ構成の現像器であり、感光体１３１ｂ上に形成された静電潜像を、トナー及びキャリアからなる二成分現像剤を用いて現像する。現像部１３１ｃは、色ごとに設けられており、現像部１３１ｃの各々は、それぞれ異なる色のトナーを含む現像剤を用いて静電潜像を現像する。
色ごとに設けられた現像部１３１ｃの各々に対しては、図３に示すように、当該現像部１３１ｃにキャリアを含む補給用トナーを補給する２つのトナーボトル（補給部）ＴＢが設けられている。２つのトナーボトルＴＢの各々には、それぞれＡＲレート（補給用トナーに含まれるキャリア比率）が異なる補給用トナーが収容されている。ＹＭＣＫのトナーボトルＴＢのＡＲレートは５％と１５％であり、ＷのトナーボトルＴＢのＡＲレートは５％と２０％である。
制御部１１は、トナー補給をする際に、いずれのトナーボトルＴＢから補給するかを選択する。すなわち、制御部１１は、２つのトナーボトルＴＢによる補給用トナーの補給を制御する。
本発明の現像装置は、少なくとも、複数の現像部１３１ｃと、複数のトナーボトルＴＢと、制御部１１と、を備えて構成されている。

記憶部１４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（solid state drive）等により構成される不揮発性の記憶手段であり、各種プログラムや各種設定データ等を制御部１１から読み書き可能に記憶する。

操作パネル１５は、ユーザーに対して各種情報を表示する表示部１５１と、ユーザーによる操作入力を受け付ける操作部１５２と、を備えて構成されている。
表示部１５１は、カラー液晶ディスプレイなどで構成され、制御部１１から入力される表示制御信号に従って、操作画面等（各種設定画面、各種ボタン、各機能の動作状況等）を表示する。
操作部１５２は、表示部１５１の画面上に設けられるタッチパネルと、表示部１５１の画面周囲に配置される各種ハードキーと、を備えて構成されている。操作部１５２は、画面上に表示されたボタンが手指やタッチペン等で押下された場合、押下された力点のＸＹ座標を電圧値で検出し、検出された位置に対応付けられた操作信号を制御部１１に出力する。なお、タッチパネルは感圧式に限らず、例えば静電式や光式等であってもよい。また、操作部１５２は、ハードキーが押下された場合、押下されたキーに対応付けられた操作信号を制御部１１に出力する。ユーザーは、操作部１５２を操作して、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定及び用紙設定等の画像形成に関する設定、用紙搬送指示、並びに装置の停止操作などを行うことができる。

通信部１６は、画像形成装置１０を通信ネットワークＮに接続するインターフェースである。通信部１６は、通信用ＩＣ及び通信コネクタなどを有し、制御部１１の制御の下、所定の通信プロトコルを用いて通信ネットワークＮに接続されている外部装置と各種情報の送受信を行う。また、通信部１６は、ＵＳＢを介して各種情報の入出力を行うことも可能である。

次に、本実施形態に係る画像形成装置１０の動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。

図５に、キャリア年齢（寿命年齢）と実プリント数との関係の一例を示す。図中の符号Ｌ１はＡＲレート＝５％、カバレッジ＝５％のときの一例であり、符号Ｌ２はＡＲレート＝１５％、カバレッジ＝５％のときの一例であり、符号Ｌ３はＡＲレート＝５％、カバレッジ＝１０％のときの一例であり、符号Ｌ４はＡＲレート＝５％、カバレッジ＝２０％のときの一例であり、符号Ｌ５はＡＲ構成ではない現像器のときの一例である。
本実施形態において、ＹＭＣＫの現像剤は耐久による帯電量低下傾向がほぼ同じであるため、寿命年齢を同一の８００ｋｐに設定した。一方、Ｗの現像剤は帯電量の低下が他色よりも大きいため、寿命年齢を５００ｋｐに設定した。なお、８００ｋｐ、５００ｋｐとは、ＡＲ構成ではない現像器によりトナーのみを補給した場合のキャリアの走行距離に相当する年齢であり、本実施形態のようなＡＲ構成の現像器によるトナー補給の場合には、現像器中のキャリアが徐々に新しいキャリアに入れ替わるため、現像器中の全てのキャリアの走行距離の平均が８００ｋｐ、５００ｋｐ相当となるプリント数を示している。

本実施形態に係る画像形成装置１０は、現像剤の寿命を判断する際、現像剤が投入されてからの走行距離（プリント数相当距離）を計測する。例えば、ＹＭＣＫの４色モードで１００ｐ（１００枚のプリント）実施した場合、ＹＭＣＫの現像剤年齢は１００ｐ相当であるが、Ｗの現像部１３１ｃは動作していないため、現像剤年齢は０ｐのままである。その後、モノクロモード（黒単色モード）で５０ｐ実施された場合、ＹＭＣの現像剤年齢は１００ｐ相当、Ｋの現像剤年齢は１００ｐ＋５０ｐ＝１５０ｐ相当、Ｗの現像剤年齢は０ｐ相当という具合に、現像剤年齢を加算していく。また、実写時カバレッジが高い場合は、現像剤の劣化速度が速くなるため、年齢の加算速度に補正を加えるようにしている。カバレッジは、画像パターンに基づいて制御部１１が判断する。カバレッジが１０％以下の場合は、現像剤の劣化速度への影響が無視できるため、加算しないが、１０％を超える場合は０．００５／１％の割合で加算する。例えば、ＹＭＫが平均５％のカバレッジで、Ｃのみが２０％のカバレッジの１００ｐのジョブを出力した場合、ＹＭＫの現像剤年齢はそのまま１００ｐであるが、Ｃの現像剤年齢は１００ｐに５ｐ（＝０．００５×（２０－１０）×１００ｐ）分加算される。図６に、高カバレッジ時の補正の一例を示す。図６（Ａ）はＡＲレート＝５％、カバレッジ＝２０％のときの補正の一例であり、図６（Ｂ）はＡＲレート＝５％、カバレッジ＝５０％のときの補正の一例である。図６（Ｂ）の符号Ｌ６は、ＡＲレート＝５％、カバレッジ＝５０％のときのキャリア年齢と実プリント数との関係の一例である。また、図６（Ａ）の符号Ｌ４１はＡＲレート＝５％、カバレッジ＝２０％のときの補正の一例であり、図６（Ｂ）の符号Ｌ６１はＡＲレート＝５％、カバレッジ＝５０％のときの補正の一例である。図６に示す例では、カバレッジが高いほど、補正量が大きいことが示されている。
本実施形態では、この現像剤年齢の計算を５００ｐごとに実施し、ＹＭＣＫＷの寿命年齢に対する進捗％を比較する。

まず、制御部１１は、ＹＭＣＫＷのいずれかが寿命比較時期（所定のタイミング）に到達したか否かを判定する（ステップＳ１）。寿命比較時期とは、いずれかの色が所定の進捗％（現像剤の寿命に対する劣化進み比率（比率年齢））に到達した時期のことである。以下、ＹＭＣＫＷ各色の進捗％を、それぞれＹａ％、Ｍａ％、Ｃａ％、Ｋａ％、Ｗａ％とする。本実施形態では、例えば、いずれかの色が最初に２０％に達した時に、ＹＭＣＫＷのいずれかが寿命比較時期に到達したと判定する。
制御部１１は、ＹＭＣＫＷのいずれかが寿命比較時期に到達したと判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、次のステップＳ２へと移行する。
一方、制御部１１は、ＹＭＣＫＷのいずれかが寿命比較時期に到達していないと判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、ステップＳ３へと移行する。

ステップＳ２において、制御部１１は、各色の交換時期（交換タイミング）を決定する（ステップＳ２）。具体的には、制御部１１は、各現像部１３１ｃが用いる現像剤の寿命に対する劣化進み比率（進捗％）を比較し、当該劣化進み比率から予測される各現像剤の寿命予測に基づいて、少なくとも２つ以上の現像部１３１ｃで共通する交換タイミングを決定する。より具体的には、最も寿命が進んでいる劣化進み比率と最も寿命が遅れている劣化進み比率の差が大きい場合（劣化進み比率が最低のものが最高のものの半分以下である場合）には、最も遅れている色の現像剤交換サイクルをｎ倍（ｎは２以上の整数）持たせるように、劣化進み比率算出の基準を変更する。すなわち、制御部１１は、所定のタイミングにおいて劣化進み比率が最低のものが最高のものの半分以下である場合には、劣化進み比率が最低の現像剤の交換タイミングをｎ回目（ｎは２以上の整数）に決定する。これにより、最も遅れている色の現像剤もｎ回目の交換時期に同時に交換することが可能となる。図１０に示す例では、最も寿命が進んでいるＫａ％が２０％に達した時に、最も寿命が遅れているＷａ％が８％でＫａ％の１／２に達していない（最も寿命が進んでいるＷａ％と最も寿命が遅れているＷａ％の差が大きい）ため、それ以降はＷの算出基準を元々設定した寿命の１／２に変更する。すなわち、制御部１１は、劣化進み比率が最低の現像剤の劣化進み比率を、寿命の１／ｎに対する劣化進み比率に変更する。これにより、Ｗａ％は１６％（＝８％×２）に変更されることになる。その他のＹＭＣ色についても、最も進んでいるＫａ％に対する比率が１／２に達していない場合には、同様に交換時期を決定する。

ここで、寿命の１／２、１／３の定義付けを説明する。Ｗの寿命年齢Ａが５００ｋｐ相当である場合、寿命の１／２をＡ’とすると、Ａ’は５００ｋｐの１／２の２５０ｋｐではなく、ある想定の年齢加算曲線（ここではＡＲレート５％、カバレッジ５％の時）で５００ｋｐ相当に到達する実プリント数の１／２（例えば５００ｋｐに到達する実プリント数が７５０ｋｐである場合には、その１／２の３７５ｋｐ）の時のキャリア年齢（平均）とする。寿命の１／３であれば、２５０ｋｐ（＝７５０ｋｐ×１／３）の時のキャリア年齢とする。Ｗの寿命年齢の１／２、１／３の劣化進み比率も同時に計算することで、２回目、３回目の交換に照準を合わせた制御が可能となる。

また、この交換時期は、ユーザーの使い方が極端に変わった場合には、それまでの履歴からの予想とずれる可能性があるため、複数回交換時期を判断する（すなわち、寿命比較時期（所定のタイミング）が、現像剤の寿命内において、複数回存在する）ようにしてもよい。例えば、最初にＫａ％が２０％に達した後、相変わらずＫの進みが速い場合には、Ｋａ％が３５％に達した時、５０％に達した時にも、交換時期を何回目（ｎ回目）に合わせるかの見直しを行うようにしてもよい。

上記では、Ｗの進みが遅い場合を例示して説明しているが、ＹＭＣＫの進みが遅い場合でも、同様の制御が可能である。図７は、寿命の１／２、１／３の定義を説明するための図である。ＹＭＣＫの寿命年齢Ｂが８００ｋｐ相当である場合、寿命の１／２をＢ’とすると、ある想定の年齢加算曲線（ここでは符号Ｌ１）で８００ｋｐ相当に到達する実プリント数の１／２（例えば８００ｋｐに到達する実プリント数が２４００ｋｐである場合には、その１／２の１２００ｋｐ）の時のキャリア年齢（平均）とする。寿命の１／３（Ｂ’ ’）であれば、８００ｋｐ（＝２４００ｋｐ×１／３）の時のキャリア年齢とする。

図８に、Ｋの単色モード使用時にＫ以外の色のキャリア年齢の加算が停止する様子の一例を示す。図８（Ａ）はＫの単色モードを使用しなかったときの一例であり、図８（Ｂ）はＫの単色モードを使用したときの一例である。図８の符号Ｍ１はＭ色のキャリア年齢と実プリント数との関係の一例であり、符号Ｋ１はＫ色のキャリア年齢と実プリント数との関係の一例であり、符号Ｃ１はＣ色のキャリア年齢と実プリント数との関係の一例である。また、図８（Ｂ）の符号Ｅ１はＫの単色モード使用時の範囲である。

例えば、Ｋの単色モード使用の比率が非常に高い場合には、Ｋのみがより多く進むため、Ｙａ％、Ｍａ％、Ｃａ％が１／２以下の進みになり、ＹＭＣの寿命Ｂを、寿命の１／２のＢ’に置き換えて計算する。１回目のメンテナンス（交換）でＫのみを交換した場合には、２回目のスタート時からＹＭＣの寿命年齢をＢ－Ｂ’として再設定する。この時のＢ－Ｂ’は、通常、ＹＭＣでそれぞれ異なる値となる。ユーザーの使用環境が大きく変わらない場合には、Ｋの２回目交換時くらいに、丁度ＹＭＣの現像剤寿命となることが予想される。

ステップＳ３において、制御部１１は、５００ｐ（５００枚のプリント）実施したか否かを判定する。
制御部１１は、５００ｐ実施したと判定した場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、次のステップＳ４へと移行する。
一方、制御部１１は、５００ｐ実施していないと判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ８へと移行する。

ステップＳ４において、制御部１１は、交換時期に対する劣化進み比率（各色使用比率：進捗％）を計算する。具体的には、制御部１１は、現像部１３１ｃの駆動距離と、実写画像のカバレッジと、ＡＲレート（補給用トナーに含まれるキャリア比率）と、に基づいて劣化進み比率（進捗％）を算出する。

次に、制御部１１は、ステップＳ４で計算された劣化進み比率に基づいて各色の補給用トナーのＡＲレートを決定する（ステップＳ５）。具体的には、制御部１１は、劣化進み比率が最大の色の補給用トナーのＡＲレートを「大」に決定するとともに、劣化進み比率が最小の色の補給用トナーのＡＲレートを「小」に決定する。
これにより、制御部１１は、交換タイミング（に対する劣化進み比率）に基づいて、複数のトナーボトルＴＢのいずれか（ステップＳ５で決定されたＡＲレートのトナーボトルＴＢ）を選択して補給用トナーの補給を行わせる。具体的には、制御部１１は、最も劣化進み比率が高い現像剤を用いる現像部１３１ｃにはＡＲレートが大きい補給用トナーが収容されたトナーボトルＴＢを選択して補給させ、最も劣化進み比率が低い現像剤を用いる現像部１３１ｃにはＡＲレートが小さい補給用トナーが収容されたトナーボトルＴＢを選択して補給させる。

次に、制御部１１は、劣化進み比率が最大／最小以外の色の劣化進み比率と、劣化進み比率が最大／最小の色の劣化進み比率と、の差分を計算する（ステップＳ６）。

次に、制御部１１は、劣化進み比率が最大／最小以外の色の補給用トナーのＡＲレートを、ステップＳ６で計算された差分のうち、差分が小さい方の色の補給用トナーのＡＲレートに合わせる（ステップＳ７）。例えば、劣化進み比率が最小よりも最大に近い色の場合は、最大の色に合わせてＡＲレートを「大」に決定する。一方、劣化進み比率が最大よりも最小に近い色の場合は、最小の色に合わせてＡＲレートを「小」に決定する。すなわち、制御部１１は、最も劣化進み比率が高い現像剤及び最も劣化進み比率が低い現像剤以外の現像剤を用いる現像部１３１ｃには、最も劣化進み比率が高い現像剤及び最も劣化進み比率が低い現像剤のうち劣化進み比率がいずれか近い方を用いる現像部１３１ｃに合わせてトナーボトルＴＢを選択して補給させる。

ＡＲレートを「大」に決定した場合、現像部１３１ｃ内のキャリアの入れ替えが進み、現像剤の劣化が抑制されるため、補給制御を続けると、大抵の場合、各色の劣化進み比率の順番が入れ替わる。その場合、ＡＲレートが大きいトナーボトルＴＢから補給される色が切り替わるため、ある一つの色の寿命だけが進むということはなく、各色がほぼ同じように寿命が進むこととなる。これにより、全ての現像剤寿命を合わせることを可能とし、最低限のキャリア補給量で現像剤の同時交換をすることが可能となり、無駄なコストの発生を抑制することができる。

図９に、ＡＲレートの切替制御により各色の現像剤の交換時期を近付けている様子の一例を示す。図９（Ａ）はＡＲレートの切替制御を実施した様子の一例であり、図８（Ｂ）はＡＲレートの切替制御を実施していない（すなわちＡＲレートが一定である）一従来例である。図９の符号ＭＡはＭ色の寿命年齢Ｂ到達時の実プリント数であり、符号ＫＡはＫ色の寿命年齢Ｂ到達時の実プリント数である。図９の符号Ｈ１は符号ＭＡと符号ＫＡの差分（Ｍ色とＫ色の寿命年齢Ｂ到達時の実プリント数の差）を示しており、符号Ｈ２はＭ色又はＫ色のいずれかが先に寿命年齢Ｂに到達したときのＣ色の現在寿命と寿命年齢Ｂとの差分（現像剤交換タイミングにおけるＣ色の残寿命）を示している。また、図９（Ａ）の符号ＦはＡＲレートの切替制御を実施したタイミング（プリント数）を示している。
図９（Ａ）に示すように、ＡＲレートの切替制御を実施することで、Ｍ色とＫ色の寿命年齢Ｂに到達するタイミングが近付いているとともに、現像剤交換タイミングにおけるＣ色の残寿命が少なくなっていることがわかる。

図１０に、ＡＲレートの切替制御により各色の進捗％の進みを近付けている様子の一例を示す。図１０の符号Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２はそれぞれＹＭＣＫ各色のＡＲレートの切替制御を実施しなかった場合の進捗％（Ｙａ％、Ｍａ％、Ｃａ％、Ｋａ％）である。図１０の符号Ｗ２はＷ色の進捗％（Ｗａ％）である。図１０の符号Ｙ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３はそれぞれＹＭＣＫ各色のＡＲレートの切替制御を実施した場合の進捗％（Ｙａ％、Ｍａ％、Ｃａ％、Ｋａ％）である。図１０の符号Ｗ４はＷ色の進捗％算出基準を寿命の１／２に変更したときの進捗％（Ｗａ％）である。図１０の符号Ｇ２はＡＲレートの切替制御を実施しなかった場合にＹＭＣＫ色のいずれか（ここではＫ色）が先に寿命年齢（進捗％＝１００％）に到達したときの実プリント数（ＡＲレートの切替制御を実施しなかったときの現像剤交換タイミング）であり、符号Ｇ３はＡＲレートの切替制御を実施した場合にＹＭＣＫ色のいずれか（ここではＫ色）が先に寿命年齢（進捗％＝１００％）に到達したときの実プリント数（ＡＲレートの切替制御を実施したときの現像剤交換タイミング）である。
図１０に示すように、ＡＲレートの切替制御を実施することで、ＹＭＣＫ各色の寿命年齢に到達するタイミングが近付いていることがわかる。また、図１０に示す例では、最も寿命が進んでいるＫａ％が２０％に達した時に、最も寿命が遅れているＷａ％が８％でＫａ％の１／２に達していないため、それ以降はＷの算出基準を元々設定した寿命の１／２に変更した様子が示されている。

ステップＳ８において、制御部１１は、ＹＭＣＫＷのいずれかが寿命に到達したか否かを判定する。
制御部１１は、ＹＭＣＫＷのいずれかが寿命に到達したと判定した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、次のステップＳ９へと移行する。
一方、制御部１１は、ＹＭＣＫＷのいずれかが寿命に到達していないと判定した場合（ステップＳ８：ＮＯ）、ステップＳ１へと移行する。

ステップＳ９において、制御部１１は、寿命に到達したとユーザーに通知する。なお、ユーザーに通知する方法としては、表示部１５１に表示させる方法や図示しない音声出力部により音声出力させる方法等が挙げられる。

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１０の現像装置は、像担持体（感光体１３１ｂ）上に形成された静電潜像を、トナー及びキャリアからなる現像剤を用いて現像する複数の現像部１３１ｃと、複数の現像部１３１ｃの各々に対して設けられ、当該現像部１３１ｃにキャリアを含む補給用トナーを補給する複数の補給部（トナーボトルＴＢ）と、複数の補給部による補給用トナーの補給を制御する制御部１１と、を備える。また、複数の現像部１３１ｃの各々は、それぞれ異なる色のトナーを含む現像剤を用いて静電潜像を現像し、複数の補給部の各々には、それぞれキャリア比率が異なる補給用トナーが収容され、制御部１１は、所定のタイミングで各現像部１３１ｃが用いる現像剤の寿命に対する劣化進み比率を比較し、当該劣化進み比率から予測される各現像剤の寿命予測に基づいて、少なくとも２つ以上の現像部１３１ｃで共通する交換タイミングを決定し、当該交換タイミングに基づいて、複数の補給部のいずれかを選択して補給用トナーの補給を行わせる。
したがって、本実施形態に係る現像装置によれば、使用頻度が低い現像剤を用いる構成であっても、全ての現像剤の交換時期を合わせることができるので、キャリアの補給量を極力抑えつつ現像剤の交換回数を減らすことが可能となり、サービスマンの訪問回数を減らして、サービスコストやダウンタイムを低減することができる。

また、本実施形態に係る現像装置によれば、所定のタイミングは、現像剤の寿命内において、複数回存在する。
したがって、本実施形態に係る現像装置によれば、各色の現像剤の交換タイミングを複数回判断して見直すことができるので、ユーザーの使い方が極端に変わった場合であっても、全ての現像剤の交換時期を合わせることができる。

また、本実施形態に係る現像装置によれば、制御部１１は、最も劣化進み比率が高い現像剤を用いる現像部１３１ｃにはキャリア比率が大きい補給用トナーが収容された補給部を選択して補給させ、最も劣化進み比率が低い現像剤を用いる現像部１３１ｃにはキャリア比率が小さい補給用トナーが収容された補給部を選択して補給させる。
したがって、本実施形態に係る現像装置によれば、ある一つの色の寿命だけが進むということはなく、各色がほぼ同じように寿命が進むこととなるので、全ての現像剤の交換タイミングを合わせることが可能となり、無駄なコストの発生を抑制することができる。

また、本実施形態に係る現像装置によれば、制御部１１は、最も劣化進み比率が高い現像剤及び最も劣化進み比率が低い現像剤以外の現像剤を用いる現像部１３１ｃには、最も劣化進み比率が高い現像剤及び最も劣化進み比率が低い現像剤のうち劣化進み比率がいずれか近い方を用いる現像部１３１ｃに合わせて補給部を選択して補給させる。
したがって、本実施形態に係る現像装置によれば、各色がほぼ同じように寿命が進むように補給用トナーを選択することができるので、全ての現像剤の交換タイミングを合わせることが可能となり、無駄なコストの発生を抑制することができる。

また、本実施形態に係る現像装置によれば、制御部１１は、所定のタイミングにおいて劣化進み比率が最低のものが最高のものの半分以下である場合には、劣化進み比率が最低の現像剤の交換タイミングをｎ回目（ｎは２以上の整数）に決定する。
したがって、本実施形態に係る現像装置によれば、使用頻度が低い現像剤の交換時期を他の現像剤のｎ回目の交換時期に合わせることができるので、使用頻度が低い現像剤を交換するためだけのサービスマンの訪問がなくなり、サービスコストやダウンタイムを低減することができる。

また、本実施形態に係る現像装置によれば、制御部１１は、劣化進み比率が最低の現像剤の劣化進み比率を、寿命の１／ｎに対する劣化進み比率に変更する。
したがって、本実施形態に係る現像装置によれば、使用頻度が低い現像剤の交換時期を他の現像剤のｎ回目の交換時期に合わせることができるので、使用頻度が低い現像剤を交換するためだけのサービスマンの訪問がなくなり、サービスコストやダウンタイムを低減することができる。

また、本実施形態に係る現像装置によれば、制御部１１は、現像部１３１ｃの駆動距離と、実写画像のカバレッジと、キャリア比率と、に基づいて劣化進み比率を算出する。
したがって、本実施形態に係る現像装置によれば、各色の現像剤の劣化進み比率を容易に算出することができるので、全ての現像剤の交換タイミングを容易に合わせることができる。

以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施形態では、ＹＭＣＫＷの５つの書込部１３１を備える構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、ＹＭＣＫの４つの書込部１３１を備える構成であってもよいし、ＹＭＣＫＷ以外の特色（金、銀等）の書込部１３１をさらに備える構成であってもよい。

また、上記実施形態では、各現像部１３１ｃに対し、ＡＲレートが異なる補給用トナーが収容された２つのトナーボトルＴＢを設ける構成を例示して説明しているが、これに限定されるものではない。すなわち、各現像部１３１ｃに対し、ＡＲレートが異なる補給用トナーが収容された３つ以上のトナーボトルＴＢを設ける構成であってもよい。３つのトナーボトルＴＢを設ける構成の場合、例えば、劣化進み比率が最大の色の補給用トナーのＡＲレートを「大」に、劣化進み比率が最小の色の補給用トナーのＡＲレートを「小」に決定するとともに、その他の色の補給用トナーのＡＲレートを「中」に決定するなどの制御が考えられる。

その他、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１０ 画像形成装置
１１ 制御部
１２ 画像読取部
１３ 画像形成部
１３１ 書込部
１３１ａ 光走査部
１３１ｂ 感光体（像担持体）
１３１ｃ 現像部
ＴＢ トナーボトル（補給部）
１３１ｄ 帯電部
１３１ｅ クリーニング部
１３１ｆ １次転写ローラー
１３２ 中間転写ベルト
１３３ ２次転写ローラー
１３４ 定着部
１４ 記憶部
１５ 操作パネル
１５１ 表示部
１５２ 操作部
１６ 通信部

Claims (8)

1. 像担持体上に形成された静電潜像を、トナー及びキャリアからなる現像剤を用いて現像する複数の現像部と、
   前記複数の現像部の各々に対して設けられ、当該現像部に前記キャリアを含む補給用トナーを補給する複数の補給部と、
   前記複数の補給部による前記補給用トナーの補給を制御する制御部と、
   を備える現像装置であって、
   前記複数の現像部の各々は、それぞれ異なる色のトナーを含む現像剤を用いて前記静電潜像を現像し、
   前記複数の補給部の各々には、それぞれキャリア比率が異なる補給用トナーが収容され、
   前記制御部は、
   所定のタイミングで各現像部が用いる現像剤の寿命に対する劣化進み比率を比較し、
   当該劣化進み比率から予測される各現像剤の寿命予測に基づいて、少なくとも２つ以上の前記現像部で共通する交換タイミングを決定し、
   当該交換タイミングに基づいて、前記複数の補給部のいずれかを選択して前記補給用トナーの補給を行わせることを特徴とする現像装置。
2. 前記所定のタイミングは、前記現像剤の寿命内において、複数回存在することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 前記制御部は、
   最も前記劣化進み比率が高い現像剤を用いる現像部には前記キャリア比率が大きい補給用トナーが収容された補給部を選択して補給させ、
   最も前記劣化進み比率が低い現像剤を用いる現像部には前記キャリア比率が小さい補給用トナーが収容された補給部を選択して補給させることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像装置。
4. 前記制御部は、
   最も前記劣化進み比率が高い現像剤及び最も前記劣化進み比率が低い現像剤以外の現像剤を用いる現像部には、最も前記劣化進み比率が高い現像剤及び最も前記劣化進み比率が低い現像剤のうち前記劣化進み比率がいずれか近い方を用いる現像部に合わせて前記補給部を選択して補給させることを特徴とする請求項３に記載の現像装置。
5. 前記制御部は、
   前記所定のタイミングにおいて前記劣化進み比率が最低のものが最高のものの半分以下である場合には、前記劣化進み比率が最低の現像剤の前記交換タイミングをｎ回目（ｎは２以上の整数）に決定することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の現像装置。
6. 前記制御部は、
   前記劣化進み比率が最低の現像剤の劣化進み比率を、前記寿命の１／ｎに対する劣化進み比率に変更することを特徴とする請求項５に記載の現像装置。
7. 前記制御部は、前記現像部の駆動距離と、実写画像のカバレッジと、前記キャリア比率と、に基づいて前記劣化進み比率を算出することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の現像装置。
8. 像担持体と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナー及びキャリアからなる現像剤を供給してトナー像を形成する請求項１～７のいずれか一項に記載の現像装置と、を有し、前記現像装置により形成されたトナー像を用紙に形成する画像形成部を備えることを特徴とする画像形成装置。

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