JP2006030952A - 現像剤劣化検知方法、現像剤劣化検知装置、現像装置、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 トナーとキャリアとを含有した現像剤を移動させる移動部材によって移動されている前記現像剤についての所定の特性に基づいて前記現像剤の劣化を検知する検知手段18、88、89、90を用いる。
【選択図】図2
Description
このような2成分現像剤を用いた現像装置では、トナーは現像動作によって像担持体に付着することで消費されていく一方、キャリアは消費されずに現像容器内に残る。
従来より、このトリクル現像方式の現像装置においては、トナー消費量に比例してトナーと一定比率をもったキャリアの供給が行われるようになっていた。しかしこのような現像剤の補給方法では画像形成装置の使用状況や使用条件によってキャリアの特性変化が顕著に現れ、現像されたトナー画像にも差異が生じて来る。
例えば、現像器が使用される、温湿度、駆動回数たとえば一度に出力する枚数、使用間隔などによって、キャリアの劣化速度は変化する。またキャリアによっては、トナー消費量が多い場合の方が、キャリアへのトナー固着が多い場合がある。これは補給されたトナーがキャリアに衝突、摩擦する機会が多いためである。
また、〔特許文献14〕に記載の技術では、単にトナー濃度の低下を現像剤の劣化として検知しているため、〔特許文献9〕における上述と同様の問題がある。
また、〔特許文献18〕に記載の技術では単に現像枚数に基づいて現像剤の劣化を検知し、現像剤の補給や排出を制御しているため、この場合も画像面積率や画像パターンの違いによるキャリア劣化の違いを無視することとなり〔特許文献9〕における上述と同様の問題がある。
また画像形成装置100は、単色画像を形成するものであるが、2色以上の画像、フルカラー画像を形成することが可能なものであっても良い。
画像形成装置100は、転写装置20により、感光体5上に形成されたトナー像を、用紙に転写して画像を形成するようになっている。
排紙トレイ15は、画像形成装置100の胴内に配設されている。画像形成装置100は胴内排紙型の画像形成装置である。
よって、感光体5は、帯電装置6によって帯電された後、ビームLによって潜像を形成され、現像装置8によって現像を行われる。
現像ブレード52は、例えばアルミニウムの押し出し成型品やステンレス鋼などからなり、現像スリーブ表面から数百ミクロン程度の間隔を保って固定されている。
キャリアカートリッジ44内には、キャリアのみならず、必要に応じて、少量のトナーを、キャリアと混合した状態で補給剤として収容してもよく、この場合、キャリアカートリッジ44内には補給剤としての現像剤が収容されることとなる。
キャリアカートリッジ44、キャリア輸送路45、キャリア搬送スクリュー62、キャリア輸送用モータ46および補給部40は、補給剤の補給手段を構成している。
現像剤回収容器47、現像剤輸送路48、現像剤搬送スクリュー63、現像剤輸送用モータおよび現像剤排出部49は回収手段を構成している。
なお、トナー、キャリアまたは現像剤を輸送する方式は、本形態の様なスクリューを用いた方式の他、粉体を送るポンプ機構を用いた方式であっても良い。
第1搬送スクリュー53が現像ローラ51に現像剤を供給するよう、現像ローラ51に対向しているため、現像室58と攪拌室59とでは、現像室58のほうが現像ローラ51に近い方に位置している。
ここで、現像剤の透磁率は、環境変化や現像剤の嵩密度変化などによって変動するため、トナー濃度センサ90の出力目標値は適宜補正される。具体的には、画像濃度センサ22を用いて測定した、感光体5上に形成した基準トナー像の画像濃度の出力結果に応じてトナー濃度センサ90の出力目標値が補正される。
ここで、トナーが上述のようにして適宜供給されることで、トナー濃度は適正に保たれるが、トナーとキャリアとの摩擦や衝突が繰り返されると、トナーの一部がキャリアに付着してキャリア表面が汚染されたり、キャリアのコート層が剥がれたりする等、キャリアの劣化が発生し、キャリアのトナーに対する帯電能力が徐々に低下し、画質を著しく低下させる原因となる。
すなわち、トナー濃度センサ90の出力波形におけるピーク値とボトム値との間の傾きに基づいて、現像剤の劣化を検知する。図7に示すように、現像剤が劣化するにつれて、ピーク値からボトム値に向かう出力波形の傾きが、α1からα2となるように、小さくなることを利用して現像剤の劣化を検知する。
すなわち、図8に示すように、現像剤が劣化するにつれて、ピーク値を示してからボトム値を示すまでの時間が、T1からT2となるように、長くなることを利用して現像剤の劣化を検知する。
このように、現像装置8は、トナー濃度センサ90を有し、上述の現像剤劣化方法を用いて現像剤の劣化を検知する現像剤劣化検知装置を備えているということができる。
すなわち、制御手段が、現像剤の劣化を検知したときに、かかる現像装置8を有する画像形成装置100において、現像剤の劣化が検知された旨を操作パネルに備えられた表示装置に表示するように構成するとともに、このときユーザーが、操作パネルに備えられた入力装置により、キャリアまたは現像剤の補給を調整するように構成することができる。
しきい値をゆるくしたり、画像形成を継続することを指示したりすれば、現像剤の補給量を制限し、現像剤の無駄な消費が抑制される。また、通常よりも高い画質が必要なあるいは嗜好するユーザーの要求を満足させることができる。
このように構成した場合には、表示装置は、かかる旨を表示する表示手段として機能し、また、入力装置は、かかる補給を調整するための調整手段として機能する。
量検知センサ88を用いたものについて説明する。
現像剤は、現像ローラ51内のマグネットローラの磁力により磁気的に吸着され、現像スリーブ表面を現像スリーブ表面の凹凸により搬送される。このときの現像剤の搬送量すなわち汲み上げ量は、現像スリーブの表面粗さが等しい時、現像剤の帯電量との間に図10に示す関係があることが実験的にわかっている。
以上のような方法により、汲み上げ量を検知し、その検知結果をあらかじめ決めておいた汲み上げ量の下限値Aと比較して、下限値以下の場合には、現像剤が劣化していると判断し、現像剤の補給動作を行う。下限値A以上の場合には現像剤は劣化していないと判断して、現像剤の補給動作は行わない。
すなわち、十分な時間現像駆動を行い、帯電が立ち上がった状態の汲み上げ量を検知することや、同時に帯電の立ち上がり時、放置低下時の汲み上げ量を測定することにより、現像剤劣化をより精度良く検知できるようになる。帯電の立ち上がり時、放置低下時については、一定時間に上昇あるいは低下した汲み上げ量の変化量から現像剤劣化を判断する。
すなわち、劣化検知は、現像ローラ51や、他の移動部材としての第1搬送スクリュー53、第2搬送スクリュー54による、現像剤の、攪拌・混合を含む移動を停止してから所定時間経過後に量検知センサ88により検知を行うことと、この検知を行ってから現像ローラ51、第1搬送スクリュー53、第2搬送スクリュー54によって現像剤を所定時間移動させたときに量検知センサ88により検知を行うこととによって行うことができる。攪拌不足によって帯電量が低い場合など、攪拌時間による帯電状態の変化をキャンセルすることに加え、放置により低下した現像剤の帯電が立ち上がるまで、または立ち上がる過程の汲み上げ量の変化によって現像剤の劣化を精度良く検知できるからである。劣化の度合いによる帯電速度、帯電量の違いを利用したものである。
これらの方法を適宜併用することで、さらに汲み上げ量の検出精度が上がる。
また、キャリアカートリッジ44、キャリア輸送路45、キャリア搬送スクリュー62、キャリア輸送用モータ46および補給部40とを有する補給剤の補給手段によって、所定回数補給剤の補給を連続して行っても現像剤の劣化が検知されるときに、補給手段による補給剤の補給を停止し、表示装置により警告を発するようにすることができる点についても同様である。すなわち、かかる補給手段によって、所定回数補給剤の補給を連続して行っても、汲み上げ量が規定値Aにおいて下回り現像剤の劣化が検知される場合や、あまりにもおかしな値を得る場合には、補給手段による補給剤の補給を停止し、表示装置により警告を発するようにすることができる。
このように、現像装置8は、量検知センサ88を有し、かかる現像剤劣化方法を用いて現像剤の劣化を検知する現像剤劣化検知装置を備えているということができる。
画像濃度センサ18は帯電不良トナーの量を検出するものとして用いられる。飛散センサ89は、現像ケース55の外部近傍位置であって、現像ケース55の下方、かつ現像スリーブの、その回転方向において感光体5との対向領域よりも下流側に配設されている。ただし、その配設位置は現像ケース55の上方でも、現像スリーブの回転方向においてかかる対向領域よりも上流であってもよい。
図17に、飛散センサ89によるトナー飛散の検出結果を示す。
トルクセンサは、移動部材としての第1搬送スクリュー53や第2搬送スクリュー54の回転駆動の際のトルクを検知し、現像剤の流動性に基づいてトナーの劣化を検知するセンサとして構成されている。
一方キャリアは繰り返し撹拌され続けると、トナーとの摩擦や衝突が繰り返されるため、トナーの一部がキャリアに付着してキャリア表面の汚染、キャリアのコート層の剥がれ等が発生する。このため、キャリアのトナーへの帯電能力が低下する。
このように、本形態の現像装置8は、トルクセンサ、画像濃度センサ18、飛散センサ89を有し、かかる現像剤劣化方法を用いて現像剤の劣化を検知する現像剤劣化検知装置を備えているということができる。
また、キャリアカートリッジ44、キャリア輸送路45、キャリア搬送スクリュー62、キャリア輸送用モータ46および補給部40とを有する補給剤の補給手段によって、所定回数補給剤の補給を連続して行っても現像剤の劣化が検知されるときに、補給手段による補給剤の補給を停止し、表示装置により警告を発するようにすることができる点についても同様である。
トナーの劣化を検知するための構成として、トルクセンサの代わりに、上述の第1搬送スクリュー53、第2搬送スクリュー54によって攪拌され移動されている現像剤についての流動性を検知するトナー濃度センサ90を用いてもよい。
たとえば、現像剤劣化検知方法として、トナー濃度センサ90を用いるもの、量検知センサ88を用いるもの、トルクセンサ、画像濃度センサ18、飛散センサ89を用いるもののうち、少なくとも1つを用いればよい。
8 現像装置
18 検知手段、画像濃度センサ、現像剤劣化検知センサ、地汚れ検知センサ、反射型濃度センサ
40、44、45、46、62 補給手段
47、48、49、63 回収手段
51 移動部材、現像剤担持体
52 現像剤規制部材
53、54 移動部材
59 掻き取り部材が現像剤に干渉する空間
67 掻き取り部材
71 発光部
72 受光部
88 検知手段、現像剤担持量検知センサ
89 検知手段、現像剤劣化検知センサ、飛散トナー検知センサ
90 トナー濃度センサ、検知手段
100 画像形成装置
E 現像剤担持体による現像剤の移動方向
T1、T2 トナー濃度センサの出力波形におけるピーク値とボトム値との間の時間
α1、α2 トナー濃度センサの出力波形におけるピーク値とボトム値との間の傾き
Claims (55)
- トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤中に含まれるトナーの濃度を透磁率によって検知するトナー濃度センサを用い、現像剤の劣化を、前記トナー濃度センサの出力波形に基づいて検知する現像剤劣化検知方法。
- 請求項1記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの検知部に付着した現像剤を掻き取る掻き取り部材を用い、この掻き取り部材が前記検知部に付着した現像剤を掻き取ることによって変化する前記トナー濃度の出力波形に基づいて現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項2記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの出力波形におけるピーク値とボトム値との間の傾きに基づいて、現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項2又は3記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの出力波形におけるピーク時とボトム時との間の時間に基づいて、現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項2ないし4の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの出力波形における所定の出力値を示した時から所定時間経過したときの出力値に基づいて、現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項1ないし5の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの、新規現像剤の出力波形を基準として、現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項1ないし6の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサによる検知を、一定のトナー濃度とした状態において行うことを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤中に含まれるトナーの濃度を透磁率によって検知するトナー濃度センサを有し、請求項1ないし7の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法を用いて現像剤の劣化を検知する現像剤劣化検知装置。
- 請求項8記載の現像剤劣化検知装置を有する現像装置。
- 請求項9記載の現像装置であって、前記トナー濃度センサに付着した現像剤を掻き取る掻き取り部材を用いる現像剤劣化検知方法を用いる現像剤劣化検知装置を有する現像装置において、前記掻き取り部材を有することを特徴とする現像装置。
- 請求項10記載の現像装置において、現像剤を移動させる移動部材を有し、前記掻き取り部材を前記移動部材と一体としたことを特徴とする現像装置。
- 請求項10または11記載の現像装置において、前記トナー濃度センサの検知部を、前記掻き取り部材が現像剤に干渉する空間の底部に配設したことを特徴とする現像装置。
- 請求項9ないし12の何れか1つに記載の現像装置において、キャリア又はキャリアとトナーとの混合剤を含む補給剤を補給する補給手段と、余剰の現像剤を回収する回収手段とを有し、現像剤の劣化を検知したときに補給手段によって補給剤を補給することを特徴とする現像装置。
- 請求項13記載の現像装置において、ユーザーの操作により前記補給手段による補給剤の補給が調整されることを特徴とする現像装置。
- 請求項1ないし7の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法を用いる、または、請求項8記載の現像剤劣化検知装置を有する、または、請求項9ないし14の何れか1つに記載の現像装置を有する画像形成装置。
- 請求項15記載の画像形成装置において、現像剤の劣化が検知された旨を表示する表示手段を有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項15または16記載の画像形成装置であって、請求項14記載の現像装置を有する画像形成装置において、ユーザーの操作により前記補給手段による補給剤の補給を調整するための調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
- トナーとキャリアとを含有した現像剤を移動させる移動部材によって移動されている前記現像剤についての所定の特性に基づいて前記現像剤の劣化を検知する検知手段を用いる現像剤劣化検知方法。
- 請求項18記載の現像剤劣化検知方法において、前記検知手段が、前記現像剤中に含まれるトナーの濃度を透磁率によって検知するトナー濃度センサを有し、前記現像剤の劣化を、前記トナー濃度センサの出力波形に基づいて検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項19記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの検知部に付着した現像剤を掻き取る掻き取り部材を用い、この掻き取り部材が前記検知部に付着した前記現像剤を掻き取ることによって変化する前記トナー濃度の出力波形に基づいて前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項20記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの出力波形におけるピーク値とボトム値との間の傾きに基づいて、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項20又は21記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの出力波形におけるピーク時とボトム時との間の時間に基づいて、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項20ないし22の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの出力波形における所定の出力値を示した時から所定時間経過したときの出力値に基づいて、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項19ないし23の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー濃度センサの、新規の前記現像剤の出力波形を基準として、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項18ないし24の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記移動部材が、前記現像剤に含まれるトナーを像担持体に供給する現像剤担持体を有し、前記検知手段が、前記現像剤担持体に担持された前記現像剤の量を検知する現像剤担持量検知センサを有し、前記現像剤の劣化を、前記現像剤担持量検知センサが検知した前記量に基づいて検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25記載の現像剤劣化検知方法において、前記移動部材による前記現像剤の移動を停止してから所定時間後に前記現像剤担持量検知センサにより前記量の検知を行うことと、この検知を行なってから前記移動部材によって前記現像剤を所定時間移動させたときに前記現像剤担持量検知センサにより前記量の検知を行うこととにより、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25または26記載の現像剤劣化検知方法において、電源投入時のウォームアップの前に前記現像剤担持量検知センサにより前記量の検知を行うことと、この検知を行なってから前記ウォームアップを行なったときに前記現像剤担持量検知センサにより前記量の検知を行うこととにより、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25ないし27の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記移動部材によって前記現像剤を所定時間移動させたときに前記現像剤担持量検知センサにより前記量の検知を行うことと、この検知を行ない前記移動部材による前記現像剤の移動を停止してから所定時間後に前記現像剤担持量検知センサにより前記量の検知を行うこととにより、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25ないし28の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、所定枚数の画像出力を行ったときに前記現像剤担持量検知センサにより前記量の検知を行うことにより、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25または29記載の現像剤劣化検知方法において、前記移動部材によって前記現像剤を所定時間移動させたときに前記現像剤担持量検知センサにより前記量の検知を行なって、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25ないし30の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記現像剤担持量検知センサにより、複数種類の方法で前記量の検知を行なって、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25ないし31の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記現像剤担持量検知センサとして、像担持体上の画像濃度を検知する画像濃度センサと同じセンサを用いることを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25ないし32の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材よりも、前記現像剤担持体による前記現像剤の移動方向において下流側に配設された前記現像剤担持量検知センサを用いることを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25ないし33の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、少なくとも表面が前記現像剤よりも硬い材料によって構成された前記現像剤担持体を用いることを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項25ないし34の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、予め求めた、前記現像剤担持体の駆動時間と表面粗さとの関係と、前記表面粗さと前記量との関係とを用い、前記現像剤の劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項18ないし35の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記検知手段として、前記現像剤の劣化を検知する現像剤劣化検知センサと、前記現像剤に含まれるトナーの劣化を検知するトナー劣化検知センサとを用い、前記現像剤の劣化を、前記現像剤劣化検知センサが検知した前記現像剤の劣化と、前記トナー劣化検知センサが検知したトナーの劣化とに基づいて検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項36記載の現像剤劣化検知方法において、前記トナー劣化検知センサが、前記移動部材によって移動される前記現像剤の流動性に基づいてトナーの劣化を検知することを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項36または37記載の現像剤劣化検知方法において、前記現像剤劣化検知センサとして、像担持体の地汚れを検知する地汚れ検知センサを用いることを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項38記載の現像剤劣化検知方法において、前記地汚れ検知センサとして、反射型濃度センサを用いることを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項36ないし39の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記現像剤劣化検知センサとして、現像装置外に飛散した飛散トナーを検知する飛散トナー検知センサを用いることを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項40記載の現像剤劣化検知方法において、前記飛散トナー検知センサとして、光を照射する発光部と、前記発光部から照射され飛散トナーによって反射された光を受光する受光部とを有する光学式センサを用いることを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項18ないし41の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法において、前記検知手段による検知を、一定のトナー濃度とした状態において行うことを特徴とする現像剤劣化検知方法。
- 請求項18ないし42の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法に用いられる前記検知手段を有し、請求項18ないし42の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法を用いて前記現像剤の劣化を検知する現像剤劣化検知装置。
- 請求項43記載の現像剤劣化検知装置を有する現像装置。
- 請求項44記載の現像装置であって、前記トナー濃度センサに付着した現像剤を掻き取る掻き取り部材を用いる現像剤劣化検知方法を用いる現像剤劣化検知装置を有する現像装置において、前記掻き取り部材を有することを特徴とする現像装置。
- 請求項45記載の現像装置において、前記掻き取り部材を前記移動部材と一体としたことを特徴とする現像装置。
- 請求項45または46記載の現像装置において、前記トナー濃度センサの検知部を、前記掻き取り部材が現像剤に干渉する空間の底部に配設したことを特徴とする現像装置。
- 請求項18ないし47の何れか1つに記載の現像装置において、キャリア又はキャリアとトナーとの混合剤を含む補給剤を補給する補給手段と、余剰の前記現像剤を回収する回収手段とを有し、前記現像剤の劣化を検知したときに前記補給手段によって前記補給剤を補給することを特徴とする現像装置。
- 請求項48記載の現像装置において、ユーザーの操作により前記補給手段による前記補給剤の補給が調整されることを特徴とする現像装置。
- 請求項48または49記載の現像装置において、前記補給手段によって補給剤の補給を所定回数連続して行なっても前記現像剤の劣化が検知されるときに、前記補給手段による前記補給剤の補給を停止し、ユーザーに警告を発することを特徴とする現像装置。
- 請求項18ないし42の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法を用いる、または、請求項43記載の現像剤劣化検知装置を有する、または、請求項44ないし50の何れか1つに記載の現像装置を有する画像形成装置。
- 請求項51記載の画像形成装置において、現像剤の劣化が検知された旨を表示する表示手段を有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項51または52記載の画像形成装置であって、請求項50記載の現像装置を有する画像形成装置において、ユーザーの操作により前記補給手段による補給剤の補給を調整するための調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項51ないし53の何れか1つに記載の画像形成装置であって、請求項32記載の現像剤劣化検知方法を用いる画像形成装置において、前記画像濃度センサを有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項18ないし42の何れか1つに記載の現像剤劣化検知方法を用いる、または、請求項43記載の現像剤劣化検知装置を用いる、または、請求項44ないし50の何れか1つに記載の現像装置を用いる、または、請求項51ないし55の何れか1つに記載の画像形成装置を用いる画像形成方法。
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