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

Abstract

【課題】 コストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知する現像剤劣化検知方法、この方法を用いる現像剤劣化検知装置、この現像剤劣化検知装置を有する現像装置、かかる方法を用いる、またはこれらの装置を有する画像形成装置、及び、かかる方法を用いる、またはこれらの装置を用いる画像形成方法の提供。
【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

本発明は、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を検知する現像剤劣化検知方法、この方法を用いる現像剤劣化検知装置、この現像剤劣化検知装置を有する現像装置、かかる方法を用いる、またはこれらの装置を有する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及び、かかる方法を用いる、またはこれらの装置を用いる画像形成方法に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、感光体等の像担持体を、トナーと磁性キャリアとを含有する２成分現像剤を用いて現像する現像装置が、たとえば〔特許文献１〕ないし〔特許文献２０〕等に開示されているように、よく知られている。
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。

また、上述のように２成分現像剤を用いた現像装置では現像によりトナーが消費されるため、〔特許文献１〕ないし〔特許文献５〕、〔特許文献１３〕、〔特許文献１５〕、〔特許文献１６〕に記載されているように、適時トナーが補給されるようになっているが、補給されたトナーと現像剤との攪拌・混合が不十分で、補給されたトナーのすべてが磁性キャリアと接触する状態を得ることができない場合には、トナーがトナー同士で摺擦する状態で搬送され続け、帯電が不十分なトナー、逆極性に帯電したトナーが生じ、所望の極性での十分な帯電性を確保することができず、形成画像上の白地かぶりといった現像ムラ等の不具合や、トナーの飛散による機内の汚染、画像汚れ等の不具合を生じるおそれがある。したがって、かかる現像装置には、一般に、補給されたトナーと現像剤とを攪拌・混合し、補給されたトナーを均一に分散させるための部材が備えられている。

このように、２成分現像剤を用いた現像装置では、現像剤を、現像容器内で搬送し、トナーへの帯電の付与を行うようになっているが、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。

従来においては、このようなキャリアの劣化に基づく画質欠陥等の問題が発生する前に、定期的に現像容器内の現像剤の交換を行っていたが、これでは多大なメンテナンスの労力、コストがかかるため、〔特許文献６〕ないし〔特許文献８〕、〔特許文献１４〕、〔特許文献１８〕ないし〔特許文献２０〕に記載されているように、キャリアとトナーとの混合物からなる現像剤、あるいは〔特許文献９〕ないし〔特許文献１２〕、〔特許文献２０〕に記載されているように、キャリアとトナーとを別々に、現像容器内に補給する現像装置が提案されており、特にこの中でも、〔特許文献１０〕、〔特許文献１２〕に記載されているように、帯電性能の低下した劣化現像剤を現像容器から排出し、帯電性能の低下を抑制するようにしたトリクル現像方式の現像装置が提案されている。

トリクル現像方式の現像装置では、消費されるトナーの補給とは別に新しいキャリアの補給を現像装置内に行い、過剰となった現像装置内に現像剤が、現像装置内の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、現像剤回収容器に回収される。このようなキャリアの補給及び劣化現像剤の排出が逐次繰り返されることによって、現像装置内において現像容器内で劣化していく現像剤が、新たに供給されるトナーおよびキャリアに置換されていくので、現像剤の帯電性能が維持され、画質の低下が抑えられるようになっている。
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。

すなわち、キャリアの補給量が、トナーの消費量で決定されるので、たとえばキャリアの劣化が実際に顕著に進行しているにもかかわらず、キャリアの補給量が少ない場合など、使用状況によって、キャリアの劣化が、キャリアの補給や排出では間に合わないほど激しい場合には、画質の劣化や地汚れなどの不具合が発生する可能性があり、依然として従来の画質の劣化の問題がある。逆にそれほどキャリアが劣化していないにもかかわらずキャリアを補給してしまう場合があり、この場合にはキャリアの無駄の問題が生じる。

そこで、現像動作によって消費されるトナーの補給とは別に、現像装置内に、現像器の動作頻度に応じてキャリアも少量ずつ補給して、帯電性能の低下を抑制できるようにした現像装置が、例えば〔特許文献９〕に開示されている。この技術は、キャリアの劣化が現像器の駆動時間に比例して、または消費トナー量に反比例して進行するという発想に基づくものである。また〔特許文献２０〕には、電流を用いてキャリアの劣化を検知する現像装置が開示されている。

特開２００１−２６５１０１号公報 特開２０００−１０５４９８号公報 特開平５−３０７３２７号公報 特許第２７７９５０２号公報 特許第２９６１６２７号公報 特開２０００−０８１７８７号公報 特開平１１−２１２３４６号公報 特開平９−２６９６４４号公報 特開２００１−１８３８９３号公報 特許第２９８６００１号公報 特許第３０６９００６号公報 特公平２−２１５９１号公報（特開昭５９−１００４７１号公報） 特開２００４−１８４６９８号公報 特開平９−２５１２３５号公報 特開２０００−０７５６２９号公報 特開２０００−１８１１６１号公報 特許第３３４９２８６号公報 特開平９−２９７４６２号公報 特開昭５３−４９４３９号公報 特開平４−８０７７７号公報

しかし、コート層の削れや、トナーの固着によって生ずるキャリアの劣化は、単純に計算できるのもではない。
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８〕には、現像剤の使用開始から所定時間経過時にトナー濃度検知センサにより現像剤の劣化を計測することが記載されているが、具体的にどのようにして現像剤の劣化を判断するかが記載されていない。しかも、〔特許文献８〕に記載の技術では、現像剤の使用開始から所定時間が経過することが、現像剤の劣化を計測する条件となっているため、〔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。

したがって、現像剤の補給は現像剤の使用時間によらずキャリアの劣化を検知したうえで行うことが望ましいが、これまでこの劣化を直接検知するための、精度が高く且つ具体的な手段は提案されていない。また、劣化を検知する手段として、全く新たな手段を開発するよりも、従来から用いられている手段を用いる方が、コスト抑制の観点からも望ましい。

一方、〔特許文献１９〕、〔特許文献２０〕においては、装置の使用状況や使用環境による現像剤の劣化の程度の差を検知する技術、すなわち、現像剤の交換を自動で行なうときは何らかの方法で現像剤の使用時間をカウントするか、現像剤の劣化の度合いを検出する技術であって、予め設定されたカウントもしくは劣化度合いに達したときに現像剤の交換のための供給を実施する技術が提案されている。

〔特許文献１９〕に記載の技術においては、現像剤と接触する導電性ローラーへのトナー付着量により現像剤劣化を検知し、この信号により現像器内の劣化現像剤の排出及び新たな現像剤の供給を自動的に行なうようになっている。〔特許文献２０〕に記載の技術においては、現像剤中を流れる電流値に基づいて劣化度を測定する手段を備え、劣化度が予め定められた基準値を超えたとき、現像器から現像剤を微量抜き、抜いた現像剤中のキャリアの量と同量の未使用のキャリアを現像器に投入するようになっている。

しかしながら、このような現像剤劣化度の検出方法では、現像剤中のトナーとキャリアとの双方の劣化による特性値の変化のみを検知していることになるため、現像剤の劣化がトナーによるものなのか、キャリアによるものなのかを判別できない。現像剤の交換は、劣化したキャリアを廃棄し新しいキャリアを補給することによって行なうものであるから、現像剤全体の物性を検知してもこれに基づいてキャリア単独の劣化度を検知する必要がある。

なお、〔特許文献２〕ないし〔特許文献４〕、〔特許文献１０〕、〔特許文献１１〕、〔特許文献１３〕、〔特許文献１５〕等に記載されているように、２成分現像剤を用いる現像装置において、トナー補給等の種々の目的で、トナー濃度を測定するために現像剤の透磁率を測定するセンサを用いるものが種々提案されている。また、〔特許文献１３〕、〔特許文献１４〕、〔特許文献１６〕、〔特許文献１９〕等に記載されているように、２成分現像剤を用いる現像装置において、トナー補給等の種々の目的で、トナー濃度を測定するために光学センサを用いるものが種々提案されている。

なお、〔特許文献２０〕には、電流値を計測するセンサが記載されているが、このセンサでは、装置内のいかなる部分にある現像剤に流れる電流値を計測するかが不明である。また上記各文献において、何らかの検知手段が記載されているものであっても、現像剤全体としての物性を検知し、これによって劣化を検知するものとはなっていない。

本発明は、このような事情に鑑み、コストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知する現像剤劣化検知方法、この方法を用いる現像剤劣化検知装置、この現像剤劣化検知装置を有する現像装置、かかる方法を用いる、またはこれらの装置を有する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、及び、かかる方法を用いる、またはこれらの装置を用いる画像形成方法を提供することを目的とする．

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、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にある。

請求項２記載の発明は、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。

請求項３記載の発明は、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。

請求項４記載の発明は、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。

請求項５記載の発明は、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。

請求項６記載の発明は、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。

請求項７記載の発明は、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。

請求項８記載の発明は、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にある。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の現像剤劣化検知装置を有する現像装置にある。

請求項１０記載の発明は、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。

請求項１１記載の発明は、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。

請求項１２記載の発明は、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。

請求項１３記載の発明は、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。

請求項１４記載の発明は、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。

請求項１５記載の発明は、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にある。

請求項１６記載の発明は、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。

請求項１７記載の発明は、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。

請求項１８記載の発明は、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にある。

請求項１９記載の発明は、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。

請求項２０記載の発明は、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。

請求項２１記載の発明は、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。

請求項２２記載の発明は、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。

請求項２３記載の発明は、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。

請求項２４記載の発明は、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。

請求項２５記載の発明は、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。

請求項２６記載の発明は、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。

請求項２７記載の発明は、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。

請求項２８記載の発明は、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。

請求項２９記載の発明は、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。

請求項３０記載の発明は、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。

請求項３１記載の発明は、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。

請求項３２記載の発明は、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。

請求項３３記載の発明は、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。

請求項３４記載の発明は、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。

請求項３５記載の発明は、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。

請求項３６記載の発明は、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。

請求項３７記載の発明は、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。

請求項３８記載の発明は、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。

請求項３９記載の発明は、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。

請求項４０記載の発明は、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。

請求項４１記載の発明は、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。

請求項４２記載の発明は、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。

請求項４３記載の発明は、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にある。

請求項４４記載の発明は、請求項４３記載の現像剤劣化検知装置を有する現像装置にある。

請求項４５記載の発明は、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。

請求項４６記載の発明は、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。

請求項４７記載の発明は、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。

請求項４８記載の発明は、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。

請求項４９記載の発明は、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。

請求項５０記載の発明は、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。

請求項５１記載の発明は、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にある。

請求項５２記載の発明は、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。

請求項５３記載の発明は、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。

請求項５４記載の発明は、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。

請求項５５記載の発明は、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にある。

本発明は、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にあるので、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤を検知することで、良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤の流動性を出力波形の傾きによって検知することで、良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤の流動性を出力波形のピーク時とボトム時との間の時間によって検知することで、良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤の流動性を出力波形の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よって検知することで、良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、新規現像剤の出力波形との対比によって良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、現像剤の劣化検知に影響を与えることがあるトナー濃度の条件を揃えたうえで検知することで、現像剤の劣化をより良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

本発明は、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にあるので、上述の各効果を奏する現像剤劣化検知方法を用い、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知装置を提供することができる。

本発明は、請求項８記載の現像剤劣化検知装置を有する現像装置にあるので、上述の効果を奏する現像剤劣化検知装置を用い、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる現像装置を提供することができる。

掻き取り部材を有することとすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤を検知することで、良好に検知することができる現像装置を提供することができる。

現像剤を移動させる移動部材を有し、掻き取り部材を移動部材と一体としたこととすれば、掻き取り部材の駆動を移動部材の駆動から得ることで構造の複雑化、高価格化を防止できるとともに、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤を検知することで、良好に検知することができる現像装置を提供することができる。

トナー濃度センサの検知部を、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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、検知部を掻き取り部材が現像剤に干渉する空間の底部に配設することによって、掻き取り部材が現像剤に干渉することにより最も流動する位置の現像剤を検知することで、より感度よく良好に検知することができる現像装置を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができるとともに、良好に検知した現像剤の劣化に基づいて必要十分な現像剤の補給を行うことで、キャリアの補給不足による現像性能の回復不足、キャリアの無駄を防止し、良好な現像を安定して行うことができ、高画質の画像形成に寄与することができる現像装置を提供することができる。

ユーザーの操作により補給手段による補給剤の補給が調整されることとすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができるとともに、良好に検知した現像剤の劣化及びユーザーの要求や好みに基づいて必要十分な現像剤の補給を行うことで、キャリアの補給不足による現像性能の回復不足、キャリアの無駄を防止し、良好な現像を安定して行うことができ、高画質の画像形成に寄与することができる現像装置を提供することができる。

本発明は、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にあるので、上述の各効果を奏する現像剤劣化検知方法を用い、または上述の効果を奏する現像剤劣化検知装置を有し、または上述の各効果を奏する現像装置を有し、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる画像形成装置を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができるとともに、これをユーザーに知らせることでユーザーにとって使い易い画像形成装置を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができるとともに、表示装置によって現像剤の劣化を知ったユーザーが調整手段によってユーザーの要求や好みに基づいて必要十分な現像剤の補給を行うことができ、ユーザーにとって使い易く、キャリアの補給不足による現像性能の回復不足、キャリアの無駄を防止し、良好な現像を安定して行うことができ、高画質の画像形成を安定して行うことができる画像形成装置を提供することができる。

本発明は、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にあるので、トナーとキャリアとを含有した現像剤の特性に応じてかかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段としてトナー濃度センサを用い、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段としてトナー濃度センサを用い、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤を検知することで、良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段としてトナー濃度センサを用い、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤の流動性を出力波形の傾きによって検知することで、良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段としてトナー濃度センサを用い、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤の流動性を出力波形のピーク時とボトム時との間の時間によって検知することで、良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段としてトナー濃度センサを用い、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤の流動性を出力波形の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よって検知することで、良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段としてトナー濃度センサを用い、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を、新規現像剤の出力波形との対比によって良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる帯電や放電の速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を現像剤担持体に担持された現像剤の量に基づき現像剤の特性に応じてかかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる帯電速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を現像剤担持体に担持された現像剤の量に基づき現像剤の特性、特に帯電性に応じて、所定時間現像駆動を行い、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、かかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる帯電速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を現像剤担持体に担持された現像剤の量に基づき現像剤の特性、特に帯電性に応じて、ウォームアップまで現像駆動を行い、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、ウォームアップ時間の利用により検知にかかる時間を減じつつ、かかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる放電速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を現像剤担持体に担持された現像剤の量に基づき現像剤の特性、特に帯電性に応じて、攪拌して十分帯電した状態から、放置により帯電低下が生じたとき、またこの過程における汲み上げ量の変化によって、かかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる帯電や放電の速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を現像剤担持体に担持された現像剤の量に基づき現像剤の特性に応じて、画像出力のタイミングを利用して検知にかかる時間を減じつつ、かかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる帯電や放電の速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を現像剤担持体に担持された現像剤の量に基づき現像剤の特性、特に帯電性に応じて、所定時間現像駆動を行い、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で、かかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として複数種類の方法で前記量の検知を行う現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる帯電や放電の速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を現像剤担持体に担持された現像剤の量を複数種類の方法によって検知し、複数種類の検知結果に基づき現像剤の特性に応じてかかる現像剤の劣化をより良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として画像濃度センサと同じ現像剤担持量検知センサを用い、コストを抑制しつつ、劣化の度合いによる帯電や放電の速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を現像剤担持体に担持された現像剤の量に基づき現像剤の特性に応じてかかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる帯電や放電の速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を現像剤担持体に担持された現像剤の量を現像剤規制部材で規制したうえで検知することで、現像剤の特性に応じてかかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる帯電や放電の速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を、現像剤との摩擦によっても磨耗し難く担持量の変化が生じにくい現像剤担持体に担持された現像剤の量に基づき現像剤の特性に応じて、かかる現像剤の劣化をより良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤担持量検知センサを用い、劣化の度合いによる帯電や放電の速度、帯電値の違いを利用し、トナーとキャリアとを含有した現像剤の劣化を、帯電量の違いによる担持量の変化と、現像剤担持体の表面粗さの違いによる担持量の変化とを区別することで、現像剤担持体に担持された現像剤の量に基づき現像剤の特性に応じてかかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤劣化検知センサとトナー劣化検知センサとを用い、トナーとキャリアとを含有した現像剤の、現像剤自体の特性及び含有したトナーの特性に応じてかかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として現像剤劣化検知センサとトナー劣化検知センサとを用い、トナーとキャリアとを含有した現像剤の、現像剤自体の特性及び含有したトナーの流動性に関する特性に応じてかかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として地汚れ検知センサである現像剤劣化検知センサとトナー劣化検知センサとを用い、トナーとキャリアとを含有した現像剤の、現像剤自体の地汚れの原因に関する特性及び含有したトナーの特性に応じてかかる現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として反射型濃度センサによって構成され地汚れの度合いを検知する地汚れ検知センサである現像剤劣化検知センサとトナー劣化検知センサとを用い、トナーとキャリアとを含有した現像剤の、現像剤自体の地汚れの原因に関する特性及び含有したトナーの特性に応じて、かかる現像剤の劣化をより良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として飛散トナー検知センサである現像剤劣化検知センサとトナー劣化検知センサとを用い、トナーとキャリアとを含有した現像剤の、現像剤自体の地汚れの原因に関する特性及び含有したトナーの特性に応じて、かかる現像剤の劣化をより良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、検知手段として光学式センサによって構成されトナーの飛散量を検知する飛散トナー検知センサである現像剤劣化検知センサとトナー劣化検知センサとを用い、トナーとキャリアとを含有した現像剤の、現像剤自体の地汚れの原因に関する特性及び含有したトナーの特性に応じて、かかる現像剤の劣化をより良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

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とすれば、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を、現像剤の劣化検知に影響を与えることがあるトナー濃度の条件を揃えたうえで検知することで、かかる現像剤の劣化をより良好に検知することができる現像剤劣化検知方法を提供することができる。

本発明は、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にあるので、上述の各効果を奏する現像剤劣化検知方法を用い、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる現像剤劣化検知装置を提供することができる。

本発明は、請求項４３記載の現像剤劣化検知装置を有する現像装置にあるので、上述の効果を奏する現像剤劣化検知装置を用い、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる現像装置を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤を検知することで、良好に検知することができる現像装置を提供することができる。

前記掻き取り部材を前記移動部材と一体としたこととすれば、掻き取り部材の駆動を移動部材の駆動から得ることで構造の複雑化、高価格化を防止できるとともに、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を、掻き取り部材が現像剤を掻き取ることによって流動する現像剤を検知することで、良好に検知することができる現像装置を提供することができる。

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とすれば、トナー濃度センサを現像剤の劣化検知にも用いることでコストの抑制を担保しつつ、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を、検知部を掻き取り部材が現像剤に干渉する空間の底部に配設することによって、掻き取り部材が現像剤に干渉することにより最も流動する位置の現像剤を検知することで、より感度よく良好に検知することができる現像装置を提供することができる。

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とすれば、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知し、必要十分な現像剤の補給を行うことで、キャリアの補給不足による現像性能の回復不足、キャリアの無駄を防止し、良好な現像を安定して行うことができ、高画質の画像形成に寄与することができる現像装置を提供することができる。

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とすれば、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができるとともに、良好に検知した現像剤の劣化及びユーザーの要求や好みに基づいて必要十分な現像剤の補給を行うことで、キャリアの補給不足による現像性能の回復不足、キャリアの無駄を防止し、良好な現像を安定して行うことができ、高画質の画像形成に寄与することができる現像装置を提供することができる。

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とすれば、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知し、必要十分な現像剤の補給を行うことで、キャリアの補給不足による現像性能の回復不足、キャリアの無駄を防止し、良好な現像を安定して行うことができ、高画質の画像形成に寄与することができるとともに、現像剤の劣化が想定外の何らかの要因によって検知された場合などに、不必要に現像剤の補給、排出を行うことを回避し、装置を停止する等して点検、メンテナンス等することができる現像装置を提供することができる。

本発明は、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にあるので、上述の各効果を奏する現像剤劣化検知方法を用い、または上述の効果を奏する現像剤劣化検知装置を有し、または上述の各効果を奏する現像装置を有し、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる画像形成装置を提供することができる。

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とすれば、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができるとともに、これをユーザーに知らせることでユーザーにとって使い易い画像形成装置を提供することができる。

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とすれば、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができるとともに、表示装置によって現像剤の劣化を知ったユーザーが調整手段によってユーザーの要求や好みに基づいて必要十分な現像剤の補給を行うことができ、ユーザーにとって使い易く、キャリアの補給不足による現像性能の回復不足、キャリアの無駄を防止し、良好な現像を安定して行うことができ、高画質の画像形成を安定して行うことができる画像形成装置を提供することができる。

現像剤担持量検知センサと同じ構成の前記画像濃度センサを有することとすれば、画像濃度センサと現像剤担持量検知センサとの構成を共通化してコストを抑制しつつ、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる画像形成装置を提供することができる。

本発明は、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にあるので、上述の各効果を奏する現像剤劣化検知方法、または上述の効果を奏する現像剤劣化検知装置、または上述の各効果を奏する現像装置、または上述の各効果を奏する画像形成装置を有し、トナーとキャリアとを含有する現像剤の劣化を良好に検知することができる画像形成方法を提供することができる。

図１に、本発明を適用した画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１００は、複写機、プリンタ、ファクシミリの複合機であって、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なうことも可能である。これは画像形成装置１００がファクシミリとして用いられる場合も同様である。画像形成装置１００は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体としてこれに画像形成を行なうことが可能である。

画像形成装置１００は、他のタイプの画像形成装置、すなわちたとえばプリンタ、ファクシミリ、複写機、複写機とプリンタとの複合機等であっても良い。
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、画像形成を行う画像形成部４と、画像形成部４の上方に配設された排紙トレイ１５と、排紙トレイ１５の上方に配設された原稿読み取り部１６と、画像形成部４の下方に配設された給紙装置１７と、画像形成装置１００の動作の全般を制御するＣＰＵ、メモリ等を備えた図示しない制御手段と、ユーザーに対し所定の情報を表示する図示しない表示装置及びユーザーにより所定の情報の入力を可能とする図示しない入力装置を備えた図示しない操作パネルとを有している。

画像形成部４は、その中心に配設された、ドラム状の像担持体としての感光体ドラムである、図示しない駆動源によって図中矢印Ａで示す時計方向に回転駆動される感光体５と、感光体５の上方に配設され、感光体５に、原稿読み取り部１６によって読み取った画像情報または外部から入力された画像情報に応じた潜像を形成するための光走査装置１４とを有している。

画像形成部４はまた、感光体５の周囲に、回転方向Ａに沿って配設された、感光体５を帯電させる帯電手段としての帯電装置６と、感光体５にトナーを担持させて現像を行ない可視像を形成する現像手段としての現像装置８と、回転方向Ａにおける現像装置８の下流側に、感光体５に対向して配設され感光体５上のトナーの濃度を検知するトナー濃度センサとしての反射型濃度センサである画像濃度センサ１８とを有している。

画像形成部４はまた、感光体５の周囲に、回転方向Ａにおけるトナー濃度センサ１８の下流側に、感光体５に対向して配設され感光体５上のトナー像を図示しないシート状の記録媒体としての用紙に転写するとともにトナー像を転写された用紙を搬送するための転写装置２０と、転写装置２０によって転写が行われた後に感光体５上に残留している残留トナーを感光体５上から掻き取ってクリーニングを行うクリーニング手段としてのクリーニング装置２と、クリーニング装置２によってクリーニングされた感光体５上の残留電荷を除電により除く図示しない除電手段としての除電装置とを有している。

画像形成部４はまた、給紙装置１７から搬送されてきた用紙をトナー像の位置に合わせた所定のタイミングで感光体５と転写装置２０との対向位置に給紙するレジストローラ１９と、転写装置２０により感光体５上のトナー像を転写されトナー像を担持した用紙に、そのトナー像を定着するための定着手段としての定着装置１０とを有している。

給紙装置１７は、多段に配設されそれぞれ用紙を積載する給紙トレイ３１と、給紙トレイ３１の上方に配設され画像形成部４で片面に画像を形成された用紙を一旦積載するとともに画像形成部４に再度給紙する両面トレイ３２と、給紙トレイ３１、両面トレイ３２に積載された用紙を画像形成部４に向けて送り出す給紙ローラ３３と、給紙ローラ３３によって送り出された用紙の搬送を受け継いで画像形成部４に向けてさらに搬送する搬送ローラ３４とを有している。

画像濃度センサ１８は、図示しない発光素子と受光素子とを有し、感光体５上の、画像部以外の部分に付着する帯電不良トナーの付着量、言い換えると地汚れの発生の度合いを、発光素子によって発せられトナー像によって反射された光を受光素子で受けることで、反射濃度によって検出するようになっている。画像濃度センサ１８は、感光体５上の画像部に形成される基準トナー像におけるトナーの付着量すなわち画像濃度も検知するようになっている。

転写装置２０は、ゴム材料よりなる中抵抗のベルト２１と、ベルト２１を巻き掛けられ、ベルト２１の駆動を行うための駆動ローラ２２と、駆動ローラ２２とともにベルト２１を巻き掛けられた従動ローラ２３と、ベルト２１を感光体５に対し、転写に適した所定のタイミングで接離する図示しない接離手段とを有する、転写ベルト方式の転写装置である。
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。

定着装置１０は、発熱する加熱ローラ２５と、加熱ローラ２５に圧接した加圧ローラ２６とを有しており、用紙に担持されたトナー像を、加熱に溶融し圧接により圧着させることで、用紙に定着させる。
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。

光走査装置５１は、感光体５に対し、方向Ａにおける帯電装置６と現像装置８との間に形成すべき画像に対応したビームＬを照射し、原稿情報に応じた潜像を形成する。
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。

図２に示すように、現像装置８は、感光体５に対向する部分に開口部を有するケーシングとしての現像器である現像ケース５５と、かかる開口部から感光体５に臨むよう感光体ドラム５に近接対向して配設され矢印Ｅ方向に回転する現像部材としての現像剤担持体である現像ローラ５１と、現像ローラ５１上の現像剤を一定の高さに規制するドクターブレードである現像ドクタたる現像剤規制部材としての現像ブレード５２と、現像ケース５５の下部に互いに平行に配設され、現像剤を循環するように搬送しつつ攪拌する、搬送部材である搬送オーガたる第１の搬送部材としての第１搬送スクリュー５３及び搬送部材である搬送オーガたる第２の搬送部材としての移動部材たる第２攪拌スクリュー５４と、現像ケース５５内の現像剤中に含まれるトナーの濃度を検知するトナー濃度検知手段としてのトナー濃度センサ９０とを有している。

現像装置８はまた、現像ローラ５１に担持された現像剤、言い換えると現像ローラ５１に汲み上げられた現像剤の量を検知する現像剤担持量検知センサとしての量検知センサ８８と、現像装置８外、具体的には現像ケース５５外に飛散した飛散トナーを検知することで現像剤の劣化を検知する現像剤劣化検知センサである飛散トナー検知センサとしての飛散センサ８９とを有している。

現像ローラ５１は、図示を省略するが、非磁性体を円筒形に形成したＥ方向に回転駆動される現像スリーブと、複数の磁極が着磁された固定のマグネットローラとを有しており、現像スリーブの内側にマグネットローラが配設されている。現像スリーブはアルミニウム製であるが、非磁性体であれば、他に真鍮、ステンレス、導電性樹脂などによって構成することができる。
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。

現像剤は現像ローラ５１内のマグネットローラのマグネットの磁力により現像スリーブ上に磁気ブラシとして磁気的に吸着され、現像スリーブの回転に伴って現像スリーブ表面を運ばれ、現像ブレード５２で均一な厚さに均されてから、対向する感光体５の表面へ搬送される。搬送された現像剤のうち、トナーのみが感光体５の表面に形成された静電潜像へ静電的に付着して現像が行われる。感光体５に付着するのはトナーのみであり、現像に使用されなかったトナーおよびトナーを搬送してきたキャリアは現像スリーブの回転に伴い、再び現像装置８内へ運ばれる。

図３に示すように、現像装置８はまた、現像ケース５５内に補給するためのトナーを内部に収容したトナーカートリッジ４１と、トナーカートリッジ４１内のトナーを現像ケース５５に導くためのトナー輸送路４２と、トナー輸送路４２内に配設され回転によりトナーを現像ケース５５に向けて搬送する、図２において符号６１で示すトナー搬送スクリューと、トナー搬送スクリュー６１を回転駆動するトナー輸送用モータ４３とを有している。

現像装置８はまた、現像ケース５５内に補給するための補給剤としてのキャリアを内部に収容したキャリアカートリッジ４４と、キャリアカートリッジ４４内のキャリアを現像ケース５５に導くためのキャリア輸送路４５と、キャリア輸送路４５内に配設され回転によりキャリアを現像ケース５５に向けて搬送する、図２において符号６２で示すキャリア搬送スクリューと、キャリア搬送スクリュー６２を回転駆動するキャリア輸送用モータ４６とを有している。

現像装置８はまた、現像ケース５５から排出された余剰の現像剤を収容して回収する現像剤回収容器４７と、現像ケース５５から排出された現像剤を現像剤回収容器４７に導くための現像剤輸送路４８と、回転により現像剤を現像剤回遊容器４７に向けて搬送する、図２において符号６３で示す現像剤搬送スクリューと、現像剤搬送スクリュー６３を回転駆動するための図示しない現像剤輸送用モータと、現像ケース５５と現像剤輸送路４８とを連結する現像剤排出部４９とを有している。現像剤搬送スクリュー６２、現像剤輸送用モータは、必要に応じて配設されるものであって省略することも可能である。

現像装置８はまた、現像ケース５５とトナー輸送路４２及びキャリア輸送路４５とを連結する補給部４０を有している。
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。

トナーカートリッジ４１内のトナー、キャリアカートリッジ４４内のキャリアまたは現像剤はそれぞれ、トナー輸送路４２、キャリア輸送路４５を介して、現像ケース５５内に少量ずつ補給される。
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。

トナー、キャリアまたは現像剤のそれぞれの補給量は、トナー輸送用モータ４３、キャリア輸送用モータ４６それぞれによる、トナー搬送スクリュー６１、キャリア搬送スクリュー６２それぞれの回転量を制御することによって調整される。トナー輸送用モータ４３、キャリア輸送用モータ４６の回転は、制御手段によって制御される。

現像剤回収容器４７には、キャリアカートリッジ４４から現像ケース５５内にキャリアまたは現像剤が供給されることでオーバーフローした現像剤が、現像剤排出部４９、現像剤輸送路４８を介して流入するようになっている。
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。

トナーカートリッジ４１、キャリアカートリッジ４４、現像剤回収容器４７はそれぞれ、現像装置８本体に対して着脱自在具体的にはトナー輸送路４２、キャリア輸送路４５、現像剤輸送路４８に対して着脱自在とされ、それぞれ、内部に収容した、トナー、キャリアまたは現像剤を使い切ったとき、現像剤が満杯になったときに交換される。
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。

図２に示すように、現像ケース５５は、補給部４０に対応する部分に配設され、補給部４０を通じて、トナーカートリッジ４１から送られてきたトナーや、キャリアカートリッジ４４から送られてきたキャリアまたは現像剤を受け入れる補給口としての供給口９１と、現像剤排出部４９に対応する部分に配設され、キャリアカートリッジ４４からキャリアまたは現像剤が供給されることで総量が増加し余分となった現像剤を現像ケース５５外に排出するための開口である現像剤排出口６４とを有している。

現像ケース５５はまた、第１搬送スクリュー５３及び現像剤を収容した現像室５８と、第２搬送スクリュ５４ー及び現像剤を収容した攪拌室５９と、現像室５８と攪拌室５９とを仕切り、区画する仕切り板としての隔壁８１とを有している。
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。

第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４はそれぞれ、回転中心をなす回転軸８３、８４と、回転軸８３、８４上に形成された螺旋状すなわちスパイラル状の突条によって構成されたフィンとしてのスクリュー部８５、８６とを有している。第１搬送スクリュー５３と第２搬送スクリュー５４とは、互いに平行に配設されており、且つ現像ローラ５１に平行に配設されている。

第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４はそれぞれ、回転軸８３、８４を中心とする、互いに逆向きの矢印Ｂ、Ｃ方向への回転により、スクリュー部８５、８６の作用によって、その回転軸方向すなわち回転軸８３、８４が延在する図２における紙面と垂直な方向に、現像剤を搬送するようになっている。

第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４による現像剤の搬送方向はそれぞれ、具体的には、図２においては、紙面手前側から奥側、紙面奥側から手前側であり、図４においては、左から右方向、右から左方向であって、互いに逆向きである。また、隔壁８１は、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４の両端部に対応する部分には配設されていない。したがって、現像剤は、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４の回転により、図４において矢印Ｄで示すように一定方向に循環するように搬送され、この過程で攪拌されるようになっている。

なお、図４において、符号６５、６６はそれぞれ、現像装置８に備えられ、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４を回転駆動するためのギヤを示している。ギヤ６５、６６は、現像ケース５５の外部に配設されており、図示しない駆動源としてのモータによって互いに逆向きに回転駆動され、回転軸８３、８４を回転駆動するようになっている。モータは、制御手段によって駆動を制御される。

このような構成の現像装置８においては、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４に攪拌され、トナーの帯電が行われた現像室５８内の現像剤が、現像ローラ５１に担持され、その担持量は、現像ブレード５２によって規制される。現像ローラ５１上において規制され適量とされた層状の現像剤は、現像ローラ５１のＥ方向への回転により、現像ローラ５１と感光体５との間の現像領域に運ばれ、十分に帯電された現像剤中のトナーが感光体５の表面に形成された静電潜像に静電的に移行して、静電潜像をトナー像として可視像化するようになっている。

このように、現像装置８は、非磁性トナーである黒色のトナーと、磁性キャリアとを含有する２成分現像剤たる現像剤を用いて現像を行うものであるが、現像が行われるにつれ、現像剤中のトナー量が減少する。このため、トナーカートリッジ４１から適宜トナーを補給して現像ケース５５内を循環する現像剤のトナー濃度を現像に適した状態に保つのであるが、そのために、トナー濃度センサ９０を用いたフィードバック制御を行う。フィードバック制御は、制御手段を用いて行われる。

フィードバック制御の過程において供給口９１を経て現像ケース５５内に供給されたトナーは、第２搬送スクリュー５４上に落下するようになっている。すなわち、供給口９１は、トナーを第２搬送スクリュー５４に供給する位置に配設されている。これは、トナーを第１搬送スクリュー５３に直接供給すると、トナーが現像剤と十分に攪拌されることなく現像ローラ５１に供給されてしまい、現像ムラ等の不具合を生じるためである。供給口９１がトナーを第２搬送スクリュー５４に供給する位置に配設されていることで、供給されたトナーは、現像ローラ５１に至るまでに、攪拌され、現像剤内に均一に分散されることとなるから、かかる供給によって現像ムラ等の不具合を生じることはない。

図５に示すように、トナー濃度とトナー濃度センサ９０の出力電圧とは、略線形の特性を示すものであって、トナー濃度が高くなると透磁率が低くなり、トナー濃度センサ９０の出力電圧は低くなり、トナー濃度が低くなると透磁率が高くなり、トナー濃度センサ９０の出力電圧は高くなるようになっている。すなわち、トナー濃度センサ９０の出力からトナー濃度が検知される。なお、図５における出力電圧は、任意の時間の平均値を使用している。

このような特性を利用して、トナー濃度センサ９０の出力電圧が高くなると、現像剤中のトナー濃度が低くなったことが検知され、すなわちトナーの消費が進んだことが検知され、トナーがトナーカートリッジ４１から現像ケース５５内に供給される。この制御が制御手段によって行われる。

トナー濃度センサ９０は、このようにして現像剤の透磁率を確実に検知できるように、図２に示されているように、トナー濃度センサ９０の検知部９０ａが攪拌室５９内を覗くように、攪拌室５９の底部に配設されている。
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。

現像ケース５５内に供給されたトナーは第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４によってもともと現像ケース５５内にあった現像剤と攪拌・混合される。
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。

したがって、キャリアの劣化が生じた場合にはキャリアを交換してトナーの帯電能力を維持することを要する。キャリアの交換は、不十分であるとトナーの帯電能力が不足し、過剰に行うとキャリアの無駄となり、資源の有効利用という今般の流れに逆行する。よって、キャリアの交換は、必要十分な量だけ行うことが望ましいが、これを実現すべく、キャリアの劣化を検知する特別の手段を設けると、低コストの要請に反することとなる。

そこで、現像装置８においては、トナー濃度センサ９０を用い、現像剤の劣化を、トナー濃度センサ９０の出力波形に基づいて検知する現像剤劣化検知方法を採用している。この方法は、キャリアが劣化すると、トナーとキャリアとの付着力や、キャリアとキャリアとの付着力が大きくなり、流動性が悪化することを利用して、キャリアの劣化を検知するものである。

かかる現像剤劣化検知方法を採用するため、現像装置８においては、トナー濃度センサ９０が検知する現像剤を収容した攪拌室５９に配設されている第２搬送スクリュー５４と一体であり、また図２または図４または図６に示すように、トナー濃度センサ９０の検知部９０ａに付着した現像剤を掻き取る掻き取り部材６７を設けている。

掻き取り部材６７は、第２搬送スクリュー５４の回転軸８４及びスクリュー部８６と一体の取付部６８の先端部に、接着によって取り付けられたフィルム状の樹脂シートであって、柔軟性を有しており、第２搬送スクリュー５４が１回転する度に、検知部９０ａに接触し、摺擦するようになっている。なお、掻き取り部材６７は、取付部６８に対しテープで取り付けても良い。

スクリュー部８６と攪拌室５９との内壁面との間には、スクリュー部８６の回転に伴う現像剤との摩擦により、スクリュー部８６や攪拌室５９が劣化することを防止するため、数ミリのクリアランスが設けてあるため、スクリュー部８６によって検知部９０ａに付着した現像剤を完全に拭い取ることは行われず、検知部９０ａに付着した現像剤が攪拌されずに残ってしまうおそれもあるが、かかる掻き取り部材６７を設けることで、検知部９０ａに付着した現像剤は良好に拭い取られ、攪拌も良好に行われる。

そのため、トナー濃度センサ９０は、現像剤中のトナー濃度を良好に検知する。特に、トナー濃度センサ９０の検知部９０ａの配設位置が、掻き取り部材６７が現像剤に干渉する空間である攪拌部５９の底部であるため、トナー濃度センサ９０はトナー濃度を確実且つ良好に検知する。

トナー濃度センサ９０の出力波形は、図７に示すようになる。すなわち、掻き取り部材６７が検知部９０ａ上を通過しているときには、検知部９０ａ上の現像剤が極端に少なくなり、出力電圧がピーク値を示し、掻き取り部材６７が検知部９０ａ上を通過してしまうと、現像剤が検知部９０ａ上に流れ込み、出力電圧がピーク値を示したときの掻き取り部材６７の位相から１８０°回転した位相において、出力電圧がボトム値を示す。

上述したように、キャリアが劣化すると、トナーとキャリアとの付着力や、キャリアとキャリアとの付着力が大きくなり、流動性が悪化するため、出力電圧がピーク値を示してからボトム値を示すまでの時間はキャリアの劣化が進むにつれて長くなる。すなわち、たとえば図７において実線で示す波形が新規現像剤すなわち新規キャリアを用いたときの波形であるとすると、劣化が進むにつれ、破線で示した波形のように、ボトム値を示すまでに要する時間が長くなる。

本発明にかかる現像剤劣化方法は、トナー濃度を検知するために用いられるトナー濃度センサ９０を用い、このような出力波形を利用して、現像剤の劣化、すなわちキャリアの劣化を検知する。したがって、コストの上昇を招くことなく、キャリアの劣化が確実に検知され、キャリアの交換を必要十分に行うことでトナーの帯電能力の不足やキャリアの無駄が防止される。

本発明にかかる現像剤劣化方法は、トナー濃度センサ９０を用い、その出力波形を用いて、具体的に、次のようにして現像剤の劣化を検知する。
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。

たとえば、新規現像剤における出力波形からかかる傾きを測定し、制御手段のメモリに記録しておき、この初期の傾きを基準として、この傾きから、所定の傾きだけ小さい傾きが測定されたときに、現像剤が劣化したことを検知するようにすることができる。また、ボトム値からピーク値に向かう出力波形の傾きを用いても良い。

傾きの測定は、一定のトナー濃度、たとえば初期の傾きを測定したときのトナー濃度の状態のもとにおいて行うことが望ましい。これは、現像剤の流動性の低下は、キャリアの流動性の低下のみならず、トナーの流動性の低下によっても生ずるおそれがあり、トナー濃度が変わると、現像剤の流動性に、より影響を及ぼすことがあるからである。したがって、トナー濃度を一定とした状態で傾きの測定を行うことで、トナーの劣化による影響を最低限に抑制することができる。また、トナーの流動性の影響をより抑制し、キャリアの劣化を正確に測定するという観点からは、トナー濃度がより低い状態で、傾きの測定を行うことが望ましい。

トナー濃度センサ９０の出力波形を用いた現像剤の劣化の検知は、かかる傾きを測定することに代えて、またはこれとともに、ピーク値とボトム値との間の時間に基づいて行うようにすることができる。
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。

たとえば、新規現像剤における出力波形からかかる時間を測定し、制御手段のメモリに記録しておき、この初期の時間を基準として、この時間から、所定の時間だけ長い時間が測定されたときに、現像剤が劣化したことを検知するようにすることができる。また、ボトム値を示してからピーク値を示すまでの時間を用いても良い。

時間の測定は、一定のトナー濃度、たとえば初期の時間を測定したときのトナー濃度の状態のもとにおいて行うことが望ましい。この理由は、上述と同様である。また、トナーの流動性の影響をより抑制し、キャリアの劣化を正確に測定するという観点から、トナー濃度がより低い状態で、時間の測定を行うことが望ましいことも上述と同様である。

トナー濃度センサ９０の出力波形を用いた現像剤の劣化の検知は、かかる傾きや時間を測定することに代えて、またはこれらとともに、トナー濃度センサ９０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ように行うようにすることができる。

すなわち、図８に示すように、現像剤が劣化するにつれて、所定の出力値Ｖ１と、この出力値Ｖ１を示してから所定時間経過後の出力値Ｖ２との差が小さくなることを利用して現像剤の劣化を検知する。ただしこの場合には、かかる所定時間を、ピーク値またはボトム値を経る時間より小さくすべきことに注意を要する。

たとえば、新規現像剤における出力波形におけるピーク値を示した時から所定時間経過後の出力値を、制御手段のメモリに記録しておき、この初期の出力値を基準として、この出力値から、所定の値だけ小さな出力値が、ピーク値を示してから所定時間経過後の出力値として測定されたときに、現像剤が劣化したことを検知するようにすることができる。また、ボトム値を示してから所定時間経過後の出力値を用いても良い。ボトム値とピーク値との間の所定の出力値を示してから所定時間経過後の出力値を用いても良い。

かかる出力値の測定は、一定のトナー濃度、たとえば初期の出力値を測定したときのトナー濃度の状態のもとにおいて行うことが望ましい。この理由は、上述と同様である。また、トナーの流動性の影響をより抑制し、キャリアの劣化を正確に測定するという観点から、トナー濃度がより低い状態で、出力値の測定を行うことが望ましいことも上述と同様である。

これら出力波形に基づく傾き、時間、出力値を用いる何れの場合においても、基準値は、新規現像剤を用いて測定したものに限らず、出荷前に予め制御手段のメモリに記録されたものであってもよい。
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。

そして、現像剤の劣化が検知されたときには、制御手段が、キャリア輸送用モータ４６を作動させてキャリア搬送スクリュー６２を回転駆動し、キャリアカートリッジ４４から、キャリア輸送路４５、補給部４０、供給口９１を経てキャリアまたは現像剤を現像ケース５５内に供給する。

かかる供給が行われると、現像ケース５５内の現像剤の量が増え、現像剤の上位の部分が、現像剤排出口６４の最下位の部分より高い位置を占め、この現像剤排出口６４の最下位の部分より高い位置を占める現像剤が、現像剤排出口６４から溢れ出て、すなわちオーバーフローして、現像剤排出部４９を経たのち、制御手段によって作動される現像剤輸送用モータによって回転駆動される現像剤搬送スクリュー６３により現像剤輸送路４８内を搬送され、現像剤回収容器４７に回収される。

このように、現像装置８は、現像ケース５５内の現像剤のレベル、すなわち高さによって排出が制御される構成となっており、新規のキャリアまたは現像剤が供給されると、この量に応じた現像剤が現像ケース５５外に排出され、これによってキャリアの交換が行われる。制御手段は、現像剤の劣化が検知されなくなるまでかかる供給を行う、フィードバック制御を行う。

また、フィードバック制御の過程において供給口９１を経て現像ケース５５内に供給されたキャリアまたは現像剤は、第２搬送スクリュー５４上に落下し、現像ローラ５１に至るまでに、攪拌され、現像剤内に均一に分散されて現像に供されるから、かかる供給によって現像ムラ等の不具合を生じることはない。

また、このような現像装置８において、ユーザーの操作により、キャリアまたは現像剤の補給が調整されるようにすることができる。
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。

ユーザーによるかかる調整は、たとえば、ユーザーがかかる表示を見たときに、用紙に形成された画像を評価して、画像品質が十分であると判断した場合には、現像剤の劣化を判断するために使用するしきい値を、入力装置によって、ゆるく設定することができるようにする。すなわち、画像品質をそれほど要求しない場合には、劣化の判断のしきい値をゆるく設定するようにして、現像剤の補給頻度を少なくすることができるようにする。逆に、より高い画像品質を要求する場合には、劣化の判断のしきい値を厳しく設定するようにして、現像剤の補給頻度を多くすることができるようにする。しきい値の設定に対応した、画質選択キー等を配設してこれによって画質を選択するようにすることができる。

また、たとえば、ユーザーがかかる表示を見たときに、用紙に形成された画像を評価して、画像品質が十分であると判断した場合には、かかる補給を行うことなく画像形成を継続することを指示することができるようにしても良い。
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。

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や、検知結果たとえば検出される値が異常なときには、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。これにより、現像剤の劣化が想定外の何らかの要因によって検知される場合に、不必要に現像剤の補給、排出を行うことを回避し、装置を停止する等して点検、メンテナンス等することができる。

以上述べた現像剤劣化検知方法は、現像剤を移動させる移動部材たる第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に関する特性に基づいて現像剤の劣化を検知する検知手段たるトナー濃度センサ９０を用いたものとして実現されている。

しかし、本発明にかかる現像剤劣化検知方法は、現像剤を移動させる移動部材たる現像ローラ５１によって担持され移動されている現像剤についての現像ローラ５１に担持された量に関する特性に基づいて現像剤の劣化を検知する検知手段たる量検知センサ８８を用いたものとしても実現されている。

また、本発明にかかる現像剤劣化検知方法は、現像剤を移動させる移動部材たる第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に関する特性に基づいて現像剤の劣化を検知する検知手段たる、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しての図示しないトルクセンサと、現像剤を移動させる移動部材たる感光体５によって担持され移動されている現像剤についての帯電性に関する特性に基づいて現像剤の劣化を検知する検知手段たる、現像剤劣化検知センサとしての地汚れ検知センサである画像濃度センサ１８と、現像剤を移動させる移動部材たる感光体５や現像ローラ５１によって担持され移動されている現像剤についての帯電性に関する特性に基づいて現像剤の劣化を検知する検知手段たる、現像剤劣化検知センサとしての飛散センサ８９とを用いたものとしても実現されている。

以下、量検知センサ８８を用いたもの、トルクセンサ、画像濃度センサ１８、飛散センサ８９を用いたもののそれぞれについて、上述のものと異なる部分について主に説明する。
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。

つまり、現像剤の帯電量が大きいときには汲み上げ量も大きく、帯電量が小さいときには汲み上げ量も小さい。この現像剤の帯電量と汲み上げ量の関係を用いて、汲み上げ量から現像剤の帯電量を算出し、現像剤劣化に伴う帯電不良を検知することが可能である。本形態においては、この関係を用いて汲み上げ量を検知し、汲み上げ量から求められる現像剤の帯電量から現像剤劣化を判断する。

汲み上げ量の検知方法には、光学センサにより現像剤を担持した現像スリーブの反射濃度を測定する方法と、現像ブレード５２と現像スリーブとの間の抵抗を測定する方法、磁気ブラシの穂の高さを検出する方法などがある。本形態においては、量検知センサ８８がこれら現像剤を担持した現像スリーブの反射濃度、現像ブレード５２と現像スリーブとの間の抵抗、磁気ブラシの穂の高さを全て検知するようになっている。

現像剤を担持した現像スリーブの反射濃度を測定する方法では、図１１（ａ）に示すように汲み上げ量が多い場合には、磁気ブラシが密に形成されるため、光学センサによる反射濃度が小さくなること、図１１（ｂ）に示すように汲み上げ量が少ない場合には、磁気ブラシの密度が疎になるため、現像スリーブ表面の露出が大きくなり、反射濃度が大きくなることから、反射濃度センサである量検知センサ８８の出力と汲み上げ量の関係が図１２示すようになることを利用するものである。

磁気ブラシの穂の高さを測定する方法としては、非接触で表面粗さを測定する方法などがある。粗さ測定センサである量検知センサ８８を用いて現像スリーブ上の一定面積の現像剤の高さプロファイルを測定し、高さの平均を求める。これはそのまま磁気ブラシの穂の高さを平均したものとなるので、測定面積を掛けることにより、汲み上げ量を算出できる。

現像スリーブと現像ブレード５２との間の抵抗値を測定する方法では、現像剤の汲み上げ量が多く、現像ブレード５２直下の現像剤が密に詰まっている場合、図１３（ａ）に示すように単位面積あたりの磁気ブラシの本数が多いこと、汲み上げ量が少ない場合には、図１３（ｂ）に示すように単位面積あたりの磁気ブラシの本数が少ないことから、磁気ブラシ一本の抵抗率がほぼ同じと考えると、図１４に示すように、磁気ブラシが密に詰まった汲み上げ量の多い場合には、現像スリーブと現像ブレード５２との間の抵抗は小さくなり、汲み上げ量が少ない場合には逆に抵抗が大きくなることを利用するものである。

このように、複数種類の方法で汲み上げ量の検知を行い、現像剤の劣化を検知すれば、より精度のよい検知を行うことができる。汲み上げ量の検知は、他の方法によって行ってもよく、複数種類の方法で検知を行う場合、どのような組み合わせで行ってもよいが、より精度のよい検知を行う組み合わせとすることが望ましい。また、単独で十分な精度が出る場合には、必ずしも複数種類の方法を組み合わせる必要はない。

これらの方法において、汲み上げ量検知の際のトナー濃度が一定、たとえば初期の出力値を測定したときのトナー濃度であれば、反射濃度の測定にあっては、磁気ブラシからの反射濃度が等しくなるため、磁気ブラシの穂の高さの測定にあっては、トナーの体積がキャンセルされるため、抵抗値の測定にあっては、磁気ブラシ一本の抵抗率のばらつきが小さくなるため、検出の精度が上がる。

量検知センサ８８は、現像ローラ５１による現像剤の移動方向Ｅにおいて現像ブレード５２よりも下流側に配設されている。これにより、磁気ブラシの穂の高さが均された部分において検知を行うため、検知条件のばらつきを防止し、反射濃度の測定、磁気ブラシの穂の高さの測定、抵抗値の測定の何れにおいても、検出の精度が上がる。

反射濃度センサである量検知センサ８８は、画像濃度センサと同じ部品を使ったセンサによって構成されている。これにより、部品の種類を増やさずに汲み上げ量検知を行うことが出来、コストが抑制される。
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。

劣化検知のタイミングには次のものがある。
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。

具体的には、次のようにして劣化検知を行う。
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。

また、画像形成装置１００への電源投入時のウォームアップの前に量検知センサ８８により検知を行うことと、この検知を行ってからかかるウォームアップを行っ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。この場合も同様に、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。またウォームアップ時間を利用するため、検知にかかる時間を減じることができる。

また、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・混合を含む移動を行ったときに量検知センサ８８により検知を行うことと、この検知を行い現像ローラ５１、第１搬送スクリュー５３、第２搬送スクリュー５４による現像剤の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によって行うことができる。攪拌して十分帯電した状態から、放置により帯電低下が生じたとき、またこの過程における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放電速度、帯電量の違いを利用したものである。

また、現像装置８を用いて画像形成装置１００により所定枚数の画像出力を行ったとき、言い換えると所定のプリント枚数で量検知センサ８８により検知を行うこととによって行うことができる。ユーザーの画像出力のタイミングを利用して汲み上げ量検知を行うため、検知にかかる時間を減じることができる。

また、単に、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・混合を含む移動を行ったときに量検知センサ８８により検知を行うことによって行うようにしてもよい。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し、現像剤の劣化を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。

その他、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等の駆動時間である現像駆動時間、トナー補給等のタイミングに応じて量検知センサ８８により検知を行うことによって行うようにしてもよい。
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。

ここで、現像剤を担持して移動させる現像スリーブの表面粗さによっては、現像剤の汲み上げ量が変化してしまうことに留意することが望ましい。現像スリーブの表面粗さは、現像スリーブの表面凹凸の形成の仕方やその材質に起因する経時的な磨耗によって左右される。

そのため、現像スリーブの、少なくとも表面の材質は、現像剤よりも硬質のものを用いることが望ましい。このことは、現像スリーブ表面をコーティングすること、現像スリーブ自体の材質を選択することによって達成される。これにより、現像スリーブと現像剤、主にキャリアとの摩擦によっても現像スリーブの磨耗が少なく、現像スリーブの表面粗さはあまり変化しなくなり、汲み上げ量の変化を帯電量の変化として捉えることが出来、検知精度が上がる。

また、現像スリーブの材質が軟質の場合など、表面粗さの変化が大きいと予測されるような場合には、汲み上げ量から現像剤劣化を正確に把握するために、図１５（ａ）に示すような、現像駆動時間とも言える、現像ローラ５１の駆動時間と表面粗さとの関係と、図１５（ｂ）に示すような、かかる表面粗さと汲み上げ量との関係とを用い、現像剤の劣化を検知してもよい。

具体的には、現像スリーブの表面粗さと初期現像剤すなわち新規の現像剤の汲み上げ量の関係を予め求めておき、この関係により、同一表面粗さという条件下での、現像剤が新規であるとした場合の汲み上げ量と、実際の現像剤の汲み上げ量とを比較して現像剤の劣化を検知する。

すなわち、図１５（ａ）に示した関係から、現像剤劣化検知を実際に行っているときの現像スリーブ表面粗さを求め、これに基づいて、図１５（ｂ）に示した関係から、その時点での初期現像剤の汲み上げ量を求める。この初期現像剤の汲み上げ量と、検出した汲み上げ量の値を比較することにより、その時間までに劣化により低下した帯電量が求められ、現像剤劣化を判断することが出来る。

現像剤劣化の判断は予め初期現像剤の汲み上げ量に対する実際の汲み上げ量の割合Ａを決めておくことによって行う。この割合Ａは、実質的には検出した帯電量の初期現像剤の帯電量に対する割合である。検知結果に基づいて求めた割合がＡ以下になった時にはキャリア補給を行う。これにより、現像スリーブの表面粗さが変動する可能性がある場合でも現像剤劣化を検知することが可能となる。これにより、帯電量の違いによる汲み上げ量の変化と、現像スリーブ表面粗さの違いによる汲み上げ量の変化とが区別され、現像剤の劣化が精度良く検知される。

その他、ユーザーの操作により、キャリアまたは現像剤の補給が調整されるようにすることができる点については上述したものと同様である。
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。

トルクセンサ、画像濃度センサ１８、飛散センサ８９を用いたものについて説明する。
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１６に示すように、飛散センサ８９は、発光部７１と、受光部７２とを有している。光を出射する発光部７１は、発光素子７３と、発光素子７３のハウジング７４と、発光素子７３が発した光が出射されるハウジング７４の開孔を塞ぐようにして配設されたレンズ７５とを有している。受光部７２は、受光素子７６と、受光素子７６のハウジング７７と、光が入射するハウジング７７の開孔を塞ぐようにして配設されたレンズ７８とを有している。

このような構成の飛散センサ８９においては、トナー飛散が生じた場合には、飛散したトナーが、発光部７１と受光部７２の間を通過する。この際、発光部７１に備えられた発光素子７３から照射された光がトナーに反射され、その反射光が受光部７２に備えられた受光素子７６にて受光されて読み取られ、電気信号に変換された形で出力される。レンズ７５、７８は、発光素子７３の出射光の出射効率、受光素子７６への入射光の入射効率を向上している。
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。

現像剤の劣化は、キャリアの劣化として検知される。具体的には、画像濃度センサ１８、飛散センサ８９により現像剤の劣化度を検知するとともに、トルクセンサによりトナーの劣化度を別途検知することによって、キャリアの劣化度を推定し、現像剤の劣化を検知する。

本形態において、現像剤の劣化、具体的にはトナーとキャリア両方の劣化は画像濃度センサ１８、飛散センサ８９の両方を用いて検知しているが、どちらか一方のみを用いても良い。画像濃度センサ１８は画像部以外の地汚れを、飛散センサ８９はトナー飛散量を検出する。地汚れ、トナー飛散はともに、帯電量が低い、あるいは逆極性に帯電したトナーによって発生し、感光体５の非画像部に付着したり、現像スリーブの回転による遠心力によって穂立ちした磁気ブラシ中のキャリアから離脱し、現像ケース５５外に飛散したりして発生したものである。

一般的に、現像剤中の弱帯電トナーや逆帯電トナーは、繰り返し画像形成を行った際に現像剤がストレスを受け続けることによって経時で増加していく傾向がある。このような帯電量の低下原因は、トナーに起因するものとキャリアに起因するものがある。トナーは通常、流動性の向上、帯電量の確保、環境変動に対する耐電安定性確保のために添加剤が混合されている。ところが、繰り返し撹拌されることにより、外添剤がトナーから離脱、またはトナーに埋没する。これにより帯電能力が低下する。またトナーに含まれる帯電制御剤がストレスによって、劣化し帯電量が低下することもある。
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。

トナー単独の劣化は、上記のように、撹拌によって、外添剤がトナーから離脱、またはトナーに埋没し、外添剤の減少によってトナー相互間、及びトナーとキャリアと間の付着力が高くなり、トナーの流動性が低下することによって発生する。従って流動性の変化を検知することができれば、トナーの劣化度を把握することができる。流動性が低下すると、現像剤を撹拌するための負荷が大きくなるため、トルクセンサで現像ユニットの負荷を検知すれば、流動性の変化を把握することができ、トナーの劣化を検知することができる。

トナーの劣化の測定は、一定のトナー濃度、たとえば初期の傾きを測定したときのトナー濃度の状態のもとにおいて行うことが望ましい。これは、現像剤の流動性は、トナー濃度によって変わるためである。したがって、トナー濃度を一定としたトナーの劣化の測定を行うことで、トナー濃度の影響を回避することができる。

図１８に示すように、トナー飛散量、地汚れの検知によって得られた現像剤の劣化度は、キャリアとトナーの劣化両方が含まれている。現像剤の劣化度を把握し、かつトナーの劣化度が把握できれば、キャリア単独の劣化度が把握できる。具体的には、予め、キャリアが新規の状態における、トナーの劣化度と、地汚れ、トナー飛散として把握される現像剤全体の劣化との相関を実験によって把握しておき、現像剤全体の劣化検知結果から、トナー劣化分を差し引くことで、キャリアの劣化度がわかる。キャリアの劣化に応じた新しいキャリアを補給し、帯電能力の低下したキャリアを排出することによって現像装置８内のキャリアを入れ換えることにより、常に安定した画像が出力できると共に、使用するキャリアの量を最小限にすることができる。
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。

その他、ユーザーの操作により、キャリアまたは現像剤の補給が調整されるようにすることができる点については上述したものと同様である。
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。

以上、本発明を実施するための形態として、本発明を適用した現像剤劣化検知方法、現像剤劣化検知装置、現像装置８、画像形成装置１００、画像形成方法について説明したが、本発明の適用は、上述の説明において特に限定を行っていない限り、上述の形態に限られるものではない。
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。

本発明を適用した画像形成装置の概略正面図である。 図１に示した画像形成装置に備えられた現像装置の一部の概略正面図である。 図１に示した画像形成装置に備えられた現像装置の斜視図である。 図１に示した画像形成装置に備えられた現像装置の一部の概略平面図である。 図２ないし４に示した現像装置に備えられたトナー濃度センサの、所定時間で平均をとった出力を示す図である。 図２ないし４に示した現像装置に備えられた移動部材及び移動部材に一体の掻き取り部材の概略平面図である。 図２ないし４に示した現像装置に備えられたトナー濃度センサの出力を、同現像装置に備えられた掻き取り部材の位相とともに示し、また本発明を適用した現像剤劣化検知方法の１つの態様を示す相関図である。 本発明を適用した現像剤劣化検知方法の他の態様を示すためのグラフである。 本発明を適用した現像剤劣化検知方法の他の態様を示すためのグラフである。 現像剤の帯電量と現像剤担持体の担持量との関係を示す相関図である。 現像剤担持体による現像剤の担持量が多い場合と少ない場合とを示した平面的な模式図である。 現像剤担持量検知センサの出力と現像剤担持体による現像剤の担持量との関係を示す相関図である。 現像剤担持体による現像剤の担持量が多い場合と少ない場合とを示した正面的な模式図である。 現像剤担持体と現像剤規制部材との間の抵抗値と現像剤担持体による現像剤の担持量との関係を示す相関図である。 現像剤担持体の駆動時間と表面粗さとの関係と、かる表面粗さと現像剤担持体による現像剤の担持量との関係とを並べて示した相関図である。 図２に示した現像装置に備えられた飛散トナー検知センサの模式図である。 トナー飛散の濃度と飛散トナー検知センサの出力との関係を示す相関図である。 トナーの劣化とキャリアの劣化とを含む現像剤全体の劣化度とトナー飛散量や像担持体の地汚れとの関係を示す相関図である。

符号の説明

５ 像担持体、移動部材
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 請求項８記載の現像剤劣化検知装置を有する現像装置。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 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。
21. 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。
22. 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。
23. 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。
24. 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。
25. 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。
26. 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。
27. 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。
28. 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。
29. 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。
30. 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。
31. 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。
32. 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。
33. 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。
34. 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。
35. 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。
36. 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。
37. 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。
38. 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。
39. 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。
40. 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。
41. 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。
42. 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。
43. 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。
44. 請求項４３記載の現像剤劣化検知装置を有する現像装置。
45. 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。
46. 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。
47. 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。
48. 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。
49. 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。
50. 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。
51. 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。
52. 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。
53. 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。
54. 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。
55. 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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