JP6816533B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

画像形成装置において用紙に画像を形成するために用いられる二成分現像剤（以下、「現像剤」と呼ぶ）は、主にトナーとキャリアで構成される。トナーは、用紙に画像を形成する粒子であり、逐次消費される。トナーは、トナー粒子と、トナー粒子の表面に付着した外添剤により構成されている。一方、キャリアは、現像機内でトナーと混合されて用いられる。キャリアは、摩擦帯電することによりトナーに適正な電荷を与えたり、感光体と対向する現像領域にトナーを搬送したりする機能を有する。キャリアは、一般的に磁性を持つフェライト粒子の表面に帯電付与の機能を持つ樹脂がコーティングして構成される。

このように現像剤は様々な種類の微小粒子により構成されており、印字条件によって現像剤の性能が変わりやすい。特に外添剤の劣化による現像剤への影響が大きいことが知られている。従来は、画像形成装置の内外の温湿度や印字条件等に基づいて、トナーの外添剤の量（以下、「外添剤量」と呼ぶ）が予想されていた。しかし、温湿度や印字条件等はあくまで画像形成装置又は現像部の外部から予想されるに過ぎず、外添剤量を精度よく予想することができなかった。

特許文献１には、クリーニングブレードにせき止められたトナーの外添剤量を色判別センサーで測定する技術が開示されている。

特許文献２には、現像ローラー上のトナー層状態を評価し、トナーの流動性を円錐ローター法で測定し、流動性を評価する技術が開示されている。

特開２０１６−４１９３号公報 特開２０１０−９１７２５号公報

特許文献１には、外添剤量を色識別センサーにて測定する技術が示されているが、この技術では、無色透明の外添剤について外添剤量を測定することができず、外添剤の性能劣化を判断することもできなかった。

また、特許文献２には、円錐ローター法を用いることが開示されているが、トナーの流動性を評価できたとしても、外添剤の状態を評価することができなかった。

外添剤の状態により現像剤の流動性が変わると、印刷品質が低下する。このため、外添剤の状態を精度よく判断することが望まれていた。

本発明はこのような状況に鑑みて成されたものであり、現像部に収容される現像剤のうち、外添剤の状態を精度よく判断することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、二成分現像剤に含まれるトナーを像担持体に転写してトナー像を現像する現像部と、現像部に二成分現像剤またはトナーを補給する補給部と、二成分現像剤またはトナーの流動性を測定する流動性測定部と、二成分現像剤またはトナーの流動性を補正するための流動性補正量を演算する補正量演算部と、流動性測定部によって測定された二成分現像剤またはトナーの流動性を流動性補正量に基づいて補正し、補正した二成分現像剤またはトナーの流動性からトナーの外添剤量を演算し、外添剤の状態を判断する外添剤量演算部と、を備える。

本発明によれば、補正した二成分現像剤またはトナーの流動性からトナーの外添剤量を演算し、外添剤の状態を精度よく判断することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の画像形成部、中間転写ベルト、２次転写部、定着部等の構成例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の制御系の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係るトリクルシステムの構成例を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御部の内部構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る印字環境と、現像剤の流動性補正量との関係を示す一覧表である。 本発明の第１の実施の形態に係る放置時間によって異なる現像剤の流動性と外添剤量との関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る現像バイアスと流動性補正量の関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る現像バイアス毎の現像剤の流動性と外添剤量との関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態に係る制御部の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係るトリクルシステムの構成例を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御部の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係るトリクルシステムの構成例を示す説明図である。 本発明の第３の実施の形態に係る制御部の動作例を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び図面において、実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置１の画像形成部４０、中間転写ベルト５０、２次転写部５５、定着部８０等の構成例を示す説明図である。
この画像形成装置１は、電子写真方式により用紙Ｓに画像を形成するものであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４色のトナーを重ね合わせるタンデム形式のカラー画像形成装置である。画像形成装置１は、原稿搬送部１０と、用紙収納部２０と、画像読取部３０と、画像形成部４０と、中間転写ベルト５０と、２次転写部５５と、定着部８０を有する。

原稿搬送部１０は、原稿をセットする原稿給紙台１１と、複数のローラー１２とを有している。原稿搬送部１０の原稿給紙台１１にセットされた原稿Ｇは、複数のローラー１２によって、画像読取部３０の読取位置に１枚ずつ搬送される。画像読取部３０は、原稿搬送部１０により搬送された原稿Ｇ又は原稿台１３に載置された原稿の画像を読み取って、画像信号を生成する。

用紙収納部２０は、装置本体の下部に配置されており、用紙Ｓのサイズに応じて複数設けられている。この用紙Ｓは、給紙部２１により給紙されて搬送部２３に送られ、搬送部２３によって転写位置である２次転写部５５に搬送される。つまり、搬送部２３は、給紙部２１から給紙された用紙Ｓを２次転写部５５へ搬送する機能を果たし、用紙Ｓを搬送する搬送経路を形成している。また、用紙収納部２０の近傍には、手差部２２が設けられている。この手差部２２からは、用紙収納部２０に収納されていないサイズの用紙やタグを有するタグ紙、ＯＨＰシート等の特殊紙が転写位置へ送られる。

画像読取部３０と用紙収納部２０の間には、画像形成部４０と中間転写ベルト５０が配置されている。画像形成部４０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するために、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、イエローのトナー像を形成し、第２の画像形成ユニット４０Ｍは、マゼンタのトナー像を形成する。また、第３の画像形成ユニット４０Ｃは、シアンのトナー像を形成し、第４の画像形成ユニット４０Ｋは、ブラックのトナー像を形成する。これら４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、それぞれ同一の構成を有しているため、ここでは第１の画像形成ユニット４０Ｙについて説明する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、像担持体としてのドラム状の感光体４１と、感光体４１の周囲に配置された帯電部４２と、露光部４３と、現像部４４と、クリーニング部４５を有している。感光体４１は、不図示の駆動モーターによって反時計回りに回転する。帯電部４２は、感光体４１に電荷を与え感光体４１の表面を一様に帯電する。露光部４３は、画像読取部３０により生成された画像データに基づいて、感光体４１の表面に対して露光走査を行い、感光体４１上に静電潜像を形成する。

現像部４４は、像担持体である感光体４１に形成された静電潜像にイエローのトナーを付着させる。これにより、感光体４１の表面にイエローのトナー像が現像される。なお、第２の画像形成ユニット４０Ｍの現像部４４は、感光体４１にマゼンタのトナーを付着させ、第３の画像形成ユニット４０Ｃの現像部４４は、感光体４１にシアンのトナーを付着させる。そして、第４の画像形成ユニット４０Ｋの現像部４４は、感光体４１にブラックのトナーを付着させる。本実施の形態に係る、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの各現像部４４には、後述する図３に示すように、現像部４４内の現像剤を入替えることが可能なトリクルシステム６０が構成されている。そして、現像剤の流動性測定値に基づいて、感光体４１に現像されるトナーの外添剤量が演算され、外添剤の状態が判断されることになる。

感光体４１上に付着したトナーは、ベルト状の像担持体の一例を示す中間転写ベルト５０に転写され、中間転写ベルト５０にトナー像が現像される。クリーニング部４５は、中間転写ベルト５０に転写された後の感光体４１の表面に残留しているトナーを除去する。

中間転写ベルト５０は、無端状に形成されており、不図示の駆動モーターで感光体４１の回転方向とは逆方向の時計回りに回転する。中間転写ベルト５０における各画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの感光体４１と対向する位置には、１次転写部５１が設けられている。この１次転写部５１は、中間転写ベルト５０にトナーと反対の極性を印加することで、感光体４１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト５０に転写させる。

そして、中間転写ベルト５０が回転することで、中間転写ベルト５０の表面には、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋで形成されたトナー像が順次転写される。これにより、中間転写ベルト５０上には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのトナー像が重なり合いカラー画像が形成される。

中間転写ベルト５０の近傍、かつ搬送部２３の下流には、２次転写部５５が配置されている。２次転写部５５は、ローラー状に形成されており、搬送部２３によって送られた用紙Ｓを中間転写ベルト５０側に押圧する。そして、２次転写部５５は、搬送部２３によって送られた用紙Ｓ上に中間転写ベルト５０に形成されたカラー画像を転写する。クリーニング部５２は、用紙Ｓにカラー画像を転写した後、中間転写ベルト５０の表面に残留しているトナーを除去する。２次転写部５５における用紙Ｓの排出側には、定着部８０が設けられている。定着部８０は、用紙Ｓに転写されたトナー像を加圧かつ加熱し、用紙Ｓにトナー像を定着させる。

定着部８０の下流には、切換ゲート２４が配置されている。切換ゲート２４は、定着部８０を通過した用紙Ｓの搬送経路を切り替える。すなわち、切換ゲート２４は、片面画像形成におけるフェースアップ排紙を行う場合に、用紙Ｓを直進させる。これにより、用紙Ｓは、一対の排紙ローラー２５によって排紙される。また、切換ゲート２４は、片面画像形成におけるフェースダウン排紙及び両面画像形成を行う場合に、用紙Ｓを下方に案内する。

フェースダウン排紙を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転して上方に搬送する。これにより、用紙Ｓは、一対の排紙ローラー２５によって排紙される。両面画像形成を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって表裏を反転し、再給紙路２７により再び転写位置へ送られる。

図２は、画像形成装置１の制御系の構成例を示すブロック図である。
画像形成装置１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＣＰＵ１０１が実行するプログラム等を記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＣＰＵ１０１の作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）１０３とを有する。さらに、画像形成装置１は、大容量記憶装置としてのＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４と、操作表示部１０５とを有する。なお、ＲＯＭ１０２としては、一般に、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭが用いられる。

画像形成装置１が備える制御部１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３を有し、ＨＤＤ１０４及び操作表示部１０５にそれぞれシステムバス１０７を介して接続され、装置全体を制御する。また、制御部１００は、給紙部２１、搬送部２３、画像読取部３０、画像形成部４０、画像処理部１１０にシステムバス１０７を介して接続されている。

ＨＤＤ１０４は、画像読取部３０で読み取って得た原稿の画像の画像データを記憶したり、出力済みの画像データ等を記憶したりする。操作表示部１０５は、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬＤ（Electro Luminescence Display）等のディスプレイからなるタッチパネルである。この操作表示部１０５は、ユーザに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。さらに、操作表示部１０５は、複数のキーを備え、ユーザのキー操作による各種の指示、文字、数字等のデータの入力を受け付ける。

画像読取部３０は、原稿の画像を光学的に読み取って電気信号に変換する。例えば、カラー原稿を読み取る場合は、一画素当たりＲＧＢ各１０ビットの輝度情報をもつ画像データを生成する。画像読取部３０によって生成された画像データや、画像形成装置１に接続された外部装置の一例を示すＰＣ（Personal Computer）１２０から送信される画像データは、画像処理部１１０に送られ、画像処理される。画像処理部１１０は、受信した画像データに対し、必要に応じて、シェーディング補正、画像濃度調整、画像圧縮等の画像処理を行う。

例えば、画像形成装置１でカラーの画像を形成する場合、画像読取部３０等によって生成されたＲ・Ｇ・Ｂの画像データを画像処理部１１０における色変換ＬＵＴ（Look Up Table）に入力する。そして、画像処理部１１０は、Ｒ・Ｇ・ＢデータをＹ・Ｍ・Ｃ・Ｂｋの画像データに色変換する。そして、色変換した画像データに対して、階調再現特性の補正、濃度補正ＬＵＴを参照した網点等のスクリーン処理、あるいは細線を強調するためのエッジ処理等を行う。

本例では、外部装置としてＰＣ１２０を用いた例を説明したが、これに限定されるものではなく、外部装置は、例えばファクシミリ装置等その他各種の装置を用いることができる。

画像形成部４０は、画像処理部１１０によって画像処理された画像データを受け取り、画像データに基づいて用紙Ｓ上に画像を形成する。

図３は、トリクルシステム６０の構成例を示す説明図である。
トリクルシステム６０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色の現像部４４毎に構成され、現像部４４に現像剤７０（二成分現像剤の一例）を補給し、現像部４４で使用された現像剤７０を廃棄する。ここでは、イエロー（Ｙ）の現像部４４に構成されたトリクルシステム６０の構成例について説明する。

トリクルシステム６０は、上述した現像部４４に加えて、現像部４４の上流に設けられ、現像部４４に現像剤７０を補給する補給部６１と、現像部４４の下流に設けられ、現像部４４から廃棄される現像剤７０を収容する廃棄部６３を備える。現像部４４には、補給部６１と廃棄部６３が取り付けられることにより、現像部４４で使用される現像剤７０を定期的に入替え可能なトリクルシステム６０が構成されている。

補給部６１には、補給部６１に収容される現像剤７０の流動性を測定する補給現像剤流動性測定部６２が設けられる。廃棄部６３には、現像部４４から廃棄される現像剤７０の流動性を測定する廃棄現像剤流動性測定部６４が設けられる。

補給部６１には、定期的に現像剤７０が追加されており、下矢印に沿って現像剤７０が現像部４４に補給されている。補給現像剤流動性測定部６２は、補給部６１に収容されている現像剤７０の流動性を測定する。なお、補給部６１には、トナー７１だけが収容される場合もある。この場合、補給現像剤流動性測定部６２は、補給部６１に収容されたトナー７１の流動性を、トナー７１の個体値として測定する。

現像部４４には、補給部６１から補給される一定量の現像剤７０が収容されている。上述したように現像剤７０は、トナー７１と、不図示のキャリアとで構成されており、トナー７１が感光体４１に付着することでトナー像の現像が行われる。現像部４４には、複数の供給ローラー６５と、現像ローラー６６が設けられている。現像部４４内の現像剤７０は、供給ローラー６５が回転駆動することにより、トナー７１が摩擦帯電すると共に、トナー７１が付着したキャリアが現像ローラー６６に向けて移動する。そして、現像剤７０が、高電圧がかけられた現像ローラー６６に付着する。現像ローラー６６に付着したキャリアには、キャリアとは逆極性に帯電したトナー７１が付着している。現像ローラー６６に現像バイアスが印加されると、トナー７１が現像ローラー６６から感光体４１に飛び、感光体４１上にトナー像が現像される。

現像ローラー６６に付着したキャリアは、トナー７１を感光体４１に飛ばすために繰り返し用いられる。このため、キャリアは、現像部４４内で繰り返しトナー７１と接触し、熱が加わったり、加圧されたりすることで、キャリアの表面が歪みやすくなる。キャリアの表面が歪むと、キャリアに十分なトナー７１が付着されなくなり、感光体４１に十分な量のトナー７１によるトナー像が現像されなくなる。この結果、結果として印刷品質が低下してしまう。このため、現像部４４で用いられる現像剤７０がどのような状態であるかを判断することが重要となる。

廃棄部６３には、現像部４４から廃棄される現像剤７０が収容される。この現像剤７０についても下矢印に沿って現像部４４から廃棄部６３に移動する。そして、廃棄現像剤流動性測定部６４は、廃棄部６３に収容されている現像剤７０の流動性を測定する。

補給現像剤流動性測定部６２及び廃棄現像剤流動性測定部６４は、例えば、以下の第１又は第２の方法により測定した現像剤量に基づいて流動性を判断する。
第１の方法として、光学センサー又は磁気センサーにより、単位距離を進む現像剤７０の現像剤量を測定する方法がある。この方法では、現像剤量が多ければ、現像剤７０の流動性が高いと判断し、現像剤量が少なければ、現像剤７０の流動性が低いと判断することができる。
第２の方法として、重量検知センサーにより、現像部４４から排出される現像剤７０の重量を測定し、この現像剤７０の重量から現像剤量を測定する方法がある。この方法では、現像剤７０の重量が多ければ、現像剤７０の流動性が高いと判断し、現像剤７０の重量が少なければ、現像剤７０の流動性が低いと判断することができる。
ただし、第１及び第２の方法以外の方法により、現像剤７０の流動性を測定してもよい。

その後、現像剤７０の流動性に基づいて、現像剤７０の状態を判断することとなる。以下に、現像剤７０の状態を判断するための方法について説明する。

図４は、制御部１００の内部構成例を示すブロック図である。
制御部１００は、外添剤量演算部８１、補正量演算部８２、結果出力部８５及び劣化防止制御部８６を備える。

外添剤量演算部８１は、廃棄現像剤流動性測定部６４によって測定された現像剤７０の流動性と、トナー７１の外添剤量との関係に基づいて、現像部４４にて現像されるトナー７１の外添剤量を演算する。このとき、外添剤量演算部８１は、現像剤７０の流動性の補正量（以下、「流動性補正量」とも呼ぶ）により、現像剤７０の流動性を補正する。現像剤７０の流動性補正量は、補正量演算部８２によって求められる値である。

ただし、外添剤量演算部８１は、廃棄現像剤流動性測定部６４によって測定された現像剤７０の流動性に加えて、補給現像剤流動性測定部６２によって測定された現像剤７０又はトナー７１の流動性に基づいて、外添剤量を演算することもできる。この場合、外添剤量演算部８１は、補給部６１に収容される現像剤７０又はトナー７１の個体値に基づいて、トナー個体値影響補正部８４が演算した流動性補正量により現像剤７０の流動性を補正する。

補正量演算部８２は、トナー７１の帯電量、現像剤７０の印字環境、感光体４１に印加される現像バイアス、又は補給部６１に収容される現像剤７０若しくはトナー７１の流動性に応じた流動性補正量を演算する。この流動性補正量は、印字環境や印字条件による現像剤７０の流動性への影響を補正するために用いられる。この補正量演算部８２は、トナー帯電量影響補正部８３及びトナー個体値影響補正部８４を備える。
トナー帯電量影響補正部８３は、廃棄部６３に廃棄されたトナー７１の帯電量が、現像剤７０の流動性に与える影響を補正する。
トナー個体値影響補正部８４は、補給部６１にトナー７１だけが収容された場合に、補給現像剤流動性測定部６２によって測定されたトナー７１の個体値が、現像剤７０の流動性に与える影響を補正する。

そして、外添剤量演算部８１は、トナー７１の帯電量及びトナー７１の個体値の影響が補正された現像剤７０の流動性を、所定の流動性補正量により補正することでトナー７１の外添剤の状態を演算する。この流動性補正量は、後述する図５，図７に示すように予め設定されるものであってもよい。これにより、外添剤量演算部８１は、外添剤の状態として、例えば、外添剤量、外添剤性能を判断することができる。

結果出力部８５は、外添剤量演算部８１によって判断された外添剤の状態を示す結果を出力する。この結果は、例えば、ＰＣ１２０の画面に表示される。

劣化防止制御部８６は、外添剤量演算部８１によって判断されたトナー７１の外添剤の状態に基づいて、印字環境及び印字条件に応じた、印刷品質の劣化を防止するための制御を行う。外添剤量や外添剤性能が低下すると、トナー７１を用いた印刷品質が劣化してしまう。印字環境とは、例えば、画像形成装置１（自装置）の内外の温湿度、現像剤７０の放置時間、カバレッジであり、後述する図５に示すように印字環境に応じて流動性補正量が変わる。印字条件とは、例えば、感光体４１に付着させるトナー７１の量の制御値（現像バイアス等）である。

図５に示す放置時間とは、例えば、画像形成装置１の電源がオフされ、現像部４４が駆動していない時間を表す。放置時間として、０〜１２時間、１２〜２４時間、２４時間以上が規定されている。なお、放置時間が０時間であるとは、画像形成装置１の電源がオフされた直後を表す。また、０〜１２時間とは、０時間以上１２時間未満であり、１２〜２４時間とは、１２時間以上２４時間未満であることを表す。

温湿度とは、例えば、画像形成装置１が設置された室内又は画像形成装置１内部の温度及び湿度を表す。例えば、ＨＨは、温度が３０℃であり、湿度が８０％であることを表し、ＮＮは、温度が２０℃であり、湿度が５０％であることを表し、ＬＬは、温度が１０℃であり、湿度が１０％であることを表す。

カバレッジとは、印字条件の一例として用いられる指標であり、例えば、Ａ４サイズの用紙１枚当たりに使用されるトナー７１の使用量（％）を表す。Ａ４用紙全体が黒でベタ塗りされると、黒色のトナー７１のカバレッジが１００％となる。また、Ａ４用紙全体に黒が使用されず、白紙であれば、黒色のトナー７１のカバレッジが０％となる。

トナー７１の外添剤の状態が悪化すると、様々な品質劣化及び機能劣化が引き起こされる。例えば、外添剤が少なくなったり、外添剤の表面が歪んだりして、外添剤の状態が悪化すると、トナー７１の接着力が上がって感光体４１にトナー７１が接着したままとなり、感光体４１から中間転写ベルト５０に転写するトナー７１の転写率が低下する。これを防ぐため、劣化防止制御部８６は、外添剤の状態に応じて、転写率を改善する制御を起動する。転写率を改善する制御とは、例えば、劣化防止制御部８６が中間転写ベルト５０に印加する電圧を上げて、トナー７１の転写率を向上する制御である。

現像剤７０の流動性は、トナー７１の帯電量により影響を受ける。例えば、トナー７１の帯電量が増加すると、トナー７１とキャリア間の抵抗が増加するため、現像剤７０の流動性が低下する。外添剤量演算部８１は、トナー７１の帯電量による現像剤７０の流動性の変化分を補正して、外添剤量の演算精度を向上する。現像剤７０の流動性を補正する方法として、例えば、「流動性測定値を補正する方法」、「流動性と外添剤量の関係を示すグラフを補正する方法」等がある。以下には、現像剤７０の流動性測定値を補正する方法について説明する。

流動性測定値は、次式（１）にて求められる値であり、以下の説明では「流動性」とも呼ぶ。式（１）中のトナー帯電量は、廃棄部６３に収容される現像剤７０の印字環境や印字条件から判断されるトナー７１の帯電量を示す値である。また、トナー個体値は、補給部６１にトナー７１だけが収容されたときに、補給現像剤流動性測定部６２によって測定されるトナー７１の流動性を示す値である。例えば、画像形成装置１を起動した直後は現像剤７０が補給され、所定時間が経過した後、トナー７１だけが補給されるようになる。トナー帯電量、トナー個体値はいずれも廃棄現像剤の流動性測定値に影響を与える値である。

廃棄現像剤の流動性測定値＝外添剤の状態＋トナー帯電量＋トナー個体値 …（１）

そして、外添剤量演算部８１は、次式（２）に示すように式（１）を変形し、廃棄現像剤の流動性測定値からトナー帯電量及びトナー個体値を排除することで、トナー７１の外添剤の状態を判断することが可能となる。

外添剤の状態＝廃棄現像剤の流動性測定値−トナー帯電量−トナー個体値 …（２）

なお、外添剤の状態として、上述したように外添剤量、外添剤性能がある。このため、外添剤量、外添剤性能を求める場合には、式（１）、（２）における外添剤の状態を、外添剤量、外添剤性能に置き換えればよい。

ここで、外添剤量演算部８１が現像剤７０の流動性から外添剤量を演算するための２つの方法について説明する。
第１の方法は、図５に示す一覧表に基づいて流動性補正量を求め、この流動性補正量に従って外添剤量を算出する方法であり、第２の方法は、図７に示す現像バイアスに基づいて流動性補正量を求め、この流動性補正量に従って外添剤量を算出する方法である。

＜外添剤量を演算するための第１の方法＞
始めに、外添剤量を演算するための第１の方法について、図５と図６を参照して説明する。

図５は、印字環境と、現像剤７０の流動性補正量との関係を示す一覧表である。
この一覧表は、印字環境を示す放置時間、温湿度、カバレッジの各フィールドと、流動性補正量のフィールドを有している。この表は、トナー７１の帯電量を変化させる印字環境（現像剤７０の放置時間、温湿度、カバレッジ）に対する、現像剤７０の流動性補正量を示したものである。

外添剤量演算部８１は、現像剤７０の印字環境に応じた現像剤７０の流動性補正量を演算し、この流動性補正量により、現像剤７０の流動性を補正する。そして、外添剤量演算部８１は、補正した現像剤７０の流動性と、トナー７１の外添剤量との関係を使用し、外添剤量を演算し、外添剤の状態を判断する。

例えば、カバレッジが低ければ、わずかなトナー７１しか使われないので現像部４４内で現像剤７０が滞留する時間が長く、現像剤７０が劣化しやすい。現像剤７０が劣化するとトナー７１が帯電しにくくなる。トナー７１が帯電しにくければ、キャリアとトナー７１の引き合いが弱く、現像剤７０間の摩擦抵抗が小さくなるため、現像剤７０の流動性が上がる。一方、カバレッジが高ければ、多くのトナー７１が使われるので現像部４４内で現像剤７０が滞留する時間が短くなり、現像剤７０も頻繁に入れ替わる。このため、現像剤７０の劣化が抑えられる。現像剤７０が劣化しなければトナー７１が帯電しやすくなる。しかし、トナー７１が帯電しやすければ、キャリアとトナー７１の引き合いが強く、現像剤７０間の摩擦抵抗が大きくなるため、現像剤７０の流動性が下がる。

流動性補正量は、トナー７１の外添剤量と帯電量によって変化する現像剤７０の流動性測定値を補正するために用いられる。例えば、現像剤７０の流動性が低ければ、現像剤７０が固まりやすいため、流動性補正量が多くなる。一方、現像剤７０の流動性が高ければ、現像剤７０が固まりにくいため、流動性補正量が少なくなる。

例えば、図５の表に示すように、放置時間が０〜１２時間であり、温湿度がＬＬ、ＮＮであるときのカバレッジの高、中、低に対応する流動性補正量は、それぞれ２０，２０，１５％となる。この表より、放置時間が短ければ、トナー７１が帯電した状態が維持しやすく、現像剤７０の流動性補正量を多くしなければならないことが示される。

そして、放置時間が０〜１２時間であるときに、温湿度がＨＨであるときのカバレッジの高、中、低に対応する流動性補正量は、それぞれ１５，１５，１０％となる。このように温湿度がＨＨであるは、温湿度がＬＬ、ＮＮの場合と比べてトナー７１が帯電しにくくなっているため、カバレッジの高、中、低に対応する流動性補正量も少なくなる。

しかし、放置時間が２４時間以上であれば、トナー７１が放電しており、現像剤７０の流動性が高くなる。このため、放置時間が０〜１２時間、１２〜２４時間の場合と比べて、温湿度がＬＬ、ＮＮ、ＨＨ、かつカバレッジの高、中、低に対応する流動性補正量はいずれも少なくなる。このように、トナー７１の帯電量が高い条件では、流動性補正量が多く、トナー７１の帯電量が低い条件では、流動性補正量が少ない。また、カバレッジが高ければトナー７１の帯電量が多くなるため、流動性補正量を多くし、カバレッジが低ければトナー７１の帯電量が少なくなるため、流動性補正量を少なくする。

＜現像剤の流動性と外添剤量との関係＞
図６は、放置時間によって異なる現像剤７０の流動性と外添剤量との関係を示すグラフである。このグラフでは、横軸に現像剤７０の流動性［％］を示し、縦軸に外添剤量［％］を示す。

図６では、例えば、現像部４４の内部がＮＮの環境であり、カバレッジが“中”であるときに、放置時間を０〜１２時間、１２〜２４時間、２４時間以上としたときの現像剤７０の流動性と、外添剤量の関係が示される。例えば、外添剤量が６０％であるとは、現像剤７０の製造時には１００％であった外添剤量が、６０％まで減少したことを表す。

上述したように現像剤７０の流動性が０％に近ければ現像剤７０は流れにくく、流動性が１００％に近ければ現像剤７０は非常に流れやすい。また、外添剤量が０％に近ければトナー７１に外添剤がほとんど含まれておらず、外添剤量が１００％に近ければトナー７１に十分な量の外添剤が含まれていることが示される。外添剤量は、次式（３）により、現像剤７０の流動性と外添剤量との関係に基づいて算出される。図６は、次式（３）に基づいて表されるグラフである。この式（３）は、上式（２）に示したように、現像剤７０の流動性測定値からトナー帯電量による影響を除いて外添剤量を求めることを表している。

外添剤量＝ａ１×ｅｘｐ（ｂ１×流動性測定値） …（３）
ａ１，ｂ１は、各条件で変動する値である。

図５に示したように、放置時間が０〜１２時間であるとき、温湿度ＮＮ、カバレッジ中の条件では、流動性補正量が２０％であり、放置時間が１２〜２４時間であるとき、流動性補正量が１５％である。一方、放置時間が２４時間以上であるとき、流動性補正量が０％であるため、流動性を補正しなくてもよい。このように印字条件が同じであれば、放置時間が０〜１２時間、１２〜２４時間、２４時間以上の順に流動性が高くなり、流動性補正量も変わる。

図６に示すように、例えば、流動性が約６０％であるとき、放置時間が０〜１２時間であれば外添剤量が約７５％であるが、放置時間が２４時間以上であれば外添剤量が約７０％に下がる。このように外添剤量演算部８１は、放置時間、温湿度及びカバレッジを含む印字環境に応じて決定される流動性補正量により補正した現像剤７０の流動性を式（３）に当てはめることで外添剤量を正確に演算することが可能となる。

なお、図６に示すグラフの縦軸において、外添剤量を外添剤性能と読み替えてもよい。この場合であっても、印字環境に応じた現像剤７０の流動性に基づいて、正確な外添剤性能を求めることが可能となる。

＜外添剤量を演算するための第２の方法＞
次に、外添剤量を演算するための第２の方法について、図７と図８を参照して説明する。

図７は、現像バイアスと流動性補正量の関係を示すグラフである。このグラフでは、横軸に現像バイアス［−Ｖ］を示し、縦軸に流動性補正量［％］を示す。図７に示す現像バイアスと流動性の関係は、次式（４）により算出される。

流動性補正量［％］＝ａ２×Ｌｎ（現像バイアス）＋ｂ２ …（４）
ａ２，ｂ２は、各条件で変動する値である。

図７に示したように、現像バイアスが−６００Ｖであるときに流動性補正量が約４５％であり、現像バイアスが−４００Ｖであるときに流動性補正量が約３０％である。つまり、現像バイアスが高くなり、現像剤７０に含まれるトナー７１の帯電量が多くなるにつれて、現像剤７０の流動性が低下するため、流動性補正量を多くしなければならないことが分かる。

逆に、また、現像バイアスが−２００Ｖであるときに流動性補正量が約０％であることが示される。このため、現像バイアスが低ければ、トナー７１の帯電量も少ないため、現像剤７０の流動性が高く、流動性補正量も少なくてよいことが分かる。現像バイアスは、トナー付着量を制御するために制御部１００にて決定される値である。このため、外添剤量演算部８１は、感光体４１に印加される現像バイアスに応じた現像剤７０の流動性補正量を演算し、この流動性補正量により現像剤７０の流動性を補正することが可能となる。

＜現像剤の流動性と外添剤量との関係＞
図８は、現像バイアス毎の現像剤７０の流動性と外添剤量との関係を示すグラフである。このグラフでは、横軸に現像剤７０の流動性［％］を示し、縦軸に外添剤量［％］を示す。

図８では、例えば、現像バイアスを−２００Ｖ、−４００Ｖ、−６００Ｖとしたときの現像剤７０の流動性と、外添剤量の関係が示される。外添剤量は、図７にて算出された流動性補正量と、測定された流動性の値に基づいて、次式（５）により算出される。この式（５）は、上式（２）に示したように、現像剤７０の流動性測定値からトナー帯電量による影響を除いて外添剤量を求めることを表している。

外添剤量＝ａ３×ｅｘｐ（ｂ３×流動性測定値） …（５）
ａ３，ｂ３は、現像バイアスごとに変動する値である。

図８に示したように、現像バイアスが−２００Ｖの条件では、流動性を補正しなくてよいが、現像バイアスが−２００Ｖより大きくなるにつれて流動性補正量が大きくなることが分かる。そして、外添剤量演算部８１は、現像バイアスに応じて流動性を補正し、補正後の流動性を式（５）に当てはめることで外添剤量を正確に演算することが可能となる。

なお、図８に示すグラフの縦軸において、外添剤量を外添剤性能と読み替えてもよい。この場合であっても、印字環境に応じた現像剤７０の流動性に基づいて、正確な外添剤性能を求めることが可能となる。

図９は、制御部１００の動作例を示すフローチャートである。
始めに、補給現像剤流動性測定部６２が補給部６１に収容された現像剤７０の流動性を測定し、廃棄現像剤流動性測定部６４が廃棄部６３に収容された現像剤７０の流動性を測定する（Ｓ１）。

次に、補正量演算部８２は、流動性補正量を演算する（Ｓ２）。このとき、トナー帯電量影響補正部８３は、トナー７１の帯電量が、現像剤７０の流動性に与える影響を補正する。また、トナー個体値影響補正部８４は、トナー７１の個体値が、現像剤７０の流動性に与える影響を補正する。

次に、外添剤量演算部８１は、現像剤７０の流動性を流動性補正量に基づいて補正し、図６，図８に示した流動性と外添剤量の関係に基づいて、補正後の流動性から外添剤量を演算する（Ｓ３）。

次に、劣化防止制御部８６は、外添剤量演算部８１によって演算された外添剤量に基づいて、印刷品質の劣化を防止するための所定の制御を行う（Ｓ４）。このとき、結果出力部８５により、外添剤量の演算結果が出力されてもよい。

以上説明した第１の実施の形態に係る制御部１００では、現像部４４に収容されたトナー７１の帯電量に対応する流動性補正量により現像剤７０の流動性を補正し、補正した現像剤７０の流動性からトナー７１の外添剤量を演算する。そして、トナー７１の外添剤量に基づいて、外添剤の状態を判断することが可能となる。このため、従来のような外部環境又は特定の条件に基づいて、外添剤量を予測していた方法と比べて、本実施の形態に係る方法では外添剤量を正確に演算することが可能となる。このため、劣化防止制御部８６は、補正された現像剤７０の流動性から求まるトナー７１の外添剤量に基づいて適切な劣化防止制御を行うことができる。

また、従来のように色識別センサーを用いると、無色である外添剤を測定することは不可能であったのに対し、本実施の形態では、外添剤量演算部８１が、現像剤７０の流動性からトナー７１の外添剤量を求めることができる。このため、外添剤の色に関わらず正確な外添剤量を演算することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係るトリクルシステム６０Ａについて説明する。
図１０は、トリクルシステム６０Ａの構成例を示す説明図である。
トリクルシステム６０Ａは、第１の実施の形態に係る補給現像剤流動性測定部６２及び廃棄現像剤流動性測定部６４を備えておらず、廃棄部６３の代わりにトナー分離部６７と、トナー流動性測定部６８（流動性測定部の一例）を備える。

トナー分離部６７は、現像部４４から廃棄される現像剤７０からトナー７１を分離する。
トナー流動性測定部６８は、トナー分離部６７の下流側に設けられ、トナー分離部６７により分離されたトナー７１の流動性を測定する。トナー流動性測定部６８がトナー７１の流動性を測定する方法は、第１の実施の形態に係る補給現像剤流動性測定部６２及び廃棄現像剤流動性測定部６４が現像剤７０の流動性を測定する方法と同様である。

図１１は、制御部１００の動作例を示すフローチャートである。
始めに、トナー分離部６７は、現像部４４から廃棄される現像剤７０からトナー７１を分離する（Ｓ１１）。次に、トナー流動性測定部６８がトナー７１の流動性を測定する（Ｓ１２）。以降のステップＳ１３〜Ｓ１５の処理は、図９に示したステップＳ２〜Ｓ４の処理と同じであるため、詳細な説明を省略する。

以上説明した第２の実施の形態に係るトリクルシステム６０Ａでは、廃棄される現像剤７０から分離されたトナー７１の流動性だけが測定される。これによりプロセス性能（転写率低下、光沢低下等）に影響するトナー７１の外添剤量を知ることができ、品質劣化の補正制御を精度よく実施することが可能となる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係るトリクルシステム６０Ｂについて説明する。
図１２は、トリクルシステム６０Ｂの構成例を示す説明図である。
トリクルシステム６０Ｂは、廃棄部６３に接続した第２現像部４４Ａと、第２感光体４１Ａ、トナー流動性測定部６９（流動性測定部の一例）を備える。このトリクルシステム６０Ｂは、第１の実施の形態に係る補給現像剤流動性測定部６２及び廃棄現像剤流動性測定部６４を備えていない。

廃棄部６３には、現像部４４から廃棄される現像剤７０が収容される。そして、第２現像部４４Ａでは、廃棄部６３に収容された現像剤７０が移動する。第２現像部４４Ａは、供給ローラー６５Ａと現像ローラー６６Ａを備える。供給ローラー６５Ａと現像ローラー６６Ａの動作は、第１の実施の形態に係る供給ローラー６５と現像ローラー６６の動作と同様である。

そして、第２感光体４１Ａは、不図示の駆動モーターによって時計回りに回転する。この第２感光体４１Ａには、現像ローラー６６Ａからトナー７１が転写され、トナー像が現像される。このため、第２現像部４４Ａは、現像剤７０からトナー７１を分離するトナー分離部の一例として用いられる。そして、第２現像部４４Ａは、廃棄部６３に廃棄された現像剤７０から分離したトナー７１を第２感光体４１Ａに転写し、トナー像を現像する。

トナー流動性測定部６９は、第２感光体４１Ａに設けられ、第２感光体４１Ａに転写されたトナー７１の流動性を測定する。このとき、制御部１００は、第２感光体４１Ａの電圧を下げる等により、トナー流動性測定部６９によるトナー７１の流動性を測定しやすくしてもよい。トナー流動性測定部６９がトナー７１の流動性を測定する方法は、第１の実施の形態に係る補給現像剤流動性測定部６２及び廃棄現像剤流動性測定部６４が現像剤７０の流動性を測定する方法と同様である。

図１３は、制御部１００の動作例を示すフローチャートである。
始めに、第２現像部４４Ａは、現像部４４から廃棄される現像剤７０を用いて現像を行う（Ｓ２１）。第２現像部４４Ａが現像を行うことにより、廃棄される現像剤７０からトナー７１が分離する。次に、トナー流動性測定部６９が感光体４１Ａに転写されたトナー７１の流動性を測定する（Ｓ２２）。以降のステップＳ２３〜Ｓ２５の処理は、図９に示したステップＳ２〜Ｓ４の処理と同じであるため、詳細な説明を省略する。

以上説明した第３の実施の形態に係るトリクルシステム６０Ｂでは、感光体４１Ａに転写されたトナー７１の流動性だけが測定される。これによりプロセス性能（転写率低下、光沢低下等）に影響するトナー７１の外添剤量を知ることができ、品質劣化の補正制御を精度よく実施することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
例えば、上述した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…画像形成装置、４０…画像形成部、４４…現像部、６０…トリクルシステム、６１…補給部、６２…補給現像剤流動性測定部、６３…廃棄部、６４…廃棄現像剤流動性測定部、６５…供給ローラー、６６…現像ローラー、７０…現像剤、７１…トナー７１、８１…外添剤量演算部、８２…補正量演算部、８５…結果出力部、８６…劣化防止制御部、１００…制御部

Claims (9)

1. 二成分現像剤に含まれるトナーを像担持体に転写してトナー像を現像する現像部と、
   前記現像部に前記二成分現像剤または前記トナーを補給する補給部と、
   前記二成分現像剤または前記トナーの流動性を測定する流動性測定部と、
   前記二成分現像剤または前記トナーの流動性を補正するための流動性補正量を演算する補正量演算部と、
   前記流動性測定部によって測定された前記二成分現像剤または前記トナーの流動性を前記流動性補正量に基づいて補正し、補正した前記二成分現像剤または前記トナーの流動性から前記トナーの外添剤量を演算し、前記外添剤の状態を判断する外添剤量演算部を備える
   画像形成装置。
2. 前記補正量演算部は、前記トナーの帯電量に応じた前記流動性補正量を演算する
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記補正量演算部は、前記二成分現像剤の印字環境に応じた前記流動性補正量を演算する
   請求項１に記載の画像形成装置。
4. さらに、前記現像部から廃棄される前記二成分現像剤を収容する廃棄部を備え、
   前記流動性測定部は、前記廃棄部に設けられ、前記現像部から廃棄される前記二成分現像剤の流動性を測定する
   請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記流動性測定部は、前記補給部に設けられ、前記補給部に収容される前記二成分現像剤又は前記トナーの流動性を測定し、
   前記補正量演算部は、前記補給部に収容された前記二成分現像剤又は前記トナーの流動性に応じた前記流動性補正量を演算する
   請求項２または３に記載の画像形成装置。
6. さらに、前記現像部から廃棄される前記二成分現像剤から前記トナーを分離するトナー分離部を備え、
   前記流動性測定部は、前記トナー分離部に設けられ、前記トナーの流動性を測定する
   請求項２または３に記載の画像形成装置。
7. さらに、前記現像部から廃棄される前記二成分現像剤を収容する廃棄部と、
   前記廃棄部に収容された前記二成分現像剤から分離した前記トナーを第２像担持体に現像する第２現像部を備え、
   前記流動性測定部は、前記第２像担持体に設けられ、前記第２像担持体に転写された前記トナーの流動性を測定する
   請求項２または３に記載の画像形成装置。
8. さらに、前記外添剤量演算部によって判断された前記外添剤の状態に基づいて、前記印字環境及び印字条件に応じた、印刷品質の劣化を防止するための制御を行う劣化防止制御部を備える
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記外添剤の状態とは、前記外添剤量又は外添剤性能であり、前記印字環境とは、前記二成分現像剤の放置時間、自装置の内外の温度及び湿度、カバレッジであり、前記印字条件とは、前記像担持体に付着する前記トナーの量の制御値である
   請求項８に記載の画像形成装置。

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