特許 7589471 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/08 20060101AFI20241119BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

G03G15/08 320

G03G15/08 235

G03G15/00 303

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020152059

(22)【出願日】2020-09-10

(65)【公開番号】P2022046149

(43)【公開日】2022-03-23

【審査請求日】2023-08-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100167302

【弁理士】

【氏名又は名称】種村 一幸

(74)【代理人】

【識別番号】100135817

【弁理士】

【氏名又は名称】華山 浩伸

(74)【代理人】

【識別番号】100141298

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 文典

(74)【代理人】

【識別番号】100187492

【弁理士】

【氏名又は名称】新保 元啓

(74)【代理人】

【識別番号】100181869

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 雄一

(74)【代理人】

【識別番号】100167830

【弁理士】

【氏名又は名称】仲石 晴樹

(74)【代理人】

【識別番号】100168583

【弁理士】

【氏名又は名称】前井 宏之

(72)【発明者】

【氏名】兼古 志郎

(72)【発明者】

【氏名】猪谷 広佳

【審査官】鳥居 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－１８９７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２０７３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３９７０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ １５／０８

Ｇ０３Ｇ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電潜像を担持する像担持体と、
少なくともトナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置と、
前記現像剤担持体から前記像担持体へ前記トナーを移動させるように前記現像剤担持体にバイアス電圧を印加する電圧印加部と、
前記現像剤担持体から前記像担持体へ移動した前記トナーの単位面積当たりの重量を示すトナー現像量を測定する第１測定部と、
前記現像剤担持体と前記像担持体との間に流れる現像電流を測定する第２測定部と、
前記トナー現像量と前記現像電流との間の直線回帰モデルにおける推定値の分散を標本値である前記第１測定部で測定された前記トナー現像量の分散で割った値を示す決定係数の値を算出し、前記決定係数の値に応じて前記トナーの劣化状態を推定する推定部と
を備えた画像形成装置。

【請求項2】

前記推定部は、前記決定係数の値を算出する前に、前記バイアス電圧に含まれる直流バイアスを少なくとも３つの値に変化させて、前記トナー現像量の測定結果と前記現像電流の測定結果との少なくとも３つの組み合わせを取得する、請求項１に記載の画像形成装置。

【請求項3】

前記推定部は、前記決定係数の値と第１閾値とを比較し、前記決定係数の値が前記第１閾値よりも小さくない場合には、前記トナーの帯電量を回復させるエージング動作が実行されるように制御する、請求項１又は２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

前記推定部は、前記決定係数の値と前記第１閾値よりも大きい第２閾値とを比較し、前記決定係数の値が前記第２閾値よりも小さくない場合には、前記エージング動作に代えて前記トナーを強制的に消費する動作が実行されるように制御する、請求項３に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載の画像形成装置は、感光体ドラムと、現像ローラーと、供給ローラーと、制御部とを備える。現像ローラーは、感光体ドラムへトナーを供給する。供給ローラーは、現像ローラーへトナーを供給する。制御部は、供給ローラーと現像ローラーとの間に流れる電流の電荷密度と、現像ローラーと感光体ドラムとの間に流れる電流の電荷密度との差を所定値以下に保つことにより、画像かぶりの発生を抑制する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平８－１７９６０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の画像形成装置では、トナーの劣化による帯電量分布の変化に起因した画像かぶりの発生を抑制できなかった。

【0005】

本発明は、トナーの劣化状態を推定することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の画像形成装置は、像担持体と、現像装置と、電圧印加部と、第１測定部と、第２測定部と、推定部とを備える。前記像担持体は、静電潜像を担持する。前記現像装置は、少なくともトナーを含む現像剤を担持する現像剤担持体を有する。前記電圧印加部は、前記現像剤担持体から前記像担持体へ前記トナーを移動させるように前記現像剤担持体にバイアス電圧を印加する。前記第１測定部は、前記現像剤担持体から前記像担持体へ移動した前記トナーの単位面積当たりの重量を示すトナー現像量を測定する。前記第２測定部は、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に流れる現像電流を測定する。前記推定部は、前記トナー現像量と前記現像電流との間の回帰モデルにおける推定値の分散を標本値の分散で割った値を示す決定係数の値を算出し、前記決定係数の値に応じて前記トナーの劣化状態を推定する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、現像剤中のトナーの劣化状態を推定することができる画像形成装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略断面図である。

【図2】現像装置の詳細構成の一例を示す拡大断面図である。

【図3】画像形成装置の回路構成の一例を示すブロック図である。

【図4】制御部の処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】制御部の処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】制御部の処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】決定係数の値の予測曲線の一例を示す図である。

【図8】トナー現像量と現像電流との相関の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

【0010】

図１を参照して、実施形態に係る画像形成装置１００について説明する。図１は、画像形成装置１００の一例を示す概略断面図である。画像形成装置１００は、例えばカラープリンターである。図１において、便宜上、左から右への向きをＸ軸の正の向き、手前から奥への向きをＹ軸の正の向き、下から上への向きをＺ軸の正の向きとする。

【0011】

図１に示されるように、画像形成装置１００は、操作部２、給紙部３、搬送部４、トナー補給部５、画像形成部６、転写部７、定着部８、及び排出部９を備える。

【0012】

操作部２は、ユーザーからの指示を受け付ける。操作部２は、液晶ディスプレー２１と、複数の操作キー２２とを含む。液晶ディスプレー２１は、例えば、各種処理結果を表示する。操作キー２２は、例えば、テンキー、及びスタートキーを含む。

【0013】

給紙部３は、給紙カセット３１と、給紙ローラー群３２とを有する。給紙カセット３１は、複数枚の用紙Ｐを収容可能である。給紙ローラー群３２は、給紙カセット３１に収容された用紙Ｐを１枚ずつ搬送部４へ給紙する。

【0014】

搬送部４は、ローラー及びガイド部材を備える。搬送部４は、給紙部３から排出部９まで延在する。搬送部４は、画像形成部６及び定着部８を経由するように、給紙部３から排出部９まで用紙Ｐを搬送する。

【0015】

トナー補給部５は、画像形成部６にトナーを補給する。トナー補給部５は、第１装着部５１Ｙ、第２装着部５１Ｃ、第３装着部５１Ｍ、及び第４装着部５１Ｋを備える。

【0016】

第１装着部５１Ｙには、第１トナーコンテナ５２Ｙが装着される。同様に、第２装着部５１Ｃには第２トナーコンテナ５２Ｃが、第３装着部５１Ｍには第３トナーコンテナ５２Ｍが、第４装着部５１Ｋには第４トナーコンテナ５２Ｋが装着される。第１装着部５１Ｙ～第４装着部５１Ｋの構成は、装着されるトナーコンテナの種類が異なるのみで他の構成は同様である。

【0017】

第１トナーコンテナ５２Ｙ、第２トナーコンテナ５２Ｃ、第３トナーコンテナ５２Ｍ、及び第４トナーコンテナ５２Ｋには、トナーがそれぞれ収容される。本実施形態において、第１トナーコンテナ５２Ｙには、イエロートナーが収容される。第２トナーコンテナ５２Ｃには、シアントナーが収容される。第３トナーコンテナ５２Ｍには、マゼンタトナーが収容される。第４トナーコンテナ５２Ｋには、ブラックトナーが収容される。

【0018】

画像形成部６は、露光装置６１、第１画像形成ユニット６２Ｙ、第２画像形成ユニット６２Ｃ、第３画像形成ユニット６２Ｍ、及び第４画像形成ユニット６２Ｋを備える。

【0019】

第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋの各々は、帯電装置６３、現像装置６４、及び感光体ドラム６５を有する。感光体ドラム６５は、「像担持体」の一例に相当する。

【0020】

帯電装置６３及び現像装置６４は、感光体ドラム６５の周面に沿って配置される。本実施形態において、感光体ドラム６５は、図１の矢印Ｒ１で示す方向（時計回り）に回転する。

【0021】

帯電装置６３は、放電によって感光体ドラム６５を所定の極性に均一に帯電させる。本実施形態において、帯電装置６３は、感光体ドラム６５を正の極性に帯電させる。露光装置６１は、帯電した感光体ドラム６５にレーザー光を照射する。これにより、感光体ドラム６５の表面に静電潜像が形成される。

【0022】

現像装置６４は、感光体ドラム６５の表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。現像装置６４には、トナー補給部５からトナーが補給される。現像装置６４は、トナー補給部５から補給されたトナーを感光体ドラム６５の表面に供給する。この結果、感光体ドラム６５の表面にトナー像が形成される。

【0023】

本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する現像装置６４は、第１装着部５１Ｙと接続する。したがって、第１画像形成ユニット６２Ｙが有する現像装置６４には、イエロートナーが補給される。第１画像形成ユニット６２Ｙが有する感光体ドラム６５の表面には、イエロートナー像が形成される。

【0024】

第２画像形成ユニット６２Ｃが有する現像装置６４は、第２装着部５１Ｃと接続する。したがって、第２画像形成ユニット６２Ｃが有する現像装置６４には、シアントナーが補給される。第２画像形成ユニット６２Ｃが有する感光体ドラム６５の表面には、シアントナー像が形成される。

【0025】

第３画像形成ユニット６２Ｍが有する現像装置６４は、第３装着部５１Ｍと接続する。したがって、第３画像形成ユニット６２Ｍが有する現像装置６４には、マゼンタトナーが補給される。第３画像形成ユニット６２Ｍが有する感光体ドラム６５の表面には、マゼンタトナー像が形成される。

【0026】

第４画像形成ユニット６２Ｋが有する現像装置６４は、第４装着部５１Ｋと接続する。したがって、第４画像形成ユニット６２Ｋが有する現像装置６４には、ブラックトナーが補給される。第４画像形成ユニット６２Ｋが有する感光体ドラム６５の表面には、ブラックトナー像が形成される。

【0027】

転写部７は、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋが有する各感光体ドラム６５の表面に形成された各トナー像を用紙Ｐに重ねて転写する。本実施形態において、転写部７は、二次転写方式によって各トナー像を用紙Ｐに重ねて転写する。詳しくは、転写部７は、４つの一次転写ローラー７１、中間転写ベルト７２、駆動ローラー７３、従動ローラー７４、及び二次転写ローラー７５を有する。

【0028】

中間転写ベルト７２は、４つの一次転写ローラー７１、駆動ローラー７３、及び、従動ローラー７４に張架された無端ベルトである。中間転写ベルト７２は、駆動ローラー７３の回転に応じて駆動する。図１において、中間転写ベルト７２は、反時計回りに周回する。従動ローラー７４は、中間転写ベルト７２の駆動に応じて回転駆動する。

【0029】

第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋは、中間転写ベルト７２の下面の駆動方向Ｄに沿って、中間転写ベルト７２の下面と対向して配置される。本実施形態において、第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋは、中間転写ベルト７２の下面の駆動方向Ｄの上流側から下流側に向けて第１画像形成ユニット６２Ｙ～第４画像形成ユニット６２Ｋの順で配置される。

【0030】

各一次転写ローラー７１は、中間転写ベルト７２を介して各感光体ドラム６５に対向して配置され、各感光体ドラム６５に向けて押圧されている。このため、各感光体ドラム６５の表面に形成されたトナー像が中間転写ベルト７２に順次転写される。本実施形態において、中間転写ベルト７２には、イエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像、及びブラックトナー像がこの順で重ねて転写される。

【0031】

二次転写ローラー７５は、中間転写ベルト７２を介して駆動ローラー７３に対向して配置される。二次転写ローラー７５は、駆動ローラー７３に向けて押圧されている。これにより、二次転写ローラー７５と駆動ローラー７３との間に転写ニップが形成される。用紙Ｐが転写ニップを通過すると、中間転写ベルト７２上の積層されたトナー像が用紙Ｐに転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、搬送部４によって定着部８へ向けて搬送される。

【0032】

定着部８は、加熱部材８１と、加圧部材８２とを備える。加熱部材８１及び加圧部材８２は、互いに対向して配置され、定着ニップを形成する。画像形成部６から搬送された用紙Ｐは、定着ニップを通過することにより所定の定着温度で加熱されながら、加圧される。この結果、トナー像が用紙Ｐに定着する。用紙Ｐは、搬送部４によって定着部８から排出部９へ向けて搬送される。

【0033】

排出部９は、排出ローラー対９１及び排出トレイ９３を有する。排出ローラー対９１は、排出口９２を介して排出トレイ９３へ用紙Ｐを搬送する。排出口９２は、画像形成装置１００の上部に形成される。

【0034】

次に、図１及び図２を参照して、現像装置６４の詳細構成について説明する。図２は、現像装置６４の詳細構成の一例を示す拡大断面図である。なお、図２では、帯電装置６３の図示が省略されている。

【0035】

図２に示されるように、本実施形態において、現像装置６４は、二成分現像剤を収容する現像容器６４０を有する。現像装置６４は、現像容器６４０の内部に現像ローラー６４１、第１攪拌スクリュー６４３、第２攪拌スクリュー６４４、及びブレード６４５を有する。詳しくは、現像ローラー６４１は、第２攪拌スクリュー６４４と対向して配置される。ブレード６４５は、現像ローラー６４１と対向して配置される。

【0036】

現像容器６４０は、仕切壁６４０ｃによって第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとに区画される。仕切壁６４０ｃは、現像ローラー６４１の軸方向（Ｙ軸方向）に延びる。第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとは、仕切壁６４０ｃの長手方向の両端の外方において連通している。

【0037】

第１攪拌室６４０ａには、第１攪拌スクリュー６４３が配置される。第１攪拌室６４０ａには、磁性体キャリアが収容されている。第１攪拌室６４０ａには、非磁性体のトナーがトナー補給口６４０ｈを介して補給される。

【0038】

第２攪拌室６４０ｂには、第２攪拌スクリュー６４４が配置される。第２攪拌室６４０ｂには、磁性体のキャリアが収容されている。

【0039】

トナーは、第１攪拌スクリュー６４３及び第２攪拌スクリュー６４４によって攪拌されてキャリアと混合される。この結果、キャリア及びトナーからなる二成分現像剤が構成される。二成分現像剤は、「現像剤」の一例に相当する。

【0040】

第１攪拌スクリュー６４３及び第２攪拌スクリュー６４４は、第１攪拌室６４０ａと第２攪拌室６４０ｂとの間で現像剤を循環させて攪拌する。この結果、トナーが所定の極性に帯電する。本実施形態において、トナーは、正の極性に帯電する。

【0041】

現像ローラー６４１は、非磁性の回転スリーブ６４１ａと、マグネット体６４１ｂとによって構成される。マグネット体６４１ｂは、回転スリーブ６４１ａの内部に固定して配置される。マグネット体６４１ｂは、複数の磁極を含む。現像剤は、マグネット体６４１ｂの磁力によって、現像ローラー６４１に吸着する。この結果、現像ローラー６４１の表面に磁気ブラシが形成される。

【0042】

本実施形態において、現像ローラー６４１は、図２の矢印Ｒ２（反時計回り）で示す方向に回転する。現像ローラー６４１は、回転することによって磁気ブラシをブレード６４５と対向する位置まで搬送する。ブレード６４５は、現像ローラー６４１との間にギャップ（隙間）が形成されるように配置されている。したがって、磁気ブラシの厚さがブレード６４５によって規定される。ブレード６４５は、現像ローラー６４１と感光体ドラム６５とが対向する位置よりも現像ローラー６４１の回転方向の上流側に配置される。

【0043】

現像ローラー６４１には、所定の電圧が印加される。これにより、表面に形成された現像剤層が感光体ドラム６５と対向する位置まで搬送され、現像剤中のトナーが感光体ドラム６５に付着する。

【0044】

感光体ドラム６５に付着したトナーの重量を測定するために、光センサー６４６が設けられている。光センサー６４６は、現像ローラー６４１と感光体ドラム６５とが対向する位置よりも感光体ドラム６５の回転方向の下流側に配置される。また、光センサー６４６は、一次転写ローラー７１と感光体ドラム６５とが対向する位置よりも感光体ドラム６５の回転方向の上流側に配置される。

【0045】

光センサー６４６は、発光素子と、受光素子とを有する。発光素子は、感光体ドラム６５の表面に光を照射する。受光素子は、感光体ドラム６５の表面からの反射光を検知する。受光素子が受ける反射光量は、感光体ドラム６５の表面に存在するトナー重量に応じて変化する。したがって、反射光量からトナー重量が知られる。

【0046】

次に、図２及び図３を参照して、画像形成装置１００の回路構成について説明する。図３は、画像形成装置１００の回路構成の一例を示すブロック図である。

【0047】

図３に示されるように、画像形成装置１００は、感光体ドラム６５、現像ローラー６４１、及び光センサー６４６に加えて、制御部１０、記憶部１１、及び高電圧印加基板１２を備える。

【0048】

記憶部１１は、記憶装置を含み、データ及びコンピュータープログラムを記憶する。記憶部１１は、半導体メモリーのような主記憶装置と、ハードディスクドライブのような補助記憶装置とを含む。

【0049】

制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のようなプロセッサーを含み、記憶部１１に記憶されたコンピュータープログラムを実行することにより、画像形成装置１００の各構成を制御する。具体的には、制御部１０は、記憶部１１に記憶されたコンピューターを実行することにより、第１測定部１０１、第２測定部１０２、及び推定部１０３として機能する。

【0050】

高電圧印加基板１２は、電圧印加部１２１と、電流検知部１２２とを有する。電圧印加部１２１は、現像ローラー６４１から感光体ドラム６５へトナーを移動させるように現像ローラー６４１にバイアス電圧を印加する。バイアス電圧は、ＤＣ（直流）バイアスにＡＣ（交流）バイアスを重畳した電圧である。電流検知部１２２は、現像ローラー６４１と感光体ドラム６５との間に流れる現像電流Ｉｄを測定するための電流計である。

【0051】

第１測定部１０１は、光センサー６４６の発光素子及び受光素子の動作を制御して、現像ローラー６４１から感光体ドラム６５へ移動したトナーの単位面積当たりの重量を示すトナー現像量Ｍを測定する。

【0052】

第２測定部１０２は、電圧印加部１２１及び電流検知部１２２の動作を制御して、現像電流Ｉｄを測定する。制御部１０は、トナー現像量Ｍ及び現像電流Ｉｄの測定モードにおいて、所定の面積を有する矩形のパッチパターンを表す静電潜像が感光体ドラム６５の上に形成されるように露光装置６１を制御する。

【0053】

推定部１０３は、トナー現像量Ｍと現像電流Ｉｄとの間の回帰モデルにおける推定値の分散を標本値の分散で割った値を示す決定係数Ｒ²の値を算出し、決定係数Ｒ²の値に応じてトナーの劣化状態を推定する。一般に、決定係数Ｒ²の値が１．０に近いほど、回帰モデルが線形に近いと言える。

【0054】

更に、推定部１０３は、決定係数Ｒ²の値を算出する前に、バイアス電圧に含まれるＤＣバイアスを少なくとも３つの値に変化させて、トナー現像量Ｍの測定結果と現像電流Ｉｄの測定結果との少なくとも３つの組み合わせを取得する。

【0055】

更に、推定部１０３は、決定係数Ｒ²の値の経時変化の予測を示す予測曲線Ｃを生成し、予測曲線Ｃに基づいてトナーの次の状態推定タイミングを決定する。

【0056】

更に、推定部１０３は、予測曲線Ｃを生成した後に得られた決定係数Ｒ²の値が予測曲線Ｃから乖離している場合に予測曲線Ｃを更新する。

【0057】

更に、推定部１０３は、決定係数Ｒ²の値と第１閾値Ｘ１とを比較し、決定係数Ｒ²の値が第１閾値Ｘ１よりも小さくない場合には、トナーの帯電量を回復させるエージング動作が実行されるように制御する。

【0058】

更に、推定部１０３は、決定係数Ｒ²の値と第１閾値Ｘ１よりも大きい第２閾値Ｘ２とを比較し、決定係数Ｒ²の値が第２閾値Ｘ２よりも小さくない場合には、エージング動作に代えてトナーを強制的に消費する動作が実行されるように制御する。

【0059】

次に、図１～図４を参照して、制御部１０の処理について説明する。図４は、制御部１０の処理の一例である測定サブルーチンを示すフローチャートである。

【0060】

ステップＳ１０１：図４に示されるように、制御部１０は、ＡＣバイアスを所定値Ｖａｃに設定する。ステップＳ１０１の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ１０３へ進む。

【0061】

ステップＳ１０３：制御部１０は、繰り返し処理を制御するための変数ｎを１に初期化する。ステップＳ１０３の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ１０５へ進む。

【0062】

ステップＳ１０５：制御部１０は、ＤＣバイアスを特定値Ｖｄｃ＿ｎに設定する。特定値Ｖｄｃ＿ｎは、変数ｎの値に応じて異なる。ステップＳ１０５の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ１０７へ進む。

【0063】

ステップＳ１０７：制御部１０は、現像ローラー６４１へのバイアス印加を電圧印加部１２１に実行させて、バイアスＶｄｃ＿ｎ＋Ｖａｃで現像電流Ｉｄ及びトナー現像量Ｍを取得する。現像電流Ｉｄは電流検知部１２２から、トナー現像量Ｍは光センサー６４６からそれぞれ取得される。ステップＳ１０７の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ１０９へ進む。

【0064】

ステップＳ１０９：制御部１０は、変数ｎの値を１だけ加算するように更新する。ステップＳ１０９の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ１１１へ進む。

【0065】

ステップＳ１１１：制御部１０は、変数ｎの値が３より大きいか否かを判定する。変数ｎの値が３より大きいと制御部１０が判定した場合（ステップＳ１１１でＹｅｓ）には、制御部１０の処理がステップＳ１１３へ進む。変数ｎの値が３より大きくないと制御部１０が判定した場合（ステップＳ１１１でＮｏ）には、制御部１０の処理がステップＳ１０５へ戻る。

【0066】

ステップＳ１１３：制御部１０は、トナー現像量Ｍの値が所定値Ｍｔより大きいか否かを判定する。所定値Ｍｔは、画像形成装置１００の通常の印刷時に想定されるトナー現像量Ｍの値に設定されることが望ましい。トナー現像量Ｍの値が所定値Ｍｔより大きいと制御部１０が判定した場合（ステップＳ１１３でＹｅｓ）には、制御部１０の処理がステップＳ１１５へ進む。トナー現像量Ｍの値が所定値Ｍｔより大きくないと制御部１０が判定した場合（ステップＳ１１３でＮｏ）には、制御部１０の処理がステップＳ１０５へ戻る。

【0067】

ステップＳ１１５：制御部１０は、トナー現像量Ｍの測定結果と現像電流Ｉｄの測定結果との少なくとも３つの組み合わせから、決定係数Ｒ²の値を算出する。制御部１０は、前ステップまでに、ＤＣバイアスを少なくとも３つの値に変化させて、トナー現像量Ｍの測定結果と現像電流Ｉｄの測定結果との少なくとも３つの組み合わせを取得している。しかも、少なくとも３つの組み合わせは、所定値Ｍｔより大きいトナー現像量Ｍの測定結果を含んでいる。ステップＳ１１５の処理が完了すると、制御部１０の測定サブルーチンの処理が終了する。

【0068】

次に、図１～図５を参照して、制御部１０の処理について更に説明する。図５は、制御部１０の処理の一例である初期化処理を示すフローチャートである。初期化処理は、例えば、画像形成装置１００の工場出荷時に一度だけ実行される。

【0069】

ステップＳ２０１：図５に示されるように、制御部１０は、測定サブルーチンを実行する。その結果、制御部１０は、初期トナーに関するトナー現像量Ｍの測定結果と現像電流Ｉｄの測定結果とに基づく決定係数Ｒ²の値を取得する。ステップＳ２０１の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ２０３へ進む。

【0070】

ステップＳ２０３：制御部１０は、ステップＳ２０１で取得した決定係数Ｒ²の値を初期値Ｒ０として記憶する。ステップＳ２０３の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ２０５へ進む。

【0071】

ステップＳ２０５：制御部１０は、決定係数Ｒ²の値の経時変化の予測を示す予測曲線Ｃを生成する。ステップＳ２０５の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ２０７へ進む。

【0072】

ステップＳ２０７：制御部１０は、状態推定の実行間隔Ｔｐの値を初期値Ｔ０に設定する。ステップＳ２０７の処理が完了すると、制御部１０の初期化処理が終了する。

【0073】

次に、図１～図６を参照して、制御部１０の処理について更に説明する。図６は、制御部１０の処理の一例である状態推定処理を示すフローチャートである。

【0074】

ステップＳ３０１：図６に示されるように、制御部１０は、状態推定の実行間隔Ｔｐが経過したか否かを判定する。状態推定の実行間隔Ｔｐが経過したと制御部１０が判定した場合（ステップＳ３０１でＹｅｓ）には、制御部１０の処理がステップＳ３０３へ進む。状態推定の実行間隔Ｔｐが未だ経過していないと制御部１０が判定した場合（ステップＳ３０１でＮｏ）には、制御部１０の状態推定処理が終了する。

【0075】

ステップＳ３０３：制御部１０は、測定サブルーチンを実行する。その結果、制御部１０は、画像の印刷に供されたトナーに関するトナー現像量Ｍの測定結果と現像電流Ｉｄの測定結果とに基づく決定係数Ｒ²の値を取得する。ステップＳ３０３の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ３０５へ進む。

【0076】

ステップＳ３０５：制御部１０は、ステップＳ３０３で取得した決定係数Ｒ²の値が第１閾値Ｘ１より小さいか否かを判定する。決定係数Ｒ²の値が第１閾値Ｘ１より小さいと制御部１０が判定した場合（ステップＳ３０５でＹｅｓ）には、制御部１０の処理がステップＳ３０７へ進む。決定係数Ｒ²の値が第１閾値Ｘ１より小さくないと制御部１０が判定した場合（ステップＳ３０５でＮｏ）には、制御部１０の処理がステップＳ３１３へ進む。

【0077】

ステップＳ３０７：制御部１０は、ステップＳ３０３で取得した決定係数Ｒ²の値が予測曲線Ｃから乖離しているか否かを判定する。決定係数Ｒ²の値が予測曲線Ｃから乖離していると制御部１０が判定した場合（ステップＳ３０７でＹｅｓ）には、制御部１０の処理がステップＳ３０９へ進む。決定係数Ｒ²の値が予測曲線Ｃから乖離していないと制御部１０が判定した場合（ステップＳ３０７でＮｏ）には、制御部１０の状態推定処理が終了する。

【0078】

ステップＳ３０９：制御部１０は、ステップＳ３０３で取得した決定係数Ｒ²の値に適合するように予測曲線Ｃを更新する。ステップＳ３０９の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ３１１へ進む。

【0079】

ステップＳ３１１：制御部１０は、状態推定の実行間隔Ｔｐの値を所定値Ｔ１（Ｔ１＜Ｔ０）に変更する。つまり、予測曲線Ｃに基づいてトナーの次の状態推定タイミングが決定される。ステップＳ３１１の処理が完了すると、制御部１０の状態推定処理が終了する。

【0080】

ステップＳ３１３：制御部１０は、ステップＳ３０３で取得した決定係数Ｒ²の値が第２閾値Ｘ２（＞Ｘ１）より小さいか否かを判定する。決定係数Ｒ²の値が第２閾値Ｘ２より小さいと制御部１０が判定した場合（ステップＳ３１３でＹｅｓ）には、制御部１０の処理がステップＳ３１５へ進む。制御部１０の処理がステップＳ３１５へ進む場合は、決定係数Ｒ²の値が不等式Ｘ１≦Ｒ²＜Ｘ２を満たす場合である。決定係数Ｒ²の値が第２閾値Ｘ２より小さくないと制御部１０が判定した場合（ステップＳ３１３でＮｏ）には、制御部１０の処理がステップＳ３１９へ進む。

【0081】

ステップＳ３１５：制御部１０は、第１攪拌スクリュー６４３及び第２攪拌スクリュー６４４を空回しすることによってトナーの帯電量を回復させるエージング動作が実行されるように制御する。ステップＳ３１５の処理が完了すると、制御部１０の処理がステップＳ３１７へ進む。

【0082】

ステップＳ３１７：制御部１０は、状態推定の実行間隔Ｔｐの値を所定値Ｔ１に変更する。つまり、予測曲線Ｃに基づいてトナーの次の状態推定タイミングが決定される。ステップＳ３１７の処理が完了すると、制御部１０の状態推定処理が終了する。

【0083】

ステップＳ３１９：制御部１０は、劣化したトナーを強制的に消費するトナー強制消費動作が実行されるように制御する。トナー強制消費動作では、感光体ドラム６５の上に移動した全てのトナーが、現像容器６４０に戻ることなく廃棄される。ステップＳ３１９の処理が完了すると、制御部１０の状態推定処理が終了する。

【0084】

図６の状態推定処理によれば、決定係数Ｒ²の値に応じてエージング動作又はトナー強制消費動作が選択され、かつ状態推定の実行間隔Ｔｐが適切な値に調整されるので、余分なトナー消費や状態推定によるダウンタイムが削減される。

【0085】

次に、図１～図７を参照して、予測曲線Ｃについて説明する。図７は、決定係数Ｒ²の値の予測曲線Ｃの一例を示す図である。図７において、横軸は画像形成装置１００の駆動時間を、縦軸は決定係数Ｒ²の値をそれぞれ示す。

【0086】

図７に示されるように、駆動時間「０」における決定係数Ｒ²の値は、初期値Ｘ０である。決定係数Ｒ²の値が予測曲線Ｃから乖離しない限り、状態推定の実行間隔Ｔｐの初期値Ｔ０毎に図６の状態推定処理が実行される。以後、決定係数Ｒ²の値が不等式Ｘ１≦Ｒ²＜Ｘ２を満たすほどトナーが劣化した場合には、エージング動作が実施される。更に、決定係数Ｒ²の値が不等式Ｒ²≧Ｘ２を満たすほどトナーが更に劣化した場合には、トナー強制消費動作が実行される。

【実施例】

【0087】

続いて、本発明の実施例について説明する。実施例の駆動条件、バイアス条件、トナー条件、及び劣化条件は、以下の通りである。なお、本発明は実施例の範囲に限定されない。

【0088】

［駆動条件］
印字速度：６０枚／分
感光体周速：２８０ｍｍ／秒
現像剤担持体線速：５０４ｍｍ／秒
［バイアス条件］
現像ＤＣバイアス：５０Ｖ～１１０Ｖ
現像ＡＣバイアス：１２００Ｖｐｐ
現像ＡＣ周波数：８０００Ｈｚ
現像ＡＣデューティー比：５０％
露光後感光体表面電位：２０Ｖ
［トナー条件］
トナー粒径：６．８μｍ
トナー極性：正帯電性
［劣化条件］
初期トナー：印字なし
劣化トナーＡ：１０％印字２０分（１２００枚相当）
劣化トナーＢ：０％印字３０分（１８００枚相当）

【0089】

「初期トナー」は、画像形成装置１００の工場出荷時のトナーに相当する。「劣化トナーＡ」は高濃度印字で劣化したトナーを、「劣化トナーＢ」は低濃度印字で劣化したトナーにそれぞれ相当する。

【0090】

次に、図８を参照して、実施例におけるトナー現像量Ｍと現像電流Ｉｄとの相関について説明する。図８は、トナー現像量Ｍと現像電流Ｉｄとの相関の例を示す図である。図８において、横軸はトナー現像量Ｍ［ｇ／ｍ²］を、縦軸は現像電流Ｉｄ［μＡ］をそれぞれ示す。

【0091】

図８に示されるように、初期トナーに関するグラフは、小さい傾きを示す第１部分（４．２≦Ｍ＜５．３）と、大きい傾きを示す第２部分（５．３≦Ｍ＜５．７）とを有する。初期トナーの場合の決定係数Ｒ²の値は０．８７であった。大きい傾きを示す第２部分は、初期トナーが有する帯電量分布のうち比較的高い帯電量側に位置する急峻なピークを反映しているものと推測される。

【0092】

劣化トナーＡに関するグラフは、初期トナーの場合よりも直線に近付いている。劣化トナーＡの場合の決定係数Ｒ²の値は０．９５１であった。

【0093】

劣化トナーＢに関するグラフは、劣化トナーＡの場合よりも直線に近付いている。劣化トナーＢの場合の決定係数Ｒ²の値は０．９８９であった。初期トナーに比べて決定係数Ｒ²の値が大きくなることは、トナーの劣化が進行するにつれて、帯電量分布のピークが低帯電量側にシフトし、かつピークがなだらかになったことを反映しているものと推測される。

【0094】

実施形態によれば、現像剤中のトナーの劣化状態を推定することができる画像形成装置１００が提供される。

【0095】

現像容器６４０の中に劣化トナーが存在した状態でトナー補給部５から新たなトナーが供給された場合に、画像かぶりが発生しやすい。ところが、実施形態によれば、トナーの劣化状態を推定することができるので、例えば、適切なタイミングでエージング動作又はトナー強制消費動作が実行されることによって、画像かぶりの発生が抑制され得る。

【0096】

以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の個数等は、図面作成の都合から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0097】

実施形態では、画像形成装置１００がカラープリンターであったが、これに限られない。画像形成装置１００は、電子写真方式で画像を形成する装置であればよい。

【0098】

また、実施形態では、現像剤が二成分現像剤であったが、これに限られない。現像剤は、一成分現像剤であってもよい。

【0099】

また、実施形態では、感光体ドラム６５に付着したトナーの重量を直接測定するため、感光体ドラム６５の近傍に光センサー６４６が設けられたが、これに限られない。中間転写ベルト７２又は用紙Ｐの上に転写されたトナーの濃度を検出する濃度センサーを用いて、現像ローラー６４１から感光体ドラム６５へ移動したトナーの単位面積当たりの重量を示すトナー現像量Ｍを間接的に測定することもできる。

【産業上の利用可能性】

【0100】

本発明は、画像形成装置の分野に利用可能である。

【符号の説明】

【0101】

６４ 現像装置
６５ 感光体ドラム（像担持体）
１００ 画像形成装置
１０１ 第１測定部
１０２ 第２測定部
１０３ 推定部
１２１ 電圧印加部
１２２ 電流検知部
６４１ 現像ローラー（現像剤担持体）
６４６ 光センサー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】