JP6020868B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、現像剤の劣化状況の判断に関する。

従来、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤において、この現像剤のトナーの濃度を、現像剤の透磁率により検知するトナー濃度センサーが、知られている。また、このトナー濃度センサーから出力される電圧波形の傾きに基づいて、現像剤の劣化を検知する技術も、従来知られている（例えば、特許文献１）。

また、予め取得された、トナー濃度センサーの出力値と、現像剤の劣化状況と、の関係を用いることによって、画像形成プロセス中における現像剤の劣化状況を検出する技術も、従来知られている（例えば、特許文献２）。

特開２００６−０３０９５２号公報 特開２００８−２８１７８８号公報

このように、特許文献１の技術において、現像剤の劣化状況を検出するためには、トナー濃度センサーから出力される電圧波形の傾きを算出しなければならない。その結果、特許文献１の技術では、現像剤の劣化状況を正確に把握できないという問題が生ずる。

また、特許文献２の技術では、記録材にトナー像を記録するときの現像条件が、予め現像剤の劣化状況を取得したときの現像条件と異なる場合、現像剤の劣化状況を正しく検出できないという問題が生ずる。

そこで、本発明では、現像剤の劣化状況を簡便な手法により判断できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、ハウジング内にトナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留するとともに、前記トナーを像担持体に供給する現像部と、前記ハウジングに対向して設けられており、対向位置における前記トナーの濃度関連値を検出する検出部と、前記検出部により検出される前記濃度関連値に基づいて、前記現像剤の劣化状況を判断する判断部とを備え、前記現像部は、前記ハウジング内に貯留される前記現像剤を撹拌する撹拌部を含み、前記検出部は、前記現像剤の発振周波数に応じて順次検出されるパルス信号を、前記対向位置における前記濃度関連値として検出し、前記判断部は、前記撹拌部の撹拌動作に応じて変化する前記パルス信号を基準時間毎に計数することにより、複数の計数値を取得するとともに、前記複数の計数値のそれぞれを比較することによって、前記現像剤の劣化状況を判断し、前記現像剤が劣化したと判断された場合、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲内になるか否かの判断と、今後の印刷による前記トナーの減少により前記トナーの前記濃度が許容範囲内になるため前記トナーの補給が可能であるとの判断に基づいて、前記現像部に新しいトナーを補給させるか、前記現像部から前記トナーを排出させるかを判断するというものである。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記撹拌部は、回転軸と、前記回転軸の延伸方向に沿って螺旋状に延びる撹拌羽根とを含み、前記判断部は、前記撹拌羽根が前記検出部に近接する近接位置の付近まで回転させられた状態で計数される近接計数値を、前記複数の計数値から選択するとともに、選択された各近接計数値を比較することによって、前記現像剤の劣化状況を判断するというものである。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、前記対向位置における前記ハウジングの内壁は傾斜しているというものである。

また、請求項４の発明は、請求項１〜３のうちいずれかに記載の画像形成装置において、前記判断部は、一周期分の前記複数の計数値のうち最大となる計数値に基づいて、前記現像剤の劣化状況を判断するというものである。

また、請求項５の発明は、請求項１〜４のうちいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像部にトナーを補給する補給部をさらに備え、前記判断部は、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲内になるか、もしくは、今後の印刷による前記トナーの減少により前記トナーの前記濃度が許容範囲内になるため前記トナーの補給が可能であると判断した場合、前記補給部に前記トナーを補給させるというものである。

また、請求項６の発明は、請求項１〜５のうちいずれかに記載の画像形成装置において、前記現像部にトナーを補給する補給部をさらに備え、前記判断部は、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲外になり、かつ、今後の印刷による前記トナーの減少があったとしても前記トナーの前記濃度が許容範囲外になるため前記トナーの補給が可能ではないと判断した場合、前記現像部から前記トナーを排出させるとともに、前記現像部に前記トナーを補給させるというものである。

請求項１〜６に記載の発明において、現像剤の劣化状況は、検出部の検出結果に基づいて求められる計数値を比較することにより、判断される。これにより、現像剤の劣化状況が誤認識されることを抑制でき、適切なタイミングでトナーを補給することができる。そのため、現像剤（特に、トナー）の劣化に起因して、現像剤の流動性が低下することを防止でき、記録材に記録されるトナー像の形成不良が発生することを未然に防止できる。

特に、請求項２に記載の発明では、近接位置付近まで回転させられた状態で検出される各近接計数値を比較することにより、現像剤の劣化状況を判断することができる。そのため、さらに簡便に現像剤の劣化状況を判断することができる。

特に、請求項３の発明によれば、対向位置におけるハウジングの内壁は傾斜している。これにより、対向位置に現像剤が溜まることを防止できる。そのため、現像剤の劣化状況をさらに良好に判断することができる。

特に、請求項５の発明によれば、現像剤の劣化状況およびハウジング内のトナー濃度に基づいて、補給部にトナーを補給させることができる。例えば、現像剤が劣化していると判断され、かつ、トナーの補給が実行されてもトナー濃度が許容範囲内になると判断される場合、判断部は、現像部からトナーを排出させることなく、現像部にトナーを補給させることができる。

これにより、ハウジング内において、古いトナーの割合を減少させることができる。そのため、現像剤の劣化に起因して、記録材に記録されるトナー像の形成不良が発生するこ
とを未然に防止できる。

特に、請求項６の発明によれば、現像剤の劣化状況およびハウジング内のトナー濃度に基づいて、現像部からトナーを排出させるとともに、現像部にトナーを補給できる。例えば、現像剤が劣化していると判断され、かつ、ハウジング内のトナー濃度に基づいてトナーの補給が実行できないと判断される場合、判断部は、現像部からトナーを排出させた上で、現像部にトナーを補給させることができる。

これにより、ハウジング内のトナー濃度が許容範囲内とされる、または、許容範囲内に近付けられつつ、古いトナーの割合が減少させられる。そのため、現像剤の劣化に起因して、記録材に記録されるトナー像の形成不良が発生することを未然に防止できる。

本発明の実施の形態における画像形成装置の構成の一例を示す正面図である。 現像部付近の構成の一例を示す正面図である。 検出部の構成の一例を示す図である。 撹拌部付近の構成の一例を示す正面図である。 撹拌部付近の構成の一例を示す正面図である。 画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 検出部から出力されるパルス信号の計数値と時刻との関係を示す実験結果のグラフである。 検出部から出力されるパルス信号の計数値と時刻との関係を示す実験結果のグラフである。 トナーの補給手順の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜１．画像形成装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態における画像形成装置１の全体構成の一例を示す正面図である。ここで、画像形成装置１は、例えば、複写機能、印刷機能、およびファクシミリ機能等を複合的に含む複合機として用いられ、電子写真方式によりモノクロ画像またはカラー画像を印刷する。図１に示すように、画像形成装置１は、主として、プリンター部１０と、給紙部３０と、定着部４０と、排紙部５０と、表示部と、操作部と、制御部９０と、を備えている。

なお、図１および以降の各図には、それらの方向関係を明確にすべく必要に応じて適宜、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系が、付されている。また、図１中の給紙路Ｒ１、排紙路Ｒ２、および搬送路Ｒａに付された矢印は、「記録材Ｐの搬送方向」（以下、単に、「搬送方向」とも称する）を示す。

プリンター部１０は、給紙路Ｒ１および搬送路Ｒａを介して供給される記録材Ｐに、モノクロ画像またはカラー画像を印刷する。図１に示すように、プリンター部１０は、主として、作像ユニット１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）と、プリントヘッド部１５と、中間転写ベルト２１と、を含んでいる。

複数（本実施の形態では４つ）の作像ユニット１１は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色に対応する。図１に示すように、各作像ユニット１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）は、主として、感光体ドラム１
３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）と、現像部６０（６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ）と、補給部７０（７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ）と、一次転写ローラー１８（１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ）と、を含んでいる。

ここで、本実施の形態のプリンター部１０として、いわゆるタンデム方式が採用されており、各作像ユニット１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）は、図１に示すように、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの順に中間転写ベルト２１に沿って並設されている。

なお、本実施の形態において、各作像ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋは、同種のハードウェア構成を有している。そのため、以下では、作像ユニット１１Ｙ、並びに作像ユニット１１Ｙの構成要素である感光体ドラム１３Ｙ、一次転写ローラー１８Ｙ、現像部６０Ｙ、および補給部７０Ｙについて、詳細に説明する。

また、図示の都合上、感光体ドラム１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ、一次転写ローラー１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ、現像部６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ、および補給部７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋの各符号は、図１および以降の各図において省略されている。

さらに、以下の説明では、作像ユニット１１Ｙ〜１１Ｋ、感光体ドラム１３Ｙ〜１３Ｋ、現像部６０Ｙ〜６０Ｋ、および補給部７０Ｙ〜７０Ｋを総称して、それぞれ作像ユニット１１、感光体ドラム１３、現像部６０、および補給部７０とも呼ぶ。

感光体ドラム１３Ｙ（像担持体）は、円筒形状または円柱形状を有しており、中間転写ベルト２１を挟んで一次転写ローラー１８と逆側に配置されている。感光体ドラム１３Ｙの外周面には、光導電膜が設けられている。帯電部（図示省略）は、感光体ドラム１３Ｙの外周面に電荷を付与する。プリントヘッド部１５は、いわゆる露光部であり、感光体ドラム１３（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）にレーザー光を照射する。

したがって、プリントヘッド部１５から感光体ドラム１３Ｙの外周面に光が照射され、この照射部分の電荷が除去されることによって、感光体ドラム１３Ｙの外周面にイエローに対応する静電潜像が、形成される。また同様に、感光体ドラム１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの外周面には、それぞれマゼンタ、シアン、およびブラックに対応する静電潜像が、形成される。

現像部６０Ｙは、中間転写ベルト２１に転写されるイエロー（Ｙ）のトナーを供給する。これにより、感光体ドラム１３Ｙの外周面に形成された静電潜像に基づいて、トナー像が形成される。図１に示すように、現像部６０Ｙは、中間転写ベルト２１の下方に設けられている。なお、現像部６０Ｙの詳細な構成は、後述する。

補給部７０Ｙは、イエロー（Ｙ）のトナーを貯蔵するとともに、対応する現像部６０Ｙにイエロー（Ｙ）のトナーを補給する。例えば、感光体ドラム１３上の静電潜像が現像され、現像部６０Ｙのトナーが消費される場合に、補給部７０Ｙの補給処理が実行される。

一次転写ローラー１８Ｙは、図１に示すように、中間転写ベルト２１を挟んで感光体ドラム１３Ｙと逆側に配置されている。一次転写ローラー１８Ｙには、感光体ドラム１３Ｙの外周面と逆極性の電荷が、付与されている。これにより、感光体ドラム１３Ｙおよび一次転写ローラー１８Ｙが回転しつつ、感光体ドラム１３Ｙおよび一次転写ローラー１８Ｙの間に中間転写ベルト２１が挟み込まれることによって、中間転写ベルト２１にイエローのトナー像が転写される。

中間転写ベルト２１は、無端状のベルトである。中間転写ベルト２１は、各作像ユニット１１（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）により一次転写された４色のトナー像を、記録材Ｐに転写する。図１に示すように、中間転写ベルト２１は、駆動ローラー２２および金属製の従動ローラー２３に巻き掛けられている。また、二次転写ローラー２５は、搬送路Ｒａを挟んで駆動ローラー２２と逆側に配置されている。

そして、中間転写ベルト２１の送りタイミングと、搬送路Ｒａに沿って搬送される記録材Ｐの搬送タイミングと、が調整されることによって、中間転写ベルト２１に形成された４色のトナー像が記録材Ｐに二次転写される。

給紙部３０は、記録材Ｐを１枚ずつプリンター部１０に供給する。図１に示すように、給紙部３０は、プリンター部１０の下方に設けられており、主として、給紙カセット３１と、給紙ローラー３２、３６と、レジストローラー３４と、手差しトレイ３５と、を含んでいる。

給紙カセット３１は、複数の記録材Ｐを収容可能な収容部である。給紙ローラー３２は、給紙カセット３１内に収容された複数の記録材Ｐを最上層から順に繰り出すとともに、繰り出された記録材Ｐを給紙路Ｒ１に供給する。

手差しトレイ３５は、本体１ａに対して開閉可能に設けられた記録材Ｐの載置部である。給紙ローラー３６は、手差しトレイ３５に載置された複数の記録材Ｐを最上層から順に繰り出すとともに、繰り出された記録材Ｐを給紙路Ｒ１に供給する。

レジストローラー３４は、搬送路Ｒａに記録材Ｐが送り出されるタイミングを制御する。図１に示すように、レジストローラー３４は、搬送方向における給紙ローラー３２、３６の下流側に設けられている。

定着部４０は、記録材Ｐ上に転写されたトナー像を定着させる。図１に示すように、定着部４０は、搬送路Ｒａに沿った経路上のうち、二次転写ローラー２５よりも下流側に配置されている。

排紙部５０は、搬送方向における定着部４０の下流側に設けられており、トナー像が定着された記録材Ｐを装置外に排紙する。すなわち、搬送路Ｒａを介して排紙部５０に供給される記録材Ｐは、排紙路Ｒ２に案内される。図１に示すように、排紙部５０は、主として、排紙路Ｒ２の経路上に設けられた排紙ローラー対５１と、排紙トレイ５２と、を有している。

スキャナー部５５は、自動給紙（ＡＤＦ：Automatic Document Feeder）方式、または
、フラットベッド（Flat Bed）方式によって、原稿から画像を読み取る。図１に示すように、スキャナー部５５は、排紙部５０の上方に配置されている。

表示部は、例えば、液晶ディスプレイにより構成されており、指や専用のペンで画面に触れることによって画面上の位置を指定できる「タッチパネル」としての機能を、有している。したがって、画像形成装置１の使用者（以下、単に、「使用者」と称する）は、表示部に表示された内容に基づき、表示部の「タッチパネル」機能を使用した指示を行うことによって、画像形成装置１に所定の処理（例えば、給紙部３０から供給される記録材Ｐに画像形成する処理等）を実行させることができる。このように、表示部は、使用者からの入力動作を受け付ける入力部として使用できる。

操作部は、複数のキーパッドによって構成された入力部である。例えば、操作部８
５に含まれる印刷開始ボタン８６が押し下げられると、記録材Ｐに対して画像形成処理が実行される。このように操作部は、表示部と同様に、使用者からの入力動作を受け付ける。

制御部９０は、画像形成装置１の各要素の動作制御、およびデータ演算を実現する。例えば、制御部９０は、外部端末（図示省略）等からの画像信号を受けて、これをデジタル化したＹ−Ｋ色用の画像データに変換するとともに、プリンター部１０および給紙部３０等の動作を制御することによって、記録材Ｐへの印刷処理が実行できる。なお、制御部９０の詳細な構成については、後述する。

＜２．現像部付近の構成＞
図２は、現像部６０の構成の一例を示す正面図である。図３は、検出部６７の構成の一例を示す図である。図４および図５のそれぞれは、撹拌部６３付近の構成の一例を示す正面図である。

現像部６０は、ハウジング６０ａ内にトナーおよびキャリアを含む現像剤ＤＰを貯留するとともに、このトナーを感光体ドラム１３に供給する。これにより、感光体ドラム１３上に形成される静電潜像が、トナーにより現像される。図２に示すように、現像部６０は、主として、現像ローラー６１と、供給部６２と、撹拌部６３と、を含んでいる。また、図２に示すように、現像ローラー６１、供給部６２、および撹拌部６３は、ハウジング６０ａ内に配置されている。

ここで、本実施の形態の現像剤ＤＰは、いわゆる２成分現像剤であり、トナーおよびキャリアの混合体である。また、現像剤に含まれるトナーは非磁性体により、キャリアは磁性体により、それぞれ形成されている。

現像ローラー６１は、円筒または円柱形状を有する回転体であり、回転軸６１ａを中心に回転する。現像ローラー６１の内部には、磁石が配置されている。これにより、現像ローラー６１の外周面には、磁性体のキャリアが引き寄せられる。そのため、現像剤ＤＰに含まれるトナーが、感光体ドラム１３に供給され、現像ローラー６１から感光体ドラム１３に移動することによって、供給部６２は、ハウジング６０ａ内に貯留される現像剤ＤＰを、撹拌しつつ、現像ローラー６１に供給する。図２に示すように、供給部６２は、現像ローラー６１と対向して設けられており、回転軸６２ａを中心に回転する。供給羽根６２ｂは、回転軸６２ａの延伸方向（Ｙ軸方向）に沿って螺旋状に延びる。

撹拌部６３は、ハウジング６０ａ内に貯留される現像剤ＤＰを撹拌する。撹拌部６３は、供給部６２と同様に、回転軸６３ａと、撹拌羽根６３ｂと、を含んでいる。撹拌羽根６３ｂは、供給羽根６２ｂと同様に、回転軸６３ａの延伸方向に沿って螺旋状に延びる。

なお、供給部６２および撹拌部６３が回転させられると、ハウジング６０ａ内の現像剤ＤＰが撹拌され、トナーおよびキャリアが混合させられる。そのため、ハウジング６０ａ内のトナーおよびキャリアは、摩擦帯電させられて、互いに吸着する。

検出部６７（ＴＣＲ（Ｔｏｎｅｒ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｒａｔｉｏ）センサー）は、図２に示すように、ハウジング６０ａに対向して設けられている。検出部６７は、対向位置ＦＰにおけるトナーの濃度関連値を検出する。

図３に示すように、検出部６７は、主として、アンテナ部６７ａと、回路部６７ｂと、を含んでいる。また、アンテナ部６７ａは１個のコイルを、回路部６７ｂは２個のコンデンサーを、それぞれ含んでいる。

このように、検出部６７は、１個のコイルおよび２個のコンデンサーを含むＬＣ同調型の発振回路であり、これらコイルおよびコンデンサーのインダクタンスによって発振周波数が決定される。したがって、検出部６７は、現像剤ＤＰの発振周波数に応じて順次検出されるパルス信号を、対向位置ＦＰにおける濃度関連値として検出する。

ここで、撹拌部６３が回転させられることによって、撹拌羽根６３ｂの先端（回転軸６３ａから見て遠方側の端部）が、近接位置ＮＰに到達し、検出部６７に近接すると、検出部６７付近の現像剤ＤＰが、撹拌羽根６３ｂにより払われる（図４および図５参照）。そして、ハウジング６０ａの内壁６０ｂと撹拌羽根６３ｂとの間の隙間付近における現像剤ＤＰの量は、撹拌羽根６３ｂの先端が近接位置ＮＰ以外に配置される場合における現像剤ＤＰの量と比較して少なくなる。

これにより、撹拌羽根６３ｂの先端が近接位置ＮＰに配置される場合、ハウジング６０ａの対向位置ＦＰに貯留される現像剤ＤＰ（特に、キャリア）の量が極小値となる。そのため、対応する発振周波数が極大値となり、検出部６７により検出されるパルス信号の周期が極小値となる。

これに対して、撹拌部６３がさらに回転させられ、撹拌羽根６３ｂの先端が近接位置ＮＰから離隔すると、ハウジング６０ａの対向位置ＦＰにおける現像剤ＤＰ（特に、キャリア）の量が増大する。これにより、対応する発振周波数は、撹拌羽根６３ｂが近接位置ＮＰに配置される場合の発振周波数と比較して小さくなる。そのため、撹拌羽根６３ｂの先端が近接位置ＮＰから離隔している場合に検出されるパルス信号の周期は、撹拌羽根６３ｂが近接位置ＮＰに配置される場合に検出されるパルス信号の周期と比較して大きくなる。

＜３．画像形成装置の機能構成＞
図６は、画像形成装置１の機能構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、制御部９０は、主として、ＲＯＭ（Read Only Memory）９１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）９２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９３と、を含んでいる。

ＲＯＭ９１は、いわゆる不揮発性の記憶部であり、例えば、プログラム９１ａが格納されている。ＲＡＭ９２は、いわゆる揮発性の記憶部であり、例えば、ＣＰＵ９３の演算で使用されるデータが格納される。なお、ＲＯＭ９１およびＲＡＭ９２としては、読み書き自在の不揮発性メモリであるフラッシュメモリが使用されてもよい。

ＣＰＵ９３は、ＲＯＭ９１のプログラム９１ａに従い、画像形成装置１の各要素の制御、および種々のデータ演算処理等を実行する。また、ＣＰＵ９３内において符号９５が付与されているブロックについて（図６参照）、このブロック（判断部）９５に対応する演算機能は、ＣＰＵ９３により実現される。

判断部９５は、検出部６７により検出されるパルス信号（濃度関連値）に基づいて、現像剤ＤＰの劣化状況を判断する。以下、本実施の形態により現像剤ＤＰの劣化状況を判断する手法を説明する。

ここで、補給直後の新しいトナーの外周には、十分な量の外添剤が付着している。一方、劣化が進んだトナーの外周の一部からは、外添剤が脱落している。そして、外添剤の付着状況が相違することに起因して、新しいトナーの流動性は、劣化が進んだトナーの流動性と比較して、高くなる。

そのため、撹拌羽根６３ｂの先端が近接位置ＮＰに配置される場合において、ハウジング６０ａの内壁６０ｂと撹拌羽根６３ｂとの間の隙間付近における現像剤ＤＰの量は、トナーが新しい時に最大となり（図４参照）、トナーの劣化が進行するに従って減少する（図５参照）。

また、上述のように、撹拌羽根６３ｂの先端が近接位置ＮＰに配置される場合、ハウジング６０ａの対向位置ＦＰに貯留される現像剤ＤＰ（特に、キャリア）の量が極小値となる。そのため、対応する発振周波数が極大値となり、検出部６７により検出されるパルス信号の周期が極小値となる。

したがって、検出部６７により検出されるパルス信号の周期は、以下のような特性（１）、（２）を有する。すなわち、
（１）撹拌羽根６３ｂの先端が近接位置ＮＰに配置される場合において、検出部６７により検出されるパルス信号の周期は、現像剤ＤＰの劣化の進行状況に関わらず、極小値となる。また、
（２）撹拌羽根６３ｂの先端が近接位置ＮＰに配置される場合、ハウジング６０ａの内壁６０ｂと撹拌羽根６３ｂの先端との間の隙間付近における現像剤ＤＰの量は、現像剤ＤＰに含まれるトナーの劣化が進むに従って減少する。そのため、検出部６７により検出されるパルス信号の周期は、トナーの劣化が進むに従って減少する。

図７は、トナーが新しい場合（図４に対応）において、検出部６７から出力されるパルス信号の計数値と、時刻と、の関係を示す実験結果のグラフである。また、図８は、トナーの劣化が進行した場合（図５に対応）において、検出部６７から出力されるパルス信号の計数値と、時刻と、の関係を示す実験結果のグラフである。

ここで、図７および図８における縦軸は、撹拌部６３の撹拌動作に応じて変化する検出部６７のパルス信号を、基準時間（例えば、１００ｍｓ）毎に計数した計数値を示す。また、図７および図８における横軸は、例えば、各計数値に対応する時刻（例えば、各計数値の計数処理が開始された時刻）を示す。なお、基準時間は、検出されるパルス信号の周波数に従って、予め設定される。

図７および図８に示すように、新しいトナーの場合における計数値の極大値（図７参照）は、劣化が進行したトナーの場合における計数値の極大値（図８参照）と比較して、小さくなっている。

一方、上述の特性（１）、（２）のように、パルス信号の周期の極小値は、トナーの劣化が進むに従って減少する。そして、撹拌羽根６３ｂの先端が近接位置ＮＰに配置される場合において、新しいトナーの計数値の極大値（図７に対応）は、劣化が進行したトナーの場合における計数値の極大値（図８に対応）と比較して小さい。

このように、図７および図８の実験結果と、上述の特性（１）、（２）と、は、合致している。したがって、判断部９５は、次の手順を実行することによって、現像剤ＤＰの劣化状況を判断できる。

すなわち、本手順では、撹拌部６３の撹拌動作に応じて変化するパルス信号が、基準時間毎に計数されることによって、複数の計数値が取得される。そして、撹拌羽根６３ｂが近接位置ＮＰの付近まで回転させられた状態で計数される計数値（以下、「近接計数値」とも称する）が、複数の計数値から選択されるとともに、選択された各近接計数値の大小が比較されることによって、現像剤ＤＰの劣化状況が判断される。

例えば、一周期ＰＤ分（図４および図５参照）の複数の計数値のうち、最大となる計数値が近接計数値とされるとともに、この近接計数値が閾値以上となった場合、判断部９５は、現像剤ＤＰが劣化していると判断する。したがって、判断部９５は、簡便な比較処理により現像剤ＤＰの劣化状況を判断できる。

また、対向位置ＦＰにおけるハウジング６０ａの内壁６０ｂは、図２、図４、および図５に示すように、鉛直方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜している。これにより、対向位置ＦＰに現像剤ＤＰが溜まることを防止できる。そのため、現像剤ＤＰの劣化状況をさらに良好に判断することができる。

＜４．画像形成手順＞
図９は、トナーの補給手順の一例を示すフローチャートである。ここでは、図９を参照しつつ、現像剤ＤＰの劣化状況に従ったトナーの補給手法を説明する。

まず、撹拌羽根６３ｂの先端と、検出部６７と、が近接する近接位置ＮＰにおいて、検出される近接計数値が閾値以下であるか否かの判断が、判断部９５により実行される（Ｓ１０１）。近接位置ＮＰにおける近接計数値が閾値以下と判断される場合には、現像剤ＤＰが劣化していないと判断され、トナーの補給が実行されることなく、本手順が終了する。

これに対して、近接位置ＮＰにおける近接計数値が閾値より大きいと判断される場合には、現像剤ＤＰが劣化していると判断され、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５が実行される。これにより、ハウジング６０ａに新しいトナーが補給され、ハウジング６０ａ内のトナーの劣化状況が相対的に改善される。

すなわち、ステップＳ１０２において、ハウジング６０ａ内に新しいトナーが補給されても、トナー濃度が許容範囲内になると判断される場合、ステップＳ１０５に進み、補給部７０から現像部６０にトナーが補給される。一方、ステップＳ１０２において、新しいトナーの補給によりハウジング６０ａ内のトナー濃度が許容範囲外になると判断される場合には、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、今後の印刷によるトナーの減少によりトナー濃度が許容範囲内になるため、トナーの補給が可能であると判断される場合には、ステップＳ１０５に進み、補給部７０から現像部６０にトナーが補給される。

一方、ステップＳ１０３において、今後の印刷によるトナー減少が考慮に入れられても、新しいトナーの補給によりハウジング６０ａ内のトナー濃度が許容範囲外になると判断される場合には、現像部６０からトナーが排出される。そして、ステップＳ１０２に戻り、トナーの補給が可能となるまで、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が繰り返し実行される。

また、ステップＳ１０５において、現像部６０にトナーが補給されると、再度、近接位置ＮＰにおける近接計数値が閾値以下であるか否かの判断が、実行される（Ｓ１０６）。そして、近接位置ＮＰにおける近接計数値が閾値以下であると判断される場合には、現像剤ＤＰの劣化が解消したと判断され、本手順が終了する。これに対して、近接位置ＮＰにおける近接計数値が閾値より大きいと判断される場合には、現像剤ＤＰの劣化が解消されていないと判断され、さらにステップＳ１０２〜Ｓ１０５が実行される。

このように、現像剤ＤＰが劣化していると判断される場合、判断部９５は、さらにハウジング６０ａ内のトナー濃度に基づいて、トナーの排出および補給を実行すべきか否かを
判断する。すなわち、現像剤ＤＰが劣化しており、かつ、ステップＳ１０２およびＳ１０３によりトナーの補給が実行されてもトナー濃度が許容範囲内になると判断される場合、判断部９５は、現像部６０からトナーを排出させることなく、現像部６０にトナーを補給させることができる。

これにより、ハウジング６０ａにおいて、古いトナーの割合が減少させられる。そのため、現像剤ＤＰの劣化に起因して、記録材Ｐに記録されるトナー像の形成不良が発生することを未然に防止できる。

また、現像剤ＤＰが劣化しており、かつ、ステップＳ１０２およびＳ１０３によりトナーの補給ができないと判断される場合、判断部９５は、現像部６０からトナーを排出させた上で、現像部６０にトナーを補給させる。

これにより、ハウジング６０ａ内のトナー濃度が、許容範囲内とされる、または、許容範囲内に近付けられつつ、古いトナーの割合が減少させられる。そのため、現像剤ＤＰの劣化に起因して、記録材Ｐに記録されるトナー像の形成不良が発生することを、未然に防止できる。

＜５．本実施の形態の画像形成装置の利点＞
以上のように、本実施の形態の画像形成装置１では、撹拌動作に従ってパルス信号の周期が変化することにより、基準時間毎の計数値が、周期的に変動する（図７および図８参照）。また、現像剤ＤＰがハウジング６０ａ内で長時間にわたって撹拌されることによって、例えば、トナーから外添剤が剥がれるという問題、剥がれた外添剤がキャリアに埋没するという問題、およびトナー自体に応力が働くことにより現像剤が劣化するという問題等が生ずる。

このように、本実施の形態の画像形成装置１において、現像剤ＤＰの劣化状況は、トナー濃度を比較するのではなく、検出部６７の検出結果に基づいて求められる計数値を比較することにより判断される。すなわち、現像剤ＤＰの劣化状況は、トナー濃度よりも簡便に求められる計数値によって判断される。

これにより、現像剤ＤＰの劣化状況が誤認識されることを抑制でき、適切なタイミングでトナーを補給することができる。そのため、現像剤ＤＰ（特に、トナー）の劣化に起因して、現像剤ＤＰの流動性が低下することを防止でき、記録材に記録されるトナー像の形成不良が発生することを、未然に防止できる。

＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

本実施の形態において、判断部９５の演算機能は、ＣＰＵ９３によりソフトウェア的に実現されるものとして説明したが、これに限定されるものでない。例えば、これらの機能は、電子回路等のハードウェアによって実現されてもよい。

１ 画像形成装置
１０ プリンター部
３０ 給紙部
４０ 定着部
５０ 排紙部
５５ スキャナー部
６０（６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ、６０Ｋ） 現像部
６０ａ ハウジング
６３ 撹拌部
６３ａ 回転軸
６３ｂ 撹拌羽根
６７ 検出部
７０（７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋ） 補給部
９０ 制御部
９３ ＣＰＵ
９５ 判断部
ＦＰ 対向位置
ＮＰ 近接位置
Ｐ 記録材
ＰＤ 一周期

Claims (6)

1. ハウジング内にトナーおよびキャリアを含む現像剤を貯留するとともに、前記トナーを像担持体に供給する現像部と、
   前記ハウジングに対向して設けられており、対向位置における前記トナーの濃度関連値を検出する検出部と、
   前記検出部により検出される前記濃度関連値に基づいて、前記現像剤の劣化状況を判断する判断部とを備え、
   前記現像部は、前記ハウジング内に貯留される前記現像剤を撹拌する撹拌部を含み、
   前記検出部は、前記現像剤の発振周波数に応じて順次検出されるパルス信号を、前記対向位置における前記濃度関連値として検出し、
   前記判断部は、前記撹拌部の撹拌動作に応じて変化する前記パルス信号を基準時間毎に計数することにより、複数の計数値を取得するとともに、前記複数の計数値のそれぞれを比較することによって、前記現像剤の劣化状況を判断し、
   前記現像剤が劣化したと判断された場合、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲内になるか否かの判断と、今後の印刷による前記トナーの減少により前記トナーの前記濃度が許容範囲内になるため前記トナーの補給が可能であるとの判断に基づいて、前記現像部に新しいトナーを補給させるか、前記現像部から前記トナーを排出させるかを判断する、
   画像形成装置。
2. 前記撹拌部は、回転軸と、前記回転軸の延伸方向に沿って螺旋状に延びる撹拌羽根とを含み、
   前記判断部は、前記撹拌羽根が前記検出部に近接する近接位置の付近まで回転させられた状態で計数される近接計数値を、前記複数の計数値から選択するとともに、選択された各近接計数値を比較することによって、前記現像剤の劣化状況を判断する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記対向位置における前記ハウジングの内壁は傾斜している、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記判断部は、一周期分の前記複数の計数値のうち最大となる計数値に基づいて、前記現像剤の劣化状況を判断する、
   請求項１〜３のうちいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記現像部にトナーを補給する補給部をさらに備え、
   前記判断部は、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲内になるか、もしくは、今後の印刷による前記トナーの減少により前記トナーの前記濃度が許容範囲内になるため前記トナーの補給が可能であると判断した場合、前記補給部に前記トナーを補給させる、
   請求項１〜４のうちいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記現像部にトナーを補給する補給部をさらに備え、
   前記判断部は、前記ハウジングに新しいトナーが補給されても前記トナーの濃度が許容範囲外になり、かつ、今後の印刷による前記トナーの減少があったとしても前記トナーの前記濃度が許容範囲外になるため前記トナーの補給が可能ではないと判断した場合、前記現像部から前記トナーを排出させるとともに、前記現像部に前記トナーを補給させる、
   請求項１〜５のうちいずれかに記載の画像形成装置。

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