JP2004233826A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】二成分現像方式を採用した画像形成装置において、現像剤の交換を適切に行なうことによって、現像剤を寿命まで使用して、ランニングコストの低減を図りつつ、キャリア付着によるドラム傷やドラム傷によるトナーかぶり等の画像不良を回避した画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体２８表面に濃度検知用現像像を形成し、更に、濃度検知用現像像の画像濃度を検出する濃度検知手段１１と、画像形成装置の情報を表示する表示手段と、を有し、画像形成時以外に、像担持体２８表面上電位と現像剤担持体３表面電位との電位差を画像形成時の最大濃度画像を現像する際よりも大きな第１電位差にして第１濃度検知用現像像を形成し、それにおける濃度検知手段１１による検出値である第１検出値が所定値以下の場合、現像装置１に収容する現像剤の交換を指示する表示を表示手段に表示する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式或いは静電記録方式を用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式を用いた画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行う画像形成装置において、非磁性トナーと磁性キャリアを混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利用されている。二成分現像方式は現在提案されている他の現像方式と比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えているが、一方、長期にわたる画像形成後のトナー帯電量の低下とそれに伴う画像濃度の増大が不可避であった。
【０００３】
そのため、従来より、トナー帯電量の低下による画像濃度の増大を防止するために以下のような対策がとられている。
【０００４】
即ち、通常画像以外に、像担持体として用いられている感光体上の非画像域（転写材の画像以外の部分に対応した領域）に、感光体表面上と現像装置に備えられている現像剤担持体である現像スリーブとの間に印加されている現像バイアスに所定電位差を設け、濃度検知用現像像つまりパッチ画像を形成する。この感光体や、感光体から転写される転写像の支持体である転写像支持体上において、このパッチ画像濃度を光学式センサ等の画像濃度検知手段で検出し、このパッチ画像濃度の検出値が常に一定になるように、つまり、所定現像バイアスによって感光体上の静電潜像へと搬送されるトナー量が一定となるように、補給用現像剤収容部より現像装置に補給するトナー量を決定するトナー補給制御方式（パッチ検方式）が提案及び実用化されている。
【０００５】
換言すると、上記のパッチ検方式では、長期にわたる画像形成中のトナー帯電量の低下を、現像容器内の二成分現像剤中のトナー濃度を適宜低下させることにより防止して、長期にわたる画像形成中における画像濃度を一定に保っているのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、二成分現像方式において上記のようなパッチ検方式により画像濃度を一定に保つ場合、長期にわたる画像形成後には、二成分現像剤のトナー濃度が著しく低下し、感光体上に多数のキャリアが付着することがあった。
【０００７】
又、この感光体上に付着したキャリアは転写部やクリーニング部での圧力により、感光体表面上に傷を発生させることがあった。
【０００８】
更に、この感光体表面上の傷部は帯電しづらくなるので、この部分にトナーかぶりが発生し、画像品位が著しく低下することがあった。
【０００９】
そこで、従来より、この感光体上へのキャリア付着を避けるために、二成分現像剤の交換時期を画像形成枚数で規定し、画像形成枚数が所定枚数になると、二成分現像剤の交換作業又は現像装置を含むプロセスカートリッジの交換作業が行なわれてきた。
【００１０】
しかし、長期にわたる画像形成中のトナー帯電量の低下は、通常画像の画像濃度に大きく依存する。例えば、画像濃度が低い画像を形成していると、トナー帯電量の低下は小さくなり、画像濃度が高い画像を形成していると、トナー帯電量の低下は大きくなる。
【００１１】
つまり、従来の画像形成装置では画像形成枚数により二成分現像剤の交換時期を規定しているが、実際には、長期にわたる画像形成中の画像濃度によって、二成分現像剤の劣化程度は異なるので、画像形成枚数によって決定された交換間隔では、十分に使用可能な二成分現像剤を破棄することや、トナー濃度が著しく低下した二成分現像剤を使用して感光体上へ多数のキャリア付着を引き起こすことがあった。
【００１２】
従って、本発明の目的は、二成分現像方式を採用した画像形成装置において、現像剤の交換を適切に行なうことによって、現像剤を寿命まで使用して、ランニングコストの低減を図りつつ、キャリア付着による像担持体の傷やそれによるトナーかぶり等の画像不良を回避した画像形成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、下記の構成を特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１４】
（１）表面に静電潜像が形成される像担持体と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器、及び前記像担持体に対向する現像剤担持体を備えた、前記像担持体上の静電潜像を前記現像剤にて現像し、前記像担持体上に現像像を形成する現像装置と、
前記像担持体上に濃度検知用静電潜像を形成する濃度検知用静電潜像形成手段と、を有し、該濃度検知用静電潜像が前記現像装置により現像されて、前記像担持体表面に濃度検知用現像像を形成する画像形成装置において、
更に、前記濃度検知用現像像の画像濃度を検出する濃度検知手段と、画像形成装置の情報を表示する表示手段と、を有し、
画像形成時以外に、前記像担持体表面上電位と前記現像剤担持体表面電位との電位差を、画像形成時の最大濃度画像を現像する際の最大濃度画像電位差よりも大きくした第１電位差により、前記濃度検知用現像像を形成して第１濃度検知用現像像とし、該第１濃度検知用現像像における前記濃度検知手段による検出値である第１検出値が所定値以下の場合、前記現像装置に収容する前記現像剤の交換を指示する表示を前記表示手段に表示することを特徴とする画像形成装置。
【００１５】
（２）前記現像容器が現像剤を補給する現像剤補給口を備え、少なくともトナーを含有する現像剤が補給されることを特徴とする（１）の画像形成装置。
【００１６】
（３）表面に静電潜像が形成される像担持体と、
トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器、及び、前記像担持体に対向する現像剤担持体を備えた、前記像担持体上の静電潜像を前記現像剤にて現像し、前記像担持体上に現像像を形成する現像装置と、が一体化されて画像形成装置に着脱自在のプロセスカートリッジを構成し、
前記像担持体上に濃度検知用静電潜像を形成する濃度検知用静電潜像形成手段を有し、該濃度検知用静電潜像が前記現像装置により現像されて、前記像担持体表面に濃度検知用現像像を形成する画像形成装置において、
更に、前記濃度検知用現像像の画像濃度を検出する濃度検知手段と、画像形成装置の情報を表示する表示手段と、を有し、
画像形成時以外に、前記像担持体表面上電位と前記現像剤担持体表面電位との電位差を、画像形成時の最大濃度画像を現像する際の最大濃度画像電位差よりも大きくした第１電位差により、前記濃度検知用現像像を形成して第１濃度検知用現像像とし、該第１濃度検知用現像像における前記濃度検知手段による検出値である第１検出値が所定値以下の場合、前記プロセスカートリッジの交換を指示する表示を前記表示手段に表示することを特徴とする画像形成装置。
【００１７】
（４）前記プロセスカートリッジは、更に、前記像担持体に作用する帯電手段及び／又はクリーニング手段を含むことを特徴とする（３）の画像形成装置。
【００１８】
（５）駆動ローラ及び従動ローラである少なくとも２つの懸架ローラに懸架されたベルトを備え、該ベルト上に前記濃度検知用現像像が前記像担持体より転写され、前記濃度検知用現像像の画像濃度を検出する前記濃度検知手段を前記ベルト表面上の法線方向に配置することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００１９】
（６）前記濃度検知手段が前記濃度検知用現像像からの乱反射光量を検出することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２０】
（７）画像形成時以外に、前記像担持体表面上電位と前記現像剤担持体との所定の電位差である第２電位差により前記濃度検知用現像像を形成して第２濃度検知用現像像とし、該第２濃度検知用現像像における前記濃度検知手段による検出値である第２検出値に応じて、前記現像装置に補給するトナー量を決定し、
且つ、前記第１電位差をＶａ、前記最大濃度画像電位差をＶｆｆ、前記第２電位差をＶｔｄとしたとき、
Ｖｔｄ≦Ｖｆｆ＜Ｖａ
の関係を満たすことを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の画像形成装置。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２２】
実施例１
図１は本実施例の画像形成装置を説明する図である。まず、画像形成装置全体の動作について説明する。
【００２３】
図１において、まず帯電器２１によって帯電された像担持体である感光ドラム２８表面を露光手段であるレーザー２２によって露光することで、感光ドラム２８上に静電潜像を形成し、この潜像を現像装置１によって現像することで感光ドラム２８上に現像像（トナー像）を形成する。このトナー像が転写帯電器２３による転写バイアスによって、転写ベルト２４に搬送される転写材である記録紙２７に転写され、その後、記録紙２７は転写ベルト２４から剥離され、定着器２５によって加圧／加熱され、永久画像を得る。又、転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーはクリーナー２６により除去され、次の画像形成に備える。
【００２４】
感光ドラム２８に対向する所定の位置には、濃度検知手段（パッチ検センサ）１１が設けられており、又、画像形成装置本体には、現像剤のトナー濃度を最適にする制御手段（不図示）が内蔵されている。
【００２５】
そして、感光ドラム２８上には濃度検知用の基準潜像である濃度検知用静電潜像が、装置本体制御部の濃度検知用静電潜像形成手段（不図示）が発生する所定の信号に基く光情報の照射により、感光ドラム２８上の非画像領域に形成されるようになっており、その濃度検知用静電潜像は現像装置１により可視化され、濃度検知用現像像、即ちトナー濃度制御用現像像即ちパッチ画像となる。
【００２６】
そして、感光ドラム２８上におけるパッチ検センサ１１は、現像装置１により感光ドラム２８の非画像領域に形成されたパッチ画像の感光ドラム２８上における画像形成状態、つまりパッチ画像を形成するトナー量である画像濃度を検知するようになっている。
【００２７】
そして、制御手段は、パッチ検センサ１１によるパッチ画像の画像濃度検知結果に基づいて、現像装置１へのトナー補給量を調整するようになっている。
【００２８】
一方、パッチ検センサ１１として、パッチ画像に光を照射し、その乱反射光量を検出する乱反射光量検知方式のセンサを感光ドラム２８の表面近傍に設置している。このセンサ１１の検出値に基づき、図示しないトナー補給制御手段により、現像装置１へのトナー補給量を制御することで、適正濃度の画像を得ている。
【００２９】
もちろん、こうした画像濃度制御用のパッチ画像だけではなく、感光ドラム２８上にレジスト制御用のパッチ画像を形成して、そのパッチ画像の位置を検知することにより、感光ドラム２８への潜像の書き出し位置を制御することにより、色ズレ制御を行うこともできる。
【００３０】
次に図２によって、本実施例の現像装置について説明する。現像装置１を構成する現像容器２には、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が収容されており、初期状態の現像剤中のトナー濃度は７Ｗｔ％である。この値はトナーの帯電量、キャリア粒径、画像形成装置の構成等に応じて適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。
【００３１】
現像装置１は感光ドラム２８に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像剤担持体である現像スリーブ３が回転可能に配置されている。磁界発生手段である固定のマグネット４を内包する現像スリーブ３は非磁性円筒で構成され、現像動作時には図２の矢印方向に回転し、現像容器２内の二成分現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光ドラム２８と対向する現像領域に二成分現像剤を供給して、感光ドラム２８に上記の方法で形成された静電潜像を現像する。
【００３２】
又、現像容器２には現像剤排出口１２及び現像剤補給口１３が設けられており、通常、それぞれの開口部はゴム材質のキャップにより閉じられており、二成分現像剤の交換時には、現像容器２内の二成分現像剤は現像剤排出口１２より排出し、新しい二成分現像剤の補給は現像剤カートリッジ５から現像剤補給口１３より行なう。
【００３３】
現像剤（トナー）カートリッジ５は、図３に示すように、略円筒形で画像形成装置本体から容易に脱着可能である。トナーカートリッジ５を画像形成装置に手前側から挿入し、手前側の把手５ｃを右側にひねることで回転し、補給口６が開口する。なおトナーカートリッジ５を画像形成装置から離脱する際には把手５ｃを左側にひねることで補給口６が閉じ、内包する粉体が外部に漏れることはない。
【００３４】
又、トナーカートリッジ５内には、補給トナーを搬送するための搬送部材７が内蔵されている。図３にトナーカートリッジ５の内部が一部示されているが、攪拌部材７はこれに示したように樹脂フィルムなどをらせん状にしたものを剛体の軸で回転駆動するようにしたもので、適宜回転することでトナーカートリッジ５内のトナーを搬送し、補給を補助する。トナーは、攪拌部材７の回転力と重力によって、現像剤カートリッジ５から現像剤補給口６を通過して、現像容器２に配設された補給スクリュー８へと搬送され、補給スクリュー８の回転に従い現像容器２内に補給される。
【００３５】
尚、上記のように、現像装置１に補給されるトナー量は、センサ１１で検知した検出値に基づき、不図示の制御手段によって補給スクリュー８を適宜回転させることにより補給される。
【００３６】
ここまで説明したように、本実施例の画像形成装置においては、トナー帯電量の低下による画像濃度の増大を防止するために、感光ドラム上の非画像域に、パッチ画像を形成し、パッチ検方式により現像剤のトナー濃度を適宜制御することで画像濃度を一定に維持している。
【００３７】
しかし、従来例にて説明したように、長期にわたる画像形成中の画像濃度によって、二成分現像剤の劣化程度が異なるため、トナー帯電量の低下は、通常画像の画像濃度に大きく依存する。
【００３８】
ここで、図４に本実施例の画像形成装置において、長期にわたる画像形成を行なう際の、二成分現像剤中のトナー濃度推移を示す。尚、図中（ａ）は長期にわたる画像形成中の平均画像濃度が５％の場合、（ｂ）は３０％の場合におけるトナー濃度推移を示す。
【００３９】
この図からわかるように、平均画像濃度が５％の（ａ）に比べて３０％と高い（ｂ）の方が少ない画像形成枚数でトナー濃度が低下する。これは、長期にわたる画像形成中の平均画像濃度が高いほど、キャリアが劣化して、トナーへの帯電付与能力が低下するのに伴い、トナー帯電量が低下するためである。又、図中の破線は二成分現像剤のトナー濃度が４％を示している。
【００４０】
そこで、図５に二成分現像剤のトナー濃度と感光ドラム２８表面上のキャリア付着量との関係を示す。図５からわかるように本実例の画像形成装置においては、現像剤中のトナー濃度が４％よりも低下すると、感光ドラム２８表面上のキャリア付着量が著しく上昇する。
【００４１】
そして、この時、転写部やクリーニング部での圧力により、感光ドラム２８表面上に多数の傷が発生する。又、この感光ドラム２８表面上の傷部では帯電しにくくなるため、現像時においてトナーかぶりが発生し、画像品位が著しく低下する。
【００４２】
つまり、本構成の画像形成装置における二成分現像剤の交換時期はキャリアのトナーへのトリボ付与能力が低下してトナー濃度が４％以下になった時であると言える。
【００４３】
ところが、図４に示したように二成分現像剤を交換するべき時期が平均画像濃度により異なるため以下のような問題が生じる。例えば、二成分現像剤の交換時期を４万枚の画像形成後とする場合、平均画像濃度が３０％の時、３万枚の画像形成後、感光ドラム２８表面上に多量のキャリア付着が発生する。又、二成分現像剤の交換時期を３万枚の画像形成後とする場合、平均画像濃度が５％の時、未だ寿命に達していない二成分現像剤を破棄してしまうことになり、その結果、ランニングコストの高騰を招くことになる。
【００４４】
つまり、長期にわたる画像形成において現像装置に補給されるトナー量をパッチ検方式で決定する場合、所定現像バイアスによって形成されるパッチ画像に基づいて現像装置へのトナー補給量を決定して、現像装置に収容される二成分現像剤のトナー濃度を適宜変え、トナー帯電量を初期と変わらず維持することで、ハーフトーンからベタまでの画像濃度を初期と変わらず維持しているのである。しかし、このパッチ検方式によって、現像装置に収容されるトナー濃度に関しては検知することはできない。
【００４５】
ところで、画像形成時の最大濃度画像であるベタ画像における感光ドラム２８表面上の電位と現像スリーブ３に印加する電位との電位差（Ｖｆｆ）よりも大きな電位差（第１電位差；Ｖａ）で形成するパッチ画像の画像濃度は、トナー帯電量に関わらず、現像装置に収容される二成分現像剤のトナー濃度に依存し、トナー濃度が低いほど画像濃度が低いことがわかった。
【００４６】
これは、非常に高濃度の画像をトナー現像する場合では、現像時のトナー消費量が非常に多くなるため、トナー濃度が低い二成分現像剤では感光ドラム２８表面上へのトナー供給量が不足するためである。
【００４７】
従って、ベタ画像を形成するときの電位差より大きな第１電位差により形成した第１パッチ画像濃度の検出値（第１検出値；Ｄａ）により、現像容器に収容される二成分現像剤の交換時期を推測することができる。
【００４８】
そこで、本発明においては、所定現像バイアスによって作成される従来のパッチ画像（第２パッチ画像）以外に、現像の際の感光ドラム２８表面上電位と現像スリーブ３表面電位との電位差において、画像形成時の最大画像濃度の画像、つまりベタ画像を現像する際の電位差（ベタ電位差；Ｖｆｆ）よりも、大きな電位差（第１電位差；Ｖａ）により第１パッチ画像を形成する。そして、第１パッチ画像におけるパッチ検センサ１１の濃度検出値（第１検出値；Ｄａ）から、後に説明する方法で現像装置１内に収容する現像剤のトナー濃度を検出し、第１検出値が所定値以下の場合、現像剤の交換を指示する表示を画像形成装置が備えた表示手段（不図示）に表示することとする。
【００４９】
表示手段は、画像形成装置本体に設けられたディスプレイであってもよく、或いは、画像形成装置本体が有する通信手段により通信可能とされた表示手段である外部装置のパソコンのディスプレイとすることもできる。
【００５０】
以下に本発明の特徴的な部分である、第１パッチ画像により現像容器２に収容された現像剤のトナー濃度低下を検知する手順について説明する。
【００５１】
図６は、初期（実線）及び長期にわたる画像形成後（３万枚後：点線、４万枚後：鎖線）における、現像スリーブ３の表面電位（Ｖｓｌ）と感光ドラム２８表面上の電位（Ｖｄ）との電位差（Ｖｄ−Ｖｓｌ）と、この電位差で形成する画像濃度をセンサ１１で検出した検出値と、の関係を示し、図６（ａ）は長期にわたる画像形成中の平均画像濃度が５％、図６（ｂ）は３０％の場合を示す。
【００５２】
尚、センサ１１の検出値とはパッチ画像からの乱反射光量によりセンサ１１で発生する電流を図示しないパッチ出力変換手段で変換した後の電圧値のことである。又、第１パッチ画像を形成する第１電位差がＶａ、通常画像形成時において最大画像形成濃度の画像であるベタ画像を形成する電位差である最大濃度画像電位差（ベタ画像電位差）がＶｆｆ（ベタ部）、所定現像バイアスで作成される通常の現像剤のトナー濃度制御のための第２パッチ画像を形成する第２電位差がＶｔｄ（低濃度部）であり、それぞれ、４００Ｖ、２００Ｖ、１００Ｖである。
【００５３】
通常の現像剤中のトナー量制御をするための第２パッチ画像は、感光ドラム２８と現像スリーブ３との間の電位差において、ベタ画像よりも低い電位差である。なぜなら、前述のように、パッチ検方式においては現像剤のトナー濃度、換言するとトナー帯電量を一定に維持することでハーフトーンからベタ濃度を初期と変わらず一定にする濃度制御方式である。そのため、画像濃度がトナー帯電量に依存し、且つ、現像剤のトナー濃度には依存しない、Ｖｆｆよりも小さい電位差で第２パッチ画像を形成することが必要という理由からである。つまり、第１電位差をＶａ、ベタ画像電位差をＶｆｆ、第２電位差をＶｔｄとした時、Ｖｔｄ≦Ｖｆｆ＜Ｖａの関係を満たす。
【００５４】
図６（ａ）からわかるように、平均画像濃度が５％の場合は、低濃度部からベタ部までのセンサ１１の検出値の変化が初期も多数枚画像形成後も同じ勾配を見せている。つまり、本実施例の画像形成装置では、平均画像濃度が５％の場合は、長期にわたる画像形成中の第２パッチ画像の検出値が一定となるようにトナー濃度を制御するため、センサ１１の検出値において、低濃度部からベタ部までの画像濃度は、初期から多数枚画像形成後において変わらないといえる。
【００５５】
しかし、ベタ部よりも更に高い第１電位差で形成される第１パッチ画像においては、初期に比べ、長期にわたる画像形成後には検出値が低下している。これは、ベタ部よりも高い画像濃度を現像する場合では、現像時のトナー消費量が非常に多くなるため、トナー帯電量が同じであっても、トナー濃度が低い現像剤では感光ドラム２８表面上へのトナー供給量が不足し、十分な画像濃度を得ることができないためである。又、第１電位差Ｖａにおいて、４万枚の画像形成後のセンサ１１の検出値は４．５Ｖとなり、この時、二成分現像剤のトナー濃度は４％である。即ち、感光ドラム２８へのトナー付着が生じる濃度である。
【００５６】
次に、図６（ｂ）の場合も同様に、低濃度部からベタ部までは、長期にわたる画像形成後における画像濃度は初期と同値である。しかし、ベタ部よりも更に高い電位差で形成される第１パッチ画像においては、初期に比べ、長期にわたる画像形成後には検出値が低下しており、第１パッチ画像濃度のセンサ１１の検出値は３万枚の画像形成後において４．５Ｖとなった。
【００５７】
つまり、長期にわたる画像形成中における画像濃度に依らず、第１パッチ画像濃度の検出値によって、現像装置１に収容される現像剤のトナー濃度低下を検知することが可能であり、現像剤の交換時期を推測することが可能であり、本実施例においては、第１パッチ画像濃度のセンサ１１の検出値が４．５Ｖとなる時が二成分現像剤の最適な交換時期であることが判明する。
【００５８】
又、上記手法により二成分現像剤のトナー濃度が低下したこと（４％となったこと）を検知すると、表示手段に二成分現像剤の交換作業を行なう旨をサービスマン、もしくは、ユーザに知らせ、現像装置１に収容される二成分現像剤の交換作業を行なうことで、二成分現像剤は再びフレッシュな状態になる。そのため、上記感光ドラム２８表面上へのキャリア付着、及び、感光ドラム２８表面上での傷の発生を防止するので、現像時においてトナーかぶりが発生し、画像品位が著しく低下することもない。
【００５９】
つまり、画像形成時以外に、感光ドラム２８表面上電位と現像スリーブ３電位との電位差を、画像形成時の最大濃度画像つまりベタ画像を現像する際のベタ画像電位差よりも大きくした第１電位差にして第１パッチ画像を形成し、第１パッチ画像におけるパッチ検センサ１１による検出値である第１検出値が所定値以下となったときが現像剤の交換時期と見なす。本実施例では所定値が４．５Ｖであったが、画像形成装置の構成によって適宜調整する。第１検出値が所定値以下であったときに表示手段によって、外部にそれを表示することによって適切な現像剤交換メンテナンスが実行できる。
【００６０】
尚、本実施例で用いた画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００６１】
以上説明したように、本発明の実施例１による画像形成装置によって、二成分現像剤の寿命を最大限利用して、ランニングコストの低減を図りつつ、キャリア付着によるドラム傷やドラム傷によるトナーかぶり等の画像不良が生じない画像形成装置を実現し提供することが可能となる。
【００６２】
実施例２
図７は本実施例の画像形成装置を説明する図である。
【００６３】
本画像形成装置は、それぞれイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの画像形成を行う。そして、例えば現像装置１として説明があれば、それは４つの現像装置１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに共通の事項を指すものとする。
【００６４】
本実施例の画像形成装置は、各色のトナー像を形成するためのＹステーション、Ｍステーション、Ｃステーション、Ｋステーションが横方向に配置されたタンデム方式である。
【００６５】
各ステーションの感光ドラム２８上には、実施例１での説明と同様にして各色のトナー像が形成され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、各ステーションの転写帯電器２３によって、転写ベルト２４に搬送された記録紙２７上に順次重ねて転写される。その後、記録紙２７は転写ベルト２４から剥離され、定着器２５によって加圧／加熱され、永久画像を得る。そして、各ステーションにおいて、転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーはクリーナー２６により除去され、次の画像形成に備える。
【００６６】
又、乱反射光量検知方式のセンサ１１は各ステーションの感光ドラム２８近傍に配置されており、感光ドラム２８上に形成されるパッチ画像の画像濃度を検出する。
【００６７】
尚、本実施例では、感光ドラム２８表面と現像スリーブ３との現像時の電位差において、実施例１にて説明した通常画像の最大濃度画像を形成するときのベタ電位差、ベタ電位差よりも大きい第１電位差、及びトナー濃度制御するときのパッチ画像（第２パッチ画像）を形成するときの第２電位差が、全ステーションともそれぞれ、２００Ｖ、４００Ｖ及び１００Ｖであるが、ステーション毎にトナー帯電量が異なる場合は適宜ステーション毎にこれらの電位差を定めていることが好ましい。その他の構成や現像剤などは実施例１での説明と同様である。
【００６８】
通常、有彩色画像形成を行なう本実施例のような画像形成装置の画像形成において、各ステーションの画像濃度が同じであることはほとんど無い。従って、長期にわたる画像形成中における平均画像濃度に大きく依存する二成分現像剤の交換時期も異なる。
【００６９】
図８は、本実施例において、長期にわたる画像形成中における、各ステーションＭ、Ｃ、Ｙ、Ｋの画像濃度をセンサ１１で検出した検出値を示す。図８（ａ）はブラックＫ、イエローＹ及びマゼンタステーションＭで形成した画像濃度をセンサ１１が検出する検出値を示し、長期にわたり形成した平均画像濃度は５％である。図８（ｂ）はシアンステーションで形成した画像濃度をセンサ１１が検出する検出値を示し、長期にわたり形成した平均画像濃度は３０％である。
【００７０】
図８（ａ）からわかるように、本実施例の画像形成装置では長期にわたる画像形成中の第２パッチ画像の検出値が一定となるように、適宜現像装置１へのトナー補給量を変えて二成分現像剤のトナー濃度を制御するため、センサ１１の検出値において、低濃度部からベタ部までの画像濃度は、初期から多数枚画像形成後において変わらないといえる。
【００７１】
しかし、ベタ部よりもさらに高い第１電位差で形成される第１パッチ画像においては、初期に比べ、長期にわたる画像形成後には出力値が低下している。これは、ベタ部よりも高い画像濃度を現像する場合では、現像時のトナー消費量が非常に多くなるため、トナー帯電量が同じであっても、トナー濃度が低い現像剤では感光ドラム２８表面上へのトナー供給量が不足し、十分な画像濃度を得ることができないためである。又、４万枚の画像形成後のセンサ１１の検出値は４．５Ｖとなり、この時、二成分現像剤のトナー濃度は４％である。
【００７２】
次に、図８（ｂ）の場合も同様に、低濃度部からベタ部までは、長期にわたる画像形成中における画像濃度は初期と同値である。しかし、ベタ部よりも更に高い電位差で形成される第１パッチ画像においては、初期に比べ、長期にわたる画像形成後には検出値が低下しており、第１パッチ画像濃度のセンサ１１の検出値は３万枚の画像形成後において４．５Ｖとなった。
【００７３】
つまり、長期にわたる画像形成中における画像濃度に依らず、第１パッチ画像濃度の検出値によって、現像装置１に収容される二成分現像剤の交換時期を推測することが可能であり、第１検出値が所定値以下、本実施例においては、第１パッチ画像濃度のセンサ１１の検出値が４．５Ｖ以下となる時が二成分現像剤の最適な交換時期である。
【００７４】
又、上記手法によりある現像装置１に収容する二成分現像剤のトナー濃度が４％であることを検知すると、図示しない表示手段に該現像装置１の二成分現像剤の交換作業を行なう旨をサービスマン、もしくは、ユーザに知らせ、該現像装置１に収容される二成分現像剤の交換作業を行なうことで、二成分現像剤は再びフレッシュな状態になる。そのため、上記感光ドラム２８表面上へのキャリア付着、及び、感光ドラム２８表面上での傷の発生を防止できるので、現像時においてトナーかぶりが発生し、画像品位が著しく低下することもない。
【００７５】
このように、本発明はフルカラー画像形成装置においても適用でき、各色毎に好適な現像容器内の現像剤量制御が可能になる。
【００７６】
尚、本実施例で用いた画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００７７】
以上説明したように、本発明の実施例２による画像形成装置によって、フルカラー画像形成装置においても、二成分現像剤の寿命を最大限利用して、ランニングコストの低減を図りつつ、キャリア付着によるドラム傷やドラム傷によるトナーかぶり等の画像不良が生じない画像形成装置を実現し提供することが可能となる。
【００７８】
実施例３
図９は本実施例の画像形成装置を説明する図である。まず、回転現像方式を用いた画像形成装置について説明する。
【００７９】
図９において、回転体１８はブラック用現像装置１Ｋ、イエロー用現像装置１Ｙ、マゼンタ用現像装置１Ｍ、シアン用現像装置１Ｃを有し、回転体１８の回転軸１８ａは図示しないモータにより自在に回転可能である。感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成する時は、感光ドラム２８と近接する現像位置Ｐ１でブラック用現像装置１Ｋにより現像を行い、同様にイエローのトナー像を形成する時は、回転体１８を９０°回転して、現像位置Ｐ１にイエロー用現像装置１Ｙを配置させ、現像を行なう。マゼンタ、シアンのトナー像形成も同様にして行なう。
【００８０】
次に、画像形成装置全体の動作について説明する。但し、以下における現像装置１とはブラック用現像装置１Ｋ、イエロー用現像装置１Ｙ、マゼンタ用現像装置１Ｍ及びシアン用現像装置１Ｃの総称である。図９において、帯電手段である一次帯電器２１によって帯電された感光ドラム２８表面をレーザー２２によって露光することで感光ドラム２８上に静電潜像を形成し、この静電潜像を所望のトナーを収容する現像装置１によって、感光ドラム２８上にトナー像を形成し、このトナー像は第一転写帯電器２３ａによる第一転写バイアスによって、中間転写ベルト２４上に転写される。ここで中間転写ベルト２４は、駆動ローラ２４ａとここでは２本である従動ローラ２４ｂの懸架ローラに懸架されている。
【００８１】
フルカラーの画像形成を行なう場合、まず、ブラック用現像装置１Ｋにより感光ドラム２８上にブラックのトナー像を形成し、中間転写ベルト２４上にブラックのトナー像を一次転写する。次に、回転体１８を９０°を回転させて、イエロー用現像装置１Ｙを現像位置Ｐ１に配置し、感光ドラム２８上にイエローのトナー像を形成し、先程の中間転写ベルト２４上のブラックのトナー像上にイエローのトナー像を一次転写し、重ね合わせる。この動作をマゼンタ用現像装置１Ｍ、シアン用現像装置１Ｃにおいても順次行ない、中間転写ベルト２４上に所望のフルカラー画像を形成する。
【００８２】
その後、第二転写帯電器２３ｂによる第二転写バイアスによって、中間転写ベルト２４上のフルカラー画像を一括して転写紙搬送ベルト２９上の記録紙２７上に二次転写し、記録紙２７は転写紙搬送ベルト２９から剥離され、定着装置２５によって加圧／加熱され、永久画像を得る。又、一次転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーは第一クリーナー２６ａにより除去され、更に、二次転写後に中間転写ベルト２４上に残った残トナーは第二クリーナー２６ｂにより除去され、次の画像形成に備える。
【００８３】
一方、単色の画像形成を行なう場合は、所望のトナーを収容する現像装置１により感光ドラム２８上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト２４上に一次転写された後、すぐに記録紙２７上に二次転写され、転写紙搬送ベルト２９から剥離された記録紙２７は、定着装置２５によって加圧／加熱され、永久画像となる。
【００８４】
このような構成の画像形成装置において、パッチ検方式による現像剤の濃度制御について説明する。
【００８５】
又、乱反射光量検知方式のセンサ１１は中間転写ベルト２４表面上の法線方向、且つ、中間転写ベルト２４近傍に配置されており、感光ドラム２８上に形成され、第一転写帯電器２３ａにより中間転写ベルト２４上に各色毎に転写されたパッチ画像の画像濃度の検出を行なう。
【００８６】
その他の構成や現像剤等は実施例２での説明と同様である。
【００８７】
本実施例における画像形成装置においても実施例２と同様に、第１パッチ画像濃度をセンサ１１で検出することにより、長期にわたる画像形成中に形成した画像濃度に依らず、各現像装置１に収容される二成分現像剤の交換時期を推測可能である。
【００８８】
従って、第１検出値が所定値以下であり、現像装置１に収容される二成分現像剤のトナー濃度が４％以下であることを検知すると、図示しない表示手段に二成分現像剤の交換作業を行なう旨をサービスマン、もしくは、ユーザに知らせ、該現像装置１に収容される現像剤の交換作業を行なうことで、二成分現像剤は再びフレッシュな状態になる。そのため、上記感光ドラム２８表面上へのキャリア付着、及び、感光ドラム２８表面上での傷の発生を防止できるので、現像時においてトナーかぶりが発生し、画像品位が著しく低下することもない。
【００８９】
尚、本実施例で用いた画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００９０】
以上説明したように、本発明の第３実施例による画像形成装置によって、二成分現像剤の寿命を最大限利用して、ランニングコストの低減を図りつつ、キャリア付着によるドラム傷やドラム傷によるトナーかぶり等の画像不良が生じない画像形成装置を実現し提供することが可能となる。
【００９１】
実施例４
図１０は本実施例のプロセスカートリッジを説明する図である。
【００９２】
プロセスカートリッジ９は、感光ドラム２８、帯電手段である一次帯電器２１、クリーニング手段２６、現像装置１を備えており、画像形成装置と脱着自在に取り付けることができる。本実施例の画像形成装置のその他の構成は実施例２と同様である。
【００９３】
一般に、プロセスカートリッジ９は感光ドラム２８や現像装置１に収容される現像剤が交換時期になった場合、プロセスカートリッジ９全体を画像形成装置本体から取り出し、新しいプロセスカートリッジ９を装着することにより、画像形成装置を復帰することができるので、メンテナンス性の向上を図ることが可能となる。
【００９４】
又、この高メンテナンス性のため、機器交換の専門知識を有するサービスマンに頼ることなく、ユーザー自身が交換を行なうことができるので、レーバーコストの低減による、画像形成装置のランニングコストの低減も可能となる。
【００９５】
本実施例の画像形成装置においても、第１パッチ画像濃度をセンサ１１で検出することにより、長期にわたる画像形成中に形成した画像濃度に依らず、各ステーションの現像装置１に収容される現像剤の交換時期を推測可能である。
【００９６】
従って、あるステーションにて形成された第１パッチ画像の第１検出値が所定値以下であり、現像剤のトナー濃度が４％以下であることを検知すると、図示しない表示手段に該ステーションのプロセスカートリッジ９の交換作業を行なう旨をユーザに知らせ、該プロセスカートリッジ９の交換作業を行なうことで、二成分現像剤は再びフレッシュな状態になる。そのため、上記感光ドラム２８表面上へのキャリア付着、及び、感光ドラム２８表面上での傷の発生を防止できるので、現像時においてトナーかぶりが発生し、画像品位が著しく低下することもない。
【００９７】
ここで、本実施例において、プロセスカートリッジは、現像装置及び感光ドラム等の像担持体以外に、帯電手段、クリーニング手段を備えたものを用いたが、帯電手段かクリーニング手段のいずれかを備えたもの、或いは帯電手段とクリーニング手段を備えないものにおいても、本発明は適用できる。
【００９８】
尚、本実施例で用いた画像形成装置の構成等はこれらに限ったものではなく、本発明が様々な現像剤及び画像形成装置に適用可能であることは言うまでもない。
【００９９】
以上説明したように、本発明の実施例４による画像形成装置によって、二成分現像剤の寿命を最大限利用して、ランニングコストの低減を図りつつ、キャリア付着による感光ドラム傷やドラム傷によるトナーかぶり等の画像不良が生じない画像形成装置を実現し提供することが可能となる。
【０１００】
以上、４つの実施例によって本発明の画像形成装置を説明したが、上記にあげた構成に限られるものではなく、本発明の提案に従ってさまざまな構成をとることが可能である。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、像担持体上に濃度検知用静電潜像を形成する濃度検知用静電潜像形成手段を有し、濃度検知用静電潜像が現像装置により現像されて、像担持体表面に濃度検知用現像像を形成する画像形成装置において、更に、濃度検知用現像像の画像濃度を検出する濃度検知手段と、画像形成装置の情報を表示する表示手段と、を有し、画像形成時以外に、像担持体表面上電位と現像剤担持体表面電位との電位差を画像形成時の最大濃度画像を現像する際よりも大きな電位差である第１電位差により第１濃度検知用現像像を形成し、第１濃度検知用現像像における濃度検知手段による検出値である第１検出値が所定値以下の場合、現像装置に収容する現像剤の交換を指示する表示を表示手段に表示するので、二成分現像剤の寿命を最大限利用してランニングコストの低減を図りつつ、キャリア付着による像担持体の傷やそれによるトナーかぶり等の画像不良が生じない画像形成装置を実現し提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る現像装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明に係る現像剤カートリッジの一例を示す斜視図である。
【図４】画像濃度の３０％と５％のときの現像剤中のトナー濃度と画像形成枚数との関係を示すグラフである。
【図５】現像剤中のトナー濃度と像担持体上のキャリア付着量との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る画像形成装置による初期と画像形成後の、濃度検出手段の検出値と、現像剤担持体表面と像担持体表面との間の電位差と、の関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置による初期と画像形成後の、濃度検出手段の検出値と、現像剤担持体表面と像担持体表面との間の電位差と、の関係を示すグラフである。
【図９】本発明に係る画像形成装置の他の例を示す概略構成図である。
【図１０】本発明に係るプロセスカートリッジの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 現像装置
２ 現像容器
３ 現像スリーブ（現像剤担持体）
５ 現像剤カートリッジ
９ プロセスカートリッジ
１１ パッチ検センサ（濃度検知手段）
２４ ベルト
２８ 感光ドラム（像担持体）

Claims (1)

1. 表面に静電潜像が形成される像担持体と、
   トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器、及び前記像担持体に対向する現像剤担持体を備えた、前記像担持体上の静電潜像を前記現像剤にて現像し、前記像担持体上に現像像を形成する現像装置と、
   前記像担持体上に濃度検知用静電潜像を形成する濃度検知用静電潜像形成手段と、を有し、該濃度検知用静電潜像が前記現像装置により現像されて、前記像担持体表面に濃度検知用現像像を形成する画像形成装置において、
   更に、前記濃度検知用現像像の画像濃度を検出する濃度検知手段と、画像形成装置の情報を表示する表示手段と、を有し、
   画像形成時以外に、前記像担持体表面上電位と前記現像剤担持体表面電位との電位差を、画像形成時の最大濃度画像を現像する際の最大濃度画像電位差よりも大きくした第１電位差により、前記濃度検知用現像像を形成して第１濃度検知用現像像とし、該第１濃度検知用現像像における前記濃度検知手段による検出値である第１検出値が所定値以下の場合、前記現像装置に収容する前記現像剤の交換を指示する表示を前記表示手段に表示することを特徴とする画像形成装置。

Images