JPH08123263A - 画像形成装置及び現像剤の交換時期を判別する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤の劣化を正確に把握して現像剤の交換
時期を適切に判別し、画質劣化の発生を防止することが
できる画像形成装置及び現像剤の交換時期を判別する方
法を提供する。 【構成】 像担持体１の帯電電位と現像バイアス電圧と
の差及び潜像電位と現像バイアス電圧との差を、帯電電
圧制御装置２１とバイアス電圧制御装置２４との双方、
又は露光装置３からの像光の光量を制御する光量制御装
置２２により所定値に制御する。さらにトナー濃度検出
手段１２の検出値に基づきＣＰＵ２５でトナーの供給又
は消費動作を制御し、現像装置４内のトナー濃度を一定
に維持する。その後、像担持体１に所定の面積率の基準
パッチを形成して現像装置４で現像し、形成されたトナ
ー層の電位を電位測定手段１１で測定する。ＣＰＵ２５
でこの測定値を基準値と比較してトナーの劣化程度を判
断し、現像剤の交換時期である場合には表示装置１７に
表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、現像装置内に非磁性ト
ナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を収容し、
像担持体の表面に形成された潜像にトナーを転移させて
可視化する画像形成装置及び該画像形成装置における現
像剤の交換時期を判別する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子写真法を応用した複写機、
プリンタ等の画像形成装置として、非磁性トナーと磁性
キャリアとからなる二成分現像剤を収容する現像装置を
用い、二成分現像剤のトナーのみを像担持体の潜像に転
移させて可視化するものが知られている。このような画
像形成装置は、像担持体との対向位置に、上記現像装置
のほか帯電装置、露光装置、転写装置などを配置し、像
担持体の表面を帯電装置により一様に帯電した後、露光
装置により像光を照射して表面に潜像を形成する。現像
工程では、二成分現像剤を付着した現像剤担持体に現像
バイアス電圧を印加してトナーを像担持体の潜像に転移
させ、形成されたトナー像を用紙上に転写して一枚の画
像を形成するものである。また最近では、異なる色のト
ナーを用いた二成分現像剤をそれぞれ複数の現像装置内
に収容し、これらを用いて多色画像を形成する画像形成
装置がよく知られている。このような画像形成装置とし
ては、例えば像担持体の周囲にイエロー、マゼンタ、シ
アン、ブラックの４台の現像装置を配設し、像担持体上
に複数色のトナー像を順次重ね合わせて現像し、１回の
転写工程で用紙上にトナー像を転写するもの等が用いら
れている。

【０００３】このような画像形成装置は、各色の濃度の
バランスが少しでも崩れると画質に影響が出てくるた
め、各色の濃度のバランスをより精度良く維持すること
が要求される。特に像担持体上に複数色のトナー像を重
ね合わせる方式の画像形成装置では、像担持体上に転移
するトナー量（現像濃度）が変動すると、次の色の工程
で露光部分の電位（潜像電位）が変化するため、転移す
るトナー量に変動を生じる個々の要因について適切に制
御する必要がある。

【０００４】そのため、例えば像担持体の電位を検知す
る電位計を設け、像担持体の帯電電位と現像バイアス電
圧との差や潜像電位と現像バイアス電圧との差が一定に
なるように制御したり、また装置内の相対湿度を測定
し、変化するトナーの電荷量に応じて帯電装置や除電装
置の出力値を制御する装置などが用いられている。さら
に特開昭６１−１９０３５４号公報や特開平５−２７５
４５号公報に開示されるように、像担持体上に形成され
たトナー像部の帯電後の電位を検知して、２回目以降の
現像工程で印加される現像バイアス電圧を制御するよう
にした装置や、特開平３−２５３８７３号公報に開示さ
れるように、トナー像部の電位により帯電装置及び露光
装置のいずれか一方の画像形成条件を可変制御するよう
にした装置も提案されている。

【０００５】また、現像時に転移するトナー量は、現像
装置内のトナー濃度（二成分現像剤中に含まれるトナー
の割合）に対しても非常に敏感であるため、トナー濃度
をほぼ一定に維持することが必要である。特に多色画像
形成装置においては、各現像装置内におけるトナーの消
費量が異なると、各現像装置内のトナー濃度が変化して
画像濃度のバランスが崩れ易いという難点がある。

【０００６】そのため、現像装置内のトナーに光を照射
して、反射光を濃度センサーで測定することによりトナ
ー濃度を検知し、トナー濃度が少なければトナー供給箱
から現像装置内にトナーを供給するように、トナー補給
手段等の駆動を制御する装置が提案されている。また、
像担持体上に所定の面積率の基準パッチを形成し、基準
パッチ上のトナー層からの反射光を利用してトナー層の
濃度を光学的に検知し、この検知結果に基づいて現像装
置へのトナー供給動作を制御する装置も提案されてい
る。

【０００７】このように現像時に転移するトナー量をほ
ぼ均一に制御するために、上記のような装置を必要に応
じて組み合わせることも行われている。このような画像
形成装置では、現像装置内で現像剤を充分に攪拌するこ
とにより、トナーの電荷量が湿度によって決まる安定し
た値となり、現像時にほぼ一定のトナー量を転移させて
均一な画像濃度を得ることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような画像形成装置では、本来ならトナーの電荷量が湿
度によって決まるほぼ一定の値となるが、現像剤が古く
なると攪拌中の摩擦等によりトナーが劣化し、充分に攪
拌しても所定の電荷量にならないトナーが増えてくる。
そのため、現像時に像担持体の潜像に転移するトナーの
量が少なくなり、必要な画像濃度が得られないという問
題がある。さらに所定の電荷量が得られないばかりか、
逆極性に帯電されるトナーもあり、非画像部に逆極性の
トナーが転移して画像にかぶりが生じるという問題もあ
る。

【０００９】このような問題を解決するために、特開昭
６１−７３９７４号公報に開示される装置では、コピー
枚数をカウントして所定の枚数以上になると現像剤の交
換時期であることを表示し、コピー枚数に応じて現像剤
の交換を行うようにしたものが提案されている。しか
し、コピー枚数だけではトナー劣化の程度を正確に把握
することができず、現像剤の交換時期が不適切な場合が
生じ、画質劣化を解消できないという問題がある。ま
た、特開平２−１６０２６２号公報に開示されるよう
に、現像剤の交換時期を予め実験等により求められたキ
ャリアの寿命により決定する装置も提案されているが、
上記と同様トナー劣化の程度を正確に把握することがで
きず、現像剤の交換時期を決定するには不十分である。

【００１０】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、トナーの劣化の程度を
正確に把握して現像剤を適切な時期に交換し、画質劣化
の発生を防止することができる画像形成装置及び該画像
形成装置における現像剤の交換時期を判別する方法を提
供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、 帯電電位の差による
潜像が表面に形成される像担持体と、 この像担持体を
一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯電された前記像
担持体に像光を照射することにより、静電潜像を形成す
る露光装置と、 前記像担持体と対向する現像剤担持体
を備え、磁性キャリアと非磁性のトナーとを含む二成分
現像剤のトナーのみを、この現像剤担持体から前記像担
持体上の前記潜像に転移させて該潜像を可視化する現像
装置と、前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加す
る現像バイアス電源と、を有し、 前記帯電装置による
像担持体の帯電電位と前記現像バイアス電圧との差、お
よび露光部分の電位（潜像電位）と前記現像バイアス電
圧との差を所定値とするために、前記帯電装置に印加す
る電圧を制御する帯電電圧制御装置と前記現像バイアス
電圧を制御するバイアス電圧制御装置との双方、また
は、前記露光装置から射出される像光の光量を制御する
光量制御装置を備える画像形成装置において、 該画
像形成装置内の相対湿度を測定する湿度測定手段と、
前記現像装置に収容される現像剤のトナー濃度を検出す
るトナー濃度検出手段と、 前記トナー濃度検出手段の
出力に基づき、トナー濃度を一定に維持するトナー濃度
調整手段と、 前記像担持体の表面の電位を検知する電
位測定手段と、 前記像担持体上に所定の面積率の基準
パッチを形成する像光を射出するように前記露光装置を
制御する露光制御手段と、 前記像担持体の表面の移動
方向における前記現像装置の下流側で、前記電位測定手
段の上流側にあって、前記像担持体の電位を消滅させる
除電露光手段と、 前記基準パッチ部分で測定された電
位を基準値と比較する演算手段と、 前記演算手段で測
定値と比較する基準値を相対湿度の値と対応して記憶す
る記憶手段と、を有するものとする。

【００１２】請求項２に記載の発明は、 帯電電位の差
による潜像が表面に形成される像担持体と、 この像担
持体を一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯電された
前記像担持体に像光を照射することにより、静電潜像を
形成する露光装置と、 前記像担持体と対向する現像剤
担持体を備え、磁性キャリアと非磁性のトナーとを含む
二成分現像剤のトナーのみを、この現像剤担持体から前
記像担持体上の前記潜像に転移させて該潜像を可視化す
る現像装置と、 前記現像剤担持体に現像バイアス電圧
を印加する現像バイアス電源と、を有する画像形成装置
の、現像剤の交換時期を判別する方法であって、 前
記帯電装置による像担持体の帯電電位と前記現像バイア
ス電圧との差、および露光部分の電位（潜像電位）と前
記現像バイアス電圧との差が所定値となるように、前記
帯電装置に印加する電圧と前記現像バイアス電圧との双
方、または、前記露光装置から射出される像光の光量を
制御し、 前記現像装置に収容される二成分現像剤のト
ナー濃度が一定となるようにトナーの供給またはトナー
の消費動作の実施を制御し、 前記像担持体上に前記露
光装置から像光を照射することによって所定の面積率の
基準パッチを形成し、 これをトナーの付着により現像
した後、基準パッチ部分を一様に露光して像担持体の電
位を消滅させ、 その後基準パッチ部分の電位を測定
し、 前記基準パッチ部分で測定された電位を基準値と
比較し、 この測定電位と基準値とを比較した結果によ
り、現像剤の交換時期を判別するものとする。

【００１３】上記発明において、像担持体の帯電電位と
現像バイアス電圧との差、および潜像電位と現像バイア
ス電圧との差を制御する所定値は、予め定められた一定
の値であっても、或は画像形成装置内で測定した相対湿
度に対応する値であっても良く、適宜に設定することが
できる。

【００１４】上記基準値と比較される基準パッチ部分の
電位は、電位測定手段の出力値、或はこの出力値と所定
の関係を有する演算の為の値のどちらでも良く、設定さ
れた基準値に対応した数値を用いる。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の発明に係る画像形成装置で
は、像担持体の表面の電位を検知する電位測定手段を備
えるとともに、帯電装置に印加する電圧を制御する帯電
電圧制御装置と現像バイアス電圧を制御するバイアス電
圧制御装置との双方、又は露光装置から射出される像光
の光量を制御する光量制御装置を備えているので、帯電
装置による像担持体表面の帯電後および露光装置による
露光後に像担持体の電位が測定され、帯電電位と現像バ
イアス電圧との差および露光部分の電位（潜像電位）と
現像バイアス電圧との差が所定値に制御される。このた
め、現像工程における像担持体の電位及び現像バイアス
電圧条件をほぼ一定に維持することができ、均一な条件
により現像が行われる。また、上記所定値を、トナーの
電荷が相対湿度に応じて変化することを考慮して相対湿
度に対応する適切な値に設定することにより、現像時に
像担持体上の潜像に転移するトナー量が相対湿度に応じ
て変化するのを適切に補正することができる。

【００１６】また上記画像形成装置では、現像装置内に
収容される現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検
出手段と、このトナー濃度検出手段の出力に基づき、ト
ナー濃度を一定に維持するトナー濃度調整手段とを有し
ており、トナー濃度検出手段による検出結果に応じて、
トナー濃度が一定となるようにトナーの供給又はトナー
の消費動作が制御される。そのため、現像装置内のトナ
ー濃度が変動するのを防止することが可能となり、トナ
ー濃度により現像濃度に変動が生じるのを防止すること
ができる。

【００１７】さらに上記画像形成装置では、像担持体上
に所定の面積率の基準パッチを形成する像光を射出する
ように露光装置を制御する露光制御手段を備えており、
形成された基準パッチ部分の電位が電位測定手段により
測定された後、該基準パッチは現像装置により可視化さ
れる。基準パッチ上にトナー層が形成されると、除電露
光手段により像担持体の電位が消滅され、電位測定手段
によりトナー層の電位が測定される。ここで、トナー層
が形成される前後における測定電位の差は、トナー層の
電荷による電位を示している。これとともに湿度測定手
段により装置内の相対湿度が測定され、記憶手段から相
対湿度の値と対応して記憶されている基準値が演算手段
に読み込まれる。上記電位測定手段により測定された電
位の差、すなわちトナー層の電位は、演算手段によりこ
の基準値と比較される。

【００１８】一方、現像装置内のトナーは充分に撹拌さ
れると相対湿度と対応する安定した電荷量となるため、
上記のように現像時の電位及び電圧条件と現像装置内の
トナー濃度とが適切に制御されていれば、基準パッチ上
のトナー層の電位は、本来なら相対湿度と対応するほぼ
一定の電位となる。ところが、トナーが劣化して適正な
電荷量が得られていない場合には、基準パッチ上のトナ
ー層の電位に変動を生じるようになる。このため、正常
なトナーを用いた場合に測定される基準パッチ上のトナ
ー層の電位が各相対湿度における基準値として設定され
ていると、実際に測定されたトナー層の電位が基準値と
適合していなければ、トナーが劣化していると判断でき
る。

【００１９】従って、測定されたトナー層の電位をこの
ように設定された基準値と比較することにより、測定電
位が基準値の許容範囲から外れていれば、トナーが劣化
していると判断され、現像剤の交換時期であることを表
示することができる。このため、適切な時期に現像剤を
交換することにより、正常な現像剤を安定して使用する
ことができ、画質劣化の発生を防止することができる。
さらに、複数の現像装置内に異なる色のトナーをそれぞ
れ収容する多色画像形成装置においても、現像時に転移
するトナー量の変動を防止でき、画像濃度のバランスが
崩れるのを防止できる。従って、画質劣化のない良好な
画質の画像を得ることができる。

【００２０】請求項２に記載の発明に係る現像剤の交換
時期を判別する方法によれば、像担持体の帯電電位と現
像バイアス電圧との差、および潜像電位と現像バイアス
電圧との差が所定値となるように、帯電装置に印加する
電圧と現像バイアス電圧との双方または露光装置から射
出される像光の光量を制御しており、画像形成工程にお
けるこれらの現像条件をほぼ一定に維持することができ
る。また現像装置内に収容される現像剤のトナー濃度を
検知して、トナー濃度が適切でない場合には、トナー濃
度が一定となるようにトナーの供給又はトナーの消費動
作の実施を制御する。これにより、トナー濃度の変化に
より現像時に転移するトナー量に変動を生じるのを防止
することができる。

【００２１】さらに像担持体上に露光装置から像光を照
射して所定の面積率の基準パッチを作成し、この基準パ
ッチを現像した後、基準パッチ部分を一様に露光して像
担持体の電位を消滅させるようにしており、これにより
基準パッチ部分にはトナー層の電位のみが存在するよう
になる。その後、この基準パッチ部分の電位を測定し、
測定された電位を演算手段によって相対湿度と対応する
基準値と比較する。従って、予め相対湿度を測定するこ
とにより、基準パッチ部分のトナー層の電位が湿度に対
応する基準値に適合するか否かを判断することができ、
この測定電位と基準値との比較結果により、トナーが適
切な電荷量を有しているか、すなわちトナーが劣化して
いるか否かを判断することができる。そのため、トナー
の劣化を正確に検知して現像剤の交換時期を適切に判別
することができ、正常な現像剤を安定して使用すること
により、画質劣化の発生を防止することができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図１は、請求項１に記載の発明の一実施例である
画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装
置は、一様帯電後に像光を照射することによって表面に
潜像が形成されるドラム状の像担持体１を備えており、
この像担持体１の周囲に、該像担持体１の表面を一様に
帯電させる帯電装置２と、像担持体の表面に像光を照射
する露光装置３と、像担持体１の表面に形成された潜像
をトナーの付着により可視化する４台の現像装置４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄと、現像されたトナー像を用紙上に転
写する転写装置５と、転写された用紙を像担持体１から
剥離する剥離装置６と、剥離された用紙を搬送する用紙
搬送装置７と、転写後の像担持体１上に残留するトナー
を除去するクリーニング装置８とを有している。

【００２３】また上記現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ
は像担持体１との対向位置に、トナーと磁性キャリアと
からなる二成分現像剤の磁気ブラシを吸着しながら搬送
する現像ローラ（現像剤担持体）１８ａ，１８ｂ，１８
ｃ，１８ｄを備え、この現像ローラに現像バイアス電圧
を印加する現像バイアス用直流電源１５及び交流電源１
４と、印加する現像バイアス電圧を制御するバイアス電
圧制御装置２４とを備えている。さらに現像装置４ａ，
４ｂ，４ｃ，４ｄ内にはそれぞれ装置内に収容される二
成分現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが設けられ、このトナ
ー濃度検出手段の出力に基づいて、各現像装置内のトナ
ー濃度が一定になるようにトナーの供給又はトナーの消
費動作を制御するＣＰＵ（トナー濃度調整手段）２５を
備えている。

【００２４】また上記帯電装置２には帯電用の電圧を印
加する帯電用電源１６が接続され、この帯電用電源１５
から印加される電圧を制御する帯電電圧制御装置２１を
備えている。さらに画像形成装置内には、装置内部の相
対湿度を測定する湿度測定手段１０と、露光装置３から
射出される像光の光量を制御する光量制御装置２２と、
像担持体１上に所定の面積率の基準パッチを形成する像
光を射出するように前記露光装置３を制御する露光制御
装置２３と、像担持体１の電位を検知する電位測定手段
１１とを有しており、また像担持体１の表面の移動方向
における現像装置４ｄの下流側で、電位測定手段１１の
上流側には、像担持体１の表面を露光により除電する除
電露光ランプ９を有している。さらに上記電位測定手段
１１により測定された基準パッチ部分の電位を基準値と
比較し、この比較結果に基づいて現像剤の交換時期を判
別するＣＰＵ（演算手段）２５と、前記基準値を相対湿
度の値と対応して記憶する記憶装置２６と、上記ＣＰＵ
（演算手段）２５からの信号に基づいて現像剤の交換時
期であることを表示する表示装置２７とを有している。

【００２５】上記４台の現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４
ｄは、それぞれイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック
のトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を収容す
るものである。現像工程においては、現像ローラ１８
ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄにマイナスの現像バイアス
電圧が印加されることにより、磁性キャリアに付着した
マイナスの電荷を有するトナーが像担持体１の露光部に
転移し、現像が行われるようになっている。さらに４台
の現像装置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの後方（像担持体１
の反対側）には各色のトナーを貯留するトナー供給箱１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを備えており、トナー補
給手段２８の駆動によりトナー供給箱から現像装置内に
トナーが補給されるするようになっている。

【００２６】上記像担持体１は、周回駆動される導電性
部材とその周面に感光体層とを備える構成のものであ
り、導電性部材は電気的に接地されている。上記露光除
電ランプ９を点灯させると、感光体層の電荷が導電性部
材に移行して導電線に流れ、像担持体１の電位が消滅す
るようになっている。

【００２７】上記記憶装置２６に記憶されている基準値
は、現像装置内のトナーが充分に攪拌されて適正な電荷
を有している場合に、図６に示すように基準パッチ上の
トナー層の電位が相対湿度の値と一定の関係を有するこ
とに着目して定められたものである。つまり、この基準
値は、図６中の実線に示すように、正常なトナーを用い
た場合の相対湿度によって決まる理想的な基準パッチ上
のトナー層の電位に設定されている。従って、実際のト
ナー層の電位の測定値が該基準値よりもかなり小さい時
は、トナーが劣化して正常な電荷を有していないことが
判明する。このため、記憶装置２６には、上記相対湿度
に対応する基準値とともに、実際のトナー層の電位の測
定値と基準値との差の許容値も記憶されている。この基
準値の設定、及び測定電位との比較基準については後述
する。

【００２８】また上記バイアス電圧制御装置２４により
制御される現像バイアス電圧による電位と像担持体１の
潜像電位との差、すなわち現像コントラスト（Ｖ）は、
異なる相対湿度条件において基準パッチ上のトナー量と
図２に示すような関係を有する。すなわち現像コントラ
ストが一定なら、相対湿度（％）が高くなるほどトナー
の電荷が小さくなり、基準パッチ上に転移するトナーの
量は増加する。従って、基準パッチ上のトナー量を一定
の適性量とするためには、相対湿度の値に応じて現像コ
ントラストを適切な値に変える必要がある。このように
適正な濃度の現像が行われるための現像コントラストと
相対湿度とは、図３に示すような一定の関係を有し、相
対湿度が高くなるほど現像コントラストを低くしなけれ
ばならないことが分かる。このような相対湿度と対応す
る適切な現像コントラストは、所定値として記憶装置２
６に記憶されている。

【００２９】このような画像形成装置においては、画像
形成の動作が開始されるとまず像担持体１が帯電装置２
により帯電され、露光装置３からの像光でイエロー像に
相当する潜像が像担持体１の所定の位置に形成される。
このとき像光は画像部を照射するようになっており、帯
電された像担持体１の表面電位極性（マイナス）と同じ
極性電荷を持つトナーが、現像ローラ１８ａから像担持
体１の露光部に転移し、潜像が可視化される。なお、現
像装置４ａは少なくとも現像終了後には像担持体に対し
て非接触となる構成になっており、次工程において像担
持体１上のトナー像が乱されたり、像担持体１上のトナ
ー像が現像装置側に逆移転されないような工夫が施され
ている。

【００３０】次に２回目のサイクルとして、像担持体１
は帯電装置２により再帯電され、前工程（イエロー像の
形成工程）で像光の照射を受け、電位が下がった部分が
再び元の電位近くまで回復する。その後、露光装置３か
らマゼンタ像に相当する像光が像担持体１の所定の位置
に再度照射され、表面に潜像が形成される。マゼンタ用
現像装置４ｂ内には帯電された像担持体１の表面電位極
性と同じ極性電荷を持つマゼンタトナーが収容されてお
り、このトナーが像担持体１の露光部に転移することに
よって潜像が可視化される。以後同様に、３回目のサイ
クルとして、帯電装置２による再帯電、露光装置３から
の像光の照射、シアン用現像装置４ｃによるシアン像の
現像がなされ、４回目のサイクルとして、帯電装置２に
よる再帯電、露光装置３からの像光の照射、ブラック用
現像装置４ｄによるブラック像の現像の各工程を経る。

【００３１】ブラック用現像装置４ｄによる現像工程が
終了した時点で、像担持体１上には照射像に応じたイエ
ロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色が重ね合わさ
れたトナー像が存在する。これらのトナー像は、必要に
応じて転写前帯電器１９の照射を受け転写に最適な状態
に帯電または除電された後、転写装置５によりペーパー
ガイド１８に沿って進入してきた用紙上に１回の工程で
転写される。転写工程終了後、用紙は剥離装置６により
除電されて像担持体１から剥離され、用紙搬送装置７に
より搬送され定着工程が施される。また、転写工程終了
後、像担持体１の表面はクリーニング装置８により清掃
され、引き続き除電露光ランプ９からの露光を受けた
後、再び帯電装置２による帯電工程に入り、前述の全工
程を繰り返して複数枚の連続プリントを出力する。

【００３２】次に、上記画像形成装置における現像剤の
交換時期を判別する動作であって、請求項２に記載の発
明の一実施例である現像剤の交換時期を判別する方法に
ついて説明する。図４及び図５は、上記画像形成装置に
おける現像剤の交換時期の判別する動作を示すフロー図
である。上記のような画像形成装置では、各色の現像装
置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ内のトナー濃度が適切か否か
判断するサイクルが設けられており、このサイクルは電
源投入時、或は一定時間毎又は一定枚数の画像を形成す
る毎に行われるように設定されている。すなわち各色の
現像装置内に収容される二成分現像剤のトナー濃度がト
ナー濃度検出手段１２により検出され、このトナー濃度
検出手段１２の出力に基づき、現像装置内のトナー濃度
が一定となるようにトナーの供給又はトナーの消費動作
が制御される。具体的には、イエロー用現像装置４ａ内
のトナー濃度検出手段１２ａの出力値が適正値より小さ
い場合には、トナー供給箱１３ａからイエロー用現像装
置４ａにトナーを補給するようにトナー供給手段２８を
駆動させる。一方、トナー濃度検出手段１２ａの出力値
が適正値より大きい場合には、イエロー用現像装置４ａ
内のトナーを消費するように現像装置４ａ及び画像形成
装置を駆動させる。即ち像担持体１の表面を帯電装置２
により帯電し、露光装置３による像光で予め設定されて
いるトナー消費用の転写されない潜像を像担持体１の表
面に形成し、現像を複数回繰り返して適切な量のトナー
を消費させる。

【００３３】このように現像装置内のトナー濃度が一定
に制御された条件下において、現像剤の交換時期の判別
動作が以下のように行われる。図４に示すように現像剤
の交換時期の検知動作が開始されると（Ｓ３０）、まず
像担持体１の回転が駆動され、像担持体１の帯電電位及
び潜像電位の制御が行われる（Ｓ３１）。この電位制御
は図５に示すプロセスで行われ、像担持体１の表面が所
定の印加電圧で帯電装置２により帯電され（Ｓ５０）、
この像担持体１の帯電電位ＶH は電位測定手段１１によ
り測定される（Ｓ５１）。この帯電電位ＶH の測定値に
基づいて、帯電電位ＶH と現像ローラ１８に印加される
現像バイアスＶB との差が一定の値となるように現像バ
イアスＶB が決定される（Ｓ５２）。

【００３４】その後、光量制御装置２２に予め設定され
ている光量の潜像電位測定用の光が露光装置３から照射
され（Ｓ５３）、この露光部の電位（潜像電位）ＶL が
電位測定手段１１により測定される（Ｓ５４）。この潜
像電位ＶL によりＣＰＵ（演算手段）２５で現像バイア
スＶB と潜像電位ＶL との差、すなわち現像コントラス
トＶC が演算される（Ｓ５５）。さらにＣＰＵ２５には
記憶装置２６に記憶されている相対湿度と対応する所定
値ＶCKが読み込まれ、現像コントラストＶC がこの所定
値ＶCKと比較され、許容値（ＶCK±Ａ）の範囲内である
か否か演算される（Ｓ５６、Ｓ５８）。すなわち現像コ
ントラストＶC が上限値（ＶCK＋Ａ）より大きければ、
像担持体１表面の帯電電位を下げるように帯電電圧制御
装置２１の設定が変更され（Ｓ５７）、再び帯電、現像
バイアスの決定、露光等のプロセスを繰り返して現像コ
ントラストＶC が演算される。このようなプロセスは現
像コントラストＶC が許容範囲に入るまで繰り返され
る。一方、現像コントラストＶC が上限値（ＶCK＋Ａ）
より大きくなければ、下限値（ＶCK−Ａ）よりも小さい
か否かが演算され（Ｓ５８）、小さければ像担持体１の
表面の帯電電位を上げるように帯電電圧制御装置２１の
設定が変更され（Ｓ５９）、再び帯電、現像バイアスの
決定、露光等のプロセスを繰り返して現像コントラスト
ＶC が測定される。このようなプロセスは現像コントラ
ストＶC が基準値の許容範囲に入るまで行われ、許容範
囲に入った時点で電位を制御する諸条件が記憶装置２６
に記憶され、電位制御を終了する（Ｓ６０）。

【００３５】その後図４に示すように、像担持体１は上
記設定条件で帯電装置２により帯電され、露光制御装置
２３の制御により露光装置３から所定の面積率の基準パ
ッチの像光が射出され、像担持体１上の所定の位置に基
準パッチの潜像が作成される（Ｓ３２）。この基準パッ
チの潜像はイエロー用現像装置４ａにより現像される
（Ｓ３３）。同様にして順次マゼンタ、シアン、ブラッ
クの基準パッチも作成され、各現像装置により現像され
る。この各色の基準パッチは、電位測定手段１１との対
向位置に像担持体１の移動方向に沿って整列して形成さ
れる。

【００３６】このようにして像担持体１に各色の基準パ
ッチが形成された後、除電露光ランプ９を点灯すること
により像担持体１が除電される（Ｓ３４）。これにより
像担持体１の表面の電位が０Ｖになり、像担持体１上に
は基準パッチのトナー層が持つ電位のみが存在する。こ
のとき帯電装置２の出力はＯＦＦ状態となっている。そ
の後電位測定手段１１により各色の基準パッチ上のトナ
ー層の電位がそれぞれ測定される（Ｓ３５）。

【００３７】この基準パッチ上のトナー層の電位は、図
６に示すように相対湿度に応じて変化するものであり、
測定されたトナー層の電位から基準パッチ上のトナーが
適切な電荷を有しているか否かを判断することができ
る。即ち、前提としてトナーが劣化しておらず、充分に
撹拌されることによりトナーの電荷が湿度によって決ま
る一定の値となっていれば、図６中に示す実線のような
関係となるが、測定されたトナー層の電位が図６中の実
線から外れている場合には、トナーが劣化していると判
断される。つまり、測定されたトナー層の電位が正常な
トナーによる電位よりも低い場合には、トナーの劣化に
より適切な電荷が得られておらず、図６中の点線で示す
ような所定の基準よりも低い場合には、現像剤を交換す
る必要がある。すなわち実際のトナー層の電位と基準値
との差（絶対値）が所定の値よりも大きい場合には現像
剤を交換する必要があり、この時の所定の値Ｋが基準値
に伴って設定されている。

【００３８】したがって、上記のようにトナー層の電位
が測定されると、次のように処理される。湿度測定手段
１０により装置内の相対湿度が測定され、記憶装置２６
から相対湿度の値と対応して記憶されている基準値Ｖk
、及び所定の許容値ＫがＣＰＵ（演算手段）２５に読
み込まれる。この基準値Ｖk は、ＣＰＵ２５により上記
電位測定手段１１で測定された各トナー層の電位と比較
される（Ｓ３６）。まずイエローのトナー層の測定電位
Ｖtyと基準値Ｖk との差（絶対値）が許容値Ｋよりも大
きいか否かが演算され（Ｓ３６）、許容値Ｋより大きけ
ればトナーは劣化していると判断され、現像剤の交換時
期である旨の”イエロー現像剤交換”の指示を表示装置
１７に表示する（Ｓ３７）。一方、イエロートナー層の
測定電位Ｖtyと基準値Ｖk との差（絶対値）が許容値Ｋ
の範囲内である場合にはトナーは正常であり、現像剤の
交換の必要はない。次に、シアンのトナー層の測定電位
Ｖtcと基準値Ｖk との差（絶対値）が許容値Ｋよりも大
きいが否かが演算され（Ｓ３８）、許容値Ｋより大きけ
れば、”シアン現像剤交換”の指示を表示装置１７に表
示する（Ｓ３９）。一方、シアンのトナー層の測定電位
Ｖtcと基準値Ｖk との差（絶対値）が許容値Ｋの範囲内
である場合には、現像剤の交換の必要はない。同様に、
マゼンタのトナー層の測定電位Ｖtmと基準値Ｖk との差
（絶対値）が許容値Ｋよりも大きいが否かが演算され
（Ｓ４０）、許容値Ｋより大きければ、”マゼンタ現像
剤交換”の指示を表示装置１７に表示する（Ｓ４１）。
さらにブラックトナー層の測定電位Ｖtbと基準値Ｖk と
の差（絶対値）が許容値Ｋよりも大きいが否かが演算さ
れ（Ｓ４２）、許容値Ｋより大きければ、”ブラック現
像剤交換”の指示を表示装置１７に表示する（Ｓ４
３）。このように全部の色の現像剤について判断がされ
た後、現像剤の交換時期の検知動作は終了する（Ｓ４
４）。操作者は上記のような検知結果により現像剤交換
の表示がされた場合、かかる現像装置について現像剤の
交換を行う。

【００３９】上記のような現像剤の交換時期の検知を定
期的に行うことにより、正常なトナーを安定して使用す
ることができる。このため、トナーの劣化による濃度低
下、がぶり等の画質劣化の発生を防止することができ、
良好な画質の画像を得ることができる。また、上記画像
形成装置では、像担持体１の表面の移動方向における現
像装置４の下流側であって、電位測定手段１１よりも上
流側に除電露光ランプ９を備えているので、基準パッチ
の現像、基準パッチ部分の像担持体の電位の消滅、及び
トナー層の電位の検知の各工程を像担持体の１回転中に
行うことができ、トナーの電荷の散逸による誤差等の影
響を受けることなく、正確な電位の検知が可能となる。
従って、このトナー層の測定電位と基準値とを比較する
ことにより、現像剤の劣化を正確に検知することができ
るという利点がある。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明に係る画像形成装置では、電位測定手段により基準
パッチ上のトナー層の電位が検知され、検知された電位
と基準値との比較結果により、現像剤が劣化しているか
否かが判断されるので、現像剤の交換時期を正確に判別
することができる。そのため、正常なトナーを安定して
使用することができ、現像時に現像装置から像担持体の
潜像へ転移するトナー量に変動を生じるのを防止でき、
濃度低下やかぶり等のない良好な画質の画像を得ること
ができる。また、異なる色のトナーを収容する複数の現
像装置を用いて多色画像を形成する画像形成装置におい
ても、各現像工程で転移するトナー量に変動が生じるの
を防止でき、安定した画像濃度のバランスを維持して画
質劣化のない良好な画像を得ることができる。

【００４１】請求項２に記載の発明に係る現像剤の交換
時期を判別する方法では、所定の面積率の基準パッチを
所定の条件下で現像し、基準パッチ部分に付着するトナ
ー層の電位を測定するようにしており、この測定電位を
基準値と比較することにより現像剤の劣化を判断するこ
とができる。このため、現像剤の交換時期を正確に判別
することができ、正常なトナーの使用により、現像時に
像担持体の潜像へ転移するトナー量に変動が生じるのを
防止することができる。さらに、多色画像を形成する際
にも各色の画像濃度のバランスが崩れるのを防止でき、
画質欠陥のない良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の一実施例である画像形
成装置を示す概略構成図である。

【図２】図１に示す画像形成装置における現像コントラ
ストと基準パッチ上に転移するトナー量との関係を、異
なる湿度条件について示す図である。

【図３】図１に示す画像形成装置において、適正な濃度
の現像が行なわれる現像コントラストと相対湿度との関
係を示す図である。

【図４】請求項２に記載の発明の一実施例であって、図
１に示す画像形成装置における現像剤の交換時期を判別
する動作を示すフロー図である。

【図５】図４中に示す”電位制御”の方法を示すフロー
図である。

【図６】上記図１に示す画像形成装置において、現像剤
を交換すべきと判断される、基準パッチのトナー層の電
位の領域を示す図である。

【符号の説明】

１ 像担持体 ２ 帯電装置 ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 転写装置 ６ 剥離装置 ７ 用紙搬送装置 ８ クリーニング装置 ９ 除電露光ランプ １０ 湿度測定手段 １１ 電位測定手段 １２ トナー濃度検出手段 １３ トナー供給箱 １４ 現像バイアス用交流電源 １５ 現像バイアス用直流電源 １６ 帯電用電源 １７ 表示装置 １８ 現像ローラ（現像剤担持体） １９ 転写前帯電器 ２０ ペーパーガイド ２１ 帯電電圧制御装置 ２２ 光量制御装置 ２３ 露光制御装置 ２４ バイアス電圧制御装置 ２５ ＣＰＵ（演算手段、トナー濃度調整手段） ２６ 記憶装置 ２８ トナー補給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０１ Ｚ ５０６ Ａ ５０７ Ｘ (72)発明者 桶川 長和 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ックス株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電電位の差による潜像が表面に形成
   される像担持体と、 この像担持体を一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯電された前記像担持体に像光を照射することに
   より、潜像を形成する露光装置と、 前記像担持体と対向する現像剤担持体を備え、磁性キャ
   リアと非磁性のトナーとを含む二成分現像剤のトナーの
   みを、この現像剤担持体から前記像担持体上の前記潜像
   に転移させて該潜像を可視化する現像装置と、 前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像バ
   イアス電源と、を有し、 前記帯電装置による像担持体の帯電電位と前記現像バイ
   アス電圧との差、および露光部分の電位（潜像電位）と
   前記現像バイアス電圧との差を所定値とするために、前
   記帯電装置に印加する電圧を制御する帯電電圧制御装置
   と前記現像バイアス電圧を制御するバイアス電圧制御装
   置との双方、または、前記露光装置から射出される像光
   の光量を制御する光量制御装置を備える画像形成装置に
   おいて、該画像形成装置内の相対湿度を測定する湿度測
   定手段と、 前記現像装置に収容される現像剤のトナー濃度を検出す
   るトナー濃度検出手段と、 前記トナー濃度検出手段の出力に基づき、トナー濃度を
   一定に維持するトナー濃度調整手段と、 前記像担持体の表面の電位を検知する電位測定手段と、 前記像担持体上に所定の面積率の基準パッチを形成する
   像光を射出するように前記露光装置を制御する露光制御
   手段と、 前記像担持体の表面の移動方向における前記現像装置の
   下流側で、前記電位測定手段の上流側にあって、前記像
   担持体の電位を消滅させる除電露光手段と、 前記基準パッチ部分で測定された電位を基準値と比較す
   る演算手段と、 前記演算手段で測定値と比較する基準値を相対湿度の値
   と対応して記憶する記憶手段と、を有することを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 帯電電位の差による潜像が表面に形成
   される像担持体と、 この像担持体を一様に帯電する帯電装置と、 一様に帯電された前記像担持体に像光を照射することに
   より、潜像を形成する露光装置と、 前記像担持体と対向する現像剤担持体を備え、磁性キャ
   リアと非磁性のトナーとを含む二成分現像剤のトナーの
   みを、この現像剤担持体から前記像担持体上の前記潜像
   に転移させて該潜像を可視化する現像装置と、 前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像バ
   イアス電源と、を有する画像形成装置の、現像剤の交換
   時期を判別する方法であって、 前記帯電装置による像担持体の帯電電位と前記現像バイ
   アス電圧との差、および露光部分の電位（潜像電位）と
   前記現像バイアス電圧との差が所定値となるように、前
   記帯電装置に印加する電圧と前記現像バイアス電圧との
   双方、または、前記露光装置から射出される像光の光量
   を制御し、 前記現像装置に収容される二成分現像剤のトナー濃度が
   一定となるようにトナーの供給またはトナーの消費動作
   の実施を制御し、 前記像担持体上に前記露光装置から像光を照射すること
   によって所定の面積率の基準パッチを形成し、 これをトナーの付着により現像した後、基準パッチ部分
   を一様に露光して像担持体の電位を消滅させ、 その後基準パッチ部分の電位を測定し、 前記基準パッチ部分で測定された電位を基準値と比較
   し、 この測定電位と基準値とを比較した結果により、現像剤
   の交換時期を判別することを特徴とする現像剤の交換時
   期の判別方法。