(57)【要約】【課題】放置時間などにより変化するトナーの状態によらずに、より安定した画像を形成することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤分布状態検知手段４５の少なくとも一部は、規制部材４３によって現像剤担持体４２に担持される現像剤の量が規制される直前の特定部分の現像剤の分布状態を検知するように、現像剤担持体の近傍で、現像剤担持体４２の回転軸４２を通る水平線より上方且つ規制部材４３による現像剤の量の規制部Ｒより下方に配置されており、制御手段１０１は、記憶手段２０に記憶された現像剤分布状態検知手段４５による検知結果に係る情報に基づいて画像形成条件を変更する構成とする。【選択図】図６
2008257112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電像を担持する像担持体と、
前記像担持体に担持された静電像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する容器と、前記像担持体に現像剤を供給する現像領域へと現像剤を担持して搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記容器内における現像剤の分布状態を検知するための現像剤分布状態検知手段と、を有する現像装置と、
前記現像剤分布状態検知手段による検知結果に係る情報を記憶する記憶手段と、
画像形成条件を制御する制御手段と、
を有する画像形成装置において、
前記現像剤分布状態検知手段の少なくとも一部は、前記規制部材によって前記現像剤担持体に担持される現像剤の量が規制される直前の特定部分の現像剤の分布状態を検知するように、前記現像剤担持体の近傍で、前記現像剤担持体の回転軸を通る水平線より上方且つ前記規制部材による前記現像剤の量の規制部より下方に配置されており、
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記現像剤分布状態検知手段による検知結果に係る情報に基づいて画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された当該画像形成装置が放置される以前の前記現像剤分布状態検知手段による検知結果に係る情報と、その放置の後に当該画像形成装置による画像形成動作を再開する際の前記現像剤分布状態検知手段による検知結果に係る情報と、を比較した結果に応じて、画像形成条件を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
少なくとも前記現像装置は当該画像形成装置の本体に対して着脱可能であり、前記記憶手段は該現像装置と共に前記本体に対して着脱可能に設けられており、前記制御手段は、該現像装置が前記本体に装着された場合には、その装着の以前から前記記憶手段に記憶されている前記現像剤分布状態検知手段による検知結果に係る情報と、その装着の後の前記現像剤分布状態検知手段による検知結果に係る情報と、を比較した結果に応じて、画像形成条件を変更することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記画像形成条件として、現像剤担持体に印加される電圧の条件を変更することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤分布状態検知手段は、前記特定部分に存在する現像剤量に応じた信号を出力し、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された情報に基づき、前記信号の出力値の変化量に応じて画像形成条件を変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤分布状態検知手段は、少なくとも２つの電極間の静電容量に応じて前記信号を出力することを特徴とする請求項５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、電子写真方式或いは静電記録方式を利用した複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真方式を用いた複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置においては、動作中に現像剤であるトナーが不足すると、画像濃度の低下などの画像不良が生じることになる。そのため、画像形成装置には、現像装置内のトナー量を常時検知し、トナー切れが生じたときに、それを表示して使用者に警告する手段が装備されることがある。これにより、画像濃度の低下などの画像不良が発生する前に、プロセスカートリッジや現像カートリッジといった画像形成装置の本体に着脱可能なカートリッジの交換、或いはトナー補充を行えるようになっている。
【０００３】
トナー残量を検知するトナー残量検知手段（現像剤残量検知手段）として、例えば静電容量検知方式のものが知られている。この方式では、現像装置内において、現像剤担持体である現像スリーブと対向した位置に、導電性の検知部材を少なくとも一つ設ける。そして、現像スリーブと検知部材、検知部材同士、又はその両方をコンデンサの電極として用い、電極間の静電容量が絶縁性トナーの量に応じて変化することを利用してトナー残量を検知する。即ち、現像スリーブや導電性の検知部材で構成されたコンデンサ間の空間がトナーで埋まっていれば静電容量は大きくなり、トナーが減るにつれて上記空間に空気が増えると静電容量は小さくなる。このことを利用して、トナー残量を検知する。
【０００４】
又、導電性の検知部材と現像スリーブとの間や検知部材間の静電容量とトナー量との関係を予め関係付けた補正テーブルを用意することで、コンデンサ間の静電容量を測定することによって、現像装置内のトナー残量レベルを算出することが可能となる。
【０００５】
又、カートリッジ毎に読み書き可能な記憶手段を設け、各カートリッジの個別の製造公差に関する補正情報や、現状のトナー残量に関する情報などを記憶することによって、トナー残量検知手段によるトナー残量レベルの算出を、より精度よく行うことができる。
【０００６】
このようなトナー残量検知手段を用いる場合において、例えば現像装置内のトナー量が多いときに画像形成装置や現像装置を長時間放置すると、トナーが自重により沈降し、現像スリーブと導電性の検知部材との間でトナーパッキングが生じることがある。そして、トナーパッキングにより現像スリーブにトナーが供給され難くなり、画像比率（印字率）の高い画像を出力したときなどに、画像の濃度が薄くなる現象（画像濃度薄）が生じることがある。
【０００７】
この問題に対して、特許文献１においては、トナー分布の変化を検知し、画像形成条件を変化させる方法が提案されている。又、特許文献２では、トナー残量と環境に応じて現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧及び周波数を変更することで、環境変動と現像特性の経時変化を補う制御方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−５７８８８号公報
【特許文献２】特開２００２−２４４３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１においては、現像装置内における現像スリーブの近辺のトナーパッキング状態の発生の有無を検知し、画像形成条件を変えることで、画像濃度薄などの問題を防止しようとしている。
【０００９】
しかしながら、従来、画像形成装置の放置時間に応じて、より安定した画像品質を得ることが望まれていた。
【００１０】
本発明者らは、画像形成装置の放置時間がしばらく続いた後に画像形成を行う場合には、次のような制御を行うことが望ましいことを見出した。即ち、現像剤担持体の近傍で、且つ、現像剤規制部材によって現像剤担持体上に担持される直前のトナーの疎密の状態を検知し、それに応じた画像形成条件を設定することが望ましい。従来、このようなトナー粗密の状態を検知することは困難であった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、放置時間などにより変化するトナーの状態によらずに、より安定した画像を形成することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、静電像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持された静電像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する容器と、前記像担持体に現像剤を供給する現像領域へと現像剤を担持して搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材と、前記容器内における現像剤の分布状態を検知するための現像剤分布状態検知手段と、を有する現像装置と、前記現像剤分布状態検知手段による検知結果に係る情報を記憶する記憶手段と；画像形成条件を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、前記現像剤分布状態検知手段の少なくとも一部は、前記規制部材によって前記現像剤担持体に担持される現像剤の量が規制される直前の特定部分の現像剤の分布状態を検知するように、前記現像剤担持体の近傍で、前記現像剤担持体の回転軸を通る水平線より上方且つ前記規制部材による前記現像剤の量の規制部より下方に配置されており、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記現像剤分布状態検知手段による検知結果に係る情報に基づいて画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放置時間などにより変化するトナーの状態によらずに、より安定した画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
先ず、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成及び動作について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１０の概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置１０は、該画像形成装置１０の本体（以下「装置本体」という）Ａに通信可能に接続されたホストコンピュータなどの外部機器からの画像情報を受け取り、該画像情報に従って画像を出力するレーザービームプリンタである。又、本実施例の画像形成装置１０は、後述する感光ドラム１、トナーなどの消耗品を、プロセスカートリッジＣとして装置本体Ａに対して着脱することで交換可能である。図２は、本実施例の画像形成装置１０に着脱可能なプロセスカートリッジＣの概略断面構成を示す。
【００１６】
画像形成装置１０は、像担持体（静電潜像担持体）としてのドラム型（回転部材）の電子写真感光体（感光体）、即ち、感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、図中矢印方向（時計回り）に回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、感光ドラム１を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ２、感光ドラム１上の静電潜像（静電像）を現像する現像手段としての現像装置４、感光ドラム１上を清掃するクリーニング手段としてのクリーニング装置６などが配置されている。詳しくは後述するように、現像装置４は、現像容器（現像装置本体）４１、現像剤担持体としての現像スリーブ４２などを有し、感光ドラム１に対向して配置されている。又、クリーニング装置６は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード６２、回収トナー容器６１などを有する。クリーニングブレード６２は、感光ドラム１の表面からトナー（残留トナー）などの付着物を除去する。又、回収トナー容器６１は、クリーニングブレード６２によって感光ドラム１の表面から除去された残留トナーなどを収容する。
【００１７】
本実施例では、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置４及びクリーニング装置６と、は一体的にカートリッジ化されて、装置本体Ａに対して着脱可能なプロセスカートリッジＣを構成する。尚、プロセスカートリッジとは、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも１つとをカートリッジ化して、画像形成装置の本体に対して着脱可能としたものである。本発明に従うプロセスカートリッジは、プロセス手段として少なくとも現像手段を有する。
【００１８】
又、本実施例では、装置本体Ａ内には、プロセスカートリッジＣの上方に、画像情報に対応してレーザ光Ｌを感光ドラム１に照射する露光手段（像露光手段）としてのレーザスキャナー（露光装置）３が配設されている。又、装置本体Ａ内において、プロセスカートリッジＣの下方には、感光ドラム１に対向して配置された転写手段としての転写部材（回転部材）である転写ローラ５が配設されている。
【００１９】
上記構成の画像形成装置１０において、画像形成時には、先ず、感光ドラム１の表面が、帯電ローラ２によって均一に帯電される。次いで、帯電した感光ドラム１の表面は、画像情報に従ってレーザスキャナー３から照射されるレーザ光Ｌによって走査露光される。本実施例では、帯電した感光ドラム１の表面の画像部が露光される。これにより、感光ドラム１上に目的の画像情報に従う静電潜像が形成される。
【００２０】
感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置４によってトナーが付着されることによって、トナー像として可視化される。本実施例では、現像装置４は、反転現像方式によって、感光ドラム１上の静電潜像を現像する。即ち、本実施例では、帯電処理された感光ドラム１の表面における、露光により電位が減衰した画像部に、感光ドラム１の帯電極性（本実施例では負極性）と同極性に帯電したトナーを付着させることによって、静電潜像をトナー像として現像する。
【００２１】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ローラ５によって記録紙、ＯＨＰシートなどの転写材Ｐへ転写される。この時、転写ローラ５には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。
【００２２】
トナー像が転写された転写材Ｐは、定着手段としての定着装置１３を通ってトナー像が定着された後に、装置本体Ａの外部へと排出される。
【００２３】
［現像装置］
次に、本実施例の画像形成装置１０が備える現像装置４について更に説明する。
【００２４】
本実施例では、現像装置４は、現像剤として絶縁性磁性１成分現像剤、即ち、トナーを用いる。現像装置４は、トナーを収容する現像容器（トナー容器）４１を有する。現像容器４１は、感光ドラム１と対向する領域が一部開口している。この開口部から一部露出するようにして、回転可能な現像剤担持体（回転部材）としての現像スリーブ４２が現像容器４１に支持されている。現像スリーブ４１は、図中矢印方向（反時計回り）に回転駆動される。即ち、本実施例では、現像スリーブ４１は、感光ドラム１との対向部である現像領域Ｇにおいて、その表面が感光ドラム１の表面の移動方向と同方向に移動するように回転駆動される。
【００２５】
本実施例では、現像スリーブ４２は、中空の非磁性金属スリーブで構成され、その内部に磁界発生手段としてのマグネットローラを有する。マグネットローラは、その円周方向に沿って複数の磁極を有する。このマグネットローラの磁力によって、トナーは現像スリーブ４２上に拘束される。そして、この現像スリーブ４２には、現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源１０５から、直流電圧（ＤＣバイアス）に交流電圧（ＡＣバイアス）を重畳した、交流電圧成分を有するバイアス電圧（交番バイアス）が印加される。これにより、現像領域Ｇにおいてトナーを振動運動させて、感光ドラム１の画像部に付着させて残留させる。
【００２６】
又、現像装置４には、現像スリーブ２上に担持するトナーの量（層厚）を規制するための規制部材（現像剤層厚規制部材）としての現像ブレード４３が設けられている。本実施例では、現像ブレード４３は、弾性体で形成された板状部材であり、その自由端近傍の側面で現像スリーブ４２に当接するように配置されている。この当接部が、現像ブレード４３によるトナーの量（層厚）の規制部Ｒとなる。又、本実施例では、現像ブレード４３は、その自由端を、現像スリーブ４２の回転方向（表面の移動方向）の上流側を向くようにして配設されている。又、本実施例では、現像スリーブ４２は、その表面が現像容器４１の内側において重力方向の下から上に向かって移動するように回転駆動される。現像スリーブ４２は、現像領域Ｇにおいては、その表面が重力方向の上から下に向かって移動する。従って、現像ブレード４３は、現像容器４１の開口部の上側縁部に隣接して設けられている。そして、現像ブレード４３によるトナーの量（層厚）の規制部Ｒは、現像スリーブ４２の回転軸４２ａを通る水平線よりも上方に位置する。
【００２７】
又、現像装置４には、現像容器４１内のトナーを撹拌しながら現像スリーブ４２に向けて搬送する撹拌搬送手段としての撹拌羽根４６が回転可能に設けられている。
【００２８】
更に、本実施例では、現像装置４は、現像スリーブ４２の近傍に導電性の検知部材４５を有する。この検知部材４５は、詳しくは後述するように、現像剤分布状態検知手段（トナー分布状態検知手段）、現像剤残量検知手段（トナー残量検知手段）を構成する。本実施例では、検知部材４５は、現像スリーブ４２の近傍で、現像スリーブ４２の回転軸４２ａを通る水平線よりも上方且つ現像ブレード４３によるトナーの量（層厚）の規制部Ｒよりも下方に設けられている。
【００２９】
尚、本実施例では、検知部材４５は、現像ローラ４２の回転軸線方向と略平行に延在する表面を有する導電性の材料から成る板状の部材で構成されている。又、本実施例では、検知部材４５は、現像スリーブ４２により近接する先端４２ｂ側の一部分が、現像スリーブ４２の回転軸線方向と略平行な線に沿う屈曲部４５ａにおいて、上記先端４５ｂが現像スリーブ４２に更に近接する方向に屈曲されている。検知部材４５の長手方向（現像ローラ４２の回転軸線方向と略平行）と交差する方向における上記先端４５ｂとは反対側の端部は、現像容器（枠体）４１に固定されている。
【００３０】
検知部材４５を構成する導電性の材料としては金属を好適に用いることができ、本実施例ではステンレススチールを用いた。
【００３１】
図３にプロセスカートリッジＣ内、即ち、現像装置４内のトナー量を検知するための回路構成の一例を示す。この回路構成は、現像装置４内のトナーの分布状態を検知するためのものでもある。又、図４は、本実施例に従う画像形成装置１０の概略制御ブロックを示す。
【００３２】
画像形成装置１０は、該画像形成装置１０の動作を統括制御する本体制御部１００を有する。本体制御部１００には、制御の中心部をなす制御手段としての制御部１０１と、検知部材４５の出力を検知する出力検知部１０３と、が設けられている。又、本体制御部１００には、検知部材４５による検知結果からトナー残量を求めるためのトナー残量決定テーブル１０４（該テーブル等を記憶する記憶部）が設けられている。一方、プロセスカートリッジＣには、詳しくは後述するように、記憶手段としての読み出し及び書き込みが可能なメモリ２０と、本体制御部１００とメモリ２０との間における情報の伝達を制御するカートリッジ側伝達部２１とが設けられている。
【００３３】
現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源（現像バイアス回路）１０５から所定の交番バイアスを出力すると、そのバイアスは現像スリーブ４２に印加される。現像スリーブ４２と検知部材４５との間には、それらの間のトナー量に応じた静電容量Ｃｓに対応して電圧Ｖｓが発生し、現像スリーブ４２と検知部材４５との間にはこの静電容量Ｃｓに応じた電流が流れる。そして、この電流に応じた上記電圧Ｖｓが、出力検知部１０３によって検知される。
【００３４】
出力検知部１０３により検知された電圧Ｖｓは、ＡＤ変換部（演算部）１０２に出力される。ＡＤ変換部１０２は、アナログ電圧Ｖｓをデジタル変換した結果を制御部１０１に出力する。
【００３５】
制御部１０１では、このデジタル値に変換された電圧値により、詳しくは後述するように、トナー残量決定テーブル（現像剤残量決定テーブル）１０４を用いてトナー残量レベルを決定する。又、制御部１０１は、検知したトナー残量に基づいてトナーの残り％を求める。
【００３６】
そして、制御部１０１は、表示手段として装置本体Ａの表示手段１１０に、求めたトナーの残り％に関する情報を表示させるか、或いは所定品位の画像形成が不可能なほどトナーが域少したことを使用者に報知するための「トナー無し」の警告を表示させる。表示手段１１０は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）などで構成される。
【００３７】
尚、制御部１０１は、上述の情報を装置本体Ａの表示手段１１０において表示することに加えて又は代えて、装置本体Ａに対して通信可能に接続されたホストコンピュータなどの外部機器の表示手段に表示させることができる。
【００３８】
このように、本実施例では、現像スリーブ４２に対向して配置された検知部材４５によって現像剤残量検知手段が構成される。又、この現像剤残量検知手段としての機能を有する検知部材４５は、詳しくは後述するように現像剤分布状態検知手段としての機能をも有する。
【００３９】
図５は、本実施例における、現像装置４内のトナー量と、出力検知部１０３における検知電圧値との関係を示す。図５中の縦軸は、現像スリーブ４２と検知部材４５との間の静電容量値に対応する検知電庄値Ｖｓを示している。又、図５中の横軸は、現像装置４内のトナー量を示す。
【００４０】
本実施例では、検知部材４５によって測定される静電容量値は、装置本体Ａ側で電圧値に変換して、図５のような電圧値で出力される。即ち、本実施例では、トナーが現像容器４１内に無い状態の時には、検知電圧値は最大値を示し、このとき静電容量は最小値を示す。このように、本実施例では、出力検知部１０３の回路構成によって、トナー量と検知電圧値とは逆の増減関係になっているが、本発明は斯かる態様に何ら制限されるものではない。トナー量と検知電圧値とは同じ増減関係であってもよい。
【００４１】
図５に示すような相関曲線を求めることによって予め決められたトナー残量決定テーブルと、検知電圧値とを比較することで、制御部１０１は、プロセスカートリッジＣ内、即ち、現像装置４内のトナー残量を決定する。本実施例では、本体制御部１００内に、トナー残量決定テーブル１０４を予め格納しておく。
【００４２】
尚、本実施例では、現像剤残量検知手段として、現像スリーブ４２に比較的近接した検知部材４５を用いている。そのため、本実施例では、この配置関係上、図５に示すように現像装置４内のトナーが８０ｇ以下まで消費された時点から検知電庄値の減少が始まり、その後、現像剤が無くなるまでの範囲のトナー残量を逐次に検知できる。但し、本発明は斯かる態様に限定されるものではなく、現像剤残量検知手段は、例えばトナーがフルに充填された状態など、現像装置４内のトナー残量がより多い時点から、逐次にトナー残量を検知できるようにしてもよい。或いは、現像剤残量検知手段は、トナーが無くなったこと（トナーエンド）、或いは無くなりそうであること（トナーニアエンド）を検知するように構成されていてもよい。いずれの場合も、本実施例のように現像剤残量検知手段が現像剤分布状態検知手段を兼ねる場合には、現像剤残量検知手段は、本実施例に従う所定の位置に配置されている必要がある。尚、現像剤分布状態検知手段は、現像剤残量検知手段とは別個に設けることもできる。
【００４３】
［現像剤分布状態検知手段］
前述のように、例えば現像装置４内のトナー量が多い時に、画像形成装置１０を長時間放置（停止、休止）すると、トナーが自重により沈降し、トナーパッキングが発生し易くなる。例えば、本実施例のように検知部材４５が現像スリーブ４２の近傍に固定されて配置されている場合には、現像スリーブ４２と検知部材４５との間でトナーパッキングが生じることがある。
【００４４】
即ち、現像スリーブ４２の近傍に検知部材４５が固定して配置された場合に、画像形成装置１０やプロセスカートリッジＣ（即ち、現像装置４）が長時間放置された場合を考える。この場合、トナーが自重により沈降し、図６中の斜線部分で示した現像スリーブ４２と検知部材４５との間のトナーが細密に凝集してしまうこと（トナーパッキング）がある。このようなトナーパッキングが起きると、図６中の矢印ａで示すような、現像スリーブ４２の近傍におけるトナーの循環が阻害されるため、現像スリーブ４２にトナーが供給され難くなる。これにより、画像濃度薄や、画像のライン幅が細くなるといった問題が生じることがある。
【００４５】
又、トナーパッキングの状態は、トナー量や放置時間によって変化し、特に規制部材としての現像ブレード４３で規制される直前のトナーの状態は、形成される画像に大きく影響する。
【００４６】
従って、画像形成装置の放置時間がしばらく続いた後に画像形成を行う場合、現像スリーブ４２の近傍で、且つ、現像ブレード４３によって現像スリーブ４２上に担持される直前のトナーの疎密の状態を検知し、それに応じた画像形成条件を設定することが望ましい。
【００４７】
一方、本実施例では、検知部材４５を現像スリーブ４２の近傍で、且つ、トナーが現像ブレード４３で規制される直前の位置に配置しているため、放置時間によって変化する、現像に用いられる直前のトナーの状態（分布状態，疎密状態）を検知することができる。
【００４８】
図７は、検知電圧値の変化量と放置時間との関係の一例を示す。図７に示す結果は、次のようにして得られたものである。本実施例の画像形成装置１０において、現像バイアス電圧の直流電圧成分を−３００Ｖに設定し、交流電圧成分のピーク間電圧を１６００Ｖ、周波数を２０００Ｈｚに設定し、又現像装置４内のトナー量を４００ｇとした。そして、出力検知部１０３による検知電圧値を測定した。この時、画像形成装置１０を所定時間放置した後に、再度、出力検知部１０３による検知電圧を測定し、放置時間に対する検知電圧値の変化量を求めた。図７から分かるように、放置時間が増すことでトナーが締まると、静電容量が大きくなり、検知電圧値の変化量も大きくなる。
【００４９】
本実施例の目的の１つは、放置時間などにより変化するトナーの状態によらずに、より安定した画像を形成することである。
【００５０】
そこで、本実施例では、現像装置４内に配置された現像ブレード４３と現像スリーブ４２の近傍のトナーの状態を検知する。そして、画像形成装置１０やプロセスカートリッジＣ（即ち、現像装置４）の放置時間などにより変化するトナーの状態に応じて画像形成条件（画像形成プロセス条件）を変更する。これにより、画像濃度薄などの問題を抑制し、より安定した画像を形成する。
【００５１】
即ち、本実施例の画像形成装置１００は、静電像を担持する感光ドラム１と、感光ドラム１に担持された静電像を現像する現像装置４と、を有する。現像装置４は、現像剤であるトナーを収容する容器である現像容器４１を有する。又、現像装置４は、感光ドラム１にトナーを供給する現像領域Ｇへと現像剤を担持して搬送する回転可能な現像剤担持体としての現像スリーブ４２と、現像スリーブ４２に担持されるトナーの量を規制する規制部材としての現像ブレード４３と、を有する。更に、現像装置４は、現像容器内におけるトナーの分布状態を検知するための現像剤分布状態検知手段としての検知部材４５を有する。又、画像形成装置１００は、検知部材４５による検知結果に係る情報を記憶する記憶手段２０と、画像形成条件を制御する制御手段１０１と、を有する。ここで、検知部材４５の少なくとも一部は、現像ブレード４３によって現像スリーブ４２に担持される現像剤の量が規制される直前の特定部分の現像剤の分布状態を検知するように、次のような所定位置に配置される。即ち、該所定位置は、現像スリーブ４２の近傍で、現像スリーブ４２の回転軸４２ａを通る水平線より上方且つ現像ブレード４３による現像剤の量の規制部Ｒより下方である。そして、制御手段１０１は、記憶手段２０に記憶された検知部材４５による検知結果に係る情報に基づいて画像形成条件を変更する。
【００５２】
より詳細には、本実施例では、静電容量の変化を検知する現像剤残量検知手段を現像剤分布状態検知手段として用い、画像形成装置の放置前（典型的には放置直前）の現像装置内の特定部分の静電容量に関する情報を記憶手段に保持する。又、少なくとも現像装置が画像形成装置の本体に対して着脱可能である場合には、現像装置が取り外される前（典型的には取り外される直前）の現像装置内の特定部位の静電容量に関する情報を記憶手段に保持する。この場合、好ましくは、記憶手段は現像装置と共に画像形成装置の本体に対して着脱可能とされる。
【００５３】
一方、画像形成を再開する際に、画像形成装置や現像装置の放置中にトナーの自重などによりトナーが密になった状態の上記特定部分の静電容量を上記現像剤分布状態検知手段で検知する。そして、上記記憶手段に保持された静電容量に関する情報と、今回検知した静電容量に関する情報とから、画像形成装置の放置前後での上記特定部分の静電容量の変化量に関する情報を検知する。これにより、該変化量に関する情報に応じて、現像バイアスの設定などの、画像形成条件を切り換える。
【００５４】
上記特定部分は、現像スリーブ４２の近傍で、且つ、現像ブレード４３によって現像スリーブ４２上にトナーが担持される直前の部分である。本実施例では、該特定部分の静電容量は、現像剤分布状態検知手段として機能する現像剤残量検知手段である検知部材４５を、本実施例に従う現像装置４内の上記所定の位置に配置することによって検知可能となっている。上述のように、本実施例では、検知部材４５は、上記所定の位置として、現像スリーブ４２の近傍で、現像スリーブ４２の回転軸４２ａより上方且つ現像ブレード４３より下方に設けられている。
【００５５】
現像剤分布状態検知手段は、その全体が上述のような所定の位置に配置されていることに限定されるものではなく、上記特定部分の現像剤の分布を検知する作用をなす検知部の少なくとも一部が、上述のような所定の位置に配置されていればよい。本実施例では、現像剤分布状態検知手段としての検知部材４５は、少なくとも上記屈曲部４２ａよりも現像スリーブ４２側の先端近傍の部分が本実施例に従う上記所定の位置に配置されている。
【００５６】
このように、本実施例では、現像剤分布状態検知手段は、上記特定部分に存在する現像剤量に応じた信号を出力し、制御手段１０１は、記憶手段２０に記憶された情報に基づき、上記信号の出力値の変化量に応じて画像形成条件を変更する。特に、本実施例では、現像剤分布状態検知手段は、少なくとも２つの電極間の静電容量に応じて前記信号を出力するように構成されている。
【００５７】
以下、更に詳しく説明するが、本実施例では、概略、次のような制御を行う。
１．プロセスカートリッジＣに記憶手段としての読み出し及び書き込みが可能なメモリ２０を設け、画像形成時に装置本体Ａ内の出力検知部１０３で検知された検知電圧値に関する情報を、このメモリ２０に記憶する。
２．画像形成の再開時に、制御手段としての制御部１０１は、画像形成前の準備動作である出力準備動作（前回転動作）時における出力検知部１０３の検知電圧値が、メモリ２０に記憶されている検知電圧値よりも小さい場合には、画像形成条件を変更する。これにより、画像濃度薄などのトナーパッキングに起因する画像不良を抑制する。ここで、画像形成条件は、メモリ２０に記憶されている検知電圧値と出力準備動作時の検知電圧値との差、即ち、現像ブレード４３と現像スリーブ４２の近傍におけるトナーの状態（分布状態）に応じて予め設定された画像形成条件を切り換えて用いる。特に、本実施例では、画像形成条件として、現像バイアスの直流成分の電圧値を変更する。尚、この画像形成条件としての現像バイアスの直流成分の電圧値は、メモリ２０に記憶されている検知電圧値と出力準備動作時の検知電圧値との差分値（変化量）に関係付けて、本体制御部１００内（より詳細にはその記憶部）に予め格納しておく。
３．画像形成の終了後に、画像形成後の整理動作である出力後動作（後回転動作）時に、次の制御を行う。即ち、出力検知部１０３の検知電圧値が、メモリ２０に記憶されている検知電圧値よりも大きい場合には、メモリ２０内の検知電圧値に関する情報を、この新たに検知された検知電圧値に対応して更新する。
【００５８】
このような制御により、現像装置４内のトナーパッキングの状態を検知して、該トナーの状態に応じて画像形成条件を制御することで、より安定した画像を得ることができる。
【００５９】
ここで、プロセスカートリッジＣに設けるメモリ２０について説明する。
【００６０】
本実施例ではプロセスカートリッジＣは、回収トナー容器６１の側面部に、メモリ２０と、メモリ２０への情報の読み書きを制御するためのカートリッジ側伝達部２１とを有している。プロセスカートリッジＣが装置本体Ａに装着されると、カートリッジ側伝達部２１と、装置本体Ａ側に設けられた本体制御部１００が互いに対向して配置される。本実施例では、本体制御部１００は、装置本体Ａ側の伝達手段としての機能を備えている。
【００６１】
これら２つの制御部によってメモリ２０内の情報の読み出し及び書き込みを行うための読み書き制御手段が構成される。メモリ２０の容量は、本実施例では少なくとも画像形成装置１０が放置される前の出力検知部１０３の検知電圧値に関する情報を記憶するのに十分なものとする。更に、例えば、カートリッジ使用量、カートリッジ特性値などの複数個の情報を記憶するのに十分な容量をもつものとしてもよい。例えば、メモリ２０には、プロセスカートリッジ２０が使用された量が随時書き込み記憶されるようになっていてよい。
【００６２】
尚、上述のように、本実施例では、メモリ２０は回収トナー容器６１の側面に設置されている。これは、プロセスカートリッジＣの装置本体Ａに対する挿入方向が、回収トナー容器６１側を先頭に装置本体Ａ内に挿入される方向であることから、メモリ２０と装置本体Ａ側の通信手段とが位置合わせし易いように考慮したためである。
【００６３】
メモリ２０としては、典型的には、不揮発性メモリ、揮発性メモリとバックアップ電池とを組み合わせたものなど、通常の半導体による電子的なメモリを特に制限無く使用することができる。これに限定されるものではないが、特に、メモリと読みだし／書き込みＩＣの間のデータ通信を電磁波によって行う非接触メモリである場合、カートリッジの装着状態による情報伝達部の接触状態の変化の影響を受けることがなくて好ましい。
【００６４】
次に、図８のフローチャートを参照して、本実施例に従うトナー分布状態の検知制御の手順について説明する。
【００６５】
尚、図８において、初期回転動作とは、次のような所定のタイミングで、感光ドラム１を回転させ、感光ドラム１や転写ローラ５のクリーニングを行うための動作である。即ち、上記所定のタイミングは、画像形成装置１０を外部電源に接続するメインスイッチを入れ、定着装置７が加熱されてそのウォームアップが完了したとき、或いはプロセスカートリッジＣの交換があった後などである。
【００６６】
又、出力準備動作とは、画像形成開始指令（プリント信号）により生じる動作であって、感光ドラム１が回転すると共に、帯電ローラ２を作用させ、感光ドラム１の感度の調整、帯電の均一化、クリーニングなどを行う動作である。
【００６７】
更に、出力後動作とは、画像形成の終了後も感光ドラム１の回転を所定時間継続させ、帯電ローラ２を作用させて感光ドラム１の感度履歴の解消などを図る動作である。
【００６８】
先ず、装置本体Ａの電源が投入されて（ＳＴＥＰ１）、定着装置７のウォームアップが完了し、画像形成装置１０が画像形成可能な状態になった時点で、初期回転動作が行われる（ＳＴＥＰ２）。初期回転動作中に、現像バイアスが印加（ＯＮ）されてトナー残量検知が行われる（ＳＴＥＰ３）。
【００６９】
制御部１０１はＳＴＥＰ３において検知された検知電圧値Ｖｓからトナー無し状態であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ４）。そして、トナー無し状態（トナー切れ状態）が検知された場合には、装置本体Ａの表示手段１１０などにおいてトナー無し状態（トナー切れ状態）を示す警告表示が行われる（ＳＴＥＰ５）。ＳＴＥＰ４において、トナー無し状態（トナー切れ状態）が検知されない場合には、画像形成開始指令（プリント信号）を待つスタンバイ状態に入る（ＳＴＥＰ６）。又、スタンバイ中にプロセスカートリッジＣの交換が行われたときには、新たなプロセスカートリッジＣが装着された時点で、再び初期回転動作、トナー残量検知が行なわれ、スタンバイ状態に戻る。
【００７０】
スタンバイ中に画像形成開始指令が入ると（ＳＴＥＰ７）、出力準備動作（ＳＴＥＰ８）に続いて、現像バイアスが印加されトナー残量検知が行われる（ＳＴＥＰ９）。
【００７１】
制御部１０１はＳＴＥＰ９において検知された今回の検知電圧Ｖｓとメモリ２０内に記憶された電圧値Ｖｓとを比較する。制御部１０１は、その比較の結果、メモリ２０内に記憶された電圧値Ｖｓと今回の検知電圧値Ｖｓとの差分ΔＶｓ（＝メモリ内Ｖｓ−検知Ｖｓ）が０Ｖ以下であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１０）。そして、制御部１０１は、差分ΔＶｓが０Ｖ以下である場合には、検知電圧値Ｖｓをメモリ２０内に記憶させ（ＳＴＥＰ１１）、現像バイアスをデフォルトの値に設定し（ＳＴＥＰ１２）、画像形成を行わせる（ＳＴＥＰ１３）。又、画像形成が終了した時点で出力後動作を行い（ＳＴＥＰ１４）、一連の画像形成動作を終了して（ＳＴＥＰ１５）、再び画像形成開始指令を待つスタンバイ状態（ＳＴＥＰ６）に入る。
【００７２】
又、ＳＴＥＰ１０においてメモリ２０内に記憶された電圧値Ｖｓと検知電圧値Ｖｓとの差分ΔＶｓが０Ｖより大きい場合には、制御部１０１は、差分ΔＶｓが０．２Ｖ以下であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１６）。そして、制御部１０１は、差分ΔＶｓが０．２以下である場合には、トナーがパッキング状態にあると判断し、現像バイアスを、デフォルトの値から特定の現像バイアス設定１に変更する（ＳＴＥＰ１７）。一方、制御部１０１は、ＳＴＥＰ１６において差分ΔＶｓが０．２Ｖより大きい場合には、トナーのパッキングが更に進んだ状態にあると判断し、現像バイアスを特定の現像バイアス設定２に変更する（ＳＴＥＰ１８）。ＳＴＥＰ１７、ＳＴＥＰ１８においてそれぞれ現像バイアス設定を変更した後で、画像形成を開始し（ＳＴＥＰ１３）、次いで出力後動作を行い（ＳＴＥＰ１４）、その後、再び画像形成開始指令を待つスタンバイ状態（ＳＴＥＰ６）に入る。
【００７３】
尚、本実施例では、出力後動作中に上記同様のトナー残量検知を行う。そして、出力後動作時に検知された検知電圧値Ｖｓとメモリ２０内に記憶されている検知電圧値Ｖｓとの差分ΔＶｓ（＝メモリ内Ｖｓ−検知Ｖｓ）が０Ｖ以下である場合には、新たな検知電圧値Ｖｓでメモリ２０内の情報を更新する。メモリ２０内の情報の更新は、典型的には、１回の画像形成開始指令による単一又は複数の画像の出力（１ジョブ）毎に行われる。これにより、通常、メモリ２０内には、画像形成装置１００やプロセスカートリッジＣ（即ち、現像装置４）が放置される直前の画像形成によるトナー消費に応じて更新された、検知部材４５による検知結果に係る情報が記憶される。但し、メモリ２０内の情報の更新は、出力後動作中に行うことに限定されるものではなく、画像形成中にトナー残量検知を行い、上記差分ΔＶｓが０Ｖ以下である場合に、新たな検知電圧値Ｖｓでメモリ２０内の情報を更新するようにしてもよい。
【００７４】
このように、制御手段１０１は、次のような情報を比較した結果に応じて、画像形成条件を変更することができる。即ち、記憶手段２０に記憶された画像形成装置１００が放置される以前の検知部材４５による検知結果に係る情報と、その放置の後に画像形成装置１００による画像形成動作を再開する際の検知部材４５による検知結果に係る情報と、の比較結果である。
【００７５】
又、少なくとも現像装置４が装置本体Ａに対して着脱可能であり、記憶手段２０が現像装置４と共に装置本体Ａに対して着脱可能に設けられている場合には、制御手段１０１は、次のような情報を比較した結果に応じて、画像形成条件を変更することができる。即ち、現像装置４５が装置本体Ａに装着された場合に、その装着の以前から記憶手段２０に記憶されている検知部材４５による検知結果に係る情報と、その装着の後の検知部材４５による検知結果に係る情報と、の比較結果である。
【００７６】
ここで、本実施例では、上述のように、現像バイアスの直流成分の電圧値の条件として、デフォルト、現像バイアス設定１、現像バイアス設定２の３つの設定を有している。これらの３つの現像バイアスの設定は、該現像バイアスの設定にて得られるコントラスト電圧が、
デフォルト＜現像バイアス設定１＜現像バイアス設定２
の関係となるように設定されている。これにより、トナーパッキングが進むにつれて、現像コントラストを大きくして、画像濃度薄を補正するようにしている。現像コントラスト電圧とは、感光体上に形成された静電潜像の画像部の電位（最大濃度部で代表される）と、現像剤担持体に印加されるバイアスの直流成分の電位との電位差である。
【００７７】
尚、現像バイアス条件の設定の数は本実施例のように３つに限定されるものではない。より多くても少なくてもよい。
【００７８】
又、本実施例では、トナーパッキングを検知した際、現像バイアスの直流成分の電圧値を変更したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、現像バイアスの交流電圧成分のＶｐｐ（ピーク・ツー・ピーク電圧）、周波数等であってもよい。即ち、トナーパッキングを検知した際に変更する画像形成条件は、トナーパッキングに起因する現像性の低下（画像濃度薄など）を補正し得ると考えられる任意の画像形成条件であってよい。
【００７９】
以上、本実施例によれば、現像装置４内に配置された現像ブレード４３及び現像スリーブ４２の近傍のトナーの状態を検知し、放置時間などにより変化するトナーの状態に応じて画像形成条件を変更する。これにより、放置時間などにより変化するトナーの状態によらずに、より安定した画像を形成することができる。
【００８０】
実施例２
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例では、実施例１にて説明したものと実質的に同じ構成、作用を有する要素には、同じ参照番号を付して、詳しい説明は省略する。
【００８１】
実施例１では、装置本体Ａに対して着脱可能なカートリッジは、感光体とプロセス手段とを有するプロセスカートリッジであったが、本実施例では、プロセス手段としての現像装置４が単独で装置本体Ａに対して着脱可能なカートリッジとされる。
【００８２】
図９は、カートリッジ化された現像装置４、即ち、現像カートリッジＤを示す。本実施例の現像カートリッジＤは、実施例１におけるプロセスカートリッジＣの現像装置４に、記憶手段としてのメモリ２０を備えたものに相当する。
【００８３】
更に説明すると、実施例１と同様に、現像装置４は、現像スリーブ４２にトナーを供給するために内部に現像剤を収容した現像容器４１を有する。又、現像容器４１には、現像スリーブ４２、現像ブレード４３、実施例１と同様の位置に配置された検知部材４５などが設けられている。そして、この現像装置４が一体的にカートリッジ化されて装置本体Ａに着脱可能な現像カートリッジＤを構成する。
【００８４】
このように、本実施例の現像カートリッジＤは、実施例１で説明したプロセスカートリッジＣの現像装置４と、メモリ２０とをユニット化したものである。即ち、本実施例の現像カートリッジＤは、プロセスカートリッジＣから感光体ドラム１、帯電ローラ２、クリーニング装置６を除いて一体化したカートリッジと考えることができる。
【００８５】
従って、上記実施例１にて説明した、現像装置、及び、現像剤残量検知（現像剤分布状態検知）に関する、全ての構成が、同様に本実施例の現像カートリッジＤにおいても適用される。従って、これら構成及び作用についての説明は、実施例１において行った上記説明を援用する。
【００８６】
以上、本実施例の構成によっても、実施例１と同様の作用効果を達成し得る。
【００８７】
尚、上述の各実施例では、本発明を具体的な実施態様に則して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。
【００８８】
例えば、上記各実施例では、現像装置は、画像形成装置の本体に対して着脱可能なカートリッジに設けられるものとして、トナーパッキングの状態、即ち、現像剤の分布状態を検知するための情報を記憶する記憶手段は、このカートリッジに搭載した。これにより、例えば、カートリッジを、その寿命期間内に、画像形成装置の本体に対して交換して使用するような場合において、それぞれのカートリッジに即した制御を行うことを容易とすることができる。但し、本発明は斯かる態様に限定されるものではなく、上記記憶手段は、装置本体に設けられていてもよい。又、現像装置が装置本体に固定されている場合であっても、本発明は等しく適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【図２】画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジの一実施例の概略断面図である。
【図３】現像剤残検検知（現像剤分布状態検知）における回路構成の一例を示す回路図である。
【図４】本発明に従う制御態様の一例を示すブロック図である。
【図５】現像装置内のトナー量と検知電圧値との関係の一例を示すグラフ図である。
【図６】現像スリーブの近傍のトナー循環を説明するための現像装置の概略断面図である。
【図７】放置時間と検知電圧値の変化量との関係の一例を示すグラフ図である。
【図８】本発明に従う制御の流れの一例を示すフローチャート図である。
【図９】画像形成装置の本体に着脱可能な現像カートリッジの一実施例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１          感光ドラム（像担持体）
１０        画像形成装置
２０        メモリ（記憶手段）
４２        現像スリーブ（現像剤担持体）
４３        現像ブレード（規制部材）
４５        検知部材（現像剤残量検知手段、現像剤分布状態検知手段）
１００      本体制御部
１０１      制御部
１０３      出力検知部
Ｃ          プロセスカートリッジ
Ｄ          現像カートリッジ
【図１】
2008257112.tif 000003
【図２】
2008257112.tif 000004
【図３】
2008257112.tif 000005
【図４】
2008257112.tif 000006
【図５】
2008257112.tif 000007
【図６】
2008257112.tif 000008
【図７】
2008257112.tif 000009
【図８】
2008257112.tif 000010
【図９】
2008257112.tif 000011