| 【発明の名称】 |
画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】浅見 彰
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| 【要約】 |
【課題】潜像担持体の寿命と、現像剤の寿命とを区別することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】感光体ドラムの地肌部に対するトナー付着量の検知結果である「Ｖｓｇ０−Ｖｓｇｐ」だけではなく、現像剤のトナー濃度ＴＣの検知結果であるＶＴをも加味して感光体ドラム及び現像剤の寿命を判定させるように制御部を構成した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電せしめる帯電手段と、現像物質及びキャリアを含有する現像剤を用い、該静電潜像を該現像物質の付着によって現像する現像装置と、該現像装置の現像バイアスを制御する現像バイアス制御手段と、該潜像担持体上における現像物質付着量を検知する付着量検知手段と、該潜像担持体の地肌部に対する現像物質付着量に基づいて該潜像担持体又は該現像剤のうちの少なくとも一方の寿命を判定する寿命判定手段とを備える画像形成装置であって、該現像剤に現像物質を補給する補給手段と、該潜像担持体上で現像された基準画像に対する現像物質付着量に基づいて該補給手段の駆動を制御する補給制御手段と、該現像剤の現像物質濃度を検知する濃度検知手段と、該潜像担持体の電位を検知する電位検知手段とを備え、該現像バイアス制御手段が、該基準画像用の静電潜像の電位を検知する該電位検知手段からの出力に基づいて、該基準画像用の静電潜像を所定の現像ポテンシャルで現像させるように該現像バイアスを制御し、且つ該寿命判定手段が該現像物質濃度にも基づいて該寿命を判定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１の画像形成装置において、画像形成動作回数を取得する動作回数取得手段を設け、該画像形成動作回数にも基づいて上記寿命を判定させるように上記寿命判定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】上記寿命として上記現像剤の寿命を判定する請求項１又は２の画像形成装置において、上記現像装置の活動変数を演算する積算演算手段を設け、該活動変数にも基づいて該寿命を判定させるように上記寿命判定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】上記寿命として上記潜像担持体の寿命を判定する請求項１、２又は３の画像形成装置において、該潜像担持体の活動変数を演算する積算演算手段を設け、該活動変数にも基づいて該寿命を判定させるように上記寿命判定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】請求項４の画像形成装置において、上記電位検知手段による上記潜像担持体の電位の検知結果にも基づいて該潜像担持体の寿命を判定させるように、上記寿命判定手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】上記寿命として上記潜像担持体の寿命と現像剤の寿命とを判定する請求項１、２、３、４、５又は６の画像形成装置であって、上記現像剤を攪拌する攪拌手段を備え、該現像剤について寿命に達したと判定した場合には、上記潜像の現像を停止した条件下で該攪拌手段を所定時間駆動した後、再び該現像剤の寿命を判定することを特徴とする画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、詳しくは、感光体等の潜像担持体上における単位面積あたりの現像物質付着量に基づいて該潜像担持体又は現像剤のうちの少なくとも一方の寿命を判定する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置では、例えば、次のようなプロセスで画像を形成する。即ち、まず、帯電チャージャや帯電ローラ等の帯電手段によって一様に帯電せしめた潜像担持体に対し、レーザー照射による露光処理を施すなどして静電潜像を担持させる。そして、この静電潜像と現像装置との間に、トナー等の現像物質を現像装置からこの静電潜像に向けて静電的に移動・付着させるような電位差（現像ポテンシャル）を生じせしめてこの静電潜像を現像する。次いで、現像によって得た現像画像を、転写紙などの記録媒体に直接あるいは中間転写体を介して転写して転写像を得る。そして、転写後の感光体上に残留した現像物質をクリーニングブレードで機械的に掻き取るなどしてクリーニングする。
【０００３】このようなプロセスで画像を形成する画像形成装置においては、繰り返しの帯電、露光及びクリーニングによって潜像担持体の帯電能力を低下させたり、その表層を磨耗させたりするなどして、潜像担持体を徐々に劣化させていく。このように潜像担持体を劣化させると、潜像担持体の帯電不足によってその地肌部（非潜像部分）に現像物質を付着させて地汚れを引き起こすなど、種々の不具合を生ずるので潜像担持体を新たなものと交換する必要がある。
【０００４】そこで、特開平４−６０６５１号公報において、潜像担持体である感光体の地肌部のトナー付着量を光学的センサで検知し、検知結果が基準値よりも高くなったときを感光体の寿命であると判定する画像形成装置が提案されている。
【０００５】一方、現像剤として磁性キャリアと現像物質であるトナーとを含有するいわゆる二成分現像剤を用いる場合には、現像装置内でこれら二成分を繰り返し摺擦せしめることで二成分現像剤を徐々に劣化させていく。このように劣化させると、磁性キャリア表面にトナーを溶着させるいわゆるスペントという現象によって地汚れを引き起こすなど、種々の不具合を発生させるので二成分現像剤を新たなものと交換する必要がある。
【０００６】そこで、特開平５−８０６５５号公報において、感光体の地肌部のトナー付着量を光学的センサによって検知し、検知結果が基準値よりも高くなったときを現像剤の寿命であると判定する画像形成装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開平４−６０６５１号公報において、二成分現像剤の劣化に起因する地汚れが発生した場合には、感光体がまだ十分に使用に耐え得る状態であるもかかわらず、「感光体の寿命である」と誤判定してしまう。そして、この誤判定によってユーザーに無駄な感光体ドラムの交換を促してしまうという問題があった。
【０００８】また、上記特開平５−８０６５５号公報において、感光体の劣化に起因する地汚れが発生した場合には、二成分現像剤がまだ十分に使用に耐え得る状態であるにもかかわらず、「二成分現像剤の寿命である」と誤判定してユーザーに無駄な現像剤の交換を促してしまうという問題があった。
【０００９】本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、潜像担持体の寿命と、現像剤の寿命とを区別することが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】上記目的を達成するために、請求項１の発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電せしめる帯電手段と、現像物質及びキャリアを含有する現像剤を用い、該静電潜像を該現像物質の付着によって現像する現像装置と、該現像装置の現像バイアスを制御する現像バイアス制御手段と、該潜像担持体上における現像物質付着量を検知する付着量検知手段と、該潜像担持体の地肌部に対する現像物質付着量に基づいて該潜像担持体又は該現像剤のうちの少なくとも一方の寿命を判定する寿命判定手段とを備える画像形成装置であって、該現像剤に現像物質を補給する補給手段と、該潜像担持体上で現像された基準画像に対する現像物質付着量に基づいて該補給手段の駆動を制御する補給制御手段と、該現像剤の現像物質濃度を検知する濃度検知手段と、該潜像担持体の電位を検知する電位検知手段とを備え、該現像バイアス制御手段が、該基準画像用の静電潜像の電位を検知する該電位検知手段からの出力に基づいて、該基準画像用の静電潜像を所定の現像ポテンシャルで現像させるように該現像バイアスを制御し、且つ該寿命判定手段が該現像物質濃度にも基づいて該寿命を判定することを特徴とするものである。
【００１０】この画像形成装置において「寿命を判定する」とは、寿命に達したか否か、あるいは、もうすぐ寿命に達する状態になったか否か、を判定することを示す。
【００１１】この画像形成装置において、現像剤の劣化に伴ってキャリア表面に現像物質が徐々に溶着してくると（スペントが発生し始めると）、キャリア表面と現像物質との摩擦力の低下によって現像物質に対するキャリアの被帯電能力が低下する。そして、この低下によってトナー等の現像物質の帯電量が低下する。このように現像物質の帯電量が低下すると、基準画像用の静電潜像が所定の現像ポテンシャルで現像されるにもかかわらず、現像によって得られた基準画像の現像物質付着量（基準画像濃度）が増加する。このため、補給制御手段は、現像物質の帯電量が低下してくると、現像剤への現像物質の補給量を低減して該現像剤の現像物質濃度を低下させることで、増加した基準画像濃度を所定濃度まで低下させる。キャリア表面への現像物質の溶着が更に進行してくると、このような現像物質の帯電量低下と現像剤物質濃度低下とが繰り返された後、最終的に地汚れが発生する。よって、現像剤の劣化に起因する地汚れが発生した際の現像剤の現像物質濃度は、現像剤の劣化がない状態での現像剤の現像物質濃度を大きく下回ることになる。一方、例えば、潜像担持体の劣化に伴ってその帯電能力が部分的あるいは全体的に低下してくると、反転現像方式における潜像担持体の地肌部の電位が現像物質の帯電極性とは逆極性側に大きくなるなどして、地汚れが発生する。但し、このような地汚れが発生する過程で、基準画像用の静電潜像は潜像担持体の帯電量が低下していても所定の現像ポテンシャルで現像される。このため、潜像担持体が劣化しても現像剤の劣化がなければ基準画像濃度はそれほど変化せず、補給制御手段によって現像剤の現像物質濃度が大きく低減されるようなことはない。従って、本画像形成装置においては、現像剤の劣化に起因する地汚れが発生した場合には現像剤の現像物質濃度が所定濃度を下回る一方で、潜像担持体の劣化に起因する地汚れが発生した場合には該現像物質濃度が所定濃度のままであるか又はこれを上回ることになる。そこで、寿命判定手段は、潜像担持体の地肌部に対する現像物質付着量に基づいて地汚れの発生を検知した際に、現像剤の現像物質濃度の検知結果を加味して潜像担持体や現像剤の寿命を判定するように構成されている。かかる構成においては、潜像担持体の地肌部に対する現像剤付着量の検知結果に基づいて地汚れの発生を検知した際、このときの現像物質濃度が所定濃度を下回っているか否かを加味することにより、潜像担持体の寿命と現像剤の寿命とを区別して判定することが可能になる。
【００１２】ところで、潜像担持体の劣化には、そのコート層の磨耗、帯電能力の低下、電荷保持能力の低下などに起因して地汚れを発生させるタイプの他に、残留電荷の増加、感光能力の低下等による潜像電位の低下などに起因して画像濃度を低下させるタイプのものがある。即ち、地汚れを発生させないタイプの潜像担持体の劣化もある。また、現像剤の劣化には、スペントに起因して地汚れを発生させるタイプの他に、キャリアのコート層の磨耗に起因して潜像担持体にキャリア付着を発生させるタイプのものがある。即ち、地汚れを発生させないタイプの現像剤の劣化もある。本画像形成装置では、以上の劣化のうち、地汚れを発生させるタイプの潜像担持体や現像剤の劣化を検知することはできるが、地汚れを発生させないタイプの該劣化を検知することができない。また、潜像担持体の地汚れには、潜像担持体や現像剤の劣化によって発生するものと、例えば帯電手段や潜像担持体露光手段の汚れなど他の要因によって発生するものとがある。本画像形成装置では、このような他の要因によって発生した地汚れに基づいて、潜像担持体や現像剤の寿命を誤判定するおそれがある。
【００１３】そこで、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、画像形成動作回数を取得する動作回数取得手段を設け、該画像形成動作回数にも基づいて上記寿命を判定させるように上記寿命判定手段を構成したことを特徴とするものである。
【００１４】上記請求項１の画像形成装置において、潜像担持体や現像剤はその使用に伴って徐々に劣化していくため、これらの劣化度合いと画像形成動作回数との間にはある程度の相関関係が成立する。本請求項２の画像形成装置は、このような相関関係にある画像形成動作回数を加味して潜像担持体や現像剤の寿命を判定する。かかる構成においては、地汚れを発生させるタイプの潜像担持体や現像剤の劣化を検知することに加えて、地汚れを発生させないタイプの地汚れを画像形成動作回数に基づいて検知することが可能になる。また、地汚れを検知した際に、画像形成動作回数が所定回数に到達していない場合には、この地汚れを潜像担持体や現像剤の劣化とは異なる他の要因によって発生したものと判定することが可能になる。そして、これらの結果、潜像担持体や現像剤の寿命の判定精度を向上させることができる。
【００１５】但し、地汚れを発生させないタイプの潜像担持体や現像剤の劣化を画像形成動作回数に基づいて検知する際において、劣化していない状態を劣化していると判断したり、逆に、劣化している状態を劣化していないと判断したりといった誤検知を生ずるおそれがある。画像形成動作回数と、潜像担持体や現像剤の劣化度合いとは厳密な相関関係にはないからである。
【００１６】そこで、請求項３の発明は、上記寿命として上記現像剤の寿命を判定する請求項１又は２の画像形成装置において、上記現像装置の活動変数を演算する積算演算手段を設け、該活動変数にも基づいて該寿命を判定させるように上記寿命判定手段を構成したことを特徴とするものである。
【００１７】この画像形成装置において「現像装置の活動変数」とは、現像装置に係る動作時間又は現像バイアス供給時間の積算値か、あるいは、該動作時間、該現像バイアス供給時間、又は現像バイアスの性状（電圧値、電流値、デューティー、ＡＣ／ＤＣの状態、など）のうちの少なくとも２つをかけ合わせた数値の積算値を示す概念である。
【００１８】上記請求項２の画像形成装置において、所定の画像形成動作回数に達したときの現像剤の劣化度合いは、それまでの現像装置に係る動作時間、現像バイアス供給時間、現像バイアスの性状などの違いによって異なってくる。このため、現像剤の劣化度合いは、画像形成動作回数よりも、現像装置の活動変数と良好な相関関係を示す。本請求項３の画像形成装置は、このように現像剤の劣化度合いと良好な相関関係にある現像装置の活動変数を加味して現像剤の寿命を判定することで、該寿命の判定精度を更に向上させることができる。
【００１９】また、請求項４の発明は、上記寿命として上記潜像担持体の寿命を判定する請求項１、２又は３の画像形成装置において、該潜像担持体の活動変数を演算する積算演算手段を設け、該活動変数にも基づいて該寿命を判定させるように上記寿命判定手段を構成したことを特徴とするものである。
【００２０】この画像形成装置において「潜像担持体の活動変数」とは、潜像担持体に係る動作時間、帯電時間又は露光時間の積算値数か、あるいは、該動作時間、該帯電時間、該露光時間、帯電時の電荷付与量、又は露光強度のうちの少なくとも２つをかけ合わせた数値の積算値を示す概念である。
【００２１】上記請求項２の画像形成装置において、所定の画像形成動作回数に達したときの潜像担持体の劣化度合いは、潜像担持体の動作時間や帯電時間などの違いによって異なってくる。一般に、画像形成動作１回あたりにおける潜像担持体の動作時間や帯電時間は一定ではなく、例えばいわゆる連続コピー動作時におけるこれら時間と、単独コピー動作時（原稿を１枚だけコピーする際の動作）におけるこれら時間とは異なってくるからである。また、これら時間が同じである場合でも、潜像担持体の劣化度合いは潜像担持体の累積帯電量の違いによって異なってくる。具体的には、この累積帯電量が多くなるほど劣化度合いが進む。このため、潜像担持体の劣化度合いは、画像形成動作回数よりも潜像担持体の活動変数と良好な相関関係を示す。本請求項４の画像形成装置は、このように潜像担持体の劣化度合いと良好な相関関係にある潜像担持体の活動変数を加味して潜像担持体の寿命を判定することで、該寿命の判定精度を更に向上させることができる。
【００２２】請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記電位検知手段による上記潜像担持体の電位の検知結果にも基づいて該潜像担持体の寿命を判定させるように、上記寿命判定手段を構成したことを特徴とするものである。
【００２３】潜像担持体は劣化によって帯電能力、電荷保持能力、感光能力などを低下させたり、残留電荷を増加させたりといった現像を引き起こすが、これらの現象については潜像担持体の潜像部や地肌部の電位の検知結果に基づいてその発生を検知することができる。よって、本請求項５の画像形成装置では、電位検知手段からの出力に基づいてこれらの現像を検知し、検知結果を加味して潜像担持体の寿命を判定することで、請求項４の画像形成装置よりも更に該寿命の判定精度を向上させることができる。
【００２４】請求項６の発明は、上記寿命として上記潜像担持体の寿命と現像剤の寿命とを判定する請求項１、２、３、４、５又は６の画像形成装置であって、上記現像剤を攪拌する攪拌手段を備え、該現像剤について寿命に達したと判定した場合には、上記潜像の現像を停止した条件下で該攪拌手段を所定時間駆動した後、再び該現像剤の寿命を判定することを特徴とするものである。
【００２５】上記請求項１の画像形成装置において、潜像担持体の劣化に起因する地汚れと、現像剤の劣化に起因する地汚れとが同時に発生した場合には、後者の劣化だけに起因する時汚れが発生した場合と同様に、現像剤の現像剤濃度が所定濃度を下回る。このような場合には、実際には潜像担持体の劣化も起こっているのに、現像剤の劣化だけしか検知することができなくなる。一方、本請求項６の画像形成装置では、地汚れの発生に基づいて現像剤の劣化を検知した場合には、攪拌手段で現像剤を所定時間攪拌せしめた後、再び現像剤の寿命を判定する。そして、この判定の際、潜像担持体の地肌部に対する現像物質付着量に基づいて地汚れの有無を再び検知する。この再検知の際、潜像担持体の劣化と現像剤の劣化とが同時に起こっている場合には地汚れが再び検知されるのに対し、現像剤の劣化のみが起こっている場合には地汚れが検知されなくなる。現像剤の劣化に起因する地汚れは現像物質の帯電量不足によって生ずるため、攪拌によって現像物質が帯電せしめられた直後には一時的に地汚れが発生しなくなるからである。よって、本画像形成装置では、攪拌後の地汚れの有無に基づいて、現像剤だけを寿命に到達させているのか、それとも潜像担持体と現像剤の両方を寿命に到達させているのかを判定することが可能になる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置であるデジタルプリンタ（以下、プリンタという）に適用した一実施形態について説明する。まず、このプリンタの基本的な構成について説明する。図１は本実施形態に係るプリンタの概略構成図である。図において、潜像担持体としての有機感光体ドラム（ＯＰＣ：以下、感光体ドラムという）１の回りには、帯電手段としてのスコロトロン帯電器２、図示しない露光手段としてのレーザ書き込み装置、現像装置３、転写装置４、クリーニング装置５、付着量検知手段としての光学センサ７、感光体ドラム１の表面電位を検知する電位検知手段としての電位センサ１８等が配設されている。
【００２７】また、本プリンタは、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３等を有する制御部１００を備えている。演算手段であるこのＣＰＵ１０１には、Ａ／Ｄコンバータ８を介して上記光学センサ７が接続されている。また、上記スコロトロン帯電器２に電源を供給するパワーパック９が、これの出力電圧を調整するＰＷＭ１０を介して接続されている。また、後述のトナー補給ローラ３ｅを駆動する駆動モータ１１が、これに駆動用電源を供給するモータードライバ１２とを介して接続されている。また、後述の現像ローラ３ａ、３ｂに現像バイアスを供給するパワーパック１３が、これの出力電圧を調整するＰＷＭ３４を介して接続されている。
【００２８】このプリンタにおいて、上記感光体ドラム１は、図示しないモータ等のドラム駆動手段によってプリント時には一定速度で図中時計回りに回転駆動される。そして上記スコロトロン帯電器２の帯電出力電流とグリッドバイアスによって−９００[Ｖ]（グリッドバイアスＶＧ＝−１０００[Ｖ]）になるように帯電せしめられた後、上記レーザ書き込み装置により、画像信号に応じて変調制御された書き込み光Ｌが照射結像される。この照射結像によって感光体ドラム１上には−１００[Ｖ]の静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光体ドラム１の回転に伴い、上記現像装置３との対向位置である現像位置まで移動する。なお、上記スコロトロン帯電器２の帯電出力電流とグリッドバイアスとは、上記電位センサ１８の電位検知値が所定の値になるように調整される。
【００２９】上記現像装置３は、現像ローラ３ａ、３ｂ、トナー及び磁性キャリアからなる図示しない二成分現像剤を攪拌する攪拌手段としての攪拌パドル３ｆ、二成分現像剤の透磁率に応じた値の電圧を出力する透磁率センサ（以下、Ｔセンサという）３ｃ等を内包する現像部を備えている。また、この現像部に補給用のトナーを送り込むためのトナー補給ローラ３ｅや、補給用のトナーを収容するホッパ部３ｄも備えている。攪拌パドル３ｆは、現像部に内包される二成分現像剤（以下、単に現像剤という）を攪拌してトナーと磁性キャリアとを摺擦せしめることで、このトナーを負極性に帯電させる。現像ローラ３ａ、３ｂは、それぞれ図示しないマグネットローラを内包しており、攪拌パドル３ｆによって攪拌せしめられた現像剤を、このマグネットローラの磁力によって表面に担持する。これら現像ローラ３ａ、３ｂには、それぞれ上記パワーパック１３によって−５５０[Ｖ]の現像バイアスＶＢが印加されている。このような現像バイアスＶＢが印加される現像ローラ３ａ、３ｂの表面と、感光体ドラム１表面の上記静電潜像との間には、＋４５０[Ｖ]（−１００−（−５５０））の現像ポテンシャルが生ずる。また、現像ローラ３ａ、３ｂの表面と、感光体ドラム１表面の地肌部との間には、−３５０[Ｖ]（−９００−（−５５０））の現像抑制ポテンシャル（地肌ポテンシャル）が生ずる。なお、上記現像バイアスの値は、ＰＷＭ１４を制御する上記制御部１００によって制御されるため、本プリンタでは、ＰＷＭ１４と制御部１００との組み合わせによって現像バイアス制御手段を構成している。
【００３０】上記現像位置まで移動した感光体ドラム１表面は、上記現像ポテンシャルの作用によってその静電潜像に負極性のトナーが静電的に付着せしめられる。また、上記現像抑制ポテンシャルの作用によってその地肌部へのトナー付着が静電的に抑制される。これらの結果、上記現像位置では、感光体ドラム１の静電潜像にトナーが付着せしめられてトナー像がＮ／Ｐ（ネガポジ）現像される。このようにして現像されたトナー像は、感光体ドラム１の回転に伴い、上記転写装置４との対向位置である転写位置まで移動する。
【００３１】上記転写装置４は、図示しない駆動機構によって図中反時計回りに回転駆動される駆動ローラ４ａ、回転自在に構成された従動ローラ４ｂ、これらローラによって張架されるベルト、このベルトの裏面に接触してベルトを感光体ドラム１に圧接させる転写ローラ４ｃなどを有している。このベルトは、転写ローラ４ｃによって感光体ドラム１に圧接せしめられることで転写ニップを形成しており、上記駆動ローラの回転に伴って図中反時計回りに無端移動する。転写ローラ４ｃには図示しない電源によって転写バイアスが供給されるようになっており、この転写バイアス（正極性）によって上記転写ニップには図示しない転写電界が形成される。転写装置４の図中右側側方にはレジストローラ対が配設されており、図示しない給紙カセット等の紙供給装置から送られてくる転写紙を、上記転写ニップにおいて上記感光体ドラム１上のトナー像と重ね合わせるようなタイミングで、上記ベルト上に送り出す。送り出された転写紙は、上記転写ニップに進入して上記トナー像に重ね合わされ、該転写ニップでの押圧力や上記転写電界の静電力などの相乗作用によって該トナー像が転写される。そして、上記転写ニップから排出された後、図示しない定着装置を経由してプリンタ外部へと排出される。
【００３２】上記クリーニング装置５は、クリーニングローラ５ａを有しており、図示しない移動装置によって図中左右方向に移動せしめられることで、このクリーニングローラ５ａを上記感光体ドラム１に接離させる。このクリーニングローラ５ａには図示しない電源によってクリーニングバイアス（正極性）が印加されるようになっており、感光体ドラム１に接触しながら回転する状態では、感光体ドラム１表面に残留した残留トナーをクリーニングバイアスの作用によって静電的に付着させて除去する。そして、クリーニングローラ５ａに当接するクリーニングブレードによってその表面からトナーを掻き取って回収する。
【００３３】感光体ドラム１上の静電潜像が現像されると、これに伴って現像剤中のトナーが消費されるため、現像剤のトナー濃度が減少する。このため、上記制御部１００は、上記トナー補給ローラ３ｅの駆動によって上記ホッパ部３ｄから上記現像部にトナーを適宜補給させるトナー濃度制御を実施する。具体的には、制御部１００は、上記Ｔセンサ３ｃの出力目標である基準ＶＴｒｅｆのデータを上記ＲＯＭ１０３に格納している。そして、上記静電潜像の現像が終了した時点で、Ｔセンサ３ｃからの出力電圧値ＶＴを取得し、この出力電圧値ＶＴと基準ＶＴｒｅｆとの差であるΔＶＴを演算する。現像剤の透磁率とトナー濃度とは相関関係にあり、該透磁率が増加するほどトナー濃度が低下する。よって、Ｔセンサ３ｃの出力電圧値ＶＴは、現像剤のトナー濃度ＴＣが増加するほど低下する。更に、「ＶＴｒｅｆ−ＶＴ」の解であるΔＶＴの値がマイナス側に大きくなるほど、現像剤のトナー濃度ＴＣは目標濃度よりも低くなっている状態にある。制御部１００は、このΔＶＴの値によってトナー濃度ＴＣを判定することができる。従って、本プリンタでは、Ｔセンサ３ｃと制御部１００との組み合わせによって濃度検知手段を構成している。なお、Ｔセンサ３ｃの感度は、３．５〜１．５[ｗｔ％]のトナー濃度ＴＣで１．５〜３．５[Ｖ]の出力電圧が得られるように校正されている。
【００３４】上記制御部１００は、上記ΔＶＴの演算結果に基づいて、現像剤のトナー濃度について目標濃度よりも低いと判断した場合には、ΔＶＴに応じたトナー補給時間ｔ（モータ７ｃの駆動時間）を決定する。そして、決定したトナー補給時間ｔに基づいて、上記駆動モータ１１を駆動させて必要量のトナーを上記ホッパ部３ｄから現像部内に補給させる。このようにして必要量のトナーが現像装置３の現像部内に補給されることで、該現像部内の現像剤のトナー濃度ＴＣはほぼ一定に保たれる。しかし、現像装置３の現像性能は、トナー濃度ＴＣのみならず、温湿度等の環境にも影響を受けるため、単にトナー濃度ＴＣを一定に維持しただけでは、現像画像の濃度を一定に維持することはできない。そこで、制御部１００は、感光体ドラム１上に形成された基準トナー像に対するトナー付着量に基づいて、一定に維持すべきトナー濃度ＴＣ、即ち、基準ＶＴｒｅｆを適宜補正して現像装置３の現像性能を一定に維持する基準濃度補正制御を実施するように構成されている。
【００３５】上記基準濃度補正制御において、制御部１００は、まず、感光体ドラム上に基準トナー像を形成させる。具体的には、制御部１００には図示しない上記レーザ書き込み装置の駆動を制御するレーザ駆動ドライバ、感光体ドラム１を駆動する図示しないドラム駆動手段、上記クリーニング装置を移動させる上記移動装置なども接続されており、制御部１００はこれらに制御信号を出力して上記静電潜像の形成を制御するようになっている。そして、各装置の駆動を制御して、例えば転写紙１０枚をプリントアウトする毎など所定のタイミングで、感光体ドラム１の転写紙非対応領域にパッチ状静電潜像を形成させる。そして、このパッチ状静電潜像の電位を検知する上記電位センサ１８からの出力信号に基づいて、このパッチ状静電潜像に係る現像ポテンシャルが＋２８０[Ｖ]になるように上記現像バイアスを制御しながら、このパッチ状静電潜像を現像装置３によって現像させて基準トナー像を得る。
【００３６】このような基準像形成制御を実施する際には、上記クリーニング装置５を感光体ドラム１から離間させるように上記移動装置を制御して、形成された基準トナー像をクリーニングさせないようにする。このため、形成された基準トナー像は、クリーニング装置５によって感光体ドラム１から除去されることなく、上記光学センサ（以下、Ｐセンサという）７との対向位置に至る。そして、Ｐセンサ７によってその光反射率が検知される。感光体ドラム１上の光反射率が増加するほど、感光体ドラム１のトナー付着量Ｍ／Ａが低下してＰセンサ７からの出力電圧値が低下する。
【００３７】制御部１００は、基準トナー像を形成させると、次に、これの光反射率を検知する上記Ｐセンサ７からの出力電圧値Ｖｓｐと、予め取得して上記ＲＡＭ１０２に格納しておいた地肌部に係るＰセンサ７からの出力電圧値Ｖｓｇ０との比率であるＶｓｐ／Ｖｓｇ０を演算する。なお、このＶｓｇについては、例えば図示しないプリンタ主電源がＯＮされた直後などの所定のタイミングで、感光体ドラム１表面を上記クリーニング装置５でクリーニングしながらその光反射率をＰセンサ７によって検知させることで取得しておく。これによって、トナー付着のない感光体ドラム１の光反射率が取得される。
【００３８】制御部１００は、上記Ｖｓｐ／Ｖｓｇ０を演算すると、次に、この演算結果に基づいて基準トナー像の濃淡を判定する。更に、この判定結果と、そのときのＴセンサ３ｃからの出力電圧値ＶＴの値とに基づいて、それまで使用していた基準ＶＴｒｅｆに対する補正量ΔＶＴｒｅｆを決定して基準ＶＴｒｅｆを補正する。このような補正により、環境変動にかかわらず、現像装置３の現像性能がほぼ一定に保たれる。
【００３９】制御部１００は、このような基準濃度補正制御と並行して、感光体ドラム１の寿命と現像剤の寿命とを判定する寿命判定制御を実施するように構成されている。即ち、制御部１００は、寿命判定手段として機能を備えており、この寿命判定制御において、まず、上記Ｐセンサ７からの出力電圧値Ｖｓｇｐを取得する。このＶｓｇｐとは、基準トナー像を検知する直前あるいは直後のＰセンサ７からの出力電圧値、即ち、感光体ドラム１のクリーニングされていない地肌部を検知するＰセンサ７からの出力電圧値である。感光体ドラム１に地汚れが生した際のこのＶｓｇｐは、当然ながら上記Ｖｓｇ０よりも小さくなる。従って、制御部１００は、Ｖｓｇ０とＶｓｇｐとの差が所定の値を超えた場合には、感光体ドラム１に地汚れが生じており、感光体ドラム１あるいは現像剤の寿命が到来したと判定するように構成されている。そして、このような判定を行った場合には、液晶ディスプレイ等で構成された図示しない表示部に「感光体ドラムが寿命に達したので交換して下さい。」などのメッセージを表示させる。なお、本プリンタの制御部１００は、「Ｖｓｇ０−Ｖｓｇｐ<０．２[Ｖ]」という条件式を具備しなくなった時点で、感光体ドラム１あるいは現像剤の寿命が到来したと判定するように構成されている。
【００４０】次に、本プリンタの特徴的な構成について説明する。本プリンタにおいて、現像剤の劣化に伴ってスペントが発生し始めると、トナーに対する磁性キャリアの被帯電能力が低下する。そして、この低下によってトナーの帯電量が低下する。このようにトナーの帯電量が低下すると、上記パッチ状静電潜像が所定の現像ポテンシャルで現像されるにもかかわらず、基準トナー像に対するトナー付着量が増加する。このため、補給制御手段である制御部１００は、現像剤の劣化の進行に伴い、トナー濃度ＴＣを徐々に低下させていく。よって、現像剤の劣化に起因する地汚れが発生した際のトナー濃度ＴＣは、現像剤の劣化がない状態でのトナー濃度ＴＣを大きく下回ることになる。一方、感光体ドラム１の劣化の進行に伴ってその帯電能力が部分的あるいは全体的に低下してくると、上記スコロトロン帯電器２の帯電出力電流やグリッドバイアスをかなり高めても感光体ドラム１の地肌部の帯電量が部分的あるいは全体的に不足して、全体的な地汚れや、粒状の地汚れが発生する。但し、上記パッチ状静電潜像は所定の現像ポテンシャルで現像されるため、このような地汚れが発生してもＰセンサ７の出力電圧値Ｖｓｐ（基準トナー像に対するトナー付着量）はそれほど変化しない。このため、感光体ドラム１が劣化しても現像剤の劣化がなければ、現像剤のトナー濃度ＴＣが著しく減少するようなことはない。以上のような現象に鑑み、制御部１００は、図２に示すような寿命判定制御を実施するように構成されている。
【００４１】図２の寿命判定制御において、制御部１００は、まず、上記Ｖｓｇ０を取得した後に（ステップ１、以下ステップをｓと記す）、プリント動作を開始させる（ｓ２）。次いで、上記Ｖｓｇｐと上記ＶＴ（トナー濃度ＴＣ）とを取得した後（ｓ３、ｓ４）、「Ｖｓｇ０−Ｖｓｇｐ<０．２[Ｖ]」という条件式を具備するか否かについて判定する（ｓ５）。そして、具備すると判定した場合には（ｓ５でＹ）、地汚れが生じておらず、感光体ドラム１と現像剤との双方を寿命に到達させていないと判定して制御を終了する。また、具備すると判定した場合には（ｓ５でＮ）、次に「ＶＴ<４Ｖ」という条件式を具備するか否かを判定し、具備すると判定した場合には（ｓ６でＹ）、トナー濃度ＴＣをそれほど低下させない地汚れ、即ち、感光体ドラム１の劣化に起因する地汚れであると判定し、上記表示部に感光体寿命を表示させて（ｓ７）制御を終了する。また、具備しないと判定した場合には（ｓ６でＮ）、少なくとも現像剤の劣化に起因する地汚れが生じていると判定して後述のｓ８からｓ１４までの制御を実施する。
【００４２】このｓ８からｓ１４までの制御においては、まず、上記Ｖｓｇ０を再び取得した後（ｓ８）、トナー補給をＯＦＦにした条件下で上記攪拌パドル３ｆによって現像剤を所定時間攪拌せしめる（ｓ９）。この攪拌により、トナーの帯電量を不足させていた場合には、トナーを通常の帯電量まで帯電せしめる。次いで、上記Ｖｓｇｐを再び取得した後（ｓ１１）、「Ｖｓｇ０−Ｖｓｇｐ<０．２[Ｖ]」という条件式を具備するか否か、即ち、まだ地汚れを生ずるか否かについて判定する（ｓ１１）。そして、具備すると判定した場合（ｓ１１でＹ）、即ち、地汚れが生じていないと判定した場合には、先の地汚れをトナー帯電量不足だけに起因して生じたもの、即ち、現像剤の劣化だけに起因して生じたものと判定し、上記表示部に剤寿命を表示させる（ｓ１２）。また、具備しないと判定した場合（ｓ１１でＮ）、即ち、地汚れが再度生じたと判定した場合には、先の地汚れを感光体ドラム１と現像剤の両方の劣化に起因して生じたものと判定し、上記表示部に感光体寿命と剤寿命とを表示させる（ｓ１３、ｓ１４）。
【００４３】本プリンタによれば、このような寿命判定制御により、感光体ドラム１の寿命と、現像剤の寿命とを区別して判定することができる。
【００４４】次に、各実施例のプリンタについて説明する。
[実施例１]図３は、本実施例１のプリンタの寿命判定制御を示すフローチャートである。この寿命判定制御は、まず、上記ｓ２とｓ３との間にｓ３ａ及びｓ３ｂの制御を実施する点が図２の寿命判定制御と異なる。これらｓ３ａ及びｓ３ｂの制御では、画像形成動作回数であるプリント枚数の積算値の演算が行われる。更に詳しくは、感光体ドラム１が交換された時点から現在に至るまでのプリント枚数の積算値ｍｋと、現像剤が交換された時点から現在に至るまでのプリント枚数の積算値ｍｚとの演算が行われる。そして、上記ｓ６の制御の直後に、上記ｓ７の制御に先立ってｓ６ａの制御が行われる。このｓ６ａの制御では、「ｍｋ>３６万枚」という条件式を具備するか否かが判定され、具備すると判定された場合には、上記ｓ７以降の制御が実行される。また、具備しないと判定された場合には、発生した地汚れが感光体ドラム１や現像剤の劣化とは他の要因によって生じたものと判断されて制御が終了される。
【００４５】また、上記ｓ１１と上記ｓ１２との間では、「ｍｚ>３０万枚」という条件式を具備するか否かが判定され、具備する場合には上記ｓ１２以降の制御が実行され、具備しない場合には発生した地汚れが現像剤の劣化とは他の要因によって生じたものと判断されて制御が終了される。
【００４６】また、上記Ｓ１１と上記ｓ１３との間では、「ｍｋ>３６万枚」という条件式を具備するか否かが判定され、具備する場合には上記ｓ１３以降の制御が実行され（但しｓ１３の結果に応じて上記ｓ１１ａの制御にループ）、具備しない場合には発生した地汚れが感光体ドラム１の劣化とは他の要因によって生じたものと判断されて制御が終了される。
【００４７】本実施例１のプリンタによれば、以上のような寿命判定制御により、地汚れについて、感光体ドラム１や現像剤の劣化とは異なる要因によって生じたものであるか否かを判定して、感光体ドラム１及び現像剤の寿命の判定精度を向上させることができる。
【００４８】[実施例２]図４は、本実施例２のプリンタの寿命判定制御を示すフローチャートである。この寿命判定制御は、上記ｓ４とｓ５との間にｓ４ａ及びｓ４ｂの制御を実施する点が図２に示した寿命判定制御と異なる。これらｓ４ａ及びｓ４ｂの制御において、制御部１０は、上記電位センサ１８からの出力に基づいて、感光体ドラム１の地肌部の電位Ｖｄを取得する。そして、「Ｖｄ≦８５０[Ｖ]」という条件式を具備するか否かについて判定し、具備しないと判定した場合には（ｓ６ｂでＮ）、感光体ドラム１や現像剤の使用時間が比較的短く、これらの劣化がそれほど進行していないものとして制御を終了する。
【００４９】なお、感光体ドラム１の交換時期と現像剤の交換時期とが異なる場合には、上記ｓ４ｂの制御を上記ｓ４とｓ５との間ではなく、上記ｓ６とｓ７との間、及び、上記ｓ１１とｓ１２との間に設けることが望ましい。そして、次のような寿命判定制御を実施させるようにすることが望ましい。即ち、上記ｓ６とｓ７との間で、ｓ６ｂの制御を実施して「Ｖｄ≦８５０[Ｖ]」という条件式を具備するか否かについて判定し、具備しないと判定した場合には（ｓ６ｂでＮ）、感光体ドラム１の使用時間が比較的短く、これの劣化がそれほど進行していないものとして制御を終了する。また、上記ｓ１１とｓ１２との間でも、「Ｖｄ≦８５０[Ｖ]」という条件式を具備するか否かについて判定し、具備しないと判定した場合には（ｓ１１ｃでＮ）、感光体ドラム１の使用時間が比較的短く、これの劣化がそれほど進行していないものとして剤寿命のみを上記表示部に表示させる。
【００５０】本実施例２のプリンタによれば、このような寿命判定制御により、感光体ドラム１の寿命の判定精度を更に向上させることができる。
【００５１】なお、本実施例２においては、Ｖｄではなく、感光体ドラム１の累積帯電時間や累積帯電量に基づいて感光体ドラム１の寿命を判定させれば、該寿命の判定制度を更に向上させることができる。
【００５２】
【発明の効果】請求項１、２、３、４、５又は６の発明によれば、潜像担持体の寿命と現像剤の寿命とを区別して判定することができるという優れた効果がある。
【００５３】特に、請求項２の発明によれば、潜像担持体や現像剤の寿命の判定精度を向上させることができるという優れた効果がある。
【００５４】また特に、請求項３の発明によれば、現像剤の寿命の判定精度を更に向上させることができるという優れた効果がある。
【００５５】また特に、請求項４の発明によれば、潜像担持体の寿命の判定精度を更に向上させることができるという優れた効果がある。
【００５６】また特に、請求項５の発明によれば、請求項４の発明よりも更に潜像担持体の寿命の判定精度を向上させることができるという優れた効果がある。
【００５７】また特に、請求項６の発明によれば、現像剤だけを寿命に到達させているのか、それとも潜像担持体と現像剤の両方を寿命に到達させているのかを判定することができるという優れた効果がある。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２１日（２０００．３．２１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９８６２６
【弁理士】
【氏名又は名称】黒田 壽
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５１７７（Ｐ２００１−２６５１７７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７９１８６（Ｐ２０００−７９１８６） |
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