JP3754980B2 - 画像形成装置群 - Google Patents

Description

本発明は、おもに電子写真方式を用いたプロセススピードの異なる複数の画像形成装置を有する画像形成装置群に関する。

ここで、画像形成装置としては、例えば、電子写真方式を用いた、電子写真複写機、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等の電子写真プリンタ、電子写真ファクシミリ装置等、静電記録方式を用いた画像形成装置等、が含まれる。

複写機やレーザービームプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置は、露光手段により画像情報に対応した光を、帯電した像担持体としての感光体に照射して潜像を形成し、この潜像に現像装置で記録材料である現像剤（トナー）を供給して顕像化して現像剤像（トナー像）とし、更に感光体から記録媒体としての記録紙へ画像を転写することで記録紙上に画像を形成している。

乾式一成分現像を用いる現像装置に関しては、種々の装置が提案されているが、最も一般的な方法として、現像剤担持体である現像ローラ上に規制部材によって均一なトナー層を形成し、現像ローラに交流成分と直流成分からなる現像バイアス電圧を印加し、感光体上の静電潜像と現像ローラとの電位差によって、現像を行う方法が用いられている。

上記の現像装置には、現像ローラと規制部材から成る現像部にトナー収容部であるトナー容器が連結しており、画像を形成することでトナーは消費されていく。トナー容器を有する現像装置、感光体、感光体に潜像を形成するために感光体の表面を帯電する帯電手段等は、プロセスカートリッジとして一体に構成されていることが多く、トナーが無くなったら使用者はプロセスカートリッジを交換することで、再び画像を形成することができる。

このプロセスカートリッジ内の画像形成に供することができるトナーが、どれくらい残っているかを随時知ることを可能とするために、トナー残量レベルを逐次検出できる現像剤量検出システムを、プロセスカートリッジや画像形成装置本体に備えていることがある。そのなかでも電極部材間の静電容量を測定することによってトナーの残量を検出する方法は、付加する回路が比較的簡単であり、精度的にも高いので、いくつかの方法が提案されている。特許文献１では、板金状の電極間の静電容量を測定することによりトナーの量を逐次に検出する方法が開示されており、特許文献２では、画像形成装置内またはプロセスカートリッジ内に設けられた板金状の電極部材と、現像ローラとの間の静電容量を測定することにより、トナーの量を逐次に検出する方法が提案されている。

近年、上記のようにプロセスカートリッジを画像形成装置本体へ装着するような画像形成装置において、プロセススピードの高速化及びプロセスカートリッジの高寿命化が求められており、トナー容器に充填するトナー量（トナー容量）が増加する傾向にある。ここで、プロセススピードとは、一般的に感光ドラムの回転速度を指し、プロセススピードが速くなれば、単位時間あたりに画像形成される枚数が多くなる。このような状況のなか、プロセスカートリッジの使用初期からトナーが無くなるまでの長期使用にわたって良好な画像を維持するためには、様々な問題が発生する。

トナーの状態の変化に起因する現像特性の経時的な変化は重要であり、なかでも画像濃度レベルを安定維持するために、従来より数々の提案がなされてきた。

特許文献３では、トナー補給時における画像濃度レベルの低下を補うために、トナー容器内のトナー残量に応じて、現像バイアス電圧の実効値を制御する方法が提案されている。また、特許文献４では、コピー枚数に応じて現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を変化させることで、画像濃度レベルを補い、同時にカブリを低減する方法が提案されている。また、特許文献５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。更に、特許文献６では、現像装置の休止時間とコピー枚数に応じて、特許文献７では現像装置の休止時間と環境に応じて、それぞれ現像バイアス電圧を制御することで、長時間休止後の現像特性の立ち上がりを補う方法が提案されている。

また、特許文献８では、現像剤の使用履歴情報に基づいて、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を変更する方法が提案されており、特許文献９においては、プロセスカートリッジに搭載された記憶媒体に記憶されたプロセスカートリッジ固有の情報に基づいてプロセス条件を変更する方法が開示されている。
特開平１１−２７２０６０号公報 特開２０００−２０６７７４号公報 特開昭５９−１８４３７５号公報 特開昭５６−６２２７５号公報 特開２００２−２４４３６５号公報 特開昭５７−１９７６９号公報 特開平１１−２７２０４８号公報 特開平１０−１４２９０８号広報 特開２００１−１１７４２５号広報

しかしながら、近年、プロセススピードの異なる複数の画像形成装置本体に共通のプロセスカートリッジを使用可能とすることで、使用者の幅広い用途に対応できる画像形成装置群が求められている。

このように、共通のプロセスカートリッジをプロセススピードの異なる画像形成装置に使用可能な場合、ある画像形成装置で使用していたプロセスカートリッジを、使用途中で別の画像形成装置に使用したとしても画像レベルの変動なく、良好な画像を得ることが重要である。

しかしながら、同一プロセスカートリッジを、プロセススピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）がＶｆ＞Ｖｓである異なる画像形成装置本体（ｆ）及び画像形成装置本体（ｓ）で使用した場合、図３に示すように、トナー使用量の増加（トナー残量の減少）に伴い、画像濃度の差が大きくなってしまうという問題がある。

これは、現像性に優れている比較的小粒径のトナーが優先的に消費されてしまうことによる、トナーの粒度分布の経時的変化、いわゆる選択現像の影響が原因であると考えられる。使用初期では、プロセスカートリッジ内の現像装置には、小粒径、大粒径のどちらのトナーも含まれている。小粒径のトナーは現像バイアスに敏感であり現像性に優れているため、プロセススピードの速い遅いに関わらず現像した際にほぼ同じ濃度の現像を行うことができる。しかしながら、長期間継続して使用していくと、小粒径のトナーが優先的に使用されていってしまうため大粒径のトナーしか残っていなくなってしまう。大粒径のトナーは現像性が小粒径のトナーよりも現像性が良くないため、プロセススピードが速く、感光ドラムが感光ドラムと現像ローラの対向領域である現像領域を通過する時間が短い画像形成装置においては現像が十分にされなくなり、濃度がでにくくなる。したがって、使用途中のプロセスカートリッジを、プロセススピードの異なる画像形成装置に使用した場合、それぞれの濃度差が大きくなってしまう。

本願発明の目的は、プロセススピードの異なる複数の画像形成装置を備える画像形成装置群において、複数の画像形成装置本体に共通に着脱可能であるカートリッジを画像形成装置本体間で入れ替えたとしても、それぞれの画像形成装置で出力される画像の濃度差を低減することである。

上記課題を解決するための手段は以下の通りである。

像担持体と、交流電圧を備える電圧が印加され、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するために現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、をそれぞれ有する第一及び第二の画像形成装置であって、前記第一の画像形成装置及び第一の画像形成装置とプロセススピードが異なる第二の画像形成装置とを備える画像形成装置群であって、
前記第一及び第二の画像形成装置本体に共通して、前記現像剤担持体及び前記現像容器を備えるカートリッジが着脱可能に設けられ、
前記カートリッジの前記現像剤の使用量が大きくなるにしたがって、前記第一の画像形成装置本体における前記交流電圧のピーク間電圧と、前記第二の画像形成装置本体における前記交流電圧のピーク間電圧と、の差を大きくする制御をすることを特徴とする画像形成装置群。

本発明によれば、プロセススピードの異なる画像形成装置において、画像形成装置本体間に共通に着脱可能であるカートリッジを当該画像形成装置本体間で入れ替えたとしても、それぞれの画像形成装置で出力される画像の濃度差を低減することである。

以下、本発明に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジを図面に則して更に詳しく説明する。

本実施例では、画像形成装置として電子写真方式の画像形成装置を用いて説明する。なお、本発明は、静電記録方式のものにも適用できるが、電子写真方式の画像形成装置に対して特に有効である。本実施例の画像形成装置は、図２に示すように、ホストコンピュータ、ネットワーク等から画像情報を受け取り、それを記録紙上に画像出力するレーザービームプリンタである。画像形成装置は、カートリッジであるプロセスカートリッジＣと画像形成装置本体である画像形成装置本体１３から構成される。プロセスカートリッジＣは、画像形成装置本体１３に対して所定の要領で挿入装着され、又、画像形成装置本体１３から抜き外しできるように構成されている。

画像形成装置本体１３に備えられたプロセスカートリッジＣを図１に示す。図１で示すように、プロセスカートリッジＣは、像担持体である感光体１と、感光体１を均一に帯電するための帯電手段である帯電ローラ４と、感光体１に非接触で対向配置され、現像剤担持体である現像ローラ２と、現像剤であるトナーを規制するトナー規制部材３とトナーＰを収容する現像手段である現像容器であるトナー容器７とを有する現像装置と、クリーニング手段５と、クリーニング手段５により感光体１から除去された廃トナーを収容する廃トナー容器６とがユニットとして一体的に構成されている。なお、カートリッジとして少なくとも現像ローラとトナー容器を有する現像装置を一体的にユニット化し画像形成装置本体に着脱可能にすることもできる。本実施例では、トナーは１成分の磁性トナーを用いて反転現像を行なっており、現像ローラは内部にマグネットを有しその表面をスリーブが覆った構成となっている。そして感光体１と現像ローラ２は非接触に対向させられ、現像ローラに印加される直流電圧と交流電圧により、感光体１と現像ローラ２の間で交番電界を形成しトナーを飛翔させて現像を行っている。即ち、現像ローラに担持されたトナー層は、感光体１に対して非接触に設けられ、感光体の静電潜像の暗部と明部の両方と現像ローラとの間に交番電界が形成されるように、現像ローラに印加される現像バイアスが設定される。

プロセスカートリッジＣを装着する画像形成装置本体１３には、図２に示すように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ー光を照射する露光手段であるレーザースキャナー１２が、また下方には感光体１に対向する転写手段１０が配設されている。

上記構成において、感光体１が帯電ローラ４によって均一に帯電され、その表面をレーザースキャナー１２から照射されるレーザー光によって走査露光なされ、目的の画像情報の静電潜像が形成される。感光体１表面の静電潜像は、現像装置の現像ローラ２に印加される直流と交流の重畳電圧である現像バイアスの作用によってトナーＰが付着して、トナー像として可視化される。感光体１上のトナー像は、転写手段１０で記録媒体である記録紙へ転写される。記録紙は、定着手段１１を通って表面にトナー像を画像として定着され、本体外部へ排出される。

プロセスカートリッジＣには、トナー容器７内に図１に示したように、トナー残量検知部材として、電極部材９が配置されている。画像形成時に、現像ローラ２に直流と交流の重畳電圧である現像バイアス電圧が印加されると、電極部材９には現像ローラ２と電極部材９間の誘電率に対応した電流が誘起される。この誘電率が空気とトナーとで異なることから、現像ローラ２と電極部材９間におけるトナーの存在割合を知ることができ、トナー残量を検知することができる。本実施例ではトナー量変化に応じた静電容量変化によるトナー残量検知システムを用いているが、トナー量を測定できれば他の方法を利用しても構わない。

次に、本実施例における画像形成装置群について説明する。

本実施例における画像形成装置群は、プロセススピードの異なる２種類の画像形成装置を有する。この、画像形成装置群においては、使用途中において、プロセスカートリッジを一の画像形成装置から抜き出し、別の画像形成装置に装着させることが可能である。ここで、プロセススピードとは像担持体である感光体の周速を指し、プロセススピードが速くなれば単位時間当たりの画像形成枚数も多くなる。なお、感光体の速度が上がることにより他のプロセス手段である帯電ローラや現像ローラの周速も変化させるのが一般的である。本実施例では、現像ローラの周速は感光体の周速の１．２倍となるように設定されている。即ち、プロセススピードにかかわらず、感光体の周速に対する現像ローラの周速の比を１．２と一定に設定している。

２種類の画像形成装置でプロセススピードを異ならせるためには、例えば、感光体及び現像ローラを駆動するモータの回転速度を、２種類の画像形成装置本体で異なるように設定すれば良い。

本実施例における画像形成装置群を具体的に説明する。

プロセススピードの異なる２種類の画像形成装置とは、プロセススピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）がＶｆ＝３００（ｍｍ／ｓｅｃ）である第一の画像形成装置である画像形成装置（ｆ）、プロセススピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）がＶｓ＝２００（ｍｍ／ｓｅｃ）である第二の画像形成装置である画像形成装置（ｓ）である。形成装置群課題の欄で述べたように、プロセススピードが速いほど、トナーの経時変化の影響をうけやすく、それにともなう画像濃度低下も大きい。この画像濃度低下は、プロセススピードが３００（ｍｍ／ｓｅｃ）を超えると影響が大きい。したがって、プロセススピードが３００（ｍｍ／ｓｅｃ）以上の画像形成装置とプロセススピードが３００（ｍｍ／ｓｅｃ）以下の画像形成装置との間で本実施例に説明するような制御をすることで、画像形成装置相互間の画像濃度の差を低減するという本発明の効果がより顕著にとなる。

プロセスカートリッジは、先に説明したように、感光体１と、帯電ローラ４と、現像ローラ２と、トナー容器７とを有する現像装置等をユニットとして一体的に構成され、先のプロセススピードの異なる２種類の画像形成装置に共通して使用される。トナー容器にはトナーが１０００（ｇ）収容されている。

本実施例では、上記の画像形成装置群において、プロセススピードの異なる画像形成装置間でプロセスカートリッジの入れ替えを行っても画像不良の発生なく、画像濃度レベルに大きな差が生じない画像形成装置群を提供する。そのために、現像ローラに印加される現像バイアス電圧の交流成分を、現像剤の使用量に応じて変更する。

本実施例において現像剤の使用量に関する情報は、トナー容器に収容されたトナーの量を逐次検知する現像剤検知手段であるトナー量検知手段２３により測定される。即ち検知時点における現像剤の残量からカートリッジの現像剤の使用量を判断しているのである。トナー量検知手段２３は画像形成装置本体に設けられ、現像ローラと電極部材間のトナー量に対応して、電極部材９に誘起される電流量を検出することで、トナー残量を検知する。現像バイアスを制御する制御手段である画像形成制御部２１は、それらの情報と、画像形成時のプロセススピードに関する情報に応じて、現像条件である現像バイアス電圧を変更し、現像バイアス印加手段２０から最適な現像バイアス電圧が現像ローラに印加される。なお、現像バイアス印加手段２０は画像形成装置本体に設けられる。図１で示したように、各プロセスカートリッジにはトナー残量に関する電子情報が記憶された記憶媒体が搭載されており、プロセスカートリッジのトナー量検知手段により測定されたトナーの残量を格納している。画像形成装置本体はこの記憶媒体にアクセス可能な読み出し手段２２を有する。このように、記憶媒体（メモリ）に現像剤の使用量に関する情報を入れておくことで、使用途中でカートリッジを画像形成装置本体から取り出したり、画像形成装置本体間で入れ替えたりした場合でも、カートリッジに情報が保持される。従って、カートリッジを画像形成装置本体間で入れ替えた場合でも画像レベルの変動なく、良好な画像を得ることができる。なお、本実施例における、画像形成制御部２１、読み出し手段２２、トナー量検知手段２３は画像形成装置本体に設けられたＣＰＵを指している。

本実施例において、現像バイアスはいずれの画像形成装置においても、−４５０（ｖ）の直流成分と、交流電圧のピーク間電圧であるピーク・ツー・ピーク電圧が１６００（ｖ）を現像バイアスの標準電圧として印加している。このとき、感光体と現像ローラとの間に設けられた間隙は３００μｍであり、帯電手段により暗部での感光体表面電位（非画像部電位）が−６００（ｖ）になるように設定した。露光装置により露光された明部での感光体表面電位（画像部電位）は−１５０Ｖとなっている。

現像バイアスの制御内容を説明する。プロセススピードの速い画像形成装置（ｆ）では、トナー残量Ｗが３００（ｇ）以下になると現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を１６００Ｖから１８００Ｖに変更する。これに対し、プロセススピードの遅い画像形成装置（ｓ）では、トナー残量Ｗのいかんに関わらず１６００Ｖで一定としている。

本実施例の制御内容を表１に表す。

次に、処理方法について、図５に示すフローチャートを用いて簡単に説明する。

（Ｓ１０１）スタート
プリンタの電源がＯＮの状態になる（Ｓ１０２）と、トナー残量検知手段は、プロセスカートリッジのトナー残量Ｗを検出する（Ｓ１０３）そして同時にトナー残量Ｗを記憶媒体に書き込む。また、画像形成装置本体側に設けられた、読み出し手段が、プロセスカートリッジに搭載された記憶媒体にアクセスし、プロセスカートリッジのトナー残量Ｗを検出する（Ｓ１０４）。それらの情報は、画像形成制御部に伝えられる。まず、画像形成制御部においては、予め格納されているプロセススピード情報に基づいて、画像形成に用いられるプロセススピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）が、Ｖ＜３００であるときは、現像バイアス電圧に変更は行わずにプリント待機状態（Ｓ１０８）になり、Ｖ≧３００であるときは、トナー残量検知結果に応じた処理が行われる（Ｓ１０５）。次に、トナー残量情報に基づいて処理が行われる。トナー残量Ｗが、Ｗ＞３００であれば、現像バイアス電圧に変更は行わず、Ｗ≦３００であれば、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更して（Ｓ１０６、Ｓ１０７）、プリント待機状態になる（Ｓ１０８）、エンド（Ｓ１０９）。

上記のフローはプリンタ電源がＯＮされた時に加え、画像形成装置本体に対してプロセスカートリッジが着脱された場合にも行われるため、プロセスカートリッジを使用途中で異なる画像形成装置に入れ替えて使用する場合にも、最適な現像バイアス電圧を印加することが可能である。

上記制御において、現像バイアス電圧を変更する回数、タイミング（トナー残量）、交流振幅の値は、プロセスカートリッジの容量と画像形成装置のプロセススピードとの組み合わせによって個別に設定可能であり、本実施例に用いた画像形成装置群における一例を挙げたにすぎず、特に限定しない。例えば、トナー残量ＷがＷ＜３００の時は現像バイアスのピーク間電圧を１６００Ｖ、２００＜Ｗ≦３００の時は１８００Ｖ、Ｗ≦２００の時は２０００Ｖと３段階にわけてもよいし、それ以上に段階的に分けてもよい。

このように、プロセススピードの異なる画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）とで、トナー残量が少なくなってきた時、即ちトナー使用量が大きくなってきた時、現像バイアスピーク間電圧の差を変えることで図４のようにプロセススピードの違いによる画像濃度の差を減少させることができる。この時画像形成装置（ｆ）の現像バイアスのピーク間電圧を画像形成装置（ｓ）の現像バイアスピーク間電圧よりも大きくするように制御する。これは、現像バイアスのピーク間電圧を大きくすることにより現像性が上がり画像濃度が高くなるという現象を利用したものである。先に説明したようにプロセススピードの速い画像形成装置（ｆ）はトナー使用量が大きくなってくると現像性が低下し画像濃度が落ちてくるのを、上記現像バイアスのピーク間電圧の制御により画像濃度の低下を防止することができる。なお、本実施例では、画像濃度の測定を周知の光学濃度センサ（ＭａｃｂｅｔｈＲＤ９１８）で行っている。

なお、本実施例では、カートリッジのトナーの使用量が所定の値になるまで、具体的にはトナー残量Ｗが３００ｇの値に達するまで、画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）とで、現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を１６００Ｖと同じ値にしている。こうすることで、カートリッジ使用初期のプロセススピードの影響をほとんど受けない状態の時において、カートリッジを画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）のどちらに装着したとしても出力される画像の濃度を等しくすることができるため好ましい。ただし、画像濃度の違いが許容される範囲であれば、カートリッジ使用初期における画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）との現像バイアスの交流ピーク間電圧を異なる値に設定していても良い。

また、本実施例では画像形成装置（ｓ）は現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を１６００Ｖとトナーの使用量に応じて変更しなかった。こうすることにより、画像形成装置（ｓ）については、現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を制御するための設計や回路を設ける必要がないため、生産のコストダウンをすることができる。

なお、本実施例において現像バイアスの直流電圧については、−４５０Ｖで一定としている。直流電圧はライン画像の線幅に影響があるためなるべく一定にするのが好ましい。また現像バイアスの直流電圧は、画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）のどちらも−４５０Ｖと同じにしている。こうすることで、どちらの画像形成装置においてもライン画像の線幅を同じように制御することができるため好ましい。

本実施例において、現像バイアスの条件を決定するに際し、カートリッジの画像形成装置ごとの使用履歴（そのカートリッジが今まで画像形成装置（ｆ）でどの程度使用されていたものか、又画像形成装置（ｓ）でどの程度使用されていたものか）を考慮していない。これは、カートリッジの画像形成装置ごとの使用履歴による現像濃度低下の影響よりも、選択現像により小粒径トナーが減少してきた際の画像形成装置のプロセススピードの速さによる現像濃度の低下の影響の方が大きいためである。

本実施例は、実施例１でプロセススピードの違いによる画像濃度の差を減少させるために、現像剤の使用量に応じて現像バイアスの直流電圧の値を変更する。なお、各画像形成装置のプロセススピードや構成等、実施例１と同じ点は説明を省略する。

実施例２における、画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）の現像バイアスはいずれの画像形成装置においても、−４５０（ｖ）の直流成分と、交流電圧のピーク間電圧であるピーク・ツー・ピーク電圧が１６００（ｖ）を現像バイアスの標準電圧として印加している。

現像バイアスの制御内容を説明する。プロセススピードの速い画像形成装置（ｆ）では、トナー残量Ｗが３００（ｇ）以下になると現像バイアスの直流電圧を−４５０から−５００Ｖに変更する。これに対し、プロセススピードの遅い画像形成装置（ｓ）では、トナー残量Ｗのいかんに関わらず−４５０Ｖで一定としている。

本実施例の制御内容を表２に表す。制御フローについては、実施例１とほぼ同じなので説明を省略する。

現像バイアスの直流電圧電位と感光体の画像部電位との電位差（いわゆる現像コントラスト）を大きくすることにより、現像性が上がり画像濃度が高くなる。したがって、トナー使用量が大きくなり、画像形成装置（ｆ）の画像濃度と画像形成装置（ｓ）との画像濃度の差が大きくなってきた時、画像形成装置（ｆ）の現像バイアスの直流電圧と画像形成装置（ｓ）の現像バイアスの直流電圧の差を大きくなるようにし、この時画像形成装置（ｆ）の現像バイアスの直流電圧を画像形成装置（ｓ）の現像バイアスの直流電圧よりも大きくするように制御することで、現像バイアスのピーク間電圧を変更した時と同じように、画像形成装置（ｆ）の画像濃度と画像形成装置（ｓ）との画像濃度の差を低減することができる。上記制御を行うことで図６に示すように画像形成装置相互間での濃度差が低減される。なお、直流電圧は画像濃度よりも特にライン画像の線幅を良好に再現することに効き目がある。画像濃度に大きな影響を与えるのは現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧であるので、ピーク間電圧を変更することが好ましい。

また、本実施例では、カートリッジのトナーの使用量が所定の値になるまで、具体的にはトナー残量Ｗが３００ｇの値に達するまで、画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）とで、現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を−４５０Ｖと同じ値にしている。こうすることで、カートリッジ使用初期のプロセススピードの影響をほとんど受けない状態の時において、カートリッジを画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）のどちらに装着したとしても出力される画像の濃度を等しくすることができるため好ましい。ただし、画像濃度の違いが許容される範囲であれば、カートリッジ使用初期における画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）との現像バイアスの交流ピーク間電圧を異なる値に設定していても良い。

また、本実施例では画像形成装置（ｓ）は現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を−４５０Ｖとトナーの使用量に応じて変更しなかった。こうすることにより、画像形成装置（ｓ）については、現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を制御するための設計や回路を設ける必要がないため、生産のコストダウンをすることができる。

本実施例は、実施例１又は実施例２の画像形成装置本体に環境検知手段２４を設け（図７参照）、環境に応じても現像バイアスの制御を行えるようにしたものである。なお、特徴部分以外は実施例１と実施例２と同じ構成であるので説明は省略する。また、本実施例の説明には実施例１を基に説明を進める。

使用環境により、トナー帯電性等が異なることため、画像濃度レベルが、使用環境に影響を受ける。高温環境では空気中の絶対湿度が高くなるため、低温環境よりもトナーの帯電性が低下する。そのため、高温環境下では現像性が低下し、画像濃度も低下する現象が起こる。したがって、高温環境下では、プロセススピードの異なる画像形成装置の間でカートリッジを交換して使った場合現像濃度の差が顕著となる。したがって、高温環境下では現像バイアスの交流電圧のピーク間電圧を変更し、低温環境下では現像バイアスの変更制御を行わないようにした。即ち、使用環境が所定範囲内では、第一の画像形成装置本体と第二の画像形成装置本体とで現像剤使用量に関する情報に対して異なる制御を行い、使用環境が所定範囲外では第一の画像形成装置本体と第二の画像形成装置本体とで現像剤使用量に関する情報に対して異なる制御を行わないようにした。

現像バイアスの標準電圧は実施例１と同じく、−４５０（ｖ）の直流成分と、交流電圧のピーク間電圧１６００（ｖ）として印加している。

制御内容としては、環境温度Ｔ（℃）及びトナー残量Ｗ（ｇ）がそれぞれ、２８≦Ｔ、且つ、Ｗ＜３００である場合は、現像バイアス電圧のピーク間電圧を１６００Ｖから１８００（ｖ）に変更する。３００≦Ｗの時は変更しない。また、Ｔ＜２８であるときは、Ｗの値に拠らず現像バイアス電圧を変更しない。

本実施例における各環境温度域における制御内容を表３に示す。

上記制御により、トナー使用量による画像濃度の低下に加えて、高温環境下によるトナー帯電性の低下による画像濃度の低下も、効果的に補うことができる。実際に、上記制御を行った場合の、画像濃度推移を図８（２８℃≦Ｔの場合）、図９（Ｔ＜２８℃の場合）に示した。上記制御を行うことで画像形成装置相互間での濃度差が低減されることが解かる。

次に、処理方法について、図１３に示すフローチャートを用いて簡単に説明する。

（Ｓ２０１）スタート
プリンタの電源がＯＮの状態になる（Ｓ２０２）と、トナー残量検知手段は、プロセスカートリッジのトナー残量Ｗ（ｇ）を検出する（Ｓ２０３）と共に記憶媒体に書き込む。画像形成装置本体側に設けられた、読み出し手段が、プロセスカートリッジに搭載された記憶媒体にアクセスし、プロセスカートリッジのトナー残量Ｗ（ｇ）の検出を行い（Ｓ２０４）、温度検知手段が環境温度Ｔ（℃）を検出する（Ｓ２０５）。それらの情報は、画像形成制御部に伝えられ、プロセススピード情報（Ｓ２０６）、温度情報（Ｓ２０７）、トナー残量Ｗ（Ｓ２０８）に応じた制御が行われる。まず、画像形成制御部においては、予め格納されているプロセススピード情報に基づいて、画像形成に用いられるプロセススピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）が、Ｖ＜３００であるときは、現像バイアス電圧に変更は行わずにプリント待機状態（Ｓ２１０）になり、Ｖ≧３００であるときは、トナー残量検知結果Ｗ（ｇ）、温度検知結果Ｔ（℃）に応じた処理が行われる（Ｓ２０６）。次に、環境温度Ｔ（℃）が２８＞Ｔであるときは、現像バイアス電圧に変更は行わない。一方、２８≦Ｔであるときは、Ｗ≦３００の場合、現像バイアス電圧のピーク間電圧を１８００（ｖ）に変更して（Ｓ２０９）プリント待機状態（Ｓ２１０）になり、Ｗ＞３００である場合、現像バイアス電圧の変更は行わずプリント待機状態（Ｓ２１０）になる。

（Ｓ２１１）エンド
上記制御において、現像バイアス電圧を変更するための環境温度閾値の個数及び値は、プロセスカートリッジの容量と画像形成装置のプロセススピードとの組み合わせによって個別に設定可能であり、本実施例に用いた画像形成装置群における一例を挙げたにすぎず、特に限定しない。また、本実施例においては、環境検知手段として温度検知手段を用いたが、湿度検知手段を用いて制御を行ってもよい。

本実施例は、プロセススピードの異なる２種類の画像形成装置に、２種類のプロセスカートリッジを装着できるようにしたものである。２種類のプロセスカートリッジは、現像装置の未使用時のトナー容量（以下トナー容量）が異なり、それ以外の部分については同じである。２種類のプロセスカートリッジは、プロセススピードの異なる２種類の画像形成装置に、それぞれ装着使用可能であり、使用途中での組み合わせの変更も可能である。バイアスの印加条件等以外は実施例１と同じであるため共通部分についての説明は省略する。

本実施例における、プロセスカートリッジは２種類あり、プロセスカートリッジ（ａ）の現像装置は未使用時におけるトナー容量Ｍ（ｇ）が、それぞれＭａ＝１０００（ｇ）である第一の現像装置を有しており、プロセスカートリッジ（ｂ）の現像装置は、未使用時におけるトナー容量Ｍ（ｇ）が、Ｍｂ＝５００（ｇ）である第二の現像装置を有する。また、本実施例における画像形成装置は２種類あり、プロセススピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）が、Ｖｆ＝３００（ｍｍ／ｓｅｃ）の第一の画像形成装置である画像形成装置（ｆ）及び、プロセススピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）がＶｓ＝２００（ｍｍ／ｓｅｃ）の第二の画像形成装置である画像形成装置（ｓ）である。

このような画像形成装置群では、プロセスカートリッジと画像形成装置の使用組み合わせは４通り存在し、使用にともなう、それらの画像濃度レベルは異なる。課題の欄で述べたように、プロセススピードが速いほど、現像性の低下から、トナーの経時変化の影響をうけやすく、それにともなう画像濃度低下も大きい。これは、プロセススピードが３００（ｍｍ／ｓｅｃ）を超えると影響が大きい。また、未使用時のトナー容量に関しても、トナー容量が多いほど、選択現像を受ける期間が長いことで画像濃度レベルの低下が顕著になる。これは、トナー容量が１０００（ｇ）を超えると顕著になる。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、２種類のプロセスカートリッジを、それぞれ画像形成装置（ｓ）及び画像形成装置（ｆ）で使用した場合の画像濃度推移である。先にも述べたように、プロセススピードの比較的遅い画像形成装置（ｓ）で使用する場合は、トナーの経時的変化に起因する画像濃度の低下は小さく、プロセススピードが比較的低速であることで高い現像性をもつため、いずれのプロセスカートリッジにおいても画像濃度レベル差はなく、良好な画像が得られたが、一方、プロセススピードが３００（ｍｍ／ｓｅｃ）に達する画像形成装置（ｆ）においては、トナーの経時的変化が及ぼす画像濃度への影響は大きく、プロセススピードの高速化による現像性の低下の影響もあるため、いずれのプロセスカートリッジにおいてもトナー残量の減少にともなう画像濃度の低下が見られ、画像不良に至ってしまう。また、トナー容量が１０００（ｇ）に達する大容量プロセスカートリッジ（ａ）と画像形成装置（ｆ）との組み合わせにおいては、画像濃度レベルの低下が顕著であり、プロセスカートリッジ（ｂ）との画像濃度レベルの差が、トナー残量の減少にともなって大きくなってしまう。図１１（ｂ）において、トナー残量に応じて、現像バイアス電圧の交流振幅が大きくなるように切り替えた場合、プロセスカートリッジ（ｂ）においても同様の切り替えが適用されるため、プロセスカートリッジ間の画像濃度レベル差は解消されない（図１２（ａ））。また、図１１（ｂ）において、プロセスカートリッジの種類（トナー容量）とトナー残量に応じて、現像バイアス電圧の交流振幅の切り替えを行った場合、例えば、プロセスカートリッジ（ａ）においては、図１２（ｂ）で示したように、画像形成装置間における画像濃度レベル差は解消されない。一方、図１２（ｂ）において、画像形成装置の種類（プロセススピード）に応じて、現像バイアス電圧の交流振幅の初期設定を変更する場合、例えば、画像形成装置（ｆ）における初期設定値を高くした場合、図１２（Ｃ）で示したように、使用終期においては同じような画像濃度となるが、使用初期において画像形成装置間における画像濃度レベル差が発生してしまう。

本実施例では、上記の画像形成システムにおいて、プロセスカートリッジと画像形成装置とのすべての組み合わせにおいても、画像不良の発生なく、画像濃度レベルに大きな差が生じない画像形成システムを提供する。そのために、現像バイアスの交流成分や直流成分を、現像装置の未使用時に存在する現像剤量である「トナー容量」と、現像剤の使用量に関する情報である現像装置に残っている「トナー残量」と、画像形成装置の「プロセススピード」と、に応じて変更する。

具体的には、図１で示したように、各プロセスカートリッジにはトナー容量及びトナー残量に関する電子情報が記憶されたメモリ媒体が搭載されており、画像形成装置本体はこのメモリ媒体にアクセス可能な読み出し手段２２を有する。このように、メモリに情報を入れておくことで、使用途中で組み合わせが変更された場合でも、画像レベルの変動なく、良好な画像を得ることができる。また、画像形成装置本体には、現像ローラと電極部材間のトナー量に対応して、電極部材９に誘起される電流量を検出することで、トナー残量を検知するトナー量検知手段２３を有する。画像形成制御部２１は、それらの情報と、画像形成時のプロセススピードに関する情報に応じて、現像条件である現像バイアス電圧を変更し、現像バイアス印加手段２０から最適な現像バイアス電圧が現像ローラに印加される。

本実施例において、現像バイアスはいずれの画像形成装置においても、−４５０（ｖ）の直流成分と、交流電圧のピーク間電圧であるピーク・ツー・ピーク電圧が１６００（ｖ）／周波数が２６００Ｈｚ／デューティー比５０％である矩形波の交流成分を重畳した現像バイアス電圧を標準電圧として設定した。このとき、感光体と現像ローラとの間に設けられた間隙は３００μｍであり、帯電手段により明部での感光体表面電位が−６００（ｖ）になるように設定した。未使用時のプロセスカートリッジにおいては現像バイアスを同じにしておくことが、初期段階での画像濃度を同じに保つことができるので好ましい。

次に、現像バイアス電圧の制御内容としては、プロセスカートリッジ（ａ）と画像形成装置（ｆ）との使用組み合わせであり、且つ、トナー残量Ｗ（ｇ）が２００＜Ｗ≦３００である場合に、上記標準現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更し、Ｗ≦２００である場合は、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を２０００（ｖ）に変更する。

また、プロセスカートリッジ（ｂ）と画像形成装置（ｆ）との使用組み合わせであり、且つ、トナー残量Ｗ（ｇ）がＷ≦２００である場合に、上記標準現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更する。

例えば、プロセスカートリッジ（ａ）と、画像形成装置（ｆ）との組み合わせにより、トナー残量Ｗ（ｇ）がＷ＝２５０まで使用され、画像形成装置（ｆ）がプロセスカートリッジ（ａ）に印加する現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧が１８００（ｖ）である状態において、プロセスカートリッジ（ａ）を画像形成装置（ｓ）に入れ替えて使用した場合、プロセスカートリッジ（ａ）に印加される現像バイアス電圧は標準値である１６００（ｖ）である。また、上記のように、プロセスカートリッジ（ａ）に印加する現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧が１８００（ｖ）に変更されている画像形成装置（ｆ）にＷ＞２００であるプロセスカートリッジ（ｂ）、または、Ｗ＞３００であるプロセスカートリッジ（ａ）を装着使用した場合、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧は標準値である１６００（ｖ）に戻る。

本実施例における制御内容を表４に示す。

次に、処理方法について、図１３に示すフローチャートを用いて簡単に説明する。

（Ｓ３０１）スタート
プリンタの電源がＯＮの状態になる（Ｓ３０２）と、トナー残量検知手段は、プロセスカートリッジのトナー残量Ｗを検出する（Ｓ３０３）。また、画像形成装置本体側に設けられた、読み出し手段が、プロセスカートリッジに搭載されたメモリ媒体にアクセスし、プロセスカートリッジのトナー容量Ｍを検出する（Ｓ３０４）。それらの情報は、画像形成制御部に伝えられる。まず、画像形成制御部においては、予め格納されているプロセススピード情報に基づいて、画像形成に用いられるプロセススピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）が、Ｖ＜３００であるときは、現像バイアス電圧に変更は行わずにプリント待機状態（Ｓ３１２）になり、Ｖ≧３００であるときは、トナー残量検知結果及びトナー容量情報に応じた処理が行われる（Ｓ３０５）。次に、トナー容量情報から、Ｍ≧１０００であるとき（Ｓ３０８）と、Ｍ＜１０００であるとき（Ｓ３０７）とに場合分けされた後、それぞれトナー残量情報に基づいて処理が行われる。Ｍ≧１０００の場合、Ｗ＞３００であれば、現像バイアス電圧に変更は行わず、２００＜Ｗ≦３００であれば、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更し（Ｓ３１１）、２００≧Ｗであるときは、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を２０００（ｖ）に変更して（Ｓ３１０）、プリント待機状態になる（Ｓ３１１）。一方、Ｍ＜１０００の場合、Ｗ＞２００であれば、現像バイアス電圧の変更は行わず、Ｗ≦２００であれば現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更して（Ｓ３１１）プリント待機状態になる（Ｓ３１２）、エンド（Ｓ３１３）。

上記のフローはプリンタ電源がＯＮされた時に加え、画像形成装置本体に対してプロセスカートリッジが着脱された場合にも行われるため、プロセスカートリッジを使用途中で異なる画像形成装置に入れ替えて使用する場合にも、最適な現像バイアス電圧を印加することが可能である。

上記制御を行うことで、実施例１と同様に、プロセススピードの異なる画像形成装置（ｆ）と画像形成装置（ｓ）とで、トナー残量が少なくなってきた時、即ちトナー使用量が大きくなってきた時、現像バイアスピーク間電圧の差を変えることでプロセススピードの違いによる画像濃度の差を減少させることができる。

「トナー容量」が異なり、画像形成装置の「プロセススピード」も異なる場合について検討する。例えば、プロセスカートリッジ（ａ）とプロセスカートリッジ（ｂ）を、画像形成装置（ｆ）又は、画像形成装置（ｓ）に装着した場合を考える。

「プロセススピード」の早い、画像形成装置（ｆ）にプロセスカートリッジ（ａ）または、プロセスカートリッジ（ｂ）を装着した場合、どちらのプロセスカートリッジを装着した場合であっても「トナー残量」に応じて現像バイアスを変更する。しかし、トナー残量がいくつになったら変更するかという変更のタイミング、そして変更後の現像バイアスの大きさなどは異なっている。これは、未使用時のトナーの容量が大きければ大きいほど、同じトナー量まで減少した時のトナーの経時変化による画像濃度低下は大きくなる（図１１（ｂ）参照）ためである。そのため、未使用時の「トナー容量」が大きいプロセスカートリッジ（ａ）の場合は、現像バイアスの変更のタイミングは早めに（トナー使用量が少ない時に、即ちトナー残量が多い時に）始まり、同じトナー残量の場合はプロセスカートリッジ（ａ）の方が大きくなる。

これに対し、画像形成装置（ｓ）に、プロセスカートリッジ（ａ）または、プロセスカートリッジ（ｂ）を装着した場合、どちらのプロセスカートリッジを装着した場合であっても「トナー残量」に応じて現像バイアスを変更していない。これは、未使用時のトナーの容量が大きくても小さくても、経時変化による画像濃度低下があまり変らないからである（図１１（ａ）参照）。即ち、現像バイアスの変更が必要な時、つまり画像形成装置の「プロセススピード」が速い時は、変更する際に更に未使用時の「トナー容量」に応じて現像バイアスの変更の仕方を変化し、現像バイアスの変更が必要でない時、つまり画像形成装置の「プロセススピード」が遅い時は、未使用時の「トナー容量」に関わらず一定の現像バイアスを印加させることとなる。このように制御することで、どのプロセスカートリッジと画像形成装置の組合せであっても画像濃度をほぼ同じようにすることができる。

上記制御により、トナーの経時的変化による画像濃度の低下を効果的に補うことができる。また、不適切な状況で現像バイアス電圧を変更することによるカブリ画像の発生を防止することができる。実際に、上記制御を行った場合の、画像濃度推移を図１４〜図１６に示した。プロセスカートリッジ（ａ）及び（ｂ）と、画像形成装置（ｆ）及び（ｓ）のいずれの組み合わせにおいても、画像濃度レベルをほぼ同等に維持することができ、良好な画像が得られた。

上記制御において、現像バイアス電圧を変更する回数、タイミング（トナー残量）、交流振幅の値は、プロセスカートリッジの容量と画像形成装置のプロセススピードとの組み合わせによって個別に設定可能であり、本実施例に用いた画像形成システムにおける一例を挙げたにすぎず、特に限定しない。また、本実施例として現像条件の変更を、現像バイアス電圧の交流電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を大きくすることで行なっているが、これに代えて、現像バイアス電圧の直流電圧を変更して、現像バイアスの直流電圧電位と感光体の画像部電位との電位差を大きくしてもよい。ただし、画像濃度に大きな影響を与えるのは現像バイアスの交流電圧のピーク・ツー・ピーク電圧であるので、ピーク・ツー・ピーク電圧を変更することが好ましい。

また、メモリに入れておく内容を本実施例のようにトナー容量だけにするのではなく、プロセスカートリッジのトナー残量を入れておく方法や、トナー容量とトナー残量から計算された値を入れておくことも可能である。

更に、本実施例においては、現像バイアス電圧を段階的に変更したが、トナー残量に対応して、連続的に変化させてもよい。但し、複数の画像形成装置間において、現像バイアス電圧が初期状態から初めて変更されるタイミングに関しては、プロセススピードの速い画像形成装置の方が、プロセススピード遅い画像形成装置よりも早い（トナー残量が多い状態の）タイミングになる。また、トナー残量が同じ時では、プロセススピードの速い画像形成装置の現像バイアスの大きさが、プロセススピード遅い画像形成装置の現像バイアスの大きさ以上の大きさとなる。これは、上述したとおりプロセススピードが速い画像形成装置のほうがトナーの経時変化による画像濃度の低下が大きいからである。

複数のプロセスカートリッジ間において、現像バイアス電圧が初期状態から初めて変更されるタイミングに関しては、未使用時のトナー容量の多いプロセスカートリッジの方が、未使用時にトナー容量の少ないプロセスカートリッジよりも、早い（トナー残量の多い状態の）タイミングになる。これは、上述したように、未使用時のトナーの容量が大きければ大きいほど、同じトナー量まで減少した時のトナーの経時変化による画像濃度低下は大きくなるためである。

本実施例においては、実施例４の画像形成装置に画像形成装置の使用環境を検知することができる環境検知手段２４を設け、環境検知手段２４の検知結果に応じて、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を変更することで、より詳細な制御を行うことを特徴とする。バイアスの印加条件等以外は実施例４と同じであるため共通部分についての説明は省略する。

これは、使用環境により、トナー帯電性等が異なることため、画像濃度レベルが、使用環境に影響を受けるため、画像濃度レベルが、使用環境に影響を受けてしまうからである。

そこで、本実施例では、実施例４で説明したような、現像バイアス電圧を「プロセススピード」「トナー容量」「トナー残量」に応じて制御する方法に加えて、「環境」に応じても制御を行うことで、トナー容量の異なる複数のプロセスカートリッジと、プロセススピードの異なる複数の画像形成装置が任意に組み合わせ使用が可能な画像形成システムにおいて、使用途中での環境の変化が生じた場合でも、画像濃度レベル差をほぼ一定に維持することができる。

例えば、実施例４で述べたものと同じプロセスカートリッジと画像形成装置を含んだ画像形成システムにおいて、プロセスカートリッジ（ａ）と画像形成装置（ｆ）の組み合わせで、雰囲気温度の異なる環境下で使用した場合の画像濃度レベルは大きな差が生じてしまう。使用環境が多岐にわたる場合、画像形成装置本体或いはプロセスカートリッジに環境検知手段を設けて、環境を検知し、環境に応じて現像バイアス電圧を制御する必要がある。

具体的には、画像形成制御部に、環境温度に関する閾値情報を格納し、「プロセススピード」「トナー容量」「トナー残量」「環境温度」に応じて、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を変更する制御方法である。本実施例の場合、閾値温度２５℃、３０℃を基準に現像バイアス電圧の制御を行う。

制御内容としては、プロセスカートリッジ（ａ）と画像形成装置（ｆ）との使用組み合わせであるとき、環境温度Ｔ（℃）及びトナー残量Ｗ（ｇ）がそれぞれ、３０≦Ｔ、且つ、２００＜Ｗ≦３００である場合は、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更する。３０≦Ｔ、且つ、Ｗ≦２００である場合は、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を２０００（ｖ）に変更する。２５≦Ｔ＜３０、且つ、Ｗ≦２００である場合は、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更する。Ｔ＜２５であるときは、Ｗの値に拠らず現像バイアス電圧を変更しない。

また、プロセスカートリッジ（ｂ）と画像形成装置（ｆ）との使用組み合わせであるときは、３０≦Ｔ、且つ、Ｗ≦２００である場合にのみ、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更する。更に、プロセスカートリッジ（ａ）及び（ｂ）のいずれにおいても、画像形成装置（ｓ）で使用する場合は、Ｔ、Ｗの値に拠らず、現像バイアス電圧を変更しない。

また、例えば、使用環境温度Ｔ＝３０（℃）である環境下で、プロセスカートリッジ（ａ）と、画像形成装置（ｆ）との組み合わせにより、トナー残量Ｗ（ｇ）がＷ＝２５０まで使用され、画像形成装置（ｆ）がプロセスカートリッジ（ａ）に印加する現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧が１８００（ｖ）である状態において、Ｔ＝２０℃の使用環境に移した場合、画像形成装置（ｆ）が印加する現像バイアス電圧は標準値である１６００（ｖ）に戻る。これは、高温環境では、低温環境よりもトナーの帯電性が低下してしまう現象が起こるからである。即ち、高温環境下では現像性が低下し、画像濃度も低下する。

上記制御により、トナーの経時的変化による画像濃度の低下に加えて、高温環境下によるトナー帯電性の低下による画像濃度の低下も、効果的に補うことができる。実際に、上記制御を行った場合、プロセスカートリッジ（ａ）及び（ｂ）と、画像形成装置（ｆ）及び（ｓ）のいずれの組み合わせにおいても、画像濃度レベルをほぼ同等に維持することができ、良好な画像が得られる。

本実施例における各環境温度域における制御内容を表５〜７に示す。

次に、処理方法について、図１７に示すフローチャートを用いて簡単に説明する。

（Ｓ４０１）スタート
プリンタの電源がＯＮの状態になる（Ｓ４０２）と、トナー残量検知手段は、プロセスカートリッジのトナー残量Ｗ（ｇ）を検出する（Ｓ４０３）。画像形成装置本体側に設けられた、読み出し手段が、プロセスカートリッジに搭載されたメモリ媒体にアクセスし、プロセスカートリッジのトナー容量Ｍ（ｇ）の検出を行い（Ｓ４０４）、温度検知手段が環境温度Ｔ（℃）を検出する（Ｓ４０５）。それらの情報は、画像形成制御部に伝えられる。まず、画像形成制御部においては、予め格納されているプロセススピード情報に基づいて、画像形成に用いられるプロセススピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）が、Ｖ＜３００であるときは、現像バイアス電圧に変更は行わずにプリント待機状態（Ｓ４１２）になり、Ｖ≧３００であるときは、トナー残量検知結果Ｗ（ｇ）、トナー容量情報Ｍ（ｇ）、温度検知結果Ｔ（℃）に応じた処理が行われる（Ｓ４０６）。次に、環境温度Ｔ（℃）が２５＞Ｔであるときは、現像バイアス電圧に変更は行わない。一方、２５≦Ｔ＜３０であるときは、Ｍ≧１０００、且つ、Ｗ≦２００の場合、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更して（Ｓ４１９）プリント待機状態（Ｓ４１２）になり、Ｍ＜１０００、または、Ｗ＞２００である場合、現像バイアス電圧の変更は行わない。また、Ｔ≧３０であるときは、Ｍ≧１０００、且つ、Ｗ≦２００である場合、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を２０００（ｖ）に変更し（Ｓ４１１）、Ｍ≧１０００、且つ、２００＜Ｗ≦３００の場合、及び、Ｍ＜１０００、且つ、Ｗ≦２００である場合、現像バイアス電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を１８００（ｖ）に変更し（Ｓ４１５）、プリント待機状態（Ｓ４１２）になる。

（Ｓ４１３）エンド
上記制御において、現像バイアス電圧を変更するための環境温度閾値の個数及び値は、プロセスカートリッジの容量と画像形成装置のプロセススピードとの組み合わせによって個別に設定可能であり、本実施例に用いた画像形成システムにおける一例を挙げたにすぎず、特に限定しない。また、本実施例においては、環境検知手段として温度検知手段を用いたが、湿度検知手段を追加することで、更なる詳細な制御を行ってもよい。但し、同一のプロセスカートリッジ間において、現像バイアス電圧が標準電圧から初めて変更されるタイミングに関しては、環境温度が高い場合の方が、環境温度が低い場合よりも、早いタイミング（トナー使用量の少ないタイミング、即ちトナー残量の多いタイミング）になる。例えば本実施例では、２５≦Ｔ＜３０の時はトナー残量Ｗが２００ｇの時に、３０≦Ｔの時はトナー残量Ｗが３００ｇの時に現像バイアスが変更される。これは、前述したように、高温環境下の方が画像濃度の低下が起こりやすいからである。

また、本実施例は、現像バイアス電圧の交流電圧のピーク・ツー・ピーク電圧を変更しているが、これに代えて、現像バイアス電圧の直流電圧を変更して、現像バイアスの直流電圧電位と感光体の画像部電位との電位差を大きくする制御を行っても良い。

実施例１乃至５の補足をする。

実施例１乃至５では、トナーの使用量を判断するため、トナー容器のトナー残量を測定する方法を用いている。これは、トナー残量を直接測定することで、トナーの使用量を精度良く知ることができるためである。しかしながら、それ以外にも現像剤の使用量を判断することができれば、他の技術を使っても良い。例えば、画像情報のピクセルカウントの累積値により測定することも、画像形成枚数の累積値により測定することも可能である。なお、ピクセルカウントの方が、画像形成枚数よりもトナーの使用量に関しては精度が良いため好ましい。

本発明に係るプロセスカートリッジ及び制御回路を表す図である。 本発明に係る画像形成装置の概略構成断面図である。 画像濃度のプロセススピード依存性を表す図である。 本発明の実施例１に係る、制御フローを行った際の画像濃度推移を表す図である。 本発明の実施例１に係る、制御フローを表す図である。 本発明の実施例２に係る、制御フローを行った際の画像濃度推移を表す図である。 本発明の実施例３に係る画像形成装置の概略構成断面図である。 本発明の実施例３に係る、制御フローを行った際の画像濃度推移を表す図である（２８℃≦Ｔの時）。 本発明の実施例３に係る、制御フローを行った際の画像濃度推移を表す図である（Ｔ＜２８℃の時）。 本発明の実施例３に係る、制御フローを表す図である。 （ａ）は第二の画像形成装置にプロセスカートリッジ（ａ）又はプロセスカートリッジ（ｂ）を装着した場合の現像濃度の変化を表す図、（ｂ）は第一の画像形成装置にプロセスカートリッジ（ａ）又はプロセスカートリッジ（ｂ）を装着した場合の現像濃度の変化を表す図である。 （ａ）は第一の画像形成装置にプロセスカートリッジ（ａ）又はプロセスカートリッジ（ｂ）を装着した場合において、プロセスカートリッジ（ａ）とプロセスカートリッジ（ｂ）どちらの場合においてもトナー残量に応じて現像バイアス電圧の制御を行った際の現像濃度変化を表す図、（ｂ）はプロセスカートリッジ（ａ）を第一の画像形成装置又は第二の画像形成装置に装着した際に、プロセスカートリッジの種類（トナー容量）とトナー残量に応じて現像バイアス電圧の制御を行った際の現像濃度の変化を表す図、（ｃ）はプロセスカートリッジ（ａ）を第一の画像形成装置又は第二の画像形成装置に装着した際に、第一の画像形成装置における現像バイアス電圧の設定値を高くした場合の、現像濃度の変化を表す図である。 本発明の実施例４に係る、制御フローを表す図である。 第一の画像形成装置にプロセスカートリッジ（ａ）又はプロセスカートリッジ（ｂ）を装着した時に、本発明の実施例４に係る制御フローを行った場合の画像濃度推移を表す図である。 プロセスカートリッジ（ｂ）を第一の画像形成装置又は第二の画像形成装置に装着した時に、本発明の実施例４に係る制御フローを行った場合の画像濃度推移を表す図である。 プロセスカートリッジ（ａ）を第一の画像形成装置又は第二の画像形成装置に装着した時に、本発明の実施例４に係る制御フローを行った場合の画像濃度推移を表す図である。 本発明の実施例５に係る、制御フローを表す図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 現像ローラ
３ トナー規制部材
４ 帯電ローラ
５ クリーニングブレード
６ 廃トナー容器
７ トナー容器
８ 記憶媒体
９ 電極部材（トナー量検知システム）
１０ 転写ローラ
１１ 定着器
１２ スキャナユニット
１３ 画像形成装置

Claims (23)

1. 像担持体と、交流電圧を備える電圧が印加され、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するために現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、をそれぞれ有する第一及び第二の画像形成装置であって、前記第一の画像形成装置及び第一の画像形成装置とプロセススピードが異なる第二の画像形成装置とを備える画像形成装置群であって、前記第一及び第二の画像形成装置本体に共通して、前記現像剤担持体及び前記現像容器を備えるカートリッジが着脱可能に設けられ、
   前記カートリッジの前記現像剤の使用量が大きくなるにしたがって、前記第一の画像形成装置本体における前記交流電圧のピーク間電圧と、前記第二の画像形成装置本体における前記交流電圧のピーク間電圧と、の差を大きくする制御をすることを特徴とする画像形成装置群。
2. 第二の画像形成装置本体は、第一の画像形成本体よりもプロセススピードが遅く、前記第一の画像形成装置本体における前記交流電圧のピーク間電圧は、前記第二の画像形成装置本体における前記交流電圧のピーク間電圧以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置群。
3. 前記第二の画像形成装置本体における前記交流電圧のピーク間電圧は、前記カートリッジの前記現像剤の使用量にかかわらず一定であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置群。
4. 前記カートリッジの前記現像剤の使用量が所定の値に達するまでは、前記第一の画像形成装置本体における前記交流電圧のピーク間電圧と、前記第二の画像形成装置本体における前記交流電圧のピーク間電圧とを同じ値にすることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置群。
5. 前記現像剤担持体は、前記交流電圧に直流電圧が重畳して印加され、前記カートリッジの前記現像剤の使用量にかかわらず、前記第一の画像形成装置本体における前記直流電圧と、前記第二の画像形成装置本体における前記直流電圧と、は一定であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置群。
6. 前記カートリッジの前記現像剤の使用量にかかわらず、前記第一の画像形成装置本体における前記直流電圧と、前記第二の画像形成装置本体における前記直流電圧と、は、同じであることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の画像形成装置群。
7. 像担持体と、直流電圧を備える電圧が印加され、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するために現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、を有する画像形成装置群であって、
   第一の画像形成装置本体と、前記第一の画像形成装置本体よりもプロセススピードが異なる第二の画像形成装置本体と、前記第一及び第二の画像形成装置本体に共通して着脱可能に設けられ、前記現像剤担持体及び前記現像容器を備えるカートリッジと、を有する画像形成装置群において、
   前記カートリッジの現像剤の使用量が大きくなるにしたがって、前記第一の画像形成装置本体における前記直流電圧と、前記第二の画像形成装置本体における前記直流電圧と、の差を大きくする制御をすることを特徴とする画像形成装置群。
8. 第二の画像形成装置本体は、第一の画像形成本体よりもプロセススピードが遅く、前記第一の画像形成装置本体における前記直流電圧は、前記第二の画像形成装置本体における前記直流電圧以上であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置群。
9. 前記第二の画像形成装置本体における前記直流電圧は、前記カートリッジの前記現像剤の使用量にかかわらず一定であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置群。
10. 前記カートリッジの前記現像剤の使用量が所定の値に達するまでは、前記第一の画像形成装置本体における前記直流電圧と、前記第二の画像形成装置本体における前記直流電圧とを同じ値にすることを特徴とする請求項７乃至９いずれかに記載の画像形成装置群。
11. 像担持体と、交流電圧を備える現像バイアス電圧が印加され、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するために現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、をそれぞれ有する第一及び第二の画像形成装置であって、前記第一の画像形成装置及び第一の画像形成装置よりもプロセススピードの遅い第二の画像形成装置とを備える画像形成装置群であって、
    前記第一及び第二の画像形成装置本体に共通して、前記現像剤担持体及び前記現像容器を備えるカートリッジが着脱可能に設けられ、
    前記カートリッジの前記現像剤の使用量が大きくなるにしたがって、前記第一の画像形成装置本体における前記現像バイアス電圧の大きさは変更され、
    前記カートリッジの前記現像剤の使用量に関わらず前記第二の画像形成装置本体における前記現像バイアス電圧の大きさは一定であることを特徴とする画像形成装置群。
12. 像担持体と、交流電圧を備える現像バイアス電圧が印加され、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するために現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、をそれぞれ有する第一及び第二の画像形成装置であって、前記第一の画像形成装置及び第一の画像形成装置よりもプロセススピードの遅い第二の画像形成装置とを備える画像形成装置群であって、
    前記第一及び第二の画像形成装置本体に共通して、前記現像剤担持体及び前記現像容器を備えるカートリッジが着脱可能に設けられ、
    前記カートリッジの前記現像剤の使用量に応じて、前記第一の画像形成装置と前記第二の画像形成装置とで現像バイアス電圧を異なる制御を行い、
    前記カートリッジの前記現像剤の残量が同じ時に、前記第一の画像形成装置の現像バイアス電圧の大きさは、前記第二の画像形成装置の現像バイアス電圧の大きさ以上の大きさであることを特徴とする画像形成装置群。
13. 像担持体と、交流電圧を備える現像バイアス電圧が印加され、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像するために現像剤担持体と、現像剤を収容する現像容器と、をそれぞれ有する第一及び第二の画像形成装置であって、前記第一の画像形成装置及び第一の画像形成装置よりもプロセススピードの遅い第二の画像形成装置とを備える画像形成装置群であって、
    前記第一及び第二の画像形成装置本体に共通して、前記現像剤担持体及び前記現像容器を備えるカートリッジが着脱可能に設けられ、
    前記カートリッジは、第一のカートリッジと、未使用時における前記現像容器内の現像剤量が第一のカートリッジよりも少ない第二のカートリッジの複数種類有し、
    前記第一の画像形成装置に、前記第一のカートリッジ及び前記第二のカートリッジが装着された際の、前記第一のカートリッジと前記第二のカートリッジの現像剤担持体に印加される現像バイアス電圧は、前記カートリッジの現像剤の使用量に応じて、前記第一のカートリッジと前記第二のカートリッジで異なり、
    前記第二の画像形成装置に、前記第一のカートリッジ及び前記第二のカートリッジが装着された際の、前記第一のカートリッジと前記第二のカートリッジの現像剤担持体に印加される現像バイアス電圧は、前記カートリッジの現像剤の使用量に関わらず、前記第一のカートリッジと前記第二のカートリッジとで同じであることを特徴とする画像形成装置群。
14. 前記第一の画像形成装置に装着された前記第一のカートリッジの現像バイアス電圧が未使用時の現像バイアス電圧から初めて変更された際の前記現像剤の使用量は、前記第一の画像形成装置に装着された前記第二のカートリッジの現像バイアス電圧が未使用時の現像バイアス電圧から初めて変更された際の前記現像剤の使用量よりも少ないことを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置群。
15. 前記第一のカートリッジは未使用時における前記現像容器内の現像剤量Ｍａ（ｇ）が、Ｍａ≧１０００であり、前記第二のカートリッジは未使用時における前記現像容器内の現像剤量Ｍｂ（ｇ）が、Ｍｂ＜１０００であることを特徴とする請求項のいずれかの請求項１４に記載の画像形成装置群。
16. 前記現像剤の使用量は、前記カートリッジの現像容器内に収容された現像剤の量を逐次に検知する現像剤量検知手段の検知結果により判断されることを特徴とする請求項１乃至１５いずれかに記載の画像形成装置群。
17. 前記現像剤の使用量は、前記静電潜像を形成するための画像情報のピクセルカウントの累積値により判断されることを特徴とする請求項１乃至１５いずれかに記載の画像形成装置群。
18. 前記現像剤の使用量は、画像形成枚数の累積値により判断されることを特徴とする請求項１乃至１５いずれかに記載の画像形成装置群。
19. 前記画像形成装置群は
    前記第一の画像形成装置及び前記第一の画像形成装置とプロセススピードが遅い第二の画像形成装置とを備える画像形成装置群であって、
    前記第一の画像形成装置は、使用環境を検知する環境検知手段を有し、前記使用環境が、所定範囲内では前記制御を行い、所定範囲外では前記制御を行わず、
    前記第二の画像形成装置は、使用環境によって前記制御を行う、行わないの変更をしないことを特徴とする請求項１乃至１８いずれかに記載の画像形成装置群。
20. 前記第一の画像形成装置のプロセススピードＶｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）は、Ｖｆ≧３００であり、前記第二の画像形成装置のプロセススピードＶｓ（ｍｍ／ｓｅｃ）は、Ｖｓ＜３００であることを特徴とする請求項１乃至１９いずれかに記載の画像形成装置群。
21. 前記カートリッジは、前記像担持体を備えることを特徴とする請求項１乃至２０いずれかに記載の画像形成装置群。
22. 前記カートリッジは、前記現像剤の使用量に関する情報を記憶する記憶媒体を有することを特徴とする請求項１乃至２１いずれかに記載の画像形成装置群。
23. 前記像担持体は、感光体であり、前記第一及び第二の画像形成装置のそれぞれは、前記感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体を画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記感光体に現像された現像剤像を転写材上に転写する転写手段と、転写された現像剤を転写材上に定着する定着手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃至２２いずれかに記載の画像形成装置群。

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