JP2000047470A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナーエンドを的確に検出しうる画像形成装
置の提供。 【解決手段】 画像形成装置における現像手段において
トナー供給部材からトナー担持体にトナーが移動する際
に発生するトナーカウンター電流の電流検知手段を具備
し、トナー供給部材が現像手段内において、トナー内に
埋没するように配置されたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真複写機
等の画像形成装置であって、殊にそのトナーエンドを検
出しうる画像形成装置の技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置に使用する現像装置
は導電性フォーム等からなるトナー供給部材を導電性ゴ
ム等からなるトナー担持体に接触回転するように配置
し、トナー供給部材とトナー担持体との接触回転により
トナーを機械的搬送力と摩擦帯電による静電気力により
トナー担持体表面に付着させ均一搬送させるといったも
のが一般的である。

【０００３】この種のトナーエンド検出技術は各種提案
されており、例えば特公昭６０−２６６０号公報（公知
例１）にあっては、光電手段によって感光体上のトナー
残量を検出する技術が記載されており、又特開平４−２
０４７６７号公報（公知例２）にあっては、感光体上の
顕像の濃度と感光体の地肌部の濃度とを光学的に検出
し、その出力の比率に基づいてトナーエンドを判定する
ようにしたものが記載されている。

【０００４】即ち、前記公知例１及び２のものは単にト
ナー残量を検出するに止まるものであるが、高速機やカ
ラートナーを使用したプリンターの場合、トナーエンド
が現像器のトナー残量で決まるものではなくトナー劣化
により決まることが多い。詳しくは、カラートナーの場
合、ＯＨＰの透過性や色の彩度を忠実に再現するため
に、低融点樹脂や低融点ＷＡＸを使用したり、樹脂に対
して分散性の低い顔料を良好に分散させるために低融点
の分散材を使用したりする。これらは、比較的柔らかい
材料のため、外添剤の樹脂への埋没や現像帯電部材への
固着（フィルミング）を起こしやすい。そのため、トナ
ーは帯電量低下を起こし搬送不良等を起こす。よって、
従来のような現像器のトナー残量を検出し、トナーエン
ドとする方式では、トナーが現像器内に十分存在してい
る使用可能状態にあっても、搬送不良等による画像劣化
が発生してしまうという問題が発生していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記の各公知例のもの
によってもトナーエンドを検出し、トナーの補給を促す
ことも可能といえるが、尚改善の余地が存していた。

【０００６】即ち、前記公知例１のものは単にトナー残
量を検出するに止まるものであり、又公知例２のトナー
エンド検出方法によれば、所要の検出面積を備えたＰセ
ンサ３５の検出部によって濃度信号を検出するものに止
まるものであって、必ずしも最初にトナー濃度が低下す
るとは限らない領域が検出部に対応してしまって、例え
ば検出部以外の領域で多量にトナー消費がなされトナー
が欠如して既にトナーエンド状態が発生しているのを見
落とし、トナーエンド信号が検知されないため画像品質
が低下してしまうような不具合がみられ、いずれも必ず
しも的確にトナーエンドを検出しうるものとは言い難い
ものであった。

【０００７】この発明が解決しようとする第１の課題点
は、トナー帯電量の変化を検知してトナー劣化に基因す
るトナーエンドを的確に検出しうるものを提供すること
である。

【０００８】この発明が解決しようとする第２の課題点
は、供給ローラから現像ローラへトナーが移動する際の
トナーカウンター電流値によりトナー劣化を検出し、ト
ナーエンドを検知しうるようにしたものを提供すること
である。

【０００９】この発明が解決しようとする第３の課題点
は、供給ローラをトナー内に埋没させるようにしてトナ
ーカウンター電流の変動を排除してトナー帯電量の変化
を高精度に検出し、トナーエンドを検知しうるようにし
たものを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記した各課題を解決す
るための具体的な手段を挙げれば次の如くである。

【００１１】(1) 像担持体と、トナー供給部材と、トナ
ー担持体とを備え、像担持体上にトナーにより画像形成
する現像手段と、像担持体上のトナー像を転写媒体に転
写する画像形成装置であって、前記現像手段においてト
ナー供給部材からトナー担持体にトナーが移動する際に
発生するトナーカウンター電流の電流検知手段を具備し
たことを特徴とする画像形成装置。

【００１２】(2) 前記トナー供給部材が現像手段内にお
いて、トナー内に埋没するように配置されたことを特徴
とする前記(1) 記載の画像形成装置。

【００１３】従って、この手段によればトナーカウンタ
ー電流を検出して的確にトナーエンドを検知しうるもの
である。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、この発明を図示した各実施
の形態に基づいて説明する。

【００１５】（実施の形態１） １．手段 図１に示すように、この画像形成装置１００には現像装
置１０が像担持体２０に隣設して設けられ、又電源制御
部３０が配備されている。

【００１６】図示は省略したが像担持体２０の表面にレ
ーザー光等を走査させる露光手段並びに転写手段が配置
されるものである。

【００１７】現像装置１０については、トナーホッパー
１１内に旋回可能なトナー攪拌手段１２が設けられ、透
窓１３を介してトナーホッパー１１に連通する現像室１
４には、互いにその表面を圧接状にして隣設され、それ
ぞれ矢印Ａ、Ｂ方向に旋回駆動されるトナー供給部材１
５並びにトナー担持体１６が配備されており、トナー規
制手段１７はその先端部がＲ形状に形成され、この先端
Ｒ部１７Ａがトナー担持体１６の表面に均一に当接され
るように配設されている。

【００１８】電源制御部３０については、電源手段３１
が設けられ、この電源手段３１はトナー担持体１６へ現
像バイアスを印加する現像電源３２と、トナー供給部材
１５へバイアスを印加する供給電源３３が設けられ、こ
の供給電源３３には電流検出回路３４を介して制御回路
３５が連結されており、この制御回路３５からの出力信
号をトナー寿命表示手段３６に結線しており、供給電源
３３は、トナーがトナー供給部材１５からトナー担持体
１６へ移動出来る電界と、トナー担持体１６からトナー
供給部材１５へ移動させる電界を発生することが出来る
ようになされると共に、トナーＴがトナー供給部材１５
からトナー担持体１６上に移動する際の電流（トナーカ
ウンター電流）を電流検出回路３４において検出し、制
御回路３５に報知し、トナー寿命表示手段３６において
トナーエンド表示をなしうるように構成している。

【００１９】トナー担持体２０については、アルミニウ
ム等で円柱状に形成されたものを本実施例では使用し
た。

【００２０】尚、トナー担持体としては、磁性、非磁
性、導電性、絶縁性、金属、ゴム、樹脂等、トナー担持
体として形成出来るものならば全て用いることが出来
る。

【００２１】例えば、材質的にはアルミニウム、ニッケ
ル、ステンレス等の金属、天然ゴム、シリコンゴム、ウ
レタンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ネオ
プレンゴム、ＮＢＲ等のゴム、スチロール樹脂、塩化ビ
ニル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、メタ
クリル樹脂、ナイロン樹脂等の樹脂を用いることが出来
る。

【００２２】又、上記材質の上層部にコートしても使用
出来るのは周知の通りである。

【００２３】コート材としては、ポリエチレン、ポリス
チレン、ポリウレタン、ポリエステル、ナイロン、アク
リル等が使用できる。

【００２４】又、形態としては非弾性体、弾性体、単
層、多層、フィルム、ローラ等全てのものを用いること
が出来る。

【００２５】又、トナー担持体の表面の粗さはトナー搬
送性を確保するために、Ｒｚ１〜１０μｍとした。

【００２６】トナー供給部材の材質としては、トナー担
持体との接触を安定させるために弾性体を選定すること
が好ましい。

【００２７】本実施例では、トナー供給部材の材質とし
て、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポ
リエチレンフォーム、ポリエステルフォーム、エチレン
プロピレンフォーム、ナイロンフォーム、シリコンフォ
ーム等が使用出来る。

【００２８】尚、トナー供給手段の発泡セルは単泡、連
泡どちらでも使用出来るが、単泡の方が好ましい。発泡
セルが連泡だとトナーが供給手段の発泡セル内部に進入
し、やがて内部、表層部においてトナー凝集を起こし、
トナー搬送性の低下や規制部における搬送スジの原因と
なる。よって、単泡の方が好ましい。

【００２９】硬度は１０°〜４０°（アスカーＣ硬度計
にて測定）のものが使用可能であるが、最適にはトナー
担持体上の残留トナーの掻き取り効果の大きい３５°〜
４０°のものが好ましい。

【００３０】又、抵抗値は１０3 〜１０7 Ωｃｍ（体積
抵抗値）のものを使用した。

【００３１】尚、本実施例ではフォーム材を使用した
が、弾性を有するゴム材を使用しても良いことは周知の
通りである。

【００３２】詳しくは、シリコンゴム、ウレタンゴム、
天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、
ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチ
レンプロピレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ニトリ
ルブタジエンゴム、アクリルゴムにカーボン等の導電剤
を分散成型したものが使用出来る。

【００３３】トナー規制手段としては、ステンレスや銅
等の板材により形成されたトナー規制手段で、その先端
部がＲ形状に形成され先端Ｒ部がトナー担持体の表面に
均一に当接されるように配設されている。

【００３４】トナー規制手段の他の手段として、ステン
レス、銅、鉄及び樹脂等の板材にＲ形状したゴム等の弾
性チップを形成したものを使用出来る。

【００３５】ゴムチップとしては、シリコンゴム、ウレ
タンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジ
エンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチル
ゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロロヒドリンゴ
ム、ニトリルブタジエンゴム、アクリルゴムにカーボン
等の導電剤を分散成型したものが使用出来る。

【００３６】又、これらゴム材を単独で一体成型したも
のや、板材単独で構成したものも同様に使用出来る。

【００３７】更に、前記材料の上層部に樹脂をコートし
ても使用出来るのは周知の通りである。

【００３８】そのコート材としては、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル等
が使用出来る。

【００３９】尚、トナーについては本実施例においては
非磁性一成分負極性トナーにて説明を行うが、本発明は
磁性、二成分、極性は問わないのは周知の通りである。

【００４０】尚、正極性トナーに関しては本実施例のト
ナー担持体及びトナー供給部材の電位関係を逆にすれば
良い。

【００４１】ところで、像担持体２０の表面に近接させ
てパッチトナー量検出手段４０に具備されたパッチセン
サー４１が配置されており、このパッチセンサー４１に
は光照射部４１Ａと受光部４１Ｂとが一体状に組み込ま
れており、必要に応じて光照射部４１Ａから投射光
（Ｌ）を像担持体２０の表面に照射し、像担持体２０上
のパッチ画像（Ｐ）の反射光（Ｒ）を受光部４１Ｂによ
って受光させるように構成されている。

【００４２】又、この反射光（Ｒ）の強度は像担持体２
０上のトナー付着量に比例するものでトナー付着量が大
であればパッチ画像（Ｐ）の画像濃度は大となり、トナ
ー付着量が少なければ画像濃度は淡くなり、これに比例
した出力電圧がパッチトナー量検出手段４０において検
出されることとなる。

【００４３】２．使用手順 前記の画像形成装置１００の使用法については、以下の
如くである。

【００４４】 全体的な手順 図示しない始動手段により現像装置１０と像担持体２０
とを始動させると、トナー供給手段１２が旋回されてト
ナーホッパー１１内に収容された非磁性−成分トナーで
あって負極特性を備えたトナー（トナーＴ）は攪拌され
つつ透窓１３を通過して現像室１４内に供給され、トナ
ー担持体１６とトナー供給部材１５とが相互の周速度の
比が１：０．５〜１：０．９、好ましくは１：０．８の
状態でそれぞれ矢印Ａ、Ｂ方向に旋回されているためト
ナーＴはトナー供給部材１５上に供給されてトナー担持
体１６との接触部Ｃ位置に移送される。

【００４５】この接触部ＣにおいてトナーＴは帯電さ
れ、トナー担持体１６上に搬送され、更にトナー規制手
段１７の先端Ｒ状部１７Ａによって均質状に薄層帯電化
されて像担持体２０とトナー担持体１６との間の現像ニ
ップＤに搬送される。

【００４６】像担持体２０上については、矢印Ｅ方向に
旋回されつつ、その表面は帯電手段（図示略）によって
一様に帯電され、露光手段から発せられるレーザ光等に
よって静電潜像部が形成されるためトナーＴは像担持体
２０上に付着され可視像化させて現像処理するものであ
る。

【００４７】 電源制御部３０にによる手順 ところで、制御回路３４を操作して現像電源３２をＯＮ
し、画像形成終了にてＯＦＦとし、併せて供給電源３３
は、現像電源３２がＯＮ時には、トナーＴがトナー供給
部材１５からトナー担持体１６へ移動出来るバイアスを
印加する。

【００４８】この際、トナー供給部材１５からトナー担
持体１６へ移動するトナーのカウンター電流を電流検出
回路３４にて検出する。

【００４９】この実施の形態の場合には現像電源３２Ｏ
Ｎ時の現像バイアスが−３００（Ｖ）の時、供給バイア
スは現像バイアスと同バイアスとし、トナーＴがトナー
担持体１６とトナー供給部材１５により生じる機械的搬
送力で供給出来るようにした。

【００５０】画像形成終了後は、現像電源３２はＯＦＦ
されるが、この際供給電源３３ではトナーＴがトナー担
持体１６からトナー供給部材１５へと移動する電界（剥
離バイアス）を発生する。

【００５１】そこで、現像電源３２ＯＦＦ時の現像バイ
アスが０（Ｖ）の時、供給バイアスは＋３００（Ｖ）印
加した。

【００５２】これにより、現像ニップＤ部を通過したト
ナー担持体１６上の現像残りトナーＴはトナー供給部材
１５との電位差によりトナー供給部材１５の表面へ剥離
される。

【００５３】ところで、高品質な印刷結果を得るために
は、印刷期間中にあっては像担持体２０上には所要の濃
度のパッチ画像（トナー画像）（Ｐ）が形成されていな
ければならないことは言うまでもないことである。

【００５４】この実施の形態にあっては、前記の如くに
トナーカウンター電流値を電流検出回路３４において検
知し、トナー劣化によるトナー帯電量が不足した場合に
は、トナー寿命と判断してトナー寿命表示手段３６にお
いて報知させ、トナー補給を促進させ、常時高品質の画
像を得ることが出来るようになしたものである。

【００５５】この点については、図２、図３に示すよう
に検証した如くに、印字枚数が増加し、トナーの外添剤
埋没等によるトナー劣化が進行するに従い、徐々にトナ
ー帯電量が低下する（図３参照）。

【００５６】その時のトナー供給部材１５からトナー担
持体１６へ移動する際に発生するトナーカウンター電流
は、図２に示すように印字枚数の増加、トナー帯電量の
低下に伴い減少していくことになる。

【００５７】従って、予めトナーカウンター電流値の限
界を定めておけば的確にトナー寿命の検知をなしうるも
のである。

【００５８】（実施の形態２） １．手段 図４に示す実施の形態２の画像形成装置１００ａが実施
の形態１のそれと相違する特徴的な点は、現像装置１０
ａのトナーホッパー１１ａにおける透窓１３ａの高さが
トナー供給部材１５ａに対して比較的に高い位置に設け
られている点にあって、その他の点では実施の形態１の
ものと共通している。

【００５９】２．作用 透窓１３ａが高い位置に設けられているため、トナー供
給部材１５ａは全体的に常時トナーＴ内に埋没した状態
でトナーＴをトナー担持体１６に供給することになる。

【００６０】この結果として、現像器内、特に現像室１
４内における現像器姿勢の変動等から生じるトナーの増
減が低減出来るため、トナー供給部材１５周辺のトナー
量が安定する。

【００６１】よって、トナー供給部材１５周辺のトナー
量変動によるトナーカウンター電流変動が安全にキャン
セル出来るため、高精度に安定してトナーカウンター電
流値を検出することが出来ることとなり、一層的確にト
ナーエンドを検知しうるものである。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したこの発明の効果を挙げれば
次の如くである。

【００６３】 トナー帯電量によって変化するトナー
カウンター電流を検出して、トナーの劣化度を判定し、
トナー寿命を高精度に検出しうるものである。

【００６４】 トナーカウンター電流の変動を未然防
止してトナー帯電量を正確に検出し、トナー寿命を的確
に検出しうるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の画像形成装置の要部を模式的に
示した図面。

【図２】図１の画像形成装置における印字枚数とトナー
カウンター電流の関係図。

【図３】図１の画像形成装置における印字枚数とトナー
帯電量の関係図。

【図４】実施の形態２の画像形成装置の要部を模式的に
示した図面。

【符号の説明】

１００（ａ） 画像形成装置 １０（ａ） 現像手段 １５（ａ） トナー供給部材 １６（ａ） トナー担持部材 ２０（ａ） 像担持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 英 憲 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H077 AC04 AD02 AD06 AD35 AE02 DA03 DA16 DA47 DA57 DA63 DB10 EA01 EA13 EA14 FA01 FA13 FA19 FA21 FA26

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と、トナー供給部材と、トナー
   担持体とを備え、像担持体上にトナーにより画像形成す
   る現像手段と、像担持体上のトナー像を転写媒体に転写
   する画像形成装置であって、前記現像手段においてトナ
   ー供給部材からトナー担持体にトナーが移動する際に発
   生するトナーカウンター電流の電流検知手段を具備した
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記トナー供給部材が現像手段内におい
   て、トナー内に埋没するように配置されたことを特徴と
   する請求項１記載の画像形成装置。