JP2938197B2 - 画像形成装置のトナー状態検知方法及び該方法を利用した異常検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ブラシにより像形成
層を摺擦しながら帯電を行う画像形成装置のトナー状態
検知方法に係り、特に露光とほぼ同時に現像を行うため
に前記磁気ブラシの摺擦を利用して現像位置の直前位置
で像形成の帯電を行う画像形成装置のトナー状態検知方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より透光性支持体上に透光性導電層
と光導電体層を積層してなる感光体ドラムの内周側に、
画像情報に対応した光出力を生成する露光手段を配し、
該露光手段の光出力を集束化して前記光導電体層に潜像
を結像する（以下係る潜像形成工程を露光若しくは露光
工程という）と同時若しくはその直後に前記感光体ドラ
ムと対面配置させた現像手段を介して前記潜像を可視像
（トナー像）化した後、該トナー像を転写ローラその他
の転写手段を介して普通紙に転写可能に構成した画像形
成装置は公知である。（特開昭58ー153957号他、以下背
面露光装置という）

【０００３】この種の画像形成装置においては、構成の
一層の簡単化とオゾン発生等の防止、更には地かぶりの
防止を図る為に、独立した帯電器を設けずに前記感光体
ドラムと対峙して配置された現像スリーブ上に導電性磁
性トナーを担持させるとともに、該導電性磁性トナーを
磁気力を利用していわゆる磁気ブラシを形成し、磁気ブ
ラシにより像形成層を摺擦しながら現像スリーブ側に印
加されているバイアス電圧により得られた電荷を前記感
光体ドラム側に注入しながら該形成層に帯電を行うよう
に構成している。

【０００４】従って前記装置においては、円滑な帯電と
鮮明な現像を可能ならしめる為には、前記現像スリーブ
上に担持される適切なトナー層厚の維持と、円滑な帯電
を可能ならしめる必要があり、この為前記の装置におい
ては、現像スリーブを組み込んだ現像容器内のトナーが
一定レベル以下に減少した際にトナーなしと判断し、円
滑な帯電と鮮明現像の形成を可能ならしめている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記現
像容器内に圧電素子等からなるトナー検知センサを配設
する事は構成が煩雑化し装置小型化の妨げになるのみな
らず、而も前記容器は最大記録紙可能幅に対応させて軸
方向に長く延設する構成を取るために、精度よい測定を
可能にするためには軸方向に複数の前記センサを設け、
而も該センサよりの検知出力の平均値を取る為の演算回
路も必要とし、結果として前記欠点が一層増幅される。

【０００６】而も前記容器内にはトナーの凝着と軸方向
のトナーの偏在を防ぐ為に、撹拌手段を配設しているた
めに、該撹拌手段が動作中は精度よい測定が困難であ
る。又前記現像容器は一般にフリーメインテナンス化を
図るために、使い捨ての構成を取る場合も多く、この様
な場合に前記センサ等を付設する事はコストアップの要
因になるのみならず環境資源上好ましくない。

【０００７】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、現
像容器内にトナー検知センサを設ける事なく、容器内の
トナーレベルを精度よく検知し得るトナー状態検知方法
を提供する事を目的とする。

【０００８】本発明の他の目的は前記検知方法を有効に
利用してトナー担持体と像形成体間の異常の有無を検知
する異常検知方法を提供する事にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】先ず、本発明に至った経
過を順を追って説明する。先ず現像容器３２内のトナー
量（トナーレベル）と現像スリーブ３１（トナー像担持
体）に担持されるトナー層厚は図３（ａ）に示すように
前記トナー量が所定レベルＶＬ以下になった際に、層厚
規制を行うドクタブレード３６側でトナー詰りが生じな
い限り、ドクターブレード３６により規制される層厚に
いたるまでは前記トナー量とスリーブ３１上のトナー層
厚は比例して増減する事が経験より確認されている。

【００１０】又現像ギャップ、バイアス電源１１の変
動、若しくは感光体不良、更にはスリーブ３１とドラム
間の相対速度変動等がない事を前提として、前記トナー
層厚と感光体ドラム１側の帯電電位Ｖｐ（表面電位）又
はトナー層厚と磁気ブラシ３３を介して前記現像スリー
ブ３１より感光体ドラム１（像形成体）側に流入する流
入電流Ｉｐは図３（ｂ）に示すように相関がある事が確
認されている。してみると前記トナー量と表面電位Ｖｐ
若しくは流入電流Ｉｐは図３（ｃ）に示す様に前記トナ
ー量が所定レベルＶＬ以下になった後においては相関が
ある事が理解される。

【００１１】請求項１に記載した発明はかかる知見に基
づくものであり、バイアス電圧を印加しつつ層厚規制さ
れた導電性磁性トナーを担持するトナー担持体と像形成
体を対峙させるとともに、該導電性磁性トナーによる磁
気ブラシを像形成体表面に摺擦させながら帯電及び現像
を行う画像形成装置において、 前記像形成体の帯電位置
と現像位置との間を前記磁気ブラシを介して、前記像形
成体表面に形成された帯電電位を測定し、該測定出力に
基づいてトナー担持体側のトナー状態を検知する事を特
徴とする画像形成装置のトナー状態検知方法を提案す
る。

【００１２】尚、本発明は背面露光装置に好適に用いら
れるものであるがこれのみに限定される事なく、磁気ブ
ラシ状の導電性トナーを接触させて像形成体表面を摺擦
させながら帯電を行う装置であれば、公知の電子写真装
置は針状電極を用いた静電記録装置にも適用可能であ
る。

【００１３】さて前記したように請求項１に記載の発明
はドクタブレード３６側でトナー詰りが生じ易く、又現
像ギャップ、バイアス電圧の変動、若しくは時系列的な
感光体劣化、更にはスリーブ３１とドラム１間の相対速
度変動等が存在した場合はトナー検知が精度よく行われ
ない事になる。

【００１４】請求項２記載の発明はかかる不具合を逆に
利用したもので現像容器（トナー容器）内のトナー収納
状態を直接検知する第２の検知出力と、前記流入電流Ｉ
ｐ若しくは前記像形成体表面電位Ｖｐから得られた第１
の検知出力とを比較し、両者が対応関係にないときはト
ナー担持体と像形成体間に前記した異常が生じていると
判断する事を特徴とするものである。

【００１５】この場合前記検出出力を直接比較してもよ
く、後記実施例に示すように夫々の検出出力で一旦トナ
ーの有無を検知した後、該トナー有無信号が整合性があ
るか否かを判断するように構成してもよい。

【００１６】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
は本発明の実施例に係る画像形成装置の全体構成を示
し、１は感光体ドラムで、ドラム状の透光性支持体1a上
に透光性導電層1bと光導電体層1cを積層して形成すると
ともに、矢印方向に回転可能に構成している。

【００１７】２は前記感光体ドラム１内に内挿された露
光ユニットで、非透光性の絶縁材からなる支持体21上に
画像情報に対応した光出力を生成するＬＥＤ列22と集束
性レンズ23（商品名：セルフォックレンズ）からなる露
光系を、又前記支持体21を挟んでその周方向反対側位置
にイレーサ24を、夫々感光体軸方向全域に亙って延設し
て固定配置されている。そして前記露光系の結像位置は
感光体ドラム1 と後記現像スリーブ31の軸心を結ぶ焦点
線上に位置する光導電体層1cに結像するように構成され
ている。

【００１８】３は現像装置で、導電性磁性トナーを収納
する現像容器32の感光体ドラム1 と対面する側を開口
し、該開口部35に固定磁石集成体34を内包する現像スリ
ーブ31を配し、該スリーブ31を矢印方向に回転させるこ
とにより、容器32側に形成されたドクタブレード36によ
り層厚規制されたトナーが前記露光系22-23 の結像位置
と対応する現像位置に導かれるように構成している。
尚、感光体ドラム1 と現像スリーブ31は相対的に速度差
が生じる様な回転速度を以て逆方向に回転可能に構成し
ている。

【００１９】３３は現像スリーブに内包した固定磁極に
より感光体ドラム１の現像位置上流側に形成された磁気
ブラシ３３で、現像スリーブ31と感光体ドラム１間の相
対的速度差により感光体ドラム表面を摺擦しながら該磁
気ブラシ３３を介してスリーブ３１に印加されたバイア
ス電圧を感光体ドラム側に注入し、均一帯電を行うよう
に構成している。

【００２０】４は転写ローラで感光体ドラム１と同期し
て回転しながら前記現像装置により感光体ドラム１側に
担持させたトナー像を、不図示のレジストローラよりタ
イミングを採って挿通された普通紙上に転写可能に構成
する。

【００２１】次にかかる装置の回路構成を説明する。１
１はバイアス電源で、前記スリーブ３１にバイアス電圧
を印加可能に構成する。１２は転写電源で前記バイアス
電源１１と逆極性に設定している。１０は振動式ブロー
ブで形成された表面電位センサで前記磁気ブラシ３３で
摩擦帯電された感光体ドラムの帯電電位Ｖｐを測定可能
な位置に配置され、分圧抵抗からなる電圧変換手段１３
をアンプ１７により増幅した後、比較器１４の比較入力
端子に入力させる。１５は図３（Ｃ）に示すトナー下限
レベルＶＬと対応する基準電圧Ｖrefを生成する基準電
圧設定回路で、該基準電圧Ｖrefを比較器１４の基準端
子に入力させる。そして比較器１４では前記両電圧を比
較し、前記表面電位Ｖｐが基準電圧Ｖref以下になった
際にトナー無し信号を出力する。かかる実施例によれば
前記した第１発明の作用効果を円滑に達成し得る。

【００２２】図２は第２発明の実施例を示す慨略図で、
前記実施例との差異を中心に説明するに、１６は現像容
器３２の底部に設けられた圧電素子センサで、該センサ
１６表面に受圧するトナー量に対応した検知信号を出力
可能に構成する。そして該センサ１６よりの検知出力を
アンプ１７により増幅して前記実施例と同様に、トナー
下限レベルＶＬと対応する基準電圧Ｖref と比較器１８
により比較し、前記検知信号が基準電圧Ｖref 以下にな
った際にトナー無し信号を異常検知回路１９側出力す
る。

【００２３】そして異常検知回路１９ではタイマその他
で誤差分を考慮しつつ前記両比較器１４、１８よりトナ
ー無し信号が出力された場合にはトナー無しと判断し、
一方圧電素子側よりトナー無し信号が出力されたにかか
わらず、表面電位Ｖｐ側よりトナー無し信号がが出力さ
れない場合又はその逆の場合に異常と判断する。 異常と
判断された後は、異常検知回路１９の送出出力信号によ
り、詳細には開示しないが、適宜自己チェック機能を駆
動して対処することができる。 その際には、例えば、装
置を駆動制御するマイコンによる自己チェックをかけ、
ドクタブレード３６側のトナー詰りの有無、現像ギャッ
プ、バイアス電圧の変動、若しくは時系列的な感光体劣
化、更にはスリーブ３１とドラム１間の相対速度変動等
の異常の有無を検知する。

【００２４】

【発明の効果】以上記載した如く第１発明によれば現像
容器内にトナー検知センサを設ける事なく、容器内のト
ナーレベルを精度よく検知し得る構成が煩雑化する事な
く又装置小型化の妨げになる事なく容易に現像装置を形
成できると共に、特に使い捨ての現像ユニットを構成す
る場合にコスト及び環境資源の面から実益が大である。

【００２５】又第２発明によれば、前記磁気ブラシを介
して前記トナー担持体より像形成体側に流入する流入電
流若しくは前記像形成体表面に形成された帯電電位を検
知する第１の検知出力と、トナー担持体が組込まれた現
像容器内のトナー量を直接検知する第２の検知出力とを
比較し、該比較信号に基づいてトナー担持体と像形成体
間の異常の有無を把握するので、トナー担持体と像形成
体間の異常の有無を容易に且つ簡単な構成で精度よく検
知可能である。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本第１発明の実施例に係る画像形成装置の要
部構成を示す慨略図である。

【図２】 本第２発明の実施例に係る画像形成装置の要
部構成を示す概略図である。

【図３】 （ａ）はトナー量とトナー層厚との関係グラ
フ図、（ｂ）はトナー層厚と帯電電位若しくは流入電流
との関係グラフ図、（ｃ）はトナー量と表面電位若しく
は流入電流との関係グラフ図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム（像形成体） １０ 表面電位センサ１６ 圧電素子センサ ３１ 現像スリーブ（トナー担持体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｇ０３Ｇ 15/09 １０１ Ｇ０３Ｇ 15/00 １１５ (56)参考文献 特開 昭63−231374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−153957（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−102256（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−118683（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−137552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−241772（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−127778（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−82262（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−19669（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/095 G03G 15/05

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バイアス電圧を印加しつつ層厚規制され
   た導電性磁性トナーを担持するトナー担持体と像形成体
   を対峙させるとともに、該導電性磁性トナーによる磁気
   ブラシを像形成体表面に摺擦させながら帯電及び現像を
   行う画像形成装置において、前記像形成体の帯電位置と現像位置との間を前記磁気ブ
   ラシを介して、 前記像形成体表面に形成された帯電電位
   を測定し、該測定出力に基づいてトナー担持体側のトナ
   ー状態を検知する事を特徴とする画像形成装置のトナー
   状態検知方法。
2. 【請求項２】 バイアス電圧を印加しつつ層厚規制され
   た導電性磁性トナーを担持するトナー担持体と像形成体
   を対峙させるとともに、該導電性磁性トナーによる磁気
   ブラシを像形成体表面に摺擦させながら帯電及び現像を
   行う画像形成装置において、 前記磁気ブラシを介して前記トナー担持体より像形成体
   側に流入する流入電流若しくは前記像形成体表面に形成
   された帯電電位を検知する第１の検知出力と、トナー担
   持体が組込まれた現像容器内のトナー量を直接検知する
   第２の検知出力とを比較し、該比較信号に基づいてトナ
   ー担持体と像形成体間の異常の有無を把握する事を特徴
   とする異常検知方法。