JPH0398069A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の１ 本発明は、電子写真式、或いは静電記録式の画像形成装
置に関し、特に、現像剤量検知手段にて常に一定量の現
像剤量を現像容器内に保有するように制御された現像装
置にて、電子写真感光体、静電記録誘電体などの像担持
体上に形成された潜像を顕画像化するようにした画像形
成装置に関するものである。

廷迷Ｊと皮蕉 従来、この種の画像形成装置に使用される現像装置は、
例えば第７図に示すような構成になっている。

つまり、現像装置は、現像容器ｌ内に現像剤として、例
えば一成分磁性粉体（トナー）ｔが収容されており、該
現像剤ｔは、現像剤担持体としての現像スリーブ２に担
持され、像担持体１００へと搬送される。

更に詳しく述べれば、現像スリーブ２はアルミニウム、
ステンレススチールなどの非磁性材料で作られ、現像容
器１の開口部に位置し、像担持体１００に対向して回転
自在に担持されている。現像スリーブ２内には４つの磁
極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを有するマグネットローラ３
が配置され、現像スリーブ２は該マグネットローラ３の
まわりで矢印方向に回転駆動される．上記磁極のうち、
３ａは現像極であり、３ｂは現像剤塗布極であり、３ｃ
、３ｄは現像剤搬送極である。

現像容器開口部の現像剤供給口の上縁にはマグネットロ
ーラ３の現像剤塗布極３ｂと対向して、現像剤層厚規制
部材としてのドクターブレード４が配設されており、現
像スリーブ２の表面に対し所定の間隙を保っている。ま
た、現像スリーブ２の後方に位置して、現像容器１内に
はクランク形の回転棒５が配置されていて、軸５ａを中
心に矢印方向に駆動され、現像容器１内の現像剤ｔを現
像スリーブ２の背後へと逐次供給する働きをなしている
。

このような構成にて、現像スリーブ２と像担持体１００
とは同周速で、且つ互いに反対方向に回転され、そして
、互いに対向して近接、或いは接触する現像部Ａにおい
て、バイアス電源Ｅによって両者間に印加された現像バ
イアスにより、現像スリーブ２上に担持された現像剤を
像担持体ｌＯＯの表面へと移行させ像担持体上の潜像を
顕画像化（現像）する。

この場合、現像容器ｌ内の現像剤ｔは、（１）回転棒５
の回転による撹拌作用、（２）現像スリーブ２に近接し
て形成されている現像剤溜り部ｔａが現像スリーブ２の
回転及びマグネットローラ３で形成される磁界による対
流動Ｂにて生じることによる撹拌作用、 （３）現像スリーブ２表面と近傍の現像剤間に生じる接
触摩擦、 などにより、特に、現像スリーブ２面近傍の現像剤ｔが
所定極性で十分な荷電量の摩擦電荷を帯びる。

その結果として、現像スリーブ２の周面には現像剤ｔが
層状で磁気的、電気的に順次、拘束担持され、スリーブ
２の回転と共に搬送され、ブレード４で所定厚さに整層
化（薄層塗布）される。

又、現像容器１内の現像剤の量は、現像容器内壁一側に
設けた検知手段２０によって検知され、容器内の現像剤
量が設定値以下となると、現像剤補給信号が出されて、
現像剤タンク（図示せず）からの現像剤補給がなされる
。

上記検知手段２０としては圧電センサーが用いられ、該
センサーの検知面にトナーが接触することによってトナ
ー残量を検知する方式が採用されているが、このような
トナー残量検知方式を使用した場合には、一般には、そ
の検出タイミングは、通常、画像形成動作が終了し、次
の画像形或が開始される間の待機時間中、つまり動作停
止時の状態においてなされる。

が　　しよ　とする しかしながら、上述の従来方式では、画像形成装置の使
用初期では良好な画像、正常な装置動作が得られるが、
第８図に図示されるように、画像形成動作が継続されて
行くに従って、現像容器内の現像剤は撹拌作用により凝
集度が上昇し、現像剤量検知手段は、容器内に充分に現
像剤が残っているにも拘らず、誤って、早期に現像剤補
給信号を発信することになる。

その結果、現像容器においては現像剤が過剰となり、現
像スリーブ周辺の現像剤は、過剰現像剤による押圧力を
うけて、更に凝集性が上り、ついには、現像剤は塊状と
なり現像スリーブ表面に現像粉体として塗布できなくな
り、適正な電荷量を保持できなくなる。

その結果、形成された画像は濃度低下を起し、ａ淡ムラ
、幅の広い白スジを発生したり、或いは細線などの画像
は、とび散りゃ尾引きを起し、画質低下をもたらす。

更に、高温度な環境では、上述の現像剤の凝集度はより
高まり、塊状化、固化が進行するという障害もある。

本発明者は、このような現像剤の過剰供給の原因につい
て調査した結果、次のような結論に達した。すなわち、
上述の検知手段２０の検知感度は、画像形成装置が動作
停止した時の現像容器内のトナーの状態で大きく異なり
、特に、現像剤が長期間使用され、撹拌回数が増すにつ
れて、凝集度が上昇し、検知手段の周辺にも凝集した現
像剤がもたらされる比率が高くなる。これによって、現
像剤の検知手段への接触が粉体としてではなく、塊状固
形物としてなされることになり、検知手段への接触面積
が低下してくる（接触する確率が低下してくる）。従っ
て、複写回数が増し、検知期間が長期になると、或る確
率で、複写動作の停止直後に、検知手段周辺の現像剤が
センサー面に接触せず、現像剤が十分存在しているにも
拘らず現像剤不足を検知してしまうのである。

従って、本発明の目的は、現像容器内で現像剤の凝集が
或る程度進行した時期に、現像剤量検知手段の初期化を
図って、現像剤の過剰供給をさけ、凝集度が上昇するの
を回避し、安定した現像剤供給を実現し、これによって
、高濃度で、不都合のない高品位の画像を維持できるよ
うに工夫した画像形或装置を提供することである。

を　”　るための 上記目的は本発明に係る画像形成装置にて完全に達成さ
れる。要約すれば、本発明は、像担持体に潜像を形成し
、該潜像を現像装置にて現像し、必要に応じて、該像担
持体上の残留現像剤をクリーナーで除去し該像担持体を
再使用するようにした画像形成装置において、前記現像
装置及び／又はクリーナー内部の現像剤量を検知する検
知手段と、特定の画像形成回数及び／又は特定時刻に、
又は、連続した画像形成時には特定の画像形成回数及び
／又は特定時間毎に、前記検知手段を初期化する初期化
手段とを設け、前記検知手段の初期化は、電源投入後画
像形成作動が開始されるまでの間及び／又は一つの画像
形成作動が終了した後次の画像形成作動が開始されるま
での間の待機時間に行なうように構成したことを特徴と
する画像形成装置である。

笈豊泗 以下、本発明に係る画像形成装置の一実施例を図面を参
照して具体的に説明する。

第１図において、画像形成装置は本実施例では電子写真
複写機とされ、像担持体としてのドラム状の感光体、即
ち感光ドラム１００が矢印方向に回転自在に担持されて
いる。感光ドラム１００の周辺には静電潜像形成部５０
、潜像を顕画像化する現像装置４０、顕画像化された感
光ドラムｌＯＯ上のトナー像を転写材へ転写する転写分
離部６０、ドラム上の残トナーをクリーニングするクリ
ーニング部７０が設けられている。

感光ドラム１００上には潜像形成部５０によって潜像が
形成され、更に、感光ドラムは矢印Ｐの方向に回転して
現像装置４０に達する。現像装置４０は現像剤を収容す
るための現像容器１を有する。本実施例で現像剤は一成
分系磁性トナーとする。

現像容器１内には、感光ドラム１００に対面した開口部
に現像容器１内のトナーを担持し感光ドラム１００側へ
と搬送する現像剤担持体、即ち、現像スリーブ２が配置
される。現像スリーブ２内には、上述のように複数の磁
極を備えたマグネットローラ３が固定され、マグネット
ローラ３の外側を現像スリーブ２が回転する。

更に現像容器１内には、現像容器ｌ内のトナーを現像ス
リーブ２の近傍へと送るための、及びトナーの流動性を
高めるための撹拌手段５及び５０が配置され、又、現像
スリーブ２上のトナー層の厚みはマグネットローラ３の
対向磁極とともに機能する磁性ブレード４によって規制
される。

現像スリーブ２の感光ドラム１００と対向する現像部に
おいて、トナーは、マグネットローラ３の現像磁極によ
って穂立ちし、感光ドラム１００上の潜像と現像スリー
ブ２との間の電界（好ましくはＡＣのような交番電界）
により現像スリーブ２上のトナーは感光ドラム１００側
へと飛翔し、上記潜像を顕画像化する。この時トナーが
飛翔し易いように上記現像スリーブ２には現像バイアス
（直流或いは交互電界）が電源Ｅによって印加される。

額画像化された感光ドラム１００上のトナー像は転写部
６０において転写材へと転写され、転写材は定着部（図
示せず）へ送られて定着される。

一方感光ドラムｌＯＯは残トナーをクリーニング部７０
でその表面から除去し、次の潜像形成にそなえる。

以上のようなプロセスで使用される複写機は、例えば以
下の条件、すなわちマグネットローラ３の強さ、Ｎ，：
８５０ガウス、Ｓ．：９５０ガウス、Ｎｓ：７５０ガウ
ス、Ｓ＊：５５０ガウス、現像スリーブ２と感光ドラム
１００との間の距離０．３ｍｍ、現像スリーブ２とブレ
ード４との間の距離０．２５ｍｍに保持したものを用い
るとよい。また、バイアス電源ＥとしてＡＣにＤＣを重
畳させたものを用いたり、ｖｐｐ＝１３００％Ｖｆ＝１
６００Ｈｚとしてジャンビング現像を行い、毎分２０枚
のスピードで複写を行う構成とするとよい。

更に、現像スリーブ２はステンレス鋼のＳＵ３３　１　
６のような材質で、その表面にプラスト処理したものを
用いているが、ステンレス鋼以外に、アルミニウム、チ
タン、鋼などの材料で作ることもできる。

又、現像装置４０の現像容器１内に設けられた撹拌手段
５０、５は、トナーｔを現像スリーブ２の方向へ搬送す
るべく矢印Ｑ．Ｈの方向へ回転運動を行なう撹拌棒の形
で用意されている。

そして、撹拌手段５には、現像装置４０の内側に設けた
トナー残量検知手段２０のトナー接触面に対向して、該
トナー接触面を清掃するための清掃部材６が設けられて
いる。この清掃部材６は、弾性部材で形成されており、
棒状部分の線径は例えば０．２〜１．０ｍｍのものが使
用されるとよい。この清掃部材６もＲ方向に回転運動す
る。

次に、第２図、第３図にもとづいて、清掃部材６による
検知手段２０のセンサー面２０ａの清掃状態について説
明する。

第２図（ｂ）には、トナーが初期状態で流動性が良くセ
ンサー面２Ｏａ上にトナーが流入している状態、及び、
例え流動性が悪く凝集度が高くてもトナーｔが清掃部材
６によりトナーセンサー２０の表面２０ａへと押圧され
て接触している状態が示されている。この状態では、セ
ンサー面（検知面）２０ａはトナーの押圧を受け、圧電
素子が振動せずトナーなしの検知信号は発信されない． しかし、複写枚数が進み、充分撹拌されたトナーを使用
している際にはトナーの凝集度は高く、第２図（ａ）、
（ｂ）に示すように清掃部材６が矢印Ｐ方向にセンサー
面２０ａを清掃しながら、第２図（ａ）から第３図（ａ
）の位置まで回転移動すると、第３図（ｂ）に示すよう
にセンサー面２０ａとトナーｔとの間に、清掃部材６の
線径と同等量のギャップｇができ、検知手段２０にはト
ナーの押圧が加わらず、検知手段２０では振動が開始さ
れ、トナーなしの信号を特定時間以上発信してトナー補
給ランプを点灯せしめる。このような現象は、トナー量
が多量に残っていて、トナー補給をする必要がない場合
にも、複写枚数が進みトナー凝集度が上昇してくると発
生することがある。特に、検知手段２０が発振信号を数
秒間連続し、且つその信号を数回発した場合にトナー補
給ランプを点灯させるような制御を行なうトナー量検知
方式を使用する場合には、複写と複写のあい間の待期時
間に、丁度そこで凝集を起こしたトナーがセンサー面２
０ａの前に位置し、センサー面への接触が不充分ならば
、トナーをないものと判断し、トナー補給ランプを点灯
してしまうおそれがある。

また、連続複写がなされている時には、現像装置内部で
現像剤の撹拌が行なわれて凝集度が高まっているため、
現像剤（トナー）の量を検知することが困難となり、不
安定な残量検知が行なわれてしまうことになる。

そこで、長時間使用中の検知手段の出力は受け付けない
ような手段が用いられている。つまり、連続複写中は検
知手段２０がトナーなしを検知していても、その信号を
受け付けない制御方式が用いられる。

しかし、この状態で、長期間の連続複写を行なうと、ト
ナー検知が行なわれないために、現像装置内のトナー量
が極端に少なくなり、現像スリーブにトナーが均一に塗
布されず、画像上で、部白ヌケのような画像が発生して
しまうおそれがある。

そこで、本発明によれば、前記の２つの問題に対して次
の対策が施される。

先ず、第１には複写終了による装置の動作停止から、次
の複写を開始するまでの待機時間中に、特定時間ごとに
検知手段２０の検知信号を遮断し、且つ、センサー信号
の受信装置を初期化することにより、極めて少ない確率
で発生するようなトナー凝集による検知手段２０のトナ
ーなし誤検知信号を消去し、再度新規にトナー残量検知
を再開始するように構成する。これによりトナー凝集に
よるトナー残量の誤検知を防止し、トナー量検知を安定
化させることが可能となる。

又、第２に、連続複写を行なっている場合には、連続複
写中に、特定の複写回数（複写枚数）ごとに検知手段２
０１の検知信号を遮断し、センサー信号の受信装置を初
期化し、かつ、新規に再度トナー検知を行なうように制
御する．なお、特定の時間ごとに同様の制御をしてもよ
い。

以上の制御方式を第４図、第５図を参照して詳細に説明
する。

第４図は、複写終了から次の複写開始の間における検知
手段２０に対する制御例を示している。

画像形成装置のメイン電源がＯＮされた直後に第１図に
おけるセンサー信号受信装置１２及び切換スイッチ１１
が作動し、検知手段２０はＯＮ状態となる。つまり、検
知手段２０からの信号をセンサー信号受信装置１２で受
信する作業が開始される。

次に、コピーボタンが押されＯＮされ、コピー複写動作
が始まる。コピー動作が終わる直前にセンサー信号受信
装置１２及び切換スイッチｌ１がＯＦＦされ、それまで
の検知手段２０からの信号のメモリーはすべて消去され
る．その初期化直後に検知手段２０が動作し、再度、新
規にトナー残量検知を行なう．その後、コピー動作が行
なわれた場合、図中に示すインターバルＴの時間ごとに
センサー信号受信装置１２と検知手段２０とは、第４図
℃〜ｍの動作を繰り返す．第５図は、連続複写時におけ
る検知手段２０に対する制御例を示している．連続コピ
ー動作が開始されるまでは、第４図と同様であり、その
後、コピー枚数Ｃがｃ＝１、２・・・・ｎ−１，ｎと増
す。ここで、ある特定枚数ｎに達した時に、センサー信
号受信装置１２及び切換スイッチ１１が一度ＯＦＦとな
り、それまでのトナーセンサー信号のメモリーが消去さ
れ、初期化される。そして、その直後に検知手段２０が
動作し、再度新規にトナー残量の検知を行なう．第５図
の動作氾，〜ｍ，を繰り返す。

ここでは複写枚数ｎ枚ごとに複写回数カウンター１０（
第１図）から信号が発せられ、切換スイッチｌ１とセン
サー信号受信装置１２が初期化のための上述の動作を繰
返す。また、この動作を連続複写中に特定時間毎に行な
ってもよく、更に両者を組み合わせたタイミングで行っ
てもよい。

以上の制御を行なうことにより、検知手段２０のセンサ
ー面２Ｏａ前のトナーが凝集し、塊状となってセンサー
面に充分接触せずに検知手段２０が誤検知し易い状態と
なったとしても、トナー補給ランプ点灯までのトナーな
し検知回数が所定回数より少なければ、トナーが有るの
にトナーなしの誤検知を起こすことを防止できる。よっ
てトナーの過剰補給をすることもなく、正常な量の現像
剤が保たれ、常に良好な画像を得ることが可能となる。

なお、上記制御方式に高湿環境を検知し、前記特定時間
や特定枚数を切換える構成を組合わせてもよい。

第６図は、画像形成装置の別ユニットに本発明の制御方
式を実施した例を示しており、ここでは感光ドラム上の
転写後の残留トナーが清掃装置（クリーナー）で除去さ
れた時、その清掃装置内の回収現像剤の量の検知を検知
手段で行なう構成となっている。すなわち感光ドラム１
００は一次帯電器５０ａにより一様帯電され、画像露光
５０ｂで静電潜像を形成し、現像装置１により上記潜像
を顕画像化する．該顕画像は転写ガイド８１を通ってき
た転写材８２上に転写帯電器６０により転写される。こ
の時、転写しきれずに感光ドラム１００上に残留したト
ナーは、クリーナー７０におけるクリーニングブレード
７０ａにより感光ドラムから掻き落とされ、クリーナー
内部に回収される。上記感光ドラム１００は更に除電光
８３によって残留電荷を除去し、再使用の準備が完了す
る。

この装置は複写枚数が進み、クリーナー７０の回収トナ
ーが多量となってきた場合、検知手段２０によって、そ
のトナー量が所定量を越えたことを検知し、クリーナ内
部の回収トナーが過剰量とならないように画像形成装置
の駆動を停止する制御を行なう．ここで、検知手段２０
は前記実施例と同様の清掃部材６により清掃される。ク
リーナー７０における検知手段２０に対してはセンサー
信号受信装置１２及び切換スイッチ１１が第４図、第５
図にて説明した制御と同様に複写と複写の間で、β〜ｍ
のＯ　Ｎ／Ｏ　Ｆ　Ｆ制御をし、そして、連続複写中に
β，〜ｍ１のＯ　Ｎ／Ｏ　Ｆ　Ｆ制御をする。ここでは
センサー出力（圧電センサー）が特定レベル以下となる
とトナー充満という検知になる。この制御により、トナ
ー回収が不十分な場合にクリーナー７０内部に回収され
た凝集度の高いトナーによって、トナーが充満されたと
いうような誤検知を防止できる。

従って、本発明によれば、充分にトナー回収を行なった
場合にのみ、トナーの充満状態が検知されるために、ク
リーナー７０の性能が安定し、信頼性が向上する。更に
は、トナー回収量が過剰となることによってもたらされ
る過剰な駆動負荷による駆動ギア破損やクリーナー破損
等の致命的障害の発生を防止するという効果もある。

上記各実施例において、トナー残量検知作動は、特定時
間毎と特定枚数毎との、検知手段の初期化と再検知の動
作を組み合わせて行ってもよい。

及１Ｊど匪呈 以上の如くに構成される本発明の画像形成装置は、長期
間、現像を実施した場合における現像容器内部の、或は
像担持体のクリーナー内部の現像剤を、凝集度の進行に
影響されずに過不足なく、安定にその量を検知できる．
このため、現像装置においては、トナー消費量、補給量
が定常的に行うことができ、安定した凝集度と帯電電荷
量が確保でき、長期間にわたって高濃度で、ムラやとび
散りのない，また、尾引きのない高品質の画像が得られ
る。又、高湿度環境においても補給過剰な現像剤が固化
するなどの障害がなくなり、正常な動作が持続可能とな
る。特に、小粒径の、例えば４〜１０μｍの現像剤を使
用した場合に特に有効である。更に、クリーナーにおい
ては、トナー回収を十分に行うことができ、従って、ト
ナー回収が十分に実施されなかった場合のクリーナー駆
動ギヤ破損、更にはクリーナー破損といった事態を未然
に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す
全体の構成図である。 第２図（ａ）及び（ｂ）は、一つの状態におけるトナー
残量検知手段の要部の正面図及び側断面図である。 第３図（ａ）及び（ｂ）は、他の状態におけるトナー残
量検知手段の要部の正面図及び側断面図である。 第４図及び第５図は、トナー残量検知手段における制御
態様を示すグラフである。 第６図は、本発明に係る画像形成装置の他の実施例を示
す全体の構成図である。 第７図は、従来の画像形成装置を示す全体構成図である
。 第８図は、トナーの凝集度の変化状態を示すグラフであ
る。 １：現像容器（現像装置） ２０：トナー（現像剤）残量検知手段 ７０：クリーナー 第 １ 図 第２図 （ａ） （ｂ） ｔ 第３図 第７図 又は現像器使用回数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）像担持体に潜像を形成し、該潜像を現像装置にて現
   像し、必要に応じて、該像担持体上の残留現像剤をクリ
   ーナーで除去し該像担持体を再使用するようにした画像
   形成装置において、前記現像装置及び／又はクリーナー
   内部の現像剤量を検知する検知手段と、特定の画像形成
   回数及び／又は特定時刻に、又は、連続した画像形成時
   には特定の画像形成回数及び／又は特定時間毎に、前記
   検知手段を初期化する初期化手段とを設け、前記検知手
   段の初期化は、電源投入後画像形成作動が開始されるま
   での間及び／又は一つの画像形成作動が終了した後次の
   画像形成作動が開始されるまでの間の待機時間に行なう
   ように構成したことを特徴とする画像形成装置。