画像形成装置
【課題】 現像容器内のトナー残量が少なくなっても、画像濃度の低下を抑制する。
【解決手段】 表面に発泡層を備え、現像ローラ１に接触して回転する供給ローラ２を、非画像形成時の所定期間において、所定期間前よりも所定期間後の方が発泡層に含まれるトナー量が多くなるように、画像形成時とは逆方向に回転する。
【解決手段】 表面に発泡層を備え、現像ローラ１に接触して回転する供給ローラ２を、非画像形成時の所定期間において、所定期間前よりも所定期間後の方が発泡層に含まれるトナー量が多くなるように、画像形成時とは逆方向に回転する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真方式、静電記録方式などにより像担持体上に潜像を形成し、この潜像を現像して可視像を得る画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置に用いられる現像装置において、静電潜像を現像するトナー担持体としての現像ローラと、現像ローラに接触して回転することにより、現像ローラにトナーを供給するトナー供給部材としての供給ローラとを有する構成がある。供給ローラは、現像ローラに供給するトナーを保持するために、発泡層としてのウレタンスポンジ層を表面に有するものを用いることが一般的である。このような現像装置の例として特許文献１が挙げられる。特許文献１では、図９のように、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域のうち、供給ローラの回転方向最上流位置が最下流位置よりも高く設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−００９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の現像装置のように、トナー担持体とトナー供給部材との接触領域のうち、トナー供給部材の回転方向最上流位置が最下流位置よりも高く設定されている場合、現像容器内のトナー残量が少なくなった時に、トナー担持体とトナー供給部材との当接位置の上方にトナーが残留してしまい、残留したトナーを画像形成に有効活用できない場合があることが明らかとなった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、開口部を備えトナーを収容する容器と、前記開口部に配置され、前記トナーを前記静電潜像に担持搬送するトナー担持体と、前記トナー担持体に接触して前記容器の内部に配置され、表面に発泡層を備え、画像形成時に第１の回転方向に回転して前記トナー担持体に前記トナーを供給するトナー供給部材であって、前記トナー担持体との接触領域のうち前記第１の回転方向における最上流位置が最下流位置よりも高いトナー供給部材と、を有し、非画像形成時の所定期間において、前記所定期間前より前記所定期間後の方が前記発泡層に含まれるトナー量が多くなるように、前記トナー供給部材を前記第１の回転方向とは逆方向に前記所定期間回転させて前記発泡層にトナーを充填する充填モードを実行する画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の画像形成装置によれば、トナー担持体とトナー供給部材との接触領域のうち、トナー供給部材の回転方向最上流位置が最下流位置よりも高く設定されている構成において、トナー担持体とトナー供給部材との接触領域の上方に残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明を適用した画像形成装置におけるプリントジョブ処理のための一連の動作を表す概略図である。
【図３】本発明を適用した現像装置の一例を示す概略断面図である。
【図４】実施例１および実施例４の充填モードのフローチャートである。
【図５】現像容器内のトナー量とウレタンスポンジ層内のトナー量との関係を示す図である。
【図６】（ａ）現像容器内のトナー残量が多い状態、（ｂ）現像容器内のトナー残量が少ない状態
【図７】実施例２の充填モードのフローチャートである。
【図８】実施例３の充填モードのフローチャートである。
【図９】従来技術の現像装置図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。以下に説明する実施例は、例示的に本発明を説明するものであって、以下に記載される構成部品の寸法、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、本発明の範囲をそれに限定するものではない。
【０００９】
（実施例１）
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００１０】
（１）画像形成装置の全体的な概略構成
図１は本発明を適用した画像形成装置１０の概略断面図である。画像形成装置１０における画像形成プロセスの概要について説明する。
図１において、静電潜像担持体としての感光ドラム１１は、矢印Ａ方向に回転する。まず感光ドラム１１は、帯電装置である帯電ローラ１２によって一様に帯電される。その後、露光手段であるレーザー光学装置１３からのレーザー光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置４によって現像し、トナー像として可視化する。可視化された感光ドラム１１上のトナー像は、転写ローラ１４によって転写材としての記録紙１５に転写される。転写されずに感光ドラム１１上に残存した転写残トナーは、クリーニング部材であるクリーニングブレード１７により掻き取られ、廃トナー容器１８に収納される。クリーニングされた感光ドラム１１は上述作用を繰り返し、画像形成を行う。一方、トナー像を転写された記録紙１５は、定着装置１６によって定着された後、機外に排紙される。
【００１１】
（２）画像形成装置におけるプリントジョブ処理のための一連の動作
次に、画像形成装置を起動し、画像形成を行い、スタンバイ状態へ移行するまでの一連の動作を図２を用いて説明する。
【００１２】
１）前多回転動作：本体電源スイッチ（不図示）がＯＦＦからＯＮに切り替わったことを受けて実行される始動（起動、ウォーミング）動作である。メインモータ（不図示）を起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。
【００１３】
２）スタンバイ：所定の始動動作終了後に、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態が保持される。
【００１４】
３）前回転動作：プリントジョブ開始信号の入力を受けて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のジョブ前準備動作を実行する。より具体的には、ａ．プリントジョブ開始信号を受信、ｂ．フォーマッタで画像を展開、ｃ．前回転動作開始、という順序になる。なお、前記１）の前多回転動作中にプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転動作の終了後、前記２）のスタンバイ無しに、引き続き前回転動作に移行する。
【００１５】
４）プリントジョブ実行（画像形成動作）：所定の前回転動作が終了すると、引き続いて前述の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録紙１５が出力される。複数の記録紙に連続してプリントを行う連続プリントジョブの場合は、前述の画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の画像形成済みの記録紙が順次に出力される。
【００１６】
５）紙間：連続プリントジョブの場合において、一の記録紙１５の後端と次の記録紙１５の先端との間隔工程であり、転写部や定着装置１６においては非通紙状態期間である。
【００１７】
６）後回転動作：１枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後（プリントジョブの終了後）もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のジョブ後動作を実行する期間である。或いは、連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後（プリントジョブの終了）もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のジョブ後動作を実行する期間である。
【００１８】
７）スタンバイ：所定の後回転動作終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【００１９】
（３）現像装置の構成
次に、図３に基づき、現像装置４をさらに説明する。
現像装置４は、トナーを収容する現像容器３、トナーを静電潜像に担持搬送するトナー担持体としての現像ローラ１、現像ローラ１にトナーを供給するトナー供給部材としての供給ローラ２、現像ローラ１に塗布されたトナーの層厚を規制する規制部材としての弾性ブレード５、などから構成される。
【００２０】
現像ローラ１は、感光ドラム１１に加圧するように、現像容器３の開口部に配置されている。現像ローラ１は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等で作られたφ８（ｍｍ）の導電性シャフトと、その周囲に形成したシリコンゴムを基層とした導電性弾性層からなる。表層にはアクリル・ウレタン系ゴム層がコートされている。現像ローラ１の外径はφ１２（ｍｍ）、体積抵抗は約１０Ｅ５Ω・ｃｍである。現像ローラ１は、矢印Ｂ方向に回転して、その表面に塗布されたトナーを感光ドラム１１上の静電潜像に供給する。
【００２１】
供給ローラ２は、現像容器３の内部にて現像ローラ１に加圧するように配置されている。供給ローラ２は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等で作られたφ６（ｍｍ）の導電性シャフト２ａと、その周囲に形成した発泡層としてのウレタンスポンジ層２ｂから構成される。供給ローラ２４の外径はφ１５（ｍｍ）、体積抵抗は約１０Ｅ８Ω・ｃｍである。現像ローラ２５が供給ローラ２４のウレタンスポンジ層を、１．０ｍｍの侵入量（シャフト２８の中心とシャフト２９の中心間を結ぶ線分上で、供給ローラ２４と現像ローラ２５の外径の和を２で割って上記中心間距離を差し引いた長さ）で押し込むように、供給ローラが設置されている。供給ローラは画像形成時において矢印Ｃ方向（第１の回転方向）に回転して、発泡層２ｂの表面および内部のトナーを現像ローラ１に供給する。
【００２２】
弾性ブレード５は、一端部が現像ローラに加圧するように配置されている。弾性ブレード５は、ステンレス鋼、ウレタンゴム等で形成されている。弾性ブレード５は、現像ローラを加圧する一端部によって、現像ローラ上のトナー層厚を所望の層厚に規制する。
【００２３】
（４）トナー残量検知
次に、現像容器３内のトナー残量検知方法を説明する。本実施例では、現像容器３に設けられたアンテナ７とシャフト１ａとの間の静電容量を検出することで、トナー残量を検知する方法を用いる。
【００２４】
以下この方法を説明する。本実施例の画像形成装置は、トナー残量検知手段として、次に示すようにアンテナ７と交流バイアス電源８ａと検出器９とを有する。シャフト１ａに、交流バイアス電源８ａからトナー残量検知用バイアスとして周波数５０ＫＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖの交流バイアスを印加する。このときにアンテナ７に誘起された電圧を検出器９によって検出することで、上記静電容量が検出される。上記静電容量は、アンテナ７とシャフト１ａとの間のトナー量によって変化するので、検知したいトナー残量に対応する基準電圧と検出値との比較によってトナー残量を検知することが可能となる。
【００２５】
（５）充填モード
（５−１）充填モードのフロー
次に、本発明の特徴である、ウレタンスポンジ層２ｂにトナーを充填する充填モードについて説明する。
以下に図４のフローチャートを参照して、画像形成前に充填モードを実行するか否かを判断するシーケンスを説明する。
【００２６】
図４のフローチャートにおいて、まず画像形成装置はスタンバイ状態（Ｓ１）にある。ここで、プリント信号が入力される（Ｓ２）と、画像形成前の前回転で、トナー残量検知手段によってトナー残量Ｗを検知し（Ｓ３）、トナー残量Ｗと閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ４）。本実施例では閾値Ｗａは画像濃度の低下が生じ始める恐れのあるトナー残量に設定した。ＷがＷａより大きい場合、画像形成装置１０は画像形成を開始する（Ｓ８）。画像形成が終了すると、充填モードが非実行中であると記憶され（Ｓ９）、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。また、ＷがＷａより小さい場合、本制御を実行しているかを判断する（Ｓ５）。本制御を実行していない場合、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向（図３のＤ方向：第２の回転方向）に４０（ｒｐｍ）で１０秒間回転させる充填モードを実行し（Ｓ６）、充填モード実行中であることを記憶する（Ｓ７）。その後、再びトナー残量Ｗを検知し（Ｓ３）、トナー残量が閾値よりも大きい場合、画像形成動作を行い（Ｓ８）、トナー含有モードを非実行中と記憶し（Ｓ９）、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。充填モードを実行しているにも関わらず、検知したトナー残量ＷがＷａよりも小さい場合、不図示の画像形成装置表示部等の表示装置にて、ユーザーに現像容器内のトナー無しを報知し警告を促す（Ｓ１０）。
【００２７】
このように、本実施例では、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量が閾値以下であった場合に、前回転中、すなわち画像形成前に、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向に所定期間回転させる充填モードを実行した。
【００２８】
（５−２）充填モードの効果とメカニズム
ウレタンスポンジ層内のトナー量について、充填モード実行前と実行後との比較を、図５に示す。図５において、充填モード実行前のウレタンスポンジ層内のトナー量を黒塗りのプロットで示し、充填モード実行後のウレタンスポンジ層内のトナー量を白抜きのプロットで示した。また、画像濃度が薄くなる恐れのあるウレタンスポンジ層内のトナー量Ｗｃを太破線で示した。図５に示す通り、同じ現像容器内トナー量であっても、充填モードを実行前よりも実行後の方がウレタンスポンジ層内トナー量が多くなることがわかる。本実施例の充填モードを実行することにより、ウレタンスポンジ層内のトナー量が、充填モード実行前よりも増加するため、従来よりも現像容器内のトナー残量がより少ない状態であっても適正な画像品質を維持することが可能となる。そのため、細縦破線で示すように、充填モードを実行しない場合には現像容器内トナー量がＡの時に画像品質を維持することが困難となりトナー切れと判断しなければならなかったのに対し、充填モードを実行することで、現像容器内トナー量がＢとなるまで画像品質を維持することが可能となる。したがって、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域の上方に堆積して残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【００２９】
以下、本実施例の充填モードによって、ウレタンスポンジ層内に含まれるトナー量を充填モード実行前よりも多くすることができるメカニズムについて推察する。
【００３０】
まず、供給ローラの回転に伴う発泡層へのトナーの出入りについて、図６（ａ）、図６（ｂ）を用いて考察する。前述したように供給ローラ２は現像ローラ１に圧接して配置されているので、供給ローラ２がＣ方向に回転した場合、現像ローラ１と接触し始めるＥ部（現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域のうち、供給ローラの回転方向Ｃにおける最上流位置）でウレタンスポンジ層が圧縮され、ウレタンスポンジ層内のトナーがウレタンスポンジ層外に押し出される。さらに回転し、現像ローラとのニップで現像ローラにトナーが供給され、ニップを通過後のＦ部（現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域のうち、供給ローラの回転方向Ｃにおける最下流位置）でウレタンスポンジ層が圧縮から開放され、現像ローラ上のトナー及びＦ部周囲のトナーを吸入する。すなわち、ウレタンスポンジ層は、Ｆ部でトナーを吸入し、Ｅ部でトナーを排出する。このようなプロセスを繰り返すことで、図６（ａ）に示すように現像容器３内のトナー残量が十分存在する場合は、発泡層がトナーを十分含んだ状態が維持される。
【００３１】
しかし、図６（ｂ）に示すようにトナー残量が少なくなり、トナー剤面がＦ部より下がった状態では、ウレタンスポンジ層がＦ部でトナーを吸入することが困難となる。一方、Ｅ部ではトナーの排出が行われる。したがって、トナー剤面がＦ部より下がると、ウレタンスポンジ層内に含まれるトナー量が減少しやすくなり、適正な画像濃度を維持できなくなる恐れがあった。
【００３２】
このような状態において、本実施例では供給ローラを画像形成時とは逆向きのＤ方向に所定期間回転することで、ウレタンスポンジ層内のトナー量を増加させている。このように、供給ローラをＤ方向に回転させる場合、ウレタンスポンジ層はＦ部で圧縮され、Ｅ部で圧縮から開放される。従って、ウレタンスポンジ層は、Ｅ部でトナーを吸入し、Ｆ部でトナーを排出する。したがって、供給ローラの回転方向をＣ方向からＤ方向に切りかえた場合、供給ローラがＣ方向に回転しているときにウレタンスポンジ層から排出されたトナー（現像ローラとトナー供給ローラとの接触領域のうちＥ’部の上方に堆積したトナー）を、供給ローラがＤ方向に回転するときにウレタンスポンジ層内に吸入することができる。これにより、トナー剤面がＦ部より下がった場合でも、ウレタンスポンジ層内にトナーを吸入することで、適正な画像濃度を維持するために必要なウレタンスポンジ層内のトナー量を一時確保することが出来ると考えられる。
【００３３】
（６）補足
本実施例では、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量が所定量以下になった場合に充填モードが実行されたが、ユーザーが画像形成装置本体の操作パネル（不図示）やＰＣモニタ上から充填モードの実行を要求することで、非画像形成時の任意のタイミングで充填モードを実行することも可能である。
【００３４】
本実施例では、充填モードにおいて、供給ローラをＤ方向に回転させる所定期間を１０秒間に設定した。この時間を長くしすぎると、Ｅ部上方に堆積したトナーがウレタンスポンジ層に吸入され尽くしてしまい、一方ウレタンスポンジ層内のトナーはＦ部から排出されるので、ウレタンスポンジ層内のトナーが減少してしまう恐れがある。したがって、所定期間前よりも所定期間後の方がウレタンスポンジ層に含まれるトナー量が多くなるように、予め実験等により最適な所定期間を設定すればよい。なお、ウレタンスポンジ層に含まれるトナー量が多くなったかどうかは、供給ローラの重量を測定することで確認可能である。
【００３５】
本実施例では、現像容器内に設置したアンテナを用いたトナー残量検知手段を採用しているが、従来のフォトセンサを用いた光学式のトナー残量検知や、画像信号における印字ドット数を用いて算出したトナー消費量に基づいたトナー残量検知等、種々の残量検知手段も用いることが可能である。
【００３６】
なお、充填モードを必要以上に実行しないためには、トナー剤面がＦ部より下がった場合に充填モードを実行することが望ましい。同様に、トナー残量検知手段は、トナー剤面がＦ部より下がったか否かを検知可能であることが望ましく、本実施例ではトナー剤面がＦ部よりさがったか否かを精度よく検知するためにアンテナ７をシャフト１ａの中心とＦ部を結ぶ直線上に位置させている。また、本実施形態と同様の形態のプロセスカートリッジを複数並べてフルカラー画像を得られるようにした画像形成装置に対しても適用することが可能である。
【００３７】
（実施例２）
次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施例１と同様の部分については、その説明を省略する。
【００３８】
本実施形態では、充填モードを、後回転時、すなわち画像形成後に実行するものである。実施例１では、前回転中、すなわち画像形成前に充填モードを実行したが、充填モードを完了するまで画像形成を行えないため、前回転時間が従来よりも長くなる場合があった。一方、本実施例では、後回転中、すなわち画像形成後に充填モードを実行するので、実施例１より画像形成を開始するまでに要する時間を抑制することが可能となる。
【００３９】
以下に図７のフローチャートを参照して、本実施例において充填モードを実行するか否かを判断するシーケンスを説明する。
【００４０】
図７のフローチャートにおいて、まず画像形成装置はスタンバイ状態（Ｓ１）にある。ここで、プリント信号が入力される（Ｓ２）と、画像形成装置１０は画像形成を実行する。（Ｓ３）。画像形成後の後回転で、トナー残量検知手段によってトナー残量Ｗを検知し（Ｓ４）、トナー残量Ｗと閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ５）。Ｗａは実施例１と同様に画像濃度が低下する恐れのあるトナー残量に設定した。ＷがＷａより大きい場合、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。ＷがＷａより小さい場合、画像形成時とは逆方向（図３のＤ方向）に４０（ｒｐｍ）で１０秒間回転させる充填モードを実行する（Ｓ６）。その後、再びトナー残量Ｗを検知し、（Ｓ７）、Ｗと閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ８）。ＷがＷａより大きい場合は、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。ＷがＷａより小さい場合は、不図示の画像形成装置表示部等の表示装置にて、ユーザーに現像容器内のトナー無しを報知し警告を促す（Ｓ９）。
【００４１】
このように、本実施例では、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量が閾値以下であった場合に、後回転中、すなわち画像形成後に、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向に所定期間回転させる充填モードを実行した。
本実施例の充填モードを実行することにより、実施例１と同様に、ウレタンスポンジ層内のトナー量が、充填モード実行前よりも増加するため、従来よりも現像容器内のトナー残量がより少ない状態であっても適正な画像品質を維持することが可能となる。したがって、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域の上方に堆積して残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【００４２】
（実施例３）
次に、本発明に係る画像形成装置の第３の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施例１と同様の部分については、その説明を省略する。
【００４３】
本実施例の画像形成装置は、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量に基づいて、該トナー残量を用いて画像形成を行うことが可能な供給ローラの回転数を計算し、その回転数に達した場合に連続プリントを紙間で一時的に停止し、充填モードを実行するものである。本実施例ではこの制御によって、１度の連続プリント数が多大な場合にも、連続プリントの途中で濃度薄画像の発生を抑制することが出来る。
【００４４】
以下に図８のフローチャートを参照して、本実施例において充填モードを実行するか否かを判断するシーケンスを説明する。
図８のフローチャートにおいて、まず画像形成装置はスタンバイ状態（Ｓ１）にある。ここで、プリント信号が入力される（Ｓ２）と、画像形成前の前回転で、トナー残量検知手段によってトナー残量Ｗ１を検知し（Ｓ３）、トナー残量Ｗ１と閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ４）。Ｗ１がＷａより大きい場合、画像形成装置１０は画像形成を行う（Ｓ５）。画像形成の終了後、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。Ｗ１がＷａよりも小さい場合、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向（図３のＤ方向）に４０（ｒｐｍ）で１０秒間回転させる充填モードを実行する（Ｓ６）。充填モードの実行後に再びトナー残量検知手段によりトナー残量Ｗ２を検知し（Ｓ７）、トナー残量Ｗ２と閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ８）。Ｗ２がＷａより大きい場合は画像形成可能なので、Ｗ２とＷａの差分ΔＷを計算する（Ｓ９）。ΔＷによって画像形成可能な供給ローラの回転時間Ｔが決定される（Ｓ１０）。その後画像形成を１枚行い（Ｓ１１）、プリント要求が終了したか判断する（Ｓ１２）。プリント要求が終了していれば、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。プリント要求が残っている場合、充填モードを実行してから供給ローラが画像形成によりＣ方向へ回転した時間Ｔ’とＴを比較する（Ｓ１３）。Ｔ’がＴよりも小さければ、再び画像形成を１枚行う（Ｓ１１）。以上を繰り返し、プリント要求が終了する（Ｓ１２）か、Ｔ’がＴ以上となるまで１枚ごとにＴ’とＴの比較を行う（Ｓ１３）。プリント要求が終了していない状態（Ｓ１２）で、Ｔ’がＴより大きい場合（Ｓ１３）には、再び充填モードを実行する（Ｓ６）。その後、（Ｓ７）〜（Ｓ１２）を行い、（Ｓ１２）でプリント要求が終了した場合にスタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。充填モードを実行後のトナー残量検知結果Ｗ２がＷａよりも小さい場合は、不図示の画像形成装置表示部等の表示装置にて、ユーザーに現像容器内のトナー無しを報知し警告を促す（Ｓ１４）。
【００４５】
このように、本実施例では、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量に基づいて、該トナー残量を用いて画像形成を行うことが可能な供給ローラの回転数を計算し、その回転数に達した場合に紙間で連続プリントを紙間で一時的に停止し、充填モードを実行した。本実施例の充填モードによって、１度の連続プリント数が多大な場合にも、連続プリントの途中で濃度薄画像が発生することを抑制することが出来る。また、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域の上方に堆積して残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【００４６】
なお、本実施例では、トナー残量を用いて画像形成を行うことが可能な供給ローラの回転数を設定したが、トナー残量によって推定される画像形成可能量であればよく、例えば現像ローラの回転数や画像形成枚数（プリント枚数）等を設定してもよい。
【００４７】
（実施例４）
次に、本発明に係る画像形成装置の第４の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施例１と同様の部分については、その説明を省略する。
【００４８】
本実施例の画像形成装置は、感光ドラム１１上に形成した濃度検知用画像（以下パッチと記す）の濃度を濃度検知手段としての濃度センサ１９によって検知する。そして、濃度センサ１９によって検知された濃度が所定の濃度以下であった場合に充填モードを実行することを特徴とする。このパッチの光学特性としての反射光量を従来知られた発光素子と受光素子からなる濃度センサ１９により検知することで、濃度を検知する。
【００４９】
以下に図４のフローチャートを参照して、本実施例において充填モードを実行するか否かを判断するシーケンスを説明する。
図４のフローチャートにおいて、まず画像形成装置はスタンバイ状態（Ｓ１）にある。ここで、プリント信号が入力される（Ｓ２）と、画像形成前の前回転で、濃度センサ１９にて、パッチの濃度Ｗを検知し（Ｓ３）、濃度Ｗと閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ４）。本実施例では閾値Ｗａは画像濃度の低下が生じ始める恐れのあるトナー残量に設定した。ＷがＷａより大きい場合、画像形成装置１０は画像形成を実行する（Ｓ８）。画像形成が終了すると、充填モードが非実行中であると記憶され（Ｓ９）、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。また、ＷがＷａより小さい場合、充填モードを実行中かを判断する（Ｓ５）。充填モードを実行中ではない場合、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向（図３のＤ方向）に４０（ｒｐｍ）で１０秒間回転させる充填モードを実行し（Ｓ６）、充填モードを実行中であることを記憶する（Ｓ７）。その後、再び濃度センサ１９により濃度Ｗを検知し（Ｓ３）、濃度Ｗが閾値Ｗａよりも大きい場合、画像形成を行い（Ｓ８）、充填モードを非実行中と記憶し（Ｓ９）、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。充填モードを実行しているにも関わらず、検知した濃度ＷがＷａよりも小さい場合、不図示の画像形成装置表示部等の表示装置にて、ユーザーに現像容器内のトナー無しを報知し警告を促す（Ｓ１０）。
【００５０】
本実施例の充填モードを実行することにより、実施例１と同様に、ウレタンスポンジ層内のトナー量が、充填モード実行前よりも増加するため、従来よりも現像容器内のトナー残量がより少ない状態であっても適正な画像品質を維持することが可能となる。したがって、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域の上方に堆積して残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【００５１】
なお、実施例３においてトナー残量に基づいて画像形成可能な供給ローラの回転数を計算したのと同様に、本実施例において、濃度検知結果に基づいて推定した画像形成可能量に達した段階で充填モードを実行することも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 現像ローラ
１ａ 現像ローラの導電性のシャフト
２ 供給ローラ
２ａ 供給ローラの導電性のシャフト
３ 現像容器
４ 現像装置
５ 規制部材
６ もれ防止シート
７ アンテナ
８ 交流バイアス電源
９ 検出器
１０ 画像形成装置
１１ 感光ドラム
１２ 帯電ローラ
１３ レーザー光源装置
１４ 転写ローラ
１５ 記録紙
１６ 定着装置
１７ クリーニングブレード
１８ 廃トナー容器
１９ 濃度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電子写真方式、静電記録方式などにより像担持体上に潜像を形成し、この潜像を現像して可視像を得る画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置に用いられる現像装置において、静電潜像を現像するトナー担持体としての現像ローラと、現像ローラに接触して回転することにより、現像ローラにトナーを供給するトナー供給部材としての供給ローラとを有する構成がある。供給ローラは、現像ローラに供給するトナーを保持するために、発泡層としてのウレタンスポンジ層を表面に有するものを用いることが一般的である。このような現像装置の例として特許文献１が挙げられる。特許文献１では、図９のように、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域のうち、供給ローラの回転方向最上流位置が最下流位置よりも高く設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−００９０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の現像装置のように、トナー担持体とトナー供給部材との接触領域のうち、トナー供給部材の回転方向最上流位置が最下流位置よりも高く設定されている場合、現像容器内のトナー残量が少なくなった時に、トナー担持体とトナー供給部材との当接位置の上方にトナーが残留してしまい、残留したトナーを画像形成に有効活用できない場合があることが明らかとなった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、開口部を備えトナーを収容する容器と、前記開口部に配置され、前記トナーを前記静電潜像に担持搬送するトナー担持体と、前記トナー担持体に接触して前記容器の内部に配置され、表面に発泡層を備え、画像形成時に第１の回転方向に回転して前記トナー担持体に前記トナーを供給するトナー供給部材であって、前記トナー担持体との接触領域のうち前記第１の回転方向における最上流位置が最下流位置よりも高いトナー供給部材と、を有し、非画像形成時の所定期間において、前記所定期間前より前記所定期間後の方が前記発泡層に含まれるトナー量が多くなるように、前記トナー供給部材を前記第１の回転方向とは逆方向に前記所定期間回転させて前記発泡層にトナーを充填する充填モードを実行する画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の画像形成装置によれば、トナー担持体とトナー供給部材との接触領域のうち、トナー供給部材の回転方向最上流位置が最下流位置よりも高く設定されている構成において、トナー担持体とトナー供給部材との接触領域の上方に残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明を適用した画像形成装置におけるプリントジョブ処理のための一連の動作を表す概略図である。
【図３】本発明を適用した現像装置の一例を示す概略断面図である。
【図４】実施例１および実施例４の充填モードのフローチャートである。
【図５】現像容器内のトナー量とウレタンスポンジ層内のトナー量との関係を示す図である。
【図６】（ａ）現像容器内のトナー残量が多い状態、（ｂ）現像容器内のトナー残量が少ない状態
【図７】実施例２の充填モードのフローチャートである。
【図８】実施例３の充填モードのフローチャートである。
【図９】従来技術の現像装置図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。以下に説明する実施例は、例示的に本発明を説明するものであって、以下に記載される構成部品の寸法、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、本発明の範囲をそれに限定するものではない。
【０００９】
（実施例１）
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００１０】
（１）画像形成装置の全体的な概略構成
図１は本発明を適用した画像形成装置１０の概略断面図である。画像形成装置１０における画像形成プロセスの概要について説明する。
図１において、静電潜像担持体としての感光ドラム１１は、矢印Ａ方向に回転する。まず感光ドラム１１は、帯電装置である帯電ローラ１２によって一様に帯電される。その後、露光手段であるレーザー光学装置１３からのレーザー光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置４によって現像し、トナー像として可視化する。可視化された感光ドラム１１上のトナー像は、転写ローラ１４によって転写材としての記録紙１５に転写される。転写されずに感光ドラム１１上に残存した転写残トナーは、クリーニング部材であるクリーニングブレード１７により掻き取られ、廃トナー容器１８に収納される。クリーニングされた感光ドラム１１は上述作用を繰り返し、画像形成を行う。一方、トナー像を転写された記録紙１５は、定着装置１６によって定着された後、機外に排紙される。
【００１１】
（２）画像形成装置におけるプリントジョブ処理のための一連の動作
次に、画像形成装置を起動し、画像形成を行い、スタンバイ状態へ移行するまでの一連の動作を図２を用いて説明する。
【００１２】
１）前多回転動作：本体電源スイッチ（不図示）がＯＦＦからＯＮに切り替わったことを受けて実行される始動（起動、ウォーミング）動作である。メインモータ（不図示）を起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。
【００１３】
２）スタンバイ：所定の始動動作終了後に、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態が保持される。
【００１４】
３）前回転動作：プリントジョブ開始信号の入力を受けて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のジョブ前準備動作を実行する。より具体的には、ａ．プリントジョブ開始信号を受信、ｂ．フォーマッタで画像を展開、ｃ．前回転動作開始、という順序になる。なお、前記１）の前多回転動作中にプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転動作の終了後、前記２）のスタンバイ無しに、引き続き前回転動作に移行する。
【００１５】
４）プリントジョブ実行（画像形成動作）：所定の前回転動作が終了すると、引き続いて前述の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録紙１５が出力される。複数の記録紙に連続してプリントを行う連続プリントジョブの場合は、前述の画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の画像形成済みの記録紙が順次に出力される。
【００１６】
５）紙間：連続プリントジョブの場合において、一の記録紙１５の後端と次の記録紙１５の先端との間隔工程であり、転写部や定着装置１６においては非通紙状態期間である。
【００１７】
６）後回転動作：１枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後（プリントジョブの終了後）もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のジョブ後動作を実行する期間である。或いは、連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後（プリントジョブの終了）もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のジョブ後動作を実行する期間である。
【００１８】
７）スタンバイ：所定の後回転動作終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【００１９】
（３）現像装置の構成
次に、図３に基づき、現像装置４をさらに説明する。
現像装置４は、トナーを収容する現像容器３、トナーを静電潜像に担持搬送するトナー担持体としての現像ローラ１、現像ローラ１にトナーを供給するトナー供給部材としての供給ローラ２、現像ローラ１に塗布されたトナーの層厚を規制する規制部材としての弾性ブレード５、などから構成される。
【００２０】
現像ローラ１は、感光ドラム１１に加圧するように、現像容器３の開口部に配置されている。現像ローラ１は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等で作られたφ８（ｍｍ）の導電性シャフトと、その周囲に形成したシリコンゴムを基層とした導電性弾性層からなる。表層にはアクリル・ウレタン系ゴム層がコートされている。現像ローラ１の外径はφ１２（ｍｍ）、体積抵抗は約１０Ｅ５Ω・ｃｍである。現像ローラ１は、矢印Ｂ方向に回転して、その表面に塗布されたトナーを感光ドラム１１上の静電潜像に供給する。
【００２１】
供給ローラ２は、現像容器３の内部にて現像ローラ１に加圧するように配置されている。供給ローラ２は、ステンレス鋼、アルミニウム合金等で作られたφ６（ｍｍ）の導電性シャフト２ａと、その周囲に形成した発泡層としてのウレタンスポンジ層２ｂから構成される。供給ローラ２４の外径はφ１５（ｍｍ）、体積抵抗は約１０Ｅ８Ω・ｃｍである。現像ローラ２５が供給ローラ２４のウレタンスポンジ層を、１．０ｍｍの侵入量（シャフト２８の中心とシャフト２９の中心間を結ぶ線分上で、供給ローラ２４と現像ローラ２５の外径の和を２で割って上記中心間距離を差し引いた長さ）で押し込むように、供給ローラが設置されている。供給ローラは画像形成時において矢印Ｃ方向（第１の回転方向）に回転して、発泡層２ｂの表面および内部のトナーを現像ローラ１に供給する。
【００２２】
弾性ブレード５は、一端部が現像ローラに加圧するように配置されている。弾性ブレード５は、ステンレス鋼、ウレタンゴム等で形成されている。弾性ブレード５は、現像ローラを加圧する一端部によって、現像ローラ上のトナー層厚を所望の層厚に規制する。
【００２３】
（４）トナー残量検知
次に、現像容器３内のトナー残量検知方法を説明する。本実施例では、現像容器３に設けられたアンテナ７とシャフト１ａとの間の静電容量を検出することで、トナー残量を検知する方法を用いる。
【００２４】
以下この方法を説明する。本実施例の画像形成装置は、トナー残量検知手段として、次に示すようにアンテナ７と交流バイアス電源８ａと検出器９とを有する。シャフト１ａに、交流バイアス電源８ａからトナー残量検知用バイアスとして周波数５０ＫＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖの交流バイアスを印加する。このときにアンテナ７に誘起された電圧を検出器９によって検出することで、上記静電容量が検出される。上記静電容量は、アンテナ７とシャフト１ａとの間のトナー量によって変化するので、検知したいトナー残量に対応する基準電圧と検出値との比較によってトナー残量を検知することが可能となる。
【００２５】
（５）充填モード
（５−１）充填モードのフロー
次に、本発明の特徴である、ウレタンスポンジ層２ｂにトナーを充填する充填モードについて説明する。
以下に図４のフローチャートを参照して、画像形成前に充填モードを実行するか否かを判断するシーケンスを説明する。
【００２６】
図４のフローチャートにおいて、まず画像形成装置はスタンバイ状態（Ｓ１）にある。ここで、プリント信号が入力される（Ｓ２）と、画像形成前の前回転で、トナー残量検知手段によってトナー残量Ｗを検知し（Ｓ３）、トナー残量Ｗと閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ４）。本実施例では閾値Ｗａは画像濃度の低下が生じ始める恐れのあるトナー残量に設定した。ＷがＷａより大きい場合、画像形成装置１０は画像形成を開始する（Ｓ８）。画像形成が終了すると、充填モードが非実行中であると記憶され（Ｓ９）、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。また、ＷがＷａより小さい場合、本制御を実行しているかを判断する（Ｓ５）。本制御を実行していない場合、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向（図３のＤ方向：第２の回転方向）に４０（ｒｐｍ）で１０秒間回転させる充填モードを実行し（Ｓ６）、充填モード実行中であることを記憶する（Ｓ７）。その後、再びトナー残量Ｗを検知し（Ｓ３）、トナー残量が閾値よりも大きい場合、画像形成動作を行い（Ｓ８）、トナー含有モードを非実行中と記憶し（Ｓ９）、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。充填モードを実行しているにも関わらず、検知したトナー残量ＷがＷａよりも小さい場合、不図示の画像形成装置表示部等の表示装置にて、ユーザーに現像容器内のトナー無しを報知し警告を促す（Ｓ１０）。
【００２７】
このように、本実施例では、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量が閾値以下であった場合に、前回転中、すなわち画像形成前に、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向に所定期間回転させる充填モードを実行した。
【００２８】
（５−２）充填モードの効果とメカニズム
ウレタンスポンジ層内のトナー量について、充填モード実行前と実行後との比較を、図５に示す。図５において、充填モード実行前のウレタンスポンジ層内のトナー量を黒塗りのプロットで示し、充填モード実行後のウレタンスポンジ層内のトナー量を白抜きのプロットで示した。また、画像濃度が薄くなる恐れのあるウレタンスポンジ層内のトナー量Ｗｃを太破線で示した。図５に示す通り、同じ現像容器内トナー量であっても、充填モードを実行前よりも実行後の方がウレタンスポンジ層内トナー量が多くなることがわかる。本実施例の充填モードを実行することにより、ウレタンスポンジ層内のトナー量が、充填モード実行前よりも増加するため、従来よりも現像容器内のトナー残量がより少ない状態であっても適正な画像品質を維持することが可能となる。そのため、細縦破線で示すように、充填モードを実行しない場合には現像容器内トナー量がＡの時に画像品質を維持することが困難となりトナー切れと判断しなければならなかったのに対し、充填モードを実行することで、現像容器内トナー量がＢとなるまで画像品質を維持することが可能となる。したがって、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域の上方に堆積して残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【００２９】
以下、本実施例の充填モードによって、ウレタンスポンジ層内に含まれるトナー量を充填モード実行前よりも多くすることができるメカニズムについて推察する。
【００３０】
まず、供給ローラの回転に伴う発泡層へのトナーの出入りについて、図６（ａ）、図６（ｂ）を用いて考察する。前述したように供給ローラ２は現像ローラ１に圧接して配置されているので、供給ローラ２がＣ方向に回転した場合、現像ローラ１と接触し始めるＥ部（現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域のうち、供給ローラの回転方向Ｃにおける最上流位置）でウレタンスポンジ層が圧縮され、ウレタンスポンジ層内のトナーがウレタンスポンジ層外に押し出される。さらに回転し、現像ローラとのニップで現像ローラにトナーが供給され、ニップを通過後のＦ部（現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域のうち、供給ローラの回転方向Ｃにおける最下流位置）でウレタンスポンジ層が圧縮から開放され、現像ローラ上のトナー及びＦ部周囲のトナーを吸入する。すなわち、ウレタンスポンジ層は、Ｆ部でトナーを吸入し、Ｅ部でトナーを排出する。このようなプロセスを繰り返すことで、図６（ａ）に示すように現像容器３内のトナー残量が十分存在する場合は、発泡層がトナーを十分含んだ状態が維持される。
【００３１】
しかし、図６（ｂ）に示すようにトナー残量が少なくなり、トナー剤面がＦ部より下がった状態では、ウレタンスポンジ層がＦ部でトナーを吸入することが困難となる。一方、Ｅ部ではトナーの排出が行われる。したがって、トナー剤面がＦ部より下がると、ウレタンスポンジ層内に含まれるトナー量が減少しやすくなり、適正な画像濃度を維持できなくなる恐れがあった。
【００３２】
このような状態において、本実施例では供給ローラを画像形成時とは逆向きのＤ方向に所定期間回転することで、ウレタンスポンジ層内のトナー量を増加させている。このように、供給ローラをＤ方向に回転させる場合、ウレタンスポンジ層はＦ部で圧縮され、Ｅ部で圧縮から開放される。従って、ウレタンスポンジ層は、Ｅ部でトナーを吸入し、Ｆ部でトナーを排出する。したがって、供給ローラの回転方向をＣ方向からＤ方向に切りかえた場合、供給ローラがＣ方向に回転しているときにウレタンスポンジ層から排出されたトナー（現像ローラとトナー供給ローラとの接触領域のうちＥ’部の上方に堆積したトナー）を、供給ローラがＤ方向に回転するときにウレタンスポンジ層内に吸入することができる。これにより、トナー剤面がＦ部より下がった場合でも、ウレタンスポンジ層内にトナーを吸入することで、適正な画像濃度を維持するために必要なウレタンスポンジ層内のトナー量を一時確保することが出来ると考えられる。
【００３３】
（６）補足
本実施例では、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量が所定量以下になった場合に充填モードが実行されたが、ユーザーが画像形成装置本体の操作パネル（不図示）やＰＣモニタ上から充填モードの実行を要求することで、非画像形成時の任意のタイミングで充填モードを実行することも可能である。
【００３４】
本実施例では、充填モードにおいて、供給ローラをＤ方向に回転させる所定期間を１０秒間に設定した。この時間を長くしすぎると、Ｅ部上方に堆積したトナーがウレタンスポンジ層に吸入され尽くしてしまい、一方ウレタンスポンジ層内のトナーはＦ部から排出されるので、ウレタンスポンジ層内のトナーが減少してしまう恐れがある。したがって、所定期間前よりも所定期間後の方がウレタンスポンジ層に含まれるトナー量が多くなるように、予め実験等により最適な所定期間を設定すればよい。なお、ウレタンスポンジ層に含まれるトナー量が多くなったかどうかは、供給ローラの重量を測定することで確認可能である。
【００３５】
本実施例では、現像容器内に設置したアンテナを用いたトナー残量検知手段を採用しているが、従来のフォトセンサを用いた光学式のトナー残量検知や、画像信号における印字ドット数を用いて算出したトナー消費量に基づいたトナー残量検知等、種々の残量検知手段も用いることが可能である。
【００３６】
なお、充填モードを必要以上に実行しないためには、トナー剤面がＦ部より下がった場合に充填モードを実行することが望ましい。同様に、トナー残量検知手段は、トナー剤面がＦ部より下がったか否かを検知可能であることが望ましく、本実施例ではトナー剤面がＦ部よりさがったか否かを精度よく検知するためにアンテナ７をシャフト１ａの中心とＦ部を結ぶ直線上に位置させている。また、本実施形態と同様の形態のプロセスカートリッジを複数並べてフルカラー画像を得られるようにした画像形成装置に対しても適用することが可能である。
【００３７】
（実施例２）
次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施例１と同様の部分については、その説明を省略する。
【００３８】
本実施形態では、充填モードを、後回転時、すなわち画像形成後に実行するものである。実施例１では、前回転中、すなわち画像形成前に充填モードを実行したが、充填モードを完了するまで画像形成を行えないため、前回転時間が従来よりも長くなる場合があった。一方、本実施例では、後回転中、すなわち画像形成後に充填モードを実行するので、実施例１より画像形成を開始するまでに要する時間を抑制することが可能となる。
【００３９】
以下に図７のフローチャートを参照して、本実施例において充填モードを実行するか否かを判断するシーケンスを説明する。
【００４０】
図７のフローチャートにおいて、まず画像形成装置はスタンバイ状態（Ｓ１）にある。ここで、プリント信号が入力される（Ｓ２）と、画像形成装置１０は画像形成を実行する。（Ｓ３）。画像形成後の後回転で、トナー残量検知手段によってトナー残量Ｗを検知し（Ｓ４）、トナー残量Ｗと閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ５）。Ｗａは実施例１と同様に画像濃度が低下する恐れのあるトナー残量に設定した。ＷがＷａより大きい場合、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。ＷがＷａより小さい場合、画像形成時とは逆方向（図３のＤ方向）に４０（ｒｐｍ）で１０秒間回転させる充填モードを実行する（Ｓ６）。その後、再びトナー残量Ｗを検知し、（Ｓ７）、Ｗと閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ８）。ＷがＷａより大きい場合は、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。ＷがＷａより小さい場合は、不図示の画像形成装置表示部等の表示装置にて、ユーザーに現像容器内のトナー無しを報知し警告を促す（Ｓ９）。
【００４１】
このように、本実施例では、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量が閾値以下であった場合に、後回転中、すなわち画像形成後に、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向に所定期間回転させる充填モードを実行した。
本実施例の充填モードを実行することにより、実施例１と同様に、ウレタンスポンジ層内のトナー量が、充填モード実行前よりも増加するため、従来よりも現像容器内のトナー残量がより少ない状態であっても適正な画像品質を維持することが可能となる。したがって、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域の上方に堆積して残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【００４２】
（実施例３）
次に、本発明に係る画像形成装置の第３の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施例１と同様の部分については、その説明を省略する。
【００４３】
本実施例の画像形成装置は、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量に基づいて、該トナー残量を用いて画像形成を行うことが可能な供給ローラの回転数を計算し、その回転数に達した場合に連続プリントを紙間で一時的に停止し、充填モードを実行するものである。本実施例ではこの制御によって、１度の連続プリント数が多大な場合にも、連続プリントの途中で濃度薄画像の発生を抑制することが出来る。
【００４４】
以下に図８のフローチャートを参照して、本実施例において充填モードを実行するか否かを判断するシーケンスを説明する。
図８のフローチャートにおいて、まず画像形成装置はスタンバイ状態（Ｓ１）にある。ここで、プリント信号が入力される（Ｓ２）と、画像形成前の前回転で、トナー残量検知手段によってトナー残量Ｗ１を検知し（Ｓ３）、トナー残量Ｗ１と閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ４）。Ｗ１がＷａより大きい場合、画像形成装置１０は画像形成を行う（Ｓ５）。画像形成の終了後、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。Ｗ１がＷａよりも小さい場合、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向（図３のＤ方向）に４０（ｒｐｍ）で１０秒間回転させる充填モードを実行する（Ｓ６）。充填モードの実行後に再びトナー残量検知手段によりトナー残量Ｗ２を検知し（Ｓ７）、トナー残量Ｗ２と閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ８）。Ｗ２がＷａより大きい場合は画像形成可能なので、Ｗ２とＷａの差分ΔＷを計算する（Ｓ９）。ΔＷによって画像形成可能な供給ローラの回転時間Ｔが決定される（Ｓ１０）。その後画像形成を１枚行い（Ｓ１１）、プリント要求が終了したか判断する（Ｓ１２）。プリント要求が終了していれば、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。プリント要求が残っている場合、充填モードを実行してから供給ローラが画像形成によりＣ方向へ回転した時間Ｔ’とＴを比較する（Ｓ１３）。Ｔ’がＴよりも小さければ、再び画像形成を１枚行う（Ｓ１１）。以上を繰り返し、プリント要求が終了する（Ｓ１２）か、Ｔ’がＴ以上となるまで１枚ごとにＴ’とＴの比較を行う（Ｓ１３）。プリント要求が終了していない状態（Ｓ１２）で、Ｔ’がＴより大きい場合（Ｓ１３）には、再び充填モードを実行する（Ｓ６）。その後、（Ｓ７）〜（Ｓ１２）を行い、（Ｓ１２）でプリント要求が終了した場合にスタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。充填モードを実行後のトナー残量検知結果Ｗ２がＷａよりも小さい場合は、不図示の画像形成装置表示部等の表示装置にて、ユーザーに現像容器内のトナー無しを報知し警告を促す（Ｓ１４）。
【００４５】
このように、本実施例では、トナー残量検知手段によって検知されたトナー残量に基づいて、該トナー残量を用いて画像形成を行うことが可能な供給ローラの回転数を計算し、その回転数に達した場合に紙間で連続プリントを紙間で一時的に停止し、充填モードを実行した。本実施例の充填モードによって、１度の連続プリント数が多大な場合にも、連続プリントの途中で濃度薄画像が発生することを抑制することが出来る。また、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域の上方に堆積して残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【００４６】
なお、本実施例では、トナー残量を用いて画像形成を行うことが可能な供給ローラの回転数を設定したが、トナー残量によって推定される画像形成可能量であればよく、例えば現像ローラの回転数や画像形成枚数（プリント枚数）等を設定してもよい。
【００４７】
（実施例４）
次に、本発明に係る画像形成装置の第４の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した実施例１と同様の部分については、その説明を省略する。
【００４８】
本実施例の画像形成装置は、感光ドラム１１上に形成した濃度検知用画像（以下パッチと記す）の濃度を濃度検知手段としての濃度センサ１９によって検知する。そして、濃度センサ１９によって検知された濃度が所定の濃度以下であった場合に充填モードを実行することを特徴とする。このパッチの光学特性としての反射光量を従来知られた発光素子と受光素子からなる濃度センサ１９により検知することで、濃度を検知する。
【００４９】
以下に図４のフローチャートを参照して、本実施例において充填モードを実行するか否かを判断するシーケンスを説明する。
図４のフローチャートにおいて、まず画像形成装置はスタンバイ状態（Ｓ１）にある。ここで、プリント信号が入力される（Ｓ２）と、画像形成前の前回転で、濃度センサ１９にて、パッチの濃度Ｗを検知し（Ｓ３）、濃度Ｗと閾値Ｗａとの比較を行う（Ｓ４）。本実施例では閾値Ｗａは画像濃度の低下が生じ始める恐れのあるトナー残量に設定した。ＷがＷａより大きい場合、画像形成装置１０は画像形成を実行する（Ｓ８）。画像形成が終了すると、充填モードが非実行中であると記憶され（Ｓ９）、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。また、ＷがＷａより小さい場合、充填モードを実行中かを判断する（Ｓ５）。充填モードを実行中ではない場合、供給ローラ２を画像形成時とは逆方向（図３のＤ方向）に４０（ｒｐｍ）で１０秒間回転させる充填モードを実行し（Ｓ６）、充填モードを実行中であることを記憶する（Ｓ７）。その後、再び濃度センサ１９により濃度Ｗを検知し（Ｓ３）、濃度Ｗが閾値Ｗａよりも大きい場合、画像形成を行い（Ｓ８）、充填モードを非実行中と記憶し（Ｓ９）、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ１）。充填モードを実行しているにも関わらず、検知した濃度ＷがＷａよりも小さい場合、不図示の画像形成装置表示部等の表示装置にて、ユーザーに現像容器内のトナー無しを報知し警告を促す（Ｓ１０）。
【００５０】
本実施例の充填モードを実行することにより、実施例１と同様に、ウレタンスポンジ層内のトナー量が、充填モード実行前よりも増加するため、従来よりも現像容器内のトナー残量がより少ない状態であっても適正な画像品質を維持することが可能となる。したがって、現像ローラ１と供給ローラ２との接触領域の上方に堆積して残留するトナーを画像形成に有効活用することが可能となる。
【００５１】
なお、実施例３においてトナー残量に基づいて画像形成可能な供給ローラの回転数を計算したのと同様に、本実施例において、濃度検知結果に基づいて推定した画像形成可能量に達した段階で充填モードを実行することも可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 現像ローラ
１ａ 現像ローラの導電性のシャフト
２ 供給ローラ
２ａ 供給ローラの導電性のシャフト
３ 現像容器
４ 現像装置
５ 規制部材
６ もれ防止シート
７ アンテナ
８ 交流バイアス電源
９ 検出器
１０ 画像形成装置
１１ 感光ドラム
１２ 帯電ローラ
１３ レーザー光源装置
１４ 転写ローラ
１５ 記録紙
１６ 定着装置
１７ クリーニングブレード
１８ 廃トナー容器
１９ 濃度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、
開口部を備えトナーを収容する容器と、
前記開口部に配置され、前記トナーを前記静電潜像に担持搬送するトナー担持体と、
前記トナー担持体に接触して前記容器の内部に配置され、表面に発泡層を備え、画像形成時に第１の回転方向に回転して前記トナー担持体に前記トナーを供給するトナー供給部材であって、前記トナー担持体との接触領域のうち前記第１の回転方向における最上流位置が最下流位置よりも高いトナー供給部材と、
を有し、
非画像形成時の所定期間において、前記所定期間前より前記所定期間後の方が前記発泡層に含まれるトナー量が多くなるように、前記トナー供給部材を前記第１の回転方向とは逆方向に前記所定期間回転させて前記発泡層にトナーを充填する充填モードを実行する画像形成装置。
【請求項２】
前記容器内のトナー量を検知する検知手段を備え、
前記検知手段によって検知された前記トナー量が所定量以下になった場合に前記充填モードを実行する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
所定画像の濃度を検知する検知手段を備え、
前記検知手段によって検知された前記濃度が所定濃度以下になった場合に前記充填モードを実行する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検知手段によって検知された前記トナー量が前記所定量よりも多かった場合に、該トナー量と該所定量との差分に基づく量の画像形成を行った後、前記充填モードを実行することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記所定期間は、画像形成前である請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記所定期間は、画像形成後である請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、
開口部を備えトナーを収容する容器と、
前記開口部に配置され、前記トナーを前記静電潜像に担持搬送するトナー担持体と、
前記トナー担持体に接触して前記容器の内部に配置され、表面に発泡層を備え、画像形成時に第１の回転方向に回転して前記トナー担持体に前記トナーを供給するトナー供給部材であって、前記トナー担持体との接触領域のうち前記第１の回転方向における最上流位置が最下流位置よりも高いトナー供給部材と、
を有し、
非画像形成時の所定期間において、前記所定期間前より前記所定期間後の方が前記発泡層に含まれるトナー量が多くなるように、前記トナー供給部材を前記第１の回転方向とは逆方向に前記所定期間回転させて前記発泡層にトナーを充填する充填モードを実行する画像形成装置。
【請求項２】
前記容器内のトナー量を検知する検知手段を備え、
前記検知手段によって検知された前記トナー量が所定量以下になった場合に前記充填モードを実行する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
所定画像の濃度を検知する検知手段を備え、
前記検知手段によって検知された前記濃度が所定濃度以下になった場合に前記充填モードを実行する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検知手段によって検知された前記トナー量が前記所定量よりも多かった場合に、該トナー量と該所定量との差分に基づく量の画像形成を行った後、前記充填モードを実行することを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記所定期間は、画像形成前である請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記所定期間は、画像形成後である請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１２８０２８（Ｐ２０１２−１２８０２８Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７７３１４（Ｐ２０１０−２７７３１４）
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１３日（２０１０．１２．１３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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