画像形成装置
【課題】 新品の現像装置の初期における現像剤供給部材の周期濃度抜けの発生を抑制し、かつ初期からプリント開始までの待ち時間を短縮した画像形成装置を提供する。
【解決手段】 制御部13は現像装置４が新品であることを認識したときに、トナー量計算部32により検出された第一検出値と、該第一検出値が検出された後、モータ12により供給ローラ24の駆動を開始して現像剤容器21内のトナー量が低減した後にトナー量計算部32により検出された第二検出値とにおいて、メモリ35に記憶された基準値Ｓと、第一検出値と、第二検出値との関係が、基準値Ｓ≦｜第一検出値−第二検出値｜となったときに、モータ12による供給ローラ24の駆動を停止する。
【解決手段】 制御部13は現像装置４が新品であることを認識したときに、トナー量計算部32により検出された第一検出値と、該第一検出値が検出された後、モータ12により供給ローラ24の駆動を開始して現像剤容器21内のトナー量が低減した後にトナー量計算部32により検出された第二検出値とにおいて、メモリ35に記憶された基準値Ｓと、第一検出値と、第二検出値との関係が、基準値Ｓ≦｜第一検出値−第二検出値｜となったときに、モータ12による供給ローラ24の駆動を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも現像剤担持体と現像剤供給部材とを備えた現像装置における現像剤量を検出する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非磁性一成分現像剤を用いた一般的な現像装置では、現像剤容器、現像ローラ、供給ローラ、現像ブレード等を有して構成されている。現像剤容器は、トナーを収容し、現像ローラはトナーを感光体に搬送する。供給ローラは、現像ローラにトナーを供給する。現像ブレードは現像ローラに供給されたトナーを現像ローラ上に均一にコートする。また、現像装置に含まれる現像室は、現像ローラ、供給ローラ、現像ブレードにて構成されている。
【０００３】
供給ローラは、通常、上記トナーを現像ローラに供給する役割の他に、現像ローラ上のコートの現像履歴を消失させる等の役割も持たせている。そのため、トナーを十分含ませることが出来、且つ現像後の現像ローラ上のコートを掻き取る動作を同時に行うことが出来る安価な材料としてウレタン素材のスポンジが広く用いられており、現像ローラに所定の侵入量をもって当接されている。
【０００４】
供給ローラは現像ローラに当接することで当接部にて変形する。供給ローラは、この変形により回転によって当接部から開放される部分（吸い込み部）が生じる。吸い込み部ではスポンジを形成するセルがつぶれた状態から急激に広がるため、供給ローラ内に空気の流入が生じる。この空気の流入により周囲のトナーを同時に供給ローラに取り込むのである。
【０００５】
一方、当接部に突入する部分（吐き出し部）では、逆に、開いたセルが急激につぶされるため、セル内に含まれていたトナーが吐き出されて対向する現像ローラ上に供給される。また、セル内のトナーを吐き出した後、当接部に侵入し、セルを形成するスポンジの骨格にて現像ローラ上のコート残を掻きとって現像履歴を消失させる。
【０００６】
供給ローラは、自身の回転により以上説明したサイクルを繰り返している。このとき、現像ローラ上のトナーが現像されず再び供給ローラに接すると、一旦、現像ローラに供給したトナーを再度掻きとって供給ローラに回収することになる。そのため、一旦含まれたトナーはそのまま確保され、新たに吸い込み部で取り入れたトナーがそのまま足されて含まれることになり、回転を続けると飽和状態に至るまで供給ローラ内のトナーは増加していく。
【０００７】
一方、供給ローラ内に含んだトナー量を計測する様々な手段が提案されている。特許文献１では供給ローラに交流バイアスを印加し、現像ローラの芯金上に誘起した電圧からトナー量を検出する方法が提案されている。
【０００８】
更には、非磁性一成分トナーを用いた現像装置におけるトナー量検出方法としては、トナーの光反射・光透過を検知する光学式のトナー量検知方法が提案され、実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−９０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の現像装置は、出荷時点において、トナーをトナーシールにて現像容器内に封入しており、ユーザが現像装置を使用開始する際に、トナーシールを切ることでトナーが現像室に流入する。
【００１１】
しかしながら、トナーシールを切った直後に画出しを行うと供給ローラにトナーがほとんど含まれていない状態であることから、画像白抜けが発生した。画像白抜けを防止するために供給ローラをある程度回転させてトナーを供給ローラに含ませたのち画出しを行うと供給ローラ周期の濃度抜けが高印字画像にて発生することがあった。
【００１２】
この発生位置は、供給ローラが現像ローラとトナーシールを切る直前まで当接していた位置であった。この位置は、供給ローラが出荷時から使用開始までの長期間、現像ローラと当接していた位置であり、供給ローラのスポンジ部が現像ローラよりも柔らかいために当接位置にて凹み状に変形していた。
【００１３】
また、高印字画像で発生し易い理由としては、この凹み部とそれ以外の部分でトナー供給性に差があり、現像にて消費されるトナー量が多いために、その差が現れ易いと考えられる。そこで、供給ローラ周期濃度抜けを抑制すべく供給ローラ内のトナー量が飽和するまで回転させたところ供給ローラ周期濃度抜けは発生しなくなった。
【００１４】
しかしながら、供給ローラを長時間回転させることになり、その間、ユーザをプリント開始まで待たさなければならなかった。
【００１５】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、新品の現像装置の初期における現像剤供給部材の周期濃度抜けの発生を抑制し、かつ初期からプリント開始までの待ち時間を短縮した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、現像剤を収容する現像剤容器と、前記現像剤容器内に設けられ、導電性支持体の外周に現像剤を含有し得る連続気泡体層を設けた現像剤供給部材と、静電潜像が形成される像担持体に対向して配置されると共に、前記現像剤供給部材に圧接するよう配置され、導電性支持体を有する現像剤担持体と、を有する現像装置と、前記現像剤供給部材を駆動する駆動手段と、前記現像装置が新品であることを識別する新品識別手段と、前記現像剤供給部材の前記導電性支持体と前記現像剤担持体の前記導電性支持体との間の静電容量に関する検出値を検出する検出手段と、前記新品識別手段によって前記現像装置が新品であることを認識したときに前記検出手段により検出された第一検出値と、前記第一検出値が検出された後、前記駆動手段により前記現像剤供給部材の駆動を開始してから前記検出手段により検出された第二検出値と、の比較に基づいて前記駆動手段による前記現像剤供給部材の駆動を停止する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成によれば、新品の現像装置の初期における現像剤供給部材内の現像剤量を管理することで、現像剤供給部材の周期濃度抜けの発生を抑制しつつ画像形成動作開始までの現像剤供給部材の回転時間の短縮化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面説明図である。
【図２】現像装置の構成を示す断面説明図である。
【図３】現像剤量検出手段の構成を示すブロック図である。
【図４】現像剤容器内の現像剤量と、現像剤供給部材内の現像剤量との関係を示す図である。
【図５】現像剤供給部材の導電性支持体と現像剤担持体の導電性支持体との間の静電容量と、現像剤供給部材内の現像剤量との関係を示す図である。
【図６】現像装置の放置日数と、現像剤供給部材の凹み量との関係を示す図である。
【図７】現像剤供給部材の導電性支持体と現像剤担持体の導電性支持体との間の静電容量と、画像品質との関係を示す図である。
【図８】現像剤供給部材の回転数を制御するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の好適な実施の形態について説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置や各構成部品の回転速度などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。したがって、本発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２０】
図１は本発明に係る画像形成装置10の概略断面図である。先ず、図１に示す画像形成手段による画像形成動作について説明する。図１において、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム１は図１の矢印方向に回転する。感光ドラム１は、帯電手段となる帯電ローラ２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光学装置３からのレーザ光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。
【００２１】
この静電潜像を、後述する非磁性一成分接触現像装置（以下、単に「現像装置」という）４によって現像し、トナー画像として可視化する。可視化された感光ドラム１上のトナー画像は、転写手段となる転写ローラ５によって記録材６に転写される。転写されずに感光ドラム１上に残存した転写残トナーは、クリーニング手段となるクリーニングブレード７により掻き取られ、廃トナー容器８に収容される。クリーニングされた感光ドラム１は帯電ローラ２による帯電処理が施され、再び画像形成プロセスに供される。
【００２２】
一方、トナー画像を転写された記録材６は、定着手段となる定着装置９によって永久定着された後、機外に排出され、印刷プロセスが完了する。
【００２３】
図２により、現像装置４について更に詳細に説明する。図２において、現像装置４は画像形成装置10に対して着脱可能な構成となっており、現像剤となるトナー11を収容する現像剤容器21を有する。更に、現像剤容器21内（現像剤容器内）に設けられる現像室23への入り口付近には、導電性支持体となる芯金24ａの外周にトナー11を含有し得る連続気泡体層を設けた現像剤供給部材となる供給ローラ24が設けられている。供給ローラ24は駆動手段となるモータ12により回転駆動され、モータ12は制御手段となる制御部13により駆動／停止が制御される。
【００２４】
供給ローラ24は現像剤担持体となる現像ローラ25にトナー11を供給する。現像ローラ25は感光ドラム１に対向して配置されると共に、供給ローラ24に所定の侵入量をもって当接部を形成するように（圧接するように）配置される。現像ローラ25の内部には、導電性支持体となる芯金25ａが設けられている。
【００２５】
現像剤容器21内には非磁性一成分トナー（以下、単に「トナー」という）11が充填されており、該トナー11は供給ローラ24が配置される現像室23に対して図２の上方に堆積されている。現像剤容器21と現像室23との間には図示しないトナーシールが備えられており、新品の現像装置４においてユーザがトナーシールを切るまでは、トナー11は現像剤容器21内の現像室23よりも上方に封止されている。トナーシールには図示しないタブが付いており、該タブは現像装置４の外に露出している。このタブを現像装置４の外側から引っ張ることでトナーシールが引かれ、現像剤容器21内のトナー11が自重により現像室23内に流入する。
【００２６】
また、トナーシールのタブがある状態では画像形成装置10の図示しないメカ部材と干渉し、現像装置４が取り付けられない構成となっている。
【００２７】
現像室23には、現像ローラ25、供給ローラ24、規制ブレード27、漏れ防止シール26が設けられている。現像ローラ25は、感光ドラム１に接触し、一定方向に回転して、その外周部にコートされたトナー11を感光ドラム１に供給する。供給ローラ24は、現像ローラ25に当接して回転し、トナー11を供給する。規制ブレード27は、一端部が現像ローラ25に摺擦し、該現像ローラ25上に供給されたトナー11を薄層にコーティングする。漏れ防止シール26は、現像ローラ25の下方の現像室23の隙間を覆いトナー11の漏れを防止する。
【００２８】
また、本実施形態におけるトナー11は、非磁性一成分現像剤の負極性のトナー11を用いている。
【００２９】
本実施形態における現像ローラ25は、外径直径が１２ｍｍであり、外径直径が６ｍｍの芯金25ａの周囲にシリコーンゴムを基層とし、アクリル・ウレタン系ゴムを表面にコートした構成である。現像ローラ25の体積抵抗は１０４Ω〜１０１２Ω程度である。
【００３０】
本実施形態における供給ローラ24は、外径直径が５ｍｍの芯金24ａ上に連続気泡体からなるウレタンスポンジ層を設けた外径直径が１３ｍｍのウレタンスポンジローラである。ウレタンスポンジ層の体積抵抗は１０４Ω〜１０１２Ω程度である。供給ローラ24は、モータ12により現像ローラ25と同一方向（カウンタ方向）に回転駆動され該現像ローラ25へのトナー11の供給及び現像後の現像ローラ25上のトナー11の剥ぎ取りを行う。
【００３１】
本実施形態において、芯金25ａと芯金24ａとの間の離間距離は５．５５ｍｍである。現像ローラ25の表面に対して供給ローラ24のウレタンスポンジ層を１．２ｍｍ侵入させている。供給ローラ24は２４８．２mm/secの周速度で回転している。
【００３２】
また、本実施形態においては、画像形成中は現像ローラ25及び供給ローラ24に対して現像バイアス電源34によりそれぞれ−３００Ｖの直流電圧を印加してトナー11を感光ドラム１上に現像する。非画像形成時には供給ローラ24の芯金24ａに対して交流電圧印加手段となるバイアス電源36からトナー量検知用バイアス（交流電圧）を印加する。トナー量検知用バイアスとしては、周波数が５０ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐが２００Ｖの交流バイアスを用いており、トナー量検知時は現像ローラ25と供給ローラ24ともに直流バイアスは０Ｖとしている。
【００３３】
次に、図２及び図３を用いて本実施形態におけるトナー量検出方法について述べる。
【００３４】
トナー量検出は、供給ローラ24、現像ローラ25、検出器30、積分器31、現像剤量検出手段となるトナー量計算部32を用いる。更に、現像剤量比較手段となるトナー量比較部50、トナー量検知用のバイアス電源36、現像バイアス電源34及び現像装置４に備えられたメモリ35を用いて行う。図３は供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量をコンデンサＣ１で表わし、更に、検出器30、積分器31の等価回路を示す。
【００３５】
図２に示すメモリ35内には、現像装置４が新品であることを識別する新品識別手段となる新品識別スイッチが備えられており、該新品識別スイッチがＯＮかＯＦＦかによって現像装置４が新品か否かが判断可能になっている。更に、メモリ35は供給ローラ24が所定のトナー量（現像剤量）を含んだ状態に対応する静電容量の基準値Ｓ（閾値）を記憶する現像剤情報記憶手段を兼ねる。
【００３６】
ここで、基準値Ｓは供給ローラ24のトナー充填前後で変化する供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量値の増分と比較するための基準静電容量の参照値である。尚、本実施形態では、基準値Ｓとして静電容量を採用した場合について説明するが、他に、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間のインピーダンスや電圧値を比較参照する基準値Ｓとして利用することも出来る。
【００３７】
トナー量検知用のバイアス電源36により交流電圧が供給ローラ24の芯金24ａに印加される。供給ローラ24と現像ローラ25との芯金24ａ，25ａ間は、図３に示す等価回路においてコンデンサＣ１で表される。
【００３８】
バイアス電源36により供給ローラ24の芯金24ａに交流電圧を印加した際に現像ローラ25の芯金25ａに誘起する交流電圧を計測する交流電圧計測手段となる検出器30は、抵抗ＲとダイオードＤから成る。そして、コンデンサＣ１の出力は抵抗Ｒの電圧として取り出され、ダイオードＤで半波整流される。
【００３９】
ダイオードＤで半波整流された電圧は、コンデンサＣ２で示される積分器31により積分されて直流電圧化される。この直流電圧を検出値とする。
【００４０】
バイアス電源36により供給ローラ24の芯金24ａに交流電圧を印加する。そして、検出器30によって計測される現像ローラ25の芯金25ａに誘起される電圧に基づいて、現像剤容器21内のトナー11の残量を検出する現像剤量検出手段となるトナー量計算部32でトナー量を算出する。
【００４１】
本実施形態では、積分器31により積分されて得られた直流電圧値から静電容量を導いてトナー量に換算している。図２に示すように、本実施形態では、現像剤容器21内のトナー量が多くなるほど供給ローラ24の表面にかかるトナーの重量が重くなるため、供給ローラ24内に飽和するトナー量も多くなる。図４に本実施形態の現像装置４における現像剤容器21内のトナー量と、供給ローラ24のスポンジ内部の飽和したトナー量との推移を示す。図４に示すように、現像剤容器21内のトナー量が増加するにつれて供給ローラ24のスポンジ内部の飽和したトナー量も多くなっていることが分かる。
【００４２】
また、現像装置４が新品である場合には、トナー量計算部32にて供給ローラ24のトナー充填する前後で増加した供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸの計算も行う。この静電容量の増加分ΔＸは、図２に示すトナー量比較部50によりメモリ35に記憶された供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸの予め設定された基準値Ｓと比較を行う。
【００４３】
図５に供給ローラ24のスポンジ内に含有されるトナー量に対する供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の推移を示す。静電容量はＮＦ社製ＬＣＲメータＺＭ2354にて測定した。図５から分かるように、供給ローラ24のスポンジ内のトナー量と、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量とは線形関係にある。つまり、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量を測定するということは、供給ローラ24のスポンジ内に存在するトナー量を観測していることになる。
【００４４】
次に、供給ローラ24周期の濃度抜けにおける発生メカニズムについて説明する。
【００４５】
供給ローラ24周期の濃度抜けの発生時においては、前述したように、供給ローラ24のスポンジ部が現像ローラ25よりも柔らかい。このために当接位置にて凹み状に変形した凹み部の現像ローラ25へのトナー供給性が該凹み部以外の他の部位よりも劣るため濃度が白く抜ける画像となって現れる。
【００４６】
ただし、画出し前の供給ローラ24の回転時間を長くすると白抜け現象が良化する傾向があることから該凹み部で常に濃度抜けが発生するわけではない。つまり、供給ローラ24に充分の濃度が得られるトナーが含まれた後に画出しを行えば、該凹み部における濃度が濃くなり供給ローラ24周期の濃度抜けが見え難くなるものと考えられる。
【００４７】
また、供給ローラ24のスポンジ部の凹み部は、現像ローラ25との当接によって生ずるため、その凹み量と放置日数との関係を調査した。放置は温度が２３℃、湿度が５０％の環境にて行った。凹み量と放置日数との関係結果を図６に示す。
【００４８】
尚、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量の測定は、全自動ローラ測定器（東京電子工業株式会社製 ＲＳＶ−860ＰＣ−Ｓ）にて供給ローラ24の直径を測定し、凹み部にあたる直径の最小値と、直径の最大値との差を求めて凹み量としている。最大値を取ったのは、凹み部の極近傍に当たる部分が凹みの歪みによる影響でスポンジが押し出されて、その部分が盛り上がる傾向があり、最大値となる場合が多いためである。
【００４９】
図６の結果から、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量は放置開始から急激に増加するものの約２２０μｍ程度で飽和することが分かった。
【００５０】
次に、図７を用いて、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量と、供給ローラ24の回転時間及び回転数と、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量と、画像濃度と、画像品質との関係について述べる。
【００５１】
発明者らは、凹み部が異なる二種類の供給ローラ24を用意し、これらを回転させてトナー11を含ませ、供給ローラ24周期の濃度抜けの画像品質レベルと、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量との関係を調べた。
【００５２】
供給ローラ24は、図７に示すように、凹み量が約７０μｍのものと、最大凹み量としての約２２０μｍのものを用いた。
【００５３】
トナー11の含まれていない上記二種類の供給ローラ24を現像装置４に組み込む。そして、供給ローラ24の使用開始からの回転数と、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量、供給ローラ24周期の濃度抜けの発生レベルとの関係を調べた。
【００５４】
実験環境としては、温度が２３℃、湿度が５０％で行った。また、画像としてベタ黒画像を出力し、供給ローラ24周期の濃度抜けに対して、「×（視認性大）」、「△（視認性軽微）」、「○（視認性極軽微：実使用上問題ないレベル）」、「◎（発生なし）」の３段階で評価した。
【００５５】
また、供給ローラ24のスポンジ部の凹み部のベタ濃度を測定した。濃度はマクベス濃度計（Ｍａｃｂｅｔｈ社製）を用いて測定した。尚、現像剤容器21には、予め４０ｇのトナー11を充填した。
【００５６】
また、トナー11が含まれていない状態で、この２本の供給ローラ24について、該供給ローラ24の芯金24ａにバイアス電源36によりトナー残検用バイアスの交流電圧を印加する。そして、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量を凹み部以外のところで測定する。その結果、図７に示すように、何れの供給ローラ24も１１．４８ｐＦであった。
【００５７】
その後、現像装置４のトナーシールを切り、供給ローラ24を回転させながらトナー11を充填し、同様に、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量を凹み部と凹み部以外のところで測定した。静電容量の測定結果と画像品質との関係を図７にまとめた。
【００５８】
図７に示すように、トナー11が供給ローラ24に充填され、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が上がるにつれて供給ローラ24周期の濃度抜けが良化することが分かる。
【００５９】
尚、図７に示すように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み部では、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が上昇し、トナー量が増加しても該凹み部以外との静電容量の差分はほぼ同じである。この理由としては、供給ローラ24のスポンジ部の凹み部が現像ローラ25との当接部に来た時に該供給ローラ24の芯金24ａが現像ローラ25の芯金25ａに近づくためであると考えられる。供給ローラ24と現像ローラ25との芯金24ａ，25ａ間が供給ローラ24のスポンジ部の凹み部において近づくため、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が大きくなるのである。
【００６０】
更に、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が異なっていても凹み部の濃度（光学濃度）が１．３５程度あれば、供給ローラ24周期の濃度抜けは「〇」レベルになることが分かる。これは、この程度の濃度に達したところでの供給ローラ24のスポンジ部の凹み部と該凹み部以外との濃度差が小さくなっていることと、濃度が濃くなると濃度差が数値としてあっても全体として濃いために濃度差が目で捉え難くなるためと思われる。尚、図７に示すように、本実験における濃度が１．３５に達するときの供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の値は、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品にて１２．９２ｐＦである。
【００６１】
また、図７に示すように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が７０μｍ品の方が、該供給ローラ24の回転数が少ないところで「○」レベルに達する。これは、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が小さい方が現像ローラ25へのトナー供給性が良いためである。
【００６２】
また、供給ローラ24の回転数が２４０回転以上においては、該供給ローラ24の回転数の増加に対して、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量はほぼ変わらない状態となっている。そして、供給ローラ24内のトナー量が飽和したと考えられる。この結果から、トナー量が飽和に至らなくても、供給ローラ24周期の濃度抜けが問題ないレベルに達しているのが分かる。
【００６３】
次に、本実施形態の画像形成装置10における供給ローラ24周期の濃度抜けを抑制し、画出し開始前の供給ローラ24の回転数を減少させる方法について述べる。
【００６４】
前述した実験結果から、現像装置４のトナーシールを切った後、画出し開始までの供給ローラ24の回転時間において、供給ローラ24周期の濃度抜けが「○」レベルに至る。そのためには、図７に示すように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品であれば、該供給ローラ24のスポンジ部の凹み部の濃度が１．３５になるまで供給ローラ24の回転を行えば良い。
【００６５】
上述したように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量は約２２０μｍで飽和する。したがって、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品の凹み部の濃度が１．３５に達するまで供給ローラ24の回転を行えば、供給ローラ24周期の濃度抜けを充分抑制可能となる。
【００６６】
図７に示す実験結果から、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品の濃度が１．３５に達するまでには、供給ローラ24の回転数は２６回転を要する。
【００６７】
図７に示すように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品で、該供給ローラ24の回転開始前（図７の回転数が０）に該供給ローラ24のスポンジ部の凹み部で静電容量を測定した。そのときの該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が１１．７３ｐＦである。
【００６８】
また、該供給ローラ24が２６回転した際の該供給ローラ24のスポンジ部の凹み部で静電容量を測定した。そのときの該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が１２．９２ｐＦである。
【００６９】
このとき、供給ローラ24の回転開始前と、該供給ローラ24が２６回転した際の該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸとしては、以下の数１式に示す通りである。
【００７０】
［数１］
ΔＸ＝１２．９２ｐＦ−１１．７３ｐＦ＝１．１９ｐＦ
【００７１】
したがって、供給ローラ24の回転開始前からの該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸとしては、１．１９ｐＦ変化したところで供給ローラ24の回転を停止すれば良い。
【００７２】
そこで、本実施形態においては、供給ローラ24の回転開始前からの該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸの基準値Ｓとして、メモリ35に、１．１９ｐＦを記憶させておく。そして、供給ローラ24がトナーを含むことで増加した該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸを比較し、供給ローラ24の回転停止の制御を行う。
【００７３】
以下、現像装置４が新品であることを検知し、供給ローラ24のトナー充填工程を開始して終了（供給ローラ24が回転を開始して停止するまで）し、画像形成装置10がプリント待機状態になるまでの動作を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７４】
図８のステップＳ201において、画像形成装置10本体の電源をＯＮ、もしくは、現像装置４の交換ドアを閉じてステップＳ202に進む。
【００７５】
前記ステップＳ202において、メモリ35内の新品識別スイッチがＯＮ（新品）である場合、ステップＳ203に進み、新品識別スイッチがＯＦＦ（新品ではない）である場合、ステップＳ211に進む。
【００７６】
前記ステップＳ203において、バイアス電源36により交流電圧からなるトナー量検知バイアスを供給ローラ24の芯金24ａに印加する。そして、トナー充填開始前の供給ローラ24と現像ローラ25とのそれぞれの芯金24ａ，25ａ間の静電容量値Ａを測定して、ステップＳ204に進む。
【００７７】
前記ステップＳ204において、静電容量値Ａをトナー量比較部50に記憶して、ステップＳ205に進む。
【００７８】
前記ステップＳ205において、メモリ35に格納されている基準値Ｓを読み出し、トナー量比較部50に記憶して、ステップＳ206に進む。
【００７９】
前記ステップＳ206において、供給ローラ24の回転を開始する。
【００８０】
次にステップＳ207において、供給ローラ24の回転開始と同時にバイアス電源36により交流電圧からなるトナー量検知バイアスを供給ローラ24の芯金24ａに印加する。そして、該供給ローラ24の一周回転時間に当たる０．１６５秒ごとに静電容量値Ｂを測定し、ステップＳ208に進む。
【００８１】
前記ステップＳ208において、トナー量計算部32にて、静電容量値Ａと静電容量値Ｂとの差となる静電容量の増加分ΔＸを計算し、ステップＳ209に進む。
【００８２】
前記ステップＳ209において、静電容量の増加分ΔＸをトナー量比較部50に記憶して、ステップＳ210に進む。
【００８３】
前記ステップＳ210において、トナー量比較部50にて、静電容量の増加分ΔＸと、基準値Ｓとを比較する。静電容量の増加分ΔＸが基準値Ｓ以上であれば、ステップＳ211に進む。静電容量の増加分ΔＸが基準値Ｓ未満であれば、前記ステップＳ207に戻り、０．１６５秒後に測定された新たな静電容量値Ｂと、静電容量値Ａとの差となる静電容量の増加分ΔＸを測定する。
【００８４】
前記ステップＳ211において、供給ローラ24の回転を停止し、バイアス電源36によるトナー量検知バイアスの印加をＯＦＦして、ステップＳ212に進む。
【００８５】
前記ステップＳ212において、プリント動作が開始されるまで待機する。
【００８６】
即ち、制御部13は、メモリ35内の新品識別スイッチがＯＮであることにより現像装置４が新品であることを認識する。そして、現像装置４が新品である場合に、トナー量計算部32により第一検出値（静電容量値Ａ）が検出される。
【００８７】
そして、該第一検出値（静電容量値Ａ）が検出された後、モータ12により供給ローラ24の駆動を開始して現像剤容器21内のトナー量が低減した後にトナー量計算部32により第二検出値（静電容量値Ｂ）が検出される。
【００８８】
そして、メモリ35に記憶された基準値Ｓと、第一検出値（静電容量値Ａ）と、第二検出値（静電容量値Ｂ）との関係を演算する。そして、その関係が、基準値Ｓ≦｜第一検出値（静電容量値Ａ）−第二検出値（静電容量値Ｂ）｜となったことを受けて、モータ12による供給ローラ24の駆動を停止する。
【００８９】
尚、本実施形態では、第一検出値（静電容量値Ａ）、第二検出値（静電容量値Ｂ）、第一検出値（静電容量値Ａ）と第二検出値（静電容量値Ｂ）との差（静電容量の増加分ΔＸ）が静電容量である場合の一例について説明した。しかし、静電容量の代わりに、静電容量に関する検出値として、インピーダンスや電圧値等に置き換えて検出、演算することも出来る。また、本実施例では第一検出値と第二検出値との差分を基準値Ｓと比較したが、これに限るものではなく、例えば第一検出値と第二検出値との比を別の基準値と比較しても良い。すなわち、第一検出値と第二検出値との比較に基づいて、供給ローラ24の駆動を停止すれば良い。
【００９０】
図７に示す供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が７０μｍと２２０μｍの供給ローラ24を使って、図８で示すフローチャートに従って画像形成装置10を動作させる。すると、凹み量７０μｍの供給ローラ24と、凹み量２２０μｍの供給ローラ24とは共に２６回転で停止した。その直後にべた画像の出力を行ったところ、供給ローラ24周期の濃度抜けのレベルは、凹み量７０μｍ品で発生なし。凹み量２２０μｍ品は「○」レベルであった。
【００９１】
よって、図７に示して前述したように、供給ローラ24の回転数の増加に対して、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量がほぼ変わらない状態となる。そして、供給ローラ24内のトナー量が飽和する該供給ローラ24の回転数が２４０回転よりも充分少ない回転数で、且つ供給ローラ24周期の濃度抜けを抑制した画像を得ることが出来た。
【００９２】
従来は、トナー11の含み量が安定する（供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が安定する）ところまで供給ローラ24を回転させていた。このためプリント開始までに長時間を要した。本実施形態では、供給ローラ24の回転によりトナー11を該供給ローラ24内に含んでいる過程の中でも画像上問題のない状態を実現出来た。したがって、供給ローラ24に含んだトナー量を供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量により検出することでプリント開始までの時間を短縮することが出来た。
【００９３】
以上説明したように、供給ローラ24のトナー充填前後において、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量を比較して、その結果に基いて供給ローラ24の駆動を停止する。これにより供給ローラ24周期の濃度抜けを抑制出来、且つ新品の現像装置４を使用する時の供給ローラ24の回転時間も短くすることが可能になる。
【符号の説明】
【００９４】
４ …現像装置
12 …モータ（駆動手段）
13 …制御部（制御手段）
21 …現像剤容器
24 …供給ローラ（現像剤供給部材）
32 …トナー量計算部（現像剤量検出手段）
35 …メモリ（新品識別手段；現像剤情報記憶手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも現像剤担持体と現像剤供給部材とを備えた現像装置における現像剤量を検出する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、非磁性一成分現像剤を用いた一般的な現像装置では、現像剤容器、現像ローラ、供給ローラ、現像ブレード等を有して構成されている。現像剤容器は、トナーを収容し、現像ローラはトナーを感光体に搬送する。供給ローラは、現像ローラにトナーを供給する。現像ブレードは現像ローラに供給されたトナーを現像ローラ上に均一にコートする。また、現像装置に含まれる現像室は、現像ローラ、供給ローラ、現像ブレードにて構成されている。
【０００３】
供給ローラは、通常、上記トナーを現像ローラに供給する役割の他に、現像ローラ上のコートの現像履歴を消失させる等の役割も持たせている。そのため、トナーを十分含ませることが出来、且つ現像後の現像ローラ上のコートを掻き取る動作を同時に行うことが出来る安価な材料としてウレタン素材のスポンジが広く用いられており、現像ローラに所定の侵入量をもって当接されている。
【０００４】
供給ローラは現像ローラに当接することで当接部にて変形する。供給ローラは、この変形により回転によって当接部から開放される部分（吸い込み部）が生じる。吸い込み部ではスポンジを形成するセルがつぶれた状態から急激に広がるため、供給ローラ内に空気の流入が生じる。この空気の流入により周囲のトナーを同時に供給ローラに取り込むのである。
【０００５】
一方、当接部に突入する部分（吐き出し部）では、逆に、開いたセルが急激につぶされるため、セル内に含まれていたトナーが吐き出されて対向する現像ローラ上に供給される。また、セル内のトナーを吐き出した後、当接部に侵入し、セルを形成するスポンジの骨格にて現像ローラ上のコート残を掻きとって現像履歴を消失させる。
【０００６】
供給ローラは、自身の回転により以上説明したサイクルを繰り返している。このとき、現像ローラ上のトナーが現像されず再び供給ローラに接すると、一旦、現像ローラに供給したトナーを再度掻きとって供給ローラに回収することになる。そのため、一旦含まれたトナーはそのまま確保され、新たに吸い込み部で取り入れたトナーがそのまま足されて含まれることになり、回転を続けると飽和状態に至るまで供給ローラ内のトナーは増加していく。
【０００７】
一方、供給ローラ内に含んだトナー量を計測する様々な手段が提案されている。特許文献１では供給ローラに交流バイアスを印加し、現像ローラの芯金上に誘起した電圧からトナー量を検出する方法が提案されている。
【０００８】
更には、非磁性一成分トナーを用いた現像装置におけるトナー量検出方法としては、トナーの光反射・光透過を検知する光学式のトナー量検知方法が提案され、実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−９０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の現像装置は、出荷時点において、トナーをトナーシールにて現像容器内に封入しており、ユーザが現像装置を使用開始する際に、トナーシールを切ることでトナーが現像室に流入する。
【００１１】
しかしながら、トナーシールを切った直後に画出しを行うと供給ローラにトナーがほとんど含まれていない状態であることから、画像白抜けが発生した。画像白抜けを防止するために供給ローラをある程度回転させてトナーを供給ローラに含ませたのち画出しを行うと供給ローラ周期の濃度抜けが高印字画像にて発生することがあった。
【００１２】
この発生位置は、供給ローラが現像ローラとトナーシールを切る直前まで当接していた位置であった。この位置は、供給ローラが出荷時から使用開始までの長期間、現像ローラと当接していた位置であり、供給ローラのスポンジ部が現像ローラよりも柔らかいために当接位置にて凹み状に変形していた。
【００１３】
また、高印字画像で発生し易い理由としては、この凹み部とそれ以外の部分でトナー供給性に差があり、現像にて消費されるトナー量が多いために、その差が現れ易いと考えられる。そこで、供給ローラ周期濃度抜けを抑制すべく供給ローラ内のトナー量が飽和するまで回転させたところ供給ローラ周期濃度抜けは発生しなくなった。
【００１４】
しかしながら、供給ローラを長時間回転させることになり、その間、ユーザをプリント開始まで待たさなければならなかった。
【００１５】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、新品の現像装置の初期における現像剤供給部材の周期濃度抜けの発生を抑制し、かつ初期からプリント開始までの待ち時間を短縮した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、現像剤を収容する現像剤容器と、前記現像剤容器内に設けられ、導電性支持体の外周に現像剤を含有し得る連続気泡体層を設けた現像剤供給部材と、静電潜像が形成される像担持体に対向して配置されると共に、前記現像剤供給部材に圧接するよう配置され、導電性支持体を有する現像剤担持体と、を有する現像装置と、前記現像剤供給部材を駆動する駆動手段と、前記現像装置が新品であることを識別する新品識別手段と、前記現像剤供給部材の前記導電性支持体と前記現像剤担持体の前記導電性支持体との間の静電容量に関する検出値を検出する検出手段と、前記新品識別手段によって前記現像装置が新品であることを認識したときに前記検出手段により検出された第一検出値と、前記第一検出値が検出された後、前記駆動手段により前記現像剤供給部材の駆動を開始してから前記検出手段により検出された第二検出値と、の比較に基づいて前記駆動手段による前記現像剤供給部材の駆動を停止する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成によれば、新品の現像装置の初期における現像剤供給部材内の現像剤量を管理することで、現像剤供給部材の周期濃度抜けの発生を抑制しつつ画像形成動作開始までの現像剤供給部材の回転時間の短縮化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面説明図である。
【図２】現像装置の構成を示す断面説明図である。
【図３】現像剤量検出手段の構成を示すブロック図である。
【図４】現像剤容器内の現像剤量と、現像剤供給部材内の現像剤量との関係を示す図である。
【図５】現像剤供給部材の導電性支持体と現像剤担持体の導電性支持体との間の静電容量と、現像剤供給部材内の現像剤量との関係を示す図である。
【図６】現像装置の放置日数と、現像剤供給部材の凹み量との関係を示す図である。
【図７】現像剤供給部材の導電性支持体と現像剤担持体の導電性支持体との間の静電容量と、画像品質との関係を示す図である。
【図８】現像剤供給部材の回転数を制御するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下図面を参照して、本発明に係る画像形成装置の好適な実施の形態について説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置や各構成部品の回転速度などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。したがって、本発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００２０】
図１は本発明に係る画像形成装置10の概略断面図である。先ず、図１に示す画像形成手段による画像形成動作について説明する。図１において、静電潜像が形成される像担持体としての感光ドラム１は図１の矢印方向に回転する。感光ドラム１は、帯電手段となる帯電ローラ２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光学装置３からのレーザ光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。
【００２１】
この静電潜像を、後述する非磁性一成分接触現像装置（以下、単に「現像装置」という）４によって現像し、トナー画像として可視化する。可視化された感光ドラム１上のトナー画像は、転写手段となる転写ローラ５によって記録材６に転写される。転写されずに感光ドラム１上に残存した転写残トナーは、クリーニング手段となるクリーニングブレード７により掻き取られ、廃トナー容器８に収容される。クリーニングされた感光ドラム１は帯電ローラ２による帯電処理が施され、再び画像形成プロセスに供される。
【００２２】
一方、トナー画像を転写された記録材６は、定着手段となる定着装置９によって永久定着された後、機外に排出され、印刷プロセスが完了する。
【００２３】
図２により、現像装置４について更に詳細に説明する。図２において、現像装置４は画像形成装置10に対して着脱可能な構成となっており、現像剤となるトナー11を収容する現像剤容器21を有する。更に、現像剤容器21内（現像剤容器内）に設けられる現像室23への入り口付近には、導電性支持体となる芯金24ａの外周にトナー11を含有し得る連続気泡体層を設けた現像剤供給部材となる供給ローラ24が設けられている。供給ローラ24は駆動手段となるモータ12により回転駆動され、モータ12は制御手段となる制御部13により駆動／停止が制御される。
【００２４】
供給ローラ24は現像剤担持体となる現像ローラ25にトナー11を供給する。現像ローラ25は感光ドラム１に対向して配置されると共に、供給ローラ24に所定の侵入量をもって当接部を形成するように（圧接するように）配置される。現像ローラ25の内部には、導電性支持体となる芯金25ａが設けられている。
【００２５】
現像剤容器21内には非磁性一成分トナー（以下、単に「トナー」という）11が充填されており、該トナー11は供給ローラ24が配置される現像室23に対して図２の上方に堆積されている。現像剤容器21と現像室23との間には図示しないトナーシールが備えられており、新品の現像装置４においてユーザがトナーシールを切るまでは、トナー11は現像剤容器21内の現像室23よりも上方に封止されている。トナーシールには図示しないタブが付いており、該タブは現像装置４の外に露出している。このタブを現像装置４の外側から引っ張ることでトナーシールが引かれ、現像剤容器21内のトナー11が自重により現像室23内に流入する。
【００２６】
また、トナーシールのタブがある状態では画像形成装置10の図示しないメカ部材と干渉し、現像装置４が取り付けられない構成となっている。
【００２７】
現像室23には、現像ローラ25、供給ローラ24、規制ブレード27、漏れ防止シール26が設けられている。現像ローラ25は、感光ドラム１に接触し、一定方向に回転して、その外周部にコートされたトナー11を感光ドラム１に供給する。供給ローラ24は、現像ローラ25に当接して回転し、トナー11を供給する。規制ブレード27は、一端部が現像ローラ25に摺擦し、該現像ローラ25上に供給されたトナー11を薄層にコーティングする。漏れ防止シール26は、現像ローラ25の下方の現像室23の隙間を覆いトナー11の漏れを防止する。
【００２８】
また、本実施形態におけるトナー11は、非磁性一成分現像剤の負極性のトナー11を用いている。
【００２９】
本実施形態における現像ローラ25は、外径直径が１２ｍｍであり、外径直径が６ｍｍの芯金25ａの周囲にシリコーンゴムを基層とし、アクリル・ウレタン系ゴムを表面にコートした構成である。現像ローラ25の体積抵抗は１０４Ω〜１０１２Ω程度である。
【００３０】
本実施形態における供給ローラ24は、外径直径が５ｍｍの芯金24ａ上に連続気泡体からなるウレタンスポンジ層を設けた外径直径が１３ｍｍのウレタンスポンジローラである。ウレタンスポンジ層の体積抵抗は１０４Ω〜１０１２Ω程度である。供給ローラ24は、モータ12により現像ローラ25と同一方向（カウンタ方向）に回転駆動され該現像ローラ25へのトナー11の供給及び現像後の現像ローラ25上のトナー11の剥ぎ取りを行う。
【００３１】
本実施形態において、芯金25ａと芯金24ａとの間の離間距離は５．５５ｍｍである。現像ローラ25の表面に対して供給ローラ24のウレタンスポンジ層を１．２ｍｍ侵入させている。供給ローラ24は２４８．２mm/secの周速度で回転している。
【００３２】
また、本実施形態においては、画像形成中は現像ローラ25及び供給ローラ24に対して現像バイアス電源34によりそれぞれ−３００Ｖの直流電圧を印加してトナー11を感光ドラム１上に現像する。非画像形成時には供給ローラ24の芯金24ａに対して交流電圧印加手段となるバイアス電源36からトナー量検知用バイアス（交流電圧）を印加する。トナー量検知用バイアスとしては、周波数が５０ｋＨｚ、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐが２００Ｖの交流バイアスを用いており、トナー量検知時は現像ローラ25と供給ローラ24ともに直流バイアスは０Ｖとしている。
【００３３】
次に、図２及び図３を用いて本実施形態におけるトナー量検出方法について述べる。
【００３４】
トナー量検出は、供給ローラ24、現像ローラ25、検出器30、積分器31、現像剤量検出手段となるトナー量計算部32を用いる。更に、現像剤量比較手段となるトナー量比較部50、トナー量検知用のバイアス電源36、現像バイアス電源34及び現像装置４に備えられたメモリ35を用いて行う。図３は供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量をコンデンサＣ１で表わし、更に、検出器30、積分器31の等価回路を示す。
【００３５】
図２に示すメモリ35内には、現像装置４が新品であることを識別する新品識別手段となる新品識別スイッチが備えられており、該新品識別スイッチがＯＮかＯＦＦかによって現像装置４が新品か否かが判断可能になっている。更に、メモリ35は供給ローラ24が所定のトナー量（現像剤量）を含んだ状態に対応する静電容量の基準値Ｓ（閾値）を記憶する現像剤情報記憶手段を兼ねる。
【００３６】
ここで、基準値Ｓは供給ローラ24のトナー充填前後で変化する供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量値の増分と比較するための基準静電容量の参照値である。尚、本実施形態では、基準値Ｓとして静電容量を採用した場合について説明するが、他に、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間のインピーダンスや電圧値を比較参照する基準値Ｓとして利用することも出来る。
【００３７】
トナー量検知用のバイアス電源36により交流電圧が供給ローラ24の芯金24ａに印加される。供給ローラ24と現像ローラ25との芯金24ａ，25ａ間は、図３に示す等価回路においてコンデンサＣ１で表される。
【００３８】
バイアス電源36により供給ローラ24の芯金24ａに交流電圧を印加した際に現像ローラ25の芯金25ａに誘起する交流電圧を計測する交流電圧計測手段となる検出器30は、抵抗ＲとダイオードＤから成る。そして、コンデンサＣ１の出力は抵抗Ｒの電圧として取り出され、ダイオードＤで半波整流される。
【００３９】
ダイオードＤで半波整流された電圧は、コンデンサＣ２で示される積分器31により積分されて直流電圧化される。この直流電圧を検出値とする。
【００４０】
バイアス電源36により供給ローラ24の芯金24ａに交流電圧を印加する。そして、検出器30によって計測される現像ローラ25の芯金25ａに誘起される電圧に基づいて、現像剤容器21内のトナー11の残量を検出する現像剤量検出手段となるトナー量計算部32でトナー量を算出する。
【００４１】
本実施形態では、積分器31により積分されて得られた直流電圧値から静電容量を導いてトナー量に換算している。図２に示すように、本実施形態では、現像剤容器21内のトナー量が多くなるほど供給ローラ24の表面にかかるトナーの重量が重くなるため、供給ローラ24内に飽和するトナー量も多くなる。図４に本実施形態の現像装置４における現像剤容器21内のトナー量と、供給ローラ24のスポンジ内部の飽和したトナー量との推移を示す。図４に示すように、現像剤容器21内のトナー量が増加するにつれて供給ローラ24のスポンジ内部の飽和したトナー量も多くなっていることが分かる。
【００４２】
また、現像装置４が新品である場合には、トナー量計算部32にて供給ローラ24のトナー充填する前後で増加した供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸの計算も行う。この静電容量の増加分ΔＸは、図２に示すトナー量比較部50によりメモリ35に記憶された供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸの予め設定された基準値Ｓと比較を行う。
【００４３】
図５に供給ローラ24のスポンジ内に含有されるトナー量に対する供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の推移を示す。静電容量はＮＦ社製ＬＣＲメータＺＭ2354にて測定した。図５から分かるように、供給ローラ24のスポンジ内のトナー量と、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量とは線形関係にある。つまり、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量を測定するということは、供給ローラ24のスポンジ内に存在するトナー量を観測していることになる。
【００４４】
次に、供給ローラ24周期の濃度抜けにおける発生メカニズムについて説明する。
【００４５】
供給ローラ24周期の濃度抜けの発生時においては、前述したように、供給ローラ24のスポンジ部が現像ローラ25よりも柔らかい。このために当接位置にて凹み状に変形した凹み部の現像ローラ25へのトナー供給性が該凹み部以外の他の部位よりも劣るため濃度が白く抜ける画像となって現れる。
【００４６】
ただし、画出し前の供給ローラ24の回転時間を長くすると白抜け現象が良化する傾向があることから該凹み部で常に濃度抜けが発生するわけではない。つまり、供給ローラ24に充分の濃度が得られるトナーが含まれた後に画出しを行えば、該凹み部における濃度が濃くなり供給ローラ24周期の濃度抜けが見え難くなるものと考えられる。
【００４７】
また、供給ローラ24のスポンジ部の凹み部は、現像ローラ25との当接によって生ずるため、その凹み量と放置日数との関係を調査した。放置は温度が２３℃、湿度が５０％の環境にて行った。凹み量と放置日数との関係結果を図６に示す。
【００４８】
尚、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量の測定は、全自動ローラ測定器（東京電子工業株式会社製 ＲＳＶ−860ＰＣ−Ｓ）にて供給ローラ24の直径を測定し、凹み部にあたる直径の最小値と、直径の最大値との差を求めて凹み量としている。最大値を取ったのは、凹み部の極近傍に当たる部分が凹みの歪みによる影響でスポンジが押し出されて、その部分が盛り上がる傾向があり、最大値となる場合が多いためである。
【００４９】
図６の結果から、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量は放置開始から急激に増加するものの約２２０μｍ程度で飽和することが分かった。
【００５０】
次に、図７を用いて、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量と、供給ローラ24の回転時間及び回転数と、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量と、画像濃度と、画像品質との関係について述べる。
【００５１】
発明者らは、凹み部が異なる二種類の供給ローラ24を用意し、これらを回転させてトナー11を含ませ、供給ローラ24周期の濃度抜けの画像品質レベルと、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量との関係を調べた。
【００５２】
供給ローラ24は、図７に示すように、凹み量が約７０μｍのものと、最大凹み量としての約２２０μｍのものを用いた。
【００５３】
トナー11の含まれていない上記二種類の供給ローラ24を現像装置４に組み込む。そして、供給ローラ24の使用開始からの回転数と、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量、供給ローラ24周期の濃度抜けの発生レベルとの関係を調べた。
【００５４】
実験環境としては、温度が２３℃、湿度が５０％で行った。また、画像としてベタ黒画像を出力し、供給ローラ24周期の濃度抜けに対して、「×（視認性大）」、「△（視認性軽微）」、「○（視認性極軽微：実使用上問題ないレベル）」、「◎（発生なし）」の３段階で評価した。
【００５５】
また、供給ローラ24のスポンジ部の凹み部のベタ濃度を測定した。濃度はマクベス濃度計（Ｍａｃｂｅｔｈ社製）を用いて測定した。尚、現像剤容器21には、予め４０ｇのトナー11を充填した。
【００５６】
また、トナー11が含まれていない状態で、この２本の供給ローラ24について、該供給ローラ24の芯金24ａにバイアス電源36によりトナー残検用バイアスの交流電圧を印加する。そして、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量を凹み部以外のところで測定する。その結果、図７に示すように、何れの供給ローラ24も１１．４８ｐＦであった。
【００５７】
その後、現像装置４のトナーシールを切り、供給ローラ24を回転させながらトナー11を充填し、同様に、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量を凹み部と凹み部以外のところで測定した。静電容量の測定結果と画像品質との関係を図７にまとめた。
【００５８】
図７に示すように、トナー11が供給ローラ24に充填され、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が上がるにつれて供給ローラ24周期の濃度抜けが良化することが分かる。
【００５９】
尚、図７に示すように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み部では、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が上昇し、トナー量が増加しても該凹み部以外との静電容量の差分はほぼ同じである。この理由としては、供給ローラ24のスポンジ部の凹み部が現像ローラ25との当接部に来た時に該供給ローラ24の芯金24ａが現像ローラ25の芯金25ａに近づくためであると考えられる。供給ローラ24と現像ローラ25との芯金24ａ，25ａ間が供給ローラ24のスポンジ部の凹み部において近づくため、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が大きくなるのである。
【００６０】
更に、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が異なっていても凹み部の濃度（光学濃度）が１．３５程度あれば、供給ローラ24周期の濃度抜けは「〇」レベルになることが分かる。これは、この程度の濃度に達したところでの供給ローラ24のスポンジ部の凹み部と該凹み部以外との濃度差が小さくなっていることと、濃度が濃くなると濃度差が数値としてあっても全体として濃いために濃度差が目で捉え難くなるためと思われる。尚、図７に示すように、本実験における濃度が１．３５に達するときの供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の値は、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品にて１２．９２ｐＦである。
【００６１】
また、図７に示すように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が７０μｍ品の方が、該供給ローラ24の回転数が少ないところで「○」レベルに達する。これは、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が小さい方が現像ローラ25へのトナー供給性が良いためである。
【００６２】
また、供給ローラ24の回転数が２４０回転以上においては、該供給ローラ24の回転数の増加に対して、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量はほぼ変わらない状態となっている。そして、供給ローラ24内のトナー量が飽和したと考えられる。この結果から、トナー量が飽和に至らなくても、供給ローラ24周期の濃度抜けが問題ないレベルに達しているのが分かる。
【００６３】
次に、本実施形態の画像形成装置10における供給ローラ24周期の濃度抜けを抑制し、画出し開始前の供給ローラ24の回転数を減少させる方法について述べる。
【００６４】
前述した実験結果から、現像装置４のトナーシールを切った後、画出し開始までの供給ローラ24の回転時間において、供給ローラ24周期の濃度抜けが「○」レベルに至る。そのためには、図７に示すように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品であれば、該供給ローラ24のスポンジ部の凹み部の濃度が１．３５になるまで供給ローラ24の回転を行えば良い。
【００６５】
上述したように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量は約２２０μｍで飽和する。したがって、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品の凹み部の濃度が１．３５に達するまで供給ローラ24の回転を行えば、供給ローラ24周期の濃度抜けを充分抑制可能となる。
【００６６】
図７に示す実験結果から、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品の濃度が１．３５に達するまでには、供給ローラ24の回転数は２６回転を要する。
【００６７】
図７に示すように、供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が２２０μｍ品で、該供給ローラ24の回転開始前（図７の回転数が０）に該供給ローラ24のスポンジ部の凹み部で静電容量を測定した。そのときの該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が１１．７３ｐＦである。
【００６８】
また、該供給ローラ24が２６回転した際の該供給ローラ24のスポンジ部の凹み部で静電容量を測定した。そのときの該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が１２．９２ｐＦである。
【００６９】
このとき、供給ローラ24の回転開始前と、該供給ローラ24が２６回転した際の該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸとしては、以下の数１式に示す通りである。
【００７０】
［数１］
ΔＸ＝１２．９２ｐＦ−１１．７３ｐＦ＝１．１９ｐＦ
【００７１】
したがって、供給ローラ24の回転開始前からの該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸとしては、１．１９ｐＦ変化したところで供給ローラ24の回転を停止すれば良い。
【００７２】
そこで、本実施形態においては、供給ローラ24の回転開始前からの該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸの基準値Ｓとして、メモリ35に、１．１９ｐＦを記憶させておく。そして、供給ローラ24がトナーを含むことで増加した該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量の増加分ΔＸを比較し、供給ローラ24の回転停止の制御を行う。
【００７３】
以下、現像装置４が新品であることを検知し、供給ローラ24のトナー充填工程を開始して終了（供給ローラ24が回転を開始して停止するまで）し、画像形成装置10がプリント待機状態になるまでの動作を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７４】
図８のステップＳ201において、画像形成装置10本体の電源をＯＮ、もしくは、現像装置４の交換ドアを閉じてステップＳ202に進む。
【００７５】
前記ステップＳ202において、メモリ35内の新品識別スイッチがＯＮ（新品）である場合、ステップＳ203に進み、新品識別スイッチがＯＦＦ（新品ではない）である場合、ステップＳ211に進む。
【００７６】
前記ステップＳ203において、バイアス電源36により交流電圧からなるトナー量検知バイアスを供給ローラ24の芯金24ａに印加する。そして、トナー充填開始前の供給ローラ24と現像ローラ25とのそれぞれの芯金24ａ，25ａ間の静電容量値Ａを測定して、ステップＳ204に進む。
【００７７】
前記ステップＳ204において、静電容量値Ａをトナー量比較部50に記憶して、ステップＳ205に進む。
【００７８】
前記ステップＳ205において、メモリ35に格納されている基準値Ｓを読み出し、トナー量比較部50に記憶して、ステップＳ206に進む。
【００７９】
前記ステップＳ206において、供給ローラ24の回転を開始する。
【００８０】
次にステップＳ207において、供給ローラ24の回転開始と同時にバイアス電源36により交流電圧からなるトナー量検知バイアスを供給ローラ24の芯金24ａに印加する。そして、該供給ローラ24の一周回転時間に当たる０．１６５秒ごとに静電容量値Ｂを測定し、ステップＳ208に進む。
【００８１】
前記ステップＳ208において、トナー量計算部32にて、静電容量値Ａと静電容量値Ｂとの差となる静電容量の増加分ΔＸを計算し、ステップＳ209に進む。
【００８２】
前記ステップＳ209において、静電容量の増加分ΔＸをトナー量比較部50に記憶して、ステップＳ210に進む。
【００８３】
前記ステップＳ210において、トナー量比較部50にて、静電容量の増加分ΔＸと、基準値Ｓとを比較する。静電容量の増加分ΔＸが基準値Ｓ以上であれば、ステップＳ211に進む。静電容量の増加分ΔＸが基準値Ｓ未満であれば、前記ステップＳ207に戻り、０．１６５秒後に測定された新たな静電容量値Ｂと、静電容量値Ａとの差となる静電容量の増加分ΔＸを測定する。
【００８４】
前記ステップＳ211において、供給ローラ24の回転を停止し、バイアス電源36によるトナー量検知バイアスの印加をＯＦＦして、ステップＳ212に進む。
【００８５】
前記ステップＳ212において、プリント動作が開始されるまで待機する。
【００８６】
即ち、制御部13は、メモリ35内の新品識別スイッチがＯＮであることにより現像装置４が新品であることを認識する。そして、現像装置４が新品である場合に、トナー量計算部32により第一検出値（静電容量値Ａ）が検出される。
【００８７】
そして、該第一検出値（静電容量値Ａ）が検出された後、モータ12により供給ローラ24の駆動を開始して現像剤容器21内のトナー量が低減した後にトナー量計算部32により第二検出値（静電容量値Ｂ）が検出される。
【００８８】
そして、メモリ35に記憶された基準値Ｓと、第一検出値（静電容量値Ａ）と、第二検出値（静電容量値Ｂ）との関係を演算する。そして、その関係が、基準値Ｓ≦｜第一検出値（静電容量値Ａ）−第二検出値（静電容量値Ｂ）｜となったことを受けて、モータ12による供給ローラ24の駆動を停止する。
【００８９】
尚、本実施形態では、第一検出値（静電容量値Ａ）、第二検出値（静電容量値Ｂ）、第一検出値（静電容量値Ａ）と第二検出値（静電容量値Ｂ）との差（静電容量の増加分ΔＸ）が静電容量である場合の一例について説明した。しかし、静電容量の代わりに、静電容量に関する検出値として、インピーダンスや電圧値等に置き換えて検出、演算することも出来る。また、本実施例では第一検出値と第二検出値との差分を基準値Ｓと比較したが、これに限るものではなく、例えば第一検出値と第二検出値との比を別の基準値と比較しても良い。すなわち、第一検出値と第二検出値との比較に基づいて、供給ローラ24の駆動を停止すれば良い。
【００９０】
図７に示す供給ローラ24のスポンジ部の凹み量が７０μｍと２２０μｍの供給ローラ24を使って、図８で示すフローチャートに従って画像形成装置10を動作させる。すると、凹み量７０μｍの供給ローラ24と、凹み量２２０μｍの供給ローラ24とは共に２６回転で停止した。その直後にべた画像の出力を行ったところ、供給ローラ24周期の濃度抜けのレベルは、凹み量７０μｍ品で発生なし。凹み量２２０μｍ品は「○」レベルであった。
【００９１】
よって、図７に示して前述したように、供給ローラ24の回転数の増加に対して、該供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量がほぼ変わらない状態となる。そして、供給ローラ24内のトナー量が飽和する該供給ローラ24の回転数が２４０回転よりも充分少ない回転数で、且つ供給ローラ24周期の濃度抜けを抑制した画像を得ることが出来た。
【００９２】
従来は、トナー11の含み量が安定する（供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量が安定する）ところまで供給ローラ24を回転させていた。このためプリント開始までに長時間を要した。本実施形態では、供給ローラ24の回転によりトナー11を該供給ローラ24内に含んでいる過程の中でも画像上問題のない状態を実現出来た。したがって、供給ローラ24に含んだトナー量を供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量により検出することでプリント開始までの時間を短縮することが出来た。
【００９３】
以上説明したように、供給ローラ24のトナー充填前後において、供給ローラ24の芯金24ａと、現像ローラ25の芯金25ａとの間の静電容量を比較して、その結果に基いて供給ローラ24の駆動を停止する。これにより供給ローラ24周期の濃度抜けを抑制出来、且つ新品の現像装置４を使用する時の供給ローラ24の回転時間も短くすることが可能になる。
【符号の説明】
【００９４】
４ …現像装置
12 …モータ（駆動手段）
13 …制御部（制御手段）
21 …現像剤容器
24 …供給ローラ（現像剤供給部材）
32 …トナー量計算部（現像剤量検出手段）
35 …メモリ（新品識別手段；現像剤情報記憶手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像剤容器と、
前記現像剤容器内に設けられ、導電性支持体の外周に現像剤を含有し得る連続気泡体層を設けた現像剤供給部材と、
静電潜像が形成される像担持体に対向して配置されると共に、前記現像剤供給部材に圧接するよう配置され、導電性支持体を有する現像剤担持体と、
を有する現像装置と、
前記現像剤供給部材を駆動する駆動手段と、
前記現像装置が新品であることを識別する新品識別手段と、
前記現像剤供給部材の前記導電性支持体と前記現像剤担持体の前記導電性支持体との間の静電容量に関する検出値を検出する検出手段と、
前記新品識別手段によって前記現像装置が新品であることを認識したときに前記検出手段により検出された第一検出値と、前記第一検出値が検出された後、前記駆動手段により前記現像剤供給部材の駆動を開始してから前記検出手段により検出された第二検出値と、の比較に基づいて前記駆動手段による前記現像剤供給部材の駆動を停止する制御手段と、
を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
基準値≦｜第一検出値−第二検出値｜
となったことを受けて前記駆動手段による前記現像剤供給部材の駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記静電容量に関する検出値は、静電容量、インピーダンス、電圧値のうちの何れかであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項１】
現像剤を収容する現像剤容器と、
前記現像剤容器内に設けられ、導電性支持体の外周に現像剤を含有し得る連続気泡体層を設けた現像剤供給部材と、
静電潜像が形成される像担持体に対向して配置されると共に、前記現像剤供給部材に圧接するよう配置され、導電性支持体を有する現像剤担持体と、
を有する現像装置と、
前記現像剤供給部材を駆動する駆動手段と、
前記現像装置が新品であることを識別する新品識別手段と、
前記現像剤供給部材の前記導電性支持体と前記現像剤担持体の前記導電性支持体との間の静電容量に関する検出値を検出する検出手段と、
前記新品識別手段によって前記現像装置が新品であることを認識したときに前記検出手段により検出された第一検出値と、前記第一検出値が検出された後、前記駆動手段により前記現像剤供給部材の駆動を開始してから前記検出手段により検出された第二検出値と、の比較に基づいて前記駆動手段による前記現像剤供給部材の駆動を停止する制御手段と、
を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
基準値≦｜第一検出値−第二検出値｜
となったことを受けて前記駆動手段による前記現像剤供給部材の駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記静電容量に関する検出値は、静電容量、インピーダンス、電圧値のうちの何れかであることを特徴とする請求項１または請求項２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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１４１０２（Ｐ２０１３−１１４１０２Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１２１０（Ｐ２０１１−２６１２１０）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【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２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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