(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、現像剤を担持する現像剤担持体及び前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材を具備する現像手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像剤供給部材の芯金としての第一電極部材と、
前記現像剤担持体の芯金としての第二電極部材と、
前記第一電極部材と前記第二電極部材との間の静電容量を検知する静電容量検知手段と、
複数の前記現像手段を装着可能な回転自在な支持体と、
前記支持体の回転を制御する制御手段と、
前記検知手段によって得られる複数の前記現像手段における静電容量を比較する比較手段と、
前記比較手段によって得られた結果と予め設定された閾値とを比較して、前記現像手段の現像剤の長手方向の片寄り状態を判断する判断手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記判断手段によりトナーが片寄っていると判断された場合、前記制御手段は前記支持体を回転させ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】
前記判断手段によりトナーが片寄っていると判断された場合、その旨を報知手段にて報知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
複数の前記現像手段が予め前記支持体に装着された状態で出荷されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体に保持された複数の現像装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一の像担時体と、複数の現像装置を装着した回転自在な支持体とを備え、所定のタイミングで現像装置を順次切り替えて、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する現像プロセスを採用したフルカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
画像形成装置に用いられる現像装置に収容されているトナーの残量を検出する方法として、現像装置内に設けられた２つの電極間の静電容量を検知することで、現像剤残量に関する情報を得る静電容量検知方式がある。
【０００４】
特に、トナー担持体としての現像ローラと、トナー供給部材としての発泡層を有する供給ローラとを有する現像装置では、現像ローラの芯金と、供給ローラの芯金との間の静電容量を検知し、トナー残量に関する情報を得る方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一般に、現像ローラと供給ローラとは、現像装置内の現像室に配置され、新品時において現像剤はこれら部材と同じ領域に存在しているものもあれば、トナーシールにより現像室と分離された現像剤室に収容されているものもある。
【０００６】
従来、現像装置を回転自在な支持体に装着した状態で運搬可能な画像形成装置において運搬時の姿勢によって現像装置内のトナーに片寄りが生じる場合がある。ここで、新品状態のトナーシールを有する現像装置では、ユーザーが一旦本体から取り出してトナーシールを引く。この際にトナーの片寄りを解消することが可能であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−９０３５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、トナーシールを持たない現像装置おいては、新品状態においてもトナーシールを引くための動作が不要であり、トナーシールを引き抜いてトナーの片寄りを解消するという機会を失う。このような場合、トナーが片寄った状態のまま使用され、初期設置時に片側白抜けが発生する場合があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、初期設置時にトナーの片寄りを確実に解消させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明の代表的な構成は、
像担持体と、現像剤を担持する現像剤担持体及び前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材を具備する現像手段と、を有する画像形成装置において、
前記現像剤供給部材の芯金としての第一電極部材と、
前記現像剤担持体の芯金としての第二電極部材と、
前記第一電極部材と前記第二電極部材との間の静電容量を検知する静電容量検知手段と、
複数の前記現像手段を装着可能な回転自在な支持体と、
前記支持体の回転を制御する制御手段と、
前記検知手段によって得られる複数の前記現像手段における静電容量を比較する比較手段と、
前記比較手段によって得られた結果と予め設定された閾値とを比較して、前記現像手段の現像剤の長手方向の片寄り状態を判断する判断手段と、
を有する事を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上述の構成によれば、初期設置時にトナーの片寄りを確実に解消させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の画像形成装置を示す概略構成図。
【図２】本実施形態の画像形成時における現像装置の説明図。
【図３】供給ローラ内のトナー量と静電容量の関係を示すグラフ。
【図４】本実施形態の現像装置の姿勢差を表す図。
【図５】トナー片寄りがない状態の各現像装置の静電容量を表す図。
【図６】トナー片寄り状態の各現像装置の静電容量を表す図。
【図７】本実施形態のトナー片寄り検知シーケンスのフローチャート。
【図８】本実施形態の各現像装置の静電容量差を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
〔実施形態〕
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。但し、この実施形態は例示であり、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などは、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。従って、本発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
【００１４】
（画像形成装置の構成）
図１は本実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。図１に示すように、画像形成装置１００には、像担持体たる感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は感光体ドラムは矢印Ｒ１方向に回転する。感光体ドラム１の周囲には、帯電ローラ２、露光装置３を有する。露光装置３から発信されたレーザービームは、反射ミラー４を介して感光体ドラム１上の露光位置Ａに達する。すると、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。
【００１５】
感光体ドラム１と対向する位置には４つの現像手段たる現像装置５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）を備えたロータリドラム５０が配置される。現像装置５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）にはそれぞれ、イエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーの各色の現像剤が内包される。尚、各現像装置５の内部構成は同じであるため、特に内包される現像剤（トナー）の色を区別しない場合、ａ〜ｄの添字を省略する。
【００１６】
全ての現像装置５は、支持体としてのロータリドラム５０に対して装着可能に構成される。ロータリドラム５０は、現像装置５を装着した状態で回転自在に支持され、所望の現像装置（例えば、図１の状態ではイエロー現像装置５ａ）を感光体ドラム１に対向・接触する現像位置Ｃに回転移動する。ロータリドラム５０は不図示の制御手段によって駆動制御される。
【００１７】
感光体ドラム１の下部には、中間転写体たる中間転写ベルト１６が配設される。中間転写ベルト１６は、複数のローラに張架され、図１のＲ３方向に回動する。感光体ドラム１と中間転写ベルト１６が押圧・接触する一次転写位置Ｂには、一次転写ローラ１７と感光体ドラム１とで中間転写ベルト１６を挟むように配置される。
【００１８】
中間転写ベルト１６を張架しているうち１つの張架ローラ（二次転写対向ローラ１６ｂ）に対向して、中間転写ベルト１６介して二次転写ローラ１８が配置される。二次転写ローラ１８は中間転写ベルト１６に対し、当接／離間することができる。二次転写ローラ１８が当接／離間される位置は、二次転写位置Ｄと呼ばれる。二次転写位置Ｄでは後述するように、搬送された転写材Ｐ上に画像を二次転写する。二次転写後の転写材Ｐは定着器１５に送られる。
【００１９】
二次転写位置Ｄに対し、中間転写ベルト１６の移動方向下流にはクリーニング装置１９が設置される。クリーニング装置１９には、中間転写ベルト１６上のトナーが掻き落とせるように、付属のブレードが中間転写ベルト１６に接触配置される。感光体ドラム１に対しても同様に、一次転写位置Ｂに対して感光体ドラム１の移動方向下流には感光体クリーニング装置９が設置され、付属のブレードが感光体ドラム１上のトナーを掻き落とす。このような構成により、転写残トナーはクリーニングされる。
【００２０】
（画像形成動作）
画像形成装置１００の画像形成動作について説明する。
【００２１】
図１に示すように、矢印Ｒ１方向に１００ｍｍ／ｓｅｃで回転する感光体ドラム１の表面上を、帯電ローラ２が所定電位に帯電する。露光位置Ａにおいて、露光装置３、反射ミラー４により色毎の画像信号に応じてレーザービームが露光される。この露光により、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。
【００２２】
感光体ドラム１上に形成した静電潜像を、現像装置５が現像位置Ｃにおいて現像し、トナー像を形成する。現像位置Ｃに設置される現像装置５は、色毎の画像信号に応じて定められ、予め、ロータリドラム５０を矢印Ｒ２方向へ回転させて所望の色の現像装置５を現像位置Ｃに設置する。現像されるトナー像の色順について、本実施形態ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に形成する。
【００２３】
感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写位置Ｂにおいて中間転写ベルト１６上に転写される。転写されトナー像上に次に形成したトナー像を順次重畳することで、中間転写ベルト１６上にフルカラートナー像を形成する。
【００２４】
二次転写ローラ１８はフルカラートナー像が形成されるまでは中間転写ベルト１６から離間され、フルカラートナー像が形成された後に中間転写ベルト１６に当接する。形成されたフルカラートナー像が二次転写位置Ｄに到達するタイミングに合わせて、転写材Ｐが搬送される。
【００２５】
二次転写ローラ１８と二次転写対向ローラ１６ｂは、転写材Ｐを中間転写ベルト１６と共に挟み込んでフルカラートナー像を転写材Ｐ上に二次転写する。フルカラートナー像を転写された転写材Ｐは定着器１５に送られる。
【００２６】
定着器１５は転写材Ｐ上のフルカラートナー像を加圧及び加熱することで、フルカラートナー像を転写材Ｐに定着し、最終画像とする。
【００２７】
（現像装置の詳細構成）
現像装置５について図２を用いて詳細に説明する。図２は本実施形態の画像形成時における現像装置の説明図である。図２において、ロータリドラム５０等の周辺構造は省略する。
【００２８】
現像装置５において、現像容器２１にトナーが収納される。現像容器２１は、下部開口に配設され、感光体ドラム１と対向する現像剤担持体たる現像ローラ２５を有する。現像容器２１の内部下方で現像ローラ２５と隣接する位置には、現像剤供給部材たる供給ローラ２４が配設される。供給ローラ２４から供給されたトナー量は、現像剤規制部材たる規制ブレード２７によって規制される。供給ローラ２４は、第一電極部材としての導電性芯金２４ａを有し、現像ローラ２５は第二電極部材としての導電性芯金２５ａを有する。現像ローラ２５と現像容器２１の隙間を覆う洩れ防止シール２６が設けられる。
【００２９】
供給ローラ２４は、φ６（ｍｍ）の導電性芯金２４ａと、その周りに形成したウレタンスポンジ層等の発泡層から構成される。本実施形態のウレタンスポンジ層は、柔らかい連続気泡体からなる発泡表層である。供給ローラ２４の外径はφ１５（ｍｍ）、体積抵抗は約１０８Ω・ｃｍである。ウレタンスポンジ層の表面通気量は、３．２リットル／ｍｉｎである。
【００３０】
現像ローラ２５は、φ８（ｍｍ）の導電性芯金２５ａを有する。導電性芯金２５ａの周囲は、シリコンゴムを基層とした導電性弾性層が形成される。現像ローラ２５の表層にはアクリル・ウレタン系ゴム層がコートされる。現像ローラ２５の外径はφ１３（ｍｍ）、体積抵抗は約１０５Ω・ｃｍである。
【００３１】
尚、現像ローラ２５は、後述する静電容量を検知するために第二電極部材を有していれば良く、例えば現像ローラ２５の表面に導電性のスリーブを有し、スリーブを第二電極部材として用いてもよい。
【００３２】
本実施形態では、現像ローラ２５の導電性芯金２５ａの中心と供給ローラ２４の導電性芯金２４ａの中心との距離（以下、中心間距離）を１３ｍｍとする。また、現像ローラ２５の表面が供給ローラ２４のウレタンスポンジ層を、１．０ｍｍほどの進入量で押し込むように設置する。ここで進入量とは、導電性芯金２５ａの中心と導電性芯金２４ａ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ある。
【００３３】
規制ブレード２７は、可撓性を持ったリン青銅板金から成り、一端を現像容器２１に固定し、他端を自由端として現像ローラ２５に当接する。規制ブレード２７の自由端は、現像ローラ２５の回転方向に対してカウンタ方向（抗する方向）となる向きになり、自由端近傍の平滑面が現像ローラ２５の表面を摺擦する。
【００３４】
（静電容量測定方法）
次に、トナー片寄り検知シーケンスを実行する上で必要な、静電容量測定方法について説明する。
【００３５】
まず、図１に示すように、静電容量を測定するためには、導電性芯金２５ａには検知用の電圧印加手段３２が接続され、導電性芯金２４ａには静電容量検知手段としての検知回路３１が接続される。その他、検知回路３１で検知された静電容量を比較する比較手段としてのコンパレーター３３、コンパレーター３３の比較により得られた差分に基づいて後述の閾値とを比べて片寄りがあるか否かを判断する判断手段３４が配設される。判断手段３４の判断結果は報知手段３５によりユーザに報知される。尚、電圧印加手段３２にはその電圧を制御する電圧制御手段３２ａが接続される。
【００３６】
静電容量検知用の交流バイアスは、周波数５０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２００Ｖとした。そして静電容量測定時は、現像ローラ２５の導電性芯金２５ａに所定の交流バイアスを印加して、供給ローラ２４の導電性芯金２４ａに誘起される交流電圧から芯金間の静電容量を検知する。
【００３７】
尚、導電性芯金２５ａと導電性芯金２４ａは、一方に交流バイアスを印加して、他方から出力を検出すればよい。このため、導電性芯金２４ａに交流バイアスを印加して、導電性芯金２５ａに誘起される交流電圧からトナー残量測定を行っても構わない。
【００３８】
導電性芯金２４ａに誘起される交流電圧は、検知回路３１で整流される。整流されたＤＣ電圧そのもの又は前記ＤＣ電圧を数値化した信号情報が出力値として出力される。ここで出力された値は、導電性芯金２５ａと導電性芯金２４ａの間の静電容量を表し、この静電容量は導電性芯金２５ａと導電性芯金２４ａとの間にあるトナーの量を反映する。
【００３９】
図３は、供給ローラ２４内のトナー量と静電容量の関係を示すグラフである。図３には、ウレタンスポンジ層内のトナー量と、現像ローラ２５の導電性芯金２５ａと供給ローラ２４の導電性芯金２４ａとの間の静電容量の推移を測定したものを示す。この静電容量は、ＮＦ社製ＬＣＲメータＺＭ２３５４にて測定した。
【００４０】
図３に示すように、供給ローラ２４のウレタンスポンジ層内のトナー量と静電容量は線形関係となっている。この結果から、供給ローラ２４のウレタンスポンジ層内部に保持されるトナー量と、供給ローラ２４と現像ローラ２５間の静電容量に相関関係があることがわかる。
【００４１】
ここで、各現像装置の静電容量の差分と容器内トナー片寄りの相関関係について、その物理的意味について推察する。
【００４２】
図４は、本実施形態の現像装置の姿勢差を表す図である。図４では、本実施形態での画像形成装置の設置姿勢、すなわち現像装置の長手方向と重力方向が垂直な場合の画像形成装置内の各現像装置内のトナーの状態を示す。
【００４３】
図４の状態において、現像装置（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の姿勢により、供給ローラ２４のウレタンスポンジ層がトナーに浸っているか否かの２通りの状態が存在する。具体的には、イエロー現像装置５ａ、マゼンタ現像装置５ｂの供給ローラ２４は、ウレタンスポンジ層の長手全域がトナーに浸っている。一方、シアン現像装置５ｃ、ブラック現像装置５ｄの供給ローラ２４は、ウレタンスポンジ層の長手全域がトナーに浸っていない状態である。
【００４４】
本実施形態の複数の現像装置５は予めロータリドラム５０に装着された状態で出荷される。この状態で、画像形成装置の運搬時に悪路を走行するときなど、鉛直方向に振動が加わる場合がある。このとき、イエロー現像装置５ａ、マゼンタ現像装置５ｂの供給ローラ２４には、ウレタンスポンジ層の長手全域がトナーに浸っている。このため、そのウレタンスポンジ層全域にトナーが含有される。
【００４５】
一方、シアン現像装置５ｃ、ブラック現像装置５ｄは、ウレタンスポンジ層の長手全域がトナーに浸っていない。この場合、これらの供給ローラ２４のウレタンスポンジ層には、トナーが含有されない。
【００４６】
この場合において、次にトナー片寄りがない状態とトナー片寄りがある場合について分けて説明する。図５は、トナー片寄りがない状態の各現像装置の静電容量を表す図である。図６は、トナー片寄り状態の各現像装置の静電容量を表す図である。
【００４７】
まず、通常状態、即ちトナー片寄りがない状態においては、図５に示すように、イエロー現像装置５ａ、マゼンタ現像装置５ｂの静電容量（及びトナー含有量）は、供給ローラ２４のウレタンスポンジ層がトナーで満たされている場合と同等程度である。これに対して、シアン現像装置５ｃ、ブラック現像装置５ｄは、トナーが全く満たされていない場合と同等程度である。
【００４８】
一方、画像形成装置の縦置き姿勢、すなわち現像装置の長手方向と重力方向が平行な場合の画像形成装置内の各現像装置内のトナーの状態を説明する。トナー片寄り状態で各現像装置の静電容量のを測定した結果が図６である。
【００４９】
この状態ではイエロー現像装置５ａ、マゼンタ現像装置５ｂ、シアン現像装置５ｃ、ブラック現像装置５ｄでトナーに浸っている領域が長手方向で同一である。この状態で悪路での搬送を想定した鉛直方向の振動を加えると、イエロー現像装置５ａ、マゼンタ現像装置５ｂ、シアン現像装置５ｃ、ブラック現像装置５ｄの供給ローラ２４のトナーに浸っているウレタンスポンジ層部分にトナーが含有される。この時、イエロー現像装置５ａ、マゼンタ現像装置５ｂ、シアン現像装置５ｃ、ブラック現像装置５ｄの静電容量（トナー含有量）はすべてほぼ同一となる。
【００５０】
このように、現像カートリッジが画像形成装置に装着された状態において通常姿勢で振動された場合、各現像装置５の静電容量に大きな差ができ、縦置き姿勢で振動された場合は各現像装置の静電容量はほぼ同一となる。
【００５１】
（トナー片寄り検知方法）
続いて、本実施形態における現像装置のトナーの片寄り検知方法について説明する。図７は、本実施形態のトナー片寄り検知シーケンスのフローチャートである。
【００５２】
本体初期設置時電源ＯＮ（Ｓ１００）になった時に、供給ローラ２４、現像ローラ２５を回転させない状態でトナー片寄り検知シーケンスを起動させる（Ｓ１０１）。
【００５３】
供給ローラ２４、現像ローラ２５を回転させない理由は以下の通りである。本実施形態では振動による供給ローラ２４内部に含有されたトナー量を静電容量によって推定する。供給ローラ２４、現像ローラ２５を回転させてしまうと、振動等により供給ローラ２４内部に含有されたトナーが現像ローラ２５に供給されるため、片寄り状態を検知できない可能性が高くなる。このため、本実施形態においては、供給ローラ２４及び現像ローラ２５を回転をさせないこととしている。
【００５４】
次に、各現像装置５の静電容量Ｃｖａ、Ｃｖｂ、Ｃｖｃ、Ｃｖｄを測定する（Ｓ１０２）。
【００５５】
ここでの測定姿勢は図１の位置Ｅで行う。図１の位置Ｅでは供給ローラ２４近傍のトナーが自由落下するため、トナー密度の影響を受けにくくなる。すると、静電容量の出力が安定するためである。
【００５６】
次に、検出された静電容量Ｃｖａ、Ｃｖｂ、Ｃｖｃ、Ｃｖｄの差分の絶対値を計算する。ここで、｜Ｃｖａ−Ｃｖｂ｜をΔＣｖ１、｜Ｃｖａ−Ｃｖｃ｜をΔＣｖ２、｜Ｃｖａ−Ｃｖｄ｜をΔＣｖ３、｜Ｃｖｂ−Ｃｖｃ｜をΔＣｖ４、｜Ｃｖｂ−Ｃｖｄ｜をΔＣｖ５、｜Ｃｖｃ−Ｃｖｄ｜をΔＣｖ６とする（Ｓ１０３）。
【００５７】
そして、静電容量の差分ΔＣｖｎ（ｎ＝１〜６）≦αかどうか判断を行う（Ｓ１０４）。尚、閾値αは、次に示すように、実験により容易に設定することができる。次に、具体的な例を挙げて説明する。
【００５８】
図８は、本実施形態の各現像装置の静電容量差を表す図である。図８では、本実施形態でのトナー片寄り無し状態と片寄り有り状態の各現像装置の静電容量差分を具体的に示した。本実施形態での閾値αの条件を以下に説明する。
【００５９】
閾値αの上限は、ウレタンスポンジ層がトナーで満たされている場合とウレタンスポンジ層が全く満たされていない場合との差分で決定することができる。本実施形態ではその差分は２．９ｐＦ（図８のＡ部）である。
【００６０】
閾値αの下限は、ウレタンスポンジ層に同量のトナーを含ませた場合の差分のバラツキで決定される。本実施形態ではその差分のバラツキは０．４５ｐＦ（図８のＢ部）である。上記条件より本実施形態では閾値α＝２．０とした。尚、閾値αの値はこれに限られるものではない。
【００６１】
再び図７に戻って、トナー片寄り検知を説明する。静電容量の差分ΔＣｖｎ≦αである場合にはトナー片寄り状態であると判断し（Ｓ１０５）、トナー片寄り解消シーケンス動作を行う（Ｓ１０６）。
【００６２】
トナー片寄り解消シーケンスでは、現像装置５が装着されたロータリドラム５０を一定時間回転させる。これにより、現像装置５内で片寄っているトナーを長手方向で均一にさせる。
【００６３】
また、静電容量の差分ΔＣｖｎ≦αである場合にトナー片寄り状態であると判断（Ｓ１０５）した場合、報知手段によりユーザーに報知を行うことも可能である。
【００６４】
一方、静電容量の差分ΔＣｖｎ＞αである場合には、トナーが通常状態であると判断し（Ｓ１０７）、通常シーケンスにて作像可能状態として待機する（Ｓ１０８）。
【００６５】
上記シーケンス処理を行うことにより、本体初期設置時電源ＯＮ時に、トナー片寄りにより画像片側が白抜けすることを未然に防止することができる。
【００６６】
以上のように、現像装置５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）の静電容量の差分にて片寄りか否かを判断することで、簡単で確実な構成で、初期設置時にトナーの片寄りを確実に解消させることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１…感光体ドラム
５…現像装置
２４…供給ローラ
２４ａ…導電性芯金
２５ａ…導電性芯金
２５…現像ローラ
３１…検知回路
３３…コンパレーター
３４…判断手段
５０…ロータリドラム
１００…画像形成装置
【図１】
0005721542.tif 000002
【図２】
0005721542.tif 000003
【図３】
0005721542.tif 000004
【図４】
0005721542.tif 000005
【図５】
0005721542.tif 000006
【図６】
0005721542.tif 000007
【図７】
0005721542.tif 000008
【図８】
0005721542.tif 000009