(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、現像ローラと供給ローラとを備え、潜像担持体上にトナーにより画像形成する現像手段と、潜像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する画像形成装置において、現像ローラと供給ローラにより形成される供給ニップ部が最小となる位置に整合する潜像担持体又は転写媒体に臨ませて、トナーの濃度検出手段を配置し、前記供給ローラが部分的に縮径状とされ、前記供給ローラと前記現像ローラの表面の接触面積が部分的に小さくなることで前記供給ニップ部が最小となるよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真複写機等の画像形成装置であって、殊にそのトナーエンドを検出しうる画像形成装置の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のトナーエンド検出技術は各種提案されており、例えば特開平４−２０４７６７号公報（公知例）の発明にあっては、感光ドラム１１上に光電形式のトナー濃度検出用のＰセンサ３５を配置し、感光ドラム１１上に形成された画像濃度制御用パターンの濃度を検出させ、その濃度信号によりトナーエンドを検出しうるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の公知例のものによってもトナーエンドを検出可能といえるが、尚改善の余地が存していた。
【０００４】
即ち、前記公知例のトナーエンド検出方法によれば、所要の検出面積を備えたＰセンサ３５の検出部によって濃度信号を検出するものに止まるものであって、必ずしも最初にトナー濃度が低下するとは限らない領域が検出部に対応してしまって、例えば検出部以外の領域で多量にトナー消費がなされトナーが欠如して既にトナーエンド状態が発生しているのを見落とし、トナーエンド信号が検知されないため画像品質が低下してしまうような不具合がみられた。
【０００５】
この発明が解決しようとする第１の課題点は、トナーエンドが最初に発生する箇所でのトナー濃度を的確に検出し、トナーエンド状態を検出しうるものを提供することである。
【０００６】
この発明が解決しようとする第２の課題点は、供給ニップ部が最も小さくなる位置に整合させてトナー濃度検出手段を設けて、トナーエンドを迅速に検出しうるようにしたものを提供することである。
【０００７】
この発明が解決しようとする第３の課題点は、汎用されている供給ローラを設計変更するだけで簡易にトナーエンドを検出出来るものを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記した各課題を解決するための具体的な手段を挙げれば次の如くである。
【０００９】
(1)  潜像担持体と、現像ローラと供給ローラとを備え、潜像担持体上にトナーにより画像形成する現像手段と、潜像担持体上のトナー像を転写媒体に転写する画像形成装置において、現像ローラと供給ローラにより形成される供給ニップ部が最小となる位置に整合する潜像担持体又は転写媒体に臨ませて、トナーの濃度検出手段を配置し、前記供給ローラが部分的に縮径状とされ、前記供給ローラと前記現像ローラの表面の接触面積が部分的に小さくなることで前記供給ニップ部が最小となるよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を図示した各実施の形態に基づいて説明するが、その共通している点は供給ローラと現像ローラとが圧接された位置における供給ニップが最小となる位置に対応して潜像担持体上、又は転写媒体上のトナーを検出する濃度検出手段を設けた点にある。
【００１４】
（実施の形態１）
１．手段
図１乃至図３に示す画像形成装置１０００の現像器１００における供給ローラ１０及び現像ローラ２０とは、その軸１１及び２１を側壁３０上に軸受け１３及び２３を介装して回転可能に平行状に配設されている。
【００１５】
この供給ローラ１０は、例えばウレタン等の発泡部材からなる多孔質の弾性体で構成されていて、その表面にトナーを担持して現像ローラ２０に擦り付けうるようになされている。
【００１６】
【実施例】
尚、供給ローラ１０の材質として、現像ローラ２０との接触を安定化させるために、弾性体を選定することが好ましいので、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリエステルフォーム、エチレンプロピレンフォーム、ナイロンフォーム、シリコンフォーム等が使用出来るが、この実施例ではポリウレタンフォームを使用した。
【００１７】
又、トナー供給部材１５の発泡セルは単泡、連泡どちらでも使用出来るが発泡セルが連泡であるとトナーが供給ローラ１０の発泡セル内部に進入し、内部、表層部においてトナー凝集を起こし、トナー搬送性が低下し、更には装置全体のトルクＵＰにつながるおそれも予測されるため、単泡のものが好ましいと言える。
【００１８】
又、その硬度は１０゜〜４０゜（アスカーＣ硬度計にて測定）のものが使用可能であるが、最適には残留トナーの掻き取り効果の大きい硬度３５゜〜４０゜のものがより好ましい。
【００１９】
又、その抵抗値は１０3 〜１０7 Ωｃｍ（体積抵抗値）のものを使用した。
【００２０】
尚、この実施例ではフォーム材を使用したが、弾性を有するゴム材を使用してもよいことは勿論のことであって、例えばシリコンゴム、ウレタンゴム、天然ゴム、イソブレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロブレンゴム、ブチルゴム、エチレンブロピレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム等を用いることが出来、更にフォーム材やゴム材にカーボン等の導電材を分散成形したものが使用出来るものである。
【００２１】
現像ローラ２０についてはＳＵＳ又はＡＬ材、ニッケル、チタン、亜鉛、タリウム、Ｎｂ、Ｐｔ等で直径Φ１５〜２５ｍｍ程度の円柱状に形成し、その表面をブラスト又は化学研磨処理、研磨法、ペーパー法、スチールウール法、ホーニング法、レーザー法等によってＲｚ１〜１０μｍ位の粗面状となし、トナーを担持しうるようになされている。
【００２２】
トナーを効率よく摩擦帯電させるために、基材としてトナーとの摩擦帯電極性を考慮したものが望ましい。
【００２３】
この実施例においては、負極性トナーを使用したため、トナー担持体１６の基材の摩擦帯電極性はトナーよりもプラスであることが必要であることは言うまでもないことであって、例えばイソブレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロブレンゴム、ブチルゴム、エチレンブロピレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、ニトリルブタジエンゴム、アクリルゴム等が使用出来る。
【００２４】
又、単層ゴムの上層部にコートしても使用出来るものであって、トナーとの摩擦帯電極性を考慮するそのコート材料としては、ポリエチレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル、アクリル等が使用出来るものである。
【００２５】
尚、トナーを供給ローラ１０から現像ローラ２０上に供給するために現像ローラ２０に圧接させて、その表面を凹入させるように配置した。
【００２６】
供給ローラ１０の凹み量は０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度となるようにしている。
【００２７】
又、前記軸１１及び２１上に固設した歯車１４及び２４により、それぞれ供給ローラ１０の周速が現像ローラ２０の周速に対して５０％〜８０％程度で同方向に旋回されるように構成されている。
【００２８】
ところで、供給ローラ１０と現像ローラ２０とは互いにその表面１０Ａ、２０Ａを圧接状に配置された状態でその軸１１及び２１が両持ち状に側壁３０上に支持されており、しかもＳＵＳ等で比較的硬質状に形成した現像ローラ２０に対比して供給ローラ１０は前記のように比較的柔らかい弾性体で形成されているため図１に仮想線により強調して示すように供給ローラ１０は、その長手方向中央部が撓んで現像ローラ２０から遠去かる方向に湾曲されることとなる。
【００２９】
前記の如くに供給ローラ１０が撓むことにより供給ローラ１０と現像ローラ２０の各表面１０Ａと２０Ａとの接触部領域に形成されてトナーを挾圧して摩擦帯電させる箇所（供給ニップ部４０）についてみれば、供給ローラ１０の長手方向中央部領域において、例えばその最小接触深さが０．０５ｍｍ以上程度であって、結果として供給ニップ部４０は最小となり、その両側方向に次第に大となるように形成されることとなる。
【００３０】
次に、前記現像ローラ２０の表面２０Ａに当接される潜像担持体２００の表面２００Ａに付着されたトナーの濃度を検出する濃度検出手段３００については、例えば反射型フォトセンサ等の光電形式や機械形式あるいは振動形式等、従来の検出手段を採用すれば足りるものであって、この濃度検出手段３００を、前記供給ニップ部４０が最も小さくなる供給ローラ１０の長手方向中央領域位置に整合させて前記潜像担持体２００の表面２００Ａ上に臨ませて配置し、その出力信号をトナーエンド報知手段４００に報知してオペレータにトナーエンドを検知させ、必要に応じては停止指示手段５００により画像形成装置１０００全体もしくは図示しない記録媒体の搬送手段のみを中止させる等の処置を講じうるものである。
【００３１】
尚、図中５０は規制ブレード、６０は移送フィンを示すものである。
【００３２】
２．作用
前記の画像形成装置１０００において、可視画像を形成させる際には、それぞれ歯車１４と２４とによってその周速が異なる状態で同方向に旋回される供給ローラ１０と現像ローラ２０との間では以下に述べるようにトナーが供給される。
【００３３】
即ち、供給ローラ１０上に付着されたトナーは、供給ローラ１０の旋回に伴って現像ローラ２０との間の供給ニップ部４０位置に搬送され、この供給ニップ部４０において摩擦帯電されて現像ローラ２０の表面２０Ａ上に付着され、更に規制ブレード５０の先端Ｒ状部によって均質状に薄層帯電化され、更に現像ローラ２０の旋回に伴って隣接する潜像担持体２００の静電潜像に応じてその表面２００Ａに付着されて可視画像が形成され、次工程において図示しない記録媒体上に転写されうるものである。
【００３４】
ところで、供給ローラ１０から供給されるトナーが十分に供給されない状態、例えばトナーエンドの状態にあっては、良質の画像が形成されないこととなるため、予めトナーエンド状態を的確に検出し、トナーをタイムリに補給しなければならない。
【００３５】
係るトナーエンド状態の検出のための濃度検出手段３００は、潜像担持体２００の表面２００Ａに臨ませ、しかも前記の如く供給ニップ部４０が最も小さい位置、即ち帯電時間が比較的に短く、結果としてトナー帯電量が小さくなり、現像ローラ２０へのトナー搬送力が低くなるため、他の区域に先んじてトナー濃度の低下を発生させる領域に整合させて設けられているため、供給ローラ１０から現像ローラ２０へのトナーの供給能力が最も小さくなるトナーエンド状態を、潜像担持体２００の表面２００Ａにおける最も早期でのトナー濃度の低下状態を的確に検出しうるものである。
【００３６】
従って、この供給ニップ部４０でのトナー濃度が十分に満足すべき状態である限り、他の領域でのトナーの供給不足が発生していないことが保証されることとなり、トナー不足を濃度検出手段３００によって検知するまでは支障なく良質な画像形成処理を継続しうることとなるものである。
【００３７】
尚、前記したトナーエンド状態を報知手段４００によりオペレータに検出させ、又停止指示手段５００により画像形成装置１０００のメインスイッチをＯＦＦとして停止させ、もしくは記録媒体の移送のみを中止させる等の行程を実施しうるものである。
【００３８】
（実施の形態２）
１．手段
図４に示す実施の形態２の現像器１００Ｘが前記した現像器１００と相違する点は供給ローラ１０Ｘの外径を部分的に縮径状部１０ＡＸとなるように構成した点である。
【００３９】
即ち、発泡材で形成された供給ローラ１０Ｘの長手方向全長の内で軸受け１３Ｘの近傍においては縮径状部１０ＡＸとなして現像ローラ２０Ｘの表面２０ＡＸとの当接面積を最小とし、前記縮径状部１０ＡＸ以外については大径状部１０ＣＸとなして現像ローラ２０Ｘの表面２０ＡＸに当接する面積を比較的に増加させるように構成している。
【００４０】
又、濃度検出手段３００Ｘについては前記縮径状部１０ＡＸに整合する位置の潜像担持体２００Ｘ上に配置させるものである。
【００４１】
尚、前記以外の手段については実施の形態１と共通しているので各符号にＸを付して表示するに止めるが、この実施の形態２にあっては供給ローラ１０Ｘの撓みについては、却って無視しうる程度に小さいことが望ましいことは言うまでもないことである。
【００４２】
２．作用
この現像器１００Ｘにあっては縮径状部１０ＡＸにおいて供給ローラ１０Ｘが縮径状であるため他の大径状部１０ＣＸにおける表面１０ＤＸよりも現像ローラ２０Ｘと接触する機会が大巾に減少され、この縮径状部１０ＡＸ位置において供給ニップ部４０Ｘが最小状態となり、最も早期にトナー搬送力が低下することとなり、この状態を濃度検出手段３００Ｘによっていち早く検知してトナーエンドを的確に検出出来るものである。
【００４３】
尚、濃度検出手段３００Ｘによるトナーの濃度検出、トナーエンドの報知、停止指令等については実施の形態１と同様であるので重ねての説明は省略する。
【００４４】
【実施例】
図５には、供給ローラ１０の現像ローラ２０への接触深さとトナー搬送量の関係の実験結果を示している。
【００４５】
この結果からみても前記接触深さが０．１ｍｍ以上であれば概ねトナー搬送量が安定し、良質の画像を形成しうることが検証されている。
【００４６】
即ち、前記最小供給ニップ部に対応する部分での現像ローラに対する供給ローラの接触深さは、トナー搬送力を確保出来る０．０５ｍｍから０．１ｍｍ間に設定するのが望ましい。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したこの発明の効果を挙げれば次の如くである。
【００５４】
▲１▼  トナーエンドが最初に発生する箇所でトナー濃度を検出し、的確にトナーエンドを検出することが出来る。
【００５５】
▲２▼  供給ニップ部が最小の位置でのトナー濃度を検出し、効果的にトナーエンドを検出しうる。
【００５６】
▲３▼  構造が簡素で、タイムリにトナーエンドを検出することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の画像形成装置における供給ローラ、現像ローラ及び潜像担持体の関係位置を説明する平面図。
【図２】図１における現像器の切断側面図。
【図３】図１の一部拡大平面図。
【図４】実施の形態２の現像器の一部拡大平面図。
【図５】実施例における供給ローラの接触深さとトナー搬送量の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１０００          画像形成装置
１００（Ｘ）      現像器
１０（Ｘ）        供給ローラ
１０ＡＸ          縮径状部
１０ＢＸ          表面
２０（Ｘ）        現像ローラ
４０（Ｘ）        供給ニップ部
２００（Ｘ）      潜像担持体
３００（Ｘ）      濃度検出手段
【図１】
0003893741.tif 000002
【図２】
0003893741.tif 000003
【図３】
0003893741.tif 000004
【図４】
0003893741.tif 000005
【図５】
0003893741.tif 000006