(57)【要約】【課題】トナー飛散検知センサの構成を、トナー飛散によって経時的にトナーが付着しても不具合が無い構成にし、現像剤の経時的な劣化状態をトナー飛散悪化の進行状況として正確に判断できるトナー飛散検知センサを設けた画像形成装置を提供する。【解決手段】回転駆動する感光体ドラム１０と、感光体ドラム１０上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置３０と、現像装置３０近傍にトナー飛散検知センサ１００を有する画像形成装置において、トナー飛散検知センサ１００は、現像装置３０側から照射した光を、現像装置近傍部材又は現像装置部材と、感光体ドラム１０からの反射光を受光して検知する。【選択図】      図４
2009145786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動する像担持体と、
像担持体上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置と、
現像装置近傍にトナー飛散検知センサを有する画像形成装置において、
前記トナー飛散検知センサは、現像装置側から照射した光を、現像装置近傍部材又は現像装置部材と、像担持体からの反射光を受光して検知する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は、像担持体に残留するトナーを現像装置に回収するトナーリサイクル機構を備え、
前記トナー飛散検知センサの出力値に基づいて、現像装置に回収されるリサイクルトナーの量を変える
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】
前記画像形成装置は、像担持体表面を所望の電位に帯電させる帯電装置と該帯電装置をクリーニングする帯電クリーニング手段とを備え、
前記トナー飛散検知センサの出力値に基づいて、帯電装置をクリーニングする回数を変える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置は、前記トナー飛散検知センサの出力値に基づいて、現像剤の交換の信号を出す
ことを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成装置は、前記トナー飛散検知センサの出力値に基づいて、画像形成装置の稼動の禁止の信号を出す
ことを特徴とする請求項１、２、３、又は４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、磁性キャリアと非磁性トナーからなる２成分現像剤を用いた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、像担持体表面に静電的に形成した静電潜像に、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を付与してトナー像を形成した後、紙などの転写材に該トナー像を転写する工程を繰り返す画像形成装置において、長期にわたって安定して高品位な画像を得るためには、トナーが常時安定した帯電量を保持していることが重要である。
しかし、２成分現像剤を用いた場合には、現像剤担持体上の現像剤の量を適正化するために設けられた、一般的には板状のブレードである現像剤規制部材から受ける繰り返しストレスによって、トナー表面の外添剤がトナー内部に埋没あるいは表面から離脱してしまったり、キャリア表面にトナー成分が固着（スペント）するなどの不具合を生じてしまう。
トナーの外添剤が埋没もしくは離脱してしまい、トナー表面に外添剤が存在しなくなった場合には、トナーとキャリアとの間の非静電的付着力が増大し、キャリアに強固に付着してしまうために現像剤としての現像能力に安定性を欠いてしまうという問題がある。
また、トナーとキャリアとの間の付着力が増加するために、新規に補給されたトナーとの入れ替わりが起こりにくく、補給されたトナーがキャリアに接触できず、もしくはトナー同士の接触によって弱帯電、逆帯電を保持した状態のまま現像領域に搬送される。この弱帯電、逆帯電トナーは、キャリアから離脱し易いため、画像地肌汚れといった異常画像、また、トナー飛散による機内汚染を引き起こすため好ましくない。また、感光体あるいは中間転写材から紙への転写の際に、転写率の低下を招くため、画像粒状性の低下、ベタ画像の不均一化を起こし、画像品位を低下させるという不具合がある。
尚、トナー飛散は、帯電量が低い、あるいは逆極性に帯電したトナーが現像スリーブの回転による遠心力によって穂立ちした磁気ブラシ中のキャリアから離脱し、現像装置外に飛散する現象である。
【０００３】
特に、画像面積率の低い画像を繰り返し作像した場合には、現像剤は繰り返し現像剤規制部材を通過しなければならないため、トナー表面の添加剤の、トナー内部への埋没が起こり易く、不具合が発生しやすいという問題がある。 また、繰り返しのストレスを受けている間に、キャリア表面にトナー成分が固着してしまった場合には、キャリアのトナーへの帯電付与能力が低下してしまうために、トナーが所定の帯電量を得ることが困難になり、結果として画像地肌汚れ、トナー飛散を引き起こしてしまう原因となってしまうため好ましくない。
現像剤の劣化状態をトナー飛散量として把握する方法としては、特許文献１では、現像装置近傍に、光を照射する発光部と反射光を受光して電気信号に変換する受光部からなる光学式のトナー飛散検知センサを設け、その検知センサからの信号に基づいてキャリア又は現像剤を適宜補給等を行う方法が提案されている。
特許文献１にて提案されているトナー飛散検知センサは、現像装置近傍に設けられた発光部、受光部、レンズから構成される。トナー飛散が生じた場合には、現像装置から飛散したトナーが、発光部と受光部の間を通過し、この際、発光部から照射された光がトナーに反射され、その反射光は受光部にて読み取られ、電気信号に変換された形で出力される方式である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３６２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述したトナー飛散検知センサの方式では、トナー飛散により発光部、受光部のレンズが経時的にトナー付着によって汚れてしまい、実際のトナー飛散状態に対して、誤検知してしまう。この誤検知した場合は、トナー飛散検知センサの出力値に基づいて、キャリアもしくは現像剤を適宜補給等を行うので、不必要に、キャリアもしくは現像剤の補給等が行われてしまう。
また、レンズの経時的なトナー付着による汚れは、サービスマンにより、現像剤交換時や、他のユニットのメンテ時に、発光部、受光部のレンズ清掃も可能であるが、検知センサの構成上、発光部と受光部の間の隙間が狭い為に清掃が困難であったり、清掃を忘れてしまう可能性もある。発光部、受光部のレンズ清掃がされないままで、レンズにトナーが付着していると、新しい現像剤に交換された後において、トナー飛散が生じていないにもかかわらず、トナー飛散が生じていると誤検知してしまうという問題が発生する。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、トナー飛散検知センサの構成を、トナー飛散によって経時的にトナーが付着しても不具合が無い構成にし、現像剤の経時的な劣化状態をトナー飛散悪化の進行状況として正確に判断できるトナー飛散検知センサを設けた画像形成装置を提供することである。
また、現像ユニット清掃時での、サービスマンによるトナー飛散検知センサの清掃を簡便にし、清掃を確実に行える画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置は、回転駆動する像担持体と、像担持体上に形成される静電潜像を二成分現像剤により顕像化する現像装置と、現像装置近傍にトナー飛散検知センサを有する画像形成装置において、前記トナー飛散検知センサは、現像装置側から照射した光を、現像装置近傍部材又は現像装置部材と、像担持体からの反射光を受光して検知することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、像担持体に残留するトナーを現像装置に回収するトナーリサイクル機構を備え、前記トナー飛散検知センサの出力値に基づいて、現像装置に回収されるリサイクルトナーの量を変えることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、像担持体表面を所望の電位に帯電させる帯電装置と該帯電装置をクリーニングする帯電クリーニング手段とを備え、前記トナー飛散検知センサの出力値に基づいて、帯電装置をクリーニングする回数を変えることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナー飛散検知センサの出力値に基づいて、現像剤の交換の信号を出すことを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記トナー飛散検知センサの出力値に基づいて、画像形成装置の稼動の禁止の信号を出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
上記解決する手段の画像形成装置によって、現像剤を最大限の寿命まで有効に使用した状態にて、現像剤の交換の信号を出すことが可能になり、機内トナー汚染による異常画像の発生や、反射濃度センサ等の他のセンサでの誤検知による不具合や、故障による機械停止等を防止できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１０】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る複写機の概略構成図、図２は、感光体周囲の一部を示す平面部分図である。
この複写機は、感光体ドラム１０の周りに帯電チャージャ２０、イレーサ８２、現像装置３０、感光体ドラム１０の表面の反射濃度を検知する反射濃度センサ７０、転写チャージャ８０、分離チャージャ８１、クリーニング装置５０を備える。また感光体ドラム１０の上方には図示せぬ光書き込み装置を備えている。
画像の記録時には、図示せぬ給紙カセットから用紙を送り出し、これも図示せぬ一対のレジストローラでタイミングをとって感光体ドラム１０の下側へと搬送する。感光体ドラム１０は図示せぬ駆動装置により回転駆動され、その際に帯電チャージャ２０で表面を一様に帯電され、その表面に光書き込み装置から露光Ｌを照射して静電潜像が形成される。
帯電チャージャ２０には、クリーナモータとクリーナからなるワイヤクリーナ機構２５が設けられており、適時動作させてチャージャワイヤ２２の汚れによる帯電ムラによる異常画像を防止する。図３は、ワイヤクリーナ機構の構成を示す概略図である。ｋのワイヤクリーナ機構２５は、帯電チャージャ２０のワイヤ２２の端部からもう一方の端部までクリーナ部材２６で摺動し、清掃する。
現像装置３０は、このように感光体ドラム１０の表面に形成された静電潜像をトナーによって可視像化する。この可視像は、感光体ドラム１０の下側に搬送した用紙の上面に転写チャージャ８０で転写される。像転写後の用紙は図示せぬ定着装置へ搬送され、画像を定着されてから機外部へと排出される。他方、画像転写後に感光体ドラム１０上に残留するトナーは、クリーニング装置５０のブレード５１で掻き落とされ、クリーニング装置５０の底に回収される。現像装置３０は、内部に現像ローラ３１、パドル３２、撹拌部材３３等を備えるケース３４と、ケース３４の上端部に設けた開口３５に接続するトナーホッパー３７を備える。開口３５にはトナー補給ローラ３６を備えている。
また、現像ローラ３１の下側に対応するケース３４の下部にはトナー飛散検知センサ１００が設けられている。
【００１１】
トナーホッパー３７は、図２に示すように、横長の箱形状で長手方向の一端寄り上面にトナー補充口４２とトナー回収口４０を並設し、トナー補充口４２付近には、適宜支持してトナーボトル４１を取り付けて、さらにトナー補充口４２からトナー回収口４０の下側にかけてトナー搬送スクリュー３９を収納してある。またトナーホッパー３７内には、トナー搬送スクリュー３９と平行にアジテータ３８を設けてある。
さらに、現像装置３０には、クリーニング装置５０で回収した使用済みトナーをトナーホッパー３７へ搬送するためのトナー搬送装置６０を連結してある。このトナー搬送装置６０は、クリーニング装置５０に搬送パイプ６１の一端を連結し、搬送パイプ６１の他端をトナーホッパー３７のトナー回収口４０に連結してある。そしてクリーニング装置５０内の底に搬送スクリュー５３を、搬送パイプ６１内に搬送スクリュー６２をそれぞれ回転自在に設けてある。このため、画像記録時に図示せぬ駆動源からの駆動力を搬送スクリュー５３、搬送スクリュー６２に伝えて回転させ、そしてクリーニング装置５０で回収した回収トナーを搬送スクリュー５３、６２で搬送してトナー回収口４０からトナーホッパー３７内へ常時送り込める。即ち、画像の記録時にクリーニング装置５０のクリーニングブレード５１によって掻き落とされたトナーは、搬送スクリュー５３によってクリーニング装置５０内を図の紙面手前まで搬送され、搬送スクリュー６２によってトナーホッパー３７へ回収される。またトナーボトル４１からの新トナーは、搬送スクリュー３９によってトナーホッパー３７の奥まで搬送される。
なお、トナー補給ローラ３６の駆動モータ４３は、そのドライバ４４で演算制御のためのマイクロコンピュータ７１のＣＰＵ７２に接続して駆動制御されるようになっている。
反射濃度センサ７０からのアナログ検出出力をデジタル値に変換するためのＡ／Ｄコンバータ７３であり、変換した反射濃度センサ７０の出力値をＣＰＵ７２に入力するように接続してある。マイクロコンピュータ７１のＲＡＭ７４、同ＲＯＭ７５で構成されている。
【００１２】
さらに、感光体ドラム１０を回転駆動するドラムモータ６３であり、搬送スクリュー６２とドラムモータ６３の間はクラッチ６４によって接続・解除できるようにしてある。
図４は、クリーニング装置から現像装置へ廃トナーが搬送される状態を説明する模式図である。廃トナーボトル５２は、クリーニング装置５０から廃トナーを回収するように接続してある。そして、リサイクルトナーＴの搬送スクリュー６２のクラッチ６４がＯＮされた場合には、図４（ａ）のようにリサイクルトナーＴが搬送されるため、廃トナーボトル５２へはほとんどリサイクルトナーが落ちないが、クラッチ６４がＯＦＦされた場合には、図４（ｂ）のようにリサイクルトナーＴがたまっていくため、廃トナーは、自然と廃トナーボトル５２へ落ちるようになっている。これによって、全ての廃トナーを、現像装置３０へ供給することはなくなり、特に、リサイクルトナーの搬送スクリュー６２の動作と停止状態で、現像装置３０又は廃トナーボトル５２のいずれかへの搬送を可能にしている。
【００１３】
図５は、現像装置近傍に設けたトナー飛散検知センサの断面図を示している。
また、図６には、トナー飛散検知センサを感光体ドラム側から見た正面図を示している。
トナー飛散検知センサ１００は、ＬＥＤ光源等で構成される発光部１０１、透明板１０２、フォトトランジスタ等で構成される受光部１０３、発光部１０１と受光部１０３を囲むケース１０４から構成される。
経時的に劣化した現像剤は、現像剤中の弱帯電、逆帯電トナーの量が増加していきトナー飛散が悪化していく。現像装置３０から飛散したトナー１０５は、現像ローラ３１の近傍に配置された、トナー飛散検知センサ１００の透明板１０２に付着して堆積していく。
トナー飛散検知センサ１００は、画像作成の前又は後のタイミングにて検知を行い、発光部１０１から照射された光は、透明板１０２を通過して、感光体ドラム１０の地肌部に反射され、その反射光は再び透明板１０２を通過して、受光部１０３にて読み取られ、電気信号に変換された形で出力される。
【００１４】
図７は、トナー飛散検知センサ１００によるトナー飛散の検出結果である。比較的現像剤の劣化が進行していない場合は、現像装置から飛散したトナー量は少ないので、透明板１０２に付着して堆積しているトナー量は少ない。この場合、発光部１０１から照射された光が、透明板１０２に付着して堆積しているトナーに遮られる量も少ないので、受光部１０３に戻ってくる光量は多くなる。
一方、現像剤の劣化が進行した場合は、発光部１０１から照射された光が、透明板１０２に付着して堆積しているトナーに遮られる量が多くなるので、受光部１０３に戻ってくる光量は少なくなる。
トナー飛散の経時的な悪化により、トナー飛散検知センサ１００の出力値のレベルは、Ｌ１→Ｌ２→Ｌ３→Ｌ４と進行していく。例えば、通常使用時の範囲のレベルをＬ３までとし、トナー飛散検知センサ１００の出力がＬ３を下回った場合は、現像剤の交換の信号を出す。
交換の信号の表示は図示されていないが、画像形成装置に設けられる表示パネル（オペレーションパネル）に表示される構成である。
【００１５】
また、現像剤の交換を行わないで継続使用し、出力値のレベルがＬ４に達した場合は、現像剤の劣化が限界に達していると判断し、このまま使いつづけるとトナー飛散がより増加して、機内汚染が激しくなり装置本体が使用に耐えられなくなるため、画像形成装置の稼動の禁止の信号を出し、本体の作像動作をストップすることが被害を拡大させない為に好ましい。
ここで、トナー飛散検知センサ１００の出力値に基づいて行う他の動作例について説明する。一般に、トナーリサイクル可能な画像形成装置では、経時で紙紛を核とした凝集トナーが現像装置３０内の現像剤規制部材（図示しない）に付着し、現像剤汲み上げ量不足を招き、結果として画像ヌケ、トナー飛散などの不具合が発生する。また、現像剤劣化の進行に伴うトナー飛散も同時に進行していく。
よって、トナー飛散検知センサ１００の出力値のレベルが、Ｌ１→Ｌ２→Ｌ３  と進行していくにつれて、トナー飛散悪化の進行を防止する為に、一例として段階的にリサイクルトナーの搬送スクリュー６２のクラッチ６４をＯＮする時間とＯＦＦする時間の割合において、クラッチ６４をＯＮする時間の比率を下げていく。表１に、トナー飛散検知センサの出力値に基づいた、リサイクルトナー量変化の一例を示す。表１に示すように、現像剤劣化の進行に伴いリサイクルトナーを使用する割合を低下させていく。
【表１】
2009145786.tif 000003
トナー飛散の進行状況を検知して、リサイクルトナーを使用する割合を決めることができるので、早期にリサイクルトナーの使用を抑制しなくてもよく、最大限にリサイクルトナーの利用ができるという効果がある。
【００１６】
また、トナー飛散による帯電チャージャ２０のワイヤの汚れによる帯電ムラによる異常画像を防止する為に、一例としてトナー飛散検知センサ１００の出力値のレベルが、Ｌ１→Ｌ２→Ｌ３  と進行していく。表２は、トナー飛散検知センサ１００の出力値に基づいた、帯電チャージャ２０のワイヤクリーナの動作間隔変化の一例である。表２に示すように、ワイヤクリーナの動作間隔を短くしていく。
【表２】
2009145786.tif 000004
ワイヤクリーナの動作は一般的には、電源ＯＮ時のウオームアップ時間中に行ったり、所定の枚数以上のコピー後のジョブエンド後に自動的に実行される。
ワイヤクリーナの動作時は、ジョブが停止するので、不必要にワイヤクリーナの動作を行うとコピー生産性が低下してしまう問題がある。
トナー飛散の進行状況を検知して、効果的なタイミングにてワイヤクリーナの動作を行うことができるので、コピー生産性の低下を最小限に押さえながら、帯電ムラによる異常画像を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像形成装置の平面部分図である。
【図３】ワイヤクリーナの構成を示す概略図である。
【図４】クリーニング装置から現像装置へ廃トナーが搬送される状態を説明する模式図である。
【図５】本発明の実施形態に係る、現像装置近傍に設けた、トナー飛散検知センサの拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る、トナー飛散検知センサを感光体ドラム側から見た正面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る、トナー飛散検知センサによるトナー飛散の検出結果である。
【符号の説明】
【００１８】
１  画像形成装置
１０  感光体ドラム
２０  帯電チャージャ
２１  チャージャ本体
２２  ワイヤ
２５  ワイヤクリーナ
２６  クリーナ部材
３０  現像装置
３１  現像ローラ
３２  パドル
３３  撹拌部材
３４  ケース
３５  開口
３６  トナー補給ローラ
３７  トナーホッパー
３８  アジテータ
３９  トナー搬送スクリュー
４０  トナー回収口
４１  トナーボトル
４２  トナー補充口
４３  トナー補給ローラの駆動モータ
４４  駆動モータのドライバ
５０  クリーニング装置
５１  クリーニングブレード
５２  廃トナーボトル
５３  搬送スクリュー
６０  トナー搬送装置
６１  搬送パイプ
６２  搬送スクリュー
６３  ドラムモータ
６４  クラッチ
７０  反射濃度センサ
７１  マイクロコンピュータ
７２  ＣＰＵ
７３  Ａ／Ｄコンバータ
７４  マイクロコンピュータのＲＡＭ
７５  マイクロコンピュータのＲＯＭ
８０  転写チャージャ
８１  分離チャージャ
８２  イレーサ
１００  トナー飛散検知センサ
１０１  発光部
１０２  透明板
１０３  受光部
１０４  ケース
Ｔ  トナー
【図１】
2009145786.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009145786.tif 000009
【図６】
2009145786.tif 000010
【図７】
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