JP2007057732A - 画像形成装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】印刷速度を向上させ高速で印刷を行いつつ、現像剤残量を検知することができる画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供すること。
【解決手段】現像剤を収容した現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の前記現像剤の残量を検知するためのセンサー手段を有する現像剤残量検知装置とを備え、前記現像剤残量検知装置は予め設定された現像剤残量検知しきい値と前記センサー手段の検出値とに基づいて前記現像剤の残量を検知する画像形成装置において、少なくとも第１の印刷速度モードと、前記第１の印刷速度モードより高速な第２の印刷速度モードを有し、第２の印刷速度モードで印字中、所定の期間で第１の印刷速度モードを実行し、前記現像剤収容部内の現像剤残量を測定することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真画像形成装置における画像形成装置及びこの画像形成装置に適用されるプロセスカートリッジに関する。

電子写真プロセスを用いたプリンタ等の画像形成装置は、像担持体である感光体ドラムを一様に帯電させ、この感光体ドラムへの選択的な露光によって潜像を形成し、潜像を現像剤である微粉体の現像剤で顕在化し、現像剤像を記録媒体に転写し、更に、転写された現像剤像に熱や圧力を加えることで現像剤像を記録媒体に定着させることで画像記録を行う。このような画像形成装置には、ユーザビリティー向上のため、現像剤容器内に収納されている現像剤の残量を測定するための現像剤残量検出装置が設けられている。

現像剤残量検出装置には様々方式があるが、より安価で簡単な構成のものとして光通過式現像剤残量検知がある（例えば特許文献１）。光通過式現像剤残量検知とは、現像剤容器内に設けられた光通過窓から検知光を通過させ、その検知光の通過時間によって現像剤容器内に収納されている現像剤の残量を検出する方式である。

現像剤容器の内部には、現像剤を攪拌する攪拌部材が設けられており、その回転によって、現像剤容器内の現像剤が流動する。このとき、現像剤残量が多ければ攪拌部材が回転しても現像剤によって検知光が遮光されるため、受光部に検知光が届くことはない。

一方、現像剤残量が少なければ、現像剤による遮光が起こらなくなるため、受光部で検知光を検知できる。このように、現像剤容器内を通過する時間は現像剤残量に依存するため、例えば、攪拌部材１回転当たりの受光時間を計測することにより現像剤容器内の現像剤残量を測定することが可能となる。

そして、現像剤容器内の現像剤が無くなったとき、或は一定量より少なくなったときの検知光の通過時間を予めしきい値として設定しておけば、現像剤容器内を通過する検知光の通過時間から現像剤残量を求めることができ、現像剤が無くなった、或は少なくなったことをユーザーに知らせることができる。

一方、画像形成装置は厚紙やＯＨＴ等、様々な転写材に画像形成をする必要があるため、それぞれに最適な複数の紙搬送速度の印刷速度モードを有する場合がある。安定した画像を提供するためには、印刷速度に応じた現像剤搬送性を維持する必要があるため、撹拌駆動速度は印刷速度に対応する。

攪拌駆動速度が変わると、現像剤重量が同じでも現像剤の挙動に違いがあり、検知光の検知時間に差が生じる。攪拌駆動速度が速いと、現像剤が現像剤収容部内の空気と良く攪拌されることで、現像剤見掛け上の嵩が大きい状態になる。そのため、攪拌部材が光通過窓を拭き取っても直に光通過窓を覆ってしまい、検知光は通過しないか、通過時間は短くなる。逆に攪拌駆動速度が遅いと、現像剤が現像剤収容部内の空気と攪拌されにくく、現像剤の見掛け上の嵩が小さい状態になる。そのため、攪拌部材が光通過窓を拭き取った後に現像剤で覆うまでに時間が掛かる検知光の検知時間は長くなる。

攪拌駆動速度が変化した場合でも現像剤残量を検知するために、各印刷速度モード（即ち、各攪拌駆動速度）において現像剤容器内の現像剤が無くなったとき、或は一定量より少なくなったときの検知光の通過時間を予めしきい値として設定しておくものもある（例えば特許文献２）。
特開２００３−２４１５００号公報 特開２００５−１８１９８３号公報

近年の画像形成装置においては、更なる印刷速度の向上が要求されている。

一方、複数の印刷速度モードを有する画像形成装置では、印刷速度の差が更に大きい場合（即ち、攪拌駆動速度の差が更に大きい場合）、上述のように現像剤挙動の差が極端に大きくなるため、何れの速度においても所望の範囲の現像剤重量を検出することが難しいという問題がある。

従って、発明は、印刷速度を向上させ高速で印刷を行いつつ、現像剤残量を検知することができる画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、現像剤を収容した現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の前記現像剤の残量を検知するためのセンサー手段を有する現像剤残量検知装置とを備え、前記現像剤残量検知装置は予め設定された現像剤残量検知しきい値と前記センサー手段の検出値とに基づいて前記現像剤の残量を検知する画像形成装置において、少なくとも第１の印刷速度モードと、前記第１の印刷速度モードより高速な第２の印刷速度モードを有し、第２の印刷速度モードで印字中、所定の期間で第１の印刷速度モードを実行し、前記現像剤収容部内の現像剤残量を測定することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記所定の期間は、測定された前記現像剤残量に応じて可変であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、プロセスカートリッジを少なくとも請求項１又は２記載の画像形成装置に対して着脱可能としたことを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジによれば、印刷生産性を向上させつつ、現像剤残量を検知するすることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

以下に説明する実施の形態は、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、その相対配置等は、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。

［画像形成装置の全体の説明］
先ず、カラー電子写真画像形成装置の全体構成を図１に基づいて説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る電子写真画像形成装置は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ各色毎に一定速度で回転する電子写真感光体（以下、「像担持体」とする）２１を有するプロセスカートリッジ１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ）を持つ画像形成部と、像担持体へ選択的な露光を行うスキャナ部４１、給送部４２から給送された転写材Ｐに画像形成部で現像された画像を多重転写する転写部４３と、カラー画像を転写された転写材Ｐに定着する定着器４４、転写材Ｐを装置上に排出する排出部４５より成る。尚、上記４色のプロセスカートリッジ１は、プリンタ本体に対して個別に着脱可能に構成されている。

［プロセスカートリッジ］
次に、本発明を適用できるプロセスカートリッジ１の構成を図２に基づいて説明する。

プロセスカートリッジ１は、像担持体２１と帯電部材２３及びクリーニング手段（クリーニングブレード）２４を備えた像担持体ユニット２０及び像担持体２１上の静電潜像を現像する現像手段１１（以下、「現像剤担持体」とする) 、現像剤担持体１１に現像剤Ｔを供給するトナー供給ローラ１２及び現像剤容器１３を有する現像ユニット１０に分かれている。

［現像剤搬送］
本実施の形態に係るプロセスカートリッジにおける現像剤担持体への現像剤搬送及び現像剤残量検知の詳細について図２を用いて説明する。

現像剤容器１３内には、現像剤容器１３の長手方向に交差する方向に、開口１７に近い側から順に、第１攪拌部材３１と第２攪拌部材３２が現像剤容器１３に回転可能に支持されている。第１攪拌部材３１と第２攪拌部材３２は、棒部材３１ａ，３２ａに可撓性を有するシート部材３１ｂ，３２ｂを取り付けたものである。現像剤容器１３内で第１攪拌部材３１と第２攪拌部材３２が回転することによって、第１及び第２の攪拌部材のシート部材３１ｂ，３２ｂが、現像剤容器１３底面に溜まった現像剤Ｔを掻き出す。そして、現像剤Ｔは、開口１７より現像剤容器１３現像室１４に送り出され、その後、現像剤供給ローラ１２や、現像剤担持体１１を介して像担持体２１の表面に現像される。

安定した画像を提供するためには、印刷速度に応じた現像剤搬送性を維持する必要があり、印刷速度に応じて撹拌駆動速度を変える必要がある。本実施の形態では、現像剤容器をより安価に構成するため、現像剤担持体１３の駆動と第１及び第２の攪拌部材３１，３２への駆動入力は同一の駆動源とし、現像剤担持体１１の回転速度に応じて第１及び第２の攪拌部材３１，３２を回転させるようにしている。

［残量検知方法］
次に、光通過現像剤残量検知方法について図２を用いて説明する。

現像剤Ｔを収納する現像剤容器１３には、第１及び第２の光通過窓３３，３４が設けられている。又、画像形成装置本体には、発光素子３５と受光素子３６が配置されている。発光素子３５から出射された検知光Ｌは、第１の光通過窓３３から現像剤容器１３内部に入射される。そして、第２の光通過窓３４から現像剤容器１３外部に通過する。現像剤容器１３外部に通過した検知光Ｌは、受光素子３６に至り、そこで受光素子３６がどれだけの時間検知光Ｌを受光したかによって現像剤容器１３内に収納されている現像剤Ｔの残量を検知する構成となっている。

［攪拌部材］
第２の攪拌部材のシート部３２ｂは、長手領域の一部において、光通過窓に対して０．５〜４ｍｍ程度侵入しており、第１及び第２の光通過窓３３，３４の表面に付着した現像剤Ｔを拭き取る働きも兼ねている。このような構成とすることで、第１及び第２の光通過窓３３，３４の上に現像剤Ｔが被っても、シート部材３１ｂ，３２ｂによって第１及び第２の光通過窓３３，３４の表面が清掃され、検知光Ｌが現像剤容器１３内を通過することが可能となる。

現像剤容器１３内に現像剤Ｔが大量に入っている状態では、シート部材３２ｂが第１及び第２の光通過窓３３，３４の表面を清掃しても、直に現像剤Ｔが被り第１及び第２の光通過窓３３，３４を遮光してしまうため、検知光が現像剤容器内を通過する時間は短い。逆に、現像剤容器内の現像剤 残量が少なくなってくると、シート部材３２ｂが第１及び第２の光通過窓３３，３４を清掃した後に再度現像剤Ｔが被ってくるまでの間隔が開いてくるため、それに対応して検知光Ｌが現像剤容器１３内を通過する通過時間Ｘが長くなる。このようにして光通過式残量検出装置では、検知光Ｌが現像剤容器１３内を通過する通過時間Ｘの長さの変化によって現像剤容器１３内の現像剤Ｔの残量を測定する。

［しきい値］
現像剤容器１３内の現像剤Ｔが無くなったときの検知光Ｌの通過時間を予めしきい値として設定しておけば、現像剤容器１３内を通過する検知光Ｌの通過時間Ｘがしきい値を超えたとき、現像剤Ｔが無くなったことをユーザーに知らせることができる。

更に、現像剤容器１３内を通過する検知光Ｌの通過時間Ｘと、現像剤容器１３内の現像剤Ｔの残量とを対応させた複数のしきい値を設けることで、検知光Ｌの現像剤容器１３内の通過時間Ｘに対応して、詳細な現像剤Ｔの残量をユーザーに知らせることができる。

［速度差］
撹拌駆動速度と検知光Ｌの現像剤容器１３内を通過する通過時間Ｘの関係について、図３を用いて説明する。

横軸に現像剤重量を、縦軸に検知光Ｌの現像剤容器１３内の通過時間Ｘを示す。通過 時間Ｘは、通過時間がサチュレートする時間を１００として表している。攪拌駆動速度は、速い方から速度Ａ，Ｂ，Ｃの順である。本実施の形態における第１及び第２の印刷速度モード時の攪拌速度はそれぞれ速度Ｂ，Ａに該当し、速度Ｂを基準とした場合、速度Ａは速度Ｂの２倍、速度Ｃは速度Ｂの１／２倍とした例である。又、ユーザーに現像剤重量を知らせる範囲は、現像剤が少なくなった状態の重量Ｄから、現像剤が無くなった状態の重量Ｅである。

攪拌駆動速度が速い場合（速度Ａ）、現像剤Ｔが現像剤収容部１３内の空気と良く攪拌されることで、現像剤Ｔの見掛け上の嵩が多い状態になる。そのため、第２の攪拌部材３２が第１及び第２の光通過窓３３，３４を拭き取ってから、現像剤Ｔが第１及び第２の光通過窓３３，３４を覆ってしまうまでの時間が短くなる、或は検知光Ｌを検出することができない、という状態になる。本実施の形態の場合、残量Ｄの時点で検知光Ｌを検出することができず、ユーザーに現像剤が少なくなっていること（残量Ｄ）を知らせることができない。

逆に、攪拌駆動速度が遅い場合（速度Ｃ）、現像剤Ｔが現像剤収容部１３内の空気と攪拌されづらく、見掛け上の嵩が小さい状態になる。そのため、攪拌部材が第１及び第２の光通過窓３３，３４を拭き取った後に光通過窓を覆うまでに時間が掛かる、若しくは検知光が常に検出される状態になる。本実施の形態の場合、残量０に到達する前に検知光Ｌの通過時間Ｘがサチュレートしてしまう。よって、透過時間Ｘと現像剤残量の関係から、現像剤が無くなった（残量Ｅ）ことをユーザーに知らせることができない。

即ち、現像剤残量検出のための攪拌速度の上限は、少なくとも残量Ｄのときに検知光Ｌの通過時間Ｘが検出できる速度で、下限は、残量Ｅより残量が多いときに検知光Ｌの通過時間がサチュレートしない速度となる。第１の印刷速度モード時の攪拌速度（速度Ｂ）は上記範囲内のため、残量Ｄから残量０の範囲を検出することができる。

［印刷速度モード切り替え］
図４に印刷速度モード切り替えの制御手順を示す。上述したように、本例で挙げた第２の印刷速度モードで印刷を行っている期間は、正確な現像剤残量を測定することができない。そのため、第２の印刷速度モードで所定の期間印刷を行い、その後、第１の印刷速度モードに切り替えて現像剤残量を測定することとした。このようにすれば、印刷を停止することなく現像剤残量の測定も行うことができる。

Ｓ１：第２の印字速度モードで印刷
Ｓ２：所定の期間に到達した場合にＳ３に移行、所定の期間に未到達の場合、Ｓ１に移行
Ｓ３：第１の印刷速度モードに切り替え
Ｓ４：Ｓ３の印刷中に取得した検知光Ｌ透過時間より現像剤残量を検知。Ｓ１に移行する。

［カウンタ］
残量検知までの所定の期間は、印刷枚数、現像剤担持体の回転時間、攪拌部材の回転時間等のパラメータのうち、何れか、若しくは複数が一定値に達するまで、として定めることができる。

プロセスカートリッジに図示しない記憶手段を設けることで、画像形成装置からプロセスカートリッジを着脱させたり、画像形成装置の電源を切ったりしても、所定の期間に達するまでの期間を記憶させたカウンタの値を保持することができる。記憶手段としては、接触不揮発性メモリ、非接触不揮発性メモリ、電源を有する揮発性メモリ等、任意の形態を用いることができる。

図５に示すように、検知された現像剤残量に応じて、所定の期間を増減させることもできる。検知された現像剤残量が多い場合は、残量検知を行う頻度を落として、高速な第２の印字速度での印字時間を長くすることで、より印刷生産性を向上させることができる。又、検知された現像剤残量が少ない場合には、所定の期間を短く設定することで、より精度の高い現像剤残量の情報をユーザーに知らせることができる。

本実施の形態では、所定の期間を印刷枚数とし、１枚印刷する毎にカウンタの値を減らし、カウンタが０になったときに第１の印刷速度モードに切り替える、としている。

所定の期間は使用される装置に応じて好適となる値を選択すれば良い。

Ｓ１：第２の印字速度モードで印刷、Ｓ２へ移行
Ｓ２：カウンタの値を減らす、Ｓ３へ移行
Ｓ３：カウンタが０に到達した場合にＳ４に移行、０に未到達の場合Ｓ１に移行
Ｓ４：第１の印刷速度モードに切り替え
Ｓ５：Ｓ３の印刷中に取得した検知光Ｌ透過時間より現像剤残量を検知、Ｓ７に移行
Ｓ６：現像剤残量に応じて、カウンタの初期値を設定する、Ｓ１へ移行

本発明に係る画像形成装置の模式的断面図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの模式的断面図である。 本発明の現像剤残量と現像剤残量検出装置の検知光がトナー容器内を通過した時間との関係を示す図である。 本発明の実施の形態に係る制御手順のフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る制御手順のフローチャートである。

符号の説明

１ プロセスカートリッジ
１０ 現像ユニット
１１ 現像剤担持体
１２ 現像剤供給ローラ
１３ 現像剤容器
１４ 現像室
１５ 現像ブレード
１７ 開口部
２０ 像担持体ユニット
２１ 像担持体
２３ 帯電部材（帯電手段）
２４ クリーニングブレード
３１ 第１攪拌部材
３１ａ 攪拌棒
３１ｂ 攪拌シート
３２ 第２攪拌部材
３２ａ 攪拌棒
３２ｂ 攪拌シート
３３ 第１光透過窓
３４ 第２光透過窓
３５ 発光素子
３６ 受光素子
４１ スキャナ部
４２ 給送部
４３ 転写部
４４ 定着器
４５ 排出部
４６ 給紙カセット
Ｐ 転写材
Ｔ 現像剤
Ｌ 検知光

Claims (3)

1. 現像剤を収容した現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の前記現像剤の残量を検知するためのセンサー手段を有する現像剤残量検知装置とを備え、前記現像剤残量検知装置は予め設定された現像剤残量検知しきい値と前記センサー手段の検出値とに基づいて前記現像剤の残量を検知する画像形成装置において、
   少なくとも第１の印刷速度モードと、前記第１の印刷速度モードより高速な第２の印刷速度モードを有し、第２の印刷速度モードで印字中、所定の期間で第１の印刷速度モードを実行し、前記現像剤収容部内の現像剤残量を測定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記所定の期間は、測定された前記現像剤残量に応じて可変であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 少なくとも請求項１又は２記載の画像形成装置に対して着脱可能であることを特徴とするプロセスカートリッジ。

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