JP2015129859A - 現像容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents
現像容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015129859A JP2015129859A JP2014001380A JP2014001380A JP2015129859A JP 2015129859 A JP2015129859 A JP 2015129859A JP 2014001380 A JP2014001380 A JP 2014001380A JP 2014001380 A JP2014001380 A JP 2014001380A JP 2015129859 A JP2015129859 A JP 2015129859A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- toner
- developer
- remaining amount
- output
- container according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Abstract
【課題】現像剤の残量の多少にかかわらず、高い精度で現像剤の残量を検知することができる技術を提供する。
【解決手段】現像剤が収容された収容部18と、回転することにより収容部18に収容された現像剤を攪拌して跳ね上げる攪拌部材22と、撹拌部材22とともに回転し、現像剤から受ける力の大きさに応じて大きさが変化する出力値を出力する出力手段24と、を備え、出力手段24は、攪拌部材22の表面を滑り落ちた現像剤を受け止めることによる現像剤から受ける力に応じた出力値を出力することを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】現像剤が収容された収容部18と、回転することにより収容部18に収容された現像剤を攪拌して跳ね上げる攪拌部材22と、撹拌部材22とともに回転し、現像剤から受ける力の大きさに応じて大きさが変化する出力値を出力する出力手段24と、を備え、出力手段24は、攪拌部材22の表面を滑り落ちた現像剤を受け止めることによる現像剤から受ける力に応じた出力値を出力することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、現像容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
電子写真方式を用いる複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に用いられる現像装置には、現像剤の残量を検出する手段が設けられている。現像剤残量検出手段としては、現像剤の量に応じて現像剤撹拌部材にかかる回転負荷が変化することを利用する方法が知られている。すなわち、撹拌部材の駆動軸に撹拌部材の回転軸トルクを検出する機構を設け、検出した回転軸トルク値より現像剤残量を予測するものである。ところで、現像剤の撹拌性能を増加させるためには、撹拌部材の先端縁を現像剤収容容器の内壁の極近くに位置するようにする、もしくは内壁に接触するように設置することが望ましい。そうした場合、撹拌部材の回転軸トルクとしては現像剤から受ける負荷だけではなく、現像剤収容容器内壁から受ける負荷が加わる。したがって、上記のような現像剤撹拌部材にかかる回転負荷を用いた検出方法では、現像剤残量を正確に知ることが難しい。この問題点に対して、特許文献1、2に記載の方法が提案されている。すなわち、現像剤撹拌部材とは別に現像剤残量検出用部材を設け、撹拌動作時に前記現像剤残量検出用部材にかかる現像剤からの負荷を検知する方法である。
しかしながら、特許文献1、2の方法では、現像剤残量が極少ない場合に現像剤残量の検出精度を維持することが難しくなるという課題があった。例えば、前記現像剤残量検出用部材の回転軸からの長さを、その先端縁が現像剤収容容器の内壁から離れるぐらいの長さに構成した場合、現像剤残量が少なくなってくると現像剤からの負荷が現像剤残量検出用部材にかからなくなる状態が発生する。したがって、実際の現像剤残量の多少にかかわらず、現像剤が所定の残量を下回ると、現像剤は一定量として検出されてしまう。一方、前記現像剤残量検出用部材の回転軸からの長さを、その先端縁が現像剤収容容器の内壁の極近くに位置する、もしくは内壁に接触するように構成した場合、現像剤残量検出用部材には現像剤から受ける負荷だけではなく、容器内壁から受ける負荷が加わる。したがって、現像剤残量を正確に知ることが困難となる。
本発明の目的は、現像剤の残量の多少にかかわらず、高い精度で現像剤の残量を検知することができる技術を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明の現像容器は、
現像剤が収容された収容部と、
回転することにより前記収容部に収容された現像剤を攪拌して跳ね上げる攪拌部材と、
前記撹拌部材とともに回転し、現像剤から受ける力の大きさに応じて大きさが変化する出力値を出力する出力手段と、
を備え、
前記出力手段は、前記攪拌部材の表面を滑り落ちた現像剤を受け止めることによる現像
剤から受ける力に応じた出力値を出力することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、
上記現像容器と、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
画像形成装置の装置本体に着脱可能に構成された、現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスを行うためのプロセスカートリッジであって、
上記現像容器、または上記現像装置を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
上記現像容器、上記現像装置、または上記プロセスカートリッジのいずれかと、
前記出力手段が出力した出力値に基づいて、前記収容部に収容されている現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
を備えることを特徴とする。
現像剤が収容された収容部と、
回転することにより前記収容部に収容された現像剤を攪拌して跳ね上げる攪拌部材と、
前記撹拌部材とともに回転し、現像剤から受ける力の大きさに応じて大きさが変化する出力値を出力する出力手段と、
を備え、
前記出力手段は、前記攪拌部材の表面を滑り落ちた現像剤を受け止めることによる現像
剤から受ける力に応じた出力値を出力することを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、
上記現像容器と、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
画像形成装置の装置本体に着脱可能に構成された、現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスを行うためのプロセスカートリッジであって、
上記現像容器、または上記現像装置を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
上記現像容器、上記現像装置、または上記プロセスカートリッジのいずれかと、
前記出力手段が出力した出力値に基づいて、前記収容部に収容されている現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
を備えることを特徴とする。
本発明によれば、現像剤の残量の多少にかかわらず、高い精度で現像剤の残量を検知することができる。
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。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。すなわち、この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。
ここで、画像形成装置(電子写真画像形成装置)とは、電子写真画像形成プロセスを用いて現像剤(トナー)により記録材(記録媒体)に画像を形成するものである。例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ(LEDプリンタ、レーザビームプリンタなど)、電子写真ファクシミリ装置、及び、電子写真ワードプロセッサー、及び、それら複合機(マルチファンクションプリンタ)などが含まれる。また、記録材とは、画像を形成される物であって、例えば、記録用紙、OHPシート、プラスチックシート、布など等の記録メディアである。
また、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体ドラムと、この電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電装置、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つを一体的にカートリッジ化したものである。そして、このプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して、着脱可能に構成されている。以下の説明において、画像形成装置本体(以下、「装置本体」という)とは、装置本体の構成から少なくともプロセスカートリッジ、現像装置あるいは現像容器を除いた装置構成部分のことである。
なお、本明細書において、現像剤残量検知手段あるいはプロセスカートリッジの構成や動作について、上、下、右、左、といった方向を表す用語は、特に断りのない場合それらの通常の使用状態においてみたときの方向を示す。現像剤残量検知手段あるいはプロセスカートリッジの通常の使用状態は、適正に配置された画像形成装置に対して適正に装着され、画像形成動作に供し得る状態である。各図の上下左右は、現像剤残量検知手段あるいはプロセスカートリッジの通常の使用状態における上下左右に対応している。
(実施例1)
図2を参照して、本発明の実施例に係る電子写真画像形成装置(画像形成装置)の全体構成について説明する。図2は、本実施例に係る画像形成装置100の概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置100は、画像情報に従って、記録材にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。
図2を参照して、本発明の実施例に係る電子写真画像形成装置(画像形成装置)の全体構成について説明する。図2は、本実施例に係る画像形成装置100の概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置100は、画像情報に従って、記録材にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。
画像形成装置100は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための第1、第2、第3、第4の画像形成部SY、SM、SC、SKを有する。本実施例では、第1〜第4の画像形成部SY、SM、SC、SKの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Y、M、C、Kは省略して、総括的に説明する。
画像形成装置100は、複数の像担持体として、4個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム1を有する。感光体ドラム1は、図示矢印A方向(時計回り方向)に図示しない駆動手段(駆動源)により回転駆動される。感光体ドラム1の周囲には、感光体ドラム1の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ2、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム1上に静電像(静電潜像)を形成する露光手段としてのスキャナユニット(露光装置)3が配置されている。又、感光体ドラム1の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット(現像装置)4、転写後の感光体ドラム1の表面に残ったトナー(転写残トナー)を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材6が配置されている。更に、4個の感光体ドラム1に対向して、感光体ドラム1上のトナー像を記録材12に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト5が配置されている。
尚、本実施例では、現像ユニット4は、現像剤として非磁性一成分現像剤のトナーを用いる。又、本実施例では、現像ユニット4は、現像剤担持体としての現像ローラ(後述)を感光体ドラム1に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施形態では、現像ユニット4は、感光体ドラム1の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーを、感光体ドラム1上の露光により電荷が減衰した部分(画像部、露光部)に付着させることで静電像を現像する。
本実施例では、感光体ドラム1と、感光体ドラム1に作用するプロセス手段としての帯電ローラ2、現像ユニット4及びクリーニング部材6とは、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ7を形成している。プロセスカートリッジ7は、画像形成装置100に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ7は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ7内には、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブランク(K)の各色のトナーが収容されている。
中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト5は、全ての感光体ドラム1に当接し、図示矢印B方向(反時計回り方向)に循環移動(回転)する。中間転写ベルト5は、複数の支持部材として、駆動ローラ51、二次転写対向ローラ52、従動ローラ53に掛け渡されている。中間転写ベルト5の内周面側には、各感光体ドラム1に対向するように、一次転写手段としての、4個の一次転写ローラ8が並設されている。そして、一次転写ローラ8に、図示しない一次転写バイアス印加手段(電源)から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、各一次転写ニップ部N1において、感光体ドラム1上のトナー像が中間転写ベルト5上に転写(一次転写)される。又、中間転写ベルト5の外周面側において二次転写対向ローラ52に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ9が配置されている。二次転写ローラ9は、中間転写ベルト5を介して二次転写対向ローラ52に圧接し、中間転写ベルト5と二次転写ローラ9とが当接する二次転写部を形成する。そして、二次転写ローラ9に対し、図示しない二次転写バイアス印加手段(電源)から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、二次転写ニップ部N2において中間転写ベルト5上のトナー像が記録材12に転写(二次転写)される。
画像形成時には、先ず、感光体ドラム1の表面が帯電ローラ2によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット3から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム1の表面が走査露光され、感光体ドラム1上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで、感光体ドラム1上に形成された静電像は、現像ユニット4によってトナー像として現像される。感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ8の作用によって中間転写ベルト5上に転写(一次転写)される。
例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第1〜第4の画像形成部SY、SM、SC、SKにおいて順次に行われ、中間転写ベルト5上に各色のトナー像が次々に重ね合わされる(一次転写)。その後、中間転写ベルト5の移動と同期が取られて記録材12が二次転写部へと搬送され、中間転写ベルト5上の4色トナー像は、一括して記録材12上に二次転写される。トナー像が転写された記録材12は、定着手段としての定着装置10に搬送される。定着装置10において、記録材12に熱及び圧力が加えられることで、記録材12にトナー像が定着される。又、一次転写工程後に感光体ドラム1上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材6によって除去、回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト5上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置11によって清掃される。
尚、画像形成装置100は、所望の単独又はいくつか(全てではない)の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
図1を参照して、本実施例における現像ユニット4(現像装置)について説明をする。図1は、本実施例における現像ユニットの模式的断面図である。現像ユニット4は、現像ローラ(現像剤担持体)17、現像ブレード21、トナー供給ローラ20、トナーを格納するトナー収容室18(収容部)を備える。トナー収容室18内にはトナー攪拌部材22、攪拌回転軸23、トナー残量検知部材24が設けられている。本実施例では、現像ユニット4のうち、トナー収容室18、トナー攪拌部材22、攪拌回転軸23、トナー残量検
知部材24が、本発明における現像容器を構成する。
知部材24が、本発明における現像容器を構成する。
トナー供給ローラ20は、現像ローラ17の周面上に所定のニップ部を形成するように配設され、図示矢印E方向(反時計回り方向)に回転する。トナー供給ローラ20は、導電性芯金の外周に発泡体を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ20と現像ローラ17は、所定の侵入量(例えば、1.5mm)を持って接触するとともに、接触部において互いに逆方向に移動するよう回転する。この動作により、トナー供給ローラ20から現像ローラ17へのトナー供給、及び現像残として残った現像ローラ17上のトナーの剥ぎ取りを行っている。
現像ブレード21は、現像ローラ17の回転方向に対しカウンター方向に延びた先端部が現像ローラ17の表面に当接し、トナー供給ローラ20によって供給された現像ローラ17上のトナーが所定の均一な厚みとなるよう層厚規制している。また、現像ブレード21と現像ローラ17とでトナーを摺擦することにより、トナーを摩擦帯電させ電荷の付与を行っている。現像ブレード21は、薄い板状部材からなり、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナー及び現像ローラ17に接触当接される。
現像ローラ17と感光体ドラム1とは、対向部(接触部)において互いの表面が同方向(本実施例では下から上に向かう方向)に移動するようにそれぞれ回転する。本実施例においては、現像ローラ17に印加された所定のDCバイアスに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光体ドラム1に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電潜像を顕像化する。尚、本実施例では、現像ローラ17が感光体ドラム1に接触して配置される構成であるが、現像ローラ17が感光体ドラム1に対して所定間隔を開けて近接配置される構成でもよい。
トナー攪拌部材22は、図示矢印F方向(時計回り方向)に回転することでトナー収容室18内に収納されたトナーを攪拌すると共に、図中矢印G方向にトナーをはね上げ、トナー供給ローラ20の上部に向けてトナーを搬送するためのものでもある。トナー攪拌部材22は、厚み150μmのシート形状を有するシート状部材であり、曲げ応力に対し可撓性を有するように、且つ曲げ応力に対して十分な弾性復元力を有するように設計されている。本実施例において、トナー攪拌部材22は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)やポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂からなる。
トナー攪拌部材22の一辺は撹拌回転軸23に固定されている。撹拌回転軸23は、不図示の駆動手段により回転駆動され、トナー攪拌部材22へ回転力を伝達、すなわち、トナー攪拌部材22を攪拌回転軸23を中心として回転移動させる。
トナー残量検知部材24は、トナーから受ける圧力に対応して電圧を発生する高分子圧電素子241と、高分子圧電素子241を支持する支持部材242で構成されている。支持部材242は、厚み1.0mm、幅30.0mm、長さ10.0mmのポリスチレン(PS)である。ここで、厚みとは回転方向、幅とは回転軸方向、長さとは回転半径方向における大きさである。支持部材242は、その一端が撹拌回転軸23に接するように配置され、撹拌回転軸23と一体で成型されている。また、支持部材242は、トナー撹拌部材22に対して回転方向に90度先行する位置に配置され、かつ攪拌回転軸23の回転軸方向中央部に配置されている。
高分子圧電素子241は、ポリフッ化ビニルデン(PVDF)などの圧電体を厚み20μmの薄膜状に形成したものに、出力用の電極端子を設けたものである。高分子圧電素子241に外力(ここではトナーから受ける圧力)が加わると、外力に応じた歪みが生じ分極が発生するため、出力用電極端子において外力に対応した電位が検出される。高分子圧
電素子241は、支持部材242のトナー撹拌部材22に回転方向において対向する面(支持部材242の回転方向上流側の面であって回転方向と逆方向に面した面)に設置されている。本実施例では、高分子圧電素子241が本発明における出力手段を構成する。
電素子241は、支持部材242のトナー撹拌部材22に回転方向において対向する面(支持部材242の回転方向上流側の面であって回転方向と逆方向に面した面)に設置されている。本実施例では、高分子圧電素子241が本発明における出力手段を構成する。
図3を参照して、トナー撹拌部材22を回転させた際のトナーの動きを説明する。図3は、トナー残量が比較的少ない状態における現像ユニット4の模式的断面図であり、トナー撹拌部材22の回転位相が進んでいく様子を60度ずつ順次(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)と示している。ここで、本実施例においてトナー残量が比較的少ない状態とは、回転するトナー残量検知部材24がトナーの堆積領域を通過しない高さまで堆積トナーの高さが低下した残存状態である。
トナー撹拌部材22が(イ)、(ロ)、(ハ)と回転していくと、トナー収容室18底に溜まっているトナーはトナー撹拌部材22によって回転方向(図3中矢印F方向)に搬送されていく。トナー収容室18の内壁下部(攪拌回転軸23の高さよりも低い領域)は、撹拌回転軸23からの距離がトナー撹拌部材22の長さ(回転半径方向の大きさ)よりも短く設計されている。従って、図3よりもさらにトナー残量が少ない場合においても、トナー撹拌部材22先端がトナー収容室18の下部(底部)の内壁を擦りながら移動することで、トナー収容室18の底に僅かに残ったトナーを搬送することができる。このとき、トナー撹拌部材22の先端には、トナー収容室18内壁の下部から外力が加わり、回転方向(図3中矢印F方向)とは反対の方向に撓んでいる。
トナー撹拌部材22がさらに回転して(ハ)から(ニ)の状態へと変化していく過程で、トナーはトナー撹拌部材22によって図の上方向(図3(ハ)中矢印J方向)に掻き上げられる。トナー収容室18の内壁上部(攪拌回転軸23の高さ以上の領域)は、撹拌回転軸23からの距離がトナー撹拌部材22の長さ(回転半径方向の大きさ)よりも長くなるよう設計されている。従って、トナー撹拌部材22先端がトナー収容室18の上部までくると(図3(ニ)の状態)、トナー撹拌部材22先端はトナー収容室18の内壁に触れなくなる。よって、それまでトナー収容室18の内壁下部から外力を受けることで回転方向とは反対の方向に撓んでいたトナー撹拌部材22は、図3(ニ)の状態になるとトナー収容室18の内壁からの外力が無くなるため、弾性復元力によって撓みが解消される。このとき、(ハ)から(ニ)の状態へと回転する際に掻き上げられてきたトナー(以後、トナーJと称す)の一部は、トナー撹拌部材22の撓みが解消される勢いで図3(ニ)中矢印G方向に跳ね上げられ、トナー供給ローラ20の上部にトナーが搬送される。
トナー撹拌部材22がさらに回転して(ニ)から(ホ)の状態へと変化していくと、トナーJのうち矢印G方向に跳ね上げられなかった残りのトナーが図3(ホ)中矢印H方向に滑り落ちる。矢印H方向に滑り落ちたトナー(以後、トナーHと称す)によって、トナー残量検知部材24の高分子圧電素子241は圧力を加えられ、トナー残量を検知するために必要な電圧が出力される。
トナー撹拌部材22がさらに回転して(ホ)から(ヘ)の状態へと変化していくと、トナー撹拌部材22とトナー残量検知部材24との間に溜まったトナーが、図3(ヘ)中矢印I方向に滑り落ちる。そして、トナー撹拌部材22がさらに回転していくと、(ヘ)から(イ)の状態へと変化し、トナー撹拌部材22は一周分の回転を終了する。
以上の(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)のプロセスを繰り返すことで、トナー収容室18内のトナーは撹拌され、かつ必要一定量のトナーがトナー供給ローラ20の上部に向けて搬送される。
次に、図4(A)〜図4(D)を用いて、トナー残量検知部材24による出力電圧値と
トナー残量との関係を説明する。図4(A)は、プロセスカートリッジ7の画像形成枚数とトナー量の関係を示したものである。実線でトナー収容室18内のトナー残量を示している。また、破線でトナーHの量(トナー撹拌部材22先端からトナー残量検知部材24へと滑り落ちるトナー量)を示している。実線の傾きはトナーの消費量を表し、プリントされる画像の印字率に応じて変化する。なお、ここではプリントされる画像は平均的なフルカラー画像とし、プロセスカートリッジ7の寿命を通して同一の画像をプリントしている。
トナー残量との関係を説明する。図4(A)は、プロセスカートリッジ7の画像形成枚数とトナー量の関係を示したものである。実線でトナー収容室18内のトナー残量を示している。また、破線でトナーHの量(トナー撹拌部材22先端からトナー残量検知部材24へと滑り落ちるトナー量)を示している。実線の傾きはトナーの消費量を表し、プリントされる画像の印字率に応じて変化する。なお、ここではプリントされる画像は平均的なフルカラー画像とし、プロセスカートリッジ7の寿命を通して同一の画像をプリントしている。
トナーHの量は、トナー収容室18内のトナー残量に対して少ない。また、トナー収容室18内のトナー残量が画像形成枚数に対してほぼ線形に減少するのに対し、トナーHの量は画像形成枚数が少ないとき(以後、寿命初期と称す)には減少量が小さい。これは以下の理由による。
トナー撹拌部材22が回転する際に、トナー撹拌部材22先端にはトナー収納室18内壁からの負荷とトナーからの負荷とがかかっている。この負荷によりトナー撹拌部材22は回転方向の逆方向に撓んでいる。トナー残量が少なくなりトナー撹拌部材22先端に対してトナーからかかる負荷が小さいとき(以後、寿命末期又は寿命後期と称す)には、トナー撹拌部材22の撓み量は少なくなり、トナー撹拌部材22先端はトナー収納室18内壁下部を擦りながら移動する。つまり、トナー撹拌部材22はトナー収納室18底のトナーをほぼすべて掻き取りながら回転することができる。従って、寿命末期において、トナー収納室18内のトナー残量とトナーJの量(図3(ハ)から図3(ニ)の状態へと回転する際に掻き上げられてきたトナー量)はほぼ等しくなる。
一方、寿命初期においては、トナー残量が多くトナー撹拌部材22先端に対してトナーからかかる負荷が大きいため、その撓み量は大きくなり、トナー撹拌部材22先端はトナー収納室18内壁下部から離れる。言い換えると、トナー撹拌部材22が一回で掻き取れるトナー量の最大値(以下、トナーJmax)は決まっており、それを上回るトナーがトナー収容室18底に存在する場合は、最大値を上回ったトナーの分だけトナー撹拌部材22が余計に撓む。こうして、トナー撹拌部材22先端とトナー収容室18内壁下部との間には隙間ができるため、トナー撹拌部材22はトナーを掻き取りながら回転しようとするものの、トナー収納室18内のトナーすべてを掻き取ることができない。よって寿命初期においてトナーJの量は、トナー収納室18内のトナー残量よりも少なくなり、トナーJmaxとほぼ等しくなる。この状態は、トナー収納室18内のトナー残量がトナーJmaxを下回るまで継続する。
ここで、トナーHの量は、トナーJの量から、トナー供給ローラ20の上部へと搬送されるトナー量を引いたものである。そして、トナー供給ローラ20の上部へと搬送されるトナー量は、トナーJの量にほぼ比例する。従って、トナーHの量もトナーJの量にほぼ比例することになる。
以上の理由により、トナーHの量は、トナー収納室18内のトナー残量に対して少ない。また、トナーHの量は、寿命初期において変化量が小さくほぼ一定量となる。
図4(B)は、高分子圧電素子241が一回転する際に出力する電圧プロフィールを示したもので、横軸は回転位相になっている。位相の(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)は、それぞれ図3中同符号の状態と一致させてある。図4(A)における画像形成枚数がa、b、cの時の電圧プロフィールを、それぞれ波線、二点鎖線、実線で示している。
(二)から(ホ)へと回転する過程で、トナーHによる負荷が高分子圧電素子241に
かかり電圧が発生する。そのときの電圧プロフィールはトナーHの量によって変化する。例えば、本実施例の構成においては、高分子圧電素子241の出力電圧の最大値(以下Vmaxと称す)は、トナーHの量にほぼ比例し、画像形成枚数がa、b、cの順にVmaxは小さくなる。
かかり電圧が発生する。そのときの電圧プロフィールはトナーHの量によって変化する。例えば、本実施例の構成においては、高分子圧電素子241の出力電圧の最大値(以下Vmaxと称す)は、トナーHの量にほぼ比例し、画像形成枚数がa、b、cの順にVmaxは小さくなる。
つまり、Vmaxとトナー収納室18内のトナー残量との関係(以下、出力電圧−トナー残量カーブと称する)は、図4(C)のようになる。図4(A)においてはプロセスカートリッジ7の寿命を通して同一の画像をプリントするものとしたが、もし寿命内でプリント画像の印字率を変化させたとしても出力電圧−トナー残量カーブは変わらない。そこで、出力電圧−トナー残量カーブを利用すれば、Vmaxを求めるだけでトナー収納室18内のトナー残量を予測することができる。特に寿命末期においては、Vmaxとトナー残量の間に適度な傾きの線形性を有するため、精度よくトナー残量の予測が可能である。なお、出力電圧−トナー残量カーブは、電圧値−トナー残量変換テーブルとしてデータ化され、プロセスカートリッジ7に設けられたメモリ部(不図示)に記録保存されている。
さて、実際の出力電圧値にはさまざまな要因によって誤差が生じる。誤差要因の例としては、例えば、次のようなものが挙げられる。
(1)高分子圧電素子241の部品精度に起因する感度ばらつき
(2)トナー撹拌部材22の部品精度に起因するトナーJmaxのばらつき
(3)高分子圧電素子241出力電圧値の温度特性
(4)トナー撹拌部材22回転速度に依存するトナー圧力の変化
(1)高分子圧電素子241の部品精度に起因する感度ばらつき
(2)トナー撹拌部材22の部品精度に起因するトナーJmaxのばらつき
(3)高分子圧電素子241出力電圧値の温度特性
(4)トナー撹拌部材22回転速度に依存するトナー圧力の変化
そこで、トナー残量の推定を行う際には、この誤差を補正してトナー残量の推定を行なうか、誤差要因を抑えるような測定方法をとることが望ましい。(1)、(2)のような部品精度のばらつきによって生じる誤差を補正する例としては、寿命中盤(又は寿命中期)、すなわちトナーHの量が一定であり出力電圧値がほぼ一定となる時のずれを利用して出力電圧−トナー残量カーブに補正をかける方法がある。この方法について図4(D)を用いて説明する。
まず、寿命中盤において高分子圧電素子241の出力電圧を測定し、初期Vmaxを求める。このとき、複数回測定を行いその平均値を採用することで、精度を高めることもできる。次に、寿命中盤における理想の出力電圧値(補正前の出力電圧−トナー残量カーブにおいて出力電圧が一定となっている部分の電圧値)と実測した初期Vmaxの比率を計算する。そして、その比率を補正前の出力電圧−トナー残量カーブの出力電圧値に掛けて、補正後の出力電圧−トナー残量カーブを得る。言い換えると、出力電圧−トナー残量カーブを図4(D)中の白抜き矢印の方向に引き伸ばして、寿命中盤の出力電圧値が実測に合うようにすることで、補正後の出力電圧−トナー残量カーブを得る。こうして得た補正後の出力電圧−トナー残量カーブを利用することで、部品精度のばらつきによる誤差を軽減することができる。
また、(3)のような温度特性によって生じる誤差を補正する例としては、予め高分子圧電素子241の電圧値温度特性を測定しておき、画像形成装置内100に設置された温度センサ(不図示)で計測した温度をもとに補正をかける方法がある。
また、(4)のようなトナー撹拌部材22回転速度に関連して生じる誤差については、トナー残量検知を行なうプロセスを画像形成プロセスとは別に設ける方法がある。画像形成時のプロセススピードとは無関係に、残量検知プロセス時のトナー撹拌部材22回転速度を常に所定のスピードとすることで、誤差の発生を抑制できる。
以上述べたように、誤差を補正する、または誤差要因を抑えるような測定方法をとるこ
とで、トナー残量の推定が高精度で行なえる。ここまで説明してきた内容を、実際のトナー残量検知プロセスの流れに沿って示すと図5のようになる。
とで、トナー残量の推定が高精度で行なえる。ここまで説明してきた内容を、実際のトナー残量検知プロセスの流れに沿って示すと図5のようになる。
図5は、実施例1におけるトナー残量検知プロセスのフローチャートである。トナー残量検知プロセスは、例えば、本体電源ON時、もしくは、本体休止状態から復帰時において、印刷前の準備動作が実行され、トナー撹拌部材22が回転されるときに実行される。
ここで、本プロセス、すなわち、トナー撹拌部材22から滑り落ちるトナーの圧力を利用した検知を行なうことができるのは、トナー残量検知部材24に圧力を加えるトナーがトナー撹拌部材22から滑り落ちるトナーのみとなる状態となったときである。トナー残量検知部材24の一部または全部がトナーに埋まった状態においては、落下トナーの圧力以外の力もトナー残量検知部材24に加わるため、正しい残量検知を行うことが難しいからである。したがって、本プロセスを実行する前に、プロセスカートリッジ7が寿命初期の状態かどうかを判断する。プロセスカートリッジ7が寿命初期の状態かどうかの判断は、本実施例の上記トナー残量検知方法とは別の方法(例えば、画像形成枚数や、各プリント画像の印字率からトナー消費量を計算し、その累計で現在のトナー残量を推定する方法)で判定する。
プロセスカートリッジ7の寿命が寿命初期でないと判断されると、本プロセスが開始される。プロセスが開始されると、CPUは、プロセスカートリッジ7に設けられたメモリ部(不図示)に記録保存されている電圧値−トナー残量変換テーブルを読み込み(S101)、プロセスカートリッジ7が寿命中盤の状態かどうか判断する(S102)。ここで、寿命中盤とは、落下トナーの量がほぼ一定かつ残量検知部材による検知信号がほぼ一定の期間である。
寿命中盤状態の場合(S102、Yes)、電圧値−トナー残量変換テーブルをプロセスカートリッジ7内メモリから読み込んだ後、Vmaxを測定し(S103)、テーブル補正値を求める(S104)。ここでテーブル補正値とは誤差要因(1)、(2)を補正するためのもので、寿命中盤における理想の出力電圧値と実測した初期Vmaxの比率に相当する。求めたテーブル補正値は、プロセスカートリッジ7内メモリに記録保存する(S105)。
寿命中盤状態ではない、すなわち寿命末期の場合(S102、No)、電圧値−トナー残量変換テーブルをプロセスカートリッジ7内メモリから読み込んだ後(S106)、電圧値−トナー残量変換テーブルにテーブル補正値をもとに補正をかける(S107)。その後、Vmaxを測定し(S108)、補正後の電圧値−トナー残量変換テーブルを利用してトナー残量を計算する(S109)。求めたトナー残量はプロセスカートリッジ7のメモリに記録保存される(S110)。なお、Vmaxの測定(S103、S108)は、高分子圧電素子241の出力電圧を測定し(S111)、その最大値を温度センサ(不図示)の計測温度をもとに補正して(S112、S113)Vmaxを求めている。
画像形成装置100は、プロセスカートリッジ7のメモリに保存されたトナー残量情報に基づいて、ユーザーにトナー残量を報知したり、トナー残量が所定量より少ない場合ユーザーにプロセスカートリッジの交換を促したりできる。
以上説明したように本実施例によれば、現像剤残量が極少ない場合においてもトナー収容室18内壁から受ける負荷の影響が無くトナー量の検知を行えるため、精度の良いトナー残量検知が可能になる。
なお、本実施例では出力電圧の最大値Vmaxを利用してトナー残量を推定したが、別
の部品構成においては最大値以外、例えば電圧出力の幅や積分値などの方がトナー残量との相関が高い場合があり得る。そのような場合、適宜トナー残量との相関が高いパラメータを用いてトナー残量の推定を行うことが望ましい。また、出力値として、本実施例では電圧値を用いたが、電流値等の他の指標値を用いてもよい。
の部品構成においては最大値以外、例えば電圧出力の幅や積分値などの方がトナー残量との相関が高い場合があり得る。そのような場合、適宜トナー残量との相関が高いパラメータを用いてトナー残量の推定を行うことが望ましい。また、出力値として、本実施例では電圧値を用いたが、電流値等の他の指標値を用いてもよい。
また、本実施例の現像ユニット4には、トナー収容室18に対して現像ローラ17が上方に位置する所謂トナー汲み上げ方式タイプを用いたが、トナー収容室18に対して現像ローラ17が横方向に位置するタイプや、下方に位置するタイプを用いても構わない。
(実施例2)
図6を参照して、本発明の実施例2について説明する。本実施例において、画像形成装置およびプロセスカートリッジの基本的な構成は、実施例1と同じである。従って、実施例1と同一またはそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。ここで特に説明しない事項は、実施例1と同様である。
図6を参照して、本発明の実施例2について説明する。本実施例において、画像形成装置およびプロセスカートリッジの基本的な構成は、実施例1と同じである。従って、実施例1と同一またはそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。ここで特に説明しない事項は、実施例1と同様である。
図6は、本実施例における現像ユニット4の概略構成を示す模式的断面図である。本実施例は、実施例1のトナー攪拌部材22に代わりトナー攪拌部材32を有する。トナー攪拌部材32は、撹拌シート321と、撹拌シート321を支持する撹拌シート支持部材322から構成される。
撹拌シート支持部材322は、厚み1.0mm、長さ20.0mmのポリスチレン(PS)である。ここで、厚みとは回転方向、長さとは回転半径方向の大きさである。撹拌シート支持部材322は、その一端を撹拌回転軸23上に接するように配置され撹拌回転軸23と一体で成型されている。
撹拌シート321は、実施例1におけるトナー撹拌部材322と同等の機能を持ち、その長さ(回転半径方向の大きさ)以外はトナー撹拌部材322と同様の形状をしている。撹拌シート321の一辺は撹拌シート支持部材322先端に固定されている。
トナー残量検知部材24の支持部材242は、厚み1.0mm、幅30.0mm、長さ10.0mmのポリスチレン(PS)である。ここで、厚みとは回転半径方向、長さとは回転方向の大きさである。支持部材242は、実施例1において撹拌回転軸23上に設置されていたが、本実施例では撹拌シート支持部材322上に設置されている。したがって、本実施例に係る現像ユニット4は、出力手段であるトナー残量検知部材24が、攪拌回転軸23周りを周回移動するような構成となっている。
本実施例によれば実施例1と同様に、現像剤残量が極少ない場合においても精度の良いトナー残量検知が可能になる。また、トナー撹拌部材32先端と、トナー残量検知部材24の距離が近いため、トナーHが滑り落ちる距離が短くてすむ。したがって、トナーHの量がごく少量の場合においてより確実にトナー残量検知が可能になるという効果がある。
さらに、本実施例の構成によれば、実施例1よりも早い段階で、落下トナーを利用したトナー残量検知が利用可能となる。すなわち、実施例1では、トナー残量検知部材24の一部または全部がトナーに埋まっていると落下トナーの圧力以外の力もトナー残量検知部材24に加わるため、トナー剤面が攪拌回転軸23よりも下方の状態になるまで残量検知を行うことが難しい。一方、本実施例では、トナー残量検知部材24がトナー剤面から脱出する状態(例えば、図3(ホ)に相当する回転位相のときにトナー剤面よりも上方に位置する状態)になれば、トナー剤面が攪拌回転軸23よりも上方であっても残量検知が可能となる。
(実施例3)
図7〜図11を参照して、本発明の実施例3について説明する。本実施例において、画像形成装置およびプロセスカートリッジの基本的な構成は、実施例1と同じである。従って、実施例1と同一またはそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。ここで特に説明しない事項は、実施例1と同様である。
図7〜図11を参照して、本発明の実施例3について説明する。本実施例において、画像形成装置およびプロセスカートリッジの基本的な構成は、実施例1と同じである。従って、実施例1と同一またはそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。ここで特に説明しない事項は、実施例1と同様である。
図7は、本実施例における現像ユニット4の概略構成を示す模式的断面図である。また、図8は、本実施例におけるトナー残量検知にかかわる部材の模式的斜視図である。本実施例は、実施例1のトナー残量検知部材24に代わりトナー残量検知板34を有する。トナー残量検知板34は、長尺板状部材であり、厚み1.5mm、長さ25.0mm、幅260.0mmのポリスチレン(PS)である。ここで、厚みとは回転方向、長さとは回転半径方向、幅とは回転軸方向の大きさである。トナー残量検知板34は、撹拌回転軸23に遊嵌された残量検知板支持部材25、26によって両端が支持されている。
残量検知板支持部材25、26は、トナー残量検知板34をトナー撹拌部材22に対し所定の位相差を保って支持するための部材であり、撹拌回転軸23外周に遊嵌され、それぞれ撹拌回転軸23の両端部に位置している。残量検知板支持部材25、26には、撹拌回転軸23との間に不図示のねじりコイルばねが架け渡されており、撹拌回転軸23に対する回転位相が規制されている。残量検知板支持部材25、26に支持されたトナー残量検知板34は、トナーなどの外力が加わっていない状態では、トナー撹拌部材22に対し回転方向に90度先行する位置に保持される。また、トナー残量検知板34は、撹拌回転軸23と同軸に撹拌回転軸23を中心に揺動可能(回転可能)であり、トナーによる外力が加わるとトナー撹拌部材22に対する開角が変化する。
撹拌回転軸23には位相検知用の突起231が設けられている。また、残量検知板支持部材25にも同様の位相検知用突起251(移動部)が設けられている。また、現像ユニット4には、突起231と突起251の回転位相を読み取るための光学センサ232(検知手段)が設けられている。突起251は、トナー残量検知板34がトナーから力を受けて支持部材25が攪拌回転軸23に対して回転することにより、受ける力の大きさに応じた距離(回転位相)を移動(回転)する。光学センサ232は、突起231、251の回転位相を読み取り、回転位相を表す信号を装置本体の制御部に出力する。制御部にて、突起231の位相を基準位置とした突起251の移動量(回転量)を算出することで、トナー残量検知板34がトナーから受けている負荷を見積もることができる。本実施例では、トナー残量検知板34、残量検知板支持部材25、26突起231、251、光学センサ232などが本発明における出力手段を構成する。
図9は、現像ユニット4の断面図であり、トナー撹拌部材22の回転位相が進んでいく様子を60度ずつ順次(イ)、(ロ)、(ハ)、(ニ)、(ホ)、(ヘ)と示している。図10は、回転位相に対するトナー残量検知板34の位相ずれ量を示したものである。位相ずれ量は、トナー残量検知板34のトナー撹拌部材22に対する開角が広がる方向を正、開角が狭まる方向を負としている。図中、トナー残量が多いときの位相ずれ量の例を破線で、トナー残量が少ないときの位相ずれ量の例を二点鎖線で、さらにトナー残量が少ないときの位相ずれ量の例を実線でそれぞれ表している。
ここで、(ニ)から(ホ)の状態へと変化する過程を考える。実施例1と同様に、(ニ)から(ホ)の状態へと変化する過程では、トナーHが矢印H方向に滑り落ちトナー残量検知板34に圧力を加える。すると、トナーHに押されたトナー残量検知板34は撹拌回転軸23を中心に図9時計周り方向に回転し、トナー残量検知板34のトナー撹拌部材22に対する開角が広がる。従って、正方向の位相ずれ量が検出される。
正方向の位相ずれのプロファイルは、トナーHの量に依存する。例えば、トナーHの量が多いほどトナー残量検知板34に加わる力が大きくなるため、位相ずれ量の最大値は大きくなる。トナーHの量とトナー収納室18内のトナー残量には実施例1の図4(A)と同様の相関があるため、位相ずれ量の最大値とトナー残量は図11に示すような関係になる。この関係を利用すれば、正方向の位相ずれ量を測定することでトナー残量を見積もることができる。
次に、(ヘ)から(イ)の状態へと変化する過程を考える。(ヘ)から(イ)の状態へと変化する過程では、トナー収容室18底に溜まったトナーがトナー残量検知板34に対し圧力を加える。トナー残量検知板34はトナーによって図中矢印K方向に押され、トナー残量検知板34のトナー撹拌部材22に対する開角が狭まる。従って負の位相ずれ量が検出される。
負方向の位相ずれのプロファイルは、トナー収容室18底に溜まったトナー量に依存する。例えば、トナー残量が少なくなりLt<L−Lsの関係になったときは、トナー残量検知板34にトナー収容室18底に溜まったトナーからの負荷がかからなくなるため、負方向の位相ずれは検出されなくなる。ここで、Lはトナー収容室18底から撹拌回転軸23までの距離、Lsはトナー残量検知板34の回転半径方向長さ、Ltはトナー収容室18底からトナー剤面までの距離を表している。トナー収容室18底に溜まったトナー量はトナー収容室18内の全トナー残量とほぼ等しくなるため、位相ずれ量の最小値とトナー残量は図11に示すような関係になる。この関係を利用すれば、負方向の位相ずれ量を測定することでおおまかにトナー残量を見積もることができる。
本実施例では、トナーHがトナー残量検知板34を撹拌回転軸23中心に図9において時計回り方向に押すのに対し、トナー収容室18底に溜まったトナーは図9反時計回り方向に押す。従って、それぞれのトナーによる位相ずれ量は正負の符号が異なり、どちらのトナーによる位相ずれなのかを容易に判別することができる。
また、本実施例において、正方向の位相ずれ量を利用すれば、実施例1と同様に現像剤残量が極少ない場合においても精度の良いトナー残量検知が可能になる。また、負方向の位相ずれ量を同時に利用し2つの検知方法を組み合わせることで、さらに精度の良いトナー残量検知が可能になる。
(実施例4)
図12、図13を参照して、本発明の実施例5について説明する。本実施例において、画像形成装置およびプロセスカートリッジの基本的な構成は、実施例1と同じである。従って、実施例1と同一またはそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。ここで特に説明しない事項は、実施例1と同様である。
図12、図13を参照して、本発明の実施例5について説明する。本実施例において、画像形成装置およびプロセスカートリッジの基本的な構成は、実施例1と同じである。従って、実施例1と同一またはそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。ここで特に説明しない事項は、実施例1と同様である。
図12は、本実施例における現像ユニット4の概略構成を示す模式的断面図である。本実施例は、出力手段として、実施例1のトナー残量検知部材24に代わりトナー残量検知部材44を有する。トナー残量検知部材44は、外力に対して電圧を発生する高分子圧電素子441と、高分子圧電素子を支持するシート状支持部材442とで構成される。図13は、本実施例におけるトナー残量検知部材44の構成を示す模式図であり、(a)は高分子圧電素子の模式的断面図、(b)はトナー残量検知部材44の構成を示す断面図及び正面図である。
シート状支持部材442は、ポリフェニレンサルファイド(PPS)やポリエチレンテレフタレート(PET)などの樹脂からなる。シート状支持部材442はその一端を撹拌回転軸23上に接するように配置されている。また、シート状支持部材442は、トナー
撹拌部材22に対して回転方向に90度先行する位置に配置され、かつトナー撹拌部材22に対して回転軸方向中央部に配置されている。シート状支持部材442は、厚み150μm、長さ25.0mm、幅12mmのシート形状をしており、曲げ応力に対し可撓性を有するように、且つ曲げ応力に対して十分な弾性復元力を有するように設計されている。ここで、厚みとは回転方向、長さとは回転半径方向、幅とは回転軸方向の大きさである。
撹拌部材22に対して回転方向に90度先行する位置に配置され、かつトナー撹拌部材22に対して回転軸方向中央部に配置されている。シート状支持部材442は、厚み150μm、長さ25.0mm、幅12mmのシート形状をしており、曲げ応力に対し可撓性を有するように、且つ曲げ応力に対して十分な弾性復元力を有するように設計されている。ここで、厚みとは回転方向、長さとは回転半径方向、幅とは回転軸方向の大きさである。
高分子圧電素子441は、厚み20μmに薄膜成形したポリフッ化ビニルデン(PVDF)の表裏に銀インク電極を形成したものである。高分子圧電素子441は、長さ20.0mm、幅10mmに成形され、シート状支持部材442と一体になるようシート状支持部材442の中央部に接着されている。高分子圧電素子441の出力電圧は、高分子圧電素子441の電極に接続された不図示の金属フィルムおよび金属線によって現像ユニット4の外部に導かれ、画像形成装置100に設けられた電圧検知回路によって測定される。
撹拌回転軸23が回転すると、トナー残量検知部材44の面に対してトナーからの圧力がかかる。このトナーによる外力によってトナー残量検知部材44は撓むため、トナー残量検知部材44の長さ方向に対しては引っ張り、もしくは圧縮の内部応力が発生する。高分子圧電素子441は薄膜であり断面積が非常に小さいため、長さ方向には微小な外力に対して大きな内部応力を発生させることができる。すなわち、シート状支持部材442の変形量に応じて大きな歪みが発生するため出力電圧も大きくなる。そのため、実施例1のようにトナーからの圧力に対して厚み方向に歪むことで起電力を発生させるタイプの圧電素子に比べて、本実施例の圧電素子は感度が高くなる。検知素子の感度が高いということは、トナーからの圧力という微小な外力を検知する手段として非常に有効である。
なお、PVDFの圧電性は薄膜製造時の圧延方向に最も高くなるという性質をもつ。本実施例においては、PVDFの圧延方向を高分子圧電素子の長さ方向(20.0mm)としている。従って、PVDFの圧延方向はトナー残量検知部材44の回転半径方向と一致しており、効率的に内部応力を出力電圧に変換することができる。
高分子圧電素子441の出力電圧の符号はトナー残量検知部材44の撓み方向によって変わる。トナー残量検知部材44が回転方向に撓む時(先端側が回転中心側に対して回転方向前側(下流側)に倒れるように変形するとき)には、正の電圧が出力される。また、トナー残量検知部材44が回転方向の反対方向に撓む時(先端側が回転中心側に対して回転方向後ろ側(上流側)に反るように変形するとき)には、負の電圧が出力される。
本実施例においても、実施例1と同様に、図3の(ニ)から(ホ)の状態へと変化する過程では、トナーHが矢印H方向に滑り落ちトナー残量検知部材44に圧力を加える。するとトナー残量検知部材44は回転方向に撓むため、高分子圧電素子441からは正の電圧が出力される。また、図3の(ヘ)から(イ)の状態へと変化する過程では、実施例3と同様に、トナー収容室18底に溜まったトナーがトナー残量検知部材44に対し圧力を加える。するとトナー残量検知部材44は回転方向の逆方向に撓むため、高分子圧電素子441からは負の電圧が出力される。
高分子圧電素子441から出力される電圧のプロファイルはトナー収容室18内のトナー残量に応じて変化する。例えば、電圧出力の最大値、振幅、積分値などが変化するが、そのうちトナー残量との相関が高いパラメータを利用することで、実施例1ないし3と同様にトナー残量の予測が可能である。
本実施例では、トナーHがトナー残量検知部材44を撹拌回転軸23中心に図9における時計回り方向に押すのに対し、トナー収容室18底に溜まったトナーは図9における反時計回り方向に押す。従って、それぞれのトナーによる出力電圧は正負の符号が異なり、
どちらのトナーによる出力電圧なのかを容易に判別することができる。
どちらのトナーによる出力電圧なのかを容易に判別することができる。
本実施例において、トナーHからの負荷による出力電圧、すなわち正の電圧プロファイルを利用すれば、実施例1と同様に現像剤残量が極少ない場合においても精度の良いトナー残量検知が可能になる。また、トナー収容室18底に溜まったトナーからの負荷による出力電圧、すなわち負の電圧プロファイルを利用し、正の電圧プロファイルと組み合わせることで、実施例3と同様にさらに精度の良いトナー残量検知が可能になる。
4…現像ユニット(現像装置)、18…トナー収容室(収容部)、22…トナー撹拌部材、24…トナー残量検知部材(出力手段)
Claims (20)
- 現像剤が収容された収容部と、
回転することにより前記収容部に収容された現像剤を攪拌して跳ね上げる攪拌部材と、
前記撹拌部材とともに回転し、現像剤から受ける力の大きさに応じて大きさが変化する出力値を出力する出力手段と、
を備え、
前記出力手段は、前記攪拌部材の表面を滑り落ちた現像剤を受け止めることによる現像剤から受ける力に応じた出力値を出力することを特徴とする現像容器。 - 前記出力手段は、現像剤から受ける力の大きさに応じた大きさの電圧値を出力することを特徴とする請求項1に記載の現像容器。
- 前記出力手段は、圧電素子を有することを特徴とする請求項2に記載の現像容器。
- 前記出力手段は、前記攪拌部材に一体的に設けられ前記圧電素子を支持する支持部材を有することを特徴とする請求項3に記載の現像容器。
- 前記支持部材は、可撓性を有するシート状の部材であることを特徴とする請求項4に記載の現像容器。
- 前記圧電素子は、現像剤から受ける力によって変形した前記支持部材の変形量に応じた大きさの電圧値を出力することを特徴とする請求項4または5に記載の現像容器。
- 前記支持部材は、前記撹拌部材とともに回転して前記収容部における現像剤の堆積領域を通過することで現像剤から力を受けることを特徴とする請求項6に記載の現像容器。
- 前記圧電素子は、現像剤から受ける力によって変形し、変形量に応じた大きさの電圧値を出力することを特徴とする請求項3または4に記載の現像容器。
- 前記圧電素子は、前記撹拌部材の回転方向の下流側に位置するとともに前記回転方向に前記撹拌部材と対向するように設けられていることを特徴とする請求項8に記載の現像容器。
- 前記出力手段は、現像剤から受ける力によって移動し、前記受ける力の大きさに応じた距離を移動する移動部を有し、該移動部の移動量を表す信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の現像容器。
- 前記出力手段は、前記移動部の基準位置からの移動量を検知する検知手段を有し、検知された移動量に基づいて前記移動部の移動量を表す信号を出力することを特徴とする請求項10に記載の現像容器。
- 前記移動部は、前記撹拌部材の回転軸と同軸に回転可能に設けられ、
前記出力手段は、前記移動部の回転量を表す信号を出力することを特徴とする請求項10または11に記載の現像容器。 - 前記攪拌部材は、可撓性を有するシート状の部材であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の現像容器。
- 前記攪拌部材は、前記収容部の底部の内壁を擦りながら回転することを特徴とする請求
項1〜13のいずれか1項に記載の現像容器。 - 請求項1〜14のいずれか1項に記載の現像容器と、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
を備えることを特徴とする現像装置。 - 画像形成装置の装置本体に着脱可能に構成された、現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスを行うためのプロセスカートリッジであって、
請求項1〜14のいずれか1項に記載の現像容器、または請求項15に記載の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項1〜14のいずれか1項に記載の現像容器、請求項15に記載の現像装置、または請求項16に記載のプロセスカートリッジのいずれかと、
前記出力手段が出力した出力値に基づいて、前記収容部に収容されている現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記残量検知手段は、前記攪拌部材で跳ね上げられずに前記攪拌部材から滑り落ちた現像剤を受け止めることで前記出力手段が出力する出力値に基づいて、前記収容部に収容されている現像剤の残量を検知することを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。
- 前記残量検知手段は、前記収容部における現像剤の堆積領域を通過する際に現像剤から力を受けることで前記出力手段が出力する出力値に基づいて、前記収容部に収容されている現像剤の残量を検知することを特徴とする請求項17または18に記載の画像形成装置。
- 前記残量検知手段は、前記出力手段が出力した出力値を補正した値に基づいて、前記収容部に収容されている現像剤の残量を検知することを特徴とする請求項17〜19のいずれか1項に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014001380A JP2015129859A (ja) | 2014-01-08 | 2014-01-08 | 現像容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014001380A JP2015129859A (ja) | 2014-01-08 | 2014-01-08 | 現像容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015129859A true JP2015129859A (ja) | 2015-07-16 |
Family
ID=53760621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014001380A Pending JP2015129859A (ja) | 2014-01-08 | 2014-01-08 | 現像容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015129859A (ja) |
-
2014
- 2014-01-08 JP JP2014001380A patent/JP2015129859A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7630655B2 (en) | Image forming apparatus and developer remaining amount detecting method | |
US7532828B2 (en) | Image forming apparatus and developer remaining amount detecting method | |
JP5366477B2 (ja) | 画像形成装置 | |
US9594342B2 (en) | Developer container, developing apparatus, process cartridge, image forming apparatus, and apparatus main body of image forming apparatus | |
JP2009116120A (ja) | トナー補給装置及び画像形成装置 | |
US9002226B2 (en) | Developing device and image forming apparatus | |
JP2007086660A (ja) | 画像形成装置 | |
US10234807B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP4826561B2 (ja) | 第2の画像形成装置 | |
US9042744B2 (en) | Image forming apparatus | |
JP2015090401A (ja) | 現像容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP2010079066A (ja) | 画像形成装置 | |
US10185240B2 (en) | Image forming apparatus with storage of cleaning blade contact pressure | |
JP4948100B2 (ja) | トナー消費予測量算出方法、トナー消費予測量算出装置、および画像形成装置 | |
JP5659183B2 (ja) | 画像形成装置及び画像形成方法 | |
JP2007017754A (ja) | 画像形成装置、画像形成装置の制御方法、プロセスカートリッジおよび記憶媒体 | |
JP2015129859A (ja) | 現像容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 | |
JP2011123439A (ja) | 画像形成装置 | |
JP5155970B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2005309145A (ja) | 画像形成装置 | |
JP2015102713A (ja) | 画像形成装置 | |
JP7147151B2 (ja) | 画像形成装置、算出方法、および算出プログラム | |
JP6900159B2 (ja) | 画像形成装置 | |
JP2008225222A (ja) | 画像形成装置及びトナー濃度制御方法 | |
JP2005242179A (ja) | 画像形成装置 |