JP3854955B2

JP3854955B2 - 現像ユニット

Info

Publication number: JP3854955B2
Application number: JP2003317712A
Authority: JP
Inventors: 英一佐々木; 賢史篠原; 則幸木村; 宇貢藤城
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2021-12-06
Also published as: JP2004004990A

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンターなどの画像形成装置に用いる現像ユニットに係り、詳しくは、互いに異なる現像剤を用いる複数の現像器が回転中心軸の周りに配置され、対応する現像器のトナーホッパ部に補給するトナーを収容し該対応する現像器と一体移動する複数のトナー容器が装着された回転型の現像ユニットに関するものである。

従来、この種の画像形成装置として、像担持体上に形成した潜像を、互いに異なる現像剤を用いる複数の現像器を有する現像ユニットを駆動し、各現像器を像担持体と対向する現像位置に移動させて該潜像を顕像化するものが知られている。この画像形成装置において、所望の現像器を像担持体と対向する現像位置に移動させるために、前もって各現像器が所定のホーム位置に装着されているかどうか検知して確認しておく必要がある。また、各現像器には一定の寿命を有しているため、この寿命を何らかの方法で検知し、各現像器の交換時期を知ることが安定した現像動作を行う上で望ましい。

また、上記構成の画像形成装置において、現像ユニットの対応する現像器に補給するトナーを収容し、該対応する現像器と一体移動する着脱自在の複数のトナー容器を設けてもよい。この構成の場合には、トナー容器のトナーエンドを検知してユーザに知らせたり、トナー容器未装着で動作させた場合のトナー飛散を防止するためにトナー容器の装着の有無を検知したりする必要性がでてくる。

なお、従来、現像装置の現像剤容器内のトナーの残量を検知するために、現像剤容器の撹拌・搬送手段が摺擦する部位に光透過性の透明部材を配設し、該透明部材を通過する光を検知するものは知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１−３１６７６５号公報

ところが、上記特許文献１で提案されているような現像装置に用いられている光学的な検知装置を、前述の複数の現像器やトナー容器を備えた画像形成装置に採用した場合には、各現像器及び各トナー容器ごとに検知装置を設ける必要がでてくるため、装置の小型化及び低コスト化を図ることが難しい。このような問題点は、現像装置内のトナー残量検知すなわち各トナー容器のトナーエンドの検知に限らず、各トナー容器の装着の有無検知、各現像器が所定のホーム位置に装着されているか否かを検知するホーム位置検知、及び各現像器の交換時期検知を行う際にも生じるものである。

本発明は、複数の現像器及びトナー容器に対する複数の検知を一つの光学的検知装置で行うことができるようにすることにより、装置構成を簡便にし、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる現像ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、互いに異なる現像剤を用いる複数の現像器が回転中心軸の周りに配置され、対応する現像器のトナーホッパ部に補給するトナーを収容し該対応する現像器と一体移動する複数のトナー容器が装着された回転型の現像ユニットにおいて、該複数の現像器のトナーホッパ部のそれぞれが、互いに異なる種類の検知を行うための複数の異なる被検知部を有するとともに、該複数のトナー容器のそれぞれが、トナー容器の装着の有無検知用の被検知部を有し、該複数のトナーホッパ部における被検知部と該複数のトナー容器における被検知部とを、該現像ユニットの回転中心軸を中心とした同心円に沿った異なる位置に設けたことを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の現像ユニットにおいて、上記トナー容器の交換位置で、上記トナー容器の装着の有無検知用の被検知部が検知位置に対向することを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１の現像ユニットにおいて、上記各トナーホッパ部における複数の被検知部の一つが、各現像器の交換時期の検知を行うための被検知部であり、上記トナー容器の１回の着脱動作に伴って可動部材が所定の移動量だけ移動する着脱回数計数機構を該現像器に設け、該トナー容器の着脱回数が所定回数になったときにのみ検知位置に対向するように、各現像器の交換時期検知用の被検知部を該可動部材に設けたことを特徴とするものである。

請求項１の現像ユニットにおいては、その現像ユニットを回転駆動することにより、複数の現像器のトナーホッパ部及びトナー容器のそれぞれに設けた互いに異なる種類の検知を行うための複数の異なる被検知部を、一つの光学的検知装置による検知位置に対向させて通過させることができるため、複数の被検知部を光学的検知装置一つで検知できる。

請求項２の現像ユニットにおいては、上記トナー容器の交換位置で、トナー容器の装着の有無検知用の被検知部が検知位置に対向するため、各トナー容器の交換の際に、トナー容器の装着の有無を確実に検知できる。

請求項３の現像ユニットにおいては、上記トナー容器を交換するたびに、上記現像器に設けた着脱回数計数機構の可動部材が所定の移動量だけ移動し、該トナー容器の着脱回数が所定回数になったときに、該可動部材に設けた現像器の交換時期検知用の被検知部を検知装置で検知することにより、現像器の交換時期すなわち寿命を判断できる。

請求項１の発明によれば、現像ユニットを回転駆動することにより、複数の現像器のトナーホッパ部のそれぞれに設けた互いに異なる種類の検知を行うための複数の異なる被検知部だけでなく、複数のトナー容器のそれぞれに設けたトナー容器の装着の有無検知用の被検知部を、光学的検知装置一つで検知できるので、上記各被検知部ごとに検知装置を設けた場合に比較して、装置構成を簡便にし、装置の小型化及び低コスト化を図ることができるという効果がある。

請求項２の発明によれば、上記トナー容器の交換位置で、トナー容器の装着の有無検知用の被検知部が検知位置に対向するため、各トナー容器の交換の際に、トナー容器の装着の有無を確実に検知できるので、トナー容器を装着してから現像ユニットの所定の動作をさせた後にトナー容器の装着の有無を検知するようなものに比較して、トナー容器の装着時から現像ユニットの所定動作後までのトナー容器の装着忘れによるトナー飛散を未然に回避できるという効果がある。

請求項３の発明によれば、上記トナー容器を交換するたびに、上記現像器に設けた着脱回数計数機構の可動部材が所定の移動量だけ移動し、該トナー容器の着脱回数が所定回数になったときに、光学的検知装置で該可動部材に設けた現像器の交換時期検知用の被検知部を検知するという簡便な構成で、現像器の交換時期すなわち寿命を判断できるという効果がある。

以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下「プリンタ」という）に用いる回転型の現像ユニットに適用した一実施例について説明する。図１は、本実施例に係るプリンタの概略構成図である。図１のプリンタにおいて、像担持体としての可撓性の感光体ベルト１は回動ローラ２，３の間に架設され、この回動ローラの回転により矢印Ａの時計方向に駆動される。また、この２つの回動ローラの一方の回動ローラ３による感光体ベルト１の支持部分には、潜像形成手段の一部としての帯電ローラ４及び感光体用クリーニング装置６が配設され、同じく潜像形成手段の一部としてのレーザ光学装置５からのレーザビームＬが照射するようになっている。上記レーザ光学装置５は、上面にスリット状の露光用開口部を有する保持ケース５ａに図示しないレーザ光源、駆動モータ５ｂで回転駆動されたポリゴンミラー５ｃ、ｆ−θレンズ５ｄ、ミラー５ｅ等が納められ、装置本体に組み込まれている。このレーザ光学装置５としては図示のもののほかに、光源と収束性光伝送体を一体構成したものを用いることもできる。

また、上記回動ローラ２，３間の感光体ベルト１の張架部には、複数の現像器を有する回転型の現像ユニット７が配設されている。この現像ユニット７の複数の現像器８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒色のトナーを含む現像剤をそれぞれ収容するもので、所定の現像位置で感光体ベルト１と近接又は接触する現像剤担持体としての現像スリーブを備え、感光体ベルト１上の潜像を非接触現像又は接触現像法により顕像化する機能を有している。

また、上記感光体ベルト１上の顕像が転写される中間転写体としての中間転写ベルト９は回動ローラ１０，１１の間に架設され、この回動ローラの回転により矢印Ｂの反時計方向に駆動される。感光体ベルト１と中間転写ベルト９は上記回動ローラ２による支持部分で接触しており、感光体ベルト１上の第１回目の顕像が中間転写ベルト内に設けられたバイアスローラ１２により中間転写ベルト９上に転写される。そして、同じような転写プロセスを反復することにより、感光体ベルト１上に形成される第２回目の顕像、第３回目の顕像及び第４回目の顕像が中間転写ベルト９上にそれぞれ重ねられて位置ズレを生じないように転写される。

また、上記中間転写ベルト９上の顕像を転写材としての転写紙に転写する転写手段としての転写ローラ１３が、中間転写ベルト９に接離するように設けられている。また、中間転写ベルト９の回動ローラ１０による支持部分には中間転写ベルト９の表面をクリーニングするクリーニング装置１４が配設されている。このクリーニング装置１４のブレード１４ａは、画像形成中には中間転写ベルト９の表面から離間した位置に保たれ、顕像転写後のクリーニング時のみ図示のごとく中間転写ベルト９の表面に圧接される。

また、上記感光体ベルト１及び中間転写ベルト９はそれぞれシームレスのベルト材で構成されている。

上記構成のプリンタによる多色像の形成は次のように行われる。まず、プリンタとは別体の画像読み取り装置において、原稿のオリジナル画像をカラー画像データ入力部の撮像素子が走査して読み取り、その読み取ったデータを画像データ処理部に送って演算処理して画像データを作成し、一旦画像メモリに格納する。そして、プリント動作開始時に、画像メモリ内の画像データが取り出されて、本実施例に係るプリンタに送られる。このプリンタのレーザ光学装置５では、図示しない半導体レーザで発生したレーザビームが駆動モータ５ｂで回転駆動されたポリゴンミラー５４ｃで回転走査され、ｆ−θレンズ５ｄを経て、ミラー５ｅにより光路を曲げられて、予め除電ランプ１５で除電され帯電ローラ４で一様に帯電された感光体ベルト１の周面上に露光され、静電潜像が形成される。

ここで、上記露光する画像パターンは、所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン、黒に色分解したときの単色の画像パターンである。感光体ベルト１上に異なるタイミングで形成された各々の静電潜像は、現像ユニット７を適宜回転駆動して各色の現像器８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋによって現像され、顕色化及び単色化されて単色画像が形成される。感光体ベルト１上に形成された各単色画像は、感光体ベルト１に接触しながら反時計回りに回転する中間転写ベルト９上に転写され、順次重ね合わされる。中間転写ベルト９上に重ね合わせられたイエロー、マゼンタ、シアン及び黒の顕像は、給紙台１６から給紙ローラ１７、レジストローラ１８を経て転写部に転写されてきた転写紙１９に転写ローラ１３により一括転写される。この転写が終了した後、転写紙１９は定着装置２０で定着されてフルカラー画像が完成する。

図２は本実施例のプリンタに搭載されている現像ユニット７の斜視図である。この現像ユニット７は、回転中心軸Ｏを中心に回転自在に設けられ、図示を省略した駆動機構により矢印Ｃ方向に回転される。この現像ユニット７の回転により、感光体ベルト１に対向する現像位置に各現像器８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋを移動させることができる。また、各色のトナーが収容されたトナー容器としてのトナーカートリッジ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが、各現像器８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋのトナーホッパ部８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋに連結され、現像ユニット７の回転駆動によって現像器と一体移動するようになっている。また、各トナーカートリッジは、それぞれ独立して現像ユニット７から着脱できるようになっている。

また、現像ユニット７の状態を検知する光学検知装置としての反射型のフォトインタラプタ２２が、現像ユニット７手前側のトナーホッパ部８１及びトナーカートリッジ２１の端面に設けられた後述の被検知部に対向し、且つ上記回転中心軸Ｏから所定距離だけ離れた位置に配設されている。このフォトインタラプタ２２は、ＬＥＤ等からなる発光部と、フォトトランジスタ等からなる受光部とにより構成され、上記トナーホッパ部８１又はトナーカートリッジ２１に対して光を照射し、そこからの反射光を検知することにより、トナーカートリッジ２１の装着の有無検知、トナーカートリッジ２１のトナーエンド検知、現像器８のホーム位置検知、及び現像器８の交換時期検知を行っている。

図３は上記反射型のフォトインタラプタ２２で検知する複数の被検知部ＫＳ１〜ＫＳ４，ＹＳ１〜ＹＳ４，ＭＳ１〜ＭＳ４，ＣＳ１〜ＣＳ４の位置を示している。この複数の被検知部は、現像ユニット７の回転中心軸Ｏに垂直なトナーホッパ部８１及びトナーカートリッジ２１の側面の該回転中心軸０を中心とした同心円Ｄに沿った異なる位置に設けられている。また、図中の被検知部ＫＳ１，ＹＳ１，ＭＳ１，ＣＳ１はトナーカートリッジ２１の装着の有無検知用であり、被検知部ＫＳ２，ＹＳ２，ＭＳ２，ＣＳ２はトナーカートリッジ２１のトナーエンド検知用であり、被検知部ＫＳ３，ＹＳ３，ＭＳ３，ＣＳ３は現像器８の交換時期検知用であり、被検知部ＫＳ４，ＹＳ４，ＭＳ４，ＣＳ４は現像器８のホーム位置検知用である。

上記トナーカートリッジ２１の手前側側面は、黒塗装を施したり、表面粗し加工を施したりすることによって光を反射しにくくなっているが、トナーカートリッジ２１の装着の有無検知用の被検知部ＫＳ１，ＹＳ１，ＭＳ１，ＣＳ１の部分だけ、鏡面塗装を施したり、表面粗し加工をしないことによって光を反射しやすくなっている。そして、各トナーカートリッジ２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋの交換時の現像ユニット７の回転位置で、それぞれ対応する被検知部ＫＳ１，ＹＳ１，ＭＳ１，ＣＳ１が、フォトインタラプタ２２の検知位置に対向するようになっている。

図４は現像器のトナーホッパ部８１の斜視図である。このトナーホッパ部８１はトナーカートリッジ２１から供給されるトナーを受け入れるためのトナー受け口８１ａと、手前側面にフォトインタラプタ２２の入出力光が通る透明窓８１ｂと、内部に取り付けられた該入力光を反射するための反射板８１ｃを備えている。この透明窓８１ｂ及び反射板８１ｃにより上記トナーエンド検知用の各被検知部ＫＳ２，ＹＳ２，ＭＳ２，ＣＳ２を構成している。通常は、トナーホッパ部８１にトナーが満たされているため、フォトインタラプタ２２からの光は反射板８１ｃに届かず検知されないが、トナーがなくなってくると次第に透明窓８１ｂと反射板８１ｃとの間の光の障害物となるトナーがなくなってくるためフォトインタラプタ２２は光を検知し、トナーエンドを検知できる。

図５はトナーカートリッジ２１の装着の説明図であり、図６はトナーカートリッジ２１の着脱回数計数機構の動作の説明図である。図５に示すように、トナーカートリッジ２１はトナーホッパ部８１の上辺に沿って装着される。そして、図６（ａ）に示すように、トナーカートリッジ２１には、アームストッパ２３に支えられたアーム２４が取り付けられている。このアーム２４は軸２４ａを中心に揺動可能であり、反時計方向に付勢されている。また、現像器８側には所定の形状の歯が形成された可動部材としてのラチェット板２５が取り付けられている。このラチェット板２５は、軸２５ａを中心に回動自在に軸支されているが、逆転防止部材２６により、時計方向の回転が抑制されている。図６（ａ）〜（ｃ）に示すトナーカートリッジ２１の矢印Ｅ方向の装着動作の際には、ラチェット板２５の歯をアーム２４で押すため、ラチェット板２５が反時計方向に所定角度だけ回転する。一方、図６（ｄ）に示すトナーカートリッジ２１の矢印Ｆ方向の取り外しの際には、アーム２４はラチェット板２５の歯に沿って上下動するが、ラチェット板２５は逆転防止部材２６により抑制されているため回転しない。

上記現像器８の交換時期としては、およそトナーカートリッジを４回分使いきった時期なので、図６（ｅ）に示すようにラチェット板２５がトナーカートリッジ２１の装着を４回行った以上は回転しないように、ラチェット板２５の歯が形成されている。このラチェット板２５の手前側面には、マーク２５ｂがプリントされており、４回目のトナーカートリッジの交換のときにマーク２５ｂが上記現像器８の交換時期検知用の被検知部ＫＳ３，ＹＳ３，ＭＳ３，ＣＳ３の位置に現れるようになっている。また、このマーク２５ｂは銀色又は白色で、それ以外のラチェット板２５の側面は黒色になっている。従って、上記被検知部ＫＳ３，ＹＳ３，ＭＳ３，ＣＳ３の位置をフォトインタラプタ２２で検知することにより、現像器８の交換時期、すなわち現像器８が寿命に達しているか否かを検知できる。本実施例では、上記フォトインタラプタ２２がマーク２５ｂを検知した時点で、現像器８の交換時期である旨を図示しない表示装置に表示するように制御している。

図７（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ各色のトナーホッパ部８１に設けた現像器８のホーム位置検知用の被検知部ＫＳ４，ＹＳ４，ＭＳ４，ＣＳ４のコードを示している。図中のハッチングしている部分が反射状態であり、他の白い部分が非反射状態であり、色ごとにコードを変えて色情報を含むようにしている。例えば、黒トナーの被検知部ＫＳ４の場合は全面が反射状態であり、シアントナーの被検知部ＣＳ４は全面のうち１カ所非反射状態である。そして、例えば、角度θ４〜θ５の間にわたってフォトインタラプタ２２が光の反射を検知し続けた場合は被検知部ＫＳ４を検知したと判断する。また、角度θ４〜θ５の間にわたってフォトインタラプタ２２が１カ所に非反射状態を検知した場合には、被検知部ＣＳ４を検知したと判断する。

また、プリンタの一連の画像形成シーケンス動作終了時の現像ユニット７の回転位置（図３の回転位置）では、黒トナーのトナーカートリッジ２１Ｋの被検知部ＫＳ１がフォトインタラプタ２２の検知位置に対向するようになっているため、画像形成シーケンス動作開始時には、常に黒トナーのトナーカートリッジ２１Ｋが装着されているかどうかを確認できる。

また、現像ユニット７が図３の位置からθ２−θ１だけ回転したときのフォトインタラプタ２２の検知位置には、黒トナーのトナーカートリッジ２１Ｋのトナーエンド検知用の被検知部ＫＳ２が対向する。更に現像ユニット７をθ３−θ２だけ回転したときのフォトインタラプタ２２の検知位置には、上記現像器８の交換時期検知用の被検知部ＫＳ３が対向する。更に、現像ユニット７がθ４−θ３だけ回転したときのフォトインタラプタ２２の検知位置には、現像器８のホーム位置検知用の被検知部ＫＳ４が対向する。この被検知部ＫＳ４ではは色情報をコードとして有しているため、現像ユニット７を角度θ４からθ５まで回転させながらフォトインタラプタ２２で検知することにより、色情報コードを判別することになる。

図８は現像ユニット７の状態検知のフローチャートである。プリンタの電源立ち上げ時又はリセット時に状態検知をスタートし、ステップ１で現像ユニット７を時計方向に回転して黒現像器のＨ．Ｐ．を検知する。黒現像器のＨ．Ｐ．は、前述のように現像ユニット７の回転角度θ４〜θ５の間に被検知部ＫＳ４を検知して判断する。次に、ステップ２〜５でシアン、マゼンタ、イエロー、黒の各色の現像器８及びトナーカートリッジ２１に関係した部分の状態検知を行う。そして、最後のステップ６で現像ユニット７を角度θ５の位置からθ１の位置まで戻して終了する。

図９は各色での検知動作のフローチャートである。なお、各色の検知位置関係はそれぞれ角度９０度ずれているだけなので、以下の説明ではシアンに関する検知を例に挙げ、他の色に関する検知は同様とする。まず、ステップ１で現像ユニット７を角度θ５〜θ６まで回転し、ステップ２で被検知部ＣＳ１を検知し、トナーカートリッジ２１Ｃの装着の有無検知を行う。ここで、トナーカートリッジ２１Ｃの有無検知の結果、ＯＫならば次の検知を行い、ＮＧであればステップ３でシアントナーカートリッジ２１Ｃ無しの表示を行う。

次に、ステップ４で現像ユニット７を角度θ１〜θ２に回転し、ステップ５で被検知部ＣＳ２を検知し、トナーカートリッジ２１Ｃのトナーエンド検知を行う。ここで、トナーエンド検知の結果、ＯＫならば次の検知を行い、ＮＧであればステップ６でシアントナーエンドの表示を行う。

次に、ステップ７で現像ユニット７を角度θ２〜θ３に回転し、ステップ８で被検知部ＣＳ３を検知し、現像器８Ｃの交換時期を検出する寿命検知を行う。ここで、現像器８Ｃの寿命検知の結果、ＯＫならば次の検知を行い、ＮＧであればステップ９でシアン現像器８Ｃの交換時期の表示を行う。

次に、ステップ１０で現像ユニット７を角度θ３からθ４まで回転し、ステップ１１で現像ユニット７を角度θ４〜θ５まで回転して被検知部ＣＳ４の色情報コードを読み取って現像器８Ｃのホーム位置を検知する。ここで、現像器８Ｃのホーム位置検知の結果、色が合っているか否か、すなわちシアンであるか否かを判断し、色が合っていれば終了し、合っていなければステップ１３で現像器の誤挿入の表示を行って終了する。

本発明の実施例に係るプリンタの概略構成図。同プリンタの現像ユニットの斜視図。同現像ユニット側面の被検知部の説明図。同現像ユニットの現像器の斜視図。同現像ユニットへのトナーカートリッジの装着の説明図。（ａ）〜（ｅ）は同現像ユニットに設けたトナーカートリッジの装着回数計数機構の動作の説明図。（ａ）〜（ｄ）は同現像ユニットの各現像器のホーム位置検知用の被検知部の説明図。同現像ユニット７の状態検知のフローチャート。各色での検知動作のフローチャート。

符号の説明

１感光体ベルト
４帯電ローラ
５レーザ光学装置
７現像ユニット
８現像器
２１トナーカートリッジ
２２フォトインタラプタ
８１トナーホッパ部

Claims

互いに異なる現像剤を用いる複数の現像器が回転中心軸の周りに配置され、対応する現像器のトナーホッパ部に補給するトナーを収容し該対応する現像器と一体移動する複数のトナー容器が装着された回転型の現像ユニットにおいて、
該複数の現像器のトナーホッパ部のそれぞれが、互いに異なる種類の検知を行うための複数の異なる被検知部を有するとともに、該複数のトナー容器のそれぞれが、トナー容器の装着の有無検知用の被検知部を有し、
該複数のトナーホッパ部における被検知部と該複数のトナー容器における被検知部とを、該現像ユニットの回転中心軸を中心とした同心円に沿った異なる位置に設けたことを特徴とする現像ユニット。
上記トナー容器の交換位置で、上記トナー容器の装着の有無検知用の被検知部が検知位置に対向することを特徴とする請求項１の現像ユニット。
上記各トナーホッパ部における複数の被検知部の一つが、各現像器の交換時期の検知を行うための被検知部であり、
上記トナー容器の１回の着脱動作に伴って可動部材が所定の移動量だけ移動する着脱回数計数機構を該現像器に設け、該トナー容器の着脱回数が所定回数になったときにのみ検知位置に対向するように、該交換時期検知用の被検知部を該可動部材に設けたことを特徴とする請求項１の現像ユニット。