JP4125946B2

JP4125946B2 - Image forming apparatus and process cartridge thereof

Info

Publication number: JP4125946B2
Application number: JP2002345414A
Authority: JP
Inventors: 熱河松浦; 和人渡辺
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP2004177765A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタなどの画像形成装置と、該画像形成装置に着脱自在装着されるプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタなどとして使用される画像形成装置では、画像潜像が露光形成される像担持体、像担持体の画像潜像をトナー像に現像する現像手段、像担持体の帯電を行なう帯電手段、像担持体のクリーニングを行なうクリーニング手段、現像剤収納容器などをプロセスカートリッジとして一体化し、このプロセスカートリッジを、装置本体に対して着脱自在に構成することにより、消耗部材の交換やメンテナンス上の便宜が計られている。
この種のカートリッジには、前記した像担持体と周囲の作像素子、及び現像剤収納容器の全てをプロセスカートリッジとして一体化構成した「オールインワン」タイプのプロセスカートリッジや、現像剤収納器と現像手段からなる第１のカートリッジと、像担持体、帯電手段、クリーニング手段などからなる第２のカートリッジとからなる「オールインツー」タイプのプロセスカートリッジが知られている。
従来の画像形成装置では、現像剤保存量が画像形成不能な量に減少した場合に警報が発せられる方式であり、画像形成の途中で警報が発せられる場合もあり、画像形成の能率的な実行上で問題があった。
【０００３】
この問題を解決するために、現像スリーブとプロセスカートリッジ内のアンテナ電極とで構成されるコンデンサに対して、ＡＣバイアスを印加して、現像スリーブとアンテナ電極間の現像剤量で定まるコンデンサの静電容量を測定することにより、現像剤保存量を検出する画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。
また、プロセスカートリッジの側面に、２個の導体パターンからなる平面アンテナを設け、これらの導体パターン間にＡＣバイアスを印加して、２個の導体パターン間の現像剤量で定まる静電容量を測定して、現像剤保存量を検出するカートリッジが提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２２２１６１号公報（実施例１）
【特許文献２】
特開２００２−１３２０２９号公報（段落００４１〜００４３および図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特許文献１及び特許文献２に開示の技術では、何れもコンデンサの電極間に存在する現像剤量で定まる静電容量を測定するために、コンデンサの電極間にＡＣバイアスを印加している。
このように、コンデンサの電極間にＡＣバイアスを印加すると、像担持体の近傍での放電の発生が活発化され、発生する放電によって像担持体の動作寿命が短縮するおそれがある。
また、ＡＣバイアス印加のために別途ＡＣ電源を設けることが必要になり、製造コスト面でも問題が生じる。
【０００６】
本発明は、前述したこの種の画像形成装置の現像剤量保存量の測定の現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像剤保存量の高精度の測定を、直流電源のみを使用することにより、像担持体の動作寿命の短縮を防止して実行可能で、製造コストの削減も可能で、さらに、画像形成動作中に、形成画像の品質を低下させることなく現像剤保存量の測定が行なわれ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にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、搬送手段により搬送される転写材に回転自在に対接し、原稿画像の顕像が形成され、該顕像が前記転写体に転写される像担持体、該像担持体を帯電する帯電手段、前記像担持体に前記顕像を現像形成する現像手段、該現像手段に現像剤を供給する供給手段を備え、作像電圧印加手段から作像電圧が印加され、前記転写体に前記現像剤により原稿画像の画像形成を行い、装置本体に着脱自在に取り付けられているプロセスカートリッジと、該プロセスカートリッジの内部、または近傍に設けられる複数の計測電極、及び前記現像剤保存量の測定時に、前記計測電極に直流計測電圧を印加する計測電圧印加手段を備え、前記現像剤保存量の測定を行なう現像剤保存量測定ユニットとを有し、前記計測電圧印加手段として、作像電圧印加手段が兼用され、該作像電圧印加手段は、作像電圧の立ち下がり時間よりも短い時間で、計測用の直流電圧をＯＮ−ＯＦＦ出力することにより、画像形成動作中に現像剤の保存量の測定を行なうことを特徴とするものである。
【０００８】
このような手段によると現像剤保存量の測定時には、像担持体、帯電手段、現像手段及び供給手段を備え、装置本体に着脱自在プロセスカートリッジの内部、または近傍に設けられる複数の計測電極と、計測電圧印加手段とからなる現像剤保存量測定ユニットにおいて、計測電圧印加手段から直流計測電圧が印加されて、現像剤保存量の測定が行なわれるので、構成が簡単で製造コストが削減される計測電圧印加手段からの直流計測電圧により、プロセスカートリッジの作像素子への交流バイアスの印加による像担持体の動作寿命の短縮を防止して高精度の現像剤保存量の測定が行なわれる。
【００１０】
さらに、このような手段によると、計測電圧印加手段として、作像電圧印加手段が兼用されるので、部品数が削減され、省資源化が行なわれ、さらに製造コストが削減される。
【００１２】
またさらに、このような手段によると、計測電圧印加手段として兼用される作像電圧印加手段は、作像電圧の立ち下がり時間よりも短い時間で、計測用の直流電圧をＯＮ−ＯＦＦ出力するので、画像形成動作中に、形成画像の品質を低下させることなく現像剤保存量の測定が行なわれる。
【００１３】
同様に前記目的を達成するために、請求項２記載の発明は、現像剤の保存量の測定時に、像担持体と現像手段間を導通し、画像形成時に前記像担持体と前記現像手段間の導通を遮断する切換手段が、請求項１記載の画像形成装置にさらに設けられ、非画像形成時に前記現像手段に直流計測電圧が印加されることにより、現像剤保存量の測定を行なうことを特徴とするものである。
【００１４】
このような手段によると、請求項１記載の発明での作用に加えて、切換手段によって、現像剤保存量の測定時には、像担持体と現像手段間が導通され、画像形成時には、像担持体と現像手段間の導通が遮断されるので、非画像形成時に現像手段に直流計測電圧を印加することにより、現像手段から像担持体へのトナー移送を防止して、現像剤保存量の測定が、以後の画像形成動作に悪影響与えることなく行なわれる。
【００１５】
同様に前記目的を達成するために、請求項３記載の発明は、現像剤保存量の測定時に、像担持体と現像手段間距離を、画像形成時よりも増大させる距離変更手段が、請求項１記載の画像形成装置にさらに設けられ、非画像形成時に前記現像手段に直流計測電圧が印加されることにより、現像剤保存量の測定を行なうことを特徴とするものである。
【００１６】
このような手段によると、請求項１記載の発明での作用に加えて、距離変更手段によって、現像剤保存量の測定時には、像担持体と現像手段間距離が、画像形成時よりも増大されるので、非画像形成時に現像手段に直流計測電圧を印加することにより、現像手段から像担持体へのトナー移送を防止して、現像剤保存量の測定が、以後の画像形成動作に悪影響を与えることなく行なわれる。
【００１７】
同様に前記目的を達成するために、請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、現像剤の保存量の測定時に、帯電手段が回転状態にある像担持体を帯電することにより、現像手段からの現像剤の移行を防止する電界を形成し、非画像形成時に現像剤保存量の測定を行なうことを特徴とするものである。
【００１８】
このような手段によると、請求項１記載の発明での作用に加えて、現像剤保存量の測定時に、帯電手段が回転状態にある像担持体を帯電することにより、現像手段からの現像剤の移行を防止する電界を形成し、非画像形成時に、現像手段から像担持体へのトナーの移送を防止して、現像剤の保存量測定が、以後の画像形成動作に悪影響を与えることなく行なわれる。
【００１９】
同様に前記目的を達成するために、請求項５記載の発明は、複数の計測電極を具備し、現像ユニットに現像剤を供給する現像ユニットとは別体の現像剤格納手段が、請求項１記載の画像形成装置にさらに設けられていることを特徴とするものである。
【００２０】
このような手段によると、現像ユニットに現像剤を供給する現像ユニットとは別体の現像剤格納手段に設けられている複数の計測電極間に直流計測電圧を印加して、現像剤保存量を測定することにより、請求項１記載の発明での作用が実行される。
【００２１】
同様に前記目的を達成するために、請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、プロセスカートリッジの廃現像剤ボックスに複数の計測電極が設けられ、現像剤量の測定時に計測電圧印加手段から前記計測電極に直流計測電圧が印加され、前記廃現像剤ボックスの廃現像剤量の測定を介して、現像剤の保存量を測定することを特徴とするものである。
【００２２】
このような手段によると、現像剤量の保存量の測定時に、計測電圧印加手段から、プロセスカートリッジの廃現像剤ボックスに設けられた複数の計測電極に直流計測電圧が印加され、廃現像剤ボックスの廃現像剤量の測定を介して、現像剤保存量を測定することにより、請求項１記載の発明での作用が実行される。
【００２３】
同様に前記目的を達成するために、請求項７記載の発明は、Ｋ、Ｍ、Ｃ、Ｙの各色に対応してそれぞれ設けられ、搬送手段により搬送される転写材に回転自在に対接し、原稿画像の顕像が形成され、該顕像が前記転写体に転写される像担持体、該像担持体を帯電する帯電手段、前記像担持体に前記顕像を現像形成する現像手段、該現像手段に現像剤を供給する供給手段を備え、作像電圧印加手段から作像電圧が印加され、前記転写体に前記現像剤により原稿画像の対応する色の現像剤で画像形成を行い、装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジであり、計測電圧印加手段から直流計測電圧が印加される計測接片と、作像電圧印加手段から作像電圧が印加される作像接片と、直流計測電圧を前記計測接片に印加するか、作像電圧を前記作像接片に印加するかの切換を行なう切換手段とを有し、前記計測電圧印加手段として、作像電圧印加手段が兼用され、該作像電圧印加手段は、作像電圧の立ち下がり時間よりも短い時間で、計測用の直流電圧をＯＮ−ＯＦＦ出力することにより、画像形成動作中に現像剤の保存量の測定を行なうことを特徴とするものである。
【００２４】
このような手段によると、現像剤保存量の測定時には、切換手段によって、計測電圧印加手段から印加される直流計測電圧が、計測接片を介してプロセスカートリッジの内部、または近傍に設けられる複数の計測電極に印加され、この直流計測電圧に基づいて、現像剤保存量が測定されるので、構成が簡単で製造コストが削減される計測電圧印加手段によって、プロセスカートリッジの作像素子への交流バイアス印加による像担持体の動作寿命の短縮を防止して、現像剤保存量の測定が、画像形成装置本体に、Ｋ、Ｍ、Ｃ、Ｙの各色に対応して、それぞれ着脱自在な４組のカートリッジごとにそれぞれ独立に行なわれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
図１は本実施の形態の全体構成を示す説明図、図２は本実施の形態のプロセスカートリッジの構成を示す説明図、図３は本実施の形態におけるプロセスカートリッジの取り外し状態の説明図、図４は本実施の形態の現像剤保存量の測定時に作動する切換スイッチ機構の説明図、図５は本実施の形態の計測電極部分の他の構成を示す説明図、図６は本実施の形態の現像剤保存量測定ユニットの構成を示す説明図、図７は本実施の形態の現像剤保存量測定動作を示す特性図である。
【００２６】
本実施の形態では、図１に示すように、装置本体２５内下部に、画像形成が行なわれる転写材が収納される給紙トレイ５が配設され、給紙トレイ５の上方に、イェローに対応するプロセスカートリッジ１Ｙ、シアンに対応するプロセスカートリッジ１Ｃ、マゼンタに対応するプロセスカートリッジ１Ｍ、及びブラックに対応するプロセスカートリッジ１Ｋが順次配設されている。
各プロセスカートリッジは同一構成であり、図２にプロセスカートリッジ１として示すと、プロセスカートリッジ１には、対応する色のトナーによる現像動作を行なう現像ユニット１３と、クリーニング動作を行なうクリーニングユニット１４とが設けられ、現像ユニット１３とクリーニングユニット１４にわたって、トナー像が形成される像担持体１１が回動自在に配設されている。
【００２７】
現像ユニット１３内には、現像剤として対応する色のトナーが充填されており、さらに、現像ユニット１３内には、像担持体１１に回動自在に対接し、像担持体１１に露光される原稿画像の対応色の静電潜像をトナーで現像する現像ローラ１３ａ、現像ローラ１３ａに近接対向して、現像ローラ１３ａにトナーを持着させる供給ローラ１３ｂが配設され、さらに、現像ユニット１３内には、供給ローラ１３ｂにトナーを撹拌しつつ移動させる撹拌部材１３ｄ、現像ローラ１３ａに持着されるトナーの厚みを規制しつつ摩擦によりトナーを負帯電させる弾性ブレード１３ｃ、及び現像剤量の測定のためのアンテナ電極１３ｅが、現像ローラ１３ａとほぼ平行に現像ローラ１３ａのほぼ全長にわたって配設されている。
【００２８】
また、像担持体１１には、転写ローラ２ｂにより押圧されて転写材搬送ベルト２が、移送自在に対接配設されており、転写ローラ２ｂは、芯金にポリウレタンゴム、エチレンープロピレンージエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）などの弾性材に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズなどの導電性付与剤を分散配合して、電気抵抗値（体積抵抗率）を１０６〜１０１０Ω・ｃｍ程度の中抵抗値に調整した弾性層が被覆された構成となっている。
さらに、像担持体１１に回動自在に対接して、像担持体１１を帯電する帯電ローラ１２が配設され、この帯電ローラ１２は、芯金１２ａ上にウレタン樹脂に、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤などを処方した中抵抗値の発泡ウレタン層１２ｂを被覆した構成になっている。この被覆材としては、この他にウレタン、エチレンープロピレンージエンポリエチレン（ＥＰＤＭ）、ブタジエンアクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、シリコーンゴムや、イソプレンゴムにカーボンブラックなどの導電性物質を分散したゴム材や、これらを発泡させたものなどを使用することもできる。
そして、クリーニングユニット１４には、像担持体１１に対接配設され、像担持体１１上に残存するトナーを掻き落とすクニーニングブレード１４ａと、掻き落とされた廃トナーを収納する廃トナーボックス１４ｂとが設けられている。
【００２９】
装置本体２５内において、各プロセスカートリッジ１Ｋ〜１Ｙにそれぞれ対応して、書込ユニット４Ｋ〜４Ｙが配設されており、書込ユニツト４Ｋ〜４Ｙは、それぞれ原稿画像のＫ画像データ、Ｍ画像データ、Ｃ画像データ及びＹ画像データに対応する読取データの光学信号を、プロセスカートリッジ１Ｋ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｙの像担持体１１にそれぞれ照射して、対応する色の静電潜像を形成する機能を有している。
また、図３に示すように、装置本体２５から転写材搬送ベルト２を回動離間させることにより、それぞれのプロセスカートリッジ１Ｋ〜１Ｙを、装置本体２５外部に取出し、トナー補充などのメンテナンスを行なうことができるように構成されている。
【００３０】
ところで、本実施の形態においては、図６に示すような現像剤測定ユニット６が、現像ユニット１３に構成されており、電源７に接続された現像ローラ１３ａとアンテナ電極１３ｅ間に、トナーの保存量によって静電容量Ｃ１が変化するコンデンサ２６が接続され、アンテナ電極１３ｅが、ダイオード２９を介して検出回路２０の一方の入力端子に接続され、現像ローラ１３ａが静電容量がＣｒｅｆのコンデンサ２７とダイオード２８を介して、検出回路２０の他方の入力端子に接続され、検出回路２０の出力端子が、装置本体２５に設けられる本体側制御部２１に接続されている。ここで、コンデンサ２７は、現像バイアス変動による検出精度の低下を防止するために接続されている。
【００３１】
また、本実施の形態には、図４に示すように、非画像形成時における現像剤保存量の測定時に回転駆動されるカム部材Ｂが設けられており、同図（ａ）に示すように、カム部材Ｂが回転駆動されると、プロセスカートリッジ１の現像ユニット１３が回転中心Ａの回りに回転し、現像ローラ１３ａが像担持体１１から離間するように構成され、さらに、この回転によって、同図（ｃ）に示すように、現像ユニット１３の側面に取り付けた導体部材Ｄが、像担持体１１の基体に接続された接点Ｃに接触するように構成されている。この導体部材Ｄは、現像ローラ１３ａの像担持体１１との接触時でも離間時でも、装置本体２５の電源７に接続されている。
【００３２】
なお、図５に示すのは、本実施の形態における他のアンテナ電極の配置方式であり、電極アンテナ１３ｅに加えて電極アンテナ１３ｆをさらに設けた場合であり、この場合、電極アンテナ１３ｅ、１３ｆを互いに接続すると、現像ローラ１３ａ、電極アンテナ１３ｅ、１３ｆで囲まれる領域に存在する現像剤量に対応して、現像ローラ１３ａと電極アンテナ１３ｅ間のコンデンサＣ１と現像ローラ１３Ａと電極アンテナ１３ｆ間のコンデンサＣ２とが並列接続されたコンデンサが形成される。
【００３３】
このような構成の本実施の形態の動作を説明する。
本実施の形態が複写機として機能する場合には、スキャナから読み込まれた原稿画像の画像データが、ＡＤ変換、ＭＴＦ補正、階調処理などの画像処理を施されて書込データに変換され、一方、プリンタとして機能する場合は、コンピュータなどから転送されるページ記述言語やビットマップなどの画像データに対して、画像処理が施されて書込データに変換される。
画像形成に先立って、像担持体１１は表面の移送速度が、予め設定した所定速度になるように、図２に矢印で示す反時計回り方向に回転を開始し、帯電ローラ１２が像担持体１１に連れ回り回転し、帯電ローラ１２の芯金に帯電バイアス印加から−１０００Ｖの直流電圧が印加されることにより、像担持体１１の表面が、ほぼ−４００Ｖに帯電される。
【００３４】
このようにして−４００Ｖに帯電された各色に対応する像担持体１１に対して、書込ユニット４Ｋ〜４Ｙから対応する色の書込データに対応する光信号が、それぞれ光照射され、プロセスカートリッジ１Ｋ〜１Ｙの像担持体１１の表面に、それぞれ対応する色の書込データに対応する露光が行なわれ、光照射が行なわれなかった非画像領域との電位差により静電潜像が形成される。
そして、現像ローラ１３ａが時計回りに回転され、時計回りに回転する供給ローラ１３ｂを現像ローラ１３ａと接触させることにより、供給ローラ１３ｂ上のトナーが現像ローラ１３ａに移送持着され、現像ローラ１３ａに持着されたトナーは、弾性ブレード１３ｃによって、厚みを規制されながら、弾性ブレード１３ｃとの摩擦により負帯電され、その後の現像ローラ１３ａの回転によって、像担持体１１との対向部に搬送される。
【００３５】
この対向部においては、現像ローラ１３ａには電源から−３００Ｖの直流バイアスが印加されているので、現像ローラ１３ａと像担持体１１との間に形成される直流電界によって、トナーが像担持体１１の静電潜像領域に選択的に付着し、像担持体１１には、対応する色のトナー像が現像形成される。
このようにして、プロセスカートリッジ１Ｋ〜１Ｙの各像担持体１１には、原稿のＫ色原稿領域のＫ色トナー像、原稿のＭ色原稿領域のＭ色トナー像、原稿のＣ色原稿領域のＣ色トナー像、及び原稿のＹ色原稿領域のＹ色トナー像がそれぞれ形成される。
【００３６】
プロセスカートリッジ１ＹのＹ色トナー像の始点が、転写ローラ２ｂ位置に達するのと同期して、給紙トレイ５から搬送される転写材の画像形成開始位置が、プロセスカートリッジ１Ｙに対応する転写ローラ２ｂ位置に達するように、転写材の移送が行なわれ、転写材にプロセスカートリッジ１Ｙの像担持体１１のＹ色のトナー像が転写材に転写される。次いで、Ｙ色のトナー像が転写された転写材が、プロセスカートリッジ１Ｃの像担持体１１位置に達して、該像担持体のＣ色のトナー像が、Ｙ色のトナー像が転写されている転写材に重畳転写される。
以下同様にして、最後にプロセスカートリッジ１Ｋの像担持体１１のＫ色のトナー像が、転写体に重畳転写されることにより、転写体には原稿画像のカラー画像が転写形成された状態となり、このように原稿画像のカラー画像が転写された転写材に、定着器３の加熱ローラ３ａと加圧ローラ３ｂによって、定着処理が施されて画像形成が終了する。この場合、像担持体１１上に転写されずに残留した残留トナーは、クリーニングブレード１４ａで掻き取られ廃トナーボックス１４ｂに収納される。
【００３７】
次に、本実施の形態の現像剤保存量の測定動作を説明する。
本実施の形態では、図６に示すように、アンテナ電極１３ｅと現像ローラ１３ａ間に、現像ユニット１３内のトナー量に対応して静電容量Ｃ１が変化するコンデンサ２６が形成されており、このコンデンサ２６の静電容量Ｃ１を検出し、検出値に基づいて、予め設定格納されている静電容量Ｃ１と現像剤保存量とのテーブルデータにより現在の現像剤保存量が測定される。
この場合、本実施の形態では、電源７による画像形成時の現像バイアス印加モードとは別に、電源７による現像剤保存量測定時の測定バイアス印加モードが設定可能である。この測定バイアス印加モードでは、電源７が間欠的にＯＮ−ＯＦＦ制御されて、直流計測電圧が現像ローラ１３ａに周期的にＯＮ−ＯＦＦ印加される。
本実施の形態では、現像剤保存量の測定は、非画像形成動作時或いは画像形成動作時の何れかを選択して行なうことができ、画像形成動作時の現像剤保存量の測定時の直流計測電圧には、ＯＮ−ＯＦＦ周波数に後述するような特定の条件が要求される。
【００３８】
本実施の形態の現像剤保存量の測定について、以下に順次説明を進めるが、参考のために、先ず、電源からＡＣバイアスを印加して現像剤保存量を測定する従来技術の動作を、図７（ａ）を参照して説明する。
この場合、計測電圧Ｖ１としては交流バイアスが印加され、計測電圧Ｖ１の変化に伴ってコンデンサ２６に電荷が誘起され、電流Ｉａは、計測電圧Ｖ１の立ち上がり時で正値を取り、立ち下がり時に負値を取って流れる。電流Ｉａの正値部分がダイオード２９を通過して電流Ｉｓｅｒｃｈとなり、計測電圧Ｖ１の周波数をｆ（Ｈｚ）、振幅をＶｄ（Ｖ）として、単位時間ごとに検出回路６に入力される電流Ｉｓｅｒｃｈは次式で表される。
【００３９】
Ｉｓｅｒｃｈ＝ｆ・Ｖｄ・Ｃ１（１）
【００４０】
同様にして電流Ｉａの負値部分である電流Ｉｒｅｆは次式で表される。
【００４１】
Ｉｒｅｆ＝−ｆ・Ｖｄ・Ｃｒｅｆ（２）
【００４２】
従って、検出回路２０により検出される電流は次式で表される。
【００４３】
Ｉｓｅｒｃｈ＋Ｉｒｅｆ＝ｆ・Ｖｄ・（Ｃ１−Ｃｒｅｆ）（３）
【００４４】
このようにして得られる（３）式からＣ１を演算することにより、現像剤の保存量が得られる。
このように交流計測電圧Ｖ１により現像剤保存量の測定を行なう場合には、現像バイアス自体が電圧値の変化を伴うために、（３）式の左辺は画像形成動作中でも容易に得られる。
【００４５】
ところで、本実施の形態では、現像剤保存量測定時の測定バイアス印加モードにおいて、計測電圧Ｖ１は、電源７の電圧が短い周期でＯＮ−ＯＦＦ制御されることにより、図７（ｂ）に示すような直流電圧が現像ローラ１３ａにＯＮ−ＯＦＦ印加される。
ここで、電源７の電圧のＯＮ−ＯＦＦ周波数をｆｏｎｏｆｆ（Ｈｚ）、ＯＮ時の電圧値をＶｄｃ（ｖ）とし、電源ＯＦＦ時に電圧が十分に低い値に低下するものとして、図６における電流Ｉｓｅｒｃｈ、Ｉｒｅｆは下記のようになる。
【００４６】
Ｉｓｅｒｃｈ＝ｆｏｎｏｆｆ・Ｖｄｃ・Ｃ１（４）
【００４７】
Ｉｒｅｆ＝−ｆｏｎｏｆｆ・Ｖｄｃ・Ｃｒｅｆ（５）
【００４８】
従って、検出回路２０の検出電流は、次式で求められる。
【００４９】
Ｉｓｅｒｃｈ＋Ｉｒｅｆ
＝ｆｏｎｏｆｆ・Ｖｄｃ・（Ｃ１−Ｃｒｅｆ）（６）
【００５０】
本実施の形態では、電源投入直後、画像形成動作が一段落した時、予め設定された回数の画像形成の実施後などの非画像形成時に、現像剤保存量の測定行なう場合には、（４）（５）（６）式に基づいて、静電容量Ｃ１が演算されて現像剤保存量の測定が行なわれる。
【００５１】
ところが、本実施の形態において、画像形成動作時に現像剤保存量の測定を行なう場合には、ｆｏｎｏｆｆに、以下に説明するように、所定の条件が必要になる。
以上に説明したように、電流Ｉｓｅｒｃｈは電源の立ち上がり時に、電流Ｉｒｅｆは電源の立ち下がり時に発生するので、ある程度大きな検出電流を得て、現像剤保存量の測定を精度よく行なうためには、単位時間当たりに、可能な限り高い繰り返し周波数で電源７の電圧をＯＮ−ＯＦＦすることが必要である。
一方、現在の画像形成装置の動作は大幅に高速化され、像担持体１１の表面が１００ｍｍ／ｓｅｃで移動するものもあり、例えば、毎秒５００００回電源７の電圧をＯＮ−ＯＦＦした場合には、画像面を移動するトナーに対して、２μｍの間隔で電源７の現像バイアスがＯＮ−ＯＦＦされることになり、この間隔はトナー粒子の平均径の半分位になり、現像が不安定となり筋むらが生じるおそれもある。
【００５２】
また、負帯電される像担持体１１の場合、画像形成部の電位は必ずしも０Ｖまで除電されているわけではなく、−５０ｖ〜−１００Ｖの残留電位が存在することもあるので、現像中に直流計測電圧Ｖ１を立ち下げてしまうと、非画像部にトナーが付着するおそれがある。従来のように、交流バイアスを計測電圧として印加する場合でも、非画像部にトナーを付着させるようなバイアスが発生する時間が存在するが、交流バイアスでは振幅が大きいので、非画像部に付着したトナーが、現像ニップ下流側で再び像担持体に移行することが多く問題は生じない。
【００５３】
そこで、本実施の形態で画像形成動作中に現像剤保存量の測定を行なう場合には、一度現像バイアス印加モードで現像バイアスを立ち上げてから、測定バイアス印加モードに移行し、現像バイアスがＯＦＦされてから、電圧値が９５％低下する立ち下がり時間よりも、短い時間間隔で電源７の電圧をＯＮ−ＯＦＦするようにＯＮ−ＯＦＦ周波数ｆｏｎｏｆが設定される。
例えば、現像バイアスとなる電源７の電圧Ｖ１が−３００Ｖの場合に、電圧Ｖ１がＯＦＦした時点ｔ１から、−１５Ｖに９５％低下する時点ｔ２までの時間間隔ｔ２−ｔ１に対して、電圧Ｖ１が−１５０Ｖに低下した時点ｔ３で、電圧Ｖ１が再びＯＮされることにより、ＯＮ−ＯＦＦ制御で作成される直流計測電圧が現像ローラ１３ａに印加されて、現像剤の保存量の測定が行なわれる。この場合、電源７の特性に応じて、予め設定された時間間隔で、ＯＮ−ＯＦＦ制御が行なわれる。
【００５４】
このようにして、本実施の形態において、画像形成動作時に現像剤保存量の測定を行なう場合には、現像バイアスの立ち下がり時間よりも短い時間で、現像バイアスの０Ｎ−０ＦＦ切り換えを行なって得られる直流計測電圧が、現像ローラ１３ａに印加され、検出回路２０の検出電流が、（６）式に示すように、Ｉｓｅｒｃｈ＋Ｉｒｅｆ＝ｆｏｎｏｆｆ・Ｖｄｃ・（Ｃ１−Ｃｒｅｆ）として求められ、この式から静電容量Ｃ１が、本体側制御部２１により演算され、得られる演算値に基づいて、予め格納されている静電容量Ｃ１と現像剤保存量とのテーブルデータにより、現在の現像剤保存量が、画像面上での筋むらの発生を防止して精度よく測定される。
【００５５】
一方、本実施の形態において、非画像形成動作時に現像剤の保存量の測定を行なう場合には、図４（ａ）に示すようにカム部材Ｂが回転駆動され、現像ローラ１３ａが像担持体１１から離間され、同時に現像ユニット１３の側面に取り付けた導体部材Ｄが像担持体１１の基体に接続された切片Ｃと接触し、像担持体１１と現像ローラ１３ａとが同電位に設定される。この導体部材Ｄは、現像ローラ１３ａの像担持体１１との接触時でも離間時でも、装置本体２５の電源７に接続されている。
このために、現像剤保存量の測定時には、電源７の電圧が短い周期でＯＮ−ＯＦＦ制御されることにより、図７（ｂ）に示すような直流計測電圧Ｖ１として現像ローラ１３ａに印加され、検出回路２０の検出電流が、Ｉｓｅｒｃｈ＋Ｉｒｅｆ＝ｆ・Ｖｄ・（Ｃ１−Ｃｒｅｆ）となり、この関係式から静電容量Ｃ１が、本体側制御部２１により演算され、得られる演算値に基づいて、予め格納されている静電容量Ｃ１と現像剤保存量とテーブルデータにより、現在の現像剤保存量が高精度で測定される。
【００５６】
この現像剤量の測定時には、現像ローラ１３ａが像担持体１１から離間されるので、現像ローラ１３ａへの直流計測電圧Ｖ１のＯＮ−ＯＦＦ印加により、像担持体１１表面のハザード発生やトナー付着が防止される。さらに、測定時に現像ローラ１３ａと像担持体１１とが同電位になるので、現像ローラ１３ａからトナーが像担持体１１に移送し、予期せぬトナー付着が生じることが防止される。
なお、以上の動作に加えて、現像剤の保存量測定時に、像担持体１１を回転させつつ、帯電ローラ１２によつて、トナーが像担持体１１に移送させない電界を形成する動作を加えることも可能である。
【００５７】
このように本実施の形態によると、画像形成動作時に現像剤の保存線量測定を行なう場合には、現像バイアスの立ち下がり領域において、立ち下がり時間よりも短い時間間隔で、現像バイアスの０Ｎ−０ＦＦ切換制御を行なうことにより得られる直流計測電圧Ｖ１が、現像ローラ１３ａに印加され、（６）式に示すように得られる検出回路２０の検出信号に基づき、現像ユニット１３内の現像剤量により定まるコンデンサ２５の静電容量Ｃ１が演算され、得られる演算値に基づいて、予め格納されている静電容量Ｃ１と現像剤保存量とのテーブルデータにより、現在の現像剤保存量が測定されるので、別途交流電源が不要な簡単で低製造コストの構成で、形成中の画像面上の筋むらの発生を防止して、現像剤保存量の測定を高精度に行なうことが可能になる。
【００５８】
また、非画像形成動作時に現像剤の保存量の測定を行なう場合には、カム部材Ｂの回転駆動によって、現像ローラ１３ａが像担持体１１から離間され、現像ローラ１３ａへの計測電圧の印加により、像担持体１１の表面のハザード発生やトナー付着を防止した状態で、さらに、現像ローラ１３ａと像担持体１１とを同電位設定により、現像ローラ１３ａからトナーの像担持体１１への移送を防止し、予期せぬトナー付着の発生を防止した状態で、現像剤保存量の測定を高精度に行なうことが可能になる。
【００５９】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態を図８を参照して説明する。
図８は本実施の形態の要部の構成を示す説明図である。
【００６０】
本実施の形態では、図８（ａ）に示すように、現像ユニット１３の１側面において、プリント基板上にエッチング、または印刷で作成された電極アンテナ１３ｇ、１３ｈが設けられ、図６を流用して説明すると、電極アンテナ１３ｈが電源７に接続され、電極アンテナ１３ａがコンデンサ２７に接続されている。
また、現像ユニット１３には、現像ローラ１３ａと接続され、電源７から現像バイアスが印加されるプロセスカートリッジ側部材Ｅと、電極アンテナ１３ｈと接続され、電源７から間欠的な直流計測電圧が印加されるプロセスカートリッジ部材Ｆとが設けられている。
さらに、装置本体２５側には、図３（ｂ）に示すように、現像ローラ１３ａが像担持体１１と接触した状態では、プロセスカートリッジ部材Ｅと接触し、同図（ｃ）に示すように、カム部材Ｂが回転駆動されて、現像ローラ１３ａが像担持体１１から離間した状態では、プロセスカートリッジ部材Ｆと接触するような位置に配置され、電源７に接続される本体側接点Ｇが設けられている。
本実施の形態のその他の部分の構成は、すでに説明した第１の実施の形態の構成と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００６１】
本実施の形態では、画像形成動作時には、カム部材Ｂは回転駆動されず、図３（ｂ）に示すように、現像ローラ１３ａは像担持体１１と接触した状態にあり、本体側接点Ｇはプロセスカートリッジ部材Ｅと接触され、現像バイアス印加モードが設定されると、電源７から、本体側接点Ｇ及びプロセスカートリッジ部材Ｅを介して、現像ローラ１３ａに現像バイアスが印加され、画像形成動作が実行される。
【００６２】
本実施の形態では、非画像形成動作時に現像剤保存量の測定が行なわれ、この現像剤保存量の測定時には、図８（ｃ）に示すように、カム部材Ｂが回転駆動され、現像ローラ１３ａが像担持体１１から離間され、電源７から本体側接点Ｇ及びプロセスカートリッジＦを介して、電極アンテナ１３ｈに、電源７の電圧が短い周期でＯＮ−ＯＦＦ制御された直流計測電圧Ｖ１が印加され、得られる検出回路２０の検出電流に基づき、現像ユニット１３内の現像剤量により定まるコンデンサ２５の静電容量Ｃ１が演算さテーブルデータにより、現在の現像剤保存量が測定される。
【００６３】
本実施の形態のその他の動作及び効果は、すでに説明した第１の実施の形態の動作及び効果と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００６４】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態を図９を参照して説明する。
図９は本実施の形態の要部の構成を示す説明図である。
【００６５】
本実施の形態では、図９に示すように、すでに図２を参照して説明した第１の実施の形態に対して、現像ユニット１３にトナーを供給するトナーカートリッジ１５が別体としてトナー供給部材１５ａを介して接続され、トナーカートリッジ１５の一方の側面には、プリント基板上にエッチングまたは印刷で作成された電極アンテナ１５ｂ、１５ｃが設けられ、図６を流用して説明すると、電極アンテナ１５ｃが電源７に接続され、電極アンテナ１５ｂがコンデンサ２７に接続されている。
本実施の形態のその他の部分の構成は、すでに説明した第１の実施の形態と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００６６】
本実施の形態において、現像バイアス印加モードが設定されると、電源７から現像ローラ１３ａに現像バイアスが印加されて、画像形成動作が実行されるが、画像形成動作時の現像剤保存量の測定時には、測定バイアス印加モードが設定されると、現像バイアスの立ち下がり領域において、立ち下がり時間よりも短い時間間隔で、現像バイアスの０Ｎ−０ＦＦ切換制御を行なうことにより得られる直流計測電圧Ｖ１が、電極アンテナ１３ｈに印加され、得られる検出回路２０の検出信号に基づき、現像ユニット１３内の現像剤量により定まるコンデンサ２５の静電容量Ｃ１が演算され、テーブルデータにより、現在の現像剤保存量が測定される。
【００６７】
また、非画像形成動作時に現像剤保存量の測定を行なう場合には、測定バイアス印加モードが設定されると、現像バイアスの立ち下がり領域において、電源７の電圧が短い周期でＯＮ−ＯＦＦ制御された直流計測電圧Ｖ１が、電極アンテナ１５ｃに印加される。そして、得られる検出回路２０の検出電流に基づき、現像ユニット１３内の現像剤量により定まるコンデンサ２５の静電容量Ｃ１が演算され、テーブルデータにより現在の現像剤保存量が測定される。
この非画像形成動作時の現像剤の保存量測定時には、像担持体１１を回転させつつ、帯電ローラ１２によつて、トナーが像担持体１１に移送させない電界を形成し、像担持体１１のトナー汚れの防止が行なわれる。
【００６８】
本実施の形態では、トナーカートリッジ１５から現像ユニット１３にトナーが供給され、トナーカートリッジ１５内のトナー量に対して現像剤保存量の測定が行なわれ、その際に現像ユニット１３の傾斜駆動動作は行なわれないが、その他の動作と、発明の効果はすでに説明した第１の実施の形態と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００６９】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態を図１０を参照して説明する。
図１０は本実施の構成の要部の構成を示す説明図である。
【００７０】
本実施の形態では、廃トナーボックス１４ｂの一方の一方の側面には、プリント基板上にエッチングまたは印刷で作成された電極アンテナ１４ｃ、１４ｄが設けられ、図６を流用して説明すると、電極アンテナ１４ｃが電源７に接続され、電極アンテナ１４ｄがコンデンサ２７に接続されている。
そして、本実施の形態では、廃トナーボックス１４ｂ内に現像剤量測定ユニット６が構成され、廃トナー量を測定することにより、現像剤保存量を間接的に測定する構成となっている。
本実施の形態のその他の部分の構成は、すでに説明した第１の実施の形態と同一なので、重複する説明は行なわない。
【００７１】
本実施の形態では、現像バイアス印加モードが設定されると、電源７から現像ローラ１３ａに現像バイアスが印加されて、画像形成動作が実行されるが、画像形成動作時の現像剤保存量の測定時には、測定バイアス印加モードが設定されると、現像バイアスの立ち下がり領域において、立ち下がり時間よりも短い時間間隔で、現像バイアスの０Ｎ−０ＦＦ切換制御を行なうことにより得られる直流計測電圧Ｖ１が、電極アンテナ１４ｃに印加され、得られる検出回路２０の検出信号に基づき、廃トナーボックス１４ｂ内の廃トナー量により定まるコンデンサ２５の静電容量Ｃ１が演算され、廃トナー量と現像剤保存量とのテーブルデータにより、現在の現像剤保存量が測定される。
【００７２】
また、非画像形成動作時に現像剤保存量の測定を行なう場合には、測定バイアス印加モードが設定されると、現像バイアスの立ち下がり領域において、電源７の電圧が短い周期でＯＮ−ＯＦＦ制御された直流計測電圧Ｖ１が、電極アンテナ１４ｃに印加される。そして、得られる検出回路２０の検出電流に基づき、廃トナーボックス１４ｂ内の廃トナー量により定まるコンデンサ２５の静電容量Ｃ１が演算され、廃トナー量と現像剤保存量とのテーブルデータにより、現在の現像剤保存量が測定される。
この非画像形成動作時の現像剤の保存量測定時には、像担持体１１を回転させつつ、帯電ローラ１２によつて、トナーが像担持体１１に移送させない電界を形成し、像担持体１１のトナー汚れの防止が行なわれる。
【００７３】
本実施の形態のその他の動作及び効果は、すでに説明した第１の実施の形態の動作及び効果とそれぞれ同一なので、重複する説明は行なわない。
【００７４】
なお、本発明は、前述した各実施の形態に限定されるものではなく、例えば、中間転写ベルトを使用する画像形成装置、モノクロ方式の画像形成装置、リボルバー方式の画像形成装置にも適用することが可能である。
また、各実施の形態において、現像材保存量の測定の直流電圧を画像形成の現像バイアスを兼用せずに、独立した電源から供給する構成とすることも可能である。
さらに、第２の実施の形態では、非画形成時に現像剤保存量の測定を行なうものを説明したが、第２の実施の形態に対応して、画像形成動作時に現像剤保存量の測定を行なう構成とすることも可能である。
そして、第３の実施の形態及び第４の実施の形態に対応して、現像剤保存量の測定時に、現像ユニットが傾斜駆動され、現像ローラが像担持体から離間する構成とすることも可能である。
【００７５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によると、現像剤保存量の測定時には、像担持体、帯電手段、現像手段及び供給手段を備え、装置本体に着脱自在プロセスカートリッジの内部、または近傍に設けられる複数の計測電極と、計測電圧印加手段とからなる現像剤保存量測定ユニットにおいて、計測電圧印加手段から直流計測電圧が印加されて、現像剤保存量の測定が行なわれるので、構成が簡単で製造コストが削減される計測電圧印加手段からの直流計測電圧により、プロセスカートリッジの作像素子への交流バイアスの印加による像担持体の動作寿命の短縮を防止して高精度の現像剤保存量の測定を行なうことが可能になる。
【００７６】
さらに、請求項１記載の発明によると、計測電圧印加手段として、作像電圧印加手段が兼用されるので、部品数を削減して、省資源化とさらに製造コストを削減することが可能になる。
【００７７】
またさらに、請求項１記載の発明によると、計測電圧印加手段として兼用される作像電圧印加手段は、作像電圧の立ち下がり時間よりも短い時間で、計測用の直流電圧をＯＮ−ＯＦＦ出力するので、画像形成動作中に、形成画像の品質を低下させることなく現像剤保存量の測定を行なうことが可能になる。
【００７８】
請求項２記載の発明によると、請求項１記載の発明で得られる効果に加えて、切換手段によって、現像剤保存量の測定時には、像担持体と現像手段間が導通され、画像形成時には、像担持体と現像手段間の導通が遮断されるので、非画像形成時に現像手段に直流計測電圧を印加することにより、現像手段から像担持体へのトナー移送を防止して、現像剤保存量の測定を、以後の画像形成動作に悪影響与えることなく行なうことが可能になる。
【００７９】
請求項３記載の発明によると、請求項１記載の発明で得られる効果に加えて、距離変更手段によって、現像剤保存量の測定時には、像担持体と現像手段間距離が、画像形成時よりも増大されるので、非画像形成時に現像手段に直流計測電圧を印加することにより、現像手段から像担持体へのトナー移送を防止して、現像剤保存量の測定を、以後の画像形成動作に悪影響を与えることなく行なうことが可能になる。
【００８０】
請求項４記載の発明によると、請求項１記載の発明で得られる効果に加えて、現像剤保存量の測定時に、帯電手段が回転状態にある像担持体を帯電することにより、現像手段からの現像剤の移行を防止する電界を形成し、非画像形成時に、現像手段から像担持体へのトナーの移送を防止して、現像剤の保存量測定を、以後の画像形成動作に悪影響を与えることなく行なうことが可能になる。
【００８１】
請求項５記載の発明によると、現像ユニットに現像剤を供給する現像ユニットとは別体の現像剤格納手段に設けられている複数の計測電極間に直流計測電圧を印加して、現像剤保存量を測定することにより、請求項１記載の発明で得られる効果が実現可能になる。
【００８２】
請求項６記載の発明によると、現像剤量の保存量の測定時に、計測電圧印加手段から、プロセスカートリッジの廃現像剤ボックスに設けられた複数の計測電極に直流計測電圧が印加され、廃現像剤ボックスの廃現像剤量の測定を介して、現像剤保存量を測定することにより、請求項１記載の発明で得られる効果が実現可能になる。
【００８３】
請求項７記載の発明によると、現像剤保存量の測定時には、切換手段によって、計測電圧印加手段から印加される直流計測電圧が、計測接片を介してプロセスカートリッジの内部、または近傍に設けられる複数の計測電極に印加され、この直流計測電圧に基づいて、現像剤保存量が測定されるので、構成が簡単で製造コストが削減される計測電圧印加手段によって、プロセスカートリッジの作像素子への交流バイアス印加による像担持体の動作寿命の短縮を防止して、現像剤保存量の測定を、画像形成装置本体に、Ｋ、Ｍ、Ｃ、Ｙの各色に対応して、それぞれ着脱自在な４組のカートリッジごとにそれぞれ独立に行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の全体構成を示す説明図である。
【図２】同実施の形態のプロセスカートリッジの構成を示す説明図である。
【図３】同実施の形態におけるプロセスカートリッジの取り外し状態の説明図である。
【図４】同実施の形態の現像剤保存量測定時に作動する切換スイッチ機構の説明図である。
【図５】同実施の形態の計測電極部分の他の構成を示す説明図である。
【図６】同実施の形態の現像剤保存量測定ユニットの構成を示す説明図である。
【図７】同実施の形態の現像剤保存量測定動作を示す特性図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の要部の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の要部の構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の第４の実施の構成の要部の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１、１Ｋ〜１Ｙプロセスカートリッジ
６現像剤量測定ユニット
７電源
１１像担持体
１３現像ユニット
１３ａ現像ローラ
１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈアンテナ電極
１４ｃ、１４ｄ電極アンテナ
１５トナーカートリッジ
１５ｂ、１５ｃ電極アンテナ
２０検出回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine and a printer, and a process cartridge that is detachably mounted on the image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus used as a copying machine, a printer, or the like, an image carrier on which an image latent image is formed by exposure, developing means for developing the image latent image on the image carrier into a toner image, and charging for charging the image carrier The cleaning device for cleaning the image carrier, the developer storage container, and the like are integrated as a process cartridge, and the process cartridge is configured to be detachable from the apparatus main body, so that the consumable member can be replaced or maintained. Convenience is planned.
This type of cartridge includes an “all-in-one” type process cartridge in which all of the image carrier, the surrounding image forming elements, and the developer container are integrated as a process cartridge, and a developer container and developing means. There is known an “all-in-two” type process cartridge comprising a first cartridge composed of the above and a second cartridge composed of an image carrier, a charging means, a cleaning means, and the like.
In the conventional image forming apparatus, an alarm is issued when the developer storage amount is reduced to an amount incapable of image formation. In some cases, an alarm is issued during image formation. There was a problem above.
[0003]
In order to solve this problem, an AC bias is applied to a capacitor composed of the developing sleeve and the antenna electrode in the process cartridge, and the electrostatic capacity of the capacitor determined by the amount of developer between the developing sleeve and the antenna electrode. An image forming apparatus that detects the storage amount of the developer by measuring the capacity has been proposed (see Patent Document 1).
In addition, a planar antenna consisting of two conductor patterns is provided on the side of the process cartridge, and an AC bias is applied between these conductor patterns to measure the capacitance determined by the amount of developer between the two conductor patterns. A cartridge for detecting the storage amount of the developer has been proposed (see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-222161 (Example 1)
[Patent Document 2]
JP 2002-132029 (paragraphs 0041-0043 and FIG. 4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the techniques disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, an AC bias is applied between the capacitor electrodes in order to measure the capacitance determined by the amount of developer existing between the capacitor electrodes. .
As described above, when an AC bias is applied between the electrodes of the capacitor, the generation of discharge in the vicinity of the image carrier is activated, and the generated life may shorten the operating life of the image carrier.
In addition, it is necessary to provide a separate AC power source for applying the AC bias, which causes a problem in terms of manufacturing cost.
[0006]
The present invention has been made in view of the current state of measurement of the developer storage amount of this type of image forming apparatus described above, and its purpose is to perform highly accurate measurement of the developer storage amount using only a DC power source. By using it, it is possible to prevent the operation life of the image carrier from being shortened and to reduce the manufacturing cost. Further, during the image forming operation, the developer storage amount is measured without degrading the quality of the formed image. Image forming apparatus And process cartridge Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is configured such that a visible image of a document image is formed by rotatingly contacting a transfer material conveyed by a conveying means, and the developed image is transferred to the transfer body. An image carrier, a charging unit for charging the image carrier, a developing unit for developing and developing the visible image on the image carrier, and a supply unit for supplying a developer to the developing unit. An image forming voltage is applied, an image of a document image is formed on the transfer body with the developer, and a process cartridge that is detachably attached to the apparatus main body, and a plurality of provided in or near the process cartridge A measurement electrode and a developer storage amount measuring unit for measuring the developer storage amount, comprising measurement voltage applying means for applying a DC measurement voltage to the measurement electrode when measuring the developer storage amount; In addition, an image forming voltage applying unit is also used as the measurement voltage applying unit, and the image forming voltage applying unit outputs a DC voltage for measurement ON-OFF in a time shorter than the falling time of the image forming voltage. Therefore, the amount of stored developer is measured during the image forming operation. It is characterized by this.
[0008]
According to such means, when measuring the storage amount of the developer, the image carrier, the charging means, the developing means, and the supply means, a plurality of measurement electrodes provided in the apparatus body inside or near the removable process cartridge, In a developer storage amount measuring unit comprising a measurement voltage applying means, a DC measurement voltage is applied from the measurement voltage applying means to measure the developer storage amount, so that the configuration is simple and the manufacturing cost is reduced. With the direct current measurement voltage from the voltage application means, it is possible to prevent the shortening of the operation life of the image carrier due to the application of the alternating current bias to the image forming element of the process cartridge, and to measure the developer storage amount with high accuracy.
[0010]
further, According to such means , Total Since the image forming voltage applying means is also used as the voltage measuring applying means, the number of parts is reduced, resource saving is performed, and the manufacturing cost is further reduced.
[0012]
Furthermore, According to such means , Total The image forming voltage applying means that is also used as the voltage measuring voltage applying means outputs the DC voltage for measurement ON-OFF in a time shorter than the falling time of the image forming voltage. The developer storage amount is measured without degrading the quality.
[0013]
Similarly, to achieve the above purpose, Claim 2 The invention described is a switching means that conducts between the image carrier and the developing means when measuring the storage amount of the developer, and interrupts conduction between the image carrier and the developing means during image formation, Claim 1 It is further provided in the image forming apparatus described above, and the developer storage amount is measured by applying a DC measurement voltage to the developing means during non-image formation.
[0014]
According to such means, Claim 1 In addition to the operation of the described invention, the switching means connects between the image carrier and the developing means when measuring the developer storage amount, and interrupts the conduction between the image carrier and the developing means when forming an image. Therefore, by applying a DC measurement voltage to the developing means during non-image formation, toner transfer from the developing means to the image carrier is prevented, and the measurement of the storage amount of the developer has an adverse effect on the subsequent image forming operation. Done without.
[0015]
Similarly, to achieve the above purpose, Claim 3 In the described invention, the distance changing means for increasing the distance between the image carrier and the developing means at the time of measuring the storage amount of the developer is larger than that at the time of image formation. Claim 1 It is further provided in the image forming apparatus described above, and the developer storage amount is measured by applying a DC measurement voltage to the developing means during non-image formation.
[0016]
According to such means, Claim 1 In addition to the operation of the invention described above, the distance changing means increases the distance between the image carrier and the developing means when measuring the storage amount of the developer than when forming an image. By applying the DC measurement voltage, toner transfer from the developing means to the image carrier is prevented, and the storage amount of the developer is measured without adversely affecting the subsequent image forming operation.
[0017]
Similarly, to achieve the above purpose, Claim 4 The described invention Claim 1 In the described invention, when the storage amount of the developer is measured, an electric field that prevents the developer from being transferred from the developing unit is formed by charging the image bearing member in which the charging unit is in a rotating state. The storage amount of the developer is measured.
[0018]
According to such means, Claim 1 In addition to the action of the described invention, when measuring the storage amount of the developer, the charging means charges the image carrier in a rotating state, thereby forming an electric field that prevents migration of the developer from the developing means, During the non-image formation, toner transfer from the developing means to the image carrier is prevented, and the storage amount of the developer is measured without adversely affecting the subsequent image forming operation.
[0019]
Similarly, to achieve the above purpose, Claim 5 In the image forming apparatus according to the first aspect, the image forming apparatus according to the first aspect further includes developer storage means that includes a plurality of measurement electrodes and is separate from the developing unit that supplies the developer to the developing unit. It is a feature.
[0020]
According to such means, a DC measurement voltage is applied between a plurality of measurement electrodes provided in a developer storage means separate from the development unit that supplies the developer to the development unit, thereby reducing the developer storage amount. By performing the measurement, the operation of the invention according to claim 1 is executed.
[0021]
Similarly, to achieve the above purpose, Claim 6 The invention described in claim 1 is characterized in that, in the invention described in claim 1, a plurality of measurement electrodes are provided in the waste developer box of the process cartridge, and a DC measurement voltage is applied to the measurement electrodes from the measurement voltage applying means when measuring the developer amount. The storage amount of the developer is measured through the measurement of the waste developer amount in the waste developer box.
[0022]
According to such means, when measuring the storage amount of the developer amount, a DC measurement voltage is applied from the measurement voltage applying means to the plurality of measurement electrodes provided in the waste developer box of the process cartridge, and the waste developer box By measuring the amount of stored developer through measurement of the amount of waste developer, the operation of the invention according to claim 1 is executed.
[0023]
Similarly, to achieve the above purpose, Claim 7 The described invention is provided corresponding to each of the colors K, M, C, and Y, and rotatably contacts the transfer material conveyed by the conveying means to form a visible image of the original image. An image carrier to be transferred to the transfer member, a charging unit for charging the image carrier, a developing unit for developing and forming the visible image on the image carrier, and a supply unit for supplying a developer to the developing unit. An image forming voltage is applied from the image forming voltage applying means, and an image is formed on the transfer body with the developer corresponding to the color of the original image by the developer, and the process cartridge is detachable from the apparatus main body. A measuring piece to which a DC measurement voltage is applied from the means, an image forming piece to which an image forming voltage is applied from the image forming voltage applying means, and a DC measuring voltage to be applied to the measuring piece, Switching means for switching whether to apply to the image forming piece; Yes In addition, an image forming voltage applying unit is also used as the measurement voltage applying unit, and the image forming voltage applying unit outputs a DC voltage for measurement ON-OFF in a time shorter than the falling time of the image forming voltage. Therefore, the amount of stored developer is measured during the image forming operation. It is characterized by this.
[0024]
According to such means, at the time of measuring the developer storage amount, the switching means allows the DC measurement voltage applied from the measurement voltage applying means to be provided in a plurality of portions provided in or near the process cartridge via the measurement contact piece. Since the developer storage amount is measured based on this DC measurement voltage that is applied to the measurement electrode, the AC bias to the image forming element of the process cartridge is realized by the measurement voltage application means that is simple in configuration and reduces manufacturing costs. The application life is prevented from being shortened by the application, and the storage amount of the developer can be measured on the main body of the image forming apparatus corresponding to each color of K, M, C, and Y. This is performed independently for each cartridge.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating the overall configuration of the present embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a process cartridge according to the present embodiment, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a process cartridge removed in the present embodiment, FIG. 4 is an explanatory diagram of a changeover switch mechanism that operates when measuring the developer storage amount of the present embodiment, FIG. 5 is an explanatory diagram showing another configuration of the measurement electrode portion of the present embodiment, and FIG. 6 is an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a characteristic diagram showing the developer storage amount measurement operation of the present embodiment.
[0026]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a paper feed tray 5 that stores a transfer material on which image formation is performed is disposed in the lower part of the apparatus main body 25, and a yellow is provided above the paper feed tray 5. A process cartridge 1Y corresponding to cyan, a process cartridge 1C corresponding to cyan, a process cartridge 1M corresponding to magenta, and a process cartridge 1K corresponding to black are sequentially arranged.
Each process cartridge has the same configuration. When the process cartridge 1 is shown in FIG. 2, the process cartridge 1 is provided with a developing unit 13 for performing a developing operation with toner of a corresponding color and a cleaning unit 14 for performing a cleaning operation. In addition, an image carrier 11 on which a toner image is formed is rotatably disposed between the developing unit 13 and the cleaning unit 14.
[0027]
The developing unit 13 is filled with toner of a corresponding color as a developer. Further, the developing unit 13 is rotatably contacted with the image carrier 11 and exposed to the image carrier 11. A developing roller 13a that develops an electrostatic latent image of a corresponding color of a document image with toner, a supply roller 13b that holds the developing roller 13a in close proximity to the developing roller 13a, and a developing unit 13 are further provided. Inside, a stirring member 13d that moves the toner while stirring the toner to the supply roller 13b, an elastic blade 13c that negatively charges the toner by friction while regulating the thickness of the toner held on the developing roller 13a, and a developer amount An antenna electrode 13e for measurement is disposed over almost the entire length of the developing roller 13a substantially parallel to the developing roller 13a.
[0028]
Further, a transfer material conveyance belt 2 is pressed against the image carrier 11 by a transfer roller 2b so as to be transportable, and the transfer roller 2b is made of polyurethane rubber, ethylene-propylene-diene as a core metal. Conductivity imparting agents such as carbon black, zinc oxide, and tin oxide are dispersed and blended into an elastic material such as polyethylene (EPDM), so that the electrical resistance value (volume resistivity) is about 106 to 1010 Ω · cm. The adjusted elastic layer is covered.
Further, a charging roller 12 for charging the image carrier 11 is disposed in contact with the image carrier 11 so as to be rotatable. The charging roller 12 is made of urethane resin on the core metal 12a and conductive particles. A medium resistance foamed urethane layer 12b formulated with carbon black, a sulfurizing agent, a foaming agent, etc. is coated. Other coating materials include urethane, ethylene-propylene-diene polyethylene (EPDM), butadiene acrylonitrile rubber (NBR), silicone rubber, rubber materials in which a conductive material such as carbon black is dispersed in isoprene rubber, It is also possible to use a foamed material.
The cleaning unit 14 is disposed in contact with the image carrier 11, and a cleaning blade 14 a that scrapes off the toner remaining on the image carrier 11, and a waste toner box 14 b that stores the scraped waste toner. And are provided.
[0029]
In the apparatus main body 25, writing units 4K to 4Y are arranged corresponding to the process cartridges 1K to 1Y, respectively, and the writing units 4K to 4Y respectively include K image data and M image data of an original image. A function of irradiating the image carriers 11 of the process cartridges 1K, 1M, 1C and 1Y with optical signals of read data corresponding to C image data and Y image data, respectively, to form electrostatic latent images of corresponding colors have.
Further, as shown in FIG. 3, by rotating and separating the transfer material conveyance belt 2 from the apparatus main body 25, the respective process cartridges 1K to 1Y are taken out of the apparatus main body 25 and maintenance such as toner replenishment is performed. It is configured to be able to.
[0030]
By the way, in the present embodiment, the developer measuring unit 6 as shown in FIG. 6 is configured in the developing unit 13, and toner is stored between the developing roller 13a connected to the power source 7 and the antenna electrode 13e. A capacitor 26 whose capacitance C1 varies depending on the amount is connected, the antenna electrode 13e is connected to one input terminal of the detection circuit 20 via a diode 29, and the developing roller 13a is connected to a capacitor 27 having a capacitance Cref. The diode 28 is connected to the other input terminal of the detection circuit 20, and the output terminal of the detection circuit 20 is connected to the main body side control unit 21 provided in the apparatus main body 25. Here, the capacitor 27 is connected in order to prevent a decrease in detection accuracy due to development bias fluctuation.
[0031]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, a cam member B that is rotationally driven when measuring the storage amount of the developer during non-image formation is provided, as shown in FIG. When the cam member B is rotationally driven, the developing unit 13 of the process cartridge 1 rotates around the rotation center A, and the developing roller 13a is separated from the image carrier 11, and further, by this rotation, As shown in FIG. 2C, the conductor member D attached to the side surface of the developing unit 13 is configured to contact a contact C connected to the base of the image carrier 11. The conductor member D is connected to the power source 7 of the apparatus main body 25 regardless of whether the developing roller 13a is in contact with or separated from the image carrier 11.
[0032]
FIG. 5 shows another antenna electrode arrangement method according to the present embodiment, in which an electrode antenna 13f is further provided in addition to the electrode antenna 13e. In this case, the electrode antennas 13e and 13f are connected to each other. When connected to each other, the capacitor C1 between the developing roller 13a and the electrode antenna 13e and the capacitor between the developing roller 13A and the electrode antenna 13f corresponding to the amount of developer present in the region surrounded by the developing roller 13a and the electrode antennas 13e and 13f. A capacitor is formed in which C2 is connected in parallel.
[0033]
The operation of the present embodiment having such a configuration will be described.
When this embodiment functions as a copying machine, image data of a document image read from a scanner is converted into writing data by performing image processing such as AD conversion, MTF correction, and gradation processing, On the other hand, when functioning as a printer, image data such as a page description language or a bitmap transferred from a computer or the like is subjected to image processing and converted into write data.
Prior to image formation, the image carrier 11 starts to rotate in the counterclockwise direction indicated by an arrow in FIG. 2 so that the surface transfer speed becomes a predetermined speed set in advance. 11, the surface of the image carrier 11 is charged to approximately −400 V by applying a DC voltage of −1000 V from the charging bias to the core of the charging roller 12.
[0034]
Thus, the image carrier 11 corresponding to each color charged to −400 V is irradiated with light signals corresponding to the writing data of the corresponding color from the writing units 4K to 4Y, respectively. On the surface of the image carrier 11 of 1K to 1Y, exposure corresponding to writing data of the corresponding color is performed, and an electrostatic latent image is formed due to a potential difference from a non-image area where light irradiation has not been performed. .
Then, the developing roller 13a is rotated clockwise, and the toner on the supply roller 13b is transported and held by the developing roller 13a by bringing the supplying roller 13b rotating clockwise into contact with the developing roller 13a. The held toner is negatively charged by friction with the elastic blade 13c while the thickness thereof is regulated by the elastic blade 13c, and is conveyed to a portion facing the image carrier 11 by the subsequent rotation of the developing roller 13a. .
[0035]
In this facing portion, since a DC bias of −300 V is applied from the power source to the developing roller 13 a, the toner is transferred to the image carrier 11 by a DC electric field formed between the developing roller 13 a and the image carrier 11. A toner image of a corresponding color is developed and formed on the image carrier 11.
In this manner, each of the image carriers 11 of the process cartridges 1K to 1Y has a K-color toner image in the K-color original area of the original, an M-color toner image in the M-color original area of the original, and a C-color original area of the original. A C-color toner image and a Y-color toner image of the Y-color document area of the document are formed.
[0036]
In synchronization with the start of the Y color toner image of the process cartridge 1Y reaching the position of the transfer roller 2b, the image formation start position of the transfer material conveyed from the paper feed tray 5 is the transfer roller 2b corresponding to the process cartridge 1Y. The transfer material is transferred so as to reach the position, and the Y toner image of the image carrier 11 of the process cartridge 1Y is transferred onto the transfer material. Next, the transfer material onto which the Y color toner image has been transferred reaches the position of the image carrier 11 of the process cartridge 1C, and the C color toner image of the image carrier is transferred to the Y color toner image. It is superimposed and transferred onto the transfer material.
In the same manner, the K toner image of the image carrier 11 of the process cartridge 1K is finally transferred onto the transfer body, whereby the color image of the original image is transferred and formed on the transfer body. The transfer material onto which the color image of the original image is transferred is subjected to a fixing process by the heating roller 3a and the pressure roller 3b of the fixing device 3 to complete the image formation. In this case, the residual toner remaining without being transferred onto the image carrier 11 is scraped off by the cleaning blade 14a and stored in the waste toner box 14b.
[0037]
Next, the measuring operation of the developer storage amount of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, a capacitor 26 is formed between the antenna electrode 13e and the developing roller 13a. The capacitor 26 has a capacitance C1 that changes according to the amount of toner in the developing unit 13. The capacitance C1 of the capacitor 26 is detected, and the current developer storage amount is measured based on the table data of the capacitance C1 and the developer storage amount that are set and stored in advance based on the detected value.
In this case, in this embodiment, apart from the development bias application mode at the time of image formation by the power source 7, a measurement bias application mode at the time of measuring the developer storage amount by the power source 7 can be set. In this measurement bias application mode, the power supply 7 is intermittently turned on and off, and a DC measurement voltage is periodically turned on and off to the developing roller 13a.
In the present embodiment, the developer storage amount can be measured by selecting either the non-image forming operation or the image forming operation, and the direct current at the time of measuring the developer storage amount during the image forming operation can be selected. The measurement voltage requires specific conditions as described later for the ON-OFF frequency.
[0038]
The measurement of the developer storage amount of the present embodiment will be described in order below, but for reference, the operation of the prior art for measuring the developer storage amount by applying an AC bias from a power source is first illustrated. This will be described with reference to 7 (a).
In this case, an AC bias is applied as the measurement voltage V1, charge is induced in the capacitor 26 as the measurement voltage V1 changes, and the current Ia takes a positive value when the measurement voltage V1 rises and is negative when the measurement voltage V1 falls. Flow taking value. A positive value portion of the current Ia passes through the diode 29 to become a current Isearch, and the current Isearch input to the detection circuit 6 per unit time is f (Hz) and the amplitude is Vd (V). It is expressed by the following formula.
[0039]
Iserch = f · Vd · C1 (1)
[0040]
Similarly, a current Iref which is a negative value portion of the current Ia is expressed by the following equation.
[0041]
Iref = −f · Vd · Cref (2)
[0042]
Therefore, the current detected by the detection circuit 20 is expressed by the following equation.
[0043]
Iserch + Iref = f.Vd. (C1-Cref) (3)
[0044]
The storage amount of the developer can be obtained by calculating C1 from the equation (3) thus obtained.
Thus, when the developer storage amount is measured by the AC measurement voltage V1, the development bias itself is accompanied by a change in the voltage value, so that the left side of the expression (3) can be easily obtained even during the image forming operation.
[0045]
By the way, in the present embodiment, in the measurement bias application mode at the time of measuring the developer storage amount, the measurement voltage V1 is ON / OFF controlled in a short cycle so that the measurement voltage V1 is shown in FIG. Such a DC voltage is applied ON-OFF to the developing roller 13a.
Here, it is assumed that the ON-OFF frequency of the voltage of the power supply 7 is fonoff (Hz), the voltage value at the time of ON is Vdc (v), and the voltage is lowered to a sufficiently low value when the power supply is OFF. , Iref is as follows.
[0046]
Iserch = fonoff · Vdc · C1 (4)
[0047]
Iref = −fonoff · Vdc · Cref (5)
[0048]
Therefore, the detection current of the detection circuit 20 is obtained by the following equation.
[0049]
Iserch + Iref
= Fonoff · Vdc · (C1-Cref) (6)
[0050]
In this embodiment, immediately after the power is turned on, when the image forming operation is completed, or when the developer storage amount is measured during non-image formation, such as after a predetermined number of times of image formation, (4) (5) Based on the equation (6), the electrostatic capacity C1 is calculated and the developer storage amount is measured.
[0051]
However, in the present embodiment, when the developer storage amount is measured during the image forming operation, a predetermined condition is required for fonoff as described below.
As described above, since the current Isearch is generated when the power supply is started up and the current Iref is generated when the power supply is turned off, in order to obtain a somewhat large detection current and accurately measure the developer storage amount, the unit It is necessary to turn on and off the voltage of the power source 7 at a repetition frequency as high as possible per time.
On the other hand, the operation of the current image forming apparatus is greatly speeded up, and the surface of the image carrier 11 moves at 100 mm / sec. For example, when the voltage of the power source 7 is turned ON / OFF 50000 times per second. The developing bias of the power source 7 is turned on and off at intervals of 2 μm with respect to the toner moving on the image surface, and this interval becomes about half of the average diameter of the toner particles, and the development becomes unstable and streaks. There may be unevenness.
[0052]
In the case of the negatively charged image carrier 11, the potential of the image forming portion is not necessarily neutralized to 0V, and a residual potential of -50v to -100V may exist. If the measurement voltage V1 falls, toner may adhere to the non-image area. Even when an AC bias is applied as a measurement voltage as in the prior art, there is a time during which a bias that causes toner to adhere to the non-image area is present, but the AC bias has a large amplitude, so that it adheres to the non-image area. In many cases, the toner is transferred again to the image carrier on the downstream side of the developing nip, which causes no problem.
[0053]
Therefore, when measuring the storage amount of the developer during the image forming operation in the present embodiment, the development bias is once started in the development bias application mode, and then the measurement bias application mode is entered and the development bias is turned off. After that, the ON-OFF frequency fonov is set so that the voltage of the power supply 7 is turned on and off at a time interval shorter than the fall time when the voltage value decreases by 95%.
For example, when the voltage V1 of the power supply 7 serving as the developing bias is −300V, the voltage V1 is set to the time interval t2−t1 from the time t1 when the voltage V1 is turned off to the time t2 when the voltage V1 is reduced to 95% by −15V. When the voltage V1 is turned ON again at time t3 when the voltage drops to −150 V, the DC measurement voltage created by the ON-OFF control is applied to the developing roller 13a, and the storage amount of the developer is measured. In this case, ON-OFF control is performed at a preset time interval according to the characteristics of the power source 7.
[0054]
As described above, in the present embodiment, when the developer storage amount is measured during the image forming operation, it is obtained by switching the developing bias to 0N-0FF in a time shorter than the falling time of the developing bias. The measured DC voltage is applied to the developing roller 13a, and the detection current of the detection circuit 20 is obtained as Isearch + Iref = fonoff · Vdc · (C1−Cref) as shown in the equation (6). The capacity C1 is calculated by the main body side control unit 21, and based on the obtained calculation value, the current developer storage amount is determined based on the table data of the electrostatic capacity C1 and the developer storage amount stored in advance. Measurement is performed with high accuracy by preventing the occurrence of unevenness on the surface.
[0055]
On the other hand, in this embodiment, when measuring the storage amount of the developer during the non-image forming operation, the cam member B is driven to rotate as shown in FIG. 4A, and the developing roller 13a is moved to the image carrier. At the same time, the conductor member D, which is separated from the image forming unit 13 and attached to the side surface of the developing unit 13, comes into contact with the section C connected to the base of the image carrier 11, and the image carrier 11 and the developing roller 13a are set to the same potential. . The conductor member D is connected to the power source 7 of the apparatus main body 25 regardless of whether the developing roller 13a is in contact with or separated from the image carrier 11.
For this reason, when measuring the storage amount of the developer, the voltage of the power source 7 is ON-OFF controlled in a short cycle, so that it is applied to the developing roller 13a as a DC measurement voltage V1 as shown in FIG. The detection current of the detection circuit 20 is Isearch + Iref = f · Vd · (C1−Cref), and the capacitance C1 is calculated by the main body side control unit 21 from this relational expression, and stored in advance based on the obtained calculation value. The current developer storage amount is measured with high accuracy from the electrostatic capacitance C1, developer storage amount, and table data.
[0056]
At the time of measuring the developer amount, the developing roller 13a is separated from the image carrier 11, so that the occurrence of a hazard or adhesion of toner on the surface of the image carrier 11 is caused by applying the DC measurement voltage V1 to the developing roller 13a. Is prevented. Further, since the developing roller 13a and the image carrier 11 are at the same potential during measurement, it is possible to prevent toner from being transferred from the developing roller 13a to the image carrier 11 and unexpected toner adhesion.
In addition to the above operations, when measuring the storage amount of the developer, an operation for forming an electric field that prevents the toner from being transferred to the image carrier 11 by the charging roller 12 while rotating the image carrier 11 is added. Is also possible.
[0057]
As described above, according to the present embodiment, when the stored dose of the developer is measured during the image forming operation, 0N-0FF of the developing bias at a time interval shorter than the falling time in the falling region of the developing bias. A DC measurement voltage V1 obtained by performing the switching control is applied to the developing roller 13a, and is determined by the amount of developer in the developing unit 13 based on the detection signal of the detection circuit 20 obtained as shown in equation (6). Since the electrostatic capacity C1 of the capacitor 25 is calculated, and based on the obtained calculated value, the current developer storage amount is measured by the table data of the electrostatic capacity C1 and the developer storage amount stored in advance. With a simple and low-cost manufacturing configuration that does not require a separate AC power supply, it is possible to prevent uneven stripes on the image surface being formed and measure the amount of stored developer with high accuracy. It becomes possible.
[0058]
When measuring the storage amount of the developer during the non-image forming operation, the developing roller 13a is separated from the image carrier 11 by the rotational driving of the cam member B, and the measurement voltage is applied to the developing roller 13a. In the state where the occurrence of the hazard on the surface of the image carrier 11 and the toner adhesion are prevented, the developing roller 13a and the image carrier 11 are further set to the same potential, so that the toner is transferred from the developing roller 13a to the image carrier 11. In this state, the amount of stored developer can be measured with high accuracy while preventing the occurrence of unexpected toner adhesion.
[0059]
[Second Embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of the present embodiment.
[0060]
In this embodiment, as shown in FIG. 8A, electrode antennas 13g and 13h created by etching or printing are provided on a printed circuit board on one side of the developing unit 13, and FIG. The electrode antenna 13h is connected to the power source 7 and the electrode antenna 13a is connected to the capacitor 27.
Further, the developing unit 13 is connected to the developing roller 13 a and connected to the process cartridge side member E to which the developing bias is applied from the power source 7 and the electrode antenna 13 h, and intermittent DC measurement voltage is applied from the power source 7. The process cartridge member F is provided.
Further, on the apparatus body 25 side, as shown in FIG. 3B, when the developing roller 13a is in contact with the image carrier 11, it contacts the process cartridge member E, as shown in FIG. When the cam member B is rotationally driven and the developing roller 13 a is separated from the image carrier 11, the main body side contact G connected to the power source 7 is arranged at a position so as to contact the process cartridge member F. Is provided.
Since the configuration of the other parts of the present embodiment is the same as that of the first embodiment already described, duplicate description will not be given.
[0061]
In the present embodiment, during the image forming operation, the cam member B is not rotationally driven, and the developing roller 13a is in contact with the image carrier 11 as shown in FIG. When contacted with the process cartridge member E and the developing bias application mode is set, the developing bias is applied from the power source 7 to the developing roller 13a via the main body side contact G and the process cartridge member E, and the image forming operation is executed. Is done.
[0062]
In the present embodiment, the developer storage amount is measured during the non-image forming operation, and when the developer storage amount is measured, the cam member B is driven to rotate as shown in FIG. 13 a is separated from the image carrier 11, and a DC measurement voltage V <b> 1 in which the voltage of the power source 7 is ON / OFF controlled at a short cycle is applied from the power source 7 to the electrode antenna 13 h via the main body side contact G and the process cartridge F. Based on the detected current of the detection circuit 20 obtained, the electrostatic capacity C1 of the capacitor 25 determined by the amount of developer in the developing unit 13 is calculated, and the current amount of stored developer is measured from the table data.
[0063]
The other operations and effects of the present embodiment are the same as the operations and effects of the first embodiment already described, and therefore will not be described repeatedly.
[0064]
[Third Embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of the present embodiment.
[0065]
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, a toner cartridge 15 for supplying toner to the developing unit 13 is separated from the first embodiment already described with reference to FIG. 15a, and one side surface of the toner cartridge 15 is provided with electrode antennas 15b and 15c created by etching or printing on a printed circuit board. The electrode antenna 15c is described with reference to FIG. The electrode antenna 15 b is connected to the capacitor 27.
Since the configuration of the other parts of the present embodiment is the same as that of the first embodiment already described, duplicate description will not be given.
[0066]
In the present embodiment, when the developing bias application mode is set, the developing bias is applied from the power source 7 to the developing roller 13a, and the image forming operation is executed, but the developer storage amount during the image forming operation is measured. Sometimes, when the measurement bias application mode is set, the DC measurement voltage V1 obtained by performing the 0N-0FF switching control of the developing bias at a time interval shorter than the falling time in the falling region of the developing bias is Based on the detection signal of the detection circuit 20 that is applied to the electrode antenna 13h and obtained, the capacitance C1 of the capacitor 25 determined by the amount of developer in the developing unit 13 is calculated, and the current developer storage amount is determined by table data. Measured.
[0067]
Further, when measuring the developer storage amount during the non-image forming operation, when the measurement bias application mode is set, the voltage of the power source 7 is ON / OFF controlled in a short cycle in the falling area of the development bias. The measured DC voltage V1 is applied to the electrode antenna 15c. Then, based on the detection current of the detection circuit 20 obtained, the capacitance C1 of the capacitor 25 determined by the amount of developer in the developing unit 13 is calculated, and the current developer storage amount is measured from the table data.
When measuring the storage amount of the developer during the non-image forming operation, an electric field that prevents the toner from being transferred to the image carrier 11 is formed by the charging roller 12 while the image carrier 11 is rotated. Toner contamination is prevented.
[0068]
In the present embodiment, toner is supplied from the toner cartridge 15 to the developing unit 13, and the amount of stored developer is measured with respect to the amount of toner in the toner cartridge 15. Although not performed, other operations and effects of the invention are the same as those of the first embodiment described above, and therefore, a duplicate description is not performed.
[0069]
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of the configuration of the present embodiment.
[0070]
In this embodiment, one side surface of the waste toner box 14b is provided with electrode antennas 14c and 14d created by etching or printing on a printed circuit board. The electrode antenna will be described with reference to FIG. 14 c is connected to the power source 7, and the electrode antenna 14 d is connected to the capacitor 27.
In this embodiment, the developer amount measuring unit 6 is configured in the waste toner box 14b, and the developer storage amount is indirectly measured by measuring the waste toner amount.
Since the configuration of the other parts of the present embodiment is the same as that of the first embodiment already described, duplicate description will not be given.
[0071]
In the present embodiment, when the developing bias application mode is set, the developing bias is applied from the power source 7 to the developing roller 13a and the image forming operation is executed. However, the storage amount of the developer during the image forming operation is measured. Sometimes, when the measurement bias application mode is set, the DC measurement voltage V1 obtained by performing the 0N-0FF switching control of the developing bias at a time interval shorter than the falling time in the falling region of the developing bias is Based on the detection signal of the detection circuit 20 obtained and applied to the electrode antenna 14c, the capacitance C1 of the capacitor 25 determined by the amount of waste toner in the waste toner box 14b is calculated, and the waste toner amount and the developer storage amount are calculated. The current developer storage amount is measured from the table data.
[0072]
Further, when measuring the developer storage amount during the non-image forming operation, when the measurement bias application mode is set, the voltage of the power source 7 is ON / OFF controlled in a short cycle in the falling area of the development bias. The measured DC voltage V1 is applied to the electrode antenna 14c. Then, based on the detection current of the detection circuit 20 obtained, the capacitance C1 of the capacitor 25 determined by the amount of waste toner in the waste toner box 14b is calculated, and the current data is obtained from the table data of the amount of waste toner and the developer storage amount. The developer storage amount is measured.
When measuring the storage amount of the developer during the non-image forming operation, an electric field that prevents the toner from being transferred to the image carrier 11 is formed by the charging roller 12 while the image carrier 11 is rotated. Toner contamination is prevented.
[0073]
The other operations and effects of the present embodiment are the same as the operations and effects of the first embodiment already described, and therefore will not be described repeatedly.
[0074]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be applied to, for example, an image forming apparatus using an intermediate transfer belt, a monochrome image forming apparatus, and a revolver image forming apparatus. Is possible.
In each of the embodiments, a DC voltage for measuring the storage amount of the developer may be supplied from an independent power source without using the developing bias for image formation.
Further, in the second embodiment, the developer storage amount is measured at the time of non-image formation. However, corresponding to the second embodiment, the developer storage amount is measured during the image forming operation. It is also possible to adopt a configuration to perform.
Corresponding to the third and fourth embodiments, the developing unit may be driven to be inclined and the developing roller may be separated from the image carrier when measuring the developer storage amount. It is.
[0075]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when measuring the storage amount of the developer, a plurality of measurements provided in the apparatus main body or in the vicinity of the detachable process cartridge are provided with an image carrier, a charging unit, a developing unit, and a supplying unit. In a developer storage amount measurement unit consisting of an electrode and a measurement voltage application means, a DC measurement voltage is applied from the measurement voltage application means to measure the developer storage amount, so the configuration is simple and the manufacturing cost is reduced. By using the measured DC voltage from the measured voltage application means, the operating life of the image carrier can be prevented from being shortened by applying an AC bias to the image forming element of the process cartridge, and the amount of stored developer can be measured with high accuracy. Is possible.
[0076]
Further claim 1 According to the described invention , Total Since the image forming voltage applying means is also used as the voltage measuring applying means, it is possible to reduce the number of parts, save resources, and further reduce the manufacturing cost.
[0077]
Still further, claim 1. According to the described invention , Total The image forming voltage applying means that is also used as the voltage measuring voltage applying means outputs the DC voltage for measurement ON-OFF in a time shorter than the falling time of the image forming voltage. It becomes possible to measure the storage amount of the developer without deteriorating the quality.
[0078]
Claim 2 According to the described invention, Claim 1 In addition to the effects obtained in the described invention, the switching means conducts between the image carrier and the developing means when measuring the developer storage amount, and interrupts conduction between the image carrier and the developing means during image formation. Therefore, by applying a DC measurement voltage to the developing means during non-image formation, toner transfer from the developing means to the image carrier is prevented, and the measurement of the developer storage amount adversely affects the subsequent image forming operation. Can be done without any problems.
[0079]
Claim 3 According to the described invention, Claim 1 In addition to the effects obtained in the described invention, the distance changing means increases the distance between the image carrier and the developing means when measuring the storage amount of the developer, compared to the time of image formation. By applying a DC measurement voltage to the toner, it is possible to prevent the toner from being transferred from the developing means to the image carrier, and to measure the storage amount of the developer without adversely affecting the subsequent image forming operation. .
[0080]
Claim 4 According to the described invention, Claim 1 In addition to the effects obtained by the invention described above, an electric field that prevents the migration of the developer from the developing means is formed by charging the image carrier in which the charging means is in a rotating state when measuring the storage amount of the developer. During the non-image formation, toner transfer from the developing means to the image carrier can be prevented, and the storage amount of the developer can be measured without adversely affecting the subsequent image forming operation.
[0081]
Claim 5 According to the described invention, the storage amount of the developer is measured by applying a DC measurement voltage between a plurality of measurement electrodes provided in the developer storage means separate from the development unit that supplies the developer to the development unit. By doing so, the effect obtained by the invention of claim 1 can be realized.
[0082]
Claim 6 According to the described invention, when measuring the storage amount of the developer amount, a DC measurement voltage is applied from the measurement voltage applying unit to the plurality of measurement electrodes provided in the waste developer box of the process cartridge, and the waste developer box By measuring the amount of stored developer through measurement of the amount of waste developer, the effect obtained by the invention of claim 1 can be realized.
[0083]
Claim 7 According to the described invention, when measuring the storage amount of the developer, the switching unit causes the DC measurement voltage applied from the measurement voltage applying unit to be measured in a plurality of measurements provided in or near the process cartridge via the measurement contact piece. The developer storage amount is measured based on the DC measurement voltage applied to the electrode, so that the AC bias is applied to the image forming element of the process cartridge by the measurement voltage application means that is simple in configuration and reduces manufacturing costs. 4 sets of cartridges that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body corresponding to each color of K, M, C, and Y to prevent shortening of the operation life of the image carrier due to Each can be performed independently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a process cartridge according to the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a removal state of the process cartridge according to the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a changeover switch mechanism that operates at the time of measuring the developer storage amount according to the embodiment;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another configuration of the measurement electrode portion according to the embodiment;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a developer storage amount measuring unit according to the embodiment;
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a developer storage amount measuring operation according to the embodiment;
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 1K-1Y process cartridge
6 Developer measurement unit
7 Power supply
11 Image carrier
13 Development unit
13a Development roller
13e, 13f, 13g, 13h Antenna electrode
14c, 14d electrode antenna
15 Toner cartridge
15b, 15c electrode antenna
20 Detection circuit

Claims

Rotatably pairs against the transfer material conveyed by the conveying means, visible in the original image is formed, an image bearing member which該顕image is transferred before Kiten Utsushitai, charging means for charging the image bearing member A developing means for developing and developing the visible image on the image carrier, and a supply means for supplying a developer to the developing means, and an image forming voltage is applied from the image forming voltage applying means, and the developer is applied to the transfer body. A process cartridge that forms an image of a document image and is detachably attached to the apparatus body;
A plurality of measurement electrodes provided in or near the process cartridge, and measurement voltage application means for applying a DC measurement voltage to the measurement electrodes when measuring the storage amount of the developer;
It possesses a developing agent amount measuring unit for measuring the developer storage quantity,
As the measurement voltage applying means, an image forming voltage applying means is also used,
The image forming voltage applying means measures the storage amount of the developer during the image forming operation by outputting the measurement DC voltage ON-OFF in a time shorter than the falling time of the image forming voltage. An image forming apparatus.

A switching means for conducting between the image carrier and the developing means at the time of measuring the storage amount of the developer and shutting off conduction between the image carrier and the developing means at the time of image formation is further provided. 2. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein the developer storage amount is measured by applying a DC measurement voltage to the developing means.

A distance changing means for increasing the distance between the image carrier and the developing means when measuring the developer storage amount is further provided than when forming an image, and a DC measurement voltage is applied to the developing means during non-image formation. 2. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein a storage amount of the developer is measured.

When measuring the storage amount of the developer, the charging means charges the image carrier in a rotating state, thereby forming an electric field that prevents the developer from being transferred from the developing means. 2. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein measurement is performed.

The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a developer storage unit that is provided with a plurality of measurement electrodes and is separate from the developing unit that supplies the developer to the developing unit.

A plurality of measurement electrodes are provided in the waste developer box of the process cartridge, and a DC measurement voltage is applied to the measurement electrode from the measurement voltage applying means when measuring the developer amount, and the waste developer amount in the waste developer box is measured. The image forming apparatus according to claim 1 , wherein a storage amount of the developer is measured via the image forming apparatus.

Each of the colors K, M, C, and Y is provided corresponding to each of the colors, and is rotatably contacted with a transfer material conveyed by the conveying unit to form a visible image of the original image. The visible image is transferred to the transfer body. An image bearing member, a charging unit for charging the image bearing member, a developing unit for developing the developed image on the image bearing member, and a supplying unit for supplying a developer to the developing unit. An image forming voltage is applied to the transfer body, the developer forms an image with a developer of a color corresponding to an original image by the developer, and the process cartridge is detachable from the apparatus main body,
A measurement piece to which a DC measurement voltage is applied from the measurement voltage application means;
An imaging piece to which an imaging voltage is applied from the imaging voltage application means;
Or applying a DC voltage measured in the measuring contact piece, possess a switching means, a to the image forming voltage is performed whether switching is applied to the image forming contact piece,
As the measurement voltage applying means, an image forming voltage applying means is also used,
The acting image voltage applying means is a fall time shorter than the time of image formation voltage, by a DC voltage to the ON-OFF output for measurement, making measurements of saved amount of the developer in the image forming operation Process cartridge characterized by.