JP4911693B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の記録媒体に現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置に関する。

従来から、所定の記録媒体に現像剤を定着して画像を形成する電子写真プロセスを利用した画像形成装置が知られている。かかる画像形成装置においては、感光体に作用する帯電、露光、現像、転写、除電等のプロセス部を備え、これらプロセス部を用いて感光体上に形成された現像剤像を記録媒体上に転写して定着することにより、印字処理を行っている。

ここで、かかる画像形成装置においては、記録媒体に転写されずに感光体上の現像剤と帯電電荷とが一部残存することがある。この場合、感光体上に残存した現像剤及び帯電電荷をそのままの状態にして次の画像形成プロセスに移行すると、様々な不具合が生じてしまう。

そこで、画像形成装置においては、転写後のプロセスとして、感光体上の現像剤や残留電荷を除去するためのクリーニング装置及び除電器を備えるのが一般的である。この除電器は、通常、発光ダイオード等の発光体から構成されている（例えば、特許文献１等参照。）。

特開２００５−２０８２２３号公報

しかしながら、従来の画像形成装置においては、除電器専用に複数の発光体を備えたレンズアレイを感光体に近接させて配設しているため、除電器の配置スペースが大きくなってしまうという問題があった。また、従来の画像形成装置においては、複数の発光体が必要であることから、その分コストの高騰も招来していた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、除電器専用の発光体を設けることなく、安価且つ省スペース化を図ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成する本発明にかかる画像形成装置は、所定の記録媒体に現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、感光体と、前記感光体を所定の電位に帯電させる帯電部と、帯電された前記感光体を露光して当該感光体上に静電潜像を形成する露光部と、前記感光体上に形成された静電潜像を前記現像剤によって現像し、当該感光体上に現像剤像を形成する現像部と、前記感光体上に形成された現像剤像を前記記録媒体上に転写する転写部と、前記現像剤を収容する現像剤収容器と、所定の発光体からの照射光に基づいて当該画像形成装置内部の現像剤量を検出する検出部と、前記感光体の表面に沿うように配設された導光管を有し、前記発光体からの照射光を前記感光体の表面に対して照射するように導光し、当該感光体の表面を除電する除電部とを備え、前記導光管の照射光入光側端部に形成された導光部は、集光レンズ構造を有することを特徴としている。

このような本発明にかかる画像形成装置においては、当該画像形成装置内部の現像剤量を検出するために設けられた発光体からの照射光を、除電光として利用することができる。

本発明においては、除電部専用の発光体を設けることなく、安価且つ省スペース化を図ることができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施の形態は、入力された印刷データに基づいて、所定の記録媒体に現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置である。特に、この画像形成装置は、当該画像形成装置内部の現像剤量を検出するために設けられた検出部の発光体と除電器としての発光体とを１つに兼ね備えたものである。

まず、本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置について説明する。

図１に示すように、画像形成装置１は、未画像形成の記録媒体としての記録用紙Ｐを収納する給紙トレイ１１を備える。この給紙トレイ１１に収納された記録用紙Ｐは、ホッピングローラ１２の回転に応じて１枚ずつ繰り出され、媒体搬送経路を形成する転写部へと所定のタイミングで搬送される。

転写部は、転写ベルト１３と、図示しないベルトモータによって駆動される駆動ローラ１４と、転写ベルト１３の移動に応じて回転するとともに当該転写ベルト１３が弛緩しないように張力を与えるベルトアイドルローラ１５と、高圧電源２から供給される電力に基づいて転写電圧を印加する転写ローラ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋとを有する。

また、画像形成装置１は、転写ベルト１３を挟むように転写ローラ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋのそれぞれに対向させて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のそれぞれに対応する４つの画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを備える。これら画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、この順序で記録用紙Ｐの給紙側から排紙側へと転写ベルト１３に沿って並設されており、後述する感光体ドラムの回転力と、転写ベルト１３の駆動搬送力とによって記録用紙Ｐを搬送しながら、当該転写ベルト１３上に載置された記録用紙Ｐに対して、各色の現像剤を用いた画像形成を行う。

具体的には、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、それぞれ、現像剤を収容する現像剤収容器２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋと、この現像剤収容器２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが脱着可能とされる現像装置２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋと、露光を行う露光器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋとを有する。

現像剤収容器２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ及び現像装置２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋは、それぞれ、消耗品として当該画像形成装置１に対して脱着可能に構成される。なお、現像装置２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの構成については、後に詳述するものとする。

露光器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋは、それぞれ、後述する感光体ドラムの周囲に配設され、外部から受信した画像データに基づいて画像変調した光を、帯電された感光体ドラムの表面に照射して露光し、当該感光体ドラム上に静電潜像を形成する。なお、露光器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋは、それぞれ、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋや現像剤収容器２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋを当該画像形成装置１に対して脱着する際に開閉動作される当該画像形成装置１の上方カバー部材３３に保持されている。

このような画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのそれぞれによって現像された各色の現像剤像は、図示しない制御部の制御のもとに、感光体ドラムのそれぞれが回転するのにともない、転写ローラ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋのそれぞれによって記録用紙Ｐ上に順次重ね合わされて転写される。

画像形成装置１においては、このような構成からなる画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋと転写部とにより、記録用紙Ｐ上に順次各色の画像形成を行い、カラー画像を形成する。そして、画像形成装置１においては、記録用紙Ｐを転写ベルト１３に静電気的に吸着させた状態で、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの下流に配設された定着部３０へと搬送する。

定着部３０は、例えば金属の中空ローラの外周に弾性部材を接着して構成される加熱ローラ３１と、この加熱ローラ３１とともに記録用紙Ｐを押圧する圧接ローラ３２とを有する。圧接ローラ３２は、加熱ローラ３１に対向して当接されるように配設され、記録用紙Ｐを挟み込むニップ部を形成する。また、加熱ローラ３１の内部には、低圧電源３から供給される電力によって発光するハロゲンランプが埋設されている。定着部３０においては、図示しない制御部の制御のもとに、ハロゲンランプを発光させることによって加熱ローラ３１を加熱する。このような定着部３０は、加熱ローラ３１及び圧接ローラ３２を回転させてニップ部に記録用紙Ｐを通紙させ、当該記録用紙Ｐを加熱及び押圧することにより、当該記録用紙Ｐ上の現像剤を溶融させ、現像剤像を熱定着させる。画像形成装置１においては、このような定着部３０によって記録用紙Ｐ上に画像を定着させると、所定の排出ローラによって当該記録用紙Ｐを搬送して外部へと排紙させ、所定のスタッカ３４上に積載させる。

なお、画像形成部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、上述したように、用いる現像剤が異なるのみで同一の構成であることから、以下では、説明の便宜上、上述した各部の符号からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを除去した符号で指示するものとする。

さて、このような画像形成装置１における現像装置２２は、図２及び図３に示すように構成される。すなわち、現像装置２２は、例えばアルミニウム等からなる導電性基層と有機感光体とからなる表層が形成された感光体ドラム５１を有する。この感光体ドラム５１は、図１に示した高圧電源２から供給される電力によって駆動する駆動モータ５２から動力を得た感光体駆動ギア５３が回転駆動することによって回転し、その表面に露光器２３による露光によって静電潜像を形成する。この感光体ドラム５１の周囲には、図３に示すように、当該感光体ドラム５１と接触させて帯電ローラ５４が配設されている。この帯電ローラ５４は、高圧電源２によって正電圧又は負電圧が印加されることにより、接触した感光体ドラム５１の表面を一様電圧に帯電させる。

また、現像装置２２においては、感光体ドラム５１の周囲に現像ローラ５５が配設されている。この現像ローラ５５は、導電性の金属シャフトにシリコン等の半導電性ゴムがロール状に形成されたものであり、高圧電源２によって正電圧又は負電圧が印加されることにより、接触した感光体ドラム５１上に形成された静電潜像を各色の現像剤によって現像する。また、現像ローラ５５の周囲には、現像剤収容器２１から供給される現像剤を攪拌する攪拌部材５６が配設されている。この攪拌部材５６は、感光体駆動ギア５３の回転駆動力が伝達された攪拌部材駆動ギア５７が回転駆動することにより、現像ローラ５５に現像剤を円滑に供給するために駆動する。

さらに、現像装置２２においては、感光体ドラム５１の周囲に、当該感光体ドラム５１と接触させてクリーニング部５８が配設されている。このクリーニング部５８は、転写されずに感光体ドラム５１の表面に残存する現像剤を掻き取ることによって除去する。

さらにまた、現像装置２２は、当該現像装置２２の内部の現像剤量を検出する検出部５９を有する。この検出部５９は、発光体５９ａと、この発光体５９ａを支持する基板５９ｂとからなり、接続部６０を介して画像形成装置１の本体側の制御部６１から発光体５９ａの点灯を指示する点灯信号と電力の供給を受け、画像形成動作中、発光体５９ａを点灯させる。ここで、検出部５９と制御部６１との接続について、図４及び図５を用いて説明する。制御部６１の基板６１ｂ上には、内部回路に接続される導電性を有する突出部６１ｃが設けられている。また、検出部５９の基板５９ｂ上には、内部回路に接続される導電性を有する突出部５９ｃが設けられている。これら検出部５９と制御部６１とを接続する接続部６０は、バネによって基板６１ｂとは反対の方向に付勢されており、図４に示す非接続状態においては、接続部６０と突出部６１ｃとが離間した状態にある。画像形成装置１に現像装置２２を装着した場合には、図５に示すように、突出部５９ｃによって接続部６０が制御部６１の側に押し出され、接続部６０と突出部６１ｃとが当接される。これにより、画像形成装置１においては、検出部５９と制御部６１とが電気的に導通し、制御部６１から検出部５９に点灯信号及び電力が供給されるようになる。画像形成装置１においては、このような検出部５９の発光体５９ａからの照射光を制御部６１の受光体６１ａによって受光することにより、後述するように、現像装置２２の内部の現像剤量を検出することができる。

また、現像装置２２は、図２に示すように、発光体５９ａからの照射光を遮光する遮光体６２を有する。この遮光体６２は、攪拌部材５６の一端に設けられ、感光体駆動ギア５３の回転駆動力が伝達された攪拌部材駆動ギア５７が回転駆動することにより、当該攪拌部材５６の回転周期と同一の回転周期で周回するように配設されている。また、遮光体６２は、その周回軌道の一部が、検出部５９における発光体５９ａと制御部６１における受光体６１ａとを結ぶ光軸に重なるように配設されており、当該光軸上に当該遮光体６２が位置するとき、発光体５９ａから受光体６１ａへの照射光を遮光する。ここで、遮光体６２は、例えば図６に示すように、その遮光面が現像装置２２に穿設された開口部６３よりも大きく形成されているとともに、開口部６３の近傍に配設されていることから、遮光位置にあるとき、発光体５９ａからの照射光を現像装置２２の外部に漏らすことがない。

さらに、現像装置２２は、図２及び図３に示すように、検出部５９における発光体５９ａからの照射光を感光体ドラム５１の表面に導光する導光管６４を有する。この導光管６４は、例えば透明プリズム等の透光性に優れた素材からなり、図３、図７及び図８に示すように、感光体ドラム５１の表面長手方向に沿うように配設されている。このような導光管６４の一端は、検出部５９における基板５９ｂに取り付けられており、発光体５９ａからの照射光は、導光管６４の端部に形成された導光部６４ａから当該導光管６４の内部へと導光される。また、導光管６４の屈曲部には、反射部６５ａ，６５ｂが設けられており、導光管６４の内部に導光された光は、反射部６５ａ，６５ｂによって反射屈折され、感光体ドラム５１の表面に対向する直線部分、すなわち、照射部６４ｂへと導光される。さらに、照射部６４ｂの感光体ドラム５１に対向する面の反対面には、当該照射部６４ｂの全域にわたって拡散反射部６５ｃが設けられている。これにより、照射部６４ｂに導光された光は、拡散反射部６５ｃによって散光拡散され、感光体ドラム５１に対向する面から当該感光体ドラム５１の表面に対して均一に照射される。このようにして照射部６４ｂから感光体ドラム５１に照射された光は、転写後に感光体ドラム５１の表面に残存した残留電荷を除電する除電光として使用される。すなわち、導光管６４は、感光体ドラム５１に対する除電器として機能することになる。なお、反射部６５ａ，６５ｂ、及び拡散反射部６５ｃは、例えば板状の反射板や薄膜状の反射膜を導光管６４に貼付することによって構成することができる。

現像装置２２は、このような感光体ドラム５１、帯電ローラ５４、現像ローラ５５、攪拌部材５６、クリーニング部５８、検出部５９、遮光体６２、及び導光管６４が一体化されて構成される。

つぎに、このような画像形成装置１における制御系の構成について説明する。画像形成装置１は、図９に示すような制御系の制御のもとに動作する。すなわち、画像形成装置１は、当該画像形成装置１の全体を制御する制御部６１と、露光器２３を制御する露光器制御部７１と、現像装置２２に印加する電圧を制御する現像電圧制御部７２と、転写ローラ１６に印加する電圧を制御する転写電圧制御部７３と、定着部３０を制御する定着制御部７４と、駆動モータ５２を制御するモータ制御部７５と、各種情報を表示する表示部７６とを有する。

制御部６１は、図示しない上位装置から印刷データ及び制御コマンドを受信し、印刷データを印刷可能なイメージデータに変換するとともに、当該画像形成装置１の全体をシーケンス制御する。また、制御部６１は、受光体６１ａによって現像装置２２における発光体５９ａからの照射光を光信号として受光し、この光信号に基づいて、現像装置２２の内部の現像剤量を判断する。

露光器制御部７１は、イメージデータを所定のタイミングで露光器２３に送信することにより、感光体ドラム５１の表面を露光させ、静電潜像を形成させる。

現像電圧制御部７２は、高圧電源２から供給される電力を制御することにより、現像装置２２を構成する各部、すなわち、帯電ローラ５４や現像ローラ５５に印加する電圧を制御する。また、現像装置２２における検出部５９は、制御部６１から発光体５９ａを点灯させるための点灯信号を受信し、発光体５９ａを点灯させる。

転写電圧制御部７３は、高圧電源２から供給される電力を制御することにより、転写ローラ１６に印加する電圧を制御する。

定着制御部７４は、定着部３０の内部に設けられたサーミスタによって検出された温度に基づいて、低圧電源３から供給される電力を制御することにより、加熱ローラ３１の内部に埋設されているハロゲンランプに印加する電圧をオン／オフ制御する。

モータ制御部７５は、高圧電源２から供給される電力を制御することにより、駆動モータ５２の駆動を制御する。

表示部７６は、例えばステータス情報やエラー情報といった当該画像形成装置１における各種情報を表示する。

画像形成装置１は、このような制御系によって制御され、画像形成動作を行う。

つぎに、上述した現像装置２２における発光体５９ａ、及び制御部６１における受光体６１ａを含む回路構成について、図１０を用いて説明する。

制御部６１は、ベース端子にバッファＢＦ１が接続されたトランジスタＴｒ１と、このトランジスタＴｒ１のコレクタ端子に接続された抵抗器Ｒ１がベース端子に接続されたトランジスタＴｒ２とを有する。トランジスタＴｒ１のエミッタ端子には、０Ｖの電源が印加される。また、トランジスタＴｒ２のエミッタ端子には、５Ｖの電源が印加され、コレクタ端子には、抵抗器Ｒ２が接続されている。このような制御部６１においては、図示しない信号生成回路によって生成された点灯信号を、バッファＢＦ１を介してトランジスタＴｒ１に供給することにより、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を順次オン状態とする。トランジスタＴｒ２がオン状態となると、５Ｖの電源から抵抗器Ｒ２によって制限される電流が接続部６０を介して発光体５９ａに流れ、当該発光体５９ａが点灯する。なお、発光体５９ａから照射される光は、上述したように、感光体ドラム５１に対する除電光として利用されるため、その特性としては、除電が適切に行われるものである必要があり、例えば、波長が７４０ｎｍ、光量が５μＪ／ｃｍ^２のものが望ましい。

一方、受光側においては、発光体５９ａから照射された光を、例えば光電変換素子であるフォトトランジスタ等の受光体６１ａによって受光する。受光体６１ａは、受光した光の強度に応じた電流を流すため、その光の強度に応じて、電流値と抵抗器Ｒ３とで定まる出力電圧Ｖ_Ｏのレベルが変化する。そこで、制御部６１は、レベル判定回路６１ｄを設け、出力電圧Ｖ_Ｏと予め設定された閾値電圧Ｖ_ＴＨとを比較し、出力電圧Ｖ_Ｏが閾値電圧Ｖ_ＴＨよりも大きい場合には、出力信号として"１"（ハイレベル）を出力する。一方、図１０に示すように、発光体５９ａと受光体６１ａとを結ぶ光軸上に遮光体６２が位置する場合には、受光体６１ａには光が到達しないため、受光体６１ａには電流が流れず、出力電圧Ｖ_Ｏは略０Ｖとなる。この場合、レベル判定回路６１ｄは、出力電圧Ｖ_Ｏが閾値電圧Ｖ_ＴＨよりも小さいことから、出力信号として"０"（ローレベル）を出力する。なお、閾値電圧Ｖ_ＴＨは、予め実験により、除電に必要な下限の光量の光を受光体６１ａに照射し、その際に流れる実際の電流値に基づいて設定される。

画像形成装置１は、このような回路構成を備えることにより、現像装置２２における発光体５９ａからの照射光を利用した感光体ドラム５１の除電を行う。

つぎに、現像装置２２の内部の現像剤量の検出原理について説明する。

画像形成装置１においては、図１１(ａ)及び図１１(ｂ)に示すように、攪拌部材５６の攪拌部５６ａが回転軌道の最下位点にある状態で、遮光体６２が発光体５９ａと受光体６１ａとを結ぶ光軸上に位置する。すなわち、この状態において、遮光体６２は、発光体５９ａから受光体６１ａへの照射光を遮光する位置にある。画像形成装置１においては、この状態から、攪拌部材駆動ギア５７に設けられた突起部５７ａが攪拌部材５６に当接して押し出すことにより、図１１(ｂ)中矢印で示すように、攪拌部材５６及び遮光体６２を時計回りに回転させる。

また、画像形成装置１においては、図１２(ａ)及び図１２(ｂ)に示すように、突起部５７ａが攪拌部材５６を押し出して遮光体６２が周回軌道の最下位点に到達した場合には、攪拌部材５６の攪拌部５６ａが回転軌道の最上位点に位置する。ここで、攪拌部材５６は、攪拌部材駆動ギア５７に対して自由に回動可能に構成されているため、画像形成装置１においては、攪拌部５６ａが最上位点を通過した時点で、攪拌部材５６と突起部５７ａとの係合が外れ、攪拌部５６ａが下方に向かって自由落下することになる。

下方に向かって自由落下した攪拌部５６ａは、図１３(ａ)及び図１３(ｂ)に示すように、現像装置２２の内部に堆積している現像剤の表面に接触した時点で、その自由落下による回転が停止される。一方、突起部５７ａは、攪拌部材駆動ギア５７の回転速度で周回し、攪拌部５６ａの回転停止から所定時間経過後に、再度攪拌部材５６と係合する。その後、攪拌部材５６は、突起部５７ａによって押し出されて時計回りに回転を開始し、攪拌部５６ａが回転軌道の最上位点に到達すると、再度、攪拌部５６ａが下方に向かって自由落下する。画像形成装置１においては、このような動作を繰り返し行うことになる。

ここで、攪拌部５６ａは、上述したように、現像装置２２の内部に堆積している現像剤の表面に接触した時点で、その自由落下による回転が停止される。換言すれば、攪拌部５６ａが自由落下を停止する位置は、現像装置２２の内部の現像剤量に応じて変化する。ここで、図１４(ａ)に示すように、現像装置２２の内部の現像剤量が少ない場合を想定すると、攪拌部５６ａは、図１２(ａ)に示した最上位点から図１４(ｂ)に示す最下位点へと一気に落下することになる。このように、攪拌部５６ａが最下位点にある状態においては、上述したように、遮光体６２は、発光体５９ａから受光体６１ａへの照射光を遮光する位置にある。そして、かかる遮光状態は、攪拌部材５６と突起部５７ａとが再度係合するまで維持されることになる。したがって、画像形成装置１においては、図１４(ａ)に示すように、現像装置２２の内部の現像剤量が少ない場合には、攪拌部材５６の回転の一周期内で遮光時間が最も長くなることになる。

図１５に、現像装置２２の内部の現像剤量とレベル判定回路６１ｄからの出力信号との関係を示す。同図(ａ)は、現像装置２２の内部に現像剤が十分にある場合を示し、同図(ｂ)は、現像装置２２の内部の現像剤が不足している場合を示している。

画像形成装置１においては、上述したように、現像装置２２の内部に現像剤が十分にある場合には、現像剤の表面で攪拌部５６ａの自由落下による回転が停止される。この場合、遮光体６２は、図１３(ａ)及び図１３(ｂ)に示すように、発光体５９ａから受光体６１ａへの照射光を遮光しない位置にある。そして、遮光体６２による遮光は、攪拌部材５６が突起部５７ａに押し出されて攪拌部５６ａが最下位点に到達した時点ではじめて行われる。そのため、攪拌部材５６の回転周期をＴｃとし、照射光の透光時間をｔａとし、照射光の遮光時間をｔｂとすると、図１５(ａ)に示すように、回転周期Ｔｃにおける透光時間ｔａと遮光時間ｔｂとの比、すなわち、デューティ比（ｔｂ／ｔａ）は小さくなる。

一方、画像形成装置１においては、現像装置２２の内部に現像剤が不足している場合には、攪拌部５６ａが最上位点から最下位点へと一気に落下することから、遮光体６２は、図１４(ａ)及び図１４(ｂ)に示すように、発光体５９ａから受光体６１ａへの照射光を遮光する位置にある。そして、かかる遮光状態は、攪拌部材５６と突起部５７ａとが再度係合するまで維持される。突起部５７ａの周回速度は、攪拌部材駆動ギア５７の回転速度と同一であり、攪拌部５６ａの自由落下の速度よりも遅い。そのため、攪拌部５６ａが自由落下を開始してから再度突起部５７ａと係合するまでの時間は、現像装置２２の内部に現像剤が十分にある場合よりも長くなる。すなわち、現像剤が不足している場合における遮光時間は、現像剤が十分にある場合における遮光時間よりも長くなる。したがって、図１５(ｂ)に示すように、デューティ比（ｔｂ／ｔａ）は、現像剤が十分にある場合におけるデューティ比よりも大きくなる。

このように、画像形成装置１においては、攪拌部材５６の回転周期における照射光の透光時間と遮光時間とのデューティ比（ｔｂ／ｔａ）を求めることにより、現像装置２２の内部の現像剤量を検出することができる。

さて、このような画像形成装置１は、以下のように動作する。図１６に、画像形成装置１の動作を示すタイムチャートを示す。なお、ここでは、現像装置２２の内部に十分な量の現像剤があるものとして説明する。

画像形成装置１は、上位装置から印刷データ及び制御コマンドを受信すると、時刻ｔ１で画像形成動作を開始する。また、画像形成装置１は、この画像形成動作の開始と同時に、駆動モータ５２の回転を開始し、これにより、感光体ドラム５１、帯電ローラ５４、現像ローラ５５、攪拌部材５６等の回転を開始する。画像形成装置１は、画像形成動作の間、公知の帯電、露光、現像、定着の一連のプロセスを行い、記録用紙Ｐに画像を形成する。

また、画像形成装置１は、画像形成動作の開始と同時に、制御部６１から検出部５９に対して点灯信号を送信し、発光体５９ａの発光を開始する。ここで、現像装置２２の内部の攪拌部材５６及び遮光体６２は、上述したように、画像形成動作の間、所定の周期Ｔｃで回転しており、制御部６１は、遮光体６２による照射光の遮光時間に基づいて、現像装置２２の内部の現像剤量を監視している。

発光体５９ａが発光を開始すると、その照射光は、導光部６４ａから導光管６４の内部へと導光される。そして、導光管６４の内部に導光された光は、上述したように、反射部６５ａ，６５ｂによって反射屈折されて照射部６４ｂへと導光され、感光体ドラム５１の表面に除電光として照射される。

ここで、時刻ｔ２において発光体５９ａの発光不良が発生した場合を想定する。かかる発光不良としては、発光体５９ａ自体の破損や配線の断線等によって当該発光体５９ａから光が全く照射されない場合と、発光体５９ａの寿命等によって当該発光体５９ａからの照射光の光量が低下する場合とが想定される。

まず、発光体５９ａから光が全く照射されない場合を想定する。この場合、時刻ｔ２からはじまる攪拌部材５６の各回転周期Ｔｃ１〜Ｔｃ３においては、遮光体６２の動作にかかわらず、出力電圧Ｖ_Ｏが常に０Ｖとなる。これにより、レベル判定回路６１ｄからの出力信号も常にローレベルとなる。制御部６１は、ローレベルのみの出力信号が得られる回転周期が所定回数（ここでは３周期、時刻ｔ３）継続した場合には、発光体５９ａに異常が発生したものと判断し、当該発光体５９ａの不良発生を報知するエラーメッセージを表示部７６に表示させ、画像形成動作を停止する。ここで、発光体５９ａから光が全く照射されないということは、その照射光を用いる除電動作も行われないことを意味する。したがって、画像形成装置１においては、発光体５９ａの異常を判断することにより、除電器としての機能の異常も同時に検出することができる。

つぎに、発光体５９ａからの照射光の光量が低下した場合を想定する。この場合、時刻ｔ２からはじまる攪拌部材５６の各回転周期Ｔｃ１〜Ｔｃ３においては、遮光体６２の動作に同期して出力電圧Ｖ_Ｏは出力されるものの、そのレベルは、閾値電圧Ｖ_ＴＨよりも低い。これにより、レベル判定回路６１ｄからの出力信号も常にローレベルとなる。制御部６１は、発光体５９ａから光が全く照射されない場合と同様に、ローレベルのみの出力信号が得られる回転周期が所定回数継続した場合には、発光体５９ａに異常が発生したものと判断し、当該発光体５９ａの不良発生を報知するエラーメッセージを表示部７６に表示させ、画像形成動作を停止する。したがって、画像形成装置１においては、発光体５９ａからの照射光の光量が低下した場合にも、発光体５９ａの異常を判断することにより、除電器としての機能の異常も同時に検出することができる。

画像形成装置１は、このようなタイミングで動作し、発光体５９ａからの照射光に基づいて、現像装置２２の内部の現像剤量を検出するとともに、感光体ドラム５１の表面を除電し、さらに、発光体５９ａの異常を判断することにより、除電器としての機能の異常も同時に検出することができる。

つぎに、図１７、図１８(ａ)及び図１８(ｂ)を用いて、画像形成装置１の変形例について説明する。この画像形成装置１の変形例は、上述したように、未使用の現像剤量を検出するために用いるための照射光を除電光として利用するのではなく、使用済現像剤量の検出に用いるための照射光を除電光として利用するものである。

現像装置２２'に対して脱着される現像剤収容器２１'は、図１７に示すように、使用済現像剤を収容する使用済現像剤収容部８１と、未使用現像剤を収容する未使用現像剤収容部８２とに大別されて構成される。現像装置２２'は、クリーニング部５８によって感光体ドラム５１の表面から掻き取られた使用済現像剤を、搬送ダクト８３を介して使用済現像剤収容部８１に搬送するように構成される。

現像剤収容器２１'の内部には、使用済現像剤収容部８１の内部から未使用現像剤収容部８２の内部を通って当該現像剤収容器２１'の外部に延在する現像剤量検出シャフト８４が、当該現像剤収容器２１'に対して回動自在に設けられている。また、使用済現像剤収容部８１の内部に位置する現像剤量検出シャフト８４の一端には、現像剤量検出板８５が設けられており、現像剤収容器２１'の外部に位置する他端には、当該現像剤量検出シャフト８４の長手方向に対して所定の角度を有して反射板８６が設けられている。

また、現像剤量検出シャフト８４の延長線上であって反射板８６に対向する画像形成装置１の本体側の基板６１ｂ上には、受光体６１ａが設けられている。したがって、発光体５９ａからの照射光は、反射板８６によって受光体６１ａの方向に反射され、当該受光体６１ａによって受光される。

さらに、現像装置２２'は、発光体５９ａの下方に、上述した導光管６４を有する。これにより、発光体５９ａからの照射光は、導光部６４ａから導光管６４の内部へと導光され、照射部６４ｂに導光された光は、感光体ドラム５１の表面に対して均一に照射される。すなわち、導光管６４は、感光体ドラム５１に対する除電器として機能し、発光体５９ａからの照射光は、転写後に感光体ドラム５１の表面に残存した残留電荷を除電する除電光として使用される。

このような現像剤収容器２１'及び現像装置２２'が脱着される画像形成装置１は、以下のような原理にしたがって、使用済現像剤収容部８１の内部の現像剤量を検出する。

図１８(ａ)に、使用済現像剤収容部８１の内部の使用済現像剤量が少ない場合における現像剤量検出板８５及び反射板８６の動作を示し、図１８(ｂ)に、使用済現像剤収容部８１の内部の使用済現像剤量が多い場合における現像剤量検出板８５及び反射板８６の動作を示す。

図１８(ａ)に示すように、使用済現像剤収容部８１の内部の使用済現像剤量が少ない場合には、現像剤量検出板８５は、その自重により、現像剤量検出シャフト８４に当接する端部を最上位として鉛直方向に垂下した状態となっている。このとき、反射板８６は、その背面部を発光体５９ａの側に向けた状態となっている。したがって、発光体５９ａからの照射光は、当該発光体５９ａの背面部で散乱又は吸収され、受光体６１ａに到達することはない。

一方、図１８(ｂ)に示すように、使用済現像剤収容部８１の内部の使用済現像剤量が増えてくると、現像剤量検出板８５は、当該使用済現像剤収容部８１の内部に堆積している使用済現像剤の表面に接触し、現像剤量検出シャフト８４を中心として回転を開始する。また、反射板８６も、現像剤量検出シャフト８４の回転に応じて回転を開始する。そして、反射板８６は、使用済現像剤量の表面が現像剤量検出シャフト８４の高さと略同じ高さにまで到達すると、その反射面を発光体５９ａの側に向けた状態となる。これにより、発光体５９ａからの照射光は、反射板８６によって受光体６１ａの方向に反射され、当該受光体６１ａによって受光される。そして、受光体６１ａによって受光された光は、先に図１０に示した回路によって出力信号に変換され、使用済現像剤収容部８１の内部の使用済現像剤が満杯になった旨が検出される。

このように、画像形成装置１においては、使用済現像剤量の検出に用いるための発光体５９ａからの照射光を除電光として利用することもできる。なお、このような構成は、上述した未使用現像剤量を検出するために用いるための照射光を除電光として利用する構成と容易に組み合わせることもできる。

以上説明したように、本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置１においては、現像装置２２や使用済現像剤収容部８１の内部の現像剤量を検出するために設けられた検出部５９の発光体５９ａと除電器としての発光体とを１つに兼ね備えることにより、除電器専用の発光体を設ける必要がなく、安価且つ省スペース化を図ることができる。また、この画像形成装置１においては、発光体５９ａの異常を判断することにより、除電器としての機能の異常も容易に検出することができる。

つぎに、第２の実施の形態として示す画像形成装置について説明する。

この第２の実施の形態として示す画像形成装置は、第１の実施の形態として示した画像形成装置における導光管の導光部が集光レンズ構造を有するものである。したがって、この第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態の説明と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。

画像形成装置１における現像装置２２は、図１９に示すように、検出部５９における発光体５９ａからの照射光を感光体ドラム５１の表面に導光する導光管６４を有する。この導光管６４は、感光体ドラム５１の表面長手方向に沿うように配設されており、発光体５９ａからの照射光は、導光部６４ａ'から導光管６４の内部へと導光される。

ここで、導光部６４ａ'は、集光レンズ構造を有する。この集光レンズの焦点は、導光管６４の屈曲部に位置する先に図８に示した反射部６５ａの表面に設定されている。このような導光部６４ａ'を介して導光管６４の内部に導光された光は、反射部６５ａ，６５ｂによって反射屈折されて照射部６４ｂへと導光され、感光体ドラム５１の表面に対して均一に照射されることにより、転写後に感光体ドラム５１の表面に残存した残留電荷を除電する除電光として使用される。

このような導光管６４を有する現像装置２２において、発光体５９ａからの照射光は、放射状に拡散しながら導光管６４へと到達する。ここで、第１の実施の形態にて示したように、例えばプリズム等の素材を切り出しただけの切削面を有する導光部６４ａを介して導光管６４の内部に導光する場合には、発光体５９ａからの照射光は、図２０(ａ)に示すように、導光部６４ａに対して垂直方向の成分のみの光を反射部６５ａの表面に集光するように偏光されるが、導光部６４ａに対して垂直方向の成分以外の成分の光は、殆ど反射部６５ａの表面に導光することができない。これに対して、集光レンズ構造を有する導光部６４ａ'を介して導光管６４の内部に導光する場合には、発光体５９ａからの照射光は、図２０(ｂ)に示すように、集光レンズの焦点とされる反射部６５ａの表面に集光するように偏光される。

そのため、現像装置２２においては、反射部６５ａの表面に所定光量の光を照射するためには、導光部６４ａよりも導光部６４ａ'を用いた場合の方が、発光体５９ａによる照射量が少なくて済むことになる。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態として示す画像形成装置１においては、導光管６４の導光部６４ａ'を、集光レンズ構造を有するものとすることにより、素材を切り出しただけの切削面を有する導光部に比べて大幅に集光能力を高めることができる。そのため、この画像形成装置１においては、発光体５９ａへの電力供給を抑制しても所定光量の確保を実現することができ、換言すれば、発光体５９ａへの電力供給を抑制することができるため、消費電力の低減を図ることができる。

つぎに、第３の実施の形態として示す画像形成装置について説明する。

この第３の実施の形態として示す画像形成装置は、第２の実施の形態として示した画像形成装置における発光体の周囲に集光反射体を設けたものである。したがって、この第３の実施の形態の説明においては、第２の実施の形態の説明と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。

画像形成装置１における現像装置２２は、図２１に示すように、検出部５９における発光体５９ａの周囲に、集光した光を反射する集光反射体９０を有する。この集光反射体９０は、発光体５９ａから放射状に発光された光のうち、導光部６４ａ'の方向とは異なる方向に照射された光を当該導光部６４ａ'に向けて反射偏光し、当該導光部６４ａ'の表面に焦点を結ぶように配設されている。

このような集光反射体９０を有する現像装置２２において、発光体５９ａからの照射光は、放射状に拡散しながら導光管６４へと到達する。そのため、発光体５９ａからの照射光は、導光部６４ａ'の方向とは異なる方向にも及ぶ。ここで、現像装置２２においては、集光反射体９０を有しない場合には、導光部６４ａ'と発光体５９ａとを結ぶ領域に照射された光のみが導光管６４の内部へと導光され、当該領域外に照射された光は、導光管６４の内部へと導光されず、反射部６５ａにも到達しない。これに対して、現像装置２２においては、集光反射体９０を有することにより、導光部６４ａ'と発光体５９ａとを結ぶ領域に照射された光に加え、集光反射体９０と発光体５９ａとを結ぶ領域に照射された光も導光管６４の内部へと導光される。

したがって、現像装置２２においては、反射部６５ａの表面に所定光量の光を照射するためには、集光反射体９０を有する場合の方が、発光体５９ａによる照射量が少なくて済むことになる。

以上説明したように、本発明の第３の実施の形態として示す画像形成装置１においては、集光反射体９０を設けることにより、導光部６４ａ'の方向とは異なる方向に照射された光も導光管６４の内部へと導光することができるため、集光反射体９０を設けない場合に比べて大幅に集光能力を高めることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施の形態では、現像剤収容器２１，２１'が現像装置２２，２２'に対して脱着可能であるものとして説明したが、本発明は、現像剤収容器２１，２１'が現像装置２２，２２'に対して脱着不可能であっても適用することができる。

また、上述した実施の形態では、発光体５９ａを現像装置２２，２２'の側に設けるとともに、受光体６１ａを画像形成装置１の本体側に設けるものとして説明したが、本発明においては、発光体５９ａからの照射光を感光体ドラム５１の表面に対して照射するための導光管６４を設けることができるのであれば、これら発光体５９ａ及び受光体６１ａの配設位置に拘泥するものではない。そのため、本発明においては、例えば、これら発光体５９ａ及び受光体６１ａがともに現像装置２２，２２'の側に設けられていてもよく、また、画像形成装置１の本体側に設けられていてもよく、さらには、発光体５９ａが画像形成装置１の本体側に設けられるとともに、受光体６１ａが現像装置２２，２２'の側に設けられていてもよい。

さらに、上述した実施の形態では、発光体５９ａからの照射光の光路を明確化するために、導光管６４が透明プリズム等の透光性に優れた素材からなるものとして説明したが、本発明においては、感光体ドラム５１の表面に対向する直線部分、すなわち、照射部６４ｂのみを透光性に優れた素材からなるものとし、導光部６４ａ，６４ａ'から照射部６４ｂまでの経路を、光ファイバケーブル等を介して接続してもよく、また、導光管６４の全てを、光ファイバケーブル等を用いて構成してもよい。

さらにまた、上述した実施の形態では、画像形成プロセス的に転写後であって帯電前の間に導光管６４を配設して除電するものとして説明したが、本発明においては、画像形成プロセス的に任意のプロセスの途中に導光管６４を配設して除電してもよい。

また、上述した実施の形態では、所定の記録用紙に現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置を用いて説明したが、本発明は、画像形成を行う機器であればいかなるものであっても適用することができ、例えば、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、又は他の機能を複合的に備える装置に適用して好適である。

このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。

本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置の構成を説明する側断面図である。 本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置が備える現像装置の構成を説明する正面図である。 本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置が備える現像装置の構成を説明する側面図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置を画像形成装置本体に装着する前の状態を説明する要部正面図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置を画像形成装置本体に装着した状態を説明する要部正面図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置における遮光体の構成を説明する正面図である。 本発明の第１の実施の形態として示す感光体ドラム周辺の構成を説明する要部斜視図である。 本発明の第１の実施の形態として示す感光体ドラム周辺の構成を説明する要部斜視図であり、図７の俯瞰方向とは反対側からみたときの図である。 本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置の制御系の構成を説明するブロック図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置における発光体、及び制御部における受光体を含む回路構成を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置の構成を説明する要部正面図であり、攪拌部材の攪拌部が回転軌道の最下位点にある状態を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置の構成を説明する要部側面図であり、攪拌部材の攪拌部が回転軌道の最下位点にある状態を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置の構成を説明する要部正面図であり、攪拌部材の攪拌部が回転軌道の最上位点にある状態を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置の構成を説明する要部側面図であり、攪拌部材の攪拌部が回転軌道の最上位点にある状態を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置の構成を説明する要部正面図であり、攪拌部材の攪拌部が現像装置の内部に堆積している現像剤の表面に接触した様子を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置の構成を説明する要部側面図であり、攪拌部材の攪拌部が現像装置の内部に堆積している現像剤の表面に接触した様子を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置の構成を説明する要部正面図であり、現像装置内部の現像剤量が少ない様子を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置の構成を説明する要部側面図であり、現像装置内部の現像剤量が少ない様子を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態として示す現像装置内部の現像剤量とレベル判定回路からの出力信号との関係を説明する図であり、(ａ)は、現像装置内部に現像剤が十分にある場合を示し、(ｂ)は、現像装置内部の現像剤が不足している場合を示す図である。 本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置の変形例が備える現像装置の構成を説明する正面図である。 本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置の変形例が備える現像装置の構成を説明する要部斜視図であり、使用済現像剤収容部内部の使用済現像剤量が少ない場合における現像剤量検出板及び反射板の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態として示す画像形成装置の変形例が備える現像装置の構成を説明する要部斜視図であり、使用済現像剤収容部内部の使用済現像剤量が多い場合における現像剤量検出板及び反射板の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施の形態として示す画像形成装置が備える現像装置の構成を説明する要部斜視図である。 集光レンズ構造を有しない導光部を介して、発光体からの照射光を導光管の内部に導光する様子を説明する図である。 集光レンズ構造を有する導光部を介して、発光体からの照射光を導光管の内部に導光する様子を説明する図である。 本発明の第３の実施の形態として示す画像形成装置が備える現像装置の構成を説明する要部斜視図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 高圧電源
３ 低圧電源
１１ 給紙トレイ
１２ ホッピングローラ
１３ 転写ベルト
１４ 駆動ローラ
１５ ベルトアイドルローラ
１６，１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ 転写ローラ
２０，２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ 画像形成部
２１，２１'，２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ 現像剤収容器
２２，２２'，２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ 現像装置
２３，２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ 露光器
３０ 定着部
３１ 加熱ローラ
３２ 圧接ローラ
３３ 上方カバー部材
３４ スタッカ
５１ 感光体ドラム
５２ 駆動モータ
５３ 感光体駆動ギア
５４ 帯電ローラ
５５ 現像ローラ
５６ 攪拌部材
５６ａ 攪拌部
５７ 攪拌部材駆動ギア
５７ａ 突起部
５８ クリーニング部
５９ 検出部
５９ａ 発光体
５９ｂ，６１ｂ 基板
５９ｃ，６１ｃ 突出部
６０ 接続部
６１ 制御部
６１ａ 受光体
６１ｄ レベル判定回路
６２ 遮光体
６３ 開口部
６４ 導光管
６４ａ，６４ａ' 導光部
６４ｂ 照射部
６５ａ，６５ｂ 反射部
６５ｃ 拡散反射部
７１ 露光器制御部
７２ 現像電圧制御部
７３ 転写電圧制御部
７４ 定着制御部
７５ モータ制御部
７６ 表示部
８１ 使用済現像剤収容部
８２ 未使用現像剤収容部
８３ 搬送ダクト
８４ 現像剤量検出シャフト
８５ 現像剤量検出板
８６ 反射板
９０ 集光反射体
ＢＦ１ バッファ
Ｐ 記録用紙
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 抵抗器
Ｔｒ１，Ｔｒ２ トランジスタ

Claims (5)

1. 所定の記録媒体に現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置において、
   感光体と、
   前記感光体を所定の電位に帯電させる帯電部と、
   帯電された前記感光体を露光して当該感光体上に静電潜像を形成する露光部と、
   前記感光体上に形成された静電潜像を前記現像剤によって現像し、当該感光体上に現像剤像を形成する現像部と、
   前記感光体上に形成された現像剤像を前記記録媒体上に転写する転写部と、
   前記現像剤を収容する現像剤収容器と、
   所定の発光体からの照射光に基づいて当該画像形成装置内部の現像剤量を検出する検出部と、
   前記感光体の表面に沿うように配設された導光管を有し、前記発光体からの照射光を前記感光体の表面に対して照射するように導光し、当該感光体の表面を除電する除電部とを備え、
   前記導光管の照射光入光側端部に形成された導光部は、集光レンズ構造を有すること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記発光体の周囲に、集光した光を反射する集光反射体を備え、
   前記集光反射体は、前記発光体からの照射光のうち、前記導光管の照射光入光側端部に形成された導光部の方向とは異なる方向に照射された光を当該導光部に向けて反射偏光すること
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記発光体と前記導光管とは、
   前記感光体と、前記帯電部と、前記現像部と、前記現像剤収容器と、前記検出部と、前記除電部との何れか又は全てを含み、装置本体に対して着脱可能な現像装置に設けられること
   を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記検出部は、前記現像剤収容器から前記現像部内部に供給された未使用現像剤量を検出するものであること
   を特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記現像剤収容器は、転写されずに前記感光体の表面に残存する現像剤である使用済現像剤を収容する使用済現像剤収容部を有し、
   前記検出部は、前記使用済現像剤収容部に収容された使用済現像剤量を検出するものであること
   を特徴とする請求項３記載の画像形成装置。