JP6532246B2 - 現像剤容器、現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置および画像形成装置の装置本体 - Google Patents
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Description
また、特許文献2で開示されている技術では、現像ローラが設けられる現像室内に2つの電極が設けられており、電極間の静電容量を検知することによって現像剤容器内のトナー残留量を検知している。
そこで、本発明は、現像剤の量を精度よく検出することを目的とする。
現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像室と、現像剤を収容する収容室であって前記現像室の下方で前記現像室と開口を介して連通し、更に凹部を有する収容室と、を構成する枠体と、
回転することにより下方から前記開口へ向けて現像剤を搬送する搬送部材と、
前記収容室内に残っている前記現像剤の残量に応じた静電容量の信号を出力する第1検出部材と第2検出部材と、を備え、
前記凹部の一部は、前記搬送部材の回転半径内にあり、
前記第1検出部材は、前記現像剤担持体の長手方向に延び、前記凹部内で、前記搬送部材の回転方向の下流側に設けられ、
前記第2検出部材は、前記現像剤担持体の長手方向に延び、前記凹部内で、前記搬送部材の回転方向の上流側に設けられており、
前記凹部には、前記搬送部材により前記収容室の底部から前記開口に向けて搬送される前記現像剤の一部が入り込み、前記第1検出部材及び前記第2検出部材は前記凹部を形成する前記枠体により前記長手方向に沿って支持され、前記搬送部材によって搬送され前記凹部に入り込んだ前記現像剤は自重で下に落下することを特徴とする。
<電子写真画像形成装置>
実施例1に係る電子写真画像形成装置(画像形成装置)の全体構成について図1と図2を用いて説明する。図1は、実施例1に係る画像形成装置100の概略図である。また、図2は、画像形成装置100にプロセスカートリッジ7を装着する状態を示す斜視図である。画像形成装置100は、複数の画像形成部として、イエロー(Y)とマゼンタ(M)とシアン(C)とブラック(K)の画像を形成するための第1〜4の画像形成部である画像形成部SY〜SKを有する。
画像形成時には、まず、感光体ドラム1の表面が帯電ローラ2によって一様に帯電される。次に、スキャナユニット3から照射されたレーザー光によって感光体ドラム1の表面が走査露光されることで、感光体ドラム1上に画像情報に基づいた静電潜像が形成される。感光体ドラム1上に形成された静電潜像は、現像ユニット4によってトナー像として現像される。感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ8によって中間転写ベルト5上に一次転写される。
次に、実施例1に係る画像形成装置100に装着されるプロセスカートリッジ7の全体構成について図3を用いて説明する。図3は、実施例1に係るプロセスカートリッジ7の概略図である。現像ユニット4は、現像ユニット4内の各種部材を支持する現像枠体18を有する。ここで、現像枠体18におけるトナーを収容する部分を容器本体19とし、容器本体19と撹拌部材23(搬送部材)と第1導電部材31(第1検出部材)と第2導電部材32(第2検出部材)とを有する構成を現像剤容器190とする。現像剤容器190は、少なくとも現像剤を収容する容器本体19を有する。ここで、第1導電部材31と第2導電部材32は、複数の導電部材に相当する。現像ユニット4には、感光体ドラム1と接触することで感光体ドラム1にトナーを搬送する現像剤担持体としての現像ローラ17が設けられている。現像ローラ17は、トナーを担持しており、図1の矢印D方向(反時計方向)に回転する。また、現像ローラ17は、その長手方向(回転軸線方向)の両端部において軸受を介して回転可能に現像枠体18に支持されている。ここで、第1導電部材31は、凹部18dにおいて、撹拌部材23の回転方向(F方向)における第2導電部材32よりも下流側に設けられている。また、第2導電部材32は、凹部18dにおいて、撹拌部材23の回転方向(F方向)における第1導電部材31よりも上流側に設けられている。なお、現像剤容器190は、現像ユニット4に対して着脱可能とすることもできる。
)に示すように、撹拌シート23bが開口18cに衝突し、撹拌シート23bによってトナーが現像室18bに押し込まれる。その後、撹拌シート23bが矢印Fの方向にさらに回転し、撹拌シート23bとトナーは再び図4(a)の状態に戻る。そして、撹拌シート23bは矢印Fの方向に回転し続け、撹拌シート23bの先端が解放位置18e通過するたびに、撹拌シート23b上に載るトナーが跳ね上げられ、開口18cを介して現像室18bにトナーが搬送される。
次に、トナー収納室18a内(収容室内)のトナー残留量(現像剤量)を検知するための構成について図3〜10を用いて説明する。図3と図4と図6と図9と図10は、プロセスカートリッジ7の概略図である。また、図5は、現像ユニットの斜視図である。図7と図8は、静電容量から導き出される出力電圧(静電容量に基づく信号)の波形である。実施例1では、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量を測定することでトナーの残量を検出する。
ここで、検出部材は、静電容量を検出できるものであれば何でもよく、SUSなどの金属板金や導電樹脂などのシート部材でもよい。本実施例では、樹脂に導電材であるカーボンブラックを分散させた導電樹脂シートを用いている。以下の説明では、検出部材の一形態である導電部材を用いて説明する。
図3に示すように、容器本体19の内壁面19Aには凹部18dが形成されている。凹部18dを形成する壁面18d1と壁面18d2において、壁面18d1には第1導電部材31が設けられ、壁面18d2には第2導電部材32が設けられている。ここで、壁面18d1は、凹部18dにおける撹拌部材23の回転方向下流側の壁であり、壁面18d2は、凹部18dにおける撹拌部材23の回転方向上流側の壁である。第1導電部材31と第2導電部材32と水平面に対して成す角度は、第1導電部材31と第2導電部材32とに載るトナーが自重で落下していく角度(安息角とする)である。つまり、凹部18dにトナーが入り込んだ場合、凹部に入り込んだトナーは自重で凹部から排出される。また、凹部18dの少なくとも一部は、撹拌部材23の回転半径内にある。現像ユニット4の長手方向(G方向)における凹部18dの長さは、G方向における撹拌シート23bの長さよりも長くなっている。さらに、現像ユニット4の長手方向(G方向)に沿って凹部18dを見た場合における凹部18dの形状は三角形状となっている。なお、図6において、点線よりも壁面18d1と壁面18d2側の領域が凹部18dである。
次に、撹拌部材23によって凹部18dにトナーが出入りする様子について図4を用いて説明する。図4(a)は、底部18fに積載されるトナーのトナー面を撹拌シート23bが押し始める状態である。この状態では、凹部18dにトナーは入り込んでいない。その後、撹拌シート23bが矢印F方向に回転し、図4(b)に示すように、撹拌シート23bによってトナーが上方に持ち上げられることで凹部18dにトナーが入り始める。撹拌シート23bが矢印F方向にさらに回転すると、図4(c)に示すように、凹部18dにトナーが入り込んだ状態となる。この状態では、凹部18d内のトナーが撹拌シート23bに押圧されているため、トナーが凹部18d内に入り込んだままの状態となる。
再び図4(a)の状態になる。このように、撹拌部材23が矢印F方向に回転することで凹部18dにトナーが出入りし、図4(b)→(c)→(d)の間で凹部18dにトナーが入り込んだ状態となる。また、図4(d)→(e)→(a)→(b)の間で凹部18dにトナーが入り込んでいない状態となる。
このように、撹拌シート23bがトナー面を押圧した状態から、撹拌シート23bが解放位置18eを通過する前の状態において、凹部18d内にトナーが入り込んだ状態となる。撹拌シート23bが解放位置18eを通過した後は、撹拌シート23b上に載るトナーが跳ねあげられるため、容器本体19内のトナーの状態が安定せず、凹部18d内のトナー有無を検出するには適さない。ここで、仮に凹部18dが底部18fに位置する場合、凹部18dは上向きに開いた形状となるため、凹部18d内のトナーが自重によって落下することができず、凹部18d内に常にトナーが入り込んでいる状態となる。
実施例1では、第1導電部材31と第2導電部材32は現像ローラ17の回転軸線方向と略平行に凹部18d内に設けられており、第1導電部材31と第2導電部材32は間隔を空けて設けられている。また、第1導電部材31と第2導電部材32は、図5に示すように、現像ローラ17の回転軸線方向における容器本体19の端部まで延びている。一般的に、導電部材の面積が大きくなると、それに伴って静電容量も大きくなる。そのため、第1導電部材31と第2導電部材32の長さを延ばすことで、導電部材の面積が広くなり、第1導電部材31と第2導電部材32の間をトナーが通過することによる静電容量の変化を大きくすることができる。静電容量の変化が大きくなることで、後述するトナー残留量検知方法においてトナー残留量を精度良く検知しやすくなる。
また、図5に示すように、プロセスカートリッジ7の装着方向(図2を参照)下流側における容器本体19の側面には第1接点部33と第2接点部34とが設けられている。プロセスカートリッジ7が画像形成装置100の装置本体に装着された状態において、第1接点部33は、装置本体に設けられた第1本体側接点37と電気的に接続され、第2接点分34は、装置本体に設けられた第2本体側接点38と電気的に接続される。また、第1本体側接点37は電圧印加手段35に電気的に接続されており、第2本体側接点38は、電圧検出手段36に電気的に接続されている。第1接点部33には第1本体側接点37を介して電圧印加手段35(電圧印加部)によって電圧が印加されており、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量に基づく電圧が第2接点部34を介して電圧検出手段36によって検知される。実施例1では、電圧印加手段35と電圧検出手段36は、画像形成装置100の装置本体100A側に設けられている。なお、第2接点部34に電圧を印加して、第1接点部33から電圧を検知してもよい。なお、実施例1では、図3に示すように、第1導電部材31と第2導電部材32は容器本体19の内壁面19Aに設けられているが、図6に示すように、第1導電部材31と第2導電部材32は容器本体19の外
壁面に設けられていてもよい。なお、電圧印加手段35によって第1接点部33に電圧が印加される際に第1接点部33に流れる電流は交流電流となっている。また、DCにACを印加するような構成でもよい。また、DCでも検出可能であるが、静電容量を変化させるための特殊回路が必要になってくる。
トナーの誘電率は空気の誘電率よりも高いため、第1導電部材31と第2導電部材32との間にトナーが入り込むと、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が増加する。したがって、撹拌部材23によって搬送されたトナーが第1導電部材31と第2導電部材32との間を通過する場合、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が増加する。一方、撹拌部材23が凹部18dを通過し、第1導電部材31と第2導電部材32との間のトナーが自重により落下すると、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が減少する。そして、上述したように、第1接点部33を介して第1導電部材31に電圧が印加され、静電容量の変化に基づく電圧変化を第2導電部材32と接続された第2接点部34を介して検知する。ここで、図7と図8は、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が増加するときに出力電圧が減少し、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が減少するとき出力電圧が増加することを示している。
の間にトナーが無い状態のときの静電容量に基づく出力電圧と、第1導電部材31と第2導電部材32との間にトナーが有る状態のときの静電容量に基づく出力電圧とは大きく異なっている。この場合において、閾値Vcを設定し、閾値Vcを基準として第1導電部材31と第2導電部材32との間にトナーが入り込んでいるか否かについて検知する。
次に、実施例2について図13を用いて説明する。ここで、実施例2では、実施例1と
同一の機能を有する部分については同一の符号を付すことでその説明を省略する。実施例2では、実施例1において、プロセスカートリッジの構成が異なっている。実施例2では、プロセスカートリッジ60における現像ユニット80(現像装置)に対して、トナーを補給するトナーカートリッジ90を着脱することができ、トナーカートリッジ90内のトナー量を精度よく取得することができる。
次に、実施例3について説明する。実施例3では、実施例1と同様の機能を有する部分については同一の符号を付すことでその説明を省略する。実施例3では、実施例1において、第1導電部材と第2導電部材とが画像形成装置側に設けられている。実施例3における画像形成装置とプロセスカートリッジなどの構成は実施例1と同様である。実施例3では、図14に示すように、第1導電部材51と第2導電部材52とが画像形成装置100側に設けられている。
また、各実施例では、基準値から固定値を減算または合算することで閾値を求めているが、必ずしも固定値を用いて閾値を求めなくてもよい。例えば、基準値と閾値との対応関係に関するテーブルから閾値を求めてもよい。
また、各実施例では、電圧の最大値または最小値を基準値として閾値を変化させているが、必ずしもこの方法で閾値を求める必要はない。例えば、現像剤残量を取得している時間における電圧の平均値から閾値を求めてもよい。
18c…開口、18d…凹部、23…搬送部材、31…第1検出部材、
32…第2検出部材
Claims (12)
- 現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像室と、現像剤を収容する収容室であって前記現像室の下方で前記現像室と開口を介して連通し、更に凹部を有する収容室と、を構成する枠体と、
回転することにより下方から前記開口へ向けて現像剤を搬送する搬送部材と、
前記収容室内に残っている前記現像剤の残量に応じた静電容量の信号を出力する第1検出部材と第2検出部材と、を備え、
前記凹部の一部は、前記搬送部材の回転半径内にあり、
前記第1検出部材は、前記現像剤担持体の長手方向に延び、前記凹部内で、前記搬送部材の回転方向の下流側に設けられ、
前記第2検出部材は、前記現像剤担持体の長手方向に延び、前記凹部内で、前記搬送部材の回転方向の上流側に設けられており、
前記凹部には、前記搬送部材により前記収容室の底部から前記開口に向けて搬送される前記現像剤の一部が入り込み、前記第1検出部材及び前記第2検出部材は前記凹部を形成する前記枠体により前記長手方向に沿って支持され、前記搬送部材によって搬送され前記凹部に入り込んだ前記現像剤は自重で下に落下することを特徴とする現像装置。 - 前記搬送部材は、回転軸とシート部材とを有し、
前記シート部材の一端が前記回転軸に取り付けられることで、前記回転軸の回転によって前記シート部材が前記収容室内の現像剤を搬送することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 - 前記凹部の一部は、前記搬送部材の回転軸よりも上方に位置していることを特徴とする請求項2に記載の現像装置。
- 前記現像装置の長手方向における前記凹部の長さは、前記長手方向における前記搬送部材が有する前記シート部材の長さよりも長いことを特徴とする請求項2又は3に記載の現像装置。
- 前記凹部は、前記現像装置の長手方向に沿って見た場合に三角形状であることを特徴と
する請求項1から4のいずれか1項に記載の現像装置。 - 前記凹部は、前記搬送部材の回転方向における前記現像剤担持体よりも上流側に設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の現像装置。
- 前記第1検出部材と電気的に接続され第1接点と、
前記第2検出部材と電気的に接続され第2接点と、を有し、
画像形成装置の装置本体に現像装置が装着された状態において、前記第1接点と前記第2接点とが、前記第1検出部材と前記第2検出部材とに電圧を印加するための電圧印加部であって前記装置本体に設けられる電圧印加部に電気的に接続されることで、前記第1接点または前記第2接点を介して前記第1検出部材と前記第2検出部材とに電圧が印加されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の現像装置。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の現像装置を有し、
現像剤像を担持する像担持体を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の現像装置または請求項8に記載のプロセスカートリッジを有し、
現像剤により記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7に記載の現像装置と、
前記第1接点と電気的に接続される第1本体側接点と、
前記第2接点と電気的に接続される第2本体側接点と、
前記第1検出部材と前記第2検出部材とに電圧を印加するための電圧印加部であって、前記第1本体側接点または前記第2本体側接点に電気的に接続されている電圧印加部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 現像剤担持体を有する現像ユニットと着脱可能である現像剤容器であって、
現像剤を収容する収容室であって、前記現像ユニットに設けられた現像室と開口を介して連通し、更に凹部を有する収容室を構成する容器本体と、
回転することにより下方から前記開口へ向けて現像剤を搬送する搬送部材と、
前記収容室内に残っている前記現像剤の残量に応じた静電容量の信号を出力する第1検出部材と第2検出部材と、を備え、
前記凹部の一部は、前記搬送部材の回転半径内にあり、
前記第1検出部材及び前記第2検出部材は、前記凹部に沿って配置されるよう、
前記第1検出部材は、前記凹部内で、前記搬送部材の回転方向の下流側に設けられ、
前記第2検出部材は、前記凹部内で、前記搬送部材の回転方向の上流側に設けられており、
前記凹部には、前記搬送部材により前記収容室の底部から前記開口へ向けて搬送される前記現像剤の一部が入り込み、前記第1検出部材及び前記第2検出部材は前記凹部を形成する前記容器本体により支持され、前記搬送部材により搬送され前記凹部に入り込んだ前記現像剤は自重で下に落下することを特徴とする現像剤容器。 - 現像剤を収容する収容室であって、現像剤担持体を有する現像室の下方で前記現像室と開口を介して連通し、更に凹部を有する収容室と、回転することにより現像剤を搬送する搬送部材と、を備え、前記凹部の一部は、前記搬送部材の回転半径内にある現像剤容器を、着脱可能な画像形成装置の装置本体であって、
前記装置本体は、
前記現像剤容器が前記装置本体に装着された際に、前記収容室内に残っている前記現像剤の残量に応じた静電容量の信号を出力する第1検出部材と第2検出部材と、
前記第1検出部材と第2検出部材に電圧を印加する電圧印加部と、を有し、
前記第1検出部材及び前記第2検出部材は、前記凹部に沿って配置されるよう、
前記第1検出部材は、前記現像剤容器の外壁面の前記凹部に対応した領域における、前記搬送部材の回転方向の下流側に位置するように前記装置本体に設けられ、前記第2検出部材は、前記現像剤容器の外壁面の前記凹部に対応した領域における、前記搬送部材の回転方向の上流側に位置するように前記装置本体に設けられており、
前記凹部には、前記搬送部材により前記収容室の底部から前記開口に向けて搬送される前記現像剤の一部が入り込み、前記搬送部材により搬送され前記凹部に入り込んだ前記現像剤は自重で下に落下することを特徴とする装置本体。
Priority Applications (4)
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