JPH056092A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コストの上昇をもたらすことなく、より正確
な現像剤残量検知をなし、常に安定した高品質の画像を
得ることができる。 【構成】 プロセスカートリッジ１８は、装置本体に着
脱自在に支持され、感光ドラム８、現像剤ｔを収容する
現像剤容器２１、現像を行なう現像部２３、現像部２３
に配置された現像スリーブ２４及び現像スリーブ２４と
対向して配置された現像剤残量検知手段のアンテナ４０
を有する。現像剤残量検知手段は、電源投入後に、又
は、プロセスカートリッジの交換を行なう時に開閉を行
なう開閉部を閉じた直後に、現像剤容器内の撹拌板２２
を規定時間動作させた後に現像剤の残量を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真式或は静電記
録式などにより潜像を形成し、現像装置にて可視像とな
す画像形成装置に関するものであり、特に、少なくとも
現像剤担持体（現像スリーブ）及び現像剤容器を有する
プロセスカートリッジを備えた、例えば電子写真プロセ
スを用いたレーザービームプリンタなどに好適に具現化
し得る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、画像形成装置において、像担持
体上に形成された潜像を可視像（トナー像）とするため
の現像装置には、収容した現像剤の残量を検知する現像
剤残量検知手段が設けられる。このような現像剤残量検
知手段としては、圧電センサ、ピエゾ素子などを用いた
ものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像ス
リーブ及び現像剤容器を有するプロセスカートリッジを
備えたレーザービームプリンタなどにおいてこのような
現像剤残量検知手段を使用した場合には、圧電センサ、
ピエゾ素子をカートリッジ側に持たなくてはならず、従
って、使い捨てとされるカートリッジと共にこれら圧電
センサ、ピエゾ素子も又廃棄されることとなり、カート
リッジが高価なものとなる。

【０００４】更に、このような構成では、検出回路はカ
ートリッジではなく装置本体に設けられるために、カー
トリッジと装置本体との間に電気的な接続が必要とな
り、そのための接続端子などを設けることによる装置コ
ストの上昇を余儀なくする。

【０００５】従って、本発明の目的は、コストの上昇を
もたらすことなく、より正確な現像剤残量検知をなし、
常に安定した高品質の画像を得ることのできる画像形成
装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
潜像が形成される像担持体と、前記像担持体上の潜像を
可視像となすために、現像剤を担持し前記像担持体の方
へと搬送する現像剤担持体を備えた現像部と、現像剤を
収納する現像剤容器と、現像剤を現像部へ送り込むため
に前記現像剤容器内に設けた撹拌機構とを少なくとも有
したプロセスカートリッジを具備した画像形成装置にお
いて、前記現像部には、前記現像剤担持体と、該現像剤
担持体と対向して配置されたアンテナとの間の静電容量
変化により現像剤残量を検出する現像剤残量検知手段が
設けられ、該現像剤残量検知手段による現像剤残量検知
は、電源投入後に、又は、前記プロセスカートリッジの
交換を行なう時に開閉を行なう開閉部を閉じた直後に、
前記現像剤容器内の撹拌機構を規定時間動作させた後に
行なうことを特徴とする画像形成装置である。

【０００７】本発明の他の態様によれば、潜像が形成さ
れる像担持体と、前記像担持体上の潜像を可視像となす
ために、現像剤を担持し前記像担持体の方へと搬送する
現像剤担持体を備えた現像部、現像剤を収納する現像剤
容器、及び現像剤を現像部へ送り込むために前記現像剤
容器内に設けた撹拌機構を少なくとも有した現像装置と
を具備した画像形成装置において、前記現像部には、前
記現像剤担持体と、該現像剤担持体と対向して配置され
たアンテナとの間の静電容量変化により現像剤残量を検
出する現像剤残量検知手段が設けられ、該現像剤残量検
知手段による現像剤残量検知は、電源投入後に、又は、
前記現像装置の交換を行なう時に開閉を行なう開閉部を
閉じた直後に、前記現像剤容器内の撹拌機構を規定時間
動作させた後に行なうことを特徴とする画像形成装置が
提供される。

【０００８】上記本発明の各装置において、撹拌機構の
作動のための規定時間は、少なくとも撹拌機構によっ
て、現像部に十分な現像剤を補給できる時間とされる。

【０００９】又、好ましい態様によると、電源投入後又
は、プロセスカートリッジ若しくは現像装置の交換を行
なう時に開閉を行なう開閉部を閉じた後にトナー残量検
知を行ないトナー無しの場合には、現像剤容器内の撹拌
機構を規定時間動作させた後、再度トナー残量検知が行
なわれる。

【００１０】又、別法として、電源投入後又は、プロセ
スカートリッジ若しくは現像装置の交換を行なう時に開
閉を行なう開閉部を閉じた後にトナー残量検知を行ない
トナー無しの場合には、現像剤容器内の撹拌機構を動作
させると共にトナー残量検知を行ないトナー有りと判断
した時点で撹拌機構が停止される。又、このとき、撹拌
機構が動作開始後規定時間を超えてもトナー無しの場合
には、撹拌機構が停止される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則
して更に詳しく説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例である電子写真
プロセスを用いたレーザービームプリンタを示す。本実
施例にて、装置本体１は、固定側１Ａと、この固定側１
Ａと協同して転写材Ｐの搬送路を形成し、必要に応じて
転写材搬送路を分割する態様にて固定側１Ａに対して開
閉する開閉側１Ｂとにて構成され、開閉側１Ｂはヒンジ
軸２を中心に開閉自在に支持されている。転写材Ｐはカ
セット３に収納されており、給紙ローラ４が回転するこ
とにより１枚ずつ分離される。

【００１３】１枚ずつ分離された転写材Ｐはガイド板６
によってレジストローラ対７に送られ、像担持体、即
ち、本実施例では電子写真感光ドラム８に形成された画
像と同期を取り、転写部へ送られる。転写部には、感光
ドラム８と圧接する転写ローラ９が設けてあり、感光ド
ラム８上のトナー像が転写材Ｐに転写され、そして転写
材Ｐはガイド１３により定着器１０へと送られる。

【００１４】定着器１０は、ヒータを内蔵したヒータロ
ーラ１１と加圧ローラ１２とにて構成され、転写材Ｐ上
のトナー像は定着器１０にて定着され、転写材Ｐは排紙
口よりトレイ１６上に積載される。

【００１５】次に、画像形成部について述べると、画像
形成部は、本実施例では、ＯＰＣ（有機光導電体）を使
用した感光ドラム８及び他の周知の画像形成プロセス機
器を一つの支持枠に収納し、装置本体の固定側１Ａに対
して着脱自在に配置されたプロセスカートリッジ１８を
備え、又、感光ドラム８にレーザ光を照射するレーザ光
学系１９が固定側１Ａに設けられる。

【００１６】図２及び図３を参照してプロセスカートリ
ッジ１８を更に説明する。

【００１７】本実施例にてプロセスカートリッジ１８
は、固定側１Ａの装置本体Ｄに着脱自在に支持され、そ
して、大きく分けて、感光ドラム８、現像剤ｔを収容す
る現像剤容器２１、現像を行なう現像部２３、感光ドラ
ム８表面に残った余分な現像剤ｔを回収するクリーニン
グ部１０２にて構成される。これら画像形成プロセス機
器は支持枠１０３に支持され、ユニットとして一体化さ
れている。

【００１８】プロセスカートリッジ１８にて、感光ドラ
ム８は矢印方向に回転し、帯電ローラ２０によって一様
に帯電され、次いで、装置本体Ｄに取り付けられたレー
ザ光学系１９（図１）より画像信号に従って発せられた
レーザビームＬが照射され、、感光ドラム８上に静電潜
像が作られる。一方、現像剤ｔは現像剤容器２１から撹
拌部材２２によって汲み上げられ、容器２１と現像部２
３間の隔壁１０８に設けた開口１０４から現像部２３内
へ送り込まれる。

【００１９】現像部２３には、現像剤担持体、即ち、内
部に磁石ローラを備えた現像スリーブ２４が配置され、
該現像スリーブ２４は、コーティング部１０５におい
て、ドクターブレード１０６により現像剤ｔが表面に薄
く均一にコーティングされる。上記感光ドラム８上の潜
像は、現像スリーブ２４の現像剤ｔにより可視像、即
ち、トナー像とされる。このトナー像は、先に述べた転
写部で転写材Ｐに転写される。

【００２０】一方、転写後に感光ドラム８表面上に残っ
た現像剤ｔは、クリーニングブレード１０７によって掻
き落とされ、クリーニング容器１０２内に蓄えられる。

【００２１】次に、本発明に従って構成される現像剤残
量検知手段について詳細に説明する。

【００２２】本実施例にて、現像剤残量検知手段は、現
像スリーブ２４と、図４をも参照すると理解されるよう
に、現像スリーブ２４と対向して配置されたアンテナ、
即ち、検出部材４０との間の静電容量を検出することで
行なうものとされる。このとき、静電容量は、現像スリ
ーブ２４と検出部材４０との間に存在する物質の比誘電
率に比例する。この比誘電率は、空気は１、現像剤は１
以上である。従って、現像スリーブ２４と検出部材４０
間に存在する現像剤の量により、該静電容量は変化す
る。この変化を出力電圧の変化としてプロットしたもの
が図５に示される。

【００２３】次に、現像部２３内の現像剤ｔの残量の検
知方法の一例を、図６の検知回路ブロック図を用いて説
明する。現像スリーブ２４には、カブリなく、且つ高濃
度で潜像を現像できるように、電源Ｖから交流電圧が、
又は直流電圧を交流電圧に重畳した電圧がバイアス電圧
として印加されている。そしてリファレンスコンデンサ
ｒにも電源Ｖから上記電圧が印加されている。本実施例
の検知回路には、図示するように、２系統の検出回路
ａ、ｂが形成され、検出回路ａは現像スリーブ２４と検
出部材４０間の静電容量を検出し、検出回路ｂはリファ
レンスコンデンサｒの基準静電容量を検出している。そ
して、両検出回路ａ、ｂから電圧変換された出力電圧の
電位差をコンパレータＣにて比較することにより、現像
剤の有無が検知できる。

【００２４】ここで、現像剤の有無の検知時期の設定方
法は、図５に示すように、検知目標となる現像剤量Ｘを
決め、この現像剤量Ｘの時の静電容量と同じになるよう
に、リファレンスコンデンサｒを設定する。そして、上
述したように、検出回路ａ、ｂの電位差を比較すること
で、検知目標の現像剤量で検知できる。コンパレータＣ
の出力はマイクロプロセッサＣＰＵ１１０に伝達され、
ＣＰＵ１１０は現像剤量が検知目標値以下になった時Ｌ
ＥＤ等の表示部材ｄを作動させる。なお、上記回路にお
いては、ＡＣバイアスの変動や、電源電圧の変動を除去
できるので、精度良く検知できる。

【００２５】次に、現像剤残量検知手段の構成を説明す
る。プロセスカートリッジ１８の現像装置を構成する部
位には、上述したように、現像部２３と現像剤容器２１
が隔壁１０８を介して連設配置されている。現像剤容器
２１内の現像剤ｔは、所定の速度で回転駆動する撹拌機
構、即ち、撹拌部材２２により回転搬送される。現像剤
ｔの一部は、撹拌部材２２の先端に設けた撹拌シート部
材１０９により、開口１０４を通して、現像部２３内に
間欠的に送り込まれ補給される。

【００２６】本実施例では、検出部材４０は、開口１０
４の上端部より上方に配置され、隔壁１０８に熱カシメ
によって固定されている。従って、該検出部材４０と現
像スリーブ２４間の距離を一定に保つことができるの
で、精度良く検知できる。

【００２７】又、図７に示すように、現像部２３内の現
像剤ｔは、境界ａから境界ｄのように消費されていく。
従って、現像剤量の減少の変化率が比較的大きいｂ〜ｃ
領域に検知部材４０を配置したので、出力電圧の勾配を
大きくできる。これにより、検知目標となる設定出力電
圧の規格のマージンを大きくできるので、検出回路の歩
留りを上げることができる。

【００２８】なお、本実施例のドクターブレード１０６
は、非磁性体であるゴム等で構成され、現像スリーブ２
４に弾性的に当接されているが、図８に示すように、磁
性体である鉄等を用いることも可能である。又、本実施
例の検出部材４０は、非磁性体の金属を用いているが、
磁性体の金属を用いてもよい。更に、本実施例の検出部
材４０の形状は、図４に示すように長板形状であるが、
図９に示すように、円形断面をした丸いロッド材を用い
ても良い。

【００２９】本実施例によれば、電源投入時及び開閉部
が閉じられた時など、プロセスカートリッジ１８の前状
態が不明となる状態においては必ずプロセスカートリッ
ジ１８内の現像剤の残量が検知される。現像剤残量検知
をはじめ画像形成装置の内部状態の検知及び記録動作の
制御はＣＰＵ１１０で行なわれている。

【００３０】次に、図１０のフローチャートを用いて電
源投入時及び開閉部が閉じられた時のカートリッジ１８
内の現像剤残量検知手段の作動を説明する。

【００３１】電源投入時及び開閉部が閉じられた時はプ
ロセスカートリッジ１８が交換された可能性があり、プ
ロセスカートリッジ内のトナー残量を検知する必要があ
り（ステップ１１１）、先ず、ステップ１１２にて、電
源投入時及び開閉部が閉じられた時にプロセスカートリ
ッジ１８が装置本体内に存在するか否かの検知を行な
う。この機構はスイッチ或は光センサー等により検知さ
れＣＰＵ１１０へ入力される。その結果カートリッジ１
８が無い場合にはステップ１１３においてカートリッジ
１８無しと判断する。

【００３２】ステップ１１２においてカートリッジ有り
と判断した後、ステップ１１４において撹拌板２２を規
定時間回転させる。規定時間としては、少なくとも撹拌
板２２が一回転を行ない現像部２３に十分な現像剤ｔが
補給されるに十分な時間を設定する。これによって、現
像剤ｔが存在する場合には、現像剤ｔは現像部２３に十
分供給される。

【００３３】次いで、ステップ１１５においてプロセス
カートリッジ１８内に現像剤が有るかどうかを検知す
る。検知方法としては前述のように現像スリーブ２４に
少なくとも現像バイアスのＡＣ成分を印加し、現像部２
３内の検知部材４０による検知出力と、レファレンスコ
ンデンサｒからの出力とをコンパレータＣにより比較し
て検知を行なう。このように、ステップ１１５において
現像剤有りと判断できれば、ステップ１１６の現像剤有
りとする。またステップ１１５において現像剤無しと判
断すれば、ステップ１１７にて現像剤無しと判断する。

【００３４】このようにして、電源投入時及び開閉部が
閉じられた時にカートリッジ有りと判断した場合には、
撹拌板２２を回転させた後、現像剤残量検知を行なうこ
とによってより正確な現像剤残量検知を行なうことが可
能である。

【００３５】図１１に、プロセスカートリッジ１８内の
現像剤残量検知制御方法の他の実施例を示す。

【００３６】本実施例にて、電源投入時及び開閉部が閉
じられた時はプロセスカートリッジ１８が交換された可
能性があり、プロセスカートリッジ内のトナー残量を検
知する必要があり（ステップ１２１）、先ず、ステップ
１２２にて、電源投入時及び開閉部が閉じられた時にプ
ロセスカートリッジ１８が装置本体内に存在するか否か
の検知を行なう。この機構は、前述のように、スイッチ
或は光センサー等により検知されＣＰＵ１１０へ入力さ
れる。その結果カートリッジ１８が無い場合にはステッ
プ１２３においてカートリッジ１８無しと判断する。

【００３７】ステップ１２２においてカートリッジ有り
と判断した後、図１０に示すように直に撹拌板２２を回
転させることも可能だが、撹拌板２２を回転させること
により感光ドラム８も回転してしまい感光ドラム８の寿
命が短くなってしまう。そこで、ステップ１２２でカー
トリッジ有りと判断した後に直に撹拌板２２を回転させ
るのではなく、先ず、ステップ１２４においてプロセス
カートリッジ１８内に現像剤が有るか否かを検知する。
検知方法としては前述のように現像スリーブ２４に少な
くとも現像バイアスのＡＣ成分を印加して、現像部２３
内の検知部材４０の検知出力とレファレンスコンデンサ
ｒからの出力とをコンパレータＣにより比較して検知を
行なう。

【００３８】ステップ１２４において現像剤有りと判断
できれば撹拌板２２を回転することなく現像剤有りと判
断することができ（ステップ１２７）、感光ドラムの寿
命は短かくならない。

【００３９】又、ステップ１２４において現像剤無しと
判断された時のみステップ１２５において撹拌板２２を
規定時間回転させる。規定時間は少なくとも撹拌板２２
が一回転を行ない現像部２３に十分な現像剤ｔが補給さ
れるに十分な時間を設定する。

【００４０】その後、ステップ１２６においてステップ
１２４と同様に現像剤の検知が行なわれ、現像剤有りと
判断した場合には現像剤有りとする（ステップ１２
７）。

【００４１】又、ステップ１２６においても現像剤無し
と判断した場合に始めて現像剤無しとするような制御を
行なうことにより（ステップ１２８）、より正確な現像
剤残量検知を行なうことが可能である。

【００４２】図１２に、現像剤残量検知制御方法の更に
他の実施例を示す。

【００４３】ステップ１２１、１２２、１２３は、既に
図１１で説明し焚と同じであるので説明は省略する。

【００４４】ステップ１２２にてプロセスカートリッジ
有りと判断した後、ステップ１３１において、先の実施
例のステップ１２４と同様な方法によって現像剤残量検
知を行なう。ここで現像剤有りと検知された場合にはス
テップ１２７の現像剤有りと判断する。

【００４５】又、ステップ１３１において現像剤無しと
検知された場合は、ステップ１３２に進み撹拌板２２を
回転させる。そして、ステップ１３３においてステップ
１３１と同様に現像剤の残量検知を行ない現像剤有りと
検知された場合はその時点でステップ１３４において撹
拌板２２の回転を停止させ、現像剤有りの判断をする
（ステップ１２７）。

【００４６】ステップ１３４において現像剤無しと検知
された場合は、撹拌板２２が回転を開始した時点からの
時間をステップ１３５においてチェックを行ない、規定
時間を超えていない場合はステップ１３２に戻り、撹拌
板２２を更に回転をさせる。そして、ステップ１３５に
おいて時間が規定時間を超えていた場合、ステップ１３
６に進み、撹拌板２２を停止させ、現像剤無しと判断す
る（ステップ１２８）。規定時間は少なくとも撹拌板２
２が１回転以上回転し、現像部２３に十分な現像剤ｔが
補給されるに十分な時間を設定する。

【００４７】これにより、感光ドラム８の回転を極力少
なくしたうえに、より正確な現像剤残量検知を行なうこ
とが可能である。

【００４８】なお、以上説明した実施例では、感光ドラ
ムと現像装置を含むプロセスカートリッジを画像形成装
置本体に着脱できるようにした例を示したが、本発明は
感光ドラムとは独立して現像装置を画像形成装置本体に
着脱できるようにしたものにも適用できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
形成装置は、電源投入後に、又はプロセスカートリッジ
若しくは現像装置の交換を行なう時に開閉を行なう開閉
部を閉じた直後に現像剤容器内の撹拌機構を規定時間動
作させ、その後所定の現像剤残量検知プロセスにより現
像剤残量を検知する構成とされるので、より正確な現像
剤残量検知が可能となり、常に高品質の画像を得ること
ができる。更に本発明によれば、感光ドラムのような像
担持体の回転作動を極力少なくして現像剤残量を検知す
ることができるので、感光ドラムの寿命を長くすること
ができるという効果も奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断
面図である。

【図２】プロセスカートリッジの拡大断面図である。

【図３】現像部の拡大断面図である。

【図４】検知部材を示す斜視図である。

【図５】現像剤残量と検知部材からの出力電圧の関係を
示すグラフである。

【図６】検知回路のブロック図である。

【図７】現像部の拡大断面図である。

【図８】現像部の他の実施例を示す拡大断面図である。

【図９】現像部の他の実施例を示す拡大断面図である。

【図１０】現像剤残量検知手段の作動を説明するフロー
チャートである。

【図１１】現像剤残量検知手段の作動を説明するフロー
チャートである。

【図１２】現像剤残量検知手段の作動を説明するフロー
チャートである。

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） １Ａ 固定側 １Ｂ 開閉側 １８ プロセスカートリッジ ２１ 現像容器 ２２ 撹拌部材 ２３ 現像部 ２４ 現像剤担持体（現像スリーブ） ４０ 検知部材（アンテナ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 儀間 猛二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 山中 弘通 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 橋本 宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 潜像が形成される像担持体と、前記像担
   持体上の潜像を可視像となすために、現像剤を担持し前
   記像担持体の方へと搬送する現像剤担持体を備えた現像
   部と、現像剤を収納する現像剤容器と、現像剤を現像部
   へ送り込むために前記現像剤容器内に設けた撹拌機構と
   を少なくとも有したプロセスカートリッジを具備した画
   像形成装置において、前記現像部には、前記現像剤担持
   体と、該現像剤担持体と対向して配置されたアンテナと
   の間の静電容量変化により現像剤残量を検出する現像剤
   残量検知手段が設けられ、該現像剤残量検知手段による
   現像剤残量検知は、電源投入後に、又は、前記プロセス
   カートリッジの交換を行なう時に開閉を行なう開閉部を
   閉じた直後に、前記現像剤容器内の撹拌機構を規定時間
   動作させた後に行なうことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 潜像が形成される像担持体と、前記像担
   持体上の潜像を可視像となすために、現像剤を担持し前
   記像担持体の方へと搬送する現像剤担持体を備えた現像
   部、現像剤を収納する現像剤容器、及び現像剤を現像部
   へ送り込むために前記現像剤容器内に設けた撹拌機構を
   少なくとも有した現像装置とを具備した画像形成装置に
   おいて、前記現像部には、前記現像剤担持体と、該現像
   剤担持体と対向して配置されたアンテナとの間の静電容
   量変化により現像剤残量を検出する現像剤残量検知手段
   が設けられ、該現像剤残量検知手段による現像剤残量検
   知は、電源投入後に、又は、前記現像装置の交換を行な
   う時に開閉を行なう開閉部を閉じた直後に、前記現像剤
   容器内の撹拌機構を規定時間動作させた後に行なうこと
   を特徴とする画像形成装置。