JPH0572900A

JPH0572900A - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JPH0572900A
Application number: JP26111291A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kobayashi; 哲也小林; Naoki Enomoto; 直樹榎本; Tatsuya Kobayashi; 達也小林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-09-12
Filing date: 1991-09-12
Publication date: 1993-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】像担持体の周囲に複数個の現像器を配設した
カラー画像形成装置において、各現像器内の現像剤の残
量を精度良く検知できるようにする。【構成】容器本体４１の側壁に透明な窓６１を設け、
この窓６１の外側近傍に発光素子５４と受光素子５５と
を配設し、発光素子５４から発せられた光Ｌ₁ を前記窓
６１の部分に照射し、その反射光Ｌ₂ を前記受光素子５
５で受光し、トナー残量を検知する。また、現像スリー
ブ４２に結合した歯車６２により現像スリーブ４２の回
転数を減速ギア部５６、スイッチ５８を通じて検出す
る。両検出結果を比較手段５９で比較し、第１の比較器
６５ではトナー無しと判断されても第２の比較器６８で
トナー有りと判断された場合には、アンド回路６９にて
第１の比較器６５の判断は誤りと判断し、トナー無し表
示を行なわない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式、静電記
録方式等の画像形成装置に関し、特に、１回の画像形成
過程においてマルチカラー画像やフルカラー画像などの
複数色の色刷り画像を形成することのできるカラー画像
形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、コンピュータ、ファクシミリ、Ｃ
ＡＤ等の情報機器の端末装置のプリンタとして、電子写
真方式や静電記録方式の画像形成装置が多く採用されて
いる。特に、電子写真方式のプリンタにおいては、情報
信号をレーザビーム、ＬＥＤ、ＬＣＤ等により静電潜像
担持体としての感光体ドラム上に書き込み、これを現像
装置により可視像化し、その後、転写材に転写し、定着
する工程により記録像が得られるが、従来のプリンタに
おいては、記録像は、例えば黒色だけの１色であった。

【０００３】しかしながら、最近では記録像がより明瞭
となりかつ情報の理解がより容易となる等の理由から、
例えばフォーマットの色と計算値やデータの値の色とが
異なる色で表現されたり、ＣＡＤにより出力された図面
の一部が異なる色で出力される等、２色又はそれ以上の
複数の色で区別されることが望まれている。

【０００４】このような多色記録を可能にする電子写真
方式の画像形成装置の一例を図１２に示す。静電潜像担
持体としてドラム形状の導電性基体上に光導電層を被着
した感光体ドラム１２１が使用され、この感光体ドラム
１２１は図示矢印方向に回転走行する転写材担持体とし
ての転写ドラム１２６と同期して図示矢印方向に回転走
行する。感光体ドラム１２１の周囲には、この感光体ド
ラム１２１を所定の極性に帯電させる一次帯電器１２
２、感光体ドラム１２１上に形成された静電潜像を可視
像に現像する、例えばマゼンタＭ、シアンＣ、イエロー
Ｙ、ブラックＢＫのトナーをそれぞれ格納した現像器１
２４Ａ、１２４Ｂ、１２４Ｃ、１２４Ｄ、感光体ドラム
１２１上の残留トナーを除去するクリーナ１２５がそれ
ぞれ配設されている。

【０００５】まず、一次帯電器１２２によって感光体ド
ラム１２１が所定極性に一様に帯電され、図示しない露
光手段により１色目の、例えばマゼンタの画像情報に基
づいた画像露光１２３が行なわれ、感光体ドラム１２１
上にマゼンタの第１の潜像が形成される。次に、この潜
像はマゼンタ現像器１２４Ａによって現像され、感光体
ドラム１２１上にマゼンタＭの第１のトナー像が形成さ
れる。一方、転写ドラム１２６には転写材Ｐが保持され
ており、転写位置において転写帯電器１２８にトナーと
反対極性の転写用電圧を印加することによって、上記感
光体ドラム１２１上のマゼンタトナー像は転写材Ｐに転
写される。その後、感光体ドラム１２１はクリーナ１２
５によって残留するマゼンタトナーが除去され、次の色
の潜像形成及び現像工程に備える。

【０００６】次に、前記感光体ドラム１２１は再び一次
帯電器１２２によって一様に帯電され、２色目の、例え
ばシアンの画像情報に基づいた画像露光１２３が行なわ
れ、感光体ドラム１２１上にシアンの第２の潜像が形成
される。次に、この潜像はシアン現像器１２４Ｂによっ
て現像され、感光体ドラム１２１上にシアンＣの第２の
トナー像が形成される。なお、マゼンタ現像器１２４Ａ
は現像終了後、矢印ａで示すようにいったん下方に退避
し、続いてシアン現像器１２４Ｂが他の現像器と共に矢
印ｂ方向に移動して感光体ドラム１２１に対向する位置
に配され、上述したようにシアン潜像がシアン現像器１
２４Ｂによって現像される。このシアントナー像は、先
に転写材Ｐに転写されたマゼンタトナー像と位置合せさ
れて転写ドラム１２６に保持された転写材Ｐに重ね転写
される。その後、感光体ドラム１２１はクリーナ１２５
によって残留するシアントナーが除去され、次の色の潜
像形成及び現像工程に備える。

【０００７】同様にして、イエロー、ブラックの第３、
第４の各潜像が感光体ドラム１２１上に順次形成され、
それぞれがイエロー及びブラック現像器１２４Ｃ、１２
４Ｄによって順次現像され、転写材Ｐに先に転写された
トナー像と位置合せされてシアン、ブラックの３色目、
４色目の各トナー像が順次転写され、かくして、転写材
Ｐ上に４色のトナー像が重なった状態で転写されること
になる。

【０００８】マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの
４色のトナー像が重ね転写された転写材Ｐは図示しない
分離機構によって転写ドラム１２１から分離されて定着
器１２７に搬送され、ここで転写材上のトナー像が定着
されて永久像にされる。かくして、フルカラープリント
が得られる。

【０００９】ところで、上記カラー現像器として、従来
は非磁性トナーと磁性粒子を混合して用いる２成分磁気
ブラシ現像器が使用されている。このため、上述した図
１２に示すように、現像動作を行なう現像器のみを予め
感光体ドラムと対向する位置に移動させておき、現像時
に感光体ドラム側にさらに移動させてその磁気ブラシを
感光体ドラムと接触させ、この間、他の現像器は感光体
ドラムから離れた位置に配置しておく。そして、次の色
の潜像の現像を行なうときには、前の現像器を感光体ド
ラムと対向する位置からいったん退避させ、次の色の現
像器を感光体ドラムに対向した位置に移動させ、現像時
にこの現像器を感光体ドラム側にさらに移動させてその
磁気ブラシを接触させるという構成を取る必要があっ
た。

【００１０】このように４つの現像器を移動させる機構
は複雑であり、また、かなりのスペースを取るので、各
現像器を移動させないで済む非接触現像法による１成分
現像方式の現像器が開発され、使用されている。この非
接触１成分現像器は現像剤を担持する現像スリーブが感
光体ドラムと接触しないので、非動作状態にある現像器
も感光体ドラムから退避、移動させる必要がなく、従っ
て、各現像器を感光体ドラムの回りに固設することがで
き、装置の簡易化及びコストダウンが図れる等の利点が
ある。その上、現像剤の補充や感光体ドラム等の消耗品
の交換の煩わしさを解消するために、現像器、感光体ド
ラム、帯電器等を一体のユニット化したプロセスカート
リッジ技術が適用できる利点もある。このプロセスカー
トリッジ技術を適用した電子写真方式のカラー画像形成
装置用の従来のカラーカートリッジの一例を図１３に示
す。

【００１１】このカラーカートリッジ１０は、感光体ド
ラム１、帯電器２、イエロー現像器４０ａ、シアン現像
器４０ｂ、マゼンタ現像器４０ｃ、ブラック現像器４０
ｄ、クリーナ５をカートリッジ容器１０ａ内に一体的に
組み込んだ構成を有し、装置本体に対して着脱自在にな
っており、カートリッジ１０を装置本体に装着したとき
に、図示するように、感光体ドラム１が転写ドラム４と
対向配置されるように構成されている。そして、例え
ば、感光体ドラム１が寿命に達したり、いずれかの現像
器のトナーが使い尽くされたり、クリーナ５内が廃トナ
ーで一杯となった場合等に、カートリッジ１０全体を交
換することによりメンテナンスの容易化を図ったもので
ある。

【００１２】各現像器４０ａ〜４０ｄは非磁性トナー
（キャリアを有さない１成分現像剤）を有する容器本体
４１と、感光体ドラム１に非接触状態で対向し、一定方
向に回転して担持するトナーを感光体ドラム１の方へ供
給する現像スリーブ４２と、該現像スリーブ４２にトナ
ーを塗布する塗布ローラ４３と、容器本体４１内のトナ
ーを塗布ローラ４３の方へ移動させる送り部材４４と、
現像スリーブ４２上のトナーの層厚を規制する弾性ブレ
ード４５と、現像スリーブ４２と容器本体４１間の隙間
からトナーが漏れ出すのを防止するシール部材４６等と
から構成されている。そして、これら現像器による現像
動作は、必要な色トナーを有する現像器の現像スリーブ
から感光体ドラム１に形成された静電潜像にトナーが飛
翔して付着することによってなされる。

【００１３】このように、カラー画像の色味などの観点
から、カラー画像を形成する際には色トナーとして非磁
性トナーを使用する必要があった。従来の単色、特に黒
色の画像形成装置では磁性トナーが使用できるので、現
像スリーブに内包された磁石による磁気力でトナーを現
像スリーブに供給及び搬送することが可能であった。し
かるに、非磁性トナーは磁気力が利用できないため、ト
ナーを現像スリーブに供給する部材が必要となり、図１
３に示した塗布ローラ４３がこれに相当する。この塗布
ローラ４３を回転させることで非磁性トナーを現像スリ
ーブ上に塗布することが可能となるが、良好な塗布を行
なうためには塗布ローラ４３にスポンジ状加工やローレ
ット加工、又はブラシ状加工を施すことが好ましい。

【００１４】ところで、上記従来例のようにプロセスカ
ートリッジ化されたカラー画像形成装置にあっては、多
数回の画像形成により現像器内のトナーが減少し、最終
的には画像の形成ができなくなってしまう。

【００１５】これは従来の単色画像形成装置においても
問題ではあったが、単色画像形成装置の場合、特に現像
器がカートリッジ化されている場合には、「トナーが無
くなる」ということは即「カートリッジの寿命」という
結論に達し、カートリッジを交換することで引き続き良
好な画像形成を行なうことが可能であった。このことは
カラー画像形成装置においても言えることであるが、予
告なしにトナーが無くなり、画像形成が不可能になると
いうことはユーザ側から見れば甚だ不親切なことであ
る。

【００１６】それ故、従来の単色画像形成装置によく用
いられている現像剤残量検知手段をカラー画像形成装置
の各現像器に適用し、トナー残量を指示することが提案
されている。

【００１７】図１４は磁性１成分トナーを用いた単色現
像器に現像剤残量検知手段を設けた従来の単色画像形成
装置の一例を示し、現像バイアスが印加される現像剤担
持体である現像スリーブ４２と対向させて平行に棒状の
アンテナ導体４７を設けて現像スリーブ４２を一方の電
極とし、アンテナ導体４７を他方の電極とするコンデン
サを構成し、このコンデンサの静電容量が電極間に介在
するトナーＴの量によって変化することに基づいてトナ
ー残量を検出するもので、高圧電源５０から直流電圧と
交流電圧を重畳した現像バイアス電圧を現像スリーブ４
２に印加し、このバイアス電圧によってトナーＴを介し
てアンテナ導体４７に発生する誘導電圧、即ちアンテナ
出力を残量検知信号として取り出し、この信号を現像剤
残量検知回路において基準となる電圧と比較して現像器
内のトナーの残量を検知するように構成されている。な
お、現像スリーブ４２には磁石４８が内包されている。
また、アンテナ導体４７は抵抗Ｒを介して接地される。
図中、４９は現像スリーブ４２上に付着したトナーを所
定の厚さの層に規制するブレードを示す。

【００１８】上記アンテナ導体４７からのアンテナ出力
を処理する現像剤残量検知回路は例えば図１５に示すよ
うに構成されており、現像スリーブ４２とアンテナ導体
４７間の静電容量を検知するために、上述した直流電圧
と交流電圧を重畳した現像バイアスが高圧電源５０から
現像スリーブ４２に印加されたときにアンテナ導体４７
から得られるアンテナ出力（電圧）は現像剤残量検知回
路の検出部５１において整流、増幅され、直流電圧出力
に変換される。この直流電圧出力を制御部５２において
予め定めた限界の基準現像剤量レベルに相当する基準電
圧と比較し、アンテナ導体４７からの直流電圧出力が基
準電圧より低くなったときに現像剤の残量が少なくなっ
た（現像剤が殆ど無くなった）と判断し、表示部５３で
警告表示するようになっている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なアンテナ方式の現像剤残量検知手段では、現像スリー
ブ４２に対するアンテナ導体４７の配置位置の精度に応
じて上記アンテナ出力にバラツキが生じてしまう。

【００２０】図１６はこのような現像スリーブとアンテ
ナ導体間の距離をパラメータとしたときのアンテナ出力
を、現像器内のトナー残量との関係で示した特性図であ
り、図１６から分るように、現像スリーブに対するアン
テナ導体の位置精度のバラツキが、アンテナ出力のバラ
ツキとして現われる。

【００２１】このような装置構成上の問題に起因した残
量検知信号のバラツキがある場合、これを放置すれば実
際の装置において表示される現像剤残量表示に相応する
バラツキがあることは言うまでもない。つまり、現像剤
残量が限界に達したとして検知、表示される際の実際の
現像剤残量は図１６に示すようにＭmin 〜Ｍmax の範囲
でばらついており、Ｍmin 以外の場合にはまだ限界量ま
でトナー残量が減少していないのに警告表示が行なわれ
ることになる。

【００２２】このようなバラツキが製品間で存在するこ
とは好ましくないから、従来一般には、現像剤残量が実
際に限界量になったときに正確に所定の警告表示が行な
えるように、各製品の現像器に、図１５に示すように、
補正手段として現像剤残量検知回路の検出部５１を設け
るのが普通である。

【００２３】ところが、上述の図１４に示したようなア
ンテナ方式の現像剤残量検知手段を、上述した図１３に
示したような複数個の現像器を感光体ドラム周囲に配置
したカラープロセスカートリッジに適用した場合には、
図１７に示すように現像スリーブ４２の近傍にアンテナ
導体４７を配置した構成となる。なお、各現像器とも同
様の構成となるので、図１７にはその１つの現像器のみ
を代表例４０として図示する。

【００２４】前述したように、非磁性トナーを用いるカ
ラー画像形成装置の現像器４０ａ〜４０ｄではトナーを
現像スリーブ４２に供給しかつ塗布を行なうための塗布
ローラ４３が必要であり、さらに図１６に示すように、
現像スリーブ４２とアンテナ導体４７間の距離にも適正
範囲があるから、アンテナ導体４７の配設位置はおのず
と限られてしまう。しかも、複数個の現像器４０ａ〜４
０ｄを感光体ドラム１の周囲に配置したカラープロセス
カートリッジ１０の場合には、各現像器はその配置構成
上薄型現像器にしなければならず、図１７に示すように
アンテナ導体４７を現像スリーブ４２の近傍に配置する
とトナーの流れに大きく影響し、トナーの現像スリーブ
４２への安定供給ができずに画像不良を生じてしまった
り、現像スリーブ４２、ブレード４５、塗布ローラ４３
及びアンテナ導体４７で囲まれる領域でトナーの流れが
滞り、トナーが劣化してしまったり、最悪の場合にはト
ナーが凝集して固化してしまうという恐れがあった。ま
た、それぞれの現像器が非常に近接しているため、隣接
する現像器の現像バイアスの影響を受ける恐れがあり、
そのノイズで誤検知する可能性がある。さらに、各現像
器にアンテナ導体を設けたときには、その検知出力を装
置本体に伝送するための端子がプロセスカートリッジに
必要となり、現像スリーブへの現像バイアス供給用の端
子等の他の端子も必要であるためプロセスカートリッジ
に数多くの端子を設けなければならない。このため、各
端子からカートリッジ内の各部材への配線が複雑となる
ばかりか、各端子間距離を維持しなければならないので
これに伴う端子形状の小型化が必要となる。その結果カ
ートリッジ内配線引き回しに伴うアンテナ出力値の不安
定化、及びカートリッジ装着時の端子接触不良等の問題
を招く恐れがあった。

【００２５】従って、本発明の目的は、少なくとも像担
持体とこの像担持体の周囲に配設された複数個の現像器
とを有するカラー画像形成装置において、各現像器内の
現像剤の残量を精度良く検知できると共に、高品質のカ
ラー画像を安定して形成することができる画像形成装置
を提供することである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置によって達成される。要約すれば、本発明
は、現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像剤を塗布す
る塗布部材と、現像剤を該塗布部材の方へ移動させる送
り部材とを有する現像器を、潜像が形成される像担持体
の周囲に複数個並置したカラー画像形成装置において、
少なくとも１つの現像器に設けられ、その内部の現像剤
残量を検知する現像剤残量検知手段と、該現像剤残量検
知手段が設けられた現像器の現像剤担持体、塗布部材、
又は送り部材のいずれかの回転総数を検知する回転数検
知手段と、前記現像剤残量検知手段の検出値と前記回転
数検知手段の検出値とを比較する少なくとも１つの比較
手段とを具備し、両検出値が予め設定された所定値から
外れたときにのみ前記比較手段から現像剤切れを指示す
る信号が発生されることを特徴とするカラー画像形成装
置である。

【００２７】本発明の一実施態様においては、現像剤残
量検知手段には、光源と光源からの光を直接、若しくは
間接的に受光する受光部とからなる光方式が用いられ、
前記回転数検知手段には、複数の歯車を組み合わせた機
械方式が用いられる。

【００２８】本発明の他の実施態様においては、現像剤
残量検知手段には、光源と光源からの光を直接、若しく
は間接的に受光する受光部とからなる光方式が用いら
れ、前記回転数検知手段にも、光源と光源からの光を直
接、若しくは間接的に受光する受光部とからなる光方式
が用いられる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照して詳細に説明する。図１は本発明を電子写真方式の
複写機、プリンタ等のカラー画像形成装置に適用した一
実施例の現像器の１つを取り出して示す上面図であり、
内部構造を示すために容器本体４１の上部壁は除去され
ている。本実施例はカートリッジ式の現像装置を使用し
たカラー画像形成装置であるため、現像装置全体の構成
は前述した図１３に示す構成と同様であり、また、その
機能、動作等も同様であるので対応する部材に同一符号
を付して詳しい説明は省略する。

【００３０】本実施例では、容器本体４１の側壁の一方
に透明な窓６１を設け、この窓６１の外側近傍に、トナ
ー残量検知手段として、例えばＬＥＤ（発光ダイオー
ド）の如き発光素子５４と、例えばホトダイオードの如
き光電変換素子である受光素子５５とを配設し、発光素
子５４から発せられた光Ｌ₁ を前記窓６１の部分に照射
し、その反射光Ｌ₂ を前記受光素子５５で受光するよう
に構成されている。

【００３１】上記構成において、前記容器本体４１内に
トナーが充分収納されており、前記窓６１の近傍にトナ
ーが存在する場合には発光素子５４から前記窓６１に照
射された光Ｌ₁ はそのかなりの量がトナーによって反射
されるので反射光量が多く、従って受光素子５５から得
られる電流値も大きい。しかし、画像形成過程を多数回
繰り返すことによりトナーが消費されてゆき、容器本体
４１内のトナー量が前記窓６１の近傍にトナーが存在し
ない程度にまで減少した場合には、前記反射光量が少な
くなり、受光素子５５から得られる電流値も小さくな
る。従って、この電流値の変化により、前記容器本体４
１内のトナーの残量を検知することが可能となる。この
トナー量の変化に伴う電流値の変化の様子を図２に示
す。この図２の特性曲線から明瞭なように、トナー残量
が０ｇに近づくと受光素子５５からの電流値に大きな変
化が現われる。

【００３２】次に、本実施例においてはイエロー、シア
ン、マゼンタ、ブラックの４つの現像器（図１３参照）
を感光体ドラム１の周囲に配置して、画像情報に応じて
順次色画像を形成する方法によりカラー画像を得ている
が、画像情報によっては使用しない現像器が存在する。
例えば、赤と黒のみの画像情報であった場合にはイエロ
ー、マゼンタ、ブラックの各現像器を使用し、シアン現
像器は使用しないという具合である。このとき使用しな
いシアン現像器は運転させない。逆に非使用現像器の運
転を行なうと、トナー飛散による混色やトナー劣化等に
よる画質低下を招く恐れがある。

【００３３】このように、本実施例においては使用現像
器のみを運転させるので、現像スリーブ４２若しくは塗
布ローラ４３若しくは送り部材４４等の回転数を総計す
ることは、その現像器の運転回数を知るひとつの手掛り
となる。従って、本実施例では、例えば図１に示すよう
に、現像スリーブ４２に結合した歯車６２により現像ス
リーブ４２の回転を減速ギア部５６に伝達し、この減速
ギア部５６の最も外側の歯車に突起５７を設け、この突
起５７が回転することによって導通可能となるスイッチ
５８を所定位置に設け、このスイッチ５８の導通回数を
積算して突起５７の回転数を検出することにより、現像
スリーブ４２の回転数を求めることができるように構成
されている。即ち、減速ギア部５６では所定の減速比に
設定されているため、例えば、現像スリーブ４２が１０
０回転したときに突起５７が１回転するように減速比が
設定されている場合には、突起５７の回転数を１００倍
すれば現像スリーブ４２の回転数も求めることができ
る。減速比が１００：１に設定されている場合、１色当
りの１画像形成に必要な現像スリーブ４２の回転数を２
０回とすると、５画像形成すると突起５７が１回転し、
スイッチ５８が１回導通する。さらに、１画像のトナー
使用量を、最大印字比率であるベタ画像を形成したとき
に２０ｇとし、容器本体４１内に収納されているトナー
量を４００ｇとすると、この現像装置では少なくとも２
００枚の画像を形成することが可能となる。従って、ベ
タ画像を連続して２００枚形成した場合、現像スリーブ
４２の回転数は４０００回転となり、突起５７は４０回
転することになり、また、このときのトナー残量は図３
に示すようになる。この突起５７の回転数はスイッチ５
８の導通回数としてカウントされ、比較手段５９内の積
算器で積算される。

【００３４】次に、上記構成の本実施例によりトナー残
量を検知する動作態様について図４を参照して具体的に
説明する。

【００３５】図４は比較手段５９の一構成例を示すブロ
ック図である。まず、受光素子５５へ反射された反射光
Ｌ₂ により検出された電流は、増幅器６３により増幅さ
れた後、第１の比較器６５に送られ、ここで予め設定さ
れた第１の基準値６４と比較される。この比較により増
幅器６５からの増幅値が基準値６４よりも大きければト
ナー有りと判断され、また、増幅値が基準値６４に等し
いか、或は基準値６４よりも小さければトナー無しと判
断される。ここで、第１の基準値６４とは現像器内のト
ナー残量が予め定めた限界量に減少したときに標準状態
で反射光Ｌ₂ より検出される電流の所定の増幅値に相応
する。第１の比較器６５からの判断出力はアンド回路６
９に送られる。これと並行して現像スリーブ４２の回転
に伴ってオン−オフするスイッチ５８の導通回数が積算
器６６で積算され、この積算値は第２の比較器６８に送
られ、ここで予め設定された第２の基準値６７と比較さ
れる。この第２の基準値６７とは１つの現像器でベタ画
像を連続して形成した場合に現像器内のトナーが無くな
る（予め設定した限界量以下になる）までのスイッチ５
８の導通回数で、前述した例を用いると４０回である。
従って、第２の比較器６８での比較において積算値が基
準値６７よりも小さければトナーは確実に有ると判断さ
れ、また、積算値が基準値６７に等しいか、或は基準値
６７よりも大きければトナー無しの可能性ありと判断さ
れる。第２の比較器６８からの判断出力はアンド回路６
９に送られる。アンド回路６９では第１の比較器６５で
トナー無しと判断され、かつ第２の比較器６８でトナー
無しの可能性ありと判断された場合にのみトナー無しと
判断し、表示部６０にてトナー無し表示を行ない、ユー
ザにトナー無しを知らせる。つまり、第１の比較器６５
ではトナー無しと判断されても第２の比較器６８でトナ
ー有りと判断された場合には、トナーは確実に限界量以
上残っているのであるから、アンド回路６９にて第１の
比較器６５の判断は誤りと判断し、トナー無し表示を行
なわないのである。

【００３６】以上説明したように、本実施例では、１つ
の現像器が出力可能な最大ベタ画像数を予め規定してお
き、規定数内であるにもかかわらず反射光を利用したト
ナー残量検知手段がトナー無しと判断したときにはこの
判断は誤りであると判断し、トナー無し表示を行なわな
いから、トナー残量の検出精度が非常に高くなる。ま
た、現像器内の現像スリーブ４２の近傍にアンテナ導体
を設置する必要がないから、アンテナ導体の設置に伴う
前述した問題点はすべて解消される。

【００３７】なお、本実施例では現像器の作動回数を調
べる手段として現像スリーブ４２の回転数を積算した
が、塗布ローラ４３、若しくは送り部材４４の回転数を
積算しても同様な効果が得られることは言うまでもな
い。また、現像スリーブ４２の回転数を検知する手段と
して、減速ギア部５６に設けた突起５７によりスイッチ
５８を導通させる手段を用いたが、これら部材の回転数
の検知には種々の手段が使用できるので、本実施例の構
成に限定されるものでない。例えば、図５（Ａ）に示す
ように、減速ギア部５６の最も外側の歯車７１に同図
（Ｂ）に示すような形状の接点７０を直接設け、歯車７
１の回転に伴い、接点７３と接触して導通が取れ、導通
信号が比較手段５９へ送られることにより回転数を検知
する、というような構成にしてもよい。なお、図５
（Ｂ）において接点７３と接触する部分７０はリン青銅
等の材料から形成され、歯車７１の回転中心７４と連結
されており、回転中心７４と接点７２は常に接触してい
る。

【００３８】図６に本発明の第２の実施例を示す。本実
施例では、容器本体４１の対向する側壁のそれぞれ対向
する位置に透明な窓６１ａ、６１ｂを設け、一方の窓６
１ａの外側近傍に、トナー残量検知手段として、例えば
ＬＥＤの如き発光素子５４を配設し、また、他方の窓６
１ｂの外側近傍に、例えばホトダイオードの如き光電変
換素子である受光素子５５を配設し、発光素子５４から
発せられた光Ｌ₁ が２つの窓６１ａ、６１ｂを透過して
直接前記受光素子５５に入射するように構成した以外は
第１の実施例と同様であるので、対応する部材に同一の
符号を付して詳しい説明は省略する。本実施例において
は、発光素子５４からの直接光Ｌ₁ を用いてトナー残量
を検知するために、容器本体４１内にトナーが充分収納
されており、窓６１ａ、６１ｂの近傍にトナーが存在す
る場合には前記直接光Ｌ₁ は受光素子５５には当たら
ず、従って、受光素子５５により得られる電流値は非常
に小さく０に近い。しかし、画像形成過程を多数回繰り
返すことによりトナーが消費されてゆき、前記容器本体
４１内のトナー量が前記窓６１ａ、６１ｂの近傍にトナ
ーが存在しない程度にまで減少した場合には、前記直接
光量が多くなり、受光素子５５により得られる電流値も
大きくなる。つまり、この電流値の変化により容器本体
４１内のトナーの残量を検出することが可能となる。こ
のトナー量の変化に伴う電流量の変化の様子を図７に示
す。この図７の特性曲線から明瞭なように、トナー残量
が０ｇに近づくと受光素子５５からの電流値に大きな変
化が現われる。

【００３９】ところで、この電流値の変化は第１の実施
例とは逆の変化を示すので、第１の比較器６５での比較
方法は異なるが、比較手段５９は図４に示す構成とほぼ
同じでよい。まず、受光素子５５に照射された直接光Ｌ
₁ により検出された電流は、増幅器６３により増幅され
た後、第１の比較器６５に送られ、ここで予め設定され
た第１の基準値６４と比較される。この比較により増幅
器６５からの増幅値が基準値６４よりも小さければトナ
ー有りと判断され、また、増幅値が基準値６４に等しい
か、或は基準値６４よりも大きければトナー無しと判断
される。ここで、第１の基準値６４とは現像器内のトナ
ー残量が予め定めた限界量に減少したときに標準状態で
直接光Ｌ₁ より検出される電流の所定の増幅値に相応す
る。以後の回転数検知態様、トナー無し判断動作等は前
記第１の実施例と同様であるのでその説明を省略する。

【００４０】直接光を利用したトナー残量検知手段を用
いた本実施例においても、前記第１の実施例と同様に、
トナー残量の検出精度が非常に高くなり、また、アンテ
ナ導体の設置に伴う問題点がすべて解消されることは明
らかである。

【００４１】図８に本発明の第３の実施例を示す。本実
施例では、第２の実施例と同様に容器本体４１の対向す
る側壁のそれぞれ対向する位置に透明な窓６１ａ、６１
ｂが設けられており、また、表面が光を良く反射するよ
うに、例えば鏡面化処理され、かつ外周の近傍に１つの
切り欠き窓７６が設けられている円盤７５が現像スリー
ブ４２に連結されている。この円盤７５は一方の窓６１
ａを覆う大きさに形成されており、切り欠き窓７６は一
方の窓６１ａと重なる位置に形成されている。一方、ト
ナー残量検知手段として、例えばＬＥＤの如き発光素子
５４が円盤７５の外側に配設され、また、他方の窓６１
ｂの外側近傍に、例えばホトダイオードの如き光電変換
素子である第１の受光素子７７が配設され、円盤７５の
切り欠き窓７６が容器本体４１の窓６１ａと整合したと
きに、発光素子５４から発せられた光Ｌ₁ が円盤７５の
切り欠き窓７６、２つの窓６１ａ及び６１ｂを透過して
直接第１の受光素子７７に入射するように構成されてい
る。また、現像スリーブ４２の回転数検知手段として機
能する第２の受光素子７８が円盤７５の外側に配設さ
れ、発光素子５４から発せられて円盤７５の表面で反射
された反射光Ｌ₂ を受光する。なお、他の構成は第１の
実施例と同様であるので、対応する部材に同一の符号を
付して詳しい説明は省略する。

【００４２】上記構成において、現像スリーブ４２の回
転に伴って円盤７５が回転すると、反射光Ｌ₂ を受光す
る第２の受光素子７８からの電流値は図９に示すように
変化する。即ち、切り欠き窓７６が光路を横切るとき
は、反射光Ｌ₂ が第２の受光素子７８に照射されないの
で電流値が一時的に減少する。そして切り欠き窓７６が
光路より離れると再び電流値が増加しこれを繰り返す。
つまり、現像スリーブ４２の回転に伴って電流値はパル
ス的に変化するのでこの変化の回数を積算すればおのず
と現像スリーブの総回転数が求められる。また、切り欠
き窓７６が光路に位置したとき、発光素子５４から照射
された直接光Ｌ₁ を利用してトナー残量検知が行なえ
る。直接光Ｌ₁ を受光する第１の受光素子７７からの電
流値は、図７に示した第２の実施例の場合のように、ト
ナーが容器本体内に充分あるときには小さいが、トナー
が消費され、第１の受光素子７７に照射される直接光Ｌ
₁ の光量が多くなると、大きくなるが、現像スリーブ４
２の回転に伴って光路が断続的に遮られるため、出力さ
れる電流値は図１０に示すように断続して増加すること
になる。両受光素子７７、７８からの電流値は比較手段
７９に送られ、後述するようにしてトナー残量が検出さ
れる。

【００４３】次に、上記構成の本実施例によりトナー残
量を検知する動作態様について図１１を参照して具体的
に説明する。

【００４４】図１１は比較手段７９の一構成例を示すブ
ロック図である。まず、発光素子５４から照射された光
Ｌ₁ は円盤７５で反射され、その反射光Ｌ₂ は第２の受
光素子７８により検出される。この検出電流は、増幅器
８３により増幅された後、比較器８５に送られ、ここで
予め設定された基準値８４と比較される。この基準値８
４は図９に示される電流値の最大値と最小値の間に設定
され、比較器８５は、例えば増幅器８３からの増幅値が
基準値８４に等しいか、或は小さいときに信号を１回発
信し、大きいときには信号を発信しないというように動
作し、円盤７５の回転に伴って信号を発信する。比較器
８５より発信された信号は積算器８６にて積算され、こ
の積算値を比較器８８において予め設定された基準値８
７と比較する。この基準値８７とは、前述したようにベ
タ画像を連続して形成した場合の画像形成可能な現像ス
リーブ４２の回転数である。従って、比較器８８での比
較において積算値が基準値８７よりも小さければトナー
は確実に有ると判断され、また、積算値が基準値８７に
等しいか、或は基準値８７よりも大きければトナー無し
の可能性ありと判断される。比較器８８からの判断出力
はアンド回路８９に送られる。

【００４５】また、これと並行して、第１の受光素子７
７に照射された直接光Ｌ₁ により検出された電流は、増
幅器８０により増幅された後、比較器８２に送られ、こ
こで予め設定された基準値８１と比較される。この比較
により増幅器８０からの増幅値が基準値８１よりも小さ
ければトナー有りと判断されるが、１度でも増幅値が基
準値８１に等しいか、或は基準値８１よりも大きければ
トナー無しと判断される。比較器８２からの判断出力は
アンド回路８９に送られる。アンド回路８９では比較器
８２でトナー無しと判断され、かつ比較器８８でトナー
無しの可能性ありと判断された場合にのみトナー無しと
判断し、表示部６０にてトナー無し表示を行ない、ユー
ザにトナー無しを知らせる。つまり、比較器８２ではト
ナー無しと判断されても比較器８８でトナー有りと判断
された場合には、トナーは確実に限界量以上残っている
のであるから、アンド回路８９にて比較器８２の判断は
誤りと判断し、トナー無し表示を行なわないのである。

【００４６】このように、本実施例においては、１つの
発光素子を用いて現像スリーブの回転数とトナー残量を
同時に検知できるので、前記第１及び第２の実施例と同
様の作用効果が得られることは勿論、さらに減速ギア
や、電気接点等の部品を減ずることができるので、信頼
性の向上、装置の小型化、及びコストダウンが図れると
いう利点がある。

【００４７】本実施例では現像スリーブ４２に円盤７５
を連結し、現像スリーブ４２の回転数を積算したが、塗
布ローラ４３、若しくは送り部材４４に円盤７５を連結
し、その回転数を積算しても同様な効果が得られること
は言うまでもない。また、円盤７５の構成、形状等は実
施例のものに限定されない。

【００４８】なお、本発明に用いられた回転数検知手
段、発光素子及び受光素子はプロセスカートリッジ内に
あっても、装置本体側にあっても良く、特に光検出手段
は光ファイバー等の光伝達手段を用いて光の発光及び受
光を行なってもよい。また、本発明のトナー残量検知手
段は、すべての現像器に設けられることが最も好ましい
が、最も頻繁に利用される現像器にのみ設けてもよい。
例えば、赤色と緑色を主に出力する場合は、イエローが
最も消費され易くなるので、イエローの現像器にのみ上
記トナー残量検知手段を設けてもプロセスカートリッジ
の寿命が検知できるわけである。勿論、プロセスカート
リッジ以外の現像装置にも本発明は適用できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るカラ
ー画像形成装置は、トナー残量を光方式を用いて検知す
るため、薄型構成の現像装置に用いてもアンテナ方式と
は異なりトナーの流れを妨げることがないので、画像の
均一性及び安定性の向上が図れる。また、アンテナ方式
のような現像装置周囲の配線の繁雑化が避けられ、光を
用いて直接トナー残量を検知するため、ノイズ等による
誤検知が防げる。そして現像スリーブ、塗布ローラ、或
は送り部材等の現像装置の動作時に回転する部材の総回
転数を検知し、現像装置の作動回数を検知しているの
で、所定回数内にトナー残量検知手段がトナー無し検知
を誤って出力した場合でも、その出力は誤検知と判断で
き、精度の良いトナー残量検知が行なえる。さらに、部
品の共通化を図ることで装置の小型化及びコストダウン
が可能になる等の多くの顕著な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカラー画像形成装置の第１の実施
例の要部を示す概略構成図である。

【図２】反射光を利用した現像剤残量検知手段の出力電
流とトナー残量の関係を示す特性図である。

【図３】ベタ画像連続出力時のトナー残量と現像スリー
ブの回転数の関係の一例を示す特性図である。

【図４】本発明によるカラー画像形成装置の一実施例に
使用された比較手段の一例を示すブロック図である。

【図５】現像スリーブの回転数検知手段の他の例を示す
概略図である。

【図６】本発明によるカラー画像形成装置の第２の実施
例の要部を示す概略構成図である。

【図７】直接光を利用した現像剤残量検知手段の出力電
流とトナー残量の関係を示す特性図である。

【図８】本発明によるカラー画像形成装置の第３の実施
例の要部を示す概略構成図である。

【図９】反射光を利用した回転数検知手段の電流出力を
示す特性図である。

【図１０】直接光を利用した現像剤残量検知手段の出力
電流とトナー残量の関係を示す特性図である。

【図１１】本発明によるカラー画像形成装置の第３の実
施例に使用された比較手段の一例を示すブロック図であ
る。

【図１２】従来のカラー画像形成装置の一例を示す概略
構成図である。

【図１３】プロセスカートリッジ化された現像装置を使
用した従来のカラー画像形成装置の一例を示す概略構成
図である。

【図１４】アンテナ方式の現像剤残量検知手段を設けた
従来の現像器の一例を示す概略構成図である。

【図１５】アンテナ方式の現像剤残量検知手段の現像剤
残量検知回路の一例を示すブロック図である。

【図１６】現像器内のトナーの量とアンテナ導体から得
られるアンテナ出力の関係を示す特性図である。

【図１７】プロセスカートリッジ化された現像装置にア
ンテナ方式の現像剤残量検知手段を設けた場合の１つの
現像器の概略構成図である。

【符号の説明】

１感光体ドラム４１容器本体４２現像スリーブ４３塗布ローラ４４送り部材５４発光素子５５、７７、７８受光素子５６減速ギア部５７突起５８スイッチ５９、７９比較手段６０表示部６１、６１ａ、６１ｂ窓７５円盤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現像剤担持体と、該現像剤担持体に現像
剤を塗布する塗布部材と、現像剤を該塗布部材の方へ移
動させる送り部材とを有する現像器を、潜像が形成され
る像担持体の周囲に複数個並置したカラー画像形成装置
において、少なくとも１つの現像器に設けられ、その内部の現像剤
残量を検知する現像剤残量検知手段と、該現像剤残量検
知手段が設けられた現像器の現像剤担持体、塗布部材、
又は送り部材のいずれかの回転総数を検知する回転数検
知手段と、前記現像剤残量検知手段の検出値と前記回転
数検知手段の検出値とを比較する少なくとも１つの比較
手段とを具備し、両検出値が予め設定された所定値から
外れたときにのみ前記比較手段から現像剤切れを指示す
る信号が発生されることを特徴とするカラー画像形成装
置。
【請求項２】前記現像剤残量検知手段は、少なくとも
１つの発光部と受光部とを有する光方式の現像剤残量検
知手段であることを特徴とする請求項１のカラー画像形
成装置。
【請求項３】前記回転数検知手段は、少なくとも１つ
の発光部と受光部とを有する光方式の回転数検知手段で
あることを特徴とする請求項１のカラー画像形成装置。
【請求項４】前記回転数検知手段は、複数の歯車を組
み合わせて前記現像器の現像剤担持体、塗布部材、又は
送り部材の回転を検知する機械方式の回転数検知手段で
あることを特徴とする請求項１のカラー画像形成装置。
【請求項５】前記複数個の現像器及び前記像担持体が
一体化されたプロセスカートリッジであることを特徴と
する請求項２〜４のいずれかに記載のカラー画像形成装
置。