JPH09197943A - プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストアップ要因となる機械的構造部品なし
にカートリッジ有無検知を行う。また、現像剤供給ロー
ラの異常を検知して画像不良の発生を防ぐ。 【解決手段】 現像スリーブ３に当接した導電性の現像
剤供給ローラ９と現像スリーブの間に流れる電流を検知
してカートリッジの有無検知を行う。また耐久前後での
電流値を比較することによって現像剤供給ローラの劣化
を検知して、画像不良の発生前にユーザーに警言を報知
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成に用いる
プロセスカートリッジ及びこれを装着して画像を形成す
る画像形成装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は後述する従来
の技術を発展させたものである。

【０００３】本発明の基本的な発明の目的は、磁性一成
分現像剤を好適に採用できるプロセスカートリッジを提
供することにある。

【０００４】本発明に係る第一の発明の目的はコストア
ップとなる部品を用いることなくプロセスカートリッジ
の装着有無の検出が可能であり、かつ小型化が可能なプ
ロセスカートリッジ及びこれを装着することが可能な画
像形成装置を提供することにある。

【０００５】本発明に係る第二の発明の目的は長期間大
量にプリントを行った場合などに現像供給ローラと現像
スリーブの密着性の悪化を検知し、ユーザーに報知して
カートリッジ交換を促すことにより画像不良の発生を未
然に防止することが可能なプロセスカートリッジ及びこ
れを装着することが可能な画像形成装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は画
像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにお
いて、電子写真感光体と、現像剤を収容する現像容器
と、前記電子写真感光体に形成された潜像を現像するた
めの、電子写真感光体の現像領域へ現像剤を搬送する回
転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤
の量を規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体に
弾性的に当接して回動し、前記現像剤担持体への現像剤
の供給及び現像剤の剥離を行う現像剤供給ローラと、を
有し、前記現像剤が磁性一成分現像剤であり、かつ、前
記現像剤担持体が前記電子写真感光体に対して、微小な
隙間を有して対向していることを特徴とするプロセスカ
ートリッジである。

【０００７】本発明の第２発明は画像形成装置本体に着
脱可能なプロセスカートリッジにおいて、電子写真感光
体と、現像剤を収容する現像容器と、前記電子写真感光
体に形成された潜像を現像するための、電子写真感光体
の現像領域へ現像剤を搬送する回転可能な現像剤担持体
と、前記現像剤担持体上の現像剤の量を規制する現像剤
規制部材と、前記現像剤担持体に弾性的に当接して回動
し、前記現像剤担持体への現像剤の供給及び現像剤の剥
離を行う現像剤供給ローラと、前記現像剤担持体と前記
現像剤供給ローラの間に流れる電流を検出する検出部材
と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジで
ある。

【０００８】本発明の第３の発明は前記検出部材が前記
現像剤供給ローラに接続された検出用電極であり、か
つ、プロセスカートリッジを画像形成装置本体へ装着時
には、画像形成装置本体の検出回路に接続される検出用
電極であることを特徴とする第２の発明に記載のプロセ
スカートリッジである。

【０００９】本発明第４の発明は前記現像剤供給ローラ
の体積抵抗が１０⁹Ω・ｃｍ以下であることを特徴とす
る第２の発明に記載のプロセスカートリッジである。

【００１０】本発明の第５の発明は現像剤残量検出機構
及び現像剤補給機構を有し、前記現像剤収容容器内に収
納された現像剤が消費された後に現像剤を新たに補給可
能であることを特徴とする第１から第４の発明の何れか
１つに記載のプロセスカートリッジである。

【００１１】本発明の第６の発明はプロセスカートリッ
ジを装着可能であって、記録媒体に画像を形成する画像
形成装置において、電子写真感光体と、現像剤を収容す
る現像容器と、前記電子写真感光体に形成された潜像を
現像するための、電子写真感光体の現像領域へ現像剤を
搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体
上の現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、前記現像
剤担持体に弾性的に当接して回動し、前記現像剤担持体
への現像剤の供給及び現像剤の剥離を行う現像剤供給ロ
ーラと、前記現像剤担持体と前記現像剤供給ローラの間
に流れる電流を検出する検出部材と、を有するプロセス
カートリッジを取り外し可能に装着するための装着手段
と、前記電流を検出するための検出手段と、前記検出手
段の出力により、前記プロセスカートリッジの画像形成
装置本体への装着の有無を判別するための判別手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置である。

【００１２】本発明の第７の発明はプロセスカートリッ
ジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成する画像
形成装置において、電子写真感光体と、現像剤を収容す
る現像容器と、前記電子写真感光体に形成された潜像を
現像するための、電子写真感光体の現像領域へ現像剤を
搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体
上の現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、前記現像
剤担持体に弾性的に当接して回動し、前記現像剤担持体
への現像剤の供給及び現像剤の剥離を行う現像剤供給ロ
ーラと、前記現像剤担持体と前記現像剤供給ローラの間
に流れる電流を検出する検出部材と、を有するプロセス
カートリッジを取り外し可能に装着するための装着手段
と、前記電流を検出するための検出手段と、前記検出手
段の出力により、前記現像剤供給ローラの異常を判別す
るための判別手段と、前記判別手段の結果によってユー
ザーに前記供給ローラの異常を報知する表示手段と、を
有することを特徴とする画像形成装置である。

【００１３】

【従来の技術】従来、電子写真画像形成プロセスを用い
た画像形成装置においては、電子写真感光体及び前記電
子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカート
リッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に
着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されて
いる。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置の
メンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身で
行うことができるので、格段に操作性を向上させること
ができた。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、画
像形成装置において広く用いられている。

【００１４】このようなプロセスカートリッジは画像形
成装置本体に対して着脱の機会が多いため、画像形成に
あたって画像形成装置本体内にプロセスカートリッジが
装着されているか否かを検出して確認する必要が生ず
る。そして従来よりプロセスカートリッジの装着有無の
検出はタクトスイッチやアクチュエータといった機械的
構造部品によって行われていた。

【００１５】即ち、プロセスカートリッジが画像形成装
置本体に装着されるとアクチュエータによりタクトスイ
ッチをオンし、またプロセスカートリッジが画像形成装
置本体から取り出されるとアクチュエータによりタクト
スイッチをオフする。そして前記タクトスイッチからの
信号がコントローラに送られて、プロセスカートリッジ
の装着の有無を判定するようにしている。

【００１６】なお、画像形成装置における現像装置の一
つとして、小型で低コストな乾式非磁性１成分現像装置
が実用化されている。乾式非磁性１成分現像装置にはポ
リウレンタンフォームやファーブラシによって構成され
た現像剤供給ローラを設置した現像装置が考案されてい
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の基本的な実施の形態は画
像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにお
いて、電子写真感光ドラムと、現像剤を収容する現像容
器と、電子写真感光ドラムに対向した現像領域へ現像剤
を搬送する回転可能な現像スリーブと、前記現像スリー
ブ上の現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、前記現
像スリーブに弾性的に当接して回動し、前記現像スリー
ブへの現像剤の供給及び現像剤の剥離を行う現像剤供給
ローラと、を有し、前記現像剤が磁性一成分現像剤であ
り、かつ、前記現像スリーブが前記感光ドラムに対し
て、微小な隙間を有して対向しているプロセスカートリ
ッジである。

【００１８】第１の代表的な発明（請求項２及び請求項
６）の実施の形態は、プロセスカートリッジを装着可能
であって、記録紙に画像を形成する画像形成装置におい
て、電子写真感光ドラムと、現像剤を収容する現像容器
と、電子写真感光ドラムに対向した現像領域へ現像剤を
搬送する回転可能な現像スリーブと、前記現像スリーブ
上の現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、前記現像
スリーブに弾性的に当接して回動し、前記現像スリーブ
への現像剤の供給及び現像剤の剥離を行う現像剤供給ロ
ーラと、前記現像スリーブと前記現像剤供給ローラの間
に流れる電流を検出する検出部材の電極と、を有するプ
ロセスカートリッジを着脱可能に備える。そしてこのプ
ロセスカートリッジを装着するための装着手段と、前記
電流を検出するための検出手段と、前記検出手段の出力
により、前記プロセスカートリッジの画像形成装置本体
への装着の有無を判別するための判別手段と、を有する
画像形成装置である。

【００１９】第２の代表的な発明（請求項２及び請求項
７）の実施の形態はプロセスカートリッジを着脱可能で
あって、記録紙に画像を形成する画像形成装置におい
て、電子写真感光体と、現像剤を収容する現像容器と、
電子写真感光体に対向した現像領域へ現像剤を搬送する
回転可能な現像スリーブと、前記現像スリーブ上の現像
剤の量を規制する現像剤規制部材と、前記現像スリーブ
に弾性的に当接して回動し、前記現像スリーブへの現像
剤の供給及び現像剤の剥離を行う現像剤供給ローラと、
前記現像スリーブと前記現像剤供給ローラの間に流れる
電流を検出する検出部材の電極と、を有するプロセスカ
ートリッジを着脱可能に備える。そしてこのプロセスカ
ートリッジを装着するための装着手段と、前記電流を検
出するための検出手段と、前記検出手段の出力により、
前記現像剤供給ローラの異常を判別するための判別手段
と、前記判別手段の結果によってユーザーに前記供給ロ
ーラの異常を報知する表示手段と、を有する画像形成装
置である。

【００２０】尚、上述の各実施の形態に対する更なる態
様は以下の説明中に述べる。

【００２１】〔実施の形態の詳細な説明〕以下に本発明
を実施の形態を図面によって詳しく説明する。

【００２２】（実施の形態イ）ここで図１にプロセスカ
ートリッジを取り外し可能に装着した電子写真画像形成
装置の側断面図、図２にプロセスカートリッジの側断面
図で示す。

【００２３】先ず、電子写真画像形成装置について説明
する。図１に示すように、電子写真画像形成装置は、レ
ーザ、ポリゴンミラー補正系レンズを含むスキャナユニ
ット１０１から画像信号に応じて変調されたレーザ光が
出力される。そして、このレーザ光は折り返しミラー１
０２で反射して像担持体の電子写真感光体である感光ド
ラム１上に照射される。感光ドラム１は一次帯電器であ
る帯電ローラ２により予め均一に帯電されており、レー
ザ光の照射に応じて表面に静電潜像が形成される。

【００２４】一方、現像装置５１背面のトナーユニット
６に貯蔵されているトナー７は、現像剤供給ローラ９に
よって現像スリーブ３に供給された後に、現像スリーブ
３周面を帯電しながら搬送され、現像スリーブ３上に現
像可能なトナー層が形成される。上記の静電潜像はこの
トナー層によって現像して、トナー像として可視化され
る。

【００２５】他方、給紙カセット１０３内に収容された
記録材１０４例えば紙は、給紙ローラ１０５によって感
光ドラム１での潜像の形成と同期して供給され、図示さ
れない搬送手段により感光ドラム１上のトナー像の先端
と同期してローラ形状の転写手段１０７に搬送され、該
転写手段１０７によって前記のトナー像が記録材１０４
上に転写される。トナー像を転写された記録材１０４
は、定着器１０９まで搬送され、そこでトナー像を定着
して永久像とされ、その後機外に排出される。

【００２６】感光ドラム１上に残留したトナーは弾力で
もって接するクリーニングブレード５ａを有するクリー
ニング手段５により除去される。なお、１１２はプロセ
スカートリッジ１００を取り外し可能に装着する装着手
段であり、模式的に示す。

【００２７】図２に示すプロセスカートリッジ１００は
前記の感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置５１、ク
リーニング手段５、及びカバー５２を一括してユニット
化している。これらの感光ドラム１等はプロセスカート
リッジ１００内で所定の相互配置関係をもって組み付け
られており、該プロセスカートリッジ１００は画像形成
装置本体１２０内の所定部（装着手段１１２）に対して
所定の要領で挿入装着され、また反対に画像形成装置本
体１２０から抜き外しできるようになっている。

【００２８】さて、前記説明したプロセスカートリッジ
１００（以下、カートリッジと称する）は、トナーユニ
ット６に貯蔵されているトナー７が消耗した場合や、感
光ドラム１が寿命となった場合や、クリーニング手段５
の廃トナー容器内に回収トナーが満たんになった場合な
どにおいて、ユーザー自身が新しいカートリッジ１００
と交換することで新たなプリントを行うことができる。

【００２９】本発明の特徴は、上記説明したカートリッ
ジ１００の現像装置として、現像剤供給ローラ９を配置
した現像装置５１を使用し、かつ、現像スリーブ３と現
像剤供給ローラ５１の間に流れる電流を電流検出回路２
０によって測定し、判別手段２１によって、カートリッ
ジ有無の検知及び現像剤供給ローラの異常を検知するも
のである。

【００３０】次に、図３を使用して、本発明のカートリ
ッジ１００の現像装置５１について詳細に説明する。

【００３１】図３において現像剤を収容するトナーユニ
ット６には磁性１成分トナー７が収容されている。トナ
ー７を担持して電子写真感光体である感光ドラム１に対
向した現像領域にトナーを搬送する現像スリーブ３は、
固定配置された例えば永久磁石のような磁界発生手段４
を内包している。また、現像スリーブ３上に担持された
トナーを規制して薄層のトナー層を形成する現像剤規制
部材８がトナーユニット６に設けてある。現像スリーブ
３に当接して配置され、現像スリーブ３上の現像残りト
ナー７を剥ぎ取り、現像スリーブ３上に新たなトナー７
を供給する現像剤供給ローラ９が回転自在に配設されて
いる。さらに、現像スリーブ３に接続された、現像バイ
アス印加用の電極１０及び現像剤供給ローラ９に接続さ
れた電流検出用の電極部材１１がトナーユニット６に設
けられている。

【００３２】感光ドラム１、現像スリーブ３及び現像剤
供給ローラ９は夫々端部に互いにギア列をなすギアを備
えて、画像形成装置本体１２０側から駆動力を受け、感
光ドラム１が図示矢印ａ方向に回転し、現像スリーブ３
は感光ドラム１と反対方向の図示矢印ｂ方向に回転し、
現像剤供給ローラ９は現像スリーブ３と同方向のＣ方向
に回転し、現像スリーブ３と現像剤供給ローラ９の周面
は互いに反対方向に移動して摺擦する。

【００３３】まず、本発明における現像プロセスについ
て説明する。図３において、現像剤供給ローラ９である
弾性ローラが矢印ｃ方向に回転し、現像剤供給ローラ９
の回転によりトナー７を担持して現像スリーブ３の近傍
に供給し、現像スリーブ３と現像剤供給ローラ９とが当
接する当接部（ニップ部）において、現像剤供給ローラ
９上のトナー７が現像スリーブ３と摺擦され、さらに、
現像スリーブ３内の磁界発生手段４によって引き寄せら
れて現像スリーブ３上に保持される。

【００３４】その後現像スリーブ３の回転に伴い、現像
スリーブ３上に保持されたトナー７は、現像剤規制部材
８と現像スリーブ３との当接部でこれらの間に侵入し、
ここを通過する際に現像スリーブ３の表面と現像剤規制
部材８の両者により摺擦されて、十分な摩擦帯電を受け
る。以上のようにして帯電されたトナー７は、上記の現
像剤規制部材８と現像スリーブ３との当接部を抜け出し
て、現像スリーブ３上にトナー７の薄層を形成し、感光
ドラム１と微小間隙を開けて対向した現像部へと搬送さ
れる。そして現像部において現像スリーブ３と感光ドラ
ム１との間に、現像バイアスとして直流に交流を重畳し
た交互電圧を印加することにより、現像スリーブ３上の
トナー７が感光ドラム１の静電潜像に付着、現像してト
ナー像として可視化する。

【００３５】現像部において現像に消費されずに現像ス
リーブ３上に残存したトナー７は、現像スリーブ３の回
転と共に現像スリーブ３の下部より現像容器形状のトナ
ーユニット６内に回収される。

【００３６】上記のトナーユニット６内に回収されたト
ナー７は現像剤供給ローラ９によって現像スリーブ３と
の当接部で現像スリーブ３から剥ぎ取られる。同時に現
像剤供給ローラ９の回転により現像スリーブ３上に新た
なトナー７が供給され、新たなトナー７は、再び現像ス
リーブ３の回転に伴い、現像スリーブ３と現像剤規制部
材８との当接部へ搬送される。

【００３７】一方、上記の剥ぎ取られたトナー７の大部
分は、現像剤供給ローラ９の回転に伴い現像容器内のト
ナー７と混ざり合い、剥ぎ取られたトナー７の帯電電荷
が分散される。

【００３８】以上の説明はトナー７が磁性１成分トナー
の場合について説明したが、本発明では非磁性１成分ト
ナーでも同様に効果を得ることができる。非磁性１成分
トナーの場合は現像スリーブ３内の磁界発生手段４が不
要となる以外はほぼ同様の現像プロセスとなるため詳細
な説明は省略する。

【００３９】次に現像装置５１の構成部材について説明
する。

【００４０】本発明に使用される現像スリーブ３は、例
えばアルミニウム、ステンレンスチールＳＵＳ等の材料
から構成される。現像スリーブ３表面はトナーの搬送性
を向上させる目的で、例えばアランダム砥粒やガラスビ
ーズ等によってサンドブラスト処理を行うことにより凹
凸化処理されても良い。或は、フェノール樹脂やフッ素
樹脂等の結着性樹脂にグラファイト、カーボン等の導電
性粒子を分散したコート層を設けても良い。現像スリー
ブ３は図３において左側の略半周面を現像容器外へ露出
して、感光ドラム１に対向するようにして、回転自在に
横設されている。現像スリーブ３と感光ドラム１間には
僅かな微小間隙が設けられる。現像スリーブ３は、感光
ドラム１の回転方向ａに対して、矢印ｂ方向に回転駆動
される。使用される現像剤が磁性１成分トナーの場合に
は現像スリーブ３内に固定された永久磁石等で構成され
た磁界発生手段４を設けても良い。

【００４１】本発明に使用される現像剤規制部材８とし
ては、公知な現像スリーブ３と非接触の磁性ブレードや
現像スリーブ３に当接する弾性ブレードが使用される。
弾性ブレードの例としては例えばシリコーン、ウレタン
等のゴム部材（ＪＩＳ−スプリング試験機Ａ形に規定の
硬度が４０°〜９０°）やリン青銅、ステンレススチー
ルＳＵＳ等の金属薄板等の弾性体から形成されたものが
使用され、現像剤規制部材８の現像スリーブ３との対向
面の一部が面接触で現像スリーブ３に当接して、現像ス
リーブ３と圧接している。

【００４２】本発明に使用される１成分トナー７につい
て説明する。本発明における現像剤としては、磁性１成
分現像剤及び非磁性１成分現像剤が共に使用できる。具
体的には磁性１成分現像剤としては、スチレン樹脂やア
クリル樹脂、ポリエステル樹脂等の各種の熱可塑性樹脂
中に、着色剤とフェライト等の磁性体を分散してなって
いる。また、非磁性１成分現像剤としては前記磁性１成
分現像剤と同様な熱可塑性樹脂中にカーボン等の顔料を
分散してなっている。

【００４３】本発明に使用される現像剤供給ローラ９に
ついて説明する。本発明の現像剤供給ローラ９としては
例えば、金属の芯体にポリウレタンフォーム、ゴムスポ
ンジ等のスポンジ体を設けた発泡骨格状スポンジ構造の
弾性ローラが使用され、現像スリーブ３に所定の位置関
係において当接してニップを形成している。本発明にお
いては、現像スリーブ３との間に流れる電流を測定する
ために導電化処理が必要であるが、ポリウレタンフォー
ムやゴムスポンジの場合は、これらの中に導電性のフィ
ラーをいれて発泡させることなどによって達成される。
本発明においては、現像スリーブ３と現像剤供給ローラ
９の間に流れる電流を安定して検出するために、体積抵
抗は１０⁹Ω・ｃｍ以下とすることが好ましい。

【００４４】次に電流検出部材について説明する。本発
明の電流検出部材は、基本的には現像剤供給ローラ９の
金属の芯体に接続された導電性を持つ部材であり、カー
トリッジ１００を画像形成装置本体１２０に装着時に
は、画像形成装置本体１２０の電流検出回路２０の電極
に接続される構造のものであるならば特に制限は受け
ず、金属や導電性プラスチックなどの広い材料の中から
選択される。

【００４５】次に、本発明におけるカートリッジ有無検
知の詳細を実施の形態イによって説明する。本発明のカ
ートリッジ有無検知は、基本的にはカートリッジ１００
が画像形成装置本体１２０に装着された時点において、
現像スリーブ３と現像剤供給ローラ９の間に流れ電流を
検知して、電流が流れた場合にはカートリッジ１００有
りと判断する判別手段２１を設けたものであり、実際の
回路構成などは、以下に説明する例に限定されるもので
はない。

【００４６】図４によって、カートリッジ有無検知の構
成を説明する。現像スリーブ３と現像剤供給ローラ９の
間に流す電流の電源として現像バイアス電源を使用した
ことを特徴とする。

【００４７】図４はカートリッジ１００が画像形成装置
本体１２０に装着された状態を表している。この時カー
トリッジ１００の現像バイアス電極１０は画像形成装置
本体１２０側の現像バイアス電源３０に同本体１２０側
の電極３１を介して、接続されている。また、カートリ
ッジ１００の電極部材１１は画像形成装置本体１２０側
の電流検出回路２０に同本体１２０側の電極３２を介し
て接続されている。本実施の形態イにおける現像剤供給
ローラ９としては体積抵抗として１０⁹Ω・ｃｍのもの
を使用した。この状態で現像バイアスがオンされると現
像バイアス電極１０から検出部材を通して流れる電流を
検出回路２０によって検出し、判別手段２１がカートリ
ッジ１００有りと判断する。カートリッジ１００が装着
されていない場合には、カートリッジ１００の検出部材
そのものもが無いために、現像バイアスがオンされても
電流が流れずにカートリッジ無しと判断される。

【００４８】次に電流検出回路２０について説明する。
本発明の電流検出回路２０は基本的には現像スリーブ３
と現像剤供給ローラ９の間に流れる電流を検出できる構
成のものであれば特に制限を受けるものではない。本実
施の形態イにおいては図４に示すように、抵抗３３の両
端での電位差を検出する検知回路３４によって構成し
た。

【００４９】電流検知回路３４において使用される抵抗
３３は、現像バイアスの出力値や現像剤供給ローラ９の
体積抵抗によって適当な値が決められるが、１ＫΩ〜１
ＭΩ程度のものが好適である。また、リレー３５は画像
形成時に現像剤供給部材をフロートにして、現像バイア
スが感光ドラム１と現像スリーブ３の間に適切に印加す
る目的で配置されている。

【００５０】次に図５によってカートリッジ有無検知の
シーケンスについて説明する。本実施の形態イの画像形
成装置においては、画像形成装置本体１２０のメイン電
源投入時及びカートリッジ１００挿入用の（不図示）ド
アの開閉が行われた時にカートリッジ１００内のトナー
の撹拌及び転写手段１０７のクリーニングのためのイニ
シャル回転のモードにはいり、メインモーターが回転を
始める。本実施の形態イではこのイニシャル回転初期に
現像バイアス電源３０のＤＣ成分のみをオンとし約−５
００Ｖ程度の直流を印加して前記説明した電流検出回路
２０によって現像スリーブ３と現像剤供給ローラ９の間
に流れる電流を検知する。この際、電流が流れた場合に
は判別手段２１によってカートリッジ１００有りと判断
し、電流が流れない場合にはカートリッジ１００無しと
判断する。カートリッジ無しの場合には、画像形成装置
本体１２０の不図示のＣＰＵに作用する別の制御手段及
び表示手段等（例えば、ランプの点滅、ブザー等）によ
ってカートリッジ１００が入っていないことをユーザー
に報知し、以後のプリント信号を受け付けないなどの制
御を行っても良い。

【００５１】図５について説明する。図５は本発明のカ
ートリッジ有無検知の反転現像系の画像形成装置に使用
した場合のイニシャル回転のシーケンスチャートを示し
ている。図５に示すように、メイン電源オンまたはカー
トリッジ１００挿入用の不図示の画像形成装置本体ドア
が閉められた時点Ｔ０でメインモーターの回転が始ま
る。本実施の形態イでは検知のために現像バイアスをオ
ンするため、反転現像系では検知時に感光ドラム１に電
位がのっていない場合、感光ドラム１全面にトナーを現
像してしまう。従って、メインモーターの回転スタート
からモーターの立ち上がり時間ｔ１の間隔をおいた後の
時点Ｔ１に帯電バイアスもオンさせて感光ドラム１を帯
電させる。さらに帯電バイアスがオンされた時点Ｔ１か
ら時間ｔ２の間隔をおいた後の時点Ｔ２に現像バイアス
のＤＣ成分のみをオンとしてカートリッジ１００の有無
検出を始める。ここで、時間ｔ２は帯電バイアスがオン
されて電位がのった感光ドラム１の表面が現像部に到達
する時間である。また、現像ＤＣバイアスがオンされた
時点Ｔ２で電流検出回路２０のリレー３５がオンされ
て、電極部材１１が接地され現像スリーブ３と現像剤供
給ローラ９の間に電流を流すことができるようになる。
また、現像ＤＣバイアスがオンされると同時に転写手段
１０７にトナーの帯電極性とおなじ極性の直流高圧であ
るクリーニングバイアスを印加して、感光ドラム１上に
付着したトナーが転写手段１０７に付着することを防ぐ
とともに、画像形成装置本体１２０内でのトナー飛散等
によりすでに転写手段１０７に付着しているトナーを感
光ドラム１に付着させることにより転写手段１０７のク
リーニングを行う。

【００５２】現像ＤＣバイアスは時間ｔ３の間オンされ
てカートリッジ１００の有無検出を行う。カートリッジ
１００有無検知が終了した時点Ｔ３で電流検出回路２０
のリレー３５はオフされて、その後の画像形成動作時に
備えて現像剤供給部材はフロートにされる。帯電バイア
スと転写ローラクリーニングバイアスはモーター回転が
終了する時点Ｔ４までオンされる。

【００５３】以上説明したように、本実施の形態イによ
って特別な機械的構成部品を用いることなく、カートリ
ッジ１００の有無検出を行うことができる。

【００５４】（実施の形態ロ）図６によって本発明の第
２の実施の形態ロの説明を行う。

【００５５】本実施の形態ロは、カートリッジ１００有
無検出のための電源を現像バイアス電源以外に電流検出
回路２０の中に別途設けたことを特徴とする。

【００５６】本発明のカートリッジ１００有無検出にお
いては、カートリッジ１００に設けられた現像バイアス
電極１０と検出部材電極１１が正しく画像形成装置本体
１２０側の同電極３１，３２と接続されなければカート
リッジ１００有りと判断されないため、ユーザーのカー
トリッジ１００の画像形成装置本体１２０への装着が不
適切である場合にはカートリッジ１００無しと判断され
る。カートリッジ１００の画像形成装置本体１２０への
装着が不適切であるままの状態で画像形成動作を行うと
通常の品質のプリントが得られない場合があるばかりで
はなく、画像形成装置本体１２０またはカートリッジ１
００を破損する場合も考えられるため、このような場合
はユーザーにカートリッジ１００の装着をやり直しても
らわなければならない。このような場合を考えると、画
像形成装置本体１２０の装着用ドアを開いて、カートリ
ッジ１００を画像形成装置本体１２０内に装着した時点
で即座にカートリッジ１００の有無検出が行われ、装着
に問題があった場合にはすぐにカートリッジ１００を入
れ直すことができることが望ましい。従って、有無検出
に画像形成装置本体１２０の高圧電源を利用する場合で
は、安全性の問題から挿入用ドアを開けたまま検知を行
うことができないが、検出用の低圧電源を別途設けるこ
とにより装着用の本体ドアを開けたまま検知を行うこと
ができるため、ユーザーにとってより使い易い構成とす
ることができる。

【００５７】図６は図４と同様に画像形成装置本体１２
０にカートリッジ１００が装着されている状態を示した
図である。図６において図４で説明したものと同じ働き
をするものは、図４と同一符号とし説明は援用する。図
６では電流検知回路２０の中の検出用電源３８を設け、
現像バイアス電極３１に出力されるバイアスを現像バイ
アス電源３０と検出用電源３８をリレー３７によって切
り替えることができる構成となっている。検出用電源３
８は５Ｖから３０Ｖ程度の直流低圧電源であり、画像形
成装置本体１２０のカートリッジ１００装着用ドアが開
いている状態でも出力可能な構成になっている。また検
出用電源３８の印加する極性としては現像スリーブ３側
にトナーの帯電極性と逆の極性が印加されるように設定
される。本実施の形態ロにおいては、実施の形態イと同
様にトナー７としてネガ帯電性のトナーを使用している
ため、現像スリーブ３にプラスが印加される。

【００５８】次に本実施の形態ロのカートリッジ１００
有無検出の動作について説明する。本実施の形態ロの画
像形成装置においては通常の画像動作時においては、リ
レー３７は現像バイアス電源３０の現像バイアス電極３
１と現像スリーブ３の現像バイアス電極１０を接続し
て、現像スリーブ３に現像バイアスの供給を行う。同様
に画像形成動作時においては、リレー３５はオフされて
現像剤供給ローラ９をフロートに保ち、現像バイアスが
現像剤供給ローラ９を通じてリークすることを防ぐ。

【００５９】画像形成装置本体１２０のメインスチッチ
オン時に画像形成装置本体１２０のカートリッジ１００
装着用のドアが開けられると、リレー３７は検出用電源
３８に切り替わり、現像バイアス電極３１に検出用の電
圧を供給する。同時にリレー３５がオンされて検出用電
極３２が接地される。この状態でカートリッジ１００が
正しく装着されていれば電流検出回路２０に電流が流
れ、判別手段２１によって即座にカートリッジ１００有
りを検出する。この時、カートリッジ１００が停止した
状態で現像バイアス電極３１に電圧が印加されるが、５
〜３０Ｖ程度の低い電圧であり、かつ、トナーの帯電極
性と逆極性の電圧の印加であるため、感光ドラム１へト
ナー７を現像してしまったり、安全性に係わる問題が発
生することは無い。なお、本実施の形態ロで使用される
現像剤供給ローラ９の体積抵抗は、低電圧で電流検知を
行うため１０⁵Ω・ｃｍ以下程度のものが望ましい。ま
た、カートリッジ１００有無検出用の電源として、例え
ば、本体制御用の５Ｖ電源などを使用しても良い。

【００６０】このように本実施の形態ロでは、カートリ
ッジ１００有無検出用に低圧電源を使用するために画像
形成装置本体１２０のカートリッジ１００装着用のドア
が開けられた状態でカートリッジ１００有無の検出を行
うことができるためユーザーにとってより使いやすいカ
ートリッジ１００有無検出を行うことができた。

【００６１】（実施の形態ハ）図７、図８および図９に
よって本発明の実施の形態ハの説明を行う。

【００６２】本実施の形態ハでは現像スリーブ３と現像
剤供給ローラ９の間に流れる電流によって現像剤供給ロ
ーラ９の異常を検知して、不良画像が発生する以前にユ
ーザーに警告を行いカートリッジ１００の交換を促し画
像不良の発生を未然に防止することを特徴とする。

【００６３】図７に本実施の形態で使用されるカートリ
ッジ１００の断面図を示す。図７においては、図２で説
明したものと同じ構成のものには同一符号をつけて説明
は援用する。

【００６４】本実施の形態ハで使用されるカートリッジ
１００はトナー残量検知手段１３とトナーユニット６に
開閉自在に蓋１２を有し、トナーユニット６に収納され
ているトナー７が消費された時には蓋１２を開いてユー
ザー自身がトナー補給を行える構成となっている。

【００６５】本発明者らによれば、図７に示したような
トナー補給可能なカートリッジ１００において、大量の
プリントを行った場合に発生する弾性体の現像剤供給ロ
ーラ９の表面の摩耗や発泡セルのホツレによる現像スリ
ーブ３との密着性の悪化は現像スリーブ３との間に流れ
る電流値と相関があり、密着性が悪くなるほど流れる電
流値は少なくなっていく。従って、新品状態の電流値と
プリント後の電流値を比較することによって現像剤供給
ローラ９の劣化を検知することができる。

【００６６】図８によって本実施の形態ハの構成につい
て説明する。図８は図４、図６と同様に画像形成装置本
体１２０にカートリッジ１００が装着されている状態を
示した図である。本実施の形態ハの構成は基本的には図
４で説明した電流検出回路２０に現像剤残量検知回路２
２、演算回路２３、メモリー２４、異常判別手段２５を
加えたものである。

【００６７】本発明に使用される現像剤残量検知回路２
２としては、公知の構成で特に制限を受けないが、本実
施の形態ハでは現像装置内壁にトナー残量検知手段１３
としてピエゾ素子を配置して現像装置内のトナーの重さ
を検出する方式を使用した。

【００６８】図９は本実施の形態の現像剤供給ローラの
異常検知の方法を説明するためのフローチャートであ
る。

【００６９】図８、図９を参照して本実施の形態ハの現
像剤供給ローラ９の異常検知の方法を順に説明する。 （１）画像形成装置本体１２０に新品のカートリッジ１
００を装着し（Ｓｔｅｐ１）、現像スリーブ３と現像剤
供給ローラ９の間に流れる電流を検出する（Ｓｔｅｐ
２）。この検出方法については実施の形態イで説明した
ものと同じであるため説明は援用する。この時、現像剤
供給ローラ９の全周にわたって流れる電流を電流検出回
路２０により検出し、検出された電流の平均値および最
小値を演算回路２３によって算出しメモリー２４に記憶
しておく。（Ｓｔｅｐ２） （２）現像剤残量検知回路２２によってトナーユニット
６に収容されているトナー７が所定量以下と検出された
時（Ｓｔｅｐ３）に強制的にイニシャル回転のシーケン
スに入り、再び現像剤供給ローラ９の全周にわたって流
れる電流を電流検出回路２０により検出する。ここで検
出された電流の平均値および最小値を演算回路２３によ
って算出してメモリー２４に記憶されている初期の値と
比較する。（Ｓｔｅｐ４） （３）初期の値との差が所定値以下の場合は異常判別手
段２５によって異常無しと判断され不図示の表示手段に
よってユーザーにトナー補給要請が報知される。（Ｓｔ
ｅｐ５） （４）初期の値との差が所定値以上となった場合には異
常判別回路２５によって現像剤供給ローラ９の異常と判
断され不図示の表示手段によってユーザーにカートリッ
ジ１００交換要請が報知される。（Ｓｔｅｐ６） （５）ユーザーが新品カートリッジ１００に交換を行う
際にメモリー２４をリセットし（Ｓｔｅｐ７）その後
（１）から（４）を繰り返す。

【００７０】本実施の形態ハの異常判別の基準は現像剤
供給ローラ９の材質や設定によっても異なるが平均値、
最小値のどちらかが初期電流値の７０％以下程度になっ
た時点で異常と判断することが好適である。

【００７１】このような構成にすることにより、本実施
の形態ハではカートリッジ１００がトナー７無しになっ
た時点で現像剤供給ローラ９の異常を検出するため不良
画像の発生を防止するだけはなくユーザーが補給したト
ナーを無駄にすることもなくなった。

【００７２】

【実施例】実施の形態に併記した。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る第一
の代表的な構成（請求項２及び請求項６）によれば電子
写真感光体と、現像剤を収容する現像容器と、電子写真
感光体に対向した現像領域へ現像剤を搬送する回転可能
な現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤の量を規制
する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体に弾性的に当
接して回動し、前記現像剤担持体への現像剤の供給及び
現像剤の剥離を行う現像剤供給ローラと、前記現像剤担
持体と現像剤供給ローラの間に流れる電流を検出する検
出部材と、を有するプロセスカートリッジを備える。そ
してこのプロセスカートリッジを装着するための装着手
段と、前記電流を検出するための検出手段と、前記検出
手段の出力により、前記プロセスカートリッジの装置本
体への装着の有無を判別するための判別手段とを設けて
画像形成装置を構成したことにより、コストアップの要
因となる機械的構造部品を用いることなくプロセスカー
トリッジの装着有無が可能となり、かつ小型化が可能な
プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供すること
ができた。

【００７４】また、本発明に係る第二の代表的な構成
（請求項２及び請求項７）によれば、電子写真感光体
と、現像剤を収容する現像容器と、電子写真感光体に対
向した現像領域へ現像剤を搬送する回転可能な現像剤担
持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の量を規制する現
像剤規制部材と、前記現像剤担持体に弾性的に当接して
回動し、前記現像剤担持体への現像剤の供給及び現像剤
の剥離を行う現像剤供給ローラと、前記現像剤担持体と
前記現像剤供給ローラの間に流れる電流を検出する検出
部材と、を有するプロセスカートリッジを備える。そし
てこのプロセスカートリッジを装着するための装着手段
と、前記電流を検出するための検出手段と、前記検出手
段の出力により、前記現像剤供給ローラの異常を判別す
るための判別手段と、前記判別手段の結果によってユー
ザーに前記供給ローラの異常を報知する表示手段とを設
けて画像形成装置を構成したことにより、現像剤供給ロ
ーラと現像スリーブの密着性の悪化を検知し、画像不良
の発生を未然に防止することが可能なプロセスカートリ
ッジ及びこれを装着することが可能な画像形成装置を提
供することができた。

【００７５】又、基本的な構成として、現像剤供給ロー
ラを有する場合、現像剤が磁性１成分現像剤であり、か
つ現像剤担持体が電子写真感光体に対して微小な間間隙
を有して対向していると、１成分現像剤を用いるプロセ
スカートリッジとして好適である。

【００７６】又、上記第一の代表的な構成において検出
部材が現像供給ローラに接続された検出用電極であり、
しかもプロセスカートリッジの画像形成装置本体へ装着
時には、画像形成装置本体の検出回路に接続される検出
用電極とした場合は、プロセスカートリッジの電極を増
加させることなく、プロセスカートリッジが簡単であ
る。又、現像剤供給ローラの体積抵抗が１０⁹Ω・ｃｍ
以下であることにより好適な結果が得られる。

【００７７】又、各プロセスカートリッジの構成におい
て現像剤残量検出機構及び現像剤補給機構を有し、現像
剤収容容器内に収納された現像剤を新たに補給可能であ
る場合においても、上記構成により現像剤供給ローラの
耐久性が検出されるので対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態イにおける画像形成装置に
側断面図である。

【図２】本発明の実施の形態イにおけるプロセスカート
リッジの側断面図である。

【図３】本発明の実施の形態イにおける現像装置の側断
面図である。

【図４】本発明の実施の形態イの構成を表す側断面図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態イのシーケンスを表すタイ
ムチャートである。

【図６】本発明の実施の形態ロの構成を表す側断面図で
ある。

【図７】本発明の実施の形態ハにおけるプロセスカート
リッジの側断面図である。

【図８】本発明の実施の形態ハの構成を表す側断面図で
ある。

【図９】本発明の実施の形態ハにおけるフローチャート
である。

【符号の説明】

１…感光ドラム ２…帯電ローラ ３…現像スリーブ ４…磁界発生手段 ５…クリーニング手段 ５ａ…クリーニングブレード ６…トナーユニット ７…トナー ８…現像剤規制部材 ９…現像剤供給ローラ １０…電極 １１…電極部材 １２…蓋 １３…トナー残量検知手段 ２０…電流検出回路 ２１…判別手段 ２２…現像剤残量検知回路 ２３…演算回路 ２４…メモリ ２５…異常判別手段 ３０…バイアス電源 ３１…電極 ３２…電極 ３３…抵抗 ３４…検知回路 ３５…リレー ３７…リレー ３８…検出用電源 ５１…現像装置 ５２…カバー １００…プロセスカートリッジ １０１…スキャナーユニット １０２…ミラー １０３…給紙カセット １０４…記録材 １０５…給紙ローラ １０７…転写手段 １０９…定着器 １１２…装着手段 １２０…画像形成装置本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 誠士 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 山内 和美 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 松本 英樹 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 (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置本体に着脱可能なプロセス
   カートリッジにおいて、 電子写真感光体と、 現像剤を収容する現像容器と、 前記電子写真感光体に形成された潜像を現像するため
   の、電子写真感光体の現像領域へ現像剤を搬送する回転
   可能な現像剤担持体と、 前記現像剤担持体上の現像剤の量を規制する現像剤規制
   部材と、 前記現像剤担持体に弾性的に当接して回動し、前記現像
   剤担持体への現像剤の供給及び現像剤の剥離を行う現像
   剤供給ローラと、 を有し、 前記現像剤が磁性一成分現像剤であり、かつ、前記現像
   剤担持体が前記電子写真感光体に対して、微小な隙間を
   有して対向していることを特徴とするプロセスカートリ
   ッジ。
2. 【請求項２】 画像形成装置本体に着脱可能なプロセス
   カートリッジにおいて、 電子写真感光体と、 現像剤を収容する現像容器と、 前記電子写真感光体に形成された潜像を現像するため
   の、電子写真感光体の現像領域へ現像剤を搬送する回転
   可能な現像剤担持体と、 前記現像剤担持体上の現像剤の量を規制する現像剤規制
   部材と、 前記現像剤担持体に弾性的に当接して回動し、前記現像
   剤担持体への現像剤の供給及び現像剤の剥離を行う現像
   剤供給ローラと、 前記現像剤担持体と前記現像剤供給ローラの間に流れる
   電流を検出する検出部材と、 を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
3. 【請求項３】 前記検出部材が前記現像剤供給ローラに
   接続された検出用電９極であり、かつ、プロセスカート
   リッジを画像形成装置本体へ装着時には、画像形成装置
   本体の検出回路に接続される検出用電極であることを特
   徴とする請求項２に記載のプロセスカートリッジ。
4. 【請求項４】 前記現像剤供給ローラの体積抵抗が１０
   ⁹Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載
   のプロセスカートリッジ。
5. 【請求項５】 現像剤残量検出機構及び現像剤補給機構
   を有し、前記現像剤収容容器内に収納された現像剤が消
   費された後に、現像剤を新たに補給可能であることを特
   徴とする請求項１から４の何れか１つに記載のプロセス
   カートリッジ。
6. 【請求項６】 プロセスカートリッジを着脱可能であっ
   て、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、 電子写真感光体と、現像剤を収容する現像容器と、前記
   電子写真感光体に形成された潜像を現像するための、電
   子写真感光体の現像領域へ現像剤を搬送する回転可能な
   現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の量を規
   制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体に弾性的に
   当接して回動し、前記現像剤担持体への現像剤の供給及
   び現像剤の剥離を行う現像剤供給ローラと、 前記現像剤担持体と前記現像剤供給ローラの間に流れる
   電流を検出する検出部材と、 を有するプロセスカートリッジを取り外し可能に装着す
   るための装着手段と、 前記電流を検出するための検出手段と、 前記検出手段の出力により、前記プロセスカートリッジ
   の画像形成装置本体への装着の有無を判別するための判
   別手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】 プロセスカートリッジを着脱可能であっ
   て、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、 電子写真感光体と、現像剤を収容する現像容器と、前記
   電子写真感光体に形成された潜像を現像するための、電
   子写真感光体の現像領域へ現像剤を搬送する回転可能な
   現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤の量を規
   制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体に弾性的に
   当接して回動し、前記現像剤担持体への現像剤の供給及
   び現像剤の剥離を行う現像剤供給ローラと、 前記現像剤担持体と前記現像剤供給ローラの間に流れる
   電流を検出する検出部材と、 を有するプロセスカートリッジを取り外し可能に装着す
   るための装着手段と、 前記電流を検出するための検出手段と、 前記検出手段の出力により、前記現像剤供給ローラの異
   常を判別するための判別手段と、 前記判別手段の結果によってユーザーに前記供給ローラ
   の異常を報知する表示手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。