JPH10142885A

JPH10142885A - 現像装置

Info

Publication number: JPH10142885A
Application number: JP8300077A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Sekino; 仁志関野; Masahide Wakayama; 雅英若山
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】黒色及びそれ以外のカラートナーを収容した
複数の現像器を有する現像装置において、黒色トナーの
みならず他のカラートナーのエンプティを確実に検出す
ること。【解決手段】ブラックトナーを収容した現像器３１Ｂ
ｋ、イエロー、マゼンタ及びシアンの各トナーを収容し
た現像器３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃを備えた現像装置３
０。各現像器は９０゜ずつ回転して感光体１０に対向す
る現像位置Ｄにセットされる。現像位置Ｄにセットされ
た現像器のホッパ３３内には発光素子８１から光が照射
され、トナーがニアエンプティあるいはエンプティであ
るとき、反射面３６からの反射光が受光素子８２へ入射
し、その受光出力電圧に基づいてトナー残量が判定され
る。ブラック以外のカラー現像器に対しては絞り部材８
５が設置され、透光窓部材３５の界面反射光が受光素子
８２へ入射しないようにされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置、特に、
それぞれ異なる色のトナーを収容した複数の現像器を所
定の現像位置へ交換的に進退させて現像を行う現像装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、フルカラー作像プロセスにおい
ては、Ｂｋ（ブラック）トナー、Ｃ（シアン）トナー、
Ｍ（マゼンタ）トナー、Ｙ（イエロー）トナーをそれぞ
れ収容した現像器を、ロータリー方式あるいはエレベー
タ方式で所定の現像位置へ移動させ、感光体上に形成さ
れた各色の静電潜像を現像している。この種の現像装置
では各現像器のトナーホッパ内でのトナー残量を検出
し、エンプティになれば現像器を交換するかトナーの補
充を行う必要がある。

【０００３】従来、トナーの残量検出方法としては、特
公平２−１７１１２号公報に記載されているように、一
対の発光素子と受光素子を設置し、現像位置へセットさ
れた現像器のホッパ内に透光窓から光を照射し、その反
射光を検出して残量を判別する方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記トナー
の残量検出方法では、黒色以外のカラートナーの残量検
出について問題を有している。即ち、ホッパの透光窓に
カラートナーが付着すると、トナーと透光窓の界面で光
が反射してしまいトナーが充分に残っているにも拘ら
ず、エンプティであると誤検出してしまうおそれを有し
ている。

【０００５】そこで、本発明の目的は、黒色トナーのみ
ならず、他のカラートナーのエンプティを確実に検出す
ることのできる現像装置を提供することにある。

【０００６】

【発明の要旨及び効果】以上の目的を達成するため、本
発明に係る現像装置は、複数の現像器のうち所定位置に
移動した現像器のホッパ内に光を照射する発光手段と、
前記ホッパ内で反射された光を受光して受光量に応じた
出力を発する受光手段と、黒色以外のカラートナーを収
容したホッパに対する前記光の経路に設置した調光手段
とを備えている。

【０００７】受光手段がホッパ内でのトナーエンプティ
を誤検出するのはホッパの透光窓と黒色以外のカラート
ナーとの界面で発生する光の反射による。前記調光手段
は黒色以外のカラートナーに関して前記界面反射光を受
光手段が感知することを防止し、トナーエンプティのと
きホッパ内での反射光のみを受光手段が感知するように
機能する。従って、本発明によれば、黒色トナーは勿論
のこと、他のカラートナーのエンプティを確実に検出す
ることができる。前記調光手段とは、例えば、減光フィ
ルタ、絞り部材、遮光部材である。

【０００８】さらに、本発明に係る現像装置は、互いに
光量が異なる二つの発光手段あるいは互いに感度が異な
る二つの受光手段を黒色トナーとそれ以外のカラートナ
ーとで使い分けるようにした。例えば、受光手段は共通
とし、黒色トナーを収容したホッパに光を照射するとき
は光量の大きい発光手段を発光させ、黒色以外のカラー
トナーを収容したホッパに光を照射するときは光量の小
さい発光手段を発光させる。あるいは、発光手段は共通
とし、黒色トナーを収容したホッパに光を照射するとき
は感度の大きい受光素子の出力を検出し、黒色以外のカ
ラートナーを収容したホッパに光を照射するときは感度
の小さい受光素子の出力を検出する。

【０００９】このように、発光手段又は受光手段を使い
分けることで、黒色以外のカラートナーと透光窓との界
面反射光を受光素子が感知することを防止し、エンプテ
ィの誤検出を防止することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置の実
施形態について添付図面を参照して説明する。以下に説
明する実施形態は本発明に係る現像装置をフルカラーレ
ーザプリンタに適用したものである。

【００１１】（プリンタの全体構成）図１はフルカラー
レーザプリンタを正面から見た外観を示し、図２はその
内部機構を示す。図２において、このプリンタは、概
略、矢印ａ方向に回転駆動される感光体ドラム１０と、
レーザ走査光学系２０と、フルカラー現像装置３０と、
矢印ｂ方向に回転駆動される無端状の中間転写ベルト４
０と、給紙部６０とで構成されている。感光体ドラム１
０の周囲には、さらに、帯電ブラシ１１、クリーナ１２
が設置されている。帯電ブラシ１１は感光体ドラム１０
の表面を所定の電位に均一に帯電する。クリーナ１２は
ブレード１２ａによって感光体ドラム１０上に残留した
トナーを掻き落とす。

【００１２】レーザ走査光学系２０はレーザダイオー
ド、ポリゴンミラー、ｆθ光学素子を内蔵した周知のも
ので、その制御部にはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼン
タ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）ごとの画像デー
タやプリント制御信号がホストコンピュータから転送さ
れる。レーザ走査光学系２０は各色ごとの印字データを
順次レーザビームとして出力し、感光体ドラム１０上を
走査露光する。これにて、感光体ドラム１０上に各色ご
との静電潜像が順次形成される。

【００１３】フルカラー現像装置３０はＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂ
ｋのトナーを含む現像剤を収容した四つの色別現像器３
１（３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｂｋ）を図示しない
現像ラックに一体的に取り付けたもので、現像ラックは
支軸を支点として時計回り方向に回転可能である。各現
像器３１は、感光体ドラム１０上に各色の静電潜像が形
成されるごとに、対応する現像器３１の現像スリーブ３
２が現像位置Ｄへ位置するように回転しつつ切り換えら
れる。本プリンタではロータリー式のフルカラー現像装
置３０を使用することにより、プリンタ全体のコンパク
ト化を図っている。

【００１４】中間転写ベルト４０は支持ローラ４１，４
２及びテンションローラ４３，４４に無端状に張り渡さ
れ、感光体ドラム１０と同期して矢印ｂ方向に回転駆動
される。中間転写ベルト４０の側部には図示しない突起
あるいはマークが設けられ、突起あるいはマークをセン
サ４５が検出することにより、この検出信号を基準とし
て露光、現像、転写等の作像処理が制御される。中間転
写ベルト４０は回転自在な１次転写ローラ４６に押圧さ
れて感光体ドラム１０に接触し、この接触部が１次転写
部である。また、中間転写ベルト４０は支持ローラ４２
に支持された部分で以下に説明する記録シートの水平搬
送路６５に臨み、回転自在な２次転写ローラ４７が接触
している。この接触部が２次転写部である。

【００１５】さらに、前記現像装置３０と中間転写ベル
ト４０の間のスペースにはクリーナ５０が設置されてい
る。クリーナ５０は中間転写ベルト４０上の残留トナー
を掻き取るためのブレード５１を有している。このブレ
ード５１及び前記２次転写ローラ４７は中間転写ベルト
４０に対して接離可能である。

【００１６】給紙部６０は、プリンタ本体１の正面側
（オペレータが通常位置する側）に開放可能な給紙トレ
イ６１と、給紙ローラ６２と、タイミングローラ６３と
から構成されている。記録シートＳは給紙トレイ６１上
に積載され、給紙ローラ６２の回転によって１枚ずつ図
２中右方へ給紙され、タイミングローラ６３で中間転写
ベルト４０上に形成された画像と同期をとって２次転写
部へ送り出される。記録シートの水平搬送路６５はエア
ーサクションベルト６６等で構成され、定着器７０から
は搬送ローラ７２，７３，７４を備えた垂直搬送路７１
が設けられている。記録シートＳはこの垂直搬送路７１
からプリンタ本体１の上面へ排出される。

【００１７】（フルカラープリント動作）ここで、本プ
リンタにおけるフルカラーのプリント動作について、そ
の概略を説明する。プリント動作の開始に際して、２次
転写ローラ４７及びクリーニングブレード５１は中間転
写ベルト４０から離間している。プリント動作が開始さ
れると、感光体ドラム１０が矢印ａ方向、中間転写ベル
ト４０が矢印ｂ方向に同じ周速度で回転駆動され、感光
体ドラム１０は帯電ブラシ１１によって所定の電位に帯
電される。

【００１８】続いて、フルカラー現像装置３０が９０°
回転し、現像器３１Ｙが現像位置へ切り換えられた後、
レーザ走査光学系２０によってイエロー画像の露光が行
われ、感光体ドラム１０上にイエロー画像の静電潜像が
形成される。この静電潜像は直ちに現像器３１Ｙで現像
されると共に、トナー画像は１次転写部で中間転写ベル
ト４０上に転写される。１次転写終了直後に現像器３１
Ｍが現像位置へ切り換えられ、続いてマゼンタ画像の露
光、現像、１次転写が行われる。以下同様に、現像器３
１Ｃへの切換え、シアン画像の露光、現像、１次転写が
行われる。さらに、現像器３１Ｂｋへの切換え、ブラッ
ク画像の露光、現像、１次転写が行われ、１次転写ごと
に中間転写ベルト４０上にはトナー画像が重ねられてい
く。

【００１９】最終の１次転写が終了すると、同時に２次
転写ローラ４７及びクリーニングブレード５１が中間転
写ベルト４０に圧接する。このとき、記録シートＳが２
次転写部へ送り込まれ、中間転写ベルト４０上に形成さ
れたフルカラートナー画像が記録シートＳ上に転写され
る。この２次転写が終了すると、２次転写ローラ４７及
びクリーニングブレード５１は中間転写ベルト４０から
離間する。

【００２０】（トナーエンプティの検出）現像装置３０
は、図３に示すように、独立した四つの現像器３１Ｙ，
３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｂｋが現像ラック（図示せず）に
装着され、図示しない回転駆動機構によって時計回り方
向に９０゜ずつ間欠的に回転可能とされている。各現像
器３１は、現像スリーブ３２、トナーホッパ３３、トナ
ー撹拌羽根３４を有している。各現像器３１は現像位置
Ｄにセットされたとき、図示しない駆動機構に連結さ
れ、現像スリーブ３２、撹拌羽根３４が回転駆動され
る。トナーは撹拌羽根３４の時計回り方向の回転に伴っ
てホッパ３３から現像スリーブ３２へ供給される。さら
に、ホッパ３３には透光窓部材３５、光反射面３６が設
けられる。窓部材３５は、例えば、ガラス、透明プラス
チックからなる。

【００２１】現像装置３０の中心部には、一組の発光素
子８１と受光素子８２とが固定されている（図３、図４
参照）。これらの素子８１，８２は回転することはな
く、発光素子８１から照射された光は、現像位置Ｄにセ
ットされた現像器（図３では現像器３１Ｂｋが該当す
る）の透光窓部材３５からホッパ３３内に進入する。受
光素子８２は反射面３６からの反射光を受光し、受光量
に応じた電圧を出力する。ホッパ３３内にトナーが充分
に残っている場合、ホッパ３３に進入した光は吸収され
るか乱反射して受光素子８２へは殆んど到達せず、残量
が少なくなれば、反射面３６で反射されて到達する。

【００２２】さらに、現像装置３０には、各現像器３１
と一体的に回転するフレーム８３に形成した、各現像器
３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃに対向する、開口部に絞り部材
８５が設置されている。但し、ブラック現像器３１Ｂｋ
に対向する位置には設置されていない。即ち、ブラック
現像器３１Ｂｋにおいては、図４（Ａ）に示すように、
発光素子８１の光は窓部材３５を透過して反射面３６で
反射され、受光素子８２へ到達する。一方、その他のカ
ラー現像器３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃにおいては、図４
（Ｂ）に示すように、絞り部材８５の透孔８５ａ，８５
ｂを通じてのみ反射面３６で反射された光が受光素子８
２へ到達する。黒色以外のカラートナーにあっては窓部
材３５とカラートナーとの界面３５ａで反射が生じ、こ
の反射光が受光素子８２へ入射してエンプティの誤検出
を生じていた。しかし、本実施形態では界面反射光が絞
り部材８５でカットされるため、誤検出のおそれはな
い。一方、黒色トナーに関しては界面反射はないため、
ことさら絞り部材を設ける必要はない。

【００２３】受光素子８２の出力電圧に基づくトナーエ
ンプティの検出は、基本的には以下のようにして行われ
る。各ホッパ３３にトナーが充分にあるとき、反射面３
６での光反射はなく、受光素子８２の出力電圧は図５
（Ａ）に示す波形を描く。一方、トナーが殆んどなくな
ると、反射面３６での反射光が受光素子８２へ到達し、
撹拌羽根３４の回転周期に応じて、図５（Ｂ）に示す波
形を描く。この出力電圧をサンプリングすることでトナ
ーエンプティか否か、あるいはニアエンプティか否かを
判定する。

【００２４】（第１の判定方法、時間積算型）詳しく
は、図６（Ａ）に示すように、サンプリング時間Ｆ内で
出力電圧がスレッショルド電圧以下になった合計時間Ｔ
_Sが０ないしは所定値であるＴ_NE以下であれば、トナー
の残留は充分であると判定する。図６（Ｂ）に示すよう
に、サンプリング時間Ｆ内で出力電圧がスレッショルド
電圧以下になることが出はじめ、その合計時間Ｔ_Sが所
定値であるＴ_NEを超えると、ニアエンプティであると判
定する。図６（Ｃ）に示すように、サンプリング時間Ｆ
内で出力電圧がスレッショルド電圧以下になることが多
く、その合計時間Ｔ_Sが所定値であるＴ_TE（Ｔ_TE＞Ｔ_NE)
を超えると、トナーエンプティであると判定する。

【００２５】（第２の判定方法、回数カウント型）受光
素子８２の出力電圧のサンプリングは前記時間積算型と
同じであるが、出力電圧がスレッショルド電圧を時間Ｔ
_NE’だけ継続して下回わると１回カウントし、サンプリ
ング時間Ｆ内でのカウント値Ｎ_Sが０ないしは所定値Ｎ
_NE以下であれば、トナーの残量は充分であると判定す
る。そして、カウント値Ｎ_Sが所定値Ｎ_NEを超えると、
ニアエンプティであると判定する。さらに、カウント値
Ｎ_Sが所定値であるＮ_TE（Ｎ_TE＞Ｎ_NE）を超えると、ト
ナーエンプティであると判定する。

【００２６】この回数カウント型は、出力波形が時間Ｔ
_NE’の幅を超えた場合にカウントするため、出力波形の
幅自体を測定する前記時間積算型と比べて、素子８１，
８２の取付け位置のばらつき等の影響を受けにくい利点
を有する。

【００２７】（他の実施形態）図７は、カラー現像器３
１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃに対して減光フィルタ８６を設け
た第２実施形態を示す。ブラック現像器３１Ｂｋに対し
て減光フィルタは設置されない。減光フィルタ８６は光
透過率を低下させるものであり、界面３５ａでの反射光
が受光素子８２へ入射する量を相対的に低下させ、反射
面３６からの反射光との誤認を防止する。

【００２８】図８は、前記絞り部材８５やフィルタ８６
に代えて遮光板８７を設けた第３実施形態を示す。遮光
板８７は界面での反射光をカットしてしまう。従って、
反射面３６からの反射光のみが受光素子８２へ入射する
ことになる。

【００２９】図９は、発光光量の大きい発光素子８１ａ
と小さい発光素子８１ｂを並設した第４実施形態を示
す。ブラック現像器３１Ｂｋに対しては光量の大きい発
光素子８１ａを発光させて受光素子８２の出力電圧から
トナー残量を判定する。他のカラー現像器３１Ｙ，３１
Ｍ，３１Ｃに対しては光量の小さい発光素子８１ｂを発
光させて受光素子８２の出力電圧からトナー残量を判定
する。

【００３０】図１０は、感度の大きい受光素子８２ａと
小さい受光素子８２ｂを並設した第５実施形態を示す。
ブラック現像器３１Ｂｋに対しては感度の大きい受光素
子８２ａの出力電圧からトナー残量を判定する。他のカ
ラー現像器３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃに対しては感度の小
さい受光素子８２ｂの出力電圧からトナー残量を判定す
る。

【００３１】図９、図１０に示す第４、第５実施形態に
おいては、図７に示す第２実施形態と同様に、界面３５
ａでの反射光の受光素子８２，８２ｂでの受光出力を相
対的に低下させ、反射面３６からの反射光との誤認を防
止する。

【００３２】図１１は、エレベータ方式による現像装置
３０に本発明を適用した第６実施形態を示す。この現像
装置３０はブラック現像器３１Ｂｋ、イエロー現像器３
１Ｙ、マゼンタ現像器３１Ｍ及びシアン現像器３１Ｃを
垂直方向に重ねて設置し、感光体ドラム１０に対して一
体的に上下動させ、各現像器３１を現像位置Ｄに進退さ
せるように構成されている。各現像器３１のホッパ３３
にはトナー撹拌羽根３４と遮光窓部材３５と反射面３６
が設置されている。発光素子８１及び受光素子８２は定
位置に固定され、現像位置Ｄにセットされた現像器３１
のホッパ３３に対して光を照射してトナー残量を検出す
る。カラー現像器３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃの窓部材３５
の外側には前記絞り部材８５、フィルタ８６あるいは遮
光板８７が設置され、誤検出を防止するようになってい
る。あるいは、前記第４、第５実施形態に示したよう
に、２種類の発光素子８１ａ，８１ｂ又は受光素子８２
ａ，８２ｂを使い分けてもよい。

【００３３】なお、本発明に係る現像装置は前記実施形
態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に
変更することができる。例えば、必ずしもフルカラー現
像システムではなく、種々のカラートナーをそれぞれ収
容した現像器が交換的に現像位置へ進退するものであれ
ば、モノカラー現像システムであっても本発明を適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像装置を備えたフルカラーレー
ザプリンタの外観を示す斜視図。

【図２】前記プリンタの内部構造図。

【図３】第１実施形態を示す断面図。

【図４】第１実施形態の要部を示す断面図。

【図５】トナー残量検出を説明するための検出出力電圧
の波形図。

【図６】トナー残量に対応する検出出力電圧の波形図。

【図７】第２実施形態の要部を示す断面図。

【図８】第３実施形態の要部を示す断面図。

【図９】第４実施形態の要部を示す断面図。

【図１０】第５実施形態の要部を示す断面図。

【図１１】第６実施形態を示す概略断面図。

【符号の説明】

１０…感光体ドラム３０…現像装置３１（３１Ｂｋ，３１Ｙ，３１Ｍ，３１Ｃ）…現像器３３…ホッパ３６…反射面８１，８１ａ，８１ｂ…発光素子８２，８２ａ，８２ｂ…受光素子８５…絞り部材８６…減光フィルタ８７…遮光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】黒色トナーをホッパに収容した現像器
と、それ以外のカラートナーをホッパに収容した現像器
を現像位置に交換的に進退させて現像を行う現像装置に
おいて、所定位置に移動した現像器のホッパ内に光を照射する発
光手段と、前記ホッパ内で反射された光を受光して受光量に応じた
出力を発する受光手段と、黒色以外のカラートナーを収容したホッパに対する前記
光の経路に設置した調光手段と、を備えたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】前記調光手段が減光フィルタであること
を特徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項３】前記調光手段が絞り部材であることを特
徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項４】前記調光手段が遮光部材であることを特
徴とする請求項１記載の現像装置。
【請求項５】黒色トナーをホッパに収容した現像器
と、それ以外のカラートナーをホッパに収容した現像器
を現像位置に交換的に進退させて現像を行う現像装置に
おいて、所定位置に移動した現像器のホッパ内に光を照射する互
いに光量が異なる二つの発光手段と、前記ホッパ内で反射された光を受光して受光量に応じた
出力を発する受光手段と、を備え、黒色トナーを収容したホッパに光を照射するときは光量
の大きい発光手段を発光させ、黒色以外のカラートナー
を収容したホッパに光を照射するときは光量の小さい発
光手段を発光させること、を特徴とする現像装置。
【請求項６】黒色トナーをホッパに収容した現像器
と、それ以外のカラートナーをホッパに収容した現像器
を現像位置に交換的に進退させて現像を行う現像装置に
おいて、所定位置に移動した現像器のホッパ内に光を照射する発
光手段と、前記ホッパ内で反射された光を受光して受光量に応じた
出力を発する互いに感度が異なる二つの受光手段と、を
備え、黒色トナーを収容したホッパに光を照射するときは感度
の大きい受光手段の出力を検出し、黒色以外のカラート
ナーを収容したホッパに光を照射するときは感度の小さ
い受光素子の出力を検出すること、を特徴とする現像装置。