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現像装置及び多色画像形成装置 - キヤノン株式会社
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発明の名称 現像装置及び多色画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−174775
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−341244
出願日 平成9年(1997)12月11日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】山下 亮一
発明者 尾島 磨佐基 / 緒方 寛明 / 鶴谷 聡
要約 目的
現像剤残量を正確に検知することができる現像装置及び多色画像形成装置を提供すること。

構成
複数の現像プロセスカートリッジ(現像装置)1y,1m,1cが設置できる回転式のロータリードラム(現像装置切換手段)2を有し、該ロータリードラム2を回転させることによって前記現像プロセスカートリッジ1y,1m,1cを順次感光ベルト(潜像担持体)3に近接させて現像を行う多色画像形成装置において、前記現像プロセスカートリッジ1y,1m,1cの現像剤残量検知手段を設け、前記ロータリードラム2によって現像プロセスカートリッジ1y,1m,1cを現像位置以外の任意の位置まで回転させて残量検知を行う。本発明によれば、現像プロセスカートリッジ1y,1m,1cの形態を大きく変えることなく現像剤の貯留部を任意の場所に形成することができ、現像剤残量を正確に検知することができる。
特許請求の範囲
【請求項1】 複数の現像装置が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、該現像装置切換手段を回転させることによって前記現像装置を順次潜像担持体に近接させて現像を行う多色画像形成装置において、前記現像装置の現像剤残量検知手段を設け、前記現像装置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意の位置まで回転させて残量検知を行うことを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項2】 複数の現像装置が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、該現像装置切換手段を回転させることによって前記現像装置を順次潜像担持体に近接させて現像を行う多色画像形成装置において、前記現像装置の現像剤残量検知手段を設け、現像装置の1つが現像中であるときに別の位置の現像装置の現像剤残量検知を行うことを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項3】 前記現像装置が多色画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジで構成され、現像剤の補充が前記現像装置の交換によってなされることを特徴とする請求項1又は2記載の多色画像形成装置。
【請求項4】 前記現像装置切換手段の回転によって現像装置内の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設けたことを特徴とする請求項1,2又は3記載の多色画像形成装置。
【請求項5】 前記現像剤残量検知手段は現像装置内の電極間の静電容量変動を検知する方式を採用するものであり、静電容量検知装置及び現像剤残量警告装置を備えることを特徴とする請求項1,2又は3記載の多色画像形成装置。
【請求項6】 前記現像装置切換手段の現像装置の設置位置の各々に対応して異なる残量検知目標を設定する静電容量検知手段を設けたことを特徴とする請求項5記載の多色画像形成装置。
【請求項7】 前記現像剤残量検知手段は光の透過量又は反射量の変動を検知する方式を採用するものであり、光量検知装置及び現像剤残量警告装置を備えることを特徴とする請求項1,2又は3記載の多色画像形成装置。
【請求項8】 前記現像剤残量検知手段は物理的圧力又は圧力振動の変化を検知する方式を採用するものであり、圧力検知装置及び現像剤残量警告装置を備えることを特徴とする請求項1,2又は3記載の多色画像形成装置。
【請求項9】 前記現像装置切換手段を所定の角度又は所定回数の回転動作の後に現像剤残量検知を行うことを特徴とする請求項1〜7又は8記載の多色画像形成装置。
【請求項10】 連続して現像を行う場合、所定時間又は所定回数の画像形成動作の後に現像を中断して現像剤残量検知を行うことを特徴とする請求項1〜7又は8記載の多色画像形成装置。
【請求項11】 複数の現像装置が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、該現像装置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意の位置まで回転させて現像剤残量検知を行う多色画像形成装置の現像装置において、多色画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成され、その交換によって現像剤の補充がなされることを特徴とする現像装置。
【請求項12】 複数の現像装置が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、現像装置の1つが現像中に別の位置の現像装置が残量検知を行う多色画像形成装置の現像装置において、多色画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成され、その交換によって現像剤の補充がなされることを特徴とする現像装置。
【請求項13】 前記現像装置切換手段の回転によって所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を有することを特徴とする請求項11又は12記載の現像装置。
【請求項14】 前記現像剤残量検知手段は複数の電極間の静電容量変動を検知する方式を採用するものであり、内部に前記電極を有すること特徴とする請求項11又は12記載の現像装置。
【請求項15】 前記現像装置切換手段の回転によって所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を有し、該堰状部が前記電極を兼ねることを特徴とする請求項14記載の現像装置。
【請求項16】 前記現像剤残量検知手段は光の透過量又は反射量の変動を検知する方式を採用するものであり、少なくとも発光手段、受光手段、光反射手段、光透過窓の何れか1つを有することを特徴とする請求項11又は12記載の現像装置。
【請求項17】 前記現像剤残量検知手段は物理的圧力又は圧力振動の変化を検知する方式を採用するものであり、少なくとも圧力検知手段、振動発生手段の一方を有することを特徴とする請求項11又は12記載の現像装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置とこの現像装置を複数備えるカラー電子写真複写機、カラー電子写真プリンター等の多色画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の多色画像形成装置には様々な方式があるが、多色画像形成過程中に共通して原画像をイエロー(y)、マゼンタ(m)及びシアン(c)の3色若しくはブラック(bk)を加えた4色に色分解し、各々の色毎に感光体上に静電潜像を形成して対応する色のトナーで現像する行程を含んでいる。
【0003】上記現像行程で各色の現像装置は感光体に近接して設置されるが、各色の現像装置を全て感光体近傍に配置する方式と、現像装置切換手段を設けて対応する色の現像装置を順次感光体に近接させる方式がある。
【0004】ところで、現像装置切換方式にはスライド装着方式やロータリードラム方式等なあるが、ロータリードラム方式で実用化されているものが多い。このロータリードラム方式は切り換えに伴う制御系が複雑であるが、感光体の周り各色の現像装置を配置する構成に比べて装置の小型化や現像装置の共通化を図ることができるメリットがある。特に、トナー補給に伴うトラブルや煩わしさを回避するために現像装置そのものを交換可能なプロセスカートリッジとしたものでは、現像装置の共通化によるコスト的メリットは大きい。
【0005】ところで、多色画像形成装置がフルカラー画像を形成するためには、色分解された画像を重ねる行程が必要であるが、この行程は方式によって異なり、以下のような方式が知られている。1.感光体上に色分解像を1色ずつ直接重ねて転写材に一括転写する方式。2.転写ドラム上に転写材を巻き付けて感光体上の色分解像を順次1色ずつ転写材上で重ねる方式。3.ドラム状若しくはベルト状の中間転写体を用い、感光体上の色分解像を中間転写体上で重ねて転写材に一括転写する方式。上記のような過程を経て形成されるフルカラー画像はトナー不足等による現像ムラがカラーバランスの変化となって現れ易いため、現像装置に内部の現像剤の残量を検知する手段が設置されており、現像剤残量に応じてトナー補給の警告やホッパーからの自動供給を実現している。特に、プロセスカートリッジを交換してトナー補給を行うものでは、トナー残量の検知精度がより正確であることが求められている。
【0006】検知方式には以下のようなものがある。
1.光検知方式:現像装置に、現像装置内を通る光路を設け、この光路を遮るトナーの有無を検知する方式であって、例えば現像装置に光が透過する窓を2箇所設け、一方の窓の外に発光素子、他方の窓の外に受光素子をそれぞれ設置して光路を遮るトナーがなくなったことを検知する。
2.静電容量検知方式:現像装置内に2つの電極を設け、電極間に交流バイアスを印加してトナーの有無による電極間の静電容量変化を検知する。例えば、現像スリーブに印加される現像バイアスの交流電圧成分を利用し、現像スリーブの近傍に設置されたアンテナ状の電極に誘起される交流電圧/電流の変化を検知する。誘電率の高いトナーがスリーブ−アンテナ電極間からなくなってアンテナ電極の誘起電圧/電流が低下し、設定された閾値以下になることを検知する。
3.圧力検知方式:現像装置内に感圧素子を設け、この感圧素子が受ける物理的圧力(トナーの加重等)や振動の変化を検知する。例えば、現像装置底部に感圧素子としてピエゾ圧電素子を設置し、その加重量が設定された閾値以下になることを検知する。
【0007】上記の検知方式は現像装置の構成や求められる検知精度或はコストに応じて選択される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像装置の形態や現像位置は当然ながら現像行程に最適化することを第一義に設定され、トナー残量検知に都合の良い形態や位置に設定されるとは限らない。理想的には、現像剤が消費されている状況で(即ち、現像装置が現像位置で現像している状況で)トナー残量を逐次検知することが望ましいが、画像形成装置の構成上の制約で十分な精度を持つトナー残量検知が困難若しくは不可能になる場合があった。
【0009】図21に示すような現像装置そのものを交換可能なプロセスカートリッジとしたものの一例を挙げれば、ロータリードラム内に複数の現像装置を設置して且つ容易に交換可能とするために現像装置全体を略円筒状にする制約があり、この制約下で現像行程を最適ならしめる現像器構成を採る必要があった。この現像装置101では、現像行程を最適化させた結果、現像剤であるトナー102を貯留するホッパー部103と現像室104(現像剤担持体である現像スリーブ105や現像剤塗布部材である塗布ローラ106、現像剤規制部材である現像ブレード107等が配置されている)とを適当な高さの仕切り108で分けた構造が採用されている。
【0010】上記現像装置101の現像時のトナーの挙動の詳細を以下に説明する。
【0011】図21は現像装置101が不図示のロータリードラムによって現像位置に回転移動された状態を表している。現像位置101では、現像装置101内の現像スリーブ105や塗布ローラ106、ホッパー内の撹拌装置109等を外部から駆動できるようになっている。現像装置101内に充填された量の過半が消費された段階でのトナー102は、撹拌装置109で掻き上げられて前記仕切り108を越えて現像室104に搬送される。そして、現像室104に搬送されたトナーは、直ちに発泡弾性体である塗布ローラ106によって現像スリーブ105上に常に過剰になるよう供給される。
【0012】現像スリーブ105上に供給されたトナー102の一部は、現像ブレード107によってその塗布量を規制されて現像に寄与し、残りの規制されたトナー102が現像室104内に留まる。現像室104内のトナー102一部は再び塗布ローラ106によって現像スリーブ105上に供給されるが、過剰分のトナー102は仕切り108を逆に越えてホッパー103内に戻り、現像室104に留まるトナー102の量は余り多くない。
【0013】トナー102の流動性が高く、ホッパー103内の撹拌周期が適当であれば(ホッパー103から現像室104内に供給する単位時間当たりのトナー量が或る一定量以上であれば)、前記行程を繰り返すことにより現像室104内のトナー量が略一定に保たれ、トナー102の帯電量も安定する。このため、トナー残量が殆どなくなるまで現像性が大きく変化しないといったメリットが得られる。
【0014】ところで、トナー残量検知を安定、且つ、正確に行うためには、1.トナー残量に応じたトナーが滞留する「トナー溜り」が存在すること。
2.検知に必要なセンサー等が「トナー溜り」に設置できること。
3.残量検知を行うのに十分な時間が与えられること。
が最低限必要な条件であり、更には、4.トナー残量の検知精度を適正な範囲に設定できること。
5.現像装置の長手方向のほぼ全域に亘って残量検知が可能であるか、長手方向のほぼ全域に亘ってほぼ均一にトナーが滞留できること。
6.トナー残量を検知するのに十分な大きさの安定した検知出力(ダイナミックレンジ、S/N等)が得られること。
等の条件が必要となる。
【0015】しかしながら、本例の現像装置101の場合、現像位置で上記要件を満たすことが殆どできない。本例では、ホッパー103の下部が前記「トナー溜り」に相当するが、撹拌装置109があるため、光検知方式については光路の設定に、静電容量検知方式と圧力検知方式についてはセンサーや電極の配置に非常に強い制約が課せられる(上記条件2,4に抵触)。
【0016】更に、現像中は頻繁に撹拌装置109が回転しており(前記条件3に抵触)、トナー102が常に流動状態にあるためにどのような方式でも検知出力レベルが一定せず(前記条件6に抵触)、正確な残量推定は殆ど望めない。勿論、トナー残量検知に有利なように現像装置101の形状に変更を加えることも可能であるが、多くの場合「現像安定性を損なう」、「ロータリードラム内に複数の現像装置を設置できなくなる」、「現像装置を容易に交換できなくなる」等の弊害を伴い、この制約に抵触しないで形状変更することは難しい。
【0017】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、現像剤残量を正確に検知することができる現像装置及び多色画像形成装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、複数の現像装置が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、該現像装置切換手段を回転させることによって前記現像装置を順次潜像担持体に近接させて現像を行う多色画像形成装置において、前記現像装置の現像剤残量検知手段を設け、前記現像装置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意の位置まで回転させて残量検知を行うことを特徴とする。
【0019】請求項2記載の発明は、複数の現像装置が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、該現像装置切換手段を回転させることによって前記現像装置を順次潜像担持体に近接させて現像を行う多色画像形成装置において、前記現像装置の現像剤残量検知手段を設け、現像装置の1つが現像中であるときに別の位置の現像装置の現像剤残量検知を行うことを特徴とする。
【0020】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記現像装置が多色画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジで構成され、現像剤の補充が前記現像装置の交換によってなされることを特徴とする。
【0021】請求項4記載の発明は、請求項1,2又は3記載の発明において、前記現像装置切換手段の回転によって現像装置内の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設けたことを特徴とする。
【0022】請求項5記載の発明は、請求項1,2又は3記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は現像装置内の電極間の静電容量変動を検知する方式を採用するものであり、静電容量検知装置及び現像剤残量警告装置を備えることを特徴とする。
【0023】請求項6記載の発明は、請求項5記載の発明において、前記現像装置切換手段の現像装置の設置位置の各々に対応して異なる残量検知目標を設定する静電容量検知手段を設けたことを特徴とする。
【0024】請求項7記載の発明は、請求項1,2又は3記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は光の透過量又は反射量の変動を検知する方式を採用するものであり、光量検知装置及び現像剤残量警告装置を備えることを特徴とする。
【0025】請求項8記載の発明は、請求項1,2又は3記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は物理的圧力又は圧力振動の変化を検知する方式を採用するものであり、圧力検知装置及び現像剤残量警告装置を備えることを特徴とする。
【0026】請求項9記載の発明は、請求項1〜7又は8記載の発明において、】 前記現像装置切換手段を所定の角度又は所定回数の回転動作の後に現像剤残量検知を行うことを特徴とする。
【0027】請求項10記載の発明は、請求項1〜7又は8記載の発明において、連続して現像を行う場合、所定時間又は所定回数の画像形成動作の後に現像を中断して現像剤残量検知を行うことを特徴とする。
【0028】請求項11記載の発明は、複数の現像装置が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、該現像装置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意の位置まで回転させて現像剤残量検知を行う多色画像形成装置の現像装置において、多色画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成され、その交換によって現像剤の補充がなされることを特徴とする。
【0029】請求項12記載の発明は、複数の現像装置が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、現像装置の1つが現像中に別の位置の現像装置が残量検知を行う多色画像形成装置の現像装置において、多色画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成され、その交換によって現像剤の補充がなされることを特徴とする。
【0030】請求項13記載の発明は、請求項11又は12記載の発明において、前記現像装置切換手段の回転によって所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を有することを特徴とする。
【0031】請求項14記載の発明は、請求項11又は12記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は複数の電極間の静電容量変動を検知する方式を採用するものであり、内部に前記電極を有すること特徴とする。
【0032】請求項15記載の発明は、請求項14記載の発明において、前記現像装置切換手段の回転によって所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を有し、該堰状部が前記電極を兼ねることを特徴とする。
【0033】請求項16記載の発明は、請求項11又は12記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は光の透過量又は反射量の変動を検知する方式を採用するものであり、少なくとも発光手段、受光手段、光反射手段、光透過窓の何れか1つを有することを特徴とする。
【0034】請求項17記載の発明は、請求項11又は12記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は物理的圧力又は圧力振動の変化を検知する方式を採用するものであり、少なくとも圧力検知手段、振動発生手段の一方を有することを特徴とする。
【0035】従って、請求項1記載の発明によれば、現像装置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意の位置まで回転させて現像剤残量検知を行うようにしたため、現像装置の形態を大きく変えることなく現像剤の貯留部を任意の場所に形成することができ、現像剤残量を正確に検知することができる。
【0036】請求項2記載の発明によれば、現像装置の1つが現像中に別の位置の現像装置の現像剤残量を検知するようにしたため、多色画像形成期間中に装置のスループットを遅延させることなく、現像剤残量を正確に検知することができる。
【0037】請求項3記載の発明によれば、現像剤の補充が容易化してメンテナンス性が高められる。
【0038】請求項4記載の発明によれば、現像装置内の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設けたため、より安定した現像剤残量の推定が可能となる。
【0039】請求項5又は6記載の発明によれば、静電容量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となる。
【0040】請求項7記載の発明によれば、光の透過量又は反射量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となる。
【0041】請求項8記載の発明によれば、物理的圧力又は圧力振動検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となる。
【0042】請求項9記載の発明によれば、現像剤の流動性が低下した場合にも、現像剤の流動性を回復させてより正確に現像剤残量を検知することができる。
【0043】請求項10記載の発明によれば、連続して単色画像形成を行う場合にも、画像不良のない現像剤の残量検知が可能となる。
【0044】請求項11又は12記載の発明によれば、現像装置のメンテナンス性を高めることができる。
【0045】請求項13記載の発明によれば、現像装置内の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設けたため、より安定した現像剤残量の推定が可能となる。
【0046】請求項14又は15記載の発明によれば、静電容量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となる。
【0047】請求項16記載の発明によれば、光の透過量又は反射量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となる。
【0048】請求項17記載の発明によれば、物理的圧力又は圧力振動検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となる。
【0049】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0050】<実施の形態1>図1は本発明の実施の形態1に係る現像装置である現像プロセスカートリッジ1(1y,1m,1c)と現像切換手段であるロータリードラム2を備える多色画像形成装置であるカラーレーザービームプリンターの概略断面図である。
【0051】図1において、3は潜像担持体である感光ベルト、4は帯電装置、5はレーザー露光装置、6は転写装置、7はクリーニング装置、8は定着装置、9y,9m,9cは各々現像プロセスカートリッジ1y,1m,1cに内包されている現像剤であるトナーである。
【0052】本実施の形態においては、トナー9(9y,9m,9c)として赤外光の透過性の高い非磁性1成分現像剤を用いた。尚、現像プロセスカートリッジ1及びトナー9に添えられている文字「y」、「m」、「c」は色を表し、各々「y」はイエロー、「m」はマゼンタ、「c」はシアンをそれぞれ表し、本実施の形態に係るカラーレーザービームプリンターは上記3色の色画像を感光ベルト3上で重ねてフルカラー画像を形成する方式のものである。
【0053】本実施の形態においては、現像プロセスカートリッジ1はその形状がトナー9の色によらず同一であり、ロータリードラム2に対して容易に着脱可能な構成となっている。そして、ロータリードラム2にはイエロー、マゼンタ及びシアンの各色に対応した設置位置が指定されており、各色の現像プロセスカートリッジ1は指定された色の位置に装着される。又、本実施の形態では、トナー残量検知方式として光学検知方式を用いており、ロータリードラム2には現像プロセスカートリッジ1y,1m,1cの各々に対して後述する光透過窓20,21の入射線上にトナー残量検知用の発光素子11及び受光素子12が設置されている。
【0054】図2は本発明に係る現像装置である現像プロセスカートリッジ1の概略断面図である。
【0055】現像プロセスカートリッジ1は、仕切り部13によってトナー9を貯留するホッパー部14と現像室15に区画されている。そして、ホッパー部14には撹拌装置16が配置され、現像室15には現像スリーブ17、塗布ローラ18及び現像ブレード19が配置されている。上記撹拌装置16、現像スリーブ17及び塗布ローラ18は、現像位置において外部から駆動が掛けられる構成になっており、現像行程中は、常に回転してトナー9を感光ベルト3に供給する。
【0056】又、ホッパー部14の上部には光透過窓20,21が設けられており、外部からの入射線Aの方向に入った光は光透過窓20,21を透過することができる。尚、現像プロセスカートリッジ1の構造は内包されているトナー9の色によらず同一である。
【0057】次に、本実施の形態に係るレーザービームプリンターのフルカラー画像形成過程について説明する。
【0058】本実施の形態に係る感光ベルト3は、エンドレスの導電性ベルトを基礎に複数層から成る感光層を塗布して構成され、その内側にはテンションローラ22、駆動ローラ23、支持ローラ24等が配置されている。この感光ベルト3は、テンションローラ22によって一定の張力を保持しながら駆動ローラ23によって一定速度で定められた方向に回転駆動される。尚、感光ベルト3の導電性ベルト部は支持ローラ24を介して電気的に接地されている。
【0059】前記帯電装置4はコロナ帯電器であり、グリッド電圧は帯電バイアス電源25からの直流バイアスが印加できるようになっている。尚、帯電バイアスは感光ベルト3の回転駆動中に印加され、感光ベルト3の表面電位は印加される直流バイアスにほぼ一様に帯電される。
【0060】帯電された感光ベルト3の表面は、レーザー露光装置5から出力される赤外レーザー光によって走査露光される。このレーザー光は色分解された画像情報に基づいた画素信号に対応して変調されており、感光ベルト3の露光部分の電位が下がることによって静電潜像が形成される。尚、本実施の形態では、イエロー(y)、マゼンタ(m)、シアン(c)の順に静電潜像が形成される。
【0061】感光ベルト3上の潜像をトナー9によって現像するには、感光ベルト3に近接した現像位置に現像装置である現像プロセスカートリッジ1を設置する必要がある。本実施の形態では、現像プロセスカートリッジ1y,1m,1cをロータリードラム2上に配置し、ロータリードラム2を回転駆動することによって前記色順に現像プロセスカートリッジ1y,1m,1cを現像位置に設置できるよう構成されている。従って、現像行程を行う前に予め形成する色分解像に対応した色(最初はイエロー)の現像プロセスカートリッジ(1y)を現像位置に設置しており、潜像形成行程で形成されたイエローの静電潜像yが感光ベルト3の回転に従って現像位置を通過するときに現像バイアス電源26から現像バイアスを加えて現像を行う。現像バイアスは、直流バイアスに交流バイアスを重畳したものであり、現像プロセスカートリッジ1yの現像スリーブ17yと感光ベルト3との間に印加される。上記現像行程の間に静電潜像yはトナー9yを供給されて可視像yとなる。尚、現像行程が終了すると同時にロータリードラム2が回転し、次の色分解像に対応した色(次はマゼンタ)の現像プロセスカートリッジ(1m)を現像位置に設置する。これは次の現像行程を始める以前に完了しなければならない。
【0062】トナー9yにより可視化された色分解像yを乗せたまま感光ベルト3は、1回転して再び帯電装置4によってその表面をほぼ一様に帯電される。次いで、前述のように、レーザー露光装置5によりマゼンタの静電潜像がmが形成される。尚、感光ベルト3表面には先に形成した色分解像yがあるが、トナー9yの赤外光透過性が高いために静電潜像mを形成する過程で殆ど影響を与えることがない(トナー9m、トナー9cについても同様である)。続いて、前述のように静電潜像mは可視化され、感光ベルト3上にイエローの色分解像yとマゼンタの色分解像mが重ねられる。そして、前記と同様にシアンの色分解像cを形成して重ね、フルカラー画像とする。
【0063】以上の行程で形成されたフルカラー画像は、転写位置にて転写装置6により転写材10に転写される。尚、転写装置6は転写ローラ27、転写ローラ離間/当接装置28及び転写バイアス電源29で構成されている。
【0064】上記転写ローラ27は、フルカラー画像形成行程では感光ベルト3に対して離間されており、感光ベルト3上で最後のシアンの色分解像mが重ねられた部分が転写位置に達する直前に感光ベルト3に当接する。又、当接とほぼ同時に転写バイアスが加えられ、当接ほぼ同時に不図示の転写材搬送手段によって送られてくる転写材10にフルカラー画像が転写される。そして、転写されたフルカラー画像は、転写材10と共に定着装置8に搬送され、熱及び圧力により定着されて記録画像となる。
【0065】一方、転写されないで感光ベルト3上に残ったトナー9は、クリーニング装置7により感光ベルト3から除かれる。クリーニング装置7は、クリーニングブレード30、クリーニングブレード離間/当接装置31、廃トナー搬送装置32及び廃トナーボックス33で構成されており、転写ローラ27と同様にフルカラー画像形成行程では感光ベルト3に対して離間されている。尚、クリーニングブレード30は、感光ベルト3上のフルカラー画像の後端が当該クリーニングブレード30の当接位置を通り過ぎた後に感光ベルト3に当接する。感光ベルト3上に残ったトナー9は、クリーニングブレード30により物理的に感光ベルト3上から掻き落とされ、廃トナー搬送装置32によって廃トナーボックス33に送られる。
【0066】以上が一連のフルカラー画像作成行程であり、複数枚の画像を形成する場合は以上の行程を繰り返す。
【0067】次に、本実施の形態における現像プロセスカートリッジ1のトナー残量検知について説明する。
【0068】本実施の形態に係る現像プロセスカートリッジ1の形態や現像位置は現像行程を最適化することを第一義に設定され、トナー残量検知に都合の良い形態や位置に設定されていない。又、現像プロセスカートリッジ1はロータリードラム2の横からスライドさせるだけで容易に着脱できるような形態に構成されている。
【0069】本実施の形態に係る現像プロセスカートリッジ1の現像時のトナーの挙動は、従来で示したものとほぼ同様に「トナー溜り」のあるホッパー部14の下部で頻繁に撹拌装置16が回転し、トナー9が常に流動している。このため、従来例で挙げたトナー残量検知の要件の1〜3の何れも満たすことが困難である。
【0070】そこで、本発明者等は、ロータリードラムによって現像プロセスカートリッジを回転し得ることに注目し、現像プロセスカートリッジを現像位置以外の任意の位置まで回転させてトナー残量検知を行う方式を提案する。
【0071】本実施の形態では、画像形成行程の直前にロータリードラム2を回転させ、現像プロセスカートリッジ1を現像位置の状態に対して上下が逆転する状態になる「検知位置」(図3及び図4参照)でトナーの残量検知を行う。
【0072】本実施の形態におけるトナー残量検知について詳細に説明する。
【0073】本実施の形態に係るレーザービームプリンターは、待機状態において画像作成開始信号が入力されると画像作成行程の準備動作(定着装置8の温度調整、レーザー露光装置5のスキャナ回転数の安定等)に入る。この準備動作の期間中に、現像プロセスカートリッジ1内のトナー残量検知を行う。図4に示す待機状態における現像プロセスカートリッジ1y,1m,1cの設定(以下、「待機設定」と称する)では、感光ベルト3から全ての現像プロセスカートリッジ1が離間されている。準備動作に入ると、ロータリードラム2は図4に示す待機位置から即座に回転を初め、1/3回転(120°回転)した位置に定められた時間だけ停止する。このとき、シアンの現像プロセスカートリッジ1cは前記「検知位置」に設置される。
【0074】ロータリードラム2の停止と同時にトナー残量検知用の発光素子11を発光させる。図3に示すように、現像プロセスカートリッジ1に十分なトナー9がある場合には、ホッパー部14の上部の光透過窓20,21の間はトナー9で塞がれ、発光素子11の光は現像プロセスカートリッジ1を透過しない。現像プロセスカートリッジ1のトナー量が残り少なくなった場合には、光透過窓20,21の間がトナー9で塞がれなくなり、発光素子11の光は現像プロセスカートリッジ1を透過して受光素子12によって検知される。そして、受光素子12によって光が検知された場合には、本体内に設けられた制御回路34を通じてトナー無しの警告が行われる。
【0075】ロータリードラム2は定められた時間だけ停止した後、再び1/3回転(120°回転)して次のイエローの現像プロセスカートリッジ1yを「検知位置」に設置し、前記と同様にしてトナー残量検知を行う。次のマゼンタの現像プロセスカートリッジ1mも前記と同様にしてトナー残量検知を行い、全ての現像プロセスカートリッジ1(1y,1m,1c)のトナー残量検知を終える。その後、他のプロセス要素の準備動作が完了するのを待ち、全ての準備動作が完了した時点でロータリードラム2を60°回転させてイエローの現像プロセスカートリッジ1yを現像位置に移動させて前述の画像形成動作に移行する。
【0076】上記の過程で、ロータリードラム2の回転が停止し、現像プロセスカートリッジ1内のトナー9がホッパー部114の上部に流れ込んで「トナー溜り」が生じて安定するまでには或る程度の時間が必要である。安定したトナー残量検知を行うには、ロータリードラム2の停止時間が上記時間より長ければ良い。尚、本実施の形態において使用されたトナー9は流動性が高いため、停止時間を5秒に設定すれば十分に安定したトナー残量検知が可能である。
【0077】又、長い間、画像形成装置が作動していない場合には、現像プロセスカートリッジ1内のトナー9の流動性が直に回復しない場合がある。トナー9の流動性が悪い場合にはトナー残量検知が不正確になり易いため、このような場合には、トナー残量検知を行う前にロータリードラム2を余分に2〜3回転させてトナー9の流動性を回復させることが望ましい。この操作により、現像プロセスカートリッジ1内の撹拌装置16に頼らなくても、長手方向のほぼ全域に亘ってほぼ均一にトナー9を滞留させることができる。
【0078】以上説明したように、ロータリードラム2により現像プロセスカートリッジ1を現像位置以外に回転移動させ、現像プロセスカートリッジ1のトナー残量検知に有利な部分にトナー9を滞留させることにより、前述のトナー残量検知を安定且つ正確に行うための条件を殆ど満たすことができる。このとき、光透過窓20,21は現像プロセスカートリッジ1の現像性に影響を与えることはない。
【0079】尚、光検知方式については、図5〜図7に示すように現像プロセスカートリッジ1に反射板35を設置したり、発光装置11や受光装置12を直接設置する等、どのような形態を採用しても良い。
【0080】本発明の主旨は、回転式の現像装置切換手段により現像装置を現像位置以外に回転移動させ、現像装置のトナー残量検知に有利な部分にトナーを滞留させることにより、現像装置の現像性に影響を与えるような形態の変更を要さず、より正確なトナーの残量検知を行うことである。
【0081】従って、本実施の形態のように現像装置がプロセスカートリッジのような容易に交換可能な形態でなく、画像形成装置本体に分離可能な状態で設置されていても、現像装置を現像位置以外に回転移動させてトナー残量検知に有利な部分にトナーを滞留させ、より正確なトナーの残量検知を行うことが可能ならば本発明の主旨に反しない。
【0082】又、本実施の形態では、画像形成行程の直前にトナー残検動作を行ったが、画像形成中を除いていつ行っても良い。例えば、画像形成行程の直後や電源投入時等に行っても本発明の主旨に反しない。
【0083】<実施の形態2>次に、本発明の実施の形態2を添付図面に基づいて説明する。
【0084】図8は4色の現像プロセスカートリッジ36(36y,36m,36c,36k)とロータリードラム37を備えるカラーレーザービームプリンターの概略断面図である。
【0085】図8において、38は潜像担持体である感光ドラム、39は帯電装置、40はレーザー露光装置、41は中間転写体、42は二次転写装置、43はクリーニング装置、44は定着装置、45y,45m,45c,45kは各々現像プロセスカートリッジ36y,36m,36c,36kに内包されているトナーである。本実施の形態においても、トナー45(45y,45m,45c,45k)として非磁性1成分現像剤を用いた。尚、添字「y」、「m」、「c」、「k」は色を表し、「y」はイエロー、「m」はマゼンタ、「c」はシアン、「k」はブラックを表す。本実施の形態に係るカラーレーザービームプリンターは、上記4色の色画像を中間転写体上で重ねてフルカラー画像を形成する方式のものである。
【0086】本実施の形態に係る現像プロセスカートリッジ36の形状はトナー45の色によらず同一であり、この現像プロセスカートリッジ36はロータリードラム37に対して横方向にスライドすることで容易に着脱可能な構成となっており、ロータリードラム37には4色に対応した設置位置が指定されている。
【0087】又、本実施の形態ではトナー残量検知方式として圧力検知方式を用い、各色の現像プロセスカートリッジ36には後述するトナー残量検知用の振動素子46及び感圧素子47と「トナー溜り」を形成する堰状部48が設置されている。尚、感圧素子47にはピエゾ圧電素子を用いた。
【0088】図9は本実施の形態に係る現像プロセスカートリッジ36の概略断面図である。
【0089】本実施の形態に係る現像プロセスカートリッジ36の基本構成は実施の形態1とほぼ同じであり、その内部は仕切り部49によってホッパー部50と現像室51とに分けられ、撹拌装置52、現像スリーブ53、塗布ローラ54及び現像ブレード55が配置されている。上記撹拌装置52、現像スリーブ53及び塗布ローラ54は現像位置において外部から駆動が掛けられ、現像行程中は常に回転してトナー45を感光ドラム38に供給できるようになっている。尚、ホッパー部50の上部にはトナー残量検知用の振動素子46及び感圧素子47が設けられており、現像プロセスカートリッジ36の長手方向に亘って堰状部48が設置されている。
【0090】次に、本実施の形態に係るレーザービームプリンターのフルカラー画像形成過程を説明する。
【0091】本実施の形態に係る感光ドラム38は円筒状のアルミシリンダに複数層から成る感光層を塗布して構成されており、その軸を中心に一方向に回転する。帯電装置39は芯金の周りに体積抵抗108 〜1020Ω・cm程度の導電性弾性層を有する帯電ローラであり、感光ドラム38に接触して感光ドラム38の回転と共に従動するように設置されている。帯電ローラ39には帯電バイアス電源55が接続され、感光ドラム38と帯電ローラ39間に直流バイアスに交流バイアスを重畳した帯電バイアスが印加できるようになっており、感光ドラム38の表面電位は印加される直流バイアスに収束してほぼ一様に帯電される。
【0092】帯電された感光ドラム38の表面は、レーザー露光装置40から出力される赤外レーザー光によって走査露光される。このレーザー光はイエロー(y)、マゼンタ(m)、シアン(c)、ブラック(k)の4色に分解された画像情報に基づいた画素信号に対応して変調されており、この順に静電潜像を形成する。
【0093】本実施の形態における現像行程も実施の形態1と同様にロータリードラム37を回転させることによって色分解像に対応した色(最初はイエロー)の現像プロセスカートリッジ36yを感光ドラム38に近接した現像位置に設置し、潜像形成行程で形成された静電潜像yが現像位置を通過するときに現像剤バイアス電源56より現像バイアスを加えて現像を行う。但し、ロータリードラム37の回転方向は実施の形態1とは逆である。
【0094】現像行程が終了すると同時に再びロータリードラム37が回転し、次の色分解像に対応した色(次はマゼンタ)の現像プロセスカートリッジ36mを現像位置に設置する。これも実施の形態1のように次の現像行程を始める以前に完了しなければならない。
【0095】図9に示す中間転写体41は感光ドラム38に所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム38の回転と同じ方向と周速度をもって回転駆動されている。この中間転写体41と感光ドラム38との間には、一次転写バイアス電源57により一次転写バイアス(直流電圧)が印加できるようになっており、トナー45yによって可視化された色分解像yは、この一次バイアスによって中間転写体41上に転写(一次転写)される。尚、転写されないで感光ドラム38上に残ったトナー45yは、クリーニング装置43により感光ドラム38から除かれる。クリーニング装置43は、クリーニングブレード58と廃トナーボックス59で構成されており、クリーニングブレード58は常に感光ドラム38に所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム38上に残ったトナー45yを物理的に掻き落として廃トナーボックス59に貯留する。
【0096】続けて同様に帯電、露光及び現像行程を経て感光ドラム38上にマゼンタの色分解像mを形成し、中間転写体41上に既に転写されている色分解像yの上に色分解像mを重ねて転写する。尚、色分解像mの露光行程では色分解像yと色分解像mが色ズレしないように制御される。更に続けてマゼンタの色分解像mと同様に、シアン及びブラック色の分解像cと色分解像kを中間転写体41上に順に積層することによってフルカラー画像を形成する。
【0097】以上の行程を経て形成されたフルカラー画像は、二次転写位置にて二次転写装置42によって転写材60に転写される。転写装置42は実施の形態1とほぼ同様に転写ローラ61、転写ローラ離間/当接装置62及び転写バイアス電源63で構成され、転写ローラ61は転写ローラ離間/当接装置62によって画像形成行程中は中間転写体41に対して離間され、フルカラー画像が形成されて二次転写位置に達する直前に当接する。又、当接とほぼ同時に転写バイアスが加えられ、転写材60にフルカラー画像が転写される。フルカラー画像が転写された転写材60は、定着装置44に搬送され、熱及び圧力により定着されて記録画像となる。
【0098】以上が一連のフルカラー画像作成行程であり、複数枚の画像を形成する場合には上記の行程が繰り返される。
【0099】次に、本実施の形態における現像プロセスカートリッジ36のトナー残量検知について説明する。
【0100】本実施の形態でも、現像位置でトナー残量検知を行うことは難しいため、現像プロセスカートリッジ36を現像位置以外の位置まで回転させてトナー残量検知を行う。但し、本実施の形態では、現像行程中に並行して現像に寄与していない現像プロセスカートリッジ36のトナー残量検知を行い、画像形成行程全体のスループットを短縮するようにしている。
【0101】本実施の形態においては、ロータリードラム37は、待機動作中は図11に示すような「待機設定」にあり、感光ドラム38から全ての現像プロセスカートリッジ36が離間されている。画像形成行程中はロータリードラム37が図11に示すように待機位置から45°回転し、現像プロセスカートリッジ36yが「現像位置」に設置され、この現像プロセスカートリッジ36yの現像行程が終わるまで静止する。このとき、シアンの現像プロセスカートリッジ36cは「検知位置」で静止している状態にあり、この時間を利用して現像プロセスカートリッジ36cのトナー残量検知を行う。
【0102】ロータリードラム37の動きと共にトナー45は現像プロセスカートリッジ36の中で図10に示すように動く。現像プロセスカートリッジ36のホッパー部50の上部には、長手方向に亘って堰状部48が設置されており、トナー45は堰状部48によって堰止めらて図12に示すような「トナー溜り」を形成する。
【0103】振動素子46と感圧素子47は、図9及び図12に示すように、現像プロセスカートリッジ36のホッパー部50の上部に対向するように設けられており、「検知位置」において不図示の接点を通じて画像形成装置本体の制御回路64に繋がるようになっている。振動素子46と感圧素子47はロータリードラム37が停止すると直に作動を始め、振動素子46は定められた周波数の特定波形の振動を発し、感圧素子47は「トナー溜り」を経て伝播する振動の強度を検知する。感圧素子47に検知された振動は強度変調された電気信号に変換され、本体制御回路64に送られる。本体制御回路64では、電気信号の出力レベルと予め定められた閾値と比較して出力レベルが閾値を下回った場合にトナー無し警告を行う。
【0104】図12に示すように、振動素子46と感圧素子47の間にトナー45が存在するときは検知される振動の強度は高く、トナー45が存在しないときは振動の強度は低くなる。ロータリードラム37の停止直後にはトナー45の移動が完了していないため、停止から一定時間後の検知出力でトナー残量の有無を判断する。本実施の形態では、トナー45の移動が完了し、検知出力がほぼ落ち着くのに2〜3秒を要する。本実施の形態の現像行程では5秒程度の時間を要し、この間静止状態が保たれるために十分に安定したトナー残量検知が可能である。
【0105】ロータリードラム37は、現像行程に要する時間だけ停止した後に90°回転して次の現像行程に入る。この間「検知位置」に位置する現像プロセスカートリッジ36のトナー残量検知を行う。これを繰り返して全ての現像プロセスカートリッジ36の現像行程が終了すると共に、全ての現像プロセスカートリッジ36のトナー残量検知も終了する。
【0106】本実施の形態において堰状部48を設けたのは、トナー残量の検知精度を高めるためである。堰状部48がない場合には、図13に示すように、ホッパー部50の上部に広く且つ浅くトナー45が堆積することになり、検知には甚だ不利となる。尚、堰状部48の位置及び形状は、ロータリードラム37の回転方向やそれに伴うトナー45の挙動を考慮して設定する必要がある。又、長手方向のほぼ全域に亘って略均一にトナー45が滞留するように考慮する必要がある。ここで、堰状部48が現像プロセスカートリッジ36の現像性に影響を与えることはない。
【0107】圧力検知方式については、本実施の形態において示した方法以外にも様々な方法があるが、現像装置の回転と堰状部によって形成される「トナー溜り」を利用してトナー残量検知を安定且つ正確に行うことができれば、本発明はその方法を限定しない。当然ながら、現像装置切換手段であるロータリードラムの回転方向も限定するものではない。
【0108】以上説明したように、1つの現像装置(本実施の形態では、現像プロセスカートリッジ36)の現像中に現像位置以外の他の現像装置のトナー残量検知を行うことにより、画像形成に必要な以外に時間を浪費することなく、効率的にトナー残量検知を行うことができる。又、現像装置の回転によって、現像装置内のトナー残量検知に有利な所定領域に「トナー溜り」を形成する堰状部を設置することにより、現像プロセスカートリッジの現像性に影響を与えるような形態の変更を要することなく、トナー残量検知をより安定且つ正確に行うことができる。
【0109】<実施の形態3>以下に実施の形態3を添付図面に基づいて説明する。
【0110】本実施の形態に係るカラーレーザービームプリンターの本体構成は実施の形態2と殆ど同様であるため、実施の形態2の図8を用いて説明する。各構成要素の符号も実施の形態2のものを流用する。
【0111】本実施の形態ではトナー残量検知方式として静電容量検知方式を用い、各々の現像プロセスカートリッジには、後述するトナー残量検知用のアンテナ電極66及び「トナー溜り」を形成する堰状部を兼ねる補助電極67が設置されている。
【0112】図14は本実施の形態に係る現像プロセスカートリッジ65の概略断面図である。
【0113】本実施の形態に係る現像プロセスカートリッジ65の基本構成は実施の形態2とほぼ同じであるため、実施の形態2の図9に示したと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。
【0114】本実施の形態では、仕切り部49の上部にトナー残量検知用の棒状のアンテナ電極66が、現像室51の上部に堰状部を兼ねる補助電極67が撹拌装置52に干渉しないよう現像プロセスカートリッジ65の長手方向に亘って設置されている。
【0115】尚、本実施の形態に係るレーザープリンターのフルカラー画像作成過程は実施の形態2とほぼ同じであるため、ここではその説明は省略する。但し、実施の形態2とはロータリードラム37の回転方向が逆である。
【0116】次に、本実施の形態における現像プロセスカートリッジ65のトナー残量検知について説明する。
【0117】本実施の形態でも、現像行程中に並行して現像に寄与していない他の現像プロセスカートリッジ65のトナー残量検知を行う。
【0118】本実施の形態でも現像行程が始まる前にロータリードラム37は図15に示すような「待機位置」から45°回転し、最初の現像行程が終わるまでその場所で静止する。尚、本実施の形態では、最初に図15中の検知位置の現像プロセスカートリッジ65cのトナー残量検知を行う。
【0119】ロータリードラム37の動きと共にプロセスカートリッジ645cの中のトナ45ーが動き、長手方向に亘って設置されている補助電極67によって堰止められ、図16に示すような「トナー溜り」を形成する。この「トナー溜り」はトナー45の量が十分であるときはアンテナ電極66を埋め込むように設定されている。アンテナ電極66と補助電極67、現像スリーブ53及び現像ブレード55は長手方向に亘って全て平行になるように設けられており、補助電極67と現像スリーブ53及び現像ブレード55は電気的に導通されている。
【0120】検知位置においては、アンテナ電極66は不図示の接点を通じて画像形成装置本体の制御回路68に繋がるようになっている。
【0121】又、補助電極67と現像スリーブ53及び現像ブレード55も検知位置において不図示の接点を通じて画像形成装置本体の検知用バイアス電極69に繋がっており、ロータリードラム37が停止すると直に印加される。尚、本実施の形態では、検知用バイアスとして2000Vp-p の正弦波交流を用いたが、検知用バイアスは約1000Vp-p 以上の安定した交流電圧であれば良いため、他に影響がなければ現像バイアス等を流用することができる。
【0122】検知用バイアスが加わると、補助電極67と現像スリーブ53、現像ブレード55及びアンテナ電極66の間の静電容量に応じた電圧がアンテナ電極66に誘起される。トナー45の空気に対する比誘電率は約3であり、電極66,67間にあるトナー45の量に応じてその静電容量が変化する。
【0123】ここで、本実施の形態のトナー量と静電容量の変化を図18に示す。
【0124】アンテナ電極66に誘起された電圧が予め定められている閾値α以下になると画像形成装置本体の静電容量検出回路68がトナー無しと判断して警告を表示する。ロータリードラム37の停止直後にはトナー45の移動が完了していないため、停止から一定時間後の検知出力でトナー座量の有無を判断する。尚、本実施の形態におけるトナー無し検知作動点は閾値αによって決定されるが、トナー残量に対する静電容量値の変化が比較的穏やかであるため、閾値αの設定により或る程度変更が可能である。又、閾値αを数段階設けてトナー残量の変化をインジケータ表示することも可能である。
【0125】ロータリードラム37は現像行程に要する時間だけ停止した後、90°回転して次の現像行程に入り、次に検知位置に来る現像プロセスカートリッジ65のトナー残量検知を行う(図15参照)。上記を繰り返して全ての現像プロセスカートリッジ65の現像行程が終了するとともに、全ての現像プロセスカートリッジ65のトナー残量検知も終了する。
【0126】本実施の形態では、現像スリーブ53や現像ブレード55を検知用電極の一部として用いたため、これらがロータリードラム37の下部に位置したときにトナー残量検知を行うようにしたが、堰状部によって作られる「トナー溜り」を利用してトナー残量検知を安定且つ正確に行うことができれば、静電容量検知方式はその電極配置を限定しない。図17に示すようなアンテナ電極66’と補助電極67’を現像プロセスカートリッジ65の上部に配置し、実施の形態2の検知位置(図13参照)でトナー残量検知を行っても良い。このとき、アンテナ電極66’が堰状部を兼ねる働きをする。
【0127】以上説明したように、トナー残量検知は、現像装置(本実施の形態では、現像プロセスカートリッジ65)の形状やトナー残量検知方式に合わせて最も目的にかなう位置で行えば良く、本発明ではトナー残量検知を行う位置を現像位置を除いて限定するものではない。当然ながら、現像装置切換手段であるロータリードラムの回転方向も限定するものではない。
【0128】本実施の形態で本体の検知回路68が検知する静電容量は、現像プロセスカートリッジ65内の電極66,67間の静電容量だけでなく、検知回路68の経路上にあるロータリードラム37と本体の電気接点等の静電容量も含まれる。このため、現像プロセスカートリッジ65が全て同じ静電容量であっても、ロータリードラム37上の設置位置毎に静電容量誤差が含まれ、例えば図19に示すようにトナー量に対する静電容量のプロフィールがシフトする場合がある。このとき「トナー無し警告」を行う閾値が共通であった場合は、設置位置によって検知精度に誤差を生ずる場合があった。
【0129】そこで、本実施の形態では「トナー無し警告」を行う閾値を各々の設置位置に対応して複数(図19のαy,αm,αc,αk)設け、設置位置毎の静電容量の誤差を修正した。図20に静電容量検知回路の一例を示す。
【0130】上記のように設置位置に対応して異なる閾値を設定できるようにすると設定位置の誤差修正だけでなく、例えば、誘電率が異なるトナーを用いても同一の静電容量検知回路68で正確なトナー残量検知を行うことができる。
【0131】一方、本実施の形態のようなブラックトナーを備える画像形成装置では、多くの文書類がそうであるように、黒1色のみ用いて複数ページの画像を連続出力したい場合がある。このような場合は、ブラックの現像プロセスカートリッジ65kを現像位置に据えたままロータリードラム37を回転させないで連続して画像形成を行う。このとき、ブラックの現像プロセスカートリッジ65kはトナー残量検知ができないまま連続して使用される。単色画像を数枚単位で出力する場合ならば、出力後に使用された現像プロセスカートリッジのトナー残量検知を行っても大きな弊害はない。
【0132】しかしながら、単色画像を数10〜数100枚程度連続して出力するような場合は、画像出力の最中にトナーが不足する事態になっても検知不能となり、不良画像を大量に出力することになり兼ねない。
【0133】そこで、本実施の形態では、黒に限らず単色画像を連続出力する場合には、予め定められた枚数を出力すると画像形成を一時停止し、使用された現像プロセスカートリッジのトナー残量検知を行うように制御するようにした。
【0134】トナー無し検知の作動時の残りトナー量が約50gになるように設定されている場合を例にとって説明する。
【0135】このトナー量では、4サイズの紙が被覆率(紙の面積に対するトナーで塗り潰される面積の比率)4%(一般的な文字画像の被覆率)の場合、単色で約1000〜2000枚、被覆率40%(暗いグラフィック画像の一般的な被覆率)の場合、単色で約100〜120枚の印字が可能である(紙のサイズがA3ならば上記の半分になる)。
【0136】従って、トナー無し検知警告が出ていない状況では、殆どの場合、A4サイズでは80枚(A3サイズでは40枚)の単色画像の形成は十分可能である。このため、本実施の形態では、A4サイズの紙が80枚(S3サイズでは40枚)出力された時点で画像形成を一時停止し、ロータリードラム37を回転させて使用された現像プロセスカートリッジ65を検知位置に設置してトナー残量検知を行うようにした。トナー残量検知の結果、「トナー無し」と判断されれば警告を発し、判断されなければ現像プロセスカートリッジ65を現像位置に戻して画像形成を再開する。画像形成再開後、再びA4サイズで80枚(A3サイズでは40枚)の画像出力が行われた場合は上記の動作を繰り返す。
【0137】以上説明したように、単色画像を連続出力する場合でも、適切な出力枚数で出力動作を一時停止してトナー残量検知を行うことによって対応が可能となる。
【0138】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1記載の発明によれば、現像装置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意の位置まで回転させて現像剤残量検知を行うようにしたため、現像装置の形態を大きく変えることなく現像剤の貯留部を任意の場所に形成することができ、現像剤残量を正確に検知することができるという効果が得られる。
【0139】請求項2記載の発明によれば、現像装置の1つが現像中に別の位置の現像装置の現像剤残量を検知するようにしたため、多色画像形成期間中に装置のスループットを遅延させることなく、現像剤残量を正確に検知することができるという効果が得られる。
【0140】請求項3記載の発明によれば、現像剤の補充が容易化してメンテナンス性が高められるという効果が得られる。
【0141】請求項4記載の発明によれば、現像装置内の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設けたため、より安定した現像剤残量の推定が可能となるという効果が得られる。
【0142】請求項5又は6記載の発明によれば、静電容量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となるという効果が得られる。
【0143】請求項7記載の発明によれば、光の透過量又は反射量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となるという効果が得られる。
【0144】請求項8記載の発明によれば、物理的圧力又は圧力振動検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となるという効果が得られる。
【0145】請求項9記載の発明によれば、現像剤の流動性が低下した場合にも、現像剤の流動性を回復させてより正確に現像剤残量を検知することができるという効果が得られる。
【0146】請求項10記載の発明によれば、連続して単色画像形成を行う場合にも、画像不良のない現像剤の残量検知が可能となるという効果が得られる。
【0147】請求項11又は12記載の発明によれば、現像装置のメンテナンス性を高めることができるという効果が得られる。
【0148】請求項13記載の発明によれば、現像装置内の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設けたため、より安定した現像剤残量の推定が可能となるという効果が得られる。
【0149】請求項14又は15記載の発明によれば、静電容量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となるという効果が得られる。
【0150】請求項16記載の発明によれば、光の透過量又は反射量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となるという効果が得られる。
【0151】請求項17記載の発明によれば、物理的圧力又は圧力振動検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能となるという効果が得られる。




 

 


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