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発明の名称 現像剤残量検出装置、現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジ
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11−174814
公開日 平成11年(1999)7月2日
出願番号 特願平9−354171
出願日 平成9年(1997)12月8日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】倉橋 暎
発明者 斉藤 雅信 / 佐藤 浩 / 小西 岳
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置において、前記角度センサは、導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知して角度を検知することを特徴とする現像剤残量検出装置。
【請求項2】 前記容器内には複数の電極が配設されたことを特徴とする請求項1の現像剤残量検出装置。
【請求項3】 現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置において、前記角度センサは、容器と、該容器内を移動可能な球部材と、該球部材の位置を検知する光センサとを有し、前記球部材の位置を検知することで角度を検知することを特徴とする現像剤残量検出装置。
【請求項4】 現像剤容器に収容された現像剤の量の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に取り付けた糸状体の巻出しおよび巻き込みを行う巻き上げ機とを有し、該巻き上げ機により前記現像剤量追従部材を上げ下げした後の前記現像剤量追従部材の姿勢を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置において、前記現像剤量追従部材の姿勢を検知する角度センサまたは縦横センサである検知手段を有し、該検知手段は、導電性液体が封入された容器と、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知する手段とを含むことを特徴とする現像剤残量検出装置。
【請求項5】 前記導電性液体の位置を導通により感知する手段は複数の電極であることを特徴とする請求項4の現像剤残量検出装置。
【請求項6】 現像剤容器に収容された現像剤を攪拌する回転自在な第1回動部と、該第1回動部の回動端を中心に回転自在な第2回動部とを有する現像剤残量検出装置において、前記第2回動部はその内部に横設した縦横センサを有し、前記縦横センサの横感知時間tと前記第1回動部の回転周期時間Tの割合t/Tから現像剤残量検出することを特徴とする現像剤残量検出装置。
【請求項7】 前記縦横センサは導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知することにより縦横を検知することを特徴とする請求項6の現像剤残量検出装置。
【請求項8】 前記容器内には複数の電極が配設されたことを特徴とする請求項7の現像剤残量検出装置。
【請求項9】 現像剤を収容する現像剤容器を具備し、該現像剤容器内の現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置を具備する現像装置において、前記角度センサは、導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知して角度を検知することを特徴とする現像装置。
【請求項10】 前記容器内には複数の電極が配設されたことを特徴とする請求項9の現像装置。
【請求項11】 現像剤を収容する現像剤容器を具備し、該現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置を具備する現像装置において、前記角度センサは、容器と、該容器内を移動可能な球部材と、該球部材の位置を検知する光センサとを有し、前記球部材の位置を検知することで角度を検知することを特徴とする現像装置。
【請求項12】 現像剤を収容する現像剤容器を具備し、該現像剤容器に収容された現像剤の量の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に取り付けた糸状体の巻出しおよび巻き込みを行う巻き上げ機とを有し、該巻き上げ機により前記現像剤量追従部材を上げ下げした後の前記現像剤量追従部材の姿勢を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置を具備する現像装置において、前記現像剤量追従部材の姿勢を検知する角度センサまたは縦横センサである検知手段を有し、該検知手段は、導電性液体が封入された容器と、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知する手段とを含むことを特徴とする現像装置。
【請求項13】 前記導電性液体の位置を導通により感知する手段は複数の電極であることを特徴とする請求項12の現像装置。
【請求項14】 現像剤を収容する現像剤容器を具備し、該現像剤容器に収容された現像剤を攪拌する回転自在な第1回動部と、該第1回動部の回動端を中心に回転自在な第2回動部とを有する現像剤残量検出装置において、前記第2回動部はその内部に横設した縦横センサを有し、前記縦横センサの横感知時間tと前記第1回動部の回転周期時間Tの割合t/Tから現像剤残量検出することを特徴とする現像装置。
【請求項15】 前記縦横センサは導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知することにより縦横を検知することを特徴とする請求項14の現像装置。
【請求項16】 前記容器内には複数の電極が配設されたことを特徴とする請求項15の現像装置。
【請求項17】 プロセスカートリッジを着脱可能で、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、前記現像装置の現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、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を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器内の現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、該角度センサは、導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知して前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項18】 前記容器内には複数の電極が配設されたことを特徴とする請求項17の画像形成装置。
【請求項19】 プロセスカートリッジを着脱可能で、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、前記現像装置の現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、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を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、該角度センサは、容器と、該容器内を移動可能な球部材と、該球部材の位置を検知する光センサとを有し、前記球部材の位置を検知することで前記アームの角度を検知し現像剤残量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項20】 プロセスカートリッジを着脱可能で、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、前記現像装置の現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、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を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤の量の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に取り付けた糸状体の巻出しおよび巻き込みを行う巻き上げ機と、前記現像剤量追従部材の姿勢を検知する角度センサまたは縦横センサでる検知手段とを有し、該検知手段は、導電性液体が封入された容器と、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知する手段とを含み、前記巻き上げ機により前記現像剤量追従部材を上げ下げした後の前記現像剤量追従部材の姿勢を検知することにより現像剤残量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項21】 前記導電性液体の位置を導通により感知する手段は複数の電極であることを特徴とする請求項20の画像形成装置。
【請求項22】 プロセスカートリッジを着脱可能で、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、前記現像装置の現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、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を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤を攪拌する回転自在な第1回動部と、該第1回動部の回動端を中心に回転自在な第2の回動部とを有し、前記第2回動部はその内部に横設した縦横センサを有し、前記縦横センサの横感知時間tと前記第1回動部の回転周期時間Tの割合t/Tから現像剤残量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項23】 前記縦横センサは導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知することにより縦横を検知することを特徴とする請求項22の画像形成装置。
【請求項24】 前記容器内には複数の電極が配設されたことを特徴とする請求項23の画像形成装置。
【請求項25】 画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、前記現像装置の現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置とを有し、該現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器内の現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、該角度センサは、導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知して前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項26】 前記容器内には複数の電極が配設されたことを特徴とする請求項25のプロセスカートリッジ。
【請求項27】 画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、前記現像装置の現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置とを有し、該現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、該角度センサは、容器と、該容器内を移動可能な球部材と、該球部材の位置を検知する光センサとを有し、前記球部材の位置を検知することで前記アームの角度を検知し現像剤残量を検出することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項28】 画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、前記現像装置の現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置とを有し、該現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤の量の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に取り付けた糸状体の巻出しおよび巻き込みを行う巻き上げ機と、前記現像剤量追従部材の姿勢を検知する角度センサまたは縦横センサである検知手段とを有し、該検知手段は、導電性液体が封入された容器と、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知する手段とを含み、前記巻き上げ機により前記現像剤量追従部材を上げ下げした後の前記現像剤量追従部材の姿勢を検知することにより現像剤残量を検出することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項29】 前記導電性液体の位置を導通により感知する手段は複数の電極であることを特徴とする請求項28のプロセスカートリッジ。
【請求項30】 画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、前記現像等装置の現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置とを有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤を攪拌する回転自在な第1回動部と、該第1回動部の回動端を中心に回転自在な第2回動部とを有し、前記第2回動部はその内部に横設した縦横センサを有し、前記縦横センサの横感知時間tと前記第1回動部の回転周期時間Tの割合t/Tから現像剤残量を検出することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項31】 前記縦横センサは導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通によって感知することにより縦横を検知することを特徴とする請求項30のプロセスカートリッジ。
【請求項32】 前記容器内には複数の電極が配設されたことを特徴とする請求項31のプロセスカートリッジ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真複写機あるいは電子写真複写機等の画像形成装置、該画像形成装置の現像装置、前記画像形成装置に着脱自在に装着されるプロセスカートリッジ、および前記画像形成装置、前記現像装置、およびプロセスカートリッジに適用される現像剤残量検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置の中には、現像剤容器内の現像剤が減少し、濃度の薄いかすれた画像を出力する以前に、ユーザにその旨の警告を発するため現像剤残量検出装置が設けられているものがある。この現像剤残量検出装置には現像剤残量の変化を、(1)静電容量の変化、(2)光透過量の変化、(3)現像剤を撹拌する撹拌部材のトルク変化、として検知する方式がある。
【0003】例えば(1)の静電容量の変化によるトナー有無検知方式においては、金属製の現像スリーブを備えた現像剤容器内に、現像スリーブに対し平行に金属製のアンテナ線が配置され、このアンテナ線を第1電極、現像スリーブを第2電極として機能させ、両電極間に電圧を印加して、両電極間の静電容量を検出してトナーの有無を判定する。すなわち、現像剤容器内にトナーが十分にある間は両電極間にもトナーが存在し、両電極間の静電容量が大きい。しかし、トナーの消費により両電極間にトナーがなくなると、両電極間の静電容量は小さくなる。そして、この静電容量の変化を装置本体側のトナー有無検知回路で検知し、静電容量の所定の値より小さくなった時点でトナー無しと判定している。
【0004】また、(2)の光透過量の変化によるトナー有無検知方式では、画像形成装置本体に発光素子と受光素子を設け、現像剤容器内のトナーの減少による受光素子出力の変化によってトナー残量を検知するものである。光を現像剤容器内の透過させる窓のトナー汚れに対し、窓の内面を撹拌部材に清掃するスクレーパを付設して、検知精度を上げるているものが多い。
【0005】また、(3)の現像剤を撹拌する撹拌部材のトルク変化検知方式では、トナーが減少すると現像剤容器内部にある撹拌部材の回転トルクも減少するので、この撹拌部材のトルク変化を検知することで、トナーの有無を検知するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のいずれの方式においても、検出手段の一部を現像剤容器を含むプロセスカートリッジに具備し、画像形成装置と共同して現像剤残量を検出するので部品点数が多くなり、検知精度が安定せず、現状ではトナーの有無程度を検出するレベルしか検知精度がない。
【0007】このようにトナーの有無しか検知できないわりには、部品の組立精度が厳しく要求されている。例えば、(1)静電容量の変化によるトナー有無検知方式においては、アンテナ線の位置精度を上げ正しく検知できるようにしなくてはならない。(2)光透過量の変化によるトナー有無検知方式では、現像剤容器の光透過用窓を清掃する撹拌部材の位置精度を上げ、確実にトナー汚れを取り除き光透過量を安定させなければならない。(3)撹拌部材のトルク変化検知方式では、撹拌部材の回転摺動部品の寸法精度を上げ、撹拌回転トルクを安定させなければ、トナー量の変化に対するトルク変動を正しく検知できない。
【0008】従って、本発明の目的は、現像剤容器内の現像剤残量を簡易な手段で検知する現像剤残量検出装置、該装置を備えた現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る現像剤残量検出装置、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置において、前記角度センサは、導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知して角度を検知することを特徴とする現像剤残量検出装置である。
【0010】本発明による他の態様によれば、現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置において、前記角度センサは、容器と、該容器内を移動可能な球部材と、該球部材の位置を検知する光センサとを有し、前記球部材の位置を検知することで角度を検知することを特徴とする現像剤残量検出装置が提供される。
【0011】また、本発明の他の態様によれば、現像剤容器に収容された現像剤の量の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に取り付けた糸状体の巻出しおよび巻き込みを行う巻き上げ機とを有し、該巻き上げ機により前記現像剤量追従部材を上げ下げした後の前記現像剤量追従部材の姿勢を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置において、前記現像剤量追従部材の姿勢を検知する角度センサまたは縦横センサである検知手段を有し、該検知手段は、導電性液体が封入された容器と、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知する手段とを含むことを特徴とする現像剤残量検出装置が提供される。
【0012】さらに、本発明による他の態様によれば、現像剤容器に収容された現像剤を攪拌する回転自在な第1回動部と、該第1回動部の回動端を中心に回転自在な第2回動部とを有する現像剤残量検出装置において、前記第2回動部はその内部に横設した縦横センサを有し、前記縦横センサの横感知時間tと前記第1回動部の回転周期時間Tの割合t/Tから現像剤残量検出することを特徴とする現像剤残量検出装置が提供される。
【0013】また、本発明による他の態様によれば、現像剤を収容する現像剤容器を具備し、該現像剤容器内の現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置を具備する現像装置において、前記角度センサは、導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知して角度を検知することを特徴とする現像装置が提供される。
【0014】本発明による他の態様によれば、現像剤を収容する現像剤容器を具備し、該現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置を具備する現像装置において、前記角度センサは、容器と、該容器内を移動可能な球部材と、該球部材の位置を検知する光センサとを有し、前記球部材の位置を検知することで角度を検知することを特徴とする現像装置が提供される。
【0015】また、本発明による他の態様によれば、現像剤を収容する現像剤容器を具備し、該現像剤容器に収容された現像剤の量の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に取り付けた糸状体の巻出しおよび巻き込みを行う巻き上げ機とを有し、該巻き上げ機により前記現像剤量追従部材を上げ下げした後の前記現像剤量追従部材の姿勢を検知することにより現像剤残量を検出する現像剤残量検出装置を具備する現像装置において、前記現像剤量追従部材の姿勢を検知する角度センサまたは縦横センサの検知手段を有し、該検知手段は、導電性液体が封入された容器と、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知する手段とを含むことを特徴とする現像装置が提供される。
【0016】本発明による他の態様によれば、現像剤を収容する現像剤容器を具備し、該現像剤容器に収容された現像剤を攪拌する回転自在な第1回動部と、該第1回動部の回動端を中心に回転自在な第2回動部とを有する現像剤残量検出装置において、前記第2回動部はその内部に横設した縦横センサを有し、前記縦横センサの横感知時間tと前記第1回動部の回転周期時間Tの割合t/Tから現像剤残量検出することを特徴とする現像装置が提供される。
【0017】本発明による他の態様によれば、プロセスカートリッジを着脱可能で、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、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を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器内の現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、該角度センサは、導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知して前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0018】本発明による他の態様によれば、プロセスカートリッジを着脱可能で、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、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を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、該角度センサは、容器と、該容器内を移動可能な球部材と、該球部材の位置を検知する光センサとを有し、前記球部材の位置を検知することで前記アームの角度を検知し現像剤残量を検出することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0019】また、本発明による他の態様によれば、プロセスカートリッジを着脱可能で、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、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を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤の量の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に取り付けた糸状体の巻出しおよび巻き込みを行う巻き上げ機と、前記現像剤量追従部材の姿勢を検知する角度センサまたは縦横センサの検知手段とを有し、該検知手段は、導電性液体が封入された容器と、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知する手段とを含み、前記巻き上げ機により前記現像剤量追従部材を上げ下げした後の前記現像剤量追従部材の姿勢を検知することにより現像剤残量を検出することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0020】本発明による他の態様によれば、プロセスカートリッジを着脱可能で、記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、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を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤を攪拌する回転自在な第1回動部と、該第1回動部の回動端を中心に回転自在な第2回動部とを有し、前記第2回動部はその内部に横設した縦横センサを有し、前記縦横センサの横感知時間tと前記第1回動部の回転周期時間Tの割合t/Tから現像剤残量を検出することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0021】また、本発明による他の態様によれば、画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置とを有し、該現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器内の現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、該角度センサは、導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知して前記アームの角度を検知することにより現像剤残量を検出することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【0022】本発明による他の態様によれば、画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置とを有し、該現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤の上面の変動に追従する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に連結され、前記現像剤容器に回転可能に支持されたアームと、前記現像剤容器の外部にあって前記アームに連結された角度センサとを有し、該角度センサは、容器と、該容器内を移動可能な球部材と、該球部材の位置を検知する光センサとを有し、前記球部材の位置を検知することで前記アームの角度を検知し現像剤残量を検出することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【0023】また本実施例の他の態様によれば、画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置とを有し、該現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤に埋没する現像剤量追従部材と、該現像剤量追従部材に取り付けた糸状体の巻出しおよび巻き込みを行う巻き上げ機と、前記現像剤量追従部材の姿勢を検知する角度センサまたは縦横センサである検知手段とを有し、該検知手段は、導電性液体が封入された容器と、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知する手段とを含み、前記巻き上げ機により前記現像剤量追従部材を上げ下げした後の前記現像剤量追従部材の姿勢を検知することにより現像剤残量を検出することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【0024】本発明による他の態様によれば、画像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、像担持体と、少なくとも現像装置を含む前記像担持体に作用するプロセス手段と、現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検出装置とを有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に収容された現像剤を攪拌する回転自在な第1回動部と、該第1回動部の回動端を中心に回転自在な第2回動部とを有し、前記第2回動部はその内部に横設した縦横センサを有し、前記縦横センサの横感知時間tと前記第1回動部の回転周期時間Tの割合t/Tから現像剤残量を検出することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【0025】上記発明において、前記角度センサまたは縦横センサである前記検知手段は導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知することにより角度または縦横を検知するこが好ましい。また前記容器内には複数の電極が配設されることが好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像剤残量検出装置、現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0027】実施例1まず、図1を参照して、本発明にしたがって構成される現像装置を含むプロセスカートリッジおよびこのプロセスカートリッジを装着可能な画像形成装置の一実施例について説明する。
【0028】本実施例において、プロセスカートリッジ13は、例えば電子写真感光体とされるドラム状の像担持体、すなわち感光ドラム1、その周囲に配置された帯電装置である帯電ローラ7、現像装置15、およびクリーニング装置12などの画像形成用のプロセス手段が一体的に構成され、画像形成装置本体に対して装着手段80により着脱自在に装着される。
【0029】画像形成のプロセスとしては、感光ドラム1がその回転に従動する帯電ローラ7によって一様に帯電され、ついでレーザ6から射出されミラー5にて偏光されたレーザ光4によって潜像が作られる。
【0030】そして現像剤容器18内に収容されている現像剤14が、現像スリーブ2に当接している弾性ブレード3の力を受けながら、現像スリーブ2上に帯電しながらコートされ、現像スリーブ2の回転によって搬送され、感光ドラム1に近づいたとき、感光ドラム1と現像スリーブ2間に与えられた電位差により、感光ドラム1上の潜像を現像する。
【0031】感光ドラム1上で現像された像は、転写ローラ9によって転写紙Pに転写される。また、このとき、十分に転写されず、感光ドラム1上に残った残現像剤14は、感光ドラム1に接触するゴムブレードからなるクリーニングブレード11によって掻き落とされ、感光ドラム1から除去される。
【0032】一方、転写紙P上に転写された像は、定着装置16によって転写紙Pに定着され、永久画像とされる。
【0033】つぎに本発明にしたがった現像剤残量検出装置の第1実施例について、図2〜図6を用いて説明する。
【0034】本実施例における現像剤残量検出装置の概略をまずさきに説明する。
【0035】本実施例の現像剤残量検出装置は、現像剤であるトナー14を収容した現像剤容器18内に配置され、トナー表面に追従する現像剤量追従部材であるフロータ8と、フロータ8とアーム10により連結されフロータ8の位置を検知する、現像剤容器18外に配置された角度センサ20とを備えている。
【0036】フロータ8は、現像剤容器18中で、トナー14の上面に浮く程度の大きさで軽い材質でできたものであり、ここでは発泡スチロールを用いた。フロータ8はアーム10の一端に固定され、アーム10は現像剤容器18の適所に固着された蝶番17を支点として回転可能な構成となっている。つまり、フロータ8がトナー14上面に浮くことにより、アーム10の角度からフロータ8の位置を検知することができ、この角度がトナー14の残量を示すことになる。
【0037】角度センサ20は、容器すなわち三日月チューブ26、三日月チューブ26内に封入された導電性液体27、および三日月チューブ26に所定間隔をおいて配設された第1、第2、第3、および第4の電極21、22、23、24を備えており、その動作原理は、三日月チューブ26内の導電性液体27が、角度センサ20の角度勾配が大きくなるにしたがいその中を移動し、第1〜第4電極21、22、23、24に順次導通することで角度を検知するものである。
【0038】導電性液体27としては、例えば、カーボン粒子を多量に含んだ溶液や強電解酸性イオン液あるいは水銀等を用いることができる。
【0039】また、三日月チューブ内には、ガス(気体)、好ましくは不活性ガスを封入するか、あるいは真空としてもよい。ガスもしくは不活性ガスとしては、導電性液体27の種類に応じて、例えば、窒素(N2 )、ヘリウムガス(He)、ネオンガス(Ne)、アルゴンガス(Ar)などが好適である。
【0040】以下、フロータ8と連動した角度センサ20の位置がトナー残量とどのような関係があるかを説明する。
【0041】図2は、トナー14の量が十分にあり、フロータ8はアーム10を介して蝶番17により角度センサ20を水平に保っている状態を示している。角度センサ20は内部には、三日月チューブ26が固定され、導電性液体27が封入されている。三日月チューブ26内面には、電極21〜24が露出している。導電性液体27は重力によって常に地面に対し水平方向に動こうとするので、図2において、第3電極23と第4電極24だけ接触している。すなわち、第3電極23と第4電極24とは導通している。
【0042】図3は、トナー14の量が半分程度であり、フロータ8はアーム10を介して蝶番17により角度センサ20を斜めに保持している。角度センサ20内部の導電性液体27は、第2電極22と第3電極23だけに接触している。すなわち、第2電極22と第3電極23は導通している。
【0043】図4は、トナー14の量がほとんどなく、フロータ8はアーム10を介して蝶番17により角度センサ20を斜めに保持している。角度センサ20内部の導電性液体27は、第1電極21と第2電極22だけに接触している。すなわち、第1電極21と第2電極22は導通している。
【0044】このように、どの電極が導通しているかを検知することにより、フロータ8の位置がわかり、トナー14の残量を知ることができる。
【0045】図5に、トナー14の残量を検出するための角度センサ20を含む現像剤残量検出装置のブロック図を示す。
【0046】角度センサ20において、第1〜第4電極21〜24は、導電性液体27によるオンオフによってフロータ8の角度を検出する角度検出器28に接続され、この角度検出器28の出力側は画像形成装置を作動させるCPU29に接続され、CPU29にはトナー残量表示部30が接続されている。
【0047】図6には、図5における現像剤残量検知制御のフローチャートが示される。角度検出器28とCPU29において、まず、第4電極24と第3電極23が導通しているかを判断し(S1)、導通しているときはCPU29は、トナー残量表示部30にトナーFull表示を点灯させる(S2)。導通していないときには、第3電極23と第2電極22が導通しているかを判断し(S3)、導通しているときCPU29は、トナー残量表示部30にトナーHalf表示を点灯させる(S4)。導通していないときは、第2電極22と第1電極21が導通しているかを判断し(S5)、導通しているときCPU29は、トナー残量表示部30にトナーEmpty表示を点灯させる(S6)。導通していないときには前回のトナー残量判定を表示する(S7)。
【0048】なお、導電性液体27は三日月チューブ26の電極21、22、23、24の2対のみ漬かる液量に調整されている。
【0049】以上のように、トナー14上面に浮くフロータ8をアーム10の角度から位置を検知する角度センサ20により、簡易な構成で、トナー14の残量を判断することが可能となる。
【0050】実施例2つぎに図7と図8により本発明の第2実施例について説明する。図7に示すように、第1実施例の導電性液体の導通による角度センサの代わりに、球部材33と光センサ35を組み合わせて角度センサ31としたものであり、その他の構成は変わらない。なお、前出の部材と同一部材については同一符号を付す。
【0051】図7において、三日月形筒32内部に封入した球部材33が、角度勾配が大きくなるに従い移動し、第1、第2および第3の光センサ34、35、36を順次遮ることにより、角度を検知できる。
【0052】以下、フロータ8と連動した角度センサ31の位置がトナー残量との関係は、前出の図2、図3、および図4と同様であるため、角度センサ31の要部を図8に示して説明する。
【0053】図8において、角度センサ31が水平の場合には、三日月形筒31内の球部材33が重力によって第3光センサ36を遮り、ついでトナー残量が減り傾きはじめると第2光センサ35を遮り、ついにトナーがほとんどなくなると第1光センサ34を遮る。
【0054】これら第1〜第3光センサから信号を画像形成装置本体を動作させるCPUで判断し、トナーの残量をユーザに知らせることができる。
【0055】本実施例においても、第1実施例と同様に、簡易な構成で現像剤残量を検出することができる。
【0056】実施例3つぎに本発明の第3実施例について図9〜図13により説明する。図9は現像剤容器19内に現像剤量追従部材として駒部材37を含んだ現像装置25の概略断面図であり、駒部材37内には角度センサ20が固定されている。
【0057】本実施例の現像剤残量検出装置は、第1の実施例の角度センサ20を利用したもので、この角度センサ20を内蔵するように構成した駒部材37と、この駒部材37の姿勢を正すための巻き上げ機であるウィンチ39とを備えている。
【0058】駒部材37は三日月チューブ26を包み込むような縦長の非対称の形状とされ、その下端部を、現像剤容器19の底部に固着された蝶番40によりその下端部を揺動自在に支持され、下端部が底部から浮くことはなく、また上端部をウィンチ39の糸(糸状体)38により支持されている。
【0059】ウィンチ39は、現像剤容器19の天井上に固定された、水平に設けた円筒状のものであり、適宜駆動手段によって正逆回転が可能とされ、図9にて矢印R1方向に回転することで糸38を巻出しすなわち弛ませ、駒部材37の拘束状態を解除し、一方、図10にて矢印R2方向に回転することで糸38を巻き込み、駒部材37を拘束状態とする、すなわち垂直状態にその姿勢を正すことができる。
【0060】ウィンチ39は、周期的に作動して、駒部材37を垂直姿勢に毎回正し、次いで糸38を弛めることで角度センサ20によるトナー残量の検知を行う。
【0061】なお角度センサ20の構成と機能については、第1実施例の説明を援用する。
【0062】図10は、トナー14の対流等により駒部材37の姿勢がトナー14の中に埋没しているにも関わらず、傾いてしまったときの様子を示している。そこで、ウィンチ39により駒部材37を上端から引っ張り上げることで、再び図9の位置、すなわち垂直状態とすることができる。
【0063】図9において、トナー14の量が十分にあり、糸38が弛んだ状態で駒部材37は垂直に立っている。角度センサ20内部には、第1実施例と同様に、三日月チューブ26が固定され導電性液体27が封入されている。三日月チューブ26内面には、第1〜第4電極21〜24が露出している。導電性液体27は、重力によって常に地面に対し水平に動こうとするので、図9において、第1電極21と第2電極22だけが接触している。すなわち、第1電極21と第2電極22は導通している。
【0064】図11において、現像剤容器19内のトナー14の量は半分程度であり、駒部材37は傾いている。駒部材37は、ウィンチ39の周期的作動により、その姿勢を垂直姿勢に正された後、糸38が弛められ、トナー残量に従い、トナー14に寄り添うようにして斜めに保たれている。
【0065】このとき角度センサ20の内部の導電性液体27は、第2電極22と第3電極23だけに接触している。すなわち、第2電極22と第3電極23は導通している。
【0066】図12において、トナー14の量はほとんどなく、駒部材37は横倒しになっている。ウィンチ39の周期的作動で、駒部材37の姿勢が垂直姿勢に正された後、糸38が弛められ、駒部材37は、トナーが無いので現像剤容器19の底面に這うようにして横倒しになっている。
【0067】このとき角度センサ20内部の導電性液体27は第3電極23と第4電極24だけに接触している。
【0068】このように、どの電極が導通しているかを検知することにより、駒部材37の傾きが分かり、トナーの残量を知ることができる。
【0069】図13には、駒部材37の姿勢を正すウィンチ39の巻き上げ下げと角度センサ20の導通判断のタイミングを示すフローチャートが示される。
【0070】同図において、ウィンチ39が少し回転することで糸38を巻き付けて駒部材37の上部を上方に引っ張り上げる(S11)。その後、少し逆回転することで、糸38を弛ませる(S12)。これにより、駒部材37の姿勢を正す作業が行われたことになる。
【0071】つぎに、第1電極21と第2電極22が導通しているかを判断し(S13)、導通しているときCPUは、トナー残量表示にトナーFull表示を点灯させる(S14)。導通していないときは、第3電極23と第2電極22が導通しているかを判断し(S15)、導通しているときはCPUは、トナー残量表示にトナーHalf表示を点灯させる(S16)。導通していないときは、第3電極23と第4電極24が導通しているかを判断し(S17)、導通しているときはCPUは、トナー残量表示部にトナーEmpty表示を点灯させる(S18)。導通していないときには、前回のトナー残量判定結果を表示する(S19)。
【0072】なお、導電性液体20は三日月チューブ26の第1〜第4電極21〜24のうち順に2対のみ漬かる液量に調整させる。
【0073】以上のようにして、駒部材37の傾きを検知する角度センサ20により、簡単な構成で、トナー14の残量を判断することが可能となる。
【0074】実施例4つぎに本発明の第4実施例について図14〜図19により説明する。
【0075】本実施例の現像剤残量検出装置は、現像剤容器42内の撹拌部材である第1回動部43に蝶番45を介して設けられた第2回動部として振り子50と、振り子50の先端部に設けられた縦横センサ44とを備えている。縦横センサ44は振り子50の軸線に対して直交するように取り付けられ容器としての円柱部材46を有し、その内部には導電性液体27が封入され、かつ第1と第2の電極47、48が所定の間隔をおいて露出するように配置されている。
【0076】図14において、第1回動部43に蝶番45で回転可能なように取り付けられた振り子50は、トナー14に埋まるとトナー14からの抵抗を受けて姿勢が安定せず、振り子50内に固定されている縦横センサ44は水平姿勢を保てない。
【0077】導電性液体27は重力によって常に地面に対し水平方向に動こうとするので、図14において、第1電極47と第2電極48のどれか1つのみにしか接触していない。すなわち、第1電極47と第2電極48は導通していない。
【0078】つまり、第1回動部43の1回転周期Tに対して、導通時間tとすると、t/T≒0となる。
【0079】図15には、トナー14の量が半分程度であり、第1回動部43の振り子50が上方の位置にある場合が示されている。このとき、振り子50内の縦横センサ44も、トナー14の面から浮き上がり離れている。
【0080】振り子50の姿勢は蝶番45で回転自在なため、縦横センサ44の重みで垂直姿勢となり、その結果、内部に固定された縦横センサ44は水平になり、図15において、導電性液体27は第1電極47と第2電極48の両方に接触する。すなわち第1電極47と第2電極48は導通している。
【0081】しかし、図16において、第1回動部43の回転に伴い振り子50の半分程度となったトナー14に、再び埋没するとトナー14の抵抗を受けて姿勢が安定せず、その結果、縦横センサ44は水平を保てない。よって、第1回動部43が下方にいるときは、第1電極47と第2電極48は導通しない。つまり、第1回動部43の1回転周期Tに対して、導通時間tとすると、t/T≒0.5となる。
【0082】図17には、トナー14の量がほとんどなく、第1回動部43の振り子50が下方の位置にある場合が示される。このとき、縦横センサ44の姿勢は水平になり、図17において、導電性液体27は第1電極47と第2電極48の両方に接触している。すなわち、第1電極47と第2電極48は導通している。
【0083】なお、第1回動部43の振り子50が上方にいても、振り子50は垂直姿勢となり、第1電極47と第2電極48は導通している。よって、第1回動部43が、どこにいても導通している。つまり、第1回動部43の1回転周期Tに対して、導通時間tとすると、t/T≒1となる。すなわち、導通時間tは現像剤容器42のトナー14がない空間を、振り子50が通過している時間を示している。
【0084】以上をまとめると、第1回動部43の1回転周期Tに対して、導通時間tがどの程度であるかを判断すれば、トナー残量が検知できる。図18のグラフには、上記にて説明したトナー残量と導通時間tとの関連を示す。
【0085】図19は撹拌部材の回転周期Tと縦横センサの導通時間tからトナー残量判断を示すフローチャートである。
【0086】同図において、縦横センサ44における第1電極47と第2電極48の導通時間tをCPUで判断し(S21)、第1回動部43の1回転周期Tに対して、どの程度も割合であるかを判断することにより(S22)、トナー残量表示にはその割合であるt/Tに対し、1−t/Tを演算し(S23)、その結果を液晶表示させる(S24)。
【0087】つまり、液晶表示で1であればトナーがFullで、0.5であれば残り半分、0であればトナー無しであることがユーザに分かる。
【0088】なお、縦横センサ44の導通時間tと第1回動部43の周期時間Tの割合で段階的に詳しくトナー残量を計測することができる。
【0089】上記のように、本実施例においても簡単な構成でトナーの残量を検出できる。
【0090】実施例5つぎに本発明の第5実施例について図20および図21により説明する。
【0091】本実施例の現像剤残量検知装置は、縦横部材43を内蔵した駒部材49および第3実施例にて説明したウィンチ39を備えている。
【0092】図20において、縦横センサ20を固定した駒部材49は、上端にウインチ39の糸38が取り付けられ、ウィンチ39で糸38を巻き上げることにより駒部材49の姿勢を正すことができる。
【0093】ウィンチ39は、第3実施例にて説明したように、巻き上げ機であり、現像剤容器19の天井上に固定され、水平に設けた円筒状のものであり、少し回転することで糸38を巻き付けて上方に引っ張り上げることができる。また、ウィンチ39は、図20の矢印で示すように、少し逆回転することで、糸38を弛ませることもできる。
【0094】このウィンチ39により、トナー14の対流等により駒部材39の姿勢がトナー14の中に埋没しているにも関わらず、傾いてしまったときでも、上端から引っ張り上げることで、再び図20に示す位置、すなわち垂直に立たすことができる。なお、駒部材49の下端には蝶番40が取り付けられ、回転可能であるが、下端が現像剤容器19から浮くことはない。
【0095】縦横センサ44の内部には、円柱部材46が固定され、導電性液体27が封入されている。また円柱部材46の内面には、第1および第2電極47、48が露出している。
【0096】図20に示すように、トナー14が十分にある場合には、導電性液体27は重力によって常に地面に対し水平方向に動こうとするので、第1電極47と第2電極48のいずれか1つのみにしか接触していない。すなわち、電極47と電極48は導通していない。
【0097】図21に示すように、トナーの量がほとんどなく、駒部材49は横倒しになっている。駒部材49の形状は非対称で、図21で右側に傾く重心配分となっている。縦横センサ44の姿勢は水平になり、図21において、導電性液体27は第1電極47と第2電極48の両方に接触している。
【0098】そして、第1電極47と第2電極48が導通しているかを判断し、導通したときには、トナー残量表示部にトナーEmpty表示を点灯させる。
【0099】以上のように、駒部材49が横倒しになったとき、縦横センサ44により、トナーなし、簡単に判断することが可能となる。
【0100】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれば、角度センサが導電性液体が封入された容器を有し、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知して角度を検知することにより、簡単な構成で、現像剤残量を検出できる現像剤残量検出装置、該現像剤残量検出装置を備えた現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジを得ることができる。
【0101】また同様に、角度センサが、容器と、該容器内を移動可能な球部材と、該球部材の位置を検知する光センサとを有し、前記球部材の位置を検知することで角度を検知することによっても、簡単な構成で、現像剤残量を検出できる現像剤残量検出装置、該現像剤残量検出装置を備えた現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジを得ることができる。
【0102】さらに、現像剤量追従部材の姿勢を検知する角度センサまたは縦横センサである検知手段を有し、該検知手段が、導電性液体が封入された容器と、該容器内の導電性液体の位置を導通により感知する手段とを含むにより簡単な構成で現像剤残量を検出できる現像剤残量検出装置、該現像剤残量検出装置を備えた現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジを得ることができる。
【0103】また、現像剤を攪拌する回転自在な第1回動部の回動端を中心に回転自在な第2回動部がその内部に横設した縦横センサを有し、前記縦横センサの横感知時間tと前記第1回動部の回転周期時間Tの割合t/Tから現像剤残量検出することにより現像剤残量を検出できる現像剤残量検出装置、該現像剤残量検出装置を備えた現像装置、画像形成装置およびプロセスカートリッジを得ることができる。




 

 


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