(57)【要約】【課題】  画像形成装置本体からの給電を受けることなく現像剤量を報知することが可能な現像剤収容ユニットを提供する。【解決手段】  現像剤を収容する容器と、容器の外側で移動可能な可動部材と、容器の内側に設けられたピエゾ素子と、ピエゾ素子の出力電圧を用いて、容器内の現像剤量に関する情報を報知する報知手段と、を有し、ピエゾ素子は、可動部材に連動して現像剤に接離することを特徴とする現像剤収容ユニット。【選択図】  図１
2014126831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収納する容器と、
前記容器の外側で移動可能な可動部材と、
前記容器の内側に設けられたピエゾ素子と、
前記ピエゾ素子の出力電圧を用いて、前記容器内の現像剤量に関する情報を報知する報知手段と、
を有し、
前記ピエゾ素子は、前記可動部材に連動して前記現像剤に接離することを特徴とする現像剤収容ユニット。
【請求項２】
前記ピエゾ素子は可撓性のピエゾフィルムであり、
前記ピエゾフィルムは、フィルム面に平行な方向の応力に対する感度がフィルム面に垂直な方向の応力に対する感度よりも高く、可動部材に連動してフィルム面に交差する方向に移動する請求項１に記載の現像剤収容ユニット。
【請求項３】
前記可動部材は一定の荷重が与えられることにより移動して前記現像剤と接触することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤収容ユニット。
【請求項４】
更に、弾性部材を有し、
前記可動部材は、前記弾性部材の弾性力により移動して現像剤と接触することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像剤収容ユニット。
【請求項５】
前記弾性部材はゼンマイバネであることを特徴とする請求項４に記載の現像剤収容ユニット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像剤収容ユニットと、
現像剤を担持する現像剤担持体と、を有することを特徴とする現像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の現像装置と、
静電像を担持する像担持体と、
を有し、画像形成装置本体に着脱可能に構成されたプロセスカートリッジ。
【請求項８】
記録材に画像形成を行う画像形成装置であって、
請求項７に記載のプロセスカートリッジと、
記録材を搬送する搬送手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤収容ユニットにおける現像剤量の検出に関するものである。また、電子写真複写機、レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタあるいは、ファクシミリ装置などとされる、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電子写真プリンタ等の画像形成装置に使用される現像装置は、少なくとも、開口部を有し現像剤（トナー）を収納する現像剤容器と、開口部に設けられ、トナーを担持搬送する現像ローラとから構成される。また、現像剤容器内には回転駆動によりトナーを撹拌、搬送するトナー撹拌部材が設けられる。
【０００３】
このような現像剤容器において、回転駆動に伴いトナー撹拌部材にかかるトナーの圧力（トナー粉圧）を検出することで、トナーエンド検出を行う方式が提案されている。
【０００４】
特開平３−２７１７５８は、その一つの方式としてトナー撹拌部材にピエゾフィルムを設け、ピエゾフィルムにかかるトナー粉圧の変化によってトナーエンド検出を行っている。本方式では、撹拌部材が回転動作によってトナー粉圧を受ける面と、高分子ピエゾフィルムの厚み方向の圧電面とが一致するように、剛体の撹拌部材に高分子ピエゾフィルムを貼り付けている。このような構成により、トナー撹拌部材の回転に伴って撹拌部材が受けるトナー粉圧の変化を、高分子ピエゾフィルムの厚み方向の圧電面が捉え、発生電圧の変化として検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２７１７８５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の従来技術をさらに発展させたものであり、その目的は、画像形成装置本体からの給電を受けることなく現像剤量を報知することが可能な現像剤収容ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る現像剤収容ユニットの代表的な構成は、現像剤を収容する容器と、前記容器の外側で移動可能な可動部材と、前記容器の内側に設けられたピエゾ素子と、前記ピエゾ素子の出力電圧を用いて、前記容器内の現像剤量に関する情報を報知する報知手段と、を有し、前記ピエゾ素子は、前記可動部材に連動して前記現像剤に接離することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、画像形成装置本体からの給電を受けることなく現像剤量を報知することが可能な現像剤収容ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る現像装置を説明する図である。
【図２】実施例１に係る現像装置のトナー量検出動作の一部を説明する図である。
【図３】実施例１に係る現像装置トナー量検出動作の一部を説明する図である。
【図４】実施例１に係る現像装置のトナー量検出動作の一部を説明する図である。
【図５】実施例１に係る現像装置のトナー量検出動作の一部を説明する図である。
【図６】（Ａ）は、実施例１に係るトナー量検出方法を説明する図で、（Ｂ）は、実施例１に係るトナー量の違いを検出した結果を示す図である。
【図７】実施例２に係る画像形成装置を説明する図である。
【図８】実施例３に係る画像形成装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る、画像形成装置、及びプロセスカートリッジを図面に則して、さらに詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載が無いかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１１】
以下に示す図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。
【００１２】
図１は、本発明を適用した現像装置４の概略断面図である。
【００１３】
（１）現像装置の概略構成の説明
本実施例における現像剤収容ユニットとしての現像装置４は、乾式一成分接触現像方式の反転現像装置である。現像剤容器２１内部には、非磁性１成分トナーが充填されている。現像装置４には、一定方向に回転して、その外周部に塗布されたトナーを保持する現像剤担持体としての現像ローラ２５と、現像ローラ２５に当接して回転し、この現像ローラ２５にトナーを供給する供給ローラ２６から構成される。一端部が、現像ローラ２５に摺擦し、現像ローラ２５周りに塗布されたトナーを薄層にして、コーティングするために、現像ブレード２７と、現像ローラ２５下方の隙間を覆うトナー漏れ防止シール等から構成される。
【００１４】
本実施の形態において、１成分現像剤として、負帯電性の非磁性トナーを用い、負帯電性の非磁性とトナーは、主にトナー粒子と補助粒子としての負極性の外添剤とを含有するものを使用した。より具体的には、現像ローラ２５は、直径１６ｍｍとし、直径８ｍｍでステンレス製の軸の周面に、厚さ５ｍｍからなる、ウレタン、シリコーンなどのゴム層を基層とし、アクリル、ウレタン系ゴムを表面にコートした構成である。現像ローラ２５は、ローラ硬度（アスカーＣ）が５０度で、体積抵抗が１０４Ω・ｃｍ〜１０１２Ω・ｃｍを設けて形成している。その他、現像ローラ２５は、この構成に限定されるものではなく、非磁性一成分接触現像法のためには、適当な弾性及び導電性を有するものを適宜選択して用いることができる。
【００１５】
供給ローラ２６は、現像ローラ２５の左斜め上方に当接され、回転可能に支持されている。本実施の形態は、直径６ｍｍのステンレスの芯金２９上に、ウレタンスポンジ層を設置した。この供給ローラ２６は、直径１２ｍｍのウレタンスポンジローラであり、現像ローラ２５と同一方向に回転駆動し、現像ローラ２５へのトナー供給、および、現像ローラ２５表面上の未現像トナーの剥ぎ取りを行う。本実施例においては、現像ローラ２５の芯金と、供給ローラ２６の芯金との間の距離は、１０．５ｍｍに設定した。現像ローラ２５表面に対して、供給ローラ２６のウレタンスポンジ層を、１．５ｍｍ侵入させている。供給ローラ２６に用いる、スポンジ層の体積抵抗は、１０４Ω・ｃｍ〜１０１２Ω・ｃｍ程度の発泡ゴム層を形成して構成される。現像ローラ２５は、充分な画像濃度を達成することができるように、感光ドラム１の周速度に相当するプロセススピードに対して、約１７０％の周速度で回転するようにした。
【００１６】
画像形成動作時においては、現像ローラ２５に対して、使用するトナー粒子の極性と同極性（本実施例では負極性）である−３５０Ｖの直流電圧（現像時の現像バイアス）を印加する。これにより、接触の１成分反転現像を行い、感光ドラム１表面上の静電潜像（静電像）をトナー像として可視化する。また、現像ブレード２７には、現像ローラ２５に対して、さらにマイナス側になるように、−５００Ｖの直流電圧を印加して、現像時に現像ローラ２５当接部から、現像ブレード２７に付着しようとするトナーを抑制する。本実施例においては、一成分現像剤としての負帯電性の非磁性トナーＴは、主に、トナー粒子と、補助粒子としての負極性の外添剤とを含有するものを用いた。外添剤は、通常、トナー粒子の帯電性及び転写性の向上を目的として、適当な量の疎水性シリカが用いられる。
【００１７】
現像装置４は、現像剤容器２１内部に、ピエゾ素子としてのピエゾフィルム７０と、現像剤容器２１の外側で移動可能な可動手段（可動部材）として、レバー８０を配置した。レバー８０には、一体的に成形され、可動できる部材で、ピエゾフィルム７０を取り付ける台座８１を配置されている。現像剤容器２１内部のピエゾフィルム７０の一端は、現像剤容器２１の外側に設置されたレバー８０を移動させることで、現像剤容器２１内の台座部材８１と一緒に移動できる構成になっている。現像剤容器２１の外側に設置されたレバー８０は、現像剤容器２１の外側から力を加えることで、重力方向と平行にスライドして、可動できる構成になっている。レバー８０を移動させることにより、現像剤容器内のピエゾフィルム７０を、レバー８０と同期して移動することができる。このように、現像剤量を検知するために現像剤容器の内側に設けられたピエゾフィルム７０は、レバー８０に連動して現像剤に接離するよう構成されている。ピエゾフィルム７０は、フィルム面に平行な方向の応力に対する感度がフィルム面に垂直な方向の応力に対する感度よりも高い。ピエゾフィルム７０は、圧縮応力に対する感度よりも引張応力に対する感度の方が高く、特に製造時の圧延方向の応力に対する感度が高い。本実施例では、ピエゾフィルム７０は、レバー８０に連動してフィルム面に交差する方向に移動するよう構成されている。
【００１８】
上記の構成を取ることで、ピエゾフィルム７０は、現像剤容器２１内のトナーと接触することで加わる力により、効率的に発電する。その出力電圧を基に、現像剤容器２１内の現像剤量を検出する。このピエゾフィルム７０とトナー量表示装置６０とを電気的に接続し、ピエゾフィルム７０で発電された電圧により、使用者にトナー量を報知する報知手段としてのトナー量表示装置６０（ＬＥＤランプ）を作動させる構成になっている。
【００１９】
（２）現像剤量検出装置
次に、本発明の現像剤量検出装置の動作について、図２の（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明する。本実施例では、トナー量の検出を行わない通常状態では、レバー８０が、基準となる位置（基準位置Ａ）に、セットされている。レバー８０は、外部から力がかからない状態では、自動的に基準位置Ａまで戻るように構成した。そのために、レバー８０の下方に、弾性部材としてのバネ８２と、バネ８２を支持する台座８３を配置した。その他、レバー８０が、基準位置Ａに戻る際、基準位置Ａにレバー８０を維持する部材として、支持部材８４を配置した。レバー８０は、外部から力を加えることで、トナー量の検出を行うためのトナー量検出位置Ｂまで、バネの弾性力に抗して押し下げることができる構成になっている。
【００２０】
トナー量検出を行う時は、レバー８０をトナー量検出位置Ｂにセットするのに、支持部材８５を設置した。このような構成を取ることで、レバー８０が、基準となる位置（基準位置Ａ）に、バネ８２で付勢されて、セットされている状態から、レバー８０は、基準位置Ａと、トナー量を検出するトナー量検出位置Ｂとの間を、上下に移動することができる。現像装置４の外部から、レバー８０を重力方向に、上下にスライドすることで、基準位置Ａとトナー検出位置Ｂを移動できる構成になっている。
【００２１】
トナー量検出を行う時における、レバー８０を押し下げる動作について、図３を参照して説明する。図３（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例の一例である現像装置４の斜視図であり、図３（Ａ）は、レバー８０が基準位置Ａに設置されている状態を示しており、図３（Ｂ）は、トナー量検出位置Ｂまでレバー８０を押し下げる動作を示している。レバー８０を一定の荷重で動作させるために、レバー８０の上方に、重り７５と、重り７５を支持し現像装置４の外側から重り７５を上下に移動させる移動部材７６を設置した。レバー８０を一定の速度で押し下げることができるように、重り７５の重さを２００ｇと設定した。移動部材７６は、レバー８０を基準位置Ａに維持する状態から、トナー量検出を行う時に一定の荷重をレバー８０に掛けることができる構成にした。基準位置Ａからトナー量検出を行うために位置を切り替えるために、重り７５の上方に設置されている移動部材７６の一端側につまみ部材７７を設置した。このつまみ部材７７は、楕円形状の部材であり、移動部材７６に対して自由に回転できる構成にしている。例えば、基準位置Ａに設定するには、つまみ部材７７を回転させて、図３（Ａ）のような位置に設定し、つまみ部材７７が、現像剤容器２１の縁に、つまみ部材７７がひっかかり、重り７５が移動しないようにしている。使用者が、トナー量を検出するときには、図３（Ｂ）のように、つまみ部材７７を回転させて、重り７５が重力により移動できる構成にした。トナー量検出が終了したら、つまみ部材７７を持ち上げて、図３（Ａ）の位置まで戻す。この動作を繰り返すことで、使用者が希望するタイミングで、トナー量検出を行うことができる。
【００２２】
その他にも、レバーに一定の弾性エネルギーを与えることで、レバー８０の動作を安定させる構成を以下に説明する。図３（Ｃ）、（Ｄ）において、バネの弾性を利用して、一定の弾性エネルギーを運動エネルギーに変化して、安定してレバー８０を動作させる構成を示す。具体的には、レバー８０に対して、一定の弾性エネルギーを与えるために、押し部材８５と、バネ８７と、スライド部材８６と、不図示のフック部材及びガイド機構とを設置した。押し部材８５は、レバー８０を押すための部材である。バネ８７は、レバー８０に一定の弾性エネルギーを与える弾性部材である。スライド部材８６は、レバー８０を基準位置Ａとトナー量検出位置Ｂとにスライドさせる。ワイヤー８８は、スライド部材８６と押し部材８５とつないでいる。また、フック部材とガイド機構は、レバー８０を基準位置Ａに維持するために設けられている。ここでは、屈折状態にあるフック部材先端が、屈折した背部がガイド機構の突起体に当接し、スライド部材を一定位置に固定する構成を取った。使用者が、トナー量検出を行う場合には、フック部材のフックを解放して、スライド部材８６を固定された位置から解除し、レバー８０に一定のバネの弾性エネルギーを与えて、トナー量検出を行う。
【００２３】
また、レバー８０に一定の荷重を加え、一定の速度で動作させることで、レバー８０の動作をとる構成でもよい。図３（Ｅ）、（Ｆ）において、レバー８０の動作を、弾性部材としてのゼンマイバネ９５を利用して動作させる構成を示す。本実施例で使用したゼンマイバネ９５とは、帯状の材料の片端を渦巻き状に加工したもので、内端または外端を回転させ巻き上げることにより、エネルギーを蓄え、これを動力源として利用するものである。ゼンマイバネ９５の一端は、レバー８０と一体化されており、レバー８０は、ワイヤー８８と接続されている。ワイヤー８８は、スライド部材８６と接続されており、スライド部材８６をスライドさせることで、ゼンマイバネ９５を引き上げることが可能になる。使用者が、トナー量検出を行う場合には、図３（Ｅ）の様に、スライド部材８６をスライドさせて、ゼンマイバネ９５を引き上げる。その後、図３（Ｆ）の様に、スライド部材８６から手を離し、ゼンマイバネ９５は、巻き上げられ、レバー８０を下方に一定の速度で押し下げる。この動作により、レバー８０を一定の速度で動作させることで、トナー量検出を行う。
ゼンマイバネ９５は、小空間で比較的大きなエネルギーを得られることと、比較的安価なこと、機構が簡単であること等の特性を持っている。ゼンマイバネ９５には、非接触型ゼンマイバネや、定トルクゼンマイバネなど、特性の異なる様々な種類のものが存在するが、本実施例で用いられるゼンマイバネ９５としては、定荷重ゼンマイバネが好ましい。定荷重ゼンマイバネは、一定の曲率で密着巻きされた薄板の外端部を直線的に引き出し、その外端部の復元力（巻き込み力）を利用するバネであり、荷重が引き出し量によらず、ほぼ一定となる特性がある。上記のように、定荷重ゼンマイバネは小さなスペースでほぼ一定の荷重を加えることができる。よって、レバー８０に定荷重ゼンマイバネを用いて、荷重を加えることで、装置を大型化することなく、安定してレバー８０を動作することが可能となる。
【００２４】
ゼンマイバネ９５は、小空間で比較的大きなエネルギーを得られることと、比較的安価なこと、機構が簡単であること等の特性を持っている。ゼンマイバネ９５には、非接触型ゼンマイバネや、定トルクゼンマイバネなど、特性の異なる様々な種類のものが存在するが、本実施例で用いられるゼンマイバネ９５としては、定荷重ゼンマイバネが好ましい。定荷重ゼンマイバネは、一定の曲率で密着巻きされた薄板の外端部を直線的に引き出し、その外端部の復元力（巻き込み力）を利用するバネであり、荷重が引き出し量によらず、ほぼ一定となる特性がある。上記のように、定荷重ゼンマイバネは小さなスペースでほぼ一定の荷重を加えることができる。よって、レバー８０に定荷重ゼンマイバネを用いて、荷重を加えることで、装置を大型化することなく、安定してレバー８０を動作することが可能となる。
【００２５】
次に、図２を参照して、現像剤量検出方法の原理を簡単に説明する。現像剤容器２１内のトナー量が、多い場合では、基準位置Ａにおいて、ピエゾフィルム７０と現像剤容器２１内のトナーが接触しないので、ピエゾフィルム７０から発電がおこなわれず、電圧が発生しない。その後、レバー８０を押し下げて、トナー量検出位置Ｂまで移動させると、図２（Ａ）の状態から、図２（Ｂ）の状態に変化し、現像剤容器２１内のトナーとピエゾフィルム７０が接触する。このように、トナーとピエゾフィルム７０とが接触することで、ピエゾフィルム７０が撓む。撓むことで発電され、電圧が生じ、この電圧を基に、トナー量表示装置９０を点灯させることができる。本実施例においては、トナー量表示装置９０としては、ＬＥＤランプを採用した。レバー８０を動作させたとき、ＬＥＤランプが点灯した場合は、トナー有りと判断し、ＬＥＤランプが点灯しない状態の場合には、トナー無しと判断する構成とした。
【００２６】
一方、画像形成動作が進み、現像剤容器２１内のトナー量が減少してくると、図４（Ａ）、（Ｂ）の動作図に示すように、レバー８０を基準位置Ａから、トナー量検出位置Ｂまで移動したときに、ピエゾフィルム７０の撓み量に変化が生じる。現像剤容器２１内のトナー量を消費すると、現像剤容器２１内のトナー面の高さが、新品状態でトナー量が満タン状態のトナー面の高さと比較して、トナーの面の高さが下がってくる（図４（Ａ）の状態）。そのため、基準位置Ａの状態から、レバー８０を動作したときに、ピエゾフィルム７０と、トナーが接触するタイミングが、新品状態の時に比べて、遅くなり、撓み量の変化も少なくなる。この結果、ピエゾフィルム７０で発電される電圧値が少なくなる。更に、画像形成動作が進み、トナーの消費が進むと、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、あるトナー面の高さを境に、レバー８０を動作しても、ピエゾフィルム７０と、トナー面とが接触しなくなり、ピエゾフィルム７０で発電される電圧が急激に低下する。本実施例では、ピエゾフィルム７０を、基準位置Ａから、トナー量検出位置Ｂまで動作させたときに、ピエゾフィルム７０から発電される電圧が、無くなる状態を、トナー無し（トナーアウト）と設定した。このトナー無しの状態では、出力画像で濃度が薄くなるのが、顕著になる状態に設定した。
【００２７】
これは、図５の（Ａ）、（Ｂ）に示すように、現像剤容器２１内のトナー量が、図５（Ｂ）のようになると、現像剤容器２１内のピエゾフィルム７０と、現像剤容器２１内のトナーとが接触しなくなっている。そのため、レバー８０を移動させても、ピエゾフィルム７０にかかる力が少なくなり、ピエゾフィルム７０に撓みが生じなくなる。このように、ピエゾフィルム７０が、撓み、撓みからの解放、反りといった一連の動作から、発電される電圧値を測定することによって、トナーの有、無を測定することとなる。ピエゾフィルム７０により発電された電圧によって、トナー量表示装置６０に情報を出すことができる。
【００２８】
本実施例において、ピエゾフィルム７０は、現像装置の長手方向の中央において、台座部材７１を設置し、長さを１０ｍｍ、短手方向で、３５ｍｍ、厚み１００μｍのシートを設置した。本実施例で使用した、ピエゾフィルムは、（株）東京センサのピエゾフィルム  センサ  開発用基本デザインキット内を用いて、実験を行った。
【００２９】
（３）トナー量表示方法
本実施例における、図２、図３、図４、図５を参照しながら、トナー量検出値の表示方法を説明する。トナー表示装置６０は、ピエゾフィルム７０と電気的に接続されている。現像装置４に設置された、レバー８０を下側に押し下げることで、ピエゾフィルム７０が一体化された部材７１は、現像剤容器２１内の下側に移動する。本実施例においては、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レバーの上方に重りを設置し、レバーを一定の速さで移動させる構成で、秒速１ｃｍで移動するように、レバー４０を押し下げた。
【００３０】
本実施例においては、現像剤容器２１の内部には、新品の状態で、トナー量が満タン状態で１００ｇ充填されている（図２の状態）。その後、画像形成動作を続け、トナーが消費されていくうちに、トナー量中盤でトナーの重量が５０ｇの充填量であり（図４の状態）、画像濃度が薄くなる状態（トナーアウト）では、トナー重量が２０ｇの充填量になる（図５の状態）。それぞれの状態において、現像剤容器２１外側のレバー８０を移動させたときに、ピエゾフィルム７０に係る力を図６（Ａ）に示し、ピエゾフィルム７０が撓むことで、発電される電圧を図６（Ｂ）に示す。図６において、レバー８０の位置が、基準位置Ａから、トナー量検出位置Ｂまで移動する時間を、Ｔ１とし、トナー量検出を行ったあと、レバー８０の位置が、トナー量検出位置Ｂから、基準位置Ａに戻る時間を、Ｔ２としている。
【００３１】
図６に示すように、現像剤容器２１内のトナー量が少なくなるにつれて、レバー４を押し下げたときに、発電し始めるタイミングが、遅くなる事と、発電された電圧の値が下がっていることがわかる。本実施例においては、トナーが満タン状態では、ピエゾフィルム７０で発電された電圧は、９Ｖを検出し、トナー量が中盤の状態では、６Ｖを検出した。画像濃度が下がり画像品質が保証できない状態（トナーアウト状態）では、２．９Ｖの電圧値が測定された。トナーアウト状態では、トナーとの接触は、殆ど無いもののレバー８０の動作により、ピエゾフィルム７０に振動が伝わり、この振動によりピエゾフィルム７０に撓みが生じ、２．９Ｖの電圧値が測定された。そこで、トナー量表示装置には、レバー８０を動作したときに、ピエゾフィルム７０と、現像剤容器２１内のトナーとが接触しない状態を、トナーアウト状態と設定した。このトナーアウト状態を、使用者に報知するために、３Ｖ以上の電圧で点灯するＬＥＤランプ（報知手段）を現像装置４の外側に設置した。
【００３２】
ピエゾフィルム７０により発電された電圧が、３Ｖ以上の電圧変化では、ＬＥＤランプを点灯することができる。例えば、新品状態のように、現像剤容器２１内にトナーが多く存在する場合では、レバー８０を動作させたときに、ピエゾフィルム７０により、３Ｖより高い電圧が生じる。ピエゾフィルム７０の撓みにより、３Ｖよりも高い電圧が発電されるので、３Ｖで点灯するＬＥＤランプの輝度よりも、明るく点灯する構成になっている。また、レバー８０を動作させたときに、ＬＥＤランプが点灯しない状態では、トナーアウト状態を示している。このように、使用者が、レバー８０の動作を行ったときに、ＬＥＤランプが点灯することと、ＬＥＤランプの輝度を確認することで、現像剤容器２１内のトナー量を検出し、トナー有と、トナー無しを検出することができる。
【００３３】
また、本実施例で説明したトナー量表示装置は、上記以外にも、ＬＥＤランプを複数設置して、ピエゾフィルム７０による発電された電圧量に応じて、ＬＥＤランプの点灯する数を変える構成でも良い。例えば、高い電圧になるほど、点灯するＬＥＤランプの数を増やし、低い電圧になるほど、点灯するＬＥＤランプの数を減らし、トナーアウト時では、ＬＥＤランプを点灯させない構成にして、トナー量表示を段階的に表示させる構成にしても良い。
【００３４】
以上のように、本実施例の現像剤収容ユニットは、トナーを収容する現像剤容器２１と、現像剤容器の外側で移動可能なレバー８０と、現像剤容器の内側に設けられたピエゾフィルム７０と、を有する。更に、ピエゾフィルム７０の出力電圧を用いて、現像剤容器２１内の現像剤量に関する情報をする報知手段を有する。そして、ピエゾフィルム７０がレバー８０に連動してトナーに接離する。このような構成により、画像形成装置本体からの給電を受けることなく現像剤量を報知することが可能な現像剤収容ユニットを提供することができる。また、ピエゾフィルム７０は、フィルム面に平行な方向の応力に対する感度がフィルム面に垂直な方向の応力に対する感度よりも高く、レバー８０に連動してフィルム面に交差する方向に移動する。これにより、精度良く現像剤量を報知することができる。
【実施例２】
【００３５】
図７は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図７において、１００は、画像形成装置の装置本体である。９１は、プロセスカートリッジであって、装置本体Ａの内部の所定位置に着脱可能に装着される。プロセスカートリッジ９１の装着、着脱時の動作について、以下説明する。本実施例は、実施例１の画像形成装置において、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置８の４つの機器をカートリッジ枠体９２に、組み付けて一括して画像形成装置１００の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ９１にしている。プロセスカートリッジ９１は、使用者によって、画像形成装置１００の装置本体に設けたカートリッジ装着手段に対して所定の要領にて取り外し可能に装着される。従って、サービスマンによらず使用者が自身で装置のメンテナンス、消耗品を交換することができる。プロセスカートリッジ９１は、装置本体に対して所定の位置に装着された状態において、装置本体側の駆動手段（不図示）から感光ドラム１・現像ローラ２５・供給ローラ２６を駆動するための駆動力が伝達可能となる。また、装置本体側の帯電バイアス生成回路４８から、帯電ローラ２に対して、本体体側電気接点６０ｂとカートリッジ側電気接点６０ａを介して帯電バイアスが印加可能となる。また、装置本体側の現像ローラバイアス生成回路４７から、現像ローラ２５に対して、本体体側電気接点７０ｂとカートリッジ側電気接点７０ａを介して現像ローラバイアスが印加可能となる。
【００３６】
本実施例では、プロセスカートリッジ９１を、画像形成装置１００の内部に挿入した状態でも、トナー量検出が行えるように、画像形成装置１００の外側につまみ部材１１０を設置した。つまみ部材１１０は、現像装置４に設置されているつまみ部材７７を、画像形成装置の外側から可動させて、レバー８０を動作ができる構成になっている。画像形成装置１００の外側にあるつまみ部材１１０は、つまみ部材１１０を支持する支持部材８４と一体化されている。支持部材８４は、プロセスカートリッジ９１が、画像形成装置１００に装着された時点で、支持部材８４と、プロセスカートリッジ９１に設置されているつまみ部材７７とかみ合う構成になっている。使用者が、画像形成装置の外側に設置された、つまみ部材１１０を回すことで、支持部材８４を介して、プロセスカートリッジ９１の外側に設置されている、つまみ７７を動作して、レバー８０を動作することができる。
【００３７】
このような構成をとることで、画像形成装置１００の外側に、トナー量表示装置６５を設置することで、実施例１で説明したことと同様の動作を行うことができる。トナー量表示装置６５は、プロセスカートリッジ９１の外側に設置したトナー量表示装置６０のＬＥＤランプの光を伝える光路６６と一体化されている。つまみ部材１１０を押し下げることで、プロセスカートリッジ９１に設置されたトナー量表示装置６０のＬＥＤランプの光を、光路６６を通して、画像形成装置１００の外側に設置したトナー量表示装置６５へ光が送られる。使用者が、プロセスカートリッジ９１からのＬＥＤランプの光を、トナー量表示装置６５で視認することで、トナー量を検出することができる。
【００３８】
印刷が繰り返されることで、現像剤容器２１内のトナー量が減り、前述したように現像剤容器２１内のトナーの上面があるレベルまで下がってくる。すると、基準位置Ａからトナー検出位置Ｂまでレバー８０を動かしても、ピエゾフィルム７０からの出力電圧値の変化が少なくなってくる。この出力電圧値の変化によって、現像剤容器２１内のトナーの量を検出することができ、画像形成装置１００の外側に設置された、報知手段としてのトナー量表示装置６５で使用者に報知するように構成されている。
【００３９】
本実施例の構成によれば、上記の現像剤容器２１内のトナー量の多い少ないかを、使用者が適宜確認することができる。また、画像形成装置１００の電源がＯＦＦの状態であっても、トナー量検出を行うことができる。プロセスカートリッジ９１を、画像形成装置１００の本体に装着した場合や、プロセスカートリッジ９１が単体の場合においても、プロセスカートリッジ９１内のトナー量を検出し、使用者に対して、トナー量を報知することができる。すわなち、画像形成装置本体からの給電を受けることなく現像剤量を報知することができる。
【００４０】
このような、プロセスカートリッジ着脱方式の画像形成装置についても、実施例１の画像形成装置で設置した可撓性のピエゾフィルムである、ピエゾフィルム７０を適用して、同様の効果を得ることができる。本実施例によれば、プロセスカートリッジ９１を抜き差しして、他の画像形成装置で使用した場合であっても、安定して、トナー量を検出することができる。
【００４１】
従って、使用者が、本体の電源がＯＦＦの状態であっても、適宜トナー量検出を行うことができることにより、わざわざスタンバイ状態を検出しないでも、トナー量検出を行うことができる。上記の構成を取ることにより、ユーザビリティは飛躍的に向上し、またメーカの負担をも低減することができる。
【実施例３】
【００４２】
図８は、本実施例における画像形成装置２００の概略図である。本実施例における画像形成装置２００は、電子写真プロセスを用いた、インライン方式（タンデム方式）のフルカラーレーザビームプリンタである。図１の画像形成装置１００と共通する構成部材・部分には同じ符号を付して再度の説明を省略する。
【００４３】
Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋは、それぞれフルカラー画像の色分解成分色に対応するイエロー（Ｙ）・マゼンタ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成する第１〜第４の４つの独立した画像形成ステーション（作像ステーション）である。この第１〜第４の画像形成ステーションは装置本体内に右から左に順に横一列に並行配置されている。
【００４４】
各画像形成ステーションは、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（感光ドラム  １１〜１４）、帯電ローラ（２１〜２４）、レーザ光学装置（３１〜３４）、現像装置（４１〜４４）、クリーニング装置（６１〜６４）等の電子写真プロセス機器を有している。
第１の画像形成ステーションＹの現像装置４１には、現像剤としてＹ色のトナーが、収納されている。第２の画像形成ステーションＭの現像装置４２には、現像剤としてＭ色のトナーが、収納されている。第３の画像形成ステーションＣの現像装置４３には、現像剤としてＣ色のトナーが、収納されている。第４の画像形成ステーションの現像装置４４には、現像剤としてＫ色のトナーが、収納されている。
【００４５】
図８中の８は、各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの感光ドラムに形成されたトナー像を記録材Ｐに転写させる静電転写ユニットである。この静電転写ユニット８には、すべての感光ドラムに対向し、かつ接するように循環移動するエンドレスの静電ベルトが、駆動ローラと従動ローラの間に掛け渡されて縦方向に支持されて配設されている。そして、静電ベルトの内側には各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの感光ドラムにそれぞれ対応する転写ローラ５１、５２、５３、５４が、静電ベルトを挟んで感光ドラムに対して弾性的に押圧付勢されて並設されている。転写ローラ５１、５２、５３、５４には、高圧印加可能のスポンジ状ウレタンゴム製ローラを用いている。静電ベルトの下端部側には、静電ベルトに当接させて静電吸着ローラ（図示せず）が配設されている。静電ベルトの右部には定着装置７が配設されている。画像形成シーケンスの所定の制御タイミングに合わせて各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋが順次に駆動され、各ドラムが、反時計回り方向に回転駆動される。また、静電転写ユニット８の静電ベルトが、駆動ローラにより反時計方向に各感光ドラム１の回転周速度に対応した周速度で回転駆動される。
【００４６】
静電ベルトも感光ドラムの回転方向と順方向に感光ドラムと同じ周速度をもって、回転駆動される。静電ベルトは、ＰＥＴ樹脂にカーボンブラックを分散して１×１０１０Ωｃｍに抵抗調整された厚み１３０μｍの単層樹脂ベルトであり、背面側に接着されたリブ（不図示）によってベルトの蛇行や、寄りを規制する構成となっている。
【００４７】
各感光ドラムは、その回転過程で帯電ローラにより所定の極性（本実施例では負極性）及び電位に均一に帯電処理される。その帯電処理面に対して、レーザ光学装置３１、３２、３３、３４より出力される画像データに応じて変調されたレーザ光Ｌによる像露光がなされて、各感光ドラムに静電潜像が形成される。
【００４８】
その静電潜像が、現像装置によってトナー像として現像（本実施例では負極性トナーを用いた反転現像）される。これによって、各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋのドラム１の面に、それぞれ電子写真プロセスによりフルカラー画像の色分解成分色像である、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の各色のトナー像が所定のシーケンス制御タイミングにて形成される。
【００４９】
一方、所定の制御タイミングにおいて、搬送手段としての給送部（不図示）から記録材Ｐが１枚宛て給送される。その記録材Ｐの先端が、その時点では回転停止状態にあるレジストローラ対のニップ部に突き当って受け止められて一旦停止する。そして、静電ベルトの回転と感光ドラムに形成されるトナー像との同期をとって、レジストローラ対が回転駆動される。これによって記録材Ｐが転写入口ガイドに案内されて静電吸着ローラと静電ベルトの間へ給送される。記録材Ｐは、静電吸着ローラと静電ベルトとによって挟み込まれて、静電ベルトの外周に圧接する。かつ、静電ベルトと静電吸着ローラとの間に電圧が印加される。これにより、誘電体である記録材Ｐとベルトの誘電体層に電荷を誘起させる。そして、記録材Ｐが、静電ベルトの外周に静電吸着する。これにより、記録材Ｐは静電ベルトに安定して吸着され、静電ベルトの移動によって最下流の転写部まで搬送される。
【００５０】
その搬送過程で第１〜第４の各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの各転写部にて各画像形成ステーションの感光ドラムの面にそれぞれ形成されるＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色の各トナー像の重畳転写を順次に受ける。これにより記録材Ｐの面に未定着のフルカラートナー像が合成形成される。４色のトナー像の重畳転写を受けた記録材Ｐは、ベルト駆動ローラの曲率により静電ベルトから曲率分離して定着装置７に搬入され、複数色のトナー像が記録材Ｐの表面に加熱定着され、カラー画像形成物として排出部（不図示）に排出される。第１〜第４の各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいて、記録材Ｐへのトナー像転写後の感光ドラム１は、クリーニング装置によって転写残トナー等の残存付着物が掻き取られてクリーニングされ、つぎの画像形成に備える。第１〜第４の各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいて、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置４、クリーニング装置８の４つの機器をカートリッジ枠体に組み付けて一括して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にしている。
【００５１】
各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋのドラム１は直径３０ｍｍの負帯電ＯＰＣ感光体であり、本実施例における画像形成装置のプロセススピードは５０ｍｍ／ｓｅｃである。
【００５２】
各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの帯電装置は、それぞれ、実抵抗１×１０６Ωの帯電ローラ２を感光ドラム１に総圧９．８Ｎで従動当接させて帯電を行うＤＣ接触帯電方式である。帯電ローラ２は、それぞれ、帯電バイアス生成回路４８により−１０５０ＶのＤＣ電圧が印加されて、ドラム１の表面は一様に暗部電位ＶＤ−５００Ｖに帯電される。そのドラム１のレーザ露光された部分は明部電圧ＶＬ−１００Ｖとなり、これによりドラム１上に静電潜像が形成される。レーザ露光の書き出しは、主走査方向（記録材の進行と直交方向）では走査ライン毎にＢＤと呼ばれるポリゴンスキャナー内の位置信号から、副走査方向（記録材の進行方向）は記録材搬送路内のスイッチを起点とするＴＯＰ信号から、所定の時間遅延させて行う。これにより、各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋでは常に記録材上の同じ位置に露光を行える構成となっている。
【００５３】
各画像形成ステーションＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの現像装置は、図１の画像形成装置の現像装置と同様に、負帯電性の非磁性一成分トナーを用いた接触型の反転現像装置である。即ち、トナーは磁性体を含まない非磁性一成分現像剤、所謂ノンマグトナーであり、一成分接触現像方式によって現像される。現像ローラ２５は、感光ドラム１に対して、順方向に１７０％の周速で回転し、制御部７０の信号によって可変可能の電圧が現像ローラバイアス生成回路４７から印加されて現像が行われる。
【００５４】
本実施例の画像形成装置は、現像装置として、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色の現像装置を備え、各色のトナー像を形成するインライン方式のカラー画像形成装置である。各色の現像装置において、本発明の実施例１の構成を使用した場合に、各色の現像剤容器内のトナー量を安定して検出することができる。
【００５５】
上記の構成を取ることにより、使用者は、カラー画像形成装置の本体電源がＯＦＦの状態であっても、プロセスカートリッジのトナー量を確認することができるようになる。その結果、使用者は、知りたいタイミングで、各色のプロセスカートリッジのトナー量を確認でき、メンテナンス作業に費やす時間を大幅に短縮することができる。その結果、使用者は、トナー量を検出するのに、ストレスを感じなくなるようになる。また、画像形成装置の電源をＯＦＦの状態で、トナー量検出を行うので、感光ドラムの耐久性を低下させることが無くなる。
【００５６】
本実施例によると、ユーザビリティは飛躍的に向上し、またメーカの負担をも低減することができる。加えて、感光ドラムと現像装置とが、画像形成装置本体に対して、着脱自在の画像形成ユニットとされている。互いに現像剤の色が異なる複数の画像形成ユニットが設けられ、多色画像を形成しても、各色の現像装置において、安定して量検出を行うことができる。また、画像形成ユニットが、画像形成装置の本体に対して、着脱自在の画像形成ユニットとされていることで、プロセスカートリッジを抜き差ししても、安定してトナー量を検出することができる。
【００５７】
以上の実施例によれば、現像剤容器の外側に設置された、レバーを動作させることで、レバーと一体化されたピエゾフィルムの一端を、現像剤容器の内側で動作させる。この動作により、現像剤容器内のトナーとピエゾフィルムとが接触し、ピエゾフィルムが撓む。ピエゾフィルムの撓み量の変化により、発電される電圧が変化し、この電圧の変化を利用した、トナー量検出方法を、現像装置に適用させる。この構成を取ることで、現像器単体の状態で、現像剤容器内のトナー量検出を行い、トナー量表示装置を通して、使用者にトナーの有り無しを、報知することができる。
【００５８】
ピエゾフィルムと一体化されたレバーを設置した現像装置が、画像形成装置の本体に対して、着脱自在の画像形成ユニットとされている。これにより、プロセスカートリッジ単体の状態であっても、トナー量検出を行うことができ、ユーザビリティは飛躍的に向上することができる。
【００５９】
使用者は、プロセスカートリッジを画像形成装置に装着して電源をＯＮの状態にしてから、トナー量検出を行う必要が無くなり、使用者は、本体の電源がＯＦＦの状態であっても、プロセスカートリッジのトナー量を確認することができるようになる。その結果、使用者は、使用者が知りたいタイミングで、トナー量を確認でき、メンテナンス作業に費やす時間を大幅に短縮することができ、使用者は、ストレスを感じなくなるようになる。また、画像形成装置の電源をＯＦＦの状態で、トナー量検出を行うので、感光ドラムの耐久性を低下させることが無くなる。こうすることで、ユーザビリティは飛躍的に向上し、またメーカの負担をも低減することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  感光ドラム
２  帯電ローラ
３  レーザ光学装置
４  現像器
２５  現像ローラ
２６  供給ローラ
２７  現像ブレード
２８  現像剤容器
５０  制御部
６０  トナー量表示装置
７０  ピエゾフィルム
８０  レバー
８１  支持部材
８２  バネ
８３  バネ支持部材
１００  画像形成装置
１１０  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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