(57)【要約】【課題】現像剤残量が少なくなった状態のときに高速印字中においても現像剤残量無しに向かっての正確な現像剤残量検知を検知すると共に、印刷生産性、印字品位を損なうことなく印字可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】現像剤収容部２０内に収容した現像剤を撹拌し現像手段４を介して像担持体２に供給するための撹拌部材２５を可変に駆動する撹拌駆動手段は、現像剤残量検知時には、撹拌部材２５の回転１周期の中で、撹拌部材２５が光残量検知を行う位置を通過するタイミングで撹拌速度を遅くし、それ以外ではそれよりも早い撹拌速度で駆動する。【選択図】図２
2011247915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に形成された潜像を現像する現像手段と、現像剤を収容した現像剤収容部と、前記現像剤収容部内に収容した現像剤を撹拌し前記現像手段を介して前記像担持体に供給するための撹拌部材と、該撹拌部材を可変に駆動する撹拌駆動手段と、前記現像剤収容部内の前記現像剤の残量を検知するための発光手段と該発光手段からの光を受光する受光手段を有する光透過式の現像剤残量検知手段と、を備え、現像剤残量検知手段は前記受光手段の検出値に基づいて前記現像剤の残量を検知する画像形成装置において、
前記撹拌駆動手段は、現像剤残量検知時には、前記撹拌部材の回転１周期の中で、前記撹拌部材が光残量検知を行う位置を通過するタイミングで撹拌速度を遅くし、それ以外ではそれよりも早い撹拌速度で駆動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体に形成された潜像を現像するための現像部と、前記現像手段に現像剤を供給する供給部と、前記現像剤収容部内の前記現像剤の残量を検知するための前記現像剤残量検知位置とは、異なる位置とされることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記撹拌部材を周期的に駆動するときに前記現像剤の残量を検知する期間と、前記現像剤を前記現像手段を介して前記像担持体に供給する期間の各々の期間が異なることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤残量検知手段による前記受光手段の検出値の結果に応じて前記撹拌駆動手段により前記撹拌部材を周期的に駆動するときの駆動速度を一定に維持することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記撹拌駆動手段により前記撹拌部材を周期的に駆動するときに前記現像剤の残量を検知する期間の駆動速度は、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じて可変されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
少なくとも、前記像担持体と、前記現像手段と、前記撹拌部材とを一体化してプロセスカートリッジとなし、画像形成装置本体に対して前記プロセスカートリッジが着脱可能とされたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、電子写真方式により像担持体上に潜像を形成し、トナーなどの現像剤にて現像して可視像を得る画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電子写真方式を用いたプリンタ等の画像形成装置は、像担持体である感光体ドラムを一様に帯電させ、この感光体ドラムへの選択的な露光によって潜像を形成し、潜像を現像剤である微粉体のトナーで顕在化して可視像（即ち、トナー像）とする。トナー像は、記録媒体に転写し、更に、転写されたトナー像に熱や圧力を加えることでトナー像を記録媒体に定着させることで画像記録を行う。
【０００３】
このような画像形成装置には、現像剤（以下、「トナー」という。）を収容したトナー容器内のトナーの残量を測定するためにトナー残量検出装置が設けられている。トナー残量検出装置には、さまざまな方式があるが、より安価で簡単な構成のものとして、例えば、特許文献１に記載するような、光透過式トナー残量検知がある。光透過式トナー残量検知とは、トナー容器内に検知光を通過させ、その検知光の通過時間によってトナー容器内に収納されているトナーの残量を検出する方式である。
【０００４】
特許文献１に記載する光透過式トナー残量検出装置の構成について説明する。光透過式トナー残量検出装置によれば、発光素子等の発光部材から発せられた検知光は、光透過部材からなる第一のガイド部を通り、トナー容器に設けられた光透過性を有する第一の窓部材からトナー容器内部に入射される。また、トナー容器内に入射された検知光は、同じくトナー容器に設けられた光透過性を有する第二の窓部材からトナー容器外部に通過する。更に、トナー容器外に出た検知光は、光透過部材からなる第二のガイド部を介してトナー残量検出用ＬＥＤ等の受光部材に至り、受光部材が検知光を受光した時間の長さによってトナー容器内の現像剤残量を検知する。
【０００５】
なお、トナー容器内のトナー搬送部のシート部材は、長手領域の一部において、第一の窓部材と第二の窓部材に対して０．５〜４ｍｍ程度侵入しており、第一の窓部材と第二の窓部材の表面に付着したトナーを拭き取る働きも兼ねている。このような構成とすることで、窓部材の上にトナーが被っても、シート部材によって窓部材が清掃され、検知光がトナー容器内を通過することが可能となる。トナー容器内にトナーが大量に入っている状態では、シート部材が窓部材の表面を清掃しても、すぐにトナーが被り、窓部材を遮光してしまうため、検知光がトナー容器内を通過する時間は短い。
【０００６】
しかし、トナー容器内のトナーが消費されて残量が少なくなってくると、シート部材が窓部材を清掃した後に再度トナーが被ってくるまでの間隔が開いてくるため、それに対応して検知光がトナー容器内を通過する時間が長くなる。このようにして光透過式トナー残量検出装置では、検知光がトナー容器内を通過する時間の長さの変化によってトナー容器内のトナー残量を測定する。すなわち、トナー容器内にトナーが大量に入っている状態であると検知光は通過せず、逆にトナーが消費された状態の場合は、検知光が通過し始めその検知時間は長くなる。そして、トナー容器内のトナーがなくなったときの検知光の通過時間を予めしきい値として設定しておけば、トナー容器内を通過する検知光の通過時間がしきい値を越えたとき、トナー容器内のトナーがなくなったことをユーザーに知らせることができる。
【０００７】
更に、トナー容器内を通過する検知光の通過時間と、トナー容器内のトナー残量を対応させたトナー残量検知シーケンスを作成する。これにより、検知光のトナー容器内の通過時間に対応してトナー容器内のトナー残量をリアルタイムでユーザーに告知するトナー残量の逐次検知が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２４１５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、近年の電子写真画像形成装置では、印刷速度の高速化に伴い、トナー容器内の撹拌部材の速度も高速化しているため、トナーがトナー容器内を舞ってしまい、光がトナー残量検出用ＬＥＤに届かなくなってしまう。そのため、トナーが有る状態と誤検知してしまう可能性がある。
【００１０】
すなわち、特許文献１によるとトナーを撹拌する駆動速度が可変でトナーの残量を大まかに検出する粗検出モードと、トナー残量を正確に検出する精密検出モードを備えている。そして、粗検出モードで残量が検出された後に精密検出モードを実施し、精密検出モードを行うタイミングは印字以外のスタンバイやジョブの合間に実行するものであった。
【００１１】
しかしながら、消費されて残量が少なくなってくる状態になったときにトナー残量を正確に検出するための精密検出モードを実施する場合は撹拌速度を下げる必要がある。また、印字品位を保ちながら高速印字する場合は現像ローラに十分な量のトナーを供給する必要があった。
【００１２】
このため、高速印字中においては連続印字中であっても残量が少なくなったときは定期的に印字を中断して撹拌速度を下げて精密検出モードにてトナー残量検出を行う必要があった。
【００１３】
すなわち、印刷生産性の高い画像形成装置においてはトナー残量の消費量が多いため頻繁にトナー残量を検出しなければ  印刷可能なトナー残量のユーザーへの報知が不正確になってしまう。そのため、ユーザーが次なる現像装置を準備する期間が十分に得られなくなり、トナー残量無しによる印刷停止期間が発生する恐れがある。
【００１４】
従って、本発明の目的は、現像剤残量が少なくなった状態のときに高速印字中においても現像剤残量無しに向かっての正確な現像剤残量検知を検知すると共に、印刷生産性、印字品位を損なうことなく印字可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体に形成された潜像を現像する現像手段と、現像剤を収容した現像剤収容部と、前記現像剤収容部内に収容した現像剤を撹拌し前記現像手段を介して前記像担持体に供給するための撹拌部材と、該撹拌部材を可変に駆動する撹拌駆動手段と、前記現像剤収容部内の前記現像剤の残量を検知するための発光手段と該発光手段からの光を受光する受光手段を有する光透過式の現像剤残量検知手段と、を備え、現像剤残量検知手段は前記受光手段の検出値に基づいて前記現像剤の残量を検知する画像形成装置において、
前記撹拌駆動手段は、現像剤残量検知時には、前記撹拌部材の回転１周期の中で、前記撹拌部材が光残量検知を行う位置を通過するタイミングで撹拌速度を遅くし、それ以外ではそれよりも早い撹拌速度で駆動することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、現像剤残量が少なくなった状態のときに高速印字中においても現像剤残量無しに向かっての正確な現像剤残量検知を検知すると共に、印刷生産性、印字品位を損なうことなく印字可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【図２】本発明に係るプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の実施例１における撹拌部材Ｐ１位置センサ、撹拌部材Ｐ２位置センサの配置と、シート部材がＰ１、Ｐ２位置にあることを検知する機構を説明する図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の電気ブロック図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置の一実施例におけるトナー消費量と、現像剤残量検出装置の検知光Ｌがトナー容器内を通過した通過時間との関係を示すグラフである。
【図６】本発明に係る画像形成装置の実施例１の動作を説明するフローチャートである。
【図７】図６のフローチャートにおけるＳ１１の詳細な動作を説明するフローチャートである。
【図８】本発明に係る画像形成装置の実施例２のプロセスカートリッジの概略斜視図である。
【図９】本発明に係る画像形成装置の実施例２の機械的構成を説明した断面図である。
【図１０】本発明に係る光透過式トナー残量検知および速度制御を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１９】
実施例１
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例によると、本発明の画像形成装置は、電子写真方式のレーザービームプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）にて具現化されている。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。
【００２０】
図１を参照すると、本実施例のプリンタ１００は、プリンタ本体１００Ａから着脱可能なプロセスカートリッジ１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）を備えている。これら４個のプロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは同一の構造であるが、異なる色、すなわち、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーによる画像を形成する点で相違している。プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、それぞれ現像剤収容部２０（２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ）、像担持体２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）、帯電手段３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）、現像手段４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）、を有している。露光手段５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）は、画像信号に基づく露光を像担持体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋに対して行う。
【００２１】
像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）は、帯電手段としての帯電ローラ３（３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ）によって所定の負極性の電位に帯電される。その後、露光手段としてのレーザユニット５（５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ）によってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段としての現像ローラ４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）によって反転現像されて負極性のトナーＴが付着され、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのトナー像が形成される。本実施例では、現像剤としては一成分現像剤である負帯電性の非磁性のトナーＴが使用されている。
【００２２】
静電転写ベルト８は、垂直方向に４軸でローラに支持され、図中左側の外周面に転写材Ｐを静電吸着して、上述した感光体ドラム２に転写材Ｐを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Ｐは、静電転写ベルト８により転写位置まで搬送され、感光体ドラム２上のトナー像を転写される。
【００２３】
給紙部は、画像形成部に転写材Ｐを給紙搬送するものであり、複数枚の転写材Ｐが給紙カセット１０に収納されている。画像形成時には、画像形成動作に応じて給紙ローラ１１が回転することによって、給紙カセット１０内の転写材Ｐを１枚毎に給送する。そして、静電転写ベルト８の回転と画像書き出し位置の同期をとって、静電転写ベルト８へと給紙される。
【００２４】
静電転写ベルト８へ給紙されると、プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが印字タイミングに合わせて順次駆動し、その駆動に応じて感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが、反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ１に対応するレーザユニット５が画像情報に基づいてレーザビームを照射し、感光体ドラム２上に静電潜像を形成する。
【００２５】
現像剤（トナー）を収容する現像剤収容部としてのトナー容器２０からトナーが供給される現像ローラ４によって、静電潜像にトナーを付着させて、感光体ドラム２の周面上にトナー像を形成する。静電転写ベルト８によって搬送された転写材Ｐは、感光体ドラム２と転写ローラ７（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）との間に形成される電界によって、各感光体ドラム２のトナー像を順次転写される。４色のトナー像を転写された転写材Ｐは、定着部１２に搬入される。
【００２６】
定着部１２は、転写材Ｐに転写された複数のトナー画像を定着させるものであり、加熱ローラ１３ａと加圧ローラ１３ｂによって、転写材Ｐに熱及び圧力を与える。これにより、複数色のトナー像が転写材Ｐ表面に定着され、本体外に排出される。
【００２７】
図２は、プロセスカートリッジ１の詳細図であり各プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ全て同じ構造である。従って、以下の説明では、各プロセスカートリッジ１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの構成部材を区別するための添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、各プロセスカートリッジ１を区別して説明することが必要な場合を除いては、省略して総括して説明する。
【００２８】
帯電ローラ３は、感光体ドラム２の回転方向により図中矢印Ｒｄ方向に従動回転する。帯電ローラ３と感光体ドラム２は長手方向（転写材Ｐの搬送方向と垂直方向）略全域に亙り当接されている。感光体ドラム２と対向しているトナー容器２０の一部は、感光体ドラム２の長手方向略全域に亙り開口しており、この開口部４１に現像手段を構成するローラ状の現像剤担持体である現像ローラ４が配置されている。現像ローラ４は、感光体ドラム２上の潜像を現像する現像部Ａにて感光体ドラム１に所定の侵入量となるように押圧、接触され、図中矢印Ｒｂ方向に回転駆動される。
【００２９】
現像ローラ４の、図２にて左下方には、現像ローラ４へのトナーを供給する供給部Ｂを形成する供給手段として、又、未現像トナーを現像ローラ４から剥ぎ取る手段として、弾性ローラ２１が当接されている。弾性ローラ２１は、回転可能にカートリッジ１に支持されている。又、弾性ローラ２１は、現像ローラ４へのトナー供給及び未現像トナーの剥ぎ取り性の点からゴムスポンジローラとし、現像ローラ４と同一方向である図中矢印Ｒｃ方向に回転駆動する。
【００３０】
弾性ローラ２１との摺擦により現像ローラ４上に担持されたトナーは、摩擦帯電により電荷付与され、且つ、薄層に規制される。現像ローラ４には、現像バイアスとして所定の値に固定された直流電圧が印加される。これによって、本実施例では、一様に帯電された感光体ドラム２の表面の、負電荷が減衰した露光部を反転現像により現像する。
【００３１】
本実施例にて、撹拌手段２５は、トナー容器２０によって回転可能に支持されており、弾性ローラ２１へとプロセスカートリッジ１の長手方向に交差する方向にトナーを搬送する。撹拌部材２５は、トナーを周期的に撹拌し、現像ローラ４を介して感光体ドラム２へと供給する。
【００３２】
次に、図２、図３を参照して、撹拌部材２５の構成について説明する。
【００３３】
撹拌部材２５は、棒部材２６に可撓性を有するシート部材２３を取り付けたものであり、トナー容器２０内で撹拌部材２５が周期的に回転することによって、撹拌部材２５のシート部材２３が、トナー容器２０の底面に溜まったトナーＴをかき出す。そして、トナーＴは、開口４１よりトナー容器２０の外に送り出され、その後、トナー供給ローラ２１や、現像ローラ４を介して感光体ドラム２の表面に現像される。
【００３４】
本実施例においては、撹拌部材２５は、図４に示すように、プリンタ本体１００Ａに設けたモータ１７にて現像ローラ４の駆動と共に、撹拌部材２５が回転駆動される構成とした。なお、撹拌部材２５は、図４を参照して後述するように、ＣＰＵ１５から電磁クラッチ１９を間欠制御することによりモーター１７からの駆動を可変回転駆動させることが可能な構成となっている。
【００３５】
次に、光透過式トナー残量検知方法及び構成について説明する。
【００３６】
図２に示すように、トナーＴを収納するプロセスカートリッジ１のトナー容器２０には、光透過窓２４ａと光透過窓２４ｂが設けられている。また、プリンタ本体１００Ａには、トナー容器２０の近傍に位置して、トナー残量検知を構成するトナー残量検出用ＬＥＤ（発光手段）３０とトナー残量検出センサ（受光手段）３１が配置されている。
【００３７】
本実施例の光透過式現像剤残量検知手段である現像剤残量検知装置６によれば、トナー残量検出用ＬＥＤ３０から出射された検知光Ｌは、トナー容器２０の光透過窓２４ａからトナー容器２０の内部に入射される。そして、トナー容器２０の内部に入射された検知光Ｌは、前記光透過窓２４ｂからトナー容器２０の外部に通過する。トナー容器２０の外部に通過した検知光Ｌは、トナー残量センサ３１に至る。そこで、トナー残量センサ３１がどれだけの時間検知光Ｌを受光したかによって、即ち、トナー残量センサ３１の検出値に基づいてトナー容器２０内に収納されているトナーＴの残量を検知する構成となっている。
【００３８】
なお、撹拌部材２５のシート部材２３は、長手領域の一部において、光透過窓２４ａ、２４ｂに対して０．５〜４ｍｍ程度侵入しており、光透過窓２４ａ、２４ｂの表面に付着したトナーを拭き取る働きも兼ねている。このような構成とすることで、光透過窓２４ａ、２４ｂの上にトナーが被っても、シート部材２３によって光透過窓２４ａ、２４ｂの表面が清掃され、検知光Ｌがトナー容器２０内を通過することが可能となる。トナー容器２０内にトナーＴが大量に入っている状態では、シート部材２３が光透過窓２４ａ、２４ｂの表面を清掃しても、すぐにトナーが被り、光透過窓２４ａ、２４ｂを遮光してしまうため、検知光Ｌがトナー容器２０内を通過する時間は短い。
【００３９】
しかし、トナー容器２０内のトナーＴが消費され、残量が少なくなってくると、シート部材２３が光透過窓２４ａ、２４ｂを清掃した後に再度トナーＴが被ってくるまでの間隔が開いてくる。そのため、それに対応して検知光Ｌがトナー容器２０内を通過する時間が長くなる。このようにして光透過式現像剤残量検出装置６では、検知光Ｌがトナー容器２０内を通過する時間の長さの変化によってトナー容器２０内のトナーＴの残量を測定する。
【００４０】
すなわち、トナー容器２０内にトナーＴが大量に入っている状態だと検知光Ｌは通過せず、逆にトナーＴが消費された状態においては、検知光Ｌが得られ、トナーＴの消費と共にその通過時間が長くなる。そこで、トナー容器２０内のトナーＴがなくなったときの検知光Ｌの通過時間を予めしきい値Ｙとして設定しておく。すると、トナー容器２０内を通過する検知光Ｌの通過時間がしきい値Ｙとなったとき、プロセスカートリッジ１のトナーＴがなくなったことをユーザーに知らせることができる。
【００４１】
更に、トナー容器２０内を通過する検知光Ｌの通過時間と、トナー容器２０内のトナーＴの残量とを対応させたトナー残量検知シーケンスを作る。それにより、検知光Ｌのトナー容器２０内の通過時間に対応して、トナー容器２０内のトナーＴの残量を逐次で告知するトナー残量の逐次検知が可能となる。
【００４２】
更に、トナー容器２０の外周にはシート部材２３を回転駆動しているときに第１の位置（Ｐ１位置）でシート部材２３を検出するための撹拌部材Ｐ１位置センサ３２、第２の位置（Ｐ２位置）でシート部材２３を検出するための撹拌部材Ｐ２位置センサ３３が配置されている。
【００４３】
図３（ａ）、（ｂ）に撹拌部材Ｐ１位置センサ３２、撹拌部材Ｐ２位置センサ３３の構成、配置を示す。
【００４４】
図３（ａ）において、撹拌部材２５の棒部材２６の端部にはセンサフラグ５０が一体化されており、棒部材２６が矢印Ｒｅ方向に回転駆動されると付随してセンサフラグ５０も回転する。棒部材２６の周囲には撹拌部材Ｐ１位置センサ３２と、撹拌部材Ｐ２位置センサ３３が配置されている。撹拌部材Ｐ１位置センサ３２、撹拌部材Ｐ２位置センサ３３は、フォトインタラプタで構成されていてセンサフラグ５０が回転してセンサを横切ると遮光されるのでセンサフラグ５０の通過が検知可能となっている。撹拌部材Ｐ１位置センサ３２、撹拌部材Ｐ２位置センサ３３は、各々棒部材２６に取り付いたシート部材２３がＰ１位置、Ｐ２位置を通過したことを検知できるように配置されている。図３（ｂ）は断面図であり、シート部材２３がＰ１位置、Ｐ２位置にあるときに、センサフラグ５０が撹拌部材Ｐ１位置センサ３２、撹拌部材Ｐ２位置センサ３３にあるときの様子を示している。
【００４５】
トナー容器２０内で撹拌部材２５が回転することによって、撹拌部材２５のシート部材２３が、トナー容器２０の底面に溜まったトナーＴをかき出す。
【００４６】
次に、図４を参照して実施例１の電気ブロック図を説明する。
【００４７】
図４において、ＣＰＵ１５は、トナー残量検知用ＬＥＤ３０の点灯、消灯制御やトナー残量検出センサ３１からの信号に基づきトナー残量を演算する。また、モータ１７、電磁クラッチ１９の駆動制御、オペレーションパネル３７への表示などの制御を行う。ＲＯＭ３４は、ＣＰＵ１５のシーケンスを行うためのプログラムを内蔵している。モータ駆動回路１６、モータ１７は、現像ローラ４や撹拌部材２５、感光体ドラム２等のプロセスカートリッジの駆動を行うためのものである。現像ローラ４を駆動するための現像ローラ駆動ユニット１８、電磁クラッチ１９は、モータ１７からの駆動力を撹拌部材２５に伝達するか否かをＣＰＵ１５からの制御信号ｋによって制御される。
【００４８】
オペレーションパネル３７は、ユーザーからのプリント設定の入力を受け付けたり、プリンタの状況（エラー、警告）を報知するために表示などを行う。画像コントローラ３６は、外部装置３５からの画像信号をビットマップに変換しＣＰＵ１５に送信する。
【００４９】
ここで、本実施例における撹拌速度とトナー残量検知精度との関係について説明する。
【００５０】
図５は、撹拌速度２水準に対するトナー容器２０内のトナー消費量と、現像剤残量検出装置の検知光Ｌがトナー容器２０内を通過した通過時間との関係の１例を示したグラフである。
【００５１】
本実施例では、速度Ａの撹拌速度をＧとし、速度Ｂの撹拌速度を２Ｇとした。また速度Ｂにおいては速度Ｂで得られた２つのデータを速度Ｂ−１、速度Ｂ−２として記入してある。横軸のトナー消費量は、０％のとき、トナー容器２０内にトナーＴが所定の量詰められた初期の状態であり、１００％のとき、トナー容器２０内のトナーＴが消費されてプロセスカートリッジ１を交換する状態であることを示す。
【００５２】
縦軸の検知光Ｌの通過時間は、現像剤残量検出装置６の検知光Ｌがトナー容器２０内を通過した通過時間を示し、トナー容器２０内のトナーＴが大量にある状態では、検知光ＬはトナーＴによって完全に遮蔽されるためトナー容器２０内を通過できない。トナー容器２１内のトナーＴが消費されると、僅かであるが検知光Ｌが通過し始め検知光の通過時間が得られるようになる。そして、トナー容器２０内のトナーＴがさらに消費され、トナー容器２０内にトナーＴが少なくなるに従って、検知光Ｌがトナー容器２０内を通過する通過時間は多く（即ち、長く）なる。ここでは、全く検知光Ｌがトナー容器２０内を通過しない状態を０、検知光Ｌがトナー容器２０内を通過し続ける状態を１００とし、１００の時点でプロセスカートリッジ１を交換する状態となることを示す。
【００５３】
図５に示すように、本実施例では、トナー残量が非常に多い場合には撹拌駆動速度によらず、検知光は得られず検知光の通過時間は０の状態となる。トナーが消費されてトナー消費量が６０％前後となったとき検知光が得られ始めるが、この状態において撹拌駆動速により検知光の通過時間が異なっている。
【００５４】
特に、撹拌駆動速度の速い速度Ｂにおいては、通過時間のばらつきが大きくなってしまう。逆に撹拌速度の遅い速度Ａの場合は、安定した検知光の通過時間が得られる。これは、撹拌駆動速度が速い場合にはトナー容器２０内のトナーＴは常にクラウド状態であり、撹拌駆動速度が遅い場合には、トナーＴはクラウド状態になった後トナー容器２０の底にとどまるからである。
【００５５】
すなわち、トナー残量が多く撹拌駆動速度が速い場合には、トナーは常にクラウド状態で且つ密度が大きいため検知光が通過しづらく且つ安定した通過時間が得られない。トナー残量が多く撹拌駆動速度が遅い場合には、トナーは密度の低いクラウド状態になった後トナー容器底にとどまるため検知光が通過し易く（密度の低いクラウド状態の間に通過する）且つ安定した通過時間が得られる。
【００５６】
トナー残量が少なく撹拌駆動速度が速い場合には、トナーは常にクラウド状態であるもののトナーの密度が小さいため検知光が通過し易くなる。そのため、検知光の通過時間のばらつきは少なくなるものの、例えば速度Ｂ−２のトナー消費量１００％時で示すように通過時間から判断されるトナー残量としては、まだ、画像形成（印刷）可能状態であることになってしまう。
【００５７】
上記の結果を併せると、撹拌部材２５が現像ローラ４及び感光体ドラム２へトナー供給するための速い撹拌速度で撹拌した後に撹拌速度を遅くして低クラウド状態にする。この状態にてトナー残量検出用ＬＥＤ３０からトナー残量検出用センサ３１へ出射された検知光Ｌが透過している時間を計測した後、再度撹拌速度を速い速度にすることにより高速印字中においても、トナーの供給を満足しながらも、トナー残量を検出することが可能となる。
【００５８】
即ち、撹拌部材２５は、現像剤量検知時は、撹拌部材２５の回転１周期の中で、撹拌部材２５が光残量検知を行う位置を通過するタイミングで撹拌速度を遅くし、それ以外ではそれよりも早い撹拌速度で駆動される。
【００５９】
ここで、本実施例においては、プロセスカートリッジ１が新品状態から検知光Ｌの通過時間が得られるまでは、定常時の撹拌速度はＢとし、残量検知は、１回／５０枚とする。トナー残量が少なくなってきて検知光Ｌの通過時間が得られたときに、精密残検モードを実施する。精密残検にて正確なトナー残量を得た後に、再び粗残検モードにて画像形成（印刷）を所定枚数実施した後に、精密残検モードを実施する。これを繰り返し、且つ、精密残検モードから得られたトナー残量に応じて所定枚数を次第に少なくしながら正確なトナー残量を得ることで、プロセスカートリッジ１を交換する状態となるタイミングを正確に得ることができる。
【００６０】
本実施例での、トナー残量検知シーケンスについて図６、図７のフローチャートを用い、説明する。
【００６１】
先ず、ステップ１１、即ち、Ｓ１１にてトナー残量モードチェックを行う。このＳ１１は、トナー残量により残量検知シーケンスの頻度を毎印字毎に行う、即ち、常時トナー残量検知モードを設定するか否かを決定するためのステップである。このステップの詳細シーケンスを図７のフローチャートにて説明する。
【００６２】
Ｓ２１にて印字枚数のカウンタＮを０に設定する。印字が開始する（Ｓ２２）と、電磁クラッチ１９を全駆動させる（Ｓ２３）。電磁クラッチ１９が全駆動すると撹拌部材２５の撹拌速度が速度Ｂで撹拌される。印字する毎にカウンタＮをインクリメント（＋１）する（Ｓ２５）。印字カウンタＮが５０になったら１枚分だけ電磁クラッチを間欠駆動させて撹拌速度を速度Ａに減速させ、トナー残量ＬＥＤを発光させてトナー残量センサから透過レベルを検出する（Ｓ２６〜Ｓ２８）。
【００６３】
トナー残量センサの透過時間Ｔがｔ１以上かどうかを調査する（Ｓ２９）。透過時間Ｔがｔ１以上であれば常時トナー残量検知モードに移行し、以降の印字毎ごとにトナー残量検知を行う（Ｓ２１０）。透過時間Ｔがｔ１未満であればトナー残量は十分ありユーザーが新品を準備する必要がない状態である。この場合は、カウンタＮを０にリセットし、次の５０枚印字後に再度トナー残量センサから透過時間Ｔを測定する。
【００６４】
図６に戻り常時トナー残量検知モードに移行後、印字中Ｓ１２にて撹拌部材２５が現像器内を回動している中で撹拌部材Ｐ１位置センサ３２にて撹拌部材２５がＰ１位置で検出されたら電動クラッチ１９を間欠駆動させる（Ｓ１３）。
【００６５】
電動クラッチ１９を間欠駆動すると、撹拌部材２５が回動、停止を繰り返すため間欠駆動を行っている期間は、撹拌部材２５の平均速度は減速したことになる。撹拌部材Ｐ２位置センサ３３にて撹拌部材２５を検出するまで電動クラッチ１９の間欠駆動が継続される。Ｓ１４にてトナー残量センサ３１から透過レベルを検出する。
【００６６】
Ｓ１５で撹拌部材Ｐ２位置センサにて撹拌部材２５がＰ２位置にあることを検出されるまで撹拌部材２５を回転駆動させ（Ｓ１１６）、撹拌部材２５がＰ２位置に到達したら電動クラッチ１９を全駆動させて撹拌速度を速度Ａから速度Ｂに増速させる（Ｓ１６）。Ｓ１７でトナー残量センサ３１から遮光レベルを検出する。Ｓ１８で透過レベルの持続時間Ｔを測定する。Ｓ１２からＳ１８まで所定回数行って測定結果が収束したらトナー残量を決定するための透過時間Ｔを決定する（Ｓ１９）。
【００６７】
透過レベルの継続時間Ｔがｔ２以上かどうかを確認する。ｔ２は、トナー残量が１５％であるしきい値である。トナー残量センサの透過時間Ｔがｔ２以上である場合はさらにｔ３以上であるかどうかを確認する。ｔ３は、トナー残量が３％であるしきい値である（Ｓ１１０、Ｓ１１１）。
【００６８】
透過時間Ｔがｔ２以上でｔ３以下である場合は、「トナーロー」をオペレーションパネルに表示させプロセスカートリッジ交換準備を促す警告を行う（Ｓ１１３）。透過時間Ｔがｔ３以上である場合は、「トナーアウト」をオペレーションパネルに表示させユーザーに至急プロセスカートリッジを準備するよう警告する（Ｓ１１２）。透過時間Ｔがｔ２未満である場合は、透過時間Ｔの時間に応じた逐次のトナー残量を表示する（Ｓ１１４）。このレベルは、トナー残量が十分あるレベルにあり警告ではない。
【００６９】
なお、Ｐ１位置は、トナーの撹拌速度Ｂでトナーを汲み上げた後に低クラウド状態になった位置であり、Ｐ２位置は、撹拌部材２５が透過窓２４ｂを通過して現像ローラ４にトナーを搬送開始する位置である。
【００７０】
本実施例では、このトナー残量検知シーケンスを行うことにより、高速印字状態で画像形成を行いながら印刷生産性を損なうことなくトナー残量検出が可能となる。そして、トナー容器内のトナーが消費されて残量が少なくなってくる状態になったときでも、可能な限り印刷生産性を損なうことなくトナー残量検出を高精度に行うことができる。
【００７１】
尚、本実施例の検知光Ｌの通過時間Ｔ、印刷間隔枚数Ｎは、使用される装置に応じて好適となる値を選択すればよい。
【００７２】
又、本発明は、画像形成装置がプロセスカートリッジ方式とされていない場合にも適用することができ、本実施例と同様の効果を得られる。
【００７３】
実施例２
図８、図９を参照して、実施例２について説明する。図８、図９は、プロセスカートリッジ１の駆動伝達手段２００について説明する。
【００７４】
プリンタ本体１００Ａに設けられた本体モータ１７の駆動力が駆動ギア１０２から段ギア１０３（１０３ａ、１０３ｂ）に伝達される。段ギア１０３からの駆動は分岐されて、段ギア１０３ａにより感光体ドラム側のギア１０４に伝わり、段ギア１０３ｂによりトナー容器側のギア１０５に伝達される。
【００７５】
トナー容器側のギア１０５の駆動は、ギア１０６、ギア１０７、ギア１０８、及びギア１０９に伝達され、ギア１０９と同軸の現像ローラ４を駆動する。ギア１０７の駆動力は、ギア１２３及びギア１２４に伝達され、ギア１２４と同軸のトナー供給ローラ２１を駆動する。
【００７６】
一方、上述のように、段ギア１０３ａにより感光体ドラム側のギヤ１０４に伝達された駆動力は、ギア１０４からギア１１４に伝達し、感光体ドラム２を駆動する。
【００７７】
プロセスカートリッジ１は、感光体ドラム１と接触して現像剤担持体としての現像ローラ４、現像ローラ４を配置したトナー容器２０、にて構成される。
【００７８】
トナー容器２０内には、収容されたトナーを撹拌すると共に、現像ローラ４に搬送するための撹拌部材２５が設けられている。撹拌部材２５も現像ローラ４と同様に、本体モータ１７の駆動力が駆動ギア１０２からギア１２０ａに伝達される。ギア１２０ａには同軸にて電磁クラッチ１９を介してギア１２０ｂが設置されている。ギア１２０ｂの駆動力は、ギア１２１及びギア１２２に伝達され、ギア１２２と同軸の撹拌部材２５を駆動する。
【００７９】
現像時、撹拌部材２５によって、収納されたトナーが現像ローラ４へ搬送されると、現像ローラ４上に担持されたトナーは、現像ローラ４の回転に伴いトナーを規制して所定のトナー薄層に形成する。規制されたトナーは、現像ローラ４の回転につれて、現像剤帯電手段としての帯電ローラ３へ至り、所望の帯電電荷量が付与される。
【００８０】
図９（ａ）は、図８のプロセスカートリッジにおける撹拌部材２５を駆動するためのギア列であるギヤ１０２、ギア１２０ａ、電磁クラッチ１９、ギア１２０ｂ、ギア１２１及びギア１２２を側面方向から見た図である。ギア１２２は、ギア比が異なる二つのギア１２２ａ、１２２ｂにて形成された段ギアとなっており、ギア１２２ｂの方がギア１２２ａよりもギア比の高い構成となっている。段ギア１２２は、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、カム１１６によって付勢、消勢され矢印Ｓ方向にスライドするようになっている。バネ１１５は、画像形成装置本体１００Ａに支持され段ギア１２２に対し、図９（ｂ）、（ｃ）にて矢印Ｓ方向右方向へと圧力をかける。
【００８１】
図９（ｂ）、（ｃ）は、段ギア１２２がカム１１６の付勢、消勢によって段ギア１２２ａ又は１２２ｂがモータ１７からの駆動力を撹拌部材２５に伝達している状態を示した図である。
【００８２】
図９（ｂ）では段ギア１２２はカム１１６によって消勢され、モータ１７からの駆動力はギア１２２ａによって撹拌部材２５に伝達される。図９（ｃ）では段ギア１２２はカム１１６によって付勢され、モータ１７からの駆動力はギア１２２ｂによって撹拌部材２５に伝達される。カム１１６の付勢しているタイミングは、図１０に示すように、撹拌部材２５がトナー容器２０で回転駆動中に撹拌部材Ｐ１位置センサ３２にてＰ１位置で検出されてから撹拌部材Ｐ２位置センサ３３にてＰ２位置で検出されるまで（以下、「期間Ｄ」と称す。）は、カムが付勢される。また、撹拌部材２５が撹拌部材Ｐ２位置センサ３３にてＰ２位置で検出されてから撹拌部材Ｐ１位置センサ３２にてＰ１位置で検出されるまで（以下、「期間Ｕ」と称す。）は、カムが消勢される。このため期間Ｄではモータ１７からの駆動力は段ギア１２２ｂ、期間Ｕでは段ギア１２２ａによって撹拌部材２５の駆動に連結される。すなわち、撹拌部材２５の撹拌速度は、期間Ｄでは速度Ａ、期間Ｕでは速度Ｂになるように構成されている。
【００８３】
以上説明したように、トナーの残量をセンサで検出する期間と、トナーをトナー容器から現像ローラへ搬送する期間をギア比の異なる機械的な機構によって切り換えることにより撹拌速度を可変させる。これによりトナーの残量をセンサで検出する期間は減速させ、トナーをトナー容器から現像ローラへ搬送する期間を増速させることにより高速印字を行いながら逐次トナー残量を検出することが可能となる。
【００８４】
上記説明した本発明の各実施態様と、その作用効果をまとめて説明すれば、次のとおりである。
【００８５】
（１）本発明の一実施態様によれば、像担持体と、像担持体上に形成された潜像を現像するために現像部と、像担持体へ現像剤を供給する供給部と、現像剤を収容した現像部内の現像剤の残量を検知するための現像剤残量検知手段は異なる箇所に設けることができる。
【００８６】
この構成により、現像剤の残量を検知する位置と現像剤を現像担持体に供給する位置の各々の箇所に応じて駆動速度を変更することが可能となる。
【００８７】
（２）本発明の他の実施態様によれば、攪撹拌部材を周期的に駆動するときに現像剤の残量を検知する期間と現像剤を像担持体に供給する期間の各々の期間を異ならせることができる。
【００８８】
この構成により、撹拌部材を周期的に駆動するときに現像剤の残量を検知する期間の駆動速度と現像剤を現像担持体に供給する期間駆動速度を変更することが可能となる。
【００８９】
（３）本発明の他の実施態様によれば、現像剤残量検知手段による受光手段の検出値の結果に応じて撹拌駆動手段により撹拌部材を周期的に駆動するときの駆動速度を一定に維持することができる。
【００９０】
この構成により、トナー残量が十分あり発光手段から透過光が検出できない状態においてはトナー残量検出シーケンスを間欠的に行うことができ、発光手段、受光手段の消費電力の軽減をすることが可能となる。
【００９１】
（４）本発明の他の実施態様によれば、撹拌駆動手段により撹拌部材を周期的に駆動するときに現像剤の残量を検知する期間の駆動速度は、現像剤収容部内の現像剤残量に応じて可変とされる。
【００９２】
この構成により、トナー残量の検出精度が向上する。
【００９３】
（５）本発明の他の実施態様によれば、少なくとも、像担持体と、現像部と、撹拌部材とを一体化してプロセスカートリッジとなし、画像形成装置本体に対してプロセスカートリッジが着脱可能とすることができる。
【００９４】
この構成により、交換時期の報知を円滑に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００９５】
１          プロセスカートリッジ
２          感光体ドラム（像担持体）
３          帯電ローラ（帯電手段）
４          現像ローラ（現像手段）
５          レーザユニット（露光手段）
６          現像剤残量検知手段
７          転写ローラ（転写手段）
１５        ＣＰＵ
１６        モータ駆動回路
１７        モータ
１８        現像ローラ駆動ユニット
１９        電磁クラッチ
２０        トナー容器（現像剤収容部）
２１        弾性ローラ
２３        撹拌シート
２４ａ      検知窓
２４ｂ      検知窓
２５        撹拌部材
２６        棒部材
３０        トナー残量検出用ＬＥＤ（発光部）
３１        トナー残量検出センサ（受光部）
３２        撹拌部材Ｐ１位置センサ
３３        撹拌部材Ｐ２位置センサ
１００      画像形成装置
【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】
2011247915.tif 000009
【図８】
2011247915.tif 000010
【図９】
2011247915.tif 000011
【図１０】
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