(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、当該像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、当該静電潜像を現像剤を用いて可視化する現像部材を収容し、現像剤を補充し、底部に湾曲面を有する導電部材が設けられるとともに、前記湾曲面の上側にあり回転時前記湾曲面に沿う回転軌跡を有する撹拌部材が設けられる現像剤収容器を装着可能な現像ユニットを備えた画像形成装置であって、
前記現像剤収容器が交換されたことを検出する交換検出手段と、
前記導電部材に電圧を印加させて前記現像剤収容器内の現像剤のみを予備帯電可能な予備帯電手段と、
前記現像剤収容器から前記現像ユニットへの現像剤通路に設けられ開閉制御可能な仕切部とを設け、
前記交換検出手段により現像剤収容器の交換を検出したときに、印刷ジョブがあると、前記現像ユニットにある残現像剤を使用して前記印刷ジョブの画像形成を行い、画像形成中に現像剤収容器内の現像剤を前記予備帯電手段により所定時間予備帯電しながら前記撹拌部材を回転させた後に、前記仕切部を開くようにし前記予備帯電された現像剤を前記現像剤収容器から前記現像ユニットへ供給することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像ユニット内の現像剤残量を検出する現像剤残量手段を設け、
前記交換検出手段により現像剤収容器の交換が検出されたときに、前記現像剤残量手段により検出された現像剤残量に基づき、前記所定時間を変化させるようにしたことを
特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記所定時間は、前記現像ユニット内の現像剤残量が所定の基準量以下であると検出されたときのみ設定するようにしたことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記予備帯電は、前記仕切部が閉じているときのみ行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の画像形成装置。
【請求項５】
当該現像剤収容器を識別することができる識別データ記録部を前記現像剤収容器に設け、
前記識別データに基づき現像剤収容器の交換を検出することを特徴とする請求項４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、電子写真方式のプリンタや複写機などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子写真方式の画像形成装置における画像形成の方法としては、帯電装置より均一に帯電された感光体ドラムの表面を露光ヘッドで所望の画像や文字等を露光して静電潜像を形成し、摩擦帯電された画像形成カートリッジ内のトナーにより静電潜像を現像して像担持体である感光体ドラム上にトナー像を形成した後、このトナー像を媒体に転写し、さらに定着する方法が一般的である。
【０００３】
このような画像形成装置において、トナー不足となりトナーカートリッジを交換すると、交換した新しいトナーカートリッジ内の新規トナーの帯電量不足が原因で、本来現像してはならない部分にトナーが載ってしまう、いわゆるカブリの現象が発生することがある。これを防止するためトナーカートリッジを交換した場合は、画像形成カートリッジの空回転時間を設け、トナーの摩擦帯電時間を長くとる方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２５８６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の画像形成装置では、トナーカートリッジを交換した直後に、都度、画像形成カートリッジの空回転時間を設ける必要があり、印刷開始までの待ち時間が長くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記従来の不具合を解決し、トナーカートリッジが交換されたときでも、カブリの発生を抑えるとともに、印刷待ち時間が長くなることのない画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、前述の課題を解決するため次の手段を採用する。像担持体と、当該像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、当該静電潜像を現像剤を用いて可視化する現像部材を収容し、現像剤を補充し、底部に湾曲面を有する導電部材が設けられるとともに、前記湾曲面の上側にあり回転時前記湾曲部に沿う回転軌跡を有する撹拌部材が設けられる現像剤収容器を装着可能な現像ユニットを備えた画像形成装置であって、前記現像剤収容器が交換されたことを検出する交換検出手段と、前記導電部材に電圧を印加させて前記現像剤収容器内の現像剤のみを予備帯電可能な予備帯電手段と、前記現像剤収容器から前記現像ユニットへの現像剤通路に設けられ開閉制御可能な仕切部とを設け、前記交換検出手段により現像剤収容器の交換を検出したときに、印刷ジョブがあると、前記現像ユニットにある残現像剤を使用して前記印刷ジョブの画像形成を行い、画像形成中に現像剤収容器内の現像剤を前記予備帯電手段により所定時間予備帯電しながら前記撹拌部材を回転させた後に、前記仕切部を開くようにし前記予備帯電された現像剤を前記現像剤収容器から前記現像ユニットへ供給することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の画像処理装置によれば、前記現像剤収容器が交換されたことを検出する交換検出手段と、前記導電部材に電圧を印加させて前記現像剤収容器内の現像剤のみを予備帯電可能な予備帯電手段と、前記現像剤収容器から前記現像ユニットへの現像剤通路に設けられ開閉制御可能な仕切部とを設け、前記交換検出手段により現像剤収容器の交換を検出したときに、印刷ジョブがあると、前記現像ユニットにある残現像剤を使用して前記印刷ジョブの画像形成を行い、画像形成中に現像剤収容器内の現像剤を前記予備帯電手段により所定時間予備帯電しながら前記撹拌部材を回転させた後に、前記仕切部を開くようにし前記予備帯電された現像剤を前記現像剤収容器から前記現像ユニットへ供給するので、新規トナーを撹拌帯電するための空回転時間を新たに設ける必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施の形態例を、図面に共通する要素には同一の符号を付し、図面を用いて説明する。なお、画像処理装置として印刷装置を例として説明するが、これには限られない。
【実施例１】
【０００９】
（構成）
図１は、実施例１の画像形成装置の構成図であり、図２は画像形成カートリッジの構成図であり、図３はトナーカートリッジの構成図である。
【００１０】
（画像形成装置の構成）
まず、図１に示したように、実施例１の画像形成装置１は、用紙１０３を収納するカセット１０２と、搬送路１０１上に用紙１０３を一枚ずつ繰り出すピッカローラ１０４と、矢印Ａのように搬送されてきた用紙１０３にトナー現像を行う画像形成カートリッジ１００と、用紙１０３上のトナー現像を熱により定着する定着部１０５と、トナー定着を終えた用紙１０３を画像形成装置１の外へ送出する搬出ローラ１０６から構成される。
【００１１】
図２は、実施例１の画像形成装置１の画像形成カートリッジ１００およびその周辺部の構成を示した図であり、感光体ドラム２、帯電ローラ３、露光ヘッド４、現像ローラ５、供給ローラ６、トナー規制部材７、転写ローラ８およびクリーニング装置９から構成される。
【００１２】
感光ドラム２は、導電性支持体と光導電層によって構成され、導電性支持体としてはアルミニウムの金属パイプに光導電層として電荷発生層・電荷輸送層を順次積層した有機系感光体である。帯電ローラ３は、金属シャフトと半導電性ゴム層によって構成される。露光ヘッド４は、ＬＥＤ光やレーザ光により感光ドラム２の表面を露光させる機能を有するものである。
【００１３】
現像ローラ５は、金属シャフトと半導電ウレタンゴム材等で構成され、供給ローラ６は、金属シャフトと発泡系ウレタンゴム材等で構成される。トナー規制部材７は、例えば０．０８ｍｍ程度の厚さで長手方向の長さが現像ローラ５の弾性体の幅にほぼ一致する薄板であり、長手方向の一端は図示しないフレームに固定され、他端は先端からわずかに内側の面が現像ローラ５に当接するように設置される。
【００１４】
現像ローラ５には、現像ローラ電圧印加部（２３ａ）が接続されており、供給ローラ６には供給ローラ電圧印加部（２３ｂ）が接続されており、それぞれのローラを所定の電位に帯電させるようになっている。また、帯電ローラ３および転写ローラ８にも、図示しない電圧電源が接続されており、所定の電圧が印加されるようになっている。これらのローラは制御部３２の制御により図示しないモータを駆動源として図２、図３に示したようにそれぞれ矢印Ｂ、Ｃ、Ｅ方向に回転する。
【００１５】
（現像ユニットの構成）
図３は、図２の画像形成カートリッジ１００のうち、現像ユニット１０およびトナーカートリッジ２０の断面図を示したものである。現像ユニット１０は、現像ローラ５、供給ローラ６、トナー規制部材６、トナーカートリッジ２０と現像ユニット１０との間のトナー通路上に設けられた開閉可能なシャッタ１２からなる。
【００１６】
（トナーカートリッジの構成）
一方、トナーカートリッジ２０は、現像ユニット１０の上部にセットされる着脱可能なトナー収容器であり、内部のトナーを撹拌する撹拌部２１、内部壁面に貼り巡らされた金属板２２、金属板２２に電圧を印加する予備帯電電圧印加部ＶＴＣ（２３）、およびトナーカートリッジ２０の製造番号等の情報が記録されたデータ記録部２４、例えば、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）チップから構成される。
【００１７】
図４に前述のトナーカートリッジ２０の内部のトナーを撹拌する撹拌部２１の構成を示す。同図に示したように、撹拌部２１は、制御部３２に制御のもとに図示しない駆動源によりギア２１ｃを介して回転軸２１ｄを中心に矢印Ｄ方向に回転させることにより腕部２１ａを介して攪拌バー２１ｂを回転させる構成となっている。なお、前記駆動源は、現像ローラ５や供給ローラ６と同じ駆動源としてもよいし別の駆動源としてもよい。
【００１８】
勿論、ギア２１ｃを介することなく、直接、モータ等の回転により回転させるようにしてもよいし、回転方向も逆方向としてもよい。また、攪拌バー２１ｂはシャフト状でなくとも板状でもよいしその他の形状としても勿論よい。
【００１９】
また、トナー帯電を助長する方法であれば、上述の金属板と撹拌バーの組み合せのみならず、金属ブレードとゴムローラ、或いはメッシュ金属板とゴムローラなど、少なくとも一方が導電性材料或いは半導電性材料であればよく、その形状と材料の組み合せはどのようにしてもよい。
【００２０】
（制御系の構成）
図５に、実施例１の画像形成装置の制御系のブロック図を示す。データ読取部３１はトナーカートリッジ２０に備えつけられたデータ記録部２４の情報を非接触で読み取る装置であり、制御部３２は、印刷指示を受けてシャッタ開閉駆動部３４や画像形成カートリッジ駆動部３５や電圧印加部２３に動作命令を行うとともにデータ読取部３１からのデータ解析を行うものであり、撹拌バー２１ｂの動作時間が所定の時間経過したか否かを判定するタイマ３３を有する。
【００２１】
シャッタ開閉駆動部３４は、制御部３２からの指示に従い図示しないソレノイドを介しシャッタ開を行う。また、画像形成カートリッジ駆動部３５は、制御部３２からの指示に従い図示しないモータを介して現像ローラ５、供給ローラ６および撹拌バー２１ｂの駆動を行う。電圧印加部２３は、制御部３２からの指示に従い現像ローラ５、供給ローラ６およびトナーカートリッジ内の金属板２２などに対して高圧電圧を発生させる。
【００２２】
（動作）
以上の構成により実施例１の画像形成装置は以下のように動作する。この画像形成装置による画像形成の動作を図１および図２の構成図を用いて説明する。
【００２３】
（画像形成の動作）
まず、感光体ドラム２の表面は、帯電ローラ３等の帯電装置により、任意の極性と電位に均一に帯電される。上位装置からの印刷指示に従い図示しない書き込み制御部より出力された画像データは、露光ヘッド４に送られ、画像パターンに応じた静電潜像が感光体ドラム２の表面上に形成される。
【００２４】
供給ローラ電圧印加部（２３ｂ）により所定の電圧を印加された供給ローラ６は、現像ローラ５に当接しており、回転駆動することにより、現像ユニット１０のトナー収容器中のトナーを所定の電位に帯電させながら現像ローラ５へ供給する。
【００２５】
現像ローラ５上のトナーは現像ローラ５に当接しているトナー規制部材６との摩擦等により帯電し、そのトナー厚は現像ローラ５に対するトナー規制部材６の押圧力等により決定される。現像ローラ５は、帯電ローラ３により表面が所定の電位に帯電された感光ドラム２に当接しており、現像ローラ電圧印加部（２３ａ）により帯電したトナーを感光体ドラム２上の静電潜像に付着させる。
【００２６】
そして、制御部３２の搬送制御により、カセット１０２内からピッカローラ１０４により繰り出され搬送路１０１を経由して搬送されてきた用紙１０３上に、感光体ドラム２上のトナーを転写ローラ７との電界により転写し，転写した用紙１０３上のトナーは定着部１０５により定着し、搬送ローラ１０６にて排出口より排出する。なお、感光体ドラム２に残留したトナーは、転写後にクリーニング装置９により除去される。
【００２７】
以上述べた画像形成の動作において、現像ユニット１０のトナー収容器内にトナーが十分に残っておりトナーカートリッジの交換もないときは、図２または図３に示されるように、シャッタ１２が開いた状態で現像ユニット１０の上部にトナーカートリッジ２０がセットされ、トナーカートリッジ２０の中のトナーと現像ユニット１０の中のトナーは所望の電位に保たれ混在した状態となっており、新規トナーの帯電量不足によるカブリ等の発生はなく、安定して感光ドラム２に静電潜像を形成することができる。
【００２８】
一方、トナーカートリッジ２０が交換されたときでは、トナーカートリッジ２０の中の新規トナーが現像ユニット１０の中に混入し、現像ユニット１０内のトナーの電位が所望の電位とならず、カブリ等が発生する。
【００２９】
（予備帯電の動作）
この不具合を解消するために、実施例１の画像形成装置では以下のように動作する。この動作を図６のシャッタ１２が閉められた状態図と図７のシャッタ１２を開いたときの状態図を用いて説明する。
【００３０】
先ず、トナーカートリッジ２０を交換する場合は、トナーカートリッジ２０の図示しないトナーカートリッジロックバーを所定の方向に回動することにより手動でシャッタを閉じた後、装置上方向に引き上げて取外す。このとき、現像ユニット１０の上部のシャッタ１２も閉じられる。
【００３１】
そして、図６に示したように、新たなトナーカートリッジ２０がセットされると、制御部３２は、トナーカートリッジ２０上部に設けられたデータ記録部２４から例えば製造番号などを読み出し、交換前の製造番号と新たな製造番号が異なることを検出し、トナーカートリッジ２０が交換されたことを検出する。
【００３２】
なお、トナーカートリッジ２０が交換されたか否かの検出は、画像形成装置１の電源オン時やトナーカートリッジ２０を交換するために画像形成装置１の図示しない本体カバーが閉じられたときなどに行うのがよい。
【００３３】
次に、印刷指示が行われると、現像ユニット１０は、それまでの通常の印刷動作を行う一方で、トナーカートリッジ２０内では予備帯電電圧印加部２３ｃにて金属板２２に電圧印加を行いながら、攪拌部２１にて撹拌バー２１ｂを回転させトナーを攪拌する。
【００３４】
このとき、シャッタ１２は、まだ閉の状態のままとし、現像ユニット１０内のトナーと交換したトナーカートリッジ２０内のトナーを混ぜ合わせることなく、トナーカートリッジ２０内の新規トナーだけを独立して撹拌し、帯電させる。
【００３５】
予備帯電電圧印加部２３ｃから金属板２２に印加する電圧ＶＴＣは、現像ローラ５や供給ローラ６へ印加するトナー帯電極性と同極性の電圧を印加し、例えば供給ローラ６に印加する電圧ＶＳＢと同程度の電圧とするのがよい。
【００３６】
次に、トナーカートリッジ２０内のトナーの摩擦帯電について、所定の時間、撹拌動作を行った後、制御部３２からの指示により図７に示したようにシャッタ１２を開き、トナーカートリッジ２０内のトナーを現像ユニット１０内に投入し現像ユニット１０内のトナーと混ぜる。
【００３７】
なお、シャッタ１２をオープンした後は、トナーカートリッジ２０内のトナー帯電量を不必要に上げてトナー帯電特性が劣化することがないように、金属板２２への電圧印加は停止するのがよい。
【００３８】
以上の動作によりトナーカートリッジ２０内のトナーを現像ユニット１０内のトナーに混入させることにより、図２または図３に示すような通常の印刷時の状態となる。
【００３９】
（予備帯電の詳細な動作）
以上の動作を図８の動作フローチャート図を用いてさらに詳細に説明する。なお、以下の説明では、攪拌部２１の駆動源を現像ローラ５や供給ローラ６と同じ駆動源としている場合を例として説明する。すなわち、印刷を行っているときやスタートアップ等にて現像ローラ５や供給ローラ６を回転させているときだけ、攪拌バー２１ｂを回転することができる例として説明する。
【００４０】
まず、データ記録部２４からトナーカートリッジの製造番号等を読み出し（ステップＳ１）、トナーカートリッジ２０の交換があったか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００４１】
そして、トナーカートリッジ２０が交換されていないと判定した場合は、ステップＳ１に戻ってステップＳ１およびステップＳ２を繰り返す。その間は、通常の印刷動作を行う。
【００４２】
一方、トナーカートリッジ２０が交換されたと判定した場合は、撹拌バー２１ｂの総動作時間Ｔｓｕｍのタイマ値をクリアし（ステップＳ３）、さらに一連の印刷動作における撹拌バー２１ｂの動作時間Ｔｋのタイマ値をクリアする（ステップＳ４）。
【００４３】
そして、一連の印刷動作中の撹拌バー２１ｂの動作時間Ｔｋの計測を開始するとともにトナーカートリッジ２０内の金属板２２に電圧を印加してトナーカートリッジ２０内の新規トナーの予備帯電を始める（ステップＳ５）。
【００４４】
当該一連の印刷動作が終わった後に、撹拌バー２１ｂの総動作時間Ｔｓｕｍを算出し（ステップ６）、Ｔｓｕｍが所定の時間（例えば、１分）を上回ったか否かを制御部３２が判定する（ステップ７）。
【００４５】
所定の時間に達していないときは一連の印刷動作毎にステップＳ４〜ステップＳ６の処理を繰り返し、所定の時間に達するとにトナーカートリッジ２０内のトナーが十分に摩擦帯電されたものとして、ＴｋおよびＴｓｕｍのタイマ値をクリアする（ステップＳ８）。
【００４６】
そして、トナーカートリッジ２０内の金属板２２への電圧印加を停止し、シャッタ１２を開いてトナーカートリッジ２０内のトナーと現像ユニット１０内のトナーを混入させ（ステップ９）、本トナーカートリッジ交換時の処理を終了する。
【００４７】
なお、以上の動作の説明では、攪拌バー２１ｂの回転駆動の駆動源を現像ローラ５や供給ローラ６と同じ駆動源とする場合で、ステップＳ３〜Ｓ６のように印刷動作中のみ攪拌バー２１ｂを回転させる例として説明したが、別の駆動源により攪拌バー２１ｂを回転駆動するようにしたときは、印刷動作と関係なく攪拌バー２１ｂを回転させることができるので、あらかじめ設定した基準時間の間、攪拌バー２１ｂを回転させた後にシャッタ１２を開くようにしてもよい。
【００４８】
また、以上の実施例の説明では、攪拌バー２１ｂを回転させた時間に基づいてシャッタ１２を開くように説明したが、時間ではなく、攪拌帯電したトナーカートリッジ２０内のトナーの電位を一般的な電位測定方法により測定し、所定の電位となったときに金属板２２への電圧印加を停止しシャッタ１２を開くようにしてもよい。なお、電位測定としては、測定表面から数ｍｍの距離で金めっき電極（直径約６ｍｍ程度）を振動させ振動容量法で表面電位を測定すればよい。
【００４９】
また、以上の実施例の説明では、現像ユニット１０にトナーカートリッジ１０を装着した後、攪拌バー２１ｂを回転させ攪拌帯電させるように説明したが、別に帯電装置を設け、装着前に所定の時間の間、攪拌帯電させた後、現像ユニット１０に装着するような構成としてもよい。
【００５０】
また、以上の実施例の説明では、所定の時間、金属板２２への電圧印加をしながら攪拌バー２１ｂを回転させ攪拌帯電させるように説明したが、均一に帯電する必要がないときは、攪拌バー２１ｂを回転することなく、ステップＳ３〜Ｓ７の時間監視により、金属板２２への電圧印加のみを行うようにしてもよい。
【００５１】
（実施例１の効果）
以上説明したように、実施例１の画像形成装置によれば、トナーカートリッジに予備帯電可能な金属板と攪拌部を設け、さらに現像ユニットとの連結部分に開閉制御可能なシャッタを設け、トナーカートリッジを交換したときに、現像ユニット内のトナーと独立してトナーカートリッジ内にて予備帯電した後、前記シャッタを開くようにしたので、新規トナーを撹拌帯電するための空回転時間を新たに設ける必要がない。
【実施例２】
【００５２】
（構成）
図９は、実施例２の現像ユニットの構成を示すものであり、現像ユニット１０の断面図を示したものである。実施例２の現像ユニット１０では、現像ユニット１０内のトナーの残量が検出できるトナー残量検出部３０を新たに追加した構成となっている。その他の構成は実施例１の画像形成装置の構成と同様であるので、簡略化のために、その詳細な説明は省略する。
【００５３】
（トナー残量検出部の構成）
図１０は、トナー残量検出部３０の斜視図であり、同図に示したようにトナー残量検出部３０は、クランク軸状に形成されたトナー残量検出バー３０ｂ、図示しない駆動手段により回転されるギア３０ｄ、ギア３０ｄに取り付けられた突起部３０ｃとからなる。トナー残量検出バー３０ｂの回転軸３０ｅはギア３０ｄの中心部に嵌入されているが、ギア３０ｄとは独立に支持され、ギア３０ｄに対して一方向に係合され回転することができる。
【００５４】
すなわち、図１０における矢印Ｆ方向に前記ギア３０ｄが回転すると、突起部３０ｃが前記トナー残量検出バー３０ｂの腕部３０ａを押して、前記前記トナー残量検出バー３０ｂを矢印Ｆ方向に回転させるようになっている。
【００５５】
なお、トナー残量検出バー３０ｂを回転させる駆動手段としては、攪拌部２１を駆動する駆動源のように、現像ローラ５や供給ローラ６を回転駆動する駆動源を用いてもよいし、別にモータ等の駆動源を設けて回転させるようにしてもよい。
【００５６】
（制御系の構成）
図１１は、実施例２の画像形成装置の制御系の構成図である。実施例２の画像形成装置の制御系では、同図に示したように、トナー残量検出部３０が制御部３２に接続され、後述の方法でトナー残量検出部３０にて現像ユニット１０内のトナー残量を検出した結果が制御部３２に入力されるようになっている。
【００５７】
そして、トナー残量検出部３０からのトナー残量検出結果に基づき、攪拌バー２１ｂによる攪拌帯電を行い、制御部３２のタイマ３３により所定の時間経過したかどうかの測定を行い、シャッタ１２の開閉制御などを行うようになっている。
【００５８】
（動作）
まず、現像ユニット１０内のトナー残量を検出するトナー残量検出部３０の動作について図１２および図１３を用いて以下詳細に説明する。
【００５９】
（トナー残量検出部の動作）
同図は、それぞれ現像ユニット１０内のトナー残量が多いときと少ないときのトナー残量検出バー３０ｂの動作を示しており、トナー残量検出バー３０ｂが自重により回転して落下するようにし、トナー量に応じて落下によるスキップ時間が変化することを利用してトナー量を検出するようになっている。
【００６０】
すなわち、トナー残量が多い場合には、図１２（ａ）（ｂ）のように、ギア３０ｄがＦ方向に回転すると、トナー残量検出バー３０ｂはトナー内を突起部３０ｃとともに回転した後、図１２（ｃ）の破線のように真上を向き、その後トナー残量検出バー３０ｂだけが自重によって回転し図１２（ｃ）の実線位置まで落下する。そして、図１２（ｄ）のように突起部３０ｃが回転してくるまでトナー残量検出バー３０ｂは停止し、その後突起部３０ｃに押されながら回転し図１２（ａ）の状態に戻る。
【００６１】
一方、トナー残量が少ない場合も、図１３（ａ）（ｂ）のように、トナー残量検出バー３０ｂは突起部３０ｃとともに回転した後、図１３（ｃ）の破線のように真上を向き、その後トナー残量検出バー３０ｂだけが自重によって回転し図１３（ｃ）の実線のように落下し、突起部３０が回転してくるまでトナー残量検出バー３０ｂは、ほぼ真下に近い位置で停止し、その後突起部３０ｃに押されながら回転し図１３（ａ）の状態に戻る。
【００６２】
以上のトナー残量検出バー３０ｂの動作に基づき、トナー残量検出部３０の下部に設けたフォトインタラプタ等のトナー残量検出センサ３０ｓによりトナー残量検出バー３０ｂが真下付近にきたことを検出し、その検出時間を測定する。
【００６３】
図１４は、トナー残量検出センサ３０ｓの出力波形である。図中Ｔｓはトナー残量検出バー３０ｂが１回転するのに要する時間、ｔ１、ｔ２はトナー残量検出バー３０ｂがトナー残量検出センサ３０ｓをよぎってセンサＯＮしている時間である。トナー残量が多いときは（ａ）のようにトナー残量検出センサ３０ｓがセンサＯＮ（Ｌｏｗ側）する時間は短く、トナー残量が少ないときは（ｂ）のようにトナー残量検出センサ３０ｓがセンサＯＮする時間は長くなる。
【００６４】
図１５は、トナー残量検出バーを１回転する時間Ｔｓが４．６４秒となるようにした場合の、現像ユニット１０内のトナー残量とトナー残量検出部３０のセンサＯＮ時間との関係をプロットしたものである。同図に示したように、５ｇ程度から２０ｇ程度の残量に変化することによりセンサＯＮ時間が徐々に短くなっている。そして、例えばトナー残量１０ｇのときは、２秒程度がセンサＯＮ時間となっていることがわかる。
【００６５】
以上のように、トナー残量によってトナー残量検出部３０のセンサＯＮ時間が異なることを利用して現像ユニット１０内のトナー残量を検出することができる。
【００６６】
（予備帯電の動作）
ところで、現像ユニット１０内のトナー残量が少ない場合にシャッタ１２を開けるとトナーカートリッジ２０からの新規トナーが現像ユニット１０内に多量に入り込む。一方、現像ユニット１０内のトナー残量が多い場合には、シャッタ１２を開けてもトナーカートリッジ２０から現像ユニット１０内に入り込む新規トナーの量は少ない。
【００６７】
従って、現像ユニット１０内のトナー残量が多いときには、トナーカートリッジ２０内のトナーを予備帯電せずに現像ユニット１０内に混入した場合であっても、混入された新規トナーが現像ローラ５よりかなり上方位置に留まるとき、例えば新規トナーがシャッタ１２の下方５ｍｍ程度の範囲で混入するのであれば、画像形成に消費されるトナーは現像ユニット２０内にある十分帯電されたトナーで補えるため、印刷画像へのカブリの影響は少ない。
【００６８】
しかしながら、現像ユニット１０内のトナー残量が少なく、例えば、現像ローラ５上部がトナー溜まりから突出してしまうような場合には、トナーカートリッジ２０内から混入してきた新規トナーが画像形成に費やされる消費トナーとしてすぐに使用されるため、印刷画像へのカブリの影響が大きくなる。
【００６９】
以上のことから、現像ユニット１０内のトナー残量が少ないときほど、トナーカートリッジ２０から混入する新規トナーは十分な摩擦帯電を行う必要があることが分かる。
【００７０】
そこで、実施例２の画像形成装置では、トナーカートリッジ２０の交換があったときに、現像ユニット１０内のトナー残量をトナー残量検出部３０にて検出し、当該検出結果とあらかじめ設定した基準量とを比較し、トナー残量が基準量以下のときは、トナーカートリッジ２０内のトナーの攪拌帯電を行うようにしている。
【００７１】
（予備帯電の詳細な動作）
以下、図１６の動作フローチャートを用いて、その動作を詳細に説明する。なお、ステップＳ１１、Ｓ１２およびＳ１４ないしＳ２０は、実施例１とほぼ同様であるので、その説明を簡略化する。
【００７２】
先ず、データ記録部２４からトナーカートリッジデータの読み出しを行い、トナーカートリッジ２０の交換があったか否かを制御部３２にて判断し（ステップＳ１１、Ｓ１２）、交換されていないと判断した場合は、ステップＳ１に戻ってステップＳ１およびステップＳ２を繰り返し、その間は、通常の印刷動作を行う。
【００７３】
一方、交換されたと判断した場合は、現像ユニット１０内のトナー残量をトナー残量検出部３０にて検出し、その残量があらかじめ設定したトナー残量基準値以下かどうかを判定する（ステップＳ１３）。
【００７４】
例えば、トナー残量１０ｇを基準値とすると、トナー残量１０ｇのときのセンサＯＮ時間である２秒を基準時間とし、検出したセンサＯＮ時間と比較し、センサＯＮ時間が基準時間より短い場合はトナー残量が１０ｇより多いと判断し、センサＯＮ時間が基準時間より長いときは１０ｇより少ないと判断する。
【００７５】
上記の判断方法にて現像ユニット１０内のトナー残量が前記基準値よりも多いと判定した場合は、攪拌部２１にてトナーカートリッジ２０内のトナーを攪拌帯電することなくシャッタ１２を開き（ステップ２１）、本処理を終了し、通常の印刷動作を行う。
【００７６】
一方、現像ユニット１０内のトナー残量が少ないと判断した場合は、撹拌バー２１ｂの総動作時間Ｔｓｕｍのタイマ値および一連の印刷動作における撹拌バー２１ｂの動作時間Ｔｋのタイマ値をクリアする（ステップＳ１４、Ｓ１５）。
【００７７】
そして、そして、一連の印刷動作中の撹拌バー２１ｂの動作時間Ｔｋの計測を開始するとともにトナーカートリッジ２０内の金属板２２に電圧を印加してトナーカートリッジ２０内の新規トナーの予備帯電を開始し、一連の印刷動作を終了すると撹拌バー２１ｂの総動作時間Ｔｓｕｍを算出し、Ｔｓｕｍがあらかじめ設定した基準時間、例えば１分程度を上回ったか否かを判定する（ステップＳ１６〜Ｓ１８）。
【００７８】
前記基準時間に達していないときは一連の印刷動作毎にステップＳ１５〜ステップＳ１７の処理を繰り返し、基準時間に達したと判定したときはトナーカートリッジ２０内のトナーが十分に摩擦帯電されたものとして、ＴｋおよびＴｓｕｍのタイマ値をクリアし、トナーカートリッジ２０内の金属板２２への電圧印加を停止しシャッタ１２を開いてトナーカートリッジ２０内のトナーと現像ユニット１０内のトナーを混入させて（ステップＳ１９、Ｓ２０）、本処理を終了する。
【００７９】
なお、以上の実施例の説明では、トナーカートリッジ２０内の新規トナーを現像ユニット１０内のトナーに混入する前に摩擦帯電するか否かの判定基準として、ステップＳ１３にて用いる現像ユニット２０内のトナー残量基準値を一つだけ設けるように説明したが、トナー残量基準値を複数持ち、それぞれの基準値ごとに撹拌バー２１ｂの総動作時間Ｔｓｕｍの基準時間も変化させ、現像ユニット２０内のトナー残量に応じてトナーカートリッジ２０内の新規トナーの撹拌摩擦帯電時間を変化させるようにしてもよい。
【００８０】
また、以上の実施例の説明では、トナー残量検出方法として、トナー残量によってトナー残量検出部３０のセンサＯＮ時間が異なることを利用して現像ユニット１０内のトナー残量を検出する方法を例として説明したが、トナーの重量を検出する方法など、別のトナー残量検出方法を用いても勿論よい。
【００８１】
（実施例２の効果）
以上説明したように、実施例２の画像形成装置によれば、現像ユニット内のトナー残量を検出するトナー残量検出手段を設け、トナーカートリッジ交換の際にトナー残量検出手段にてトナー残量を検出し、当該検出結果に基づきトナーカートリッジ内の新規トナーの予備帯電時間を変化させるようにしたので、予備時間を最適に設定することができ、トナー帯電量を上げ過ぎてトナー帯電特性が劣化することをも防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、電子写真方式のプリンタのみならず、印刷複合機やファクシミリ、複写機などの画像形成装置に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】実施例１の画像形成装置の構成図である。
【図２】実施例１の画像形成カートリッジの構成図である。
【図３】実施例１の現像ユニットおよびカートリッジ断面図である。
【図４】実施例１の画像形成装置の攪拌部の構成図である。
【図５】実施例１の画像形成装置の制御系の構成図である。
【図６】実施例１の画像形成装置の動作説明図である。
【図７】実施例１の画像形成装置の動作説明図である。
【図８】実施例１の画像処理装置の動作フローチャートである。
【図９】実施例２の現像ユニットの構成を示す断面図である。
【図１０】実施例２の画像形成装置のトナー残量検出部である。
【図１１】実施例２の画像形成装置の制御系の構成図である。
【図１２】実施例２の画像処理装置のトナー量検出動作の説明図である。
【図１３】実施例２の画像処理装置のトナー量検出動作の説明図である。
【図１４】実施例２の画像形成装置のセンサ出力波形である。
【図１５】実施例２のトナー残量検出部のトナー残量とセンサＯＮ時間との関係との関係の例示図である。
【図１６】実施例２の画像処理装置の動作フローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１：画像処理装置
２：感光ドラム
５：現像ローラ
６：供給ローラ
７：トナー規制部材
１０：現像ユニット
１２：シャッタ
２２：金属板
２０：トナーカートリッジ
２１：攪拌部
２１ｂ：攪拌バー
２３：電圧印加部
２３ｃ：予備帯電電圧印加部
２４：データ記憶部
３０：トナー残量検出部
３０ｂ：トナー残量検出バー
３０ｃ：突起部
３１：データ読取部
３２：制御部
３３：タイマ
１００：画像形成カートリッジ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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