(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
磁性現像剤を収容する容器と、
磁石を有する回動部材であって、前記容器内に収容された前記磁性現像剤から前記磁石が磁力を受けることにより上昇して前記容器に当接する上昇位置と、前記磁力に抗して自重により下降して前記容器から離れる下降位置と、の間を回動する回動部材と、
前記回動部材を回動可能に支持し、軸を回動中心として回動可能な可能な支持部材であって、前記容器に付き当てられるための付き当て部と、前記容器に前記付き当て部が付き当てられた状態で前記回動部材と接触して前記回動部材の前記下降位置を規制するための規制部と、を有する支持部材と、
前記支持部材を加圧することにより、前記付き当て部を前記容器に付き当てさせる加圧部材と、
を有し、
前記容器に収容された前記磁性現像剤の残量を検知するために、前記回動部材の位置を検出することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真方式、静電記録方式等の画像形成装置であり、現像剤容器内の現像剤の残量を検知する現像剤残量検知装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真装置等における画像形成装置においては、現像剤の有無を含む残量を検出するための現像剤残量検出装置を有するものが多く知られている。現像剤の残量を検出する方式としては、発光素子と受光素子を用いた光学方式や、現像剤の静電容量を検出する静電容量方式、現像剤の圧力を振動で検出する圧電方式など、様々な方式が提案され実施されている。
【０００３】
こうして検出された現像剤有無や現像剤残量の信号に応じて現像剤の補充や交換を促したり画像形成動作を禁止したりして、画像のかすれや抜けを事前に防止するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし光学方式は発光素子と受光素子の２ケ所に対応して、光を透過させる窓を容器に溶着する必要がある。また、静電容量方式や、圧電方式は容器内にセンサを設けなくてはならない。いずれも、ユーザに安価に提供すべき、消耗品としてのカートリッジ方式には不向きである。
【０００５】
一方、カートリッジ内にセンサを加えず、現像剤容器の斜面に磁気センサを押し当てて、プリンタ本体のみで磁性トナーを検知するための手段が、特公平７−８５１８３で考案されている。しかし、ここで本体に用いられている磁気センサは、磁性体であるトナーを介したコイルのインダクタンス変化を共振回路及び、増幅回路等で判別する装置であり、高価なものであった。
【０００６】
そこで本発明は、安価な方法で磁性現像剤の残量を検出することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る現像剤量検出装置の代表的な構成は、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、磁性現像剤を収容する容器と、磁石を有する回動部材であって、前記容器内に収容された前記磁性現像剤から前記磁石が磁力を受けることにより上昇して前記容器に当接する上昇位置と、前記磁力に抗して自重により下降して前記容器から離れる下降位置と、の間を回動する回動部材と、前記回動部材を回動可能に支持し、軸を回動中心として回動可能な可能な支持部材であって、前記容器に付き当てられるための付き当て部と、前記容器に前記付き当て部が付き当てられた状態で前記回動部材と接触して前記回動部材の前記下降位置を規制するための規制部と、を有する支持部材と、前記支持部材を加圧することにより、前記付き当て部を前記容器に付き当てさせる加圧部材と、を有し、前記容器に収容された前記磁性現像剤の残量を検知するために、前記回動部材の位置を検出することを特徴とする画像形成装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［第一実施形態］
本発明に係る現像剤量検出装置の第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本発明に従う画像形成装置の概略構成図である。本実施形態における画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用の、プロセスカートリッジ着脱方式のレーザビームプリンタである。
【０００９】
１は回転ドラム型の電子写真感光体であり、接地された円筒アルミニウム基体の外周に有機光導電体層（ＯＰＣ）からなる感光体層を形成した有機感光体である。このＯＰＣ感光体１は、矢印の時計方向に所定のプロセススピード（周速度）、例えば50ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。２はこのＯＰＣ感光体１に接触させた接触帯電部材としての帯電ローラであり、本例の場合は感光体１の回転駆動に伴い従動回転する。
【００１０】
ＯＰＣ感光体１はその回転過程で、振動電圧（ＶＡＣ＋ＶＤＣ）が印加された帯電ローラ２により所定の極性（本実施形態では負）、電位に一様に帯電処理され、その帯電処理面に不図示のレーザスキャナから出力される、目的の画像情報の時系列電器デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ５による走査露光をミラー４を介してうける。これにより、回転ＯＰＣ感光体１の面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００１１】
その静電潜像は現像装置３の現像スリーブ６より負に帯電されたトナーが供給されて反転現像される。スリーブ６には高圧電源から所定の現像バイアスが印加される。
【００１２】
一方、不図示の給送部から転写ガイド７を通して記録材（転写材）が回転ＯＰＣ感光体１と転写ローラ８との当接ニップ部（転写部）へ、ＯＰＣ感光体１面のトナー像とタイミングを合わせて給送され、該記録材Ｐの面にはＯＰＣ感光体１面のトナー像が転写（転移）される。転写ローラ８には高圧電源から所定の転写バイアスが印加されて、その転写バイアスによってトナー像が転写がなされる。
【００１３】
転写部を通った記録材はＯＰＣ感光体１面から分離されて不図示の定着装置へ導入されて、トナー像の定着処理を受け、画像形成物（プリント）として出力される。
【００１４】
記録材に転写を終えた感光体１は、クリーニング装置９のクリーニングブレード13により感光体１の表面に残った残トナーをクリーニングされる。
【００１５】
プロセスカートリッジ16はプリンタ本体に対して着脱自在であり、本実施形態のプリンタでは、ＯＰＣ感光体１、接触帯電部材としての帯電ローラ２、現像装置３、クリーニング装置９の４つのプロセス機器を包含させてある。このプロセスカートリッジ16は、感光体１と、帯電部材２、現像装置３、クリーニング装置９のうち少なくとも１つと、を備えていれば良い。
【００１６】
プロセスカートリッジ16は、レーザ光が進入するスリット窓穴部、感光体１の下面露出部に対する開閉シャッター部（不図示）を有し、プロセスカートリッジ16がプリンタ本体から取り出された時は閉じ、装着状態時は開き状態に保持される。またプリンタ本体に装着されると、プリンタ本体との機械的・電気的にカップリングして、プリンタ本体側の駆動機構で感光体１や現像装置３の現像スリーブ６等の駆動が可能となり、またプリンタ本体側の電源から、帯電ローラ２や現像スリーブ６等への所定のバイアス印加が可能となる。
【００１７】
次に、本発明に関わる現像装置３のトナー容器内のトナーの循環について説明する。図１は、トナーの量が十分にある時の断面図である。
【００１８】
現像スリーブ６は回転可能な現像剤担持体であり、矢印方向に回転し直径は12ｍｍである。肉厚１ｍｍのアルミニウムパイプからなっており、その表面は不定形ブラスト処理によって粗面化されている。現像スリーブ６内にはマグネットが固定されている。トナーは、一成分磁性トナーであり、現像スリーブ６上にマグネットの磁力によって担持され、現像スリーブ６の回転によって感光体１の対向した現像領域へと搬送される。但し、現像領域へ搬送されるトナー量は、規制部材として例えばウレタンゴムの弾性ブレード10で規制される。
【００１９】
次にトナー残量検知構成について説明する。トナー容器23の撹拌棒12の下方に回動部材として磁石11を装着したフラグ18が設置されている。フラグ18は支持台19の中心部の支点20ａを中心に回転できる。支持台19はプロセスカートリッジ16に対し、磁石11の距離を精度良く保つため、付き当て部19ａをプロセスカートリッジに接するように、バネ22で加圧している。
【００２０】
図２において、プロセスカートリッジを本体から取り出すと、付き当て部19ａは解放され、支持台19の回転中心は軸20ｂに対し、矢印の方に上昇する。
【００２１】
磁石11は、フェライト磁石、鉄コバルト系磁石、希土類磁石等の公知の磁石を使用できるが、高い磁界が得られることから希土類磁石が好ましい。磁石11の表面磁束密度は100ｍＴ以上のものが好ましく、本実験には180ｍＴの磁石を用いた。
【００２２】
図３はプロセスカートリッジ16が本体内に装着されているときのトナー残検装置を正面から見た図である。トナー容器23内には磁性トナーＴがあり、磁石11は磁性トナーＴに引き寄せられて、矢印Ａの方向に上昇する。支持台19はトナー容器23と付き当て部19ａで接触して、矢印Ｃ方向に押し下げられる。支持台19は、規制手段であるＬ字型状の付き当て部19ａにより、磁石11の移動距離をｇ以内に制限している。
【００２３】
図４はプロセスカートリッジ16を本体から取り出したときのトナー残検装置を正面から見た図である。弾性ブレード10をはずすことにより付き当て部19ａは解放され、支持台19がバネ22により矢印Ｄ方向に上昇する。磁石11は自重で矢印Ｂ方向に下降する。
【００２４】
以上のように本発明では、支持台19を付き当てて磁石11と容器23間の精度を出している。しかも、フラグ18は磁石11の質量０．２ｇを含めて、釣り合いを考慮し重量配分したので、微小な磁力の変化でも回動できる。本実施形態では磁石11の磁束密度は180ｍＴで、磁石11がトナーに引き寄せられるのに必要な距離は、磁石と容器の隙間ｇで５ｍｍ以内である。本発明の付き当て部19ａにより、実際、磁石と容器の隙間ｇは、４〜５ｍｍに保つことができた。例えば、隙間ｇの精度は磁石11の磁束密度が100ｍＴでは１〜２ｍｍ、130ｍＴでは２〜３ｍｍが必要で、この付き当て部19ａの長さを調整することで、容易に精度を出すことができる。
【００２５】
なお、この隙間ｇの精度は磁石11が磁性トナーＴに引き寄せられて、フラグ18を回動させる磁力を得るために必要な距離と関係するので、磁石11の当接位置での容器の厚みは、他の部分より薄肉とし０．７５ｍｍにした。トナー中の磁性体含有量は重量換算で５０％であったが、磁性体の含有量を増やしたり、磁化率を上げることで、トナー残量検知の感度を良好にすることもできる。
【００２６】
図５において、容器には、磁性トナーが約１５０ｇ充填されており、磁性トナーが磁石11を引き寄せて、フラグ18は矢印の方に上昇した。
【００２７】
支持台19内において、フォトセンサ21が装着されている。フラグ18は、磁石11と反対側においてフォトセンサ21を遮らないため、フォトセンサの信号はＯＦＦとなる。
【００２８】
その後、プリンタで印刷し続けると、スリーブ６上のトナーが消費され、撹拌棒14と撹拌棒12がトナーを供給するので、撹拌棒１２回りのトナーから徐々に減っていく。トナー残量が50ｇ以下になると、磁石11の位置が不安定になり、上下動するようになった。これは、磁性トナーが撹拌棒12によって増減するトナー残量になったためである。フォトセンサがＯＮとＯＦＦを繰り返していた。
【００２９】
図６は、トナー残量が約３０ｇに減ったときの容器の様子を示すものである。撹拌棒12の回りで循環するトナー量がかなり減少している。
【００３０】
磁石11は容器内の磁性トナーが減少すると、トナーに引き寄せられる磁力より自重の方が強くなる。従って、フラグ18は矢印の方に下降した。磁石11と反対側のフラグ18はフォトセンサ21を遮ぎり、フォトセンサの信号はＯＮとなる。
【００３１】
更にトナー残量が約２０ｇになったときに、現像スリーブ６上のトナーが無くなり、画像上白抜けが発生した。なお、残量30ｇ〜20ｇの間は磁石11が下がったままで、フォトセンサの信号はＯＮであった。
【００３２】
トナー残量に対するフォトセンサの信号を図７に整理すると、トナー残量が300ｇ〜50ｇの間は、磁石11は容器に吸着し、信号はＯＦＦで一定であった。トナー残量が50〜30ｇの間は、磁石11は上下動し、信号はＯＮとＯＦＦを繰り返した。トナー残量が30ｇ以下では、磁石11は容器から離脱し、信号はＯＮで一定であった。以上より、フォトセンサの信号がＯＮであれば、トナー無しと判断できる。
【００３３】
図８は、トナー検知のそのフローチャートである。フォトセンサで得られた電気信号は、ＣＰＵに送られる。ＣＰＵはプリント中であることを確認した後、この信号のＯＮまたはＯＦＦを判別し、ＯＮであればトナー無し表示を点灯させ、ユーザに知らせることができる。
【００３４】
上述のごとく、磁石11を保持したフラグ18の移動距離を規制することで、磁石11をトナー容器23内の磁性トナーに引きつけられる範囲内に留めることができ、磁性トナーの有無によるフラグ18の位置を検出することで、磁性トナーの残量を検知することができる。
【００３５】
［第二実施形態］
次に本発明に係る現像剤量検出装置の第二実施形態について図を用いて説明する。図９は本実施形態でトナーが十分にあるときの断面図、図１０は撹拌の長手図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３６】
本実施形態は、トナー残量検知上方の撹拌によるトナー搬送力を強化し、容器内のトナー減少時に連動して確実に磁石11上方のトナーを減らすことで、検出精度を上げることができる。
【００３７】
図１０において、撹拌羽根15は弾性シート15ａと軸15ｂからなる。弾性シート15ａの厚みや材質、長さなどのパラメータを変えることにより現像剤の搬送性を変えることが容易に行える。図９において、シートの長さは容器23の底に軽く接触するくらいの長さとし、厚みは５０μｍとした。材質については、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどの樹脂を用いるなど様々なものが利用可能である。
【００３８】
上述のごとく構成したことにより、トナーの減少と共に磁石11が磁性トナーに引き寄せられにくくなり、トナー残量30ｇ以下でトナー無しを検知することができるとともに、磁石11上部のトナーを、トナー減少時に確実に掻き取ることができ、磁石11の移動の精度をあげることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、磁石を有する回動部材の回動を規制することで、容器内の磁性現像剤から磁力を受けるために、容器に対する磁石の位置を精度良く規制することが可能になり、回動部材の位置を検出することで、磁性現像剤の残量を検知することできるとともに、安価な方法で磁性現像剤の残量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第一実施形態の断面の概略構成図である。
【図２】  プロセスカートリッジを取り出したときの支持台の動きの説明図である。
【図３】  検知装置の正面図で、容器に付き当てて、磁石の稼働距離を規制する説明図である。
【図４】  検知装置の正面図で、プロセスカートリッジを取り出したときの磁石と支持台の動きの説明図である。
【図５】  トナーが十分にあるときの断面図である。
【図６】  トナー残量少の断面図である。
【図７】  トナー残量とフォトセンサ信号の関係図である。
【図８】  トナー検知のフローチャートである。
【図９】  第二実施形態でトナーが十分にあるときの断面図である。
【図１０】  撹拌の長手図である。
【符号の説明】
１ …感光体
２ …帯電ローラ
３ …現像装置
４ …ミラー
５ …レーザ
６ …現像スリーブ
７ …転写ガイド
８ …転写ローラ
９ …クリーニング装置
10 …弾性ブレード
11 …磁石
12 …撹拌棒
13 …クリーニングブレード
14 …撹拌棒
15 …撹拌羽根
16 …プロセスカートリッジ
18 …フラグ
19 …支持台
19ａ …付き当て部
20ａ …支点
20ｂ …軸
21 …フォトセンサ
22 …バネ
23 …トナー容器
【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】
0003902924.tif 000009
【図９】
0003902924.tif 000010
【図１０】
0003902924.tif 000011