JP2003208002A - 画像形成装置及び現像装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 現像装置やプロセスカートリッジにおいて、
本体装着前にユーザーはトナーシールを引き、現像スリ
ーブにトナーを供給する。このトナーシールの引き忘れ
を防止する。 【解決手段】 現像スリーブとアンテナの容量を検出
し、アンテナと検知回路をトナーシールを介して、絶縁
する。ユーザーがトナーシールを引き抜くと、アンテナ
と検知回路が導通し、検知回路で容量差を判別すること
で、トナーシールの有無を判断する。

Description

【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及び現像装置及びプロセスカ
ートリッジ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現像装置
やこれを含むプロセスカートリッジは、トナー容器の開
口をトナーシールで密閉している。このトナー容器内に
トナーを封入するためのトナーシールは、使用者にプロ
セスカートリッジが届くまでの間、例えば輸送中などに
トナーが飛散するのを防ぐものであり、プロセスカート
リッジを画像形成装置本体に装着して画像形成を行う際
には取り除かれている必要がある。トナーシールは、現
像装置や現像装置を含むプロセスカートリッジを、画像
形成装置に挿入する直前に、ユーザーによって引き抜か
れる。トナーシールを引き抜く行為によって、はじめて
現像ローラにトナーが供給される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ユーザ
ーがトナーシールを引き忘れたまま、現像装置やこれを
含むプロセスカートリッジを、画像形成装置に挿入する
ことがある。トナーシールが付いていると、トナーが現
像スリーブに供給されないため、ベタ白が印字される。
特に、近年のプリンターはネットワーク上で接続されて
いることもあり、プリンターの近くにユーザーがいると
限らない。ユーザーはトナーシールの引き忘れに気づか
ないまま、白紙のまま、たくさん印刷してしまう可能性
がある。

【０００４】一方、プロセスカートリッジの有無を、静
電容量差によるトナー残量検知を利用して、判別する手
段が特開平６−１３０８１７号公報で考案されている。
この発明は、アンテナ棒と現像スリーブ間の静電容量が
トナー無しの時より、更に低いと判別された場合、プロ
セスカートリッジが挿入されていないと判定するもので
ある。トナーシールを引き忘れて画像形成装置に挿入し
た場合、検知される容量はトナー無しの値に近いため、
トナー無し信号を送ることができる。しかし、トナー無
しであっても、プロセスカートリッジは有りと検知され
るため、プリントすることが可能となり、トナーシール
の引き忘れを正確にユーザーに伝えることができない。
よって、この考案においても、ユーザーは白紙のまま、
印刷してしまう可能性がある。

【０００５】本発明は従来の前記課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、トナーシールの引き忘
れの検出装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の代表的な構成は、現像剤を収容する容器と、
前記容器を密閉するシールを有し、前記シールは絶縁性
であり、現像剤担持体に供給される現像剤の残量を静電
容量の変化によって検出する検出部材と、検出部材の出
力を判別する判別手段を有し、前記シールが前記検出部
材と判別手段を絶縁し、前記シールを引き抜くと、前記
検出部材と判別手段が導通することを特徴とした現像装
置及びプロセスカートリッジである。

【０００７】以上、本発明を整理して要約すれば以下の
構成に集約できる。

【０００８】（１）現像剤担持体との間の静電容量を検
出する検出部材と、検出部材の出力を判別する判別手段
を有し、現像剤を収容する容器と、容器を密閉する絶縁
性のシールを有し、シールが検出部材と判別手段を絶縁
し、シールを引き抜くと、検出部材と判別手段が導通す
ることで、判別手段が静電容量の差からシールの有無を
判別することを特徴とした画像形成装置。

【０００９】（２）判別手段は、現像剤の残量を現像剤
坦持体との間の静電容量の変化によって検出することを
特徴とする前記（１）記載の画像形成装置。

【００１０】（３）前記（１）または（２）記載の画像
形成装置に脱着されることを特徴とする現像装置。

【００１１】（４）前記（１）または（２）記載の画像
形成装置に脱着されることを特徴とするプロセスカート
リッジ。

【００１２】（作用）上記構成にあっては、トナーシー
ルが引き抜かれていないと、トナー検出部材がトナーシ
ールで絶縁されているため、静電容量に相当する検出出
力がゼロレベルとなる。従って、前記静電容量の変化に
よって現像剤の残量の検出と共に、トナーシールの有無
を検出することが可能となる。よって、トナーシールの
引き忘れをユーザーに伝えることができ、事前にプリン
トを控えることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第ｌの実施例）図８は本発明に
従う画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画
像形成装置は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ービームプリンターである。

【００１４】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／ｓ
ｅｃ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。

【００１５】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（本例は負）・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ー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ー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。

【００１６】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。

【００１７】一方、不図示の給紙部から転写ガイド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
ー像の転写がなされる。

【００１８】転写部を通った記録材ＰはＯＰＣ感光体１
面から分離されての定着装置３０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。

【００１９】プロセスカートリッジ１６はプリンター本
体２９に対して着脱自在であり、本実施例のプリンター
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１
６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。

【００２０】プロセスカートリッジ１６は、レーザー光
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がプリンター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
ー本体に装着されると、プリンター本体と機械的・電気
的にカップリングして、プリンター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、またプリンター本体側の電源から、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。

【００２１】次に現像装置３について説明する。

【００２２】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１６ｍｍ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。

【００２３】次にトナーシールについて説明する。

【００２４】図３は、現像装置３がプロセスカートリッ
ジ１６を画像形成装置本体２９に装着する前の未使用時
である。トナー容器１２内の区画壁１２ａに設けられた
開口部１２ｂが、図３に示すように、シート状のシール
部材１１によって塞がれている。

【００２５】図４は、ユーザーがシール部材を引き抜い
た後、カートリッジを画像形成装置本体に装着した状態
である。シール部材１１を引き抜くことにより、開口部
１２ｂが開放され、トナー室Ｔ２と現像室Ｔ１とが連通
して、トナー室Ｔ２内のトナーが現像室Ｔ１内に進入
し、現像装置３が使用可能な状態になる。

【００２６】本発明の特徴は、このシール部材１１に工
夫を凝らしたことにある。すなわち、トナー残量検知と
して現像スリーブ６近傍に設けたアンテナ状の導電性部
材１４（以下、アンテナとする）を持つ現像装置におい
て、シール部材１１を介在されて、アンテナ１４の接点
経路を絶縁させたのである。以下、本実施例におけるシ
ール部材１１を詳述する。

【００２７】シール部材１１は、図５に示すように、カ
バーフィルム１１ａとテアテープ１１ｂから成る。カバ
ーフィルムは容器の開口部を覆うように接着され、トナ
ーをトナー容器１２内に密閉している。一方、テアテー
プ１１ｂはカバーフィルム１１ａに一端が接合されてお
り、カバーフィルム１１ａに重なるように折り返されて
いる。このテアテープ１１ｂを引き抜くことにより、カ
バーフィルム１１ａを帯状に引き裂くことができる。

【００２８】カバーフィルム１１ａとしては、引き裂き
性を考慮し、開封する方向に延伸発泡させた一軸延伸ポ
リエチレンフィルム、一軸延伸ポリプロピレンフィル
ム、延伸発泡ポリプロピレンフィルム（例えば、商品名
サニパールＳＰＭＣ＝三井東圧プラテック社製）等を基
材として使用した。一方、テアテープ１１ｂとしては二
軸延伸ポリエステルフィルム（例えば、商品名テアテー
プ＝藤森工業社製）等を基材として使用した。なお、ポ
リエステルフィルムは絶縁性である。

【００２９】シール部材１１としてカバーフィルム１１
ａは、図５に示すように、区画壁１２ａの開口部１２ｂ
の周囲に熱溶着することにより、開口部１２ｂを覆って
区画壁１２ａに取り付けられる。図３において、現像装
置３は、カートリッジ製造時に、トナー室Ｔ１と現像剤
室Ｔ２に区画する区画壁１２ａの開口部１２ｂがカバー
フィルム１１ａによって閉じられている。このトナー容
器１２は図３においてトナー室Ｔ２に対応する。更に、
現像室Ｔ１として現像容器３１を熱溶着する。

【００３０】また、テアテープ１１ｂは、図５に示すよ
うに、テアテープ１１ｂの一端Ｑがトナー容器１２の外
に突出しており、この突出部Ｑは、ユーザーがシール部
材１１を引き抜くときの取っ手とされている。

【００３１】図６に示すように、ユーザーがテアテープ
１１ｂの取っ手Ｑを矢印方向に引っ張ることにより、カ
バーフィルム１１ａの中央部分がテアテープの幅で引き
裂かれ、図７に示すように、開口部１２ｂが開放され
る。トナー室Ｔ２内のトナーは、開口部１２ｂを通っ
て、現像室Ｔ１内に進入して現像スリーブ６に達し、現
像スリーブ６上に担持されて現像される。

【００３２】ところで、本発明の特徴として、図１にお
いて、テアテープ１１ｂは図示した現像装置３を含むプ
ロセスカートリッジ１６側面で折り返されており、アン
テナ１４の接点１４ａを覆っている。装置本体側を波線
内で示す。装置本体には、本体接点１７が配設されてい
る。ユーザーがテアテープ１１ｂを引き抜かなければ、
プロセスカートリッジ１６を装置本体に挿入しても、テ
アテープ１１ｂが介在し絶縁するため、アンテナ接点１
４ａと本体接点１７は導通しない。一方、図２は、ユー
ザーがテアテープ１１ｂを引き抜いた図である。図２に
おいて、挿入されたプロセスカートリッジ１６の側面に
おいて、シール部材１１が無いので、アンテナ接点１４
ａと本体接点１７は接触して導通する。なお、本体接点
１７には、以下に詳述する検出回路１５が接続してい
る。

【００３３】次にトナー残量検知構成について説明す
る。

【００３４】トナー残量検知構成は、静電容量方式であ
り、現像スリーブ６近傍に設けたアンテナ１４と現像ス
リーブ６間の静電容量の変化によってカートリッジ内ト
ナーの残量検出を行うようにしている。図３に示すよう
に、現像スリーブ６に、矩形波状の交流電圧（Ｖｐｐ＝
約１６００Ｖ）の現像バイアスを印加すると、静電容量
検出回路１５が、アンテナ１４における誘起電流に基づ
き、現像スリーブ６及びアンテナ１４の間の静電容量を
検出し、静電容量検出回路１５の検出した静電容量に基
づき現像装置３の現像剤残量が決定する。以下、静電容
量検出回路１５を説明する。

【００３５】静電容量検出回路１５には、アンテナ１４
と現像スリーブ６の間にあるトナー量に応じて、信号検
出手段としてのアンテナ１４に誘起された電流を整流す
る整流回路１８、及び、整流回路１８で発生する電流信
号を電圧Ｖｄｃに変換する電流−電圧変換回路１９をも
つ。一方、交流電源２０に対して現像スリーブ６と並列
に接続された所定の容量Ｃｓをもつコンデンサ２１に直
列に接続された整流回路２２、及び、整流回路２２で発
生する電流信号を電圧Ｖｓに変換する電流−電圧変換回
路２３が設けられている。更に、電流−電圧変換回路１
９からの出力電圧Ｖｄｃと電流−電圧変換回路２３から
の出力電圧Ｖｓとを比較してＶｄｃとＶｓとが一致した
ときに出力を生じるコンパレータ２４、及び、コンパレ
ータ２４からの検出信号を受けるＣＰＵ２５が設けられ
ている。

【００３６】上記構成の静電容量検出回路１５により、
現像スリーブ６とアンテナ１４間のトナー量に応じて発
生する出力電圧Ｖｄｃと、コンデンサ２１の容量Ｃｓに
応じた基準電圧Ｖｓとを比較して、ＶｄｃとＶｓとが一
致したときに生じるコンパレータ２４からの検出信号を
利用してＣＰＵ２５がトナー量の警告を表示するなどの
処理を行うものである。そして、検出したいトナー量に
応じた容量をもつコンデンサを選択、または、可変コン
デンサとして調整することにより、任意の検出レベルを
設定することができるのである。

【００３７】トナー量が少ないという警告により、ユー
ザーがトナーをトナー容器１２に補給したり、トナー容
器１２を含むプロセスカートリッジ１６を画像形成装置
本体２９から取り出し、プロセスカートリッジ１６を振
って、再び画像形成装置本体２９に挿入するなどして、
現像室Ｔ１に十分なトナーが供給されるようにして、画
像白抜け等の画像形成不良や印字不可能な状態となるこ
とを未然に防止している。

【００３８】次に、トナー残量有無とトナーシール有無
の検出レベルを、図９を用いて説明する。トナー残量と
トナーシールの有無検知をおこなうため、基準電圧を２
段階に設定することで判別するものである。

【００３９】図９はトナー残量に応じた検出レベルの変
化を示すグラフである。アンテナは直径約２ｍｍで、現
像スリーブ６表面からの距離は約５ｍｍに配置した。現
像装置３には磁性トナーが新品で、約３００ｇ充填され
ているが、図９では検出レベルに変化が見られた１００
ｇ以下の様子を示す。

【００４０】トナー残量の基準電圧に相当するアンテナ
１４の容量は、９ｐＦである。一方、トナーシール１１
の有無を判断ための基準電圧に相当する容量は、２ｐＦ
とした。具体的には、９ｐＦではトナー残量が５０ｇで
あり、更に、７ｐＦになると、トナー残量が３０ｇであ
った。容量はトナー残量が空になるまで低下するが、６
ｐＦ以下にはならず、６ｐＦで安定した。そこで、絶縁
の有無を判定の基準電圧の閾値を２ｐＦに設定すれば、
６ｐＦに対して更にマージンを持った容量なので、アン
テナ１４を絶縁した場合を十分に判別できる。

【００４１】なお、シール１１を引いていない図１にお
いて、強制的に導通させ、容量を測定すると、６ｐＦで
ある。よって、課題のところで前述したように、プロセ
スカートリッジの有無を静電容量差で判別する手段が特
開平６−１３０８１７号公報においては、トナー無しと
シール有りの容量が近いため、シール有りでもカートリ
ッジ有りと検知され、印刷を止めることはできない。し
かし、本発明では、基準電圧に相当する容量の２ｐＦの
閾値に対し、トナー無しが６ｐＦで十分に余裕がある。

【００４２】さて、フローチャートの図１０において、
電源投入時には装置を制御するコントローラは、交流電
源２０から現像スリーブ６に矩形波交流を出力する。こ
の時、アンテナ１４が絶縁されている場合は、図１の回
路において感光体ドラム１、現像スリーブ６、アンテナ
１４が存在しないことと等しく、整流回路１８には信号
が入力されない。従って、このとき電流−電圧変換回路
１９からの出力もゼロレベルとなる。前述した容量は出
力信号に対応する。前述した２ｐＦに相当する基準電位
を設定する。この基準電位は、ゼロレベルに対してある
程度マージンをもったプラス電圧で、且つカートリッジ
内のトナーが空の場合の６ｐＦに対応する電位よりも十
分に低い電位である。このように容量を出力信号に置き
換えて検知することより、トナーシール１１による絶縁
の有無を検出することが出来る。フローチャートにおい
て、この２ｐＦに相当する基準電圧より低ければ、トナ
ーシール１１引き忘れ表示を点灯させる。この場合、プ
リント動作に移行しないようにＣＰＵ２５で制御するこ
ともできる。なお、プロセスカートリッジ１６の有無検
知は、他の手段、例えば、プロセスカートリッジ１６に
出っ張りをフォトセンサーなどで検知することでおこな
う。

【００４３】一方、図１０のフローチャートにおいて、
図２のようにシールが引かれ、アンテナ１４が導通して
いる場合、更に、次のトナー残量検知のステップに進
む。ＣＰＵ２５はプリント中であることを確認し、か
つ、９ｐＦに対応する検出信号が確認されると、トナー
無し表示を点灯させ、ユーザーに知らせることもでき
る。

【００４４】本発明においては、アンテナ１４をトナー
残量検知とも兼用したが、単にトナーシール１１の有無
検知のみに使用することもできる。

【００４５】また、本発明では、アンテナ１４はトナー
容器１２内部に配置したが、トナーシール１１の手前側
の現像容器３１に配置しても、使用することができる。

【００４６】（第２の実施例）次に、本発明の実施形態
２を図１１及び図１２に基づいて説明する。本実施形態
は、プロセスカートリッジ内において、アンテナの導通
経路をトナーシールで絶縁するものである。これによ
り、トナーシールの位置が定まるので、確実にトナーシ
ールでアンテナを絶縁できる。実施形態２において、実
施形態１と同一の部品には同一の符号を記せてある。

【００４７】図１１において、アンテナ２６は接点部分
２６ａを介して、中間電極２７と接触しており、中間電
極２７は、図示した現像装置を含むプロセスカートリッ
ジから露出して、本体接点２８とつながっている。中間
電極２７はプロセスカートリッジ内の現像装置を内部に
固定して配置され、トナーシール１１は、現像装置内で
折り返されており、アンテナの接点部２６ａと中間電極
２７の接点部２７ａに介在している。装置本体側を波線
内で示す。ユーザーがテアテープ１１ｂを引き抜かなけ
れば、プロセスカートリッジを装置本体に挿入しても、
テアテープ１１ｂが介在し絶縁するため、アンテナ接点
２６ａと中間電極２７の接点部２７ａは導通しない。従
って、検知回路１５とも導通しない。一方、図１２は、
ユーザーがテアテープ１１ｂを引き抜いた図である。図
１２において、挿入されたプロセスカートリッジの中間
接点部２６ａにおいて、シール部材１１が無いので、ア
ンテナ接点２６ａと中間電極２７は接触して導通する。

【００４８】以上のように実施形態２においても、アン
テナ２６をトナーシール１１で絶縁できるので、実施形
態１と同様に、トナーシール１１の有無を検知できる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
ナーシールが引き抜かれていないと、トナー検出部材が
トナーシールで絶縁されているため、静電容量に相当す
る検出出力がゼロレベルとなる。このように、トナーシ
ールで検知部材を絶縁することによって、トナーシール
の有無を検出するようにしたために、ユーザーがトナー
シールを引き忘れても、ユーザーにトナーシールの引き
忘れを知らせることができる。よって、事前にプリント
を控えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１におけるトナーシールを引く前の、
本体装置との斜視図

【図２】 実施例１におけるトナーシールを引いた後
の、本体装置との斜視図

【図３】 実施例１におけるトナーシールを引く前の、
本体との断面図

【図４】 実施例１におけるトナーシールを引いた後
の、本体との断面図

【図５】 実施例１におけるトナーシールの溶着の説明
図

【図６】 実施例１におけるトナーシールの引き抜き方
法の説明図

【図７】 実施例１におけるトナーシールを引き抜いた
後の説明図

【図８】 実施例１における装置の概略断面図

【図９】 実施例１におけるアンテナの検知容量とトナ
ー残量の関係図

【図１０】 実施例１におけるトナーシール有無検知の
フローチャート

【図１１】 実施例２におけるトナーシールを引く前
の、本体装置との斜視図

【図１２】 実施例２におけるトナーシールを引いた後
の、本体装置との斜視図

【符号の説明】

１ 有機感光体（ＯＰＣ感光体） ２ 帯電ローラ（帯電部材） ３ 現像装置 ４ ミラー ５ レーザー 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 シール部材（トナーシール） １１ａ カバーフィルム １１ｂ テアテープ １２ トナー容器 １３ 撹拌棒 １４ アンテナ １４ａ アンテナ接点 １５ 静電容量検出回路（検知回路） １６ プロセスカートリッジ １７ 本体接点 １８ 整流回路 １９ 電流−電圧変換回路 ２０ 交流電源 ２１ コンデンサ ２２ 整流回路 ２３ 電流−電圧変換回路 ２４ コンパレータ ２５ ＣＰＵ ２６ アンテナ ２７ 中間電極 ２８ 本体接点 ２９ プリンター本体（画像形成装置本体） ３０ 定着装置 ３１ 現像容器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体との間の静電容量を検出す
   る検出部材と、検出部材の出力を判別する判別手段を有
   し、現像剤を収容する容器と、容器を密閉する絶縁性の
   シールを有し、シールが検出部材と判別手段を絶縁し、
   シールを引き抜くと、検出部材と判別手段が導通するこ
   とで、判別手段が静電容量の差からシールの有無を判別
   することを特徴とした画像形成装置。
2. 【請求項２】 判別手段は、現像剤の残量を現像剤坦持
   体との間の静電容量の変化によって検出することを特徴
   とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の画像形成装置に
   脱着されることを特徴とする現像装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の画像形成装置に
   脱着されることを特徴とするプロセスカートリッジ。