JPH0273263A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般に画像形成装置に関し、特に例えば、画像
形成のプロセスに電子写真方式や静電記録方式等が採用
されている画像形成装置に関する。

良迷」Ｌ艮碧 近年、電子写真方式等が採用されている画像形成装置に
あっては、該画像形成装首本体に対して着脱自在に構成
されている所謂像形成カートリー７ジと称されるカート
リッジを具備した形式のものが開発されている。第７図
は、上述した像形成カートリッジをＡ１１ｉ！した形式
の画像形成装置を示したもので、装置本体１２によって
図のごとく画定されている内部空間１２ａには、装置本
体１２に対して着脱自在に構成されている像形成カート
リッジ１が設けられている。

上述した像形成タートリッジ１は、第７図を参照して明
らかなように５画像形成のプロセスを実行するのに必要
な各種機塁頬部ち感光体ドラム２を始め、−次帯電′Ｂ
４、クリーナ１１５、現像器１１３等が一体的に組み込
まれた構成となっている。前記現像器１１３は、一般的
な両像形成装置に備えられている現像器と同様に、トナ
ーホッパを始め、現像スリーブ３、現像剤撹拌棒５等を
有しており、像形成カートリッジ１の第７図左方の部位
及び第７図下方の部位には、夫々光透過窓７．８が設け
られている。前記装置本体１２の前記光透過窓７．８と
対向する部位には、前記光透過窓７．８と近接せしめら
れてＬＥＤのごとき発光素子ｌＯ及びフォトトランジス
タ９のごとき受光素子が夫々配設されている。従来、上
述したごとき構成の画像形成装置における現像器１１３
内の現像剤残量の検出は、以下に記載するごときプロセ
スで行なわれていた。即ち上述したごとき構成において
、画像形成装置が所定の画像形成のシーケンスを実行し
ているときには、感光体ドラム２を始め、現像スリーブ
３．現像剤撹拌棒５はそのいずれもが回転動作を継続し
、ＬＥＤＩＯからは所定強度の光が照射され続けられる
。ＬＥＤＩＯから照射された光は、現像剤撹拌棒５の回
転により該現像剤撹拌棒５の先端に取り付けられている
ゴムブレード６によって現像剤１１が光透過窓７．８か
ら拭き取られることによって光透過窓７．８を介してフ
ォトトランジスタ９に入射される。フォトトランジスタ
９は、該フォトトランジスタ９に入射した光量等に応じ
て１例えば、第８図（ａ）〜（Ｃ）にて図示するごとき
態様の波形を持った電圧信号を出力する。現像＝１１３
内に現像剤１１が充分に収容されていれば、ＬＥＤ　１
０から照射された光は現像剤１１によって略完全にさえ
ぎられてフォトトランジスタ９に到達しないので、フォ
トトランジスタ９から出力される電圧信号は、第８図（
ａ）にて示すごとく零となる。現像器１１３内に収容さ
れている現像剤１１が消費されである程度減少していれ
ば、ゴムブレード６によって現像剤１１が光透過窓７，
８から拭き取られた時点ではＬＥＤ　１０から照射され
た光はフォトトランジスタ９に到達し得るが、じきに現
像剤１１が光透過窓７．８に付着してＬＥＤｌｏからの
照射光をさえぎってしまうので、フォトトランジスタ９
から出力される電圧信号は、第８図（ｂ）にて示すよう
なものとなる。現像器１１３内に収容されている現像剤
１１がなくなった状態では、ＬＥＤＩＯから照射された
光をさえざる現像剤１１がないために、ＬＥＤＩＯから
の照射光がさえぎられるのは、現像剤撹拌棒５が光透過
窓７，８を通過する時間Ｔだけとなり、フォトトランジ
スタ９から出力される電圧信号は、第８図（Ｃ）にて示
すようなものとなる。上述したごとき態様の電圧信号が
フォトトランジスタ９が出力されると、所定の時点から
第８図Ｔ雷にて示す詩間が経過したときの電圧信号の値
（例えば、第８図（ｂ）の符号■１にて示す値）と予め
設定されている基準値とを比較し、該比較の結果前者が
後者よりも大きいときには現像剤残量が少なくなってい
ることを例えば警報ランプ等によってオペレータに報知
することとなる。

が　　　　　よ　− ところで、前述した画像形成装置に使用される現像剤１
１の光の透過率や反射率は、現像剤１１の種類（特に色
）に応じて異なっているので、現像器１１３内の現像剤
１１残量が同一であったとしても、現像剤１１の種類（
特に色）によってフォトトランジスタ９から出力される
電圧信号の波形は第４図曲線（ａ）、第４図曲線（ｂ）
にて図示するように相違することとなる。そのため、現
像器１１３内に収容する現像剤１１の種類を変更したよ
うな場合には、第４図時間Ｔ「経過後にフォトトランジ
スタ９から出力される電圧信号の値は曲線（ａ）におけ
るＩ＋、曲線（ｂ）におけるＩ′＋で示すように大きな
差が生じてしまい、正確な現像剤残量の検知ができない
という問題点があった。

従って本発明は、上述したごとき問題点を解消するため
に創案されたものであって、その目的は、使用される現
像剤の種類の如何を問わず正確な現像剤残量検知が可能
な画像形成装置を提供することである。

るための 一■−記目的は未発明に係る画像形成装置によって達成
される。要約すれば１本発明は１画像形成プロセスを実
行するのに必要な各種機器類中食なくとも現像手段が組
み込まれているカートリッジを着脱自在に支持する画像
形成装置において、前記カートリフジを、前記現像手段
の内部がカートリッジの外部から検知することが可能に
構成するとともに、前記装置本体に、該装置本体に装填
されて前記カートリッジと近接せしめて前記現像手段内
の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段を設け、前
記現像手段内の現像剤の種類を識別する現像剤種類識別
手段を設け、前記現像剤種類識別手段から出力された電
気信号と前記非接触型の現像剤残量検知手段から出力さ
れた電気信号とに基づいて前記現像手段内の現像剤残量
を検出する処理手段を設けたことを特徴とする画像形成
装置である。

丈ｊ１倒 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第２図は、本発明の一実施例に従う画像形Ｉ＆装置を示
したものである０本発明の一実施例に従う画像形成装置
は、ハウジング即ち装置本体に対して着脱自在な所謂像
形成カートリッジを備えた形式のものである。即ち、第
２図において、装置本体１２によって図のごとく画定さ
れている内部空間１２ａには、装２本体１２に対して着
脱自在に構成されている像形成カートリッジｌが設けら
れている。前記像形成カートリッジ１内は、断面が略り
字形状を呈する仕切板１１３ａによって現像手段即ち現
像器１１３部分と、現像器１１３以外の空間部１１４と
に区画されている。前記空間部１１４には、第２図右方
に開口部１１４ａが形成されていて、該開口部１１４ａ
には、第２図矢印方向（即ち反時計方向）に回転自在に
軸支されている感光体ドラム２が臨んでいる。前記感光
体ドラム２の外周部近傍には、前記感光体ドラム２の外
周面を略均−に帯電する一次帯電手段４を始め、感光体
ドラム２の移動方向上流側に感光体ドラム２ｈに残留し
ている現像剤をかき取り回収するクリーナ１１５が設け
られている。一方、前記−次帯電手段４の感光体ドラム
２の移動方向下流側には、前記感光体ドラム２の外周面
に対して図示しない像露光照射手段から像露光が照射さ
れるようになっている。なお、前記開口部１１４ａの近
傍には、前記感光体ドラム２１に形成された現像剤によ
る可視画像を図示しない転写材に転写するための転写装
置（図示しない）が設けられている。前述した仕切板１
１３ａによって空間部１１４と区画されている現像器１
１３には、該現像器１１３が前記空間部１１４に向けて
開口している開口部１１３ｂに、現像スリーブ３が取り
付けられており、一方、現像器１１３内部には、現像剤
１１と、現像剤撹拌棒５が夫々収容されている。

現像器１１３の第２図左寄りの部位と第２図下方の部位
には、夫々光透過窓７，８が設けられている。現像スリ
ーブ３は、内部に円柱形状のマグネット（図示しない）
が固定的に取り付けられており、現像器１１３内部に収
容されている現像剤１１を保持して感光体ドラム２方へ
と搬送すべく、第２図矢印方向（即ち、第２図時計方向
）に回転自在に軸支されている。現像スリーブ３はその
外周部が前記感光体ドラム２の外周部と近接するように
して、前記開口部１１３ｂに臨まされている。現像剤撹
拌棒５は、現像器１１３の略中央部に設けられている。

現像剤撹拌棒５は、一端側が回転自在に支持されている
とともに他端側にはゴムブレード６が取り付けられてい
る。現像剤捜拌棒５は１回転することによって現像器１
１３内に収容されている現像剤１１を攪拌するとともに
、ゴムブレード６が、前記光透過窓７．８に夫々付着し
ている現像剤１１を拭き取るように構成されている。前
述した感光体ドラム２を始め、現像スリーブ３．現像剤
撹拌棒５は１画像形成装置が画像形成のシーケンスを実
行している間は、駆動モータにより回転動作を継続する
ようになっている。前記光透過窓７，８には、例えばア
クリル材のごとＪｉｆｉ明部材が取り付けられている。

前記装置本体１２の前記光透過窓７．８と対向する部位
には、前記光透過窓７．８と近接せしめられて非接触型
の現像剤残量検知手段即ち２発光素子ＩＯ及び受光素子
９とが夫々配設されている０発光素子１０は、光透過窓
８に対応して、又、受光素子９は、光透Ｉｌ！Ｓ窓７に
対応して夫々前記装置本体１２に取り付けられている０
発光素子ｌＯには例えばＬＥＤが、受光素子９には、例
えばフォトトランジスタが夫々使用されている。前記Ｌ
ＥＤＩＯの駆動は、後述する演算処理手段即ちマイクロ
コンピュータ１３の制御下におかれ、前記フォトトラン
ジスタ９から出力された電圧信号は、マイクロコンピュ
ータ１３に入力されるようになっている。又、１つの窓
から光を入射させ、現像剤で反射して同じ窓から出射し
て来る光を検出する反射型のセンサも利用でき、これは
キャリアとトナーを混合した現像剤中のトナー濃度（ト
ナー残ｆｆ１）の検出に便利である。

更に、本発明の一実施例に従えば、現像器１１３の第２
図左寄りの部位、即ち、光透過窓８の近傍にはアクリル
部材のごとき透明部材が取り付けられた光透過窓１１７
が設けられており、前記装置本体工２の前記光透過窓１
１７と対応する部位には、現像剤種類識別手段１１６が
設けられている。現像剤種類識別手段１１６は、現像器
１１３内に収容されている現像剤１１から反射される光
量を検知することによって該現像剤１１の光の透過率１
反射率に対応した電気信号、即ち現像剤の色に対応した
信号をマイクロコンピュータ１３に出力するように構成
されている。上述したごとき構成の画像形成装置の画像
形成のシーケンスについては、既に周知であるのでその
説明は省略する。尚、カートリッジにその現像剤の色に
対応した個数の突起を設け、本体に配訝した複数のマイ
クロスイッチにこの突起を当接させて色を識別する等の
手段も採用できる。

第１図は、本発明の一実施例に従う画像形成装置が具備
している制御系の構成を示したものである０本発明の一
実施例に従う画像形成装置が具備している制御系は、第
１図を参照して明らかなように２マイクロコンピユータ
１３を始め、前述した現像剤残量検知手段を構成するＬ
ＥＤ　１０及びフォトトランジスタ９．Ａ／Ｄ変換器１
９、現像剤種類識別手段１１６等のマイクロコンピュー
タ１３の入力側に接続される機器類、モータ１４゜モー
タドライバ１５、ＬＥＤドライバ２１．ＬＥＤ２２等の
マイクロコンピュータ１３の出力側に接続される機器類
等によって構成されている。前記現像剤残量検知手段を
構成するＬＥＤ　１０は、発光量制限抵抗１６を介して
電源Ｖ口◎と接続されており、ＴＩｉ源ｖ　ａｎからの
給電によって所定槍の光を照射するようになっている。

フォトトランジスタ９は、前記第２図にて図示した光透
過窓８．７を介してＬＥＤ　Ｉ　Ｏから照射された光が
該フォトトランジスタ９に到達することによって導通し
。

前記到達した光量に応じて電流増幅された光電流を抵抗
１７に流すことにより、該抵抗エフの両端に電圧降下を
発生させるようになっている。Ａ／Ｄ変換器１９は、抵
抗１７の両端に印加される電圧信号を受けてこれを８ビ
ツトのディジタル信号に変換した後出力するようになっ
ている。モータ１４は、前述した感光体ドラム２を始め
、現像スリーブ３．現像剤撹拌棒５を駆動するもので、
マイクロコンピュータ１３からモータドライバ１５に駆
動指令信号が出力されることによって駆動されるように
なっている。ＬＥＤ２２は、電流制限抵抗２３を介して
電５ｖｏ１１と接続されており、マイクロコンピュータ
１３からＬＥＤドライバ２１に対して駆動指令信号が出
力されることによって点灯されるようになっている。マ
イクロコンビュ−タ１３は、ＣＰＵを始め、制御プログ
ラムを内蔵しているＲＯＭ、心安データを記憶するＲＡ
Ｍ及び入出力インターフェース等を具備している。

前述したＲＡＭに記憶されるデータとしては、例えば、
前記フォトトランジスタ９から出力される電圧信号のピ
ークからの立下りが検出された時点を起算点として、Ｃ
ＰＵが予め設定されたプログラムによりタイマ機能を営
む時間Ｔ１データ（即ち、前記起算点から前記各々のデ
ータ値が得られるまでの時間値データ）等がある。前記
ＲＯＭに記憶されるデータとしては１例えば、現像！！
１１３において使用される現像剤１１０種類データ（各
種現像剤に対応して光の透過率、反射率が個別に設定さ
れている）とこれら各々の現像剤１１毎に対応して設定
されている現像剤残量の有無をｒ１定する基準となるし
きい値データとがある。ＣＰＵは、算術演算及び論理演
算を行なう、ＣＰＵは、現像剤種類識別手段１１６から
出力される現像器１１３内の現像剤１１の光の透過率１
反射率に応じた１ｒＬ気信号とＲＯＭに記憶されている
現像剤１１の種類データとから現像器１１３内に収容さ
れている現像剤１１の種類を特定するとともに、該種類
を特定した現像剤１１の現像器１１３内における残量の
有無を判定する基準となるしきい値データをＲＯＭより
読み出すようになっている。ＣＰＵは、フォトトランジ
スタ９かも出力され、Ａ／Ｄ変換器１９にてディジタル
化された現像剤残量検出値データと前記現像剤１１のし
きい値データとを比較演算し、該比較＠算の結果、現像
剤残量なしと判断したときには、ＬＥＤドライバ２１に
駆動指令信号を出力することによってＬＥＤ２２を点灯
せしめ、現像器１１３内の現像剤１１がなくなっている
ことを報知するようにな−）ている、ＣＰＵは、モータ
ドライバ１５に駆動指令信号を出力することによってモ
ータ１４を駆動し、感光体ドラム２を始め、現像スリー
ブ３．現像剤撹拌棒５を回転せしめるようになっている
。

ここで、ＲＯＭやＲＡＭに上述したごときデータを夫々
記憶させておき、これら各種データとフォトトランジス
タ９からの出力信号とに基づいて現像器１１３内の現像
剤残量を検知することとしたのは、以Ｆの理由による。

即ち、既に述べたように、現像器１１３内に収容されて
いる現像剤の種類（色）を変更すると、たとえ変更前の
現像剤残量と変更後の現像剤残量とが同一であった場合
でも、フォトトランジスタ９から出力される電圧信号の
値は第４図（ａ）符号Ｉ＋、（ｂ）符号Ｉにて図示する
ように差異が生じてくることとなる。そこで、現像剤種
類識別手段１１８から出力される電気信号とＲＯＭに記
憶されているデータとから前記現像器１１３内に収容さ
れている現像剤１１の種類を特定し、該種類が特定され
た現像剤１１に対応するしきい値データと前記フォトト
ランジスタ９からの出力信号との比較によって、前記現
像器１１３内に収容されている現像剤１１の１＆値を検
知することとしたものである。

次に第１図にて図示した構成の制御系の動作を、主とし
て第３図にて図示するフローチャートを併用しながら説
明する。オペレータが画像形成装置の駆動電源を投入す
ることにより、マイクロコンピュータエ３に駆！ｈ１！
源が給電され、ＣＰＵはその制御動作を開始する。現像
剤種類識別手段１１８から出力される電気信号を読み込
み（ステップ２０１）、該読み込んだ電気信号とＲＯＭ
に記憶されている現像剤種類データとから現像器１１３
内に収容されている現ｆｔ＊ＩＬｒのＭａを特定する。

現像剤ｉｔの種類が特定された段階で該特定された現像
剤の種類に対応するし５い値ＩｓｈをＲＯＭより読み出
しステップ２０２に移行する。フォトトランジスタ９よ
りＡ／Ｄ変換器１９を介して現像剤残量検出値データＩ
Ｏが与えられると、該検出値データ■ｏを読み込んで（
ステップ２０２）、該検出値データＩＤと前記しきい値
Ｉｓｈとを比較演算する（ステップ２０３）、ステップ
２０３において、検出値データエ◎がしきい値データ１
．ｓｈよりも小さいと認識したときには、現像器１１３
内に残存している現像剤１１の量が予め設定されている
現像剤残存基準Ｊ１（即ち、しきい値Ｉｓｈに対応して
いる）よりも多いと判断してステップ２０１に移行する
。ステップ２０３において、検出値データエ０がしきい
値データＩｓｈよりも大きいと認識したときには、現像
器１１３内に残存している現像剤１１の量が予め設定さ
れている現像剤残存基準量よりも少ないと判断してＬＥ
Ｄドライバ２１に駆動指令信号を出力し、オペレータに
現像剤残量が少ないことを報知する（ステップ２０４）
。

第５図は１本発明の他の実施例に従う画像形成装置が具
備している制御系の構成を示したものである１本発明の
他の実施例に従う画像形成装置が具備している制御系は
、マイクロコンピュータ１３の出力側に、Ｄ／Ａ変換器
２４、ＬＥＤドライバ２５を介して抵抗１６及びＬＥＤ
　１０を接続することとした点にその特徴を有している
。前述したｉｆの実施例では、現像器１３に収容されて
いる現像剤１１の種類に応じて夫々設定されているしき
い値データＩｓｈとフォトトランジスタ９から出力され
る電圧信号とを比較することによって現像剤残量を検知
することとしたが、前記第１の実施例では、現像器１１
３内に収容されている現像剤１１の種類が変更されると
、現像器１１３内の現、置網残量が同一であってもフォ
トトランジスタ９から出力される電圧信号の波形は１曲
線（ａ）、（ｂ）にて示すように異なることとなり、従
って時間Ｔ１が経過した時点での電圧信号の値は、符号
■１、符号ｒｚで示すように異なることとなる。しかる
に本実施例においては、Ｒ６図を参照して明らかなよう
に、現像器１１３内に収容されている現像剤ｌｌの種類
（色）の如何に拘らず、現像器１１３内に収容されてい
る現像剤残量が同一であるときには、常に同一レベルの
電気信号がフォトトランジスタ９から出力されるように
、（：５６図曲線（Ｃ）参照）マイクロコンピュータ１
３がＤ／Ａ変換器２４及びＬＥＤドライバ２５を介して
ＬＥＤ　１０の輝度を可変調整することとしたものであ
る。

１１曵ＪＬ釆 以上説明したように、本発明によれば、現像手段が組み
込まれているハウジングを、前記現像手段の内部がハウ
ジングの外部から検知することが可能に構成するととも
に、ｉ′ｉ７Ｊ記装置本体に、前記ハウジングと近接せ
しめて前記現像手段内の現像剤残量を検知する非接触型
の現像剤残量検知手段を設け、前記現像手段内の現像剤
の種類を識別する現像剤種類識別手段を設け、前記現像
剤種類識別手段から出力された電気信号と前記非接触型
の現像剤残量検知手段から出力された電気信号と所定の
アルゴリズムとに基づいて前記現像手段内の現像剤残量
を算出する演算処理手段を設けることとしたので、使用
される現像剤の種類の如何を問わず正確な現像剤残量検
知が可能な画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、未発明の一実施例に従う画像形成装置が具備
している制御系の構成を示すブロック図である。 第２図は５本発明の一実施例に従う画像形成装置を示す
部分縦断面図である。 第３図は、前記第１図にて図示した構成の制御系のフロ
ーチャートである。 第４図は、本発明の一実施例に従う画像形成装置の現像
器内に収容されている現像剤の種類を変更したとぎに、
フォトトランジスタから出力される電圧信号の波形を示
した図である。 第５図は１本発明の他の実施例に従う画像形成装置が具
備している制御系の構成を示すブロック図である。 第６図は、本発明の他の実施例に従う画像形成装置の現
像器内に収容されている現像剤の種類を変更したときに
、フォトトランジスタから出力される電圧信号の波形を
示した図である。 第７図は、従来技術に従う画像形成装置を示す部分縦断
面図である。 第８図（ａ）、第８図（ｂ）、第８図（ｃ）は、第７図
にて図示した画像形成装置のフォトトランジスタから出
力される電圧信号の波形を示した図である。 ｌ：像形成カートリッジ ７．８．１１７：光透過窓 ９：フォトトランジスタ １０　：　ＬＥＤ １１：現像剤 １２：装置本体 １３：マイクロコンピュータ １１３：現像器 １１６：現像剤種類識別手段 第２図 第３図 ■ 第４図 第６図 ←−−−−−−− 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）画像形成プロセスを実行するのに必要な各種機器類
   中少なくとも現像手段が組み込まれているカートリッジ
   を着脱自在に支持する画像形成装置において、前記カー
   トリッジを、前記現像手段の内部がカートリッジの外部
   から検知することが可能に構成するとともに、前記装置
   本体に、該装置本体に装填されて前記カートリッジと近
   接せしめて前記現像手段内の現像剤残量を検知する現像
   剤残量検知手段を設け、前記現像手段内の現像剤の種類
   を識別する現像剤種類識別手段を設け、前記現像剤種類
   識別手段から出力された電気信号と前記非接触型の現像
   剤残量検知手段から出力された電気信号とに基づいて前
   記現像手段内の現像剤残量を検出する処理手段を設けた
   ことを特徴とする画像形成装置。 ２）画像形成装置に着脱自在であり、かつ画像形成プロ
   セスを実行するのに必要な各種機器中少なくとも現像手
   段が組み込まれているカートリッジに於いて、前記画像
   形成装置に装填された際、この画像形成装置本体に設け
   られた、前記現像手段内の現像剤残量を検出する為の信
   号を形成する現像剤種類識別手段と現像剤残量検知手段
   とに、夫々現像剤種類情報と現像剤残量情報とを与える
   情報付与部を有することを特徴とするカートリッジ。