JPH06317986A - 多色画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切換え機構の保持部材に装着して現像位置に
移動し切換えられる各色の現像カートリッジに、現像剤
残量検出のためのアンテナ部材や摺動接点等の電気部品
を設けることなく、且つ各色の現像カートリッジ間でバ
ラツキを生じることなく、現像剤残量を検出することを
可能とした多色画像形成装置を提供することである。 【構成】 現像カートリッジＤが現像位置に位置決めさ
れた際に、切換え機構の保持部材であるロータリーユニ
ットと、そのカートリッジＤを挟む位置の外方位置とを
結んだ直線上に、カートリッジＤが現像器１２のトナー
収納部１９を通る光路λを有するように、現像器１２に
光透過窓１３３ａ、１３３ｂを、そのシェル１３に開口
部１３２ａ、１３２ｂを設けた。 【効果】 現像位置の各現像カートリッジＤについて、
光透過方式によりバラツキを生じることなくトナー残量
を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式等を利用
した画像形成装置に関し、特にフルカラー画像などの多
色画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を利用して多色画像を得る
従来の多色画像形成装置を図８〜図１３に示す。

【０００３】画像形成装置は、図８に示すように、略中
央部に像担持体１を有し、この像担持体１上に光学ユニ
ット１０７により像露光を行なって各色毎の潜像が順次
形成される。各色の潜像は形成される都度、像担持体１
の周囲に配設された各色の現像カートリッジＤ、即ちイ
エロー現像カートリッジＤｙ、マゼンタ現像カートリッ
ジＤｍ、シアン現像カートリッジＤｃ及びブラック現像
カートリッジＤｂにより順々に現像されて、像担持体１
上に各色のトナー像が順次形成される。

【０００４】像担持体１の現像カートリッジＤと反対側
には転写ドラム１０３が設置され、給紙部１０１から転
写ドラム１０３に用紙１０２が給紙される。用紙１０２
は、その先端を転写ドラム１０３外周のグリッパ１０３
ｆにより把持され、転写ドラム１０３の回転によりその
外周上に保持して搬送される。像担持体１上に形成され
た各色のトナー像は、転写ドラム１０３と対向した画像
転写部において、転写ドラム１０３の外周上に保持され
た用紙１０２上に順次重ね合わせて転写され、用紙１０
２上に４色のトナー像からなる多色画像が得られる。

【０００５】４色のトナー像が転写された用紙１０２
は、その後、転写ドラム１０３から分離して定着ユニッ
ト１０４に搬送され、そこでトナー像の定着を行なって
各色のトナー混色及び用紙１０２への固定をし、フルカ
ラーの永久像とした後、排紙部１０５を経て排紙トレー
１０６上に排出される。

【０００６】上記の各色の現像カートリッジＤは、現像
カートリッジ切換え機構の保持部材（ロータリーユニッ
ト）１０８に保持され、現像カートリッジ選択のための
回転移動が行なわれる。ロータリーユニット１０８は、
４つ葉クローバー状の形状をしており、周方向に沿って
４個所に略半円状の切欠き部からなる収納穴が設けられ
ており、各現像カートリッジＤは収納穴内にスラスト方
向に収納して保持される。

【０００７】各現像カートリッジＤは、図１２に示すよ
うに、現像器１２と、現像器１２を覆い、その内部で現
像器１２を回転可能（自転可能）に収容した円筒状のシ
ェル１３とからなっており、現像カートリッジＤの一端
において、現像器１２の回転支軸１４がシェル１３を貫
通している。現像器１２は、大きく分けてトナー収納部
１９とその隣りの現像部２０とからなり、トナー収納部
１９には、トナーを撹拌して現像部２０に搬送する撹拌
・搬送部材１８が設けられ、現像部２０には、現像剤担
持体１５、これにトナーを供給し又その上の未現像のト
ナーを剥ぎ取る供給・剥ぎ取り部材１７、及び現像剤担
持体１５上に担持されたトナーの層厚を規制し又電荷を
付与する規制部材１６が設けられている。

【０００８】シェル１３の両側には図示しない脚部が設
けられており、この脚部が図８のロータリーユニット１
０８の収納穴内に設けられた段部１０８ａに当接するこ
とにより、収納穴内においてシェル１３がロータリーユ
ニット１０８に対し非回転に保持される。この脚部側と
反対側のシェル１３の面には、現像カートリッジＤを現
像位置に移動したときに、シェル１３内現像器１２の現
像剤担持体１５を像担持体１と対向させるために、開口
部１３ｂが設けられている。

【０００９】ロータリーユニット１０８の一側には、図
９に示すように、図１のロータリーユニット１０８の非
回転の中心軸１１０を中心として、その回りにロータリ
ーユニット１０８と一体に回転する円板状の駆動側板７
が設けられており、その駆動側板７の内側には、現像器
１２の自転駆動機構を構成する噛合したギア９、１０が
各現像カートリッジＤに対応して設けられ、更に中心軸
１１０には各ギア１０に噛合するギア８が非回転に固定
設置され、これらギア８、９及び１０により遊星歯車機
構が構成されている。

【００１０】上記の各ギア１０には、該ギア１０と一体
的に回転可能且つ該ギア１０上をスライド可能な部材４
８が設けられている。該スライド部材４８の穴４８ａに
現像カートリッジＤの一端のシェル１３から突出した現
像器１２の回転支軸１４が嵌合されて保持され、このス
ライド部材４８を介して遊星歯車機構による自転駆動力
が現像器１２に伝達される。又現像カートリッジＤの他
端は、図１０に示すように、フック部材１２６によりロ
ータリーユニット１０８の上記と反対側の一側に保持さ
れる。

【００１１】ロータリーユニット１０８により現像カー
トリッジＤを現像位置に移動するために、駆動側板７に
設けたギア８５に連結したギア８６を介してモーター８
７により側板７を回転すると、ロータリーユニット１０
８が中心軸１１０の回りに回転し、それによりギア８、
ギア９及びギア１０が遊星運動をして、スライド部材４
８が反対方向に回転し、これに回転支軸１４を嵌合した
現像器１２が、現像カートリッジＤの移動に拘わらず所
定の一定姿勢に維持される。

【００１２】現像位置に移動された現像カートリッジＤ
は、像担持体１に対して加圧して位置決めされるが、現
像カートリッジＤの一端のスライド部材４８のスライド
方向を像担持体１の方向と一致させることにより、現像
カートリッジはスライド部材４８に保持された状態でス
ライドし、位置決めされる。現像カートリッジＤの他端
をロータリーユニット１０８に保持したフック部材１２
６は、現像カートリッジＤが像担持体１と対向した位置
で開放されて、現像カートリッジのスライド動作が可能
となる。

【００１３】現像位置での現像カートリッジＤの加圧動
作は、図１１に示すように、センサー４３により加圧制
御ギア４１の回転を該ギア４１に設けられたフラグ４２
を介して検知して、駆動源４４によりギア４１を駆動制
御することにより、ギア４１と一体で回転するロータリ
ーユニット１０８の中心に設けられた加圧制御軸１１０
（ロータリーユニットの中心軸でもある）を回転制御し
て行なわれる。駆動源４４はステッピングモータからな
り、一定速度まで加速後、その一定速度で定速度回転さ
れた後に減速して停止され、加圧制御軸１１０を加圧・
非加圧の状態でそれぞれ１８０度ずつ回転させる。

【００１４】ロータリーユニット１０８の中心部には、
現像カートリッジＤの両端部近傍に加圧制御機構が設け
られている。該加圧制御機構の各々は、図１２に示すよ
うに、加圧制御軸１１０を囲む装置本体側に固定された
半円筒状部材１２３と、半円筒状部材１２３内に現像カ
ートリッジＤ方向にスライド自在に収容された角筒体状
の加圧部材１１１と、加圧制御軸１１０に固定して加圧
部材１１１内に収容された、加圧部材１１１をスライド
するカム１２５と、加圧部材１１１を現像カートリッジ
Ｄの方向に付勢する、加圧部材の長手方向両側の突出部
に掛けて半円筒状部材１２３に取付けた２本のバネ１２
４とからなっている。

【００１５】現像カートリッジＤの非加圧時には、図１
２に示すように、カム１２５が加圧部材１１１をバネ１
２４に抗して押して、加圧部材１１１が現像カートリッ
ジＤから離間した退避状態になり、加圧時には、図１３
に示すように、カム１２５が加圧部材１１１から離れ
て、加圧部材１１１がバネ１２４の力により現像カート
リッジＤ方向に押されて、現像カートリッジＤが加圧部
材１１１により加圧される。

【００１６】加圧解除時には現像カートリッジＤは、ロ
ータリーユニット１０８のスライド部材４８がバネ５０
により戻される力、フック部材１２６がバネ１２６ａに
より戻される力及び現像カートリッジＤの自重により、
ロータリーユニットの正規の位置に戻される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の画像
形成装置では、図１２に示すように、現像器１２の現像
部２０に、現像剤担持体１５と平行に特定のギャップを
開けて現像剤残量検知用のアンテナ部材１２７を設け
て、現像剤担持体１５とアンテナ部材１２７間の電気容
量の違いにより、その間の現像剤量を検知し、現像カー
トリッジＤ内の現像剤残量を少なくなったことを検出し
ていた。

【００１８】しかしながら、上記のようなアンテナ部材
１２７による現像剤の残量検出では、そのための現像カ
ートリッジＤと装置本体との間の電気配線が長くなる、
摺動接点が必要となる等によりＳ／Ｎ比が大きくとれな
いといった問題があった。

【００１９】又各現像カートリッジＤ間で各色の現像剤
の電気特性の差や、現像剤担持体１５とアンテナ部材１
２７間のギャップのバラツキによる現像剤残量の検出精
度の低下といった問題もあった。

【００２０】本発明の目的は、切換え機構の保持部材に
着脱自在に装着して現像位置に移動して切換えられる各
色の現像カートリッジに、現像剤残量検出のためのアン
テナ部材や摺動接点等の電気部品を設けることなく、且
つ各色の現像カートリッジ間でバラツキを生じることな
く、各色の現像カートリッジの現像剤残量を検出するこ
とを可能とした多色画像形成装置を提供することであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】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、現
像剤担持体を備えた現像部及び現像剤を収納した現像剤
収納部を少なくとも有する各色の現像カートリッジと、
前記各色の現像カートリッジを保持部材に着脱自在に装
着して像担持体の軸と平行な軸の回りに回転することに
より、前記像担持体と対向した現像位置に移動すると共
に、前記現像位置に移動された現像カートリッジの現像
剤担持体を像担持体に対して位置決めし、前記像担持体
上の潜像を現像する現像カートリッジを切換える現像カ
ートリッジ切換え機構とを備えた多色画像形成装置にお
いて、前記現像位置に位置決めされた現像カートリッジ
が、前記保持部材と、前記保持部材の現像カートリッジ
を挟む位置の外方位置とを結んだ直線上に、前記現像剤
収納部を通る光路を有するように、前記現像カートリッ
ジに光の透過部が形成されており、そして前記位置決め
された現像カートリッジについて、前記保持部材と前記
外方位置との間で、光透過方式により前記現像剤収納部
の現像剤残量を検出することを特徴とする多色画像形成
装置である。

【００２２】本発明によれば、前記保持部材に前記各色
の現像カートリッジの長手方向に、前記保持部材の一端
側から前記現像カートリッジの長手方向の中心方向に延
びる光ガイド部材を設けることができ、又前記保持部材
に前記各色の現像カートリッジの長手方向と直角方向
に、前記保持部材の一端側から前記保持部材の回転中心
方向に延びる光ガイド部材を設けることもできる。

【００２３】

【実施例】

実施例１ 図１は、本発明の多色画像形成装置の一実施例における
現像カートリッジを示す断面図、図２は、図１の現像カ
ートリッジの現像剤残量検出法を示す正面図である。

【００２４】本発明では、図１及び図２に示すように、
現像剤カートリッジＤの現像剤残量を光透過方式により
検出することが特徴である。本発明の画像形成装置のそ
の他の構成は、図７〜図１２を参照して説明した従来の
画像形成装置と基本的に同じであるので、図１〜２にお
いて図７〜図１２と同一の部材には同一の符号を付して
その説明は省略する。

【００２５】図２に示すように、ロータリーユニット１
０８により現像カートリッジＤが像担持体１と対向した
現像位置に移動されて、像担持体１に対し加圧、位置決
めされた際に、図１に示すように、現像カートリッジＤ
が、ロータリーユニット１０８の回転中心部とロータリ
ーユニット１０８の現像カートリッジＤを挟む位置の外
方位置とを結んだ直線上に、現像器１２内のトナー収納
部１９を通る光路λを有するように、各色の現像カート
リッジＤに光の透過部が形成されている。

【００２６】即ち、各色の現像カートリッジＤのシェル
１３には上下２箇所に開口部１３２ａ、１３２ｂが設け
られ、現像器１２のトナー収納部１９の上下２箇所の壁
にはそれぞれ光透過窓１３３ａ、１３３ｂが形成され、
現像位置において位置決めされた状態において、これら
開口部１３２ｂ、光透過窓１３３ｂ、光透過窓１３３ａ
及び開口部１３２ａが、上記の光路λ上に正しく位置す
るように、これら開口部１３２ｂが配置されている。

【００２７】ロータリーユニット１０８の回転中心部に
は、トナー残量検出手段の一方を構成する１つの発光Ｌ
ＥＤ１２９が上記の光路λ上に位置するようにして装置
本体の部材、具体的には装置本体に設けられた図１１の
加圧制御軸１１０を囲む半円筒上部材１２３に固定して
設けられ、ロータリーユニット１０８の現像カートリッ
ジＤを挟む位置の外方位置には、発光ＬＥＤに対応する
トナー残量検出手段の他方を構成する１つの受光部材１
２８が同様に光路λ上に位置するようにして、装置本体
側の図示しない部材に固定して設けられている。

【００２８】現像器１２のトナー収納部１９内のトナー
が１３１が下の光透過窓１３３ｂを覆う位置にある場合
は、ＬＥＤ１２９から出た光はそこで遮断されて透過し
ないが、現像剤担持体１５の駆動に伴って駆動される撹
拌・搬送部材１８が図の矢印方向に回転して、光透過窓
１３３ｂのところからトナー１３１を掃き出すと、ＬＥ
Ｄ１２９からの光は透過窓１３３ｂを透過して受光部材
１２８に受光される。この透過した光が受光部材１２８
に受光されている時間長さは、トナー収納部１９内のト
ナー量が多いと短くなり、トナー量が少ないと長くな
る。従って受光部材での受光時間により、収納部１９内
のトナー残量が予測でき、トナー残量が検出できる。或
いは受光部材１２８における受光電圧の積分値によりト
ナー残量を予測して、トナー残量を検出してもよい。

【００２９】以上のように、本実施例によれば、各色の
現像カートリッジのトナー残量を光透過方式により、各
色の現像カートリッジＤ内にトナー残量検出のためのア
ンテナ部材や摺動接点等の電気部品を設けることなく、
且つ各色の現像カートリッジ間でバラツキを生じること
なく、検出することができる。

【００３０】実施例２ 図３は、本発明の多色画像形成装置の他の実施例におけ
る現像カートリッジの現像剤残量検出法を示す正面図、
図４は、同じくその側面図である。

【００３１】本実施例では、図３及び図４に示すよう
に、ロータリーユニット１０８の回転中心部をユニット
１０８の一端の駆動側板７の箇所から現像カートリッジ
Ｄの長手方向中心部まで延びるアクリル樹脂製の光ガイ
ド部材１３４を、各現像カートリッジＤに対応して設
け、そして１つの発光ＬＥＤ１２９をロータリーユニッ
ト１０８の回転中心部でなく、駆動側板７側の装置本体
の側板に設けたことが特徴である。

【００３２】各色の現像カートリッジＤ毎の光ガイド部
材１３４は、ロータリーユニット１０８にその周方向に
９０度間隔を開けて配置され、現像位置で現像カートリ
ッジＤが位置決めされた状態で、その光ガイド部材１３
４の基端部１３４ａに対応するように、上記のＬＥＤ１
２９が配置されている。

【００３３】光ガイド部材１３４の先端部１３４ｂは、
受光部材１２８に面しない反対側を４５度にカットされ
ており、ＬＥＤ１２９から出た光は、光ガイド部材１３
４に基端部１３４ａから入って先端部１３４ｂまで導か
れ、先端部１３４ｂで９０度反射されて現像カートリッ
ジＤを通過して受光部材１２８に受光される。

【００３４】これにより、ロータリーユニット１０８内
部に電気部品を設けることなく現像カートリッジＤのト
ナー残量を検出することができ、ユニットの組立性、保
守性が向上する。

【００３５】上記実施例では、現像カートリッジＤの加
圧、位置決めの加圧制御軸１１０がロータリーユニット
１０８の回転中心部に設けられているので、これ以上の
トナー残量検知の変形は不可能であるが、位置決めのた
めの加圧機構がロータリーユニット１０８の中心軸１１
０を使用しない場合や、位置決めのために現像カートリ
ッジの加圧機構を用いない場合には、ロータリーユニッ
ト１０８の回転中心部に１つの光ガイド部材を具備する
構成で、トナー残量検出することが可能である。

【００３６】又光ガイド部材１３４としてアクリル樹脂
部材を用いたが、ガラス部材でもよく、光ファイバーを
用いてもよい。光ファイバーを用いた場合には、ロータ
リーユニット１０８の回転中心部にその光路を変更する
部材が設けられる。

【００３７】実施例３ 図５は、本発明の多色画像形成装置の更に他の実施例に
おける現像カートリッジの現像剤残量検出法を示す正面
図である。本実施例では、各色の現像カートリッジＤの
光ガイド部材１３４をロータリーユニット１０８に、現
像カートリッジＤの長手方向と直角方向に、即ち半径方
向に設けたことが特徴である。

【００３８】各光ガイド部材１３４は、ロータリーユニ
ット１０８の周方向に９０度の間隔を開けて、且つ現像
カートリッジＤとＤの間に対応した位置に配設されてい
る。光ガイド部材１３４の基端部１３４ａは、ロータリ
ーユニット１０８の外縁部の外方に位置し、先端部１３
４ｂはユニット１０８の回転中心部に位置している。同
様に、現像位置で現像カートリッジＤが位置決めされた
状態で、その光ガイド部材１３４の基端部１３４ａに対
応するように、１つのＬＥＤ１２９が配置されている。

【００３９】本実施例によっても、ロータリーユニット
１０８内部に電気部品を設けることなく現像カートリッ
ジＤのトナー残量を検出することができ、ユニットの組
立性、保守性が向上する。

【００４０】実施例４ 本実施例では、トナー残量検出手段を使用してロータリ
ーユニット１０８への現像カートリッジＤの搭載の有無
を検知させた。

【００４１】図６にそのときのブロック図を、図７にフ
ローチャートを示す。

【００４２】例えば図２のロータリーユニット１０８に
公転フラグ（図示せず）を設置し、装置本体側にフラグ
により現像カートリッジＤの中心軸１１０回りの回転
（公転）位置を検出する公転位置センサー（図示せず）
を設置する。

【００４３】そして図６のＣＰＵにより現像ＣＲＧ（現
像カートリッジＤ）の公転切換えモーター（図９のモー
ター８７）を回転させ、ロータリーユニット１０８を駆
動して現像カートリッジＤを公転させる。そしてロータ
リーユニット１０８に現像カートリッジＤが搭載されて
いれば、発光ＬＥＤ１２９からの光が遮光されて受光部
材１２８に受光しないような位置で、図７に示すよう
に、公転位置センサーの信号を基準として所定時間内
に、つまり上記の位置に現像カートリッジが位置してい
る時間内にトナー残量検知手段を作動させる。

【００４４】これにより残検センサー（受光部材１２
８）のＯＮ（受光）の有無で、現像カートリッジがロー
タリーユニット１０８に搭載されているかが分り、これ
を図７に示すように他の現像カートリッジについても繰
り返すことにより、ロータリーユニット１０８の全ての
搭載位置について現像カートリッジが搭載さているか否
かが検知される。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多色画像
形成装置では、現像位置に位置決めされた現像カートリ
ッジが、保持部材（ロータリーユニット）と、その現像
カートリッジを挟む位置の外方位置とを結んだ直線上
に、現像剤収納部を通る光路を有するように、現像カー
トリッジに光の透過部を形成したので、現像位置の現像
カートリッジについて、保持部材とその外方位置との間
で光透過方式により現像剤収納部の現像剤残量を検出す
ることができ、各色の現像カートリッジ間で現像剤残量
の検出にバラツキを生じることがない。又現像剤残量検
出のためのアンテナ部材や摺動接点等の電気部品を設け
ることがないので、コストが低下し、信頼性の向上等に
も繋がる。

【００４６】更に保持部材に各色の現像カートリッジの
長手方向又は長手方向と直角方向に、保持部材の一端側
から光ガイド部材を設けることにより、保持部材に電気
配線が不要になり、組立性及び保守性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多色画像形成装置一実施例における現
像カートリッジを示す断面図である。

【図２】図１の画像形成装置での現像カートリッジの現
像剤残量検出法を示す正面図である。

【図３】本発明の画像形成装置の他の実施例での現像カ
ートリッジの現像剤残量検出法を示す正面図である。

【図４】同じく検出法を示す断面図である。

【図５】本発明の画像形成装置の更に他の実施例での現
像カートリッジの現像剤残量検出法を示す正面図であ
る。

【図６】本発明の画像形成装置の更に他の実施例におけ
る現像剤残量検出手段を使用したロータリーユニットの
現像カートリッジ搭載検知法を示すブロック図である。

【図７】同じく現像カートリッジ搭載検知法を示すフロ
ーチャートである。

【図８】従来の多色画像形成装置を示す全体構成図であ
る。

【図９】図８の画像形成装置の切換え機構のロータリー
ユニットの一側に設けられた駆動側板及び現像器自動制
御機構を示す正面図である。

【図１０】ロータリーユニットの他側への現像カートリ
ッジの保持部を示す正面図である。

【図１１】現像カートリッジの加圧制御機構を示す平面
図である。

【図１２】現像カートリッジ及びその加圧部材を示す一
部破断正面図である。

【図１３】図１２の加圧部材による加圧により現像カー
トリッジが位置決めされたところを示す一部破断正面図
である。

【符号の説明】

１ 像担持体 １２ 現像器 １９ トナー収納部 １０８ ロータリーユニット １１０ 中心軸（加圧制御軸） １２８ 受光部材 １２９ ＬＥＤ １３４ 光ガイド部材 Ｄ 現像カートリッジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持体を備えた現像部及び現像剤
   を収納した現像剤収納部を少なくとも有する各色の現像
   カートリッジと、前記各色の現像カートリッジを保持部
   材に着脱自在に装着して像担持体の軸と平行な軸の回り
   に回転することにより、前記像担持体と対向した現像位
   置に移動すると共に、前記現像位置に移動された現像カ
   ートリッジの現像剤担持体を像担持体に対して位置決め
   し、前記像担持体上の潜像を現像する現像カートリッジ
   を切換える現像カートリッジ切換え機構とを備えた多色
   画像形成装置において、前記現像位置に位置決めされた
   現像カートリッジが、前記保持部材と、前記保持部材の
   現像カートリッジを挟む位置の外方位置とを結んだ直線
   上に、前記現像剤収納部を通る光路を有するように、前
   記現像カートリッジに光の透過部が形成されており、そ
   して前記位置決めされた現像カートリッジについて、前
   記保持部材と前記外方位置との間で、光透過方式により
   前記現像剤収納部の現像剤残量を検出することを特徴と
   する多色画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記保持部材に前記各色の現像カートリ
   ッジの長手方向に、前記保持部材の一端側から前記現像
   カートリッジの長手方向の中心方向に延びる光ガイド部
   材を設けた請求項１の多色画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記保持部材に前記各色の現像カートリ
   ッジの長手方向と直角方向に、前記保持部材の一端側か
   ら前記保持部材の回転中心方向に延びる光ガイド部材を
   設けた請求項１の多色画像形成装置。