JPH10339996A

JPH10339996A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10339996A
Application number: JP16658097A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Okada; 知幸岡田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-06-09
Filing date: 1997-06-09
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】光検知式のトナー残量検知手段において、光
量の変動に依存せずに精度の高いトナー残量検知を行な
う。【解決手段】トナー残量検知を行なうためのしきい値
として、光量が減衰する前のしきい値１と、光量が減衰
したときのしきい値２とを予め設定しておく。このと
き、しきい値１＞しきい値２である。先ず現像器を、ト
ナー残量検知手段の検知光を遮らない位置に移動し、透
過光量を確認する。次いで、上記にて確認された透過光
量、例えば電圧Ｖ_A をしきい値１と比較する。このとき
透過光量Ｖ_A≧しきい値１の場合には、しきい値１をセ
ットし、トナー残量検知シーケンスへと移行する。透過
光量Ｖ_A ＜しきい値１の場合には、光量が減衰した後の
しきい値２をセットし、上記と同様にトナー残量検知シ
ーケンスへと移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機やプ
リンター等とされる、電子写真方式等を利用して像担持
体に潜像を形成し、この潜像を現像装置にてトナー像と
なし、このトナー像を記録材に転写し、一方、像担持体
上の残留トナーはクリーニング手段でクリーニングする
ようにした画像形成装置に関し、特に、現像装置に収容
された現像剤の残量検知手段、及びクリーニング手段の
廃トナー満タン検知手段に特徴を有する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いて転写材に画像を形
成する電子写真画像形成装置は、例えば電子写真複写
機、電子写真プリンタ（例えば、レーザビームプリン
タ、ＬＥＤプリンタ）、ファクシミリ装置あるいはワー
ドプロセッサとして実用化されている。

【０００３】ここで、図１１〜図１３を用いて、従来の
カラーレーザプリンタ及びこれに用いられる現像剤残量
検知手段の構成について説明する。

【０００４】図１１において、画像形成装置本体１０１
の内部には、回転現像装置１０２、転写材担持体として
の転写ドラム１０３及び電子写真感光体ドラムからなる
像担持体１０４等が設けられている。

【０００５】そして、画像形成装置本体１０１の下部に
配置されたカセット１０５から給送された転写材Ｐは転
写ドラム１０３に巻き付いて搬送され、像担持体１０４
の表面に形成されたトナー画像が転写材Ｐに転写されて
定着装置１０６により永久定着され、機外に排出され
る。

【０００６】回転現像装置１０２は、マゼンタ、シア
ン、イエロー、ブラックの４色のトナーを備えた４色の
現像器１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｙ、１０２Ｂを有し
ている。これら４色の現像器１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０
２Ｙ、１０２Ｂは、軸１０２ａに対して回転可能に配置
される。また、軸１０２ａには、公転ギアが設けられ、
該公転ギアの外周に配置された自転ギアに連動して各現
像器１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｙ、１０２Ｂがそれぞ
れ自転することで、それぞれの現像器１０２Ｍ、１０２
Ｃ、１０２Ｙ、１０２Ｂの姿勢が一定に維持されてい
る。

【０００７】画像形成に際しては、現像器１０２Ｍ、１
０２Ｃ、１０２Ｙ、１０２Ｂのうち、潜像に対応した色
の現像器が像担持体１０４に対向した位置に静止し、更
にそこで現像ローラ１０２ｂが像担持体１０４の表面と
微小間隔を介して対向するように位置決めされる。そし
て、現像時には現像ローラ１０２ｂがバイアスの印加と
回転駆動とを受けることで像担持体１０４上の潜像を現
像してトナー画像を形成する。

【０００８】各現像器１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｙ、
１０２Ｂ内に配置された現像ローラ１０２ｂには、供給
ローラ１０２ｄが摺接しており、現像に寄与しなかった
現像剤を掻き取って、常に新しい現像剤（トナー）が供
給されるようになっている。

【０００９】図１２に、光検知方式を採用した従来の現
像剤残量検知手段が示される。現像剤容器１１１の溶着
受け部１１１ａ、１１１ｂには現像剤残量検知用の光透
過窓１１５ａ、１１５ｂが超音波溶着等の方法を用いて
溶着されている。そして画像形成装置本体１０１側に設
けられた、ＬＥＤのような光源を備えた発光部１０６ａ
から出射された検知光Ｌは、光透過窓１１５ａの光透過
部材１１６ａを透過し、更に光透過窓１１５ｂの光透過
部材１１６ｂを透過して画像形成装置本体１０１側に設
けられた受光部１０６ｂで受光されることで現像剤の残
量が検知される。

【００１０】このとき、現像剤容器１１１内に設けられ
た現像剤撹拌部材１０７は回転して光透過部材１１６
ａ、１１６ｂの内側面を拭き取り、そのときの検知光Ｌ
を検知することで残量が検知される。

【００１１】検知光Ｌは、図１３に示すような波形Ｗ_m
として検知され、この波形Ｗ_m において、現像剤容器１
１１内の残量は所定電圧Ｖ_m のパルス幅ｔ_m として検知
される。このパルス幅ｔ_m は検知光Ｌの光量が多いほど
大きくなる。つまり現像剤容器１１１内の現像剤残量が
少なくなるに従ってパルス幅は大きくなる。そこで、パ
ルス幅ｔ_m が所定の幅になったときに、「現像剤残量が
少ない」ことをユーザに報知するように設定している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような光検知式のトナー残量検知機構は、長期間の使用
に伴い、検知光Ｌの光源であるＬＥＤが劣化し、発光光
量が初期状態に比べて減衰したり、受光部の測定面がト
ナーによって汚れ、初期の性能を維持することが困難に
なる。即ち、検知光Ｌの光量が減衰すると、前記波形Ｗ
_m を示したときと同じ現像剤残量であっても、図１３に
示すように、検知光Ｌは例えば波形Ｗ_n として検知さ
れ、所定電圧Ｖ_m 時のパルス幅を検知することが不可能
となり、よってトナー残量の検知ができない。

【００１３】又、上記においてはトナー残量検知手段に
ついて説明したが、光検知方式の廃トナー満タン検知手
段についても同様なことがいえる。

【００１４】つまり、従来の光検知式の廃トナー満タン
検知機構においても、長期間の使用に伴い、検知光Ｌの
光源であるＬＥＤが劣化し、発光光量が初期状態に比べ
て減衰したり、受光部の測定面がトナーによって汚れ、
初期の性能を維持することが困難になり、正確な廃トナ
ー満タン検知ができなくなる。

【００１５】従って、本発明の主な目的は、光検知式の
現像剤残量検知手段における光量の変動に依存せずに精
度の高い現像剤残量検知を行なうことのできる画像形成
装置を提供することである。

【００１６】又、本発明の他の目的は、光検知式の廃ト
ナー満タン検知手段における光量の変動に依存せずに精
度の高い廃トナー満タン検知を行なうことのできる画像
形成装置を提供することである。

【００１７】

【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、
像担持体に潜像を形成し、この潜像を現像装置にてトナ
ー像とし、前記現像装置は、現像剤を収容する現像容器
と、前記現像容器に設けられた上下の窓部材を透過する
光を検知して現像剤残量を検知する手段と、を有する画
像形成装置において、前記現像剤残量検知手段の光透過
パルス信号に対して複数のしきい値電圧を予め設定し、
光透過パルス信号の波形に応じてひとつの前記しきい値
電圧を有効とし、前記有効とされたしきい値電圧におけ
るパルス幅に基づき現像剤残量を検知することを特徴と
する画像形成装置である。

【００１８】好ましくは、前記光透過パルス信号に対す
るしきい値は、前記現像剤残量検知手段の光路を前記現
像容器がさえぎらない位置における検知光量に基づいて
決定されるものである。

【００１９】別の態様によれば、前記複数のしきい値電
圧におけるそれぞれのパルス幅を同時に計測して、それ
ぞれのパルス幅を比較して、パルス幅が検知されたしき
い値電圧を有効とすることが好ましい。更に、別の態様
によれば、前記複数のしきい値電圧におけるそれぞれの
パルス幅を同時に計測して、それぞれのパルス幅を比較
して、パルス幅が検知されないか、もしくは最も短いパ
ルス幅が検知されたしきい値電圧よりも、少なくとも１
段、パルス幅が長く検出される方のしきい値電圧を有効
とすることが好ましい。

【００２０】又、別の態様によれば、前記複数のしきい
値電圧における前後の比をとり、（しきい値ｎ）／（し
きい値ｎ−１）、（しきい値ｎ−１／しきい値ｎ−
２）、・・・、（しきい値３）／（しきい値２）、（し
きい値２／しきい値１）の整列を求めて、更にその整列
の変化率の変動から、出力パルス形状を判断して、しき
い値電圧を決定することが好ましい。

【００２１】前記光検知方式の現像剤残量検知手段は、
前記窓部材近傍にて装置本体に取付けられた発光素子及
び受光素子を有し、前記窓部材が前記撹拌翼により清掃
される際に、前記発光素子から射出された光を前記受光
素子が受光することが好ましい。

【００２２】本発明による他の態様によれば、像担持体
に潜像を形成し、この潜像を現像装置にてトナー像と
し、このトナー像を記録材に転写して画像を得、前記像
担持体上に残留したトナーはクリーニング手段で除去す
るようにし、前記クリーニング手段は、トナーを収容す
る廃トナー容器と、該廃トナー容器に設けられた窓部材
を清掃する清掃手段と、前記窓部材を透過する光を検知
して廃トナー満タンを検知する手段とを有する画像形成
装置において、前記廃トナー満タン検知手段の光透過パ
ルス信号に対して複数のしきい値電圧を予め設定し、光
透過パルス信号の波形に応じてひとつの前記しきい値電
圧を有効とし、前記有効とされたしきい値電圧における
パルス幅に基づき廃トナー満タンを検知することを特徴
とする画像形成装置が提供される。

【００２３】前記光透過パルス信号の波形は、前記廃ト
ナー満タン検知手段の検知光が前記廃トナー容器で遮光
されないときの波形であることが好ましい。

【００２４】廃トナー満タン検知手段は、クリーニング
容器の壁面に対向して配置された一対の検知窓と、この
窓を清掃する清掃羽根と、クリーニング容器の外側にそ
れぞれ検知窓を介して対向する発光部及び受光部とを備
えていることが好ましい。対向する検知窓の第１の検知
窓が容器の上面に位置し、第２の検知窓は容器の側面に
位置し、前記清掃羽根は回転しながら検知窓を清掃する
ことが好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
を図面に則して更に詳しく説明する。

【００２６】実施例１図１を参照すると、本発明の一実施例であるカートリッ
ジ方式の多色画像形成装置が例示される。

【００２７】［画像形成装置の全体の説明］まず、カラ
ー画像形成装置の全体構成について、図１を参照して概
略説明する。図１は、カラー画像形成装置の一実施例で
あるカラーレーザープリンタの全体構成を示す。

【００２８】図１に示すように、カラーレーザープリン
タは、一定速度で回転する、電子写真感光体ドラムのよ
うな像担持体１５と固定の黒現像器２１Ｂと回転可能な
３つのカラー現像器２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍとからなる
画像形成部、及び画像形成部で現像され多重転写された
カラー画像を保持し給送部から給送された転写材２に更
に転写する中間転写体９とを具備し、カラー画像が転写
された転写材２を定着部２５へ搬送してカラー画像を転
写材２に定着し、排出ローラー３４、３５、３６によっ
て装置上面の排出部３７へ排出するものである。

【００２９】なお、回転可能なカラー現像器２０Ｙ、２
０Ｃ、２０Ｍ、及び固定のブラック現像器はプリンタ本
体１３に対して個別に着脱可能に構成されている。

【００３０】次に上記プリンタの各部の構成について順
次詳細に説明する。

【００３１】［像担持体ユニット］本実施例で像担持体
ユニットであるドラムユニットは、プロセスカートリッ
ジＢとされ、感光体ドラム１５と、感光体ドラム１５の
ホルダーを兼ねるクリーニング容器１４とが一体的に構
成されている。そして、このプロセスカートリッジＢ
は、プリンタ本体１３に対して着脱自在に支持され、感
光体ドラム１５の寿命に合わせて容易にユニット交換が
可能なように構成されている。

【００３２】本実施例に係る感光体ドラム１５は、アル
ミシリンダーの外側に有機光導電体層を塗布して構成さ
れ、前述のようにクリーニング容器１４に回転自在に支
持されている。

【００３３】感光体ドラム１５の周面上には、クリーナ
ーブレード１６、一次帯電手段１７が配置され、また感
光体ドラム１５の一方端に図示しない駆動モーターの駆
動力を伝達することにより、感光体ドラム１５を画像形
成動作に応じて図中反時計回りに回転させる。

【００３４】［帯電手段］一次帯電手段１７は接触帯電
方法を用いたものであり、導電性ローラを感光体ドラム
１５に当接させ、この導電性ローラに電圧を印加するこ
とによって感光体ドラム１５の表面を一様に帯電させ
る。

【００３５】［露光手段］感光体ドラム１５への露光は
スキャナー部３０から行なわれる。即ち画像信号がレー
ザーダイオードに与えられると、このレーザーダイオー
ドは画像信号に対応する画像光（レーザビーム）をポリ
ゴンミラー３１へと照射する。

【００３６】ポリゴンミラー３１はスキャナーモーター
３１ａによって高速回転し、ポリゴンミラー３１で反射
した画像光が、結像レンズ３２及び反射ミラー３３を介
して一定速度で回転する感光体ドラム１５の表面を選択
的に露光し、その結果感光体ドラム１５上に静電潜像が
形成される。

【００３７】［現像手段］現像手段は、上記静電潜像を
可視像化するために、イエロー、マゼンタ、シアン、ブ
ラックの各色現像を可能とする３個の回転現像器２０
Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃと１個のブラック現像器２１Ｂとか
ら構成される。

【００３８】ブラック現像器２１Ｂは固定現像器であ
り、感光体ドラム１５に対向した位置に現像スリーブ２
１ＢＳが、感光体ドラム１５に対し微小間隔をもって配
置され、感光体ドラム１５にブラックトナーによる可視
像を形成する。

【００３９】ブラック現像器２１Ｂは容器内のトナーを
送り機構によって送り込み、現像スリーブ２１ＢＳの外
周に圧接された塗布ブレード２１ＢＢによって、図中時
計方向に回転する現像スリーブ２１ＢＳの外周にトナー
を薄層塗布し、且つトナーへ電荷を付与（摩擦帯電）す
る。また現像スリーブ２１ＢＳに現像バイアスを印加す
ることにより、感光体ドラム１５の静電潜像に対応して
トナー現像を行なうものである。

【００４０】３個の回転現像器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ
は、軸２２を中心として回転するロータリーユニットで
ある現像ロータリー２３に夫々着脱可能に保持されてい
る。

【００４１】画像形成に際しては、各現像器が現像ロー
タリー２３に保持された状態で軸２２を中心に回転移動
し、所定の現像器が、感光体ドラム１５に対向した位置
に止り、更に現像スリーブが感光体ドラム１５に対し微
小間隔（３００μｍ程度）をもって対向するように位置
決めされた後、感光体ドラム１５の静電潜像に対応して
可視像を形成する。

【００４２】カラー画像形成時には、中間転写体９の１
回転毎に現像ロータリー２３が回転しイエロー現像器２
０Ｙ、マゼンタ現像器２０Ｍ、シアン現像器２０Ｃ、次
いでブラック現像器２０Ｂの順で現像工程がなされる。

【００４３】図１では、イエローの回転現像器２０Ｙ
が、プロセスカートリッジＢに対向した位置に位置決め
静止している状態を示している。回転現像器２０Ｙは容
器内のトナーを送り機構によって塗布ローラ２０ＹＲへ
送り込む。図中時計方向に回転する塗布ローラ２０ＹＲ
及び現像スリーブ２０ＹＳの外周に圧接されたブレード
２０ＹＢが、図中時計方向に回転する現像スリーブ２０
ＹＳの外周にトナーを薄層塗布し、且つトナーへ電荷を
付与（摩擦帯電）する。

【００４４】潜像が形成された感光体ドラム１５と対向
した現像スリーブ２０ＹＳに、現像バイアスを印加する
ことにより、潜像に応じて感光体ドラム１５上にトナー
現像を行なう。

【００４５】マゼンタ現像器２０Ｍ、シアン現像器２０
Ｃについても上記と同様なメカニズムでトナー現像が行
なわれる。

【００４６】また各回転現像器２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ
の各現像スリーブ２０ＹＳ、２０ＭＳ、２０ＣＳは、各
現像器が現像位置に回転移動されたとき、プリンタ本体
１３に設けられた各色現像用高圧電源、および駆動と接
続されており、各色現像毎に順次選択的に電圧が印加さ
れ駆動が伝達される。

【００４７】［中間転写体］中間転写体９は、カラー画
像形成動作時には各現像器により可視化された感光体ド
ラム１５上のトナー画像を４回（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂの４色
の各画像）にわたり多重転写を受けるため、感光体ドラ
ム１５の外周速度と同期して図中時計回りに回転してい
る。また、多重転写を受けた中間転写体９は、電圧を印
加された転写ローラ１０によって転写材２を挟み込み搬
送することにより、転写材２に中間転写体９上の各色ト
ナー像を同時多重転写する。

【００４８】本実施例に係る中間転写体９は、アルミシ
リンダー１２の外周を中抵抗スポンジや中抵抗ゴム等の
弾性層１１で覆った構成とされている。中間転写体９は
回転自在に支持され、一体的に固定されたギヤ（図示せ
ず）に駆動を受けて回転する。

【００４９】［クリーニング手段］クリーニング手段
は、現像手段によって感光体ドラム１５に可視像化され
たトナーが、中間転写体９に転写された後、感光体ドラ
ム１５上に残ったトナーをクリーニングするものであ
り、クリーニングされた廃トナーを廃トナー容器１４に
蓄える。

【００５０】廃トナー容器１４に蓄えられる廃トナーの
量は、感光体ドラム１５の寿命より早く廃トナー容器１
４を満たすことはなく、従って、廃トナー容器１４は感
光体ドラム１５の寿命交換時に同時に一体で交換処理さ
れる。廃トナー容器１４の構成は、後で詳細に説明す
る。

【００５１】［給紙部］給紙部は、画像形成部へ転写材
２を給送するものであり、複数枚の転写材２を収納した
給紙カセット１、給紙ローラ３、給送ローラ４、重送防
止のリタードローラ５、給紙ガイド６、及びレジストロ
ーラ８から主に構成される。

【００５２】画像形成時には給紙ローラ３が、画像形成
動作に応じて回転し、給紙カセット１内の転写材２を１
枚ずつ分離給送すると共に、給紙ガイド６によってガイ
ドし、搬送ローラ７を経由してレジストローラ８に至
る。

【００５３】画像形成動作中にレジストローラ８は、転
写材２を静止待機させる非回転の動作と、転写材２を中
間転写体９に向けて搬送する回転の動作とを所定のシー
ケンスで行ない、次工程である転写工程時の画像と転写
材２との位置合わせを行なう。

【００５４】［転写部］転写部は、揺動可能な転写ロー
ラ１０からなっており、転写ローラ１０は、金属軸を中
抵抗発泡弾性体で巻いてあり、図中上下に移動可能で且
つ駆動を有する。

【００５５】中間転写体９上に４色のトナー像を形成し
ている間、即ち中間転写体９が複数回回転する間は、そ
の画像を乱さぬように、転写ローラ１０は図中実線で示
す下方に位置し中間転写体９とは離れている。

【００５６】中間転写体９上に４色のトナー像を形成し
終わった後、転写ローラ１０は、転写材２にカラー画像
を転写するタイミングに合わせて、図示しないカム部材
により図中細線で示す上方位置にあって転写材２を介し
て中間転写体９に所定の圧で押付けられる。この時同時
に転写ローラ１０にはバイアスが印加され、中間転写体
９上のトナー画像が転写材２に転写される。

【００５７】中間転写体９と転写ローラ１０とは、夫々
駆動されているため、両者に挟まれた状態の転写材２は
転写工程が行なわれると同時に、図中左方向に所定の速
度で搬送され、次工程を行なう定着部２５に向けて送ら
れる。

【００５８】［定着部］定着部２５は、現像手段２０、
２１により形成されたトナー画像を中間転写体９を介し
て転写材２上に形成したトナー画像を定着させるもので
あり、図１に示すように、転写材２に熱を加えるための
定着ローラ２６と転写材２を定着ローラ２６に圧接する
ための加圧ローラ２７とからなり、発熱源でもある。即
ち、各ローラ２６、２７は中空ローラで、その内部に夫
々ヒーター２８、２９を有し、回転駆動され同時に転写
材２を搬送するよう構成されている。

【００５９】トナー像を保持した転写材２は、定着ロー
ラ２６と加圧ローラ２７とにより搬送されると共に、熱
及び圧力を加えられることによりトナーが転写材２に定
着される。

【００６０】［画像形成動作］次に上記のように構成さ
れた装置の画像形成動作について説明する。

【００６１】先ず、給紙ローラ３を回転して給紙カセッ
ト１内の転写材２を一枚分離し、レジストローラ８へと
搬送する。一方、感光体ドラム１５及び中間転写体９は
各々外周速度、即ちプロセス速度で図示矢印方向へ回転
する。帯電手段１７によって表面を均一に帯電された感
光体ドラム１５はレーザー露光を受け画像形成を行な
う。

【００６２】１：イエロー画像の形成スキャナー部３０によりイエロー画像のレーザー照射を
行ない、感光体ドラム１５上にイエロー潜像を形成す
る。この潜像形成と同時にイエロー現像器２０Ｙを駆動
し感光体ドラム１５の帯電極性と同極性で略同電位の電
圧を印加してイエロー現像を行なう。同時に現像部の少
し下流の第１転写位置Ｔ１で感光体ドラム１５上のイエ
ロートナーと逆特性の電圧を印加して一次転写を行な
う。

【００６３】イエロートナーの中間転写体９への転写が
終了すると、現像ロータリー２３が図中時計方向に回転
し、次のマゼンタ現像器２０Ｍが回転移動し、感光体ド
ラム１５に対向した位置に位置決めさせる。

【００６４】２：マゼンタ画像の形成次いで、同様にスキャナー部３０によりマゼンタ画像の
レーザー照射がスタートされイエローと同様にして感光
体ドラム１５上の潜像にマゼンタトナー像が現像され、
感光体ドラム１５上のマゼンタトナー像を第１転写位置
Ｔ１で同様に中間転写体９上に転写する。マゼンタトナ
ーの中間転写体９への転写が終了すると、現像ロータリ
ー２３が時計方向に回転し次のシアン現像器２０Ｃが回
転移動し、感光体ドラム１５に対向した位置に位置決め
させる。

【００６５】３：シアン画像の形成次いで、同様にスキャナー部３０によりシアン画像のレ
ーザー照射がスタートされマゼンタと同様にして感光体
ドラム１５上の潜像にシアントナー像が現像され、感光
体ドラム１５上のシアントナー像を第１転写位置Ｔ１で
中間転写体９上にイエロー、マゼンタの各トナー像に重
ねて転写する。シアントナーの中間転写体９への転写が
終了すると、現像ロータリー２３が図中時計方向に６０
度回転し感光体ドラム１５に対向した位置にはカラー現
像器２０は存在しない。

【００６６】４：ブラック画像の形成次いで、同様にスキャナー部３０によりブラック画像の
レーザー照射がスタートされ、次いでブラック現像器２
１ｂによりブラックトナーが現像され、感光体ドラム１
５上のブラックトナー像を第１転写位置Ｔ１で中間転写
体９上に更に重ねて転写する。

【００６７】以上イエロー、マゼンタ、シアン、ブラッ
クの順で潜像形成及び現像及び中間転写体９へのトナー
転写を重ねて４回順次行ない、中間転写体９の表面にイ
エロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種のトナーか
らなるフルカラーの画像を形成する。

【００６８】ブラックトナーの中間転写体９への転写が
終了する前に、即ち４回目ブラックトナーの第１転写を
終えフルカラー画像を形成した中間転写体９の画像先端
が第２転写部Ｔ２へ到達する前に、先述のレジストロー
ラ８で待機させておいた転写材２をタイミングを合わせ
て搬送スタートする。上記４回の中間転写体９上への各
色画像形成時には下方に待機し中間転写体９とは非接触
状態であった転写ローラ−１０を同時に上方へカム（図
示せず）で移動させ、転写材２を中間転写体９の第２転
写部Ｔ２で圧接すると同時に転写ローラ１０にトナーと
逆特性のバイアスを印加することで、中間転写体９上の
フルカラー画像を転写材２に一気に４色同時転写する。

【００６９】第２転写部Ｔ２を経た転写材２は、中間転
写体９から剥離されて定着部２５へ搬送され、トナー定
着を行なった後、排出ローラ対３４、３５、３６を介し
て本体上部の排出トレイ３７上へ画像面を下向きにして
排出され、画像形成動作を終了する。

【００７０】［トナー残量検知手段」次に、上記現像手
段のトナー残量検知手段について、イエロー現像器８Ｙ
を代表として取り上げ図２により説明する。

【００７１】図２に示すように、イエロー現像器２０Ｙ
はその容器８１の内部に撹拌部材である撹拌板８２を備
えており、容器８１内部のトナーを撹拌すると共に現像
スリーブ２０ＹＢ側に搬送している。

【００７２】容器８１には光を透過する上下２つの窓部
材である残検窓８３ａ、８３ｂが設けられており、上下
残検窓８３ａ、８３ｂの近傍に対向して、装置本体に設
けられた本体発光部からの、及び本体受光部へと光を案
内する上下ライトガイド８４ａ、８４ｂがそれぞれ設け
られ、本体発光部→現像器内部→本体受光部の光回路を
構成している。

【００７３】撹拌板８２の先端部には残検窓８３ａ、８
３ｂを清掃するマイラー８２ａが取付けられており、残
検窓８３ａ、８３ｂを清掃し、トナーが少ないときに光
路を提供する。容器８１内のトナーが多いときにはマイ
ラー８２ａが残検窓８３ａ、８３ｂを清掃してもすぐに
トナーによって覆われるため、光は透過しないが、残ト
ナーが少なくなるに従って、光が残検窓８３ａ、８３ｂ
を透過する時間が長くなり、前出の図１２における波形
にて示したような光透過パルスが検知される。そして、
検知された光透過パルスのパルス幅が所定幅以上となっ
たときに「トナー残少なし」の報知を行なう。

【００７４】ここで、測定パルス幅（ｔ）とトナー量と
の関係について説明する。トナー残量検知手段による出
力パルス幅（ｔ）［ｍｓ］と容器８１内の残トナー量
［ｇ］との関係は、例えば図３のグラフに示すように、
残トナー量が約１２０ｇ近くになるとパルス幅の信号が
出始め、残トナー量が約４０ｇまで比例的にパルス幅が
大きくなる傾斜状態となり、その後、水平な直線状態と
なるような実線で示す曲線Ｌ１を描く。「残トナー量
少」の警告を発する残トナー量を例えば６０ｇに設定す
れば、出力パルス幅ｔ’＝４６０［ｍｓ］が検知された
ときに上記警告を発することになる。このように、残ト
ナー量と出力パルス幅の関係を予め求めておけば、その
後に単に出力パルス幅を検知することにより残トナー量
に変換することができる。

【００７５】尚、同図において、破線で示す曲線Ｌ２
は、撹拌部材の撹拌速度を曲線Ｌ１の場合より早めに設
定した場合における、出力パルス幅［ｍｓ］と容器８１
内の残トナー量［ｇ］との関係を表している。この場合
には、残トナー量６０ｇで「残トナー量少で警告を発す
るものとすると、出力パルス幅ｔ”＝３８０［ｍｓ］で
上記警告が発せられる。

【００７６】次に、図４〜図６により本発明の特徴部分
であるトナー残量検知手段に関して更に説明する。本実
施例のトナー残量検知手段においては、光透過時の光量
をリファレンスとして、即ち、光量の変動に対応して、
トナー残量検知を行なうためのしきい値電圧を変えるこ
とにより、光量の変動に依らない、精度の高いトナー残
量検知を行なう。そのため、本来のトナー残量検知を行
なう前に、図４のフローチャートに示すようなイニシャ
ライズシーケンスを実施する。

【００７７】トナー残量検知手段において、トナー残量
検知を行なうためのしきい値として、図６に示すよう
に、光量が減衰する前におけるしきい値１と、光量が減
衰したときのしきい値２との２つのしきい値を予め設定
しておく。図６に示すように、本実施例においては、光
の透過を検知したときにＬｏｗとなる回路を構成してる
ため、しきい値２はしきい値１よりも高い電圧とする。
このしきい値の高低は回路論理によるものであるため、
逆の論理における設定も可能である。例えば、図７に示
すように、光の透過を検知したときにＬｏｗとなる回路
（ａ）、逆にｈｉｇｈとなる回路（ｂ）という具合に設
定することができる。

【００７８】また、説明のために、しきい値１の電圧降
下分をＶs1とし、しきい値２の電圧降下分をＶs2とす
る。

【００７９】そして、図１に示す回転現像器２０Ｙ、２
０Ｍ、２０Ｃにおいては、先ず現像器を、トナー残量検
知手段の検知光を遮らない位置に移動し（ステップ
１）、トナー残量検知手段の透過光量を確認する（ステ
ップ２）。このときの透過光は、例えば図５に示すよう
に、光量が減衰する前の光量Ａの場合は、パルス幅ｔ、
電圧Ｖａの波形とされ、光量が減衰した時の光量Ｂの場
合にはパルス幅ｔ、電圧Ｖｂのごとき波形となる。

【００８０】次いで、上記にて確認された透過光量、例
えば電圧Ｖａをしきい値１と比較する（ステップ３）。
このとき透過光量Ｖａ＞Ｖs1の場合には、しきい値１を
セットする（ステップ４）。即ち、本来のトナー残量検
知におけるパルス幅を検知するときの電圧値をしきい値
１に設定する。そして、トナー残量検知シーケンスへと
移行する。

【００８１】ステップ３において、Ｖａ→Ｖｂ＜Ｖs1の
場合には、光量が減衰した後のしきい値２、即ち、トナ
ー残量検知におけるパルス幅を検知するときの電圧値Ｖ
s2をしきい値２に設定する（ステップ５）。

【００８２】残量検知シーケンスにおいては、図６に示
すように、しきい値１が設定されたときには、光透過パ
ルスＷ₁ のパルス幅ｔ₁ を検知して、図３を参照して説
明したようにトナー残量を判断し、しきい値２が設定さ
れたときには、光透過パルスＷ₂ のパルス幅ｔ₂ を検知
してトナー残量を判断する。

【００８３】上記のように、透過光量の減衰に応じて、
トナー残量検知におけるパルス幅を検知するときのしき
い値をそれぞれ用意しておき、トナー残量検知を行なう
前に、イニシャライズシーケンスにおいて、透過光量に
応じたしきい値を設定し、トナー残量検知を行なうこと
により、透過光量の減衰にも拘らず正確なトナー残量検
知を行なうことができる。

【００８４】［廃トナー満タン検知手段］次に、図８及
び図９を参照して、クリーニング手段の満タン検知手段
に本発明を適用した場合について説明する。

【００８５】先ず、クリーニング手段の廃トナー容器１
４について更に詳しく説明する。

【００８６】廃トナー容器１４内には容器をクリーニン
グ室４３とトナー蓄積室４４とに２分する仕切り部材４
１を設けられている。仕切り部材４１近傍には回転する
スクリュー４５が配置され、スクリュー４５によってト
ナーは感光体ドラム１５の長手方向に平行の方向に移動
する。スクリュー４５の搬送終端付近の仕切り部材４１
に開口部４６を有し、この開口部４６付近にスクリュー
４５の外周を囲うように或る一定の長さの圧力壁４２を
有している。

【００８７】クリーニング室４３は、クリーニングブレ
ード１６とクリーニングローラ６０とによって感光体ド
ラム１５のクリーニングを行なっている。本実施例で
は、廃トナー容器１４内にクリーニングローラ６０が感
光体ドラム１５に当接し感光体ドラム１５と摺擦するよ
うにカウンター方向に回転している。開口部４６の下方
にはスクイシート１８を或る角度で感光体ドラム１５に
当接させている。

【００８８】感光体ドラム１５上のトナーはこの当接し
たスクイシート１８をすり抜けクリーニング室４３内に
入り込んでくる。トナーはクリーニングローラ６０によ
って掻き落とされ、最終的にクリーニングブレード１６
により容器内部に掻き落とされる。クリーニング後に堆
積したトナーはクリーニングローラ６０によって容器後
方に送り出される。

【００８９】尚、本実施例ではクリーニングローラ６０
を用いているが、クリーニングブレード１６のみでクリ
ーニングを行なっている場合は、クリーニングローラ６
０の代わりに送り羽根や撹拌部材によって後方に送り込
む構成としても良い。

【００９０】回転するスクリュー４５で構成される現像
剤搬送手段付近まで達すると、トナーは、スクリュー４
５の回転によって感光体ドラム１５の長手方向と平行に
運ばれる。スクリュー４５の回動範囲に接するような形
状で、尚かつ廃トナー容器１４を２分する仕切り部材４
１の開口部４６はスクリュー４５の搬送方向の終端でク
リーニングプロセス範囲１６ａよりも外側に位置してお
り、スクリュー４５の外周を囲むように圧力壁４２があ
るので、送られたトナーは圧力壁４２内で粉圧が高くな
り仕切り部材４１の開口部４６より廃トナー蓄積室４４
へ確実に入っていく。尚、螺旋状のスクリュー４５は、
本実施例ではモールドで一体に作製されているが、これ
に限定されるものではなく、螺旋状であればどのような
形態でも良い。例えば、スプリングコイルなどの金属で
できていても良い。

【００９１】クリーニング室４３には何時も少量のトナ
ーは存在するが、クリーニング部に過度の粉圧を掛ける
程ではないので、何時も安定したクリーニングを提供で
きる。

【００９２】更に、スクリュー４５の搬送手段を圧力壁
４２が或る一定の長さだけ囲っているので逆流防止手段
となり、プロセスカートリッジ１３を使用中、例えば他
のユニット交換装置や本体１３の清掃時に装置本体１３
から着脱しても、トナー蓄積室４４内に堆積したトナー
がクリーニング室４３に逆流しクリーニング部に多量に
かかることはなく、確実なクリーニングを保証できる。

【００９３】更に、高寿命な感光体ドラム１５即ち電子
写真感光体ドラムに対応して増加する廃トナーも確実に
貯留することができ、更にプリント枚数が極端に高い高
寿命の感光体ドラム１５の使用期間が終わり、取外すと
きも、廃トナーは廃トナー容器１４内に蓄えられている
ので、手で汚すことなく、ユーザが容易に交換できる。

【００９４】本実施例では、廃トナー蓄積室４４内の廃
トナー搬送手段にスクリュー４８を用い、搬送方向がク
リーニング室４３のスクリュー４５の搬送方向とは長手
方向の逆方向になっている。クリーニング室４３より送
られた廃トナーは前述の搬送手段により、順次廃トナー
蓄積室４４に送り込まれ堆積する。廃トナー蓄積室内４
４にスクリュー４８を配置し、堆積した廃トナーがスク
リュー４８に達すると、搬送力が生じ、スクリュー４８
の回転軸方向へトナーを廃トナー蓄積室４４全体に送り
込む。この結果、高寿命の感光体ドラム１５に対して生
じる廃トナーを十分廃トナー蓄積室４４内に収納でき
る。

【００９５】更に、本実施例では、廃トナー室仕切りリ
ブ５３によって区切られた小室の内、最下流の小室４４
Ｅに廃トナー満タン検知手段が配置されている。この廃
トナー満タン検知手段は光学的に満タン検知を行なうも
のであり、廃トナー蓄積容器の上面と後方側面に対向す
る光透過窓５４、５５を配置している。プロセスカート
リッジＢ外部の発光部５８Ａと受光部５８Ｂによりこの
小室に光を透過させ廃トナーの量を検知する。本実施例
にて、前述の廃トナー搬送手段を用いることで、この小
室４４Ｅには最終的にトナーが搬入されてくる。

【００９６】又、光透過窓５４、５５は回転する清掃羽
根５６によって清掃される。この清掃羽根５６の回転方
向は先に容器透過上面の満検光透過窓５４から清掃し、
その後側面満検光透過窓５５を拭く容器回転方向ｃのよ
うになっている。更に、清掃羽根５６によって掻き払わ
れたトナーが流れ込まないように満検光透過窓の両側に
逆流防止用の満検リブ５７が配置され、満検光透過窓位
置にトナーが堆積して満検光透過窓に達しても初めは清
掃羽根５６によってトナーが清掃されるため光を透過す
ることができる。

【００９７】当初小室４４Ｅ内に廃トナーがなく、発光
部５８Ａからの光が光透過窓５４、５５を透過して受光
部５８Ｂで受光されるが、次第に廃トナーが小室４４Ｅ
内に蓄積されてくると、光透過窓５４、５５が回転する
清掃羽根５６によって清掃されたとしても、発光部５８
Ａからの光は廃トナーにより遮断され、受光される透過
光の量が減少してくる。

【００９８】本実施例においては、受光部５８Ｂにて受
光される透過光をパルス幅として検知し、パルス幅がし
きい値以下となったときに廃トナー蓄積室が満タン状態
と判断し、装置本体１３にこの情報を伝え、オペレーシ
ョンパネル又はコンピュータ上に直接表示して、ユーザ
ーに廃トナー容器満タンを伝える。この時点ではまだク
リーニング室４３内は廃トナーで完全には満たされてい
ないのでクリーニング不良を起こすことはない。

【００９９】このように最下流部に満タン検知手段を設
置することで、感光体ドラム１５の寿命に拘らず、廃ト
ナーで廃トナー容器１４内が一杯になりクリーニング不
良を発生し、装置本体１３にトナーが漏れ、装置本体１
３を故障に導くのを防ぐことができる。

【０１００】又、本実施例の光検知式の廃トナー満タン
検知手段においては、前出の図４〜図６を参照して説明
したトナー残量検知機構のイニシャライズシーケンスを
行なう。即ち、廃トナー満タン検知手段の透過光量の減
衰に応じて、満タン検知におけるパルス幅を検知すると
きのしきい値をそれぞれ用意しておき、満タン検知を行
なう前のイニシャライズシーケンスにおいて、透過光量
に応じたしきい値を設定し、満タン検知を行なうことに
より、透過光量の減衰に依存せずに正確な満タン検知を
行なうことができる。

【０１０１】実施例２次に、本発明に係る実施例２について、図１０を参照し
て説明する。本実施例にの光検知式のトナー残量検知手
段においては、複数のしきい値を用意しておき、これら
のしきい値で出力データ（パルス幅）をとり、それぞれ
の出力データを比較して、パルス波の形状を判断ししき
い値を決定する。

【０１０２】例えば、図１０に示すように、しきい値１
〜３の出力データ（パルス幅）をとり、受光出力が大き
い場合（ａ）のように、低いレベルから高いレベルまで
適度な幅の出力データが得られたときには、低いレベル
のしきい値１を有効とし、このしきい値１でのパルス幅
を採用する。

【０１０３】受光出力が小さい場合（ｂ）には、即ち透
過光量が減衰した場合のように、低いレベルのしきい値
１でパルス幅が検知されないとき、あるいは極端に短い
パルス幅が検知されたときには、しきい値１より１段高
いレベルのしきい値２を有効とする。もしくは安定性を
考慮して例えば２段高いレベルのしきい値３を有効とし
てもよい。

【０１０４】図１０に示すように、本実施例は実施例１
と同様に、光の透過を検知したときにＬｏｗとなる回路
を構成しているため、しきい値の電圧は、しきい値３＞
しきい値２＞しきい値１とする。このしきい値の高低は
回路論理によるものであるため、図７にて示したよう
に、逆の論理における設定も可能である。

【０１０５】更に、しきい値１〜しきい値ｎにおいて、
前後の比をとり、（しきい値ｎ／しきい値ｎ−１）、
（しきい値ｎ−２／しきい値ｎ−３）、・・・（しきい
値３／しきい値２）、（しきい値２／しきい値１）、
（しきい値１／しきい値０）の数列を求めて、更にその
数列の変動から、出力パルス形状を判断して、パルス幅
を検知するためのしきい値を決定してもよい。

【０１０６】上記のように、複数のしきい値を用意して
おき、これらのしきい値で出力データ（パルス幅）をと
り、それぞれの出力データを比較して、パルス波の形状
を判断ししきい値を決定することにより、透過光量の減
衰に依存せずに正確なトナー残量を検知できる。

【０１０７】また、上記実施例は前述のトナー満タン検
知機構に適用できることはもちろんである。

【０１０８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、現像剤残量検知手段の光透過パルス信号に対
して複数のしきい値電圧を予め設定し、その中から光透
過パルス信号の波形に応じてひとつの前記しきい値電圧
を選択し、前記選択されたしきい値電圧におけるパルス
幅に基づき現像剤残量予告を行なうことことにより、光
検知式の現像剤残量検知手段における光量の変動に依存
せずに精度の高い現像剤残量検知を行なうことができ、
検知精度及び経済性の向上に寄与できる。

【０１０９】又、廃トナー満タン検知手段の光透過パル
ス信号に対して複数のしきい値電圧を予め設定し、その
中から光透過パルス信号の波形に応じてひとつの前記し
きい値電圧を選択し、前記選択されたしきい値電圧にお
けるパルス幅に基づき廃トナー満タンを検知することに
より、光検知式の廃トナー満タン検知手段における光量
の変動に依存せずに精度の高い廃トナー満タン検知を行
なうことができ、検知精度及び経済性の向上に寄与でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概
略構成図である。

【図２】図１の画像形成装置の現像装置を示す構成図で
ある。

【図３】測定パルス幅と残トナー量との関係を説明する
ためのグラフである。

【図４】トナー残量検知手段のイニシャライズシーケン
スを示すフローチャートである。

【図５】透過光量確認時の、光量減衰前と光量減衰時の
パルス波を示す波形図である。

【図６】トナー残量検知手段動作時のパルス波を示す波
形図である。

【図７】しきい値設定の回路論理の説明図である。

【図８】廃トナー満タン検知手段を含むクリーニング手
段を示す構成図である。

【図９】図６のクリーニング手段を示す平面図である。

【図１０】本発明の実施例２における受光出力が大きい
とき（ａ）と、小さいとき（ｂ）パルス波を示す波形図
である。

【図１１】従来の画像形成装置の一例を示す構成図であ
る。

【図１２】図１１の画像形成装置の現像装置を示す部分
斜視図である。

【図１３】図１２の現像装置のトナー残量検知手段の、
光量減衰前と光量減衰時の出力パルスを示す波形図であ
る。

【符号の説明】

１４廃トナー容器２１Ｂブラック現像器２０Ｙイエロー現像器２０Ｃシアン現像器２０Ｍマゼンタ現像器５４、５５窓部材５６、８２撹拌板（撹拌部材）５８Ａ発光部（発光素子）５８Ｂ受光部（受光素子）８１現像容器８３ａ、８３ｂ残検窓（窓部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に潜像を形成し、この潜像を現
像装置にてトナー像とし、前記現像装置は、現像剤を収
容する現像容器と、前記現像容器に設けられた上下の窓
部材を透過する光を検知して現像剤残量を検知する手段
と、を有する画像形成装置において、前記現像剤残量検知手段の光透過パルス信号に対して複
数のしきい値電圧を予め設定し、光透過パルス信号の波
形に応じてひとつの前記しきい値電圧を有効とし、前記
有効とされたしきい値電圧におけるパルス幅に基づき現
像剤残量を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記光透過パルス信号に対するしきい値
は、前記検知手段の光路を前記現像容器がさえぎらない
位置における検知光量に基づいて決定されるものである
ことを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】前記複数のしきい値電圧におけるそれぞ
れのパルス幅を同時に計測して、それぞれのパルス幅を
比較して、パルス幅が検知されたしきい値電圧を有効と
することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項４】前記複数のしきい値電圧におけるそれぞ
れのパルス幅を同時に計測して、それぞれのパルス幅を
比較して、パルス幅が検知されないか、もしくは最も短
いパルス幅が検知されたしきい値電圧よりも、少なくと
も１段、パルス幅が長く検出される方のしきい値電圧を
有効とすることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項５】前記複数のしきい値電圧における前後の
比をとり、（しきい値ｎ）／（しきい値ｎ−１）、（し
きい値ｎ−１／しきい値ｎ−２）、・・・、（しきい値
３）／（しきい値２）、（しきい値２／しきい値１）の
整列を求めて、更にその整列の変化率の変動から、出力
パルス形状を判断して、しきい値電圧を決定することを
特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項６】前記光検知方式の現像剤残量検知手段
は、前記窓部材近傍にて装置本体に取付けられた発光素
子及び受光素子を有し、前記窓部材が前記撹拌翼により
清掃される際に、前記発光素子から射出された光を前記
受光素子が受光することを特徴とする請求項１〜５のい
ずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】像担持体に潜像を形成し、この潜像を現
像装置にてトナー像とし、このトナー像を記録材に転写
して画像を得、前記像担持体上のトナーはクリーニング
手段で除去するようにし、前記クリーニング手段は、ト
ナーを収容する廃トナー容器と、該廃トナー容器に設け
られた窓部材を清掃する清掃手段と、前記窓部材を透過
する光を検知して廃トナー満タンを検知する手段とを有
する画像形成装置において、前記廃トナー満タン検知手段の光透過パルス信号に対し
て複数のしきい値電圧を予め設定し、光透過パルス信号
の波形に応じてひとつの前記しきい値電圧を有効とし、
前記有効とされたしきい値電圧におけるパルス幅に基づ
き廃トナー満タンを検知することを特徴とする画像形成
装置。
【請求項８】前記光透過パルス信号に対するしきい値
は、前記廃トナー満タン検知手段の光路を前記廃トナー
容器がさえぎらない位置における検知光量に基づいて決
定されるものであることを特徴とする請求項７の画像形
成装置。
【請求項９】前記複数のしきい値電圧におけるそれぞ
れのパルス幅を同時に計測して、それぞれのパルス幅を
比較して、パルス幅が検知されたしきい値電圧を有効と
することを特徴とする請求項７の画像形成装置。
【請求項１０】前記複数のしきい値電圧におけるそれ
ぞれのパルス幅を同時に計測して、それぞれのパルス幅
を比較して、パルス幅が検知されないか、もしくは最も
短いパルス幅が検知されたしきい値電圧よりも、少なく
とも１段、パルス幅が長く検出される方のしきい値電圧
を有効とすることを特徴とする請求項７の画像形成装
置。
【請求項１１】前記複数のしきい値電圧における前後
の比をとり、（しきい値ｎ）／（しきい値ｎ−１）、
（しきい値ｎ−１／しきい値ｎ−２）、・・・、（しき
い値３）／（しきい値２）、（しきい値２／しきい値
１）の整列を求めて、更にその整列の変化率の変動か
ら、出力パルス形状を判断して、しきい値電圧を決定す
ることを特徴とする請求項７の画像形成装置。
【請求項１２】廃トナー満タン検知手段は、クリーニ
ング容器の壁面に対向して配置された一対の検知窓と、
この窓を清掃する清掃羽根と、クリーニング容器の外側
にそれぞれ検知窓を介して対向する発光部及び受光部と
を備えている請求項７から１１のいずれかの項に記載の
画像形成装置。
【請求項１３】対向する検知窓の第１の検知窓が容器
の上面に位置し、第２の検知窓は容器の側面に位置し、
前記清掃羽根は回転しながら検知窓を清掃する請求項１
２の画像形成装置。