JPH11174775A - 現像装置及び多色画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤残量を正確に検知することができる現
像装置及び多色画像形成装置を提供すること。 【構成】 複数の現像プロセスカートリッジ（現像装
置）１ｙ，１ｍ，１ｃが設置できる回転式のロータリー
ドラム（現像装置切換手段）２を有し、該ロータリード
ラム２を回転させることによって前記現像プロセスカー
トリッジ１ｙ，１ｍ，１ｃを順次感光ベルト（潜像担持
体）３に近接させて現像を行う多色画像形成装置におい
て、前記現像プロセスカートリッジ１ｙ，１ｍ，１ｃの
現像剤残量検知手段を設け、前記ロータリードラム２に
よって現像プロセスカートリッジ１ｙ，１ｍ，１ｃを現
像位置以外の任意の位置まで回転させて残量検知を行
う。本発明によれば、現像プロセスカートリッジ１ｙ，
１ｍ，１ｃの形態を大きく変えることなく現像剤の貯留
部を任意の場所に形成することができ、現像剤残量を正
確に検知することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置とこの現
像装置を複数備えるカラー電子写真複写機、カラー電子
写真プリンター等の多色画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の多色画像形成装置には様々な方式
があるが、多色画像形成過程中に共通して原画像をイエ
ロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）及びシアン（ｃ）の３色若
しくはブラック（ｂｋ）を加えた４色に色分解し、各々
の色毎に感光体上に静電潜像を形成して対応する色のト
ナーで現像する行程を含んでいる。

【０００３】上記現像行程で各色の現像装置は感光体に
近接して設置されるが、各色の現像装置を全て感光体近
傍に配置する方式と、現像装置切換手段を設けて対応す
る色の現像装置を順次感光体に近接させる方式がある。

【０００４】ところで、現像装置切換方式にはスライド
装着方式やロータリードラム方式等なあるが、ロータリ
ードラム方式で実用化されているものが多い。このロー
タリードラム方式は切り換えに伴う制御系が複雑である
が、感光体の周り各色の現像装置を配置する構成に比べ
て装置の小型化や現像装置の共通化を図ることができる
メリットがある。特に、トナー補給に伴うトラブルや煩
わしさを回避するために現像装置そのものを交換可能な
プロセスカートリッジとしたものでは、現像装置の共通
化によるコスト的メリットは大きい。

【０００５】ところで、多色画像形成装置がフルカラー
画像を形成するためには、色分解された画像を重ねる行
程が必要であるが、この行程は方式によって異なり、以
下のような方式が知られている。１．感光体上に色分解
像を１色ずつ直接重ねて転写材に一括転写する方式。
２．転写ドラム上に転写材を巻き付けて感光体上の色分
解像を順次１色ずつ転写材上で重ねる方式。３．ドラム
状若しくはベルト状の中間転写体を用い、感光体上の色
分解像を中間転写体上で重ねて転写材に一括転写する方
式。上記のような過程を経て形成されるフルカラー画像
はトナー不足等による現像ムラがカラーバランスの変化
となって現れ易いため、現像装置に内部の現像剤の残量
を検知する手段が設置されており、現像剤残量に応じて
トナー補給の警告やホッパーからの自動供給を実現して
いる。特に、プロセスカートリッジを交換してトナー補
給を行うものでは、トナー残量の検知精度がより正確で
あることが求められている。

【０００６】検知方式には以下のようなものがある。 １．光検知方式：現像装置に、現像装置内を通る光路を
設け、この光路を遮るトナーの有無を検知する方式であ
って、例えば現像装置に光が透過する窓を２箇所設け、
一方の窓の外に発光素子、他方の窓の外に受光素子をそ
れぞれ設置して光路を遮るトナーがなくなったことを検
知する。 ２．静電容量検知方式：現像装置内に２つの電極を設
け、電極間に交流バイアスを印加してトナーの有無によ
る電極間の静電容量変化を検知する。例えば、現像スリ
ーブに印加される現像バイアスの交流電圧成分を利用
し、現像スリーブの近傍に設置されたアンテナ状の電極
に誘起される交流電圧／電流の変化を検知する。誘電率
の高いトナーがスリーブ−アンテナ電極間からなくなっ
てアンテナ電極の誘起電圧／電流が低下し、設定された
閾値以下になることを検知する。 ３．圧力検知方式：現像装置内に感圧素子を設け、この
感圧素子が受ける物理的圧力（トナーの加重等）や振動
の変化を検知する。例えば、現像装置底部に感圧素子と
してピエゾ圧電素子を設置し、その加重量が設定された
閾値以下になることを検知する。

【０００７】上記の検知方式は現像装置の構成や求めら
れる検知精度或はコストに応じて選択される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像装
置の形態や現像位置は当然ながら現像行程に最適化する
ことを第一義に設定され、トナー残量検知に都合の良い
形態や位置に設定されるとは限らない。理想的には、現
像剤が消費されている状況で（即ち、現像装置が現像位
置で現像している状況で）トナー残量を逐次検知するこ
とが望ましいが、画像形成装置の構成上の制約で十分な
精度を持つトナー残量検知が困難若しくは不可能になる
場合があった。

【０００９】図２１に示すような現像装置そのものを交
換可能なプロセスカートリッジとしたものの一例を挙げ
れば、ロータリードラム内に複数の現像装置を設置して
且つ容易に交換可能とするために現像装置全体を略円筒
状にする制約があり、この制約下で現像行程を最適なら
しめる現像器構成を採る必要があった。この現像装置１
０１では、現像行程を最適化させた結果、現像剤である
トナー１０２を貯留するホッパー部１０３と現像室１０
４（現像剤担持体である現像スリーブ１０５や現像剤塗
布部材である塗布ローラ１０６、現像剤規制部材である
現像ブレード１０７等が配置されている）とを適当な高
さの仕切り１０８で分けた構造が採用されている。

【００１０】上記現像装置１０１の現像時のトナーの挙
動の詳細を以下に説明する。

【００１１】図２１は現像装置１０１が不図示のロータ
リードラムによって現像位置に回転移動された状態を表
している。現像位置１０１では、現像装置１０１内の現
像スリーブ１０５や塗布ローラ１０６、ホッパー内の撹
拌装置１０９等を外部から駆動できるようになってい
る。現像装置１０１内に充填された量の過半が消費され
た段階でのトナー１０２は、撹拌装置１０９で掻き上げ
られて前記仕切り１０８を越えて現像室１０４に搬送さ
れる。そして、現像室１０４に搬送されたトナーは、直
ちに発泡弾性体である塗布ローラ１０６によって現像ス
リーブ１０５上に常に過剰になるよう供給される。

【００１２】現像スリーブ１０５上に供給されたトナー
１０２の一部は、現像ブレード１０７によってその塗布
量を規制されて現像に寄与し、残りの規制されたトナー
１０２が現像室１０４内に留まる。現像室１０４内のト
ナー１０２一部は再び塗布ローラ１０６によって現像ス
リーブ１０５上に供給されるが、過剰分のトナー１０２
は仕切り１０８を逆に越えてホッパー１０３内に戻り、
現像室１０４に留まるトナー１０２の量は余り多くな
い。

【００１３】トナー１０２の流動性が高く、ホッパー１
０３内の撹拌周期が適当であれば（ホッパー１０３から
現像室１０４内に供給する単位時間当たりのトナー量が
或る一定量以上であれば）、前記行程を繰り返すことに
より現像室１０４内のトナー量が略一定に保たれ、トナ
ー１０２の帯電量も安定する。このため、トナー残量が
殆どなくなるまで現像性が大きく変化しないといったメ
リットが得られる。

【００１４】ところで、トナー残量検知を安定、且つ、
正確に行うためには、 １．トナー残量に応じたトナーが滞留する「トナー溜
り」が存在すること。 ２．検知に必要なセンサー等が「トナー溜り」に設置で
きること。 ３．残量検知を行うのに十分な時間が与えられること。 が最低限必要な条件であり、更には、 ４．トナー残量の検知精度を適正な範囲に設定できるこ
と。 ５．現像装置の長手方向のほぼ全域に亘って残量検知が
可能であるか、長手方向のほぼ全域に亘ってほぼ均一に
トナーが滞留できること。 ６．トナー残量を検知するのに十分な大きさの安定した
検知出力（ダイナミックレンジ、Ｓ／Ｎ等）が得られる
こと。 等の条件が必要となる。

【００１５】しかしながら、本例の現像装置１０１の場
合、現像位置で上記要件を満たすことが殆どできない。
本例では、ホッパー１０３の下部が前記「トナー溜り」
に相当するが、撹拌装置１０９があるため、光検知方式
については光路の設定に、静電容量検知方式と圧力検知
方式についてはセンサーや電極の配置に非常に強い制約
が課せられる（上記条件２，４に抵触）。

【００１６】更に、現像中は頻繁に撹拌装置１０９が回
転しており（前記条件３に抵触）、トナー１０２が常に
流動状態にあるためにどのような方式でも検知出力レベ
ルが一定せず（前記条件６に抵触）、正確な残量推定は
殆ど望めない。勿論、トナー残量検知に有利なように現
像装置１０１の形状に変更を加えることも可能である
が、多くの場合「現像安定性を損なう」、「ロータリー
ドラム内に複数の現像装置を設置できなくなる」、「現
像装置を容易に交換できなくなる」等の弊害を伴い、こ
の制約に抵触しないで形状変更することは難しい。

【００１７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、現像剤残量を正確に検知する
ことができる現像装置及び多色画像形成装置を提供する
ことにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、複数の現像装置が設置でき
る回転式の現像装置切換手段を有し、該現像装置切換手
段を回転させることによって前記現像装置を順次潜像担
持体に近接させて現像を行う多色画像形成装置におい
て、前記現像装置の現像剤残量検知手段を設け、前記現
像装置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意
の位置まで回転させて残量検知を行うことを特徴とす
る。

【００１９】請求項２記載の発明は、複数の現像装置が
設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、該現像装
置切換手段を回転させることによって前記現像装置を順
次潜像担持体に近接させて現像を行う多色画像形成装置
において、前記現像装置の現像剤残量検知手段を設け、
現像装置の１つが現像中であるときに別の位置の現像装
置の現像剤残量検知を行うことを特徴とする。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、前記現像装置が多色画像形成装置本
体に対して着脱可能なプロセスカートリッジで構成さ
れ、現像剤の補充が前記現像装置の交換によってなされ
ることを特徴とする。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の発明において、前記現像装置切換手段の回転に
よって現像装置内の所定領域に現像剤の滞留部を形成す
る堰状部を設けたことを特徴とする。

【００２２】請求項５記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は現像
装置内の電極間の静電容量変動を検知する方式を採用す
るものであり、静電容量検知装置及び現像剤残量警告装
置を備えることを特徴とする。

【００２３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、前記現像装置切換手段の現像装置の設置位
置の各々に対応して異なる残量検知目標を設定する静電
容量検知手段を設けたことを特徴とする。

【００２４】請求項７記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は光の
透過量又は反射量の変動を検知する方式を採用するもの
であり、光量検知装置及び現像剤残量警告装置を備える
ことを特徴とする。

【００２５】請求項８記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は物理
的圧力又は圧力振動の変化を検知する方式を採用するも
のであり、圧力検知装置及び現像剤残量警告装置を備え
ることを特徴とする。

【００２６】請求項９記載の発明は、請求項１〜７又は
８記載の発明において、】 前記現像装置切換手段を所
定の角度又は所定回数の回転動作の後に現像剤残量検知
を行うことを特徴とする。

【００２７】請求項１０記載の発明は、請求項１〜７又
は８記載の発明において、連続して現像を行う場合、所
定時間又は所定回数の画像形成動作の後に現像を中断し
て現像剤残量検知を行うことを特徴とする。

【００２８】請求項１１記載の発明は、複数の現像装置
が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、該現像
装置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意の
位置まで回転させて現像剤残量検知を行う多色画像形成
装置の現像装置において、多色画像形成装置に対して着
脱可能なプロセスカートリッジとして構成され、その交
換によって現像剤の補充がなされることを特徴とする。

【００２９】請求項１２記載の発明は、複数の現像装置
が設置できる回転式の現像装置切換手段を有し、現像装
置の１つが現像中に別の位置の現像装置が残量検知を行
う多色画像形成装置の現像装置において、多色画像形成
装置に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構
成され、その交換によって現像剤の補充がなされること
を特徴とする。

【００３０】請求項１３記載の発明は、請求項１１又は
１２記載の発明において、前記現像装置切換手段の回転
によって所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を
有することを特徴とする。

【００３１】請求項１４記載の発明は、請求項１１又は
１２記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は複
数の電極間の静電容量変動を検知する方式を採用するも
のであり、内部に前記電極を有すること特徴とする。

【００３２】請求項１５記載の発明は、請求項１４記載
の発明において、前記現像装置切換手段の回転によって
所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を有し、該
堰状部が前記電極を兼ねることを特徴とする。

【００３３】請求項１６記載の発明は、請求項１１又は
１２記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は光
の透過量又は反射量の変動を検知する方式を採用するも
のであり、少なくとも発光手段、受光手段、光反射手
段、光透過窓の何れか１つを有することを特徴とする。

【００３４】請求項１７記載の発明は、請求項１１又は
１２記載の発明において、前記現像剤残量検知手段は物
理的圧力又は圧力振動の変化を検知する方式を採用する
ものであり、少なくとも圧力検知手段、振動発生手段の
一方を有することを特徴とする。

【００３５】従って、請求項１記載の発明によれば、現
像装置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意
の位置まで回転させて現像剤残量検知を行うようにした
ため、現像装置の形態を大きく変えることなく現像剤の
貯留部を任意の場所に形成することができ、現像剤残量
を正確に検知することができる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、現像装置の
１つが現像中に別の位置の現像装置の現像剤残量を検知
するようにしたため、多色画像形成期間中に装置のスル
ープットを遅延させることなく、現像剤残量を正確に検
知することができる。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、現像剤の補
充が容易化してメンテナンス性が高められる。

【００３８】請求項４記載の発明によれば、現像装置内
の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設けた
ため、より安定した現像剤残量の推定が可能となる。

【００３９】請求項５又は６記載の発明によれば、静電
容量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能と
なる。

【００４０】請求項７記載の発明によれば、光の透過量
又は反射量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が
可能となる。

【００４１】請求項８記載の発明によれば、物理的圧力
又は圧力振動検知方式によるより正確な現像剤残量検知
が可能となる。

【００４２】請求項９記載の発明によれば、現像剤の流
動性が低下した場合にも、現像剤の流動性を回復させて
より正確に現像剤残量を検知することができる。

【００４３】請求項１０記載の発明によれば、連続して
単色画像形成を行う場合にも、画像不良のない現像剤の
残量検知が可能となる。

【００４４】請求項１１又は１２記載の発明によれば、
現像装置のメンテナンス性を高めることができる。

【００４５】請求項１３記載の発明によれば、現像装置
内の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設け
たため、より安定した現像剤残量の推定が可能となる。

【００４６】請求項１４又は１５記載の発明によれば、
静電容量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可
能となる。

【００４７】請求項１６記載の発明によれば、光の透過
量又は反射量検知方式によるより正確な現像剤残量検知
が可能となる。

【００４８】請求項１７記載の発明によれば、物理的圧
力又は圧力振動検知方式によるより正確な現像剤残量検
知が可能となる。

【００４９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００５０】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係る現像装置である現像プロセスカートリッジ１
（１ｙ，１ｍ，１ｃ）と現像切換手段であるロータリー
ドラム２を備える多色画像形成装置であるカラーレーザ
ービームプリンターの概略断面図である。

【００５１】図１において、３は潜像担持体である感光
ベルト、４は帯電装置、５はレーザー露光装置、６は転
写装置、７はクリーニング装置、８は定着装置、９ｙ，
９ｍ，９ｃは各々現像プロセスカートリッジ１ｙ，１
ｍ，１ｃに内包されている現像剤であるトナーである。

【００５２】本実施の形態においては、トナー９（９
ｙ，９ｍ，９ｃ）として赤外光の透過性の高い非磁性１
成分現像剤を用いた。尚、現像プロセスカートリッジ１
及びトナー９に添えられている文字「ｙ」、「ｍ」、
「ｃ」は色を表し、各々「ｙ」はイエロー、「ｍ」はマ
ゼンタ、「ｃ」はシアンをそれぞれ表し、本実施の形態
に係るカラーレーザービームプリンターは上記３色の色
画像を感光ベルト３上で重ねてフルカラー画像を形成す
る方式のものである。

【００５３】本実施の形態においては、現像プロセスカ
ートリッジ１はその形状がトナー９の色によらず同一で
あり、ロータリードラム２に対して容易に着脱可能な構
成となっている。そして、ロータリードラム２にはイエ
ロー、マゼンタ及びシアンの各色に対応した設置位置が
指定されており、各色の現像プロセスカートリッジ１は
指定された色の位置に装着される。又、本実施の形態で
は、トナー残量検知方式として光学検知方式を用いてお
り、ロータリードラム２には現像プロセスカートリッジ
１ｙ，１ｍ，１ｃの各々に対して後述する光透過窓２
０，２１の入射線上にトナー残量検知用の発光素子１１
及び受光素子１２が設置されている。

【００５４】図２は本発明に係る現像装置である現像プ
ロセスカートリッジ１の概略断面図である。

【００５５】現像プロセスカートリッジ１は、仕切り部
１３によってトナー９を貯留するホッパー部１４と現像
室１５に区画されている。そして、ホッパー部１４には
撹拌装置１６が配置され、現像室１５には現像スリーブ
１７、塗布ローラ１８及び現像ブレード１９が配置され
ている。上記撹拌装置１６、現像スリーブ１７及び塗布
ローラ１８は、現像位置において外部から駆動が掛けら
れる構成になっており、現像行程中は、常に回転してト
ナー９を感光ベルト３に供給する。

【００５６】又、ホッパー部１４の上部には光透過窓２
０，２１が設けられており、外部からの入射線Ａの方向
に入った光は光透過窓２０，２１を透過することができ
る。尚、現像プロセスカートリッジ１の構造は内包され
ているトナー９の色によらず同一である。

【００５７】次に、本実施の形態に係るレーザービーム
プリンターのフルカラー画像形成過程について説明す
る。

【００５８】本実施の形態に係る感光ベルト３は、エン
ドレスの導電性ベルトを基礎に複数層から成る感光層を
塗布して構成され、その内側にはテンションローラ２
２、駆動ローラ２３、支持ローラ２４等が配置されてい
る。この感光ベルト３は、テンションローラ２２によっ
て一定の張力を保持しながら駆動ローラ２３によって一
定速度で定められた方向に回転駆動される。尚、感光ベ
ルト３の導電性ベルト部は支持ローラ２４を介して電気
的に接地されている。

【００５９】前記帯電装置４はコロナ帯電器であり、グ
リッド電圧は帯電バイアス電源２５からの直流バイアス
が印加できるようになっている。尚、帯電バイアスは感
光ベルト３の回転駆動中に印加され、感光ベルト３の表
面電位は印加される直流バイアスにほぼ一様に帯電され
る。

【００６０】帯電された感光ベルト３の表面は、レーザ
ー露光装置５から出力される赤外レーザー光によって走
査露光される。このレーザー光は色分解された画像情報
に基づいた画素信号に対応して変調されており、感光ベ
ルト３の露光部分の電位が下がることによって静電潜像
が形成される。尚、本実施の形態では、イエロー
（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）の順に静電潜像
が形成される。

【００６１】感光ベルト３上の潜像をトナー９によって
現像するには、感光ベルト３に近接した現像位置に現像
装置である現像プロセスカートリッジ１を設置する必要
がある。本実施の形態では、現像プロセスカートリッジ
１ｙ，１ｍ，１ｃをロータリードラム２上に配置し、ロ
ータリードラム２を回転駆動することによって前記色順
に現像プロセスカートリッジ１ｙ，１ｍ，１ｃを現像位
置に設置できるよう構成されている。従って、現像行程
を行う前に予め形成する色分解像に対応した色（最初は
イエロー）の現像プロセスカートリッジ（１ｙ）を現像
位置に設置しており、潜像形成行程で形成されたイエロ
ーの静電潜像ｙが感光ベルト３の回転に従って現像位置
を通過するときに現像バイアス電源２６から現像バイア
スを加えて現像を行う。現像バイアスは、直流バイアス
に交流バイアスを重畳したものであり、現像プロセスカ
ートリッジ１ｙの現像スリーブ１７ｙと感光ベルト３と
の間に印加される。上記現像行程の間に静電潜像ｙはト
ナー９ｙを供給されて可視像ｙとなる。尚、現像行程が
終了すると同時にロータリードラム２が回転し、次の色
分解像に対応した色（次はマゼンタ）の現像プロセスカ
ートリッジ（１ｍ）を現像位置に設置する。これは次の
現像行程を始める以前に完了しなければならない。

【００６２】トナー９ｙにより可視化された色分解像ｙ
を乗せたまま感光ベルト３は、１回転して再び帯電装置
４によってその表面をほぼ一様に帯電される。次いで、
前述のように、レーザー露光装置５によりマゼンタの静
電潜像がｍが形成される。尚、感光ベルト３表面には先
に形成した色分解像ｙがあるが、トナー９ｙの赤外光透
過性が高いために静電潜像ｍを形成する過程で殆ど影響
を与えることがない（トナー９ｍ、トナー９ｃについて
も同様である）。続いて、前述のように静電潜像ｍは可
視化され、感光ベルト３上にイエローの色分解像ｙとマ
ゼンタの色分解像ｍが重ねられる。そして、前記と同様
にシアンの色分解像ｃを形成して重ね、フルカラー画像
とする。

【００６３】以上の行程で形成されたフルカラー画像
は、転写位置にて転写装置６により転写材１０に転写さ
れる。尚、転写装置６は転写ローラ２７、転写ローラ離
間／当接装置２８及び転写バイアス電源２９で構成され
ている。

【００６４】上記転写ローラ２７は、フルカラー画像形
成行程では感光ベルト３に対して離間されており、感光
ベルト３上で最後のシアンの色分解像ｍが重ねられた部
分が転写位置に達する直前に感光ベルト３に当接する。
又、当接とほぼ同時に転写バイアスが加えられ、当接ほ
ぼ同時に不図示の転写材搬送手段によって送られてくる
転写材１０にフルカラー画像が転写される。そして、転
写されたフルカラー画像は、転写材１０と共に定着装置
８に搬送され、熱及び圧力により定着されて記録画像と
なる。

【００６５】一方、転写されないで感光ベルト３上に残
ったトナー９は、クリーニング装置７により感光ベルト
３から除かれる。クリーニング装置７は、クリーニング
ブレード３０、クリーニングブレード離間／当接装置３
１、廃トナー搬送装置３２及び廃トナーボックス３３で
構成されており、転写ローラ２７と同様にフルカラー画
像形成行程では感光ベルト３に対して離間されている。
尚、クリーニングブレード３０は、感光ベルト３上のフ
ルカラー画像の後端が当該クリーニングブレード３０の
当接位置を通り過ぎた後に感光ベルト３に当接する。感
光ベルト３上に残ったトナー９は、クリーニングブレー
ド３０により物理的に感光ベルト３上から掻き落とさ
れ、廃トナー搬送装置３２によって廃トナーボックス３
３に送られる。

【００６６】以上が一連のフルカラー画像作成行程であ
り、複数枚の画像を形成する場合は以上の行程を繰り返
す。

【００６７】次に、本実施の形態における現像プロセス
カートリッジ１のトナー残量検知について説明する。

【００６８】本実施の形態に係る現像プロセスカートリ
ッジ１の形態や現像位置は現像行程を最適化することを
第一義に設定され、トナー残量検知に都合の良い形態や
位置に設定されていない。又、現像プロセスカートリッ
ジ１はロータリードラム２の横からスライドさせるだけ
で容易に着脱できるような形態に構成されている。

【００６９】本実施の形態に係る現像プロセスカートリ
ッジ１の現像時のトナーの挙動は、従来で示したものと
ほぼ同様に「トナー溜り」のあるホッパー部１４の下部
で頻繁に撹拌装置１６が回転し、トナー９が常に流動し
ている。このため、従来例で挙げたトナー残量検知の要
件の１〜３の何れも満たすことが困難である。

【００７０】そこで、本発明者等は、ロータリードラム
によって現像プロセスカートリッジを回転し得ることに
注目し、現像プロセスカートリッジを現像位置以外の任
意の位置まで回転させてトナー残量検知を行う方式を提
案する。

【００７１】本実施の形態では、画像形成行程の直前に
ロータリードラム２を回転させ、現像プロセスカートリ
ッジ１を現像位置の状態に対して上下が逆転する状態に
なる「検知位置」（図３及び図４参照）でトナーの残量
検知を行う。

【００７２】本実施の形態におけるトナー残量検知につ
いて詳細に説明する。

【００７３】本実施の形態に係るレーザービームプリン
ターは、待機状態において画像作成開始信号が入力され
ると画像作成行程の準備動作（定着装置８の温度調整、
レーザー露光装置５のスキャナ回転数の安定等）に入
る。この準備動作の期間中に、現像プロセスカートリッ
ジ１内のトナー残量検知を行う。図４に示す待機状態に
おける現像プロセスカートリッジ１ｙ，１ｍ，１ｃの設
定（以下、「待機設定」と称する）では、感光ベルト３
から全ての現像プロセスカートリッジ１が離間されてい
る。準備動作に入ると、ロータリードラム２は図４に示
す待機位置から即座に回転を初め、１／３回転（１２０
°回転）した位置に定められた時間だけ停止する。この
とき、シアンの現像プロセスカートリッジ１ｃは前記
「検知位置」に設置される。

【００７４】ロータリードラム２の停止と同時にトナー
残量検知用の発光素子１１を発光させる。図３に示すよ
うに、現像プロセスカートリッジ１に十分なトナー９が
ある場合には、ホッパー部１４の上部の光透過窓２０，
２１の間はトナー９で塞がれ、発光素子１１の光は現像
プロセスカートリッジ１を透過しない。現像プロセスカ
ートリッジ１のトナー量が残り少なくなった場合には、
光透過窓２０，２１の間がトナー９で塞がれなくなり、
発光素子１１の光は現像プロセスカートリッジ１を透過
して受光素子１２によって検知される。そして、受光素
子１２によって光が検知された場合には、本体内に設け
られた制御回路３４を通じてトナー無しの警告が行われ
る。

【００７５】ロータリードラム２は定められた時間だけ
停止した後、再び１／３回転（１２０°回転）して次の
イエローの現像プロセスカートリッジ１ｙを「検知位
置」に設置し、前記と同様にしてトナー残量検知を行
う。次のマゼンタの現像プロセスカートリッジ１ｍも前
記と同様にしてトナー残量検知を行い、全ての現像プロ
セスカートリッジ１（１ｙ，１ｍ，１ｃ）のトナー残量
検知を終える。その後、他のプロセス要素の準備動作が
完了するのを待ち、全ての準備動作が完了した時点でロ
ータリードラム２を６０°回転させてイエローの現像プ
ロセスカートリッジ１ｙを現像位置に移動させて前述の
画像形成動作に移行する。

【００７６】上記の過程で、ロータリードラム２の回転
が停止し、現像プロセスカートリッジ１内のトナー９が
ホッパー部１１４の上部に流れ込んで「トナー溜り」が
生じて安定するまでには或る程度の時間が必要である。
安定したトナー残量検知を行うには、ロータリードラム
２の停止時間が上記時間より長ければ良い。尚、本実施
の形態において使用されたトナー９は流動性が高いた
め、停止時間を５秒に設定すれば十分に安定したトナー
残量検知が可能である。

【００７７】又、長い間、画像形成装置が作動していな
い場合には、現像プロセスカートリッジ１内のトナー９
の流動性が直に回復しない場合がある。トナー９の流動
性が悪い場合にはトナー残量検知が不正確になり易いた
め、このような場合には、トナー残量検知を行う前にロ
ータリードラム２を余分に２〜３回転させてトナー９の
流動性を回復させることが望ましい。この操作により、
現像プロセスカートリッジ１内の撹拌装置１６に頼らな
くても、長手方向のほぼ全域に亘ってほぼ均一にトナー
９を滞留させることができる。

【００７８】以上説明したように、ロータリードラム２
により現像プロセスカートリッジ１を現像位置以外に回
転移動させ、現像プロセスカートリッジ１のトナー残量
検知に有利な部分にトナー９を滞留させることにより、
前述のトナー残量検知を安定且つ正確に行うための条件
を殆ど満たすことができる。このとき、光透過窓２０，
２１は現像プロセスカートリッジ１の現像性に影響を与
えることはない。

【００７９】尚、光検知方式については、図５〜図７に
示すように現像プロセスカートリッジ１に反射板３５を
設置したり、発光装置１１や受光装置１２を直接設置す
る等、どのような形態を採用しても良い。

【００８０】本発明の主旨は、回転式の現像装置切換手
段により現像装置を現像位置以外に回転移動させ、現像
装置のトナー残量検知に有利な部分にトナーを滞留させ
ることにより、現像装置の現像性に影響を与えるような
形態の変更を要さず、より正確なトナーの残量検知を行
うことである。

【００８１】従って、本実施の形態のように現像装置が
プロセスカートリッジのような容易に交換可能な形態で
なく、画像形成装置本体に分離可能な状態で設置されて
いても、現像装置を現像位置以外に回転移動させてトナ
ー残量検知に有利な部分にトナーを滞留させ、より正確
なトナーの残量検知を行うことが可能ならば本発明の主
旨に反しない。

【００８２】又、本実施の形態では、画像形成行程の直
前にトナー残検動作を行ったが、画像形成中を除いてい
つ行っても良い。例えば、画像形成行程の直後や電源投
入時等に行っても本発明の主旨に反しない。

【００８３】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を添付図面に基づいて説明する。

【００８４】図８は４色の現像プロセスカートリッジ３
６（３６ｙ，３６ｍ，３６ｃ，３６ｋ）とロータリード
ラム３７を備えるカラーレーザービームプリンターの概
略断面図である。

【００８５】図８において、３８は潜像担持体である感
光ドラム、３９は帯電装置、４０はレーザー露光装置、
４１は中間転写体、４２は二次転写装置、４３はクリー
ニング装置、４４は定着装置、４５ｙ，４５ｍ，４５
ｃ，４５ｋは各々現像プロセスカートリッジ３６ｙ，３
６ｍ，３６ｃ，３６ｋに内包されているトナーである。
本実施の形態においても、トナー４５（４５ｙ，４５
ｍ，４５ｃ，４５ｋ）として非磁性１成分現像剤を用い
た。尚、添字「ｙ」、「ｍ」、「ｃ」、「ｋ」は色を表
し、「ｙ」はイエロー、「ｍ」はマゼンタ、「ｃ」はシ
アン、「ｋ」はブラックを表す。本実施の形態に係るカ
ラーレーザービームプリンターは、上記４色の色画像を
中間転写体上で重ねてフルカラー画像を形成する方式の
ものである。

【００８６】本実施の形態に係る現像プロセスカートリ
ッジ３６の形状はトナー４５の色によらず同一であり、
この現像プロセスカートリッジ３６はロータリードラム
３７に対して横方向にスライドすることで容易に着脱可
能な構成となっており、ロータリードラム３７には４色
に対応した設置位置が指定されている。

【００８７】又、本実施の形態ではトナー残量検知方式
として圧力検知方式を用い、各色の現像プロセスカート
リッジ３６には後述するトナー残量検知用の振動素子４
６及び感圧素子４７と「トナー溜り」を形成する堰状部
４８が設置されている。尚、感圧素子４７にはピエゾ圧
電素子を用いた。

【００８８】図９は本実施の形態に係る現像プロセスカ
ートリッジ３６の概略断面図である。

【００８９】本実施の形態に係る現像プロセスカートリ
ッジ３６の基本構成は実施の形態１とほぼ同じであり、
その内部は仕切り部４９によってホッパー部５０と現像
室５１とに分けられ、撹拌装置５２、現像スリーブ５
３、塗布ローラ５４及び現像ブレード５５が配置されて
いる。上記撹拌装置５２、現像スリーブ５３及び塗布ロ
ーラ５４は現像位置において外部から駆動が掛けられ、
現像行程中は常に回転してトナー４５を感光ドラム３８
に供給できるようになっている。尚、ホッパー部５０の
上部にはトナー残量検知用の振動素子４６及び感圧素子
４７が設けられており、現像プロセスカートリッジ３６
の長手方向に亘って堰状部４８が設置されている。

【００９０】次に、本実施の形態に係るレーザービーム
プリンターのフルカラー画像形成過程を説明する。

【００９１】本実施の形態に係る感光ドラム３８は円筒
状のアルミシリンダに複数層から成る感光層を塗布して
構成されており、その軸を中心に一方向に回転する。帯
電装置３９は芯金の周りに体積抵抗１０⁸ 〜１０²⁰Ω・
ｃｍ程度の導電性弾性層を有する帯電ローラであり、感
光ドラム３８に接触して感光ドラム３８の回転と共に従
動するように設置されている。帯電ローラ３９には帯電
バイアス電源５５が接続され、感光ドラム３８と帯電ロ
ーラ３９間に直流バイアスに交流バイアスを重畳した帯
電バイアスが印加できるようになっており、感光ドラム
３８の表面電位は印加される直流バイアスに収束してほ
ぼ一様に帯電される。

【００９２】帯電された感光ドラム３８の表面は、レー
ザー露光装置４０から出力される赤外レーザー光によっ
て走査露光される。このレーザー光はイエロー（ｙ）、
マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の４色
に分解された画像情報に基づいた画素信号に対応して変
調されており、この順に静電潜像を形成する。

【００９３】本実施の形態における現像行程も実施の形
態１と同様にロータリードラム３７を回転させることに
よって色分解像に対応した色（最初はイエロー）の現像
プロセスカートリッジ３６ｙを感光ドラム３８に近接し
た現像位置に設置し、潜像形成行程で形成された静電潜
像ｙが現像位置を通過するときに現像剤バイアス電源５
６より現像バイアスを加えて現像を行う。但し、ロータ
リードラム３７の回転方向は実施の形態１とは逆であ
る。

【００９４】現像行程が終了すると同時に再びロータリ
ードラム３７が回転し、次の色分解像に対応した色（次
はマゼンタ）の現像プロセスカートリッジ３６ｍを現像
位置に設置する。これも実施の形態１のように次の現像
行程を始める以前に完了しなければならない。

【００９５】図９に示す中間転写体４１は感光ドラム３
８に所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム
３８の回転と同じ方向と周速度をもって回転駆動されて
いる。この中間転写体４１と感光ドラム３８との間に
は、一次転写バイアス電源５７により一次転写バイアス
（直流電圧）が印加できるようになっており、トナー４
５ｙによって可視化された色分解像ｙは、この一次バイ
アスによって中間転写体４１上に転写（一次転写）され
る。尚、転写されないで感光ドラム３８上に残ったトナ
ー４５ｙは、クリーニング装置４３により感光ドラム３
８から除かれる。クリーニング装置４３は、クリーニン
グブレード５８と廃トナーボックス５９で構成されてお
り、クリーニングブレード５８は常に感光ドラム３８に
所定の押圧力をもって圧接されており、感光ドラム３８
上に残ったトナー４５ｙを物理的に掻き落として廃トナ
ーボックス５９に貯留する。

【００９６】続けて同様に帯電、露光及び現像行程を経
て感光ドラム３８上にマゼンタの色分解像ｍを形成し、
中間転写体４１上に既に転写されている色分解像ｙの上
に色分解像ｍを重ねて転写する。尚、色分解像ｍの露光
行程では色分解像ｙと色分解像ｍが色ズレしないように
制御される。更に続けてマゼンタの色分解像ｍと同様
に、シアン及びブラック色の分解像ｃと色分解像ｋを中
間転写体４１上に順に積層することによってフルカラー
画像を形成する。

【００９７】以上の行程を経て形成されたフルカラー画
像は、二次転写位置にて二次転写装置４２によって転写
材６０に転写される。転写装置４２は実施の形態１とほ
ぼ同様に転写ローラ６１、転写ローラ離間／当接装置６
２及び転写バイアス電源６３で構成され、転写ローラ６
１は転写ローラ離間／当接装置６２によって画像形成行
程中は中間転写体４１に対して離間され、フルカラー画
像が形成されて二次転写位置に達する直前に当接する。
又、当接とほぼ同時に転写バイアスが加えられ、転写材
６０にフルカラー画像が転写される。フルカラー画像が
転写された転写材６０は、定着装置４４に搬送され、熱
及び圧力により定着されて記録画像となる。

【００９８】以上が一連のフルカラー画像作成行程であ
り、複数枚の画像を形成する場合には上記の行程が繰り
返される。

【００９９】次に、本実施の形態における現像プロセス
カートリッジ３６のトナー残量検知について説明する。

【０１００】本実施の形態でも、現像位置でトナー残量
検知を行うことは難しいため、現像プロセスカートリッ
ジ３６を現像位置以外の位置まで回転させてトナー残量
検知を行う。但し、本実施の形態では、現像行程中に並
行して現像に寄与していない現像プロセスカートリッジ
３６のトナー残量検知を行い、画像形成行程全体のスル
ープットを短縮するようにしている。

【０１０１】本実施の形態においては、ロータリードラ
ム３７は、待機動作中は図１１に示すような「待機設
定」にあり、感光ドラム３８から全ての現像プロセスカ
ートリッジ３６が離間されている。画像形成行程中はロ
ータリードラム３７が図１１に示すように待機位置から
４５°回転し、現像プロセスカートリッジ３６ｙが「現
像位置」に設置され、この現像プロセスカートリッジ３
６ｙの現像行程が終わるまで静止する。このとき、シア
ンの現像プロセスカートリッジ３６ｃは「検知位置」で
静止している状態にあり、この時間を利用して現像プロ
セスカートリッジ３６ｃのトナー残量検知を行う。

【０１０２】ロータリードラム３７の動きと共にトナー
４５は現像プロセスカートリッジ３６の中で図１０に示
すように動く。現像プロセスカートリッジ３６のホッパ
ー部５０の上部には、長手方向に亘って堰状部４８が設
置されており、トナー４５は堰状部４８によって堰止め
らて図１２に示すような「トナー溜り」を形成する。

【０１０３】振動素子４６と感圧素子４７は、図９及び
図１２に示すように、現像プロセスカートリッジ３６の
ホッパー部５０の上部に対向するように設けられてお
り、「検知位置」において不図示の接点を通じて画像形
成装置本体の制御回路６４に繋がるようになっている。
振動素子４６と感圧素子４７はロータリードラム３７が
停止すると直に作動を始め、振動素子４６は定められた
周波数の特定波形の振動を発し、感圧素子４７は「トナ
ー溜り」を経て伝播する振動の強度を検知する。感圧素
子４７に検知された振動は強度変調された電気信号に変
換され、本体制御回路６４に送られる。本体制御回路６
４では、電気信号の出力レベルと予め定められた閾値と
比較して出力レベルが閾値を下回った場合にトナー無し
警告を行う。

【０１０４】図１２に示すように、振動素子４６と感圧
素子４７の間にトナー４５が存在するときは検知される
振動の強度は高く、トナー４５が存在しないときは振動
の強度は低くなる。ロータリードラム３７の停止直後に
はトナー４５の移動が完了していないため、停止から一
定時間後の検知出力でトナー残量の有無を判断する。本
実施の形態では、トナー４５の移動が完了し、検知出力
がほぼ落ち着くのに２〜３秒を要する。本実施の形態の
現像行程では５秒程度の時間を要し、この間静止状態が
保たれるために十分に安定したトナー残量検知が可能で
ある。

【０１０５】ロータリードラム３７は、現像行程に要す
る時間だけ停止した後に９０°回転して次の現像行程に
入る。この間「検知位置」に位置する現像プロセスカー
トリッジ３６のトナー残量検知を行う。これを繰り返し
て全ての現像プロセスカートリッジ３６の現像行程が終
了すると共に、全ての現像プロセスカートリッジ３６の
トナー残量検知も終了する。

【０１０６】本実施の形態において堰状部４８を設けた
のは、トナー残量の検知精度を高めるためである。堰状
部４８がない場合には、図１３に示すように、ホッパー
部５０の上部に広く且つ浅くトナー４５が堆積すること
になり、検知には甚だ不利となる。尚、堰状部４８の位
置及び形状は、ロータリードラム３７の回転方向やそれ
に伴うトナー４５の挙動を考慮して設定する必要があ
る。又、長手方向のほぼ全域に亘って略均一にトナー４
５が滞留するように考慮する必要がある。ここで、堰状
部４８が現像プロセスカートリッジ３６の現像性に影響
を与えることはない。

【０１０７】圧力検知方式については、本実施の形態に
おいて示した方法以外にも様々な方法があるが、現像装
置の回転と堰状部によって形成される「トナー溜り」を
利用してトナー残量検知を安定且つ正確に行うことがで
きれば、本発明はその方法を限定しない。当然ながら、
現像装置切換手段であるロータリードラムの回転方向も
限定するものではない。

【０１０８】以上説明したように、１つの現像装置（本
実施の形態では、現像プロセスカートリッジ３６）の現
像中に現像位置以外の他の現像装置のトナー残量検知を
行うことにより、画像形成に必要な以外に時間を浪費す
ることなく、効率的にトナー残量検知を行うことができ
る。又、現像装置の回転によって、現像装置内のトナー
残量検知に有利な所定領域に「トナー溜り」を形成する
堰状部を設置することにより、現像プロセスカートリッ
ジの現像性に影響を与えるような形態の変更を要するこ
となく、トナー残量検知をより安定且つ正確に行うこと
ができる。

【０１０９】＜実施の形態３＞以下に実施の形態３を添
付図面に基づいて説明する。

【０１１０】本実施の形態に係るカラーレーザービーム
プリンターの本体構成は実施の形態２と殆ど同様である
ため、実施の形態２の図８を用いて説明する。各構成要
素の符号も実施の形態２のものを流用する。

【０１１１】本実施の形態ではトナー残量検知方式とし
て静電容量検知方式を用い、各々の現像プロセスカート
リッジには、後述するトナー残量検知用のアンテナ電極
６６及び「トナー溜り」を形成する堰状部を兼ねる補助
電極６７が設置されている。

【０１１２】図１４は本実施の形態に係る現像プロセス
カートリッジ６５の概略断面図である。

【０１１３】本実施の形態に係る現像プロセスカートリ
ッジ６５の基本構成は実施の形態２とほぼ同じであるた
め、実施の形態２の図９に示したと同一要素には同一符
号を付しており、以下、それらについての説明は省略す
る。

【０１１４】本実施の形態では、仕切り部４９の上部に
トナー残量検知用の棒状のアンテナ電極６６が、現像室
５１の上部に堰状部を兼ねる補助電極６７が撹拌装置５
２に干渉しないよう現像プロセスカートリッジ６５の長
手方向に亘って設置されている。

【０１１５】尚、本実施の形態に係るレーザープリンタ
ーのフルカラー画像作成過程は実施の形態２とほぼ同じ
であるため、ここではその説明は省略する。但し、実施
の形態２とはロータリードラム３７の回転方向が逆であ
る。

【０１１６】次に、本実施の形態における現像プロセス
カートリッジ６５のトナー残量検知について説明する。

【０１１７】本実施の形態でも、現像行程中に並行して
現像に寄与していない他の現像プロセスカートリッジ６
５のトナー残量検知を行う。

【０１１８】本実施の形態でも現像行程が始まる前にロ
ータリードラム３７は図１５に示すような「待機位置」
から４５°回転し、最初の現像行程が終わるまでその場
所で静止する。尚、本実施の形態では、最初に図１５中
の検知位置の現像プロセスカートリッジ６５ｃのトナー
残量検知を行う。

【０１１９】ロータリードラム３７の動きと共にプロセ
スカートリッジ６４５ｃの中のトナ４５ーが動き、長手
方向に亘って設置されている補助電極６７によって堰止
められ、図１６に示すような「トナー溜り」を形成す
る。この「トナー溜り」はトナー４５の量が十分である
ときはアンテナ電極６６を埋め込むように設定されてい
る。アンテナ電極６６と補助電極６７、現像スリーブ５
３及び現像ブレード５５は長手方向に亘って全て平行に
なるように設けられており、補助電極６７と現像スリー
ブ５３及び現像ブレード５５は電気的に導通されてい
る。

【０１２０】検知位置においては、アンテナ電極６６は
不図示の接点を通じて画像形成装置本体の制御回路６８
に繋がるようになっている。

【０１２１】又、補助電極６７と現像スリーブ５３及び
現像ブレード５５も検知位置において不図示の接点を通
じて画像形成装置本体の検知用バイアス電極６９に繋が
っており、ロータリードラム３７が停止すると直に印加
される。尚、本実施の形態では、検知用バイアスとして
２０００Ｖp-p の正弦波交流を用いたが、検知用バイア
スは約１０００Ｖp-p 以上の安定した交流電圧であれば
良いため、他に影響がなければ現像バイアス等を流用す
ることができる。

【０１２２】検知用バイアスが加わると、補助電極６７
と現像スリーブ５３、現像ブレード５５及びアンテナ電
極６６の間の静電容量に応じた電圧がアンテナ電極６６
に誘起される。トナー４５の空気に対する比誘電率は約
３であり、電極６６，６７間にあるトナー４５の量に応
じてその静電容量が変化する。

【０１２３】ここで、本実施の形態のトナー量と静電容
量の変化を図１８に示す。

【０１２４】アンテナ電極６６に誘起された電圧が予め
定められている閾値α以下になると画像形成装置本体の
静電容量検出回路６８がトナー無しと判断して警告を表
示する。ロータリードラム３７の停止直後にはトナー４
５の移動が完了していないため、停止から一定時間後の
検知出力でトナー座量の有無を判断する。尚、本実施の
形態におけるトナー無し検知作動点は閾値αによって決
定されるが、トナー残量に対する静電容量値の変化が比
較的穏やかであるため、閾値αの設定により或る程度変
更が可能である。又、閾値αを数段階設けてトナー残量
の変化をインジケータ表示することも可能である。

【０１２５】ロータリードラム３７は現像行程に要する
時間だけ停止した後、９０°回転して次の現像行程に入
り、次に検知位置に来る現像プロセスカートリッジ６５
のトナー残量検知を行う（図１５参照）。上記を繰り返
して全ての現像プロセスカートリッジ６５の現像行程が
終了するとともに、全ての現像プロセスカートリッジ６
５のトナー残量検知も終了する。

【０１２６】本実施の形態では、現像スリーブ５３や現
像ブレード５５を検知用電極の一部として用いたため、
これらがロータリードラム３７の下部に位置したときに
トナー残量検知を行うようにしたが、堰状部によって作
られる「トナー溜り」を利用してトナー残量検知を安定
且つ正確に行うことができれば、静電容量検知方式はそ
の電極配置を限定しない。図１７に示すようなアンテナ
電極６６’と補助電極６７’を現像プロセスカートリッ
ジ６５の上部に配置し、実施の形態２の検知位置（図１
３参照）でトナー残量検知を行っても良い。このとき、
アンテナ電極６６’が堰状部を兼ねる働きをする。

【０１２７】以上説明したように、トナー残量検知は、
現像装置（本実施の形態では、現像プロセスカートリッ
ジ６５）の形状やトナー残量検知方式に合わせて最も目
的にかなう位置で行えば良く、本発明ではトナー残量検
知を行う位置を現像位置を除いて限定するものではな
い。当然ながら、現像装置切換手段であるロータリード
ラムの回転方向も限定するものではない。

【０１２８】本実施の形態で本体の検知回路６８が検知
する静電容量は、現像プロセスカートリッジ６５内の電
極６６，６７間の静電容量だけでなく、検知回路６８の
経路上にあるロータリードラム３７と本体の電気接点等
の静電容量も含まれる。このため、現像プロセスカート
リッジ６５が全て同じ静電容量であっても、ロータリー
ドラム３７上の設置位置毎に静電容量誤差が含まれ、例
えば図１９に示すようにトナー量に対する静電容量のプ
ロフィールがシフトする場合がある。このとき「トナー
無し警告」を行う閾値が共通であった場合は、設置位置
によって検知精度に誤差を生ずる場合があった。

【０１２９】そこで、本実施の形態では「トナー無し警
告」を行う閾値を各々の設置位置に対応して複数（図１
９のαｙ，αｍ，αｃ，αｋ）設け、設置位置毎の静電
容量の誤差を修正した。図２０に静電容量検知回路の一
例を示す。

【０１３０】上記のように設置位置に対応して異なる閾
値を設定できるようにすると設定位置の誤差修正だけで
なく、例えば、誘電率が異なるトナーを用いても同一の
静電容量検知回路６８で正確なトナー残量検知を行うこ
とができる。

【０１３１】一方、本実施の形態のようなブラックトナ
ーを備える画像形成装置では、多くの文書類がそうであ
るように、黒１色のみ用いて複数ページの画像を連続出
力したい場合がある。このような場合は、ブラックの現
像プロセスカートリッジ６５ｋを現像位置に据えたまま
ロータリードラム３７を回転させないで連続して画像形
成を行う。このとき、ブラックの現像プロセスカートリ
ッジ６５ｋはトナー残量検知ができないまま連続して使
用される。単色画像を数枚単位で出力する場合ならば、
出力後に使用された現像プロセスカートリッジのトナー
残量検知を行っても大きな弊害はない。

【０１３２】しかしながら、単色画像を数１０〜数１０
０枚程度連続して出力するような場合は、画像出力の最
中にトナーが不足する事態になっても検知不能となり、
不良画像を大量に出力することになり兼ねない。

【０１３３】そこで、本実施の形態では、黒に限らず単
色画像を連続出力する場合には、予め定められた枚数を
出力すると画像形成を一時停止し、使用された現像プロ
セスカートリッジのトナー残量検知を行うように制御す
るようにした。

【０１３４】トナー無し検知の作動時の残りトナー量が
約５０ｇになるように設定されている場合を例にとって
説明する。

【０１３５】このトナー量では、４サイズの紙が被覆率
（紙の面積に対するトナーで塗り潰される面積の比率）
４％（一般的な文字画像の被覆率）の場合、単色で約１
０００〜２０００枚、被覆率４０％（暗いグラフィック
画像の一般的な被覆率）の場合、単色で約１００〜１２
０枚の印字が可能である（紙のサイズがＡ３ならば上記
の半分になる）。

【０１３６】従って、トナー無し検知警告が出ていない
状況では、殆どの場合、Ａ４サイズでは８０枚（Ａ３サ
イズでは４０枚）の単色画像の形成は十分可能である。
このため、本実施の形態では、Ａ４サイズの紙が８０枚
（Ｓ３サイズでは４０枚）出力された時点で画像形成を
一時停止し、ロータリードラム３７を回転させて使用さ
れた現像プロセスカートリッジ６５を検知位置に設置し
てトナー残量検知を行うようにした。トナー残量検知の
結果、「トナー無し」と判断されれば警告を発し、判断
されなければ現像プロセスカートリッジ６５を現像位置
に戻して画像形成を再開する。画像形成再開後、再びＡ
４サイズで８０枚（Ａ３サイズでは４０枚）の画像出力
が行われた場合は上記の動作を繰り返す。

【０１３７】以上説明したように、単色画像を連続出力
する場合でも、適切な出力枚数で出力動作を一時停止し
てトナー残量検知を行うことによって対応が可能とな
る。

【０１３８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
記載の発明によれば、現像装置切換手段によって現像装
置を現像位置以外の任意の位置まで回転させて現像剤残
量検知を行うようにしたため、現像装置の形態を大きく
変えることなく現像剤の貯留部を任意の場所に形成する
ことができ、現像剤残量を正確に検知することができる
という効果が得られる。

【０１３９】請求項２記載の発明によれば、現像装置の
１つが現像中に別の位置の現像装置の現像剤残量を検知
するようにしたため、多色画像形成期間中に装置のスル
ープットを遅延させることなく、現像剤残量を正確に検
知することができるという効果が得られる。

【０１４０】請求項３記載の発明によれば、現像剤の補
充が容易化してメンテナンス性が高められるという効果
が得られる。

【０１４１】請求項４記載の発明によれば、現像装置内
の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設けた
ため、より安定した現像剤残量の推定が可能となるとい
う効果が得られる。

【０１４２】請求項５又は６記載の発明によれば、静電
容量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可能と
なるという効果が得られる。

【０１４３】請求項７記載の発明によれば、光の透過量
又は反射量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が
可能となるという効果が得られる。

【０１４４】請求項８記載の発明によれば、物理的圧力
又は圧力振動検知方式によるより正確な現像剤残量検知
が可能となるという効果が得られる。

【０１４５】請求項９記載の発明によれば、現像剤の流
動性が低下した場合にも、現像剤の流動性を回復させて
より正確に現像剤残量を検知することができるという効
果が得られる。

【０１４６】請求項１０記載の発明によれば、連続して
単色画像形成を行う場合にも、画像不良のない現像剤の
残量検知が可能となるという効果が得られる。

【０１４７】請求項１１又は１２記載の発明によれば、
現像装置のメンテナンス性を高めることができるという
効果が得られる。

【０１４８】請求項１３記載の発明によれば、現像装置
内の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を設け
たため、より安定した現像剤残量の推定が可能となると
いう効果が得られる。

【０１４９】請求項１４又は１５記載の発明によれば、
静電容量検知方式によるより正確な現像剤残量検知が可
能となるという効果が得られる。

【０１５０】請求項１６記載の発明によれば、光の透過
量又は反射量検知方式によるより正確な現像剤残量検知
が可能となるという効果が得られる。

【０１５１】請求項１７記載の発明によれば、物理的圧
力又は圧力振動検知方式によるより正確な現像剤残量検
知が可能となるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る多色画像形成装置
要部の断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る現像装置の概略断
面図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係る現像装置における
トナー残量検知を説明する断面図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る多色画像形成装置
の現像剤残量検知動作を説明する図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係る現像装置における
トナー残量検知の他の例１を示す概略断面図である。

【図６】本発明の実施の形態１に係る現像装置における
トナー残量検知の他の例２を示す概略断面図である。

【図７】本発明の実施の形態１に係る現像装置における
トナー残量検知の他の例３を示す概略断面図である。

【図８】本発明の実施の形態２に係る多色画像形成装置
要部の断面図である。

【図９】本発明の実施の形態２に係る現像装置の概略断
面図である。

【図１０】本発明の実施の形態２に係る現像装置におけ
るトナーの挙動を示す概略断面図である。

【図１１】本発明の実施の形態２に係る多色画像形成装
置の現像剤残量検知動作を説明する図である。

【図１２】本発明の実施の形態２に係る現像装置におけ
るトナー残量検知を説明する断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態２に係る現像装置におけ
るトナー残量検知を説明する断面図である。

【図１４】本発明の実施の形態３に係る現像装置の概略
断面図である。

【図１５】本発明の実施の形態３に係る多色画像形成装
置の現像剤残量検知動作を説明する図である。

【図１６】本発明の実施の形態３に係る多色画像形成装
置の現像剤残量検知動作を説明する図である。

【図１７】本発明の実施の形態３に係る現像装置におけ
るトナー残量検知の他の例を示す概略断面図である。

【図１８】本発明の実施の形態３に係る現像装置におけ
るトナー残量に対する静電容量の変化を示す図である。

【図１９】本発明の実施の形態３に係る現像装置におけ
るトナー残量に対する静電容量の変化を示す図である。

【図２０】本発明の実施の形態３に係る現像装置におけ
る静電容量検知回路の構成図である。

【図２１】従来の現像装置の概略断面図である。

【符号の説明】

１，３６，６５ 現像プロセスカートリッジ（現像装
置） ２，３７ ロータリードラム（現像装置切換手
段） ３ 感光ベルト（潜像担持体） １１ 発光素子 １２ 受光素子 ２１，２２ 光透過窓 ４６ 振動素子 ４７ 感圧素子 ４８ 堰状部 ６６ アンテナ電極 ６７ 補助電極

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の現像装置が設置できる回転式の現
   像装置切換手段を有し、該現像装置切換手段を回転させ
   ることによって前記現像装置を順次潜像担持体に近接さ
   せて現像を行う多色画像形成装置において、 前記現像装置の現像剤残量検知手段を設け、前記現像装
   置切換手段によって現像装置を現像位置以外の任意の位
   置まで回転させて残量検知を行うことを特徴とする多色
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 複数の現像装置が設置できる回転式の現
   像装置切換手段を有し、該現像装置切換手段を回転させ
   ることによって前記現像装置を順次潜像担持体に近接さ
   せて現像を行う多色画像形成装置において、 前記現像装置の現像剤残量検知手段を設け、現像装置の
   １つが現像中であるときに別の位置の現像装置の現像剤
   残量検知を行うことを特徴とする多色画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記現像装置が多色画像形成装置本体に
   対して着脱可能なプロセスカートリッジで構成され、現
   像剤の補充が前記現像装置の交換によってなされること
   を特徴とする請求項１又は２記載の多色画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記現像装置切換手段の回転によって現
   像装置内の所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部
   を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３記載の多
   色画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記現像剤残量検知手段は現像装置内の
   電極間の静電容量変動を検知する方式を採用するもので
   あり、静電容量検知装置及び現像剤残量警告装置を備え
   ることを特徴とする請求項１，２又は３記載の多色画像
   形成装置。
6. 【請求項６】 前記現像装置切換手段の現像装置の設置
   位置の各々に対応して異なる残量検知目標を設定する静
   電容量検知手段を設けたことを特徴とする請求項５記載
   の多色画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記現像剤残量検知手段は光の透過量又
   は反射量の変動を検知する方式を採用するものであり、
   光量検知装置及び現像剤残量警告装置を備えることを特
   徴とする請求項１，２又は３記載の多色画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記現像剤残量検知手段は物理的圧力又
   は圧力振動の変化を検知する方式を採用するものであ
   り、圧力検知装置及び現像剤残量警告装置を備えること
   を特徴とする請求項１，２又は３記載の多色画像形成装
   置。
9. 【請求項９】 前記現像装置切換手段を所定の角度又は
   所定回数の回転動作の後に現像剤残量検知を行うことを
   特徴とする請求項１〜７又は８記載の多色画像形成装
   置。
10. 【請求項１０】 連続して現像を行う場合、所定時間又
    は所定回数の画像形成動作の後に現像を中断して現像剤
    残量検知を行うことを特徴とする請求項１〜７又は８記
    載の多色画像形成装置。
11. 【請求項１１】 複数の現像装置が設置できる回転式の
    現像装置切換手段を有し、該現像装置切換手段によって
    現像装置を現像位置以外の任意の位置まで回転させて現
    像剤残量検知を行う多色画像形成装置の現像装置におい
    て、 多色画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリ
    ッジとして構成され、その交換によって現像剤の補充が
    なされることを特徴とする現像装置。
12. 【請求項１２】 複数の現像装置が設置できる回転式の
    現像装置切換手段を有し、現像装置の１つが現像中に別
    の位置の現像装置が残量検知を行う多色画像形成装置の
    現像装置において、 多色画像形成装置に対して着脱可能なプロセスカートリ
    ッジとして構成され、その交換によって現像剤の補充が
    なされることを特徴とする現像装置。
13. 【請求項１３】 前記現像装置切換手段の回転によって
    所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を有するこ
    とを特徴とする請求項１１又は１２記載の現像装置。
14. 【請求項１４】 前記現像剤残量検知手段は複数の電極
    間の静電容量変動を検知する方式を採用するものであ
    り、内部に前記電極を有すること特徴とする請求項１１
    又は１２記載の現像装置。
15. 【請求項１５】 前記現像装置切換手段の回転によって
    所定領域に現像剤の滞留部を形成する堰状部を有し、該
    堰状部が前記電極を兼ねることを特徴とする請求項１４
    記載の現像装置。
16. 【請求項１６】 前記現像剤残量検知手段は光の透過量
    又は反射量の変動を検知する方式を採用するものであ
    り、少なくとも発光手段、受光手段、光反射手段、光透
    過窓の何れか１つを有することを特徴とする請求項１１
    又は１２記載の現像装置。
17. 【請求項１７】 前記現像剤残量検知手段は物理的圧力
    又は圧力振動の変化を検知する方式を採用するものであ
    り、少なくとも圧力検知手段、振動発生手段の一方を有
    することを特徴とする請求項１１又は１２記載の現像装
    置。