現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置

【課題】現像剤容器内に残留する現像剤量を精度良く検知することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】現像ローラ42とトナー供給ローラ41との間の静電容量に基づいて、トナー残量を検知する現像装置において、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93との電気的な接続状態を切り替えるスイッチSWを有し、スイッチSWが層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段とを電気的に非接続にした状態において、静電容量検出手段100が、現像ローラ42とトナー供給ローラ41との間の静電容量を検出する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、現像装置、その現像装置を備えるプロセスカートリッジ及びその現像装置を備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子プリンタ等の画像形成装置は、像担持体上に現像剤を供給するための現像装置を有する。その現像装置は、現像剤供給部材と、現像剤担持体と、現像剤容器と、を備えている。現像剤容器は現像剤を収容している。現像剤供給部材は、現像剤容器内の現像剤を現像剤担持体に供給する。さらに、現像剤担持体上に供給された現像剤は、現像剤担持体に当接する層厚規制部材によって、層厚が規制される。そして、層厚が規制された現像剤担持体上の現像剤は、像担持体上に供給され、現像剤像が形成されることとなる。ここで、現像剤容器内の現像剤は、画像形成に使用されるにつれて逐次消費されていく。したがって、現像剤が消費された場合には、現像剤容器内に現像剤を補充する必要がある。または、現像装置が、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジに設けられている場合においては、そのプロセスカートリッジを新品のものに交換する必要がある。そのような補充又は交換の時期を予測するためには、現像剤容器内に残留する現像剤量を検知する必要がある。従来より、現像剤容器内に残留する現像剤の残量を検知する手段として、静電容量検出方式を採用するものが知られている。例えば、特許文献1においては、現像剤担持体と現像剤供給部材(検知部材)との間の静電容量を検出し、その検出結果に基づいて現像剤の残量を検知する現像装置が開示されている。また、特許文献1においては、精度良く現像剤の残量を検知するため、像担持体と現像剤担持体が離間される離間位置(第2の位置)において、現像剤残量検知を行っている。これは、現像剤担持体と現像剤供給部材との間の静電容量を検出する際、像担持体と現像剤担持体との間に生じる静電容量の影響を軽減するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2009−009036号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、現像剤担持体に当接する少なくとも一部が導電性の層厚規制部材には、層厚規制部材と接続する電圧印加手段によって、現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制するための所定の電圧が印加されている。この電圧印加手段と層厚規制部材が電気的に接続された状態において、現像剤担持体と現像剤供給部材との間の静電容量を検出し、その結果に基づいて現像剤残量を検知する場合、検知の精度が低下してしまう場合がある。これは、現像剤供給部材に所定の検知電圧を印加した際に生じる誘起電流が電圧印加手段にも流れてしまうため、現像剤担持体と現像剤供給部材との間の静電容量を正確に検出することができなくなるためである。
【0005】
そこで、本発明は、現像剤容器内に残留する現像剤量を精度良く検知することが可能な現像装置、その現像装置を備えるプロセスカートリッジ及びその現像装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、像担持体上に現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像剤容器と、前記現像剤担持体に当接し、前記現
像剤担持体上に担持される現像剤の層厚を規制する少なくとも一部が導電性の層厚規制部材と、前記層厚規制部材に電気的に接続され、前記層厚規制部材に所定の電圧を印加する第1の電圧印加手段と、前記現像剤担持体に当接する検知部材と、前記現像剤担持体と前記検知部材との間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、を備え、前記検出された静電容量に基づいて、前記現像剤容器内に残留する現像剤量を検知する現像装置において、前記層厚規制部材と前記第1の電圧印加手段との電気的な接続状態を切り替える切替手段を有し、前記切替手段が前記層厚規制部材と前記第1の電圧印加手段とを電気的に非接続にした状態において、前記静電容量検出手段が、前記現像剤担持体と前記検知部材との間の静電容量を検出することを特徴とする。
【0007】
本発明に係るプロセスカートリッジは、上記像担持体と、上記現像装置とを一体的に構成することを特徴とする。
【0008】
本発明に係る画像形成装置は、上記現像装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、現像剤容器内に残留する現像剤量を精度良く検知することが可能な現像装置、その現像装置を備えるプロセスカートリッジ及びその現像装置を備える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】
【0010】
【図1】本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図
【図2】実施例1における当接位置/離間位置について示す図
【図3】カムの動作とブレード電圧印加手段の接続を表す概略図
【図4】トナー容器内のトナー残量と検出電圧との関係について示す図
【図5】実施例1に係る画像形成装置におけるトナー残量検知のシーケンス図
【図6】トナー残量検知手段により検知したトナー残量と実際のトナー残量の関係図
【図7】実施例2に係るプロセスカートリッジを示す側面図
【図8】プロセスカートリッジが備える第一及び第二のサイドカバーを示す側面図
【図9】プロセスカートリッジが備える第二のサイドカバーの各接点の移動量を示す図
【図10】プロセスカートリッジの各接点と画像形成装置本体の各接点の接続を示す図
【図11】実施例3における当接位置/離間位置について示す図
【図12】実施例4における当接位置/離間位置について示す図
【発明を実施するための形態】
【0011】
まず、図1を用いて、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成について説明する。図1は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面図である。本実施例に係る画像形成装置の一例として、電子写真方式の画像形成装置を用いて説明をする。
【0012】
(実施例1)
実施例1に係る画像形成装置は、主な構成要素として、像担持体としての感光ドラム1と、帯電ローラ2と、潜像露光装置3と、現像装置4と、転写ローラ5と、定着装置6と、クリーニング装置7とを備えている。実施例1においては、感光ドラム1として、アルミ等の導電性シリンダ上に下引き層、キャリア発生層、キャリア輸送層を形成した積層型感光ドラムを用いた。また、感光ドラム1は、図1中のR方向に回転駆動する。潜像露光装置3は、ポリゴンミラー(不図示)を備えており、感光ドラム1上(像担持体上)にレーザ光を偏向走査する。現像装置4は、主に、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ41と、現像剤担持体としての現像ローラ42と、現像剤容器としてのトナー容器43と
を備えている。トナー供給ローラ41は、金属からなる導電性の支持体の表面に半導電性の発砲ウレタンなどの弾性部材を施して構成される。また、トナー供給ローラ41は、現像ローラ42に接触しており、現像ローラ42とカウンター方向に所定の周速比をもって回転駆動する。現像ローラ42は、金属からなる導電性の支持体上に半導電性のウレタンゴムなどの弾性部材を施して構成される。また、現像ローラ42は、感光ドラム1に接触しており、感光ドラム1と順方向に所定の周速比をもって回転駆動する。トナー容器43は、乾式粉体の現像剤としてのトナーを収容している。実施例1においては、トナーとして、非磁性一成分トナーを用いた。
【0013】
また、層厚規制部材としての層厚規制ブレード44が、現像ローラ42に当接して設けられている。層厚規制ブレード44は、所定のブレード電圧が印加され、現像ローラ42に当接することで現像ローラ42上(現像剤担持体上)に担持されるトナーの層厚を規制する。層厚規制ブレード44は、金属からなる導電性の支持体に導電性の弾性部材を用いて構成される。実施例1においては、層厚規制ブレードとして、SUS製の薄版を用いた。しかし、これに限らず、層厚規制ブレード44の少なくとも一部が導電性であって、ブレード電圧を印加することによって、トナー層厚の制御が可能な構成であればよい。例えば、層厚規制ブレード44として、導電性の支持体上に薄いポリアミドエラストマーやウレタンゴム等の絶縁性の弾性部材を施すような構成をとってもよい。この場合、絶縁性の弾性部材は、その静電容量が小さくなるような構成にした方がよい。
【0014】
次に、実施例1に係る画像形成装置の画像形成動作について説明をする。まず、感光ドラム1に接触することで従動回転する帯電ローラ2が、感光ドラム1の表面を一様に帯電する。そして、潜像露光装置3が、帯電された感光ドラム1上に、画像信号に応じて変調されたレーザ光を照射することで静電潜像を形成する。そして、トナー供給ローラ41が、トナー容器43内(現像剤容器内)のトナーTを現像ローラに供給する。現像ローラ42は、感光ドラム1上に、トナー供給ローラ41により供給されたトナーを担持搬送することにより、静電潜像を可視化し、トナー像を形成する。その後、転写ローラ5が、感光ドラム1上の形成されたトナー像を紙等の転写材に転写する。また、転写後に感光ドラム1上に残留したトナーは、クリーニング装置7によって除去される。クリーニング装置7は、感光ドラム1と当接することで、感光ドラム1上の残留トナーを除去する弾性体からなるクリーニングブレード70を備えている。そして、定着装置6によって、転写材に転写されたトナー像が転写材に永久画像として定着される。
【0015】
画像形成装置を構成する部材は、上述した画像形成動作を繰り返し行うことによって、消耗していく。特に、感光ドラム1と、トナーの消耗度が高い。そこで、実施例1に係る画像形成装置は、消耗した部材を容易に画像形成装置本体に着脱、交換可能とするためにカートリッジ構成をとる。具体的には、感光ドラム1と、帯電ローラ2と、現像装置4と、クリーニング装置7とを一体的にユニット化しプロセスカートリッジとする。
【0016】
次に、図2を用いて、プロセスカートリッジが当接/離間位置にある状態について説明をする。ここで、まず、現像装置4について詳細を説明する。現像装置4は、上記主な構成要素に加えて、圧縮バネ45と、揺動中心46と、力受け部47とを備えている。圧縮バネ45と力受け部47は、図2に示すように、トナー容器43の枠体の外壁に設けられている。そして、現像装置4は、感光ドラム1と現像ローラ42とが当接する当接位置と、感光ドラム1と現像ローラ42とが非接触に離間される離間位置とを揺動中心46を回転の中心として回動移動可能に構成される。この回動動作は、画像形成装置本体に備えられ、力受け部47に当接して設けられる当接離間部材としてのカム48の回転動作によって可能となっている。プロセスカートリッジが画像形成装置本体に正しく装着され、かつ、カム48が当接位置にあるとき、現像装置4は、当接位置にあり、現像ローラ42と感光ドラム1とが接触する当接状態となる。実施例1においては、カム48を用いて現像装
置4を移動可能な構成としたが、この限りではなく、別の構成をとっても良い。なお、揺動中心46は、画像形成装置に対し、クリーニング装置7を介して位置決めされる。
【0017】
次に、図2(a)を用いて、プロセスカートリッジが当接位置にある状態について説明する。図2(a)は、プロセスカートリッジの当接位置を示す図である。プロセスカートリッジは、当接位置において、画像形成動作を行う。弾性部材である圧縮バネ45は、画像形成装置が備える固定部49によって圧縮され、揺動中心46を中心としたモーメントを与える。このモーメントによって、現像ローラ42は、感光ドラム1に所定の圧力をもって当接することとなる。
【0018】
次に、図2(b)を用いて、プロセスカートリッジが離間位置にある状態について説明する。図2(b)は、プロセスカートリッジの離間位置を示す図である。プロセスカートリッジは、離間位置においては画像形成動作を行わない。すなわち、現像装置4が離間位置にあるときは、画像形成動作を行わない非画像形成時となる。トナー容器43の枠体の外壁に設けられた力受け部47が、カム48の回転によって、圧縮バネ45から受ける力よりも大きな力を受ける。そして、現像装置4が当接位置から揺動中心46を中心として回動し、現像ローラ42が感光ドラム1から離間する方向に移動することによって、感光ドラム1と現像ローラ42とが非接触の状態に離間される。
【0019】
図2(a)には、当接位置における画像形成装置本体とプロセスカートリッジの制御系統の概略図も示している。同様に、図2(b)には、離間位置における画像形成装置本体とプロセスカートリッジの制御系統の概略図を示している。プロセスカートリッジが画像形成装置本体に位置決めされると、感光ドラム1は、アースに接続される。また、帯電ローラ2は、所定の帯電電圧を印加する帯電電圧印加手段90に接続される。実施例1においては、帯電電圧として直流電圧を用いたが、この限りではなく直流電圧に交流電圧を重畳させた電圧を用いてもよい。また、トナー供給ローラ41は、第3の電圧印加手段としての検知用電圧印加手段91に接続される。なお、検知用電圧印加手段91は、必ずしもトナー供給ローラ41に接続する必要はなく、画像形成装置に別途、現像ローラ42に当接する導電性の検知部材を設けて、その検知部材に接続することで、トナー残量を検知する手段を採用してもよい。実施例1においては、検知用電圧印加手段91は、直流電圧を印加する直流電圧印加手段と交流電圧印加手段から構成されている。ただし、これに限らず、少なくとも交流電圧を印加する交流電圧印加手段を含んで構成されていればよい。プロセスカートリッジが当接位置から離間位置に移動しても、逆に離間位置から当接位置に移動しても、トナー供給ローラ41には、検知用電圧印加手段91に接続されている。
【0020】
プロセスカートリッジが、当接位置、及び、離間位置にあるとき、現像ローラ42には、現像電圧として所定の直流電圧を印加する現像電圧印加手段92と、静電容量検出手段100が接続される。すなわち、プロセスカートリッジが、当接位置から離間位置に移動しても、逆に、当接位置から離間位置に移動しても、現像ローラ42は、第2の電圧印加手段としての現像電圧印加手段92と静電容量検出手段100に接続されている。また、静電容量検出手段100には、制御手段101が接続されており、制御手段101が、記憶手段Mに予め記憶されている検出電圧とトナー残量の関係及び静電容量検出手段により検出した検出電圧からトナー残量を決定する。決定されたトナー残量は、表示手段102に適宜表示されることとなる。
【0021】
プロセスカートリッジが、当接位置、及び、離間位置にあるとき、プロセスカートリッジが備える記憶手段Mには、制御手段101が接続される。すなわち、現像装置4が、当接位置から離間位置に移動しても、逆に、離間位置から当接位置に移動しても、記憶手段Mには、制御手段101が接続されている。
【0022】
プロセスカートリッジが当接位置にあるとき、層厚規制ブレード44は、ブレード電圧として所定の直流電圧を印加する第1の電圧印加手段としてのブレード電圧印加手段93に接続される。このブレード電圧は、現像ローラ上のトナーを所定の層厚に規制し、かつ、トナーに所定の帯電量を付与するために印加される。
【0023】
次に、トナー残量検知の手段について説明する。実施例1においては、静電容量検出手段100による静電容量の検出結果に基づいて、制御手段101が、トナー容器43内に残留したトナーの残量を決定する。トナー供給ローラ41に少なくとも交流成分を含む検知電圧を印加し、静電容量検出手段100によって、現像ローラ42に誘起された交流電流量に応じた電圧を検出することによって、トナー残量検知が可能となる。現像ローラ42とトナー供給ローラ41との間にトナーがより多く存在すると、現像ローラ42とトナー供給ローラ41との間の静電容量はより大きくなる。反対に、画像形成動作によってトナーが消費され、現像ローラ42とトナー供給ローラ41との間のトナー量(現像剤量)が少なくなると現像ローラ42とトナー供給ローラ41との間の静電容量は小さくなる。
【0024】
さらに、精度良くトナー残量を検知するトナー残量検知の手段について説明をする。トナー残量検知は、現像装置4が当接位置、離間位置のどちらの状態であっても可能であるが、静電容量検出手段100によって検出する検出電圧は、当接状態と、離間状態とで異なる。これは、当接状態においては、検知用電圧印加手段91により所定の電圧をトナー供給ローラ41に印加した際に、現像ローラ42だけではなく、アースに接続された感光ドラム1に誘起電流が流れてしまうためである。また、帯電電圧印加手段90を通じてアースに接続された帯電ローラ2に誘起電流が流れてしまうためである。これによって、当接位置においては、離間位置での検知結果と比較して、感光ドラム1、帯電ローラ2の影響によって、現像ローラ42とトナー供給ローラ41(検知部材)との間に存在するトナー残量の検知精度が低下する。したがって、トナー残量検知は、プロセスカートリッジの離間状態において行うことが望ましいといえる。
【0025】
さらに、精度良くトナー残量を検知する手段として、実施例1に係る現像装置の特徴部について説明する。実施例1に係る画像形成装置においては、プロセスカートリッジが離間位置にあるとき、層厚規制ブレード44は、ブレード電圧印加手段93から電気的に非接続となるように構成した。すなわち、プロセスカートリッジが当接位置から離間位置に移動すると、層厚規制ブレードとブレード電圧印加手段93との接続は、電気的に接続状態から非接続状態となる。逆に、プロセスカートリッジが、離間位置から当接位置に移動すると層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93との接続は、電気的に非接続状態から接続状態となる。
【0026】
トナー残量検知は、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93が電気的に接続状態、非接続状態のどちらであっても可能であるが、静電容量検出手段100によって検出する検出電圧は、接続状態と、非接続状態とで異なる。層厚規制ブレード44に流れる誘起電流が、ブレード電圧印加手段93が電気的に接続されているか否かで、静電容量検出手段100に流れる電流が変化するためである。ブレード電圧印加手段93が、層厚規制ブレード44に電気的に接続されていると、ブレード電圧印加手段93に誘起電流が流れ、結果として、静電容量検出手段100に流れる電流が減少する。逆にいうと、ブレード電圧印加手段93を電気的に非接続とすることによって、静電容量検出手段100により多くの誘起電流が流れる。したがって、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93が電気的に非接続の状態において、静電容量検知を行うことで、より精度良くトナー容器43内のトナー残量を検知することが可能となる。
【0027】
次に、図3を用いて、上述した層厚規制ブレードとブレード電圧印加手段の電気的な接続/非接続の切り替えについて詳細を説明する。図3は、カムの動作とブレード電圧印加
手段の接続を表す概略図である。そして、図3(a)は当接位置、図3(b)は、離間位置における概略図である。カム48は、回転中心を中心として回動可能に構成される。切替手段としてのスイッチSWは、屈折部を持つ導電性の金属板からなり、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93との間に配置される。スイッチSWには、引っ張りバネが取り付けられている。スイッチSWは、カム48の回動動作に連動してON/OFFされる。当接位置においては、カム48は当接位置となり、スイッチSWは引っ張りバネの力を受けてONになる。スイッチSWがONの時、層厚規制ブレード44には、ブレード電圧印加手段93が電気的に接続される接続状態となる。離間位置においては、カムは離間位置となり、スイッチSWは引っ張りバネの力よりも大きい力をカム48から受けてOFFになる。スイッチがOFFの時、層厚規制ブレード44には、ブレード電圧印加手段93が接続されず、電気的に非接続状態となる。なお、図2においては、図の煩雑を回避するため、スイッチSWとカム48を離れた位置に記載したが、実施例1に係る画像形成装置においては、図3に示すような配置で構成される。
【0028】
次に、図4を用いて、トナー容器43内のトナー残量と、検出電圧との関係について説明する。図4は、トナー容器43内のトナー残量と、検出電圧との関係を示すグラフである。図4のグラフ中の実線は、プロセスカートリッジの離間位置において、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93との接続を電気的に非接続状態としたときの検出結果である。比較として、一点鎖線で、プロセスカートリッジの離間位置において層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93との接続を接続状態としたときの検出結果を示す。
【0029】
検知用電圧としては、周波数50kHz、振幅0.1kVの正弦波の交流電圧を印加した。また、画像形成装置の使用環境は、温度23℃、湿度50%RHであった。トナー残量は、現像装置4が新品であるときのトナー残量を100%とし、トナーを消費し、ベタ画像が出力できなくなったときのトナー残量を0%とした。V0は基準電圧である。図4に示すように、実線も一点鎖線もトナー残量が少なくなるにつれ、静電容量検出手段100の検出電圧は上昇している。これはトナーが消費されることによって、現像ローラ42とトナー供給ローラ41との間の静電容量が減少するためである。
【0030】
ここで、実線と一点鎖線の結果を比較すると、実線の方が検出電圧の大きさが小さい。また、実線のトナー残量100%とトナー残量0%との検出電圧の差ΔPは、一点鎖線のトナー残量100%とトナー残量0%との検知電圧の差ΔQよりも大きい。これは、上述したように、ブレード電圧印加手段93が、電気的に接続されていると、ブレード電圧印加手段93に誘起電流が流れ、結果として、静電容量検出手段100に流れる電流が減少するためである。言い換えれば、ブレード電圧印加手段93を電気的に非接続とすることによって、静電容量検出手段100により多くの誘起電流が流れるためである。
【0031】
また、トナー残量が多いほど層厚規制ブレード44からブレード電圧印加手段93方向に流れる誘起電流は大きく、ブレード電圧印加手段93を電気的に非接続することによって増加する静電容量検出手段100に流れる誘起電流も大きくなる。よって、実線の検出電圧は一点鎖線の検出電圧よりも小さい値を示す。また、ΔPはΔQよりも大きくなる。トナー残量100%とトナー残量0%との検出電圧の差は、トナー残量の検知精度に大きく影響する。トナー残量100%とトナー残量0%との検出電圧の差が大きくなれば、それだけ少ないトナー量の変化も検知できる。よって、トナー残量100%とトナー残量0%との検出電圧の差が大きい方が、より精度良くトナー残量検知を行うことができるといえる。
【0032】
静電容量検出手段100における検出電圧は、現像装置4内のトナー残量と相関があるため、あらかじめ記憶手段Mに検出電圧とトナー残量の関係を記憶させておく。それによ
り、静電容量検出手段100における検出電圧からプロセスカートリッジのトナー残量を検知することができる。なお、実施例1においては、現像装置4が備える記憶手段Mに、静電容量検出手段100における検出電圧とトナー残量の関係を記憶させたが別の記憶手段に記憶させておいてもよい。
【0033】
次に、図5を用いて、トナー残量検知のシーケンスについて説明する。図5は、実施例1に係る画像形成装置のトナー残量検知のシーケンス図である。まず、離間動作が行われ、トナー残量検知を行う離間位置にカム48が移動し、現像装置4も離間位置に移動する(S1)。この離間動作に連動して層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93の接続が電気的に非接続状態となる(S1)。そして、検知用電圧印加手段91によって、トナー供給ローラ41に交流電流を含む検知電圧が印加される(S2)。そして、静電容量検出手段100が、現像ローラ42とトナー供給ローラ41との間の静電容量を検出し、検出電圧を検出する(S3)。そして、制御手段101が、静電容量検出手段100において検出された検出電圧と、記憶手段Mに記憶された検出電圧とトナー残量との関係とを比較して(S4)、トナー残量を決定する(S5)。決定したトナー残量は、適宜、表示手段102において表示される。また、トナー残量が所定以下に達した場合は、プロセスカートリッジの交換を促す旨の表すメッセージ等を表示手段102に表示し、ユーザに報知する。また、決定したトナー残量は記憶手段Mに記憶される。そして、当接動作が行われ、当接位置にカム48が移動し、現像装置4も当接位置に移動する(S6)。この当接動作に連動して、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93の接続が電気的に接続状態となる。
【0034】
次に、図6を用いて、実施例1において検知したトナー残量と実際のトナー残量との関係について説明する。図6は、実施例1において検知したトナー残量と実際のトナー残量との関係を示すグラフである。図6中の実線は、実施例1において検知したトナー量である。また、図6中の点線は、実際にトナー容器43内に残留するトナー量と、実施例1において検知したトナー量が一対一の場合の理想線を示す。なお、比較例として、図6中の一点鎖線は、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93の接続が電気的に接続状態で行った場合において検知したトナー残量を示す。
【0035】
図6に示すように、実施例1において行ったトナー残量検知によるトナー残量は、理想線である点線に近い推移を示した。これに比較して、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93の接続が接続状態で行った場合のトナー残量は、点線で示す理想のトナー残量に対してバラつきが大きい結果となった。すなわち、実施例1におけるトナー残量検知の方が精度よくトナー残量を検知できたといえる。これは、前述したように同じトナー量に対する検出電圧の変化量が、実施例1において検出した場合の方がより大きくなるためである。
【0036】
以上述べたように、実施例1に係る画像形成装置は、現像ローラ42と感光ドラム1とが離間する離間位置にある状態において、トナー容器43内のトナー残量検知を行う。これによって、感光ドラム1及び帯電ローラ2の影響を受けることなく、現像ローラ42とトナー供給ローラ41との間の静電容量を精度良く検出することができる。さらに、実施例1に係る画像形成装置は、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93とが電気的に非接続状態において、トナー容器43内のトナー残量検知を行う。これによって、ブレード電圧印加手段93に誘起電流が流れ、静電容量検出手段100に流れる電流が減少することを回避することができる。その結果、精度良くトナー容器43内のトナー残量を検知することが可能となる。
【0037】
(実施例2)
実施例1においては、図3に示したように、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加
手段93との間のスイッチSWをON/OFFさせることによって、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93間を電気的に接続/非接続状態とした。これに対して、実施例2においては、画像形成装置本体と現像装置4の接点の当接/離間によって、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93間を電気的に接続/非接続とする。なお、実施例1と同一の構成及び制御については、同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【0038】
以下、図7乃至10を用いて、実施例2に係る画像形成装置について説明する。図7は、実施例2に係るプロセスカートリッジの側面図である。図7に示すように、実施例2に係るプロセスカートリッジは、感光ドラム1及び帯電ローラ2を覆う第一のサイドカバー50と、現像装置4を覆う第二のサイドカバー60を備えている。第一のサイドカバー50には、感光ドラム接点51と帯電部材接点52が設けられている。第二のサイドカバー60には、ブレード接点61、現像ローラ接点63、トナー供給ローラ接点62が設けられている。これら第一のサイドカバー50及び第二のサイドカバー60に設けられた各接点は、画像形成装置本体の各接点と接続可能とし、各部材の所定の電圧を印加可能にするものである。なお、プロセスカートリッジが画像形成装置本体に装着されていない場合、あるいは、正しく所定の位置に装着されていない場合は、各々の接点は接続されない。
【0039】
図8は、第一のサイドカバー50及び第二のサイドカバー60の側面図である。そして、図8(a)は、画像形成装置本体の接点側から見た側面図であり、図8(b)は、画像形成装置本体の接点側の反対側から見た側面図である。図8中の実線は、実際に見えている部材を示し、点線は、裏側にある部材を示している。また、図8中の灰色の部分は、導通がとれている部分を示している。
【0040】
感光ドラム接点51は、感光ドラム1の導電性シリンダに接続される。また、帯電部材接点52は、銅などの導電部材によって帯電ローラ2に接続される。現像ローラ接点63は、銅などの導電部材によって現像ローラ42の導電性基体に接続される。トナー供給ローラ接点62は銅などの導電部材によってトナー供給ローラ41の導電性基体に接続される。ブレード接点61は銅などの導電部材によって層厚規制ブレード44に接続される。
【0041】
実施例2においては、現像装置4が当接位置から離間位置に移動する動作に連動して、画像形成装置に設けられたブレード本体接点81と、第二のサイドカバー60に設けられたブレード接点61は、離間する。また、現像装置4が離間位置から当接位置に移動する動作に連動して、画像形成装置に設けられたブレード本体接点81と、第二のサイドカバー60に設けられたブレード接点61は当接する。このとき、感光ドラム接点51、帯電部材接点52、現像ローラ接点63、トナー供給ローラ接点62は、画像形成装置本体の各接点と接続された状態を維持する。
【0042】
ブレード接点61は当接位置から離間位置、あるいは、離間位置から当接位置に移動したときに、大きく移動する構成とすることが好ましい。また、より小さい移動で当接/離間可能とするため接点の面積をより小さくする構成をとることが好ましい。実施例2において、ブレード接点61は、現像装置4の移動に連動して大きく移動するため、他の当接/離間をしない接点と比較して、揺動中心から遠い位置に位置される。揺動中心46からより遠い位置に配置することによって、現像装置4の移動に伴って、ブレード接点61も大きく移動する。また、他の当接/離間をしない接点と比較して、ブレード接点61の面積を小さくする。ブレード接点61の面積を小さくすることによって、より小さい移動で当接/離間が可能となる。
【0043】
図9は、第二のサイドカバーの各接点の移動量を示す図である。図9(a)に示すように、揺動中心46と現像ローラ接点63との距離を距離Ld、揺動中心とトナー供給ロー
ラ接点62間との距離を距離Ls、揺動中心とブレード接点61との距離を距離Lbとする。また、図9(b)に示すように、当接位置と離間位置における、現像ローラ接点63の移動量を移動量Dd、トナー供給ローラ接点62の移動量を移動量Ds、ブレード接点61の移動量を移動量Dbとする。また、現像ローラ接点63の面積を面積Sd、トナー供給ローラ接点62の面積を面積Sr、ブレード接点61の面積をSbとする。
【0044】
現像ローラ接点63及びトナー供給ローラ接点62を画像形成装置本体の各接点と接続状態のまま、ブレード接点61を接続状態から非接続状態にするためには、移動量Dbが移動量Dd、及びDsよりも大きいと良い。すなわち、Db>Ds、Db>Ddを満たすとよい。
【0045】
また、現像装置4を揺動中心46を回転中心とした回動動作で移動させる構成において、上記、Db>Ds、Db>Ddを満たすには、Lb>Ls、Lb>Ldを満たすと好適である。さらに、上記、Db>Ds、Db>Ddを満たすには、Sb<Ss、Sb<Sdを満たすと好適である。これらの条件を満たすと、現像装置4の当接位置から離間位置への移動に連動して、層厚規制ブレード44と電圧印加手段としてのブレード電圧印加手段93間の接続を接続状態から電気的に非接続状態とすることが容易に、かつ確実にできる。また、現像装置4の離間位置から当接位置への移動に連動して、層厚規制ブレード44とブレード電圧印加手段93間の接続を非接続状態から電気的に接続状態とすることが容易、かつ確実にできる。また、ブレード接点61とブレード本体接点81とをより遠くに離間することによって、接点間の浮遊容量をより小さくすることが可能となり、より確実に非接続状態とすることができる。
【0046】
図10は、実施例2に係るプロセスカートリッジの各接点と画像形成装置本体の各接点の接続を示す概略図である。図10中の点線は現像装置4が当接位置にある状態を示しており、実線は現像装置4が離間位置にある状態を示している。図10に示すように、当接位置においては、ブレード接点61を含めて、各プロセスカートリッジ接点が各画像形成装置本体接点と接触する接続状態となる。離間位置においては、ブレード接点61が画像形成装置本体のブレード本体接点81から離間され電気的に非接続状態となる。また、感光ドラム接点51、帯電部材接点52、現像ローラ接点63、トナー供給ローラ接点62は、それぞれ、感光ドラム本体接点71、帯電本体接点72、現像ローラ本体接点83、トナー供給ローラ本体接点82に接触する電気的に接続状態となる。なお、実施例2においては、現像装置の当接/離間動作は、実施例1と同様に、当接離間部材としてのカムの動作によって行っているが、他の構成であってもよい。
【0047】
上述したように、実施例2に係る画像形成装置においては、現像装置4が離間位置にある状態において、ブレード接点61が画像形成装置本体のブレード本体接点81から離間される電気的に非接続の状態となる。この場合、層厚規制ブレード44と、ブレード電圧印加手段93は電気的に非接続状態となる。実施例2に係る画像形成装置においては、この電気的に非接続状態において、静電容量方式を採用するトナー残量検知を行う。電気的に非接続状態において、トナー残量検知を行うことで、ブレード電圧印加手段93に誘起電流が流れ、静電容量検出手段100に流れる電流が減少することを回避することができる。その結果、精度良くトナー容器43内のトナー残量を検知することが可能となる。
【0048】
(実施例3)
図11を用いて、実施例3に係る画像形成装置について説明する。図11(a)は、実施例3に係る現像装置が当接位置にあるときの概略図である。図11(b)は、実施例3に係る現像装置が離間位置にあるときの概略図である。なお、実施例1と同一の構成及び制御については、同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【0049】
画像形成位置である当接位置においては、層厚規制ブレード44は、直接、アースEに接続されている。すなわち、層厚規制ブレード44は、アース電位のブレード電圧が印加されている。このアースEは、実施例1及び2でいうところのブレード電圧印加手段93に当たる。離間位置において、層厚規制ブレード44とアースE間の接続を電気的に非接続とし、フロート電位にすることによって、より多くの誘起電流が効率良く静電容量検出手段100に流れる。トナー供給ローラ41に検知電圧を印加した際、アースEに誘起電流が流れないため、より多くの誘起電流が効率良く静電容量検出手段に流れることとなるためである。
【0050】
(実施例4)
図12を用いて、実施例4に係る画像形成装置について説明する。図12(a)は、実施例4に係る現像装置が当接位置にあるとき概略図である。図12(b)は、実施例4に係る現像装置が離間位置にあるときの概略図である。なお、実施例1と同一の構成及び制御については、同一の符号を付し、その詳細な説明については省略する。
【0051】
実施例4においては、少なくとも交流成分を含む検知電圧を現像ローラ42に印加する。そして、静電容量検出手段100は、トナー供給ローラ41に接続される。このように、現像ローラ42とトナー供給ローラ41間の静電容量を検知してトナー残量を検知する構成において、現像ローラ42に検知電圧を印加し、トナー供給ローラ41に静電容量検出手段100を接続し、静電容量を検知する構成であってもよい。
【符号の説明】
【0052】
1…感光ドラム、2…帯電ローラ、4…現像装置、42…現像ローラ、43…トナー容器、44…層厚規制ブレード、93…ブレード電圧印加手段、100…静電容量検出手段

【特許請求の範囲】
【請求項1】
像担持体上に現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
現像剤を収容する現像剤容器と、
前記現像剤担持体に当接し、前記現像剤担持体上に担持される現像剤の層厚を規制する少なくとも一部が導電性の層厚規制部材と、
前記層厚規制部材に電気的に接続され、前記層厚規制部材に所定の電圧を印加する第1の電圧印加手段と、
前記現像剤担持体に当接する検知部材と、
前記現像剤担持体と前記検知部材との間の静電容量を検出する静電容量検出手段と、
を備え、
前記検出された静電容量に基づいて、前記現像剤容器内に残留する現像剤量を検知する現像装置において、
前記層厚規制部材と前記第1の電圧印加手段との電気的な接続状態を切り替える切替手段を有し、
前記切替手段が前記層厚規制部材と前記第1の電圧印加手段とを電気的に非接続にした状態において、前記静電容量検出手段が、前記現像剤担持体と前記検知部材との間の静電容量を検出することを特徴とする現像装置。
【請求項2】
前記像担持体と前記現像剤担持体が当接する当接位置と、前記像担持体と前記現像剤担持体が離間する離間位置とを移動可能な現像装置において、
前記離間位置において、前記静電容量検出手段が、前記現像剤担持体と前記検知部材との間の静電容量を検出することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
【請求項3】
前記当接位置から前記離間位置への移動に連動して、前記切替手段が、前記層厚規制部材と前記第1の電圧印加手段との電気的な接続を接続状態から非接続状態に切り替えることを特徴とする請求項2に記載の現像装置。
【請求項4】
前記現像剤担持体に電気的に接続され、前記現像剤担持体に所定の電圧を印加する第2の電圧印加手段と、
前記検知部材に電気的に接続され、前記検知部材に所定の電圧を印加する第3の電圧印加手段と、を備え、
前記当接位置と前記離間位置のいずれの位置においても、前記現像剤担持体と前記第2の電圧印加手段とは電気的に接続されており、前記検知部材と前記第3の電圧印加手段とは電気的に接続されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の現像装置。
【請求項5】
前記検知部材は、前記現像剤容器内の現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置。
【請求項6】
前記像担持体と、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置とを一体的に構成することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項7】
請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【公開番号】特開2013−109157(P2013−109157A)
【公開日】平成25年6月6日(2013.6.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−254196(P2011−254196)
【出願日】平成23年11月21日(2011.11.21)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】