画像形成装置
【課題】現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが装着されているか否かに関わらず現像剤量を正確に検知できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成ユニットの装着状態を検知する装着状態検知手段と、各装着状態に対応した現像剤量検知結果の補正値が記録されたテーブルとを備える。装着状態検知手段によって検知した装着状態情報に基づいてテーブルを参照し、現像剤量検知手段によって検知した現像剤量情報を補正する。
【解決手段】画像形成ユニットの装着状態を検知する装着状態検知手段と、各装着状態に対応した現像剤量検知結果の補正値が記録されたテーブルとを備える。装着状態検知手段によって検知した装着状態情報に基づいてテーブルを参照し、現像剤量検知手段によって検知した現像剤量情報を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に形成された潜像の現像に使用される乾式粉体の現像剤が収容されている現像剤収容部を少なくとも有していて、装置本体に取り外し可能に装着される複数の画像形成ユニットを備え、記録媒体に対する画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、像担持体として電子写真感光体を用いて画像形成を行う電子写真装置、静電記録誘電体を用いて画像形成を行う静電記録装置、磁気記録磁性体を用いて画像形成を行う磁気記録装置などが含まれる。
【０００３】
装置本体に取り外し可能に装着される画像形成ユニットにはプロセスカートリッジ及び現像カートリッジが含まれる。プロセスカートリッジ及び現像カートリッジは画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着されて記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスに寄与するものである。
【０００４】
像担持体と現像手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを一体型と称する。また、像担持体と、現像手段以外のプロセス手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを分離型と称する。即ち、現像手段はプロセスカートリッジとは別の現像ユニットとし、この現像ユニットと対となって画像を形成するプロセスカートリッジを分離型と称する。
【０００５】
現像カートリッジは、像担持体に現像剤を適用する現像剤担持体と、像担持体に形成された潜像を現像剤担持体によって現像するのに用いられる乾式粉体の現像剤を収容する現像剤収納部と、を有していて、装置本体に取り外し可能に装着するものである。現像カートリッジの場合は、像担持体は分離型のプロセスカートリッジに取り付けられている。或いは、装置本体あるいはカートリッジ支持部材に取り付けられている。
【０００６】
プロセスカートリッジ或いは現像カートリッジが装置本体に着脱可能な画像形成装置にあっては、現像剤収容部の現像剤の残量を検知する現像剤量検知手段を具備させて、現像剤が消費された際にはカートリッジを新旧交換しなければならない。
【０００７】
現像剤収容部の現像剤量検知方法には、現像剤近傍の電極に振動電圧を印加し、対向する電極の電気的な応答を検知する方法が従来から知られている。この検知方法では、検知用に印加される電圧以外の電圧が干渉することで精度が低下するという問題がある。
【０００８】
その解決法として本出願人は先に特許文献１のような方法を提案している。この方法は、検知対象となる現像剤量検知手段に印加されるバイアス以外の画像形成手段に印加されるバイアスによる干渉量を補正するものである。この方法によれば、複数の画像形成手段を有する画像形成装置において、検知対象として選択された現像剤量検知手段の静電容量を検知する際に、装置の大型化やコストアップをすることがない。更に精度の良い現像剤量の検知が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１０２０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記技術について検知精度のより一層の向上を図ったものである。その目的は、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが装着されているか否かに関わらず現像剤量を正確に検知することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体に形成された潜像の現像に使用される乾式粉体の現像剤が収容されている現像剤収容部を少なくとも有していて、画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着される複数の画像形成ユニットを備え、記録媒体に対する画像形成を行う画像形成装置であって、前記現像剤収容部に収容されている現像剤に電界を印加する少なくとも１組の電極と、前記１組の電極の一方の電極に接続された振動電圧源と、前記現像剤収容部に収容される現像剤の量を前記１組の電極の他方の電極に誘起された電気的な信号によって検知する現像剤量検知手段と、前記複数の各々の画像形成ユニットが装着されているか否かを検知する装着状態検知手段と、制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記複数の画像形成ユニットの装着状態に対応した現像剤検知結果の補正値が記録されたテーブルを備え、前記装着状態検知手段によって検知した前記複数の画像形成ユニットの装着状態情報に基づいて前記テーブルを参照して前記現像剤量検知手段によって検知した現像剤量情報を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが装着されているか否かに関わらず現像剤量を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成図（縦断右側面図）
【図２】カートリッジの交換要領の説明図
【図３】図１における１つの画像形成ユニット部分の拡大図（画像形成動作時）
【図４】図１における１つの画像形成ユニット部分の拡大図（非画像形成時）
【図５】現像容器内のトナー量とトナー供給ローラ内のトナー量の関係図
【図６】制御回路部が実行する、トナー残量検知と補正動作を示すフローチャート
【図７】実施例２の画像形成装置における１つの画像形成ユニット部分の拡大図（画像形成動作時）
【図８】実施例２の画像形成装置における１つの画像形成ユニット部分の拡大図（非画像形成時）
【図９】カートリッジの交換要領の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を例示する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
【００１５】
［実施例１］
（１）画像形成装置例の全体的な概略構成及び作像動作
図１は本発明に従う画像形成装置１００の一例の概略構成図である。図３は図１における１つの画像形成ユニット部分の拡大図である。装置１００は、複数の画像形成ユニット１１（１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋ）が取り外し可能（着脱可能）に装着される、４色フルカラーの電子写真プリンタである。装置１００はパソコン・イメージリーダ・ファクシミリ装置等のホスト装置４００から制御回路部（制御手段：ＣＰＵ）２００に入力する電気的な画像信号に基づいて記録媒体８に対するカラー画像形成を実行する。
【００１６】
記録媒体８は、例えば、用紙、樹脂シート、ラベル等である。制御回路部２００は操作部３００やホスト装置４００との間で各種の電気的情報の授受をすると共に、装置１００の画像形成動作を記憶部（メモリ）に記憶させた所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。
【００１７】
ここで、以下の説明において、装置１００に関して、前側（正面側）とは、装置を開閉するための開閉部材であるドア７１を配設した側である。後側とは、それとは反対側である。前後方向とは、装置１００の後側から前側に向かう方向（前方向）と、その逆方向（後方向）である。左右とは、装置１００を前側から見て左又は右である。左右方向とは、右から左に向かう方向（左方向）とその逆方向（右方向）である。装置本体１００Ａとは、カートリッジ１１及び後述するカートリッジ支持部材（移動部材）としてのカートリッジトレイ６０以外の画像形成装置部分である。
【００１８】
装置本体１００Ａ内には、カートリッジ収納部１００Ｂが設けられている。カートリッジ収納部１００Ｂは、装置本体１００Ａ内の後側から前側にかけて、複数の画像形成ユニットとしての複数のプロセスカートリッジ１１が配設されている。本実施例においては第１から第４の４つのカートリッジ１１（１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋ）がほぼ水平方向（横方向）に並べられて配設（インライン構成、タンデム型）されている。各カートリッジ１１は装置本体１００Ａのカートリッジ収納部１００Ｂに後述するように取り外し可能に装着されている。
【００１９】
本実施例において、各カートリッジ１１は一体型のプロセスカートリッジである。即ち、現像剤で現像される潜像が形成される像担持体としての電子写真感光体ドラム１と、ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電手段２・現像手段４・クリーニング手段９と、が一体化されたカートリッジである。各カートリッジ１１は現像剤収容部としての現像容器１３に収容させた乾式粉体の現像剤１２（１２ｙ・１２ｍ・１２ｃ・１２ｋ）の色が異なるだけで、互いに同様の構成である。
【００２０】
本実施例において、帯電手段２は接触帯電ローラである。現像手段４は現像剤１２として一成分非磁性トナーを用いた接触現像装置である。以下、現像剤１２をトナーと記す。クリーニング手段９はクリーニング部材として弾性ブレード９ａを用いたブレードクリーニング装置である。
【００２１】
現像装置４は、トナー１２を収容している現像剤収容部としての現像容器１３、ドラム１に形成された潜像をトナー像として接触現像する現像剤担持体としての現像ローラ１４を有する。また、現像ローラ１４にトナーを供給（塗布）する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１５、現像ローラ１４上のトナーの量を規制するトナー規制ブレード１６を有する。
【００２２】
ドラム１と帯電ローラ２とクリーニング装置９とが共通の枠体４０に一体的に組み付けられて第１のユニット（クリーニングユニット、ドラムユニット）１１Ａとされている。このユニット１１Ａの枠体４０に対して現像装置４が第２のユニット（現像ユニット）１１Ｂとして揺動可能に組み付けられている。ユニット１１Ｂはユニット１１Ａに対して揺動手段（不図示）により移動されて、現像ローラ１４が図３のようにドラム１に当接した状態である、現像動作を行うための当接位置Ａを取り得る。また、現像ローラ１４が図４のようにドラム１から離れている状態である、離間位置Ｂを取り得る。
【００２３】
カートリッジ１１が装置本体１００Ａに装着されている状態において、ユニット１１Ｂは装置１００の画像形成動作時には当接位置Ａに移動されて保持され、また、装置１００の非画像形成時には離間位置Ｂに移動されて保持される。離間位置Ｂは装置１００の非画像形成時に現像ローラ１４とドラム１との摺擦によるトナーの劣化やドラム１の磨耗を防ぐために設けられた位置である他、後述するように現像容器１３内のトナー量を検知するためにも利用される。
【００２４】
第１のカートリッジ１１ｙは、現像容器１３にイエロー（ｙ）色のトナー１２ｙが収容されていて、ドラム１面にｙ色のトナー像を形成する。第２のカートリッジ１１ｍは、現像容器１３にマゼンタ（ｍ）色のトナー１２ｍが収容されていて、ドラム１面にｍ色のトナー像を形成する。第３のカートリッジ１１ｃは、現像容器１３にシアン（ｃ）色のトナーＴｃが収容されていて、ドラム１面にｃ色のトナー像を形成する。第４のカートリッジ１１ｋは、現像容器１３にブラック（ｋ）色のトナー１２ｋが収容されていて、ドラム１面にｋ色のトナー像を形成する。
【００２５】
カートリッジ収納部１００Ｂの上方部には、露光装置としてのレーザースキャナユニット３が配設されている。ユニット３は、ホスト装置４００から制御回路部２００に入力する各色の画像情報に対応して変調したレーザー光Ｌを出力する。そのレーザー光Ｌが枠体４０の上面側の露光窓４０ａを通して各カートリッジ１１内に進入する。これにより、ドラム１の表面にレーザー走査露光がなされる。
【００２６】
カートリッジ収納部１００Ｂの下方部には中間転写ベルトユニット６が配置されている。このユニット６はエンドレスベルト６ａを有する。ベルト６ａは、最終の記録媒体（以下、用紙と記す）８に画像を形成するために、各カートリッジ１１のドラム１と接触する中間転写体（中間転写ベルト：中間記録媒体）である。ベルト６ａは、誘電体製で、可撓性を有する。ベルト６ａの内側には、ベルト６ａを張設して循環移動させる駆動ローラ６ｂ・ターンローラ６ｃ・テンションローラ６ｄが設けられている。
【００２７】
駆動ローラ６ｂは装置本体１００Ａ内の前側に配設されている。ターンローラ６ｃとテンションローラ６ｄは装置本体１００Ａ内の後側に配設されている。各カートリッジ１１のドラム１の下面はベルト６ａの上行側ベルト部分の上面に接して１次転写ニップ部Ｎ１を形成している。ベルト６ａの内側には、４個の１次転写ローラ５が配設されている。１次転写ローラ５は、ベルト６ａの上行側ベルト部分を介して各カートリッジ１１のドラム１に対向している。ターンローラ６ｃには、ベルト６ａを介して２次転写ローラ７が当接して２次転写ニップ部Ｎ２を形成している。
【００２８】
ユニット６の下方部には、用紙カセット３０が配設されている。装置本体１００Ａ内の後側の上部には、定着装置１０と、排出ローラ対３１及び排出口３２が配設されている。装置本体１００Ａの上面には排紙トレイ３３が設けられている。
【００２９】
カートリッジ収納部１００Ｂに収容されている各カートリッジ１１は、第１のユニット１１Ａが押圧手段（不図示）により装置本体１００Ａ側の位置決め部（不図示）に押し付けられて位置決め固定されている。また、各カートリッジ１１の駆動入力部（不図示）に対して装置本体１００Ａ側の駆動出力部（不図示）が結合している。また、各カートリッジ１１の各種電気接点ａに対して装置本体１００Ａ側の対応する各種電気接点ｂが導通している。
【００３０】
フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。第１乃至第４の各カートリッジ１１において、第２のユニット１１Ｂは前記のように画像形成動作時には当接位置Ａ（図３）に移動されて保持され、非画像形成時には離間位置Ｂ（図４）に移動されて保持される。ドラム１は矢印の反時計回りに所定の制御速度で回転駆動される。ベルト６ａも矢印の時計回り（ドラム回転に順方向）にドラム１の速度に対応した速度で回転駆動される。スキャナユニット３も駆動される。
【００３１】
この駆動に同期して、各カートリッジ１１においてそれぞれ所定の制御タイミングで帯電ローラ２がドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。帯電ローラ２には電源部２２から所定の帯電バイアスが印加される。ユニット３は各ドラム１の表面を各色の画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌで走査露光する。これにより、各ドラム１の表面に対応色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００３２】
形成された静電潜像は対応色の現像装置４の現像ローラ１４によりトナー像として現像される。現像ローラ１４には制御回路部２００によりスイッチＳＷが接点ｃ側に切り替えられることで電源部５０から所定の現像バイアスが印加される。また、各１次転写ローラ５には電源部３５から所定の制御タイミングにて所定の１次転写バイアスが印加される。
【００３３】
上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１のカートリッジ１１ｙのドラム１にはフルカラー画像のイエロー成分に対応するｙ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が一次転写ニップ部Ｎ１においてベルト６ａ上に１次転写バイアスと１次転写圧により１次転写される。第２のカートリッジ１１ｍのドラム１にはフルカラー画像のマゼンタ成分に対応するｍ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が一次転写ニップ部Ｎ１において、ベルト６ａ上にすでに転写されているｙ色のトナー像に重畳されて１次転写バイアスと１次転写圧により１次転写される。
【００３４】
また、第３のカートリッジ１１ｃのドラム１にはフルカラー画像のシアン成分に対応するｃ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が一次転写ニップ部Ｎ１において、ベルト６ａ上にすでに転写されているｙ色＋ｍ色のトナー像に重畳されて１次転写バイアスと１次転写圧により１次転写される。第４のカートリッジ１１ｋのドラム１にはフルカラー画像のブラック成分に対応するｋ色のトナー像が形成される。そのトナー像が一次転写ニップ部Ｎ１において、ベルト６ａ上にすでに転写されているｙ色＋ｍ色＋ｃ色のトナー像に重畳されて１次転写バイアスと１次転写圧により１次転写される。
【００３５】
かくして、ベルト６ａ上にｙ色＋ｍ色＋ｃ色＋ｋ色の４色フルカラーの未定着現像剤像が合成形成される。各カートリッジ１１において、ベルト６ａに対するトナー像の１次転写後のドラム１面に残留した転写残トナーはクリーニング装置９により除去され、ドラム１は再び帯電から始まる作像に供される。
【００３６】
一方、所定の制御タイミングで給送ローラ３６が駆動される。これにより、用紙カセット３０に積載収納されている用紙８がローラ３６と分離ローラ３７との協働で１枚分離給送されて、搬送路３８、レジストローラ３９を通って２次転写ニップ部Ｎ２に導入される。２次転写ローラ７には電源部（不図示）から所定の制御タイミングにて所定の２次転写バイアスが印加される。これにより、用紙８が該ニップ部を挟持搬送されていく過程でベルト６ａ上の４色重畳のトナー像が用紙８の面に順次に２次転写バイアスと２次転写圧により一括２次転写される。
【００３７】
用紙８はベルト６ａの面から分離されて定着装置１０へ導入され、定着ローラ（熱ローラ）と加圧ローラとの圧接部である定着ニップ部で挟持搬送されて加熱・加圧される。これにより、各色トナー像の混色及び用紙８への定着がなされる。そして、用紙８は定着装置１０を出て、フルカラー画像形成物として排出ローラ対１３・排出口３２により排紙トレイ３３上に排出される。
【００３８】
用紙分離後のベルト６ａの表面に残留した２次転写残トナーは、本実施例の場合は、例えば第１のカートリッジ１１の１次転写ニップ部Ｎ１においてドラム１の表面に静電的に付着し、クリーニング装置９にて除去される。ベルト６ａに対して専用のベルトクリーニング装置を配設してもよい。
【００３９】
（２）現像装置４
本実施例において、現像装置４のトナー１２は非磁性１成分の重合トナーであり、現像に際して負極性に帯電される負帯電請求項のトナーである。現像ローラ１４は画像形成動作時には第２のユニット１１Ｂが当接位置Ａに移動されることでドラム１に接触してドラム１の回転に順方向に所定の速度で回転駆動される。ブレード１６はその一端が現像ローラ１４に当接している。供給ローラ１５は現像ローラ１４に接触して現像ローラ１４と同方向に所定の速度で回転駆動される。従って、供給ローラ１５は、現像ローラ１４との当接部においてはお互いが逆方向の速度を持つような方向に回転する。
【００４０】
現像ローラ１４は、導電性支持体である外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された半導電性のシリコンゴム層１４ｂが設けられている。更に、シリコンゴム層１４ｂの表層にはウレタン樹脂と粗し粒子をコーティングしており、現像ローラ１４全体の外径はφ１２（ｍｍ）である。この現像ローラ１４の抵抗は、以下の方法で測定したときに約１０６Ωの抵抗を示す。
【００４１】
まず、現像ローラ１４をφ３０ｍｍのアルミのドラムに対して、９．８Ｎの当接荷重で当接させた。このドラムを回転させることで、現像ローラ１４を６０ｒｐｍで従動回転させた。次にドラムをアースとして、現像ローラ１４の芯金電極１４ａに−５０Ｖの直流電圧を印加し、このときに流れた電流を測定することで現像ローラ１４の抵抗を求めた。なお現像ローラ１４のシリコンゴム層１４ｂの長手方向の長さは約２３５ｍｍである。
【００４２】
供給ローラ１５は、導電性支持体である外径φ５（ｍｍ）の芯金電極１５ａの周囲に、発泡ウレタン層１５ｂが設けられている。発泡ウレタン層１５ｂを含んだトナー供給ローラ１５全体の外径はφ１３（ｍｍ）である。トナー供給ローラ１５と現像ローラ１４の侵入量は１．２ｍｍである。
【００４３】
発泡ウレタン層１５ｂには、この周囲に存在するトナー１２の粉圧が作用し、さらに供給ローラ１５が回転することで、トナー１２が侵入する。トナー１２を含んだ供給ローラ１５は、現像ローラ１４との当接部において現像ローラ１４にトナー１２を供給し、さらに摺擦することでトナー１２に予備的な摩擦帯電電荷を与える。現像ローラ１４に供給され電荷を持ったトナー１２は、現像ローラ１４に強固に付着し、ブレード１６に突入する。
【００４４】
ブレード１６は厚さ８０μｍのＳＵＳブレードであり、現像ローラ１４の回転に逆らう向きに配置されている。このブレード１６により、現像ローラ１４上のトナー１２は均一に規制される。また、ブレード１６との摺擦によって所望の摩擦帯電電荷を得る。ブレード１６を通過したトナー１２はドラム１との当接部で現像に供され、現像されなかったトナー１２はトナー供給ローラ１５によって剥ぎ取られる。
【００４５】
供給ローラ１５内のトナーは、現像ローラ１４に接触し始めるときに供給ローラ１５が変形して一部が吐き出され、接触終了後再び接触し始めるまでの間に充填される。このように、供給ローラ１５に対してトナー１２は出入りしているが、供給ローラ１５内のトナー量は現像容器１３内のトナー量が変わらなければ、おおむね平衡状態に保たれる。
【００４６】
（３）カートリッジ交換方式
各カートリッジ１１は、画像形成に使用されるにつれて、それぞれ、現像装置４の現像容器４１に収容されているトナー１２が逐次に消費される。そこで、個々のカートリッジ１１のトナー残量を検知する手段（現像剤量検知手段）を具備させて、制御回路部２００において、検知残量値を、予め設定したカートリッジ寿命予告や寿命警告のための閾値と比較させる。そして、検知残量値が閾値よりも少ない残量値となったカートリッジについては、操作部３００の表示部（不図示）或いはホスト装置４００の表示部（不図示）に、そのカートリッジについての寿命予告あるいは寿命警告を表示させる。
【００４７】
これにより使用者に、交換用のカートリッジの準備を促す、あるいはカートリッジの交換を促して、出力画像の品質を維持するようにしている。本実施例の装置１００において、カートリッジ１１の交換は、ユーザビリティ向上のために、カートリッジ支持部材としての引き出し式の移動部材６０に乗せて、フロントアクセスにより交換する方式である。装置１００の前面側には、装置本体１００Ａにカートリッジ１１を挿入させる、及び装置本体１００Ａからカートリッジ１１を取り出すために、カートリッジを通過させるための開口部７０が設けられている。
【００４８】
そして、この開口部７０を閉じる閉鎖位置と、開口部７０を開放する開放位置と、の間を移動可能な開閉部材としてのドア７１が設けられている。本実施例においては、このドア７１はドア下辺側の横軸（ヒンジ軸）７１ａを中心に立て起し回動させて、図１のように、開口部７０を十分に閉じた閉鎖位置に移動させることができる。また、ドア７１は、横軸７１ａを中心に手前側に倒し回動させて、図２のように、開口部７０を十分に開放した開放位置に移動させることができる。ドア７１の開閉移動は使用者の手動操作によりなされる。
【００４９】
装置本体１００Ａの骨格となるメインフレームの左フレームの内側と右フレームの内側には左右一対のトレイ保持部材としてのレール部材８０（図２）が配設されている。左右のレール部材はそれぞれが対向して設けられていて、装置本体１００Ａの前後方向を長手方向としている。カートリッジ１１を乗せる引き出し式の移動部材６０（カートリッジトレイ：以下トレイと記す）は枠型部材であり、前枠板と後枠板と左枠板と右枠板とが結合された矩形の大枠部を有する。そして、左右の枠板がそれぞれ左右のレール部材間に支持されている。
【００５０】
そして、トレイ６０はレール部材に案内されて図２の矢印Ｘの引き出し方向（装置本体の前方向）と、それとは逆の矢印Ｙの押し込み方向（装置本体の後方向）とにスライド移動可能である。トレイ６０には、その大枠部内に後側から前側にかけて第１乃至第４のカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋがそれぞれ長手方向を左右方向にして取り外し可能に装着される４つの装着部６０ａが形成されている。
【００５１】
各カートリッジ１１はこのトレイ６０にカートリッジの長手方向（ドラム軸線方向）がトレイ６０の移動方向と交差する方向になるように並べて支持されている。トレイ６０は個々のカートリッジ１１をそれぞれ対応する装着部６０ａに真上に取り出し可能に支持している。また、個々のカートリッジ１１をそれぞれ対応する装着部６０ａに真下に向かって移動させることによって支持する。
【００５２】
図１のように閉鎖位置にあるドア７１を図２のように開放位置に移動すると、開口部７０が開放されてトレイ６０の前枠板側が開口部７０に露呈した状態になる。また、このドア７１の開き移動動作に連動する連動機構（不図示）により、本実施例においては、トレイ６０を支持している左右のレール部材８０がガイド部材（不図示）に沿って前方と上方とに所定量移動する。このレール部材８０の移動に連動して各カートリッジ１１の駆動入力部に対する装置本体１００Ａ側の駆動出力部（不図示）の結合が解除された状態になる。
【００５３】
また、各カートリッジ１１の第１のユニット１１Ａを位置決め固定している加圧部材（不図示）の加圧が解除される。第２のユニット１１Ｂは離間位置Ｂに保持されている。そして、各カートリッジ１１を支持しているトレイ６０がレール部材８０と共に上方に移動する。これにより、各カートリッジ１１が位置決め部（不図示）より浮き上がる。従って、各カートリッジ１１のドラム１の下面がベルト６ａの上面から離間して非接触状態になる。
【００５４】
また、トレイ６０を装置本体１００Ａに係止しているロック部材（不図示）のロック状態が解除される。この状態において、トレイ６０は装置本体１００Ａ内の内側位置（第一位置：カートリッジ収納部１００Ｂ）から装置本体１００Ａの外側の所定の引き出し位置（第二位置）に引き出し可能となる。
【００５５】
そこで、使用者が、開口部７０に露呈しているトレイ６０の前枠板側に設けられている取手部６０ｂに手指を掛けてトレイ６０をレール部材８０に対して前方向Ｘに水平にスライド移動させる。そして、図２のように、トレイ６０を開口部７０から装置本体１００Ａの外側の所定の引き出し位置まで十分に引き出す。これにより、トレイ６０に保持されている第１乃至第４の４つのカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋの全体が開口部７０を通過して装置本体１００Ａの外側に露出して、全カートリッジ１１の上面が露出する。
【００５６】
トレイ６０は、所定の引き出し位置まで十分に引き出されると、ストッパー（不図示）によりそれ以上の引き出し移動が阻止される。また、トレイ６０は、所定の引き出し位置まで水平に引き出されている状態がレール部材８０により安定に保たれている。トレイ６０が装置本体１００Ａの最も外側に引き出された際には、全てのカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋが装置本体１００Ａの外側に出る。従って、使用者が、トレイ６０に対してカートリッジ１１を交換する際に、交換作業が行い易い。
【００５７】
トレイ６０は、個々のカートリッジ１１をそれぞれ対応する装着部６０ａに真上に取り出すことができるようにラフに支持している。また、トレイ６０は、個々のカートリッジ１１をそれぞれ対応する装着部６０ａに真下に向かって落とし込むことによって支持する。そこで、使用者は、交換すべき使用済みのカートリッジ１１を、トレイ６０から上方に持ち上げて抜き出す。そして、新しいカートリッジをトレイ６０の装着部６０ａに対して上から嵌め込む。
【００５８】
使用者は、トレイ６０に対するカートリッジ１１の新旧交換をしたら、今度は上記とは逆の手順で、引き出されているトレイ６０を、トレイ６０を押すことでレール部材８０に対して後方向Ｙに水平にスライド移動させる。トレイ６０は、装置本体１００Ａ内に所定の内側位置（押し込み位置）１００Ｂまで十分に押し込まれると、ストッパー（不図示）によりそれ以上の押し込み移動が阻止される。そして、開放位置にあるドア７１を閉鎖位置に移動する。このドア７１の閉じ移動動作に連動する連動機構により、レール部材８０が装置本体１００Ａ内をガイド部材に沿って後方と下方に所定量戻り移動する。
【００５９】
このレール部材８０の戻り移動に連動する連動機構により、加圧部材が各カートリッジ１１の第１のユニット１１Ａを加圧する。各カートリッジ１１は、加圧部材の加圧力によって、本体位置決め部に位置決め固定される。また、各カートリッジ１１の駆動入力部に対する装置本体側の駆動出力部の結合がなされる。また、各カートリッジ１１側の電気接点ａに対する装置本体側の電気接点ｂの導通化がなされる。また、ロック部材によりトレイ６０が装置本体１００Ａに対して係止される。
【００６０】
これにより、各カートリッジ１１の有するドラム１の下面がベルト６ａの面に接触状態になって、各カートリッジ１１が装置本体１００Ａ内における潜像形成位置に装着された図１に示す状態に復帰する。即ち、各カートリッジ１１は、カートリッジ収納部１００Ｂに収容される。そして、装置１００は、画像形成動作が可能な状態になる。
【００６１】
このように通常は、４つの装着部６０ａ全てにカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋが装着されていて４色フルカラーの画像形成動作が可能である。しかし、イエロー、マゼンタ、シアンのいずれかのカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃが仮に装着されていなくても、ブラックのカートリッジ１１ｋのみでモノクロ印刷することもできる。これはイエロー、マゼンタ、シアンのいずれかカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃが寿命を迎えた場合にも、ブラックのカートリッジ１１ｋのみでも印刷を可能とすることで、ユーザビリティーを向上させる目的である。
【００６２】
（４）現像剤量検知手段
本実施例において各カートリッジ１１の現像容器１３内のトナー残量を検知する現像剤量検知手段について説明する。具体的には、現像容器１３内に収容されている現像剤（トナー）に電界を印加する少なくとも１組の電極を有する。その１組の電極の一方の電極に接続された振動電圧源を有する。そして、現像容器１３内に収容される現像剤の量を前記１組の電極の他方の電極に誘起された電気的な信号によって検知する現像剤量検知手段を有する。
【００６３】
本実施例においては、現像剤担持体である現像ローラ１４と現像剤供給部材である供給ローラ１５とを現像容器１３内に収容されている現像剤（トナー）１２に電界を印加する少なくとも１組の電極として兼用している。供給ローラ１５を一方の電極としてこれに振動電圧減である交流電源１７を接続している。そして、制御回路部２００が、現像容器１３内に収容される現像剤の量を他方の電極としての現像ローラ１４に誘起された電気的な信号によって検知する現像剤量検知手段である。
【００６４】
図５は本実施例の現像装置４の現像容器１３にトナー１２を充填し、トナー１２を徐々に消費させながら、現像容器１３内のトナー量と供給ローラ１５内のトナー量を調べたものである。このとき発泡ウレタン層１５ｂに含まれるトナー量は、図５に示すように現像容器１３内のトナー量と相関していることが分かる。これは前述のように、供給ローラ１５に対するトナー１２の出入りに際してトナー１２の粉圧が作用しており、この粉圧に対してトナー１２の自重の影響が大きいためであると考えられる。
【００６５】
トナー量を検知する際は、現像装置４である第２のユニッツト１１Ｂを離間位置Ｂ（図４）に移動させて保持させる。即ち、他方の電極である現像ローラ１４をドラム１から離間させた状態にする。現像ローラ１４、トナー供給ローラ１５の回転を停止させる。現像装置４をドラム１から離間させることで、後述のように交流電圧を印加しても、ドラム１にトナー１２が転移したり、現像ローラ１４とドラム１の間で打撃音が発生することがない。また、供給ローラ１５の回転を停止することで、前述のようなトナー１２の出し入れが停止され、トナー量を精度良く検知することができる。
【００６６】
また、スイッチＳＷが接点ｄ側に切り替えられる。これにより、現像ローラ１４が電源部５０側から電流計１８側に回路切り替えされる。供給ローラ１５の芯金電極１５ａには交流電源１７から、周波数５０ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖの交流電圧が印加される。トナー１２は空気とは異なる誘電率や抵抗を持つため、供給ローラ１５に交流電圧を印加すると、発泡ウレタン層１５ｂが含むトナー１２とその周囲のトナー１２の量に相関した電流が現像ローラ１４に誘起される。電流計１８はこの電流量を検知する。電流計１８には検知電流量に応じた検知結果を出力する検出器１９が接続されている。
【００６７】
そして、検出器１９から出力される検知結果が制御回路部２００の現像剤量検知機能部に入力する。制御回路部２００は入力する検知結果に基づいて現像容器１３内のトナー量を演算により検知する。なお、供給ローラ１５に対する交流電圧の印加電圧の条件、周波数５０ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖは、上記例に限定されるものではない。
【００６８】
ここで下の表１に、カートリッジ１１の４つの装着部６０ａの全てにカートリッジ１１が装着されているときと、イエロー、マゼンタ、シアンのカートリッジのいずれかが装着されていないときの、ブラックのカートリッジ１１ｋのトナー量検知結果に示す。この検知結果は検出器１９を通じて得られた値であり、電流そのものではない。ここでは検出器１９を介してアナログ／デジタル処理されたデジタル値を用い、その単位をｄｅｃと呼ぶことにする。この１ｄｅｃは静電容量で約８ｐＦに相当している。
【００６９】
このトナー量検知結果は個々のカートリッジ１１が装着されているか否かで検知結果が変化する。特に隣接するシアンカートリッジ１１ｃの影響が大きい。本実施例では、トナー１２が満量の状態からトナーアウトまでに変化する検知結果の幅は２２ｄｅｃであるが、シアンカートリッジ１１ｃの有無で生じる８ｄｅｃはこれに比較して十分大きいことが分かる。
【００７０】
【表１】
【００７１】
前述のトナー量検知にあたっては、それぞれのカートリッジ１１が装着されているか否かに関わらず、４つのカートリッジ１１の装着部６０ａの全てに対して同時に検知用の電圧を印加している。すなわち、検知対象以外のカートリッジ１１の物理的な有無だけでなく、背景技術で示したように、検知対象以外のカートリッジ１１に検知用の電圧が印加されたか否かが、検知結果に対して電気的に影響を与えている可能性もある。
【００７２】
即ち、周囲の影響が検知精度に影響を与える要因は、この電圧の干渉だけではない。振動電圧を印加する検知方法においては、電極周囲の誘電率や抵抗を検知するために、現像剤の量だけでなく、電極周囲の部材の有無や、相対的な位置関係も検知結果に影響を与える。本実施例のように、複数のカートリッジを備えたカラーの画像形成装置において、ユーザビリティー向上のために、有色（イエロー、マゼンタ、シアン）のカートリッジが寿命を迎えた場合にもブラックのカートリッジのみでも印刷が可能であるような構成がある。
【００７３】
このような場合、有色のカートリッジを取り外した状態でブラックのカートリッジの現像剤量を検知すると、有色のカートリッジが装着されていたときの検知結果とは差異が生じる。このように、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが、装着されているか否かで、現像剤量の検知結果が異なる。
【００７４】
そこで４つのカートリッジ１１全てを装着した状態で、特定の装着部の接点を絶縁し、絶縁しなかったときと検知結果を比較した。その結果、絶縁したときとしなかったときの差は±１〜２ｄｅｃ程度しかなかった。つまり前述の８ｄｅｃの差のほとんどは電気的な影響ではなく、検知対象以外のカートリッジ１１の物理的な有無で生じていることが分かる。これは、振動電圧を印加することで現像剤量を検知する検知方法において、電極から生じる電気力線が広範囲に広がっており、周囲の部材、特にドラム１やローラの芯金などの導電性部材の影響を強く受けているためと思われる。
【００７５】
したがってこのままでは、カートリッジ１１の装着状態が変化する場合に、ブラックカートリッジのトナー量を正確に検知することができない。本実施例ではイエロー、マゼンタ、シアンのいずれかが装着されていなくてもブラックは印刷可能であるから、イエロー、マゼンタ、シアンの装着状態に関係なく正確なトナー量が検知されなければならない。
【００７６】
そこでまず、表１から全てのカートリッジ１１が装着されているときのトナー量検知結果を基準として、様々なカートリッジ１１の装着状態におけるトナー量検知結果との差分を求め、下の表２のようなテーブルを作成した。このテーブルは、各装着状態で、カートリッジ１１全てが装着されている状態から、トナー量検知結果がどれだけ変化するかを示しており、後述のように検知結果の補正に用いられる。
【００７７】
【表２】
【００７８】
（５）装着状態検知手段
装着状態検知手段は、前記複数の各カートリッジ１１が装置本体１００Ａに装着されているか否かを検知する手段である。本実施例においては、カートリッジ１１の装着状態を検知するために、カートリッジ１１が装着された所定の位置において、現像ローラ１４とブレード１６の間に直流電圧を印加する直流電源２０を有する。カートリッジ１１が装置本体１００Ａに装着されると、電気接点ａ・ｂによってブレード１６は直流電源２０に接続される。また、スイッチＳＷが接点ｄ側に切り替えられる。これにより、現像ローラ１４が電源部５０側から電流計１８側に回路切り替えされる。
【００７９】
直流電源２０からブレード１６を介して現像ローラ１４に直流電圧を印加すると、カートリッジ１１が装着されていれば、現像ローラ１４とブレード１６の間に電流が流れる。これにより制御回路部２００は電流計１８を流れる電流を検出器１９を介して検知できることで、カートリッジ１１の装着を検知する。カートリッジ１１が装着されていなければ電流計１８に電流が流れない。これにより制御回路部２００はカートリッジ１１の非装着を検知する。即ち、制御回路部２００は電流計１８により個々のカートリッジ１１の有無を検知することができる。
【００８０】
このカートリッジ１１の装着状態検知の際は、現像ローラ１４を回転駆動させるとより大きな電流が得られ、装着の検知は容易となる。これは現像ローラ１４とブレード１６の間に挟まれたトナー１２は抵抗層として働くが、現像ローラ１４が回転駆動することでトナー１２が転動し、ブレード１６から現像ローラ１４に電荷が移動するためであると考えられる。ここではブレード１６に、現像ローラ１４に対して−２００Ｖの電圧を印加し、現像ローラ１４を回転駆動してカートリッジ１１の装着状態を検知した。
【００８１】
当然、カートリッジ１１の装着状態さえ検知できればよいから、このような電流を検知する方法に限られることはない。
【００８２】
そして、前述のトナー量検知を行い、トナー量検知結果を得た。この検知結果に対し、前述表２のテーブルからカートリッジ１１の装着状態に応じた検知結果の差分情報を参照し、この値を検知結果から差し引くことで、検知結果を補正した。この補正に適用した差分は、前述のように現装着状態と４つのカートリッジ１１全てが装着された状態でのトナー量検知結果の差分である。当然、補正された検知結果は、全てのカートリッジ１１が装着されているときと同じ結果を与える。
【００８３】
即ち、制御手段である制御回路部２００は、複数のカートリッジの装着状態に対応した現像剤検知結果の補正値が記録されたテーブル（表２）を備える。そして、装着状態検知手段によって検知した複数のカートリッジの装着状態情報に基づいて前記テーブルを参照して現像剤量検知手段によって検知した現像剤量情報を補正する。これにより、カートリッジ１１の装着状態が様々に変化した場合にも、正確にトナー量を検知することができる。
【００８４】
本実施例では、トナー量を検知する際に供給ローラ１５を一方の電極として交流電圧を印加したが、現像容器１３内に別途アンテナ電極を設け、アンテナ電極に交流電圧を印加してトナー量を検知しても良い。この場合においても、トナー量だけでなく、電極周囲の部材の有無や相対的な位置関係も検知結果に影響を与えるが、本実施例の補正方法を適用することで正確にトナー量を検知することができる。
【００８５】
本実施例のトナー量検知と補正動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。まず、画像形成装置はスタンバイ状態（ＳＴ（ステップ）１）に置かれる。画像形成に際して、前述のようにブレード１６に−２００Ｖの電圧を印加しながら現像ローラ１４を回転駆動させ（ＳＴ２）、現像ローラ１４に流れる電流を検知してカートリッジ１１の装着状態を検知する（ＳＴ３）。
【００８６】
全てのカートリッジ１１が装着されている場合ＳＴ４を選択し、いずれかのカートリッジ１１が装着されていない場合ＳＴ１０を選択する。ＳＴ４の系列はフルカラーの画像形成を行い、トナー量検知結果の補正を行わない系列であり、ＳＴ１０の系列はモノクロの画像形成を行い、トナー量検知結果の補正を行う系列である。
【００８７】
画像形成前後にドラム１を予備的に回転させることを、それぞれ、装置１００の前回転動作、後回転動作と呼ぶ。ＳＴ３のカートリッジ装着状態の検知を前回転動作中に行うのは、トナー量検知の補正だけでなく、画像形成動作をフルカラーにするか、モノクロにするかの判断も行うことができるからである。
【００８８】
ＳＴ４に移行した場合、４つの現像装置４（第２のユニット１１Ｂ）をそれぞれドラム１との当接位置Ａに移動させ（ＳＴ４）、フルカラー画像形成を行う（ＳＴ５）。フルカラー画像形成終了後（ＳＴ６）は、現像装置４をドラム１からの離間位置Ｂに移動させ（ＳＴ７）、現像ローラ１４、トナー供給ローラ１５を停止させる（ＳＴ８）。そして、前述のように供給ローラ１５に周波数５０ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖの交流電圧を印加し、現像ローラ１４に接続した電流計１８の情報を得る検出器１９によってトナー量検知結果を得る（ＳＴ９）。この検知結果は必要に応じてユーザーに報知される（ＳＴ１７）。
【００８９】
ＳＴ１０に移行した場合、ブラックの現像装置４のみをドラム１との当接位置Ａに移動させ（ＳＴ１０）、モノクロの画像形成を行う（ＳＴ１１）。ブラックのみを当接Ａさせるのは、装着されているイエロー、マゼンタ、あるいはシアンのトナー１２をドラム１との摺擦で不用意に劣化させるのを防ぐためと、白部にかぶりと呼ばれるトナー１２の転移を引き起こさないためである。
【００９０】
モノクロ画像形成後（ＳＴ１２）は、ＳＴ４の系列と同様に現像装置４をドラム１からの離間位置Ｂに移動させ（ＳＴ１３）、現像ローラ１４、供給ローラ１５を停止させる（ＳＴ１４）。そしてＳＴ４の系列と同様にトナー供給ローラ１５に周波数５０ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖの交流電圧を印加し、現像ローラ１４に接続した電流計１８の情報を得る検出器１９によってトナー量検知結果を得る（ＳＴ１５）。
【００９１】
このＳＴ１０の系列ではイエロー、マゼンタ、シアンのいずれかのカートリッジ１１が装着されていないので、その装着状態でのトナー量検知結果の補正値をテーブルから参照し、トナー量検知結果を補正する（ＳＴ１６）。この検知結果は必要に応じてユーザーに報知される（ＳＴ１７）。
【００９２】
以上の動作を繰り返すことで、カートリッジ１１の装着状態が様々に変化しても、正確にトナー量を検知することができる。
【００９３】
本実施例ではトナー量検知と検知結果の補正を後回転動作中に行ったが、このタイミングに限定されることはなく、例えば前回転動作中などに行っても良い。また、トナー量検知を実施する間隔も、毎後回転動作中でなくとも、例えば所定枚数印字後などに行っても良い。
【００９４】
以上のように、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが、装着されているか否かに関わらず現像剤量を正確に検知することができる。
【００９５】
［実施例２］
図７乃至図９は第２の実施例の説明図である。本実施例においては、実施例１の画像形成装置１００における第１乃至第４の一体型のプロセスカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋを分離型のプロセスカートリッジにしたものである。その他の装置構成は実施例１の画像形成装置１００とほぼ同様の構成である。図７は図３に、図８は図４に、図９は図２に、それぞれ対応している。
【００９６】
各カートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋは、それぞれ独立した第１のユニット１１Ａと第２のユニット１１Ｂの２つのユニットとして構成されている。本実施例において、第１のユニット１１Ａは、ドラム１と、帯電ローラ２と、クリーニング装置９とが一体として構成され、装置本体１００Ａに取り外し可能に装着されるユニット（以下、クリーニングユニットと記す）である。第２のユニット１１Ｂは現像装置４であり、これを装置本体１００Ａに取り外し可能に装着する現像ユニットである。
【００９７】
第２のユニット１１Ｂである現像装置４が、現像剤収容部である現像容器１３と、トナー１２を担持してドラム１に供給する現像剤担持体としての現像ローラ１４と、ドラム１にトナー１２を供給する現像剤供給部材としての供給ローラ１５と、を有する。
【００９８】
クリーニングユニット１１Ａと現像装置４（１１Ｂ）は、装置本体１００Ａに対して、それぞれ独立に着脱可能になっている。これは、トナー量やトナー１２、現像ローラ１４の劣化で決まる現像装置４の寿命と、ドラム１の磨耗や回収されたトナー量などで決まるクリーニングユニット１１Ａの寿命が異なるためである。現像装置４とクリーニングユニット１１Ａを独立に交換可能とすることで、それぞれのユニットを寿命まで使うことができ、資源の無駄使いを防いだり、コストを削減するメリットを産むことができる。
【００９９】
前記実施例１では、イエロー、マゼンタ、シアンのカートリッジのいずれかが仮に装着されていなくても、ブラックのカートリッジ１１ｋみでモノクロ印刷することもできた。これはイエロー、マゼンタ、シアンのカートリッジのいずれかが寿命を迎えた場合にも、ブラックのカートリッジのみでも印刷を可能とすることで、ユーザビリティーを向上させる目的であった。同様に本実施例２でも、ブラック以外のいずれかの現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａが寿命を迎え、取り外されていた場合にも、ブラックのみでモノクロ印刷をすることができる。
【０１００】
前記実施例１では、イエロー、マゼンタ、シアンのカートリッジ１１がそれぞれ装着されているか否かでブラックのカートリッジのトナー量検知結果が変化した。本実施例２においては、イエロー、マゼンタ、シアンそれぞれの現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａが装着されているか否かという装着状態が生じる。そして、各装着状態で、ブラックのトナー量検知結果は異なる値を与える。したがってこのままでは、それぞれの現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａの装着状態が変化する場合に、ブラックのトナー量を正確に検知することができない。
【０１０１】
本実施例２ではイエロー、マゼンタ、シアンの現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａいずれかが装着されていなくてもブラックは印刷可能であるから、これらの装着状態に関係なく正確なトナー量が検知されなければならない。
【０１０２】
そこでまず、全ての現像装置４とクリーニングユニット１１Ａが装着されているときのブラックのトナー量検知結果を基準として、各装着状態におけるブラックのトナー量検知結果との差分を求め、実施例１の表２と同様なテーブルを作成した。このテーブルは、各装着状態で、各現像装置４とクリーニングユニット１１Ａが全て装着されている状態から、トナー量検知結果がどれだけ変化するかを示しており、後述のように検知結果の補正に用いられる。
【０１０３】
次に、各現像装置４の装着状態を検知するために、現像装置４が装着された所定の位置において、現像ローラ１４とトナーブレード１６の間に直流電圧を印加する直流電源２０と、このときに流れる電流を検知する電流計１８を用意した。この現像装置４の装着状態検知は、実施例１に示したカートリッジ１１の装着状態検知と同様の方法である。ブレード１６に、現像ローラ１４に対して−２００Ｖの電圧を印加し、現像ローラ１４を回転駆動したときに流れる電流によって現像装置４の有無を検知した。
【０１０４】
さらに、クリーニングユニット１１Ａの装着状態を検知するために、クリーニングユニット１１Ａが装着された所定の位置において、帯電ローラ２に直流電圧を印加する直流電源２２と、このときに流れる電流を検知する電流計２３を用意した。クリーニングユニット１１Ａが装着されると、接点ａ・ｂによって帯電ローラ２は直流電源２２と接続される。この直流電源２２は、装置１００の画像形成動作時にドラム１を帯電するために使用される直流電源２２と共通であり、帯電ローラ２に、ドラム１に対して−１０００Ｖの電圧を印加する。
【０１０５】
電圧が印加された状態でドラム１を回転させると、帯電ローラ２とドラム１の間に放電が発生し、電流が流れる。クリーニングユニット１１Ａが装着されていなければ電流は流れないため、この電流を検知することでクリーニングユニット１１Ａの有無を検知することができる。
【０１０６】
このように、各現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａに流れる電流を検知することで、これらの装着状態を検知することができる。ただし、各現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａの装着状態さえ検知できればよいから、このような電流を検知する方法に限られることはない。
【０１０７】
そしてトナー量検知を行い、トナー量検知結果を得た。この検知結果に対し、前述のテーブルから各現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａの装着状態に応じた検知結果の差分情報を参照し、この値を検知結果から差し引くことで検知結果を補正した。
【０１０８】
この補正に適用した差分は、前述のように現装着状態と全ての現像装置４とクリーニングユニット１１Ａが装着された状態でのトナー量検知結果の差分である。当然、補正された検知結果は、全ての現像装置４とクリーニングユニット１１Ａが装着されているときと同じ結果を与える。したがって、現像装置４とクリーニングユニット１１Ａの装着状態が様々に変化した場合にも、正確にトナー量を検知することができる。
【０１０９】
本実施例２においても、現像容器１３内に別途アンテナ電極を設け、アンテナ電極に交流電圧を印加してトナー量を検知しても良い。この場合においても、トナー量だけでなく、電極周囲の部材の有無や相対的な位置関係も検知結果に影響を与えるが、本実施例の補正方法を適用することで正確にトナー量を検知することができる。
【０１１０】
本実施例のトナー量検知と補正動作の実施順序は、実施例１で示した図６のフローチャートと同様である。現像装置４とクリーニングユニット１１Ａの装着状態検知も、前回転動作中に行うと画像形成動作をフルカラーにするか、モノクロにするかの判断も行うことができるため都合が良い。本実施例ではトナー量検知と検知結果の補正を後回転動作中に行ったが、このタイミングに限定されることはなく、例えば前回転動作中などに行っても良い。また、トナー量検知を実施する間隔も、毎後回転動作中でなくとも、例えば所定枚数印字後などに行っても良い。
【０１１１】
以上のように、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが、装着されているか否かに関わらず現像剤量を正確に検知することができる。
【０１１２】
［その他の構成］
１）画像形成装置は電子写真画像形成装置に限られない。像担持体と、像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像を乾式粉体現像剤で現像する現像手段と、を有する画像形成装置であればよい。潜像が形成される像担持体の代表例としては電子写真画像形成方式における感光体以外にも、静電記録画像形成方式における誘電体や磁気記録画像形成方式における磁性体などが挙げられる。
【０１１３】
画像形成装置には転写方式或いは直接方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ、それ等の機能を兼ね備える複合機、ワークステーション等の出力機器が含まれる。転写方式は像担持体に形成された現像剤像を記録媒体（記録材）に転写して又は中間転写体を介して記録媒体に転写して記録媒体に画像を形成する方式である。直接方式は像担持体を直接記録媒体として画像を形成する方式である。また、画像形成装置には、記録媒体としての画像表示部材に画像を形成して表示部に表示する電子黒板装置などの画像表示装置（ディスプレイ装置）も含まれる。
【符号の説明】
【０１１４】
１・・像担持体、１２・・現像剤、１３・・現像剤収容部、１００・・画像形成装置、１００Ａ・・装置本体、１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋ・・複数の画像形成ユニット、８・・記録媒体、１４・１５・・１組の電極（現像剤担持体、現像剤供給部材）、１７・・振動電圧源、１８・１９・２００・・現像剤量検知手段、２０・１６・１８・１９・２００・・装着状態検知手段、２００・・制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体に形成された潜像の現像に使用される乾式粉体の現像剤が収容されている現像剤収容部を少なくとも有していて、装置本体に取り外し可能に装着される複数の画像形成ユニットを備え、記録媒体に対する画像形成を行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、像担持体として電子写真感光体を用いて画像形成を行う電子写真装置、静電記録誘電体を用いて画像形成を行う静電記録装置、磁気記録磁性体を用いて画像形成を行う磁気記録装置などが含まれる。
【０００３】
装置本体に取り外し可能に装着される画像形成ユニットにはプロセスカートリッジ及び現像カートリッジが含まれる。プロセスカートリッジ及び現像カートリッジは画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着されて記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスに寄与するものである。
【０００４】
像担持体と現像手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを一体型と称する。また、像担持体と、現像手段以外のプロセス手段とを一体的に有するプロセスカートリッジを分離型と称する。即ち、現像手段はプロセスカートリッジとは別の現像ユニットとし、この現像ユニットと対となって画像を形成するプロセスカートリッジを分離型と称する。
【０００５】
現像カートリッジは、像担持体に現像剤を適用する現像剤担持体と、像担持体に形成された潜像を現像剤担持体によって現像するのに用いられる乾式粉体の現像剤を収容する現像剤収納部と、を有していて、装置本体に取り外し可能に装着するものである。現像カートリッジの場合は、像担持体は分離型のプロセスカートリッジに取り付けられている。或いは、装置本体あるいはカートリッジ支持部材に取り付けられている。
【０００６】
プロセスカートリッジ或いは現像カートリッジが装置本体に着脱可能な画像形成装置にあっては、現像剤収容部の現像剤の残量を検知する現像剤量検知手段を具備させて、現像剤が消費された際にはカートリッジを新旧交換しなければならない。
【０００７】
現像剤収容部の現像剤量検知方法には、現像剤近傍の電極に振動電圧を印加し、対向する電極の電気的な応答を検知する方法が従来から知られている。この検知方法では、検知用に印加される電圧以外の電圧が干渉することで精度が低下するという問題がある。
【０００８】
その解決法として本出願人は先に特許文献１のような方法を提案している。この方法は、検知対象となる現像剤量検知手段に印加されるバイアス以外の画像形成手段に印加されるバイアスによる干渉量を補正するものである。この方法によれば、複数の画像形成手段を有する画像形成装置において、検知対象として選択された現像剤量検知手段の静電容量を検知する際に、装置の大型化やコストアップをすることがない。更に精度の良い現像剤量の検知が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１０２０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記技術について検知精度のより一層の向上を図ったものである。その目的は、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが装着されているか否かに関わらず現像剤量を正確に検知することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体に形成された潜像の現像に使用される乾式粉体の現像剤が収容されている現像剤収容部を少なくとも有していて、画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着される複数の画像形成ユニットを備え、記録媒体に対する画像形成を行う画像形成装置であって、前記現像剤収容部に収容されている現像剤に電界を印加する少なくとも１組の電極と、前記１組の電極の一方の電極に接続された振動電圧源と、前記現像剤収容部に収容される現像剤の量を前記１組の電極の他方の電極に誘起された電気的な信号によって検知する現像剤量検知手段と、前記複数の各々の画像形成ユニットが装着されているか否かを検知する装着状態検知手段と、制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記制御手段は、前記複数の画像形成ユニットの装着状態に対応した現像剤検知結果の補正値が記録されたテーブルを備え、前記装着状態検知手段によって検知した前記複数の画像形成ユニットの装着状態情報に基づいて前記テーブルを参照して前記現像剤量検知手段によって検知した現像剤量情報を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが装着されているか否かに関わらず現像剤量を正確に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成図（縦断右側面図）
【図２】カートリッジの交換要領の説明図
【図３】図１における１つの画像形成ユニット部分の拡大図（画像形成動作時）
【図４】図１における１つの画像形成ユニット部分の拡大図（非画像形成時）
【図５】現像容器内のトナー量とトナー供給ローラ内のトナー量の関係図
【図６】制御回路部が実行する、トナー残量検知と補正動作を示すフローチャート
【図７】実施例２の画像形成装置における１つの画像形成ユニット部分の拡大図（画像形成動作時）
【図８】実施例２の画像形成装置における１つの画像形成ユニット部分の拡大図（非画像形成時）
【図９】カートリッジの交換要領の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を例示する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施形態に限定する趣旨のものではない。
【００１５】
［実施例１］
（１）画像形成装置例の全体的な概略構成及び作像動作
図１は本発明に従う画像形成装置１００の一例の概略構成図である。図３は図１における１つの画像形成ユニット部分の拡大図である。装置１００は、複数の画像形成ユニット１１（１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋ）が取り外し可能（着脱可能）に装着される、４色フルカラーの電子写真プリンタである。装置１００はパソコン・イメージリーダ・ファクシミリ装置等のホスト装置４００から制御回路部（制御手段：ＣＰＵ）２００に入力する電気的な画像信号に基づいて記録媒体８に対するカラー画像形成を実行する。
【００１６】
記録媒体８は、例えば、用紙、樹脂シート、ラベル等である。制御回路部２００は操作部３００やホスト装置４００との間で各種の電気的情報の授受をすると共に、装置１００の画像形成動作を記憶部（メモリ）に記憶させた所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。
【００１７】
ここで、以下の説明において、装置１００に関して、前側（正面側）とは、装置を開閉するための開閉部材であるドア７１を配設した側である。後側とは、それとは反対側である。前後方向とは、装置１００の後側から前側に向かう方向（前方向）と、その逆方向（後方向）である。左右とは、装置１００を前側から見て左又は右である。左右方向とは、右から左に向かう方向（左方向）とその逆方向（右方向）である。装置本体１００Ａとは、カートリッジ１１及び後述するカートリッジ支持部材（移動部材）としてのカートリッジトレイ６０以外の画像形成装置部分である。
【００１８】
装置本体１００Ａ内には、カートリッジ収納部１００Ｂが設けられている。カートリッジ収納部１００Ｂは、装置本体１００Ａ内の後側から前側にかけて、複数の画像形成ユニットとしての複数のプロセスカートリッジ１１が配設されている。本実施例においては第１から第４の４つのカートリッジ１１（１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋ）がほぼ水平方向（横方向）に並べられて配設（インライン構成、タンデム型）されている。各カートリッジ１１は装置本体１００Ａのカートリッジ収納部１００Ｂに後述するように取り外し可能に装着されている。
【００１９】
本実施例において、各カートリッジ１１は一体型のプロセスカートリッジである。即ち、現像剤で現像される潜像が形成される像担持体としての電子写真感光体ドラム１と、ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電手段２・現像手段４・クリーニング手段９と、が一体化されたカートリッジである。各カートリッジ１１は現像剤収容部としての現像容器１３に収容させた乾式粉体の現像剤１２（１２ｙ・１２ｍ・１２ｃ・１２ｋ）の色が異なるだけで、互いに同様の構成である。
【００２０】
本実施例において、帯電手段２は接触帯電ローラである。現像手段４は現像剤１２として一成分非磁性トナーを用いた接触現像装置である。以下、現像剤１２をトナーと記す。クリーニング手段９はクリーニング部材として弾性ブレード９ａを用いたブレードクリーニング装置である。
【００２１】
現像装置４は、トナー１２を収容している現像剤収容部としての現像容器１３、ドラム１に形成された潜像をトナー像として接触現像する現像剤担持体としての現像ローラ１４を有する。また、現像ローラ１４にトナーを供給（塗布）する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１５、現像ローラ１４上のトナーの量を規制するトナー規制ブレード１６を有する。
【００２２】
ドラム１と帯電ローラ２とクリーニング装置９とが共通の枠体４０に一体的に組み付けられて第１のユニット（クリーニングユニット、ドラムユニット）１１Ａとされている。このユニット１１Ａの枠体４０に対して現像装置４が第２のユニット（現像ユニット）１１Ｂとして揺動可能に組み付けられている。ユニット１１Ｂはユニット１１Ａに対して揺動手段（不図示）により移動されて、現像ローラ１４が図３のようにドラム１に当接した状態である、現像動作を行うための当接位置Ａを取り得る。また、現像ローラ１４が図４のようにドラム１から離れている状態である、離間位置Ｂを取り得る。
【００２３】
カートリッジ１１が装置本体１００Ａに装着されている状態において、ユニット１１Ｂは装置１００の画像形成動作時には当接位置Ａに移動されて保持され、また、装置１００の非画像形成時には離間位置Ｂに移動されて保持される。離間位置Ｂは装置１００の非画像形成時に現像ローラ１４とドラム１との摺擦によるトナーの劣化やドラム１の磨耗を防ぐために設けられた位置である他、後述するように現像容器１３内のトナー量を検知するためにも利用される。
【００２４】
第１のカートリッジ１１ｙは、現像容器１３にイエロー（ｙ）色のトナー１２ｙが収容されていて、ドラム１面にｙ色のトナー像を形成する。第２のカートリッジ１１ｍは、現像容器１３にマゼンタ（ｍ）色のトナー１２ｍが収容されていて、ドラム１面にｍ色のトナー像を形成する。第３のカートリッジ１１ｃは、現像容器１３にシアン（ｃ）色のトナーＴｃが収容されていて、ドラム１面にｃ色のトナー像を形成する。第４のカートリッジ１１ｋは、現像容器１３にブラック（ｋ）色のトナー１２ｋが収容されていて、ドラム１面にｋ色のトナー像を形成する。
【００２５】
カートリッジ収納部１００Ｂの上方部には、露光装置としてのレーザースキャナユニット３が配設されている。ユニット３は、ホスト装置４００から制御回路部２００に入力する各色の画像情報に対応して変調したレーザー光Ｌを出力する。そのレーザー光Ｌが枠体４０の上面側の露光窓４０ａを通して各カートリッジ１１内に進入する。これにより、ドラム１の表面にレーザー走査露光がなされる。
【００２６】
カートリッジ収納部１００Ｂの下方部には中間転写ベルトユニット６が配置されている。このユニット６はエンドレスベルト６ａを有する。ベルト６ａは、最終の記録媒体（以下、用紙と記す）８に画像を形成するために、各カートリッジ１１のドラム１と接触する中間転写体（中間転写ベルト：中間記録媒体）である。ベルト６ａは、誘電体製で、可撓性を有する。ベルト６ａの内側には、ベルト６ａを張設して循環移動させる駆動ローラ６ｂ・ターンローラ６ｃ・テンションローラ６ｄが設けられている。
【００２７】
駆動ローラ６ｂは装置本体１００Ａ内の前側に配設されている。ターンローラ６ｃとテンションローラ６ｄは装置本体１００Ａ内の後側に配設されている。各カートリッジ１１のドラム１の下面はベルト６ａの上行側ベルト部分の上面に接して１次転写ニップ部Ｎ１を形成している。ベルト６ａの内側には、４個の１次転写ローラ５が配設されている。１次転写ローラ５は、ベルト６ａの上行側ベルト部分を介して各カートリッジ１１のドラム１に対向している。ターンローラ６ｃには、ベルト６ａを介して２次転写ローラ７が当接して２次転写ニップ部Ｎ２を形成している。
【００２８】
ユニット６の下方部には、用紙カセット３０が配設されている。装置本体１００Ａ内の後側の上部には、定着装置１０と、排出ローラ対３１及び排出口３２が配設されている。装置本体１００Ａの上面には排紙トレイ３３が設けられている。
【００２９】
カートリッジ収納部１００Ｂに収容されている各カートリッジ１１は、第１のユニット１１Ａが押圧手段（不図示）により装置本体１００Ａ側の位置決め部（不図示）に押し付けられて位置決め固定されている。また、各カートリッジ１１の駆動入力部（不図示）に対して装置本体１００Ａ側の駆動出力部（不図示）が結合している。また、各カートリッジ１１の各種電気接点ａに対して装置本体１００Ａ側の対応する各種電気接点ｂが導通している。
【００３０】
フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。第１乃至第４の各カートリッジ１１において、第２のユニット１１Ｂは前記のように画像形成動作時には当接位置Ａ（図３）に移動されて保持され、非画像形成時には離間位置Ｂ（図４）に移動されて保持される。ドラム１は矢印の反時計回りに所定の制御速度で回転駆動される。ベルト６ａも矢印の時計回り（ドラム回転に順方向）にドラム１の速度に対応した速度で回転駆動される。スキャナユニット３も駆動される。
【００３１】
この駆動に同期して、各カートリッジ１１においてそれぞれ所定の制御タイミングで帯電ローラ２がドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。帯電ローラ２には電源部２２から所定の帯電バイアスが印加される。ユニット３は各ドラム１の表面を各色の画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌで走査露光する。これにより、各ドラム１の表面に対応色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００３２】
形成された静電潜像は対応色の現像装置４の現像ローラ１４によりトナー像として現像される。現像ローラ１４には制御回路部２００によりスイッチＳＷが接点ｃ側に切り替えられることで電源部５０から所定の現像バイアスが印加される。また、各１次転写ローラ５には電源部３５から所定の制御タイミングにて所定の１次転写バイアスが印加される。
【００３３】
上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１のカートリッジ１１ｙのドラム１にはフルカラー画像のイエロー成分に対応するｙ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が一次転写ニップ部Ｎ１においてベルト６ａ上に１次転写バイアスと１次転写圧により１次転写される。第２のカートリッジ１１ｍのドラム１にはフルカラー画像のマゼンタ成分に対応するｍ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が一次転写ニップ部Ｎ１において、ベルト６ａ上にすでに転写されているｙ色のトナー像に重畳されて１次転写バイアスと１次転写圧により１次転写される。
【００３４】
また、第３のカートリッジ１１ｃのドラム１にはフルカラー画像のシアン成分に対応するｃ色のトナー像が形成される。そして、そのトナー像が一次転写ニップ部Ｎ１において、ベルト６ａ上にすでに転写されているｙ色＋ｍ色のトナー像に重畳されて１次転写バイアスと１次転写圧により１次転写される。第４のカートリッジ１１ｋのドラム１にはフルカラー画像のブラック成分に対応するｋ色のトナー像が形成される。そのトナー像が一次転写ニップ部Ｎ１において、ベルト６ａ上にすでに転写されているｙ色＋ｍ色＋ｃ色のトナー像に重畳されて１次転写バイアスと１次転写圧により１次転写される。
【００３５】
かくして、ベルト６ａ上にｙ色＋ｍ色＋ｃ色＋ｋ色の４色フルカラーの未定着現像剤像が合成形成される。各カートリッジ１１において、ベルト６ａに対するトナー像の１次転写後のドラム１面に残留した転写残トナーはクリーニング装置９により除去され、ドラム１は再び帯電から始まる作像に供される。
【００３６】
一方、所定の制御タイミングで給送ローラ３６が駆動される。これにより、用紙カセット３０に積載収納されている用紙８がローラ３６と分離ローラ３７との協働で１枚分離給送されて、搬送路３８、レジストローラ３９を通って２次転写ニップ部Ｎ２に導入される。２次転写ローラ７には電源部（不図示）から所定の制御タイミングにて所定の２次転写バイアスが印加される。これにより、用紙８が該ニップ部を挟持搬送されていく過程でベルト６ａ上の４色重畳のトナー像が用紙８の面に順次に２次転写バイアスと２次転写圧により一括２次転写される。
【００３７】
用紙８はベルト６ａの面から分離されて定着装置１０へ導入され、定着ローラ（熱ローラ）と加圧ローラとの圧接部である定着ニップ部で挟持搬送されて加熱・加圧される。これにより、各色トナー像の混色及び用紙８への定着がなされる。そして、用紙８は定着装置１０を出て、フルカラー画像形成物として排出ローラ対１３・排出口３２により排紙トレイ３３上に排出される。
【００３８】
用紙分離後のベルト６ａの表面に残留した２次転写残トナーは、本実施例の場合は、例えば第１のカートリッジ１１の１次転写ニップ部Ｎ１においてドラム１の表面に静電的に付着し、クリーニング装置９にて除去される。ベルト６ａに対して専用のベルトクリーニング装置を配設してもよい。
【００３９】
（２）現像装置４
本実施例において、現像装置４のトナー１２は非磁性１成分の重合トナーであり、現像に際して負極性に帯電される負帯電請求項のトナーである。現像ローラ１４は画像形成動作時には第２のユニット１１Ｂが当接位置Ａに移動されることでドラム１に接触してドラム１の回転に順方向に所定の速度で回転駆動される。ブレード１６はその一端が現像ローラ１４に当接している。供給ローラ１５は現像ローラ１４に接触して現像ローラ１４と同方向に所定の速度で回転駆動される。従って、供給ローラ１５は、現像ローラ１４との当接部においてはお互いが逆方向の速度を持つような方向に回転する。
【００４０】
現像ローラ１４は、導電性支持体である外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１４ａの周囲に、導電剤が配合された半導電性のシリコンゴム層１４ｂが設けられている。更に、シリコンゴム層１４ｂの表層にはウレタン樹脂と粗し粒子をコーティングしており、現像ローラ１４全体の外径はφ１２（ｍｍ）である。この現像ローラ１４の抵抗は、以下の方法で測定したときに約１０６Ωの抵抗を示す。
【００４１】
まず、現像ローラ１４をφ３０ｍｍのアルミのドラムに対して、９．８Ｎの当接荷重で当接させた。このドラムを回転させることで、現像ローラ１４を６０ｒｐｍで従動回転させた。次にドラムをアースとして、現像ローラ１４の芯金電極１４ａに−５０Ｖの直流電圧を印加し、このときに流れた電流を測定することで現像ローラ１４の抵抗を求めた。なお現像ローラ１４のシリコンゴム層１４ｂの長手方向の長さは約２３５ｍｍである。
【００４２】
供給ローラ１５は、導電性支持体である外径φ５（ｍｍ）の芯金電極１５ａの周囲に、発泡ウレタン層１５ｂが設けられている。発泡ウレタン層１５ｂを含んだトナー供給ローラ１５全体の外径はφ１３（ｍｍ）である。トナー供給ローラ１５と現像ローラ１４の侵入量は１．２ｍｍである。
【００４３】
発泡ウレタン層１５ｂには、この周囲に存在するトナー１２の粉圧が作用し、さらに供給ローラ１５が回転することで、トナー１２が侵入する。トナー１２を含んだ供給ローラ１５は、現像ローラ１４との当接部において現像ローラ１４にトナー１２を供給し、さらに摺擦することでトナー１２に予備的な摩擦帯電電荷を与える。現像ローラ１４に供給され電荷を持ったトナー１２は、現像ローラ１４に強固に付着し、ブレード１６に突入する。
【００４４】
ブレード１６は厚さ８０μｍのＳＵＳブレードであり、現像ローラ１４の回転に逆らう向きに配置されている。このブレード１６により、現像ローラ１４上のトナー１２は均一に規制される。また、ブレード１６との摺擦によって所望の摩擦帯電電荷を得る。ブレード１６を通過したトナー１２はドラム１との当接部で現像に供され、現像されなかったトナー１２はトナー供給ローラ１５によって剥ぎ取られる。
【００４５】
供給ローラ１５内のトナーは、現像ローラ１４に接触し始めるときに供給ローラ１５が変形して一部が吐き出され、接触終了後再び接触し始めるまでの間に充填される。このように、供給ローラ１５に対してトナー１２は出入りしているが、供給ローラ１５内のトナー量は現像容器１３内のトナー量が変わらなければ、おおむね平衡状態に保たれる。
【００４６】
（３）カートリッジ交換方式
各カートリッジ１１は、画像形成に使用されるにつれて、それぞれ、現像装置４の現像容器４１に収容されているトナー１２が逐次に消費される。そこで、個々のカートリッジ１１のトナー残量を検知する手段（現像剤量検知手段）を具備させて、制御回路部２００において、検知残量値を、予め設定したカートリッジ寿命予告や寿命警告のための閾値と比較させる。そして、検知残量値が閾値よりも少ない残量値となったカートリッジについては、操作部３００の表示部（不図示）或いはホスト装置４００の表示部（不図示）に、そのカートリッジについての寿命予告あるいは寿命警告を表示させる。
【００４７】
これにより使用者に、交換用のカートリッジの準備を促す、あるいはカートリッジの交換を促して、出力画像の品質を維持するようにしている。本実施例の装置１００において、カートリッジ１１の交換は、ユーザビリティ向上のために、カートリッジ支持部材としての引き出し式の移動部材６０に乗せて、フロントアクセスにより交換する方式である。装置１００の前面側には、装置本体１００Ａにカートリッジ１１を挿入させる、及び装置本体１００Ａからカートリッジ１１を取り出すために、カートリッジを通過させるための開口部７０が設けられている。
【００４８】
そして、この開口部７０を閉じる閉鎖位置と、開口部７０を開放する開放位置と、の間を移動可能な開閉部材としてのドア７１が設けられている。本実施例においては、このドア７１はドア下辺側の横軸（ヒンジ軸）７１ａを中心に立て起し回動させて、図１のように、開口部７０を十分に閉じた閉鎖位置に移動させることができる。また、ドア７１は、横軸７１ａを中心に手前側に倒し回動させて、図２のように、開口部７０を十分に開放した開放位置に移動させることができる。ドア７１の開閉移動は使用者の手動操作によりなされる。
【００４９】
装置本体１００Ａの骨格となるメインフレームの左フレームの内側と右フレームの内側には左右一対のトレイ保持部材としてのレール部材８０（図２）が配設されている。左右のレール部材はそれぞれが対向して設けられていて、装置本体１００Ａの前後方向を長手方向としている。カートリッジ１１を乗せる引き出し式の移動部材６０（カートリッジトレイ：以下トレイと記す）は枠型部材であり、前枠板と後枠板と左枠板と右枠板とが結合された矩形の大枠部を有する。そして、左右の枠板がそれぞれ左右のレール部材間に支持されている。
【００５０】
そして、トレイ６０はレール部材に案内されて図２の矢印Ｘの引き出し方向（装置本体の前方向）と、それとは逆の矢印Ｙの押し込み方向（装置本体の後方向）とにスライド移動可能である。トレイ６０には、その大枠部内に後側から前側にかけて第１乃至第４のカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋがそれぞれ長手方向を左右方向にして取り外し可能に装着される４つの装着部６０ａが形成されている。
【００５１】
各カートリッジ１１はこのトレイ６０にカートリッジの長手方向（ドラム軸線方向）がトレイ６０の移動方向と交差する方向になるように並べて支持されている。トレイ６０は個々のカートリッジ１１をそれぞれ対応する装着部６０ａに真上に取り出し可能に支持している。また、個々のカートリッジ１１をそれぞれ対応する装着部６０ａに真下に向かって移動させることによって支持する。
【００５２】
図１のように閉鎖位置にあるドア７１を図２のように開放位置に移動すると、開口部７０が開放されてトレイ６０の前枠板側が開口部７０に露呈した状態になる。また、このドア７１の開き移動動作に連動する連動機構（不図示）により、本実施例においては、トレイ６０を支持している左右のレール部材８０がガイド部材（不図示）に沿って前方と上方とに所定量移動する。このレール部材８０の移動に連動して各カートリッジ１１の駆動入力部に対する装置本体１００Ａ側の駆動出力部（不図示）の結合が解除された状態になる。
【００５３】
また、各カートリッジ１１の第１のユニット１１Ａを位置決め固定している加圧部材（不図示）の加圧が解除される。第２のユニット１１Ｂは離間位置Ｂに保持されている。そして、各カートリッジ１１を支持しているトレイ６０がレール部材８０と共に上方に移動する。これにより、各カートリッジ１１が位置決め部（不図示）より浮き上がる。従って、各カートリッジ１１のドラム１の下面がベルト６ａの上面から離間して非接触状態になる。
【００５４】
また、トレイ６０を装置本体１００Ａに係止しているロック部材（不図示）のロック状態が解除される。この状態において、トレイ６０は装置本体１００Ａ内の内側位置（第一位置：カートリッジ収納部１００Ｂ）から装置本体１００Ａの外側の所定の引き出し位置（第二位置）に引き出し可能となる。
【００５５】
そこで、使用者が、開口部７０に露呈しているトレイ６０の前枠板側に設けられている取手部６０ｂに手指を掛けてトレイ６０をレール部材８０に対して前方向Ｘに水平にスライド移動させる。そして、図２のように、トレイ６０を開口部７０から装置本体１００Ａの外側の所定の引き出し位置まで十分に引き出す。これにより、トレイ６０に保持されている第１乃至第４の４つのカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋの全体が開口部７０を通過して装置本体１００Ａの外側に露出して、全カートリッジ１１の上面が露出する。
【００５６】
トレイ６０は、所定の引き出し位置まで十分に引き出されると、ストッパー（不図示）によりそれ以上の引き出し移動が阻止される。また、トレイ６０は、所定の引き出し位置まで水平に引き出されている状態がレール部材８０により安定に保たれている。トレイ６０が装置本体１００Ａの最も外側に引き出された際には、全てのカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋが装置本体１００Ａの外側に出る。従って、使用者が、トレイ６０に対してカートリッジ１１を交換する際に、交換作業が行い易い。
【００５７】
トレイ６０は、個々のカートリッジ１１をそれぞれ対応する装着部６０ａに真上に取り出すことができるようにラフに支持している。また、トレイ６０は、個々のカートリッジ１１をそれぞれ対応する装着部６０ａに真下に向かって落とし込むことによって支持する。そこで、使用者は、交換すべき使用済みのカートリッジ１１を、トレイ６０から上方に持ち上げて抜き出す。そして、新しいカートリッジをトレイ６０の装着部６０ａに対して上から嵌め込む。
【００５８】
使用者は、トレイ６０に対するカートリッジ１１の新旧交換をしたら、今度は上記とは逆の手順で、引き出されているトレイ６０を、トレイ６０を押すことでレール部材８０に対して後方向Ｙに水平にスライド移動させる。トレイ６０は、装置本体１００Ａ内に所定の内側位置（押し込み位置）１００Ｂまで十分に押し込まれると、ストッパー（不図示）によりそれ以上の押し込み移動が阻止される。そして、開放位置にあるドア７１を閉鎖位置に移動する。このドア７１の閉じ移動動作に連動する連動機構により、レール部材８０が装置本体１００Ａ内をガイド部材に沿って後方と下方に所定量戻り移動する。
【００５９】
このレール部材８０の戻り移動に連動する連動機構により、加圧部材が各カートリッジ１１の第１のユニット１１Ａを加圧する。各カートリッジ１１は、加圧部材の加圧力によって、本体位置決め部に位置決め固定される。また、各カートリッジ１１の駆動入力部に対する装置本体側の駆動出力部の結合がなされる。また、各カートリッジ１１側の電気接点ａに対する装置本体側の電気接点ｂの導通化がなされる。また、ロック部材によりトレイ６０が装置本体１００Ａに対して係止される。
【００６０】
これにより、各カートリッジ１１の有するドラム１の下面がベルト６ａの面に接触状態になって、各カートリッジ１１が装置本体１００Ａ内における潜像形成位置に装着された図１に示す状態に復帰する。即ち、各カートリッジ１１は、カートリッジ収納部１００Ｂに収容される。そして、装置１００は、画像形成動作が可能な状態になる。
【００６１】
このように通常は、４つの装着部６０ａ全てにカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋが装着されていて４色フルカラーの画像形成動作が可能である。しかし、イエロー、マゼンタ、シアンのいずれかのカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃが仮に装着されていなくても、ブラックのカートリッジ１１ｋのみでモノクロ印刷することもできる。これはイエロー、マゼンタ、シアンのいずれかカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃが寿命を迎えた場合にも、ブラックのカートリッジ１１ｋのみでも印刷を可能とすることで、ユーザビリティーを向上させる目的である。
【００６２】
（４）現像剤量検知手段
本実施例において各カートリッジ１１の現像容器１３内のトナー残量を検知する現像剤量検知手段について説明する。具体的には、現像容器１３内に収容されている現像剤（トナー）に電界を印加する少なくとも１組の電極を有する。その１組の電極の一方の電極に接続された振動電圧源を有する。そして、現像容器１３内に収容される現像剤の量を前記１組の電極の他方の電極に誘起された電気的な信号によって検知する現像剤量検知手段を有する。
【００６３】
本実施例においては、現像剤担持体である現像ローラ１４と現像剤供給部材である供給ローラ１５とを現像容器１３内に収容されている現像剤（トナー）１２に電界を印加する少なくとも１組の電極として兼用している。供給ローラ１５を一方の電極としてこれに振動電圧減である交流電源１７を接続している。そして、制御回路部２００が、現像容器１３内に収容される現像剤の量を他方の電極としての現像ローラ１４に誘起された電気的な信号によって検知する現像剤量検知手段である。
【００６４】
図５は本実施例の現像装置４の現像容器１３にトナー１２を充填し、トナー１２を徐々に消費させながら、現像容器１３内のトナー量と供給ローラ１５内のトナー量を調べたものである。このとき発泡ウレタン層１５ｂに含まれるトナー量は、図５に示すように現像容器１３内のトナー量と相関していることが分かる。これは前述のように、供給ローラ１５に対するトナー１２の出入りに際してトナー１２の粉圧が作用しており、この粉圧に対してトナー１２の自重の影響が大きいためであると考えられる。
【００６５】
トナー量を検知する際は、現像装置４である第２のユニッツト１１Ｂを離間位置Ｂ（図４）に移動させて保持させる。即ち、他方の電極である現像ローラ１４をドラム１から離間させた状態にする。現像ローラ１４、トナー供給ローラ１５の回転を停止させる。現像装置４をドラム１から離間させることで、後述のように交流電圧を印加しても、ドラム１にトナー１２が転移したり、現像ローラ１４とドラム１の間で打撃音が発生することがない。また、供給ローラ１５の回転を停止することで、前述のようなトナー１２の出し入れが停止され、トナー量を精度良く検知することができる。
【００６６】
また、スイッチＳＷが接点ｄ側に切り替えられる。これにより、現像ローラ１４が電源部５０側から電流計１８側に回路切り替えされる。供給ローラ１５の芯金電極１５ａには交流電源１７から、周波数５０ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖの交流電圧が印加される。トナー１２は空気とは異なる誘電率や抵抗を持つため、供給ローラ１５に交流電圧を印加すると、発泡ウレタン層１５ｂが含むトナー１２とその周囲のトナー１２の量に相関した電流が現像ローラ１４に誘起される。電流計１８はこの電流量を検知する。電流計１８には検知電流量に応じた検知結果を出力する検出器１９が接続されている。
【００６７】
そして、検出器１９から出力される検知結果が制御回路部２００の現像剤量検知機能部に入力する。制御回路部２００は入力する検知結果に基づいて現像容器１３内のトナー量を演算により検知する。なお、供給ローラ１５に対する交流電圧の印加電圧の条件、周波数５０ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖは、上記例に限定されるものではない。
【００６８】
ここで下の表１に、カートリッジ１１の４つの装着部６０ａの全てにカートリッジ１１が装着されているときと、イエロー、マゼンタ、シアンのカートリッジのいずれかが装着されていないときの、ブラックのカートリッジ１１ｋのトナー量検知結果に示す。この検知結果は検出器１９を通じて得られた値であり、電流そのものではない。ここでは検出器１９を介してアナログ／デジタル処理されたデジタル値を用い、その単位をｄｅｃと呼ぶことにする。この１ｄｅｃは静電容量で約８ｐＦに相当している。
【００６９】
このトナー量検知結果は個々のカートリッジ１１が装着されているか否かで検知結果が変化する。特に隣接するシアンカートリッジ１１ｃの影響が大きい。本実施例では、トナー１２が満量の状態からトナーアウトまでに変化する検知結果の幅は２２ｄｅｃであるが、シアンカートリッジ１１ｃの有無で生じる８ｄｅｃはこれに比較して十分大きいことが分かる。
【００７０】
【表１】
【００７１】
前述のトナー量検知にあたっては、それぞれのカートリッジ１１が装着されているか否かに関わらず、４つのカートリッジ１１の装着部６０ａの全てに対して同時に検知用の電圧を印加している。すなわち、検知対象以外のカートリッジ１１の物理的な有無だけでなく、背景技術で示したように、検知対象以外のカートリッジ１１に検知用の電圧が印加されたか否かが、検知結果に対して電気的に影響を与えている可能性もある。
【００７２】
即ち、周囲の影響が検知精度に影響を与える要因は、この電圧の干渉だけではない。振動電圧を印加する検知方法においては、電極周囲の誘電率や抵抗を検知するために、現像剤の量だけでなく、電極周囲の部材の有無や、相対的な位置関係も検知結果に影響を与える。本実施例のように、複数のカートリッジを備えたカラーの画像形成装置において、ユーザビリティー向上のために、有色（イエロー、マゼンタ、シアン）のカートリッジが寿命を迎えた場合にもブラックのカートリッジのみでも印刷が可能であるような構成がある。
【００７３】
このような場合、有色のカートリッジを取り外した状態でブラックのカートリッジの現像剤量を検知すると、有色のカートリッジが装着されていたときの検知結果とは差異が生じる。このように、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが、装着されているか否かで、現像剤量の検知結果が異なる。
【００７４】
そこで４つのカートリッジ１１全てを装着した状態で、特定の装着部の接点を絶縁し、絶縁しなかったときと検知結果を比較した。その結果、絶縁したときとしなかったときの差は±１〜２ｄｅｃ程度しかなかった。つまり前述の８ｄｅｃの差のほとんどは電気的な影響ではなく、検知対象以外のカートリッジ１１の物理的な有無で生じていることが分かる。これは、振動電圧を印加することで現像剤量を検知する検知方法において、電極から生じる電気力線が広範囲に広がっており、周囲の部材、特にドラム１やローラの芯金などの導電性部材の影響を強く受けているためと思われる。
【００７５】
したがってこのままでは、カートリッジ１１の装着状態が変化する場合に、ブラックカートリッジのトナー量を正確に検知することができない。本実施例ではイエロー、マゼンタ、シアンのいずれかが装着されていなくてもブラックは印刷可能であるから、イエロー、マゼンタ、シアンの装着状態に関係なく正確なトナー量が検知されなければならない。
【００７６】
そこでまず、表１から全てのカートリッジ１１が装着されているときのトナー量検知結果を基準として、様々なカートリッジ１１の装着状態におけるトナー量検知結果との差分を求め、下の表２のようなテーブルを作成した。このテーブルは、各装着状態で、カートリッジ１１全てが装着されている状態から、トナー量検知結果がどれだけ変化するかを示しており、後述のように検知結果の補正に用いられる。
【００７７】
【表２】
【００７８】
（５）装着状態検知手段
装着状態検知手段は、前記複数の各カートリッジ１１が装置本体１００Ａに装着されているか否かを検知する手段である。本実施例においては、カートリッジ１１の装着状態を検知するために、カートリッジ１１が装着された所定の位置において、現像ローラ１４とブレード１６の間に直流電圧を印加する直流電源２０を有する。カートリッジ１１が装置本体１００Ａに装着されると、電気接点ａ・ｂによってブレード１６は直流電源２０に接続される。また、スイッチＳＷが接点ｄ側に切り替えられる。これにより、現像ローラ１４が電源部５０側から電流計１８側に回路切り替えされる。
【００７９】
直流電源２０からブレード１６を介して現像ローラ１４に直流電圧を印加すると、カートリッジ１１が装着されていれば、現像ローラ１４とブレード１６の間に電流が流れる。これにより制御回路部２００は電流計１８を流れる電流を検出器１９を介して検知できることで、カートリッジ１１の装着を検知する。カートリッジ１１が装着されていなければ電流計１８に電流が流れない。これにより制御回路部２００はカートリッジ１１の非装着を検知する。即ち、制御回路部２００は電流計１８により個々のカートリッジ１１の有無を検知することができる。
【００８０】
このカートリッジ１１の装着状態検知の際は、現像ローラ１４を回転駆動させるとより大きな電流が得られ、装着の検知は容易となる。これは現像ローラ１４とブレード１６の間に挟まれたトナー１２は抵抗層として働くが、現像ローラ１４が回転駆動することでトナー１２が転動し、ブレード１６から現像ローラ１４に電荷が移動するためであると考えられる。ここではブレード１６に、現像ローラ１４に対して−２００Ｖの電圧を印加し、現像ローラ１４を回転駆動してカートリッジ１１の装着状態を検知した。
【００８１】
当然、カートリッジ１１の装着状態さえ検知できればよいから、このような電流を検知する方法に限られることはない。
【００８２】
そして、前述のトナー量検知を行い、トナー量検知結果を得た。この検知結果に対し、前述表２のテーブルからカートリッジ１１の装着状態に応じた検知結果の差分情報を参照し、この値を検知結果から差し引くことで、検知結果を補正した。この補正に適用した差分は、前述のように現装着状態と４つのカートリッジ１１全てが装着された状態でのトナー量検知結果の差分である。当然、補正された検知結果は、全てのカートリッジ１１が装着されているときと同じ結果を与える。
【００８３】
即ち、制御手段である制御回路部２００は、複数のカートリッジの装着状態に対応した現像剤検知結果の補正値が記録されたテーブル（表２）を備える。そして、装着状態検知手段によって検知した複数のカートリッジの装着状態情報に基づいて前記テーブルを参照して現像剤量検知手段によって検知した現像剤量情報を補正する。これにより、カートリッジ１１の装着状態が様々に変化した場合にも、正確にトナー量を検知することができる。
【００８４】
本実施例では、トナー量を検知する際に供給ローラ１５を一方の電極として交流電圧を印加したが、現像容器１３内に別途アンテナ電極を設け、アンテナ電極に交流電圧を印加してトナー量を検知しても良い。この場合においても、トナー量だけでなく、電極周囲の部材の有無や相対的な位置関係も検知結果に影響を与えるが、本実施例の補正方法を適用することで正確にトナー量を検知することができる。
【００８５】
本実施例のトナー量検知と補正動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。まず、画像形成装置はスタンバイ状態（ＳＴ（ステップ）１）に置かれる。画像形成に際して、前述のようにブレード１６に−２００Ｖの電圧を印加しながら現像ローラ１４を回転駆動させ（ＳＴ２）、現像ローラ１４に流れる電流を検知してカートリッジ１１の装着状態を検知する（ＳＴ３）。
【００８６】
全てのカートリッジ１１が装着されている場合ＳＴ４を選択し、いずれかのカートリッジ１１が装着されていない場合ＳＴ１０を選択する。ＳＴ４の系列はフルカラーの画像形成を行い、トナー量検知結果の補正を行わない系列であり、ＳＴ１０の系列はモノクロの画像形成を行い、トナー量検知結果の補正を行う系列である。
【００８７】
画像形成前後にドラム１を予備的に回転させることを、それぞれ、装置１００の前回転動作、後回転動作と呼ぶ。ＳＴ３のカートリッジ装着状態の検知を前回転動作中に行うのは、トナー量検知の補正だけでなく、画像形成動作をフルカラーにするか、モノクロにするかの判断も行うことができるからである。
【００８８】
ＳＴ４に移行した場合、４つの現像装置４（第２のユニット１１Ｂ）をそれぞれドラム１との当接位置Ａに移動させ（ＳＴ４）、フルカラー画像形成を行う（ＳＴ５）。フルカラー画像形成終了後（ＳＴ６）は、現像装置４をドラム１からの離間位置Ｂに移動させ（ＳＴ７）、現像ローラ１４、トナー供給ローラ１５を停止させる（ＳＴ８）。そして、前述のように供給ローラ１５に周波数５０ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖの交流電圧を印加し、現像ローラ１４に接続した電流計１８の情報を得る検出器１９によってトナー量検知結果を得る（ＳＴ９）。この検知結果は必要に応じてユーザーに報知される（ＳＴ１７）。
【００８９】
ＳＴ１０に移行した場合、ブラックの現像装置４のみをドラム１との当接位置Ａに移動させ（ＳＴ１０）、モノクロの画像形成を行う（ＳＴ１１）。ブラックのみを当接Ａさせるのは、装着されているイエロー、マゼンタ、あるいはシアンのトナー１２をドラム１との摺擦で不用意に劣化させるのを防ぐためと、白部にかぶりと呼ばれるトナー１２の転移を引き起こさないためである。
【００９０】
モノクロ画像形成後（ＳＴ１２）は、ＳＴ４の系列と同様に現像装置４をドラム１からの離間位置Ｂに移動させ（ＳＴ１３）、現像ローラ１４、供給ローラ１５を停止させる（ＳＴ１４）。そしてＳＴ４の系列と同様にトナー供給ローラ１５に周波数５０ｋＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖの交流電圧を印加し、現像ローラ１４に接続した電流計１８の情報を得る検出器１９によってトナー量検知結果を得る（ＳＴ１５）。
【００９１】
このＳＴ１０の系列ではイエロー、マゼンタ、シアンのいずれかのカートリッジ１１が装着されていないので、その装着状態でのトナー量検知結果の補正値をテーブルから参照し、トナー量検知結果を補正する（ＳＴ１６）。この検知結果は必要に応じてユーザーに報知される（ＳＴ１７）。
【００９２】
以上の動作を繰り返すことで、カートリッジ１１の装着状態が様々に変化しても、正確にトナー量を検知することができる。
【００９３】
本実施例ではトナー量検知と検知結果の補正を後回転動作中に行ったが、このタイミングに限定されることはなく、例えば前回転動作中などに行っても良い。また、トナー量検知を実施する間隔も、毎後回転動作中でなくとも、例えば所定枚数印字後などに行っても良い。
【００９４】
以上のように、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが、装着されているか否かに関わらず現像剤量を正確に検知することができる。
【００９５】
［実施例２］
図７乃至図９は第２の実施例の説明図である。本実施例においては、実施例１の画像形成装置１００における第１乃至第４の一体型のプロセスカートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋを分離型のプロセスカートリッジにしたものである。その他の装置構成は実施例１の画像形成装置１００とほぼ同様の構成である。図７は図３に、図８は図４に、図９は図２に、それぞれ対応している。
【００９６】
各カートリッジ１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋは、それぞれ独立した第１のユニット１１Ａと第２のユニット１１Ｂの２つのユニットとして構成されている。本実施例において、第１のユニット１１Ａは、ドラム１と、帯電ローラ２と、クリーニング装置９とが一体として構成され、装置本体１００Ａに取り外し可能に装着されるユニット（以下、クリーニングユニットと記す）である。第２のユニット１１Ｂは現像装置４であり、これを装置本体１００Ａに取り外し可能に装着する現像ユニットである。
【００９７】
第２のユニット１１Ｂである現像装置４が、現像剤収容部である現像容器１３と、トナー１２を担持してドラム１に供給する現像剤担持体としての現像ローラ１４と、ドラム１にトナー１２を供給する現像剤供給部材としての供給ローラ１５と、を有する。
【００９８】
クリーニングユニット１１Ａと現像装置４（１１Ｂ）は、装置本体１００Ａに対して、それぞれ独立に着脱可能になっている。これは、トナー量やトナー１２、現像ローラ１４の劣化で決まる現像装置４の寿命と、ドラム１の磨耗や回収されたトナー量などで決まるクリーニングユニット１１Ａの寿命が異なるためである。現像装置４とクリーニングユニット１１Ａを独立に交換可能とすることで、それぞれのユニットを寿命まで使うことができ、資源の無駄使いを防いだり、コストを削減するメリットを産むことができる。
【００９９】
前記実施例１では、イエロー、マゼンタ、シアンのカートリッジのいずれかが仮に装着されていなくても、ブラックのカートリッジ１１ｋみでモノクロ印刷することもできた。これはイエロー、マゼンタ、シアンのカートリッジのいずれかが寿命を迎えた場合にも、ブラックのカートリッジのみでも印刷を可能とすることで、ユーザビリティーを向上させる目的であった。同様に本実施例２でも、ブラック以外のいずれかの現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａが寿命を迎え、取り外されていた場合にも、ブラックのみでモノクロ印刷をすることができる。
【０１００】
前記実施例１では、イエロー、マゼンタ、シアンのカートリッジ１１がそれぞれ装着されているか否かでブラックのカートリッジのトナー量検知結果が変化した。本実施例２においては、イエロー、マゼンタ、シアンそれぞれの現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａが装着されているか否かという装着状態が生じる。そして、各装着状態で、ブラックのトナー量検知結果は異なる値を与える。したがってこのままでは、それぞれの現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａの装着状態が変化する場合に、ブラックのトナー量を正確に検知することができない。
【０１０１】
本実施例２ではイエロー、マゼンタ、シアンの現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａいずれかが装着されていなくてもブラックは印刷可能であるから、これらの装着状態に関係なく正確なトナー量が検知されなければならない。
【０１０２】
そこでまず、全ての現像装置４とクリーニングユニット１１Ａが装着されているときのブラックのトナー量検知結果を基準として、各装着状態におけるブラックのトナー量検知結果との差分を求め、実施例１の表２と同様なテーブルを作成した。このテーブルは、各装着状態で、各現像装置４とクリーニングユニット１１Ａが全て装着されている状態から、トナー量検知結果がどれだけ変化するかを示しており、後述のように検知結果の補正に用いられる。
【０１０３】
次に、各現像装置４の装着状態を検知するために、現像装置４が装着された所定の位置において、現像ローラ１４とトナーブレード１６の間に直流電圧を印加する直流電源２０と、このときに流れる電流を検知する電流計１８を用意した。この現像装置４の装着状態検知は、実施例１に示したカートリッジ１１の装着状態検知と同様の方法である。ブレード１６に、現像ローラ１４に対して−２００Ｖの電圧を印加し、現像ローラ１４を回転駆動したときに流れる電流によって現像装置４の有無を検知した。
【０１０４】
さらに、クリーニングユニット１１Ａの装着状態を検知するために、クリーニングユニット１１Ａが装着された所定の位置において、帯電ローラ２に直流電圧を印加する直流電源２２と、このときに流れる電流を検知する電流計２３を用意した。クリーニングユニット１１Ａが装着されると、接点ａ・ｂによって帯電ローラ２は直流電源２２と接続される。この直流電源２２は、装置１００の画像形成動作時にドラム１を帯電するために使用される直流電源２２と共通であり、帯電ローラ２に、ドラム１に対して−１０００Ｖの電圧を印加する。
【０１０５】
電圧が印加された状態でドラム１を回転させると、帯電ローラ２とドラム１の間に放電が発生し、電流が流れる。クリーニングユニット１１Ａが装着されていなければ電流は流れないため、この電流を検知することでクリーニングユニット１１Ａの有無を検知することができる。
【０１０６】
このように、各現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａに流れる電流を検知することで、これらの装着状態を検知することができる。ただし、各現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａの装着状態さえ検知できればよいから、このような電流を検知する方法に限られることはない。
【０１０７】
そしてトナー量検知を行い、トナー量検知結果を得た。この検知結果に対し、前述のテーブルから各現像装置４あるいはクリーニングユニット１１Ａの装着状態に応じた検知結果の差分情報を参照し、この値を検知結果から差し引くことで検知結果を補正した。
【０１０８】
この補正に適用した差分は、前述のように現装着状態と全ての現像装置４とクリーニングユニット１１Ａが装着された状態でのトナー量検知結果の差分である。当然、補正された検知結果は、全ての現像装置４とクリーニングユニット１１Ａが装着されているときと同じ結果を与える。したがって、現像装置４とクリーニングユニット１１Ａの装着状態が様々に変化した場合にも、正確にトナー量を検知することができる。
【０１０９】
本実施例２においても、現像容器１３内に別途アンテナ電極を設け、アンテナ電極に交流電圧を印加してトナー量を検知しても良い。この場合においても、トナー量だけでなく、電極周囲の部材の有無や相対的な位置関係も検知結果に影響を与えるが、本実施例の補正方法を適用することで正確にトナー量を検知することができる。
【０１１０】
本実施例のトナー量検知と補正動作の実施順序は、実施例１で示した図６のフローチャートと同様である。現像装置４とクリーニングユニット１１Ａの装着状態検知も、前回転動作中に行うと画像形成動作をフルカラーにするか、モノクロにするかの判断も行うことができるため都合が良い。本実施例ではトナー量検知と検知結果の補正を後回転動作中に行ったが、このタイミングに限定されることはなく、例えば前回転動作中などに行っても良い。また、トナー量検知を実施する間隔も、毎後回転動作中でなくとも、例えば所定枚数印字後などに行っても良い。
【０１１１】
以上のように、現像剤量の検知対象となる現像剤が収容される画像形成ユニット以外の画像形成ユニットが、装着されているか否かに関わらず現像剤量を正確に検知することができる。
【０１１２】
［その他の構成］
１）画像形成装置は電子写真画像形成装置に限られない。像担持体と、像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像を乾式粉体現像剤で現像する現像手段と、を有する画像形成装置であればよい。潜像が形成される像担持体の代表例としては電子写真画像形成方式における感光体以外にも、静電記録画像形成方式における誘電体や磁気記録画像形成方式における磁性体などが挙げられる。
【０１１３】
画像形成装置には転写方式或いは直接方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、ワードプロセッサ、それ等の機能を兼ね備える複合機、ワークステーション等の出力機器が含まれる。転写方式は像担持体に形成された現像剤像を記録媒体（記録材）に転写して又は中間転写体を介して記録媒体に転写して記録媒体に画像を形成する方式である。直接方式は像担持体を直接記録媒体として画像を形成する方式である。また、画像形成装置には、記録媒体としての画像表示部材に画像を形成して表示部に表示する電子黒板装置などの画像表示装置（ディスプレイ装置）も含まれる。
【符号の説明】
【０１１４】
１・・像担持体、１２・・現像剤、１３・・現像剤収容部、１００・・画像形成装置、１００Ａ・・装置本体、１１ｙ・１１ｍ・１１ｃ・１１ｋ・・複数の画像形成ユニット、８・・記録媒体、１４・１５・・１組の電極（現像剤担持体、現像剤供給部材）、１７・・振動電圧源、１８・１９・２００・・現像剤量検知手段、２０・１６・１８・１９・２００・・装着状態検知手段、２００・・制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成された潜像の現像に使用される乾式粉体の現像剤が収容されている現像剤収容部を少なくとも有していて、画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着される複数の画像形成ユニットを備え、記録媒体に対する画像形成を行う画像形成装置であって、前記現像剤収容部に収容されている現像剤に電界を印加する少なくとも１組の電極と、前記１組の電極の一方の電極に接続された振動電圧源と、前記現像剤収容部に収容される現像剤の量を前記１組の電極の他方の電極に誘起された電気的な信号によって検知する現像剤量検知手段と、前記複数の各々の画像形成ユニットが装着されているか否かを検知する装着状態検知手段と、制御手段と、を備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、前記複数の画像形成ユニットの装着状態に対応した現像剤検知結果の補正値が記録されたテーブルを備え、前記装着状態検知手段によって検知した前記複数の画像形成ユニットの装着状態情報に基づいて前記テーブルを参照して前記現像剤量検知手段によって検知した現像剤量情報を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成ユニットが、少なくとも、前記像担持体と、前記潜像を前記現像剤により現像する現像手段と、が一体化されて前記装置本体に取り外し可能に装着される一体型のプロセスカートリッジであり、前記現像手段が、前記現像剤収容部と、現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成ユニットが、前記像担持体を有し前記装置本体に取り外し可能に装着される第１のユニットと、前記像担持体に形成された潜像を前記現像剤により現像する現像手段を有し前記装置本体に取り外し可能に装着される第２のユニットと、から構成されている分離型のプロセスカートリッジであり、前記第２のユニットが、前記現像剤収容部と、現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とを前記現像剤収容部に収容されている現像剤に電界を印加する前記１組の電極に兼用させたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体に形成された潜像の現像に使用される乾式粉体の現像剤が収容されている現像剤収容部を少なくとも有していて、画像形成装置の装置本体に取り外し可能に装着される複数の画像形成ユニットを備え、記録媒体に対する画像形成を行う画像形成装置であって、前記現像剤収容部に収容されている現像剤に電界を印加する少なくとも１組の電極と、前記１組の電極の一方の電極に接続された振動電圧源と、前記現像剤収容部に収容される現像剤の量を前記１組の電極の他方の電極に誘起された電気的な信号によって検知する現像剤量検知手段と、前記複数の各々の画像形成ユニットが装着されているか否かを検知する装着状態検知手段と、制御手段と、を備えた画像形成装置において、
前記制御手段は、前記複数の画像形成ユニットの装着状態に対応した現像剤検知結果の補正値が記録されたテーブルを備え、前記装着状態検知手段によって検知した前記複数の画像形成ユニットの装着状態情報に基づいて前記テーブルを参照して前記現像剤量検知手段によって検知した現像剤量情報を補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成ユニットが、少なくとも、前記像担持体と、前記潜像を前記現像剤により現像する現像手段と、が一体化されて前記装置本体に取り外し可能に装着される一体型のプロセスカートリッジであり、前記現像手段が、前記現像剤収容部と、現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成ユニットが、前記像担持体を有し前記装置本体に取り外し可能に装着される第１のユニットと、前記像担持体に形成された潜像を前記現像剤により現像する現像手段を有し前記装置本体に取り外し可能に装着される第２のユニットと、から構成されている分離型のプロセスカートリッジであり、前記第２のユニットが、前記現像剤収容部と、現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材とを前記現像剤収容部に収容されている現像剤に電界を印加する前記１組の電極に兼用させたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１０８１７４（Ｐ２０１２−１０８１７４Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５４６２４（Ｐ２０１０−２５４６２４）
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１５日（２０１０．１１．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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