画像形成装置
【課題】撹拌部材により現像容器内の現像剤を略水平方向に搬送する現像装置においても、現像剤量を安定して検知することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】現像剤量検知装置８は、現像剤担持体４１か電極部材４２ａのどちらか一方に対して交流電圧を印加する交流電圧源８１と、交流電圧が印加されなかった現像剤担持体４１か電極部材４２ａのどちらかに検知される交流電流を用いて、現像容器内の現像剤量を検知する現像剤残量検知手段８０と、を備えた画像形成装置において、現像剤量検知装置８による現像剤残量検知は、撹拌部材４４を特定の位置に停止して行う。
【解決手段】現像剤量検知装置８は、現像剤担持体４１か電極部材４２ａのどちらか一方に対して交流電圧を印加する交流電圧源８１と、交流電圧が印加されなかった現像剤担持体４１か電極部材４２ａのどちらかに検知される交流電流を用いて、現像容器内の現像剤量を検知する現像剤残量検知手段８０と、を備えた画像形成装置において、現像剤量検知装置８による現像剤残量検知は、撹拌部材４４を特定の位置に停止して行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像装置に設けた現像剤担持体とアンテナ電極（電極部材）との間に交流電圧を印加し、検知される交流電流を用いて現像装置の現像剤量を検知する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）を備え、帯電装置によって感光ドラム表面を一様に帯電し、露光装置によって感光ドラム表面に像露光することで静電潜像を形成する。この感光ドラム表面の静電潜像は、現像装置によって感光ドラム表面の静電潜像上へ現像剤（トナー）を付与することで可視像、即ち、トナー像とされる。感光ドラム上のトナー像は転写装置によって中間転写体及び記録媒体（例えば転写紙）へ転写される。記録媒体上のトナー像は、定着装置によって定着され印刷物となる。転写後に感光ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置によって除去され、次の画像形成工程へと移る。
【０００３】
ここで、交換頻度の高い感光ドラム、帯電装置、現像装置、クリーニング装置を一体化したプロセスカートリッジを画像形成装置本体から着脱可能な構成とするのが、メンテナンスが容易になる点から一般的である。
【０００４】
現像装置は、トナーを収容する現像容器、即ち、トナー容器を備えている。また、トナー容器には、金属製の芯金の周りにゴム材等の層を形成しトナーを担持して感光ドラムへ搬送する現像ローラ、金属製の芯金の周りに発泡層を形成し現像ローラへトナーを供給する供給ローラが配置されている。更に、現像ローラ上のトナーを規制しトナーを摩擦帯電するトナー規制部材が設けられている。
【０００５】
近年、省資源化の要求が高まっておりプロセスカートリッジに充填されたトナーをすべて使い切ることが望まれている。そこで、トナーを使い切る直前までトナー残量検知を行う必要があり、トナー残量検知の高精度化及び感度領域の拡大が求められている。
【０００６】
トナー残量検知手段として、現像ローラと供給ローラの芯金間の静電容量を検知する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１では、現像ローラの表面から、供給ローラの発泡層内及びその周囲におけるトナーと空気の構成比によって、現像ローラと供給ローラの芯金間の静電容量が変化することを利用している。即ち、この方法は、現像ローラと供給ローラの芯金間へ交流電圧を印加しており、この交流電圧印加によりトナー残量によって電極間に流れる交流電流が変化するため、この交流電流を用いてトナー残量を検知する方法である。
【０００８】
一方、プロセスカートリッジの構成部材の配置として、トナー容器内のトナーを水平方向に搬送する構成のものがある。この構成を用いることで、トナー容器内のトナーを自重によって現像ローラの周囲に搬送する構成に比べ、鉛直方向の高さを低く抑えることができる。また、トナーの自重によるトナーパッキングを抑えることができるため、撹拌部材のトルクが軽くなるという利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２０３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、特許文献１においては、本願添付の図９（ａ）に示すように、トナー容器４５内のトナーＴが自重により現像ローラ４１の周囲に搬送される構成になっている。常にトナーＴが現像ローラ４１の周囲へ搬送されるため、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲のトナー量は変化しないものの、トナー量に応じたトナーの重圧によって供給ローラ４２の発泡層内のトナーと空気の構成比率が変化する。そのため、トナー残量を検知することができた。
【００１１】
一方、図９（ｂ）に示すような撹拌部材４４によってトナーＴを水平方向に搬送する構成においては、トナー残量検知手段でトナー残量を検知する場合、図９（ｃ）に示すような、トナー容器４５内の撹拌部材４４が現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲へトナーを集める位置（以後、「位置Ａ」という。）と、図９（ｄ）に示すような、撹拌部材４４によってトナーが集められない位置（以後、「位置Ｂ」という。）とでは、トナー容器内のトナー残量が同じでもトナー残量検知出力が異なる。
【００１２】
位置Ａでトナー残量検知を行う場合においては、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲へ一時的にトナーＴが集められるため、トナー残量検知を行う際にトナー残量検知出力が高めに出力される。一方、位置Ｂでトナー残量検知を行う場合においては、位置Ａの時に集められたトナーＴが再びトナー容器４５の奥側へ逆流して供給ローラ４２の位置から離れてしまうために、位置Ａでトナー残量検知を行う場合に比べてトナー残量検知出力が低めに出力される。このような現象は、消耗品であるトナーの交換時期をユーザーに的確に知らせるためには不具合なものであった。
【００１３】
従って、上記説明したトナー残量検知方法は、図９（ｂ）に示す現像装置４においては、トナー容器４５内のトナー量が撹拌部材４４の位置によって安定して検知できないという課題があった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、撹拌部材により現像容器内の現像剤を略水平方向に搬送する現像装置においても、現像剤量を安定して検知することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像装置と、前記現像装置の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、を有し、
前記現像装置は、
前記現像剤を収容する現像容器と、
前記現像剤を担持し、前記像担持体へと搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の周囲に設置される電極部材と、
前記現像容器内の前記現像剤を撹拌し、前記現像剤担持体へ搬送する撹拌部材と、を備え、
前記現像剤量検知装置は、
前記現像剤担持体か前記電極部材のどちらか一方に対して交流電圧を印加する交流電圧源と、
前記交流電圧が印加されなかった前記現像剤担持体か前記電極部材のどちらかによって検知される交流電流を用いて、前記現像容器内の現像剤量を検知する現像剤残量検知手段と、を備えた画像形成装置において、
前記現像剤量検知装置による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材を特定の位置に停止して行うことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、撹拌部材を特定の位置に停止し現像剤残量検知を行うことで、安定した現像剤残量検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置に適応可能な現像装置の一実施例の概略構成断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｄ）は、現像容器内のトナーが残り少ないときのトナーが偏在する様子を示す概略断面図である。図３（ｂ）、（ｅ）は、現像容器内のトナーが少なくなり始めたときのトナーが偏在する様子を示す概略断面図である。図３（ｃ）、（ｆ）は、現像容器内のトナーが十分にあるときのトナーが偏在する様子を示す概略断面図である。
【図４】現像剤量検知装置によるトナー残量検知を説明するための概略図である。
【図５】現像剤量検知装置の検出回路図である。
【図６】撹拌部材の位置Ａ及びＢにおけるトナー残量検知出力を示すグラフである。
【図７】本発明に従ったトナー残量検知動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の画像形成装置に適応可能な現像装置の他の実施例の概略構成断面図である。
【図９】図９（ａ）は、従来例におけるトナー自重落下型の現像装置を示す概略断面図である。図９（ｂ）は、従来例におけるトナー水平方向搬送型の現像装置を示す概略断面図である。図９（ｃ）、（ｄ）は、従来例における撹拌部材の位置Ａ、Ｂによるトナーが偏在する様子を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１９】
実施例１
図１に本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成を示す。本実施例にて、画像形成装置は、電子写真方式のレーザビームプリンタとされる。次に、本実施例の画像形成装置の全体構成について説明する。
【００２０】
（画像形成装置の全体構成）
本実施例１のレーザビームプリンタとされる画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を備えている。矢印Ｒ方向に回転自在とされる感光ドラム１の周面に沿って帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６が回転方向に順に配置されている。感光ドラム１はＲの方向に回転し画像形成を行う。
【００２１】
本実施例にて、帯電装置２は帯電ローラとされ、感光ドラム１に接触し、感光ドラム１に従動回転する。帯電装置２には所定の帯電バイアスが印加され、感光ドラム１表面を一様に帯電する。
【００２２】
露光装置３は、本実施例ではレーザービームスキャナ装置とされ、画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌがスキャン出力される。帯電装置２によって一様に帯電した感光ドラム１に、露光装置３からレーザー光Ｌが照射されると静電潜像が形成される。
【００２３】
現像装置４は、現像剤であるトナーＴを収容する現像容器（以下、「トナー容器」という。）４５を備えている。また、トナー容器４５には、現像ローラ（現像剤担持体）４１、供給ローラ（現像剤供給部材）４２、現像ブレード（現像剤規制部材）４３、撹拌部材４４が配置されている。
【００２４】
現像剤担持体としての現像ローラ４１は、表面にトナーＴを担持・搬送し、感光ドラム１の対向位置で感光ドラム１と順方向に所定の周速比をもって回転し現像動作を行う。現像ローラ４１には所定の現像バイアスが印加され、静電潜像はトナーＴによって現像される。
【００２５】
紙等の記録媒体Ｓは、給紙ローラ９によって感光ドラム１での潜像の形成と同期して、転写装置５に供給、及び搬送される。
【００２６】
転写装置５は、感光ドラム１に対向する転写ローラとされ、転写ローラ５には所定の転写バイアスが印加され、感光ドラム１上のトナー像を記録媒体Ｓ上へ転写する。
【００２７】
トナー像が転写された記録媒体Ｓは、定着装置７に搬送され、永久定着された後、画像形成装置本体外部に排出される。
【００２８】
感光ドラム１上の残留トナーは、クリーニング装置６によって除去され、回収される。
【００２９】
また、感光ドラム１、帯電装置２、現像装置４及びクリーニング装置６はプロセスカートリッジ１０として一体化されており、画像形成装置本体１００Ａに対して着脱可能である。プロセスカートリッジ１０には記憶手段として不揮発性のメモリｍが設けられており、プロセスカートリッジ１０の印字枚数やトナー検知結果などの使用状況に関する情報を格納してある。画像形成装置本体１００Ａのメモリ通信手段を介して、プロセスカートリッジ１０の使用状況の読み出し、書き込みを行う。
【００３０】
図２をも参照して現像装置４について説明する。
【００３１】
現像剤担持体としての現像ローラ４１は、本実施例では、金属製の芯金４１ａ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などの弾性部材４１ｂを施した構成とされる。
【００３２】
現像剤供給部材としての供給ローラ４２は、現像ローラ４１に当接し、現像ローラ４１とカウンター方向に所定の周速比をもって回転している。供給ローラ４２は、金属製の芯金４２ａの周囲に発泡ウレタンなどの発泡体とされる弾性部材４２ｂを施した構成であり、現像ローラ４１にトナーＴを供給する。
【００３３】
現像ブレード４３は、金属製の薄板からなり、現像ローラ４１に押圧され現像ローラ４１表面のトナー層が均一になるように規制する。さらに、現像ローラ４１上のトナーコートを規制する際に、トナーＴと現像ローラ４１及び現像ブレード４３の間でトナーＴが摩擦帯電され、現像及び転写に必要な帯電極性を付与する。本実施例においては現像及び転写において正極性側へトナーを搬送するため、トナーを負極性に帯電させている。
【００３４】
撹拌部材４４は、回転駆動の中心軸４４ａとトナー容器４５との底面４５ａ間の距離よりも長い弾性部材４４ｂの撹拌シートで構成されている。撹拌部材４４を回転駆動することで、トナー容器４５内のトナーＴを撹拌し凝縮をほぐすと共に、トナーＴを現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲へ搬送する。また、撹拌部材４４はエンコーダ等の回転位相が検知可能な本体駆動源Ｍ（図４参照）から駆動が入力され、制御部２００により撹拌部材４４の位置が制御される。この駆動源Ｍから適切にギア等で減速され現像ローラ４１及び供給ローラ４２も駆動される。
【００３５】
（現像剤量検知装置）
図４を参照して本実施例１における現像剤量検知装置８について説明する。
【００３６】
本実施例にて現像剤量検知装置８は、現像ローラ４１と供給ローラ４２の芯金４１ａ、４２ａ間の静電容量を画像形成装置本体１００Ａに設置された検知回路（トナー残量検知手段）８０によって測定し、トナー残量を検知している。
【００３７】
つまり、図４に示すように、現像剤量検知装置８は、現像ローラ４１の芯金４１ａか、又は電極部材（以下、「アンテナ電極」という。）としての供給ローラ４２の芯金４２ａのいずれかに交流電圧を印加する交流電源８１を備えている。更に、現像剤量検知装置８は、供給ローラ４２の芯金４２ａに少なくとも交流成分を含む所定の検知用バイアスを印加した際に、現像ローラ４１に誘起される交流電流量を検知する検知回路８０を備えている。斯かる構成にて、現像剤量検知装置８は、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間の静電容量を検知できる。
【００３８】
本実施例では現像剤量検知装置８の検知回路８０として、図５に示すように、検知した交流電流をＶｉｎから入力し、整流回路８２ａにより半波整流及び電圧に変換し、ＯＰアンプを用いた積分増幅回路８２ｂで基準電圧Ｖｒｅｆとの差分を積分増幅し、直流電圧をＡＤ変換回路８２ｃに送り、ＡＤ変換を行った。この値をトナー残量検知出力電圧として、画像形成装置本体１００Ａの制御部２００に出力する回路を用いた。
【００３９】
即ち、本実施例１での現像剤量検知装置８の検知回路８０は、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間の静電容量がより大きければ、現像ローラ４１に誘起される交流電流量も大きくなり、結果としてトナー残量検知出力電圧はより大きい値を示すことになる。
【００４０】
現像ローラ４１と供給ローラ４２との間にトナーＴがより多く存在すると、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間の静電容量はより大きくなる。その結果、トナー残量検知出力電圧はより大きい値を示す。反対に、画像形成動作によってトナーＴが消費され、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間のトナー量が少なくなると、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間の静電容量は小さくなる。その結果、トナー残量検知出力電圧はより小さい値を示す。
【００４１】
よって、供給ローラ４２に少なくとも交流成分を含む検知用バイアスを静電容量検知用バイアス印加装置（交流電圧源）８１により印加し、検知回路８０によって、現像ローラ４１に誘起された交流電流量に応じた電圧を検知する。これによって、トナー残量検知が可能となる。検知用バイアスとしては、周波数５０ｋＨｚ、振幅２００Ｖの正弦波の交流電圧を印加した。
【００４２】
本実施例は、トナー容器４５内のトナーを撹拌部材４４により水平方向に搬送する構成である。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、撹拌部材４４がトナー容器４５の底面４５ａに接触し、撹拌部材４４がトナー容器４５から離れる直前の撹拌部材４４の回転方向下流の位置を撹拌部材４４の位置Ａとする。
【００４４】
また、図３（ｄ）に示すように、撹拌部材４４がトナー容器４５の上面４５ｂに接触するか又はトナー容器４５の底面４５ａに接触しない位置、即ち、撹拌部材４４によってトナーが集められない位置を撹拌部材４４の位置Ｂとする。
【００４５】
図３（ｄ）に示すようにトナーが残り少ない時に撹拌部材４４を位置Ｂでトナー残検を行う場合は、トナー剤面が供給ローラ４２より低い状態になり、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲にトナーがほとんど存在せず、トナー残量検知においてはトナー残量の減少を検知することが困難になる。
【００４６】
一方、図３（ａ）に示すようにトナーが残り少ない時に撹拌部材４４を位置Ａでトナー残検を行う場合は、トナー容器４５内のトナーを現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲に掻き集めるため、トナー残量検知によってトナー残量の減少を検知できる。
【００４７】
図６に、撹拌部材４４が図３に示した位置Ａ（実線）と位置Ｂ（破線）にあるときのトナー残量検知の出力結果を示す。位置Ａでは、トナーがある程度消費された状態からトナー残量検知出力電圧の減少が大きくなる（図６中のトナー量がＬＶ．３よりも少なくなった状態）。一方、位置Ｂではトナー量が満タンの状態（以後、トナーＦＵＬＬとし、この状態を図６中のトナー量がＬＶ．１で示す）からトナー残量検知出力電圧の減少が始まる。そして、トナー残量検知出力電圧が位置Ａでのトナー残量検知出力電圧より低めに推移している（図６中のトナー量がＬＶ．１からＬＶ．３の状態）。
【００４８】
また、ベタ黒画像が印字できなくなる状態（以後、トナーＯＵＴとし、この状態を図６中のトナー量がＬＶ．４で示す）を安定して検知するためには、撹拌部材４４を位置Ａで止めてトナー残量検知動作を行うことが望ましい。つまり、図６に示すように、トナーが少し消費された状態（ＬＶ．３）からトナーＯＵＴ（ＬＶ．４）の区間で、トナー残量検知出力電圧の変化が大きい。したがって本実施例ではトナー残量検知動作を行う場合は撹拌部材４４を位置Ａに止めて実施した。
【００４９】
以上のことから、撹拌部材４４の位置がトナー残量検知動作の度に変化すると、トナー残量検知出力電圧も撹拌部材４４の位置に応じて変化してしまい安定した結果が得られない。特にトナーが無くなり画像形成ができなくなる状態を安定して検知することが重要となる。そのため、トナー残量検知時に撹拌部材４４を所定の位置に止めて行うことで、安定してトナー残量検知が可能となる。
【００５０】
つまり、本発明によれば、撹拌部材の停止位置によって現像ローラの周囲のトナー量の変化によるトナー残量検知結果の安定性が向上する。すなわち、現像剤残量検知を行う場合は撹拌部材を特定の位置に停止して行うことにより、トナーが自重によって現像担持体の周囲へ搬送されない現像装置においても、安定してトナー残量検知を行うことができる。
【００５１】
実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施例について説明する。
【００５２】
画像形成装置及びその構成部材の配置、また、現像剤量検知装置８によるトナー残量検知のために現像ローラ４１と供給ローラ４２の芯金４１ａ、４２ａ間の静電容量変化を用いることは実施例１と同様である。以下の説明において、上述した実施例１と同様の部分については、その説明を省略する。
【００５３】
本実施例においては、トナーＦＵＬＬからトナーＯＵＴまでのトナー残量をほぼ連続して検知することができるトナー残量検知を説明する。
【００５４】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、撹拌部材４４がトナー容器４５の底面４５ａに接触し、撹拌部材４４がトナー容器４５から離れる直前の撹拌部材４４の回転方向下流の位置を撹拌部材４４の位置Ａとする。
【００５５】
また、図３（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、撹拌部材４４がトナー容器４５の上面４５ｂに接触するか又はトナー容器４５の底面４５ａに接触しない位置を撹拌部材４４の位置Ｂとする。
【００５６】
トナー量が、十分にある状態から画像形成によってトナーを消費していく過程で、撹拌部材４４の位置Ａ及びＢでのトナーの偏在の様子を説明する。
【００５７】
図３（ｃ）、（ｆ）に示すような、トナー容器４５内のトナーが十分にあり、撹拌部材４４の撹拌軸４４ａが現像剤面（トナー剤面）Ｔｓに埋もれている状態をトナー量ＬＶ．１とする。トナー量ＬＶ．１においては、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲にあるトナー量は、撹拌部材４４の停止位置の影響をほとんど受けず、トナー剤面Ｔｓはトナー容器４５内で平坦になっている。
【００５８】
次に、トナーを消費することによって撹拌部材４４の撹拌軸４４ａがトナー剤面Ｔｓより高い位置になる状態をトナー量ＬＶ．２とする。トナー量ＬＶ．２において、位置Ａでは図３（ｂ）に示すように、撹拌部材４４によってトナー容器４５内のトナーを現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲に掻き集めるが、トナーを撹拌部材４４の撹拌軸４４ａより高い位置に搬送されたトナーは、撹拌軸４４ａの上側を通り自重によって、トナー容器４５の奥側へ流れ込む。結果として、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲のトナー剤面Ｔｓは、撹拌部材４４の撹拌軸４４ａとほぼ水平位置を維持する。一方、位置Ｂでは図３（ｅ）に示すように、位置Ａにおいて掻き集めたトナーがトナー容器４５の奥へ戻され、トナー剤面Ｔｓはトナー容器４５内で平坦になる。
【００５９】
さらにトナーを消費すると、位置Ａでは図３（ａ）に示すように撹拌部材４４で現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲に掻き集めたトナーが撹拌部材４４の撹拌軸４４ａまで到達せず、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲のトナー量が減少を始める。この状態をトナー量ＬＶ．３とする。位置Ｂでは図３（ｄ）に示すように、トナー剤面Ｔｓの高さが現像ローラ４１及び供給ローラ４２と同程度となり、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲のトナー量が少なくなる。
【００６０】
以後は、トナー剤面Ｔｓが供給ローラ４２よりも低い状態をトナー量ＬＶ．４とする。位置Ａにおいても、撹拌部材によって現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲に掻き集められるトナー量が減少していく。トナー量ＬＶ．４でさらにトナー消費を続けると、供給ローラ内に十分なトナーが保持されず、現像ローラ上へのトナー供給ができなくなり、ベタ黒画像の印字が不可能となる。
【００６１】
図６は横軸にトナー量を、縦軸に撹拌部材４４の位置Ａ及びＢにおけるトナー残量検知結果を示したものである。
【００６２】
トナー量ＬＶ．１でのトナー残量検知結果は共にＯを示す。つまり、トナー量ＬＶ．１において、撹拌部材４４の位置は影響がなく、どちらの位置で行ってもよい。
【００６３】
トナー量ＬＶ．２以降の位置Ｂのトナー残量検知結果は、トナー量ＬＶ．１以降と同様にトナー量の減少に対してトナー残量検知結果も減少する。一方、位置Ａのトナー残量検知結果は、トナー残量検知結果の減少がなく、Ｐを示す。このＰの値は、トナー剤面が撹拌部材４４の撹拌軸と水平の高さにある時に示す値であり、トナー量Ｌｖ．２においては、位置Ａによるトナー残量検知が困難であることを示している。そこで、本実施例においては、トナー量がＬＶ．２近傍である場合には位置Ｂにおいてトナー残量検知を行う。
【００６４】
位置Ａでは、トナー量Ｌｖ．２においてはトナー残量検知結果Ｐから変化が小さかった検知結果に対し、トナー量ＬＶ．３でのトナー残量検知結果に変化が見られ始める。一方、位置Ｂでは、トナー量ＬＶ．１からトナー残量検知結果が単調減少を続けているが、変化量が小さくなり、トナー残量を検知するのが困難になっていく。
【００６５】
つまり、トナー量ＬＶ．３以降においては、位置Ｂでのトナー残量検知結果の変化量が小さく、位置Ａでのトナー残量検知結果の変化量が大きくなる。本実施例においては、撹拌部材４４の位置Ａにおいてのトナー残量検知出力電圧が変化し始める残量をトナーＬＯＷとし、トナーが残り少なくなり始めた状態とした。位置Ｂにおいてトナー量ＬＶ．１からトナー量ＬＶ．３までトナー残量検知を行い、予め設定されたトナーＬＯＷ近傍の位置Ｂでのトナー残量検知の閾値Ｑを検知した場合に、位置Ａでの残検に切り替える。
【００６６】
トナー量ＬＶ．４でのトナー残量検知結果は、位置Ａ、位置Ｂ共にトナー残量検知結果に変化がなくなり値が収束する。本実施例においてはベタ黒画像が印字可能な閾値として位置Ａでのトナー残量検知の閾値ＲにおいてトナーＯＵＴと検知する。
【００６７】
以上のように、本実施例におけるトナー残量検知動作は、トナー量ＬＶ．１からＬＶ．３までの区間を撹拌部材４４の位置Ｂで行い。位置Ｂでのトナー残量検知結果がトナーＬＯＷを示す閾値Ｑを検知した場合に、位置Ａでのトナー残量検知に切り替え、ＬＶ．３からＬＶ．４の区間を位置Ａでトナー残量検知を行う。
【００６８】
画像形成装置１の制御部２００には、撹拌部材４４の位置Ａ及び位置Ｂでのトナー残量検知出力電圧をトナー量へ変換するテーブルを持つ。また、プロセスカートリッジのメモリｍには、トナー残量検知手段、即ち、現像剤量検知承知８によってトナーＬＯＷを検知した場合に記録する。
【００６９】
図７に本実施例におけるトナー残量検知シーケンスを示す。トナー残量検知シーケンスは、画像形成動作終了時に連続して行うため、現像装置４が駆動している状態でシーケンスを開始する。
【００７０】
まず、画像形成動作以前にメモリｍにトナーＬＯＷが記録されているか確認する（Ｓ０）。
【００７１】
トナーＬＯＷが記録されていない場合（Ｓ０−Ｎｏ）、画像形成動作後に撹拌部材４４を位置Ｂで止めて駆動を停止する（Ｓ１）。
【００７２】
トナー残量検知動作を行い（Ｓ２）、制御部（演算部）２００で撹拌部材４４が位置Ｂの状態でのトナー残量Ｔｂを算出する（Ｓ３）。
【００７３】
Ｔｂが予め設定されたトナーＬＯＷの閾値より多いならば（Ｓ４−Ｎｏ）、Ｔｂをメモリｍに記録し（Ｓ１２）、ユーザーにトナー残量を報知し（Ｓ１３）、トナー残量検知シーケンスを終了する。
【００７４】
ＴｂがトナーＬＯＷの閾値以下を検知したならば（Ｓ４−Ｙｅｓ）、トナーＬＯＷと判断し、メモリｍにトナーＬＯＷ検知を記録する（Ｓ５）。再び現像装置４の駆動を開始し（Ｓ６）、撹拌部材４４を位置Ａで止め（Ｓ７）、トナー残量検知動作を行い（Ｓ８）、トナー残量Ｔａを算出する（Ｓ９）。
【００７５】
Ｔａが予め設定されたトナーＯＵＴの閾値より多いならば（Ｓ１０−Ｎｏ）、Ｔａをメモリｍに記録し（Ｓ１２）、ユーザーにトナー残量を報知し（Ｓ１３）、トナー残量検知シーケンスを終了する。
【００７６】
ＴａがトナーＯＵＴの閾値以下を検知したならば（Ｓ１０−Ｙｅｓ）、トナーＯＵＴと判断し、メモリｍにトナーＯＵＴを記録する（Ｓ１１）。残量検知結果をメモリｍに記録し（Ｓ１２）、ユーザーに対してトナー残量検知結果の報知し（Ｓ１３）、トナー残量検知シーケンスを終了する。
【００７７】
また、Ｓ０において、トナーＬＯＷが記録されている場合（Ｓ０−Ｙｅｓ）、位置Ｂでのトナー残量検知を行わず位置Ａでのトナー残量検知検のみを行う（Ｓ７）。
【００７８】
このようにすることで、トナーＦＵＬＬからトナーＯＵＴまでのトナー残量をほぼ連続して検知することができる。
【００７９】
つまり、本実施例においても、上記実施例１と同様の作用効果を達成し得る。
【００８０】
実施例３
図８に、現像装置４の他の実施例を示す。上記実施例１、２では、現像装置４は、現像剤担持体としての現像ローラ４１と、現像剤供給部材としての供給ローラ４２とを備え、供給ローラ４２の芯金４２ａがアンテナ電極として機能する構成とされた。
【００８１】
しかし、本発明の現像装置４は、上記実施例１、２に記載の構成に限定されるものではなく、本実施例では、図８に示すように、現像剤担持体としては、導電性の現像スリーブ４１を備え、アンテナ電極としては、現像スリーブ４１の近傍に配置した金属ワイヤ４２ｗとすることもできる。
【００８２】
本実施例においても、上記実施例１、２で説明したと同様の現像剤量検知装置８によるトナー残量検知を適用して、上記実施例１、２で説明したと同様の作用効果を得ることができる。
【００８３】
上記各実施例では、本発明は、感光ドラム１のトナー像を直接、記録媒体としての用紙Ｓに転写する画像形成装置であるとして説明したが、本発明はこの構成の画像形成装置に限定されるものではない。例えば、中間転写ベルトなどの中間転写体を備え、感光ドラム１のトナー像を一旦この中間転写体に転写し、その後、中間転写体のトナー像を用紙に転写する中間転写方式の画像形成装置であってもよい。斯かる画像形成装置の構成は、当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。
【符号の説明】
【００８４】
１ 感光ドラム（像担持体）
４ 現像装置
４１ 現像ローラ（現像剤担持体）
４２ 供給ローラ（現像剤供給部材）
４２ａ 芯金（電極部材）
４４ 撹拌部材
４５ トナー容器（現像容器）
８ 現像剤量検知装置
８０ 検知回路（現像剤残量検知手段）
８１ 交流電圧源
１００ 画像形成装置
２００ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像装置に設けた現像剤担持体とアンテナ電極（電極部材）との間に交流電圧を印加し、検知される交流電流を用いて現像装置の現像剤量を検知する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）を備え、帯電装置によって感光ドラム表面を一様に帯電し、露光装置によって感光ドラム表面に像露光することで静電潜像を形成する。この感光ドラム表面の静電潜像は、現像装置によって感光ドラム表面の静電潜像上へ現像剤（トナー）を付与することで可視像、即ち、トナー像とされる。感光ドラム上のトナー像は転写装置によって中間転写体及び記録媒体（例えば転写紙）へ転写される。記録媒体上のトナー像は、定着装置によって定着され印刷物となる。転写後に感光ドラム上に残留したトナーは、クリーニング装置によって除去され、次の画像形成工程へと移る。
【０００３】
ここで、交換頻度の高い感光ドラム、帯電装置、現像装置、クリーニング装置を一体化したプロセスカートリッジを画像形成装置本体から着脱可能な構成とするのが、メンテナンスが容易になる点から一般的である。
【０００４】
現像装置は、トナーを収容する現像容器、即ち、トナー容器を備えている。また、トナー容器には、金属製の芯金の周りにゴム材等の層を形成しトナーを担持して感光ドラムへ搬送する現像ローラ、金属製の芯金の周りに発泡層を形成し現像ローラへトナーを供給する供給ローラが配置されている。更に、現像ローラ上のトナーを規制しトナーを摩擦帯電するトナー規制部材が設けられている。
【０００５】
近年、省資源化の要求が高まっておりプロセスカートリッジに充填されたトナーをすべて使い切ることが望まれている。そこで、トナーを使い切る直前までトナー残量検知を行う必要があり、トナー残量検知の高精度化及び感度領域の拡大が求められている。
【０００６】
トナー残量検知手段として、現像ローラと供給ローラの芯金間の静電容量を検知する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
特許文献１では、現像ローラの表面から、供給ローラの発泡層内及びその周囲におけるトナーと空気の構成比によって、現像ローラと供給ローラの芯金間の静電容量が変化することを利用している。即ち、この方法は、現像ローラと供給ローラの芯金間へ交流電圧を印加しており、この交流電圧印加によりトナー残量によって電極間に流れる交流電流が変化するため、この交流電流を用いてトナー残量を検知する方法である。
【０００８】
一方、プロセスカートリッジの構成部材の配置として、トナー容器内のトナーを水平方向に搬送する構成のものがある。この構成を用いることで、トナー容器内のトナーを自重によって現像ローラの周囲に搬送する構成に比べ、鉛直方向の高さを低く抑えることができる。また、トナーの自重によるトナーパッキングを抑えることができるため、撹拌部材のトルクが軽くなるという利点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２０３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、特許文献１においては、本願添付の図９（ａ）に示すように、トナー容器４５内のトナーＴが自重により現像ローラ４１の周囲に搬送される構成になっている。常にトナーＴが現像ローラ４１の周囲へ搬送されるため、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲のトナー量は変化しないものの、トナー量に応じたトナーの重圧によって供給ローラ４２の発泡層内のトナーと空気の構成比率が変化する。そのため、トナー残量を検知することができた。
【００１１】
一方、図９（ｂ）に示すような撹拌部材４４によってトナーＴを水平方向に搬送する構成においては、トナー残量検知手段でトナー残量を検知する場合、図９（ｃ）に示すような、トナー容器４５内の撹拌部材４４が現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲へトナーを集める位置（以後、「位置Ａ」という。）と、図９（ｄ）に示すような、撹拌部材４４によってトナーが集められない位置（以後、「位置Ｂ」という。）とでは、トナー容器内のトナー残量が同じでもトナー残量検知出力が異なる。
【００１２】
位置Ａでトナー残量検知を行う場合においては、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲へ一時的にトナーＴが集められるため、トナー残量検知を行う際にトナー残量検知出力が高めに出力される。一方、位置Ｂでトナー残量検知を行う場合においては、位置Ａの時に集められたトナーＴが再びトナー容器４５の奥側へ逆流して供給ローラ４２の位置から離れてしまうために、位置Ａでトナー残量検知を行う場合に比べてトナー残量検知出力が低めに出力される。このような現象は、消耗品であるトナーの交換時期をユーザーに的確に知らせるためには不具合なものであった。
【００１３】
従って、上記説明したトナー残量検知方法は、図９（ｂ）に示す現像装置４においては、トナー容器４５内のトナー量が撹拌部材４４の位置によって安定して検知できないという課題があった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、撹拌部材により現像容器内の現像剤を略水平方向に搬送する現像装置においても、現像剤量を安定して検知することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像装置と、前記現像装置の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、を有し、
前記現像装置は、
前記現像剤を収容する現像容器と、
前記現像剤を担持し、前記像担持体へと搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の周囲に設置される電極部材と、
前記現像容器内の前記現像剤を撹拌し、前記現像剤担持体へ搬送する撹拌部材と、を備え、
前記現像剤量検知装置は、
前記現像剤担持体か前記電極部材のどちらか一方に対して交流電圧を印加する交流電圧源と、
前記交流電圧が印加されなかった前記現像剤担持体か前記電極部材のどちらかによって検知される交流電流を用いて、前記現像容器内の現像剤量を検知する現像剤残量検知手段と、を備えた画像形成装置において、
前記現像剤量検知装置による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材を特定の位置に停止して行うことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、撹拌部材を特定の位置に停止し現像剤残量検知を行うことで、安定した現像剤残量検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置に適応可能な現像装置の一実施例の概略構成断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｄ）は、現像容器内のトナーが残り少ないときのトナーが偏在する様子を示す概略断面図である。図３（ｂ）、（ｅ）は、現像容器内のトナーが少なくなり始めたときのトナーが偏在する様子を示す概略断面図である。図３（ｃ）、（ｆ）は、現像容器内のトナーが十分にあるときのトナーが偏在する様子を示す概略断面図である。
【図４】現像剤量検知装置によるトナー残量検知を説明するための概略図である。
【図５】現像剤量検知装置の検出回路図である。
【図６】撹拌部材の位置Ａ及びＢにおけるトナー残量検知出力を示すグラフである。
【図７】本発明に従ったトナー残量検知動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の画像形成装置に適応可能な現像装置の他の実施例の概略構成断面図である。
【図９】図９（ａ）は、従来例におけるトナー自重落下型の現像装置を示す概略断面図である。図９（ｂ）は、従来例におけるトナー水平方向搬送型の現像装置を示す概略断面図である。図９（ｃ）、（ｄ）は、従来例における撹拌部材の位置Ａ、Ｂによるトナーが偏在する様子を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１９】
実施例１
図１に本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成を示す。本実施例にて、画像形成装置は、電子写真方式のレーザビームプリンタとされる。次に、本実施例の画像形成装置の全体構成について説明する。
【００２０】
（画像形成装置の全体構成）
本実施例１のレーザビームプリンタとされる画像形成装置１００は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を備えている。矢印Ｒ方向に回転自在とされる感光ドラム１の周面に沿って帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６が回転方向に順に配置されている。感光ドラム１はＲの方向に回転し画像形成を行う。
【００２１】
本実施例にて、帯電装置２は帯電ローラとされ、感光ドラム１に接触し、感光ドラム１に従動回転する。帯電装置２には所定の帯電バイアスが印加され、感光ドラム１表面を一様に帯電する。
【００２２】
露光装置３は、本実施例ではレーザービームスキャナ装置とされ、画像信号に応じて変調されたレーザー光Ｌがスキャン出力される。帯電装置２によって一様に帯電した感光ドラム１に、露光装置３からレーザー光Ｌが照射されると静電潜像が形成される。
【００２３】
現像装置４は、現像剤であるトナーＴを収容する現像容器（以下、「トナー容器」という。）４５を備えている。また、トナー容器４５には、現像ローラ（現像剤担持体）４１、供給ローラ（現像剤供給部材）４２、現像ブレード（現像剤規制部材）４３、撹拌部材４４が配置されている。
【００２４】
現像剤担持体としての現像ローラ４１は、表面にトナーＴを担持・搬送し、感光ドラム１の対向位置で感光ドラム１と順方向に所定の周速比をもって回転し現像動作を行う。現像ローラ４１には所定の現像バイアスが印加され、静電潜像はトナーＴによって現像される。
【００２５】
紙等の記録媒体Ｓは、給紙ローラ９によって感光ドラム１での潜像の形成と同期して、転写装置５に供給、及び搬送される。
【００２６】
転写装置５は、感光ドラム１に対向する転写ローラとされ、転写ローラ５には所定の転写バイアスが印加され、感光ドラム１上のトナー像を記録媒体Ｓ上へ転写する。
【００２７】
トナー像が転写された記録媒体Ｓは、定着装置７に搬送され、永久定着された後、画像形成装置本体外部に排出される。
【００２８】
感光ドラム１上の残留トナーは、クリーニング装置６によって除去され、回収される。
【００２９】
また、感光ドラム１、帯電装置２、現像装置４及びクリーニング装置６はプロセスカートリッジ１０として一体化されており、画像形成装置本体１００Ａに対して着脱可能である。プロセスカートリッジ１０には記憶手段として不揮発性のメモリｍが設けられており、プロセスカートリッジ１０の印字枚数やトナー検知結果などの使用状況に関する情報を格納してある。画像形成装置本体１００Ａのメモリ通信手段を介して、プロセスカートリッジ１０の使用状況の読み出し、書き込みを行う。
【００３０】
図２をも参照して現像装置４について説明する。
【００３１】
現像剤担持体としての現像ローラ４１は、本実施例では、金属製の芯金４１ａ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などの弾性部材４１ｂを施した構成とされる。
【００３２】
現像剤供給部材としての供給ローラ４２は、現像ローラ４１に当接し、現像ローラ４１とカウンター方向に所定の周速比をもって回転している。供給ローラ４２は、金属製の芯金４２ａの周囲に発泡ウレタンなどの発泡体とされる弾性部材４２ｂを施した構成であり、現像ローラ４１にトナーＴを供給する。
【００３３】
現像ブレード４３は、金属製の薄板からなり、現像ローラ４１に押圧され現像ローラ４１表面のトナー層が均一になるように規制する。さらに、現像ローラ４１上のトナーコートを規制する際に、トナーＴと現像ローラ４１及び現像ブレード４３の間でトナーＴが摩擦帯電され、現像及び転写に必要な帯電極性を付与する。本実施例においては現像及び転写において正極性側へトナーを搬送するため、トナーを負極性に帯電させている。
【００３４】
撹拌部材４４は、回転駆動の中心軸４４ａとトナー容器４５との底面４５ａ間の距離よりも長い弾性部材４４ｂの撹拌シートで構成されている。撹拌部材４４を回転駆動することで、トナー容器４５内のトナーＴを撹拌し凝縮をほぐすと共に、トナーＴを現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲へ搬送する。また、撹拌部材４４はエンコーダ等の回転位相が検知可能な本体駆動源Ｍ（図４参照）から駆動が入力され、制御部２００により撹拌部材４４の位置が制御される。この駆動源Ｍから適切にギア等で減速され現像ローラ４１及び供給ローラ４２も駆動される。
【００３５】
（現像剤量検知装置）
図４を参照して本実施例１における現像剤量検知装置８について説明する。
【００３６】
本実施例にて現像剤量検知装置８は、現像ローラ４１と供給ローラ４２の芯金４１ａ、４２ａ間の静電容量を画像形成装置本体１００Ａに設置された検知回路（トナー残量検知手段）８０によって測定し、トナー残量を検知している。
【００３７】
つまり、図４に示すように、現像剤量検知装置８は、現像ローラ４１の芯金４１ａか、又は電極部材（以下、「アンテナ電極」という。）としての供給ローラ４２の芯金４２ａのいずれかに交流電圧を印加する交流電源８１を備えている。更に、現像剤量検知装置８は、供給ローラ４２の芯金４２ａに少なくとも交流成分を含む所定の検知用バイアスを印加した際に、現像ローラ４１に誘起される交流電流量を検知する検知回路８０を備えている。斯かる構成にて、現像剤量検知装置８は、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間の静電容量を検知できる。
【００３８】
本実施例では現像剤量検知装置８の検知回路８０として、図５に示すように、検知した交流電流をＶｉｎから入力し、整流回路８２ａにより半波整流及び電圧に変換し、ＯＰアンプを用いた積分増幅回路８２ｂで基準電圧Ｖｒｅｆとの差分を積分増幅し、直流電圧をＡＤ変換回路８２ｃに送り、ＡＤ変換を行った。この値をトナー残量検知出力電圧として、画像形成装置本体１００Ａの制御部２００に出力する回路を用いた。
【００３９】
即ち、本実施例１での現像剤量検知装置８の検知回路８０は、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間の静電容量がより大きければ、現像ローラ４１に誘起される交流電流量も大きくなり、結果としてトナー残量検知出力電圧はより大きい値を示すことになる。
【００４０】
現像ローラ４１と供給ローラ４２との間にトナーＴがより多く存在すると、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間の静電容量はより大きくなる。その結果、トナー残量検知出力電圧はより大きい値を示す。反対に、画像形成動作によってトナーＴが消費され、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間のトナー量が少なくなると、現像ローラ４１と供給ローラ４２との間の静電容量は小さくなる。その結果、トナー残量検知出力電圧はより小さい値を示す。
【００４１】
よって、供給ローラ４２に少なくとも交流成分を含む検知用バイアスを静電容量検知用バイアス印加装置（交流電圧源）８１により印加し、検知回路８０によって、現像ローラ４１に誘起された交流電流量に応じた電圧を検知する。これによって、トナー残量検知が可能となる。検知用バイアスとしては、周波数５０ｋＨｚ、振幅２００Ｖの正弦波の交流電圧を印加した。
【００４２】
本実施例は、トナー容器４５内のトナーを撹拌部材４４により水平方向に搬送する構成である。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、撹拌部材４４がトナー容器４５の底面４５ａに接触し、撹拌部材４４がトナー容器４５から離れる直前の撹拌部材４４の回転方向下流の位置を撹拌部材４４の位置Ａとする。
【００４４】
また、図３（ｄ）に示すように、撹拌部材４４がトナー容器４５の上面４５ｂに接触するか又はトナー容器４５の底面４５ａに接触しない位置、即ち、撹拌部材４４によってトナーが集められない位置を撹拌部材４４の位置Ｂとする。
【００４５】
図３（ｄ）に示すようにトナーが残り少ない時に撹拌部材４４を位置Ｂでトナー残検を行う場合は、トナー剤面が供給ローラ４２より低い状態になり、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲にトナーがほとんど存在せず、トナー残量検知においてはトナー残量の減少を検知することが困難になる。
【００４６】
一方、図３（ａ）に示すようにトナーが残り少ない時に撹拌部材４４を位置Ａでトナー残検を行う場合は、トナー容器４５内のトナーを現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲に掻き集めるため、トナー残量検知によってトナー残量の減少を検知できる。
【００４７】
図６に、撹拌部材４４が図３に示した位置Ａ（実線）と位置Ｂ（破線）にあるときのトナー残量検知の出力結果を示す。位置Ａでは、トナーがある程度消費された状態からトナー残量検知出力電圧の減少が大きくなる（図６中のトナー量がＬＶ．３よりも少なくなった状態）。一方、位置Ｂではトナー量が満タンの状態（以後、トナーＦＵＬＬとし、この状態を図６中のトナー量がＬＶ．１で示す）からトナー残量検知出力電圧の減少が始まる。そして、トナー残量検知出力電圧が位置Ａでのトナー残量検知出力電圧より低めに推移している（図６中のトナー量がＬＶ．１からＬＶ．３の状態）。
【００４８】
また、ベタ黒画像が印字できなくなる状態（以後、トナーＯＵＴとし、この状態を図６中のトナー量がＬＶ．４で示す）を安定して検知するためには、撹拌部材４４を位置Ａで止めてトナー残量検知動作を行うことが望ましい。つまり、図６に示すように、トナーが少し消費された状態（ＬＶ．３）からトナーＯＵＴ（ＬＶ．４）の区間で、トナー残量検知出力電圧の変化が大きい。したがって本実施例ではトナー残量検知動作を行う場合は撹拌部材４４を位置Ａに止めて実施した。
【００４９】
以上のことから、撹拌部材４４の位置がトナー残量検知動作の度に変化すると、トナー残量検知出力電圧も撹拌部材４４の位置に応じて変化してしまい安定した結果が得られない。特にトナーが無くなり画像形成ができなくなる状態を安定して検知することが重要となる。そのため、トナー残量検知時に撹拌部材４４を所定の位置に止めて行うことで、安定してトナー残量検知が可能となる。
【００５０】
つまり、本発明によれば、撹拌部材の停止位置によって現像ローラの周囲のトナー量の変化によるトナー残量検知結果の安定性が向上する。すなわち、現像剤残量検知を行う場合は撹拌部材を特定の位置に停止して行うことにより、トナーが自重によって現像担持体の周囲へ搬送されない現像装置においても、安定してトナー残量検知を行うことができる。
【００５１】
実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施例について説明する。
【００５２】
画像形成装置及びその構成部材の配置、また、現像剤量検知装置８によるトナー残量検知のために現像ローラ４１と供給ローラ４２の芯金４１ａ、４２ａ間の静電容量変化を用いることは実施例１と同様である。以下の説明において、上述した実施例１と同様の部分については、その説明を省略する。
【００５３】
本実施例においては、トナーＦＵＬＬからトナーＯＵＴまでのトナー残量をほぼ連続して検知することができるトナー残量検知を説明する。
【００５４】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、撹拌部材４４がトナー容器４５の底面４５ａに接触し、撹拌部材４４がトナー容器４５から離れる直前の撹拌部材４４の回転方向下流の位置を撹拌部材４４の位置Ａとする。
【００５５】
また、図３（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に示すように、撹拌部材４４がトナー容器４５の上面４５ｂに接触するか又はトナー容器４５の底面４５ａに接触しない位置を撹拌部材４４の位置Ｂとする。
【００５６】
トナー量が、十分にある状態から画像形成によってトナーを消費していく過程で、撹拌部材４４の位置Ａ及びＢでのトナーの偏在の様子を説明する。
【００５７】
図３（ｃ）、（ｆ）に示すような、トナー容器４５内のトナーが十分にあり、撹拌部材４４の撹拌軸４４ａが現像剤面（トナー剤面）Ｔｓに埋もれている状態をトナー量ＬＶ．１とする。トナー量ＬＶ．１においては、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲にあるトナー量は、撹拌部材４４の停止位置の影響をほとんど受けず、トナー剤面Ｔｓはトナー容器４５内で平坦になっている。
【００５８】
次に、トナーを消費することによって撹拌部材４４の撹拌軸４４ａがトナー剤面Ｔｓより高い位置になる状態をトナー量ＬＶ．２とする。トナー量ＬＶ．２において、位置Ａでは図３（ｂ）に示すように、撹拌部材４４によってトナー容器４５内のトナーを現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲に掻き集めるが、トナーを撹拌部材４４の撹拌軸４４ａより高い位置に搬送されたトナーは、撹拌軸４４ａの上側を通り自重によって、トナー容器４５の奥側へ流れ込む。結果として、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲のトナー剤面Ｔｓは、撹拌部材４４の撹拌軸４４ａとほぼ水平位置を維持する。一方、位置Ｂでは図３（ｅ）に示すように、位置Ａにおいて掻き集めたトナーがトナー容器４５の奥へ戻され、トナー剤面Ｔｓはトナー容器４５内で平坦になる。
【００５９】
さらにトナーを消費すると、位置Ａでは図３（ａ）に示すように撹拌部材４４で現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲に掻き集めたトナーが撹拌部材４４の撹拌軸４４ａまで到達せず、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲のトナー量が減少を始める。この状態をトナー量ＬＶ．３とする。位置Ｂでは図３（ｄ）に示すように、トナー剤面Ｔｓの高さが現像ローラ４１及び供給ローラ４２と同程度となり、現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲のトナー量が少なくなる。
【００６０】
以後は、トナー剤面Ｔｓが供給ローラ４２よりも低い状態をトナー量ＬＶ．４とする。位置Ａにおいても、撹拌部材によって現像ローラ４１と供給ローラ４２の周囲に掻き集められるトナー量が減少していく。トナー量ＬＶ．４でさらにトナー消費を続けると、供給ローラ内に十分なトナーが保持されず、現像ローラ上へのトナー供給ができなくなり、ベタ黒画像の印字が不可能となる。
【００６１】
図６は横軸にトナー量を、縦軸に撹拌部材４４の位置Ａ及びＢにおけるトナー残量検知結果を示したものである。
【００６２】
トナー量ＬＶ．１でのトナー残量検知結果は共にＯを示す。つまり、トナー量ＬＶ．１において、撹拌部材４４の位置は影響がなく、どちらの位置で行ってもよい。
【００６３】
トナー量ＬＶ．２以降の位置Ｂのトナー残量検知結果は、トナー量ＬＶ．１以降と同様にトナー量の減少に対してトナー残量検知結果も減少する。一方、位置Ａのトナー残量検知結果は、トナー残量検知結果の減少がなく、Ｐを示す。このＰの値は、トナー剤面が撹拌部材４４の撹拌軸と水平の高さにある時に示す値であり、トナー量Ｌｖ．２においては、位置Ａによるトナー残量検知が困難であることを示している。そこで、本実施例においては、トナー量がＬＶ．２近傍である場合には位置Ｂにおいてトナー残量検知を行う。
【００６４】
位置Ａでは、トナー量Ｌｖ．２においてはトナー残量検知結果Ｐから変化が小さかった検知結果に対し、トナー量ＬＶ．３でのトナー残量検知結果に変化が見られ始める。一方、位置Ｂでは、トナー量ＬＶ．１からトナー残量検知結果が単調減少を続けているが、変化量が小さくなり、トナー残量を検知するのが困難になっていく。
【００６５】
つまり、トナー量ＬＶ．３以降においては、位置Ｂでのトナー残量検知結果の変化量が小さく、位置Ａでのトナー残量検知結果の変化量が大きくなる。本実施例においては、撹拌部材４４の位置Ａにおいてのトナー残量検知出力電圧が変化し始める残量をトナーＬＯＷとし、トナーが残り少なくなり始めた状態とした。位置Ｂにおいてトナー量ＬＶ．１からトナー量ＬＶ．３までトナー残量検知を行い、予め設定されたトナーＬＯＷ近傍の位置Ｂでのトナー残量検知の閾値Ｑを検知した場合に、位置Ａでの残検に切り替える。
【００６６】
トナー量ＬＶ．４でのトナー残量検知結果は、位置Ａ、位置Ｂ共にトナー残量検知結果に変化がなくなり値が収束する。本実施例においてはベタ黒画像が印字可能な閾値として位置Ａでのトナー残量検知の閾値ＲにおいてトナーＯＵＴと検知する。
【００６７】
以上のように、本実施例におけるトナー残量検知動作は、トナー量ＬＶ．１からＬＶ．３までの区間を撹拌部材４４の位置Ｂで行い。位置Ｂでのトナー残量検知結果がトナーＬＯＷを示す閾値Ｑを検知した場合に、位置Ａでのトナー残量検知に切り替え、ＬＶ．３からＬＶ．４の区間を位置Ａでトナー残量検知を行う。
【００６８】
画像形成装置１の制御部２００には、撹拌部材４４の位置Ａ及び位置Ｂでのトナー残量検知出力電圧をトナー量へ変換するテーブルを持つ。また、プロセスカートリッジのメモリｍには、トナー残量検知手段、即ち、現像剤量検知承知８によってトナーＬＯＷを検知した場合に記録する。
【００６９】
図７に本実施例におけるトナー残量検知シーケンスを示す。トナー残量検知シーケンスは、画像形成動作終了時に連続して行うため、現像装置４が駆動している状態でシーケンスを開始する。
【００７０】
まず、画像形成動作以前にメモリｍにトナーＬＯＷが記録されているか確認する（Ｓ０）。
【００７１】
トナーＬＯＷが記録されていない場合（Ｓ０−Ｎｏ）、画像形成動作後に撹拌部材４４を位置Ｂで止めて駆動を停止する（Ｓ１）。
【００７２】
トナー残量検知動作を行い（Ｓ２）、制御部（演算部）２００で撹拌部材４４が位置Ｂの状態でのトナー残量Ｔｂを算出する（Ｓ３）。
【００７３】
Ｔｂが予め設定されたトナーＬＯＷの閾値より多いならば（Ｓ４−Ｎｏ）、Ｔｂをメモリｍに記録し（Ｓ１２）、ユーザーにトナー残量を報知し（Ｓ１３）、トナー残量検知シーケンスを終了する。
【００７４】
ＴｂがトナーＬＯＷの閾値以下を検知したならば（Ｓ４−Ｙｅｓ）、トナーＬＯＷと判断し、メモリｍにトナーＬＯＷ検知を記録する（Ｓ５）。再び現像装置４の駆動を開始し（Ｓ６）、撹拌部材４４を位置Ａで止め（Ｓ７）、トナー残量検知動作を行い（Ｓ８）、トナー残量Ｔａを算出する（Ｓ９）。
【００７５】
Ｔａが予め設定されたトナーＯＵＴの閾値より多いならば（Ｓ１０−Ｎｏ）、Ｔａをメモリｍに記録し（Ｓ１２）、ユーザーにトナー残量を報知し（Ｓ１３）、トナー残量検知シーケンスを終了する。
【００７６】
ＴａがトナーＯＵＴの閾値以下を検知したならば（Ｓ１０−Ｙｅｓ）、トナーＯＵＴと判断し、メモリｍにトナーＯＵＴを記録する（Ｓ１１）。残量検知結果をメモリｍに記録し（Ｓ１２）、ユーザーに対してトナー残量検知結果の報知し（Ｓ１３）、トナー残量検知シーケンスを終了する。
【００７７】
また、Ｓ０において、トナーＬＯＷが記録されている場合（Ｓ０−Ｙｅｓ）、位置Ｂでのトナー残量検知を行わず位置Ａでのトナー残量検知検のみを行う（Ｓ７）。
【００７８】
このようにすることで、トナーＦＵＬＬからトナーＯＵＴまでのトナー残量をほぼ連続して検知することができる。
【００７９】
つまり、本実施例においても、上記実施例１と同様の作用効果を達成し得る。
【００８０】
実施例３
図８に、現像装置４の他の実施例を示す。上記実施例１、２では、現像装置４は、現像剤担持体としての現像ローラ４１と、現像剤供給部材としての供給ローラ４２とを備え、供給ローラ４２の芯金４２ａがアンテナ電極として機能する構成とされた。
【００８１】
しかし、本発明の現像装置４は、上記実施例１、２に記載の構成に限定されるものではなく、本実施例では、図８に示すように、現像剤担持体としては、導電性の現像スリーブ４１を備え、アンテナ電極としては、現像スリーブ４１の近傍に配置した金属ワイヤ４２ｗとすることもできる。
【００８２】
本実施例においても、上記実施例１、２で説明したと同様の現像剤量検知装置８によるトナー残量検知を適用して、上記実施例１、２で説明したと同様の作用効果を得ることができる。
【００８３】
上記各実施例では、本発明は、感光ドラム１のトナー像を直接、記録媒体としての用紙Ｓに転写する画像形成装置であるとして説明したが、本発明はこの構成の画像形成装置に限定されるものではない。例えば、中間転写ベルトなどの中間転写体を備え、感光ドラム１のトナー像を一旦この中間転写体に転写し、その後、中間転写体のトナー像を用紙に転写する中間転写方式の画像形成装置であってもよい。斯かる画像形成装置の構成は、当業者には周知であるので、これ以上の詳しい説明は省略する。
【符号の説明】
【００８４】
１ 感光ドラム（像担持体）
４ 現像装置
４１ 現像ローラ（現像剤担持体）
４２ 供給ローラ（現像剤供給部材）
４２ａ 芯金（電極部材）
４４ 撹拌部材
４５ トナー容器（現像容器）
８ 現像剤量検知装置
８０ 検知回路（現像剤残量検知手段）
８１ 交流電圧源
１００ 画像形成装置
２００ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像装置と、前記現像装置の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、を有し、
前記現像装置は、
前記現像剤を収容する現像容器と、
前記現像剤を担持し、前記像担持体へと搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の周囲に設置される電極部材と、
前記現像容器内の前記現像剤を撹拌し、前記現像剤担持体へ搬送する撹拌部材と、を備え、
前記現像剤量検知装置は、
前記現像剤担持体か前記電極部材のどちらか一方に対して交流電圧を印加する交流電圧源と、
前記交流電圧が印加されなかった前記現像剤担持体か前記電極部材のどちらかによって検知される交流電流を用いて、前記現像容器内の現像剤量を検知する現像剤残量検知手段と、を備えた画像形成装置において、
前記現像剤量検知装置による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材を特定の位置に停止して行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像装置は、導電性の芯金の周囲に発泡体を備え、前記撹拌部材によって搬送された前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材を有し、
前記現像剤供給部材の芯金は前記電極部材を兼ね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】
前記現像剤残量検知手段による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材が現像容器の底面に接触し、前記撹拌部材が現像容器から離れる直前の前記撹拌部材の回転方向下流の位置で停止して行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤の残量に応じて前記撹拌部材の停止位置を変え、現像剤残量を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤残量検知手段による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材が前記現像容器の上面に接触するか又は前記現像容器の底面に接触しない位置で停止することにより行い、
前記現像剤残量検知手段による前記現像剤残量が予め設定された量にまで減少したとき、前記現像剤残量検知手段による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材が現像容器の底面に接触し、前記撹拌部材が現像容器から離れる直前の前記撹拌部材の回転方向下流の位置で停止して行なうことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に形成された静電潜像を現像剤で現像する現像装置と、前記現像装置の現像剤量を検知する現像剤量検知装置と、を有し、
前記現像装置は、
前記現像剤を収容する現像容器と、
前記現像剤を担持し、前記像担持体へと搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の周囲に設置される電極部材と、
前記現像容器内の前記現像剤を撹拌し、前記現像剤担持体へ搬送する撹拌部材と、を備え、
前記現像剤量検知装置は、
前記現像剤担持体か前記電極部材のどちらか一方に対して交流電圧を印加する交流電圧源と、
前記交流電圧が印加されなかった前記現像剤担持体か前記電極部材のどちらかによって検知される交流電流を用いて、前記現像容器内の現像剤量を検知する現像剤残量検知手段と、を備えた画像形成装置において、
前記現像剤量検知装置による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材を特定の位置に停止して行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像装置は、導電性の芯金の周囲に発泡体を備え、前記撹拌部材によって搬送された前記現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材を有し、
前記現像剤供給部材の芯金は前記電極部材を兼ね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】
前記現像剤残量検知手段による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材が現像容器の底面に接触し、前記撹拌部材が現像容器から離れる直前の前記撹拌部材の回転方向下流の位置で停止して行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤の残量に応じて前記撹拌部材の停止位置を変え、現像剤残量を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤残量検知手段による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材が前記現像容器の上面に接触するか又は前記現像容器の底面に接触しない位置で停止することにより行い、
前記現像剤残量検知手段による前記現像剤残量が予め設定された量にまで減少したとき、前記現像剤残量検知手段による前記現像剤残量検知は、前記撹拌部材が現像容器の底面に接触し、前記撹拌部材が現像容器から離れる直前の前記撹拌部材の回転方向下流の位置で停止して行なうことを特徴とする請求項４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２０１３−２９５４３（Ｐ２０１３−２９５４３Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３５２９（Ｐ２０１１−１６３５２９）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【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２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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