(57)【要約】【課題】新たに専用の発光素子を設けるのではなく、画像形成プロセスに不可欠な露光手段である走査光学装置を発光手段として用いることにより、簡便な手段で正確に現像器内の現像剤残量を検知することができる画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】画像形成装置は、画像データに応じて光を照射する光源手段と、光源手段から照射された光を回転多面鏡で走査して感光体８上に静電潜像を形成する走査光学装置１２と、感光体８上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、現像剤を貯蔵する現像器と、走査光学装置１２からの走査光の一部を現像器内に導く導光手段と、現像器内から導入された走査光の一部を受光して光量信号を出力する受光手段を現像器近傍に備える画像形成装置であって、前記導光手段を異なったタイミングで照射された複数の走査光を一の受光手段に導くことができるように配置した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置は、画像データに応じて光を照射する光源手段と、光源手段から照射された光を回転多面鏡で走査して感光体上に静電潜像を形成する走査光学装置と、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、現像剤を貯蔵する現像器と、走査光学装置からの走査光の一部を現像器内に導く導光手段と、現像器内から導入された走査光の一部を受光して光量信号を出力する受光手段を現像器近傍に備える画像形成装置であって、前記導光手段が異なったタイミングで照射された複数の走査光を一の受光手段に導くことができるように配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は、前記走査光学装置からの走査光の一部が、画像露光範囲外の光であ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】
前記画像形成装置は、前記受光手段が一の現像器に対して、複数個配置されてい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４】
前記画像形成装置は、前記受光手段が光ガイド部材又は受光素子であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成装置は、前記受光手段の光ガイド部材が樹脂製であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成装置は、前記受光手段の光ガイド部材がアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、又はこれらの重合体であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画像形成装置は、前記導光手段が１個以上のミラーであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記画像形成装置は、少なくとも感光体と現像手段とを一体に支持し、請求項１ないし７のいずれかに記載の導光手段と受光手段を備えるプロセスカートリッジを有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置において、露光手段を用いて現像器内の現像剤残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】
従来から、画像形成装置に使用される現像器内の現像剤残量を検知する方法として、専用の発光素子、受光素子を利用して検知する方法が広く実用化されている。例えば、検知光を受光素子にガイドし現像剤の有無を検知するための光ガイド部材において、前記検知光が入射する入射面を有する第一入射光ガイド部及び第二入射光ガイド部の二つの入射光ガイド部と、前記検知光が照射する照射面を有する一つの照射光ガイド部を有し、入射した光が全反射する角度を持つ斜面部を有することとしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、発光素子は専用に用いられており、省スペース化、製造コストの低減の妨げになっている。
このため、新たに専用の発光素子を設けるのではなく、画像形成プロセスに不可欠な露光手段である走査光学装置を発光手段として用いる方法が提案されている。例えば、画像形成装置に作像ユニットが着脱可能に装着され、作像ユニットは、分離可能な本体上ケースと本体下ケースとの間に、感光体、帯電ローラ、ポリゴンミラー、モータロータ、走査レンズ及びプリント基板を支持し、プリント基板に半導体レーザ等が実装され、本体下ケースの下面にトナーを収納するトナーケースが取り付けられ、半導体レーザからの光ビームをトナーケースに導入してトナーの残量を検出することとしたものがある（例えば、特許文献２参照。）。また、感光体ドラムに照射するための光路となる射出窓とは別の位置に射出口を形成し、画像領域外のレーザ光を射出口から射出させ、現像剤貯蔵容器にレーザ光が透過可能な部分を形成し、かつ射出口からの射出光方向で射出口と現像剤貯蔵容器を挟んで対向する位置に光検出手段を配設させることにより、現像剤貯蔵容器内やユニットの装着状態を検知し、現像剤貯蔵容器内の現像剤有無検知や現像剤残量検知を行えることとしたものがある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４０４５６号公報
【特許文献２】特開２００１−１８３８９７号公報
【特許文献３】特開２００３−４３８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術をさらに改良し、新たに専用の発光素子を設けるのではなく、画像形成プロセスに不可欠な露光手段である走査光学装置を発光手段として用いることにより、検知に必要な部材を最小限に抑え、複雑な制御手段を用いることなく簡便な手段で正確に現像器内の現像剤残量を検知することができ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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の特徴を有している。
本発明は、画像形成装置が、画像データに応じて光を照射する光源手段と、光源手段から照射された光を回転多面鏡で走査して感光体上に静電潜像を形成する走査光学装置と、感光体上に形成された静電潜像を現像する現像手段と、現像剤を貯蔵する現像器と、走査光学装置からの走査光の一部を現像器内に導く導光手段と、現像器内から導入された走査光の一部を受光して光量信号を出力する受光手段を現像器近傍に備える画像形成装置であって、前記導光手段が異なったタイミングで照射された複数の走査光を一の受光手段に導くことができるように配置されていることを特徴とする。
画像形成プロセスに不可欠な露光手段で、広く実用化されている方式の走査光学装置からの走査光を発光手段として用いることにより、検知に必要な部材を最小限に抑えることができる。また、前記導光手段により、現像剤の残量検出を複数箇所で行っても、それに対応する数の受光手段を持つ必要がないため、複雑な制御手段を用いることなく簡便な手段で正確に現像器内の現像剤残量を検知することができ、現像剤が完全になくなる前に、現像剤残量が少なくなったことが把握でき、現像剤を適宜補給することができる。
【０００６】
本発明は、前記画像形成装置が、前記走査光学装置からの走査光の一部が、画像露光範囲外の光であることを特徴とする。
簡便な手段で正確に現像器内の現像剤残量を検知することができる。
【０００７】
本発明は、前記画像形成装置が、前記受光手段が一の現像器に対して、複数個配置されていることを特徴とする。
受光手段を一の現像器に対して複数個配置することにより、より精度の高い現像剤残量の検出ができる。それにより現像剤が完全になくなる前に現像剤残量が少なくなったことが把握でき、現像剤を適宜補給することができる。
【０００８】
本発明は、前記画像形成装置が、前記受光手段が光ガイド部材と又は受光素子であることを特徴とする。
現像器近傍に備えられた受光手段に、光ガイド部材で受光し受光素子であるセンサで出力する方法、又は受光素子であるセンサのみで受光し出力する方法により、簡便な手段で正確に現像器内の現像剤残量を検知することができる。
【０００９】
本発明は、前記画像形成装置が、前記受光手段の光ガイド部材が樹脂製であることを特徴とする。
簡便な手段で正確に現像器内の現像剤残量を検知することができる。
【００１０】
本発明は、前記画像形成装置が、前記受光手段の光ガイド部材がアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、又はこれらの重合体であることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記画像形成装置が、前記導光手段が１個以上のミラーであることを特徴とする。
簡便な手段で正確に現像器内の現像剤残量を検知することができる。
【００１２】
本発明は、前記画像形成装置が、少なくとも感光体と現像手段とを一体に支持し、上述の導光手段と受光手段を備えるプロセスカートリッジを有することを特徴とする。
画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジを有することにより、多様な現像剤収容形態の画像形成装置に対応することができ、メンテナンスなど利便性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記課題を解決するための手段により、本発明は、検知に必要な部材を最小限に抑え、複雑な制御手段を用いることなく簡便な手段で正確に現像器内の現像剤残量を検知することができ、現像剤が完全になくなる前に、現像剤残量が少なくなったことが把握でき、現像剤を適宜補給することができるようにし、省スペース化、製造コストの低減を図ることができた。また、画像形成装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジを有することにより、多様な現像剤収容形態の画像形成装置に対応することができ、利便性を向上させた画像形成装置を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図１から図５に基づいて説明する。ただし、これらは一実施形態にすぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１５】
図１は、画像形成装置の構成概略図である。
本実施形態の画像形成装置はカラーレーザープリンタで、給紙部１、シアンＣ作像部２、イエローＹ作像部３、マゼンタＭ作像部４、ブラックＫ作像部５、排紙部６を一体的に積み上げた構成にしている。作像部は、感光体８と図示しない帯電手段、クリーニング部からなる上構造体１０と、現像器からなる下構造体１１とともに一体のプロセスカートリッジを構成している。上構造体１０と下構造体１１の間を走査光学装置１２から照射されたレーザー光が通過し、感光体８上を走査することで静電潜像が形成される。次に、各色の作像部の現像器でトナーを感光体８上に現像し、トナー像を形成する。感光体８上に形成されたトナー像は、給紙部１からレジストローラ７により感光体８に搬送された記録紙に転写ローラ９で転写され、転写後の記録紙は転写搬送ベルト１３により搬送され、最終的に定着器１４でトナー像が定着され、排紙ローラ１５により原稿台１６に排出される。
【００１６】
図２は、トナー残量を光ガイド部材とトナーセンサで検知するときの作像部の詳細図である。作像部でトナー残量を検知するときの詳細図である。走査光学装置１２内部に設けられた回転多面鏡であるポリゴンミラー１８で偏向走査されたレーザー光は、第１結像レンズ１９、第２結像レンズ２０を経て感光体８に結像される。画像形成域の外側の走査光は導入手段である折り返しミラー２２−ａ、２２−ｂで反射し、入口窓２３−ａ、２３−ｂから現像器の内部に導入される。画像形成域の外側の走査光は、トナーが残り少なくなると、現像器内部を通過し、出口窓２４−ａ、２４−ｂから、受光手段である光ガイド部材２５の両端部に照射される。光ガイド部材２５は透明な樹脂であるアクリル、ポリスチレン、又はこれらの重合体により成型され、現像器下部のプリンタ本体に取り付けられている。光ガイド部材２５の端部に入射した光は、内部反射を繰り返し、受光素子であるトナーセンサ２６に至る。トナーセンサ２６はフォトディテクタなどを使用すればよい。本例では光ガイド部材２５は単純に２箇所の境界面で反射する形状となっているが、光ファイバーケーブルのように内部で無数に反射するようなものでもよい。
画像形成プロセスに不可欠な露光手段で、広く実用化されている方式の走査光学装置１２からの走査光を発光手段として用いることにより、検知に必要な部材を最小限に抑えることができ、複雑な制御手段を用いることなく簡便な手段で正確に現像器内のトナー残量を検知することができ、トナーが完全になくなる前に、トナー残量が少なくなったことが把握でき、トナーを適宜補給することができる。
【００１７】
図３は、図２の作像部から上構造体を除いた状態を、上から見た図である。光源ユニット２７から照射されたレーザー光はＡの方向に回転するポリゴンミラー１８により偏向され、感光体８上を走査する。このとき、画像形成に必要な走査範囲である露光範囲はＣ−Ｄである。各走査線の水平同期をとるため、感光体８の露光範囲の外側では、走査線の一部Ｅが同期ミラー２９により折り返され同期センサ３０に結像する。いくぶん露光範囲に近い画像形成域の外側の走査光Ｆは、現像器の上方に設けられた折り返しミラー２２−ａにより現像器内部に反射される。走査終端側にある画像形成域の外側の走査光Ｇも、同様に折り返しミラー２２−ｂにより現像器内部に反射される。前記画像形成域の外側の走査光Ｆ、Ｇは、トナーが残り少なくなると、図２に示すように現像器内部を通過し、最終的にトナーセンサ２６で検出される。
【００１８】
図４は、作像部に備えられた同期センサとトナーセンサの出力の時間的な関係を示したグラフである。同期センサ３０が出力してからｔ１［ｓｅｃ］後にトナーセンサ２６が出力されると、走査光Ｆを検出したことになり、現像器の右側のトナーが残り少なくなったことがわかる。また、同期センサ３０が出力してからｔ２［ｓｅｃ］後にトナーセンサ２６が出力されると、走査光Ｇを検出したことになり、現像器の左側のトナーが残り少なくなったことがわかる。本実施形態の現像器の構成では、トナーは右側から消費されるため、走査光Ｆの検出によりトナー全量のおよそ半分を消費したことがわかる。その後、走査光Ｆとともに走査光Ｇが検出されれば、トナーが完全になくなるまで間もなくであることがわかる。
【００１９】
図５は、トナー残量をトナーセンサのみで検知するときの作像部の詳細図である。図２の作像部のうち、受光手段に光ガイド部材２５を用いないで、受光素子であるトナーセンサ１の２６−ａ、トナーセンサ２の２６−ｂを用いて、走査光Ｆ、Ｇを直接検出できるようにしたものである。配置の制約などがなく、コストの上昇が許容できる場合には、このようによりシンプルな構成にしてもよい。この場合には、それぞれのトナーセンサの出力のみでトナー残量を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】画像形成装置の構成概略図である。
【図２】トナー残量を光ガイド部材とトナーセンサで検知するときの作像部の詳細図    である。
【図３】図２の作像部から上構造体を除いた状態を、上から見た図である。
【図４】作像部に備えられた同期センサとトナーセンサの出力の時間的な関係を示し    たグラフである。
【図５】トナー残量をトナーセンサのみで検知するときの作像部の詳細図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  給紙部
２  Ｃ作像部
３  Ｙ作像部
４  Ｍ作像部
５  Ｋ作像部
６  排紙部
７  レジストローラ
８  感光体
９  転写ローラ
１０  上構造体
１１  下構造体
１２  走査光学装置
１３  転写搬送ベルト
１４  定着器
１５  排紙ローラ
１６  原稿台
１８  ポリゴンミラー
１９  第１結像レンズ１９
２０  第２結像レンズ
２２−ａ、２２−ｂ  折り返しミラー
２３−ａ、２３−ｂ  入口窓
２４−ａ、２４−ｂ  出口窓
２５  光ガイド部材
２６  トナーセンサ
２６−ａ  トナーセンサ１
２６−ｂ  トナーセンサ２
２７  光源ユニット
２８  収束レンズ
２９  同期ミラー
３０  同期センサ
【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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