(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像担持体と、
該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体上に形成された潜像を現像する複数の現像器と、
トナー残量検知用の被検知部が設定され、各現像器に補給するトナーをそれぞれ収容する複数のトナー収容部と、
該複数の現像器及び該複数のトナー収容部を回転軸の回りに回転可能に支持した現像ユニットと、
該現像ユニットを回転駆動する駆動手段と、
発光部及び受光部を有するトナー残量検知手段と、
該発光部から該被検知部を介して該受光部に到達する光の光量により該被検知部におけるトナーの有無を検知し、その検知結果から該トナー収容部内のトナー残量を検知する制御手段とを備えた画像形成装置において、
上記駆動手段による回転駆動により、上記現像ユニットが、上記トナー収容部内のトナーが自重により移動して該トナー収容部の上記被検知部にトナーが集まり該被検知部にトナーが存在するトナー存在状態となるトナー残量検知位置と、該トナー収容部内のトナーが自重により移動して該被検知部からトナーが退避して該被検知部に存在しないトナー不在状態となる非トナー残量検知位置とに一時停止するように構成されており、
上記現像ユニットが上記非トナー残量検知位置から上記トナー残量検知位置へ回転駆動した直後における該被検知部にトナーが一時的に存在しないときの上記トナー残量検知手段の検知結果が、トナー無しの検知結果である場合は該トナー残量検知手段の検知動作が正常であると判定し、トナー有りの検知結果である場合は該トナー残量検知手段の検知動作が異常であると判定する判定手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記判定手段は、上記トナー残量検知手段の複数回の検知結果に基づいて、該トナー残量検知手段による検知動作の判定を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に係り、詳しくは、像担持体上に形成された潜像を現像する現像器と、トナー残量検知用の被検知部が設定され該現像器に補給するトナーを収容するトナー収容部と、発光部及び受光部を有するトナー残量検知手段とを備え、該発光部から該トナー残量検知用の被検知部を介して該受光部に到達する光の光量により、該トナー収容部内のトナー残量を検知する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、画像形成装置に用いる現像装置としては、発光部及び受光部を有するトナー残量検知手段を備え、上記発光部からトナー収容部に設けたトナー残量検知用の被検知部を介して上記受光部に到達する光の光量により、トナー収容部内のトナー残量を検知するものが知られている。
【０００３】
上記現像装置では、トナー残量検知手段として例えば光反射型もしくは光透過型のトナーエンドセンサを設け、該トナーエンドセンサの発光部から発せられた光をトナー収容部内のトナーが遮ることにより受光部に到達する光の光量が低下することを利用してトナー収容部内のトナー残量を検知している。そのため、上記トナーエンドセンサの発光面及び受光面の少なくとも一方が飛散トナー等で汚れてしまったり、上記発光部及び受光部の少なくとも一方が故障して動作不良を起こしたりすると、トナー収容部内のトナー残量が少なくなっているにもかかわらず、トナーエンドセンサの出力が、トナー収容部内に十分な量のトナーが存在しているときと同じ出力になってしまうおそれがあった。このような場合には、トナー収容部内のトナー残量が少なくなって例えばトナーエンド状態になっているにもかかわらず、トナー収容器内に十分な量のトナーが残っていると誤検知してしまうという問題点があった。
【０００４】
そこで、本出願人は特開平１０−３９６０５号公報において、トナー収容部にトナーエンド検知用の被検知部の他にトナーエンドセンサの検知動作確認用の被検知部を設けて、該トナーエンドセンサによる検知動作が正常か否かの検知確認動作を行う現像装置を開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−３９６０５号公報で開示した現像装置では、トナー収容部にトナーエンド検知用の被検知部の他にトナーエンドセンサの検知動作確認用の被検知部を設ける必要があるため、製造コストが上昇してしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー残量検知手段による検知動作が正常か否かの検知動作確認を行い、トナー残量の誤検知を未然に防止できる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上に形成された潜像を現像する複数の現像器と、トナー残量検知用の被検知部が設定され、各現像器に補給するトナーをそれぞれ収容する複数のトナー収容部と、該複数の現像器及び該複数のトナー収容部を回転軸の回りに回転可能に支持した現像ユニットと、該現像ユニットを回転駆動する駆動手段と、発光部及び受光部を有するトナー残量検知手段と、該発光部から該被検知部を介して該受光部に到達する光の光量により該被検知部におけるトナーの有無を検知し、その検知結果から該トナー収容部内のトナー残量を検知する制御手段とを備えた画像形成装置において、上記駆動手段による回転駆動により、上記現像ユニットが、上記トナー収容部内のトナーが自重により移動して該トナー収容部の上記被検知部にトナーが集まり該被検知部にトナーが存在するトナー存在状態となるトナー残量検知位置と、該トナー収容部内のトナーが自重により移動して該被検知部からトナーが退避して該被検知部に存在しないトナー不在状態となる非トナー残量検知位置とに一時停止するように構成されており、上記現像ユニットが上記非トナー残量検知位置から上記トナー残量検知位置へ回転駆動した直後における該被検知部にトナーが一時的に存在しないときの上記トナー残量検知手段の検知結果が、トナー無しの検知結果である場合は該トナー残量検知手段の検知動作が正常であると判定し、トナー有りの検知結果である場合は該トナー残量検知手段の検知動作が異常であると判定する判定手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
この請求項１の画像形成装置では、上記被検知部に光を遮光するトナーが存在しないときには、上記トナー残量検知手段の発光部から発光された光は該被検知部を介して受光部に到達し、該トナー残量検知手段は光を受光したことを示す受光信号を検知結果として出力する。このとき、該トナー残量検知手段から該受光信号が出力されない場合には、該受光部に発光部から発光した光が到達していないか、あるいは、発光部もしくは受光部の故障等によって該トナー残量検知手段の機能に何らかの異常が生じているということである。このように、被検知部にトナーが不在のときの該トナー残量検知手段の検知結果に基づいて、該トナー残量検知手段の検知動作が正常か否かの判定を行う。
【００１０】
本画像形成装置においては、上記現像ユニットが上記駆動手段によって回転駆動され、トナー残量検知位置で停止後に、回転駆動による慣性の影響で、一時的に上記トナー収容部内のトナーが上記被検知部に存在しない状態が生じる。この状態においては、上記トナー残量検知手段の発光部から発光された光は該被検知部を介して受光部に到達する。このときの該トナー残量検知手段の検知結果に基づいて、上記判定手段が該トナー残量検知手段の検知動作の判定を行う。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記判定手段は、上記トナー残量検知手段の複数回の検知結果に基づいて、該トナー残量検知手段による検知動作の判定を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
この請求項２の画像形成装置では、上記トナー収容部内のトナーの動き等により上記被検知部に偶然トナーが存在した場合などには、上記トナー残量検知手段から上記受光信号が出力されず上記判定手段による判定が正確に行われないおそれがあるが、上記複数回の検知結果に基づいて判定を行うことで、該判定を正確に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した回転型の現像装置の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は本実施形態に係る現像装置を示す斜視図である。図１（ｂ）は同現像装置の回動支持体を示す斜視図である。図１（ｃ）は同現像装置の１組の現像器及びトナー収容器としてのトナーホッパを示す斜視図である。この回転型の現像装置１を有する画像形成装置の画像形成部には、現像装置１の他に図示しない潜像担持体としての感光体、潜像形成手段としての帯電装置及び光学装置、及び除電装置などを備えている。また、上記画像形成装置には、画像形成部以外に図示しない制御部、現像装置の駆動装置、及び定着装置などを備えている。
現像装置１は、回動支持体２と、この回動支持体２に４つのイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、及びブラック（Ｂ）の各トナーの現像のために着脱自在に装着された現像器３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｂとから構成されている。また、これら現像器には、それぞれトナーホッパ５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂが一体的に搭載されている。
上記回動支持体２は、回動軸２ａに現像器用支持板２ｂと、トナーホッパ用支持板２ｃとがそれぞれ直交するように固定されており、現像器用支持板２ｂの端部に円盤状の側板部２ｄと、現像器用支持板２ｂとトナーホッパ用支持板２ｃとの間には円盤状の側板部２ｅとがそれぞれ固定されている。
【００１６】
次に、上記現像器３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｂ及びトナーホッパ５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂの構成を説明する。なお、現像器３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｂの各々に対応して取り付けられたトナーホッパ５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂは同様の構成を有しているので、以下では、各部材の符号に添え字Ｙを付し、イエロー（Ｙ）のトナーを用いる現像器３Ｙとトナーホッパ５Ｙとについて説明する。
現像器３Ｙには、現像ローラ３０Ｙ、図示しないトナー供給ローラ、及びブレードが長手方向に配設されている。トナーホッパ５Ｙは、正面視において回動支持体円形弧状に湾曲すると共に、回動軸２ａの軸方向に所定幅を有する周壁５１Ｙと、正面視で回動支持体円形弧状の外周を有する前後側壁５２Ｙと、Ｖ字状の底壁５３Ｙ（図２（ａ）参照）とからなっている。トナーホッパ５Ｙと現像器３Ｙとは連通して、トナーホッパ５Ｙから現像器３Ｙにトナーが供給されるようになっている。また、トナーホッパ５Ｙ、トナーホッパ５Ｃ、トナーホッパ５Ｍ及びトナーホッパ５Ｂは、全体として、正面視で円形の外周を有している。
【００１７】
図２（ａ）は、トナーホッパ５Ｙの内部及び光センサからなるトナーエンドセンサ２２を正面からみた説明図である。図２（ｂ）は、トナー検知用光学部材と該光学部材の光透過可能な露出面を清掃する清掃部材とを示す斜視図である。トナーエンドセンサ２２としては、発光部２０と受光部２１とを有するものを用いている。
トナーホッパ５Ｙの周壁５１Ｙの回動支持体中央部には、一対のトナー検知用光学部材として、トナーエンドセンサ２２の受光側の反射偏光板１１Ｙと、トナーエンドセンサ２２の発光側の反射偏光板１２Ｙとが対向して設けられている。これらの反射偏光板１１Ｙ及び反射偏光板１２Ｙは回動支持体四角柱状で、トナーエンドセンサ２２の受光側でトナー検知領域に面した光透過可能な光出射側露出面（以下「受光側露出面」という）１１０Ｙ、トナーエンドセンサ２２の発光側でトナー検知領域に面した光透過可能な光入射側露出面（以下「発光側露出面」という）１２０Ｙと、これら受光側露出面１１０Ｙ及び発光側露出面１２０Ｙに対して４５度の傾斜角を有し、光を反射する反射面１１１Ｙ及び反射面１２１Ｙとをそれぞれ有している。これらの受光側露出面１１０Ｙと発光側露出面１２０Ｙとの間のトナーホッパ内の光伝搬路がトナー検知領域を構成している。
【００１８】
また、上記清掃部材は、反射偏光板１１Ｙ、１２Ｙの露出面１１０Ｙ、１２０Ｙを清掃する清掃部としての板状のスクレーパ１８Ｙと、該スクレーパ１８Ｙを支持して揺動する支持部としてのスクレーパ支持部１７Ｙとにより構成されている。このスクレーパ支持部１７Ｙは、トナーホッパ５Ｙの回動に応じてスクレーパ１８Ｙが上記露出面に接触又は近接した状態で該露出面に沿って移動するように、スクレーパ１８Ｙを支持して揺動する。
上記反射偏光板１１Ｙ及び１２Ｙの一側近傍には、スクレーパ支持部１７Ｙを支持する支持部１３Ｙ及び１４Ｙが突設されている。これらの支持部１３Ｙ及び１４Ｙには支持孔１３０Ｙ及び１４０Ｙが穿設されていると共に、その上部には溝１３１Ｙ及び溝１４１Ｙが設けられている。これらの支持孔１３０Ｙ及び１４０Ｙには支軸１５Ｙが支持されており、この支軸１５Ｙには、この支軸１５Ｙの径よりやや大きい径の筒状部材１６Ｙが遊挿されいる。この筒状部材１６Ｙの長さは支持部１３Ｙ、１４Ｙの間隔より小さく、軸方向に所定の遊びを有している。筒状部材１６Ｙの回動支持体中央部には、スクレーパ支持部１７Ｙが固着されており、該スクレーパ支持部１７Ｙは回動支持体半円状の自由端部１７０Ｙと回動支持体扇形の基部１７１Ｙとを有している。スクレーパ支持部１７Ｙの基部１７１Ｙには、溝１７２Ｙが設けられており、この溝１７２Ｙには回動支持体長方形をなす板状部材のスクレーパ１８Ｙが嵌着されている。スクレーパ１８Ｙの幅Ｗ１は、反射偏光板１１Ｙの受光側露出面１１０Ｙと反射偏光板１２Ｙの発光側露出面１２０Ｙとの間隔Ｗ２よりもよりも小さくなっている。よって、筒状部材１６Ｙが支軸１５Ｙ上を軸方向に遊び分だけ一方に片寄って回動しても、スクレーパ１８Ｙは、その幅の端部が反射偏光板１１Ｙの受光側露出面１１０Ｙ又は反射偏光板１２Ｙの発光側露出面１２０Ｙのいずれか一方の面に当接して摺動するようになっている。
【００１９】
現像器３Ｙ、及びこの現像器３Ｙに取付られたトナーホッパ５Ｙがトナー検知位置にあるとき、該トナーホッパ５Ｙの周壁５１Ｙのトナー被検知部に対向する本体側には、センサ取付部が設けられている。センサ取付部には、光を発光する発光部（赤外ＬＥＤ）２０と、この光を受光する受光部（リモコン用受光素子）２１とが取り付けられている。これらの発光部２０及び受光部２１等によってトナーエンドセンサ２２が構成されている。
上記構成で、トナーホッパ５Ｙ内にトナーが入っていない場合、図３（ａ）に示すように、トナーエンドセンサ２２が発光部２０から光を発光すると、発光された光が反射偏光板１２Ｙに入射する。反射偏光板１２Ｙに入った光は反射面１２１Ｙで反射され、発光側露出面１２０Ｙから出射する。出射した光はトナーで遮光されず、受光側露出面１１０Ｙに入射する。反射偏光板１１Ｙに入った光は、反射面１１１Ｙで反射して反射偏光板１１Ｙから出射する。出射した光が受光部２１に到達すると、トナーエンドセンサ２２は受光信号を図示しない制御部に送信する。該制御部ではトナーエンドセンサ２２からの受光信号に基づいてトナーホッパ５Ｙ内にトナーがないと判断する。
また、トナーホッパ５Ｙ内にトナーが入っている場合、図３（ｂ）に示すように、トナーエンドセンサ２２が発光部２０から光を発光すると、発光された光が反射偏光板１２に入射する。反射偏光板１２Ｙに入った光は反射面１２１Ｙで反射され、発光側露出面１２０Ｙから出射する。出射した光はトナーで遮光される。このため、受光部２１では所定量の光を受光できず、トナーエンドセンサ２２は所定の受光信号を上記制御部に送信しない。よって、該制御部ではトナーホッパ５Ｙ内にトナーがあると判断する。
【００２０】
次に、回転型の現像装置１の回転に伴うトナーホッパ内のトナーの状態について説明する。図４（ａ）は現像位置におけるトナーホッパ５Ｙ内のトナーの状態を示す正面視の断面図である。図４（ｂ）はトナーエンド検知位置におけるトナーホッパ５Ｙ内のトナーの状態を示す正面視の断面図である。また、図４（ｃ）はトナーホッパ５Ｙがトナーエンド検知位置に停止した直後のトナーの状態を示す正面視の断面図である。
【００２１】
トナーホッパ５Ｙが現像位置にある場合は、図４（ａ）に示すように、トナーホッパ５Ｙ内に設けられた仕切板５４Ｙによって、現像装置１の回転動作を利用してトナーがトナーホッパ５Ｙと現像器３Ｙとを連通する連通口５５Ｙへ効率よく搬送される。そしてトナーは連通口５５Ｙから現像器３Ｙに移動し、トナーホッパ５Ｙ内の残トナーを極力少なくするように構成されている。なお、トナーホッパ５Ｙが現像位置にある場合には、最後に残ったトナーは連通口５５Ｙ付近にあるため、この部分のトナーの有無を、トナーホッパの外周部に設けられたトナーエンドセンサ２２（図中最下部）で検知することはできない。そこで、トナーホッパ５Ｙが現像位置の次の位置であるトナーエンド検知位置にあるときに、ホッパ内のトナーの有無を検知するようにしている。
【００２２】
現像器３Ｙが回転し、トナーホッパ５Ｙがトナーエンド検知位置で停止した後、所定時間経過すると、図４（ｂ）に示すように、トナーホッパ５Ｙ内のトナーは周壁５１Ｙの湾曲に沿って最下部に集まるトナー存在状態となる。トナーエンド検知用の反射偏光板１１Ｙはトナーの集まる最下部に設けられているため、このトナー存在状態でトナーエンド検知を行えば、トナーホッパ５Ｙ内には残トナーの無い状態で検知することができる。
【００２３】
なお、上記トナーホッパ５Ｙがトナーエンド検知位置に到達した直後であって、上記トナー存在状態となる前においては、図４（ｃ）に示すように、慣性によりトナーホッパ５Ｙ内のトナーが最下部に集まらずに瞬間的に反射偏光板１１Ｙ周辺にトナーが存在しないトナー不在状態となる。図示の例によるトナーホッパ５Ｙでは、トナーエンド検知位置に到達後、少なくとも１００分の１秒程度のトナー不在状態が生じ得る。このトナー不在状態では、トナーエンドセンサ２２の発光部２０から発光された光がトナーによって遮光されず、受光部２１に到達し、トナーエンドセンサ２２は受光信号を図示しない制御部に送信する。
【００２４】
本実施形態では、トナーホッパ５Ｙがトナーエンド検知位置に到達した直後のトナー不在状態のときにトナーエンドセンサ２２から出力される上記受光信号をトナーエンドセンサ２２の自己チェック機能に利用している。より具体的には、上記トナー不在状態のときにトナーエンドセンサ２２から受光信号が出力されていれば、トナーエンドセンサ２２が正常に機能していると判定する。これに対して、このトナー不在状態のときに受光信号が出力されなければ、トナーエンドセンサ２２が正常に機能しておらず、何らかの異常があると判定する。トナーエンドセンサ２２の検知に異常があると判定した場合には、上記制御部から図示しない表示部にエラー表示を出してユーザに点検を促す。
【００２５】
トナーエンド検知のシーケンスは、トナーエンド検知位置に到達した直後のトナーエンドセンサ２２の受光信号の出力と、一定時間経過後の出力とを分けて認識することができるようになっている。そして、トナーエンド検知位置に到達した直後のトナー不在状態における出力をトナーエンドセンサ２２の機能チェックのために使用し、一定時間経過後の出力を本来のトナーエンド検知のために使用する。
本実施形態に係る画像形成装置では、各現像器がトナーエンド検知位置に停止している時間はそれぞれ約２秒であるので、最初の１秒をトナーエンドセンサ自己チェック機能のために使用し、後の1秒をトナーエンド検知のために使用する。すなわち、最初の1秒の間にトナーエンドセンサ２２から受光信号が出力され、信号が瞬間的に変化すればトナーエンドセンサ２２が正常に機能していると判定し、変化が無ければ異常があると判定する。
【００２６】
なお、上記トナーエンドセンサ自己チェック機能では、自己チェック機能自体の誤動作を防止するようにしている。具体的には、所定色の現像器について複数回のトナーエンド検知動作（例えば連続１００回）を行い、トナーホッパがトナーエンド検知位置に到達した直後のトナー不在状態におけるトナーエンドセンサ２２からの受光信号の出力が無かった場合に、トナーエンドセンサ２２の機能に異常があると判定するようなシーケンスとしている。
【００２７】
以上、本実施形態によれば、トナーエンド検知位置に到達した直後のトナー不在状態でのトナーエンドセンサの検知結果に基づいて、トナーエンドセンサの検知動作が正常か否かを判定できるので、トナーホッパのトナーエンドの誤検知を未然に防止できる。さらに、トナーホッパの回転駆動による慣性で、被検知部である上記一対の反射偏光板間のトナーが退避してトナー不在状態が生じるので、被検知部をトナー不在状態にするための特別な装置を設ける必要がなく、コストの低減を図ることができる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、４つの現像器を備えた現像装置に適用した例について説明したが、現像器を一つ備えたものや４つ以外の複数の現像器を備えた現像装置に対しても同様に適用できるものである。ここで、単一の現像器を備えた現像装置のように現像器を移動させない構成の場合には、トナーホッパがトナーエンドセンサに対して移動しないため、トナーホッパ内のアジテータ等の攪拌部材を利用して上記一対の反射偏光板間のトナー検知領域のトナーを退避させるように構成することが考えられる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１及び２の発明によれば、上記被検知部に光を遮光するトナーが存在しないときの、上記トナー残量検知手段の検知結果に基づいて、該トナー残量検知手段の検知動作が正常か否か判定できるので、上記トナー収容部のトナー残量の誤検知を未然に防止でき、高い精度でトナー検知を行うことができるという優れた効果がある。
【００３０】
しかも、上記現像ユニットがトナー残量検知位置に停止した直後におけるトナー不在状態において上記トナー残量検知手段の検知動作が正常か否かを判定するので、上記被検知部のトナーを退避させるための特別な装置を設ける必要がなく、コストの低減を図ることができるという優れた効果がある。
【００３１】
特に、請求項２の発明によれば、上記判定手段は上記トナー残量検知手段の複数回の検知結果に基づいて判定を行うので、該判定手段の誤判定を防ぐことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る現像装置を示す斜視図。
（ｂ）は同現像装置の回動支持体を示す斜視図。
（ｃ）は同現像装置の現像ユニットを示す斜視図。
【図２】（ａ）は同現像装置のトナーホッパ及び光センサからなるトナーエンドセンサを正面からみた概略断面図。
（ｂ）は同トナーホッパ内のトナー検知用光学部材及び清掃部材の斜視図。
【図３】（ａ）は同トナーホッパ内にトナーが入っていない場合のトナーエンドセンサによるトナー検知の説明図。
（ｂ）は同トナーホッパ内にトナーが入っている場合のトナーエンドセンサによるトナー検知の説明図。
【図４】（ａ）は現像位置におけるトナーホッパ内のトナーの状態を示す正面視の断面図。
（ｂ）はトナーエンド検知位置におけるトナーホッパ内のトナーの状態を示す正面視の断面図。
（ｃ）はトナーホッパがトナーエンド検知位置に停止した直後のトナーの状態を示す正面視の断面図。
【符号の説明】
１        現像装置
２        回動支持体
３        現像器
５        トナーホッパ
１１      受光側の反射偏光板
１２      発光側の反射偏光板
１５      支軸
１７      スクレーパ支持部
１８      スクレーパ
２０      発光部
２１      受光部
２２      トナーエンドセンサ
１１０    受光側露出面
１１１    反射面
１２０    発光側露出面
１２０    反射面
【図１】
0003944339.tif 000002
【図２】
0003944339.tif 000003
【図３】
0003944339.tif 000004
【図４】
0003944339.tif 000005