(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子とを用いてトナー収納容器内のトナーを検知する画像形成装置のトナー検知装置において、前記発光素子からの光を前記トナー収納容器内のトナー検知位置へと案内する入射側の光ガイドと、前記トナー検知位置からの光を前記トナー収納容器外の前記受光素子へと案内する出射側の光ガイドを備え、それらの入射側の光ガイドと出射側の光ガイドのいずれか一方、またはそれらの両方を曲げて、前記発光素子と前記受光素子とを結ぶ直線上を外れた位置に前記トナー検知位置を設けてなる、トナー検知装置。
【請求項２】
前記入射側の光ガイドと前記出射側の光ガイドのいずれか一方をまっすぐに形成してなる、請求項１に記載のトナー検知装置。
【請求項３】
前記トナー収納容器が現像装置の現像ケースであって、その現像ケース内のトナーの有無を検知してなる、請求項１または２に記載のトナー検知装置。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載のトナー検知装置を備えてトナーの有無を検知してなる、現像装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のトナー検知装置を備えてトナーの満杯を検知してなる、回収トナー収納装置。
【請求項６】
請求項４に記載の現像装置または請求項５に記載の回収トナー収納装置を備えてなる、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】
この発明は、複写機やプリンタやファクシミリ、またはそれらの複合機など、用紙・ＯＨＰフィルム等のシートに画像を記録する画像形成装置に関する。特にそのうち、帯電・書込み・現像・転写・クリーニング等を繰り返して像担持体上に形成した画像を転写してシートに記録を行う電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような電子写真式の画像形成装置において、像担持体表面に形成した静電潜像を現像する現像装置、像担持体上から回収した転写残トナーを収納する回収トナー収納装置に関する。ならびに、そのような現像装置や回収トナー収納装置などにおいて、トナーの有無やトナーの満杯などを検知するトナー検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真式画像形成装置では、帯電・書込みして像担持体上に静電潜像を形成し、現像装置でトナーを付着してその像担持体上の静電潜像を現像する。現像装置では、使用とともにトナーを消費するから、通常、トナーの有無を検知するトナー検知装置を備え、トナーがなくなったとき、トナーボトル等の補給トナー容器から新たなトナーを補給する。
【０００３】
例えば図７に示すように、現像ケース１内にアジテータ２を回転自在に備え、その現像ケース１内にトナー３を収納する。現像ケース１には、対向する位置にレンズ４・５を設ける。入射側のレンズ４の外側には発光素子６を、出射側のレンズ５の外側には受光素子７を設置する。
【０００４】
そして、発光素子６から発した光を入射側レンズ４を通して現像ケース１内に入れ、現像ケース１内のトナーがなくなったときは、その光を現像ケース１内のトナー検知位置８を通過して、出射側レンズ５を通して受光素子７で受光し、トナーエンドを検知するようにして、その現像装置に補給トナー容器から新たなトナーを補給していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような現像装置では、光の直進性から、発光素子６とトナー検知位置８と受光素子７とを一直線上に配置しなければならなかった。このため、トナーエンドを検知する上において最適な位置にトナー検知位置を設けると、自ずと発光素子６および受光素子７の設置位置も定まるが、時には発光素子６および受光素子７をその位置に設置することが設計上難しいことがあった。また逆に、設計上余裕のある位置に発光素子６および受光素子７を設置すると、現像ケース１内の最適な位置でトナーを検知することができなくなることがあった。
【０００６】
そこで、この発明の第１の目的は、このような画像形成装置の現像装置などで用いるトナー検知装置において、現像ケース等のトナー収納容器内の最適な位置でトナーを検知するとともに、発光素子および受光素子を設計上余裕のある位置に設置可能とすることにある。
【０００７】
この発明の第２の目的は、そのようなトナー検知装置において、光のロスを少なくして効率よくトナーを検知可能とすることにある。
【０００８】
この発明の第３の目的は、またそのようなトナー検知装置において、現像ケース内のトナーエンドを検知可能とすることにある。
【０００９】
この発明の第４の目的は、そのようなトナー検知装置を備えた現像装置を提供することにある。
【００１０】
この発明の第５の目的は、像担持体上から回収した転写残トナーが満杯になったことを簡単に検知可能とするトナー検知装置を備えた回収トナー収納装置を提供することにある。
【００１１】
この発明の第６の目的は、上記目的を達成した現像装置または回収トナー収納装置を備える画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、上記第１の目的を達成すべく、発光素子と受光素子とを用いてトナー収納容器内のトナーを検知する画像形成装置のトナー検知装置において、発光素子からの光をトナー収納容器内のトナー検知位置へと案内する入射側の光ガイドと、トナー検知位置からの光をトナー収納容器外の受光素子へと案内する出射側の光ガイドを備え、それらの入射側の光ガイドと出射側の光ガイドのいずれか一方、またはそれらの両方を曲げて、発光素子と受光素子とを結ぶ直線上を外れた位置にトナー検知位置を設けてなる、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、上記第２の目的を達成すべく、請求項１に記載のトナー検知装置において、入射側の光ガイドと出射側の光ガイドのいずれか一方をまっすぐに形成してなる、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、上記第３の目的を達成すべく、請求項１または２に記載のトナー検知装置において、トナー収納容器が現像装置の現像ケースであって、その現像ケース内のトナーの有無を検知してなる、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、上記第４の目的を達成すべく、現像装置において、請求項１、２または３に記載のトナー検知装置を備えてトナーの有無を検知してなる、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、上記第５の目的を達成すべく、回収トナー収納装置において、請求項１または２に記載のトナー検知装置を備えてトナーの満杯を検知してなる、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、上記第６の目的を達成すべく、画像形成装置において、請求項４に記載の現像装置または請求項５に記載の回収トナー収納装置を備えてなる、ことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１には、この発明による画像形成装置の一例であるカラーレーザープリンタの全体概略構成を示す。
【００１９】
図示カラーレーザープリンタのプリンタ装置本体Ａ内には、ほぼ中央に像担持体ユニット１０を備える。像担持体ユニット１０には、複数のローラ１１に掛け回して、エンドレスベルト状の像担持体１２を設ける。像担持体１２の表面には、有機感光層を形成してなる。
【００２０】
像担持体ユニット１０のまわりには、帯電ユニット１４、書込みユニット１５、多段現像ユニット１６、中間転写ユニット１７、クリーニングユニット１８などを備える。
【００２１】
帯電ユニット１４は、高電圧を印加することにより像担持体１２の表面を一様に帯電する。
【００２２】
書込みユニット１５は、例えばコンピュータからのカラー画像信号に基づき不図示のレーザダイオードからレーザ光を発し、そのレーザ光をポリゴンミラー２０、ｆ／θレンズ２１、複数の反射ミラー２２などを介して出射してそれぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエロの画像信号に対応した書込みを行い、像担持体１２上に静電潜像を形成する。
【００２３】
多段現像ユニット１６は、図示例では図２にも示すように、下方から順にブラック、シアン、マゼンタ、またはイエロの現像剤を収納する各現像ユニット２４Ｋ、２４Ｃ、２４Ｍ、２４Ｙを、それぞれ着脱自在に多段に備える。そして、各現像ユニット２４を選択的に像担持体１２に近接し、各現像ユニット２４内に設けるローラ状の現像剤担持体２５Ｋ、２５Ｃ、２５Ｍ、２５Ｙを像担持体１２に接触するか近接する。
【００２４】
中間転写ユニット１７は、図１に示すように、複数のローラ２７に掛け回して、中間転写ベルト２８を有する。そして、そのまわりには、シート搬送路３０を挟んで中間転写ローラ３１を備え、また中間転写ベルト２８のクリーニング装置３２を備える。
【００２５】
像担持体１２のクリーニングユニット１８は、像担持体１２にクリーニングブレードを押し当てている。なお、図示省略するが、中間転写ベルト２８のクリーニング装置３２でも、同様に、中間転写ベルト２８にクリーニングブレードを押し当ててなる。
【００２６】
ところで、このレーザプリンタのプリンタ装置本体Ａには、底部に、出し入れ自在に給紙カセット３４を取り付ける。給紙カセット３４内のシートは、給紙コロ３５の回転で繰り出してシート搬送路３０に送り出し、搬送コロ３６で搬送し、レジストローラ３７でタイミングを取って中間転写ベルト２８と中間転写ローラ３１間に向けて送り込む。
【００２７】
シート搬送路３０の下流には、定着ユニット３８に続き、排出ローラ３９を設ける。また、プリンタ装置本体Ａ上には、記録済みのシートをフェイスダウンでスタックする排紙スタック部４０を設けてなる。
【００２８】
さて、このレーザプリンタで記録を行うときは、ローラ１１・２７を回転して像担持体１２および中間転写ベルト２８をそれぞれ図中矢示方向に回転搬送するとともに、給紙コロ３５を回転してシートをシート搬送路３０を通して中間転写ベルト２８と中間転写ローラ３１間に送り込む。
【００２９】
一方、帯電ユニット１４で像担持体１２の表面を帯電し、書込みユニット１５で書込みを行って像担持体１２上に逐次色ごとに静電潜像を形成する。次いで、多段現像ユニット１６でトナーを静電付着し、色別に可視像化する。その各色画像は、中間転写ベルト２８上に各色別に転写し、４色合成してカラー画像を形成する。
【００３０】
中間転写ベルト２８上に形成したカラー画像は、中間転写ローラ３１でシートに転写する。画像転写後のシートは、定着ユニット３８で転写画像を定着後、排出ローラ３９で排紙スタック部４０上に排出してそこにスタックする。
【００３１】
画像転写後の像担持体１２は、クリーニングユニット１８のクリーニングブレードで転写残トナーを除去して次の画像形成に備える。また、画像転写後の中間転写ベルト２８も、クリーニング装置３２のクリーニングブレードで転写残トナーを除去して次の画像形成に備える。
【００３２】
ところで、各現像ユニット２４は、詳しくは図３に示すように、現像装置６０とトナーカートリッジ６２とで構成する。現像装置６０は、耐久性を高め、トナーカートリッジ６２内のトナーがなくなったときにも、トナーカートリッジを新しいものと交換することにより繰り返し使用可能とする。
【００３３】
現像装置６０は、現像ケース４２内に、現像室４１とトナーカートリッジ収納室４３とを形成する。現像室４１には、ローラ状の現像剤担持体２５を設ける。現像剤担持体２５は、現像ケース４２の開口４２ａを通して像担持体１２と対向し、対向位置で像担持体１２と同方向に回転する。現像剤担持体２５には、ローラ状の現像剤規制部材４４を押し当てる。
【００３４】
現像剤規制部材４４も、現像室４１に設け、図４に示すように、軸４５を軸受４６を介して現像ケース４２で支持し、その軸受４６を付勢部材４７で付勢して現像剤担持体２５に押し当ててなる。そして、押し当て位置で、現像剤担持体２５に対してカウンタ方向に回転する。
【００３５】
現像剤規制部材４４には、図３に示すように、掻き落とし部材４８の先端を押し当てる。掻き落とし部材４８は、現像剤規制部材４４の表面に付着した現像剤を掻き落とす。
【００３６】
現像剤担持体２５には、また、ローラ状の現像剤供給部材５０を所定のニップをもって接触する。現像剤供給部材５０も、現像室４１に設け、ポリウレタン・シリコン・ＥＰＤＭ・ポリカーボネイトなどの発泡材５１と、金属製の芯金５２とでつくる。そして、接触位置で、いずれの方向でもよいが、図示例では現像剤担持体２５に対して相対線速差をもってカウンタ方向に回転する。現像剤供給部材５０の下には、仕切り板５４を設ける。
【００３７】
また、現像室４１の奥側(図中左側)には、トナー攪拌部材５６を設ける。トナー攪拌部材５６は、図示例では図中反時計方向に回転する。
【００３８】
そして、現像ケース４２の、現像室４１とトナーカートリッジ収納室４３との間の境壁５７には、トナー補給口４２ｂをあける。
【００３９】
他方、トナーカートリッジ収納室４３内には、手前側から引き出し自在にトナーカートリッジ６２を収納する。トナーカートリッジ６２は、カートリッジケース６３内に、左右に２つのアジテータ６４を備え、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、またはイエロのトナーを収納する。アジテータ６４は、いずれの方向に回転してもよいが、図示例ではともに図中反時計方向に回転する。
【００４０】
カートリッジケース６３には、トナー補給口６３ａを設ける。そして、トナーカートリッジ収納室４３内にトナーカートリッジ６２を取り付けたとき、そのトナー補給口６３ａを上述した境壁５７のトナー補給口４２ｂと対向する。なお、このときトナー補給口６３ａおよびトナー補給口４２ｂの周縁間にはシール部材６５を挟むようにする。
【００４１】
そして、画像記録時には、トナー攪拌部材５６で現像剤を攪拌しながら搬送し、仕切り板５４上に汲み上げて現像剤供給部材５０に付着する。現像剤供給部材５０は、回転しながら、現像剤を擦り付けて予備摩擦帯電し、クーロン力で付着して現像剤担持体２５に供給する。
【００４２】
現像剤担持体２５は、回転しながら、トナーを担持し、その担持したトナーを現像剤規制部材４４との摩擦で本帯電するとともに、その現像剤規制部材４４で薄層化する。そして、薄層化したトナーを像担持体１２に付着してその像担持体１２上の潜像を可視像化する。
【００４３】
なお、図示例では、像担持体１２としてベルト状のものを用いるが、現像剤担持体２５の表面硬度を低く抑えれば、像担持体１２としてドラム状のものを用いることもできる。
【００４４】
さて、図３では図示省略したが、現像装置６０には、図５に示すように、現像室４１の、トナーエンドを検知するのに最適な位置にトナー検知位置Ｂを有するトナー検知装置７０を設ける。
【００４５】
トナー検知装置７０は、現像ケース４２外に設置する発光ダイオード等の発光素子７１と、その発光素子７１からの赤外線等の光を現像ケース４２内に入れてトナー検知位置Ｂへと案内する入射側の光ガイド７２と、トナー検知位置Ｂからの光を現像ケース４２外に案内する出射側の光ガイド７３と、その光ガイド７３で案内した光を入射するホトダイオード等の受光素子７４とからなる。
【００４６】
両光ガイド７２・７３は、管状で、内面で反射しながら光を導き、ともに先端にレンズ面よりなる検知面７２ａ・７３ａを有する。そして、それらを一定の間隙を隔てて対向してそれらの間をトナー検知位置Ｂとする。
【００４７】
図示例では、入射側の光ガイド７２および出射側の光ガイド７３の先端をともに曲げて形成し、発光素子７１と受光素子７４とを結ぶ直線Ｌ上を任意の距離ｄ外れた位置にトナー検知位置Ｂを設けるようにする。このようにすると、現像室４１の、トナーエンドを検知するのに最適な位置でトナーを検知するとともに、発光素子７１および受光素子７４を設計上余裕のある位置に設置することができる。
【００４８】
そして、現像ケース４２内にトナーがあるときは、発光素子７１からの光を入射側の光ガイド７２で現像ケース４２内に導くが、トナー検知位置Ｂにあるトナーで遮ってその光が出射側の光ガイド７３を通って受光素子７４に達することを阻止する。
【００４９】
ところが、現像ケース４２内のトナーがなくなったときは、発光素子７１からの光を現像ケース４２内のトナー検知位置Ｂを通過して出射側の光ガイド７３で現像ケース４２外に案内し、その光ガイド７３で案内した光を受光素子７４で受光し、トナーエンドを検知する。
【００５０】
トナー検知装置７０でトナーエンドを検知したときには、図３に示すアジテータ６４を回転してトナーカートリッジ６２内のトナーを攪拌しながら搬送し、トナー補給口６３ａからトナー補給口２４ｂを通して現像室４１に入れる。
【００５１】
ところで、図示例では、トナー攪拌部材５６が回転するとき、そのトナー攪拌部材５６に取り付ける、ＰＥＴ等の弾性部材よりなる清掃部材６８を接触し、その清掃部材６８の両側を摺接して検知面７２ａ・７３ａを清掃する。これにより、検知面７２ａ・７３ａへのトナーのこびり付きや異物の付着などを防ぎ、トナーエンド検知精度を向上して、トナー補給遅れなどに起因する異常画像の発生を防止する。
【００５２】
さて、上述した例では、図５に示すように、入射側の光ガイド７２および出射側の光ガイド７３の先端をともに曲げて、発光素子７１と受光素子７４とを結ぶ直線Ｌ上をｄ外れた位置にトナー検知位置Ｂを設けるようにした。しかし、入射側の光ガイド７２および出射側の光ガイド７３のいずれか一方、例えば図６に示すように出射側の光ガイド７３の先端を曲げて発光素子７１と受光素子７４とを結ぶ直線上を外れた位置にトナー検知位置Ｂを設けるようにしてもよい。
【００５３】
このようにすると、一方の光ガイド(図示例では入射側の光ガイド７２)をまっすぐに形成するから、光のロスを小さくして効率よくトナーを検知することができる。なお、図６において、図５と対応する部分には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００５４】
また、上述した例では、この発明によるトナー検知装置を現像装置６０の現像ケース４２内のトナーエンド検知に適用し、現像ケース４２内のトナーがなくなったとき、補給トナー容器であるトナーカートリッジ６２から新しいトナーを現像室４１内に補給する場合について説明した。
【００５５】
しかし、この発明によるトナー検知装置を、トナーカートリッジ６２のような補給トナー容器のトナーエンド検知に適用し、補給トナー容器内のトナーがなくなったとき、トナーエンドを報知して補給トナー容器を新しいものと交換するように促すようにしてもよい。
【００５６】
ところで、図１に示す像担持体１２のクリーニングユニット１８や中間転写ベルト２８のクリーニング装置３２には、図示省略するが、回収したトナーを収納する回収トナー収納装置を備える。例えば、この発明によるトナー検知装置は、そのような回収トナー収納装置にも適用し、その回収トナー収納容器が回収トナーで満杯となったことを検知したとき、そのことを報知して回収トナー収納容器を新しいものと交換するように促すようにしてもよい。
【００５７】
また、この発明は、トナーのみからなる１成分現像剤・トナーとキャリアとからなる２成分現像剤・湿式現像剤のいずれを用いた場合にも、そのトナー検知に用いることができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に係る発明によれば、トナー検知装置において、入射側の光ガイドと出射側の光ガイドを備え、発光素子と受光素子とを結ぶ直線上を外れた位置にトナー検知位置を設けるから、現像ケース・補給トナー容器・回収トナー収納容器等のトナー収納容器内の最適な位置でトナーを検知するとともに、そのトナー検知位置に関係なく、発光素子および受光素子を設計上余裕のある位置に設置可能とし、発光素子および受光素子の配置自由度を増すことができる。
【００５９】
請求項２に係る発明によれば、そのようなトナー検知装置において、入射側の光ガイドと出射側の光ガイドのいずれか一方をまっすぐに形成するから、光のロスを少なくして効率よくトナーを検知することができる。
【００６０】
請求項３に係る発明によれば、またそのようなトナー検知装置において、トナー収納容器が現像装置の現像ケースであって、その現像ケース内のトナーの有無を検知するから、現像ケース内のトナーエンドを検知することができる。
【００６１】
請求項４に係る発明によれば、現像装置において、請求項１、２または３に記載のトナー検知装置を備えてトナーの有無を検知するから、上記各効果を有するトナー検知装置を備えた現像装置を提供することができる。
【００６２】
請求項５に係る発明によれば、像担持体上から回収した転写残トナーを収納する回収トナー収納装置において、請求項１または２に記載のトナー検知装置を備えてトナーの満杯を検知するから、上記効果を有するトナー検知装置を備えた回収トナー収納装置を提供することができる。
【００６３】
請求項６に係る発明によれば、請求項４に記載の現像装置または請求項５に記載の回収トナー収納装置を備えるから、上記効果を有する現像装置または回収トナー収納装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による画像形成装置の一例であるカラーレーザープリンタの全体概略構成図である。
【図２】その多段現像ユニットの概略構成図である。
【図３】その１の現像ユニットの概略構成図である。
【図４】その現像ユニットの現像装置において、現像剤担持体に対する現像剤規制部材の押し当て状態を示す図である。
【図５】そのトナー検知装置を示す現像装置の概略縦断面図である。
【図６】他例のトナー検知装置を備える現像装置の概略縦断面図である。
【図７】従来のトナー検知装置を備える現像装置の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１６    多段現像ユニット
２４    各現像ユニット
４２    現像ケース（トナー収納容器）
６０    現像装置
６２    トナーカートリッジ（補給トナー容器）
７０    トナー検知装置
７１    発光素子
７２    入射側の光ガイド
７３    出射側の光ガイド
７４    受光素子
Ｂ    トナー検知位置
Ｌ    発光素子と受光素子とを結ぶ直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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