(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トナー検知装置を備えてなる画像形成装置において、
前記トナー収納容器外に設置する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、
前記入射側および前記出射側の光ガイドの前記トナー検知位置側端部にレンズ部材を取り付け、
そのレンズ部材を介してそれらの光ガイドの前記トナー検知位置側端部を、平面状のトナー検知面を有するホルダで被って保持してなるとともに、
前記ホルダのトナー検知面同士は互いに対向しており、
前記トナー収納容器内に、双方のトナー検知面を摺擦する清掃部材を備えた、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記入射側および前記出射側の光ガイドを、ともに光ファイバで形成してなる、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ホルダでシールして前記入射側および前記出射側の光ガイドを保持してなる、請求項１に記載の画像形成装置。
【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、シート・中間転写体等の転写材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転写材に記録を行う電子写真式の画像形成装置に関する。
【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８に示すように、現像ケース１内にアジテータ２を回転自在に備えるとともに、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】
ところで、このような現像装置では、アジテータ２の回転とともに現像ケース１内のトナーが浮遊し、レンズ４・５のレンズ面に付着するおそれがある。そこで、従来は、例えばアジテータ２の回転とともにそれに取り付ける清掃部材９を摺接し、その清掃部材９でレンズ面を清掃するようにしていた。
【０００６】
ところが、レンズ面が曲面であることから、レンズ面をきれいに清掃することが困難であり、上述したような従来の構成では、清掃不良によりトナーを誤検知するおそれがあった。
【０００７】
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、トナー検知面を清掃しやすい形状とし、清掃不良によるトナーの誤検知を防止することにある。
【０００８】
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、トナー収納容器内のトナー容量の低下を防止することにある。
【０００９】
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、トナーを正確に検知可能とすることにある。
【００１０】
この発明の第４の目的は、さらにそのようなトナー検知装置において、光ガイドのトナー検知位置側端部へのトナーの入り込みを阻止してトナーの誤検知を防止することにある。
【００１１】
この発明の第５の目的は、上記目的を達成した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。
【００１２】
この発明の第６の目的は、上記目的を達成したトナー検知装置を備える画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【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、３の目的を達成すべく、発光素子と受光素子とを用いて、現像ケース・補給トナー容器・回収トナー容器などのトナー収納容器内のトナーの有無や満杯を検知するトナー検知装置を備えてなる画像形成装置において、
トナー収納容器外に設置する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、
入射側および出射側の光ガイドのトナー検知位置側端部にレンズ部材を取り付け、
そのレンズ部材を介してそれらの光ガイドのトナー検知位置側端部を、平面状のトナー検知面を有するホルダで被って保持してなるとともに、
前記ホルダのトナー検知面同士は互いに対向しており、
前記トナー収納容器内に、双方のトナー検知面を摺擦する清掃部材を備えた、ことを特徴とする。
【００１４】
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に記載の画像形成装置において、入射側および出射側の光ガイドを、ともに光ファイバで形成してなる、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、上記第４の目的を達成すべく、請求項３に記載の画像形成装置において、ホルダでシールして入射側および出射側の光ガイドを保持してなる、ことを特徴とする。
【００１９】
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、ベルト状の中間転写体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、また中間転写体２８のクリーニング装置３２を備える。
【００２６】
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、中間転写体２８のクリーニング装置３２でも、同様に、中間転写体２８にクリーニングブレードを押し当ててなる。
【００２７】
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体２８と中間転写ローラ３１間に向けて送り込む。
【００２８】
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。
【００２９】
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および中間転写体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を通して中間転写体２８と中間転写ローラ３１間に送り込む。
【００３０】
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、各色別に可視像化する。その各色画像は、中間転写体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。
【００３１】
中間転写体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。
【００３２】
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体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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、現像ケース（トナー収納容器）４２内、すなわち現像室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。
【００４６】
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、フォトダイオード等の受光素子７４とからなる。
【００４７】
発光素子７１および受光素子７４は、図示例では、プリンタ装置本体Ａ内に対向して設けて現像装置６０などを支持する前後側板７５・７６にそれぞれ取り付ける。
【００４８】
両光ガイド７２・７３としては、図示例では、光ファイバを用いる。そして、入射側の光ガイド７２の発光素子７１側および出射側の光ガイド７３の受光素子７４側には、各々樹脂ガイド７７・７８を取り付ける。樹脂ガイド７７・７８は、透明な樹脂を用いて成形でつくり、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように一端にレンズ面７７ａ・７８ａを、他端に鍔部７７ｂ・７８ｂを設ける。そして、中心穴７７ｃ・７８ｃに、各々光ガイド７２・７３を挿入して接着により抜け止めする。
【００４９】
さて、両光ガイド７２・７３は、図５に示すように、各々現像室４１内から現像ケース４２のガイド取付孔４２ａに挿入し、鍔部７７ｂ・７８ｂを現像ケース４２に突き当て、レンズ面７７ａを発光素子７１に、またレンズ面７８ａを受光素子７４に近接対向し、それぞれ現像ケース４２に取り付ける。
【００５０】
一方、両光ガイド７２・７３の各々のトナー検知位置側端部は、図７に示すように、レンズ部材８０・８１の中心穴８０ａ・８１ａに挿入して接着剤で固定する。レンズ部材８０・８１は、成形でつくり、端部を球面としてレンズ面８０ｂ・８１ｂとする。
【００５１】
レンズ部材８０・８１には、各々ホルダ８２・８３を隙間なく被せて接着剤で固定する。これにより、レンズ部材８０・８１を介して両光ガイド７２・７３のトナー検知位置側端部を各々ホルダ８２・８３で被って完全にシールし、現像ケース４２内で保持する。ホルダ８２・８３は、透明樹脂材料でつくり、平面状のトナー検知面８２ａ・８３ａを設ける。
【００５２】
そして、それらのトナー検知面８２ａ・８３ａを一定の間隙を隔てて対向して、ホルダ８２・８３を例えば両面テープで現像ケース４２に固定し、それらトナー検知面８２ａ・８３ａ間をトナー検知位置Ｂとする。
【００５３】
このように構成することにより、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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の両側を摺接してトナー検知面８２ａ・８３ａを清掃する。これにより、トナー検知面８２ａ・８３ａ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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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や中間転写体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。
【００６０】
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。
【００６１】
【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、画像形成装置において、入射側の光ガイドと出射側の光ガイドを備え、それらの光ガイドのトナー検知位置側端部を、平面状のトナー検知面を有するホルダで被って保持してなるとともに、ホルダのトナー検知面同士は互いに対向しており、トナー収納容器内に、双方のトナー検知面を摺擦する清掃部材を備えたから、トナー検知面を清掃しやすい平面状の形状とし、例えばトナー攪拌部材に取り付けた清掃部材を摺接して清掃し、清掃不良によるトナー誤検知を防止することができる。
【００６２】
請求項２に係る発明によれば、そのような画像形成装置において、入射側および出射側の光ガイドを、ともに光ファイバで形成するから、トナー収納容器内に入れる光ガイドを細くして、トナー収納容器内のトナー容量の低下を防止することができる。
【００６３】
請求項１に係る発明によれば、またそのような画像形成装置において、入射側および出射側の光ガイドのトナー検知位置側端部にレンズ部材を取り付け、そのレンズ部材を介してトナー検知位置側端部をホルダで被って保持するから、トナーを正確に検知可能とすることができる。
【００６４】
請求項３に係る発明によれば、さらにそのような画像形成装置において、ホルダでシールして入射側および出射側の光ガイドを保持するから、光ガイドのトナー検知位置側端部へのトナーの入り込みを阻止してトナーの誤検知を防止することができる。
【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】（Ａ）・（Ｂ）は、ともにそのトナー検知装置に備える光ガイドの一端側の縦断面図である。
【図７】そのトナー検知装置に備える光ガイドの他端側の縦断面図である。
【図８】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】
２４    各現像ユニット
４２    現像ケース（トナー収納容器）
５６    トナー攪拌部材
６０    現像装置
６２    トナーカートリッジ（補給トナー容器）
６８    清掃部材
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
８０    レンズ部材
８１    レンズ部材
８２    ホルダ
８３    ホルダ
８２ａ  トナー検知面
８３ａ  トナー検知面
Ｂ    トナー検知位置
【図１】
0004371348.tif 000002
【図２】
0004371348.tif 000003
【図３】
0004371348.tif 000004
【図４】
0004371348.tif 000005
【図５】
0004371348.tif 000006
【図６】
0004371348.tif 000007
【図７】
0004371348.tif 000008
【図８】
0004371348.tif 000009