JP2005195791A - トナー残量検出装置、及びそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー残量の判定を常に正確に行なうことができ、コストの低減を図る。
【解決手段】トナーカートリッジ２２内のトナーのレベルが各トナー検出用電極４５を超える場合は、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接せず、またトナーのレベルが各トナー検出用電極４５以下の場合は、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接する。従って、トナー残量センサ５５の各接触用電極５７を通じて、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接したか否かを検出すれば、トナーカートリッジ２２内のトナー残量が少なくなったか否かを判定することができる。
【選択図】図１２

Description

本発明は、電子写真方式あるいは静電記録方式等の画像形成装置におけるトナーカートリッジのトナー残量を検出するトナー残量検出装置、及びそれを備える画像形成装置に関する。

周知の様に電子写真方式あるいは静電記録方式等の画像形成装置としては、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等がある。この種の画像形成装置においては、静電潜像を感光体上に形成し、トナーを現像装置から感光体へと供給し、トナーにより感光体上の静電潜像を現像して、感光体上にトナー像を形成し、このトナー像を感光体から記録用紙に転写し、記録用紙を加熱及び加圧して、トナー像を記録用紙上に定着させている。

この様な画像形成装置においては、トナーが消費されることから、トナーを補給する必要がある。例えば、現像装置上にホッパーを設け、このホッパー上にトナーカートリッジを着脱自在に取り付け、トナーカートリッジからホッパーへとトナーを落下させ、ホッパーから現像装置へとトナーを供給している。

更に、トナーカートリッジのトナー残量を検出し、トナー残量が少なくなったときに、この旨を表示して、トナーカートリッジの交換を促し、これによりトナー供給の中断を未然に防いでいる。

例えば、特許文献１には、発光素子及び受光素子を有するトナー残量センサを用いて、トナーカートリッジのトナー残量を検出するという技術が開示されている。より具体的には、トナーカートリッジの底近くに垂直溝を設け、この垂直溝を挟んで、２組の発光素子及び受光素子を対向配置している。トナーが十分にあるときには、トナーが垂直溝に入り込むので、各発光素子の光がトナーにより遮断されて各受光素子で受光されない。また、トナーが少なくなって、垂直溝内のトナーが無くなると、各発光素子の光が各受光素子で受光される。従って、トナーがあるときと少ないときとでは、各受光素子の出力レベルが異なり、各受光素子の出力レベルに基づいて、トナー残量が無くなったと判定することができる。

また、ここでは、トナーカートリッジのトナーを攪拌するアジテータ軸に弾性部材を取り付け、アジテータ軸の回転に伴い、弾性部材を垂直溝に通過させて、弾性部材により各発光素子の光出射面及び各受光素子の光入射面を清掃している。
特開平０７−５６４３１号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、弾性部材が垂直溝を通過して、各発光素子の光出射面及び各受光素子の光入射面が清掃されても、その直後にトナーが上方から落下して垂直溝に入ることから、各発光素子の光出射面及び各受光素子の光入射面が常に汚れてしまい、トナー残量の誤判定が発生した。

また、トナー残量が少なくなった状態では、トナーが攪拌されて跳ね上げられてから、トナーが垂直溝に落下するという動作が繰り返されるので、トナーレベルが安定せず、トナー残量の判定にバラツキが生じた。

更に、発光素子を発光させ、受光素子の受光出力レベルに基づいて、トナー残量が無くなったか否かを判定するので、このための回路構成が複雑化し、コストの上昇を招いた。

また、トナーカートリッジの垂直溝を挟んで、各発光素子及び各受光素子を対向配置するので、各発光素子を収容するための凹部及び各受光素子を収容するための凹部をトナーカートリッジにそれぞれ形成する必要あり、トナーカートリッジの形状が複雑化した。

そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、トナー残量の判定を常に正確に行なうことができ、コストの低減を図ることが可能なトナー残量検出装置及びそれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、トナーカートリッジにトナー残量センサを着脱自在に装着し、トナー残量センサによりトナーカートリッジのトナー残量を検出するトナー残量検出装置において、トナーカートリッジ側壁に凹部を形成し、トナーカートリッジ内側に突出した該凹部にトナー検出用電極を設けて、トナー検出用電極をトナーカートリッジ内で露出させ、トナー残量センサを該凹部に嵌合させて、トナー残量センサの接触電極を該凹部のトナー検出用電極に接触させ、トナーカートリッジ内のトナーを攪拌する攪拌部材に導電部材を弾性的に連結し、攪拌部材の攪拌動作に伴い導電部材が移動して来てトナー検出用電極に摺接し得る箇所に、トナー検出用電極を配置している。

また、本発明においては、トナー検出用電極の上方に庇を設け、導電部材をトナー検出用電極と庇間に通過させてトナー検出用電極に接触させている。

更に、本発明においては、攪拌部材は、トナー検出用電極近傍で略水平方向に通過している。

また、本発明においては、導電部材を可撓性フィルムを介して攪拌部材に連結することにより、導電部材を弾性的に支持している。

更に、本発明においては、トナーカートリッジの奥行きを画像形成装置における現像器の奥行きよりも十分に短くし、トナーカートリッジの高さを該トナーカートリッジの奥行きよりも長く設定している。

また、本発明においては、トナーカートリッジは、画像形成装置におけるフロントドア近傍に配置されている。

更に、本発明においては、トナー残量センサを攪拌部材の攪拌中心の下方に配置している。

また、本発明においては、トナー残量センサを攪拌部材の攪拌中心の直下に配置している。

更に、本発明においては、磁石をトナー検出用電極を介して導電部材が移動して来て該トナー検出用電極に摺接し得る箇所に対向配置し、導電部材に磁性体の特性を持たせている。

一方、本発明は、上記本発明のトナー残量検出装置を備える画像形成装置において、複数のトナーカートリッジ及び該各トナーカートリッジが着脱自在に装着される複数の現像器をタンデムに配列しており、各トナーカートリッジをフロントドア近傍に配置している。

本発明によれば、トナー残量センサをトナーカートリッジの凹部に嵌合させ、トナー残量センサの接触用電極をトナーカートリッジのトナー検出用電極に接触させている。そして、トナーの攪拌部材に導電部材を弾性的に連結し、攪拌部材の攪拌動作に伴い導電部材が移動して来てトナー検出用電極に摺接し得る箇所に、トナー検出用電極を配置している。ここで、トナーカートリッジ内のトナー残量が十分にあって、トナーがトナー検出用電極を覆っているときには、攪拌部材の攪拌動作に伴い導電部材がトナー検出用電極近傍に移動して来ても、導電部材が弾性的に変位しつつトナー検出用電極上のトナーをなでて行き、導電部材がトナー検出用電極に接触することはない。また、トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなって、トナー検出用電極上のトナーが無くなったときには、導電部材が移動して来てトナー検出用電極に摺接する。従って、トナー残量センサの接触用電極を通じて、導電部材がトナー検出用電極に接触したか否かを検出すれば、トナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなったか否かを判定することができる。

また、トナー検出用電極がトナーで汚れても、導電部材がトナー検出用電極に接触したか否かを確実に検出することができ、トナー残量の判定を常に正確に行なうことができる。更に、導電部材がトナー検出用電極に接触したか否かを検出するだけであるから、この検出を行なう回路構成が複雑化することはなく、コストの低減を図ることができる。

また、トナー残量センサをトナーカートリッジの１つの凹部に嵌合させるので、トナーカートリッジの形状が複雑化せず、トナーカートリッジの小型化が可能である。

また、トナー検出用電極の上方に庇を設けているので、上方からのトナーが庇に落下し、トナーがトナー検出用電極上に降り掛かって積ることがない。このため、トナーのレベルがトナー検出用電極上で安定し、トナー残量の判定をより正確に行なうことができる。

その上、攪拌部材がトナー検出用電極近傍で略水平方向に通過しているので、トナー検出用電極近傍でトナーが均され、トナー残量の判定を更に正確に行なうことができる。

更に、導電部材を可撓性フィルムを介して攪拌部材に連結することにより、導電部材を弾性的に支持している。可撓性フィルムは、トナーが十分にあるときに、トナー内に侵入し大きな抵抗を受けて撓んで変形し、またトナーが少なくなると、その形状が復帰する。これを利用して、トナーが十分にあるときには、可撓性フィルムの変形により導電部材をトナー検出用電極に接近させず、またトナーが少ないときには、可撓性フィルムの形状復帰により導電部材をトナー検出用電極に押し付けて摺接させることができる。

また、トナーカートリッジの奥行きを画像形成装置における現像器の奥行きよりも十分に短くしているので、攪拌部材の攪拌によるトナーカートリッジ内のトナーの均しが容易になり、トナーの偏りが少なくなり、トナー残量の判定を正確に行なうことができる。また、トナーカートリッジの高さを該トナーカートリッジの奥行きよりも長く設定しているので、トナーカートリッジの容積を確保することができる。

その上、トナーカートリッジを画像形成装置におけるフロントドア近傍に配置している。この様に短い奥行きのトナーカートリッジを画像形成装置におけるフロントドア近傍に配置すれば、トナーカートリッジの交換作業が極めて容易になる。

また、トナー残量センサを攪拌部材の攪拌中心の下方もしくは直下に配置している。トナーカートリッジ内のトナーは、攪拌部材により攪拌されつつ、攪拌中心の下方もしくは直下に落下する。このため、トナー残量が極めて少なくなったときでも、トナー残量センサによる検出が確実に行なわれる。

更に、磁石をトナー検出用電極を介して導電部材が移動して来て該トナー検出用電極に摺接し得る箇所に対向配置し、導電部材に磁性体の特性を持たせている。この場合は、トナー検出用電極に摺接し得る箇所に導電部材が移動して来ると、導電部材が磁石の磁力によりトナー検出用電極側に引き付けられ、導電部材がトナー検出用電極に確実に接触する。

一方、本発明の画像形成装置においては、複数のトナーカートリッジ及び複数の現像器をタンデムに配列し、各トナーカートリッジをフロントドア近傍に配置している。各トナーカートリッジをフロントドア近傍に配置すれば、各トナーカートリッジをフロントドアに接近させることが可能なので、画像形成装置の小型化が可能である。特に、トナーカートリッジの高さｈを該トナーカートリッジの奥行きｔよりも長く設定し、更にトナーカートリッジの幅を狭くすれば、トナーカートリッジが小型化され、画像形成装置もより小型化することができる。また、画像形成装置に対する各トナーカートリッジの着脱を容易に行ない得る。

以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の実施例１を示す側面図である。本実施例の画像形成装置は、カラー画像を記録用紙に記録するカラーレーザープリンタであり、露光ユニット１、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、中間転写ベルトユニット２、定着ユニット３、用紙搬送装置４、給紙トレイ５、及び排紙トレイ６等を備えている。

この画像形成装置において、記録用紙は、給紙トレイ５に積載収容されており、ピックアップローラ７-1により１枚ずつ給紙トレイ５から引き出されて、搬送ローラ４-１によりレジストローラ８へと搬送される。あるいは、記録用紙は、手差しトレイ９に載置され、ピックアップローラ７-2により引き出されて、各搬送ローラ４-4〜４-6によりレジストローラ８へと搬送される。レジストローラ８は、記録用紙を一旦停止させて、記録用紙の先端を揃え、記録用紙の先端が中間転写ベルトユニット２の中間転写ベルト１１上に形成されるトナー像の先端に重なるタイミングで、記録用紙を２次転写ローラ１２へと搬送する。

各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のトナー像をそれぞれ形成して、各色のトナー像を中間転写ベルトユニット２の中間転写ベルト１１に転写する。これらの画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、各現像器２１ａ〜２１ｄ、各トナーカートリッジ２２ａ〜２２ｄ、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ、各帯電器２４ａ〜２４ｄ、及び各クリーナユニット２５ａ〜２５ｄ等を備えている。

各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄは、中間転写ベルト１１を介してそれぞれの１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄに押圧されており、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト１１と同一の周速度で、中間転写ベルト１１と共に回転される。また、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄも、矢印方向Ｂに回転移動する中間転写ベルト１１と同一の周速度で、中間転写ベルト１１に追従回転する。

各帯電器２４ａ〜２４ｄは、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄに接触するローラ型やブラシ形のもの、あるいはチャージャー型のものであり、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面を一様に帯電させる。

露光ユニット１は、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄへのそれぞれのレーザー光を出射するレーザー光源１ａ、及び各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム２３ａ〜２３ｄに導く複数のミラー１ｂ等を有しており、画像データに応じて各レーザー光を変調しつつ、各レーザー光をそれぞれの感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面に照射して、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面にそれぞれの静電潜像を形成する。

尚、露光ユニット１として、ＥＬやＬＥＤ等の発光素子をアレイ状に並べた書き込みヘッドを用いても良い。

各トナーカートリッジ２２ａ〜２２ｄは、黒、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーを収容している。各現像器２１ａ〜２１ｄは、各トナーカートリッジ２２ａ〜２２ｄからそれぞれの色のトナーを供給され、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面の静電潜像にそれぞれの色のトナーを付着させて、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面にそれぞれの色のトナー像を形成する。これらのトナー像は、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄから中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わせられる。

中間転写ベルトユニット２は、中間転写ベルト１１、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ、駆動支持ローラ３１と従動支持ローラ３２、及び２次転写ローラ３３等を備えており、中間転写ベルト１１を駆動支持ローラ３１と従動支持ローラ３２に掛け渡して回転移動可能に支持し、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ及び２次転写ローラ３３を中間転写ベルト１１に押し付けている。

中間転写ベルト１１は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度の合成樹脂フィルムにより形成される。２次転写ローラ３３は、左右に移動可能に支持されており、右方向に移動されたときに、駆動支持ローラ３１との間に中間転写ベルト１１を挟み込んで、ニップ域を形成する。駆動支持ローラ３１は、２次転写ローラ３３のバックアップローラとしての役目を果たしつつ、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のそれぞれのニップ域を下流側にして、回転駆動され、中間転写ベルト１１を引っ張って矢印方向Ｂに回転移動させる。これにより、各ニップ域が安定的に維持される。

尚、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のそれぞれのニップ域をより安定的に形成するために、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄ及び各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄのうちの一方を硬質材料で形成し、他方を弾性材料で形成するのが好ましい。

各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、例えば金属製の直径８mm〜１０mmの軸の外周を導電性の弾性材（ＥＰＤＭ、発泡ウレタン等）により被覆したものである。各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄは、該各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄと各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ間のニップ域に中間転写ベルト１１を挟み込んだ状態で、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加され、それぞれの電界を中間転写ベルト１１を介して各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面のトナーに作用させ、各感光体ドラム２３ａ〜２３ｄ表面のトナーを中間転写ベルト１１へと引き付けて転写させる。これにより、各色のトナー像が中間転写ベルト１１に転写されて重ね合わせられる。

尚、各１次転写ローラ２６ａ〜２６ｄとして、ローラの代わりに、ブラシ等を用いても構わない。

クリーニングユニット３４は、例えば中間転写ベルト１１表面に摺接するクリーニングブレードであり、中間転写ベルト１１表面に残留したトナーを除去して、次回に印字される画像のカブリ等を防止する。

こうして中間転写ベルト１１に転写され重ね合わせられた各色のトナー像は、該中間転写ベルト１１の回転移動に伴い、駆動支持ローラ３１と２次転写ローラ３３間のニップ域へと搬送される。そして、中間転写ベルト１１上の各色のトナー像の先端とレジストローラ８により搬送されて来た記録用紙の先端が重ねられ、各色のトナー像と記録用紙が重ね合わせられて、各色のトナー像が記録用紙に転写される。

引き続いて、記録用紙は、定着ユニット３へと搬送され、ここで加圧ローラ３ａと加熱ローラ３ｂ間に挟み込まれる。これにより、記録用紙上の各色のトナーが加熱余裕されて混合され、各色のトナー像が記録用紙上にカラー画像として定着される。

更に、記録用紙は、用紙搬送装置４により排紙トレイ６へと搬送されて、ここにフェイスダウンで排出される。

尚、画像形成ステーションＰａだけを用いて、モノクロ画像を形成し、モノクロ画像を中間転写ベルトユニット２の中間転写ベルト１１に転写することも可能である。このモノクロ画像も、カラー画像と同様に、中間転写ベルト１１から記録用紙に転写され、記録用紙上定着される。

また、記録用紙の表面だけではなく、両面の印字を行なう場合は、記録用紙の表面の画像を定着ユニット３により定着した後に、記録用紙を用紙搬送装置４の搬送ローラ４-3により搬送する途中で、搬送ローラ４-3を停止させてから逆回転させ、記録用紙を用紙搬送装置４の反転経路４ｒに通して、記録用紙の表裏を反転させてから、記録用紙をレジストローラ８へと導き、記録用紙の表面と同様に、記録用紙の裏面に画像を記録して定着し、記録用紙を排紙トレイ６に排出する。

ところで、本実施例の画像形成装置では、図２に示す様に各トナーカートリッジ２２ａ〜２２ｄを各現像器２１ａ〜２１ｄから取り外すことができ、各トナーカートリッジ２２ａ〜２２ｄを新たなものに交換することにより、各色のトナーを補給している。

次に、各トナーカートリッジ２２ａ〜２２ｄについて詳述する。図３は、トナーカートリッジ２２（各トナーカートリッジ２２ａ〜２２ｄの共通符号を２２とする）を現像器２１（各現像器２１ａ〜２１ｄの共通符号を２１とする）に装着する前の状態を正面側から見て示す斜視図である。また、図４は、装着前のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を裏面側から見て示す斜視図である。更に、図５は、装着後のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を裏面側から見て示す斜視図である。また、図６は、装着前のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を側方から見て示す縦断面図であり、図７は、装着後のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を側方から見て示す縦断面図である。また、図８は、装着後のトナーカートリッジ２２及び現像器２１を正面側から見て拡大して示す断面図であり、図９は、現像器２１を正面側から見て拡大して示す斜視図である。

トナーカートリッジ２２は、その奥行きｔを現像器２１の奥行きＴよりも十分に短くされているものの、その高さｈを奥行きｔよりも十分に長くされて、その容積を確保されている。トナーカートリッジ２２の奥行きｔを短くしたことから、トナーカートリッジ２２を画像形成装置の前面寄りに装着した状態では、トナーカートリッジ２２が画像形成装置の奥の部品に干渉することはない。また、画像形成装置のフロントドアを開けると、トナーカートリッジ２２が最も手前にあるので、トナーカートリッジ２２の交換が容易である。

トナーカートリッジ２２は、図８に示す様にその底のトナー供給口２２ｆ、及びトナー供給口２２ｆ周囲の鍔２２ｇを有している。また、現像器２１は、その天板のトナー受け入れ口２１ｆ、及びトナー受け入れ口２１ｆ両側の案内溝２１ｇを有しており、図９に示す様に各案内溝２１ｇにガイド板４１を挿入し、ガイド板４１をバネ（図示せず）により画像形成装置の手前の方（矢印方向Ｃ）に付勢して、ガイド板４１の一端４１ａをトナー受け入れ口２１ｆの縁に当接させ、ガイド板４１を閉じている。

トナーカートリッジ２２を装着するときには、トナーカートリッジ２２を現像器２１の天板に載せて、トナーカートリッジ２２の鍔２２ｇを現像器２１の案内溝２１ｇに差し込んで、トナーカートリッジ２２を画像形成装置の奥の方（図３の矢印方向Ｄ）へとスライドさせ、ガイド板４１をトナーカートリッジ２２の鍔２２ｇにより押して、ガイド板４１を開き、トナーカートリッジ２２のトナー供給口２２ｆと現像器２１のトナー受け入れ口２１ｆを重ね合わせる。この後、図７に示す様にトナーカートリッジ２２のトナー供給口２２ｆを封止している二つ折りのシール４２を引っ張り剥して除去し、トナーカートリッジ２２のトナー供給口２２ｆと現像器２１のトナー受け入れ口２１ｆ間を通じさせて、トナーカートリッジ２２から現像器２１へのトナー供給を可能にする。

トナーカートリッジ２２内のトナーが無くなったときには、トナーカートリッジ２２を画像形成装置の手前の方へとスライドさせて取り外す。

こうしてトナーカートリッジ２２が装着及び取り外されて、その交換が行なわれる。

また、トナーカートリッジ２２の側壁に凹部２２ｉを形成し、トナーカートリッジ２２内壁に磁石４３及び庇４４を設けている。トナーカートリッジ２２内側に突出した凹部２２ｉの上壁に一対のトナー検出用電極４５を埋め込み、各トナー検出用電極４５の上端をトナーカートリッジ２２内に露出させ、各トナー検出用電極４５の下端を凹部２２ｉの上壁下面に露出させている。各トナー検出用電極４５は、画像形成装置の前後方向に並設され、該前後方向と直交する方向に細長い。庇４４は、各トナー検出用電極４５の上方に配置されており、庇４４と各トナー検出用電極４５間にスペースＳ１を設けている。また、磁石４３は、凹部２２ｉの下方に配置されている。

更に、トナーカートリッジ２２では、従動軸４６を一対の軸受け４７により回転自在に支持し、従動軸４６に攪拌部材４８を固定支持している。従動軸４６の一端は、トナーカートリッジ２２の側壁から突出しており、その端面に十字溝４６ａを形成している。攪拌部材４８は、各棒体４８ａを略矩形状に組み合わせて相互に固定したものである。各棒体４８ａのうちの従動軸４６に平行な１本は、トナーカートリッジ２２の側壁近傍まで突出しており、この棒体４８ａの一端に可撓性フィルム片４９を取り付け、可撓性フィルム４９の先端近傍片面に磁性体電極５０を貼り付けている。図１０に拡大して示す様に、この棒体４８ａの一端にスリット４８ｂを形成し、このスリット４８ｂに可撓性フィルム片４９を差し込んで接着剤で固定し、この棒体４８ａの回転軌跡である円柱周面に対して可撓性フィルム片４９を垂直に立てている。

可撓性フィルム片４９は、例えば厚みが０．１ｍｍの可撓性を有するフィルムであり、その材質としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド等がある。

従動軸４６が回転すると、攪拌部材４８が回転され、トナーカートリッジ２２内のトナーが攪拌される。また、攪拌部材４８の回転に伴い、可撓性フィルム片４９も回転する。このとき、トナーカートリッジ２２の側壁近傍まで突出した棒体４８ａの一端は、図１１に示す様にその回転途中で庇４４と各トナー検出用電極４５間のスペースＳ１を略水平方向に通過し、可撓性フィルム片４９もスペースＳ１を通過する。

一方、現像器２１上には、カートリッジ駆動部５１を設けている。カートリッジ駆動部５１では、駆動軸５２を軸支し、駆動軸５２の十字型先端５２ａを画像形成装置の手前側に突出させている。駆動軸５２は、モータ及びギヤユニット（図示せず）により回転駆動される。また、カートリッジ駆動部５１の側壁にトナー残量センサ５５を突設し、トナー残量センサ５５を駆動軸５２下方に配置している。トナー残量センサ５５は、上方に向けて並設された一対の接触用電極５７を有している。

先に述べた様にトナーカートリッジ２２を現像器２１の天板に載せて画像形成装置の奥の方へとスライドさせ装着し、トナーカートリッジ２２のトナー供給口２２ｆと現像器２１のトナー受け入れ口２１ｆを重ね合わせた状態では、カートリッジ駆動部５１の駆動軸５２の十字型先端５２ａがトナーカートリッジ２２の従動軸４６の十字溝４６ａに嵌合し、駆動軸５２と従動軸４６が相互に連結され、かつトナー残量センサ５５がトナーカートリッジ２２の凹部２２ｉに嵌合する。

そして、駆動軸５２の十字型先端５２ａと従動軸４６の十字溝４６ａが嵌合すると、駆動軸５２と従動軸４６間が連結され、駆動軸５２の回転が従動軸４６に伝達される。従って、カートリッジ駆動部５１の駆動軸５２が回転駆動されると、トナーカートリッジ２２の従動軸４６が回転し、攪拌部材４８も回転する。この攪拌部材４８の回転によりトナーカートリッジ２２内のトナーが攪拌され、可撓性フィルム片４９も回転して庇４４と各トナー検出用電極４５間のスペースＳ１を周期的に通過する。

また、トナー残量センサ５５がトナーカートリッジ２２の凹部２２ｉに嵌合した状態では、トナー残量センサ５５の各接触用電極５７が凹部２２ｉの各トナー検出用電極４５の下端に接触し、トナー残量センサ５５が攪拌部材４８の攪拌中心である従動軸４６の直下に配置される。

ここで、図１２（ａ）に示す様にトナーカートリッジ２２内のトナーが十分にあり、庇４４と各トナー検出用電極４５間のスペースＳ１がトナーで満たされているものとする。この場合、可撓性フィルム片４９は、攪拌部材４８と共に回転し、トナーに侵入して、トナー内で抵抗を受けて撓んで吹き流される。このため、庇４４と各トナー検出用電極４５間のスペースＳ１の通過のときにも、可撓性フィルム片４９が吹き流され、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に接近せず摺接しない。

また、図１２（ｂ）に示す様にトナーカートリッジ２２内のトナーが減少して、トナーのレベルが庇４４と各トナー検出用電極４５間にあり、各トナー検出用電極４５がトナーで覆われているものとする。この場合、庇４４と各トナー検出用電極４５間のスペースＳ１の通過のときに、可撓性フィルム片４９が撓んで各トナー検出用電極４５上のトナーをなでて行くので、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接することはない。

更に、図１２（ｃ）に示す様にトナーカートリッジ２２内のトナーがより減少して、トナーのレベルが各トナー検出用電極４５以下になると、スペースＳ１のトナーが無くなり、各トナー検出用電極４５上のトナーも無くなる。この場合、庇４４と各トナー検出用電極４５間のスペースＳ１の通過のときに、可撓性フィルム片４９が適宜に撓み、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接する。このとき、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が磁石４３の磁力により各トナー検出用電極４５側に引き付けられ、磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に確実に接触する。また、攪拌部材４９の回転により僅かに残っているトナーが攪拌され、トナーが上方に跳ね上げられてから下方に落下するものの、庇４４が庇４４と各トナー検出用電極４５間のスペースＳ１の屋根となって、トナーがスペースＳ１に降り掛かることが防止される。

この様にトナーカートリッジ２２内のトナーのレベルが各トナー検出用電極４５を超える場合は、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接せず、またトナーのレベルが各トナー検出用電極４５以下の場合は、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接する。従って、トナー残量センサ５５の各接触用電極５７を通じて、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接したか否かを検出すれば、トナーカートリッジ２２内のトナー残量が少なくなったか否かを判定することができる。

また、各トナー検出用電極４５上のトナーが無くなったときには、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が磁石４３の磁力により各トナー検出用電極４５に確実に接触するので、トナー残量の判定を正確に行なうことができる。

更に、庇４４が各トナー検出用電極４５の屋根となって、トナーが庇４４と各トナー検出用電極４５間のスペースＳ１に降り掛ることが防止されるので、スペースＳ１でトナーのレベルが安定する。その上、可撓性フィルム片４９がスペースＳ１で略水平方向に通過するので、スペースＳ１でトナーが均される。また、トナーカートリッジ２２の奥行きｔを現像器２１の奥行きＴよりも十分に短く設定していることから、攪拌部材４９の攪拌によるトナーカートリッジ２２内のトナーの均しが容易になり、トナーカートリッジ２２全体のトナーの偏りが少なくなる。このため、トナー残量センサ５５によるトナー残量の検出を正確に行なうことができる。

また、トナー残量センサ５５を攪拌部材４９の攪拌中心の直下に配置しているので、トナーカートリッジ２２内のトナーが攪拌部材４９により攪拌されつつ攪拌中心の直下に落下し、トナーのレベルがトナー残量センサ５３近傍で安定する。このため、トナー残量が極めて少なくなったときでも、トナー残量センサ５５による検出が確実に行なわれる。尚、攪拌部材４９の攪拌中心の直下ではなくても、トナー残量センサ５５を攪拌中心の下方に配置すれば、略同様の効果が得られる。

図１３は、本実施例の画像形成装置におけるトナー残量検出装置を示すブロック図である。このトナー残量検出装置においては、各現像器２１ａ〜２１ｄのトナー残量センサ５５別に、トナー残量センサ５５の各接触用電極５７間に抵抗６２を挿入し、抵抗６２と接地間に抵抗６３を挿入し、一定電圧Ｖを抵抗６２に印加している。制御部６１は、各現像器２１ａ〜２１ｄのトナー残量センサ５５を順次選択し、選択したトナー残量センサ５５に係わる抵抗６２両端の電位差を監視し、この電位差に基づいて、このトナー残量センサ５５がセットされたトナーカートリッジ内のトナー残量が少なくなったか否かを判定する。

ここで、先に述べた様にトナーカートリッジ２２内のトナーが十分にあって、トナーカートリッジ２２内のトナーのレベルが各トナー検出用電極４５を超える場合は、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接しない。従って、各接触用電極５７の抵抗６２両端の電位差が変動しない。また、トナーカートリッジ２２内のトナーが少なくなって、トナーカートリッジ２２内のトナーのレベルが各トナー検出用電極４５以下になった場合は、可撓性フィルム片４９の磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接する。そして、可撓性フィルム片４９が庇４４と各トナー検出用電極４５間のスペースＳ１を通過する度に、磁性体電極５０が摺接する。従って、各接触用電極５７間の抵抗６２両端の電位差が攪拌部材４９の回転周期で変動する。制御部６１は、抵抗６２両端の電位差の周期的な変動を検出し、この電位差の周期的な変動に基づいて、トナーカートリッジ２２内のトナーが少なくなったものと判定する。

この様な判定は、各現像器２１ａ〜２１ｄのトナー残量センサ５５が順次選択される度に、繰り返して行われる。そして、制御部６１は、各トナーカートリッジ２２のトナー残量が少なくなったと判定すると、このトナー残量が少なくなったトナーカートリッジ内の色のトナー像について、印字ドット数（該色のトナーの消費量に対応する）の計数を開始し、この印字ドット数が既定値に達すると、このトナーカートリッジ内のトナーが無くなったものとみなし、このトナー残量が無くなったトナーカートリッジを表示ユニット（図示せず）に表示したり、音声メッセージをスピーカ（図示せず）により発音して、このトナーカートリッジの交換を促し、これによりトナー供給の中断を未然に防ぐ。

この様に本実施例では、トナー残量センサ５５をトナーカートリッジに着脱自在に装着し、トナー残量センサ５５の各接触用電極５７をトナーカートリッジの各トナー検出用電極４５に接触させている。そして、制御部６１は、磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接したときの各接触用電極５７間の電圧変動に基づいて、トナーカートリッジ２２内のトナーが少なくなったことを判定している。各トナー検出用電極４５がトナーで汚れても、磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に摺接すると、各接触用電極５７間の電圧変動が生じるため、トナーカートリッジ２２内のトナーが少なくなったことを確実に判定することができる。また、磁性体電極５０が各トナー検出用電極４５に接触したか否かを検出するだけであるから、この検出を行なうトナー残量検出装置の回路構成が簡単であり、コストの低減を図ることができる。

また、カラー画像形成装置では、各色のトナーを収容した各トナーカートリッジ２２ａ〜２２ｄ及び各色のトナー像を形成する各現像器２１ａ〜２１ｄをタンデムに配置するため、画像形成装置の小型化が困難である。ところが、各トナーカートリッジをフロントドア近傍に配置していることから、各トナーカートリッジをフロントドアに接近させることが可能になり、画像形成装置の小型化が可能である。特に、トナーカートリッジの高さｈを該トナーカートリッジの奥行きｔよりも長く設定し、更にトナーカートリッジの幅を狭くすれば、トナーカートリッジが小型化され、画像形成装置もより小型化することができる。また、画像形成装置に対する各トナーカートリッジの着脱を容易に行ない得る。

尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、一対のトナー検出用電極及び一対の接触用電極を設けているが、単一のトナー検出用電極及び単一の接触用電極を設け、磁性体電極に一定電位もしくは交流信号を与えて、一定電位もしくは交流信号をトナー検出用電極及び接触用電極を通じて検出しても良い。また、磁石４３を省略しても構わない。

本発明の画像形成装置の実施例１を示す側面図である。 図１の画像形成装置における各トナーカートリッジを取り外した状態を示す側面図である。 トナーカートリッジを現像器に装着する前の状態を正面側から見て示す斜視図である。 装着前のトナーカートリッジ及び現像器を裏面側から見て示す斜視図である。 装着後のトナーカートリッジ及び現像器を裏面側から見て示す斜視図である。 装着前のトナーカートリッジ及び現像器を側方から見て示す縦断面図である。 装着後のトナーカートリッジ及び現像器を側方から見て示す縦断面図である。 装着後のトナーカートリッジ及び現像器を正面側から見て拡大して示す断面図である。 現像器を正面側から見て拡大して示す斜視図である。 トナーカートリッジの攪拌部材に取り付けられた可撓性フィルム片を拡大して示す正面図である。 トナーカートリッジの攪拌部材の攪拌に伴い、可撓性フィルム片が庇と各トナー検出用電極間のスペースを通過する様子を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、トナー残量センサによるトナーカートリッジ内のトナー残量の検出を説明するために用いた正面図である。 本実施例の画像形成装置におけるトナー残量検出装置を示すブロック図である。

符号の説明

１ 露光ユニット
２ 中間転写ベルトユニット
３ 定着ユニット
４ 用紙搬送装置
５ 給紙トレイ
６ 排紙トレイ
２１、２１ａ〜２１ｄ 現像器
２２、２２ａ〜２２ｄ トナーカートリッジ
４３ 磁石
４４ 庇
４５ トナー検出用電極
４８ 攪拌部材
４９ 可撓性フィルム
５０ 磁性体電極
５５ トナー残量センサ
５７ 接触用電極
６１ 制御部
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像形成ステーション

Claims (10)

1. トナーカートリッジにトナー残量センサを着脱自在に装着し、トナー残量センサによりトナーカートリッジのトナー残量を検出するトナー残量検出装置において、
   トナーカートリッジ側壁に凹部を形成し、トナーカートリッジ内側に突出した該凹部にトナー検出用電極を設けて、トナー検出用電極をトナーカートリッジ内で露出させ、
   トナー残量センサを該凹部に嵌合させて、トナー残量センサの接触電極を該凹部のトナー検出用電極に接触させ、
   トナーカートリッジ内のトナーを攪拌する攪拌部材に導電部材を弾性的に連結し、攪拌部材の攪拌動作に伴い導電部材が移動して来てトナー検出用電極に摺接し得る箇所に、トナー検出用電極を配置したことを特徴とするトナー残量検出装置。
2. トナー検出用電極の上方に庇を設け、導電部材をトナー検出用電極と庇間に通過させてトナー検出用電極に接触させることを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
3. 攪拌部材は、トナー検出用電極近傍で略水平方向に通過することを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
4. 導電部材を可撓性フィルムを介して攪拌部材に連結することにより、導電部材を弾性的に支持したことを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
5. トナーカートリッジの奥行きを画像形成装置における現像器の奥行きよりも十分に短くし、トナーカートリッジの高さを該トナーカートリッジの奥行きよりも長く設定したことを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
6. トナーカートリッジは、画像形成装置におけるフロントドア近傍に配置されることを特徴とする請求項５に記載のトナー残量検出装置。
7. トナー残量センサを攪拌部材の攪拌中心の下方に配置したことを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
8. トナー残量センサを攪拌部材の攪拌中心の直下に配置したことを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
9. 磁石をトナー検出用電極を介して導電部材が移動して来て該トナー検出用電極に摺接し得る箇所に対向配置し、導電部材に磁性体の特性を持たせたことを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載のトナー残量検出装置を備える画像形成装置において、
    複数のトナーカートリッジ及び該各トナーカートリッジが着脱自在に装着される複数の現像器をタンデムに配列しており、各トナーカートリッジをフロントドア近傍に配置したことを特徴とするトナー残量検出装置を備える画像形成装置。
    
    

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