JP3419136B2

JP3419136B2 - 現像装置

Info

Publication number: JP3419136B2
Application number: JP05346595A
Authority: JP
Inventors: 賢史篠原; 英一佐々木; 貢杉山; 孝一入江; 豊塩
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 2003-06-23
Anticipated expiration: 2018-06-23
Also published as: JPH08220867A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】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
担持体に形成された潜像を可視像化する現像器と、該現
像器に補給するトナーを収容する透明又は半透明の部材
で構成したトナーカートリッジとを備えた現像装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記トナー残量検知手段として
は、トナーカートリッジの内部を透過する透過光を利用
したものが知られており、このような手段を用いる現像
装置としては、トナーカートリッジを透明または半透明
の部材で形成し、例えば、対向する一対のカートリッジ
壁を挟んで発光部材及び受光部材を配置し、トナーカー
トリッジの一方の側面に設けた発光部材からの光を、カ
ートリッジの壁面を透過させ、他方の側面に設けた受光
部材で検知することによって、トナーの有無を判断する
ものが知られている（例えば、特開昭６３−２０８７、
特開平１−３１６７６５号公報参照）。ところが、この
種の現像装置ではトナーの有無は判断できるが、トナー
カートリッジ内にどの程度の量のトナーが残っているか
ということは検知できない。そこで、トナーカートリッ
ジに複数のトナー残量検知センサを設けるとともに、こ
れらの検知結果に基づいて表示手段などに残量を表示さ
せるようにしたものが知られている（例えば、特開昭６
１−１８０２６６号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記特開昭
６１−１８０２６６号公報の構成によれば、トナー残量
を検知するためにセンサを複数設けているため、コスト
の上昇を招いてしまうという問題点があった。

【０００４】本発明は、以上の問題点に鑑みなされたも
のであり、その目的とするところは、トナー残量レベル
を検知することができるトナー残量検知手段のコストを
低減することができる現像装置を提供することである。

【０００５】

【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の現像装置は、像担持体に形成された潜像
を可視像化する現像器と、該現像器に補給するトナーを
収容する透明又は半透明の部材で構成したトナーカート
リッジとを備えた現像装置において、該トナーカートリ
ッジの一方の側壁に対向するように配設した発光部と、
該発光部から発せられ、該発光部に対向するカートリッ
ジ側壁に入射した際に該側壁の外表面で屈折し、該側壁
の肉厚部を側壁端部に伝播する光を受光できるように、
該側壁端部に対向させて配設した受光部とを有するトナ
ー残量検知手段を設け、該受光部を、該発光部が対向し
ているカートリッジ側壁の肉厚分の幅内に対向させて配
設し、該トナーカートリッジを、該受光部に対向するト
ナーカートリッジ上の対向面が平面であるように形成し
たことを特徴とするものである。

【０００６】

【０００７】請求項２の現像装置は、請求項１の現像装
置において、上記トナーカートリッジの外表面のうち、
上記発光部に対向する壁面における発光部対向部近傍、
及び上記受光部に対向する壁面における受光部対向部近
傍を除く外表面であって、かつ、少なくとも該発光部か
ら発せられた光が該受光部に至るまでに伝播する側壁の
外表面を、光反射性部材で覆ったことを特徴とするもの
である。

【０００８】請求項３の現像装置は、カラートナーを用
いる請求項１の現像装置において、上記発光部を、ピー
ク発光波長が赤外である光源を用いて構成したことを特
徴とするものである。

【０００９】請求項４の現像装置は、カラートナーを用
いる請求項１の現像装置において、各トナーの色ごとに
求めたトナー残量と受光光量との関係を用いて、色ごと
にトナー残量を判断するように構成した残量判定手段を
設けたことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】請求項１の現像装置においては、トナーカート
リッジの一方の側壁に対向するように配設された発光部
から発した光が、該発光部に対向するカートリッジ側壁
に入射した際に該側壁の外表面で屈折する。そして、こ
の光は該側壁の肉厚部内を反射しながら側壁端部側に伝
播する。ここで、トナーと接するトナーカートリッジの
内壁面において、トナーが存在している部分で反射する
光の反射効率と、トナーが存在していない部分で反射す
る光の反射効率とが異なるため、トナーの消費によって
残量が減少してくると、該側壁端部に対向するように配
設された受光部で受光される光量が、トナーカートリッ
ジ内に収容されているトナー残量に対応して変化する。
そこで、例えば、この光とトナー残量との間の関係をあ
らかじめデータテーブルなどの形でもたせておくこと
で、受光光量からトナー残量が検知できる。しかも、上
記トナーカートリッジのうち、上記受光部に対向するト
ナーカートリッジ上の対向面が平面であるので、該受光
部で受光される前に、該対向面から出て来る光が拡散し
てしまうことがない。また、該接合部において、該発光
部が対向しているカートリッジ側壁の肉厚分の幅内に配
設した該受光部が、該幅以外の壁面に対向させて配設し
た場合に比して受光光量が大きくなる。

【００１１】

【００１２】請求項２の現像装置においては、発光部か
ら発せられた光が、外表面が光反射性部材で覆われたト
ナーカートリッジの肉厚部を伝播するので、該光が該肉
厚部を伝播中に該トナーカートリッジ外に散乱して光量
が減衰することを防止する。また、これに加え、カート
リッジ外からの光が該肉厚部に入射しないようにするこ
とによって、外乱光による受光光量の変動も防止する。

【００１３】請求項３の現像装置においては、トナーカ
ートリッジの肉厚部を伝播する光が、該カートリッジ内
壁面と接するトナー面で反射する。この反射において、
カラートナーは、赤外領域の光に対して高い反射特性を
示すので、受光部で受光されるときの光量が十分確保さ
れる。

【００１４】請求項４の現像装置においては、トナーは
色毎に光の反射特性が異なるため、受光部で検知された
光量もトナーの色毎に異なる。このため、残量判定手段
が、予め各色毎に求めておいたトナー残量と受光光量と
の関係を用いて、色ごとにトナー残量を判断する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を画像形成装置であるフルカラ
ープリンタ（以下、プリンタという）に採用される現像
装置に適用した一実施例について説明する。図１は本実
施例に係る現像装置を採用したプリンタの概略構成図で
ある。図１のプリンタにおいて、潜像担持体としてのベ
ルト状の感光体（以下、感光体ベルトという）１は、帯
電ローラ２により一様に帯電された後、レーザ光学装置
３により画像情報に基づき走査露光されて表面に静電潜
像が形成される。ここで、露光する画像情報は所望のフ
ルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の
色情報に分解した単色の画像情報である。形成された静
電潜像は、後述の回転型現像装置４により各々所定の現
像剤としてのイエロー、マゼンタ、シアン、及び黒トナ
ーで現像され、これにより感光体ベルト１上に各色画像
が形成される。

【００１６】図中矢印Ａ方向に回転する感光体ベルト１
上に形成された各色画像は、感光体ベルト１と同期して
図中矢印Ｂ方向に回転する中間転写ベルト５上に、イエ
ロー、マゼンタ、シアン、及び黒の単色毎に順次重ね転
写される。中間転写ベルト５上に重ね合わされたイエロ
ー、マゼンタ、シアン、及び黒の画像は、給紙台８から
給紙ローラ９、レジストローラ１０を経て転写部へ搬送
された転写紙１１上に、転写ローラ６により一括転写さ
れる。転写終了後、転写紙１１は定着装置７により定着
されてフルカラー画像が完成する。なお、中間転写ベル
ト５上に転写されなかった感光体ベルト１上のトナー
は、感光体クリーナ１２により感光体ベルト１から除去
される。また、転写紙１１上に転写されなかった中間転
写ベルト５上のトナーは、中間転写ベルトクリーナ１３
により中間転写ベルト５から除去される。

【００１７】次に、本実施例に係る現像装置について説
明する。図２は本実施例に係る回転型現像装置の断面概
略構成図である。なお、図２は一つの現像ユニット、例
えば後述するイエロー現像ユニットが現像位置にある状
態を示している。図２に示すように、上述の感光体ベル
ト１の近傍に回転型（リボルバー型、ロータリー型とも
言う）の現像装置（以下、現像装置という）４が配置さ
れている。この現像装置４においては、回転体としての
ケーシング２０が本図には図示しない回転中心軸Ｏを中
心に回転自在に設けられ、該ケーシング２０は図示を省
略した駆動機構により矢印Ｃ方向に回転される。また、
ケーシング２０は、現像装置４を４分割するよう一体形
状を成し、これによりイエロー現像ユニット２２Ｙ、マ
ゼンタ現像ユニット２２Ｍ、シアン現像ユニット２２
Ｃ、及び黒現像ユニット２２Ｋの各色現像ユニットが形
成されている。

【００１８】本実施例の現像ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，
２２Ｃ，２２Ｋは、非磁性一成分現像剤を用いた現像ユ
ニットで、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、及び
黒トナーを収納する。また、各現像ユニット２２Ｙ，２
２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋには現像剤担持体としての円筒状
の現像ローラ２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋがそれぞ
れ設けられている。この各現像ローラ２３Ｙ，２３Ｍ，
２３Ｃ，２３Ｋは、上記ケーシング２０に設けられた開
口部２２ａからそれぞれその一部が外部に露出するよう
に配置されている。

【００１９】上記各色現像ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２
２Ｃ，２２Ｋは同一形態及び同一動作をとるので、以下
の説明においてはイエロー現像ユニット２２Ｙを例に説
明し、他の現像ユニット２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋについ
ての説明は省略する。なお、各現像ユニット２２Ｙ，２
２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋにおいて対応する同一の部材につ
いては、図２中符号の末尾の英文字のみを変えて示して
いる。

【００２０】図２において現像ユニット２２Ｙは、現像
に使用されるときは感光体ベルト１下方に配置され、感
光体ベルト１に形成された静電潜像に非磁性一成分現像
剤としてのイエロートナーを供給する。現像位置におけ
るイエロー現像ユニット２２Ｙのケーシング２０上部に
は開口部２２ａが形成されている。該開口部２２ａに
は、感光体ベルト１に対向するように現像ローラ２３Ｙ
が、感光体ベルト１と所定の周速比をもって、かつ感光
体ベルト１との対向部において感光体ベルト１移動方向
と同方向に回転するように配設されている。この現像ロ
ーラ２３Ｙの感光体ベルト１との対向部よりも回転方向
下流側の表面部分には、遮蔽部材３８Ｙの端部が当接し
ており、開口部２２ａからのトナーの漏出や飛散を防止
している。

【００２１】また、現像ローラ２３Ｙ下方には、発泡ポ
リウレタン等の弾性体からなるトナー供給部材としての
供給ローラ３１Ｙが現像ローラ２３Ｙと摺擦し、かつ、
現像ローラ２３Ｙに対し所定の周速比をもって、現像ロ
ーラ２３Ｙとの摺擦部において現像ローラ２３Ｙの回転
方向と同方向に回転するように設けられている。

【００２２】また、供給ローラ３１Ｙの配設位置よりも
現像ローラ２３Ｙの回転方向下流側で、かつ、上記開口
２２ａ近傍には、ウレタンゴム等の弾性体からなる現像
剤規制部材としての現像ブレード３２Ｙが、その自由端
部近傍が現像ローラ２３Ｙに接するように設けられてい
る。

【００２３】また、摺擦部の左側には紙面手前側から奥
側に向けてトナーを搬送するスクリュウ状の第１のトナ
ー搬送部材（以下、第１トナー搬送スクリュウという）
３３Ｙが、また、供給ローラ３１Ｙの下方には紙面奥側
から手前側に向けてトナーを搬送するスクリュウ状の第
２のトナー搬送部材（以下、第２トナー搬送スクリュウ
という）３５Ｙが設けられている。そして、イエロー現
像ユニット２２Ｙの長手方向端部には、図３に示すよう
に、トナー収容部４０Ｙが設けられている。ここで、上
記トナー搬送スクリュウ３３Ｙは、該トナー収容部４０
Ｙから現像ユニット２２Ｙの長手方向他端部まで現像ロ
ーラ２３Ｙ及び供給ローラ３１Ｙと並行に配設されてい
る。そして、トナー収容部４０Ｙからイエロー現像ユニ
ット２２Ｙの他端部に向けてトナーを搬送するように、
現像ローラ２３Ｙ及び供給ローラ３１Ｙと連動し、か
つ、所定の周速比をもって回転される。また、イエロー
現像ユニット２２Ｙ内の下部には、第２トナー搬送スク
リュウ３５Ｙが現像ローラ２３Ｙ、供給ローラ３１Ｙ及
び第１トナー搬送スクリュウ３３Ｙと並行に配設されて
いる。そして、第１トナー搬送スクリュウ３３Ｙとは逆
方向にトナーを搬送するように回動される。

【００２４】また、ケーシング２０は、図２に示すよう
にその一部が供給ローラ３１Ｙに接するように形成され
ており、上記現像ローラ２３Ｙ、供給ローラ３１Ｙ及び
ケーシング２０により、第１トナー搬送スクリュウ３３
Ｙを取り巻くトナー搬送スペースが形成される。

【００２５】また、図３中の符号４２Ｙ，４２Ｍ，４２
Ｃ，４２Ｋはそれぞれ各現像ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，
２２Ｃ，２２Ｋのトナー収容部４０Ｙ，４０Ｍ，４０
Ｃ，４０Ｋに着脱自在に構成されたトナーカートリッジ
であり、このトナーカートリッジ４２Ｙ，４２Ｍ，４２
Ｃ，４２Ｋが現像装置４の新規装着時及びトナーエンド
時に装着、交換されることで、常にトナー収容部４０
Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ内に必要量のトナーが収容
される。

【００２６】上記構成の現像装置４において、第１トナ
ー搬送スクリュウ３３Ｙは、所定方向に回転することに
よりトナー収容部４０から上記トナー搬送スペース内に
トナーを搬送し、供給ローラ３１Ｙ上にトナーを供給す
る。供給ローラ３１Ｙ上に供給されたトナーは、供給ロ
ーラ３１Ｙと現像ローラ２３Ｙとで摺擦されて帯電され
ながら現像ローラ２３Ｙ表面に供給され、現像ローラ２
３Ｙ表面に担持される。現像ローラ２３Ｙ表面に担持さ
れたトナーは、現像ブレード３２Ｙにより均一、かつ、
所定厚みのトナー薄層にされ、感光体ベルト１表面に形
成された静電潜像を接触あるいは、非接触現像にて現像
する。

【００２７】上記現像工程で使用されなかったトナー
は、第１トナー搬送スクリュウ３３Ｙによりトナー収容
部４０Ｙと逆側の現像ユニット端部に搬送される。第１
トナー搬送スクリュウ３３Ｙでトナー循環部まで搬送さ
れたトナーは、重力によりイエロー現像ユニット２２Ｙ
下部に落下する。そして、イエロー現像ユニット２２Ｙ
内の下部に落下したトナーは、第２トナー搬送スクリュ
ウ３５Ｙによって第１トナー搬送スクリュウ３３Ｙとは
逆方向に搬送される。これにより、上記現像工程で使用
されなかったトナーがトナー収容部４０Ｙに戻される。

【００２８】以上の構成に係る現像装置４は色情報に同
期して各現像ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ
を選択的に現像位置に配置するように上記回転中心軸Ｏ
を中心に回動し、各現像ユニット２２Ｙ，２２Ｍ，２２
Ｃ，２２Ｋは、現像位置において現像ローラ２３Ｙ，２
３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋを図中矢印Ｄ方向に回転させて、
順次感光体ベルト１上に形成された対応する静電潜像を
現像する。そして、各現像像は上述のように中間転写ベ
ルト５、及び転写紙１１上に重ね合わされることによ
り、フルカラー画像を形成する。（以下、余白）

【００２９】ところで、上記現像装置４には、トナーカ
ートリッジ４２内のトナー残量を検知するトナー残量検
知手段としてのトナー残量検知ユニット５３が設けられ
ている。このトナー残量検知ユニット５３は、図４に示
すように、発光部にはピーク発光波長が９５０nmである
赤外ＬＥＤ５０が、トナーカートリッジ４２の一方の側
壁側に対向して配設されており、受光部にはフォトダイ
オード５２が、該一方の側壁側で、かつ端部端面に対向
して配設されている。そして、ＬＥＤ５０及びフォトダ
イオード５２は、トナーカートリッジ４２が回転して
も、トナーカートリッジ４２の外周に対して接触しない
程度の距離をもってそれぞれ配置されている。また、こ
のトナーカートリッジ４２は、ＬＥＤ５０が対向してい
るカートリッジ側壁面が平面となるように構成されてい
る。また、フォトダイオード５２は、ＬＥＤ５０に対向
する側壁の肉厚分の幅内に対向させて配設されている。
そして、上記トナーカートリッジ４２の外表面のうち、
ＬＥＤ５０に対向する壁面における対向部近傍、及びフ
ォトダイオード５２に対向する壁面における対向部近傍
を除く外表面であって、かつ、少なくともＬＥＤ５０か
ら発せられた光がフォトダイオード５２に到達するまで
に伝播する側壁の外表面が、光反射性部材としての銀テ
ープ５４で覆われている。更に、図４に示すトナー残量
検知ユニット５３には、ＬＥＤ５０から発せられ、かつ
トナーカートリッジ４２に入射しない光が、フォトダイ
オード５２で直接受光されてしまうことを防止するため
の遮光部材５１が設けられている。

【００３０】ここで、本実施例においては、トナーカー
トリッジ４２内の各色のトナー残量を、カートリッジ側
壁の肉厚部を伝播する光を用いて検知するため、カート
リッジ４２を構成する透明材料としては、カートリッジ
４２として成形でき、かつカートリッジ側壁の肉厚部を
光が伝播するような材料を用いる必要がある。このよう
な具体的な材料としては、例えば、ポリカーボネートが
挙げられる。

【００３１】上記構成においては、ＬＥＤ５０から発し
た光が、ＬＥＤ５０に対向するカートリッジ側壁に入射
した際に該側壁の外表面で屈折する。そして、この光は
該側壁の肉厚部内を反射しながら側壁端部に伝播する。
ここで、トナーと接するトナーカートリッジ４２の内壁
面において、トナーが存在している部分で反射する光の
反射効率と、トナーが存在していない部分で反射する光
の反射効率とが異なるため、トナーの消費によって残量
が減少してくると、該側壁端部に対向するように配設さ
れたフォトダイオード５２で受光される光量が、トナー
カートリッジ４２内に収容されているトナー残量に対応
して変化する。そして、本実施例装置のように、複数色
のトナーを用いる現像装置では、異なる色のトナーを扱
うため、反射効率もトナーの色ごとに異なっている。こ
のため、本実施例では、ＣＰＵ内に残量判定手段として
の制御プログラムによって、フォトダイオード５２によ
ってこの変化した受光光量と、トナーカートリッジ４２
内のトナー残量との関係を各色ごとに実験等によって求
め、予めデータテーブルの形で持たせている。そして、
この制御プログラムにより、フォトダイオード５２で受
光された受光光量とデータテーブルと比較し、トナー色
ごとの受光光量に応じたトナー残量を判断するように制
御している。そして、トナー残量が所定の残量よりも少
なくなり、いわゆるトナーエンドの状態と判断される
と、トナーカートリッジ４２の交換を促す信号を出力
し、装置を停止させるようになっている。

【００３２】次に、トナー残量レベルに対応する受光光
量の判断を、トナーの色ごとに行なうための処理につい
て説明する。図５は、トナーカートリッジ４２Ｙ内のト
ナー面の高さとフォトダイオード５２で受光される受光
光量との関係を示したものである。縦軸は、トナー面の
高さに対応して得られる受光光量を示し、横軸は、トナ
ー面の高さを示している。イエロートナーのようなカラ
ートナーは、本実施例で用いる赤外光に対して高い反射
効率を示すため、トナー残量が多いほどフォトダイオー
ド５２で受光される光量が大きく、残量が減少するにし
たがい光量が小さくなる。ここで、本実施例では、残量
レベルを図１０（ａ）に示すように４段階で表示するた
め、Ａ／Ｄ変換器に入力される、トナー色ごとに異なる
レベルの受光信号を次のような４段階で表示されるレベ
ルに対応するように、２ビットの２進コードにコード化
してある。すなわち、トナー面が５mm以下である「レベ
ル０」には２進コード００、５〜３０mmの「レベル１」
にはコード０１、３０〜６０mmの「レベル２」にはコー
ド１０、そして、６０mm以上の「レベル３」にはコード
１１をそれぞれ対応させている。マゼンタ、シアンにつ
いても同様な特性線が得られるので、受光信号に応じて
同様のコード化を行なっている。

【００３３】図６は、トナーカートリッジ４２Ｋ内のト
ナー面の高さとフォトダイオード５２で受光される受光
光量との関係を示したものである。この図の縦軸及び横
軸は図５と同じである。黒トナーの場合は、カラートナ
ーと異なり、光に対して一般的に高い吸収特性を示すた
め、トナー残量が多いほどカートリッジ肉厚部を伝播す
る間に光が吸収されて、フォトダイオード５２で受光さ
れる光量が小さくなる。一方、残量が減少すると、吸収
される光量が少なくなるので受光光量が大きくなる。こ
のように、黒トナーの場合、カラートナーと正反対の反
射特性を示す。したがって、図示のように、受光信号と
コード化されたコードとの対応がカラートナーの場合と
は逆になる。

【００３４】次に、トナー残量検知をの具体的例につい
て説明する。なお、上記トナーカートリッジ４２Ｙ，４
２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋに対する検知は、すべて同様の方
法であるので、イエロートナーを収容するトナーカート
リッジ４２Ｙのトナー残量を検知する場合を例に説明
し、他のトナーカートリッジについては説明を省略す
る。図７は、トナー残量検知ユニット５３のうち、検知
信号を制御する制御手段としての電装部のブロック図を
示す。主制御部は、ＣＰＵ，ＲＡＭ（不図示），ＲＯＭ
（不図示），Ｉ／Ｏインターフェース（不図示）等で構
成されている。そして、ＬＥＤ５０の発光強度及び発光
のタイミングなどは、主制御部のＣＰＵで次のように制
御される。ＣＰＵは、ステッピングモータの駆動パルス
をモニタしており、現像ユニット２２の回転が停止して
パルス信号がなくなった時点で、ＬＥＤ５０を点滅発光
させるための信号のポートからパルスＡＮＤ回路に出力
し、ＬＥＤドライバを介してＬＥＤ５０を点滅させる。
このＬＥＤ５０は、方形発振回路からの３８ｋＨｚ方形
波信号により点滅する。一方、フォトダイオード５２で
検知された信号は、アンプ、リミッタ、バンドパスフィ
ルタで信号形状が整えられ、復調器で復調された後、積
分器で積分されてＡ／Ｄ変換器に入力される。本実施例
では、残量レベルを４段階で表示するため、Ａ／Ｄ変換
器に入力される受光信号を２ビットの２進コードにコー
ド化する。そして、コード化された信号は上記Ｉ／Ｏポ
ートを介してＣＰＵに入力され、後述する処理プログラ
ムによってトナー残量が判断される。そして、上記検知
信号が所定レベルになると、ＣＰＵからトナーエンド信
号が出力され、表示部等に所定の表示を行なう。

【００３５】図８に、現像ユニット２２のステッピング
モータ（不図示）による駆動パルス、ＬＥＤ５０の発光
駆動信号、及びフォトダイオード５２による検知信号の
タイミングチャートを示す。トナー残量検知を行なう位
置は、現像位置よりも回転方向下流側である。例えば、
図３に示すように、ステッピングモータによってトナー
カートリッジ４２Ｋが現像位置にくるように回転させる
と、この回転にともなって検知ユニット５３の位置にト
ナーカートリッジ４２Ｙがくる。そして、符号ａのタイ
ミングチャートに示したように、ステッピングモータの
駆動パルスがなくなると、現像ユニット２２の回転が停
止して現像を終了したと判断し、トナー残量検知を行
う。このように、各現像ユニット２２が１／４回転する
ごとにトナー残量検知が行なわれる。また、符号ｂのタ
イミングチャートに示した信号は、上記方形発振回路か
らの３８ｋＨｚ方形波信号によってＬＥＤをＯＮ／ＯＦ
Ｆし、１回の検知で１０パルス分の点滅発光をさせるこ
とによって得られる。また、フォトダイオード５２で検
知された検知信号は、符号ｃのタイミングチャートに示
すように１０パルス分の受光信号を積分したものがＡ／
Ｄ変換器で変換される。

【００３６】図９は、上記ＣＰＵで行なわれるトナー残
量検知の制御例のフローチャートである。この例では、
まず、ステップＳ１で現像ユニット２２を回転させるス
テッピングモータの駆動パルスの有無から、現像ユニッ
ト２２が停止したか否かを判断する。駆動パルスが有れ
ば、停止していないと判断して処理を終了させ、駆動パ
ルスがなければ停止していると判断して、次のステップ
に移行する。ステップＳ２では、後述する「レベル０」
の状態がメモリされているか否かを判断し、メモリされ
ていれば後述するステップＳ１７に移行し、メモリされ
ていなければ、ステップＳ３で、ＬＥＤ５０を１０パル
ス分点滅発光させ、トナー残量を検知する。そして、フ
ォトダイオード５２によって、１０パルス分の受光光量
が検知されると、この受光光量に対応する受光信号Ｄを
次の処理においてデータテーブルとの比較するためにメ
モリしておく（ステップＳ４）。次に、検知しているト
ナーの色がイエローであるか否かを判断し（ステップＳ
５）、イエローであれば、メモリした受光信号Ｄと、あ
らかじめイエロートナーの残量と受光信号との関係を記
憶したデータテーブルとを比較して、トナー残量を判断
し（ステップＳ６）、表示部（不図示）にイエロートナ
ーの残量を表示させる（ステップＳ７）。一方、検知し
ているトナーの色がイエローでなければ、マゼンタであ
るか、シアンであるか、あるいは黒であるかを順次判断
し、各色に対応したデータテーブルと、メモリした受光
信号Ｄとを比較して、図１０（ａ）に示すようにトナー
残量を表示する（ステップＳ８〜ステップＳ１５）。次
に、ステップＳ１６では、上記ステップＳ６，Ｓ９，Ｓ
１２，あるいはＳ１４におけるデータテーブルとの比較
で、トナー残量が「レベル０」の状態となっているか否
かを判断し、「レベル０」でなければ処理を終了させ、
「レベル０」と判断されているときは、次のステップに
移行する。ここで、本発明を適用した画像形成装置にお
いては、トナー残量が「レベル０」の状態となってから
２０枚までは画像形成処理ができるようになっているの
で、ステップＳ１７では、「レベル０」の状態となって
から２０枚画像を形成したか否かを判断している。そし
て、まだ２０枚に達していない場合には、「レベル０」
の状態をメモリした後、処理を終了させ、２０枚に達し
た場合には、表示部における残量表示を全て消灯させ
（ステップＳ１８）、代わりに図１０（ｂ）に示すよう
に「カートリッジを交換してください」という表示をさ
せる（ステップＳ１９）。そして、装置を停止させて画
像形成動作を行なわないようにする（ステップＳ２
０）。以上でトナー残量検知処理が終了する。

【００３７】上記実施例によれば、トナーカートリッジ
側壁の肉厚部を重力方向下部側の側壁端部に伝播する光
を、該側壁端部に対向するように配設されたフォトダイ
オード５２で受光することによって、トナーカートリッ
ジ４２内のトナー残量を検知するので、トナー残量検知
ユニット５３を１組のＬＥＤ５０及びフォトダイオード
５２で構成することができ、従来のトナー残量検知ユニ
ットのように、複数組のＬＥＤ５０及びフォトダイオー
ド５２を用いる場合に比してコストを低減することがで
きる。また、上記トナーカートリッジ４２の外表面のう
ち、ＬＥＤ５０に対向する壁面における対向部近傍、及
びフォトダイオード５２に対向する壁面における対向部
近傍を除く外表面であって、かつ、少なくともＬＥＤ５
０から発せられた光がフォトダイオード５２に到達する
までに伝播する側壁の外表面を、銀テープ５４で覆って
いるので、フォトダイオード５２で受光される前に、該
外表面からの光の漏洩を防止するとともに、逆に、外部
からの光の進入も防止しているので、フォトダイオード
５２で得られる受光信号のＳ／Ｎ比を向上させることが
できる。更に、上記接合部において、ＬＥＤ５０が対向
しているカートリッジ側壁の肉厚分の幅ｗ以内に配設し
たフォトダイオード５２が、該幅ｗ以外の壁面に対向さ
せて配設した場合に比して光量の大きい光を受光するの
で、受光効率を向上させることができる。よって、光量
の多いときと少ないときとの区別がしやすくなり、トナ
ー残量を確実に検知することができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１の現像装置によれば、トナーカ
ートリッジ側壁の肉厚部を側壁端部側に伝播する光を、
該側壁端部に対向するように配設された受光部で受光す
ることによって、該トナーカートリッジ内のトナー残量
を検知するので、トナー残量検知手段の発光部及び受光
部を複数組用いる必要がなく、１組の発光部及び受光部
を用いて検知することができる。よって、従来のトナー
残量検知センサを用いる場合に比してコストを低減する
ことができる。しかも、上記受光部が、上記幅の範囲を
外れた位置に該受光部を配設した場合に比べて受光光量
が大きくなるため、受光効率が向上する。よって、光量
の多いときと少ないときとの区別がしやすくなるので、
トナー残量を確実に検知することができる。

【００３９】

【００４０】請求項２の現像装置によれば、光反射性部
材で覆われた、トナーカートリッジの肉厚部を伝播する
光が該トナーカートリッジ外に散乱してしまうことを防
ぐとともに、カートリッジ外表面の外からの外乱光によ
る影響を防止するので、受光部で得られる受光信号のＳ
／Ｎ比が向上する。よって、Ｓ／Ｎ比の低下による残量
の誤検知を防止できるので、トナー残量を確実に検知す
ることができる。

【００４１】請求項３の現像装置によれば、受光部で受
光されるときの光量が十分確保されるので、赤外領域以
外の光を発する光源を用いた場合に比して受光効率を向
上させることができる。よって、光量の多いときと少な
いときとの区別がしやすくなるため、トナー残量を確実
に検知することができる。

【００４２】請求項４の現像装置によれば、残量判定手
段が、予め各色毎に求めておいたトナー残量と受光光量
との関係を用いてトナー残量を判断するので、トナー残
量をトナーの色毎に確実に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る現像装置を採用した電子写真複写
機の概略構成図。

【図２】実施例に係る現像装置の断面概略構成図。

【図３】同現像装置の概略構成を示す斜視図。

【図４】同現像装置のトナーカートリッジへトナー残量
検知ユニットを取付けた状態を示す説明図。

【図５】イエロートナーにおけるトナー面の高さと受光
光量との関係を示す説明図。

【図６】黒トナーにおけるトナー面の高さと受光光量と
の関係を示す説明図。

【図７】実施例に係る検知ユニットの電装部のブロック
図。

【図８】トナー残量検知に使用する信号のタイミングチ
ャート。

【図９】トナー残量検知及び表示を行なう制御例を示す
フローチャート。

【図１０】（ａ）は、表示部におけるトナー残量の表示
例を示す説明図。（ｂ）は、表示部におけるトナーカー
トリッジ交換表示の例を示す説明図。

【符号の説明】

１感光体ベルト２帯電ローラ３レーザ光学装置４回転型現像装置５中間転写ベルト６転写ローラ７定着装置８給紙台９給紙ローラ１０レジストローラ１１転写紙１２感光体クリーナ２０ケーシング２２現像ユニット２２ａ開口部２３現像ローラ３１供給ローラ３３第１トナー搬送スクリュウ３５第２トナー搬送スクリュウ３８遮蔽部材４０トナー収容部４２トナーカートリッジ５０赤外発光ＬＥＤ５１遮光部材５２フォトダイオード５３トナー残量検知ユニット５４銀テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者入江孝一東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者塩豊鳥取県鳥取市北村10−３リコーマイクロエレクトロニクス内 (56)参考文献特開平６−102756（ＪＰ，Ａ) 特開平５−332812（ＪＰ，Ａ) 特開平２−102062（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−54676（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−5220（ＪＰ，Ａ) 特開平６−317986（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体に形成された潜像を可視像化する
現像器と、該現像器に補給するトナーを収容する透明又
は半透明の部材で構成したトナーカートリッジとを備え
た現像装置において、該トナーカートリッジの一方の側壁に対向するように配
設した発光部と、該発光部から発せられ、該発光部に対
向するカートリッジ側壁に入射した際に該側壁の外表面
で屈折し、該側壁の肉厚部を側壁端部に伝播する光を受
光できるように、該側壁端部に対向させて配設した受光
部とを有するトナー残量検知手段を設け、該受光部を、該発光部が対向しているカートリッジ側壁
の肉厚分の幅内に対向させて配設し、該トナーカートリ
ッジを、該受光部に対向するトナーカートリッジ上の対
向面が平面であるように形成したことを特徴とする現像
装置。
【請求項２】上記トナーカートリッジの外表面のうち、
上記発光部に対向する壁面における発光部対向部近傍、
及び上記受光部に対向する壁面における受光部対向部近
傍を除く外表面であって、かつ、少なくとも該発光部か
ら発せられた光が該受光部に至るまでに伝播する側壁の
外表面を、光反射性部材で覆ったことを特徴とする請求
項１の現像装置。
【請求項３】カラートナーを用いる請求項１の現像装置
において、上記発光部を、ピーク発光波長が赤外である光源を用い
て構成したことを特徴とする現像装置。
【請求項４】カラートナーを用いる請求項１の現像装置
において、各トナーの色ごとに求めたトナー残量と受光光量との関
係を用いて、色ごとにトナー残量を判断するように構成
した残量判定手段を設けたことを特徴とする現像装置。