JP3904475B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は画像形成装置に関する。より詳しくは、電子写真方式によりトナーを用いて記録紙上に画像を形成する、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に、現像装置の大型化を招くことなく確実に、トナーの残量を検知することができるようにした画像形成装置に関するものである。
【0002】
【発明の背景】
本件出願人は、感光体表面にトナーを供給し、感光体表面の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置と、この現像装置により形成されたトナー像の用紙への転写後に前記感光体表面に付着している残留トナーを除去して回収するクリーニング装置と、これら現像装置とクリーニング装置との間に閉ループ状に配置され、前記現像装置において現像に供されなかった余剰トナーの一部を前記クリーニング装置へ、前記クリーニング装置で回収された残留トナーを前記現像装置へ搬送するトナー搬送装置と、このトナー搬送装置のトナー搬送経路にトナーを補給するトナー補給手段とを備えた画像形成装置を開発した。
【0003】
後述する本願発明実施例の説明図である図7を援用して説明すれば、同図中300が現像装置、400がクリーニング装置、500がトナー搬送装置、Rがトナー搬送経路、600がトナー補給手段である。
【0004】
このような画像形成装置は、トナーの搬送をトナー搬送装置に委ね、かつトナー搬送経路Rに対してトナーを補給する構造としたことにより、現像装置ひいては画像形成装置全体の小型化を図ることができるとともに、レイアウト上の自由度も大幅に向上するという利点を有している。
【0005】
一方、電子写真方式によりトナーを用いて記録紙上に画像を形成する画像形成装置においては、現像装置内にトナーがなくなると記録不能となってしまうために、トナーの残量を検知するトナー残量検知手段を設ける必要がある。
【0006】
【従来の技術】
従来の画像形成装置においては、通常、トナー残量検知手段は現像装置に対して設けられていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画像形成装置にように、トナー残量検知手段を現像装置に対して設けると、現像装置が大型化してしまうという難点がある。
【0008】
したがって、このような従来技術を、前述したような、現像装置の小型化を図るために本件出願人が開発した画像形成装置に用いることは、その目的に反することとなり望ましくない。
【0009】
本発明の目的は、以上のような課題を解決し、現像装置の大型化を招くことなく確実に、トナーの残量を検知することができるようにすることにある。
【0010】
【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記載の画像形成装置は、トナー搬送経路を有するトナー搬送装置を備えた画像形成装置であって、
前記トナー搬送装置のトナー搬送経路内を移動する弾性を有するトナー搬送手段と、
前記トナー搬送経路に設けられ、前記トナー搬送手段に向かって突出している突出面を有する透明な検知窓と、
この検知窓に設けられた光学式センサとを備え、
前記光学式センサは反射型の光学式センサで構成されているとともに、前記検知窓の前記トナー搬送手段を挟んだ対向位置には弾性を有する反射板が設けられ、この反射板が前記トナー搬送手段を前記検知窓に向けて付勢しており、かつ前記トナー搬送手段が前記検知窓の払拭手段を構成していることを特徴とする。
【0011】
請求項2記載の画像形成装置は、請求項1記載の画像形成装置において、前記トナー搬送手段が前記反射板の払拭手段を構成していることを特徴とする。
請求項3記載の画像形成装置は、請求項1または2記載の画像形成装置において、前記トナー搬送経路は前記トナー搬送手段と摺接してこれを案内する側壁面を有しており、この側壁面の少なくとも前記検知窓の近くに位置する面が、前記検知窓の突出面との間で鋭角を形成するように傾斜していることを特徴とする。
【0022】
【作用】
この請求項1記載の画像形成装置によれば、透明な検知窓および光学式センサが、トナー搬送経路に対して設けられているので、現像装置の大型化を招くことなく、光学式センサによってトナーの残量を検知することができる。
【0023】
そして、前記トナー搬送装置には、トナー搬送経路内を循環移動する弾性を有するトナー搬送手段が設けられているとともに、前記検知窓は、トナー搬送手段に向かって突出している突出面を有してるので、この突出面は、トナー搬送手段自身の弾性による復原力によって確実にトナー搬送手段と摺接されることとなる。この摺接作用によって突出面に付着したトナーが払拭されることとなるため、検知窓を透過すべき光がトナーによって遮られず、トナー搬送経路内のトナーの有無が信頼性良く検知されることとなる。
【0024】
すなわち、この画像形成装置によれば、トナー搬送手段が検知窓の払拭手段を構成しているので、他に特別の払拭手段を設けること無く検知窓を払拭することができ、確実な検出動作を得ることができる。
【0025】
また、光学式センサによる検出は、装置の駆動に伴う振動や温度・湿度の変動など、センサ周囲の機構から発せられる環境ノイズに対して出力信号の変動を抑制することができるため、長時間にわたる連続した画像形成や高温高湿環境下あるいは低温低湿環境下における画像形成においても誤動作が生じ難く、信頼正の高い検知結果を得ることができる。
【0026】
なお、「トナーの残量を検知する」という意味は、例えばトナー残量が何gというような数量的な残量を検知するという意味ではなく、画像形成装置内におけるトナーが通常現像装置にあるべき量に満たない量だけしか残っていないことを検知するという意味である。
【0029】
さらに、この請求項1記載の画像形成装置によれば、前記光学式センサは反射型の光学式センサで構成されているとともに、前記検知窓の前記トナー搬送手段を挟んだ対向位置には弾性を有する反射板が設けられ、この反射板が前記トナー搬送手段を前記検知窓に向けて付勢しているので、反射板以外の付勢手段を要すること無く前記払拭作用を一層確実ならしめることができる。
【0030】
しかも、反射板が前記トナー搬送手段を付勢している結果として、反射板に付着したトナーも払拭されることとなる。
【0031】
したがって、トナー搬送経路内のトナーの有無がより信頼性良く検知される。
【0036】
請求項記載の画像形成装置によれば、前記トナー搬送経路は前記トナー搬送手段と摺接してこれを案内する側壁面を有しており、この側壁面の少なくとも前記検知窓の近くに位置する面が、前記検知窓の突出面との間で鋭角を形成するように傾斜しているので、この傾斜面とトナー搬送手段との当接部においては、トナー搬送手段を突出面方向に付勢する分力が発生する。
【0037】
したがって、トナー搬送手段がより確実に突出面と摺接することとなり、一層良好な検知結果が得られることとなる。
【0044】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【0045】
図1は本発明に係る画像形成装置の一実施例を用いたプリンタの一例を示す外観斜視図、図2は正面図、図3は平面図、図4は断面図である。
【0046】
これらの図において、100はプリンタ本体であり、そのケース101内には、給紙ローラ102、光学ユニット110、画像形成ユニット200、定着ユニット120、排紙ローラ103が設けられている。なお、図1において画像形成ユニット200は概略的に(模式的に)描いてある。
【0047】
600は画像形成ユニット200にトナーを補充するトナー補給手段をなすトナータンクである。画像形成装置は、光学ユニット110と、画像形成ユニット200と、トナータンク600とで構成されている。
【0048】
トナータンク600は、本体100に装着された状態で、その上部が本体100のケース101外に露出するようになっている。図3において、P2は排紙トレイ108上に排紙されつつある記録紙を、図2において、P3は排紙トレイ108に排紙された記録紙を示している。これらの図から明らかなように、トナータンク600の露出部600Aは、記録紙の移動経路外において、ケース101外に露出している。
【0049】
以下、本体100、画像形成ユニット200、トナータンク600について詳しく説明する。
【0050】
先ず、本体100の全体構成について説明する。
【0051】
ケース101の背部には、給紙トレイ104が回動可能に設けられている。給紙トレイ104は、ケース101の背部に回動可能に支持されたベース部104aと、このベース部104aに対してスライド可能に取り付けられたトレイ104bとを有しており、不使用時には、図4に破線で示すように、トレイ104bがベース部104aに収納された状態でケース背面と密着するように折り畳まれ、使用時には実線で示すように開かれて使用に供される。
【0052】
給紙トレイ104にセットされた記録紙Pは、給紙ローラ102によって1枚づつ給送される。
【0053】
給送された記録紙は、紙ガイド105と画像形成ユニット200の下面とで形成された給紙経路A1を通り、後述するようにしてトナー像が形成される感光ドラム201と転写ローラ106との間に達する。ここで感光ドラム201からトナー像が転写された記録紙は、経路A2を経て定着ユニット120の定着ローラ121と加圧ローラ122との間を通ることによりトナー像が定着され、上方に湾曲した排紙経路A3を経て排紙ローラ103によって排紙口107から排紙トレイ108上に排出される。
【0054】
109は前記排紙経路A3が形成されているカバーであり、本体100に対して軸109a,109aで開閉可能に構成されている。前記排紙口107は、このカバー109の上面に形成されており、また、前記定着ユニット120は、このカバー109に取り付けられている。このカバー109は、紙詰まり時あるいは、メンテナンス時に、手前側に開かれる。
【0055】
次に、画像形成ユニット200について説明する。
【0056】
図5から図8に示すように、画像形成ユニット200は、感光体である感光ドラム201と、帯電ローラ202と、現像装置300と、クリーニング装置400と、トナー搬送装置500と、検出手段700とを、ケース210に組み込むことにより、単一のユニットとして構成されている。
【0057】
感光ドラム201は、アルミドラムからなる導電性基体上に有機感光体からなる感光層を形成して構成されており、ケース210に回転可能に支持され、図示しない駆動機構により矢印a方向に回転駆動される。
【0058】
帯電ローラ202は、図示しない押圧機構により感光ドラム201に対して押圧されており、感光ドラム201に従動しながら感光ドラム201を帯電させるようになっている。帯電ローラ202にはバイアス電圧が印加されている。
【0059】
帯電した感光ドラム201は、図4に示した光学ユニット110から発せられるレーザービームLBによって走査され、これによって感光ドラム201の表面に潜像が形成される。
【0060】
ケース210は、下ケース220と上ケース230とで構成されており、上ケース230にはビーム走査用のスリット231が形成されている。
【0061】
現像装置300は、下ケース220により、その長手方向に形成されたトナー貯留室301と、このトナー貯留室301内において回転可能に設けられた供給ローラ310と、同じく回転可能に設けられた現像ローラ320と、この現像ローラ320の周面に当接している規制ブレード330とを備えている。供給ローラ310および現像ローラ320は、感光ドラム201の駆動機構に連動する駆動機構によりそれぞれ図6矢印方向に回転駆動される。規制ブレード330はステンレス鋼板等の弾性体で構成されており、取付部材331によって上ケース230に取り付けられている。
【0062】
供給ローラ310は、トナー貯留室301内に貯留されているトナーを撹拌しながら回転し、現像ローラ320の表面にトナーをコーティングする。現像ローラ320の表面にコーティングされたトナーは、規制ブレード330と摺接することによって薄層化されるとともに摩擦帯電される。現像ローラ320にはバイアス電圧が印加されており、薄層化されたトナーは感光ドラム201へと搬送され、現像ローラ320と感光ドラム201との圧接部で構成されているニップ部で感光ドラム201の潜像に反転現像される。これによって、感光ドラム201表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。
【0063】
感光ドラム201の表面に形成されたトナー像は、トナー像と逆極性のバイアス電圧が印加されている転写ローラ106(図4参照)と感光ドラム201とで挟まれて搬送されている記録紙Pに転写される。
【0064】
クリーニング装置400は、クリーニングブレード410を備えている。クリーニングブレード410は取付部材420によって上ケース230に取り付けられている。クリーニングブレード410の下縁411は、感光ドラム201の周面に当接しており、トナー像が記録紙に転写された後に感光ドラム201の表面に付着している残留トナーを、トナー搬送装置500のトナー回収部560に向けて掻き落とすようになっている。
【0065】
なお、感光ドラム201は、残留トナーが掻き落とされることによりクリーニングされた後、再び前述した画像形成プロセスへ移行する。
【0066】
トナー搬送装置500は、現像装置300とクリーニング装置400との間に閉ループ状に配置されており、トナー搬送手段をなすコイルスプリング510と、このコイルスプリング510と係合してこれを循環駆動する駆動歯車520と、コイルスプリング510と摺接してこれを案内するほぼ溝形状のガイド部530(図8参照)とを備えている。
【0067】
コイルスプリング510は無端状に構成されており、クリーニング装置400の内部と現像装置300の内部との間を循環可能に配置されている。
【0068】
駆動歯車520は、感光ドラム201の駆動機構と連動する駆動機構(図示せず)により駆動されて、コイルスプリング510を矢印b方向に循環駆動する。
【0069】
図8は、画像形成ユニット200全体を示す模式的な平面図である。
【0070】
この図から明らかなように、ガイド部530は、自然放置状態では円環形状をなすコイルスプリング510を平面視ほぼ長円形状に矯正して案内する形状となっており、ほぼ1/4円弧状に形成された2つのコーナー部C1,C2と、半円弧状に形成されたコーナー部C3と、これらコーナー部を連結するほぼ直線的な部分L1,L2とで構成されている。
【0071】
2つの直線部L1,L2のうち一方の直線部L1は、図6に示すように現像装置300内にあり、他方の直線部L2はクリーニング装置400内にある。そして、一方の直線部L1については下ケース220の起立壁221でガイド部を構成し、他方の直線部L2については、下ケース220の上面に形成した凹溝222でガイド部を構成してある。また、現像装置300内にある直線部L1については、起立壁221でコイルスプリング510の外側のみを案内するように構成してあり、結果として、現像装置300に対してコイルスプリング510の下方を開放する開放箇所531を形成してある。
【0072】
すなわち、コイルスプリング510は、現像装置300内においては、起立壁221でその外側のみが案内され、トナーを現像装置300に放出することができるようになっている。一方、クリーニング装置400内のトナー回収部560においては、クリーニングブレード410により掻き落とされたトナーを受けて回収することができるように、その上方がクリーニングブレード410に向かって開放されている。
【0073】
以上のような画像形成ユニット200は次のように作動する。
【0074】
前述したように、現像装置300によって感光ドラム201の表面にトナーが供給され、このトナーにより感光ドラム201表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。トナー像が記録紙Pへ転写された後に感光ドラム201の表面に付着している残留トナーはクリーニング装置400のクリーニングブレード410によって除去され、クリーニング装置400内にある回収部560に回収される。
【0075】
クリーニング装置400と現像装置300との間には、無端状のコイルスプリング510がクリーニング装置内部と現像装置内部との間を循環可能に配置されおり、このコイルスプリング510が駆動歯車520によって循環駆動されるから、現像装置300のトナー貯留室301内にあって現像に供されなかった余剰トナーの一部はコイルスプリング510によってクリーニング装置400へ搬送され、クリーニング装置400内に回収された残留トナーは、コイルスプリング510により搬送されてきた前記余剰トナーと撹拌混合されながら現像装置300へ搬送される。
【0076】
現像装置300に搬送されてきたトナーは、トナー貯留室301内のトナーが消費されてそのレベル面が下がっている場合には、その自重によりトナー貯留室301に向けて放出される。
【0077】
以上のような動作の繰り返しにより、画像形成ユニット200内のトナーは徐々に消費されてゆくこととなるが、消費された分のトナーはトナータンク600から随時補充される。
【0078】
図1および図14に示すようにプリンタ本体のケース101の上面にはトナータンク装着穴101aが設けられており、この装着穴101aを通じて、トナータンク600は、画像形成ユニット200の上ケース230に対して着脱可能に構成されている。装着穴101aの内壁面には、後述するトナータンクに設けられている凸部616(図9参照)を案内するガイド溝101bが設けられている。
【0079】
次に、図9および図10を参照してトナータンク600の構成について説明する。
【0080】
トナータンク600は、トナーが充填される透明なタンクケース610と、このタンクケース610内に回転可能に設けられたアジテータ620と、タンクケース610の底部に設けられたシャッター部630と、蓋640とを備えている。
【0081】
タンクケース610の底部611には、軸穴612と、トナー供給口613と、ピン614とが設けられている。また、外周面615には、後述する上ケース230の凹部240(図12参照)に設けられた一対の蟻溝(L字形の溝)242,242と係脱する一対の凸部616が設けられている。
【0082】
アジテータ620は、軸部621と、この軸部621と一体に形成され、タンクケース内のトナーを掻き揚げる掻き揚げ羽根622と、さらにこの掻き揚げ羽根622と一体に形成され、タンクケース内のトナーを撹拌する撹拌羽根623とを有しており、軸部621が図示しないシールリングを介してタンクケース底部の軸受け穴612に回転可能に取り付けられている。軸部621には、トナータンク600が後述するようにして画像形成ユニットの上ケース230に装着された際、駆動歯車520の軸521と係合する溝625が形成されている。なお、撹拌羽根623には、仮想線で示すように、タンクケース610の内壁面を清掃するためのゴム等からなるワイパー状の清掃部材626を一体的に設けることができる。
【0083】
シャッター部630は、スポンジ等の弾性体からなる密封部材631と、円板状のシャッター632と、ガイド部材633とからなっている。
【0084】
密封部材631は扇形状をなし、タンクケース底部611に設けられた同形状の凹部611aに嵌め込まれるようになっており、嵌め込まれた状態で、タンクケース底部の軸穴612と一致する軸穴631aと、タンクケース底部のトナー供給口613と一致するトナー供給口631bとを有している。
【0085】
シャッター632には、タンクケース底部611の軸穴612と一致する軸穴632aと、トナー供給口613と一致し得るトナー供給口632bと、タンクケース底部のピン614が挿通される円弧状の長穴632cと、後述する画像形成ユニットの上ケース230に設けられたピン244と係合する係合穴632dとが設けられている。
【0086】
ガイド部材633は、全体としてリング形状をなし、タンクケース底部611に設けられた段部611bに装着される。装着された状態では、4つの角穴633eが前記段部に形成された4つの係合爪611eとそれぞれ係合することによりタンクケース底部に固定され、底縁部633fの内面(上面)で前記シャッター632の周縁部632fを摺動回転可能に支持する。また、ガイド部材633には弾性を有する円弧状の舌片633gが一体的に設けられており、この舌片633gの先端部にはシャッター632の係合穴632dにその背面側(図10において上面側)から緩くはめ込まれる突起633cが設けられている(図13参照)。シャッター632は、ガイド部材633の上面側から、舌片633gの下方を通すようにしてガイド部材633に装着される。係合穴632dに突起633cが係合することによって、シャッター632が不用意に回転することが防止され、トナー供給口632bがタンクケース底部のトナー供給口613と一致してトナータンクケース610内のトナーが漏出することが防止されている。
【0087】
以上のようなトナータンク600は、上記各部品が組み立てられると、タンクケース底部のピン614がシャッター632の長穴632cを貫通してその先端が長穴632cから突出した状態となる(図13参照)。密封部材631は、そのトナー供給口631bがタンクケース底部のトナー供給口613と一致した状態で、タンクケース底部611に貼着され、シャッター632で挟圧された状態で保持される。これによって、密封部材613とシャッター632との密着性が向上し、トナーの漏出が防止されている。シャッター632は、タンクケース底部611とガイド部材633との間において、前記ピン614が長穴632cに沿って相対的に移動し得る範囲で図示矢印aまたはb方向に回転スライド可能に保持される。すなわち、シャッター部630においては、シャッター632のみがタンクケース610に対して相対的に回転スライド可能な状態となる。トナータンク600が画像形成ユニットに装着されていない状態では、シャッター632のトナー供給口632bは、密封部材631のトナー供給口631bと一致していない。すなわち、密封部材631のトナー供給口631bはシャッター632によって封止された状態となっている。
【0088】
次に、図11及び図12を参照して、画像形成ユニットの上ケース230におけるトナータンク600の装着部240について説明する。
【0089】
装着部240はトナータンク600の下部が嵌まり合う凹部として構成されており、この凹部に、前述したトナータンク600のシャッター部630と基本的に同一構成を有するシャッター部250が組み込まれている。
【0090】
凹部の底面241には、駆動歯車520の軸521が挿通される軸穴245と、前述したコイルスプリング510の循環経路における駆動歯車520とコイルスプリング510との噛み合い開始箇所に臨むトナー供給口243(図8参照)と、ピン244とが設けられている。また、凹部の内周面には、前述したトナータンクの凸部616と係脱する一対の蟻溝(L字形の溝)242,242が設けられている。蟻溝242は、縦溝242aと、横溝242bとからなっており、縦溝242aの上端は前述したプリンタ本体ケースの装着穴101a(図14参照)に設けられたガイド溝101bの下端と接続されている。また、横溝242bの終端は、後述するトナータンクの装着操作時におけるトナータンク600の回動動作終端を規制する規制部を構成している。
【0091】
シャッター部250は、スポンジ等の弾性体からなる密封部材251と、円板状のシャッター252と、ガイド部材253とからなっている。
【0092】
密封部材251は、凹部の底面241に設けられた同形状の凹部241aに嵌め込まれて貼着されるようになっており、嵌め込まれた状態で、前記軸穴245と一致する軸穴251aと、前記トナー供給口243と一致するトナー供給口251bとを有している。
【0093】
シャッター252には、前記軸穴245と一致する軸穴252aと、前記トナー供給口243と一致し得るトナー供給口252bと、前記ピン244が挿通される円弧状の長穴252cと、前述したトナータンク600のピン614と係合する係合穴252dとが設けられている。
【0094】
ガイド部材253は、ほぼリング形状をなし、前記凹部(240)に装着される。装着された状態では、2つの係合爪253eが凹部内の壁面に設けられた係合穴(図示せず)とそれぞれ係合することにより凹部内に固定され、底縁部253fの下面で前記シャッター252の周縁部252fを摺動回転可能に支持する(図13参照)。ガイド部材253には弾性を有する円弧状の舌片253gが一体的に設けられており、この舌片253gの先端部にはシャッター252の係合穴252dにその背面側(図10において下面側)から緩くはめ込まれる突起253cが設けられている(図13参照)。シャッター252は、ガイド部材253の下面側から、舌片253gの上方を通すようにしてガイド部材253の下方に組み込まれる。係合穴252dに突起253cが係合することによって、例えば本体の輸送時当においてシャッター252が不用意に回転することが防止され、トナー供給口252bがトナー供給口243と一致して画像形成ユニット200内のトナーが漏出することが防止されている。
【0095】
画像形成ユニット200が組み立てられると、凹部底面のピン244がシャッター252の長穴252cを貫通してその先端が長穴252cから突出した状態となる(図13参照)。密封部材251は、凹部底面241とシャッター252とで挟圧された状態で保持される。これによって、密封部材251とシャッター252との密着性が向上し、トナーの漏出が防止される。シャッター252は、凹部底面241とガイド部材253との間において、前記ピン244が長穴252cに沿って相対的に移動し得る範囲で図示矢印aまたはb方向に回転スライド可能に保持される。すなわち、シャッター部250においては、シャッター252のみが上ケース230に対して相対的に回転スライド可能な状態となる。また、トナータンク600が装着されていない状態では、シャッター252のトナー供給口252bは、図11に示すように密封部材251のトナー供給口251bと一致していない。すなわち、密封部材251のトナー供給口251bはシャッター252によって封止された状態となっている。
【0096】
以上のような装着部240に対するトナータンク600の着脱操作は次のようになる。図13は装着部240にトナータンク600が装着される直前の状態を示した模式的な断面図である。主にこの図を参照して着脱操作および作動について説明する。
【0097】
先ず、トナータンク600を、その凸部616を本体ケースの装着穴101a(図14参照)のガイド溝101bに一致させるようにして装着穴101aに挿入する。すると、凸部616はガイド溝101bに案内されてこのガイド溝101b内を下方に移動し、さらに画像形成ユニットの装着部240に設けられた蟻溝の縦溝242aに進入し、その下端に達して停止する(図13は下端に達する直前の状態を示している)。このとき、歯車520の軸521は、トナータンクのアジテータ620の軸部621と接続される。また、トナータンクのピン614は画像形成ユニットの装着部240のシャッター252の係合穴252dに嵌まり込み、舌片の突起253cを押し下げて突起253cによるシャッター252のロックを解除する。同時に装着部240側のピン244がトナータンクのシャッター632の係合穴632dに嵌まり込み、舌片の突起633cを押し上げて突起633cによるシャッター632のロックを解除する。
【0098】
次いで、トナータンク600を図1矢印bに示す反時計方向に回動させる。すると、トナータンクの凸部616が蟻溝の横溝242bに入り込み、これと係合してトナータンクの抜けが防止され、装着部240に装着された状態となる。上述したように、トナータンクのピン614が装着部240のシャッター252の係合穴252dに嵌まり込み、装着部240側のピン244がトナータンクのシャッター632の係合穴632dに嵌まり込んでいるので、トナータンク600を図1矢印b方向に回動させると、装着部240のシャッター252はトナータンク600とともに同方向すなわち図11矢印bに示す反時計方向に回動してそのトナー供給口252bが密封部材251のトナー供給口251bと一致し、トナータンクのシャッター632はトナータンクを矢印b方向に回動させても移動しないからタンクに対して相対的に図9矢印aに示す時計方向に回動して、そのトナー供給口632bが密封部材631のトナー供給口631bと一致することとなる。すなわち、全ての部品のトナー供給口613,631b,632b,252b,251b,および243が一致した状態となり、トナータンク600から画像形成ユニット200に対してトナーが供給され得る状態となる。
【0099】
以上のようにしてトナータンク600が画像形成ユニット200に装着された状態で、画像形成ユニット200が前述のように作動すると、駆動歯車520の軸521によりアジテータ620が回転駆動される。
【0100】
タンクケース610内に収納されているトナーは、アジテータ620の掻き揚げ羽根622によって上方に向けて撹拌されるが、画像形成ユニット200内におけるトナーが消費されると、その分だけトナー供給口613から上記各トナー供給口および上ケース230のトナー供給口243を通じて画像形成ユニット200内に自由落下し、画像形成ユニット200内にトナーが補充されることとなる。
【0101】
トナータンク600は、図7に示すように、現像装置300の上流側に取り付けられている。図8に示すようにトナー供給口243は駆動歯車520とコイルスプリング510との噛み合い始め位置に臨んで開口しているから、トナー搬送経路Cに対してトナーが過度に供給されてしまうことがなく、適量供給される。
【0102】
このようにして、トナータンク600から画像形成ユニット200に対してトナーが補充されてゆき、トナータンク内のトナーがなくなってタンク600からトナーが補充されなくなると、画像形成ユニット200内のトナー量が減少し、これが後述する検出手段700で検出されるので、トナータンクを交換する。なお、トナータンク内のトナーがなくなったことは、タンクケース610が透明であるから目視によっても確認することができる。
【0103】
トナータンク600を取り外す操作は、前述した装着操作と逆の操作を行なえば良い。すなわち、タンク600の上部(本体ケース101から露出している露出部600A)をつかみ、矢印a方向(時計方向)に回動させた後、本体ケース101の装着穴101aから引き出せば良い。タンク600を矢印a方向に回動させると、タンクのシャッター632は相対的に図9矢印bに示す反時計方向に回動してタンクのトナー供給口613および631bが遮蔽されると同時に、画像形成ユニット200のシャッター250は図11矢印a方向に回動してユニット200のトナー供給口243および252bが遮蔽される。したがって、タンク600を取り外す際に、仮にタンク600内に多少のトナーが残留していても、これが散乱してプリンタおよびその周辺を汚すということがない。また、例えばプリンタを輸送等する際に、タンク600を取り外した状態で輸送等した場合でも、ユニット200内のトナーがその供給口243および252bから漏れて散乱するということもない。
【0104】
次に、検出手段700について説明する。
【0105】
検出手段700は、図7および図8に示すように、現像装置300の下流側で、かつクリーニング装置400の上流側において、トナー搬送経路Rに対して設けられている。
【0106】
図15は図8の部分拡大図、図16は図15におけるXVI−XVI断面図、図17は図15におけるXVII−XVII断面図である。
【0107】
検出手段700は、図16および図17に示すように、トナー搬送経路Rに設けられた検知窓710と、この検知窓710に対向して設けられた弾性を有する反射板720と、前記検知窓710に設けられた反射型の光学式センサ730とを備えている。光学式センサ730は、検知窓710の下面に密着して設けられている。
【0108】
検知窓710は透明な材料、例えば、ガラス、あるいは合成樹脂で形成されている。検知窓710は、図18にも示すように、板状のベース部711と、このベース部711の上面712に一体的に形成された凸部713とを有し、この凸部713の上面が突出面715を構成している。凸部713は、図18(a)に示すように、検知窓710が配置されるトナー搬送経路Rの部位(ここではコーナー部C3)と同じ曲率半径R1をもって湾曲している。図16、図17に示すように、画像形成ユニットの下ケース220には、凹所223が形成されており、この凹所223にベース部711が装着されることによって、検知窓710は下ケース220に取り付けられている。
【0109】
突出面715のトナー搬送方向における長さLは(図18(b)および図21(a)参照)、コイルスプリング510の2ピッチ(2p)以下の長さとなっている。
【0110】
図16、図17において、224は低摩擦材例えばフッ素樹脂、ポリアセタール等からなるスムーサであり、前記ベース部711の上面712には、このスムーサ224との円滑な連結状態が得られるように、円弧状の凹部714が形成されている(図18参照)。
【0111】
検知窓710が取り付けられた状態で、その凸部713の突出面715は、スムーサ224よりもコイルスプリング510側に向かって多少突出している。このため、コイルスプリング510は突出面715によって多少押し上げられるように湾曲させられて移動することとなる。結果として、検知窓710の突出面715は、コイルスプリング510自身の弾性による復原力によって確実にコイルスプリング510と摺接し、突出面715に付着したトナーはコイルスプリング510によって払拭される。なお、突出面715は、コイルスプリング510の多少上方に湾曲させられた移動経路に適合させて上方に湾曲させても良い。
【0112】
スムーサ224はコイルスプリング510の循環動作を円滑にするためのもので、少なくとも図8に示したコーナー部C1,C2,C3において樋状に設けられている。
【0113】
スムーサ224は図17(a)に示すされるように、コイルスプリング510と摺接してこれを案内する側壁面224aを有している。この側壁面224aは、同図(b)に示すように、検知窓の突出面715との間で鋭角θを形成するように傾斜している。このため、傾斜面224aとコイルスプリング510との当接部510aにおいては、コイルスプリング510を突出面715方向に付勢する分力が発生する。これによって、コイルスプリング510がより確実に突出面715と摺接するようになっている。なお、本実施例においてθは86゜に設定してある。
【0114】
反射板720は、バネ弾性を有する金属板で構成されており、図19に示すように、先端には湾曲部721が形成され、後端には折曲げ部723が形成されている。図16に示すように、画像形成ユニットの上ケース230には、凹所233が形成されており、この凹所233に折曲げ部723が嵌め込まれることによって、反射板720が上ケース230に取り付けられている。取り付けられた状態で、反射板720は、そのバネ弾性によりコイルスプリング510を検知窓710に向けて付勢している。
【0115】
このため、コイルスプリング510は検知窓710の突出面715と確実に摺接し、突出面715におけるトナーの払拭作用が確実になされる。また、反射板720がコイルスプリング510を付勢している結果として、反射板720の反射面724(図17参照)に付着したトナーも払拭される。
【0116】
反射板720に使用する材料としては、反射型光学センサ730に用いる発光素子が放射する波長の光に対して金属光沢面の様な高い反射率を有するものであれば良く、本実施例では所定のバネ弾性を有するSUS304の圧延板を使用している。
【0117】
検知窓710、反射板720のうちすくなくとも一方、好ましくは両方のトナーと接触する面は、トナーの帯電極性に対して摩擦帯電列上で同極性側に位置する材料で構成する。本実施例では、検知窓710のトナーとの接触面を、トナーの帯電極性に対して摩擦帯電列上で同極性側に位置する材料で構成してある。摩擦帯電列は、電気的にシールドされた空間内で任意に選択された2種類の材料を接触帯電させた時に生じる表面電位の極性をそれぞれ表面電位計により測定して、前記材料の正極および負極の関係を序列化することで求められる。トナーを負極性に摩擦帯電させて用いる場合は、透明検知窓710の少なくともトナーと接触する面は、トナーと同様に摩擦帯電列上で負極性側に位置する材料を選択し、トナーと同等か、もしくは負極性側に位置する材料を選択することが好ましい。例えば、ポリエステル系バインダーからなる負帯電型トナーを用いる場合には、PMMA(ポリメチルメタクリレート)より負極性側に位置する材料、より好ましくはトナーよりも負極性側に位置するポリオレフィン等を選択すると良い。トナーを正極性に摩擦帯電させて用いる場合は、透明検知窓710の少なくともトナーと接触する面は、トナーと同様に摩擦帯電列上で正極性側に位置する材料を選択し、トナーと同等か、もしくは正極性側に位置する材料を選択することが好ましい。例えば、スチレン・アクリル共重合体系バインダーからなる正帯電型トナーを用いる場合には、ポリオレフィンより正極性側に位置する材料、より好ましくはトナーよりも正極性側に位置するポリアミド等を選択すると良い。本実施例ではトナーを負極性に帯電させて用いるため、摩擦帯電列上でトナーよりも負極性側に位置する材料として非晶質ポリオレフィンを検知窓710として使用しているが、トナーの帯電性に応じて同様にPMMA、ポリアミド、メラミン樹脂、ポリウレタン、SA樹脂、ポリスチレン、ABS樹脂、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、アクリロニトリル樹脂、ポリイミド、塩化ビニル等の透明有機材料やアルミナ、ダイヤモンド、シリカ等の無機ガラスを使用することができる。
【0118】
なお、反射板720の表面には、上述の摩擦帯電列により選択された物質をコーティングすることが好ましい。
【0119】
コイルスプリング510、反射板720等の良導電性部材は、少なくとも一つ、好ましくはすべてを電気的にフロートにして配設する。本実施例では、すべてを電気的にフロートにして配設してある。なお、検知窓710を導電性としたときには、同様に電気的にフロートすることが好ましい。
【0120】
コイルスプリング510に担持されて循環搬送されるトナーは、コイルスプリング510やトナー搬送経路の内壁と摺擦されることによって摩擦帯電しており、導電性を有するコイルスプリング510や反射板720には、これを接地した場合にはトナーと逆の電荷が供給され、トナーとコイルスプリング510や反射板720との間に強い吸引力が発生してトナーを払拭することが困難になる。これを防止するために、電気的にフロート状態にする。フロート状態にすると、反射板720へのトナーの静電付着が抑制され、コイルスプリング510が反射板720を摺接したとき、それらに付着しているトナーが容易に払拭されることとなる。
【0121】
光学式センサ730には、図示しない検出装置および報知装置が接続されている。
【0122】
トナー搬送経路Rにはトナータンク600からのトナーの補給がされている状態では所定量のトナーが循環しており、検出手段700の部位において反射型光学センサ730から放射されて検知窓710を透過しトナー搬送経路Rを通過して反射板720で反射し、再びトナー搬送経路Rを通過して検知窓710を透過し反射型光学センサ730に受光される検出光の光路は、循環している所定量のトナーにより遮られて反射型光学センサ730からは反射光なしに対応した出力信号が出力される。
【0123】
検出手段700が設けられているトナー搬送経路の部位にトナーが著しく少なくなった、またはなくなった場合には、上述した検出光の光路がトナーにより遮られない状態が発生し、特にトナーがなくなった状態では検出光の光路はコイルスプリング510により一時的に遮られるだけとなるため、反射型光学式センサ730により反射光の検出に対応した出力信号が出力され、特にトナーなしとなった場合にはコイルスプリング510の1/2ピッチに対応した繰り返し信号が出力される。
【0124】
したがって、センサ730に接続された図示しない検出装置によってセンサ730からの出力信号をモニタしておき、上記繰り返し信号が所定時間、所定の確率で連続して出力されたとき、これをもってトナー無し状態であることを検出するようになっている。
【0125】
また、このとき、報知装置によって報知音を発し、および/またはメッセージを図示しない表示装置に表示することにより、ユーザーにトナー無し状態であること(正確には、トナータンク600のトナーがなくなり、現像装置300のトナーが減少し始めていること)を知らせるようになっている。
【0126】
以上のようなプリンタによれば、次のような作用効果が得られる。
【0127】
(i)現像装置300によって感光体201の表面にトナーが供給され、このトナーにより感光体表面の潜像が現像されてトナー像が形成される。トナー像が記録紙Pへ転写された後に感光体表面に付着している残留トナーはクリーニング装置400によって除去され、回収される。
【0128】
現像装置300とクリーニング装置400との間には、トナー搬送装置500が閉ループ状に配置されており、このトナー搬送装置500によって、現像装置300において現像に供されなかった余剰トナーの一部がクリーニング装置400へ、クリーニング装置400で回収された残留トナーが現像装置300へ搬送され、かつ、このトナー搬送装置500のトナー搬送経路Rには、トナータンク600によって新規トナーが補給されるので、前記現像装置300、クリーニング装置400、およびトナー搬送経路Rには、通常、所定量のトナーが循環している。したがって、現像装置300においてトナーが消費されると、通常、消費された分のトナーがトナー搬送経路500を通じて現像装置300に補充されることとなる。
【0129】
しかしながら、トナータンク600が空になり、トナータンク600からの新規トナーが補給されなくなると、トナー搬送経路R内にあるトナーが徐々に減少し、先ず、トナー搬送経路R内におけるトナーが、通常に比べて著しく減少し、ほとんど空の状態となる。
【0130】
図20(a)(b)は、図8におけるXX−XX概略断面図で、現像装置300内のトナーTが通常状態から、無くなるときの様子を示した図である。
【0131】
図(a)は、トナータンク600によってトナー搬送経路Rに新規トナーが補給されているときの状態を示しており、現像装置300のトナー貯留室301およびトナー搬送経路Rには、所定量のトナーが循環している。トナーTは、コイルスプリング510によってトナー貯留室301上をその長手方向に沿って搬送されているから、トナー貯留室301において部分的にトナーが消費され、そのレベルが下がったとしても、その下がった部分、例えば仮想線で示すD1,D2部分には、コイルスプリング510からの自由落下(自由流下)によってトナーが随時補充される。したがって、現像装置300においてトナーが消費されても、消費された分のトナーTがトナー搬送経路Rを通じて現像装置300に補充され、トナー貯留室301におけるトナーTのレベルはほぼ水平状態に保たれる。なお、トナーレベルの下がった部分が2箇所以上(例えばD1,D2)ある場合には、上流側の部分(D1)から順次トナーが補充されて水平化されてゆく。
【0132】
図(b)は、トナータンク600が空になり、トナータンク600からの新規トナーの補給がなくなって多少時間が経過した後の状態を示している。
【0133】
トナータンク600からの新規トナーの補給がなくなった直後においては、トナー搬送経路R内には依然として所定量のトナーが残っている。したがって、現像装置300においてトナーが消費されても、消費されたトナーと同量のトナーがトナー搬送経路R内に存在している間は、そのトナーが上述したようにして現像装置300に補充され、トナー貯留室301におけるトナーTのレベルはほぼ水平状態に保たれる。
【0134】
しかしながら、トナーが消費され続け、トナー搬送経路Rに存在しているトナーの量が、現像装置300において消費されたトナーの量よりも少なくなると、トナー貯留室301内のトナーは、搬送経路の下流側から減少してくる。減少した部分を図(b)においてD3で示す。下流側から減少するのは、上述したように、トナー貯留室301へのトナーの補充が上流側から順次行なわれるためである。
【0135】
このように、トナー貯留室301内のトナーが搬送経路の下流側から減少する結果として、トナー搬送経路R内におけるトナーは、トナー貯留室301のすぐ下流側301Aにおいて先ず空になり、この空の状態がコイルスプリング510の循環方向にしたがって順次進行し、トナー貯留室301の上流側301Bまで達したとき、トナー搬送経路R内におけるトナーは、ほとんど空の状態となる。なお、このとき、現像装置300によるトナー消費量が著しく多くない限り、トナー貯留室301には依然として一定量のトナーが残っていて現像に供され、その残留トナーがクリーニング装置400によって回収される。回収されたトナーは搬送装置によって現像装置300に搬送されるため、クリーニング装置400から現像装置300に至る搬送経路には多少の(通常状態よりは著しく小量の)トナーが存在する。
【0136】
以上のようにして、本実施例においては、トナータンク600からの新規トナーが補給されなくなると、現像装置300内のトナーが無くなる前に、先ず、トナー搬送経路R内のトナーが無くなることとなる。
【0137】
この実施例の画像形成装置によれば、トナーが無くなったことを検出する検出手段700が、トナー搬送経路Rに対して設けられているので、現像装置300の大型化を招くことなく確実に、トナーの残量、すなわちトナーが通常現像装置300にあるべき量に満たない量だけしか残っていないことを検知することができる。
【0138】
そして、トナー搬送装置500には、トナー搬送経路R内を循環移動するコイルスプリング510が設けられているとともに、検知窓710は、コイルスプリング510に向かって突出している突出面715を有してるので、この突出面715は、コイルスプリング510自身の弾性による復原力によって確実にコイルスプリング510と摺接されることとなる。この摺接作用によって突出面715に付着したトナーが払拭されることとなるため、検知窓710を透過すべき光がトナーによって遮られず、トナー搬送経路R内のトナーの有無が信頼性良く検知されることとなる。
【0139】
すなわち、このような画像形成装置によれば、コイルスプリング510が検知窓710の払拭手段を構成しているので、他に特別の払拭手段(例えばワイパー)を設けること無く検知窓710を払拭することができ、確実な検出動作を得ることができる。
【0140】
また、光学式センサ730による検出は、装置の駆動に伴う振動や温度・湿度の変動など、センサ730周囲の機構から発せられる環境ノイズに対して出力信号の変動を抑制することができるため、長時間にわたる連続した画像形成や高温高湿環境下あるいは低温低湿環境下における画像形成においても誤動作が生じ難く、信頼正の高い検知結果を得ることができる。
【0141】
(ii)上述したように、このような画像形成装置によれば、トナー補給手段からの新規トナーが補給されなくなると、現像装置300内のトナーが無くなる前に、先ず、トナー搬送経路R内のトナーが無くなる。しかも、トナー搬送経路のうちでも、先ず、現像装置300の下流側に位置する部位からトナーが無くなり始める。
【0142】
本実施例の画像形成装置によれば、検出手段700が、現像装置300の下流側で、かつクリーニング装置400の上流側に設けられているので、より確実に、しかも迅速にトナーの残量を検知することができる。
【0143】
検出手段700は、上記現像装置300の下流側に限らず、上流側に設けることもでき、この場合でも上述したように現像装置300内のトナーが無くなる前に、先ず、トナー搬送経路R内のトナーが無くなるから、確実に、トナーの残量を検出することは可能であるが、検出手段をクリーニング装置400の下流側で現像装置300の上流側に設けた場合には、トナー搬送経路Rにクリーニング装置400からの回収トナーが多少存在するため、検出手段の構成によっては検出精度が低くなるおそれもある。
【0144】
これに対し、本実施例によれば、検出手段700が、現像装置300の下流側で、かつクリーニング装置400の上流側に設けられているので、より確実に、トナーの残量を検知することができる。
【0145】
また、検出手段をトナー供給口243の下流側で現像装置300の上流側に設けた場合には、トナータンク600を交換した直後に供給される新規トナーを検出してしまうため、現像室300に十分なトナーが無いにも拘らず、トナー有りと判断されてしまうおそれがある。
【0146】
これに対し、本実施例によれば、検出手段700が、現像装置300の下流側で、かつクリーニング装置400の上流側に設けられているので、上記不具合無く、より確実に、しかも迅速にトナーの残量を検知することができる。すなわち、この実施例において検出手段700が設けられている位置には、現像装置におけるトナー貯留室301がトナーで満たされた後に始めてトナーが搬送されてくるから、極めて確実なトナー検出を行なうことができる。
【0147】
(iii)反射板720がコイルスプリング510を検知窓710に向けて付勢しているので、反射板以外の付勢手段を要すること無く前記払拭作用を確実ならしめることができ、しかも、反射板720がコイルスプリング510を付勢している結果として、反射板720の反射面724に付着したトナーも払拭されるので、トナー搬送経路内のトナーの有無が一層信頼性良く検知される。
【0148】
また、このような構成によれば、例えばワイパーの様な強い撹拌能力を有する手段でトナーを検知面から払拭する必要がないので、トナーに画像品質を低下させるような過剰なストレスを与えることなく、安定した画像品質を得ることができるという効果もある。なお、コイルスプリング510と検知面との間に付与する押圧力としては2〜200gfの範囲を使用することができ、さらに望ましくは5〜50gfの範囲を使用するのがよい。
【0149】
(iv)突出面715のトナー搬送方向における長さLは、コイルスプリング510の2ピッチ(2p)以下の長さとなっているので、突出面715とコイルスプリング510との、より一層確実な摺接動作が得られる。
【0150】
図21(b)に示すように、突出面715のトナー搬送方向における長さL’がコイルスプリング510の2ピッチ(2p)以上であると、コイルスプリング510の多少の曲がりや公差等によって、またコイルスプリング510が突出面715によって多少押し上げられるように湾曲させられて移動することによって、コイルスプリング510の突出面715と摺接すべき部分が3つとなったとき(3つの部分を511,512,513で示す)、中央部分512が図示のように突出面715から浮いた状態となり、必ずしも確実な摺接状態が得られなくなるおそれがある。
【0151】
これに対し、本実施例によれば、図21(a)に示すように、突出面715のトナー搬送方向における長さLがコイルスプリングの2ピッチ(2p)以下の長さとなっているので、コイルスプリング510に多少の曲がりや公差等があっても、またコイルスプリング510が突出面715によって多少押し上げられるように湾曲させられて移動しても、コイルスプリング510の突出面715と摺接すべき部分は最大2つにしかならい(2つの部分を511,512で示す)。したがって、コイルスプリング510が突出面715から浮いた状態とはならず、確実な摺接状態が得られる。
【0152】
(v)図17に示したように、コイルスプリング510と摺接してこれを案内する側壁面224aが、突出面715との間で鋭角θを形成するように傾斜しているので、傾斜面224aとコイルスプリング510との当接部510aにおいては、コイルスプリング510を突出面715方向に付勢する分力が発生し、これによって、コイルスプリング510がより確実に突出面715と摺接することとなり、一層良好な検知結果が得られることとなる。
【0153】
(vi)検知窓710のトナーとの接触面が、トナーの帯電極性に対して摩擦帯電列上で同極性側に位置した材料からなっているので、トナー搬送経路内に存在するトナーが検知窓710に対して静電付着し難くなる。したがって、検知窓720を透過すべき光がトナーによって遮られ難くなり、トナー搬送経路内のトナーの有無が信頼性良く検知される。しかも検知窓710のトナーとの接触面における、上述したコイルスプリング510による払拭作用も行なわれ易くなるので、一層確実にトナー搬送経路内のトナーの有無が検知される。
【0154】
(vii)コイルスプリング510、反射板720のいずれもが電気的にフロートしているので、コイルスプリング510、反射板720にトナーが静電付着することが抑制され、また払拭作用も行なわれ易くなる。したがって、確実にトナー搬送経路内のトナーの有無が検知される。
【0155】
(iiX)光学式センサ730によってトナー無し状態が検出されると、これが報知装置によってユーザーに報知されるので、ユーザーはトナータンク600を交換する。
【0156】
この際前述したように、通常、現像装置300には依然として一定量のトナーが残っていて現像に供されるから記録紙へのプリント動作を続行することが可能である。しかもトナータンク600の露出部600Aは、記録紙Pの移動経路外において本体のケース101外に露出しているから、プリント動作を行ないながら露出部600Aをもって回動させることによりトナータンク600を容易に短時間で交換することができる。
【0157】
すなわち、例えば多数枚の記録紙におよぶ文書等をプリントする途中においてトナーがなくなりそうになると、事前にトナー無しメッセージがなされ、これに応じてユーザーは、プリント動作を中断すること無くトナータンク600を交換してプリント動作を続行することができる。
【0158】
(iX)上述のように現像装置300内のトナーが減少し始めた時点でこれが検知されることにより、現像装置300内のトナーが著しく少ない或いはなくなった状態が発生することが防止され、これによりトナー或いは紙粉等の異物が規制ブレード330部分へ固着する現象等が防止される。
【0159】
すなわち、現像装置300は、あるべき量のトナーがトナー貯留室301内にある状態で所定の現像動作が行なわれるように構成されており、トナー貯留室301内のトナーが著しく少ない場合やなくなった場合には良好な現像動作が行なわれなくなるとともに、トナーが著しく少ないまたはなくなったことに起因した損傷が発生するおそれがある。例えば、トナー貯留室301内のトナーが著しく少ない場合には、前述した現像装置300の動作における供給ローラ310による現像ローラ320へのトナーのコーティングや、現像ローラ320の表面のトナーの規制ブレード330による薄層化と摩擦帯電が画像形成の幅方向について一様には行なわれなくなり、部分的に現像ローラ320にコーティングされたトナーが規制ブレード330の摺接部で片寄った摺接を受けて固着したり、またトナー貯留室301に少量混入した紙粉等の異物が現像ローラ320にコーティングされて規制ブレード330の摺接部で詰まりを発生させるおそれがある。このような固着や詰まりが発生した場合、その後にトナーの補給がなされても元の状態には戻らず、良好な画像形成が行なわれなくなってしまうおそれがある。
【0160】
これに対し、本実施例の画像形成装置によれば、上述した通り現像装置300内のトナーが減少し始めた時点でこれを検知できることにより、このような不具合の発生を防止することができる。
【0161】
<変形例>
以下、上記実施例の変形例について説明する。なお、以下の変形例において上記実施例における部材と同一部材(場合により相当する部材を含む)については同一の符号を付して説明する。
【0162】
図22は、検出手段の機構配設に関する変形例を示す模式図であり反射型光学式センサ730を記録装置本体に可動自由に支持して、画像形成装置のトナー搬送経路Rの一部に配設した検知窓710の表面に対して反射型光学式センサ730の素子面が追従して近接あるいは密着できるようにした例である。センサ支持基盤35は反射型光学式センサ730を直接支持固定するための部材で、プリンタ本体に固定された本体支持基盤37との間にコイルバネ36を介在させ、プリンタ本体に対してコイルバネ36の弾性変形が可能な範囲で可動自由に位置させてある。したがって、検知窓710を備えるケース210が位置ずれを生じやすい構造であっても、検知窓710の表面に対して反射型光学式センサ730の素子面が追従して近接あるいは密着できるので、構成部品の寸法公差を大きくできるばかりでなく、検知窓710を備えるケース210をセンサ730から離脱・装着する構成とすることができる。本実施例では、センサ支持基盤35と本体支持基盤37との間にコイルバネ36を介在させて可動自由としたが、同様な機能を発揮するものとして板バネ、軟質ゴム、軟質フォーム等を使用することができる。トナー残量の検出手段をこのような構成にすることによって、画像形成装置をプリンタ本体100に対して自由に離脱・装置することが可能になる。
【0163】
反射型光学式センサ730に対して検知窓710を近接あるいは密着できるように配設するのは、反射型光学式センサ730の発光素子からの光の一部が検知窓710の内面で反射されることで生じるいわゆるフレア光を低減するための施策であり、受光素子で授受する光学反射板720からの反射光に対してフレア光は充分に低減させておく必要がある。ノイズ信号となるフレア光が、正規信号となる反射板720からの反射光に近似していると、いわゆるS/N比が低下するので、トナー検知面においてトナーの欠乏状態が生じても検知信号の分解能が低いために、前記欠乏状態をトナー無しとして検知することが困難になる。
【0164】
図23は、上記変形例における検出手段に用いた反射型光学式センサ730と検知窓710との間の距離に対するS/N比との関係を表す図である。この関係は前述した実施例についても成立する。
【0165】
横軸は、反射型光学式センサ730と検知窓710との間の距離を示しており、縦軸は反射板720からの反射光による正規信号とフレア光によるノイズ信号との比をとりS/Nとして表している。
【0166】
前記距離が大きくなるのに伴ってS/N比は著しく低下し、前記距離が1.5mm以上の場合はS/N比が10以下であるため、この条件下でトナー無しを検知することは困難になる。トナー無しを検知するために要求されるS/N比は、反射型センサ730を構成する各素子の製造バラツキや環境変動、経時変動を勘案して10以上である必要があり、好ましくは100以上である。従って、前述したS/N比を満足する反射型光学式センサ730と検知窓710との間の距離は1.5mm未満であり、好ましくは0.6mm未満である。前述した実施例では反射型光学式センサ730としてオムロン製フォトマイクロセンサ(EE−SY110型)を使用したが、他の発光素子と受光素子を組み合わせて使用することも可能であり、両素子が一体にパッケージされたセンサでなくとも構わない。また、S/N比10以上を満足するための条件として要求される反射型光学式センサ730と検知窓710との間の距離については、発光素子と受光素子との距離、反射板720に対する発光素子・受光素子の角度等によってその要求値も変化するが、反射型光学式センサ730と検知窓710との間の距離を近接させるほど好ましいことには変わりない。反射型光学式センサ730と検知窓710との間の距離を近接させることのできない場合は、受光素子で授受するフレア光量を低減させるために発光素子と受光素子の間にフレア光防止用の遮光カバー等を設けることも可能である。
【0167】
前述した実施例では、反射板720自身にバネ弾性を有する金属板を使用しているが、その他の構成として剛性体である光学反射板を板バネやコイルバネや軟質ゴムや軟質フォーム等の弾性体で支持して押圧することにより同様な効果を得ることができる。
【0168】
以上、本発明の実施例および変形例について説明したが、本発明は上記実施例および変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内においてさらに適宜変形実施可能である。
【0169】
【発明の効果】
本発明によれば、現像装置の大型化を招くことなく確実に、トナーの残量を検知することができる。
【0170】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施例を用いたプリンタの外観斜視図。
【図2】同じく正面図。
【図3】同じく平面図。
【図4】同じく断面図である。
【図5】画像形成ユニットおよびトナータンクを示す部分省略斜視図。
【図6】図5におけるVI−VI断面図。
【図7】画像形成ユニットおよびトナータンクを示す模式的平面図。
【図8】画像形成ユニット全体を示す模式的な平面図。
【図9】トナータンクを下方からみた斜視図。
【図10】トナータンクの分解斜視図。
【図11】画像形成ユニットの平面図。
【図12】画像形成ユニットにおけるトナータンク装着部の分解斜視図。
【図13】装着部にトナータンクが装着される直前の状態を示した模式的な断面図。
【図14】本体ケースの部分斜視図。
【図15】図8の部分拡大図。
【図16】図15におけるXVI−XVI断面図。
【図17】(a)は図15におけるXVII−XVII断面図、(b)は図(a)の部分拡大図。
【図18】検知窓の詳細を示す図で、(a)は正面図、(b)は左側面図、(c)は底面図。
【図19】反射板の斜視図。
【図20】(a)(b)は、いずれも図8におけるXX−XX概略断面図で、現像装置内のトナー状態を示した図。
【図21】(a)(b)は、いずれも作用説明図。
【図22】変形例の説明図。
【図23】反射型光学式センサと検知窓との間の距離に対するS/N比の関係を表した図。
【符号の説明】
R トナー搬送経路
201 感光ドラム
224a 傾斜面
300 現像装置
400 クリーニング装置
500 トナー搬送装置
510 コイルスプリング
600 トナータンク
700 検出手段
710 検知窓
715 突出面
720 反射板
730 反射型光学式センサ

Claims (3)

  1. トナー搬送経路を有するトナー搬送装置を備えた画像形成装置であって、
    前記トナー搬送装置のトナー搬送経路内を移動する弾性を有するトナー搬送手段と、
    前記トナー搬送経路に設けられ、前記トナー搬送手段に向かって突出している突出面を有する透明な検知窓と、
    この検知窓に設けられた光学式センサとを備え、
    前記光学式センサは反射型の光学式センサで構成されているとともに、前記検知窓の前記トナー搬送手段を挟んだ対向位置には弾性を有する反射板が設けられ、この反射板が前記トナー搬送手段を前記検知窓に向けて付勢しており、かつ前記トナー搬送手段が前記検知窓の払拭手段を構成していることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記トナー搬送手段が前記反射板の払拭手段を構成していることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 記トナー搬送経路は前記トナー搬送手段と摺接してこれを案内する側壁面を有しており、この側壁面の少なくとも前記検知窓の近くに位置する面が、前記検知窓の突出面との間で鋭角を形成するように傾斜していることを特徴とする請求項1または2記載の画像形成装置。
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