JP3919465B2 - トナー検知装置、現像装置、回収トナー収納装置、および画像形成装置 - Google Patents
トナー検知装置、現像装置、回収トナー収納装置、および画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
【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
Claims (6)
- 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。
- 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。
- 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。
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