JP4710988B2 - 画像形成システム、現像剤収容器および現像剤収容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、現像剤の初期容量が異なる少なくとも２種類の現像剤収容器と、各現像剤収容器を同位置に着脱可能な画像形成装置とを備える画像形成システムと、この画像形成システムの画像形成装置に装着される現像剤収容器およびその製造方法に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置には、トナー（現像剤）を収容したカートリッジ（現像剤収容器）を着脱可能に備え、カートリッジ内のトナーを感光体に供給して画像形成を行うものがある。このような画像形成装置では、カートリッジの側壁に対向する一対の光透過窓を設け、一方の光透過窓から入射した光を他方の光透過窓から検知することで得られる受光信号に基づいてカートリッジ内のトナーの量を推定する構成が用いられることがある（特許文献１参照）。

ところで、カートリッジ内のトナーは、繰り返し撹拌されることで徐々に劣化（帯電性能が低下）し、所定の印字枚数を超えると初期の帯電性能が得られなくなって、形成される画像の質が低下する。したがって、良好な画像を形成するためには、カートリッジ内のトナーをすべて使い切らずに、所定量残す必要がある。

特開２００１−００５２７６号公報

一方、カートリッジは、トナーの初期容量が異なる複数種類、例えば、大容量タイプと小容量タイプの２種類が設定され、販売されることが多い。しかし、従来の画像形成装置では、トナーの初期容量に拘わらず、トナーの量が一定量以下になったときにカートリッジの交換時期であると判定していた。

トナーの劣化の状態はおよそカートリッジの使用時間に応じるため、同じトナー残量であっても、大容量タイプに比較すると、小容量タイプの残トナーは画像の質を低下させるほど劣化が進行していない。そのため、トナーの初期容量に拘わらず、トナーの量が一定量以下になったときに交換時期であると判定すると、小容量タイプでは、残トナーが未だ使用に耐え得るにも拘わらず交換時期と判定してしまい、トナーを有効に使用できないという問題があった。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、カートリッジ（現像剤収容器）の初期容量に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用できるようにする画像形成システム、現像剤収容器および現像剤収容器の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成システムは、現像剤が収容される第１現像剤収容器と、前記第１現像剤収容器よりも多くの現像剤が収容される第２現像剤収容器と、前記第１現像剤収容器または前記第２現像剤収容器が同位置に着脱可能な画像形成装置と、を備えた画像形成システムであって、前記第１現像剤収容器および前記第２現像剤収容器は、現像剤を収容する現像剤収容室と、前記現像剤収容室の互いに対向する側壁に設けられる一対の光透過部と、を備え、前記画像形成装置は、光を出射する発光素子と、前記発光素子からの光を前記一対の光透過部を通して受光する受光素子と、一定時間の間に前記受光素子が所定値以上の強度の光を受光している受光時間の割合が判定閾値を超えた場合に、現像剤収容器の交換時期であると判定する判定手段と、を備え、所定量の現像剤が残っている第２現像剤収容器が画像形成装置に装着されているときよりも、前記所定量と同じ量の現像剤が残っている第１現像剤収容器が画像形成装置に装着されているときの方が、前記受光素子で受光する光の強度が小さくなるように、前記第１現像剤収容器が構成されていることを特徴とする。

本発明に係る画像形成システムによれば、所定量の現像剤が残っている第２現像剤収容器が画像形成装置に装着されているときよりも、前記所定量と同じ量の現像剤が残っている第１現像剤収容器が画像形成装置に装着されているときの方が、受光素子で受光する光の強度が小さくなる。これにより、第２現像剤収容器内の現像剤が所定残量となったときに一定時間に対する受光時間の割合が判定閾値を超えるのに対し、第１現像剤収容器内の現像剤が前記所定残量となっても受光時間の割合が判定閾値を超えないといった状況を作り出すことができる。

その結果、判定手段は、大容量タイプの第２現像剤収容器については現像剤が所定残量となったときに交換時期と判定するのに対し、小容量タイプの第１現像剤収容器については前記所定残量よりも少ない残量となったときに交換時期と判定する。そのため、従来は有効に使用できなかった小容量タイプの第１現像剤収容器内の現像剤を適切な劣化状態まで使用することができる。

また、本発明に係る現像剤収容器は、現像剤を収容する現像剤収容室と、前記現像剤収容室の互いに対向する側壁に設けられる一対の光透過部とを備えた現像剤収容器であって、一対の光透過部を通過する光の一部を遮蔽する遮蔽手段が前記光透過部の一部と重なるように設けられていることを特徴とする。

なお、遮蔽手段を光透過部の一部と重ねる代わりに現像剤収容器を以下のように構成してもよい。すなわち、小容量タイプの光透過部を、光を広げる部材で形成してもよい。また、光透過部の一部と重なる遮蔽位置と、重ならない開放位置とに切替可能なシャッタを設けてもよい。

本発明に係る現像剤収容器によれば、小容量タイプの方を大容量タイプよりも受光素子で受光する光の強度が小さくなるように構成できるので、画像形成装置において小容量タイプの受光時間の割合を大容量タイプよりも小さくでき、小容量タイプの現像剤を適切な劣化状態まで使用することができる。

なお、前述した現像剤収容器の製造方法は、以下のように行えばよい。
タイプに応じて遮蔽手段を選択的に設ける現像剤収容器を製造する方法では、小容量タイプを製造する場合に、遮蔽手段を光透過部の一部と重なるように設ければよい。

また、シャッタを備える現像剤収容器を製造する方法では、小容量タイプを製造する場合にシャッタを遮蔽位置に切り替え、大容量タイプを製造する場合にシャッタを開放位置に切り替えればよい。

本発明によれば、所定量の現像剤が残っている第２現像剤収容器が画像形成装置に装着されているときよりも、前記所定量と同じ量の現像剤が残っている第１現像剤収容器が画像形成装置に装着されているときの方が、受光素子で受光する光の強度が小さくなるので、現像剤収容器の初期容量に応じて適切な劣化状態まで現像剤を使用することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの断面図である。 大容量タイプの現像カートリッジを示す拡大断面図（ａ）と、小容量タイプの現像カートリッジを示す拡大断面図（ｂ）である。 現像カートリッジ周辺の構成を示す図２（ｂ）のIII−III断面図（ａ）と、遮光板を示す側面図（ｂ）である。 受光素子の受光信号を示すタイムチャートである。 （ａ）〜（ｄ）はアジテータの動作とトナーの動きを説明するための断面図である。 遮蔽手段としてシールを採用した形態を示す説明図（ａ）と、塗料を採用した形態を示す説明図（ｂ）である。 光透過部の材質を変更した形態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。 光透過部の厚みを変更した形態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。 カバーの孔の大きさを変更した形態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。 カバーの光透過部の材質を変更した形態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。 カバーの光透過部の厚みを変更した形態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。 光透過部として光を広げる部材を採用した形態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。 ワイパーの長さを変更した形態を示す断面図（ａ），（ｂ）である。 図１３（ａ），（ｂ）の各ワイパーで光透過部を拭き取った状態を示す説明図（ａ），（ｂ）である。 直線的に移動するシャッタを設けた形態を示す側面図（ａ），（ｂ）である。 回動するシャッタを設けた形態を示す側面図（ａ），（ｂ）である。

＜レーザプリンタの概略構成＞
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、方向はレーザプリンタを使用するユーザを基準にした方向で説明する。すなわち、図１における左側を「前」、右側を「後」とし、手前側を「右」、奥側を「左」とする。また、図１における上下方向を「上下」とする。

図１に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、用紙Ｐを供給する給紙部３と、露光装置４と、用紙Ｐ上にトナー像を転写するプロセスユニット５と、用紙Ｐ上に転写されたトナー像を熱定着させる定着装置６とを主に備えている。

給紙部３は、本体筐体２内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ３１と、用紙Ｐの前側を持ち上げる用紙押圧板３２およびリフトレバー３３と、ピックアップローラ３４と、給紙ローラ３５と、給紙パッド３６と、レジストローラ３７とを主に備えている。給紙トレイ３１内の用紙Ｐは、リフトレバー３３と用紙押圧板３２によってピックアップローラ３４に寄せられ、ピックアップローラ３４によって送り出される。送り出された用紙Ｐは、給紙ローラ３５と給紙パッド３６によって１枚ずつ分離され、レジストローラ３７を通り、感光体ドラム５１と転写ローラ５３との間に向けて搬送される。

露光装置４は、本体筐体２内の上部に設けられ、図示しないレーザ発光部と、回転駆動するポリゴンミラー４１と、レンズ４２，４３と、反射鏡４４，４５とを主に備えている。レーザ発光部から出射された画像データに基づくレーザ光（鎖線参照）は、ポリゴンミラー４１、レンズ４２、反射鏡４４、レンズ４３、反射鏡４５の順に反射または通過して、感光体ドラム５１の表面上に高速走査にて照射される。

プロセスユニット５は、露光装置４の下方に配置され、本体筐体２に設けられたフロントカバー２１を開いたときにできる開口から本体筐体２に対して着脱可能に装着される構成となっている。このプロセスユニット５は、感光体ユニット５Ａと、現像剤収容器の一例としての現像カートリッジ５Ｂとから構成されている。

感光体ユニット５Ａは、感光体フレーム５０Ａ内に、感光体ドラム５１と、帯電器５２と、転写ローラ５３とを主に備えている。また、現像カートリッジ５Ｂは、感光体ユニット５Ａに対して着脱可能に装着される構成となっており、現像フレーム５０Ｂ内に、現像ローラ５４と、供給ローラ５５と、層厚規制ブレード５６とを主に備え、現像剤の一例としてのトナーを収容するトナー収容室５８（現像剤収容室）を有する。

プロセスユニット５では、感光体ドラム５１の表面が、帯電器５２により一様に帯電された後、露光装置４からのレーザ光の高速走査によって露光されることで、感光体ドラム５１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。また、トナー収容室５８内のトナーは、供給ローラ５５を介して現像ローラ５４に供給され、現像ローラ５４と層厚規制ブレード５６との間に進入して一定厚さの薄層として現像ローラ５４上に担持される。

現像ローラ５４上に担持されたトナーは、現像ローラ５４から感光体ドラム５１上に形成された静電潜像に供給される。これにより、静電潜像が可視像化され、感光体ドラム５１上にトナー像が形成される。その後、感光体ドラム５１と転写ローラ５３との間を用紙Ｐが搬送されることで感光体ドラム５１上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。

定着装置６は、プロセスユニット５の後方に設けられ、加熱ローラ６１と、加熱ローラ６１との間で用紙Ｐを挟持する加圧ローラ６２とを主に備えている。用紙Ｐに転写されたトナー像は、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との間を用紙Ｐが搬送されることで熱定着される。トナー像が熱定着された用紙Ｐは、定着装置６から排出経路２３に搬送され、排出経路２３から排出ローラ２４によって排紙トレイ２２上に排出される。

＜現像カートリッジの交換時期の判定＞
次に、現像カートリッジ５Ｂの交換時期の判定について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず交換時期の判定に関係する現像カートリッジ５Ｂおよび本体筐体２の構成について説明した後、本実施形態の交換時期の判定について説明する。

（現像カートリッジの構成）
レーザプリンタ１に装着可能な現像カートリッジ５Ｂは、トナーの初期容量が異なる２種類のタイプが設定されるようになっている。具体的には、例えば、印字可能枚数が６０００枚に設定された大容量タイプと、印字可能枚数が３０００枚に設定され、大容量タイプよりもトナーの初期容量が少ない小容量タイプである。

ここで、図２（ａ）には、第２現像剤収容器の一例としての大容量の現像カートリッジ５Ｂを示し、図２（ｂ）には、第１現像剤収容器の一例としての小容量の現像カートリッジ５Ｃを示している。そして、本実施形態においては、これら２種類の現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃと、これら２種類の現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃが同位置に着脱される前述したレーザプリンタ１とによって画像形成システムが構成されている。

各タイプの現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃは、トナー収容室５８内に収容されるトナーＴの初期容量が異なるだけであるため基本的に構成は略同一であるが、本実施形態では後述する光透過部の一例としての光透過窓６０周りの構造が大きく異なっている。以下に、各現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃの構造を、共通部分も含めて詳細に説明する。

具体的には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、各現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃは、現像フレーム５０Ｂによって、供給ローラ５５などが配置される現像室５７と、トナーＴが収容されるトナー収容室５８とに区画されている。現像室５７とトナー収容室５８とは、連通部５９によって連通している。この連通部５９は、供給ローラ５５のローラ部分の軸方向における略全幅にわたって形成されており、トナーＴは、連通部５９を介して現像室５７とトナー収容室５８との間を相互に行き来できるようになっている。

トナー収容室５８には、回転することでトナーＴを撹拌するアジテータ７０が配置されている。また、図３（ａ）に示すように、トナー収容室５８（現像フレーム５０Ｂ）の互いに対向する側壁５０Ｌ，５０Ｒには、左右方向において対向する透明な一対の光透過窓６０が設けられている。

そして、図３（ａ）に示す小容量タイプの現像カートリッジ５Ｃの一方の光透過窓６０の外面には、大容量タイプの現像カートリッジ５Ｂには設けられていない遮蔽手段の一例としての遮光板１００が設けられている。この遮光板１００は、図３（ｂ）に示すように、光透過窓６０を通過する光の進行方向から見て光透過窓６０の略下半部（一部）と重なるように設けられている。これにより、小容量タイプの現像カートリッジ５Ｃでは、遮光板１００によって光透過窓６０を通過する光の一部が遮られ、後述する受光素子８２に受光される光の面積が大容量タイプ装着時の面積よりも小さくなる。

なお、このような２種類のタイプの現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃを製造するためには、小容量タイプを製造する場合にのみ、遮光板１００を光透過窓６０の一部と重なるように現像カートリッジ５Ｃの側面に取り付ければよい。

図２に示すように、アジテータ７０は、回転支軸７１と、シート取付部７２と、シート部材７３と、ワイパー取付部７４と、清掃部材の一例としてのワイパー７５とから主に構成されている。
回転支軸７１は、現像ローラ５４および供給ローラ５５の軸方向（左右方向）に沿って延びる軸であり、その両端が現像フレーム５０Ｂの側壁５０Ｌ，５０Ｒ（図２では一方のみ図示）に回転可能に支持されている。

シート取付部７２は、回転支軸７１から径方向外側に延びるように形成されており、その先端にシート部材７３が貼着などによって固定されている。
シート部材７３は、アジテータ７０の回転によって、先端がトナー収容室５８の底壁などに摺接しながらトナーＴを撹拌し、さらに現像室５７に向けて搬送する可撓性のシート状部材である。

ワイパー取付部７４は、回転支軸７１の軸方向両端付近にそれぞれ１箇所ずつ設けられている（図３（ａ）参照）。このワイパー取付部７４は、側面から見て、シート取付部７２の回転方向後方において、シート取付部７２に対して略直角となる位置に、回転支軸７１から径方向外側に延びるように形成されている。ワイパー取付部７４には、回転支軸７１の軸方向外側の面にワイパー７５が貼着などによって固定されている。

ワイパー７５は、図３（ａ）に示すように、光透過窓６０に摺接して光透過窓６０に付着したトナーＴを拭き取る（清掃する）部材であり、ウレタンゴムなどの可撓性を有する材料から形成されている。なお、図３はワイパー７５が光透過窓６０と摺接するときの位置を示している。

以上のように構成されるアジテータ７０は、回転支軸７１に対して、本体筐体２内に設けられたモータＭから回転駆動力が付与されることで、トナー収容室５８内を図２の反時計回り方向に回転し、シート部材７３によってトナーＴを撹拌・搬送する。

（本体筐体の構成）
図３（ａ）に示すように、レーザプリンタ１は、本体筐体２内に、発光素子８１と、受光素子８２と、現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃの交換時期を判定する判定手段１１０と、ユーザにメッセージを報知する報知手段３００とを備えている。

発光素子８１と受光素子８２とは、本体筐体２に装着された現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃの一対の光透過窓６０を挟むようにして対向して配置されている。このような発光素子８１および受光素子８２としては、公知の光センサを採用することができる。

図３（ａ）に破線で示すように、発光素子８１から出射された光は、一方の光透過窓６０を通ってトナー収容室５８内に入り、他方の光透過窓６０を通って受光素子８２で受光される。受光素子８２は、受光した光の強度に応じて出力電圧値が変化する素子であり、光を受光することで図４に示すような受光信号を判定手段１１０に出力する。

ここで、受光信号について図４および図５を参照しながら説明する。本実施形態では、受光した光の強度が最小のときに出力電圧値が最大となり、受光した光の強度が最大のときに出力電圧値が最小となる受光素子８２を採用しているため、図４において、出力電圧値が大きいほど受光した光の強度が小さく、出力電圧値が小さいほど受光した光の強度が大きくなる。なお、「Ｖ０」は、受光素子８２が光を受光していない状態における出力値（受光した光の強度が最小のときの出力値）である。また、図４の波形は、現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃ内のトナー残量がある程度少なめになったときの波形を示している。

図５（ａ）に示すように、アジテータ７０の回転によってシート部材７３がトナー収容室５８の底壁に摺接しながらトナーＴを掻き集め現像室５７側に搬送する過程において、掻き集められたトナーＴが光透過窓６０を完全に覆うと、受光素子８２はほぼ光を受光していない状態となるので、出力電圧値は最大値Ｖ０となる（図４の領域ＳＡ）。

図５（ｂ）に示すように、アジテータ７０の回転によってシート部材７３が一対の光透過窓６０の間を通過すると、シート部材７３に搬送されることで一対の光透過窓６０の間のトナーＴの量が減るので、受光素子８２が受光する光の強度が強くなっていく。これにより、出力電圧値は小さくなっていく（領域ＳＢ）。ここで、領域ＳＢにおいては、ワイパー７５で光透過窓６０が拭き取られていないので（光透過窓６０に多少トナーＴが付着しているので）、光が最大値よりも多少弱めの強度になっている。

図５（ｃ）に示すように、ワイパー７５によって光透過窓６０に付着したトナーＴが拭き取られると、図４に示すように、受光素子８２が受光する光の強度が最大となって、出力電圧値は最小となる（領域ＳＣ）。

図５（ａ）〜（ｃ）の過程で、トナーＴは現像室５７内に溜まるが、図５（ｄ）に示すように、その一部が崩れることで、トナーＴは連通部５９を通ってトナー収容室５８内に流れ込んでくる。この流れ込んだトナーＴが、光透過窓６０の少なくとも一部を覆うことにより、受光素子８２が受光する光の強度が小さくなるので、出力電圧値は大きくなる（領域ＳＤ）。

その後、図２に示すように、シート部材７３がトナー収容室５８の上壁や前壁に摺接している間は、光透過窓６０付近のトナーＴの移動量が小さいので出力電圧値は略一定のレベルで推移する（領域ＳＥ）。そして、シート部材７３がトナー収容室５８の底壁に溜まったトナーＴに入り込んで、トナー収容室５８の底壁に摺接しながらトナーＴを徐々に掻き集め現像室５７側に搬送することで、トナーＴによって光透過窓６０が徐々に覆われるので出力電圧値は大きくなっていき（領域ＳＦ）、光透過窓６０が完全に覆われることで出力電圧値は最大となる（領域ＳＡ）。

図３に示すように、判定手段１１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力回路などを備えて構成されている。この判定手段１１０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムやデータ、受光素子８２からの出力などに基づいて、現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃの交換時期を判定する。

交換時期の判定の基本的な流れを簡単に説明すると、図４に示すように、判定手段１１０は、まず、１又は複数個の周期（１周期はアジテータ７０が１回転する時間）が含まれる一定時間内において、出力電圧値が予め設定された受光基準値Ｖ１を超えた時間（図４では出力電圧値がＶ１を下回る時間）を算出する。ここで、受光基準値Ｖ１を超えた時間とは、所定値以上の強度の光を受光している時間を意味し、以下の説明では、便宜上「受光時間」ともいう。次に、判定手段１１０は、一定時間の間における受光時間の割合を算出する。そして、判定手段１１０は、予め設定された判定閾値と比較して、算出した割合が判定閾値を超えた場合に現像カートリッジ５Ｂ，５Ｃが交換時期であると判定する。

なお、出力電圧値が受光基準値Ｖ１を超えたか否かの判定方法は特に限定されない。例えば、一定時間内の受光信号を微小な時間に区切って単位時間ごとに出力電圧値が受光基準値Ｖ１を超えたか否か判定してもよいし、一定時間内の受光信号を連続的にモニタリングして出力電圧値が受光基準値Ｖ１を超えたか否か判定してもよい。また、一定時間内の受光信号から、所定時間ごとに出力電圧値をいわば点として取得（サンプリング）し、所定時間ごとの出力電圧値（各サンプリング点）が受光基準値を超えたか否かを判定してもよい。この場合は、全サンプリング点の数に占める、判定基準値を超えたサンプリング点の数の割合を算出し、この割合が判定閾値を超えたか否かで交換時期を判定することができる。

報知手段３００は、レーザプリンタ１を使用するユーザに対してメッセージを報知するものである。本実施形態では、報知手段３００は、判定手段１１０が「現像カートリッジ５Ｂの交換時期である」と判定した場合に、その旨のメッセージをユーザに対して報知する。このような報知手段３００としては、例えば、文字や絵などでメッセージを報知する液晶ディスプレイや、音でメッセージを報知するスピーカ、光の点滅でメッセージを報知するランプなどを採用することができる。また、液晶ディスプレイ、スピーカ、ランプなどを２つ以上組み合わせた報知手段を採用してもよい。

＜現像カートリッジの交換時期の判定方法＞
次に、現像カートリッジの交換時期の判定方法について説明する。
所定量のトナーＴが残っている大容量タイプの現像カートリッジ５Ｂがレーザプリンタ１に装着されている場合には、図４に実線で示す出力電圧値の波形が得られる。これに対し、前記所定量と同量のトナーＴが残っている小容量タイプの現像カートリッジ５Ｃがレーザプリンタ１に装着されている場合には、遮光板１００で光の一部が遮られるため、図４に示すように、大容量タイプに対応した出力電圧値の波形（実線）よりもＶ０寄りの波形（光の強度が低いことを示す波形：破線）が得られる。

すなわち、所定量のトナーＴが残っている大容量タイプの現像カートリッジ５Ｂがレーザプリンタ１に装着されているときよりも、前記所定量と同じ量のトナーＴが残っている小容量タイプの現像カートリッジ５Ｃがレーザプリンタ１に装着されているときの方が、光の強度が小さくなるようになっている。

したがって、大容量タイプにおいては、領域ＳＣの他、領域ＳＢ，ＳＤにおいても出力電圧値が受光基準値Ｖ１を超える時間がでてくるが、小容量タイプにおいては、領域ＳＣのみにおいて出力電圧値が受光基準値Ｖ１を超え、領域ＳＢ，ＳＤにおいては出力電圧値が受光基準値Ｖ１を超えることはない。そのため、大容量タイプの受光時間（受光基準値Ｖ１を超えた時間）よりも小容量タイプの受光時間が短くなるようになっている。

これにより、大容量タイプの現像カートリッジ５Ｂ内のトナーＴが所定残量となったときに一定時間に対する受光時間の割合（例えば１３／１００）が判定閾値（例えば１２％）を超えるのに対し、小容量タイプの現像カートリッジ５Ｃ内のトナーＴが前記所定残量となっても受光時間の割合（例えば１１／１００）が判定閾値を超えないといった状況を作り出すことができる。

その結果、判定手段１１０は、大容量タイプの現像カートリッジ５ＢについてはトナーＴが所定残量となったときに交換時期と判定するのに対し、小容量タイプの現像カートリッジ５Ｃについては前記所定残量よりも少ない残量となったときに交換時期と判定する。そのため、従来は有効に使用できなかった小容量タイプの現像カートリッジ５Ｃ内のトナーＴを適切な劣化状態まで使用することができる。

また、本実施形態によれば、小容量タイプのトナーＴを有効に利用することができるようになるので、小容量タイプの印字可能枚数を増やすことが可能となる。また、印字可能枚数を例えば３０００枚のままにして、小容量タイプに収容するトナーＴの量（トナーＴの初期容量）を減らすことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。具体的な構成については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
前記実施形態では、遮蔽手段として遮光板１００を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図６（ａ）に示すように光透過窓６０に貼着する有色のシール１０１であってもよいし、図６（ｂ）に示すように光透過窓６０に塗布する有色の塗料１０２であってもよい。また、遮蔽手段の形状は、図６（ａ）に示すようなリング形状や、図６（ｂ）に示すような光透過窓６０よりも小径となる円形状など、様々な形状を採用できる。さらに、透明の光透過部を前記実施形態よりも小径に形成することで、この小径の光透過部を囲う有色の現像フレーム５０Ｂの一部を、遮蔽手段として利用してもよい。

前記実施形態では、遮光板１００を設けることで大容量タイプよりも小容量タイプの方が受光素子８２で受光した光の強度が小さくなるように構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、小容量タイプの光透過部を、大容量タイプの光透過部の光透過率よりも小さな光透過率で形成してもよい。

この例としては、例えば、図７（ｂ）に示す小容量タイプの現像カートリッジ５Ｄの光透過窓６０１を、図７（ａ）に示す大容量タイプの現像カートリッジ５Ｂの光透過窓６０よりも光透過率の小さな材料で形成してもよい。すなわち、小容量タイプを製造する場合には、大容量タイプで用いる光透過窓６０に比べ、光透過率の小さな材料で形成される光透過窓６０１を用いればよい。これによれば、小容量タイプの光透過窓６０１を通った光の強度を、大容量タイプの光透過窓６０を通った光の強度よりも小さくすることができる。

また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、光透過窓６０，６０２の厚みを変えることで光の透過率を変えてもよい。具体的には、図８（ｂ）に示す小容量タイプの現像カートリッジ５Ｅの光透過窓６０２を、図８（ａ）に示す大容量タイプの現像カートリッジ５Ｂの光透過窓６０の厚みよりも大きな厚みで形成してもよい。すなわち、小容量タイプを製造する場合には、大容量タイプで用いる光透過窓６０よりも厚めの光透過窓６０２を用いればよい。この場合も、小容量タイプの光透過窓６０２を通った光の強度を、大容量タイプの光透過窓６０を通った光の強度よりも小さくすることができる。

また、図９（ａ），（ｂ）に示すように、トナー収容室５８を構成する側壁５０Ｒ（または５０Ｌ）に隣接してカバー５００，５１０（例えばギヤカバー等）が設けられる場合には、カバー５００，５１０のうち光透過窓６０に対向する位置に形成される孔５０１，５１１の大きさを適宜変えることで、タイプに応じて光の強度が変わるようにしてもよい。具体的には、図９（ｂ）に示す小容量タイプの現像カートリッジ５Ｆのカバー５１０の孔５１１を、図９（ａ）に示す大容量タイプの孔５０１よりも小さく形成することで、小容量タイプのカバー５１０の孔５１１周りの部位で遮蔽手段を構成してもよい。これによれば、前記実施形態と同様に、小容量タイプでは光を遮蔽するので、小容量タイプの光の強度を大容量タイプよりも小さくすることができる。

また、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、カバー５００，５１０に光透過部（第２光透過部）を設ける場合には、図１０（ｂ）に示す小容量タイプのカバー５１０の光透過窓６０１を、図１０（ａ）に示す大容量タイプのカバー５００の光透過窓６０よりも光透過率の小さな材料で形成してもよい。これによれば、小容量タイプの光透過窓６０１を通った光の強度を、大容量タイプの光透過窓６０を通った光の強度よりも小さくすることができる。

また、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、カバー５００，５２０に設けた光透過窓６０，６０２の材質を同じにして厚みを変えることで光の透過率を変えてもよい。具体的には、図１１（ｂ）に示す小容量タイプのカバー５２０の光透過窓６０２を、図１１（ａ）に示す大容量タイプのカバー５００の光透過窓６０の厚みよりも大きな厚みで形成してもよい。この場合も、小容量タイプの光透過窓６０２を通った光の強度を、大容量タイプの光透過窓６０を通った光の強度よりも小さくすることができる。なお、この厚みを変える形態においては、小容量タイプの方が光透過率が小さくなるのであれば、各タイプの光透過部を異なる材質で形成しても構わない。

また、図１２（ａ）に示すように、大容量の現像カートリッジ５Ｂの光透過窓６０を入ってきた光をほとんど屈折させることなく真っ直ぐ通す材料で形成し、図１２（ｂ）に示すように、小容量の現像カートリッジ５Ｇの光透過窓６０３を、レンズ等の光を広げる部材で構成してもよい。すなわち、小容量タイプを製造する場合には、大容量タイプで用いる光透過窓６０よりも光を広げる部材からなる光透過窓６０３を用いればよい。

この場合も、小容量タイプの光透過窓６０３を通った光の強度を、大容量タイプの光透過窓６０を通った光の強度よりも小さくすることができる。なお、「光を広げる部材」としては、図示するような光を拡径させるレンズや、光を一旦絞った後に広げるレンズや、表面に微小な凹凸が形成される磨りガラスなどを採用できる。

また、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、ワイパー７５，７５１を変更することで、タイプに応じて光の強度が変わるようにしてもよい。具体的には、図１３（ｂ）に示す小容量の現像カートリッジ５Ｈのワイパー７５１およびワイパー取付部７４１を、図１３（ａ）に示す大容量タイプよりも短く形成すればよい。すなわち、小容量タイプを製造する場合には、大容量タイプを製造する場合に比べ、光透過窓６０を拭く面積が小さくなるように構成されたワイパー７５１およびワイパー取付部７４１を用いればよい。

これによれば、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、小容量タイプのワイパー７５１の方が、大容量タイプのワイパー７５よりも光透過窓６０を拭く面積が小さくなる。そのため、小容量タイプでは、拭き取られなかったトナーＴが遮蔽手段の役割を果たすので、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、光透過窓６０を拭く面積を小さくするために、ワイパーの先端を斜めにカットするなど、ワイパーの形状を様々な形状に形成してもよい。

前記実施形態では、小容量タイプにのみ遮光板１００を設け、大容量タイプには遮光板１００は設けない構造を採用したが、本発明はこれに限定されず、遮光板をシャッタとして移動可能に両方のタイプに設けておき、タイプに応じてシャッタの位置を切り替えるようにしてもよい。

例えば、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、板状のシャッタ１２０と、シャッタ１２０を直線的に移動可能に支持する一対のレール部１３０とを両方のタイプの現像カートリッジに設けておく。これによれば、シャッタ１２０が、光の進行方向から見て光透過窓６０の一部と重なる遮蔽位置（図１５（ｂ）の位置）と、重ならない開放位置（図１５（ａ）の位置）とに切換可能となる。

そのため、小容量タイプを製造する場合にはシャッタ１２０を遮蔽位置に切り替え、大容量タイプを製造する場合にはシャッタ１２０を開放位置に切り替えればよい。これによれば、各タイプの現像カートリッジを共通化することができる。

なお、シャッタとしては、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、遮蔽位置（図１６（ｂ）の位置）と開放位置（図１６（ａ）の位置）との間で回動可能なシャッタ１４０を採用してもよい。具体的に、このシャッタ１４０は、円板状に形成されており、その中心軸を挟んで対称に形成される一対の大径孔１４１と、中心軸を挟んで対称に形成される大径孔１４１よりも小径となる一対の小径孔１４２とを有している。

そして、図１６（ａ）に示す開放位置では、大径孔１４１と光透過窓６０とが対向することで、光透過窓６０を通る光の断面積が大径孔１４１の面積と等しくなる。これに対し、図１６（ｂ）に示す遮蔽位置では、小径孔１４２と光透過窓６０とが対向することで、光透過窓６０を通る光の断面積が大径孔１４１の面積よりも小さくなる。これにより、小容量タイプの光の強度を大容量タイプよりも小さくすることができる。

前記実施形態では、有色の現像フレーム５０Ｂに透明な光透過窓６０を光透過部として設ける構造を採用したが、本発明はこれに限定されず、透明の現像フレームのうち光が通る部分を光透過部としてもよい。

前記実施形態では、レーザプリンタ１に装着可能な現像カートリッジの種類を２種類とした例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、３種類以上に設定してもよい。

前記実施形態では、受光した光の強度が最小のときに出力電圧値が最大となり、受光した光の強度が最大のときに出力電圧値が最小となる受光素子８２を採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、受光した光の強度が最小のときに出力電圧値が最小となり、受光した光の強度が最大のときに出力電圧値が最大となる受光素子を採用してもよい。

前記実施形態では、現像剤収容器の一例として、現像ローラ５４、供給ローラ５５およびトナー収容室５８を有する現像カートリッジ５Ｂを採用したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、主にトナー収容室を有するトナーカートリッジを採用してもよいし、前記実施形態の感光体ユニット５Ａと現像カートリッジ５Ｂとが一体（着脱不能）に構成されたプロセスユニット（プロセスカートリッジ）を採用してもよい。

前記実施形態では、画像形成装置の一例としてレーザプリンタ１を採用したが、本発明はこれに限定されず、例えば、複写機や複合機などを採用してもよい。

１ レーザプリンタ
５Ｂ 現像カートリッジ
５Ｃ 現像カートリッジ
５０Ｂ 現像フレーム
５０Ｌ，５０Ｒ 側壁
５８ トナー収容室
６０ 光透過窓
７０ アジテータ
７１ 回転支軸
７２ シート取付部
７３ シート部材
７４ ワイパー取付部
７５ ワイパー
８１ 発光素子
８２ 受光素子
１００ 遮光板
１１０ 判定手段
Ｔ トナー

Claims (19)

1. 現像剤が収容される第１現像剤収容器と、
   前記第１現像剤収容器よりも多くの現像剤が収容される第２現像剤収容器と、
   前記第１現像剤収容器または前記第２現像剤収容器が同位置に着脱可能な画像形成装置と、を備えた画像形成システムであって、
   前記第１現像剤収容器および前記第２現像剤収容器は、
   現像剤を収容する現像剤収容室と、
   前記現像剤収容室の互いに対向する側壁に設けられる一対の光透過部と、を備え、
   前記画像形成装置は、
   光を出射する発光素子と、
   前記発光素子からの光を前記一対の光透過部を通して受光する受光素子と、
   一定時間の間に前記受光素子が所定値以上の強度の光を受光している受光時間の割合が判定閾値を超えた場合に、現像剤収容器の交換時期であると判定する判定手段と、を備え、
   所定量の現像剤が残っている第２現像剤収容器が画像形成装置に装着されているときよりも、前記所定量と同じ量の現像剤が残っている第１現像剤収容器が画像形成装置に装着されているときの方が、前記受光素子で受光する光の強度が小さくなるように、前記第１現像剤収容器が構成されていることを特徴とする画像形成システム。
2. 前記第１現像剤収容器は、
   前記光の一部を遮蔽して、前記受光素子に受光される光の面積が前記第２現像剤収容器の装着時の面積よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成システム。
3. 前記第１現像剤収容器の光透過部は、前記第２現像剤収容器の光透過部の光透過率よりも小さな光透過率で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成システム。
4. 前記第１現像剤収容器には、
   前記光の一部を遮蔽する遮蔽手段が、光の進行方向から見て前記光透過部の一部と重なるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成システム。
5. 前記第１現像剤収容器の光透過部は、前記第２現像剤収容器の光透過部よりも光透過率の小さな材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成システム。
6. 前記第１現像剤収容器の光透過部は、前記第２現像剤収容器の光透過部の厚みよりも大きな厚みで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成システム。
7. 前記第１現像剤収容器および前記第２現像剤収容器には、
   前記現像剤収容室を構成する前記側壁に隣接してカバーが設けられるとともに、当該カバーに前記光透過部に対向する孔が形成され、
   前記第１現像剤収容器のカバーの孔が前記第２現像剤収容器のカバーの孔よりも小さく形成されることで、前記カバーの前記孔周りの部位で前記遮蔽手段が構成されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成システム。
8. 前記第１現像剤収容器および前記第２現像剤収容器には、
   前記現像剤収容室を構成する前記側壁に隣接してカバーが設けられるとともに、当該カバーに前記光透過部に対向する第２光透過部が設けられ、
   前記第１現像剤収容器の第２光透過部が、前記第２現像剤収容器の第２光透過部よりも光透過率の小さな材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成システム。
9. 前記第１現像剤収容器および前記第２現像剤収容器には、
   前記現像剤収容室を構成する前記側壁に隣接してカバーが設けられるとともに、当該カバーに前記光透過部に対向する第２光透過部が設けられ、
   前記第１現像剤収容器の第２光透過部が、前記第２現像剤収容器の第２光透過部の厚みよりも大きな厚みで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成システム。
10. 前記第１現像剤収容器の光透過部は、光を広げる部材からなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成システム。
11. 前記第１現像剤収容器および前記第２現像剤収容器は、
    前記現像剤収容室の内部で回転可能に設けられ、前記一対の光透過部を清掃する一対の清掃部材を備え、
    前記第１現像剤収容器の清掃部材は、前記第２現像剤収容器の清掃部材よりも前記光透過部を拭く面積が小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成システム。
12. 前記第１現像剤収容器および前記第２現像剤収容器は、
    光の進行方向から見て前記光透過部の一部と重なる遮蔽位置と、重ならない開放位置とに切替可能なシャッタを備え、
    前記第１現像剤収容器のシャッタは遮蔽位置に位置し、前記第２現像剤収容器のシャッタは開放位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成システム。
13. 前記シャッタは、前記遮蔽位置と前記開放位置との間で直線的に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成システム。
14. 前記シャッタは、前記遮蔽位置と前記開放位置との間で回動可能に構成されていることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成システム。
15. 現像剤を収容する現像剤収容室と、
    前記現像剤収容室の互いに対向する側壁に設けられる一対の光透過部とを備えた現像剤収容器であって、
    一対の光透過部を通過する光の一部を遮蔽する遮蔽手段が前記光透過部の一部と重なるように設けられていることを特徴とする現像剤収容器。
16. 現像剤を収容する現像剤収容室と、
    前記現像剤収容室の互いに対向する側壁に設けられる一対の光透過部とを備えた現像剤収容器であって、
    前記光透過部が光を広げる部材からなることを特徴とする現像剤収容器。
17. 現像剤を収容する現像剤収容室と、
    前記現像剤収容室の互いに対向する側壁に設けられる一対の光透過部とを備えた現像剤収容器であって、
    前記一対の光透過部が対向する方向から見て前記光透過部の一部と重なる遮蔽位置と、重ならない開放位置とに切替可能なシャッタを備えたことを特徴とする現像剤収容器。
18. 現像剤を収容する現像剤収容室と、
    前記現像剤収容室の互いに対向する側壁に設けられる一対の光透過部とを備え、
    前記現像剤収容室内に最初に収容される現像剤の初期容量が異なる小容量タイプと大容量タイプの少なくとも２つのタイプに設定可能であり、一の画像形成装置の同位置に着脱可能な現像剤収容器の製造方法であって、
    前記小容量タイプを製造する場合には、一対の光透過部を通過する光の一部を遮蔽する遮蔽手段を前記光透過部の一部と重なるように設けることを特徴とする現像剤収容器の製造方法。
19. 現像剤を収容する現像剤収容室と、
    前記現像剤収容室の互いに対向する側壁に設けられる一対の光透過部と、
    前記一対の光透過部が対向する方向から見て前記光透過部の一部と重なる遮蔽位置と、重ならない開放位置とに切替可能なシャッタとを備え、
    前記現像剤収容室内に最初に収容される現像剤の初期容量が異なる小容量タイプと大容量タイプの少なくとも２つのタイプに設定可能であり、一の画像形成装置の同位置に着脱可能な現像剤収容器の製造方法であって、
    前記小容量タイプを製造する場合には前記シャッタを遮蔽位置に切り替え、前記大容量タイプを製造する場合には前記シャッタを開放位置に切り替えることを特徴とする現像剤収容器の製造方法。

Images