JP4269873B2

JP4269873B2 - 現像器の現像剤残留状態検知装置

Info

Publication number: JP4269873B2
Application number: JP2003347556A
Authority: JP
Inventors: 秀明河合
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2023-10-06
Also published as: JP2005114933A

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置において、静電潜像に現像剤を付着させて現像化するために用いられる現像器の現像剤残留状態検知装置に関する。

現像器内の現像剤（トナー）の残量を検知する方法としては、例えば、特許文献１に示すように、現像器内のトナーを貯蔵する貯蔵室の下部に設けた複数の透過型フォトセンサの出力の和によりトナーエンプティを判定する点が記載されている。また、特許文献２には、現像器内に設置した送り部材の動作開始から発光素子の光が受光素子に受光されなくなるまでの間に送り部材が回転した角度を検知して、現像器内の現像剤の総量を決定するようにした点が記載されている。
特開平６−１１０３３２号公報特開平１１−１４３２０５号公報

上述したトナーの残量検知方法は、基本的に現像器内のトナーがなくなったことを検知するために行われている。すなわち、現像ローラの近傍のトナーがなくなってくると現像ローラに十分なトナーが供給されなくなり、感光体ドラムに形成された静電潜像の現像が不十分となって画像劣化を生じる可能性が高くなるからである。しかしながら、画像劣化を生じさせる要因としては、トナーが十分に供給されないこと以外にトナー自体の劣化が挙げられる。トナー自体の劣化は、現像器内でアジテータにより撹拌されていくうちに進んでいくことがわかっている。上述した先行文献に記載のものでは、こうした点について十分対応しているとは言い難い。

現像器に充填するトナーの量を多くする場合、現像器内でトナーを貯蔵する補給室の容量を大きくする必要があるが、画像形成装置全体の大きさはできるだけコンパクトにすることが前提となると、補給室の形状は上下方向ではなく横方向に拡がるようにせざるを得ない。そのため、現像ローラから横方向に拡がるようにトナーが貯蔵されるようになり、現像ローラから遠い位置にトナーが貯蔵されるようになる。トナーは、現像ローラに近い方から順次アジテータにより移送されるため、遠くなった分だけトナーが長時間撹拌されて現像ローラに移送されるようになり、その分トナーの劣化が進むようになる。したがって、補給室が横方向に拡がった現像器ではトナー自体の劣化が大きくなり、現像ローラ近傍でトナーのなくなったことを検知しているだけでは、劣化したトナーが現像ローラに供給されてしまい、トナーがあるにもかかわらず画像劣化を招くことになる。

そこで、本発明は、補給室が横方向に拡がった現像器においてトナー自体の劣化に対応して残留状態を検知することが可能な現像器の現像剤残留状態検知装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係るトナー残留状態検知装置は、静電潜像が形成された潜像担持体にトナーを供給するための供給室と、前記トナーを貯蔵すると共に前記トナーを撹拌する撹拌手段を備えた３つ以上の補給室とを備え、前記各補給室は前記供給室の横方向に並列配置されて互いに連通するとともに前記供給室に最も近い前記補給室が前記供給室に連通して横設されている現像器のトナー残留状態検知装置であって、前記現像器が初期装着の現像器か補給用の現像器か判定する現像器判定手段と、判定された現像器に関して交換が必要なトナー残留状態のデータを読み出す読出手段と、前記供給室に最も遠い前記補給室と次に遠い前記補給室にそれぞれ配置されたトナー残量検知手段と、前記各トナー残量検知手段からの検知出力に基づいて現像器内の現在のトナー残留状態を判定する残留状態判定手段と、読み出された交換が必要なトナー残留状態データと判定された現在のトナー残留状態データとを比較して現在のトナー残留状態が少ない場合に前記現像器の交換時期を報知する報知手段とを備えていることを特徴とする。

上記のような構成を有することで、供給室から最も遠い補給室及び次に遠い補給室の現像剤の残量を検知するので、供給室に移送されるまでに最も現像剤の劣化が進む部位の残量から現像器内の現像剤の残留状態を判定することで、劣化した現像剤が潜像担持体に供給される前に現像器を交換できるようになり、画像形成の際の画像劣化を防止することができる。

すなわち、３つ以上の補給室が並列配置されているので、供給室に近い補給室の現像剤から撹拌手段により順次供給室に移送されるが、最も遠い補給室の現像剤は供給室に移送されるまでに各補給室内で撹拌手段により撹拌されるため、最も長時間撹拌されて供給室に移送される。したがって、最も遠い補給室の残量を検知することで、現像器内に残留している現像剤がどの程度劣化してきているが判定することができる。さらに、次に遠い補給室の現像剤の残量を検知することで、２つの検知結果から残量をより正確に把握することができるようになり、できるだけ多くの現像剤を使用することが可能となる。

また、判定手段が現像器内に初期充填された現像剤の量に基づいて判定することで、現像剤が少ない量充填されても現像剤の劣化に対応して正確に判定することができるようになる。補給室が３つ以上の大容量の現像器の場合、充填する現像剤の量を少なくして提供することが考えられるが、こうした変更に対しても対応することができる。

すなわち、現像剤の初期充填量が多い場合には残留する現像剤が多くても交換する必要があり、初期充填量が少ない場合には残留する現像剤が少なくなってから交換すればよく、こうした初期充填量に応じた現像剤の残留状態を正確に判定することができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置１の上部には原稿読取部２が配置され、その下部には、底面から給紙部３、記録部４が配されている。

原稿読取部２では、原稿カバー１０に設けられた原稿トレイ１１に載置された原稿が原稿搬送装置１２により読取位置に搬送されて、原稿排紙トレイ１３に排出される。読取位置には、原稿を光学的に読み取る読取装置１５を搭載した走査装置１６が原稿に対向するように配置されている。書籍等を読み取る場合には、原稿カバー１０を上方に回動してフラットベッドプラテン１４に書籍等の被読取部分を配置し、走査装置１６を矢印で図示するように移動させて読取動作が行われる。以上の構成は、いわゆるＡＤＦ及びフラットベッドタイプと称される従来の原稿読取装置と同様のものである。

給紙部３では、給紙カセット１７が配置されており、フラッパ１８に所定のサイズの用紙が複数枚積載されている。給紙カセット１７の右端部には、ピックアップローラ１９が配置されている。フラッパ１８は、積載された用紙の上面がピックアップローラ１９に圧接するように、図示しないバネ部材により上方に付勢されている。この状態でピックアップローラ１９が回転駆動すると、摩擦力により用紙が１枚ずつ用紙搬送路に給紙されるようになる。

給紙された用紙は、まずフィードローラ２０及びプレスローラ２１により記録部４に搬送される。記録部４では、搬送された用紙に記録するために、現像器２２、紙粉除去ローラ２３、コロナ帯電器２４、感光体ドラム２５、転写ローラ２６、露光ヘッド２７及び定着ローラ２８が備えられている。紙粉除去ローラ２３は、導電性のスポンジ等により構成され、転写後の感光体ドラム２５の表面に付着したトナーや紙粉を補足する。コロナ帯電器２４は、コロトロンからの放電により感光体ドラム２５の表面を一様に帯電する。紙粉除去ローラ２３及びコロナ帯電器２４により一様に帯電された感光体ドラム２３に、露光ヘッド２５で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像が形成される。そして、後述するように、現像器２２内のトナーを感光体ドラム２５に形成された静電潜像に転移させて、静電潜像を可視像化する。転写ローラ２６は、用紙を挟んで感光体ドラム２５と対向する位置に設置されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム２５表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２８及びプレスローラ２９によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、排紙ローラ３０及びプレスローラ３１の間に挟持されて用紙排出トレイ３２に搬出される。

図１において、給紙部３から用紙排出トレイ３２までを一点鎖線で示したのが、用紙搬送路である。そして、用紙搬送路に沿って配設された搬送ローラ及び用紙ガイドが用紙搬送部を構成している。

また、装置本体の側面には、反転搬送ユニット４０が着脱自在に装着されており、その装着側面には、用紙搬出口４１及び用紙搬入口４２が形成されている。搬送ユニット４０内には、フィードローラ４３及びプレスローラ４４、フィードローラ４５及びプレスローラ４６の２対の搬送ローラが上下に配設されている。そして、図１の二点鎖線で示すように反転搬送路が、排紙ローラ３０と定着ローラ２８との間の用紙搬送路から分岐して、２対の搬送ローラ４３及び４４、４５及び４６の間を通り、ローラ対２０及び２１とピックアップローラ１９との間の用紙搬送路に合流するように形成される。

用紙の両面に記録を行う場合には、図１の一点鎖線で示す用紙搬送路に用紙を搬送して一方の面に記録した後排紙ローラ３０により用紙排紙トレイ３２に用紙を搬出し、用紙の後端部を排紙ローラ３０及びプレスローラ３１により挟持した状態で一旦搬出動作を停止する。そして、排紙ローラ３０を逆回転駆動して反転搬送路に用紙を後端から搬入し、フィードローラ４３及びプレスローラ４４で挟持して反転搬送路内を搬送していく。次に、フィードローラ４５及びプレスローラ４６で挟持してさらに搬送し、用紙をローラ対２０及び２１の間に当接させる。この状態で用紙搬送路に用紙を搬送すると、他方の面が感光体ドラム２５に対向して記録されるようになり、用紙の両面に記録が行われるようになる。

図２は、図１における記録部３に関する拡大断面図を示している。また、図３は、現像器２２に関する拡大断面図を示しており、図４は、現像器２２を上方からみた斜視図を示している。

上述したように、感光体ドラム２５の周囲には、現像器２２、紙粉除去ローラ２３、コロナ帯電器２４及び転写ローラ２６が配置されており、コロナ帯電器２４と現像器２２との間の隙間に、露光ヘッド２７からレーザー光が画像記録信号に応じて感光体ドラム２５の表面に照射されるようになっている。

現像器２２は、容器本体５０の上部に蓋体５１を溶着又はネジにより固定し密閉して構成される。容器本体５０の内部には、トナーの補給室として３つのトナー室５２、５３、５４が形成され、感光体ドラム２５側の側端部には現像ローラ５５及び供給ローラ５６を備えた供給室５７が形成されている。そして、第一のトナー室５２と供給室５７との間は、蓋体５１の下面から延びる隔壁板５８で仕切られており、隔壁板５８には補給開口部５９が穿設されている。

３つのトナー室５２、５３、５４は、図３に示すように現像器２２が画像形成装置１に装着された状態で水平方向に並列して配設されるように構成されており、各トナー室のほぼ中央部分には撹拌移送手段としてパドル６０、６１、６２が設けられている。図２において、紙面の垂直方向を現像器２２の前後方向とすると、各パドルの回転軸は、その前後方向の両端部を容器本体５０の前後フレームに軸支されて前後方向に沿うように設けられている。パドル６０の先端部には可撓性の樹脂フィルムからなるブレード６３が回転方向に沿うように取り付けられている。同様に、パドル６１にはブレード６４が取り付けられており、パドル６２にはブレード６５が取り付けられている。これらのブレード６３〜６５は共通の部材を用いている。容器本体５０の底面は、各パドルに取り付けられたブレードの回転動作の軌跡に沿うように断面円弧状に外側に湾曲した摺動面部６６、６７、６８が形成されている。

各トナー室５２〜５４に補給されたトナーは、摺動面部６６、６７、６８に貯蔵される。そして、パドル６０、６１、６２が回転すると、ブレード６３、６４、６５がそれぞれ摺動面部６６、６７、６８を摺動するように回転する。各ブレードの摺動動作でトナーはすくい上げられるようになり、各トナー室ではトナーの撹拌が行われてトナーの凝集に起因する劣化が防止される。また、図２に示すように、ブレード６３、６４、６５が反時計回りに回転することで、第三トナー室５４内のトナーは第二トナー室５３に移送され、第二トナー室５３のトナーは第一トナー室５２に移送されるようになる。そして、第一トナー室５２のトナーは、隔壁板５８の補給開口部５９から供給室５７に補給される。その際に、補給されるトナーは、第一トナー室５２でパドル６０により撹拌されて予備的な帯電が行われる。補給開口部５９は、前後方向にスリット状に開口しており、その開口幅及び開口位置を調整することで、第一トナー室５２から供給室５７に補給されるトナー量を調整することができる。

供給室５７に補給されたトナーは、供給ローラ５６が回転しながら現像ローラ５５に摺接することによって摩擦されて帯電され、現像ローラ５５の表面に担持される。現像ローラ５５には、供給されたトナーの層厚を規制する現像ブレード６９が現像ローラ５５の表面に近接して配設されている。現像ローラ５５と感光体ドラム２５とが回転しながら互いに摺接することで、現像ブレード６９により一定の層厚に規制されたトナー層が感光体ドラム２５の表面に形成された静電潜像に付着して現像される。

現像器２２は、前後方向に画像形成装置１に着脱されるようになっている。図２において、紙面の垂直方向の手前側を現像器２２の前面部とし、反対側を後面部すると、現像器２２を画像形成装置１に挿入する場合には、画像形成装置１内の本体フレーム７０に形成された装着スペースに後面部から挿入して装着する。現像器２２は、挿入された後画像形成装置１の本体フレーム７０に設けられた押圧機構７１により下方から容器本体５０が押し上げられて現像ローラ５５を感光体ドラム２５に当接した状態にセットされる。また、押圧機構７１の押圧動作に連動してトナー残量検知センサ７２が上昇し、摺動面部６７に設けられた透明部材からなる凹溝７３の中にセットされる。同様にトナー残量検知センサ７４が現像器２２の装着動作に連動して上昇し、摺動面部６８に設けられた透明部材からなる凹溝７５の中にセットされる。

押圧機構７１は、回転軸７６に固定されたカム部材７７に、基板７８に摺動自在に配設された押圧体７９の底面が当接している。そして、現像器２２が装着されると、押圧体７９の上面は現像器２２の底面にリブ状に形成された圧接部８０に対向するようになる。回転軸７６の端部に固定された図示せぬレバーを操作者が回動することでカム部材７７が時計回りに回転して押圧体７９を矢印方向に押し上げ、押圧体７９が圧接部８０を押圧して現像ローラ５５が感光体ドラム２５に当接した状態となる。また、トナー残量検知センサ７２を一方の端部に固定した揺動レバー８１の他方の端部は、カム部材７７に当接するように図示せぬ圧縮バネにより下方に付勢されており、カム部材７７が時計回りに回転すると、揺動レバー８１は軸８２を中心に時計回りに回転してトナー残量検知センサ７２が上昇するようになる。トナー残量検知センサ７４についても同様に押圧機構７１の押圧動作に連動して上昇するようにしてもよい。

現像器２２の蓋体５１は、図４に示すように、容器本体５０の上部開口を密閉するように板状に形成されており、中央から現像ローラ５５側寄りには上方向かって突出するように段差部８３が設けられており、段差部８３から現像ローラ５５に向かって下方に傾斜した傾斜部８４が形成されている。段差部８３は、現像器２２の挿入方向に沿って蓋体５１の前端から後端にかけて形成されている。図３に示すように、蓋体５１の内面は、段差部８３から傾斜部８４にかけて上方に拡がる空隙８５が形成されている。傾斜部８４の現像ローラ５５側の端部には、上方に突設した案内用突起部８６ａ及び８６ｂが形成されている。案内用突起部８６ａ及び８６ｂは、蓋体５１の現像ローラ５５側において現像器２２の挿入方向に沿って配列されており、案内用突起部８６ａは挿入方向後端側に、案内用突起部８６ｂは挿入方向先端側にそれぞれ配設されている。そして、案内用突起部８６ａと現像ローラ５５との間の間隔は、案内用突起部８６ｂとの間の間隔よりもわずかに大きくなるように設定されている。案内用突起部８６ａ及び８６ｂは、内部に空隙が形成されており、空隙の中央部分に挿入方向に沿ってリブが形成されている。また、両者の間にも挿入方向に沿って筋状のリブが複数本形成されている。そして、案内用突起部８６ａ及び８６ｂの互いに対向する側面８７ａ、８７ｂは、図２に示す露光ヘッド２７が照射するレーザー光の照射範囲に合わせて現像ローラ５５側に広がるように傾斜している。

容器本体５０の前面部には、図４に示すように、平板部８８が水平方向に延設されており、その下面には、下方に向かって把持部８９が形成されている。把持部８９は、上方に開口した直方体状で、その内部の空隙には、前後方向に補強用のリブ９０が複数設けられている。平板部８８の上面には、矩形の枠状の取付部９１ａ〜９１ｅが現像器２２の挿入方向とほぼ直交する方向に配列されて設けられており、取付部９１ａ〜９１ｅには、現像器２２と装置本体との互換性を識別する識別突部９２が嵌め込まれて固着されている。識別突部９２は、現像器の種類毎に選択された取付部９１に固着されているので、識別突部９２の取付位置が装置本体との互換性がない場合には現像器が挿入できなくなる。

図５は、現像器２２を本体フレーム７０に挿入して装着した状態の斜視図を示している。本体フレーム７０の底面部９３と上面部９４との間に現像器２２を装着するためのスペースが設定されている。案内用突起部８６ａ及び８６ｂの高さは、現像器２２を装着した場合に、上面部９４の下面との間にわずかの隙間が生じる程度に設定されており、現像器２２の着脱を行う際に現像器２２が上下動することを防止する。

上面部９４の下面には、図５の紙面手前側の前面開口端に沿って規制部材９５及び識別係合部９６が下方に向かって突設されている。規制部材９５は、前面開口側に挿入方向に傾斜したガイド面９７が形成されており、感光体ドラム２５とは反対側の規制面９８は現像器２２が感光体ドラム２５と離れて挿入されるように位置決めされている。そして、案内用突起８６ａ又は８６ｂが規制面９８で規制された位置に来ると、現像器２２の側面と本体フレーム７０の側面部９９との間には、わずかの隙間しかないため、現像器２２が左右にぶれることなく、出し入れされる。識別係合部９６は、取付部９１ａ〜９１ｅに対応する５箇所の取付位置に固着可能であり、識別係合部９６の配設位置は、装置本体に装着可能な互換性を有する現像器２２に突設された識別突部９２の配設位置と整合性を有するようにされており、現像器２２の挿入の際に識別突部９２と識別係合部９６が衝突しないようにされている。装置本体との互換性がない現像器を挿入した場合には識別突部９２と識別係合部９６が衝突するが、上述したように現像器２２の側面は本体フレーム７０の側面部９９との間にわずかの隙間しかないため、現像器２２を左右にずらせて両者の衝突を回避することができず、結局互換性のない現像器は装着できない。

上述した例では、現像器２２の蓋体５０に段差部８３が設けられた場合について説明しているが、段差部８３の有無により現像器２２の互換性を持たせることができる。すなわち、図５において、識別係合部９６の取付箇所と規制部材の配設位置との間には、段差部８３を通過させるための空隙１００が形成されているが、この空隙１００を埋めることで段差部８３を有する現像器は、段差部８３が衝突して挿入できなくなる。そして、段差部８３を切除して無理に挿入しようとする場合、例えば図６（ａ）のように段差部８３を切除線Ａ−Ａで切除すると、図６（ｂ）に示すように空隙８５が外部と連通して穴が開口しトナーが放出されて使用不能の状態となってしまう。

以上説明したように、現像器と装置本体との間の互換性を確保するために、
（１）現像器の取付部９１ａ〜９１ｅに固着される識別突部９２の組合せ
（２）現像器の段差部８３の有無
といった物理的な手段を用いている。

次に、現像器と装置本体との間の互換性を識別するために、電気的な手段を用いることもできる。まず、装着時における現像器２２と装置本体との電気的な接続機構について説明する。

図７は、現像器２２の後面部に関する外観図を示している。容器本体５０の後側フレーム１０１には、現像ローラ５５の回転軸１０２、供給ローラ５６の回転軸１０３、パドル６０〜６２の回転軸１０４がそれぞれ回転自在に軸支されている。各回転軸の端部は後側フレーム０１から外方に突出して、その突出部に駆動伝達用の歯車１０５が取り付けられ、現像器２２の装着時に装置本体側の駆動機構と連結する駆動軸１０６からの駆動力が伝達歯車により各回転軸に伝達されるようになっている。そして、回転軸１０２及び１０３を含む現像ローラ寄りの部分を覆うカバー部材１０７が後側フレーム１０１に取り付けられている。

図８は、現像器２２の後面部に取り付けられたカバー部材１０７に関する拡大図を示している。カバー部材１０７には、後側フレーム１０１にネジ止めするための取付孔１０８ａ、１０８ｂが形成されており、現像ローラ５５の回転軸１０２、供給ローラの回転軸１０３及び駆動軸１０６に対応する箇所には、それぞれ円形の開口部１０９、１１０及び１１１が設けられている。カバー部材１０７の裏面側には、現像ローラ５５の回転軸１０２に当接する第一接点部材１１２、供給ローラの回転軸１０３に当接する第二接点部材１１３及び現像ローラ５５の表面に当接するブレードの押圧板１１４に当接する第三接点部材１１５が装着されている。

第一接点部材１１２は、金属製の線材からなり、中央部分で折れ曲がったくの字状をしている。そして、一方の端部は、カバー部材１０７の保持部１１６に挿入保持される。保持部１１６は、カバー部材１０７の裏面側に向かって段違いに突出するように形成されており、第一接点部材１１２を挿入するための窓が開口している。他方の端部はコの字状に折り曲げられて接点部１１７が形成されており、カバー部材１０７に穿設された細幅状の挿入孔１１８及び円形状の係合孔１１９に係合固定されている。接点部１１７をカバー部材１０７に取り付ける場合には、接点部１１７をまず裏面側から挿入孔１１８に挿入して接点部１１７を表面側に出し、折れ曲がった先端部を係合孔１１９に挿入する。このように接点部１１７を取り付けることで、接点部１１７がカバー部材１０７の表面側から突出した状態に設定されて画像形成装置１の電極と確実に接触し電気的に接続することができる。係合孔１１９の径は、第一接点部材１１２の径とほぼ同じに形成されているため、他方の端部はしっかりと固定され、さらに、一方の端部が保持部１１６に保持されることから、第一接点部材１１２はカバー部材１０７から抜けることはない。そして、第一接点部材１１２は、上方に付勢する弾性力により回転軸１０２に圧接した状態となっており、第一接点部材１１２及び回転軸１０２は安定した接触状態を保持でき、電気的な接続状態が確実に確保できる。

第二接点部材１１３も第一接点部材１１２と同様にくの字状に形成された金属製の線材からなり、他方の端部を折り曲げてコ字状の接点部１２０が形成されている。そして、保持部１１６と同じように設けられた保持部１２１に第二接点部材１１３の一方の端部が挿入保持され、接点部１２０が接点部１１７と同様にカバー部材１０７に設けられた細幅状の挿入孔１２２及び円形状の係合孔１２３に係合固定されている。したがって、第二接点部材１１３はカバー部材１０７から抜けることなく確実に保持されるとともに接点部１２０がカバー部材１０７の表面側に突出した状態に設定されて画像形成装置１の電極と確実に接触し電気的に接続することができる。また、第二接点部材１１３は、上方に付勢する弾性力により回転軸１０３に圧接した状態となっており、第二接点部材１１３も第一接点部材１１２と同様に回転軸１０３と安定した接触状態を保持でき、電気的な接続状態が確実に確保できる。

第三接点部材１１５は、金属製の細径の線材からなり、一方の端部がコイルバネ状に形成され、他方の端部がＬ字状に直角に折り曲げられて接点部１２４を形成し先端がさらに鉤状に折り曲げられている。第三接点部材１１５をカバー部材１０７に取り付ける場合には、カバー部材１０７に設けられた円形状の挿入孔１２５に裏面側から他方の端部を挿入して接点部１２４がカバー部材１０７の表面側に露出するようにし、先端の折り曲げ部分を円形状の係合孔１２６に挿入して固定する。係合孔１２６の径は、第三接点部材１１５の径とほぼ同じに形成されているため、他方の端部はしっかりと固定される。したがって、第三接点部材１１５は、カバー部材８０から抜けることなく確実に保持され、接点部１２４がカバー部材１０７の表面側に突出した状態に設定されて画像形成装置１の電極と確実に接触し電気的に接続することができる。また、一方の端部のコイルバネ状に形成した部分は、カバー部材１０７を後側フレーム１０１に装着する際にブレードの押圧板１１４の端部と当接して圧縮した状態で保持されるようになる。したがって、押圧板１１４と安定した接触状態を保持でき、電気的な接続状態を確実なものにできる。

カバー部材１０７には、現像器２２を識別するための第四接点部材１２７及び第五接点部材１２８が設けられている。第四接点部材１２７は、金属製の細径の線材からなり、一方の端部は鉤状に折り曲げられ、カバー部材１０７に取り外し可能に設けられた蓋部材１２９の裏面側に挿入されている。そして、中央部分はカバー部材１０７の表面側に露出し、他方の端部は、カバー部材１０７に設けられた細幅状の挿入孔１３０に折り曲げられてカバー部材１０７の裏面側に挿入されている。挿入孔１３０と同じような挿入孔１３１がカバー部材１０７に設けられており、第四接点部材１２７の長さが短い場合に他方の端部が挿入孔１３１に挿入される。

第五接点部材１２８は、金属製の細径の線材からなり、第四接点部材１２７と同様に一方の端部は鉤状に折り曲げられて蓋部材１２９の裏面側に挿入されている。そして、他方の端部は、カバー部材１０７に設けられた細幅状の挿入孔１３２に折り曲げられてカバー部材１０７の裏面側に挿入されている。

第四接点部材１２７の蓋部材１２９の裏面側に挿入されて鉤状に折り曲げられた端部は、第五接点部材１２８の折り曲げられた端部と対向して配置されており、いずれの端部にも金属製のコイルバネ１３３が装着されている。そして、２つのコイルバネ１３３の間にはヒューズ部材１３４が保持されている。

現像器２２が装置本体に装着されると、図９に示すように、装置本体側の２つの接続端子１３５ａ及び１３５ｂが第四接点部材１２７に当接する。接続端子１３５ａは挿入孔１３１の近傍に、接続端子１３５ｂは挿入孔１３０の近傍においてそれぞれ当接するように配置されており、第四接点部材１２７が挿入孔１３０までの長さがある場合には両方の接続端子が第四接点部材１２７に当接するが、挿入孔１３１までの短い長さの場合には接続端子１３５ａのみ第四接点部材１２７に当接する。また、第五接点部材１２８には、装置本体側の接続端子１３５ｃが挿入孔１３２の近傍において当接するようにされている。

したがって、現像器２２が装着されて装置本体側の接続端子が当接した状態を回路図で示すと、図１０のようになる。接続端子１３５ａは接地電位に設定しておき、接続端子１３５ａと１３５ｂとの間の導通の有無を検知するようにすれば、導通していることが検知されれば、第四接点部材１２７が挿入孔１３０までの長い場合であることが識別され、導通していない場合には第四接点部材１２７が挿入孔１３１までの短い場合であることが識別される。したがって、現像器２２の種別に応じて取り付ける第四接点部材１２７の長さを変えれば、現像器２２の種別を識別できる。また、接続端子１３５ａと１３５ｃとの間にはヒューズ部材１３４が溶断する程度の電流を流してやれば、現像器２２の装着時にヒューズ部材１３４が切断されるようになる。したがって、一度でも装置本体に装着された現像器は接続端子１３５ａ及び１３５ｃの間が導通されなくなり、接続端子１３５ａ及び１３５ｃの間の導通の有無を検知すれば、現像器２２が新品か中古品かを識別することができる。

以上説明したように、現像器を装置本体側で識別するための電気的手段としては、
（３）接続端子１３５ａ及び１３５ｂの間の導通の有無検知
（４）接続端子１３５ａ及び１３５ｃの間の導通の有無検知
が挙げられる。

次に、トナー残量検知センサ７２及び７４の検知機構について説明する。図２に示すように、トナー残量検知センサ７２及び７４は、現像器２２が装着されると、現像器２２の補給室の底面に設けられた凹溝７３及び７５内にセットされるようになる。トナー残量検知センサ７２及び７４の検知機構は、同じ機構になっているので、トナー残量検知センサ７２の場合について説明し、トナー残量検知センサ７４の場合は説明を省略する。

図１１は、図２の凹溝７３の中央部分において紙面と直角に上下方向に切断した場合の断面図を示している。凹溝７３は、残量検知部１３６の両側に２つ設けられており、凹溝７３及び残量検知部１３６は、合成樹脂製の透明部材により一体成形されている。残量検知部１３６には、図２に示すように、パドル６１に取り付けられたクリーニング部材１３７の回転軌跡に沿って所定の溝幅に形成されており、残量検知部１３６内のトナーは、クリーニング部材１３７が残量検知部１３６内を摺動する毎に一旦残量検知部１３６外に排出される。クリーニング部材１３７は、ゴムからなる矩形状のシート体を複数枚重ねて構成されており、シート体の１枚の幅を残量検知部２０５の溝幅よりわずかに大きくして、進行方向に直交する面に取り付けられている。したがって、残量検知部１３６の両側部１３８は、常にクリーニング部材１３７のシート体が密着して摺動し一旦トナーが除去される。一方、トナー残量検知センサ７２は、一方の凹溝７３内にセットされた突出部１３９には発光器１４０が固定されており、他方の凹溝７３内にセットされた突出部１４１には受光器１４２が固定されている。そして、受光器１４２は発光器１４１から残量検知部１３６を透過した光を受光したか否かで検知信号が出力される。

残量検知部１３６内をパドル６１の回転に同期してクリーニング部材１３７が摺動する毎に発光器１４０の光は残量検知部１３６を透過して受光器１４２が検知信号を出力する。補給室内にトナーが十分な量貯留されている場合には、クリーニング部材１３７の摺動後残量検知部１３６内が再びトナーで埋められるため、受光器１４２は発光器１４０の光を検知しなくなるが、補給室内のトナーの残量が少なくなると、残量検知部１３６内を埋めるトナーが少なくなって受光器１４２は光を検知し続けるようになる。こうした検知信号の変化に基づいてトナー残量検知センサ７２は、トナーの残量を示す検知信号を装置本体の制御部に送信する。

トナーの残量を検知する手法としては、受光器１４２が光を検知した検知信号の他にパドル６１の回転を示すタイミング信号を加味することもできる。例えば、クリーニング部材１３７が残量検知部１３６を通過してから受光器１４２が光を検知しなくなるまでの時間を検知しトナーの残量との相関関係を予めテストして求めておき、その相関関係からトナーの残量を検知するようにしてもよい。また、トナーにより発光器１４０の光を遮られた回数を受光器１４２の光を検知した信号の有無でカウントし、トナーの撹拌回数としてトナーの劣化の程度を表す指標に用いてもよい。

トナー残量検知センサ７４は、供給室５７から最も遠いトナー室５４の残量を検知し、トナー残量検知センサ７２は、次に遠いトナー室５３の残量を検知するので、ある程度トナーが残留した状態でも検知できるようになる。すなわち、トナーはパドルにより順次供給室に移送されるので、供給室５７から最も遠いトナー室５４からトナー室５２に行くに従い残量が多くなる。したがって、トナー量の変化が生じやすいトナー室５４及び５３の残量の変化を検知していけば、現像器２２内のトナーの残留状態を正確に判定することができる。

したがって、現像器２２内のトナーの残留状態に応じて現像器２２の交換時期を報知することができる。図１２は、その回路構成の一例を示している。トナー残量検知センサ７２及び７４の検知信号は検知回路１４３及び１４４から制御回路１４５に入力される。記憶回路１４６には、予めトナー残量検知センサ７２及び７４からのトナーの有無の検知パターンと現像器２２内の残留状態との相関を示すデータが記憶されており、制御回路１４５は記憶回路１４６から相関データを読み出して検知回路１４３及び１４４からの入力データとを比較して現像器２２内の残留状態を監視する。一方、検知回路１４７からは、接続端子１３５ａ及び１３５ｂの導通状態の有無、接続端子１３５ａ及び１３５ｃの導通状態の有無に関する検知信号が制御回路１４５に入力される。

接続端子１３５ａ及び１３５ｃの導通状態の有無を検知する場合には、制御回路１４５は、両端子間に通電して導通しているか検知し、導通している場合には新品の現像器が装着されたもの判定して以後の処理に進む。そして、ヒューズ部材１３４が溶断する程度の電流を供給して両端子間を非導通状態とする。両端子間が導通していない場合には、制御回路１４５は、中古品の現像器が装着されたもの判定して、以後の処理には進まず、例えば表示回路１４８にエラー表示を行うよう制御処理する。

次に、新品の現像器でも画像形成装置に初期装着されている現像器とその後補給用に装着される現像器では、補給用のほうが現像器内に充填されるトナー量は多く設定されている。そのため、上記（３）に示すように、接続端子１３５ａ及び１３５ｂの導通状態の有無が第四接点部材１２７の長さの長短によって決まることを利用して、予め第四接点部材１２７が長い場合（導通有りの場合）が初期装着の現像器で、短い場合（導通無しの場合）が補給用の現像器であると予め設定しておき、現像器の装着時に、制御回路１４５は、接続端子１３５ａ及び１３５ｂの導通状態の有無に関する検知データに基づいて初期装着の現像器か補給用の現像器かを判定する。

そして、初期装着の現像器及び補給用の現像器の交換しなければならないトナー残留状態のデータを予め記憶回路１４６に記憶しておき、制御回路１４５は、接続端子１３５ａ及び１３５ｂの導通状態の有無に関する検知データから該当する現像器のトナー残留状態のデータを読み出す。そして、上述した現像器内の現在の残留状態に関するデータと比較して現在の残留状態が少ない場合には、表示回路１４８に交換時期を表示するようデータを送信する。

補給用の現像器の場合トナー充填量が多いので、トナーの残留状態が多くても撹拌によるトナーの劣化が進んでおり、残留状態が多い段階で交換時期が報知される。逆に、初期装着される現像器はトナー充填量が少ないので、残留状態が少ない段階で交換時期が報知されるようになる。

図１３には、上記（１）及び（２）を使用して装置本体と現像器との間の互換性を確保する例を示している。この例では、装置本体の機種としてＭ１〜Ｍ３のグループ及びＰ１〜Ｐ３のグループが設定されている。まず、それぞれのグループの間では、現像器のトナーと装置本体の感光体ドラム等の記録部とのセッティングが調整されている。例えば、高解像度の画像形成を行う場合それに対応してトナーの粒径等の特性及び記録部を最適の状態に調整されているため、対応していないトナーが供給されることは十分な解像度が得られないことになる。したがって、２つのグループを判別するため段差部８３の有無を用いて互換性を確保する。段差部８３の有無は、現像器を装置本体に挿入しようとする際に認識できるため、互換性がないと挿入することすらできない。Ｐ１〜Ｐ３グループでは、段差部８３のないタイプの現像器のみ装着可能とし、Ｍ１〜Ｍ３グループと互換性のある段差部８３を有する現像器は装着できないようにされている。段差部８３を切除して無理に装着しても図６で説明したように穴が開いてトナーが漏出するようになってしまい、装置本体がトラブルを起こすことになる。また、Ｍ１〜Ｍ３グループの装置本体には、段差部のないタイプの現像器は装着できるため、２つのタイプの現像器を使用することができる。

それぞれのグループの中で、さらに細かく分けて互換性を設定する場合は、現像器の取付部９１ａ〜９１ｅに固着される識別突部９２の組合せで設定することができる。段差部８３の互換性が合致すると、現像器は挿入できるが、識別突部９２が装置本体に合致していないと、最後まで現像器を挿入することができないため、その時点で互換性がないことが認識される。この例では、２つの識別突部９２を用いてグループ内の３つの機種を識別できるようにしている。Ｍ１とＰ１は、取付部９１ｃ及び９１ｄに識別突部９２が固着されており、Ｍ２とＰ２は、取付部９１ａ及び９１ｃに識別突部９２が固着されており、Ｍ３とＰ３は、取付部９１ｃ及び９１ｅに識別突部９２が固着されている。したがって、装置本体には、識別突部９２が固着されていない位置に対応する箇所に識別係合部９６を図５に示すように固着しておけば、それぞれの機種に互換性を有する現像器のみ装着可能とすることが可能となる。また、固着する識別係合部９６の数を減らせば、その分互換性を有する現像器の種類を増やすことができ、必要に応じて互換性のパターンを様々に変化させることが可能である。

上記（３）の接続端子１３５ａ及び１３５ｂの間の導通の有無検知による現像器の識別については、初期装着及び補給用の識別に用いることを既に説明したが、段差部８３の互換性の合致及び識別突部９２の組合せによる互換性の合致があって現像器は所定の装着位置にセットされて、第四接点部材１２７が接続端子１３５ａ及び１３５ｂに当接されるようになる。したがって、現像器の互換性を三重の識別により確保していることになる。

補給用の現像器を使用せず、初期装着の現像器のみの機種場合は、上記（３）の有無検知は初期装着及び補給用の識別に用いる必要はない。この場合には、図１２の記憶回路１４６に、初期設定値として初期装着の現像器のみ使用する機種であることを識別するフラグと装置本体と現像器との互換性を示すデータを記憶させておく。そして、制御回路１４５は、この識別フラグが記憶されている場合には、上記（３）の導通有無の検知信号と互換性を示すデータとを比較して、一致する場合には互換性ありとして以後の処理を行い、一致しない場合には以後の処理を停止して、表示回路１４８にエラー表示を行うよう制御処理する。したがって、上記（１）及び（２）のように機械的に互換性を確保する以外に電気的手段によって互換性が確保されるようになるため、例えば、トナーの種別を上記（３）の導通の有無検知で識別するようにすれば、トナーの種別を機械的手段と電気的手段とで二重に互換性を確保するようになって、より安全性を高めることができる。

本発明に係る実施形態に関する画像形成装置全体の概略断面図である。記録部に関する拡大断面図である。現像器に関する拡大断面図である。現像器全体の外観斜視図である。本体フレームに現像器を挿入した状態を前面側からみた斜視図である。現像器の段差部を切除したときの説明図である。現像器の後面部に関する外観図である。現像器の電気的接続構造に関する拡大図である。電気的に識別検知を行う部分の拡大図である。図９の回路図である。トナー残量検知センサの検知動作に関する説明図である。現像器の電気的検知を行う回路構成図である。現像器の段差部及び識別突部の設定例に関する説明図である。

符号の説明

１画像形成装置
２原稿読取部
３給紙部
４記録部
22 現像器
25 感光体ドラム
50 容器本体
51 蓋体
55 現像ローラ
70 本体フレーム
71 押圧機構
72 トナー残量検知センサ
74 トナー残量検知センサ
83 段差部
91 取付部
92 識別突部
96 識別係合部

Claims

静電潜像が形成された潜像担持体にトナーを供給するための供給室と、前記トナーを貯蔵すると共に前記トナーを撹拌する撹拌手段を備えた３つ以上の補給室とを備え、前記各補給室は前記供給室の横方向に並列配置されて互いに連通するとともに前記供給室に最も近い前記補給室が前記供給室に連通して横設されている現像器のトナー残留状態検知装置であって、前記現像器が初期装着の現像器か補給用の現像器か判定する現像器判定手段と、判定された現像器に関して交換が必要なトナー残留状態のデータを読み出す読出手段と、前記供給室に最も遠い前記補給室と次に遠い前記補給室にそれぞれ配置されたトナー残量検知手段と、前記各トナー残量検知手段からの検知出力に基づいて現像器内の現在のトナー残留状態を判定する残留状態判定手段と、読み出された交換が必要なトナー残留状態データと判定された現在のトナー残留状態データとを比較して現在のトナー残留状態が少ない場合に前記現像器の交換時期を報知する報知手段とを備えていることを特徴とするトナー残留状態検知装置。