JP4194428B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像器に補給するトナーを収容した着脱自在なトナー容器を有するトナー補給装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、トナー補給装置を備えた画像形成装置は、現像器にトナーを補給する場合、補給用トナーが充填されたトナー容器を装置にセットし、トナー容器内のトナーをトナー収容部に一時的に収容した後に現像器内に補給している。そして、トナー収容部又は現像器内に設けたトナー検知手段により、トナー量を所定のタイミングで繰り返し検知し、この検知結果に基づいてトナー容器からトナー収容部を介して現像器にトナーを補給している。例えば、特許文献1又は2に記載される画像形成装置においては、トナー収容部内にトナー検知手段を設け、トナー量を繰り返し検知する。そして、トナー量が所定の閾値を下回った時にトナー容器からトナー収容部にトナー補給動作を行って、トナー収容部内のトナー量が回復するか否かを判断し、トナー量が回復しない場合にトナーニアエンドと判定している。そのため、トナー収容部内のトナー量が閾値を下回ってからトナーニアエンドの判定を行うまでにある程度の時間が必要となっている。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−207213号公報
【特許文献2】
特開平10−319694号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、トナー収容部内のトナー量が閾値を下回ってから形成する画像の画像面積率が大きいと、トナー量の回復の程度が遅くなったり、トナーニアエンド判定時の現像器内のトナー量が少なくなったりする。その結果、トナー収容部内のトナー量が閾値を下回ってからトナーニアエンドの判定を行うまでの間に、トナー容器内のトナーがなくなるトナー切れとなった状態で画像形成動作を行ってしまう。或いは、トナーニアエンドの判定を行ってからトナーエンドとなるまでの間に、トナー切れとなった状態で画像形成動作を行ってしまう。
【0005】
従来の画像形成装置は、現像器又はトナー収容部の容量が十分に大きいので、トナー容器内のトナーがなくなっても、現像器又はトナー収容部内にトナーが十分残っているため、従来のトナーニアエンドの方法で実用上問題ない。これに対し、画像形成装置の小型化を図る為に、現像器の容量を小さくしたり、トナー収容部を省略したりした場合、従来のトナーニアエンドの方法ではトナー切れで異常画像が発生してしまう虞がある。
【0006】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、トナーニアエンドを早期に判定し、トナー切れによる異常画像の発生を未然に防止することが可能なトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【0007】
【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の画像形成装置は、現像器に補給するトナーを収容し、一端部に形成されたトナー排出口に向けて回転によって収容トナーを搬送可能なトナーボトルと、該トナー排出口が横に向くように装着された該トナーボトルの該トナー排出口から排出されたトナーを受ける周壁と、該周壁の所定の高さに形成された現像器内に連通する補給口と、前記トナー排出口に対向する鉛直方向の端壁とを有するホッパ部と、前記トナーボトルの前記トナー排出口が形成されている部分に係合して前記トナーボトルと共に回転する係合部材と、該係合部材に一端が固定され、他端が前記周壁の内面に弾性変形した状態で摺接するように形成された、前記トナーボトルの回転軸方向の幅を有するトナー押し出し部材とを有し、前記トナーボトルの回転に伴って回転する該トナー押し出し部材によって前記周壁の内面上のトナーをすくい上げて前記補給口に供給するトナー補給装置を備える画像形成装置であって、前記トナーボトル内から排出されるトナーの有無を検知するトナー検知手段を、前記ホップ部の前記端壁における、前記トナー排出口から排出されて落下したトナーを検知し得る箇所に設けるとともに、前記トナー押し出し部材は、前記回転によって前記トナー検知手段の検知面を弾性変形しながら摺擦し得るように、該検知面に対向する箇所で、前記端壁内面を超えて前記回転軸方向の幅を部分的に大きくした箇所を折り曲げて該検知面用の摺擦部を形成した前記トナー検知手段の清掃手段も兼ねる形状とし、かつ、前記トナー押し出し部材の前記周壁内面に対する摺接圧よりも前記トナー押し出し部材の前記トナー検知手段の検知面に対する摺接圧が小さなるように形成したことを特徴とするものである。
請求項2の画像形成装置は、請求項1の画像形成装置において、上記トナー検知手段が圧電振動方式のセンサであることを特徴とするものである。
請求項3の画像形成装置は、請求項1又は2の画像形成装置において、上記トナー検知手段の出力信号の伝達手段が、伸縮自在の電線により構成されることを特徴とするものである。
請求項4の画像形成装置は、請求項3の画像形成装置において、上記伸縮自在の電線は、上記トナー補給装置を支持する支持台に形成されたクランク形状部に保持されることを特徴とするものである。
請求項5の画像形成装置は、請求項1乃至4のいずれかの画像形成装置において、上記トナー押し出し部材を複数有し、そのうち上記トナー検知手段の清掃手段も兼ねる形状をしたトナー押し出し部材を単数有することを特徴とするものである。
この画像形成装置のトナー補給装置は、トナー容器内のトナー量が少なくなると、トナー搬送路内に排出されるトナー量も少なくなるため、トナー容器内のトナーの有無は、トナー検知手段によって直ちに検知することができる。よって、トナー補給装置に備えられたトナー検知手段は、現像器に備えられたトナー検知手段がトナーニアエンドを検知する従来の場合に比べ、トナーニアエンドを早期に検知することが可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を画像形成装置である電子写真複写機(以下、複写機という)について適用した実施形態について説明する。
まず、本実施形態に係る複写機の概略構成及び動作について説明する。図1は複写機の構成を示す概略構成図である。この複写機は、図1に示すように、矢印A方向に回転可能に取り付けられたドラム状の感光体1の周囲に、帯電装置2、露光装置3、現像装置4、転写装置5、クリーニング装置6、除電装置7等が配設されている。
【0009】
上記現像装置4は、現像器10内にキャリアとトナーとからなる2成分系現像剤が収容され、現像剤担持体としての現像スリーブ11の一部が現像器10の開口部から感光体1に向かって露出されている。現像スリーブ11は、中空円筒状に形成されたアルミニウム等の非磁性体よりなり、その内部にマグネットローラ或いは複数のマグネットが配置され、所定の位置に磁極が形成されている。そして、この現像スリーブ11は、図示しない駆動機構により矢印B方向に回転し、現像剤を感光体1との対向部分である現像領域に搬送する。また、現像器10内には、現像剤とトナーとを混合・撹拌するスクリュー12、13が配設されている。
【0010】
上記構成の複写機において、感光体1は、帯電装置2により一様に帯電された後、露光装置3から画像情報により強度変調された露光用の光が照射されて露光されることで画像情報が書き込まれ、静電潜像が形成される。現像器10内の現像剤は、スクリュー12、13により撹拌され、トナーとキャリアとの摩擦帯電で静電潜像に付着するような極性に帯電する。この帯電した現像剤は、現像スリーブ11によって汲み上げられ、感光体1の表面と接触する。この接触の際に、トナーが感光体1上の静電潜像に付着し現像が行われる。また、転写材14が図示しない給紙装置により所定のタイミングで給紙され、一対の転写材ガイド部材15により感光体1と密着するように搬送される。そして、現像によって感光体1上に形成されたトナー像が、転写装置5によって転写紙14上に転写される。トナー像が転写された転写材14は、図示しない分離チャージャにより感光体1から分離され、図示しない定着装置に送られ、熱と圧力によってトナーが融着され、コピー紙として機外に排出される。一方、転写後の感光体1上に残った転写残トナーは、クリーニング装置6によって掻き落とされる。そして、クリーニング後の感光体1は、除電装置7により残留電荷除去され、帯電装置2による次の帯電に備えられる。
【0011】
ところで、上記現像装置4においては、現像器10内の現像剤のうちトナーが現像の度に消費されていく。現像剤中のトナー濃度は、現像器10に設けられた図示しないトナー濃度センサにより、所定のタイミングで検知される。トナー濃度センサによる検知結果は、図示しない制御部に送られ、制御部により現像剤のトナー濃度が所定のトナー濃度よりも低下したか否かが判別される。そして、トナー濃度が所定のトナー濃度よりも低下していることが検知された場合には、現像装置の側方に設けられた後述するトナー補給装置20によってトナー容器としてのトナーボトル21からトナーが現像器10内に供給される。これにより、現像剤のトナー濃度が所定の濃度に保たれて、画像濃度が一定に保たれる。上記トナー濃度センサとしては、例えば現像剤の透磁率を測定することでトナー濃度を検知する透磁率センサなどを用いることができる。
【0012】
次に、上記トナー補給装置20について説明する。図2は、トナー補給装置の構成を示す斜視図である。図3は、トナー補給装置を本体から引き出した時の様子を示す斜視図である。図4は、トナーボトルの開口部に係合する押し出し部の構成を示す斜視図である。トナー補給装置20は、図2に示すように、本体側板22に固定された駆動モータ23、本体側板22から矢印C方向に引き出し可能な支持台24、支持台24から脱着可能なトナーボトル21を備える。さらに、駆動モータ23に取り付けられ矢印C方向に伸縮可能なスプリング25と矢印D方向に回転可能な回転軸26とからなるジョイント部27、支持台24の先端に固定されたトナー搬送路としてのホッパ部28を備える。装着時のトナーボトル21は、開口部21b側の端部がホッパ部28内で回転可能に支持され、伸縮可能なジョイント部27によってホッパ部28に向けて押し付けられた状態である。そして、トナーボトル21は、駆動モータ23の駆動によりジョイント部27と連れ回って矢印D方向に回転する。
【0013】
さらに、上記ホッパ部28の端には、操作ハンドル29が取り付けられている。この操作ハンドル29を矢印E方向に操作すると、ホッパ部28内の図示しないボトルキャップがトナーボトル21の開口部から離れて、トナーボトル21が開口する。一方、操作ハンドル29を図中手前方向に引っ張ると、図3に示すように、トナーボトル21が駆動モータ23のジョイント部27から離れ、トナー補給装置20を矢印C方向に引き出すことができる。このように、トナー補給装置20が引き出されると、トナーボトル21がホッパ部28内から取り出し可能となり、トナーボトル21の交換が可能となる。
【0014】
上記トナーボトル21は、その内壁面に容器内部に突出するスクリュー状の突起21aが形成され、トナーボトル21が矢印D方向に回転駆動されると内部に収容されているトナーが開口部21b側に向かって搬送されるようになっている。また、このトナーボトル21の開口部21bには、トナーボトル21の回転と共に回転して、トナーボトル21から排出されるトナーをホッパ部28側に搬送する押し出し部30が係合している。押し出し部30には、図4に示すように、トナー押し出し部材31が押し出し部の回転軸上に等間隔に4枚取り付けられ、自由端がホッパ部28の内壁面に弾性変形した状態で摺接するように形成されている。
【0015】
また、上記ホッパ部28には、押し出し部30の回転軸方向と直交する方向の内壁面に、ホッパ部28内のトナーの有無を検知するトナー検知手段としての圧電振動方式のトナーセンサ32が設置されている。圧電振動方式のトナーセンサ32は、ホッパ部28の内壁面に面する検知面が圧電振動素子により振動し、その振動がトナー付着により妨げられてトナーの有無を検知する。なお、圧電振動方式のトナーセンサは、発光側検知面と受講側検知面が必要となる光学方式のセンサに比べ、簡易な構成で、トナー量を正確に把握できる。
【0016】
上記構成のトナー補給装置20は、必要に応じてONされた駆動モータ23からの駆動によりトナーボトル21が回転すると、トナーボトル21内のトナーが開口部21bから図1中矢印F方向に落下してホッパ部28内に排出される。ホッパ部28内に排出されたトナーは、トナーボトル21と共に回転する押し出し部材31により、矢印D方向にすくい上げられ、ホッパ部28に設けられた補給口33を通過するように、矢印G方向に押し出される。ホッパ部28から押し出されたトナーは、ホッパ部28に連結された現像器10内に補給される。トナーボトル21内のトナーが減少すると、トナーボトル21の開口部21bからホッパ部28内に排出されるトナー量も減少、結果としてホッパ部28内に溜まるトナー量が減少する。ホッパ部28内に溜まっているトナー量が減少すると、ホッパ部28の内壁面に設置されたトナーセンサ32がトナー無しを検出しトナーニアエンドとなる。
【0017】
ここで、ホッパ部38に設置されたトナーセンサ32の設置箇所による違いを実験例により説明する。
(実験例1)
図5は、実験例1におけるトナー補給装置の概略構成図である。実験例1では、図5に示すように、トナーセンサ32を、押し出し部30の回転軸方向に対して直交する方向のホッパ部28の内壁面に設置した。そして、トナーセンサ32がトナーなしを検知した際のトナーボトル21内のトナー残量、及び現像器10内のトナー濃度低下の判定結果を表1に示す。なお、トナーボトル21の初期トナー量は600gである。
【表1】
Figure 0004194428
【0018】
(実験例2)
図6は、実験例2におけるトナー補給装置の概略構成図である。実験例2では、図6に示すように、トナーセンサ100を、押し出し部30の回転軸方向に対して平行に延在するホッパ部28の内壁面底部に設置した。そして、トナーセンサ100がトナーなしを検知した際のトナーボトル21内のトナー残量、及び現像器10内のトナー濃度低下の判定結果を表2に示す。なお、トナーボトル21の初期トナー量は600gである。
【表2】
Figure 0004194428
【0019】
表1の結果から、実験例1では、現像器10内でトナー濃度不足が発生する前にトナーセンサ32がトナーボトル21内のトナーなしを検知することができたのがわかる。実験例1では、トナーセンサ32が押し出し部30の回転軸方向に対して直交する方向のホッパ部28の内壁面に設置され、検知面が垂直に立ち上がっているため、トナーセンサ32の検知面にトナーが残留しにくい。これに対し、表2の結果から、実験例2ではトナーセンサ100がトナーボトル21内のトナーなしを検知する前に、現像器10内でトナー濃度不足が発生しているのがわかる。実験例2では、トナーセンサ100がホッパ部28の内壁面底部に設置されているために、トナーセンサ100がホッパ部28内で搬送されずに残っている微量トナーを検知する。そのため、トナーセンサ100は、現像器10内に搬送されるべきトナーが残っていないにもかかわらずトナーなしを検知しない。つまり、トナーセンサ100がトナーなしを検知するのが遅れ、その間に現像器10内のトナー濃度が低下してしまい、トナー切れによる異常画像が発生してしまう虞がある。このように、トナーセンサ32を押し出し部30の回転軸方向に対して直交する方向のホッパ部28の内壁面に設置することにより、現像器10内でトナー不足が発生する前に、トナーボトル21内のトナーなしを検知することができる。
【0020】
ところで、トナー補給装置20は、装置本体に対して引き出した状態でトナーボトル21の交換が行われる。図7は、トナー補給装置20の支持台24の構成を示す斜視図である。トナー補給装置20に備えられたトナーセンサ32の出力信号は、伸縮自在の電線としてのカールコード34により、図示しない信号受信装置に伝達される。カールコード34が伸縮自在なため、トナーボトル21の着脱作業時にトナーセンサ32の接続端子の付け外しが不要になり、付け忘れを防止することができる。また、カールコード34は、図7に示すように、トナー補給装置20の支持台24の幾重のクランク形状部24aにより保持されており、トナー補給装置20(支持台24)を引き出した状態でもカールコード34が外れることはない。このように、支持台24にクランク形状部24aを形成することにより、カールコード34を保持するための余分なクランプ類が不要になり、コストの低減を図ることが可能となる。
【0021】
次に、上述した押し出し部の変形例について説明する。上記トナーセンサ32の検知性能を上げるためには、トナーセンサ32の検知面の異物除去が必要となる。図8は、押し出し部の変形例を説明する斜視図である。図9は、押し出し部の第1の押し出し部材の構成を示す斜視図である。図10は、押し出し部の第2の押し出し部材の構成を示す斜視図である。図8に示すように、押し出し部40は、第1及び第2のトナー押し出し部材41、42が回転軸上に等間隔に4枚取り付けられ、自由端が内壁面に弾性変形した状態で摺接するように形成されている。そして、そのうち1枚の第2のトナー押し出し部材42がトナーセンサ32の清掃手段を兼ねた形状をしている。第1のトナー押し出し部材41は、図9に示すように、回転軸に固定される固定部材41aと、ホッパ部28内の内壁面に弾性変形した状態で摺接する弾性部材41bとから構成される。第2のトナー押し出し部材42は、図10に示すように、回転軸に固定される固定部材42aと、ホッパ部28内の内壁面に弾性変形した状態で摺接し、かつトナーセンサ32の検知面に摺接するように一部幅が大きく形成されて曲げられた弾性部材42bとから構成される。このとき、第2のトナー押し出し部材42とトナーセンサ32の検知面との摺接圧が、第1のトナー押し出し部材41とホッパ部28の内壁面との摺接圧よりも小さくなるように、第2のトナー押し出し部材42の弾性部材42bの一部があらかじめ略直角に曲げられている。
【0022】
このように、押し出し部40においては、第2のトナー押し出し部材42がトナーセンサ32の清掃手段も兼ねることで、別の清掃手段を設ける必要がない。また、第2のトナー押し出し部材42は、第2のトナー押し出し部材42とトナーセンサ32の検知面との摺接圧が第1のトナー押し出し部材41とホッパ部28の内壁面との摺接圧よりも小さくなるように形成されている。そのため、トナー搬送性能を落とさずに、トナーセンサ32の検知面に与えるダメージを少なくすることができる。さらに、トナー押し出し部材41、42は、複数設けることでトナー搬送性能を上げることができるが、トナーセンサ32の検知面の清掃回数が多すぎると検知面の劣化につながる。よって、4枚設けたトナー押し出し部材41、42のうち、1枚の第2のトナー押し出し部材42のみが清掃手段を兼ねることにする。これにより、トナー搬送性能を落とさずに、さらにトナーセンサ32の検知面に与えるダメージを少なくでき、第2のトナー押し出し部材42が検知面に接触して受けるトナーセンサ32の外乱を減少させることができる。
【0023】
以上説明したように、本実施形態に係るトナー補給装置20は、トナー搬送路としてのホッパ部28にトナーの有無を検知するトナー検知手段としてのトナーセンサ32を備えている。ここで、トナー容器としてのトナーボトル21内のトナー量が少なくなると、ホッパ部28内に排出されるトナー量も少なくなるため、トナーボトル21内のトナーの有無は、上記トナーセンサ32によって直ちに検知することができる。よって、トナー補給装置20に備えられたトナーセンサ32は、現像器10に備えられたトナー濃度センサがトナーニアエンドを検知する従来の場合に比べ、トナーニアエンドを早期に検知することが可能となる。
また、本実施形態に係るトナー補給装置20は、トナー検知手段として、圧電振動方式のトナーセンサ32を用いている。圧電振動方式のトナーセンサ32は、他の方式のセンサに比べ、ホッパ部28内の残っているトナー量を正確に把握でき、構成が簡易である。
また、本実施形態に係るトナー補給装置20は、トナーセンサ32がトナー搬送手段としてのトナー押し出し部材31の回転軸方26向に対して直交するホッパ部28内の内壁面に設置されている。すなわち、トナーセンサ32の検知面が垂直に立ち上がっている。よって、ホッパ部28内に搬送されずに残っている微量のトナーがトナーセンサ32の検知面に残る心配がなく、誤検知を防止することができる。
また、本実施形態に係るトナー補給装置20は、トナーセンサ32の出力信号の伝達手段が、伸縮自在の電線としてのカールコード34により構成される。よって、トナーボトル21の着脱作業時に、トナーセンサ32の接続端子の付け外しが不要になり、付け忘れを防止することができる。
また、本実施形態に係るトナー補給装置20は、カールコード34が支持台24のクランク形状部24aに保持される。よって、カールコード34を保持するための余分なクランプ類が不要になり、コストの低減を図ることが可能となる。また、本実施形態に係るトナー補給装置20は、第2のトナー押し出し部材42がトナーセンサ32の清掃手段も兼ねた形状をしているので、別に清掃手段を設ける必要がない。また、この第2のトナー押し出し部材42とトナーセンサ32の検知面との摺接圧を小さくしているので、トナーセンサ32の検知面に与えるダメージを小さくすることができる。
また、本実施形態に係るトナー補給装置30は、複数設けたトナー押し出し部材41、42の内、清掃手段も兼ねた第2のトナー押し出し部材42をひとつとしている。よって、トナー搬送性能を落とさずに、トナーセンサ32の検知面に与えるダメージを小さくし、第2のトナー押し出し部材42がトナーセンサ32の検知面に接触して受ける外乱を最小限にすることができる。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、トナーニアエンドを早期に判定し、トナー切れによる異常画像の発生を未然に防止することが可能なトナー補給装置を備えた画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態に係る複写機器の構成を示す概略構成図。
【図2】トナー補給装置の構成を示す斜視図。
【図3】同トナー補給装置を本体から引き出した時の様子を示す斜視図
【図4】同トナー補給装置のトナーボトルの開口部に係合する押し出し部の構成を示す斜視図。
【図5】実験例1におけるトナー補給装置の概略構成図。
【図6】実験例2におけるトナー補給装置の概略構成図。
【図7】同トナー補給装置の支持台の構成を示す斜視図。
【図8】押し出し部の変形例を説明する斜視図。
【図9】同押し出し部の第1の押し出し部材の構成を示す斜視図。
【図10】同押し出し部の第2の押し出し部材の構成を示す斜視図。
【符号の説明】
1 感光体
4 現像装置
10 現像器
20 トナー補給装置
21 トナーボトル
23 駆動モータ
24 支持台
27 ジョイント部
28 ホッパ部
29 操作ハンドル
30、40 押し出し部
31 トナー押し出し部材
32 トナーセンサ
41 第1のトナー押し出し部材
42 第2のトナー押し出し部材

Claims (5)

  1. 現像器に補給するトナーを収容し、一端部に形成されたトナー排出口に向けて回転によって収容トナーを搬送可能なトナーボトルと、
    該トナー排出口が横に向くように装着された該トナーボトルの該トナー排出口から排出されたトナーを受ける周壁と、該周壁の所定の高さに形成された現像器内に連通する補給口と、前記トナー排出口に対向する鉛直方向の端壁とを有するホッパ部と、
    前記トナーボトルの前記トナー排出口が形成されている部分に係合して前記トナーボトルと共に回転する係合部材と、該係合部材に一端が固定され、他端が前記周壁の内面に弾性変形した状態で摺接するように形成された、前記トナーボトルの回転軸方向の幅を有するトナー押し出し部材とを有し、
    前記トナーボトルの回転に伴って回転する該トナー押し出し部材によって前記周壁の内面上のトナーをすくい上げて前記補給口に供給するトナー補給装置を備える画像形成装置であって、
    前記トナーボトル内から排出されるトナーの有無を検知するトナー検知手段を、前記ホップ部の前記端壁における、前記トナー排出口から排出されて落下したトナーを検知し得る箇所に設けるとともに、
    前記トナー押し出し部材は、
    前記回転によって前記トナー検知手段の検知面を弾性変形しながら摺擦し得るように、該検知面に対向する箇所で、前記端壁内面を超えて前記回転軸方向の幅を部分的に大きくした箇所を折り曲げて該検知面用の摺擦部を形成した前記トナー検知手段の清掃手段も兼ねる形状とし、かつ、
    前記トナー押し出し部材の前記周壁内面に対する摺接圧よりも前記トナー押し出し部材の前記トナー検知手段の検知面に対する摺接圧が小さなるように形成したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 請求項1の画像形成装置において、
    上記トナー検知手段が圧電振動方式のセンサであることを特徴とする画像形成装置。
  3. 請求項1又は2の画像形成装置において、
    上記トナー検知手段の出力信号の伝達手段が、伸縮自在の電線により構成されることを特徴とする画像形成装置。
  4. 請求項3の画像形成装置において、
    上記伸縮自在の電線は、上記トナー補給装置を支持する支持台に形成されたクランク形状部に保持されることを特徴とする画像形成装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれかの画像形成装置において、
    上記トナー押し出し部材を複数有し、そのうち上記トナー検知手段の清掃手段も兼ねる形状をした該トナー押し出し部材を単数有することを特徴とする画像形成装置。
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