(57)【要約】      （修正有）【課題】信頼性の高い、誤検知が発生しない現像装置を提供する。【解決手段】清掃部材３８の形状は、アジテータ３２に機械的に同期して回転するシリンダ状の基底部から回転中心に対して角度60°毎に６本、放射状に配置された断面:φ4mm，長さ:16.4mmの棒状のアーム部の先端が検知面３６に対して垂直方向に略接触する位置となるワイパ部から構成されている。また、清掃部材３８のワイパ部の先端は断面寸法:φ4mmに対して球形に成形しているため、清掃部材が停止した際に先端は略点接触形状と接触面積を最小にすることが可能となり、補給トナーの検知を阻害することはない。さらに、隣り合ったアーム部は60°の間隔で配置されているため、検知面３６近傍における、トナーが流れ込むための空間は十分確保され、トナー補給時に検知面３６へのトナーの流れは良好であり、トナー補給時に検知面３６にトナーが接触しないで検知を阻害する恐れはない。【選択図】図５
2006308989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内のトナー残量を検知するセンサと、前記センサのトナー検知面を清掃する清掃手段を有する現像装置において、
前記トナー検知面に対して略垂直に設けられた棒状の清掃部材を所定長の回動アームに取付け回動させることで前記センサの検知面を清掃することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記形動アームの回動半径の異なる複数の前記清掃部材を設け、前記検知面を複数の前記清掃部材により分割清掃することを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
【請求項３】
前記清掃部材の先端を、先端に近付くに従って断面積が小さくなる
形状としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の現像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真を用いた画像形成装置に用いられる現像装置に関し、特に
トナー空検知センサーのセンサー検知面に清掃機構を備えた現像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーを用いて画像を形成する画像形成装置において、感光体や転写部材などにトナーを補充する現像装置にはトナー空検知機能が備えられているが、従来は検知面近傍にトナーが付着したままとなり、現像装置内のトナーが既になくなっているにもかかわらず、トナーが未だあると誤検知する不具合があり、このトナー付着に対して清掃機構を付加して検知面近傍の付着トナーを除去する対応策がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の清掃機構、例えばコイル状の部材の端部が検知面に対して回動する方式では検知面に対して清掃部材を覆う状態で配置するため、トナーなし状態でトナー補給した時に補給されたトナーが検知面までに到達しにくく、トナーを補給したにもかかわらず検知しないため結果としてトナー補給を検出できない可能性があるといった問題があった。
【０００４】
特にトナーは補給時に補給ボトルを攪拌（ボトルを手でシェイク）するとトナー同士の摩擦帯電により斥力が生じて液体に近い特性となり、流動性が極めて良くなるため検知面に到達しやすくなるが、攪拌が不十分であった場合は流動性が悪く、検知面に到達しにくくなる傾向が促進される。また、コイルスプリングの一端部を半径方向に直線状に曲折加工した部材を使用する必要があるため、部品のコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
また、トナー濃度センサーとして記載されている清掃部材を検知面に対して全面カバーする関係として一回の清掃動作で検知面の全面を清掃する方式をトナー空検知に転用した場合（例えば、特許文献２参照）でも、トナー補給した際に清掃部材が検知面上に停止していた時には検知面に対する清掃部材の接触面積が大きくなり、補給されたトナーが検知面に接触しない領域が生じてしまい、トナーを補給したにもかかわらずトナー補給を検出しない可能性があるといった問題があった。
【０００６】
また、清掃部材としてポリエステルフィルム、ポリウレタンゴム等、柔軟性のある材質を推奨し、検知面に接する状態に配置しているため、清掃部材のへたり等の経時劣化が生じて清掃効果が低下するといった問題があった。
【０００７】
本発明は上記事実を考慮し、空検知センサーを用いてハウジング内のトナーの有無を検知し、センサー検知面に清掃手段を有する現像装置において、磁性一成分トナーを用いた、電子写真方式の複写機およびプリンターの現像装置において、トナー補給時に清掃部材がトナー空検知センサーの検知面上に停止しても、接触面積が小さいため、確実に補給されたトナーの検知が可能となり、信頼性の高い、誤検知が発生しない現像装置を提供することを目的とする。
【特許文献１】特開平０６−２０２４７４号公報
【特許文献２】特開平１１−２０２６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、信頼性の高い、誤検知が発生しない現像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の現像装置は、ハウジング内のトナー残量を検知するセンサと、前記センサのトナー検知面を清掃する清掃手段を有する現像装置において、前記トナー検知面に対して略垂直に設けられた棒状の清掃部材を所定長の回動アームに取付け回動させることで前記センサの検知面を清掃することを特徴とする。
【００１０】
上記構成の発明では、センサー検知面に対して垂直に棒状の清掃部材を配置することで、清掃部材の先端がセンサーの検知面上に停止した時にセンサー検知面に対する清掃部材先端の接触面積を少なくし、かつ接触部近傍の空間が広く得られるような清掃部材形状とすることができる。通常、トナー空検知センサーの近傍にはハウジング内のトナー攪拌を目的とした攪拌部材(アジテータ)が回動しており、このアジテータに清掃部材を取り付け共に回動させることで、アジテータの回動動作によるトナーの攪拌とセンサー検知面の清掃が同時に可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の現像装置は、前記形動アームの回動半径の異なる複数の前記清掃部材を設け、前記検知面を複数の前記清掃部材により分割清掃することを特徴とする。
【００１２】
上記構成の発明では、棒状の清掃部材を回動円を数分割し、清掃動作回動中心からの半径を段階的に差がある設定（回動アーム長）に複数配置して、検知面を設定半径に応じた領域を分割清掃することにより、センサー検知面のほぼ全面を清掃することが可能となる。上記棒状の清掃部材を垂直に配置した場合はセンサー検知面に対する一回転動作の清掃領域は少なくなるが上記構成とすることによりこれを補うことができる。最も短い部材設定半径を回動中心からセンサー検知面の最短寸法、最も長い部材設定半径を回動中心からセンサー検知面の最長寸法、残りの部材半径を[R(n)=(n-1)*(最長寸法-最短寸法)/(分割数-1)+ 最短寸法]に従って段階的に設定することで検知面のほぼ全面を清掃することが可能となる。通常、センサー検知面の寸法はφ10mm程度であることが多く、分割数は60°毎に６分割程度が望ましい。これにより隣接した清掃部材との距離が近くなり検知面との接触部近傍の空間を広く得てトナーの流動性を確保するという点で有利となる。
【００１３】
請求項３に記載の現像装置は、前記清掃部材の先端を、先端に近付くに従って断面積が小さくなる形状としたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成の発明では、棒状の清掃部材の先端を球形または円錐形等の接触面積が少ない形状に成形することで清掃部材がセンサー検知面内に停止した時にセンサー検知面に対する清掃部材の接触面積を少なくすることができる。接触面積が少なくなる弊害については清掃部材を前述のように複数本配置することで補うことが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成としたので、信頼性の高い、誤検知が発生しない現像装置とすることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜装置全体＞
図１には、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置が示されている。
【００１７】
図１に示すように、本発明の画像形成装置１０は、感光体ドラム１２、初期電荷を形成する帯電装置１４、感光体ドラム１２上に静電潜像を形成する露光装置１６、静電潜像にトナーを飛翔・吸着させ静電潜像に応じたトナー像を形成する現像装置１８、用紙Ｐ上に感光体ドラム１２上のトナー像を転写後に用紙Ｐを剥離する転写/剥離装置２０、用紙Ｐ上のトナー像を定着させる定着器１９、転写後の感光体ドラム１２上の残トナーを除去するクリーニング装置２２から構成されている。
＜現像装置＞
図２、図３には、本発明の第１実施形態に係る現像装置が示されている。
【００１８】
図２に示すように、現像装置１８は磁性一成分トナーであるトナー２４を充填しておくハウジング２６、感光体ドラム１２上へトナー２４を飛翔・吸着（＝現像）するための現像ロール２８、現像ロール２８上のトナー２４を摩擦帯電させる帯電ブレード３０、ハウジング２６内部のトナー２４を攪拌しながら現像ロール２８に供給するトナー攪拌部材であるアジテータ３２、トナー２４の残量を検知する磁気センサー３４、磁気センサー３４の検知面３６を清掃する清掃部材３８から構成されている。
【００１９】
図３に示すように、アジテータ３２は、図示しないギアを介して現像ロール２８と同期して10.3rpmで回転駆動している。ハウジング２６内のトナー２４が消費された際は、図１に示すトナーカートリッジ２５より現像装置１８の上部からトナー２４を補給する。
【００２０】
現像装置１８の、ハウジング２６の一方の壁面を形成する側板２７にはトナー２４の磁性粉を検知してトナー２４の有無を判定する磁気センサー３４が設けられている。ハウジング２６内にトナー２４が十分ある場合は、トナー２４の磁性粉を検知して「トナー有り」と判断するが、トナー２４のレベルが下がると磁性粉を検知できず「トナー無し」と判断する。
【００２１】
磁気センサー３４の検知面３６はハウジング２６の底面から14.5mm上方を中心としてφ10mmの大きさであり、側板２７の壁面とほぼ同一平面に配置されている。
【００２２】
磁気センサー３４の検知面３６を清掃する清掃部材３８は材質として摺動性の優れたポリアセタール樹脂で成形されており、磁気センサー３４配置側のアジテータ３２の片端にはめ込む形で設けられている。
＜清掃部材＞
図４、図５には、本発明の第１実施形態に係る現像装置の清掃部材が示されている。
【００２３】
清掃部材３８の形状は、図４、図５に示すようにアジテータ３２に機械的に同期して回転するシリンダ状の基底部４２、基底部４２から回転中心に対して角度60°毎に６本、放射状に配置された断面:φ4mm，長さ:16.4mmの棒状のアーム部４０、アーム部４０の先端に検知面３６に対して垂直方向に設けられ先端４４Ａが検知面３６に対して略接触する位置となるワイパ部４４から構成されている。
【００２４】
本実施形態では図４に示すように断面:φ4mm，長さ:16.4mmの棒状のアーム部４０を検知面３６に対して垂直かつ回転中心に対して60°毎に６本、放射状に配置している。アジテータ３２の回動中心から磁気センサー３４の検知面３６までの最短寸法は16.4mm、最長寸法は26.4mmに設定されており、６本の清掃部材の回動半径を[R(n)=(n-1)*(最長寸法-最短寸法)/(分割数-1)+ 最短寸法]に従い以下のように段階的に設定した。すなわち
No.１（４０−１）部材半径 R1：16.4mm[R1=(1-1)*(26.4-16.4)/(6-1)+ 16.4=最短寸法]
No.２（４０−２）部材半径 R2：18.4mm[R2=(2-1)*(26.4-16.4)/(6-1)+ 16.4]
No.３（４０−３）部材半径 R3：20.4mm[R3=(3-1)*(26.4-16.4)/(6-1)+ 16.4]
No.４（４０−４）部材半径 R4：22.4mm[R4=(4-1)*(26.4-16.4)/(6-1)+ 16.4]
No.５（４０−５）部材半径 R5：24.4mm[R5=(5-1)*(26.4-16.4)/(6-1)+ 16.4]
No.６（４０−６）部材半径 R6：26.4mm[R6=(6-1)*(26.4-16.4)/(6-1)+ 16.4=最長寸法]
上記の設定寸法により、アジテータ３２の回動に伴い、φ10mmの検知面３６を断面:φ4mmの清掃部材６分割で2mmの差分でずらしながら清掃するので、検知面３６についてほぼ全面の清掃が可能となる。
【００２５】
上記の清掃部材３８の寸法設定は一例であり、分割数、部材半径は磁気センサー３４のトナー検知特性に合わせて設定、数値変化されるべきものである。また、清掃部材３８のワイパ部４４の先端４４Ａは断面寸法:φ4mmに対して球形に成形しているため、清掃部材３８が停止した際に先端４４Ａが検知面３６に接触している場合、先端４４Ａの検知面３６への接触は略点接触形状と、接触面積を最小にすることが可能であり、トナー補給時に清掃部材３８が磁気センサー３４の検知面３６に接触した状態で停止しても、補給トナーの検知を阻害することはない。
【００２６】
また、隣り合ったアーム部４０は60°の間隔で配置されているため、検知面３６近傍における、トナーが流れ込むための空間は十分確保されているため、トナー補給時に検知面３６へのトナーの流れは良好であり、トナー補給時に検知面３６にトナーが接触せずトナー補給の検知を阻害する恐れはない。なお先端４４Ａの形状は球形に限らず、接触面積を少なくする円錐形等の代替形状が適用可能である。
＜トナー補給位置＞
図６には、本発明の第１実施形態に係る現像装置のトナー補充位置が示されている。
【００２７】
前述のようにハウジング２６内のトナー２４が消費され磁気センサ３４にて「トナーなし」と検出された際は、図１に示すトナーカートリッジ２５より現像装置１８の上部からトナー２４を補給する。
【００２８】
このとき、本実施形態に係る現像装置１８では図６のように長手方向となる用紙Ｐの幅方向（図中矢印ｘ）中心よりも磁気センサ３４に近い位置にトナーカートリッジ２５をセットしトナー２４の補充を行う。
【００２９】
図７には、本発明の第１実施形態に係る現像装置のトナー補充位置とトナー分布が示されている。
【００３０】
図７（ａ）に示すように、用紙Ｐの幅方向（図中矢印ｘ）中心位置にトナーカートリッジ２５をセットすると、特にセット前のボトルシェイキング（撹拌）が不十分であった場合、トナー２４の流動性が低く、トナーカートリッジ２５のセット位置直下が高い山形に偏ってしまう。
【００３１】
このとき、磁気センサ３４が「トナーなし」を検出する検出位置３５までトナー２４が達しなければ、トナー２４が正しく補充されているにも関わらず（アジテータ３２が回動し、トナー２４をならして均等な高さとする前に）トナーなし検出してしまう可能性がある。
【００３２】
図８には、本発明の第１実施形態に係る現像装置のトナー補充高さ・トナー補充量とトナー分布が示されている。
【００３３】
図８（ｂ）に示すようにトナーカートリッジ２５の取付位置を標準（１２０ｍｍ）よりも３５ｍｍ高くする（＝高い場所からトナー２４を落下させる）、あるいはトナー２４の補充量を増やすといった対応で上記の問題を解決するのは難しい。特にトナーカートリッジ２５の高さを高くするのは装置全体の大型化を招くなどの弊害があり、またトナー２４の補充量を増量しても、トナーカートリッジ２５のセット位置直下が更に高い山形となり、磁気センサ３４の設けられた側板２７近傍では（横軸＝現像装置１８の幅方向位置）流動性が低い場合のトナー２４の高さを稼ぐことはできない。
【００３４】
そこで本実施形態では図７（ｂ）のように長手方向となる用紙Ｐの幅方向（図中矢印ｘ）中心よりも磁気センサ３４に近い位置にトナーカートリッジ２５をセットしトナー２４の補充を行う。具体的にはトナーカートリッジ２５の取付位置２３を磁気センサ３４に近い２３’に変更する。本実施形態では９３６ｍｍ幅のハウジング２６にφ４８．４ｍｍのトナー補充口を設けた際、磁気センサ３４の設けられた側の側板２７に９０ｍｍオフセットした位置に移動させることで、検出位置３５をクリアすることができた。
【００３５】
これにより図７（ｂ）に示したようにトナー２４の（長手方向の）分布が磁気センサ３４側にシフトするので、トナー２４の補充後に検出位置３５までトナー２４が達しないためトナー２４が正しく補充されているにも関わらずトナーなし誤検出してしまう事態を防ぐことができる。
【００３６】
本発明は上記の構成としたので、トナー補給時にワイパ部４４の先端４４Ａが磁気センサ３４（トナー空検知センサー）の検知面３６上に停止しても、接触面積が小さいため、補給されたトナー２４の検知が確実に可能となり、信頼性の高いトナー補給検知がが可能となる。また複数本のワイパ部４４による分割清掃により、ワイパ部４４一本当たりの先端４４Ａの接触面積の少なさを補うことが可能となる。
【００３７】
複数本のワイパ部４４による分割清掃により確実に磁気センサ３４の検知面３６近傍に付着したトナー２４を除去できるため、現像装置１８内のトナー２４が既になくなっているにもかかわらず、トナー２４が未だ残っていると誤検知する不具合を解消できる。
【００３８】
また清掃部材３８にポリエステルフィルム、ポリウレタンゴム等、柔軟性のある材質を適用する必要がなく、へたり等の経時劣化が生じて清掃効果が低下するといった問題も解消できる。さらに上記の理由から清掃部材３８は比較的安価な（硬い）樹脂材料成形品を適用できるため低コストの装置提供が可能となる。
【００３９】
上記実施形態においては磁性一成分トナーを用いた現像装置を例として挙げたが、磁気センサー３４と回動する清掃部材３８の構成であるためトナー／キャリアの二成分現像材を使用するトナー濃度検知センサーにも適用可能である。
【００４０】
さらに上記実施形態ではトナー空検知センサーに磁気センサー３４（透磁率センサー：トナーに含有される磁性粉を検知してトナーの有無を判定する）を使用することを前提にしてセンサーの検知面３６に清掃部材３８を接触させて清掃する手段について記載しているが、トナー空検知センサーとして振動センサー（センサーに発振体が内蔵されており、検知面３６に対するトナー２４の接触により、振動レベルが変化することを検知してトナー２４の有無を判定する）を使用してもよい。
【００４１】
空検知センサに振動センサを使用した場合は、清掃部材３８を検知面３６に接触配置することはセンサーの振動レベルに影響を与え、誤検知の要因になる。この場合には検知面３６に対して清掃部材３８の先端４４Ａを0.5mmほど離して配置することで、清掃部材３８によるセンサーの振動レベルに与える影響を回避できる。先端４４Ａが検知面３６に接触しない場合でも、先端４４Ａが面形状でなく球や円錐など小面積の形状であるため、検知面３６にトナー２４を圧接し押し固めてしまう状態とはならず、十分な清掃効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１形態に係る画像記録装置を示す図である。
【図２】本発明の第１形態に係る現像装置を示す図である。
【図３】本発明の第１形態に係る現像装置を示す図である。
【図４】本発明の第１形態に係る現像装置の清掃部材を示す図である。
【図５】本発明の第１形態に係る現像装置の清掃部材を示す図である。
【図６】本発明の第１形態に係る現像装置を示す図である。
【図７】本発明の第１形態に係る現像装置を示す図である。
【図８】従来の現像装置のトナー落下位置、トナー量とトナー高さの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    画像記録装置
１２    感光体ドラム
１８    現像装置
２５    トナーカートリッジ
３２    アジテータ
３４    磁気センサ
３５    検出位置
３６    検知面
３８    清掃部材
４０    基底部
４２    アーム部
４４    ワイパ部
４４Ａ  先端
【図１】
2006308989.tif 000003
【図２】
2006308989.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006308989.tif 000008
【図７】
2006308989.tif 000009
【図８】
2006308989.tif 000010