(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する収容部と、
該収容部内に配置され現像剤を撹拌する撹拌部材と、
該撹拌部材を前記収容部の側壁部に回転可能に支持する回転軸と、
前記収容部内の現像剤の残量を検知する残量検知センサーと、を備え、
前記残量検知センサーを用いて前記収容部内に収容される現像剤の残量を検知可能な現像装置において、
前記残量検知センサーは、前記側壁部の外側面に配設されるとともに前記収容部内の現像剤の残量を検知する検知面を有し、
該検知面は、前記回転軸を含む径方向の所定領域に対向して円形に形成され、
前記検知面は、前記撹拌部材の外径内に配置されることを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記検知面の中心は前記撹拌部材の回転軸線の下側に配置され、
前記検知面の中心から前記回転軸線までの距離は、前記撹拌部材の外径の半分と前記検知面の半径との差に等しいことを特徴とする請求項１に記載の現像
装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の現像装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関し、特に、収容される現像剤の残量を検知するセンサーを備えた現像装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置においては、静電潜像を形成した像担持体上に現像装置からトナーを供給し、静電潜像をトナー像に現像している。現像を繰り返し、現像装置内のトナーが不足すると画像濃度の低下等の画像不良が発生するが、画像不良の発生を防ぐために、現像装置内のトナーの残量を常時検知し、現像装置内のトナーの残量が所定の量になると現像装置内にトナーを補給していた。
【０００３】
現像装置内のトナーの残量を検知するために、現像装置に残量検知センサーを設ける技術が開示されている。例えば、特許文献１に記載の現像装置は、収容室にトナーを収容し、収容室内に設けた撹拌部材によって、トナーを撹拌し収容室内を長手方向に搬送している。撹拌部材は支軸を中心として回転し、支軸が収容室の側壁に回転可能に支持されている。残量検知センサーは圧電センサー、光学式センサー、透磁率センサー等からなり、収容室の側壁に設けられ、またその検知面は収容室内に設けられている。残量検知センサーは、トナーが収容室の充分に貯留されていることを検知するために収容室の側壁の所定の位置に配置され、トナー量が収容室内に充分に足りているか否かを検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４２１４７号公報（段落［００３１］〜［００３９］、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、撹拌部材によってトナーを撹拌するとき、収容室内で撹拌部材の回転方向の下流側ではトナー量が多くなる一方、撹拌部材の回転方向の上流側ではトナー量が少なくなる。このように、トナーの嵩高は、撹拌部材の回転に応じて収容室内のトナー搬送方向と直交する方向に対して偏る。また、トナーを収容室内に長期間貯留している場合、或いは高温多湿の環境で使用する場合では、トナーの流動性が低下するために、収容室内でトナーの嵩高が著しく偏る。このように使用期間や環境条件の違いによってトナーの流動性が変化し、これにともなって収容室内でトナーの嵩高が変化する。このため、上述した特許文献１に記載の現像装置では、収容室内のトナー量が所定の値であっても、残量検知センサーは、撹拌部材の撹拌状況やトナーの流動性の変化によって、所定の値に対してトナーの嵩高を高く検知し、或いはトナーの嵩高を低く検知する誤検知が発生するおそれがある。誤検知に基づいて現像装置にトナーを補給すると、現像装置へのトナーの補給量に過不足が発生し、その結果、画像不良が発生するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像剤収容部内で現像剤の嵩高の偏りがあっても、精度良く現像剤の嵩高を検知する現像装置及びそれを備えた画像形成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】
【０００７】
上記目的を達成するために第１の発明は、現像剤を収容する収容部と、該収容部内に配置され現像剤を撹拌する撹拌部材と、該撹拌部材を前記収容部の側壁部に回転可能に支持する回転軸と、前記収容部内の現像剤の残量を検知する残量検知センサーと、を備え、前記残量検知センサーを用いて前記収容部内に収容される現像剤の残量を検知可能な現像装置において、前記残量検知センサーは、前記側壁部の外側面に配設されるとともに前記収容部内の現像剤の残量を検知する検知面を有し、該検知面は、前記回転軸を含み前記回転軸の外周面から前記収容部内までの範囲に対応する大きさからなることを特徴としている。
【０００８】
また、第２の発明では、前記現像装置において、前記残量検知センサーは透磁率センサーであることを特徴としている。
【０００９】
また、第３の発明では、前記構成の現像装置を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、残量検知センサーは、回転軸を含み回転軸の外周面から収容部内までの範囲に対応する大きさからなる検知面を有することで、撹拌部材の撹拌状況や現像剤の流動性の変化によって、収容室内で現像剤の嵩高に偏りがあっても、誤検知することなく収容室内の現像剤の嵩高を正確に検知することができる。また、残量検知センサーは、例えば透磁率センサーであると収容室の側壁部の外側面に配設されることで、撹拌部材の回転を妨げることなく、収容室内の現像剤の嵩高を検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態である画像形成装置の概略構成を示す断面図
【図２】実施形態に係る現像装置の概略構成を示す断面図
【図３】実施形態に係る現像装置の撹拌部を示す平面断面図
【図４】実施形態に係る現像装置の撹拌部を概略的に示す側面断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態である画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、右側を画像形成装置の前方側として図示している。画像形成装置１の装置本体１ａの下部には、積載された用紙を収容する給紙カセット２が配置されている。この給紙カセット２の上方には、装置本体１ａの前方から後方へ略水平に延び、更に上方へ延びて装置本体１ａの上面に形成された排紙部３に至る用紙搬送路４が形成されている。この用紙搬送路４に沿って上流側から順に、ピックアップローラー５、フィードローラー６、中間搬送ローラー７、レジストローラー対８、画像形成部９、定着部１０及び排出ローラー対２１が配置されている。
【００１４】
給紙カセット２には、給紙カセット２に対して回動自在に支持された用紙積載板１２が設けられている。用紙積載板１２上に積載された用紙がピックアップローラー５によって用紙搬送路４に向けて送出され、ピックアップローラー５によって複数枚の用紙が同時に送出された場合には、フィードローラー６とリタードローラー１３とによって用紙が捌かれ、最上位の１枚のみが搬送されるように構成されている。用紙搬送路４に送出された用紙は、中間搬送ローラー７によって装置本体１ａの後方へと搬送方向を変えられてレジストローラー対８へと搬送され、レジストローラー対８によってタイミングを調整されて画像形成部９へと供給される。
【００１５】
画像形成部９は、電子写真プロセスによって用紙に所定のトナー像を形成するものであり、図１において時計回りに回転可能に軸支された感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１の周囲に配置される帯電部１５、現像装置１４、クリーニング部１７、用紙搬送路４を挟んで感光体ドラム１１に対向するように配置される転写ローラー１８、及び感光体ドラム１１の上方に配置される光走査ユニット１９から構成されており、現像装置１４の上方には、現像装置１４へトナーを補給するトナーコンテナ２０が配置されている。トナーコンテナ２０は、現像装置１４内のトナーが所定の量より少なると現像装置１４へトナーを補給する
【００１６】
帯電部１５には、図示しない電源が接続された導電性ゴムローラー１５ａが備えられており、この導電性ゴムローラー１５ａが感光体ドラム１１に当接するように配置されている。感光体ドラム１１が回転すると、導電性ゴムローラー１５ａが感光体ドラム１１の表面に接触して従動回転し、この時、導電性ゴムローラー１５ａに所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム１１の表面が一様に帯電させられることになる。
【００１７】
次いで、パーソナルコンピューター等から入力された画像データに基づくビーム光が光走査ユニット１９から感光体ドラム１１上に射出され、感光体ドラム１１上に静電潜像が形成される。現像装置１４から供給されるトナーが静電潜像に付着して感光体ドラム１１の表面にトナー像が形成される。そして、レジストローラー対８から、感光体ドラム１１と転写ローラー１８とで形成される転写ニップ部に用紙が所定のタイミングで供給され、転写ローラー１８により用紙上に感光体ドラム１１の表面のトナー像が転写される。
【００１８】
トナー像が転写された用紙は、感光体ドラム１１から分離されて定着部１０に向けて搬送される。定着部１０は、画像形成部９の用紙搬送方向の下流側に配置されており、ヒーター等の加熱手段により加熱される加熱ローラー１３と、加熱ローラー１３に圧接される加圧ローラー１６とを有する。画像形成部９にてトナー像が転写された用紙は、加熱ローラー１３及び加圧ローラー１６によって加熱、加圧され、用紙に転写されたトナー像が定着される。
【００１９】
画像形成された用紙は、排出ローラー対２１によって排紙部３に排出される。一方、転写後に感光体ドラム１１の表面に残留しているトナーはクリーニング部１７により除去され、感光体ドラム１１は帯電部１５によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
【００２０】
図２は上記画像形成装置１に用いられる現像装置１４の概略構成を示す断面図である。
【００２１】
現像装置１４は、一成分磁性現像剤を収容する現像容器２２と、この現像剤（以下、「トナー」と記すことがある）を撹拌および搬送する第１の撹拌部材２３及び第２の撹拌部材２４と、現像スリーブ２６及び磁極部材２５からなる現像ローラーと、規制部材４１とを備えている。
【００２２】
第１及び第２の撹拌部材２３、２４は、現像容器２２内に、仕切り部材２２ｂを挟んで回転可能に配設されている。また、第１及び第２の撹拌部材２３、２４は、軸方向に螺旋状に形成されるスクリューを備える。第１及び第２の撹拌部材２３、２４が回転すると、トナーが撹拌され、撹拌されたトナーが仕切り部材２２ｂの両端部に設けた連通部２２ｅ、２２ｆ（図３参照）を介して、現像容器２２内を長手方向（図２の紙面の表裏方向）に循環し、トナー相互の摩擦によってトナーが帯電する。そして、第２の撹拌部材２４によってトナーが現像スリーブ２６に供給される。
【００２３】
現像スリーブ２６は、アルミニウム等の非磁性材料で円筒状に形成され、磁極部材２５を内蔵している。また、現像スリーブ２６は、第２の撹拌部材２４に隣接する位置で現像容器２２内に回転可能に支持される。また、現像スリーブ２６は、現像容器２２の開口から露出し、像担持体である感光体ドラム１１に一定の間隔を有して対向している。この対向する領域には、現像スリーブ２６に担持されたトナーを感光体ドラム１１に向けて供給するための現像領域Ｄが形成されている。
【００２４】
磁極部材２５は、周方向に複数の磁極部を有し、現像スリーブ２６の表面に向けて磁界を発生させることで、帯電したトナーを現像スリーブ２６の表面に担持させる。
【００２５】
規制部材４１は、現像スリーブ２６の表面に担持されたトナーを所定の層厚に規制するものであり、ブレード状をなし、回転スリーブ２６の回転方向に対して現像領域Ｄの上流側にて現像スリーブ２６の表面と所定間隔を隔て、現像容器２２に取り付けられている。
【００２６】
第２の撹拌部材２４から供給されたトナーが現像ローラー２６の表面に担持され、担持されたトナーは、規制部材４１により一定の層厚に規制され、さらに、現像ローラー２６の回転によって現像流域Ｄに向けて搬送される。現像ローラー２６に所定のバイアス電圧が印加されることにより、現像ローラー２６と感光体ドラム１１との間に電位差が生じ、現像領域Ｄにおいて、現像ローラー２６上のトナーは感光体ドラム１１に供給され、感光体ドラム１１上の静電潜像はトナー像に現像される。
【００２７】
次に、図３を用いて現像装置１４の撹拌部について詳しく説明する。図３は撹拌部を上側から見た平面断面図である。
【００２８】
現像容器２２には、第１の搬送路２２ｃと、第２の搬送路２２ｄと、仕切り部材２２ｂと、第１の連通部２２ｅと、第２の連通部２２ｆとが形成されている。
【００２９】
仕切り部材２２ｂは、現像容器２２の長手方向に延びて第１の搬送路２２ｃと第２の搬送路２２ｄとを並列させるように仕切っている。仕切り部材２２ｂの長手方向の左側端部は、現像容器２２の側壁部２２ｇとともに第１の連通部２２ｅを形成し、一方、仕切り部材２２ｂの長手方向の右側端部は、現像容器２２の側壁部２２ｈとともに第２の連通部２２ｆを形成している。第１及び第２の連通部２２ｅ、２２ｆは、第１の搬送路２２ｃと第２の搬送路２２ｄとの間をトナーが移動可能なように開放されている。従って、トナーは、第１の搬送路２２ｃと、第１の連通部２２ｅと、第２の搬送路２２ｄ、及び第２の連通部２２ｆ内を循環することが可能である。
【００３０】
第１の搬送路２２ｃ内には第１の撹拌部材２３が配設され、第２の搬送路２２ｄ内には第２の撹拌部材２４が配設されている。
【００３１】
第１の撹拌部材２３は、現像容器２２の左右の各側壁部２２ｇ、２２ｈに夫々回転可能に支持される回転軸３１、３２と、回転軸３１、３２に夫々一体に形成されるフランジ部２７、２８と、各フランジ部２７、２８との間に回転軸３１、３２の軸線方向に一定のピッチで螺旋状に延びて中空に形成されるスクリュー３３と、回転時にスクリュー３３を回転軸３１、３２の軸線に対して偏芯することなく回転保持するための一対のリブ３４と、を有する。スクリュー３３及びリブ３４は、第１の搬送路２２ｃの長手方向に延びて設けられる。
【００３２】
第２の撹拌部材２４は、現像容器２２の左右の各側壁部２２ｇ、２２ｈに夫々回転可能に支持される回転軸３１、３２と、回転軸３１、３２に夫々一体に形成されるフランジ部２７、２８と、各フランジ部２７、２８との間に回転軸３１、３２の軸線方向に一定のピッチで螺旋状に延びて中空に形成されるスクリュー３３と、回転時にスクリュー３３を回転軸３１、３２の軸線に対して偏芯することなく回転保持するための一対のリブ３４と、を有する。第２の撹拌部材２４のスクリュー３３は、第１の撹拌部材２３のスクリュー３３に対して逆向きの位相で同じピッチで構成される。第２の撹拌部材２４のスクリュー３３及びリブ３４は、第２の搬送路２２ｄの長手方向に延びて設けられている。更に、第２の撹拌部材２４は第２の連通部２２ｆに対向可能な位置にパドル３６を有する。
【００３３】
パドル３６は、第２連通部２２ｆを介して第２の搬送路２２ｄから第１の搬送路２２ｃへトナーを滑らかに搬送するものであり、フランジ部２７と回転軸３１の間で回転軸３１から軸線方向に延びる基部３７に一つ或いは基部３７の外周上に複数個形成される。パドル３６は、板状で軸線方向に延在し、平面視で台形状に形成される。
【００３４】
第２の撹拌部材２４の回転軸３２は図示しないモーター等の駆動源に接続され、側壁部２２ｈには図示しないギア列が設けられ、第１の撹拌部材２３の回転軸３１及び第２の撹拌部材２４の回転軸３１がギア列によって接続される。従って、第１及び第２の撹拌部材２３、２４が図示しないモーター等の駆動源及びギア列によって互いに同方向に回転させられる。
【００３５】
第１及び第２の撹拌部材２３、２４が回転すると、第１の撹拌部材２３のスクリュー３３が所定の方向に回転し、トナーは、スクリュー３３によって第１の搬送路２２ｃ内で矢印Ｐ方向に撹拌されながら搬送される。トナーが第１の搬送路２２ｃ内を搬送されるとき、撹拌されたトナーは、スクリュー３３の外縁部の周辺及び中空部を分散されながら良好に搬送され、その後、第１の連通部２２ｅを通って第２の搬送路２２ｄ内に搬送される。また、第２の撹拌部材２４のスクリュー３３が所定の方向に回転し、トナーは、スクリュー３３によって第２の搬送路２２ｄ内で矢印Ｑ方向に撹拌されながら搬送される。トナーが第２の搬送路２２ｄ内を搬送されるとき、撹拌されたトナーは、スクリュー３３の外縁部の周辺及び中空部を分散されながら良好に搬送され、さらに第２の連通部２２ｆを通って第１の搬送路２２ｃに搬送される。このようにトナーは、第１の搬送路２２ｃから、第１の連通部２２ｅ、第２の搬送路２２ｄ、及び第２の連通部２２ｆへと循環しながら撹拌され、撹拌されたトナーは現像スリーブ２６（図２参照）に供給される。
【００３６】
現像容器２２の側壁部２２ｇには、収容部である第１の搬送路２２ｃ内のトナーの残量を検知する残量検知センサー４２が設けられる。
【００３７】
通常、第１の搬送路２２ｃ内に残量検知センサーが設けられ、この残量検知センサーによってトナー残量が検知されるとき、残量検知センサーは、配設されているその近傍におけるトナーの残量を検知している。従って、残量検知センサーの近傍にトナーが比較的に多くある場合、残量検知センサーの出力値は比較的に大きくなり、残量検知センサーの近傍にトナーが比較的に少ない場合、残量検知センサーの出力値は比較的に小さくなる。このために、第１の撹拌部材２３の回転方向等の撹拌状況、或いは使用期間や環境条件の違いによるトナーの流動性によって、残量検知センサーの近傍のトナーの嵩高にバラツキが発生したとき、残量検知センサーは、第１の搬送路２２ｃ内の所定のトナー残量に対して、過不足のあるトナー残量を検知するおそれがある。
【００３８】
そこで、本実施形態では、残量検知センサー４２の検知面４２ａは、回転軸３２を含み回転軸３２の外周面から第１の搬送路２２ｃ内までの範囲に対応する大きさを備える構成を備えている。この構成によって、第１の撹拌部材２３の撹拌状況や現像剤の流動性によって、第１の搬送路２２ｃ内でトナーの嵩高に偏りがあっても、残量検知センサー４２は、誤検知することなく第１の搬送路２２ｃ内のトナーの嵩高を正確に検知することができる。
【００３９】
ここで、残量検知センサー４２の検知面４２ａが回転軸３２を含む範囲に対応する大きさを備えるために、残量検知センサー４２として、第１の搬送路２２ｃ内に配設しなくとも検知可能なセンサーが用いられる。そして残量検知センサー４２は現像容器２２の側壁部２２ｇの外側面に配設される。この構成によって、第１の撹拌部材２３が回転軸３２を介して側壁部２２ｇに回転可能に支持され、第１の撹拌部材２３の回転を妨げることがない。
【００４０】
残量検知センサー４２は、例えば透磁率センサー等からなり、トナーの磁性成分に応じてコイルのインダクタンスが変化し、コイルのインダクタンスに基づいて第１の搬送路２２ｃ内のトナーの残量を検知するものである。コイルのインダクタンスの変化にともなって残量検知センサー４２の出力電圧が変化し、この出力電圧からトナー残量が検知される。第１の搬送路２２ｃ内のトナー残量が多い場合、残量検知センサー４２の出力電圧が大きくなり、一方、第１の搬送路２２ｃ内のトナー残量が少ない場合、残量検知センサー４２の出力電圧が小さくなる。
【００４１】
図４は、現像装置１４の撹拌部を概略的に示す側面断面図であり、トナーの種々の嵩高の偏りの状態に対して残量検知センサー４２がトナーの嵩高を検知することを示している。線Ａ、Ｂ、Ｃは、第１の搬送路２２ｃ内におけるトナーの上面を示す。状態Ａは、現像容器２２内にトナーを補給した初期状態等であって、トナーの流動性が良好でトナー嵩高に偏りがない状態を示している。また、状態Ｂは、第１の撹拌部材２３が時計回り方向に回転した状態であり、また第１の撹拌部材２３が時計回り方向に回転しトナーの流動性が低下した状態であって、第１の搬送路２２ｃ内の仕切り部材２２ｂ側（図４の左側）に嵩が高く偏っている状態を示す。さらに状態Ｃは、トナーの流動性が低下した状態において現像装置１４が右側を下に傾斜した場合等であって、第１の搬送路２２ｃ内の仕切り部材２２ｂと反対側（図４の右側）に嵩が高く偏っている状態を示す。これら三つの状態における第１の搬送路２２ｃ内でのトナーが占める図４の紙面上の断面積に関して、状態Ｂ、Ｃの断面積は夫々状態Ａの断面積と同じである。
【００４２】
残量検知センサー４２の検知面４２ａは、第１の撹拌部材２３の回転軸３２を含み上下方向及び左右方向の広い範囲に対応して円形に形成される。例えば、第１の搬送路２２ｃ内の左右方向の幅４０ｍｍ、第１の撹拌部材２３の外周径３６ｍｍに対して、検知面４２ａの直径は３２ｍｍに設定され、検知面４２ａの中心は第１の撹拌部材２３の回転軸線から２ｍｍ下側に配置される。このように構成することで、状態Ｂ、Ｃにおける検知面４２ａに対するトナーの占める断面積は、状態Ａにおける検知面４２ａに対するトナーの占める断面積と略同じとなり、残量検知センサー４２は状態Ａ、Ｂ、Ｃにかかわらず略同じ出力値を出力する。残量検知センサー４２の出力値に基づいて、トナーコンテナ２０（図１参照）から現像装置１４にトナーが補給され、現像装置１４には常に適量のトナーが貯留されている。
【００４３】
尚、上記実施形態では、軸線方向に一定のピッチで螺旋状に延びて中空に形成されるスクリュー３３を備える第１の撹拌部材２３に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、回転軸部の外周に螺旋状に延びるスクリューを備える撹拌部材に適用してもよい。この場合にも、本実施形態と同様に残量検知センサー４２を配設することで、本実施形態と同じ効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、収容される現像剤の残量を検知するセンサーを備えた現像装置及びそれを備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１    画像形成装置
１４    現像装置
２２    現像容器
２２ｂ    仕切り部材
２２ｃ    第１の搬送路（収容部）
２２ｄ    第２の搬送路
２２ｅ    第１の連通部
２２ｆ    第２の連通部
２２ｇ、２２ｈ    側壁部
２３    第１の撹拌部材（撹拌部材）
２４    第２の撹拌部材
２７、２８    フランジ部
３１、３２    回転軸
３３    スクリュー
３４    リブ
３６    パドル
４２    残量検知センサー
４２ａ    検知面
【図１】
0005659136.tif 000002
【図２】
0005659136.tif 000003
【図３】
0005659136.tif 000004
【図４】
0005659136.tif 000005