(57)【要約】【課題】現像装置におけるトナー残量検出装置の残量検出精度を向上する。【解決手段】重合法により製造された主原料がスチレン樹脂である粉末の重合法トナー４２を収容するトナー格納室４３の側壁に設置して該トナー格納室内にトナー残量検出光線を透過させる検出窓４８ｃ，４８ｄを塞ぐ透明部材４８ａ，４８ｂの主原料をスチレン樹脂として構成することにより、重合法トナーが静電力で強固に付着するのを抑制する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末トナーを収容する現像容器と、回転可能に設けられ、その表面に前記現像容器内の粉末トナーを付着させて該粉末トナーの薄層が形成されると共に形成された粉末トナーの薄層を静電潜像が形成された潜像保持部材に対向する位置へ搬送して前記静電潜像を現像して可視像とする現像剤担持部材と、前記現像容器内を横切るようにトナー残量検出光線を透過可能に該現像容器に設けた検出窓と該検出窓を塞ぐ透明部材を備えた現像装置において、
前記検出窓を塞ぐ透明部材を前記粉末トナーの摩擦帯電特性と同様な摩擦帯電特性の材質としたことを特徴とする現像装置。
【請求項２】
請求項１において、前記検出窓を塞ぐ透明部材の材質を前記粉末トナーの主原料と同種類の材質とすることを特徴とする現像装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記粉末トナーは、スチレン樹脂を主原料にして重合法により製造されるものであって、前記透明部材の材質は、スチレン樹脂であることを特徴とする現像装置。
【請求項４】
請求項１〜３の１項において、前記検出窓を塞ぐ透明部材をレンズの形態に形成したことを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現像装置に係り、特に、粉末トナーを使用した現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１−３０９０８０号公報
【特許文献２】
特開昭５５−８９８６９号公報
【特許文献３】
特開平１１−１３３７３９号号公報
【特許文献４】
特開２００１−１００５０７号公報
電子写真プリンタや電子写真複写機などの電子写真装置における現像装置に使用されている粉末トナーの多くは、所謂粉砕法により製造されている。しかしながら、粉砕法により製造される粉末トナーは、粒子径の微細化、低温定着性、高速印字における耐久性等の機能付与において限界に近づいていることから、粒子径を自在にコントロールすることができ、且つ耐久性と低温定着性を両立することができる重合法により製造する粉末トナーが脚光を浴びている。
【０００３】
現像装置は、一般には、現像容器に現像剤担持体（現像ローラ）を回転自在に支持し、この現像容器に取り付けたトナー層厚規制部材を前記現像剤担持体の表面に対向させ、このトナー層厚規制部材によって前記現像剤担持体に粉末トナーの薄層を形成するように構成である。
【０００４】
尚、トナー層厚規制部材は、板状のゴム保持板の先端にゴム板等の摩擦規制材を取り付けて構成し、この摩擦規制材が現像剤担持体に接触するよう設置した構成である。
【０００５】
特開平１−３０９０８０号公報（特許文献１）には、ハウジングに現像剤担持体を支軸で回転自在に支承し、この支軸を基準としトナー層厚規制部材を位置決めする構成が記載されている。また、特開昭５５−８９８６９号公報（特許文献２）には、現像剤担持体とトナー層厚規制手段を連結支持する手段を設け、それらの線膨張係数を規定し位置決め精度を向上させる等の構成が記載されている。また、特開平１１−１３３７３９号公報（特許文献３）には、現像装置におけるトナーの漏れ防止構造についての構成が記載されている。
【０００６】
このような現像装置は、静電潜像の現像を実行すると粉末トナーを消費して残量が減少し、残量が過少になると現像能力が低下することからトナー残量検出装置を備えている。特開２００１−１００５０７号公報（特許文献４）に記載された現像装置におけるトナー残量検出装置は、現像容器内を横切るようにトナー残量検出光線を透過可能に該現像容器に設けた検出窓と該検出窓を塞ぐ透明部材を備え、現像容器の一方の外側の発光源から発出したトナー残量検出光線を前記検出窓から入射させて現像容器内を透過させて他方の外側に出射させ、これを光検出器で受光する光学式の構成であり、トナー残量検出光線を光検出器で受光できない状態では現像容器内に十分な量の粉末トナーが残存して該トナー残量検出光線を遮っていると判定し、受光量が多くなるとトナー残量検出光線を十分に遮ることができない程に粉末トナーの残存量が減少したと判定する構成である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような現像装置では、現像剤担持体とトナー層厚規制部材を正確に位置決めして粉末トナーの薄層を均一に形成する目的でいろいろな工夫がなされ、且つ、現像容器からのトナー漏れに関してもいろいろな工夫がなされているが、近年、高画質，高精細化のため更なる画質の均一性が求められている。
【０００８】
このような要求に応じるためには、現像剤担持体とトナー層厚規制部材の性能向上，トナー漏れに対して更なる向上が要求される。
【０００９】
また、メンテナンス性を考慮して、現像装置内の粉末トナーの残量についても正確な情報を提供することが必要である。
【００１０】
現像装置内の粉末トナーの残量を検知する光学式のトナー残量検出装置は、重合法により製造された粉末トナーのように帯電量の高い粉末トナーを用いる現像装置では、現像容器にトナー残量検出光線を透過させる検出窓を塞ぐ透明部材の内表面に粉末トナーが強固に静電付着してしまい、トナー残量を正確に検出することが困難になることがある。
【００１１】
本発明の１つの目的は、検出精度の高い光学式のトナー残量検出装置を構成することができる現像装置を提供することにある。
【００１２】
具体的には、現像剤担持体（現像ローラ）に付着させて現像に使用する粉末トナーを収容しておく現像容器にトナー残量検出光線を透過させるための検出窓を塞ぐ透明部材の内面に粉末トナーが静電付着してトナー残量検出光線の透過を妨げることによる検出精度の低下を軽減することができる現像装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、粉末トナーが静電付着するのを軽減することができる前記透明部材を容易に実現することにある。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、粉末トナーが静電付着するのを軽減することができる前記透明部材の構成を簡素化することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粉末トナーを収容する現像容器と、回転可能に設けられ、その表面に前記現像容器内の粉末トナーを付着させて該粉末トナーの薄層が形成されると共に形成された粉末トナーの薄層を静電潜像が形成された潜像保持部材に対向する位置へ搬送して前記静電潜像を現像して可視像とする現像剤担持部材と、前記現像容器内を横切るようにトナー残量検出光線を透過可能に該現像容器に設けた検出窓と該検出窓を塞ぐ透明部材を備えた現像装置において、前記検出窓を塞ぐ透明部材を前記粉末トナーの摩擦帯電特性と同様な摩擦帯電特性の材質とすることにより、粉末トナーが静電力て透明部材に強固に付着するのを防止するものである。
【００１６】
更に具体的には、前記検出窓を塞ぐ透明部材の材質を前記粉末トナーの主原料と同種類の材質とすることを特徴とする。
【００１７】
また、前記粉末トナーは、スチレン樹脂を主原料にして重合法により製造されるものであって、前記透明部材の材質は、スチレン樹脂であることを特徴とする。
【００１８】
また、前記検出窓を塞ぐ透明部材をレンズの形態に形成したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明になる現像装置を備えた電子写真装置の縦断側面図である。
【００２１】
この実施の形態の電子写真装置において、潜像保持部材である感光体（感光ベルト）１は、その表面に光導電性の感光層を形成した部材であり、支持ローラ１ａ〜１ｃによって所定の一定速度で回動させるように支持し、矢印１ｄ方向に回動させながら表面を帯電装置２のコロナ放電に曝して一様に帯電する。
【００２２】
露光装置３は、一様に帯電して回動する感光ベルト１の表面を露光して所定の色（イエローＹ，マゼンタＭ，シアンＣ，ブラックＫ）に相当する静電潜像を形成する。この露光装置３は、光ビーム３ａで感光ベルト１の表面を走査露光する構成であり、パソコンやイメージスキャナなどによって生成した画像や文字情報に従ってドット単位で前記光ビーム３ａを点滅させて感光ベルト１上に静電潜像を形成する。
【００２３】
現像装置４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）は、重合法により製造された所定の色の粉末トナーを収容し、静電潜像に相応する色のものを選択的に感光ベルト１に近接させて該感光ベルト１の静電潜像を現像して可視像（トナー像）とする。
【００２４】
中間転写体である中間転写ベルト５は、トナー像が形成されて回動する感光ベルト１の表面と接触しながら矢印５ｃ方向に回動するように回転ドラム５ａと支持ローラ５ｂによって支持し、感光ベルト１との接触位置において該感光ベルト１に形成されているトナー像が転写されるように設置する。この中間転写ベルト５は、感光ベルト１に形成されるトナー像を繰り返し転写して各色のトナー像を重ねることによってカラートナー像を形成するための部材である。
【００２５】
給紙カセット６は、普通紙やＯＨＰ用紙などの記録媒体である記録用紙６ａを収容し、中間転写ベルト５上に完成したカラートナー像が転写ローラ７の位置に進む時機に整合するようなタイミングで記録用紙６ａを送り出す（矢印６ｂ方向）。
【００２６】
転写ローラ７は、給紙カセット６から送り出された記録用紙６ａを中間転写ベルト５に接触させて機械的な転写圧力を付与すると共に静電的な転写力を付与して中間転写ベルト５上のカラートナー像を記録用紙６ａに転写するように機能する。
【００２７】
定着装置８は、加熱ローラ８ａと加圧ローラ８ｂに捲回した加圧ベルト８ｃを備え、カラートナー像が転写された記録用紙６ａを通過させることによってカラートナー像を加熱溶融して記録用紙６ａに定着して排紙トレー９上に排出する。
【００２８】
ここで、重合法によって製造される粉末トナーである重合法トナーについて説明する。重合法トナーの製造法には、懸濁重合法、乳化重合法、分散重合法、界面重合法等があるが、何れの製造方法を採用しても良い。
【００２９】
重合法トナーは、ワックス微粒子が存在する分散液にモノマー混合物を添加してシード乳化重合を行う第１工程と、この第１工程によって得られた重合体分散液と着色剤分散液を混合し、該分散液の粒子を凝集・加熱することにより凝集粒子を作成する第２工程と、この第２工程によって得られた凝集粒子を洗浄・乾燥し微粒子外添処理を行う第３工程の３工程で製造される。
【００３０】
従来の粉砕法によるトナーの製造では、樹脂重合工程、原料混合工程、溶融混練工程、粉砕工程、分級工程、外添工程と６工程に及ぶ。
【００３１】
従って、重合法トナーの製造は、工程数を大幅に削減することができ、特に製造エネルギー消費が大きい溶融混練工程と粉砕工程を削減することができることから、製造エネルギーおよび製造コストの大幅な低減を行うことができる。
【００３２】
また、低融点ワックスを用い、且つこのワックス粒子存在下において乳化重合を行うことにより、低温定着性と耐久性が両立するトナーを製造することができる。このワックスは、低融点物質として公知のワックス類の中から任意のものを用いることができる。このようなワックスの具体例としては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン、共重合ポリエチレン、グラフト化ポリエチレン、グラフト化ポリプロピレン、等のオレフィン系ワックス、ベヘン酸ベヘニル、モンタン酸エステル、ステアリン酸ステアリル等の長鎖脂肪族基を有するエステル系ワックス、水添ひまし油、カルナバワックス等の植物系ワックス、ジステアリルケトン等の長鎖アルキル基を有するケトン、アルキル基、フェニル基を有するシリコーン系ワックス、ステアリン酸等の高級脂肪酸、オレイン酸アミド、ステアリン酸アミド等の高級脂肪酸アミド、長鎖脂肪酸アルコール、ペンタエリスリトール等の長鎖脂肪酸多価アルコール、及びその部分エステル体、パラフィン系ワックス、フィッシャートロプシュワックス等がある。
【００３３】
これらのワックスの中で定着性を改善するためにより好ましいのは、融点が１００℃以下のワックスであり、更に好ましいワックスの融点は、４０〜９０℃の範囲、特に好ましいのは５０〜８０℃の範囲である。融点が１００℃を越えると定着温度低減の効果が乏しくなる。
【００３４】
次に、図２及び図３を参照して４つの現像装置４（４Ｙ〜４Ｋ）について説明する。この実施の形態における現像装置４（４Ｙ〜４Ｋ）は、交換部品として構成される。４つの現像装置４Ｙ〜４Ｋは、使用するトナーの色が異なるのみで、その他は同一構成であるので、現像装置４として説明する。
【００３５】
図２は、現像装置４の縦断側面図、図３は、この現像装置４を設置した部分の平面図である。
【００３６】
現像容器４１は、現像に使用する粉末トナーである重合法トナー４２を収容するトナー収容室４３を備え、このトナー収容室４３の先端開口部に現像剤担持体である現像ローラ４４を備える。トナー収容室４３内には、トナー搬送羽根４５ａ〜４５ｃと供給ローラ４６を備え、トナー搬送羽根４５ａ〜４５ｃと供給ローラ４６の回転によって重合法トナー４２を現像ローラ４４に向けて搬送する。供給ローラ４６は、導電性弾性発泡材からなるローラであり、トナー搬送羽根４５ａ〜４５ｃによってトナー収容室４３の前部に搬送されてきた重合法トナー４２を現像ローラ４４の表面に触れるように供給する。
【００３７】
現像ローラ４４は、駆動手段（図示省略）によって駆動されて矢印４４ａ方向に回転する構成であり、この現像ローラ４４の表面に対向させてトナー層厚規制ブレード４７を設置している。そして、この現像ローラ４４と接するように供給された重合法トナー４２は、トナー層厚規制ブレード４７によって現像に適した厚さの薄層に規制して現像ローラ４４に付着させ、且つトナー層厚規制ブレード４７によって摺擦することによって摩擦帯電させ、感光ベルト１に近接するように搬送することによって該感光ベルト１上の静電潜像を現像する。
【００３８】
このような現像装置４は、静電潜像を現像することによって重合法トナー４２が消費されることから、トナー収容室４３内のトナー残量が減少する。
【００３９】
この実施の形態におけるトナー残量検出装置４８は、現像容器４１の両側壁に設けて透明部材４８ａ，４８ｂで塞いでトナー漏れを防止する検出窓４８ｃ，４８ｄを通して発光源であるＬＥＤ４８ｅから光検出器であるフォトセンサ４８ｆに向けてトナー収容室４３内を横切るようにトナー残量検出光線を透過させることにより該トナー収容室４３内の重合法トナー４２の残量の下限付近においてトナー残量検出光線の透過具合が変わるようにすると共に、前記透明部材４８ａ，４８ｂの内表面をトナー搬送羽根４５ｃに取り付けたＰＥＴ樹脂製のクリーナ４８ｇで摺擦してクリーニングする構成である。
【００４０】
透明部材４８ａ，４８ｂは、ＬＥＤ４８ｅから発出した光線を平行光線に集光してトナー収容室４３内を透過させ、フォトセンサ４８ｆに入射するのに好ましい状態に絞り込むレンズ形態に形成し、検出窓４８ｃ，４８ｄに圧入して取り付ける。このように透明部材４８ａ，４８ｂをレンズ形態としてトナー収容室４３からのトナー漏れ防止と検出光線の集光及び絞り込みの機能をもたせることにより、トナー残量検出装置４８の構成を簡素化することができる。但し、このようなトナー残量検出に適した平行光線を発出する機能を備えたＬＥＤ（発光源）４８ｅや平行光線を絞り込んで感知する機能を備えたフォトセンサ（光検出器）４８ｆを使用する構成では、前記透明部材４８ａ，４８ｂは、平板形態のものを使用することができる。
【００４１】
このように構成した現像装置４では、トナー収容室４３内の重合法トナー４２の残量が十分に多い状態では、トナー残量検出装置４８のＬＥＤ４８ｅから検出窓４８ｃの透明部材４８ａを通してトナー収容室４３内に入射したトナー残量検出光線は、重合法トナー４２に遮られてしまうのでフォトセンサ４８ｆに到達することがない（フォトセンサ４８ｆは受光しない）。従って、このフォトセンサ４８ｆの検出信号が非受光レベルにある状態では、トナー収容室４３内の重合法トナー４２の残量は十分である、と判断することができる。然して、トナー収容室４３内の重合トナー４２の残量が下限付近まで減少すると、ＬＥＤ４８ｅから検出窓４８ｃの透明部材４８ａを通してトナー収容室４３内に入射したトナー残量検出光線の一部が重合法トナー４２に遮られずにフォトセンサ４８ｆに到達するようになる（フォトセンサ４８ｆが受光する）。従って、トナー収容室４３内の重合法トナー４２の残量が下限状態となったときのフォトセンサ４８ｆの検出信号をトナー残量下限検出基準値として予め設定しておくことにより、制御装置によって、印字を行う毎に検出信号をトナー残量下限検出基準値と比較する制御処理を行うことにより、トナー収容室４２内の重合法トナー４２の残量（トナー不足）を監視することができる。
【００４２】
現像装置４が稼動している間は、回転するトナー搬送羽根４５ｃに設けたクリーナ４８ｇによって透明部材４８ａ，４８ｂの内表面を摺擦してクリーニングするよう構成しているために該透明部材４８ａ，４８ｂに付着した重合法トナー４２による検出誤差を軽減することができる。
【００４３】
ところで、重合法トナー４２などのように高い電位に帯電するトナーを用いる現像装置４では、このトナーが検出窓４８ｃ，４８ｄを塞ぐ透明部材４８ａ，４８ｂの内表面に静電力によって強固に固着して該透明部材４８ａ，４８ｂの透明度を低下させてトナー残量検出光線の透過を妨げることから、トナー残量の検出精度を低下させることがある。
【００４４】
そこで、この実施の形態においては、スチレン樹脂を主原料として製造した重合法トナー４２を用い、検出窓４８ｃ，４８ｄを塞ぐ透明部材４８ａ，４８ｂをスチレン樹脂によって形成することによって帯電系列差によって重合法トナー４２と透明部材４８ａ，４８ｂに摩擦帯電差が発生しづらい構成として透明部材４８ａ，４８ｂに対する重合法トナー４２の静電付着力を弱めることによりクリーナ４８ｇによるクリーニング率を向上させた。
【００４５】
このように構成することにより、現像容器４１の検出窓４８ｃ，４８ｄを塞ぐ透明部材４８ａ，４８ｂの内表面に付着する重合法トナー４２の量を軽減して光学式のトナー残量検出精度を向上させることができる。しかも、重合法トナー４２の主原料と透明部材４８ａ，４８ｂの材料（の種類）を同一とすることにより、摩擦帯電差の縮小を容易に実現することができる。
【００４６】
【表１】
2004271554.tif 000003
【００４７】
表１は、ポリカーボネート樹脂製の透明部材４８ａ，４８ｂと、この実施の形態におけるスチレン樹脂製の透明部材４８ａ，４８ｂを使用し、トナー収容室４３に重合トナー４２を充填した現像装置４におけるトナー残量検出の成功回数を調査した結果を示している。この調査結果によれば、ポリカーボネート樹脂製の透明部材４８ａ，４８ｂを使用した現像装置４では、試行回数１０回中６回のトナー残量検出不良があるが、この実施のけいたいのようにスチレン樹脂製の透明部材４８ａ，４８ｂを使用した現像装置４では、試行回数１０回中のトナー残量検出不良は解消している。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、現像容器内を横切るようにトナー残量検出光線を透過させる検出窓を塞ぐ透明部材を粉末トナーの摩擦帯電特性と同様な摩擦帯電特性の材質としたことにより、透明部材に付着する粉末トナーの量を軽減して検出精度の高い光学式のトナー残量検出装置を構成することができる。
【００４９】
また、前記透明部材の材質を前記粉末トナーの主原料（スチレン樹脂）と同種類の材質（スチレン樹脂）とすることにより、前記透明部材を容易に実現することができる。
【００５０】
また、前記透明部材をレンズの形態に形成してトナー漏れとトナー残量検出光線の整形に兼用することにより、透明部材の構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる現像装置を備えた電子写真装置の縦断側面図である。
【図２】本発明になる現像装置の縦断側面図である。
【図３】図２に示した現像装置を設置した部分の平面図である。
【符号の説明】
１…感光ベルト、４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）…現像装置、４２…重合法トナー、４３…トナー収容室、４４…現像ローラ、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…トナー搬送羽根、４８…トナー残量検出装置、４８ａ，４８ｂ…透明部材、４８ｃ，４８ｄ…検出窓、４８ｅ…ＬＥＤ、４８ｆ…フォトセンサ。
【図１】
2004271554.tif 000004
【図２】
2004271554.tif 000005
【図３】
2004271554.tif 000006