(57)【要約】【課題】本発明は、容器内に充填される粉体の量を検出するセンサ装置に関し、現像剤容器の形状にかかわらず適用可能で、現像剤量の測定精度と耐ノイズ性を向上できるセンサ装置を提供するものである。【解決手段】この目的を達成するために本発明のセンサ装置は、検出電極部２２，２３の少なくとも一部を筺体３１の表面に露出させるべく検出電極部２２，２３の一部を筺体３１の表面に引き出して接合する構造において、検出部２１を厚み方向において融点が異なるＰＰＳフィルムで構成とし、筺体３１の表面に引き出した検出部２１において、ＰＰＳフィルムの低融点側を筐体に接合した構造とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する検出部と、この検出部に設けられた検出電極部と、前記検出部に実装されて前記検出電極部からの出力信号を電気的に処理する処理回路と、これらを収納する筺体とを備え、前記検出電極部の少なくとも一部を前記筺体の表面に露出させるべく前記検出電極部の一部を前記筺体の表面に引き出して前記筐体の表面に接合する構造において、前記検出部を厚み方向において融点が異なるポリフェニレンサルファイドフィルム（以下、ＰＰＳフィルムと称する）で構成するとともに、前記筺体の表面に引き出した前記検出部において、前記ＰＰＳフィルムにおける低融点側を前記筐体側に接合したことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
筐体を、ケース、ホルダ及び少なくとも１つの開口部を有するカバーとから構成し、前記ケース上に前記処理回路が設けられた検出部の一部を配置し、このケース上に配置された検出部上に前記ホルダを配置し、前記ホルダに沿って前記検出部を折り曲げて前記検出電極部の少なくとも一部を前記ホルダの上面に配置し、このホルダの上面に配置された検出電極部が前記開口部から露出するように前記カバーを前記ケース上に接続することを特徴とした請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
検出部が接合される筐体の上面において、検出電極部と対峙する部分に凹部または貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内に充填される粉体の量を検出するセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６はコピー機に搭載されるプロセスカートリッジと呼ばれるユニットの側面断面図である。このプロセスカートリッジ１は感光体および感光体に作用するプロセス手段を一体化したものであり、コピー機本体（図示せず）に着脱自在に装着される。図６において、２は感光体ドラムであり、帯電ローラ３によって帯電され、次いでレーザーダイオード、ポリゴンミラー等からなる光学手段（図示せず）から画像情報に応じたレーザー光を照射することによって、感光体ドラム２上に潜像が形成される。この潜像は現像手段４によって現像され、可視像、すなわちトナー像とされる。
【０００３】
現像剤容器７に収納された現像剤の量や廃現像剤溜め１１に溜められた現像剤の量を検出するセンサとしては図７に示すようなものが知られている。図７に示すように、このセンサは現像剤と接触して現像剤量に対応する静電容量を検知する第１の測定電極部材１２Ａと、現像剤と接触することなく大気中の静電容量を検知する第２の測定電極部材１２Ｂとからなる。第１の測定電極部材１２Ａと第２の測定電極部材１２Ｂは１つの基板１３上に形成されており、第１の測定電極部材１２Ａは現像剤容器７の内部側面等の現像剤と接触する位置に設けられている。また第２の測定電極部材１２Ｂは外方へ折り曲げて第１の測定電極部材１２Ａが配置された側と同じ側の現像剤容器７内であって、仕切壁１４にて区画された、現像剤と接触しない位置に設けられている。第１の測定電極部材１２Ａは所定の間隔で略平行に対峙する分岐部を有する電極１５，１６からなり、同様にして第２の測定電極部材１２Ｂも所定の間隔で略平行に対峙する分岐部を有する電極１５，１７からなる。現像剤の誘電率は空気よりも大きいために、第１の測定電極部材１２Ａの表面に現像剤が接触することにより電極１５，１６間の静電容量は増加する。一方、第２の測定電極部材１２Ｂは現像剤と接触しない位置に設けられているために、電極１５，１７間の静電容量は現像剤の量には依存せず周囲の温度や湿度等の雰囲気で決まることになる。したがって、処理回路（図示せず）において、第１の測定電極部材１２Ａの電極１５，１６間の静電容量と、第２の測定電極部材１２Ｂの電極１５，１７間の静電容量との差分に対応する電圧を求めることにより、現像剤容器７に収納された現像剤の量を測定することができるものである。
【０００４】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１２２３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来のセンサ装置においては、第１の測定電極部材１２Ａの電極１５，１６間の静電容量値および第２の測定電極部材１２Ｂの電極１５，１７間の静電容量値の変化の両方を正確に測定する必要があるために、処理回路と第１、第２の測定電極部材１２Ａ，１２Ｂとの接続線路長が長い場合には、電極１５，１６間の静電容量値および電極１５，１７間の静電容量値に接続線路間の静電容量が付加されることにより測定精度が低下したり、接続線路に電源ノイズ等が乗ることによる誤動作が発生したりするという問題点を有していた。また、従来のセンサ装置においては、現像剤容器７の側面の形状が変更する場合にはそれに対応して基板１３の形状を変更する必要があるとともに、現像剤中のキャリアにより第１の測定電極部材１２Ａの電極１５，１６および第２の測定電極部材１２Ｂの電極１５，１７が磨耗、損傷することにより、現像剤量の測定が困難になるという問題点をも有していた。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、容器の形状にかかわらず適用可能で、粉体量の測定精度と耐ノイズ性を向上できるとともに、測定電極部の電極の磨耗、損傷を防止することで信頼性の高いセンサ装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、この目的を達成するために本発明は、可撓性を有する検出部と、この検出部に設けられた検出電極部と、検出部に実装されて検出電極部からの出力信号を電気的に処理する処理回路と、これらを収納する筺体とを備え、検出電極部の少なくとも一部を筺体の表面に露出させるべく検出電極の一部を筺体の表面に引き出して接合する構造において、検出部を厚み方向において融点が異なるポリフェニレンサルファイドフィルム（以下、ＰＰＳフィルムと称する）で構成するとともに、筺体の表面に引き出した検出部において、ＰＰＳフィルムにおける低融点側の表面を筐体に接合した構造とした。
【発明の効果】
【０００９】
この構造により本発明は、容器の形状にかかわらず適用可能で、粉体量の測定精度と耐ノイズ性を向上できるとともに、測定電極部の電極の磨耗、損傷を防止することで信頼性の高いセンサ装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態におけるセンサ装置の検出部の正面図、（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図２】（ａ）同センサ装置の斜視図、（ｂ）図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図
【図３】（ａ）（ｂ）同センサ装置の製造方法を示す斜視図
【図４】（ｃ）（ｄ）同センサ装置の製造方法を示す斜視図
【図５】（ｅ）（ｆ）同センサ装置の製造方法を示す斜視図
【図６】プロセスカートリッジユニットの側面断面図
【図７】従来のセンサ装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１（ａ）は本発明の一実施の形態におけるセンサ装置の検出部の正面図を示したもので、この図１（ａ）において、２１は厚さが約７５μｍの左右に延びる長方形状のポリフェニレンサルファイドフィルム（ＰＰＳフィルム）からなる検出部で、この検出部２１の主面側には右端部から左端部にかけて厚さが約１５μｍでカーボン、銀等により構成された検出電極部２２，２３および処理回路２４が設けられている。
【００１３】
検出電極部２２は所定の間隔で略平行に対峙する櫛歯形状の分岐部を有する電極２５，２７からなり、同様にして検出電極部２３も所定の間隔で略平行に対峙する櫛歯形状の分岐部を有する分岐部を有する電極２６，２７からなる。そして、検出電極部２２，２３の検出部２１の長手方向に平行な方向の寸法（長さ）はこれに垂直な方向の寸法（幅）よりも大きくしている。
【００１４】
電極２５，２７間の静電容量および電極２６，２７間の静電容量はＩＣ、コンデンサ、抵抗等からなる処理回路２４で電気的に処理され、現像剤量に対応する電圧信号が出力端子２８に出力される。２９，３０は各々処理回路２４に電気的に接続された電源端子、グランド端子である。
【００１５】
このように検出電極部２２，２３と処理回路２４とを検出部２１に一体に形成することにより、検出電極部２２，２３と処理回路２４との接続線路長をきわめて短くすることができるため、接続線路間の静電容量は検出電極部２２，２３の静電容量に比べて無視できるほど小さくなって現像剤量の測定精度が向上するとともに、耐ノイズ性能も向上でき、これにより、小形で信頼性の高いセンサ装置を提供することができる。
【００１６】
図２（ａ）は本発明の一実施の形態におけるセンサ装置の斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図を示す。図２（ａ）、図２（ｂ）において、３１はケース３１ａと、ホルダ３１ｂと、カバー３１ｃから構成された筐体であり、検出部２１と同種のＰＰＳ等の樹脂で成形している。検出部２１はケース３１ａとホルダ３１ｂとカバー３１ｃとの間で挟持されている。検出部２１に形成された検出電極部２３は、ケース３１ａとホルダ３１ｂとの間に挟持されるとともに、ケース３１ａには検出電極部２３に対向する位置に凹部３２または開口部（図示せず）が設けられているため、検出電極部２３は現像剤等の粉体と接触せず、センサ装置が設置される周囲の雰囲気に曝されることになる。これにより、検出電極部２３で検出される静電容量は現像剤の量には依存せず周囲の温度や湿度等の雰囲気で決まることになる。
【００１７】
なお、特に図示していないが、ホルダ３１ｂの検出電極部２３に対向する位置に凹部を形成しても、あるいはケース３１ａおよびホルダ３１ｂの検出電極部２３に対向する位置の両方に凹部を形成しても同様の効果が得られるものである。
【００１８】
また検出部２１上に形成された検出電極部２２はホルダ３１ｂの上部と、このホルダ３１ｂの上部に伸びるカバー３１ｃの庇部３１ｃ１，３１ｃ２との間に挟持圧接されるとともに、カバー３１ｃには検出電極部２２に対向する位置に開口部３３が設けられているため、検出電極部２２は現像剤等の粉体と接触できるようになっている。これにより、検出電極部２２で検出される静電容量は現像剤の粉体の組成または量で決まることになる。そして、検出電極部２２，２３で検出される静電容量はカバー３１ｃとケース３１ａとで構成される内部空間に収納された処理回路２４で処理され、現像剤等の粉体の組成または量に対応する電圧信号が外部端子３４に出力される。
【００１９】
次に、本発明の一実施の形態におけるセンサ装置の製造方法を、図３（ａ）（ｂ）、図４（ｃ）（ｄ）、図５（ｅ）（ｆ）を参照しながら詳しく説明する。
【００２０】
図３（ａ）はケース３１ａの斜視図である。図３（ａ）において、ケース３１ａは検出部２１の検出電極部２３に対向する位置に設けられた凹部または開口部３２と、検出部２１とホルダ３１ｂおよびカバー３１ｃの位置決めとして機能する突起３５と、外部端子３４が挿入される貫通孔３６とを有す。
【００２１】
図３（ｂ）はケース３１ａ上の突起３５で位置決めされた位置に検出部２１を載置した後、上方より、３つの外部端子３４における鳩目３８の筒部３７を検出部２１の処理回路２４に接続された出力端子２８、電源端子２９、グランド端子３０およびケース３１ａの貫通孔３６に挿通し、筒部３７の先端をケース３１ａの下面でカシメることにより、外部端子３４および検出部２１をケース３１ａに固着する工程を示している。これにより、ケース３１ａに、外部端子３４および薄いフィルム製の検出部２１を確実にかつ容易に取り付けることができる。また、検出電極部２２が形成されている検出部２１の先端と左右には厚み方向に折り曲げ可能な部位３９ａ，３９ｂ，３９ｃが設けられている。
【００２２】
図４（ｃ）はケース３１ａ上の突起３５を利用して、検出部２１の検出電極部２３上にホルダ３１ｂを位置決めし載置する工程を示している。
【００２３】
図４（ｄ）は検出部２１をホルダ３１ｂの側面に沿って上方に折り曲げることにより、検出電極部２２をホルダ３１ｂの上面に配置する工程を示している。この時、検出部２１の先端と左右に設けた厚み方向に折り曲げ可能な部位３９ａ，３９ｂ，３９ｃをホルダ３１ｂの他の側面に沿って下方に折り曲げている。
【００２４】
図５（ｅ）はケース３１ａ上の突起３５を利用して、カバー３１ｃをケース３１ａ上に載置するとともに、検出電極部２２が設けられた検出部２１の周辺をホルダ３１ｂの上部と、このホルダ３１ｂの上部に伸びるカバー３１ｃの庇部３１ｃ１，３１ｃ２とで挟持圧接して検出電極部２２がカバー３１ｃの開口部３３を通して現像剤等の粉体と接触できるようにする工程を示している。このときのように、検出部２１の先端と左右に設けた厚み方向に折り曲げ可能な部位３９ａ，３９ｂ，３９ｃをホルダ３１ｂの他の側面に沿って下方に折り曲げているために、現像剤等の粉体が筐体３１の内部に進入することを防止できる。
【００２５】
次に図５（ｆ）のように、カバー３１ｃとケース３１ａとを熱溶着等によりあるいは接着剤を用いて固着することにより、本発明の実施の形態２におけるセンサ装置を得る。
【００２６】
このように、処理回路２４と検出電極部２３を１つの筺体３１内にコンパクトに収納するとともに、検出電極部２２と現像剤等の粉体とが接触し、かつ検出電極部２３と現像剤等の粉体とが接触することのないようにしているため、現像剤容器等の形状にかかわらず適用可能であるとともに、処理回路２４と検出電極部２２，２３との接続線路長をきわめて短くすることができるため、粉体の量やその成分変化の測定精度と耐ノイズ性を向上でき、これにより、小形で信頼性の高いセンサ装置を容易に提供することができるという効果を有するものである。
【００２７】
なお、ＰＰＳフィルムからなる検出部２１は、厚み方向において融点が異なるものを用いている。具体的には、図１（ｂ）に示すように、検出電極部２２，２３が設けられる検出部２１の下側２５μｍの下部ＰＰＳフィルム層２１ｂの融点が、検出部２１の上側５０μｍの上部ＰＰＳフィルム層２１ａの融点に比べて低いものを用いている。そして、上述した検出部２１をホルダ３１ｂの表面に接合する際に、この厚み方向において融点が異なる検出部２１の低融点側の下部ＰＰＳフィルム層２１ｂの表面を当接させることで、これらの接合が熱融着により実現できるようになり、ここのセンサ装置における検出バラツキを抑制することが出来るのである。
【００２８】
すなわち、通常、このようなホルダ３１ｂと検出部２１の接合には接着剤が用いられるが、接着剤を用いた場合、接着剤の塗布量がバラツクことで、検出部２１とホルダ３１ｂとの間隔がバラツキ、この部分の検出電極部２２，２３における静電容量が変化してしまい、個々のセンサ装置における検出精度のバラツキに繋がってしまう。
【００２９】
しかしながら、これらの接合手段とする低融点の下部ＰＰＳフィルム層２１ｂは、検出部２１全体でのフィルム膜厚として管理されたもので、その一部を構成する低融点側の下部ＰＰＳフィルム層２１ｂも高い精度、つまり、接着剤の塗布厚に比べ格段の厚み精度を有することと、また、その厚みが非常に薄く熱融着時の厚みバラツキが非常に小さいことから、接合による静電容量のバラツキを抑制することが出来るのである。なお、熱融着においては接合部分を加熱圧接するため、接合部分全体を均一に接合でき、接着剤の塗布ムラによる非接合部による気密性の劣化も抑制できるものである。
【００３０】
また、検出部２１を構成するＰＰＳフィルムは、通常、コロナ処理が施されているが、その際ＰＰＳフィルムの表面にＯＨ基やＣＯ基といった官能基が出現することが確認されている。そして、現像剤などの粉体を検出するセンサ装置において検出部２１の表面に官能基が存在することで、粉体が付着しやすくなるという問題が生じる。
【００３１】
しかしながら、このＰＰＳフィルムの表面に存在する官能基は熱処理により排除できることから、上述したように検出部２１とホルダ３１ｂの接合を熱融着により行うことで、その際の熱により官能基を除去することができ、官能基を除去する為の工程を別途設ける必要がなくなり生産性を向上できるのである。
【００３２】
また、個々のセンサ装置において、検出部２１における静電容量を安定させるためには、ホルダ３１ｂの検出電極部２２と対峙する部分に凹部４０を設け、検出電極部２２とホルダ３１ｂとの間隔を確保して、ホルダ３１ｂ自体が持つ誘電率の影響を抑えることが効果的であり、この場合、この凹部４０の内部に粉体が侵入すると、その分体の持つ誘電率が検出精度に影響するため、この凹部４０の気密性を確保することが望ましく、上述した検出部２１の熱融着による気密性の確保が有効となる。
【００３３】
なお、このホルダ３１ｂに設けた凹部４０は、ホルダ３１ｂを貫通する貫通孔（特に図示せず）であっても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係るセンサ装置は、現像剤容器の形状にかかわらず適用可能で、現像剤量の測定精度と耐ノイズ性を向上できるという効果を有するものであり、特に、コピー機の現像剤容器等に収納された現像剤の量や現像剤中のトナーとキャリアの混合比を検出するセンサ装置として有用なものである。
【符号の説明】
【００３５】
２１  検出部
２２，２３  検出電極部
２４  処理回路
３１  筺体
３１ａ  ケース
３１ｂ  ホルダ
３１ｃ  カバー
３３  開口部
４０  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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