JP2794957B2 - 画像形成装置におけるトナー満杯検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、プリンタ等の
画像形成装置に係わり、トナー回収装置において残留ト
ナーの満杯を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ドラム等の感光体上に形成された
静電潜像を１成分または２成分現像剤中のトナーによっ
て現像し、現像されたトナー像を転写後、感光体に残留
しているトナーをクリーニング装置のブラシ、ブレード
等によって感光体から回収し、クリーニング装置に付属
している残留トナー回収ビン等に収容するのが最も一般
的であった。

【０００３】ところで、最近、感光ドラム等の静電潜像
担持体とクリーニング装置等の周辺装置をユニット化
し、この感光体ユニットを所定枚数のコピー後に交換可
能にする方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置が、
メンテナンス性が良好ということで普及してきている。
このような感光体ユニットにおいて、残留トナーは、ク
リーニング装置に併設されるトナー回収ボックス内に収
容するか、又は、感光ドラム内のスペースに収容する方
法が採用されている。トナー回収ボックス内に残留トナ
ーを収容する場合、トナーが満杯になったことを検出す
るのに、残留トナーにより浮揚されるフロート部材と、
該フロート部材の浮揚を検出する光学式センサとからな
る満杯検出装置が知られている（例えば、特開昭６２−
９４８８３号公報）。

【０００４】図８は前記満杯検出装置の断面図、図９は
フロート部材の斜視図である。トナー回収ボックス８０
内には、その上壁より両端で薄いフィルム８３により吊
り下げられたフロート部材８１が設けられており、フロ
ート部材８１は、トナー回収ボックス８０の奥行きの長
さに近い長さを有しており、その略中央上部には不透明
の遮蔽部材８２が一体に形成されている。また、トナー
回収ボックス８０の上部には、遮蔽部材８２が入り込む
空間を形成する透明壁からなる突出壁８４が設けられ、
この突出壁８４は溝８５内に挿入される。溝８５の両側
には発光素子８６と受光素子８７を対向して配置してい
る。そして、トナー回収ボックス８０内の残留トナーＴ
が所定量以上になると、図８の二点鎖線で示すように、
フロート部材８１がその表面に追随するように上昇し、
遮蔽部材８２も上昇する。この遮蔽部材８２がトナー回
収ボックス８０の突出壁８４内を上昇し、ある高さにな
ると、発光素子８６から出て受光素子８７に達している
光路を遮断することになる。従って、この遮断を検出す
ることにより、トナー回収ボックス８０内のトナーの満
杯を検出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た満杯検出装置においては、透明な突出壁８４は少なく
ともトナーＴから遮断されていないので、トナー回収ボ
ックス８０内で発生するトナーの粒子がこの中に入り込
み、透明壁を汚し発光素子８６から受光素子８７に達す
る光路を遮断することになり、トナー回収ボックス８０
が実際には満杯になっていないのにもかかわらず、満杯
になった如く検出してしまう。

【０００６】この問題を解決するために、本発明者等
は、特願平２−２４９０４６号にて、前記光路即ち検出
手段をトナーから隔離するための満杯検出装置の提案を
行った。これを図７により説明すると、中央部に開口６
３を有する支持部材５１と、中央部に遮蔽部材５０が一
体に設けられるフロート部材４９と、支持部材５１とフ
ロート部材４９との間の全周に接着密閉される帯状のフ
ィルム５２とからなり、支持部材５１をトナー回収ボッ
クス内に固定し、残留トナーが所定量以上になると、遮
蔽部材５０が開口６３から上昇し、ある高さになると、
前述したように発光素子から出て受光素子に達している
光路を遮断するものである。前記満杯検出装置において
は、トナーの嵩比重は通常０．４程度であるので、フロ
ート部材４９をこのような軽い比重の流体に浮揚するも
のとするために例えば発泡スチロール板とし、また、フ
ィルム５２としては、フロート部材４９の浮揚力を阻害
するようなコシを有するものは使用できないため、１０
μｍ程度のポリエチレンフィルムを採用している。

【０００７】ところで、上記満杯検出装置において、遮
蔽部材５０の開口６３からの突出量ｂすなわち支持部材
５１とフロート部材４９との間の間隙ａの長さは高い精
度が要求される。しかしながら、前述したように、フィ
ルム５２はコシのない薄いポリエチレンフィルムを採用
するために、しわができるので間隙ａの長さが変動し、
製品毎に製造誤差が生じるという問題を有している。フ
ィルム５２にしわができて間隙ａが狭くなった場合を考
えると、トナー回収ボックス内でトナーの堆積が偏りト
ナーがフロート部材４９の一端を押圧するような事態が
生じると、フロート部材４９の端が早めに支持部材５１
に突き当たってしまい、トナー回収ボックス内へのトナ
ーの流入が停止し、ついにはトナーがトナー回収ボック
スから漏出してしまうことになる。

【０００８】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、検出手段をトナーから遮蔽することにより誤動作を
なくすと共に、トナー検出機構の製造誤差を低減させる
ことにより確実に残留トナーを回収することができる画
像形成装置におけるトナー満杯検出装置を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのために本発明の画像
形成装置におけるトナー満杯検出装置は、静電潜像担持
体表面からクリーニング装置により回収された残留トナ
ーを収容する残留トナー回収ボックスと、該ボックス内
に固定され開口を有する支持部材と、前記開口内に挿通
される遮蔽部材を有するフロート部材と、前記支持部材
とフロート部材の全周を密閉するように接着されるフィ
ルム部材と、前記フロート部材を支持部材に懸架させる
ための吊りバンドと、前記遮蔽部材の高さを検出する検
出手段とを備え、前記支持部材とフロート部材間の前記
フィルム部材の長さを前記吊りバンドの長さより長く設
定することを特徴とする。なお、少なくとも前記潜像担
持体、クリーニング装置及び残留トナー回収ボックスが
ユニットとして一体化される装置に適用すればさらに効
果がある。

【００１０】

【作用】本発明においては、フロート部材と支持部材の
全周を長めのフィルム部材で取り囲み、フィルム部材を
フロート部材及び支持部材に接着させ、次いで、フロー
ト部材を懸架するように所定長さの吊りバンドにより支
持部材に接着固定する構成を採用できるため、フィルム
部材の長さに誤差があっても或いはしわ等により長さが
変動しても、吊りバンドにより遮蔽部材を開口から所定
の長さだけ突出させることができ、トナー検出機構の製
造誤差を所望範囲内におさめることができる。

【００１１】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。本発明に係わる感光体ユニットを用いる複写機の
１例の全体構成は、装置に固定された露光装置の外、感
光ドラム、クリーニング装置及び帯電装置からなる感光
体ユニット、現像器ユニット、転写器ユニット、定着器
ユニット、用紙トレーを含み、これらユニットそれぞれ
が独立に装置の前面方向へ引出し可能に構成されてい
て、紙詰まり、掃除等のメインテナンスおよび交換のた
めに各ユニットを装置から取り外すことができるように
なっている。そして、感光体ユニットは、例えば１０万
枚のコピー毎に新しいものと交換する形式に構成されて
いる。１０万枚のコピーの間、クリーニング装置によっ
て感光ドラムから回収される残留トナーは、自動的に確
実に感光体ユニット中に回収、収容され、ユーザーが感
光体ユニット中に回収される残留トナーに接することは
ない。

【００１２】図１は本発明に係わる感光体ユニットの感
光ドラムの回転軸に垂直に切った断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ線に沿って矢印方向へ見た断面図、図３は感光体
ユニット駆動系の構成図を示す。

【００１３】図１及び図２において、感光ドラム３には
両端にダイキャスト製の円筒状側板５と７が嵌め込まれ
ており、感光ドラム３および側板５と７によって仕切ら
れた空間によって残留トナーを収容する第１の容器４を
形成している。感光ドラム３の装置奥側の側板７の中心
には一体に回転軸９が設けられていて、感光体ユニット
１のハウジング１１に軸受を介して回転自在に取り付け
られている。

【００１４】装置手前側の側板５の中心には円形開口部
が設けられ、ハウジング１１の開口部１１ｂからユニッ
ト内側に突出する筒状部材１３に軸受１４を介して回転
自在に嵌め込まれている。また、装置奥側の側板７の外
周にはドラム用被駆動歯車１５が切られていて、感光体
ユニット１を装置本体に前面から押し込んでセットした
時、装置本体側のドラム用駆動歯車１５１（図３）と噛
み合うようになっている。

【００１５】なお、装置本体側には、ハウジング１１か
ら外へ突出している回転軸９の先端が嵌め込まれる位置
決め穴（図示せず）と、ハウジング１１に設けられた位
置決め穴１６に嵌合する軸（図示せず）とが設けられて
いる。

【００１６】感光ドラム３の両端に設けられたハウジン
グ１１の延長側壁間に軸受を介して回転自在にクリーニ
ングブラシ１７が取り付けられており、クリーニングブ
ラシ１７は感光ドラム３に接して回転することにより、
転写装置によって転写されずにドラム３に残留している
トナーを掃き落とす。クリーニングブラシ１７の回転軸
１９の後端（装置奥側）にはブラシ回転用歯車２１が固
定されており、後述のトナー搬送回転パドル２７の回転
用の歯車２９と噛み合っている。

【００１７】ハウジング１１には、隔壁部材１８が固定
されており、感光ドラム３とクリーニングブラシ１７と
の接触点より下流には、隔壁部材１８にシール材２０を
介して一辺が固定され、他辺が回転ドラム３にその回転
方向に対して鋭角で接するように弾性クリーニングブレ
ード２３が設けられており、クリーニングブラシ１７に
よって掃き残されたトナーを感光ドラム３から掻き落と
すようになっている。クリーニングブラシ１７の上流に
は、感光ドラム３に弾性的に弾接するフィルムシール２
８が設けられ、クリーニングブレード２３とフィルムシ
ール２８の作用により、クリーニングブラシ１７側から
外部にトナーが流出しないようにしている。フィルムシ
ール２８の上流には、感光ドラム３に弾接する用紙剥離
用爪４０が配設されている。

【００１８】また、感光体ユニット１には、クリーニン
グブレード２３の下流に、クリーニング後の感光ドラム
３に潜像形成用の一様帯電をするための帯電装置２４が
一体に設けられている。

【００１９】隔壁部材１８には、第１の垂直フランジ部
２２および第２の垂直フランジ部２５が形成され、第１
の垂直フランジ部２２は、前記クリーニングブラシ１７
と接し、クリーニングブラシ１７に付着したトナーを叩
き出す作用を行う。また、ハウジング１１内のクリーニ
ングブラシ１７の後側（ドラム３から遠い側）に、それ
と平行にトナー搬送用回転パドル２７が軸受を介して回
転自在に設けられ、クリーニングブラシ１７及びクリー
ニングブレード２３によってハウジング１１の底部上に
掻き落とされた残留トナーをクリーニング装置３０内か
らトナー回収ボックス３１内に搬送するようにしてい
る。前記回転パドル２７の軸端には歯車２９が固定され
ていて、クリーニングブラシ１７回転用の歯車２１と噛
み合っており、回転パドル２７及びクリーニングブラシ
１７は図示の矢印方向に回転する。ハウジング１１に
は、クリーニングブラシ１７、クリーニングブレード２
３及びトナー搬送回転パドル２７からなるクリーニング
装置３０の後側に、残留トナーを収容する第２の容器で
あるトナー回収ボックス３１が形成されている。

【００２０】隔壁部材１８の第２の垂直フランジ部２５
には、下方へ伸びるように弾性のトナー掻き取りシート
２６が固定されており、その下方は回転パドル２７の平
面に弾接している。回転パドル２７は、図示矢印の方向
に回転することにより、クリーニングブラシ１７の後側
に溜まる残留トナーをトナー回収ボックス３１中へ掻き
出す作用をする。この回転パドル２７に先端が弾接して
いるトナー掻き取りシート２６は、回転パドル２７の面
に付着したトナーを掻き落とす作用と、トナー回収ボッ
クス３１中に溜まったトナーが再びクリーニング装置３
０内に戻るのを防止する作用をしている。

【００２１】トナー回収ボックス３１の底近傍の後側ハ
ウジング１１には回転自在に回転軸３３が設けられてお
り、そのトナー回収ボックス３１側には、ストリップ状
の板状部材をその面の法線が円筒の軸方向を向くように
してつる巻き状（螺旋状）に形成した弾性のあるトナー
搬送用螺旋体（オーガー）３５が同軸に固定されてい
る。また、回転軸３３の後端にはオーガー回転用歯車３
７が取り付けられている。トナー搬送用螺旋体３５はト
ナー回収ボックス３１の底に沿ってトナー搬送回転パド
ル２７等と平行に延びている。

【００２２】さらに、ハウジング１１の前側の壁には、
トナー搬送用螺旋体３５と対向する位置に開口部１１ａ
が形成され、この開口部１１ａと円筒状側板５側の開口
部１１ｂの内周には、トナー搬送用螺旋体３５の断面よ
り僅かに大きい内径を有するトナー搬送用パイプ４３が
圧入される。そして、トナー搬送用螺旋体３５はこのＵ
字形状のパイプ４３に沿って曲がり、その先端４５は感
光ドラム３内の空間４に突出している。トナー搬送用螺
旋体３５は上記したように可撓性の螺旋バネの形状をし
ており、これを回転させると、その羽根の間に入ってき
たトナーを螺旋ポンプの原理により軸方向に搬送する作
用をするものである。したがって、トナー回収ボックス
３１内でこれを回転させることにより、トナー回収ボッ
クス３１内の底にある残留トナーをトナー搬送用パイプ
４３に沿ってドラム３内の空間４へ搬送することができ
る。

【００２３】なお、トナー搬送用螺旋体３５回転用の歯
車３７と回転パドル２７回転用の歯車２９との両者は、
ハウジング１１の後側の壁に回転自在に設けられている
クリーナ用被駆動歯車４７に噛合しており、クリーナ用
被駆動用歯車４７は、感光体ユニット１を装置本体にセ
ットした時、本体に設けられたクリーナ用駆動歯車１５
２（図３）と噛合して、クリーニングブラシ１７、トナ
ー搬送回転パドル２７、トナー搬送用螺旋体３５を回転
可能にするものである。

【００２４】トナー回収ボックス３１の上部には、本発
明に係わるトナー満杯検出装置６０が設けられている。
トナー満杯検出装置６０は、残留トナーによって下から
浮揚するフロート部材４９と、ハウジング１１の下面に
両面接着テープ６２により固定される支持部材５１と、
フロート部材４９と支持部材５１間の全周を覆って両者
をつなぐ薄いフィルム部材５２とを有し、フロート部材
４９の中央上部には不透明の遮蔽部材５０が一体に設け
られている。そして、ハウジング１１の上部には、フロ
ート部材４９が浮揚したときにその遮蔽部材５０が下か
ら入り込む空間を形成している透明壁よりなる突出壁５
３が設けられている。一方、装置本体には感光体ユニッ
ト１をセットしたときにこの突出壁５３が入り込む溝５
５が設けられており、溝５５の両側には対向して発光素
子５７と、受光素子５９が設けてある。

【００２５】以上のような構成からなる複写機の作用に
ついて説明すると、帯電器２４によって一様に帯電され
た感光ドラム３は、図示しない露光部において像露光が
行われ、感光ドラム３表面に静電潜像が形成される。次
に、図示しない現像装置において、静電潜像の電荷と反
対極性に帯電されたトナーが感光ドラム３表面に接触さ
れ、トナー像が形成される。このトナー像は、次の位置
に設けられている図示しない転写装置において、感光ド
ラム３の周速と等速度で搬送されてきた用紙に接触さ
れ、この用紙上に転写される。トナー像が転写された用
紙は定着装置へ搬送され、トナー像が用紙に固定され装
置から排出される。

【００２６】一方、転写装置によって転写されずに感光
ドラム３の表面に残留しているトナーは、クリーニング
ブラシ１７とクリーニングブレード２３によってハウジ
ング１１の底板上に掻き落とされる。この位置に溜まっ
た残留トナーは、この位置で回転しているトナー搬送用
回転パドル２７によって、クリーニング装置３０に隣接
して設けられたトナー回収ボックス３１中へ掻き出され
る。

【００２７】トナー回収ボックス３１内に掻き出された
残留トナーは、トナー搬送用螺旋体３５の回転によっ
て、トナー搬送用パイプ４３を経て感光ドラム３内の空
間４へ順次搬送される。感光ドラム３内の空間４にトナ
ーが充満してくると、トナー搬送用螺旋体３５に大きな
抵抗がかかり始め、この抵抗が所定値以上になると、そ
の回転軸３３と歯車３７との間に設けられたトルクリミ
ッタ機構（図示せず）が作用して、トナー搬送用螺旋体
３５の回転が停止し、感光ドラム３内の空間４へのトナ
ーの搬送は停止される。そのため、トナー搬送用回転パ
ドル２７によって掻き出されるトナーは、トナー回収ボ
ックス３１内に溜り始める。

【００２８】トナー回収ボックス３１内に収容された残
留トナーが所定量以上になると、フロート部材４９がそ
の表面に追随するように上昇し、その遮蔽部材５０も上
昇し、この遮蔽部材５０が突出壁５３内を上昇し、ある
高さになると、発光素子５７から出て突出壁５３を貫通
して受光素子５９に達している光路を遮断するため、ト
ナー回収ボックス３１内に収容された残留トナーが満杯
になったことを検知する。この検知信号により複写機を
停止させるか或いは警告信号を出力する。

【００２９】次に図４及び図５により、本発明の画像形
成装置におけるトナー満杯検出装置の１実施例について
説明する。図１において説明したように、トナー満杯検
出装置６０は、フロート部材４９と、その支持部材５１
と、フロート部材４９と支持部材５１間の全周を覆って
両者をつなぐ薄いフィルム部材５２とからなるトナー検
出機構を有する。図４（Ａ）に示すように、支持部材５
１は、トナー回収ボックス３１の奥行き方向の長さより
若干短い長さを有しており、略中央部に開口６３が形成
され、フロート部材４９は、図（Ｂ）に示すように、支
持部材５１と略同形にされ前記開口６３に対向して遮蔽
部材５０が一体に突設されている。そして、図（Ｃ）、
図（Ｄ）に示すように、フロート部材４９と支持部材５
１とを平行に配置し、両者の周囲をつなぐように帯状の
フィルム部材５２で全周を取り囲み、フィルム部材５２
をフロート部材４９及び支持部材５１に接着させてい
る。さらに、フロート部材４９と支持部材５１との間を
細い吊りバンド６５により接着固定し、フロート部材４
９を支持部材５１に懸架している。吊りバンド６５は、
（Ｃ）に示すように両側２箇所に限定されるものではな
く、必要に応じて任意の箇所に設けることができる。

【００３０】図５は製造工程の模式的断面図を示し、先
ず図（Ａ）に示すように、フロート部材４９と支持部材
５１の周囲をつなぐように長めのフィルム部材５２で全
周を取り囲み、フィルム部材５２をフロート部材４９及
び支持部材５１に接着させ、次いで図（Ｂ）に示すよう
に、フロート部材４９を懸架するように所定長さの吊り
バンド６５により支持部材５１に接着固定する。従っ
て、フィルム部材５２の長さに誤差があっても或いはし
わ等により長さが変動しても、吊りバンド６５により遮
蔽部材５０を開口６３から所定の長さだけ突出させるこ
とができ、製造誤差を所望範囲内におさめることができ
る。

【００３１】フロート部材４９は、トナーの嵩比重が通
常０．４程度であるので、このような軽い比重の流体に
浮揚するものとするために例えば発泡スチロール板と
し、また、フィルム部材５２としては、フロート部材４
９の浮揚力を阻害するようなコシを有するものは使用で
きないため、１０μｍ程度のポリエチレンフィルムを採
用し、吊りバンド６５としては、しわ、折れぐせがつき
にくい厚さ１００μｍ、幅３ｍｍ程度のポリウレタンフ
ィルムを用いる。

【００３２】次に図６により、本発明に係わる満杯検出
装置の他の例について説明する。図１において、フロー
ト部材４９と支持部材５１との間は、フィルム部材５２
によって密封されているため、フロート部材４９の上昇
に伴って空気を逃がす構造にすることが好ましい。従っ
て、図１の突出壁５３を取り除き単なる開口６６とし
て、開口６６から遮蔽部材５０が突出する構造にしてい
る。なお、６７は、遮蔽部材５０を保護するための突出
縁を示す。

【００３３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の属する技術分野における通常の知
識を有する者にとって種々の変更が可能である。例え
ば、上記実施例においては、フロート部材４９の高さを
検出する手段として、光電的な手段を用いることを前提
にしてきたが、必ずしもこれに限定されるものではな
く、他の電気的、磁気的、機械的手段等、公知の検出手
段を採用することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、残
留トナー回収ボックス内にフロート部材を懸架して支持
する支持部材と、フロート部材間がフィルム部材により
全周で密閉してつながれているので、遮蔽部材周辺は、
このフィルム部材により、残留トナーから完全に隔離さ
れ、トナーが遮蔽部材の高さを計測する手段に悪影響を
及ぼして誤動作させることはない。また、フロート部材
の上面にトナーが溜まることがないので、フロート部材
の浮揚を妨げて逆に満杯であるにもかかわらずこれを検
出できないという誤動作もなくなる。さらに、支持部材
とフロート部材間の間隙が吊りバンドにより所定値にお
さめることができるので、トナー検出機構の製造誤差を
低減させ、確実にトナーを回収できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる感光体ユニットを感光ドラムの
回転軸に垂直に切った断面図

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って矢印方向へ見た断面図

【図３】感光体ユニット駆動系の構成図

【図４】（Ａ）は支持部材の平面図、（Ｂ）はフロート
部材の平面図、（Ｃ） はトナー検出機構の平面図、
（Ｄ）は（Ｃ）の側面図

【図５】トナー検出機構の製造工程を説明するための断
面図

【図６】本発明に係わる満杯検出装置の他の例を示す斜
視図

【図７】（Ａ）は先願発明のトナー検出機構の断面図、
（Ｂ）は（Ａ）図のＢ−Ｂ線に沿って矢印方向へ見た断
面図

【図８】従来の満杯検出装置の例を示す断面図

【図９】図８のフロート部材の斜視図

【符号の説明】

１…感光体ユニット、３…感光ドラム（静電潜像担持
体）、３０…クリーニング装置、３１…残留トナー回収
ボックス、４９…フロート部材、５０…遮蔽部材、５１
…支持部材、５２…フィルム部材、５７、５９…発光素
子及び受光素子（検出手段）、６３…開口、６５…吊り
バンド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−94883（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−128782（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 21/10 - 21/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電潜像担持体表面からクリーニング装置
   により回収された残留トナーを収容する残留トナー回収
   ボックスと、該ボックス内に固定され開口を有する支持
   部材と、前記開口内に挿通される遮蔽部材を有するフロ
   ート部材と、前記支持部材とフロート部材の全周を密閉
   するように接着されるフィルム部材と、前記フロート部
   材を支持部材に懸架させるための吊りバンドと、前記遮
   蔽部材の高さを検出する検出手段とを備え、前記支持部
   材とフロート部材間の前記フィルム部材の長さを前記吊
   りバンドの長さより長く設定することを特徴とする画像
   形成装置におけるトナー満杯検出装置。
2. 【請求項２】少なくとも前記静電潜像担持体、クリーニ
   ング装置及び残留トナー回収ボックスがユニットとして
   一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の画
   像形成装置におけるトナー満杯検出装置。