JP3736116B2

JP3736116B2 - 画像記録装置

Info

Publication number: JP3736116B2
Application number: JP12225398A
Authority: JP
Inventors: 光彦宮岡; 秀明河合
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2018-05-01
Also published as: US6047141A; JPH11316492A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を用いた画像記録装置であって、現像器本体内にトナー残量検出部を設けるとともに、該トナー残量検出部を清掃するスクレーパを備えた画像記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式を用いた画像記録装置の現像器においては、トナーを貯留する現像器本体内にトナー残量検出部を設けて、トナー残量の有無を検出している。該トナー残量検出部は、凹溝が形成された透明のセンサカバーを備えており、該センサカバーの凹溝部分に光透過型センサを取り付けて、凹溝内のトナーの有無を現像器本体内のトナーの有無として検出していた。
この場合、トナー残量検出部における凹溝部分の壁面にはトナーが付着し易く、余分な箇所にトナーが付着するとトナー残量の検出を正確に行うことができなくなるため、凹溝部分を常に清浄に保っておく必要がある。
そこで、現像装置の本体内に配設したトナーの攪拌体にスクレーパを取付け、該スクレーパを攪拌体と共に回転させることによりトナー残量検出部を清掃する清掃機構を設けていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような清掃機構において、例えば、現像器本体内に残存するトナー量が少ない場合には、前記スクレーパにより前記凹溝の清掃を行った後に、残存しているトナーが該凹溝内に供給されず、現像器本体内にトナーが残っているにもかかわらず、トナー無し状態と誤検出される場合があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、現像器における以上のような課題を解決すべく、次のような手段を用いるものである。即ち、トナーが貯留される現像器本体内に、トナー残量検出部を設けるとともに、回転しながらトナー残量検出部を清掃するスクレーパを備えた画像記録装置において、貯留されたトナーを前記トナー残量検出部へ補給する補給部材を、前記スクレーパの回転方向における下流側に設け、前記スクレーパの回転軌跡と同心円弧状に前記トナー残量検出部に凹溝を形成して、該凹溝に前記スクレーパを先端より嵌入させ、前記スクレーパは、第一および第二のシート状部材で形成し、前記第一および第二のシート状部材は可撓性部材で形成され、前記第一のシート状部材の幅は前記凹溝の幅と略同一に形成すると共に、前記第二のシート状部材の幅は前記凹溝の幅よりも若干大きく形成する。
【０００５】
また、前記補給部材を、前記スクレーパの回転方向における略９０°下流側に設ける。
【０００６】
また、前記補給部材を、可撓性部材により構成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付の図面より説明する。図１は本発明の画像記録装置の内部を示す側面断面図、図２は現像器ユニット及びドラムユニットを示す側面断面図、図３はスクレーパ及び補給部材を取り付けた攪拌体を示す斜視図、図４は現像器本体に形成した凹溝を示す斜視図、図５は凹溝とスクレーパとの関係を示す断面図、図６は攪拌体に取り付けられた補給部材を示す平面図、図７は補給部材によるトナーの掻き上げ状態を示す側面図、図８は補給部材によるトナーの凹溝への供給状態を示す側面図、図９は補給部材により凹溝へトナーを供給した後の状態を示す側面図である。
【０００８】
本発明の画像記録装置の概略構成について、図１、図２により説明する。本画像記録装置は、例えば、ファクシミリ等における電子写真方式の画像記録装置に適用されており、プロセスユニット９が画像記録装置８の上部に配設され、ドラムユニット１０と現像器ユニット４等とから成っている。ドラムユニット１０内には、感光体ドラム１が配設され、該感光体ドラム１の周囲にその回転方向（矢視Ａ）に沿って帯電器２、光書き込みユニット（ＬＥＤヘッドアレイ）３、現像器ユニット４、転写器５、メモリ除去部材５１、絶縁性部材５２が順に配設されている。
【０００９】
感光体ドラム１と帯電器２とメモリ除去部材５１と絶縁性部材５２とはドラムユニット１０としてユニット化され、ドラムユニット１０の感光体ドラム１の軸１ａを現像器ユニット４に着脱自在に係合させている。
そして、このプロセスユニット９は本体フレーム２１に着脱自在に設置され、ドラムユニット１０と現像器ユニット４とを一体的に、またドラムユニット１０のみを本体フレーム２１上方に取り外し可能としている。
このように構成することで、プロセスユニット９内で用紙詰まりなどが発生した際に、容易に該用紙を取り出せるようにしている。
【００１０】
ドラムユニット１０の下流側には、用紙に転写されたトナー像を定着するための定着ユニット６が配設され、該定着ユニット６は互いに圧接された加熱ローラ６１と加圧ローラ６２とで構成されている。
ドラムユニット１０の上流側には、用紙搬送ローラ７１・７２・７２’、ピックアップローラ７３・７３’、及び給紙カセット７４・７４’から構成される記録用紙供給・搬送系７が設けられている。
前記帯電器２は、ローラ表面を導電性繊維ブラシで覆ったブラシローラ式帯電器であり、該帯電器２にはバイアス電圧が印加され、回転しながら感光体ドラム１の周面を均一に、略−７５０Ｖに帯電する。転写器５は、ウレタン樹脂等から成る導電性発泡体で構成され、該転写器５には定電流のバイアス電圧（例えば５００Ｖ〜２ｋＶ）が印加される。
【００１１】
前記現像ユニット４は、トナー４０を貯留する現像器本体４１と、該現像器本体４１の下部に配置した供給ローラ４２と、該供給ローラ４２感光体ドラム１との間に配設して互いに転接するよう位置させた現像ローラ４３と、現像器本体４１内に配設して貯留されたトナー４０を攪拌する攪拌体４４と、前記現像ローラ４３のトナー４０の搬送方向の下流側周面に弾設されたトナー膜厚規制ブレード４５とから成っている。
【００１２】
現像ローラ４３はゴム部材等で構成され、ステンレスなどの金属で形成された軸４３ａを中心にして図２における矢視Ｂ方向に回転し、該現像ローラ４３には、例えば、−３００Ｖ程度のバイアス電圧が印加されている。
また、前記トナー膜厚規制ブレード４５は、弾性を有するステンレス部材で構成されており、該トナー膜厚規制ブレード４５には、例えば、−６５０Ｖ程度のバイアス電圧が印加されている。
供給ローラ４２は発泡ウレタン等で構成され、ステンレスなどの金属で形成された軸４２ａを中心にして図２における矢視Ｃ方向に回転し、該供給ローラ４２には例えば、−６５０Ｖ程度のバイアス電圧が印加されている。
【００１３】
供給ローラ４２と現像ローラ４３との軸心間距離は、それぞれのローラ半径の合計よりも若干小さく設定されており、これにより両ローラの当接部は圧接関係となる。この圧接関係及び前記矢視Ｂ・Ｃの回転方向による、ローラ４２と現像ローラ４３との摩擦作用と、各ローラ４２・４３に印加されたバイアス電圧とが相まって、該両ローラ４２・４３付近に存在するトナー４０が帯電する。
そして、供給ローラ４２の矢視Ｃ方向への回転により、供給ローラ４２の気泡内に充填されたトナー４０が現像ローラ４３側に移送され、供給ローラ４２と現像ローラ４３との圧接部では両ローラ４２・４３の電位差により、該トナー４０が現像ローラ４３の表面に付着する。
現像ローラ４３の表面に付着したトナー４０は、該現像ローラ４３の矢視Ｂ方向への回転により、感光体ドラム１側へ搬送される。その途中、例えば、−６５０Ｖ程度に印加されたトナー膜厚規制ブレード４５により、現像ローラ４３の表面に付着したトナー４０の層厚は均一になる。
【００１４】
次に、以上のように構成した画像記録装置における画像形成プロセスについて簡単に説明する。前記感光体ドラム１が矢視Ａ方向に回転し、導電性繊維ブラシにて構成した帯電器２により該感光体ドラム１の外周表面が略−７５０Ｖに均一に帯電される。
その後、前記光書き込みユニット３により画情報に基づいて感光体ドラム１の表面に光照射が行なわれる。感光体ドラム１はアースされた光導電体より成るので、光が照射された部位、即ち画情報の黒に対応する部分の電位が−３０Ｖ程度になり、光の照射部位（画情報の黒に対応する部分）と非照射部位（画情報の白に対応する部分）とに電位差が生じ、これにより感光体ドラム１の光書き込みユニット３下流側表面には画情報に対応する静電潜像が形成される。
【００１５】
この静電潜像が現像器ユニット４に至り、該静電潜像と現像ローラ４３の表面に付着して略−６５０Ｖに帯電したトナー４０とが接すると、該トナー４０は光の照射部位との電位差によって感光体ドラム１表面の光照射部位に吸引されて、感光体ドラム１表面にはトナー像が形成される。
このトナー像は感光体ドラム１の回転により該感光体ドラム１と転写器５との転接部に達するが、この転接部には、感光体ドラム１の回転に同期して、前記ピックアップローラ７３により給紙カセット７４（７４’）から一枚ずつ繰り出された記録用紙が、搬送ローラ７２（７２’）・７１を経て導入される。
転写器５には５００Ｖ〜２ｋＶのバイアス電圧が印加されているから、感光体ドラム１表面のトナー像は転写器５に吸引されて記録用紙に付着して転写される。トナー像が転写された記録用紙は、感光体ドラム１及び転写器５の回転によりさらに搬送され、定着ユニット６に至る。
【００１６】
定着ユニット６に至った記録用紙は、加熱ローラ６１と加圧ローラ６２との圧接部に導入される。ここで、トナー４０に含まれる樹脂成分が、両ローラ６１・６２の加熱・加圧作用によって溶融し、用紙に融着して永久像が形成されて、装置外に記録用紙が排出される。トナー像が記録用紙に転写された後の感光体ドラム１表面は、転写器５の作用により０Ｖ程度になるとともに、若干の未転写トナーが残る。
感光体ドラム１はその後も回転を続けて、帯電器２により前記の如くその表面が均一に帯電され、その後のプロセスが繰り返される。
【００１７】
一方、感光体ドラム１表面に残った未転写トナーは、帯電器２とは別に設けたメモリ除去部材５１に電圧を印加することで、該メモリ除去部材５１の作用によりかき乱されて該感光体ドラム１表面で分散されるとともに、帯電される。
この場合、メモリ除去部材５１と帯電器２との間には絶縁性部材５２を介装しているので、両者間が接近した場合でも、画像形成に障害を生じさせることはない。そして、感光体ドラム１表面に残存したトナーは分散されるので、光書き込みユニット３による光照射には影響を及ぼさず、画像形成の障害になることはない。この分散された残存トナーは、現像器ユニット４に至り、現像ローラ４３との電位差により不用なトナーは吸引されて、現像器本体４１内に回収される。
そして、現像器本体４１内では、攪拌体４４の回転によりトナー４０が常に攪拌されているとともに、トナーの残量検出機構を構成しているトナー残量検出用部材５６の部分で該現像器本体４１内に残存するトナー４０の有無が検出されている。
【００１８】
次に、現像器ユニット４におけるトナーの残量検出機構について図２乃至図６により説明する。現像器本体４１内には攪拌体４４が配設され、該攪拌体４４は、回転軸４４ａを中心にして図２に示す矢視Ｄ方向に回転している。該回転軸４４ａにはシート状に形成した攪拌シート４６が、回転軸４４ａ方向のほぼ全域に渡って取り付けられており、該攪拌シート４６は、例えば、攪拌体４４の回転方向において後述するスクレーパ５７の略９０°上流側に配置されている。
そして、該攪拌体４４が回転することで、攪拌シート４６により現像器本体４１内へ貯留されたトナー４０が常時攪拌されている。
【００１９】
該攪拌体４４には、シート状に形成した二枚のシート状部材５４・５５を取付け、該シート状部材５４・５５でスクレーパ５７を形成している。
シート状部材５４・５５は、合成ゴムなどの可撓性を有した部材によって形成され、該シート状部材５４・５５は、回転軸４４ａから回転半径方向外側へ向かって突設され、シート面が回転軸と平行になるよう配設されている。
【００２０】
シート状部材５４はシート状部材５５よりも回転方向に対する上流側に配置され、シート状部材５４とシート状部材５５とは積層して取付けられている。
また、該シート状部材５５は、回転軸４４ａ方向においてシート状部材５４よりも幅広に形成され、該シート状部材５４・５５は回転軸４４ａ方向における中央部で固定具４４ｂによって固定されている。
尚、回転軸４４ａ方向におけるシート状部材５４・５５の端部５４ａと端部５５ａとは固着されておらず、互いに自由に接したり離れたりできるように構成している。
【００２１】
一方、攪拌体４４の底部側壁には、トナー残量検出用部材５６が設けられ、該トナー残量検出用部材５６内側には、攪拌体４４の回転軌跡と同心円弧状に形成した凹溝５６ａが形成されている。該凹溝５６ａの両側面５６ｂ・５６ｂは透明部材によって構成されている。
また、凹溝５６ａは前記スクレーパ５７に位置を合わせて配設され、図５に示すように該スクレーパ５７が先端から凹溝５６ａに嵌入している。
シート状部材５４は、回転軸４４ａ方向の幅寸法を凹溝５６ａと略同じに形成して、該シート状部材５４の前記端部５４ａ・５４ａは凹溝５６ａの両側面５６ｂ・５６ｂの内壁と摺接している。
そして、シート状部材５５は、回転軸４４ａ方向の幅寸法を凹溝５６ａよりも若干大きく形成して、該シート状部材５５の前記端部５５ａ・５５ａは回転方向に対して後方に屈曲しながら、凹溝５６ａの両側面５６ｂ・５６ｂの内壁と摺接しており、シート状部材５４よりも大きな圧力をもって側面５６ｂ・５６ｂの内壁と接している。
【００２２】
また、凹溝５６ａの両側面５６ｂ・５６ｂの外側には、一方に光透過型センサ５８の発光部５８ａを、他方には受光部５８ｂを配設して、該発光部５８ａから発せられた光が、凹溝５６ａの両側面５６ｂ・５６ｂを通過して受光部５８ｂで受光されるように構成し、トナー４０の有無状態を検出するようにしている。
そして、発光部５８ａから発せられた光が、予め設定した一定時間以上連続して受光部５８ｂで受光された場合にはトナー無し状態が検出され、受光部５８ｂで受光された時間がそれ以下の場合にはトナー有り状態が検出されるように残量検出機構を構成している。
【００２３】
以上のように構成したトナーの残量検出機構によって、トナー４０の有無が次のように検出される。
現像器本体４１内では攪拌体４４と一体的にスクレーパ５７が回転しており、一定間隔毎に凹溝５６ａ内を通過して、例えば現像器本体４１内にトナー４０が貯留されている場合は、凹溝５６ａ内に侵入しているトナー４０を該凹溝５６ａから掻き出す。
また、凹溝５６ａの両側面５６ｂ・５６ｂに付着したトナー４０は、該両側面５６ｂ・５６ｂに圧接したシート状部材５４・５５の端部５４ａ・５５ａが凹溝５６ａ内を摺動することによって取り除かれて、両側面５６ｂ・５６ｂは清掃される。
【００２４】
そして、現像器本体４１内にトナー４０が貯留されている場合は、スクレーパ５７が通過して側面５６ｂ・５６ｂを清掃した後に、攪拌されたトナー４０が凹溝５６ａ内に侵入するので、発光部５８ａから発せられた光は、スクレーパ５７が通過してから凹溝５６ａ内にトナー４０が侵入するまでの間受光部５８ａで受光され、トナー４０が侵入した後は該トナー４０により遮られて受光部５８ｂまで到達しなくなる。
前述のトナー無し状態が検出されるために必要である予め設定された一定時間は、この場合に発光部５８ａからの光が受光部５８ｂで受光されている時間よりも長く設定されているため、残量検出機構はトナー有り状態を検出する。
【００２５】
逆に、現像器ユニット４の現像器本体４１内にトナー４０が貯留されていない場合には、スクレーパ５７により清掃される前の凹溝５６ａの両側面５６ｂ・５６ｂ内壁にはトナー４０が付着しており、光透過型センサ５８の発光部５８ａから発せられた光は受光部５８ｂへ到達しない。
この状態において、前記スクレーパ５７が凹溝５６ａ内を通過すると、側面５６ｂ・５６ｂ内壁に付着したトナー４０がシート状部材５４・５５によって取り除かれ、その後も凹溝５６ａ内にトナー４０が侵入することはない。
この場合、回転方向に対して前方に位置しているシート状部材５４によって、側面５６ｂ・５６ｂ内壁に付着したトナー４０が取り除かれるが、仮に付着したトナー４０の全てが取り除かれなかったとしても、シート状部材５４の後方に配設したシート状部材５５により、より確実にトナー４０が除去されて、付着したトナー４０は完全に取り除かれるのである。
その結果、発光部５８ａからの光は、前述の予め設定された一定時間以上連続して受光部５８ｂで受光されることとなり、残量検出機構によってトナー無し状態が検出されるのである。
【００２６】
以上のような残量検出機構によって、現像器本体４１内に残存するトナー４０の有無状態を検出するようにしているが、トナー４０の貯留量が少ない場合は、攪拌シート４６の攪拌作用だけでは、凹溝５６ａをスクレーパ５７で清掃した後に該凹溝５６ａ内にトナー４０が侵入せず、現像器本体４１内にトナー４０が残存ているにもかかわらず、誤ってトナー無し状態が検出される場合がある。
【００２７】
そこで、本画像記録装置においては、現像器本体４１内に残存するトナー４０を、トナー残量検出用部材５６の凹溝５６ａ内に補給するための補給部材４７を設け、該補給部材４７を前記攪拌体４４の回転軸４４ａに取り付けて、攪拌体４４の回転動作に伴ってトナー４０を凹溝５６ａ内に補給して強制的に侵入させるように構成している。
【００２８】
該補給部材４７は、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）等をフィルム状に形成して構成されており、該補給部材４７は可撓性を有した可撓性部材となっている。該補給部材４７は、回転軸４４ａから回転半径方向外側へ向かって突設され、シート面が回転軸と平行になるよう配設されており、回転軸４４ａ方向の幅寸法は凹溝５６ａと略同じに形成されている。また、補給部材４７は、攪拌体４４の回転方向においてスクレーパ５７の略９０°下流側に配置されている。
【００２９】
攪拌体４４へ取り付けた補給部材４７は、攪拌体４４の回転動作に伴って一体的に回転し、現像器本体４１内に残存するトナー４０が、図７に示す如く、少量の場合においても、該補給部材４７によりトナー４０が掻き上げられる。
そして、図８に示す如く、スクレーパ５７が、凹溝５６ａ内における前記発光部５８ａ（受光部５８ｂ）が配置された部分を通過して清掃した後に、補給部材４７によりすくい上げられたトナー４０が凹溝５６ａ内へ落下する。
これにより、図９に示すように、該凹溝５６ａ内における前記発光部５８ａ（受光部５８ｂ）が配置された部分へトナー４０が補給されて侵入する。
【００３０】
このように、スクレーパ５７の下流側に配置した補給部材４７によって、凹溝５６ａ内における前記発光部５８ａ（受光部５８ｂ）が配置された部分へトナー４０を補給することにより、トナー４０が少量でも現像器本体４１内に少量でも残存していれば、凹溝５６ａ内が清掃された後に光透過型センサ５８の発光部５８ａからの光が遮られ、トナー有り状態を正しく検出できて、誤検出を防止することができるのである。
【００３１】
また、該補給部材４７は、攪拌体４４の回転方向におけるスクレーパ５７の略９０°下流側に配置されているので、現像器本体４１内にトナー４０が残存していれば、スクレーパ５７により凹溝５６ａ内が清掃された後に、トナー４０を確実に該凹溝５６ａ内へ補給することができ、トナー４０の有無状態を正確に検出することができる。
【００３２】
さらに、補給部材４７は可撓性部材により構成されているので、トナー４０の残存状態に応じて該トナー４０を掻き上げることができ、残存量の多少にかかわらず確実にトナー４０を凹溝５６ａ内へ補給することができるのである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、現像器において、以上のような構成とすることで、次のような効果を奏する。まず、請求項１の如く構成するので、トナーが現像器本体内に少量でも残存していれば、トナー残量検出部が清掃された後に、該補給部材によって該トナー残量検出部へトナーを補給することができる。また、凹溝に付着したトナーが、第一のシート状部材によって取り除かれなくても、第二のシート状部材により確実に除去される。これにより、トナー有り無し状態を正しく検出することができて、誤検出を防止することができた。
【００３４】
更に、請求項２の如く、前記補給部材を、前記スクレーパの回転方向における略９０°下流側に設けたので、現像器本体内にトナーが少量でも残存していれば、スクレーパによりトナー残量検出部が清掃された後に、トナーを確実に該トナー残量検出部へ補給することができる。
これにより、トナーの有無状態を正確に検出することができて、誤検出を確実に防止することができた。
【００３５】
更に、請求項３の如く、前記補給部材を、可撓性部材により構成したので、トナーの残存状態に応じて該トナーを掻き上げることができ、残存量の多少にかかわらず確実にトナーをトナー残量検出部へ補給することができる。
これにより、トナーの有無状態の検出を、常に、正確に行うことができることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像記録装置の内部を示す側面断面図である。
【図２】現像器ユニット及びドラムユニットを示す側面断面図である。
【図３】スクレーパ及び補給部材を取り付けた攪拌体を示す斜視図である。
【図４】現像器本体に形成した凹溝を示す斜視図である。
【図５】凹溝とスクレーパとの関係を示す断面図である。
【図６】攪拌体に取り付けられた補給部材を示す平面図である。
【図７】補給部材によるトナーの掻き上げ状態を示す側面図である。
【図８】補給部材によるトナーの凹溝への供給状態を示す側面図である。
【図９】補給部材により凹溝へトナーを供給した後の状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１感光体ドラム
４現像器ユニット
８画像記録装置
９プロセスユニット
１０ドラムユニット
４０トナー
４１現像器本体
４２供給ローラ
４３現像ローラ
４４攪拌体
４４ａ回転軸
４６攪拌シート
４７補給部材
５６トナー残量検出部材
５６ａ凹溝
５６ｂ側壁
５７スクレーパ

Claims

トナーが貯留される現像器本体内に、トナー残量検出部を設けるとともに、回転しながらトナー残量検出部を清掃するスクレーパを備えた画像記録装置において、
貯留されたトナーを前記トナー残量検出部へ補給する補給部材を、前記スクレーパの回転方向における下流側に設け、
前記スクレーパの回転軌跡と同心円弧状に前記トナー残量検出部に凹溝を形成して、該凹溝に前記スクレーパを先端より嵌入させ、
前記スクレーパは、第一および第二のシート状部材で形成し、前記第一および第二のシート状部材は可撓性部材で形成され、前記第一のシート状部材の幅は前記凹溝の幅と略同一に形成すると共に、前記第二のシート状部材の幅は前記凹溝の幅よりも若干大きく形成する、
ことを特徴とする画像記録装置。
前記補給部材を、前記スクレーパの回転方向における略９０°下流側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
前記補給部材を、可撓性部材により構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像記録装置。