JP4742773B2

JP4742773B2 - トナー濃度センサ

Info

Publication number: JP4742773B2
Application number: JP2005274059A
Authority: JP
Inventors: 徹岩波
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: JP2007086315A

Description

本発明は、現像剤中のトナー濃度を測定するトナー濃度センサに関する。

例えば、電子写真方式の複写機では、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を、トナーとキャリアからなる現像剤（２成分現像剤）を用いて現像する。この際、現像剤中のキャリアは減少しないが、トナーは静電潜像に付着して消費されるので、現像剤中のキャリアに対するトナーの比率（以下、トナー濃度）が低下する。したがって、安定した画像濃度を得るためには、現像剤中のトナー濃度を監視し、トナー濃度が低下した場合に新たなトナーを補給する必要がある。このため、現像剤の収容器にはトナー濃度センサが取り付けられている。また、補給されたトナーによって収容器内における現像剤中のトナー濃度が部分的に異なってしまうことがないよう、収容器内では現像剤を攪拌する必要がある。

特許文献１には、同文献１の図６に示すように、トナー濃度検知センサ７の検知面７ａと現像剤収容部のケーシング８の内壁との間に凹部Ｄが生じると、この凹部Ｄに現像剤が滞留し、攪拌している現像剤中のトナー濃度を正確に検知できなくなってしまうので、同文献１の図２に示すように、トナー濃度検知センサ７の検知面７ａをケーシング８の内壁よりも突出させたり、同文献１の図４に示すように、突出させた検知面７ａの周囲の内壁を検知面７ａの高さに近づくよう盛り上げることが記載されている。

また、特許文献２には、トナーセンサ５０を現像剤槽５２に取り付けるための部品点数や作業工数を減らすため、トナーセンサ５０と現像剤槽５２の双方に爪を設け、互いの爪を係合させることでトナーセンサ５０を現像剤槽５２に固定することや、トナーセンサ５０にボス２を設ける一方、現像剤槽５２に孔１１を設け、ボス２を孔１１に嵌着させることでトナーセンサ５０を現像剤槽５２に固定することが記載されている。

また、図４は、従来のトナー濃度センサ７について示す図である。図４（ａ）に示すようにトナー濃度センサ７の筐体７０は、上側の筐体７０Ａと下側の筐体７０Ｂから構成されており、図示を省略しているが筐体７０の内部には、トナー濃度測定用の回路基板や、現像剤の透磁率を検出するためのコイルが収容されている。なお、コイルについては、下側の筐体７０Ｂから突き出た円柱状のヘッド部７０Ｂ_１の内部に収容されている。

また、同図（ａ）に示すように、上側の筐体７０Ａには、図中奥側に位置するため図示していない２ヶ所を含む計４ヶ所に爪７１が設けられている。一方、下側の筐体７０Ｂには、上側の筐体７０Ａに設けられた計４ヶ所の爪７１に対向する位置に、爪７１を嵌め込むための嵌込部７２が設けられている。そして、上側の筐体７０Ａに設けられた爪７１を下側の筐体７０Ｂに設けられた嵌込部７２に嵌め込むことで、接着剤やネジ等を用いることなく、上側の筐体７０Ａと下側の筐体７０Ｂを嵌着させることができ、図４（ｂ）に示すようなトナー濃度センサ７の筐体７０を組み立てることができる。

なお、同図（ｂ）に示すように、トナー濃度センサ７は、トナー濃度測定用の回路基板を内蔵する板状のベース部７０ＡＢと、現像剤の透磁率を検出するためのコイルを内蔵する円柱状のヘッド部７０Ｂ_１から構成されることになる。また、同図（ｂ）において図中左端には、ベース部７０ＡＢよりも厚さの薄い肉薄部７０Ｂ_２が設けられている。この肉薄部７０Ｂ_２は、トナー濃度センサ７を現像剤収容器の外壁に固定する際に使用される。また、ヘッド部７０Ｂ_１は、現像剤収容器の壁を貫通する孔に差し込まれ、その先端に位置する円形のセンサ面７０Ｂ_３が、現像剤収容器内で攪拌されている現像剤に接する。さらに、同図（ｂ）において、ベース部７０ＡＢの下側の面、すなわちヘッド部７０Ｂ_１が突き出ている面が、トナー濃度センサ７を現像剤収容器に取り付ける際に、現像剤収容器の外壁と対向する取付面７０Ｂ_４となる。

特開平９−３０５０１５号公報特開平９−３１９２０６号公報

ところで、特許文献１に記載された技術では、トナー濃度検知センサ７の検知面７ａを現像剤収容部のケーシング８の内壁よりも必ず突出させるようにしたので、検知面７ａの手前に窪み（凹部Ｄ）が生じることがない。よって、現像剤収容部で攪拌されている現像剤が窪みに滞留してしまうことはないが、逆に、検知面７ａが内壁よりも突出しているので、現像剤収容部内における現像剤の流れを乱してしまうことになる。現像剤の透磁率は、検知面７ａの手前に存在する現像剤の量や密度に応じて変化するため、現像剤の流れを乱してしまうとトナー濃度を正確に測定できない場合がある。

また、特許文献２に記載された技術では、トナーセンサ５０と現像剤槽５２の双方に、係合用の爪を設けたり、ボス２や孔１１を設けることで、トナーセンサ５０を取り付けるための部品点数や作業工数を減らしているが、ネジ止めの場合と比較してトナーセンサ５０を現像剤槽５２側に付勢する力が弱くなってしまうため、以下に述べるような問題が生じる。

すなわち、図４（ａ）に示した上側の筐体７０Ａと下側の筐体７０Ｂを嵌着させた場合、トナー濃度センサ７の取付面７０Ｂ_４が平坦な状態を維持できず、例えば、図５（ａ）に示すように取付面７０Ｂ_４の両端が図中下側に歪んでしまうことがある。これは、下側の筐体７０Ｂにおいて嵌込部７２の部分が、側面を切り欠いたことで断面がコの字状でなく平板状になってしまい、厚みも薄いことから、剛性が弱くなってしまったためである。このため、爪７１を嵌込部７２に嵌め込んだことによって、取付面７０Ｂ_４の両端が歪んでしまうのである。

したがって、このように取付面７０Ｂ_４が歪んだトナー濃度センサ７を現像剤収容器に取り付けた場合、ネジ止めの場合のようにトナー濃度センサ７を現像剤収容器側に付勢する力が強くないと、図５（ｂ）に示すように、現像剤収容器９０の外壁とトナー濃度センサ７の取付面７０Ｂ_４との間には、ヘッド部７０Ｂ_１の近辺に隙間が生じてしまい、現像剤収容器９０の壁を貫通する孔９１の内側で、センサ面７０Ｂ_３が内壁まで到達できず窪みが生じてしまう。よって、この窪みの部分に現像剤が滞留してしまい、現像剤収容器９０内で攪拌されている現像剤中のトナー濃度を正確に測定することができなくなってしまう。

本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トナー濃度センサを正確な位置に簡単に取り付けられるようにすることである。

上記課題を解決するため、本発明は、現像剤を収容する収容器の外壁に取り付けられ、前記収容器内で攪拌されている現像剤中のトナー濃度を測定する透磁率型のトナー濃度センサであって、当該トナー濃度センサを前記収容器に取り付ける場合に前記外壁と対向する略長方形の取付面を有するとともに、トナー濃度測定用の回路基板を内蔵する板状のベース部材と、現像剤の透磁率を検出するためのコイルを内蔵しており、当該トナー濃度センサを前記収容器に取り付ける場合に前記外壁に設けられた孔に差し込まれる、前記取付面から突き出た柱状のヘッド部とを備え、前記取付面は、前記ヘッド部が突き出ている方向に凸となるよう当該取付面の長手方向に沿って湾曲していることを特徴としている。

本発明によれば、トナー濃度センサを正確な位置に簡単に取り付けられるようになる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
［Ａ．第１実施形態］
図１は、本実施形態に係るトナー濃度センサ１と、このトナー濃度センサ１を現像剤収容器９０の外壁に取り付けた場合について示す図である。図１（ａ）はトナー濃度センサ１の側面図であり、同図（ａ）に示すようにトナー濃度センサ１は、トナー濃度測定用の回路基板１１を内蔵する板状のベース部１０Ａと、現像剤の透磁率を検出するためのコイル１２を内蔵する円柱状のヘッド部１０Ｂによって構成されている。なお、図中、ベース部１０Ａの左端には肉薄部１０Ａ_１が設けられている。この肉薄部１０Ａ_１は、トナー濃度センサ１を現像剤収容器の外壁に固定する際に使用される。また、ヘッド部１０Ｂは、現像剤収容器の壁を貫通する孔に差し込まれ、その先端に位置する円形のセンサ面１０Ｂ_１が、現像剤収容器内で攪拌されている現像剤に接する。

また、同図（ａ）において、ベース部１０Ａの下側の面、すなわちヘッド部１０Ｂが突き出ている面が、トナー濃度センサ１を現像剤収容器に取り付ける際に、現像剤収容器の外壁と対向する取付面１０Ａ_２となる。図１（ｂ）は取付面１０Ａ_２の平面図であり、同図（ｂ）に示すように取付面１０Ａ_２の形状は略長方形である。また、この取付面１０Ａ_２は、図１（ａ）に示したように、図中下側に凸となるよう、トナー濃度センサ１の長手方向に沿って緩やかに湾曲している。

一方、図１（ｃ）および図１（ｄ）は、トナー濃度センサ１を現像剤収容器９０の外壁に取り付けた場合について示す図である。同図（ｃ）において、現像剤収容器９０の外壁には、現像剤収容器９０内まで貫通する孔９１と、トナー濃度センサ１を背後から現像剤収容器９０側に付勢するとともに固定するＬ字状の固定部材９２，９３が設けられている。なお、図示を省略しているが、孔１１の内面には、ヘッド部１０Ｂとの隙間から現像剤が外部に漏れ出すことを防ぐため、ウレタン等の封止材が取り付けられている。また、透磁率型のトナー濃度センサ１を用いているので、固定部材９２，９３の材質は、透磁率の測定に影響を及ぼすことのないプラスチックやゴム等を用いることが望ましい。

また、トナー濃度センサ１を現像剤収容器９０の外壁に取り付ける際には、図１（ｄ）に示すように、まず、トナー濃度センサ１を点線で示す位置に持ってきて、ヘッド部１０Ｂを孔９１に差し込む。この後、ヘッド部１０Ｂを中心にトナー濃度センサ１を矢印の方向に回転させて、ベース部１０Ａを、Ｌ字状の固定部材９２，９３の受け部と現像剤収容器９０の外壁との間に押し込んで固定する。これにより肉薄部１０Ａ_１が固定部材９２によって固定され、ベース部１０Ａの他方の端が固定部材９３によって固定される。

また、図示を省略しているが、トナー濃度センサ１のベース部１０Ａにおいて、肉薄部１０Ａ_１と反対側の端部には、トナー濃度センサ１の測定結果を現像装置の制御部に出力するためのコネクタが設けられており、トナー濃度センサ１を現像剤収容器９０に取り付ける際には、このコネクタにケーブルを差し込む必要がある。また、現像剤収容器９０は、円筒型等、その外壁が平面であることは少ないが、トナー濃度センサ１の取付位置については、フラットになるよう外壁が形成されている。あるいはトナー濃度センサ１の取付位置をフラットにするためのベース部材が外壁に組み付けられている。

このようにして現像剤収容器９０の外壁に取り付けられたトナー濃度センサ１は、図１（ｃ）に示すように、取付面１０Ａ_２が弓のように湾曲しており、かつ、固定部材９２，９３によって両方の端部を背後から現像剤収容器９０側に付勢しているので、トナー濃度センサ１を現像剤収容器９０側にしっかりと押さえ付けることができる。つまり、ネジ止めを行わなくても、トナー濃度センサ１を現像剤収容器９０側に付勢する十分な力を得ることができるから、図１（ｃ）に示すように、孔９１に差し込まれたヘッド部１０Ｂのセンサ面１０Ｂ_１と、現像剤収容器９０の内壁の高さを揃えることができる。よって、現像剤収容器９０内で攪拌されている現像剤の流れを乱すことがなく、トナー濃度を正確に測定することができる。また、図１（ｄ）を用いて説明したように、現像剤収容器９０の外壁にトナー濃度センサ１を簡単に取り付けることができる。

［Ｂ．第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と共通する部分については説明を簡略化するとともに同じ符号を使用するものとする。

図２は、本実施形態に係るトナー濃度センサ２と、このトナー濃度センサ２を現像剤収容器９０の外壁に取り付けた場合について示す図である。図２（ａ）に示すようにトナー濃度センサ２の筐体２０は、上側の筐体２０Ａと下側の筐体２０Ｂから構成されており、図示を省略しているが筐体２０の内部には、トナー濃度測定用の回路基板や、現像剤の透磁率を検出するためのコイルが収容されている。なお、コイルについては、下側の筐体２０Ｂから突き出た円柱状のヘッド部２０Ｂ_１の内部に収容されている。また、同図（ａ）に示すように、下側の筐体２０Ｂには、図中奥側に位置するため図示していない２ヶ所を含む計４ヶ所に爪２１が設けられている。一方、上側の筐体２０Ａには、下側の筐体２０Ｂに設けられた計４ヶ所の爪２１に対向する位置に、爪２１を嵌め込むための嵌込部２２が設けられている。

そして、下側の筐体２０Ｂに設けられた爪２１を上側の筐体２０Ａに設けられた嵌込部２２に嵌め込むことで、接着剤やネジ等を用いることなく、上側の筐体２０Ａと下側の筐体２０Ｂを嵌着させることができ、図２（ｂ）に示すようなトナー濃度センサ２の筐体２０を組み立てることができる。なお、同図（ｂ）に示すように、トナー濃度センサ２は、トナー濃度測定用の回路基板を内蔵する板状のベース部２０ＡＢと、現像剤の透磁率を検出するためのコイルを内蔵する円柱状のヘッド部２０Ｂ_１から構成されることになる。また、同図（ｂ）において、図中左端には、ベース部２０ＡＢよりも厚さの薄い肉薄部２０Ｂ_２が設けられている。この肉薄部２０Ｂ_２は、トナー濃度センサ２を現像剤収容器９０の外壁に固定する際に使用される。

また、ヘッド部２０Ｂ_１は、現像剤収容器９０の壁を貫通する孔９１に差し込まれ、その先端に位置する円形のセンサ面２０Ｂ_３が、現像剤収容器９０内で攪拌されている現像剤に接する。さらに、同図（ｂ）において、ベース部２０ＡＢの下側の面、すなわちヘッド部２０Ｂ_１が突き出ている面が、トナー濃度センサ２を現像剤収容器９０に取り付ける際に、現像剤収容器９０の外壁と対向する取付面２０Ｂ_４となる。この取付面２０Ｂ_４の形状は略長方形である。

なお、現像剤収容器９０の外壁に設けられている孔９１およびＬ字状の固定部材９２，９３については、上述した第１実施形態と同じであるので説明を省略する。また、トナー濃度センサ２を現像剤収容器９０に取り付ける手順についても、第１実施形態において図１（ｄ）を参照して説明した手順と同じである。

この本実施形態に係るトナー濃度センサ２は、上側の筐体２０Ａと下側の筐体２０Ｂを嵌着させるための嵌込部２２を、下側の筐体２０Ｂに設けるのではなく、上側の筐体２０Ａに設けている。したがって、上側の筐体２０Ａと下側の筐体２０Ｂを嵌着させた場合に筐体２０が歪むことがあっても、剛性が弱いのは嵌込部２２の部分であるから、上側の筐体２０Ａの両端が図２（ｃ）に示すように図中上側に歪んでしまうだけである。つまり、トナー濃度センサ２の取付面２０Ｂ_４はフラットなままであり、また、トナー濃度センサ２は、固定部材９２，９３によって背後から現像剤収容器９０側に付勢される。

したがって、トナー濃度センサ２の取付面２０Ｂ_４と現像剤収容器９０の外壁との間に隙間が生じることはないから、図２（ｃ）に示すように、孔９１に差し込まれたヘッド部２０Ｂ_１のセンサ面２０Ｂ_３と、現像剤収容器９０の内壁の高さを揃えることができる。よって、現像剤収容器９０内で攪拌されている現像剤の流れを乱すことがなく、トナー濃度を正確に測定することができる。また、現像剤収容器９０の外壁にトナー濃度センサ２を簡単に取り付けることができる。

［Ｃ．第３実施形態］
次に第３実施形態について説明する。
図３は、本実施形態に係るトナー濃度センサ３と、このトナー濃度センサ３を現像剤収容器９０の外壁に取り付けた場合について示す図である。この図３（ａ）および図３（ｂ）に示すトナー濃度センサ３が、図４（ａ）および図４（ｂ）に示した従来のトナー濃度センサ７と異なるのは、本実施形態におけるトナー濃度センサ３では、上側の筐体３０Ａと下側の筐体３０Ｂを嵌着させるための爪３１と嵌込部３２が、トナー濃度センサ３の中央部に計２ヶ所設けられているのに対し、従来のトナー濃度センサ７では、爪７１と嵌込部７２が計４ヶ所に設けられている点である。なお、上側の筐体に爪が設けられている一方、下側の筐体に嵌込部が設けられている点では、本実施形態におけるトナー濃度センサ３と従来のトナー濃度センサ７は共通している。また、トナー濃度センサ３を現像剤収容器９０に取り付ける手順については第１実施形態と同じであるので説明を省略する。

本実施形態におけるトナー濃度センサ３では、従来同様、下側の筐体３０Ｂに嵌込部３２を設けているので、上側の筐体３０Ａと下側の筐体３０Ｂを嵌着させた場合、嵌込部３２の部分、すなわち取付面３０Ｂ_４の中央部分が歪んでしまい、図中上側に湾曲してしまう。したがって、このようなトナー濃度センサ３を現像剤収容器９０に取り付けた場合、トナー濃度センサ３の取付面３０Ｂ_４と現像剤収容器９０の外壁との間に隙間が生じ、孔９１の内側でセンサ面３０Ｂ_３が内壁まで到達できず窪みが生じてしまう恐れがある。

このため、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、現像剤収容器９０の外壁に設けられたＬ字状の固定部材９２，９３のうち、固定部材９３の位置を嵌込部３２の近傍にすることで、現像剤収容器９０の外壁とトナー濃度センサ３の取付面３０Ｂ_４との間に隙間が生じることを防いでいる。このような構成であっても、トナー濃度センサ３のセンサ面３０Ｂ_３と、現像剤収容器９０の内壁の高さを揃えることができるから、現像剤収容器９０内で攪拌されている現像剤の流れを乱すことがなく、トナー濃度を正確に測定することができる。また、現像剤収容器９０の外壁にトナー濃度センサ３を簡単に取り付けることができる。

なお、固定部材９３の設置位置は、嵌込部３２の近傍であると、現像剤収容器９０の外壁とトナー濃度センサ３の取付面３０Ｂ_４との間に生じる隙間を解消する上で効果的である。しかしながら、基本的には、トナー濃度センサ３のセンサ面３０Ｂ_３と、現像剤収容器９０の内壁の高さを揃えること、すなわち、ヘッド部３０Ｂ_１の近傍における隙間をなくすことが重要であるので、固定部材９３の設置位置を嵌込部３２よりも孔９１に近い位置とすることが望ましい。

また、現像剤収容器９０を備える電子写真方式の現像装置（例えば複写機やプリンタ）の構成は、以下の通りである。すなわち、現像装置では、感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を現像剤収容器９０内の現像剤を使用して現像する。この現像の際には、現像ローラを用いて感光体ドラム上の静電潜像に現像剤中のトナーを付着させる。現像されたトナー像は記録用紙に転写・定着されて出力される。また、現像装置の制御部は、トナー濃度センサ１，２，３の測定結果に基づいて現像剤収容器９０内における現像剤中のトナー濃度を監視し、トナー濃度が予め定められた許容値よりも低下した場合には、補給用のトナーを収容するトナー収容器から新たなトナーを現像剤収容器９０内に補給する。また、補給されたトナーによって現像剤収容器９０内における現像剤中のトナー濃度が部分的に異なってしまうことがないよう、現像剤収容器９０内ではオーガー等によって現像剤が攪拌されている。

第１実施形態に係るトナー濃度センサ１と、このトナー濃度センサ１を現像剤収容器９０の外壁に取り付けた場合について示す図である。第２実施形態に係るトナー濃度センサ２と、このトナー濃度センサ２を現像剤収容器９０の外壁に取り付けた場合について示す図である。第３実施形態に係るトナー濃度センサ３と、このトナー濃度センサ３を現像剤収容器９０の外壁に取り付けた場合について示す図である。従来のトナー濃度センサ７について示す図である。取付面７０Ｂ_４が歪んだトナー濃度センサ７と、このトナー濃度センサ７を現像剤収容器９０の外壁に取り付けた場合について示す図である。

符号の説明

１，２，３，７…トナー濃度センサ、１１…回路基板、１２…コイル、２０，３０，７０…筐体、２０Ａ，３０Ａ，７０Ａ…上側の筐体、２０Ｂ，３０Ｂ，７０Ｂ…下側の筐体、１０Ａ，２０ＡＢ，３０ＡＢ，７０ＡＢ…ベース部、１０Ｂ，２０Ｂ_１，３０Ｂ_１，７０Ｂ_１…ヘッド部、１０Ａ_１，２０Ｂ_２，３０Ｂ_２，７０Ｂ_２…肉薄部、１０Ｂ_１，２０Ｂ_３，３０Ｂ_３，７０Ｂ_３…センサ面、１０Ａ_２，２０Ｂ_４，３０Ｂ_４，７０Ｂ_４…取付面、２１，３１，７１…爪、２２，３２，７２…嵌込部、９０…現像剤収容器、９１…孔、９２，９３…固定部材。

Claims

現像剤を収容する収容器の外壁に取り付けられ、前記収容器内で攪拌されている現像剤中のトナー濃度を測定する透磁率型のトナー濃度センサであって、
当該トナー濃度センサを前記収容器に取り付ける場合に前記外壁と対向する略長方形の取付面を有するとともに、トナー濃度測定用の回路基板を内蔵する板状のベース部材と、
現像剤の透磁率を検出するためのコイルを内蔵しており、当該トナー濃度センサを前記収容器に取り付ける場合に前記外壁に設けられた孔に差し込まれる、前記取付面から突き出た柱状のヘッド部とを備え、
前記取付面は、前記ヘッド部が突き出ている方向に凸となるよう当該取付面の長手方向に沿って湾曲している
ことを特徴とするトナー濃度センサ。