JP5022726B2 - 検知窓のトナー付着防止装置、トナー補給装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置におけるトナーの有無を検知するための検知窓のトナー付着防止装置に関するものである。

特開２００３−２３３２４８号公報 特開２０００−３１０９０１号公報

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体上に形成した静電潜像に現像装置よりトナーを付与して可視化している。トナーは現像により消費されるので、トナー補給装置により消費分のトナーを補給するようになっている。トナー補給装置にはトナーボトルあるいはトナーカートリッジなどと呼ばれるトナー収納容器が着脱自在に装着され、トナー収納容が空になると、あらかじめ用意されているトナー充填済みの新しいトナー収納容器と交換される。

特許文献１には、ボトル内部に螺旋状の溝が形成され、該ボトルを回転させることにより口部からトナーを流出できるようにしたトナーボトル及び上記トナーボトルが着脱自在に装着されるトナー補給装置が記載されている。そのトナー補給装置では、トナーボトルが空になると、上記トナーボトルのみをユーザが交換する形態である。

特許文献２には、ボトル内部に螺旋状の溝が形成されたトナーボトル先端の口部に、トナー補給口を有するキャップを備えたトナーカートリッジ及び上記トナーカートリッジが着脱自在に装着されるトナー補給装置が開示されている。そのトナー補給装置では、トナーボトルが空になると、上記トナーカートリッジをユーザが交換する形態であるが、ボトル口部にキャップを備えることにより、ユーザが直接ボトル開口に触れるのを防ぐことができる。

ところで、トナー収納容器から現像装置へとトナーを供給するトナー供給装置として、モーノポンプ（粉体ポンプ）を用いるものは周知である。モーノポンプを用いたトナー供給装置では、トナーボトルあるいはトナーカートリッジをセット部にセットすると、ボトルあるいはカートリッジ側の補給口に本体側に設けられたノズルが勘合し、本体側にトナーを供給することができる状態になる。そして、上記ノズル勘合後に、モーノポンプによりトナーを吸引して現像装置へとトナーを搬送する。

モーノポンプを用いたトナー供給装置（補給装置）では、ノズル本体に、あるいはノズルとモーノポンプとの間に、トナーの有無を判断するための透明な検知窓を設け、そこに光透過型センサーを配置して検知窓内のトナーの有無を検知するように構成したものがある。

しかしながら、従来のトナー補給装置では、トナーの有無を判断するための検知窓の内壁にトナーが大量に付着してしまうとセンサ光が遮られてしまい、本来はトナーが無いのにトナー有りと判断してしまう誤検知が発生するという問題があった。

本発明は、上述の問題を解決し、検知窓の汚れによる誤検知を未然に防止することのできるトナー付着防止装置及びこれを備えたトナー補給装置ならびに画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、トナー収納容器と現像装置の間のトナー補給路に配置されてトナーの有無を検出するための検知窓へのトナー付着を防止するトナー付着防止装置において、前記検知窓と、前記トナー補給路の垂直部に配置された前記検知窓の内面を清掃する清掃手段とを備え、前記検知窓は、トナー搬送路側におけるトナー搬送方向両側端部が曲面形状に形成されていることにより解決される。

また、前記清掃手段は、トナーが搬送される方向を軸として回転可能に支持された清掃部材を有し、該清掃部材を回転させることにより前記検知窓を清掃すると好ましい。

また、前記清掃部材は前記検知窓部に位置する清掃部を有し、該清掃部が平板状に形成されていると好ましい。
また、前記清掃部材は前記平板状清掃部に、光学式センサのセンサ光を通過させるための開口部を有すると好ましい。

また、前記清掃手段は、トナーが搬送される方向に沿って移動可能に支持された清掃部材を有し、該清掃部材を移動させることにより前記検知窓を清掃すると好ましい。

また、前記清掃部材は前記検知窓の内面に摺接する清掃部を有すると好ましい。
また、前記清掃部がリング状に形成されていると好ましい。
また、前記清掃手段は、前記清掃部材の前記清掃部を前記検知窓の検知領域外をホームポジションとして位置させると好ましい。

また、前記清掃部材がトナーが搬送される方向と平行に設置されていると好ましい。
また、前記清掃手段は、前記清掃部材の少なくとも前記検知窓を清掃する清掃部が弾性部材により形成されると好ましい。

また、前記清掃手段は、前記清掃部材の少なくとも前記検知窓を清掃する清掃部が透明部材により形成されると好ましい。

また、前記検知窓は、トナー搬送方向の前後両側の端面に圧接される弾性シール部材によりシールされていると好ましい。

また、前記検知窓は、トナー搬送路側の前記端面において前記弾性シール部材と検知窓との接触開始点よりも外側で前記曲面形状が開始されていると好ましい。
また、前記検知窓は、前記曲面形状に形成された端部以外の前記端面が平面状に形成されていると好ましい。

また、前記検知窓がガラス材料により形成されていると好ましい。
また、前記の課題は、本発明により、トナー収納容器と、トナー移送手段を備え、前記トナー収納容器内のトナーを前記トナー移送手段により現像装置へ補給するトナー補給装置であって、請求項１〜１６のいずれか１項に記載のトナー付着防止装置を有するトナー補給装置により解決される。

また、光学式センサによりトナーの有無を検出すると好ましい。
また、前記光学式センサが透過型光センサであると好ましい。
また、前記トナー移送手段がモーノポンプであると好ましい。

また、前記モーノポンプが前記トナー付着防止装置の下流側に配置された吸引型モーノポンプであると好ましい。
また、前記トナー収納容器に収容されたトナーが小粒径重合トナーであると好ましい。

また、前記トナー収納容器に収容されたトナーは、あらかじめキャリアが混合されたプレミックス剤であると好ましい。
また、前記トナー収納容器のトナー供給口に係合されるノズル部材を有し、前記トナー付着防止装置の前記検知窓が前記ノズル部材に設けられていると好ましい。

また、前記の課題は、本発明により、請求項１７〜２４のいずれか１項に記載のトナー補給装置を備える画像形成装置により解決される。

また、前記清掃手段を、前記トナー移送手段の駆動に同期させて作動させると好ましい。
また、前記トナー移送手段を駆動する場合、その駆動開始よりも所定時間早く前記清掃手段を作動させると好ましい。

また、前記トナー移送手段を所定回数駆動するごとに前記清掃手段を作動させると好ましい。
また、現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、該トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて前記清掃手段を作動させると好ましい。

請求項１のトナー付着防止装置によれば、検知窓の内面を清掃する清掃手段を備えるので、検知窓の汚れによる誤検知を未然に防止することができる。またその結果、誤検知によって生じる現像装置のトナー濃度低下を防ぎ、低濃度画像の出力が防止され、用紙やトナーを無駄にすることが無く、資源の無駄を防ぐことができる。
また、検知窓はトナー搬送路側の端部を曲面形状に形成されているので、トナー付着の起点となる角部を無くし、検知窓へのトナー付着を防止することができる。したがって、検知窓の汚れによる誤検知を未然に防止することができる。またその結果、誤検知によって生じる現像装置のトナー濃度低下を防ぎ、低濃度画像の出力が防止され、用紙やトナーを無駄にすることが無く、資源の無駄を防ぐことができる。
またトナー搬送方向の前後両側でのトナー付着を防止することができる。

請求項２の構成により、清掃部材を回転させることで検知窓を効率良く清掃してトナー付着を防止することができる。
請求項３の構成により、清掃部を平板状とすることでトナー搬送性への影響を最小限に抑制することができる。

請求項４の構成により、平板状清掃部に開口部を設けることでセンサ光を遮ることが無い。
請求項５の構成により、清掃部材をトナー搬送方向に沿って移動させることで検知窓を効率良く清掃してトナー付着を防止することができる。

請求項６の構成により、検知窓の内面に摺接する清掃部により確実に検知窓を清掃することができる。
請求項７の構成により、清掃部をリング状とすることによりトナー搬送性への影響を最小限に抑制することができる。

請求項８の構成により、清掃部材の清掃部のホームポジションを検知窓の検知領域外とすることで、検知の邪魔をすることが無い。
請求項９の構成により、清掃部材がトナー搬送方向と平行に設置されるので、トナー搬送性に影響することなくトナー付着を防止することができる。

請求項１０の構成により、少なくとも清掃部を弾性部材により形成することで効果的に清掃を行なえるので、トナー付着防止が効率良く行なわれる。
請求項１１の構成により、少なくとも清掃部を透明部材で形成することにより、センサ光路を遮ることなく検知窓部を清掃してトナー付着を防止することが可能となる。

請求項１２の構成により、トナー搬送方向の前後両側を弾性シール部材により機密性を確保してトナー漏れを防止できる。

請求項１３の構成により、トナー補給路内において検知窓の角部が存在しなくなり、トナー付着が効果的に防止される。
請求項１４の構成により、シール部材との接触面積を維持することができ、機密性の低下防止とトナー付着防止の両立を図ることができる。

請求項１５の構成により、トナー汚染に強い材料であるガラスを用いることでトナーが付着しにくくなり、検知窓の汚れを防止することができる。
請求項１６のトナー補給装置によれば、トナー収納容器と現像装置の間に設けた検知窓部におけるトナー付着を防止できるので、検知窓の汚れによる誤検知を未然に防止することができる。またその結果、誤検知によって生じる現像装置のトナー濃度低下を防ぎ、低濃度画像の出力が防止され、用紙やトナーを無駄にすることが無く、資源の無駄を防ぐことができる。

請求項１７の構成により、光学式センサを用いることで低コストに精度良くトナーの有無を検出することができる。
請求項１８の構成により、透過型光センサを用いることで、簡単な検知部の構成で精度良く確実にトナーの有無を検出することができる。

請求項１９の構成により、モーノポンプを用いることで確実なトナー補給を行なうことができる。
請求項２０の構成により、トナー付着防止装置の下流側からモーノポンプでトナーを吸引するので、検知窓部でのトナー詰まりを抑制し、確実な検出が期待できる。

請求項２１の構成により、小粒径重合トナーを用いる場合でも、トナーの有無を確実に検出することができる。
請求項２２の構成により、トナーとしてプレミックス剤を用いる場合でも、トナーの有無を確実に検出することができる。

請求項２３の構成により、ノズル部材に設けた検知窓におけるトナー付着を防止することができ、誤検知を防止することができる。
請求項２４の画像形成装置によれば、トナー収納容器と現像装置の間に設けた検知窓部におけるトナー付着を防止できるので、確実なトナー補給が行なえるとともに、検知窓の汚れによる誤検知を未然に防止することができる。またその結果、誤検知によって生じる現像装置のトナー濃度低下を防ぎ、低濃度画像の出力が防止され、用紙やトナーを無駄にすることが無く、資源の無駄を防ぐことができる。

請求項２５の構成により、清掃手段をトナー移送手段の駆動に同期させて作動させるので、清掃部材の駆動時間を抑制し、清掃部材の磨耗や劣化を抑制することができる。したがって、清掃性能の維持及び耐久性の点で有利である。

請求項２６の構成により、粉体ポンプの動作開始に先がけて清掃部材を駆動開始させるので、検知精度を向上させることができる。また、清掃部材の駆動時間を抑制して清掃部材の磨耗や劣化を抑制することができる。

請求項２７の構成により、トナー移送手段を所定回数駆動するごとに清掃手段を作動させるので、清掃部材の駆動時間が最小限で済み、清掃部材の磨耗や劣化を抑制することができる。したがって、清掃性能の維持及び耐久性の点で有利である。

請求項２８の構成により、トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて清掃手段を作動させるので、清掃部材の駆動時間が最小限で済み、清掃部材の磨耗や劣化を抑制することができる。したがって、清掃性能の維持及び耐久性の点で有利である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るトナー付着防止装置を有するトナー補給装置を備えた画像形成装置の一例であるカラー複写機を示す断面構成図である。このカラー複写機は、中央に複写機本体１００、その下部にテーブル状に構成された給紙部２００が配置され、複写機本体１００の上方にスキャナ３００、スキャナ３００の上方に自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）４００を配置した構成となっている。

複写機本体１００には、複数のローラ１４、１５、１６に巻き掛けられた可撓性を有する無端ベルトにより構成された像担持体としての中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、複数のローラ１４，１５，１６のうち１つのローラが図示していない駆動装置によって回転駆動され、これにより中間転写ベルト１０が矢印で示す図中時計回りに走行駆動され、他のローラが従動回転する。このように走行する中間転写ベルト１０の上部走行辺には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各作像ユニット１８が横に並んで配置されている。すなわち、ローラ１４とローラ１５間のベルト走行辺上に、４つの画像形成手段１８を配置してタンデム作像部２０を構成している。

４個の作像ユニット１８は、中間転写ベルト１０に接する潜像担持体としての感光体ドラム４０を具備している。この感光体ドラム４０の周りには、帯電装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が配置され、さらに感光体ドラム４０が中間転写ベルト１０に接する位置における中間転写ベルト１０の内側には転写装置６２が設けられている。本実施形態の場合、４個の作像ユニット１８は同一構造に構成されているが、現像装置のトナーの色がブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４色に異なっている。また、各作像ユニット１８の上方には光変調されたレーザ光を各感光体ドラム表面に照射する露光装置２１が配置され、このレーザ光は帯電装置と現像装置の間で感光体ドラムに照射する。露光装置２１は、各作像ユニット１８毎に設けてもよいが、共通の露光装置２１を用いればコストの点で有利である。

中間転写ベルト１０を挟んでタンデム作像部２０と反対の側には、２次転写装置２２が設けられている。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を巻き掛け、該ベルトが中間転写ベルト１０を介してローラ１６に押し当てられるように配置されている。

図１において、２次転写装置２２の左横には、シート上に担持された転写画像を定着するための定着装置２５が設けられている。本実施形態の定着装置２５は、加圧ローラ２７と、該加圧ローラ２７に押し当てた無端ベルトである定着ベルト２６とを具備している。

上述した２次転写装置２２は、画像転写後のシートを定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、転写後のシートを定着装置２５まで搬送するシート搬送装置を、別途設ける必要が生ずる。

なお、図示例では、このような２次転写装置２２及び定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備えている。

さて、上記のように構成されたカラー複写機を用いてコピーをとる場合について説明する。まず、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。

そして、図示していないスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動した後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読み取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。

また、図示していないスタートスイッチを押すと、中間転写ベルト１０が回転走行し、同時に、個々の作像ユニット１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の走行とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。

さらに、スタートスイッチを押すことで、給紙部２００の給紙ローラ４２の１つを選択的に回転駆動し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。

または、手差し給紙を選択した場合には給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。

そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上に一括してフルカラー画像を記録する。

画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。

一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像部２０による再度の画像形成に備える。

図２は、作像ユニット１８の現像装置にトナーを補給するトナー補給機構を示す斜視図である。この図において、符号６０は各色作像ユニット１８毎に設けられる現像装置であり、その各現像装置６０毎に粉体ポンプ７０が備えられる。ここでは図２で一番手前に位置するブラック用の機器で説明する。粉体ポンプ７０にはトナー補給チューブ９１を介してノズル９０が接続されている。ノズル９０は図示していない機枠に支持されており、後述するトナーボトル１８０をセット部にセットすることで、ノズル先端がボトル内に挿入される。

上記粉体ポンプ７０は、駆動モータ７１により回転駆動される駆動シャフト７２に装着された駆動シャフトギヤ７３から連絡ギヤ７４を介して駆動される。粉体ポンプ７０としては周知の構成のモーノポンプを採用することが可能である。粉体ポンプ７０により移送されたトナーは、一旦サブホッパ７５に収納され、サブホッパ下部のトナー補給口７６より現像装置６０へトナーが供給される。トナーとしては各種トナーを使用できるが、例えば平均粒径７μｍ以下の小粒径重合トナーが好適に用いられる。また、トナーにあらかじめキャリアを混合したプレミックス剤を用いることもできる。

図３は、トナーボトル及びトナーボトルが装着される画像形成装置本体側のノズル部材を示す斜視図である。また、図４は、トナーボトルのトナー供給口付近の断面図である。これらの図に示すように、トナーボトル１８０は、円筒状のボトル本体１８１と、そのボトル本体と相対的に回転可能なキャップ１８３及びホルダ１８４を有している。ボトル本体１８１には、その周面にボトルが回転することによって収納したトナーをキャップ１８３側へ搬送する螺旋１８２が形成されている。

上記キャップ１８３は、ホルダ１８４を介してボトル本体１８１に装着される。図４に示すように、ホルダ１８４のボトル本体側端部には爪部１８４ａが設けられ、この爪部１８４ａがボトル本体１８１に形成された円周溝１８７に係止されることにより、キャップ１８３及びホルダ１８４がボトル本体１８１に相対的に回転可能に構成されている。なお、ボトル本体１８１とキャップ１８３の接合部にはシール１８８を介在させて当該部からのトナー漏れを防いでいる。また、ボトル本体１８１のキャップ１８３を取り付ける近傍には、ボトル本体を回転させるための入力部として用いるボトルギヤ１８９がボトル本体１８１と一体に設けられている。

キャップ１８３の下部に位置して、排出用部材としての出口部材２０１が設けられている。その出口部材２０１には、図３に示すように、ノズル部材１９０の位置決めピン１９２，１９２が挿入される位置決め孔１８６，１８６が設けられ、ボトル先端側端面に開口している。また、位置決め孔１８６，１８６の間には、ノズル部材１９０のノズル１９１が挿入されるノズル孔２０２（図４）の開口２０３が開口している。

図４に示すように、出口部材２０１の内部には円筒形状の空間として構成されるノズル孔２０２が形成されている。ノズル孔２０２の上側には連通口２０４が形成され、キャップ１８３に設けられた開口１８５に対向している。これにより、ボトル本体１８１内に収納されたトナーは開口１８５及び連通口２０４を通ってノズル孔２０２に導かれる。ノズル孔２０２は内部に円筒形状の弁体２０５が配置される弁室であり、この弁体２０５を軸方向（図４において左右方向）に動かすことでトナー供給路を開閉できるようになっている。

図４では弁体２０５が右側に移動して連通口２０４から開口２０３に至るトナー供給路が開かれた状態で図示しているが、弁体２０５は図示しない圧縮バネにより図４の左方向に付勢されており、トナーボトル１８０が装置本体にセットされていないとき、すなわち、ノズル部材１９０のノズル１９１がノズル孔２０２に挿入されていないときには、弁体２０５が連通口２０４を塞いでトナー供給路を閉鎖する位置に移動する。なお、弁体２０５がノズル孔２０２から抜けてしまわないように、図示しない抜け止めが設けられている。また、弁室であるノズル孔２０２には、連通口２０４の両側にＯリング２０６，２０６が配置されている。弁体２０５が両側のＯリング２０６，２０６にまたがるように位置したときに、各Ｏリング２０６が弁体２０５の外周に密着することでトナー供給路が確実に閉鎖される。

図５は、ノズル部材１９０の断面図である。
この図に示すように、ノズル部材１９０のノズル１９１の内部には円筒状空間であるトナー通路（水平路）１９２が形成されており、ノズル１９１の先端には受口１９３が開口している。また、ノズル部材１９０には垂直部１９４が設けられている。その垂直部１９４の内部には円筒状空間であるトナー通路（垂直路）１９５が形成され、水平路１９２と接続されている。垂直部１９４には、粉体ポンプ７０につながるトナー補給チューブ９１が接続される（図２参照）。また、その垂直部１９４の両側の側壁には、検知窓（検知用開口）１９８ａ，１９８ｂが対向するように設けられている（図１０参照、図５には一方側の検知窓１９８ａのみを示す）。該検知窓１９８ａ，１９８ｂが設けられている垂直部１９４のトナー通路内には円柱状透明部材２１５（図１０，図１３参照）が嵌装され、その円柱状透明部材２１５の上下に弾性体からなるＯリング２１６，２１６（図１０，図１３参照）が配置されてトナー漏れが防止される。

図６は、トナーボトルにノズル部材のノズルが挿入された様子を示す部分断面図である。
トナーボトル１８０を装置本体のセット部にセットすると、ノズル部材１９０のノズル１９１が出口部材２０１のノズル孔２０２に挿入される。これにより、トナー供給路を閉鎖する位置にあった弁体２０５がノズル孔２０２の奥に押し込まれ、トナー供給路が開かれる。そして、ノズル１９１の受口１９３が連通口２０４に対向し、トナーボトル１８０内に収納されたトナーがノズル部材のトナー通路１９２，１９５（図５）を通り、トナー補給チューブ９１を介して現像装置６０（図２）に供給される。トナーボトル１８０内にトナーが有る時には、検知窓１９８部にはトナーが充満している。

図７は、ノズル部材１９０が画像形成装置本体のハウジングに保持される様子を示す部分正面図である。この図に示すように、ノズル部材１９０は水平部１９６を有しており、その水平部１９６の両側にネジ挿入部１９７，１９７が形成されている。ネジ挿入部１９７，１９７よりネジ１５５，１５５でノズル部材１９０をハウジング１５０に装着する。ノズル部材１９０の垂直部１９４には上述したように検知窓１９８ａ，１９８ｂ（図５，６参照）が対向して設けられており、その検知窓１９８ａ，１９８ｂに対してトナーエンドセンサ８０の発光部８０ａ及び受光部８０ｂがそれぞれ配置されている。図８に、ノズル部材１９０にトナーエンドセンサ８０が取り付けられた様子を斜視図にて示す。

トナーエンドセンサ８０は、発光部８０ａから出射させた光を受光部８０ｂで受光することにより、トナーの有無を検知する。すなわち、本例では、検知窓１９８部にトナーが充満して発光部８０ａからの光が遮られて受光部８０ｂからのセンサ出力が無いときに「トナー有り」と判定し、検知窓１９８部にトナーが無く、発光部８０ａからの光を受光部８０ｂで受光したセンサ出力有りの時に「トナー無し」と判定する。なお、本例では、トナー有無の判断は画像形成装置本体の制御部で行なっている。

ところで、検知窓１９８部に設けられた円柱状透明部材２１５の内側にトナーが大量に付着してしまうとセンサ光が遮られてしまい、本来はトナーが無いのにトナー有りと判断してしまう誤検知が発生する可能性がある。そこで、ノズル部材１９０には、以下に説明するようなトナー付着防止手段が設けられている。

図９は、ノズル部材１９０内部に配置されるトナー付着防止手段の一例を示す斜視図である。この図に示す清掃部材２１０は、軸部２１１の先端部に平板部２１２が設けられている。この平板部２１２には開口（貫通穴）２１３が形成されている。

図１０は、清掃部材２１０を配置したノズル部材１９０の内部構成を示す断面図である。この図に示すように、ノズル部材１９０の検知窓１９８ａ，１９８ｂが設けられている垂直部１９４（図５）のトナー通路内には円柱状透明部材２１５が嵌装され、その円柱状透明部材２１５の上下にＯリング２１６，２１６が配置されて検知窓からのトナー漏れが防止されている。清掃部材２１０は、軸部２１１の上端部にギヤ２１４が固着され、ノズル部材１９０本体に軸受１９９を介して回動可能に支持され、その先端平板部２１２を検知窓１９８部に位置させている。ギヤ２１４には図示しない駆動ギヤが噛み合わされており、ギヤ２１４が回転することによって清掃部材２１０が回転し、平板部２１２により検知窓の内壁（円柱状透明部材２１５の内周面）が清掃される。平板部２１２（少なくとも平板部２１２）は弾性体で構成されても良い。

上記のように平板部２１２には開口（貫通穴）２１３が形成されているので、トナーが消費されて検知窓１９８部にトナーが無くなってくると、センサ発光部８０ａからの光は平板部２１２の開口２１３を通過して受光部８０ｂに到達し、トナー無しが検知される。なお、平板部２１２に開口（貫通穴）を設けるのではなく、透明な部材により清掃部材２１０（少なくとも平板部２１２）を形成しても良い。

このように、本例ではトナー供給路の中途に設けられた検知窓部にトナーが付着するのを防止するトナー付着防止手段としての清掃部材２１０をノズル部材１９０の内部に設けたので、検知窓の汚れによる誤検知を未然に防止することができる。またその結果、誤検知によって生じる現像装置のトナー濃度低下を防ぎ、低濃度画像の出力が防止され、用紙やトナーを無駄にすることが無く、資源の無駄を防ぐことができる。

また、清掃部材２１０はトナー搬送方向と平行に配置されるので、トナー搬送性に影響することなくトナー付着を防止することができる。また、清掃部である平板部２１２を薄板状とすることにより、トナー搬送性への影響を最小限に抑制することができる。また、清掃部材２１０（少なくとも平板部２１２）を弾性体で構成した場合には効果的に清掃を行なえるので、トナー付着防止が効率良く行なわれる。また、円柱状透明部材２１５に傷を付けることもなく、長期間に渡って良好な検知性を維持することができる。もちろん、清掃部である平板部２１２に開口（貫通穴）を設けるか透明な部材により清掃部材２１０（少なくとも平板部２１２）を形成することにより、センサ光路を遮ることなく検知窓部を清掃してトナー付着を防止することが可能となる。

次に、トナー付着防止手段の別例について説明する。
図１１は、ノズル部材１９０内部に配置されるトナー付着防止手段の別例を示す斜視図である。この図に示す清掃部材２２０は、軸部２２１の先端部にリング状清掃部２２２が設けられている。

図１２は、清掃部材２２０を配置したノズル部材１９０の内部構成を示す断面図である。図１０と同一部分には同じ符合を付して重複する説明を省略する。図１２に示すように、清掃部材２２０は、軸部２２１の上端部にキャップ部材２２４が固着され、ノズル部材１９０本体に軸受１９９を介して軸方向に移動可能に支持され、その先端のリング状清掃部２２２を円柱状透明部材２１５部分に位置させている。リング状清掃部２２２は、その外周が円柱状透明部材２１５の内周面を摺動するような直径に設けられている。清掃部材２２０（少なくともリング状清掃部２２２）を弾性部材で構成すると好適である。また、清掃部材２２０を透明部材で形成しても良い。

キャップ部材２２４とノズル部材１９０の本体との間には、圧縮スプリング２２５が配設されている。キャップ部材２２４の上部には、図示しない偏心カムが配置されており、図示しない駆動手段によりその偏心カムを所定量だけ回転させることで、キャップ部材２２４を図の下方に押し下げることができるように構成されている。そして、上記の図示しない偏心カムにより図１３に示すように、キャップ部材２２４を圧縮スプリング２２５の付勢力に抗して図の下方に押し下げると、清掃部材２２０が下方に移動し、リング状清掃部２２２が円柱状透明部材２１５の内周面を摺動しながら清掃する。上記の図示しない偏心カムをキャップ部材２２４の押圧を解除する位置まで回転させることにより、圧縮スプリング２２５がキャップ部材２２４を図１２に示す位置まで上昇させ、清掃部材２２０を図１２に示すホームポジションまで上昇させながらリング状清掃部２２２が円柱状透明部材２１５の内周面を摺動して清掃する。なお、清掃部材２２０を移動させる手段は偏心カムに限らず、例えば電磁ソレノイドなどを用いた構成を採用することができる。

本構成例においても、トナー供給路の中途に設けられた検知窓部にトナーが付着するのを防止するトナー付着防止手段としての清掃部材２２０をノズル部材１９０の内部に設けたので、検知窓の汚れによる誤検知を未然に防止することができる。またその結果、誤検知によって生じる現像装置のトナー濃度低下を防ぎ、低濃度画像の出力が防止され、用紙やトナーを無駄にすることが無く、資源の無駄を防ぐことができる。

また、清掃部材２２０はトナー搬送方向と平行に配置されるので、トナー搬送性に影響することなくトナー付着を防止することができる。また、清掃部２２２をリング状とすることにより、トナー搬送性への影響を最小限に抑制することができる。また、清掃部材２２０（少なくともリング状清掃部２２２）を弾性体で構成した場合には効果的に清掃を行なえるので、トナー付着防止が効率良く行なわれる。また、円柱状透明部材２１５に傷を付けることもなく、長期間に渡って良好な検知性を維持することができる。清掃部材２２０を透明な部材により形成することで、清掃部材２２０が検知窓１９８部に停止した場合でもセンサ光が透過でき、誤検知を防止することができる。

さらに、清掃部材２２０のホームポジションをセンサ光を遮らない位置（図１２の位置）とすることで、清掃部材２２０が検知の邪魔にならず、確実なトナー有無の検知を行なうことができる。

図１４は、検知窓１９８部に設けられる円柱状透明部材２１５の構成を示す断面図である。この図に示すように、円柱状透明部材２１５は円柱形状をしており、その上下両端部の内側（トナー供給路側）部分は、曲面状の断面形状を有する「Ｒ形状」に形成されている。そして、ノズル部材１９０の検知窓１９８が設けられている垂直部１９４（図５）のトナー通路内に円柱状透明部材２１５が嵌装され（図１０，１２，１３）、その円柱状透明部材２１５の上下両端面に弾性体からなるＯリング２１６，２１６が圧接されて検知窓部からのエアーが漏れないように気密性が保たれ、トナー漏れが防止される。円柱状透明部材２１５としては、例えば、トナー汚染に強い材料であるガラスを用いることができる。

ノズル部材１９０の下流側に配置された粉体ポンプ７０（図２）により吸引されたトナーは、ノズル内部を上方から下方に流れていく。ここで、円柱状透明部材２１５の内周側（トナー供給路側）の端部を「Ｒ形状」としたことにより、トナー付着の起点となる角部を無くし、円柱状透明部材２１５に対するトナー付着を防止することができる。したがって、検知窓の汚れによる誤検知を未然に防止することができる。またその結果、誤検知によって生じる現像装置のトナー濃度低下を防ぎ、低濃度画像の出力が防止され、用紙やトナーを無駄にすることが無く、資源の無駄を防ぐことができる。

なお、上記「Ｒ形状」は、図１５に示すように、円柱状透明部材２１５の端面が内周側でＯリング２１６と接触を開始する位置（接触開始点）よりも外周側（トナー供給路と反対側）で「Ｒ形状」が開始するように設けられている。これにより、トナー供給路内において円柱状透明部材２１５の角部が存在しなくなり、トナー付着が効果的に防止される。なお、図１５では円柱状透明部材２１５の上端部のみを示したが、下端部でも同様に接触開始点の外周側に「Ｒ形状」開始点が位置するように構成されている。

また、本例では円柱状透明部材２１５の外周側の端部は角形状とし、内周側にのみ「Ｒ形状」を設けている。すなわち、円柱状透明部材２１５の端面は、内周側の「Ｒ形状」部位外は直線（平面）状に設けられている。外周側にも「Ｒ形状」を設けると円柱状透明部材２１５とＯリング２１６の接触面積が少なくなり機密性の低下が懸念されるが、本例のように内周側にのみ「Ｒ形状」を設け他の部分を平面状とすることで、機密性の維持とトナー付着防止効果の両立を図ることができる。

次に、清掃部材の駆動制御について、４つの実施例を挙げて説明する。なお、以下に説明する清掃部材駆動制御は、図９，１０で説明した清掃部材２１０を用いる場合、および、図１１〜１３で説明した清掃部材２２０を用いる場合、のいずれにも適用可能である。

図１６は、清掃部材駆動制御の第１実施例を示すタイミングチャートである。本第１実施例では、清掃部材の駆動開始を粉体ポンプ７０（図２）の動作開始に同期させている。すなわち、画像形成装置本体において、トナー補給信号により粉体ポンプ７０がオンすると同時に清掃部材もオンされる。ノズル部材１９０におけるトナー有無検知（トナーエンドセンサ８０による）は、粉体ポンプが駆動されているときのみ検知すればよいので、粉体ポンプ７０がオンしているときのみ清掃部材を駆動する制御により、必要最小限の駆動時間で済み、清掃部材の磨耗や劣化を抑制することができる。したがって、清掃性能の維持及び耐久性の点で有利である。

図１７は、清掃部材駆動制御の第２実施例を示すタイミングチャートである。本第２実施例では、粉体ポンプ７０の動作開始に先がけて清掃部材を駆動開始させるように制御する。すなわち、画像形成装置本体において、トナー補給信号により、まず清掃部材をオンさせ、所定時間だけ遅らせ（ディレイさせ）て粉体ポンプをオンさせる。本実施例では、粉体ポンプが動作するより早く清掃部材がオンされて検知窓１９８の清掃が行なわれるので、検知精度を向上させることができる。また、清掃部材の駆動時間を抑制して清掃部材の磨耗や劣化を抑制することができ、清掃性能の維持及び耐久性の点でも有利である。

図１８は、清掃部材駆動制御の第３実施例を示す模式図である。
粉体ポンプの駆動回数によりトナーボトル（トナーカートリッジ）内のトナー残量はあらかじめ予測できるので、トナーがある程度少なくなってから清掃部材を駆動しても問題はない。そこで本第３実施例では、粉体ポンプを所定回数（ここではｎ回とする）駆動するごとに清掃部材を１回（所定時間）駆動するように制御する。すなわち、粉体ポンプ７０の駆動回数を記憶させておき、その駆動回数がｎ回に達したら、次回の粉体ポンプ駆動時に清掃部材をオンさせる。粉体ポンプの駆動回数がｎ回に達したら回数情報をリセットし、再度カウントする。本実施例においては、粉体ポンプを所定回数駆動するごとに（粉体ポンプの駆動回数が所定回数以上となったら）清掃部材を駆動するので、清掃部材の駆動時間が最小限で済み、清掃部材の磨耗や劣化を抑制することができる。したがって、清掃性能の維持及び耐久性の点で有利である。

図１９は、清掃部材駆動制御の第４実施例を示す模式図である。本第４実施例では、現像装置６０（図２）に設けられているトナー濃度センサ（図示せず）の出力値に基づいて清掃部材の駆動制御を行なうものである。すなわち、現像装置内のトナー濃度をトナー濃度センサで検知し、その出力値が所定値（閾値）以下となった場合に清掃部材をオンさせるよう制御している。現像装置内のトナー濃度が低下してトナー濃度センサ出力が閾値以下となった場合というのはトナーボトル内にトナーが少ないということなので、これを検知してそこから清掃部材を駆動させるようにすることで、清掃部材の駆動時間が最小限で済み、清掃部材の磨耗や劣化を抑制することができる。したがって、清掃性能の維持及び耐久性の点で有利である。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
トナーの有無を検出する検知窓の位置は、図示例で示したようなノズル部材に限らず、トナー容器から現像装置までのトナー搬送路の適宜な位置に配置できるものである。また、検出に用いるセンサは光透過型に限らず、反射型光センサ等を採用することもできる。トナー付着防止手段としての清掃部材の形状や素材も、適宜なものを採用可能である。また、検知窓部に設ける透明部材の「Ｒ形状」も円弧に限らず任意な曲線形状を採用可能であるし、その曲率等も適宜に設定することができる。

トナー容器の形状や構成も任意であり、トナー移送手段としての粉体ポンプも任意な構成のモーノポンプを使用可能である。また、ノズル部材の構成なども適宜な構成を採用可能である。さらには、粉体ポンプを用いないトナー搬送装置にも本発明を適用することができる。例えば、現像装置にトナーホッパが付設されているような構成において、ホッパと現像装置本体との間に検知窓部を設けたような構成で本発明によるトナー付着防止装置を適用することができる。

清掃部材の駆動制御においては、１回の駆動時間等は任意に設定可能である。また、粉体ポンプの駆動開始をディレイさせる場合の遅延時間も適宜設定可能であるし、粉体ポンプの所定回数ごとに清掃部材を駆動させる場合の回数も適宜設定可能である。また、現像装置内のトナー濃度に基づいて清掃部材を駆動する場合のトナー濃度センサの構成や、センサ出力の閾値も任意である。

また、画像形成装置各部の構成も任意であり、図示例の中間転写方式に限らず直接転写方式も採用し得る。画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を有する複合機でも構わない。

本発明に係るトナー付着防止装置を有するトナー補給装置を備えた画像形成装置の一例であるカラー複写機を示す断面構成図である。 その画像形成装置の現像装置にトナーを補給するトナー補給機構を示す斜視図である。 トナーボトル及びトナーボトルが装着される画像形成装置本体側のノズル部材を示す斜視図である。 トナーボトルのトナー供給口付近の断面図である。 ノズル部材の断面図である。 トナーボトルにノズル部材のノズルが挿入された様子を示す部分断面図である。 ノズル部材が装置本体のハウジングに保持される様子を示す部分正面図である。 ノズル部材にトナーエンドセンサが取り付けられた様子を示す斜視図である。 ノズル部材内部に配置されるトナー付着防止手段の一例を示す斜視図である。 清掃部材を配置したノズル部材の内部構成を示す断面図である。 ノズル部材内部に配置されるトナー付着防止手段の別例を示す斜視図である。 その清掃部材を配置したノズル部材の内部構成を示す断面図である。 その清掃部材が移動した状態のノズル部材の内部構成を示す断面図である。 検知窓部に設けられる円柱状透明部材の構成を示す断面図である。 その円柱状透明部材とＯリングの当接部を拡大した部分断面図である。 清掃部材駆動制御の第１実施例を示すタイミングチャートである。 清掃部材駆動制御の第２実施例を示すタイミングチャートである。 清掃部材駆動制御の第３実施例を示す模式図である。 清掃部材駆動制御の第４実施例を示す模式図である。

符号の説明

６０ 現像装置
７０ 粉体ポンプ（モーノポンプ）
８０ トナーエンドセンサ
８０ａ 発光部
８０ｂ 受光部
１８０ トナーボトル
１９０ ノズル部材
１９４ 垂直部
１９８ 検知窓（検知用開口）
２１５ 円柱状透明部材
２１６ Ｏリング
２１０，２２０ 清掃部材
２１２ 平板部（清掃部）
２１４ ギヤ
２２２ リング状清掃部
２２４ キャップ部材
２２５ 圧縮スプリング

Claims (28)

1. トナー収納容器と現像装置の間のトナー補給路に配置されてトナーの有無を検出するための検知窓へのトナー付着を防止するトナー付着防止装置において、
   前記検知窓と、前記トナー補給路の垂直部に配置された前記検知窓の内面を清掃する清掃手段とを備え、
   前記検知窓は、トナー搬送路側におけるトナー搬送方向両側端部が曲面形状に形成されていることを特徴とするトナー付着防止装置。
2. 前記清掃手段は、トナーが搬送される方向を軸として回転可能に支持された清掃部材を有し、該清掃部材を回転させることにより前記検知窓を清掃することを特徴とする、請求項１に記載のトナー付着防止装置。
3. 前記清掃部材は前記検知窓部に位置する清掃部を有し、該清掃部が平板状に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のトナー付着防止装置。
4. 前記清掃部材は前記平板状清掃部に、光学式センサのセンサ光を通過させるための開口部を有することを特徴とする、請求項３に記載のトナー付着防止装置。
5. 前記清掃手段は、トナーが搬送される方向に沿って移動可能に支持された清掃部材を有し、該清掃部材を移動させることにより前記検知窓を清掃することを特徴とする、請求項１に記載のトナー付着防止装置。
6. 前記清掃部材は前記検知窓の内面に摺接する清掃部を有することを特徴とする、請求項５に記載のトナー付着防止装置。
7. 前記清掃部がリング状に形成されていることを特徴とする、請求項６に記載のトナー付着防止装置。
8. 前記清掃手段は、前記清掃部材の前記清掃部を前記検知窓の検知領域外をホームポジションとして位置させることを特徴とする、請求項６又は７に記載のトナー付着防止装置。
9. 前記清掃部材がトナーが搬送される方向と平行に設置されていることを特徴とする、請求項２又は５に記載のトナー付着防止装置。
10. 前記清掃手段は、前記清掃部材の少なくとも前記検知窓を清掃する清掃部が弾性部材により形成されることを特徴とする、請求項２〜９のいずれか１項に記載のトナー付着防止装置。
11. 前記清掃手段は、前記清掃部材の少なくとも前記検知窓を清掃する清掃部が透明部材により形成されることを特徴とする、請求項２〜１０のいずれか１項に記載のトナー付着防止装置。
12. 前記検知窓は、トナー搬送方向の前後両側の端面に圧接される弾性シール部材によりシールされていることを特徴とする、請求項１に記載のトナー付着防止装置。
13. 前記検知窓は、トナー搬送路側の前記端面において前記弾性シール部材と検知窓との接触開始点よりも外側で前記曲面形状が開始されていることを特徴とする、請求項１２に記載のトナー付着防止装置。
14. 前記検知窓は、前記曲面形状に形成された端部以外の前記端面が平面状に形成されていることを特徴とする、請求項１２に記載のトナー付着防止装置。
15. 前記検知窓がガラス材料により形成されていることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のトナー付着防止装置。
16. トナー収納容器と、トナー移送手段を備え、前記トナー収納容器内のトナーを前記トナー移送手段により現像装置へ補給するトナー補給装置であって、
    請求項１〜１５のいずれか１項に記載のトナー付着防止装置を有することを特徴とするトナー補給装置。
17. 光学式センサによりトナーの有無を検出することを特徴とする、請求項１６に記載のトナー補給装置。
18. 前記光学式センサが透過型光センサであることを特徴とする、請求項１７に記載のトナー補給装置。
19. 前記トナー移送手段がモーノポンプであることを特徴とする、請求項１６に記載のトナー補給装置。
20. 前記モーノポンプが前記トナー付着防止装置の下流側に配置された吸引型モーノポンプであることを特徴とする、請求項１９に記載のトナー補給装置。
21. 前記トナー収納容器に収容されたトナーが小粒径重合トナーであることを特徴とする、請求項１６に記載のトナー補給装置。
22. 前記トナー収納容器に収容されたトナーは、あらかじめキャリアが混合されたプレミックス剤であることを特徴とする、請求項１６に記載のトナー補給装置。
23. 前記トナー収納容器のトナー供給口に係合されるノズル部材を有し、前記トナー付着防止装置の前記検知窓が前記ノズル部材に設けられていることを特徴とする、請求項１６に記載のトナー補給装置。
24. 請求項１６〜２３のいずれか１項に記載のトナー補給装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
25. 前記清掃手段を、前記トナー移送手段の駆動に同期させて作動させることを特徴とする、請求項２４に記載の画像形成装置。
26. 前記トナー移送手段を駆動する場合、その駆動開始よりも所定時間早く前記清掃手段を作動させることを特徴とする、請求項２４に記載の画像形成装置。
27. 前記トナー移送手段を所定回数駆動するごとに前記清掃手段を作動させることを特徴とする、請求項２４に記載の画像形成装置。
28. 現像装置内のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段を有し、該トナー濃度検知手段の検知結果に基づいて前記清掃手段を作動させることを特徴とする、請求項２４に記載の画像形成装置。

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