JP6560918B2 - 現像剤検出装置及び現像装置 - Google Patents

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Description

この発明は、電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置においてホッパ内の現像剤を検出する現像剤検出装置及びこれを備える現像装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置の中には、カートリッジと現像容器との間にホッパを有するものがある。ホッパの中には現像剤を検出するセンサ(以下では、現像剤センサという。)を備えるものがある。現像剤センサは、カートリッジからホッパへの現像剤の補給時に本当に現像剤が落下しているか否かの検出、又はホッパ内に収容された現像剤の上面が現像剤センサの設置高さまで達しているか否かの検出を行う。
現像剤センサとして光学センサを用いる場合、光学センサをセンサ収納部内に収納し、透明部材で形成される検出面を通して現像剤を検出するように構成することが考えられる。光学センサは、現像剤の搬送領域又は収容領域の近傍に設置されるので、検出面には現像剤が付着しやすい。このため、光学センサの検出精度の低下を防止するためには、検出面を清掃する必要がある。
平面状の検出面を可撓性部材で圧接しつつ摺擦する場合、可撓性部材は、支持部材に支持される基端部よりも検出面に接触する先端部の方が移動方向の後ろ側に位置する理想方向に湾曲する方が、その反対方向に湾曲するよりも、清掃能力を安定させ、高く維持できるので好ましい。しかし、可撓性部材は、清掃を続ける間に、一部又は全部が理想方向とは反対方向に湾曲してしまうことがあり、可撓性部材が平面に圧接したままでは、可撓性部材の湾曲方向を理想方向に修正することは難しい。可撓性部材の湾曲方向を理想方向に修正できないと、清掃能力が低下してしまう。
そこで、互いに対向する一対の検出面の間隔を、可撓性部材が通過し終わる出口側で漸次広くなるように形成する現像剤検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この従来の現像剤検出装置では、可撓性部材が移動していくと出口側で湾曲度合が徐々に小さくなっていく。
実開平6−16964号公報
しかし、特許文献1に記載の現像剤検出装置では、可撓性部材が湾曲状態から瞬間的に復元することがないので、可撓性部材や支持部材に現像剤の塊が付着した場合に、可撓性部材や支持部材から現像剤の塊を除去することが困難であった。可撓性部材や支持部材に現像剤の塊が付着していると、検出面の清掃能力が低下し、光学センサの検出精度も低下する。このため、可撓性部材や支持部材から現像剤の塊を除去するために、可撓性部材を湾曲状態から瞬間的に復元させるように構成することが考えられる。
また、可撓性部材や支持部材から現像剤の塊を除去するために、清掃部材の移動方向に対するセンサ収納部の配置角度等が制約を受けたのでは、センサ収納部及びその他部材の設計の自由度が低下してしまう。
この発明の目的は、設計の自由度の低下を抑制でき、かつ検出面に対する清掃能力を高めることで現像剤の検出精度を向上できる、現像剤検出装置及びこれを備える現像装置を提供することにある。
この発明の現像剤検出装置は、センサ収納部、光学センサ、及び清掃部材を備える。センサ収納部は、現像剤を収容するホッパの壁面に設けられる。センサ収納部は、透明部材で形成され壁面よりもホッパの内側へ突出する検出面、及び検出面よりも壁面に対する突出量が小さく検出面との間に段差を有するように形成される段差面を有する。光学センサは、センサ収納部内に収納されて検出面を通して現像剤を検出する。清掃部材は、検出面に圧接しつつ検出面を摺擦する可撓性部材及び可撓性部材を支持する支持部材を有し、検出面に対向する領域及び段差面に対向する領域を含む移動領域を移動する。
この構成では、支持部材と検出面との間隔よりも、支持部材と段差面との間隔の方が広い。このため、可撓性部材は、検出面との対向領域では湾曲状態となり、段差面との対向領域では、段差面と接触せず湾曲しない開放状態又は検出面との対向領域における湾曲状態よりも曲率半径が大きい即ち曲がり度合いが小さい小湾曲状態となる。検出面と段差面との間には段差があるので、可撓性部材は、検出面との対向領域から段差面との対向領域へ移動する際に、湾曲状態から瞬間的に復元する。これによって、可撓性部材や支持部材に現像剤の塊が付着していた場合に、可撓性部材や支持部材から現像剤の塊を除去することができる。
また、可撓性部材が、検出面との対向領域において理想方向とは反対方向に湾曲してしまっている場合でも、段差面との対向領域へ移動した際に、開放状態又は小湾曲状態になるので、その次に検出面との対向領域へ移動した際に、湾曲方向が理想方向に修正されやすくなる。
上述の構成において、可撓性部材は、検出面に圧接し、段差面に接触しないように構成されることが好ましい。
この構成では、可撓性部材は、段差面との対向領域において、段差面と接触せず湾曲しない開放状態となる。このため、可撓性部材が、検出面との対向領域から段差位置との対向領域へ移動し、湾曲状態から瞬間的に復元する際の、変位量が大きくなる。このため、可撓性部材や支持部材から現像剤の塊がより除去されやすくなる。また、可撓性部材の湾曲方向が、反対方向から理想方向へ確実に修正されるようになる。
また、清掃部材は、移動領域を往復移動するように構成することができる。
この構成では、可撓性部材は、検出面との対向領域を往方向に移動した後から復方向に移動するまでの間、及び復方向に移動した後から往方向に移動するまでの間に、必ず段差面との対向領域を経由する。このため、可撓性部材は、検出面との対向領域を往方向に移動した後、一旦開放状態又は小湾曲状態になるので、検出面との対向領域を復方向に移動する際に復方向における理想方向に湾曲しやすくすることができる。可撓性部材が検出面との対向領域を復方向に移動した後に段差面との対向領域を経て検出面を往方向に移動する際も、同様である。
さらに、段差面は、清掃部材の移動方向に沿って検出面の両側に設けられることが好ましい。
この構成では、可撓性部材が検出面との対向領域をいずれの方向に移動した際にも、湾曲状態から瞬間的に復元することになり、可撓性部材や支持部材から現像剤の塊がより除去されやすくなる。また、可撓性部材が検出面との対向領域をいずれの方向に移動した際にも、可撓性部材は一旦、開放状態又は小湾曲状態になるので、理想方向に湾曲しやすくすることができる。
また、清掃部材は、軸部を中心として回転移動するように構成することができる。
この構成では、清掃部材は、一方向又は往復方向に回転する。清掃部材を簡易な構造で形成することができる。
さらに、検出面と段差面との段差部分は、軸部に対する半径方向に延びるように構成されることが好ましい。
この構成では、検出面と段差面との段差部分が延びる方向と、清掃部材の長手方向とが、平行になる。このため、清掃部材が検出面との対向領域と段差面との対向領域との間を移動する際に、可撓性部材の各部の検出面との接触及び離間のタイミングが一定になる。よって、可撓性部材の各部が不定方向に湾曲することが抑制され、全体的に理想方向に湾曲させやすくなる。また、可撓性部材の全体が同時に湾曲状態から瞬間的に復元するので、可撓性部材や支持部材から現像剤の塊がより除去されやすくなる。
また、軸部は、水平方向に配置され、支持部材は、現像剤を通過させる孔部を有することが好ましい。
この構成では、支持部材の上に落下してきた現像剤の一部又は全部は孔部から落下するので、支持部材に現像剤が積載することが抑制される。
さらに、センサ収納部は、それぞれの検出面が互いに対向するようにホッパの互いに対向する壁面のそれぞれに設けられるように構成することができる。
この構成では、発光素子と受光素子とからなる光学センサを用いることができ、発光素子が収納されるセンサ収納部と、受光素子が収納されるセンサ収納部とを、同時に清掃することができる。
この発明の現像装置は、上述のいずれかの構成の現像剤検出装置と、ホッパと、ホッパから現像剤を補給される現像容器と、ホッパに供給する現像剤を収容するカートリッジとを備える。
この構成では、支持部材と検出面との間隔よりも、支持部材と段差面との間隔の方が広い。このため、可撓性部材は、検出面との対向領域では湾曲状態となり、段差面との対向領域では、段差面と接触せず湾曲しない開放状態又は検出面との対向領域における湾曲状態よりも曲率半径が大きい即ち曲がり度合いが小さい小湾曲状態となる。検出面と段差面との間には段差があるので、可撓性部材は、検出面との対向領域から段差面との対向領域へ移動する際に、湾曲状態から瞬間的に復元する。これによって、可撓性部材や支持部材に現像剤の塊が付着していた場合に、可撓性部材や支持部材から現像剤の塊を除去することができる。
また、可撓性部材が、検出面との対向領域において理想方向とは反対方向に湾曲してしまっている場合でも、段差面との対向領域へ移動した際に、開放状態又は小湾曲状態になるので、その次に検出面との対向領域へ移動した際に、湾曲方向が理想方向に修正されやすくなる。
この発明によれば、設計の自由度の低下を抑制でき、かつ検出面に対する清掃能力を高めることで現像剤の検出精度を向上させることができる。
この発明の実施形態に係る現像剤検出装置を有する現像装置を備えた画像形成装置の概略の構成を示す図である。 現像装置に備えられるホッパであって現像剤検出装置を有するホッパの正面断面図である。 ホッパの斜視図である。 ホッパの一部を拡大した斜視図である。 ホッパの上面図である。 ホッパの一部を拡大した上面図である。 ホッパの一部を拡大した正面断面図である。 ホッパに備えられる清掃部材の動きを模式的に示す図である。
[第1実施形態]
図1に示すように、この発明の第1実施形態に係る現像剤検出装置を有する画像形成装置1は、感光体ドラム2、帯電装置3、露光装置4、現像装置5、転写ローラ6、クリーニングユニット7、定着装置8、給紙トレイ9、排紙トレイ10、及び制御部11を備えている。なお、以下では現像剤としてトナーを用いる場合について説明するが、トナーに加えてキャリアを用いる場合についても同様に構成される。
感光体ドラム2は、周面に感光層を有し、一方向へ回転する。帯電装置3は、感光体ドラム2の周面を所定の電位に帯電させる。露光装置4は、感光体ドラム2の周面を露光することで静電潜像を形成する。現像装置5は、感光体ドラム2の周面にトナーを供給することで、静電潜像をトナー像に顕像化する。
給紙トレイ9は、感光体ドラム2と転写ローラ6とが対向する転写領域へ用紙を供給する。転写ローラ6は、感光体ドラム2の周面に形成されたトナー像を用紙へ転写する。クリーニングユニット7は、トナー像の転写後に感光体ドラム2の周面に残留したトナーを回収する。
トナー像を転写された用紙は、定着装置8へ搬送される。定着装置8は、用紙を加熱及び加圧することでトナーを溶融し、トナー像を用紙に固着させる。このようにして、用紙に画像が形成される。画像が形成された用紙は、排紙トレイ10へ排出される。画像形成装置1の各部機器は、制御部11によって統括的に制御される。
図2に示すように、現像装置5は、現像装置本体部20、トナーカートリッジ30、及びホッパ40を備えている。
現像装置本体部20は、現像容器21及び現像ローラ22を備え、感光体ドラム2の周面に対向するように配置されている。現像容器21には、現像剤としてトナーが収容される。現像装置本体部20は、現像容器21に収容されたトナーを現像ローラ22の周面に担持し、現像ローラ22を回転させることで、トナーを感光体ドラム2の周面へ供給する。
トナーカートリッジ30は、画像形成装置1の装置本体に対して、着脱自在に装着されている。トナーカートリッジ30は、補給用のトナーを収容している。トナーが空になったトナーカートリッジ30は、トナーが充填されたトナーカートリッジ30と交換される。
ホッパ40は、トナーカートリッジ30と現像装置本体部20との間に配置されている。トナーカートリッジ30から排出されたトナーは、ホッパ40に一旦貯留され、ホッパ40から現像容器21へ供給される。
制御部11は、現像容器21内のトナー収容量が低下すると、ホッパ40の供給ローラ41を回転させることで、ホッパ40から現像容器21へトナーを供給させる。また、制御部11は、ホッパ40のトナー収容量が低下すると、トナーカートリッジ30の図示しない補給ローラを回転させることで、トナーカートリッジ30からホッパ40へトナーを補給させる。このように、トナーカートリッジ30から現像容器21へ補給すべきトナーを、ホッパ40に一旦貯留することで、現像容器21へのトナーの補給量が安定する。また、トナーカートリッジ30が取り外された状態であっても、ホッパ40内にトナーが収容されている限りにおいて現像容器21へトナーを補給し続けることができる。
このように構成されたホッパ40では、ホッパ40のトナー収容量を正確に検出することが重要である。
ホッパ40は、供給ローラ41の他に、ホッパ容器42、撹拌部材43、及び現像剤検出装置50を備えている。
ホッパ容器42は、補給口421を有する上蓋423を上端部に備えている。また、ホッパ容器42は、下端部に排出口422を備えている。トナーカートリッジ30から排出されたトナーは、補給口421からホッパ容器42内に入り、ホッパ容器42内に収容される。
撹拌部材43は、ホッパ容器42に軸支され、ホッパ容器42内において回転する。ホッパ容器42内に収容されたトナーは、撹拌部材43が回転することで撹拌される。
供給ローラ41は、排出口422の近傍に配置され、ホッパ容器42に軸支されて回転する。供給ローラ41の回転量に応じて、ホッパ容器42内のトナーが排出口422から排出され、現像装置本体部20へ供給される。
現像剤検出装置50は、一対のセンサケース51,52、光学センサ53,54(但し、光学センサ54は図示されていない。)、及び清掃部材55を備えている。センサケース51,52のそれぞれは、センサ収納部を構成する。
図2及び図3に示すように、センサケース51,52は、ホッパ容器42の所定高さにおいて、ホッパ容器42の側壁面から内側へ突出するように形成されている。なお、図3では、上蓋423及び清掃部材55の記載が省略されている。
図4に示すように、センサケース51は、検出面511、及び段差面512,513を有している。検出面511及び段差面512,513は、センサケース51が設けられた側壁面424に略平行である。段差面512,513は、検出面511よりも側壁面424からの突出量が小さく、検出面511との間に段差を有するように形成されている。検出面511は、透明部材で形成されている。なお、図4では、説明の便宜上、検出面511及び段差面512,513のそれぞれに、ハッチングを付している。
センサケース51とセンサケース52とは、実質的に同様の形状に構成されている。センサケース51とセンサケース52とは、それぞれの検出面511が互いに対向するように、ホッパ容器42の互いに対向する側壁面に設けられている。
光学センサ53は、センサケース51内に収納され、光学センサ54は、センサケース52内に収納される。この実施形態では、光学センサ53は発光素子であり、光学センサ54は受光素子である。一例として、光学センサ53のセンサ光軸の直径は1.5〜2.0mmである。光学センサ53及び光学センサ54は、それぞれが収納されたセンサケース51,52の検出面511を通してトナーを検出する。制御部11は、光学センサ53,54がトナーを検出した場合、ホッパ容器42内の所定高さまでトナーが収容されていると判定することができる。この実施形態では、現像剤検出装置50は、補給口421の真下から側方へずれた位置に設けられることが好ましい。
図2及び図5に示すように、清掃部材55は、支持部材551、及び可撓性部材552,553を備えている。支持部材551は、水平方向であって側壁面424に対する直交方向に延びる軸部554を中心として回転移動するように構成されている。支持部材551は、中央部に孔部555を有している。支持部材551の上に落下してきたトナーの一部又は全部は孔部555から落下するので、支持部材551にトナーが積載することが抑制される。なお、図5、図6及び図8では、説明の便宜上、可撓性部材552,553にハッチングを付している。
可撓性部材552,553は、例えばニトリルゴム(NBR)で構成される。なお、可撓性部材552,553は、ウレタンゴムやシリコンゴムで構成することもできる。可撓性部材552,553の硬度(JIS−A硬度)は、例えば60度であり、60度〜90度程度に構成することが考えられる。
可撓性部材552は、支持部材551の側壁面424に対向する側の端部に基端部を支持され、可撓性部材553は、可撓性部材552とは反対側の支持部材551の端部に基端部を支持されている。これによって、支持部材551がセンサケース51,52の検出面511の高さに配置された状態において、可撓性部材552の先端部は検出面511に圧接し、可撓性部材553の先端部はセンサケース52の検出面に圧接する。
図6に示すように、側壁面424に対する直交方向における可撓性部材552の先端部と可撓性部材553の先端部との間の寸法L1は、センサケース51,52のそれぞれの検出面511の間隔L2よりも大きい。寸法L1は、段差面512の間隔L3よりも小さいことが好ましい。
図7に示すように、検出面511と段差面512との段差部分、及び検出面511と段差面513との段差部分の少なくとも一部は、軸部554に対する半径方向に延びるように構成されている。なお、図7では、説明の便宜上、検出面511にハッチングを付している。
図8に示すように、清掃部材55は、センサケース51,52のそれぞれの検出面511との対向領域及び段差面512,513との対向領域を含む移動領域E1を、軸部554を中心として円弧を描くように往復移動する。可撓性部材552,553が検出面511に圧接しつつ検出面511を摺擦することで、検出面511に付着しているトナーが除去され、検出面511が清掃される。特に、可撓性部材552,553の支持部材551に支持される基端部よりも検出面511に圧接する先端部の方が可撓性部材552,553の移動方向の後ろ側に位置する理想方向に、可撓性部材552,553が湾曲している場合に、清掃能力が高くなる。
ホッパ40では、支持部材551と検出面511との間隔よりも、支持部材551と段差面512,513との間隔の方が広い。このため、可撓性部材552,553は、検出面511との対向領域では湾曲状態となり、段差面512,513との対向領域では、段差面512,513と接触せず湾曲しない開放状態となる。検出面511と段差面512,513との間には段差があるので、可撓性部材552,553は、検出面511との対向領域から段差面512,513との対向領域へ移動する際に、湾曲状態から瞬間的に復元する。これによって、可撓性部材552,553や支持部材551にトナーの塊が付着していた場合に、可撓性部材552,553や支持部材551からトナーの塊を除去することができる。
また、可撓性部材552,553は、開放状態から検出面511との対向領域へ移動して湾曲状態になるので、往方向に移動して往方向における理想方向の湾曲状態から復方向へ移動して復方向における理想方向に湾曲しようとする場合と比較して、理想方向とは反対方向に湾曲することが抑制される。このため、検出面511に対する清掃能力を高めることができる。
また、段差面512,513を設けることで、センサケースを側壁面424から単に突出させた場合と比較して、段差面512,513の内側にも光学センサ53等の部材を収納することができるので、設計の自由度の低下を抑制できる。
このように、現像剤検出装置50によれば、設計の自由度の低下を抑制でき、かつ検出面511に対する清掃能力を高めることでトナー即ち現像剤の検出精度を向上させることができる。
また、清掃部材55は、移動領域E1を往復移動するように構成されるので、可撓性部材552,553は、検出面511との対向領域を往方向に移動した後から復方向に移動するまでの間、及び復方向に移動した後から往方向に移動するまでの間に、必ず段差面512,513との対向領域を経由する。このため、可撓性部材552,553は、検出面511との対向領域を往方向に移動した後、一旦開放状態になるので、検出面511との対向領域を復方向に移動する際に復方向における理想方向に湾曲しやすくすることができる。可撓性部材552,553が検出面511との対向領域を復方向に移動した後に段差面512,513との対向領域を経て検出面511を往方向に移動する際も、同様である。
段差面512,513は、清掃部材55の移動方向に沿って検出面511の両側に設けられるので、可撓性部材552,553が検出面511との対向領域をいずれの方向に移動した際にも、湾曲状態から瞬間的に復元することになり、可撓性部材552,553や支持部材551からトナーの塊がより除去されやすくなる。また、可撓性部材552,553が検出面511との対向領域をいずれの方向に移動した際にも、可撓性部材552,553は一旦、開放状態になるので、理想方向に湾曲しやすくすることができる。
また、上述のように、検出面511と段差面512,513との段差部分は、軸部554に対する半径方向に延びるように構成されているので、検出面511と段差面512,513との段差部分が延びる方向と、清掃部材55の長手方向とが、平行になる。このため、清掃部材55が検出面511との対向領域と段差面512,513との対向領域との間を移動する際に、可撓性部材552,553の各部の検出面511との接触及び離間のタイミングが一定になる。よって、可撓性部材552,553の各部がバラバラの方向に湾曲することが抑制され、全体的に理想方向に湾曲させやすくなる。また、可撓性部材552,553の全体が同時に湾曲状態から瞬間的に復元するので、可撓性部材552,553や支持部材551からトナーの塊がより除去されやすくなる。
[第2実施形態]
第2実施形態に係る現像剤検出装置では、可撓性部材552,553は、検出面511との対向領域における検出面511への圧接力よりも小さい力で、段差面512,513との対向領域において段差面512,513に接触するように構成される。
可撓性部材552,553は、検出面511との対向領域では湾曲状態となり、段差面512,513との対向領域では、検出面511との対向領域における湾曲状態よりも曲率半径が大きい即ち曲がり度合いが小さい小湾曲状態となる。
検出面511と段差面512,513との間には段差があるので、可撓性部材552,553は、検出面511との対向領域から段差面512,513との対向領域へ移動する際に、湾曲状態から小湾曲状態へ瞬間的に復元する。これによって、可撓性部材552,553や支持部材551にトナーの塊が付着していた場合に、可撓性部材552,553や支持部材551からトナーの塊を除去することができる。
[第3実施形態]
第3実施形態に係る現像剤検出装置では、清掃部材55は、一方向に回転するように構成される。清掃部材55が一方向に回転する場合でも、可撓性部材552,553は、検出面511との対向領域と段差面512,513との対向領域とを交互に移動することになるので、
検出面511との対向領域において湾曲状態になった後、必ず一旦は開放状態又は小湾曲状態になり、再び検出面511との対向領域を移動する際に理想方向に湾曲しやすくなる。
上述の実施形態のそれぞれの技術的特徴を互いに組み合わせることで、新たな実施形態を構成することが考えられる。
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 画像形成装置
5 現像装置
20 現像装置本体部
30 トナーカートリッジ
40 ホッパ
50 現像剤検出装置
51,52 センサケース(センサ収納部)
511 検出面
512,513 段差面
53 光学センサ
55 清掃部材
551 支持部材
552,553 可撓性部材
554 軸部
555 孔部
E1 移動領域

Claims (6)

  1. 現像剤を収容するホッパの壁面に設けられるセンサ収納部であって、前記壁面よりも前記ホッパの内側へ突出する、透明部材で形成された検出面及び前記検出面よりも前記壁面に対する突出量が小さく前記検出面との間に段差を有するように形成される段差面を有するセンサ収納部と、
    前記センサ収納部内に収納されて前記検出面を通して前記ホッパ内の現像剤を検出する光学センサと、
    前記検出面に圧接しつつ前記検出面を摺擦する可撓性部材及び前記可撓性部材を支持する支持部材を有し、前記検出面に直交する軸部を中心に前記支持部材を回転させて前記可撓性部材が前記検出面に対向する領域及び前記段差面に対向する領域を含む移動領域を移動する清掃部材と、を備え
    前記可撓性部材は、前記段差面に対して非接触となる寸法に構成され、
    前記段差面は、前記清掃部材の移動方向に沿って前記検出面の両側に設けられたことを特徴とする現像剤検出装置。
  2. 前記清掃部材は、前記移動領域を往復移動する、請求項1に記載の現像剤検出装置。
  3. 前記検出面と前記段差面との段差部分は、前記軸部に対する半径方向に延びる、請求項1又は2に記載の現像剤検出装置。
  4. 前記軸部は、水平方向に配置され、
    前記支持部材は、現像剤を通過させる孔部を有する、請求項1から3のいずれかに記載の現像剤検出装置。
  5. 前記センサ収納部は、それぞれの検出面が互いに対向するように前記ホッパの互いに対向する壁面のそれぞれに設けられる、請求項1から4のいずれかに記載の現像剤検出装置。
  6. 請求項1から5のいずれかに記載の現像剤検出装置と、
    前記ホッパと、
    前記ホッパから現像剤を補給される現像容器と、
    前記ホッパに供給する現像剤を収容するカートリッジと、を備える、現像装置。
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