JPH0728321A

JPH0728321A - トナー像形成装置

Info

Publication number: JPH0728321A
Application number: JP5167667A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Yoshizu; 邦弘吉津
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【目的】横置き，縦置き設置の可能なトナー像形成装
置に関し、いずれの向きの設置の場合にも安定してトナ
ーエンプティを検知することができるトナー像形成装置
を提供することを目的としている。【構成】現像ローラ２１と該現像ローラ２１にトナー
を供給するアジテータ２２とを備えた現像器を有し、横
置き設置及び縦置き設置の両方が可能なトナー像形成装
置に用いられるトナーエンプティ検知機構は、アジテー
タ２２の軸２２ａに現像容器２３内で羽根５２を回転自
在に支持させ、かつアジテータ２２と羽根５２を相反す
る方向に付勢する付勢手段５３を設けるとともに、アジ
テータ２２と羽根５２の回転方向の位相差を検出する検
出手段５４を設けて成る。検知手段５４は、軸２２ａの
中心線と直交し水平より４５°傾く方向に配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トナーエンプティ検知
機構を有するトナー像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式記録装置の現像器のトナーエ
ンプティを検知するのに、磁性トナーを使用する現像方
式の場合は磁気センサを利用する方式が多く用いられ、
非磁一成分トナーを使用する現像方式の場合は透過式セ
ンサを利用する方式が取られていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、磁気センサ
を利用する方式では、装置を横置きにした場合と縦置き
にした場合でセンサの向きが９０°変わってしまい、セ
ンサが２つ必要となって制御方法がかなり複雑になる。
また、透過式センサを利用する方式の場合は、センサの
信頼性の問題があり、安定性を高めるためにセンサを２
連にする等の処置がとられている。

【０００４】本発明は、装置を縦横のいずれの設置にし
ても安定してトナーエンプティを検知することができ、
しかも制御方式が簡単なトナー像形成装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。本発明が適用されるトナー像形成装置は、像
担持体１と、該像担持体１に対向する現像器５０とを備
えている。現像器５０は、像担持体１に形成された静電
潜像にトナーを搬送して現像する現像ローラ２１と、該
現像ローラ２１にトナーを供給するアジテータ２２とを
備えている。図１（Ａ）は装置横置き状態を示し、図１
（Ｂ）は装置縦置き状態を示している。

【０００６】アジテータ２２の軸２２ａには現像容器２
３内で羽根５２が回転自在に支持され、該羽根５２とア
ジテータ２２の間には両者を近接する方向に付勢する付
勢手段５３が設けられている。また、５４はアジテータ
２２と羽根５２の回転方向の位相差を検出する検出手段
で、設置された記録装置のアジテータ２２の軸２２ａの
中心線と直交し水平より４５°傾く方向に配置されてい
る。

【０００７】

【作用】現像器内にトナーが十分あるときは羽根５２は
トナーによる抵抗を受けるが、この抵抗はトナーの減少
とともに減少し、付勢手段により付勢されているアジテ
ータと羽根の回転方向の位相差が変化する。従って、こ
の位相差の変化を検出することにより、トナーの残量ひ
いてはトナーエンプティを知ることができる。

【０００８】この位相差を検出する検出手段５４は、設
置された記録装置のアジテータ２２の軸２２ａの中心線
と直交し水平より４５°傾く方向に配置されているた
め、装置の横置き設置（図１（Ａ）），縦置き設置（図
１（Ｂ））のいずれの場合にも、１つの検知手段での同
条件の検知が可能である。

【０００９】

【実施例】以下、図２乃至図１２に関連して本発明の実
施例を説明する。

【００１０】まず本発明が適用される横置き，縦置き設
置可能な電子写真式記録装置（トナー像形成装置）を説
明する。図２は該記録装置の構造概要を示す側面図で、
１は感光ドラム（像担持体）、７は定着器である。感光
ドラム１の周囲には、前帯電器２，ＬＥＤアレイとセル
フォックアレイとを組み合わせた露光器３，現像器４，
転写器５，散らしブラシ６が配置されている。この記録
装置は、現像器４の細部構造（後述する本発明に係るも
の）を除けば、本出願人により既に提案された特願平５
−９８５７３号（平成５年３月３１日出願）に開示され
ている。

【００１１】記録に際しては、感光ドラム１を矢印で示
す反時計方向に回転させ、その表面を前帯電器２により
一様に帯電させる。次に、該表面を露光器３により画像
情報に応じたパターンで露光して静電潜像を形成する。
この静電潜像は現像器４により現像されてトナー像とな
る。

【００１２】一方、用紙カセット８に収容された記録紙
は、ピックローラ９により繰り出されてレジストローラ
１０に送られ、ここで上記トナー像形成にタイミングを
合わせて転写位置に送られる。そして、ここで感光ドラ
ム１上のトナー像が転写器５によって記録紙に転写され
る。その後記録紙は、熱定着器に送られ、ここでトナー
像が定着された後、排紙ローラ１１によりスタッカ１２
へ排出される。

【００１３】また、転写を終えた感光ドラム１の表面上
の残留トナーは、感光ドラム１に接触する散らしブラシ
６により分散されるが、この散らしブラシ６に交流電圧
を印加して残留トナーを感光ドラム１から引きはがしか
つ再度戻す往復運動を生じさせることにより、残留トナ
ーを適度に散らすことができ、かつフィルミングを防止
することができる。分散されたトナーは現像器４に回収
される。

【００１４】図２に示された残りの部材を説明すると、
１３は装置の制御回路を搭載するプリント板、１４は装
置の各部へ電力を供給する電源、１５は外部ケーブル及
びプリント板１３を接続するＩ／Ｆコネクタ、１６はオ
プションボードである。

【００１５】上記のような構成，作用を有する記録装置
は、クリーナを有しない等の理由により極めて小型にで
き、パーソナルユースのプリンタとして机上の設置が容
易である。また、図３に示す横置き設置だけでなく、図
４に示す縦置き設置も可能で、このため現像器４には対
策（詳細後述）が施されている。

【００１６】図３において、１７は操作パネル、１８は
スタッカ１２の先端に設けられた用紙ガイドである。本
図の場合は、用紙カセット８の着脱及び操作パネル１７
の操作を装置前面から行うことができる。また、図４の
場合は、Ｉ／Ｆコネクタ１５側の端面（図２の右側の端
面）が設置面で、用紙カセット８は設置面と垂直にな
る。１９はスタッカ１２に排出される記録紙倒れを押さ
えるための用紙押さえ、２０は縦置き設置された装置を
安定させるためのスタンドである。

【００１７】なお、この記録装置では、前帯電器２と転
写器５とが非接触型の放電器で構成されているため、感
光ドラム１上のトナーがこれらの部材に付着することは
なく、一様帯電と転写を安定に行うことができる。次
に、現像器４の構成，作用について説明する。

【００１８】図５は図２の現像器の構造を示す側面図、
図６は図５の要部断面図、図７は図２の現像器の縦置き
設置状態図、図８は図２の現像器のトナー供給動作説明
図である。

【００１９】図５において、２１は現像ローラ、２２は
供給ローラ（アジテータ）で、これらは現像容器２３内
に収容されている。現像ローラ２１は、複数の磁極を有
するマグネットローラ２１ａの外周を金属性のスリーブ
２１ｂで覆って構成されている。マグネットローラ２１
ａは固定され、スリーブ２１ｂは回転して後述する磁性
現像剤を搬送する。スリーブ２１ｂは、外径が１６ｍｍ
で、外径が２４ｍｍの感光ドラム１の周速２５ｍｍ／ｓ
の３倍の７５ｍｍ／ｓの周速で回転する。

【００２０】現像ローラ２１の周囲には現像室２４が形
成されており、現像室２４内には、磁性キャリアと磁性
トナーの混合物である１．５成分現像剤が満たされてい
る。この現像室２４は、上部の仕切部材２５と底部２６
により形成される一定容積のものである。このため、現
像室２４に一定量の磁性キャリアを入れると、この現像
室２４内の磁性トナーの量も一定となる。

【００２１】従って、装置の稼働で消費された磁性トナ
ーをトナーホッパ２７から供給すると、トナー濃度は一
定となり、トナー濃度の制御は不要である。また、現像
ローラ２１の周囲は常に現像剤で満たされているため、
装置を縦置きに設置しても、現像室２４内の現像剤が片
寄って現像ローラ２１に十分な現像剤を供給できなくな
るという事態は発生しない。図５の２８は、感光ドラム
１に供給する現像剤を一定量に調整するドクターブレー
ドである。

【００２２】トナーホッパ２７には磁性トナーのみが充
填されており、この内の供給ローラ２２の回転により上
記のようにトナーを現像室２４内に供給するものであ
る。現像室２４内に供給されたトナーは、スリーブ２１
ｂの現像剤搬送力，現像ローラ２１の磁力，及びドクタ
ーブレード２８の現像剤調整機能によって現像室２４内
で撹拌されキャリアと摩擦することにより、所定極性及
び帯電量に帯電する。

【００２３】さらに、図６に示すように、ドクターブレ
ード２８の上流側での仕切部材２５と現像ローラ２１と
の間隔ａは、現像ローラ２１上に形成される磁気ブラシ
の穂高より小さい２．０ｍｍに設定されている。これに
より、現像ローラ２１上の磁気ブラシは仕切部材２５に
より規制を受ける。このため、現像室２４内での現像剤
の撹拌性が強まり、トナー濃度の高い範囲でも安定した
トナー帯電量が得られる。

【００２４】また、この間隔を現像ローラ２１の周囲で
ほぼ一定とすることにより、横置き設置，縦置き設置の
いずれの場合にも帯電効果が変わらないようにしてい
る。トナーホッパ２７と現像室２４の間には、仕切部材
２５の先端２５ａと底部２６とで形成されるトナー供給
路２９が設けられている。このトナー供給路２９の高さ
ｂは、図６に示すように１．５ｍｍである。また、先端
２５ａと現像ローラ２１との距離ｄは４．５〜６．０ｍ
ｍになっている。図６のｃは１．０〜１．５ｍｍであ
る。

【００２５】トナーホッパ２７にはトナー供給用のトナ
ーカートリッジ３０が接続しており、該トナーホッパ２
７とトナーカートリッジ３０の図５の上下の壁面の角度
は重力方向に対しほぼ４５°に設定されていて、トナー
の流動方向が４５°となっているため、装置が縦置きに
設置されてもトナーの供給が円滑に行われるようになっ
ている。

【００２６】次に、この現像器４の動作を説明すると、
図５に示す装置横置き設置状態では、上記のようにトナ
ーカートリッジ３０とトナーホッパ２７の壁面の角度が
４５°に設定されているため、トナーは、トナーホッパ
２７の底部に向い流動して供給ローラ２２に円滑に供給
される。供給ローラ２２は、トナーホッパ２７の底部の
トナーをかき上げる。

【００２７】この時、図８（Ａ）に示すように、供給ロ
ーラ２２によりかき上げられたトナーは、矢印線で示す
ように、底部２６の突出部２６ａに導かれて一たん仕切
部材２５に突き当たり、その後トナー供給路２９に入り
込む。これにより、供給ローラ２２の供給分のトナーの
みがトナー供給路２９に入り込むとともに、仕切部材２
５のトナー突き当たり面がバッファの役割を果たし、供
給ローラ２２の押し込み力が直接トナー供給路２９へ影
響しない。従って、トナーが過剰に押し込まれることは
なく、現像室２４で足りなくなった量だけトナーが供給
される。

【００２８】この場合、底部２６が図５，６に示すよう
に傾いていて、感光ドラム１を通過した後の現像ローラ
２１の磁気ブラシ及びこれから外れたキャリアが底部２
６を通ってトナーホッパ２７側に洩れることはない。こ
のため、現像室２４のスタートキャリアの減少を防止で
き、安定な１．５成分現像が可能となる。

【００２９】一方、図４に示す縦置き設置状態では、現
像器４は図７の状態になり、供給ローラ２２，トナーホ
ッパ２７の上下の壁面は重心に対し右上りに４５°傾い
ている。この時、トナーは仕切部材２５の上面（トナー
ホッパ２７側）に滞留し、トナー供給路２９から現像室
２４に落下し易くなる。

【００３０】しかし、図８（Ｂ）に示すように、底部２
６の突出部２６ａがトナーのトナー供給路２９への落下
を規制するため、トナーの落下はほとんど生じない。従
って、トナーの供給は、供給ローラ２２の回転力による
ことになる。

【００３１】このように、横置き設置，縦置き設置のい
ずれの場合も、現像室２４へのトナー供給能力に変化が
なく、画像濃度の変化を防止できる。また、現像剤に磁
性二成分現像剤を使用しているため、現像ローラ２１に
現像剤が磁石により保持され、縦向き設置の場合でも現
像剤の落下はほとんど生じない。

【００３２】図９は図２の記録装置の横向き，縦向き設
置時におけるトナー濃度Ｔｃの変化を示す特性図で、横
向き設置して印刷を行った後縦向き設置して印刷を行っ
た場合の結果を示している。この実験の経過は次の通り
である。

【００３３】まず装置を横向きに設置して現像器４の現
像室２４にスタートキャリアを入れ、現像器を動作させ
て印刷を行った。この結果、現像室２４にトナーホッパ
２７から徐々にトナーが供給され、印刷枚数の増加に従
いトナー濃度は増加する。そして、現像室２４にキャリ
アとトナーが充満する時点では、トナー濃度は３０ｗｔ
％となった。以後印刷枚数が増加しても、トナー濃度に
変化はなかった。

【００３４】次に、この状態で装置を縦向き設置にして
印刷を行った。この結果、トナー濃度は横向き設置時と
変わらなかった。すなわち、横向き設置，縦向き設置の
いずれの場合も、画像濃度に変化のない印刷が可能であ
ることが確かめられた。

【００３５】上述の説明では現像剤に磁性キャリアと磁
性トナーとを組み合わせた１．５成分現像剤を用いてい
るが、現像剤に、磁性トナーのみを用いるか、または非
磁性一成分トナーを用いても良い。

【００３６】本発明に係るトナーエンプティ検知機構
は、上記の横置き設置，縦置き設置が可能な記録装置の
現像器に適用されるもので、次に、その実施例を、図１
０乃至図１３を用いて詳細に説明する。

【００３７】図１０は本実施例のトナーエンプティ検知
機構の構造説明図（図１０Ａは正面図、図１０（Ｂ）は
側面図）で、図中、５０は感光ドラム１に対向配置され
た現像器である。現像器５０は、現像容器２３内に現像
ローラ２１とアジテータ２２とを設けるとともに、トナ
ーエンプティ検知機構５１を設けて構成されている。な
お、図示を省略したが、現像器５０には、図５等で説明
した仕切部材２５，ドクターブレード２８等が設けられ
ている。

【００３８】トナーエンプティ検知機構５１は、羽根５
２と、スプリング（付勢手段）５３と、フォトインタラ
クタ方式の透過式センサ（検出手段）５４とを備えてい
る。羽根５２は、アジテータ２２の軸２２ａに回転自在
に支持され、スプリング５３は、それぞれ現像容器２３
の外に出ているアーム５５とアーム５６の間に設けられ
てこれらを近接する方向に付勢している。アーム５５は
軸２２ａと一体化され、アーム５６は羽根５２と一体化
されている。

【００３９】透過式センサ５４は、アーム５５，５６の
通過を検知できるように設けられ（発光部と受光部がア
ーム５５，５６の通路を挟んでいる）、その設置方向
は、装置を縦横どちらにでも設置できるように、アジテ
ータ２２の軸２２ａの中心線と直交し水平より４５°傾
く方向に設定されている（図１０（Ｂ）参照）。

【００４０】アジテータ２２は、モータ５７によりギア
系５８を介し駆動され回転して、トナーホッパ２７内の
トナーを撹拌する。なお、５９は軸受、６０は透過式セ
ンサ５４とモータ５７に接続する制御板である。次に、
このような構成のトナーエンプティ機構の作用を説明す
る。

【００４１】現像器動作時には、アジテータ２２は上記
のようにモータ５７に駆動され回転してトナーを撹拌す
るが、トナーが十分あるときは、羽根５２はトナーによ
る抵抗を受け、該羽根５２のアーム５６と軸２２ａのア
ーム５５との円周方向の位相差は大きくなる。この時ス
プリング５３にはエネルギが貯えられる。

【００４２】トナーが減少すると、アーム５６はスプリ
ング５３に付勢されて回転し、アーム５５，５６の位置
差は小さくなる。この位相差は透過式センサ５４により
検知される（アーム５５，５６を検知するタイミングの
ずれにより検知）。そして、トナーエンプティ時には、
羽根５２はアジテータ２２側に固定されたストッパ６１
（図１０（Ａ）参照）に係止し、アーム５５，５６は重
なってトナーエンプティが検知される。図１１（Ａ）は
トナーがある場合のセンサの信号波形を示し、図１１
（Ｂ）はトナーエンプティの場合のセンサの信号波形を
示す。

【００４３】図１２に他のトナーエンプティ検知機構を
示す。この場合は検出手段としてマイクロスイッチ７１
を用いている。７２，７３は前例のアーム５５，５６に
代わるカムで、カム７２はアジテータの軸と一体化さ
れ、カム７３は羽根と一体化されている。７４はカム７
２，７３を近接する方向に付勢するスプリング（付勢手
段）である。マイクロスイッチ７１は、前例と同様に水
平より４５°の方向に配置され、カム７２，７３と係合
可能である。

【００４４】本例の場合は、アジテータ回転時にマイク
ロスイッチ７１と係合するカム７２，７３の検知タイミ
ングのずれにより位相差を検知する。トナーエンプティ
時には位相差は“０”になる。

【００４５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、記
録装置を横向き，縦向きのいずれの状態で設置しても、
現像器内のトナーエンプティを安定して検知することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図で、図１（Ａ）は設置横置
き状態を示し、図１（Ｂ）は装置縦置き状態を示してい
る。

【図２】本発明が適用される電子写真式記録装置の構造
概要を示す側面図である。

【図３】図２の記録装置の横置き設置状態を示す斜視図
である。

【図４】図２の記録装置の縦置き設置状態を示す斜視図
である。

【図５】図２の現像器の構造を示す側面図である。

【図６】図５の要部断面図である。

【図７】図２の現像器の縦置き設置状態図である。

【図８】図２の現像器のトナー供給動作説明図で、図８
（Ａ）は横置き設置の場合を示し、図８（Ｂ）は縦置き
設置の場合を示している。

【図９】図２の記録装置の横向き，縦向き設置時におけ
るトナー濃度変化を示す特性図である。

【図１０】本発明の実施例のトナーエンプティ検知機構
の構造説明図である。

【図１１】本発明の実施例のセンサの信号波形図であ
る。

【図１２】本発明の実施例の他のトナーエンプティ検知
機構を示す側面図である。

【符号の説明】

１感光ドラム（像担持体）２１現像ローラ２２供給ローラ（アジテータ）２３現像容器５０現像器５１トナーエンプティ検知機構５２羽根５３，７４スプリング（付勢手段）５４透過式センサ（検出手段）７１マイクロスイッチ（検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体（１）と、前記像担持体（１）に対向し該像担持体（１）上に形成
された静電潜像にトナーを搬送して現像する現像ローラ
（２１）と該現像ローラ（２１）にトナーを供給するア
ジテータ（２２）とを現像容器（２３）内に備えた現像
器（５０）と、を有するトナー像形成装置において、前記アジテータ（２２）の軸に前記現像容器（２３）内
で羽根（５２）を回転自在に支持させ、かつ、前記アジテータ（２２）と前記羽根（５２）を近
接する方向に付勢する付勢手段（５３）を設けるととも
に、前記アジテータ（２２）と前記羽根（５２）の回転方向
の位相差を検出する検出手段（５４）を設けて成り、前記検出手段（５４）は、設置された記録装置の前記ア
ジテータ（２２）の軸（２２ａ）の中心線と直交し水平
より４５°傾く方向に配置されていること、を特徴とす
るトナー像形成装置。