JPH10177294A - 現像剤補給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ストップセンプティ状態を検出可能な現像剤
補給装置を提供する。 【解決手段】 上部に光の入射できる窓５４を備えたト
ナー５０を収容する容器１４と、窓を介して容器内部に
光を照射する発光部材５６と、容器の内側底部に設けた
反射板４８と、該反射板で反射した光を受光する受光部
材５８と、ほぼ水平に配置された回転軸３０を中心とし
て容器内部で回転し、容器内に収容されているトナーを
撹拌し搬送する撹拌板３４とを備えた装置に、撹拌板は
一以上の開口部を有し、撹拌板の回転時に開口部を介し
てトナーが移動できるようにした。これにより、撹拌板
が通過した後のトナー表面はほぼ水平に保たれ、ストッ
プエンプティ状態が確実に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体現像剤を用い
た画像形成装置において、現像装置に付設される現像剤
補給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体現像剤を用いた画像形成装置では、
現像剤補給装置に収容されている現像剤の残量を検出
し、残量が少なくなると現像剤の補充や現像剤収容カー
トリッジの交換を警告しなければならない。そのため
に、従来、現像剤を収容する容器と、該容器内に光を照
射する発光部材と、容器の内側底部に設けた反射板と、
該反射板で反射された光を検出する受光部材と、ほぼ水
平に配置された回転軸に取り付けた撹拌搬送板とを有
し、この撹拌搬送板で現像剤を撹拌しながら、発光部材
から発射されて反射板で反射された光を受光部材で検出
することにより、現像剤の残量を検出する現像剤補給装
置が提案されている。

【０００３】ところで、現像剤の補充やカートリッジの
交換は、容器内の現像剤残量がそれ以上減少すると良好
な画質や装置の正常な機能が保証できない段階（ストッ
プエンプティ状態）で警告するのが望ましい。その理由
は、本当に現像剤を補充する必要のある段階以前に警告
を発すると、画像形成装置を使っているうちに、需要者
は警告があってもまだ十分に画像を形成することができ
ると認識するようになり、真に現像剤の補充やカートリ
ッジの交換が必要な状態を越えて補給装置が使用され、
その結果、画像形成装置を損傷したり、現像剤の飛散に
よって画像形成装置内が著しく汚染されることになるか
らである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記現像剤補
給装置では、反射板の上にある現像剤の表面が略水平で
ないと正確にストップセンプティ状態を検出することが
困難であるにも拘わらず、撹拌搬送板が通過した後の反
射板上の現像剤の表面は水平でなく斜めに傾斜してお
り、真に現像剤を補充したりカートリッジを交換しなけ
ればならない状態を検出することが出来なかった。

【０００５】そこで、本発明は、撹拌搬送板が通過した
後の反射板上の現像剤表面をほぼ水平に保ち、それによ
り真のストップセンプティ状態を検出可能な現像剤補給
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、上記形態の現像剤補給装置において、撹
拌搬送板には一以上の開口部を設け、撹拌搬送板の回転
時に上記開口部を介して現像剤が移動できるようにした
ものである。

【０００７】

【発明の効果】この現像剤補給装置によれば、撹拌搬送
板の回転により現像剤は所定の場所に向けて搬送され
る。また、撹拌搬送板の回転と共に開口部を通じて現像
剤が撹拌搬送板の後方に移動し、撹拌搬送板が通過した
後の現像剤表面はほぼ水平に保たれる。その結果、受光
部材で受光した光から、真のストップセンプティ状態を
検出できる。

【０００８】なお、撹拌搬送板は、回転軸の軸方向に所
定間隔をおいて複数の開口部を設けると共に、隣り合う
開口部の間にスリットを設けて分割してもよい。この場
合、撹拌搬送板が回転する際にスリットの部分を現像剤
が通過し、撹拌搬送板が通過した後の現像剤表面の水平
度をさらに高めることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を説明する。図１は複写機やプリン
タなどの画像形成装置において、感光体１０の外周面に
形成された静電潜像を可視像化するために用いられる現
像装置１２を示し、この現像装置１２には本発明にかか
る現像剤補給装置が一体的に組み入れている。なお、現
像装置１２は、画像形成装置に着脱自在なカートリッジ
であってもよいし、画像形成装置に固定的に取り付けら
れたものであってもよい。

【００１０】現像装置１２はハウジング１４を備えてい
る。ハウジング１４には感光体１０に対向して現像スリ
ーブ１６が収容されている。現像スリーブ１６を挟んで
感光体１０の反対側にはトナー供給室１８が形成されて
いる。このトナー供給室１８には、供給ローラ２０と、
該供給ローラ２０の上方に配置された撹拌部材２２が設
けてある。現像スリーブ１６と撹拌部材２２との間に
は、ハウジング１４の天井部に一端を固定したブレード
２４が伸びており、該ブレード２４の自由端部が現像ス
リーブ１６の外周面に圧接している。トナー供給室１８
は通路２６を介してトナー補給室２８に連通しており、
該トナー補給室２８からトナー供給室１８にトナーが補
給されるようになっている。

【００１１】トナー補給室２８の略中央部には回転軸３
０が略水平に設けてあり、この回転軸３０にブラケット
３２が固定されている。また、ブラケット３２には、図
２に示すように、その長手方向（現像スリーブ１６の軸
と平行な方向）に沿って撹拌板３４が取り付けてある。
この撹拌板３４は、無負荷の状態では平坦な板形状を保
持し、障害物に当たったときには曲線状に曲がり得る程
度の柔軟性を有する合成樹脂フィルム又は金属フィルム
が好適に使用される。また、撹拌板３４は長手方向に等
間隔に複数の開口部３６が形成されており、これらの開
口部３６を通じてトナーが移動できるようになってい
る。

【００１２】ブラケット３２はまた一端部に羽根部３８
を備えている。羽根部３８は、ブラケット３２から伸び
た長方形状の第１の羽根４０と、この第１の羽根４０を
囲む長方形枠状の第２の羽根４２とからなり、第２の羽
根４２の内側には開口部４３が形成されている。これら
第１と第２の羽根４０、４２は、撹拌板３４と同等の柔
軟性を有する一枚の合成樹脂フィルム又は金属フィルム
を切って形成するのが便利である。また、羽根部３８
は、回転軸３０の回転方向と逆の方向に関して、撹拌板
３４から所定の角度（例えば約６０°）を置いて配置す
るのが好ましい。さらに、第２の羽根４２の表側（すな
わち、回転軸３０の回転方向に関して上流側の面）には
自由端部に沿って発泡材料からなる帯状弾性部材４４を
取り付けるのが好ましい。なお、第１の羽根４０には同
様の弾性部材は設けていないが、第２の羽根４２と同様
に弾性部材を設けてもよい。

【００１３】トナー補給室２８の底部には、回転軸３０
の回転に従って羽根部３８が通過する領域（すなわち回
転軸３０の一端側）は他の領域よりも僅かに高くなった
水平段部４６が形成されている。また、水平段部４６に
は反射板４８が設けてあり、この反射板４８の表面を第
１の羽根４０と第２の羽根４２の先端が摺接可能として
ある。なお、反射板４８は反射率が高くかつ表面硬度の
高い金属板（ステンレス板）又は鏡が好適に用いられ
る。また、反射板４８を摺擦する第１の羽根４０は、こ
の反射板４８上からトナー５０を払い退けて清掃するも
のであるから、反射板４８上を通過する際にトナー５０
を反射板４８に擦り着けることがない長さに設定するの
が好ましい。

【００１４】反射板４８に対向するトナー補給室２８の
天井部には開口部５２が形成され、この開口部５２は透
光性を有するプラスチック又はガラスからなる透光窓５
４が設けてある。また、現像装置１２の外部であって透
光窓５４の上方には、透光窓５４を介して反射板４８を
照明可能な発光部材５６と、該発光部材５６から発射さ
れて反射板４８から反射した光を受光すると共に受光し
た光に基づいて電気信号を出力する受光部材５８とを一
体的に備えた照明装置６０が設けてある。照明装置６０
はトナー残量検出装置６２に電気的に接続されており、
受光部材５８の出力に基づいてトナー補給室２８内のト
ナー残量を検出するようにしてある。

【００１５】このように構成された現像装置１２では、
現像スリーブ１６、供給ローラ２０、撹拌部材２２、及
び回転軸３０が図示しないモータに駆動連結されてお
り、該モータの回転に基づいてこれらの部材はそれぞれ
矢印方向に回転する。これにより、トナー補給室２８で
は撹拌板３４が矢印方向に回転し、このトナー補給室２
８に収容されているトナー５０を通路２６を介してトナ
ー供給室１８に補給する。

【００１６】トナー供給室１８では、撹拌部材２２によ
りトナーが撹拌され、供給ローラ２０によって撹拌され
たトナーが現像スリーブ１６に供給される。そして、現
像スリーブ１６の外周面に接するトナーがスリーブ回転
方向に搬送され、ブレード２４が現像スリーブ１６に圧
接する領域で現像スリーブ１６の外周面に保持される。
次に、ブレード圧接部を通過したトナーは、感光体１０
と現像スリーブ１６との対向部で感光体１０上の静電潜
像に接触してこれを可視像化する。

【００１７】上記現像動作中、撹拌板３４の回転と共
に、羽根部３８における第１と第２の羽根４２は反射板
４８の表面を摺擦する。このとき、上述のように第１の
羽根４０は第２の羽根４２よりも短くしてあるために、
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、回転軸３０の
回転と共にまず第１の羽根４０が反射板４８を摺擦した
後、所定の時間遅れをもって第２の羽根４２が反射板４
８を摺擦し、反射板４８上にあるトナー５０を払い退け
て該反射板４８の表面にトナー５０が固着するのを防止
する。

【００１８】次に、トナー補給室２８のトナー残量検出
について説明する。トナー補給室２８のトナー残量が所
定レベル以上の場合、照明装置６０の発光部材５６から
発射された光はトナーに遮られて反射板４８に届くこと
はない。しかし、トナー残量が所定レベルまで低下する
と、図３（ｂ）に示すように、第１の羽根４０とこれに
遅れて反射板４８を摺擦する第２の羽根４２との間に
は、反射板４８上にトナー５０の存在しない状態がで
き、照明装置６０の発光部材５６から発射された光が第
２の羽根４２の内側開口部４３を通過して反射板４８に
到達し、さらにその反射光が照明装置６０の受光部材５
８で検出されるようになる。そして、受光部材５８は受
光時間に応じた長さの信号を作成し、これをトナー残量
検出装置６２に出力する。そして、トナー残量検出装置
６２は信号の長さからトナー残量を推定する。

【００１９】ところで、撹拌板３４に開口部３６が形成
されていない場合、図４に示すように、撹拌板３４によ
ってトナー５０が掬い上げられ、その後にはトナー５０
の存在しないスペース６６が形成される。また、撹拌板
３４によって掬い上げられることなくトナー補給室２８
の後部に残っているトナー５０は補給室後壁に沿って崩
れ落ち、反射板４８を覆う。また、トナー５０が反射板
４８を覆う面積はトナー残量にほぼ比例する。そのため
に、トナー残量が所定量以下になると、図５のグラフに
おいて白丸と黒丸で示すように、トナー残量の減少にほ
ぼ比例した波形長さの信号が受光部材５８で周期的に作
成される（なお、白丸は現像装置が照明装置に対して正
規の位置に装着されていたときの測定値で、黒丸は現像
装置を正規の位置から所定距離ずらしたときの測定値で
ある。また、所定距離とは、照明装置の取付けバラつき
範囲をカバーした値である。）。確かに、トナー残量と
波形長さが比例関係あることはトナーの減少過程を把握
するという意味においては好ましいものであるが、従来
の技術の欄で説明したように、需要者にトナーの補充時
期や現像装置（又はトナーカートリッジ）の交換の時期
を正確に報知するという観点からすれば必ずしも好まし
いものとは言えない。

【００２０】これに対して、上記実施形態では、撹拌板
３４には開口部３６が設けてあるので、撹拌板３４が移
動する際に開口部３６を介してトナー５０がその後方に
逃げることができる。そのために、撹拌板３４が通過し
た後のトナー表面はほぼ水平に均され、反射板４８上の
トナー表面もほぼ水平に保たれる。そのため、トナー残
量が少なくなっても、トナー５０がある一定レベル以上
存在するまでは反射板４８が常にトナー５０で覆われる
ので反射板４８には発光部材５６の光が到達することが
ない。しかし、トナー５０が上記一定レベル以下になる
と反射板４８に光が到達するようになり、その後にトナ
ー表面が僅かに低下すると反射板４８の多くの領域（表
面）が照らされるようになり、受光部材５８で作成され
る信号の波形が長くなる。

【００２１】また、トナー残量が少なくなった状態で、
反射板４８の上を通過する第２の羽根４２は、トナー補
給室２８の後部に残留するトナー５０を掻き寄せてこれ
を反射板４８上に運んでくる。そして、トナー残量が少
なくなってもある一定レベル以上トナーが存在する状態
では、図３（ａ）に示すように、第２の羽根４２は一定
量のトナー５０を反射板４８上に運ぶが、その一定レベ
ル以下にトナー残量が低下すると第２の羽根４２で運ば
れるトナー量が急激に減少し、受光部材５８で作成され
る信号の波形が急激に長くなる。

【００２２】具体的に、上記実施形態の現像装置に関し
て、トナー残量と発光部材から出力される信号の波形長
さの関係が、図５に白四角と黒四角で示してある（な
お、白四角は現像装置が照明装置に対して正規の位置に
装着されていたときの測定値で、黒四角は現像装置を正
規の位置から所定距離ずらしたときの測定値である。ま
た、所定距離とは、照明装置の取付けバラつき範囲をカ
バーした値である。）。このグラフから明らかなよう
に、図４の現像装置のように開口部の無い羽根部材を用
いたときには、受光部材５８の出力はトナー残量に比例
して変化するのに対して、上記現像装置の場合にはトナ
ー残量が所定量（約１１０ｇ）以下になると急激に波形
長さが長くなることが確認できた。また、現像装置の設
定すなわち反射面に対する光軸がずれた場合でも、トナ
ー補給室内のトナー量が所定量以下に減少したことは正
確に検出できることが確認できた。

【００２３】このように、現像装置１２によれば、撹拌
板３４に開口部３６を設けたことにより、また反射板４
８上を通過する第１の羽根４０と第２の羽根４２を設け
たことにより、トナー補給室２８のトナー５０が所定レ
ベル以下に低下したこと（すなわちストップエンプティ
の状態）を明確に検出し、これを需要者に報知できる。

【００２４】なお、図６は、撹拌板３４の半径方向長さ
と現像スリーブ１６にかかるトナーの圧力及びトナー補
給室２８の前壁位置におけるトナー表面レベルとの関係
を示す。また、図７は、撹拌板３４の先端から開口部３
６までの距離（図２に符号６８で示す）と、現像スリー
ブ１６にかかるトナーの圧力及びトナー補給室２８の前
壁位置におけるトナー表面レベルとの関係を示す。これ
らのグラフから、トナー供給室内のトナーの凝集を防止
すると共に、必要なトナーの搬送性を確保するために、
例えば、撹拌板３４の長さは約２９ｍｍ、撹拌板先端か
ら開口部までの距離は約８ｍｍ程度とするのが好ましい
と考えられる。

【００２５】また、撹拌板３４は、図２に示すように、
隣り合う開口部３６の間にスリット７０を設けて分割し
てもよい。この場合、撹拌板３４が回転する際に、スリ
ット７０から撹拌板３４の後方にトナー５０が流れ出て
トナー表面がさらに水平になる。

【００２６】さらに、現像装置１２の内部には、図示す
るように、撹拌板３４が完全に伸び切ることができる空
間を設けるのが望ましい。これは、撹拌板３４が常にハ
ウジング１４の内壁等と接触して曲がった状態にある
と、本来の直線性やトナー搬送性が低下するからであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる補給装置を一体的に備えた現
像装置の断面図である。

【図２】 撹拌板及び羽根部材の斜視図である。

【図３】 第１と第２の羽根の動作を説明する図であ
る。

【図４】 撹拌板に開口部の無い形態の現像装置の断面
図である。

【図５】 図１と図４に示す現像装置を用いて、トナー
残量と受光部材出力信号波形長さとの関係を調べた結果
を示すグラフである。

【図６】 撹拌羽根の半径方向長さと現像スリーブに作
用する粉圧（トナー圧力）との関係を示すグラフであ
る。

【図７】 撹拌羽根の先端と開口部との距離と、現像ス
リーブに作用する粉圧とトナー補給室前壁位置における
トナー表面レベルとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１２…現像装置、２８…トナー補給室、３０…回転軸、
３４…撹拌板、３６…開口部、３８…羽根部材、４０…
第１の羽根、４２…第２の羽根、４８…反射板、５４…
窓、５６…発光部材、５８…受光部材、６２…トナー残
量検出装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に光の入射できる窓を備えた現像剤
   を収容する容器と、上記窓を介して容器内部に光を照射
   する発光部材と、上記容器の内側底部に設けた反射板
   と、該反射板で反射した光を受光する受光部材と、ほぼ
   水平に配置された回転軸を中心として容器内部で回転
   し、容器内に収容されている現像剤を撹拌し搬送する撹
   拌搬送板とを備えた現像剤補給装置において、上記撹拌
   搬送板は一以上の開口部を有し、撹拌搬送板の回転時に
   上記開口部を介して現像剤が移動できるようにしたこと
   を特徴とする現像剤補給装置。
2. 【請求項２】 上記開口部は回転軸の軸方向に所定間隔
   をおいて複数設けてあり、これら開口部の間には回転軸
   と直交する方向にスリットが形成されている請求項１の
   現像剤補給装置。