(57)【要約】【課題】トナー収納容器内空間に光路を形成して前記トナー収納容器内のトナー量を検知する機構を有するカートリッジにおいては、一般的に容器内の光入出射面に付着しているトナーを清掃シートで摺擦することにより清掃している。しかし、カートリッジが長寿命化するにあたって光入出射面の清掃能力の向上が求められている。【解決手段】光入出射面の摺擦方向上流側に凸形状の段差を設け、その段差と清掃シートを摺擦させることで清掃シート表面に付着しているトナーをあらかじめ清掃する。また、清掃シートをその段差で撓まることで、それが解放されるときの衝撃を利用して光入出射面を効率的に清掃する。【選択図】図１
2018189664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収納する現像剤収納容器と、
前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するために、外部から前記現像剤収納容器内に光を射出する射出面と、前記射出面から射出された光が入射される入射面とを有し、前記射出面と前記入射面に光路を形成して前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するためのライトガイドと、
可撓性を有し、前記射出面および前記入射面のうち少なくとも一方の面を摺擦して清掃する清掃部材と、
前記一方の面に対する前記清掃部材の摺擦方向上流側に配置され、前記清掃部材が前記一方の面と接触する前に、前記清掃部材を撓ませるように前記現像収納容器の内壁から内側へ突出する凸部と、を有するカートリッジにおいて、
前記清掃部材が前記清掃方向に沿って移動し、前記凸部と当接して撓ませられた前記清掃部材の自由端が前記凸部から離れたとき、撓んだ状態から開放された前記清掃部材が前記一方の面の領域内に落ちる、ことを特徴とするカートリッジ。
【請求項２】
前記凸部は、前記摺擦方向と交差する交差方向に延び、前記交差方向において、前記凸部の長さは、前記一方の面の長さよりも長く、前記交差方向において、前記凸部は前記一方の面を内包する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記摺擦方向において、前記一方の面に対する前記清掃部材との摺擦範囲は、前記凸部に対する前記清掃部材との摺擦範囲に内包されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記清掃部材の前記自由端が前記凸部から離れたとき、撓んだ状態から開放された後、前記清掃部材の前記自由端より内側が前記一方の面の上流側端部に落ちる、ことを特徴とすることを特徴とする、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置の装置本体に着脱可能なカートリッジ（現像カートリッジ、及び、プロセスカートリッジ）に関する。
【０００２】
ここで、画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体に画像を形成するものである。そして、画像形成装置の例としては、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置およびワードプロセッサ等が含まれる。
【０００３】
また、カートリッジとは、像担持体である電子写真感光体ドラム（以下、感光体ドラムと称す）、または、この感光体ドラムに作用するプロセス手段（例えば、現像剤担持体（以下、現像ローラと称す））の少なくともひとつをカートリッジ化し、画像形成装置に対して着脱可能とするものである。カートリッジとしては、感光体ドラムと現像ローラとを一体的にカートリッジ化したものや、感光体ドラムと現像ローラとを別々にカートリッジ化したものがある。特に前者の感光体ドラムと現像ローラとを有したものをプロセスカートリッジと称す。また、後者の感光体ドラムを有したものをドラムカートリッジ、現像ローラを有したものを現像カートリッジと称す。
【０００４】
また、画像形成装置本体とは、カートリッジを除いた画像形成装置の残りの部分である。
【背景技術】
【０００５】
従来、画像形成装置においては、感光体ドラム及び感光体ドラムに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置の装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。
【０００６】
このプロセスカートリッジ方式によれば、画像形成装置のメンテナンスをサービスマンによらず使用者自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができた。そのため、このプロセスカートリッジ方式は画像形成装置において広く用いられている。
【０００７】
従来、カートリッジには現像剤（以下、トナーと称す）の残量を検出するトナー残量検知システムが搭載されているものがある。トナー残量検知システムのうち低コストで実施できる方式の一つとして、光学素子（ＬＥＤ、フォトトランジスタ）を用いた光残検方式が知られている。これは、装置本体に設けられた光学素子とカートリッジに設けられたライトガイドを利用して、カートリッジ内のトナーの残量を検出するシステムである（特許文献１）。トナー残量検知システムは、ユーザにトナーの交換を報知するために非常に重要なシステムである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−４８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年にあっては、トナーの低消費化およびカートリッジの長寿命化が進んでおり、現像容器内でトナーが攪拌されている時間が長くなっている。従来の光残検方式においては、精度よくトナー残量を検知するためにライトガイドの現像容器内側光射出面／入射面に付着したトナーを清掃部材で清掃する方式が用いられている。
【００１０】
しかし、トナーが長期間攪拌されることにより、トナーのライトガイドへの付着力の上昇や、清掃部材のヘタリによる清掃能力の低下が発生していた。そのため、更なるカートリッジの長寿命化を行うためには、ライトガイドへ付着したトナーを清掃する能力の向上が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明に係るカートリッジは、
現像剤を収納する現像剤収納容器と、前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するために、外部から前記現像剤収納容器内に光を射出する射出面と、前記射出面から射出された光が入射される入射面とを有し、前記射出面と前記入射面に光路を形成して前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するためのライトガイドと、可撓性を有し、前記射出面および前記入射面のうち少なくとも一方の面を摺擦して清掃する清掃部材と、前記一方の面に対する前記清掃部材の摺擦方向上流側に配置され、前記清掃部材が前記一方の面と接触する前に、前記清掃部材を撓ませるように前記現像収納容器の内壁から内側へ突出する凸部と、を有するカートリッジにおいて、前記清掃部材が前記清掃方向に沿って移動し、前記凸部と当接して撓ませられた前記清掃部材の自由端が前記凸部から離れとき、撓んだ状態から開放された前記清掃部材が前記一方の面の領域内に落ちる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明よれば、ライトガイドへ付着したトナーを効率よく清掃することで高精度なトナー残量検知を行うことができる光残検方式のカートリッジを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１におけるライトガイドへ付着したトナーｔを清掃する機構を示した断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、電子写真画像形成装置の側断面説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る、プロセスカートリッジＰの断面説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る、プロセスカートリッジＰを駆動側からみた斜視説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る、プロセスカートリッジＰを非駆動側からみた斜視説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、プロセスカートリッジＰを分解して、駆動側から見た斜視説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る、プロセスカートリッジＰを分解して、非駆動側から見た斜視説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１を駆動側から見た斜視説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１を非駆動側から見た斜視説明図である。
【図１０】（ａ）本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１の駆動側を分解して駆動側からみた斜視説明図である（ｂ）本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１の駆動側を分解して非駆動側からみた斜視説明図である。
【図１１】（ａ）本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１の非駆動側を分解して、駆動側からみた斜視説明図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１の非駆動側を分解して、非駆動側からみた斜視説明図である。
【図１２】（ａ）本発明の一実施形態に係る、トナーボトルＴを駆動側からみた斜視説明図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る、トナーボトルＴを分解して駆動側からみた斜視説明図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１とトナーボトルＴとの関係を示した斜視説明図である。
【図１４】（ａ）本発明の一実施形態に係る、ドラムユニットＣの非駆動側から見た斜視説明図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る、ドラムユニットＣのクリーニング枠体２１やドラム軸受３０やドラム軸５４等を不図示とした斜視説明図である。
【図１５】（ａ）本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１におけるトナー残量検知光路Ｓを示した斜視説明図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１におけるトナー残量検知光路Ｓを示した断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１におけるトナー残量検知光路Ｓと現像剤攪拌部材とトナーの動きを示した断面図である。
【図１７】（ａ）本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１における断面図である。（ｂ）本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１における断面図である。（ｃ）本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１における斜視説明図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１における別形態を示した斜視説明図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る、現像ユニットＢ１におけるライトガイドへ付着したトナーｔを清掃する機構を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係るカートリッジ、及び、画像形成装置を、図面に則して説明する。尚、本実施例では、先述した画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジを例に挙げて説明する。プロセスカートリッジは、感光体ドラムを有するドラムユニットと、現像ローラを有する現像ユニットとに大別され、各ユニットが一体的にカートリッジ化されているものである。
【００１５】
以下の説明において、ドラムユニット、および、現像ユニットの長手方向とは、感光体ドラムの回転軸線Ｌ１、及び、現像ローラの回転軸線Ｌ９と略平行な方向である（図４および図６参照）。また、感光体ドラムの回転軸線Ｌ１、及び、現像ローラの回転軸線Ｌ９は、記録媒体の搬送方向と交差する方向である。また、ドラムユニット、および、現像ユニットの短手方向とは、感光体ドラムの回転軸線Ｌ１、及び、現像ローラの回転軸線Ｌ９と略直交する方向である。本実施例では、プロセスカートリッジをレーザビームプリンタ本体へ着脱する方向は、プロセスカートリッジの短手方向である。また、説明文中の符号は、図面を参照するためのものであって、構成を限定するものではない。
【実施例１】
【００１６】
以下の順に説明していく。
【００１７】
（１）画像形成装置の全体説明
（２）電子写真画像形成プロセスの説明
（３）プロセスカートリッジＰの構成説明
（４）現像ユニットＢ１の構成説明
（５）トナーボトルＴの構成説明
（６）ドラムユニットＣの構成説明
（７）トナー補給系カートリッジの概略説明
（８）現像ユニットＢ１のトナー残量検知システムの説明
（９）容器内射出面トナー清掃構成の説明。
【００１８】
（１）画像形成装置の全体説明
まず、図２を用いて、本発明の一実施例を適用した画像形成装置の全体構成について説明する。図２は、画像形成装置の側断面説明図である。
【００１９】
図２に示す画像形成装置は、パーソナルコンピュータなどの外部機器から通信された画像情報に応じて、電子写真画像形成プロセスによって記録媒体２に現像剤たるトナーｔによる画像を形成するものである。また、画像形成装置本体Ａ１（以下、装置本体Ａ１とする）は、現像ユニットＢ１とドラムユニットＣとが一体となったプロセスカートリッジＰが、使用者によって装置本体Ａ１に、取り付け、及び、取り外しが可能に設けられている。さらに、プロセスカートリッジＰの現像ユニットＢ１に対して、トナーボトルＴが着脱可能に設けられている。トナーボトルＴには、現像ユニットＢ１に供給するためのトナーｔが収納されている。詳細は後述する。記録媒体２の一例として、記録紙、ラベル紙、ＯＨＰシート、布等が挙げられる。また、現像ユニットＢ１は現像ローラ１３等を有し、ドラムユニットＣは感光体ドラム１０、帯電ローラ１１等を有する。
【００２０】
感光体ドラム１０は、装置本体Ａ１からの電圧印加によって、帯電ローラ１１で感光体ドラム１０の表面を一様に帯電する。そして、光学手段１から画像情報に応じたレーザ光Ｌが、帯電した感光体ドラム１０に照射され、感光体ドラム１０に画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、後述の現像手段によってトナーｔで現像され、感光体ドラム１０表面に現像剤像が形成される。
【００２１】
一方、給紙トレイ４に収容された記録媒体２は、前記現像剤像の形成と同期して、給紙ローラ３ａとこれに圧接する分離パッド３ｂに規制され、一枚ずつ分離給送される。そして、記録媒体２は、搬送ガイド３ｄにより、転写手段としての転写ローラ６へと搬送される。転写ローラ６は、感光体ドラム１０表面に接触するように付勢されている。
【００２２】
次いで、記録媒体２は、感光体ドラム１０と転写ローラ６とで形成される転写ニップ部６ａを通る。このとき、転写ローラ６に現像剤像と逆極性の電圧を印加することで、感光体ドラム１０表面上に形成された現像剤像が、記録媒体２に転写される。
【００２３】
現像剤像が転写された記録媒体２は、搬送ガイド３ｆに規制され定着手段５へ搬送される。定着手段５は、駆動ローラ５ａ、及び、ヒータ５ｂを内蔵した定着ローラ５ｃを備えている。そして、記録媒体２は、駆動ローラ５ａと定着ローラ５ｃとで形成されるニップ部５ｄを通過する際に、熱、及び、圧力を印加され、記録媒体２に転写された現像剤像が記録媒体２に定着される。これによって、記録媒体２に画像が形成される。
【００２４】
その後、記録媒体２は、排出ローラ対３ｇによって搬送されて、排出部３ｈへ排出される。
【００２５】
（２）電子写真画像形成プロセスの説明
次に、図３を用いて、本発明の一実施例を適用した電子写真画像形成プロセスについて説明する。図３は、プロセスカートリッジＰの断面説明図である。
【００２６】
図３に示すように、現像ユニットＢ１は、現像枠体としての現像容器１６に、現像手段としての現像ローラ１３や現像ブレード１５等を備えている。また、ドラムユニットＣは、クリーニング枠体２１に、感光体ドラム１０や帯電ローラ１１等を備えている。
【００２７】
現像容器１６の現像剤収納部１６ａに収納されたトナーｔは、現像容器１６に回転可能に支持された現像剤搬送部材１７が矢印Ｘ１７方向に回転することによって、現像容器１６の開口部１６ｂから現像室１６ｃ内へ送り出される。現像容器１６には、マグネットローラ１２を内蔵した現像ローラ１３が設けられている。具体的には、現像ローラ１３は、軸部１３ｅとゴム部１３ｄから構成される。軸部１３ｅは、アルミ等の導電性の細長い円筒状であり、その長手方向で中央部はゴム部１３ｄで覆われている。ここで、ゴム部１３ｄは、外形形状が軸部１３ｅと同軸線上になるように軸部１３ｅに被覆されている。
【００２８】
現像ローラ１３は、マグネットローラ１２の磁力によって、現像室１６ｃのトナーｔを現像ローラ１３の表面に引き寄せる。また、現像ブレード１５は、板金からなる支持部材１５ａとウレタンゴムやＳＵＳ板等からなる弾性部材１５ｂから構成され、弾性部材１５ｂが現像ローラ１３に対して一定の接触圧をもって弾性的に接触するように設けられている。そして、現像ローラ１３が回転方向Ｘ５に回転することで、現像ローラ１３の表面に付着するトナーｔの量を規定し、トナーｔに摩擦帯電電荷を付与する。これにより、現像ローラ１３表面にトナー層が形成される。そして、装置本体Ａ１から電圧が印加された現像ローラ１３を感光体ドラム１０と接触させた状態で、回転方向Ｘ５に回転させることにより、感光体ドラム１０の現像領域へトナーｔを供給する。
【００２９】
感光体ドラム１０の外周面には、クリーニング枠体２１に回転可能に支持され感光体ドラム１０方向に付勢された帯電ローラ１１が接触して設けられている。詳細構成については後述する。帯電ローラ１１は、装置本体Ａ１からの電圧印加によって、感光体ドラム１０の表面を一様に帯電する。帯電ローラ１１に印加する電圧は、感光体ドラム１０の表面と帯電ローラ１１との電位差が放電開始電圧以上となるような値に設定されており、具体的には帯電バイアスとして−１３００Ｖの直流電圧を印加している。このとき、感光体ドラム１０の表面を帯電電位（暗部電位）−７００Ｖに一様に接触帯電させている。そして、光学手段１のレーザ光Ｌにより、感光体ドラム１０の表面に静電潜像が形成される。その後、感光体ドラム１０の静電潜像に応じてトナーｔを転移させて静電潜像を可視像化し、感光体ドラム１０に現像剤像を形成する。
【００３０】
（３）プロセスカートリッジＰの構成説明
次に、図を用いて、本発明の一実施例を適用したプロセスカートリッジＰの構成について説明する。なお、以下の説明において、長手方向に関して装置本体Ａ１からプロセスカートリッジＰに回転力が伝達される側を「駆動側Ｇ」と称する。また、その反対側を「非駆動側ＮＧ」と称す。
【００３１】
図４は、プロセスカートリッジＰを駆動側Ｇから見た斜視説明図である。図５は、プロセスカートリッジＰを非駆動側ＮＧから見た斜視説明図である。図６は、プロセスカートリッジＰを分解して、駆動側Ｇからみた斜視説明図であり、図７は、プロセスカートリッジＰを分解して、非駆動側ＮＧからみた斜視説明図である。
【００３２】
プロセスカートリッジＰは、現像ユニットＢ１とドラムユニットＣとに大別される。現像ユニットＢ１、および、ドラムユニットＣは、長手両端に設けられた駆動側カートリッジカバー部材４９、および、非駆動側カートリッジカバー部材５０によって結合されている。また、現像ユニットＢ１に設けられた現像ローラ１３とドラムユニットＣに設けられた感光体ドラム１０とが互いに接触するようにカートリッジ化されている。さらに、現像ユニットＢ１には、トナーボトルＴが着脱可能な構成となっている。
【００３３】
以下、順に、現像ユニットＢ１、および、ドラムユニットＣについて、詳細を説明する。
【００３４】
（４）現像ユニットＢ１の構成説明
図８は、現像ユニットＢ１を駆動側Ｇから見た斜視説明図である。図９は、現像ユニットＢ１を非駆動側ＮＧから見た斜視説明図である。図１０は、現像ユニットＢ１の駆動側Ｇを分解して、駆動側Ｇからみた斜視説明図（ａ）と非駆動側ＮＧからみた斜視説明図（ｂ）であり、図１１は、現像ユニットＢ１の非駆動側ＮＧを分解して、非駆動側ＮＧからみた斜視説明図（ａ）と駆動側Ｇからみた斜視説明図（ｂ）ある。
【００３５】
図１０、図１１に示すように、現像ユニットＢ１は、現像ローラ１３や現像ブレード１５等を備えている。現像ブレード１５は、支持部材１５ａの長手方向の駆動側端部１５ａ１、非駆動側端部１５ａ２が現像容器１６に対してビス５１、ビス５２で固定されている。現像容器１６の長手両端には、駆動側現像軸受３６と非駆動側現像軸受４６とがそれぞれ配置されている。現像ローラ１３は、駆動側端部１３ａが駆動側現像軸受３６の穴３６ａと嵌合し、また、非駆動側端部１３ｃが非駆動側軸受４６の支持部４６ｆと嵌合することで、回転可能に支持されている。また、現像ローラ１３の駆動側端部１３ａで、駆動側現像軸受３６よりも長手方向外側には、現像ローラギア２９が現像ローラ１３と同軸に配置され、現像ローラ１３と現像ローラギア２９とが一体的に回転できるように係合している（図８照）。
【００３６】
駆動側現像軸受３６は、その長手外側で駆動入力ギア２７を回転可能に支持している。駆動入力ギア２７は現像ローラギア２９と噛み合っている。
【００３７】
また、駆動入力ギア２７には、カップリング部２７ｐが設けられている。
【００３８】
現像ユニットＢ１の駆動側最端部には、駆動入力ギア２７等を長手外側から覆うように現像サイドカバー３４が設けられている。現像サイドカバー３４の穴３４ａを通して、駆動入力ギア２７のカップリング部２７ｐが長手外側に突出している。駆動入力ギア２７のカップリング部２７ｐは、装置本体Ａ１に設けられた本体側駆動部材（不図示）と係合し、回転力が伝達される構成となっている。また、その回転力は現像ローラギア２９を介して、回転部材としての現像ローラ１３へ伝達される構成となっている。具体的には、図１０（ａ）に示すように、駆動入力ギア２７には、駆動入力ギア２７の回転軸線Ｌ３と同軸に、はす歯ギア、または、平歯ギアであるギア部２７ｃが一体成形で設けられている。そして、ギア部２７ｃが、現像ローラギア２９のギア部２９ａと噛み合う。現像ローラギア２９は現像ローラ１３と一体的に回転するため、駆動入力ギア２７の回転力が、現像ローラギア２９を介して現像ローラ１３に伝達される。そして、現像ローラ１３は回転軸線Ｌ９周りに回転方向Ｘ５に回転する。
【００３９】
図１１に示すように、現像ユニットＢ１の非駆動側には、第１ライトガイド６１、および、第２ライトガイド６２が設けられている。第１ライトガイド６１、および、第２ライトガイド６２は、現像容器１６の現像剤収納部１６ａに収納されたトナーｔの残量を検出するための光学システムである。詳細は別項にて後述する。
【００４０】
（５）トナーボトルＴの構成説明
次に、トナーボトルＴの構成について図を用いて説明する。図１２（ａ）はトナーボトルＴの斜視図であり、図１２（ｂ）はトナーボトルＴを構成する部品を分解した斜視図である。
【００４１】
トナーボトルＴは、トナーボトル容器４０、トナーボトル蓋４４、トナー搬送部材４１、トナー搬送部材４１に駆動を伝達するための攪拌ギア４２、撹拌アイドラギア４３などで構成されている。トナーボトルＴが現像ユニットＢ１に装着されると、撹拌アイドラギア４３が現像ユニットＢ１から駆動を受ける構成となっている（詳細不図示）。このとき、撹拌アイドラギア４３は矢印ｔ１方向に回転駆動される。また、撹拌ギア４２は攪拌アイドラギア４３と噛み合う構成となっている。すなわち、撹拌ギア４２、および、トナー搬送部材４１は矢印ｔ２方向に回転する構成となっている。
【００４２】
トナーボトル容器４０の長手中央には、トナーｔを排出するためのトナー排出口４０ｂが設けられている。トナー搬送部材４１の回転に伴って、トナーボトルＴ内に収納されたトナーｔは、トナー排出口４０ｂを介してトナーボトルＴ外へ排出される構成となっている。
【００４３】
図１３は現像ユニットＢ１とトナーボトルＴの斜視図である。
【００４４】
現像ユニットＢ１の長手中央には、トナー供給開口１６ｅが設けられている。トナー供給開口１６ｅとトナーボトルＴのトナー排出口４０ｂとは相対する位置に配置されている。トナーボトルＴのトナー搬送部材４１の回転に伴って、トナーボトルＴ内のトナーｔは、現像ユニットＢ１に供給される構成となっている。
【００４５】
（６）ドラムユニットＣの構成説明
次に、図１４を用いて、ドラムユニットＣの構成について説明する。図１４（ａ）は、ドラムユニットＣの非駆動側ＮＧから見た斜視説明図である。図１４（ｂ）では、感光体ドラム１０、帯電ローラ１１周辺部の説明のために、クリーニング枠体２１やドラム軸受３０やドラム軸５４等を不図示とした斜視説明図である。
【００４６】
図１４に示すように、ドラムユニットＣは、感光体ドラム１０や帯電ローラ１１等を備えている。帯電ローラ１１は、帯電ローラ軸受６７ａ、帯電ローラ軸受６７ｂによって回転可能に支持され、帯電ローラ付勢部材６８ａ、帯電ローラ付勢部材６８ｂによって感光体ドラム１０に対して付勢される。
【００４７】
感光体ドラム１０の駆動側端部１０ａには、駆動側フランジ２４が一体的に固定され、感光体ドラム１０の非駆動側端部１０ｂには、非駆動側フランジ２８が一体的に固定されている。駆動側フランジ２４や非駆動側フランジ２８は、カシメや接着等の手段で感光体ドラム１０と同軸に固定されている。クリーニング枠体２１の長手両端部には、駆動側Ｇ端部にドラム軸受３０が、非駆動側ＮＧ端部にドラム軸５４が、ビスや接着、圧入等の手段で固定されている。感光体ドラム１０と一体的に固定された駆動側フランジ２４はドラム軸受３０によって回転可能に支持され、また、非駆動側フランジ２８はドラム軸５４によって回転可能に支持される。
【００４８】
また、帯電ローラ１１の長手一端には帯電ローラギア６９が設けられており、帯電ローラギア６９は駆動側フランジ２４のギア部２４ｇと噛み合っている。ドラムフランジ２４の駆動側端部２４ａは、装置本体Ａ１側から回転力が伝達される構成となっている（不図示）。結果として、感光体ドラム１０が回転駆動するのに伴って、帯電ローラ１１も回転駆動する。前述のように、帯電ローラ１１の表面の周速は、感光体ドラム１０表面の周速に対して１０５〜１２０％程度になるように設定されている。
【００４９】
（７）トナー補給系システムの概略説明
本実施例においては、トナー補給系システムを採用したプロセスカートリッジの説明である。すなわち、現像ユニットＢ１内のトナーｔが少なくなった場合には、新品のトナーボトルＴを装着してトナーｔを現像ユニットＢ１に補充し、トナーの消費を繰り返していくシステムである。現像ユニットＢ１内のトナーｔが少なくなったことが検出されると、ユーザにトナーボトルＴの交換を報知して促すことになる。
【００５０】
ここで、現像ユニットＢ１内のトナーｔの残量検出システムが正しく機能しなかった場合を考える。トナーｔの残量を正しく検出出来ない場合、プロセスカートリッジはトナーｔが枯渇するまで使用されることになる。具体的には、現像ローラ１３は、その表面にトナーｔが供給されない状態で現像ブレード１５と摺擦を繰り返されることになる。言い換えると、現像ローラ１３と現像ブレード１５とが、潤滑剤としてのトナーｔが存在しない状態で互いに摺擦を繰り返されることになる。現像ローラ１３や現像ブレード１５の構成によっては、現像ローラ１３、および、現像ブレード１５の摩耗、欠け等が発生する恐れがある。これらの事象が発生した後になって、新たなトナーｔが補充されても、現像ローラ１３、および、現像ブレード１５の摩耗、欠けは回復しない。結果として、現像ブレード１５によりトナー層が均一に規制されるべき現像ローラ１３表面は、トナー層が不均一な状態となる。そして、最終的には画像不良となる恐れがある。また、トナーボトルＴから現像ユニットＢ１へ補給されたトナーｔはトナーボトルＴへ戻す構成ではないため、トナーｔを無駄にしてしまう恐れもある。そこで、従来の構成では、潤滑剤としてのトナーｔが存在しない状態で現像ローラ１３や現像ブレード１５が摺擦されても、現像ローラ１３や現像ブレード１５の摩耗、欠け等が発生しない構成、および、処方で対応していた。
【００５１】
トナー補給系システムの場合は、トナーｔを補充しながら現像ローラ１３や現像ブレード１３を繰り返し使用するものである。プロセスカートリッジＰを長期にわたって使用するため、また、トナーｔを有効に利用するためには、現像ユニットＢ１内のトナーｔの残量検知システムの信頼性、および、ユーザへの報知が必要である。
【００５２】
（８）現像ユニットＢ１のトナー残量検知システムの説明
次に、現像ユニットＢ１内のトナーｔの残量を検知するトナー残量検知システムについて、詳細を説明する。
【００５３】
図１５（ａ）は現像ユニットＢ１の非駆動側、および、装置本体Ａ１に設けられた光学素子を示した斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）における平面ＴＳ１部の断面図である。
【００５４】
平面ＴＳ１は第１ライトガイド６１、第２ライトガイド６２、発光素子６３、受光素子６５を通る平面である。第１ライトガイド６１、および、第２ライトガイド６２は、現像容器１６の現像剤収容部１６ａに収納されたトナーｔの残量を検出するための光学システムである。
【００５５】
装置本体Ａ１には、第１ライトガイド６１に向けて光を放出する発光素子６３（ＬＥＤ）、第２ライトガイド６２から放出される光を検知する受光素子６５（フォトトランジスタ）が設けられている。
【００５６】
発光素子６３から放出された光は、容器外受光面としての第１ライトガイド６１の第１入射面６１ａに入射される。この光は、第１ガイド部６１ｂを伝って、第１反射面６１ｃに入射される。さらに、光は第１反射面６１ｃで反射して、第２ガイド部６１ｄを伝って、容器内出射面としての第１出射面６１ｅを介して、現像剤収容部１６ａ内に出射される。現像剤収容部１６ａ内に出射された光は容器内受光面としての第２ライトガイド６２の第２入射面６２ａに入射される構成となっている。さらにこの光は、第３ガイド部６２ｂを伝って、第２反射面６２ｃに入射される。さらに、光は第２反射面６２ｃで反射して、第４ガイド部６２ｄを伝って、容器外出射面としての第２出射面６２ｅを介して、第１受光素子６５に出射される構成となっている。上述の発光素子６３から受光素子６５までの光路を、トナー残量検知光路Ｓとする。現像剤収容部１６ａ内を通るトナー残量検知光路Ｓ上において、トナーｔが介在すると、光が遮られて受光素子６５は光を検出することができない。一方、現像剤収容部１６ａ内を通るトナー残量検知光路Ｓ上において、トナーｔが介在しない場合は、光が遮られることなく、受光素子６５は光を検出することができる。
【００５７】
次に、現像剤収容部１６ａ内のトナーｔの動きについて図を用いて説明する。
【００５８】
図１６は、現像ユニットＢ１の断面図である。図１６（ａ）から図１６（ｃ）においては、現像剤収容部１６ａ内のトナー量は一定であり、現像剤搬送部材１７の回転位相がそれぞれ異なった状態を示している。
【００５９】
図１６（ａ）は、トナー残量検知光路Ｓ上にトナーｔが介在していない状態である。そのため、発光素子６３から出射された光は受光素子６５に到達することができる。現像剤収容部１６ａの底部１６ｄに溜まったトナーｔは、現像剤搬送部材１７が矢印θ方向に回転することによって、現像ローラ１３方向へ搬送される直前の状態である。
【００６０】
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示す状態から現像剤搬送部材１７が角度θ１だけ回転した状態を示している。現像剤搬送部材１７により、現像剤収容部１６ａ内のトナーｔは現像ローラ１３の方向へ供給されている状態である。この状態では、トナー残量検知光路Ｓ上にトナーｔ、および、現像剤搬送部材１７が介在しているため、発光素子６３から出射された光は受光素子６５までは届かない。
【００６１】
図１６（ｃ）は、図１６（ａ）に示す状態から現像剤搬送部材１７が角度θ２（θ１＜θ２）だけ回転した状態を示している。現像剤搬送部材１７がトナー残量検知光路Ｓから退避したタイミングである。トナーｔは自重により現像剤収容部１６ａの底部１６ｄに落下した状態を示している。トナー残量検知光路Ｓ上には、トナーｔ、および、現像剤搬送部材１７共に介在せず、発光素子６３から出射された光は受光素子６５に到達することができる。この状態から更に現像剤搬送部材１７が矢印θ方向へ回転すると、図１６（ａ）に示す状態となる。
【００６２】
なお、第一出射面６１ｅ、第二入射面６２ａは現像剤搬送部材１７に設けられた攪拌シート１７ａにより摺擦される。このため、第一出射面６１ｅ、第二入射面６２ａに付着していたトナーｔは清掃され、光が透過する状態となる（詳細は後述する）。これより、図１６（ａ）、図１６（ｃ）に示す状態では、発光素子６３から出射された光は受光素子６５に到達することができる。一方、図１６（ｂ）に示す状態では、発光素子６３から出射された光は受光素子６５に到達することができない。すなわち、現像剤搬送部材１７が１回転する間に、発光素子６３から出射された光が受光素子６５に到達することができる時間と出来ない時間とが生じる。また、この発光素子６３から出射された光が受光素子６５に到達することができる時間（間隔）は現像剤収容部１６ａ内に介在するトナーｔの残量に依存して変化する。この時間（間隔）変化を検知することで、現像剤収容部１６ａ内のトナーｔの残量を検知することができる。以上が、トナーｔの残量を検出するシステムである。
【００６３】
（９）容器内射出面トナー清掃構成の説明
次に、図１および図１７乃至図１８を用いて第１ライトガイド６１の容器内射出面６１ｅ（第１射出面６１ｅ）に付着したトナーｔを清掃する構成について説明する。
【００６４】
まず、リブ１０１、容器内出射面６１ｅ、攪拌シート１７ａの形状および摺擦領域について説明する。図１は、清掃部材たる攪拌シート１７ａが容器内射出面６１ｅを摺擦する様子を示した現像ユニットＢ１の拡大断面図である。図１（ａ）に示すように、容器内射出面６１ｅは現像剤収容部１６ａの内壁１６ａ１から突出している。また、容器内射出面６１ｅに対して現像剤搬送部材１７の回転方向Ｘ１７の上流側には内壁１６ａ１から突出した凸部たるリブ１０１が設けられている。言い換えると、その先端１０１ａは現像剤搬送部材１７の回転軸線Ｌ１７より距離Ｒａに位置し、一方、容器内出射面６１ｅの上流側端部６１ｅ１は回転軸線Ｌ１７から距離Ｒｂに位置している。そして、距離Ｒａと距離Ｒｂとの関係は
Ｒａ＜Ｒｂ
となっている。ここで、可撓性シートである攪拌シート１７ａが変形せずに駆動されたときの回転半径Ｒ１７に対する食い込み量を侵入量と定義する。すなわち、先端１０１ａの侵入量ＤＲａ、および上流側端部６１ｅ１の侵入量ＤＲｂは
ＤＲａ＝Ｒ１７−Ｒａ、ＤＲｂ＝Ｒ１７−Ｒｂ
と表せる。つまり、攪拌シート１７ａに対して、リブ１０１は上流側端部６１ｅ１よりも侵入しており、侵入量差δは
δ＝ＤＲａ−ＤＲｂ＝Ｒｂ−Ｒａ
の関係となっている。また、容器内出射面６１ｅは内壁１６ａ１に対し略平行に設けられている。
【００６５】
一方、図１７（ａ）は図１（ａ）を矢印ＶＷ１方向から見た図であり、図１７（ｃ）は図１７（ａ）を矢印ＶＷ２方向から見た斜視図である（攪拌シート１７ａは非表示）。また、図１７（ｂ）は攪拌シート１７ａと、リブ１０１および容器内出射面６１ｅとの摺擦範囲を示している。矢印Ｖａは攪拌シート１７ａが容器内出射面６１ｅと摺擦する方向を示し、矢印Ｖｂは矢印Ｖａと直交し、回転軸線Ｌ１７と平行な方向を示している。
【００６６】
図１７（ａ）および図１７（ｃ）に示すように、矢印Ｖｂ方向において、リブ１０１は容器内射出面６１ｅの全域を覆っている。言い換えると、矢印Ｖｂ方向においてリブ１０１の幅ｄ１と容器内射出面６１ｅの幅ｄ２は
ｄ１⊃ｄ２
との関係になっている。また、図１７（ｂ）に示すように、攪拌シート１７ａはリブ１０１と摺擦する領域Ｗ１、容器内出射面６１ｅと摺擦する領域Ｗ２を有する。矢印Ｖａ方向において領域Ｗ１は長さＷ１ａ、領域Ｗ２は長さＷ２ａを有し、矢印Ｖｂ方向において領域Ｗ１は長さＷ１ｂ、領域Ｗ２は長さＷ２ｂを有する。領域Ｗ１は攪拌シート１７ａとリブ１０１との摺擦領域を表すため、幅ｄ１と長さＷ１ｂはほぼ等しい。同様に、領域Ｗ２は攪拌シート１７ａと容器内出射面６１ｅとの摺擦領域を表すため、幅ｄ２と長さＷ２ｂはほぼ等しい。
【００６７】
つまり、
Ｗ１ｂ⊃Ｗ２ｂ
との関係になっている。
【００６８】
さらに、矢印Ｖａ方向において、
Ｗ１ａ⊃Ｗ２ａ
との関係になるよう距離Ｒａ（図１参照）を設定する。
【００６９】
以上より、領域Ｗ１と領域Ｗ２は
Ｗ１⊃Ｗ２
との関係なっている。
【００７０】
次に、攪拌シート１７ａが容器内出射面６１ｅを清掃する過程について説明する。図１（ａ）は、攪拌シート１７ａがリブ１０１に接触した瞬間を表している。このとき、攪拌シート１７ａは接触点１７ａ１においてリブ１０１の先端１０１ａに接触している。この時点では、攪拌シート１７ａおよび１７容器内射出面６１ｅにはトナーｔが付着している。
【００７１】
図１（ｂ）は図１（ａ）の状態から現像剤搬送部材１７が回転し、攪拌シート１７ａの先端１７ａ２でリブ１０１の先端１０１ａに接触している状態を表している。図１（ａ）から図１（ｂ）に移行する間、先端１０１ａは攪拌シート１７ａの接触点１７ａ１から先端１７ａ２までの長さＷ１ａの範囲（領域Ｗ１）を摺擦するため、領域Ｗ１上に付着していたトナーｔは先端１０１ａによってかき落とされる。
【００７２】
図１（ｃ）は、図１（ｂ）の直後、攪拌シート１７ａの先端１７ａ２がリブ１０１から解放され、容器内射出面６１ｅの接触点６１ｅ２に接触した瞬間を示している。この時、攪拌シート１７ａの弾性力により、領域Ｗ２は容器内射出面６１ｅにたたきつけられる。この衝撃により、容器内射出面６１ｅに付着しているトナーｔがはたき落とされる。この直後、図１（ｄ）に示すように、攪拌シート１７ａの弾性力次第では攪拌シート１７ａは容器内射出面６１ｅの全域に当接する場合もある。ここで、前述したように、領域Ｗ２は領域Ｗ１に内包される。また、領域Ｗ１はリブ１０１と摺擦されてトナーｔが付着していない状態である。これより、容器内射出面６１ｅに付着しているトナーｔを効率よくはたき落とすことができる。
【００７３】
図１（ｅ）は、図１（ｃ）および図１（ｄ）の状態からさらに現像剤搬送部材１７が回転し、攪拌シート１７ａの先端１７ａ２が容器内射出面６１ｅの下流側端部６１ｅ３と接触している状態を表している。図１（ｃ）および図１（ｄ）から図１（ｅ）に移行する間、容器内射出面６１ｅは攪拌シート１７ａの領域Ｗ２により摺擦される。この状態においても、前述のように領域Ｗ２にはトナーｔが付着していないため、容器内射出面６１ｅ上に付着していたトナーｔを効率よく清掃することができる。
【００７４】
長寿命化カートリッジにおいては、使用される期間が長いため、攪拌シート１７ａが撓んだまま保持される期間が長く、またトナー量が多いため攪拌シート１７ａにかかる力も強くなり、攪拌シート１７ａがヘタリやすい。さらに、長期間攪拌されることによりトナーｔの付着力が上昇するため、高精度にトナー残量を検知するためにはトナーｔを清掃する能力の向上が求められていた。本発明では、攪拌シート１７ａがリブ１０１によりはじかれた衝撃を利用し、且つトナーの付着していない領域Ｗ２によって摺擦することで第一ライトガイド６１へ付着したトナーｔを効率よく清掃する。これにより、長寿命化した場合でも高精度にトナー残量検知を行うことができる光残検方式のカートリッジを提供することができる。
【００７５】
なお、本実施例においては現像剤搬送部材が容器内射出面６１ｅを清掃したが、別途専用の清掃シートを設けても構わない。
【００７６】
また、本実施例においては現像容器内部のトナー残量検知光路Ｓは現像剤搬送部材１７の回転方向に対して直交しているが、この構成に限るものではない。図１８に示すように、現像剤搬送部材１７の回転軸線Ｌ１７と平行な場合でも本発明を適用することが可能である。本図において、先述した構成と実質的に同一もしくは相当する作用を持つ要素には同一符号を用いている。本構成において、回転軸線Ｌ１７を中心に矢印Ｘ１７方向へ回転駆動される現像剤搬送部材１７には可撓性清掃シート１７ａが設けられている。また、トナー残量検知光路Ｓとして、容器内出射面６１ｅから出射された光が容器内入射面６２ａへ入射する構成となっている。ここで、トナー残量検知光路Ｓは現像剤搬送部材１７の回転軸線Ｌと略平行になっている。先述した構成と同様、現像剤搬送部材１７が矢印Ｘ１７方向に回転すると、清掃シート１７ａの先端１７ａ２が容器内出射面６１ｅを摺擦する。その際、清掃シート１７ａは容器内出射面６１ｅの矢印Ｘ１７方向における上流側端部６１ｅ１に設けられたリブ１０１の先端１０１ａによって撓められる。そして、それが解放された時の衝撃を利用して容器内出射面６１ｅに付着したトナーｔを清掃することができる。
【００７７】
なお、本実施例においては容器内射出面６１ｅの清掃構成についてのみ説明したが、容器内入射面６２ａ（第２入射面６２ａ）についても同様の構成を適用することが可能である。
【実施例２】
【００７８】
次に、図１９を用いて本発明の第二の実施例についてについて説明する。なお、実施例１と実質的に同一もしくは相当する構成及び作用を有する要素には同一符号を付し、詳しい説明は実施例１の説明を援用する。
【００７９】
図１９は、清掃部材たる攪拌シート１７ａが容器内射出面６１ｅを摺擦する様子を示した現像ユニットＢ１の拡大断面図である。図１９（ａ）は攪拌シート１７ａが接触点１７ａ１においてリブ１０１の先端１０１ａに接触した瞬間を表している。容器内出射面６１ｅは内壁１６ａ１に対し、角度φをもって傾斜している。図１９（ｂ）は図１９（ａ）の状態から現像剤搬送部材１７が矢印Ｘ１７方向に回転し、攪拌シート１７ａの先端１７ａ２でリブ１０１の先端１０１ａに接触している状態を表している。図１９（ｃ）は図１９（ｂ）の状態から現像剤搬送部材１７がさらに回転し、攪拌シート１７ａが容器内出射面６１ｅに接触する直前の状態を表している。図１９（ｄ）は攪拌シート１７ａが容器内出射面６１ｅに接触した直後の状態を表している。
【００８０】
ここで、図１９（ｃ）に示すように、攪拌シート１７ａの剛性等に合わせ角度φを適切に設定することにより、攪拌シート１７ａの領域Ｗ２と容器内出射面６１ｅとが略平行の状態で接触させることができる。一方、図１９（ｄ）に示すように、容器内射出面６１ｅの上流側端部６１ｅ１は攪拌シート１７ａの端部１７ａ２から距離Ｈの位置に接触するように、容器内射出面６１ｅの上流側端部６１ｅ１を設定する。また、図１９（ｂ）の状態から図１９（ｃ）および図１９（ｄ）の状態に移行する間、攪拌シート１７ａの先端１７ａ２は軌跡Ｄを通過する。ここで、リブ１０１の先端１０１ａから容器内射出面６１ｅの上流側端部６１ｅ１までを形成する面が軌跡Ｄと干渉しないように退避形状２０１を設ける。以上の構成により、上流側端部６１ｅ１を含めた容器内出射面６１ｅの全域に、攪拌シート１７ａがリブ１０１から解放された衝撃力を伝えることができる。
【００８１】
これより、実施例１の構成よりもさらに効率的に第一ライトガイド６１へ付着したトナーｔを清掃することができる。また、容器内射出面６１ｅの全域を拭き残しなく清掃することができるため、容器内射出面６１ｅを小型化することが可能となる。
【符号の説明】
【００８２】
１６  現像容器、１６ａ  現像剤収容部、１７  現像剤搬送部材、
１７ａ  攪拌シート、６１  第一ライトガイド、６１ｅ  容器内出射面、
１０１  リブ、Ａ１  装置本体、Ｂ１  現像ユニット、Ｐ  プロセスカートリッジ、
Ｓ  トナー残量検知光路、ｔ  トナー（現像剤）
【図１】
2018189664.tif 000003
【図２】
2018189664.tif 000004
【図３】
2018189664.tif 000005
【図４】
2018189664.tif 000006
【図５】
2018189664.tif 000007
【図６】
2018189664.tif 000008
【図７】
2018189664.tif 000009
【図８】
2018189664.tif 000010
【図９】
2018189664.tif 000011
【図１０】
2018189664.tif 000012
【図１１】
2018189664.tif 000013
【図１２】
2018189664.tif 000014
【図１３】
2018189664.tif 000015
【図１４】
2018189664.tif 000016
【図１５】
2018189664.tif 000017
【図１６】
2018189664.tif 000018
【図１７】
2018189664.tif 000019
【図１８】
2018189664.tif 000020
【図１９】
2018189664.tif 000021