(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に用いられる現像装置であって、
感光体に形成された潜像を現像剤を用いて現像する現像ローラと、
前記現像剤を収納するトナー容器と、
前記トナー容器の上方及び下方に設けられた一対の光透過窓であって、前記画像形成装置の装置本体に設けられた発光部から出射する前記トナー容器に収納された前記現像剤の残量を検知する為の検知光を、前記トナー容器の内部を透過させて前記装置本体に設けられた受光部に受光させる一対の光透過窓と、
前記トナー容器に回転可能に設けられた攪拌翼であって、回転支持部材と、前記トナー容器に収納された現像剤を前記現像ローラに向かって搬送するための前記回転支持部材に支持された可撓性シートと、を有する攪拌翼と、
前記攪拌翼が回転した際に前記光透過窓と摺擦して前記光透過窓に付着した現像剤を清掃する清掃部であって、前記可撓性シートに一体で設けられた清掃部と、
前記攪拌翼が回転した際に前記攪拌翼の回転方向において前記トナー容器の側壁に対して順方向に撓んで摺擦して、現像剤を前記側壁に沿って搬送するための撓み部であって、前記可撓性シートに一体で設けられた撓み部と、
前記トナー容器に設けられた突起であって、前記撓み部が前記回転方向において前記順方向とは逆方向に撓んでしまった場合に、前記攪拌翼が回転した際に前記撓み部と当接して前記撓み部の撓みの方向を前記逆方向から前記順方向に変えて、前記清掃部を前記光透過窓と片当たりすること無く摺擦させるための突起と、
を有することを特徴とする現像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタに搭載され、潜像を現像化するための現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、現像装置を備えた電子写真画像形成装置、あるいは、現像装置を具備したプロセスカートリッジを着脱自在に構成した電子写真画像形成装置が知られている。
【０００３】
なお、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。
【０００４】
ここで、電子写真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（例えばレーザービームプリンタ、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ある。
【０００５】
また、プロセスカートリッジとは、帯電手投，クリーニング手段，感光体ドラムおよび現像装置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本体に対して着脱可能とするものである。
【０００６】
このようなプロセスカートリッジを用いた装置の場合には、使用者自身によって装置本体に対する着脱を行うことができるので、装置本体のメンテナンスを容易に行うことができるという利点がある。
【０００７】
このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー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る。
【０００８】
プロセスカートリッジの交換時期としては、現像剤（トナー）が減少してきたところで、ユーザーにトナー無しを知らせて、プロセスカートリッジの寿命を告げ、プロセスカートリッジの交換を促すことを行っている。
【０００９】
このトナー残量の検知の方法として、トナー容器に一対の光透過窓を設け、この光透過窓を光が透過した時間でトナー残量を検知する方法が知られている。
【００１０】
これらのカートリッジでは確実にトナーをトナー容器から現像室側に送るように回転する攪拌翼を設け、この攪拌翼を容器内壁に対し攪拌翼回転方向に対し遅れ側に、順方向の倒れとして撓んで当接させ、容器と攪拌翼間の隙間を無くすよう構成されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の問題点を説明すると、カートリッジ出荷等運搬時、容器内のトナーが振動により、攪拌翼を押し倒して逆反りして撓むことがあった。
【００１２】
この時、攪拌翼の光透過窓清掃部は逆反り変形のため、光透過窓に対し片当たりして、トナーの払拭清掃ができなくなることがあり、そのため、トナー残量検知の機能が働かないことがあった。
【００１３】
本発明の目的は省スペースのカートリッジを提供し、画像形成装置本体を小型化し、トナー検知の精度を簡単な方法で実現することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、画像形成装置に用いられる現像装置であって、感光体に形成された潜像を現像剤を用いて現像する現像ローラと、前記現像剤を収納するトナー容器と、前記トナー容器の上方及び下方に設けられた一対の光透過窓であって、前記画像形成装置の装置本体に設けられた発光部から出射する前記トナー容器に収納された前記現像剤の残量を検知する為の検知光を、前記トナー容器の内部を透過させて前記装置本体に設けられた受光部に受光させる一対の光透過窓と、前記トナー容器に回転可能に設けられた攪拌翼であって、回転支持部材と、前記トナー容器に収納された現像剤を前記現像ローラに向かって搬送するための前記回転支持部材に支持された可撓性シートと、を有する攪拌翼と、前記攪拌翼が回転した際に前記光透過窓と摺擦して前記光透過窓に付着した現像剤を清掃する清掃部であって、前記可撓性シートに一体で設けられた清掃部と、前記攪拌翼が回転した際に前記攪拌翼の回転方向において前記トナー容器の側壁に対して順方向に撓んで摺擦して、現像剤を前記側壁に沿って搬送するための撓み部であって、前記可撓性シートに一体で設けられた撓み部と、前記トナー容器に設けられた突起であって、前記撓み部が前記回転方向において前記順方向とは逆方向に撓んでしまった場合に、前記攪拌翼が回転した際に前記撓み部と当接して前記撓み部の撓みの方向を前記逆方向から前記順方向に変えて、前記清掃部を前記光透過窓と片当たりすること無く摺擦させるための突起と、を有することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
第一の実施形態
電子写真方式を採用した、画像形成装置について、その一例として、レーザービームプリンタを例にして図１を参照して説明する。
【００２２】
また、本発明のプロセスカートリッジを図２を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明の画像形成装置（レーザービームプリンタ１００）の模式的断面（主断面）図である。
【００２４】
まず、画像形成装置全体の概略について、画像形成プロセスを中心にして説明する。
【００２５】
一定速度で回転する感光体ドラム１の表面を帯電手段で一様に帯電する。そして、その表面が一様に帯電された感光体ドラム１上に露光手段であるスキャナユニット３から画像情報に応じたレーザー光を照射して潜像を形成し、その潜像を現像装置４で現像する。
【００２６】
そして、感光体ドラム１に形成された現像画像は、給紙部から搬送手段であるレジストローラー対１９によって搬送される記録媒体Ｓ上に、転写手投５によって転写される。その後、その記録媒体Ｓを定着手段２０へ搬送して定着し、機外に排出する。
【００２７】
一方、転写後、感光体ドラム１表面上に残った転写残トナーは、クリーニングブレード６０により掻き落とされ、クリーニング容器５１の中に貯蔵される。
【００２８】
ここで、現像装置４のトナー容器４１と現像室４９は一体的に構成されている。
【００２９】
トナーＴを収納するトナー容器４１内には、現像室４９に近い側に配置された第一攪拌翼４６と、遠い側に配置された第二攪拌翼４７が設けられており、それぞれの攪拌翼が回転することで、現像室４９にトナーＴを搬送している。
【００３０】
現像室４９内にはトナーを担持する現像ローラ４０を配しており、また、この現像ローラ４０には供給ローラ４３が摺擦しており、この供給ローラ４３によって、現像に寄与しなかったトナーを掻きとって、常に新鮮なトナーを供給するようになっている。
【００３１】
｛光透過式トナー残量検知｝
次に、光透過式のトナー残量検知方法について説明する。
【００３２】
トナーＴを収納するトナー容器４１内には、一対の光透過用の窓が取付けられており、すなわち、第一攪拌翼である攪拌翼４６下方には下光透過窓２４６ａを具備した下ライトガイド２４６が取付けられ、また、第一の攪拌翼４６上方には上光透過窓で２４７ａを具備した上ライトガイド２４７が取付けられている。そして、これら一対の下光透過窓２４６と上光透過窓２４７によって、現像剤残量検知の光が透過する光軸の経路Ｌを確保している。
【００３３】
また、第一攪拌翼４６が回転する度に、この第一攪拌翼４６は下光透過窓２４６ａと上光透過窓２４７ａにその度接触して、それぞれの窓の内側に付着したトナーＴを拭き取っている。
【００３４】
そして、トナーＴが消費されて、トナーＴがなくなると、下光透過窓２４６ａから上光透過窓２４７ａへ光が透過し、トナーＴの残量が検知可能な状態になる。
【００３５】
光の透過方法は、画像形成装置本体１００に取付けられた発光部３０ａから検知光Ｌを出射し、出射された検知光Ｌは、下ライトガイド２４６を透過し更に上ライトガイド２４７を透過し、画像形成装置本体１００に取付けられた受光部３０ｂで受光される。
【００３６】
そして、第一攪拌翼４６の一回転中に検知光Ｌをどれだけの時間受光したかをモニターする。これにより、トナー容器４１内のトナーＴの量が少なくなってくると検知光Ｌを受光する時間が増加し、特定の受光時間を検知した時に、トナー容器４１にトナーが無くなりかけている事を、ユーザーに報知するようになっている。
【００３７】
次にトナー残量検知のシーケンスについて説明する。
【００３８】
図３は画像形成装置本体の電気ブロック図である。
【００３９】
図４はトナー残量検知のシーケンスである。
【００４０】
図５はトナー残量をユーザーに報知するコンピュータとディスプレイの一例を示す図である。
【００４１】
なお、本発明では、説明のため順序立てて説明するが、トナー残量検知シーケンスの中に印刷シーケンス（Ｓ３〜Ｓ１０）が有る様に説明してあるが、印刷シーケンスの中に、トナー残量検知シーケンスがあっても良い。
【００４２】
トナー残量検知シーケンス（Ｓ１）がＭＰＵ１０００で実行されると、発光素子３０ａから発光する（Ｓ２）。
【００４３】
その後印字動作により、フォーマッタ１３４からの印刷コマンドに従い所定のパターン、所定の枚数印刷を行う（Ｓ３〜Ｓ１０）。
【００４４】
印刷動作時、ＭＰＵ１０００はユーザーにカートリッジ寿命（トナー残量）をユーザーに報知する（Ｓ９）。
【００４５】
トナー残量の換算は、受光素子３０ｂが光を検知し、受光時間から（Ｓ７）、トナーの消費量（カートリッジ寿命）を換算（Ｓ８）し、カートリッジ寿命として、図５のようコンピュータ７０からディスプレイ８０にユーザーに報知（Ｓ９）する。
【００４６】
寿命の換算値は画像処理装置本体の不揮発メモリ１４３にあらかじめ書きこまれた値を利用している。
【００４７】
｛本発明の説明｝
次に、本発明の攪拌撓み摺擦部４６ｓの逆反りを修正する逆反り防止リブ２５０について図２、図７、図８を参照しながら述べる。図２−ｂ、図７−ｂ、図８―ｂは本発明のカートリッジの主断面図であり、図２−ａ、図７−ａ、図８−ａのＥ断面矢視図である。図２−ａ、図７−ａ、図８−ａは図２−ｂ、図７−ｂ、図８−ｂのＤ矢視断面図である。また、攪拌翼は図７から図８へと回転する。
【００４８】
トナー容器４１内を攪拌翼４６と攪拌翼４７が現像室４９側にトナーを送るようにそれぞれ、矢印ｕ１、矢印ｕ２方向に回転している。
【００４９】
攪拌翼４６はトナー容器４１の内側壁４１ｔからトナーが漏れてこないように、容器内側壁４１ｔに対し、攪拌回転矢印ｕ１方向からみて、遅れ方向矢印Ｖ側に、撓んで当接摺擦する撓み部４６ｍと当接摺擦部４６ｓを持っている。このことにより、光透過窓２４６ａが確実に露出され、トナー残量検知精度が向上する。
【００５０】
なお、撓み部４６ｍは説明のため、クロスハッチングで示してある。
【００５１】
図６は本発明の攪拌翼４６であり、回転支持部材をＨＩＰＳ等樹脂部材で作られ、トナー搬送部は、容器形状に倣うように、ＰＥＴ等可撓性の厚み０．１ｍｍのシート部材で作られている。
【００５２】
容器側壁と撓んで摺擦し、トナーを完璧にすくい上げる攪拌撓み摺擦部４６ｓ、攪拌翼回転中心側端部である攪拌翼角部４６ｋ、容器壁内部に設けられた軸受け穴２７１と摺擦回動を可能としている平行ピン２７０、光透過窓２４７ａを清掃する４６ａを具備している。
【００５３】
｛攪拌翼の逆反り｝
しかしながら、トナー容器４１内にトナーを格納して、攪拌翼を撓ませて当接させているため、カートリッジの運搬等により、中のトナーが振動し、攪拌翼を押し倒し、攪拌翼撓み部４６ｍが逆側反って撓むことが起こりうる。
【００５４】
図７、図８はカートリッジの搬送等により、攪拌翼４６の撓み部４６ｍが図２の回転方向ｕ１（順方向）に対し、進んだ方向ｖ２側へ撓んでしまったことを示す図である。
【００５５】
いわゆる逆側（カウンター）に反っており、攪拌翼窓清掃部４６ａが光透過窓２４７ａに対し、片当たりしている。
【００５６】
図７ａにおいて、撓み部４６ｍは逆方向に沿っており、光透過窓清掃部４６ａはＳ字状に変形しており、この状態では光透過窓２４７ａに対し片当たりしており、光透過窓２４７ａをきれいに払拭できずトナーが光透過窓２４６ａに付着したままなので、正確なトナー残量検知が行えない。
【００５７】
｛攪拌翼逆反りの修正動作｝
図７−ｂにおいて、攪拌翼４６が回転すると、攪拌撓み摺擦部４６ｓは、逆反り防止リブ２５０ｂに引っかかり、矢印ｗ方向へ変形する。
【００５８】
図８は、さらに攪拌翼４６が回転したことを示す図であり、逆反り防止リブ２５０ｂにより攪拌摺擦部４６ｓがさらに押し下げられる。さらに攪拌翼４６が回転を続けると、摺擦部４６ｓが引っかかっていることにより、撓み部４６ｍがひきのばされて、攪拌翼４６の撓み部４６ｍの撓み方向は図２で示した順方向の撓みとなる。
【００５９】
このことにより、攪拌翼４６の光透過窓清掃部４６ａは、光透過窓２４６ａに対し片当たりしなくなり、光透過面２４６ａをきれいに払拭できる。
【００６０】
このように、画像形成装置の通常動作の攪拌翼の回転動作で、逆側に反った攪拌翼を順方向の反りに戻すことができ、光透過窓２４７ａの清掃を確実に行なうことができ、従来例では成しえなかったトナー残量検知の精度アップ、品質向上を小型化カートリッジにおいて実現が可能となる。
【００６１】
第二の実施形態
次に攪拌翼と容器壁との長手関係の寸法関係を吸収する実施形態について図９、図１０を用いて説明する。
【００６２】
図９−ｂ、図１０−ｂは、本発明の第二実施形態のカートリッジの主断面図であり、図９−ａ、図１０−ａのＥ断面矢視図である。図９−ａ、図１０−ａは図９−ｂ、図１０−ｂのＤ矢視断面図である。また、攪拌翼は図９から図１０へと回転する。
【００６３】
図９、図１０で、攪拌翼４６の長手とトナー容器４１の長手の寸法関係が第一の実施形態よりもルーズで攪拌翼と容器内壁４１ｔ間の隙間が大きい時は、攪拌翼の撓む曲率が緩くなり、第一の突起である逆反り防止リブ２５０ｂ上に攪拌撓み摺擦部４６ｓが乗り上がりやすい。そのような時の対策として、第一の突起よりも先に攪拌翼摺擦部４６ｓを第二の突起である逆反り防止リブ２５０ａに当接するように設けて、トナーの残量検知の品質を向上する方法について説明する。
【００６４】
図９―ａにおいて、第二の突起である逆反り防止リブ２５０ａを第一の突起である逆反り防止リブ２５０ｂよりも回転半径方向で遠い位置に設け、かつ第一の突起である逆反り防止リブ２５０ｂよりも、第二の突起である逆反り防止リブ２５０ａが当接するよう構成している。
【００６５】
第二の突起を攪拌翼の回転半径方向に遠い位置に置くことで、曲率が緩くても回転半径方向遠い側では、容器と攪拌翼間の隙間は近い側に比べて小さいので、確実にトナー容器４１側壁と攪拌撓み摺擦部４６ｓが当接するようになり、攪拌翼４６を逆反り防止リブ２５０ｂで拾うことができる。
【００６６】
図１０のように攪拌翼が回転することで、逆反り防止リブ２５０ａは攪拌翼４６に対し反発力ｚを発生し、このことで攪拌翼４６が確実に撓ませ、曲率をきつくすることができる。
【００６７】
このように第二の突起である攪拌防止リブを設けることで、図９で発生していた攪拌翼角部４６ｋと容器４１の間の隙間がなくなり、逆反り防止リブをのりこえることが無くなる。
【００６８】
さらに攪拌翼が回転を進めると第一の突起である攪拌防止リブ２５０ａにより、第一の実施形態で説明していたように攪拌翼の逆反りを順方向の反りに変え、ライトガイドの清掃を確実に行なえる。
【００６９】
このように第二の実施形態は第一の実施形態と比して、攪拌翼とトナー容器内壁との寸法をラフに構成でき、組み立て性、コスト面で有利とすることができる。
【００７０】
また、逆反り防止リブが前記攪拌翼と摺動する位置はトナー残量検知の光を遮蔽する位置とすることで、摺動時の振動で攪拌翼若しくは容器に付着していたトナーが下光透過面へ落下してもそのあとすぐに攪拌翼が下側ライトガイドを払拭するので、全く影響を無くすことが可能となる。
【００７１】
以上説明したように、本実施形態は、攪拌翼で光透過トナー残量検知窓を清掃し、かつ攪拌翼をトナー容器長手方向に撓ませて摺動させる現像装置において、容器内壁にリブを設けるという簡単な構成で、逆反りした攪拌翼を正常な反り方向に撓ませることが可能となる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、可撓性シートの撓み部が回転方向において逆方向に撓んでしまった場合に、攪拌翼の回転動作によって、逆方向に反った撓み部を順方向の反りに戻すことができる。それによって、可撓性シートの清掃部が光透過窓と片当たりすることが無くなり、光透過窓の清掃を確実に行なうことができ、トナー容器に収納された現像剤の残量検知の精度アップを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の実施形態を示す断面図。
【図２】本発明に係るプロセスカートリッジの断面図。
【図３】本発明に係る画像形成装置電気ブロック図。
【図４】本発明に係るトナー検知のフローチャート。
【図５】本発明の画像形成装置と通信をするコンピュータおよびディスプレイを示す図。
【図６】本発明に係る攪拌翼を示す図。
【図７】本発明の第一実施形態を示すプロセスカートリッジ断面図。
【図８】本発明の第一実施形態を示すプロセスカートリッジ断面図。
【図９】本発明の第二実施形態を示すプロセスカートリッジ断面図。
【図１０】本発明の第二実施形態を示すプロセスカートリッジ断面図。
【符号の説明】
１  感光ドラム
２  帯電装置（帯電ローラ）
３  スキャナユニット
４  現像装置  現像ユニット
５  転写ローラ
６  クリーニング装置
７  プロセスカートリッジ
１３  駆動ローラ
１４（１４ａ、１４ｂ）  従動ローラ
１６  給紙部
１７  給紙カセット
１８  給紙ローラ
１９  レジストローラ
２０  定着部
２１ａ  加熱ローラ
２１ｂ  加圧ローラ
３０ａ  発光素子
３０ｂ  受光素子
４０  現像ローラ
４１  トナー容器
４２  トナー送り機構、攪拌翼
４３  トナー供給ローラ
４４  現像ブレード
４５  現像枠体
４６  トナー送り機構、攪拌翼
４７  トナー送り機構、攪拌翼
４９  現像室
５０  クリーニング装置、感光ドラムユニット
５１  クリーニング容器、枠体
５３  廃トナー室
５４  加圧バネ
６０  クリーニングブレード
１００  画像形成装置
１３９  表示装置
２４６  発光側ライトガイド（光透過窓）
２４７  受光側ライトガイド（光透過窓）
２５０ａ、ｂ  逆反り防止リブ
１０００  ＭＰＵ
【図１】
0004154181.tif 000002
【図２】
0004154181.tif 000003
【図３】
0004154181.tif 000004
【図４】
0004154181.tif 000005
【図５】
0004154181.tif 000006
【図６】
0004154181.tif 000007
【図７】
0004154181.tif 000008
【図８】
0004154181.tif 000009
【図９】
0004154181.tif 000010
【図１０】
0004154181.tif 000011