JP2000112218A - 現像剤収納容器及び現像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、トナー残量の影響を受けずに、安
定した確実なトナー残量検知を行うことのできる現像剤
収納容器及び現像装置を提供することを目的としてい
る。 【解決手段】 上記課題を解決するために、本発明に係
る現像剤収納容器の代表的な構成は、像担持体上に形成
された潜像を現像するための現像剤を収納する現像剤収
納部と、前記現像剤収納部内に設けられ前記現像剤を撹
拌する撹拌部材と、前記現像剤収納部の枠体に設けられ
た前記現像剤収納部内の現像剤量を検出するための光透
過窓とを有し、前記撹拌部材が前記光透過窓を摺擦する
遮光性の可撓シートを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真画像形成
装置の現像装置にて現像剤を収納するために用いられる
現像剤収納容器、及びこれを有する現像装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の画像形成装置、すなわち
感光体ドラム等の像担持体上の静電潜像を現像剤で現像
することにより画像を得る装置においては、消耗品であ
る現像剤を補給することが必要である。この現像剤の補
給の方式としては、次のようなものがある。

【０００３】まず、複写機等の画像形成装置本体中に現
像剤受入容器を備え、また現像剤の補給用として現像剤
をあらかじめ充填した現像剤供給容器を画像形成装置と
は別の独立した消費部材として用意しておき、上記現像
剤受入容器内の現像剤の残量が少なくなった時に、上記
現像剤供給容器内の現像剤を上記現像剤受入容器に一度
に全量供給する補給方式がある。

【０００４】次に、上記方式と同様に現像剤供給容器を
用意するが、一度に全量供給せずに画像形成装置本体に
現像剤供給容器を装着後、そのまま現像剤供給容器を画
像形成装置本体中に据え置きし、現像剤を使い切るまで
現像剤撹拌装置を作動させることで徐々に現像器側に現
像剤を排出させていく、いわゆる据置型容器方式があ
る。

【０００５】更に、感光体ドラム、クリーニング装置、
及び現像剤をあらかじめ充填した現像装置を一体に形成
し、画像形成装置本体中に対して着脱自在としたプロセ
スカートリッジ方式があり、この方式においても一度画
像形成装置本体に装着すると、内蔵された現像剤を使い
切るまで現像剤撹拌装置を作動させることによってカー
トリッジ内に設けられた現像剤収納部より徐々に現像ス
リーブ及び感光体ドラム側に現像剤を排出させている。

【０００６】しかし、いずれの場合でも現像剤収納部の
現像剤残量検出を行うことが必要であり、光透過方式や
アンテナ方式等の残量検知が行われている。

【０００７】図５は、光透過方式によって現像剤残量検
知を行う現像装置の概略構成図、図６はトナー残量と光
の透過時間の関係を説明する図である。図５に示す現像
装置100 は、現像スリーブ105 や現像剤供給ローラ106
等が配設された現像容器107と、現像剤を収容する現像
剤収納容器104 を溶着して構成されている。現像剤収納
容器104 には現像剤残量検知用の光透過窓101 、102 が
取り付けられている。また現像剤収納容器104 の内部に
は現像剤であるトナーＴを撹拌するための攪拌部材103
が回転可能に取り付けられ、図示しない駆動手段によっ
て矢印Ａ方向に駆動される。攪拌部材103 は前記駆動手
段と連結する撹拌ステー103 ａと、トナーを撹拌し、ま
た光透過窓101 、102 に付着したトナーを拭き取るため
の可撓性の撹拌シート103 ｂから構成されている。

【０００８】画像形成装置本体には発光部108 と受光部
109 が配置され、発光部108 から射出され光透過窓101
、102 を透過した検知光Ｌを受光部109 で受講するこ
とによって現像剤収納容器104 内の現像剤Ｔの残量を検
知する。更に詳しくは、検知光Ｌは攪拌部材103 が一回
転する時間発行紙、この間に現像剤収納容器104 内を透
過した時間ｔを検知する。そして、この値が所定の閾値
ｔ１を越えたときにトナー残量が少なくなったと判断
し、使用者に報知するよう構成している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の如く構
成された現像装置においては、検知動作の際に攪拌部材
103 の回転によって撹拌シート103 ｂが光透過窓101 、
102 を拭うよう構成されているが、光透過窓101 を付記
初めてから光透過窓102 を吹き終わるまで撹拌シート10
3 ｂは検知光Ｌを遮る位置にある。ここで撹拌シートの
材料としてＰＥＴ等の可撓性シートが多く用いられてい
るが、従来のものは透明または半透明のものが多く、遮
光性が低かった。

【００１０】現像剤収納容器104 内のトナー残量が比較
的多いときは撹拌シート103 ｂの表面にトナーが多く付
着するため、撹拌シート103 ｂが検知光Ｌの光軸状にあ
るときにも検知光Ｌは遮光される。しかし、トナー残量
が少なくなってくると撹拌シート103 ｂに付着するトナ
ーの量によって遮光できる場合と遮光できない場合とが
発生する。また、撹拌シートのトナーの付着具合以外に
も、検知光の発光、受光センサの感度の差によっても遮
光できる場合と遮光できない場合が発生する。

【００１１】図６は現像剤収納容器104 内のトナー量と
検知光の透過時間ｔの関係を示したグラフである。トナ
ー量Ｍが減少すると透過時間ｔが増加し、ｔが閾値ｔ１
を越えたとき「トナー残量少」の警告を発生する。とこ
ろが、上記したように従来の構成においてはトナー量が
少ない状態では撹拌シート103 ｂによる遮光ができる場
合とできない場合があるため、遮光されたときはＳ１に
示すように曲線となり、遮光されないときはＳ２のよう
な曲線となる。このため透過時間ｔが閾値ｔ１を越える
ときのトナー残量Ｍは遮光されたときはＭ１、遮光され
ないときはＭ２となり、大きな差を生じてしまう。

【００１２】本発明は、トナー残量の影響を受けずに、
安定した確実なトナー残量検知を行うことのできる現像
剤収納容器及び現像装置を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る現像剤収納容器の代表的な構成は、像
担持体上に形成された潜像を現像するための現像剤を収
納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部内に設けられ
前記現像剤を撹拌する撹拌部材と、前記現像剤収納部の
枠体に設けられた前記現像剤収納部内の現像剤量を検出
するための光透過窓とを有し、前記撹拌部材が前記光透
過窓を摺擦する遮光性の可撓シートを有することを特徴
とする。

【００１４】上記の如く構成することにより、撹拌シー
トが現像剤残量検知のための検知光の光軸上にある時は
必ず検知光を遮光することができ、光の透過時間のばら
つきが減少して、安定した現像剤残量検知を行うことが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る現像剤収納
容器及び現像装置の一実施形態を図を用いて説明する。
図１は本実施形態に係る現像装置の構成図、図２は本実
施形態に係る画像形成装置の全体構成図、図３は撹拌部
材を説明する図、図４は現像剤収納容器内のトナー重量
と透過時間の関係を説明する図である。

【００１６】（全体構成）図２に示す画像形成装置は、
電子写真方式によってカラー画像を形成する画像形成装
置の一形態であるレーザービームプリンタである。一定
速度で回転するドラム形状の像担持体である電子写真感
光体（以下感光体ドラム１という）の表面を帯電手段２
で一様に帯電し、露光手段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する。この潜像は四個の現
像装置12ｍ、12ｃ、12ｙ、12ｂ（以下併せて現像装置12
という）によって現像し、顕像化された現像剤（以下ト
ナー22という）の像を順次ベルト状の中間転写体４に重
畳して転写することによりカラー画像が形成される。

【００１７】このカラー画像は、給送部から搬送手段５
によって搬送される記録媒体Ｐ（例えば記録紙やＯＨＰ
シートなど）に転写手段６によって転写される。そして
その記録媒体Ｐを定着手段７へ搬送してカラー画像を定
着し、装置上面の排出部８へと排出する。

【００１８】（プロセスカートリッジ）次に、各部構成
について具体的に説明する。まず感光体ドラム１はプロ
セスカートリッジ10として帯電手段２、クリーニング手
段９と一体的に構成され、画像形成装置本体に対し着脱
可能に装着されて、使用者自身によって感光体ドラムの
寿命に合わせて交換することができる。

【００１９】感光体ドラム１は直径約50mmのアルミニウ
ムシリンダの外側に有機光導電体層を塗布して構成し、
感光体ドラム１のホルダーを兼ねるクリーニング手段９
の容器状の枠体９ａに回転自在に支持されており、図示
しない駆動モータの駆動力により図１において反時計方
向に回転駆動する。

【００２０】この感光体ドラム１の周上には帯電手段２
が配置されている。本実施形態に係る帯電手段２は、い
わゆる接触帯電法を用いたものであり、感光体ドラム１
の表面を一様に帯電させるものである。前記帯電された
感光体ドラム１に露光を行う露光手段３は、画像信号が
図示しないレーザーダイオードに与えられると、このレ
ーザーダイオードが画像信号に対応する画像光をポリゴ
ンミラー３ａへ照射する。このポリゴンミラー３ａはス
キャナーモータによって高速回転し、これに反射した画
像光が反射ミラー３ｂを介して一定速度で回転する感光
体ドラム１の表面を選択的に露光して静電潜像を形成す
る。

【００２１】また同様に感光体ドラム１の周上にクリー
ニング手段９が配置されている。クリーニング手段９は
枠体９ａ、クリーニングブレード９ｂ、廃トナー容器９
ｃから構成されており、クリーニングブレード９ｂによ
って感光体ドラム上に残留したトナー22を掻き落とし、
廃トナー容器９ｃに蓄えるものである。この廃トナー容
器９ｃは感光体ドラム１の寿命より前に満杯になること
のない容量に形成されており、感光体ドラム１の寿命が
きてプロセスカートリッジ10を交換する際に一体的に交
換処理される。

【００２２】（中間転写体）形成された静電潜像は現像
装置12によって各色ごとに現像され、これにより顕像化
されたトナー像は中間転写体４に転写される。上述した
ように、各色のトナー像は中間転写体４の中間転写ベル
ト４ａ上に重畳され、これによりカラー画像が形成され
る。

【００２３】中間転写ベルト４ａは周長約440mm のベル
トであり、駆動ローラ４ｂ、二次転写対向ローラ４ｃ、
従動ローラ４ｄの三本のローラによって張架され、図２
に示す矢印Ｄ方向に走行する。また従動ローラ４ｄの近
傍にはベルト押圧ローラ４ｇが備えられており、中間転
写ベルト４ａを感光体ドラム１に対して付勢、又は付勢
解除するよう構成されている。

【００２４】さらに中間転写ベルト４ａの外側の所定位
置には、中間転写ベルト４ａの表面に離接可能なクリー
ニングユニット４ｅを設けており、後述する記録媒体Ｐ
に一括して二次転写した後に残留した転写残トナーを除
去する。このクリーニングユニット４ｅは帯電ローラを
中間転写ベルト４ａに当接させてトナー22に転写時と逆
の電荷を与えるものであり、これによりトナー22は感光
体ドラム１に静電的に付着され、その後感光体ドラム用
のクリーニング手段９によって回収される。なお、中間
転写ベルト４ａのクリーニング方法としては、上述の静
電クリーニングに限るものではなく、ブレードやファー
ブラシ等の機械的な方法や、これらを併用したもの等で
もよい。

【００２５】（転写手段）中間転写体４に多重転写され
たトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写手段６は本実施
形態においてはローラで構成しており、金属軸を中抵抗
発泡弾性体で巻いて構成し、図の上下方向に移動可能に
設けられている。

【００２６】この転写手段６は中間転写体４に四色のト
ナー像を形成している間、すなわち中間転写体４が複数
回回転している間は、その画像を乱さぬように、図２の
実線に示す如く下方に位置して中間転写体４から離れて
いる。

【００２７】そして転写手段６は、中間転写体４上にト
ナー像が重畳されてカラー画像が形成された後、記録媒
体Ｐにカラー画像を転写するタイミングに合わせて図示
しないカムにより破線に示す上方の位置に移動し、記録
媒体Ｐを介して中間転写体４に圧接する。これと同時に
転写手段６にバイアス電圧が印加され、中間転写体４上
のトナー像が記録媒体Ｐ上に転写される。

【００２８】（搬送手段）記録媒体Ｐを搬送する搬送手
段５は、複数枚の記録媒体Ｐを収納した給送カセット５
ａ、ピックアップローラ５ｂ、給送ローラ及びリタード
ローラからなる給送ローラ対５ｃ、搬送ローラ対５ｄ、
レジストローラ対５ｅ、排出ローラ対５ｆなどから構成
されている。

【００２９】画像形成の際には記録媒体Ｐを給送カセッ
ト５ａからピックアップローラ５ｂが送出し、これを給
送ローラ対５ｃによって一枚ずつ分離給送して、搬送ロ
ーラ対５ｄを経由してレジストローラ対５ｅに搬送す
る。レジストローラ対５ｅは中間転写体４と同期して非
回転動作と回転動作とを所定のシーケンスにて行い、記
録媒体Ｐの斜行を矯正すると共に、記録媒体Ｐを中間転
写体４と転写手段６とのニップに送出してカラー画像を
転写させる。

【００３０】（定着手段）カラー画像が転写された記録
媒体Ｐは、記録媒体Ｐに熱を印加するための定着ローラ
７ａと、記録媒体Ｐを定着ローラ７ａに圧接させるため
の加圧ローラ７ｂとからなる定着手段７へ搬送されてト
ナー像を定着される。定着ローラ７ａおよび加圧ローラ
７ｂは共に中空ローラであって、それぞれ内部にヒータ
を有して回転駆動される。そして記録媒体Ｐに熱及び圧
力を印加しつつ搬送することによってトナー像を記録媒
体Ｐに定着する。画像を定着された記録媒体Ｐは、搬送
手段５を構成する排出ローラ対５ｆによって排出部８に
排出される。

【００３１】（現像装置）次に、前記感光体ドラム１に
形成された潜像を現像するための現像装置の構成につい
て説明する。この画像形成装置はフルカラー画像を形成
するために、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各
色の現像を必要とし、各色の現像装置12ｙ、12ｍ、12
ｃ、12ｂ（総称して現像装置12という）を有している。

【００３２】これら現像装置12は軸13を中心として回転
するロータリーユニット11にそれぞれ着脱可能に装着さ
れており、画像を形成する際には現像装置12がロータリ
ーユニット11に保持された状態で軸13を中心に回転駆動
する。そして所定の色のトナー22を収納している現像装
置12が感光体ドラム１に対向した位置にて停止し、後述
する現像スリーブが感光体ドラム１に対して微小間隔
（約300 μm 程度）を保って対向するように位置決めさ
れた後、感光体ドラム１の静電潜像に対応してトナー22
を供給することにより潜像を現像する。

【００３３】カラー画像を形成する際には、中間転写体
４の一回転ごとにロータリーユニット11が回転し、イエ
ロー色トナーを収納しているイエロー現像装置12ｙ、マ
ゼンタ色トナーを収納しているマゼンタ現像装置12ｍ、
シアン色トナーを収納しているシアン現像装置12ｃ、ブ
ラック色トナーを収納しているブラック現像装置12ｂの
順で現像工程がなされる。

【００３４】図１はいずれかの現像装置12が感光体ドラ
ム１に対向した現像位置に位置決め静止している状態を
示している。現像装置12は現像剤であるトナー22を収容
する現像剤収納容器21と、現像スリーブ23及び弾性ブレ
ード25、弾性ローラ等を搭載した現像容器24とを超音波
溶着などにより一体に結合して構成している。

【００３５】現像容器24はその長手方向に延在する開口
部に現像剤担持体である現像スリーブ23を有し、感光体
ドラム１と対向設置させてこれの静電潜像を現像、可視
化するよう構成している。現像スリーブ23は略半周面を
露出して横設され、感光体ドラムと微小間隔を有して対
向し、現像動作時には矢印Ｂ方向に回転駆動する。また
現像スリーブ23の現像容器24内に位置する略半周面には
弾性ローラ27が回転可能に当接している。この弾性ロー
ラ27は芯金上にスポンジを接着した構造となっており、
現像スリーブ23と同方向に回転駆動され、現像スリーブ
23へのトナー22の供給及び未現像トナーの剥ぎ取りを行
っている。

【００３６】また現像スリーブ23の弾性ローラ27より回
転方向下流側には、弾性ブレード25が付勢されている。
弾性ブレード25はウレタン、シリコン等のゴム材料か、
バネ弾性を有するＳＵＳ又はリン青銅の金属薄板を基体
とし現像スリーブ23への当接面側にゴム材料を接着した
ものなどが使用されている。この弾性ブレード25はブレ
ード支持板金26によって支持され、自由端側の先端近傍
を現像スリーブ23の外周面に面接触にて当接するよう取
り付けられており、現像スリーブ23上のトナー22の層厚
を制御すると共に、摺擦によりトナー22に電荷を付与し
ている。

【００３７】現像剤収納容器21の枠体には、トナー残量
検知を行う検知光の光路を提供するための光透過窓28、
29が超音波溶着などにより固定されている。光透過窓2
8、29の材質としては波長900 〜940nm の赤外光の透過
率が約80％以上確保でき、しかも現像剤収納容器21との
超音波溶着性が良好で、溶着時に割れにくいような材
質、例えばGP-PS 等の透明ポリスチレンが好ましく、難
燃剤を添加することがなお好ましい。

【００３８】この現像剤収納容器21には、収納したトナ
ー22を撹拌し、現像容器24側に搬送するための攪拌部材
30が設けられている。攪拌部材30は図１及び図３に示す
ように撹拌ステー30ａと撹拌シート30ｂとからなり、撹
拌ステー30ａの両端を撹拌ギア31と撹拌支持部材32によ
って支持している。撹拌ギア31と撹拌支持部材32はそれ
ぞれ現像剤収納容器21の摺動部21ａおよび21ｂに回転自
在に支持されており、攪拌部材30は撹拌ギア31が駆動力
を受けることによって矢印Ｃ方向に回転し、トナー22の
撹拌、搬送を行う。

【００３９】ここで安定した撹拌、搬送を行うために、
現像剤収納容器21の内周面21ｃは、撹拌軌道に沿う形状
となっている。また容器の上方に位置する光透過窓28
は、攪拌部材30による拭き取り効果を良くするために撹
拌軌道に沿った形状となるような曲面に形成されてい
る。拭き取り効果が悪いとトナー残量検知が正確に行わ
れないためである。

【００４０】（トナー残量検知動作）次に、トナー残量
検知動作について説明する。画像形成装置本体には、光
透過窓28、29に対向する位置に図示しない本体発光部か
らのＬＥＤ光を現像装置12に案内するライトガイド33
と、現像剤収納容器21内を通過した光を図示しない本体
受光部に案内するライトガイド34を配置している。この
ような構成により、現像剤収納容器21内のトナー22が少
ないときは、撹拌シート30ｂが光透過窓28及び29上のト
ナーを拭き取ることによって光路が確保され、ライトガ
イド33によって現像装置12に導かれた光が容器内を通過
してライトガイド34によって受光部へと導かれる。

【００４１】現像剤収納容器21内のトナー量が多いとき
には光透過窓29が撹拌シート30ｂによって清掃されても
すぐにトナー22によって覆われてしまうために光が透過
しないが、トナー22が少なくなるに従って光が現像剤収
納容器21内を透過する時間が長くなる。本実施形態では
攪拌部材30が一回転する時間ＬＥＤ光を発光し、この間
に現像剤収納容器21内を透過した透過時間ｔを検出して
いる。

【００４２】図４は現像剤収納容器21内のトナー重量Ｍ
と透過時間ｔとの関係を表した図である。本実施形態に
おいて攪拌部材30が一回転するのに要する時間は一秒で
あるが、撹拌シート30ｂが光透過窓28を拭き初めてから
光透過窓29を拭き終えるまでの約0.3 秒は撹拌シート30
ｂが光路を遮るため、透過時間ｔの最大値は約0.7 秒と
なる。これに対しトナー残量検知の閾値を0.6 秒と設定
し、透過時間ｔがこれを越えたとき、すなわち図４に示
すようにトナー重量Ｍが約40ｇの時に「トナー残量少」
の警告を発生するように設定した。

【００４３】ここで撹拌シート30ｂの材質としてはポリ
エステルをベースにカーボンコーティングを施した膜厚
約70μm の、完全遮光性の可撓シートを使用した。従来
はＬＥＤ光が撹拌シート30ｂを透過してしまうことがあ
ったため、トナー量が少なくなってくると上記したよう
にトナー残量検知の時期が安定せず30ｇ程度の範囲でば
らつきを生じる場合があったが、本実施形態においては
完全遮光性のシートを使用したことにより、ばらつきを
５ｇ以下に抑えることができた。

【００４４】なお、本発明に係る撹拌シート30ｂの材質
は本実施形態の材質に限定するものではなく、遮光性を
確保したものであればウレタンゴム等の材質を用いるこ
とでも本発明を適用することができる。

【００４５】

【発明の効果】上記説明した如く、本発明に係る現像剤
収納容器及び現像装置においては、撹拌部材が前記光透
過窓を摺擦する可撓シートに完全遮光性のシートを使用
することにより、安定したトナー残量検知を行うことが
できる現像剤収納容器又は現像装置を提供することが可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る現像装置の構成図である。

【図２】本実施形態に係る画像形成装置の全体構成図で
ある。

【図３】撹拌部材を説明する図である。

【図４】現像剤収納容器内のトナー重量と透過時間の関
係を説明する図である。

【図５】従来例に係る光透過方式によって現像剤残量検
知を行う現像装置の概略構成図である。

【図６】従来例に係るトナー残量と光の透過時間の関係
を説明する図である。

【符号の説明】

Ａ …画像形成装置 12 …現像装置 Ｍ …トナー重量 Ｐ …記録媒体 Ｕ …プロセスカートリッジ ｔ …透過時間 １ …感光体ドラム ２ …帯電手段 ３ …露光手段 ３ａ …ポリゴンミラー ３ｂ …反射ミラー ４ …中間転写体 ４ａ …中間転写ベルト ４ｂ …駆動ローラ ４ｃ …二次転写対向ローラ ４ｄ …従動ローラ ４ｅ …クリーニングユニット ４ｇ …ベルト押圧ローラ ５ …搬送手段 ５ａ …給送カセット ５ｂ …ピックアップローラ ５ｃ …給送ローラ対 ５ｄ …搬送ローラ対 ５ｅ …レジストローラ対 ５ｆ …排出ローラ対 ６ …転写手段 ７ …定着手段 ７ａ …定着ローラ ７ｂ …加圧ローラ ８ …排出部 ９ …クリーニング手段 ９ａ …枠体 ９ｂ …クリーニングブレード ９ｃ …廃トナー容器 10 …軸 11 …ロータリーユニット 21 …現像剤収納容器 21ａ、21ｂ …摺動部 21ｃ …内周面 22 …トナー 23 …現像スリーブ 24 …現像容器 25 …弾性ブレード 26 …ブレード支持板金 27 …弾性ローラ 28、29 …光透過窓 30 …攪拌部材 30ａ …撹拌ステー 30ｂ …撹拌シート 31 …撹拌ギア 32 …撹拌支持部材 33、34 …ライトガイド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成された潜像を現像する
   ための現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収
   納部内に設けられ前記現像剤を撹拌する撹拌部材と、前
   記現像剤収納部の枠体に設けられた前記現像剤収納部内
   の現像剤量を検出するための光透過窓とを有し、 前記撹拌部材が前記光透過窓を摺擦する遮光性の可撓シ
   ートを有することを特徴とする現像剤収納容器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の現像剤収納容器と、前記
   現像剤収納容器内の現像剤により像担持体上に形成され
   た潜像を現像する現像剤担持体とを有することを特徴と
   する現像装置。