JP2001194889A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤容器内の現像剤残量の検知を早期から
広い範囲で逐次行うことができる現像装置を提供するこ
と。 【構成】 複数の円弧形状部を有するトナー容器（現像
剤容器）１６と、該トナー容器１６内のトナー（現像
剤）Ｔを攪拌する複数の撹拌部材１２，１３を有し、該
撹拌部材１２，１３の回転を利用して光透過式のトナー
（現像剤）残量検知を行うための現像剤残量検知用光透
過窓１４ａ，１４ｂ，１４ｃを前記トナー容器１６に設
けて成る現像装置４において、前記現像剤残量検知用光
透過窓１４ａに方向の異なる２つの光透過面１４ａ１，
１４ａ２を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、現像装置、プロセ
スカートリッジ及び画像形成装置に関する。ここで、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り、プロセスカートリッジ
とは、帯電手段、クリーニング手段、感光体及び現像装
置を一体化して成るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真画像形成プロセスを用い
た画像形成装置においては、電子写真感光体及びこれに
作用するプロセス手段を一体化してプロセスカートリッ
ジとし、このプロセスカートリッジを画像形成装置本体
に対して着脱自在とするカートリッジ方式が採用されて
いる。この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ないでユーザー自身で行うこ
とができるため、操作性を格段に向上させることができ
る。このため、カートリッジ方式は画像形成装置におい
て広く採用されている。

【０００３】図６は電子写真方式によって画像を形成す
る画像形成装置の一形態としてのレーザービームプリン
タ１００の縦断面図である。

【０００４】図６において、１０１は図示矢印方向（時
計方向）に一定速度で回転する感光ドラムであり、この
感光ドラム１０１の表面は帯電手段１０２によって一様
に帯電される。そして、感光ドラム１０１に露光手段１
０３から画像情報に応じたレーザー光線が照射されると
該感光ドラム１０１上に静電潜像が形成され、この静電
潜像は現像装置１０４によって現像されてトナー像とし
て可視像化される。

【０００５】而して、感光ドラム１０１に形成されたト
ナー像は、給紙部から搬送手段１０５によって搬送され
る記録媒体Ｐに転写手段１０６によって転写される。そ
して、トナー像が転写された記録媒体Ｐは定着手段１０
７へ搬送されてトナー像の定着を受けた後に機外に排出
される。

【０００６】尚、トナー像転写後に感光ドラム１０１に
残った転写残トナーは、クリーニングブレード１０８に
より掻き取られてクリーニング容器１０９の中に貯蔵さ
れる。又、前記現像装置１０４内にはトナーを担持する
現像ローラ１１０が配され、この現像ローラ１１０には
供給ローラ１１１が摺擦しており、現像に寄与しなかっ
たトナーが掻き取られて常に新鮮なトナーが供給される
ようになっている。

【０００７】ここで、従来の光透過式トナー残量検知に
ついて説明する。

【０００８】トナーＴを収納するトナー容器１１６内に
は、現像ローラ１１０に近い側の第１の撹拌部材１１２
と遠い側の第２の撹拌部材１１３が設けられており、そ
れぞれの撹拌部材１１２，１１３が回転することによっ
て供給ローラ１１１にトナーＴを搬送する。そして、ト
ナーＴの消費が進むと第２の撹拌部材１１３の回転領域
にはトナーＴが無くなり、供給ローラ１１１の領域部と
第１の撹拌部材１１２の回転領域のみにトナーＴが残る
状態となる。

【０００９】ところで、トナーＴを収納するトナー容器
１１６に取り付けられた光透過用の窓は、第１の撹拌部
材１１２の回転中心の下方に配置された下光透過窓１１
４ａと撹拌部材１１２の回転中心の上方に配置された上
光透過窓１１４ｂとでトナー残量検知の光が透過する光
軸を形成する。そして、第１の撹拌部材１１２は下光透
過窓１１４ａと上光透過窓１１４ｂに回転する都度接触
し、それぞれの窓１１４ａ，１１４ｂの内側に付着した
トナーＴを拭き取る。そして、トナーＴが消費されて前
述のように第２の撹拌部材１１３の回転領域にトナーＴ
が無くなり、供給ローラ１１１の領域と第１の撹拌部材
１１２の回転領域にのみトナーＴが残る状態になると、
下光透過窓１１４ａから上光透過窓１１４ｂへ光が透過
してトナーＴの残量検知が可能な状態になる。

【００１０】ところで、光の透過方式としては、画像形
成装置本体１００に取り付けられた発光部１１５ａから
検知光Ｌを出射し、この検知光Ｌを下光透過窓１１４ａ
と上光透過窓１１４ｂを透過させる方式が採用され、透
過した検知光Ｌは画像形成装置本体１００に取り付けら
れた受光部１１５ｂで受光される。

【００１１】而して、第１の撹拌部材１１２の１回転中
に検知光Ｌをどれだけの時間受光したかがモニターされ
るが、トナー容器１１６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
時間を検知したときにトナー容器１１６にトナーが無く
なりかけていることをユーザーに報知するよう構成され
ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
撹拌部材１１２の回転中心下方に配された下光透過窓１
１４ａと、撹拌部材１１２の回転中心の略水平より上方
に配された上光透過窓１１４ｂとでトナー残量検知の光
透過の光軸を形成する従来の構成においては、トナー容
器１１６内のトナーＴの残量が０付近になってから検知
光Ｌの透過が始まるため、ユーザーにトナー無しの報知
をしようとするときは可成りトナーＴが少ない状態にな
っている。そのため、次の交換用のプロセスカートリッ
ジの用意ができていないと、交換用プロセスカートリッ
ジを購入するまでの期間にトナー無しの状態となってプ
リントができないという事態が発生する可能性がある。

【００１３】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、現像剤容器内の現像剤残量の
検知を早期から広い範囲で逐次行うことができる現像装
置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、複数の円弧形状部を有する
現像剤容器と、該現像剤容器内の現像剤を攪拌する複数
の撹拌部材を有し、該撹拌部材の回転を利用して光透過
式の現像剤残量検知を行うための少なくとも一対の現像
剤残量検知用光透過窓を前記現像剤容器に設けて成る現
像装置において、前記現像剤残量検知用光透過窓に方向
の異なる２つの光透過面を設けたことを特徴とする。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記現像剤残量検知用光透過窓は、その一
方の光透過面が隣り合う２つの前記撹拌部材の回転中心
の略中間部の前記現像剤容器の底面側において現像剤搬
送方向上流側の前記撹拌部材によって拭き取られる部位
に位置し、他方の光透過面が現像剤搬送方向下流側の前
記撹拌部材によって拭き取られる部位に位置するよう配
置されることを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記現像剤容器の上面側の前記現像剤残量
検知用光透過窓の方向の異なる２つの光透過面に対向す
るそれぞれの位置に第２及び第３の現像剤残量検知用光
透過窓を配置したことを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の発明は、電子写真感光体
と、該電子写真感光体に作用するクリーニング手段、帯
電手段及び現像手段を一体化して構成されるプロセスカ
ートリッジにおいて、前記現像手段を請求項１，２又は
３記載の現像装置で構成したことを特徴とする。

【００１８】請求項５記載の発明は、現像手段或はプロ
セスカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
前記現像手段を請求項１，２又は３記載の現像装置で構
成し、或は請求項４記載のプロセスカートリッジで構成
したことを特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２０】図１は本発明に係る画像形成装置全体の概
略構成を示す縦断面図である。

【００２１】図１に示す画像形成装置Ａは、第１の像担
持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラ
ムと称する）１を備えている。この感光ドラム１は不図
示の駆動手段によって図示矢印方向（時計回り）に回転
駆動される。そして、この感光ドラム１の周囲には、感
光ドラム１の表面を均一に帯電する帯電装置２、画像情
報に基づいてレーザービームを照射して感光ドラム１上
に静電潜像を形成する露光装置３、静電潜像にトナーを
付着させて静電潜像をトナー像として現像する現像装置
４、感光ドラム１上のトナー像を転写させる転写装置
６、転写後の感光ドラム１の表面に残った転写残トナー
を除去するクリーニングブレード８等が配設されてい
る。

【００２２】ここで、感光ドラム１、帯電装置２、クリ
ーニングブレード８及び現像装置４は一体化されてプロ
セスカートリッジとして構成され、このプロセスカート
リッジは画像形成装置Ａに対して着脱可能である。

【００２３】その他、画像形成装置Ａには、記録媒体Ｓ
を転写装置６に向けて給送する給搬送装置５、トナー像
が転写された記録媒体Ｓにトナー像を定着させる定着装
置７が配設されている。

【００２４】以下、感光ドラム１から順に詳述する。

【００２５】感光ドラム１はアルミニウムシリンダの外
周面に有機光導電体層（ＯＰＣ感光体）を塗布して構成
されている。この感光ドラム１は、その両端部を支持部
材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆
動モータ（不図示）からの駆動力が伝達されることによ
って図示矢印方向に回転駆動される。

【００２６】前記帯電装置２としては所謂接触帯電方式
のもの（特開昭６３−１４９６６９号公報参照）を使用
することができる。この帯電装置２はローラ状に成形さ
れた導電性ローラで構成されており、この導電性ローラ
２を感光ドラム１の表面に当接させるとともに、該導電
性ローラ２に電源（不図示）によって帯電バイアス電圧
を印加することによって感光ドラム１の表面が一様に帯
電される。

【００２７】前記露光装置３は不図示のポリゴンミラー
を有し、このポリゴンミラーには、画像信号に対応する
画像光が不図示のレーザーダイオードによって照射され
る。ここで、ポリゴンミラーは不図示のスキャナモータ
によって高速で回転され、反射した画像光を不図示の結
像レンズや反射ミラー３ａ等を介して帯電済みの感光ド
ラム１の表面に選択的に露光することによって感光ドラ
ム１上に静電潜像が形成される。

【００２８】現像装置４においては、現像ローラ１０が
感光ドラム１に対して微小間隙（３００μｍ程度）をも
って対向するように位置決めされて配設されており、こ
の現像ローラ１０によって供給されるトナーＴによって
感光ドラム１上の静電潜像が現像される。この静電潜像
の現像は次のようにして行われる。

【００２９】即ち、現像装置４のトナー容器１６内のト
ナーＴを第１の撹拌部材１２と第２の撹拌部材１３によ
って供給ローラ１１へ送り込み、回転する供給ローラ１
１とトナー規制ブレード１０ａによって現像ローラ１０
の外周にトナーＴを薄層塗布するとともに、該トナーＴ
に電荷を付与（摩擦帯電）する。そして、現像ローラ１
０と感光ドラム１との間に現像バイアスを印加すること
によって、感光ドラム１上の静電潜像にトナーＴを付着
させて静電潜像をトナー像として現像する。

【００３０】転写装置６は、感光ドラム１に形成された
トナー像を記録媒体Ｓに転写させるものである。

【００３１】クリーニングブレード８は、現像装置４に
よって感光ドラム１上に転移されたトナーＴが転写装置
６で転写された後、転写されないで感光ドラム１表面に
残った転写残トナーを除去するものであり、このクリー
ニングブレード８で掻き落とされた転写残トナーはクリ
ーニング容器９の中に蓄積されていく。

【００３２】給搬送装置５は記録媒体Ｓを画像形成部へ
給送するものであり、画像形成動作に応じて駆動されて
記録媒体Ｓを１枚ずつ分離給送する。

【００３３】定着装置７は、記録媒体Ｓに転写されたト
ナー像を記録媒体Ｓに定着させるものである。そして、
トナー像が定着された記録媒体Ｓは排紙装置によって外
部に排出される。

【００３４】次に、光透過式トナー残量検知ついて説明
する。

【００３５】トナーＴを収納するトナー容器１６内に
は、現像ローラ１０に近い側の第１の撹拌部材１２と遠
い側の第２の撹拌部材１３が設けられており、それぞれ
の撹拌部材１２，１３が回転することによって供給ロー
ラ１１にトナーＴが搬送される。

【００３６】ところで、第１の撹拌部材１２は、トナー
Ｔを収納するトナー容器１６の第１撹拌部材１２の回転
中心の上方に配された第２の上光透過窓１４ｃと第１及
び第２の撹拌部材１２，１３の回転中心の中間部底面側
に配された下光透過窓１４ａの第２の光透過面１４ａ２
を拭き取り、第２の撹拌部材１３は、トナー容器１６の
第２の撹拌部材１３の回転中心の上方に配された第１の
上光透過窓１４ｂと下光透過窓１４ａの第１の光透過面
１４ａ１を拭き取る（図２参照）。

【００３７】光の透過に際しては、画像形成装置Ａに取
り付けられた発光部１５ａ，１５ｂから検知光Ｌ１，Ｌ
２が出射され、これらの検知光Ｌ１，Ｌ２は下光透過窓
１４ａの２つの光透過面１４ａ１，１４ａ２を透過した
後、上透過窓１４ｂ，１４ｃを透過し、画像形成装置Ａ
に取り付けられた受光部１５ｃ，１５ｄで受光される。

【００３８】ここで、検知光Ｌ１，Ｌ２が第１の撹拌部
材１２及び第２の撹拌部材１３の各１回転当たりに受光
部１５ｃ，１５ｄで受光された時間ｔとトナー容器１６
内に残っているトナーＴとの関係を図３に示す。

【００３９】次に、トナー容器１６内のトナーＴの減少
の仕方とそれに伴う検知光Ｌ１，Ｌ２の透過の仕方につ
いて説明する。

【００４０】図４に示すように、第１の撹拌部材１２は
下光透過窓１４ａの一方の光透過面１４ａ２を拭いた後
にトナーＴを供給ローラ１１側に供給するが、供給ロー
ラ１１側の不足分を供給した残りトナーはそのまま持ち
帰る。そして、下光透過窓１４ａ上にトナーＴを排出し
て光を遮光する。

【００４１】一方、第２の撹拌部材１３は第１の撹拌部
材１２の回転領域にトナーＴを供給しているが、第１の
撹拌部材１２の領域でトナーＴが足りていると第２の撹
拌部材１３の回転領域に持ち帰ってしまう。更に、供給
された側の第１の撹拌部材１２もトナーＴが足りていれ
ば第２の撹拌部材１３の回転領域にトナーＴを排出す
る。このため、第２の撹拌部材１３の回転領域のトナー
Ｔが無くなるまでは、第１の撹拌部材１２の回転領域に
は第１の撹拌部材１２の回転中心の略水平高さにトナー
Ｔが保たれており、この間に第１の撹拌部材１２の回転
領域を通過する検知光Ｌ２はトナー容器１６内を通過す
ることができない。

【００４２】従って、初期状態からトナーＴの消費が進
むと、先ず図２に示すように、第２の撹拌部材１３の回
転領域の下方半分領域と供給ローラ１１の領域部と第１
の撹拌部材１２の回転領域の下方半分領域にトナーＴが
残る状態になる。それから更にトナーＴが消費され、第
２の撹拌部材１３の回転領域のトナーＴが減少し始める
と、下光透過窓１４ａの第１の光透過面１４ａ１から上
光透過窓１４ｂへ検知光Ｌ１が透過し始め、ここで初め
てトナーＴの残量が検知可能な状態になる。この検知光
Ｌ１が透過し始めるのは、図３における点Ｃ１であり、
これはトナー容器１６内のトナー容量（寿命）の約５５
％の地点で検知光Ｌ１が透過したことになる。この時点
から光透過方式によるトナー残量検知を開始することが
できる。ここから第２の撹拌部材１３の回転領域のトナ
ーＴが徐々に減少していくと、検知光Ｌ１は徐々に透過
時間を増大していくため、その検知光Ｌ１の透過時間を
逐次モニターすることによってトナー容器１６内のトナ
ーＴの残量をユーザーへ逐次報知することが可能とな
る。

【００４３】そして、図５に示すように第２の撹拌部材
１３の回転領域のトナーＴの残量が僅かになると、検知
光Ｌ１は第２の撹拌部材１３の回転のみによって周期的
に遮光されるだけとなり、検知光Ｌ１の透過時間は一定
となる（寿命の約２５％）。これと前後して第１の撹拌
部材１２の回転領域のトナーＴの量も変化し始め、この
領域を通過する検知光Ｌ２が受光部１５ｂで検知され始
める。これが図３における点Ｃ２に当たり、このとき、
トナー容器１６内のトナー残量は寿命の約３０％を示
す。これ以後は、第２の撹拌部材１３の回転領域のトナ
ーＴの場合と同様に、第１の撹拌部材１２の回転領域の
トナーＴの減少と共に検知光Ｌ２の透過時間が増大して
いくため、それをモニターすることによってトナー容器
１６内のトナーＴの残量をユーザーへ逐次報知すること
が可能となる。そして、第１の撹拌部材１２の回転領域
のトナーＴの残量が僅かになると、検知光Ｌ２は第１の
撹拌部材１２の回転のみによって周期的に遮光されるだ
けとなり、該検知光Ｌ２の透過時間は一定となる。これ
はトナー容器１６内のトナー容量（寿命）の約１５％の
時点でのことである。

【００４４】以上説明したように、トナー容器内を透過
して受光部で受光される検知光の光透過時間はトナー容
器内に或る区切られた空間のトナーの量の一定の範囲に
おいてトナー量に対してリニアに変化する。

【００４５】従って、本実施の形態で述べた２つの撹拌
部材１２，１３と３つの光透過窓１４ａ，１４ｂ，１４
ｃを有する現像装置４において、その内部を通過する２
つの検知光Ｌ１，Ｌ２を画像形成装置Ａに取り付けられ
た受光部１５ｃ，１５ｄで受光する構成において、２つ
の検知光Ｌ１，Ｌ２の光透過時間をモニターすることに
よって、トナー容器１６内のトナーＴの残量が約５５％
〜１５％の範囲で、ユーザーに対してトナー残量を逐次
報知することが可能となる。

【００４６】尚、以上の実施の形態では２つの撹拌部材
を用いたが、撹拌部材が３つ以上の場合においても同様
に構成することによって広い範囲でトナー容器内のトナ
ー残量の検知を行うことができる。

【００４７】而して、ユーザーはこのように提供される
情報と自らのプリントボリュームを勘案して、来るべき
プロセスカートリッジの寿命に合わせて適切なタイミン
グで新しいプロセスカートリッジを用意することが可能
となる。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、複数の円弧形状部を有する現像剤容器と、該現
像剤容器内の現像剤を攪拌する複数の撹拌部材を有し、
該撹拌部材の回転を利用して光透過式の現像剤残量検知
を行うための少なくとも一対の現像剤残量検知用光透過
窓を前記現像剤容器に設けて成る現像装置において、前
記現像剤残量検知用光透過窓に方向の異なる２つの光透
過面を設けたため、現像剤容器内の現像剤残量の検知を
早期から広い範囲で逐次行うことができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置全体の概略構成を示
す縦断面図である。

【図２】本発明に係るプロセスカートリッジのトナー容
器の縦断面図である。

【図３】トナー容器内のトナー残量と光透過時間との関
係を示す図である。

【図４】本発明に係るプロセスカートリッジのトナー容
器の縦断面図である。

【図５】本発明に係るプロセスカートリッジのトナー容
器の縦断面図である。

【図６】従来の画像形成装置（レーザービームプリン
タ）の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（電子写真感光体） ２ 帯電装置（帯電手段） ４ 現像装置（現像手段） ８ クリーニングブレード（クリーニ
ング手段） １２，１３ 撹拌部材 １４ａ〜１４ｃ 光透過窓 １４ａ１，１４ａ２ 光透過面 １６ トナー容器（現像剤容器） Ａ 画像形成装置 Ｔ トナー（現像剤）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有光 健 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H071 BA03 BA13 DA08 2H077 AC04 AD06 AD13 AD35 AE03 BA08 BA09 DA15 DA34 DA64 DA80 DA93 EA16

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の円弧形状部を有する現像剤容器
   と、該現像剤容器内の現像剤を攪拌する複数の撹拌部材
   を有し、該撹拌部材の回転を利用して光透過式の現像剤
   残量検知を行うための少なくとも一対の現像剤残量検知
   用光透過窓を前記現像剤容器に設けて成る現像装置にお
   いて、 前記現像剤残量検知用光透過窓に方向の異なる２つの光
   透過面を設けたことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤残量検知用光透過窓は、その
   一方の光透過面が隣り合う２つの前記撹拌部材の回転中
   心の略中間部の前記現像剤容器の底面側において現像剤
   搬送方向上流側の前記撹拌部材によって拭き取られる部
   位に位置し、他方の光透過面が現像剤搬送方向下流側の
   前記撹拌部材によって拭き取られる部位に位置するよう
   配置されることを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記現像剤容器の上面側の前記現像剤残
   量検知用光透過窓の方向の異なる２つの光透過面に対向
   するそれぞれの位置に第２及び第３の現像剤残量検知用
   光透過窓を配置したことを特徴とする請求項２記載の現
   像装置。
4. 【請求項４】 電子写真感光体と、該電子写真感光体に
   作用するクリーニング手段、帯電手段及び現像手段を一
   体化して構成されるプロセスカートリッジにおいて、 前記現像手段を請求項１，２又は３記載の現像装置で構
   成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
5. 【請求項５】 現像手段或はプロセスカートリッジが着
   脱可能な画像形成装置において、 前記現像手段を請求項１，２又は３記載の現像装置で構
   成し、或は請求項４記載のプロセスカートリッジで構成
   したことを特徴とする画像形成装置。