JP3110231B2 - 現像装置及びプロセスカートリッジ - Google Patents
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Description
ター、ファクシミリ等の電子写真記録方式の画像形成装
置に用いられる現像装置及びプロセスカートリッジに関
する。
クシミリ等の電子写真記録方式の画像形成装置には、現
像剤容器内の現像剤が減少し、濃度の薄いかすれた画像
を出力する以前に、ユーザーにその警告を発するための
現像剤残量検出装置を具備するものが多い。現像剤残量
検出装置には、現像剤容器内の現像剤量の変化を、
(1)重さ、(2)静電容量、(3)撹拌部材のトルク
変化、(4)光透過量等によって検知する方式がある。
この中で(4)の方式は装置が簡便であり、コストも安
く、検知精度も比較的良好なことから、広く用いられて
いる。この方式は画像形成装置本体に発光素子と受光素
子を設け、現像剤容器内に、発光素子から照射される光
を透過させるための透明窓を設け、現像剤容器内の現像
剤の減少による受光素子出力の変化によって現像剤残量
を検知するものである。また、透明窓表面に現像剤が付
着すると十分に光が透過することができず検知精度が悪
くなるため、現像剤容器内に透明窓表面の現像剤を除去
せしめる除去部材を有している。一般にこの除去部材
は、可撓性のシート部材から成り、現像剤容器内の現像
剤を撹拌及び搬送するための撹拌部材に付随しており、
回転運動により透明窓表面に摺擦し、透明窓表面に付着
した現像剤を除去している。これにより安定かつ精度の
高い現像剤残量検出を行うことができる。
述のように従来の現像剤残量検知装置によれば、以下の
ような問題点があった。
ファクシミリ等の画像形成装置の小型化の要請が強く、
必然的にこれに包含される現像装置や、プロセスカート
リッジを小型化しなければならなくなってきた。これに
伴い、現像剤容器の容積も小さくなるのだが、従来の方
式では光透過式の現像剤残量検出を行う際に大きな困難
が生じた。すなわち、残量検出をより正確に行うには、
透明窓を現像剤担持体の近傍に配置しなければならない
のだが、従来の回転運動を行う除去部材を用いると、除
去部材が現像剤担持体に接触し易くなり、透明窓を現像
剤担持体から遠ざけなければならなくなる。よって、十
分な残量検出精度を確保できなくなってしまう。また、
現像剤容器内に多量の現像剤を残したまま、現像装置或
はプロセスカートリッジが使用不可能な状態になり、不
経済である。
接圧が適正でない場合、透明窓表面に対する摺擦力が弱
くなり、透明窓表面に現像剤が残存し、正規の受光出力
電圧を確保できなくなる。その結果、ユーザーに現像剤
無しの警告を発する前に、所定の濃度の薄い画像を出力
してしまうという問題が生じてしまう。具体的には、上
記従来の現像装置においては、除去部材としてPET
(ポリエチレンテレフタレート)、ウレタンゴム等の可
撓性のシートを用いており、変形状態で長期間に亘り放
置されると永久変形を起こす特性がある。このため透明
窓或は現像剤容器に除去部材が圧接した状態で現像装置
の動作が終了し、長期間に亘り放置された場合に除去部
材が永久変形してしまう。その結果、透明窓に対する除
去部材の当接圧が不十分になり、良好なクリーニングが
行えず、透明窓を透過する光量が不安定になるという問
題があった。この現象は、特に高温高湿下で顕著にな
る。
ッジが小型化すると、除去部材を有することによるトル
クの増大や変動が、画像問題を引き起こしてしまう可能
性が大きくなる。
決し、小型の現像装置やプロセスカートリッジにも容易
に適用できる高精度かつ簡便であり、経済的な光透過式
現像剤残量検出装置を備えた現像装置、そしてプロセス
カートリッジを提供することを目的とする。
的のうち現像装置に関しては、現像剤を収容する現像剤
容器と、該現像剤容器内の現像剤を担持して搬送する現
像剤担持体と、画像形成装置本体に設けられた発光手段
及び該発光手段から発せられた光を受光する受光手段と
にそれぞれ対向するように上記現像剤容器に設けられ該
光を通過せしめる二つの窓と、上記現像剤容器内に設け
られ上記窓に当接して付着現像剤を除去する除去部材と
を有し、上記除去部材の運動中心と該除去部材の先端と
の距離が、該除去部材の運動中心と上記現像剤担持体と
の最短距離よりも長い現像装置において、上記除去部材
は、揺動することにより、その両端部が上記窓とそれぞ
れ摺擦するとともに、その揺動中心部を該発光手段から
発せられた光が通過可能であり、上記二つの窓の一方は
現像剤収容室の底面に、他方の窓はこれに対向する面に
設けられており、窓が設けられている現像剤収容室の面
が対向し、対向する二つの窓を結ぶ線分上に除去部材の
揺動中心が位置し、除去部材の揺動中心と該除去部材の
先端との距離が、該除去部材の揺動中心と現像剤担持体
との最短距離よりも長くなり、かつ、現像剤収容室の該
除去部材の揺動範囲外である場所に、現像剤担持体が配
置され、二つの窓のそれぞれを摺擦する除去部材の二つ
の先端が揺動中心に対して180°異なる方向に位置し
ていることにより達成される。
に関しては、上記現像装置と、潜像を担持する潜像担持
体とを備えることにより達成される。
部材の先端との距離が、該除去部材の運動中心と現像剤
担持体との最短距離よりも長いので、該除去部材を揺動
させることにより、該除去部材が現像剤容器内で動作す
る領域を、従来の回転運動を行う除去部材に比べて小さ
くできるので、窓を現像剤担持体の近傍に配置しても、
除去部材の現像剤担持体に対する干渉を防止し、確実に
窓上の現像剤の除去を行う。
説明する。
明する。本実施例ではプロセスカートリッジを例に挙げ
て説明を行うが、プロセスカートリッジという形態をと
らない現像装置にも本実施例は適用可能である。
トリッジの断面図、図2は除去部材の正面図及び縦断面
図である。
帯電ローラ1、潜像担持体2、現像装置3、クリーニン
グ装置4を、ハウジング5a、5bを用いてコンパクト
に一体化したものである。又、該プロセスカートリッジ
においては、帯電ローラ1と現像装置3の間には潜像担
持体2に露光手段6によって像露光するための開口部が
設けられている。
おり、潜像担持体2の図示矢印a方向の回転に従動し
て、図示矢印c方向に回転する。従って、帯電ローラ1
は交流電圧を印加されることにより、潜像担持体2表面
を均一に帯電することができる。
れており、画像形成装置本体側に設けられた駆動系(図
示せず)により図示矢印a方向に回転することによっ
て、上述のように帯電ローラ1によって表面を帯電さ
れ、その後露光手段6により露光されて、その表面上に
静電潜像を形成される。
た静電潜像を顕像化するための現像剤7と、図示矢印方
向bに回転し、潜像担持体2と一体間隔を保って配置さ
れ、図示矢印b方向に回転して現像剤7を搬送する中空
円筒状の現像剤担持体8と、現像剤担持体8の内部に両
端を固定され、回転運動を行わず静止していて、内部に
複数の磁極を有する円筒状のマグネットローラ9と、現
像剤担持体8に当接して現像剤担持体8上の現像剤7の
コート層厚さを規制している現像剤規制部材たる弾性ゴ
ムブレード10と、弾性ゴムブレード10を支持する金
属部材11と、現像剤7を収容する現像剤収容室12か
ら成る。潜像担持体表面に顕在化された像は、図示矢印
f方向に回転する転写ローラ22により、転写材Pに転
写され、定着装置(図示せず)により熱或は圧力により
転写材表面に定着し、画像形成装置外部に排出される。
面には、窓としての透明窓13a、13bが取り付けら
れており、画像形成装置本体の各々の透明窓13a、1
3bに対向する位置に発光素子14と受光素子15が配
置されている。又、現像剤収容室12には撹拌部材16
が具備され、画像形成装置本体(図示せず)の駆動系か
ら、潜像担持体2の駆動ギアを介し駆動を受け、図示矢
印d方向に往復運動を行い、現像剤7を現像剤担持体8
へと搬送する。透明窓13a、13bに付着した現像剤
7を払拭除去せしめる除去部材17は、図2に示すよう
にポリエチレンテレフタレート(PET)のような可撓
性シート部材18aと、可撓性シート部材18aを保持
する保持部材18bから成り、保持部材18bには回転
軸18cと、撹拌部材16から駆動を受けるための揺動
軸18dが設けられており、撹拌部材16と連動するこ
とにより除去部材17の上端部及び下端部は弧を描くよ
うに図1の図示矢印e方向に往復運動を行う。これによ
り、除去部材17が透明窓13a、13bの表面に摺擦
し、付着している現像剤7を除去することができる。
又、図2中斜線部は開孔されている。
上に残存する現像剤7を掻き取るためのクリーニングブ
レード19と、掻き取られた現像剤7(以下、廃現像剤
と呼ぶ)を収容する廃現像剤収容室20と、該廃現像剤
がプロセスカートリッジ外部に漏れ出ないためのスクイ
シート21から成る。
ついて詳細に説明する。本実施例の現像剤残量検知方法
は、画像形成装置本体に設けられた発光素子14、例え
ばLEDから照射される光が、現像剤収容室12に配設
される二枚の透明窓13a、13bを通過し、受光素子
15に到達し、出力電圧に変換される。この出力電圧は
現像剤収容室12内の現像剤量及び画像形成回数と図3
のような相関関係がある。現像剤収容室12内の現像剤
量は画像形成を行う度に減少していく。除去部材17
は、現像剤7が現像剤収容室12内に十分存在している
ときには現像剤7の抵抗が大きいため不完全な動作、す
なわち撹拌部材16と連動することによる可撓性シート
部材18aの先端の最大振幅に満たない距離の往復運動
しか行えない。この時、出力電圧は0Vである(図3の
A部)。しかし、画像形成を繰り返し行うと、現像剤収
容室12の現像剤7は減少し、除去部材17にかかる抵
抗が徐々に小さくなり、遂には可撓性シート部材18a
の先端の最大振幅での往復運動を行うようになる。下方
にある透明窓13bは現像剤7に埋没されているが、可
撓性シート部材18aが透明窓13bに摺擦することに
より、透明窓13b上の現像剤を除去し、出力電圧は徐
々に大きくなっていく(図3のB部)。更に画像形成回
数を重ねていくと、現像剤7が減少し、下方にある透明
窓13b表面が現像剤7に埋没されることなく露出し始
め、可撓性シート部材18aにより摺擦され、透明窓1
3a、13b表面の現像剤7が除去されることにより画
像形成装置本体に設けられている発光素子14から照射
される光が、現像剤7に遮られることなく十分に画像形
成装置本体に設けられている受光素子15に到達し、最
大出力電圧を得ることができる(図3のC部)。この出
力電圧がある値になったときに、現像剤無し警告を画像
形成装置の操作パネル上に表示するようにする。
a、13bをより現像剤担持体8の近傍に配置すればす
るほど、現像剤無し警告表示時に現像剤収容室12に残
存する現像剤量を少なくすることができ、経済的であ
る。しかし、該除去部材の運動中心と該除去部材の先端
の距離が、該除去部材と該現像剤担持体との最短距離よ
りも長い場合、従来の回転自在の除去部材を用いる構成
では、透明窓を現像剤担持体近傍に配置すると可撓性シ
ート部材18aの先端が現像剤担持体に干渉してしま
い、現像剤担持体上の現像剤コート状態が乱れてしま
い、画像弊害が生じてしまう。
を往復運動させることにより現像剤7を現像剤担持体8
へと搬送させ、透明窓13a、13b表面の現像剤7を
除去せしめる除去部材17を撹拌部材16に連動させ、
往復運動させることによって、従来の回転自在の撹拌部
材及び除去部材を有する現像剤残量検出装置に比べ、透
明窓13a、13bをより現像剤担持体8近傍に配置す
ることができる。又、除去部材17の中央が開孔部であ
るため、現像剤7から受ける負荷が軽減でき、除去部材
17を設けたことによるトルクの増大を抑えることがで
きる。
で高精度かつ経済的な現像剤残量検出装置を提供するこ
とができる。
明する。実施例2は、除去部材とこれに付随する保持部
材に関して実施例1と異なる。その他の構成は実施例1
と同様であり、よって実施例1と重複する説明は省略す
る。
3a、13b表面に付着する現像剤7を除去するため
の、除去部材17が不可欠である。しかし、除去部材1
7は、画像形成装置本体の駆動系から潜像担持体2の駆
動ギアを介し、駆動を受ける撹拌部材17と連動し、透
明窓13a、13bと摺擦するため、除去部材17が存
在することにより潜像担持体2を回転させるのに必要な
トルクが増大してしまう。このトルクは可撓性シート部
材18aの透明窓13a、13bに対する当接圧により
変化し、これは可撓性シート部材18aの厚さ、透明窓
13a、13bへの侵入量、透明窓13a、13bと保
持部材18bの位置関係で決まる自由長によって変化す
る。本実施例では、自由長を保持部材18b先端から、
これに対向する透明窓までの最短距離と定義する。トル
クを低減するには、より薄い可撓性シート部材18aを
用い、自由長を長くし、侵入量を小さくして、可撓性シ
ート部材18aの透明窓13a、13bに対する当接圧
を小さくすればよいのである。しかしながら、この場
合、可撓性シート部材18aの透明窓13a、13bに
対する摺擦が弱くなり、透明窓13a、13b表面に付
着している現像剤7を除去しにくくなり、十分な受光出
力電圧を得られなくなる。すなわち、トルクの低減と可
撓性シート部材18aの払拭力の確保は相反するもので
あるといえる。これに対し本実施例は、透明窓13a、
13b表面の現像剤7を除去し、十分な受光出力電圧を
維持しつつ、可撓性シート部材18aの透明窓13a、
13bに対する当接圧を小さくし、トルクの低減を図る
ものである。
説明していく。比較例を図5に示す。可撓性シート部材
18aの透明窓13a、13bへの侵入量δ1、δ2、
δ'1、δ'2はすべて等しいものとする。又、上下可撓性
シート部材13aの厚さは等しい。
材18aを保持する保持部材18bの形状の図4中に示
す四つの長さL1、L'1、L2、L'2の関係が、L1>L'
1、L2>L'2となるようにすることである。図5のよう
に、L1=L'1=L2=L'2の場合、上下除去部材17に
係る負荷は図6のように変動する。この場合、上下の除
去部材それぞれには同様な負荷がかかる。しかし、図4
のようにL1>L'1、L2>L'2とすることにより、例え
ば、L1=8mm、L'1=6mm、L2=8mm、L'2=
6mmとすることにより、図4中矢印1方向に除去部材
17が動くときには図7に示すような状態になり、図8
に示すように負荷が変動し、除去部材17の上部と下部
にかかるトルクの総和が図6に示す場合よりも小さくす
ることができる。これは上部除去部材の見かけ上の自由
長が長くなり、上部除去部材にかかる負荷が小さくな
る。すなわち、上部可撓性シート部材18の透明窓13
aに対する当接圧が小さくなるためであり、その結果、
トルクを低減できるのである。このとき、下部透明窓1
3b表面の現像剤7は十分に除去できる。又、図4中矢
印2方向に除去部材17が動くときも同様であり、この
場合は下部除去部材の見かけ上の自由長が長くなり、下
部除去部材にかかる負荷が小さくなり、その結果として
トルクを低減できるのである。このとき、上部透明窓1
3a表面の現像剤7は十分に除去でき、これらの動作を
繰り返していくと、十分な受光出力電圧を得ることがで
きるようになる。更に、除去部材17による過剰な摺擦
を避けることができ、透明窓13a、13b表面が傷つ
いたり、現像剤7が融着することを防ぎ、安定した透過
光量を得ることができる。
13b表面の現像剤7を完全に除去し、十分な受光出力
電圧を得つつ、除去部材17を付加したことによるトル
クの増加を低減することが可能となるものである。
施例3は、除去部材に関して実施例1と異なる。その他
の構成は実施例1と同様であり、よって実施例1と重複
する説明は省略する。
3a、13b表面に付着する現像剤7を除去するため
の、除去部材17が不可欠である。しかし、実施例2で
述べたように、除去部材17が存在することによりトル
クが増大するという問題がある。これに対し本実施例
は、透明窓13a、13b表面の現像剤7を除去し、十
分な受光出力電圧を維持しつつ、トルクの低減を図るも
のである。
べ、長時間現像剤7に埋没しており、埋没された状態で
可撓性シート部材18aと摺擦するため現像剤が付着し
易い。一方、上方の透明窓13aは現像剤7に埋没され
ることはないため、現像剤7は除去部材17の運動によ
って巻き上げられたときにしか付着しない。従って、透
明窓13a、13b表面の現像剤7の除去するために必
要な力、すなわち可撓性シート部材18aの透明窓13
a、13bに対する当接圧は、上方の透明窓13aに対
しては小さく、下方の透明窓13bに対しては大きくす
れば良い。透明窓13a、13b表面の現像剤7を除去
するために必要な力は上述したように可撓性シート部材
18aの厚さ、透明窓13a、13bへの侵入量、透明
窓13a、13bと保持部材18bの位置関係で決まる
自由長によって変化する。上下の可撓性シート部材18
aの透明窓13a、13bへの侵入量が等しい場合、上
部の可撓性シート部材18aに必要以上の力を加えるこ
とになり、トルクを低減することはできない。本実施例
では、上下の可撓性シート部材18aの厚さT3、T4が
等しく、L3=L4のとき、上方の透明窓13aの侵入量
δ3、下方の透明窓13bへの侵入量δ4をδ3<δ4と設
定することにより、例えば、δ3=1.8mm、δ4=
2.8mmとすることにより、δ3=δ4である場合に比
べ、上部除去部材にかかる負荷を低減でき、トルクの増
大を抑えることが可能になる。又、T3=T4、δ3=δ4
としたとき、L3>L4とすることにより、例えばL3=
6.8mm、L4=5.8mmとすることにより、同様
の効果を得ることができる。更に、L3=L4、δ3=δ4
としたとき、T3<T4とすることにより、例えばT3=
50μm、T4=75μmとすることによっても同様の
効果を得ることができる。更に、除去部材17による過
剰な摺擦を避けることができ、透明窓13a、13b表
面が傷ついたり、現像剤7が融着することを防ぎ、安定
し透過光量を得ることができる。
13b表面の現像剤7を完全に除去し、十分な受光出力
電圧を得つつ、除去部材17を負荷したことによるトル
クの増加を低減するものである。
て説明する。本実施例は透明窓の断面形状に関して、実
施例1ないし実施例3と異なる。その他の構成は実施例
1と同様であり、重複する説明は省略する。
図10に示すように可撓性シート部材18aの先端の最
大振幅M1、M2が、除去部材の運動方向の窓幅W1、W2
より大きい場合、すなわちM1>W1、M2>W2であると
き、例えばM1=M2=20mm、W1=W2=10mmと
するとき、可撓性シート部材18aが透明窓13a、1
3bと非接触である状態と、接触する状態とが存在す
る。透明窓13a、13bの除去部材17の運動方向に
垂直な方向から見た断面形状が長方形もしくは正方形で
ある場合には、可撓性シート部材18aが透明窓13
a、13bに接触する際、可撓性シート部材18aの透
明窓13a、13bに対する侵入量が急激に大きくなる
ため、除去部材17にかかる負荷変動が図11に示すよ
うに大きくなってしまう。本実施例では除去部材17は
撹拌部材16に連動し、撹拌部材16は画像形成装置本
体の駆動系より駆動されるため、この場合、可撓性シー
ト部材18aが透明窓13a、13bに侵入する度に、
その負荷変動が駆動系に伝達してしまい、画像ムラが生
じてしまう。
bの除去部材17の運動方向に垂直な方向から見た断面
形状を図12の如く可撓性シート部材18aの侵入箇所
に曲率を設ける。もしくは図13の如く傾斜部分を設け
る。これにより、可撓性シート部材18aの透明窓13
a、13bに対する侵入量が急激に変化することなく徐
々に増大し、図14に示す如く、負荷が徐々に増大し、
急激なトルク変動を解消できる。従って、画像ムラのな
い良好な画像を提供できるようになる。
変動を抑え、安定した画像形成を行うことが可能にな
る。
除去部材の運動中心と該除去部材の先端との距離が、該
除去部材の運動中心と現像剤担持体との最短距離よりも
長いので、該除去部材を揺動させることにより、該除去
部材が現像剤容器内で動作する領域を、従来の回転運動
を行う除去部材に比べて小さくできるので、窓を現像剤
担持体の近傍に配置しても、除去部材の現像剤担持体に
対する干渉を防止し、確実に窓上の現像剤の除去を行な
い、簡易な構成で、高精度かつ経済的な現像装置を提供
できる。
とを備え、これを画像形成装置に対して着脱可能とすれ
ば、上記発明の現像装置がもたらす効果を奏するプロセ
スカートリッジを得られる。
含むプロセスカートリッジの断面図である。
断面図である。
出装置の画像形成回数と受光出力電圧の関係を示す図で
ある。
置関係を表す断面図である。
去部材の負荷状態を示した図である。
の位置関係を表す断面図である。
示す図である。
置関係を表す断面図である。
除去部材と透明窓の位置関係を表す断面図である。
除去部材の負荷状態を示す図である。
位置関係を表す断面図である。
位置関係を表す断面図である。
を示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 現像剤を収容する現像剤容器と、該現像
剤容器内の現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、
画像形成装置本体に設けられた発光手段及び該発光手段
から発せられた光を受光する受光手段とにそれぞれ対向
するように上記現像剤容器に設けられ該光を通過せしめ
る二つの窓と、上記現像剤容器内に設けられ上記窓に当
接して付着現像剤を除去する除去部材とを有し、上記除
去部材の運動中心と該除去部材の先端との距離が、該除
去部材の運動中心と上記現像剤担持体との最短距離より
も長い現像装置において、上記除去部材は、揺動するこ
とにより、その両端部が上記窓とそれぞれ摺擦するとと
もに、その揺動中心部を該発光手段から発せられた光が
通過可能であり、上記二つの窓の一方は現像剤収容室の
底面に、他方の窓はこれに対向する面に設けられてお
り、窓が設けられている現像剤収容室の面が対向し、対
向する二つの窓を結ぶ線分上に除去部材の揺動中心が位
置し、除去部材の揺動中心と該除去部材の先端との距離
が、該除去部材の揺動中心と現像剤担持体との最短距離
よりも長くなり、かつ、現像剤収容室の該除去部材の揺
動範囲外である場所に、現像剤担持体が配置され、二つ
の窓のそれぞれを摺擦する除去部材の二つの先端が揺動
中心に対して180°異なる方向に位置していることを
特徴とする現像装置。 - 【請求項2】 上記現像剤容器内の現像剤を撹拌する撹
拌部材を有し、上記除去部材は、上記撹拌部材に連動し
て揺動することとする請求項1に記載の現像装置。 - 【請求項3】 揺動する除去部材の窓に対する最大当接
圧が、揺動方向によって異なり、該除去部材の一端に最
大当接圧がかかっているときに、該除去部材のもう一端
には最大当接圧がかからないこととする請求項1又は請
求項2に記載の現像装置。 - 【請求項4】 二つの窓は上方と下方にそれぞれ位置
し、下方にある窓に対する最大当接圧が、上方にある窓
に対する最大当接圧よりも大きくなるような除去部材を
備えることとする請求項1又は請求項2に記載の現像装
置。 - 【請求項5】 請求項1、請求項2、請求項3、請求項
4のいずれか一つに記載の現像装置と、潜像を担持する
潜像担持体とを有し、画像形成装置本体に対して着脱可
能なプロセスカートリッジ。
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