JP2008083516A - 画像形成装置および現像剤収容ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を招くことなく、攪拌部材の位置を検出することのできる、画像形成装置およびこれに装備される現像剤収容ボックスを提供する。
【解決手段】トナーを収容するトナーホッパ２５を通過する検出光が受光素子に受光され、これに応答して受光素子が出力する信号に基づいて、トナーホッパ２５内に収容されているトナーの量およびアジテータ３９（攪拌翼８３）の位置が検知される。言い換えれば、トナーホッパ２５内のトナーの量を検出するために備えられている投光素子および受光素子を利用して、アジテータ３９の位置が検知される。そのため、アジテータ３９の位置を検出するための専用の光検出手段を不要とすることができ、部品点数の増加を招くことなく、アジテータ３９の位置を検出することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置およびこれに備えられる現像剤収容ボックスに関する。

レーザプリンタなどの画像形成装置では、たとえば、感光体ドラムの表面に静電潜像が形成されて、その静電潜像がトナーで現像されることにより、感光ドラムの表面にトナー像が担持される。そして、そのトナー像が用紙に転写されることによって、用紙への画像の形成が達成される。このような画像形成装置には、感光体ドラムにトナーを供給するための現像装置が備えられている。

現像装置は、たとえば、現像ローラを収容する現像槽と、現像槽の上部にセットされ、現像槽内にトナーを補給するためのトナーカートリッジとを備えている。トナーカートリッジには、トナーを攪拌するための攪拌部材が設けられている。トナーカートリッジに収容されているトナーは、攪拌部材の回転により、攪拌されつつ、トナーカートリッジから現像槽に供給される。

この種の現像装置において、トナーが抵抗となる状態で攪拌部材が停止し続けるのを防止するために、攪拌部材の位置を反射型光センサまたは透過型光センサで検知し、攪拌部材に対するトナーによる負荷が少ない位置で攪拌部材を停止させることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００４−１９１５５９号公報

しかし、攪拌部材の姿勢を検出するためのセンサを独立して設けると、従来の現像装置よりも、部品点数が増加し、コストおよびサイズが増大してしまう。
そこで、本発明の目的は、部品点数の増加を招くことなく、攪拌部材の姿勢を検出することのできる、画像形成装置およびこれに装備される現像剤収容ボックスを提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、画像形成装置において、現像剤を収容する第１筐体と、前記第１筐体に回転可能に設けられ、前記第１筐体内に収容されている現像剤を攪拌するための攪拌部材と、前記第１筐体内を通過する検出光の受光に応答して信号を出力する光検出手段と、前記光検出手段が出力する信号に基づいて、前記第１筐体内に収容されている現像剤の量および前記攪拌部材の姿勢を検知する制御手段とを備えていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御手段は、前記攪拌部材の姿勢を検知し、その検知結果に基づいて、前記攪拌部材の停止位置を制御することを特徴としている。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第１筐体は、前記攪拌部材の回転軸線と直交する壁部を有し、前記壁部は、前記検出光が通過可能な第１光通過部を有し、前記攪拌部材は、前記壁部に回転可能に支持される回転軸と、前記回転軸に支持される攪拌翼と、前記回転軸に支持され、前記攪拌翼に対して前記攪拌部材の回転方向の上流側に設けられており、前記検出光を遮光するための遮光部材と、前記遮光部材に形成され、前記検出光が通過可能な第２光通過部とを有していることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記第１筐体が着脱自在に装着される第２筐体と、前記第２筐体に回転可能に設けられ、前記第１筐体から供給される現像剤を担持する現像剤担持体と、前記第１筐体内と前記第２筐体内とを連通／遮断するシャッタ部材とを備えていることを特徴としている。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記第１筐体には、現像剤を放出するための第１開口部が形成され、前記シャッタ部材は、前記第１開口部を開閉することにより、前記第１筐体内と前記第２筐体内とを連通／遮断し、前記攪拌部材は、その回転半径方向の寸法が前記攪拌部材の回転軸線と前記第１開口部との間の距離よりも大きく形成されていることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、前記攪拌部材および前記現像剤担持体は、個別の駆動系から入力される駆動力により回転されることを特徴としている。
請求項７に記載の発明は、現像剤収容ボックスにおいて、壁部を有し、現像剤を収容する第１筐体と、前記壁部に形成され、第１筐体内を通過する検出光が通過可能な第１光通過部と、前記第１筐体内に収容されている現像剤を攪拌するための攪拌部材とを備え、前記攪拌部材は、前記壁部に回転可能に支持される回転軸と、前記回転軸に支持される攪拌翼と、前記攪拌翼に対して前記攪拌部材の回転方向の上流側に設けられる遮光部材と、前記遮光部材に設けられ、前記検出光が通過可能な第２光通過部とを有していることを特徴としている。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記第１筐体には、現像剤を放出するための第１開口部が形成され、前記第１開口部を開閉するシャッタ部材を備え、前記攪拌部材は、その回転半径方向の寸法が前記攪拌部材の回転軸線と前記第１開口部との間の距離よりも大きく形成されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、現像剤を収容する第１筐体を通過する検出光が光検出手段に受光され、これに応答して光検出手段が出力する信号に基づいて、第１筐体内に収容されている現像剤の量および攪拌部材の姿勢が検知される。言い換えれば、第１筐体内の現像剤の量を検出するために備えられている光検出手段を利用して、攪拌部材の姿勢が検知される。そのため、攪拌部材の姿勢を検出するための専用の光検出手段を不要とすることができ、部品点数の増加を招くことなく、攪拌部材の姿勢を検出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、攪拌部材の姿勢が検知され、その検知結果に基づいて、攪拌部材の停止位置が制御される。これにより、攪拌部材を適切な位置で停止させることができる。
請求項３および７に記載の発明によれば、攪拌部材の回転により、第１筐体の壁部に設けられた第１光通過部と回転軸の軸方向に対向する位置（以下、単に「第１光通過部との対向位置」という。）を、攪拌翼、遮光部材および清掃部材がこの順に通過する。

第１光通過部を攪拌翼が通過すると、攪拌翼によって、第１光通過部との対向位置に存在する現像剤が攪拌部材（攪拌翼）の回転方向下流側に押され、第１光通過部との対向位置に現像剤が存在しない状態となる。第１筐体内に現像剤が十分に存在している状態では、第１光通過部との対向位置を攪拌翼が通過した後すぐに、現像剤が第１光通過部との対向位置に戻り、第１筐体内を通過する検出光が現像剤によって遮られる。第１光通過部との対向位置への現像剤の戻りは、第１筐体内の現像剤の量が減るにつれて遅くなる。

第１光通過部を攪拌翼が通過した後、しばらくの間は、第１筐体内の現像剤が大きく流動しているので、光検出手段が検出光を受光しなかったり、検出光を受光したりする。そこで、遮光部材を設け、攪拌翼が第１光通過部との対向位置を通過してから一定時間、第１光通過部に遮光部材を対向させて、遮光部材によって検出光を遮り、その後、光検出手段が検出光を受光するか否かにより、第１筐体内の現像剤の量を正確に判定することができる。たとえば、光検出手段が検出光を受光する時間が予め定める時間以上であれば、第１筐体内の現像剤の量がほとんど残存していないエンプティ状態と判定することができ、光検出手段に検出光が受光されなければ、第１筐体内に現像剤が十分に残存していると判定することができる。

また、遮光部材に第２光通過部が形成されているので、第１光通過部と遮光部材とが対向している期間において、その第２光通過部が第１光通過部と対向するタイミングで、光検出手段に検出光が受光され、その受光に応答した信号が光検出手段から出力される。これにより、攪拌部材の位置（第２光通過部が第１光通過部と対向するときの位置）を検出することができる。

請求項４に記載の発明によれば、第１筐体は、第２筐体に対して着脱可能に設けられている。そして、シャッタ部材によって、第１筐体内と第２筐体内とを連通／遮断することができる。そのため、第１筐体を第２筐体から離脱させるときには、シャッタ部材により第１筐体内と第２筐体内とを遮断し、第１筐体からの現像剤の漏れを防止することができる。また、攪拌部材の停止位置によっては、攪拌部材とシャッタ部材とが干渉するおそれがあるので、シャッタ部材により第１筐体内と第２筐体内とを遮断するときに、攪拌部材をシャッタ部材との干渉を避けた位置で停止させることにより、その干渉を防止することができる。

請求項５および８に記載の発明によれば、攪拌部材は、その回転半径方向の寸法が、攪拌部材の回転軸線と第１筐体に形成されている第１開口部との間の距離よりも大きく形成されている。これにより、攪拌部材による現像剤の攪拌力および第１筐体から第２筐体への現像剤の供給力を増大させることができる。
また、攪拌部材の回転半径方向の寸法が大きいと、攪拌部材の停止位置によっては、攪拌部材とシャッタ部材とが干渉しやすくなるが、シャッタ部材により第１開口部を閉鎖するときに、攪拌部材をシャッタ部材との干渉を避けた位置で停止させることにより、その干渉を防止することができる。

請求項６に記載の発明によれば、攪拌部材および現像剤担持体に、個別の駆動系から駆動力が入力される。これにより、現像剤担持体を停止させた状態で、攪拌部材を適切な位置で停止させるために、攪拌部材のみを回転させることができる。そのため、現像剤担持体の不要な駆動を防止することができ、現像剤担持体の劣化を防止することができる。

１．レーザプリンタの全体構成
図１は、本発明の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの一実施形態を示す要部側断面図である。
このレーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に、用紙３を給紙するための給紙部４と、給紙された用紙３に画像を形成するための画像形成部５と、画像形成部５において画像形成された用紙３を排紙するための排紙部６とを備えている。

なお、以下の説明では、このレーザプリンタ１において、後述する給紙ローラ８が設けられている側を「前側」、後述する排紙ローラ４５が設けられている側を「後側」とし、図１の紙厚方向手前側を「左側」、紙厚方向奥側を「右側」とする。
また、後述するプロセスユニット１８についても、前記方向を基準として説明する。
１−１．給紙部
給紙部４は、本体ケーシング２内の底部に、前後方向に沿って着脱自在に装着される給紙トレイ７と、給紙トレイ７の前側端部の上方に設けられる給紙ローラ８および給紙パッド９と、給紙ローラ８の前方および上方にそれぞれ設けられる紙粉取りローラ１０および１１と、紙粉取りローラ１１の後方に設けられるレジストローラ１２とを備えている。

給紙トレイ７には、用紙３が積層される用紙押圧板１３が設けられている。用紙押圧板１３の最上位にある用紙３は、用紙押圧板１３の裏側から図示しないばねによって給紙ローラ８に向かって押圧され、その給紙ローラ８の回転によって給紙ローラ８と給紙パッド９とで挟まれた後、１枚毎に給紙される。給紙された用紙３は、紙粉取りローラ１０および１１によって、紙粉が除去された後、レジストローラ１２に搬送される。レジストローラ１２は、１対のローラを備え、用紙３をレジスト後に、画像形成部５の転写位置（後述する。）に搬送する。

なお、この給紙部４は、さらに、手差しにより給紙するための、マルチパーパストレイ１４、マルチパーパス側給紙ローラ１５およびマルチパーパス側給紙パッド１６を備えている。
１−２．画像形成部
画像形成部５は、スキャナユニット１７、プロセスユニット１８および定着部１９を備えている。
１−２−１．スキャナユニット
スキャナユニット１７は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー２０、複数のレンズ２１および複数の反射鏡２２を備えている。レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー２０で反射され、複数のレンズ２１および複数の反射鏡２２を通過または反射して、プロセスユニット１８の感光ドラム２７の表面に高速走査にて照射される。
１−２−２．プロセスユニット
プロセスユニット１８は、本体ケーシング２内のスキャナユニット１７の下方において、本体ケーシング２に対して着脱自在に設けられている。

プロセスユニット１８は、その後半分部分をなすドラム部２３と、前半分部分をなす現像部２４とを一体的に備えている。また、プロセスユニット１８は、現像部２４の後述する現像フレーム３０に対して着脱自在に装着される、現像剤収容ボックスの一例としてのトナーホッパ２５を備えている。
１−２−２−１．ドラム部
ドラム部２３は、ドラムフレーム２６、感光ドラム２７、スコロトロン型帯電器２８および転写ローラ２９を備えている。感光ドラム２７、スコロトロン型帯電器２８および転写ローラ２９は、ドラムフレーム２６に支持されている。

感光ドラム２７は、後述する現像ローラ３２の後側において、その現像ローラ３２と対向配置され、図１に示す矢印方向（図中、時計回り方向）に回転可能に設けられている。この感光ドラム２７は、接地されており、最表層が正帯電性の感光層により形成されている。
スコロトロン型帯電器２８は、感光ドラム２７の上方に、感光ドラム２７と間隔を隔てて設けられている。このスコロトロン型帯電器２８は、タングステンなどからなるワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型帯電器であって、感光ドラム２７の表面を一様に正極性に帯電する。

転写ローラ２９は、感光ドラム２７の下方において、感光ドラム２７と対向配置され、矢印方向に回転可能に設けられている。転写ローラ２９には、画像形成時に、転写バイアスが印加される。
１−２−２−２．現像部
現像部２４は、第２筐体の一例としての現像フレーム３０、供給ローラ３１、現像剤担持体の一例としての現像ローラ３２、および層厚規制ブレード３３を備えている。

現像フレーム３０は、後端部において、幅方向（左右方向）に延びる開放口３４が形成されるボックス形状に形成されている。また、現像フレーム３０の前壁には、トナーホッパ２５の後述するホッパ側連通口４０と連通する、第２開口部の一例としての現像側連通口３５が、ホッパ側連通口４０の形状に対応して形成されている。そして、この現像フレーム３０内に、供給ローラ３１、現像ローラ３２および層厚規制ブレード３３が設けられている。

供給ローラ３１は、現像側連通口３５に対して斜め後側下方に配置されている。この供給ローラ３１は、金属製のローラ軸を導電性の発泡材料で被覆した構成を有している。供給ローラ３１のローラ軸は、現像フレーム３０の幅方向両側壁に回転可能に支持されている。画像形成時において、供給ローラ３１は、本体ケーシング２内に設けられるモータ（図示せず）からの駆動力により回転される。

現像ローラ３２は、供給ローラ３１の後方に配置されて、供給ローラ３１に接触している。また、現像ローラ３２は、感光ドラム２７に対して斜め前側上方から接触している。この現像ローラ３２は、金属製のローラ軸を導電性のゴム材料で被覆した構成を有している。現像ローラ３２のローラ軸は、現像フレーム３０の幅方向両側壁に回転可能に支持されている。画像形成時において、現像ローラ３２は、本体ケーシング２内に設けられるモータ（図示せず）からの駆動力により回転される。また、現像ローラ３２には、所定の現像バイアスが供給される。

層厚規制ブレード３３は、金属製の板ばね材により構成されている。層厚規制ブレード３３の遊端部には、絶縁性のシリコーンゴムからなる押圧部３６が設けられている。この層厚規制ブレード３３は、現像ローラ３２の上方において、その基端部が現像フレーム３０に固定されている。そして、押圧部３６が、板ばね材の弾性力により、現像ローラ３２に対して斜め前側上方から圧接されている。
１−２−２−３．トナーホッパ
トナーホッパ２５は、幅方向に延びる略円筒形状のホッパフレーム３７と、このホッパフレーム３７に取り付けられた、シャッタ部材の一例としての開閉カバー３８と、ホッパフレーム３７内に設けられた、攪拌部材の一例としてのアジテータ３９とを備えている。

ホッパフレーム３７内には、現像剤として、正帯電性の非磁性１成分のトナーが収容されている。また、ホッパフレーム３７には、第１開口部の一例としてのホッパ側連通口４０が形成されている。このホッパ側連通口４０は、トナーホッパ２５が現像部２４の現像フレーム３０に装着された状態で、現像側連通口３５と対向する。
開閉カバー３８は、そのホッパ側連通口４０を開閉可能に設けられている。

なお、トナーホッパ２５の各部の構成については、後に詳述する。
１−２−２−４．プロセスユニットの動作
トナーホッパ２５内のトナーは、アジテータ３９の矢印方向への回転により攪拌され、ホッパ側連通口４０が開放された状態で、ホッパ側連通口４０および現像側連通口３５を通して、現像部２４の現像フレーム３０内に供給される。

現像フレーム３０内へ搬送されたトナーは、供給ローラ３１の回転により、現像ローラ３２に供給され、このとき、供給ローラ３１と現像ローラ３２との間で正極性に摩擦帯電される。続いて、現像ローラ３２に供給されたトナーは、現像ローラ３２の回転に伴って、層厚規制ブレード３３の押圧部３６と現像ローラ３２との間に進入し、それらの間で層厚が規制されながら、現像ローラ３２の表面に薄層として担持される。

一方、感光ドラム２７の表面は、その感光ドラム２７の回転に伴って、スコロトロン型帯電器２８により一様に正帯電される。その後、感光ドラム２７の表面は、スキャナユニット１７からのレーザビームの高速走査により露光され、画像データに基づく静電潜像が形成される。
つづいて、現像ローラ３２の回転により、現像ローラ３２の表面に担持されているトナーが、感光ドラム２７に対向して接触するときに、感光ドラム２７の表面に形成されている静電潜像、すなわち、一様に正帯電されている感光ドラム２７の表面のうち、レーザビームによって露光され電位が下がっている露光部分に供給され、選択的に担持されることによって可視像化され、これによって反転現像が達成され、感光ドラム２７の表面にトナー像が担持される。

そして、感光ドラム２７の表面に担持されたトナー像は、レジストローラ１２から搬送されてくる用紙３が、感光ドラム２７と転写ローラ２９との間（転写位置）を通過する間に、その用紙３に転写される。
１−２−３．定着部
定着部１９は、プロセスユニット１８の後方に設けられている。定着部１９は、加熱ローラ４１と、加熱ローラ４１に対して下方から圧接される加圧ローラ４２と、それらの後方に配置される１対の搬送ローラ４３とを備えている。

定着部１９では、転写位置において用紙３に転写されたトナーを、用紙３が加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させ、その後、その用紙３を１対の搬送ローラ４３によって、排紙部６に搬送する。
１−３．排紙部
排紙部６は、定着部１９から上方へ反転するように延びる排紙パス４４と、その排紙パス４４の下流側端部に設けられる排紙ローラ４５と、本体ケーシング２の上面に形成され、排紙ローラ４５から排紙される用紙３を受ける排紙トレイ４６とを備えている。

そして、定着部１９から排紙パス４４に搬送された用紙３は、その排紙パス４４から排紙ローラ４５に搬送され、その排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。
１−４．反転搬送部
なお、このレーザプリンタ１には、用紙３の両面に画像を形成するための反転搬送部４７が設けられている。この反転搬送部４７は、反転搬送パス４８と、フラッパ４９と、複数の反転搬送ローラ５０とを備えている。

用紙３の両面に画像を形成する場合には、まず、排紙されてきた用紙３を排紙ローラ４５で挟んでフラッパ４９に向けて反転搬送する。このときフラッパ４９は、用紙３の搬送方向を、用紙３が反転搬送パス４８に搬送されるように切り換えている。そして、用紙３は、反転搬送パス４８に逆向きに搬送され、その後、反転搬送ローラ５０に搬送される。次いで、反転搬送ローラ５０から上方向に反転されて、レジストローラ１２に搬送される。レジストローラ１２に搬送された用紙３は、裏返しの状態で、再びレジスト後に、画像形成部５の転写位置に向けて搬送され、用紙３の両面に画像が形成される。
２．トナーホッパの構成
図２（ａ）は、トナーホッパ２５の平断面図であり、図２（ｂ）は、その側断面図である。図３は、トナーホッパ２５の斜視図であり、開閉カバー３８がホッパ側連通口４０が開閉カバー３８を閉鎖した状態を示す。また、図４は、トナーホッパ２５の斜視図であり、開閉カバー３８がホッパ側連通口４０を開放した状態を示す。

トナーホッパ２５は、前述したように、ホッパフレーム３７、開閉カバー３８およびアジテータ３９を備えている。
２−１．ホッパフレーム
ホッパフレーム３７は、略円筒形状をなし、壁部の一例としての左側壁６１と、左側壁６１と幅方向に間隔を隔てて対向配置される、壁部の一例としての右側壁６２と、左側壁６１および右側壁６２の間に架設される筒状の周側壁６３とを一体的に備えている。

周側壁６３の後側は、幅方向に沿って、略細長矩形状のホッパ側連通口４０が形成されている。
周側壁６３の前側は、トナーホッパ２５を掴むための把持部６４が形成されている。
左側壁６１および右側壁６２には、幅方向に互いに対向する位置に、それぞれ第１光通過部の一例としての光通過窓６５が形成されている。
２−２．開閉カバー
開閉カバー３８は、図３および図４に示すように、ホッパ側連通口４０を開閉するために設けられている。この開閉カバー３８は、周側壁６３の表面に沿った側面視弧状かつ背面視細長矩形状に形成されるカバー部７１と、そのカバー部７１の幅方向両端部から周側壁６３に沿って延び、周側壁６３の両側端縁で屈曲して、左側壁６１および右側壁６２に沿って延びるアーム部７２とを一体的に備えている。

カバー部７１には、ホッパフレーム３７に形成されているホッパ側連通口４０の形状に対応した略細長矩形状のカバー開口７３が形成されている。
各アーム部７２の遊端部は、左側壁６１および右側壁６２の側面視中央において膨出する円筒状の支持部７４に回動自在に支持されている。
これによって、開閉カバー３８は、支持部７４を支点として、アーム部７２が回動することにより、カバー部７１がホッパ側連通口４０を被覆する閉鎖位置（図３に示す位置）と、カバー部７１のカバー開口７３がホッパフレーム３７のホッパ側連通口４０と対向し、このホッパ側連通口４０を開放する開放位置（図４に示す位置）とに揺動される。

なお、開閉カバー３８は、通常、トナーホッパ２５の現像部２４の現像フレーム３０（図１参照）に対する離脱状態では、閉鎖位置にあり、トナーホッパ２５の現像フレーム３０（図１参照）に対する装着状態では、開放位置にある。
２−３．アジテータ
アジテータ３９は、ホッパフレーム３７内に設けられており、回転軸８１、フレーム８２、攪拌翼８３、遮光部材の一例としての遮光板８４、および清掃部材の一例としてのクリーナ８５を備えている。
２−３−１．回転軸
回転軸８１は、図２（ｂ）に示すように、側面視におけるホッパフレーム３７の中央（中心）において、図２（ａ）に示すように、幅方向に沿って配置され、左側壁６１および右側壁６２の間に架設されている。

回転軸８１の軸方向両端部は、左側壁６１および右側壁６２において、それぞれ回転自在に支持されている。
回転軸８１の左側端部には、図３および図４に示すように、左側壁６１の支持部７４内に配置されたアジテータカップリング受動ギヤ８６が結合されている。
２−３−２．フレーム
フレーム８２は、回転軸８１と一体的に設けられている。このフレーム８２は、図２（ａ）に示すように、回転軸８１から径方向外方一方側に延びる支持杆８７と、回転軸８１から径方向外方一方側に間隔を隔てて配置され、回転軸８１と平行に延びる連結杆８８とを備えている。

支持杆８７は、互いに等間隔を隔てて、回転軸８１の軸方向に沿って複数（たとえば、４本）設けられている。
連結杆８８には、各支持杆８７の先端が連結されている。これによって、回転軸８１、各支持杆８７および連結杆８８が梯子状の構造物を形成している。
２−３−３．攪拌翼
攪拌翼８３は、樹脂フィルムなどの可撓性フィルムからなり、回転軸８１の軸方向に沿って延びる略細長矩形状に形成されている。この攪拌翼８３は、回転軸８１の径方向（アジテータ３９の回転半径方向）の寸法が、回転軸８１とホッパ側連通口４０との間の距離、つまりホッパフレーム３７の内半径よりも大きく形成されている。そして、攪拌翼８３は、図２（ｂ）に示すように、その幅方向に沿った一端部が、連結杆８８に固定されており、その反対側の他端部は、遊端部とされて、ホッパフレーム３７の内壁面と摺擦するように設けられている。
２−３−４．遮光板
遮光板８４は、略矩形板状をなし、回転軸８１の左側端部および右側端部において、径方向に延びるように設けられている。各遮光板８４は、攪拌翼８３に対して、アジテータ３９の回転方向における上流側に配置されている。これにより、各遮光板８４は、回転軸８１の回転に伴って回転することにより、攪拌翼８３が光通過窓６５に対向する位置を通過した後の一定時間、光通過窓６５に対向し、左右の光通過窓６５間を通過する検出光（後述する。）を遮光する。

また、各遮光板８４には、円形の導光部材挿通孔８９が、互いに幅方向に対向する位置に形成されている。そして、各遮光板８４の間には、図２（ａ）に示すように、第２光通過部の一例としての円筒状の導光部材９０が、その幅方向両端部を導光部材挿通孔８９に挿通することにより架設されている。この導光部材９０は、回転軸８１の回転に伴って各遮光板８４とともに回転することにより、一定周期で、光通過窓６５と幅方向において対向する。
２−３−５．クリーナ
クリーナ８５は、固定板９１と、その固定板９１に固定されるワイパ９２とを備えている。

固定板９１は、平板状をなし、回転軸８１の軸方向両端部にそれぞれ設けられている。各固定板９１は、回転軸８１と一体的に形成されており、回転軸８１を挟んで支持杆８７と反対側に延びるように設けられている。
各ワイパ９２は、ゴムなどの弾性材料からなり、略矩形板形状に形成されている。各ワイパ９２は、その軸方向外側端部が固定板９１から少し膨出するように、固定板９１に固定されている。

クリーナ８５は、回転軸８１の回転に伴って回転することにより、光通過窓６５と摺擦して、その光通過窓６５を払拭する。これにより、光通過窓６５に付着しているトナーが払い落とされる。
なお、遮光板８４は、クリーナ８５に対して、アジテータ３９の回転方向における下流側に配置されている。
３．供給ローラ、現像ローラおよびアジテータの駆動機構
図５は、現像部２４およびトナーホッパ２５の左側面図である。

現像部２４の現像フレーム３０の左側壁には、現像カップリング受動ギヤ９３と、供給ローラ３１のローラ軸に連結された供給ローラ駆動ギヤ９４と、現像ローラ３２のローラ軸に連結された現像ローラ駆動ギヤ９５と、供給ローラ駆動ギヤ９４および現像ローラ駆動ギヤ９５と噛合する伝達ギヤ９６とが配置されている。伝達ギヤ９６は、現像カップリング受動ギヤ９３と一体的に回転可能に設けられている。

また、前述したように、ホッパフレーム３７の左側壁６１には、アジテータカップリング受動ギヤ８６が設けられている。
プロセスユニット１８が本体ケーシング２（図１参照）に装着された状態で、現像カップリング受動ギヤ９３およびアジテータカップリング受動ギヤ８６には、それぞれ本体ケーシング２内に設けられるカップリング軸（図示せず）が進退自在かつ相対回転不能に結合され、カップリング軸から本体ケーシング２内に設けられるモータ（図示せず）の駆動力が独立して入力される。これにより、供給ローラ３１および現像ローラ３２と、アジテータ３９とは、互いに独立した駆動系を介して、本体ケーシング２内に設けられるモータの駆動力により回転駆動される。
４．アジテータの制御系
図６は、アジテータ３９の制御系を示すブロック図である。

このレーザプリンタ１は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを含む、制御手段の一例としての制御ユニット１０１を備えている。
また、本体ケーシング２（図１参照）内には、トナーホッパ２５（ホッパフレーム３７）の左側壁６１および右側壁６２にそれぞれ形成された光通過窓６５のうち、一方の光通過窓６５に対して幅方向外側から対向する位置に、レーザビームからなる検出光を出射する投光素子１０２が配置され、他方の光通過窓６５に対して幅方向外側から対向する位置に、その投光素子１０２から出射される検出光を受光するための光検出手段の一例としての受光素子１０３が配置されている。受光素子１０３は、検出光の非受光中にハイレベル（ＨＩＧＨ）の信号を出力し、検出光の受光中にローレベル（ＬＯＷ）の信号を出力する。

さらに、本体ケーシング２内には、アジテータカップリング受動ギヤ８６に結合されるカップリング軸（図示せず）を進退させるためのカップリング軸進退駆動機構１０４が備えられている。
制御ユニット１０１は、投光素子１０２からの発光を制御するとともに、受光素子１０３から出力される信号に基づいて、カップリング軸進退駆動機構１０４を制御する。また、受光素子１０３から出力される信号に基づいて、トナーホッパ２５に残存しているトナーの量を検知する。
５．トナー量検知およびアジテータの停止位置制御
図７は、トナー量検知およびアジテータの停止位置制御を説明するためのタイミングチャートである。また、図８は、トナーホッパ２５の側断面図であり、（ａ）は、導光部材９０が光通過窓６５に対向した状態を示し、（ｂ）は、アジテータ３９が停止した状態を示す。

制御ユニット１０１によりカップリング軸進退駆動機構１０４が制御され、カップリング軸（図示せず）がアジテータカップリング受動ギヤ８６に結合されると、アジテータカップリング受動ギヤ８６にモータの駆動力が伝達され、この駆動力によって、アジテータ３９の回転軸８１が一定速度（たとえば、７０ｒｐｍ）で回転する。この回転軸８１の回転に伴って、トナーホッパ２５の左側壁６１および右側壁６２にそれぞれ形成された光通過窓６５と幅方向に対向する位置（以下、単に「光通過窓６５との対向位置」という。）を、アジテータ３９の攪拌翼８３、遮光板８４およびクリーナ８５がこの順に通過する。

光通過窓６５との対向位置を攪拌翼８３が通過すると、攪拌翼８３によって、光通過窓６５の近傍のトナーが回転軸８１（攪拌翼８３）の回転方向下流側に押され、光通過窓６５との対向位置にトナーが存在しない状態となる。トナーホッパ２５内にトナーが十分に存在している状態では、光通過窓６５を攪拌翼８３が通過した後すぐに、トナーが光通過窓６５との対向位置に戻り、投光素子１０２から出射される検出光がトナーによって遮られる。光通過窓６５との対向位置へのトナーの戻りは、トナーホッパ２５内のトナーの量が減るにつれて遅くなる。

光通過窓６５との対向位置を攪拌翼８３が通過した後、しばらくの間は、トナーホッパ２５内のトナーが大きく流動しているので、受光素子１０３が検出光を受光しなかったり、検出光を受光したりする。そこで、このトナーホッパ２５では、攪拌翼８３が光通過窓６５との対向位置を通過した後、遮光板８４が光通過窓６５と対向する。遮光板８４が光通過窓６５と対向している間の一定時間、左右の光通過窓６５の間にトナーが存在しない状態であっても、一方の光通過窓６５からトナーホッパ２５内に進入する検出光は遮光板８４によって遮られ、受光素子１０３からハイレベルの信号が出力される。

そして、光通過窓６５を攪拌翼８３が通過してから一定時間が経過し、遮光板８４が光通過窓６５と非対向状態になる。この時点で、光通過窓６５との対向位置にトナーが戻っていれば、検出光がトナーによって遮られるので、受光素子１０３からハイレベルの信号が引き続き出力される。したがって、アジテータ３９の回転駆動中、受光素子１０３からハイレベルの信号が常時出力されている場合には、トナーホッパ２５内にトナーが十分に残存していると判定することができる。

一方、遮光板８４が光通過窓６５と非対向状態になった時点で、光通過窓６５との対向位置にトナーが戻っていなければ、トナーホッパ２５内を検出光が通過し、その検出光を受光素子１０３が受光して、図７に破線で示すように、受光素子１０３からローレベルの信号（エンプティ信号）が出力される。このローレベルの信号は、左右の光通過窓６５の間にトナーが戻るまで出力され続ける。したがって、このローレベルの信号が出力されている期間Ｔｅの長さは、トナーホッパ２５内に残存しているトナーの量に依存する。そのため、制御ユニット１０１は、受光素子１０３からローレベルの信号が出力されている期間Ｔｅに基づいて、トナーホッパ２５に残存しているトナーの量を検知することができる。そして、ローレベルの信号が出力されている期間Ｔｅが予め定める時間以上になると、トナーホッパ２５内にトナーがほとんど残存していないエンプティ状態であると判定することができる。

また、前述したように、回転軸８１の回転に伴って、一定周期で、導光部材９０が光通過窓６５と幅方向において対向する。導光部材９０が光通過窓６５と対向すると、一方の光通過窓６５からトナーホッパ２５内に進入する検出光が、導光部材９０を通して、他方の光通過窓６５に到達可能となる。そして、その検出光が受光素子１０３に受光され、受光素子１０３からローレベルの信号が出力される。つまり、光通過窓６５に遮光板８４が対向している期間において、図７に示すように、導光部材９０が光通過窓６５と対向するタイミングで、受光素子１０３からローレベルの信号がパルス的に出力される。このローレベルの信号が出力されるタイミングでは、図８（ａ）に示すように、導光部材９０が光通過窓６５と対向し、攪拌翼８３は、トナーホッパ２５（ホッパフレーム３７）のホッパ側連通口４０の近傍（ホッパ側連通口４０より回転軸８１の回転方向における少し上流側）に位置している。

したがって、制御ユニット１０１は、受光素子１０３からローレベルの信号がパルス的に出力されるタイミングで、攪拌翼８３がトナーホッパ２５（ホッパフレーム３７）のホッパ側連通口４０の近傍に位置していると判定することができる。そして、アジテータ３９の回転を停止させるときには、受光素子１０３からパルス的なローレベルの信号が出力されてから所定時間Ｔｗが経過した時点で、カップリング軸進退駆動機構１０４を制御して、カップリング軸（図示せず）をアジテータカップリング受動ギヤ８６から退避させる。その結果、図８（ｂ）に示すように、アジテータ３９は、攪拌翼８３がホッパ側連通口４０を通過した位置で停止する。これにより、開閉カバー３８を閉じるときに、攪拌翼８３が開閉カバー３８と干渉し、攪拌翼８３が開閉カバー３８とホッパ側連通口４０との間に挟まれることを防止することができる。

光通過窓６５との対向位置を攪拌翼８３が通過した直後は、トナーホッパ２５内のトナーが大きく流動しているので、受光素子１０３が検出光を受光しなかったり、受光したりする。そうすると、この際、受光素子１０３がトナーホッパ２５内を通過する検出光を検知してしまうと、トナーの量が正確に判断されない。遮光板８４は、これを防止するために必須な構成となるが、本発明においては、遮光板８４に導光部材９０を設けることにより、トナーの量を検知するための信号と、アジテータ３９の姿勢を検知するための信号とを区別することが可能となる。
６．作用効果
以上のように、トナーを収容するトナーホッパ２５を通過する検出光が受光素子１０３に受光され、これに応答して受光素子１０３が出力する信号に基づいて、トナーホッパ２５内に収容されているトナーの量およびアジテータ３９（攪拌翼８３）の位置が検知される。言い換えれば、トナーホッパ２５内のトナーの量を検出するために備えられている投光素子１０２および受光素子１０３を利用して、アジテータ３９の位置が検知される。そのため、アジテータ３９の位置を検出するための専用の光検出手段を不要とすることができ、部品点数の増加を招くことなく、アジテータ３９の位置を検出することができる。

そして、アジテータ３９の位置が検知され、その検知結果に基づいて、アジテータ３９の停止位置が制御される。これにより、アジテータ３９を適切な位置で停止させることができる。
この実施形態では、トナーホッパ２５が現像部２４の現像フレーム３０に対して着脱可能に設けられ、トナーホッパ２５を現像フレーム３０から離脱させるときには、開閉カバー３８が閉鎖位置とされて、開閉カバー３８によりホッパ側連通口４０が閉鎖される構成となっている。この構成では、トナーホッパ２５が現像フレーム３０から離脱された状態で、トナーホッパ２５からのトナーの漏れを防止することができるが、アジテータ３９の停止位置によっては、アジテータ３９の攪拌翼８３が、開放位置から閉鎖位置に移動される開閉カバー３８と干渉するおそれがある。アジテータ３９の位置を検知し、その検知した位置に基づいて、アジテータ３９を攪拌翼８３と開閉カバー３８との干渉を避けた位置で停止させることにより、その干渉を防止することができる。

とくに、攪拌翼８３の回転半径方向の寸法がホッパフレーム３７の内半径よりも大きく形成されているので、アジテータ３９の停止位置によっては、攪拌翼８３と開閉カバー３８とが干渉しやすくなるが、開閉カバー３８によりホッパ側連通口４０を閉鎖するときに、アジテータ３９をアジテータ３９を攪拌翼８３と開閉カバー３８との干渉を避けた位置で停止させることにより、その干渉を確実に防止することができる。

また、この実施形態では、アジテータ３９および現像ローラ３２に、個別の駆動系から駆動力が入力される。これにより、現像ローラ３２を停止させた状態で、アジテータ３９を適切な位置で停止させるために、アジテータ３９のみを回転させることができる。そのため、現像ローラ３２の不要な駆動を防止することができ、現像ローラ３２の劣化を防止することができる。
７．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、本発明の画像形成装置は、本体ケーシング２に感光ドラム２７が設けられており、その本体ケーシング２に直接着脱されるトナーホッパ２５を備えるレーザプリンタとして構成することもできる。

また、トナーホッパ２５と現像部２４とが一体化された構成に、本発明を適用することもできる。
さらには、上記したモノクロレーザプリンタに限定されず、各種タイプ（４サイクルタイプ、中間転写型タンデムタイプ、直接転写型タンデムタイプなど）のカラーレーザプリンタとして構成することもできる。

また、前述の実施形態では、遮光板８４に導光部材９０が設けられ、この導光部材９０が光通過窓６５と対向したときに、導光部材９０を通過する検出光が受光素子１０３に受光されて、受光素子１０３からローレベルの信号が出力されることにより、攪拌翼８３の位置を検出することができるとした。しかしながら、トナーホッパ２５内のトナー残量が少なくなると、遮光板８４が光通過窓６５との対向位置を通過した直後に、検出光が受光素子１０３に受光されて、受光素子１０３からローレベルの信号（エンプティ信号）が出力されるので、このエンプティの信号に基づいて、攪拌翼８３の位置を検出することもできる。すなわち、エンプティ信号が出力開始されるのは、遮光板８４が光通過窓６５との対向位置を通過した直後であるので、エンプティ信号が出力開始されるタイミングに基づいて、攪拌翼８３の位置を検出することができる。そして、エンプティ信号が出力開始されるタイミングから所定時間が経過した後に、アジテータ３９を停止させることにより、攪拌翼８３と開閉カバー３８との干渉を防止することができる。

本発明の画像形成装置の一例としてのレーザプリンタの一実施形態を示す要部側断面図である。 （ａ）は、図１に示すトナーホッパの平断面図であり、（ｂ）は、その側断面図である。 図１に示すトナーホッパの斜視図であり、開閉カバーがホッパ側連通口が開閉カバーを閉鎖した状態を示す。 図１に示すトナーホッパの斜視図であり、開閉カバーがホッパ側連通口を開放した状態を示す。 図１に示す現像部およびトナーホッパの左側面図である。 図２に示すアジテータの制御系を示すブロック図である。 トナー量検知およびアジテータの停止位置制御を説明するためのタイミングチャートである。 トナーホッパの側断面図であり、（ａ）は、導光部材が光通過窓に対向した状態を示し、（ｂ）は、アジテータが停止した状態を示す。

符号の説明

１ レーザプリンタ
２５ トナーホッパ
３０ 現像フレーム
３２ 現像ローラ
３５ 現像側連通口
３７ ホッパフレーム
３８ 開閉カバー
３９ アジテータ
４０ ホッパ側連通口
６１ 左側壁
６２ 右側壁
６５ 光通過窓
８１ 回転軸
８３ 攪拌翼
８４ 遮光板
８５ クリーナ
９０ 導光部材
１０１ 制御ユニット
１０３ 受光素子

Claims (8)

1. 現像剤を収容する第１筐体と、
   前記第１筐体に回転可能に設けられ、前記第１筐体内に収容されている現像剤を攪拌するための攪拌部材と、
   前記第１筐体内を通過する検出光の受光に応答して信号を出力する光検出手段と、
   前記光検出手段が出力する信号に基づいて、前記第１筐体内に収容されている現像剤の量および前記攪拌部材の姿勢を検知する制御手段とを備えていることを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記攪拌部材の姿勢を検知し、その検知結果に基づいて、前記攪拌部材の停止位置を制御することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１筐体は、前記攪拌部材の回転軸線と直交する壁部を有し、
   前記壁部は、前記検出光が通過可能な第１光通過部を有し、
   前記攪拌部材は、
   前記壁部に回転可能に支持される回転軸と、
   前記回転軸に支持される攪拌翼と、
   前記回転軸に支持され、前記攪拌翼に対して前記攪拌部材の回転方向の上流側に設けられており、前記検出光を遮光するための遮光部材と、
   前記遮光部材に形成され、前記検出光が通過可能な第２光通過部とを有していることを特徴とする、請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１筐体が着脱自在に装着される第２筐体と、
   前記第２筐体に回転可能に設けられ、前記第１筐体から供給される現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記第１筐体内と前記第２筐体内とを連通／遮断するシャッタ部材とを備えていることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記第１筐体には、現像剤を放出するための第１開口部が形成され、
   前記シャッタ部材は、前記第１開口部を開閉することにより、前記第１筐体内と前記第２筐体内とを連通／遮断し、
   前記攪拌部材は、その回転半径方向の寸法が前記攪拌部材の回転軸線と前記第１開口部との間の距離よりも大きく形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記攪拌部材および前記現像剤担持体は、個別の駆動系から入力される駆動力により回転されることを特徴とする、請求項４または５に記載の画像形成装置。
7. 壁部を有し、現像剤を収容する第１筐体と、
   前記壁部に形成され、第１筐体内を通過する検出光が通過可能な第１光通過部と、
   前記第１筐体内に収容されている現像剤を攪拌するための攪拌部材とを備え、
   前記攪拌部材は、
   前記壁部に回転可能に支持される回転軸と、
   前記回転軸に支持される攪拌翼と、
   前記攪拌翼に対して前記攪拌部材の回転方向の上流側に設けられる遮光部材と、
   前記遮光部材に設けられ、前記検出光が通過可能な第２光通過部とを有していることを特徴とする、現像剤収容ボックス。
8. 前記第１筐体には、現像剤を放出するための第１開口部が形成され、
   前記第１開口部を開閉するシャッタ部材を備え、
   前記攪拌部材は、その回転半径方向の寸法が前記攪拌部材の回転軸線と前記第１開口部との間の距離よりも大きく形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の現像剤収容ボックス。

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