JP2013222017A

JP2013222017A - 現像剤収容ユニット、現像剤カートリッジ、現像カートリッジ、およびプロセスカートリッジ

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Publication number: JP2013222017A
Application number: JP2012092800A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Hirukawa; 国朗比留川; Hideki Maejima; 英樹前嶋; Shuichi Gofuku; 秀一呉服
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2013-10-28
Anticipated expiration: 2032-04-16
Also published as: US9063501B2; US20130272727A1; JP6004717B2

Abstract

【課題】現像剤残量を検知するための導光部材を一体で形成した場合に、コストを抑えつつ、より迷光の影響を抑えて良好に現像剤の残量検知が出来る、電子写真画像形成装置に用いられる現像剤収容ユニット、およびそれを有する現像剤カートリッジ、現像カートリッジ、プロセスカートリッジを提供する。
【解決手段】導光部材を現像枠体に対してトナー収容室の内側方向から取り付けることにより、入射部４１ｃおよび出射部４１ｆ以外の外壁が現像枠体によって覆われる。これにより、新たなカバー部材を必要とせずに、コストを抑えつつ、迷光の影響を抑制することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真画像形成装置に用いられる現像剤収容ユニット、およびそれを有する現像剤カートリッジ、現像カートリッジ、プロセスカートリッジに関するものである。

電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて、記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、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含まれる。

現像剤収容ユニットとは、電子写真画像形成プロセスに用いられる現像剤を収容するためのユニットであり、現像剤を収容するための現像剤収容室や、収容された現像剤を送り出すため供給手段等で構成されている。そして、このような現像剤収容ユニットとそれに関わる部品を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能にしたものを現像剤カートリッジと呼び、電子写真画像形成装置に現像剤を補給するためのカートリッジとして使用される。

次に、現像カートリッジとは、電子写真感光体ドラム上の潜像を現像するための現像手段とそれを支持する現像枠体、および前記現像手段に関わる部品とを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能にしたものである。そして、現像手段の例としては、現像ローラや塗布ローラ、現像ブレード等が挙げられる。また、現像カートリッジには前記現像剤収容ユニットが一体化されている例が多い。

次に、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体ドラムおよびそれに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能にしたものである。そして、プロセス手段の例としては、電子写真感光体ドラムに作用する帯電手段、現像手段、およびクリーニング手段等が挙げられる。プロセスカートリッジの構成の代表的なものとしては、現像手段等を有する現像ユニットと、感光体ドラムやクリーニング手段、帯電手段等を有するクリーニングユニットを回動可能に結合したものが多い。また、前記現像ユニットには前記現像剤収容ユニットが一体化されている例が多い。

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、現像剤カートリッジ、現像カートリッジ、プロセスカートリッジ等のカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするカートリッジ方式が採用されている。このようなカートリッジ方式では、ユーザーが適切なタイミングでカートリッジを交換できるように、残りの印刷可能枚数を表示する機能を付加することが多い。このような機能を付加するためには、カートリッジ内の現像剤の残量を検知、または予測する必要があり、これまでに様々な方法が提案されている。

その中でも、画像形成装置本体等に取り付けられたＬＥＤ等の発光素子と、フォトトランジスタ等の受光素子によって、現像剤収容室を通過する光路を形成する。そして、現像剤が光路を遮断した時間から現像剤の残量を検知する光透過式現像剤残量検知方法は広く使われている（特許文献１）。

光透過式現像剤残量検知方法では、検知光を現像剤収容室内へ導く手段として、現像剤収納ユニットに発光側導光部材と受光側導光部材が設けられているものがある。発光側導光部材とは、ＬＥＤ等の発光素子から照射された検知光を現像剤収容室内部へ導くものである。また、受光側導光部材とは、現像剤収容室内部を通過した検知光を、現像剤収容室外部のフォトトランジスタ等の受光素子へ導くものである。発光側導光部材と受光側導光部材とは、それぞれ別体で取り付けられているものが多い（特許文献２）。

しかし、発光側導光部材と受光側導光部材とを別体で設けた場合、部品点数および組立工数の増加に繋がる。また、発光側導光部材と受光側導光部材をそれぞれ個別に取り付けるため、相対的な取り付け誤差により残量検知の精度が低下する可能性を有していた。そこで、発光側導光部材と受光側導光部材を一体化する方法が提案されている（特許文献３）。

しかし、上述のように現像剤の残量を検知するための発光側導光部材と受光側導光部材とを一体化した導光部材を透明材だけで構成すると、残量検知精度が低下する場合がある。それは、装置本体に設けられた発光素子から照射された光が、導光部材の発光側導光部以外から入射することで光量が増加したり、或いは導光部材の入射部および出射部以外の外壁で反射した反射光を、装置本体に設けられた受光素子が誤検知したりするためである。

これを防止する手段として、発光素子から照射された検知光が導光部材を通過せずに受光素子へ反射する部位に、現像剤収容室を構成する枠体の外壁を露出させる方法が提案されている（特許文献４）。また、二色成形によって透明部材を非透明部材で覆うという方法も提案されている（特許文献５）。

特開２００１−３１８５２４号公報特開２００３−１３１４７９号公報特開２００３−１６７４９０号公報特開２００７−４７４３１号公報特開２００９−２８８３０４号公報

しかし、導光部材周辺の形状によっては、画像形成装置本体内で光が複雑に反射する可能性があるため、特定の部位のみに外壁を露出させるだけでは迷光の影響を十分抑制しきれない可能性がある。また二色成形によって透明部材を非透明部材で覆う方法に関しては、部品コストが増加する可能性を有していた。

本発明は、上記従来技術を更に発展させたものである。その主たる目的は、現像剤残量を検知するための導光部材を一体で形成した場合に、コストの増加を抑えつつ、より迷光の影響を抑えて良好に現像剤の残量検知が出来る現像剤収容ユニットを提供することにある。およびそれを有する現像剤カートリッジ、現像カートリッジ、プロセスカートリッジを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る現像剤収容ユニットの代表的な構成は、電子写真画像形成装置に用いられ、電子写真画像形成プロセスに用いられる現像剤を収容している現像剤収容ユニットであって、前記現像剤を収容する現像剤収容枠体によって形成される現像剤収容室と、前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、前記攪拌部材の回転半径方向に位置する現像剤収容室の側壁に設けられた残量検知手段である導光部材と、を有し、前記導光部材は、前記現像剤収容室の外部に設けられた発光素子から照射された検知光を前記現像剤収容室の内部へ導く発光側導光部と、前記現像剤収容室の内部を通過した検知光を前記現像剤収容室の外部に設けられた受光素子へ導く受光側導光部とが、一体で形成されており、前記発光側導光部は、前記発光素子から照射された検知光が入射する入射部と、入射した検知光を前記現像剤収容室の内部へ出射する発光側窓と、を有し、前記受光側導光部は、前記現像剤収容室の内部を通過した検知光が入射する受光側窓と、入射した検知光を前記受光素子に向かって出射する出射部と、を有し、前記現像剤収容枠体は、前記現像剤収容室の内側に相当する側壁に前記導光部材を取り付けるための導光部材取付け部を有し、前記導光部材取付け部は、前記入射部および前記出射部を前記現像剤収容室の外部に露出させるための入射部開口と出射部開口と、を有し、前記導光部材は、前記現像剤収容枠体に対して、前記入射部開口と前記出射部開口から前記入射部と前記出射部がそれぞれ露出した状態で取り付けられており、前記現像剤収容室の外部と内部が前記入射部開口および前記出射部開口を介して連通しないように、前記導光部材と前記現像剤収容枠体との間が封止された状態で結合されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、現像剤残量を検知するための導光部材を一体で形成した場合に、コストの増加を抑えつつ、より迷光の影響を抑えて良好に現像剤の残量検知が出来る現像剤収容ユニットを提供することができる。およびそれを有する現像剤カートリッジ、現像カートリッジ、プロセスカートリッジを提供することができる。

実施例に係る残量検知時の様子を表した外観図である。実施例に係るプロセスカートリッジを装着した電子写真画像形成装置の構成を説明する図である。実施例に係るプロセスカートリッジを説明する図である。実施例に係る現像ユニットトナーの攪拌動作について説明する図である。実施例に係る残量検知手段の外観図である。実施例に係る残量検知手段をトナー収容室の内側から見た図である。実施例に係る導光部材の外観図である。実施例に係る現像枠体の構成を説明する図である。実施例に係る第一現像枠体の残量検知手段周辺を説明する図である。実施例に係る導光部材を取り付けた第一現像枠体の外観図である。実施例に係る残量検知手段の図１０におけるＸ−Ｘ断面図である。実施例に係る残量検知手段の図１０におけるＹ−Ｙ断面図である。実施例に係る残量検知手段上をトナーが通過中の図１におけるＺ−Ｚ断面図である。実施例に係る残量検知手段上をトナーが通過した後の図１におけるＺ−Ｚ断面図である。

［実施例］
以下、本発明に係る現像剤収容ユニット、およびそれを有するプロセスカートリッジの実施例について、図１〜図１４を用いて説明する。なお、実施例では現像剤をトナーと称して説明する。

１．電子写真画像形成装置の構成
はじめに、図２を用いて本発明の実施の形態を適用する電子写真画像形成装置Ａについて説明する。この電子写真画像形成装置Ａは４色フルカラーのレーザービームプリンタであり、第１から第４の４個のプロセスカートリッジＢ（Ｂａ〜Ｂｄ）を画像形成装置本体Ａ１の所定の装着部に対して所定の要領にて取り外し可能に装着して使用する方式である。

各プロセスカートリッジ（以下、カートリッジと記す）Ｂは互いに同様の電子写真プロセス機構である。後述するように、各カートリッジＢは、電子写真感光体ドラム（以下、ドラムと記す）１１と、このドラム１１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ１４、現像ユニットＤ、クリーニングブレード１２等を有している。

第１のカートリッジＢａの現像ユニットＤにはイエロー（Ｙ）色のトナーが収容されている。第２のカートリッジＢの現像ユニットＤにはマゼンタ（Ｍ）色のトナーが収容されている。第３のカートリッジＢｃの現像ユニットＤにはシアン（Ｃ）色のトナーが収容されている。第４のカートリッジＢｄの現像ユニットＤにはブラック（Ｋ）色のトナーが収容されている。

各カートリッジＢの下側には、各カートリッジＢのドラム１１に対する画像情報露光手段(光学系)としてのレーザスキャナユニット１が設けられている。また、各カートリッジＢの上側には、中間転写ユニット４が設けられている。この中間転写ユニット４は、駆動ローラ４ａと、二次転写対向ローラ４ｂと、テンションローラ４ｃと、これらのローラ間に懸回張設した中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）４ｄと、を有する。各カートリッジＢのドラム１１はその上面部分がベルト４ｄの下行側ベルト部分の下面に接している。その接触部が一次転写部である。

また、ベルト４ｄの下行側ベルト部分の内側には各カートリッジＢのドラム１１に対してベルト４ｄを挟んで対向する第１から第４の４つの一次転写ローラ４ｅが配設されている。二次転写対向ローラ４ｂのベルト懸回部の外側には二次転写ローラ５が配設されている。ベルト４ｄと二次転写ローラ５との接触部が二次転写部である。画像形成装置本体Ａ１内の下部には、記録媒体（記録材）２を収容した給紙カセット３が配設されている。

フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。制御回路部（不図示）はプリント開始信号に基づいて画像形成装置の画像形成動作を開始させる。即ち、画像形成タイミングに合わせて第１から第４の各カートリッジＢ（Ｂａ〜Ｂｄ）のドラム１１が矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。ベルト４ｄも矢印Ｒの反時計方向（ドラム１１の回転に順方向）にドラム１１の速度に対応した速度で回転駆動される。レーザスキャナユニット１も駆動される。

この駆動に同期して、各カートリッジＢにおいて、所定の帯電バイアスが印加された帯電ローラ１４によりドラム１１の表面が所定の極性・電位に均一に帯電される。レーザスキャナユニット１は各ドラム１１の表面をＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋ各色の画像情報信号に応じて変調されたレーザビームＬで走査露光する。これにより、各ドラム１１の表面に対応色の画像情報信号に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像ユニットＤの現像ローラ２１によりトナー像として現像される。

上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１のカートリッジＢａのドラム１１にはフルカラー画像のイエロー成分に対応するＹ色トナー像が形成される。そして、そのトナー像が該カートリッジＢａの一次転写部においてベルト４ｄ上に一次転写される。

第２のカートリッジＢｂのドラム１１にはフルカラー画像のマゼンタ成分に対応するＭ色トナー像が形成される。そして、そのトナー像が該カートリッジＢｂの一次転写部においてベルト４ｄ上にすでに転写されているＹ色のトナー像に重畳されて一次転写される。

第３のカートリッジＢｃのドラム１１にはフルカラー画像のシアン成分に対応するＣ色トナー像が形成される。そして、そのトナー像が該カートリッジＢｃの一次転写部においてベルト４ｄ上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色のトナー像に重畳されて一次転写される。

第４のカートリッジＢｄのドラム１１にはフルカラー画像のブラック成分に対応するＫ色トナー像が形成される。そして、そのトナー像が該カートリッジＢｄの一次転写部においてベルト４ｄ上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色のトナー像に重畳されて一次転写される。

第１から第４の各一次転写ローラ４ｅには、所定の制御タイミングにて、トナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の一次転写バイアスが印加される。このようにして、移動するベルト４ｄ上にＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の４色フルカラーの未定着トナー像が合成形成される。この未定着トナー像はベルト４ｄの引き続く回転により搬送されて二次転写部に至る。各カートリッジＢにおいて、ベルト４ｄに対するトナー像の一次転写後のドラム１１の表面は一次転写残トナーがクリーニングブレード１２により除去されてクリーニングされ、次の作像工程に供される。

一方、給送カセット３内の記録媒体２が所定の制御タイミングで給紙ローラ３ａによって１枚分離給送されてレジストローラ対６等を含む搬送路７を通って二次転写部に搬送される。二次転写ローラ５には、所定の制御タイミングにて、トナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の二次転写バイアスが印加される。これにより、記録媒体２が二次転写部を挟持搬送されていく過程において、ベルト４ｄ上の４色重畳のトナー像が記録媒体２の面に順次に一括して二次転写される。

二次転写部を出た記録媒体２はベルト４ｄから分離され、定着ユニット８へ搬送される。そして、定着ユニット８の定着部材と加圧部材の圧接ニップ部である定着ニップ部によって挟持搬送されながら加熱および加圧を受けてトナー像が記録媒体２上に定着される。定着ユニット８を出た記録媒体２はフルカラー画像形成物として排出部９に排出される。

２．プロセスカートリッジの構成
図３は、本実施例におけるプロセスカートリッジＢの構成を表した横断面模式図である。第１から第４の４個のプロセスカートリッジＢ（Ｂａ〜Ｂｄ）は現像ユニットＤのトナー収容室３０に収容した現像剤であるトナー１００の色が前記のように異なるだけで、何れも同様の電子写真プロセス機構である。カートリッジＢは、クリーニングユニットＣと現像ユニットＤとを有し、現像ユニットＤはクリーニングユニットＣに対して支持ピン１５を回転軸として回転自在に支持されている。

クリーニングユニットＣは、クリーニング枠体１０に、ドラム１１と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ１４とクリーニングブレード１２とを組み付けて構成されている。ドラム１１はクリーニング枠体１０に対して回転可能に軸受保持されている。帯電ローラ１４はクリーニング枠体１０に対して回転可能に軸受保持され、加圧部材１４ａによりドラム１１に向かって加圧され、ドラム１１の回転に従動して回転する。クリーニングブレード１２は支持板金１２ａをクリーニング枠体１０に固定して配設されており、先端エッジ部をドラム１１の表面にカウンター当接させてある。

現像ユニットＤは、現像ローラ２１、塗布ローラ２２、現像ブレード２３などの現像手段と、前記現像手段を支持する現像枠体（現像剤収容枠体）２０、および前記現像枠体２０と一体化されたトナー収容ユニットＥから構成されている。トナー収容ユニットＥのトナー収容室（現像剤収容室）３０には現像剤としてのトナー１００が収容されている。

また、トナー収容室３０にはトナー収容室３０に収容されたトナー１００を攪拌し、開口部２４ａから現像室２４へと送り出すための攪拌部材３１が設けられている。攪拌部材３１は、外部からの駆動力によって回転可能な攪拌軸３１ａと、攪拌軸３１ａに取り付けられ、攪拌軸３１ａと共に回転する可撓性を有する攪拌翼３１ｂから構成されている。

各カートリッジＢはそれぞれ画像形成装置本体Ａ１の所定の装着部に所定に装着されている状態において、クリーニングユニットＣが画像形成装置本体Ａ１側の位置決め部に位置決めされて固定支持されている。現像ユニットＤはクリーニングユニットＣとの間に縮設された突っ張りばね１６のばね力により、現像ローラ２１がドラム１１に対して所定の押圧力で接触するように支持ピン１５を中心に回動付勢されている。

また、各カートリッジＢはそれぞれ画像形成装置本体Ａ１内の所定の装着部に所定に装着されている状態において、クリーニングユニットＣのドラムカップリング（不図示）に対して画像形成装置本体Ａ１側の第１の本体駆動伝達部材（不図示）が係合している。また、現像ユニットＤの現像駆動力入力部（不図示）に対して画像形成装置本体Ａ１側の第２の本体駆動伝達部材（不図示）が係合している。また、カートリッジＢ側の入力電気接点（不図示）に対して画像形成装置本体Ａ１側の出力電気接点（不図示）が電気的に導通している。

ドラム１１は第１の本体駆動伝達部材からドラムカップリングに駆動力が入力することにより矢印Ｒ１１の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。帯電ローラ１４はドラム１１の回転に従動して回転する。帯電ローラ１４には出力電気接点から入力電気接点を介して所定の帯電バイアスが印加される。これにより、ドラム１１の周面が所定の極性・電位に一様に接触帯電される。

また、現像ユニットＤの現像ローラ２１、塗布ローラ２２は、第２の本体駆動伝達部材から現像駆動力入力部に駆動力が入力することによりそれぞれ矢印Ｒ２１、Ｒ２２の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。また、攪拌部材３１が矢印Ｒ３１の時計方向に所定の速度で回転駆動される。攪拌部材３１の回転によりトナー収容室３０内のトナー１００がすくい上げられて開口部２４ａから現像室２４に送り出されて、塗布ローラ２２に供給される。

そして、塗布ローラ２２および現像ブレード２３によって現像ローラ２２の表面に所定厚みのトナー層が形成される。また、現像ローラ２１に供給されたトナーは現像ブレード２３により所定の極性に摩擦帯電される。

現像ローラ２２には出力電気接点から入力電気接点を介して所定の現像バイアスが印加される。そして、ドラム１１と現像ローラ２２との当接部である現像部において現像ローラ２２に形成されたトナー層のトナーがドラム１１の表面に帯電と露光とにより形成された静電潜像に対して選択的に付着する。これにより、ドラム１１の表面の静電潜像がトナー像として現像され、一次転写部においてベルト４ｄに対して一次転写されていく。

ベルト４ｄに対して転写されずにドラム１１の面に残留したトナーはクリーニングブレード１２によりドラム１１の面から掻き落されてクリーニング枠体１０内の廃トナー溜め部１３に収容される。これによりドラム１１は清掃されて繰り返して画像形成に供される。

３．現像ユニットＤの構成
次に、トナー収容ユニットＥが一体化されている現像ユニットＤについて説明する。現像ユニットＤは、大きく分けて２つのパートから構成されている。１つ目のパートは、現像ローラ２１、塗布ローラ２２、現像ブレード２３などの現像手段が配置されている現像室２４である。２つ目のパートはトナー１００を収容し、攪拌部材３１で攪拌して現像室２４へと送り出すトナー収容ユニットＥである。

また、詳しくは後述するトナー収容ユニットＥの構成の中で説明するが、トナー収容室３０の側壁（攪拌部材３１の回転半径方向に位置する側壁）３０ａには、収容されたトナー１００の残量を検知するための残量検知手段４０が設けられている。なお、本実施例では、現像室２４およびトナー収容ユニットＥの枠体は、同一の現像枠体２０によって構成されているが、その限りではない。

次に、図４を用いて現像ユニットＤの動作について説明する。なお、ここでは主に攪拌部材３１の回転によるトナー攪拌・供給動作に関する説明を行うため、残量検知手段４０の構成に関しては後述するトナー収容ユニットの構成の中で説明する。

攪拌部材３１が図４の（ａ）の回転角位置から回転すると、トナー収容ユニットＥのトナー収容室３０内のトナー１００が（ｂ）のように攪拌翼３１ｂによって押されてトナー収容室３０の底部３０ｂ上を側壁３０ａの方向へ移動する。さらに攪拌部材３１が回転すると、トナー収容室３０内のトナー１００は（ｃ）に示すように攪拌翼３１ｂによって側壁３０ａに沿ってトナー収容室３０内を上方に持ち上げられて搬送される。

そして、上方に持ち上げられて搬送されたトナー１００の一部が（ｄ）のように開口部２４ａから現像室２４に送り出されて塗布ローラ２２に供給される。また、現像室２４へ送り出されなかったトナーは落下してトナー収容室３０の底部３０ｂに溜まり、再び（ａ）の状態へ戻る。

かくして、攪拌部材３１が回転されることによる上記のサイクルの繰り返しにより、トナー収容室３０内のトナー１００の攪拌、および現像室２４へのトナー供給が行われる。現像室２４へ供給されたトナーは、前述したように現像手段２１〜２３によってドラム１１上の潜像の現像に使用される。

４．トナー収容ユニットＥの構成
次に、図５〜図８を用いてトナー収容ユニットＥの構成について説明する。特にここでは、トナー収容ユニットＥに設けられた残量検知手段４０の構成について説明する。

始めに、残量検知手段４０を構成する導光部材４１について説明する。図５は残量検知手段４０をトナー収容室３０の外側から見た斜視図、図６は残量検知手段４０をトナー収容室３０の内側から見た斜視図である。図５および図６に示すように、トナー収容室３０の側壁３０ａにはトナーの残量を検知するための残量検知手段４０が設けられている。

また、トナー収容ユニットＥの外部には、画像形成装置本体Ａ１に設けられたＬＥＤ等の発光素子５０と、フォトトランジスタ等の受光素子５１が配置されている。残量検知手段４０は、導光部材４１および、後述する現像枠体２０の一部である導光部材取付け部２４によって構成されている。

ここで、図７は、導光部材４１をトナー収容室３０の外側方向から見た図である。図６と図７を用いて導光部材４１の構成について説明する。導光部材４１は、発光素子５０から照射された検知光５２をトナー収容室３０内へ導くための発光側導光部４１ａと、トナー収容室３０内を通過した検知光５２を受光素子５１へ導く受光側導光部４１ｂとが透明材により一体で形成されたものである。

発光側導光部４１ａは、発光素子５０から照射された検知光５２が発光側導光部４１ａへ入射する入射部４１ｃと、発光側導光部４１ａに入射した検知光５２を現像剤収容室３０内へ出射する発光側窓４１ｄを有している。同様に、受光側導光部４１ｂは、現像剤収容室３０内を通過した検知光５２が受光側導光部４１ｂへ入射する受光側窓４１ｅと、受光側導光部４１ｂに入射した検知光５２を受光素子５１に向かって出射する出射部４１ｆを有している。

発光側窓４１ｄと受光側窓４１ｅは互いに対向して配置されており、この間において検知光５２が通過する光路５３が形成されている。ただし、発光側窓４１ｄからの照射時、および受光側窓４１ｅへの入射時に発生する光の屈折を考慮して光路５３を形成する場合は、発光側窓４１ｄおよび受光側窓４１ｅが互いに対向して配置される構成に限るものではない。

導光部材４１には、後述する第一現像枠体２０ａ（図８）の現像枠体位置決め部２４ａ（図９）と嵌合して位置決めするための導光部材位置決め部４１ｇが設けられている。また、後述する超音波溶着によって第一現像枠体２０ａと結合する際に使用される被溶着面４１ｈが設けられている。

次に、図８および図９を用いて現像枠体２０について説明する。ここで、現像枠体２０は、一般的に２つ以上の複数の枠体で構成されることが多く、本実施例の現像枠体２０も、図８に示すように、第一現像枠体２０ａと第二現像枠体２０ｂに分割されたものを超音波溶着等の手段によって結合した構成である。なお、本実施例では、残量検知手段４０が取り付けられている枠体を第一現像枠体２０ａとしている。

ここで、図９は、導光部材４１を取り付ける前の状態における第一現像枠体２０ａの残量検知手段４０周辺を、トナー収容室３０の内側から見た図である。第一現像枠体２０ａには、現像剤収容室３０の内側に相当する側壁３０ａに導光部材４１を取り付けるための導光部材取付け部２４が設けられている。導光部材取付け部２４は、導光部材位置決め部４１ｇに対応する現像枠体位置決め部２４ａを有している。

また、被溶着面４１ｈに対応する位置には、超音波溶着によって導光部材４１と結合する際に使用される溶着リブ２４ｂが設けられている。また、溶着リブ２４ｂで囲われた範囲の内側には、入射部４１ｃと出射部４１ｆをそれぞれトナー収容ユニットＥの外部に露出させるための、入射部開口２４ｃ、出射部開口２４ｄが設けられている。入射部開口２４ｃおよび出射部開口２４ｄ以外の部分は、導光部材４１を取り付けた際に、入射部４１ｃと出射部４１ｆ以外の外壁を覆うカバー部２４ｅとなる。なお、第一現像枠体２０ａの外壁は、導光部材４１の外壁よりも光の反射率が低い表面状態で形成されている。

次に、図１０、図１１および図１２を用いて、導光部材４１を第一現像枠体２０ａに取り付けた状態について説明する。図１０は導光部材４１を取り付けた第一現像枠体２０ａをトナー収納室３０の外側から見た図である。また、図１１および図１２は、それぞれ、図１０におけるＸ−Ｘ断面を表した図、Ｙ−Ｙ断面を表した図である。

図１０、図１１および図１２に示すように、導光部材４１が第一現像枠体２０ａに取り付けられた状態において、導光部材４１は、入射部４１ｃと出射部４１ｆがトナー収納室３０の外部に露出した状態となる。一方、その他の部位に関しては第一現像枠体２０ａによって覆われた状態となる。ただし、残量検知の精度に影響の無い範囲であれば、入射部４１ｃと出射部４１ｆの近傍に相当する部位、例えば、隣接する面の一部などがトナー収納室３０の外部に露出していても構わない。

本実施例では、図１１および図１２に示すように、導光部材４１は第一現像枠体２０ａに対して超音波溶着によって結合されている。超音波溶着による結合は、始めに導光部材４１の導光部材位置決め部４１ｇを、現像枠体２０ａの現像枠体位置決め部２４ａに対して嵌合させ位置決めを行う。その後、導光部材４１の被溶着面４１ｈの裏面をバックアップした状態で、第一現像枠体２０ａの溶着リブ２４ｂの裏側を超音波加振装置によって加振する。このとき、溶着リブ２４ｂは発熱して溶融し、図１０に示す、溶着部２４ｆにおいて導光部材４１と第一現像枠体２０ａが結合された状態となる。

なお、図１０に示す溶着部２４ｆは、第一現像枠体２０ａを介して見た状態を表現したものであるため点線で示している。図１０に示すように、入射部開口２４ｃと出射部開口２４ｄは、溶着部２４ｆの内側にあるため、トナー収納室３０の内部から外部へトナーが漏れてくることはない。また、導光部材４１の入射部４１ｃと出射部４１ｆは、被溶着面４１ｈの法線方向から見た際に、溶着リブ２４ｂの内側の範囲（溶着範囲よりも内側）に配置されている。これにより、溶着する際に溶着リブ２４ｂの裏を直接加振することが容易であり、安定した溶着精度を確保することができる。

上記のように残量検知手段である導光部材４１は現像剤収容枠体である第一現像枠体２０ａに対して、入射部開口２４ｃと出射部開口２４ｄから入射部４１ｃと出射部４１ｆがそれぞれ露出した状態で取り付けられている。そして、トナー収容室３０の外部と内部が入射部開口２４ｃおよび出射部開口２４ｄを介して連通しないように、導光部材４１と第一現像枠体２０ａとの間が溶着によって封止された状態で結合されている。入射部４１ｃおよび出射部４１ｆは溶着する面の法線方向から見たときに溶着範囲よりも内側に位置している。

導光部材４１と現像剤収容枠体である第一現像枠体２０ａとの結合は溶着以外でなされてもよい。その両者との間がシール手段によって封止された状態で結合されていてもよい。

また、図１２に示すように、導光部材４１の、カバー部２４ｅによって覆われている部位は、直接外部からの衝撃を受けることはない。従って、過度な強度は必要なく、省スペースなどを考慮して肉厚ｔ１を薄くすることも可能である。一方、カバー部２４ｅに関しても、その目的は導光部材４１を覆うことであるため、こちらも過度な強度は必要なく、省スペースなどを考慮して肉厚ｔ２を薄くすることも可能である。

５．残量検知の方法と迷光の影響
次に、図１、図６、図１３および図１４を用いて、残量検知手段４０による残量検知の方法について説明する。図１は、残量検知時の様子を表した外観図である。なお、図１では、光部材４１と区別するため、カバー部２４ｅを含む第一現像枠体２０ａの外壁をハッチングを施している。

現像ユニットＤを含むプロセスカートリッジＢが画像形成装置本体Ａ１の所定の装着部に所定に装着された状態において、画像形成装置本体Ａ１側の発光素子５０と受光素子５１に対してトナー収容ユニットＥに配設されている残量検知手段４０が対応位置する。即ち、図１に示すように、発光素子５０の発光部に対して導光部材４１の入射部４１ｃが対向位置する。また、受光素子５１の発光部に対して導光部材４１の出射部４１ｆが対向位置する。

残量検知を行う際は、発光素子５０から検知光５２が照射される。照射された検知光５２は、カートリッジ外部に露出した入射部４１ｃへ入射し、図６に示すように、発光側窓４１ｄからトナー収容室３０内へと導かれる。そして、発光側窓４１ｄから照射された検知光５２は、対向して配置された受光側窓４１ｅへ入射する。このとき、発光側窓４１ｄと受光側窓４１ｅの間には光路５３が形成される。

その後、受光側窓４１ｅから入射した検知光５２は、出射部４１ｆから受光素子５１に向かって出射され、受光素子５１によって受光される。制御回路部（不図示）は受光素子５１の受光信号により検知光５２がトナー収容室３０内を通過したことを検知する。

ここで、本実施例における光透過式現像剤残量検知の方法について説明する。図１３は残量検知手段４０上をトナー１００が通過している状態における図１のＺ−Ｚ断面を表した図、図１４は残量検知手段４０上をトナーが通過した直後における図１のＺ−Ｚ断面を表した図である。

トナー１００が残量検知手段４０上にない間は、光路５３が形成された状態となるが、図１３に示すように、トナーが残量検知手段４０上を通過している間、光路５３はトナーによって遮られ、検知光５２が受光素子５１で検知されない状態となる。

その後、図１４に示すように、トナーが残量検知手段４０上を通過し終わると再び光路５３が形成され、検知光５２が受光素子５１で検知される状態となる。このとき、トナー収容室３０内のトナー残量が多いと、残量検知手段４０上を通過するトナー１００の量も多く通過時間も長くなるため、光路５３を遮断する時間も長くなる。

一方、トナー残量が少ない状態では、残量検知手段４０上を通過するトナー１００の量も少なく通過時間も短くなるため、光路５３を遮断する時間も短くなる。このように、トナー収容室３０内のトナー残量に応じて、受光素子５１が受光できる時間の長さが変化する。制御回路部は、検知光５２が遮断された時間からトナー１００の残量を検知することが可能となる。

即ち、制御回路部は、攪拌部材１３の回転に伴うトナー１００の残量検知手段４０上における流動により受光素子５１で検知される光路５３の遮光時間と透過時間がトナー収容室３０内のトナー量によって変化することを利用して、トナー残量を推定する。そして、その推定トナー残量と所定の閾値とを比較して、画像形成装置の操作部（不図示）の表示部や外部ホスト装置（不図示）の表示部にそのカートリッジＢについての寿命予告或いは寿命警告をして使用者に新しいカートリッジＢの準備あるいは交換を促す。

ここで、トナー１００が残量検知手段４０上を通過すると、発光側窓４１ｄおよび受光側窓４１ｅにトナーが付着して検知光５２の妨げとなることが多い。これにより、検知光５３が遮断される時間が通常よりも長くなってしまうため、正確なトナーの残量を検知することが出来なくなる。

そこで、図１４に示すように、攪拌軸３１ａには、発光側窓４１ｄと受光側窓４１ｅに付着したトナーを拭き取るためのシート部材等で構成される清掃手段３１ｃが設けられている。清掃手段３１ｃは、トナー付着による検知精度の低下を極力抑えるため、トナーを搬送している攪拌翼３１ｂが残量検知手段４０上を通過後、速やかに発光側窓４１ｄおよび受光側窓４１ｅを拭き取れる位相に配置されている。

次に、図１を用いて、残量検知を行う際の迷光の影響、および本実施例における迷光に対する対策効果について説明する。図１に示すように、発光素子５０から照射される光は一般的に拡散光５４であることが多く、入射部４１ｃに向かう検知光５２も拡散光５４の一部である。従って、従来は、拡散光５４が導光部材４１の外壁で反射し、導光部材４１の内部を通過せずに直接受光素子５１で検知されてしまうことがあった。これは、導光部材４１の外壁が一般的に反射率の高い表面性を有しているためである。

しかし、本実施例では、導光部材４１は、入射部４１ｃおよび出射部４１ｆ以外の外壁がカバー部２４ｅによって覆われた状態となっている。前述したように、カバー部２４ｅは、導光部材４１の外壁に比べて反射率が低い表面状態であるため、カバー部２４ｅによって拡散光５４の反射が規制され、受光素子５１が誤って検知してしまうのを抑制することが出来る。

また、画像形成装置内では、拡散光５４が複雑に反射を繰り返し、迷光５５となることがある。このような迷光５５は、発光素子５０以外に、画像形成装置に取り付けられた他の発光素子によってもたらされる場合もある。従来、迷光５５は、入射部４１ｃ以外から導光部材４１内に入射して光量を増加させ、残量検知の精度に影響を及ぼす可能性を有していた。

しかし、本実施例では、導光部材４１は、入射部４１ｃおよび出射部４１ｆ以外の外壁がカバー部２４ｅによって覆われているため、迷光５５が入射部４１ｃ以外から導光部材４１内に入射し、残量検知の精度に影響を及ぼすのを抑制することが出来る。

以上説明したように、実施例１によれば、発光素子５０から照射された拡散光５４が、導光部材４１の外壁で反射して直接受光素子５１で受光され、残量検知の精度が低下するのを抑制することが可能となる。また、迷光５５によって導光部材４１を通過する光の光量が増加し、残量検知の精度が低下するのを抑制することが可能となる。

さらに、導光部材４１を現像枠体２０に対してトナー収容室３０の内側方向から取り付けることにより、入射部４１ｃおよび出射部４１ｆ以外の外壁が現像枠体２０によって覆われる。そのため、新たなカバー部材を必要とせず、部品点数やコストを抑えることが可能となる。

以上より、コストの増加を抑えつつ、より迷光の影響を抑えて良好に現像剤の残量検知が出来る現像剤収容ユニット、およびそれを有する現像剤カートリッジ、現像カートリッジ、プロセスカートリッジを提供することが可能となる。

Ａ・・電子写真画像形成装置、Ｅ・・現像剤収容ユニット、１００・・現像剤、２０・・現像剤収容枠体、２４・・導光部材取付け部、２４ｃ・・入射部開口、２４ｄ・・出射部開口、３０・・現像剤収容室、３０ａ・・側壁、３１・・攪拌部材、４１・・導光部材、４１ａ・・発光側導光部、４１ｂ・・入射部、４１ｃ・・受光側導光部、４１ｄ・・発光側窓、４１ｅ・・受光側窓、４１ｆ・・出射部

Claims

電子写真画像形成装置に用いられ、電子写真画像形成プロセスに用いられる現像剤を収容している現像剤収容ユニットであって、
前記現像剤を収容する現像剤収容枠体によって形成される現像剤収容室と、前記現像剤を攪拌する攪拌部材と、前記攪拌部材の回転半径方向に位置する現像剤収容室の側壁に設けられた残量検知手段である導光部材と、を有し、
前記導光部材は、前記現像剤収容室の外部に設けられた発光素子から照射された検知光を前記現像剤収容室の内部へ導く発光側導光部と、前記現像剤収容室の内部を通過した検知光を前記現像剤収容室の外部に設けられた受光素子へ導く受光側導光部とが、一体で形成されており、
前記発光側導光部は、前記発光素子から照射された検知光が入射する入射部と、入射した検知光を前記現像剤収容室の内部へ出射する発光側窓と、を有し、
前記受光側導光部は、前記現像剤収容室の内部を通過した検知光が入射する受光側窓と、入射した検知光を前記受光素子に向かって出射する出射部と、を有し、
前記現像剤収容枠体は、前記現像剤収容室の内側に相当する側壁に前記導光部材を取り付けるための導光部材取付け部を有し、
前記導光部材取付け部は、前記入射部および前記出射部を前記現像剤収容室の外部に露出させるための入射部開口と出射部開口と、を有し、
前記導光部材は、前記現像剤収容枠体に対して、前記入射部開口と前記出射部開口から前記入射部と前記出射部がそれぞれ露出した状態で取り付けられており、前記現像剤収容室の外部と内部が前記入射部開口および前記出射部開口を介して連通しないように、前記導光部材と前記現像剤収容枠体との間が封止された状態で結合されている、
ことを特徴とする現像剤収容ユニット。
前記導光部材と前記現像剤収容枠体との間が溶着によって封止された状態で結合されており、前記入射部および前記出射部は前記溶着する面の法線方向から見たときに溶着範囲よりも内側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の現像剤収容ユニット。
電子写真画像形成装置の画像形成装置本体に対して取り外し可能に装着され、電子写真画像形成プロセスに用いられる現像剤を収容している現像剤収容ユニットを有する現像剤カートリッジであって、前記現像剤収容ユニットが請求項１または２に記載の現像剤収容ユニットであることを特徴とする現像剤カートリッジ。
電子写真画像形成装置の画像形成装置本体に対して取り外し可能に装着され、電子写真感光体ドラムに形成された潜像を現像剤により現像するための現像手段と、前記現像剤を収容している現像剤収容ユニットと、を有する現像カートリッジであって、前記現像剤収容ユニットが請求項１または２に記載の現像剤収容ユニットであることを特徴とする現像カートリッジ。
電子写真画像形成装置の画像形成装置本体に対して取り外し可能に装着され、電子写真感光体ドラムと、前記に電子写真感光体ドラムに形成された潜像を現像剤により現像するための現像手段と、前記現像剤を収容している現像剤収容ユニットを有するプロセスカートリッジであって、前記現像剤収容ユニットが請求項１または２に記載の現像剤収容ユニットであることを特徴とするプロセスカートリッジ。