JPH0934238A - 現像装置およびこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】現像装置において、現像容器内のトナー残量の
検出精度を高める。 【解決手段】発光素子１５ａと受光素子１５ｂとによっ
て、検出窓５、現像容器２、窓部材１３を貫通する検出
光路Ｌを形成する。可撓性の攪拌翼（清掃部材）９を撓
ませて回転させ、その先端部９ｂで検出窓５の内側面５
ａのトナーを除去する。除去後、再びトナーで覆われる
までの光透過時間を受光素子１５ｂ等で検出してトナー
の残量を検出する。検出窓５の下流側に、ガイド面１０
を形成し、検出後の攪拌翼９の撓み量が徐々に少なくな
るようにする。撓みが急激に解消されると回転翼が跳ね
てトナーが飛び散り、検出光路Ｌが不当に遮断され、透
過時間の検出精度が落ちる。検出精度を向上させるべ
く、撓みを徐々に解消させる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トナーを使用して
現像を行う現像装置およびこれを用いた現像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、現像装置の現像容器内の現像剤
（以下適宜「トナー」という）量を検知する方法として
は、現像容器に透明な窓部材を設け、この窓部材を透過
する光を利用して、光学検知手段によってトナー残量を
検知する方法がとられていた。

【０００３】この方式でトナー残量を精度よく検知する
ためには、窓部材を適宜清掃して十分な光透過性を確保
しておく必要がある。その清掃方法としては、現像容器
内の攪拌部材を利用するのが一般的であった。攪拌部材
は、板金等の攪拌ステーに、ＰＥＴシート、ウレタンゴ
ム等の可撓性のシート状の攪拌翼（清掃部材）が貼り付
けられており、この攪拌翼の可動範囲内に窓部材を配置
することで、攪拌翼の先端部が窓部材を摺察し、現像剤
の除去を行っていた。この際、清掃部材は、窓部材に対
して自由長の１０〜１５％程度撓ませた状態で摺擦させ
ることで良好な結果が得られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術によると、トナー残量を精度よく検知するため
には、光学検知手段を、その検出光路が現像容器の底部
を通るよう配置しなければならない。これは光学検知手
段では、現像容器内の攪拌翼が窓部材と摺察することで
清掃を行い、再び窓部材上にトナーが降りかかるまでの
光透過時間からトナー無し予告の判定を行うからであ
る。その際、攪拌翼（清掃部材）には、確実なトナー除
去、永久変形等を考慮して、比較的コシの強いシートを
適度に撓ませて用いることが一般的であった。しかしな
がら、トナー除去後に攪拌翼の撓みが急激に開放された
場合には、そのショックにより、攪拌翼がピンと跳ね攪
拌部材上のトナーが飛び散って、清掃直後の窓部材上に
降りかかってしまう。この結果、図３に示すように受光
量が不安定となり正確な光透過時間を検出することがで
きず、したがって、現像容器内のトナー残量を精度よく
検知するができないといった問題が発生した。

【０００５】そこで、本発明は、清掃部材（攪拌翼）の
跳ねを防止することによって、正確な光透過時間を検出
し、トナー残量を精度よく検知することができるように
した現像装置およびこの現像装置を用いた画像形成装置
を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、現像剤を収納する箱状の現
像容器と、該現像容器から供給された現像剤を担持搬送
して像担持体上の静電潜像に付着させる現像部材とを備
えた現像装置において、前記現像容器の底部に形成され
た光透過性の検出窓と、前記現像容器の上方と下方との
うちの一方と他方とに配置された投光部と受光部とを有
し、これら投光部と受光部との間に前記現像容器および
検出窓を貫通する検出光路を形成する残量検出手段と、
前記検出窓の内側面を覆う現像剤を払拭すべく該検出窓
の内側面に撓んだ状態で先端部を摺擦させる可撓性の清
掃部材と、前記検出窓の内側面の現像剤の払拭によって
前記検出光路が開放されてから、現像剤によって再び前
記検出窓の内側面が覆われて前記検出光路が遮断される
までの時間を検出する検出手段とを備え、前記現像容器
は、前記清掃部材の移動方向についての前記窓部材の下
流側に、前記清掃部材の先端部の移動を規制するガイド
面を有し、該ガイド面は、前記清掃部材の下流側への移
動に伴って、該清掃部材の撓み量を漸減させることを特
徴とする。

【０００７】この場合、前記清掃部材を、該清掃部材の
先端部の軌跡が円を描くように配設するとともに、前記
ガイド面の形状を、前記清掃部材の回転中心から前記ガ
イド面までの距離が該ガイド面の下流側程、大きくなる
ように形成するとよい。

【０００８】また、前記検出手段を、該検出手段の検出
光路が前記清掃部材の回転中心近傍を通るように配置す
ることができる。

【０００９】次に、画像形成装置は、像担持体と、該像
担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静
電潜像を現像する請求項１ないし請求項３のいずれか記
載の現像装置と、該現像装置によって前記像担持体上に
形成されたトナー像を被転写部材に転写する転写手段と
を備えることを特徴とする。

【００１０】〔作用〕以上構成に基づき、可撓性の清掃
部材は、撓んだ状態でその先端部を検出窓の内側面に摺
擦させるので、この内側面を覆う現像剤をよく払拭する
ことができる。その後、清掃部材に先端部は、ガイド面
に位置規制されながら下流側に移動する。ところで、ガ
イド面は、清掃部材の下流側への移動に伴って清掃部材
の撓み量を漸減させる。したがって、清掃部材の撓み
は、その移動に伴って徐々に解消されることになり、撓
みが急激に解消された場合に発生しがちな現像剤の飛び
散りは発生しない。

【００１１】このため、残量検出手段の光透過時間が正
確に検出される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。 〈実施の形態１〉図１に、本発明に係る現像装置の縦断
面図を、また、図２に、同じく一部破断斜視図を示す。
なお、図１は、現像ローラ３の軸に直角な方向の縦断面
図である。

【００１３】現像装置１は、現像剤（トナー）を収納す
る箱状の現像容器２と、この現像容器２から供給された
トナーを担持搬送して像担持体（不図示）上の静電潜像
に付着させる現像ローラ（現像部材）３とを備えてい
る。なお、同図に示す現像装置１はその全体がカートリ
ッジ化されている。

【００１４】現像容器２の底部には、光透過性の検出窓
５が形成されている。この検出窓５は、現像容器２の内
側の最も低い位置に配置されており、したがって、現像
容器２内にトナーが残留している場合には、そのトナー
は、検出窓５の内側面５ａを覆うことになる。

【００１５】現像容器２における検出窓５の上方には、
攪拌部材６が配設されている。攪拌部材６は、板状に形
成されるとともに回転中心７ａを基準にして矢印Ｒ７方
向に回転自在に支持された攪拌ステー７と、その一方の
端部に長手方向に沿って取り付けられたシート状の攪拌
翼（清掃部材）９とを備えている。攪拌ステー７は、板
金等によって形成されており、回転中心７ａの近傍に、
これに沿った孔部７ｂ、７ｂを有し、さらに、検出窓５
に対応する部分に切欠７ｃを有する。孔部７ｂは、現像
容器２内のトナーを良好に攪拌するためのものであり、
一方、切欠７ｃは、後述のように、トナー残量を検知す
るためのものである。攪拌翼９は、可撓性を有するＰＥ
Ｔシート、ウレタンゴム等のシート材を帯状に構成した
ものであり、基端部（一対の長辺のうちの一方）９ａが
攪拌ステー７に取り付けられ、先端部（一対の長辺のう
ちの他方）９ｂが自由端となっている。攪拌翼９は、攪
拌ステー７の矢印Ｒ７方向の回転に伴って同じく矢印Ｒ
７方向に回転し、そのときの先端部９ｂは、他の規制を
受けない場合は、同図中の一点鎖線で示す円形の軌跡９
ｃを描くように構成されている。上述の検出窓５は、こ
の軌跡９ｃの内側に内側面５ａが位置するように配置さ
れている。したがって、攪拌翼９の回転に伴ってその先
端部９ｂが内側面５ａを摺擦し、内側面５ａ上のトナー
を払拭するようになっている。この際、攪拌翼９は、検
出窓５に対して自由長の１０〜１５％程度撓ませた状態
で摺擦させることで良好な払拭を行うようにしている。

【００１６】攪拌翼９の回転方向（移動方向）について
の、検出窓５の下流側には、攪拌翼９の先端部９ｂの移
動を規制するガイド面１０が形成されている。ガイド面
１０は、現像容器２の底部に、検出窓５に隣接するよう
にして形成されている。このガイド面１０は、攪拌翼９
の先端部９ｂの軌跡９ｃの内側、つまり攪拌翼９の可動
範囲内に形成されており、したがって、攪拌翼９は、そ
の先端部９ｂをガイド面１０に摺擦させながら、同図に
示す方向に撓んだ状態で回転する。さらにガイド面１０
は、攪拌翼９の下流側への移動に伴って、この攪拌翼９
の撓み量を漸減されるような形状の面に形成されてい
る。具体的には、上述の回転中心７ａからガイド面１０
までの距離が、ガイド面１０の下流側程大きくなるよう
に形成されている。

【００１７】現像容器２における、ガイド面１０の少し
上には、現像容器２側から現像ローラ３側へのトナーを
供給するための供給口２ａが横方向（回転中心７ａに沿
った方向をいう）に長く形成されている。

【００１８】供給口２ａの下方にはトナー供給ローラ１
１が、またトナー供給ローラ１１の上方には規制ブレー
ド１２が、それぞれ現像ローラ３に接するようにして配
置されている。トナー供給ローラ１１は、現像ローラ３
表面にトナーを塗布してトナー層を形成するものであ
り、規制ブレード１２は塗布後の現像ローラ３上のトナ
ー層の層厚を薄層に規制するとともに、トナーに対して
電荷を付与するものである。

【００１９】現像容器２の上部には、上述の検出窓５に
対向するようにして光透過性の窓部材１３が取り付けら
れている。

【００２０】上述の現像装置１の外部には、現像容器２
内のトナーの残量を検出する残量検出手段が設けてあ
る。残量検出手段は、現像容器２の下方に配置した発光
素子（投光部）１５ａと、上方に配置した受光素子（受
光部）１５ｂとを備えており、両者の間に、検出窓５、
現像容器２、そして窓部材１３をほぼ縦方向に貫通する
検出光路Ｌを形成している。さらに、発光素子１５ａと
受光素子１５ｂとは、検出光路Ｌが攪拌翼（清掃部材）
９の回転中心、すなわち攪拌ステー７の回転中心７ａを
通過するように配設されている。

【００２１】上述構成の現像装置１は、複写機、レーザ
ビームプリンタ等の画像形成装置に装着されて、像担持
体上に形成された静電潜像を現像するものである。

【００２２】なお、画像形成装置における上述の現像装
置１を除いた他の構成については、一般的な構成を採用
することができるので、それらについての詳細な説明は
省略し、以下にその一例の簡単に示す。

【００２３】画像形成装置は、電子写真方式や静電記録
方式の像担持体を有し、さらに像担持体表面に静電潜像
を形成するための静電潜像形成手段（電子写真方式にあ
っては、帯電器、露光装置等）、静電潜像にトナーを付
着させてトナー像として現像する上述の現像装置１を備
えている。そして、像担持体上に形成したトナー像を紙
等の転写材上に転写し、その後、トナー像を加熱加圧し
て転写材上に定着するものである。

【００２４】前述の現像装置１は、上述の画像形成装置
の像担持体に対向するようにして配置されており、感光
ドラム表面に対して現像ローラ３表面が微小間隙を介し
て対面して現像ニップを構成している。

【００２５】現像は、この現像ニップを介して次のよう
にして行われる。

【００２６】攪拌部材６を矢印Ｒ７方向に回転させて、
現像容器２内のトナーを攪拌するとともに、開口部２ａ
を介して現像ローラ３側に供給する。供給されたトナー
は、トナー供給ローラ１１によって現像ローラ３表面に
塗布される。塗布されたトナーは、規制ブレード１２に
よってその層厚が規制される。層厚規制されたトナー
は、現像ローラ３の回転とともに上述の現像位置に搬送
され、ここで、像担持体表面にあらかじめ形成されてい
る静電潜像に付着される。これにより静電潜像はトナー
像として現像される。

【００２７】現像によって現像容器２内のトナーは消費
される。現像容器２内のトナーの残量が所定量以下にな
った場合には、トナーを補給したり、現像装置２が前述
のようにカートリッジの場合には現像装置２ごと新たな
ものと交換したりする必要がある。したがって、特に後
者にあっては、トナーの残量を精度よく検知すること
は、カートリッジの交換時期を正確に見極めることにな
り、トナーを無駄にすることなく、しかもトナー不足に
起因する画像の濃度不足を防止する上で重要である。

【００２８】現像容器２内のトナー残量は次のようにし
て検出する。攪拌部材６を矢印Ｒ７方向に回転させる
と、現像容器２内ａトナーを攪拌し、現像ローラ３に供
給するのと並行して、攪拌翼９の先端部９ｂによって、
検出窓５の内側面５ａを摺擦する。このとき、攪拌翼９
は、上述のようにその自由長を１０〜１５程度減少させ
た状態で撓んでいるため、その可撓性に基づき、先端部
９ｂが内側面５ａに適度に押圧力で押し付けられた状態
で払拭が行われる。このため、内側面５ａ上のトナーを
良好に除去することができる。

【００２９】ここで、現像容器２内のトナーの残量が多
いときには、検出窓５上の内側面５ａは、攪拌翼９によ
ってトナーが除去されても、攪拌ステー７の切欠７ｃ等
から落ちてくるトナーによりすぐに覆われてしまうた
め、すなわち除去とほぼ同時に落下が始まるため、検出
光路Ｌは遮断され、受光素子１１ｂは常時受光不能の状
態（トナー満杯状態）となる。そして順次トナー残量が
減少してゆくと、検出窓５の内側面５ａ上からトナーが
除去されてから再びトナーで覆われるまでの時間、つま
り受光可能な時間が徐々に長くなる。そこで、ある一定
時間以上受光可能となった時点を、トナー残量が所定値
以下になった状態、つまりトナー補給あるいはカートリ
ッジ交換時期として知られるようにしている。

【００３０】本発明においては、トナー残量を検出する
精度、つまり補給や交換の直を検出する精度を、前述の
ガイド面１０を設けることで、向上させている。

【００３１】前述のように、ガイド面１０は、下流側に
いく程、回転中心７ａとの距離が離れるように形成され
ている。したがって回転中心７ａを中心にして回転する
攪拌翼９は、その先端部９ｂが回転しながらガイド面１
０に倣って徐々に外側に移動する。これにより攪拌翼９
の撓み量は徐々に減少し、先端部９ｂの軌跡９ｃとガイ
ド面１０とが交わる点において撓み量が０となる。撓み
の内自然な姿勢に復帰する。

【００３２】いいかえると、攪拌翼９は、検出窓５の内
側面５ａ上のトナーを除去した直後、撓みを持続しなが
らガイド面１０に沿って回転し、検出窓５から離れるに
従って撓みが徐々に解放される。このため、従来のよう
な、攪拌翼９の撓みが急激に解消されて跳ねることによ
り検出窓５へトナーの降りかかりるといったことがなく
なる。また、トナー無し（トナー残量が所定値以下）を
予告するため設定された光透過時間内では、攪拌翼９の
撓みの解放が行われないようにする、つまり、解放を遅
らせることで、飛び散りトナーがトナー残量検出性能に
与える影響を完全になくすことができる。

【００３３】なお、ガイド面１０は、上述のように、攪
拌翼９の回転に伴ってその撓み量が漸減するような形状
に形成する他に、軌跡９ｃの半径よりも少し小さい半径
を有するような曲面に形成するようにしてもよい。例え
ば、軌跡９ｃの半径よりも、０．５〜１．０ｍｍ小さい
半径にしたところ、トナー飛び散りのない良好な結果が
得られた。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
現像容器を貫通する光によって現像容器内のトナー残量
を検出する残量検出手段を備えた現像装置において、検
出窓上のトナー除去後の清掃部材の撓み量が漸減するよ
うにするこにより、清掃部材の跳ねによる飛び散りトナ
ーの光路侵入を防止できるため、正確な光透過時間を検
出し、トナー残量を精度よく検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像装置の縦断面図。

【図２】本発明の現像装置の一部破断斜視図。

【図３】従来の現像装置における受光レベルを示す図。

【図４】本発明の現像装置における受光レベルを示す
図。

【符号の説明】

１ 現像装置 ２ 現像容器 ３ 現像ローラ ５ 検出窓 ５ａ 内側面 ６ 攪拌部材 ７ａ 回転中心 ９ 清掃部材（攪拌翼） ９ｂ 先端部 ９ｃ 軌跡 １０ ガイド面 １５ａ 投光部（発光素子） １５ｂ 受光部（受光素子） Ｌ 検出光路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤を収納する箱状の現像容器と、該
   現像容器から供給された現像剤を担持搬送して像担持体
   上の静電潜像に付着させる現像部材とを備えた現像装置
   において、 前記現像容器の底部に形成された光透過性の検出窓と、 前記現像容器の上方と下方とのうちの一方と他方とに配
   置された投光部と受光部とを有し、これら投光部と受光
   部との間に前記現像容器および検出窓を貫通する検出光
   路を形成する残量検出手段と、 前記検出窓の内側面を覆う現像剤を払拭すべく該検出窓
   の内側面に撓んだ状態で先端部を摺擦させる可撓性の清
   掃部材と、 前記検出窓の内側面の現像剤の払拭によって前記検出光
   路が開放されてから、現像剤によって再び前記検出窓の
   内側面が覆われて前記検出光路が遮断されるまでの時間
   を検出する検出手段とを備え、 前記現像容器は、前記清掃部材の移動方向についての前
   記窓部材の下流側に、前記清掃部材の先端部の移動を規
   制するガイド面を有し、 該ガイド面は、前記清掃部材の下流側への移動に伴っ
   て、該清掃部材の撓み量を漸減させる、 ことを特徴とする現像装置。
2. 【請求項２】 前記清掃部材を、該清掃部材の先端部の
   軌跡が円を描くように配設するとともに、前記ガイド面
   の形状を、前記清掃部材の回転中心から前記ガイド面ま
   での距離が該ガイド面の下流側程、大きくなるように形
   成する、 ことを特徴とする請求項１記載の現像装置。
3. 【請求項３】 前記検出手段を、該検出手段の検出光路
   が前記清掃部材の回転中心近傍を通るように配置する、 ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の現像装
   置。
4. 【請求項４】 像担持体と、 該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、 前記静電潜像を現像する請求項１ないし請求項３のいず
   れか記載の現像装置と、 該現像装置によって前記像担持体上に形成されたトナー
   像を被転写部材に転写する転写手段と、を備える、 ことを特徴とする画像形成装置。