JP5317935B2 - 現像装置、及び、プロセスカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、電子写真画像形成装置に用いられる現像装置、及び電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジに関するものである。

ここで、電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」ともいう）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る。画像形成装置の例としては、例えば、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、ワードプロセッサ、及び、これらの複合機（マルチファンクションプリンタ）等が含まれる。

また、現像装置とは、電子写真感光体などの像担持体上の静電像を、現像剤を用いて可視像化するための装置である。

また、プロセスカートリッジとは、プロセス手段としての、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置の装置本体に対して着脱可能とするものである。および、プロセス手段としての、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも１つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置の装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくともプロセス手段としての、現像手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成の装置本体に着脱可能とするものをいう。

従来、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体及び電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化している。そして、このカートリッジを電子写真画像形成装置の装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。このプロセス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ずユーザ自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。プロセスカートリッジの交換が行われる条件の一つには現像剤切れがあるが、最近では予め現像剤残量情報をユーザに知らせ、スムーズな交換を促すために、様々な方法でプロセスカートリッジ内の現像剤残量の検知が行われている。

その方法の一つに光透過式現像剤残量検知がある（特許文献１）。その概略を説明する。電子写真画像形成装置の装置本体などに取り付けられたＬＥＤなどの発光部より発光された検知光を電子写真画像形成装置或いはプロセスカートリッジの現像剤収納容器に取り付けられた光透過部材を介して現像剤収納容器内部へ導く。現像剤収納容器内に入射した検知光は、現像剤残量などの条件に依存して、光透過窓など（その他の例としては反射鏡がある）を介して再度現像剤収納容器外へ出射される。その後、検知光は、電子写真画像形成装置本体などに取り付けられた受光素子（フォトトランジスタなどの受光部）へ導かれる。また、現像剤収納容器内部には、現像剤を撹拌しつつ、現像ローラ方向へ現像剤を搬送するために、回転可能に支持された現像剤搬送部材が設けられている。現像剤搬送部材は可撓性を持っており、現像剤搬送部材はその表面上に現像剤を担持した状態で内壁面に当接し、弾性力に抗して付勢されて変形する。そして、現像剤搬送部材が内壁面との当接から開放される際の弾性復元力を利用して現像剤を飛翔させ、上方に設けた現像室へ現像剤を搬送している。この時、検知光は、現像剤搬送部材及び現像剤が検知窓を通過する際に遮られる。そして、現像剤残量が少なくなるほど現像剤によって光が遮られる時間が短くなる為、光の透過時間は長くなっていく。このような方法により、検知光の透過時間を検出することで現像剤収納容器内の現像剤残量を検知することができる。斯かる方法が光透過式の現像剤残量検知である。

特開２００８−２０９８９７号公報

本発明は、前述の従来技術をさらに発展させたものである。即ち、可撓性を持った現像剤搬送部材の復元力を利用して現像剤を搬送させる場合や、印刷枚数の高速化に伴い現像剤搬送部材を高速で回転させる必要がある場合において、現像剤収納容器内で現像剤が飛散する場合がある。現像剤が飛散するのは、現像剤搬送部材により掬い上げられた現像剤が、現像剤搬送部材から勢いよく落下する事や、可撓性の現像剤搬送部材の変形が開放された時に発生する気流が要因として挙げられる。現像剤収納容器内で現像剤が飛散すると、光透過部材の取り付け位置や現像剤収納容器内の現像剤の残量によっては飛散した現像剤が検知光を遮る可能性があり、光透過式現像剤残量検知の検知精度が低下する場合がある。

そこで、本発明の目的は、現像剤搬送部材を高速で回転させる場合や現像剤搬送部材の復元力によって現像剤を搬送する場合でも、より精度良く現像剤残量が検知可能な現像装置、及び、プロセスカートリッジを提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る現像装置の代表的な構成は、電子写真感光体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置であって、現像剤を担持して前記電子写真感光体に搬送する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体を備えた現像室と、前記現像剤が通過する開口部が設けられた壁面によって前記現像室と隔てられて配設され、前記現像室に供給する前記現像剤を収納した現像剤収納室と、前記現像剤収納室に回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸の回転半径方向において一端が前記回転軸に取り付けられ、他端が前記現像剤収納室の内壁に接触することで変形し、前記回転軸が回転することで前記現像剤を搬送する可撓性を有する現像剤搬送部材と、前記現像剤収納室の現像剤の量を検知するために、検知光を前記現像剤収納室の内部に通過させるための光透過部材であって、前記回転軸の回転方向において前記開口部よりも上流側、かつ、前記回転軸の軸線を含む鉛直面と前記現像剤収納室を形成する底面とが交差する位置よりも下流側の前記現像剤収納室の壁面に取り付けられた光透過部材と、前記現像剤収納室の内壁に設けられ、前記光透過部材への現像剤の飛散を抑制する可撓性の現像剤飛散抑制部材と、を備え、前記現像剤飛散抑制部材は、前記回転軸の軸線方向における前記光透過部材とオーバーラップする範囲、かつ、前記光透過部材よりも下方に設けられていることを特徴とする。

また、上記の目的を達成するための本発明に係るプロセスカートリッジの代表的な構成は、電子写真画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、静電像が形成される電子写真感光体と、現像剤を担持して前記電子写真感光体に搬送し前記静電像を現像する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体を備えた現像室と、前記現像剤が通過する開口部が設けられた壁面によって前記現像室と隔てられて配設され、前記現像室に供給する前記現像剤を収納した現像剤収納室と、前記現像剤収納室に回転自在に支持された回転軸と、前記回転軸の回転半径方向において一端が前記回転軸に取り付けられ、他端が前記現像剤収納室の内壁に接触することで変形し、前記回転軸が回転することで前記現像剤を搬送する可撓性を有する現像剤搬送部材と、前記現像剤収納室の現像剤の量を検知するために、検知光を前記現像剤収納室の内部に通過させるための光透過部材であって、前記回転軸の回転方向において前記開口部よりも上流側、かつ、前記回転軸の軸線を含む鉛直面と前記現像剤収納室を形成する底面とが交差する位置よりも下流側の前記現像剤収納室の壁面に取り付けられた光透過部材と、前記現像剤収納室の内壁に設けられ、前記光透過部材への現像剤の飛散を抑制する可撓性の現像剤飛散抑制部材と、を備え、前記現像剤飛散抑制部材は、前記回転軸の軸線方向における前記光透過部材とオーバーラップする範囲、かつ、前記光透過部材よりも下方に設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、現像剤飛散抑制部材を設けることで、現像剤搬送部材から落下してくる現像剤を塞き止めることにより現像剤の飛散を減少させ、飛散した現像剤が光透過部材を遮る量を抑制することができる。従って、精度良く現像剤の残量検知を行うことができる。

実施例における画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 １つのカートリッジ部分の拡大横断面図である。 光透過部材の構成図である。 光透過部材の構成図である。 光学式トナー残量検知の説明図である。 回転軸、トナー搬送部材、清掃部材の構成図である。 トナー室内のトナー飛散抑制構成の説明図である。 トナーが搬送されて来て、現像室へ跳ね上げられるまでの状態を示した図であり、（ａ）はトナー搬送部材が境界点に達する直前の状態図、（ｂ）はトナー搬送部材の変形が開放された瞬間の状態を示した図である。

［実施例１］
（電子写真画像形成装置例の全体的な概略構成）
図１は、本実施例における電子写真画像形成装置１００（以下、装置と記す）の断面図であり、インライン方式、中間転写方式のフルカラーレーザービームプリンタである。即ち、ホスト機器４００から制御回路部２００に入力する電気的画像情報に基づいて記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）１２にフルカラー画像を形成することができる。ホスト機器４００は装置１００と通信可能に接続された画像読取装置（イメージリーダ）、パーソナルコンピュータ等である。制御回路部２００はホスト機器４００や操作部３００との間で各種の電気的情報の授受をすると共に、装置１００の画像形成動作を所定のプログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。

装置１００内には、図面上、左側から右側に順に、複数の画像形成部Ｓとしてそれぞれ異なる色のトナー像を形成する第１乃至第４の４つの画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫが水平に対して右下がりの上下斜め方向に一列に並設されている。本実施例において、第１の画像形成部ＳＹはイエロー（Ｙ）色のトナー像を形成する画像形成部、第２の画像形成部ＳＭはマゼンタ（Ｍ）色のトナー像を形成する画像形成部である。第３の画像形成部ＳＣはシアン（Ｃ）色のトナー像を形成する画像形成部、第４の画像形成部ＳＫはブラック（Ｋ）色のトナー像を形成する画像形成部である。

各画像形成部Ｓは、現像手段に収容した現像剤としてのトナーの色が互いに異なることを除いて、実質的に同じ構造の電子写真プロセス機構である。各画像形成部Ｓは、静電像（静電潜像）が形成される回転可能な像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１を有する。また、ドラム１に作用するプロセス手段としての、帯電手段２、現像手段４、クリーニング手段６を有する。帯電手段２はドラム１の表面を所定の極性・電位に均一に帯電する手段であり、本実施例においては接触帯電部材である帯電ローラを用いている。現像手段４はドラム１の表面に形成された静電像をトナー像として現像する手段であり、本実施例においては非磁性一成分現像剤（非磁性トナー）を用いた接触式の現像装置（以下、現像ユニットと記す）を用いている。クリーニング手段６はドラム１に形成されたトナー像を中間転写体に転写した後のドラム表面に残った現像剤（以下、トナーと記す）を除去する手段である。本実施例においては、クリーニング手段６として、エッジ部をドラム１に対してドラム回転方向にカウンタに当接させたブレードクリーニング部材を用いている。

各画像形成部Ｓにおいて、それぞれ、ドラム１、帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６が一体的にカートリッジ化されて装置本体１００Ａに対して着脱可能とされている。即ち、プロセスカートリッジ７（７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ）とされている。装置本体１００Ａは、装置１００の構成からカートリッジ７を除いた構成である。各カートリッジ７は、装置本体１００Ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段（不図示）を介して、装置本体１００Ａに対して取り外し可能に装着される。

各画像形成部Ｓの下側と上側には、それぞれ、露光手段としての露光ユニット（スキャナユニット、露光装置）３と中間転写ユニット５とが配設されている。露光ユニット３は各画像形成部Ｓのドラム１に対してそれぞれ画像情報に基づき変調されたレーザー光１１を照射して静電像を形成する手段である。中間転写ユニット５は、各画像形成部Ｓのドラム１の上面に接触する移動可能な中間転写体としての、可撓性を有するエンドレスの中間転写ベルト（以下、ベルトと記す）５１を有する。ベルト５１は第４の画像形成部ＳＫ側に配設された駆動ローラ５２及び二次転写対向ローラ５３と、第１の画像形成部ＳＹ側に配設された従動ローラ５４と、の３本のローラ５２・５３・５４間に懸回張設されている。ベルト５１の内側には、各画像形成部Ｓに対応する４本の一次転写手段としての一次転写ローラ８が並設されている。各一次転写ローラ８はそれぞれ対応するドラム１の上面に対してベルト５１の下行側ベルト部分を挟んで所定の押圧力で当接している。各画像形成部Ｓにおいてドラム１とベルト５１との接触部がそれぞれ一次転写部（一次転写ニップ部）Ｎ１である。また、二次転写対向ローラ５３には、二次転写手段としての二次転写ローラ９がベルト５１を挟んで所定の押圧力で当接している。二次転写ローラ９とベルト５１との接触部が二次転写部（二次転写ニップ部）Ｎ２である。一次転写ローラ８と二次転写ローラ９とは同様の構成を有する導電性ローラである。

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２００はプリント開始信号に基づいて装置１００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各画像形成部Ｓのドラム１が駆動手段（不図示）により矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。ベルト５１も駆動ローラ５２の駆動により矢印の反時計方向（ドラムの回転に順方向）にドラム１の速度に対応した速度で循環移動駆動（回転駆動）される。露光ユニット３も駆動される。これらの駆動に同期して、各画像形成部Ｓにおいて、帯電バイアス電源（不図示）から所定の帯電バイアスが印加された帯電ローラ２によりドラム１の表面が所定の極性・電位に均一に帯電される。露光ユニット３は各ドラム１の表面をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色の画像情報信号に応じて変調されたレーザー光１１で走査露光する。これにより、各ドラム１の表面に対応色の画像情報信号に応じた静電像が形成される。形成された静電像は現像ユニット４によりトナー像として現像される。

本実施例の装置１００においては、各画像形成部Ｓのドラム１は帯電ローラ２によって負極性の所定電位に帯電された後、露光ユニット３によってイメージ露光方式でそれぞれ静電像が形成される。その静電像が現像ユニット４によって正規の帯電極性が負のトナー（ネガトナー）によって反転現像されることでトナー像として顕画化される。即ち、現像ユニット４は、ドラム１の帯電極性と同極性（負極性）に正規帯電したトナーを、ドラム１上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させることで静電像を現像する。

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の画像形成部ＳＹのドラム１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、そのトナー像が該画像形成部ＳＹの一次転写部Ｎ１においてベルト５１上に一次転写される。第２の画像形成部ＳＭのドラム１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、そのトナー像が該画像形成部ＳＭの一次転写部Ｎ１においてベルト５１上に既に転写されているＹ色のトナー像に重畳されて一次転写される。第３の画像形成部ＳＣのドラム１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、そのトナー像が該画像形成部ＳＣの一次転写部Ｎ１においてベルト５１上に既に転写されているＹ色＋Ｍ色のトナー像に重畳されて一次転写される。第４の画像形成部ＳＫのドラム１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、そのトナー像が該画像形成部ＳＫの一次転写部Ｎ１においてベルト５１上に既に転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色のトナー像に重畳されて一次転写される。各画像形成部Ｓの一次転写ローラ８には、それぞれ、所定の制御タイミングにて、一次転写バイアス電源（不図示）からトナーの正規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、走行するベルト５１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５１の引き続く移動により搬送されて二次転写部Ｎ２に至る。また、各画像形成部Ｓにおいて、ベルト５１に対するトナー像の一次転写後のドラム表面の一次転写残トナーがクリーニング部材６により拭掃除去される。クリーニングされたドラム表面が次の作像工程に供される。

一方、給送カセット６１内に積層されて収容されている記録材１２が所定の制御タイミングで給送ローラ６２ａとリタードローラ６２ｂによって１枚分給送されて搬送ローラ６３によりレジストローラ対６４へ搬送される。記録材１２は、レジストローラ対６４によって所定の制御タイミングで二次転写部Ｎ２へ搬送される。二次転写ローラ９には、所定の制御タイミングにて、二次転写バイアス電源（不図示）からトナーの正規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、記録材１２が二次転写部Ｎ２を挟持搬送されていく過程において、ベルト５１上の４色重畳のトナー像が記録材１２の面に順次に一括して二次転写される。二次転写部Ｎ２を出た記録材１２はベルト５１から分離され、定着手段である定着ユニット１０へ搬送されてトナー像が記録材１２上に定着される。トナー像の記録材１２に対する定着は記録材１２に熱及び圧力を加えることでなされる。定着ユニット１０を出た記録材１２は排出ローラ６５によって排出トレイ６６に排出される。記録材１２に対するトナー像の二次転写後にベルト５１の表面に残留した二次転写残トナーはベルトクリーニング装置５５により除去される。クリーニングされたベルト表面が次の作像工程に供される。尚、装置１００は、所望の単独又はいくつか（全てではない）の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。

（プロセスカートリッジ）
各画像形成部Ｓにおけるカートリッジ７は、現像ユニット４に収容したトナーの色が前記のようにＹ色、Ｍ色、Ｃ色、Ｋ色と異なるだけで、構造は同じである。図２はその１つのカートリッジ部分の拡大横断面図である。カートリッジ７は大別して感光体ユニット１３と現像ユニット４との結合物である。

感光体ユニット１３は、クリーニング枠体１４に対して、ドラム１、帯電ローラ２及びクリーニング部材６が配設されているユニットである。クリーニング枠体１４はドラム１の回転軸線方向を長手とする部材である。ドラム１の一端側と他端側は、それぞれ、クリーニング枠体１４の長手方向一端側と他端側とに軸受（不図示）を介して回転自在に取り付け支持されている。また、クリーニング枠体１４には、ブレードクリーニング部材（弾性ゴムブレード）６が支持板金６ａを介して取り付けられている。クリーニング部材６は、ドラム１に対してほぼ並行に配設された、ドラム１に沿って長い部材であり、幅方向（短手方向）の先端エッジ部がドラム１に対してドラム回転方向にカウンタに所定の押圧力で当接している。

また、クリーニング枠体１４の長手方向一端側と他端側には、それぞれ、帯電ローラ軸受１５が、帯電ローラ２の中心Ｏ２とドラム１の中心Ｏ１を通る直線上を中心Ｏ１に向かう矢印Ｃ方向に移動可能に取り付けられている。帯電ローラ２の一端側と他端側の軸２ａはそれぞれクリーニング枠体１４の長手方向一端側と他端側の軸受１５に回転可能に支持されている。帯電ローラ２は、ドラム１に対してほぼ並行に配設されており、ドラム１に沿って長い部材である。一端側と他端側の軸受１５は、それぞれ、加圧部材１６によりドラム１に向かって加圧された状態である。これにより、帯電ローラ２がドラム１に対して所定の押圧力で当接している。

現像ユニット４の現像容器（以下、現像枠体と記す）１８は、トナー（現像剤Ｔ：図８）を収納した現像剤収納室（以下、トナー室）１８ａと、トナー室１８ａに対して上方に配置された現像室１８ｂと、を有する。現像枠体１８はドラム１の回転軸線方向を長手とする部材である。トナー室１８ａと現像室１８ｂはトナーが通過する開口部１８ｃが設けられた壁面１８ｄによって隔てられている。現像室１８ｂには、ドラム１に接触してドラム１にトナーを適用する現像剤担持体としての弾性層を有する現像ローラ１７が配設されている。現像ローラ１７は、ドラム１に対してほぼ並行に配設されており、ドラム１に沿って長い部材である。また、現像室１８ｂには、ローラ１７に対する現像剤供給部材としての弾性スポンジ層を有するトナー供給ローラ２０が現像ローラ１７に並行に、かつ、接触させて配設されている。供給ローラ２０は現像ローラ１７に沿って長い部材である。現像ローラ１７と供給ローラ２０の一端側と他端側は、それぞれ、現像枠体１８の長手方向一端側と他端側とに軸受（不図示）を介して回転自在に取り付け支持されている。また、現像室１８ｂには、現像ローラ１７上のトナー層を規制するための現像剤層厚規制部材としての現像ブレード２１が配置されている。現像ブレード２１は現像ローラ１７に沿って長い部材であり、幅方向（短手方向）の一端側が現像枠体１８に固定されており、他端側が現像ローラ１７に対して弾性的に腹当てされて接触している。

トナー室１８ａの内部には、回転軸２２が配設されている。回転軸２２は現像枠体１８の長手方向一端側と他端側とに軸受（不図示）を介して回転自在に取り付けられている。この回転軸２２に対して、トナーを搬送するための可撓性を有するトナー搬送部材（現像剤搬送部材）２３が取り付けられている。また、回転軸２２には、可撓性を有する清掃部材２４が取り付けられている。この清掃部材２４は、トナー室１８ａの内部のトナーの量を検知するためにトナー室１８ａに配設された後述する光透過部材４０の投光窓である光透過窓４０ａ４及び受光窓である光透過窓４０ｂ４（図４）を摺擦して清掃（摺擦清掃）する部材である。トナー搬送部材２３と清掃部材２４は回転軸２２が回転駆動されることで、トナー室１８ａ内を所定の方向Ｆに所定の速度で回転する。また、トナー室１８ａの内部の壁底部Ｗｂ上の内壁座面Ｗｃには、トナー搬送部材２３からトナー容器内へ落下してくるトナーを塞き止める現像剤飛散抑制部材（以下、トナー飛散抑制部材）３０が設けられている。

現像ユニット４は、現像枠体１８の長手方向一端側と他端側とに配設されている軸受部材１９Ｒ（１９Ｌ）に設けられた穴１９Ｒａ（１９Ｌａ）に嵌合する軸２６Ｒ（２６Ｌ）を中心にして感光体ユニット１３に対して回動自在に結合されている。そして、現像ユニット４は、感光体ユニット１３との間に縮設された加圧バネ２７により軸２６Ｒ（２６Ｌ）を中心に矢印Ｋの方向に回動付勢されている。現像ユニット４の矢印Ｋの回動方向は現像ローラ１７が感光体ユニット１３のドラム１に対して所定の押圧力で当接する方向である。ここで、現像ローラ１７のドラム１に対する当接は、現像ローラ１７自体がドラム１に当接する構成（接触現像）であってもよい。また、現像ローラ１７の両端部のスペーサコロがドラム１に当接し、現像ローラ１７がドラム１に対して所定の僅少な隙間を存して非接触に対向する構成（非接触現像）であってもよい。

各画像形成部Ｓにおけるカートリッジ７は、装置本体１００Ａ側の対応するカートリッジ装着部に所定の要領にて取り外し可能に装着される。図２はカートリッジ７がその装着部（不図示）に所定に装着されている状態を示している。カートリッジ７の装着状態において感光体ユニット１３が装着部の位置決め部に対して位置決め固定されて保持されている。現像ユニット４は自由状態にあり、加圧バネ２７の付勢力で軸２６Ｒ（２６Ｌ）を中心に矢印Ｋの方向に回動付勢されて現像ローラ１７或いはスペーサコロがドラム１に対して所定の押圧力で当接している。また、カートリッジ７の装着状態において感光体ユニット１３側の駆動入力部（不図示）に対して装置本体１００Ａ側の駆動出力部（不図示）が機械的に結合した状態になっている。また、感光体ユニット１３側の電気入力部（不図示）に対して装置本体１００Ａ側の電気出力部（不図示）が電気的に結合した状態になっている。これにより、装置１００は画像形成動作が可能となる。

即ち、駆動出力部から駆動入力部に入力する駆動力により、ドラム１が矢印Ａの時計方向に所定の速度で回転駆動される。帯電ローラ２はドラム１の回転に従動して回転する。帯電ローラ２には電気出力部から電気入力部に入力する所定の帯電バイアスが印加される。これによりドラム１の表面が所定の極性・電位に一様に帯電される。ドラム１の帯電面に対する露光は、露光ユニット３から出力されたレーザー光１１が、感光体ユニット１３と現像ユニット４との間の隙間通路を下から上に進入して、ドラム１の下面を走査露光することによりなされる。これにより、ドラム１の表面に走査露光像に対応した静電像が形成される。

また、現像ユニット４側の現像ローラ１７、供給ローラ２０、回転軸２２にも感光体ユニット１３側から駆動力が伝達される。現像ローラ１７はドラム１の回転方向Ａに順方向の矢印Ｄの反時計方向に所定の速度で回転駆動される。供給ローラ２０も矢印Ｅの反時計方向に所定の速度で回転駆動される。現像ローラ１７と供給ローラ２０は相互の接触部において互いに逆方向に回転することにより、現像室１８ｂのトナーが供給ローラ２０により現像ローラ１７に対して塗布される。現像ローラ１７に塗布されたトナーは現像ブレード２１により層厚が所定に規制されて、引き続く現像ローラ１７の回転により現像ローラ１７とドラム１との接触部である現像位置に搬送される。また、現像ローラ１７には電気出力部から電気入力部に入力する所定の現像バイアスが印加される。これにより、ドラム表面の静電像が現像ローラ１７によりトナー像として現像される。現像ローラ１７上の現像残りトナーは引き続く現像ローラ１７の回転により現像ローラ１７と供給ローラ２０との接触部に戻され、供給ローラ２０によって剥ぎ取り除去され、その現像ローラ１７に対して供給ローラ２０により再びトナーの塗布がなされる。

そして、ドラム表面に形成されたトナー像が引き続くドラム１の回転により一次転写部Ｎ１にされて、矢印Ｂの方向に走行しているベルト５１の表面に順次に一次転写される。ベルト５１に対するトナー像の一次転写後のドラム表面の一次転写残トナーはクリーニング部材６により拭掃除去される。除去されたトナーは、クリーニング枠体１４の除去トナー室１４ａに落下する。

（トナー搬送構成）
トナー室１８ａ内の回転軸２２は、矢印Ｆの時計方向に所定の速度で回転駆動され、回転軸２２に取り付けられているトナー搬送部材２３と清掃部材２４も回転軸２２と共にトナー室１８ａ内を矢印Ｆの時計方向に回転する。トナー搬送部材２３はトナー室１８ａに収容されたトナーを撹拌すると共に、現像室１８ｂのトナー供給ローラ２０へトナーを搬送するための部材である。トナー搬送部材２３の回転によりトナー室１８ａ内のトナーが攪拌されると共に掬い上げられ、その一部がトナー搬送部材２３の弾性復元力によって跳ね上げられて、開口部１８ｃからトナー室１８ｂのトナー供給ローラ２０に供給される。

これを今少し詳細に説明する。図２において、トナー室１８ａは、トナー搬送部材２３の回転方向Ｆに沿って、底面である底壁面Ｗｂ及び傾斜壁面Ｗａを有している。傾斜壁面Ｗａは、トナー搬送部材２３と当接する接触部Ｗａ１と、トナー搬送部材２３の回転方向において、接触部Ｗａ１よりも下流側、かつ、開口部１８ｃよりも上流側でトナー搬送部材２３と当接しない非接触部Ｗａ２を有する。トナー搬送部材２３は、底壁面Ｗｂ及び接触部Ｗａ１と当接（摺擦）することによって、トナー搬送部材２３の有する弾性力に抗して撓められて（付勢されて）、回転方向下流側に凸に変形させられる。又、トナー搬送部材２３は、底壁面Ｗｂ及び接触部Ｗａ１に接触した状態で回転することで、その回転方向下流側の表面上にトナーを担持した状態で搬送するようになっている。トナー搬送部材２３の回転に伴ってトナー搬送部材２３の自由端側の先端（回転軸２２側とは反対側端）が非接触部Ｗａ２に達すると、トナー搬送部材２３のトナー室１８ａの内壁との当接が開放される。トナー搬送部材２３の当接が開放されると、トナー搬送部材２３は、それ自体の弾性復元力によって自然状態（元の形状）へと形状変化しようとする。このトナー搬送部材２３の復元方向への形状変化によって、トナー搬送部材２３上に担持されて搬送されていたトナーは、トナー室１８ａの上方に設けられた開口部１８ｃへ向けて重力に反して跳ね上げられる。その一部が開口部１８ｃからトナー室１８ｂのトナー供給ローラ２０に供給される。ここで、本実施例において、接触部Ｗａ１と非接触部Ｗａ２の境界点ｐは、次に説明する光透過部材４０の投光窓である光透過窓４０ａ４及び受光窓である光透過窓４０ｂ４よりも上方に設けられている。

（光透過部材）
現像枠体１８のトナー室１８ａを構成する壁面Ｗａの外壁長手方向（現像ローラ１７の長手方向）の中央付近には、光透過式にて現像剤残量検知（トナー残量検知）を行うためのトナー検知部材としての光透過部材４０が配設されている。光透過部材４０は、図７のように、回転軸２２の回転方向において開口部１８ｃよりも上流側、かつ、回転軸２２の軸線を含む垂直面（鉛直面）Ｚとトナー室（現像剤収納室）１８ｂを形成する底面とが交差する位置よりも下流側のトナー室１８ｂの壁面に取り付けられている。
図３の（ａ）は図２の光透過部材４０部分の拡大図、（ｂ）は光透過部材４０の受光ガイド部４０ｂ側の側面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ−ｃ線に沿う断面図、（ｄ）は光透過部材４０の外面図である。図４の（ａ）は光透過部材４０を内面側から見た斜視図、（ｂ）は発光ガイド部４０ａと受光ガイド部４０ｂと検知ユニット４１の斜視図である。

光透過部材４０は発光ガイド部４０ａと受光ガイド部４０ｂを有し、それらが支持部材４０ｅの外側に取り付けられている。トナー室１８ａの壁面Ｗａの光透過部材配設位置には開口部１８ｅが形成されている。光透過部材４０は壁面Ｗａの外側から内面側を開口部１８ｅに対応させて壁面Ｗａにあてがい支持部材４０ｅを壁面Ｗａに定着させることによりトナー室１８ａに対して配設されている。支持部材４０ｅの中央部にはトナー搬送部材２３の回転半径外側へ凸形状となる検知部４０ｃが形成されている。発光ガイド部４０ａと受光ガイド部４０ｂは支持部材４０ｅの外側において検知部４０ｃの両サイドに縦向きに配設されている。検知部４０ｃは、トナー室１８ａと連通した、長手方向長さｗ１×短手方向長さｗ２の開口４０ｄを備えた箱状の空間である。検知部４０ｃは、トナー搬送部材２３の回転軸方向にて対向配置された両側壁４０ｃ１、４０ｃ２と、トナー搬送部材２３の回転方向上流側及び下流側に対向して形成された壁面４０ｃ３、４０ｃ４と、開口４０ｄに対向する壁面４０ｃ５を有する。

光透過部材４０は、カートリッジ７が装置本体１００Ａに対して所定に装着され、かつ、現像ローラ１７がドラム１へ当接している状態において、装置本体１００Ａ側の所定の位置に配設されている検知ユニット４１の上方に所定に対応して位置する。検知ユニット４１は、発光ガイド部４０ａの下端面である入射面４０ａ１に対して検知光Ｌｉｎを発光する発光部（例えばＬＥＤ）４１ａを有する。また、受光ガイド部４０ｂの下端面である出射面４０ｂ１から出射される検知光Ｌｏｕｔを受光する受光部４１ｂ（例えばフォトトランジスタ）を有する。発光部４１ａと受光部４１ｂは支持部材４１ｃに配設されており、その支持部材４１ｃが装置本体１００Ａ側の不動部材（不図示）に定着されて配設されている。

発光ガイド部４０ａと受光ガイド部４０ｂの上端部側には、それぞれ、光透過窓４０ａ４と４０ｂ４を有する。それらの光透過窓４０ａ４、４０ｂ４は、それぞれ、支持部材４０ｅの内側に位置している。そして、発光ガイド部４０ａの光透過窓４０ａ４と受光ガイド部の光透過窓４０ｂ４は、図３の（ｃ）に示すように、トナー搬送部材２３の回転軸線方向に沿って対向配置されている。検知ユニット４１の発光部４１ａより発光された検知光Ｌｉｎが入射面４０ａ１から発光ガイド部材４０ａ内へと導入される。検知光Ｌｉｎは、発光ガイド部４０ａの反射面４０ａ２にてトナー室１８ａ内へと偏光される。偏光された検知光は、図３の（ｃ）に示すように、更に反射面４０ａ３にて光透過窓４０ａ４へと偏向され、トナー室１８ａ内へと導かれる。発光ガイド部４０ａの光透過窓４０ａ４から出射した検知光Ｌは、トナー室１８ａ内を通り、対向配置された受光ガイド部４０ｂの光透過窓４０ｂ４へと導入される。その後、検知光Ｌは、受光ガイド部４０ｂの反射面４０ｂ３及び反射面４０ｂ２により偏向され、受光ガイド部４０ｂを通り、出射面４０ｂ１から光透過部材４０の外（カートリッジ外）へ出射される。出射された検知光Ｌｏｕｔは、検知ユニット４１の受光部４１ｂへ入射する。本実施例では、図３の（ｃ）に示すように、対向配置された光透過窓４０ａ４、４０ｂ４は、トナー室１８ａに隣接している側の離間距離ｗ４が、トナー室１８ａから遠い側における離間距離ｗ５より広く（即ち、ｗ４＞ｗ５）なるように形成されている。

トナー室１８ａ内のトナーは、トナー搬送部材２３が画像形成動作に応じて矢印Ｆの方向に所定の速度で回転駆動されることで、トナー室１８ａの横断面において内壁面に沿って持ち上げられながら攪拌・搬送される。そして、その攪拌・搬送されるトナーの一部が開口部１８ｃから現像室１８ｂに送り込まれて画像形成に使用される。トナー室１８ａに収容されているトナーは現像室１８ｂに逐次に送られて画像形成に使用されるにつれて減少していく。

一方、光透過部材４０において、トナー室１８ａ内に突出している光透過窓４０ａ４、４０ｂ４間にトナーが介在しているときには発光部４１ａから発光された検知光Ｌが遮断されて、受光部４１ｂでは検知光Ｌが受光されなくなる。また、光透過窓４０ａ４、４０ｂ４間にトナーが介在していないときには発光部４１ａから発光された検知光Ｌが遮断されることなく受光部４１ｂに受光される。図５の（ａ）は、後述する清掃部材２４が光透過窓４０ａ４、４０ｂ４を清掃する直前の状態を示す図である。検知光Ｌは、トナー搬送部材２３にて搬送されるトナーによりトナー室１８ａの内部で遮られ、受光ガイド部４０ｂの光透過窓４０ｂ４に届かず、受光部４１ｂで検知されない。一方、図５の（ｂ）は、後述する清掃部材２４が光透過窓４０ａ４、４０ｂ４を清掃した直後の状態を示す図である。検知光Ｌは、トナー室１８ａの内部を透過し、受光ガイド部４０ｂの光透過窓４０ｂ４を介して受光部４１ｂで検知される。

上記のように、光透過窓４０ａ４、４０ｂ４間にトナーが介在した状態と介在していない状態は、画像形成動作に応じたトナー搬送部材２３の回転に伴うトナーの流動により交互に生じる。そして、トナー室１８ａのトナーの量が減少していくにつれて、検知光Ｌの遮光時間は短くなっていき、逆に、検知光Ｌの透過時間は長くなっていく現象を生じる。制御回路部２００は、このようにトナー搬送部材２３の回転に伴うトナーの流動により受光部４１ｂで検知される遮光時間と透過時間がトナーの量によって変化することを利用して、トナー室１８ａ内の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対比して、操作部３００の表示部（不図示）に、そのカートリッジ７についての寿命予告或いは寿命警告を表示する。

（回転軸の構成）
次に、本発明における回転軸２２について説明する。図６の（ａ）に示すように、回転軸２２を形成する一面２２ａには、トナー搬送を行うためのトナー搬送部材２３が回転軸２２の長手方向の略全域にわたって取り付けられている。トナー搬送部材２３は、例えば厚み５０〜２５０μｍのポリエステルフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリカーボネートフィルムなどの可撓性の樹脂製シートを用いて好適に作製した矩形状のシート部材である。トナー搬送部材２３は、回転半径方向において、一端を回転軸２２に設けられたボス２２ｃ〜２２ｇを熱かしめ或いは超音波溶着することで回転軸２２に固定されている。トナー搬送部材２３は、回転軸中心から前記傾斜壁面Ｗａの接触部Ｗａ１までの距離より５〜２０ｍｍ程度長く設定する。

回転軸２２には、回転軸２２の長手中央付近において、トナー搬送部材２３の取り付け面２２ａと対向する面２２ｂが、トナー搬送部材２３に対し、反時計回りにＤ＝４０度の位相（図６の（ｂ））で設けられている。清掃部材２４はこの面２２ｂにおいて、トナー搬送部材２３と同様、回転半径方向の一端を、回転軸に設けられたボス２２ｈ、２２ｉを熱かしめ或いは超音波溶着することで、回転軸２２に固定されている。ただし、トナー搬送部材２３に対する清掃部材２４の位相は、トナー搬送部材２３がトナー室１８ａの内壁に当接して変形した際に、トナー搬送部材２３の自由端側の先端が清掃部材２４に接触しないように配置されていれば良く、４０度に限定されるものではない。

図６の（ｃ）は清掃部材２４の平面図である。清掃部材２４の自由端側の先端は、台形状で、清掃部材２４の回転半径方向の外側の端縁部２４ａが狭く（Ｘａ）、高さＨｂだけ内側（回転軸２２側）に離間した内側端縁部２４ｂは広幅（Ｘｂ）（Ｘａ＜Ｘｂ）である。前述したように、本実施例では、図３の（ｃ）に示すように、対向配置された光透過窓４０ａ４、４０ｂ４は、トナー室１８ａに隣接している側の離間距離ｗ４が、トナー室１８ａから遠い側における離間距離ｗ５より広くなるように形成されている。従って、清掃部材２４は、対向配置された傾斜面とされる光透過窓４０ａ４、４０ｂ４の面と傾斜を合わせて清掃能力を向上するために、台形状とされているのである。回転軸２２の回転に伴う清掃部材２４の回転により、台形状に形成した清掃部材２４の両傾斜側端部２４ｃが、対を成して配置された光透過窓４０ａ４、４０ｂ４に接触して、光透過窓４０ａ４、４０ｂ４に付着したトナーを拭き落とす。

清掃部材２４は、例えば、ポリエステルフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルムなどの可撓性の樹脂製シートを用いて好適に作製することができる。シート状部材の厚みは、清掃部材２４が光透過窓４０ａ４と４０ｂ４の間に入り易くするために、５０〜２５０μｍが好適である。

回転軸２２への駆動力の伝達は、回転軸２２の端部に設けられた嵌合穴２８に、トナー室１８ａの側面壁を貫通して挿入された駆動ギア（不図示）が係合し、駆動ギアに駆動力が掛かる事で駆動力が伝達される。

（トナー飛散抑制構成）
トナー室１８ａ内のトナー飛散抑制構成について図７を用いて説明する。図７の（ａ）はカートリッジの主断面図、（ｂ）はトナー飛散抑制部材３０と光透過部材４０の長手方向の関係を示した説明図である。トナー室１８ａには、内壁に基部３０ａが取り付けられた可撓性を有するトナー飛散抑制部材３０が配設されている。より詳しくは、回転軸２２の回転方向において、回転軸２２の回転中心Ｏ２２を通る垂直面Ｚと現像剤収納室内の底壁面Ｗｂとの交点ｑよりも下流側、かつ、光透過窓４０ａ４、４０ｂ４よりも上流側の内壁座面Ｗｃ上にトナー飛散抑制部材３０を設けている。トナー飛散抑制部材３０は、内壁座面Ｗｃ上に基部３０ａを両面テープ或いは熱かしめ等により固定されている。

トナー飛散抑制部材３０の取り付け位置（基部３０ａ）から自由端（先端）３０ｂまでの高さＬ２は次のように設定されている。即ち、トナー飛散抑制部材３０がトナー搬送部材２３と清掃部材２４の弾性力に抗して弾性変形した際に、光透過窓４０ａ４、４０ｂ４と干渉しないような高さに設定されている。例えば、トナー飛散抑制部材３０の取り付け位置から光透過窓４０ａ４までの垂直距離Ｌ１が２０ｍｍの場合、トナー飛散抑制部材３０の垂直高さＬ２は１０〜１５ｍｍが好適である。また、（ｂ）に示すように、トナー飛散抑制部材３０の長手方向の長さＹ１は少なくとも光透過窓４０ａ４、４０ｂ４の離間距離ｗ４をカバーする長さ（Ｙ１＞ｗ４）であり、光透過窓４０ａ４、４０ｂ４を覆う範囲に設置されている。即ち、トナー飛散抑制部材３０は、回転軸２２の軸線方向において、少なくとも光透過部材４０とオーバーラップする範囲に設けられ、かつ、基部３０ａとは反対側の先端３０ｂは光透過部材４０（光透過窓４０ａ４、４０ｂ４）よりも下方にある。

トナー飛散抑制部材３０の弾性率は、清掃部材２４と接触した際に清掃部材２４の回転の妨げにならないよう、清掃部材２４の弾性率よりも小さく設定されている。例えば、清掃部材２４の材質がポリフェニレンサルファイドフィルムで、厚みを１２５〜２５０μｍとした場合、トナー飛散抑制部材３０の材質はポリエステルフィルムで、厚みを５０〜１００μｍとすると好適である。また、トナー飛散抑制部材３０の弾性率は、トナー搬送部材２３と接触した際にトナー飛散抑制部材３０の回転の妨げにならないよう、トナー飛散抑制部材３０の弾性率よりも小さく設定されている。

図８はトナーが搬送されて来て、現像室１８ｂへ跳ね上げられるまでの状態を示した図で、（ａ）はトナー搬送部材２３が境界点ｐに達する直前の状態図である。トナー搬送部材２３の取り付け面が上面を向いて水平な状態の時より、回転軸２２の回転が進むと、トナー搬送部材２３上のトナーは重力によってトナー搬送部材２３の表面から矢印Ｇ方向に向かって滑り落ちる。トナー搬送部材２３がトナー室１８ａの非接触部Ｗａ２までに達するまでに滑り落ちてくるトナーは、トナー室１８ａ内の壁底部Ｗｂにそのまま落下する。その際に、壁底部Ｗｂに落下したトナーは、内壁座面Ｗｃに設けたトナー飛散抑制部材３０によって一部塞き止められ、トナー落下による光透過窓４０ａ４、４０ｂ４へのトナーの飛散を抑制することができる。

（ｂ）は、トナー搬送部材２３の変形が開放された瞬間の状態を示した図である。トナー搬送部材２３の変形が一気に開放されると、トナー室１８ａ内には、トナー搬送部材２３の回転方向に向かって気流Ｊが発生すると共に現像室１８ｂ内に入りきれなかったトナーがトナー室１８ａ内に落下する。この時、トナー飛散抑制部材３０がトナー搬送部材２３よりも回転軸２２の回転方向下流側に設けられている。そのため、トナー搬送部材２３より発生した気流Ｊとトナー落下によって飛散したトナーはトナー飛散抑制部材３０によって光透過窓４０ａ４、４０ｂ４の手前で塞き止められる。それにより、トナー搬送部材２３の弾性力を利用してトナーを上方に搬送させる構成においても、光透過式トナー残量検知を安定して精度良く行うことができるのである。

１・・電子写真感光体、Ｔ・・現像剤、４・・現像装置、１７・・現像剤担持体、１８ａ・・現像剤収納室、１８ｂ・・現像室、１８ｃ・・開口部、１８ｄ・・壁面、２２・・回転軸、２３・・現像剤搬送部材、Ｌ・・検知光、４０・・光透過部材、Ｗｂ・・底面、２４・・清掃部材、３０・・現像剤飛散抑制部材、３０ａ・・基部、３０ｂ・・先端

Claims (4)

1. 電子写真感光体に形成された静電像を現像剤により現像する現像装置であって、
   現像剤を担持して前記電子写真感光体に搬送する回転可能な現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体を備えた現像室と、
   前記現像剤が通過する開口部が設けられた壁面によって前記現像室と隔てられて配設され、前記現像室に供給する前記現像剤を収納した現像剤収納室と、
   前記現像剤収納室に回転自在に支持された回転軸と、
   前記回転軸の回転半径方向において一端が前記回転軸に取り付けられ、他端が前記現像剤収納室の内壁に接触することで変形し、前記回転軸が回転することで前記現像剤を搬送する可撓性を有する現像剤搬送部材と、
   前記現像剤収納室の現像剤の量を検知するために、検知光を前記現像剤収納室の内部に通過させるための光透過部材であって、前記回転軸の回転方向において前記開口部よりも上流側、かつ、前記回転軸の軸線を含む鉛直面と前記現像剤収納室を形成する底面とが交差する位置よりも下流側の前記現像剤収納室の壁面に取り付けられた光透過部材と、
   前記現像剤収納室の内壁に設けられ、前記光透過部材への現像剤の飛散を抑制する可撓性の現像剤飛散抑制部材と、
   を備え、
   前記現像剤飛散抑制部材は、前記回転軸の軸線方向における前記光透過部材とオーバーラップする範囲、かつ、前記光透過部材よりも下方に設けられていることを特徴とする現像装置。
2. 更に、前記回転軸の回転方向において前記現像剤搬送部材に対し上流側で、前記回転軸の回転半径方向において一端が前記回転軸に取り付けられ、他端が前記光透過部材を摺擦清掃する可撓性の清掃部材を有し、前記現像剤飛散抑制部材の弾性率は、前記清掃部材の弾性率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
3. 電子写真画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
   静電像が形成される電子写真感光体と、
   現像剤を担持して前記電子写真感光体に搬送し前記静電像を現像する回転可能な現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体を備えた現像室と、
   前記現像剤が通過する開口部が設けられた壁面によって前記現像室と隔てられて配設され、前記現像室に供給する前記現像剤を収納した現像剤収納室と、
   前記現像剤収納室に回転自在に支持された回転軸と、
   前記回転軸の回転半径方向において一端が前記回転軸に取り付けられ、他端が前記現像剤収納室の内壁に接触することで変形し、前記回転軸が回転することで前記現像剤を搬送する可撓性を有する現像剤搬送部材と、
   前記現像剤収納室の現像剤の量を検知するために、検知光を前記現像剤収納室の内部に通過させるための光透過部材であって、前記回転軸の回転方向において前記開口部よりも上流側、かつ、前記回転軸の軸線を含む鉛直面と前記現像剤収納室を形成する底面とが交差する位置よりも下流側の前記現像剤収納室の壁面に取り付けられた光透過部材と、
   前記現像剤収納室の内壁に設けられ、前記光透過部材への現像剤の飛散を抑制する可撓性の現像剤飛散抑制部材と、
   を備え、前記現像剤飛散抑制部材は、前記回転軸の軸線方向における前記光透過部材とオーバーラップする範囲、かつ、前記光透過部材よりも下方に設けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
4. 更に、前記回転軸の回転方向において前記現像剤搬送部材に対し上流側で、前記回転軸の回転半径方向において一端が前記回転軸に取り付けられ、他端が前記光透過部材を摺擦清掃する可撓性の清掃部材を有し、前記現像剤飛散抑制部材の弾性率は、前記清掃部材の弾性率よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載のプロセスカートリッジ。