JP6300064B2 - トナー量検知機構、現像装置、プロセスユニット、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー量検知機構、現像装置、プロセスユニット、及び画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、感光ドラム等の潜像担持体にトナーを供給する現像装置が設けられる。一般に、現像装置は、内部にトナーを収容するトナー収容部と、トナー収容部に収容されたトナーを感光ドラムに供給する現像ローラとを備える。トナー収容部の内部に収容されたトナーが、現像ローラを介して感光ドラムに供給されることで、感光ドラム表面の静電潜像の現像が行われる。

現像装置は、小型化及び低コスト化を図るため、全てのトナーを内部に収容するのではなく、トナーを収容したカートリッジを設け、このカートリッジから現像装置にトナーを供給する方式が主流になってきている。この場合、現像装置内のトナー量を検知し、トナーが少なくなったら、カートリッジから現像装置へトナーが補給される。このとき、カートリッジから現像装置へのトナー補給量が多すぎると、装置内の粉圧が上昇して補給口からトナーが噴出する恐れがある。一方、カートリッジから現像装置へのトナー補給量が少なすぎると、現像ローラ、ひいては感光ドラムへのトナーの供給量が不足する恐れがある。何れの場合でも、画質の劣化や異常なトナー漏れなど、印刷物の品質に悪影響を及ぼす。従って、画質を安定させるためには、現像装置内のトナー量を正確に検知し、カートリッジから現像装置へトナーを安定して定量的に補給する必要がある。特に、現像装置が小型化されると、現像装置に設けられるトナー収容部の内部容積も小さくなるため、現像装置内の現像剤の残量をより高精度に検知し、最適なタイミングでカートリッジから現像装置へ現像剤を補給することが重要となる。

例えば特許文献１には、現像剤収容部の内部に収容された現像剤（トナー）の残量を検知するための現像剤量検知装置が示されている。この現像剤量検知装置は、発光素子及び受光素子と、第１及び第２の導光部材を備える。発光素子から発する光が第１の導光部材に一端部から入射し、他端部に設けられた光出力面から出射される。この光出力面から出射された光が、第２の導光部材の一端部に設けられた光入力面から入射し、他端部から受光素子へと出射される。このときに受光素子が検知する光量により、現像剤収容部内の現像剤の残量が検知される。

上記の現像剤量検知装置には、清掃部材が設けられる。この清掃部材を光出力面及び光入力面に摺擦させてこれらの面に付着した現像剤を除去することで、検知精度の低下を防止している。しかし、このように清掃部材と光出力面及び光入力面とを摺擦させると、光出力面及び光入力面に静電気が帯電し、かえって光出力面及び光入力面に現像剤（トナー）が付着して、トナー量の検知精度が低下する恐れがある。

以上の実情に鑑み、本発明は、トナー収容部に収容されたトナー量の検知精度を向上させることを目的とするものである。

上記の目的を達成するために創案された本発明は、トナー収容部の内部に収容されたトナー量を検知するトナー量検知機構であって、発光素子と、受光素子と、一端部が前記発光素子と対向して配設され、他端部が前記トナー収容部の内部に設けられた第１導光部材と、一端部が前記受光素子と対向して配設され、他端部が前記トナー収容部の内部に設けられた第２導光部材と、前記第１導光部材の他端部に設けられた光出力面と、前記第２導光部材の他端部に設けられ、前記光出力面と間隔をおいて対向する光入力面と、前記光出力面及び前記光入力面と摺擦してこれらの面に付着したトナーを除去する摺擦部を有する清掃部材とを備え、各導光部材が、本体部と、前記本体部の一部を被覆し、前記光出力面あるいは前記光入力面を形成する被覆材とを有し、前記被覆材が、透光性を有し、且つ、前記摺擦部の材料に対する帯電性が前記本体部の材料よりも低い材料で形成されたものである。

このように、本発明のトナー量検知機構では、各導光部材の本体部の一部を被覆材で被覆し、この被覆材で光出力面及び光入力面を形成したことにより、各導光部材の本体部と被覆材とを、それぞれに要求される特性に応じた材料で形成することができる。従って、清掃部材の摺擦部と摺擦する被覆材を、摺擦部の材料に対する帯電性が本体部の材料よりも低い材料で形成することにより、光出力面及び光入力面の帯電を抑えることができる。これにより、光出力面及び光入力面へのトナーの付着を防止して、トナー量の検知精度を高めることができる。

本発明を適用する画像形成装置の実施の一形態を示す概略断面図である。 プロセスユニットの着脱方法を示す図である。 現像装置の概略断面図である。 現像装置の上部を開口した状態の斜視図である。 現像装置の上部を閉鎖した状態の斜視図である。 第１現像剤搬送部材と各導光部材の位置関係を示す斜視図である。 光出力面と光入力面との間に透過光路が形成される様子を示す側面図である。 第２導光部材の光入力面周辺の斜視図である。 清掃部材周辺の平面図である。 清掃部材で光出力面及び光入力面を清掃する様子を示す斜視図である。 他の実施形態に係る第２導光部材の光入力面周辺の斜視図である。 他の実施形態に係る清掃部材周辺の平面図である。 本発明の効果確認試験の結果（波形）を示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

図１は、本発明を適用する画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。まず、図１を参照して、画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。

図１に示す画像形成装置は、モノクロ画像形成装置である。その装置本体（画像形成装置本体）１００には、作像ユニットとしてのプロセスユニット１が着脱可能に装着されている。プロセスユニット１は、表面に画像を担持する像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２上の潜像を可視画像化する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード５等を備える。また、画像形成装置には、感光体２に対向する位置に、感光体２の表面を露光する露光手段としてのＬＥＤヘッドアレイ６が設けられる。

プロセスユニット１には、トナーカートリッジ７が着脱可能に設けられる。トナーカートリッジ７は、その容器本体２２に、現像装置４へ補給する現像剤（トナー）を収容するトナー収容部８を有する。さらに、本実施形態のトナーカートリッジ７は、クリーニングブレード５で除去されたトナー（廃トナー）を回収するトナー回収部９も一体的に有している。尚、本実施形態では、現像剤として、キャリアを含まないトナーのみからなる一成分系現像剤が使用される。また、トナーとして、母体がポリエステル系樹脂であるポリエステル系トナーが使用される。

画像形成装置は、プロセスユニット１のほか、記憶媒体としての用紙に画像を転写する転写装置１０と、用紙を供給する給紙装置１１と、用紙に転写された画像を定着させる定着装置１２と、用紙を装置外へ排出する排紙装置１３とを備える。

転写装置１０は、転写部材としての転写ローラ１４を備える。転写ローラ１４は、プロセスユニット１を装置本体１００に装着した状態で感光体２と当接しており、両者の当接部において転写ニップが形成されている。また、転写ローラ１４は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が印加されるようになっている。

給紙装置１１は、用紙Ｐを収容した給紙カセット１５や、給紙カセット１５に収容されている用紙Ｐを給送する給紙ローラ１６を備える。また、給紙ローラ１６に対して用紙搬送方向下流側には、搬送タイミングを計って用紙を二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ１７が設けてある。なお、用紙Ｐには、厚紙、はがき、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ等も含まれる。また、用紙以外の記録媒体として、ＯＨＰシート等を用いることも可能である。

定着装置１２は、定着部材としての定着ローラ１８と、加圧部材としての加圧ローラ１９とを備える。定着ローラ１８は、ヒータ等の加熱源（図示省略）によって加熱されるようになっている。加圧ローラ１９は、定着ローラ１８側へ加圧されて定着ローラ１８に当接し、その当接箇所において定着ニップが形成されている。

排紙装置１３は、一対の排紙ローラ２０を備える。排紙ローラ２０によって装置外に排出された用紙は、装置本体１００の上面を凹ませて形成された排紙トレイ２１上に積載されるようになっている。

続けて、図１を参照しつつ、本実施形態に係る画像形成装置の作像動作について説明する。

作像動作が開始されると、感光体２が回転駆動され、帯電ローラ３によって感光体２の表面が所定の極性に一様に帯電される。そして、図示しない読取装置又はコンピュータ等からの画像情報に基づいて、ＬＥＤヘッドアレイ６からの露光により、感光体２の帯電面に静電潜像が形成される。このように感光体２上に形成された静電潜像に、現像装置４によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、給紙ローラ１６の回転駆動が開始し、給紙カセット１５から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１７によって搬送を一旦停止される。その後、所定のタイミングでレジストローラ１７の回転駆動が開始し、感光体２上のトナー画像が転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Ｐを転写ニップへ搬送する。

このとき、転写ローラ１４には、感光体２上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、転写部において転写電界が形成されている。そして、この転写電界によって、感光体２上のトナー画像が用紙Ｐ上に転写される。なお、用紙Ｐに転写しきれなかった感光体２上の残留トナーは、クリーニングブレード５によって除去され、トナーカートリッジ７内のトナー回収部９へ回収される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着装置１２へと搬送され、定着ローラ１８と加圧ローラ１９との間の定着ニップを通過することにより加熱及び加圧されて、用紙Ｐ上のトナー画像が定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ２０によって装置外に排出され、排紙トレイ２１上にストックされる。

図２は、プロセスユニットの着脱方法を示す図である。図２に示すように、本実施形態では、装置本体１００の後部に設けられたカバー１０１が開閉可能となっている。また、カバー１０１を開いた状態にすると、図示しないリンク機構を介してＬＥＤヘッドアレイ６が上方へ退避するようになっている。このように構成されていることで、カバー１０１を開いた状態で、プロセスユニット１をＬＥＤヘッドアレイ６との干渉を回避しつつ後方（側方）から取り外すことが可能となっている。また、本実施形態では、トナーカートリッジ７がプロセスユニット１に装着された状態で、これらを一体的に装置本体１００の後方（側方）から着脱可能となっている。さらに、トナーカートリッジ７は、プロセスユニット１が装置本体１００に装着された状態と取り外された状態のいずれにおいても、プロセスユニット１に対して着脱可能となっている。

図３は、現像装置の概略断面図である。図３に示すように、現像装置４は、トナーを収容するトナー収容部としての現像ハウジング４０と、トナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ４１と、現像ローラ４１にトナーを供給する現像剤供給部材としての供給ローラ４２と、現像ローラ４１上に担持されたトナー量を規制する規制部材としての現像ブレード４３と、トナーを搬送する第１現像剤搬送部材４４及び第２現像剤搬送部材４５等を備える。

現像ローラ４１は、図３において反時計回りの方向に回転し、表面に保持した現像剤を現像ブレード４３及び感光体２との対向位置へと搬送する。

供給ローラ４２は、現像ローラ４１に当接しており、現像ローラ４１に対してカウンター方向（図３において反時計回り）に回転することで、現像ハウジング４０内のトナーを現像ローラ４１の表層まで供給する。なお、本実施形態では、現像ローラ４１と供給ローラ４２の回転数比を１に設定することで、良好なトナー供給機能を確保している。

現像ブレード４３は、その先端側で現像ローラ４１の表面に当接している。供給ローラ４２によって現像ローラ４１上に供給されたトナーは、現像ローラ４１と現像ブレード４３とのニップ部を通過することにより、厚さが規制されると同時に摩擦荷電させられる。

現像ハウジング４０の上部には、補給用のトナーを収容するトナーカートリッジ７が着脱可能に装着されている。なお、現像装置４及びトナーカートリッジ７とは、一体化されていてもよい。

現像ハウジング４０の上部には、トナーカートリッジ７内のトナーを現像ハウジング４０内へ補給するための補給口４０ａが形成されている。トナーの補給は、後述のトナー量検知機構による現像ハウジング４０内のトナー残量の検知結果に基づいて行われる。具体的には、現像ハウジング４０内のトナーが消費されてトナー量が所定値以下になったことをトナー量検知機構によって検知されると、予め設定されている時間だけトナーカートリッジ７が駆動され、所定量のトナーが現像ハウジング４０へ補給されるようになっている。

現像ハウジング４０の内部は、現像ローラ４１の軸方向とほぼ平行に配設された仕切り壁４６によって、補給口４０ａを配設した第１空間Ａと、現像ローラ４１や現像ブレード４３等の現像手段を配設した第２空間Ｂとに分割されている。本実施形態では、仕切り壁４６が上下方向に立設しており、第１空間Ａと第２空間Ｂが水平方向に隣接して配設されている。第１空間Ａ内には、第１現像剤搬送部材４４が配設され、第２空間Ｂ内には、第２現像剤搬送部材４５が配設されている。

図４に示すように、第１現像剤搬送部材４４及び第２現像剤搬送部材４５は、第１空間Ａ及び第２空間Ｂを分割する仕切り壁４６を挟んでほぼ対向する位置に配設されている。仕切り壁４６は、現像ローラ４１の軸方向の長さよりも短い。仕切り壁４６の両端部には、それぞれ主連通口４６ａが設けられ、これら主連通口４６ａの間に位置する仕切り壁４６の中間部には、補助連通口４６ｂが設けられている。そして、これら主連通口４６ａ及び補助連通口４６ｂを介して、第１空間Ａと第２空間Ｂが互いに連通している。第１現像剤搬送部材４４と第２現像剤搬送部材４５は、回転することによりトナーを軸方向に搬送するように構成されている。本実施形態では、第１現像剤搬送部材４４は、回転軸４４ａの外周に螺旋状に搬送羽根４４ｂを設けたスクリューで構成され、第２現像剤搬送部材４５は、回転軸４５ａの外周に螺旋状に搬送羽根４５ｂを設けたスクリューで構成される。図６に示すように、第１現像剤搬送部材４４は、軸方向の一部に搬送羽根４４ｂを設けない領域Ｑを有しおり、この領域Ｑに後述する第１及び第２導光部材５３，５４の互いに対向する端部（光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２）を配設している。

第１空間Ａには、仕切り壁４６の補助連通口４６ｂに隣接する位置に検知エリア（図７の透過光路Ｌ）を有する光透過方式のトナー量検知機構５０が配設されている。トナー量検知機構５０は、図６に示すように、光学素子としての発光素子５１及び受光素子５２と、現像ハウジング４０に設けられた第１の導光部材５３及び第２の導光部材５４を有する。発光素子５１及び受光素子５２は、例えば、現像ハウジング４０の外側に設けられ、画像形成装置本体１００に取り付けられる。

本実施形態では、図４及び図５に示すように、第１導光部材５３及び第２導光部材５４のそれぞれが、第１空間Ａの上方から第１空間Ａの内部に導入される。そして、第１導光部材５３の一端部は、現像ハウジング４０から外側に露出し、発光素子５１と対向するように配設される。第１導光部材５３の他端部は、現像ハウジング４０の第１空間Ａ内に配設される。一方、第２導光部材５４の一端部は、現像ハウジング４０から外側に露出し受光素子５２と対向するように配設される。第２導光部材５４の他端部は、現像ハウジング４０の第１空間Ａ内に配設される。図７に示すように、第１導光部材５３の他端部には、光出力面Ｐ１が設けられる。第２導光部材５４の他端部には、光入力面Ｐ２が設けられる。光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２は、仕切り壁４６の長手方向（現像剤搬送部材４４，４５の軸方向）に所定の間隔をおいて対向している。

第１導光部材５３は、本体部５３ａと、本体部５３ａの一部を被覆する被覆材５３ｂとを有する。第２導光部材５４は、本体部５４ａと、本体部５４ａの一部を被覆する被覆材５４ｂとを有する。

本体部５３ａ，５４ａは、導光部材５３，５４の主要な部分を構成している。第１導光部材５３の本体部５３ａ一端部は発光素子５１と対向し、他端部には平坦面５３ａ１が設けられる。第２導光部材５４の本体部５４ａの一端部は受光素子５２と対向し、他端部には平坦面５４ａ１が設けられる。各本体部５３ａ，５４ａの平坦面５３ａ１，５４ａ１は、軸方向と直交し、軸方向で互いに対向している。本実施形態では、本体部５３ａ，５４ａの他端部に、下方に延在する延在部５３ａ２，５４ａ２が設けられ、この延在部５３ａ２，５４ａ２に、互いに対向する平坦面５３ａ１，５４ａ１が設けられる。本体部５３ａ，５４ａの中間部には、現像ハウジング４０に固定される平板状の固定部５３ａ３，５４ａ３が設けられる。本体部５３ａ，５４ａは、透光性を有する材料で形成され、例えば、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂で形成される。この他、本体部５３ａ，５４ａを光学ガラスや光ファイバーで形成することもできる。本実施形態では、本体部５３ａ，５４ａがポリカーボネート樹脂で一体成形される。

被覆材５３ｂ，５４ｂは、本体部５３ａ，５４ａの一部を被覆する。具体的に、図７及び図８に示すように、被覆材５３ｂは、本体部５３ａの他端部に設けられた平坦面５３ａ１を被覆し、第１導光部材５３の光出力面Ｐ１を形成する。同様に、被覆材５４ｂは、本体部５４ａの他端部に設けられた平坦面５４ａ１を被覆し、第２導光部材５４の光入力面Ｐ２を形成する。尚、図８は、第２導光部材５４の光入力面Ｐ２周辺を示しているが、第１導光部材５３の光出力面Ｐ１周辺も同様であるため、図示は省略している。

被覆材５３ｂ，５４ｂは、透光性を有し、且つ、後述する清掃部材６０の摺擦部６０ａの材料（本実施形態ではＰＥＴ）に対する帯電性が、本体部５３ａ，５４ａの材料（本実施形態ではポリカーボネート樹脂）よりも低い材料で形成される。具体的には、ポリエチレンやポリエステル系樹脂（例えばＰＥＴ）を使用することができる。尚、帯電性の測定は、ＪＩＳ Ｃ６１３４０−２−２：２０１３に記載された方法で行うことができる。また、透光性を有する材料とは、光を透過可能な材料のことを言い、有色か無色かは問わない。

被覆材５３ｂ，５４ｂは、例えば透光性フィルムを有する構成とされ、本体部５３ａ，５４ａの平坦面５３ａ１，５４ａ１に貼付される。本実施形態では、被覆材５３ｂ，５４ｂが、透光性フィルムの裏面に粘着層を有する透光性テープで構成され、透光性フィルムの表側の面（粘着層と反対側の面）が光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２を構成する。透光性テープは、透光性フィルムだけでなく、粘着層も透光性を有する。透光性テープとしては、例えば、ポリエチレンフィルムの裏面に粘着層を有するポリエチレンテープを使用することができる。この他、透光性テープとして、ＰＥＴテープや、いわゆるセロハンテープを使用することもできる。

被覆材５３ｂ，５４ｂは、本体部５３ａ，５４ａの平坦面５３ａ１，５４ａ１の全面を覆うことが好ましい。しかし、上記のように、被覆材５３ｂ，５４ｂが透光性フィルムあるいは透光性テープである場合、平坦面５３ａ１，５４ａ１に対し、この面と全く同じ大きさの透光性フィルムあるいは透光性テープをはみ出さずに貼付することは現実的には不可能である。従って、本実施形態では、図８に示すように、被覆材５３ｂ，５４ｂが平坦面５３ａ１，５４ａ１よりも僅かに小さく形成され、被覆材５３ｂ，５４ｂの外縁全周が平坦面５３ａ１，５４ａ１の外縁よりも内側に配される。この場合、被覆材５３ｂ，５４ｂの平坦面５３ａ１，５４ａ１への貼付作業が容易化されると共に、被覆材５３ｂ，５４ｂの使用量を抑えて材料コストを低減することができる。

透光性フィルムの厚さは、１０μｍ以上、望ましくは５０μｍ以上とすることが好ましい。また、透光性フィルムの厚さは、２００μｍ以下、望ましくは１５０μｍ以下、より望ましくは１００μｍ以下とすることが好ましい。また、透光性フィルムの表側の面（光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２）の摩擦係数は、本体部５３ａ，５４ａの平坦面５３ａ１，５４ａ１の摩擦係数よりも小さい。

第１現像剤搬送部材４４の回転軸４４ａには、図９に示すように、清掃部材６０と、清掃部材６０を回転方向後方側から押さえる押さえ部材６１とが設けられている。清掃部材６０は、第１導光部材５３の光出力面Ｐ１及び第２導光部材５４の光入力面Ｐ２と摺擦する摺擦部６０ａを有する。清掃部材６０のうち、少なくとも摺擦部６０ａは、可撓性を有する部材からなり、例えば樹脂、具体的にはポリエステル系樹脂からなり、本実施形態ではポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）からなる。本実施形態では、清掃部材６０が一枚のＰＥＴシートで構成される。清掃部材６０の先端の軸方向幅Ｗ１（摺擦部６０ａ，６０ａの端部間距離、図９参照）は、光出力面Ｐ１と光入力面Ｐ２との軸方向間隔Ｗ２（透過光路Ｌの長さ、図７参照）よりも若干大きく設定される。なお、清掃部材６０は、第１現像剤搬送部材４４の回転軸４４ａに対して傾斜して配設されていない（すなわち、回転軸４４ａの軸方向を含む平面と平行である）ため、搬送羽根４４ｂとは異なり、軸方向へのトナー搬送機能は有していない。

第１現像剤搬送部材４４には、図６に示すように、清掃部材６０よりもトナー搬送方向上流側に位置する回転軸４４ａ上に、トナーを撹拌するための可撓性を有する撹拌羽根７０が取り付けられている。撹拌羽根７０は、例えばＰＥＴシートなどの可撓性を有する部材で構成されており、本実施形態では上記清掃部材６０と一体化されている。撹拌羽根７０は、清掃部材６０と別体で構成してもよい。このように、撹拌羽根７０を取り付けることにより、補給されたトナーと現像ハウジング４０内のトナーとの混合が促進される。なお、撹拌羽根７０は、回転軸４４ａに対して傾斜して配設されていないため、搬送羽根４４ｂとは異なり、軸方向へのトナー搬送機能を有していない。また、撹拌羽根７０が回転した際（撹拌時）に、撹拌羽根７０がトナーから受ける負荷を軽減するために、撹拌羽根７０には、トナーを通過させる通過孔７０ａが設けられる。

第１及び第２の現像剤搬送部材４４，４５が回転すると、それらは互いに反対方向にトナーを搬送する。各現像剤搬送部材４４，４５によって第１空間Ａと第２空間Ｂのそれぞれの端部まで搬送されたトナーは、それ以上軸方向に移動できないので、各主連通口４６ａを通って他方の空間内（空間Ａから空間Ｂ、又は空間Ｂから空間Ａ）に送り込まれる。そして、各空間Ａ，Ｂ内に送り込まれたトナーは、第１及び第２現像剤搬送部材４４，４５によって各空間Ａ，Ｂの上記端部とは反対側の端部へと搬送され後、各主連通口４６ａを通って元の領域内に戻される。この動作を繰り返し行うことにより、トナーが第１空間Ａと第２空間Ｂとの間で循環する。

これと同時に、トナー量検知機構５０により、現像ハウジング４０内のトナー残量が検知される。具体的に、発光素子５１から発する光が、第１導光部材５３の一端部に入射した後、第１の導光部材５３の他端部に設けられた光出力面Ｐ１から出射する。そして、第１導光部材５３の光出力面Ｐ１から出射した光が、透過光路Ｌ（図７参照）を通過して第２導光部材５４の他端部に設けられた光入力面Ｐ２から入射した後、第２導光部材５４の一端部から出射し、受光素子５２へと到達する。

このとき、第１現像剤搬送部材４４が回転することで、これに固定された清掃部材６０が回転し、摺擦部６０ａが湾曲しながら光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２の両方に摺擦する。これにより、光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２に付着したトナーが掻き取られ、光出力面Ｐ１から光入力面Ｐ２への光の透過が良好に維持される。このとき、図１０に示すように、清掃部材６０の先端の軸方向中間部を押さえ部材６１で押さえながら、清掃部材６０を光出力面Ｐ１と光入力面Ｐ２との間を通過させることで、清掃部材６０の先端の軸方向中間部が回転方向先行側に膨出するように湾曲し、これにより摺擦部６０ａを光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２の全面に摺擦させることができる。

また、清掃部材６０が回転することにより、現像ハウジング４０内に収容されたトナーが掻き上げられ、この掻き上げられたトナーが光出力面Ｐ１と光入力面Ｐ２との間を通過する。こうしてトナーが光出力面Ｐ１と光入力面Ｐ２との間を通過するときは、透過光路Ｌがトナーにより遮断されるため、受光素子５２まで光が到達しない。ここで、現像ハウジング４０内にトナーが十分に存在する状態では、清掃部材６０によって掻き上げられるトナーの量が多いため、掻き上げられたトナーで透過光路Ｌが遮断される時間は比較的長い。一方、印刷などでトナーが消費され、現像ハウジング４０内のトナー量が少なくなると、清掃部材６０によって掻き上げられるトナーの量が少なくなり、掻き上げられたトナーで透過光路Ｌが遮断される時間が短くなる。従って、受光素子５２が所定以上の光量を受光する時間（受光時間）に基づいて、現像ハウジング４０内のトナー量を検知することができる。具体的には、受光素子５２の受光時間が所定以下であれば、現像ハウジング４０内に十分な量のトナーが収容されていると判定される。一方、受光素子５２の受光時間が所定値を超えていれば、現像ハウジング４０内のトナー量が不足していると判定される。この場合、予め設定されている時間だけトナーカートリッジ７が駆動され、所定量のトナーが現像ハウジング４０へ補給される。

上記のように、清掃部材６０の摺擦部６０ａと光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２とを摺擦させることで、光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２への帯電が懸念される。しかし、本実施形態では、導光部材５３，５４の本体部５３ａ，５４ａの他端部を被覆材５３ｂ，５４ｂで被覆し、この被覆材５３ｂ，５４ｂで光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２を形成することで、本体部５３ａ，５４ａ及び被覆材５３ｂ，５４ｂに、それぞれに適した材料を使用することができる。従って、被覆材５３ｂ，５４ｂを、摺擦部６０ａの材料（ＰＥＴ）に対する帯電性が、本体部５３ａ，５４ａの材料（ポリカーボネート樹脂）よりも低い材料で形成することで、被覆材５３ｂ，５４ｂに設けられる光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２の帯電を抑えることができる。本実施形態のように、清掃部材６０の摺擦部６０ａがポリエステル系樹脂（特にＰＥＴ）である場合、被覆材５３ｂ，５４ｂをポリエチレンで形成すれば、両者の摺擦による帯電が抑えられる。また、本実施形態のようにトナーがポリエステル系である場合、上記のように被覆材５３ｂ，５４ｂをポリエチレンで形成することで、トナーと光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２との摺擦による帯電も抑えることができる。すなわち、摺擦部６０ａをＰＥＴ、被覆材５３ｂ，５４ｂをポリエチレンで形成し、トナーをポリステル系とすることで、光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２の帯電を確実に防止することができる。

現像ハウジング４０内のトナーは、通常、マイナスに帯電されるが、現像ローラ４１に一旦担持され、規制ブレード４３で規制されたトナーは、プラスに帯電することもある。上記のように、光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２の帯電を防止することで、マイナスに帯電した通常のトナーだけでなく、プラスに帯電したトナーも、光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２に付着することが防止される。

一方、本体部５３ａ，５４ａは、清掃部材６０の摺擦部６０ａやトナーとの摩擦による帯電を考慮しなくてよいため、材料の選択の幅が広がる。本実施形態では、上記のように、本体部５３ａ，５４ａが透光性に優れたポリカーボネート樹脂で形成される。このとき、本体部５３ａ，５４ａの他端部は、摩擦係数や表面粗さを小さくする必要がないため、成形精度が緩和される。また、アクリル樹脂は、透光性が高い一方で、帯電性が非常に高く、一般に導光部材の材料としては不向きであるが、上記のように被覆材５３ｂ，５４ｂで光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２を形成することで、本体部５３ａ，５４ａをアクリル樹脂で形成することも可能となる。

また、被覆材５３ｂ，５４ｂとしての透光性フィルム（本実施形態では透光性フィルム）を、本体部５３ａ，５４ａの他端部に設けられた平坦面５３ａ１，５４ａ１に貼付することで、平坦面５３ａ１，５４ａ１の表面粗さが大きい場合でも、平滑な光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２が得られる。また、被覆材５３ｂ，５４ｂとして、透光性フィルムの裏面に粘着層を有する透光性テープ（本実施形態ではポリエチレンテープ）を使用することで、被覆材５３ｂ，５４ｂの本体部５３ａ，５４ａへの固定が容易化される。さらに、透光性テープの粘着層によって、本体部５３ａ，５４ａの平坦面５３ａ１，５４ａ１に設けられた微小凹部が埋められるため、光の乱反射を防いで透過光量を上げることができ、検知精度をさらに高めることができる。

また、上記のように、被覆材５３ｂ，５４ｂを構成する透光性フィルムの厚さを１０μｍ以上とすることで、清掃部材６０の摺擦部６０ａとの摺擦による摩耗に対する耐久性を高めることができる。また、透光性フィルムの厚さを２００μｍ以下とすることで、平坦面５３ａ１，５４ａ１と被覆材５３ｂ，５４ｂとの境界に形成される段差を小さくすることができるため、この段差に清掃部材６０の摺擦部６０ａが引っ掛かって清掃不良が生じる事態を防止できる。

なお、本発明の実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは可能である。例えば、被覆材５３ｂ，５４ｂの貼付の仕方は上記に限らず、図１１に示すように、被覆材５３ｂ，５４ｂを、本体部５４ａの平坦面５３ａ１，５４ａ１とその両側の側面５４ａ４に回り込ませて貼付してもよい。この場合、平坦面５３ａ１，５４ａ１の端部まで被覆材５３ｂ，５４ｂを設けることができるため、被覆材５３ｂ，５４ｂと平坦面５３ａ１，５４ａ１との境界の段差を減らすことができる。

また、上記の実施形態では、清掃部材６０が１枚のＰＥＴシートで構成された場合を示したが、これに限られない。例えば、清掃部材６０のうち、摺擦部６０ａをＰＥＴシートで形成し、他の部分を別体に形成してもよい。例えば図１２に示すように、ステンレス鋼の薄板等からなる板状部材６０ｂの軸方向両側にＰＥＴシートからなる一対の摺擦部６０ａを設けてもよい。あるいは、板状部材の表面に樹脂（例えばポリエチレン）をコーティングしたもので、清掃部材６０を構成してもよい（図示省略）。

また、上記の実施形態では、被覆材５３ｂ，５４ｂを透光性テープで構成した場合を示したが、これに限らず、例えば、被覆材５３ｂ，５４ｂとしての透光性フィルムを、別途の接着剤等で平坦面５３ａ１，５４ａ１に貼付してもよい。また、被覆材５３ｂ，５４ｂは透光性フィルムを有する構成に限らず、例えば、本体部５３ａ，５４ａの平坦面５３ａ１，５４ａ１にポリエチレンコーティングを施すことで、被覆材５３ｂ，５４ｂを構成してもよい。

また、上記の実施形態では、本発明を、現像装置４の現像ハウジング４０の内部に現像剤として収容されるトナーの量を検知するトナー量検知機構５０に適用した場合を示したが、これに限られない。例えば、トナー回収部に収容された廃トナーの量を検知するために、本発明のトナー量検知機構を適用することができる。

また、上述の実施形態では、本発明のトナー量検知機構をモノクロ画像形成装置に適用した場合を説明したが、これに限らず、例えばカラー画像形成装置にも適用可能である。また、本発明を適用可能な画像形成装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等も含まれる。

本発明の効果を確認するために、以下の試験を行った。この試験では、図３〜１０に示す実施形態の現像装置４を用いた。清掃部材６０には、ＰＥＴシートを用いた。トナーは、ポリエステル母体の一成分系トナーを用いた。そして、導光部材５３，５４の本体部５３ａ，５４ａの平坦面５３ａ１，５４ａ１に被覆材５３ｂ，５４ｂとして厚さ１００μｍのポリエチレンテープを用いた状態で行った試験を実施例とした。一方、本体部５３ａ，５４ａの平坦面５３ａ１，５４ａ１に被覆材を設けず、平坦面５３ａ１，５４ａ１で光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２を形成した状態で行った試験を比較例とした。

発光素子５１に電圧を入力し、受光素子５２にオシロスコープを接続し、発光素子５１を発光させながら現像剤搬送部材４４，４５を駆動した。このときの受光素子５２の受光状態を、実施例及び比較例のそれぞれにおいてオシロスコープで検出した。その結果を図１３に示す。受光素子５２が受光した場合（透過光路Ｌが遮断されない場合）は電圧低下により０Ｖを検出し、受光素子５２が受光しない場合（透過光路Ｌが遮断された場合）は５Ｖの電圧が検出される回路となっている。従って、基準値以上の電圧が検出された時間（図１３の波形が基準値の線よりも上側にある時間、遮光時間）が所定値を超えていれば、トナー収容部内のトナー量が正常であり、遮光時間が所定値以下であれば、トナー収容部内のトナー量が不足していると判定される。

テープ（被覆材）を貼付しなかった比較品は、波形が不安定である。これは、光出力面Ｐ１及び光入力面Ｐ２にトナーが付着したことによると考えられる。このように波形が不安定であると、遮光時間を正確に検出できず、トナー量の検知精度が低下する。一方、テープ（被覆材）を貼付した実施品は、波形が安定している。従って、本発明によれば、遮光時間を正確に検出することができ、トナー収容部内に収容されたトナー量を正確に検知することができることが確認された。

１ プロセスユニット
４ 現像装置
４０ 現像ハウジング（トナー収容部）
４１ 現像ローラ
４２ 供給ローラ
４４，４５ 現像剤搬送部材
５０ トナー量検知機構
５１ 発光素子
５２ 受光素子
５３ 第１導光部材
５４ 第２導光部材
５３ａ，５４ａ 本体部
５３ｂ，５４ｂ 被覆材
６０ 清掃部材
６０ａ 摺擦部
Ｌ 透過光路
Ｐ１ 光出力面
Ｐ２ 光入力面

特開２０１２−１５５１４１号公報

Claims (10)

1. トナー収容部の内部に収容されたトナー量を検知するトナー量検知機構であって、
   発光素子と、受光素子と、一端部が前記発光素子と対向して配設され、他端部が前記トナー収容部の内部に設けられた第１導光部材と、一端部が前記受光素子と対向して配設され、他端部が前記トナー収容部の内部に設けられた第２導光部材と、前記第１導光部材の他端部に設けられた光出力面と、前記第２導光部材の他端部に設けられ、前記光出力面と間隔をおいて対向する光入力面と、前記光出力面及び前記光入力面と摺擦してこれらの面に付着したトナーを除去する摺擦部を有する清掃部材とを備え、
   各導光部材が、本体部と、前記本体部の一部を被覆し、前記光出力面あるいは前記光入力面を形成し、前記摺擦部と摺擦する被覆材とを有し、
   前記被覆材が、透光性を有し、且つ、前記摺擦部の材料に対する帯電性が、前記本体部の材料よりも低い材料で形成され、
   前記摺擦部を樹脂で形成すると共に、前記被覆材をポリエチレン又はポリエステル系樹脂で形成したトナー量検知機構。
2. 前記摺擦部をポリエチレンテレフタラートで形成すると共に、前記被覆材をポリエチレンで形成した請求項１記載のトナー量検知機構。
3. トナーの母体がポリエステル系樹脂である請求項２記載のトナー量検知機構。
4. 前記被覆材が透光性フィルムを有する請求項１〜３の何れかに記載のトナー量検知機構。
5. 前記被覆材が、前記透光性フィルムの裏面に粘着層を有する透光性テープからなる請求項４記載のトナー量検知機構。
6. 前記透光性フィルムの厚さが、１０μｍ以上２００μｍ以下である請求項４又は５記載のトナー量検知機構。
7. 前記本体部が、ポリカーボネート樹脂、又は、アクリル樹脂からなる請求項１〜６の何れかに記載のトナー量検知機構。
8. トナーを収容するトナー収容部と、前記トナー収容部の内部に設けられ、回転することによりトナーを搬送する現像剤搬送部材と、前記トナー収容部に収容されたトナー量を検知する請求項１〜７の何れかに記載のトナー量検知機構とを備え、前記現像剤搬送部材に前記清掃部材が取り付けられ、前記現像剤搬送部材と共に前記清掃部材を回転させることにより、前記清掃部材の摺擦部で前記光出力面及び光入力面を清掃する現像装置。
9. 請求項８記載の現像装置を備えたプロセスユニット。
10. 請求項９記載のプロセスユニットを備えた画像形成装置。