JP4574720B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は電子写真画像形成装置、電子写真画像形成装置で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。そして、電子写真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（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。

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、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と像担持体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本体に対して着脱可能とする物である。さらに、少なくとも帯電手段と像担持体とを一体的にカートリッジ化して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１参照）。 特許文献１では、画像形成装置本体などに取り付けられたＬＥＤなどの発光部により発光された検知光を、画像形成装置或いはプロセスカートリッジに取り付けられたライトガイド及び光透過窓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の外へ出射される。その後、検知光は、同じく画像形成装置本体或いは現像剤収納容器に取り付けられたライトガイドにより画像形成装置本体などに取り付けられたフォトトランジスタなどの受光部へ導かれる。

一般的に、現像剤収納容器の内部には、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。検知光は、現像剤搬送部材の回転及び現像剤によって遮られる。そして、現像剤残量が少なくなるほど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推測することができる。斯かる方法が光透過式現像剤残量検知である。

また、光透過式現像剤残量検知では、検知精度を向上させるために、一つの回転軸に２つの現像剤搬送部材を設けたもの（特許文献２参照）や、一つの回転軸に現像剤搬送部材と、光透過窓を清掃する清掃部材を設けたもの（特許文献３参照）がある。

特開２００３−１３１４７９号公報（第８頁、第８図） 特登録０３６７３７９５号公報（第１６頁、第１図） 特開平４−９７１７９号公報（第１図）

しかしながら従来例では、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たり、本実施例で説明するように、可撓性を持った現像剤搬送部材の復元力を利用して、現像剤を搬送させたりする場合には、現像材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、可撓性シート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、飛散した現像剤が検知光を遮るため、光透過式現像剤残量検知における検知精度に影響を及ぼす場合がある。

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、光透過式現像剤残量検知の精度を向上させた現像装置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する為の本発明に係る代表的な構成は、電子写真画像形成装置に用いられる現像装置において、電子写真感光体に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像剤担持体と、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、前記現像剤収納室の内部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、前記開口よりも上流側、且つ、前記現像剤収納室を形成する底面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、を有し、前記回転軸には、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、前記回転軸の回転にともなって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に設けられ、前記回転軸が回転することで前記光透過部材と摺擦する清掃部材と、前記清掃部材が前記光透過部材を通過した際に、前記現像剤搬送部材に対し前記回転軸の回転方向下流側で、且つ、前記光透過部材よりも上流側に配設された受け部であって、前記回転軸が回転することで前記現像剤搬送部材から落ちてくる現像剤を受ける受け部と、が備えられており、前記光透過部材は、前記検知光を前記現像剤収納室の内部へ投光する投光窓と、前記現像剤収納室の内部を通過した前記検知光を受光する受光窓と、を有し、前記投光窓と前記受光窓とは前記回転軸の回転軸方向に沿って対向して配置されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、受け部を現像剤搬送部材よりも下流側に設けることで、現像剤搬送部材から落下してくる現像剤を受け止めることができる。また、清掃部材が光透過部材を通過した直後において、受け部を光透過部材よりも上流側に設けることで、飛散した現像剤が光透過部材に付着する量を抑制することができる。従って、本発明は、精度良く現像剤残量検知を行うことができる。

本発明に係るプロセスカートリッジの断面図 本発明に係る画像形成装置の断面図 本発明に係る光透過部材の概略図 本発明に係る回転軸の概略図 トナー量に応じたトナー搬送部材と清掃部材の説明図 本発明に係る清掃部材の概略図 本発明に係るトナー残量検知光路の説明図 本発明に光学式トナー残量検知の説明図 本発明に係るトナー搬送の説明図 第二実施例に係る回転軸の斜視図 第三実施例に係る回転軸の斜視図 第三実施例に係る回転軸を具備したプロセスカートリッジの断面図 第四実施例に係るトナー搬送の説明図

（実施例１）
図２に、本発明に係る電子写真画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例において、電子写真画像形成装置は、カラー電子写真画像形成装置とされる。ただし、本発明は斯かるカラー電子写真画像形成装置に限定されるものではなく、モノカラー電子写真画像形成装置でも良く、更には、他の種々の電子写真画像形成装置に適用し得る。

先ず、本実施例のカラー電子写真画像形成装置の全体構成について説明する。

（画像形成装置の全体構成）
図２は、本実施例の電子写真画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の電子写真画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザービームプリンタである。電子写真画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、電子写真画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは電子写真画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。

電子写真画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
尚、本実施例では、第１〜第４の画像形成部の構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。

即ち、本実施例では、電子写真画像形成装置１００は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された４個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、図示矢印Ａ方向（時計方向）に図示しない駆動手段（駆動源）により回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラム１の表面を均一に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段としてのスキャナユニット（露光装置）３が配置されている。又、感光体ドラム１の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像装置（以下、現像ユニット）４、転写後の感光体ドラム１の表面に残った現像剤（以下、トナー）を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材６が配置されている。更に、４個の感光体ドラム１に対向して、感光体ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。感光体ドラム１の回転方向において、帯電ローラ２による帯電位置、スキャナユニット３による露光位置、現像ユニット４による現像位置、中間転写ベルト５へのトナー像の転写位置、クリーニング部材６によるクリーニング位置は、この順番で設けられている。

尚、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤として非磁性一成分現像剤、即ち、トナーを用いる。又、本実施例では、現像ユニット４は、現像剤担持体としての現像ローラを感光体ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施例では、現像ユニット４は、感光体ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム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。

本実施例では、感光体ドラム１と、感光体ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニング部材６とは、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、電子写真画像形成装置本体に設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、電子写真画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。

中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光体ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、駆動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、従動ローラ５３に掛け渡されている。

中間転写ベルト５の内周面側には、各感光体ドラム１に対向するように、一次転写手段としての、４個の一次転写ローラ８が並設されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を感光体ドラム１に向けて押圧し、中間転写ベルト５と感光体ドラム１とが接触する一次転写部Ｎ１にニップ（一次転写ニップ）を形成する。そして、一次転写ローラ８に、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。

又、中間転写ベルト５の外周面側において二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に圧接し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが接触する二次転写部Ｎ２にニップ（二次転写ニップ）を形成する。そして、二次転写ローラ９に、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源（高圧電源）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト５上のトナー像が記録材１２に転写（二次転写）される。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。

画像形成時には、先ず、感光体ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット３から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム１の表面が走査露光され、感光体ドラム１上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで、感光体ドラム１上に形成された静電像は、現像ユニット４によってトナー像として現像される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ８の作用によって中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。

例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が順次に重ね合わせて一次転写される。

その後、中間転写ベルト５の移動と同期が取られて記録材１２が二次転写部Ｎ２へと搬送され、記録材１２を介して中間転写ベルト５に当接している二次転写ローラ９の作用によって、中間転写ベルト５上の４色トナー像は、一括して記録材１２上に二次転写される。

トナー像が転写された記録材１２は、定着手段としての定着装置１０に搬送される。定着装置１０において記録材１２に熱及び圧力を加えられることで、記録材１２にトナー像が定着される。

又、一次転写工程後に感光体ドラム１上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材６によって除去され、除去トナー室に回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１によって清掃される。

尚、電子写真画像形成装置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）
次に、図１を参照して、本実施例のプロセスカートリッジ７について更に説明する。図１は、電子写真画像形成装置本体１００に装着された状態とされるプロセスカートリッジ７の主断面図である。

本実施例にて、イエロー色のトナーを収納したカートリッジ７Ｙ、マゼンタ色のトナーを収納したカートリッジ７Ｍ、シアン色のトナーを収納したカートリッジ７Ｃ、ブラック色のトナーを収納したカートリッジ７Ｋは、同一構成である。

プロセスカートリッジ７は、感光体ユニット１３と、現像ユニット４とに分かれている。以下、各ユニットついて説明する。

感光体ユニット１３は、感光体ドラム１、帯電ローラ２及びクリーニング部材６を備えている。

感光体ユニット１３のクリーニング枠体１４には、感光体ドラム１が不図示の軸受を介して回転自在に取り付けられている。そして、感光体ユニット１３に駆動モータ（不図示）の駆動力を伝達することにより、感光体ドラム１を画像形成動作に応じて矢印Ａ方向に回転駆動させる。感光体ドラム１の周上には、前述した通り帯電ローラ２、クリーニング部材６が配置されている。クリーニング部材６によって感光体ドラム１表面から除去された残留トナーは、除去トナー室１４ａに落下する。

クリーニング枠体１４には、帯電ローラ軸受１５が、帯電ローラ２の中心と感光体ドラム１の中心を通る矢印Ｃ方向に移動可能に取り付けられている。帯電ローラ２の軸２ａは、帯電ローラ軸受１５に回転可能に取り付けられており、帯電ローラ軸受１５は、帯電ローラ加圧部材１６により感光体ドラム１に向かって加圧された状態である。

現像ユニット４の現像容器（以下、現像枠体）１８には、トナーを収納する現像剤収納室（以下、トナー室）１８ａと、感光体ドラム１と接触して矢印Ｄ方向に回転する現像剤担持体としての現像ローラ１７が配置された現像室１８ｂとが設けられている。

本実施例にて、現像室１８ｂは、トナー室１８ａに対して上方に配置され、トナー室１８ａと現像室１８ｂとは、トナー室１８ａの上方に位置した開口部１８ｃにて連通している。

現像室１８ｂ内の現像ローラ１７は、現像枠体１８の両側にそれぞれ取り付けられた軸受（不図示）により回転可能に現像枠体１８に支持されている。

また、現像ローラ１７の周上には、現像ローラ１７に接触して矢印Ｅ方向に回転する現像剤供給部材（以下、トナー供給ローラ）２０と現像ローラ１７上のトナー層を規制するための現像ブレード２１がそれぞれ配置されている。

現像枠体１８のトナー室１８ａには、回転軸２２が回転可能に支持されている。回転軸２２には、収容されたトナーを撹拌すると共にトナー供給ローラ２０へトナーを搬送するための現像剤搬送部材（以下、トナー搬送部材）２３が設けられている。また、回転軸２２には、投光窓である光透過窓４０ａ及び受光窓である光透過窓４１ａを清掃する清掃部材２４と、トナー搬送部材からトナー容器内へ落下してくるトナーを受け止める受け部２５が設けられている。回転軸２２については、後で更に詳しく述べる。

更に、トナー室１８ａを構成する壁面Ｗａの外壁長手方向中央付近には、光透過式現像剤残量検知（以下、トナー残量検知）を行うためのトナー検知部材として、発光ガイド部４０と受光ガイド部４１と検知部４３が一体で形成された光透過部材４２が配設される。光透過部材４２の形状についても、後述する。

また、現像ユニット４は、軸受部材１９Ｒ（１９Ｌ）に設けられた穴１９Ｒａ（１９Ｌａ）に嵌合する軸２６Ｒ及び２６Ｌを中心にして感光体ユニット１３に回動自在に結合されている。プロセスカートリッジ７の画像形成時においては、現像ユニット４は、加圧バネ２７により付勢されているため、軸２６Ｒ、２６Ｌを中心に回転し、現像ローラ１７が感光体ドラム１に当接している。

（トナー搬送方法）
次に、本実施例におけるトナー搬送構成について説明する。トナー室１８ａは、プロセスカートリッジ７が電子写真画像形成装置本体１００に装着された状態にて、即ち、図１に示す姿勢にて、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、且つ、開口部１８ｃよりも上流側でトナー搬送部材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付勢されて変形させられる。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（他端）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、接触部Ｗａ１及び非接触部Ｗａ２よりもトナー搬送部材２３の回転方向下流側にある開口部１８ｃへ向けて重力に反して跳ね上げられる。本発明において、接触部Ｗａ１と非接触部Ｗａ２の境界点ｐは、光透過窓４０ａ及び４１ａよりも上方に設けられている。

（光透過部材）
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本実施例における光透過部材４２の概略図である。本実施例では、発光ガイド部４０と受光ガイド部４１の間に、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４３が形成されている。検知部４３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４３Ａを備えた箱状の空間である。つまり、検知部４３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４３ａ、４３ｂ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４３ｃ、４３ｄと、開口４３Ａに対向する壁面４３ｅを有する。本実施例では、光透過部材４２は、発光ガイド部４０及び受光ガイド部４１と、検知部４３が一体で形成されている。

（回転軸の構成）
本発明における回転軸２２について説明する。図４（ａ）及び図４（ｂ）は本発明における回転軸２２の概略図である。

図４（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、ポリフェニレンスルフィドフィルム、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に固定されている。トナー搬送部材２３は、回転軸中心から接触部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＝３０度の位相で設けられている。清掃部材２４は面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。トナー搬送部材２３に対し清掃部材２４を３０度の位相で設けるのは、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したものである。図５（ａ）と図５（ｂ）は、トナー搬送部材２３が清掃部材２４に接触した場合の説明図である。図５（ａ）はトナー搬送部材２３によって搬送されるトナー量が多い時、図５（ｂ）は搬送されるトナー量が少ない時の様子を説明したものである。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、トナー搬送部材２３が清掃部材２４に接触すると、トナー搬送部材２３が搬送するトナー量によって、光透過窓４０ａ及び４１ａに対する清掃部材２４の当接状態が異なる。つまり、トナー搬送部材２３によって搬送されるトナー量が多い程、清掃部材２４はトナー搬送部材２３によって回転方向上流側に押し下げられる。清掃部材２４の光透過窓４０ａ及び４１ａへの当接状態が異なれば、光透過窓４０ａ及び４１ａの表面に付着したトナーを払拭する状態も異なるため、光透過式トナー残量検知精度がばらつく原因となる。光透過式トナー残量検知精度を向上させるためには、トナー搬送部材２３と清掃部材２４は接触しない方が望ましい。よって、上述したように、本実施例ではトナー搬送部材２３に対する清掃部材２４の位相は、略３０度で取り付けられている。ただし、トナー搬送部材２３に対する清掃部材２４の位相は、上述したようにトナー搬送部材が変形した際に、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することが重要で、位相の角度３０度は必要条件ではない。

図６は清掃部材２４の概略図である。図６に示すように清掃部材２４の自由端側先端は、台形状で、清掃部材２４の回転半径方向外側の端縁部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。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４０ａ、４１ａに接触して、光透過窓４０ａ、４１ａ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、ポリフェニレンスルフィ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４０ａと４１ａの間に入り易くするために、５０〜２５０μｍが好適である。

また、回転軸２２には、図４に示す様にトナー搬送部材２３に対し、回転軸２２の回転方向下流側へ９０度の位相（直角）を有する受け部２５が設けられている。受け部２５は、トナー搬送部材２３の取り付け面に対し、回転方向下流側に９０度の位相（直角）を有する面２２ｊが、回転軸２２の長手方向の略全域にわたり回転半径方向外側に凸となるようにして形成されたものである。これにより、回転軸２２を成形する金型を大型化することなく、受け部２５を形成できる。

本実施例では、図１に示す様に、回転軸２２の回転中心から受け部２５先端までの回転半径Ｌ１は、Ｌ２及びＬ３よりも小さくなるように設けられる（Ｌ１＜Ｌ２、Ｌ３）。ここで、Ｌ２は、回転軸２２の回転中心からトナー室１８ａの内壁までの直線距離の最小値である。また、Ｌ３は回転軸２２の回転中心から光透過窓４０ａ、４１ｂを結ぶ直線Ｌ３である。つまり、受け部２５の先端は、回転軸２２の回転運動において、トナー室１８ａの内壁及び光透過窓４０ａ、４０ｂと接触しないため、受け部２５はトナー搬送及機能及び光透過窓の清掃機能は有さない。

回転軸２２への駆動力の伝達は、図４に示すように、回転軸２２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）によって行われる。

（光透過式トナー残量検知）
次に、本発明における光透過式トナー残量検知について説明する。図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明における光路を示した概略図である。

光透過式トナー残量検知を行うための発光ガイド部４０の光透過窓４０ａと受光ガイド部の光透過窓４１ａは、図７（ｂ）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。図７（ａ）に示すように、電子写真画像形成装置本体１００などに取り付けられた発光素子（ＬＥＤなどの発光部）（不図示）により発光された検知光Ｌｉｎが発光ガイド部材４０内へと導入される。検知光Ｌｉｎは、発光ガイド部４０の反射面４０ｂ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７（ｂ）に示すように、更に反射面４０ｃにて光透過窓４０ａへと偏向され、トナー室１８ａ内へと導かれる。発光ガイド部４０の光透過窓４０ａ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４１の光透過窓４１ａへと導入される。その後、検知光Ｌは、受光ガイド部４１の反射面４１ｃ及び４１ｂにより偏向され、受光ガイド部４１を通り、プロセスカートリッジ内からプロセスカートリッジ外へ出射される。プロセスカートリッジ外へ出射された検知光Ｌｏｕｔ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）（不図示）へ導かれる。本実施例では、図７（ｂ）に示すように、対向配置された光透過窓４０ａ、４１ａ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。

従って、上述したように、清掃部材２４は、対向配置された傾斜面とされる光透過窓４０ａ、４１ａの面を清掃するために、台形状とされているのである。

図８（ａ）は、清掃部材２４が光透過窓４０ａ、４１ａ清掃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内部で遮られ、受光ガイド部４１の光透過窓４１ａに届かず電子写真画像形成装置本体内の受光部で検知されない。

一方、図８（ｂ）は、清掃部材２４が光透過窓４０ａ、４１ａ清掃直後の状態を示す図である。検知光Ｌは、トナー室１８ａ内部を透過し、受光ガイド部４１の光透過窓４１ａを介して電子写真画像形成装置本体内の受光部で検知される。

以上に示した構成において、トナー搬送部材２３の１回転あたりにトナー室１８ａの内部を透過して画像形成装置の受光部で受光される検知光Ｌの受光時間を測定することで、トナー室１８ａ内のトナー残量を検知している。

本発明では、上記トナー搬送方法で説明したように、トナー搬送部材２３によって、回転軸２２の回転中心を通る水平線よりも上方までトナーが搬送される。この時、トナー搬送部材２３によって搬送されてきたトナーは、重力によってトナー搬送部材２３の表面から滑り落ちる。トナー搬送部材２３からトナーが勢いよく滑り落ちると、トナー室１８ａ内でトナーが飛散する。更に、トナー搬送部材２３の変形が復元する時に発生する気流によっても、トナー室１８ａ内のトナーは飛散する。この飛散したトナーが清掃後の光透過窓４０ａ、４１ａに付着すればトナー残量検知精度がばらつく原因になる。そこで、上記回転軸の構成で述べたように、飛散するトナーを抑制する手段として、回転軸２２には、回転軸の回転方向において、トナー搬送部材２３よりも下流側且つ、清掃部材２４よりも上流側において、受け部２５が設けられているのである。図９（ａ）及び図９（ｂ）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、図９（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、受け部２５によって受け止められる。受け部２５に溜まったトナーも、回転軸２２の回転によって滑り落ちるが、トナー搬送部材２３から滑り落ちてくる距離Ｌ４よりも受け部２５から滑り落ちる距離Ｌ５の方が短いために、落下によるトナー飛散を抑制することができる。図９（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。しかし、受け部２５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ため、トナー搬送部材２３より発生した気流Ｊは受け部２５によって抑制される。この時、トナー搬送部材２３と受け部２５間でトナーは飛散するが、受け部２５は光透過部窓４０ａ、４１ａよりも上流側に位置するため、飛散したトナーが光透過窓４０ａ、４１ａに付着する量を大幅に減少させることができる。これにより、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。

（実施例２）
次に、本発明に係る更に他の実施例について説明する。本実施例の現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置の基本的な構成は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

図１０は本実施例における回転軸の斜視図である。回転軸３４には、回転軸３４の回転方向において、トナー搬送部材２３よりも下流側、清掃部材２４よりも上流側に、可撓性を有する受け部材２９が設けられている。受け部材２９は、例えば厚み５０〜２００μｍのポリエステルフィルム、や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。受け部材２９は、トナー搬送部材２３や清掃部材２４と同様、回転半径方向の一端を、回転軸３４に設けられたボス３４ａ〜３４ｅを熱かしめ或いは超音波溶着することで回転軸３４に固定するようにして取り付けられている。また、受け部材２９の先端は、前記回転軸３４の回転運動において、トナー室１８ａの内壁及び光透過窓４０ａ、４１ａと接触しない。

本実施例では、受け部材２９が可撓性のシート部材で構成されているため、トナー室１８ａ内のトナー量が多い場合、回転軸３４の回転時に受け部材２９はトナーの抵抗を受けて変形することができる。これにより、受け部材２９に掛かるトナーからの抵抗が小さくなるため、回転軸３４を回転させるために必要なトルクを低減することができる。

（実施例３）
次に、本発明に係る更に他の実施例について説明する。本実施例の現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置の基本的な構成は、実施例１及び２のものと同じである。従って、実施例１及び２のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

図１１は本実施例における回転軸３５の斜視図である。回転軸３５には、面３５ａに第１のトナー搬送部材３６が配設される。第１のトナー搬送部材３６は、第１のトナー搬送部材３６の回転半径方向において、一端を回転軸に設けられたボス３５ｅ〜３５ｈを熱かしめ或いは超音波溶着することで回転軸３５に固定される。更に、回転軸３５には、面３５ａに対し、回転軸３５の回転方向上流側略９０度の面３５ｂに、第２のトナー搬送部材３７が配設される。第２のトナー搬送部材３７も、第１のトナー搬送部材３６と同様、回転半径方向において、一端を回転軸に設けられたボス（不図示）を熱かしめ或いは超音波溶着することで回転軸３５に固定される。清掃部材２４は、面３５ｂと対向する面３５ｃの長手中央部において、面３５ｂに対し反時計回りに３０度の位相を持った面３５ｄに配設される。清掃部材２４は面３５ｄにおいて、回転半径方向の一端を、回転軸に設けられたボス３５ｉ、３５ｊを熱かしめ或いは超音波溶着することで、回転軸３５に固定される。面３５ｄを除く面３５ｃには、受け部材２９が配設される。受け部２９は、面３５ｃにおいて、回転半径方向の一端を、回転軸に設けられたボス３５ｋ、３５ｌを熱かしめ或いは超音波溶着することで、回転軸３５に固定される。

図１２は、本実施例における回転軸３５が設けられたプロセスカートリッジの断面図である。本実施例では、回転軸３５の回転方向において、第１のトナー搬送部材３６よりも下流側に受け部材２９が設けられており、受け部材２９は、第１のトナー搬送部材３６から滑り落ちてくるトナーを受け止める。第１のトナー搬送部材３６の変形が開放される際、受け部材２９は実施例１と同様、光透過窓４０ａ、４１ａよりも上流側に位置するため、飛散したトナーが光透過窓４０ａ、４１ａに付着する量を減少させることができる。更に本実施例では、回転軸３５の回転方向において、第１のトナー搬送部材３６よりも上流側に第２のトナー搬送部材３７が設けられているため、第１のトナー搬送部材３６からこぼれ落ちたトナーを第２のトナー搬送部材３７が搬送する。

第２のトナー搬送部材３７から滑り落ちてくるトナーは、第１のトナー搬送部材３６が受け止める。第２のトナー搬送部材３７が、境界点ｐを通過する時、第１のトナー搬送部材３６が、光透過窓４０ａ、４１ａよりも上流側に位置するため、飛散したトナーが光透過窓４０ａ、４１ａに付着する量は少ない。

本実施例では、２枚のトナー搬送部材を設けているため、より多くのトナーを現像室１８ｂに搬送させることができ、且つ、実施例１と同様、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。

（実施例４）
次に、本発明に係る更に他の実施例について説明する。本実施例の現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置の基本的な構成は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

図１３（ａ）及び図１３（ｂ）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、図１３（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の表面から下方に滑り落ちる。そして、図１３（ｂ）に示すように、トナー搬送部材２３の表面から下方に滑りおちたトナーは、下方に溜まったトナーに達することになる。

実施例１と異なるのは、回転軸５４に対して規制部５５がトナー搬送部材２３の表面から下方に滑りおちたトナーを受け止める角度にない位置に設けられている。即ち、トナー搬送部材２３と規制部５５とは略１８０°位相が異なっている。
しかし、トナー搬送部材２３の回転による気流Ｈに運ばれるトナーや、トナーが落下することによって下方に溜まったトナーから舞い上がるトナーが、トナー搬送部材２３の回転方向の下流側に移動するのを規制することができる。即ち、実施例１と同様に、トナー搬送部材２３と規制部５４間でトナーは飛散するが、受け部２５は光透過部窓４０ａ、４１ａよりも上流側に位置するため、飛散したトナーが光透過窓４０ａ、４１ａに付着する量を大幅に減少させることができる。これにより、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。尚、本実施例において、規制部５５は回転軸５４に対して一体化した構成になっている。しかし、実施例２と同様に規制部５５は可撓性を有する材質であっても構わない。

１ 感光体ドラム
４ 現像ユニット
７ プロセスカートリッジ
１３ 感光体ユニット
１７ 現像ローラ
１８ 現像枠体
１８ａ トナー室
１８ｂ 現像室
１８ｃ 開口部
２０ トナー供給ローラ
２１ 現像ブレード
２２、３４、３５ 回転軸
２３、３６、３７ トナー搬送部材
２４ 清掃部材
２５ 受け部
２６ 嵌合軸
２７ 加圧バネ
２８ 回転軸に設けられた嵌合穴
２９ 受け部材
４０ 発光ガイド部材
４１ 受光ガイド部材
４２ 一体型光透過部材
４３ 検知部
Ｗａ１ 接触部
Ｗａ２ 非接触部
Ｗｂ 底壁面
ｐ 境界点
Ｌ１ 受け部先端の回転半径
Ｌ２ 回転軸の回転中心からトナー室内壁までの最小距離
Ｌ３ 回転軸の回転中心から光透過窓までの直線距離
１００ 画像形成装置本体

Claims (10)

1. 電子写真画像形成装置に用いられる現像装置において、
   電子写真感光体に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像剤担持体と、
   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、
   前記現像剤収納室の内部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、前記開口よりも上流側、且つ、前記現像剤収納室を形成する底面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、
   を有し、
   前記回転軸には、
   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、前記回転軸の回転にともなって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に設けられ、前記回転軸が回転することで前記光透過部材と摺擦する清掃部材と、
   前記清掃部材が前記光透過部材を通過した際に、前記現像剤搬送部材に対し前記回転軸の回転方向下流側で、且つ、前記光透過部材よりも上流側に配設された受け部であって、前記回転軸が回転することで前記現像剤搬送部材から落ちてくる現像剤を受ける受け部と、
   が備えられており、
   前記光透過部材は、前記検知光を前記現像剤収納室の内部へ投光する投光窓と、前記現像剤収納室の内部を通過した前記検知光を受光する受光窓と、を有し、前記投光窓と前記受光窓とは前記回転軸の回転軸方向に沿って対向して配置されていることを特徴とする現像装置。
2. 電子写真画像形成装置に用いられる現像装置において、
   電子写真感光体に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像剤担持体と、
   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、
   前記現像剤収納室の内部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、前記開口よりも上流側、且つ、前記現像剤収納室を形成する底面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、
   を有し、
   前記回転軸には、
   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、前記回転軸の回転にともなって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に設けられ、前記回転軸が回転することで前記光透過部材と摺擦する清掃部材と、
   前記清掃部材が前記光透過部材を通過した際に、前記現像剤搬送部材に対し前記回転軸の回転方向下流側で、且つ、前記光透過部材よりも上流側に配設された受け部であって、前記回転軸が回転することで前記現像剤搬送部材から落ちてくる現像剤を受ける受け部と、
   が備えられており、
   前記受け部の先端は、前記現像剤収納室の内壁及び前記光透過部材と摺擦しない構成であることを特徴とする現像装置。
3. 電子写真画像形成装置に用いられる現像装置において、
   電子写真感光体に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像剤担持体と、
   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、
   前記現像剤収納室の内部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、前記開口よりも上流側、且つ、前記現像剤収納室を形成する底面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、
   を有し、
   前記回転軸には、
   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、前記回転軸の回転にともなって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に設けられ、前記回転軸が回転することで前記光透過部材と摺擦する清掃部材と、
   前記清掃部材が前記光透過部材を通過した際に、前記現像剤搬送部材に対し前記回転軸の回転方向下流側で、且つ、前記光透過部材よりも上流側に配設された規制部であって、
   前記回転軸が回転し前記現像剤搬送部材から現像剤が落ちることによって、現像剤が前記回転方向の下流側へ移動するのを規制する規制部と、
   が備えられており、
   前記光透過部材は、前記検知光を前記現像剤収納室の内部へ投光する投光窓と、前記現像剤収納室の内部を通過した前記検知光を受光する受光窓と、を有し、前記投光窓と前記受光窓とは前記回転軸の回転軸方向に沿って対向して配置されていることを特徴とする現像装置。
4. 電子写真画像形成装置に用いられる現像装置において、
   電子写真感光体に形成された静電潜像を、現像剤を用いて現像する現像剤担持体と、
   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、
   前記現像剤収納室の内部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、前記開口よりも上流側、且つ、前記現像剤収納室を形成する底面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、
   を有し、
   前記回転軸には、
   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、前記回転軸の回転にともなって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に設けられ、前記回転軸が回転することで前記光透過部材と摺擦する清掃部材と、
   前記清掃部材が前記光透過部材を通過した際に、前記現像剤搬送部材に対し前記回転軸の回転方向下流側で、且つ、前記光透過部材よりも上流側に配設された規制部であって、
   前記回転軸が回転し前記現像剤搬送部材から現像剤が落ちることによって、現像剤が前記回転方向の下流側へ移動するのを規制する規制部と、
   が備えられており、
   前記規制部の先端は、前記現像剤収納室の内壁及び前記光透過部材と摺擦しない構成であることを特徴とする現像装置。
5. 前記清掃部材は、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に接触する可撓性のシート部材であることを徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記受け部は、一端が前記回転軸に取り付けられた可撓性のシート部材であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像装置。
7. 前記規制部は、一端が前記回転軸に取り付けられた可撓性のシート部材であることを特徴とする請求項３または４に記載の現像装置。
8. 電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
   電子写真感光体と、
   請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置と、
   を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
9. 記録材に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
   （ａ）電子写真感光体と、
   （ｂ）請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置と、
   （ｃ）前記記録材を搬送する搬送手段と、
   を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
10. 記録材に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
    （ａ）装着手段と、
    （ｂ）前記装着手段に取り外し可能に装着された、請求項８に記載のプロセスカートリッジと、
    （ｃ）前記記録材を搬送する搬送手段と、
    を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。