(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成に用いられる現像剤を収容する現像剤容器であって、
前記現像剤容器に設けられた第一の電極と、
前記第一の電極に対向して設けられ、前記第一の電極との間の静電容量を検出することで現像剤量を検出するための第二の電極と、
薄膜で形成された前記第二の電極を有し、前記現像剤容器の内部の底面側に設けられ、前記現像剤容器に収容された現像剤を搬送する搬送部材と、
前記搬送部材に対して前記搬送部材の現像剤と接する現像剤搬送面と直交する直交方向に往復の振動を付与する振動付与部材と、を有し、
前記搬送部材は、樹脂材料からなり、前記搬送部材の前記第一の電極に対向する部分に前記第二の電極が配置され、前記搬送部材による現像剤搬送方向の上流側の端部が前記振動付与部材に固定され、前記現像剤搬送方向の下流側の端部は固定されることなく自由端であり、
前記振動付与部材から付与された、前記搬送部材の前記上流側の端部側の最大振幅の方が前記搬送部材の前記下流側の端部側の最大振幅よりも大きい振動により前記搬送部材の現像剤と接する現像剤搬送面上の現像剤を搬送することを特徴とする現像剤容器。
【請求項２】
画像形成に用いられる現像剤を収容する現像剤容器であって、
前記現像剤容器に設けられた第一の電極と、
前記第一の電極に対向して設けられ、前記第一の電極との間の静電容量を検出することで現像剤量を検出するための第二の電極と、
薄膜で形成された前記第二の電極を有し、前記現像剤容器の内部の底面側に設けられ、前記現像剤容器に収容された現像剤を搬送する搬送部材と、
前記搬送部材に対して前記搬送部材の現像剤と接する現像剤搬送面に沿う搬送面方向に往復の振動を付与する振動付与部材と、を有し、
前記搬送部材は、樹脂材料からなり、前記搬送部材の前記第一の電極に対向する部分に前記第二の電極が配置され、前記搬送部材による現像剤搬送方向の上流側の端部が前記振動付与部材に固定され、前記現像剤搬送方向の下流側の端部は固定されることなく自由端であり、
前記振動付与部材から付与された、前記搬送部材の現像剤搬送方向の最大加速度の方が前記搬送部材の現像剤搬送方向とは反対方向の最大加速度よりも小さい振動により前記搬送部材の現像剤と接する現像剤搬送面上の現像剤を搬送することを特徴とする現像剤容器。
【請求項３】
前記現像剤容器の内部に、前記搬送部材による現像剤搬送方向に対して直交する方向の間隔が狭窄する狭窄部を有し、
前記狭窄部に前記第一の電極を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の現像剤容器。
【請求項４】
前記現像剤容器は、内部の現像剤を供給するための開口を有し、
前記狭窄部は、前記開口側に設けられ、現像剤搬送方向に対して垂直な面の面積が前記開口側の方が小さいことを特徴とする請求項３に記載の現像剤容器。
【請求項５】
前記第一の電極は前記現像剤容器の内部の上面に配置され、
前記第二の電極は前記第一の電極に対向する前記搬送部材の現像剤搬送面上に配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項６】
前記現像剤容器は、内部の現像剤を供給するための開口を有し、
前記第一の電極及び前記第二の電極は、前記搬送部材の開口側に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の現像剤容器。
【請求項７】
前記搬送部材をなす樹脂材料は、エラストマ材料あるいはプラスチック材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項８】
前記搬送部材をなすエラストマ材料はシリコーンゴム、アクリルゴム、天然ゴム、ブチルゴムであり、前記プラスチック材料はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）であることを特徴とする請求項７に記載の現像剤容器。
【請求項９】
前記振動付与部材は、上部に斜面部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の現像剤容器は、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする現像剤容器。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の現像剤容器と、現像剤を担持する現像剤担持体とを、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の現像剤容器と、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤像を担持する像担持体とを、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の現像剤容器、もしくは、請求項１１又は請求項１３に記載のカートリッジのいずれか１つを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成に用いられる現像剤を収容する現像剤容器、この現像剤容器を備えた着脱可能なカートリッジ、及びこのカートリッジを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
ここで画像形成装置とは、例えば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電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、電子写真ファクシミリ装置等が含まれる。
【０００３】
またカートリッジとは、少なくとも現像剤容器と現像剤担持体を一体に構成して画像形成装置本体に着脱自在にしたものや、現像剤容器と現像剤担持体と少なくとも像担持体を一体に構成して画像形成装置本体に着脱自在にしたものを言う。
【０００４】
また現像剤容器は、前記画像形成装置または前記カートリッジに収容されるものである。
【背景技術】
【０００５】
従来、特許文献１に記載されるように、画像形成装置の内部に着脱される現像剤の収容容器の内部には、収容される現像剤を現像ローラに向かって撹拌しながら搬送する撹拌搬送部材が設けられる構成が開示されている。この文献では撹拌搬送部材が複数使用されている。
【０００６】
また、前記現像剤容器内で搬送される現像剤量を検出する手段として、特許文献２に記載されるように、回転する撹拌搬送部材と他部に電極が取り付けられ、電極間の静電容量に基づく電気信号の値を検出することで現像剤量を検出する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１９６５８５公報
【特許文献２】特開平２−１９７８８１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の現像剤を搬送する構成では、撹拌搬送部材が回転半径の現像剤のみを搬送することができるために、収容容器の底面を断面視で円弧状に構成する必要がある。従って、撹拌搬送部材が届かない収容容器の床面に凸部を形成して凸部の領域に現像剤が滞留しないようにする必要がある。そのため、この収容容器内の凸部はデッドスペースとなる。
【０００９】
また、特許文献２の現像剤量を検出する構成では、撹拌搬送部材の回転動作に合わせて変化する電気信号を検出するため、現像剤の存在状態によって大きく電気信号が変化し、検出結果のバラツキが大きかった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、現像剤の搬送経路のデッドスペースを従来よりも低減させるとともに、搬送される現像剤量を精度良く検出することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、画像形成に用いられる現像剤を収容する現像剤容器であって、前記現像剤容器に設けられた第一の電極と、前記第一の電極に対向して設けられ、前記第一の電極との間の静電容量を検出することで現像剤量を検出するための第二の電極と、前記現像剤容器の内部の底面側に設けられ、前記現像剤容器に収容された現像剤を搬送する搬送部材と、前記搬送部材に対して前記搬送部材の現像剤と接する現像剤搬送面と直交する直交方向に往復の振動を付与する振動付与部材と、を有し、前記搬送部材は、樹脂材料からなり、その一部が前記第一の電極または前記第二の電極のいずれか一方の電極と接触するように配置され、前記搬送部材による現像剤搬送方向の上流側の端部が前記振動付与部材に固定され、前記現像剤搬送方向の下流側の端部は固定されることなく自由端であり、前記振動付与部材から付与された、前記搬送部材の前記上流側の端部側の最大振幅の方が前記搬送部材の前記下流側の端部側の最大振幅よりも大きい振動により前記搬送部材の現像剤と接する現像剤搬送面上の現像剤を搬送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、現像剤の搬送経路のデッドスペースを従来よりも低減できる。また搬送される現像剤量を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の断面図である。
【図２】実施例１に係るカートリッジの断面図である。
【図３】（ａ）は実施例１に係る現像剤搬送機構の断面図、（ｂ）は進行波の波形図である。
【図４】実施例１に係る現像剤量検出機構の断面斜視図である。
【図５】実施例１に係る静電容量検出結果のグラフである。
【図６】実施例２に係る現像剤量検出機構の断面図である。
【図７】実施例２に係る静電容量検出結果のグラフである。
【図８】実施例３に係る現像剤量検出機構の断面図である。
【図９】（ａ）は実施例４に係る現像剤搬送機構の断面図、（ｂ）は現像剤搬送機構の一部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して、この発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【００１５】
〔実施例１〕
（画像形成装置の全体の説明）
まず、電子写真の画像形成装置１００（以下、「画像形成装置１００」という）の全体構成について、図１を参照して概略説明する。図１は実施例１に係るカートリッジＢを装着した画像形成装置１００の模式的断面図であり、より具体的には画像形成装置１００の一形態であるレーザービームプリンタの模式的断面図である。
【００１６】
図１に示すように、画像形成装置１００（レーザビームプリンタ）は、画像形成の装置本体Ａと、装置本体Ａに着脱可能なカートリッジＢと、を備える。装置本体Ａの内部に装着されたカートリッジＢの内部には、感光体ドラム７が配置される。
【００１７】
また、画像形成装置１００は、露光手段としての露光装置１から画像情報に基づいた情報光を感光体ドラム７へ照射し、感光体ドラム７に静電潜像を形成する。この静電潜像は現像剤（以下、「トナー」という）で現像されトナー像が形成される。そして前記トナー像の形成と同期して、記録媒体（例えば、記録紙、ＯＨＰシート、布等）２をカセット３ａからピックアップローラ３ｂ及びこれに圧接する圧接部材３ｃで一枚ずつ分離給送する。
【００１８】
給送された記録媒体２は、搬送ガイド３ｆ１に沿ってカートリッジＢの感光体ドラム７と転写手段としての転写ローラ４とが対向する転写部Ｔに搬送される。転写部Ｔに搬送された記録媒体２は、電圧印加された転写ローラ４により感光体ドラム７上に形成されたトナー像が転写され、搬送ガイド３ｆ２に沿って定着装置５へと搬送される。
【００１９】
定着装置５は、駆動ローラ５ａと、ヒータ５ｂを内蔵すると共に支持体５ｃによって回転可能に支持された筒状シートで構成された定着回転体５ｄとからなり、通過する記録媒体２に熱及び圧力を印加して転写されたトナー像を定着する。
【００２０】
排出ローラ３ｄは、トナー像が定着された記録媒体２を搬送し、反転搬送経路を通して排出部６へと排出するよう構成している。なお、本実施例では、ピックアップローラ３ｂ、圧接部材３ｃ、排出ローラ３ｄ等により搬送装置３を構成している。
【００２１】
なお、コントローラ５０は、装置本体ＡおよびカートリッジＢの駆動や電気系統を制御する。
【００２２】
（カートリッジの説明）
次に、カートリッジＢ（プロセスカートリッジ）の全体構成について、図２を参照して概略説明する。図２はカートリッジＢの模式的断面図である。
【００２３】
図２に示すように、カートリッジＢは、現像剤像を担持する『像担持体』としての感光体ドラム７と、少なくとも１つのプロセス手段を備えたものである。ここでプロセス手段としては、例えば、感光体ドラム７を帯電させる帯電手段、感光体ドラム７に形成された静電潜像を現像する現像手段、感光体ドラム７に残留するトナーをクリーニングするためのクリーニング手段等がある。
【００２４】
カートリッジＢは、感光層を有する感光体ドラム７を回転し、帯電手段である帯電ローラ８へ電圧印加して感光体ドラム７の表面を一様に帯電する。この帯電した感光体ドラム７に対して露光装置１からの画像情報に基づいた情報光（光像）を露光開口９ｂを通して露光して感光体ドラム７表面に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像ユニット１０によって現像する。なお現像ユニット１０は現像装置である。
【００２５】
現像ユニット１０は『現像剤容器』としてのトナー容器１４の容器本体１４ａと容器蓋体１４ｂとがつくるトナー収容部１０ａ内にトナーを収容する。現像剤搬送部材（以下、「搬送部材」という）１０ｂは、トナー収容部１０ａ内のトナーを開口部１９を通して現像室１０ｉ方向に送り出す。
【００２６】
そして、現像ユニット１０は、現像剤を担持する『現像剤担持体』としての現像ローラ１０ｄを回転させる。この回転と共に、現像ブレード１０ｅによって摩擦帯電電荷を付与したトナーを現像ローラ１０ｄの表面に担持し、そのトナーを静電潜像に応じて感光体ドラム７に転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。
【００２７】
そして転写ローラ４にトナー像と逆極性の電圧を印加してトナー像を記録媒体２に転写した後は、ドラムユニット１１に配置されたクリーニングブレード１１ａによって感光体ドラム７に残留したトナーを掻き落とし、除去トナー収容部１１ｃへ回収する。これらのクリーニング手段によって感光体ドラム７上の残留トナーを除去する。
【００２８】
カートリッジＢは、感光体ドラム７を回転可能に支持し、クリーニングブレード１１ａ、帯電ローラ８が組み込まれたドラムユニット１１を有する。またカートリッジＢは、現像ローラ１０ｄ及びトナー収容部１０ａを組み込んだ現像ユニット１０を有する。カートリッジＢは、このドラムユニット１１と現像ユニット１０とを有する。
【００２９】
（トナー収容部のトナー搬送構成）
次にトナー収容部のトナー搬送構成について、図１乃至図３を参照してより具体的に説明する。ここで、トナー収容部は、トナー容器１４と、搬送部材１０ｂと、振動体１３と、を有する。
【００３０】
図３（ａ）は、現像剤搬送機構２００の断面図であり、図３（ｂ）は、進行波の波形図である。図３に示されるように現像剤搬送機構２００は、トナーを収容するトナー容器１４を有する。トナー容器１４は、容器本体１４ａと容器蓋体１４ｂとを有する。容器蓋体１４ｂが容器本体１４ａに取り付けられると、開口部１９が形成される。また、カートリッジＢが装置本体Ａに装着されると、容器本体１４ａの床面１４ｘは略水平になるように設定されている。なお、開口部１９は、トナー容器１４の内部のトナーを現像ローラ１０ｄへと供給するための開口である（図２参照）。
【００３１】
次に、搬送部材１０ｂについて説明する。搬送部材１０ｂは、トナーの下側に配置され、トナーを搬送する板状の部材である。搬送部材１０ｂは、トナー容器１４の内部の底面側に設けられている。本例では、搬送部材１０ｂは、トナー容器１４の床面１４ｘに配置される。搬送部材１０ｂは、その少なくとも１箇所が振動体１３に固定されている。搬送部材１０ｂは、振動体１３を発信源とする進行波が搬送部材１０ｂに発生し（進行波発生工程）、これによって現像剤を『現像剤搬送方向』としての搬送方向Ｊ１に搬送する（現像剤搬送工程）。この搬送方向Ｊ１は、進行波の進行方向とも表現できる。
【００３２】
なお、現像剤搬送機構２００は、トナー容器１４を直接的に振動させたり揺動させたりする構成とは異なり、トナー容器１４の床面１４ｘに乗せられた搬送部材１０ｂを振動させる構成となっている。これは、トナー容器１４を振動又は揺動させる構成の場合には、トナー容器１４の外部にトナー容器１４を振動又は揺動させる機構が必要となったり、また、そのためのスペースが必要となったりするため、そのための機構及びスペースが無駄であるからである。また、トナー容器１４を直接的に振動又は揺動すると、トナー容器１４に組み付けられた現像ローラ１０ｄの位置精度に誤差等が生じてしまい、画像形成に悪影響が生じ得るために、その事態を回避するためでもある。
【００３３】
搬送部材１０ｂにおいて、搬送方向Ｊ１の下流側の端部を先端部１０ｂ２、搬送方向Ｊ１の上流側の端部（基端）を固定部１０ｂ１とする。固定部１０ｂ１は、搬送部材１０ｂに振動を伝達する振動体１３に固定されて固定端となっている。先端部１０ｂ２は、床面１４ｘに固定されることなく自由端となっている。
【００３４】
また搬送部材１０ｂは、厚み３００μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シートを使用したが、この材料に限定されなくても良い。搬送部材１０ｂは、シリコーンゴム、アクリルゴム、天然ゴム、ブチルゴムなどの一般的なエラストマ材料でも良い。また、搬送部材１０ｂは、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）などの一般的なプラスチック材料でも適宜構成可能である。
【００３５】
次に、振動体１３について説明する。振動体１３は、搬送部材１０ｂに対して『現像剤搬送面』としてのトナー搬送面と直交する直交方向Ｆ１に往復の加速度を付与して振動する振動付与部材である。振動体１３は、搬送部材１０ｂよりも搬送方向Ｊ１の上流に配置される。
【００３６】
振動体１３が搬送部材１０ｂによる搬送方向Ｊ１に対して直交する直交方向Ｆ１に振動すると、振動体１３の振動が固定部１０ｂ１を介して搬送部材１０ｂに伝達され、搬送部材１０ｂがトナー収容部１０ａ内で振動する。ここで、振動周波数は４０Ｈｚ、振幅は０．８ｍｍ程度を選択した。振動体１３はトナー容器１４の開口部１９と反対側の後端部１４ｃ付近に配置され、振動体１３の上部には斜面部１３ａが形成される。
【００３７】
また、振動体１３は、圧電素子など振動を発生させることができる一般的な加振器本体または加振器により振動する部材で構成される。
【００３８】
ここで、図３に示すように、振動体１３が振動すると搬送部材１０ｂの固定部１０ｂ１が搬送部材１０ｂの直交方向Ｆ１に往復運動し、搬送部材１０ｂの固定部１０ｂ１から先端部１０ｂ２にかけて振動が伝わる。このとき振動体１３の振動により発生する搬送部材１０ｂの固定部１０ｂ１側の最大振幅Ａ１は、搬送部材１０ｂの先端部１０ｂ２側の最大振幅Ａ２より大きい（Ａ１＞Ａ２）。これは振動体１３により搬送部材１０ｂに与えられた振動の振幅が搬送部材１０ｂ自身の振動の吸収により減衰されるためである。これにより、搬送部材１０ｂの固定部１０ｂ１側から先端部１０ｂ２側に搬送部材１０ｂの山谷部分が移動する進行波が発生する。
【００３９】
ここで、進行波の斜面部に存在するトナーは、斜面に留まることができず、進行波の谷部分に落ちていくトナーがある。この時、谷部分は、進行波とともに移動するので、この動作を繰り返すことで、トナーを進行波と同じ方向に搬送させることが可能になっている。
【００４０】
従って、搬送部材１０ｂ上のトナーは固定部１０ｂ１から先端部１０ｂ２に向かって進む進行波によりトナー容器１４の開口部１９側に向かう方向（搬送方向）Ｊ１に搬送される。
【００４１】
ここで、振動周期が５０ｋＨｚ等の高周波である場合、特許２８２９９３８号公報にあるように、進行波と逆方向にトナーは進むことが公知である。ただし、本実施例のように低周波（例えば前述の４０Ｈｚ）の領域では、この搬送メカニズムは適用されず、前述したメカニズムで進行波の方向（搬送方向Ｊ１）にトナーが進む。
【００４２】
また、振動体１３の上部には斜面部１３ａを設けている。そのため、振動体１３上のトナーは振動体１３が振動することにより斜面部１３ａを滑り搬送部材１０ｂに到達することが可能となる。このようにして、振動体１３上にトナーが残ることを抑制している。
【００４３】
（トナー収容部のトナー量検出構成）
次にトナー収容部のトナー量検出構成について、図４に示すトナー収容部の断面斜視図を参照してより具体的に説明する。本実施例では電極間の静電容量を検出することによりトナー量を検出する静電容量方式の残量検出機構を採用している。この静電容量検出方法は、電極間のトナー量およびトナー密度状態によって変化する静電容量を検出するものである。
【００４４】
図４のトナー収容部１０ａにおいて、トナー容器１４は、容器本体１４ａと容器蓋体１４ｂとを有する。また、トナーを搬送する搬送部材１０ｂが、容器本体１４ａの床面１４ｘに配置される。
【００４５】
前記容器蓋体１４ｂのトナー搬送方向Ｊ１の下流側である開口部１９近傍（開口側）には、第一の電極１４ｅが設けられている。この第一の電極１４ｅにはトナー収容部１０ａの外に導出される導電経路（不図示）が設けられ、図１に示す画像形成装置のコントローラ５０に接続される。
【００４６】
一方、前記第一の電極１４ｅに対向する搬送部材１０ｂの表面には、前記第一の電極１４ｅとの間の静電容量を検出することで現像剤量を検出するための第二の電極１４ｆが設けられている。第二の電極１４ｆは、搬送部材１０ｂの表面にスパッタリングによる蒸着で薄膜導電パターンが形成されており、搬送部材１０ｂの進行波の動きを妨げることは無い。なお第二の電極１４ｆは、薄膜で形成されて搬送部材１０ｂの動きを妨げないのであれば、前述の構成に限定されるものではなく、例えば導電性塗料を塗布して成形しても良い。
【００４７】
また前記第二の電極１４ｆは、搬送部材１０ｂの固定部１０ｂ１を介してトナー収容部１０ａの外に導出される導電経路１５が設けられ、図１に示す画像形成装置のコントローラ５０に接続される。そして前記コントローラ５０によって、第一の電極１４ｅと第二の電極１４ｆ間の静電容量が検出される。
【００４８】
第二の電極１４ｆは、搬送部材１０ｂのトナーと接する側の面上（現像剤搬送面上）に設けられることが望ましい。第一の電極１４ｅと第二の電極１４ｆ間にトナーを直接挟みこむことで、静電容量を検出する際に、樹脂材料からなる搬送部材１０ｂの湿度による変化の影響を除くことができる。またわずかであるが、搬送部材１０ｂと床面１４ｘの間に潜り込む裏回りトナーの影響も除くことができる。
【００４９】
前述したように、本実施例におけるトナー容器１４の床面１４ｘは略水平に設定されており、トナー容器１４内のトナーもまた水平方向に搬送される。静電容量を検出する第一の電極１４ｅおよび第二の電極１４ｆでは、搬送されるトナー量に応じてトナーと空気の体積比率が変化する。即ちトナー量と静電容量の関係は、後述する図５に示すように変化する（領域I、II、III）。I：トナーが十分存在する場合には、潤沢にトナーが第一の電極１４ｅおよび第二の電極１４ｆ間へ搬送されてトナー密度が高い状態が形成される。II：画像形成によってトナーが消費されると、前述の電極間に搬送されるトナー量が減少し、第一の電極１４ｅおよび第二の電極１４ｆ間のトナー密度が低下する。III：トナーが無くなる間際になると、第一の電極１４ｅおよび第二の電極１４ｆで挟まれた空間は空気だけで満たされる。トナーと空気の比誘電率は異なるため、トナーと空気の体積比率が変化すると静電容量も変化する。この静電容量を検出し、変化量を判断することで、トナー残量を検出することが可能となる。
【００５０】
ここで、トナー収容部１０ａでのトナー搬送は搬送部材１０ｂの動作だけで行われ、トナー搬送方向は常に一定の方向（搬送方向Ｊ１）であるため、トナー容器１４内のトナー状態も安定しており、結果、トナー量を精度よく検出することが可能となる。
【００５１】
図５は本実施例におけるトナー量と検出された静電容量の推移を示すグラフである。図５のグラフより、I：トナーが十分存在する領域、II：トナー量が減少しトナー密度が低下する領域、III：トナーが無くなる間際の領域、について説明する。
【００５２】
領域Iでは、トナー搬送によりトナー密度が高められ、安定して高い静電容量が検出される。領域IIでは、トナー量の減少と共にトナー密度も低下するため徐々に静電容量が低下する。領域IIIでは、トナーが無くなることで更なる静電容量の低下が検出される。
【００５３】
なお、静電容量の検出は、トナー搬送部材１０ｂが静止している状態で行うことが望ましい。例えば、画像形成装置のプリント準備動作の最後や、画像形成が行われた後のトナー搬送停止時に静電容量の検出が行われる。
【００５４】
以上で述べたように、本実施例のトナー容器と画像形成装置を使用することで、トナーの搬送経路のデッドスペースを従来よりも低減できる。またトナー量を精度良く検出することができる。
【００５５】
〔実施例２〕
本発明に係る実施例２について説明する。
【００５６】
本実施例では、トナー容器１４の内部空間の少なくとも一部が、トナー搬送方向に対して徐々に狭窄する構成としたことを特徴とする。なお、トナー収容部のトナー搬送構成は、実施例１と同様のものを使用した。これによってトナー搬送作用も同様の効果が得られる。
【００５７】
図６は、本実施例におけるトナー収容部１０ａのトナー量検出構成について説明する図である。なお本実施例の残量検出機構は、前記実施例１で記載したものと同じ静電容量方式を用いる。
【００５８】
ここで容器蓋体１４ｂには、略水平方向のトナー搬送方向Ｊ１に対して、トナー容器１４の内部空間が徐々に減少する狭窄部１４ｄが設けられている。この狭窄部１４ｄにより、トナー容器１４の内部にて、搬送部材１０ｂによるトナー搬送方向Ｊ１に対して直交する方向の間隔が狭窄する。この狭窄部１４ｄは、トナー搬送性を止めることなくトナー密度を高めることを目的とする。そのために前記狭窄部１４ｄは搬送部材１０ｂの搬送方向Ｊ１の最下流に設けられることが望ましい。また前記狭窄部１４ｄと床面１４ｘとで挟まれた狭窄空間１４ｙは、前記搬送部材１０ｂによる搬送領域の一部を含み、少なくとも重力方向に徐々に狭くなる構成であることが望ましい。ここでは、図６に示すように、前記狭窄部１４ｄは、開口側である開口部１９側に設けられている。また前記狭窄部１４ｄと床面１４ｘとで挟まれた狭窄空間１４ｙは、トナー搬送方向Ｊ１に対して垂直な面の面積が開口側の方が小さくなるよう構成されている。
【００５９】
前記狭窄部１４ｄには静電容量を検出するための第一の電極１４ｅ２が設けられている。一方、前記狭窄空間１４ｙにおいて第一の電極１４ｅ２に対向する床面１４ｘには、第二の電極１４ｆ２が設けられている。これら第一の電極１４ｅ２および第二の電極１４ｆ２は、図１に示す画像形成装置のコントローラ５０に接続され、電極間の静電容量が検出される。
【００６０】
狭窄空間１４ｙではトナー容器１４中で水平搬送されるトナー量に応じて、トナーと空気の体積比率が変化する。即ちトナー量と静電容量との関係は、後述する図７に示すように変化する（領域I'、II'、III'）。I'：トナーが十分存在する場合には、潤沢にトナーが狭窄部１４ｄへ搬送されてトナー密度が高い状態が形成される。II'：画像形成によってトナーが消費されると搬送されると、狭窄部１４ｄに搬送されるトナー量が減少し、狭窄部１４ｄでのトナー密度が低下する。III'：トナーが無くなる間際になると、狭窄部１４ｄの空間１４ｙは空気だけで満たされる。トナーと空気の比誘電率は異なるため、トナーと空気の体積比率が変化すると静電容量も変化する。この静電容量を検出し、変化量を判断することで、トナー残量を検出することが可能となる。
【００６１】
更に狭窄部１４ｄを設けることで、トナー量が少なくトナー密度が十分に得られない薄型横搬送のトナー容器においても、安定して静電容量の変化量を検出することができる。ここで、薄型横搬送のトナー容器とは、少なくとも静電容量を検出する電極間においてトナー搬送される床面１４ｘがトナー安息角以下の角度を有し、且つ安息角以下でのトナー搬送距離が容器空間の鉛直高さよりも長いものを指す。
【００６２】
なお、静電容量の検出は、トナー搬送部材１０ｂが静止している状態で行うことが望ましい。例えば、画像形成装置のプリント準備動作の最後や、画像形成が行われた後のトナー搬送停止時に静電容量の検出が行われる。
【００６３】
図７は本実施例におけるトナー量と検出された静電容量の推移を示すグラフである。図７のグラフより、I'：トナーが十分存在する領域、II'：トナー量が減少しトナー密度が低下する領域、III'：トナーが無くなる間際の領域、について説明する。
【００６４】
領域I'では、電極間の特に狭窄空間１４ｙにおいて、トナー密度が高められ、安定して高い静電容量が検出される。領域II'では、トナー量の減少と共にトナー密度も低下するため徐々に静電容量が低下する。領域III'では、急激な静電容量の低下が検出される。これはトナー搬送方向に対して徐々に電極間の距離が縮まっているため、トナーが最後まで残る部分の静電容量成分が大きく、そしてその変化も大きくなるためである。
【００６５】
トナー量に対して安定して検出されるこの静電容量の変化より、所定の変化量を閾値としてトナー量の検出が可能となる。
【００６６】
以上で述べたように、本実施例のトナー容器と画像形成装置を使用することで、トナーの搬送経路のデッドスペースを従来よりも低減できる。またトナー量を精度良く検出することができる。
【００６７】
〔実施例３〕
本発明に係る実施例３について説明する。
【００６８】
本実施例では実施例２における静電容量を検出するための第二の電極を、搬送部材上に設け、狭窄部において、容器上面と搬送部材間の静電容量を測定することを特徴とする。
【００６９】
図８は、本実施例におけるトナー収容部１０ａのトナー量検出構成について説明する図である。なお本実施例の残量検出機構は、前記実施例１で記載したものと同じ、静電容量方式を用いる。
【００７０】
図８において、第一の電極１４ｅ２は実施例２と同様に狭窄部１４ｄに設けられている。搬送部材１０ｂは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる厚み３００μｍの板状のものを使用した。またその搬送部材１０ｂの表面には、第二の電極１４ｆ３が設けられている。第二の電極１４ｆ３は、搬送部材１０ｂの表面にスパッタリングによる蒸着で薄膜パターン形成されており、搬送部材１０ｂの進行波の動きを妨げることは無い。また前記第二の電極１４ｆ３は、搬送部材１０ｂの固定部１０ｂ１を介してトナー収容部１０ａの外に導出される導電経路（不図示）が設けられ、図１に示す画像形成装置のコントローラ５０に接続されることで、２つの電極間の静電容量が検出される。
【００７１】
第二の電極１０ｆ３は、搬送部材１０ｂのトナーと接する側の面上（現像剤搬送面上）に設けられることが望ましい。第一の電極１４ｅ２と第二の電極１４ｆ３間にトナーを直接挟みこむことで、静電容量を検出する際に、樹脂材料からなる搬送部材の湿度による変化の影響を除くことができる。またわずかであるが、搬送部材１０ｂと床面１４ｘの間に潜り込む裏回りトナーの影響も除くことができる。
【００７２】
以上で述べたように、本実施例のトナー容器と画像形成装置を使用することで、トナーの搬送経路のデッドスペースを従来よりも低減できる。湿度変化の影響などを除き、トナー量を精度良く検出することができる。
【００７３】
〔実施例４〕
本発明に係る実施例４について説明する。
【００７４】
本実施例ではトナー収容部におけるトナー搬送手段の別の構成を説明する。
【００７５】
図９（ａ）は、現像剤搬送機構の断面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の一部拡大断面図である。
【００７６】
図９に示すように、振動体１３は、搬送部材１０ｂに対して現像剤搬送面に沿う搬送面方向Ｆ２に往復の加速度を付与して振動する振動付与部材である。振動体１３が振動すると、振動体１３の振動が固定部１０ｂ１を介して搬送部材１０ｂに伝達され、搬送部材１０ｂがトナー収容部１０ａ内で振動する。
【００７７】
このとき振動体１３の振動により搬送部材１０ｂの先端部１０ｂ２は、搬送方向Ｊ１に最も移動した位置１０ｂ２１と、搬送方向Ｊ１と反対方向Ｊ２に最も移動した位置１０ｂ２２をとる。
【００７８】
ここで、振動体１３の振動周波数は５０Ｈｚ、搬送部材１０ｂの先端部１０ｂ２の位置１０ｂ２１と位置１０ｂ２２の差となる先端部１０ｂ２の移動距離Ｌは０．６ｍｍ程度を選択した。
【００７９】
図９に示すように、搬送部材１０ｂはトナー容器１４の開口部１９側に自由端である先端部１０ｂ２を持ち、先端部１０ｂ２とは反対側で振動体１３に固定される固定部１０ｂ１を設けている。
【００８０】
ここで、振動体１３が搬送部材１０ｂの厚み方向と交差する搬送面方向Ｆ２に振動すると搬送部材１０ｂの固定部１０ｂ１が振動し、搬送部材１０ｂの固定部１０ｂ１から先端部１０ｂ２にかけて振動が伝わる。このとき振動体１３の振動により搬送部材１０ｂには搬送方向Ｊ１の加速度ａ１と、搬送方向Ｊ１と反対方向Ｊ２の加速度ａ２が与えられる。
【００８１】
ここで、振動体１３が搬送部材１０ｂに付与する搬送方向Ｊ１の最大加速度ａ１は、振動体１３が搬送部材１０ｂに付与する搬送方向Ｊ１と反対方向Ｊ２の最大加速度ａ２よりも小さく設定される（加速度設定工程、ａ１＜ａ２）。このような加速度設定工程により、現像剤が搬送部材１０ｂによって搬送方向Ｊ１に搬送される（現像剤搬送工程）。
【００８２】
これにより、トナーが振動する搬送部材１０ｂに対して滑らずに静止できる時間は、搬送部材１０ｂが搬送方向Ｊ１と反対方向Ｊ２に振動した場合に比べ搬送方向Ｊ１に振動した場合の方が長くなる。つまり、上述した振動を繰り返す搬送部材１０ｂ上のトナーは徐々に搬送方向Ｊ１へと搬送される。
【００８３】
以上述べたトナー容器のトナー搬送構成と、実施例１乃至実施例３のトナー残量検出構成を用いてトナー量検出を行うことで、実施例１乃至実施例３と同様の精度の良好なトナー量検出結果が得られる。
【００８４】
〔他の実施例〕
前述した実施例では、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとして、感光体ドラムと、該感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段，クリーニング手段を一体に有するプロセスカートリッジを例示した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、感光体ドラムの他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。
【００８５】
また前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられる現像剤容器に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
Ａ    …装置本体
Ｂ    …カートリッジ
７    …感光体ドラム
１０  …現像ユニット
１０ａ …トナー収容部
１０ｂ …搬送部材
１０ｄ …現像ローラ
１１  …ドラムユニット
１３  …振動体
１４  …トナー容器
１４ｄ …狭窄部
１４ｅ，１４ｅ２ …第一の電極
１４ｆ，１４ｆ２，１４ｆ３ …第二の電極
１４ｘ …床面
１４ｙ …狭窄空間
１９  …開口部
１００ …画像形成装置
２００ …現像剤搬送機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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