(57)【要約】【課題】簡単な構成でトナーの残量を高精度に検知できるトナー残量検知装置簡単な構成でトナーの残量が高精度に検知されるトナーカートリッジおよび操作者がトナーを補給する時期を容易に認識でき、高画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】保持体２２は、可撓性を有し、長手方向一端部２２ａが撹拌部材１１に連結され、長手方向他端部２２ｂがハウジング８内に設けられる検知補助部材２１を保持する。これによって保持体２２および検知補助部材２１は、撹拌部材１１が回転するにともなって回転する。また検知補助部材２１は、保持体２２が可撓性を有するので、トナー７の量によって、検知補助部材２１の回転半径が変化する。検出構成体２は、ハウジング８内のトナー７の量によって変わる検知補助部材２１までの距離を検出し、ＣＰＵ２４がトナー７の残量を算出する。【選択図】      図１
2004286849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収容すべきハウジングに収容されるトナーの残量を検知するトナー残量検知装置であって、
ハウジング内に設けられる検知補助部材と、
可撓性を有し、一端部がハウジング内のトナーを回転して撹拌する撹拌部材の外周部に連結され、他端部に検知補助部材を保持する保持体と、
ハウジングの下部付近に設けられ、撹拌部材の回転によって、検知補助部材が移動されて検知位置を通過するとき、検知補助部材までの距離を検出する検出手段と、
検出手段から検知補助部材までの距離に基づいて、トナーの残量を算出する算出手段とを含むことを特徴とするトナー残量検知装置。
【請求項２】
検知補助部材は、予め定める検知位置を通過することによって、その検知位置の磁界を変化させ、
検出手段は、検知補助部材による検知位置の磁界の変化に基づいて、検知補助部材までの距離を検出することを特徴とする請求項１記載のトナー残量検知装置。
【請求項３】
検知補助部材は、導電性を有する材料から成ることを特徴とする請求項２記載のトナー残量検知装置。
【請求項４】
検知補助部材は、磁性を有する材料から成ることを特徴とする請求項２記載のトナー残量検知装置。
【請求項５】
保持体は、両端部間の長さ寸法が、撹拌部材の回転中心から外周部までの距離を半径とする円の円周の２分の１以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
【請求項６】
検出手段は、検知補助部材までの距離を検出可能な最大検出可能距離が、撹拌部材が回転されるときの外周部の移動経路と検出手段との距離よりも小さいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
【請求項７】
検出手段は、検知補助部材までの距離を検出可能な最大検出可能距離が異なる複数の検出部を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
【請求項８】
ハウジングの下部は、撹拌部材の外周部の移動方向に関して、下方に凸の曲面状に形成され、
検出手段は、撹拌部材の外周部の移動方向に関して異なる位置に設けられる複数の検出部を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
【請求項９】
算出したトナーの残量に関する情報を報知する報知手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
【請求項１０】
報知手段は、トナーの残量が予め定める基準量以下であるとき、トナーの残量が前記予め定める基準量以下であることを報知することを特徴とする請求項９記載のトナー残量検知装置。
【請求項１１】
報知手段は、トナーの残量によって形成可能な画像の枚数を報知することを特徴とする請求項９記載のトナー残量検知装置。
【請求項１２】
報知手段は、トナーの残量に関する情報を、トナーの残量に応じて、多段的または連続的に報知することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
【請求項１３】
検出手段は、透磁率センサによって実現されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載のトナー残量検知装置。
【請求項１４】
画像形成装置に着脱自在に搭載されるトナーカートリッジであって、
トナーが収容されるハウジングと、
ハウジング内に回転自在に設けられ、回転することによって、ハウジング内のトナーを撹拌する撹拌部材と、
請求項１〜１３のいずれかに記載のトナー残量検知装置における検知補助部材および保持体とを含むことを特徴とするトナーカートリッジ。
【請求項１５】
トナーが収容されるハウジングと、
ハウジング内に回転自在に設けられ、回転することによって、ハウジング内のトナーを撹拌する撹拌部材と、
請求項１〜１３のいずれかに記載のトナー残量検知装置とを含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１４記載のトナーカートリッジが着脱自在に搭載される画像形成装置であって、
請求項１〜１３のいずれかに記載のトナー残量検知装置における検出手段および算出手段が設けられることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングに収容されるトナーの残量を検知するトナー残量検知装置、前記トナー残量検知装置を備えるトナーカートリッジおよび前記トナーカートリッジが搭載される画像形成装置に関する。
【０００２】
本明細書において、用語「回転」は、３６０度未満の角変位および３６０度以上の回転を含む。
【０００３】
【従来の技術】
トナーとキャリアとから成る２成分現像剤を用いる電子写真方式の画像形成装置では、現像部における２成分現像剤を透磁率センサで検知し、その濃度が低くなればトナーが収納されているハウジングを有するトナーカートリッジからトナーを現像剤に補給することで、常に一定のトナー濃度を維持するような制御を行っている。このような制御において、トナー濃度が所定時間以上予め定める基準濃度よりも低い状態が続く場合には、前記ハウジングにトナーが無いと判断して、前記ハウジングにトナーが無いことを表す警告を操作者に報知して、操作者に画像形成装置へのトナーの補充を促している。
【０００４】
しかしこのような制御では、トナーが無くなったことを表す報知が突然行われるために、操作者はトナーを補充したり、トナーカートリッジを交換したりするための準備などに時間がかかり、この補充作業中は画像形成装置を長時間利用できないことが生じる。そこでトナーカートリッジのハウジングにおけるトナーの残量を確実に検出できるような技術が要求されている。
【０００５】
このような第１の従来技術として、現像部から感光体ドラムに供給される現像剤の透磁率を検出する透磁率センサと、現像部によって現像された感光体ドラムの地肌濃度を検出する光学濃度センサとを備える複写装置がある（たとえば特許文献１参照）。この複写装置では、２つの種類の異なるセンサである透磁率センサと光学濃度センサとを併用することによって、現像部から感光体ドラムに供給される現像剤のトナー濃度と、感光体ドラムの地肌濃度とに基づいて、トナーが収容されるトナーカートリッジのトナーの残量を検知している。
【０００６】
また現像部にトナーを供給するトナー供給手段が所定時間以上動作した場合に、トナーカートリッジに残っているトナーの量が少ない、または無いと判断する方法が考えられる。しかしトナー供給手段の単位時間当たりの供給量は、個々の画像形成装置間でばらつきが大きく、このようなばらつきによってトナーカートリッジに残っているトナーの量が少ない、または無いとする判断に誤差が生じる可能性がある。この結果、トナーカートリッジに充分な量をトナーが残っていても、トナー残量が少ないまたは無いと誤判断したり、逆にトナーカートリッジのトナーが無くなって、記録紙に形成される画像が薄くなってきているにもかかわらず、トナーが充分残っていると誤判断する可能性がある。
【０００７】
このような個々の画像形成装置間のトナー供給手段の単位時間当たりのトナー供給量ばらつきに起因する誤判断を可及的に回避する第２の従来技術として、現像された感光体ドラムの画像濃度を検出して、検出された画像濃度が所定の基準値よりも低い場合に、トナー供給手段を動作する画像形成装置がある（たとえば特許文献２参照）。これによって感光体ドラムに現像された画像の濃度が基準値以上となるときのトナー供給手段の動作時間と、トナー供給量が最大の時のトナー供給手段の動作時間との比率、すなわち最大補給率に基づいて、トナー供給手段によるトナーの供給量を調整する。これによってトナーカートリッジに残っているトナーの量の検出が可能になる。
【０００８】
図１８は、第３の従来技術のトナーカートリッジ１００を示す断面図である。トナーカートリッジ１００は、トナー２００が収容される収容空間１０１に回転軸１０２がその軸線Ｌ１０２まわりに回転自在に設けられる。回転軸１０２は、回転部１０３の一端部が連結される。回転部１０３は可撓性を有し、他端部には永久磁石片１０４が設けられる。回転軸１０２が回転すると、回転部１０３の永久磁石片１０４も軸線Ｌ１０１まわりに回転する。トナーカートリッジ１００のハウジング１０５の外壁部には磁気検知スイッチ１０６が設けられる。
【０００９】
回転部１０３は可撓性を有するので、軸線Ｌ１０２まわりに回転しているときに、トナー２００から抵抗を受けて湾曲する。回転している回転部１０３がトナー２００から受ける抵抗力は、収容空間１０１に収容されるトナー２００の量によって変化する。したがって永久磁石片１０４の移動経路は、トナー２００の量に対応して変化する。たとえばトナーカートリッジ１００内のトナー２００の量が多いときは、図１８の破線で示す曲線Ｃ１のような移動経路となる。トナーカートリッジ１００内のトナー２００の量が少なくなると、回転部１０３がトナー２００から受ける抵抗力は小さくなるので、湾曲していた回転部１０３は直線状に延びてゆく。これによって永久磁石片１０４の移動経路は、軸線Ｌ１０２から離間していくとともに、ハウジング１０５に近接するように変化し、図１８の２点鎖線で示す曲線Ｃ２のような移動経路となる。このとき回転部１０３の永久磁石片１０４は、磁気検知スイッチ１０６の近傍を通過するので、回転部１０３の永久磁石片１０４によって形成される磁気によって、磁気検知スイッチ１０６がオン状態となる。これによってトナーカートリッジ１００内のトナー２００が無くなったことが検出される（たとえば特許文献３参照）。
【００１０】
図１９は、第４の従来技術のトナーカートリッジ１００Ａを示す断面図である。トナーカートリッジ１００Ａは、回転軸１０２に連結される回転部１０３Ａを除いて、前述の図１８に示す第３の従来技術のトナーカートリッジ１００と大略的に同様の構成であるので、同様の構成に関しては同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。トナーカートリッジ１００Ａの回転軸１０２に連結される回転部１０３Ａは、支持部材１０７および回動部材１０８を含む。支持部材１０７は、その一端部が回転軸１０２に連結される。回動部材１０８は、その一端部が支持部材１０７の他端部に、当該他端部を通り回転軸１０２の軸線Ｌ１０２に平行に延びる軸線Ｌ１０７まわりに角変位自在にして連結される。回動部材１０８の他端部には、永久磁石片１０４が設けられる。支持部材１０７および回動部材１０８は、可撓性を有していない。
【００１１】
回転軸１０２が軸線Ｌ１０２まわりに回転すると、回転部１０３Ａの支持部材１０７および回動部材１０８が回転し、回動部材１０８の永久磁石片１０４が回転する。回転部１０３Ａにおいて、回動部材１０８は支持部材１０７に対して角変位自在に連結されるので、回動部材１０８に設けられる永久磁石片１０４の移動経路は、前述の第３の従来技術と同様の理由で、図１９の２点鎖線で示す曲線Ｃ３のようになる。（たとえば特許文献３参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平２−２８０１７６号公報
【特許文献２】
特開平９−１９７７９７号公報
【特許文献３】
実公平１−３２０４９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の第１の従来技術の複写装置は、現像部から感光体ドラムに供給される現像剤の透磁率と、現像部によって現像された感光体ドラムの地肌濃度とに基づいて、トナーカートリッジのトナーの残量を検知するので、少なくとも感光体ドラムの地肌濃度が低下してから、トナーカートリッジのトナー残量が少ないことを検知している。したがってトナーが減少したことによる記録紙に形成される画像の劣化、特に形成される画像の濃度の低下を防ぐことが非常に困難である。またトナー残量を検知するために、互いに異なる２種類のセンサを用いるので、複写装置の製造コストの上昇だけでなく、複写装置の構成および制御方法が複雑になる。
【００１４】
また図１８に示す第２の従来技術の画像形成装置におけるトナーカートリッジ１００の回転部１０３は、回転部１０３が可撓性を有しているので、軸線Ｌ１０２まわりに回転しているときに、トナー２００から抵抗を受けて湾曲するするけれども、たとえトナー２００の量が同じであっても、トナーの状態、たとえば部分的に凝集していたりすると、回転部１０３がトナー２００から受ける抵抗力が変化して、回転部１０３の湾曲状態が変化して、永久磁石片１０４の移動経路が変化する。したがってトナー２００における永久磁石片１０４の移動経路は常に一定にはならず、充分量のトナー２００が残っているにも関わらず、何らかの要因で、永久磁石片１０４が磁気検知スイッチ１０６の近傍に配置されてしまい、トナーが無くなったと誤検出する危険性がある。
【００１５】
また図１９に示す第３の従来技術の画像形成装置におけるトナーカートリッジ１００Ａの回転部１０３Ａは可撓性を有してはいないけれども、回転部１０３Ａの回動部材１０８は、回転軸１０２の軸線Ｌ１０２に平行な軸線Ｌ１０７まわりに角変位自在であるので、前述の第２の従来技術と同様の問題を有する。
【００１６】
図２０は、前述の第３の従来技術のトナーカートリッジ１００Ａ内のトナー２００の残量が少なくなっている状態を示す断面図である。回転部材１０３Ａが回転しているときの、２点鎖線で示す回転部材１０３Ａの支持部材１０７の他端部の移動経路Ｃ４よりも半径方向外方に、トナーが存在する場合、回転軸１０２が軸線Ｌ１０２まわりに回転方向Ｃ（図２０において時計回り）に回転すると、永久磁石片１０４はトナー層の上面２００ａを滑るように移動する。図２０に示される永久磁石片１０４の移動経路Ｃ３の半径は、図１９に示される、図２０の状態よりもトナー２００の残量が多い場合の永久磁石片１０４の移動経路Ｃ３よりも半径が小さい。したがって永久磁石片１０４から磁気検知スイッチ１０６までの距離が、トナーの残量が減るにつれて小さくなるように変化していないので、磁気検知スイッチ１０６がトナー２００の残量を誤って検出する可能性がある。
【００１７】
また記録紙に形成すべき画像のドット数を検出し、検出したドット数に基づいてトナーカートリッジ内のトナーの残量を検知する方法が考えられるけれども、ドット数とトナーの消費量との関係が、周囲の環境に影響を受けやすいので、トナーの残量を正確に検知することが困難である。
【００１８】
またトナーカートリッジのハウジングに、透光性を有する透過窓を設けて、光検出センサを用いて、トナーの残量を検知する方法が考えられる。しかしこのようなトナーカートリッジでは、透過窓は常に光を透過できる状態に維持する必要があり、このために透過窓を清掃するための手段を必要とし、トナーカートリッジの構造が複雑になる。また光検出センサは、透過窓の透光状態に影響を受けやすく、検出精度が低い。
【００１９】
またトナーカートリッジに振動検出センサを設け、ハウジングを振動させて、ハウジングの振動状態に基づいて、トナーの残量を検知する方法も考えられる。しかしこのようなトナーカートリッジでは、トナーカートリッジとともに振動検出センサをも交換する必要があるのでトナーカートリッジの製造コストが極めて高くなる。
【００２０】
したがって本発明の目的は、簡単な構成でトナーの残量を高精度に検知できるトナー残量検知装置、簡単な構成でトナーの残量が高精度に検知されるトナーカートリッジ、および操作者がトナーを補給する時期を容易に認識でき、高画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トナーを収容すべきハウジングに収容されるトナーの残量を検知するトナー残量検知装置であって、
ハウジング内に設けられる検知補助部材と、
可撓性を有し、一端部がハウジング内のトナーを回転して撹拌する撹拌部材の外周部に連結され、他端部に検知補助部材を保持する保持体と、
ハウジングの下部付近に設けられ、撹拌部材の回転によって、検知補助部材が移動されて検知位置を通過するとき、検知補助部材までの距離を検出する検出手段と、
検出手段から検知補助部材までの距離に基づいて、トナーの残量を算出する算出手段とを含むことを特徴とするトナー残量検知装置である。
【００２２】
本発明に従えば、トナー残量検知装置は、保持体および検知補助部材を含む。保持体は、可撓性を有し、その一端部が、ハウジングに収容されるトナーを回転して撹拌する撹拌部材の外周部に連結される。検知補助部材は、保持体の他端部に保持されて、ハウジング内に設けられる。これによって保持体および検知補助部材は、撹拌部材が回転することによって、回転することができる。撹拌部材の少なくとも外周部がハウジングに収納されているトナー層の中を回転移動するときに、攪拌部材の外周部は、トナー層を掻き分けるようにして回転して、トナー層の中に移動経路を形成する。攪拌部材の外周部に連結されている保持体は可撓性を有するので、撹拌部材がハウジングに収納されているトナー層の中を回転するときに、保持体は、攪拌部材の外周部によってトナー層の中において形成される移動経路に沿って湾曲しながら、外周部の回転半径と同じ回転半径を維持しながら、滑らかに回転移動することができる。したがってこのとき保持体に保持される検知補助部材は、攪拌部材の外周部によってトナー層の中において形成される移動経路に沿って、外周部の回転半径と同じ回転半径を維持しながら、滑らかに回転移動することができる。またハウジングに収納されるトナーの量が減少して、攪拌部材がトナー層の中を回転できなくなったときには、トナーの中に移動経路が形成されなくなる。このとき攪拌部材の外周部に連結されている保持体は可撓性を有するので、検知補助部材は自重によって回転半径が大きくなり、トナー層の上面を接触しながら回転移動するような、攪拌部材の外周部よりも大きな回転半径で回転移動する。
【００２３】
検出手段は、ハウジングの下部付近に設けられ、撹拌部材の回転によって検知補助部材が回転移動されて検知位置を通過するとき、検知補助部材までの距離を検出する。撹拌部材の少なくとも外周部がハウジングに収納されているトナー層の中を回転するときには、検知補助部材は、前述のように一定の回転半径を維持しながら回転移動するので、検出手段によって検出される検知補助部材までの距離は一定である。またハウジングに収納されるトナーの量が減少して、攪拌部材がトナー層の中を回転できなくなったときには、前述のように、検知補助部材は、攪拌部材の外周部よりも大きな回転半径で回転移動するので、トナーの量が減少してトナー層の上面が下方に下がるにつれて、検出手段によって検出される検知補助部材までの距離は小さくなっていく。
【００２４】
算出手段は、検出手段から検知補助部材までの距離に基づいて、トナーの残量を算出する。たとえば検出される検知補助部材までの距離が一定であるときには、算出手段は、ハウジング内に収容されているトナー量が所定の量を超えているとする。またたとえば一定として検出されていた検知補助部材までの距離が小さくなると、算出手段は、ハウジング内に収容されているトナー量が前記所定の量以下になったとして、残量を算出する。このようにして算出手段は，ハウジング内に収容されるトナーの残量を検知することができる。したがってこのように簡単な構成で、トナーの残量を高精度に検知することができる。
【００２５】
また本発明は、検知補助部材は、予め定める検知位置を通過することによって、その検知位置の磁界を変化させ、
検出手段は、検知補助部材による検知位置の磁界の変化に基づいて、検知補助部材までの距離を検出することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、検知補助部材は、予め定める検知位置を通過することによって、その検知位置の磁界を変化させる。検出手段は、検知補助部材による検知位置の磁界の変化に基づいて、検知補助部材までの距離を検出する。これによって検知手段が検知補助部材までの距離を検出するときに、検知補助部材の存在によって、撹拌部材の回転およびトナーの残量に基づく検知補助部材の位置が変化することを妨げることがない。したがってトナーの残量を高精度に検知することを実現することができる。
【００２７】
また本発明は、検知補助部材は、導電性を有する材料から成ることを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、検知補助部材は、導電性を有する材料から成るので、検知位置を通過するときに、検知位置の磁界によって、うず電流が発生する。このようなうず電流によって、検知補助部材の周囲に磁界が発生する。したがって検知補助部材は、検知位置を通過することによって、その検知位置の磁界を変化させることができる。これによって検出手段は、検知位置を通過する検知補助部材までの距離を検出することができる。
【００２９】
また本発明は、検知補助部材は、磁性を有する材料から成ることを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、検知補助部材は、磁性を有する材料から成るので、検知位置を通過するとき、検知位置の磁界を変化させることができる。これによって検出手段は、検知位置を通過する検知補助部材までの距離を検出することができる。
【００３１】
また本発明は、保持体は、両端部間の長さ寸法が、撹拌部材の回転中心から外周部までの距離を半径とする円の円周の２分の１以下であることを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、保持体は、両端部間の長さ寸法が、撹拌部材の回転中心から外周部までの距離を半径とする円の円周の２分の１以下である。たとえば保持体が攪拌部材よりも上方かつトナー層よりも上方に配置される場合、保持体の他端部は検知補助部材の重量によって下方に垂れ下がる。保持体の両端部間の長さ寸法を撹拌部材の回転中心から外周部までの距離を半径とする円の円周の２分の１以下とすることによって、攪拌部材が回転しているときに、保持体の他端部が攪拌部材の回転中心に巻回されることを可及的に防止することができる。また保持体の両端部間の長さ寸法が前述の長さ範囲とすることによって、撹拌部材がトナー層の中を回転するときに、保持体が、攪拌部材の外周部によってトナー層の中において形成される移動経路に沿って湾曲しながら、外周部の回転半径と同じ回転半径を維持しながら滑らかに回転移動することに好適である。これによって検知補助部材が、不所望に変位することを防ぐことができる。これらのことにより、トナーの残量を高精度かつ確実に検知することができる。
【００３３】
また本発明は、検出手段は、検知補助部材までの距離を検出可能な最大検出可能距離が、撹拌部材が回転されるときの外周部の移動経路と検出手段との距離よりも小さいことを特徴とする。
【００３４】
本発明に従えば、検出手段は、検知補助部材までの距離を検出可能な最大検出可能距離が、撹拌部材が回転されるときの外周部の移動経路と検出手段との距離よりも小さい。これによって、たとえばハウジングに収納されるトナーの量が減少して、攪拌部材がトナー層の中を回転できなくなって、検知補助部材が攪拌部材の外周部の移動経路よりも外側で回転移動するので、検出手段は、このような検知補助部材までの距離を検出することができる。またハウジングにトナーが充分に収納されているとき、換言すれば、撹拌部材の少なくとも外周部がハウジングに収納されているトナー層の中を回転移動できるとき、検出補助部材は、攪拌部材の外周部によってトナー層の中において形成される移動経路に沿って、外周部の回転半径と同じ回転半径を維持しながら回転移動するので、検出手段は、このような検出補助部材を検出しない。したがってハウジングにトナーが充分に収納されているときに、検出手段が不必要に検出作業を行うことを防止して、トナーの残量を高精度に検出することができる。
【００３５】
また本発明は、検出手段は、検知補助部材までの距離を検出可能な最大検出可能距離が異なる複数の検出部を備えることを特徴とする。
【００３６】
本発明に従えば、検出手段は、検知補助部材までの距離を検出可能な最大検出可能距離が異なる複数の検出部を備える。このように検出手段から検知補助部材までの最大検出可能距離が検出部毎に異なるので、各検出部において検出可能となる検知補助部材までの距離も複数存在する。したがって検出手段から検知補助部材までの距離を複数段階的に検出して、ハウジングに収容されるトナーの残量をも複数段階的に検出することができる。
【００３７】
また本発明は、ハウジングの下部は、撹拌部材の外周部の移動方向に関して、下方に凸の曲面状に形成され、
検出手段は、撹拌部材の外周部の移動方向に関して異なる位置に設けられる複数の検出部を備えることを特徴とする。
【００３８】
本発明に従えば、ハウジングの下部は、撹拌部材の外周部の移動方向に関して、下方に凸の曲面状に形成されるので、検知補助部材は、ハウジングの下部を回転移動するときに、ハウジングの下部に臨むようにして回転移動できる。検出手段は、撹拌部材の外周部の移動方向に関して、異なる位置に設けられる複数の検出部を備える。検出手段の複数の検出部が、攪拌部材の外周部の移動方向に関して異なる位置、たとえば前記外周部の移動方向上流側に向かって互いに間隔をあけた位置に設けられる場合、各検出部は上下方向に異なる位置に配置される。したがってハウジングのトナー層の上面が下方に下がるにつれて、検知補助部材は、上方に配置される検出部から順に検出部からの距離が検出される。これによって検出手段から検知補助部材までの距離を複数段階的に検出して、ハウジングに収容されるトナーの残量をも複数段階的に検出することができる。
【００３９】
また本発明は、算出したトナーの残量に関する情報を報知する報知手段をさらに含むことを特徴とする。
【００４０】
本発明に従えば、報知手段によって、算出したトナーの残量に関する情報が報知されるので、操作者はトナーの残量を容易に確認することができる。したがって操作者は、報知されるトナーの残量に基づいて、トナーを補充する時期および補充量を予想して、ハウジングからトナーが無くなる前に、ハウジングにトナーを補充することができる。
【００４１】
また本発明は、報知手段は、トナーの残量が予め定める基準量以下であるとき、トナーの残量が前記予め定める基準量以下であることを報知することを特徴とする。
【００４２】
本発明に従えば、報知手段によって、トナーの残量が予め定める基準量以下であるとき、トナーの残量が前記予め定める基準量以下であることが報知される。これによって操作者は、トナーの残量が基準量以下であることを確認することができる。したがって操作者は、前述の報知に基づいて、ハウジングにトナーを補充する時期が来たことを認識することができる。
【００４３】
また本発明は、報知手段は、トナーの残量によって形成可能な画像の枚数を報知することを特徴とする。
【００４４】
本発明に従えば、報知手段によって、トナーの残量によって形成可能な画像の枚数が報知されるので、操作者は、形成可能な画像の枚数に基づいて、トナーを補充する時期および量を認識することができる。
【００４５】
また本発明は、報知手段は、トナーの残量に関する情報を、トナーの残量に応じて、多段的または連続的に報知することを特徴とする。
【００４６】
本発明に従えば、報知手段によって、トナーの残量に関する情報は、トナーの残量に応じて、多段的または連続的に報知されるので、操作者は、トナーの残量を詳細に確認することができる。
【００４７】
また本発明は、検出手段は、透磁率センサによって実現されることを特徴とする。
【００４８】
本発明に従えば、検出手段は、透磁率センサによって実現されるので、検知補助部材までの距離を、検出することができる。
【００４９】
また本発明は、画像形成装置に着脱自在に搭載されるトナーカートリッジであって、
トナーが収容されるハウジングと、
ハウジング内に回転自在に設けられ、回転することによって、ハウジング内のトナーを撹拌する撹拌部材と、
前述のトナー残量検知装置における検知補助部材および保持体とを含むことを特徴とするトナーカートリッジである。
【００５０】
本発明に従えば、トナーカートリッジは、画像形成装置に着脱自在に装着される。またトナーカートリッジにおいて、撹拌部材は、ハウジング内に回転自在に設けられ、回転することによって、ハウジング内のトナーを撹拌して、トナーが凝集することを防ぐことができる。またトナーカートリッジは、前述のトナー残量検知装置における検知補助部材および保持体をさらに含むので、たとえば前述のトナー残留検知装置の検出手段を用いることによって、検知補助部材までの距離を検出することができる。さらに前述のトナー残留検知装置の算出手段を用いることによって、検出された距離に基づいてトナーの残量を算出することができる。したがって操作者は、このようにして算出されるハウジング内のトナーの残量に応じて、トナー残量の少なくなったトナーカートリッジを画像形成装置から離脱して、ハウジングにトナーが充分に収納される新たなトナーカートリッジを装着するようにして、トナーカートリッジを交換することができる。
【００５１】
また本発明は、トナーが収容されるハウジングと、
ハウジング内に回転自在に設けられ、回転することによって、ハウジング内のトナーを撹拌する撹拌部材と、
前述のトナー残量検知装置とを含むことを特徴とする画像形成装置である。
【００５２】
本発明に従えば、画像形成装置は、トナーが収容されるハウジングと、ハウジング内に回転自在に設けられる撹拌部材とを含む。撹拌部材は、回転することによって、ハウジング内のトナーを撹拌するので、ハウジング内でのトナーの凝集を防ぐことができる。また画像形成装置は、前述のトナー残量検知装置を含むので、ハウジング内のトナーの残量を検知することができる。
【００５３】
また本発明は、前述のトナーカートリッジが着脱自在に搭載される画像形成装置であって、
前述のトナー残量検知装置における検出手段および算出手段が設けられることを特徴とする。
【００５４】
本発明に従えば、画像形成装置は、前述のトナーカートリッジが着脱自在に搭載される。また画像形成装置には、前述のトナー残量検知装置における検出手段および算出手段が設けられる。これによって画像形成装置は、トナーカートリッジ内に収納されるトナーの残量を検出することができる。
【００５５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態である現像装置１を示す断面図である。図２は、現像装置１の検出構成体２およびトナーカートリッジ３を拡大して示す斜視図である。図３は、現像装置１の構成を示すブロック図である。現像装置１は、検出構成体２、トナーカートリッジ３、制御部５および現像部６を含んで構成される。現像装置１は、トナーカートリッジ３に収容されるトナー７を感光体ドラム４に送り、感光体ドラム４に形成される静電潜像を現像して可視像とする。
【００５６】
トナーカートリッジ３は、画像形成装置６０（図１０参照）の現像部６に着脱自在に搭載される。トナーカートリッジ３は、ハウジング８、攪拌部材１１、検知補助部材２１、保持体２２およびトナー補給ローラ１３を含む。ハウジング８は、電子写真方式の画像形成に用いるトナー７を収容する収容空間８ａを有し、トナー７が収納される。トナーカートリッジ３の収納空間８ａにおいて、主にトナー７から成るトナー層７Ａと、前記トナー層７Ａよりも上方の気体から成る気層との２層が形成される。
【００５７】
またハウジング８の下部８ｂの内周面は、下方に凸の曲面状に形成される。詳細に述べると、ハウジング８の下部８ｂは、円筒をその軸線に平行な仮想平面で２分割した一方の半円筒形状に形成され、前記軸線に垂直な断面形状が、略Ｕ字状となる。前記軸線、換言すれば、ハウジング８の下部８ｂの内周面の曲率中心となる軸線をハウジング軸線Ｌ８と表記する。
【００５８】
攪拌部材１１は、ハウジング８内、換言すればハウジング８の収容空間８ａに回転自在に設けられ、回転することによって、ハウジング８内のトナー７を撹拌する。詳細に述べると、攪拌部材１１は、ハウジング軸線Ｌ８まわりに回転自在に設けられる。さらに詳細に述べると、攪拌部材１１は、攪拌軸１５および撹拌羽根部１６を含んで構成される。攪拌軸１５は、円柱状であって、その軸線である攪拌軸線Ｌ１５がハウジング軸線Ｌ８と同軸にして配置され、前記攪拌軸線Ｌ１５を中心にして回転自在に設けられる。
【００５９】
撹拌羽根部１６は、大略的には、格子戸状に形成される。詳細に述べると、攪拌羽根部１６は、第１外周部１６ａ、第２外周部１６ｂ、第１連結部１６ｃおよび第２連結部１６ｄを含み、これらの第１外周部１６ａ、第２外周部１６ｂ、第１連結部１６ｃおよび第２連結部１６ｄは平板状に形成される。攪拌部材１１の外周部である第１外周部１６ａは、攪拌軸１５よりも半径方向外方に、攪拌軸１５の攪拌軸線Ｌ１５を通る仮想平面に平行、かつ第１外周部１６ａの厚み方向が半径方向に平行にして、攪拌軸線Ｌ１５方向に延びて配置される。第２外周部１６ｂは、攪拌軸１５よりも半径方向外方に、攪拌軸１５の攪拌軸線Ｌ１５を通る仮想平面に平行、かつ第２外周部１６ｂの厚み方向が半径方向に平行にして、攪拌軸線Ｌ１５方向に延びて配置される。また第１外周部１６ａと第２外周部１６ｂとは、平行に配置される。攪拌軸線Ｌ１５から第１外周部１６ａまでの距離（以後「第１外周部１６ａの回転半径」と表記することがある）Ｒ１６ａおよび攪拌軸線Ｌ１５から第２外周部１６ｂまでの距離（以後「第２外周部１６ｂの回転半径」と表記することがある）Ｒ１６ｂは、ハウジング軸線Ｌ８すなわち攪拌軸線Ｌ１５からハウジング８の下部８ｂまでの曲率半径Ｒ８ｂよりも小さく設定される。本実施の形態の現像装置１のトナーカートリッジ３において、第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａは、たとえば５５ミリメートルであってもよく、第２外周部１６ｂの回転半径Ｒ１６ｂは、たとえば６０ミリメートルであってもよい。またハウジング軸線Ｌ８からハウジング８の下部８ｂまでの曲率半径Ｒ８ｂは、約６５ミリメートルである。
【００６０】
第１連結部１６ｃは、攪拌羽根部１６において複数、本実施の形態では４個設けられ、攪拌軸１５と第１外周部１６ａとに連結される。詳細に述べると、各第１連結部１６ｃは、攪拌軸線Ｌ１５方向に大略的に等間隔に並んで配置され、第１連結部１６ｃの厚み方向が攪拌軸線Ｌ１５に垂直にして配置される。第２連結部１６ｄは、攪拌羽根部１６において複数、本実施の形態では４個設けられ、攪拌軸１５と第２外周部１６ｂとに連結される。詳細に述べると、各第２連結部１６ｄは、攪拌軸線Ｌ１５方向に大略的に等間隔に並んで配置され、第２連結部１６ｄの厚み方向が攪拌軸線Ｌ１５に垂直にして配置される。
【００６１】
保持体２２は、たとえばポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ
Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ  ；略称：ＰＥＴ）などの高分子材料から成り、可撓性を有するような一辺を長手方向とする略長方形のフィルム状に形成される。保持体２２は、その長手方向一端部２２ａが撹拌部材１１の攪拌羽根部１６の第１外周部１６ａに連結され、本実施の形態では、攪拌軸線Ｌ１５方向中央部の第１外周部１６ａに連結される。保持体２２の厚み寸法および幅寸法は、後述するように第１外周部１６ａによってトナー層７Ａに形成される移動経路Ｃ１６に沿って湾曲可能な程度の可撓性を有するように設定され、たとえば厚み寸法は５０マイクロメートル以上、１００マイクロメートル以下程度に設定され、幅寸法はたとえば１５ミリメートルであってもよい。
【００６２】
検知補助部材２１は、保持体２２の長手方向他端部２２ｂに保持されて、ハウジング８内に設けられる。検知補助部材２１は、少なくも磁性および導電性のいずれか一方を有する材料から成る。検知補助部材２１は、形状は限定しないけれども、たとえば略長方形板状であってもよいし、略円形板状であってもよい。検知補助部材が、略円形板状である場合、たとえば直径１０ミリメートルに形成される。検知補助部材２１の厚み寸法は、検知補助部材２１の重量、トナー層の中を移動するときにトナーから受ける抵抗、および変形のし難さなどによって決定され、たとえば０．１ミリメートル以上、２ミリメートル以下であってもよい。
【００６３】
攪拌部材１１の第２外周部１６ｂには、掻出部材１２が設けられる。掻出部材１２は、たとえばＰＥＴなどの高分子材料から成り、可撓性および弾発性を有するように形成される。掻出部材１２は、攪拌部材１１の第２外周部１６ｂの外周面部に、たとえば接着剤を介して固定される。詳細に述べると、掻出部材１２は、一体成型される平板状の基部１２ａと遊端部１２ｂとを有する。掻出部材１２の基部１２ａは、攪拌部材１１の第２外周部１６ｂに、基部１２ａの厚み方向と第２外周部１６ｂの厚み方向とが平行になり、攪拌部材１１の回転方向Ａ（図１で時計まわり）上流向きに突出して、第２外周部１６ｂの外周面全面に固定される。掻出部材１２の攪拌部材１１の回転方向Ａ上流側部分である遊端部１２ｂは、基部ａから回転方向Ａ上流側に向かうに半径方向外方に傾斜するようにして形成される。したがって掻出部材１２は、攪拌軸線Ｌ１５に垂直な断面形状が、略「く」字状に形成される。掻出部材１２の遊端部１２ｂは、ハウジング８の、少なくとも下部ｂの内周面に弾発的に当接可能である。前述のように攪拌部材１１が構成されるので、ハウジング８の下部８ｂは、撹拌部材１１の第１外周部１６ａの移動方向に関して、下方に凸の曲面状に形成されることになる。
【００６４】
撹拌部材１１は、図示しない駆動源からの駆動力によって攪拌軸線Ｌ１５まわりの回転方向Ａに回転する。このとき攪拌部材１１の攪拌羽根部１６の第１外周部１６ａならびに保持体２２および検知補助部材２１も、攪拌軸線Ｌ１５まわりの回転方向Ａに回転する。また攪拌部材１１の攪拌羽根部１６の第２外周部１６ｂおよび掻出部材１２も、攪拌軸線Ｌ１５まわりの回転方向Ａに回転し、掻出部材１２の遊端部１２ｂは、ハウジング８の少なくとも下部８ｂの内周面に弾発的に当接しながら摺接する。
【００６５】
図１に示すように、トナー層７Ａの上面７ａが攪拌軸線Ｌ１５の近傍に配置される程度に、ハウジング８の収容空間８ａにトナー７が収容されている場合、攪拌部材１１が攪拌軸線Ｌ１５まわりの回転方向Ａに回転すると、攪拌部材１１の少なくとも攪拌羽根部１６が、トナー層７Ａへの埋没およびトナー層７Ａからの離脱を繰返す。攪拌羽根部１６がトナー層７Ａに埋没して攪拌軸線Ｌ１５まわりに回転することによって、トナー層７Ａが攪拌されて、トナー７がハウジング８内で凝集することを防止する。またこのときハウジング８の内周面近傍のトナー７は、攪拌軸線Ｌ１５まわりの回転方向Ａに回転する掻出部材１２の遊端部１２ｂとハウジング８の内周面とによって保持されながら、トナー層７Ａ内を攪拌軸線Ｌ１５まわりの回転方向Ａに角変位して、トナー層７Ａから上方に掻き出され、ハウジング８内に設けられるトナー供給ローラ１３に与えられる。
【００６６】
攪拌部材１１が攪拌軸線Ｌ１５まわりの回転方向Ａに回転すると、攪拌部材１１の攪拌羽根部１６の第１外周部１６ａは、第１外周部１６ａの厚み方向が半径方向に平行となる。これによって図１に示すような、トナー層７Ａの上面７ａが攪拌軸線Ｌ１５の近傍に配置される程度に、ハウジング８の収容空間８ａにトナー７が収容されている場合、攪拌部材１１の攪拌羽根部１６の第１外周部１６ａがトナー層７Ａ中を攪拌軸線Ｌ１５まわりに移動するときは、常にトナー層７Ａを掻き分けて、第１外周部１６ａの半径方向内方側と半径方向外方側とに分離するようにして回転してゆき、第１外周部１６ａの回転方向Ａ上流側に、攪拌軸線Ｌ１５を中心軸線とする部分薄肉円筒形状の移動経路Ｃ１６が形成される。攪拌部材１１の第１外周部１６ａに連結されている保持体２２は可撓性を有するので、保持体２２は、前述のようにしてトナー層７Ａに形成される移動経路Ｃ１６に沿って湾曲しながら、第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａと同じ回転半径を維持しながら、滑らかに回転移動することができる。したがってこのとき保持体２２に保持される検知補助部材２１は、攪拌部材１１の第１外周部１６ａによってトナー層７Ａの中において形成される移動経路Ｃ１６に沿って、第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａと同じ回転半径を維持しながら、滑らかに回転移動することができる。
【００６７】
したがってハウジング８内に充分な量のトナー７が収容されている場合、具体的には、ハウジング８において、少なくともトナー層７Ａの上面７ａと攪拌軸線Ｌ１５との距離が、攪拌部材１１の第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａよりも小さい場合には、前記第１外周部１６ａは、攪拌軸線Ｌ１５まわりに回転しているときにトナー層７Ａに埋没可能であるので、トナー層７Ａ内に移動経路Ｃ１６を形成することができる。これによって図２０に示す従来の技術で述べた、第４の従来技術の永久磁石片１０４の移動経路とは異なり、検知補助部材２１は常に移動経路Ｃ１６に沿って移動することができる。
【００６８】
図４は、ハウジング８内のトナー７が少ない場合の現像装置１を示す断面図である。ハウジング８内のトナー７が少ない場合とは、具体的には、ハウジング８において、トナー層７Ａの上面７ａと攪拌軸線Ｌ１５との距離が、攪拌部材１１の第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａよりも大きい場合である。このような場合、攪拌部材１１の第１外周部１６ａが、トナー層７Ａの中で攪拌軸線Ｌ１５まわりに回転できなくなり、トナー層７Ａの中に移動経路Ｃ１６が形成できなくなる。このとき攪拌部材１１の第１外周部１６ａに連結されている保持体２２は可撓性を有するので、検知補助部材２１の回転半径は自重によって第１外周部１６ａの移動経路Ｃ１６よりも大きくなり、トナー層７Ａの上面７ａを接触しながら回転移動する。
【００６９】
ここで再び図１を参照して、保持体２２は、両端部間の長さ寸法Ａ２２、換言すれば、長手方向一端部２２ａと長手方向他端部２２ｂとの間の長さ寸法Ａ２２が、撹拌部材１１の回転中心である攪拌軸線Ｌ１５から攪拌羽根部１６の第１外周部１６ａまでの距離Ｒ１６ａを半径とする円の円周の２分の１以下に設定される。また保持体２２の長さ寸法Ａ２２が、あまり短か過ぎると可撓性が損なわれるので、保持体２２および検知補助部材２１は、第１外周部１６ａによってトナー層７Ａに形成される移動経路Ｃ１６に沿って湾曲して、第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａと同じ回転半径を維持しながら、滑らかに回転移動することができなくなる。また保持体２２の長さ寸法Ａ２２があまり短か過ぎると、ハウジング８内のトナー７の量に関係なく、検知補助部材２１の移動経路が、攪拌部材１１の第１外周部１６ａの移動経路Ｃ１６とほぼ一致してしまう。したがって、保持体２２の長さ寸法Ａ２２の下限値は、これらのことを考慮して設定すればよい。本実施の形態において、保持体２２の両端部間の長さ寸法Ａ２２は、たとえば１１０ミリメートルであってもよい。
【００７０】
トナー補給ローラ１３は、現像部６側のハウジング８の収容空間８ａであって、攪拌部材１１の攪拌軸線Ｌ１５よりも上方に配置される。またトナー補給ローラ１３は、攪拌部材１１の攪拌軸線Ｌ１５に平行に延びるローラ軸線Ｌ１３まわりの回転方向Ｂ（図１で反時計まわり）に回転自在に設けられる。このトナー補給ローラ１３の下方のハウジング８には、スリット状に貫通するトナー補給孔１４が構成される。掻出部材１２によってトナー補給ローラ１３に与えられたトナーは、トナー補給ローラ１３に付着する。図３に示すトナー補給モータ３０からの駆動力によってトナー補給ローラ１３がローラ軸線Ｌ１３まわりに回転すると、トナー補給ローラ１３の表面部に付着しているトナーが掻き取られて、掻き取られたトナーは、トナー補給孔１４、および現像部６に設けられ、前記トナー補給孔１４に連通するトナー供給孔１８を介して、現像部６の現像槽１０に落下する。
【００７１】
現像部６は、感光体ドラム４に形成されている静電潜像を現像し、トナー像を形成する。本実施の形態の現像部６は、乾式２成分磁気ブラシ現像方式を用いている。現像部６は、トナー供給口１８、現像漕１０、撹拌ローラ１９および現像ローラ２０を含んで構成される。トナー補給孔１４からのトナーは、現像漕１０に形成されるトナー供給口１８を介して、現像漕１０に補給される。現像槽１に補給されたトナーは、撹拌ローラ１９によって、現像漕１０に予め収納されている磁性を有するキャリアと混合され、磁性を帯びた現像剤が形成される。現像剤は、撹拌ローラ１９に撹拌され、摩擦帯電する。現像剤は、さらに撹拌ローラ１９によって現像ローラ２０付近まで案内される。
【００７２】
現像ローラ２０は、非磁性金属材料から成り、たとえば日本工業規格（略称：ＪＩＳ）で定められるＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼ならびにアルミニウム合金および黄銅などであり、略円筒状に形成される。現像ローラ２０は、内部に永久磁石を含んで構成される。現像ローラ２０は、内部に永久磁石を有するために、現像ローラ２０付近に案内された現像剤は、現像ローラ２０に付着する。現像ローラ２０は、感光体ドラム４と近接しており、感光体ドラム４に形成される静電潜像に現像ローラ２０に付着したトナーが移動することによって、トナー像を形成する。
【００７３】
再び図３を参照して、制御部５は、トナー濃度検出部２３、検出構成体２、中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ  ；略称：ＣＰＵ）２４、ランダムアクセスメモリ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ；略称：ＲＡＭ）２５、リードオンリーメモリ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ；略称：ＲＯＭ）２６、比較器２７、基準電圧発生部２８、トナー補給ローラ駆動部２９、トナー補給モータ３０および報知部３１を含んで構成される。
【００７４】
検出手段である検出構成体２は、ハウジング８の下部８ｂの外周部に臨んで設けられる。検出構成体２は、その厚み方向一方側の表面部に検出面部２ａが形成される。検出面部２ａは、たとえば直径１０ミリメートルの円形状に形成される。詳細に述べると、攪拌軸線Ｌ１５に直交し、かつ攪拌部材１１の第１外周部１６ａとともに回転する検知補助部材２１の中心部が移動する経路に交差し、かつ鉛直方向に延びる仮想直線が、検出構成体２の検出面部２ａの中心を通過するようにして、検出構成体２はハウジング８の下部８ｂの外周部に、検出面部２ａが当接して設けられる。換言すれば、検出構成体２は、検出面部２ａがハウジング８の下部８ｂの外表面の最下部に当接して設けられる。検出構成体２は、撹拌部材１１が撹拌軸線Ｌ１５まわりに回転方向Ａに回転することによって、検知補助部材２１が移動されて検知位置を通過するとき、検出面部２ａから検知補助部材２１の厚み方向一表面部２１ａまでの距離（以下、単に「検出距離」ということがある）Ｌ０を検出する。
【００７５】
検出構成体２は、本実施の形態では、検知補助部材２１による検知位置の磁界の変化に基づいて、検知補助部材２１までの距離を検出する。具体的には、検出構成体２は、本実施の形態では、透磁率センサによって実現される。透磁率センサは、磁界の変化に基づく透磁率の変化を検出する。検出構成体２は、本実施の形態では差動トランス式の透磁率センサによって実現される。
【００７６】
また検出構成体２は、本実施の形態では、検出可能な最大検出可能距離が、撹拌部材１１が回転されるときの第１外周部１６ａの移動経路Ｃ１６と検出構成体２との距離よりも小さくなるように構成される。具体的には、最大検出可能距離が、第１外周部１６ａの移動経路Ｃ１６と検出構成体２の検出面部２ａとの最短距離Ｌ３よりも小さいように構成される。最大検出可能距離は、本実施の形態では、ほぼ前記最短距離Ｌ３と等しく、前記最短距離Ｌ３よりも小さい値が選択される。検出構成体２は、検出距離Ｌ０に基づく情報をＣＰＵ２４に与える。
【００７７】
撹拌部材１１の少なくとも第１外周部１６ａがハウジング８に収納されているトナー層７Ａの中を回転するときには、検知補助部材２１は、第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａを維持しながら回転移動するので、検出構成体２によって検出される検出距離Ｌ０は一定である。またハウジング８に収納されるトナー７の量が減少して、攪拌部材１１がトナー層７ａの中を回転できなくなったときには、検知補助部材２１は、攪拌部材１１の第１外周部１６ａよりも大きな回転半径で回転移動するので、トナー７の量が減少してトナー層７Ａの上面７ａが下方に下がるにつれて、検出構成体２によって検出される検出距離Ｌ０は小さくなっていく。
【００７８】
算出手段であるＣＰＵ２４は、検出構成体２の検出面部２ａから検知補助部材２１の厚み方向一端面部２１ａまでの距離に基づいて、トナーの残量を算出する。ＣＰＵ２４は、算出したトナーの残量に基づく情報を、報知部３１に与える。またＣＰＵ２４は、ＲＯＭ２６に記憶される制御プログラムを読み出して実行し、各構成部を制御する。ＣＰＵ２４は、制御プログラムを実行し、制御部５の各構成部がそれぞれ所定の機能を実現するように、各構成部に制御指令を与えて制御する。
【００７９】
図５は、検知補助部材２１が磁性を有する材料から成る場合に検出される検出距離Ｌ０と、検出構成体２によって検出される検出電圧との関係を示すグラフである。グラフの横軸は検出距離Ｌ０を表し、グラフの縦軸は検出電圧を表す。検知補助部材１１は磁性を有する材料から成り、たとえばフェライト、鉄および磁性を有するマルテンサイト系ステンレス鋼である。
【００８０】
検出構成体２は、本実施の形態では透磁率センサによって実現される。検出構成体２は、検出位置に予め磁界を発生させる。検知補助部材２１は磁性を有するので、検知補助部材２１が検知位置を通過することによって、検知位置における磁界が変化する。検出構成体２は、この磁界の変化を検出電圧として検出する。図５のグラフに示すように、検出距離Ｌ０が大きくなると、検出電圧は小さくなる。これによって検出電圧に基づいて、検出距離Ｌ０を求めることができる。したがって検出構成体２は、検出距離Ｌ０を検出することができる。
【００８１】
図６は、検出補助部材２１が導電性を有する材料からなる場合に検出される検出距離Ｌ０と、検出構成体２の検出電圧との関係を示すグラフである。グラフの横軸は検出距離Ｌ０を表し、グラフの縦軸は検出電圧を表す。検知補助部材２１は、導電性を有する材料から成り、たとえばアルミニウムおよびオーステナイト系ステンレス鋼から成る。
【００８２】
検出構成体２は、予め磁界を発生させる。検知補助部材２１が導電性を有す場合、検知補助部材２１が検知位置を通過することによって、検知補助部材２１を貫いている磁束が変化する。検知補助部材２１は、磁束が変化することによって、うず電流が生じる。このうず電流によって、検知補助部材２１の周囲の領域に磁界が発生する。検出構成体２は、検知補助部材２１に生じるうず電流による磁界の変化を検出する。したがって図６のグラフに示すように、検出距離Ｌ０が大きくなると、検出電圧は大きくなる。これによって検出電圧に基づいて、検出距離Ｌ０を求めることができる。したがって検出構成体２は、検出距離Ｌ０を検出することができる。
【００８３】
ここで再び図３を参照して、トナー濃度検出部２３は、現像ローラ２０に付着する現像剤におけるトナーの割合であるトナー濃度を検出する。画像形成にともなって現像漕１０のトナー７が減少し、現像漕１０内のトナー濃度が減少する。トナー濃度検出部２３は、検出したトナー濃度に基づく電圧（以下、単に「トナー濃度電圧」ということがある）を比較器２７に印可する。
【００８４】
基準電源発生部１は、予め定める基準電圧を発生させる。基準電圧は、トナー像を均一にむらなく形成できるトナー濃度を示す電圧に設定される。基準電圧発生部２８は、比較器２７に基準電圧を印可する。比較器２７は、与えられるトナー濃度電圧と基準電圧とを比較する。トナー濃度電圧の方が基準電圧よりも小さい場合、つまりトナー濃度が基準となる濃度より低い場合、比較器２７は、トナー補給ローラ駆動部２９に駆動指令を与える。
【００８５】
トナー補給ローラ駆動部２９は、駆動指令が与えられている間、トナー補給モータ３０に駆動するための電圧を印可する。トナー補給モータ３０は、トナー補給ローラ１３を回転駆動するためのモータである。トナー補給モータ３０は、トナー補給ローラ駆動部２９から電圧を印可され、トナー補給ローラ１３を回転駆動する。これによってトナーカートリッジ３内のトナー７が、現像部６に供給される。
【００８６】
ＲＡＭ２５は、トナー濃度検出部２３によって検出されるトナー濃度を示す情報などが一時的に記憶される。ＲＯＭ２６は、制御プログラムなどが記憶される。ＲＯＭ２６は、ＣＰＵ２４から与えられた制御指令に従って、記憶されるプログラムを実行する。
【００８７】
報知部３１は、報知手段であって、トナーの残量に関する情報を報知する。報知部３１は、たとえばトナーの残量が予め定める基準量以下であるとき、トナーの残量が前記予め定める基準量以下であることを報知する。また報知部３１は、トナーの残量に関する情報を、トナーの残量に応じて、多段的または連続的に報知する。報知部３１は、たとえば文字などを表示する表示手段および音を発生する音発生手段などによって実現される。
【００８８】
図７は、検出構成体２の構成を示す電気回路図である。検出構成体２は、差動トランス３４、交流電源３５、ねじコア３６、位相比較回路３７、平滑回路３８を含んで構成される。差動トランス３４は、駆動コイル３３、検知コイル３２および基準コイル３９を含んで構成される。駆動コイル３３は、交流電源３５によって交流電圧が印可される。検知コイル３２は、駆動コイル３３に磁気的に結合されてハウジング８側に設けられる。基準コイル３９は、駆動コイル３３と磁気的に結合され、検知コイル３２と差動的に接続される。基準コイル３９は、基準コイル３９の電圧Ｅ２がトナー７の残量の影響を受けない位置に設けられる。駆動コイル３３は、検知コイル３２および基準コイル３９とほぼ同じ巻き数であって、検知コイル３２および基準コイル３９と逆極性となるように構成される。したがって検知コイル３２の電圧Ｅ１は、交流電源３５の電圧Ｅ０と略同位相となり、検知距離に基づく値を示す。基準コイル３９の電圧Ｅ２は、交流電源３５の電圧Ｅ０と略逆位相となる。
【００８９】
駆動コイル３３と検知コイル３２との相互インダクタンスＭ１は、検知補助部材２１の位置によって変化する。ねじコア３６は、高透磁率を有する材料から成り、駆動コイル３３と基準コイル３９との間に配置される。駆動コイル３３と基準コイル３９との相互インダクタンスＭ２は、ねじコア３６の配置される位置によって変化する。相互インダクタンスＭ２は、検出構成体２の最大検出可能距離に基づいて選択される。最大検出可能距離は、本実施の形態では、第１外周部１６ａの移動経路Ｃ１６と検出構成体２の検出面部２ａとの最短距離Ｌ３に設定される。検出距離Ｌ０の変化は、相互インダクタンスＭ１の変化となって現れる。検出構成体２は、この相互インダクタンスＭ１の変化を検出電圧として検出する。
【００９０】
位相比較回路３７は、検知コイル３２の電圧Ｅ１と基準コイル３９の電圧Ｅ２との差である差動電圧Ｅ３を示す情報、および交流電源３５の電圧Ｅ０を示す情報が与えられる。位相比較回路３７は、与えられた情報に基づく値の位相を比較し、排他的論理和を求め、求めた値に基づく情報を平滑回路３８に与える。平滑回路３８は、与えられた情報に基づく値を平滑化し、検出電圧Ｖ１として出力する。
【００９１】
図８は、トナー濃度検出部２３の構成を示す電気回路図である。トナー濃度検出部２３は、前述の図７に示す検出構成体２と同様の構成によって実現される。したがってトナー濃度検出部２３の構成には、検出構成体２における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。トナー濃度検出部２３の検出面部は、現像ローラ２０に臨む位置に現像ローラと間隔をあけて配置される。駆動コイル３３と検知コイル３２との相互インダクタンスＭ１は、現像剤が磁性を有するキャリアを含むので、現像ローラ２０に付着している現像剤のトナー濃度に基づいて変化する。したがってトナー濃度に基づいて検出されたトナー濃度電圧を示す情報を比較器２７に与える。したがってトナー濃度検出部２３は、現像剤のトナー濃度を検出することができる。
【００９２】
図９は、第１検出手順に用いられる時刻と検出電圧との関係を示すグラフである。グラフの横軸は時刻を表し、グラフの縦軸は検出電圧を表す。第１検出手段は、トナーの残量を操作者に報知する手順の一例である。
【００９３】
検知補助部材２１は、撹拌部材１１の撹拌周期Ｔ毎に、検出構成体２の検出位置を通過する。したがって検出構成体２は、検出距離Ｌ０に基づく検出電圧を検出する。トナーの残量が、時刻の経過に伴って減少すると、検出距離Ｌ０が小さくなるので、検出電圧は大きくなる。トナーの残量が予め定める基準量、たとえばトナーの残量が初期のトナーの量に対して３０％のときの検出電圧Ｖ０を予め求めておく。第１検出手順は、検出電圧が、予め求められる検出電圧Ｖ０より大きくなると、報知部３１によって報知される。
【００９４】
第１検出手順では、報知部３１は、トナーの残量が予め定める基準量以下であるとき、トナーの残量が前記予め定める基準量以下であることを報知する。これによって操作者は、トナーの残量が基準量以下であることを確認することができる。したがって操作者は、前述の報知に基づいて、ハウジング８にトナーを補充する時期が来たことを認識することができる。
【００９５】
図１０は、第１の実施形態の現像装置１が搭載される画像形成装置６０の構成を簡略化して示す断面図である。画像形成装置６０は、電子写真方式を用いて画像を転写紙に形成する。画像形成装置６０は、露光走査部６１、画像形成部６２および中央制御部６３を含んで構成される。また画像形成部６２は、前述の第１の実施形態の現像装置１を含んで構成される。画像形成装置６０は、露光走査部６１０が画像形成部６２に対して、角変位可能に構成される。具体的には、画像形成装置６０は、クラムシェル構造に構成され、露光走査部６１および画像形成部６２の幅方向一端部に回転部６４を設け、回転部６４の軸線まわりに角変位可能に構成される。したがって画像形成装置６０は、内部で発生した転写紙詰まりなどの不具合を容易に修復することができる。
【００９６】
中央制御部６３は、ホストコンピュータなどに接続されており、ホストコンピュータから与えられる画像信号に基づいて画像情報を生成し、露光走査部６１に画像情報を与える。
【００９７】
露光走査部６１は、レーザダイオード６５、コリメートレンズ６６、ポリゴンモータ６７、ポリゴンミラー６８、ｆθレンズ６９および折り返しミラー７０を含んで構成される。露光走査部６１は、中央制御部６３から与えられた画像情報に基づいて、レーザ光を画像形成部６２を構成する感光体ドラム４に照射する。レーザダイオード６５は、中央制御部６３から与えられた画像情報に基づいて、レーザ光を、コリメートレンズ６６に出射する。コリメートレンズ６６は、発散光であるレーザ光を透過し、平行光に変換して、ポリゴンモータ６７に導く。ポリゴンミラー６８は、ポリゴンモータ６７によって一定の回転速度で回転している。ポリゴンミラー６８は、光を反射するミラー面が回転軸線に平行に複数設けられる。ポリゴンミラー６８は、導かれたレーザ光を、等角速度偏光してｆθレンズ６９に導く。ｆθレンズ６９は、導かれたレーザ光を、感光体ドラム４において等角速度で偏光されるように補正し、折り返しミラー７０に導く。折り返しミラー７０は、導かれたレーザ光を反射して、感光体ドラム４の表面を露光走査する。
【００９８】
画像形成部６２は、感光体ドラム４、クリーナ７１、イレーサランプ７２、帯電チャージャ７３、現像装置１、搬送ベルト７４、転写チャージャ７５、用紙カセット、給紙ローラ７７、タイミングローラ対７８、定着装置７９、排出ローラ対８０および排紙トレイ８１を含んで構成される。感光体ドラム４は、表面に感光体が設けられる。クリーナ７１は、感光体ドラム４が露光走査される前に、感光体ドラム４の表面に付着しているトナーを除去する。イレーサランプ７２は、クリーナ７１によってトナーが除去された後、感光体ドラム４の表面に光を照射し、感光体に帯電している電気を徐電する。帯電チャージャ７３は、イレーサランプ７２によって徐電された後、感光体を一様に帯電させる。このように感光体ドラム４は、帯電チャージャ７３によって一様に帯電された後、露光走査部６１によって露光走査される。したがって感光体ドラム４の表面に画像情報に基づく静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像装置１を構成する現像部６によって現像される。したがって感光体ドラム４の表面にトナー像が形成される。現像装置１は、現像部６およびトナーカートリッジ３を含んで構成される。トナーカートリッジ３は、画像形成装置６０に着脱自在に搭載される。画像形成装置６０は、現像装置１が搭載されるので、ハウジング８内のトナーの残量を、検知することができる。操作者は、トナー残量の少なくなったトナーカートリッジ３を画像形成装置６０から離脱して、ハウジング８にトナー７が充分に収納される新たなトナーカートリッジ３を装着するようにして、トナーカートリッジ３を交換し、トナーを補充することができる。検出構成体２は、トナーカートリッジ３が画像形成装置６０に搭載されると、トナーカートリッジ３のハウジング８の下部の外表面に当接して設けられる。
【００９９】
画像が形成される転写紙は、予め用紙カセット７６に配置される。転写紙は、用紙カセット７６から、給紙ローラ７７およびタイミングローラ対７８によって、感光体ドラム４における予め定められる転写位置に搬送される。転写チャージャ７５は、転写紙が転写位置に搬送される搬送経路に関して感光体ドラム４とは反対側に設けられる。転写チャージャ７５は、感光体ドラム４に形成されているトナー像を、転写紙表面に転写する。転写された転写紙は、搬送ベルト７４によって定着装置７９に搬送される。定着装置７９は、転写紙を高温で加圧し、トナーを転写紙に定着し、排出ローラ対８０に搬送する。排出ローラ対８０は、排紙トレイ８１に転写紙を搬送し、排紙トレイ８１に画像が形成された転写紙が収納される。
【０１００】
図１１は、第２検出手順を示すフロチャートである。第２検出手段は、トナーの残量を操作者に報知する手順の一例であって、前述の第１検出手段とは異なる。ステップａ０にて、操作者が操作部（図示せず）を操作することによって、画像を形成する画像形成指令が、ＣＰＵ２４に与えられ、第２検出手順が開始し、ステップａ１に進む。ステップａ１では、ＣＰＵ２４が、与えられた画像形成指令に基づいて、画像形成装置６０を制御し、転写紙に画像を形成するプリント処理が行われ、現像部６のトナー７が消費され、ステップａ２に進む。ＣＰＵ２４は、現像部６のトナー濃度が予め定める値以下になると、トナーカートリッジ３からトナー７が補給する指令を、トナー補給ローラ１３に与え、トナー７が現像部６に補給される。ステップａ２では、トナー７が現像部６に補給されるとき、検出構成体２が、検出距離に基づく出力電圧である検出電圧Ｖ１を検出する。ＣＰＵ２４は、検出構成体２に検出された検出電圧Ｖ１と予め定める検出電圧Ｖ０とを比較し、検出電圧Ｖ１の方が検出電圧Ｖ０より小さい場合、ステップａ１に戻り、検出電圧Ｖ１が検出電圧Ｖ０以上の場合、ステップａ３に進む。ステップａ３では、ＣＰＵ２４が回数Ｎに初期値１を代入し、ステップａ４に進む。
【０１０１】
ステップａ４では、ステップａ１と同様に、画像形成装置６０が画像形成指令に基づいてプリント処理を行うことによって、トナー７が消費され、ステップａ５に進む。ステップａ５では、ステップａ２と同様に、ＣＰＵ２４は、検出電圧Ｖ１と予め定める検出電圧Ｖ０とと比較し、検出電圧Ｖ１の方が検出電圧Ｖ０より小さい場合、ステップａ４に戻り、検出電圧Ｖ１が検出電圧Ｖ０以上の場合、ステップａ６に進む。ステップａ６では、ＣＰＵ２４は、回数ＮにＮ＋１を代入し、回数Ｎを１増加させ、ステップａ７に進む。ステップａ７では、ＣＰＵ２４は、回数Ｎと予め定める回数Ｎ１とを比較し、回数Ｎが回数Ｎ１より大きい場合、ステップａ４に戻り、回数Ｎが回数Ｎ１以下の場合、ステップａ８に進む。回数Ｎ１は、トナー７の残量に反比例するので、回数Ｎ１は予め定めるトナー７の残量に基づいて選択される。ステップａ８では、報知部３１が、トナーカートリッジ３内のトナー７の残量が少ない状態であるニアエンドを操作者に報知し、ステップａ９に進み、本フローチャートを終了する。
【０１０２】
第２検出手順では、報知部３１が操作者にトナーの残量が少ないことを報知することができる。これによって操作者は、トナー７の残量に基づいて、トナー７の補充する時期が来たことを認識することがきる。また第２検出手順を用いて、検出電圧Ｖ１が検出電圧Ｖ０以上と判断されたときから、トナー補給ローラ１３の回転数をカウントし、トナーの残量を検知していもよい。また第２検出手段を用いて、検出電圧Ｖ１が検出電圧Ｖ０以上と判断されたときから、画像形成に用いられるピクセル数をカウントし、トナーの残量を検知してもよい。
【０１０３】
図１２は、第３検出手順を示すフロチャートである。図１３は、回数Ｎと残り枚数ｎとの関係を示すグラフである。グラフの横軸は回数Ｎを表し、グラフの縦軸は残りプリント可能な枚数である残り枚数ｎを表す。第３検出手段は、トナーの残量を操作者に報知する手順の一例であって、前述の第１および第２検出手段とは異なる。本フローチャートのステップｂ０〜ｂ７の各処理は、前述の図１１におけるステップａ０〜ａ７の各処理にそれぞれ類似しているので、説明を省略する。
【０１０４】
ステップｂ８では、報知部３１が、図１３に示すように回数Ｎ１に基づく残り枚数ｎ１を報知し、ステップｂ９に進む。回数Ｎ１は、トナー７の残量に反比例するので、回数Ｎ１は予め定めるトナー７の残量に基づいて選択される。回数Ｎが大きくなると、残り枚数ｎも小さくなる。したがって回数Ｎに基づいて、残り枚数ｎを求めることができる。ステップｂ９〜ステップｂ１１の各処理は、ステップｂ４〜ステップｂ６の各処理とそれぞれ同様の処理がされ、ステップｂ１２に進む。ステップｂ１２では、ＣＰＵ２４は、回数Ｎと回数Ｎ２とを比較し、回数Ｎ２が大きい場合、ステップｂ９に戻り、回数Ｎが回数Ｎ２以下の場合、ステップｂ１３に進む。ステップｂ１３では、報知部３１が、図１３に示すように回数Ｎ２に基づく、残り枚数ｎ２を報知し、ステップｂ１４に進み、本フローチャートを終了する。
【０１０５】
第３検出手段では、報知部３１は、トナー７の残量によって形成可能な画像の枚数を報知する。これによって操作者は、形成可能な画像の枚数に基づいて、トナー７を補充する時期および量を認識することができる。
【０１０６】
図１４は、報知部３１を簡略化して示す正面図である。報知部３１は、本実施の形態では、表示画面４０によって実現される。報知部３１は、ＣＰＵ２４から指令が与えられ、指令に基づくトナーの残量を報知する。指令に基づくトナーの残量が、たとえば３０％である場合、たとえば「トナー残量は３０％です」など、文字を表示して報知するとともに、操作者が視覚的に容易に理解できるように棒グラフなども用いて表示される。報知部３１によって、算出したトナーの残量に関する情報が報知されるので、操作者はトナー７の残量を容易に確認することができる。したがって操作者は、報知されるトナー７の残量に基づいて、トナーを補充する時期および補充量を予想して、ハウジング８からトナーが無くなる前に、ハウジング８にトナー７を補充することができる。
【０１０７】
現像装置１は、トナー残量検知装置を含んで構成されている。トナー残量検知装置は、検知補助部材２１、撹拌部材１１、保持体２２、検出構成体２およびＣＰＵ２４を含んで構成される。トナー残量検知装置は、ハウジング８に収容されるトナーの残量を検知することができる。
【０１０８】
本実施の形態では、撹拌部材１１の少なくとも第１外周部１６ａがハウジング８に収納されているトナー層７Ａの中を回転移動するときに、攪拌部材１１の第１外周部１６ａは、トナー層７Ａを掻き分けるようにして回転して、トナー層７Ａの中に移動経路Ｃ１６を形成する。攪拌部材１１の第１外周部１６ａに連結されている保持体２２は可撓性を有するので、撹拌部材１１がハウジング８に収納されているトナー層７Ａの中を回転するときに、保持体２２は、攪拌部材１１の第１外周部１６ａによってトナー層７Ａの中において形成される移動経路Ｃ１６に沿って湾曲しながら、第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａと同じ回転半径を維持しながら、滑らかに回転移動することができる。したがってこのとき保持体２２に保持される検知補助部材２１は、攪拌部材１１の第１外周部１６ａによってトナー層７Ａの中において形成される移動経路Ｃ１６に沿って、第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａと同じ回転半径を維持しながら、滑らかに回転移動することができる。またハウジン８グに収納されるトナー７の量が減少して、攪拌部材１１がトナー層７Ａの中を回転できなくなったときには、トナー７の中に移動経路が形成されなくなる。このとき攪拌部材１１の第１外周部１６ａに連結されている保持体２２は可撓性を有するので、検知補助部材２１は自重によって回転半径が大きくなり、トナー層７Ａの上面を接触しながら回転移動するような、攪拌部材１１の第１外周部１６ａよりも大きな回転半径で回転移動する。
【０１０９】
撹拌部材１１の少なくとも第１外周部１６ａがハウジング８に収納されているトナー層７Ａの中を回転するときには、検知補助部材２１は、前述のように一定の回転半径を維持しながら回転移動するので、検出構成体２によって検出される検知補助部材２１までの距離は一定である。またハウジング８に収納されるトナー７の量が減少して、攪拌部材１１がトナー層７Ａの中を回転できなくなったときには、前述のように、検知補助部材２１は、攪拌部材２２の第１外周部１６ａよりも大きな回転半径で回転移動するので、トナー７の量が減少してトナー層７Ａの上面７ｂが下方に下がるにつれて、検出構成体２によって検出される検知補助部材２１までの距離は小さくなっていく。
【０１１０】
たとえば検出される検知補助部材２１までの距離が一定であるときには、ＣＰＵ２４は、ハウジング８内に収容されているトナー量が所定の量を超えているとする。またたとえば一定として検出されていた検知補助部材２１までの距離が小さくなると、ＣＰＵ２４は、ハウジング８内に収容されているトナー量が前記所定の量以下になったとして、残量を算出する。このようにしてＣＰＵ２４は，ハウジング８内に収容されるトナー７の残量を検知することができる。したがってこのように簡単な構成で、トナー７の残量を高精度に検知することができる。
【０１１１】
また本実施の形態では、検出構成体２は、検知補助部材２１による検知位置の磁界の変化に基づいて、検知補助部材２１までの距離を検出する。これによって検知構成体２が検知補助部材２１までの距離を検出するときに、検知補助部材２１の存在によって、撹拌部材１１の回転およびトナー７の残量に基づく検知補助部材２１の位置が変化することを妨げることがない。したがってトナー７の残量を高精度に検知することを実現することができる。
【０１１２】
また本実施の形態では、保持体２２は、両端部間の長さ寸法Ａ２２が、撹拌部材１１の回転中心から第１外周部１６ａまでの距離を半径とする円の円周の２分の１以下である。たとえば保持体２２が攪拌部材１１よりも上方かつトナー層７Ａよりも上方に配置される場合、保持体２２の長手方向他端部２２ｂは検知補助部材２１の重量によって下方に垂れ下がる。保持体２２の両端部間の長さ寸法Ａ２２を撹拌部材１１の回転中心から第１外周部１６ａまでの距離を半径とする円の円周の２分の１以下とすることによって、攪拌部材１１が回転しているときに、保持体２２の長手方向他端部２２ｂが攪拌部材１１の回転中心に巻回されることを可及的に防止することができる。また保持体２２の両端部間の長さ寸法Ａ２２が前述の長さ範囲とすることによって、撹拌部材１１がトナー層７Ａの中を回転するときに、保持体２２が、攪拌部材１１の第１外周部１６ａによってトナー層７Ａの中において形成される移動経路Ｃ１６に沿って湾曲しながら、第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａと同じ回転半径を維持しながら滑らかに回転移動することに好適である。これによって検知補助部材２１が、不所望に変位することを防ぐことができる。これらのことにより、トナー７の残量を高精度かつ確実に検知することができる。
【０１１３】
また本実施の形態では、検出構成体２は、検知補助部材２１までの距離を検出可能な最大検出可能距離が、撹拌部材１１が回転されるときの第１外周部１６ａの移動経路Ｃ１６と検出構成体２との距離よりも小さい。これによって、たとえばハウジング８に収納されるトナー７の量が減少して、攪拌部材１１がトナー層７Ａの中を回転できなくなって、検知補助部材２１が攪拌部材１１の第１外周部１６ａの移動経路Ｃ１６よりも外側で回転移動するので、検出構成体２は、このような検知補助部材２１までの距離を検出することができる。またハウジング８にトナー７が充分に収納されているとき、換言すれば、撹拌部材１１の少なくとも第１外周部１６ａがハウジング８に収納されているトナー層７Ａの中を回転移動できるとき、検出補助部材２１は、攪拌部材１１の第１外周部１６ａによってトナー層７Ａの中において形成される移動経路Ｃ１６に沿って、第１外周部１６ａの回転半径Ｒ１６ａと同じ回転半径を維持しながら回転移動するので、検出構成体２は、このような検出補助部材２１を検出しない。したがってハウジング８にトナー７が充分に収納されているときに、検出構成体２が不必要に検出作業を行うことを防止して、トナー７の残量を高精度に検出することができる。
【０１１４】
図１５は、本発明の第２の実施の形態である現像装置を構成する検出構成体４５およびトナーカートリッジ３の一部を示す斜視図である。本実施の形態は前述の第１の実施形態の現像装置１と類似しており、本実施の形態の構成には現像装置１における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１１５】
検出手段である検出構成体４５は、複数、本実施の形態では２個の検出部である第１検出部４６および第２検出部４７を含んで構成される。各検出部４６，４７は、第１の実施形態の検出構成体２と同様の構成で実現される。各検出部４６，４７は、本実施の形態では、撹拌軸線Ｌ１５方向に並んで配置される。各検出部４６，４７は、検知補助部材２１までの距離を検出可能な最大検出可能距離が互いに異なる。各検出部４６，４７は、第１外周部１６ａの移動経路Ｃ１６と各検出部４６，４７との距離が互いに等しくなるように配置される。
【０１１６】
検知補助部材２１は、少なくも磁性および導電性のいずれか一方を有する材料から成り、たとえば長方形板状に形成される。検知補助部材２１は、詳細には、長手方向の寸法が、第１および第２検出部４６，４７によって検知補助部材２１までの距離を検出可能な寸法に設定され、たとえば少なくとも第１検出部４６と第２検出部４７との攪拌軸線Ｌ１５方向の間隔以上となるようにしてもよい。保持体２２たとえばＰＥＴなどの高分子材料から成り、可撓性を有するような一辺を長手方向とし、前記長手方向に垂直な幅方向の寸法が、検知補助部材２１を安定して保持可能な寸法、たとえば検知補助部材２１の長手方向の寸法に等しくとなるような略長方形のフィルム状に形成される。本実施の形態の検知補助部材２１の厚み寸法および保持体２２の厚み寸法は、第１の実施形態の検知補助部材２１の厚み寸法および保持体２２の厚み寸法と同様にして設定される。
【０１１７】
保持体２２は、その長手方向一端部２２ａが撹拌部材１１の攪拌羽根部１６の第１外周部１６ａに連結され、本実施の形態では、攪拌軸線Ｌ１５方向中央部の第１外周部１６ａに連結される。検知補助部材２１は、その長手方向が攪拌軸線Ｌ１５方向に略平行となるようにして、保持体２２の長手方向他端部２２ｂに保持されて、ハウジング８内に設けられる。各検出部４６，４７は、本実施の形態では、撹拌軸線Ｌ１５方向に並んで配置されるので、各検出部４６，４７からの第１外周部１６ａの移動経路Ｃ１６と各検出部４６，４７との距離を互いに等しくすることができる。
【０１１８】
図１６は、検出距離Ｌ０と検出構成体４５の各検出部４６，４７の検出電圧との関係を示すグラフである。グラフの横軸は検出距離Ｌ０を表し、グラフの縦軸は検出電圧を表す。第１検出部４６は、第２検出部４７に比べて最大検出可能距離が長くなるよう構成される。したがって各検出部４６，４７は、検出した検出電圧Ｖ０が同じ値であっても、第１検出部４６が検出電圧Ｖ０に対応する検出距離Ｌ０はたとえば値ｔ１であり、第２検出部４７が検出電圧Ｖ０に対応する検出距離Ｌ０はたとえば値ｔ２である。したがって検出される検出距離が異なる。第１検出部４６は、第２検出部４７よりも先に検知補助部材２１を検出することができる。このように検出構成体２から検知補助部材２１までの最大検出可能距離が検出部毎に異なるので、各検出部４６，４７において検出可能となる検知補助部材２１までの距離も複数存在する。したがって検出構成体２から検知補助部材２１までの距離を複数段階的に検出して、ハウジング８に収容されるトナーの残量をも複数段階的に検出することができる。したがって前述の第１の実施の形態のトナー補給装置と同様の効果を達成することができる。
【０１１９】
図１７は、本発明の第３の実施形態である現像装置４９を示す断面図である。本実施の形態は前述の第１の実施形態の現像装置１と類似しており、本実施の形態の構成には現像装置１における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１２０】
検出手段である検出構成体５０は、複数、本実施の形態では２個の検出部である第１検出部５１および第２検出部５２を含んで構成される。各検出部５１，５２は、第１の実施形態の検出構成体２と同様の構成で実現される。各検出部５１，５２は、撹拌部材１１の第１外周部１６ａの移動方向に関して異なる位置に設けられる。詳細には、第２検出部５２は、第１検出部５１よりも撹拌部材１１の第１外周部１６ａの攪拌軸線Ｌ１５まわりの回転方向Ａ上流側に間隔をあけた位置に設けられる。具体的には、第１検出部５１は、第１の実施形態の検出構成体２と同じ位置に設けられており、これによって各検出部５１，５２は上下方向に異なる位置に配置され、第１検出部５１は第２検出部５２よりも下方にある。
【０１２１】
各検出部５１，５２の最大検出可能距離が互いに等しい場合、ハウジング８のトナー層７Ａの上面７ａが下方に下がると、まず第１検出部５１よりも上方にある第２検出部５２によって、第２検出部５２の最大検出可能距離内となる検出位置に移動してきた検知補助部材２１の第２検出部５２からの距離が検出される。さらにハウジング８のトナー層７Ａの上面７ａが下方に下がると、第２検出部５２よりも下方にある第１検出部５１によって、第１検出部５１の最大検出可能距離内となる検出位置に移動してきた検知補助部材２１の第１検出部５２からの距離が検出される。これによって検出構成体５０から検知補助部材２１までの距離を複数段階的に検出して、ハウジング８に収容されるトナー７の残量をも複数段階的に検出することができる。したがって前述の第１および第２の実施形態の現像装置と同様の効果を達成することができる。
【０１２２】
前述の第１〜第３の実施形態の現像装置において、検知補助部材２１は、攪拌部材１１の第１外周部１６ａに連結される可撓性を有する保持体２２に保持される構成としたけれども、これに限ることはない。たとえば検出構成体２，４５，５０は、ハウジング８内のトナー７の残量に基づいて、検知補助部材２１が変位して、検出構成体２，４５，５０からの距離が検出できる構成であればよい。これによって保持体２２を用いることなく、ハウジング８内のトナー７の残量を検知することができる。
【０１２３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、トナー残量検知装置は、保持体および検知補助部材を含む。保持体は、可撓性を有し、その一端部が、ハウジングに収容されるトナーを回転して撹拌する撹拌部材の外周部に連結される。検知補助部材は、保持体の他端部に保持されて、ハウジング内に設けられる。これによって保持体および検知補助部材は、撹拌部材が回転することによって、回転することができる。撹拌部材の少なくとも外周部がハウジングに収納されているトナー層の中を回転移動するときに、攪拌部材の外周部は、トナー層を掻き分けるようにして回転して、トナー層の中に移動経路を形成する。攪拌部材の外周部に連結されている保持体は可撓性を有するので、撹拌部材がハウジングに収納されているトナー層の中を回転するときに、保持体は、攪拌部材の外周部によってトナー層の中において形成される移動経路に沿って湾曲しながら、外周部の回転半径と同じ回転半径を維持しながら、滑らかに回転移動することができる。したがってこのとき保持体に保持される検知補助部材は、攪拌部材の外周部によってトナー層の中において形成される移動経路に沿って、外周部の回転半径と同じ回転半径を維持しながら、滑らかに回転移動することができる。またハウジングに収納されるトナーの量が減少して、攪拌部材がトナー層の中を回転できなくなったときには、トナーの中に移動経路が形成されなくなる。このとき攪拌部材の外周部に連結されている保持体は可撓性を有するので、検知補助部材は自重によって回転半径が大きくなり、トナー層の上面を接触しながら回転移動するような、攪拌部材の外周部よりも大きな回転半径で回転移動する。
【０１２４】
検出手段は、ハウジングの下部付近に設けられ、撹拌部材の回転によって検知補助部材が回転移動されて検知位置を通過するとき、検知補助部材までの距離を検出する。撹拌部材の少なくとも外周部がハウジングに収納されているトナー層の中を回転するときには、検知補助部材は、前述のように一定の回転半径を維持しながら回転移動するので、検出手段によって検出される検知補助部材までの距離は一定である。またハウジングに収納されるトナーの量が減少して、攪拌部材がトナー層の中を回転できなくなったときには、前述のように、検知補助部材は、攪拌部材の外周部よりも大きな回転半径で回転移動するので、トナーの量が減少してトナー層の上面が下方に下がるにつれて、検出手段によって検出される検知補助部材までの距離は小さくなっていく。
【０１２５】
算出手段は、検出手段から検知補助部材までの距離に基づいて、トナーの残量を算出する。たとえば検出される検知補助部材までの距離が一定であるときには、算出手段は、ハウジング内に収容されているトナー量が所定の量を超えているとする。またたとえば一定として検出されていた検知補助部材までの距離が小さくなると、算出手段は、ハウジング内に収容されているトナー量が前記所定の量以下になったとして、残量を算出する。このようにして算出手段は，ハウジング内に収容されるトナーの残量を検知することができる。したがってこのように簡単な構成で、トナーの残量を高精度に検知することができる。
【０１２６】
また本発明によれば、検知補助部材は、予め定める検知位置を通過することによって、その検知位置の磁界を変化させる。検出手段は、検知補助部材による検知位置の磁界の変化に基づいて、検知補助部材までの距離を検出する。これによって検知手段が検知補助部材までの距離を検出するときに、検知補助部材の存在によって、撹拌部材の回転およびトナーの残量に基づく検知補助部材の位置が変化することを妨げることがない。したがってトナーの残量を高精度に検知することを実現することができる。
【０１２７】
また本発明によれば、検知補助部材は、導電性を有する材料から成るので、検知位置を通過するときに、検知位置の磁界によって、うず電流が発生する。このようなうず電流によって、検知補助部材の周囲に磁界が発生する。したがって検知補助部材は、検知位置を通過することによって、その検知位置の磁界を変化させることができる。これによって検出手段は、検知位置を通過する検知補助部材までの距離を検出することができる。
【０１２８】
また本発明によれば、検知補助部材は、磁性を有する材料から成るので、検知位置を通過するとき、検知位置の磁界を変化させることができる。これによって検出手段は、検知位置を通過する検知補助部材までの距離を検出することができる。
【０１２９】
また本発明によれば、保持体は、両端部間の長さ寸法が、撹拌部材の回転中心から外周部までの距離を半径とする円の円周の２分の１以下である。たとえば保持体が攪拌部材よりも上方かつトナー層よりも上方に配置される場合、保持体の他端部は検知補助部材の重量によって下方に垂れ下がる。保持体の両端部間の長さ寸法を撹拌部材の回転中心から外周部までの距離を半径とする円の円周の２分の１以下とすることによって、攪拌部材が回転しているときに、保持体の他端部が攪拌部材の回転中心に巻回されることを可及的に防止することができる。また保持体の両端部間の長さ寸法が前述の長さ範囲とすることによって、撹拌部材がトナー層の中を回転するときに、保持体が、攪拌部材の外周部によってトナー層の中において形成される移動経路に沿って湾曲しながら、外周部の回転半径と同じ回転半径を維持しながら滑らかに回転移動することに好適である。これによって検知補助部材が、不所望に変位することを防ぐことができる。これらのことにより、トナーの残量を高精度かつ確実に検知することができる。
【０１３０】
また本発明によれば、検出手段は、検知補助部材までの距離を検出可能な最大検出可能距離が、撹拌部材が回転されるときの外周部の移動経路と検出手段との距離よりも小さい。これによって、たとえばハウジングに収納されるトナーの量が減少して、攪拌部材がトナー層の中を回転できなくなって、検知補助部材が攪拌部材の外周部の移動経路よりも外側で回転移動するので、検出手段は、このような検知補助部材までの距離を検出することができる。またハウジングにトナーが充分に収納されているとき、換言すれば、撹拌部材の少なくとも外周部がハウジングに収納されているトナー層の中を回転移動できるとき、検出補助部材は、攪拌部材の外周部によってトナー層の中において形成される移動経路に沿って、外周部の回転半径と同じ回転半径を維持しながら回転移動するので、検出手段は、このような検出補助部材を検出しない。したがってハウジングにトナーが充分に収納されているときに、検出手段が不必要に検出作業を行うことを防止して、トナーの残量を高精度に検出することができる。
【０１３１】
また本発明によれば、検出手段は、検知補助部材までの距離を検出可能な最大検出可能距離が異なる複数の検出部を備える。このように検出手段から検知補助部材までの最大検出可能距離が検出部毎に異なるので、各検出部において検出可能となる検知補助部材までの距離も複数存在する。したがって検出手段から検知補助部材までの距離を複数段階的に検出して、ハウジングに収容されるトナーの残量をも複数段階的に検出することができる。
【０１３２】
また本発明によれば、ハウジングの下部は、撹拌部材の外周部の移動方向に関して、下方に凸の曲面状に形成されるので、検知補助部材は、ハウジングの下部を回転移動するときに、ハウジングの下部に臨むようにして回転移動できる。検出手段は、撹拌部材の外周部の移動方向に関して、異なる位置に設けられる複数の検出部を備える。検出手段の複数の検出部が、攪拌部材の外周部の移動方向に関して異なる位置、たとえば前記外周部の移動方向上流側に向かって互いに間隔をあけた位置に設けられる場合、各検出部は上下方向に異なる位置に配置される。したがってハウジングのトナー層の上面が下方に下がるにつれて、検知補助部材は、上方に配置される検出部から順に検出部からの距離が検出される。これによって検出手段から検知補助部材までの距離を複数段階的に検出して、ハウジングに収容されるトナーの残量をも複数段階的に検出することができる。
【０１３３】
また本発明によれば、報知手段によって、算出したトナーの残量に関する情報が報知されるので、操作者はトナーの残量を容易に確認することができる。したがって操作者は、報知されるトナーの残量に基づいて、トナーを補充する時期および補充量を予想して、ハウジングからトナーが無くなる前に、ハウジングにトナーを補充することができる。
【０１３４】
また本発明によれば、報知手段によって、トナーの残量が予め定める基準量以下であるとき、トナーの残量が前記予め定める基準量以下であることが報知される。これによって操作者は、トナーの残量が基準量以下であることを確認することができる。したがって操作者は、前述の報知に基づいて、ハウジングにトナーを補充する時期が来たことを認識することができる。
【０１３５】
また本発明によれば、報知手段によって、トナーの残量によって形成可能な画像の枚数が報知されるので、操作者は、形成可能な画像の枚数に基づいて、トナーを補充する時期および量を認識することができる。
【０１３６】
また本発明によれば、報知手段によって、トナーの残量に関する情報は、トナーの残量に応じて、多段的または連続的に報知されるので、操作者は、トナーの残量を詳細に確認することができる。
【０１３７】
また本発明によれば、検出手段は、透磁率センサによって実現されるので、検知補助部材までの距離を、検出することができる。
【０１３８】
また本発明によれば、トナーカートリッジは、画像形成装置に着脱自在に装着される。またトナーカートリッジにおいて、撹拌部材は、ハウジング内に回転自在に設けられ、回転することによって、ハウジング内のトナーを撹拌して、トナーが凝集することを防ぐことができる。またトナーカートリッジは、前述のトナー残量検知装置における検知補助部材および保持体をさらに含むので、たとえば前述のトナー残留検知装置の検出手段を用いることによって、検知補助部材までの距離を検出することができる。さらに前述のトナー残留検知装置の算出手段を用いることによって、検出された距離に基づいてトナーの残量を算出することができる。したがって操作者は、このようにして算出されるハウジング内のトナーの残量に応じて、トナー残量の少なくなったトナーカートリッジを画像形成装置から離脱して、ハウジングにトナーが充分に収納される新たなトナーカートリッジを装着するようにして、トナーカートリッジを交換することができる。
【０１３９】
また本発明によれば、画像形成装置は、トナーが収容されるハウジングと、ハウジング内に回転自在に設けられる撹拌部材とを含む。撹拌部材は、回転することによって、ハウジング内のトナーを撹拌するので、ハウジング内でのトナーの凝集を防ぐことができる。また画像形成装置は、前述のトナー残量検知装置を含むので、ハウジング内のトナーの残量を検知することができる。
【０１４０】
また本発明によれば、画像形成装置は、前述のトナーカートリッジが着脱自在に搭載される。また画像形成装置には、前述のトナー残量検知装置における検出手段および算出手段が設けられる。これによって画像形成装置は、トナーカートリッジ内に収納されるトナーの残量を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である現像装置１を示す断面図である。
【図２】現像装置１の検出構成体２およびトナーカートリッジ３を拡大して示す斜視図である。
【図３】現像装置１の構成を示すブロック図である。
【図４】ハウジング８内のトナー７が少ない場合の現像装置１を示す断面図である。
【図５】検知補助部材２１が磁性を有する材料から成る場合に検出される検出距離Ｌ０と、検出構成体２によって検出される検出電圧との関係を示すグラフである。
【図６】検出補助部材２１が導電性を有する材料からなる場合に検出される検出距離Ｌ０と、検出構成体２の検出電圧との関係を示すグラフである。
【図７】検出構成体２の構成を示す電気回路図である。
【図８】トナー残量検出部２３の構成を示す電気回路図である。
【図９】第１検出手順に用いられる時刻と検出電圧との関係を示すグラフである。
【図１０】第１の実施形態の現像装置１が搭載される画像形成装置６０の構成を簡略化して示す断面図である。
【図１１】第２検出手順を示すフロチャートである。
【図１２】第３検出手順を示すフロチャートである。
【図１３】回数Ｎと残り枚数ｎとの関係を示すグラフである。
【図１４】報知部３１を簡略化して示す正面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態である現像装置を構成する検出構成体４５およびトナーカートリッジ３の一部を示す斜視図である。
【図１６】検出距離Ｌ０と検出構成体２の各検出部４６，４７の検出電圧との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の第３の実施の形態である現像装置４９を示す断面図である。
【図１８】第３の従来の技術のトナーカートリッジ１００を示す断面図である。
【図１９】第４の従来の技術のトナーカートリッジ１１０を示す断面図である。
【図２０】第４の従来の技術のトナーカートリッジ１１０内のトナー１１６の残量が少なくなっている状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，４９  現像装置
２，４５，５０  検出構成体
３  トナーカートリッジ
５  制御部
８  ハウジング
１１  撹拌部材
２１  検知補助部材
２２  保持体
３１  報知部
４６，５１  第１検出部
４７，５２  第２検出部
６０  画像形成装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004286849.tif 000018
【図１７】
2004286849.tif 000019
【図１８】
2004286849.tif 000020
【図１９】
2004286849.tif 000021
【図２０】
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