(57)【要約】【課題】現像剤の撹拌により偏りが生じても、現像剤の有無を確実に検出できるトナーカートリッジを提供する。【解決手段】トナーカートリッジ３３にはトナーを搬送する回転搬送部材３５とトナーの有無を検知する検知窓３６ａ及び３６ｂが配置され、現像装置３０にはトナー検出装置３４を構成する光投射部３４ａと受光部３４ｂが配置される。カートリッジ３３内部のトナーＴは、回転搬送部材３５の撹拌羽根３５ｃにより図３で矢印Ｚ方向（撹拌羽根３５ｃの回転軸３５ａに対して斜め方向）に移動し排出口３３ａに搬送される。光投射部３４ａからの光ビームは光路Ｙに沿って受光部３４ｂに向かう。トナーＴが排出口３３ａ付近に滞積していると光路Ｙが遮断され、トナー有りが検出される。回転軸３５ａの方向と光路Ｙとは交差配置、或いは回転軸３５ａの方向をトナーＴの移動方向に沿って配置するとよい。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収納すると共に収納された現像剤を排出口に向けて移動する回転搬送体を備えた画像形成装置のトナーカートリッジであって、
前記トナーカートリッジは、該トナーカートリッジを現像装置に装着したときトナーカートリッジ内の現像剤の残留状態を検出する現像剤検出手段から投射される光ビームが入出射する検知窓を備え、
該検知窓はトナーカートリッジの上面又は側面から見た投影面において、入出射する光ビームの光軸が前記回転搬送体の回転軸に対して斜めに交差する位置に配置されていること
を特徴とする画像形成装置のトナーカートリッジ。
【請求項２】
現像剤を収納すると共に収納された現像剤を排出口に向けて移動する回転搬送体を備えた画像形成装置のトナーカートリッジであって、
前記トナーカートリッジは、該トナーカートリッジを現像装置に装着したときトナーカートリッジ内の現像剤の残留状態を検出する現像剤検出手段から投射される光ビームが入出射する検知窓を備え、
該検知窓は、入出射する光ビームの光軸が前記回転搬送体による現像剤の搬送方向に沿う方向になるように配置されていること
を特徴とする画像形成装置のトナーカートリッジ。
【請求項３】
前記画像形成装置のトナーカートリッジは、現像装置に着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置のトナーカートリッジ。
【請求項４】
前記画像形成装置のトナーカートリッジは、現像装置と一体的に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置のトナーカートリッジ。
【請求項５】
前記検知窓は、該検知窓を経て入出射する光ビームの光軸が現像剤排出口の上側を通過する位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置のトナーカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置に現像剤を補給するトナーカートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置では、感光体を均一に帯電させ、その上に画像を露光して画像潜像を形成する。そして形成された画像潜像をトナーで現像してトナー像を形成し、これを記録媒体に転写し或いは中間転写体に転写した上でさらに記録媒体に転写し、記録媒体に転写されたトナー像を定着処理して画像形成が行われる。
【０００３】
このような画像形成装置の現像装置は、現像ローラと撹拌混合機構を備えた現像剤収納室とから構成され、２成分系の現像剤を使用するものでは、現像剤収納室においてトナーとキャリア（磁性粉体）とを撹拌混合して帯電させた現像剤を現像ローラに接触させて現像ブラシを形成する。そして感光体上に形成された画像潜像に上記現像ブラシを接触させることで画像潜像を現像し、トナー像を形成する。
【０００４】
このような現像装置では、現像処理の実行により減少するトナーを補給するため、現像剤収納室にトナーカートリッジが装着されるよう構成されているものがある。また、トナーの補給のためには、トナーの残量の有無を検出することが求められるが、トナーとキャリアとの混合物である現像剤の残量を検出することによりトナー補給の時期を知ることができる。
【０００５】
また、１成分系の現像剤を使用する画像形成装置では現像処理の実行により現像剤が次第に減少するから、この場合も現像剤の補給が必要である。
【０００６】
そこで、現像剤収納室には現像剤の残量を検出する現像剤検出装置が配置され、現像剤の残量が規定量以下になるとトナー（１成分系では現像剤）の補給を促すように警告表示したり、自動的にトナーを補給するように構成されたものが提案されている。
【０００７】
現像剤検出装置には、現像剤収納室の内部に光投射部と受光部を設け、光投射部から受光部に至る光路上に現像剤が存在するとき、光投射部から投射された光ビームが現像剤により遮断されて受光部に入射しないことを利用して現像剤の有無を検出するものなどが知られている（例えば特許第３１４３５４１号公報、特許第２８２０６９５号公報参照）。
【０００８】
このほか、現像剤収納室の内部に濃度センサを設け、濃度センサの出力信号に基づいて現像剤を自動的に補給するように構成されているものもある（例えば実公平６−２２８５３号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
現像剤収納室にトナーカートリッジを装着する構成では、トナーカートリッジの内部に配置された搬送機構により現像剤を撹拌しつつ現像剤収納室に向けて排出するが、現像剤を現像剤収納室に向けて排出するのに伴い、トナーカートリッジ内部の現像剤には偏りが生じる。このため、現像剤検出装置の配置によっては正確に現像剤の残量を検出することができず、検出結果にバラツキが生じる場合がある。この発明は上記課題を解決することを目的とするものである。
【００１０】
なお、上記した現像剤収納室は現像装置の一部を構成するものであるから、以下の説明では、現像剤収納室を含めて現像装置と呼ぶことにする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、現像剤を収納すると共に収納された現像剤を排出口に向けて移動する回転搬送体を備えた画像形成装置のトナーカートリッジであって、前記トナーカートリッジは、該トナーカートリッジを現像装置に装着したときトナーカートリッジ内の現像剤の残留状態を検出する現像剤検出手段から投射される光ビームが入出射する検知窓を備え、該検知窓はトナーカートリッジの上面又は側面から見た投影面において、入出射する光ビームの光軸が前記回転搬送体の回転軸に対して斜めに交差する位置に配置されていることを特徴とする画像形成装置のトナーカートリッジである。
【００１２】
請求項２の発明は、現像剤を収納すると共に収納された現像剤を排出口に向けて移動する回転搬送体を備えた画像形成装置のトナーカートリッジであって、前記トナーカートリッジは、該トナーカートリッジを現像装置に装着したときトナーカートリッジ内の現像剤の残留状態を検出する現像剤検出手段から投射される光ビームが入出射する検知窓を備え、該検知窓は、入出射する光ビームの光軸が前記回転搬送体による現像剤の搬送方向に沿う方向になるように配置されていることを特徴とする画像形成装置のトナーカートリッジである。
【００１３】
そして、前記トナーカートリッジは、現像装置に着脱可能に構成することができる。
【００１４】
また、前記トナーカートリッジは、現像装置と一体的に構成してもよい。
【００１５】
さらに、前記検知窓は、該検知窓を経て入出射する光ビームの光軸が現像剤排出口の上側を通過する位置に配置するとよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。以下説明する第１乃至第６の実施の形態では、２成分系の現像剤を使用する画像形成装置のトナーカートリッジとして説明するが、このトナーカートリッジは１成分系の現像剤を使用する画像形成装置にも適用できるものである。したがって、以下の説明では、トナーカートリッジは、１成分系の現像剤を使用するものについては現像剤カートリッジと読み替え、またトナーは現像剤と読み替えて理解してほしい。
【００１７】
まず、この発明を適用するに適した画像形成装置の構成の概略を説明する。図１は画像形成装置１０の正面図であって、感光体１１の周囲には、帯電チャージャ１２、露光装置１３、現像装置３０、転写チャージャ１５、分離チャージャ１６、クリーニング装置１７、イレーサ１８が配置されている。
【００１８】
また、画像形成装置１０の下には記録媒体Ｐを収納した給紙機構１９が配置され、現像装置３０と転写チャージャ１５との間には、感光体１１に接近してタイミングローラ対２０が配置され、分離チャージャ１６の記録媒体Ｐの搬送方向下流側には定着装置２１が配置されている。
【００１９】
現像装置３０には、その内部に現像ローラ３１が備えられているほか、トナーを補給する容器であるトナーカートリッジ３３が着脱自在に取付られる構成を備えている。
【００２０】
また、現像装置３０には、現像剤検出手段であるトナー検出装置３４が配置されている。トナー検出装置３４は発光素子を備えた光投射部３４ａ及び受光素子を備えた受光部３４ｂとから構成され、前記光投射部３４ａと受光部３４ｂとの間にはトナーカートリッジ３３が配置される。
【００２１】
一方、トナーカートリッジ３３には、後述するように、トナー検出装置３４から投射されるトナー検出用の光ビームが入出射する検知窓、及び回転搬送部材３５が設けられている。これについては後で詳細に説明する。
【００２２】
上記した画像形成装置は構成の一例を示したものであって、その構成はこれに限られるものではない。また、現像装置３０はプロセスカートリッジのようにユニット化して画像形成装置に着脱可能に構成されたものであってもよい。また、上記した実施の形態では、トナーカートリッジ３３が現像装置３０に着脱可能に装着されるものとして説明したが、現像装置と一体にトナー補給装置を構成したものであってもよい。
【００２３】
次に、上記した画像形成装置の動作を簡単に説明する。まず、矢印ａ方向に一定速度で回転する感光体１１に対して帯電チャージャ１２により均一に帯電させる。露光装置１３からは、図示しない画像読取装置或いはファックス、パソコン等から出力された画像信号により変調されたレーザ光が感光体１１に投射され、感光体１１の上に画像潜像が形成される。感光体１１上の画像潜像は現像装置３０に装填されているトナーにより現像され、感光体１１の上にトナー像が形成される。
【００２４】
一方、記録媒体Ｐを収納した給紙機構１９からは記録媒体Ｐが搬送され、タイミングローラ対２０まで搬送されて一旦停止しているが、感光体１１の上のトナー像が転写位置に来るタイミングに合わせて回転を開始し、記録媒体Ｐは転写位置に搬送される。転写位置では転写チャージャ１５の作用により、感光体１１上のトナー像は記録媒体Ｐに転写され、さらに分離チャージャ１６の作用により記録媒体Ｐは感光体１１から分離される。
【００２５】
この後、記録媒体Ｐの上のトナー像は定着装置２１により定着処理され、排出される。さらに、感光体１１の表面に残留したトナーはクリーニング装置１７により除去され、感光体１１の表面の残留電荷はイレーサ１８により除電され、画像形成動作は終了する。
【００２６】
トナー検出装置３４によるトナーカートリッジ３３内部のトナーの有無の検出は、画像形成装置の動作中に制御部２５の制御の下に実行される。即ち、光投射部３４ａから投射された光ビームを、トナーカートリッジ３３の内部を通過させ、受光部３４ｂで受光し、その光路上にトナーの存在或いは不存在による光ビームの遮断の有無でトナーの有無を検出する。検出結果は操作パネル２６上に、例えば「トナーが残り少なくなりました。新しいトナーカートリッジを準備して下さい」などの表示を行う。ランプ表示、その他の表示手段を採用できることは言うまでもない。
【００２７】
上記したトナーカートリッジ３３には、複数の実施の形態がある。以下、これについて説明する。
【００２８】
［第１の実施の形態］
図２は、第１の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図、図３はその平面断面図である。トナーカートリッジ３３は箱形の容器であって、トナーＴを現像装置３０に排出する排出口３３ａを備えるほか、内部に回転搬送体である回転搬送部材３５が回転自在に支持されている。
【００２９】
回転搬送部材３５は、回転軸３５ａに取付られたアーム３５ｂの先端にスクリュー形に捩れた撹拌羽根３５ｃが取付けられており、回転軸３５ａの一端に固定された歯車３５ｄが図示しない動力源に結合して矢印Ｘ方向に回転するように構成されている。
【００３０】
トナーカートリッジ３３の排出口３３ａ付近には、合成樹脂片などで構成した撓み部材３３ｂが撹拌羽根３５ｃに接触するように取付けられており、撹拌羽根３５ｃの回転により撓み部材３３ｂが揺動して排出口３３ａ付近に滞留したトナーＴを崩し、トナーＴの架橋や滞留を防止するようにする。なお、撓み部材３３ｂは回転軸３５ａに取付けられたアーム３５ｂなどに接触して揺動する構成など、適宜の揺動できる構成とすることもできる。
【００３１】
また、トナーカートリッジ３３には、現像装置３０側に配置された光投射部３４ａ及び受光部３４ｂに対向した位置に、光ビームが通過する検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂが設けられている。
【００３２】
前記したとおり、現像装置３０側に配置されたトナー検出装置３４は、光投射部３４ａと受光部３４ｂとで構成されている。図１及び図２において、符号Ｙは光投射部３４ａから受光部３４ｂに至る光路の光軸を示している。光軸Ｙは光投射部３４ａから受光部３４ｂに向けて投射される光ビームの光路中心を示すものであるから、以下の説明では光路Ｙとして参照することがある。
【００３３】
なお、現像装置３０側の構成ではあるが、トナー検出装置３４を構成する光投射部３４ａと受光部３４ｂとを相互に入れ替えて配置してもよい。
【００３４】
図３に示すように、検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂは、トナーカートリッジ３３の上面から見た投影面において前記２つの検知窓を通過する光軸Ｙが回転搬送部材３５の回転軸３５ａに対して角度θだけ傾いて斜めに交差する位置に配置されている。
【００３５】
また、トナーカートリッジ３３の排出口３３ａ付近のトナーＴの有無を安定して検知するため、光路Ｙが排出口３３ａの上を水平方向に横切り、トナーＴの移動方向に沿う方向に検知窓３６ａと検知窓３６ｂ、及び光投射部３４ａと受光部３４ｂとが配置されているものとする。
【００３６】
以上の構成の動作を説明する。トナーカートリッジ３３の内部のトナーＴは、撹拌羽根３５ｃの回転により図３で矢印Ｚ１　で示す方向と矢印Ｚ２　で示す方向に向かう力を受けるので、結果としてトナーＴは図３で左下から右上に向かう矢印Ｚで示す方向（撹拌羽根３５ｃの回転軸３５ａに対して斜め方向）に移動し、排出口３３ａに向けて搬送される。
【００３７】
光投射部３４ａから投射され、検知窓３６ａを通過した光ビームは、光路Ｙに沿って進む。このとき、トナーＴが排出口３３ａ付近に滞積しているときは滞積トナーＴにより光路Ｙが遮断されて光ビームは受光部３４ｂに入射しない。即ち、トナーＴが有ることが検出される。一方、トナーＴの残量が少なく排出口３３ａ付近に滞積していない或いは光路Ｙ上に存在しないときは、光路Ｙが遮断されず光ビームは受光部３４ｂに入射するから、トナーＴが無いか残量が規定量以下であることが検出される。
【００３８】
なお、光路ＹはトナーＴの移動方向である矢印Ｚで示す方向に略沿っているので、トナーＴの残量が少なくなっても、規定された限界量のトナーが光路Ｙ上に滞積するときは光ビームが遮断されてトナーＴが有ることが検出される。
【００３９】
先に説明したとおり、光投射部３４ａから受光部３４ｂに至る光軸Ｙと撹拌羽根３５ｃの回転軸３５ａとは角度θだけ傾いているが、撹拌羽根３５ｃの外径と回転軸３５ａの長さとが以下の式（１）の関係を維持するように角度θを設定するとよい。
【００４０】
ｔａｎθ＝（撹拌羽根３５ｃの外径）／（回転軸３５ａの長さ）・・（１）
そして、光軸Ｙと撹拌羽根３５ｃの回転軸３５ａとがなす角度θを、式（１）で演算した角度に対し±３０°程度の範囲内に設定すると、トナーＴの偏りによる排出口３３ａ付近でのトナーＴの残量検出値のばらつきを小さくすることができる。
【００４１】
［第２の実施の形態］
図４は、第２の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図、図５はその平面断面図である。第２の実施の形態のトナーカートリッジは、前記した画像形成装置１０（図１参照）のトナーカートリッジ３３に対応するものである。
【００４２】
図４及び図５において、トナーカートリッジ３３は箱形の容器であって、トナーＴを現像装置３０に排出する排出口４１を備えるほか、内部に２組の回転搬送体である回転搬送部材４５と４６が回転自在に支持されている。
【００４３】
回転搬送部材４５は、回転軸４５ａに取付られたアーム４５ｂの先端にスクリュー形に捩れた撹拌羽根４５ｃが取付けられており、回転軸４５ａの一端に固定された歯車４５ｄが図示しない動力源に結合して矢印Ｘ１方向に回転するように構成されている。
【００４４】
また、回転搬送部材４６は、回転軸４６ａに取付られたアーム４６ｂの先端にスクリュー形に捩れた撹拌羽根４６ｃが取付けられており、回転軸４６ａの一端に固定された歯車４６ｄが図示しない動力源に結合して、前記した矢印Ｘ１方向とは反対の矢印Ｘ２方向に回転するように構成されている。
【００４５】
第２の実施の形態では、現像装置３０側に配置されている現像剤検出手段であるトナー検出装置３４は、発光素子を備えた光投射部４７ａと受光素子を備えた受光部４７ｂ、発光素子を備えた光投射部４８ａと受光素子を備えた受光部４８ｂから構成されている。
【００４６】
これに合わせて、トナーカートリッジ３３には、前記光投射部４７ａ及び受光部４７ｂに対向した位置に光ビームが通過する検知窓４２ａ及び検知窓４２ｂが設けられ、前記光投射部４８ａ及び受光部４８ｂに対向した位置に光ビームが通過する検知窓４３ａ及び検知窓４３ｂが設けられている。
【００４７】
符号Ｙ１は光投射部４７ａから受光部４７ｂに至る光路の光軸を示し、符号Ｙ２は光投射部４８ａから受光部４８ｂに至る光路の光軸を示すもので、光軸Ｙ１、Ｙ２は、それぞれ回転軸４５ａ、回転軸４６ａに対して斜めに傾いている。光軸Ｙ１及びＹ２は、それぞれ光投射部４７ａから受光部４７ｂに向けて投射される光ビーム、及び光投射部４８ａから受光部４８ｂに向けて投射される光ビームの光路中心を示すものであるから、以下の説明では光軸Ｙ１及びＹ２を光路Ｙ１及びＹ２として参照することがある。
【００４８】
図５に示すように、検知窓４２ａと検知窓４２ｂ、及び検知窓４３ａと検知窓４３ｂとは、トナーカートリッジ３３の上面から見た投影面において、前記検知窓を通過する光軸Ｙ１及びＹ２が回転搬送部材４５の回転軸４５ａ、回転搬送部材４６の回転軸４６ａに対して一定角度だけ傾いて斜めに交差する位置に配置されている。
【００４９】
また、トナーカートリッジ３３の排出口４１付近のトナーＴの有無を安定して検知するため、光路Ｙ１及びＹ２が排出口４１の上を水平方向に横切り、トナーＴの移動方向に沿う方向に、検知窓４２ａと検知窓４２ｂ、検知窓４３ａと検知窓４３ｂ、及び光投射部４７ａと受光部４７ｂ、及び光投射部４８ａと受光部４８ｂとが配置されているものとする。なお、光路Ｙ１は後述するトナーＴの移動方向である矢印Ｚａ方向に沿った方向であり、光路Ｙ２は後述するトナーＴの移動方向である矢印Ｚｂ方向に沿った方向である。
【００５０】
以上の構成の動作を説明する。トナーカートリッジ３３の内部のトナーＴのうち、撹拌羽根４５ｃの回転の影響を受けるトナーＴは図５で矢印Ｚ１ａ方向と矢印Ｚ２ａ方向に向かう力を受けて左下から右上に向かう矢印Ｚａ方向に移動し、撹拌羽根４６ｃの回転の影響を受けるトナーＴは図５で矢印Ｚ１ｂ方向と矢印Ｚ２ｂ方向に向かう力を受けて右下から左上に向かう矢印Ｚｂ方向に移動する。これにより、トナーカートリッジ３３の内部のトナーＴは排出口４１に向けて搬送される。
【００５１】
光投射部４７ａから投射され、検知窓４２ａを通過した光ビームは、光路Ｙ１に沿って進む。このとき、トナーＴが排出口４１付近に滞積しているときは滞積したトナーＴにより光路Ｙ１が遮断されるから、光ビームは受光部４７ｂに入射せずトナーＴの有ることが検出される。一方、トナーＴの残量が少なく排出口４１付近に滞積していないか光路Ｙ１上に存在しないときは、光路Ｙ１が遮断されず光ビームは受光部４７ｂに入射するから、トナーＴが無いか残量が規定量以下であることが検出される。
【００５２】
同様に光投射部４８ａから投射され、検知窓４３ａを通過した光ビームは、光路Ｙ２に沿って進む。このとき、トナーＴが排出口４１付近に滞積しているときは滞積したトナーＴにより光路Ｙ２が遮断されるから、光ビームは受光部４８ｂに入射せずトナーＴが有ることが検出される。一方、トナーＴの残量が少なく排出口４１付近に滞積していないか光路Ｙ２上に存在しないときは、光路Ｙ２が遮断されず光ビームは受光部４７ｂに入射するから、トナーＴが無いか残量が規定量以下であることが検出される。
【００５３】
また、前記した光路Ｙ１及び光路Ｙ２は排出口４１の付近で交差しているから、トナーＴの残量が少なくなっても規定の限界量以上であれば滞積トナーＴにより光路Ｙ１又は光路Ｙ２のいずれかが遮断されるのでトナーが有ることが検出される。
【００５４】
上記構成では２個の回転搬送部材４５、４６を設けているが、必要に応じて３個又はそれ以上の回転搬送部材を設けてもよい。また、現像装置３０側の構成ではあるが、トナー検出装置３４を構成する光投射部４７ａと受光部４７ｂ、及び光投射部４８ａと受光部４８ｂとを相互に入れ替えて配置してもよい。
【００５５】
［第３の実施の形態］
図６は、第３の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図、図７はその平面断面図である。第３の実施の形態のトナーカートリッジは、前記した画像形成装置１０（図１参照）のトナーカートリッジ３３に対応するものである。
【００５６】
前記した第１の実施の形態では光路ＹはトナーＴの移動方向（矢印Ｚ方向）に沿った方向で、排出口３３ａの上を通過するように光投射部３４ａと受光部３４ｂが配置され、第２の実施の形態では光路Ｙ１及びＹ２はトナーＴの移動方向である矢印Ｚａ方向及び矢印Ｚｂ方向に沿った方向で、排出口４１の上を通過するように光投射部４７ａと受光部４７ｂ、及び光投射部４８ａと受光部４８ｂとが配置されている。
【００５７】
これに対し、第３の実施の形態では、光路ＹはトナーＴの移動方向（矢印Ｚ方向）に沿った方向であるが、光路Ｙが排出口の垂直方向の上を通過しない位置に光投射部と受光部が配置されている。
【００５８】
第３の実施の形態のトナーカートリッジは、上記した通り、光投射部と受光部の配置位置が第１の実施の形態と相違するだけで、その他の構成は第１の実施の形態と同様であるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明を省略し、以下、相違点について説明する。
【００５９】
図６及び図７において、トナーカートリッジ３３には、現像装置３０側に配置された光投射部３４ａ及び受光部３４ｂに対向した位置に、光ビームが通過する検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂが設けられている。
【００６０】
前記したとおり、現像装置３０側に配置されたトナー検出装置３４は、光投射部３４ａと受光部３４ｂとで構成されている。なお、光投射部３４ａと受光部３４ｂとを相互に入れ替えて配置してもよい。
【００６１】
光投射部３４ａから受光部３４ｂに至る光路Ｙは、トナーＴの移動方向である矢印Ｚ方向に沿った方向で、撹拌羽根３５ｃの回転軸３５ａに対して一定角度だけ傾いており、且つ排出口３３ａの上を水平方向に延びているが排出口３３ａの垂直方向の上を通過しない位置にある。
【００６２】
トナー検出装置３４を構成する光投射部３４ａと受光部３４ｂとは、トナーカートリッジ３３の排出口３３ａ付近のトナーＴの有無を安定して検知するため、光投射部３４ａから受光部３４ｂに至る光路Ｙが排出口３３ａの上を水平方向に横切り、トナーＴの移動方向に沿う方向に、検知窓３６ａと検知窓３６ｂ、及び光投射部３４ａと受光部３４ｂとが配置されているものとする。
【００６３】
回転搬送部材３５は、回転軸３５ａに取付られたアーム３５ｂに撹拌羽根３５ｃが取付けられて構成されており、歯車３５ｄが図示しない動力源に結合して矢印Ｘ方向に回転する。
【００６４】
以上の構成の動作を説明する。トナーカートリッジ３３の内部のトナーＴは、撹拌羽根３５ｃの回転により図７で矢印Ｚ１　で示す方向と矢印Ｚ２　で示す方向に向かう力を受けるので、結果としてトナーＴは図７で左下から右上に向かう矢印Ｚで示す方向（撹拌羽根３５ｃの回転軸３５ａに対して斜めに交差する方向）に移動し、排出口３３ａに向けて搬送される。
【００６５】
光投射部３４ａから投射され、検知窓３６ａを通過した光ビームは、光路Ｙに沿って進む。このとき、トナーＴが排出口３３ａ付近に滞積しているときは滞積したトナーＴにより光路Ｙが遮断され光ビームは受光部３４ｂに入射せずトナーＴの有ることが検出される。一方、トナーＴの残量が少なく排出口３３ａ付近に滞積していないか、光路Ｙ上に存在しないときは、光路Ｙが遮断されず光ビームは受光部３４ｂに入射するから、トナーＴが無いか残量が規定量以下であることが検出される。
【００６６】
［第４の実施の形態］
図８は、第４の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図、図９はその平面断面図である。第４の実施の形態のトナーカートリッジは、前記した画像形成装置１０（図１参照）のトナーカートリッジ３３に対応するものである。
【００６７】
第４の実施の形態のトナーカートリッジは、トナーの有無を検知する検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂの配置位置が第１の実施の形態と相違するだけで、その他の構成は第１の実施の形態と同様であるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明を省略し、以下、相違点について説明する。
【００６８】
図８及び図９において、トナーカートリッジ３３は箱形の容器であって、トナーＴを現像装置３０に排出する排出口３３ａを備えるほか、内部に回転搬送体である回転搬送部材３５が回転自在に支持されている。
【００６９】
回転搬送部材３５は、回転軸３５ａに取付られたアーム３５ｂに撹拌羽根３５ｃが取付けられて構成されており、歯車３５ｄが図示しない動力源に結合して矢印Ｘ方向に回転する。また、トナーカートリッジ３３には検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂが設けられている。
【００７０】
ここで、現像装置３０側の構成であるトナー検出装置３４の光投射部３４ａと受光部３４ｂの配置について説明する。トナーカートリッジ３３の排出口３３ａ付近のトナーＴの有無を安定して検知するため、光投射部３４ａから受光部３４ｂに至る光路Ｙが前記回転軸３５ａの軸心を含む水平面Ｈに対して上方から下方に通過するように光投射部３４ａと受光部３４ｂが配置されている。
【００７１】
一方、トナーカートリッジ３３の検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂは、前記した光投射部３４ａ及び受光部３４ｂに対向した位置に配置される。光路Ｙは、トナーＴの移動方向である矢印Ｚ方向に沿った方向であって、撹拌羽根３５ｃの回転軸３５ａに対して一定角度傾いて交差しており、光路Ｙが排出口３３ａの上を通過するものとする。
【００７２】
以上の構成の動作を説明する。トナーカートリッジ３３の内部のトナーＴは、撹拌羽根３５ｃの回転により図３で矢印Ｚ１　方向と矢印Ｚ２　方向に向かう力を受けるので、結果としてトナーＴは図３で左下から右上に向かう矢印Ｚ方向（撹拌羽根３５ｃの回転軸３５ａに対して斜めに交差する方向）に移動し、排出口３３ａに向けて搬送される。
【００７３】
光投射部３４ａから投射され、検知窓３６ａを通過した光ビームは、光路Ｙに沿って進む。このとき、トナーＴが排出口３３ａ付近に滞積しているときは滞積したトナーＴにより光路Ｙが遮断され光ビームは受光部３４ｂに入射せずトナーＴの有ることが検出される。一方、トナーＴの残量が少なく排出口３３ａ付近に滞積していないか、光路Ｙ上に存在しないときは、光路Ｙが遮断されず光ビームは受光部３４ｂに入射するから、トナーＴが無いか残量が規定量以下であることが検出される。
【００７４】
なお、上記実施の形態では、光軸Ｙが回転軸３５ａの軸心を含む水平面Ｈに対して上方から下方に通過するように光投射部３４ａと受光部３４ｂを配置、即ち光投射部３４ａを上方に、受光部３４ｂを下方に配置しているが、これを反対にして、受光部３４ｂを上方に、光投射部３４ａを下方に配置してもよい。
【００７５】
［第５の実施の形態］
図１０は第５の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図、図１１はその平面断面図、図１２はその垂直断面図である。第５の実施の形態のトナーカートリッジは、前記した画像形成装置１０（図１参照）のトナーカートリッジ３３に対応するものである。
【００７６】
第５の実施の形態のトナーカートリッジは、光投射部と受光部の配置位置と回転搬送部材の回転軸の構成が第１の実施の形態と相違するが、その他の構成は第１の実施の形態と同様であるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明を省略し、以下、相違点について説明する。
【００７７】
図１０乃至図１２において、トナーカートリッジ３３は箱形の容器であって、トナーＴを現像装置３０に排出する排出口３３ａを備えるほか、内部に回転搬送体である回転搬送部材３５が回転自在に支持されている。
【００７８】
回転搬送部材３５は、回転軸３５ａに取付られたアーム３５ｂの先端にスクリュー形に捩れた撹拌羽根３５ｃから構成されているが、回転軸３５ａには略中央部は略Ｕ字形の湾曲部３５ｐが形成されている。また、トナーカートリッジ３３には、検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂ（図１２参照）が設けられている。
【００７９】
ここで、現像装置３０側の構成であるトナー検出装置３４の光投射部３４ａと受光部３４ｂの配置について説明する。光投射部３４ａと受光部３４ｂとは、トナーカートリッジ３３の排出口３３ａ付近のトナーＴの有無を安定して検知するため、光投射部３４ａから受光部３４ｂに至る光路Ｙが排出口３３ａの上を水平方向に対して傾斜して横切るように配置される。なお、上記構成において光投射部３４ａと受光部３４ｂとの配置位置を入れ替えて配置してもよい。
【００８０】
一方、トナーカートリッジ３３は、内部に配置されている回転搬送部材３５の回転軸３５ａの軸心が、前記光投射部３４ａから受光部３４ｂに至る光路Ｙと回転軸３５ａの略中央部分の点Ｐで交差するように配置されるものとする。但し、回転軸３５ａには略中央部分は略Ｕ字形の湾曲部３５ｐが形成されているので、光投射部３４ａから受光部３４ｂに向けて投射された光ビームは、回転軸３５ａが１回転する間に１回だけ短時間遮断されるが、その他の期間は光ビームは湾曲部３５ｐの近傍を通過し、遮断されることはない。
【００８１】
図１２に示すように、トナーカートリッジ３３の検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂは、トナーカートリッジ３３の側面から見た投影面において、前記２つの検知窓を通過する光軸Ｙが回転搬送部材３５の回転軸３５ａに対して一定角度だけ傾き斜めに交差する位置に配置されている。
【００８２】
以上の構成の動作を説明する。トナーカートリッジ３３の内部のトナーＴは、撹拌羽根３５ｃの回転により排出口３３ａに向けて搬送される。トナー検出装置３４の光投射部３４ａから投射され、検知窓３６ａを通過した光ビームは、光路Ｙに沿って進む。このとき、トナーＴが排出口３３ａ付近に滞積しているときは滞積したトナーＴにより光路Ｙが遮断され光ビームは受光部３４ｂに入射せずトナーＴの有ることが検出される。一方、トナーＴの残量が少なく排出口３３ａ付近に滞積していないか、光路Ｙ上に存在しないときは、光路Ｙが遮断されず光ビームは受光部３４ｂに入射するから、トナーＴが無いか残量が規定量以下であることが検出される。
【００８３】
この実施の形態では、回転軸３５ａの略中央部の湾曲部３５ｐは略Ｕ字形としたが、湾曲部は光路Ｙを遮断しない形状であれば任意の形状でよい。
【００８４】
［第６の実施の形態］
以上説明した第１乃至第５の実施の形態のトナーカートリッジでは、トナー検出装置の光投射部と受光部とをトナーカートリッジの側壁などの端部に離して配置し、光投射部から投射された光ビームを受光部で検出する、透過光方式のトナー検出装置に適した構成のトナーカートリッジである。
【００８５】
これに対し第６の実施の形態では、トナー検出装置の光投射部と受光部とをトナーカートリッジの側壁などの端部に接近して配置し、光投射部から投射された光ビームを反射ミラーで反射させ、反射光を受光部で検出する、反射光方式のトナー検出装置に適した構成のトナーカートリッジである。
【００８６】
図１３は第６の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図、図１４はその平面断面図である。第６の実施の形態のトナーカートリッジは、前記した画像形成装置１０（図１参照）のトナーカートリッジ３３に対応するものである。
【００８７】
第６の実施の形態のトナーカートリッジは、第１の実施の形態のトナーカートリッジと同じである。一方、現像装置３０側のトナー検出装置３４は、その光投射部３４ａと受光部３４ｂの構成が第１の実施の形態と相違するが、その他の構成は第１の実施の形態で説明したトナー検出装置と類似した構成であるから、同一部材には同一符号を付して詳細な説明を省略し、以下、トナー検出装置の光投射部と受光部の構成をトナーカートリッジと関連付けて説明する。
【００８８】
図１３、図１４において、トナーカートリッジ３３は箱形の容器であって、トナーＴを現像装置３０に排出する排出口３３ａを備えるほか、内部に回転搬送体である回転搬送部材３５が回転自在に支持されているほか、トナーカートリッジ３３には、検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂ（図１３参照）が設けられている。
【００８９】
一方、現像装置３０側の構成であるトナー検出装置３４は、発光素子を備えた光投射部３４ａと受光素子を備えた受光部３４ｂと、反射ミラー３４ｃとから構成されている。
【００９０】
即ち、トナーカートリッジ３３の検知窓３６ａに対向する位置には、発光素子を備えた光投射部３４ａと受光素子を備えた受光部３４ｂとが接近して配置され、トナーカートリッジ３３の検知窓３６ａとは反対側に設けられた検知窓３６ｂに対向する位置には、反射ミラー３４ｃが配置され、光投射部３４ａから投射された光ビームが、検知窓３６ａ及び検知窓３６ｂを透過して反射ミラー３４ｃで反射し、検知窓３６ｂ及び検知窓３６ａを透過して受光部３４ｂに入射するように構成されている。
【００９１】
トナー検出装置３４を構成する光投射部３４ａと受光部３４ｂとは、トナーカートリッジ３３の排出口３３ａ付近のトナーＴの有無を安定して検知するため、光投射部３４ａから反射ミラー３４ｃを経て受光部３４ｂに至る投射光路Ｙ１及び反射光路Ｙ２が排出口３３ａの上を水平方向に横切るように配置されるものとする。
【００９２】
以上の構成の動作を説明する。トナーカートリッジ３３の内部のトナーＴは、撹拌羽根３５ｃの回転により図３で矢印Ｚ１　で示す方向と矢印Ｚ２　で示す方向に向かう力を受けるので、結果としてトナーＴは図３で左下から右上に向かう矢印Ｚで示す方向（撹拌羽根３５ｃの回転軸３５ａに対して斜めに交差する方向）に移動し、排出口３３ａに向けて搬送される。
【００９３】
光投射部３４ａから投射され検知窓３６ａを通過した光ビームは投射光路Ｙ１に沿って進み、検知窓３６ｂを透過して反射ミラー３４ｃで反射する。反射した光ビームは反射光路Ｙ２に沿って進み、検知窓３６ｂ及び検知窓３６ａを透過して受光部３４ｂに入射する。
【００９４】
このとき、トナーＴが排出口３３ａ付近に滞積しているときは滞積したトナーＴにより投射光路Ｙ１、反射光路Ｙ２のいずれかが遮断され、光ビームは受光部３４ｂに入射せずトナーＴが有ることが検出される。一方、トナーＴの残量が少なく排出口３３ａ付近に滞積していない、或いは投射光路Ｙ１、反射光路Ｙ２の両方の上に存在しないときは光路Ｙ（投射光路Ｙ１と反射光路Ｙ２）が遮断されず光ビームは受光部３４ｂに入射するからトナーＴが無いか残量が規定量以下であることが検出される。
【００９５】
なお、上記投射光路Ｙ１及び反射光路Ｙ２はトナーＴの移動方向である矢印Ｚで示す方向に略沿っているので、トナーＴの残量が少なくなっても光路上にトナーＴが滞積して光ビームを遮断するので、トナーが残っていることを検出することができる。
【００９６】
上記実施例では、反射ミラー３４ｃはトナーカートリッジ３３に設けた検知窓３６ｂの外側に配置されているが、トナーカートリッジ３３の容器内面に配置することもできる。
【００９７】
以上、この発明の第１乃至第６の実施の形態を説明したが、これらの実施の形態において、トナーカートリッジに設けられた検知窓には透明又は半透明な光透過性材料の部材が装着されているものとするが、容器としてのトナーカートリッジ全体、或いは検知窓が形成される側壁全体を透明又は半透明な光透過性材料で構成してもよい。
【００９８】
また、第２乃至第６の実施の形態では説明を省略したが、トナーカートリッジの排出口付近には、第１の実施の形態で説明したように、合成樹脂片などで構成した撓み部材を設け、回転軸或いは撹拌羽根の回転により撓み部材揺動して排出口付近に滞留したトナーＴを崩し、トナーＴの架橋や滞留を防止するようにするとよい。
【００９９】
さらに、上記した第１乃至第６の実施の形態では、トナー検出装置の光投射部と受光部とを現像装置側に配置した構成で説明したが、光投射部と受光部とをトナーカートリッジの側壁に配置することもできる。このような構成では、トナーカートリッジを現像装置に装着したとき、光投射部と受光部をトナー検出装置の制御部に接続する端子等をトナーカートリッジに設けるものとする。
【０１００】
【発明の効果】
以上詳細に説明したとおり、請求項１の発明によれば、トナーカートリッジは、現像装置に設けられた現像剤検出手段から投射される光ビームが入出射する検知窓を備え、検知窓はトナーカートリッジの上面又は側面から見た投影面において、入出射する光ビームの光軸が現像剤を撹拌搬送する回転搬送体の回転軸に対して斜めに交差する位置に配置されている。
【０１０１】
これにより、トナーカートリッジ内部で排出口に搬送された現像剤に偏りが生じてもカートリッジ内部の現像剤の有無を確実に検出することができる。
【０１０２】
また、請求項２の発明によれば、トナーカートリッジは、現像装置に設けられた現像剤検出手段から投射される光ビームが入出射する検知窓を備え、検知窓は入出射する光ビームの光軸が回転搬送体による現像剤の搬送方向に沿う方向になるように配置されている。
【０１０３】
これにより、トナーカートリッジ内部で排出口に搬送された現像剤に偏りが生じてもカートリッジ内部の現像剤の有無を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用するに適した画像形成装置の構成の概略を示す正面図。
【図２】第１の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図。
【図３】図２に示すトナーカートリッジの平面断面図。
【図４】第２の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図。
【図５】図４に示すトナーカートリッジの平面断面図。
【図６】第３の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図。
【図７】図６に示すトナーカートリッジの平面断面図。
【図８】第４の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図。
【図９】図８に示すトナーカートリッジの平面断面図。
【図１０】第５の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図。
【図１１】図１０に示すトナーカートリッジの平面断面図。
【図１２】図１０に示すトナーカートリッジの側面断面図。
【図１３】第６の実施の形態のトナーカートリッジの正面断面図。
【図１４】図１３に示すトナーカートリッジの平面断面図。
【符号の説明】
１０　画像形成装置
３０　現像装置
３１　現像ローラ
３３　トナーカートリッジ
３３ａ　排出口
３４　トナー検出装置
３４ａ　光投射部
３４ｂ　受光部
３４ｃ　反射ミラー
３５　回転搬送部材
３５ａ　回転軸
３５ｂ　アーム
３５ｃ　撹拌羽根
３５ｄ　歯車
３６ａ、３６ｂ　検知窓
４１　排出口
４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ　検知窓
４５、４６　回転搬送部材
４５ａ、４６ａ　回転軸
４５ｂ、４６ｂ　アーム
４５ｃ、４６ｃ　撹拌羽根
４５ｄ、４６ｄ　歯車
４７ａ、４８ａ　光投射部
４７ｂ、４８ｂ　受光部
【図１】
2004029677.tif 000003
【図２】
2004029677.tif 000004
【図３】
2004029677.tif 000005
【図４】
2004029677.tif 000006
【図５】
2004029677.tif 000007
【図６】
2004029677.tif 000008
【図７】
2004029677.tif 000009
【図８】
2004029677.tif 000010
【図９】
2004029677.tif 000011
【図１０】
2004029677.tif 000012
【図１１】
2004029677.tif 000013
【図１２】
2004029677.tif 000014
【図１３】
2004029677.tif 000015
【図１４】
2004029677.tif 000016