(57)【要約】【課題】  現像剤容器中の現像剤搬送部材の高速化に伴う、現像剤残量検知精度の低下を防止する。【解決手段】  現像剤搬送手段42のシート部材42ｂが、現像開口41aの上端部41ｃから順次開放されるよう、シート部材42ｂの回転半径方向寸法を、中央部に対し両端部を短くした。【選択図】  図１
2005091791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する容器に設けられ、回転しながら現像剤を攪拌し現像容器へと搬送するシート状の羽根を有する攪拌部材と、
前記現像剤を現像容器へと送り込むために設けられ、前記攪拌部材の回転軸方向の略全域に渡って延在する開口部とを有し、
前記シート状の羽根の回転方向先端部は前記開口部に侵入するようになっている現像剤容器において、
前記シート部材は前記開口部全域に延在し、かつ、前記現像剤容器の前記シート状羽根が、前記開口部の、前記攪拌部材の回転軸方向と直交する方向の一端から除々に離れていくように、前記シート状羽根の回転半径方向先端寸法が長手方向中央部に比べ、両端部が短くなっていることを特徴とする現像剤容器。
【請求項２】
前記現像剤容器に現像剤の残量を検知するための光ガイドを有し、
使用状態における前記現像剤容器断面において、前記攪拌部材の回転中心を通過する鉛直面に対し、片方の側に前記光ガイドが設けられ、もう一方の側に前記開口部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の現像剤容器。
【請求項３】
前記現像剤容器に設けられた前記光ガイドに、検知光を透過させる光透過面を有しているものにおいて、前記攪拌部材に対し前記シート部材は1つのみ設けられており、前記シート部材は前記現像剤を搬送する一方で、前記光透過面に対し侵入、すなわち腹当たりとなっていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤容器。
【請求項４】
現像剤担持体と、前記現像剤担持体によって、静電潜像の現像に用いられる現像剤を収容するための現像剤容器と、
前記現像剤容器に設けられ、回転しながら現像剤を攪拌し、前記現像剤担持体を保持する現像容器へと前記現像剤を搬送するシート状の羽根を有する攪拌部材と、
前記現像剤を現像容器へと送り込むために設けられ、前記攪拌部材の回転軸方向の略全域に渡って延在する開口部とを有し、
前記シート状の羽根の回転方向先端部は前記開口部に侵入するようになっている現像剤容器において、
前記シート部材は前記開口部全域に延在し、かつ、前記現像剤容器の前記シート状羽根が、前記開口部の、前記攪拌部材の回転軸方向と直交する方向の一端から除々に離れていくように、前記シート状羽根の回転半径方向先端寸法が長手方向中央部に比べ、両端部が短くなっている現像剤容器を具備する、
電子写真画像形成装置本体に着脱可能な現像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の現像装置を有し、電子写真画像形成装置に着脱可能に構成したことを特徴とする現像カートリッジ。
【請求項６】
像担持体と、請求項4に記載の現像装置とを有し、電子写真画像形成装置に着脱可能に構成したことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真画像形成装置及びその本体に着脱可能なプロセスカートリッジに関する。
【０００２】
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（例えば、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ー等が含まれる。
【０００３】
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電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とする物である。あるいは帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも１つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像剤と、現像剤担持体を含む現像手段と電子写真感光体ドラム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。
【背景技術】
【０００４】
電子写真プロセスを用いたプリンタ等の画像形成装置は、像担持体である感光体ドラムを一様に帯電させ、該感光体ドラムへの選択的な露光によって潜像を形成し、該潜像を現像剤であるトナーで顕像化し、該トナー像を記録媒体に転写し、更に、転写されたトナー像に熱や圧力を加えることで該トナー像を記録媒体に定着させることで画像記録を行う。
【０００５】
このような装置はトナー補給や各種プロセス手段のメンテナンスを伴うが、このトナー補給作業やメンテナンスを容易にする手段として前記感光体ドラム、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等を枠体内にまとめてプロセスカートリッジとしたものも実用化されている。
【０００６】
プロセスカートリッジのユーザビリティ向上の一つの方法として、プロセスカートリッジのトナーの残量をユーザに告知するものがある。これは、トナーの残量をユーザーに知らせることで、トナーが無くなり印字ができなくなる前に次のプロセスカートリッジをユーザーに準備してもらうことができ、画像形成装置が常に使用できると共に、ユーザーに必要以上のプロセスカートリッジを保管させなくて済むといったメリットがある。
【０００７】
特にフルカラーの画像形成装置で、各色ごとにプロセスカートリッジを有する構成のものにおいては、トナーが無いために画像形成装置が使用できなくなるという状況を作り出すことがなく、かつ各色のトナーを有効に使いきれるため、非常に有用である。
【０００８】
上述のトナー残量検知技術は様々な構成が考案されているが、その中に、トナー容器内に検知光を導き、その透過時間を測定する光透過式トナー残量検知がある（例えば特許文献1参照）。これらの例に示される光透過式のトナー残量検知は以下に示すような手順により行われる。図12aに示すように、画像形成装置にはトナー残量検知用の発光手段としての発光素子253、および受光手段としての受光素子254が配置され、トナー容器241には光ガイド251および252が設けられている。光ガイド251および252には光透過窓251bおよび252bが設けられており、発光素子253から発せられる検知光Lが、光ガイド251→光透過窓251ｂ→トナー容器241内部→光透過窓252ｂ→光ガイド252→受光素子254の順で透過するようになっている。
【０００９】
一方、トナー容器241内にはトナーを現像容器245へと搬送するためのトナー搬送手段242が図示Xの方向に回転している。トナー搬送手段242は回転軸部材242aと回転軸部材242aに固定された弾性を有するシート部材242bからなっている。シート部材242bの先端は現像開口部41aに対し侵入するような寸法となっており、トナーTを現像容器245内部へ確実に搬送できるようになっている。
【００１０】
トナー搬送手段242は回転経路の中で検知光の光路を遮る部分があるように配置されており、このため、発光素子253からの検知光は、トナー搬送手段242の位置により遮光と透過を周期的に繰り返すこととなる。
【００１１】
ここで、図12aに示すように、トナー容器241内のトナーTが多い場合にはトナー搬送手段242の位置に関わらず検知光はトナーにより遮光され、受光素子254へ到達できないが、図12ｂに示すように、トナー残量が少なくなるにつれ、トナー搬送手段242の回転に応じた検知光の透過が起こるようになってくる。このように、トナー搬送手段1回転におけるトナー容器241内を通過する検知光の時間はトナー残量に依存するため、その時間を計測することによりトナー容器241内のトナー残量を逐次推測することが可能となる。こうして得られた検知信号は画像形成装置内で処理され、画像形成装置本体の表示部あるいはパソコン上に表示される。（例えば特許文献2）
【特許文献１】特開2001-215786号公報（第3頁、第2図、および第3図）
【特許文献２】特開平10-288884号公報（第6頁、第4図、および第5図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述従来の技術においては、画像形成装置の高速化が進むと、トナー搬送手段242の回転数を上げ、充分な量のトナーTを現像容器245に供給する必要がでてくる。そのような状況になるとトナー容器241内部のトナーTの挙動にも影響がでてくる。つまり、トナー搬送手段242の回転によりトナーTの動きが活発になり、トナー容器241内部でトナーが飛び散るようになる。ここで特に注目すべき点は現像開口部241aに侵入しているシート部材242ｂであり、シート部材242ｂの先端が現像開口上端部241ｃから開放される瞬間に、シート部材242ｂおよびトナー搬送手段242の回転軸部材242aに付着、堆積しているトナーTがトナー搬送手段242の回転方向下流側へ飛散するようになる。
【００１３】
このような状況となると、使用されるトナーTの流動性などの特性によっては、実際にトナー容器241内部に残っているトナーの量と、検知光の透過時間との関係が不安定となる場合が出てくる。これは実際のトナー残量は少ないにも関わらず、シート部材242ｂが開放されたときに飛散するトナーが光ガイド251の光透過面を覆ってしまい、検知光が透過できず、トナーの残量が多い時と同じような検知信号を出力してしまうと言うことである。
【００１４】
従来の技術でもある程度の印字速度までは充分にトナー残量の検知を行うことは可能であるが、更なる高速度印字を目指しつつ、トナーの逐次残量検知の精度を確保あるいは向上させるには、構成の改良が必要となってくる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は以上のような点を鑑みてなされたものであり、その目的は、画像形成装置の高速化に伴うトナー攪拌の高速化に対しても、トナー残量の検知精度を維持あるいは向上させ、ユーザーの利便性を確保することにある。本目的は以下の構成にて達成される。
【００１６】
すなわち、本出願の第一の発明は、トナーを収容する容器に設けられ、回転しながらトナーを攪拌し現像容器へと搬送するシート状の羽根を有する攪拌部材と、
攪拌部材の長手方向の略全域に渡って延在し、トナーを現像容器へと送り込む開口部とを有し、
シート状の羽根の回転方向先端部は開口部に侵入するようになっているトナー容器において、
前記シート状羽根は開口部全域に渡って延在し、かつ、攪拌部材のシート状羽根が、開口部の回転軸方向と直交する方向の一端から除々に離れていくように、シート状羽根の回転半径方向先端寸法が長手方向中央部に比べ、両端部が短くなっていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成においては、シート部材が現像開口部から順次開放されていくためトナー容器内部のトナー飛散が少なく、飛散トナーで光ガイドが覆われてしまうことが少なくなるため、攪拌手段の回転数が上がってもトナー残量検知の精度を安定的に確保あるいは従来に比べ向上させることが可能となる。
【００１８】
本出願の第二の発明は、
前記トナー容器に現像剤の残量を検知するための光ガイドを有し、
使用状態におけるトナー容器断面において、前記攪拌部材の回転中心を通過する鉛直面に対し、片方の側に光ガイドが設けられ、もう一方の側に開口部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のトナー容器である。
【００１９】
上記構成においては、トナー容器の断面方向において、攪拌部材の回転中心に対し、開口部と光ガイドが異なる側に設けられているため、光ガイドを用いてトナーの残量検知を行う上では、現像開口付近のトナーの影響、つまりは現像容器に搬送されるトナーと、現像容器からトナー容器へ戻るトナーとの流れが交錯することによる影響を受けることがなく、一方でシート部材端面が開口部で順次開放されるため、トナー飛散の影響を受けることも無く、安定した検知信号を得ることが可能となる。
【００２０】
本出願の第三の発明は、トナー容器に設けられた光ガイドに、検知光を透過させる光透過面を有しているものにおいて、攪拌部材に対しシート部材は1つのみ設けられており、シート部材はトナーを搬送する一方で、前記光透過面に対し侵入、すなわち腹当たりとなり、光透過面を清掃することを特徴とする請求項１に記載のトナー容器である。
【００２１】
上記構成においては、攪拌部材に対しシート部材が1つのみであるため、構成が容易で組立性に優れ、かつ光ガイドの光透過面が攪拌部材の回転に伴い確実に清掃されるため、安定した検知信号を得ることが可能となる。
【００２２】
本出願に関する第四の発明は、トナー容器開口部の、攪拌部材の回転軸方向の幅は、攪拌部材のシート状羽根の幅より狭いことを特徴とする、請求項1に記載のトナー容器である。
【００２３】
上記構成においては開口部の幅方向においてシート部材が一気に開放されることがなく、トナーの飛散を防止することが可能となり、安定したトナー残量の検知信号を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、トナー収容部に収容されているトナーの残量を、検知光をトナー容器内へ導き、その透過時間を検出することで検知するものにおいて、トナー搬送手段のシート部材先端の稜線をトナー搬送手段の回転軸に対し斜めとし、シート部材が現像開口部で開放されるときの衝撃を緩和することで、トナー搬送部材に堆積しているトナーが急激に落下し検知光の透過面を覆ってしまうことが無くなる。その結果、トナー搬送手段の回転速度を上昇させてもトナーの残量と検知光の透過時間の関係を安定して得ることが可能となり、トナー残量の検知精度を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係る電子写真画像形成装置として多色画像形成装置の実施の形態について図面により詳しく説明する。
｛多色画像形成装置の全体構成｝
まず多色画像形成装置の全体構成について、図2を参照して概要説明する。なお、図２は多色画像形成装置の一態様であるフルカラーレーザービームプリンタ100の全体構成を示す縦断面図である。
【００２６】
同図に示す多色画像形成装置100は、垂直方向に並設された4個の感光体ドラム1（1ａ，1ｂ，1ｃ，1ｄ）を備えている。感光体ドラム１は、駆動手段（不図示）によって、同図中、反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム１表面を均一に帯電する帯電ローラ2（2ａ，2ｂ，2ｃ，2ｄ）、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム１上の静電潜像を形成するスキャナユニット3（3a，3ｂ，3ｃ，3d）、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置4（4ａ，4ｂ，4ｃ，4ｄ）、感光体ドラム1上のトナー像を転写材Ｓに転写させる転写ローラ5（5ａ，5ｂ，5ｃ，5ｄ）、転写後の感光体ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置6（6ａ，6ｂ，6ｃ，6ｄ）等が配設されている。
【００２７】
前記画像形成と同期するように、カセット17から給送ローラ18、レジストローラ対21および静電搬送ベルト11から主に構成される給送手段によって転写材Sが転写部Tr（Tra、Trb、Trc、Trd）へ順次搬送され、感光体ドラム1上のトナー像が転写材Sへ転写される。その後4ヶ所の転写部Trを通過し、カラー画像を転写された転写材Sは定着部８へ搬送され、カラー画像を転写材Sに定着し、装置上面の排出トレイ26上へ排出する。
【００２８】
ここで、感光体ドラム１と帯電手段２、現像ユニット（現像装置）４、クリーニング手段は一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を形成している。
【００２９】
｛プロセスカートリッジ及び現像装置の構成｝
次に本実施形態を実施したプロセスカートリッジについて、図３により詳細に説明する。
【００３０】
図３はトナーを収納したプロセスカートリッジ７の主断面を示している。なお、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各プロセスカートリッジ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは同一構成である。
【００３１】
図３に示すように、プロセスカートリッジ７は、像担持体であるドラム状の電子写真感光体、すなわち感光体ドラム１と、帯電手段２及びクリーニングブレード60を備えた感光体ドラムユニット６及び感光体ドラム１上の静電潜像を現像する現像ローラ40を有する現像装置である現像ユニット４に分かれている。
【００３２】
感光体ドラムユニット６は、感光体ドラム１がクリーニング枠体61に回転自在に取り付けてられている。感光体ドラム１の周上には、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるための一次帯電手段２、及び感光体ドラム上に残ったトナーを除去するためのクリーニングブレード60が配置されている。
【００３３】
クリーニングブレード60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、トナー送り機構62によってクリーニング枠体後方に設けられた廃トナー室63に順次送られる。そして図示しない駆動モータ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図示時計回り方向に回転駆動させるようにしている。
【００３４】
現像ユニット４は、感光体ドラム１と接触して矢印Ｙ方向に回転する現像ローラ40、およびトナーTが収容されたトナー収容部としてのトナー容器41と現像容器45とから構成される。現像ローラ40は回転自在に現像容器45に支持され、また現像ローラ40の周上には、現像ローラ40と接触して矢印Ｚ方向に回転するトナー供給ローラ46と現像ブレード44がそれぞれ配置されている。
【００３５】
トナー容器41には開口部41aが設けられている。開口部41aは、図1に示すように、トナー容器の長手方向幅W0のおおよそ全域に渡って延在しており、現像容器45に均一にトナーを供給できるようになっている。
【００３６】
また、図4に示すように、トナー容器41内には収容されたトナーを撹拌するとともに現像容器45に搬送するためのトナー搬送手段42および43が設けられている。
【００３７】
現像時、トナー搬送手段42および43によって、トナーTがトナー供給ローラ46へ搬送されると、矢印Ｚ方向に回転するトナー供給ローラ46が、そのトナーを矢印Ｙ方向に回転する現像ローラ40との摺擦によって現像ローラ40に供給し、現像ローラ40上に担持させる。現像ローラ40上に担持されたトナーは、現像ローラ40の回転にともない現像ブレード44のところに至り、現像ブレード44がトナーTに対して電荷を付与するとともに、所定のトナー薄層を形成する。そして、感光体ドラム１と現像ローラ40とが接触する現像部に搬送され、現像部において、図示しない電源から現像ローラ40に印加した直流現像バイアスにより、感光体ドラム１の表面に形成されている静電潜像に付着して、潜像を現像する。
【００３８】
現像に寄与せずに現像ローラ40の表面に残留したトナーTは、現像ローラ40の回転にともない現像容器45内に戻され、トナー供給ローラ46との摺擦部で現像ローラ40から剥離、回収される。回収されたトナーTは、トナー搬送手段42および43により残りのトナーと撹拌混合される。
【００３９】
また、本実施形態の現像ユニット４にはトナー容器41内に光を透過させることにより該トナー容器41内のトナー残量を逐次検知する光透過式トナー残量検知装置が設けられている。
【００４０】
｛トナー搬送手段の構成と光透過式トナー残量検知｝
次にトナー搬送手段の構成と光透過式トナー残量検知について図1、図４及び図５を用いて説明する。図1はトナー容器41およびトナー搬送手段42の長手方向の配置を示す図であり、図４及び図５はプロセスカートリッジのトナー残量検知部の断面図である。
【００４１】
図４に示すように、トナーTを収納するトナー容器41内には、前述のトナー搬送手段42および43が設けられており、矢印Ｘ方向に回転することで供給ローラ46にトナーTを搬送している。トナー搬送手段42および43は主に樹脂成形品の軸部材42ａ、43a、とトナー搬送を行うための可撓性シート状部材（本実施形態ではＰＥＴシート）42ｂ、43ｂで構成される。
【００４２】
図1に示すように、シート部材42ｂの長手幅W2は開口部W1より広く取っている。これはトナー容器41内のトナーTを開口部41へ確実に搬送するためである。さらにシート部材42ｂの長手方向両端部にはトナー容器長手方向側面41e、41ｆに摺擦する摺擦部42ｃが設けられている。以上述べたシート部材42ｂの長手幅W2および摺擦部42ｃにより、シート部材42ｂによって搬送されずトナー容器41内に残ってしまうトナーTはほとんど無く、トナーTを有効に使い切ることが可能となる。
【００４３】
本実施例において、軸部材42a、43aと、シート部材42ｂ、43ｂとの結合は、軸部材42a、43aに複数個設けたボスを熱あるいは超音波を用いたかしめによって行っている。（図５中の42ｄ部参照）
トナー搬送手段42および43への駆動力の伝達は、図5に示すように、トナー容器41側面を貫通して挿入される駆動ギア70によって行われる。
【００４４】
なお、本実施例においては現像ユニット4への駆動列の途中でトナー搬送手段42および43への駆動列を分岐させており、トナー搬送手段42および43の回転数は、感光体ドラム1や現像ローラ40に対し一定の比率となっている（不図示）。
【００４５】
一方、図４に示すように、トナー容器41は、トナー残量検知用光透過窓と光導入部を一体とした入射側光ガイド51及び出射側光ガイド52を下面と上面に有している。
【００４６】
入射側光ガイド51は、画像形成装置本体100に設けられた発光手段であるＬＥＤ53から発光されたトナー残量検知光Ｌをトナー容器41内部へ導くものであり、ＬＥＤ53からの検知光を受け入れる入射面51ａと、検知光を前記出射側光ガイド52へと出射する出射面である光透過面51ｂを有する。そして、トナー容器41内を通過した検知光Ｌは出射側光ガイド52の検知光入射面としての光透過面52ｂを介して同じく画像形成装置本体100に設けられた受光素子であるフォトトランジスタ54へ導かれる。
【００４７】
本実施形態において、開口部41aと入射側光ガイド51の位置関係は、図中Yで示されるトナー搬送手段42の回転軸中心を通る鉛直面に対し、開口部41aは現像容器側（図中Y-方向）、入射側光ガイド51は現像容器45から離れる方向（図中Y+方向）に配置している。これは、開口部41a付近でのトナーの挙動の影響、つまり、トナー搬送手段42によって現像容器45へ送られたトナーと、現像容器45からトナー容器41へ戻るトナーとの流れが交錯し、トナーの残量だけでなく、画像形成装置100の使用される環境によるトナーの流動性の変化等で、常に変化するトナーの挙動の影響を受けにくくするためである。
【００４８】
また、図1に示すように、光ガイド51および52はトナー容器41の長手方向の一端付近に設けてある。これは、光ガイド51および52の導光部51a、52aを短くすることで、導光部51a、52aでの検知光の減衰を防止するためや、光透過面51ｂ、52ｂによるトナー容器41内部のトナーの流れを乱さないためである。さらに光ガイド51および52を長手方向の同一端部に配置することで、発光手段53や受光素子54を画像形成装置の長手方向同一側に配置でき、発光手段53や受光素子54の駆動回路をまとめて構成できるという特徴もある。ただし、光ガイドの配置については、トナー容器41の形状や、トナー搬送手段42の形状および断面方向の配置等の影響も受けるので、本実施の位置に限定されるものではない。
【００４９】
また、図４に示す通り、トナー搬送手段42のシート部材42ｂは、入射側光ガイド51および52の光透過面51ｂおよび52ｂに対し侵入する、つまりシート部材42ｂが腹当たりとなりながら光透過面51ｂおよび52ｂを通過するようになっており、トナー攪拌手段42の回転にともない、入射側光ガイド51の光透過面51ｂと出射側光ガイド52の光透過面52ｂの清掃を行うようになっている。
【００５０】
なお、本実施形態では光ガイド51及び52の材質は、透明度が高い、熱溶着が可能である、シート部材42ｂによる摺擦跡がつきにくい等の理由によりポリスチレン（ＰＳ）を使用している。ただし光ガイドの材質は本実施の形態に限定されるものではなく適宜変更されるものである。
【００５１】
また、本実施形態では入射側光ガイド51と出射側光ガイド52を設けているが、出射側光ガイド52の代わりに、トナー容器41内部に検知光Lを反射させる部材を設け、トナー容器41内部に入射させた検知光Lを反射部材で折り返し、再び入射側光ガイド51へ戻すという構成も可能である。
【００５２】
図6aは、シート部材42ｂが入射側光ガイド51の光透過面51ｂを清掃した直後の状態であり、検知光Ｌはトナー残量が比較的少ない状態であるため、トナー容器41内部を透過し、出射側光ガイド52を介して画像形成装置本体100内の受光素子54で検知された状態である。
【００５３】
一方、図6ｂは、シート部材42ｂが入射側光ガイド51の光透過面51ｂを清掃する直前の状態であり、検知光ＬはトナーT及びシート部材42ｂの存在によりトナー容器41内部で遮られ、出射側光ガイド52に届かず、画像形成装置本体100内の受光素子54で検知されない状態である。
【００５４】
以上に示した構成において、トナー搬送手段42の１回転あたりにトナー容器41内部を透過して、画像形成装置100の受光素子54で受光される検知光Ｌの受光時間により、トナー容器41内のトナーについておよそ有効トナー残量の25〜０％の範囲でトナー残量を逐次推測することができる。
【００５５】
｛トナー残量と検知光透過時間の関係｝
前述のように、トナー容器41内部に検知光Lを導き、トナー搬送部材42の1回転につき、どの程度検知光Lが透過するかを測定することによってトナーの残量を推定している。図7にトナー残量と、トナー搬送部材42の1回転における検知光の透過時間を測定した例を示す。図7に示すように、トナー残量が多い場合はトナー容器41内のトナーTにより検知光Lはトナー容器41内を透過することが無く、出力つまり、検知光の透過時間は0の状態である。その後、トナー残量が使用可能なトナーの量のおよそ25％前後になると、シート部材42ｂが光ガイド51の透過面51ｂを清掃した直後は検知光Lが透過するが、すぐに透過面51ｂ周辺のトナーが透過面51ｂを覆い、検知光Lは遮断されるようになる。さらにトナーTの残量が少なくなると、透過面51ｂが周辺のトナーTによって覆われるタイミングが遅くなり、検知光Lの透過時間は長くなっていく。そして、トナーTがほぼ無くなると、シート部材42ｂによる遮光以外は検知光Lが透過し続けるようになる。このようにしてトナー容器41内のトナー残量と検知光の透過時間の関係から残量検知を行い、ユーザーに表示を行っている。
【００５６】
｛トナー搬送部材速度による検知光の透過状況の違い｝
次に従来技術の形態において、トナー搬送手段142および143の回転数を上昇させていった場合の状況について説明する。図8aに示すように、従来技術においては、シート部材142aの形状は、その先端（図中A部）がトナー搬送部材142の回転軸Bに対し平行であると同時に、現像開口部141aに侵入する寸法となっている。シート部材142ｂを現像開口141aに侵入させるのは現像容器145に確実にトナーを送り込むためである。またシート部材142ｂの長手方向幅W2は現像開口幅W1より長くなっており、摺擦部142ｃも設けられている。
【００５７】
図9は従来技術における、低速時および高速時のトナー搬送手段142の状態を示したものである。シート部材142ｂは現像開口部141aに至ると、図8に示す、シート部材142ｂの長手方向端部142ｃを起点に撓み始め、現像開口上端部41ｃに至ると全体が撓むようになる。その後シート部材142ｂの先端が現像開口上端部41ｃを通過する際に一気に開放される。
【００５８】
トナー搬送手段142の回転が低速の場合には、トナー搬送手段142の軸部142aおよびシート部材142ｂに付着、堆積したトナーはトナー搬送手段142から離れることなく回転を続け、トナーが自重で落下する角度θ1（いわゆる安息角）を超えた時点で光ガイドの光透過面151ｂ側へ落下し、透過面151ｂを覆う。この場合検知光Lはシート部材142ｂが透過面151ｂを清掃してから、トナー搬送手段142と共に移動してきたトナーTが透過面151ｂを覆うまでの間、トナー容器141内を透過することができる。またトナーTの残量が減るに連れ、トナー搬送手段142に堆積するトナーTの量も減少していくため、トナーTが自重で落下するタイミングも遅くなり、トナー残量と検知光の透過時間の間には1次直線的な関係が得られる。
【００５９】
ところが、トナー搬送手段142の回転が高速化してくると、図9ｂに示すように、上述のシート部材142ｂが現像開口部上端141ｃから開放される瞬間の衝撃が大きく、その衝撃によりトナー搬送手段142に付着、堆積しているトナーTが一度に光透過面151ｂを覆ってしまうようになる。
【００６０】
つまり低速時にはシート部材の角度がθ1至るまで、光透過面151ｂはトナーTによって覆われないが、高速時にはθ1より小さな角度θ2で光透過面151ｂはトナーに覆われてしまうようになる。結果、低速時に比べ、トナー搬送手段1回転に対する検知光Lの透過時間の比率が低くなる、つまり、検知光Lが透過しにくくなってしまう。またこのような状況となると、トナーTの残量に依存せず、シート部材142ｂが現像開口部141ｃから開放されるとすぐ光透過面151ｂを覆ってしまうようになってしまう。
【００６１】
図10に従来技術の構成における、トナー搬送手段の速度（回転数）を上昇させた場合のトナー残量と検知光透過時間の関係を示す。図10に示すように、トナー搬送手段142の速度が上がると、あるトナー残量以降、検知光Lの透過時間が変化しなくなる。これは先に述べたように、トナーの残量によらずシート部材142ｂが現像開口部で開放されるときの衝撃によりトナーが光透過面151ｂを覆ってしまうたであり、結果としてトナー残量の推定が困難になってしまう。
【００６２】
｛本実施の形態におけるトナー残量と検知光の関係｝
次に本実施の形態における、シート部材42ｂの形状およびトナー残量と検知光の関係について述べる。
【００６３】
図１に本実施の形態におけるトナー搬送部材42の形状を示す。図1に示すように、シート部材42ｂの先端は、トナー搬送手段42の回転軸B方向（長手方向）におけるシート部材42ｂの幅のおよそ中央部を頂点として両端に向けて斜めの稜線を持たせている。またシート部材42ｂの短手方向（長手方向に直交する方向）の幅は長手中央部に対し、両端部が短くなるようになっている。さらにシート部材42ｂの短手方向は、中央部、両端部とも現像開口上端部41ｃに対し侵入する寸法となっている。
【００６４】
本実施の形態における検知光の透過の状況は、シート部材42ｂが現像開口下端41ｄから短手方向中央部にかけては従来技術の場合と同様に撓み始めるが、シート部材42ｂ先端が現像開口上端41ｃを通過する際には順次開放されていくようになる。
【００６５】
その結果シート部材42ｂが開放される際の衝撃が低速時と同等のレベルにまで緩和される。そのため、シート部材42ｂが開放された後も低速時と同様にトナー搬送部材42に堆積したトナーは一度に光透過面51ｂへ落下することなく搬送される。これにより低速時と同様にトナーTの残量と検知光Lの透過時間との関係が1次式で表される関係となり、トナー残量の逐次検知が可能となる。
【００６６】
本実施の形態のシート部材42ｂを用いて、トナー攪拌手段42を高速で回転させたときの、トナーTの残量と検知光Lの関係を図11に示す。図11に示す通り、トナー搬送手段42を高速で回転させた場合においてもトナーTの残量と検知光Lの透過時間との間には直線関係が得られており、これによりトナー残量の逐次検知が可能となっている。
【００６７】
なお、本実施の形態においてはシート部材42ｂの短手方向の寸法は中央部を頂点として両端部を短くしているが、これはこの形に限定されるものではなく、光透過面51ｂの長手方向における配置やトナー容器41の形状に応じて適宜変更されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】トナー容器の構成を示す部分断面図である。
【図２】電子写真画像形成装置の縦断面図である。
【図３】プロセスカートリッジの主断面図である。
【図４】現像ユニットの断面図である。
【図５】トナー搬送手段の構成を示す部分断面図である。
【図６】トナー搬送手段の動作を示す断面図である。
【図７】低速時におけるトナー残量と検知光透過時間の関係を示す図である。
【図８】従来構成のトナー搬送手段を示す部分断面図である。
【図９】トナー搬送手段の動作を示す断面図である。
【図１０】従来構成での高速時におけるトナー残量と検知光透過時間の関係を示す図である。
【図１１】本発明の構成における高速時のトナー残量と検知光透過時間の関係を示す図である。
【図１２】従来例の現像ユニットを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
Ｌ  検知光
Ｓ  転写材
Ｔ  トナー
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  感光体ドラム
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  帯電ローラ
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  スキャナユニット
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  現像装置
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  転写ローラ
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ  クリーニング装置
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  プロセスカートリッジ
８  定着部
１１  静電搬送ベルト
６１  クリーニング容器
６３  除去トナー収納部
１７  給紙カセット
１８  給紙ローラ
２１  レジストローラ対
２４  排出部
４０  現像ローラ
４１  トナー容器
４１a  現像開口
４１ｃ  現像開口上端部
４１ｄ  現像開口下端部
４２  トナー搬送手段
４２a  軸部材
４２ｂ  シート部材
４３  トナー搬送手段
４４  現像ブレード
４５  現像容器
４６  トナー供給ローラ
５１  入射側光ガイド
５２  出射側光ガイド
５３  発光素子
５４  受光素子
１００  電子写真画像形成装置
【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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