JP4709029B2 - 現像剤供給容器、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置本体に着脱可能な現像剤供給容器、及びカートリッジ、並びに、前記画像形成装置本体、前記現像剤供給容器、及び前記カートリッジを有する画像形成装置に関するものである。

従来、電気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たプロセスカートリッジ方式が使用されている。このカートリッジは、画像形成装置本体に着脱可能である。ここで、電子写真画像形成装置としては、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等がある。

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にユーザー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た。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置において広く用いられている。

さらに、このような電子写真画像形成装置には、プロセスカートリッジの有する現像手段の現像剤（以下トナーと称す）収納部に収納されたトナーの残量を測定するためのトナー残量検出装置が設けられている。トナー残量検出装置には、さまざまな方式があるが、より安価で簡単な構成のもとして光透過式トナー残量検知がある。光透過式残量検知とは、トナー収納部内に検知光を通過させ、その検知光の通過時間によってトナー収納容器内に収納されているトナーの残量を検出する方式である。（特許文献１参照）
また、従来、少なくとも現像剤を担持搬送する現像ローラを有するカートリッジ、及び、このカートリッジにトナーを補給する現像剤補給容器がそれぞれ着脱可能な電子写真画像形成装置が用いられている。
特開平１０−１７１２３２（第１４頁、図５）

ここで、画像形成装置に光透過式残量検知構成を採用した場合、当然のことながら、光透過式残量検知構成をより効率良く配置することが求められている。そして、画像形成装置にカートリッジ及び現像剤補給容器がそれぞれ着脱可能な構成の場合は、画像形成装置がより大型化するため光透過式残量検知構成の配置の効率化がより一層求められる。そこで、本発明の目的は、光を透過させることによりカートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検出するための構成をより効率良く配置することができる画像形成装置本体に着脱可能な現像剤補給容器、カートリッジ、これらを有する画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本出願に係る第一の発明は、
現像剤を担持搬送する現像ローラと、現像剤を受け入れるための受け入れ開口と、を有するカートリッジを着脱可能な画像形成装置本体に着脱可能な現像剤供給容器であって、現像剤を前記カートリッジに供給するための現像剤供給容器において、
現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤供給容器及び前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態で、現像剤を現像剤収納部から前記受け入れ開口へ供給するための供給開口と、
前記現像剤供給容器及び前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態で、前記カートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検出するために、前記画像形成装置本体に設けられた発光部から発せられた光を前記カートリッジの内部に導く光ガイド部材と、
を有することを特徴とする。

また、本出願に係る第二の発明は、
現像剤を収納する現像剤収納部と、現像剤を供給するための供給開口と、光を導く光ガイド部材とを有する現像剤供給容器を着脱可能な画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジであって、現像剤を前記現像剤供給容器から受け入れるカートリッジにおいて、
現像剤を担持搬送する現像ローラと、
前記カートリッジ及び前記現像剤供給容器が前記画像形成装置本体に装着された状態で、前記供給開口から現像剤を受け入れるための受け入れ開口と、
前記カートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検出するために、前記画像形成装置本体に設けられた発光部から発せられる光を、前記光ガイド部材から入射させて、前記カートリッジの内部に導く光入射部と、
前記カートリッジの内部を通過した前記光を前記画像形成装置本体に設けられた受光部へ導く光出射部と、
を有することを特徴とする。

また、本出願に係る第三の発明は、
記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、
（ｉ）前記画像形成装置の画像形成装置本体に設けられた発光部と、
（ii）前記画像形成装置本体に設けられた受光部と、
（iii）前記画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジであって、現像剤を担持搬送する現像ローラと、現像剤を受け入れるための受け入れ開口と、前記カートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検知するために光を導く光入射部、及び光出射部を有するカートリッジと、
（iv）前記カートリッジに現像剤を供給するための、前記画像形成装置本体に着脱可能な現像剤供給容器であって、現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤供給容器が前記画像形成装置本体に装着された際に、前記現像剤収納部に収納されている現像剤を前記現像剤受け入れ開口から前記プロセスカートリッジに供給するための供給開口と、前記現像剤供給容器が前記画像形成装置本体に装着された状態で、前記カートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検出するために、前記発光部から発せられた光を前記カートリッジの内部に導く光ガイド部材と、を有する現像剤供給容器と、
を有し、
前記画像形成装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を検出するために、前記発光部から発せられた光を前記光ガイド部材によって前記光入射部に導き、前記光入射部によって前記カートリッジの内部に導かれた前記光を前記光出射部から前記受光部に導くことを特徴とする。

本発明によれば、光を透過させることによりカートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検出するための構成をより効率良く配置することができる現像剤補給容器、カートリッジ、それらを着脱可能な画像形成装置を提供することができる。

（実施例１）
図１に本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。

｛画像形成装置｝
画像形成装置本体１０の略中心部には、像担持体としての例えばドラム状の電子写真感光体（以下、単に「感光体ドラム」と呼ぶ。）１が配置されている。感光体ドラム１は矢印方向に回転可能である。そして、画像形成動作が開始すると、感光体ドラム１の表面が帯電手段２によって一様に帯電される。

その後、この表面に、露光手段としてのレーザー照射手段３が画像情報に対応した露光を行う。これにより、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。

その後、この静電潜像は現像装置４によって現像剤を用いて可視化され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。次いでこのトナー像は、転写手段としての例えば転写ローラ５によって感光体ドラム１と転写ローラ５との間に形成される転写電界により静電的に記録材Ｐ上に転写される。その後、記録材Ｐ上の未定着トナー像は定着装置６によって熱及び圧力によって記録材Ｐ上に永久定着される。又、トナー像の転写を終了した感光体ドラム１の表面に残留している転写残トナーなどは、ブレード状のクリーニング部材を備えるクリーニング装置７により除去される。これにより、感光体ドラム１は引き続き画像形成を行える状態となる。

本実施例にて用いられる現像剤は、負帯電性の非磁性一成分現像剤（トナー）である。

｛プロセスカートリッジ｝
図２に本発明に係るプロセスカートリッジ及び現像剤補給容器としてのトナーカートリッジの一実施例の断面図を示す。そして、図３にプロセスカートリッジの枠体構成の外観斜視図、図４に現像装置の横方向（図２の右方向）から見た断面図を示す。

図２に示すように、プロセスカートリッジ９は、それぞれ別枠体であるクリーニングユニット９Ａと現像ユニット９Ｂとが一体となった構成である。クリーニングユニット９Ａは感光体ドラム１を回転可能に支持する枠体であるクリーニング容器９Ａ１を有する。そして、クリーニング容器９Ａ１には、感光体ドラム１の他に、帯電ローラ２Ａや、クリーニングブレード７Ａなどが配設されている。ここで、帯電ローラ２Ａは感光体ドラム１表面に対して一様に帯電を行う。クリーニングブレード７Ａは、現像後の感光体ドラム１表面に残った転写残トナーを回収する。

一方、現像ユニット９Ｂは、現像ローラ４１を回転可能に支持する枠体である現像容器４２を有する。そして、現像容器４２には感光ドラム１と対向する側の一部が開口している。そして、この開口部から一部露出するように、現像剤担持体としての現像ローラ４１が矢印方向に回転可能に現像容器４２に支持されている。現像ローラ４１は、シリコーン、ウレタンなどの低硬度のゴム材或は発泡体、及びその組み合わせにより構成された弾性体ローラである。現像ローラ４１は弾性体を含み所定の当接圧にて感光ドラム１に当接している。現像剤供給及び回収手段としての供給ローラ４３は弾性体を含む弾性スポンジローラであり、これを現像ローラ４１に当接して配置される。

そして、図３に示すように、プロセスカートリッジ９の長手方向の一端側において、現像ユニット９Ｂに設けられた凸部９Ｂ１がクリーニングユニット９Ａに設けられた孔部９Ａ１に差し込まれている。これにより、前記長手方向の他端側において、現像ユニット９Ｂに設けられた孔部９Ｂ２とクリーニングユニット９Ａに設けられた孔部９Ａ２とに位置決めピン９Ｃが差し込まれている。そして、図２に示すように現像ユニット９Ｂは、この結合部９Ｄを中心に、クリーニングユニット９Ａに対して回動可能に支持されている。さらに、現像ユニット９Ｂは、加圧ばね９Ｅによって付勢されている。これにより、現像ローラ４１は、感光体ドラム１に突き当てられている。

更に、本実施例においては、現像ユニット９Ｂが結合部９Ｄを中心に回動すること。これにより、現像ユニット９Ｂがクリーニングユニット９Ａに対して当接位置（現像ローラ４１が感光体ドラム１と接触して現像可能な位置）と離間位置（現像ローラ４１が感光体ドラム１と接触しない位置）との間を移動する。尚、装置本体１０に設けられた駆動手段（不図示）から力を受けることにより、現像ユニット９Ｂが当接位置と離間位置との間を移動する。

次に現像装置の構成について図２及び図４を用いて詳細説明をする。現像容器４２には、現像剤層厚規制部材としてのブレード４４が設けられている。ブレード４５は金属製の板ばねであり、所定の当接圧にて現像ローラ４１と当接している。現像ローラ４１上に供給されたトナーは、このブレード４４によって層厚が規制されるとともに電荷が付与される。これによって、現像ローラ４１上にトナーの薄層が形成され、現像領域へと搬送される。又、現像には寄与せず、現像ローラ４１上に更に担持されたままのトナーは、供給ローラ４３による摺擦で現像ローラ４１上から剥ぎ取られる。そして、その一部は新たに供給ローラ４３上に供給されたトナーと共に再び供給ローラ４３によって現像ローラ４１上へと供給され、残りは現像容器４２内へと戻される。

また、現像容器４２は、仕切り壁４２ｃによって上下２つの部屋に分けられている。ここで、現像ローラ４１と後述する長手搬送部材を含む下側を現像室４２ａ、後述する攪拌部材を有する上側を攪拌室４２ｂと称する。現像室４２ａと攪拌室４２ｂは、その長手方向の両端部のみに設けられた開口４２ｄ１及び４２ｄ２によってのみ繋がっている。

現像室４２ａ内には長手搬送部材である送りスクリュー４５が配置されている。スクリュー４５は、現像室４２ａ内のトナーを長手方向に搬送して、（入側）の開口４２ｄ１から落ちてきたトナーを現像室４２ａの長手方向の中央に送り出す。それと共に、スクリュー４５は、現像室４２ａ内のトナーを（出側）の開口４２ｄ２まで搬送して、再び攪拌室４２ｂに送り出す。攪拌室４２ｂ内には後述する複数の回転攪拌部と可動攪拌部を設けた攪拌部材４６が設けてあり、回転する事によってトナーを掻き揚げて攪拌する。

これらスクリュー４５と攪拌部材４６は、不図示のギアによって現像ローラ４１や供給ローラ４３と接続されている。そして、スクリュー４５及び攪拌部材４６は、画像形成時すなわち現像ローラ４１が回転している間は共に回転運動を行い、画像形成終了と共に回転が停止する構成となっている。

｛トナーカートリッジ｝
画像形成装置本体１０内において、図２、図４に示すように現像ユニット９Ｂの上方にトナーカートリッジ８が配置されている。トナーカートリッジ８には、現像剤収納部としてのトナーホッパー８１が設けられている。トナーホッパー８１内には、攪拌部材８２と、スクリュー８３と、トナー供給開口８４が設けられている。ここで、攪拌部材８２は、トナーホッパー８１内のトナーを解す。また、スクリュー８３は、トナーホッパー８２から攪拌室４２ｂ（プロセスカートリッジ９）にトナーを供給する。そして、トナー供給開口８４は、装置本体１０に装着された際に現像ユニット９Ｂの上部に設けられたトナー受け入れ開口４２ｅと一致する位置に設けられている。

攪拌部材８２とスクリュー８３はその両端が回転可能に支持されており、装置本体１０からの補給指令により回転駆動される。攪拌部材８２は基体となる回転軸８２ａに可撓性のシート部材（例えばポリエチレンテレフタレート）からなる攪拌板８２ｂで構成されている。そして、スクリュー８３の外形部は螺旋状のリブ形状となっている。一方、装置本体１０には、トナー供給制御装置（不図示）が設けられている。前記制御装置は、後述するトナー残量検知構成から情報を取得する。そして、前記制御装置は、前記情報を元にトナーカートリッジ８からプロセスカートリッジ９へのトナーの供給が必要と判断した際に指令を発する。これによって、スクリュー８３が駆動カップリング（不図示）の回転により駆動される。すると、スクリュー８３がトナー供給開口８４に向かってトナーを搬送し、トナー供給開口８４よりトナーを自由落下させる。そして、トナー受け入れ開口４２ｅを介してプロセスカートリッジ９にトナーが供給される。そして、現像容器４２内のトナー量を常に一定量に保たれる。

｛プロセスカートリッジおよびトナーカートリッジの着脱｝
次に、図３、図５乃至図９を用いて、画像形成装置本体のカートリッジ装着部の構成、画像形成装置本体に対するプロセスカートリッジ及びトナーカートリッジの着脱方法等について説明する。図５は画像形成装置本体の外観斜視図、図６は前扉を開けた状態での画像形成装置本体の外観斜視図である。そして、図７は画像形成装置本体の位置決め部を説明する外観斜視図、図８は画像形成装置本体に対するプロセスカートリッジの位置決め構成を説明する断面図である。また、図９は画像形成装置本体に対するトナーカートリッジの位置決め構成を説明する断面図である。

各カートリッジ８、９は、感光体ドラム１、帯電手段２、現像装置４、クリーニング装置７等の各プロセス部材の寿命やトナー残量等を考慮して、ある所定量の画像形成の後は、新しい物と交換される。各カートリッジ８、９を交換したり新規に装着する際に、各カートリッジ８、９は、装置本体１０に設けられたカートリッジ装着部１０Ｃに対して、感光体ドラム１の軸線方向と略平行方向に着脱される。

図６及び図７に示すように装置本体１０には、プロセスカートリッジ９の側面方向（感光体ドラムの軸線方向と直角方向）の幅以上の幅を有する挿入口が設けられている。この挿入口には、前扉１０Ｄが装置本体１０に対して回転軸（不図示）を中心に開閉可能に取り付けられている。前扉１０Ｄは、通常は、図５に示すように閉鎖されている。そして、プロセスカートリッジ９又はトナーカートリッジ８の新規な装着や交換時には、操作者が前扉１０Ｄを開放する（図６）。そして、前扉１０Ｄの開放により装着部１０Ｃが開放される。

また、図７に示すように、装置本体１０には第一内部側板１０Ｊ１および第二内部側板１０Ｊ２が設けられている。そして、第一、第二内部側板１０Ｊ１、１０Ｊ２には、装着部１０Ｃ内の装着位置へプロセスカートリッジ９をガイドするための第一Ｐ本体ガイド部１０Ｅ１と第二Ｐ本体ガイド部１０Ｆ１が設けられている。さらに、第一内部側板１０Ｊ１と第二内部側板１０Ｊ２の間には、第三内部側板１０Ｊ３が設けられている。そして、第三内部側板１０Ｊ３及び前述の第二内部側板１０Ｊ２には、それぞれ装着部１０Ｃ内の装着位置へトナーカートリッジ８をガイドするための第一Ｔ本体ガイド１０Ｅ２と第二Ｔ本体ガイド１０Ｆ２が設けられている。

また、第一側板１０Ｅ及び第二側板１０Ｆに設けられた１０Ｇ１、１０Ｇ２及び１０Ｇ３は、プロセスカートリッジ９を位置決めするための第一Ｐ位置決め部、第二Ｐ位置決め部及び第三Ｐ位置決め部である。また、装着部１０Ｃには、プロセスカートリッジ９を所定の位置に押圧するための押さえばね等の弾性部材（不図示）が配置されている。弾性部材としては、プロセスカートリッジ９のカートリッジ枠体の上面を前記第一本体位置決め部及び第二本体位置決め部方向に押圧する形式、あるいは、プロセスカートリッジ９の被位置決め部を本体位置決め部に押圧する形式のものを用いる。また、１０Ｈ１、１０Ｈ２及び１０Ｈ３は、トナーカートリッジ８を位置決めするための第一Ｔ位置決め部、第二Ｔ位置決め部及び第三Ｔ位置決め部である。また、前扉１０Ｄには、トナーカートリッジ８を所定の位置に押圧するための押さえばね等の弾性部材（不図示）が配置されている。弾性部材としては、トナーカートリッジ８のカートリッジ枠体の側面をトナーカートリッジの挿入方向からみて上流側から下流側方向に押圧する形式のものを用いる。そして、プロセスカートリッジ９又はトナーカートリッジ８を装着部１０Ｃへ装着した後に、前扉１０Ｄを閉める。これにより、プロセスカートリッジ９及びトナーカートリッジＴは、前述の押さえばねの弾性部材（不図示）の押圧により所定の位置にセットされる。

｛プロセスカートリッジの位置決め｝
次に、プロセスカートリッジ９の装置本体１０に対する位置精度を出すための構成について図６、図７及び図８を用いて説明する。

プロセスカートリッジ９の長手方向の両側面に設けられた第一エンドカバー部６１及び第二エンドカバー部６２が、装置本体１０の第一側板１０Ｅおよび第二側板１０Ｆに平行に設置されている（図８参照）。また、装置本体１０には前記第一側板１０Ｅ及び第二側板１０Ｆと直行する方向に第一内部側板１０Ｊ１及び第二内部側板１０Ｊ２が設けられている。さらにプロセスカートリッジ９を装置本体１０へ装着する際に、プロセスカートリッジ９を装着部１０Ｃへガイドするための第一Ｐ本体ガイド１０Ｅ１及び第二Ｐ本体ガイド１０Ｆ１が、第一内部側板１０Ｊ１及び第二内部側板１０Ｊ２に夫々設けられている。プロセスカートリッジ９は、感光体ドラム１の長手方向に沿って、第一Ｐ本体ガイド１０Ｅ１及び第二Ｐ本体ガイド１０Ｆ１に夫々ガイドされる第一被ガイド部６３と第二被ガイド部６４が設けられている。また、第一被ガイド部６３は、プロセスカートリッジ９の短手方向の一端側の側面（すなわちクリーニングユニット側のクリーニングユニット側壁）に設けられている。一方、第二被ガイド部６４は、プロセスカートリッジ９の短手方向の他端側の側面（すなわち現像ユニット側のクリーニングユニット側壁）に設けられている。

したがって、プロセスカートリッジ９を装着部１０ｃへ装着する際に、第一被ガイド部６３は、第一内部側板１０Ｊ１に設けられている第一Ｐ本体ガイド１０Ｅ１にガイドされる。また、第二被ガイド部６４は、第二内部側板１０Ｊ２に設けられている第二Ｐ本体ガイド１０Ｆ１にガイドされる。

また、プロセスカートリッジ９を装着部１０ｃにおいて位置決めするために、図７、図８に示すように装着部１０ｃには第一Ｐ位置決め部１０Ｇ１、第二Ｐ位置決め部１０Ｇ２及び第三Ｐ位置決め部１０Ｇ３が設けられている。プロセスカートリッジ９には第一被位置決め部６５、第二被位置決め部６６及び第三被位置決め部６７が設けられている。

第一被位置決め部６５は、感光体ドラム１と同軸線上に配置されている。そして、第一エンドカバー部６１から感光体ドラム１の長手方向外方へ突出している。第二被位置決め部６６も同様である。すなわち、感光体ドラム１と同軸線上に配置され、第二エンドカバー部６２から感光体ドラム１の外方へ突出している。なお、本実施の形態においては、第一被位置決め部６５は第一エンドカバー部６１に設けられた軸受６１ａである。その一方、第二被位置決め部６６は第二エンドカバー部６２に設けられた軸受６２ａである。これによって、回転支持と位置決めの二つの役割を兼ね持つことで感光体ドラム１の長手方向の省スペース化を実現している。なお、軸受６１ａ、６２ａは、感光体ドラム１のドラム軸６８を回転可能に支持するものである。そして、第一被位置決め部６５及び第二被位置決め部６６は、プロセスカートリッジ９が装着部１０ｃに装着される際に、第一Ｐ位置決め部１０Ｇ１及び第二Ｐ位置決め部１０Ｇ２に位置決めされる。なお、第一Ｐ位置決め部１０Ｇ１は第一側板１０Ｅに設けられている。また、第二Ｐ位置決め部Ｇ２は第二側板１０Ｆに設けられている。

これらの第一被位置決め部６５と第二被位置決め部６６による位置決めでは、装置本体１０内でプロセスカートリッジ９がその自重で回転することを抑制できない。そこで、図３、図８に示すようにプロセスカートリッジ９には、第一被位置決め部６５及び第二被位置決め部６６よりも上方で、第一エンドカバー部６１から突出する突起形状の第三被位置決め部６７を設けている。そして、装置本体１０には、第三被位置決め部６７を受けるための第三Ｐ位置決め部１０Ｇ３を第一側板１０Ｅに設けている。この第三被位置決め部６７は、樹脂製の第一エンドカバー部６１と一体成形された突起形状とすることが好ましい。また、前述したように、現像ユニット９Ｂは感光体ドラム１の長手方向と平行な方向の両側端でクリーニングユニット９Ａに対して揺動可能に結合されている。

以上のように構成することにより、クリーニングユニット９Ａは、装着部１０Ｃにおいて、第一被位置決め部６５、第二被位置決め部６６及び第三被位置決め部６７によって位置決め支持される。そして、現像ユニット９Ｂは前記クリーニングユニット９Ａを介して装置本体１０に位置決めされる。

｛トナーカートリッジの位置決め｝
次に、トナーカートリッジ８の装置本体１０に対する位置精度を出すための構成について図６、図７及び図９を用いて説明する。

トナーカートリッジ８の長手方向両端側には、第一エンドカバー部８７Ａ及び第二エンドカバー部８７Ｂが、装置本体１０の第一側板１０Ｅおよび第二側板１０Ｆに平行に設置されている（図９参照）。また、装置本体１０には第一側板１０Ｅ及び第二側板１０Ｆと直行する方向に第一内部側板１０Ｊ３及び第二内部側板１０Ｊ２が設けられている。さらにトナーカートリッジ８を装置本体１０へ装着する際に、トナーカートリッジ８を装着部１０Ｃへガイドするための第一Ｔ本体ガイド１０Ｅ２及び第二Ｔ本体ガイド１０Ｆ２が、第一内部側板１０Ｊ３及び第二内部側板１０Ｊ２に夫々設けられている。トナーカートリッジ８は、カートリッジの長手方向に対して直行する方向の側面に、第一Ｔ本体ガイド１０Ｅ２及び第二Ｔ本体ガイド１０Ｆ２に夫々ガイドされる第一被ガイド部８８と第二被ガイド部８９が設けられている。また、第一被ガイド部８８は、トナーカートリッジ８の一端側の側面（すなわち画像形成装置本体にトナーカートリッジを装着した状態でクリーニングユニット側のトナーホッパー側壁）に設けられている。一方、第二被ガイド部６４は、プロセスカートリッジ９の他端側の側面（すなわち装置本体１０にトナーカートリッジ８を装着した状態で現像ユニット側のトナーホッパー側壁）に設けられている。（図９参照）
したがって、トナーカートリッジ８を装着部１０ｃへ装着する際に、トナーカートリッジ８の第一被ガイド部８８は、第一内部側板１０Ｊ１に設けられている第一Ｔ本体ガイド１０Ｅ２にガイドされる。また、プロセスカートリッジ９の第二被ガイド部８９は、第二内部側板１０Ｊ２に設けられている第二Ｔ本体ガイド１０Ｆ２にガイドされる。

また、トナーカートリッジ８を装着部１０ｃにおいて位置決めするために、図９に示すように装着部１０ｃには穴形状の第一Ｔ位置決め部１０Ｈ１、第二Ｔ位置決め部１０Ｈ２及び第三Ｔ位置決め部１０Ｈ３が設けられている。トナーカートリッジ８にはそれぞれ第一Ｔ位置決め部１０Ｈ１、第二Ｔ位置決め部１０Ｈ２及び第三Ｔ位置決め部１０Ｈ３の穴形状に嵌合されるために突出した形状を有する第一被位置決め部９０、第二被位置決め部９１及び第三被位置決め部９２が設けられている。

第一被位置決め部９０及び第三被位置決め部９２は、トナーカートリッジ８の装着方向下流側の第一エンドカバー部８７Ａから長手方向外方へ突出している。前記第二被位置決め部９１は、トナーカートリッジ８の装着方向上流側の第二エンドカバー部８７Ｂから長手方向外方へ突出している。

そして、第一被位置決め部９０及び第三被位置決め部９２は、トナーカートリッジ８が装着部１０ｃに装着される際に、装置本体１０に設けられている第一Ｔ位置決め部１０Ｈ１及び第三Ｔ位置決め部１０Ｈ３に位置決めされる。なお、第一Ｔ位置決め部１０Ｈ１は第一側板１０Ｅに設けられている。また、第二Ｐ位置決め部Ｇ２は第二側板Ｅに設けられている。

そして、第二被位置決め部９１は、トナーカートリッジ８が装着部１０ｃに装着される際に、装置本体１０に設けられている第二Ｔ位置決め部１０Ｈ２に位置決めされる。なお、第二Ｔ位置決め部１０Ｈ２は第二側板１０Ｆに設けられている。

以上のように構成することにより、トナーカートリッジ８は、装着部１０Ｃにおいて、第一被位置決め部９０、第二被位置決め部９１及び第三被位置決め部９２によって位置決め支持される。

｛光透過式トナー残量検知｝
次に本実施例の光透過式トナー残量検知について図２、図４、図１０、図１１に基づいて説明する。図１０はプロセスカートリッジ９及びトナーカートリッジ８のトナー残量検知部を説明する断面図である。また、図１１はプロセスカートリッジ９及びトナーカートリッジ８のトナー残量検知部を説明する側面図（図１０の右方向）である。

まず、本実施例の現像容器４２のトナー循環について説明する。現像室４２ａ内のトナーは長手搬送部材としての送りスクリュー４５によって長手一方向に搬送される。そして、スクリュー４５の圧力によって（出側）の開口部４２ｄ２から攪拌室４２ｂに送られる。また、トナーカートリッジ８から供給されたトナーは、長手方向から見て同じく攪拌室４２ｂ内の（出側）の開口部４２ｄ２側に設けられたトナー受け入れ開口４２ｅから補給される。これは、攪拌室４２ｂ内での攪拌時間をとるためである。

攪拌室４２ｂに設けられた攪拌部材４６は、複数の回転攪拌部４６ａと、可動攪拌部４６ｂと、シート部４６ｃとを有する。ここで、複数の回転攪拌部４６ａは、クランク形状からでありそれぞれ回転半径が異なっている。また、可動攪拌部４６ｂは、回転攪拌部４６ａの外形よりも大きな内径をして、回転攪拌部４６ａの外周に回転攪拌部４６ａに対して可動可能な状態で取り付けられている。また、シート部４６ｃは、後述する現像容器４２に設けられた光透過窓４７Ｂ、４８Ａに付着したトナーを清掃する。そして、このシート部４６ｃは攪拌部材４６の長手の一部に設けられている。

この状態で、攪拌部材４６が不図示のギアによって駆動力を受けて回転する。この攪拌部材４６は、攪拌室４２ｂ内の偏った高さのトナーを水平にならすことは出来るが、それ以上の搬送能力は持っていない。従って、攪拌室４２ｂの回転攪拌部４６ａがどれだけ回っても（入側）の開口部４２ｄ１にトナーを積極的に搬送することはない。この場合、攪拌室４２ｂ内のトナーの動きは、（出側）に開口部４２ｄ２から送られてきたトナーとトナーカートリッジ８から補給されたトナーが攪拌室４２ｂ内で高く盛り上がり、それを攪拌部材４６が回転する事によって水平にならすことを繰り返す。これによって、徐々に攪拌室４２ｂ内に広がっていく動きとなる。この動作を繰り返す事によって最終的にトナーは（入側）の開口部４２ｄ１へと到達し、開口部４２ｄ１から現像室４２ａ内に落下する。そして、再びスクリュー４５によって現像室４２ａ内の長手中央方向に送られつつ現像ローラ４１に供給されて攪拌室４２ｂと現像室４２ａとをトナーが循環する構成となっている。

そして、現像容器４２内のトナーが消費されていくと、現像室４２ａからスクリュー４５によって開口部４２ｄ２を通って攪拌室４２ｂに搬送されてくるトナーの量が少なくなる。そのため、開口部４２ｄ２側のトナー面の高さが、開口部４２ｄ１側のトナー面の高さが相対的に低くなる。

そこで、攪拌室４２ｂには、その長手方向においてトナー受け入れ開口４２ｅと（出側）開口部４２ｄ２の間にカートリッジ光入射部たる第一光ガイド４７とカートリッジ光出射部たる第二光ガイド４８が取り付けられている。これにより、現像容器４２内のトナー量の変化を効果的に検知することができる。即ち、現像室４２ａ内のトナー量変化に対する検知の応答性を上げることができる。それと共に、トナーカートリッジ８からプロセスカートリッジ９へトナーを補給した際のプロセスカートリッジ９内のトナー量変化に対する検知の応答性を上げることが可能となる。従って、プロセスカートリッジ９内のトナー残量検知精度を向上させることができる。

そして、第一光ガイド４７は、後述するトナーカートリッジ８に設けられた第三光ガイド８６によって導かれた光を受けるための光入射部４７Ａと、プロセスカートリッジ９内に光を導くための光透過窓４７Ｂを有する。また、第二光ガイド４８は、光透過窓４８Ａと、光反射部４８Ｂと、光ガイド部４８Ｃとを有する。ここで、光透過窓４８Ａは、プロセスカートリッジ９に導かれた光をプロセスカートリッジ９の外部に光を導く。また、光反射部４８Ｂは、光透過窓によって導かれた光を光の入射方向とは異なる方向へ反射させる。光ガイド部４８Ｃは、光反射部４８Ｂによって反射された光を装置本体１０に対するプロセスカートリッジ９の挿入方向下流側へと導く。尚、光ガイド部４８Ｃは、プロセスカートリッジ９の長手方向に渡って配設されている。

また、トナーカートリッジ８のトナーホッパー８１の下方には、第三光ガイド８６がトナーホッパー８１に吊り下げる形で直接取り付けられている。そして、第三光ガイド８６は、第一側板１０Ｅに設けた発光部１０Ａから出射された光を装置本体１０に対するトナーカートリッジ８の挿入方向奥側へ導く。第三光ガイド８６は、光ガイド部８６Ａと、光反射部８６Ｂと、光入射部４７Ａと、を有する。光ガイド部８６Ａは、トナーカートリッジ８の長手方向に渡って配設されている。また光反射部８６Ｂは、光ガイド部８６Ａによって導かれた光を光の入射方向とは異なる方向へ反射させる。また、光出射部８６Ｃは、光反射部８６Ｂによって反射された光をプロセスカートリッジ９に設けられた光入射部４７Ａへ導く。そのため、光出射部８６Ｃは、光入射部４７Ａと略平行な面によって構成される。第三光ガイド８６は、トナーカートリッジ８を装置本体１０内に装着する装着方向に沿って見て、トナー供給開口８４の奥側に設けられている。更に言い換えると、第三光ガイド８６は、前記装着方向に沿って見て、トナー供給開口８４と略オーバーラップしている。このことにより本実施例においては第三光ガイド８６を効率的に配置できる。なぜなら、仮に、第三光ガイド８６をプロセスカートリッジ９（図４における第三光ガイド８６の直ぐ下の位置）に配置した場合であって、トナーカートリッジ８を装着した装置本体１０にプロセスカートリッジ９を装着する場合を想定する。この場合、第三光ガイドはトナー供給開口８４を避ける必要がある。なぜなら、プロセスカートリッジ９の着脱軌跡は、プロセスカートリッジ９が装置本体１０に位置決めされた状態よりもトナーカートリッジ８側（上側）にあるからである。即ち、プロセスカートリッジ９を着脱する際に、プロセスカートリッジ９の上部に設けられた第三ガイド８６は、より上側の移動軌跡をもつことになる。その点において、トナーカートリッジ８の下部に設けられた第三光ガイド８６の軌跡は、装置本体１０に位置決めされた状態よりも、プロセスカートリッジ９側（下側）から離れている。従って、この点において、本実施例の第三光ガイド８６はスペース効率が向上している。

一方、第一側板１０Ｅには、発光部１０Ａと受光部１０Ｂが配置されている。

つまり、発光部１０Ａからトナーカートリッジ８の挿入方向手前側へ出射された検知光Ｌは、トナーカートリッジ８の長手方向に渡って配設された第三光ガイド８６の光ガイド部８６Ａを通る。そして、検知光Ｌは、その進入方向に対して略４５°傾斜した光反射部８６Ｂで反射される。そして、光出射部８６Ｃよりプロセスカートリッジ９の第一光ガイド４７側へ出射される。この光出射部８６Ｃから第一光ガイド４７の光の進行方向は、前述した現像容器４２の当接離間動作による第一光ガイド４７の移動方向と略平行である。これにより、現像容器４２の当接位置、離間位置のいずれの位置においても検知光Ｌを効率良くとりこむことができる。

そして、第三光ガイド８６から出射された検知光Ｌがプロセスカートリッジ９に設けられた第一光ガイド４７の光入射部４７Ａに入射する。そして、検知光Ｌは、光透過窓４７Ｂから現像容器４２の攪拌室４２ｂ内部に入射される。そして、攪拌室４２ｂ内部に入射された検知光Ｌは、第二光ガイド４８の光透過窓４８Ａを通って、検知光Ｌの進入方向に対して略４５°傾斜した光反射部４８Ｂで反射される。そして、検知光Ｌは、プロセスカートリッジ９の長手方向に亘って配設された光ガイド部４８Ｃを通過してプロセスカートリッジ９の装着方向奥側へ出射される。そして、受光部１０Ｂに至り、そこで、受光部１０Ｂがどれだけの時間検知光Ｌを受光したかによってプロセスカートリッジ９内に収納されているトナーの残量を検知する。

なお、攪拌室４２ｂ内の攪拌部材４６のシート部４６ｃは、攪拌部材４６が回転した際にシート部４６ｃの先端が光透過窓４７Ｂ、４８Ａに対して０．５〜４ｍｍ程度侵入しており、光透過窓４７Ｂ、４８Ａの表面に付着したトナーを拭き取る。このような構成とすることで光透過窓４７Ｂ、４８Ａの上にトナーが被ってもシート部４６ｃによって光透過窓４７Ｂ、４８Ａの表面が清掃される。これにより、検知光Ｌが現像容器４２の攪拌室４２ｂ内を通過できる。攪拌室４２ｂ内にトナーが大量に入っている状態では、シート部４６ｃが光透過窓４７Ｂ、４８Ａの表面を清掃しても、すぐにトナーが被り、光透過窓４７Ｂ、４８Ａを遮光してしまう。そのため、検知光Ｌが攪拌室４２ｂ内を通過している時間は短い。

しかし、攪拌室４２ｂ内のトナーが消費され、残量が少なくなってくると、シート部材４６ｃが光透過窓４７Ｂ、４８Ａを清掃した後に再度トナーが被ってくるまでの間隔が開く。そのため、それに対応して検知光Ｌが攪拌室４２ｂ内を通過している時間が長くなる。このようにして光透過式トナー残量検知では、検知光Ｌが攪拌室４２ｂ内を通過している時間の長さの変化によって攪拌室４２ｂ内トナー残量を測定する。

すなわち、攪拌室４２ｂ内にトナーが大量に入っている状態だと検知光Ｌの通過している時間は短く、逆にトナーが消費された状態においては、検知光Ｌの通過している時間は長くなる。従って、攪拌室４２ｂ内のトナーが消費されて少なくなったときの検知光Ｌの通過している時間をあらかじめ閾値として設定しておく。そのため、攪拌室４２ｂ内を通過する検知光Ｌの通過している時間が閾値を越えたとき、プロセスカートリッジ９のトナーが少なくなったことをユーザーや前記トナー供給制御装置に知らせることができる。

さらに、攪拌室４２ｂ内を通過する検知光Ｌの通過している時間と、攪拌室４２ｂ内のトナーの残量とを対応させたトナー残量検知シーケンスを作成する。これにより、検知光Ｌの攪拌室４２ｂ内の通過している時間に対応して、攪拌室４２ｂ内のトナーの残量をリアルタイムでユーザーや画像形成装置本体１０のトナー制御部に告知することができる。

本実施例では、一定方向に循環する現像器の例として一成分補給系の構成で説明したが、本発明は特にこれに限定されるものではない。即ち、攪拌室に現像剤を故意にとどめて攪拌時間を長く確保するという同様の思想によって、二成分現像装置、あるいは磁性トナーによる補給現像装置に用いることも可能である。

また、本実施例の画像形成装置は、画像形成装置本体に対して感光体ドラムを介して位置決めされる現像装置に光ガイドを設けた従来の構成とは異なり、装置本体に直接位置決めされる現像剤供給容器に光ガイドが設けられている。そのため、装置本体に設けられた発光部に対しては、光ガイドを高精度に配置される。そのため、発光部から出射される検知光を効率良く光ガイドへ入射させることが可能となる。また、現像装置の姿勢に関わらず、発光部から出射される検知光の光量は殆ど減少させることなくプロセスカートリッジ内に導くことが可能となる。

また、本実施例においては、トナーカートリッジ８に第三光ガイド８６を設けることにより、画像形成装置本体内における第三光ガイド８６を精度良く位置決めすることができる。これよって、発光部１０Ａから出射される検知光を効率良く第三光ガイド８６へ入射させることができる。従って、受光部１０Ｂに達する光量を簡易な構成で確保することができる。そして、現像容器４２の姿勢に関わらず一定の光量がトナー残量検出部へ導かれる。

画像形成装置の概略説明図 プロセスカートリッジ及びトナーカートリッジの断面図 プロセスカートリッジの枠体構成の外観斜視図 現像装置の横方向から見た断面図 画像形成装置の外観斜視図 前扉を開けた状態での画像形成装置の外観斜視図 画像形成装置の位置決め部を説明する外観斜視図 画像形成装置に対するプロセスカートリッジの位置決め構成を説明する断面図 画像形成装置に対するトナーカートリッジの位置決め構成を説明する断面図 プロセスカートリッジ９及びトナーカートリッジのトナー残量検知部を説明する断面図現像装置の横方向から見た断面図 プロセスカートリッジ９及びトナーカートリッジのトナー残量検知部を説明する側面図

符号の説明

１ 感光体ドラム
２ 帯電手段
２Ａ 帯電ローラ
３ レーザー照射手段
４ 現像装置
５ 転写ローラ
６ 定着装置
７ クリーニング装置
７Ａ クリーニングブレード
８ トナーカートリッジ
９ プロセスカートリッジ
９Ａ クリーニングユニット
９Ａ１ 孔部
９Ａ２ 孔部
９Ｂ 現像ユニット
９Ｂ１ 凸部
９Ｂ２ 孔部
９Ｂ３ Ｇ被位置決め部
９Ｃ 位置決めピン
９Ｄ 結合部
９Ｅ 加圧ばね
１０ 画像形成装置本体
１０Ａ 発光部
１０Ｂ 受光部
１０Ｃ カートリッジ装着部
１０Ｄ 前扉
１０Ｅ 第一側板
１０Ｅ１ 第一Ｐ本体ガイド
１０Ｅ２ 第一Ｔ本体ガイド
１０Ｆ 第二側板
１０Ｆ１ 第二Ｐ本体ガイド
１０Ｆ２ 第二Ｔ本体ガイド
１０Ｇ１ 第一Ｐ位置決め部
１０Ｇ２ 第二Ｐ位置決め部
１０Ｇ３ 第三Ｐ位置決め部
１０Ｈ１ 第一Ｔ位置決め部
１０Ｈ２ 第二Ｔ位置決め部
１０Ｈ３ 第三Ｔ位置決め部
１０Ｊ１ 第一内部側板
１０Ｊ２ 第二内部側板
１０Ｊ３ 第三内部側板
４１ 現像ローラ
４２ 現像容器
４２ａ 現像室
４２ｂ 攪拌室
４２ｃ 仕切り壁
４２ｄ１ （入側）開口
４２ｄ２ （出側）開口
４２ｅ トナー受け入れ開口
４３ 供給ローラ
４４ ブレード
４５ スクリュー
４６ 攪拌部材
４６ａ 回転攪拌部
４６ｂ 可動攪拌部
４６ｃ シート部
４７ 第一光ガイド
４７Ａ 光入射部
４７Ｂ 光透過窓
４８ 第二光ガイド
４８Ａ 光透過窓
４８Ｂ 光反射窓
４８Ｃ 光ガイド部
６１ 第一エンドカバー部
６１ａ 軸受
６２ 第二エンドカバー部
６２ａ 軸受
６３ 第一被ガイド部
６４ 第二被ガイド部
６５ 第一被位置決め部
６６ 第二被位置決め部
６７ 第三被位置決め部
６８ ドラム軸
８１ トナーホッパー
８２ 攪拌部材
８２ａ 回転軸
８２ｂ 攪拌板
８３ スクリュー
８４ トナー供給開口
８５ トナー搬送部
８６ 第三光ガイド
８６Ａ 光ガイド部
８６Ｂ 光反射部
８６Ｃ 光出射部
８７Ａ 第一エンドカバー部
８７Ｂ 第二エンドカバー部
８７Ｂ１ 凸部
８８ 第一被ガイド部
８９ 第二被ガイド部
９０ 第一被位置決め部
９１ 第二被位置決め部
９２ 第三被位置決め部
１００ 現像装置
１０１ 現像ローラ
１０２ トナー収納部
１０３ トナー攪拌部材
１０３Ａ 棒状部材
１０３Ｂ シート部材
１０４Ａ，１０４Ｂ 第一及び第二の光ガイド
１０４Ａ１，１０４Ｂ１ 光ガイド部
１０４Ａ２，１０４Ｂ２ 光反射部
１０５Ａ，１０５Ｂ 第一及び第二の光透過窓
１０６Ａ 発光部
１０６Ｂ 受光部

Claims (11)

1. 現像剤を担持搬送する現像ローラと、現像剤を受け入れるための受け入れ開口と、を有するカートリッジを着脱可能な画像形成装置本体に着脱可能な現像剤供給容器であって、現像剤を前記カートリッジに供給するための現像剤供給容器において、
   現像剤を収納する現像剤収納部と、
   前記現像剤供給容器及び前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態で、現像剤を現像剤収納部から前記受け入れ開口へ供給するための供給開口と、
   前記現像剤供給容器及び前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態で、前記カートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検出するために、前記画像形成装置本体に設けられた発光部から発せられた光を前記カートリッジの内部に導く光ガイド部材と、
   を有することを特徴とする現像剤供給容器。
2. 前記光ガイド部材は、前記現像剤供給容器を前記画像形成装置本体に装着する装着方向に沿って見て、前記容器供給開口の奥側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像剤供給容器。
3. 前記光ガイド部材は、前記発光部から発せられた光を入射方向とは異なる方向へ屈折させるための光反射部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤供給容器。
4. 現像剤を収納する現像剤収納部と、現像剤を供給するための供給開口と、光を導く光ガイド部材とを有する現像剤供給容器を着脱可能な画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジであって、現像剤を前記現像剤供給容器から受け入れるカートリッジにおいて、
   現像剤を担持搬送する現像ローラと、
   前記カートリッジ及び前記現像剤供給容器が前記画像形成装置本体に装着された状態で、前記供給開口から現像剤を受け入れるための受け入れ開口と、
   前記カートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検出するために、前記画像形成装置本体に設けられた発光部から発せられる光を、前記光ガイド部材を介して入射させて、前記カートリッジの内部に導く光入射部と、
   前記カートリッジの内部を通過した前記光を前記画像形成装置本体に設けられた受光部へ導く光出射部と、
   を有することを特徴とするカートリッジ。
5. 前記光入射部は、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態で上面となる位置に設けられており、前記光出射部は、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態で前記カートリッジが装着される装着方向の先端に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のカートリッジ。
6. 前記光入射部は、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着される装着方向に沿って見て、前記受け入れ開口の奥側に設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載のカートリッジ。
7. 記録媒体に画像を形成するための画像形成装置において、
   （ｉ）前記画像形成装置の画像形成装置本体に設けられた発光部と、
   （ii）前記画像形成装置本体に設けられた受光部と、
   （iii）前記画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジであって、現像剤を担持搬送する現像ローラと、現像剤を受け入れるための受け入れ開口と、前記カートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検知するために光を導く光入射部、及び光出射部を有するカートリッジと、
   （iv）前記カートリッジに現像剤を供給するための、前記画像形成装置本体に着脱可能な現像剤供給容器であって、現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤供給容器が前記画像形成装置本体に装着された際に、前記現像剤収納部に収納されている現像剤を前記現像剤受け入れ開口から前記プロセスカートリッジに供給するための供給開口と、前記現像剤供給容器が前記画像形成装置本体に装着された状態で、前記カートリッジの内部に収納された現像剤の残量を検出するために、前記発光部から発せられた光を前記カートリッジの内部に導く光ガイド部材と、を有する現像剤供給容器と、
   を有し、
   前記画像形成装置本体でもって前記カートリッジ内の現像剤の残量を検出するために、前記発光部から発せられた光を前記光ガイド部材によって前記光入射部に導き、前記光入射部によって前記カートリッジの内部に導かれた前記光を前記光出射部から前記受光部に導くことを特徴とする画像形成装置。
8. 前記現像剤供給容器が前記画像形成装置本体に装着される装着方向に沿って見て、前記光ガイド部材は、前記容器供給開口の奥側に設けられたことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記光ガイド部材は、前記発光部から発せられた光を入射した方向とは異なる方向へ屈折させるための光反射部を有することを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記光入射部は、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された際に上面となる位置に設けられており、前記光出射部は、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着される装着方向の先端に設けられていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記光入射部は、前記カートリッジが前記装置本体に装着される装着方向において、前記受け入れ開口よりも奥側に設けられていることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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