JP6289113B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置、現像装置を備えるプロセスカートリッジ、現像装置を備える画像形成装置に関する。

プリンタ等の画像形成装置は、まず、帯電ローラ等の帯電装置によって一様に帯電された像担持体としての感光体ドラムに、選択的な露光をして静電潜像を形成する。その後、現像剤担持体としての現像スリーブを備える現像装置によって静電潜像を現像剤としてのトナーで顕像化すると共に、トナーによる像を記録メディアに転写して、画像形成を行う。また、感光体ドラム、帯電装置、現像装置、クリーニング装置等を一体構造にまとめて画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジを構成することで、トナーの補給や、寿命に達した各種部材の部品交換、メンテナンスを容易にしたものが実用化されている。

ここで、帯電装置、現像装置及びクリーニング装置の少なくとも１つと、感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能としたものをプロセスカートリッジと呼ぶ。また、現像装置を独立で画像形成装置本体に着脱可能としたものを、現像カートリッジと呼ぶ。なお、画像形成装置本体とは、画像形成装置のうちカートリッジを除いた部分をいう。

近年、画像形成装置本体の小型化、コンパクト化、構成のシンプル化、低コスト化が求められており、その中でも、画像形成装置本体の高さを抑えることがユーザーから求められている。このような装置の小型化やコンパクト化は、特に小規模オフィスやオフィスのデスクサイドに画像形成装置を設置する際に好まれる。画像形成装置本体の高さを抑えるためには、画像形成装置本体に装着するカートリッジの高さを低くすることが非常に有効な手段となる。カートリッジの高さを低くした場合であっても、カートリッジ内にトナーを充分に収容するための容積を確保する必要がある。そのためにはカートリッジのトナー収容器を薄型にし（高さを低くし）、画像形成装置本体の底面（水平方向）に対して平行に配置することが有効となる。

一方、カートリッジ方式の画像形成装置では、ユーザー自身がカートリッジを交換するため、トナーが消費された場合にユーザーに報知するために、トナーの残量を検出するトナー量検出手段が設けられているものが多い。特に、トナーの残量を逐次報知する画像形成装置は、トナーがなくなる前にユーザーが交換用カートリッジを準備できるため、メンテナンス性が向上する。

カートリッジ内のトナー量検出手段としては、カートリッジ内に配置した複数の電極間の静電容量の変化を検出することによりトナー量を検出する静電容量検出方式がある（特許文献１）。図１１を参照して、従来例のカートリッジを説明する。図１１は、特許文献１に示す従来例の静電容量検出方式を採用したカートリッジの断面図である。従来例のカートリッジは、主な構成として、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像装置３、クリーニング装置５を備えている。

そして、図１１に示すように、現像装置３のトナー収容器３ａ内にトナーＴが収容されており、トナー収容器３ａ内に、現像剤担持体としての現像スリーブ８の近傍に電極１５、電極１６が互いに対向して設けられている。また、電極１５には現像剤残量検知検出部１８が接続されている。このような構成において、電極１６に現像バイアス電源８０から交流電圧を印加することにより、電極１５に流れる電流から電極間の静電容量を測定する
ことができる。プリントによりトナーを消費すると、トナー収容器３ａ内の上部から下部へ向けてトナー量が減少し、電極間のトナーの受ける圧力が減少し、電極間のトナー量が減少し、そして電極間の静電容量が減少する。

このように、トナー収容器内のトナー量変化は静電容量変化を利用して逐次検出される。また、上記従来例では、トナー収容器３ａ内に設けられる撹拌羽１０によってトナーが現像スリーブ８側へ撹拌搬送される構成となっており、トナー容器３ａ内のトナー残量が減少すると、電極間の静電容量は撹拌周期で変動する特徴がある。

特開２００７−２３３１０３号公報

上述したようなトナー残量検出が可能なカートリッジを画像形成装置の底面（水平方向）に平行に配置してトナー収容器の高さを低くした薄型カートリッジに適用した場合、以下のような課題があった。

図１２は、上記従来例の現像装置を薄型カートリッジに適用した構成の断面図である。トナー収容器３ａ内の上方から下方へ向けてのトナー減少を検出するには、電極間に一定量のトナーが必要となる。そのため、図１２に示すようにトナー収容器３ａの断面が横長の形状となり、トナーを搬送するための撹拌羽１０が複数（図１２の構成においては、３個）必要となる。

そして、トナーが多く堆積する現像スリーブ８付近に電極を設ける必要がある。しかし、図１２（ａ）に示すように、現像スリーブ８付近に電極を設けた場合、撹拌羽１０による現像スリーブ８付近へのトナーの搬送が妨げられてしまう。

一方、トナーの搬送性を妨げないように電極１５と電極１６を配置したものを図１２（ｂ）に示す。この場合、トナー収容器３ａ内のトナーが十分に多い状態において、撹拌羽１０の矢印Ｈ１方向への回転により、電極間のトナーは矢印Ｖ１の方向に移動する。その結果、静電容量が多く検出される。一方、撹拌羽１０の矢印Ｈ２方向への回転により、電極間のトナーは矢印Ｖ２の方向に移動する。その結果、静電容量が少なく検出される。すなわち、撹拌羽１０の回転の影響により検出される静電容量が変動してしまう。このように、図１２（ｂ）に示す構成では、撹拌羽１０の回転の影響により、静電容量基準値を精度良く得られず、トナー収容器内のトナー残量％を精度良く検出できない。

上記課題に鑑みて、本発明の目的は、現像剤量の検出精度を向上させることである。

上記目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、
現像剤を収容する収容器と、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
表面に複数の孔を有するベルトを備え、前記ベルトの循環移動によって前記収容器内の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する搬送手段と、
前記収容器内の現像剤量の検出に用いられる一対の電極と、
を有し、
前記一対の電極は、前記ベルトの内面側の領域に配置されることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る現像装置は、
現像剤を収容する収容器と、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
表面に複数の孔を有するベルトを備え、前記ベルトの循環移動によって前記収容器内の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する搬送手段と、
前記収容器内の現像剤量の検出に用いられる一対の電極と、
を有し、
前記一対の電極の電極間に前記ベルトが設けられており、前記一対の電極の長手方向が前記ベルトの循環移動方向に対して平行に設けられていることを特徴とする。

また、本発明に係るプロセスカートリッジは、
画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
像担持体と、
前記像担持体に形成される静電潜像を現像する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の現像装置と、
を有することを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、
上記現像装置を着脱可能に備え、
前記一対の電極間の静電容量を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記収容器内の現像剤量を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤量の検出精度を向上させることができる。

実施例１に係る画像形成装置の構成を示す概略断面図 実施例１に係るトナー残量検出装置の概略図 トナー残量と検出電圧値の関係を示すグラフ 実施例１に係るトナー搬送装置を示す概略斜視図 搬送されるトナーの動きを模式的に示した概念図 現像装置容器内のトナー量の変化を模式的に示した概念図 実施例２に係る現像装置の内部の斜視図 実施例３に係る現像装置を示す概略断面図 比較例に係る現像装置を示す概略断面図 トナー量に対する検出電圧の推移を示したグラフ 静電容量検出方式を採用した従来例のカートリッジの断面図 薄型カートリッジに従来例の現像装置を適用した構成の断面図 トナー搬送装置の構成について説明する図 トナー搬送ベルトと一対の電極を示す図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
＜画像形成装置＞
まず、図１を参照して、実施例１に係る画像形成装置について説明する。図１は、実施例１に係る画像形成装置を示す概略断面図である。実施例１に係る画像形成装置は、像担持体としての感光体ドラム１００に対して帯電、露光、現像、転写およびクリーニングの一連の画像形成プロセスを実行して紙等の記録メディアに画像を形成する電子写真方式の画像形成装置である。

ここで、上記一連の画像形成プロセスを実行する画像形成装置は、感光体ドラム１００、帯電装置２００、潜像露光装置３００、現像装置４００、転写装置５００、クリーニン
グ装置６００を備えている。帯電装置２００は、感光体ドラム１００の表面を一様に帯電する。潜像露光装置３００は、帯電された感光体ドラム１００に対して画像テータに応じた露光を行い、感光体ドラム１００の表面に静電潜像を形成する。現像装置４００は、現像剤担持体としての現像スリーブ４０１を有している。そして、現像スリーブ４０１が感光体ドラム１００の表面に形成された静電潜像に対して、電界により現像剤（以下、トナーＴという）を供給することで現像し、現像剤像としてのトナー像を形成する。転写装置５００は、感光体ドラム１００の表面に形成された現像剤像（以下、トナー像という）を、給紙ローラ７０１によって搬送された紙等の記録メディア９００に転写する。定着装置８００は、記録メディア９００上にトナー像を定着させる。また、クリーニング装置６００は、転写後に感光体ドラム１００の表面をクリーニングする。なお、クリーニング装置６００は、感光体ドラム１に接触するクリーニングブレード６０１と、クリーニングブレード６０１によって掻き取られたトナーを回収するクリーニング容器６０２とで構成される。

画像形成装置を構成する各部材は、画像形成装置を繰り返し使用することによって消耗する。特に消耗頻度の高い消耗部材として感光体ドラム１００、トナーＴがある。実施例１の画像形成装置は、消耗した部材を容易に画像形成装置に着脱、交換可能とするためのプロセスカートリッジ構成をとる。

実施例１では、感光体ドラム１００、帯電装置２００、クリーニング装置６００との３つを一体型にし、トナーＴを収容する現像装置４００とを分離可能な構成にした二体型のプロセスカートリッジＰを構成した。プロセスカートリッジＰは更に、不揮発性の記憶手段であるメモリ７０３を備えている。また、画像形成装置本体Ａには、プロセスカートリッジＰを画像形成装置本体Ａから着脱可能とするための着脱ドア７０２が設けられている。なお、実施例１において、画像形成装置本体Ａとは、画像形成装置のうちプロセスカートリッジＰを除いた部分をいう。

＜現像装置＞
次に、実施例１に係る現像装置４００の詳細について説明する。現像装置４００は、収容器としての現像装置容器４５０に現像剤としてのトナーＴを収容している。また、現像装置４００は、現像剤担持体としての現像スリーブ４０１、現像スリーブ４０１内に内蔵されるマグネットローラ４０２、現像スリーブ４０１表面のトナーに摩擦帯電電荷を付与すると共に所定圧のトナー層を形成する現像ブレード４０３を備えている。さらに、現像装置４００は、現像装置容器４５０内（収容器内）に、トナーＴを現像スリーブ４０１に搬送する搬送手段としてのトナー搬送装置４３０を備えている。また、現像装置容器４５０内のトナー残量の測定に用いられる測定電極部材である一対の電極としての金属薄板電極（以下、第１電極４１１、第２電極４１２）を有している。

現像装置容器４５０に収容されているトナーはＴ、トナー搬送装置４３０によって現像スリーブ４０１に搬送される。そして、搬送されたトナーＴは、マグネットローラ４０２を内蔵している現像スリーブ４０１の表面に付着し、現像スリーブ４０１の回転によって搬送され、感光体ドラム１００上の静電潜像を現像する。なお、現像スリーブ４０１は、現像バイアス回路（不図示）に接続されており、交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。なお、実施例１においては、トナーＴとして磁性一成分トナーを用いた。ただし、構成によっては二成分や非磁性を用いることも可能である。

さらに、図４、図１３、図１４を参照して、実施例１に係る現像装置４００に設けられるトナー搬送装置４３０について説明する。図４は、実施例１に係るトナー搬送装置を示す概略斜視図である。図１３は、トナー搬送装置の構成を説明する図である。図１３（ａ）は、トナー搬送ベルト及び支持軸を軸線方向から見た図であり、図１３（ｂ）は、トナ
ー搬送ベルトを軸線方向の垂直方向から見た図である。図１４は、トナー搬送ベルトと一対の電極を示す図である。本実施例のトナー搬送ベルト４３１は、現像装置容器４５０内のトナーを現像スリーブ４０１へ移動するために設けられる。トナー搬送装置４３０は、無端状のトナー搬送ベルト４３１、トナー搬送ベルト４３１を循環移動（回転駆動）させるための駆動軸としてのトナー搬送ベルト駆動軸４３２、トナー搬送ベルト４３１を支えるトナー搬送ベルト回転軸４３３から構成されている。トナー搬送ベルト駆動軸４３２の外面には、トナー搬送ベルト４３１に回転駆動を与えるための駆動突起（突起部）４３４が設けられている。ここで、無端状のトナー搬送ベルト４３１の内側の面をベルト内面５０、外側の面をベルト外面６０とする。また、ベルト内面５０に囲まれる領域を内面側とし、現像装置容器４５０内の内面側以外の領域であってベルト外面６０周辺の領域を外面側とする。

トナー搬送ベルト４３１は、トナーをベルトの内外に移動させるための第１孔としての通気孔４３６ａを有している。この通気孔４３６ａを通じて、トナーがベルト内面側からベルト外面側へと移動することができ、またベルト外面側から内面側へと移動することができる。さらに、トナー搬送ベルト４３１は、トナー搬送ベルト駆動軸４３２の駆動突起４３４が係合する第２孔としての受け孔４３６ｂを有している。これら、通気孔４３６ａ、受け孔４３６ｂは複数設けられている。さらに、トナー搬送ベルト４３１には、外面６０から突出し、トナーを搬送可能なツメ部４３５が設けられている。

トナー搬送ベルト４３１の厚みは０．１ｍｍ、材質はポリエチレンテレフタレートである。また、トナー搬送ベルト駆動軸４３２及びトナー搬送ベルト回転軸４３３の外径はφ１２ｍｍであり、それぞれの軸の外周上にトナー搬送ベルト４３１は張架されている。

＜トナー残量検出＞
次に、実施例１における現像装置容器４５０内のトナー残量の検出について説明する。まず、トナー残量の検出に用いられる一対の電極としての金属平板電極（第１電極４１１、第２電極４１２）の配置について説明する。

図１に示すように、現像装置容器４５０内には、第１電極４１１及び第２電極４１２が、両電極面（電極面４１１ａ、電極面４１２ａ）が互いに平行になるように対向して配置されている。また、第１電極４１１及び第２電極４１２は、電極面４１１ａ及び電極面４１２ａの長手方向がトナー搬送ベルト駆動軸４３２の中心軸方向に平行に配置されている。また、図５に示すように、本実施例においては、第１電極４１１、第２電極４１２は、２つの支持軸間の中央よりも現像スリーブ４０１側（現像剤担持体側）に設けられている。すなわち、第１電極４１１、第２電極４１２は、トナー搬送ベルト駆動軸４３２の中心軸Ｏ２と回転軸４３３の中心軸Ｏ３の間の中央Ｏよりも現像スリーブ４０１側に設けられている。また、図１４に示すように、第１電極４１１、第２電極４１２の一部が外面側に設けられている。すなわち、第１電極４１１、第２電極４１２の長手方向の長さｓ１は、トナー搬送ベルト４３１の循環移動方向の垂直方向の長さｓ２よりも長い。

そして、電極面４１１ａ及び電極面４１２ａの長手方向の両端が、現像装置容器４５０の内壁（枠体）に固定されている。一方、長手方向と垂直方向（以下、短手方向）の両端は、重力方向の上側と下側を向いて、現像装置容器４５０の底面（下面）４５０ａと天面（上面）４５０ｂと隙間を有するように配置されている。なお、第１電極４１１及び第２電極４１２は、厚さが１ｍｍのＳＵＳ製薄板（平板）で、短手方向（上下方向）の幅は９ｍｍであり、電極面４１１ａと電極面４１２ａの間隔は１０ｍｍである。

さらに、現像装置容器４５０内のトナーの循環移動について説明する。トナー搬送ベルト４３１の表面には通気孔４３６ａがある。そのため、トナーは、重力により、トナー搬
送装置４３０の上部から通気孔４３６ａを通じて、トナー搬送装置４３０内部（トナー搬送ベルト４３１内面側）、トナー搬送装置４３０下部（現像装置容器４５０の底面４５０ａ側）へと移動可能である。

そして、第１電極４１１と第２電極４１２の両電極間の空間は上下に開口しているため、トナーはトナー搬送装置４３０上部から下部へ両電極間の空間を経由して移動することも可能である。なお、実施例１では電極の長手方向の両端を現像装置容器４５０内壁に固定する構成としたが、これに限らず、電極の端部の一方のみを現像装置容器４５０内壁に固定する構成でもよい。

ここで、図２を参照して、実施例１のトナー残量検出装置について説明する。図２は、実施例１のトナー残量検出装置の概略図である。トナー残量検出装置４２０は、現像装置４００内のトナーＴの残量を逐次検出するために電極間の静電容量を検出する検出手段である。このトナー残量検出装置４２０による検出結果に基づいて、後述する算出手段としてのトナー残量判断制御部４２６が、トナーの残量を算出する。

トナーを構成する材料の誘電率は空気に比べて大きく、第１電極４１１、第２電極４１２間に分布するトナーの量に応じて、２枚の電極間の静電容量は変化する。そのため、第１電極４１１、第２電極４１２間の静電容量を検出することにより、現像装置容器４５０内のトナー量（現像剤量）を検出することができる。

トナー残量を検出する検出用バイアスとしては、周波数５０ｋＨｚ、振幅２００Ｖの正弦波の交流電圧を用いた。また、第１電極４１１及び第２電極４１２は、プロセスカートリッジＰが画像形成装置本体Ａに装着されることで、トナー残量を検出する検出用回路４２７に電気的に接続された状態となる。

第１電極４１１及び第２電極４１２が検出用回路４２７に電気的に接続された状態において、検出用バイアス電源４２１からの検出用バイアスが、リファレンス用コンデンサ４２２と第１電極４１１にそれぞれ印加される。すると、リファレンス用コンデンサ４２２には、リファレンス用コンデンサ４２２の静電容量に応じた交流電流が流れ、第１電極４１１には、第１電極４１１と第２電極４１２の間の静電容量に応じた交流電流が流れる。その交流電流は、整流回路４２３で交流から直流に変換される。この整流回路４２３からの出力は直流電圧として、ＣＰＵ４２５のアナログデジタル変換ポートの入力端子４２４ａと入力端子４２４ｂにそれぞれ取り込まれる。

ここでリファレンス用コンデンサ４２２の静電容量は、第１電極４１１と第２電極４１２の間にトナーＴが全く無い状態の静電容量よりも、大きい容量に設定される。そして、入力端子４２４ａに入力された電圧を基準電圧として、入力端子４２４ｂに入力された電圧との差分を電極間のトナー量に応じた出力電圧としている。

電極４１１と電極４１２との間にトナーＴがより多く存在すると、電極間の静電容量はより大きくなるため、その結果出力電圧はより小さい値を示す。反対に、画像形成動作によってトナーＴが消費され、電極４１１と電極４１２との間にトナーＴが少なくなると、電極間の静電容量は小さくなるため、その結果、出力電圧はより大きい値を示す。

図３は、トナー残量とデジタル値に変換された検出電圧値の関係を示すグラフである。算出手段としてのトナー残量判断制御部４２６が、図３に示す現像装置内トナー量と検出電圧値の関係からトナー残量％を算出する。実施例１では、検出電圧Ｆをトナー残量１００％とし、検出電圧Ｅをトナー残量０％とする。検出電圧Ｆ、Ｅの間の検出電圧Ｇのトナー残量％は、以下の（式１）で算出される。

ここで、検出電圧Ｆは、現像装置４００内トナーが消費されていない満タン状態の検出電圧であり、すなわち、新品プロセスカートリッジＰを画像形成装置本体Ａに装着した時の検出電圧である。測定された検出電圧ＦはプロセスカートリッジＰに備えられたメモリ７０３に記憶される。また、検出電圧Ｅは、現像装置４００内のトナーが少なくなり、感光体ドラム１００にトナーが現像できなくなる画像白ぬけ状態での検出電圧であり、予めメモリ７０３に記憶されている。以上のようにメモリ７０３に記憶された検出電圧Ｆと検出電圧Ｅと（式１）を用いて、トナー残量判断制御部４２６が現像装置内のトナー残量％を算出する。

また、画像形成装置本体Ａには、トナー残量の情報、又は所定品位の画像形成が不可能なほどトナーが減少したことを使用者に報知する報知手段が備えられている。例えば、「トナー残り○○％」、「トナー無し」等をユーザに対して表示する。なお、実施例１では図３の領域Ａまでは検出値は大きく変化しないため、トナー残量がある程度少量となった時点から、即ち、領域Ｂから逐次の残量％をユーザーに報知する。

＜実施例１の特徴＞
次に、図４、図５を参照して、実施例１の特徴について説明する。図５は、トナー搬送ベルトによって搬送されるトナーの動きを模式的に示した概念図である。図５に示すように、実施例１においては、一対の電極は、トナー搬送ベルトの内面側の領域に配置されている。なお、図５において、トナー搬送ベルト４３１の循環移動方向をＲ４、トナー搬送ベルト４３１による現像スリーブ４０１へのトナー搬送方向をＲ５で示す。

トナー搬送ベルト駆動軸４３２は、駆動源（不図示）からの駆動力により矢印Ｒ３方向に回転可能である。そして、トナー搬送ベルト４３１は、トナー搬送ベルト駆動軸４３２の駆動突起４３４が受け孔４３６ｂに係合することにより、トナー搬送ベルト駆動軸４３２から駆動力が伝達され、矢印Ｒ４方向へ回転駆動する。このように回転駆動（循環移動）させられたトナー搬送ベルト４３１は、トナー搬送ベルト４３１の外面と現像装置容器４５０の底面４５０ａとの間に存在するトナーＴを、ツメ部４３５により現像スリーブ４０１側へと搬送する（矢印Ｒ５方向）。

図５中矢印Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は現像装置容器４５０の底面４５０ａ上に位置するトナーＴがツメ部４３５にかきとられて、ツメ部４３５と共に現像装置容器４５０の底面４５０ａ上を搬送される方向を表している。矢印Ｄ４は、ツメ部４３５によってトナー搬送ベルト４３１上面に押し上げられたトナーＴがトナー搬送ベルト４３１の外面上を、又は堆積するトナー層上部をツメ部４３５と共に搬送される方向を表している。矢印Ｄ５は、トナー搬送ベルト４３１の外面上のトナーＴ、又は堆積するトナー層上部のトナーＴが、通気孔４３６ａ又は受け孔４３６ｂを通じて、現像装置容器４５０の底面４５０ａに向けて移動する方向を表している。

このように、トナー搬送ベルト４３１の循環移動により、矢印Ｄ１〜Ｄ５のトナーの循環移動が起こり、これを繰り返すことによってトナーＴは現像装置容器４５０内の現像スリーブ４０１側に集められる。このようなトナー搬送ベルト４３１の循環移動により、実施例１に係るトナー搬送装置４３０構成は現像スリーブ４０１へ十分にトナーＴを供給している。

トナー搬送ベルト４３１の循環移動によるツメ部４３５の動きによってのみトナーＴは大きく移動するので、現像装置容器４５０内においてトナーＴが大きく動く場所はトナー搬送ベルト４３１外面付近とトナー搬送ベルト駆動軸４３２付近のみである。その他の場所のトナーＴの動きは小さく穏やかである。

そこで、実施例１に係る現像装置４００は、トナーの動きが小さく穏やかな場所であるトナー搬送ベルト４３１の内面側に、第１電極４１１、第２電極４１２を配置することを特徴とする。このように、動きが小さい領域のトナーを検出対象としてトナー量の残量検出を行うことにより検出精度を向上することができる。

図６は、画像形成動作により、トナーを消費した時の現像装置容器内のトナー量の変化を模式的に示した概念図である。図６において、トナー量の変化を理解しやすくするためにトナー搬送ベルト４３１は図示していない。図６の点線Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３は、いずれも点線に対して現像スリーブ４０１側（図６中の左側）にトナーＴがあり、点線に対してトナー搬送ベルト回転軸４３３側（図６中の右側）にトナーＴがないことを表している。つまり、点線はトナーＴで形成される斜面（以下、トナー斜面Ｚとする）を表している。点線Ｚ１はトナー量が十分に多い状態を、点線Ｚ２はトナー量が現像装置容器４５０容量の半分程度の状態を、点線Ｚ３はトナー量が少ないときの状態をそれぞれ表している。

図６に示すように、実施例１の構成においては、トナー量によらず、トナー斜面Ｚが現像装置容器４５０の底面４５０ａに対してある一定の角度を保ちながら、ある程度の形状を保つことがわかる。したがって、トナーＴを消費していくと、現像装置容器４５０の底面４５０ａに対して一定の斜面の形状を保ちながら、トナー斜面Ｚが、第１電極４１１と第２電極４１２との電極間を上から下へと通過する。

実施例１の構成においては、第１電極４１１と第２電極４１２との電極間のトナーＴは、トナー搬送ベルト４３１の循環移動に伴うトナーＴの移動の影響をほとんど受けずに単調減少し、検出される静電容量も単調減少する。したがって、実施例１の構成においては、小型化の要請により薄型カートリッジを採用した場合であっても、精度良く電極間の静電容量を検出することができ、その結果、精度良くトナー残量を検出することができる。なお、ここで、現像スリーブ４０１の中心Ｏ１から現像装置容器４５０を形成する枠体の現像スリーブ４０１側と反対側の端部までを現像装置容器４５０の幅ｗ（図５参照）とする。また、現像装置容器４５０を形成する枠体の上面４５０ｂから下面４５０ａまでを現像装置容器４５０の高さｈ（図５参照）とする。この場合、薄型のカートリッジとは高さｈに対して幅ｗの方が長いものをいう。また、本実施例の特徴的構成を適用する薄型のカートリッジとしては、現像装置容器４５０の幅ｗが高さｈに対して２〜１０倍であることが好ましく、３〜５倍であるとさらに好ましい。

（実施例２）
次に、図７を参照して、実施例２について説明する。図７は、実施例２に係る現像装置の内部の斜視図である。なお、図７において、電極の構成を示すため、トナー搬送ベルト４３１は図示していない。実施例２に係る画像形成装置は、トナー残量を検出するために用いられる電極の構成が異なることを除いて、実施例１の構成と同様のため、同一の部材については同一の符号を用いて、その説明は省略する。

図７に示すように、実施例２において、第１電極４１１及び第２電極４１２は、電極面４１１ａと電極面４１２ａとが向かい合って平行になるように配置されている。そして、第１電極４１１及び第２電極４１２の長手方向が、トナー搬送ベルト４３１の循環移動方向Ｒ４（図５参照）と平行になるように配置されている。また、第１電極４１１は、支持部材４１３を介して現像装置容器４５０の内壁（枠体）に固定されており、第２電極４１
２は、支持部材４１４を介して現像装置容器４５０の内壁に固定されている。

実施例２において、トナーを消費していったときの現像装置容器４５０内のトナー斜面Ｚは、実施例１で示した図５、図６と同様に現像装置容器４５０の底面４５０ａに対してある一定の角度を保ちながら現像スリーブ４０１に向かって移動していく。すなわち、トナー斜面Ｚは、第１電極４１１と第２電極との電極間を現像スリーブ４０１に向かって移動していく。

実施例１で示した図６のように現像装置４００内のトナーが消費されると、トナー斜面ＺはＺ１からＺ２に移動する場合、第１電極４１１と第２電極との電極間のトナー量の変化が少ない。すなわち、図３の領域Ａのようにトナー量の変化に対して検出電圧値の変化が得られない。

一方、図７に示す実施例２の構成においては、両電極の長手方向がトナー搬送ベルト４３１の循環移動方向Ｒ４（図５参照）に平行に配置されており、図６に示すようにトナー斜面ＺがＺ１からＺ２に移動する場合においても電極間のトナー量は大きく変化する。したがって、検出電圧値に大きな変化が得られるため、現像装置容器４５０内のトナーＴが十分に多い状態においても逐次トナー量を検出することが可能となる。

（実施例３）
次に、図８を参照して、実施例３について説明する。図８は、実施例３に係る現像装置を示す概略断面図である。実施例３に係る画像形成装置は、トナー残量を検出するために用いられる電極の構成が異なることを除いて、実施例１の構成と同様のため、同一の部材については同一の符号を用いて、その説明は省略する。

実施例３において、図８に示すように、第１電極４１１（一方の電極）は現像装置容器４５０の天面４５０ｂに固定されており、第２電極４１２（他方の電極）は現像装置容器４５０の底面４５０ａに固定されている。すなわち、実施例３においては、一対の電極間にトナー搬送ベルト４３１が設けられている。そして、両電極は、長手方向がトナー搬送ベルト４３１の循環移動方向Ｒ４と平行になるように、電極面４１１ａと電極面４１２ａとが互いに対向して平行に設けられている。

実施例３において、トナーＴを消費していったときの現像装置容器４５０内のトナー斜面Ｚは、実施例１と同様に底面４５０ａに対してある一定の角度を保ちながら現像装置容器４５０内を現像スリーブ４０１に向かって移動していく。すなわち、トナー斜面Ｚは、第１電極４１１と第２電極との電極間を現像スリーブ４０１に向かって移動していく。

ここで、比較例として、トナー搬送装置の代わりに攪拌羽根を備える現像装置を図９に示す。図９（ａ）、図９（ｂ）は、比較例の現像装置において、画像形成動作中のトナーＴの挙動を表したもので、図９（ａ）、図９（ｂ）いずれも現像装置容器４５０内のトナーＴの量は同量の状態である。

図１０は、実施例３と比較例の現像装置容器内のトナー量に対する検出電圧値の推移を示したグラフである。図１０の線分９１は実施例３のトナー量に対する検出電圧を表し、線分９２は比較例のトナー量に対する検出電圧値を表す。現像装置容器４５０内のトナーＴは出力紙に対して一定の印字率で出力する画像形成動作を繰り返すことでトナー量を減らしている。また、図１０の符号９３は、線分９２の一部を拡大したものを示している。そして、図１０の符号９３ａで示すトナー量と検出電圧値の関係が図９（ａ）の状態に対応しており、図１０の符号９３ｂで示すトナー量と検出電圧値の関係が図９（ｂ）の状態に対応している。

線分９１に示されるように、実施例３のトナー量に対する検出電圧値は安定している。一方、線分９２で示される比較例のトナー量に対する検出電圧は不安定でグラフの拡大部９３のように撹拌周期で検出電圧が変化している。図９（ａ）のように撹拌羽でトナーＴを現像スリーブ４０１側に寄せた状態の検出電圧値と、図９（ｂ）のようにトナーＴが現像スリーブ４０１から離れて底面４５０ａに沿って広がる状態の検出電圧値との差により撹拌周期の検出電圧変化が起きるためである。

実施例３のようにトナー搬送ベルト４３１を用いてトナーの攪拌搬送を行い、トナーの動きの小さいトナー搬送ベルト４３１の内面側の静電容量を検出する構成においては、上記比較例よりも精度良くトナーの残量を検出することができる。

なお、上記実施例１〜３の構成に限らず、本発明は、トナー量の検出に用いられる一対の電極としての第１電極４１１及び第２電極４１２が、その電極間にトナー搬送ベルト４３１の内面側の領域を含むように配置される構成であればよい。例えば、トナー搬送ベルト駆動軸４３２の軸芯が一方の電極を構成してもよい。このように、現像装置容器４５０内での撹拌移動量の少ないトナー搬送ベルト４３１の内面側の領域のトナーを検出対象とすることにより、本実施例と同様の効果を得ることができる。

４００…現像装置、４０１…現像スリーブ、４１１…第１電極、４１２…第２電極、４２０…トナー残量検出装置（検出手段）、４２６…トナー残量判断制御部（算出手段）、４３０…トナー搬送装置（搬送手段）、４３１…トナー搬送ベルト、４３６ａ…通気孔（開口部）、４３６ｂ…受け孔（開口部）、４５０…現像装置容器

Claims (10)

1. 現像剤を収容する収容器と、
   現像剤を担持する現像剤担持体と、
   表面に複数の孔を有するベルトを備え、前記ベルトの循環移動によって前記収容器内の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する搬送手段と、
   前記収容器内の現像剤量の検出に用いられる一対の電極と、
   を有し、
   前記一対の電極は、前記ベルトの内面側の領域に配置されることを特徴とする現像装置。
2. 現像剤を収容する収容器と、
   現像剤を担持する現像剤担持体と、
   表面に複数の孔を有するベルトを備え、前記ベルトの循環移動によって前記収容器内の現像剤を前記現像剤担持体へ搬送する搬送手段と、
   前記収容器内の現像剤量の検出に用いられる一対の電極と、
   を有し、
   前記一対の電極の電極間に前記ベルトが設けられており、前記一対の電極の長手方向が前記ベルトの循環移動方向に対して平行に設けられていることを特徴とする現像装置。
3. 前記ベルトを支持する２つの支持軸を有し、
   前記一対の電極は、前記２つの支持軸間の中央よりも前記現像剤担持体側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像装置。
4. 前記一対の電極の長手方向の長さが、前記ベルトの前記循環移動方向の垂直方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１又は３に記載の現像装置。
5. 前記一対の電極は、長手方向の端部が前記収容器を形成する枠体に固定されることを特徴とする請求項１、３、４のいずれか１項に記載の現像装置。
6. 前記ベルトの内面側で前記ベルトを支持する回転可能な駆動軸を有し、
   前記駆動軸は、前記孔に係合することにより、駆動力を前記ベルトに伝達して、前記ベルトを循環移動させる突起部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の現像装置。
7. 前記ベルトは、外面から突出し、前記ベルトの循環移動に伴い現像剤を搬送可能なツメ部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の現像装置。
8. 前記現像剤担持体の中心軸から、前記収容器を形成する枠体のうち前記現像剤担持体が設けられる側の反対側の端部までの長さが、前記収容器の上面から下面までの長さの２〜１０倍であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像装置。
9. 画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
   像担持体と、
   前記像担持体に形成される静電潜像を現像する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置と、
   を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
10. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像装置を着脱可能に備え、
    前記一対の電極間の静電容量を検出する検出手段と、
    前記検出手段による検出結果に基づいて、前記収容器内の現像剤量を算出する算出手段と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
    

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