JP6440400B2 - 現像剤容器、現像装置、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、静電容量の変化を検出することで現像剤量を検出する技術に関する。

電子写真画像形成装置では、現像剤（以下、トナーという）が消費された場合にユーザーに報知するためのトナー残量検出手段が設けられているものが多い。このトナー残量検出手段の一方式としては、現像容器内に配置した複数の電極間の静電容量の変化を検出して、トナー量を検出する方式がある。これらの電極の構成としては、現像剤担持体と所定の間隔をおいて電極板を配置し、現像剤担持体との間の静電容量を検出する電極板検出型の方法が一般的である。

また、トナーの残量検知精度の向上のため、特許文献１にあるように比較回路との比較を行う方法が提案されている。さらに、特許文献２にあるように比較回路を設けた上で、さらに撹拌周期を加味する方法も提案されている。

特開平９−１９００６７号公報 特開２００７−２６４６１２号公報

しかし、これらのトナー残量を検出する装置はコストが高く、更なるコスト低減が求められていた。

そこで、本発明は、現像剤を収容する現像剤容器であって、前記現像剤を撹拌するためのシート部材を有し、回転可能な撹拌部材と、前記シート部材と接触するように前記現像剤容器に配され、かつ静電容量を用いて現像剤量を検出するための導電樹脂シートと、を有し、前記導電樹脂シートの長手方向の、前記撹拌部材の回転方向における上流側の端部が、前記シート部材の長手方向の端部よりも外側に設けられている現像剤容器を提供するものである。

また、本発明は、現像剤を収容する現像剤容器であって、回転可能な回転軸と、一端が前記回転軸に固定され前記回転軸の回転に伴って前記現像剤を撹拌するシート部材と、を有する撹拌部材と、前記撹拌部材が回転する際に前記シート部材の他端と接触可能なように配置され、かつ静電容量を用いて現像剤量を検出するための導電樹脂シートと、を有し、前記導電樹脂シートは、前記撹拌部材の回転方向の上流側に位置する側面である第１の面と、現像剤と接することが可能な第２の面とを少なくとも有し、前記シート部材の前記導電樹脂シートと接触可能な前記他端は、前記回転軸の回転に伴って前記導電樹脂シートと接触する際に、前記第１の面よりも回転方向の下流側の前記第２の面から接触を開始する構成であり、前記回転軸から前記シート部材の前記導電樹脂シートと接触可能な前記他端までの撹拌距離と、前記回転軸から前記第１の面までの第１の最短距離と、前記回転軸から前記第２の面までの第２の最短距離とは、第２の最短距離＜撹拌距離＜第１の最短距離のような関係になる現像剤容器を提供するものである。

さらに、本発明は、導電樹脂シートを用いた現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供するものである。

本発明によれば、ＳＵＳ板を導電樹脂シートに置き換えることにより、コストの低減が可能になった。

実施例１に係る現像装置を有する画像形成装置の概略構成図である。 撹拌部材とアンテナ部材の長手方向における関係図である。 実施例１に係る現像装置の概略構成断面図である。 実施例１に係るトナー残量と静電容量との関係図である。 実施例１と比較例１におけるトナー残量と静電容量との関係図である。 実施例２に係る現像剤容器概略構成図である。 実施例３と比較例３におけるトナー残量と静電容量との関係図である。 撹拌部材とアンテナ部材の長手方向における関係図である。 アンテナ部材や構成部品の端部の位置関係を示す関係図である。

（実施例１）
＜画像形成装置及び画像形成プロセス説明＞
図１に本発明の画像形成装置の一実施例である電子写真方式のレーザービームプリンタの概略構成を示す。

本実施例の電子写真技術を利用した画像形成装置１２は、像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１を備えている。感光ドラム１の周囲には感光ドラム１の回転方向に沿って順に、帯電ローラ２、露光装置６、現像装置３、転写ローラ４、クリーニング装置５が配設されている。また、感光ドラム１と転写手段である転写ローラ４間に形成される転写ニップＮの転写材搬送方向の下流側には、定着装置７が配設されている。

＜画像形成装置の詳細な説明＞
本実施例にて、感光ドラム１は、アルミニウム製のドラム基体上にＯＰＣ感光層を有しており、画像形成装置本体側に設けられた駆動手段（不図示）により所定の周速で矢印方向（時計方向）に回転駆動される。

帯電手段としての帯電ローラ２は、帯電バイアス電源（不図示）から印加される帯電バイアスによって感光ドラム１を所定の極性、電位に均一に帯電する。帯電バイアスとしては、帯電ローラ２が十分に放電するＡＣ電圧Ｖｐｐを１．６ｋＶ、感光ドラム上の暗部電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧Ｖｄｃを−５６０Ｖ重畳印加する。このときの周波数は１６００Ｈｚとした。帯電バイアスの交流ＡＣ成分は、感光ドラム１、帯電ローラ２間に常に一定の電流が流れるような定電流制御を行っている。

露光装置６は、パーソナルコンピュータ（不図示）等から入力される画像情報をビデオコントローラ（不図示）によって時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザー光（露光ビームＬ）をレーザー出力部（不図示）から出力する。露光ビームＬは、帯電された感光ドラム１表面を走査露光することにより、画像情報に対応した静電潜像を形成する。本実施例では、感光ドラム上の明部電位Ｖｌが−１３０Ｖとなるように露光ビームＬを照射した。

現像装置３、電圧印加手段１５、及び現像剤残量検出手段（トナー残量検出手段）１７は、後に詳細に記述する。

転写手段としての転写ローラ４は、感光ドラム１表面に所定の押圧力で接触して転写ニップ部Ｎを形成し、転写バイアス電源（不図示）から転写バイアスが印加される。この転写バイアスにより、感光ドラム１と転写ローラ４間の転写ニップ部Ｎにて感光ドラム１表面の現像剤像（トナー像）を用紙などの転写材Ｐに転写する。

定着装置７は、内部にハロゲンヒータ（不図示）を備えた加熱ローラと加圧ローラを有している。定着ローラと加圧ローラ間の定着ニップにて転写材Ｐを挟持搬送しながら、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱、溶融、加圧して熱定着させ、画像を転写材に定着させる。定着が終了した転写材Ｐ上の画像は、画像形成装置１２外へと排出される。

クリーニング手段としてのクリーニングブレード５ａは、感光ドラム１上に転写されずに残留した現像剤（トナー）をクリーニングし、感光ドラム１は再度画像形成に供される。

尚、本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置３、クリーニングブレード５ａは、一体的にユニット化され、画像形成装置本体に着脱自在なプロセスカートリッジ１３を形成している。

＜現像装置の詳細＞
図３を用いて、現像装置３の詳細を説明する。現像装置３は、現像剤（以下、トナーＴという）を収容する現像容器３ａ、トナーＴを撹拌するシート部材１０ｂを有する撹拌部材１０を備える。また、現像剤担持体としての現像スリーブ８とマグネットローラ８ａ、トナーＴの層厚を規制する現像ブレード１１、現像剤残量（以下、トナー残量という）を検出するアンテナ部材１４、から成る。

本実施例では、トナーＴは、平均粒径７μｍの磁性１成分トナーを用いるが、非磁性トナーや２成分トナーへも応用は可能である。

撹拌部材１０は、支持棒とシート部材（以下、撹拌シートという）から成る。支持棒１０ａは、現像容器３ａに両端部を支持されており、支持棒１０ａの中心は回転軸１０ｃになる。図３に示すように時計回りに回転する。本実施例では約１秒で一回転する。撹拌シートは、厚さ１００μｍのＰＰＳシート（ポリフェニレンサルファイドシート）を用い、短手方向の端部の一方を支持棒に圧着した。また撹拌シートの長手方向の幅は２１０ｍｍとした。

現像スリーブ８は、非磁性体であるアルミニウムのスリーブ表面に中抵抗の樹脂層をコートしたものを用いる。配置は、感光ドラム１表面に対向する位置であり、現像スリーブの両端は、現像装置３の開口部に回転可能に支持されている。また、現像スリーブには、画像形成装置本体に配置された電圧印加手段１５が接続されており、印刷時に所定のタイミングでバイアスを印加している。本実施例においては、印字中にＤＣ電圧をＶｄｃ＝−４００Ｖとして、ＡＣ電圧のＶｐｐはＶｐｐ＝１４００Ｖで、周波数２０００Ｈｚの矩形波を印加する。

磁界発生手段であるマグネットローラ８ａは、現像スリーブ８中にあり、磁極Ｎ、Ｓが交互に複数個形成されている。また、回転動作を行わず常に一定の位置に保持されているため、磁極は常に同じ方向に保たれる。

現像ブレード１１は、支持板金にウレタンゴムブレードを接着固定している。支持板金は、適切にトナーＴの層厚を規制し摩擦帯電するために、現像スリーブ８に適切な当接圧で接触するように現像容器３ａに固定されている。

シール部材３ｂは、輸送時などのトナー漏れ防止のため、トナーＴが図中の領域から漏れないように現像容器３ａ内に接着されている。

現像容器３ａの内壁底面に配置されるアンテナ部材１４に、導電樹脂シートを用いた。これにより従来のＳＵＳ板よりもコストを低減することが可能になった。本実施例では、アセチルビニルアセテート（ＥＶＡ）にカーボン材料を分散させることで導電性を確保した導電樹脂シートを用いた。カーボン材料として、カーボンブラック、カーボンファイバー、グラファイトなどを用いることが可能である。また、樹脂としてＥＶＡに限らず、ポリスチレン（ＰＳ）などを用いることができる。尚、導電性を有するものであれば、ＥＶＡやカーボン材料を使用しなくとも良く、直接導電性ポリマーを用いても良い。アンテナ部材１４の固定方法は、両面テープにより現像容器３ａの内壁底面に直接貼り付ける方法を用いた。尚、固定方法については両面テープによる固定に限らず、インサート成型、塗布、２色成型等電極として枠体に固定出来る方法であれば何でも良い。

アンテナ部材１４の形状は図２（ａ）のように、長手幅２１６ｍｍ、短手幅１５ｍｍ、厚みは１００μｍの長方形のシートとした。撹拌シートが、２１０ｍｍであるので、その端部の差は６ｍｍになる。撹拌シートの端部からアンテナ部材である導電樹脂シートの端部までの長さは、０ｍｍより大きく２０ｍｍ以下であることが好ましい。さらにアンテナ部材１４としての長手端部の一方には図２（ａ）のように、現像容器３ａ外側に配置された接点（不図示）へ繋がる経路部も形成されている。本実施例では、この経路部はアンテナ部材と一体となっているが、導電性のある金属などを用いて別途現像容器３ａに取り付けても良い。また前記経路部を無くして、長方形のアンテナ部材から直接接点に繋げる構成でも良い。

ここで、図２（ａ）のように、アンテナ部材１４である導電樹脂シートの長手方向の端部が、撹拌部材の一部であるシート部材（撹拌シート）１０ｂの長手方向の端部より外側に位置している。

これは、現像容器内の内壁に電極板としての導電樹脂シートが固定され、かつ、撹拌部材のシート部材が電極板に接触して回転している場合に、考慮すべき課題が生じる可能性がある。これは、導電樹脂シート自体はＳＵＳ板と比べると強度が大きくないためである。例えば、導電樹脂シートの長手方向の端部より、シート部材の長手方向の端部が外側にある場合、長期使用されるうちに、シート部材により導電樹脂シートの長手方向の端部が繰り返し摺擦される。これにより、端部から導電樹脂シートが剥がれたり、破損したりしてしまう可能性があった。導電樹脂シートが、剥がれたり破損したりすると、正確に静電容量が検出できなくなり、トナーの残量検知の精度が低下してしまう。

そこで、アンテナ部材１４である導電樹脂シートの長手方向の端部が、撹拌部材１０の撹拌部材の一部であるシート部材（撹拌シート）１０ｂの長手方向の端部より外側に位置している構成を本実施例では採用している。

この構成を採用することにより、導電樹脂シートの剥がれや破損を低減することができる。したがって、アンテナ部材１４の剥がれや破損によるトナー残量検知の精度の低下を低減することができる。

このような導電樹脂シートの長手方向の端部とシート部材の長手方向の端部の位置関係は、図２（ａ）に限らず、図２（ｂ）、（ｃ）や図８のような位置関係でもよい。図２（ｂ）では、台形になっており、導電樹脂シートの長手方向の端部は、回転方向の上流側の上流端部と下流側の下流端部とを有する構成になっている。そして、上流端部と下流端部とが撹拌部材であるシート部材の端部よりも外側に位置する構成になっている。図２（ｃ）に示す形状でも同様の構成になっている。この場合でも本実施例と同等の効果を得ることができる。

また、それぞれの端部の位置関係は、導電樹脂シートの長手方向において、導電樹脂シートの一端部、シート部材（撹拌シート）の一端部、撹拌シートの他端部、導電樹脂シートの他端部の順番に位置していることが好ましい。

さらに、図８のように、導電樹脂シートの長手方向の端部であって、回転方向の上流側の上流端部と下流側の下流端部との間に、シート部材の端部が位置するような構成でもよい。この場合は、導電樹脂シートの剥がれを低減する観点から上流端部がシート部材端部よりも外側に位置する必要がある。また本実施例では、撹拌部材１０の撹拌シート１０ｂの先端がアンテナ部材１４である導電樹脂シートに接触する構成になっている。これにより、トナー残量が少なくなったときでも、アンテナ部材１４上にあるトナーを現像スリーブ近傍に搬送することができる。よって、撹拌シートがアンテナ部材に接触しない場合で、アンテナ部材１４上にトナーが不均一に残るようなことがない分、トナー残量検知の精度向上に有利な構成となる。本実施例では撹拌シートはアンテナ部材１４の短手方向の上流側端部から下流側端部までのすべてで接触させるようにしている。

上記構成により、現像スリーブ８近傍のトナーＴは、マグネットローラ８ａの磁界により現像スリーブ８表面に供給される。その後、現像スリーブ８表面のトナーＴは、現像ブレード１１により、層厚を最適化され摩擦帯電により電荷を付与される。電荷を付与されたトナーＴは、現像領域３１において、感光ドラム１の静電潜像をトナー像として顕像化する。

これまで現像装置について説明してきたが、現像剤量の検出に用いるだけであれば、現像剤を収容している現像剤容器に本発明を応用することも可能である。その場合、現像剤担持体である現像スリーブなどがない容器になる。

＜現像剤残量（トナー残量）検知手段）の説明＞
次に、図３を参照して、本実施例に使用される静電容量値の変化を利用したトナー残量検知手段１７について説明する。

本実施例ではトナー残量検知手段１７は、電極にバイアスを印加する電圧印加手段１５と、電極である現像スリーブ８と、対向の電極であるアンテナ部材１４と、現像剤残量検出装置（トナー残量検出装置）１８から成る。

アンテナ部材１４としての導電樹脂シートは、現像容器３ａ底面の紙面手前に配置された接点（不図示）に上述した経路部を経由して接するように配置され、画像形成装置に配置されたトナー残量検出装置１８を経由してアースに接続されている。

上記構成において、電圧印加手段１５により現像スリーブ８にバイアスを印加することで、現像スリーブ８とアンテナ部材１４間の静電容量をトナー残量検出装置１８で検出することが出来る。このとき、トナーの比誘電率が、空気の比誘電率に対して大きい為、電極間に存在するトナーの量が多くなると、検出される静電容量は大きくなる。尚、本実施例の構成では、印字中に静電容量を逐次検出する逐次残量検知を行っている。

＜現像剤量（トナー量）の算出方法＞
次に、現像剤量（以下、トナー量という）のうち残量に関する現像剤残量（以下、トナー残量という）の算出方法を、図４を用いて説明する。

図４は、本発明に係るトナー残量と静電容量との関係図である。縦軸は、トナー残量検知手段１７で検出された静電容量であり、横軸は、トナー残量である。本実施例の構成では、イニシャル時（トナー満載時：１００％）から２０％（点線Ａ）の時点までは、静電容量の変化はない。これは、トナーが十分残っているため、現像スリーブ８とアンテナ部材１４との間のトナー量が変わらないためである。トナー残量が２０％未満になると、トナー残量が減るに従い静電容量も線形に減少していく。これは、現像スリーブ８とアンテナ部材１４との間のトナー量がトナー残量に応じて変わっていることを示している。

ここで、新品時、現像スリーブ８とアンテナ部材１４との間にトナーがいない状態での静電容量Ｃ_０とトナー残量１００％（Ｆｕｌｌ）〜２０％の時の静電容量との差をΔＥ_０とした。また、画像１枚印字する間の静電容量の平均値を静電容量Ｃとして出力するようにした時、画像印字中の静電容量と現像スリーブ８とアンテナ部材１４との間にトナーがいない状態での静電容量Ｃ_０との差をΔＥとした。よって、現在のトナー残量は、以下の式（１）で計算される。
現在のトナー残量＝２０％×ΔＥ／ΔＥ_０ …式（１）
検出結果は、画像形成装置にある表示部（不図示）又は、パーソナルコンピュータのモニタ（不図示）に表示することで、利用者に伝える。

＜比較例１の構成＞
比較例１における構成は本実施例と比べて、アンテナ部材１４である導電樹脂シートと撹拌部材１０の長手位置関係が異なる。比較例１では実施例とは逆に、アンテナ部材１４の長手方向端部が、撹拌部材の撹拌シート長手方向端部より内側に位置するように、導電樹脂シートが長手幅２１６ｍｍであるのに対し、撹拌シートの長手幅は２２０ｍｍとした。したがって、撹拌シートは導電樹脂シートの角の部分に接触するようになっている。その他の構成は実施例１と同様である。

＜実施例１と比較例１での耐久試験比較＞
本実施例と比較例１の構成で実際に、トナー切れによる白抜けまでの１５０００枚の耐久試験を行った。この耐久でのアンテナ部材１４である導電樹脂シートの剥がれや破損の状態を確認しつつ、トナー残量検知精度の比較を行った。
まず、アンテナ部材１４の剥がれおよび破損の状況を表１に示す。

表１のように、本実施例の構成では問題無しであったが、比較例１の構成では１００００枚以上になるとアンテナ部材１４の剥がれ及び破損が発生した。前記剥がれとは、導電樹脂シートと現像容器３ａとを接着している両面テープが剥がれ、撹拌シートと接触するたびに導電樹脂シートの一部がめくれ上がる状態であった。また前記破損とは、導電樹脂シートが折れ曲がって、一部が欠損した状態であった。

本実施例１の構成で剥がれや破損がなかった理由は、長手位置関係が比較例１と異なり、撹拌シートが長方形の形状をした導電樹脂シートの角の部分に接触しないためだと考えられる。特に、回転方向の上流に位置する導電樹脂シートの角部である。長方形の角にあたる部分は他の部分に比べ接着性が一番弱く、繰り返し摺擦されると剥がれを引き起こしやすい。

これらより、撹拌シートの長手方向の長さが、導電樹脂シートの長手方向の長さより長い設計を行う場合には、小型の現像剤容器などに用いるなど用途が限定される。

次に耐久試験時のトナー残量出力の推移を図５に示す。本実施例の場合、トナー切れによる白抜け直前にトナー残量０％を検出することができ、トナー残量検知を正常に行うことができた。しかし比較例１の構成では、トナー残量出力がばらつくようになり、トナー切れによる白抜けよりも大幅に前にトナー残量０％を検出してしまった。

この耐久試験からも撹拌シートの長手方向の長さが、導電樹脂シートの長手方向の長さより長い設計を行う場合には、比較例１からも分かるように５０００枚程度で交換が必要な現像剤容器等を設計する必要がある。

これを静電容量Ｃ、面積Ｓ、間隔ｄ、および誘電率εの関係式Ｃ＝εＳ／ｄを用いて説明する。まず、アンテナ部材１４である導電樹脂シートが剥がれ発生した時点から、導電樹脂シートの一部がめくれ上がるたびに、現像スリーブとアンテナ部材１４までの距離ｄが短くなってしまう。よって、同じトナー残量でも静電容量Ｃが大きくなり、トナー残量出力が大きくなってしまう。

また、導電樹脂シートが折れ曲がったり欠損してしまったりすると、アンテナとしての面積Ｓが小さくなってしまうため、同じトナー残量でも静電容量Ｃが小さくなって、トナー残量出力も小さくなってしまう。このため、実際のトナー切れによる白抜け前に、トナー残量０％を検出してしまう。

以上説明してきたように、本実施例のようにアンテナ部材１４としての導電樹脂シートの長手方向端部が、撹拌部材１０の撹拌シート長手方向端部よりも外側になるような構成をとることで、アンテナ部材１４の剥がれや破損を低減することができる。したがって、アンテナ部材１４の剥がれや破損によるトナー残量検知精度の悪化を低減することができる。

尚、撹拌シートの長手幅は、なるべく現像スリーブ側にトナーを搬送させる観点から、できるだけ大きい方が良い。したがって導電樹脂シートの剥がれや破損の無い範囲で、できるだけ導電樹脂シートの長手方向端部に近付ける方が良い。

（実施例２）
本実施例では、実施例１で説明したアンテナ部材と撹拌シートの長手位置の関係とは異なり、アンテナ部材と撹拌シートが短手方向で接触する位置関係を規定することを特徴とする。この短手方向の位置関係の規定によっても、実施例１の効果と同様にアンテナ部材の剥がれや破損を低減することができ、トナー残量検知精度の悪化を低減することができる。

＜実施例２の構成＞
実施例２では、図６（ａ）に示すように導電樹脂シートの上流側端部（第１の面）６１ａと下流の面（第２の面）６１ｂを有し、上流側端部（第１の面）６１ａでなく下流の面（第２の面）６１ｂで接触する構成になっている。この構成を実現するために撹拌シートの短手側自由端幅は１０ｍｍとしている。また撹拌シートの長手幅は２２０ｍｍとした。その他の構成は実施例１と同様である。よって導電樹脂シートの長手幅は２１６ｍｍなので、導電樹脂シートよりも撹拌シートの方が長手で外側に配置されている。

また、図６（ｃ）に示すように撹拌部材の回転軸から第１の面への最短距離６０ｄ１（第１の最短距離）は、撹拌部材の回転軸から第２の面への最短距離６０ｄ２（第２の最短距離）よりも長くなっている。そして、回転軸から第２の面と接触する側の撹拌シートの端部までの撹拌距離６０ｄ３との関係は、第２の最短距離＜撹拌距離＜第１の最短距離となる。

第２の最短距離＜撹拌距離の関係は、撹拌が導電樹脂シートに接触することにより、導電樹脂シート上のトナーを撹拌し、より正確なトナー量の検出を行うことができる。
また、撹拌距離＜第１の最短距離の関係は、撹拌シートが導電樹脂シートの側面や角部に接触（衝突）することによる樹脂導電シートの剥がれや削れを低減できる。

＜比較例２の構成＞
比較例２における構成は本実施例と比べて、撹拌部材１０の短手側の自由端の幅が異なる。比較例２では実施例２とは逆に、図６（ｂ）に示すように撹拌シートの先端が、アンテナ部材１４の導電樹脂シートの上流側端部（第１の面）６１ａにすべてに接触するような構成になっている。よって撹拌シートの短手側自由端幅は１５ｍｍとなっている。その他の構成は実施例２と同様である。

＜実施例２と比較例２での耐久試験比較＞
本実施例と比較例２の構成で実際に、トナー切れによる白抜けまでの１５０００枚の耐久試験を行った。この耐久でのアンテナ部材１４である導電樹脂シートの剥がれや破損の状態を確認しつつ、トナー残量検知精度の比較を行った。
まず、アンテナ部材１４の剥がれおよび破損の状況を表２に示す。

表２のように、本実施例の構成では問題無しであったが、比較例２の構成では１００００枚以上になるとアンテナ部材１４の剥がれ及び破損が発生した。

本実施例の構成で剥がれや破損がなかった理由は、撹拌シートが、長方形の形状をした導電樹脂シートの上流端部側の角に接触しないためだと考えられる。長方形の角にあたる部分は他の部分に比べ接着性が一番弱く、繰り返し摺擦されると剥がれを引き起こしやすい。比較例２からも分かるように比較例２のような設計をする場合は、５０００枚程度で交換が必要な現像剤容器等を設計する必要がある。

耐久試験時のトナー残量出力の推移については、本実施例については図５の実施例１と同様の推移となり、正常にトナー残量検知を行うことができた。比較例２については図５の比較例１と同様となり、トナー切れによる白抜けよりも大幅に前にトナー残量０％を検出してしまった。理由は実施例１と同様であるので省略する。

以上説明してきたように、撹拌シートがアンテナ部材１４の上流側端部（第１の面）よりも下流の面（第２の面）で接触する構成にすることで、アンテナ部材１４の剥がれや破損を低減することができる。したがって、アンテナ部材１４の剥がれや破損によるトナー残量の検知精度の悪化を低減することができる。

尚、撹拌シートの短手自由端幅は、なるべく現像スリーブ側にトナーを搬送させる観点から、できるだけ大きい方が良い。したがって導電樹脂シートの剥がれや破損の無い範囲で、できるだけ導電樹脂シート回転方向の上流で厚さ方向の上方の短手上流側端部に撹拌シートの接触開始位置を近付ける方が良い。

また実施例１と実施例２を組み合わせた構成、すなわち、アンテナ部材１４の長手方向端部と短手上流側端部どちらにも撹拌部材１０の撹拌シートが接触しない構成にすることで、さらにアンテナ部材１４の剥がれや破損を低減できる構成になる。例えば実施例２の構成を、撹拌シートの長手幅を２１０ｍｍに変更するとアンテナ部材１４の長手方向端部と短手上流側端部どちらにも撹拌部材１０の撹拌シートが接触しない構成にすることができる。

（実施例３）
本実施例では、アンテナ部材として用いている導電樹脂シートが２層構造をしており、基層としてのＥＶＡシートと、表層としての導電性を持ったカーボンが分散されたウレタン系樹脂が塗られている。表層はロールコートやディップコートによって基層全域にわたって塗られているが、特に端部では塗りムラが発生し、表層端部が凹凸状になる場合がある。この場合にも、撹拌シートとの長手や短手の位置関係を規定することにより、表層端部の凹凸による剥がれや破損の発生を低減することができる。以下に具体的構成を、実施例３−１、実施例３−２として２つ記載する。

＜実施例３−１と比較例３−１の構成＞
実施例３−１と比較例３−１のアンテナ部材としての導電樹脂シートは、長手方向端部に表層の塗りムラがあり、表層端部に凹凸が発生している。長手方向端部の状態以外の構成および長手位置関係は、実施例３−１では実施例１の構成と同様であり、比較例３−１は比較例１と同様である。

＜実施例３−１と比較例３−１での耐久試験比較＞
実施例３−１と比較例３−１の構成で実際に、トナー切れによる白抜けまでの１５０００枚の耐久試験を行った。この耐久でのアンテナ部材１４である導電樹脂シートの表層剥がれの状態を確認しつつ、トナー残量検知精度の比較を行った。

まず、アンテナ部材１４の表層剥がれの状況を表３に示す。

表３のように、実施例３−１の構成では問題無しであったが、比較例３−１の構成では１００００枚以上でアンテナ部材１４の表層剥がれが発生した。ここで表層剥がれとは、表層の一部分が完全に剥離して、その部分の導電層が無くなっていることを指す。

実施例３−１の構成で剥がれがなかった理由は、撹拌シートが、導電樹脂シートの長手方向端部に接触しないためだと考えられる。比較例３−１では表層の長手方向端部に微小な凹凸に撹拌シートが繰り返し接触するため、剥がれを引き起こしやすい。

次に耐久試験時のトナー残量出力の推移を図７に示す。実施例３−１の場合、トナー切れによる白抜け直前にトナー残量０％を検出することができ、トナー残量検知を正常に行うことができた。しかし比較例３−１の構成では、トナー切れによる白抜けよりも大幅に前にトナー残量０％を検出してしまった。

この理由は、静電容量Ｃ、面積Ｓ、間隔ｄ、および誘電率εの関係式Ｃ＝εＳ／ｄにおいて、表層剥がれにより面積Ｓが小さくなるため、同じトナー残量でも静電容量Ｃが小さくなって、トナー残量出力も小さくなってしまう。このため、実際のトナー切れによる白抜け前に、トナー残量０％を検出してしまう。

比較例３−１からも分かるように比較例３−１のような設計をする場合は、５０００枚程度で交換が必要な現像剤容器等を設計する必要がある。そうすることにより、撹拌シートの繰り返し接触による剥がれがないため、トナー残量の検出精度も実施例３−１と同等になる。

＜実施例３−２と比較例３−２の構成＞
実施例３−２と比較例３−２のアンテナ部材としての導電樹脂シートは、前記撹拌部材の回転方向を短手方向とした時に、短手方向端部に表層の塗りムラがあり、表層端部に凹凸が発生している。短手方向端部の状態以外の構成および長手位置関係は、実施例３−２では実施例２の構成と同様であり、比較例３−２は比較例２と同様である。

＜実施例３−２と比較例３−２での耐久試験比較＞
実施例３−１と比較例３−１の構成で実際に、トナー切れによる白抜けまでの１５０００枚の耐久試験を行った。この耐久でのアンテナ部材１４である導電樹脂シートの表層剥がれの状態を確認しつつ、トナー残量検知精度の比較を行った。

まず、アンテナ部材１４の表層剥がれの状況を表４に示す。

表４のように、実施例３−２の構成では問題無しであったが、比較例３−２の構成では１００００枚以上でアンテナ部材１４の表層剥がれが発生した。ここで表層剥がれとは、表層の一部分が完全に剥離して、その部分の導電層が無くなっていることを指す。

実施例３−１の構成で剥がれがなかった理由は、撹拌シートが、導電樹脂シートの短手方向端部に接触しないためだと考えられる。比較例３−２では表層の短手方向端部に微小な凹凸に撹拌シートが繰り返し接触するため、剥がれを引き起こしやすい。

耐久試験時のトナー残量出力の推移は図７と同様となった。実施例３−２の場合、トナー切れによる白抜け直前にトナー残量０％を検出することができ、トナー残量検知を正常に行うことができた。しかし比較例３−２の構成では、トナー切れによる白抜けよりも大幅に前にトナー残量０％を検出してしまった。理由は、実施例３−１と比較例３−１で説明したものと同じなので省略する。

比較例３−１からも分かるように比較例３−１のような設計をする場合は、５０００枚程度で交換が必要な現像剤容器等を設計する必要がある。そうすることにより、撹拌シートの繰り返し接触による剥がれがないため、トナー残量の検出精度も実施例３−１と同等になる。

以上説明してきたように、２層構造をした導電樹脂シートの長手方向または短手方向の表層端部のどちらかが微小な凹凸が発生している場合でも、本実施例の構成を取れば、アンテナ部材１４の剥がれや破損を低減することができる。したがって、アンテナ部材１４の表層剥がれによるトナー残量検知精度の悪化を低減することができる。

尚、本実施例では２層構造の場合を述べてきたが、３層以上であっても、同様の効果を得る事ができる。

本実施例では、表層端部に凹凸ができる複数層の導電樹脂シートを用いていたが、凹凸がない導電樹脂シートでも、２層構造や３層構造など複数層の層構造を持つものを用いることができる。

また、導電樹脂シートが１層の場合でも、樹脂構造として縦や横などの方向性があるような場合には本実施例を適用できる。つまり樹脂構造の方向性により、導電樹脂シートの長手方向または短手方向の端面のどちらかが、シート切断時に微小な凹凸が発生する場合がある。この凹凸により、導電樹脂シートに剥がれや破損が起きやすい状態になっている。このようなアンテナ部材を用いた時も、実施例１および２で説明した撹拌シートとの位置関係にすれば、同様な効果を得ることができる。

＜その他の構成について＞
実施例１と２では、導電樹脂シートと撹拌シートの長手端部の関係について述べてきましたが、現像剤担持体である現像スリーブの長手方向の端部の位置も機種によっては重要になる。図９を用いて説明する。例えば、現像スリーブの長手方向の端部（ｅ２）が、導電樹脂シートの長手方向の端部（ｅ３）より外側にある方が良い場合がある。理由は現像スリーブ端部が長手方向に長いほど、その分トナー量を検知できる領域が増えて、より正確なトナー残量検知を行う事ができるからである。このような端部の位置関係を取っている場合は、多くの場合において、現像スリーブの長手方向の長さが、導電樹脂シートよりも長くなっている。

帯電部材である帯電ローラと導電樹脂シートとの端部の関係は、帯電ローラの長手方向の端部（ｅ１）が導電樹脂シートの長手方向の端部（ｅ３）より外側にある方が良い。理由は帯電ローラ端部ではドラムとのニップ付近での放電以外にも帯電ローラ端面からの放電も発生するため、放電が集中する。このため、帯電ローラ端部に対応するドラム削れ量は、その他の部分でのドラム削れ量よりも多く、ＯＰＣ感光層の膜厚が少なくなる。このようなとき帯電ローラ端部ではドラム上に正常な表面電位にすることができなくなり、トナーかぶりが発生しやすくなる事がある。このような場合、帯電ローラ端部で部分的にトナーの消費がされるようになり、導電樹脂シートと現像スリーブの間のトナー量がばらつきやすくなってしまう。この現象の影響をできるだけ受けにくくするために帯電ローラの長手方向の端部をなるべく外側にして、導電樹脂シートと現像スリーブのトナー量をできるだけ安定させることで、より正確なトナー残量検知を行うことができる。

３ 現像装置（現像手段）
３ａ 現像容器（トナー収納）
８ 現像スリーブ（現像剤担持体）
１０ 撹拌部材
１２ 画像形成装置
１３ プロセスカートリッジ
１４ アンテナ部材
１５ 電圧印加手段
１７ トナー残量検知手段
１８ トナー残量検出装置
６０ｄ１ 第１の最短距離
６０ｄ２ 第２の最短距離
６０ｄ３ 撹拌距離
６１ 導電樹脂シート
６１ａ 第１の面
６２ｂ 第２の面

Claims (19)

1. 現像剤を収容する現像剤容器であって、
   前記現像剤を撹拌するためのシート部材を有し、回転可能な撹拌部材と、
   前記シート部材と接触するように前記現像剤容器に配され、かつ静電容量を用いて現像剤量を検出するための導電樹脂シートと、を有し、
   前記導電樹脂シートの長手方向の、前記撹拌部材の回転方向における上流側の端部が、前記シート部材の長手方向の端部よりも外側に設けられていることを特徴とする現像剤容器。
2. 前記導電樹脂シートの長手方向において、前記導電樹脂シートの一端部、前記シート部材の一端部、前記シート部材の他端部、前記導電樹脂シートの他端部の順番に位置することを特徴とする請求項１記載の現像剤容器。
3. 前記導電樹脂シートの長手方向の端部と前記シート部材の長手方向の端部との距離は、０ｍｍより大きく２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤容器。
4. 前記導電樹脂シートの長手方向の端部は、前記撹拌部材の回転方向の上流側に位置する前記上流側の端部と、前記撹拌部材の下流側に位置する下流側の端部とを有し、かつ
   前記シート部材の端部が、前記導電樹脂シートの長手方向において前記上流側の端部と前記下流側の端部との間に位置することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の現像剤容器。
5. 前記導電樹脂シートの長手方向における長さが、前記シート部材の長手方向における長さよりも長いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の現像剤容器。
6. 前記導電樹脂シートは、前記撹拌部材の回転方向の上流側に位置する側面である第１の面と、現像剤と接することが可能な第２の面とを少なくとも有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の現像剤容器。
7. 前記撹拌部材は、回転可能な回転軸を有し、
   前記シート部材は、一端が前記回転軸に固定されると共に、前記回転軸が回転する際に前記導電樹脂シートと接触可能な他端を備えており、
   前記導電樹脂シートの長手方向に関する、前記撹拌部材の回転方向における前記上流側の端部が、前記シート部材の前記導電樹脂シートと接触可能な前記他端の長手方向に関する端部よりも外側に設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の現像剤容器。
8. 現像剤を収容する現像剤容器であって、
   回転可能な回転軸と、一端が前記回転軸に固定され前記回転軸の回転に伴って前記現像剤を撹拌するシート部材と、を有する撹拌部材と、
   前記撹拌部材が回転する際に前記シート部材の他端と接触可能なように配置され、かつ静電容量を用いて現像剤量を検出するための導電樹脂シートと、を有し、
   前記導電樹脂シートは、前記撹拌部材の回転方向の上流側に位置する側面である第１の面と、現像剤と接することが可能な第２の面と、を少なくとも有し、
   前記シート部材の前記導電樹脂シートと接触可能な前記他端は、前記回転軸の回転に伴って前記導電樹脂シートと接触する際に、前記第１の面よりも回転方向の下流側の前記第２の面から接触を開始する構成であり、
   前記回転軸から前記シート部材の前記導電樹脂シートと接触可能な前記他端までの撹拌距離と、前記回転軸から前記第１の面までの第１の最短距離と、前記回転軸から前記第２の面までの第２の最短距離とは、
   第２の最短距離＜撹拌距離＜第１の最短距離
   のような関係になることを特徴とする現像剤容器。
9. 枠体を有し、
   前記導電樹脂シートは、インサート成型によって前記枠体に固定されることと特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の現像剤容器。
10. 前記枠体の外側に配置された電気接点と繋がるために、前記導電樹脂シートの長手方向の端部から前記枠体の外側へ延出する経路部をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の現像剤容器。
11. 前記導電樹脂シートは、樹脂材料にカーボン材料を分散させて構成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の現像剤容器。
12. 前記樹脂材料は、アセチルビニルアセテート（ＥＶＡ）であることを特徴とする請求項１１に記載の現像剤容器。
13. 前記カーボン材料は、
    カーボンブラック、カーボンファイバー、または、グラファイトの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の現像剤容器。
14. 前記導電樹脂シートと対向する位置に静電容量を用いて現像剤量を検出するための電極を有することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の現像剤容器。
15. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の現像剤容器と、
    現像剤を担持する現像剤担持体と、を有することを特徴とする現像装置。
16. 請求項１４に記載の現像剤容器と、
    現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、
    前記電極は、前記現像剤担持体から構成されることを特徴とする現像装置。
17. 前記現像剤担持体の長手方向の端部が、前記導電樹脂シートの長手方向の端部よりも外側に設けられていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の現像装置。
18. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の現像剤容器と、請求項１５から１７のいずれか１項に記載の現像装置とのいずれか１つと、
    現像剤像を担持する像担持体と、を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
19. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の現像剤容器と、請求項１５から１７のいずれか１項に記載の現像装置と、請求項１８記載のプロセスカートリッジとのいずれか１つを有し、
    転写材に現像剤像を転写する転写手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。

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