JP7360613B2 - トナー収容装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー収容装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、トナー収容部内のトナー量を検知するトナー量検知手段を備えたトナー収容装置が知られている。

例えば、特許文献１には、現像スリーブの側方に配置される現像装置容器（トナー収容部）内に、互いに水平方向に並べられた２つのローラに張架されたトナー搬送ベルトが配置された現像装置が開示されている。この現像装置は、トナー搬送ベルトを循環移動させることにより現像装置容器内のトナーを水平方向に沿って現像スリーブ側へと搬送する。この現像装置では、現像装置容器の内部底面及び内部天面にそれぞれ電極部が配置されており、これらの電極部間の静電容量に基づいて現像装置容器内のトナー量を検知する静電容量検知方式を採用する。

従来のトナー収容装置には、トナー収容部内にアジテータや搬送スクリューなどの回転部材を備えたものがあり、そのトナー収容部の内部底面は当該回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲している。このような構成のトナー収容装置において、静電容量検知方式を採用する場合には、トナー量の誤検知が起きやすいという問題があった。

上述した課題を解決するために、本発明は、トナー収容部内のトナー量を検知するトナー量検知手段を備えたトナー収容装置であって、前記トナー収容部内に該トナー収容部内のトナーを搬送する回転部材を備え、前記トナー収容部の内部底面のうち前記回転部材に対向する内部底面部分は、前記回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲しており、前記トナー量検知手段は、前記トナー収容部内のトナーを上下に挟んで配置される上側電極部と下側電極部との間の静電容量に基づいて該トナー収容部内のトナー量を検知し、前記下側電極部は、前記回転部材の軸方向から見たときの前記内部底面部分の水平方向全幅にわたって配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、トナー収容部の内部底面を回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲させた構成を採用したトナー収容装置において、トナー量の誤検知を抑制することができる。

実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図。 同画像形成装置における感光体とその周囲の構成とを拡大して示す拡大構成図。 比較例１のトナー量検知手段の構成を模式的に示す説明図。 比較例２のトナー量検知手段の構成を模式的に示す説明図。 実施形態におけるトナー補給装置の構成を示す説明図。 実施形態におけるトナー量検知手段の構成を模式的に示す斜視図。 同トナー補給装置においてトナーホッパ内のトナーが偏った状態を示す説明図。 同トナー補給装置においてトナーホッパ内の内部底面最下部にトナーが残留した状態を示す説明図。 比較例２のトナー量検知手段により計測される静電容量値と、トナーホッパ内の実際のトナー量（トナー重量）とを示す実験結果を示したグラフ。 同実験で使用したＦ２トナー、ＣＥ２トナー、ＮＦトナーの３種類のトナーの加速凝集度を示すグラフ。 実施形態のトナー量検知手段により計測される静電容量値と、トナーホッパ内の実際のトナー量（トナー重量）とを示す実験結果を示したグラフ。 変形例１におけるトナー補給装置の構成を示す説明図。 変形例２におけるトナー補給装置の構成を示す説明図。 変形例３におけるトナー補給装置の構成の一例を示す説明図。 変形例３におけるトナー補給装置の構成の他の例を示す説明図。

以下、本発明を適用した電子写真方式で画像を形成する電子写真方式の画像形成装置について説明する。
まず、実施形態に係る画像形成装置の基本的な構成について説明する。
図１は、実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
同図において、本画像形成装置は、潜像担持体としての感光体１や、本体筐体５０に対して着脱可能に構成された給紙カセット１００などを備えている。給紙カセット１００の内部には、複数の記録媒体たる記録シートＳをシート束の状態で収容している。

給紙カセット１００内の記録シートＳは、給送ローラ３５の回転駆動によってカセット内から送り出されて、分離ニップを経た後に給送路４２内に至る。その後、一対の給送中継ローラ４１の搬送ニップに挟み込まれて、給送路４２内を搬送方向の上流側から下流側に向けて搬送される。給送路４２の末端付近には、一対のレジストローラ４９が配設されている。記録シートＳは、このレジストローラ４９のレジストニップに先端を突き当てた状態で搬送が一時中止される。その突き当ての際、記録シートＳのスキューが補正される。

レジストローラ４９は、記録シートＳを転写ニップで感光体１の表面のトナー像に重ね合わせ得るタイミングで回転駆動を開始して、記録シートＳを転写ニップに向けて送り出す。この際、給送中継ローラ４１が同時に回転駆動を開始して、一時中止していた記録シートＳの搬送を再開する。

本体筐体５０の上部には、画像読取部６０が取り付けられている。また、画像読取部６０には、自動原稿搬送装置６１が取り付けられている。自動原稿搬送装置６１は、原稿トレイ６１ａに載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離して画像読取部６０上のコンタクトガラスに自動給紙するものである。画像読取部６０は、自動原稿搬送装置６１によってコンタクトガラス上に搬送された原稿を読み取る。

図２は、本画像形成装置における感光体１とその周囲の構成とを拡大して示す拡大構成図である。
図中反時計回り方向に回転駆動せしめられるドラム状の感光体１の周囲には、回収スクリュー３、クリーニングブレード２、帯電ローラ４、潜像形成手段たる潜像書込装置７、現像手段たる現像装置８、転写手段たる転写ローラ１０などが配設されている。導電性ゴムローラ部を具備する帯電ローラ４は、感光体１に接触しながら回転して帯電ニップを形成している。この帯電ローラ４には、電源から出力される帯電バイアスが印加されている。これにより、帯電ニップにおいて、感光体１の表面と帯電ローラ４の表面との間で放電が発生することで、感光体１の表面が一様に帯電せしめられる。

潜像書込装置７は、ＬＥＤアレイを具備しており、感光体１の一様帯電した表面に対して、パーソナルコンピュータから入力される画像データや、画像読取部６０によって読み取った原稿の画像データに基づくＬＥＤ光による光照射を行う。感光体１の一様帯電した地肌部のうち、光照射された領域は、電位を減衰させる。これにより、感光体１の表面に静電潜像が形成される。

静電潜像は、感光体１の回転駆動に伴って、現像装置８に対向する現像領域を通過する。現像装置８は、循環搬送部や現像部を有しており、循環搬送部には、トナーと磁性キャリアとを含有する現像剤を収容している。循環搬送部は、現像ローラ８ａに供給するための現像剤を搬送する第一スクリュー８ｂや、第一スクリュー８ｂの直下に位置する独立した空間で現像剤を搬送する第二スクリュー８ｃを有している。更には、第二スクリュー８ｃから第一スクリュー８ｂへの現像剤の受け渡しを行うための傾斜スクリュー８ｄも有している。現像ローラ８ａ、第一スクリュー８ｂ、及び第二スクリュー８ｃは、互いに平行な姿勢で配設されている。これに対し、傾斜スクリュー８ｄは、それらから傾いた姿勢で配設されている。

第一スクリュー８ｂは、自らの回転駆動に伴って現像剤を同図の紙面に直交する方向における奥側から手前側に向けて搬送する。この際、自らに対向配設された現像ローラ８ａに一部の現像剤を供給する。第一スクリュー８ｂによって同図の紙面に直交する方向における手前側の端部付近まで搬送された現像剤は、第二スクリュー８ｃの上に落とし込まれる。

第二スクリュー８ｃは、現像ローラ８ａから使用済みの現像剤を受け取りながら、受け取った現像剤を自らの回転駆動に伴って同図の紙面に直交する方向における奥側から手前側に向けて搬送する。第二スクリュー８ｃによって同図の紙面に直交する方向における手前側の端部付近まで搬送された現像剤は、傾斜スクリュー８ｄに受け渡される。そして、傾斜スクリュー８ｄの回転駆動に伴って、同図の紙面に直交する方向における手前側から奥側に向けて搬送された後、同方向における奥側の端部付近で、第一スクリュー８ｂに受け渡される。

現像ローラ８ａは、筒状の非磁性部材からなる回転可能な現像スリーブと、現像スリーブに連れ回らないようにスリーブ内に固定されたマグネットローラとを具備している。そして、第一スクリュー８ｂによって搬送されている現像剤の一部をマグネットローラの発する磁力によって現像スリーブの表面で汲み上げる。現像スリーブの表面に担持された現像剤は、現像スリーブの表面に連れ周りながら、スリーブとドクターグレードとの対向位置を通過する際に、その層厚が規制される。その後、感光体１に対向する現像領域で、感光体１の表面に摺擦しながら移動する。

現像スリーブには、トナーや感光体１の地肌部電位と同極性の現像バイアスが印加されている。この現像バイアスの絶対値は、潜像電位の絶対値よりも大きく、且つ、地肌部電位の絶対値よりも小さくなっている。このため、現像領域においては、感光体１の静電潜像と現像スリーブとの間にトナーをスリーブ側から潜像側に静電移動させる現像ポテンシャルが作用する。この一方で、感光体１の地肌部と現像スリーブとの間には、トナーを地肌部側からスリーブ側に静電移動させる地肌ポテンシャルが作用する。これにより、現像領域では、感光体１の静電潜像にトナーが選択的に付着して静電潜像が現像される。

現像領域を通過した現像剤は、現像スリーブの回転に伴って、スリーブと第二スクリュー８ｃとの対向領域に進入する。この対向領域では、マグネットローラに具備される複数の磁極のうち、互いに極性の異なる２つの磁極によって反発磁界が形成されている。対向領域に進入した現像剤は、反発磁界の作用によって現像スリーブ表面から離脱して、第二スクリュー８ｃ上に回収される。

傾斜スクリュー８ｄによって搬送される現像剤は、現像ローラ８ａから回収された現像剤を含有しており、その現像剤は現像領域で現像に寄与していることからトナー濃度を低下させている。現像装置８は、傾斜スクリュー８ｄによって搬送される現像剤のトナー濃度を検知するトナー濃度センサーを具備している。トナー濃度センサーによる検知結果に基づいて、必要に応じて、傾斜スクリュー８ｄによって搬送される現像剤にトナーを補給するための補給動作を実行する。

現像装置８の上方には、トナー収容部としてのトナーホッパ９が配設されている。このトナーホッパ９は、内部に収容しているトナーを、回転軸９ａに固定された第一回転部材としてのアジテータ９ｂによって撹拌している。また、トナーホッパ９は、回転軸方向へトナーを搬送する第二回転部材としてのトナー補給スクリュー９ｃを内部に備えている。アジテータ９ｂの回転軸９ａとトナー補給スクリュー９ｃの回転軸とは、互いに略平行には位置され、かつ、互いに水平方向にずれた位置に配置されている。

トナーホッパ９の内部底面は、図２に示すように、アジテータ９ｂに対向する底面部分がアジテータ９ｂの軸方向から見たときに略円弧状に湾曲しており、また、トナー補給スクリュー９ｃに対向する底面部分もトナー補給スクリュー９ｃの軸方向から見たときに略円弧状に湾曲している。これは、トナーホッパ９の内部底面をアジテータ９ｂ及びトナー補給スクリュー９ｃの外周軌道に沿って略円弧状に湾曲させることで、トナーホッパ９内でアジテータ９ｂやトナー補給スクリュー９ｃに接触できないトナーが少なくなるようにして、トナーの搬送残り（トナー滞留）を抑制するためである。

アジテータ９ｂは、図２中反時計回り方向へ回転駆動し、回転軸９ａに対して直交する方向へトナーを搬送する。具体的には、トナーホッパ９の底面上に堆積しているトナーを、回転駆動するアジテータ９ｂにより、トナー補給スクリュー９ｃ側（図２中右側）へと搬送する。トナー補給スクリュー９ｃは、回転軸回りで回転することにより、現像装置８に連通するトナー補給路側へとトナーを回転軸方向へ搬送する。トナー補給スクリュー９ｃは、本体制御部から出力される補給動作信号に応じて回転駆動が制御され、回転駆動量に応じた量のトナーをトナー補給路を介して現像装置８の第一スクリュー８ｂに補給する。

現像によって感光体１上に形成されたトナー像は、感光体１の回転に伴って、感光体１と、転写手段たる転写ローラ１０とが当接する転写ニップに進入する。転写ローラ１０には、感光体１の潜像電位とは逆極性の帯電バイアスが印加されており、これにより、転写ニップ内には転写電界が形成されている。

上述したように、レジストローラ４９は、記録シートＳを転写ニップ内で感光体１上のトナー像に重ね合わせうるタイミングで転写ニップに向けて送り出す。転写ニップでトナー像に密着せしめられた記録シートＳには、転写電界やニップ圧の作用により、感光体１上のトナー像が転写される。

転写ニップを通過した後の感光体１の表面には、記録シートＳに転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは感光体１に当接しているクリーニングブレード２によって感光体１の表面から掻き落とされた後、回収スクリュー３により、ユニットケーシングの外に向けて送られる。ユニットケーシングから排出された転写残トナーは、廃トナー搬送装置によって廃トナーボトルに送られる。

クリーニングブレード２によってクリーニングされた感光体１の表面は、除電手段によって除電された後、帯電ローラ４によって再び一様に帯電せしめられる。感光体１の表面に当接している帯電ローラ４には、トナー添加剤や、クリーニングブレード２で除去し切れなかったトナーなどの異物が付着する。この異物は、帯電ローラ４に当接しているクリーニングローラ５に転移した後、クリーニングローラ５に当接しているスクレーパー６によってクリーニングローラ５の表面から掻き落とされる。掻き落とされた異物は、上述した回収スクリュー３の上に落下する。

図１において、感光体１と転写ローラ１０とが当接する転写ニップを通過した記録シートＳは、定着装置４４に送られる。定着装置４４は、ハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ４４ａと、これに向けて押圧される加圧ローラ４４ｂとの当接によって定着ニップを形成している。定着ニップに挟み込まれた記録シートＳの表面には、加熱や加圧の作用によってトナー像が定着せしめられる。その後、定着装置４４を通過した記録シートＳは、排紙路４５を経た後、排紙ローラ４６の排紙ニップに挟み込まれ、排紙ローラ４６により機外へ排出される。排出された記録シートＳは、本体筐体５０の上面に設けられたスタック部５１にスタックされる。

次に、本発明の特徴部分であるトナーホッパ９のトナー残量検知について説明する。
トナーホッパ９内にアジテータ９ｂやトナー補給スクリュー９ｃのような回転部材を備えたトナー補給装置（トナー収容装置）は、上述したように、トナーホッパ９の内部底面を当該回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲させた構成を採用する。このような構成においては、図３に示すように内部底面上のトナーが、回転部材の軸方向から見たときの水平方向（以下「横方向」という。）片側に偏ったり、内部底面上のトナーが当該横方向に波打ったりして、当該横方向におけるトナーの嵩が一定ではなく不規則に変化し得る。そのため、図３に示す比較例１のように、トナー収容部の内部底面上の横方向一部分に堆積しているトナーだけしか検知できないようなトナー量検知手段では、当該構成におけるトナー量を正確に検知することが困難である。

すなわち、図３に示す比較例１のトナー量検知手段は、トナーホッパ９内のトナーを上下に挟んで配置される上側電極部９ｄ’と下側電極部９ｅ’との間の静電容量に基づいてトナーホッパ９内のトナー量を検知するものである。この構成では、図３に示すように、下側電極部９ｅ’がトナーホッパ９の横方向における内部底面の一部分だけに設けられている。そのため、トナーホッパ９内のトナーＴが図３に示すように横方向片側に偏った状態になると、トナーホッパ９内にはトナーＴがまだ十分に残っているにもかかわらず、上側電極部９ｄ’と下側電極部９ｅ’との間にはトナーが存在しなくなるためにトナー残量がなくなったと誤検知してしまう。

また、トナー収容部の内部底面上の横方向一部分に堆積しているトナーだけしか検知できないようなトナー量検知手段は、図４に示す比較例２のような構成の場合も、当該構成におけるトナー量を正確に検知することが困難である。

すなわち、この比較例２のトナー量検知手段も、トナーホッパ９内のトナーを上下に挟んで配置される上側電極部９ｄ’と下側電極部９ｅ’との間の静電容量に基づいてトナーホッパ９内のトナー量を検知するものである。この構成では、図４に示すように、下側電極部９ｅ’がトナーホッパ９の横方向における内部底面の一部分（最下部）だけに設けられている。トナーホッパ９の内部底面最下部には、トナーＴが残留しやすいため、図４に示すように、トナーホッパ９内にはトナーＴがほとんど残っていないにもかかわらず、上側電極部９ｄ’と下側電極部９ｅ’との間にはトナーＴが存在しているので、トナー残量がまだ有ると誤検知してしまう。

図５は、本実施形態におけるトナー補給装置（トナー収容装置）の構成を示す説明図である。
本実施形態においては、トナーホッパ９内の内部底面上のトナーＴが横方向片側に偏ったり、内部底面上のトナーＴが横方向に波打ったりして、横方向におけるトナーの嵩が一定ではなく不規則に変化し得る構成であっても、トナーホッパ９内のトナー量の誤検知を抑制できる構成を提供する。具体的には、図５に示すように、トナーホッパ９内のトナーＴを上下に挟んで配置される上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間の静電容量に基づいてトナーホッパ９内のトナー量を検知するトナー量検知手段を用い、その下側電極部９ｅをトナーホッパ９の内部底面の横方向全域にわたって当該内部底面に沿うように配置する。

これにより、トナーホッパ９の横方向の全体にわたる静電容量に基づいてトナー量を検知することができるので、横方向におけるトナーの嵩が一定ではなく不規則に変化するような場合でも、その影響を受けずにトナー量を検知することができる。

上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅは、導電性部材であれば特に制限はなく、本実施形態では厚さ１［ｍｍ］の鉄製板材を用いている。上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅは、図５に示すように、それぞれの端部にシールド線９ｈがネジ９ｇによって固定されており、シールド線９ｈを介して静電容量検出回路９ｆに接続されている。上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅは、いずれも、トナーホッパ９の外部に張り出した部分が設けられており、その部分にシールド線９ｈがネジ止めされる。

本実施形態において、アジテータ９ｂには、例えば、長さ１２［ｍｍ］の部材を半径３［ｍｍ］の回転軸９ａで支持する構成を採用できる。また、トナー補給スクリュー９ｃには、例えば、半径（回転中心からスクリュー外周部までの長さ）が５［ｍｍ］のスクリュー部材を採用できる。

本実施形態の上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅは、図５に示すように、トナーホッパ９の壁部外面に取り付けられている。このように上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅをトナーホッパ９の外部に設けることで、アジテータ９ｂやトナー補給スクリュー９ｃが上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅに接触しないので、上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅ上に摩擦熱等によるトナー凝集が生じることはない。また、上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅをトナーホッパ９の内部に設ける場合よりも、組み立て性が良いという利点もある。

図６は、本実施形態におけるトナー量検知手段の構成を模式的に示す斜視図である。
本実施形態の上側電極部９ｄは、トナーホッパ９の上面が平面であるため、これに合わせて平板の形状となっている。一方、下側電極部９ｅは、トナーホッパ９の内部底面の全幅（横方向全域）にわたって当該内部底面（湾曲面）に沿うように、湾曲板形状となっている。本実施形態においては、例えば、アジテータ９ｂに対向する内部底面部分に沿って配置される電極部分９ｅ１は、曲率半径が１８［ｍｍ］の円弧状の湾曲板形状であり、トナー補給スクリュー９ｃに対向する内部底面部分に沿って配置される電極部分９ｅ２は、曲率半径が８［ｍｍ］の円弧状の湾曲板形状である。

次に、本実施形態におけるトナーホッパ９内のトナー残量を算出する方法について説明する。
本実施形態では、上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間の静電容量を、静電容量検出回路９ｆによって計測する。静電容量の計測方法は一般的な方法でよく、本実施形態では、定電圧・電流を電極間に印加して、充電到達ポイントの時間と電圧・電流との関係から静電容量を測定する充電法により計測する。ここで計測される静電容量は、上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間の誘電率によって変化する。そして、空気に対して誘電率が高いトナーＴの量が変化すると、誘電率が変化することになるので、上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間の静電容量の計測結果から、上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間に存在するトナーの量を検知することができる。

本実施形態では、下側電極部９ｅがトナーホッパの横方向全域にわたって配置されていることから、少なくともトナー残量がある程度少なくなった状態においては、トナーホッパ９内のトナー全体が上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間に存在することになる。そのため、図７に示すように横方向におけるトナーの嵩が一定ではなく不規則に変化しても、上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間に存在するトナー量が変動することはなく、そのため上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間の静電容量も変化しないので、トナーホッパ９内のトナー量を誤検知なく正確に検知することができる。

また、本実施形態のように、下側電極部９ｅがトナーホッパの横方向の全域にわたって配置されていれば、図８に示すように、トナーホッパ９の内部底面最下部にトナーＴが残留した状況になっても、トナーホッパ９内のトナー量を誤検知なく正確に検知することができる。

図９は、図４に示した比較例２のトナー量検知手段により計測される静電容量値と、トナーホッパ９内の実際のトナー量（トナー重量）とを示す実験結果を示したグラフである。
この実験では、Ｆ２トナー、ＣＥ２トナー、ＮＦトナーの３種類のトナーを使用した。それぞれの粉体特性である加速凝集度は、図１０に示すとおりである。加速凝集度が低いほど流動性が高く、サラサラしたトナーであることを示す。

また、本実験では、トナー補給スクリュー９ｃ及びアジテータ９ｂを、それぞれ高ｄｕｔｙ条件と低ｄｕｔｙ条件の２条件で駆動した。高ｄｕｔｙ条件は、０．２秒間ＯＮした後に０．１秒間ＯＦＦにするという駆動パターンを繰り返す条件であり、低ｄｕｔｙ条件は、０．２秒間ＯＮした後に１９．８秒間ＯＦＦにするという駆動パターンを繰り返す条件である。図９において、高ｄｕｔｙ条件の結果は点線で示し、低ｄｕｔｙ条件の結果は実線で示す。

図９に示すように、いずれのトナー条件、駆動条件も、トナーホッパ９内の実際のトナー量（トナー重量）が２［ｇ］であるにもかかわらず、静電容量値は０．６５［ｐＦ］を示し、トナー量が十分に有ると誤検知されている。これは、図４に示す比較例２では、トナーホッパ９の内部底面最下部にトナーＴが局所的に残留したため、トナーホッパ９内にトナーＴがほとんど残っていないにもかかわらず、トナー残量がまだ有ると誤検知してしたものである。この場合、トナーボトルからトナーホッパ９へのトナー補給が行われないため、ベタ画像を印刷したところトナーが足りなくて濃度かすれの画像品質問題を起こしてしまった。

また、図９中矢印で示すように、計測された静電容量値が同じ０．６９［ｐＦ］であっても、駆動条件の違いにより、最大で約３［ｇ］のバラツキが生じることが確認された。すなわち、駆動条件の違い（駆動時間割合の違い）で、同じ静電容量値に対するトナーホッパ９内のトナー量が変わってしまうのでは、正確なトナー量検知を実現することはできず、トナーボトルからトナーホッパ９への過補給や、必要量補給できないという問題を起こしてしまう。

図１１は、本実施形態のトナー量検知手段により計測される静電容量値と、トナーホッパ９内の実際のトナー量（トナー重量）とを示す実験結果を示したグラフである。
図１１に示すように、トナー条件、駆動条件の違いによる、トナーホッパ９内の実際のトナー量（トナー重量）に対する静電容量値のズレが少ないことがわかる。したがって、正確なトナー量検知を実現することはできており、トナーボトルからトナーホッパ９への過補給や、必要量補給できないという問題を起こすことはない。

なお、本実施形態では、トナー重量が２［ｇ］以下になったことが検知されたときに、トナーホッパ９内のトナーが無いと判定し、トナーボトルからトナーホッパ９へトナーを補給する信号を出力する制御内容となっている。したがって、Ｆ２トナーやＮＦトナーのときは静電容量値が０．６５［ｐＦ］以下になったときに、ＣＥ２トナーのときは静電容量値が０．６３［ｐＦ］以下になったときに、トナーホッパ９内のトナー無しと判定する。

〔変形例１〕
次に、上述した実施形態におけるトナー量検知手段の一変形例（以下、本変形例を「変形例１」という。）について説明する。
図１２は、本変形例１におけるトナー補給装置（トナー収容装置）の構成を示す説明図である。
上述した実施形態では、上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅをトナーホッパ９の外部に設けた構成であったが、本変形例１では、上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅをトナーホッパ９の内部に設けた構成である。以下、上述した実施形態との相違点の中心に説明する。

本変形例１の上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅも、上述した実施形態と同じく厚さ１［ｍｍ］の鉄製板材を用い、これらをトナーホッパ９の内部底面及び内部天面に取り付けている。そのため、アジテータ９ｂの長さは、上述した実施形態よりも短い１０［ｍｍ］とし、アジテータ９ｂが下側電極部９ｅに当たらないように設計した。これは、下側電極部９ｅ上にトナー凝集が生じないようにするためである。

本変形例１のように、トナーホッパ９の内部に上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅを設けることで、上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの距離を短くでき、出力感度が上がるため、Ｓ／Ｎ比が改善される。上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間にトナーホッパ９の壁部（ここでは樹脂材料）が存在しなくなるので、当該壁部（樹脂）の誘電率を考慮せずに済むため、上述した実施形態よりも、トナーホッパ９内のトナー量をより正確に検知することが可能となる。

なお、本変形例１では、上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅの両方をトナーホッパ９の内部に設けた例であるが、上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅのいずれか一方をトナーホッパ９の内部に設けた例であってもよい。

〔変形例２〕
次に、上述した実施形態におけるトナー量検知手段の他の変形例（以下、本変形例を「変形例２」という。）について説明する。
図１３は、本変形例２におけるトナー補給装置（トナー収容装置）の構成を示す説明図である。
上述した実施形態では、上側電極部９ｄがトナーホッパ９の天面外壁面に設けられる板状部材であったが、本変形例２では、アジテータ９ｂを支持する回転軸９ａを上側電極部９ｄとした構成である。以下、上述した実施形態との相違点の中心に説明する。なお、本変形例２の下側電極部９ｅは、上述した変形例１と同様に、トナーホッパ９の内部に配置した構成となっている。

上述した実施形態や変形例１のように、上側電極部９ｄ及び下側電極部９ｅがトナーホッパ９の壁面上に配置される構成においては、トナーホッパ９の壁部（樹脂）が温度や湿度の変化によって膨張や収縮を行い、これに伴って上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの距離が変動し得る。そのため、温度や湿度が変化し得る状況においては、温度や湿度の変化に伴って計測される静電容量値に変動が生じ、正確なトナー量検知が難しいことがある。

本変形例２においては、上側電極部９ｄを構成する回転軸９ａがトナーホッパ９の壁部（樹脂）に設けられていない。そのため、トナーホッパ９の壁部（樹脂）が温度や湿度の変化によって膨張や収縮を行っても、これにより回転軸９ａの位置が変位することはない。そのため、温度や湿度が変化し得る状況においても、上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの距離変動が小さくて済み、温度や湿度の変化に伴って計測される静電容量値に変動が少なく、より正確なトナー量検知が可能となる。

〔変形例３〕
次に、上述した実施形態におけるトナー量検知手段の更に他の変形例（以下、本変形例を「変形例３」という。）について説明する。
図１４は、本変形例３におけるトナー補給装置（トナー収容装置）の構成を示す説明図である。
上述した実施形態では、トナーホッパ９内に配置される２つの回転部材であるアジテータ９ｂとトナー補給スクリュー９ｃのそれぞれに対向する内部底面部分の両方にわたって、下側電極部９ｅが配置されているが、本変形例３では、そのうちのアジテータ９ｂに対向する内部底面部分だけに下側電極部９ｅ１を配置し、トナー補給スクリュー９ｃに対向する内部底面部分には下側電極部９ｅ２を配置しない構成とした。以下、上述した実施形態との相違点の中心に説明する。

本変形例３の構成によれば、トナー補給スクリュー９ｃに対向する内部底面部分上のトナー量に影響を受けずに、アジテータ９ｂに対向する内部底面部分上のトナー残量を正確に検知することができる。

なお、図１５に示すように、トナー補給スクリュー９ｃに対向する内部底面部分だけに下側電極部９ｅ２を配置し、アジテータ９ｂに対向する内部底面部分には下側電極部９ｅ１を配置しない構成としてもよい。この場合には、アジテータ９ｂに対向する内部底面部分上のトナー量に影響を受けずに、トナー補給スクリュー９ｃに対向する内部底面部分上のトナー残量を正確に検知することができる。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［第１態様］
第１態様は、トナー収容部（例えばトナーホッパ９）内のトナー量を検知するトナー量検知手段（例えば上側電極部９ｄ、下側電極部９ｅ、静電容量検出回路９ｆ）を備えたトナー収容装置（例えばトナー補給装置）であって、前記トナー収容部内に回転部材（例えばアジテータ９ｂやトナー補給スクリュー９ｃ）を備え、前記トナー収容部の内部底面は、前記回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲しており、前記トナー量検知手段は、前記トナー収容部内のトナーを上下に挟んで配置される上側電極部９ｄと下側電極部９ｅとの間の静電容量に基づいて該トナー収容部内のトナー量を検知し、前記下側電極部は、前記回転部材の軸方向から見たときの前記内部底面の水平方向全幅（横方向全域）にわたって配置されていることを特徴とするものである。
トナー収容部内に回転部材を備えたトナー収容装置では、トナー収容部内で回転部材に接触できないトナーが少なくなるように、トナー収容部の内部底面を当該回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲させた構成を採用する。このような回転部材を備えた構成においては、内部底面上のトナーが横方向片側に偏ったり、内部底面上のトナーが横方向に波打ったりして、横方向におけるトナーの嵩が一定ではなく不規則に変化し得る。そのため、トナー収容部の内部底面上の横方向一部分に堆積しているトナーだけしか検知できないようなトナー量検知手段では、当該構成におけるトナー量を正確に検知することが困難である。
本態様においては、このような構成でもトナー量を正確に検知するために、トナー収容部内のトナーを上下に挟んで配置される上側電極部と下側電極部との間の静電容量に基づいてトナー収容部内のトナー量を検知するトナー量検知手段を用い、その下側電極部をトナー収容部の内部底面の横方向全域にわたって配置した。これにより、トナー収容部の横方向の全体にわたる静電容量に基づいてトナー量を検知することができ、横方向におけるトナーの嵩が一定ではなく不規則に変化するような場合でも、その影響を受けずにトナー量を検知することができる。

［第２態様］
第２態様は、第１態様において、前記上側電極部及び前記下側電極部の少なくとも一方は、前記トナー収容部の内部に配置されていることを特徴とするものである。
これによれば、前記変形例１で説明したとおり、トナー収容部の外部に配置する構成よりも、上側電極部と下側電極部との距離を短くでき、また、上側電極部と下側電極部との間にトナー収容部の壁部をなるべく介在させないことにより、トナー収容部内のトナー量をより正確に検知することが可能となる。

［第３態様］
第３態様は、第１又は第２態様において、前記上側電極部は、前記回転部材の回転軸９ａであることを特徴とするものである。
トナー収容部の壁面上に上側電極部を設ける構成であると、トナー収容部の壁部が温度や湿度の変化によって膨張や収縮を行うことで、上側電極部の位置が変位して上側電極部と下側電極部との距離が変動するため、温度や湿度の変化に伴って静電容量が変動してしまい、正確なトナー量検知が困難となる。
本態様によれば、トナー収容部の壁部が温度や湿度の変化によって膨張や収縮を行っても変位しにくい回転部材の回転軸９ａを、上側電極部として用いるので、温度や湿度が変化し得る状況においても、上側電極部と下側電極部との距離変動が小さくて済み、温度や湿度の変化に伴って計測される静電容量に変動が少なく、より正確なトナー量検知が可能となる。

［第４態様］
第４態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記トナー収容部内には、回転軸９ａに対して直交する方向へトナーを搬送する第一回転部材（例えばアジテータ９ｂ）と、回転軸方向へトナーを搬送する第二回転部材（例えばトナー補給スクリュー９ｃ）とが、互いの回転軸が水平方向にずれた位置で略平行となるように配置されており、前記第一回転部材に対向する前記トナー収容部の内部底面部分は、該第一回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲しており、前記下側電極部９ｅ１は、前記第一回転部材の軸方向から見たときの前記内部底面部分の水平方向全幅にわたって配置され、前記第二回転部材に対向する前記トナー収容部の内部底面部分には配置されていないことを特徴とするものである。
これによれば、前記変形例３で説明したとおり、第二回転部材に対向する内部底面部分上のトナー量に影響を受けずに、第一回転部材に対向する内部底面部分上のトナー残量を正確に検知することが可能となる。

［第５態様］
第５態様は、第１乃至第３態様のいずれかにおいて、前記トナー収容部内には、回転軸９ａに対して直交する方向へトナーを搬送する第一回転部材（例えばアジテータ９ｂ）と、回転軸方向へトナーを搬送する第二回転部材（例えばトナー補給スクリュー９ｃ）とが、互いの回転軸が水平方向にずれた位置で略平行となるように配置されており、前記第二回転部材に対向する前記トナー収容部の内部底面部分は、該第二回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲しており、前記下側電極部９ｅ２は、前記第二回転部材の軸方向から見たときの前記内部底面部分の水平方向全幅にわたって配置され、前記第一回転部材に対向する前記トナー収容部の内部底面部分には配置されていないことを特徴とするものである。
これによれば、前記変形例３で説明したとおり、第一回転部材に対向する内部底面部分上のトナー量に影響を受けずに、第二回転部材に対向する内部底面部分上のトナー残量を正確に検知することが可能となる。

［第６態様］
第６態様は、トナー収容装置（例えばトナー補給装置）から供給されるトナーを用いて画像を形成する画像形成装置であって、前記トナー収容装置として、第１乃至第５態様のいずれかのトナー収容装置を用いることを特徴とするものである。
本態様によれば、トナー収容部の内部底面を回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲させた構成を採用したトナー収容装置でのトナー量の誤検知を抑制することができるので、この誤検知に起因したトナー不足による濃度かすれなどの画像品質問題を解消することができる。

１ ：感光体
８ ：現像装置
８ａ ：現像ローラ
８ｂ ：第一スクリュー
８ｃ ：第二スクリュー
８ｄ ：傾斜スクリュー
９ ：トナーホッパ
９ａ ：回転軸
９ｂ ：アジテータ
９ｃ ：トナー補給スクリュー
９ｄ ：上側電極部
９ｅ ：下側電極部
９ｆ ：静電容量検出回路
９ｇ ：ネジ
９ｈ ：シールド線
Ｓ ：記録シート
Ｔ ：トナー

特開２０１５－１３５４２８号公報

Claims (6)

1. トナー収容部内のトナー量を検知するトナー量検知手段を備えたトナー収容装置であって、
   前記トナー収容部内に該トナー収容部内のトナーを搬送する回転部材を備え、
   前記トナー収容部の内部底面のうち前記回転部材に対向する内部底面部分は、前記回転部材の軸方向から見たときに略円弧状に湾曲しており、
   前記トナー量検知手段は、前記トナー収容部内のトナーを上下に挟んで配置される上側電極部と下側電極部との間の静電容量に基づいて該トナー収容部内のトナー量を検知し、
   前記下側電極部は、前記回転部材の軸方向から見たときの前記内部底面部分の水平方向全幅にわたって配置されていることを特徴とするトナー収容装置。
2. 請求項１に記載のトナー収容装置において、
   前記上側電極部及び前記下側電極部の少なくとも一方は、前記トナー収容部の内部に配置されていることを特徴とするトナー収容装置。
3. 請求項１又は２に記載のトナー収容装置において、
   前記上側電極部は、前記回転部材の回転軸であることを特徴とするトナー収容装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトナー収容装置において、
   前記トナー収容部内には、回転軸に対して直交する方向へトナーを搬送する第一回転部材と、回転軸方向へトナーを搬送する第二回転部材とが、互いの回転軸が水平方向にずれた位置で略平行となるように配置されており、
   前記内部底面部分は、前記第一回転部材に対向する前記トナー収容部の内部底面部分であり、
   前記下側電極部は、前記第一回転部材の軸方向から見たときの前記内部底面部分の水平方向全幅にわたって配置され、前記第二回転部材に対向する前記トナー収容部の内部底面部分には配置されていないことを特徴とするトナー収容装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトナー収容装置において、
   前記トナー収容部内には、回転軸に対して直交する方向へトナーを搬送する第一回転部材と、回転軸方向へトナーを搬送する第二回転部材とが、互いの回転軸が水平方向にずれた位置で略平行となるように配置されており、前記内部底面部分は、前記第二回転部材に対向する前記トナー収容部の内部底面部分であり、
   前記下側電極部は、前記第二回転部材の軸方向から見たときの前記内部底面部分の水平方向全幅にわたって配置され、前記第一回転部材に対向する前記トナー収容部の内部底面部分には配置されていないことを特徴とするトナー収容装置。
6. トナー収容装置から供給されるトナーを用いて画像を形成する画像形成装置であって、
   前記トナー収容装置として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のトナー収容装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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