JP3673795B2 - 現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置に関する。
ここで,画像形成装置とは、記録媒体に画像を形成するものである。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)、静電記録プリンタ、磁気記録プリンタ、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
また、現像装置とは、像担持体に形成された潜像を現像剤を用いて現像するものである。
また、プロセスカートリッジとは、少なくとも現像手段と像担持体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ものである。
従来、電子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前記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する。そして、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。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ユーザー自身で行うことができる。そのため、格段に操作性を向上させることができた。このプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。
このようなプロセスカートリッジにおいて、現像剤の残量情報をユーザに知らせる。そして、これによって、プロセスカートリッジのスムーズな交換を促す。そのために、現像剤の残量を検知することが行われている。現像剤残量検知方式としては様々な方式がある。その1つとして光透過式の現像剤残量検知が知られている。
ここで、従来の光透過式現像剤残量検知の構成を図13を用いて以下に述べる。電子写真画像形成装置本体に取り付けられた発光部102から発光された光Lは、現像剤収容部70に取り付けられた入射光透過部61を通過して現像剤収容部70内部に導かれる。現像剤収容部70に入射した光Lは現像剤残量などの条件に依存して、出射光透過部62を通過して再度、現像剤収容部70外へ出射される。そして、光Lは画像形成装置本体などに取り付けられたフォトトランジスタなどの受光部103へ導かれる。現像剤収容部70内部には、現像剤Dを攪拌しつつ現像ローラ方向へ現像剤Dを搬送するための現像剤搬送部材74が設けられている。そして、光Lは、現像剤搬送部材82が回転する際、および現像剤Dによって遮光される。そして、現像剤残量が少なくなる程、現像剤Dによって遮光される時間が短くなる。即ち、光Lの透過時間は長くなっていく。従って、光Lの透過時間を検出することにより現像剤収容部70内の現像剤残量を推測することができる。この方法が光透過式現像剤残量検知である(例えば、特許文献1、2参照)。
特開平03−181973号公報 特開2003−131479号公報(第9頁、第12図)
しかしながら、従来の光透過式現像剤残量検知方法では次のような問題があった。
図13に示すように、現像剤搬送部材82は現像剤収容部70内に設けられている。現像剤搬送部材82は現像剤収容部70の内面に接触しつつ回転する。この際、光透過部62の出射光透過面62aを摺擦して、現像剤Dを現像ローラ22の方向へ搬送する。しかし、現像ローラ22の方向へ搬送されて現像ローラ22へ付着しなかった現像剤Dが戻されて出射光透過面62aを覆うのに、光透過面62a近傍へ戻る現像剤残量や戻るまでの時間が安定しないことがあった。そして、現像剤の残量を精度良く検知できない場合があった。
そこで、本発明の目的は、現像剤の残量を精度良く検知することのできる現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、光透過面上現像剤の残量を安定させることのできる現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することである。
上記課題を解決するために本出願にかかる代表的な構成は、
画像形成装置に設けられ、像担持体に形成された潜像を現像する現像装置において、
現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤を用いて、前記潜像を現像する現像手段と、
前記現像剤収容部の内部に配置され、回転する回転軸と、
前記回転軸の中心を通る水平面よりも下方であって、前記中心を通る鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのとは反対側において、前記現像剤収容部の内面よりも内側へ突出した位置に設けられ、画像形成装置本体でもって前記現像剤の残量を検出するための光を透過する光透過部と、
前記回転軸に設けられ、前記回転軸を中心として回転することによって前記現像剤を前記現像手段の設けられた方向へ搬送する、可撓性の第一の現像剤搬送部材であって、前記回転軸の長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、かつ、前記長手方向において、前記光透過部と対向する領域外に、前記第一の現像剤搬送部材の回転方向とは逆方向へ前記現像剤を逃がすための穴部を有しており、回転する際に回転半径方向の先端部でもって前記光透過部の光透過面を摺擦する第一の現像剤搬送部材と、
前記回転軸に設けられ、前記長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、前記長手方向において前記第一の現像剤搬送部材の長さよりも短くかつ、前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げやすいように前記回転半径方向において、前記第一の現像剤搬送部材の自由長よりも短くした自由長を有する、回転する際に前記光透過面を摺擦しない可撓性の第二の現像剤搬送部材であって、前記回転方向において前記第一の現像剤搬送部材に対して下流側へ略90度となるように設けられた第二の現像剤搬送部材と、
を有し、
前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合に、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去し始める前に、前記水平面よりも下方において、及び、前記鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのと同じ側において、前記第二の現像剤搬送部材が前記現像剤収容部の内面を摺擦しつつ前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げ始める、そして、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去して前記光が前記光透過部を透過した後から、前記第二の現像剤搬送部材が前記掬い上げた現像剤を前記光透過面上へ落下させて前記光が前記光透過部透過するのを遮るまで、前記光が前記光透過部を透過する透過時間を前記装置本体で計測することによって、前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合前記透過時間と前記現像剤の残量との関係を線形的な関係に近づけて、前記装置本体でもって現像剤の残量を検出することができることを特徴とする。
また、本出願に係る他の代表的な他の構成は、
電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像剤を用いて、前記静電潜像を現像する現像手段と、
前記現像剤収容部の内部に配置され、回転する回転軸と、
前記回転軸の中心を通る水平面よりも下方であって、前記中心を通る鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのとは反対側において、前記現像剤収容部の内面よりも内側へ突出した位置に設けられ、前記装置本体でもって前記現像剤の残量を検出するために光を透過する光透過部と、
前記回転軸に設けられ、前記回転軸を中心として回転することによって前記現像剤を前記現像手段の設けられた方向へ搬送する、可撓性の第一の現像剤搬送部材であって、前記回転軸の長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、かつ、前記長手方向において、前記光透過部と対向する領域外に、前記第一の現像剤搬送部材の回転方向とは逆方向へ前記現像剤を逃すための穴部を有しており、回転する際に回転半径方向の先端部でもって前記光透過部の光透過面を摺擦する第一の現像剤搬送部材と、
前記回転軸に設けられ、前記長手方向において、回転する際に前記光透過面と対向する領域を通過する位置に設けられ、前記長手方向において前記第一の現像剤搬送部材の長さよりも短く、かつ、前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げやすいように前記回転半径方向において、前記第一の現像剤搬送部材の自由長よりも短くした自由長を有する、回転する際に前記光透過面を摺擦しない可撓性の第二の現像剤搬送部材であって、前記回転方向において前記第一の現像剤搬送部材に対して下流側へ略90度となるように設けられた第二の現像剤搬送部材と、
を有し、
前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合に、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去し始める前に、前記水平面よりも下方において、及び、前記鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのと同じ側において、前記第二の現像剤搬送部材が前記現像剤収容部の内面を摺擦しつつ前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げ始める、そして、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去して前記光が前記光透過部を透過した後から、前記第二の現像剤搬送部材が前記掬い上げた現像剤を前記光透過面上へ落下させて前記光が前記光透過部透過するのを遮るまで、前記光が前記光透過部を透過する透過時間を前記装置本体で計測することによって、前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合前記透過時間と前記現像剤の残量との関係を線形的な関係に近づけて、前記装置本体でもって現像剤の残量を検出することができることを特徴とする。
また、本出願に係る他の代表的な他の構成は、
プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、
(i)光を発光する発光部と、
(ii)電子写真感光体と、前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤を用いて、前記静電潜像を現像する現像手段と、前記現像剤収容部の内部に配置され、回転する回転軸と、前記回転軸の中心を通る水平面よりも下方であって、前記中心を通る鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのとは反対側において、前記現像剤収容部の内面よりも突出した位置に設けられ、前記電子写真画像形成装置の装置本体でもって前記現像剤の残量を検出するために、前記発光部から発光された光を透過する光透過部と、前記回転軸に設けられ、前記回転軸を中心として回転することによって、前記現像剤を前記現像手段の設けられた方向へ搬送する、可撓性の第一の現像剤搬送部材であって、前記回転軸の長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、かつ、前記第一の現像剤搬送部材の回転方向とは逆方向へ前記現像剤を逃がすための穴部を有しており、回転する際に回転半径方向の先端部でもって前記光透過部の光透過面を摺擦する第一の現像剤搬送部材と、前記回転軸に設けられ、前記長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、前記長手方向において前記第一の現像剤搬送部材の長さよりも短くかつ、前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げやすいように前記回転半径方向において、前記第一の現像剤搬送部材の自由長よりも短くした自由長を有する、回転する際に前記光透過面を摺擦しない可撓性の第二の現像剤搬送部材であって、前記回転方向において前記第一の現像剤搬送部材に対して下流側へ略90度となるように設けられた第二の現像剤搬送部材と、を有するプロセスカートリッジを取り外し可能に装着するための装着部と、
(iii)前記発光部から発光された光であって、前記現像剤収容部内、及び、前記光透過部を通過した光を受光する受光部と、
(iv)前記受光部からの情報に基づいて、現像剤の残量を報知する報知手段と、
(v)前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
を有し、
前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合に、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去し始める前に、前記水平面よりも下方において、及び、前記鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのと同じ側において、前記第二の現像剤搬送部材が前記現像剤収容部の内面を摺擦しつつ前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げ始める、そして、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去して前記光が前記光透過部を透過した後から、前記第二の現像剤搬送部材が前記掬い上げた現像剤を前記光透過面上へ落下させて前記光が前記光透過部透過するのを遮るまで、前記光が前記光透過部を透過する透過時間を前記装置本体で計測することによって、前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合前記透過時間と前記現像剤の残量との関係を線形的な関係に近づけて、前記装置本体でもって現像剤の残量を検出することを特徴とする。
本発明によれば、現像剤の残量を精度良く検知できる現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。
(実施例)
[画像形成装置の全体の説明]
まずカラー電子写真画像形成装置の全体構成について、図12を参照して説明する。
図12は画像形成装置の一形態であるカラー電子写真画像形成装置Aの全体構成説明図である。図12はプロセスカートリッジ2が装着部200に装着された状態を示す。
画像形成装置Aは図12に示すように、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(Bk)各色毎に像担持体としての感光体ドラム21を有するプロセスカートリッジ2Y,2M,2C,2Bkを装着する装着部200を有する。そして、画像形成装置Aは、前記各色のカートリッジ2で現像され中間転写体35へ多重転写されたカラー画像を、給送された記録媒体Pに転写する。更に、画像形成装置Aは、転写されたカラー画像を記録媒体Pに定着する定着部50、記録媒体Pを装置上面の排出トレイ56上に排出する排出ローラ群53.54.55を有する。
画像形成装置Aには、現像剤Dの残量を検知するための光Lを発光する発光部102と、現像剤収容部70内を通過した光Lを受光する受光部103が設けられている。更に、受光部103が得た光Lの透過時間の情報を処理するCPU(情報処理手段)104が設けられている。
尚、上記4色のカートリッジ2は装置本体100に設けられた装着部200に対して個別に着脱可能である。
[プロセスカートリッジの説明]
次に本実施例のプロセスカートリッジ2について、図1、図2、図3を用いて詳細に説明する。図1はカートリッジ2の断面図、図2はカートリッジ2の斜視図、図3はカートリッジ2を感光体ドラムユニット2aと現像ユニット2bに分けた状態での斜視図を示している。なお、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各カートリッジは同一構成である。
カートリッジ2は感光体ドラムユニット2aと現像ユニット2bとに分かれている。ドラムユニット2aは像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体21(以下、感光体ドラム21と称す)と帯電ローラ23およびクリーニングブレード28を有している。一方、現像ユニット2bは感光体ドラム21に形成された静電潜像を現像する現像ローラ(現像手段)22を有している。
ドラムユニット2aには、感光体ドラム21が軸受27を介してドラムユニット枠体24に回転自在に取り付けられている。尚、感光体ドラム21は、アルミシリンダの外周面に有機光導電体層を塗布して構成されている。感光体ドラム21の周面には、感光体ドラム21の表面を一様に帯電させるための一次帯電手段である帯電ローラ23、および感光体ドラム21上に残った現像剤D(トナー)を除去するためのクリーニングブレード28が配置されている。帯電ローラ23は接触帯電方式を用いたものであり、ローラ状に形成された導電性の帯電ローラ23を感光体ドラム21表面に当接させている。帯電ローラ23に電圧を印加することにより、感光体ドラム21の表面を一様に帯電させる。さらにブレード28によって感光体ドラム21表面から除去された残留した現像剤Dは、現像剤送り機構29によってドラムユニット枠体24の後方に設けられた廃トナー室30に順次送られる。そして、装置本体100に設けられた駆動モーター(不図示)の駆動力を伝達することにより、感光体ドラム21を画像形成動作に応じて反時計回り(矢印X方向)に回転駆動させる。
現像ユニット2bは、感光体ドラム21と接触して回転(矢印Y方向)する現像ローラ22、現像剤Dが収容された現像剤収容部70、及び、現像容器71を有する。現像ローラ22は軸受部材83,84を介して回転自在に現像容器71に支持されている。また現像ローラ22の周面には、現像ローラ22と接触して回転する(矢印Z方向)現像剤供給ローラ72と現像ブレード73がそれぞれ配置されている。さらに現像剤収容部70内には、収容された現像剤Dを攪拌するとともに、現像剤Dを現像剤供給ローラ72に搬送する第一の現像剤搬送部材74が設けられている。
そして現像ユニット2bは、現像ユニット2bの両端に取り付けられた軸受部材83,84にそれぞれ設けられた支持穴77を中心にして、ピン77aによって現像ユニット2b全体がドラムユニット2aに対して揺動自在に支持されている。カートリッジ2を装置本体100に装着していない状態においては、支持穴77を中心に回転モーメントにより現像ローラ22が感光体ドラム21に接触するよう、加圧バネ(不図示)によって現像ユニット2bが常に付勢されている。
現像を行う際、第一の現像剤搬送部材74によって、現像剤収容部70に収容された現像剤Dが供給ローラ72へ搬送される。そして、回転する現像剤供給ローラ72が、回転する現像ローラ22との摺擦によって、その現像剤Dを現像ローラ22に供給する。これによって、現像ローラ22周面に現像剤Dを付着させる。現像ローラ22の周面に付着した現像剤Dは、現像ローラ22の回転に伴い現像ブレード73へ至る。そして、現像ブレード73は、現像ローラ22の周面に付着する現像剤量を規制して所定の現像剤薄層を形成する。現像ローラ22の周面に付着した現像剤Dは、現像ローラ22の回転につれて、感光体ドラム21と現像ローラ22とが接触した現像部へ搬送される。その後、現像ローラ22は、装置本体100に設けられた電源(不図示)から直流現像バイアスが印加される。そして、感光体ドラム21に形成された静電潜像を現像剤Dでもって現像する。それと同時に、現像ローラ22の表面に残留した現像剤Dは、現像剤供給ローラ72により除去される。そして、現像ローラ22周面から除去された現像剤Dは現像剤供給ローラ72へ回収される。回収された現像剤Dは、第一の現像剤搬送部材74により残りの現像剤Dと攪拌される。
本実施例のように感光体ドラム21と現像ローラ22が接触して現像を行う接触現像方式においては、感光体ドラム21は剛体とし、現像ローラ22は弾性体を有するローラとすることが好ましい。この弾性体としては、ソリッドゴム単層や現像剤への帯電付与性を考慮してソリッドゴム層上に樹脂コーティングを施したもの等が用いられる。
(現像剤搬送部材および現像剤残量検知構成)
次に、本発明の実施例に係る第一の現像剤搬送部材74、第二の現像剤搬送部材75、現像剤残量検知構成について図4〜図11、図14を用いて説明する。
図4は本発明の実施例に係る現像剤搬送部材の斜視図、図5は本発明の実施例に係る現像剤残量検知部の斜視図、図6は本発明の実施例に係る現像剤残量を検知するための光の非受光状態を示す断面図、図7は本発明の実施例に係る現像剤残量を検知するための光の受光状態を示す断面図、図8は現像剤残量と光透過時間の相関関係を示す図、図9は現像剤残量検知のシーケンスを示す図、図10は本発明の実施例に係る現像剤収容部の断面図である。図11は現像剤残量検知のブロック図である。図14は現像剤残量とパルス幅との関係を示す図である。
まず、本実施例の現像剤残量検知シーケンスを図9及び図11を用いて説明する。コントローラ300より情報処理手段としてのCPU104にプリント開始の信号が送られる(S1)。受光部103(例えば、PTR(フォトトランジスタ))が、発光部102(例えば、LED)から発光され、現像剤収容部70内を通過した光Lを検知する。更に受光部103が所定時間内に検知した光透過量または光透過時間に基づいた信号をCPU104へ送る。(S2)。次に、CPU104が、前記信号に基づき、図8に示したようなグラフでもって、現像剤の残量を換算する(S3)。寿命が0%に達していない場合は通常どおりに画像形成を行い終了する(S5)。現像剤残量が0%に達した場合は画像形成を行わず(S6)、カートリッジ2の交換を促すメッセージを報知手段としての表示部105に表示する(S7)。
尚、前記コントローラ300、発光部102、受光部103、CPU104、表示部105は、装置本体100に設けられている。また、前記0%とは、現像剤Dが完全に無くなった場合ではなくて、満足な画像形成ができなくなるまで現像剤Dの残量が減った場合を含む。また、現像剤Dの残量が0%に達する前に、カートリッジ2の交換を事前に予告する予告表示をしても良い。
ここで、報知手段としては、本実施例で示した装置本体100に設けた表示部105の他、PC画面上で報知するもの、ブザー等でも良い。
次に、現像剤残量検知のための本実施例の構成を説明する。
現像剤収容部70内には図4に示すような第一の現像剤搬送部材74、第二の現像剤搬送部材75、及び、回転軸76が設けられている。第一の現像剤搬送部材74は、現像剤収容部70内の現像剤Dを現像ローラ22が設けられた方向へ搬送する。第二の現像剤搬送部材75は現像剤収容部70内の現像剤Dを掬い上げて、掬い上げた現像剤Dを入射光透過部61の入射光透過面61a上へ搬送する。即ち、掬い上げた現像剤Dを入射光透過面61a上へ落下する。第一の現像剤搬送部材74は樹脂製の可撓性シート状部材であり、樹脂成形された回転軸76の接合部Eで熱溶着、超音波溶着または、ネジ止め等されている。また、位置決め部Fは、第一の現像剤搬送部材74を回転軸76に取り付ける際の位置決めを行うボスである。また、第一の現像剤搬送部材74には複数の穴部74aが設けられている。そして、第一の現像剤搬送部材74の先端部が現像剤収容部70の内面に撓んで接触している。前記回転軸76は、一方端にギア(不図示)を嵌合して、装置本体100から駆動力を伝達されて回転する。第一の現像剤搬送部材74は、その回転により現像剤収容部70の内壁の少なくとも一部に接触しながら現像剤Dを現像ローラ22の設けられた方向へ搬送する。現像剤収容部70内の現像剤量が多い状態では、現像剤Dは現像ローラ方向へ搬送されつつ余剰な現像剤Dが前記穴部74aからすり抜ける。これによって、現像ローラ22への現像剤Dの供給が過多とならないよう、穴部74aは現像剤Dの搬送量を抑制している。また、第一の現像剤搬送部材74は、その回転に伴って第一の光透過部としての入射光透過部61の入射光透過面61a、及び、第二の光透過部としての出射光透過部62の出射光透過面62aを摺擦する。即ち、第一の現像剤搬送部材74は、その回転に伴って、入射光透過部61の(現像剤収納部70内側の)前記入射光透過面61a、及び、出射光透過部62の(現像剤収納部70内側の)前記出射光透過面62aに付着した現像剤Dを除去する。
一方、現像剤収容部70は、図5に示すように入射光透過面61aと出射光透過面62aとが現像剤収容部の内側に突出して配置されている。本実施例では、入射光透過部61は、第一の現像剤搬送部材74の回転中心を通る鉛直面に対して現像ローラ22の方向とは反対側に設けられている。また、入射光透過部61は、第一の現像剤搬送部材74の回転中心を通る水平面よりも下方に設けられている。入射光透過部61は装置本体100に設けられた発光部102から発光された光Lを現像剤収容部70内部へ導く。出射光透過部62は、同じく装置本体100に設けられた受光部103へ現像剤収容部70内を透過した光Lを導く。本実施例では、発光部102としてLED、受光部103としてフォトトランジスタ(PTR)を用いた。
更に、この光Lは、図14に示すように、第一の現像剤搬送部材74の回転周期Tにおけるパルス幅tとして検知される。そして、このパルス幅tは光Lの光量、または光Lの透過時間が多いほど大きくなる。つまり現像剤収容部70内の現像剤残量が少なくなるに従って、パルス幅tは大きくなる。そこで受光手段103が検知したパルス幅tに基づいて、CPU104が現像剤残量を算出する。そして、報知手段としての表示部105がその算出した値をユーザーに報知する。
次に、第二の現像剤搬送部材75について説明する。
第二の現像剤搬送部材75は、第一の現像剤搬送部材74が入射光透過面61aを摺擦した後に、入射光透過面61aへ現像剤Dを搬送する。
第二の現像剤搬送部材75が無い場合には、第一の現像剤搬送部材74が入射光透過面61aを摺擦した後、第一の現像剤搬送部材74が回転して再び現像剤Dを入射光透過面61aに搬送するまでの間、光Lが透過し続けることがある。しかし、第二の現像剤搬送部材75を設けることにより、前記間に入射光透過面61aに現像剤Dを搬送することができる。即ち、光Lが透過している時間を少なくすることができる。
言い換えると、第二の現像剤搬送部材75がない場合には、図8の(a)に示すような受光部103が光Lを受光する光透過時間と現像剤残量との相関関係を示す場合がある。このような場合であっても、第二の現像剤搬送部材75を採用することにより、第二の現像剤搬送部材75が積極的に入射光透過面61aに現像剤Dを搬送する。これによって図8の(b)に示すように、受光部103が光Lを受光する光透過時間と現像剤残量との相関関係を確保でき、より、精度の高い現像剤量の検知ができる。
本実施例によれば、今まで以上に精度良く現像剤の残量検知を行うことができる。即ち、本実施例においては、現像剤残量ゼロになるまで光透過時間と現像剤残量を線形的な関係に近づけることができる。そのため、従前にも増して精度良く現像剤残量検知を行うことができる。
本実施例においては、第二の現像剤搬送部材75は、先端部が入射光透過面61aには摺擦しない長さである。そのため、第二の現像剤搬送部材75が入射光透過面61aに現像剤Dを堆積させる機能を強化させることができる。即ち、入射光透過面61a上の現像剤Dを除去する機能をもつ第一の現像剤搬送部材74と、入射光透過面61aに現像剤Dを堆積させる機能をもつ第二の現像剤搬送部材75とに機能分離することができる。そのため、簡易に、より精度の高い現像剤量検知が可能となる。
更に本実施例においては、第二の現像剤搬送部材75は、第一の現像剤搬送部材74が設けられている回転軸76の台座76aに両面テープで貼り付けられている。従って、第一の現像剤搬送部材74と第二の現像剤搬送部材75は同一の回転軸76に設けられている。従って、両搬送部材74、75の回転中心は同じである。そのため、上記で述べたように、一部品でより精度の高い現像剤量の検知が可能となる。
更に本実施例では、回転軸76の回転中心を通る水平面よりも下方において、及び、前記回転中心を通る鉛直面に対して現像手段が設けられている側において、現像剤収容部70の内面を摺擦している。このような構成をとることにより、現像剤収容部70内の現像剤Dをより多く掬い上げることができ、より精度の高い現像剤量の検知が容易となる。
更に本実施例では前述した通り、第二の現像剤搬送部材75は前記台座76aに設けられている。その結果、第二の現像剤搬送部材75の半径方向の自由長75cは、第一の現像剤搬送部材74の半径方向の自由長74cよりも短くなっている。このことにより、現像剤Dを掬い上げる圧力が増加し、現像剤Dを掬い上げる能力が増す。その結果、現像剤収容部70内の現像剤Dを更に多く掬い上げることができ、より精度の高い現像剤量の検知が容易となる。
更に、第二の現像剤搬送部材75の軸線方向の長さは現像剤収容部70の長手全域でも構わない。つまり、第一の現像剤搬送部材74の軸線方向の長さと同じでも構わない。しかし、本実施例では、第二の現像剤搬送部材75の軸線方向の長さは、第一の現像剤搬送部材74の軸線方向よりも短く配置している。更に、第二の現像剤搬送部材75が回転する際に入射光透過面61aと対向する領域を通過する位置に配置されている。これにより現像剤搬送量が増えて現像ローラ22が設けられた方向への現像剤供給が過剰になることを防ぐことができる。また、良好な現像を確保することができる。更に、現像剤Dの劣化を防ぐことも可能となる。これは、第二の現像剤搬送部材75の面積を少なくすることにより、現像剤Dへの負荷が少なくなるからである。また、第二の現像剤搬送部材75にかかるコストを易くすることができる。更に回転軸76が回転する際のトルクを軽減することができる。
更に、本実施例では、第一の現像剤搬送部材74が入射光透過面61aを摺擦した後に、第二の現像剤搬送部材75によって現像剤Dを入射光透過面61aに供給する位相でもって、第二の現像剤搬送部材75を第一の現像剤搬送部材74に対して配置している。ここで、前記回転方向は図1においてRで示されている矢印方向である。本実施例において使用している現像剤Dはおよそ45°以上の傾斜面になると落下し始める。そのため、現像剤Dを落下開始させる状態において第二の現像剤搬送部材75の表面が45°以上となるようにしている。また、本実施例において、第二の現像剤搬送部材75と第一の現像剤搬送部材74との位相の関係は120°〜60°であり、好ましくは105°〜75°、より好ましくは約90°である。この角度は、第一の現像剤搬送部材74からみて回転方向下流側に進み第二の現像剤搬送部材75に到達するまでの角度である。
そして、第一の現像剤搬送部材74が入射光透過面61aを摺擦する前に前記第二の現像剤搬送部材75が現像剤Dを掬い上げることができる。そして、第一の現像剤搬送部材74が入射光透過面61aを摺擦した後に、第二の現像剤搬送部材75が掬いあげた現像剤Dを搬送するタイミングを確保できる。また、光透過面61a上に存在する現像剤量を、光透過面61aを透過しようとする光Lを遮る量だけ確保できる。
次に、現像剤残量検知について説明する。
カートリッジ2が装置本体100より駆動力を受けると、第一の現像剤搬送部材74が回転する。そして、第一の現像剤搬送部材74が現像剤収容部70の内面と接触しつつ回転して現像剤収容部70の内面より突出した入射光透過面61aを摺擦する。これによって、入射光透過面61a上に付着していた現像材Dが除去されて、光Lが透過する。第一の現像剤搬送部材74が入射光透過面61aを通過後、第一の現像剤搬送部材74によって現像ローラ22の設けられている方向へ搬送されている現像剤Dの余剰分が前記穴部74aをすり抜けて、入射光透過部61側へ戻ってくる。それと共に、第二の現像剤搬送部材75は現像ローラ22の設けられた方向へ搬送された現像剤Dの余剰分を掬い上げて、掬い上げた現像剤Dを入射光透過面61a上へ落下させる。これにより、入射光透過面61aが現像剤Dで覆われて光Lが遮光される。装置本体100の受光部は、光Lが透過している間の光透過時間を計測している。
現像剤残量が多い状態では、第一の現像剤搬送部材74が入射光透過面61aを摺擦後に、前記穴部74aをすり抜けた余剰の現像剤Dが回り込んで入射光透過面61aを覆う。ここで、前記穴部74aは入射光透過面61aに対向する位置には設けられておらず、穴部74aと第二の現像剤搬送部材75とは、軸線方向においてオーバーラップ(対向)していない。即ち、穴部74aが設けられていない位置における現像剤の搬送能力、除去能力(摺擦能力)を、穴部74aが設けられている位置と比べて大きくしている。このような構成をとることにより、現像剤残量が多い状態において現像ローラ22の方向への現像剤供給過剰や現像剤劣化を防ぎつつ、入射光透過面61a上の現像剤Dを除去して光透過時間の変化を大きくすることができる。
一方、現像剤残量が少ない状態では、前記穴部74aをすり抜ける余剰の現像剤Dが少ない。このため、この現像剤Dが入射光透過面61aを覆うまでの時間にバラツキがある。このような現像剤残量が少ない状態においては、主として第二の現像剤搬送部材75により掬い上げられた現像剤Dが入射光透過部61に落下して入射光透過面61aを覆う(図7)。
従って、上述のような構成をとることにより、検知可能領域全般(現像剤量の多い状態と少ない状態)に渡って、光透過時間と現像剤残量を線形的な関係に近づけることができる。その結果、安定した現像剤残量検知を行うことができる。
次に、上述の第二の現像剤搬送部材75によって落下する現像剤Dが先に入射光透過面61aを覆ってからの、第二の現像剤搬送部材75の作用について詳細に説明する。
回転軸76の回転によって第二の現像剤搬送部材75は現像剤収容部70内の現像剤Dを掬い上げる。第二の現像剤搬送部材75によって掬い上げられる現像剤量は、現像剤収容部70の現像剤残量によって変わる。つまり、現像剤残量が多いと第二の現像剤搬送部材75のシート根元部75aから先端部75bにわたって現像剤Dが存在する。一方、現像剤残量が少ない状態では、第二の現像剤搬送部材75のシート先端部75bにのみ現像剤Dが存在する。そして、現像剤残量が多い状態では、シート根元部74aにある現像剤Dが入射光透過部61へ落下を始め、早いタイミングで入射光透過面61aを現像剤Dで覆う。現像剤残量が少なくなるにつれて、第二の現像剤搬送部材75上によって掬い上げられる現像剤Dも徐々に少なくなる。そして、現像剤残量がさらに少ない状態ではシート先端部75bにのみ現像剤Dがある状態になる。そのため、現像剤Dが落下を始めて入射光透過面61aへ到達するまでに時間を要する。従って、第二の現像剤搬送部材75上に現像剤Dが多く存在する状態と比べて遅いタイミングで光透過面61aを現像剤Dで覆う(光透過時間が長くなる)。
このように、第二の現像剤搬送部材75上に掬い上げられた現像剤量によって、第二の現像剤搬送部材75からの落下した現像剤Dが入射光透過部61を覆うタイミング(光透過時間)が変化する。
図8に示すように受光部103が光Lを受光する光透過時間と現像剤残量との相関関係は、第二の現像剤搬送部材75が無い状態では、現像剤残量が少なくなると鎖線部(a)に示す関係であった。しかし、本実施例に示す通り、第二の現像剤搬送部材75がある状態では実線(b)に示すように現像剤残量がゼロになる状態まで線形的な関係となり、安定した現像剤残量検知を行うことができた。
次に、現像剤収容部70と入射光透過部61との関係について述べる。本実施例では、現像剤収容部70の内面が、現像剤収容部70の長手方向において同一面でなく凹凸部を有した構成にしている。即ち、入射光透過面61aをより現像剤収容部70内側の方向へ設ける(突出させる)構成としている(図1,図10参照)。より具体的に言うと、入射光透過部61を設置した設置部702の設置部内面702aがそれ以外の底部701の底部内面701aに比べて、回転軸76の回転中心に近く(図1、図10において上方に)している。
このような構成をとることにより、入射光透過部61の長手方向の領域にデッドスペースをなくし、現像剤収容部70の省スペース化を図ることができる。この構成はカラーレザービームプリンタのようにカートリッジが複数ある場合に特に有効である。
又、このような構成をとった場合、実際の現像剤残量に対して見かけの現像剤残量が低くなることがある。このような場合でも、上述したように第二の現像剤搬送部材75を設けることにより、適切に現像剤残量を検知することが出来る。また、前述した現像剤収容部70の内面形状の他に、入射光透過面61aが底部内面701aよりも内側の方向へ大きく突出している場合でも、前述の効果が得られる。
以下に、上述した代表的な実施例をまとめる。
像担持体としての感光体ドラム21に形成された潜像を現像する現像装置(現像ユニット)2bにおいて、
現像剤Dを収容する現像剤収容部70と、
前記現像剤Dを用いて、前記潜像を現像する現像手段としての現像ローラ22と、
前記現像剤収容部70に設けられた、前記現像剤Dの残量を検出するための光を透過する光透過部61と、
前記現像剤Dを前記現像手段としての現像ローラ22の設けられた方向へ搬送する、及び、前記光透過部61の光透過面61aを摺擦する第一の現像剤搬送部材74であって、前記現像剤収容部70内に設けられた第一の現像剤搬送部材74と、
前記第一の現像剤搬送部材70が前記光透過面61aを摺擦した後に、前記現像剤Dを前記光透過面61a上へ搬送する、前記現像剤収容部70内に設けられた第二の現像剤搬送部材75と、を有する。
また、前記第二の現像剤搬送部材75は、前記光透過面61aを摺擦しない。
また、前記第一の現像剤搬送部材74と前記第二の現像剤搬送部材75は現像剤収容部70内に回転可能に設けられ、前記第一の現像剤搬送部材74と前記第二の現像剤搬送部材75の回転中心は同一の回転軸76に設けられている。
また、前記第二の現像剤搬送部材75は可撓性であって、前記回転軸76の回転中心を通る水平面よりも下方において、及び、前記回転中心を通る鉛直面に対して現像手段としての現像ローラ22が設けられている側と同じ側において、前記現像剤収容部70の内面を摺擦しつつ現像剤Dを掬い上げる。
また、前記第二の現像剤搬送部材75の軸線方向の長さは、前記第一の現像剤搬送部材74の軸線方向の長さよりも短く、前記軸線方向において、少なくとも、前記第二の現像剤搬送部材75が回転する際に前記光透過面61aと対向する領域を通過する位置に配置されている。
また、前記第一の現像剤搬送部材74には、回転方向とは逆方向へ現像剤Dを逃がす為の穴部74aが設けられており、前記穴部74aは前記光透過部61aと対向する位置には設けられてはいない。
また、前記光透過部61は、前記回転中心を通る鉛直面に対して現像手段としての現像ローラ22が設けられているのとは反対側に、及び、前記回転中心を通る水平面よりも下方に設けられている。
また、前記第一の現像剤搬送部材74が前記光透過面61aを摺擦し始める前に、前記第二の現像剤搬送部材75は現像剤Dを掬い上げ始める、そして、前記第一の現像剤搬送部材74が前記光透過面61aを摺擦した後に、前記第二の現像剤搬送部材75は掬い上げた現像剤Dを前記光透過面61a上へ搬送する。
また、前記光透過面61aは、前記現像剤収容部70の内面よりも内側へ突出した位置に配置されている。
尚、上記実施例では第一の光透過部を入射光透過部、第二の光透過部を出射光透過部として説明したが、第一の光透過部を出射光透過部、第二の光透過部を入射光透過部としても同様の効果が得られる。又、上記実施例はプロセスカートリッジについて説明したが、本発明は、現像装置単体についても適用ができることは勿論である。また、本実施例では、第一の現像剤搬送部材、及び、第二の現像剤搬送部材は可撓性のシートとして説明しているが、フェルト等でも適用できることは勿論である。また、本実施例では像担持体を電子写真感光体として説明したが、静電記録誘導体等の潜像を担持するものであれば良い。また、ドラム形状に限らずに、シート状、ベルト状等でも適用できることは勿論である。
本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの断面図 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジの斜視図 本発明の実施例に係るプロセスカートリッジを感光体ドラムユニット2aと現像装置2bに分けた状態での斜視図 本発明の実施例に係る現像剤搬送部材の斜視図 本発明の実施例に係る現像剤残量検知部の構成 本発明の実施例に係る現像剤残量を検地するための光の非受光状態を示す断面図 本発明の実施例に係る現像剤残量を検地するための光の受光状態を示す断面図 本発明の実施例に係る現像剤残量と光透過時間の関係を示す図 本発明の実施例に係る現像剤残量検知のシーケンスを示す図 本発明の実施例に係る現像剤収容部の断面図 本発明の実施例に係る現像剤残量検知のブロック図 本発明の実施例に係る画像形成装置の動作時の状態の断面図 従来における現像剤収容部の断面図 現像剤残量とパルス幅との関係
符号の説明
2 プロセスカートリッジ
2a 感光体ドラムユニット
2b 現像ユニット
21 感光体ドラム
22 現像ローラ
23 帯電ローラ
24 ドラムユニット枠体
25 現像器
27 軸受
28 クリーニングブレード
29 現像剤送り機構
30 廃トナー室
35 中間転写体(中間転写ベルト)
53.54.55 排出ローラ
56 排出トレイ
61 入射光透過部
61a 入射光透過面
62 出射光透過部
62a 出射光透過面
70 現像剤収容部、
701 設置部
701a 設置部内面
702 底部
702a 底部内面
71 現像容器
72 現像剤供給ローラ
73 現像ブレード
74 第一の現像剤搬送部材
74a 穴部
74c 第一の現像剤搬送部材の自由長
75 第二の現像剤搬送部材
75a シート根元部
75b シート先端部
75c 第二の現像剤搬送部材の自由長
76 回転軸
76a 台座
77 支持穴
77a ピン
80 ガイド部
80a、80b、80c、80d ガイド面
82 従来例の現像剤搬送部材
83,84 軸受部材
100 画像形成装置本体
102 発光部
103 受光部
104 CPU
105 表示部
200 装着部
300 コントローラ
A カラー電子写真画像形成装置
D 現像剤
E 接合部
F 位置決め部

Claims (3)

  1. 画像形成装置に設けられ、像担持体に形成された潜像を現像する現像装置において、
    現像剤を収容する現像剤収容部と、
    前記現像剤を用いて、前記潜像を現像する現像手段と、
    前記現像剤収容部の内部に配置され、回転する回転軸と、
    前記回転軸の中心を通る水平面よりも下方であって、前記中心を通る鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのとは反対側において、前記現像剤収容部の内面よりも内側へ突出した位置に設けられ、画像形成装置本体でもって前記現像剤の残量を検出するための光を透過する光透過部と、
    前記回転軸に設けられ、前記回転軸を中心として回転することによって前記現像剤を前記現像手段の設けられた方向へ搬送する、可撓性の第一の現像剤搬送部材であって、前記回転軸の長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、かつ、前記長手方向において、前記光透過部と対向する領域外に、前記第一の現像剤搬送部材の回転方向とは逆方向へ前記現像剤を逃がすための穴部を有しており、回転する際に回転半径方向の先端部でもって前記光透過部の光透過面を摺擦する第一の現像剤搬送部材と、
    前記回転軸に設けられ、前記長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、前記長手方向において前記第一の現像剤搬送部材の長さよりも短くかつ、前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げやすいように前記回転半径方向において、前記第一の現像剤搬送部材の自由長よりも短くした自由長を有する、回転する際に前記光透過面を摺擦しない可撓性の第二の現像剤搬送部材であって、前記回転方向において前記第一の現像剤搬送部材に対して下流側へ略90度となるように設けられた第二の現像剤搬送部材と、
    を有し、
    前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合に、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去し始める前に、前記水平面よりも下方において、及び、前記鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのと同じ側において、前記第二の現像剤搬送部材が前記現像剤収容部の内面を摺擦しつつ前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げ始める、そして、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去して前記光が前記光透過部を透過した後から、前記第二の現像剤搬送部材が前記掬い上げた現像剤を前記光透過面上へ落下させて前記光が前記光透過部透過するのを遮るまで、前記光が前記光透過部を透過する透過時間を前記装置本体で計測することによって、前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合前記透過時間と前記現像剤の残量との関係を線形的な関係に近づけて、前記装置本体でもって現像剤の残量を検出することができることを特徴とする現像装置。
  2. 電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
    電子写真感光体と、
    前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を収容する現像剤収容部と、
    前記現像剤を用いて、前記静電潜像を現像する現像手段と、
    前記現像剤収容部の内部に配置され、回転する回転軸と、
    前記回転軸の中心を通る水平面よりも下方であって、前記中心を通る鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのとは反対側において、前記現像剤収容部の内面よりも内側へ突出した位置に設けられ、前記装置本体でもって前記現像剤の残量を検出するために光を透過する光透過部と、
    前記回転軸に設けられ、前記回転軸を中心として回転することによって前記現像剤を前記現像手段の設けられた方向へ搬送する、可撓性の第一の現像剤搬送部材であって、前記回転軸の長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、かつ、前記長手方向において、前記光透過部と対向する領域外に、前記第一の現像剤搬送部材の回転方向とは逆方向へ前記現像剤を逃すための穴部を有しており、回転する際に回転半径方向の先端部でもって前記光透過部の光透過面を摺擦する第一の現像剤搬送部材と、
    前記回転軸に設けられ、前記長手方向において、回転する際に前記光透過面と対向する領域を通過する位置に設けられ、前記長手方向において前記第一の現像剤搬送部材の長さよりも短く、かつ、前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げやすいように前記回転半径方向において、前記第一の現像剤搬送部材の自由長よりも短くした自由長を有する、回転する際に前記光透過面を摺擦しない可撓性の第二の現像剤搬送部材であって、前記回転方向において前記第一の現像剤搬送部材に対して下流側へ略90度となるように設けられた第二の現像剤搬送部材と、
    を有し、
    前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合に、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去し始める前に、前記水平面よりも下方において、及び、前記鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのと同じ側において、前記第二の現像剤搬送部材が前記現像剤収容部の内面を摺擦しつつ前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げ始める、そして、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去して前記光が前記光透過部を透過した後から、前記第二の現像剤搬送部材が前記掬い上げた現像剤を前記光透過面上へ落下させて前記光が前記光透過部透過するのを遮るまで、前記光が前記光透過部を透過する透過時間を前記装置本体で計測することによって、前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合前記透過時間と前記現像剤の残量との関係を線形的な関係に近づけて、前記装置本体でもって現像剤の残量を検出することができることを特徴とするプロセスカートリッジ。
  3. プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成装置において、
    (i)光を発光する発光部と、
    (ii)電子写真感光体と、前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤を用いて、前記静電潜像を現像する現像手段と、前記現像剤収容部の内部に配置され、回転する回転軸と、前記回転軸の中心を通る水平面よりも下方であって、前記中心を通る鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのとは反対側において、前記現像剤収容部の内面よりも突出した位置に設けられ、前記電子写真画像形成装置の装置本体でもって前記現像剤の残量を検出するために、前記発光部から発光された光を透過する光透過部と、前記回転軸に設けられ、前記回転軸を中心として回転することによって、前記現像剤を前記現像手段の設けられた方向へ搬送する、可撓性の第一の現像剤搬送部材であって、前記回転軸の長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、かつ、前記第一の現像剤搬送部材の回転方向とは逆方向へ前記現像剤を逃がすための穴部を有しており、回転する際に回転半径方向の先端部でもって前記光透過部の光透過面を摺擦する第一の現像剤搬送部材と、前記回転軸に設けられ、前記長手方向において、回転する際に前記光透過部と対向する領域を通過する位置に設けられ、前記長手方向において前記第一の現像剤搬送部材の長さよりも短くかつ、前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げやすいように前記回転半径方向において、前記第一の現像剤搬送部材の自由長よりも短くした自由長を有する、回転する際に前記光透過面を摺擦しない可撓性の第二の現像剤搬送部材であって、前記回転方向において前記第一の現像剤搬送部材に対して下流側へ略90度となるように設けられた第二の現像剤搬送部材と、を有するプロセスカートリッジを取り外し可能に装着するための装着部と、
    (iii)前記発光部から発光された光であって、前記現像剤収容部内、及び、前記光透過部を通過した光を受光する受光部と、
    (iv)前記受光部からの情報に基づいて、現像剤の残量を報知する報知手段と、
    (v)前記記録媒体を搬送する搬送手段と、
    を有し、
    前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合に、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去し始める前に、前記水平面よりも下方において、及び、前記鉛直面に対して前記現像手段が設けられているのと同じ側において、前記第二の現像剤搬送部材が前記現像剤収容部の内面を摺擦しつつ前記現像剤収容部内の現像剤を掬い上げ始める、そして、前記第一の現像剤搬送部材が前記光透過面上の現像剤を除去して前記光が前記光透過部を透過した後から、前記第二の現像剤搬送部材が前記掬い上げた現像剤を前記光透過面上へ落下させて前記光が前記光透過部透過するのを遮るまで、前記光が前記光透過部を透過する透過時間を前記装置本体で計測することによって、前記現像剤収容部内の現像剤の残量が少なくなった場合前記透過時間と前記現像剤の残量との関係を線形的な関係に近づけて、前記装置本体でもって現像剤の残量を検出することを特徴とする電子写真画像形成装置。
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