JP3530751B2 - プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセスカートリ
ッジ及びこのプロセスカートリッジを着脱可能な電子写
真画像形成装置に関するものである。
【０００２】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、Ｌ
ＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、電子写真
ファクシミリ装置、及び電子写真ワードプロセッサー等
が含まれる。
【０００３】又、プロセスカートリッジとは、帯電手
段、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも一つ
と、電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、こ
のカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着
脱可能とするものであるか、又は、少なくとも現像手段
と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、この
カートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱
可能とするものをいう。
【０００４】
【従来の技術】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、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
させることができる。そこで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。
【０００５】このようなプロセスカートリッジ方式の電
子写真画像形成装置ではユーザー自身がカートリッジを
交換しなければならないため、現像剤が消費された場合
にユーザーに報知する手段、即ち、現像剤量検出装置が
必要となる。
【０００６】従来、現像剤量検出装置としては、現像手
段の現像剤容器内に２本の電極棒を有し、２本の電極棒
間の静電容量の変化を検知して現像剤量を検知するもの
がある。
【０００７】又、特開平５−１００５７１号公報には、
２本の電極棒の代わりに、所定の間隔を持って平行に同
一面上に配置された２つの平行電極を凹凸形状に互いに
組み合わせた現像剤検知電極部材を備え、この現像剤検
知電極部材を現像剤容器の下面に設置した現像剤量検出
装置を開示している。この装置は、平面状態に設置され
た平行電極間の静電容量の変化を検知して現像剤残量を
検知するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれの現像剤量検出装置も、現像剤容器内の現像剤の有
無を検出するものであり、つまり、現像剤容器内の現像
剤を使い切る直前に現像剤が少ないことを検出できるの
みであり、現像剤容器内にどの程度の現像剤が残ってい
るかを検出することはできなかった。
【０００９】これに対して、現像剤容器内の現像剤残量
を逐次検出することができれば、現像剤容器内の現像剤
使用状態をユーザーが知ることが可能となり、交換時期
に合わせて新しいプロセスカートリッジを用意すること
ができ、ユーザーにとって極めて好便である。
【００１０】従って、本発明の目的は、現像剤収容部を
なす現像剤容器内の現像剤の消費に従ってその残量を逐
次検知することのできる現像剤量検出装置を備え、ユー
ザーの装置使用に際しての利便性を向上させることので
きるプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置を
提供することである。
【００１１】本発明の他の目的は、電極間の静電容量の
変化によって現像剤残量を検出するに際して、環境の変
化に起因した測定誤差を無くし、検出誤差の少ない現像
剤量検出装置を備え、ユーザーの装置使用に際しての利
便性を向上させることのできるプロセスカートリッジ及
び電子写真画像形成装置を提供することである。
【００１２】本発明の他の目的は、現像剤量検出装置の
検出精度の向上、接点部の部品点数の減少及びコストダ
ウンを図ることができ、しかも現像剤量検出装置、ひい
てはプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置の
組立が容易なプロセスカートリッジ及び電子写真画像形
成装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置にて達
成される。要約すれば、本発明の第１の態様によれば、
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、 （ａ）電子写真感光体と、 （ｂ）前記電子写真感光体に作用するプロセス手段と、 （ｃ）プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装
置本体に装着された状態で、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に用いる現像剤量を前記
電子写真画像形成装置本体で検出するために、予め定め
た量の現像剤を収納した際に、収納された現像剤と接触
する箇所に設けられた、電圧を印加した際に、現像剤量
に応じた静電容量を発生する少なくとも一対の一定間隔
にて並置された部分を有する入力側及び出力側電極を備
えた測定電極部材と、現像剤と接触することのない箇所
に設けられた、電圧を印加した際に、基準用静電容量を
発生する少なくとも一対の一定間隔にて並置された部分
を有する入力側及び出力側電極を備えた基準電極部材で
あって、共に同じ基板に設けられた測定電極部材と基準
電極部材と、（ｄ）プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装
置本体に装着された状態で前記電子写真画像形成装置本
体から前記測定電極部材に電圧を与えた際に発生する静
電容量に応じた第一の電気信号を、前記電子写真画像形
成装置本体に伝達するための 測定電極用出力接点と、プ
ロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装置本体に
装着された状態で前記電子写真画像形成装置本体から前
記基準電極部材に電圧を与えた際に発生する基準用静電
容量に応じた第二の電気信号を、前記電子写真画像形成
装置本体に伝達するための基準電極用出力接点と、プロ
セスカートリッジが前記電子写真画像形成装置本体に装
着された状態で前記電子写真画像形成装置本体から前記
測定電極部材及び前記基準電極部材に電圧を与えるため
の共通の入力接点と、を有することを特徴とするプロセ
スカートリッジが提供される。
【００１４】本発明の第２の態様によると、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
する電子写真画像形成装置において、 （ａ）電子写真感光体と、前記電子写真感光体に作用す
るプロセス手段と、プロセスカートリッジが前記電子写
真画像形成装置本体に装着された状態で、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に用いる現
像剤量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するため
に、予め定めた量の現像剤を収納した際に、収納された
現像剤と接触する箇所に設けられた、電圧を印加した際
に、現像剤量に応じた静電容量を発生する少なくとも一
対の一定間隔にて並置された部分を有する入力側及び出
力側電極を備えた測定電極部材と、現像剤と接触するこ
とのない箇所に設けられた、電圧を印加した際に、基準
用静電容量を発生する少なくとも一対の一定間隔にて並
置された部分を有する入力側及び出力側電極を備えた基
準電極部材であって、共に同じ基板に設けられた測定電
極部材と基準電極部材と、 プロセスカートリッジが前記
電子写真画像形成装置本体に装着された状態で前記電子
写真画像形成装置本体から前記測定電極部材に電圧を与
えた際に発生する静電容量に応じた第一の電気信号を、
前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための測定電
極用出力接点と、プロセスカートリッジが前記電子写真
画像形成装置本体に装着された状態で前記電子写真画像
形成装置本体から前記基準電極部材に電圧を与えた際に
発生する基準用静電容量に応じた第二の電気信号を、前
記電子写真画像形成装置本体に伝達するための基準電極
用出力接点と、プロセスカートリッジが前記電子写真画
像形成装置本体に装着された状態で前記電子写真画像形
成装置本体から前記測定電極部材及び前記基準電極部材
に電圧を与えるための共通の入力接点と、を有するプロ
セスカートリッジを、電子写真画像形成装置本体に取り
外し可能に装着するための装着手段と、（ｂ）前記第一の電気信号と前記第二の電気信号に基づ
いて、前記プロセスカー トリッジに収納されている現像
剤の量を検出するための現像剤量検出手段と、 （ｃ）前
記電子写真感光体に静電潜像を形成するための静電潜像
形成手段と、 を有することを特徴とする電子写真画像形成装置が提供
される。
【００１５】上記各本発明にて、一実施態様によると、
前記測定電極部材は、前記プロセス手段としての現像手
段によって静電潜像の現像に用いられる現像剤を収容す
る現像剤収容部内であって現像剤と接触する箇所に配置
され、前記基準電極部材は、前記プロセス手段としての
現像手段によって静電潜像の現像に用いられる現像剤を
収容する現像剤収容部内であって、現像剤と接触するこ
とのない箇所に配置される。
【００１６】好ましい実施態様によると、前記測定電極
用出力接点は、前記測定電極部材の出力側電極に電気的
に接続され、前記基準電極用出力接点は、前記基準電極
部材の出力側電極に電気的に接続され、前記共通入力接
点は、前記測定電極部材及び前記基準電極部材の入力側
電極に電気的に接続される。好ましくは、前記測定電極
部材と前記基準電極部材に電圧を印加した際に発生する
静電容量の値を同一とすることができる。他の実施態様
によると、前記測定電極部材と前記基準電極部材の一定
間隔にて並置された電極の対向長さ及び対向部の間隔を
同一とすることができる。
【００１７】本発明の一実施態様によると、前記現像手
段は、現像剤エンドを検知するために電極棒を有する。
【００１８】尚、本発明にて、前記プロセスカートリッ
ジとは、前記プロセスカートリッジとは、前記プロセス
手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段
の少なくとも一つと、前記電子写真感光体とを一体的に
カートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形
成装置本体に対して着脱可能とするものであるか、或い
は、前記プロセスカートリッジとは、前記プロセス手段
として少なくとも現像手段と前記電子写真感光体とを一
体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真
画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプロセスカー
トリッジ及び電子写真画像形成装置を図面に則して更に
詳しく説明する。
【００２０】先ず、図１〜図３を参照して、本発明に従
って構成されるプロセスカートリッジを装着可能な電子
写真画像形成装置の一実施例について説明する。本実施
例にて、電子写真画像形成装置は、電子写真式のレーザ
ービームプリンタＡとされ、電子写真画像形成プロセス
によって記録媒体、例えば、記録紙、ＯＨＰシート、布
などに画像を形成するものである。
【００２１】レーザービームプリンタＡは、ドラム形状
の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム７を有する。感
光体ドラム７は、帯電手段である帯電ローラ８によって
帯電され、次いで、レーザーダイオード１ａ、ポリゴン
ミラー１ｂ、レンズ１ｃ、反射ミラー１ｄを有した光学
手段１から画像情報に応じたレーザ光を照射することに
よって、感光体ドラムに画像情報に応じた潜像が形成さ
れる。この潜像は、現像手段９によって現像され、可視
像、即ち、トナー像とされる。
【００２２】つまり、現像手段９は、現像剤担持体とし
ての現像ローラ９ａを備えた現像室９Ａを有しており、
現像室９Ａに隣接して形成された現像剤収容部としての
現像剤容器１１Ａ内の現像剤を現像剤送り部材９ｂの回
転によって、現像室９Ａの現像ローラ９ａへと送り出
す。現像室９Ａには、現像ローラ９ａの近傍に現像剤撹
拌部材９ｅを備えており、現像室内の現像剤を循環させ
る。又、現像ローラ９ａは、固定磁石９ｃを内蔵してお
り、現像ローラ９ａを回転することによって現像剤は搬
送され、現像ブレード９ｄにて摩擦帯電電荷が付与され
ると共に所定厚の現像剤層とされ、感光体ドラム７の現
像領域へと供給される。この現像領域へと供給された現
像剤は、前記感光体ドラム７上の潜像へと転移され、ト
ナー像を形成する。現像ローラ９ａは、現像バイアス回
路に接続されており、通常、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。
【００２３】一方、トナー像の形成と同期して給紙カセ
ット３ａにセットした記録媒体２をピックアップローラ
３ｂ、搬送ローラ対３ｃ、３ｄ及びレジストローラ対３
ｅで転写位置へと搬送する。転写位置には、転写手段と
しての転写ローラ４が配置されており、電圧を印加する
ことによって、感光体ドラム７上のトナー像を記録媒体
２に転写する。
【００２４】トナー像の転写を受けた記録媒体２は、搬
送ガイド３ｆで定着手段５へと搬送する。定着手段５
は、駆動ローラ５ｃ及びヒータ５ａを内蔵した定着ロー
ラ５ｂを備え、通過する記録媒体２に熱及び圧力を印加
して転写されたトナー像を記録媒体２上に定着する。
【００２５】記録媒体は、排出ローラ対３ｇ、３ｈ、３
ｉで搬送し、反転経路３ｊを経由して排出トレイ６へと
排出される。この排出トレイ６は、レーザービームプリ
ンタＡの装置本体１４の上面に設けられている。なお、
揺動可能なフラッパ３Ｋを動作させ、排出ローラ対３ｍ
によって反転経路３ｊを介することなく記録媒体２を排
出することもできる。本実施例では、上記ピックアップ
ローラ３ｂ、搬送ローラ対３ｃ、３ｄ、レジストローラ
対３ｅ、搬送ガイド３ｆ、排出ローラ対３ｇ、３ｈ、３
ｉ及び排出ローラ対３ｍによって搬送手段を構成してい
る。
【００２６】転写ローラ４によってトナー像を記録媒体
２に転写した後の感光体ドラム７は、クリーニング手段
１０によって感光体ドラム７上に残留した現像剤を除去
した後、次の画像形成プロセスに供される。クリーニン
グ手段１０は、感光体ドラム７に当接して設けられた弾
性クリーニングブレード１０ａによって感光体ドラム７
上の残留現像剤を掻き落として廃現像剤溜め１０ｂへと
集める。
【００２７】一方、本実施例にては、プロセスカートリ
ッジＢは、図３に示すように、現像剤を収納する現像剤
容器（現像剤収納部）１１Ａ及び現像剤送り部材９ｂを
有する現像剤枠体１１と、現像ローラ９ａ及び現像ブレ
ード９ｄなどの現像手段９を保持する現像枠体１２とを
溶着して一体として現像ユニットを形成し、更にこの現
像ユニットに、感光体ドラム７、クリーニングブレード
１０ａなどのクリーニング手段１０及び帯電ローラ８を
取り付けたクリーニング枠体１３を一体に結合すること
によってカートリッジ化されている。
【００２８】このプロセスカートリッジＢは、ユーザー
によって画像形成装置本体１４に設けたカートリッジ装
着手段に対して取り外し可能に装着される。本実施例に
よれば、カートリッジ装着手段は、図４に示す、プロセ
スカートリッジＢの両外側面に形成したガイド手段１３
Ｒ（１３Ｌ）と、このガイド手段１３Ｒ（１３Ｌ）を装
入可能に装置本体１４に形成したガイド部１６Ｒ（１６
Ｌ）（図５）にて構成される。
【００２９】本発明によれば、プロセスカートリッジＢ
は、現像剤容器１１Ａ内の現像剤の消費に従ってその残
量を逐次検知することのできる現像剤量検出装置を備え
ている。
【００３０】本実施例によれば、現像剤量検出装置は、
図６に示すように、現像剤量を検知する測定電極部材２
０Ａと、環境、即ち、雰囲気の温度、湿度を検知し、基
準用信号を出力する比較部材としての基準電極部材２０
Ｂとを有する。
【００３１】測定電極部材２０Ａは、例えば図６に示す
ように、現像手段９の現像剤容器１１Ａの内部側面、或
いは底面などの、現像剤と接触する位置であって、しか
も、現像剤が減少するに従って、現像剤との接触面積が
変動するような方向に配置される。又、基準電極部材２
０Ｂは、詳しくは後で説明するが、図１３及び図１４に
示すように、測定電極部材２０Ａが配置されたと同じ側
の現像剤容器内であって、仕切壁２１にて区画された、
現像剤と接触することのない箇所に設けることができ
る。
【００３２】測定電極部材２０Ａは、図７に示すよう
に、基板２２の上に所定の間隔をもって平行に形成され
た一対の電極、即ち、入力側電極２３及び出力側電極２
４を有する。本実施例では、電極２３、２４は、所定間
隔Ｇにて平行に並置された少なくとも一対の電極部分２
３ａ〜２３ｆ、２４ａ〜２４ｆを有し、各電極部分２３
ａ〜２３ｆ、２４ａ〜２４ｆは、連結電極部分２３ｇ、
２４ｇにて互いに連結されており、２つの電極２３及び
２４は、互いに組み合わさった多数の凹凸形状とされて
いる。勿論、測定電極部材２０の電極パターンは、これ
に限定されるものではなく、図８に示すように一対の電
極２３、２４を互いに所定の間隔にて平行に配置された
渦巻き形状に形成することもできる。
【００３３】測定電極部材２０Ａは、一対の平行電極２
３、２４間の静電容量を測定することにより現像剤容器
１１Ａ内の現像剤残量を逐次検知することができる。つ
まり、現像剤は空気より誘電率が大きいために測定電極
部材２０Ａの表面に現像剤が接触することにより一対の
電極２３、２４間の静電容量が増加する。
【００３４】従って、本発明によれば、上記構成の測定
電極部材２０Ａを用いることにより、測定電極部材２０
Ａの表面に接する現像剤の面積から所定の較正曲線を適
用することにより現像剤容器１１Ａの断面形状や測定電
極部材２０Ａの形状によらず現像剤容器１１Ａ内の現像
剤量を測定することができる。
【００３５】斯かる測定電極部材２０Ａの電極パターン
２３、２４は、例えば厚さ０．４〜１．６ｍｍの、例え
ば紙フェノール、ガラスエポキシなどの硬質プリント基
板２２、或いは、厚さ０．１ｍｍ程度のポリエステル、
ポリイミドなどの可撓性のプリント基板２２上にエッチ
ング或いは印刷にて銅などの導体金属パターン２３、２
４を形成することによって得ることができ、通常のプリ
ント基板の配線パターン形成方法と同一の方法で製造す
ることができる。従って、図７及び図８に示すような複
雑な電極パターン形状であっても容易に製造することが
でき、製造コストも簡単なパターンのものと殆ど変わり
はない。
【００３６】又、図７及び図８に示すような複雑なパタ
ーン形状を用いることにより、電極２３、２４間の対向
長さを長くでき、更にエッチングなどのパターン形成方
法を用いることにより電極２３、２４間の間隔Ｇを数十
μｍ程度まで狭くすることも可能であり、大きな静電容
量を得ることが可能となる。又、静電容量の変化量を大
きくすることができ、検知精度を上げることができる。
具体的には、電極２３、２４は、幅０．１〜０．５ｍ
ｍ、厚さ１７．５〜７０μｍとされ、又、間隔Ｇは０．
１〜０．５ｍｍとされる。更に、金属パターン形成面
は、例えば１２．５〜１２５μｍ程度の薄い樹脂フィル
ムにてラミネートすることも可能である。
【００３７】上述のように、本発明の現像剤量検出装置
によれば、現像剤容器１１Ａの内部の側面若しくは底面
の現像剤が減少する方向に設置された測定電極部材２０
Ａに対する現像剤の接触面積の変化、即ち、測定電極部
材２０Ａの静電容量の変化を測定し、その値により現像
剤容器全体の現像剤量を逐次に検出する。
【００３８】つまり、現像剤の誘電率は空気より大きい
ため、測定電極部材２０Ａに現像剤が接触している部分
（現像剤が有る部分）は、接触していない部分（現像剤
が無い部分）に比べて出力される静電容量が大きい。従
って、その静電容量の変化を測定すれば現像剤容器１１
Ａ内の現像剤量を推定できる。
【００３９】本発明によれば、現像剤残量検出装置は、
図６に示すように、更に、測定電極部材２０Ａと同様の
構成とされる基準電極部材２０Ｂを有する。
【００４０】基準電極部材２０Ｂは、上記測定電極部材
２０Ａと同様とされ、図７に示すように、基板２２の上
に所定の間隔Ｇをもって平行に形成された一対の入力側
電極２３（２３ａ〜２３ｆ）及び出力側電極２４（２４
ａ〜２４ｆ）を有し、２つの電極２３及び２４が互いに
組み合わさった多数の凹凸形状とすることもできるし、
又、図８に示すように渦巻き形状に形成することもでき
る。基準電極部材２０Ｂも又、通常のプリント基板の配
線パターン形成方法と同一の方法で製造し得る。
【００４１】本発明によれば、基準電極部材２０Ｂは、
上述したように、温度、湿度などの環境条件によって静
電容量が変動し、測定電極部材２０Ａに対して基準用の
比較部材として機能する。
【００４２】つまり、本発明の現像剤量検知装置によれ
ば、測定電極部材２０Ａの出力は、環境の変化により変
動する基準電極部材２０Ｂの出力と比較される。例えば
基準電極部材２０Ｂの所定の静電容量を現像剤が無いと
きの測定電極部材２０Ａと同じ値に設定して基準電極部
材２０Ｂと測定電極部材２０Ａの出力の差分を取ること
により、現像剤による静電容量の変化分のみの出力を得
ることが可能になるため、現像剤残量検知の精度を高め
ることができる。
【００４３】本発明に従った現像剤量検知原理について
更に説明すると、測定電極部材２０Ａは、パターン表面
の接触部分の静電容量を測定して現像剤容器１１Ａ内の
現像剤量を推測しているため、その値は、環境（湿度、
温度など）の変化により変動する。
【００４４】例えば、湿度が高くなると空気中の水蒸気
量が多くなるので検知部材２０Ａに触れている大気の誘
電率も増加する。そのため同一の現像剤量の時でも環境
が変化すると測定電極部材２０Ａからの出力も変わって
くる。又、パターンを形成している基板２２も吸湿する
材質では吸湿により誘電率が変化するため環境変動とな
る。
【００４５】そのため測定電極部材２０Ａと同じ環境変
動をする比較部材としての基準電極部材２０Ｂ、即ち、
例えば測定電極部材２０Ａと同一な構成とされ現像剤と
は接していない構成とされる基準電極部材２０Ｂを、測
定電極部材２０Ａと同じ環境下に置いて両方の出力を比
較して差分を取り環境変動をうち消すことにより、環境
変動に影響されずに現像剤残量を測定することができ
る。
【００４６】図９の一番左側の棒グラフに示されるよう
に、現像剤量を検出する検知部材である測定電極部材２
０Ａから測定される静電容量は、検知部材表面に接して
いる現像剤による変動分に環境変動分が上乗せされて出
力される。そして、そのものを高温高湿環境下に移す
と、図１０の一番左側の棒グラフに示されるように現像
剤による変動分は変わらないが環境変動分が増加するた
め結果的に同一現像剤量であるにもかかわらず、静電容
量が増加してしまう。
【００４７】そこで、図９及び図１０の中央棒グラフの
ように測定電極部材（検知部材）２０Ａと同一な環境変
動を持つ基準電極部材（比較部材）２０Ｂを配置してそ
の差分（右側の棒グラフ）を取ることにより現像剤によ
る静電容量のみを測定することができる。
【００４８】斯かる本発明の原理を具現化する現像剤量
検出装置を図１１を参照して更に説明する。図１１は、
画像形成装置における測定電極部材２０Ａ及び基準電極
部材２０Ｂの接続態様をも示す現像剤量検出回路の一例
を示す。
【００４９】現像剤量に応じて変動する静電容量Ｃａを
有する検知部材としての測定電極部材２０Ａ、及び環境
条件に応じて変動する静電容量Ｃｂを有する比較部材と
しての基準電極部材２０Ｂは、それぞれ、インピーダン
ス素子としてその一方の入力側電極２３は、接点３０Ｃ
（装置本体側接点３２Ｃ）を介して現像バイアス印加手
段としての現像バイアス回路１０１に接続され、他方の
出力側電極２４は、接点３０Ａ（装置本体側接点３２
Ａ）及び３０Ｂ（装置本体側接点３２Ｂ）を介して現像
剤量検出回路１００の制御回路１０２に接続される。基
準電極部材２０Ｂは、現像バイアス回路１０１を介して
印加されるＡＣ（交番）電流Ｉ1 を用い、現像剤残量を
検出する上での基準電圧Ｖ１を設定する。
【００５０】制御回路１０２は、図１１に示すように、
基準電極部材２０Ｂ、即ち、インピーダンス素子に印加
されるＡＣ電流Ｉ1 をボリュームＶＲ１で分流した値で
あるＡＣ電流Ｉ1 ’と抵抗Ｒ２で生じる電圧降下分Ｖ２
を、抵抗Ｒ３、Ｒ４で設定されたＶ３に加算し、基準電
圧Ｖ１を決めている。
【００５１】従って、測定電極部材２０Ａに印加される
ＡＣ（交番）電流Ｉ2 は、増幅器１０３に入力され、現
像剤残量の検出値Ｖ４（Ｖ１−Ｉ2 ×Ｒ５）として出力
される。そしてその出力値を現像剤残量の検出値として
利用する。
【００５２】上述のように、本発明の現像剤量検出装置
によれば、比較部材として、測定電極部材２０Ａと同様
に環境により容量が変動する基準電極部材２０Ｂが設置
されるので、測定電極部材２０Ａの環境による変動をキ
ャンセルすることができ、高精度にて現像剤残量を検知
することができる。
【００５３】本実施例によれば、図１２〜図１４に示す
ように、現像手段４の現像剤容器１１Ａに、測定電極部
材２０Ａと、比較用として測定電極部材と同一な構成と
される基準電極部材２０Ｂとが配置される。この構成で
は現像剤容器に測定電極部材２０Ａと基準電極部材２０
Ｂとを有するため、環境による変動をキャンセルするこ
とができると共に、更に測定電極部材２０Ａと基準電極
部材２０Ｂをほぼ同一環境下に置くことができるので検
知精度を高くすることが可能になる。
【００５４】更に、本発明によれば、図１１及び図１２
に示すように、プロセスカートリッジＢに検知用と比較
用とで共用する入力用接点３０Ｃ、並びに、検知及び比
較出力用接点３０Ａ、３０Ｂの合計３個の接点が設置さ
れる。このような構成とすることにより、接点部の部品
点数を減らすことができ、コストダウンが図れる。又、
入力信号を共通にすることにより入力パルスを同一にす
ることができ、精度が高くなる。
【００５５】更に説明すると、本実施例によれば、図１
３及び図１４を参照すると理解されるように、測定電極
部材２０Ａ及び基準電極部材２０Ｂは、フレキシブルプ
リント基板のような屈曲可能な一枚の基板２２の片面に
各々の電極２３、２４が形成され、折り返して現像剤容
器内に配置される。又、本実施例では、測定電極部材２
０Ａ及び基準電極部材２０Ｂは同じ電極パターンとされ
る。つまり、測定電極部材２０Ａ及び基準電極部材２０
Ｂの両電極２３、２４のパターンは、静電容量がほぼ等
しく、パターン幅、長さ、間隔及び対向面積がほぼ等し
いパターン形状とされる。このようにして作製された基
準電極部材２０Ｂは、基板のほぼ中央部にて折り返され
て、測定電極部材２０Ａが配置された現像剤容器１１Ａ
の内部であって仕切壁２１にて区画された、現像剤とは
接触しない箇所に配置される。
【００５６】上述のように、測定電極部材２０Ａ及び基
準電極部材２０Ｂは、通常のプリント基板製造工程と同
様にて製造され、そのために機材の吸湿率や、誘電率の
ばらつきや、エッチング条件の違いにより電極パターン
幅や高さのばらつきにより基板の静電容量にばらつきが
生じる。本発明では、基板の同一表面に測定電極部材２
０Ａ及び基準電極部材２０Ｂとを形成したことにより、
１枚の基板で検知部材と比較部材を兼ねているので、基
板が１枚で済みコストを安くすることができる。又、同
じ材質のものに電極パターンを形成するために基材差に
よるばらつきを抑えることができ、更に同一面にパター
ンを形成するので、エッチングなどのパターン形成時の
ばらつきを抑えることができる。更には、上記構成とす
ることにより、現像剤容器の上方まで検知パターンを配
置することができ、そのため、ほぼ現像剤が現像剤容器
内で満杯状態から現像剤量を測定することが可能であ
る。
【００５７】本実施例によると、図１３に示すように、
測定電極部材２０Ａと基準電極部材２０Ｂとが形成され
た基板２２からは、測定電極部材２０Ａの出力側電極２
４に電気的に接続された測定電極用出力端子３１Ａと、
基準電極部材２０Ｂの出力側電極２４に電気的に接続さ
れた基準電極用出力端子３１Ｂと、測定電極部材２０Ａ
及び基準電極部材２０Ｂの入力側電極２３に接続された
共通の入力端子３１Ｃとが突出している。
【００５８】これら３端子３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、
図１５に示す実施例に示されるように、現像剤容器１１
Ａの現像枠体１２（図１６）との溶着固定部を跨いで前
記現像剤枠体１１の前壁部１１ａに固定され、更に３端
子３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃは、図１６及び図４をも参照
すると理解されるように、現像枠体１２の側部に固着さ
れる側部材１２ｂに形成した接点窓１２ｃから外方へと
露出して、側部材１２ｂに取り付けられた測定電極用出
力接点３０Ａ、基準電極用出力接点３０Ｂ及び共通入力
接点３０Ｃと電気的に接続される。このプロセスカート
リッジの接点３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃは、図５に示すよ
うに、プロセスカートリッジＢを装置本体１４に装着し
たとき、装置本体１４に配置された接点３２Ａ、３２
Ｂ、３２Ｃに電気的に接続され、従って、プロセスカー
トリッジＢに設置した測定電極部材２０Ａ及び基準電極
部材２０Ｂは、図１１に示す現像剤量測定回路１００に
接続される。
【００５９】上記実施例の説明では、測定電極部材２０
Ａ及び基準電極部材２０Ｂの両電極２３、２４のパター
ンは、静電容量がほぼ等しく、パターン幅、長さ、間隔
及び対向面積がほぼ等しいパターン形状が形成されてい
るものとして説明したが、比較用の基準電極部材２０Ｂ
の電極パターン２３、２４の面積を測定電極部材２０Ａ
の電極パターン２３、２４の面積と異ならせることも可
能である。この場合は、基準電極部材２０Ｂの出力は所
定の係数を掛けた出力に変換され、この変換後の出力が
測定電極部材２０Ａの出力と比較される。このような構
成にすることにより、基準電極部材２０Ｂを小さくでき
るので、検知部材配置のためのスペースが小さくて済
む。又、両部材２０Ａ及び２０Ｂを現像剤容器１１Ａの
同じ側の同一壁面に設け、基準電極部材２０Ｂは現像剤
と接触しないように区画する構成とすることもできる
が、この場合には、限られた面積内での検知部材２０Ａ
側のパターンの比率を大きく取ることが可能になり、静
電容量の変化量や精度を高めることができる。
【００６０】尚、本明細書において、電極部材に電圧を
加えた際に発生する静電容量の値が同じであると記載し
たが、前記値が全く同じである場合のみならず、同じ値
になるように意図して製造されたものは含まれる。従っ
て、例えば、電極部材の製造上のばらつき等による誤差
は、前記値が同じであることに含まれる。
【００６１】又、同様に、前記電極部材間の間隔が一定
である、電極の対向長さが同じである、対向部の間隔が
同一である、並びに、測定電極部材及び基準電極部材の
形状が同じであるなど、数値及び形状が同じであるとの
記載は、同じ値、或いは、同じ形状になるように意図し
て製造されたものは含まれる。従って、例えば、製造上
のばらつき等による数値の誤差、及び、形状の違いは、
前記値が同じである、或いは、形状が同じであることに
含まれる。
【００６２】又、上述のように、本発明によれば、現像
剤容器１１Ａには現像剤残量逐次検知のための測定電極
部材２０Ａ及び基準電極部材２０Ｂが設けられるが、更
に、好ましくは、現像手段９の現像室９Ａには、アンテ
ナ棒、即ち、電極棒９ｈ（図３）が現像ローラ９ａと所
定間隔をもって現像ローラ９ａの長手方向に所定の長さ
だけ延在して設けられる。この構成により、現像ローラ
９ａと電極棒９ｈとの間の静電容量の変化を検知するこ
とによって現像剤エンドを検知できる。
【００６３】本発明の画像形成装置によれば、上述のよ
うに、現像剤容器１１Ａ内部の現像剤量を逐次に検知し
て、その情報をもとにして現像剤の消費量を表示するこ
とにより、ユーザーに現像剤補給カートリッジの準備を
促し、更に、現像剤エンドの検知情報により現像剤補給
を促すことができる。
【００６４】現像剤量表示方法について説明すると、例
えば、上述の現像剤量検出装置による検知情報は、ユー
ザーのパソコンなどの端末画面上に、図１７及び図１８
に示すように表示される。図１７及び図１８において
は、現像剤量に応じて動く針４１がゲージ４２のどの部
分を指しているかによって現像剤量がユーザーに報知さ
れる。
【００６５】又、図１９に示すように、電子写真画像形
成装置本体に直接、ＬＥＤ等による表示部を設け、現像
剤量に応じてＬＥＤ４３を点滅させても良い。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のプロセス
カートリッジ及び電子写真画像形成装置は、 （１）現像剤収納部をなす現像剤容器内の現像剤の消費
に従ってその残量を逐次検知することができる。 （２）電極間の静電容量の変化によって現像剤残量を検
出するに際して、環境の変化に起因した測定誤差を無く
し、検出誤差が少なく、ユーザーの装置使用に際しての
利便性を著しく向上することができる。といった効果を
奏し得ると共に、特に、 （３）１枚の基板で測定電極部材及び基準電極部材を兼
ねているので、基板が１枚で済みコストを安くすること
ができる。又、同じ材質のものに電極パターンを形成す
るために基材差によるばらつきを抑えることができる。
また、 （４）プロセスカートリッジに検知用と比較用とで共用
する入力用接点、並びに、検知及び比較出力用接点の合
計３個の接点を設置すればよく、接点部の部品点数を減
らすことができ、コストダウンが図れる。又、入力信号
を共通にすることにより入力パルスを同一にすることが
でき、精度が高くなる。といった格別な効果を奏するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子写真画像形成装置の一実施例
の概略構成図である。
【図２】本発明に係る電子写真画像形成装置の外観斜視
図である。
【図３】本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例
の縦断面図である。
【図４】本発明に係るプロセスカートリッジの下方より
見た外観斜視図である。
【図５】プロセスカートリッジを装着するための装置本
体の装着部を示す外観斜視図である。
【図６】本発明に従った現像剤量検出装置を説明するた
めの現像剤容器の斜視図である。
【図７】測定電極部材及び基準電極部材の一実施例を示
す正面図である。
【図８】測定電極部材及び基準電極部材の他の実施例を
示す正面図である。
【図９】本発明に従った現像剤量検知原理を説明するた
めのグラフである。
【図１０】本発明に従った現像剤量検知原理を説明する
ためのグラフである。
【図１１】本発明に従った現像剤量検出装置のための現
像剤量検出回路の一実施例を示す図である。
【図１２】測定電極部材及び基準電極部材の配置構成を
説明するための図である。
【図１３】本発明に従った現像剤量検出装置の一実施例
を説明するための現像剤容器の斜視図である。
【図１４】図１３と同様の図で、基準電極部材を現像剤
容器内に設置した態様を説明するための現像剤容器の斜
視図である。
【図１５】測定電極部材及び基準電極部材の端子の接続
態様を説明するための図である。
【図１６】プロセスカートリッジに設けられた３接点を
説明するための図である。
【図１７】現像剤量表示の一実施例を示す図である。
【図１８】現像剤量表示の他の実施例を示す図である。
【図１９】現像剤量表示の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光学手段 ２ 記録媒体 ３ 搬送手段 ７ 感光体ドラム（電子写真
感光体） ８ 帯電ローラ（帯電手段） ９ 現像手段 ９Ａ 現像室 ９ｃ 現像ローラ ９ｈ 電極棒 １０ クリーニング手段 １１ 現像剤枠体 １１Ａ 現像剤容器 １２ 現像枠体 １３ クリーニング枠体 １３Ｒ、１３Ｌ ガイド手段（装着手段） １４ 装置本体 １６Ｒ、１６Ｌ ガイド部（装着手段） ２０Ａ 測定電極部材（測定部
材） ２０Ｂ 基準電極部材（比較部
材） ２２ 基板 ２３ 入力側電極 ２４ 出力側電極 ３０Ａ 測定電極用出力接点 ３０Ｂ 基準電極用出力接点 ３０Ｃ 共通入力接点 １００ 現像剤量検出回路 １０１ 現像バイアス回路 １０２ 制御回路 １０３ 増幅回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 志朗 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−188782（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−31353（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−15975（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−100571（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G03G 15/08 114

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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、 （ａ）電子写真感光体と、 （ｂ）前記電子写真感光体に作用するプロセス手段と、 （ｃ）プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装
    置本体に装着された状態で、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に用いる現像剤量を前記
    電子写真画像形成装置本体で検出するために、予め定め
    た量の現像剤を収納した際に、収納された現像剤と接触
    する箇所に設けられた、電圧を印加した際に、現像剤量
    に応じた静電容量を発生する少なくとも一対の一定間隔
    にて並置された部分を有する入力側及び出力側電極を備
    えた測定電極部材と、現像剤と接触することのない箇所
    に設けられた、電圧を印加した際に、基準用静電容量を
    発生する少なくとも一対の一定間隔にて並置された部分
    を有する入力側及び出力側電極を備えた基準電極部材で
    あって、共に同じ基板に設けられた測定電極部材と基準
    電極部材と、（ｄ）プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装
    置本体に装着された状態で前記電子写真画像形成装置本
    体から前記測定電極部材に電圧を与えた際に発生する静
    電容量に応じた第一の電気信号を、前記電子写真画像形
    成装置本体に伝達するための 測定電極用出力接点と、プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装置本体
    に装着された状態で前記電子写真画像形成装置本体から
    前記基準電極部材に電圧を与えた際に発生する基準用静
    電容量に応じた第二の電気信号を、前記電子写真画像形
    成装置本体に伝達するための 基準電極用出力接点と、プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装置本体
    に装着された状態で前記電子写真画像形成装置本体から
    前記測定電極部材及び前記基準電極部材に電圧を与える
    ための 共通の入力接点と、 を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
  2. 【請求項２】 前記測定電極部材は、前記プロセス手段
    としての現像手段によって静電潜像の現像に用いられる
    現像剤を収容する現像剤収容部内であって、現像剤と接
    触する箇所に配置されることを特徴とする請求項１のプ
    ロセスカートリッジ。
  3. 【請求項３】 前記基準電極部材は、前記プロセス手段
    としての現像手段によって静電潜像の現像に用いられる
    現像剤を収容する現像剤収容部内であって、現像剤と接
    触することのない箇所に配置されることを特徴とする請
    求項１又は２のプロセスカートリッジ。
  4. 【請求項４】 前記測定電極用出力接点は、前記測定電
    極部材の出力側電極に電気的に接続され、前記基準電極
    用出力接点は、前記基準電極部材の出力側電極に電気的
    に接続され、前記共通入力接点は、前記測定電極部材及
    び前記基準電極部材の入力側電極に電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の
    プロセスカートリッジ。
  5. 【請求項５】 前記測定電極部材と前記基準電極部材に
    電圧を印加した際に発生する静電容量の値を同一とする
    請求項１〜４のいずれかの項に記載のプロセスカートリ
    ッジ。
  6. 【請求項６】 前記測定電極部材と前記基準電極部材の
    一定間隔にて並置された電極の対向長さ及び対向部の間
    隔を同一とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のプ
    ロセスカートリッジ。
  7. 【請求項７】 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電子写真画像形成装置に
    おいて、 （ａ）電子写真感光体と、 前記電子写真感光体に作用するプロセス手段と、プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装置本体
    に装着された状態で、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に用いる現像剤量を前記電子写
    真画像形成装置本体で検出するために、予め定めた量の
    現像剤を収納した際に、収納された 現像剤と接触する箇
    所に設けられた、電圧を印加した際に、現像剤量に応じ
    た静電容量を発生する少なくとも一対の一定間隔にて並
    置された部分を有する入力側及び出力側電極を備えた測
    定電極部材と、現像剤と接触することのない箇所に設け
    られた、電圧を印加した際に、基準用静電容量を発生す
    る少なくとも一対の一定間隔にて並置された部分を有す
    る入力側及び出力側電極を備えた基準電極部材であっ
    て、共に同じ基板に設けられた測定電極部材と基準電極
    部材と、 プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装置本体
    に装着された状態で前記電子写真画像形成装置本体から
    前記測定電極部材に電圧を与えた際に発生する静電容量
    に応じた第一の電気信号を、前記電子写真画像形成装置
    本体に伝達するための 測定電極用出力接点と、プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装置本体
    に装着された状態で前記電子写真画像形成装置本体から
    前記基準電極部材に電圧を与えた際に発生する基準用静
    電容量に応じた第二の電気信号を、前記電子写真画像形
    成装置本体に伝達するための 基準電極用出力接点と、プロセスカートリッジが前記電子写真画像形成装置本体
    に装着された状態で前記電子写真画像形成装置本体から
    前記測定電極部材及び前記基準電極部材に電圧を与える
    ための 共通の入力接点と、 を有するプロセスカートリッジを、電子写真画像形成装
    置本体に取り外し可能に装着するための装着手段と、（ｂ）前記第一の電気信号と前記第二の電気信号に基づ
    いて、前記プロセスカートリッジに収納されている現像
    剤の量を検出するための現像剤量検出手段と、 （ｃ）前記電子写真感光体に静電潜像を形成するための
    静電潜像形成手段と、 を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
  8. 【請求項８】 前記測定電極部材は、前記プロセス手段
    としての現像手段によって静電潜像の現像に用いられる
    現像剤を収容する現像剤収容部内であって、現像剤と接
    触する箇所に配置されることを特徴とする請求項７の電
    子写真画像形成装置。
  9. 【請求項９】 前記基準電極部材は、前記プロセス手段
    としての現像手段によって静電潜像の現像に用いられる
    現像剤を収容する現像剤収容部内であって、現像剤と接
    触することのない箇所に配置されることを特徴とする請
    求項７又は８の電子写真画像形成装置。
  10. 【請求項１０】 前記測定電極用出力接点は、前記測定
    電極部材の出力側電極に電気的に接続され、前記基準電
    極用出力接点は、前記基準電極部材の出力側 電極に電気
    的に接続され、前記共通入力接点は、前記測定電極部材
    及び前記基準電極部材の入力側電極に電気的に接続され
    ることを特徴とする請求項７〜９のいずれかの項に記載
    の電子写真画像形成装置。
  11. 【請求項１１】前記測定電極部材と前記基準電極部材に
    電圧を印加した際に発生する静電容量の値を同一とする
    請求項７〜１０のいずれかの項に記載の電子写真画像形
    成装置。
  12. 【請求項１２】前記測定電極部材と前記基準電極部材の
    一定間隔にて並置された電極の対向長さ及び対向部の間
    隔を同一とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の
    電子写真画像形成装置。
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