JP2001027842A

JP2001027842A - 現像装置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置

Info

Publication number: JP2001027842A
Application number: JP19963399A
Authority: JP
Inventors: Shiro Sakata; 志朗坂田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-13
Filing date: 1999-07-13
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】櫛歯状或は渦巻き状とされる電極対に、現像
バイアス電圧の分圧を印加することによって、検知用電
極間の距離を狭くすることができ、それによって、検知
用電極の容量値のレンジを大きくし、精度の高い、ユー
ザーにとってより好ましい現像剤残量の表示を行うこと
のできる現像装置、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。【解決手段】現像バイアス電圧を分圧する現像バイア
ス分圧手段１０４を有し、測定電極手段２０Ａの第一の
電極２３には現像バイアス分圧手段１０４にて分圧され
た現像バイアス分圧を印加する。第一の電極２３と第二
の電極２４との間の静電容量に応じた電気的信号に基い
て現像剤容器１１Ａ内の現像剤の残量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、電子写
真方式により像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜
像を現像装置に収容した現像剤にて顕像化する電子写真
画像形成装置に関し、特に、現像剤容器に収容した現像
剤の残量を逐次検知することのできる電極対を有する現
像剤残量検知手段を備えた現像剤量検出装置を有する電
子写真画像形成装置、更には、プロセスカートリッジ及
び現像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】更に説明すると、図２５に従来のプロセス
カートリッジＢが装着された画像形成装置Ａの一例を示
す。プロセスカートリッジＢにて現像手段を構成する現
像装置９は、像担持体としての感光体ドラム７上に形成
された潜像に現像剤Ｔを供給して可視化する現像室９Ａ
を備え、現像剤を収容した現像剤容器１１Ａを有してい
る。現像剤容器１１Ａ内の現像剤Ｔは、重力及び攪拌装
置９ｅ又はその他の現像剤搬送手段によって現像室９Ａ
へと搬送される。

【０００７】この現像室９Ａには、感光体ドラム７と対
向する現像位置まで現像剤Ｔを搬送する円筒形の現像剤
担持体である現像ローラ９ａが、感光体ドラム７に近接
して配置されており、現像ローラ９ａの表面上には現像
剤Ｔが付着保持され、現像ローラ９ａの回転により現像
剤Ｔを感光体ドラム７に対向した現像位置まで搬送す
る。

【０００８】現像剤Ｔは搬送される途中でドクターブレ
ード等の現像剤規制手段９ｄにより現像剤Ｔの量及び高
さが制限されると共に、現像ローラ９ａ上に均一に塗布
され、現像ローラ９ａ上に搬送される過程で現像ローラ
９ａ、現像剤規制手段９ｄ、或は現像剤自身に摺擦され
て帯電する。

【０００９】そして、現像ローラ９ａによって感光体ド
ラム７との対向部、即ち、現像位置まで搬送された現像
剤Ｔは感光体ドラム７と現像ローラ９ａとの間にバイア
ス印加手段としての現像バイアス電源５４にて印加され
た適正な現像バイアス電圧により、感光体ドラム７上に
転移し、感光体ドラム７上の静電潜像を現像し、トナー
像となす。

【００１０】現像に供されなかった現像剤Ｔは、現像ロ
ーラ９ａ上に残ったまま搬送されて、再び現像部内に収
容される。

【００１１】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、及び、搬送ローラ対、レジストローラなど（図示
せず）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。

【００１２】トナー像の転写を受けた記録媒体２は、定
着手段５へと搬送する。定着手段５は、ヒータ５ａを内
蔵した定着ローラ５ｂ及び駆動ローラ５ｃ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。その後、記録媒体２
は、機外へと排出される。

【００１３】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。

【００１４】以上のように、現像装置１０においては、
現像動作を繰り返して行う毎に現像剤Ｔが消費され、現
像剤が不足すると、画像濃度低下や画像欠落などの不良
が生じる。このため、現像剤不足が生じないように、随
時現像剤Ｔの現像室９Ａ、現像剤容器１１Ａでの有無を
監視する必要がある。

【００１５】そこで、従来の現像装置９は、現像剤残量
を検知する手段として現像剤量検出装置を有しており、
現像剤量検出装置は、現像剤Ｔの残量を検知するための
電極手段として、現像室９Ａの内部に水平方向に配置さ
れた棒状の現像剤残量検知用アンテナ電極３５を備えて
いる。

【００１６】現像剤量検出装置は、更に、現像剤量測定
回路５０を有しており、この現像剤量測定回路５０は、
アンテナ電極３５と現像ローラ９ａとの間の静電容量を
測定する手段としての静電容量検出回路５２を備え、こ
の静電容量検出回路５２にアンテナ電極３５が接続され
る。これによって、現像バイアス電源５４により現像ロ
ーラ９ａに供給される現像バイアス電圧をアンテナ電極
３５により検出することでアンテナ電極３５と現像ロー
ラ９ａとの間の静電容量を測定している。

【００１７】又、現像剤量測定回路５０は、比較の基準
となる静電容量を設定する手段としての基準静電容量５
３と、基準静電容量５３を測定する手段としての静電容
量検出回路５１とを備え、基準静電容量５３と現像バイ
アス電源５４とを接続し、基準静電容量５３を介して現
像バイアス電圧を検出することで、未知の静電容量を測
定する上の基準となる静電容量を得ている。

【００１８】現像剤量検出装置は、静電容量検出回路５
１の出力と、基準静電容量の静電容量検出回路５２の出
力とを、比較手段としての比較回路５５により比較して
その差分を検出し、その差分が一定値より下回った場合
に、現像剤量警告回路５７にて現像剤切れと判断し、ユ
ーザーに現像剤Ｔが残り少ないことを告知する。

【００１９】この方式は、構成が簡単で比較的安価であ
ることから、プロセスカートリッジが装着された小型の
画像形成装置に多く用いられている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明したように、従来の画像形成装置では、現像剤残量検
知用アンテナ電極３５が現像室９Ａに配置されており、
この検知方法では、現像剤が無くなる寸前を精度良く検
知（ニアエンド検知）することはできるが、プロセスカ
ートリッジＢのように現像剤の補給がプロセスカートリ
ッジＢの交換を意味する場合、検知信号によって現像剤
が少ないことを突如として告知されたユーザーは、予備
のプロセスカートリッジを用意していない限り、多量に
印字することを断念せざるを得なかった。

【００２１】また、上記の現像剤残量検知方法を用いた
画像形成装置では、現像剤残量検知レベルが１から多く
て３レベルであり、更に、従来の回路では検出精度が悪
かったため、ニアエンド検知に重きを置いた電極配置を
余儀なくされていた。従って、現像剤が無くなる直前の
精度は高いが、それ以前の現像剤残量を正確に知ること
はできなかった。

【００２２】更に、近年、画像形成装置に記録媒体とし
て多量の転写材を積載し、高スピードで印字できる技術
が開発され、これらの機器がコンピュータネットワーク
によって複数のユーザーにシェアされて使用される状況
下では、プロセスカートリッジＢ内の現像剤の残量が、
これから大量に印字する印字枚数分、印字可能かどうか
を判断することが要求されるようになった。

【００２３】すなわち、従来の現像剤残量検知は、自動
車で言う燃料警告であり、警告後の最低印字枚数は見積
もることができるものの、警告が出ていない状態では現
状の現像剤残量でどのくらい印字できるかをユーザーが
判断できる状態ではなかった。従って、上記使用環境の
変化により、現像剤残量のガスゲージ表示が強く望まれ
るようになってきた。

【００２４】つまり、従来の現像剤量検出装置は、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。

【００２５】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。

【００２６】そこで、本発明者らは、より精度の高い現
像剤残量検知を行うために現像剤担持体に直交するよう
に或は平行に配置された電極対が形成する静電容量の変
化を測定することによって、現像剤容器内の現像剤残量
を逐次に検知する逐次残量検知方式を採用した現像装
置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置を
提案した。

【００２７】このような逐次残量検知方式では、現像剤
残量検知を容易とし、しかも、外乱の影響を少なくする
といった目的のために、電極対の容量値のダイナミック
レンジは、大きくしなければならない。従って、電極対
は、詳しくは後述するように、櫛歯状或いは渦巻き状に
形成し、且つ電極間は狭くする必要がある。

【００２８】一方、上記櫛歯状或いは渦巻き状の電極対
には現像バイアス電圧を印加し、電極対が形成する静電
容量の変化を測定することが行われており、電極間の距
離を十分に狭くすることができなかった。

【００２９】本発明は斯かる現像装置、プロセスカート
リッジ及び電子写真画像形成装置の更なる改良に関する
ものである。

【００３０】つまり、本発明の主たる目的は、櫛歯状或
は渦巻き状とされる電極対に、現像バイアス電圧の分圧
を印加することによって、検知用電極間の距離を狭くす
ることができ、それによって、検知用電極の容量値のレ
ンジを大きくし、精度の高い、ユーザーにとってより好
ましい現像剤残量の表示を行うことのできる現像装置、
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。

【００３１】本発明の他の目的は、画像上の弊害を起こ
すことなく、しかも、ユーザーの手を煩わせることもな
く、無駄なく現像剤を使用することができる現像装置、
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。

【００３２】更に、本発明の他の目的は、高寿命な現像
装置或はプロセスカートリッジであっても現像剤の満タ
ンの状態から印字不良直前のニアエンド状態までをより
正確に且つ精度良く検知することのできる簡単な構造の
現像剤量検出装置を備え、ユーザーの装置使用に際して
の利便性を更に向上させることのできる安価な現像装
置、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。

【００３３】本発明の更に他の目的は、複数人で使用し
たり、大規模なプリントジョブを行なう場合において
も、現像剤の消費状態を正確にモニターすることがで
き、現像装置或はプロセスカートリッジの交換時期を正
確に把握することが可能な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更に向上させるこ
とのできる安価な現像装置、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。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像装置、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装着され、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現像
剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送す
るための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像
剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対を
なす第一及び第二の電極を備えた測定電極手段とを有す
る現像装置において、前記現像剤担持体に現像バイアス
電圧を印加する現像バイアス印加手段と、前記現像バイ
アス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段と、前記測定
電極手段の前記第一の電極には前記現像バイアス分圧手
段にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによ
って発生する、前記第一の電極と第二の電極との間の静
電容量に応じた電気的信号に基いて前記現像剤容器内の
現像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段と、を有す
ることを特徴とする現像装置が提供される。

【００３５】本発明の第２の態様によると、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
光体に形成された静電潜像を現像するために現像剤を収
容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するため
の現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器
内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第
一及び第二の電極を備えた測定電極手段とを有する現像
装置と、を備え、前記測定電極手段の前記第一の電極に
は現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バイアス分
圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と
第二の電極との間の静電容量に応じた電気的信号に基い
て前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出するようにし
たことを特徴とするプロセスカートリッジが提供され
る。

【００３６】本発明の第３の態様によると、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、
（ａ）電子写真感光体と、（ｂ）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、（ｃ）
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
めに現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体
へ搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、
前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための
電極対をなす第一及び第二の電極を備えた測定電極手段
とを有する現像装置と、（ｄ）前記現像剤担持体に現像
バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、
（ｅ）前記現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分
圧手段と、（ｆ）前記測定電極手段の前記第一の電極に
は前記現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バイア
ス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電
極と第二の電極との間の静電容量に応じた電気的信号に
基いて前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像
剤残量測定手段と、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。

【００３７】本発明の第４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
するための電子写真画像形成装置において、（ａ）(i)
電子写真感光体と、(ii)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現像剤を収容し、この現像
剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体
を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量
を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電
極を備えた測定電極手段と、を有する現像装置と、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
めの装着手段と、（ｂ）前記現像剤担持体に現像バイア
ス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、（ｃ）前記
現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段と、
（ｄ）前記測定電極手段の前記第一の電極には前記現像
バイアス分圧手段にて分圧された現像バイアス分圧を印
加し、それによって発生する、前記第一の電極と第二の
電極との間の静電容量に応じた電気的信号に基いて前記
現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残量測定
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。

【００３８】上記各本発明にて、一実施態様によると、
更に、前記測定電極手段の前記第一の電極及び第二の電
極からの電気的信号と比較するために基準の電気的信号
を発生する基準電極手段が設けられる。前記基準電極手
段は、既定の容量を有したインピーダンス素子である
か、或は、前記現像剤容器内の現像剤と接触することの
ない位置に配置された第一の電極及び第二の電極を備え
た電極対とされ、前記第一の電極と第二の電極との間に
既定の静電容量を有するものとし得る。又、前記基準電
極手段の前記インピーダンス素子、或いは、前記基準電
極手段の前記第一の電極には前記現像バイアス分圧が印
加される。

【００３９】本発明の他の実施態様によると、前記測定
電極手段の前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤
担持体としての現像ローラの長手軸線方向に対して直交
して或は平行に配置されており、前記測定電極手段の前
記第一の電極と第二の電極は、櫛歯状或いは渦巻き状に
互いに組み合わさって形成することができる。

【００４０】本発明の他の実施態様によると、前記基準
電極手段の前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤
担持体としての現像ローラの長手軸線方向に対して直交
して或は平行に配置されており、前記基準電極手段の前
記第一の電極と第二の電極は、櫛歯状或いは渦巻き状に
互いに組み合わさって形成することができる。

【００４１】本発明の更に他の実施態様によると、前記
現像バイアス分圧手段は、抵抗素子と容量素子、第１の
抵抗素子と第２の抵抗素子、或いは、第１の容量素子と
第２の容量素子を備えている。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置、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。

【００４３】実施例１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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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、ヒータ５ａを内蔵した定着ローラ５ｂ及び駆動ロー
ラ５ｃ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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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手段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手段２０
Ｂとを有する。

【００５４】測定電極手段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、基準電極手段２
０Ｂは、詳しくは後で説明するが、図１５及び図１６に
示すように、測定電極手段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。

【００５５】測定電極手段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
た電極対をなす一対の電極、即ち、入力側電極２３及び
出力側電極２４を有する。本実施例では、電極２３、２
４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２３ａ〜２３ｆ、２４ａ〜２４ｆを有し、各
電極部分２３ａ〜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、即ち、櫛歯形状とされている。勿論、測定電極手
段２０Ａ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。本実施例では、電極対は、現像ローラ９
ａの長手軸線方向に対して直交して配置するものとして
説明するが、平行に配置することも可能である。

【００５６】測定電極手段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
手段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。

【００５７】従って、本発明によれば、上記構成の測定
電極手段２０Ａを用いることにより、測定電極手段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
極手段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。

【００５８】斯かる測定電極手段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。

【００５９】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。

【００６０】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手段２０
Ａに対する現像剤の接触面積の変化、即ち、測定電極手
段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。

【００６１】つまり、現像剤の誘電率は空気より大きい
ため、測定電極手段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。

【００６２】本発明によれば、現像剤残量検出装置は、
既定の静電容量を有した基準電極手段２０Ｂを有する。
この基準電極手段２０Ｂは、静電容量素子とすることも
できるが、図６に示すように、測定電極手段２０Ａと同
様の構成とすることができる。

【００６３】つまり、基準電極手段２０Ｂは、その一実
施例によれば、上記測定電極手段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電極対をなす一対の入力側電極２３
（２３ａ〜２３ｆ）及び出力側電極２４（２４ａ〜２４
ｆ）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、即ち、櫛歯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。基準電極手段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。

【００６４】本実施例の基準電極手段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、測定電極手段２０Ａに対して基準用の比較部
材として機能する。

【００６５】つまり、本発明の現像剤量検知装置によれ
ば、測定電極手段２０Ａの出力は、環境の変化により変
動する基準電極手段２０Ｂの出力と比較される。例えば
基準電極手段２０Ｂの所定の静電容量を現像剤が無いと
きの測定電極手段２０Ａと同じ値に設定して基準電極手
段２０Ｂと測定電極手段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。

【００６６】上記実施例の基準電極手段２０Ｂを使用し
た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、測定電極手段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。

【００６７】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としての測定電極手段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手段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。

【００６８】そのため測定電極手段２０Ａと同じ環境変
動をする比較部材としての基準電極手段２０Ｂ、即ち、
例えば測定電極手段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手段２０Ｂを、測
定電極手段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。

【００６９】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手段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。

【００７０】そこで、図９及び図１０の中央棒グラフの
ように測定電極手段（検知部材）２０Ａと同一な環境変
動を持つ基準電極手段（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。

【００７１】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及び図１２を参照して更に説明す
る。図１１は、現像剤残量測定手段を構成する現像剤残
量検出回路の一実施例を示し、図１２は、現像剤残量検
出回路の具体的回路図を示す。

【００７２】本実施例の現像剤残量検出回路１００は、
現像ローラ９ａに現像バイアス電圧を印加するための現
像バイアス印加手段としての現像バイアス回路１０１を
有する。

【００７３】現像バイアス回路１０１は、現像ローラ９
ａに接続されると共に、測定電極手段２０Ａ及び基準電
極手段２０Ｂを介して制御回路１０２に接続される。基
準電極手段２０Ｂとしては、既定の容量Ｃｂを有した容
量素子、即ち、インピーダンス素子とすることもできる
が、本実施例では、測定電極手段２０Ａと同様の構成と
される櫛歯状或は渦巻き状の電極対を使用するものとす
る。

【００７４】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手段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
しての基準電極手段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）により、現像バイアス分圧手
段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３２Ａ）及び３０Ｂ（装置本体
側接点３２Ｂ）により現像剤量検出回路１００の制御回
路１０２に接続される。

【００７５】本実施例にて、現像バイアス分圧手段１０
４は、接点３０Ｃ（装置本体側接点３２Ｃ）と現像バイ
アス回路１０１との間に直列接続された抵抗Ｒと、一端
が接点３０Ｃ（装置本体側接点３２Ｃ）に接続され、他
端が接地された容量素子Ｃとを有し、現像バイアス回路
１０１からの現像バイアス電圧を分圧する。

【００７６】本実施例によれば、抵抗素子Ｒは、負荷、
即ち、現像ローラ９ａのバラツキ、変動に影響されない
ようにインピーダンスを高く設定する必要があり、容量
素子Ｃは、電極対２０Ａ、２０Ｂの容量変化の影響を受
けないようにインピーダンスを低く設定する必要があ
る。このことを考慮し、分圧された現像バイアス分圧Ｖ
Ｂの値は、下記式（１）のように算出される。

【００７７】

【数１】基準電極手段２０Ｂは、現像バイアス分圧手段１０４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Ｖ４を設定する。

【００７８】制御回路１０２は、図１２に示すように、
基準電極手段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Ｉ６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Ｖ４を決めている。

【００７９】従って、測定電極手段２０Ａに印加される
ＡＣ（交番）電流Ｉ２は、増幅回路１０３に入力され、
現像剤残量の検出値Ｖ６（Ｖ４−Ｉ２×Ｒ５）として出
力される。

【００８０】このようにして、現像剤残量検出回路１０
０で検出された検出電圧Ｖ６の最大値、最小値、若しく
は平均値を検知し、その値より現像剤残量を算出する。
制御回路１０２には、下記式（２）に示すように検出さ
れた検出電圧Ｖ６に応じ、現像剤残量を算出する制御式
が設けられており、現像バイアス電圧を印加し、検出電
圧Ｖ６が出力されるタイミングで算出を開始する。

【００８１】

【数２】図１３に、上述した現像剤残量検出回路を用いた現像剤
残量検出方法を説明するフロー図を示す。

【００８２】図１３のフロー図で示すステップ１からス
テップ４までの一連の現像剤残量検出が終了した時点
で、現在カートリッジ内にある現像剤の残量が算出され
る。

【００８３】本実施例では、式（２）で示すように、制
御式は一次式にて示されているが、現像剤残量検出回路
の負荷特性に基き、最適の制御式に設定し得ることはい
うまでもない。

【００８４】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、測定電極手段２０Ａと同様
に環境により容量が変動する基準電極手段２０Ｂが設置
されるので、測定電極手段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。

【００８５】本実施例によれば、図１４〜図１６に示す
ように、現像手段４の現像剤容器１１Ａに、測定電極手
段２０Ａと、比較用として測定電極手段２０Ａと同一な
構成とされる基準電極手段２０Ｂとが配置される。この
構成では現像剤容器に測定電極手段２０Ａと基準電極手
段２０Ｂ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、更に測定電極手段２０Ａと基
準電極手段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。

【００８６】更に説明すると、本実施例によれば、図１
５及び図１６を参照すると理解されるように、測定電極
手段２０Ａ及び基準電極手段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
器内に配置することができる。又、本実施例では、測定
電極手段２０Ａ及び基準電極手段２０Ｂは同じ電極パタ
ーンとされる。つまり、測定電極手段２０Ａ及び基準電
極手段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とされる。このようにして作
製された基準電極手段２０Ｂは、基板のほぼ中央部にて
折り返されて、測定電極手段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。

【００８７】上述のように、測定電極手段２０Ａ及び基
準電極手段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。本実施例では、基板の同一表面に測定電極手段
２０Ａ及び基準電極手段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。

【００８８】上記実施例の説明では、測定電極手段２０
Ａ及び基準電極手段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、比較用の基準電極手段２０Ｂ
の電極パターン２３、２４の面積を測定電極手段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、基準電極手段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
測定電極手段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、基準電極手段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、基準電極手段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。

【００８９】尚、本明細書において、電極手段に電圧を
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、電極手段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。

【００９０】又、同様に、前記電極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、測定電極手段及び基準電極手段の形状
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。

【００９１】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手段
２０Ａ及び基準電極手段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、図１１）が現像ローラ９
ａ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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】実施例２図２０及び図２１に、本発明に従って構成される現像剤
量検出装置の他の実施例を示す。図２０は、現像剤残量
検出回路１００の他の実施例を示し、図２１は、現像剤
残量検出回路１００の具体的回路図を示す。

【００９６】本実施例にて使用される現像剤残量検出回
路１００は、実施例１にて説明した現像剤残量検出回路
１００と同様の構成とされ、現像バイアス分圧手段１０
４の構成が異なるのみである。従って、同じ構成及び作
用をなす部材には同じ参照番号を付し詳しい説明は省略
する。

【００９７】本実施例によれば、現像バイアス分圧手段
１０４は、接点３０Ｃ（装置本体側接点３２Ｃ）と現像
バイアス回路１０１との間に直列接続された第１の抵抗
素子Ｒ１と、一端が接点３０Ｃ（装置本体側接点３２
Ｃ）に接続され、他端が接地された第２の抵抗素子Ｒ２
とを有し、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス
電圧を分圧する。

【００９８】本実施例によれば、第１の抵抗素子Ｒ１
は、負荷、即ち、現像ローラ９ａのバラツキ、変動に影
響されないようにインピーダンスを高く設定する必要が
あり、第２の抵抗素子Ｒ２は、電極対２０Ａ、２０Ｂの
容量変化の影響を受けないようにインピーダンスを低く
設定する必要がある。このことを考慮し、分圧された現
像バイアス分圧ＶＢの値は、下記式（３）のように算出
される。

【００９９】

【数３】本実施例においても、実施例１と同様に、図１３のフロ
ー図で示すステップ１からステップ４までの一連の現像
剤残量検出が終了した時点で、現在カートリッジ内にあ
る現像剤の残量が算出される。

【０１００】本実施例においても、実施例１と同様に、
上記式（２）で示す一次式の制御式が使用されるが、現
像剤残量検出回路の負荷特性に基き、最適の制御式に設
定し得ることはいうまでもない。

【０１０１】本実施例においても、現像剤量検出装置に
よる検知情報は、図１７〜図１９に示す表示手段を用い
て同様に表示することができる。

【０１０２】実施例３図２２及び図２３に、本発明に従って構成される現像剤
量検出装置の他の実施例を示す。図２２は、現像剤残量
検出回路１００の他の実施例を示し、図２３は、現像剤
残量検出回路１００の具体的回路図を示す。

【０１０３】本実施例にて使用される現像剤残量検出回
路１００は、実施例１にて説明した現像剤残量検出回路
１００と同様の構成とされ、現像バイアス分圧手段１０
４の構成が異なるのみである。従って、同じ構成及び作
用をなす部材には同じ参照番号を付し詳しい説明は省略
する。

【０１０４】本実施例によれば、現像バイアス分圧手段
１０４は、接点３０Ｃ（装置本体側接点３２Ｃ）と現像
バイアス回路１０１との間に直列接続された第１の容量
素子Ｃ１と、一端が接点３０Ｃ（装置本体側接点３２
Ｃ）に接続され、他端が接地された第２の容量素子Ｃ２
とを有し、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス
電圧を分圧する。

【０１０５】本実施例によれば、第１の容量素子Ｃ１
は、負荷、即ち、現像ローラ９ａのバラツキ、変動に影
響されないようにインピーダンスを高く設定する必要が
あり、第２の容量素子Ｃ２は、電極対２０Ａ、２０Ｂの
容量変化の影響を受けないようにインピーダンスを低く
設定する必要がある。このことを考慮し、分圧された現
像バイアス分圧ＶＢの値は、下記式（４）のように算出
される。

【０１０６】

【数４】本実施例においても、実施例１と同様に、図１３のフロ
ー図で示すステップ１からステップ４までの一連の現像
剤残量検出が終了した時点で、現在カートリッジ内にあ
る現像剤の残量が算出される。

【０１０７】本実施例においても、実施例１と同様に、
上記式（２）で示す一次式の制御式が使用されるが、現
像剤残量検出回路の負荷特性に基き、最適の制御式に設
定し得ることはいうまでもない。

【０１０８】本実施例においても、現像剤量検出装置に
よる検知情報は、図１７〜図１９に示す表示手段を用い
て同様に表示することができる。

【０１０９】実施例４図２４には、本発明の他の態様であるカートリッジ化さ
れた現像装置Ｃの一実施例を示す。

【０１１０】本実施例の現像装置Ｃは、現像ローラ９ａ
のような現像剤担持体と、この現像剤担持体に現像剤を
供給するために、内部にトナーを収容した現像室９Ａ
と、を有し、プラスチック製の現像枠体１１により一体
的にカートリッジ化される。即ち、本実施例の現像装置
Ｃは、実施例１で説明したプロセスカートリッジＢの現
像装置構成部をユニット化したものであり、即ち、プロ
セスカートリッジＢから、感光体ドラム７、帯電手段
８、クリーニング手段１０を除いて一体化したカートリ
ッジと考えることができる。従って、実施例１〜３にて
説明した全ての現像装置構成部及び現像剤量検出手段構
成が同様に本実施例の現像装置においても適用される。
従って、これら構成及び作用についての説明は、実施例
１〜３において行った上記説明を援用する。

【０１１１】上記各実施例に則して説明した本発明によ
れば、残りの現像剤の量を精度良く逐次に検出すること
ができる。

【０１１２】尚、本発明は、当初、容器内に収納されて
いる現像剤の量を１００％としたときに、現像剤の量を
１００％〜０％までの全領域にわたって逐次に検出する
ことに限定されるものではない。例えば、容器内の現像
剤の残量が５０％〜０％までの領域にわたって逐次に検
出するようにしても良い。ここで、現像剤の残量が０％
とは、現像剤が完全になくなったことのみを意味するも
のではない。例えば、現像剤の残量が０％とは、容器内
に現像剤が残っていたとしても、所定の画像品質（現像
品質）が得られなくなる程度まで現像剤の残量が減った
ことも含まれる。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の現像装
置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置
は、現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための
電極対をなす第一及び第二の電極を備えた測定電極手段
と、現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像バ
イアス印加手段と、現像バイアス電圧を分圧する現像バ
イアス分圧手段と、を有し、更に、測定電極手段の第一
の電極には現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バ
イアス分圧を印加し、それによって発生する、第一の電
極と第二の電極との間の静電容量に応じた電気的信号に
基いて現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残
量測定手段を有する構成とされるので、（１）櫛歯状或は渦巻き状とされる電極対における電極
間の距離を狭くすることができ、それによって、検知用
電極の容量値のレンジを大きくし、精度の高い、ユーザ
ーにとってより好ましい現像剤残量の表示を行うことが
できる。（２）画像上の弊害を起こすことなく、しかも、ユーザ
ーの手を煩わせることもなく、無駄なく現像剤を使用す
ることができる。（３）高寿命な現像装置或はプロセスカートリッジであ
っても、簡単な構造にて、現像剤の満タンの状態から印
字不良直前のニアエンド状態までを正確に且つ精度良く
検知することのでき、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ができ、しかも安価である。（４）複数人で使用したり、大規模なプリントジョブを
行なう場合においても、現像剤の消費状態を正確にモニ
ターすることができ、現像装置或はプロセスカートリッ
ジの交換時期を正確に把握することが可能であり、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がで
き、しかも安価である。という効果を有している。

【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】測定電極手段及び基準電極手段の一実施例を示
す正面図である。

【図８】測定電極手段及び基準電極手段の他の実施例を
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】図２１の現像剤量検出回路のための一実施例
の具体的回路図である。

【図１３】本発明に従って現像剤残量逐次検知を行う際
の一実施例のフロー図である。

【図１４】測定電極部材及び基準電極部材の配置構成の
一実施例を説明するための図である。

【図１５】測定電極部材及び基準電極部材の配置構成の
他の実施例を説明するための図である。

【図１６】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。

【図２０】本発明に従った現像剤量検出装置のための現
像剤量検出回路の他の実施例を示す図である。

【図２１】図２０の現像剤量検出回路のための一実施例
の具体的回路図である。

【図２２】本発明に従った現像剤量検出装置のための現
像剤量検出回路の他の実施例を示す図である。

【図２３】図２２の現像剤量検出回路のための一実施例
の具体的回路図である。

【図２４】本発明に従った現像剤量検出装置を備えた一
実施例の現像装置の縦断面図である。

【図２５】従来の電子写真画像形成装置の一例の概略構
成図である。

【符号の説明】

１光学手段２記録媒体４転写手段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現像ローラ（現像剤担持
体）９ｄ現像ブレード（現像剤量
規制部材）９ｈ電極棒１０クリーニング手段１１Ａ現像剤容器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測定電極手段２０Ｂ基準電極手段２３第一の電極２４第二の電極１００現像剤残量測定手段
（現像剤残量検出回路）１０１現像バイアス印加手段
（現像バイアス回路）１０２制御回路１０３増幅回路１０４現像バイアス分圧手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真画像形成装置本体に装着され、
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
現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬
送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記
現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極
対をなす第一及び第二の電極を備えた測定電極手段とを
有する現像装置において、前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像バ
イアス印加手段と、前記現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段
と、前記測定電極手段の前記第一の電極には前記現像バイア
ス分圧手段にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、
それによって発生する、前記第一の電極と第二の電極と
の間の静電容量に応じた電気的信号に基いて前記現像剤
容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段
と、を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】更に、前記測定電極手段の前記第一の電
極及び第二の電極からの電気的信号と比較するための基
準の電気的信号を発生する基準電極手段を有することを
特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】前記基準電極手段は、既定の容量を有し
たインピーダンス素子であることを特徴とする請求項２
の現像装置。
【請求項４】前記基準電極手段は、前記現像剤容器内
の現像剤と接触することのない位置に配置された第一の
電極及び第二の電極を備えた電極対とされ、前記第一の
電極と第二の電極との間に既定の静電容量を有している
ことを特徴とする請求項２の現像装置。
【請求項５】前記基準電極手段の前記インピーダンス
素子、或いは、前記基準電極手段の前記第一の電極には
前記現像バイアス分圧が印加されることを特徴とする請
求項３又は４の現像装置。
【請求項６】前記測定電極手段の前記第一の電極と第
二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの長
手軸線方向に対して直交して或は平行に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の
現像装置。
【請求項７】前記測定電極手段の前記第一の電極と第
二の電極は、櫛歯状或いは渦巻き状に互いに組み合わさ
って形成されることを特徴とする請求項６の現像装置。
【請求項８】前記基準電極手段の前記第一の電極と第
二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの長
手軸線方向に対して直交して或は平行に配置されている
ことを特徴とする請求項４又は５の現像装置。
【請求項９】前記基準電極手段の前記第一の電極と第
二の電極は、櫛歯状或いは渦巻き状に互いに組み合わさ
って形成されることを特徴とする請求項８の現像装置。
【請求項１０】前記現像バイアス分圧手段は、抵抗素
子と容量素子、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子、或い
は、第１の容量素子と第２の容量素子を備えていること
を特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の現像
装置。
【請求項１１】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形成された静電潜像
を現像するために現像剤を収容し、この現像剤を前記電
子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体を備えた現
像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検
知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた
測定電極手段とを有する現像装置と、を備え、前記測定
電極手段の前記第一の電極には現像バイアス分圧手段に
て分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによって
発生する、前記第一の電極と第二の電極との間の静電容
量に応じた電気的信号に基いて前記現像剤容器内の現像
剤の残量を算出するようにしたことを特徴とするプロセ
スカートリッジ。
【請求項１２】更に、前記測定電極手段の前記第一の
電極及び第二の電極からの電気的信号と比較するための
基準の電気的信号を発生する基準電極手段を有すること
を特徴とする請求項１１のプロセスカートリッジ。
【請求項１３】前記基準電極手段は、既定の容量を有
したインピーダンス素子であることを特徴とする請求項
１２のプロセスカートリッジ。
【請求項１４】前記基準電極手段は、前記現像剤容器
内の現像剤と接触することのない位置に配置された第一
の電極及び第二の電極を備えた電極対とされ、前記第一
の電極と第二の電極との間に既定の静電容量を有してい
ることを特徴とする請求項１２のプロセスカートリッ
ジ。
【請求項１５】前記基準電極手段の前記インピーダン
ス素子、或いは、前記基準電極手段の前記第一の電極に
は前記現像バイアス分圧が印加されることを特徴とする
請求項１３又は１４のプロセスカートリッジ。
【請求項１６】前記測定電極手段の前記第一の電極と
第二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの
長手軸線方向に対して直交して或は平行に配置されてい
ることを特徴とする請求項１１〜１５のいずれかの項に
記載のプロセスカートリッジ。
【請求項１７】前記測定電極手段の前記第一の電極と
第二の電極は、櫛歯状或いは渦巻き状に互いに組み合わ
さって形成されることを特徴とする請求項１６のプロセ
スカートリッジ。
【請求項１８】前記基準電極手段の前記第一の電極と
第二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの
長手軸線方向に対して直交して或は平行に配置されてい
ることを特徴とする請求項１４又は１５のプロセスカー
トリッジ。
【請求項１９】前記基準電極手段の前記第一の電極と
第二の電極は、櫛歯状或いは渦巻き状に互いに組み合わ
さって形成されることを特徴とする請求項１８のプロセ
スカートリッジ。
【請求項２０】前記現像バイアス分圧手段は、抵抗素
子と容量素子、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子、或い
は、第１の容量素子と第２の容量素子を備えていること
を特徴とする請求項１１〜１９のいずれかの項に記載の
プロセスカートリッジ。
【請求項２１】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、（ａ）電子写真感光体と、
（ｂ）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、（ｃ）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現像剤を収容し、この
現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担
持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤
残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二
の電極を備えた測定電極手段とを有する現像装置と、
（ｄ）前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する
現像バイアス印加手段と、（ｅ）前記現像バイアス電圧
を分圧する現像バイアス分圧手段と、（ｆ）前記測定電
極手段の前記第一の電極には前記現像バイアス分圧手段
にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによっ
て発生する、前記第一の電極と第二の電極との間の静電
容量に応じた電気的信号に基いて前記現像剤容器内の現
像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段と、を有する
ことを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項２２】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、（ａ）(i)電子写真感光体と、(ii)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
に現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ
搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前
記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電
極対をなす第一及び第二の電極を備えた測定電極手段
と、を有する現像装置と、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手段と、（ｂ）
前記現像剤担持体に現像バイアス電圧を印加する現像バ
イアス印加手段と、（ｃ）前記現像バイアス電圧を分圧
する現像バイアス分圧手段と、（ｄ）前記測定電極手段
の前記第一の電極には前記現像バイアス分圧手段にて分
圧された現像バイアス分圧を印加し、それによって発生
する、前記第一の電極と第二の電極との間の静電容量に
応じた電気的信号に基いて前記現像剤容器内の現像剤の
残量を算出する現像剤残量測定手段と、を有することを
特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項２３】更に、前記測定電極手段の前記第一の
電極及び第二の電極からの電気的信号と比較するための
基準の電気的信号を発生する基準電極手段を有すること
を特徴とする請求項２１又は２２の電子写真画像形成装
置。
【請求項２４】前記基準電極手段は、既定の容量を有
したインピーダンス素子であることを特徴とする請求項
２３の電子写真画像形成装置。
【請求項２５】前記基準電極手段は、前記現像剤容器
内の現像剤と接触することのない位置に配置された第一
の電極及び第二の電極を備えた電極対とされ、前記第一
の電極と第二の電極との間に既定の静電容量を有してい
ることを特徴とする請求項２３の電子写真画像形成装
置。
【請求項２６】前記基準電極手段の前記インピーダン
ス素子、或いは、前記基準電極手段の前記第一の電極に
は前記現像バイアス分圧が印加されることを特徴とする
請求項２４又は２５の電子写真画像形成装置。
【請求項２７】前記測定電極手段の前記第一の電極と
第二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの
長手軸線方向に対して直交して或は平行に配置されてい
ることを特徴とする請求項２１〜２６のいずれかの項に
記載の電子写真画像形成装置。
【請求項２８】前記測定電極手段の前記第一の電極と
第二の電極は、櫛歯状或いは渦巻き状に互いに組み合わ
さって形成されることを特徴とする請求項２７の電子写
真画像形成装置。
【請求項２９】前記基準電極手段の前記第一の電極と
第二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの
長手軸線方向に対して直交して或は平行に配置されてい
ることを特徴とする請求項２５又２６の電子写真画像形
成装置。
【請求項３０】前記基準電極手段の前記第一の電極と
第二の電極は、櫛歯状或いは渦巻き状に互いに組み合わ
さって形成されることを特徴とする請求項２９の電子写
真画像形成装置。
【請求項３１】前記現像バイアス分圧手段は、抵抗素
子と容量素子、第１の抵抗素子と第２の抵抗素子、或い
は、第１の容量素子と第２の容量素子を備えていること
を特徴とする請求項２１〜３０のいずれかの項に記載の
電子写真画像形成装置。