JP2001215782A

JP2001215782A - 電子写真画像形成装置

Info

Publication number: JP2001215782A
Application number: JP2000022801A
Authority: JP
Inventors: Masaki Mochizuki; 正貴望月
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】外部環境変動による現像剤残量或は現像剤有
無の検出結果のバラツキを抑制し、精度の高い現像剤残
量検知或は現像剤有無検知を行う。【解決手段】プロセスカートリッジＢの近傍に温度湿
度計３０を設け、温度湿度計３０による環境情報を随時
ＣＰＵ３２０に入力する。現像ローラ９ａと平行に電極
対２０を配置し、現像バイアス回路４００から現像ロー
ラ９ａと電極対２０に現像バイアスを印加し、現像ロー
ラ９ａ・電極２０ａ間の容量Ｃ１、電極対２０間の容量
Ｃ２を検知して検出回路３１０にて電流値として加算す
る。この加算電流値と、現像バイアス印加時のインピー
ダンス素子３３０の容量ＣＬに応じた電流値とにより得
られた値を、ＣＰＵ３２０にて環境情報により補正し、
その値を現像剤量に換算する。

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現像剤残量検知手
段或は現像剤の有無を検知する現像剤有無検知手段、更
にはこれら両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に関し、特に、プロセスカート
リッジを備えた電子写真画像形成装置に好適に具現化し
得る。

【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１０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を収容した現像剤容器９Ａを有し
ている。

【０００７】この現像剤容器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。又、現像剤容器９Ａ内の現像剤Ｔは、重力及び攪
拌装置又はその他の現像剤搬送手段（図示せず）によっ
て現像ローラ９ａへと供給される。

【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１０１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２にセットした記録媒体Ｐをピックアップローラ
３、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Ｐに転写する。

【００１２】トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐは、定
着手段５へと搬送する。定着手段５は、ヒータ５ｂを内
蔵した定着ローラ５ａ及び駆動ローラ５ｃなどを備えた
定着器とされ、通過する記録媒体Ｐ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Ｐ上に定着する。そ
の後、記録媒体Ｐ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
Ｐ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の現像剤容器９Ａ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、現像剤容器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３０Ａ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３０Ａ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３０Ａが接続
される。これによって、現像バイアス電源１０１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３０Ａにより検出することでアンテナ電極３０Ａ
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３
０Ｂと、基準静電容量３０Ｂ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３０Ｂと現
像バイアス電源１０１とを接続し、基準静電容量３０Ｂ
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５３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５４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】以上説明した検知方法では、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、基板上に櫛歯状或は渦巻き
状に形成された電極パターンを有する電極対からなる検
知手段を現像剤担持体に直交するように或は平行に配置
して、この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】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの研究実験の結果によると、上記アンテナ電極、或
は、櫛歯状或は渦巻き状に形成された電極パターンを有
する電極対検知手段などの容量値は、温度、湿度の影響
を受け、その静電容量が変動し、その結果、現像剤有無
或は現像剤残量検出結果がばらつくことが分かった。
又、現像剤自体の誘電率も温度、湿度の影響を受けて変
動し、高精度の現像剤残量或は現像剤有無を検知するこ
とが困難であることが分かった。

【００２８】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。

【００２９】従って、本発明の目的は、外部環境変動に
よる現像剤残量或は現像剤有無の検出結果のバラツキを
抑制し、精度の高い現像剤残量検知或は現像剤有無検知
を行うことのできる電子写真画像形成装置を提供するこ
とである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
電子写真画像形成装置にて達成される。要約すれば、本
発明は、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と接触し
て現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第１
及び第２の電極を備えた電極手段、とを有する現像装置
と、（ｄ）現像剤と接触しない位置に配置された基準容
量手段と、（ｅ）外部環境情報を検知するための外部環
境検知手段と、（ｆ）前記現像剤担持体、前記第２の電
極、及び前記基準容量手段に交流バイアス電圧を印加す
るためのバイアス印加手段と、（ｇ）前記現像剤担持体
及び前記第２の電極に交流バイアスを印加することによ
って発生する前記現像剤担持体及び前記第１の電極間の
静電容量と、前記電極対間の静電容量とに応じた各電気
的信号を検知し、かつ前記各電気的信号を加算し、この
加算された電気的信号と、前記基準容量手段に印加され
た交流バイアスに応じた電気的信号とを比較する現像剤
残量検出制御手段と、（ｈ）前記現像剤残量検出制御手
段によって得られた値を、前記外部環境検知手段によっ
て検知された情報によって補正する補正手段と、（ｉ）
前記補正手段によって補正された値を前記現像剤容器内
の現像剤量として算出する算出手段と、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。

【００３１】本発明による第２の態様によれば、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と接触して現像剤残量
を逐次に検知するための電極対をなす第１及び第２の電
極を備えた電極手段、とを有する現像装置と、（ｄ）現
像剤と接触しない位置に配置された基準容量手段と、
（ｅ）外部環境情報を検知するための外部環境検知手段
と、（ｆ）前記現像剤担持体、前記第２の電極、及び前
記基準容量手段に交流バイアス電圧を印加するためのバ
イアス印加手段と、（ｇ）前記現像剤担持体及び前記第
２の電極に交流バイアスを印加することによって発生す
る前記現像剤担持体及び前記第１の電極間の静電容量
と、前記電極対間の静電容量とに応じた各電気的信号を
検知し、かつ前記各電気的信号を加算し、この加算され
た電気的信号と、前記基準容量手段に印加された交流バ
イアスに応じた電気的信号とを、前記外部環境検知手段
によって検知された情報に基づき補正手段によってそれ
ぞれ補正し、更に比較する現像剤残量検出制御手段と、
（ｈ）前記現像剤残量検出制御手段によって得られた値
を前記現像剤容器内の現像剤量として算出する算出手段
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。

【００３２】本発明による第３の態様によれば、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
の現像剤と接触して現像剤残量を逐次に検知するための
電極対をなす第１及び第２の電極を備えた電極手段、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）現像
剤と接触しない位置に配置された基準容量手段と、
（ｃ）外部環境情報を検知するための外部環境検知手段
と、（ｄ）前記現像剤担持体、前記第２の電極、及び前
記基準容量手段に交流バイアス電圧を印加するためのバ
イアス印加手段と、（ｅ）前記現像剤担持体及び前記第
２の電極に交流バイアスを印加することによって発生す
る前記現像剤担持体及び前記第１の電極間の静電容量
と、前記電極対間の静電容量とに応じた各電気的信号を
検知し、かつ前記各電気的信号を加算し、この加算され
た電気的信号と、前記基準容量手段に印加された交流バ
イアスに応じた電気的信号とを比較する現像剤残量検出
制御手段と、（ｆ）前記現像剤残量検出制御手段によっ
て得られた値を、前記外部環境検知手段によって検知さ
れた情報によって補正する補正手段と、（ｇ）前記補正
手段によって補正された値を前記現像剤容器内の現像剤
量として算出する算出手段と、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。

【００３３】本発明による第４の態様によれば、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
の現像剤と接触して現像剤残量を逐次に検知するための
電極対をなす第１及び第２の電極を備えた電極手段、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）現像
剤と接触しない位置に配置された基準容量手段と、
（ｃ）外部環境情報を検知するための外部環境検知手段
と、（ｄ）前記現像剤担持体、前記測定電極手段の第２
の電極、及び前記基準容量手段に交流バイアス電圧を印
加するためのバイアス印加手段と、（ｅ）前記現像剤担
持体及び前記測定電極手段の第２の電極に交流バイアス
を印加することによって発生する前記現像剤担持体及び
前記第１の電極間の静電容量と、前記電極対間の静電容
量とに応じた各電気的信号を検知し、かつ前記各電気的
信号を加算し、この加算された電気的信号と、前記基準
容量手段に印加された交流バイアスに応じた電気的信号
とを、前記外部環境検知手段によって検知された情報に
基づき補正手段によってそれぞれ補正し、更に比較する
現像剤残量検出制御手段と、（ｆ）前記現像剤残量検出
制御手段によって得られた値を前記現像剤容器内の現像
剤量として算出する算出手段と、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。

【００３４】上記各発明において、前記外部環境検知情
報に基づいて補正する補正量を現像剤残量と共に変化さ
せる手段を有する。別の態様によれば、前記補正手段は
現像剤残量が多い時には補正量を少なくし、現像剤残量
が少ないときには補正量を大きくする。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子写真画像
形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

【００３６】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。

【００３７】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、光源としての半導体レーザ１ａ、ス
キャナモータ１ｂによって回転する回転多面鏡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７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。

【００３８】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を備えた現像剤容器９Ａを有してい
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、上記感光体ドラム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。

【００３９】一方、トナー像の形成と同期して給紙カセ
ット２ａにセットした、例えば普通紙のような記録媒体
Ｐを給紙ローラ３ａにより搬送路へと送り出す。搬送路
に送り出された記録媒体Ｐは、搬送ローラ対６ａ、６ｂ
及び転写前ローラ対６ｃにより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Ｐに転写する。

【００４０】トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐは、定
着手段５へと搬送する。定着手段５は、ヒータ５ｂを内
蔵した定着ローラ５ａ及び駆動ローラ５ｃを備え、通過
する記録媒体Ｐ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Ｐ上に定着する。

【００４１】定着された記録媒体Ｐは、排出ローラ対６
ｄにより、レーザービームプリンタＡの装置本体の上面
に設けられた排出トレイ１１へと排出される。

【００４２】なお、本実施例のプリンタＡは、画像形成
モードとして片面画像形成（片面印字）モード及び両面
画像形成（両面印字）モードを有しており、揺動可能な
フラッパ６ｅを動作させ、印字された記録媒体Ｐの搬送
先を上記排出トレイ１１へと、或は、両面画像形成ユニ
ット１２へと切り換えることができる。両面画像形成ユ
ニット１２へと搬送された記録媒体Ｐは、搬送ローラ６
ｆにて反転部へと搬送される。反転部に搬送された記録
媒体Ｐは、反転ローラ６ｇにて正転／逆転をシーケンシ
ャルに動作させることで、記録媒体Ｐを反転させ、再給
紙部に返送する。再給紙部の記録媒体Ｐは、再給紙ロー
ラ６ｈで再び搬送ローラ対６ａ、６ｂなどを備えた搬送
路へと送り込まれる。

【００４３】又、本実施例では、給紙カセット２ａの他
に、着脱可能で記録媒体Ｐのサイズを識別する機能を有
し、記録媒体Ｐを搬送路に送り込む給紙ローラ３ｂを備
えたオプションの給紙カセット２ｂ、記録媒体Ｐを搬送
路へと送り込む手差し給紙ローラ３ｃを備えた手差し給
紙口２ｃ、着脱可能で封筒のみ積載可能な、封筒を１枚
づつ搬送路に送り込む給紙ローラ３ｄを備えた封筒フィ
ーダ２ｄ、が更に設けられている。

【００４４】記録媒体Ｐの搬送路には、本実施例による
と、封筒フィーダ２ｄ以外から給紙された記録媒体Ｐの
先端と後端とを検出するためのプレフィードセンサ１３
ａと、給紙された記録媒体Ｐに対し、感光体ドラム７へ
の画像書き込み（記録／印字）と記録媒体搬送の同期を
とると共に、給紙された記録媒体Ｐの搬送方向の長さを
測定するためのトップセンサ１３ｂと、定着後の記録媒
体Ｐの有無を検出するための排紙センサ１３ｃと、反転
部に搬送された記録媒体Ｐの先端／後端を検出する反転
センサ１３ｄと、再給紙部の記録媒体Ｐの有無を検出す
る再給紙センサ１３ｅなどが配置される。

【００４５】転写ローラ４によってトナー像を記録媒体
Ｐ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。

【００４６】上記構成の各機構部を制御するための制御
系の回路構成のブロック図を図２に示す。図２におい
て、制御系２００は、プリンタコントローラ２０１及び
エンジン制御部２０２を有する。プリンタコントローラ
２０１は、ホストコンピュータなどの外部機器から送ら
れる画像コードデータをプリンタの印字に必要なビット
データに展開すると共に、プリンタ内部情報を読み取り
それを表示する。プリンタエンジン制御部２０２は、プ
リンタエンジンの各部をプリンタコントローラ２０１の
指示に従って、動作制御すると共に、プリンタコントロ
ーラ２０１へプリンタ内部情報を報知する。又、エンジ
ン制御部２０２には、センサ入力部２０６を介して各セ
ンサからの信号が入力される。

【００４７】制御系２００には更に、プリンタエンジン
制御部２０２の指示に従い、記録媒体搬送のためのモー
タ、ローラなどの駆動／停止を行う用紙搬送制御部２０
３と、帯電、現像、転写など各工程における各高圧の出
力制御をプリンタエンジン制御部２０２の指示に従って
行う高圧制御部２０４と、スキャナモータの駆動／停
止、レーザビームの点灯をエンジン制御部２０２の指示
に従って制御する光学系制御部２０５と、定着器の温度
をプリンタエンジン制御部２０２の指定した温度に調整
するための定着器温調制御部２０７とを有する。制御系
は更に、プリンタエンジン制御部２０２の指示により駆
動系の駆動／停止を行うと共に、記録媒体の有無状態、
紙サイズ情報をプリンタエンジン制御部２０２に報知す
る、着脱可能なオプションカセットの制御部２０８と、
プリンタエンジン制御部２０２の指示に従って記録媒体
の反転及び再給紙動作を行うと同時に、その動作状態を
プリンタエンジン制御部２０２に報知する、着脱可能な
着脱可能な両面ユニット制御部２０９と、プリンタエン
ジン制御部２０２の指示により駆動系の駆動／停止を行
うと共に、記録媒体の有無状態をプリンタエンジン制御
部２０２に報知する、着脱可能な封筒フィーダ制御部２
１０と、を有する。

【００４８】一方、本実施例にては、プロセスカートリ
ッジＢは、図１、及び図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）９Ａ、現像ローラ９ａ
及び現像ブレード９ｄなどの現像手段９を一体として現
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を取り付けて一体に結合
することによってカートリッジ化されている。

【００４９】このプロセスカートリッジＢは、図１に示
したように、ユーザーによって画像形成装置本体に設け
たカートリッジ装着手段４０に対して取り外し可能に装
着される。

【００５０】次に、本実施例の現像剤量検出制御装置に
ついて説明する。

【００５１】本実施例において、プロセスカートリッジ
Ｂには、図３に示すように、現像剤容器９Ａ内の現像剤
の消費に従ってその残量を逐次検知するための電極部材
である電極対２０が現像ローラ９ａに対して平行に配置
されている。また、外気環境検知を行なうための外部環
境検知手段である温度・湿度計３０がプロセスカートリ
ッジＢの近傍に配置されている（図１参照）。

【００５２】本実施例の現像剤残量検出制御装置３００
は、概略、図４に示すような構成を備えている。

【００５３】電極手段を構成する電極対２０は現像ロー
ラ９ａ側に配置された第１電極２０ａと、第１電極２０
ａと所定の間隔をおいて配置された第２電極２０ｂとか
らなり、第１電極２０ａは現像剤残量検出制御手段とし
ての検出回路３１０と接続され、第２電極２０ｂは現像
ローラ９ａに現像バイアスを印加するバイアス印加手段
としての現像バイアス回路４００に接続され、また基準
容量手段であるインピーダンス素子３３０を介して検出
回路３１０に接続されている。

【００５４】そして、現像剤容器９Ａ内の現像剤量に応
じて、第１電極２０ａ・現像ローラ９ａ間の静電容量Ｃ
１と、電極対２０間の静電容量Ｃ２とが変動する。

【００５５】また、検出回路３１０はＣＰＵ３２０に接
続され、温度・湿度計３０もＣＰＵ３２０に接続され、
温度・湿度計３０による環境情報が随時ＣＰＵ３２０に
入力されている。

【００５６】つぎに、検出回路３１０の内部を示す図５
をも参照して、現像剤量検知制御について説明する。

【００５７】現像バイアス回路４００から現像バイアス
が現像ローラ９ａに印加されると、第１電極２０ａ・現
像ローラ９ａ間の静電容量Ｃ１に応じて電流Ｉ１が流
れ、電極対２０の静電容量Ｃ２に応じて電流Ｉ２が流れ
る。これらの電流Ｉ１、Ｉ２が加算された電流Ｉ４が検
出回路３１０の制御回路３１２を流れる。

【００５８】一方、現像バイアスが現像ローラ９ａに印
加されると、インピーダンス素子３３０を介して容量Ｃ
Ｌに応じた電流Ｉ３が制御回路３１２に流れる。この電
流Ｉ３は抵抗Ｒ１２によって電流Ｉ５と電流Ｉ６とに分
流される。この分流された電流Ｉ６と抵抗Ｒ１１によっ
て基準電圧Ｖ４が決定される。

【００５９】そして、現像剤量は、検出回路３１０の増
幅回路３１４において、Ｖ４−Ｉ４×Ｒ１０＝Ｖ６の検
出値として出力される。

【００６０】この検出値Ｖ６はＣＰＵ３２０に入力さ
れ、ここで、予め温度・湿度計３０から入力された情報
をもとに補正がなされ、この補正値を現像剤容器９Ａ内
の現像剤残量に換算する。補正は次のように行なわれ
る。

【００６１】図５に示すように、予め各環境、すなわち
高温高湿環境、常温常湿環境、低温低湿環境にお
けるトナー残量推移の制御式を決めておき、外気環境情
報に基づき現像剤量によって換算値を決め、この換算値
によって検出値Ｖ６の補正を行なう。このときの補正量
は現像剤残量と共に変化し、現像剤残量が多い時には少
なく、現像剤残量が少ない時には大きい。

【００６２】なお、ＣＰＵ３２０は、上記のように、検
出値Ｖ６を温度・湿度計３０の情報をもとに補正する補
正手段、およびこの補正手段から得られた補正値を現像
剤残量に換算する算出手段を備えている。

【００６３】つぎに、図７のフローチャートにより本実
施例の現像剤検知制御の流れについて説明する。

【００６４】現像剤残量検知制御すなわちトナー残検が
開始されると（Ｓ１）、まず、温度・湿度計３０により
外部環境を検知し、その情報をＣＰＵ３２０に入力する
（Ｓ２）。次いで、現像ローラ９ａ及び電極対２０に現
像バイアスを印加し（Ｓ３）、現像ローラ９ａ・第１電
極２０ａ間と、電極対２０間の容量Ｃ１、Ｃ２をそれぞ
れ検知する（Ｓ４、Ｓ５）。これらの検知容量に応じた
電流Ｉ１、Ｉ２を加算し（Ｓ６）、上述したようにして
現像剤残量検出電圧Ｖ６を算出する（Ｓ７）。この検出
電圧Ｖ６を、上記のように、ステップＳ２にてＣＰＵ３
２０に入力しておいた外部環境情報によって補正を行な
う（Ｓ８）。そして、検出電圧Ｖ６の補正値の最大値、
最小値もしくは平均値を算出し、現像剤容器９Ａ内の正
確な現像剤量を得る（Ｓ９）。

【００６５】上記のように、本実施例によれば、現像剤
残量を検知するために静電容量を測定する機能を備えた
系と、外部環境を検知する温度・湿度計とを用いること
により、環境に応じて現像剤残量の推移（推移の傾き）
を補正することができ、外部環境変動による現像剤残量
或いは現像剤有無の検出結果のバラツキを抑制し、精度
の高い現像剤残量検知或は現像剤有無検知を行うことが
できる。

【００６６】実施例２次に、本発明の第２実施例について図８と図９により説
明する。

【００６７】図８に示すように、本実施例の検出回路３
１０Ａは第１実施例の検出回路３１０と概略同様の構成
を備えているが、環境変動に応じて基準電圧値及び測定
側電圧値を補正する手段として、ＣＰＵ３２０に接続さ
れた第１、及び第２スイッチＳＷ１、ＳＷ２と、第１ス
イッチＳＷ１に接続されたトランジスタＴｒ１、Ｔｒ３
及び抵抗Ｒ１４、Ｒ１６と、第２スイッチＳＷ２に接続
されたトランジスタＴｒ２、Ｔｒ４及び抵抗Ｒ１３、Ｒ
１５とを備えており、それぞれ、測定側の抵抗Ｒ１０
と、基準側の抵抗Ｒ１１とを分圧するものである。

【００６８】図８に示した検出回路３１０Ａを参照し
て、現像剤残量検知制御について説明する。

【００６９】現像バイアス回路４００から現像バイアス
が現像ローラ９ａに印加されると、第１電極２０ａ・現
像ローラ９ａ間の静電容量Ｃ１に応じて電流Ｉ１が流
れ、電極対２０間の静電容量Ｃ２に応じて電流Ｉ２が流
れ、これらの電流Ｉ１、Ｉ２が加算されて電流Ｉ４が検
出回路３１０Ａの制御回路３１２Ａを流れる。その結
果、測定側電圧はＶ５＝Ｉ４×Ｒ１０となる。

【００７０】一方、現像バイアスが現像ローラ９ａに印
加されると、インピーダンス素子３３０を介して容量Ｃ
Ｌに応じた電流Ｉ３が制御回路３１２Ａに流れる。この
電流Ｉ３は抵抗Ｒ１２によって電流Ｉ５と電流Ｉ６とに
分流される。この分流された電流Ｉ６と抵抗Ｒ１１によ
って基準電圧Ｖ４が決定される。

【００７１】ここで、本実施例では、温度・湿度計３０
による外部環境の変動に応じて抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１
を分圧する。すなわち、外部環境に応じて第１、第２ス
イッチＳＷ１、ＳＷ２をそれぞれ切り換え、トランジス
タＴｒ１、Ｔｒ３；Ｔｒ２、Ｔｒ４をオンオフさせて、
抵抗Ｒ１０、Ｒ１１を分圧することにより補正をかけ
る。なお、通常は、常温常湿状態の抵抗値になってお
り、予め決めておいた高温高湿状態あるいは低温低湿状
態に応じてＣＰＵ３２０によって上記作用を行なわせ
る。

【００７２】これにより、基準電圧Ｖ４と測定側電圧Ｖ
５は共に補正されるので、補正された値が検出値Ｖ６と
して出力される。

【００７３】この検出値Ｖ６の最大値、最小値もしくは
平均値を算出し、その値からトナー残量を算出する。

【００７４】つぎに、図９のフローチャートを参照して
現像剤量検知制御について説明する。

【００７５】第１実施例のステップＳ１〜Ｓ６と同様の
工程をステップＳ１１〜Ｓ１６にて行ない、現像ローラ
９ａ・第１電極２０ａ間と、電極対２０間の容量Ｃ１、
Ｃ２をそれぞれ検知し、これらの検知容量に応じた電流
Ｉ１、Ｉ２を加算して検知電流Ｉ４を得た後、基準電圧
値Ｖ４と測定側電圧値Ｖ５を、外部環境に応じて上記操
作を行なうことによって補正する（Ｓ１７）。この補正
済みトナー残量検出電圧Ｖ６を算出し（Ｓ１８）、これ
をトナー残量に換算する（Ｓ１９）。

【００７６】上記のような補正を行なうことにより、ト
ナー残量推移の傾きが補正され、正確なトナー残量が検
知できる。

【００７７】なお、上記実施例では、電極対が現像ロー
ラと平行する形状、あるいはくしば状の形状においても
同様の処理を行ないトナー残量を検出することが可能で
ある。

【００７８】また、上記実施例では、高温高湿、常温常
湿、低温低湿の３種の環境状態で補正を行なったが、分
圧する抵抗を増やし多数の環境において補正することも
可能である。

【００７９】更に、上記実施例では、外気環境検知を行
なう温度・湿度計をプロセスカートリッジ付近に設置し
ているが、外気環境を検知できる場所であれば他の場所
に設置することも可能である。

【００８０】また、上記実施例では、プロセスカートリ
ッジを、現像剤を収納する現像剤容器９Ａ、現像ローラ
９ａ及び現像ブレード９ｄなどの現像手段９を一体とし
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を取り付けて一体に
結合することによってカートリッジ化されたものとした
が、現像剤容器９Ａ、現像手段９、及び感光体ドラム７
とを一体に結合してカートリッジ化したものであっても
よい。更には、プロセスカートリッジの代わりに、現像
剤容器９Ａと現像手段９を一体に結合した現像カートリ
ッジを採用することもできる。

【００８１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の電子写真画像形成装置によれば、現像剤容器内の現像
剤と接触して現像剤残量を逐次に検知するための電極対
をなす第１及び第２の電極を備えた電極手段と、現像剤
と接触しない位置に配置された基準容量手段と、外部環
境情報を検知するための外部環境検知手段と、前記現像
剤担持体、前記測定電極手段の第２の電極、及び前記基
準容量手段に交流バイアス電圧を印加するためのバイア
ス印加手段と、前記現像剤担持体及び前記測定電極手段
の第２の電極に交流バイアスを印加することによって発
生する前記現像剤担持体及び前記第１の電極間の静電容
量と、前記電極対間の静電容量とに応じた各電気的信号
を検知し、かつ前記各電気的信号を加算し、この加算さ
れた電気的信号と、前記基準容量手段に印加された交流
バイアスに応じた電気的信号とを比較する現像剤残量検
出制御手段と、前記現像剤検出手段によって得られた値
を、前記外部環境検知手段によって検知された情報によ
って補正する補正手段と、前記補正手段によって補正さ
れた値を前記現像剤容器内の現像剤量として算出する算
出手段と、を有することにより、外部環境変動による現
像剤残量或は現像剤有無の検出結果のバラツキを抑制
し、精度の高い現像剤残量検知或は現像剤有無検知を行
うことができる。

【００８２】また、現像剤容器内の現像剤と接触して現
像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第１及び
第２の電極を備えた電極手段と、現像剤と接触しない位
置に配置された基準容量手段と、外部環境情報を検知す
るための外部環境検知手段と、前記現像剤担持体、前記
測定電極手段の第２の電極、及び前記基準容量手段に交
流バイアス電圧を印加するためのバイアス印加手段と、
前記現像剤担持体及び前記測定電極手段の第２の電極に
交流バイアスを印加することによって発生する前記現像
剤担持体及び前記第１の電極間の静電容量と、前記電極
対間の静電容量とに応じた各電気的信号を検知し、かつ
前記各電気的信号を加算し、この加算された電気的信号
と、前記基準容量手段に印加された交流バイアスに応じ
た電気的信号とを、前記外部環境検知手段によって検知
された情報に基づき補正手段によってそれぞれ補正し、
更に比較する現像剤残量検出制御手段と、前記現像剤残
量検出制御手段によって得られた値を前記現像剤容器内
の現像剤量として算出する算出手段と、を有することに
より、外部環境変動による現像剤残量或は現像剤有無の
検出結果のバラツキを抑制し、精度の高い現像剤残量検
知或は現像剤有無検知を行うことができる。

【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
を示す概略構成図である。

【図２】本発明に係る電子写真画像形成装置の制御系を
示すブロック図である。

【図３】本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例
を示す概略構成図である。

【図４】本発明に従った現像剤量検出装置の一実施例の
概略構成を示す図である。

【図５】図４の現像剤量検出装置の一実施例の具体的回
路図である。

【図６】高温高湿、常温常湿、および低温低湿の各環境
におけるトナー残量の推移の傾きを補正するための制御
式を表すグラフである。

【図７】本発明に従った現像剤量検知方法の一実施例を
説明するためのフロー図である。

【図８】本発明に従った現像剤量検出装置の他の実施例
の概略構成を示す図である。

【図９】本発明に従った現像剤量検知方法の他の実施例
を説明するためのフロー図である。

【図１０】従来の電子写真画像形成装置の一例を示す概
略構成図である。

【符号の説明】

１光学手段（静電潜像形成手段）７感光体ドラム（電子写真感光体）９現像装置（現像手段）９Ａ現像剤容器９ａ現像ローラ（現像剤担持体）２０電極対（電極手段）２０ａ第１の電極２０ｂ第２の電極３０温度・湿度計（外部環境検知手段）３１０検出回路（現像剤残量検出制御手段）３２０ＣＰＵ（補正手段／算出手段）３３０インピーダンス素子（基準容量手段）４００現像バイアス回路（バイアス印加手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
と接触して現像剤残量を逐次に検知するための電極対を
なす第１及び第２の電極を備えた電極手段、とを有する
現像装置と、（ｄ）現像剤と接触しない位置に配置され
た基準容量手段と、（ｅ）外部環境情報を検知するため
の外部環境検知手段と、（ｆ）前記現像剤担持体、前記
第２の電極、及び前記基準容量手段に交流バイアス電圧
を印加するためのバイアス印加手段と、（ｇ）前記現像
剤担持体及び前記第２の電極に交流バイアスを印加する
ことによって発生する前記現像剤担持体及び前記第１の
電極間の静電容量と、前記電極対間の静電容量とに応じ
た各電気的信号を検知し、かつ前記各電気的信号を加算
し、この加算された電気的信号と、前記基準容量手段に
印加された交流バイアスに応じた電気的信号とを比較す
る現像剤残量検出制御手段と、（ｈ）前記現像剤残量検
出制御手段によって得られた値を、前記外部環境検知手
段によって検知された情報によって補正する補正手段
と、（ｉ）前記補正手段によって補正された値を前記現
像剤容器内の現像剤量として算出する算出手段と、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２】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
と接触して現像剤残量を逐次に検知するための電極対を
なす第１及び第２の電極を備えた電極手段、とを有する
現像装置と、（ｄ）現像剤と接触しない位置に配置され
た基準容量手段と、（ｅ）外部環境情報を検知するため
の外部環境検知手段と、（ｆ）前記現像剤担持体、前記
第２の電極、及び前記基準容量手段に交流バイアス電圧
を印加するためのバイアス印加手段と、（ｇ）前記現像
剤担持体及び前記第２の電極に交流バイアスを印加する
ことによって発生する前記現像剤担持体及び前記第１の
電極間の静電容量と、前記電極対間の静電容量とに応じ
た各電気的信号を検知し、かつ前記各電気的信号を加算
し、この加算された電気的信号と、前記基準容量手段に
印加された交流バイアスに応じた電気的信号とを、前記
外部環境検知手段によって検知された情報に基づき補正
手段によってそれぞれ補正し、更に比較する現像剤残量
検出制御手段と、（ｈ）前記現像剤残量検出制御手段に
よって得られた値を前記現像剤容器内の現像剤量として
算出する算出手段と、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、（ａ）（ｉ）電子写真感光体と、（ｉ
ｉ）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と接触して現像剤残量を
逐次に検知するための電極対をなす第１及び第２の電極
を備えた電極手段、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）現像剤と接触しない位置に配置された
基準容量手段と、（ｃ）外部環境情報を検知するための
外部環境検知手段と、（ｄ）前記現像剤担持体、前記測
定電極手段の第２の電極、及び前記基準容量手段に交流
バイアス電圧を印加するためのバイアス印加手段と、
（ｅ）前記現像剤担持体及び前記測定電極手段の第２の
電極に交流バイアスを印加することによって発生する前
記現像剤担持体及び前記第１の電極間の静電容量と、前
記電極対間の静電容量とに応じた各電気的信号を検知
し、かつ前記各電気的信号を加算し、この加算された電
気的信号と、前記基準容量手段に印加された交流バイア
スに応じた電気的信号とを比較する現像剤残量検出制御
手段と、（ｆ）前記現像剤残量検出制御手段によって得
られた値を、前記外部環境検知手段によって検知された
情報によって補正する補正手段と、（ｇ）前記補正手段
によって補正された値を前記現像剤容器内の現像剤量と
して算出する算出手段と、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４】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、（ｉ
ｉ）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と接触して現像剤残量を
逐次に検知するための電極対をなす第１及び第２の電極
を備えた電極手段、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）現像剤と接触しない位置に配置された
基準容量手段と、（ｃ）外部環境情報を検知するための
外部環境検知手段と、（ｄ）前記現像剤担持体、前記測
定電極手段の第２の電極、及び前記基準容量手段に交流
バイアス電圧を印加するためのバイアス印加手段と、
（ｅ）前記現像剤担持体及び前記測定電極手段の第２の
電極に交流バイアスを印加することによって発生する前
記現像剤担持体及び前記第１の電極間の静電容量と、前
記電極対間の静電容量とに応じた各電気的信号を検知
し、かつ前記各電気的信号を加算し、この加算された電
気的信号と、前記基準容量手段に印加された交流バイア
スに応じた電気的信号とを、前記外部環境検知手段によ
って検知された情報に基づき補正手段によってそれぞれ
補正し、更に比較する現像剤残量検出制御手段と、
（ｆ）前記現像剤残量検出制御手段によって得られた値
を前記現像剤容器内の現像剤量として算出する算出手段
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５】前記外部環境検知情報に基づいて補正す
る補正量を現像剤残量と共に変化させる手段を有するこ
とを特徴とする請求項１から４のいずれかの電子写真画
像形成装置。
【請求項６】前記補正手段は現像剤残量が多い時には
補正量を少なくし、現像剤残量が少ないときには補正量
を大きくすることを特徴とする請求項１から４のいずれ
かの電子写真画像形成装置。