JP2001290356A

JP2001290356A - 電子写真画像形成装置

Info

Publication number: JP2001290356A
Application number: JP2000105508A
Authority: JP
Inventors: Shiro Sakata; 志朗坂田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーの偏りに起因する画像不良の発生を防
止する。【解決手段】第１、第２電極対４０３、４０４間に入
り込んでいるトナー量に応じた検出値を出力し、第１電
極対４０３で検出された値と第２電極対４０４で検出さ
れた値との間に相違があった場合、トナーの偏りがある
と判断し、攪拌部材９ｅを駆動してトナーを攪拌するこ
とにより、白抜けと称される画像不良を回避する。

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、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）、及び電子
写真ファクシミリ装置等が含まれる。

【０００３】又、カートリッジは、プロセスカートリッ
ジと、現像カートリッジとを含み、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。又、現像カートリ
ッジとは、現像剤を収容する現像剤容器と、電子写真感
光体に現像剤を搬送するための現像剤担持体とを一体的
にカートリッジ化し、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】更に説明するため、図１５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、電子写真感光体としての感光体ドラム７
上に形成された潜像を現像するための現像剤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３０（図１６参
照）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２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いる。

【００１６】従来の現像剤量検出装置の一例について図
１６により説明する。

【００１７】この現像剤量検出装置は、現像装置９の現
像剤容器９Ａ内に現像剤担持体９ａと平行に配置された
電極対２０としてのアンテナ板２０Ａとアンテナ板２０
Ｂを備えており、現像剤担持体９ａに近いアンテナ板２
０Ａと現像剤担持体９ａの間と、電極対２０間つまりア
ンテナ板２０Ａとアンテナ板２０Ｂの間とに生じる静電
容量の変化をトナー残量検出回路（制御回路）５０で検
出することにより、トナー残量を判定する装置である。

【００１８】さらに説明すると、現像バイアス印加手段
として現像バイアス回路４０で規定のＡＣバイアス値を
出力させ、現像剤担持体９ａに印加すると、現像剤担持
体９ａとアンテナ板２０Ａ間、アンテナ板２０Ａとアン
テナ板２０Ｂ間に生成される容量の値に見合ったＡＣバ
イアス値Ｖ１が制御回路５０に測定値Ｖ１として入力さ
れる。また、インピーダンス素子５２にも同様にリファ
レンス値としてＡＣバイアスＶ２が入力され、トナー残
量を検出する上での基準値となる。そして、これらの値
Ｖ１、Ｖ２によってカートリッジ有無およびトナー残量
を判断する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の現像剤量検出装置では、例えば、画像パターンに偏
りがあり、そのためプロセスカートリッジＢ内のトナー
消費にも偏りが生じた場合、全体としてのトナー量はま
だあるため、制御回路５０ではトナー有りと判断する。
しかし、プロセスカートリッジＢ内部では一部分のトナ
ー消費が促進され、その部分でトナーがなくなり、その
結果、その部分の画像領域で白抜けと称される画像不良
が生じてしまう。従って、このような画像不良の発生を
防止するには、プロセスカートリッジ内のトナーの偏り
を回避しなければならない。

【００２０】従って、本発明の主な目的は、現像剤の偏
りに起因する画像不良の発生を防止できる電子写真画像
形成装置を提供することである。

【００２１】本発明の他の目的は、より正確な現像剤量
検出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。

【００２２】

【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を攪拌す
るための攪拌部材と、を有する現像装置と、（ｄ）前記
現像剤担持体に対して垂直又は平行に配置され、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
するための複数の電極対手段と、（ｅ）前記複数の電極
対手段の各電極対手段間における静電容量を交流バイア
スを用いて測定する測定手段と、（ｆ）前記測定手段に
より得られる複数の静電容量値を一定のタイミングで電
気的信号として読み込む読込手段と、（ｇ）前記読込手
段によって読み込まれた前記複数の電気的信号を保持す
る保持手段と、（ｈ）前記保持された複数の電気的信号
を比較する比較手段と、（ｉ）前記比較手段による比較
結果に基づき、前記現像剤容器内の現像剤の状態を判断
する判断手段と、（ｊ）前記判断手段の判断に基づき、
前記攪拌部材を制御する制御手段と、を有することを特
徴とする電子写真画像形成装置である。

【００２３】本発明による他の態様によれば、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）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
内の現像剤を攪拌するための攪拌部材と、前記現像剤担
持体に対して垂直又は平行に配置され、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
の複数の電極対手段と、を有する現像装置を有するカー
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）前記複数の電極対手段の各電極対手段間における
静電容量を交流バイアスを用いて測定する測定手段と、
（ｃ）前記測定手段により得られる複数の静電容量値を
一定のタイミングで電気的信号として読み込む読込手段
と、（ｄ）前記読込手段によって読み込まれた前記複数
の電気的信号を保持する保持手段と、（ｅ）前記保持さ
れた複数の電気的信号を比較する比較手段と、（ｆ）前
記比較手段による比較結果に基づき、前記現像剤容器内
の現像剤の状態を判断する判断手段と、（ｇ）前記判断
手段の判断に基づき、前記攪拌部材を制御する制御手段
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。

【００２４】上記各発明における一実施態様によれば、
更に、前記測定手段により得られた前記複数の静電容量
値に基づき現像剤残量を算出する算出手段を有する。

【００２５】上記各発明における他の実施態様によれ
ば、前記測定手段により前記各電極対手段間における静
電容量を測定する際に、前記各電極対手段を切り替える
切替手段を有する。

【００２６】

【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。

【００２７】実施例１先ず、図１及び図２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。

【００２８】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、現像装
置、即ち現像手段９によって現像され、可視像、即ち、
トナー像とされる。

【００２９】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、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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】尚、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６ｆ
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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】上記構成の各機構部を制御するための制御
系における回路構成を図２のブロック図に示す。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２
０１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。

【００３８】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５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２１０と、を有する。

【００３９】一方、本実施例にては、プロセスカートリ
ッジＢは、図１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１
０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。

【００４０】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。

【００４１】又、プロセスカートリッジＢは、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
ることのできる現像剤量検出装置を備えている。図３
は、現像剤量検出装置の全体の概略構成を示すが、本実
施例によれば、現像剤量検出装置は、現像剤残量検出手
段１００Ａを有する。

【００４２】現像剤残量検出手段１００Ａは、現像スリ
ーブ９ａに対して平行に配置された３つの電極部材とし
ての第１アンテナ板６０ａ、第２アンテナ６０ｂ、及び
第３アンテナ板７０を有している。図４においても明ら
かなように、第１、第２アンテナ板６０ａ、６０ｂは現
像スリーブ９ａに近接し、一直線をなすように配置さ
れ、その外側に第３アンテナ板７０が第１、第２アンテ
ナ板６０ａ、６０ｂに対しても平行に配置されている。
つまり、第１、第２アンテナ板６０ａ、６０ｂは現像ス
リーブ９ａの長手方向の長さが第３アンテナ７０の半分
以下の大きさに設定され、それによって、第１アンテナ
板６０ａと第３アンテナ板とで第１の電極対（電極対手
段）４０３を形成し、第２アンテナ板６０ｂと第３アン
テナ板７０とで第２の電極対（電極対手段）４０４を形
成している。

【００４３】図３に示すように、現像スリーブ９ａに現
像バイアス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４０１が設けられ、現像バイアス
回路４０１には、現像スリーブ９ａと、第３アンテナ板
７０とが接続されており、更に、比較用容量素子である
インピーダンス素子４０２を介して検出回路４０６に接
続されている。

【００４４】又、第１、第２アンテナ板６０ａ、６０ｂ
はスイッチ部４２０をへて検出回路４０６に接続されて
いる。更に、図５に示すように、スイッチ部４２０は制
御回路４０７のシーケンス制御部４１０から切替信号Ｓ
４０８によって第１電極対４０３あるいは第２電極対４
０４に切り替えられる。

【００４５】現像剤残量検出時においては、現像バイア
ス回路４０１から所定の現像バイアスが現像スリーブ９
ａに印加されると、比較用容量素子４０２を介してＡＣ
電流Ｉ１１が流れ、この電流を用いてトナー残量を検出
する際の基準電圧Ｖ１１を設定する。又、現像剤残量に
応じて、現像スリーブ９ａと第１アンテナ板６０ａとの
間に静電容量Ｃ１、第１電極対４０３間、即ち第１アン
テナ板６０ａと第３アンテナ板７０間に静電容量Ｃ２が
発生する。つまり、Ｃ１＋Ｃ２＝Ｃａの静電容量が生じ
る。同時に、現像スリーブ９ａと第２アンテナ板６０ｂ
との間に静電容量Ｃ３、第２電極対４０４間、即ち第２
アンテナ板６０ｂと第３アンテナ板７０との間に静電容
量Ｃ４が発生する。つまりＣ３＋Ｃ４＝Ｃｂの静電容量
が生じる。これらの静電容量に応じて電流Ｉ１２ａ、Ｉ
１２ｂがスイッチ部４２０を介して測定手段としての検
出回路４０６に入力され、基準電圧Ｖ１１と比較され
て、増幅回路４０５にて増幅された後、検出値Ｖ１２、
詳しくはＶ１２ａ（＝Ｖ１１−Ｖ１２ａ×Ｒ２）、Ｖ１
２ｂ（＝Ｖ１１−Ｉ１２ｂ×Ｒ２）として制御回路４０
７における現像剤残量算出手段としてのトナー有無算出
回路４０９に入力される。ここで現像剤残量に換算され
て不図示の表示手段にてユーザに報知される。尚、本実
施例では、現像剤が少なくなったことを示すトナーＬＯ
Ｗを数段階で表示する。

【００４６】このような構成によって、現像スリーブ９
ａ−第１、第２アンテナ板６０ａ、６０ｂ間、第１、第
２電極対４０３、４０４間に入り込んでいるトナー量に
応じた検出値を出力することができる。

【００４７】更に、本構成を用いることによって、カー
トリッジＢの状態、つまり、現像剤容器９Ａ内における
トナーの偏り状態を推測することができる。即ち、第１
電極対４０３で検出された値と第２電極対４０４で検出
された値との間に相違があった場合、トナーの偏りがあ
ると判断できるからである。そして、この判断に基づ
き、トナーの偏りを改善するシーケンスを行うことで、
つまり、攪拌部材９ｅを駆動してトナーを攪拌すること
により、白抜けと称される画像不良を回避することがで
きる。

【００４８】このシーケンスの詳細について、図６のフ
ロー図により説明する。

【００４９】トナー残量検知が開始されると（Ｓ１０
１）、まず、読込手段としてのシーケンス制御部４１０
からの切替信号Ｓ４０８により、スイッチ部４２０が第
１接点４２０ａ側にオンされた状態で現像バイアスが印
加される（Ｓ１０２）。そして、現像スリーブ９ａ−第
１アンテナ板６０ａ間、第１電極対４０３間の合成容量
値Ｃａ（＝Ｃ１＋Ｃ２）に準じた検知電圧Ｖ１２ａが制
御回路４０７へ出力される（Ｓ１０３）。その出力は一
定のタイミングで比較値Ｖｈとして保持手段を含むＣＰ
Ｕ４１２にストアされる（Ｓ１０４）。

【００５０】次に、シーケンス制御部４１０からの切替
信号Ｓ４０８により、スイッチ部４２０にて切替が行わ
れて第２接点４２０ｂ側にオンされ、現像スリーブ９ａ
−第２アンテナ板６０ｂ間、第２電極対４０４間の合成
容量値Ｃｂ（＝Ｃ３＋Ｃ４）に準じた検出Ｖ１２ｂが制
御回路４０７に出力される（Ｓ１０６）。そこで、検出
電圧Ｖ１２ｂは、比較手段を含むＣＰＵ４１２にてステ
ップＳ１０４でストアされた比較値Ｖｈと比較され、差
分ΔＶが算出される（Ｓ１０７）。次いで、判断手段を
含むＣＰＵ４１２にて差分ΔＶ＞αかどうかが判断され
る（Ｓ１０８）。

【００５１】そして、差分ΔＶ＞αの場合には、トナー
の分布に偏りがあると判断し（Ｓ１０９）、制御手段を
含むＣＰＵ４１２からの指示により現像剤容器９Ａ内の
攪拌部材９ｅを駆動し、一定期間トナーの攪拌動作を行
う（Ｓ１１０）。又、差分ΔＶ≦αの場合には、トナー
分布には偏りがないと判断し（Ｓ１１１）、通常シーケ
ンスを動作させる（Ｓ１１２）。

【００５２】なお、上記の値αは、実験あるいは経験上
から白抜けが生じる値にある程度の余裕を加えた値とし
て設定することができる。

【００５３】上記シーケンスの処理を行うことにより、
トナーＬＯＷを数段階で表示すると共に、白抜けの発生
を未然に防止でき、又、カートリッジの状態に左右され
ず、正確なトナー残量の検出を行い、延いては、トナー
ＬＯＷの警告を正確に表示することが可能となる。

【００５４】本実施例では、第１、第２電極対４０３、
４０４の値を直接比較しているが、ある基準に対しての
差分を算出し、その差分の相違で偏りを検出する場合で
も、同様の処理を行ない、トナー残量を正確に検出する
ことが可能である。

【００５５】実施例２次に、本発明の第２実施例について図７〜図１０により
説明する。尚、第１実施例と同一部材には同一符号を付
して説明する。

【００５６】本実施例は、カートリッジ内部に電極対を
形成する複数の電極部材を有し、トナーＬＯＷを数段階
で表示する画像形成装置において、複数のクシバ状電極
間における静電容量の推移を検知し、その検知結果に応
じて、白抜け発生防止のシーケンスを最適化することを
特徴とする。

【００５７】本実施例の現像剤残量検出手段１００Ｂ
は、第１実施例における第１〜第３アンテナ板６０ａ、
６０ｂ、７０の代わりに、２つのクシバ状電極対５０
３、５０４を備えたものである。

【００５８】第１、第２のクシバ状電極対（電極対手
段）５０３、５０４は、図７に示すように、それぞれ２
つの第１、第２のクシバ状電極が５０３ａ、５０３ｂ；
５０４ａ、５０４ｂが組み合わされて構成され、図８に
示すように、現像剤容器９Ａの側壁９Ａ１、９Ａ２に対
向するように、即ち現像スリーブ９ａに対して垂直に配
置されている。

【００５９】現像バイアス回路４０１は、現像スリーブ
９ａ、第１クシバ状電極対の第１電極５０３ａ、及び、
第２クシバ状電極対の第１電極５０４ａと接続され、更
に、比較用容量素子であるインピーダンス素子４０２を
介して検出回路４０６と接続されている。

【００６０】又、第１クシバ状電極対の第２電極５０３
ｂ、愛２クシバ状電極対の第２電極５０４ｂはスイッチ
部４２０を経て検出回路４０６に接続されている。

【００６１】現像剤残量検出時においては、現像バイア
ス回路４０１から所定の現像バイアスが現像スリーブ９
ａに印加されると、比較用容量素子４０２を介してＡＣ
電流Ｉ２１が流れ、この電流を用いてトナー残量を検出
する際の基準電圧Ｖ２１を設定する。

【００６２】第１、第２クシバ状電極対５０３、５０４
には、トナー残量に応じて、それぞれ容量Ｃｄ、Ｃｅが
発生する。これらの容量に応じて電流Ｉ２２ａ、Ｉ２２
ｂがスイッチ部４２０を介して検出回路４０６に入力さ
れ、基準電圧Ｖ２１と比較されて、増幅回路４０５にて
増幅された後、検出値Ｖ２２、詳しくはＶ２２ａ（＝Ｖ
２１−Ｖ２２ａ×Ｒ２）、Ｖ２２ｂ（＝Ｖ２１−Ｉ２２
ｂ×Ｒ２）として制御回路４０７に入力される。ここで
現像剤残量に換算されて不図示に表示手段にてユーザに
報知される。

【００６３】このような構成によって、第１、第２クシ
バ状電極対５０３、５０４に入り込んでいるトナー量に
応じた検出値を出力することができる。

【００６４】更に、本構成を用いることによって、カー
トリッジの状態を推測することができる。第１クシバ状
電極対５０３で検出された値と、第２クシバ状電極対５
０４で検出された値との間に相違があった場合、トナー
の偏りがあると判断できるからである。

【００６５】この判断に基づき、トナーの偏りを改善す
るシーケンスを行うことで、白抜けと称される画像不良
を回避することができる。

【００６６】このシーケンスの詳細について、図１０の
フローチャートにより説明する。

【００６７】トナー残量検知が開始されると（Ｓ２０
１）、まず、スイッチ部４２０が第１接点４２０ａ側に
オンされた状態で現像バイアスが印加される（Ｓ２０
２）。そして、まず、現像バイアスが印加される（Ｓ２
０２）。そして、第１クシバ状電極対５０３間の合成容
量値Ｃｄに準じた検知電圧Ｖ２２ａが出力される（Ｓ２
０３）。その出力は一定のタイミングで比較値Ｖｈとし
てＣＰＵ４１２にストアされる（Ｓ２０４）。

【００６８】次に、シーケンス制御部４１０からの切替
信号Ｓ４０８によってスイッチ部４２０にて切替が行わ
れ第２接点４２０ｂ側にオンされ、第２クシバ状電極対
５０４間の合成容量値Ｃｅに準じた検出Ｖ２２ｂが出力
される（Ｓ２０６）。そこで、検出電圧Ｖ２２ｂは、ス
テップＳ２０４でストアされた比較値Ｖｈと比較され、
差分ΔＶが算出される（Ｓ２０７）。次いで、ΔＶ＞α
であるかどうかが判断される（Ｓ２０８）。

【００６９】そして、ΔＶ＞αの場合には、トナーの分
布に偏りがあると判断し（Ｓ２０９）、現像剤容器９Ａ
内の攪拌手段９ｅにより一定期間攪拌動作を行う（Ｓ２
１０）。又、ΔＶ≦αの場合にはトナー分布に偏りがな
いと判断し（Ｓ２１１）、通常シーケンスを動作させる
（Ｓ２１２）。尚、αの値は第１実施例と同様にして設
定できる。

【００７０】上記シーケンスの処理を行うことにより、
トナーＬＯＷを数段階で表示すると共に、白抜けの発生
を未然に防止でき、又、カートリッジの状態に左右され
ず、正確なトナー残量の検出を行い、延いては、トナー
ＬＯＷの警告を正確に表示することができる。

【００７１】本実施例では、第１、第２クシバ状電極対
５０３、５０４の値を直接比較しているが、ある基準値
に対しての差分を算出し、その差分の相違で偏りを検出
する場合でも、同様の処理を行い、トナー残量を正確に
検出することも可能である。

【００７２】実施例３次に、本発明の第３実施例について図１１〜図１４によ
り説明する。なお、前出の部材と同一部材には同一符号
を付す。

【００７３】本実施例は、カートリッジ内部に電極対を
形成する複数の電極部材を有し、トナーＬＯＷを数段階
で表示する画像形成装置において、複数の独立した電極
間の静電容量推移を検知し、その検知結果に応じて、白
抜け発生防止のシーケンスを最適化することを特徴とす
る。

【００７４】本実施例は第１実施例と概略同様の構成を
有し、図１１、図１２に示すように、現像剤量検出装置
１００Ｃは、第１の電極対６０３を構成する第１、第３
アンテナ板６０ａ、７０ａ、第２の電極対６０４を構成
する第２、第４アンテナ板６０ｂ、７０ｂを備えてい
る。第１〜第４のアンテナ板６０ａ、６０ｂ、７０ａ、
７０ｂは、現像スリーブ９ａに対して平行に配置されて
いる。

【００７５】図１１に示すように、現像バイアス回路４
０１には、現像スリーブ９ａと、第３、第４アンテナ板
７０ａ、７０ｂとがそれぞれ接続されており、更に、比
較用容量素子であるインピーダンス素子４０２を介して
検出回路４０６に接続されている。

【００７６】又、第１、第２アンテナ板６０ａ、６０ｂ
はスイッチ部４２０をへて検出回路４０６に接続されて
いる。更に、図１１に示すように、スイッチ部４２０は
制御回路４０７のシーケンス制御部４１０からの切替信
号Ｓ４０８によって第１電極対６０３あるいは第２電極
対６０４に切り替えられる。

【００７７】図１３に示すように、現像剤残量検出時に
おいては、現像バイアス回路４０１から所定の現像バイ
アスが現像スリーブ９ａに印加されると、比較用容量素
子４０２を介してＡＣ電流Ｉ３１が流れ、この電流を用
いてトナー残量を検出する際の基準電圧Ｖ３１を設定す
る。又、現像剤残量に応じて、現像スリーブ９ａと第１
アンテナ板６０ａとの間に容量Ｃ５、第１電極対６０３
間、即ち第１アンテナ板６０ａと第３アンテナ板７０ａ
間に容量Ｃ６が発生する。つまり、Ｃ５＋Ｃ６＝Ｃｆの
容量が生じる。同時に、現像スリーブ９ａと第２アンテ
ナ板６０ｂとの間に容量Ｃ７、第２電極対６０４間、即
ち第２アンテナ板６０ｂと第４アンテナ板７０ｂとの間
に容量Ｃ８が発生する。つまりＣ７＋Ｃ８＝Ｃｇの容量
が生じる。これらの容量に応じて電流Ｉ３２ａ、Ｉ３２
ｂがスイッチ部４２０を介して検出回路４０６に入力さ
れ、基準電圧Ｖ３１と比較されて、増幅回路４０５にて
増幅された後、検出値Ｖ３２、詳しくはＶ３２ａ（＝Ｖ
３１−Ｖ３２ａ×Ｒ２）、Ｖ３２ｂ（＝Ｖ３１−Ｉ３２
ｂ×Ｒ２）として制御回路４０７に入力される。ここで
現像剤残量に換算されて不図示に表示手段にてユーザに
報知される。

【００７８】このような構成によって、現像スリーブ９
ａ−第１、第２アンテナ板６０ａ、６０ｂ間、第１、第
２電極対６０３、６０４間に入り込んでいるトナー量に
応じた検出値を出力することができる。

【００７９】更に、本構成を用いることによって、カー
トリッジの状態を推測することができる。即ち、第１電
極対６０３で検出された値と第２電極対６０４で検出さ
れた値との間に相違があった場合、トナーの偏りがある
と判断できるからである。そして、この判断に基づき、
トナーの偏りを改善するシーケンスを行うことで、白抜
けと称される画像不良を回避することができる。

【００８０】このシーケンスの詳細について、図１４の
フロー図により説明する。

【００８１】トナー残量検知が開始されると（Ｓ３０
１）、まず、スイッチ部４２０が第１接点４２０ａ側に
オンされた状態で現像バイアスが印加される（Ｓ３０
２）。そして、現像スリーブ９ａ−第１アンテナ板６０
ａ間、第１電極対６０３間の合成容量値Ｃｆ（＝Ｃ５＋
Ｃ６）に準じた検知電圧Ｖ３２ａが出力される（Ｓ１０
３）。その出力は一定のタイミングで比較値Ｖｈとして
ＣＰＵ４１２にストアされる（Ｓ３０４）。

【００８２】次に、シーケンス制御部４１０からの切替
信号Ｓ４０８によって、スイッチ部４２０にて切替が行
われて第２接点４２０ｂ側にオンされ、現像スリーブ９
ａ−第２アンテナ板６０ｂ間、第２電極対６０４間の合
成容量値Ｃｇ（＝Ｃ７＋Ｃ８）に準じた検出Ｖ３２ｂが
出力される（Ｓ１０６）。そこで、検出電圧Ｖ３２ｂ
は、ステップＳ３０４でストアされた比較値Ｖｈと比較
され、差分ΔＶが算出される（Ｓ３０７）。次いで、Δ
Ｖ＞αかどうかが判断される（Ｓ３０８）。

【００８３】そして、差分ΔＶ＞αの場合には、トナー
の分布に偏りがあると判断し（Ｓ３０９）、現像剤容器
９Ａ内の攪拌手段９ｅにより一定期間トナーの攪拌動作
を行う（Ｓ３１０）。又、差分ΔＶ≦αの場合には、ト
ナー分布には偏りがないと判断し（Ｓ３１１）、通常シ
ーケンスを動作させる（Ｓ３１２）。

【００８４】上記シーケンスの処理を行うことにより、
トナーＬＯＷを数段階で表示すると共に、白抜けの発生
を未然に防止でき、又、カートリッジの状態に左右され
ず、正確なトナー残量の検出を行い、延いては、トナー
ＬＯＷの警告を正確に表示することが可能となる。

【００８５】本実施例では、第１、第２電極対６０３、
６０４の値を直接比較しているが、ある基準に対しての
差分を算出し、その差分の相違で偏りを検出する場合で
も、同様の処理を行ない、トナー残量を正確に検出する
ことが可能である。

【００８６】尚、上記実施例では、本発明を、プロセス
カートリッジを着脱自在に装着する電子写真画像形成装
置に適用した場合について説明したが、現像カートリッ
ジを着脱自在に装着する電子写真画像形成装置にも適用
できることはもちろんであり、更に、現像装置を固定的
に装着した電子写真画像形成装置にも適用できる。

【００８７】

【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
剤を攪拌するための攪拌部材を有する現像装置と、現像
剤担持体に対して垂直または平行に配置され、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
るための複数の電極対手段と、前記複数の電極対手段の
各電極対手段間における静電容量を交流バイアスを用い
て測定する測定手段と、前記測定手段により得られる複
数の静電容量値を一定のタイミングで電気的信号として
読み込む読込手段と、前記読込手段によって読み込まれ
た前記複数の電気的信号を保持する保持手段と、前記保
持された複数の電気的信号を比較する比較手段と、前記
比較手段による比較結果に基づき、前記現像剤容器内の
現像剤の状態を判断する判断手段と、前記判断手段の判
断に基づき、前記攪拌部材を制御する制御手段と、を有
することにより、カートリッジ内あるいは現像剤容器内
の現像剤の偏りを回避できるので、現像剤の偏りに起因
する白抜けと称される画像不良の発生を防止できる。
又、更に、前記測定手段により得られた前記複数の静電
容量値に基づき現像剤残量を算出する算出手段を有する
ことにより、より正確な現像剤残量検出を行うことがで
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】本発明による現像剤量検出装置の一実施例を示
す概略構成図である。

【図４】本発明による電極対の配置の一実施例を示す概
略斜視図である。

【図５】図３の現像剤量量検出装置における具体的な回
路の一実施例を示す図である。

【図６】本発明による現像剤の偏り検出制御に係る一実
施例を示すフロー図である。

【図７】本発明による現像剤量検出装置の他の実施例を
示す概略構成図である。

【図８】本発明による電極対の配置の他の実施例を示す
概略斜視図である。

【図９】図７の現像剤量残量検出装置における具体的な
回路の一実施例を示す図である。

【図１０】本発明による現像剤の偏り検出制御に係る他
の実施例を示すフロー図である。

【図１１】本発明による現像剤量検出装置の他の実施例
を示す概略構成図である。

【図１２】本発明による電極対の配置の他の実施例を示
す概略斜視図である。

【図１３】図１１の現像剤量残量検出装置における具体
的な回路の一実施例を示す図である。

【図１４】本発明による現像剤の偏り検出制御に係る他
の実施例を示すフロー図である

【図１５】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。

【図１６】従来の現像剤量検出装置の一例を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

７感光体ドラム（電子写真感光体）９現像装置９Ａ現像剤容器９ａ現像スリーブ（現像剤担持体）９ｅ攪拌部材４０カートリッジ装着手段４０３、５０３、６０３第１電極対４０４、５０４、６０４第２電極対４０７制御回路（制御手段）４１２ＣＰＵ４２０スイッチ部（切替手段）

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
を攪拌するための攪拌部材と、を有する現像装置と、
（ｄ）前記現像剤担持体に対して垂直又は平行に配置さ
れ、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複数の電極対手段と、（ｅ）前記
複数の電極対手段の各電極対手段間における静電容量を
交流バイアスを用いて測定する測定手段と、（ｆ）前記
測定手段により得られる複数の静電容量値を一定のタイ
ミングで電気的信号として読み込む読込手段と、（ｇ）
前記読込手段によって読み込まれた前記複数の電気的信
号を保持する保持手段と、（ｈ）前記保持された複数の
電気的信号を比較する比較手段と、（ｉ）前記比較手段
による比較結果に基づき、前記現像剤容器内の現像剤の
状態を判断する判断手段と、（ｊ）前記判断手段の判断
に基づき、前記攪拌部材を制御する制御手段と、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】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）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を攪拌するための攪
拌部材と、前記現像剤担持体に対して垂直又は平行に配
置され、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複数の電極対手段と、を有す
る現像装置を有する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）前記複数の電極対手段の
各電極対手段間における静電容量を交流バイアスを用い
て測定する測定手段と、（ｃ）前記測定手段により得ら
れる複数の静電容量値を一定のタイミングで電気的信号
として読み込む読込手段と、（ｄ）前記読込手段によっ
て読み込まれた前記複数の電気的信号を保持する保持手
段と、（ｅ）前記保持された複数の電気的信号を比較す
る比較手段と、（ｆ）前記比較手段による比較結果に基
づき、前記現像剤容器内の現像剤の状態を判断する判断
手段と、（ｇ）前記判断手段の判断に基づき、前記攪拌
部材を制御する制御手段と、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】更に、前記測定手段により得られた前記
複数の静電容量値に基づき現像剤残量を算出する算出手
段を有することを特徴とする請求項１又は２の電子写真
画像形成装置。
【請求項４】前記測定手段により前記各電極対手段間
における静電容量を測定する際に、前記各電極対手段を
切り替える切替手段を有することを特徴とする請求項１
又は２の電子写真画像形成装置。