JP2002244423A - 画像形成装置及び現像剤量検知システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 新規或いは使用初期において、現像剤量検知
装置の検出値のばらつきを無視して現像剤量を常に同じ
値で報知し、ユーザーに不安を与えないようにした画像
形成装置及び現像剤量検出システムを提供する。 【解決手段】 現像剤量検知手段にて検出された検出値
を用いて現像剤量を検知するに当たって、現像剤容器の
使用量が少ない場合、無条件に現像剤は満杯であると判
断し、現像剤の残量を１００％と表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置、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
置及び現像剤量検出システム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、
ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、電子写
真ファクシミリなどが含まれる。

【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
これに作用するプロセス手段を一体化してカートリッジ
とし、このカートリッジを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広く採用されてい
る。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する
ことが要求される。そのため、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。

【０００５】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の有無を検知する
ものがある。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
一平面上に配置された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。この装置では、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の
残量を検知するものである。

【０００６】上記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、現像剤を使い切る
直前に現像剤が少ないことを検出するためのものであ
る。

【０００７】これに対し、現像剤容器内の現像剤残量を
逐次検知することができれば、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。

【０００８】そこで、特開平１０−３０３３４５号公報
には、所定の間隔を持って平行に同一平面上に配置され
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
剤検知電極部材による現像剤量検知装置が提案されてい
る。検出部材を現像剤容器の端面や底面に配置し、平行
電極間の静電容量の変化を検知することで、現像剤量を
逐次検出することが可能となった。

【０００９】又、上記方法により検出した現像剤残量を
％などの数字やグラフィカルなバーなどによる表示で画
像形成装置の表示部や画像形成装置に接続されたコンピ
ュータの画面上に表示することにより、現像剤の残量を
逐次にユーザーに報知している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、現像剤逐次検知装置内の残量検知回路の素子
のばらつきや、装置の取付位置の誤差、さらに現像剤容
器内での現像剤の偏りなどで現像剤量の検出値は個体ご
とに異なってしまう。

【００１１】例えば、新規のプロセスカートリッジでは
現像剤量は満杯（１００％）のはずであるが、現像剤量
逐次検知装置の検出値のばらつきにより１００％以外の
値となる可能性がある。特に、検出値が１００％より少
ない場合、この検出値をそのままユーザーに報知する
と、新規のプロセスカートリッジであるにも拘わらず現
像剤量が１００％より少なく表示されてしまい、ユーザ
ーを混乱させる可能性があるなどの問題があった。

【００１２】本発明の目的は、新規或いは使用初期にお
いて、現像剤量検知装置の検出値のばらつきを無視して
現像剤量を常に同じ値で報知し、ユーザーに不安を与え
ないようにした画像形成装置及び現像剤量検出システム
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
画像形成装置及び現像剤量検出システムにて達成され
る。要約すれば、第１の本発明によれば、像担持体に形
成した潜像を現像剤を用いて現像し、記録媒体に画像を
形成する画像形成装置において、潜像が形成された前記
像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と、前記現像
剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤容器と、前
記現像剤容器内に収容される現像剤の残量を検知するた
めの現像剤量検知手段と、前記現像剤容器に設置され情
報の記憶を行う記憶手段と、前記記憶手段により記憶さ
れた情報を読み出し、書き込みを行う通信手段と、前記
現像剤容器の使用量が少ない場合、無条件に現像剤は満
杯であると判断する判断手段と、を有することを特徴と
する画像形成装置が提供される。

【００１４】第１の本発明の一実施態様によると、前記
現像剤容器は、前記画像形成装置から着脱可能である。
他の実施態様によると、少なくとも前記現像剤容器と、
前記現像剤担持体とは一体とされた現像装置であり、前
記画像形成装置から着脱可能である。更に他の実施態様
によると、少なくとも前記像担持体と、前記現像剤担持
体と、前記現像剤容器と、前記現像剤量検知手段とは一
体とされたプロセスカートリッジであり、前記画像形成
装置から着脱可能である。

【００１５】第１の本発明の他の実施態様によると、前
記記憶手段に記憶される情報は、少なくとも前記現像剤
容器の使用量を示す情報と、前記現像剤量検知手段によ
り検知された現像剤量とを含む。ここで、前記現像剤容
器の使用量を示す情報は、感光ドラムの累積回転時間、
累積プリント枚数、帯電バイアスの累積印加時間、或い
はレーザーの累積露光時間とすることができる。

【００１６】第１の本発明の他の実施態様によると、前
記現像剤量検知手段により検知された現像剤量は、前記
現像剤容器の使用量とは関係なく前記記憶手段に記憶さ
れる。

【００１７】第１の本発明の他の実施態様によると、前
記現像剤量検知手段により検知された現像剤量は、前記
現像剤容器の使用量が所定値より大きい時にのみ前記記
憶手段に記憶される。

【００１８】第１の本発明の更に他の実施態様による
と、前記画像形成装置内に設置されるか、或いは、前記
画像形成装置に接続された表示手段に、前記判断手段に
より判断された現像剤量を報知する。

【００１９】第２の本発明によれば、現像剤を収納する
現像剤容器内の現像剤量を検出する現像剤量検知システ
ムにおいて、現像剤量検知手段にて検出された検出値を
用いて現像剤量を検知するに当たって、前記現像剤容器
の使用量が少ない場合、無条件に現像剤は満杯であると
判断することを特徴とする現像剤量検知システムが提供
される。

【００２０】第２の本発明にて一実施態様によると、前
記現像剤量検知手段は、（ａ）所定の間隔をもって平行
に同一平面上に形成された入力側と出力側の一対の電極
を有し、電極間の静電容量を検知する電極部材であり、
現像剤に接する測定側電極と現像剤に接しない基準電極
を持っている第１の検知部材と、（ｂ）導電性部材から
なり、現像剤担持体との間の静電容量を検知する第２の
検知部材と、を有し、前記現像剤容器の使用開始時から
使用途中までの現像剤の量を前記第１の検知部材によっ
て検知し、次いで、前記第２の検知部材によって、現像
剤の量を検知する。

【００２１】第２の本発明にて他の実施態様によると、
前記現像剤量検知システムは、検知されて現像剤量を表
示する手段、或いは、検知された現像剤量を表示手段に
送信するための通信手段を有する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
及び現像剤量検出システムを図面に即して詳しく説明す
る。

【００２３】実施例１ （プロセスカートリッジ及び画像形成装置本体の説明）
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して詳しく
説明する。

【００２４】先ず、図１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Ａ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、電子写真方式のレーザー
ビームプリンタＢとされ、電子写真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。

【００２５】プロセスカートリッジＡは、図２を参照し
て後で詳しく説明されるが、ドラム形状の電子写真感光
体、即ち、感光体ドラム１と、感光体ドラム１の表面を
均一に帯電するための帯電手段２と、感光体ドラム１に
対向配置された現像手段としてのローラ状の現像剤担持
体、即ち、現像ローラ３と、現像ローラ３に連結された
ポリスチレンなどの樹脂から成る現像容器Ｄと、現像剤
を収納した現像剤収納部としての現像剤容器Ｅと、クリ
ーニング手段８を有するクリーニング容器Ｃと、が一体
的に構成されている。

【００２６】また、画像形成装置であるレーザビームプ
リンタＢには、プロセスカートリッジＡの上方に、画像
情報に対応してレーザ光を照射するレーザスキャナ４
が、また下方には感光体ドラム１に対向する転写手段５
が配設されている。上記構成において、画像形成は次の
ように行われる。

【００２７】先ず、感光体ドラム１が帯電手段２によっ
て均一に帯電され、その表面をレーザスキャナ４から照
射されるレーザ光によって走査露光され、目的の画像情
報の静電潜像が形成される。静電潜像は、現像ローラ３
の作用によって、現像容器Ｄ内の現像剤Ｔが付着して像
として可視化される。なお、本実施例においては、現像
剤としては、絶縁性の磁性１成分現像剤（トナー）を用
いた。尚、現像剤はこれに限定されずに、例えば、磁性
現像剤、絶縁性の磁性現像剤であれば良い。

【００２８】感光体ドラム１上の画像は、紙カセット６
から給紙搬送されてきた記録紙Ｓへ転写手段５で転写さ
れる。記録紙Ｓは定着手段７を通って記録紙Ｓ上に画像
を定着させ、本体外部の排紙トレイ９へ排出される。記
録紙Ｓ上に現像剤像を転写した後は、クリーニング手段
８によって感光体ドラム１上に残留した現像剤Ｔを除去
し、クリーニング容器Ｃへ集める。

【００２９】また、プロセスカートリッジＡには、図３
に示すように、記憶手段であるメモリユニット１００が
搭載されている。本実施例では、メモリユニット１００
は、現像剤容器Ｅ、即ち、プロセスカートリッジＡの側
面に装着されている。

【００３０】（全体システム構成）次に、図１４に示す
システムブロック図を参照して、本実施例の画像形成装
置のシステム構成について説明する。

【００３１】画像形成装置全体のシステム制御を行うエ
ンジンコントローラ５０が設けられ、エンジンコントロ
ーラ５０の内部には中央演算処理装置（ＣＰＵ）（図示
せず）が配置されている。画像形成装置の一連のシステ
ム処理は中央演算処理装置の内部に予め記憶されたプロ
グラムに従って行われる。

【００３２】高圧電源５１は、帯電手段２に供給する直
流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス、現像ローラ
３に供給する直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイア
ス、転写手段５に供給する直流電圧である転写バイア
ス、定着手段７に供給する直流電圧である定着バイアス
を生成する。

【００３３】更に、本実施例のシステム構成によれば、
装置内に設けられたモータ、ソレノイド等を含む駆動部
５２、画像形成装置内部の所定位置に設けられたセンサ
群５３、装置の状態を表示する表示部５４、プロセスカ
ートリッジＡ内の現像剤検知部材の静電容量を検出し、
現像剤量を検知する第１及び第２現像剤量検出装置５５
Ａ、５５Ｂが設けられ、エンジンコントローラ５０によ
り制御される。また、エンジンコントローラ５０には、
プロセスカートリッジに搭載されたメモリユニット１０
０の制御を行うメモリ制御回路５６が接続されている。

【００３４】（メモリユニットの説明）ここで、本実施
例では、図１５に示すように、プロセスカートリッジＡ
の側面に装着されたメモリユニット１００及びメモリ制
御回路５６について説明する。

【００３５】メモリユニット１００は内部に不揮発性の
記憶素子（ＥＥＰＲ０Ｍ）４１を内蔵しており、画像形
成装置本体との間でデータ通信を行うことで、記憶素子
４１内のデータの書き込み及びデータ読み出しを行うこ
とができる。データ通信の制御は全てメモリ制御回路５
６で行われる。データ通信は、メモリユニット１００内
に設けられたアンテナ４２と、画像形成装置本体に設け
られたアンテナ４３との磁気結合により非接触で行われ
る。メモリユニット１００とメモリ制御回路５６は、プ
ロセスカートリッジＡをレーザプリンタＢに装着する
と、メモリユニット１００のアンテナ４２とレーザプリ
ンタ１００に設けられたアンテナ４３が近接し、通信が
可能な状態となるように設置されている。そして、メモ
リユニット１００内のコントローラ４４、メモリ制御回
路５６のコントローラ４５がそれぞれの通信インターヴ
ェース回路４６、４７を制御し、アンテナ４２、４３を
介してデータの送受信を行うことで記憶素子４１内のデ
ータの読み出し、書き込みが行なわれる。

【００３６】また、メモリユニット１００内部には電源
回路４８が設けられており、内部で使用する直流電源は
全てこの電源回路４８から供給する。電源回路４８では
２つのアンテナ４２、４３の磁気結合によりアンテナに
発生する電流を整流することで直流電圧を生成する。メ
モリユニット１００には、そのプロセスカートリッジ内
の感光ドラムの累積回転時間、現像剤の残量等のプロセ
スカートリッジＡに関する情報等が記憶される。

【００３７】（プロセスカートリッジの構成）図２は、
本実施例のプロセスカートリッジＡの分解斜視図であ
り、図４は、プロセスカートリッジＡの断面図である。

【００３８】図２において、本実施例のプロセスカート
リッジＡは、現像剤を収容した現像剤容器Ｅ、現像部材
である現像ローラ３を保持する現像容器Ｄ、感光体ドラ
ム１とクリーニング手段８を保持するクリーニング容器
Ｃ、現像剤容器Ｅとクリーニング容器Ｃを保持するサイ
ドカバー１０、１１を有し、各容器を結合することでカ
ートリッジ化されている。

【００３９】図４において、現像剤容器Ｅは大容量化に
対応するために横長形状になっており、現像剤容器Ｅの
底面は３つの凹形状になっている。図示していない本体
のモータによって駆動する３つの搬送部材１２、１３、
１４は、現像剤容器Ｅの凹部に対応しており、搬送部材
１２、１３、１４に設けられた攪拌翼部材１２ａ、１３
ａ、１４ａによって現像剤Ｔを現像容器Ｄへ搬送する。

【００４０】現像剤容器Ｅを横長形状にすることによっ
て現像剤Ｔの自重が緩和できるため、フェーディングや
現像剤の劣化、攪拌トルクの増加などを軽減することが
可能となる。

【００４１】攪拌翼部材１２ａ〜１４ａにはポリエチレ
ンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドなどの
樹脂製シート部材を用いており、現像剤Ｔの攪拌と搬送
を行う。攪拌翼部材１２ａ〜１４ａの先端の回転半径は
現像剤容器Ｅの底面の半径よりも大きくなっており、先
端は現像剤容器Ｅの底面に擦っている。それによって、
現像剤容器Ｅの底面に現像剤Ｔを残すことなく現像剤Ｔ
の横搬送を行っている。

【００４２】（現像剤量検知部材の構成）図４に示すよ
うに、本実施例によれば、現像剤量を逐次検知するため
に第１の検知部材２０と第２の検知部材２１が設けられ
ている。第１の検知部材２０を用いて現像剤Ｔが多い領
域を検知し、第２の検知部材２１を用いて現像剤Ｔが少
ない領域を検知する。

【００４３】具体的には、第１の検知部材２０で使用初
期から現像剤量約５０％〜約１０％程度までの検知を行
い、第２の検知部材２１で現像剤量約５０％〜１０％の
間から現像剤がなくなるまでの検知を行う。第１の検知
部材２０、第２の検知部材２１ともに静電容量によって
現像剤量を測定している。

【００４４】図５（ａ）〜（ｄ）に現像剤量推移の様子
を、図６に現像剤量と静電容量の関係を示す。本実施例
では現像剤量が約２０％になった辺りで第１の検知部材
２０から第２の検知部材２１への受け渡しが行われるも
のとする。図５の（ａ）〜（ｄ）と図６に示すグラフ
（ａ）〜（ｄ）は対応している。 （ａ）現像剤量が１００％の時には第１の検知部材２
０、第２の検知部材２１ともに現像剤に埋もれている。
この時、第１の検知部材２０の出力はＸ２である。 （ｂ）現像剤が徐々に消費されていくに従って、第１の
検知部材２０の検知領域にある現像剤の量が変化してい
く。第１の検知部材２０の表面に接している現像剤の面
積の変化に伴って、出力も変化していく。この時、第１
の検知部材２０の出力はＸ３である。 （ｃ）現像剤が約２０％になった辺りから第２の検知部
材２１が作動を始める。この時、第２の検知部材２１の
出力はＹ２である。 （ｄ）現像剤が０％になるまで検知を行う。この時、第
２の検知部材２１の出力はＹ１である。従って、プロセ
スカートリッジＡを使用する初期から最後まで、全ての
領域での逐次検知が可能となる。

【００４５】（第１の検知部材の原理と構成）次に、第
１及び第２の検知部材２０、２１の動作原理を説明す
る。先ず、第１の検知部材２０を図７に示す。図８は図
７の反対側から見た図であり、図９は第１の検知部材２
０の展開図である。図９において、第１の検知部材２０
は、測定側出力電極２２ａ、基準側出力電極２２ｃ、共
通入力電極２２ｂを有する。測定側出力電極２２ａと共
通入力電極２２ｂの組み合わせを測定電極２０ａとし、
基準側出力電極２２ｃと共通入力電極２２ｂの組み合わ
せを基準電極２０ｂとする。

【００４６】図７及び図８において、測定電極２０ａは
現像剤容器Ｅ内の内部側面などの現像剤Ｔと触れる位置
に配置される。対になった電極である電極２２ａ、２２
ｂの間で静電容量を測定することにより、電極表面に触
れている現像剤の面積の変化を検知し、現像剤容器Ｅ内
の現像剤量を知ることができる。つまり、現像剤Ｔは空
気より誘電率が大きいために、第１の検知部材２０表面
の現像剤Ｔが触れている面積が変化すると、電極２２
ａ、２２ｂ間の静電容量が変化することになる。

【００４７】基準電極２０ｂは、現像剤容器Ｅ内ではあ
るが現像剤Ｔと触れない位置に配置され、環境条件を変
化させた時の静電容量変化が測定電極と２０ａ同様の変
化をするように設計される。本実施例では測定電極２０
ａと基準電極２０ｂの電極パターンを同形状にしてい
る。従って、測定電極２０ａの静電容量の値から基準電
極２０ｂの静電容量の値を差し引くことで、あたかも環
境条件による静電容量の変化がないものとみなすことが
でき、検知精度を向上させることが可能となる。

【００４８】図９に示すように、第１の検知部材２０
は、好ましくはフレキシブルプリント基板のような屈曲
可能な一枚の基板の片面に、測定電極２０ａと基準電極
２０ｂが設けられており、折り返して現像剤容器Ｅ内に
配置されるものとする。第１の検知部材２０は、両面テ
ープなどの接着剤を用い、現像剤が測定電極２０ａの裏
側に入り込まないように、その縁又は裏面全体を現像剤
容器Ｅに固定する。

【００４９】（第１の検知部材の配置）図１０は、現像
剤容器Ｅの斜視図である。現像剤容器Ｅには３つの搬送
部材１２、１３、１４が設けられているが、第１の検知
部材２０は、後述する第２の検知部材２１の作用領域に
現像剤Ｔを送り込む位置にある、現像ローラ３から２番
目に近い搬送部材１３が配置された領域に配置されてい
る。

【００５０】即ち、本実施例では、第１の検知部材２０
は、現像剤容器Ｅ内において、収納されている現像剤Ｔ
を現像ローラ３が設けられている方向へ供給する現像剤
供給方向において、第２の検知部材２１よりも上流側に
配置されている。

【００５１】又、第１の検知部材２０は、搬送部材１３
の軸に対して、周囲を第１の検知部材２０が囲う位置で
あるような、現像剤容器Ｅ内の駆動側の側壁に配置され
る。第１の検知部材２０をこの位置に配置することによ
って逐次検知を実現しつつ、第１の検知部材２０の面積
を小さくすることができるので、部品コストを下げるこ
とができる。また、現像ローラ３から離すことで現像バ
イアスの影響を小さくできる。

【００５２】第１の検知部材２０は、検知部材表面の近
傍の感度が非常に高いので、表面の現像剤の除去手段と
して、表面拭き取り部材１３ｂを設けることは検知精度
を高める上で有効である。表面拭き取り部材１３ｂを設
ける場合には、構成簡略化のために現像剤搬送部材１３
に拭き取り部材１３ｂを設けることが好ましい。また、
このときには、第１の検知部材２０は現像剤攪拌領域に
対応した、拭き取り部材１３ｂの機能する範囲で配置を
することになる。

【００５３】（拭き取り部材の構成）本実施例において
は、図１０に示すように、現像剤搬送部材１３に第１の
検知部材２０の表面拭き取り部材１３ｂを設けている。
拭き取り部材１３ｂは第１の検知部材２０が設けられて
いる位置にある搬送部材１３にのみ設けられる。

【００５４】現像剤搬送部材１３は、攪拌棒部材１３
ｃ、攪拌翼部材１３ａ、攪拌翼押え部材１３ｄ、拭き取
り部材１３ｂを有している。攪拌棒部材１３ｃは、現像
剤容器Ｅに回転可能に支持されている。攪拌翼部材１３
ａは、攪拌棒部材１３ｃに対して、攪拌翼押え１３ｄに
よって押し付けられて固定される。攪拌翼押え１３ｄ
は、板金または樹脂で形成され、熱かしめや超音波溶
着、接着等で攪拌棒１３ｃに固定される。拭き取り部材
１３ｂも攪拌翼１３ａと同様に攪拌翼押え１３ｄによっ
て固定されている。攪拌翼１３ａは、ポリエチレンテレ
フタレート又はポリフェニレンサルファイドなどに代表
される樹脂製の材料で形成される。拭き取り部材１３ｂ
は、ポリエチレンテレフタレート又はポリフェニレンサ
ルファイドなど樹脂製のシート部材を用いることもでき
るし、ゴムや発泡部材などでも良い。即ち、拭き取り部
材１３ｂは、第１の検知部材２０の表面拭き取りに適し
ている材質であれば、任意のものを使用することができ
る。

【００５５】図１１に現像剤がある程度消費された状態
の第１の検知部材２０を示す。現像剤面より上方に付着
現像剤Ｔ’が存在している。付着現像剤Ｔ’が存在する
と第１の検知部材２０の測定電極２０ａの静電容量が大
きくなってしまい、ばらつきの要因となる。

【００５６】そこで、上述のように、拭き取り部材１３
ｂによって第１の測定電極２０ａを拭き取ることによっ
て、現像剤面より上方に付着している現像剤を取り除
き、検知精度を高めることが可能となる。

【００５７】（第１の検知部材の静電容量検出方法）次
に、第１の検知部材２０の静電容量検出方法について詳
細に説明する。本実施例の現像剤量検知システムによる
と、第一静電容量発生部材としての第１の検知部材２０
は、図１４に示す第１の現像剤量検出装置５５Ａに接続
されており、第１の検知部材２０の静電容量の検出が行
われる。

【００５８】図１６は、現像剤量検出装置５５Ａの内部
回路構成を示す図である。端子５９は、接点部がカート
リッジフレームから露出して設けられた電気接点（図示
せず）を介して第１の検知部材２０の電極２２ｂに接続
されており、現像剤量検出用のクロックＣＬＫｌを出力
する。クロックＣＬＫ１は、抵抗６２、抵抗６３、トラ
ンジスタ６４で生成される。信号ＣＬＫＡはエンジンコ
ントローラ５０から出力されるクロックであり、周波数
ｆｃ＝５０ＫＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％の矩形波である。
クロックＣＬＫＡは、トランジスタ６４によって振幅＝
Ｖｃに増幅されて端子５９から出力される。

【００５９】端子５７は、接点部がカートリッジフレー
ムから露出して設けられた電気接点（図示せず）を介し
て第１の検知部材２０の測定側出力電極２２ａに接続さ
れている。測定側出力電極２２ｂに端子５９から出力さ
れたクロックが印加されると、電極２２ａと電極２２ｂ
間の静電容量Ｃｔにより、端子５７に交流電流Ｉ１２が
流れる。ここで、交流電流Ｉ１２の大きさは静電容量値
Ｃｔに応じた値となる。交流電流Ｉ１２は、端子５７の
入力部に設けられたダイオード６９及び６７によって整
流され、整流された電流Ｉ１３がオペアンプ７２、抵抗
７５、及びコンデンサ７６で構成される積分回路に入力
される。ここで、Ｉ１３は、電流Ｉ１２の片方向成分の
電流（以下、「半波電流」という。）である。

【００６０】一方、端子５８は、接点部がカートリッジ
フレームから露出して設けられた電気接点（図示せず）
を介して第１の検知部材２０の基準側出力電極２２ｃに
接続されている。端子５９から出力されるクロックによ
って、端子５９には電極２２ｂと電極２２ｃ間の静電容
量Ｃｒに応じた大きさの電流Ｉ１４が流れる。電流Ｉ１
４は、端子５７の入力部とは逆方向に設定されたダイオ
ード６８及び７０によって整流され、電流Ｉ１５が積分
回路に入力される。電流Ｉ１４は電流Ｉ１３とは逆極性
の半波電流になる。積分回路に入力される電流Ｉ１３と
電流Ｉ１５は積分され、抵抗７５の両端にはＩ１３とＩ
１５の合計電流の平均値に応じた直流電圧Ｖｄ１が発生
する。抵抗７５の抵抗値をＲｓ１とすると、電圧Ｖｄ１
は、下記の式で近似できる。 Ｖｄ１＝Ｒｓ１×ｆｃ×Ｖｃ×（Ｃｔ−Ｃｒ）・・・・・・・・・・・（式１） 一方、オペアンプ７２の正入力には所定の基準電圧Ｖｔ
１が入力されており、オペアンプ７２の出力は、下記で
表せる特性となる。 Ｖｓ１＝Ｖｔ１−Ｒｓ１×ｆｃ×Ｖｃ×（Ｃｔ−Ｃｒ）・・・・・・・（式２） 上式で示されるように、オペアンプ７２の出力電圧Ｖｓ
１は、測定電極２０ａ側の電極２２ａと２２ｂ間の静電
容量と、基準電極２０ｂ側の電極２２ｃと２２ｂ間の静
電容量の差、即ちプロセスカートリッジＡ内の現像剤量
に応じた電圧値となる。オペアンプの出力Ｖｓ１は出力
端子６０から出力される。

【００６１】端子６０はエンジンコントローラ５０内の
中央演算処理装置のアナログ・デジタル変換端子に接続
されている。現像剤量に応じた電圧レベルＶｓ１は、デ
ジタルデータに変換され、更に予めエンジンコントロー
ラ５０内部に記憶された変換テーブルと比較すること
で、プロセスカートリッジＡ内の現像剤量Ｔ１に変換さ
れる。

【００６２】変換テーブルは、デジタルデータに変換さ
れた電圧レベルと現像剤量の関係を示すものである。こ
れから得られる現像剤量Ｔ１は、ここでは未使用時の現
像剤量が満杯の状態を１００％、現像剤を使い切った状
態を０％とした％で表すものとするが、現像剤の残重量
などでもよく、現像剤の残量が分かるようなものであれ
ばよい。

【００６３】（第２の検知部材の構成と配置）図１２
は、現像剤容器Ｅの断面を示すものであり、図１３は、
現像剤容器Ｅを下方から見た図である。第２の検知部材
２１は、現像剤容器Ｅの外側に設けられ、更に、外側に
カバー部材２３を設けている。

【００６４】第２の検知部材２１は板金によって、現像
剤容器Ｅの底面の凹部形状に沿うように長手全域に形成
されている。現像ローラ３と現像剤規制部材支持部材１
５は電気的に接続されており、第２の検知部材２１と現
像ローラ３と現像剤規制部材支持部材１５の間の静電容
量変化を測定し、現像剤量を検知する。

【００６５】第２の検知部材２１は、現像剤容器Ｅの外
側であり、最も現像ローラ３に近い現像剤容器Ｅの凹部
にカシメ又は接着などで固定される。第２の検知部材２
１を現像剤容器Ｅの外側に設けることで、画像形成装置
本体と接続する接点までの配線を現像剤容器Ｅ内に渡す
必要がないため、現像剤もれの心配がない。

【００６６】（第２の検知部材の静電容量検出方法）次
に、第２の検知部材２０の静電容量検出方法について詳
細に説明する。本実施例の現像剤量検知システムによれ
ば、第二静電容量発生部としての第２の検知部材２１
は、図１４の第２の現像剤量検出装置５５Ｂに接続さ
れ、第２の検知部材２１と、現像ローラ３及び現像剤規
制部材支持部材１５間の静電容量値の検出が行われる。

【００６７】図１７は、現像剤量検出装置５５Ｂの内部
回路構成図である。端子８０は、電気接点（図示せず）
を介して第２の検知部材２１に接続されている。高圧電
源５１で生成された現像交流バイアスが現像ローラ３に
印加されると、第２の検知部材２１と、現像ローラ３及
び現像剤規制部材支持部材１５間の静電容量Ｃｓによっ
て端子８０に交流電流Ｉ１が流れる。ここで、電流Ｉ１
の大きさは静電容量値Ｃｓに応じた値となる。電流Ｉ１
は端子８０の入力部に設けられたダイオード８６及び８
８によって整流され、整流された電流Ｉ２がオペアンプ
９１、抵抗９３、及びコンデンサ９４で構成される積分
回路に入力される。ここで、電流Ｉ２は、電流Ｉ１の半
波電流である。

【００６８】一方、端子８１は、高圧電源５１内部の現
像バイアス出力部（図示せず）に接続されている。即
ち、端子８１には、現像ローラ３と同じ現像バイアスが
印加される。端子８１の入力部には静電容量Ｃｋのコン
デンサ８５が接続されており、現像交流バイアスが印加
されると、静電容量Ｃｋに応じた大きさの交流電流Ｉ３
が流れる。

【００６９】コンデンサ８５は測定基準となる基準コン
デンサであり、静電容量値Ｃｋはプロセスカートリッジ
Ａ内に現像剤がない場合の第２の検知部材２１と、現像
ローラ３及び現像剤規制部材支持部材１５間との静電容
量値に設定されている。電流Ｉ１３は、端子８１の入力
部とは逆方向に設定されたダイオード８７及び８９によ
って整流され、電流Ｉ４が積分回路に入力される。電流
Ｉ４は電流Ｉ２とは逆極性の半波電流になる。積分回路
に入力される電流Ｉ２と電流Ｉ４は積分され、抵抗９３
の両端には１２と１４の合計電流の平均値に応じた直流
電圧Ｖｄ２が発生する。現像交流バイアスの周波数をｆ
ｄ、振幅をＶＰ、抵抗値９３の抵抗値をＲｓ２とする
と、Ｖｄ２は下記の式で近似できる。 Ｖｄｄ＝Ｒｓ２×ｆｄ×Ｖｐ×（Ｃｓ−Ｃｋ）・・・・・・・・・・・（式３） 一方、オペアンプ９１の正入力には所定の基準電圧Ｖｔ
２が入力されており、オペアンプ９１の出力は、下記で
表せる特性となる。 Ｖｓ２＝Ｖｔ２−Ｒｓ２×ｆｄ×Ｖｐ×（Ｃｓ−Ｃｋ）・・・・・・・（式４） 上記式で示されるように、オペアンプの出力電圧Ｖｓ２
は、第２の検知部材２１と現像ローラ３及び現像剤規制
部材支持部材１５間と、基準コンデンサ８５の静電容量
の差、即ち、プロセスカートリッジＡ内の現像剤量に応
じた電圧値となる。オペアンプ９１の出力Ｖｓ２は出力
端子８２から出力される。端子８２はエンジンコントロ
ーラ５０内の中央演算処理装置のアナログ・デジタル変
換端子に接続されている。

【００７０】現像剤量に応じた電圧レベルＶｓ２はデジ
タルデータに変換され、更に予めエンジンコントローラ
５０内部に記憶された変換テーブルと比較することでプ
ロセスカートリッジＡ内の現像剤量Ｔ２に変換される。
現像剤量Ｔ２は上記第１の検知部材２０で検出された現
像剤量Ｔ１と同様に％で表された値とする。

【００７１】第１の検知部材２０で検出された現像剤量
Ｔ１と、第２の検知部材２１で検出された現像剤量Ｔ２
とはエンジンコントローラ５０内部で比較され、現像剤
量Ｔ１或いは現像剤量Ｔ２の値がそのプロセスカートリ
ッジの現像剤量として決定される。そして後述する制御
により、現像剤量Ｔ１或いは現像剤量Ｔ２の値を表示部
５４に表示してユーザーに通知する。更に、検出した現
像剤量の検出値はプロセスカートリッジメモリユニット
１００に記憶される。

【００７２】表示部５４は、画像形成装置本体に設けら
れたディスプレイであっても良く、或いは、画像形成装
置本体が有する通信手段により通信可能とされたパソコ
ンのディスプレイとすることもできる。

【００７３】以上のような構成で、第１の検知部材２
０、第２の検知部材２１、拭き取り部材１３ｂを設ける
ことにより、現像剤容器Ｅ内の現像剤の消費に従ってそ
の残量を、プロセスカートリッジ使用直後から現像剤が
なくなる直前まで全ての領域における現像剤量逐次検知
が可能となる。

【００７４】次に、本発明の特徴である現像剤量をユー
ザーに報知する方法について説明する。

【００７５】本実施例の特徴は、現像剤量をユーザーに
報知する際に、現像剤容器の使用量を示す情報、例え
ば、感光ドラムの累積回転時間を考慮して現像剤量を報
知することである。

【００７６】メモリユニット内にはそのプロセスカート
リッジで印刷された感光ドラムの累積回転時間が記憶さ
れている。これはプリントが１枚行なわれる毎、或い
は、一連の複数枚のプリントが行なわれた後にメモリユ
ニット内に記憶された累積回転時間を更新していく。

【００７７】図１８は、本実施例における制御のフロー
チャートを示す。複数のステップ（Ｓ）を有する制御に
て、先ず、現像剤量検出装置により現像剤量の検知を行
い（ステップ１０１）、メモリユニット内の現像剤量に
得られた検出値を更新する（ステップ１０２）。次に、
メモリユニット内の感光ドラムの累積回転時間を読み込
み（ステップ１０３）、予め決められた所定値と比較す
る（ステップ１０４）。この所定値は、そのプロセスカ
ートリッジの使用量が少ないと言える値、例えば２００
秒に設定する。少なくともこの程度の時間感光ドラムを
回転させれば、攪拌手段により現像剤容器内での現像剤
の偏りは解消されているからである。所定値以下であれ
ば検出値とは関係なく現像剤量を１００％に変更して
（ステップ１０５）、報知する（ステップ１０６）。累
積回転時間が所定値以上であれば検出した現像剤量値を
そのままユーザーに報知する（ステップ１０６）。

【００７８】これにより、使用しているプロセスカート
リッジが新規或いは使用初期であるときは、現像剤量検
出装置による検出値とは関係なく現像剤量を１００％と
報知することで、検出装置の個体差や現像剤容器内での
現像剤の偏り等による検出値のばらつきを無視すること
ができ、ユーザーにおいても使用初期は現像剤量が必ず
１００％と表示されるので安心できる。

【００７９】ここで、本実施例ではメモリユニット内に
感光ドラムの累積回転時間を記憶し、その値を基に現像
剤量を報知する値の判断を行っているが、累積回転時間
に限らずプロセスカートリッジ或いは現像剤の使用量を
推定できるものであればよく、例えば累積プリント枚
数、帯電バイアスの累積印加時間やレーザーの累積露光
時間などでも構わない。

【００８０】又、上記実施例では、現像剤量を検知後す
ぐにメモリユニット内の現像剤量の値を更新している
が、図１９に示す本実施例の変更例のフローチャートに
示すように、累積回転時間に応じて報知する現像剤量の
値の変更をしてから（ステップ１１４）、現像剤量の更
新を行ってもよい（ステップ１１５）。つまり、メモリ
ユニット内に記憶される現像剤量の更新は、累積回転時
間とは関係なく行うことができる。

【００８１】実施例２ 以下に本発明における第２の実施例を説明する。本実施
例の構成は、上記第１の実施例と同様であり、詳しい説
明は省略する。本実施例の特徴は、メモリユニット内に
記憶された感光ドラムの累積回転時間が所定値以下のと
きは現像剤量の更新を行わないことである。

【００８２】図２０に本実施例の制御に関するフローチ
ャートを示す。先ず、現像剤量検出装置により現像剤量
を検知する（ステップ２０１）。次に、メモリユニット
内に記憶された感光ドラムの累積回転時間を読み込み
（ステップ２０２）、予め決められた所定値と比較する
（ステップ２０３）。読み込んだ累積回転時間が所定値
以下である場合、検出値とは関係なく現像剤量を１００
％にして（ステップ２０４）、ユーザーに報知する（ス
テップ２０６）。所定値以上である場合、メモリユニッ
ト内に記憶される現像剤量を検出値に更新し（ステップ
２０５）、その値をユーザーに報知する（ステップ２０
６）。

【００８３】これにより、使用しているプロセスカート
リッジが新規或いは使用初期であるときは、メモリユニ
ット内に記憶される現像剤量の更新作業を行う必要はな
くなり、また、ユーザーに報知する現像剤量を無条件に
１００％とすることで、現像剤量検知装置による検出値
のばらつきを無視することができる。更に、使用初期で
は現像剤量が必ず１００％と表示されるのでユーザーに
混乱を与えない。

【００８４】ここで、現像剤量を検知してから、累積回
転時間によりメモリユニット内の現像剤量を更新するか
どうかを判断していたが、図２１に示す本実施例の変更
例のフローチャートのように、先に累積回転時間を読み
込み、所定値以上であった時のみ現像剤量の検知を行っ
てもよい。これにより、現像剤量の検知作業が必要ない
時は行なわなくてもよくなる。つまり、累積回転時間が
所定値以上のときはメモリユニット内の現像剤量を更新
し、所定値以下の時は更新しないような制御であればよ
い。

【００８５】実施例３ 実施例１、２では、プロセスカートリッジＡ或いはプロ
セスカートリッジＡを備えた画像形成装置に関して説明
したが、実施例１、２で説明した本発明の原理は、プロ
セスカートリッジＡから、感光体ドラム１、帯電手段、
クリーニング手段８を除いた構成とされる現像剤容器及
び現像剤担持体を備えた現像装置においても、更には、
現像剤容器においても同様に適用することができる。

【００８６】即ち、本発明の実施例１、２にて説明した
現像剤容器Ｅ及び現像剤量検知システムは、画像形成装
置に対して着脱自在とされた、現像剤担持体及び現像剤
容器などを有し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装置、更には、現像剤容器にも同様
に適用され、同様の作用効果を達成し得る。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る画像
形成装置及び現像剤量検出システムは、それぞれ、
（Ａ）像担持体に形成した潜像を現像剤を用いて現像
し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
潜像が形成された像担持体に現像剤を供給する現像剤担
持体と、現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像
剤容器と、現像剤容器内に収容される現像剤の残量を検
知するための現像剤量検知手段と、現像剤容器に設置さ
れ情報の記憶を行う記憶手段と、記憶手段により記憶さ
れた情報を読み出し、書き込みを行う通信手段と、現像
剤容器の使用量が少ない場合、無条件に現像剤は満杯で
あると判断する判断手段と、を有する構成とするか、
（Ｂ）現像剤を収納する現像剤容器内の現像剤量を検出
する現像剤量検知システムにおいて、現像剤量検知手段
にて検出された検出値を用いて現像剤量を検知するに当
たって、現像剤容器の使用量が少ない場合、無条件に現
像剤は満杯であると判断する構成とされるので、新規或
いは使用初期の現像剤容器、現像装置或いはプロセスカ
ートリッジにおいて、現像剤容器内のトナーの使用量が
少ないときは、現像剤量逐次検知装置による検出値とは
無関係に、現像剤量は満杯であるとユーザーに報知する
ことにより、現像剤量検知装置の検出値のばらつきを、
特に使用初期において無視することができ、現像剤量を
常に同じ値で報知して、ユーザーに不安を与えることが
ない。

【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概略構成
断面図である。

【図２】本発明に係るプロセスカートリッジの構成を示
す分解斜視図である。

【図３】メモリユニットの配置を説明するための、本発
明に係るプロセスカートリッジの側面図である。

【図４】本発明に係るプロセスカートリッジの断面図で
ある。

【図５】現像剤消費の様子を示す現像剤容器の断面図で
ある。

【図６】本発明の現像剤量検出装置における現像剤量と
静電容量の関係を示すグラフである。

【図７】本発明における第１の検知部材の斜視図であ
る。

【図８】本発明における第１の検知部材の斜視図であ
る。

【図９】本発明における第１の検知部材の展開図であ
る。

【図１０】本発明における現像剤容器の斜視図である。

【図１１】本発明における拭取り部材の作動態様を示す
斜視図である。

【図１２】本発明における第２の検知部材を説明するた
めのプロセスカートリッジの断面図である。

【図１３】本発明における第２の検知部材の配置場所を
説明するプロセスカートリッジの下方から見た斜視図で
ある。

【図１４】本発明における画像形成装置のシステムブロ
ック図である。

【図１５】本発明におけるメモリユニットとメモリ制御
回路のブロック図である。

【図１６】本発明における第１の現像剤量検出装置の内
部回路図である。

【図１７】本発明における第２の現像剤量検出装置の内
部回路図である。

【図１８】本発明の第１の実施例における制御のフロー
チャートである。

【図１９】図１８に示す実施例を変更した制御のフロー
チャートである。

【図２０】本発明の第２の実施例における制御のフロー
チャートである。

【図２１】図２０に示す実施例を変更した制御のフロー
チャートである。

【符号の説明】

Ａ プロセスカートリッジ Ｂ レーザプリンタ Ｃ クリーニング容器 Ｄ 現像容器 Ｅ 現像剤容器 １ 電子写真感光体（感光体ドラ
ム） ２ 帯電手段 ３ 現像剤担持体（現像ローラ） ４ レーザスキャナ ５ 転写手段 １０、１１ サイドカバー １２、１３、１４ 現像剤搬送部材 １２（ａ）、１３（ａ）、１４（ａ）攪拌翼 １３（ｂ） 拭き取りシート １３（ｃ） 攪拌棒 １３（ｄ） 攪拌翼押え １５ 現像剤規制部材支持部材 ２０ 第１の検知部材 ２０ａ 測定電極 ２０ｂ 基準電極 ２１ 第２の検知部材 ２２ａ 第１の検知部材の測定側出力
電極 ２２ｂ 第１の検知部材の共通入力電
極 ２２ｃ 第１の検知部材の基準側出力
電極 ４１ 記憶素子（ＥＥＰＲＯＭ） ５０ エンジンコントローラ ５４ 表示部 ５５Ａ 第１の現像剤量検出装置 ５５Ｂ 第２の現像剤量検出装置 ５６ メモリ制御回路 １００ メモリユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 21/00 ３８６ Ｇ０３Ｇ 15/00 ５５６ Ｆターム(参考） 2F014 AA10 AC07 EA10 2H027 DA06 DA07 DA38 DA45 DD02 DE04 DE07 EE08 EE10 EJ08 GB03 2H071 BA03 BA04 BA13 BA27 BA33 DA08 DA15 DA32 2H077 AA02 AB03 AB12 AB15 AB18 AC04 AD06 BA09 DA01 DA15 DA22 DA32 DA59 DB10 EA13

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に形成した潜像を現像剤を用い
   て現像し、記録媒体に画像を形成する画像形成装置にお
   いて、 潜像が形成された前記像担持体に現像剤を供給する現像
   剤担持体と、 前記現像剤担持体に供給する現像剤を収容する現像剤容
   器と、 前記現像剤容器内に収容される現像剤の残量を検知する
   ための現像剤量検知手段と、 前記現像剤容器に設置され情報の記憶を行う記憶手段
   と、 前記記憶手段により記憶された情報を読み出し、書き込
   みを行う通信手段と、 前記現像剤容器の使用量が少ない場合、無条件に現像剤
   は満杯であると判断する判断手段と、を有することを特
   徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤容器は、前記画像形成装置か
   ら着脱可能であることを特徴とする請求項１の画像形成
   装置。
3. 【請求項３】 少なくとも前記現像剤容器と、前記現像
   剤担持体とは一体とされた現像装置であり、前記画像形
   成装置から着脱可能であることを特徴とする請求項１の
   画像形成装置。
4. 【請求項４】 少なくとも前記像担持体と、前記現像剤
   担持体と、前記現像剤容器と、前記現像剤量検知手段と
   は一体とされたプロセスカートリッジであり、前記画像
   形成装置から着脱可能であることを特徴とする請求項１
   の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記記憶手段に記憶される情報は、少な
   くとも前記現像剤容器の使用量を示す情報と、前記現像
   剤量検知手段により検知された現像剤量とを含むことを
   特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形
   成装置。
6. 【請求項６】 前記現像剤容器の使用量を示す情報は、
   感光ドラムの累積回転時間、累積プリント枚数、帯電バ
   イアスの累積印加時間、或いはレーザーの累積露光時間
   であることを特徴とする請求項５の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記現像剤量検知手段により検知された
   現像剤量は、前記現像剤容器の使用量とは関係なく前記
   記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項１〜６の
   いずれかの項に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記現像剤量検知手段により検知された
   現像剤量は、前記現像剤容器の使用量が所定値より大き
   い時にのみ前記記憶手段に記憶されることを特徴とする
   請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記画像形成装置内に設置されるか、或
   いは、前記画像形成装置に接続された表示手段に、前記
   判断手段により判断された現像剤量を報知することを特
   徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成
   装置。
10. 【請求項１０】 現像剤を収納する現像剤容器内の現像
    剤量を検出する現像剤量検知システムにおいて、 現像剤量検知手段にて検出された検出値を用いて現像剤
    量を検知するに当たって、前記現像剤容器の使用量が少
    ない場合、無条件に現像剤は満杯であると判断すること
    を特徴とする現像剤量検知システム。
11. 【請求項１１】 前記現像剤量検知手段は、（ａ）所定
    の間隔をもって平行に同一平面上に形成された入力側と
    出力側の一対の電極を有し、電極間の静電容量を検知す
    る電極部材であり、現像剤に接する測定側電極と現像剤
    に接しない基準電極を持っている第１の検知部材と、
    （ｂ）導電性部材からなり、現像剤担持体との間の静電
    容量を検知する第２の検知部材と、を有し、前記現像剤
    容器の使用開始時から使用途中までの現像剤の量を前記
    第１の検知部材によって検知し、次いで、前記第２の検
    知部材によって、現像剤の量を検知することを特徴とす
    る請求項１０の現像剤量検知システム。
12. 【請求項１２】 前記現像剤量検知システムは、検知さ
    れて現像剤量を表示する手段、或いは、検知された現像
    剤量を表示手段に送信するための通信手段を有すること
    を特徴とする請求項１０又は１１の現像剤量検知システ
    ム。