JP3984759B2 - Developing device, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents

Developing device, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus Download PDF

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【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、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３２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部材として、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５３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５１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、即ち、現像ローラ９ａに沿って配置された電極対を有する現像剤残量検知手段を備えることが有効であることを見出し、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】
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。
【００２８】
つまり、本発明の主たる目的は、現像バイアス電圧の分圧を電極対を有する現像剤残量検知手段に印加し、広範囲の現像剤残量を検出し、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
【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現像剤残量検知手段とを有する現像装置において、
前記現像剤担持体に交流成分を含む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、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づ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。
【００３３】
本発明の第２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現像剤残量検知手段とを有する現像装置と、
を有し、前記第一の電極には交流成分を含む現像バイアス電圧を分圧した現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づ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。
【００３４】
本発明の第３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現像剤残量検知手段とを有する現像装置と、
（ｄ）前記現像剤担持体に交流成分を含む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、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づ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。
【００３５】
本発明の第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現像剤残量検知手段と、
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交流成分を含む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、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づ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。
【００３６】
上記各本発明において、一実施態様によれば、前記現像剤残量測定手段は、前記第一の電極及び第二の電極からの電気的信号の加算値を比較するための基準の電気的信号を発生する手段を有する。前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有したインピーダンス素子であり、このインピーダンス素子には、前記現像バイアス電圧或は前記現像バイアス分圧が印加される。他の実施態様によれば、前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有した第１及び第２のインピーダンス素子であり、前記第１インピーダンス素子には前記現像バイアス電圧が印加され、前記第２インピーダンス素子には前記現像バイアス分圧が印加される。
【００３７】
本発明の他の実施態様によれば、前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体の表面に付着する現像剤の量を規制する現像剤層厚規制部材により前記現像剤担持体の表面から除去された現像剤が前記第一の電極と第二の電極との間に進入可能とされる位置に配置される。
【００３８】
本発明の他の実施態様によれば、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方向に沿って配置される。前記第一の電極は、第二の電極よりも前記現像剤担持体から離れた位置に配置されており、前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、進入方向から退出する。又、他の実施態様によれば、前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、前記第一の電極と第二の電極との間を通過する。
【００３９】
本発明の他の実施態様によれば、前記第一の電極と第二の電極は平板形状であって、前記第一の電極と第二の電極は現像剤の進入口側の間隔が広くされる。
【００４０】
本発明の他の実施態様によれば、前記第一の電極或は前記第二の電極は、棒状とすることができる。
【００４１】
【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。
【００４２】
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。
【００４３】
図１にはレーザービームプリンタの概略構成を示すが、本実施例にて、レーザービームプリンタＡは、その全体構成は、先に図３２を参照して説明したレーザービームプリンタＡと同様とされ、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。
【００４４】
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（ＡＣ）電圧に直流（ＤＣ）電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。
【００４５】
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３ｅ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。
【００４６】
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。
【００４７】
記録媒体２は、排出ローラ対３ｇ、３ｈ、３ｉ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、３ｉ及び排出ローラ対３ｍによって搬送手段を構成している。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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１３Ｒ（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（１６Ｌ）（図５）にて構成される。
【００５１】
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。本発明によれば、現像剤量検出装置は、対をなす電極を備えた現像剤残量検知手段を備えている。
【００５２】
本実施例によれば、現像剤残量検知手段は、図１及び図３に示すように、現像剤残量検知手段の現像剤検出部８０を構成する測定電極部材としての電極対、即ち、対をなす第一の導電部（電極）８１及び第二の導電部（電極）８２が現像ローラ９ａの長手軸線方向に沿って配置され、第一の電極８１及び第二の電極８２に電圧を印加することで、両電極８１、８２間に静電容量を誘起させ、この静電容量を測定することで現像剤量を検出する構成とされる。本実施例では、電極対は、現像ローラ９ａに対して平行するものとして説明するが、現像ローラ９ａに直交する形態を取ることも可能である。又、本実施例では、詳しくは後述するように、第一の電極８１に現像バイアス電圧の分圧が印加され、第二の電極８２には現像バイアス電圧が印加される。
【００５３】
現像ローラ９ａに内包されたマグネットローラ９ｃの磁力で現像ローラ９ａ表面に引き寄せられた磁性現像剤は現像ローラ９ａの回転時に現像ブレード９ｄによって掻き取られ、現像ローラ９ａ表面に均一にならされる。
【００５４】
第一及び第二の電極８１、８２は、現像ローラ９ａの表面から掻き取られた現像剤が両電極８１、８２間に進入する位置に配置されている。
【００５５】
現像剤の誘電率は空気より高いため、第一及び第二の電極８１、８２間に現像剤があるとき、静電容量は増大する。従って、後で詳しくは説明するが、現像室９Ａ内に現像剤が十分にあるときは、前述の掻き取られた現像剤が順次、第一及び第二の電極８１、８２間に進入するため、常に、大きな静電容量を出力する。又、現像室９Ａ内の現像剤が消費されるにつれて、第一及び第二の電極８１、８２間に進入する現像剤も減少し、静電容量も減少する。即ち、現像剤量検出装置は、静電容量変化を検出することで、現像剤量を逐次に検知することができる。このことを模式的に示すと、図６のように表せる。
【００５６】
また、現像剤量を逐次に検知する際に、検知精度を向上させるためには、静電容量の変化量を増やせばよく、従って、第一及び第二の電極８１、８２を大きくし、静電容量を大きくするのがよい。特に、第一及び第二の電極８１、８２の対向側の幅を、間隔よりも広くとるのが好ましい。
【００５７】
図１０及び図１７をも参照するとより良く理解されるように、本実施例にて第一及び第二の電極８１、８２は、現像ローラ９ａの長手方向に沿って延在した細長形状とされ、例えば、ステンレススチール（ＳＵＳ）、鉄、リン青銅、アルミニウム、導電性樹脂などとされる導電性材料にて作製される。このように、第一及び第二の電極８１、８２は導電性部材であれば、すべて同等の作用をするが、本実施例では、現像剤の循環に影響を出さないよう、非磁性ＳＵＳ材等の非磁性金属材料を用いた。
【００５８】
更に具体的には、本実施例では、第一の電極８１は、図１７にて、幅（Ｗ１）１４ｍｍ、厚さ（ｔ１）０．３ｍｍの非磁性ＳＵＳ材にて作製し、第二の電極８２は、幅（Ｗ２）１７ｍｍ、厚さ（ｔ２）０．５ｍｍの非磁性ＳＵＳ材にて作製し、現像ローラ９ａの長手方向に沿って配置することにより、好結果を得ることができた。又、両電極８１、８２は、この構成に限定されるものではないが、図３などに図示するように、現像剤の進入口側８４が奥側８５より広くなるように、八の字状に配置するのが好適である。
【００５９】
また、電極８１、８２の表面積を広げるために、電極８１、８２表面を図７（ａ）、（ｂ）に示すように、波うち形状、絞り（エンボス）形状にしてもよい。逆に、設計上の都合により電極のスペースが確保できないとか、或いは、コストダウンを図りたい場合には、第一の電極８１或いは第二の電極８２のどちらかを、図８及び図９に示すように、丸棒の導体を用いてもよい。図８は、第一の電極８１を、又、図９は第二の電極８２を丸棒とした実施例を示す。図８及び図９の実施例では、丸棒は１本とされるが、複数本設けても良い。
【００６０】
次に、電極８１、８２の長手方向配置について説明すると、上述のように、第一及び第二の電極８１、８２は、現像ローラ９ａの長手方向に沿ってほぼ画像領域と同じ範囲の長さとし、それによって、上述のように静電容量を大きくすることができ、検知精度の向上を図ることができる。一方、もし、検知精度を比較的必要としない場合には、例えば、画像の中央或いは端部付近等に相当して幅の狭い電極を配置して、コストダウンを図ることも可能である。しかしながら、この場合には、長手方向の現像剤量のバラツキを検知できないので、それを防ぐために、図１１に示すように、幅の狭い電極８１、８２を両端部及び中央の複数箇所に配置することが望ましい。
【００６１】
次に、図１２〜図１５を用いて、現像室９Ａ内の現像剤の循環について説明する。
【００６２】
本発明のプロセスカートリッジ、即ち、現像装置構成部を初めて使用する場合には、第一及び第二の電極８１、８２間には現像剤はなく、現像剤容器１１Ａ及び現像室９Ａ内には現像剤Ｔが十分にある。このようなときは、図１２に示すように、現像室９Ａ内の現像剤Ｔは撹拌部材９ｅによって現像ローラ９ａ側に送り込まれ、その後、現像ローラ９ａ表面に引き寄せられる。そして、現像ローラ９ａの回転に伴って、現像ローラ９ａの表面の現像剤は現像ブレード９ｄによって掻き取られ、その現像剤は順次、第一及び第二の電極８１、８２間に進入していく。
【００６３】
現像剤Ｔが第一及び第二の電極８１、８２間に進入することにより、図１３に示すように、第一及び第二の電極８１、８２間は、進入した現像剤Ｔによって満たされる。このとき、現像室９Ａ内は現像剤Ｔで満たされているため、電極８１、８２間内の現像剤Ｔは、その出入り口８４が塞がれる形となる。そのため、現像室９Ａ内の現像剤が減ってくるまで、電極８１、８２内の現像剤は重力等によって自由落下することはない。即ち、現像室９Ａ内に現像剤Ｔが十分にあるときは、第一及び第二の電極８１、８２間内は現像剤Ｔで満たされるため、電極８１、８２間の静電容量は高くなる。
【００６４】
図１４に示すように、現像剤が消費され、現像剤容器１１Ａ及び現像室９Ａ内に現像剤が少なくなると、電極８１、８２間内の現像剤Ｔの出入り口８４を塞いでいた現像剤がなくなり、第一及び第二の電極８１、８２間内の現像剤Ｔは、自重で重力方向下方に落下する。落下した現像剤は、落下中に磁力で現像ローラ９ａに引き寄せられたり、再び撹拌部材９ｅで現像ローラ９ａに供給されたりする。また、電極間から直接、磁力で現像ローラ９ａ表面に戻る現像剤もある。
【００６５】
ただ、図１４に示すような状態では、現像室９Ａ内の現像剤が少なくなり電極８１、８２間内の現像剤は電極間から出て行くが、現像剤が現像室９Ａ内にある以上、常に、現像ブレード９ｄにて掻き取られた現像剤は第一及び第二の電極８１、８２間に供給されるので、電極８１、８２間の現像剤は現像室９Ａ内の現像剤量に応じて少なくなっていく。
【００６６】
最終的には、現像剤容器１１Ａ及び現像室９Ａ内の現像剤が消費され、図１５に示すように、現像ローラ９ａ表面の現像剤を掻き取る現像ブレード９ｄの先端、即ち、現像ローラ９ａと第一の電極８０の間の現像剤が消費されることで、画像上白抜けが発生し、現像剤エンド（ＥＮＤ）（＝現像剤無し）状態になる。
【００６７】
このように、本発明に従えば、現像室９Ａ内の現像剤量は、第一及び第二の電極８１、８２間の現像剤量を測定することで行われ、それは電極８１、８２間の静電容量を測定することで逐次に検出することができる。
【００６８】
上記実施例によれば、電極８１、８２周辺の構成は、図３に示すとおり、第一及び第二の電極８１、８２間の奥側８５は閉じており、電極８１、８２間の現像剤の出入り口８４は、一つである。そのため、上述のように、現像剤が両電極間に出入りし易いように、現像剤の進入口側８４に位置する電極８１、８２間を広くすることが有効である。
【００６９】
しかし、現像ローラ９ａの回転速度アップ等により、現像ブレード９ｄによって掻き取られる現像ローラ９ａ上の単位時間当たりの現像剤が増加すると、第一及び第二の電極８１、８２間に、詰め込まれる現像剤が増えパッキングしてしまうことがある。このようなパッキングが発生すると、電極８１、８２間の現像剤は循環できないため、自重或いはマグネットローラ９ｃの磁力では落ちてこなくなる。この現象は、現像剤が吸湿してしまう高湿度環境下で顕著であり、この状態では、電極８１、８２間の静電容量が変化しないため、現像剤量が検出されなくなってしまう。
【００７０】
そこで、図１６に示すように、第一及び第二の電極８１、８２間の奥側８５に、現像剤の入り口８４とは異なる出口８５ａを設け、現像剤が電極８１、８２間を通過可能とし、電極８１、８２間の現像剤のパッキングを防止するように構成することができる。
【００７１】
次に、第一及び第二の電極８１、８２の現像装置構成部への取り付け構成を説明する。
【００７２】
第一及び第二の電極８１、８２による現像剤量検出部８０は、両電極８１、８２間の静電容量を検知することによって成り立っているので、電極８１、８２間の位置精度は極めて重要である。また、本発明では、現像剤がなくなり、画像白抜けが発生する時期を正確に検出することが目的なので、電極８１、８２は、より現像剤が最後まで残る現像ローラ９ａ近傍に配置すべきである。
【００７３】
そこで、本実施例では、図１７に示すように、第一及び第二の電極８１、８２を現像フレーム、即ち、現像枠体１２に取り付ける。第一及び第二の電極８１、８２の取り付け手段としては、ネジ、接着剤、カシメ、インサート成形等を用いることができる。斯かる構成をとることで、第一及び第二の電極８１、８２間を精度よく位置決めすることができ、更に、現像ローラ９ａの近傍に配置して、現像剤が少なくなる間際を検出することが可能となる。
【００７４】
また、本実施例では、上述のように、第一及び第二の電極８１、８２は、非磁性のＳＵＳ材にて作製されたが、現像枠体１２に直接、蒸着、印刷等の処理を施したり、或いは、導電性樹脂を二色成形することにより導電部を形成して第一及び第二の電極８１、８２を構成することも可能である。この場合には、別部材からなる電極にくらべ、取り付け公差、部品公差が減るため、位置精度の向上が図れる。
【００７５】
更に、現像枠体１２が小さい場合などには、設計の都合によっては、図１８に示すように、現像剤容器１１Ａの前壁１１ａに第一及び第二の電極８１、８２を取り付けても良い。この場合は、電極８１、８２間の位置を精度良く設置することができる。
【００７６】
更には、図１９に示すように、現像枠体１２に第二の電極８２を、現像剤容器１１Ａの前壁１１ａに第一の電極８１を取り付け、現像枠体１２と現像剤容器１１Ａとを結合することで、第一の電極８１と第二の電極８２を対向させても良い。この場合には、各々の枠体構成の自由度が増す。
【００７７】
上記実施例では、現像剤としては磁性現像剤を用いた場合の現像剤逐次検知の構成について説明したが、本発明は、図２０に示すような、非磁性現像剤を用いた現像装置構成を備えたプロセスカートリッジにも適用できる。
【００７８】
非磁性現像剤を用いた現像装置構成では、現像ローラ９ａに現像剤を供給する手段として、現像剤塗布ローラ８６を使用する。ローラ８６は、スポンジ材等からなる弾性体で、現像ローラ９ａと当接しながらカウンター方向に回転し、そこで生じるクーロン力で現像剤を現像ローラ９ａに塗布している。このとき最後に消費される現像剤Ｔは、現像ローラ９ａと現像剤塗布ローラ８６との接触部の上部である。そこで、その上部近傍に、第一及び第二の電極８１、８２を配置すれば磁性現像剤を用いたプロセスカートリッジと同様に現像剤量を逐次に検知することができる。
【００７９】
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２１及び図２２を参照して更に説明する。図２１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２２は、現像剤残量検出回路の具体的回路図を示す。
【００８０】
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。
【００８１】
現像バイアス回路１０１は、現像ローラ９ａに接続されると共に、基準容量素子、即ち、基準インピーダンス素子ＣＬを介して制御回路１０２に接続される。従って、この基準インピーダンス素子ＣＬにはＡＣ（交流）電流Ｉ３が流れ、この電流Ｉ３は、抵抗素子（ボリューム）ＶＲ１により電流Ｉ５及びＩ６に分流される。従って、制御回路１０２では、この分流された電流Ｉ６と抵抗素子Ｒ２により生じる電圧降下分を、抵抗素子Ｒ３、Ｒ４で設定された設定電圧Ｖ３に加算し、基準電圧Ｖ４を決めている。
【００８２】
又、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス電圧は、抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ３を含む現像バイアス分圧手段１０４により分圧され、電極対の一方の電極、本実施例では第一の電極８１に印加される。本実施例によれば、抵抗素子Ｒ１はインピーダンスを高く設定する必要があり、容量素子Ｃ３は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（１）のように算出される。
【００８３】
【数１】

Figure 0003984759
カートリッジ内には、図２１に示すように、電極対、即ち、第一及び第二の電極８１、８２が所定の間隔にて配置されており、現像ローラ９ａと第二の電極８２、及び、第二の電極８２と第一の電極８１との間には、それぞれカートリッジ容量Ｃ１及びＣ２が形成されている。第二の電極８２は、制御回路１０２に接続されており、従って、カートリッジ容量Ｃ１及びＣ２にそれぞれ流れる電流Ｉ１及びＩ２は加算されてＡＣ電流Ｉ４となり制御回路１０２に入力され、次いで、増幅回路１０３に印加される。
【００８４】
従って、増幅回路１０３に印加されるＡＣ電流Ｉ４は、現像剤残量の検出値Ｖ６＝Ｖ４−Ｉ４×Ｒ５として出力される。
【００８５】
このようにして、現像剤残量検出回路１００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。
【００８６】
【数２】
Figure 0003984759
図２３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。
【００８７】
図２３のフロー図で示すステップ１からステップ８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。
【００８８】
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。
【００８９】
本発明の画像形成装置によれば、上述したように第一及び第二の電極８１、８２間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量の消費量を表示することにより、ユーザーに新しいプロセスカートリッジを、或いは、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プロセスカートリッジの交換或いは現像剤の補給を促すことができる。
【００９０】
現像剤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２４及び図２５に示すように表示される。図２４及び図２５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。
【００９１】
また、図２６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。
【００９２】
実施例２
図２７及び図２８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２７は、現像剤残量検出回路１００の他の実施例を示し、図２８は、現像剤残量検出回路１００の具体的回路図を示す。
【００９３】
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る。ただ、本実施例では、実施例１の基準インピーダンス素子ＣＬの代わりに、容量素子とされる第１及び第２のインピーダンス素子ＣＬ１及びＣＬ２が設けられ、第１インピーダンス素子ＣＬ１には、実施例１と同様に、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス電圧が印加され、第２インピーダンスＣＬ２には、抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ３を含む現像バイアス分圧手段１０４により分圧された現像バイアス分圧が印加される点で異なる。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。
【００９４】
本実施例によれば、第２インピーダンス素子ＣＬ２は制御回路１０２に接続されている。又、第２インピーダンス素子ＣＬ２には、上述のように、現像バイアス回路１０１からの現像バイアスが分圧されて印加され、電流Ｉ７が流れる。従って、本実施例では、制御回路１０２には、第１基準インピーダンス素子ＣＬ１に流れる電流Ｉ３と、第２基準インピーダンス素子ＣＬ２に流れる電流Ｉ７を加算した電流Ｉ８（＝Ｉ３＋Ｉ７）が流れ、この電流Ｉ８は、抵抗素子（ボリューム）ＶＲ１により電流Ｉ５及びＩ６に分流される。従って、実施例１と同様に、制御回路１０２では、この分流された電流Ｉ６と抵抗素子Ｒ２により生じる電圧降下分を、抵抗素子Ｒ３、Ｒ４で設定された設定電圧Ｖ３に加算し、基準電圧Ｖ４が決められる。
【００９５】
本実施例においても、実施例１と同様に、図２３のフロー図で示すステップ１からステップ８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。
【００９６】
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。
【００９７】
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２４〜図２６に示す表示手段を用いて同様に表示することができる。
【００９８】
実施例３
図２９及び図３０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２９は、現像剤残量検出回路１００の他の実施例を示し、図３０は、現像剤残量検出回路の具体的回路図を示す。
【００９９】
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る。ただ、実施例１においては、基準インピーダンスＣＬには、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス電圧が印加されたが、本実施例では、基準インピーダンス素子ＣＬには、現像バイアス分圧が印加される。その他の構成は、実施例１と同様であるので、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。
【０１００】
つまり、本実施例では、現像バイアス回路１０１からの現像バイアスは、抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ３を備えた現像バイアス分圧手段１０４により分圧され、電極対の一方の電極、本実施例では第一の電極８１に印加されると共に、基準容量素子であるインピーダンス素子ＣＬにも印加される。
【０１０１】
従って、本実施例によれば、基準インピーダンス素子ＣＬには、上述のように、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス電圧が分圧されて印加され、電流Ｉ３が流れる。インピーダンス素子ＣＬは制御回路１０２に接続されており、制御回路１０２には、基準インピーダンス素子ＣＬに流れる電流Ｉ３が流れ、この電流Ｉ３は、抵抗素子（ボリューム）ＶＲ１により電流Ｉ５及びＩ６に分流される。従って、実施例１と同様に、制御回路１０２では、この分流された電流Ｉ６と抵抗素子Ｒ２により生じる電圧降下分を、抵抗素子Ｒ３、Ｒ４で設定された設定電圧Ｖ３に加算し、基準電圧Ｖ４が決められる。
【０１０２】
本実施例においても、実施例１と同様に、図２３のフロー図で示すステップ１からステップ８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。
【０１０３】
本実施例においても、実施例１、２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。
【０１０４】
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２４〜図２６に示す表示手段を用いて同様に表示することができる。
【０１０５】
実施例４
図３１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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
【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現像剤残量検知手段と、現像剤担持体に交流成分を含む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、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、第一の電極と第二の電極間の静電容量と、現像剤担持体と第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づ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）広範囲の現像剤残量を検出し、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におけるトナー量と静電容量との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に従った現像剤量検出装置の第一及び第二の電極の実施例を示す斜視図である。
【図８】本発明に係るプロセスカートリッジの他の実施例の縦断面図である。
【図９】本発明に係るプロセスカートリッジの他の実施例の縦断面図である。
【図１０】現像フレームに対する第一及び第二の電極の取付態様を示す斜視図である。
【図１１】現像フレームに対する第一及び第二の電極の他の取付態様を示す斜視図である。
【図１２】本発明に係るプロセスカートリッジの現像室における現像剤の循環態様を説明するための縦断面図である。
【図１３】本発明に係るプロセスカートリッジの現像室における現像剤の循環態様を説明するための縦断面図である。
【図１４】本発明に係るプロセスカートリッジの現像室における現像剤の循環態様を説明するための縦断面図である。
【図１５】本発明に係るプロセスカートリッジの現像室における現像剤の循環態様を説明するための縦断面図である。
【図１６】本発明に係るプロセスカートリッジの他の実施例の縦断面図である。
【図１７】現像フレームに対する第一及び第二の電極の取付態様の一実施例を示す斜視図である。
【図１８】本発明に係るプロセスカートリッジの他の実施例の縦断面図である。
【図１９】本発明に係るプロセスカートリッジの他の実施例の縦断面図である。
【図２０】本発明に係るプロセスカートリッジの他の実施例の縦断面図である。
【図２１】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２２】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２３】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２４】現像剤量表示の一実施例を示す図である。
【図２５】現像剤量表示の他の実施例を示す図である。
【図２６】現像剤量表示の他の実施例を示す図である。
【図２７】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２８】図２７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２９】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３０】図２９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３１】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３２】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）
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）
８１ 第一の電極
８２ 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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention generally relates to an electrophotographic image forming apparatus that forms an electrostatic latent image on an image carrier by an electrophotographic method and visualizes the electrostatic latent image with a developer contained in a developing device. An electrophotographic image forming apparatus having a developer amount detecting device having a developer remaining amount detecting means having an electrode pair capable of sequentially detecting the remaining amount of developer accommodated in the developer container, and a process cartridge And a developing device.
[0002]
Here, examples of the electrophotographic image forming apparatus include an electrophotographic copying machine, an electrophotographic printer (for example, an LED printer, a laser beam printer, etc.), an electrophotographic facsimile apparatus, and an electrophotographic word processor.
[0003]
The process cartridge is a cartridge in which at least one of a charging unit, a developing unit, and a cleaning unit and an electrophotographic photosensitive member are integrally formed, and the cartridge can be attached to and detached from the main body of the electrophotographic image forming apparatus. In other words, it means that at least the developing means and the electrophotographic photosensitive member are integrated into a cartridge, and the cartridge can be attached to and detached from the main body of the electrophotographic image forming apparatus.
[0004]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic image forming process, the electrophotographic photosensitive member and the process means acting on the electrophotographic photosensitive member are integrally formed into a cartridge, and the cartridge can be attached to and detached from the main body of the electrophotographic image forming apparatus. The process cartridge method is adopted. According to this process cartridge system, the maintenance of the apparatus can be performed by the user himself / herself without depending on the service person, so that the operability can be remarkably improved. Therefore, this process cartridge system is widely used in electrophotographic image forming apparatuses.
[0005]
In such a process cartridge type electrophotographic image forming apparatus, since the user must replace the cartridge, a means for notifying the user when the developer is consumed, that is, a developer amount detecting device is required. .
[0006]
More specifically, FIG. 32 shows an example of an image forming apparatus A to which a conventional process cartridge B is mounted. The developing device 9 constituting the developing means in the process cartridge B includes a developing chamber 9A for supplying a developer T to a latent image formed on the photosensitive drum 7 as an image carrier and visualizing the developer. The developer container 11A is housed. The developer T in the developer container 11A is conveyed to the developing chamber 9A by gravity and stirring device 9e or other developer conveying means.
[0007]
In the developing chamber 9A, a developing roller 9a, which is a cylindrical developer carrying member for transporting the developer T to a developing position facing the photosensitive drum 7, is disposed in the vicinity of the photosensitive drum 7. The developer T is adhered and held on the surface of the developing roller 9a, and the developer T is conveyed to a developing position facing the photosensitive drum 7 by the rotation of the developing roller 9a.
[0008]
While the developer T is being transported, the amount and height of the developer T are limited by the developer regulating means 9d such as a doctor blade, and the developer T is uniformly applied onto the developing roller 9a and transported onto the developing roller 9a. In this process, the developing roller 9a, the developer regulating means 9d, or the developer itself is rubbed and charged.
[0009]
Then, the developer T conveyed to the developing roller 9a opposite to the photosensitive drum 7, that is, the developing position, is supplied by a developing bias power source 54 as a bias applying means between the photosensitive drum 7 and the developing roller 9a. The image is transferred onto the photosensitive drum 7 by the appropriate applied developing bias voltage, and the electrostatic latent image on the photosensitive drum 7 is developed to form a toner image.
[0010]
The developer T that has not been subjected to development is conveyed while remaining on the developing roller 9a, and is accommodated in the developing unit again.
[0011]
On the other hand, the recording medium 2 set in the paper feed cassette 3a is conveyed to a transfer position by a pickup roller 3b, a conveyance roller pair, a registration roller (not shown) and the like in synchronization with the formation of the toner image. At the transfer position, a transfer roller 4 as transfer means is disposed, and a toner image on the photosensitive drum 7 is transferred to the recording medium 2 by applying a voltage.
[0012]
The recording medium 2 that has received the transfer of the toner image is conveyed to the fixing unit 5. The fixing unit 5 includes a fixing roller 5b including a heater 5a and a driving roller 5c, and fixes the transferred toner image on the recording medium 2 by applying heat and pressure to the recording medium 2 passing therethrough. Thereafter, the recording medium 2 is discharged out of the apparatus.
[0013]
After the toner image is transferred to the recording medium 2 by the transfer roller 4, the photosensitive drum 7 is subjected to the next image forming process after the developer remaining on the photosensitive drum 7 is removed by the cleaning means 10. The cleaning means 10 scrapes off the residual developer on the photosensitive drum 7 by an elastic cleaning blade 10 a provided in contact with the photosensitive drum 7 and collects it in a waste developer reservoir 10 b.
[0014]
As described above, in the developing device 10, the developer T is consumed every time the developing operation is repeated, and if the developer is insufficient, defects such as a decrease in image density and missing images occur. For this reason, it is necessary to monitor the presence or absence of the developer T in the developing chamber 9A and the developer container 11A as needed so that the developer shortage does not occur.
[0015]
Therefore, the conventional developing device 9 has a developer amount detection device as means for detecting the remaining amount of developer, and the developer amount detection device serves as an electrode member for detecting the remaining amount of developer T. Further, a rod-like developer remaining amount detecting antenna electrode 35 is provided in the developing chamber 9A in the horizontal direction.
[0016]
The developer amount detecting device further includes a developer amount measuring circuit 50. The developer amount measuring circuit 50 is a means for measuring the capacitance between the antenna electrode 35 and the developing roller 9a. An electrostatic capacitance detection circuit 52 is provided, and the antenna electrode 35 is connected to the electrostatic capacitance detection circuit 52. Thus, the electrostatic capacitance between the antenna electrode 35 and the developing roller 9a is measured by detecting the developing bias voltage supplied to the developing roller 9a from the developing bias power source 54 by the antenna electrode 35.
[0017]
Further, the developer amount measuring circuit 50 includes a reference capacitance 53 as a means for setting a reference capacitance, and a capacitance detection circuit 51 as a means for measuring the reference capacitance 53. The reference capacitance 53 and the development bias power supply 54 are connected, and the development bias voltage is detected via the reference capacitance 53, so that the capacitance becomes a reference for measuring an unknown capacitance. Have gained.
[0018]
The developer amount detection device compares the output of the electrostatic capacitance detection circuit 51 and the output of the electrostatic capacitance detection circuit 52 of the reference electrostatic capacitance by a comparison circuit 55 as a comparison means, and detects the difference between them. When the difference falls below a certain value, the developer amount warning circuit 57 determines that the developer has run out, and notifies the user that the developer T is low.
[0019]
Since this method has a simple configuration and is relatively inexpensive, it is often used for a small image forming apparatus equipped with a process cartridge.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, in the conventional image forming apparatus, the developer remaining amount detection antenna electrode 35 is arranged in the developing chamber 9A, and this detection method accurately detects the point where the developer runs out (near end). In the case where the supply of the developer means the replacement of the process cartridge B as in the process cartridge B, the user suddenly notified that the developer is low by the detection signal may be a spare process cartridge. Unless we prepared, we had to give up printing in large quantities.
[0021]
Further, in the image forming apparatus using the developer remaining amount detection method described above, the developer remaining amount detection level is from 1 to 3 and the detection accuracy is poor in the conventional circuit. It was forced to arrange the electrodes. Accordingly, the accuracy immediately before the developer runs out is high, but the remaining amount of developer before that cannot be accurately known.
[0022]
Furthermore, in recent years, a technology has been developed in which a large amount of transfer material is loaded as a recording medium on an image forming apparatus and printing can be performed at high speed. Under the circumstances where these devices are shared and used by a plurality of users via a computer network, It has become necessary to determine whether the remaining amount of developer in the process cartridge B can be printed for the number of sheets to be printed in large quantities.
[0023]
In other words, the conventional developer remaining amount detection is a fuel warning in automobiles, and although the minimum number of prints after the warning can be estimated, how much printing can be done with the current developer remaining amount when no warning is issued Was not in a state where the user could judge. Therefore, the gas gauge display of the remaining amount of the developer has been strongly desired due to the change in the use environment.
[0024]
In other words, the conventional developer amount detection device detects the presence or absence of the developer in the developer container, that is, it can only detect that the developer is low just before the developer in the developer container is used up. In other words, it was impossible to detect how much developer remained in the developer container.
[0025]
On the other hand, if the remaining amount of developer in the developer container can be detected sequentially, the user can know the usage status of the developer in the developer container, and a new process cartridge is prepared according to the replacement time. Can be very convenient for the user.
[0026]
In view of this, the present inventors are provided with a developer remaining amount detecting means having a developer carrying member, that is, an electrode pair arranged along the developing roller 9a in order to detect the developer remaining amount with higher accuracy. Has been found to be effective, and has proposed a developing device, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus that employ a sequential remaining amount detection system that sequentially detects the remaining amount of developer in a developer container.
[0027]
The present invention relates to a further improvement of such a developing device, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus.
[0028]
That is, the main object of the present invention is to apply the partial pressure of the developing bias voltage to the developer remaining amount detecting means having the electrode pair, detect the developer remaining amount in a wide range, and have high accuracy and is more preferable for the user. It is an object of the present invention to provide a developing device, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus capable of displaying the remaining amount.
[0029]
Another object of the present invention is to provide a developing device, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus capable of using a developer without waste without causing any adverse effects on the image and without bothering the user. Is to provide.
[0030]
Another object of the present invention is to detect more accurately and accurately from a full developer state to a near-end state immediately before printing failure even with a long-life developing device or process cartridge. It is an object of the present invention to provide an inexpensive developing device, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus that include a developer amount detecting device having a simple structure and that can further improve the convenience of the user when using the device.
[0031]
Still another object of the present invention is to accurately monitor the developer consumption state even when used by a plurality of people or when performing a large-scale print job. By providing an inexpensive developing device, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus that are equipped with a developer amount detecting device capable of accurately grasping the developer and that can further improve the convenience of the user when using the device. is there.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the developing device, the process cartridge, and the electrophotographic image forming apparatus according to the present invention. In summary, according to the first aspect of the present invention, a developer is accommodated in the electrophotographic image forming apparatus main body and developed to develop an electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member. A developer container having a developer carrier for transporting the developer to the electrophotographic photosensitive member, and first and second electrodes forming an electrode pair for sequentially detecting the remaining amount of developer in the developer container. In a developing device having a developer remaining amount detecting means equipped with an electrode of
A developing bias applying means for applying a developing bias voltage including an AC component to the developer carrier;
Developing bias voltage dividing means for dividing the developing bias voltage;
And the capacitance between the the first electrode is applied the divided developing bias partial pressure at the developing bias voltage divider, thereby generating, wherein the first electrode the second electrode, A capacitance value obtained by adding the capacitance between the developer carrier and the second electrode is detected by a single signal line connected to the second electrode, and an output of the signal line is detected. A developer remaining amount measuring means for calculating the remaining amount of developer in the developer container based on electricity ;
A developing device is provided.
[0033]
According to the second aspect of the present invention, in the process cartridge detachable from the electrophotographic image forming apparatus main body,
(A) an electrophotographic photoreceptor;
(B) A developer containing a developer for developing the electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member, and a developer carrying member for transporting the developer to the electrophotographic photosensitive member. A developing device having a container and a developer remaining amount detecting means including first and second electrodes forming an electrode pair for sequentially detecting the remaining amount of developer in the developer container;
A developing bias partial pressure obtained by dividing a developing bias voltage including an AC component is applied to the first electrode, and the electrostatic force between the first electrode and the second electrode is generated thereby. A capacitance value obtained by adding the capacitance and the capacitance between the developer carrier and the second electrode is detected by a single signal line connected to the second electrode, and the signal is detected. A process cartridge is provided in which the remaining amount of the developer in the developer container is calculated based on the output electricity of the line .
[0034]
According to a third aspect of the present invention, in an electrophotographic image forming apparatus for forming an image on a recording medium,
(A) an electrophotographic photoreceptor;
(B) an electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the electrophotographic photosensitive member;
(C) A developer containing a developer for developing the electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member, and a developer carrying member for transporting the developer to the electrophotographic photosensitive member. A developing device having a container and a developer remaining amount detecting means including first and second electrodes forming an electrode pair for sequentially detecting the remaining amount of developer in the developer container;
(D) a developing bias applying means for applying a developing bias voltage including an AC component to the developer carrying member;
(E) development bias voltage dividing means for dividing the development bias voltage;
(F) The development bias partial pressure divided by the development bias voltage dividing means is applied to the first electrode, and the electrostatic between the first electrode and the second electrode generated thereby is applied. A capacitance value obtained by adding the capacitance and the capacitance between the developer carrier and the second electrode is detected by a single signal line connected to the second electrode, and the signal is detected. A developer remaining amount measuring means for calculating the remaining amount of developer in the developer container based on the output electricity of the line ;
An electrophotographic image forming apparatus is provided.
[0035]
According to a fourth aspect of the present invention, in the electrophotographic image forming apparatus for detaching the process cartridge and forming an image on a recording medium,
(A) (i) an electrophotographic photosensitive member;
(ii) A developer containing a developer for developing the electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member, and a developer carrying member for transporting the developer to the electrophotographic photosensitive member. A developer remaining amount detecting means comprising a container and first and second electrodes forming an electrode pair for sequentially detecting the remaining amount of developer in the developer container;
A developing device having
Mounting means for removably mounting a process cartridge having
(B) a developing bias applying means for applying a developing bias voltage containing an AC component to the developer carrying member;
(C) development bias voltage dividing means for dividing the development bias voltage;
(D) A development bias partial pressure divided by the development bias voltage dividing means is applied to the first electrode, and the electrostatic between the first electrode and the second electrode generated thereby is applied. A capacitance value obtained by adding the capacitance and the capacitance between the developer carrier and the second electrode is detected by a single signal line connected to the second electrode, and the signal is detected. A developer remaining amount measuring means for calculating the remaining amount of developer in the developer container based on the output electricity of the line ;
An electrophotographic image forming apparatus is provided.
[0036]
In each of the present inventions described above, according to one embodiment, the developer remaining amount measuring means is a reference electrical signal for comparing the sum of electrical signals from the first electrode and the second electrode. Means for generating The reference electrical signal generating means is an impedance element having a predetermined capacity, and the development bias voltage or the development bias partial pressure is applied to the impedance element. According to another embodiment, the reference electrical signal generating means is first and second impedance elements having a predetermined capacity, and the developing bias voltage is applied to the first impedance element, The developing bias partial pressure is applied to the second impedance element.
[0037]
According to another embodiment of the present invention, the first electrode and the second electrode are formed by the developer layer thickness regulating member that regulates the amount of the developer that adheres to the surface of the developer carrying member. The developer removed from the surface of the carrier is disposed at a position where it can enter between the first electrode and the second electrode.
[0038]
According to another embodiment of the present invention, the first electrode and the second electrode are disposed along a longitudinal direction of a developing roller as the developer carrying member. The first electrode is disposed at a position farther from the developer carrier than the second electrode, and the developer that has entered between the first electrode and the second electrode has an entry direction. Exit from. According to another embodiment, the developer that has entered between the first electrode and the second electrode passes between the first electrode and the second electrode.
[0039]
According to another embodiment of the present invention, the first electrode and the second electrode have a flat plate shape, and the distance between the first electrode and the second electrode on the inlet side of the developer is increased. The
[0040]
According to another embodiment of the present invention, the first electrode or the second electrode may have a rod shape.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a developing device, a process cartridge, and an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[0042]
Example 1
First, an embodiment of an electrophotographic image forming apparatus to which a process cartridge constructed according to the present invention can be mounted will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the electrophotographic image forming apparatus is an electrophotographic laser beam printer A, and forms an image on a recording medium such as a recording paper, an OHP sheet, or a cloth by an electrophotographic image forming process. is there.
[0043]
FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser beam printer. In this embodiment, the overall configuration of the laser beam printer A is the same as that of the laser beam printer A described above with reference to FIG. A drum-shaped electrophotographic photosensitive member, that is, a photosensitive drum 7 is provided. The photosensitive drum 7 is charged by a charging roller 8 which is a charging unit, and then irradiates a laser beam corresponding to image information from an optical unit 1 having a laser diode 1a, a polygon mirror 1b, a lens 1c, and a reflection mirror 1d. As a result, a latent image corresponding to the image information is formed on the photosensitive drum 7. This latent image is developed by the developing means 9 to be a visible image, that is, a toner image.
[0044]
In other words, the developing means 9 has a developing chamber 9A provided with a developing roller 9a as a developer carrying member, and in the developer container 11A as a developer containing portion formed adjacent to the developing chamber 9A. The developer is sent out to the developing roller 9a in the developing chamber 9A by the rotation of the developer feeding member 9b. In the developing chamber 9A, a developer stirring member 9e is provided in the vicinity of the developing roller 9a, and the developer in the developing chamber is circulated. The developing roller 9a has a built-in fixed magnet 9c. When the developing roller 9a is rotated, the developer is conveyed, and a triboelectric charge is applied by the developing blade 9d, and a developer layer having a predetermined thickness is provided. Then, it is supplied to the developing area of the photosensitive drum 7. The developer supplied to the developing area is transferred to a latent image on the photosensitive drum 7 to form a toner image. The developing roller 9a is connected to a developing bias circuit, and normally, a developing bias voltage in which a direct current (DC) voltage is superimposed on an alternating current (AC) voltage is applied.
[0045]
On the other hand, the recording medium 2 set in the paper feed cassette 3a is conveyed to the transfer position by the pickup roller 3b, the conveyance roller pairs 3c and 3d, and the registration roller pair 3e in synchronization with the formation of the toner image. At the transfer position, a transfer roller 4 as transfer means is disposed, and a toner image on the photosensitive drum 7 is transferred to the recording medium 2 by applying a voltage.
[0046]
The recording medium 2 that has received the transfer of the toner image is conveyed to the fixing unit 5 by the conveyance guide 3f. The fixing unit 5 includes a fixing roller 5b including a heater 5a and a driving roller 5c, and fixes the transferred toner image on the recording medium 2 by applying heat and pressure to the recording medium 2 passing therethrough.
[0047]
The recording medium 2 is conveyed by the discharge roller pairs 3g, 3h, and 3i, and discharged to the discharge tray 6 through the reverse path 3j. The discharge tray 6 is provided on the upper surface of the apparatus main body 14 of the laser beam printer A. It is also possible to operate the swingable flapper 3k and discharge the recording medium 2 by the discharge roller pair 3m without passing through the reverse path 3j. In this embodiment, the pickup roller 3b, the conveyance roller pairs 3c and 3d, the registration roller pair 3e, the conveyance guide 3f, the discharge roller pairs 3g, 3h and 3i and the discharge roller pair 3m constitute a conveyance means.
[0048]
After the toner image is transferred to the recording medium 2 by the transfer roller 4, the photosensitive drum 7 is subjected to the next image forming process after the developer remaining on the photosensitive drum 7 is removed by the cleaning means 10. The cleaning means 10 scrapes off the residual developer on the photosensitive drum 7 by an elastic cleaning blade 10 a provided in contact with the photosensitive drum 7 and collects it in a waste developer reservoir 10 b.
[0049]
On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the process cartridge B includes a developer container 11 having a developer container (developer storage portion) 11A for storing a developer and a developer feed member 9b. The developing frame 12 holding the developing means 9 such as the developing roller 9a and the developing blade 9d is welded together to form a developing unit as a unit, and further, the photosensitive drum 7 and the cleaning blade 10a are cleaned on the developing unit. The cleaning frame body 13 to which the means 10 and the charging roller 8 are attached is integrally connected to form a cartridge.
[0050]
The process cartridge B is detachably mounted on a cartridge mounting means provided on the image forming apparatus main body 14 by the user. According to this embodiment, the cartridge mounting means includes guide means 13R (13L) formed on both outer side surfaces of the process cartridge B shown in FIG. 4, and the apparatus main body 14 so that the guide means 13R (13L) can be inserted. The guide portion 16R (16L) (FIG. 5) is formed.
[0051]
According to the present invention, the process cartridge B includes a developer amount detection device capable of sequentially detecting the remaining amount according to the consumption of the developer in the developer container 11A. According to the present invention, the developer amount detecting device includes a developer remaining amount detecting means having a pair of electrodes.
[0052]
According to the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 3, the developer remaining amount detecting means is an electrode pair as a measurement electrode member constituting the developer detecting unit 80 of the developer remaining amount detecting means, that is, A first conductive portion (electrode) 81 and a second conductive portion (electrode) 82 forming a pair are disposed along the longitudinal axis direction of the developing roller 9a, and voltage is applied to the first electrode 81 and the second electrode 82. By applying this, a capacitance is induced between the electrodes 81 and 82, and the amount of developer is detected by measuring the capacitance. In this embodiment, the electrode pair is described as being parallel to the developing roller 9a. However, the electrode pair may be orthogonal to the developing roller 9a. In this embodiment, as will be described in detail later, a partial pressure of the development bias voltage is applied to the first electrode 81, and the development bias voltage is applied to the second electrode 82.
[0053]
The magnetic developer attracted to the surface of the developing roller 9a by the magnetic force of the magnet roller 9c included in the developing roller 9a is scraped off by the developing blade 9d when the developing roller 9a is rotated, and is uniformly made on the surface of the developing roller 9a.
[0054]
The first and second electrodes 81 and 82 are disposed at positions where the developer scraped from the surface of the developing roller 9 a enters between the electrodes 81 and 82.
[0055]
Since the dielectric constant of the developer is higher than that of air, the capacitance increases when the developer is between the first and second electrodes 81 and 82. Therefore, as will be described in detail later, when the developer is sufficiently present in the developing chamber 9A, the scraped developer enters between the first and second electrodes 81 and 82 in order. Always output a large capacitance. Further, as the developer in the developing chamber 9A is consumed, the developer entering between the first and second electrodes 81 and 82 also decreases, and the capacitance also decreases. That is, the developer amount detection device can detect the developer amount sequentially by detecting a change in capacitance. This is schematically shown in FIG.
[0056]
Further, in order to improve the detection accuracy when sequentially detecting the developer amount, it is only necessary to increase the amount of change in the capacitance. Therefore, the first and second electrodes 81 and 82 are made larger and the static electricity is increased. It is better to increase the capacity. In particular, it is preferable that the width of the opposing side of the first and second electrodes 81 and 82 is wider than the interval.
[0057]
As can be better understood with reference also to FIGS. 10 and 17, in the present embodiment, the first and second electrodes 81 and 82 have an elongated shape extending along the longitudinal direction of the developing roller 9a. For example, it is made of a conductive material such as stainless steel (SUS), iron, phosphor bronze, aluminum, or conductive resin. As described above, the first and second electrodes 81 and 82 all have the same function as long as they are conductive members. However, in this embodiment, the nonmagnetic SUS material is used so as not to affect the circulation of the developer. A nonmagnetic metal material such as
[0058]
More specifically, in this embodiment, the first electrode 81 is made of a nonmagnetic SUS material having a width (W1) of 14 mm and a thickness (t1) of 0.3 mm in FIG. The electrode 82 was made of a nonmagnetic SUS material having a width (W2) of 17 mm and a thickness (t2) of 0.5 mm, and it was possible to obtain good results by arranging the electrode 82 along the longitudinal direction of the developing roller 9a. . In addition, the electrodes 81 and 82 are not limited to this configuration, but as shown in FIG. 3 and the like, the developer entrance side 84 is wider than the back side 85 so that it has an eight-letter shape. It is preferable to arrange in the above.
[0059]
Further, in order to increase the surface area of the electrodes 81 and 82, the surfaces of the electrodes 81 and 82 may be formed in a wave shape or a diaphragm (emboss) shape as shown in FIGS. On the contrary, when the electrode space cannot be secured due to design reasons or when it is desired to reduce the cost, either the first electrode 81 or the second electrode 82 is shown in FIGS. As described above, a round bar conductor may be used. 8 shows an embodiment in which the first electrode 81 is used, and FIG. 9 shows an embodiment in which the second electrode 82 is used as a round bar. 8 and 9, the number of round bars is one, but a plurality of round bars may be provided.
[0060]
Next, the arrangement of the electrodes 81 and 82 in the longitudinal direction will be described. As described above, the first and second electrodes 81 and 82 have a length substantially in the same range as the image area along the longitudinal direction of the developing roller 9a. Thereby, the capacitance can be increased as described above, and the detection accuracy can be improved. On the other hand, if relatively low detection accuracy is required, for example, an electrode having a narrow width corresponding to the center or the vicinity of the end of the image can be arranged to reduce the cost. However, in this case, since variation in the amount of developer in the longitudinal direction cannot be detected, in order to prevent this, narrow electrodes 81 and 82 are arranged at both ends and at a plurality of locations in the center as shown in FIG. It is desirable.
[0061]
Next, the circulation of the developer in the developing chamber 9A will be described with reference to FIGS.
[0062]
When the process cartridge of the present invention, that is, the developing device constituent unit is used for the first time, there is no developer between the first and second electrodes 81 and 82, and development is performed in the developer container 11A and the developing chamber 9A. Agent T is sufficient. In such a case, as shown in FIG. 12, the developer T in the developing chamber 9A is sent to the developing roller 9a side by the stirring member 9e, and then drawn to the surface of the developing roller 9a. With the rotation of the developing roller 9a, the developer on the surface of the developing roller 9a is scraped off by the developing blade 9d, and the developer sequentially enters between the first and second electrodes 81 and 82. .
[0063]
When the developer T enters between the first and second electrodes 81 and 82, the space between the first and second electrodes 81 and 82 is filled with the developer T that has entered as shown in FIG. At this time, since the inside of the developing chamber 9A is filled with the developer T, the developer T between the electrodes 81 and 82 has a shape in which the entrance / exit 84 is closed. Therefore, the developer in the electrodes 81 and 82 does not fall freely due to gravity or the like until the developer in the developing chamber 9A decreases. That is, when the developer T is sufficiently present in the developing chamber 9A, the space between the first and second electrodes 81 and 82 is filled with the developer T, so that the capacitance between the electrodes 81 and 82 increases. .
[0064]
As shown in FIG. 14, when the developer is consumed and the developer is reduced in the developer container 11A and the developing chamber 9A, the developer that has blocked the entrance / exit 84 of the developer T between the electrodes 81 and 82 disappears. The developer T between the first and second electrodes 81 and 82 falls downward in the gravity direction by its own weight. The dropped developer is attracted to the developing roller 9a by a magnetic force during dropping, or is again supplied to the developing roller 9a by the stirring member 9e. There is also a developer that returns directly to the surface of the developing roller 9a by magnetic force from between the electrodes.
[0065]
However, in the state shown in FIG. 14, the developer in the developing chamber 9A decreases and the developer between the electrodes 81 and 82 goes out between the electrodes, but as long as the developer is in the developing chamber 9A, Since the developer scraped off by the developing blade 9d is always supplied between the first and second electrodes 81 and 82, the developer between the electrodes 81 and 82 depends on the amount of developer in the developing chamber 9A. It will become less.
[0066]
Finally, the developer in the developer container 11A and the developing chamber 9A is consumed, and as shown in FIG. 15, the tip of the developing blade 9d that scrapes off the developer on the surface of the developing roller 9a, that is, the developing roller 9a When the developer between the first electrodes 80 is consumed, white spots on the image occur, and a developer end (END) (= no developer) state is obtained.
[0067]
Thus, according to the present invention, the amount of developer in the developing chamber 9A is measured by measuring the amount of developer between the first and second electrodes 81, 82, which is between the electrodes 81, 82. It can detect sequentially by measuring an electrostatic capacitance.
[0068]
According to the above embodiment, the configuration around the electrodes 81 and 82 is such that the back side 85 between the first and second electrodes 81 and 82 is closed as shown in FIG. There is one entrance / exit 84. Therefore, as described above, it is effective to widen the space between the electrodes 81 and 82 located on the entrance side 84 of the developer so that the developer can easily enter and exit between the electrodes.
[0069]
However, when the developer per unit time on the developing roller 9a scraped off by the developing blade 9d increases due to an increase in the rotation speed of the developing roller 9a or the like, the development charged between the first and second electrodes 81 and 82 is increased. The agent may increase and packing may occur. When such packing occurs, the developer between the electrodes 81 and 82 cannot be circulated, and therefore cannot be dropped by its own weight or the magnetic force of the magnet roller 9c. This phenomenon is remarkable in a high humidity environment where the developer absorbs moisture. In this state, the electrostatic capacity between the electrodes 81 and 82 does not change, so that the amount of developer cannot be detected.
[0070]
Therefore, as shown in FIG. 16, an outlet 85 a different from the developer inlet 84 is provided on the back side 85 between the first and second electrodes 81 and 82, so that the developer can pass between the electrodes 81 and 82. And the developer packing between the electrodes 81 and 82 can be prevented.
[0071]
Next, a configuration for attaching the first and second electrodes 81 and 82 to the developing device component will be described.
[0072]
Since the developer amount detection unit 80 by the first and second electrodes 81 and 82 is formed by detecting the capacitance between the electrodes 81 and 82, the positional accuracy between the electrodes 81 and 82 is extremely important. It is. Further, in the present invention, the purpose is to accurately detect the timing when the developer runs out and image whiteout occurs, and therefore the electrodes 81 and 82 should be arranged in the vicinity of the developing roller 9a where the developer remains to the end. is there.
[0073]
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 17, the first and second electrodes 81 and 82 are attached to the developing frame, that is, the developing frame 12. As attachment means for the first and second electrodes 81 and 82, screws, adhesive, caulking, insert molding, or the like can be used. By adopting such a configuration, the first and second electrodes 81 and 82 can be positioned with high precision, and further, disposed in the vicinity of the developing roller 9a to detect the time when the developer is low. Is possible.
[0074]
In the present embodiment, as described above, the first and second electrodes 81 and 82 are made of a nonmagnetic SUS material. However, the developing frame 12 is directly subjected to processing such as vapor deposition and printing. Alternatively, the first and second electrodes 81 and 82 may be formed by forming a conductive portion by two-color molding of a conductive resin. In this case, since the mounting tolerance and the component tolerance are reduced as compared with the electrode made of another member, the positional accuracy can be improved.
[0075]
Furthermore, when the developing frame 12 is small, the first and second electrodes 81 and 82 may be attached to the front wall 11a of the developer container 11A as shown in FIG. . In this case, the position between the electrodes 81 and 82 can be accurately set.
[0076]
Further, as shown in FIG. 19, the second electrode 82 is attached to the developing device frame 12, the first electrode 81 is attached to the front wall 11a of the developer container 11A, and the developing device frame 12 and the developer container 11A are attached. By coupling, the first electrode 81 and the second electrode 82 may be opposed to each other. In this case, the freedom degree of each frame structure increases.
[0077]
In the above embodiment, the configuration of the sequential detection of the developer when the magnetic developer is used as the developer has been described. However, the present invention has a configuration of a developing device using a non-magnetic developer as shown in FIG. It can also be applied to the provided process cartridge.
[0078]
In the developing device configuration using a non-magnetic developer, a developer application roller 86 is used as means for supplying the developer to the developing roller 9a. The roller 86 is an elastic body made of a sponge material or the like, and rotates in the counter direction while coming into contact with the developing roller 9a. The developer is applied to the developing roller 9a by the coulomb force generated there. At this time, the developer T consumed last is the upper part of the contact portion between the developing roller 9 a and the developer application roller 86. Therefore, if the first and second electrodes 81 and 82 are disposed in the vicinity of the upper portion, the developer amount can be sequentially detected as in the process cartridge using the magnetic developer.
[0079]
A developer amount detection apparatus that embodies the principle of the present invention will be further described with reference to FIGS. FIG. 21 shows an embodiment of a developer remaining amount detecting circuit constituting the developer remaining amount measuring means, and FIG. 22 shows a specific circuit diagram of the developer remaining amount detecting circuit.
[0080]
The developer remaining amount detection circuit 100 of this embodiment includes a developing bias circuit 101 as a developing bias applying unit for applying a developing bias voltage to the developing roller 9a.
[0081]
The developing bias circuit 101 is connected to the developing roller 9a and is connected to the control circuit 102 via a reference capacitance element, that is, a reference impedance element CL. Accordingly, an AC (alternating current) current I3 flows through the reference impedance element CL, and the current I3 is divided into currents I5 and I6 by the resistance element (volume) VR1. Therefore, in the control circuit 102, the reference voltage V4 is determined by adding the divided current I6 and the voltage drop caused by the resistance element R2 to the set voltage V3 set by the resistance elements R3 and R4.
[0082]
Further, the development bias voltage from the development bias circuit 101 is divided by the development bias voltage dividing means 104 including the resistance element R1 and the capacitance element C3, and is applied to one electrode of the electrode pair, the first electrode 81 in this embodiment. Applied. According to the present embodiment, it is necessary to set the impedance of the resistance element R1 high, and it is necessary to set the impedance of the capacitive element C3 low. Considering this, the value of the divided developing bias partial pressure VB is calculated as the following equation (1).
[0083]
[Expression 1]
Figure 0003984759
In the cartridge, as shown in FIG. 21, electrode pairs, that is, first and second electrodes 81 and 82 are arranged at a predetermined interval, and the developing roller 9a and the second electrode 82, and Cartridge capacitors C1 and C2 are formed between the second electrode 82 and the first electrode 81, respectively. The second electrode 82 is connected to the control circuit 102. Therefore, the currents I1 and I2 flowing through the cartridge capacities C1 and C2, respectively, are added to become an AC current I4 and input to the control circuit 102, and then the amplifier circuit 103. To be applied.
[0084]
Accordingly, the AC current I4 applied to the amplifier circuit 103 is output as the developer remaining amount detection value V6 = V4−I4 × R5.
[0085]
In this way, the maximum value, the minimum value, or the average value of the detection voltage V6 detected by the developer remaining amount detection circuit 100 is detected, and the developer remaining amount is calculated from the value. The control circuit 102 is provided with a control expression for calculating the remaining amount of developer in accordance with the detected voltage V6 detected as shown in the following expression (2). The developing bias voltage is applied, and the detected voltage V6 is Calculation starts at the output timing.
[0086]
[Expression 2]
Figure 0003984759
FIG. 23 is a flowchart illustrating a developer remaining amount detection method using the developer remaining amount detection circuit described above.
[0087]
When a series of developer remaining amount detection from step 1 to step 8 shown in the flowchart of FIG. 23 is completed, the remaining amount of developer currently in the cartridge is calculated.
[0088]
In this embodiment, the control expression is a linear expression as shown in Expression (2), but it can be set to an optimal control expression based on the load characteristics of the developer remaining amount detection circuit. Not too long.
[0089]
According to the image forming apparatus of the present invention, as described above, the developer amount between the first and second electrodes 81 and 82 is sequentially detected, and the consumption amount of the developer amount is determined based on the information. By displaying, it is possible to prompt the user to prepare a new process cartridge or a developer replenishment cartridge, and to prompt the user to replace the process cartridge or replenish the developer based on the detection information of the developer end.
[0090]
The developer display method will be described. For example, the detection information by the developer amount detection device described above is displayed on the terminal screen of the user's personal computer or the like as shown in FIGS. 24 and 25, the developer amount is notified to the user depending on which part of the gauge 42 the needle 41 moving according to the developer amount is pointing to.
[0091]
In addition, as shown in FIG. 26, a display unit using an LED or the like may be provided directly on the main body of the electrophotographic image forming apparatus, and the LED 43 may blink according to the developer amount.
[0092]
Example 2
27 and 28 show another embodiment of the developer amount detecting device constructed according to the present invention . FIG. 27 shows another embodiment of the developer remaining amount detection circuit 100, and FIG. 28 shows a specific circuit diagram of the developer remaining amount detection circuit 100.
[0093]
The developer remaining amount detection circuit 100 used in this embodiment has the same configuration as the developer remaining amount detection circuit 100 described in the first embodiment. However, in this embodiment, instead of the reference impedance element CL of the first embodiment, first and second impedance elements CL1 and CL2 that are capacitive elements are provided, and the first impedance element CL1 includes the first embodiment. In the same manner as described above, the development bias voltage from the development bias circuit 101 is applied, and the development bias voltage divided by the development bias voltage dividing means 104 including the resistance element R1 and the capacitance element C3 is applied to the second impedance CL2. It is different in point. Accordingly, members having the same configuration and function are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0094]
According to the present embodiment, the second impedance element CL2 is connected to the control circuit 102. Further, as described above, the development bias from the development bias circuit 101 is divided and applied to the second impedance element CL2, and a current I7 flows. Therefore, in this embodiment, the control circuit 102 flows a current I8 (= I3 + I7) obtained by adding the current I3 flowing through the first reference impedance element CL1 and the current I7 flowing through the second reference impedance element CL2, and this current I8 Is shunted into currents I5 and I6 by a resistance element (volume) VR1. Accordingly, in the same manner as in the first embodiment, the control circuit 102 adds the divided current I6 and the voltage drop caused by the resistance element R2 to the set voltage V3 set by the resistance elements R3 and R4, thereby obtaining the reference voltage V4. Is decided.
[0095]
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the remaining amount of developer currently in the cartridge at the end of a series of developer remaining amount detection from step 1 to step 8 shown in the flowchart of FIG. Is calculated.
[0096]
In this embodiment, the linear control formula shown in the above formula (2) is used as in the first embodiment. However, the optimal control formula is set based on the load characteristics of the developer remaining amount detection circuit. Needless to say, you get.
[0097]
Also in this embodiment, the detection information by the developer amount detection device can be displayed in the same manner using the display means shown in FIGS.
[0098]
Example 3
29 and 30 show another embodiment of the developer amount detecting device constructed according to the present invention. . FIG. 29 shows another embodiment of the developer remaining amount detection circuit 100, and FIG. 30 shows a specific circuit diagram of the developer remaining amount detection circuit.
[0099]
The developer remaining amount detection circuit 100 used in this embodiment has the same configuration as the developer remaining amount detection circuit 100 described in the first embodiment. However, in the first embodiment, the development bias voltage from the development bias circuit 101 is applied to the reference impedance CL, but in this embodiment, the development bias partial pressure is applied to the reference impedance element CL. Since the other configuration is the same as that of the first embodiment, members having the same configuration and function are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0100]
That is, in this embodiment, the developing bias from the developing bias circuit 101 is divided by the developing bias voltage dividing means 104 including the resistance element R1 and the capacitive element C3, and one electrode of the electrode pair, the first embodiment, In addition to being applied to one electrode 81, it is also applied to an impedance element CL which is a reference capacitive element.
[0101]
Therefore, according to the present embodiment, as described above, the development bias voltage from the development bias circuit 101 is divided and applied to the reference impedance element CL, and the current I3 flows. The impedance element CL is connected to the control circuit 102. A current I3 flowing through the reference impedance element CL flows through the control circuit 102, and this current I3 is divided into currents I5 and I6 by the resistance element (volume) VR1. . Accordingly, in the same manner as in the first embodiment, the control circuit 102 adds the divided current I6 and the voltage drop caused by the resistance element R2 to the set voltage V3 set by the resistance elements R3 and R4, thereby obtaining the reference voltage V4. Is decided.
[0102]
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the remaining amount of developer currently in the cartridge at the end of a series of developer remaining amount detection from step 1 to step 8 shown in the flowchart of FIG. Is calculated.
[0103]
Also in this embodiment, the linear control formula shown in the above formula (2) is used as in the first and second embodiments. However, based on the load characteristics of the developer remaining amount detection circuit, the optimal control formula is used. Needless to say, it can be set.
[0104]
Also in this embodiment, the detection information by the developer amount detection device can be displayed in the same manner using the display means shown in FIGS.
[0105]
Example 4
FIG. 31 shows an embodiment of the developing device C in the form of a cartridge according to another aspect of the present invention.
[0106]
The developing device C of the present embodiment includes a developer carrying member such as the developing roller 9a, and a developing chamber 9A in which toner is accommodated in order to supply the developer to the developer carrying member. A cartridge is integrally formed by a plastic developing frame 11. That is, the developing device C of the present embodiment is a unit obtained by unitizing the developing device constituent portions of the process cartridge B described in the first embodiment. That is, from the process cartridge B, the photosensitive drum 7, the charging unit 8, the cleaning device. It can be considered as an integrated cartridge except for the means 10. Accordingly, all the developing device components and the developer amount detecting means described in the first to third embodiments are similarly applied to the developing device of this embodiment. Therefore, the description made in Examples 1 to 3 is used for the description of these configurations and functions.
[0107]
According to the present invention described with reference to each of the above embodiments, the amount of remaining developer can be detected sequentially with high accuracy.
[0108]
The present invention is initially limited to sequentially detecting the amount of developer over the entire region from 100% to 0% when the amount of developer contained in the container is 100%. It is not something. For example, the remaining amount of the developer in the container may be sequentially detected over an area of 50% to 0%. Here, the remaining amount of the developer of 0% does not mean that the developer is completely exhausted. For example, the remaining amount of the developer is 0% includes that the remaining amount of the developer is reduced to such an extent that a predetermined image quality (development quality) cannot be obtained even if the developer remains in the container. It is.
[0109]
【The invention's effect】
As described above, the developing device, the process cartridge, and the electrophotographic image forming apparatus of the present invention include the first and second electrodes that form an electrode pair for sequentially detecting the remaining amount of the developer in the developer container. A developer remaining amount detecting means, a developing bias applying means for applying a developing bias voltage containing an AC component to the developer carrying member, and a developing bias voltage dividing means for dividing the developing bias voltage; the first electrode is applied the divided developing bias partial pressure at the developing bias voltage divider, thereby generating a capacitance between the first electrode and the second electrode, the developer bearing A capacitance value obtained by adding the capacitance between the body and the second electrode is detected by a single signal line connected to the second electrode, and the developer is based on the output electricity of the signal line. Developer remaining amount measuring means for calculating the remaining amount of developer in the container Since it is configured to have,
(1) A wide range of developer remaining amount can be detected, and the remaining amount of developer that is highly accurate and preferable for the user can be displayed.
(2) The developer can be used without waste without causing any adverse effects on the image and without bothering the user.
(3) Even a long-life developing device or process cartridge can accurately and accurately detect from a full developer state to a near-end state immediately before printing failure with a simple structure. The convenience of the user when using the device can be improved, and it is inexpensive.
(4) The developer consumption state can be accurately monitored even when used by a plurality of people or when a large-scale print job is performed, and the replacement timing of the developing device or the process cartridge can be accurately grasped. It is possible to improve the convenience of the user when using the device, and it is inexpensive.
It has the effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an external perspective view of an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a process cartridge according to the present invention.
FIG. 4 is an external perspective view of the process cartridge according to the present invention as viewed from below.
FIG. 5 is an external perspective view showing a mounting portion of the apparatus main body for mounting a process cartridge.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between toner amount and capacitance in the developer amount detection device according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing an embodiment of first and second electrodes of the developer amount detection device according to the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 10 is a perspective view showing how the first and second electrodes are attached to the developing frame.
FIG. 11 is a perspective view showing another manner of attaching the first and second electrodes to the developing frame.
FIG. 12 is a longitudinal sectional view for explaining a developer circulation mode in the developing chamber of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 13 is a longitudinal sectional view for explaining a developer circulation mode in the developing chamber of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view for explaining a developer circulation mode in the developing chamber of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 15 is a longitudinal sectional view for explaining a developer circulation mode in the developing chamber of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 17 is a perspective view showing one embodiment of the manner of attaching the first and second electrodes to the developing frame.
FIG. 18 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 19 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 20 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the process cartridge according to the present invention.
FIG. 21 is a diagram showing an embodiment of a developer amount detection circuit for the developer amount detection device according to the present invention.
22 is a specific circuit diagram of an embodiment for the developer amount detection circuit of FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is a flowchart of an embodiment when sequential detection of the remaining amount of developer is performed according to the present invention.
FIG. 24 is a diagram illustrating an example of a developer amount display.
FIG. 25 is a diagram illustrating another example of the developer amount display.
FIG. 26 is a diagram illustrating another example of the developer amount display.
FIG. 27 is a diagram showing another embodiment of a developer amount detection circuit for the developer amount detection device according to the present invention.
FIG. 28 is a specific circuit diagram of an embodiment for the developer amount detection circuit of FIG. 27;
FIG. 29 is a diagram showing another embodiment of a developer amount detection circuit for the developer amount detection device according to the present invention.
30 is a specific circuit diagram of an embodiment for the developer amount detection circuit of FIG. 29. FIG.
FIG. 31 is a longitudinal sectional view of a developing device of an embodiment equipped with a developer amount detecting device according to the present invention.
FIG. 32 is a schematic configuration diagram of an example of a conventional electrophotographic image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical means 2 Recording medium 4 Transfer means 7 Photosensitive drum (Electrophotographic photosensitive member)
8 Charging roller (charging means)
9 Developing means 9a Developing roller (developer carrier)
9d Development blade (developer amount regulating member)
10 Cleaning means 11A Developer container 13R, 13L Guide means (mounting means)
14 Apparatus main body 16R, 16L Guide part (mounting means)
81 First electrode 82 Second electrode 100 Developer remaining amount measuring means (developer remaining amount detecting circuit)
101 Development bias applying means (development bias circuit)
102 control circuit 103 amplifying circuit 104 developing bias voltage dividing means

Claims (49)

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現像剤残量検知手段とを有する現像装置において、
前記現像剤担持体に交流成分を含む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、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づ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。A developer is mounted on the main body of the electrophotographic image forming apparatus and contains a developer for developing the electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member, and carries the developer to the electrophotographic photosensitive member. Development having a developer container provided with a body, and a developer remaining amount detecting means having first and second electrodes forming an electrode pair for sequentially detecting the remaining amount of developer in the developer container In the device
A developing bias applying means for applying a developing bias voltage including an AC component to the developer carrier;
Developing bias voltage dividing means for dividing the developing bias voltage;
And the capacitance between the the first electrode is applied the divided developing bias partial pressure at the developing bias voltage divider, thereby generating, wherein the first electrode the second electrode, A capacitance value obtained by adding the capacitance between the developer carrier and the second electrode is detected by a single signal line connected to the second electrode, and an output of the signal line is detected. A developer remaining amount measuring means for calculating the remaining amount of developer in the developer container based on electricity ;
A developing device comprising: 前記現像剤残量測定手段は、前記第一の電極及び第二の電極からの電気的信号の加算値と比較するための基準の電気的信号を発生する手段を有することを特徴とする請求項１の現像装置。  The developer remaining amount measuring means includes means for generating a reference electrical signal for comparison with an added value of electrical signals from the first electrode and the second electrode. 1 developing device. 前記基準の電気的信号発生手段は、所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。  3. The developing apparatus according to claim 2, wherein the reference electric signal generating means is an impedance element having a predetermined capacity. 前記インピーダンス素子には、前記現像バイアス電圧或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の現像装置。  The developing device according to claim 3, wherein the development bias voltage or the development bias partial pressure is applied to the impedance element. 前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有した第１及び第２の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。  3. The developing apparatus according to claim 2, wherein the reference electrical signal generating means is first and second impedance elements having a predetermined capacity. 前記第１インピーダンス素子には前記現像バイアス電圧が印加され、前記第２インピーダンス素子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５の現像装置。  6. The developing device according to claim 5, wherein the developing bias voltage is applied to the first impedance element, and the developing bias partial pressure is applied to the second impedance element. 前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体の表面に付着する現像剤の量を規制する現像剤層厚規制部材により前記現像剤担持体の表面から除去された現像剤が前記第一の電極と第二の電極との間に進入可能とされる位置に配置されてい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現像装置。  In the first electrode and the second electrode, the developer removed from the surface of the developer carrying member by a developer layer thickness regulating member that regulates the amount of the developer attached to the surface of the developer carrying member. The developing device according to claim 1, wherein the developing device is disposed at a position where the first electrode and the second electrode can enter. 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方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の現像装置。  The development according to claim 1, wherein the first electrode and the second electrode are arranged along a longitudinal direction of a developing roller as the developer carrying member. apparatus. 前記第一の電極は、第二の電極よりも前記現像剤担持体から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項８の現像装置。  The developing device according to claim 8, wherein the first electrode is disposed at a position farther from the developer carrier than the second electrode. 前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、進入方向から退出することを特徴とする請求項７、８又は９の現像装置。  The developing device according to claim 7, wherein the developer that has entered between the first electrode and the second electrode exits from the entering direction. 前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、前記第一の電極と第二の電極との間を通過することを特徴とする請求項７、８又は９の現像装置。  The developer according to claim 7, wherein the developer that has entered between the first electrode and the second electrode passes between the first electrode and the second electrode. apparatus. 前記第一の電極と第二の電極は平板形状であって、前記第一の電極と第二の電極は現像剤の進入口側の間隔が広いことを特徴とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の現像装置。  The first electrode and the second electrode have a flat plate shape, and the first electrode and the second electrode have a wide interval on the inlet side of the developer. The developing device according to any one of the items. 前記第一の電極は平板形状であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の現像装置。  The developing device according to claim 7, wherein the first electrode has a flat plate shape. 前記第二の電極は、平板形状であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の現像装置。  The developing device according to claim 7, wherein the second electrode has a flat plate shape. 前記第一の電極は棒状であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の現像装置。  The developing device according to claim 7, wherein the first electrode has a rod shape. 前記第二の電極は棒状であることを特徴とする請求項７〜１１いずれかの項に記載の現像装置。  The developing device according to claim 7, wherein the second electrode has a rod shape. 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現像剤残量検知手段とを有する現像装置と、
を有し、前記第一の電極には交流成分を含む現像バイアス電圧を分圧した現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づ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。In a process cartridge that can be attached to and detached from the electrophotographic image forming apparatus main body,
(A) an electrophotographic photoreceptor;
(B) A developer containing a developer for developing the electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member, and a developer carrying member for transporting the developer to the electrophotographic photosensitive member. A developing device having a container and a developer remaining amount detecting means including first and second electrodes forming an electrode pair for sequentially detecting the remaining amount of developer in the developer container;
A developing bias partial pressure obtained by dividing a developing bias voltage including an AC component is applied to the first electrode, and the electrostatic force between the first electrode and the second electrode is generated thereby. A capacitance value obtained by adding the capacitance and the capacitance between the developer carrier and the second electrode is detected by a single signal line connected to the second electrode, and the signal is detected. A process cartridge characterized in that the remaining amount of developer in the developer container is calculated based on the output electricity of the line . 前記現像剤残量測定手段は、前記第一の電極及び第二の電極からの電気的信号の加算値と比較するための基準の電気的信号を発生する手段を有することを特徴とする請求項１７のプロセスカートリッジ。  The developer remaining amount measuring means includes means for generating a reference electrical signal for comparison with an added value of electrical signals from the first electrode and the second electrode. 17 process cartridges. 前記基準の電気的信号発生手段は、所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１８のプロセスカートリッジ。  19. The process cartridge according to claim 18, wherein the reference electrical signal generating means is an impedance element having a predetermined capacity. 前記インピーダンス素子には、前記現像バイアス電圧或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１９のプロセスカートリッジ。  20. The process cartridge according to claim 19, wherein the development bias voltage or the development bias partial pressure is applied to the impedance element. 前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有した第１及び第２のインピーダンス素子であることを特徴とする請求項１８のプロセスカートリッジ。  19. The process cartridge according to claim 18, wherein the reference electrical signal generating means is first and second impedance elements having a predetermined capacity. 前記第１インピーダンス素子には前記現像バイアス電圧が印加され、前記第２インピーダンス素子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２１のプロセスカートリッジ。  22. The process cartridge according to claim 21, wherein the developing bias voltage is applied to the first impedance element, and the developing bias partial pressure is applied to the second impedance element. 前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体の表面に付着する現像剤の量を規制する現像剤層厚規制部材により前記現像剤担持体の表面から除去された現像剤が前記第一の電極と第二の電極との間に進入可能とされる位置に配置されていることを特徴とする請求項１７〜２２のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。  In the first electrode and the second electrode, the developer removed from the surface of the developer carrying member by a developer layer thickness regulating member that regulates the amount of the developer attached to the surface of the developer carrying member. The process cartridge according to any one of claims 17 to 22, wherein the process cartridge is disposed at a position allowing entry between the first electrode and the second electrode. 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方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１７〜２３のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。  The process according to any one of claims 17 to 23, wherein the first electrode and the second electrode are disposed along a longitudinal direction of a developing roller as the developer carrying member. cartridge. 前記第一の電極は、第二の電極よりも前記現像剤担持体から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項２４のプロセスカートリッジ。  25. The process cartridge according to claim 24, wherein the first electrode is disposed at a position farther from the developer carrier than the second electrode. 前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、進入方向から退出することを特徴とする請求項２３、２４又は２５のプロセスカートリッジ。  26. The process cartridge according to claim 23, 24 or 25, wherein the developer that has entered between the first electrode and the second electrode exits from the entering direction. 前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、前記第一の電極と第二の電極との間を通過することを特徴とする請求項２３、２４又は２５のプロセスカートリッジ。  26. The process of claim 23, 24 or 25, wherein the developer that has entered between the first electrode and the second electrode passes between the first electrode and the second electrode. cartridge. 前記第一の電極と第二の電極は平板形状であって、前記第一の電極と第二の電極は現像剤の進入口側の間隔が広いことを特徴とする請求項２３〜２７のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。  The first electrode and the second electrode have a flat plate shape, and the first electrode and the second electrode have a wide interval on the inlet side of the developer. A process cartridge according to any of the above sections. 前記第一の電極は平板形状であることを特徴とする請求項２３〜２７のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。  The process cartridge according to any one of claims 23 to 27, wherein the first electrode has a flat plate shape. 前記第二の電極は、平板形状であることを特徴とする請求項２３〜２７のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。  The process cartridge according to any one of claims 23 to 27, wherein the second electrode has a flat plate shape. 前記第一の電極は棒状であることを特徴とする請求項２３〜２７のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。  The process cartridge according to any one of claims 23 to 27, wherein the first electrode has a rod shape. 前記第二の電極は棒状であることを特徴とする請求項２３〜２７いずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。  The process cartridge according to any one of claims 23 to 27, wherein the second electrode has a rod shape. 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現像剤残量検知手段とを有する現像装置と、
（ｄ）前記現像剤担持体に交流成分を含む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、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づ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。In an electrophotographic image forming apparatus for forming an image on a recording medium,
(A) an electrophotographic photoreceptor;
(B) an electrostatic latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the electrophotographic photosensitive member;
(C) A developer containing a developer for developing the electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member, and a developer carrying member for transporting the developer to the electrophotographic photosensitive member. A developing device having a container and a developer remaining amount detecting means including first and second electrodes forming an electrode pair for sequentially detecting the remaining amount of developer in the developer container;
(D) a developing bias applying means for applying a developing bias voltage including an AC component to the developer carrying member;
(E) development bias voltage dividing means for dividing the development bias voltage;
(F) The development bias partial pressure divided by the development bias voltage dividing means is applied to the first electrode, and the electrostatic between the first electrode and the second electrode generated thereby is applied. A capacitance value obtained by adding the capacitance and the capacitance between the developer carrier and the second electrode is detected by a single signal line connected to the second electrode, and the signal is detected. A developer remaining amount measuring means for calculating the remaining amount of developer in the developer container based on the output electricity of the line ;
An electrophotographic image forming apparatus comprising: 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現像剤残量検知手段と、
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交流成分を含む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、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づ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。In an electrophotographic image forming apparatus for detaching a process cartridge and forming an image on a recording medium,
(A) (i) an electrophotographic photosensitive member;
(ii) A developer containing a developer for developing the electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member, and a developer carrying member for transporting the developer to the electrophotographic photosensitive member. A developer remaining amount detecting means comprising a container and first and second electrodes forming an electrode pair for sequentially detecting the remaining amount of developer in the developer container;
A developing device having
Mounting means for removably mounting a process cartridge having
(B) a developing bias applying means for applying a developing bias voltage containing an AC component to the developer carrying member;
(C) development bias voltage dividing means for dividing the development bias voltage;
(D) A development bias partial pressure divided by the development bias voltage dividing means is applied to the first electrode, and the electrostatic between the first electrode and the second electrode generated thereby is applied. A capacitance value obtained by adding the capacitance and the capacitance between the developer carrier and the second electrode is detected by a single signal line connected to the second electrode, and the signal is detected. A developer remaining amount measuring means for calculating the remaining amount of developer in the developer container based on the output electricity of the line ;
An electrophotographic image forming apparatus comprising: 前記現像剤残量測定手段は、前記第一の電極及び第二の電極からの電気的信号の加算値と比較するための基準の電気的信号を発生する手段を有することを特徴とする請求項３３又は３４の電子写真画像形成装置。  The developer remaining amount measuring means includes means for generating a reference electrical signal for comparison with an added value of electrical signals from the first electrode and the second electrode. 33 or 34 electrophotographic image forming apparatus. 前記基準の電気的信号発生手段は、所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３５の画像形成装置。  36. The image forming apparatus according to claim 35, wherein the reference electrical signal generating means is an impedance element having a predetermined capacity. 前記インピーダンス素子には、前記現像バイアス電圧或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３６の電子写真画像形成装置。  37. The electrophotographic image forming apparatus according to claim 36, wherein the development bias voltage or the development bias partial pressure is applied to the impedance element. 前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有した第１及び第２のインピーダンス素子であることを特徴とする請求項３５の電子写真画像形成装置。  36. The electrophotographic image forming apparatus according to claim 35, wherein the reference electrical signal generating means is first and second impedance elements having a predetermined capacity. 前記第１インピーダンス素子には前記現像バイアス電圧が印加され、前記第２インピーダンス素子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３８の電子写真画像形成装置。  39. The electrophotographic image forming apparatus according to claim 38, wherein the developing bias voltage is applied to the first impedance element, and the developing bias partial pressure is applied to the second impedance element. 前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体の表面に付着する現像剤の量を規制する現像剤層厚規制部材により前記現像剤担持体の表面から除去された現像剤が前記第一の電極と第二の電極との間に進入可能とされる位置に配置されていることを特徴とする請求項３３〜３９のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。  In the first electrode and the second electrode, the developer removed from the surface of the developer carrying member by a developer layer thickness regulating member that regulates the amount of the developer attached to the surface of the developer carrying member. 40. The electrophotographic image forming apparatus according to any one of claims 33 to 39, wherein the electrophotographic image forming apparatus is disposed at a position allowing entry between the first electrode and the second electrode. 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方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項３３〜４０のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。  41. The electron according to claim 33, wherein the first electrode and the second electrode are arranged along a longitudinal direction of a developing roller as the developer carrying member. Photo image forming apparatus. 前記第一の電極は、第二の電極よりも前記現像剤担持体から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項４１の電子写真画像形成装置。  42. The electrophotographic image forming apparatus according to claim 41, wherein the first electrode is disposed at a position farther from the developer carrier than the second electrode. 前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、進入方向から退出することを特徴とする請求項４０、４１又は４２の電子写真画像形成装置。  43. The electrophotographic image forming apparatus according to claim 40, 41 or 42, wherein the developer that has entered between the first electrode and the second electrode exits from the entering direction. 前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、前記第一の電極と第二の電極との間を通過することを特徴とする請求項４０、４１又は４２の電子写真画像形成装置。  43. The electron according to claim 40, 41, or 42, wherein the developer that has entered between the first electrode and the second electrode passes between the first electrode and the second electrode. Photo image forming apparatus. 前記第一の電極と第二の電極は平板形状であって、前記第一の電極と第二の電極は現像剤の進入口側の間隔が広いことを特徴とする請求項４０〜４４のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。  45. The method according to claim 40, wherein the first electrode and the second electrode have a flat plate shape, and the first electrode and the second electrode have a wide gap on the developer entrance side. The electrophotographic image forming apparatus according to any one of the items. 前記第一の電極は平板形状であることを特徴とする請求項４０〜４４のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。  45. The electrophotographic image forming apparatus according to claim 40, wherein the first electrode has a flat plate shape. 前記第二の電極は、平板形状であることを特徴とする請求項４０〜４４のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。  45. The electrophotographic image forming apparatus according to claim 40, wherein the second electrode has a flat plate shape. 前記第一の電極は棒状であることを特徴とする請求項４０〜４４のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。  45. The electrophotographic image forming apparatus according to claim 40, wherein the first electrode has a rod shape. 前記第二の電極は棒状であることを特徴とする請求項４０〜４４いずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。  45. The electrophotographic image forming apparatus according to claim 40, wherein the second electrode has a rod shape.
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