JP4684631B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般には、画像形成装置に関し、特に、画像形成装置本体にプロセスカートリッジ（カートリッジ化された現像装置を含む。）が装着可能とされ、更には、現像剤収容容器内の現像剤の残量を検知する現像剤量検出装置を備えた画像形成装置に関するものである。

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など）、電子写真ファクシミリ装置等が含まれる。

また、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とは、本実施例では、電子写真感光体に現像剤を供給する現像手段及び／又は電子写真感光体をクリーニングするクリーニング手段を備えており、その他、必要に応じて、電子写真感光体、電子写真感光体を帯電させる帯電手段、などを一体としてカートリッジ化することができ、容易に画像形成装置本体に着脱可能に構成したものを言う。

従来、例えば、現像装置にて、現像剤を収容した現像剤収容容器（即ち、トナー容器）内の現像剤の残量を検知するための現像剤量検出装置としては、導電性の部材を１組用意し、その部材を電気回路的にコンデンサーとし、その電気回路に交流バイアスを印加したときの電流や電圧値を測定する、所謂、静電容量式検知方式が一般的である。

近年では、（１）トナー量の検知精度をより高める、（２）特定の場所のトナー量を測定する、（３）新品からトナーがなくなるまで出来るだけ長い間トナー量の状態を検知する、などの目的で上記導電性の部材を大きくしたり、配置する位置を工夫したり、或いは、複数設ける等の方法が実現されている（例えば、特許文献１参照）。

また、４つのトナー容器が、円筒状の容器内に固定され、円筒状の容器が９０度ずつ回転して現像位置に移動し、現像位置で順に現像をしていく、所謂、「ロータリー現像」と呼ばれる構成では、円筒状の容器の中心部に１つ、各々の現像容器に１つ電極部材を設け、所定の位置に移動した際に現像容器内の電極部材が接点と接触し、円筒状の容器の中心部位設けた電極部材との間の静電容量を測定することで、現像剤量を順番に検知するという方法も実現されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−３２３０３６号公報 特開２００２−６６１５号公報

しかしながら、上記のような構成を４つの現像器を直線状に並べて同時に現像を実施する「インライン現像構成」の場合、４色を検知するためには少なくとも８個（＝２×４）の電極部材が必要になる。

また、現像剤を溜めておくトナー容器だけでなく、現像する前にクリーニング手段によって掻き取られた廃トナー容器内の廃トナーの量もまた検知したい場合には、１６個（＝４×４）の電極部材が必要になりコストアップの大きな要因となる。

本発明の主たる目的は、現像剤量を検知すべき現像剤収容容器が複数あるときに、より低コストで精度良く検知が可能な現像剤量検出装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の一態様によれば、
非画像形成時の所定期間に交流バイアスを発生する交流電源と、
第１、第２の入力電極と、
前記第１、第２の入力電極の間に配置された出力電極と、
前記第１の入力電極と前記出力電極の間に配置された第１の現像剤収容容器と、
前記第２の入力電極と前記出力電極の間に配置された第２の現像剤収容容器と、
前記交流電源と接続しており、前記所定期間において前記第１、第２の入力電極に順次接続する入力電極選択手段と、
静電潜像を形成される像担持体と、
を有する画像形成装置であって、
前記第１の現像剤収容容器と前記第２の現像剤収容容器のうち、一方が前記静電潜像を現像するための現像剤を収容し、他方が前記像担持体から回収した現像剤を収容し、
前記所定期間のうち前記入力電極選択手段が前記第１の入力電極に接続しているときに前記出力電極から出力される電圧に基づいて前記第１の現像剤収容容器の現像剤量を測定し、前記所定期間のうち前記入力電極選択手段が前記第２の入力電極に接続しているときに前記出力電極から出力される電圧（前記入力電極選択手段の接続先が前記第１の入力電極から前記第２の入力電極に切り替えられた直後の所定時間に出力される電圧を除く）に基づいて前記第２の現像剤収容容器の現像剤量を測定することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、
非画像形成時の所定期間に交流バイアスを発生する交流電源と、
第１、第２の出力電極と、
前記第１、第２の出力電極の間に配置され、前記所定期間に前記交流バイアスを入力される入力電極と、
前記第１の出力電極と前記入力電極の間に配置された第１の現像剤収容容器と、
前記第２の出力電極と前記入力電極の間に配置された第２の現像剤収容容器と、
前記所定期間において前記第１、第２の出力電極に順次接続する出力電極選択手段と、
静電潜像を形成される像担持体と、
を有する画像形成装置であって、
前記第１の現像剤収容容器と前記第２の現像剤収容容器のうち、一方が前記静電潜像を現像するための現像剤を収容し、他方が前記像担持体から回収した現像剤を収容し、
前記所定期間のうち前記出力電極選択手段が前記第１の出力電極に接続しているときに前記第１の出力電極から出力される電圧に基づいて前記第１の現像剤収容容器の現像剤量を測定し、前記所定期間のうち前記出力電極選択手段が前記第２の出力電極に接続しているときに前記第２の出力電極から出力される電圧（前記出力電極選択手段の接続先が前記第１の出力電極から前記第２の出力電極に切り替えられた直後の所定時間に出力される電圧を除く）に基づいて前記第２の現像剤収容容器の現像剤量を測定することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、検知用信号出力部、または、検知用信号入力部は複数の現像剤収容容器に対して兼用に出来るため、複数の現像剤収容容器内の現像剤量をより低コストで、検知することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１は、本発明に係る電子写真画像形成装置の一実施例であるカラー電子写真画像形成装置の全体構成を示す。本実施例のカラー電子写真画像形成装置は、ホストコンピューター、ネットワークなどから画像情報を受け取り、それを記録材上に画像出力するレーザービームプリンタであり、プロセスカートリッジを本体から着脱し交換可能である。

図１を参照すると、カラー電子写真画像形成装置１００は、画像形成装置本体１００Ａに、複数の、本実施例では４個の画像形成ステーションＰ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）を縦方向に並設して有しており、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄでは、各々、装着手段（不図示）を備えた装着部１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）にプロセスカートリッジ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）が着脱可能に装着される。

先ず、プロセスカートリッジ１０の構成について説明し、その後、画像形成装置１００の全体構成について説明する。

（プロセスカートリッジ）
図２をも参照すると、プロセスカートリッジ１０は、像担持体であるドラム状の電子写真感光体（以下、「感光体ドラム」という。）１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と、感光体ドラム１を均一に帯電するための帯電手段２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）と、現像手段としての現像装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）と、クリーニング手段４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）とが一体的にカートリッジ化されて構成される。また、各プロセスカートリッジ１０には、記憶手段、即ち、メモリＭが設けられており、各プロセスカートリッジ１０に関する情報を記憶する。

本実施例にて、現像装置３は、現像剤Ｔを収容した現像剤収容容器としてのトナー容器３１と、感光体ドラム１に接触して対向配置され、現像剤を担持搬送する現像剤担持体としての現像ローラ３２と、現像ローラ３２上のトナーの剥ぎ取りと現像ローラ３２へのトナーの供給機能とを有した現像剤供給ローラ３３と、現像ローラ３２上のトナー量を規制するトナー規制部材３４と、を備えている。

なお、現像剤Ｔとしては、本実施例では、絶縁性非磁性１成分トナーを用いている。

また、本実施例にて、クリーニング手段４は、感光体ドラム１上のトナーを除去するクリーニングブレード４２と、除去された廃トナーを収容する現像剤収容容器としての廃トナー容器４１とを備えている。

（画像形成装置）
プロセスカートリッジ１０を装着する画像形成装置であるレーザープリンター１００には、図１に示すように、プロセスカートリッジ１０の右方に、本実施例ではレーザースキャナー装置とされる露光手段５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）が配置され、画像情報に対応してレーザー光を照射する。

一方、プロセスカートリッジ１０の左方には感光体ドラム１に対向して、記録材としての記録紙Ｓを担持し搬送するために支持ローラ２１、２２、２３に張設された記録材搬送手段としての搬送ベルト２０が配置されている。また、搬送ベルト２０を挟んで感光体ドラム１と対向した位置に、転写手段としての転写ローラ２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）が設置されている。

上記構成において、図１にて矢印方向に回転する感光体ドラム１が帯電手段２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）によって均一に帯電され、次いで、その表面をレーザースキャナー装置５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）から照射されるレーザー光によって走査露光し、目的の画像情報の静電潜像が形成される。静電潜像は、現像ローラ３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）に印加される現像バイアスなどの作用によって、トナー容器３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）内のトナーＴが付着されてトナー像として可視化される。本実施例で、現像バイアスは直流電圧（ＤＣ）とされる。

なお、本実施例においては、搬送ベルト２０は、記録紙Ｓを静電気力で自分自身に引き付け、上方へ搬送する。搬送途中にある４色のプロセスカートリッジの感光体１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）と対向する位置で転写ローラ２４（２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ）の作用下にそれぞれの色のトナー像を直接記録紙Ｓに転写する。

４色のプロセスカートリッジ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）の感光体ドラム１上のトナー像を転写した後、定着手段２５を通って記録紙Ｓ上に画像を定着させ、本体外部へ排出される。

次に、現像剤量検出装置について説明する。

（現像剤量検出装置）
本実施例では、図１と同様の本実施例の画像形成装置の全体構成を示す図３に示すように、現像剤量検出装置１１０は、電極としてのプレートアンテナＰＡ（ＰＡ１〜ＰＡ９）を備え、プレートアンテナＰＡは、トナー容器３１と廃トナー容器４１との間に、更には、隣接し合うロセスカートリッジ１０、１０間に配置している。

つまり、本実施例にて、詳しくは後述するように、プレートアンテナＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＡ７、ＰＡ９が検知用信号入力部とされ、入力位置変更手段としてのスイッチＢを介して交流電源１１１に接続される。また、プレートアンテナＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６、ＰＡ８が検知用信号出力部とされ、出力位置変更手段としてのスイッチＡを介して検出回路１１３に接続されている。

プレートアンテナＰＡは、全て同一形状で、幅１００ｍｍ、厚み０．２ｍｍの板金を長手全域に設けている。

プロセスカートリッジ１０には上記のプレートアンテナＰＡがカートリッジ１０の装着の邪魔にならないようなスペースを有した形状になっている。

図４を参照して、現像剤量検知方法の原理を簡単に説明する。

図４において、スイッチＡを接点Ａ２に、スイッチＢを接点Ｂ２に切り替えた場合、プレートアンテナＰＡ３とプレートアンテナＰＡ４との間でコンデンサを形成することになる。このとき、プレートアンテナＡ３に、検知用信号発生部としての交流電源１１１から交流バイアス（５０ＫＨｚ、１００Ｖｐｐ）が入力され、プレートアンテナＰＡ３とプレートアンテナＰＡ４との間に誘起される電圧値を測定することによって、プレートアンテナＰＡ３とプレートアンテナＰＡ４間、即ちプロセスカートリッジ１０ｃの廃トナー容器４１ｃ内の静電容量を測定することとなる。

ここで、スイッチＢは接点Ｂ２のまま、スイッチＡを接点Ａ１に切り替えると、プレートアンテナＰＡ２とプレートアンテナＰＡ３の間、即ちプロセスカートリッジ１０ｄのトナー容器３１ｄ内の静電容量を測定することになる。

また、別法として、例えば、スイッチＡは接点Ａ１、スイッチＢは接点Ｂ１にて、プレートアンテナＰＡ２とプレートアンテナＰＡ１の間、即ちプロセスカートリッジ１０ｄの廃トナー容器４１ｄ内の静電容量を測定することができる。ここで、スイッチＡは接点Ａ１のまま、スイッチＢを接点Ｂ２に切り替えると、プレートアンテナＰＡ２とプレートアンテナＰＡ３の間、即ちプロセスカートリッジ１０ｄのトナー容器３１ｄ内の静電容量を測定することができる。

このように、本実施例ではスイッチＡ、Ｂを適宜切り替えることで、全ての現像剤収容容器、即ち、トナー容器３１及び廃トナー容器４１内のトナー量を測定することができる。

次に、現像剤量検知方法を実施するための現像剤量検出装置における検知回路について説明する。

（現像剤量検知回路）
図５に、現像剤量検出装置１１０を構成する検知回路の一実施例を示す。

図５において、検知バイアス印加手段としての検知バイアス電源１１１から所定の交流バイアスを出力すると、そのバイアスは固定の静電容量を有する基準用（リファレンス）コンデンサ１１２と、入力側プレートアンテナＰＡ（ＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＡ７、ＰＡ９）・出力側プレートアンテナＰＡ（ＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６、ＰＡ８）間とにそれぞれ印加される。

比較検出回路１１３では、基準用コンデンサ１１２（静電容量Ｃ１：固定値）の両端に発生する基準値に対して発生する電圧Ｖ１と、入力側プレートアンテナＰＡ・出力側プレートアンテナＰＡ間の静電容量（Ｃ２：トナー残量によって可変）に対して発生する電圧Ｖ２との電圧差から電圧Ｖ３を生成する。

この電圧Ｖ３はＡＤ変換部１１４に入力され、ここで、アナログ電圧Ｖ３をデジタル変換し（以下、この値を「検出値」と呼ぶ。単位は（Ｖ））、その結果を演算・制御部１１５に送り、スイッチＡ、スイッチＢが接続されている接点に応じて演算・制御方法を変えてトナー量を算出する。

（現像剤量検知方法及び制御・演算方法）
トナー量を算出したい現像剤収容容器が複数ある場合、容器の数だけ検知用バイアスや検出回路を持つという方法もあるが、本実施例では検知用バイアス電源１１１と検出回路１１３を共通にし、接続するプレートアンテナ電極ＰＡをスイッチＡ、Ｂによって切り替える方法を用いている。

検知用バイアス１１１と検出回路１１３を共通にした状態で、異なる容器のトナー量を精度良く測定するには、演算・制御方法を測定対象の現像剤収容容器によって変更する必要がある。

図６を参照して、本実施例での演算・制御方法を説明する。

図６（ａ）は、トナー容器３１の換算の考え方を示すグラフ、図６（ｂ）は、トナー容器３１内のトナー量を算出する換算テーブルである。また、図７（ａ）は、廃トナー容器４１の換算の考え方を示すグラフ、図７（ｂ）は、廃トナー容器４１内のトナー量を算出する換算テーブルである。

図６（ａ）のグラフは、４つのトナーカートリッジ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）のトナー容器３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）内のトナー量と検出値の関係を示している。このグラフから分かるように、静電容量の絶対値は異なるが、トナー量に対する検出値の推移はどのカートリッジ１０でも殆ど同じであることが分かる。

従って、本実施例では使用開始時の検出値が殆ど変化しない時の値（図６（ａ）の丸で囲んだ領域）を記憶し、その値を補正値として、補正値からどの程度変化したかという値とトナー量の関係を定義し換算テーブルとした（図６（ｂ））。

この換算テーブルは、例えば、現在の補正値に対して検出値が１．４９Ｖ大きくなった場合、残りのトナー量は６％であることを示している。

一方、廃トナー容器４１は初めトナーが存在せず、印字枚数が増加するに従ってトナーが増えていくのでトナー容器とは寿命の考え方が逆になる。また、容器形状の違いなども考慮し換算テーブルは、トナー容器で使用するものと異なる。

図７（ａ）は、４つの廃トナー容器４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）内のトナー量と検出値の関係を示している。このグラフから分かるように、トナー容器３１の時と同様に、静電容量の絶対値は異なるが、推移は殆ど変わりがない。

このため、本実施例では使用開始から複数回検知している検出値の内、最も大きい値（図７（ａ）の丸で囲んだ領域）を記憶し、その値を補正値として、補正値からどの程度変化したかという値とトナー量の関係を定義し換算テーブルとした（図７（ｂ））。

本実施例では以上の考え方で、トナー量を算出している。

（現像剤量検知方法及び各容器の検出タイミング）
次に、トナー容器３１及び廃トナー容器４１、即ち、現像剤収容容器内のトナー量を測定する詳細なシーケンスを、図８の各容器の検出タイミングを示すフローチャートを用いて説明する。

先ず、電源をＯＮし（Ｓ１０１）、印字信号が来ているか確認する（Ｓ１０２）。

印字信号が来ている場合には、印字動作を行い（Ｓ１０３）、先のステップ（Ｓ１０２）に戻る。印字信号が来ていない場合には、印字動作の停止を確認（Ｓ１０４）した後、スイッチＡ、Ｂの接点を（Ａ１，Ｂ１）、（Ａ１，Ｂ２）、（Ａ２，Ｂ２）、（Ａ２，Ｂ３）、（Ａ３，Ｂ３）、（Ａ３，Ｂ４）、（Ａ４，Ｂ４）、（Ａ４，Ｂ５）の順に切り替える（Ｓ１０５）。

このとき、新しい切り替え位置毎に、トナー量を検出し（Ｓ１０６）、検出結果の記憶・表示を行う（Ｓ１０７）。新しい切り替え位置が接点（Ａ４，Ｂ５）ではない場合（Ｓ１０８にてＮｏの場合）には、次の切り替え位置での検出を準備をするために先のステップ（Ｓ１０２）に戻り、引き続いて、上記諸ステップＳ１０２〜Ｓ１０８を行う。

切り替え位置が接点（Ａ４，Ｂ５）となった場合（Ｓ１０８にてＹｅｓの場合）には、一通りの検知が終了したので次の印字のために待機するか、或いは、終了する（Ｓ１０９）。

以上のシーケンスをまとめると以下のようになる。
（１）本実施例でのトナー量検出は印字動作の停止時に行っている。
（２）８ヶ所の現像剤収容容器（即ち、４つのトナー容器３１と４つの廃トナー容器４１）のトナー量を順に検出している。
（３）１つの現像剤収容容器を検出する度に印字信号の有無を確認し、印字信号が有る場合には一連の検出を一旦停止し、印字が終了した後に次の切り替え位置から検出を再開している。
（４）印字が終了する度に通常の検出（（スイッチＡ，Ｂ）＝接点（Ａ１，Ｂ１）からの検出）をスタートする。
（５）通常の検出が終了するのは（スイッチＡ，Ｂ）＝接点（Ａ４，Ｂ５）の状態で検出が終了した場合である。
（６）接点（Ａ１，Ｂ１）から接点（Ａ４，Ｂ５）を順に検出している最中に次の印字信号が来て検出動作を一旦停止した場合には、印字動作終了後に次の接点位置から検知を再開する。

なお、上記（６）動作は、図８のフローチャートには図示していないが、一連の検出動作の間に印字動作が入った場合には、次の接点位置からスタートして全ての接点位置での検出を行っている。

また、間に印字動作が入らずに、全ての接点位置での検出が終了した場合には、接点位置を初期状態に戻して次の印字を待機する。

（現像剤量検知方法及び検知・制御の詳細）
次に、図８で示したシーケンスの中の、ステップ（Ｓ１０６）における「トナー量検出」及びステップ（Ｓ１０７）における「検出結果の記憶・表示」動作部分を、図９を用いて更に詳しく説明する。

上述のように、図８のステップ（Ｓ１０５）により、スイッチＡ、Ｂの切り替え位置が決まる。

切り替え位置によって、現像剤量が検知されるプロセスカートリッジ１０と、現像剤収容容器（即ち、トナー容器３１、廃トナー容器４１）が決定する。該当するプロセスカートリッジ１０の記憶手段、即ち、メモリＭ（図２参照）から、容器の種類に応じた「最新トナー量」、「補正値」、「換算テーブル」に関する情報を本体へ送る（Ｓ２０１）。

図５に示した検知回路１１０で検出値（Ｖ３）を算出し、その値とカートリッジ１０のメモリＭから本体に送られた「補正値」、「使用テーブル」に関する情報を元にトナー量を算出する（Ｓ２０２）。

続いて、ステップ（Ｓ２０３）において、カートリッジ１０のメモリＭから本体に送られた「最新トナー量」と先のステップ（Ｓ２０２）で得られた算出値を比較し、トナー容器３１の場合には、算出値の方が小さい時、廃トナー容器４１の場合には、算出値の方が大きい時（Ｓ２０３にてＹｅｓの時）、ステップ（Ｓ２０２）で算出された算出値を新しい最新トナー量として上書きし（Ｓ２０４）、図８のステップ（Ｓ１０８）へ進む。上書きする必要がなければ（Ｓ２０３にてＮｏの時）、そのまま図８のステップ（Ｓ１０８）へ進む。

以上のシーケンスをまとめると以下のようになる。
（１）各プロセスカートリッジ１０は、トナー容器側の情報と廃トナー容器側の情報と合わせて２種類のトナー量に関する情報を記憶手段Ｍに有している。
（２）検出しようとしている現像剤収容容器がトナー容器３１か、廃トナー容器４１かでシーケンスが異なる部分が有る。即ち、図９のシーケンスではステップ（Ｓ２０３）における比較の仕方が異なる。

（現像剤量検知方法及び測定時間）
上記現像剤量検地方法における測定時間に関する本実施例の状況をまとめると以下のようになる。
（１）４ｍｓｅｃ．毎に検出し、２５回取得する。２５回の平均値を１ｓｅｃ．の代表値として確定する。
（２）３ｓｅｃ．毎にスイッチＡ、Ｂを切り替え、次の現像剤収容容器の検出を開始する。検知用バイアスは常にＯＮとする。
（３）スイッチ切り替え前後５０ｍｓｅｃ．は値が変動する可能性があるため検出値の算出には使用しない。
（４）間の２秒間で、２つの代表値を確定する。
（５）８つの現像剤収容容器があるため、一連の検出には２４ｓｅｃ．必要となる。

（表示方法）
本実施例では、検出の結果、「最新トナー量」が更新された場合、プリンタの表示部に図１０（ａ）、（ｂ）のような表示を出すことができる。

図１０（ａ）の場合、トナー容器３１内のトナー量と、廃トナー容器４１内の収容可能容量を表示しているが、どちらか一方でも使用不能になればプロセスカートリッジ１０としての寿命を迎える。

従って、トナー容器３１と廃トナー容器４１とが一体になっている本実施例のような構成のプロセスカートリッジ１０では、図１０（ｂ）に示すように、プロセスカートリッジとしての寿命（トナー容器３１内のトナー量と、廃トナー容器４１内の収容可能容量のうち早く寿命を迎える方）を表示している。

以上説明したように、本実施例によれば、現像剤を収容する複数の現像剤収容容器、即ち、トナー容器３１及び廃トナー容器４１内にある現像剤の量を検知する現像剤量検出装置１１０は、少なくとも現像剤を検知するための検知用信号発生部としての交流電源１１１、交流電源１１１に接続されて交流電源１１から検知用信号が入力される検知用信号入力部ＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＡ７、ＰＡ９、検知用信号入力部と協働して検知用信号を出力する検知用信号出力部ＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６、ＰＡ８、出力位置変更手段としてのスイッチＡ、入力位置変更手段としてのスイッチＢ、及び、検知用信号出力部に接続されて検知用信号出力部から検知用信号が入力される検知用信号検出部としての検出回路１１３を備えている。

一態様によると、検知用信号出力部ＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６、ＰＡ８は、異なる検知用信号入力部ＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＡ７、ＰＡ９の間にあり、入力位置変更手段としてのスイッチＢによって検知する検知用信号入力部ＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＡ７、ＰＡ９を変更することで、異なる現像剤収容容器３１、４１内の現像剤量を測定することができる。

また、他の態様によると、検知用信号入力部ＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＡ７、ＰＡ９は、異なる検知用信号出力部ＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６、ＰＡ８の間にあり、出力位置変更手段としてのスイッチＡによって検知する検知用信号出力部ＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６、ＰＡ８を変更することで、異なる現像剤収容容器３１、４１内の現像剤量を測定することができる。

従って、本実施例によれば、４つのプロセスカートリッジ１０のトナー容器３１と廃トナー容器４１にあるトナー量を低コストで精度良く測定することが可能となった。

なお、本実施例と同様な効果が得られる幾つかの他の実施例の構成を以下に示す。

（１）着脱自在なプロセスカートリッジに限らず、画像形成装置に固定された現像装置の現像剤収容容器内の現像剤量を測定する等、複数の現像剤収容容器の現像剤量を測定する構成。

（２）寿命の進行と共に誘電率が変化する現像剤収容部が複数並んでいる構成。

つまり、現像剤収容部の中身が、トナーとキャリアの二成分現像剤の現像剤収容容器や、インクジェットのインクタンクのように、寿命の進行と共に誘電率が変化する現像剤収容部が複数並設された構成に適用し、現像剤量を測定し得る。

（３）電極が入力／出力のいずれも兼ねる構成。

上記実施例の画像形成装置では、現像剤を収容する複数の現像剤収容容器、即ち、トナー容器３１及び廃トナー容器４１内にある現像剤の量を検知する現像剤量検出装置１１０は、図３及び図４に示すように、プレートアンテナＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＡ７、ＰＡ９が検知用信号入力部とされ、入力位置変更手段としてのスイッチＢに接続され、プレートアンテナＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６、ＰＡ８が検知用信号出力部とされ、出力位置変更手段としてのスイッチＡに接続されたが、図１１に示すように、プレートアンテナＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＡ７、ＰＡ９を検知用信号出力部として、出力位置変更手段のスイッチＡを介して検知用信号検出部としての検出回路１１３に接続し、プレートアンテナＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６、ＰＡ８を検知用信号入力部として入力位置変更手段のスイッチＢを介して検知用信号発生部としての交流電源１０４に接続することができる。

この実施例の構成によっても、先の実施例と同様にスイッチＡ、Ｂを作動させることによって、４つのプロセスカートリッジ１０のトナー容器３１と廃トナー容器４１にあるトナー量を低コストで精度良く測定することが可能である。

（４）図１２に示すような、トナー容器が４つ並ぶ構成。

つまり、図１２に示す画像形成装置は、図１を参照して上記実施例１で説明したカラー電子写真画像形成装置１００と同様に、画像形成装置本体１００Ａに、複数の画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを縦方向に並設して有した構成とされるが、図１２に示す画像形成装置は、クリーニング手段４を備えていない、所謂、クリーナレスの構成とされている点でのみ異なる。実施例１の画像形成装置と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。

従って、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄでは、各々、装着部１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）に現像手段としてのカートリッジ１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）が着脱可能に装着され、現像剤量の検出は、先の実施例と同様にスイッチＡ、Ｂを作動させることによって、トナー容器３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）に対して行われ、４つのプロセスカートリッジ１０のトナー容器３１にあるトナー量を低コストで精度良く測定することが可能である。

（５）検知回路或いは検知バイアス印加手段（電源）が複数ある構成。

上記実施例では、検知回路１１３及び検知バイアス電源１１１は、１つづつ設けられたが、必要に応じて、検知回路１１３及び検知バイアス電源１１１を複数設けることもできる。

（６）図１３に示すような、電極の一部をプロセスカートリッジが持つ構成。

つまり、図１３は、上記実施例１における図４と同様に現像剤残量検出のための電極及びスイッチの構成を示し、また、図１４は、上記実施例１における図２と同様にプロセスカートリッジの構成を示す。実施例１のプロセスカートリッジと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。

この実施例では、実施例１における電極、即ち、プレートアンテナＰＡ２、ＰＡ４、ＰＡ６、ＰＡ８が、プロセスカートリッジ１０の、例えばトナー容器３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）に一体に構成されている。

（７）電極がプロセスカートリッジ１０の容器の壁に固定、又は、電極自体が壁になっている構成。

図１３、図１４の実施例にて、プレートアンテナＰＡ１、ＰＡ３、ＰＡ５、ＰＡ７、ＰＡ９もまた、プロセスカートリッジ１０の壁に固定するか、又は、電極自体が壁を形成する構成とすることもできる。

（８）図１５に示すような、単数のプロセスカートリッジのトナー容器と廃トナー容器のトナー量を測定する構成。

つまり、図１５に示すような一つのプロセスカートリッジ１０を備えたレーザービームプリンタのような画像形成装置にて、電極、即ち、プレートアンテナＰＡ１、ＰＡ３が、プロセスカートリッジ１０のトナー容器３１及び廃トナー容器４１に隣接して配置され、又、プレートアンテナＰＡ２がプロセスカートリッジ、例えばトナー容器３１に固定されている。実施例１のプロセスカートリッジと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。

この構成では、実施例１とは異なり、プロセスカートリッジ１０のトナー容器３１及び廃トナー容器４１に隣接して配置されたプレートアンテナＰＡ１、ＰＡ３が検知信号入力部とされ、プロセスカートリッジ１０に固定されたプレートアンテナＰＡが検知用信号出力部とされる。

従って、入力位置変更手段としてのスイッチＢによって検知する検知用信号入力部を変更することで、実施例１と同様にして、現像剤量の検出が、トナー容器３１及び廃トナー容器４１に対して行われる。

（９）２方向に光を発光可能な発光素子５０と、発光素子５０からの光を受光可能な受光素子５１、５２とを図１６に示すように、交互に配置するような構成。

即ち、トナーによって光が遮られずに受光素子５１、５２で受光できる受光量の程度で、トナー量を検知する。つまり、現像剤量検知装置１１０として、実施例１で説明した静電容量を使用せず、光学的に構成することができる。

実施例１で説明したと同様のプロセスカートリッジ１０にて、トナー容器３１と廃トナー容器４１との間に検知用信号入力部としての発光素子５０を配置し、トナー容器３１及び廃トナー容器４１の外側に検知信号出力部としての受光素子５１、５２を配置する。検知用信号発生部としての直流電源１１１にて発光素子５０を発光させ、出力位置変更手段としてのスイッチＡにより、各受光素子５１、５２により検知した受光量によりトナー容器３１及び廃トナー容器４１内の現像剤量の検出を行う。

勿論、トナー容器３１と廃トナー容器４１との間に検知信号出力部としての受光素子を配置し、トナー容器３１及び廃トナー容器４１の外側に検知用信号入力部としての発光素子を配置することも可能である。

上記構成によっても、上記実施例１の画像形成装置にて達成されたと同様の作用効果を得ることができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例である、プロセスカートリッジを装着したレーザビームプリンタの概略構成断面図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの一実施例の断面図である。 図１のレーザビームプリンタにて現像剤量検出装置を説明するレーザビームプリンタの概略構成断面図である。 スイッチ回路の一実施例を示す図である。 本発明に係る現像剤量検出装置の検出回路の一実施例を示す図である。 トナー容器に関するトナー量換算テーブルを説明するための図である。 廃トナー容器に関するトナー量換算テーブルを説明するための図である。 一実施例による印字動作とスイッチ動作との関係を示すシーケンスチャートである。 一実施例による現像剤量検出及び検出結果の記憶・表示の関係を示すシーケンスチャートである。 寿命表示方法の一実施例を示す図である。 図１のレーザビームプリンタにて他の実施例の現像剤量検出装置を説明するレーザビームプリンタの概略構成断面図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例である、プロセスカートリッジを装着したレーザビームプリンタの概略構成断面図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例のレーザビームプリンタにて現像剤量検出装置を説明するレーザビームプリンタの概略構成断面図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの他の実施例の断面図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施例である、プロセスカートリッジを装着したレーザビームプリンタの概略構成断面図である。 本発明に係るプロセスカートリッジの他の実施例の断面図である。

符号の説明

１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ） 感光体ドラム（像担持体）
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ） 帯電ローラ（帯電手段）
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 現像装置（現像手段）
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ） クリーニング装置（クリーニング手段）
３１ トナー容器（現像剤収容容器）
３２ 現像ローラ（現像剤担持体）
４１ 廃トナー容器（現像剤収容容器）
４２ クリーニングブレード
５０ 発光素子（検知信号入力部）
５１、５２ 受光素子（検知信号出力部）
１１０ 現像剤量検出装置
１１１ 検知信号発生部
Ａ 出力位置変更手段
Ｂ 入力位置変更手段
ＰＡ（ＰＡ１〜ＰＡ９） プレートアンテナ電極（検知信号入力、出力部）

Claims (6)

1. 非画像形成時の所定期間に交流バイアスを発生する交流電源と、
   第１、第２の入力電極と、
   前記第１、第２の入力電極の間に配置された出力電極と、
   前記第１の入力電極と前記出力電極の間に配置された第１の現像剤収容容器と、
   前記第２の入力電極と前記出力電極の間に配置された第２の現像剤収容容器と、
   前記交流電源と接続しており、前記所定期間において前記第１、第２の入力電極に順次接続する入力電極選択手段と、
   静電潜像を形成される像担持体と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記第１の現像剤収容容器と前記第２の現像剤収容容器のうち、一方が前記静電潜像を現像するための現像剤を収容し、他方が前記像担持体から回収した現像剤を収容し、
   前記所定期間のうち前記入力電極選択手段が前記第１の入力電極に接続しているときに前記出力電極から出力される電圧に基づいて前記第１の現像剤収容容器の現像剤量を測定し、前記所定期間のうち前記入力電極選択手段が前記第２の入力電極に接続しているときに前記出力電極から出力される電圧（前記入力電極選択手段の接続先が前記第１の入力電極から前記第２の入力電極に切り替えられた直後の所定時間に出力される電圧を除く）に基づいて前記第２の現像剤収容容器の現像剤量を測定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２の現像剤収容容器の現像剤量の測定は、前記所定期間のうち前記入力電極選択手段が第２の入力電極に接続しているときに前記出力電極から出力される電圧（前記第１の入力電極から前記第２の入力電極への前記入力電極選択手段の接続先の切り替え前後の所定時間に出力される電圧を除く）に基づいて行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１の現像剤収容容器の現像剤量の測定中に、画像形成を行うための印字信号が受信された場合に、
   前記第２の現像剤収容容器の現像剤量の測定を、前記画像形成を行った後に行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 非画像形成時の所定期間に交流バイアスを発生する交流電源と、
   第１、第２の出力電極と、
   前記第１、第２の出力電極の間に配置され、前記所定期間に前記交流バイアスを入力される入力電極と、
   前記第１の出力電極と前記入力電極の間に配置された第１の現像剤収容容器と、
   前記第２の出力電極と前記入力電極の間に配置された第２の現像剤収容容器と、
   前記所定期間において前記第１、第２の出力電極に順次接続する出力電極選択手段と、
   静電潜像を形成される像担持体と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記第１の現像剤収容容器と前記第２の現像剤収容容器のうち、一方が前記静電潜像を現像するための現像剤を収容し、他方が前記像担持体から回収した現像剤を収容し、
   前記所定期間のうち前記出力電極選択手段が前記第１の出力電極に接続しているときに前記第１の出力電極から出力される電圧に基づいて前記第１の現像剤収容容器の現像剤量を測定し、前記所定期間のうち前記出力電極選択手段が前記第２の出力電極に接続しているときに前記第２の出力電極から出力される電圧（前記出力電極選択手段の接続先が前記第１の出力電極から前記第２の出力電極に切り替えられた直後の所定時間に出力される電圧を除く）に基づいて前記第２の現像剤収容容器の現像剤量を測定することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記第２の現像剤収容容器の現像剤量の測定は、前記所定期間のうち前記出力電極選択手段が前記第２の出力電極に接続しているときに前記第２の出力電極から出力される電圧（前記第１の出力電極から前記第２の出力電極への前記出力電極選択手段の接続先の切り替え前後の所定時間に出力される電圧を除く）に基づいて行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記第１の現像剤収容容器の現像剤量の測定中に、画像形成を行うための印字信号が受信された場合に、
   前記第２の現像剤収容容器の現像剤量の測定を、前記画像形成を行った後に行うことを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。

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