JP3897504B2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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関する。
【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するため、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設けられている。
【０００６】
従来、現像剤量検出装置としては、現像手段の現像剤容器内に２本の電極棒を有し、２本の電極棒間の静電容量の変化を検知して現像剤量を検知するものがある。
【０００７】
又、特開平５−１００５７１号公報には、２本の電極棒の代わりに、所定の間隔を持って平行に同一面上に配置された２つの平行電極を凹凸形状に互いに組み合わせた現像剤検知電極部材を備え、この現像剤検知電極部材を現像剤容器の下面に設置した現像剤量検出装置を開示している。この装置は、平面状態に設置された平行電極間の静電容量の変化を検知して現像剤残量を検知するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記いずれの現像剤量検出装置も、現像剤容器内の現像剤の有無を検出するものである。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ものであり、現像剤容器内にどの程度の現像剤が残っているかを逐次に検出することはできなかった。
【０００９】
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る。そして、交換時期に合わせて新しいプロセスカートリッジを前もって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。
【００１０】
本発明の目的は、現像剤の残量を逐次に検出する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にある。
【００１１】
本発明の他の目的は、現像室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手段を備え、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のでき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を提供することにある。
【００１４】
【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。
【００１５】
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用いられる現像装置において、
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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように、前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記第一の導電部に印加する電圧を前記電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、
を有することを特徴とする現像装置が提供される。
【００１７】
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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送する現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記第一の導電部に印加する電圧を前記電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する現像装置と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００１９】
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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記第一の導電部に印加する電圧を前記電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する現像装置と、
（ｄ）前記第二の電気接点から伝達された電気信号に基づいて、前記現像装置内に存在する前記現像剤量を検出するための現像剤量検出手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置が提供される。
【００２１】
本発明の第４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）（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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送する現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、
を有する現像装置と、
を有する、前記電子写真画像形成装置の本体の着脱可能なプロセスカートリッジと、
（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）前記第二の電気接点から伝達された電気信号に基づいて、前記現像装置内に存在する前記現像剤量を検出するための現像剤量検出手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置が提供される。
【００３２】
【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。
【００３３】
実施例１
先ず、図１を参照して、本発明に従って構成されるプロセスカートリッジ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。
【００３４】
レーザービームプリンタＡは、ドラム形状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム７を有する。感光体ドラム７は、帯電手段である帯電ローラ８によって帯電され、次いで、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。
【００３５】
つまり、図３をも参照するとよりよく理解されるように、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（マグネット）９ｃを内蔵しており、現像ローラ９ａが回転することによって現像剤は搬送され、現像剤量規制部材としての現像ブレード９ｄにて摩擦帯電電荷が付与されると共に所定厚の現像剤層とされ、感光体ドラム７の現像領域へと供給される。この現像領域へと供給された現像剤は、前記感光体ドラム７上の潜像へと転移され、トナー像を形成する。現像ローラ９ａは、現像バイアス回路に接続されており、通常、交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。
【００３６】
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、感光ドラム７上のトナー像を記録媒体２に転写する。
【００３７】
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、駆動ローラ５ｃ及びヒータ５ａを内蔵した定着ローラ５ｂ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。
【００３８】
記録媒体は、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の電子写真画像形成装置本体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によって判定経路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。
【００３９】
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除去現像剤溜め１０ｂへと集める。
【００４０】
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を保持する現像フレーム（現像枠体）１２とを溶着して一体として現像ユニット（現像装置構成部）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。
【００４１】
このプロセスカートリッジＢは、ユーザーによって電子写真画像形成装置本体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。
【００４２】
本実施例によれば、プロセスカートリッジＢは、現像室９Ａ内の現像剤の消費に従ってその残量を逐次検知することのできる検出手段としての現像剤量検出装置を備えている。
【００４３】
本実施例によれば、現像剤量検出装置は、図３に示すように、現像剤検出部８０を構成する測定電極部材としての第一の導電部（電極）８１及び第二の導電部（電極）８２が現像ローラ９ａに沿って配置される。そして、第一の電極８１又は第二の電極８２のどちらか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。本実施例では、詳しくは後述するように、第一の電極８１に電圧が印加される。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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７のように表せる。
【００４７】
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。
【００４８】
図１１及び図１８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。
【００４９】
更に具体的には、本実施例では、第一の電極８１は、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。
【００５０】
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８（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９及び図１０に示すように、丸棒の導体を用いてもよい。図９は、第一の電極８１を、又、図１０は第二の電極８２を丸棒とした実施例を示す。図９及び図１０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。
【００５１】
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１２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。
【００５２】
次に、図１３〜図１６を用いて、現像室９Ａ内の現像剤の循環について説明する。
【００５３】
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１３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。
【００５４】
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１４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。
【００５５】
図１５に示すように、現像剤が消費され、現像容器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。
【００５６】
ただ、図１５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。
【００５７】
最終的には、現像容器１１Ａ及び現像室９Ａ内の現像剤が消費され、図１６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。
【００５８】
このように、本実施例に従えば、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。
【００５９】
上記実施例によれば、電極８１、８２周辺の構成は、図３及び図１１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。
【００６０】
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。
【００６１】
そこで、図１７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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
そこで、本実施例では、図１８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。
【００６５】
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。
【００６６】
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１９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。
【００６７】
更には、図２０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。
【００６８】
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２１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。
【００６９】
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。
【００７０】
次に、図４〜図６を参照して、第一及び第二の電極８１、８２の電子写真画像像形成装置本体との電気的接点構成の一実施例を説明する。
【００７１】
本実施例にて、第一及び第二の電極８１、８２は、図６に示すように、突起部８１ａ、８２ａを有している。この突起部８１ａ、８２ａは、第一及び第二の電極８１、８２を現像枠体１２に取り付ける際、現像枠体１２に設けられた貫通口１２ａ、１２ｂに挿入される。
【００７２】
現像枠体１２の側部には、現像ローラ９ａを軸受けを介して回転可能に支持するホルダ９０が固着されるが、このホルダ９０には第一及び第二の電気接点９１、９２が取り付けられている。ホルダ９０に設けられた第一及び第二の電気接点９１、９２の一方の接点部９１ａ、９２ａは、ホルダー９０を現像枠体１２の側部に取り付けたとき、第一及び第二の電極８１、８２の上記突起部８１ａ、８２ａとそれぞれ接触し、電気的に接続される。
【００７３】
ホルダ９０の第一及び第二の電気接点９１、９２の他端接点部９１ｂ、９２ｂは、ホルダ９０の外側面に露出して固定配置されており、プロセスカートリッジＢを装置本体１４に装着したとき、装置本体に配置された接点１７、１８（図５）に電気的に接続される。
【００７４】
斯かる構成とすることにより、プロセスカートリッジＢを電子写真画像形成装置本体１４に装着すると、第一の電気接点９１を介して電子写真画像形成装置本体から第一の電極８１に電圧が印加され、そして、電極８１、８２間で生じる静電容量に応じた第二の電極８２に誘起した誘起電圧を第二の電気接点９２を介して画像形成装置本体１４に出力することができる。勿論、第一の電気接点９１を介して電子写真画像形成装置本体１４から第二の電極８２に電圧を印加し、第二の電気接点９２を介して第一の電極８１に誘起した誘起電圧を画像形成装置本体１４に出力することも可能である。
【００７５】
斯かる本実施例の原理を具現化する現像剤量検出装置を図２２を参照して更に説明する。図２２は、画像形成装置における第一及び第二の電極８１、８２を備えた現像剤量検出部８０の接続態様をも示す現像剤量検出回路の一例を示す。
【００７６】
現像剤量に応じて変動する静電容量Ｃａを有する検出部８０は、インピーダンス素子としてその一方の入力側電極、本実施例では第一の電極８１は、第一の電気接点９１を介して現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路１０１に接続され、他方の出力側電極、本実施例では第二の電極８２は、第二の電気接点９２を介して現像剤量検出回路１００の制御回路１０２に接続される。基準容量素子（Ｃｂ）も又、現像バイアス回路１０１に接続されており、バイアス回路１０１を介して印加されるＡＣ（交流）電流Ｉ１を用い、現像剤残量を検出する上での基準電圧Ｖ１を設定する。勿論、現像ローラ９ａには、プロセスカートリッジＢを装置本体１４に装着したとき、装置本体１４に配置された接点１９（図５には図示せず）が、現像ローラ９ａの電気接点９３の接点部９３ａに電気的に接続されることにより、バイアス回路１０１から現像バイアス電圧が印加される。
【００７７】
制御回路１０２は、基準容量素子（Ｃｂ）、即ち、基準インピーダンス素子に印加されるＡＣ電流Ｉ１をボリュームＶＲ１で分流した値であるＡＣ電流Ｉ１’と抵抗Ｒ２で生じる電圧降下分Ｖ２を、抵抗Ｒ３、Ｒ４で設定されたＶ３に加算し、基準電圧Ｖ１を決めている。
【００７８】
従って、現像剤量検出部８０に印加されるＡＣ（交流）電流Ｉ２は、増幅器１０３に入力され、現像剤残量の検出値Ｖ４（Ｖ１−Ｉ２×Ｒ５）として出力される。そして、その出力値を現像剤残量の検出値として利用する。
【００７９】
本実施例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。
【００８０】
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２３及び図２４に示すように表示される。図２３及び図２４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。
【００８１】
また、図２５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。
【００８２】
実施例２
図２６に本発明の他の実施例を示す。本実施例のプロセスカートリッジＢは、現像剤量検出部８０の測定電極部材として、更に、第三の導電部（電極）８３を設けた以外は、実施例１のプロセスカートリッジＢと同じ現像装置構成とされ、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。
【００８３】
勿論、本発明に従って構成される第一及び第二の導電部（電極）８１、８２も又、その構成及び配置、更には、電極８１、８２間における現像剤の循環、電極８１、８２の周辺構成、電極８１、８２の取り付け方法など実施例１と重複する構成及び作用についての説明は省略する。
【００８４】
本実施例の構成の主たる目的は、画像白抜けが発生する間際を正確に検知することである。そのためには、現像剤が最後に消費される箇所の現像剤量を検知すればよい。従って、本実施例では、実施例１にて現像剤の循環に関して説明したように、第二、第三の電極８２、８３と現像ローラ９ａとの間の現像剤量を検知する。
【００８５】
つまり、本実施例の現像剤量検知装置によれば、図２６に示すように、実施例１の場合と同様に、第一の電極８１及び第二の電極８２を設置すると共に、更に、第三の電極８３が現像ローラ９ａに沿って配置される。第三の電極８３は、第二の電極８２より、より現像ローラ９ａに近接した位置に設置される。
【００８６】
上記構成にて、第一の電極８１に電圧を印加することで、第一及び第二の電極８１、８２間に静電容量Ｃａを誘起させ、それと同時に現像ローラ９ａに印加される現像バイアス電圧によって現像ローラ９ａと第三の電極８３間にも静電容量Ｃｃを誘起させる。そして、それらの静電容量Ｃａ、Ｃｃを測定することで、現像剤量を検出する。
【００８７】
本実施例における現像剤量検出回路の一例を図２７に示す。全体回路構成は、現像ローラ９ａに対向して第三の電極８３が配置され、現像ローラ９ａと第三の電極８３間に静電容量Ｃｃが誘起される構成とされる以外は、図２２に図示し説明した実施例１の現像剤検出回路と同様であるので詳しい説明は省略する。
【００８８】
本実施例では、図２７に示すように、第一の電極８１に電圧を印加するために電子写真画像形成装置本体１４の電極１７と電気的に接する接点９１と、現像ローラ９ａに現像バイアス電圧を印加するために装置本体１４の電極１９と接する接点９３と、が設けられる。これらの接点９１、９３を別々に有するため、設計の自由度向上が図れる。
【００８９】
又、第一の電極８１に印加する電圧は、現像バイアス回路１０１からの電圧を印加することにより、電源を増やすことがなく、コストアップを避けることができる。
【００９０】
更に、それらの接点を一部品にすることで接点間で生ずる、浮遊容量を持つことがなく、静電容量を正確に測定することができる。
【００９１】
このように、本実施例においても、第一及び第二の電極８１、８２間では現像室９Ａ内の現像剤の減少に伴って、逐次に現像剤量を検知することができ、現像ローラ９ａと第三の電極８３間では現像剤のエンド（ＥＮＤ）検知を正確に行うことができる。このときの現像剤量とその出力の関係を図２８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に模式的に示す。
【００９２】
又、図２７に示すように、第一及び第二の電極８１、８２によって形成される第一の静電容量素子（Ｃａ）と、現像ローラ９ａと第三の電極８３によって形成される第二の静電容量素子（Ｃｃ）とを並列に接続することにより、画像形成装置本体１４及びプロセスカートリッジＢの接点数を減らすことができ、コストダウンが行える。
【００９３】
更に、電線の配回しをすると、電線間で静電容量を持ち、それによって検知精度を落とすことになる。電線の配回しを少なくすることは、検知精度の向上につながる。従って、図２７に示すように、第二及び第三の電極８２、８３を電気的に接続するのが好ましい。更に好ましくは、図２９に示すように、第二及び第三の電極８２、８３を一体的に形成すれば、配線を最小限に抑えることができ、検知精度を正確に維持することができる。このとき、第三の電極８３は、第二の電極８２に対し屈曲して構成され、上述のように、第三電極８３がより現像ローラ９ａに近接するようにされる。
【００９４】
実施例３
図３０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。
【００９５】
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、２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及び２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、２において行った上記説明を援用する。
【００９６】
勿論、本実施例の現像装置においても、第三の電極８３を同様に設け得ることも当然である。
【００９７】
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。
【００９８】
尚、前述した実施例において、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、現像剤の残量を約３０％〜０％までの全領域にわたって逐次に検出することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、容器内の現像剤の残量が５０％〜０％まで、或いは、４０％〜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。
【００９９】
以上説明したように、本実施例の現像装置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置は、第１の態様によれば、第一の導電部と、第一の導電部との間で静電容量を発生するように設けられた第二の導電部と、第一の導電部に印加する電圧を電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、現像剤の残量を電子写真画像形成装置本体で検出するために、第一の導電部に電圧を印加した際に発生する、第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号を電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する構成とされ、又、第２の態様によれば、第一の導電部と、第一の導電部との間で静電容量を発生するように設けられた第二の導電部と、第一の導電部に印加する電圧を電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、電子写真画像形成装置本体から現像剤担持体に電圧が印加された際に、現像剤担持体との間で静電容量を発生させるための第三の導電部と、現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、第一の導電部に電圧を印加した際に発生する第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、現像剤担持体に電圧を印加した際に発生する現像剤担持体と第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する構成とされるので、現像室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ができ、更に、電極間の静電容量の変化によって現像剤残量を検出するに際して、環境の変化に起因した測定誤差を無くし、検出誤差が少なく、ユーザーの装置使用に際しての利便性を著しく向上することができる。
【０１００】
又、本実施例の現像フレームは、その第１の態様によれば、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、電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像剤担持体装着部と、第一の導電部を装着するための第一の導電部装着部と、第二の導電部を、第一の導電部装着部に装着された第一の導電部との間で静電容量を発生するように装着するための第二の導電部装着部と、を有する構成である。又、第２の態様によると、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、電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像剤担持体を装着するための現像剤担持体装着部と、第一の導電部を装着するための第一の導電部装着部と、第二の導電部を、第一の導電部装着部に装着された第一の導電部との間で静電容量を発生するように装着するための第二の導電部装着部と、第三の導電部を、現像剤担持体装着部に装着された現像剤担持体と対向して装着するための第三の導電部装着部と、を有する構成である。従って、上記プロセスカートリッジ及び現像装置を効率よく実現し、しかも現像室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手段などを好適に取り付けることが可能である。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、配線を最小限に抑えることができ、検知精度を正確に維持して、現像室内の現像剤の残量を逐次に正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子写真画像形成装置の一実施例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電極接続構造の一実施例を説明するための現像フレーム側部の分解斜視図である。
【図７】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８】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】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１１】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１２】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１７】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１８】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２２】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２３】現像剤量表示の一実施例を示す図である。
【図２４】現像剤量表示の他の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】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】本発明に従った現像剤量検出原理を説明するためのグラフである。
【図２９】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３０】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。
【符号の説明】
１ 光学手段
２ 記録媒体
３ 搬送手段
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 現像室
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
１１ 現像剤枠体
１１Ａ 現像剤容器
１２ 現像枠体（現像フレーム）
１３ クリーニング枠体
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（導電部）
８２ 第二の電極（導電部）
８３ 第三の電極（導電部）
９１ 第一の電気接点
９２ 第二の電気接点
１００ 現像剤量検出回路
１０１ 現像バイアス回路
１０２ 制御回路
１０３ 増幅回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、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関する。
【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するため、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設けられている。
【０００６】
従来、現像剤量検出装置としては、現像手段の現像剤容器内に２本の電極棒を有し、２本の電極棒間の静電容量の変化を検知して現像剤量を検知するものがある。
【０００７】
又、特開平５−１００５７１号公報には、２本の電極棒の代わりに、所定の間隔を持って平行に同一面上に配置された２つの平行電極を凹凸形状に互いに組み合わせた現像剤検知電極部材を備え、この現像剤検知電極部材を現像剤容器の下面に設置した現像剤量検出装置を開示している。この装置は、平面状態に設置された平行電極間の静電容量の変化を検知して現像剤残量を検知するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記いずれの現像剤量検出装置も、現像剤容器内の現像剤の有無を検出するものである。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ものであり、現像剤容器内にどの程度の現像剤が残っているかを逐次に検出することはできなかった。
【０００９】
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る。そして、交換時期に合わせて新しいプロセスカートリッジを前もって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。
【００１０】
本発明の目的は、現像剤の残量を逐次に検出する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にある。
【００１１】
本発明の他の目的は、現像室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手段を備え、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のでき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を提供することにある。
【００１４】
【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。
【００１５】
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用いられる現像装置において、
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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように、前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記第一の導電部に印加する電圧を前記電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、
を有することを特徴とする現像装置が提供される。
【００１７】
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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送する現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記第一の導電部に印加する電圧を前記電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する現像装置と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００１９】
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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記第一の導電部に印加する電圧を前記電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する現像装置と、
（ｄ）前記第二の電気接点から伝達された電気信号に基づいて、前記現像装置内に存在する前記現像剤量を検出するための現像剤量検出手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置が提供される。
【００２１】
本発明の第４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）（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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送する現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、
を有する現像装置と、
を有する、前記電子写真画像形成装置の本体の着脱可能なプロセスカートリッジと、
（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）前記第二の電気接点から伝達された電気信号に基づいて、前記現像装置内に存在する前記現像剤量を検出するための現像剤量検出手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置が提供される。
【００３２】
【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。
【００３３】
実施例１
先ず、図１を参照して、本発明に従って構成されるプロセスカートリッジ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。
【００３４】
レーザービームプリンタＡは、ドラム形状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム７を有する。感光体ドラム７は、帯電手段である帯電ローラ８によって帯電され、次いで、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。
【００３５】
つまり、図３をも参照するとよりよく理解されるように、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（マグネット）９ｃを内蔵しており、現像ローラ９ａが回転することによって現像剤は搬送され、現像剤量規制部材としての現像ブレード９ｄにて摩擦帯電電荷が付与されると共に所定厚の現像剤層とされ、感光体ドラム７の現像領域へと供給される。この現像領域へと供給された現像剤は、前記感光体ドラム７上の潜像へと転移され、トナー像を形成する。現像ローラ９ａは、現像バイアス回路に接続されており、通常、交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。
【００３６】
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、感光ドラム７上のトナー像を記録媒体２に転写する。
【００３７】
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、駆動ローラ５ｃ及びヒータ５ａを内蔵した定着ローラ５ｂ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。
【００３８】
記録媒体は、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の電子写真画像形成装置本体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によって判定経路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。
【００３９】
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除去現像剤溜め１０ｂへと集める。
【００４０】
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を保持する現像フレーム（現像枠体）１２とを溶着して一体として現像ユニット（現像装置構成部）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。
【００４１】
このプロセスカートリッジＢは、ユーザーによって電子写真画像形成装置本体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。
【００４２】
本実施例によれば、プロセスカートリッジＢは、現像室９Ａ内の現像剤の消費に従ってその残量を逐次検知することのできる検出手段としての現像剤量検出装置を備えている。
【００４３】
本実施例によれば、現像剤量検出装置は、図３に示すように、現像剤検出部８０を構成する測定電極部材としての第一の導電部（電極）８１及び第二の導電部（電極）８２が現像ローラ９ａに沿って配置される。そして、第一の電極８１又は第二の電極８２のどちらか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。本実施例では、詳しくは後述するように、第一の電極８１に電圧が印加される。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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７のように表せる。
【００４７】
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。
【００４８】
図１１及び図１８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。
【００４９】
更に具体的には、本実施例では、第一の電極８１は、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。
【００５０】
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８（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９及び図１０に示すように、丸棒の導体を用いてもよい。図９は、第一の電極８１を、又、図１０は第二の電極８２を丸棒とした実施例を示す。図９及び図１０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。
【００５１】
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１２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。
【００５２】
次に、図１３〜図１６を用いて、現像室９Ａ内の現像剤の循環について説明する。
【００５３】
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１３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。
【００５４】
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１４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。
【００５５】
図１５に示すように、現像剤が消費され、現像容器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。
【００５６】
ただ、図１５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。
【００５７】
最終的には、現像容器１１Ａ及び現像室９Ａ内の現像剤が消費され、図１６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。
【００５８】
このように、本実施例に従えば、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。
【００５９】
上記実施例によれば、電極８１、８２周辺の構成は、図３及び図１１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。
【００６０】
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。
【００６１】
そこで、図１７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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
そこで、本実施例では、図１８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。
【００６５】
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。
【００６６】
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１９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。
【００６７】
更には、図２０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。
【００６８】
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２１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。
【００６９】
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。
【００７０】
次に、図４〜図６を参照して、第一及び第二の電極８１、８２の電子写真画像像形成装置本体との電気的接点構成の一実施例を説明する。
【００７１】
本実施例にて、第一及び第二の電極８１、８２は、図６に示すように、突起部８１ａ、８２ａを有している。この突起部８１ａ、８２ａは、第一及び第二の電極８１、８２を現像枠体１２に取り付ける際、現像枠体１２に設けられた貫通口１２ａ、１２ｂに挿入される。
【００７２】
現像枠体１２の側部には、現像ローラ９ａを軸受けを介して回転可能に支持するホルダ９０が固着されるが、このホルダ９０には第一及び第二の電気接点９１、９２が取り付けられている。ホルダ９０に設けられた第一及び第二の電気接点９１、９２の一方の接点部９１ａ、９２ａは、ホルダー９０を現像枠体１２の側部に取り付けたとき、第一及び第二の電極８１、８２の上記突起部８１ａ、８２ａとそれぞれ接触し、電気的に接続される。
【００７３】
ホルダ９０の第一及び第二の電気接点９１、９２の他端接点部９１ｂ、９２ｂは、ホルダ９０の外側面に露出して固定配置されており、プロセスカートリッジＢを装置本体１４に装着したとき、装置本体に配置された接点１７、１８（図５）に電気的に接続される。
【００７４】
斯かる構成とすることにより、プロセスカートリッジＢを電子写真画像形成装置本体１４に装着すると、第一の電気接点９１を介して電子写真画像形成装置本体から第一の電極８１に電圧が印加され、そして、電極８１、８２間で生じる静電容量に応じた第二の電極８２に誘起した誘起電圧を第二の電気接点９２を介して画像形成装置本体１４に出力することができる。勿論、第一の電気接点９１を介して電子写真画像形成装置本体１４から第二の電極８２に電圧を印加し、第二の電気接点９２を介して第一の電極８１に誘起した誘起電圧を画像形成装置本体１４に出力することも可能である。
【００７５】
斯かる本実施例の原理を具現化する現像剤量検出装置を図２２を参照して更に説明する。図２２は、画像形成装置における第一及び第二の電極８１、８２を備えた現像剤量検出部８０の接続態様をも示す現像剤量検出回路の一例を示す。
【００７６】
現像剤量に応じて変動する静電容量Ｃａを有する検出部８０は、インピーダンス素子としてその一方の入力側電極、本実施例では第一の電極８１は、第一の電気接点９１を介して現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路１０１に接続され、他方の出力側電極、本実施例では第二の電極８２は、第二の電気接点９２を介して現像剤量検出回路１００の制御回路１０２に接続される。基準容量素子（Ｃｂ）も又、現像バイアス回路１０１に接続されており、バイアス回路１０１を介して印加されるＡＣ（交流）電流Ｉ１を用い、現像剤残量を検出する上での基準電圧Ｖ１を設定する。勿論、現像ローラ９ａには、プロセスカートリッジＢを装置本体１４に装着したとき、装置本体１４に配置された接点１９（図５には図示せず）が、現像ローラ９ａの電気接点９３の接点部９３ａに電気的に接続されることにより、バイアス回路１０１から現像バイアス電圧が印加される。
【００７７】
制御回路１０２は、基準容量素子（Ｃｂ）、即ち、基準インピーダンス素子に印加されるＡＣ電流Ｉ１をボリュームＶＲ１で分流した値であるＡＣ電流Ｉ１’と抵抗Ｒ２で生じる電圧降下分Ｖ２を、抵抗Ｒ３、Ｒ４で設定されたＶ３に加算し、基準電圧Ｖ１を決めている。
【００７８】
従って、現像剤量検出部８０に印加されるＡＣ（交流）電流Ｉ２は、増幅器１０３に入力され、現像剤残量の検出値Ｖ４（Ｖ１−Ｉ２×Ｒ５）として出力される。そして、その出力値を現像剤残量の検出値として利用する。
【００７９】
本実施例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。
【００８０】
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２３及び図２４に示すように表示される。図２３及び図２４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。
【００８１】
また、図２５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。
【００８２】
実施例２
図２６に本発明の他の実施例を示す。本実施例のプロセスカートリッジＢは、現像剤量検出部８０の測定電極部材として、更に、第三の導電部（電極）８３を設けた以外は、実施例１のプロセスカートリッジＢと同じ現像装置構成とされ、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。
【００８３】
勿論、本発明に従って構成される第一及び第二の導電部（電極）８１、８２も又、その構成及び配置、更には、電極８１、８２間における現像剤の循環、電極８１、８２の周辺構成、電極８１、８２の取り付け方法など実施例１と重複する構成及び作用についての説明は省略する。
【００８４】
本実施例の構成の主たる目的は、画像白抜けが発生する間際を正確に検知することである。そのためには、現像剤が最後に消費される箇所の現像剤量を検知すればよい。従って、本実施例では、実施例１にて現像剤の循環に関して説明したように、第二、第三の電極８２、８３と現像ローラ９ａとの間の現像剤量を検知する。
【００８５】
つまり、本実施例の現像剤量検知装置によれば、図２６に示すように、実施例１の場合と同様に、第一の電極８１及び第二の電極８２を設置すると共に、更に、第三の電極８３が現像ローラ９ａに沿って配置される。第三の電極８３は、第二の電極８２より、より現像ローラ９ａに近接した位置に設置される。
【００８６】
上記構成にて、第一の電極８１に電圧を印加することで、第一及び第二の電極８１、８２間に静電容量Ｃａを誘起させ、それと同時に現像ローラ９ａに印加される現像バイアス電圧によって現像ローラ９ａと第三の電極８３間にも静電容量Ｃｃを誘起させる。そして、それらの静電容量Ｃａ、Ｃｃを測定することで、現像剤量を検出する。
【００８７】
本実施例における現像剤量検出回路の一例を図２７に示す。全体回路構成は、現像ローラ９ａに対向して第三の電極８３が配置され、現像ローラ９ａと第三の電極８３間に静電容量Ｃｃが誘起される構成とされる以外は、図２２に図示し説明した実施例１の現像剤検出回路と同様であるので詳しい説明は省略する。
【００８８】
本実施例では、図２７に示すように、第一の電極８１に電圧を印加するために電子写真画像形成装置本体１４の電極１７と電気的に接する接点９１と、現像ローラ９ａに現像バイアス電圧を印加するために装置本体１４の電極１９と接する接点９３と、が設けられる。これらの接点９１、９３を別々に有するため、設計の自由度向上が図れる。
【００８９】
又、第一の電極８１に印加する電圧は、現像バイアス回路１０１からの電圧を印加することにより、電源を増やすことがなく、コストアップを避けることができる。
【００９０】
更に、それらの接点を一部品にすることで接点間で生ずる、浮遊容量を持つことがなく、静電容量を正確に測定することができる。
【００９１】
このように、本実施例においても、第一及び第二の電極８１、８２間では現像室９Ａ内の現像剤の減少に伴って、逐次に現像剤量を検知することができ、現像ローラ９ａと第三の電極８３間では現像剤のエンド（ＥＮＤ）検知を正確に行うことができる。このときの現像剤量とその出力の関係を図２８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に模式的に示す。
【００９２】
又、図２７に示すように、第一及び第二の電極８１、８２によって形成される第一の静電容量素子（Ｃａ）と、現像ローラ９ａと第三の電極８３によって形成される第二の静電容量素子（Ｃｃ）とを並列に接続することにより、画像形成装置本体１４及びプロセスカートリッジＢの接点数を減らすことができ、コストダウンが行える。
【００９３】
更に、電線の配回しをすると、電線間で静電容量を持ち、それによって検知精度を落とすことになる。電線の配回しを少なくすることは、検知精度の向上につながる。従って、図２７に示すように、第二及び第三の電極８２、８３を電気的に接続するのが好ましい。更に好ましくは、図２９に示すように、第二及び第三の電極８２、８３を一体的に形成すれば、配線を最小限に抑えることができ、検知精度を正確に維持することができる。このとき、第三の電極８３は、第二の電極８２に対し屈曲して構成され、上述のように、第三電極８３がより現像ローラ９ａに近接するようにされる。
【００９４】
実施例３
図３０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。
【００９５】
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、２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及び２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、２において行った上記説明を援用する。
【００９６】
勿論、本実施例の現像装置においても、第三の電極８３を同様に設け得ることも当然である。
【００９７】
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。
【００９８】
尚、前述した実施例において、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、現像剤の残量を約３０％〜０％までの全領域にわたって逐次に検出することができる。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、容器内の現像剤の残量が５０％〜０％まで、或いは、４０％〜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。
【００９９】
以上説明したように、本実施例の現像装置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置は、第１の態様によれば、第一の導電部と、第一の導電部との間で静電容量を発生するように設けられた第二の導電部と、第一の導電部に印加する電圧を電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、現像剤の残量を電子写真画像形成装置本体で検出するために、第一の導電部に電圧を印加した際に発生する、第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号を電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する構成とされ、又、第２の態様によれば、第一の導電部と、第一の導電部との間で静電容量を発生するように設けられた第二の導電部と、第一の導電部に印加する電圧を電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、電子写真画像形成装置本体から現像剤担持体に電圧が印加された際に、現像剤担持体との間で静電容量を発生させるための第三の導電部と、現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、第一の導電部に電圧を印加した際に発生する第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、現像剤担持体に電圧を印加した際に発生する現像剤担持体と第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する構成とされるので、現像室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ができ、更に、電極間の静電容量の変化によって現像剤残量を検出するに際して、環境の変化に起因した測定誤差を無くし、検出誤差が少なく、ユーザーの装置使用に際しての利便性を著しく向上することができる。
【０１００】
又、本実施例の現像フレームは、その第１の態様によれば、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、電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像剤担持体装着部と、第一の導電部を装着するための第一の導電部装着部と、第二の導電部を、第一の導電部装着部に装着された第一の導電部との間で静電容量を発生するように装着するための第二の導電部装着部と、を有する構成である。又、第２の態様によると、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、電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像剤担持体を装着するための現像剤担持体装着部と、第一の導電部を装着するための第一の導電部装着部と、第二の導電部を、第一の導電部装着部に装着された第一の導電部との間で静電容量を発生するように装着するための第二の導電部装着部と、第三の導電部を、現像剤担持体装着部に装着された現像剤担持体と対向して装着するための第三の導電部装着部と、を有する構成である。従って、上記プロセスカートリッジ及び現像装置を効率よく実現し、しかも現像室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手段などを好適に取り付けることが可能である。
【０１０１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、配線を最小限に抑えることができ、検知精度を正確に維持して、現像室内の現像剤の残量を逐次に正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子写真画像形成装置の一実施例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電極接続構造の一実施例を説明するための現像フレーム側部の分解斜視図である。
【図７】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８】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】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１１】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１２】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１７】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１８】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２２】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２３】現像剤量表示の一実施例を示す図である。
【図２４】現像剤量表示の他の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】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】本発明に従った現像剤量検出原理を説明するためのグラフである。
【図２９】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３０】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。
【符号の説明】
１ 光学手段
２ 記録媒体
３ 搬送手段
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 現像室
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
１１ 現像剤枠体
１１Ａ 現像剤容器
１２ 現像枠体（現像フレーム）
１３ クリーニング枠体
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（導電部）
８２ 第二の電極（導電部）
８３ 第三の電極（導電部）
９１ 第一の電気接点
９２ 第二の電気接点
１００ 現像剤量検出回路
１０１ 現像バイアス回路
１０２ 制御回路
１０３ 増幅回路
Claims (6)
- 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用いられる現像装置において、
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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように、前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記第一の導電部に印加する電圧を前記電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、
を有することを特徴とする現像装置。 - 前記第三の導電部は、前記現像ローラと対向して配置されていることを特徴とする請求項１の現像装置。
- 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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送する現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記第一の導電部に印加する電圧を前記電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する現像装置と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 - 前記第三の導電部は、前記現像ローラと対向して配置されていることを特徴とする請求項３のプロセスカートリッジ。
- 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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送するための現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記第一の導電部に印加する電圧を前記電子写真画像形成装置本体から受けるための第一の電気接点と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、を有する現像装置と、
（ｄ）前記第二の電気接点から伝達された電気信号に基づいて、前記現像装置内に存在する前記現像剤量を検出するための現像剤量検出手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。 - 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、前記電子写真感光体へ現像剤を搬送する現像ローラと、
前記現像ローラで用いられる前記現像剤を収容する現像剤収容部と、
前記現像ローラを備えた現像室であって、前記現像剤収容部から前記現像剤が搬送される現像室と、
前記現像室に設けられた第一の導電部と、
前記第一の導電部との間で静電容量を発生するように前記現像室に設けられた、前記現像ローラの長手方向に沿って延在した細長形状の第二の導電部と、
前記電子写真画像形成装置本体から前記現像ローラに電圧が印加された際に、前記現像ローラとの間で静電容量を発生させるための、前記現像室に設けられた第三の導電部であって、前記第二の導電部から屈曲して前記現像ローラの長手方向に沿って、前記第一の導電部及び前記第二の導電部よりも前記現像ローラの近くに配置された配置された、前記第二の導電部と一体に構成された第三の導電部と、
現像剤の残量を前記電子写真画像形成装置本体で検出するために、前記第一の導電部に電圧を印加した際に発生する前記第一の導電部と第二の導電部間の静電容量に応じた電気信号と、前記現像ローラに電圧を印加した際に発生する前記現像ローラと第三の導電部間の静電容量に応じた電気信号とを合成した電気信号を前記電子写真画像形成装置本体に伝達するための第二の電気接点と、
を有する現像装置と、
を有する、前記電子写真画像形成装置の本体の着脱可能なプロセスカートリッジと、
（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）前記第二の電気接点から伝達された電気信号に基づいて、前記現像装置内に存在する前記現像剤量を検出するための現像剤量検出手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
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