(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の電子写真画像形成装置本体と、前記第一の電子写真画像形成装置本体とは機能が異なる第二の電子写真画像形成装置本体とに着脱可能なプロセスカートリッジであって、
（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の現像ローラと、
（ｃ）前記現像ローラによって、前記静電潜像を現像するために用いられる現像剤を収納する現像剤収納部と、
（ｄ）前記現像ローラの長手方向に沿って配置されており、一端がカートリッジフレームから露出している第一の導電性部材と、ここで、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記一端は前記第一の電子写真画像形成装置本体に設けられた第一本体接点と電気的に接続する、そして、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着されたことを報知するための電気信号を発生する、また、前記プロセスカートリッジが前記第二の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記一端は前記第二の電子写真画像形成装置本体の内部とは電気的に接続しない、
（ｅ）前記現像ローラの長手方向に沿って配置されており、前記カートリッジフレームから露出しているカートリッジ電気接点と電気的に接続している第二の導電性部材と、ここで、前記プロセスカートリッジが前記第二の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記カートリッジ電気接点は前記第二の電子写真画像形成装置本体に設けられた第二本体接点と電気的に接続する、そして、前記現像剤の残量を前記第二の電子写真画像形成装置本体が逐次に検出するための電気信号を発生する、また、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記カートリッジ電気接点は前記第一の電子写真画像形成装置本体の内部とは電気的に接続しない、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２】
前記第一の導電性部材が発生する前記電気信号は、前記第一の導電性部材と前記現像ローラとの間で生じた静電容量に応じた電気信号であることを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３】
更に、前記第一の導電性部材は、前記現像剤の残量が所定の残量に達したことを前記第一の電子写真画像形成装置本体が検出するための電気信号を発生することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項４】
前記第二の導電性部材が発生する前記電気信号は、前記第二の導電性部材と前記現像ローラとの間で生じた静電容量に応じた電気信号であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項５】
前記第一の導電性部材の第一本体接点と接続する一端と、
前記第二の導電性部材と接続されているカートリッジ電気接点とは、
互いにカートリッジの異なる面に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のプロセスカートリッジ。
【請求項６】
前記プロセスカートリッジが前記第一又は第二の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、
前記一端は、カートリッジ下面に位置するように、
前記カートリッジ電気接点は、カートリッジ側面に位置するように配置されていることを特徴とする請求項５に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項７】
プロセスカートリッジを用いて、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成システムにおいて、
電子写真感光体と、
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の現像ローラと、
前記現像ローラによって、前記静電潜像を現像するために用いられる現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像ローラの長手方向に沿って配置されており、一端がカートリッジフレームから露出している第一の導電性部材と、ここで、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記一端は前記第一の電子写真画像形成装置本体に設けられた第一本体接点と電気的に接続する、そして、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着されたことを報知するための電気信号を発生する、また、前記プロセスカートリッジが前記第二の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記一端は前記第二の電子写真画像形成装置本体の内部とは電気的に接続しない、
前記現像ローラの長手方向に沿って配置されており、前記カートリッジフレームから露出しているカートリッジ電気接点と電気的に接続している第二の導電性部材と、ここで、前記プロセスカートリッジが前記第二の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記カートリッジ電気接点は前記第二の電子写真画像形成装置本体に設けられた第二本体接点と電気的に接続する、そして、前記現像剤の残量を前記第二の電子写真画像形成装置本体が逐次に検出するための電気信号を発生する、また、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記カートリッジ電気接点は前記第一の電子写真画像形成装置本体の内部とは電気的に接続しない、
を有するプロセスカートリッジを前記第一の電子写真画像形成装置と、前記第二の電子写真画像形成装置とに選択的に装着して、前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする電子写真画像形成システム。
【請求項８】
前記第一の導電性部材が発生する前記電気信号は、前記第一の導電性部材と前記現像ローラとの間で生じた静電容量に応じた電気信号であることを特徴とする請求項７に記載の電子写真画像形成システム。
【請求項９】
更に、前記第一の導電性部材は、前記現像剤の残量が所定の残量に達したことを前記第一の電子写真画像形成装置本体が検出するための電気信号を発生することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電子写真画像形成システム。
【請求項１０】
前記第二の導電性部材が発生する前記電気信号は、前記第二の導電性部材と前記現像ローラとの間で生じた静電容量に応じた電気信号であることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１つに記載の電子写真画像形成システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ及び電子写真画像形成システムに関し、特に、機能が異なる少なくとも２種類の電子写真画像形成装置に着脱可能なプロセスカートリッジ、及び、そのプロセスカートリッジを用いた電子写真画像形成システムに関する。
【０００２】
ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。
【０００３】
また、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体ドラム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。および、帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも１つと電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体ドラムとを一体的にカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。
【０００４】
【従来の技術】
電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体およ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。そのため、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】
また、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、上述のようにユーザー自身がプロセスカートリッジを交換するため、現像剤（例えば、トナー）が消費された場合にユーザーに報知するための現像剤量検出手段が設けられているものが多い。この現像剤量検出手段としては、プロセスカートリッジ内に配置した複数の電極間の静電容量の変化を検出して、現像剤量を検出する方式がある。
【０００６】
これらの電極の構成としては、現像剤担持体と所定の間隔をおいて電極棒を配置し、現像剤担持体との間の静電容量を検出する電極棒検出型や、現像剤が進入可能な位置に複数の対向する電極板を配置して、電極板間の静電容量を検出する電極板検出型がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した電極棒検出型や電極板検出型の現像剤量検出手段は、一般的に、画像形成装置本体の形態に合わせてプロセスカートリッジが二者択一的に備えるものである。そのため、電極棒検出型の現像剤量検出手段を備えたプロセスカートリッジは、電極棒検出型用の画像形成装置にしか装着することができず、また、電極板検出型の現像剤量検出手段を備えたプロセスカートリッジは、電極板検出型用の画像形成装置にしか装着することができなかった。
【０００８】
本出願に係る発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、電極棒検出型用の画像形成装置に対しても、電極板検出型用の画像形成装置に対しても着脱可能なプロセスカートリッジ、及び、そのプロセスカートリッジを用いた電子写真画像形成システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
主要な本発明を請求項の番号に対応する番号を付して示せば以下の通りである。
【００１０】
本出願に係る第１の発明は、第一の電子写真画像形成装置本体と、前記第一の電子写真画像形成装置本体とは機能が異なる第二の電子写真画像形成装置本体とに着脱可能なプロセスカートリッジであって、（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の現像ローラと、（ｃ）前記現像ローラによって、前記静電潜像を現像するために用いられる現像剤を収納する現像剤収納部と、（ｄ）前記現像ローラの長手方向に沿って配置されており、一端がカートリッジフレームから露出している第一の導電性部材と、ここで、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記一端は前記第一の電子写真画像形成装置本体に設けられた第一本体接点と電気的に接続する、そして、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着されたことを報知するための電気信号を発生する、また、前記プロセスカートリッジが前記第二の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記一端は前記第二の電子写真画像形成装置本体の内部とは電気的に接続しない、（ｅ）前記現像ローラの長手方向に沿って配置されており、前記カートリッジフレームから露出しているカートリッジ電気接点と電気的に接続している第二の導電性部材と、ここで、前記プロセスカートリッジが前記第二の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記カートリッジ電気接点は前記第二の電子写真画像形成装置本体に設けられた第二本体接点と電気的に接続する、そして、前記現像剤の残量を前記第二の電子写真画像形成装置本体が逐次に検出するための電気信号を発生する、また、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記カートリッジ電気接点は前記第一の電子写真画像形成装置本体の内部とは電気的に接続しない、を有することを特徴とするプロセスカートリッジである。
【００１１】
また、本出願に係る第７の発明は、プロセスカートリッジを用いて、記録媒体に画像を形成するための電子写真画像形成システムにおいて、電子写真感光体と、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の現像ローラと、前記現像ローラによって、前記静電潜像を現像するために用いられる現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像ローラの長手方向に沿って配置されており、一端がカートリッジフレームから露出している第一の導電性部材と、ここで、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記一端は前記第一の電子写真画像形成装置本体に設けられた第一本体接点と電気的に接続する、そして、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着されたことを報知するための電気信号を発生する、また、前記プロセスカートリッジが前記第二の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記一端は前記第二の電子写真画像形成装置本体の内部とは電気的に接続しない、前記現像ローラの長手方向に沿って配置されており、前記カートリッジフレームから露出しているカートリッジ電気接点と電気的に接続している第二の導電性部材と、ここで、前記プロセスカートリッジが前記第二の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記カートリッジ電気接点は前記第二の電子写真画像形成装置本体に設けられた第二本体接点と電気的に接続する、そして、前記現像剤の残量を前記第二の電子写真画像形成装置本体が逐次に検出するための電気信号を発生する、また、前記プロセスカートリッジが前記第一の電子写真画像形成装置本体に装着された際に、前記カートリッジ電気接点は前記第一の電子写真画像形成装置本体の内部とは電気的に接続しない、を有するプロセスカートリッジを前記第一の電子写真画像形成装置と、前記第二の電子写真画像形成装置とに選択的に装着して、前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする電子写真画像形成システムである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態に係るプロセスカートリッジおよびこれを用いる電子写真画像形成装置について説明する。なお、以下本願において、画像形成装置Ａとは電極棒検出型用の電子写真画像形成装置をいい、画像形成装置Ａ′とは電極板検出型用の電子写真画像形成装置をいう。
【００１３】
〔画像形成装置及びプロセスカートリッジの説明〕
まず、電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置と称す）の全体構成の一例について、図１を参照して説明する。図１は、本発明のプロセスカートリッジＢが装着されている状態の画像形成装置Ａ′の縦断面を示す概略図である。
【００１４】
像担持体の一形態であるドラム形状の電子写真感光体（以下、感光体ドラム７と称す）は、画像形成装置Ａ′内のプロセスカートリッジＢに装設されている。この感光体ドラム７は図示矢印方向に回転し、帯電手段である帯電ローラ８によって帯電される。ついで、レーザーダイオード、ポリゴンミラー、レンズ、反射ミラーを有した光学手段１から画像情報に応じたレーザー光を感光体ドラム７に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１０によって現像され、可視像であるトナー像とされる。
【００１５】
現像手段１０は、感光体ドラム７に現像剤（トナー）を送り出す現像剤担持体である現像ローラ１２と、現像ローラ１２の表面に付着する現像剤の量を規制するための規制部材である現像ブレード１８とからなる。また、現像ローラ１２及び現像ブレード１８と、それらを保持する現像枠体１３と、現像剤を収納したトナー容器１１（現像剤枠体ともいう）を結合して、現像装置である現像ユニット２０を構成している。
【００１６】
現像ローラ１２は、その外表面が略円筒状をなし現像枠体１３に回転可能に支持され、内部には固定磁石１７を内蔵している。また、現像ブレード１８は、現像ローラ１２と適当な間隔をとって、現像ローラ１２とほぼ平行に配設されている。そして、トナー容器１１は、現像剤であるトナーを収納するトナー収納部１４を形成し、トナー収納部１４内のトナーを送り出すトナー送り部材１５を備えている。トナー送り部材１５は、柔軟性と弾性とを備えたプラスチックシートを有する。トナー容器１１は、トナー収納部１４を構成し、現像枠体１３に固着され、トナー収納部１４内のトナーを現像枠体１３に供給している。
【００１７】
現像枠体１３は現像室１３ａを有しており、現像室１３ａに隣接するトナー収納部１４内のトナーは、トナー送り部材１５の回転によって現像室１３ａへと送り出される。現像枠体１３は、現像ローラ１２の近傍に回動自在なトナー攪拌部材１６を備えており、トナー収納部１４から送り出された現像室１３ａ内のトナーを、トナー攪拌部材１６の回動によって循環させる。また、トナーは磁性を有しており、現像ローラ１２は固定磁石１７を内蔵しているため、現像ローラ１２上にはトナーが付着する。
【００１８】
そして、現像ローラ１２を回転することによってトナーは搬送され、現像ブレード１８によって摩擦帯電電荷が付与されるとともに所定厚のトナー層が現像ローラ１２上に形成され、このトナーが感光体ドラム７の現像領域へと搬送される。この現像領域へと供給されたトナーは、感光体ドラム７上の前記潜像へと転移され、感光体ドラム７上にトナー像を形成する。なお、現像ローラ１２は、画像形成装置本体に設けられている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。
【００１９】
一方、上記トナー像の形成と同期して、給紙カセット３ａにセットした例えば紙等の記録媒体２を、ピックアップローラ３ｂ、搬送ローラ対３ｃ，３ｄおよびレジストローラ対３ｅにより転写位置へと搬送する。転写位置には、転写手段としての転写ローラ４が配置されており、転写ローラ４に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。
【００２０】
トナー像の転写を受けた記録媒体２は、搬送ガイド３ｆにより定着手段５へと搬送される。定着手段５は、駆動ローラ５ｃと、ヒータ５ａを内蔵し支持部材５ｄに支転され筒状シートの定着回転体５ｂを備え、通過する記録媒体２に熱および圧力を印加して、転写されたトナー像を記録媒体２上に定着させる。
【００２１】
トナー像が定着した記録媒体２は、排出ローラ対３ｇによって搬送され、反転経路３ｊを経由して排出ローラ対３ｈにより排出トレイ６へと排出される。この排出トレイ６は、画像形成装置Ａ′の上面に設けられている。なお、揺動可能なフラッパ３ｋを動作させることにより、反転経路３ｊを介することなく記録媒体２を排出することも可能である。本実施の形態では、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によって、搬送手段を構成している。
【００２２】
また、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９によって感光体ドラム７上に残留したトナーが除去された後、次の画像形成プロセスに供される。クリーニング手段９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９ａと残留トナーを収容する除去トナー溜め９ｂより成る。除去トナー溜め９ｂはクリーニング枠体９ｃによって形成されており、更にクリーニング枠体９ｃはクリーニングブレード９ａを支持している。クリーニング手段９は、クリーニングブレード９ａによって感光体ドラム７上の残留トナーを掻き落として、除去トナー溜め９ｂへと集める。
【００２３】
一方、図２に示すように本実施の形態ではプロセスカートリッジＢは、現像手段１０を備えた現像枠体１３にトナー容器１１を溶着して、一体として現像ユニット２０（現像装置）を形成している。トナー容器１１は、トナーを収納するトナー収納部１４を形成し、そのトナー収納部１４内にトナー送り部材１５を回動可能に支持している。現像枠体１３は、現像手段１０である現像ローラ１２および現像ブレード１８を保持している。
【００２４】
また、クリーニングブレード９ａ等のクリーニング手段９、感光体ドラム７および帯電ローラ８をクリーニング枠体９ｃで支持して、クリーニングユニット１９を形成している。
【００２５】
そして、プロセスカートリッジＢは、前記現像ユニット２０及びクリーニングユニット１９を回転可能に結合して、一体化することによってカートリッジ化されている。
【００２６】
本実施の形態においては、プロセスカートリッジＢは、現像室１３ａ内のトナーなし状態を検出するための第一の現像剤量検出手段（以下、第一の検出手段と称す）と、現像室１３ａ内のトナーの消費に従ってその残量を逐次検出するための第二の現像剤量検出手段（以下、第二の検出手段と称す）を備えている。
【００２７】
〔第一の検出手段の説明〕
ここで、第一の検出手段について説明する。第一の検出手段は電極棒検出型の検出手段であり、図２に示すように現像ローラ１２の長手方向に沿って現像ローラ１２とほぼ平行に設けられた導電性材料、例えば非磁性のステンレススティール材又はアルミニウム材等の材質よりなる金属線のアンテナ棒８９の一部より構成される。アンテナ棒８９は、導電性材料であればいずれも同等の作用をするが、本実施の形態では磁性トナーの循環に影響を及ぼさないように、非磁性のステンレススティール材（ＳＵＳ材）を使用している。
【００２８】
アンテナ棒８９は現像枠体１３に備えられ、現像ローラ１２の長手方向全長に亘って、現像ローラ１２と一定距離を保った位置に設けられている。このアンテナ棒８９と現像ローラ１２との間の静電容量が、両者間に存在するトナー量によって変化する。そこで、この静電容量の変化を電位差変化として、電極棒検出型用の画像形成装置Ａ本体のトナー量検知接点で検知することによりトナー量を検知する。
【００２９】
また、アンテナ棒８９と現像ローラ１２との間の静電容量を検知することにより、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ本体に装着されたか否かを判断する。すなわち、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａ本体に装着したときには、アンテナ棒８９と現像ローラ１２との間の静電容量を電気信号として画像形成装置Ａ本体が受け取り、プロセスカートリッジＢが装着されたことを検出する。
【００３０】
第一の検出手段をなすアンテナ棒８９は、トナーの量を逐次検出するものではなく、現像ローラ１２付近のトナーなしの検知を行うものである。
【００３１】
〔第二の検出手段の説明〕
次に、第二の検出手段について説明する。第二の検出手段は電極板検出型の検出手段であり、本実施の形態では図２に示すように第二の検出手段を構成する測定電極部材として、第一の電極８１、第二の電極８２、第三の電極８３を現像枠体１３に設け、現像ローラ１２に沿って平行に配置している。第一から第三の各電極８１，８２，８３は、非磁性のステンレススティール材又はアルミニウム材或いは導電性樹脂等よりなる。なお、本実施の形態においては第二の検出手段を構成する測定電極部材として、３枚の電極板よりなる第一から第三の電極８１，８２，８３を設けているが、これらに限定されるものではなく１枚若しくは２枚や４枚以上であっても良い。
【００３２】
第一の電極８１は現像ローラ１２の近傍に現像ローラ１２に沿って設けられ、第三の電極８３は現像枠体１３の底部に設けられており、第一の電極８１と第三の電極８３は現像枠体１３内で電気的に接続され同電位になっている。
【００３３】
また、第二の電極８２は、第一の電極８１よりもトナー容器１１方向寄りに設けられており、第一の電極８１及び第三の電極８３と対向するように、現像枠体１３の上部に配置されている。第二の検出手段は、第一の電極８１または第二の電極８２のどちらかに電圧を印加することで電極間に静電容量を誘起させるものであり、この静電容量を画像形成装置Ａ′（後述）に設けられた検出回路で測定することによってトナー量を検出する構成とされる。
【００３４】
すなわち、電極間にトナーが進入することによって、電極間の静電容量が変化するため、この変化を検出することにより、トナー量を検出することができる。本実施の形態では、第二の電極８２に電圧を印加して入力側とし、第一の電極８１と第三の電極８３を出力側としている。
【００３５】
前記第一，第二，第三の電極８１，８２，８３は、トナー送り部材１５によってトナー容器１１から搬送されたトナーが進入できる位置に配置されており、プロセスカートリッジＢ内のトナー量が多いときは、各電極で囲まれた空間にはトナー送り部材１５によってトナーが押し込まれるため、電極間の静電容量は高い値を示し続ける。しかし、プロセスカートリッジを使用していくとトナーが消費され、第二電極８２と第一，第三の電極８１，８３間のトナーの高さが減少していき、電極間の静電容量も減少していく。そして、この静電容量の減少から、トナー量を逐次検出する。
【００３６】
最終的には、現像ローラ１２の表面のトナーを掻き取る現像ブレード１８の先端近傍のトナーが消費されることで画像上白抜けが発生し、トナー無し状態となる。本実施の形態では、現像ローラ１２に印加される現像バイアス電圧を入力電圧とし、現像ローラ１２と第一電極８１（及び第三電極８３）の間の静電容量をも検出することによって、トナー無し状態を検知している。すなわち、第二の検出手段は、複数の電極間の静電容量の変化を検出することで、トナー量を逐次に検出することができる。
【００３７】
本実施の形態のプロセスカートリッジは、このように二つの現像剤量検出手段を備えることにより、トナー量を逐次検出する機構を有するタイプの画像形成装置本体と、逐次検出機構を持たずトナーなしの検知のみを行うタイプの画像形成装置本体の、いずれにも対応することができるようにしたものである。
【００３８】
〔検出回路の説明〕
図３は、画像形成装置Ａ′及びプロセスカートリッジＢにおける現像剤量を検出する現像剤量検出回路の一例を示す回路図である。
【００３９】
現像剤量検出回路２００は、検出部８０、現像バイアス回路２０１、制御回路２０２、増幅回路２０４から成る。検出部８０は、第一の検出手段である前記第一，第二，第三の電極８１，８２，８３と、現像ローラ１２からなり、トナー量を検出するために静電容量を誘起する。この検出部８０はプロセスカートリッジＢに設けられている。
【００４０】
一方、現像バイアス回路２０１、制御回路２０２、増幅回路２０４は画像形成装置Ａ′本体に設けられている。
【００４１】
プロセスカートリッジＢの枠体側面には、画像形成装置Ａ′との電気的な接点となる外部接点２２ａ，２３ａが設けられており、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａ′本体に装着したときには、外部接点２２ａ，２３ａは画像形成装置Ａ′側に設けられた電気接点３０，３１と接触する。
【００４２】
検出部８０の静電容量Ｃａは、第二の電極８２と第一の電極８１及び第三の電極８３間の静電容量であり、その容量の大きさはトナー量に応じて変動する。
【００４３】
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が、現像バイアス印加手段である現像バイアス回路２０１および制御回路２０２に接続されている。本実施の形態においては、第二の電極８２が入力側電極であり、第二の電極８２は外部接点２２ａと画像形成装置Ａ′本体の電気接点３０を介して現像バイアス回路２０１に接続され、また、画像形成装置Ａ′本体内の電線の配回し部３６を経て制御回路２０２に接続されている。
【００４４】
検出部８０はその他方の出力側電極が、制御回路２０２に接続されている。本実施の形態においては、第一および第三の電極８１，８３が外部接点２３ａと装置本体の電気接点３１を介して、画像形成装置Ａ′本体内の電線の配回し部３７を経て制御回路２０２に接続されている。
【００４５】
なお、プロセスカートリッジＢは現像ローラ１２と導通している現像バイアス接点１２ａを備えており、画像形成装置Ａ′は現像バイアス回路２０１と導通している現像接点部材１０３を備えている。そして、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ′に装着された際には、現像バイアス接点１２ａと画像形成装置Ａ′に設けられた現像接点部材１０３が電気的に接続され、現像ローラ１２には画像形成装置Ａ′の現像バイアス回路２０１から現像接点部材１０３，現像バイアス接点１２ａを経て現像バイアス電圧が印加される。
【００４６】
制御回路２０２には、基準容量素子Ｃｂが設けられており、基準容量素子Ｃｂは画像形成装置Ａ′内において現像バイアス回路２０１に接続されている。基準容量素子Ｃｂは、現像バイアス回路２０１から印加されるＡＣ（交流）電流Ｉ1を用いて、トナー量を検出する上での基準となる基準電圧Ｖ1を設定する。制御回路２０２は、基準容量素子Ｃｂに印加されるＡＣ電流Ｉ1をボリュームＶＲ1で分流し、分流されたＡＣ電流Ｉ1′により抵抗Ｒ2で生じる電圧降下Ｖ2を、抵抗Ｒ3と抵抗Ｒ4によって設定された設定電圧Ｖ3に加算して、基準電圧Ｖ1を決めている。
【００４７】
増幅回路２０４は、電圧の差分を算出するコンパレータを備え、検出部８０に印加されたＡＣ電流Ｉ2は増幅回路２０４に入力されて、トナー量の検出値Ｖ4（＝Ｖ1−Ｉ2×Ｒ5）として出力される。そして、この基準電圧Ｖ1との差分である検出値Ｖ4に基づいてトナーの残量を検出する。このように検出されたトナーの残量の情報は、画像形成装置Ａ′本体に設けられた表示部（不図示）等により、操作者（ユーザー）に報知される。
【００４８】
本発明の画像形成装置Ａ′によれば、プロセスカートリッジＢ内のトナー残量を第二の検出手段により逐次に検出して、その情報を元にしてトナー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或いは補給カートリッジの準備を促すことができる。更に、トナー無しの検知情報により、プロセスカートリッジの交換あるいはトナーの補給を促すことができる。
【００４９】
〔電極及びアンテナ棒の取り付けの説明〕
次に、第一の検出手段であるアンテナ棒８９、および、第二の検出手段である第一の電極８１、第二の電極８２、第三の電極８３の現像装置構成部への取り付け構造を説明する。
【００５０】
第一の電極８１、第二の電極８２、第三の電極８３による第二の検出手段は、第二の電極８２と第一，第三の電極８１，８３で囲まれる空間の静電容量を検出することによって成り立っているため、各電極の位置精度は極めて重要である。また、第一の検出手段は、アンテナ棒８９と現像ローラ１２間の静電容量を検知することによって成り立っているため、アンテナ棒８９の位置精度も極めて重要である。特に各電極８１，８２，８３同士の間隔や、現像ローラ１２と現像ブレード１８に対する各電極の位置は、正確にトナー量を検出するために精度良く取り付ける必要がある。また、本発明では、トナーがなくなって画像白抜けが発生する時期を正確に検知するために、各電極をよりトナーが最後まで残る現像ローラ１２近傍に配置する必要がある。
【００５１】
そこで、本実施の形態では、図４及び図５に示すように、各電極８１，８２，８３およびアンテナ棒８９を現像フレームすなわち現像枠体１３に取り付けている。
【００５２】
図４は、第一の電極８１と第三の電極８３を現像枠体１３に取り付ける様子を示す分解斜視図である。図４に示すように第一の電極８１は薄い板状をなし、その一辺（下側の辺）が若干の幅を持たせて略直角に折れ曲がった形状をしている。第一の電極８１の両端には、位置決めボス１３ｃが嵌合するための位置決め穴８１ｄが形成されている。第一の電極８１の一端部（図４の手前側端部）には長手方向延長上に、第一の電極８１よりも幅が狭く、現像枠体１３の方向にクランク状に折れ曲がった腕部８１ａが設けられている。更に、その腕部８１ａの端部には、第一の電極８１の板面に対して板面が９０度に折曲した電気的接続部となる切り起し部８１ｂが形成されており、切り起し部８１ｂには穴８１ｃが設けられている。なお、腕部８１ａの端部の板面は、第一の電極８１を取り付ける取付面１３ｂに対しても直交し、垂直方向の板面を有する。
【００５３】
第一の電極８１を現像枠体１３の長手方向に平行にした状態で、現像枠体１３の短手方向に向けて移動させ、現像枠体１３に形成された取付面１３ｂの両端部に設けられた位置決めボス１３ｃと、第一の電極８１に設けられた位置決め穴８１ｄを嵌合することによって位置決めして、両面テープで取付面１３ｂに貼り付ける。電極の取り付け方法は両面テープに限定されるものではないが、第一の電極８１は画像白抜けを確実に検知するために、最後にトナーが消費される現像ローラ１２および現像ブレード１８の近傍に設けられるので、現像枠体１３にねじ止めのスペースを確保することが困難な場合がある。そのため本実施の形態では、そのようなスペースを必要としない両面テープによる固定を採用している。
【００５４】
また、現像枠体１３には取付面１３ｂとほぼ直交する方向に長い溝１３ｄが形成されている（図１０参照）。そして、第一の電極８１が取付面１３ｂに貼り付けられ現像枠体１３に取り付けられると、切り起し部８１ｂを有する腕部８１ａの端部は、現像枠体１３の溝１３ｄに入り込むようになっている。現像枠体１３の溝１３ｄの横には、現像枠体１３内部から現像枠体１３外部に向かって貫通する横穴１３ｅが設けられており、その横穴１３ｅの位置は、第一の電極８１が現像枠体１３に取り付けられた際に、切り起し部８１ｂの穴８１ｃと一致するように配置されている。
【００５５】
第三の電極８３は薄い板状をなし、その両端部には腕部８３ａ，８３ｂが形成されている。腕部８３ａ，８３ｂは、第三の電極８３の板面に対してほぼ直交する方向に折れ曲がって形成され、腕部８３ａ，８３ｂにはそれぞれ位置決めボス１３ｋが嵌合する位置決め穴８３ｅ及びねじ穴８３ｆが設けてある。また、腕部８３ａの端部には、腕部８３ａの板面及び第三の電極８３の板面と垂直に、第一の電極８１の切り起し部８１ｂと同様の形状をした、切り起し部８３ｃ（電気的接続部）が形成されている。
【００５６】
第三の電極８３を現像枠体１３に取り付けるには、第三の電極８３を現像枠体１３の短手方向に移動させ、位置決めボス１３ｋに腕部８３ａ，８３ｂの位置決め穴８３ｅを嵌合して現像枠体１３の取付部１３ｉ，１３ｊに当接させ、ねじ穴８３ｆを挿通してめねじ１３ｐに小ねじ４１を捩じ込むことによって固定する。このとき、切り起し部８３ｃを有する腕部８３ａの端部は、現像枠体１３の溝１３ｄに嵌り込む。切り起し部８３ｃには穴８３ｄが設けられており、第三の電極８３が現像枠体１３に取り付けられると、切り起し部８３ｃと切り起し部８１ｂが並ぶようになっている。
【００５７】
図１０に示すように第三の電極８３は第一の電極８１の取り付け後に現像枠体１３に取り付けられ、第三の電極８３を組み込むと、その切り起し部８３ｃが第一の電極８１の腕部８１ａに接触して腕部８１ａが撓み、この状態で穴８３ｄと穴８１ｃが重なるようになっている。すなわち、第三の電極８３の切り起し部８３ｃが第一の電極８１の切り起し部８１ｂの位置を矯正することで、その後の電極棒２５の圧入の組立性を向上させている。
【００５８】
また、現像枠体１３の横穴１３ｅは弾性シール部材２４が嵌合する形状となっており、現像枠体１３の外側から弾性シール部材２４が圧入される。そして、コの字に形成された円柱状の電極棒２５の一端側が、弾性シール部材２４を介して現像枠体１３の横穴１３ｅに挿入され、現像枠体１３内において穴８１ｃと穴８３ｄに圧入されて、第一の電極８１と第三の電極８３が電気的に接続される。
【００５９】
その後現像枠体１３の側部には、現像ローラ１２を軸受部によって回転可能に支持するホルダ９０が取り付けられる。ホルダ９０に設けられた四角状の窓部９０ａには電極板２３の一部が嵌合し、画像形成装置とプロセスカートリッジＢを電気的に接続する外部接点２３ａを構成している。電極板２３には接点部２３ｂが設けられており、ホルダ９０が現像枠体１３に取り付けられると接点部２３ｂが電極棒２５に接触し、外部接点２３ａと第一の電極８１及び第三の電極８３が電気的に接続される。
【００６０】
図５は、第二の電極８２を現像枠体１３に取り付ける様子を示す分解斜視図である。図５に示すように、第二の電極８２は薄板が略直角に折れ曲がった形状をなし、その両端には腕部８２ａが形成されている。第二の電極８２の両腕部８２ａにはそれぞれ、現像枠体１３に設けられた位置決めボス１３ｈが嵌合する位置決め穴８２ｂ及びねじ穴８２ｃが設けられている。
【００６１】
第二の電極８２を現像枠体１３に取り付ける際には、第二の電極８２の位置決め穴８２ｂに現像枠体１３の位置決めボス１３ｈを嵌入することにより位置決めして、ねじ穴８２ｃを挿通して小ねじ４２を現像枠体１３のめねじ１３ｑに捩じ込むことによって固定する。このとき、一方の小ねじ４２（図５手前側）は電極板２６のねじ穴２６ｃを挿通することによって、電極板２６を第二の電極８２と共締めし、電極板２６によって現像枠体１３外部への配線を行っている。なお、第二の電極８２は第一の電極８１の組立性を損なわないように、第一の電極８１の取り付け後に組み付けることが望ましい。
【００６２】
前述のように第二の電極８２と第一及び第三の電極８１，８３とは電位が異なるため、各電極への配回しに際しても、配回し用電極板が対向して配置されると配回し用電極板間において静電容量が誘起され、トナー残量検出精度の低下の原因となる。電極板２６は第二の電極８２への配回し用電極板であるため、対向する位置に第一及び第三の電極８１，８３への配回し用電極板２３が配置されることがないように、電極板２６によって現像枠体１３からトナー容器１１への配回しを行っている。なお、本願において配回し用電極板とは、電気を伝達するための配線として用いられる電極板をいう。
【００６３】
次に、現像枠体１３と、トナー収納部１４を形成するトナー容器１１との結合構成について図９を用いて説明する。図９は、第一から第三の電極８１，８２，８３を現像枠体１３に取り付けた後に、現像枠体１３とトナー容器１１を結合させる様子を示す斜視図である。
【００６４】
図９に示すように、現像枠体１３のトナー容器１１との接合面には、トナー容器１１に設けられた結合用の凹溝（不図示）に嵌合する凸部１３ｆ，１３ｇが設けられている。凸部１３ｆ，１３ｇは、現像枠体１３の上下において長手方向に長く、それぞれ平行に設けられている。この凸部１３ｆ，１３ｇの頂面には超音波溶着する際の三角リブが設けられている。
【００６５】
また、現像枠体１３の両端部には、現像枠体１３とトナー容器１１の間からのトナー洩れを防止するために、シール部材２７，２８が貼り付けられる。また、トナー容器１１への配回し用の電極板２６の回りからもトナーが洩れることの無いように、電極板２６の接点部２６ａを囲むようにシール部材２９が貼り付けられている。なお、このシール部材２７，２８，２９は弾力性を有するスポンジ状の材料を使用している。
【００６６】
各々の部品を組み込まれた現像枠体１３とトナー容器１１は、トナー容器１１の凹溝と現像枠体１３の凸部１３ｆ，１３ｇを嵌合した状態で圧せられ、更に凹溝と凸部間に超音波振動が加えられる。すると、超音波振動によって、凸部１３ｆ，１３ｇに設けられた前記三角リブが溶けて凹溝の底と溶着し、現像枠体１３とトナー容器１１が一体に結合される。
【００６７】
本構成では、トナー容器１１に配回し用の電極板２２が取り付けられている。電極板２２には、画像形成装置本体との接続用の外部接点２２ａと、電極板２６との接続用の接点部２２ｂとが設けられている。電極板２２はトナー容器１１の外側に取り付けられている。電極板２２の接点部２２ｂは、トナー容器１１のフランジ１１ａの上縁を挟持する部分の端部に設けてあり、接点部２６ａに対向する位置に配置されている。そして、電極板２２はトナー容器１１のフランジ１１ａの外側に沿って配設され、長手方向外方へ向かってトナー容器１１から突出するダボ１１ｂに嵌入固定されている。外部接点２２ａは、トナー容器１１の接点座部１１ｃに沿わせてあり、外部接点２２ａの接点となる面は外部接点２３ａと同様に長手方向の外方を向いている。
【００６８】
電極板２２と電極板２６の電気的な接続は、接点部２２ｂと接点部２６ａの接触により行われ、現像枠体１３とトナー容器１１が結合されると接触して電気的に接続される。
【００６９】
電極板２２はその板面が、第三の電極８３の腕部８３ａの板面とほぼ直交するように配置してあり、双方の板面が対向するのを避けることにより、電極板２２と腕部８３ａとの間に静電容量が誘起されるのを極力防いでいる。また、図５に示すように、電極板２３の板面と電極板２２の板面も対向しないように配置し、更に、両電極板２２，２３をそれぞれ現像枠体１３とトナー容器１１に配置することにより、両電極板２２，２３間に静電容量が誘起されるのを防いでいる。
【００７０】
すなわち、プロセスカートリッジＢにおいて、現像枠体１３に配回し用の電極板２６を設けることにより、電圧印加側の電極板２２と出力側の電極板２３が同一枠体に配置されることを避け、ひいては静電容量の誘起を防いでトナー残量検出精度の低下を防止している。
【００７１】
上述のように組み立てられたプロセスカートリッジＢの側面には、図６に示すように第二の検出手段の外部接点２２ａ，２３ａが、現像枠体１３とトナー容器１１の結合面を境に近接して並んで配置されている。また、図７に示すように、画像形成装置Ａ′には、外部接点２２ａ，２３ａのそれぞれに対応して電気接点３０，３１が設けられている。この電気接点３０，３１は接点ホルダ３２に取り付けられ、一体の接点ユニット３３とされて画像形成装置Ａ′本体のフレームに組み込まれている。
【００７２】
そして、プロセスカートリッジＢを矢印Ｘ方向に差し込み、画像形成装置Ａ′本体に装着したときには、外部接点２２ａ，２３ａはそれぞれ、画像形成装置Ａ′本体に配置された電気接点３０，３１に接触して電気的に接続される。
【００７３】
本発明は、外部接点２２ａ，２３ａをプロセスカートリッジＢの同一側面側に配置し、かつ、外部接点２２ａ，２３ａ相互間の距離を近接して配置しているため、それに対応して画像形成装置Ａ′本体に設けられる接点ユニット３３を小さくすることができ、画像形成装置Ａ′の小型化とコストダウンを図ることができる。
【００７４】
また、図３に示すように接点ユニット３３から現像剤量検出回路２００までの電線の配回し部３６，３７を短くすることができ、電線間の静電容量のばらつきに起因するトナー量検出精度の低下を防ぐことができる。
【００７５】
更に、本実施の形態では、プロセスカートリッジＢの外部接点２３ａを現像枠体１３に、外部接点２２ａをトナー容器１１に設けるように電極の配回しをして、配回し部である第一の電極８１の腕部８１ａと電極板２６の間で殆ど静電容量をもたないようにしている。このためプロセスカートリッジＢ内部での電極の配回し部にトナーが入り込むことによる静電容量のばらつきを抑えることができ、検出精度の向上につながる。
【００７６】
なお、本実施の形態においては、出力側の外部接点２３ａを現像枠体１３に、入力側の外部接点２２ａをトナー容器１１に配置しているが、このような配置に限られるものではなく、外部接点２３ａが現像枠体１３またはトナー容器１１のいずれか一方に配置され、外部接点２２ａが現像枠体１３またはトナー容器１１の他方に配置されれば良い。
【００７７】
図８は、第一の検出手段であるアンテナ棒８９と、現像ブレード１８を取り付ける様子を示すための分解斜視図である。図８に示すようにアンテナ棒８９は、現像枠体１３に設けられた現像ローラ１２保持用の軸受近傍に形成された穴に挿入することにより、現像枠体１３に直接取り付けられている。このとき、アンテナ棒８９は、現像ローラ１２が存在する範囲に亘っては少なくとも直線状をなし、現像ローラ１２とほぼ平行に配置される。
【００７８】
また、アンテナ棒８９はクランク状をなしているため、その一端側（図８の手前側）は外部接点８９ａとして現像枠体１３の下面に位置するように配置され、プロセスカートリッジＢをトナーなしの検知のみを行う画像形成装置Ａに装着した際には、第一の検出手段の出力接点として、画像形成装置Ａ本体の電気接点と電気的に接続する。
【００７９】
また、現像枠体１３には現像ブレード取付面１３Ｌが設けられており、現像ブレード取付面１３Ｌの両端部には位置決めボス１３Ｍが設けられている。現像ブレード１８は、両端に形成された位置決め穴１８ａに位置決めボス１３Ｍを嵌合させ、ねじ穴１８ｂを挿通して小ねじ４３を現像枠体１３のめねじ（不図示）に捩じ込むことによって現像枠体１３に固定される。なお、各電極の取り付け手段としては、ねじ，接着剤，かしめ，インサート成形等を用いることができる。
【００８０】
なお、本実施の形態では、各電極はトナーの循環に影響を及ぼさないように非磁性のステンレススティール材（ＳＵＳ材）によって作製して現像枠体１３に備えているが、例えばアルミニウム材又は導電性樹脂等、非磁性で帯電性を有する材質より作製された電極であれば適用することができる。また、現像枠体１３に蒸着や印刷等の処理を施して枠体上に直接設けられた導電性塗料層若しくは蒸着層、又は導電性樹脂を二色成形したりすることによって導電部を形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を取り付ける場合に比べて、取り付け公差や部品公差が減るために、位置精度の向上を図ることができる。
【００８１】
本実施の形態のプロセスカートリッジは、このように二つの現像剤量検出手段を備えることにより、トナー量を逐次検出する機構を有するタイプの画像形成装置本体Ａ′と、逐次検出機構を持たずトナーなしの検知のみを行うタイプの画像形成装置Ａ本体の、いずれにも対応することができるようにしたものである。
【００８２】
〔プロセスカートリッジの画像形成装置への装着の説明〕
図１１〜図１３を用いて、電極棒検出型用の画像形成装置ＡにプロセスカートリッジＢを装着する方法について説明する。画像形成装置Ａは、アンテナ棒によりトナー無し状態を検出する電極棒検出型のプロセスカートリッジに対応した電子写真画像形成装置である。画像形成装置Ａは、装置本体内部にトナーの有無を検出するトナー有無検出回路（機構）を備えている。
【００８３】
図１３は、本発明のプロセスカートリッジＢが装着されている状態の画像形成装置Ａの縦断面を示す概略図である。図１に示す画像形成装置Ａ′とほぼ同様な構成であるため、同様な部分については同一符号を示して説明を省略する。画像形成装置Ａは本体の底部に２段の給紙カセット３ａを有し、また、定着手段５が駆動ローラ５ｃ、及びヒータ５ａを内蔵する定着ローラ５ｂよりなる点以外は、画像形成装置Ａ′とほぼ同様の構成である。
【００８４】
図１１は、画像形成装置Ａの開閉部材３５を開放した状態を示す斜視図である。図１１に示すように、ヒンジ３５ａ（図１３参照）を中心に開閉部材３５を開放すると、画像形成装置Ａの左右の内壁に前下りの左右ガイドレール２６Ｌ，２６Ｒ（２６Ｒは不図示）が見える。そして図１２に示すように、このガイドレール２６Ｌ，２６Ｒに感光体ドラム７と同軸上にある左右円筒形ガイド８ａ、及び、プロセスカートリッジＢの装置本体への装着方向で見てこの円筒形ガイド８ａの後ろにある細長い姿勢決めガイド（不図示）を挿入して、画像形成装置Ａの位置決め溝２６ｂＬ，２６ｂＲ（２６ｂＲは不図示）に円筒形ガイド８ａを嵌め込むことにより、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａに装着する。
【００８５】
逆に、画像形成装置Ａに装着されたプロセスカートリッジＢを取り外すときには、上記とは反対の手順で前記ガイドレール２６Ｌ，２６Ｒに沿って、プロセスカートリッジＢを引き抜くことにより行う。
【００８６】
プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａに装着した際には、プロセスカートリッジＢに設けられた外部接点８９ａが画像形成装置Ａ本体の検出接点１２６に接触し、外部接点８９ａと検出接点１２６が電気的に接続される。図１２に示すように、外部接点８９ａはプロセスカートリッジＢの下面に位置するように配置されており、検出接点１２６はガイドレール２６Ｌの下方でこのガイドレール２６Ｌの傍らに設けられた導電性の板ばね部材である。検出接点１２６は、画像形成装置Ａの開閉部材３５を開放した場合（図１１参照）にプロセスカートリッジＢが装着される装着部の底部に配設されており、その板ばねによりプロセスカートリッジＢの下面に位置する検出接点８９ａに向かって付勢する構造である。検出接点１２６は、画像形成装置Ａ本体のトナー残量検出機構に接続されており、外部接点８９ａからの電気信号によりプロセスカートリッジＢ内のトナー残量を検知する。更に、外部接点８９ａからの電気信号により、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ本体に装着されているか否かを検知する。この電気信号は、アンテナ棒８９と現像ローラ１２との間で生じた静電容量に応じた電気信号である。
【００８７】
また、図１２に示すようにプロセスカートリッジＢの円筒形ガイド８ａの左右両側には、帯電ローラ８へ画像形成装置Ａ本体から帯電バイアスを印加するために帯電ローラ軸と電気的に接続した導電性帯電バイアス接点１２０と、現像ローラ１２へ画像形成装置Ａ本体から現像バイアスを印加するために現像ローラ１２と電気的に接続した導電性現像バイアス接点１２ａを設けている。一方、画像形成装置Ａ本体の位置決め溝２６ｂＬの前後両側には、帯電バイアス接点１２０及び現像バイアス接点１２ａにそれぞれ対応して、帯電接点部材１２４及び現像接点部材１０３を設けている。帯電接点部材１２４及び現像接点部材１０３は、圧縮ばね１２９により、それぞれ帯電バイアス接点１２０及び現像バイアス接点１２ａに向けて付勢されている。
【００８８】
プロセスカートリッジＢは、アンテナ棒８９による現像剤量検出手段に対応した画像形成装置Ａに装着された場合には、第二の検出手段である第一乃至第三の電極８１，８２，８３は機能しない。すなわち、画像形成装置Ａ本体には、第一及び第三の電極８１，８３に接続された外部接点２３ａに対応する電気接点、及び、第二の電極８２に接続された外部接点２２ａに対応する電気接点は設けられていない。そのため、外部接点２２ａ，２３ａは画像形成装置Ａ本体とは電気的な接続が行われない。従って、画像形成装置Ａ本体に本願のプロセスカートリッジＢが装着された場合には、アンテナ棒８９による現像剤量検出手段である第一の検出手段が機能して、トナーの有無及びプロセスカートリッジＢの装着の有無を報知する電気信号を画像形成装置Ａに発生するものである。
【００８９】
次に、図７を用いて、画像形成装置Ａ′にプロセスカートリッジＢを装着する方法について説明する。
【００９０】
画像形成装置Ａ′は、電極板によりトナー残量を検出する電極板検出型のプロセスカートリッジに対応した電子写真画像形成装置である。画像形成装置Ａ′は、装置本体内部にトナー残量を逐次検出する現像剤量検出回路を備えている。図７は、画像形成装置Ａの開閉部材３５を開放した状態を示す斜視図である。
【００９１】
画像形成装置Ａと同様に、ヒンジ３５ａを中心に開閉部材３５を開放し、ガイドレール２６Ｌ，２６Ｒに感光体ドラム７と同軸上にある左右円筒形ガイド８ａ、及び、プロセスカートリッジＢの装置本体への装着方向で見てこの円筒形ガイド８ａの後ろにある細長い姿勢決めガイド（不図示）を挿入して、画像形成装置Ａ′の位置決め溝２６ｂＬ，２６ｂＲ（２６ｂＲは不図示）に円筒形ガイド８ａを嵌め込むことにより、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａ′に装着する。画像形成装置Ａ′に装着されたプロセスカートリッジＢを取り外すときには、上記とは反対の手順で前記ガイドレール２６Ｌ，２６Ｒに沿って、プロセスカートリッジＢを引き抜くことにより行う。
【００９２】
プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａ′に装着した際には、プロセスカートリッジＢの側面に設けられた外部接点２２ａ，２３ａが画像形成装置Ａ本体の電気接点３０，３１にそれぞれ接触し、外部接点２２ａ，２３ａと電気接点３０，３１が電気的に接続される。図７に示すように、電気接点３０，３１は接点ホルダ３２に取り付けられており、画像形成装置Ａ′本体内部の現像剤量検出回路２００に接続されている。また、接点ホルダ３２は、画像形成装置Ａ′の開閉部材３５を開放した場合にプロセスカートリッジＢが装着される装着部の側壁に配置されている。画像形成装置Ａ′は、外部接点２２ａ，２３ａからの電気信号によりプロセスカートリッジＢ内のトナー残量を逐次検知する。更に、外部接点２２ａ，２３ａからの電気信号により、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ′本体に装着されているか否かを検知する。この電気信号は、第一，第三の電極８１，８３と第二の電極８２との間で生じた静電容量、及び、第一，第三の電極８１，８３と現像ローラ１２との間で生じた静電容量に応じた電気信号である。
【００９３】
プロセスカートリッジＢは、電極板による現像剤量検出手段に対応した画像形成装置Ａ′に装着された場合には、第一の検出手段であるアンテナ棒８９は機能しない。すなわち、画像形成装置Ａ′本体には、アンテナ棒８９の外部接点８９ａに対応する電気接点が設けられていないため、外部接点８９ａは画像形成装置Ａ′本体とは電気的な接続が行われない。従って、画像形成装置Ａ′本体に本願のプロセスカートリッジＢが装着された場合には、第一乃至第三の電極８１，８２，８３による第二の検出手段が機能して、トナーの残量及びプロセスカートリッジＢの装着の有無を報知する電気信号を画像形成装置Ａ′に発生するものである。
【００９４】
また、本願のプロセスカートリッジＢによれば、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａまたは画像形成装置Ａ′に選択的に装着することにより記録媒体２に画像を形成する電子写真画像形成システムを構成している。
【００９５】
以上説明したように、本実施の形態におけるプロセスカートリッジＢにおいては、第一の検出手段であるアンテナ棒８９及び第二の検出手段である電極８１，８２，８３を現像枠体１３に取り付けているため、電極棒検出型の電子写真画像形成装置Ａと電極板検出型の電子写真画像形成装置Ａ′の双方に装着することができる互換性を有するものである。
【００９６】
従来、電極棒検出型の画像形成装置Ａと電極板検出型の画像形成装置Ａ′の双方を有するユーザーにとっては、それぞれの画像形成装置のトナー残量を管理して、二種類のプロセスカートリッジをストックしておく必要があった。しかし、本願のプロセスカートリッジＢによれば、各々の画像形成装置に対応した二種類のプロセスカートリッジをストックする必要が無くなり、管理上も便利なものとなり、ユーザビリティにも優れている。
【００９７】
本発明のプロセスカートリッジＢは、第一の検出手段であるアンテナ棒８９の一端（外部接点８９ａ）をカートリッジの下面に位置するように配置し、また、第二の検出手段である電極に接続された外部接点２２ａ，２３ａをカートリッジの側面に設けた構造としている。このように、外部接点８９ａと外部接点２２ａ，２３ａをカートリッジの異なる面に設けているため、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａに装着した際に、外部接点２２ａ，２３ａが誤って検出接点１２６に接触するのを防止し、また、プロセスカートリッジＢを画像形成装置Ａ′に装着した際に、外部接点８９ａが誤って電気接点３０，３１に接触するのを防止している。
【００９８】
本実施の形態においては、第一の検出手段となる電極８１，８２，８３総てを現像枠体１３に取り付けているため、各電極同士の間隔を精度良く取り付けることができる。また、第一から第三の電極８１，８２，８３は総て、現像枠体１３のトナー容器１１との接合側から取り付けることができるため、取り付け効率も良いものである。
【００９９】
更に、第一から第三の電極８１，８２，８３を現像枠体１３に取り付け、現像スリーブ１２及び現像ブレード１８の近傍に配置することにより、各電極と現像スリーブ１２および現像ブレード１８とを互いに精度良く位置決めすることができ、画像白抜けが発生する時期を正確に検知することができる。
【０１００】
また、第二の検出手段となるアンテナ棒８９を現像枠体１３に取り付け、現像スリーブ１２及び現像ブレード１８の近傍に配置することにより、現像剤が少なくなる間際を検知することができ、画像白抜けが発生する時期を正確に検知することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態では、像担持体である感光体ドラム７と現像手段１０とを一体に構成したプロセスカートリッジＢの形態を示したが、本発明はプロセスカートリッジに限られるものではなく、現像手段１０等を一体の現像ユニット２０として構成した現像装置についても適用することができるのは言うまでもない。
【０１０２】
以上の通り、本出願に係る主な発明の実施の形態は、電子写真画像形成装置Ａ本体と、画像形成装置Ａ本体とは機能が異なる電子写真画像形成装置Ａ′本体とに着脱可能なプロセスカートリッジＢにおいて、感光体ドラム７と、感光体ドラム７に形成された静電潜像を現像するための現像ローラ１２と、現像ローラ１２によって静電潜像を現像するために用いられるトナーを収納するトナー収納部１４と、現像ローラ１２の長手方向に沿って配置されており、一端（外部接点８９ａ）がカートリッジフレームから露出しているアンテナ棒８９とを有するプロセスカートリッジＢである。更に、プロセスカートリッジＢは、現像ローラ１２の長手方向に沿って配置された第一，第二，第三の電極８１，８２，８３を有し、第一，第三の電極８１，８３と第二の電極８２はカートリッジフレームから露出している外部接点２３ａ，２２ａと電気的に接続している。このプロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ本体に装着された際には、外部接点８９ａは画像形成装置Ａ本体に設けられた検出接点部材１２６と電気的に接続する。そして、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ本体に装着されたことを報知するための電気信号を発生する。また、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ′本体に装着された際には、外部接点８９ａは画像形成装置Ａ′本体の内部とは電気的に接続しないものである。一方、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ′本体に装着された際には、外部接点２２ａ，２３ａは画像形成装置Ａ′本体に設けられた電気接点３０，３１と電気的に接続する。そして、現像剤の残量を画像形成装置Ａ′本体が逐次に検出するための電気信号を発生する。また、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ本体に装着された際には、外部接点２２ａ，２３ａは画像形成装置Ａ本体の内部とは電気的に接続しないものである。
【０１０３】
また、アンテナ棒８９の検出接点１２６と接続する一端である外部接点８９ａと、第一から第三の電極８１，８２，８３と接続されているカートリッジ電気接点である外部接点２２ａ，２３ａとは、互いにカートリッジ枠体の異なる面に設けられている。すなわち、プロセスカートリッジＢが画像形成装置Ａ，Ａ′に装着された際に、一端である外部接点８９ａは、カートリッジ枠体の下面に位置するように、カートリッジ電気接点である外部接点２２ａ，２３ａは、カートリッジ枠体の側面に位置するように配置されている。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成をもつプロセスカートリッジによれば、第一の検出手段であるアンテナ棒及び第二の検出手段である電極板を設けているため、電極棒検出型の電子写真画像形成装置と電極板検出型の電子写真画像形成装置の双方に装着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】逐次トナー残量検出回路を備える画像形成装置に、プロセスカートリッジが装着されている状態の縦断面を示す概略図である。
【図２】本発明のプロセスカートリッジの縦断面図である。
【図３】現像剤量検出手段に帯電した静電容量を検出する、現像剤量検出回路の一例を示す回路図である。
【図４】第一の電極と第三の電極を現像枠体に取り付ける様子を示す分解斜視図である。
【図５】第二の電極を現像枠体に取り付ける様子を示す分解斜視図である。
【図６】プロセスカートリッジの側面に設けられた外部接点の配置を示すプロセスカートリッジの右側面図である。
【図７】逐次トナー残量検出回路を有する画像形成装置の開閉部材を開放した状態を示す斜視図である。
【図８】第二の検出手段であるアンテナ棒と、現像ブレードを取り付ける様子を示すための分解斜視図である。
【図９】第一から第三の電極を現像枠体に取り付けた後に、現像枠体とトナー容器を結合させる様子を示すための分解斜視図である。
【図１０】第一の電極と第三の電極の接続部を示す平面図である。
【図１１】トナー有無検出回路（機構）を備える画像形成装置の開閉部材を開放した状態を示す斜視図である。
【図１２】トナー有無検出回路（機構）を備える画像形成装置にプロセスカートリッジを装着する様子を示す概略断面図である。
【図１３】トナー有無検出回路（機構）を備える画像形成装置に、プロセスカートリッジが装着されている状態の縦断面を示す概略図である。
【符号の説明】
１…光学手段
２…記録媒体
３ａ…給紙カセット  ３ｂ…ピックアップローラ  ３ｃ、３ｄ…搬送ローラ対
３ｅ…レジストローラ対  ３ｆ…搬送ガイド  ３ｇ…排出ローラ対  ３ｈ…排出ローラ対  ３ｊ…反転経路  ３ｋ…フラッパ
４…転写ローラ
５…定着手段  ５ａ…ヒータ  ５ｂ…定着回転体  ５ｃ…駆動ローラ  ５ｄ…支持部材
６…排出トレイ
７…感光体ドラム
８…帯電ローラ  ８ａ…円筒形ガイド
９…クリーニング手段  ９ａ…クリーニングブレード  ９ｂ…除去トナー溜め
９ｃ…クリーニング枠体
１０…現像手段
１１…トナー容器  １１ａ…フランジ  １１ｂ…ダボ  １１ｃ…接点座部
１２…現像ローラ  １２ａ…現像バイアス接点
１３…現像枠体  １３ａ…現像室  １３ｂ…取付面  １３ｃ…位置決めボス
１３ｄ…溝  １３ｅ…横穴  １３ｆ，１３ｇ…凸部  １３ｈ…位置決めボス  １３ｉ，１３ｊ…取付部  １３ｋ…位置決めボス  １３Ｌ…現像ブレード取付面
１３Ｍ…位置決めボス  １３ｐ…めねじ  １３ｑ…めねじ
１４…トナー収納部  １４ｉ…開口部
１５…トナー送り部材
１６…トナー攪拌部材
１７…固定磁石
１８…現像ブレード  １８ａ…位置決め穴  １８ｂ…ねじ穴
１９…クリーニングユニット
２０…現像ユニット
２２，２３…電極板  ２２ａ，２３ａ…外部接点  ２２ｂ，２３ｂ…接点部
２４…弾性シール部材
２５…電極棒
２６…電極板  ２６ａ…接点部  ２６ｂＬ，２６ｂＲ…位置決め溝  ２６ｃ…ねじ穴  ２６Ｌ，２６Ｒ…ガイドレール
２７，２８，２９…シール部材
３０，３１…電気接点
３２…接点ホルダ
３３…接点ユニット
３５…開閉部材  ３５ａ…ヒンジ
３６，３７…配回し部
４１…小ねじ
４２…小ねじ
４３…小ねじ
８０…検出部
８１…第一の電極  ８１ａ…腕部  ８１ｂ…切り起し部  ８１ｃ…穴  ８１ｄ…位置決め穴
８２…第二の電極  ８２ａ…腕部  ８２ｂ…位置決め穴  ８２ｃ…ねじ穴
８３…第三の電極  ８３ａ，８３ｂ…腕部  ８３ｃ…切り起し部  ８３ｄ…穴
８３ｅ…位置決め穴  ８３ｆ…ねじ穴
８９…アンテナ棒  ８９ａ…外部接点
９０…ホルダ  ９０ａ…窓部
１０３…現像接点部材
１２０…帯電バイアス接点
１２１…現像バイアス接点
１２４…帯電接点部材
１２６…検出接点
１２９…圧縮ばね
２００…現像剤量検出回路
２０１…現像バイアス回路
２０２…制御回路
２０４…増幅回路
Ｉ1，Ｉ2…電流  Ｉ1′…電流
Ｖ1…基準電圧
Ｖ2…電圧降下
Ｖ3…設定電圧
Ｖ4…検出値
Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4，Ｒ5…抵抗
ＶＲ1…ボリューム
Ａ，Ａ′…画像形成装置
Ｂ…プロセスカートリッジ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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