(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口及び現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、
シート状の第１撹拌部と前記第１撹拌部が取り付けられた第１回転軸とを有する第１撹拌部材と、
シート状の第２撹拌部と前記第２撹拌部が取り付けられた第２回転軸とを有する第２撹拌部材と、
前記収容室は、前記開口側から奥側に向かって、第１収容領域と第２収容領域とに分けられており、
現像剤の量に応じた値を検出するために用いられ、かつ前記第１収容領域に間隔を空けて配置された第１電極及び第２電極と、を備え、
前記収容室における前記第１電極と前記第２電極との間の第１領域が、前記第１撹拌部材の第１回転軸の下方に位置し、
前記シート状の第１撹拌部は、前記第１撹拌部材が回転することにより前記第１領域と接しており、
前記第２収容領域に、前記第２撹拌部材が回転可能に設けられ、
現像剤の量に応じた値を検出するために用いられ、かつ前記第２収容領域に間隔を空けて配置された第３電極及び第４電極をさらに備えることを特徴とする現像剤容器。
【請求項２】
前記第１電極及び第２電極は、前記第１撹拌部材の第１回転軸よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の現像剤容器。
【請求項３】
前記第１領域は、前記第１収容領域において最も低い位置を含む領域であることを特徴とする請求項１または２に記載の現像剤容器。
【請求項４】
前記第１電極、前記第２電極及び前記第１領域は、前記第１回転軸の中心よりも下方における前記第１撹拌部材の回転方向に、前記第２電極、前記第１領域、第１電極の順に、並んで配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項５】
前記第１電極及び第２電極は、前記収容室の壁面に沿って設置されたシート状の導電部
材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項６】
前記第２電極及び第３電極は、前記第１収容領域と前記第２収容領域とをまたいで配置される単一の電極部材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項７】
前記第１電極は、前記第１撹拌部材の前記第１回転軸よりも下方に位置し、
前記第４電極は、前記第２撹拌部材の前記第２回転軸よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項８】
前記第２撹拌部材は、回転することにより、前記第２収容領域における前記第３電極と前記第４電極との間の第２領域と接することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項９】
前記第１収容領域と前記第２収容領域は、前記収容室を形成する壁面において鉛直方向の上方に突き出た凸部により、分けられることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項１０】
前記開口の下端は、前記第１回転軸の上方に位置することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項１１】
現像剤の量に応じた値を検出するための検出部材と、
回転する前記第１撹拌部材及び前記第２撹拌部材と接触可能な接触部であって、前記第１撹拌部材及び前記第２撹拌部材上の現像剤が前記第１撹拌部材及び前記第２撹拌部材上から自重で落ちる場合よりも早く落下するように、前記第１撹拌部材及び前記第２撹拌部材上から現像剤を押し出すように接触可能な接触部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の現像剤容器。
【請求項１２】
現像剤により記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
装置本体と、
開口及び現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、シート状の撹拌部と前記撹拌部が取り付けられた回転軸とを有する撹拌部材と、現像剤の量に応じた値を検出するために用いられ、かつ間隔を空けて配置された第１電極及び第２電極と、を有する現像剤容器と、を備え、
前記収容室における前記第１電極と前記第２電極との間の領域が、前記撹拌部材の回転軸の下方に位置し、
前記シート状の撹拌部は、前記撹拌部材が回転することにより前記領域と接しており、
新品の画像形成装置が使用され始めた直後における前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量の値である初期値と、所定のタイミングにおける前記静電容量の値との差が取得され、
前記差に基づいて、前記収容室内の現像剤の残量レベルに関する報知を行う報知手段を更に備え、
前記初期値は、前記収容室内の現像剤が前記撹拌部材によって撹拌された後に取得される前記静電容量の値であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記初期値は、前記静電容量が一度減少した後に再び増加した場合における前記静電容量の最大値であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
開口及び現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、
シート状の撹拌部と前記撹拌部が取り付けられた回転軸とを有する撹拌部材と、
現像剤の量に応じた値を検出するために用いられ、かつ間隔を空けて配置された第１電極及び第２電極と、を備え、
前記収容室の壁面に沿って配置された前記第１電極と前記第２電極との間の領域が、前記撹拌部材の回転軸の下方に位置し、且つ前記回転軸と垂直な面において、前記第１電極は第１の水平方向に関し前記間隔の部分から離れると上方に位置するよう傾斜しており、前記第２電極は前記第１の水平方向とは逆の第２の水平方向に関し前記間隔の部分から離れると上方に位置するよう傾斜していることを特徴とする現像剤容器。
【請求項１５】
前記第１電極及び第２電極は、前記撹拌部材の回転軸よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１４に記載の現像剤容器。
【請求項１６】
前記領域は、前記収容室において最も低い位置を含む領域であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の現像剤容器。
【請求項１７】
前記第１電極、前記第２電極及び前記領域は、回転軸の中心よりも下方における前記撹拌部材の回転方向に、前記第２電極、前記領域、第１電極の順に、並んで配置されていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項１８】
前記第１電極及び第２電極は、前記収容室の壁面に沿って設置されたシート状の導電部材であることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項１９】
前記収容室は、前記開口側から奥側に向かって、第１収容領域と第２収容領域とに分けられており、
前記第１収容領域に、第１撹拌部材が回転可能に設けられ、
前記第２収容領域に、第２撹拌部材が回転可能に設けられ、
前記第１電極及び第２電極は、前記第１収容領域に配置され、
現像剤の量に応じた値を検出するために用いられ、かつ前記第２収容領域に間隔を空けて配置された第３電極及び第４電極をさらに備えることを特徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項２０】
前記第２電極及び第３電極は、前記第１収容領域と前記第２収容領域とをまたいで配置される単一の電極部材であることを特徴とする請求項１９に記載の現像剤容器。
【請求項２１】
前記第１電極は、前記第１撹拌部材の回転軸よりも下方に位置し、
前記第４電極は、前記第２撹拌部材の回転軸よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１９または２０に記載の現像剤容器。
【請求項２２】
前記第１撹拌部材は、回転することにより、前記第１収容領域における前記第１電極と前記第２電極との間の第１領域と接し、
前記第２撹拌部材は、回転することにより、前記第２収容領域における前記第３電極と前記第４電極との間の第２領域と接することを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項２３】
前記第１収容領域と前記第２収容領域は、前記収容室を形成する壁面において鉛直方向の上方に突き出た凸部により、分けられることを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項２４】
前記開口の下端は、前記回転軸の上方に位置することを特徴とする請求項１９〜２３のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項２５】
現像剤の量に応じた値を検出するための検出部材と、
回転する前記撹拌部材と接触可能な接触部であって、前記撹拌部材上の現像剤が前記撹拌部材上から自重で落ちる場合よりも早く落下するように、前記撹拌部材上から現像剤を押し出すように接触可能な接触部と、
を有することを特徴とする請求項１４〜２４のいずれか１項に記載の現像剤容器。
【請求項２６】
請求項１〜１１、１４〜２５のいずれか１項に記載の現像剤容器と、
前記現像剤容器に設けられた開口を介して現像剤が供給される現像剤担持体と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項２７】
画像形成装置の装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
請求項１〜１１、１４〜２５のいずれか１項に記載の現像剤容器、請求項２６に記載の現像装置のうちの少なくとも１つと、
現像剤によって現像される静電像を担持する像担持体と、
を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項２８】
現像剤により記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
装置本体に対して、請求項１〜１１、１４〜２５のいずれか１項に記載の現像剤容器、請求項２６に記載の現像装置、請求項２７に記載のプロセスカートリッジ、のうちの少なくとも１つが着脱可能に構成されたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２９】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
装置本体と、
現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、前記収容室内の現像剤の量に応じた値の検出に用いられる複数の電極と、を有し、装置本体に着脱可能に構成されたカートリッジと、
前記カートリッジが前記装置本体に装着されたときに前記電極と前記装置本体とを電気的に接続する端子と、
前記端子を介して前記複数の電極のうちの第１電極に電圧を印加する印加部と、
前記印加部が前記第１電極に電圧を印加することで、前記第１電極と前記複数の電極のうちの第２電極との間の静電容量に対応する電圧値を、前記端子を介して検出する検出部と、を備え、
前記装置本体は、前記電極の数が異なる複数種類の前記カートリッジが着脱可能に構成され、
前記端子は、前記複数種類のカートリッジがそれぞれ有する前記電極の数の中で最大の数と同じ数が設けられており、
前記第２電極は、複数あり、
前記検出部は、前記第１電極と複数の前記第２電極との間の合成された静電容量に対応した電圧値を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３０】
前記検出部が検出した電圧値に基づいて、前記収容室内の現像剤の量を取得する取得部を備え、前記取得部は、前記検出部が検出する電圧値と前記収容室内の現像剤の量との対応関係を含むテーブルを用いて、前記収容室内の現像剤の量を取得することを特徴とする請求項２９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤容器、現像装置、プロセスカートリッジ、装置本体および画像形成装置に関する。ここで、現像装置とは、現像剤を担持する現像剤担持体を少なくとも有する。また、現像装置は、現像剤を収容するための枠体（現像剤容器）や現像剤を搬送する搬送部材などを有する場合もある。カートリッジとは、画像形成装置における複数の構成を一体化して画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。プロセスカートリッジとは、現像剤像を担持する像担持体を少なくとも有する。特に、像担持体と像担持体に作用するプロセス手段とを一体化させたものをプロセスカートリッジという。画像形成装置は、記録材（被転写材）に画像を形成する装置のことであり、特に、電子写真方式或いは静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置である。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用する画像形成装置には、像坦持体に走査露光することにより形成された静電潜像に現像剤を供給することで現像剤像を形成する現像装置が設けられている。また、近年では、現像装置、像担持体、プロセス手段（帯電部材等）と共にプロセスカートリッジとして一体化されている場合が多く見られる。このように複数の部材をプロセスカートリッジとして一体化して、さらにプロセスカートリッジを画像形成装置の装置本体に対して着脱可能とすることにより、現像剤の補給、その他メンテナンス作業を容易に行うことができる。
【０００３】
このようなプロセスカートリッジ方式では、現像剤が無くなった時点で、ユーザーがカートリッジを交換したり、現像剤を補充したりすることで、再び画像を形成することができる。そのため、このような画像形成装置は、現像剤が消費された場合にそれを検知し、ユーザーに交換時期を報知する手段、即ち、現像剤量検知手段を備えているものが一般的である。このような現像剤量検知手段の一つとして、特許文献１には、一対の入力側および出力側電極を備え、両電極間の静電容量を測定することによって現像剤量を検出すプレートアンテナ方式が提案されている。また、特許文献２、３には、現像剤担持体に交流バイアスを印加することで、現像剤担持体を入力側電極と見なし、出力側電極となる静電容量検知部材を現像装置内の現像剤担持体に対向する箇所に設ける構成が提案されている。特許文献１〜３のいずれも一対の入出力電極の間における現像剤が占める量が変化したときに変化する静電容量の変化を用いて現像剤量を検知する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１７３４６号公報
【特許文献２】特開２００３−２４８３７１号公報
【特許文献３】特開２００７−１２１６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３に記載された構成のように、現像剤量検知は、特に現像剤が残り僅かになったときの精度が求められるため、少なくとも現像剤が無くなる間際に現像剤量が変化するような箇所に、検出部を設ける必要がある。しかしながら、特に撹拌部材によって撹拌される容器内に検出部を設けた場合、現像剤が撹拌されるため現像剤の状態が安定しない。このため、現像剤量を精度良く検出することが難しい。
【０００６】
本発明の目的は、現像剤の収容室内に設けられた撹拌部材と電極を用いた現像剤量検出の精度の向上を図ることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る現像剤容器は、
開口及び現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、
シート状の第１撹拌部と前記第１撹拌部が取り付けられた第１回転軸とを有する第１撹拌部材と、
シート状の第２撹拌部と前記第２撹拌部が取り付けられた第２回転軸とを有する第２撹拌部材と、
前記収容室は、前記開口側から奥側に向かって、第１収容領域と第２収容領域とに分けられており、
現像剤の量に応じた値を検出するために用いられ、かつ前記第１収容領域に間隔を空けて配置された第１電極及び第２電極と、を備え、
前記収容室における前記第１電極と前記第２電極との間の第１領域が、前記第１撹拌部材の回転軸の下方に位置し、
前記シート状の第１撹拌部は、前記第１撹拌部材が回転することにより前記第１領域と接しており、
前記第２収容領域に、前記第２撹拌部材が回転可能に設けられ、
現像剤の量に応じた値を検出するために用いられ、かつ前記第２収容領域に間隔を空けて配置された第３電極及び第４電極をさらに備えることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、
現像剤により記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
装置本体と、
開口及び現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、シート状の撹拌部と前記撹拌部が取り付けられた回転軸とを有する撹拌部材と、現像剤の量に応じた値を検出するために用いられ、かつ間隔を空けて配置された第１電極及び第２電極と、を有する現像剤容器と、を備え、
前記収容室における前記第１電極と前記第２電極との間の領域が、前記撹拌部材の回転軸の下方に位置し、
前記シート状の撹拌部は、前記撹拌部材が回転することにより前記領域と接しており、
新品の画像形成装置が使用され始めた直後における前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量の値である初期値と、所定のタイミングにおける前記静電容量の値との差が取得され、
前記差に基づいて、前記収容室内の現像剤の残量レベルに関する報知を行う報知手段を更に備え、
前記初期値は、前記収容室内の現像剤が前記撹拌部材によって撹拌された後に取得される前記静電容量の値であることを特徴とする。
さらに、上記目的を達成するため、本発明に係る現像剤容器は、
開口及び現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、
シート状の撹拌部と前記撹拌部が取り付けられた回転軸とを有する撹拌部材と、
現像剤の量に応じた値を検出するために用いられ、かつ間隔を空けて配置された第１電極及び第２電極と、を備え、
前記収容室の壁面に沿って配置された前記第１電極と前記第２電極との間の領域が、前記撹拌部材の回転軸の下方に位置し、且つ前記回転軸と垂直な面において、前記第１電極は第１の水平方向に関し前記間隔の部分から離れると上方に位置するよう傾斜しており、前記第２電極は前記第１の水平方向とは逆の第２の水平方向に関し前記間隔の部分から離れると上方に位置するよう傾斜していることを特徴とする。
【０００８】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る装置本体は、
現像剤を収容する収容室と、前記収容室内の現像剤の量の検出に用いられる複数の電極と、を有するカートリッジが装着されて、記録材に画像を形成する画像形成装置の装置本体であって、
前記電極の数が異なる複数種類の前記カートリッジが着脱可能に構成され、
前記カートリッジが前記装置本体に装着されたときに前記電極と電気的に接続する端子を備え、
前記端子は、前記複数種類のカートリッジがそれぞれ有する前記電極の数の中で最大の数と同じ数以上が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
装置本体と、
現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、前記収容室内の現像剤の量に応じた値の検出に用いられる複数の電極と、を有し、装置本体に着脱可能に構成されたカートリッジと、
前記カートリッジが前記装置本体に装着されたときに前記電極と前記装置本体とを電気的に接続する端子と、
前記端子を介して前記複数の電極のうちの第１電極に電圧を印加する印加部と、
前記印加部が前記第１電極に電圧を印加することで、前記第１電極と前記複数の電極のうちの第２電極との間の静電容量に対応する電圧値を、前記端子を介して検出する検出部と、
を備え、
前記装置本体は、前記電極の数が異なる複数種類の前記カートリッジが着脱可能に構成され、
前記端子は、前記複数種類のカートリッジがそれぞれ有する前記電極の数の中で最大の数と同じ数が設けられており、
前記第２電極は、複数あり、
前記検出部は、前記第１電極と複数の前記第２電極との間の合成された静電容量に対応した電圧値を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現像剤の収容室内に設けられた撹拌部材と電極を用いた現像剤量検出の精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る現像装置の模式的断面図
【図２】本発明の実施例に係る画像形成装置の模式的断面図
【図３】実施例１に係るプロセスカートリッジの模式的断面図
【図４】実施例１における現像剤量検出回路
【図５】実施例１における撹拌部材の回転駆動時における静電容量の変化を表す図
【図６】実施例１における撹拌部材の回転駆動を表す図
【図７】実施例１における現像剤量と静電容量の変化を表す図
【図８】実施例２に係る現像装置の模式的断面図
【図９】実施例２における現像剤量と静電容量の変化を表す図
【図１０】実施例３における現像剤量検出方法のシーケンス図
【図１１】画像形成装置の概略図
【図１２】カートリッジＡ２の概略図
【図１３】カートリッジＢ２の概略図
【図１４】実施例３のカートリッジＡ２における現像剤量検出システムの回路構成図
【図１５】実施例３のカートリッジＢ２における現像剤量検出システムの回路構成図
【図１６】実施例４のカートリッジＢ２における現像剤量検出システムの回路構成図
【図１７】実施例４における現像剤量検出方法のシーケンス図
【図１８】実施例４のカートリッジＢ２における現像剤量と静電容量の関係図
【図１９】実施例５に係る現像装置の概略図
【図２０】比較例に係る現像装置の概略図
【図２１】撹拌部材の回転による合成静電容量の変化を示した図
【図２２】実施例５と比較例とにおける合成静電容量の差を示す図
【図２３】実施例６に係る現像装置の概略図
【図２４】実施例６に係る現像剤量検出手段の回路図
【図２５】実施例６と比較例とにおける合成静電容量の差を示す図
【図２６】撹拌部材上における現像剤を積載可能な空間を示す図
【図２７】実施例７と従来における現像剤量と静電容量の変化を表す図
【図２８】実施例８と実施例９における現像剤量と静電容量の変化を表す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【００１３】
（実施例１）
＜画像形成装置とプロセスカートリッジの構成と動作の概略＞
図２は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。この画像形成装置は、電子写真方式かつプロセスカートリッジ着脱方式のレーザービームプリンタである。このプリンタは、パソコンや画像読取装置等の外部ホスト装置を接続することで、画像情報を受け取りプリントする。１０１はプリンタ本体（画像形成装置本体）、１０２はプリンタ本体１０１に対して着脱可能なプロセスカートリッジである。
【００１４】
図３は、実施例１に係るプロセスカートリッジの模式的断面図であり、プロセスカートリッジ１０２についてはこれを用いて説明する。１２０は、像担持体であるドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）である。本実施例では、感光ドラム１２０と、帯電装置１３０と、現像装置１４０と、クリーニング装置１５０と、の４種のプロセス装置を一体的にカートリッジ化し、プリンタ本体１０１に着脱可能としている。
【００１５】
感光ドラム１２０は、プリントスタート信号に基づいて矢印Ｒ１１の時計方向に１４７．６ｍｍ／ｓの周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。感光ドラム１２０には帯電バイアスが印加される帯電装置１３０である帯電ローラを接触させてあり、帯電ローラ１３０は感光ドラム１２０に従動して回転駆動される。回転する感光ドラム１２０の周面がこの帯電装置１３０により所定の極性・電位に一様に帯電される。本実施例では負の所定電位に帯電される。本実施例では帯電装置１３０は、接触帯電の帯電ローラであるが、非接触の帯電部材や接触の帯電ブラシを構成によっては用いることができる。
【００１６】
感光ドラム１２０の帯電面に対し、露光装置（レーザスキャナユニット）１０３により
画像情報のレーザ走査露光がなされる。露光装置１０３から出力されたレーザ光はカートリッジ内に入光して感光ドラム１２０の面を露光する。レーザ光が照射された感光ドラム面部分（露光明部）の電位が減衰して画像情報に対応した静電潜像（または静電像）が感光ドラム面に形成される。本実施例では画像情報部を露光するイメージ露光方式である。露光の光源には、ＬＥＤなどを用いることができる。その静電潜像は、現像装置１４０の現像剤担持体としての現像スリーブ（または現像ローラ）１４１上のトナーＴによって現像される。
【００１７】
一方、所定の制御タイミングにて、シートトレイ部１０４のピックアップローラ１０５が駆動されて、シートトレイ部１０４に積載収納されている記録媒体である記録材（用紙）が１枚分離給送される。記録材は転写ガイド１０６を経由して、転写ローラ１０７（感光ドラム１２０と転写ローラ１０７とが当接する転写ニップ部）を通過する過程において、感光ドラム１２０面のトナー像が記録材の面に静電転写される。その後、転写材である記録材は、定着装置１０９においてトナー像の加熱加圧定着処理を受け、排紙トレイ１１１に排紙される。シート材分離後の感光ドラム１２０の表面には転写残トナー等の残留物が残る。この残留物をクリーニング装置１５０により除去・清掃され、再び、帯電から始まる作像に繰り返して供される。
【００１８】
＜現像装置＞
図１は、実施例１に係る現像装置の模式的断面図である。本実施例における現像装置１４０は、現像剤担持体である現像スリーブ１４１を回転可能に配設した現像室１４６と、現像剤であるトナーＴを収納するための現像剤収納容室１４７（以下、トナー室と記す）からなる。また、現像装置１４０は、クリーニングユニットとは別体の現像装置（現像ユニット）として構成させている。もちろん、現像装置とクリーンングユニットとを一体にしたプロセスカートリッジとして用いる構成でもよい。
【００１９】
トナー室の磁性一成分トナーＴは、撹拌部材１６０によって、現像室１４６とトナー室１４７の間に連通口であるトナー供給開口１４５を通じて現像室１４６へ搬送される。現像室１４６のトナーＴは、現像スリーブ１４１に内包された磁性体であるマグネットによって現像スリーブ１４１の表面に引き寄せられる。そして、現像スリーブ１４１のＲ１２方向への回転に伴って弾性部材からなる現像ブレード１４２方向に搬送される。そして、トナーＴは、現像ブレード１４２によってトリボ付与と層厚規制を受け、現像スリーブ１４１の表面上を感光ドラム１２０方向に搬送される。本実施例では磁性一成分トナーを用いているが、構成によっては２成分でも非磁性でもよい。
【００２０】
ここで、現像スリーブ１４１には画像形成装置本体から直流電圧（Ｖｄｃ＝−４００Ｖ）に交流電圧（ピーク間電圧＝１５００Ｖｐｐ、周波数ｆ１＝２４００Ｈｚ）を重畳した現像バイアスが印加され、感光ドラム１２０は接地されている。感光ドラム１２０と現像スリーブ１４１との対向領域では電界が発生するため、前述の帯電されたトナーＴによって感光ドラム１２０表面の潜像が現像される。現像方法はこの方法に限定されず、構成によっては接触現像でもよい。
【００２１】
＜現像剤量検出可能な現像剤容器＞
次に、実施例１における現像剤容器について図１を用いて説明する。ここで、本実施例では、現像装置１４０の枠体においてトナー室１４７を形成する枠体部分を指して現像剤容器とする。本実施例に係る現像剤容器は、トナー室１４７内（収容室内）に回転可能に設けられた撹拌部材１６０と、トナー室１４７の壁面（底面）に沿って設置された現像剤量検出部材である電極としてのアンテナ部材１４３、１４４と、を有している。アンテナ部材１４３（第１電極）とアンテナ部材１４４（第２電極）との間の静電容量と、アンテナ部材１４３と電極としての現像スリーブ１４１との間の静電容量との合成容量の変化を
元に現像剤量を検出することができる。
【００２２】
アンテナ部材１４３とアンテナ部材１４４は、導電性を有していれば良く、本実施例では導電性シートをインサート成型によって容器枠体に一体化した構成を取っている。ただし、これに限らず、他の導電部材を用いてもよい。例えば、樹脂に導電性を付与した導電性樹脂シートでもよい。この場合、導電性樹脂シートは、成形などにおいて容易にシート形状を変形できるため、さまざま形に対応することができる。例えば、本実施例のように、曲面や半円状の表面などに配置することができる。また、枠体が樹脂であれば、導電性樹脂シートも樹脂をベースに作られているため、一体成形が可能であり、温度変化による寸法変化率が近いために、金属などよりも剥離などが生じにくい。また、アンテナ部材１４３とアンテナ部材１４４は、容器壁面に沿って間隔を空けて配置されており、壁面上に形成される間隙Ｘ１における距離（撹拌部材１６０の回転方向における壁面に沿った距離）は７ｍｍとした。また、アンテナ部材１４３とアンテナ部材１４４は、間隙Ｘ１が、トナー室１４７の壁面において鉛直方向の最も下方の箇所Ｖ１０を含む領域に位置し、かつ、撹拌部材１６０の撹拌軸１６０ａの下方に位置するように、配置されている。図１では、撹拌軸１６０ａの中心の高さを破線ｈ１０で示している。また、トナー供給開口１４５の下端は、撹拌軸１６０ａの中心よりも上方に位置している。同様に現像スリーブの下端は、撹拌部材の撹拌軸よりも上方に位置し、トナーＴを汲み上げて現像スリーブにトナーＴを供給する汲み上げ構成を採用している。
【００２３】
ここで、底面とは、現像剤容器の枠体におけるトナー室１４７を形成する壁面において、鉛直方向に互いに対向する領域のうち、下方側の壁面領域（トナー室１４７の天井領域と対向する領域）であり、トナーが一時的にでも載ることが可能な部分である。本実施例では、図１に示すように、容器枠体壁面において略破線ｈ１０よりも下方の領域が底面になる。
【００２４】
撹拌部材１６０は、撹拌軸１６０ａと、可撓性のあるシート状のシート部材である撹拌部１６０ｂと、からなる。撹拌軸１６０ａは回転可能に容器枠体に軸支されており、撹拌軸１６０ａの回転駆動に伴って、撹拌部１６０ｂが撹拌軸１６０ａを回転軸としてトナー室１４７内を移動し、トナー室１４７内のトナーＴを撹拌する。撹拌部１６０ｂは、その先端側が少なくともトナー室１４７における底面と摺動するように構成されており、底面に設置されたアンテナ部材１４３、１４４とも摺動接触する。アンテナ部材１４３、１４４、間隙Ｘ１は、撹拌部１６０ｂの回転方向であって、撹拌部１６０ｂが撹拌軸１６０ａよりも下方に位置するときの移動方向に、アンテナ部材１４４、間隙Ｘ１、アンテナ部材１４３の順に並んだ配置となっている。本実施例では、アンテナ部材１４３、１４４は、底面に露出する構成をとり、撹拌部１６０ｂと接触する位置関係になっている。しかし、これに限定されず、アンテナ部材が底面を構成する枠体内部に埋め込まれている構成でもよい。さらに、収容室を構成する枠体に外側からアンテナ部材を張り付けるような構成でもよい。
本実施例の構成では、トナーＴが現像装置１４０から漏れないように、新品の状態ではトナー供給開口をシート部材である封止部材１６０ｃで封止している。封止部材１６０ｃを開封するために開封部材を装置内に設ける必要があるが、本実施例では撹拌部材が開封部材の機能も有している。もちろん、開封部材を別に設けてもよい。装置本体からの駆動力を現像装置に取り付けられた駆動伝達部材であるギアが駆動力を受け、ギアが受けた駆動力を開封部材である撹拌部材が受けて回転する。撹拌部材が回転することにより、封止部材が撹拌部材に巻きつけられ、封止部材がトナー室の壁面から剥離され開封される。
【００２５】
図４は、実施例１に係る画像形成装置の装置本体に設けられたトナー残量検出装置１７０の回路構成図である。この回路構成は、電極として機能する導電部材に、現像剤の量を検出するための信号を取得するためのバイアスを印加するための回路構成である。本実施
例では、現像バイアス印加手段としての交流電源１４５Ａから所定のＡＣバイアスが出力されると、リファレンス用コンデンサ１５４と現像スリーブ１４１とアンテナ部材１４４の其々にＡＣバイアスが印加される。これによって、リファレンス用コンデンサ１５４には電圧Ｖ１１が発生し、アンテナ部材１４３には、現像スリーブ１４１との間の静電容量とアンテナ部材１４４との間の静電容量とを合成した静電容量に応じた電流に伴って電圧Ｖ１２が発生する。検出回路１５５は、Ｖ１１とＶ１２の電圧差から電圧Ｖ１３を生成し、ＡＤ変換部１５６に出力する。ＡＤ変換部１５６は、アナログ電圧Ｖ１３をデジタル変換した結果を制御手段１５７（ＣＰＵなど）に出力する。制御手段１５７は、この結果からトナー残量レベルを決定し、その結果を記憶媒体１４９（装置本体に設けられたＲＡＭやＲＯＭなど）に格納し表示手段１１３（装置本体に設けられた表示パネルなど）で残量表示する。
【００２６】
本実施例では、トナー残量検出の為のＡＣバイアスを印加する部材を現像スリーブ１４１と、アンテナ部材１４４としている。しかしながら、例えば、現像スリーブ１４１にＡＣバイアスを印加しない場合であっても本実施例と同様の効果は得られる。また、アンテナ部材１４３にＡＣバイアスを印加し、アンテナ部材１４４を現像剤量検出部材として用いても良い。しかしながら、本実施例のように、現像剤量検出部材としてのアンテナ部材１４３を現像スリーブ１４１とアンテナ部材１４４の間に配置することが、好ましい配置である。この配置構成によれば、現像スリーブ１４１とアンテナ部材１４３間の静電容量変化と、アンテナ部材１４４とアンテナ部材１４３間の静電容量変化の両方を効率的に検出することができる。
【００２７】
＜現像剤量検知＞
次に、本実施例の現像剤量検知についての詳細な説明により、本実施例の有効性について述べる。図１に示す通り、本実施例において撹拌部材１６０は、撹拌軸１６０ａの回転駆動の際に、アンテナ部材１４３とアンテナ部材１４４の間に挟まれた領域Ａ１内を撹拌部１６０ｂが通過する配置をとっている。ここで、領域Ａ１とは、トナー室１４７内において、アンテナ部材１４３、１４４のそれぞれの鉛直方向の上端部を結んだ仮想面（図１等の断面においては仮想線）よりも下方の領域を指す。アンテナ部材１４３、１４４、間隙Ｘ１、底面における最下方部（最も深い箇所）であるＶ１０は、領域Ａ１に含まれ、撹拌軸１６０ａは、領域Ａ１よりも上方（領域Ａ１を外れた位置）に位置している。
【００２８】
本実施例は、現像剤量が変化した際に、現像剤量検出部材たるアンテナ部材１４３とアンテナ部材１４４の間の静電容量と、アンテナ部材１４３と現像スリーブ１４１の間の静電容量の合成容量が変化することを利用して、現像剤量を検出する構成である。従って、撹拌部材１６０の回転駆動に伴って、トナーＴが撹拌されると、トナー量が変化していないにも関わらず、領域Ａ１内のトナーの状態が変化し、撹拌部材１６０の回転駆動周期でトナー量が変化しているかのような出力が得られてしまう。
【００２９】
そこで、本実施例では、撹拌部材１６０の回転周期の整数倍もしくは、十分大きい時間の静電容量の平均値に相当する出力値を、予め用意した出力値と現像剤量の関係とを比較することで、現像剤量を検出する構成としている。トナー量の単位変化量当たりの出力値の変化量、即ち静電容量の変化量が大きい程、高精度に現像剤量検出を行うことができる。また、逆に、例えばトナー量が変化しても静電容量が僅かしか変化しないような場合は、現像剤量検出の精度は低いということができる。
【００３０】
また、一般に現像剤量検知は、ユーザーがカートリッジを交換する目安とすることが主要な目的の一つであるため、特にトナー量が少ない状態での精度が高いことが好ましい。そのため、本実施例では、特にトナー量が少ないときの静電容量の変化を大きくすることで、トナー量が少ないときの現像剤量検出の高精度化を図ったものである。
【００３１】
また、一方で静電容量Ｃ１と２つのアンテナ部材の面積Ｓと距離ｄ１の関係は、次のように記述されることが知られている。
Ｃ１＝εＳ／ｄ１  …式（１）
しかしながら、本実施例のアンテナ部材は、トナー室１４７の壁面に沿うように配置されており、例えば距離ｄ１が小さい領域において、静電容量における寄与度が高くなり、距離ｄ１が大きい領域は静電容量における寄与度が小さくなる。
【００３２】
したがって、図１中に記載の間隙Ｘ１の近傍は、静電容量の変化に対する寄与度が大きく、例えば、領域Ａ１のうち上方は寄与度が小さい。本実施例の特徴は、静電容量の変化が大きい間隙Ｘ１を撹拌軸１６０ａよりも下方であって撹拌軸１６０ａの下方（真下）に配置したことである。このように構成することで、撹拌動作中であってもトナーが自重で間隙Ｘ１近傍に落下する、ため、トナー量の変化に対して大きく静電容量が変化することになる。そのため、特にトナー量が少ない状態において、現像剤量検出の高精度化を図ることができる。
図１の状態を別の側面から説明すると、電極間の最も近接する電極間線分が撹拌軸の下方に位置し、撹拌軸を通る重力方向の直線が電極間線分と交差する位置関係にある。
【００３３】
本実施例では、間隙Ｘ１がトナー室１４７の壁面において最も下方の位置（Ｖ）を含む領域に形成されるように、アンテナ部材１４３、１４４を配置している。この構成によれば、撹拌部材１６０から落下したトナーがごく僅かであっても静電容量が大きく変化するため、トナー残量検出においてより好ましい構成である。しかしながら、間隙Ｘ１が、トナー室１４７壁面において最も下方の位置（Ｖ）から多少外れていても、撹拌軸１６０ａの略真下に位置していれば、本実施例と同様の効果を得ることが可能な場合もあり、上記構成に限定されるものではない。
【００３４】
＜現像剤量検出の高精度化の検証＞
まず、本実施例における撹拌部材の駆動と静電容量の詳細を説明する。
図５は、本実施例構成において、トナー量が４０ｇのときに撹拌部材１６０が回転駆動した際の静電容量変化を表した図であり、ｔ１１〜ｔ１５のタイミングで周期的に静電容量の変化が起きていることを表している。
図６は、本実施例に係る現像装置の模式的断面図であり、トナー室１４７内において撹拌部１６０ｂが通過するタイミングをＴ１１〜Ｔ１５の位置で定義している。
【００３５】
図５と図６の関係の対応をとることで、撹拌部材１６０の駆動に応じて静電容量の変動が起こる要因を説明する。また、容器内にある４０ｇのトナーのうち、撹拌部材１６０の回転駆動によって容器内を動くトナーと動かないトナーに分けられるが、ここでは静電容量の変化を説明するため、動くトナーに限って説明する。
【００３６】
第１に、図６中のＴ１１を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングにおいて、動くトナーの大半が間隙Ｘ１近傍に集められることになる。式（１）の関係を鑑みると、このタイミングが最も静電容量が大きくなることが分かる。一方で、図５中の静電容量の極大はｔ１１に相当するため、図６中Ｔ１１と図５中のｔ１１の対応が取れることが分かる。
【００３７】
第２に、図６中のＴ１２を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングにおいて、動くトナーの大半が間隙Ｘ１から遠ざけられることになるため、静電容量は急激に低下することになる。図５中のｔ１２において、静電容量が急激に低下していることから、図６中Ｔ１２と図５中ｔ１２の対応が取れることが分かる。
【００３８】
第３に、図６中のＴ１３を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングにおいて、動くトナー
の大半が持ちあげられ、領域Ａ１から遠ざかり、またＳＬＶ上に保持されたトナーが撹拌部１６０ｂにより掻き取られるため、静電容量が極小値をとることになる。図５中のｔ１３において、静電容量が極小値を取ることから、図６中Ｔ１３と図５中ｔ１３の対応が取れることが分かる。
【００３９】
第４に、図６中のＴ１４を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングにおいて、撹拌部１６０ｂによって持ち上げられたトナーから下方に落下し、間隙Ｘ１近傍に落ちる。これにより静電容量が大きくなり、これ以降は、撹拌部１６０ｂはトナーを保持しないまま空中を移動しているのみなので、静電容量の変化は起きない。図５中のｔ１４において、静電容量が大きくなりその後ｔ１５迄の間静電容量の変化が無いことから、図６中Ｔ１４と図５中ｔ１４の対応が取れることが分かる。
【００４０】
第５に、図６中のＴ１５を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングにおいて、動くトナーが間隙Ｘ１に集められることにより、静電容量が大きくなる。図５中のｔ１５において、静電容量が大きくなることから、図６中Ｔ１５と図５中ｔ１５の対応が取れることが分かる。
【００４１】
次に、本実施例の特徴である間隙Ｘ１と撹拌軸１６０ａとの位置関係の最適化によって、特にトナー量が少ないときの現像剤量検出が高精度化していることを説明する。
図７は、本実施例におけるトナー量と、静電容量の平均値の関係を表した図である。前述したように、本実施例ではトナー量が４０ｇと少ない場合であっても、撹拌動作中に静電容量の寄与度が高い間隙Ｘ１にトナーが居続けることによって、平均の静電容量が大きくなる効果が得られている。この効果により、トナー量が０ｇの時と静電容量が安定した２００ｇの時との間での静電容量の変化量δＣ１０が、３．６ｐＦであるのに対し、０ｇ〜４０ｇにおける静電容量の変化量δＣ１１は、１．７ｐＦとなる。これは本実施例の効果により、トナー量が少量であるときに僅かなトナー量の変化に対して、静電容量が大きく変化することで、高精度にトナー量を検出することができることを表している。
【００４２】
図５と図７における縦軸は静電容量を表しているが、ここで示している静電容量は、電極間の静電容量に加えて、測定系における現像装置以外の容量も合成されているため、測定系に依存する値である。そのため、本明細書で示す値は、本願発明者らが実験等で用いた測定系に限った数値となるが、本発明の効果の検証においては、相対的な静電容量の変化を比較することができれば十分であり、本発明の効果を示す一例として用いている。
【００４３】
（実施例２）
本発明の実施例２は、実施例１に対して現像剤容器の構成が異なっている。ここでは、に、実施例１と異なる点について説明し、実施例１と共通する事項については説明を省略する。ここで説明しない事項は実施例１と同様である。
【００４４】
図８は、本実施例に係る現像装置１８０の模式的断面図である。実施例２において実施例１と異なる点は、現像剤容器のトナー容量が異なる点であり、それに伴って、撹拌部材と電極が追加されている。具体的には、本実施例に係る現像装置１８０は、トナー供給室１８７内に、２つの撹拌部材１８１、１８５がそれぞれ回転可能に設けられるとともに、トナー供給室１８７の底面に、３つのアンテナ部材１８２〜１８４が設置されている。
【００４５】
本実施例に係る現像装置１８０のトナー供給室１８７の底面は、鉛直方向下方に凹む２つの凹部を有するような構成となっている。トナー供給室１８７は、底面において２つの凹部の間で鉛直方向上方に突き出た凸部により、概略、トナー供給開口１８６に近い側の領域（第１収容領域）と、トナー供給開口１８６から遠い奥側の領域（第２収容領域）とに分けられたような構成となっている。
【００４６】
撹拌部材である第１撹拌部材１８１は、トナー供給室１８７の第１収容領域に配置されており、第１収容領域内のトナーがトナー供給開口１８６を介して現像スリーブ１４１に供給されるように、第１収容領域内のトナーを撹拌する。第１撹拌部材１８１は、第１撹拌軸１８１ａ（第１回転軸）とシート状の第１撹拌部１８１ｂとを有する。
撹拌部材である第２撹拌部材１８５は、トナー供給室１８７の第２収容領域に配置されており、第２収容領域内のトナーが上記凸部を越えて第１収容領域に移動するように、第２収容領域内のトナーを撹拌する。第２撹拌部材１８５は、第２撹拌軸１８５ａ（第２回転軸）とシート状の第２撹拌部１８５ｂとを有する。
【００４７】
アンテナ部材１８２（第１電極）は第１収容領域に、アンテナ部材１８４（第４電極）は第２収容領域に、アンテナ部材１８３は、上記凸部をまたいで、第１収容領域と第２収容領域の両方に延在するように設置されている。トナー供給室１８７の底面において、アンテナ部材１８２とアンテナ部材１８３の第１収容領域側の部分（第２電極）との間には間隙Ｘ１、アンテナ部材１８４とアンテナ部材１８３の第２収容領域側の部分（第３電極）との間には間隙Ｙ１、が形成されている。現像スリーブ１４１は、第５電極として機能する。
【００４８】
第１収容領域において、アンテナ部材１８２、１８３及び間隙Ｘ１は、撹拌軸１８１ａよりも下方の領域における撹拌部１８１ｂの移動方向（容器の奥側から開口側に向かって）に、アンテナ部材１８３、間隙Ｘ１、アンテナ部材１８２の順に並んでいる。
第２収容領域において、アンテナ部材１８３、１８４及び間隙Ｙ１は、撹拌軸１８５ａよりも下方の領域における撹拌部１８５ｂの移動方向（容器の奥側から開口側に向かって）に、アンテナ部材１８４、間隙Ｙ１、アンテナ部材１８３の順に並んでいる。
【００４９】
図８に示す通り、撹拌部材１８１は、撹拌軸１８１ａの回転駆動の際に、アンテナ部材１８２とアンテナ部材１８３の第１収容領域側の部分との間に挟まれた領域Ａ１内を撹拌部１８１ｂが通過する構成となっている。ここで、領域Ａ１とは、トナー室１４７の第１収容領域内において、アンテナ部材１８２、１８３のそれぞれの鉛直方向の上端部を結んだ仮想面（図８の断面においては仮想線）よりも下方の領域を指す。アンテナ部材１８２、アンテナ部材１８３の第１収容領域側の部分、間隙Ｘ１、底面の第１収容領域における最下方部であるＶ１０は、領域Ａ１に含まれ、撹拌軸１８１ａは、領域Ａ１よりも上方（領域Ａ１を外れた位置）に位置している。
【００５０】
図８に示す通り、撹拌部材１８５は、撹拌軸１８５ａの回転駆動の際に、アンテナ部材１８４とアンテナ部材１８３の第２収容領域側の部分との間に挟まれた領域Ｂ１内を撹拌部１８５ｂが通過する構成となっている。ここで、領域Ｂ１とは、トナー室１４７の第２収容領域内において、アンテナ部材１８４、１８３のそれぞれの鉛直方向の上端部を結んだ仮想面（図８の断面においては仮想線）よりも下方の領域を指す。アンテナ部材１８４、アンテナ部材１８３の第２収容領域側の部分、間隙Ｙ１、底面の第２収容領域における最下方部であるＷは、領域Ｂ１に含まれ、撹拌軸１８５ａは、領域Ｂ１よりも上方（領域Ｂ１を外れた位置）に位置している。
【００５１】
本実施例に係る現像装置１８０は、アンテナ部材１８３と現像スリーブ１４１に対して、交流電源１４５Ａから所定のＡＣバイアスが印加される構成となっている。また、アンテナ部材１８２とアンテナ部材１８４は電気的に繋がっている。アンテナ部材１８２とアンテナ部材１８３の第１収容領域側部分との間、現像スリーブ１４１とアンテナ部材１８２との間、アンテナ部材１８４とアンテナ部材１８３の第２収容領域側部分との間、の各静電容量の合成容量の変化を用いて現像剤量検出を行う。
【００５２】
本実施例においても、実施例１と同様、撹拌部材１８１は、回転駆動時に領域Ａ１中を通過する構成を取り、間隙Ｘ１は、撹拌部材１８１の撹拌軸１８１ａよりも下方に配置されている。図８では、撹拌軸１８１ａの中心の高さを破線ｈ１１で示している。さらに、間隙Ｘ１は、撹拌軸１８１ａの下方（真下）に位置している。同様に、撹拌部材１８５は、回転駆動時に領域Ｂ１中を通過する構成を取り、間隙Ｙ１は、撹拌部材１８５の撹拌軸よりも下方に配置されている。図８では、撹拌軸１８１ａの中心の高さを破線ｈ１２で示している。さらに、間隙Ｙ１は、撹拌軸１８５ａの下方（真下）に位置している。この構成により、実施例１と同様、撹拌動作中において撹拌部上から自重で落下するトナーの多くが間隙Ｘ１、Ｙ１近傍に落下することになり、トナー量の変化を反映する静電容量の変化をより大きなものとすることができ、検出精度の向上を図ることができる。
【００５３】
図９は、実施例２におけるトナー量と、静電容量の平均値の関係を表した図である。本実施例においても実施例１と同様の効果が得られるが、本実施例では間隙Ｘ１と間隙Ｙ１の両方において同時にこの効果が得られることになる。実施例１と異なる点は、撹拌部材１８１と撹拌部材１８５の両方が回転駆動した場合において、領域Ａ１と領域Ｂ１にトナーが行き来することになる。従って、実施例１ではトナー量が少なくとも０ｇ〜４０ｇにおいて効果が得られるが、本実施例では０ｇ〜４０ｇの領域に加えて、例えば４０ｇ〜２００ｇの領域においても効果が得られる。
【００５４】
本実施例ではアンテナ部材を図８のように配置しているが、必ずしもこの配置である必要はない。例えば、アンテナ部材１８３を現像剤量検出部材として用いて、アンテナ部材１８２、１８４にＡＣバイアスを印加する構成であっても良い。また、より少ないアンテナ部材で効率的に領域Ａ１側と領域Ｂ１側の両方を検出できるように、アンテナ部材１８３は１枚（単一の電極部材）である必要はなく、電気的に導通していれば、図８中の頂点で２枚に分かれていても良い。しかしながら、現像スリーブ１４１とアンテナ部材１８２間の静電容量変化と、領域Ａ１、Ｂ１の静電容量変化を少ないアンテナ部材で効率的に検出するためには本実施例のような配置が好ましい。
【００５５】
また、図９における縦軸は静電容量を表しているが、ここで示している静電容量は、電極間の静電容量に加えて、測定系における現像装置以外の容量も合成されているため、測定系に依存する値である。そのため、本明細書で示す値は、本願発明者らが実験等で用いた測定系に限った数値となるが、本発明の効果の検証においては、相対的な静電容量の変化を比較することができれば十分であり、本発明の効果を示す一例として用いている。
【００５６】
本発明によれば、高精度に現像剤量を検出可能な現像剤容器、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することができる。
【００５７】
（実施例３）
＜画像形成装置の構成及び画像形成プロセス＞
図１１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。この画像形成装置は、電子写真方式のレーザービームプリンタである。この画像形成装置は、例えば、接続されたパソコン、画像読取装置などの外部ホスト装置から送られた画像情報を基に、画像を出力することができる。
【００５８】
本実施例に係る画像形成装置は、画像形成装置本体（以下、装置本体と記す）２１００に、カートリッジＡ２（図１２）とカートリッジＢ２（図１３）を選択的に装着して使用することができる。ここで、カートリッジＡ２は、現像剤収容量が小さいプロセスカートリッジであり、カートリッジＢ２は、現像剤収容量が大きいプロセスカートリッジである。また、カートリッジＡ２、Ｂ２は、それぞれ、感光ドラム２０１、帯電ローラ２０２、現像装置２１１（または現像カートリッジ）、クリーニング装置２３０が一体的にユニッ
ト化されたものである。これらの構成要素はカートリッジ内で所定の相互配置関係をもって組み付けられている。
【００５９】
装置本体２１００の開閉カバー２１０１は、ヒンジ軸部２１０２を中心に１点鎖線示のように開いて装置本体２１００内を開放することができる。この開放部を通じて、カートリッジＡ２またはカートリッジＢ２は、装置本体２１００内の所定の装着位置に所定の要領で挿入装着することが可能であり、また反対に装置本体２１００から抜き外しすることが可能となっている。カートリッジＡ２またはカートリッジＢ２は、装置本体２１００に装着されることで、装置本体２１００と機械的・電気的に結合した状態になる。これにより画像形成装置は、画像の形成を行うことが可能となる。
【００６０】
像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）２０１は、プリントスタート信号に基づいて矢印Ｒ２１方向に所定の回転スピードで回転駆動される。感光ドラム２０１には帯電バイアスが印加される帯電ローラ２０２を接触させてあり、回転する感光ドラム２０１の周面が帯電ローラ２０２により所定の極性・電位に一様に帯電される（帯電工程）。この帯電面に対して、露光手段（以下、スキャナと記す）２０３により画像情報のレーザー走査露光がなされる。スキャナ２０３は、ホスト装置から入力された画像情報の電気信号に対応して変調されたレーザー光を出力して、感光ドラム２０１の帯電面を走査露光し、明部電位部と暗部電位部からなる静電潜像（静電像）が感光ドラム２０１の周面に形成される（露光工程）。この静電潜像は、現像装置２１１あるいは現像装置２２１の現像スリーブ２０４（現像剤担持体）によって現像される。現像スリーブ２０４は、感光ドラム２０１に対向して配置されており、現像剤が担持される。静電潜像は現像スリーブ２０４によって現像され、感光ドラム２０１の周面にはトナー像（現像剤像）が形成される（現像工程）。
【００６１】
ローラ状の転写手段である転写ローラ２０５は、感光ドラム２０１に対向して配置されている。所定の制御タイミングにて、転写ローラ２０５に搬送された記録材Ｐ２が転写ローラ２０５を通過する際に、転写バイアスが転写ローラ２０５に印加され、感光ドラム２０１の周面のトナー像が記録材Ｐ２の面に静電転写される（転写工程）。ローラ状の加熱部材、加圧部材などを備えた定着手段２０６は、転写工程後の記録材Ｐ２が搬送され、記録材Ｐ２上のトナー像に加熱加圧定着処理を施し、画像定着を行う（定着工程）。転写工程後の感光ドラム２０１の周面に残留した転写残トナーなどの残留物は、クリーニング手段であるＣブレード２０７により除去される（クリーニング工程）。以上の画像形成プロセス（帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニング工程）を繰り返すことにより画像の形成が行われる。
【００６２】
＜本実施例に関わる構成（ａ）現像剤量検出部＞
図１２は、カートリッジＡ２の概略図である。本実施例におけるカートリッジＡ２は、クリーニング装置２３０と、現像装置２１１と、を備える。現像装置２１１は、現像スリーブ（現像ローラ）２０４が回転可能に配設されるとともに、トナーＴを収容した現像剤収容部（以下、トナー室と記す）２１７を有する。
【００６３】
トナー室２１７に収容された磁性一成分トナーＴは、撹拌部材２１２によって、トナー室２１７から現像スリーブ２０４に供給される。供給されたトナーＴは、現像スリーブ２０４に内包された磁性体であるマグネットによって現像スリーブ２０４の表面に保持される。現像スリーブ２０４の表面に保持されたトナーＴは、現像スリーブ２０４のＲ２２方向への回転に伴って弾性部材からなる現像ブレード２１８と接触し、現像ブレード２１８によってトリボ付与と層厚規制を受けて感光ドラム２０１との対向位置まで搬送される。
【００６４】
現像剤量検出部として、トナー室２１７の容器壁面（底面）には、一対の電極である、
トナー量を検出するための電極としてのアンテナ部材２１４（第２電極）とアンテナ部材２１５（第１電極）が間隔を空けて壁面に沿うように配されている。アンテナ部材２１４、２１５、それらの間隙は、撹拌部材２１２の回転方向であって、撹拌部材２１２の撹拌部が撹拌軸（回転軸）よりも下方に位置するときの移動方向に、アンテナ部材２１５、間隙、アンテナ部材２１４の順に並んだ配置となっている。撹拌部材２１２の撹拌部は、その先端側が少なくともトナー室２１７における底面と摺動するように構成されており、底面に設置されたアンテナ部材２１４、２１５とも摺動接触する。
【００６５】
ここで、底面とは、現像剤容器枠体におけるトナー室を形成する壁面において、鉛直方向に互いに対向する領域のうち、下方側の壁面領域（トナー室の天井領域と対向する領域）であり、トナーが一時的にでも載ることが可能な部分である。
アンテナ部材２１４、２１５は、導電性であり、カートリッジが装置本体に装着されると、装置本体と電気的な導通がとられ、現像剤量の検出に用いられる。装置本体２１００には、アンテナ部材２１４と導通を取る接点２１０４（第２端子）と、アンテナ部材２１５と導通を取る接点２１０５（第１端子）がある。後述のカートリッジＢ２のアンテナ部材２２６と導通を取る接点２１０６（第３端子）はフロートになっている。装置本体２１００にカートリッジＡ２が装着された状態で、アンテナ部材２１５には接点２１０５を通じて装置本体２１００から電圧が入力される。アンテナ部材２１４は、アンテナ部材２１５との間の静電容量に応じた電圧を、接点２１０４を通じて装置本体２１００に出力する。この静電容量は、アンテナ部材２１４とアンテナ部材２１５との間の現像剤の量に相関をもつ。
【００６６】
また、本実施例におけるカートリッジＢ２は、カートリッジＡ２と同様に、クリーニング装置２３０と、現像装置２２１と、を備える。現像装置２２１は、現像スリーブ２０４が回転自在に配設されるとともに、トナーＴを収容したトナー室２２７、２２８と、トナー室２２８（第２収容領域）からトナー室２２７（第１収容領域）へトナーを供給するための連通口２２０と、を有する。トナー室２２８のトナーＴは、トナー撹拌２２３（第２撹拌部材）によって、トナー室２２８からトナー室２２７へ連通口２２０を通じて搬送される。トナー室２２７の磁性一成分トナーＴは、トナー撹拌２２２（第１撹拌部材）によって、トナー室２２７から現像スリーブ２０４へ搬送される。
【００６７】
現像剤量検出部として、トナー室２２７、２２８の容器壁面には、アンテナ部材２２４（第２電極）、アンテナ部材２２５（第１電極、第３電極）、アンテナ部材２２６（第４電極）が間隔を空けて壁面に沿うように配置されている。特に、アンテナ部材２２５は、トナー室２２７、２２８の間の容器壁面をまたがるように配されている。したがって、アンテナ部材２２５は、トナー室２２７に配された部分がトナー室２２７内のトナー量検出に用いられる電極部分（第１電極）となり、トナー室２２８に配された部分がトナー室２２８内のトナー量検出に用いられる電極部分（第３電極）となる。このようなアンテナ部材２２５の構成により、電極部材の数を減らすことができる。アンテナ部材２２４、２２５、それらの間隙は、トナー撹拌２２２の回転方向であって、トナー撹拌２２２の撹拌部が撹拌軸（回転軸）よりも下方に位置するときの移動方向に、アンテナ部材２２５、間隙、アンテナ部材２２４の順に並んだ配置となっている。トナー撹拌２２２の撹拌部は、その先端側が少なくともトナー室２２７における底面（第１底面）と摺動するように構成されており、底面に設置されたアンテナ部材２２４、２２５とも摺動接触する。また、アンテナ部材２２５、２２６、それらの間隙は、トナー撹拌２２３の回転方向であって、トナー撹拌２２３の撹拌部が撹拌軸（回転軸）よりも下方に位置するときの移動方向に、アンテナ部材２２６、間隙、アンテナ部材２２５の順に並んでいる。トナー撹拌２２３の撹拌部は、その先端側が少なくともトナー室２２８における底面（第２底面）と摺動するように構成されており、底面に設置されたアンテナ部材２２５、２２６とも摺動接触する。アンテナ部材２２４、２２５、２２６は、導電性であり、カートリッジが装置本体に装着さ
れると、装置本体と電気的な導通がとられ、現像剤量の検出に用いられる。装置本体２１００には、アンテナ部材２２４と導通を取る接点２１０４と、アンテナ部材２２５と導通を取る接点２１０５と、アンテナ部材２２６と導通を取る接点２１０６がある。装置本体２１００にカートリッジＢ２が装着された状態で、アンテナ部材２２５には接点２１０５を通じて装置本体２１００から電圧が入力される。アンテナ部材２２４は、アンテナ部材２２５との間の静電容量に応じた電圧を、接点２１０４を通じて装置本体２１００に出力する。この静電容量（第１静電容量）は、アンテナ部材２２４とアンテナ部材２２５（のトナー室２２７側の部分）との間の現像剤の量に相関をもつ。同様に、アンテナ部材２２６は、アンテナ部材２２５との間の静電容量に応じた電圧を、接点２１０６を通じて装置本体２１００に出力する。この静電容量（第２静電容量）は、アンテナ部材２２６とアンテナ部材２２５（のトナー室２２８側の部分）との間の現像剤の量に相関をもつ。
【００６８】
このように、カートリッジＡ２（図１２）、Ｂ２（図１３）は、トナーＴの収容量、現像装置や現像剤容器の容積（収容可能容量）、撹拌部材の数、現像剤量検出部としてのアンテナ部材の構成や数が異なる。その他機能等は互いに同じ構成である。アンテナ部材２１４、２１５、２２４、２２５、２２６は、導電性を有していれば良く、本実施例では導電性シートをインサート成型によって容器枠体に一体化した構成を取っている。ただし、これに限らず、他の導電部材を用いてもよい。例えば、樹脂に導電性を付与した導電性シートでもよい。この場合、成形などにおいて容易にシートを変形できるため、さまざま形に対応することができる。また、本実施例では、アンテナ部材２１４、２１５、２２４、２２５、２２６は、底面に露出する構成をとり、各撹拌部材と接触する位置関係になっている。しかし、これに限定されず、アンテナ部材が底面を構成する枠体内部に埋め込まれている構成でもよい。さらに、収容室を構成する枠体に外側からアンテナ部材を張り付けるような構成でもよい。
【００６９】
以上のように、本実施例に係る画像形成装置の装置本体２１００は、アンテナ部材（電極）の数が異なる複数種類のカートリッジＡ２（図１２）、Ｂ２（図１３）が着脱可能に構成されている。さらに、カートリッジＡ２、Ｂ２が装置本体２１００に装着されたときにアンテナ部材と装置本体２１００とを電気的に接続するための接点（端子）が、カートリッジＡ２、Ｂ２がそれぞれ有する電極の数の中で最大の数と同じ数設けられている。本実施例の構成によれば、現像剤収容量の異なる数種類のカートリッジにおいて、その種類にかかわらず、精度の高いトナー残量検出が可能となる。なお、接点（端子）は、カートリッジＡ２、Ｂ２がそれぞれ有する電極の数の中で最大の数と同じ数以上設けられていてもよい。
【００７０】
なお、本発明が適用可能な構成は、本実施例の構成に限られるものではなく、現像剤量検出部の数や形状、電圧入力の数、電圧出力の数など、これらのいずれか、またはその組み合わせが異なる構成に対しても、本発明は適用可能である。例えば、現像スリーブ２０４が収容室内の現像剤量検出のための電極として機能する構成についても、本発明は適用可能である。
【００７１】
＜カートリッジ識別部＞
前述の通り、カートリッジＡ２（図１２）、Ｂ２（図１３）は、装置本体２１００に装着されると、装置本体２１００に対して機械的・電気的に結合した所定の装着状態になる。これにより、カートリッジ側の被駆動部が装置本体側の駆動機構により駆動可能状態になる。また、カートリッジ側の必要部材に対して装置本体側の電源部からバイアスを印加することが可能となる。また、カートリッジ側のセンサーや記憶媒体が装置本体側の制御部と導通状態になる。
画像形成装置の装置本体２１００に設けられた制御部（コントローラ）は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ（記憶部）とＣＰＵとからなるマイクロコンピュータ（制御手段２５５
）や、各種入出力制御回路等で構成されている。
【００７２】
ここで、カートリッジの種類を識別する情報が、カートリッジＡ２、Ｂ２に設けられたマイクロチップ等の記憶媒体２１９、２２９にそれぞれ格納されている。装置本体２１００の制御部は、記憶媒体２１９あるいは記憶媒体２２９と導通をとり、記憶媒体２１９あるいは記憶媒体２２９に格納されている現像剤収容量に関する情報を取得し、カートリッジＡ２とカートリッジＢ２を判別する（判別部）。判別した結果は、メモリに格納され、現像剤量検出システム２５０にて、カートリッジの種類によって現像剤残量を算出する際に利用される。
【００７３】
以上のように、本実施例では、カートリッジに取り付けられた記憶媒体に格納された現像剤収容量に関する情報をもとに、カートリッジの種類を判別したが、カートリッジの種類を装置本体で判別できるものであれば他の構成を採用してもよい。例えば、容器形状の違いから判別する方法、現像剤量検出部の構成またはその数の違いから判別する方法（例えば、静電容量の違いや導通の可否を用いて判別する方法）など、これらのいずれか、またはその組み合わせが挙げられる。
【００７４】
＜現像剤量検出システム＞
装置本体２１００は、カートリッジ識別部によって、装着されたカートリッジの種類を判断し、その結果、現像剤量検出部の出力値の数、や閾値、演算方法を変更する。
【００７５】
図１４は、装置本体２１００にカートリッジＡ２（図１２）が装着された場合の現像剤量検出システム２５０の回路構成図である。装置本体２１００に備えられたバイアス印加手段（印加部）としての交流電源２５１から所定のＡＣバイアスが出力されると、リファレンス用コンデンサ２５２と、接点２１０５を通じてカートリッジＡ２のアンテナ部材２１５と、にＡＣバイアスが印加される。これによって、リファレンス用コンデンサ２５２には電圧Ｖ２０が発生し、アンテナ部材２１４にはアンテナ部材２１４、２１５間の静電容量に応じた電流に伴って電圧Ｖ２３が発生し、接点２１０４を通じて検出回路２５３（検出部）に出力される。検出回路２５３は、Ｖ２０とＶ２３の電圧差から電圧Ｖ２４を生成し、ＡＤ変換部２５４に出力する。ＡＤ変換部２５４は、アナログ電圧Ｖ２４を演算・デジタル変換した結果Ｖ２４Ａを制御手段２５５に出力する。制御手段２５５は、この結果と、カートリッジ識別部にて判断したカートリッジ種類の結果を用いて、現像剤量のレベルを決定する（取得部）。装置本体２１００に設けられた表示パネル等の表示手段（報知手段）２５６は、制御手段２５５によって決定された現像剤量のレベルをユーザーに報知する。
【００７６】
図１５は、装置本体２１００にカートリッジＢ２（図１３）が装着された場合の現像剤量検出システム２５０の回路構成図である。装置本体２１００に備えられた交流電源２５１から所定のＡＣバイアスが出力されると、リファレンス用コンデンサ２５２と、接点２１０５を通じてカートリッジＢ２のアンテナ部材２２５と、にそれぞれＡＣバイアスが印加される。これによって、リファレンス用コンデンサ２５２には電圧Ｖ２０が発生し、アンテナ部材２２４、２２６にはそれぞれアンテナ部材２２５との間の静電容量に応じた電流に伴ってそれぞれ電圧Ｖ２１、Ｖ２２が発生する。Ｖ２１とＶ２２は、接点２１０４、２１０６を通じて装置本体２１００側で合成され、合成電圧であるＶ２３として検出回路２５３に出力される。検出回路２５３は、Ｖ２０とＶ２３の電圧差から電圧Ｖ２４を生成し、ＡＤ変換部２５４に出力する。ＡＤ変換部２５４は、アナログ電圧Ｖ２４を演算・デジタル変換した結果Ｖ２４Ｂを制御手段２５５に出力する。制御手段２５５は、この結果と、カートリッジ識別部にて判断したカートリッジ種類の結果を用いて、現像剤量のレベルを決定する。表示手段２５６は、制御手段２５５によって決定された現像剤量のレベルをユーザーに報知する。
【００７７】
＜現像剤量検出方法＞
本実施例では、装置本体２１００にカートリッジＡ２とカートリッジＢ２が装着可能である。カートリッジＡ２、Ｂ２にはそれぞれカートリッジ識別部が付属されており、装置本体２１００はカートリッジＡ２あるいはカートリッジＢ２が装着された際に、カートリッジ識別部と導通をとり、カートリッジＡ２、Ｂ２を判別する。また、カートリッジＡ２とカートリッジＢ２では現像剤量検出部の構成が異なっており、装置本体２１００に装着された際には、現像剤量検出システムとしての回路構成が図１４と図１５のように異なり、それぞれの回路構成にて現像剤量検出動作を行う。
【００７８】
図１０は、装置本体２１００にカートリッジＡ２（図１２）またはカートリッジＢ２（図１３）が装着された後における、現像剤量検出動作のフローチャートである。現像剤量検出方法について図１０のフローチャートを用いて詳細に説明する。
Ｓ７０１：装置本体にカートリッジが装着される。
Ｓ７０２：カートリッジ識別部を用いて、カートリッジの種類を判断し、カートリッジＡ２と判断した場合はＳ７０３に進み、カートリッジＢ２と判断した場合はＳ７０８に進む。
【００７９】
（カートリッジＡ２（第１カートリッジ）と判断した場合）
Ｓ７０３：検出回路２５３を通じて検出電圧Ｖ２４を測定する。
Ｓ７０４：ＡＤ変換部２５４を用いてＶ２４を演算・デジタル変換し、Ｖ２４Ａを生成する。ここで、ＡＤ変換部２５４におけるＶ２４に対する演算方法はカートリッジＡ２、Ｂ２で異なる。
Ｓ７０５：メモリに予め格納してある現像剤残量テーブルＴＡ（検出された電圧値と現像剤の量との対応関係を含むテーブル）において、Ｖ２４Ａの値を照らし合わせて、現像剤残量Ｙ２［％］に変換する。ここで、現像剤残量テーブルＴＡとは、Ｖ２４Ａに閾値を持たせて現像剤残量Ｙ２［％］が１％刻みで変換されるように、Ｙ２［％］とＶ２４Ａを関連付けたカートリッジＡ２のためのテーブルである。この閾値は、カートリッジＡ２とカートリッジＢ２とで異なる。
Ｓ７０６：Ｙ２［％］を表示手段２５６に表示する。
Ｓ７０７：現像剤残量Ｙ２［％］が０％に達したかどうかを確認する。”ＮＯ”と判断した場合にはＳ７０３に進み、”ＹＥＳ”と判断した場合にはＳ７１３に進む。
【００８０】
（カートリッジＢ２（第２カートリッジ）と判断した場合）
Ｓ７０８：検出回路２５３を通じて検出電圧Ｖ２４を測定する。
Ｓ７０９：ＡＤ変換部２５４を用いてＶ２４を演算・デジタル変換し、Ｖ２４Ｂを生成する。ここで、ＡＤ変換部２５４におけるＶ２４に対する演算方法はカートリッジＡ２、Ｂ２で異なる。
Ｓ７１０：メモリに予め格納してある現像剤残量テーブルＴＢにおいて、Ｖ２４Ｂの値を照らし合わせて、現像剤残量Ｙ２［％］に変換する。ここで、現像剤残量テーブルＴＢとは、Ｖ２４Ｂに閾値を持たせて現像剤残量Ｙ２［％］が１％刻みで変換されるように、Ｙ２［％］とＶ２４Ｂを関連付けたカートリッジＢ２のためのテーブルである。この閾値はカートリッジＡ２とカートリッジＢ２とで異なる。
Ｓ７１１：Ｙ２［％］を表示手段２５６に表示する。
Ｓ７１２：現像剤残量Ｙ２［％］が０％に達したかどうかを確認する。”ＮＯ”と判断した場合にはＳ７０８に進み、”ＹＥＳ”と判断した場合にはＳ７１３に進む。
Ｓ７１３：現像剤量検出の終了。
【００８１】
以上のように、本実施例では、現像剤量検出動作における演算方法と閾値の両方をカートリッジの種類によって変更したが、本発明はこれに限ったものではなく、演算方法と閾
値のいずれか、またはその組み合わせを変更した他の構成でもよい。
【００８２】
（実施例４）
実施例３では、現像剤量検出システムにおいて、カートリッジＢ２におけるアンテナ部材２２４から生じる電圧Ｖ２１と、アンテナ部材２２６から生じる電圧Ｖ２２を合成した電圧Ｖ２３を検出回路２５３に入力して、現像剤量検出を行っていた。
本発明の実施例４は、アンテナ部材２２４、２２５それぞれから生じる電圧Ｖ２１、Ｖ２２を合成せずに現像剤量検出を行う構成となっている。具体的には、現像剤残量に応じて、検出回路２５３に入力する電圧Ｖ２１、Ｖ２２のいずれかを選択して現像剤残量の検出に用いるというものである。
以下、実施例３と重複している箇所は説明を割愛し、実施例４の特徴部分を主として説明する。ここで説明しない事項は、実施例３と同様である。
【００８３】
＜本実施例に関わる構成（ａ）現像剤量検出システム＞
図１６は、装置本体２１００にカートリッジＢ２（図１３）が装着された場合の現像剤量検出システム２５０の回路構成図である。装置本体２１００に備えられた交流電源２５１から所定のＡＣバイアスが出力されると、リファレンス用コンデンサ２５２と、接点２１０５を通じてカートリッジＢ２のアンテナ部材２２５と、にそれぞれＡＣバイアスが印加される。これによって、リファレンス用コンデンサ２５２には電圧Ｖ２０が発生し、アンテナ部材２２４、２２６にはそれぞれアンテナ部材２２５との間の静電容量に応じた電流に伴ってそれぞれ電圧Ｖ２１、Ｖ２２が発生する。Ｖ２１（第１電圧値）は接点２１０４を通じて、Ｖ２２（第２電圧値）は接点２１０６を通じて、それぞれ別々に検出回路２５３に出力される。検出回路２５３は、Ｖ２１とＶ２０の電位差である電圧Ｖ２５と、Ｖ２２とＶ２０の電位差である電圧Ｖ２６を生成し、ＡＤ変換部２５４に出力する。ＡＤ変換部２５４は、アナログ電圧Ｖ２５、Ｖ２６をデジタル変換したそれぞれの結果Ｖ２５Ｂ、Ｖ２６Ｂを制御手段２５５に出力する。制御手段２５５は、現像剤残量に応じて、Ｖ２５ＢとＶ２６Ｂのいずれかを選択した上で、カートリッジ識別部にて判断したカートリッジ種類の結果を用いて、現像剤量のレベルを決定する。表示手段２５６は、制御手段２５５によって決定された現像剤量のレベルをユーザーに報知する。
【００８４】
＜現像剤量検出方法＞
図１７は、装置本体２１００にカートリッジＡ２（図１２）またはＢ２（図１３）が装着された後における、現像剤量検出動作のフローチャートである。現像剤量検出方法について図１７のフローチャートを用いて詳細に説明する。
Ｓ１３０１：装置本体にカートリッジが装着される。
Ｓ１３０２：カートリッジ識別部を用いて、カートリッジの種類を判断し、カートリッジＡ２と判断した場合はＳ１３０３に進み、カートリッジＢ２と判断した場合にはＳ１３０８に進む。
【００８５】
（カートリッジＡ２と判断した場合）
Ｓ１３０３：検出回路２５３を通じて検出電圧Ｖ２５を測定する。
Ｓ１３０４：ＡＤ変換部２５４を用いてＶ２５を演算・デジタル変換し、Ｖ２５Ａを生成する。ここで、ＡＤ変換部２５４におけるＶ２５に対する演算方法はカートリッジＡ２、Ｂ２で異なる。
Ｓ１３０５：メモリに予め格納してある現像剤残量テーブルＴＡ１とＶ２５Ａの値を照らし合わせて、現像剤残量Ｙ２［％］に変換する。ここで、現像剤残量テーブルＴＡ１とは、Ｖ２５Ａに閾値を持たせて現像剤残量Ｙ２［％］が１％刻みで変換されるように、Ｙ２［％］とＶ２５Ａを関連付けたカートリッジＡ２のためのテーブルである。この閾値はカートリッジＡ２とカートリッジＢ２で異なる。
Ｓ１３０６：Ｙ２［％］を表示手段２５６に表示する。
Ｓ１３０７：現像剤残量Ｙ２［％］が０％に達したかどうかを確認する。”ＮＯ”と判断した場合にはＳ１３０３に進み、”ＹＥＳ”と判断した場合にはＳ１３１８に進む。
【００８６】
（カートリッジＢ２と判断した場合）
Ｓ１３０８：検出回路２５３を通じて検出電圧Ｖ２６を測定する。
Ｓ１３０９：ＡＤ変換部２５４を用いてＶ２６を演算・デジタル変換し、Ｖ２６Ｂを生成する。
Ｓ１３１０：メモリに予め格納してある現像剤残量テーブルＴＢ１（第２テーブル）とＶ２６Ｂの値を照らし合わせて、現像剤残量Ｙ２［％］に変換する。ここで、現像剤残量テーブルＴＢ１とは、Ｖ２６Ｂに閾値を持たせて現像剤残量Ｙ２［％］が１％刻みで変換されるように、Ｙ２［％］とＶ２６Ｂを関連付けたカートリッジＢ２（トナー室２２８内の現像剤残量検出）のためのテーブルである。この閾値はカートリッジＡ２とカートリッジＢ２で異なる。
Ｓ１３１１：Ｙ２［％］を表示手段２５６に表示する。
Ｓ１３１２：現像剤残量Ｙ２［％］が２００ｇに対応する値に達したか（現像剤の量が所定の閾値以下となったか）どうかを確認する。”ＮＯ”と判断した場合にはＳ１３０８に進み、”ＹＥＳ”と判断した場合にはＳ１３１３に進む。
Ｓ１３１３：検出回路２５３を通じて検出電圧Ｖ２５を測定する。
Ｓ１３１４：ＡＤ変換部２５４を用いてＶ２５を演算・デジタル変換し、Ｖ２５Ｂを生成する。ここで、ＡＤ変換部２５４におけるＶ２５に対する演算方法はカートリッジＡ２、Ｂ２で異なる。
Ｓ１３１５：メモリに予め格納してある現像剤残量テーブルＴＢ２（第１テーブル）とＶ２５Ｂの値を照らし合わせて、現像剤残量Ｙ２［％］に変換する。ここで、現像剤残量テーブルＴＢ２とは、Ｖ２５Ｂに閾値を持たせて現像剤残量Ｙ２［％］が１％刻みで変換されるように、Ｙ２［％］とＶ２５Ｂを関連付けたカートリッジＢ２（トナー室２２７内の現像剤残量検出）のためのテーブルである。なお、この閾値はカートリッジＡ２とカートリッジＢ２で同じとしてもよく、現像剤残量テーブルＴＢ２として、現像剤残量テーブルＴＡ１を用いてもよい。
Ｓ１３１６：Ｙ２［％］を表示手段２５６に表示する。
Ｓ１３１７：現像剤残量Ｙ２［％］が０％に達したかどうかを確認する。”ＮＯ”と判断した場合にはＳ１３１３に進み、”ＹＥＳ”と判断した場合にはＳ１３１８に進む。
Ｓ１３１８：現像剤量検出の終了。
【００８７】
以上のように、本実施例では、現像剤量検出動作における演算方法と閾値の両方をカートリッジの種類によって変更したが、本発明はこれに限ったものではなく、演算方法と閾値のいずれか、またはその組み合わせを変更した他の構成でもよい。
【００８８】
図１８は、本実施例のカートリッジＢ２（図１３）における、現像剤残量と現像剤量検出部の静電容量の関係を表すグラフである。ただし、グラフ中の静電容量の絶対値は、測定環境などにより誤差が生じる。しかしながら、測定環境などを固定し、相対値を残量検出に利用すればよい。図１８において、―□―は、現像剤残量と、アンテナ部材２２６（第４電極）（とアンテナ部材２２５のトナー室２２８側部分（第３電極）との間）の静電容量と、の関係である。また、図１８にいて、―○―は、現像剤残量と、アンテナ部材２２４（第２電極）（とアンテナ部材２２５のトナー室２２７側部分（第１電極）との間）の静電容量の関係である。現像剤残量が２００〜４００ｇではアンテナ部材２２６の静電容量変化が確認でき、０〜２００ｇではアンテナ部材２２４の静電容量変化が確認できる。したがって、２００ｇ時点で用いる静電容量変化を変更すれば、０〜４００ｇにわたり現像剤量を検出することが可能である。
【００８９】
（実施例５）
本発明に係る実施例５について説明する。
実施例５に係る現像剤量検出手段について図１９を用いて説明する。図１９は、本実施例に係る現像装置の概略図である。図１９の現像剤容器内の現像剤量を検出するための回路図は、図４と同様であるので省略する。現像剤容器に収容される現像剤の量と検出された合成静電容量との関係は、図７と同様であるので省略する。ここで、合成静電容量とは、アンテナ部材３７１（第１電極）とアンテナ部材３７２（第２電極）間（電極間）の静電容量と現像ローラ３０２とアンテナ部材３７１間の静電容量とを合成した静電容量である。実施例５では、現像剤容器３１１Ａ内に収容される現像剤の量を検出する手段として、静電容量の変化を利用した現像剤量検出手段が用いられている。なお、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２は、現像剤量を検出するために用いられる検出部材を構成する。
【００９０】
図１９に示すように、アンテナ部材３７１は、現像剤容器３１１Ａ内の底面３１１Ｂに設けられており、アンテナ部材３７２は、アンテナ部材３７１と間隔Ｄを空けて底面３１１Ｂに設けられている。また、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２は、現像剤容器３１１Ａ内の底面３１１Ｂに沿って互いが対向するように配置されている。なお、実施例５ではアンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２が導電シートとなっているが、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２は導電性を有する材料であればその構成は限定されない。ここで、底面３１１Ｂとは、現像剤容器３１１Ａの収容室３１１Ｓを形成する壁面において、鉛直方向に互いに対向する領域のうち、下方側の壁面領域（収容室３１１Ｓの天面３１１Ｃと対向する領域）であり、トナーが一時的にでも載ることが可能な部分である。
【００９１】
ここで、アンテナ部材３７１（アンテナ部材３７２）の面積Ｓと、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２間の距離ｄ３と、比誘電率Ｋεとを用いて、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２間の静電容量Ｃ３は次のように表される。
Ｃ３＝Ｋε×Ｓ／ｄ３            (２)
式（２）における比誘電率Ｋεは、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２間の現像剤量によって変化する。アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２間の現像剤量が多い場合は、比誘電率Ｋεは高くなり、静電容量Ｃ３も高くなる。また、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２間の現像剤量が少ない場合は、比誘電率Ｋεは低くなり、静電容量Ｃ３も低くなる。この関係を利用して、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２間の静電容量Ｃ３と現像ローラ３０２とアンテナ部材３７１との間の静電容量との合成静電容量の変化に基づいて、現像剤容器３１１Ａ内の現像剤量を検出することができる。
【００９２】
次に、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間に現像剤が位置する時間を増やすための構成について図１９を用いて説明する。本実施例において、現像剤容器３１１Ａは、収容室３１１Ｓとアンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２と撹拌部材１６０と接触部３１３とを有する。現像ローラ３０２は、上述したように、現像剤を担持して感光ドラム１２０に現像剤を供給する。収容室３１１Ｓには、静電潜像を現像するための現像剤が収容されている。また、撹拌部材１６０は、撹拌軸１６０ａを中心として回転することで収容室３１１Ｓに収容された現像剤を撹拌するとともに現像ローラ３０２に現像剤を供給している。
【００９３】
ここで、収容室３１１Ｓにおける現像剤容器３１１Ａの天面３１１Ｃの一部は接触部３１３となっており、回転する撹拌部材１６０の撹拌部１６０ｂに接触部３１３が接触可能となっている。撹拌部材１６０が回転すると撹拌部１６０ｂが接触部３１３に接触し、接触部３１３は、撹拌部１６０ｂ上の現像剤が撹拌部１６０ｂから自重で落ちる場合よりも早く底面３１１Ｂに落下するように、撹拌部１６０ｂ上から現像剤を押し出す。言い換えれば、接触部３１３は、撹拌部材１６０上における現像剤を積載可能な空間を徐々に狭めていくように撹拌部材１６０と接触する。図２６に示すように、撹拌部材１６０上におけ
る現像剤を積載可能な空間は、撹拌部材１６０の回転に伴って徐々に狭まっていく（図２６（ａ）→図２６（ｂ）→図２６（ｃ））。撹拌部材１６０に積載されたトナーは、接触部３１３がない場合よりも早く減っていく。また、接触部３１３は、撹拌部材１６０の撹拌軸１６０ａよりも上方で、撹拌部材１６０に載る現像剤に接触する。
【００９４】
上述したように、底面３１１Ｂにはアンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２とが設けられている。実施例５では、底面３１１Ｂは凹部となっており、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間に設けられる間隔Ｄが凹部における最も下方の部分またはその近傍に位置している。これにより、撹拌部１６０ｂから落下した現像剤がアンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間隔Ｄに集まることになる。なお、本実施例では、現像剤容器３１１Ａの天面３１１Ｃの一部が接触部３１３となっているが、接触部３１３は天面３１１Ｃとは別の部材として設けてもよい。ただし、天面に限定されず、底部に向けて突出する凸部形状でもよい。接触部は底部の間隙に現像剤を効率的に落とすためのものであり、接触部の長さと間隔Ｄとの関係は、２×間隔Ｄ≦接触部≦４×間隔Ｄが好ましい、さらに好ましくは、２×間隔Ｄ≦接触部≦３×間隔Ｄになる。
【００９５】
次に、撹拌部材１６０と底面３１１Ｂと接触部３１３との位置関係について説明する。図１９において、長さＡは、撹拌部材１６０の回転軸線から撹拌部１６０ｂの先端１６０ｂＡまでの長さであり、距離Ｂは、撹拌部材１６０の回転軸線から収容室３１１Ｓの底面３１１Ｂまでの鉛直方向における距離である。また、距離Ｃは、撹拌部材１６０の回転軸線から接触部３１３までの最短距離である。本実施例では、底面３１１Ｂに積載された現像剤が撹拌部１６０ｂによって現像ローラ３０２に搬送されるように、長さＡは距離Ｂ以上となっている。また、回転する撹拌部材１６０の撹拌部１６０ｂが接触部３１３に突き当たるように、長さＡは距離Ｃよりも大きくなっている。接触部３１３と現像剤を介して撹拌部材１６０が接触して効率よく現像剤を底部に落とすために、距離Ａと距離Ｃは、１／３距離Ａ≦距離Ｃ≦２／３距離Ａの関係に配置することが好ましい。
【００９６】
本実施例では、撹拌部材１６０における撹拌部１６０ｂと接触部３１３とが接触を開始する位置は、鉛直方向において、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２よりも上方にある。また、図１９に示すように、アンテナ部材３７１の鉛直方向直上に位置する。また、撹拌部１６０ｂと接触部３１３との接触が終わる位置も、鉛直方向において、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２よりも上方にある。また、図１９に示すように、アンテナ部材３７２の鉛直方向直上に位置する。このように、撹拌部材１６０と底面３１１Ｂと接触部３１３との位置関係をこのような関係にすることで、自重によって落下するよりも早いタイミングで撹拌部１６０ｂに載った現像剤を底面３１１Ｂに落下させることができる。
【００９７】
次に、撹拌部材１６０が回転移動することと検出された現像剤量との関係について説明する。本実施例に係る現像装置の概略図は、実施例１と同様であるため図６を用いる。また、図２０は、比較例に係る現像装置の概略図である。本実施例に係る現像装置１４０では、上述したように、長さＡは、距離Ｂ以上であり、距離Ｃよりも大きくなっている。一方、比較例に係る現像装置３１１１では、長さＡは、距離Ｂ以上であり、距離Ｃよりも小さくなっている。図２１は、収容室に収容される現像剤量が４０ｇである場合における合成静電容量の変化を示した図である。図２１において、本実施例の合成静電容量の変化を実線で示し、比較例の合成静電容量の変化を点線で示す。図２１におけるｔ３１〜ｔ３５は、それぞれ合成静電容量に変化が生じたタイミングとなっている。
【００９８】
図６、１９、２０、２１を用いて、撹拌部材１６０の回転によって生じる合成静電容量の変化について説明する。ここで、収容室３１１Ｓの内部にある４０ｇの現像剤は、撹拌部材１６０の回転によって移動する現像剤と、移動しない現像剤とに分けられる。ここで
は合成静電容量の変化について説明するため、収容室３１１Ｓ内を移動する現像剤にのみ着目することとする。
【００９９】
まず、図６における位置Ｔ１１を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングでは、現像剤の多くは、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間の間隔Ｄに集められる。また、図２０における位置Ｓ３１を撹拌部３１４２が通過するタイミングでは、現像剤の多くはアンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間の間隔Ｄに集められる。合成静電容量の値は、このタイミングで最大となる。ここで、図６における位置Ｔ１１と図２０における位置Ｓ３１は、図２１における時間ｔ３１に対応する。図２１に示すように、時間ｔ３１では、実施例と比較例とにおける合成静電容量に差はない。
【０１００】
図６における位置Ｔ１２を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングでは、現像剤の多くは、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間の間隔Ｄから遠ざかる。このため、合成静電容量は急激に低下することになる。また、図２０においても図６と同様に、図２０における位置Ｓ３２を撹拌部３１４２が通過するタイミングでは、現像剤の多くは間隔Ｄから遠ざかるため、合成静電容量が急激に低下する。ここで、図６における位置Ｔ１２と図２０における位置Ｓ３２は、図２１における時間ｔ３２に対応する。図２１に示すように、時間ｔ３２においても、実施例と比較例とにおける合成静電容量に差はない。
【０１０１】
図６における位置Ｔ１３を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングでは、現像剤容器３１１Ａ内の現像剤の多くが撹拌部１６０ｂによって持ち上げられる。このとき、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間の間隔Ｄから現像剤が遠ざかるため、合成静電容量は最小となる。図２０においても、位置Ｓ３３を撹拌部３１４２が通過するタイミングでは、現像剤の多くが撹拌部３１４２に持ち上げられることになるため、間隔Ｄから現像剤が遠ざかり、合成静電容量は最小となる。ここで、図６における位置Ｔ１３と図２０における位置Ｓ３３は、図２１における時間ｔ３３に対応する。図２１に示すように、時間ｔ３３においても、実施例と比較例とにおける合成静電容量に差はない。
【０１０２】
図６における位置Ｔ１４を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングでは、撹拌部１６０ｂに載る現像剤の一部が自重によって底面３１１Ｂに落下する。落下した現像剤がアンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間の間隔Ｄに集まるため合成静電容量が少し上がることとなる。図２０においても図６と同様に、図２０における位置Ｓ３４を撹拌部３１４２が通過するタイミングでは、撹拌部３１４２に載る現像剤の一部が自重によって底面３１１Ｂに落下することで合成静電容量が少し上がる。ここで、図６における位置Ｔ１４と図２０における位置Ｓ３４は、図２１における時間ｔ３４に対応する。図２１に示すように、時間ｔ３４においても、実施例と比較例とにおける合成静電容量に差はない。
【０１０３】
ここで、実施例に係る現像装置１４０では、図６に示すように、撹拌部１６０ｂが位置Ｔ１４を通過した後で撹拌部１６０ｂが接触部３１３に接触する。上述したように、接触部３１３は、撹拌部材１６０上の現像剤が撹拌部材１６０上から自重で落ちる場合よりも早く落下するように撹拌部材１６０上から現像剤を押し出す。このため、図２１に示すように、時間ｔ３４（位置Ｔ１４に対応する）を過ぎたあたりから、実施例における合成静電容量が比較例における合成静電容量よりも大きくなっている。
【０１０４】
一方、比較例に係る現像装置３１１１では、図２０に示すように、撹拌部３１４２が位置Ｓ３４を通過した後で撹拌部３１４２が接触部には突き当たらない。このため、比較例では、現像剤が底面３１１Ｂに落下するタイミングが実施例よりも遅くなり、図２１に示すように、時間ｔ３４（位置Ｓ３４に対応する）を過ぎたあたりから、比較例における合成静電容量が実施例における合成静電容よりも小さくなる。
【０１０５】
図６における位置Ｔ１５を撹拌部１６０ｂが通過するタイミングでは、撹拌部１６０ｂに載っていた現像剤はすべて底面３１１Ｂに落下し、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間の間隔Ｄに現像剤が集まるため、合成静電容量が少し上がる。図２０における位置Ｓ３５を撹拌部３１４２が通過するタイミングでは、撹拌部３１４２に載っていた現像剤がすべて底面３１１Ｂに落下し、間隔Ｄに現像剤が集まるため、合成静電容量が少し上がる。ここで、図６における位置Ｔ１５と図２０における位置Ｓ３５は、図２１における時間ｔ３５に対応する。図２１に示すように、時間ｔ３５においても、実施例と比較例とにおける合成静電容量に差はない。
【０１０６】
次に、本実施例において、アンテナ部材３７１とアンテナ部材３７２との間の間隔Ｄに現像剤が位置する時間を増やすことで現像剤量の検出精度が高くなることについて説明する。図２２は、合成静電容量の平均値と現像剤量との関係を表した図である。図２２において、本実施例の合成静電容量を実線で表し、比較例の合成静電容量を破線で表す。図２２に示すように、実施例における合成静電容量の平均値の変化は、比較例における合成静電容量の平均値の変化よりも大きくなっている。特に、収容室３１１Ｓ（図１９）内の現像剤の量が４０ｇ前後である場合において、合成静電容量の変化が大きくなっている。上述したように、現像剤の量に対する合成静電容量の変化量が大きいほど現像剤の量を精度よく検出できるため、現像剤の量が４０ｇ前後である場合に現像剤量の検出精度が上がっていることが分かる。
【０１０７】
以上のように、実施例５では、接触部は、撹拌部材上の現像剤が撹拌部材上から自重で落ちる場合よりも早く落下するように、撹拌部材上の現像剤を押し出している。これにより、撹拌部材上の現像剤が自重で落下するよりも早く収容室の底面に落下する。また、現像剤の量を検出するための検出部が収容室の底面に設けられており、現像剤が底面に積載される時間を長くすることで現像剤の量が少なくなっても精度よく現像剤量を検出することができる。
【０１０８】
また、実施例５では、接触部は、撹拌部材上における現像剤を積載可能な空間を徐々に狭めていくように撹拌部材を接触する。これにより、上述したように、現像剤が底面に積載される時間を長くし、現像剤の量が少なくなっても精度よく現像剤量を検出することができる。
また、実施例５では、接触部は、撹拌部材の回転軸よりも上方で、撹拌部材に載る現像剤に接触する。これにより、撹拌部材の回転軸よりも上方で撹拌部材上の現像剤が落下し、収容室内の現像剤が十分に撹拌される。
【０１０９】
また、実施例５では、撹拌部材の回転軸線から撹拌部材の先端までの長さをＡとし、回転軸線から収容室の底面までの鉛直下方向における距離をＢとし、回転軸線から接触部までの最短距離をＣとすると、Ａ≧ＢかつＡ＞Ｃとなっている。これにより、底面に積載された現像剤を十分に撹拌できるとともに、現像剤の量が少なくなった場合でも精度よく現像剤量を検出することができる。
【０１１０】
（実施例６）
次に、本発明の第６の実施例について図２３と図２４を用いて説明する。図２３は、実施例６に係る現像装置の概略図である。また、図２４は、実施例６に係る現像装置における現像剤量検出装置の回路図である。ここで、実施例６では、実施例５と同様の機能を有する部分については同一の符号を付してその説明を省略する。実施例６に係る現像剤容器３２１１Ａは、アンテナ部材３７３（第３電極）とアンテナ部材３７４（第４電極）とアンテナ部材３７５（第５電極）とアンテナ部材３７６（第６電極）と第１収容室３２１２Ｓと第２収容室３２１３Ｓを有する。また、現像剤容器３２１１Ａは、接触部３２１４と第１撹拌部材３４１０と第２撹拌部材３４２０とを有する。ここで、実施例６に係る現像
剤容器３２１１Ａは、実施例５に係る現像剤容器３１１Ａと同様に、画像形成装置に取り付けられる。また、実施例６に係る現像剤容器３２１１Ａは、実施例５に係る現像剤容器３１１Ａと同様に、現像装置とプロセスカートリッジとに備えられる。ここで、アンテナ部材３７３〜３７６は検出部材を構成する。
【０１１１】
現像剤容器３２１１Ａ内部の収容室は、第１収容室３２１２Ｓと第２収容室３２１３Ｓとを有する。また、第１撹拌部材３４１０は、回転軸３４１１に撹拌部３４１２が取り付けられることで構成されており、回転軸３４１１を中心として回転する。第２撹拌部材３４２０は、回転軸３４２１に撹拌部３４２２が取り付けられることで構成されている。また、アンテナ部材３７３とアンテナ部材３７４は、現像剤容器３２１１Ａ内に収容される現像剤の量を検出するために用いられる。アンテナ部材３７３は、第１収容室３２１２Ｓにおける現像剤容器３２１１Ａの底面３２１２Ｂに設けられており、アンテナ部材３７４は、アンテナ部材３７３と間隔を空けて底面３２１２Ｂに設けられている。
【０１１２】
本実施例に係る現像剤容器３２１１Ａ内における底面は、鉛直方向下方に凹む２つの凹部を有するような構成となっている。現像剤容器３２１１Ａ内の空間は、底面において２つの凹部の間で鉛直方向上方に突き出た凸部によって、現像ローラ３０２に近い側の空間（第１収容室３２１２Ｓ）と、現像ローラ３０２から遠い側の空間（第２収容室３２１３Ｓ）とに分けられている。
【０１１３】
第１撹拌部材３４１０は、現像剤容器３２１１Ａ内の第１収容室３２１２Ｓに配置されており、第１収容室３２１２Ｓ内のトナーが現像ローラ３０２に供給されるように、第１収容室３２１２Ｓ内のトナーを撹拌する。また、第２撹拌部材３４２０は、現像剤容器３２１１Ａ内の第２収容室３２１３Ｓ内に配置されており、第２収容室３２１３Ｓ内のトナーが上記凸部を越えて第１収容室３２１２Ｓに移動するように第２収容室３２１３Ｓ内のトナーを撹拌する。
【０１１４】
また、アンテナ部材３７５とアンテナ部材３７６は、現像剤容器３２１１Ａ内に収容される現像剤の量を検出するために用いられる。アンテナ部材３７５は、第２収容室３２１３Ｓにおける現像剤容器３２１１Ａの底面３２１３Ｂに設けられており、アンテナ部材３７６は、アンテナ部材３７５と間隔を空けて底面３２１３Ｂに設けられている。なお、実施例６では、現像装置３２１１が未使用である場合において、現像装置３２１１に収容されている現像剤の量は４００ｇとなっている。また、実施例６では、アンテナ部材３７３とアンテナ部材３７４とが対向するように底面３２１２Ｂに設けられており、アンテナ部材３７５とアンテナ部材３７６と対向するように底面３２１３Ｂに設けられている。
【０１１５】
次に、アンテナ部材３７３とアンテナ部材３７４との間の静電容量の変化と、アンテナ部材３７５とアンテナ部材３７６との間の静電容量の変化とから、現像剤容器３２１１Ａ内に収容される現像剤の量を求める方法について図２４を用いて説明する。実施例６では、リファレンスコンデンサー３５４と現像ローラ３０２とアンテナ部材３７４とアンテナ部材３７５とに現像バイアス印加手段３４４からＡＣバイアスが印加されている。これにより、リファレンスコンデンサー３５４には電圧Ｖ３１が発生し、アンテナ部材３７３とアンテナ部材３７６とには電圧Ｖ３２が発生する。検出回路３５５は、電圧Ｖ３１と電圧Ｖ３２との電圧差から電圧Ｖ３３を生成し、電圧Ｖ３３をＡＤ変換部３５６に出力する。ＡＤ変換部３５６は、アナログ電圧Ｖ３３をデジタル変換した結果を制御手段３５７に出力し、制御手段３５７は、この結果から現像剤量レベルを決定する。あらかじめ用意された出力値と現像剤量との関係から、回路における合成静電容量に対応する出力値の平均値に基づいて現像剤量を決定する。
【０１１６】
次に、実施例６に係る現像装置において現像剤量の検出精度が向上する理由について説
明する。実施例６では、現像剤容器３２１１Ａ内における現像剤容器３２１１Ａの天面３２１３Ｃの一部が接触部３２１４となっている。接触部３２１４は、実施例５と同様に、撹拌部材３４２０上の現像剤が撹拌部材３４２０から自重で落ちる場合よりも早く落下するように、撹拌部材３４２０上から現像剤を押し出している。
【０１１７】
ここで、図２３において、長さＡ１２は、撹拌部材３４２０の回転軸線から撹拌部３４２２の先端３４２２Ａまでの長さであり、距離Ｂ１２は、撹拌部材３４２０の回転軸線から収容室３２１３Ｓの底面３２１３Ｂまでの鉛直方向における距離である。また、距離Ｃ１２は、撹拌部材３４２０の回転軸線から接触部３２１４までの最短距離である。実施例６においても、実施例５と同様に、長さＡ１２は距離Ｂ１２以上であり、長さＡ１２は距離Ｃ１２よりも大きくなっている。
【０１１８】
また、長さＡ１１は、撹拌部材３４１０の回転軸線から撹拌部３４１２の先端３４１２Ａまでの長さであり、距離Ｂ１１は、撹拌部材３４１０の回転軸線から収容室３２１２Ｓの底面３２１２Ｂまでの鉛直方向における距離である。また、距離Ｃ１１は、撹拌部材３４１０の回転軸線から天面３２１３Ｃまでの最短距離である。撹拌部材３４１０においては、長さＡ１１は、距離Ｂ１１以上であり、距離Ｃ１１よりも小さくなっている。
【０１１９】
実施例６では、アンテナ部材３７３とアンテナ部材３７４との間隔が、アンテナ部材３７５とアンテナ部材３７６との間隔よりも小さくなっている。このため、アンテナ部材３７３とアンテナ部材３７４間の静電容量の変化は、アンテナ部材３７５とアンテナ部材３７６間の静電容量の変化に比べて大きくなる。実施例６では、アンテナ部材３７５とアンテナ部材３７６との間隔が大きいことによる現像剤量の検出精度の低下を抑制するため、回転する第２撹拌部材３４２０が天面３２１３Ｃの一部である接触部３２１４に突き当たる構成となっている。なお、実施例６では、現像剤容器３２１１Ａ内の現像剤量が１００〜２００ｇ程度である場合における現像剤検出精度が低下することを抑制するために、このような構成としている。
【０１２０】
図２５は、実施例６に係る現像剤容器３２１１Ａ内の現像剤量と合成静電容量との関係を示した図である。ここで、合成静電容量とは、現像ローラ３０２とアンテナ部材３７３間の静電容量と、アンテナ部材３７３とアンテナ部材３７４間の静電容量と、アンテナ部材３７５とアンテナ部材３７６間の静電容量とを合成した静電容量である。図２５に示すように、実施例６でも、現像剤容器３２１１Ａ内の現像剤の量が少ない場合において、合成静電容量の平均出力の変化量を大きくなっており、現像剤量の検出精度が向上している。
【０１２１】
以上のように、実施例６では、実施例５と同様の効果を生じさせることができる。また、実施例６では、上述したように、現像剤容器内の現像剤量が１００〜２００ｇ程度である場合における現像剤検出精度を向上させることができる。
なお、各実施例では静電容量の変化に基づいて現像剤容器内の現像剤量を検出したが、現像剤量の検出方法はこれに限られることはない。例えば、収容室内の現像剤量は、現像剤容器内に検知光を照射することで取得してもよい。その場合、第１電極が、収容室内に検知光を導く第１導光部材に代わり、第２電極が、第１導光部材によって収容室内に導かれた検知光を収容室外の受光部に導く第２導光部材に代わる。そして、受光部に検知光が到達している時間を計測することによって、収容室に収容される現像剤の量を取得する。
【０１２２】
また、現像剤容器内の現像剤量は、撹拌部材が１周する間における静電容量プロフィールのＤｕｔｙを測定することで求めてもよい。この場合、撹拌部材が１周する間の静電容量が＋信号側となる時間が長い場合に、現像剤容器内のトナー量が多いと判断される。現像剤容器内のトナー量に応じて合成静電容量が閾値を超える時間が異なるため、合成静電
容量が閾値を超える時間を測定することでトナー量を求めることができる。
【０１２３】
（実施例７）
＜初期の静電容量検知方法＞
これまでの構成では、現像剤の撹拌動作により、間隙Ｘ１（図１）の領域の現像剤が現像容器内で撹拌により空気と良く混ざった状態と現像剤の自重により空気が抜ける状態が交互に繰り返される。そして、間隙Ｘ１が撹拌部１６０ｂの下方にあることで、現像剤の自重により、空気を含んだり含まなかったりする状況はより高精度に判断できる。しかしながら本構成は物流時の振動等によって、現像剤中の空気が極端に抜けた状態（タッピング）の影響を受けやすい。そこで本実施例では、前述したように撹拌軸の下方に位置する電極部を設ける残量検知構成で、物流時の振動等によるタッピングの影響も低減可能な残量検知制御方法に関し説明する。
【０１２４】
具体的にタッピングが起こる状況としては、ユーザーが現像剤容器、あるいは現像装置、あるいはプロセスカートリッジ、あるいは画像形成装置を設置する前の輸送時に物流振動や長期放置が重なることで、現像剤中の空気が極端に抜けた状態になって起こる。
図２７（ｂ）のようにこの状態でユーザーが画像形成を行った場合、初期の残量検知においてはタッピングを受けた状態で開始されることになり、撹拌部材の下方の電極部を持つ本構成では静電容量値が極端に大きく見えてしまう。
【０１２５】
こうなると、耐久初期に検知領域で得られた最も高い静電容量値（タッピングの影響を受けた静電容量値）と、所定の耐久タイミングで検知した静電容量との差分を検知してしまう。これにより、その検知値と残量％の閾値から現像剤量を算出する際に、異常に大きい静電容量値が検知されることになってしまう。
そして、耐久後半の残量検知の際に想定以上の差分が生じることから、現像剤の残量を通常よりも減っている、すなわち早く残量が減っていると報知してしまう。
【０１２６】
そこで、図２７（ａ）のように本実施例では、タッピングしている初期の状態（画像形成装置が新品の状態）で得られた最も高い静電容量値から現像剤量を算出するのでは無く、一度撹拌を動作させて、間隙Ｘ１の領域の現像剤を現像容器内で循環させる。そうすると、静電容量は異常に大きい値から、撹拌により空気と良く混ざり静電容量は徐々に小さい値となり、Ｔ撹拌が停止した段階で現像剤の自重により空気が抜けて、静電容量として大きい値を示すようになる。
【０１２７】
この時の静電容量値は、タッピングしている時の静電容量値とは異なり、本体設置後に通常ユーザーが使用する状態（画像形成装置が使用され始めた直後の状態）の静電容量の正常な初期値の最も高い値である。この値を本実施例ではトナー残量を算出するための代表値として検知することにした。すなわち、上記のように物流時の振動の影響はＴ撹拌動作を行わないと解消されない。そのため、初期の静電容量の変化をモニターし、静電容量値が一度減少した後に増加した値を代表値として、所定のタイミングの静電容量値と比較してトナー残量を算出することで、タッピングが解消しているトナーでトナー残量を検知することができる。
なお、上記のようにタッピングが解消された状態は、一度本体設置後した後で物流の影響がないため、耐久途中であっても検知領域のトナーが最も多い場合、通常の使用時で得られる正常な静電容量値を検知できる。
【０１２８】
そこで、本実施例の具体的な制御方法としては、初期から間隙Ｘ１において静電容量の検知を開始して、通紙が進むと同時に静電容量値が下がっていくことをモニターする。その後、静電容量が大きくなった際に静電容量値の代表値を決定させて、所定の耐久タイミングで検知した静電容量との差分を検知して、その検知値と残量％の閾値から現像剤量を
算出することで、より正確な残量検知を行えるものである。
【０１２９】
実施例７と従来構成である比較例２とを表１で比較して述べる。比較例２は従来の撹拌される容器内に電極部を設けた構成である。この構成では現像剤の状態が安定しない（静電容量の検知領域のトナーが撹拌によって影響を受ける）ため、現像剤量を精度良く検出することは難しい。しかしながら本構成では撹拌領域の底部に複数の電極により間隙Ｘ１を設けることでトナー量が少ないときの静電容量の変化を大きくでき、トナー量が少ないときの現像剤量検出の高精度化が可能性である点が優位である。
【表１】
0006700767.tif 000002
【０１３０】
また、タッピングの影響についても、比較例２は撹拌による現像剤と空気の混ざり方が検知しにくいため、現像剤量を精度良く検出することは難しい。これに対し本実施例は静電容量変化が顕著となる撹拌下方に電極を設け、現像剤の自重により、空気を含んだり含まなかったりする状況をより短時間で且つ高精度に判断できる。またそれを耐久初期の静電容量値が下がった後に静電容量が大きくなった点を静電容量値の代表値として検出するため、耐久タイミングに関わらず、残量検知の高精度化が可能である。
【０１３１】
なお、図２７（ａ）（ｂ）における縦軸は静電容量を表しているが、ここで示している静電容量は、電極間の静電容量に加えて、測定系における現像装置以外の容量も合成されているため、測定系に依存する値である。そのため、本明細書で示す値は、本願発明者らが実験等で用いた測定系に限った数値となるが、本発明の効果の検証においては、相対的な静電容量の変化を比較することができれば十分であり、本発明の効果を示す一例として用いている。また、本明細書で示す値は、本願発明者らが実験等で用いた測定系に限った数値となるが、本発明の効果の検証においては、相対的な静電容量の変化を比較することができれば十分であり、本発明の効果を示す一例として用いている。
本発明によれば、高精度に現像剤量を検出可能な現像剤容器、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することができる。
【０１３２】
（実施例８）
本実施例８は、実施例７に対して初期に検出される静電容量の代表値の算出方法が異なっている。ここでは実施例７と異なる点について説明し、実施例７と共通する項目については説明を省略する。
図２８（ａ）は、本実施例における現像剤量と静電容量の関係を示した図である。初期の間隙Ｘ１（図１）の検知領域の現像剤を検知する際に、静電容量値が下がった後に静電容量が大きくなった静電容量値を検出するところまでは実施例７と共通である。その後、本実施例では、その後静電容量値が下がった後に静電容量が大きくなる測定を複数回行い、その測定毎に静電容量が大きくなった時の値を複数得る。そして得られた複数の静電容量から平均値を基準値としてトナー残量％を算出する。この実施例の良いところは、実施例７に加えて、耐久初期に検知領域の現像剤の流動性の変動があった場合でも、静電容量値が下がった後に静電容量が大きくなる複数回の測定結果をトナー残量％の算出に反映させることができる。そのため、精度良く初期の静電容量値の代表値を算出することができる。
【０１３３】
（実施例９）
本実施例では、実施例７に対して静電容量値の最大値の検出方法が異なっている。ここ
では実施例７と異なる点について説明し、実施例７と共通する項目については説明を省略する。
図２８（ｂ）は、本実施例における現像剤量と静電容量の関係を示した図である。初期の間隙Ｘ１（図１）の検知領域の現像剤を検知する際に、静電容量値が下がった後に静電容量が大きくなった静電容量値を検出するところまでは実施例７と共通である。その際、本実施例では、図２８（ｂ）のように画像形成行うための現像ローラや撹拌部材を所定時間駆動した後、静電容量値が下がった後に静電容量が大きくなった静電容量値を代表値として、トナー残量％を算出する。この実施例の良いところは、実施例７に加えて、電極近傍の現像ローラの駆動や撹拌駆動に合わせて静電容量の検知ができるので、実際に現像剤を撹拌した後に静電容量を測定できる。すなわち現像ローラの駆動や撹拌駆動が所定量行っている途中で、電気ノイズによる誤検知等により静電容量小→大になったとしても実際に現像剤を撹拌してから、静電容量の検知を行って代表値を算出できる。
【０１３４】
なお、上記実施例において、実施例１に係るトナー室１４７において、実施例５に係る接触部３１３を設けることができる。また、上記実施例において、実施例１に係るトナー室１４７において、実施例７〜９に係るトナー量の取得方法を採用することができる。また、その他の実施例についても、各実施例の構成と他の実施例の構成とを組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１４３…アンテナ部材、１４４…アンテナ部材、１４５…トナー供給開口、１４７…現像剤収容室、１６０…撹拌部材、１６０ａ…撹拌軸、１６０ｂ…撹拌部、Ｘ１…間隙
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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