(57)【要約】【課題】プレートアンテナ方式の逐次残検における検知精度の向上。【解決手段】トナー収納容器内に設けられたプレートアンテナの表面を清掃する清掃部材であり、アンテナ表面を撫でるようにして摺動し、アンテナ表面に付着したトナーを清掃する、シート状の清掃部材の侵入量、或いは当接圧が、アンテナの中央より重力方向下側で最大となるように配設する。清掃部材はトナーの撹拌部材を兼ねても良い。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間の静電容量を測定することによって現像剤収納容器内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段であって、
少なくとも１つの電極が現像剤収納容器内で現像剤と接する位置に配設された、平坦な導電板であり、
該導電板の表面を、清掃部材を摺動させることによって清掃する清掃手段を有する現像剤残量検知手段において、
該導電板表面を前記清掃部材で清掃する際に、
該導電板表面に対する前記清掃部材の侵入量が、導電板の中央より重力方向下側で最大となることを特徴とする現像剤残量検知手段。
【請求項２】
一対の電極間の静電容量を測定することによって現像剤収納容器内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段であって、
少なくとも１つの電極が現像剤収納容器内で現像剤と接する位置に配設された、平坦な導電板であり、
該導電板の表面を、清掃部材を摺動させることによって清掃する清掃手段を有する現像剤残量検知手段において、
該導電板表面を前記清掃部材で清掃する際に、
該導電板表面に対する前記清掃部材の当接圧が、導電板の中央より重力方向下側で最大となることを特徴とする現像剤残量検知手段。
【請求項３】
請求項１或いは２に記載の導電板が重力方向略垂直に配設され、
清掃部材が、現像剤収納容器内長手方向に配設された回転軸を中心に回転し、その回転外周軌道上の一部で導電板表面に侵入して該導電板表面を清掃する清掃部材であり、
該清掃部材の回転方向が、導電板表面を重力方向上から下の方向に清掃する方向に回転することを特徴とする現像剤残量検知手段。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の清掃部材及び／或いは清掃部材を支持する支持部材が、
現像剤収納容器内の現像剤を撹拌する撹拌部材を兼ねることを特徴とする現像剤残量検知手段。
【請求項５】
少なくとも現像剤収納容器を有し、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において、少なくとも請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像剤残量検知手段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６】
静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像剤を用いて顕像化し、該現像剤像を記録媒体へ転写、定着させる画像形成装置において、
少なくとも現像剤収納容器を有するプロセスカートリッジが、画像形成装置に着脱可能であり、
かつ、少なくとも請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像剤残量検知手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームプリンタや複写機などの電子写真方式を用いた画像形成装置と、その画像形成装置に装着するプロセスカートリッジに関し、特にこのプロセスカートリッジ内のトナー量を検知する手段に関するものである。
【０００２】
ここで、プロセスカートリッジとは、少なくとも現像手段と現像剤収納容器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。
【０００３】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機やレーザービームプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置は、画像情報に対応した光を電子写真感光体に照射して潜像を形成し、この潜像に現像手段を用いて現像剤を供給して顕像化し、更に感光体からの記録媒体へ画像を転写することで記録媒体上に画像を形成している。現像手段には現像剤収納容器が連結しており、画像を形成することで現像剤は消費されていく。
【０００４】
このような画像形成装置において、電子写真感光体、現像剤などの消耗品の交換、メンテナンスの簡便性を図る目的で、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての現像手段、帯電手段、クリーニング手段、更には現像剤収納容器や廃現像剤容器などをプロセスカートリッジとして一体化し、画像形成装置本体に対して着脱可能とするプロセスカートリッジ方式がある。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おこな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】
又、例えば、複数色の現像手段を有するカラー画像形成装置において、各現像手段の消耗具合が違う場合などに、各色の現像手段と現像剤収納容器とをカートリッジ化した各色の現像カートリッジを画像形成装置に対して着脱可能とし、個別に交換できるようにしたものもある。
【０００６】
このようなカートリッジ方式の画像形成装置では、使用者は、例えば現像剤が無くなった時点でカートリッジを交換することで、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には、現像剤が消費された場合にそれを検知し、使用者に報知する手段、即ち、現像剤量検出装置を備えることがある。現像剤量検出装置は、カートリッジ内に画像形成に供することができる現像剤がどのくらい残っているかを随時知ることを可能とするために、現像剤残量レベルを検知できる現像剤残量検知手段をカートリッジ又は画像形成装置本体に備える。
【０００７】
特に、現像剤が無くなったことを使用者に報知するだけではなく、現像剤の量を逐次に検知して報知することによって、使用者の利便性を更に向上したものがある。このような画像形成装置では、現像剤が未使用時の何％だけ残っているかを算出して使用者に逐次報知したり、又、所定品位の画像形成がおこなえない程現像剤が減ったことを示す「現像剤無し」表示をおこない、画像不良が起こる前に現像剤が残り少なくなったことを使用者に警告したりするものがある。
【０００８】
この現像剤量を検知する手段として、電極となる板金を現像剤担持体に対向する箇所、若しくはその他の複数の箇所に設けて、この板金と現像剤担持体との間、及びこれら板金と板金との間の静電容量が、絶縁性トナーなどとされる現像剤の量に応じて変化することを利用したものがある。
【０００９】
即ち、この板金と現像剤担持体との間、若しくは板金と板金との間の空間が現像剤で埋まっていれば、その間の静電容量は大きくなり、現像剤が減るにつれて両者の間の空間を空気が占める率が増え、静電容量は小さくなっていく。従って、この板金と現像剤担持体との間の静電容量や板金間の静電容量と現像剤量の関係を予め求めておけば、静電容量を測定することによって現像剤量を検知することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように現像剤残量レベルを検知できる現像剤残量検知手段が備えられていても、現像剤残量検知手段によって検出した現像剤残量の値と、実際に現像装置内に残っている現像剤量が一致しない、即ち、正確に現像剤の残量を検出できないことがあり、現像剤が少なくなって画像全域を可視化できず、画像不良が発生してしまう状態（以下、白抜け）が警告を発する前に発生してしまうことがある。
【００１１】
即ち、現像剤収納容器内の現像剤が徐々に減っても、板金の表面にわずかながら付着して残る現像剤のために、測定結果にバラツキが生じてしまう。
【００１２】
そこで、板金の表面に付着した現像剤を除去するため、清掃部材を設けて板金の表面を清掃するようにしたものがある。清掃部材としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のシートなどを用いることができ、清掃部材が、現像剤収納容器内長手方向に配設された回転軸を中心に回転し、その回転外周軌道上の一部で板金表面に侵入して板金表面を清掃するものがある。
【００１３】
しかしながら、使用環境などの条件によっては十分な清掃がなされずに、現像剤残量検知手段によって検出した現像剤残量の値と、実際に現像装置内に残っている現像剤量が一致しない、即ち、正確に現像剤の残量を検出できないことがあった。特に、高温高湿環境下においては現像剤の凝集度が増すため、板金の表面を清掃することが難しくなる傾向があった。また、清掃した現像剤は重力方向に落下するため、板金の下側では特に清掃不良が発生しやすいことがわかった。
【００１４】
板金表面の清掃が不十分な場合、清掃部材の侵入量、或いは当接圧を高めることで清掃能力をアップすることは可能であるが、板金の上側のように、十分清掃された表面を強い力で清掃すると、表面を傷つけてしまう場合があった。表面が傷付くと現像剤が付着しやすくなって、正確な現像剤の残量を検出できなくなってしまう。
【００１５】
そこで、本発明の主たる目的は、現像剤収納容器内の現像剤の残量を検出することのできる画像形成装置において、現像剤量検出部材たる導電板の表面を適切に清掃することで、使用環境などの変化によらず正確な現像剤残量検知を実現することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、
一対の電極間の静電容量を測定することによって現像剤収納容器内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段であって、
少なくとも１つの電極が現像剤収納容器内で現像剤と接する位置に配設された、平坦な導電板であり、
該導電板の表面を、清掃部材を摺動させることによって清掃する清掃手段を有する現像剤残量検知手段において、
該導電板表面を前記清掃部材で清掃する際に、
該導電板表面に対する前記清掃部材の侵入量、或いは当接圧が、導電板の中央より重力方向下側で最大となることを特徴とする現像剤残量検知手段手段である。
【００１７】
このような構成とすることにより、導電板の下側は強く、上側は比較的弱い力で清掃することが可能となり、結果として導電板全域を必要十分に清掃し、かつ、導電板表面を傷つけることがないので、正確な現像剤残量検知を実現できる。
【００１８】
また、本出願に係る第２の発明は、
前記清掃部材及び／或いは清掃部材を支持する支持部材が、
現像剤収納容器内の現像剤を撹拌する撹拌部材を兼ねることを特徴とする現像剤残量検知手段である。
【００１９】
このような構成とすることにより、現像剤収納容器の省スペース化、および低コスト化を実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図２は本実施例で用いた画像形成装置の概略構成図であり、レーザー、ポリゴンミラー、レンズ系を含むスキャナユニット１からは画像信号に応じて変調されたレーザー光がスキャン出力され、このレーザー光は折り返しミラー１１で反射して像担持体である感光ドラム２上に照射される。そして、感光ドラム２は帯電ローラからなる一次帯電器３によって均一に帯電され、その表面上にはレーザー光の照射によって静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置４内のトナー４１によってトナー像として現像されて顕像化される。
【００２２】
一方、カセット７１内に収納された記録材７は、給紙ローラ７２によって感光ドラム２での潜像の形成と同期してレジストローラ７３まで供給される。そして、この記録材７は、レジストローラ７３によって感光ドラム２上に形成された潜像の先端と同期して、転写ローラからなる転写帯電器６に搬送され、転写帯電器６によって前記トナー像が該記録材７に転写される。トナー像を転写された記録材７は定着器８によってトナー像を永久定着された後、最後に装置外部に排出される。なお、感光ドラム２上に残留したトナーは弾性ブレードからなるクリーニングブレードを用いたクリーニング装置５によって除去される。
【００２３】
図３は本実施例で用いたプロセスカートリッジの概略構成図である。プロセスカートリッジ１０は、感光ドラム２、帯電ローラ３、現像装置４、クリーニング装置５を一括してユニット化されており、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持って組み付けられており、カートリッジは画像形成装置本体内の所定部に対して所定の要領で挿入装着され、また反対に装置本体から抜き外しできるようになっている。
【００２４】
次に、本発明の現像剤残量検知手段について、図１に基づいて説明する。
本実施例における現像剤残量検知手段は、現像剤収納容器内に設けられた平坦な導電板金４３と、導電性のスリーブからなる現像剤担持体たる現像スリーブ４２と、それらの間の静電容量を測定して現像剤の残量を検知する検知回路４４とからなる。画像を形成する際、現像スリーブには交流電圧に直流電圧を重畳した所定の現像バイアスが印加される。このとき導電板金に誘導される電圧（電流）は、現像スリーブと導電板金との間に存在するトナー量に応じて変化する。
【００２５】
例えば現像バイアスとして　１６００Ｖｐｐ、２０００Ｈｚ　の矩形波に　−４５０Ｖ　のＤＣ電圧を重畳したものを使用した場合、現像スリーブと導電板金との間に現像剤が無いときには　２０ｐＦ、現像剤が詰まった状態では　６０ｐＦ　と、異なる静電容量が観測された。
【００２６】
一方、導電板金の清掃手段としては、現像剤収納容器内長手方向に配設された回転軸４５に、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなるシート４６を貼り付けたもので、回転外周軌道上の一部でシートの先端が導電板金の表面を撫でるようにして清掃するものである。ここで、回転軸を導電板金の中央より重力方向下側に配設することにより、本発明の特徴である、導電板金の下側は強く、上側は比較的弱い力で清掃することが可能となり、結果として導電板全域を必要十分に清掃し、かつ、導電板表面を傷つけることがないので、正確な現像剤残量検知を実現できる。
【００２７】
また、前記の清掃部材は、回転する際に現像剤収納容器内の現像剤を撹拌、及び現像器側への搬送を行う撹拌部材としての役割を兼ね備えている。
【００２８】
実際にプリントテストしたときの現像剤残量の検知結果を図４にまとめた。比較のために、清掃部材の回転軸を導電板金の中央に配設した場合の結果を併記した。横軸は実際の現像剤残量、縦軸は静電容量で、本実施例の場合が連続的に変化するのに対し、比較例の場合は階段状に減少することがわかる。これは図５に示すように、導電板金の下側を清掃する能力が十分でないために清掃できなかった現像剤が溜まり、ある時偶発的にこの現像剤溜まりが崩されて清掃されたときに不連続的に静電容量が変化したものと考えられる。本実施例の場合には静電容量が連続的に変化しており、現像剤が溜まることなく適切な清掃が実現できた。
【００２９】
（実施例２）
本実施例では、現像剤残量検知用導電板金の清掃手段について、他の態様を示す。
【００３０】
図６では導電板金４３’の中央部に、略法線方向に延びた軸４５’を中心に清掃部材４６’が回転する場合である。このような構成の場合においては、回転軸４５’と導電板金４３’の法線とを所定の角度αをもって配設すればよい。αの角度は清掃手段の清掃能力や現像剤の凝集度などによって変わるが、概ね２〜１０度程度の角度で導電板金の下側を強く清掃するようにすると良い。
【００３１】
また、さらに他の態様としては、図７に示すように、清掃部材４６’が水平方向に往復運動することによって導電板金４３’の表面を清掃するようにしたものである。このような構成の場合においては、清掃部材４６’を台形形状とし、導電板金の下側で侵入量が所定の長さβだけ深く侵入させることができる。βの長さは清掃手段の清掃能力や現像剤の凝集度などによって変わるが、概ね０．５〜３ｍｍ度程度の長さで導電板金の下側の侵入量が深くなるようにすると良い。
【００３２】
なお、本発明に係る実施例の説明では、清掃部材としてＰＥＴからなるシート部材を用いたが、本発明の効果はこれに限定されるものではなく、ブラシ状の清掃部材、ブラシシート状の清掃部材など公知の清掃手段を用いることができ、材質もポリアミド、ポリイミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、アクリル、ポリフェニレンサルファイトなど公知の材質を用いることができる。また、導電板、現像剤検知時のバイアスなどについても同様に特に限定するものはなく、公知の材料、条件を適宜使用することで同様の効果を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る第１の発明によれば、
一対の電極間の静電容量を測定することによって現像剤収納容器内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段であって、
少なくとも１つの電極が現像剤収納容器内で現像剤と接する位置に配設された、平坦な導電板であり、
該導電板の表面を、清掃部材を摺動させることによって清掃する清掃手段を有する現像剤残量検知手段において、
該導電板表面を前記清掃部材で清掃する際に、
該導電板表面に対する前記清掃部材の侵入量、或いは当接圧が、導電板の中央より重力方向下側で最大となることを特徴とする現像剤残量検知手段手段により、
導電板の下側は強く、上側は比較的弱い力で清掃することが可能となり、結果として導電板全域を必要十分に清掃し、かつ、導電板表面を傷つけることがないので、正確な現像剤残量検知を実現できた。
【００３４】
また、本出願に係る第２の発明によれば、
前記清掃部材及び／或いは清掃部材を支持する支持部材が、
現像剤収納容器内の現像剤を撹拌する撹拌部材を兼ねることを特徴とする現像剤残量検知手段により、現像剤収納容器の省スペース化、および低コスト化を実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る現像剤残量検知手段の概略構成図。
【図２】本発明の一実施例に係る画像形成装置の断面図。
【図３】本発明の一実施例に係るプロセスカートリッジの断面図。
【図４】本発明の一実施例に係る効果を示す図。
【図５】本発明の一実施例に係る比較例を説明する図。
【図６】本発明の一実施例に係る清掃手段の他の態様を説明する図。
【図７】本発明の一実施例に係る清掃手段の他の態様を説明する図。
【符号の説明】
２　感光体ドラム
３　帯電手段
４　現像手段
５　クリーニング手段
６　転写手段
４１　現像剤
４２　現像スリーブ
４３　導電板金
４４　現像剤残量検知回路
４５　回転軸
４６　清掃部材
【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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