(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた現像剤残量検知手段とを有する現像装置において、
前記現像剤担持体に交流成分を含む現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、
前記現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段と、
前記第一の電極には前記現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段と、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
前記現像剤残量測定手段は、前記第一の電極及び第二の電極からの電気的信号の加算値と比較するための基準の電気的信号を発生する手段を有することを特徴とする請求項１の現像装置。
【請求項３】
前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有したインピーダンス素子であることを特徴とする請求項２の現像装置。
【請求項４】
前記インピーダンス素子には、前記現像バイアス電圧或は前記現像バイアス分圧が印加されることを特徴とする請求項３の現像装置。
【請求項５】
前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有した第１及び第２のインピーダンス素子であることを特徴とする請求項２の現像装置。
【請求項６】
前記第１インピーダンス素子には前記現像バイアス電圧が印加され、前記第２インピーダンス素子には前記現像バイアス分圧が印加されることを特徴とする請求項５の現像装置。
【請求項７】
前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体の表面に付着する現像剤の量を規制する現像剤層厚規制部材により前記現像剤担持体の表面から除去された現像剤が前記第一の電極と第二の電極との間に進入可能とされる位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項８】
前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項９】
前記第一の電極は、第二の電極よりも前記現像剤担持体から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項８の現像装置。
【請求項１０】
前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、進入方向から退出することを特徴とする請求項７、８又は９の現像装置。
【請求項１１】
前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、前記第一の電極と第二の電極との間を通過することを特徴とする請求項７、８又は９の現像装置。
【請求項１２】
前記第一の電極と第二の電極は平板形状であって、前記第一の電極と第二の電極は現像剤の進入口側の間隔が広いことを特徴とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１３】
前記第一の電極は平板形状であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１４】
前記第二の電極は、平板形状であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１５】
前記第一の電極は棒状であることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１６】
前記第二の電極は棒状であることを特徴とする請求項７〜１１いずれかの項に記載の現像装置。
【請求項１７】
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現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた現像剤残量検知手段とを有する現像装置と、
を有し、前記第一の電極には交流成分を含む現像バイアス電圧を分圧した現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出するようにしたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１８】
前記現像剤残量測定手段は、前記第一の電極及び第二の電極からの電気的信号の加算値と比較するための基準の電気的信号を発生する手段を有することを特徴とする請求項１７のプロセスカートリッジ。
【請求項１９】
前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有したインピーダンス素子であることを特徴とする請求項１８のプロセスカートリッジ。
【請求項２０】
前記インピーダンス素子には、前記現像バイアス電圧或は前記現像バイアス分圧が印加されることを特徴とする請求項１９のプロセスカートリッジ。
【請求項２１】
前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有した第１及び第２のインピーダンス素子であることを特徴とする請求項１８のプロセスカートリッジ。
【請求項２２】
前記第１インピーダンス素子には前記現像バイアス電圧が印加され、前記第２インピーダンス素子には前記現像バイアス分圧が印加されることを特徴とする請求項２１のプロセスカートリッジ。
【請求項２３】
前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体の表面に付着する現像剤の量を規制する現像剤層厚規制部材により前記現像剤担持体の表面から除去された現像剤が前記第一の電極と第二の電極との間に進入可能とされる位置に配置されていることを特徴とする請求項１７〜２２のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２４】
前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１７〜２３のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２５】
前記第一の電極は、第二の電極よりも前記現像剤担持体から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項２４のプロセスカートリッジ。
【請求項２６】
前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、進入方向から退出することを特徴とする請求項２３、２４又は２５のプロセスカートリッジ。
【請求項２７】
前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、前記第一の電極と第二の電極との間を通過することを特徴とする請求項２３、２４又は２５のプロセスカートリッジ。
【請求項２８】
前記第一の電極と第二の電極は平板形状であって、前記第一の電極と第二の電極は現像剤の進入口側の間隔が広いことを特徴とする請求項２３〜２７のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項２９】
前記第一の電極は平板形状であることを特徴とする請求項２３〜２７のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３０】
前記第二の電極は、平板形状であることを特徴とする請求項２３〜２７のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３１】
前記第一の電極は棒状であることを特徴とする請求項２３〜２７のいずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３２】
前記第二の電極は棒状であることを特徴とする請求項２３〜２７いずれかの項に記載のプロセスカートリッジ。
【請求項３３】
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現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた現像剤残量検知手段とを有する現像装置と、
（ｄ）前記現像剤担持体に交流成分を含む現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、
（ｅ）前記現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段と、
（ｆ）前記第一の電極には前記現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項３４】
プロセスカートリッジを着脱可能であって、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現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた現像剤残量検知手段と、
を有する現像装置と、
を有するプロセスカートリッジを取り外し可能に装着するための装着手段と、
（ｂ）前記現像剤担持体に交流成分を含む現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、
（ｃ）前記現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段と、
（ｄ）前記第一の電極には前記現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【請求項３５】
前記現像剤残量測定手段は、前記第一の電極及び第二の電極からの電気的信号の加算値と比較するための基準の電気的信号を発生する手段を有することを特徴とする請求項３３又は３４の電子写真画像形成装置。
【請求項３６】
前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有したインピーダンス素子であることを特徴とする請求項３５の画像形成装置。
【請求項３７】
前記インピーダンス素子には、前記現像バイアス電圧或は前記現像バイアス分圧が印加されることを特徴とする請求項３６の電子写真画像形成装置。
【請求項３８】
前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有した第１及び第２のインピーダンス素子であることを特徴とする請求項３５の電子写真画像形成装置。
【請求項３９】
前記第１インピーダンス素子には前記現像バイアス電圧が印加され、前記第２インピーダンス素子には前記現像バイアス分圧が印加されることを特徴とする請求項３８の電子写真画像形成装置。
【請求項４０】
前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体の表面に付着する現像剤の量を規制する現像剤層厚規制部材により前記現像剤担持体の表面から除去された現像剤が前記第一の電極と第二の電極との間に進入可能とされる位置に配置されていることを特徴とする請求項３３〜３９のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項４１】
前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの長手方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項３３〜４０のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項４２】
前記第一の電極は、第二の電極よりも前記現像剤担持体から離れた位置に配置されていることを特徴とする請求項４１の電子写真画像形成装置。
【請求項４３】
前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、進入方向から退出することを特徴とする請求項４０、４１又は４２の電子写真画像形成装置。
【請求項４４】
前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、前記第一の電極と第二の電極との間を通過することを特徴とする請求項４０、４１又は４２の電子写真画像形成装置。
【請求項４５】
前記第一の電極と第二の電極は平板形状であって、前記第一の電極と第二の電極は現像剤の進入口側の間隔が広いことを特徴とする請求項４０〜４４のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項４６】
前記第一の電極は平板形状であることを特徴とする請求項４０〜４４のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項４７】
前記第二の電極は、平板形状であることを特徴とする請求項４０〜４４のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項４８】
前記第一の電極は棒状であることを特徴とする請求項４０〜４４のいずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。
【請求項４９】
前記第二の電極は棒状であることを特徴とする請求項４０〜４４いずれかの項に記載の電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、電子写真方式により像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置に収容した現像剤にて顕像化する電子写真画像形成装置に関し、特に、現像剤容器に収容した現像剤の残量を逐次検知することのできる電極対を有する現像剤残量検知手段を備えた現像剤量検出装置を有す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に関するものである。
【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しなければならないため、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必要となる。
【０００６】
更に説明すると、図３２に従来のプロセスカートリッジＢが装着された画像形成装置Ａの一例を示す。プロセスカートリッジＢにて現像手段を構成する現像装置９は、像担持体としての感光体ドラム７上に形成された潜像に現像剤Ｔを供給して可視化する現像室９Ａを備え、現像剤を収容した現像剤容器１１Ａを有している。現像剤容器１１Ａ内の現像剤Ｔは、重力及び攪拌装置９ｅ又はその他の現像剤搬送手段によって現像室９Ａへと搬送される。
【０００７】
この現像室９Ａには、感光体ドラム７と対向する現像位置まで現像剤Ｔを搬送する円筒形の現像剤担持体である現像ローラ９ａが、感光体ドラム７に近接して配置されており、現像ローラ９ａの表面上には現像剤Ｔが付着保持され、現像ローラ９ａの回転により現像剤Ｔを感光体ドラム７に対向した現像位置まで搬送する。
【０００８】
現像剤Ｔは搬送される途中でドクターブレード等の現像剤規制手段９ｄにより現像剤Ｔの量及び高さが制限されると共に、現像ローラ９ａ上に均一に塗布され、現像ローラ９ａ上に搬送される過程で現像ローラ９ａ、現像剤規制手段９ｄ、或は現像剤自身に摺擦されて帯電する。
【０００９】
そして、現像ローラ９ａによって感光体ドラム７との対向部、即ち、現像位置まで搬送された現像剤Ｔは感光体ドラム７と現像ローラ９ａとの間にバイアス印加手段としての現像バイアス電源５４にて印加された適正な現像バイアス電圧により、感光体ドラム７上に転移し、感光体ドラム７上の静電潜像を現像し、トナー像となす。
【００１０】
現像に供されなかった現像剤Ｔは、現像ローラ９ａ上に残ったまま搬送されて、再び現像部内に収容される。
【００１１】
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、及び、搬送ローラ対、レジストローラなど（図示せず）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、感光体ドラム７上のトナー像を記録媒体２に転写する。
【００１２】
トナー像の転写を受けた記録媒体２は、定着手段５へと搬送する。定着手段５は、ヒータ５ａを内蔵した定着ローラ５ｂ及び駆動ローラ５ｃ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。その後、記録媒体２は、機外へと排出される。
【００１３】
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によって感光体ドラム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廃現像剤溜め１０ｂへと集める。
【００１４】
以上のように、現像装置１０においては、現像動作を繰り返して行う毎に現像剤Ｔが消費され、現像剤が不足すると、画像濃度低下や画像欠落などの不良が生じる。このため、現像剤不足が生じないように、随時現像剤Ｔの現像室９Ａ、現像剤容器１１Ａでの有無を監視する必要がある。
【００１５】
そこで、従来の現像装置９は、現像剤残量を検知する手段として現像剤量検出装置を有しており、現像剤量検出装置は、現像剤Ｔの残量を検知するための電極部材として、現像室９Ａの内部に水平方向に配置された棒状の現像剤残量検知用アンテナ電極３５を備えている。
【００１６】
現像剤量検出装置は、更に、現像剤量測定回路５０を有しており、この現像剤量測定回路５０は、アンテナ電極３５と現像ローラ９ａとの間の静電容量を測定する手段としての静電容量検出回路５２を備え、この静電容量検出回路５２にアンテナ電極３５が接続される。これによって、現像バイアス電源５４により現像ローラ９ａに供給される現像バイアス電圧をアンテナ電極３５により検出することでアンテナ電極３５と現像ローラ９ａとの間の静電容量を測定している。
【００１７】
又、現像剤量測定回路５０は、比較の基準となる静電容量を設定する手段としての基準静電容量５３と、基準静電容量５３を測定する手段としての静電容量検出回路５１とを備え、基準静電容量５３と現像バイアス電源５４とを接続し、基準静電容量５３を介して現像バイアス電圧を検出することで、未知の静電容量を測定する上の基準となる静電容量を得ている。
【００１８】
現像剤量検出装置は、静電容量検出回路５１の出力と、基準静電容量の静電容量検出回路５２の出力とを、比較手段としての比較回路５５により比較してその差分を検出し、その差分が一定値より下回った場合に、現像剤量警告回路５７にて現像剤切れと判断し、ユーザーに現像剤Ｔが残り少ないことを告知する。
【００１９】
この方式は、構成が簡単で比較的安価であることから、プロセスカートリッジが装着された小型の画像形成装置に多く用いられている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上説明したように、従来の画像形成装置では、現像剤残量検知用アンテナ電極３５が現像室９Ａに配置されており、この検知方法では、現像剤が無くなる寸前を精度良く検知（ニアエンド検知）することはできるが、プロセスカートリッジＢのように現像剤の補給がプロセスカートリッジＢの交換を意味する場合、検知信号によって現像剤が少ないことを突如として告知されたユーザーは、予備のプロセスカートリッジを用意していない限り、多量に印字することを断念せざるを得なかった。
【００２１】
また、上記の現像剤残量検知方法を用いた画像形成装置では、現像剤残量検知レベルが１から多くて３レベルであり、更に、従来の回路では検出精度が悪かったため、ニアエンド検知に重きを置いた電極配置を余儀なくされていた。従って、現像剤が無くなる直前の精度は高いが、それ以前の現像剤残量を正確に知ることはできなかった。
【００２２】
更に、近年、画像形成装置に記録媒体として多量の転写材を積載し、高スピードで印字できる技術が開発され、これらの機器がコンピュータネットワークによって複数のユーザーにシェアされて使用される状況下では、プロセスカートリッジＢ内の現像剤の残量が、これから大量に印字する印字枚数分、印字可能かどうかを判断することが要求されるようになった。
【００２３】
すなわち、従来の現像剤残量検知は、自動車で言う燃料警告であり、警告後の最低印字枚数は見積もることができるものの、警告が出ていない状態では現状の現像剤残量でどのくらい印字できるかをユーザーが判断できる状態ではなかった。従って、上記使用環境の変化により、現像剤残量のガスゲージ表示が強く望まれるようになってきた。
【００２４】
つまり、従来の現像剤量検出装置は、現像剤容器内の現像剤の有無を検出するものであり、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のみであり、現像剤容器内にどの程度の現像剤が残っているかを検出することはできなかった。
【００２５】
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り、交換時期に合わせて新しいプロセスカートリッジを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。
【００２６】
そこで、本発明者らは、より精度の高い現像剤残量検知を行うために現像剤担持体、即ち、現像ローラ９ａに沿って配置された電極対を有する現像剤残量検知手段を備えることが有効であることを見出し、現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知する逐次残量検知方式を採用した現像装置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置を提案した。
【００２７】
本発明は斯かる現像装置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置の更なる改良に関するものである。
【００２８】
つまり、本発明の主たる目的は、現像バイアス電圧の分圧を電極対を有する現像剤残量検知手段に印加し、広範囲の現像剤残量を検出し、精度の高い、ユーザーにとってより好ましい現像剤残量の表示を行う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である。
【００２９】
本発明の他の目的は、画像上の弊害を起こすことなく、しかも、ユーザーの手を煩わせることもなく、無駄なく現像剤を使用することができる現像装置、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である。
【００３０】
更に、本発明の他の目的は、高寿命な現像装置或はプロセスカートリッジであっても現像剤の満タンの状態から印字不良直前のニアエンド状態までをより正確に且つ精度良く検知することのできる簡単な構造の現像剤量検出装置を備え、ユーザーの装置使用に際しての利便性を更に向上させることのできる安価な現像装置、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である。
【００３１】
本発明の更に他の目的は、複数人で使用したり、大規模なプリントジョブを行なう場合においても、現像剤の消費状態を正確にモニターすることができ、現像装置或はプロセスカートリッジの交換時期を正確に把握することが可能な現像剤量検出装置を備え、ユーザーの装置使用に際しての利便性を更に向上させることのできる安価な現像装置、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である。
【００３２】
【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。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現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた現像剤残量検知手段とを有する現像装置において、
前記現像剤担持体に交流成分を含む現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、
前記現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段と、
前記第一の電極には前記現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段と、
を有することを特徴とする現像装置が提供される。
【００３３】
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現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた現像剤残量検知手段とを有する現像装置と、
を有し、前記第一の電極には交流成分を含む現像バイアス電圧を分圧した現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出するようにしたことを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００３４】
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現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた現像剤残量検知手段とを有する現像装置と、
（ｄ）前記現像剤担持体に交流成分を含む現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、
（ｅ）前記現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段と、
（ｆ）前記第一の電極には前記現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段と、
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。
【００３５】
本発明の第４の態様によれば、プロセスカートリッジを着脱可能であって、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現像剤を収容し、この現像剤を前記電子写真感光体へ搬送するための現像剤担持体を備えた現像剤容器と、前記現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた現像剤残量検知手段と、
を有する現像装置と、
を有するプロセスカートリッジを取り外し可能に装着するための装着手段と、
（ｂ）前記現像剤担持体に交流成分を含む現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、
（ｃ）前記現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段と、
（ｄ）前記第一の電極には前記現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、前記第一の電極と前記第二の電極間の静電容量と、前記現像剤担持体と前記第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、前記第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段と、
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。
【００３６】
上記各本発明において、一実施態様によれば、前記現像剤残量測定手段は、前記第一の電極及び第二の電極からの電気的信号の加算値を比較するための基準の電気的信号を発生する手段を有する。前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有したインピーダンス素子であり、このインピーダンス素子には、前記現像バイアス電圧或は前記現像バイアス分圧が印加される。他の実施態様によれば、前記基準の電気的信号発生手段は、所定の容量を有した第１及び第２のインピーダンス素子であり、前記第１インピーダンス素子には前記現像バイアス電圧が印加され、前記第２インピーダンス素子には前記現像バイアス分圧が印加される。
【００３７】
本発明の他の実施態様によれば、前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体の表面に付着する現像剤の量を規制する現像剤層厚規制部材により前記現像剤担持体の表面から除去された現像剤が前記第一の電極と第二の電極との間に進入可能とされる位置に配置される。
【００３８】
本発明の他の実施態様によれば、前記第一の電極と第二の電極は、前記現像剤担持体としての現像ローラの長手方向に沿って配置される。前記第一の電極は、第二の電極よりも前記現像剤担持体から離れた位置に配置されており、前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、進入方向から退出する。又、他の実施態様によれば、前記第一の電極と第二の電極との間に進入した現像剤は、前記第一の電極と第二の電極との間を通過する。
【００３９】
本発明の他の実施態様によれば、前記第一の電極と第二の電極は平板形状であって、前記第一の電極と第二の電極は現像剤の進入口側の間隔が広くされる。
【００４０】
本発明の他の実施態様によれば、前記第一の電極或は前記第二の電極は、棒状とすることができる。
【００４１】
【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。
【００４２】
実施例１
先ず、図１〜図３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Ａ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。
【００４３】
図１にはレーザービームプリンタの概略構成を示すが、本実施例にて、レーザービームプリンタＡは、その全体構成は、先に図３２を参照して説明したレーザービームプリンタＡと同様とされ、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。
【００４４】
つまり、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９ｃを内蔵しており、現像ローラ９ａを回転することによって現像剤は搬送され、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（ＡＣ）電圧に直流（ＤＣ）電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。
【００４５】
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対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、感光体ドラム７上のトナー像を記録媒体２に転写する。
【００４６】
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、ヒータ５ａを内蔵した定着ローラ５ｂ及び駆動ローラ５ｃ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。
【００４７】
記録媒体２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。
【００４８】
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によって感光体ドラム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廃現像剤溜め１０ｂへと集める。
【００４９】
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を保持する現像枠体１２とを溶着して一体として現像ユニットを形成し、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。
【００５０】
このプロセスカートリッジＢは、ユーザーによって画像形成装置本体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。
【００５１】
本発明によれば、プロセスカートリッジＢは、現像剤容器１１Ａ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装置を備えている。本発明によれば、現像剤量検出装置は、対をなす電極を備えた現像剤残量検知手段を備えている。
【００５２】
本実施例によれば、現像剤残量検知手段は、図１及び図３に示すように、現像剤残量検知手段の現像剤検出部８０を構成する測定電極部材としての電極対、即ち、対をなす第一の導電部（電極）８１及び第二の導電部（電極）８２が現像ローラ９ａの長手軸線方向に沿って配置され、第一の電極８１及び第二の電極８２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構成とされる。本実施例では、電極対は、現像ローラ９ａに対して平行するものとして説明するが、現像ローラ９ａに直交する形態を取ることも可能である。又、本実施例では、詳しくは後述するように、第一の電極８１に現像バイアス電圧の分圧が印加され、第二の電極８２には現像バイアス電圧が印加される。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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６のように表せる。
【００５６】
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。
【００５７】
図１０及び図１７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。
【００５８】
更に具体的には、本実施例では、第一の電極８１は、図１７にて、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。
【００５９】
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７（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８及び図９に示すように、丸棒の導体を用いてもよい。図８は、第一の電極８１を、又、図９は第二の電極８２を丸棒とした実施例を示す。図８及び図９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。
【００６０】
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１１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。
【００６１】
次に、図１２〜図１５を用いて、現像室９Ａ内の現像剤の循環について説明する。
【００６２】
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１２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。
【００６３】
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１３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。
【００６４】
図１４に示すように、現像剤が消費され、現像剤容器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。
【００６５】
ただ、図１４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。
【００６６】
最終的には、現像剤容器１１Ａ及び現像室９Ａ内の現像剤が消費され、図１５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。
【００６７】
このように、本発明に従えば、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。
【００６８】
上記実施例によれば、電極８１、８２周辺の構成は、図３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。
【００６９】
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。
【００７０】
そこで、図１６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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
そこで、本実施例では、図１７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。
【００７４】
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。
【００７５】
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１８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。
【００７６】
更には、図１９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。
【００７７】
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２０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。
【００７８】
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。
【００７９】
斯かる本発明の原理を具現化する現像剤量検出装置を、図２１及び図２２を参照して更に説明する。図２１は、現像剤残量測定手段を構成する現像剤残量検出回路の一実施例を示し、図２２は、現像剤残量検出回路の具体的回路図を示す。
【００８０】
本実施例の現像剤残量検出回路１００は、現像ローラ９ａに現像バイアス電圧を印加するための現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路１０１を有する。
【００８１】
現像バイアス回路１０１は、現像ローラ９ａに接続されると共に、基準容量素子、即ち、基準インピーダンス素子ＣＬを介して制御回路１０２に接続される。従って、この基準インピーダンス素子ＣＬにはＡＣ（交流）電流Ｉ３が流れ、この電流Ｉ３は、抵抗素子（ボリューム）ＶＲ１により電流Ｉ５及びＩ６に分流される。従って、制御回路１０２では、この分流された電流Ｉ６と抵抗素子Ｒ２により生じる電圧降下分を、抵抗素子Ｒ３、Ｒ４で設定された設定電圧Ｖ３に加算し、基準電圧Ｖ４を決めている。
【００８２】
又、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス電圧は、抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ３を含む現像バイアス分圧手段１０４により分圧され、電極対の一方の電極、本実施例では第一の電極８１に印加される。本実施例によれば、抵抗素子Ｒ１はインピーダンスを高く設定する必要があり、容量素子Ｃ３はインピーダンスを低く設定する必要がある。このことを考慮し、分圧された現像バイアス分圧ＶＢの値は、下記式（１）のように算出される。
【００８３】
【数１】
0003984759.tif 000002
カートリッジ内には、図２１に示すように、電極対、即ち、第一及び第二の電極８１、８２が所定の間隔にて配置されており、現像ローラ９ａと第二の電極８２、及び、第二の電極８２と第一の電極８１との間には、それぞれカートリッジ容量Ｃ１及びＣ２が形成されている。第二の電極８２は、制御回路１０２に接続されており、従って、カートリッジ容量Ｃ１及びＣ２にそれぞれ流れる電流Ｉ１及びＩ２は加算されてＡＣ電流Ｉ４となり制御回路１０２に入力され、次いで、増幅回路１０３に印加される。
【００８４】
従って、増幅回路１０３に印加されるＡＣ電流Ｉ４は、現像剤残量の検出値Ｖ６＝Ｖ４−Ｉ４×Ｒ５として出力される。
【００８５】
このようにして、現像剤残量検出回路１００で検出された検出電圧Ｖ６の最大値、最小値、若しくは平均値を検知し、その値より現像剤残量を算出する。制御回路１０２には、下記式（２）に示すように検出された検出電圧Ｖ６に応じ、現像剤残量を算出する制御式が設けられており、現像バイアス電圧を印加し、検出電圧Ｖ６が出力されるタイミングで算出を開始する。
【００８６】
【数２】
0003984759.tif 000003
図２３に、上述した現像剤残量検出回路を用いた現像剤残量検出方法を説明するフロー図を示す。
【００８７】
図２３のフロー図で示すステップ１からステップ８までの一連の現像剤残量検出が終了した時点で、現在カートリッジ内にある現像剤の残量が算出される。
【００８８】
本実施例では、式（２）で示すように、制御式は一次式にて示されているが、現像剤残量検出回路の負荷特性に基き、最適の制御式に設定し得ることはいうまでもない。
【００８９】
本発明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。
【００９０】
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２４及び図２５に示すように表示される。図２４及び図２５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。
【００９１】
また、図２６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。
【００９２】
実施例２
図２７及び図２８に、本発明に従って構成される現像剤量検出装置の他の実施例を示す。図２７は、現像剤残量検出回路１００の他の実施例を示し、図２８は、現像剤残量検出回路１００の具体的回路図を示す。
【００９３】
本実施例にて使用される現像剤残量検出回路１００は、実施例１にて説明した現像剤残量検出回路１００と同様の構成とされる。ただ、本実施例では、実施例１の基準インピーダンス素子ＣＬの代わりに、容量素子とされる第１及び第２のインピーダンス素子ＣＬ１及びＣＬ２が設けられ、第１インピーダンス素子ＣＬ１には、実施例１と同様に、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス電圧が印加され、第２インピーダンスＣＬ２には、抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ３を含む現像バイアス分圧手段１０４により分圧された現像バイアス分圧が印加される点で異なる。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。
【００９４】
本実施例によれば、第２インピーダンス素子ＣＬ２は制御回路１０２に接続されている。又、第２インピーダンス素子ＣＬ２には、上述のように、現像バイアス回路１０１からの現像バイアスが分圧されて印加され、電流Ｉ７が流れる。従って、本実施例では、制御回路１０２には、第１基準インピーダンス素子ＣＬ１に流れる電流Ｉ３と、第２基準インピーダンス素子ＣＬ２に流れる電流Ｉ７を加算した電流Ｉ８（＝Ｉ３＋Ｉ７）が流れ、この電流Ｉ８は、抵抗素子（ボリューム）ＶＲ１により電流Ｉ５及びＩ６に分流される。従って、実施例１と同様に、制御回路１０２では、この分流された電流Ｉ６と抵抗素子Ｒ２により生じる電圧降下分を、抵抗素子Ｒ３、Ｒ４で設定された設定電圧Ｖ３に加算し、基準電圧Ｖ４が決められる。
【００９５】
本実施例においても、実施例１と同様に、図２３のフロー図で示すステップ１からステップ８までの一連の現像剤残量検出が終了した時点で、現在カートリッジ内にある現像剤の残量が算出される。
【００９６】
本実施例においても、実施例１と同様に、上記式（２）で示す一次式の制御式が使用されるが、現像剤残量検出回路の負荷特性に基き、最適の制御式に設定し得ることはいうまでもない。
【００９７】
本実施例においても、現像剤量検出装置による検知情報は、図２４〜図２６に示す表示手段を用いて同様に表示することができる。
【００９８】
実施例３
図２９及び図３０に、本発明に従って構成される現像剤量検出装置の他の実施例を示す。。図２９は、現像剤残量検出回路１００の他の実施例を示し、図３０は、現像剤残量検出回路の具体的回路図を示す。
【００９９】
本実施例にて使用される現像剤残量検出回路１００は、実施例１にて説明した現像剤残量検出回路１００と同様の構成とされる。ただ、実施例１においては、基準インピーダンスＣＬには、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス電圧が印加されたが、本実施例では、基準インピーダンス素子ＣＬには、現像バイアス分圧が印加される。その他の構成は、実施例１と同様であるので、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。
【０１００】
つまり、本実施例では、現像バイアス回路１０１からの現像バイアスは、抵抗素子Ｒ１及び容量素子Ｃ３を備えた現像バイアス分圧手段１０４により分圧され、電極対の一方の電極、本実施例では第一の電極８１に印加されると共に、基準容量素子であるインピーダンス素子ＣＬにも印加される。
【０１０１】
従って、本実施例によれば、基準インピーダンス素子ＣＬには、上述のように、現像バイアス回路１０１からの現像バイアス電圧が分圧されて印加され、電流Ｉ３が流れる。インピーダンス素子ＣＬは制御回路１０２に接続されており、制御回路１０２には、基準インピーダンス素子ＣＬに流れる電流Ｉ３が流れ、この電流Ｉ３は、抵抗素子（ボリューム）ＶＲ１により電流Ｉ５及びＩ６に分流される。従って、実施例１と同様に、制御回路１０２では、この分流された電流Ｉ６と抵抗素子Ｒ２により生じる電圧降下分を、抵抗素子Ｒ３、Ｒ４で設定された設定電圧Ｖ３に加算し、基準電圧Ｖ４が決められる。
【０１０２】
本実施例においても、実施例１と同様に、図２３のフロー図で示すステップ１からステップ８までの一連の現像剤残量検出が終了した時点で、現在カートリッジ内にある現像剤の残量が算出される。
【０１０３】
本実施例においても、実施例１、２と同様に、上記式（２）で示す一次式の制御式が使用されるが、現像剤残量検出回路の負荷特性に基き、最適の制御式に設定し得ることはいうまでもない。
【０１０４】
本実施例においても、現像剤量検出装置による検知情報は、図２４〜図２６に示す表示手段を用いて同様に表示することができる。
【０１０５】
実施例４
図３１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。
【０１０６】
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１〜３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１〜３において行った上記説明を援用する。
【０１０７】
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。
【０１０８】
尚、本発明は、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、現像剤の量を１００％〜０％までの全領域にわたって逐次に検出することに限定されるものではない。例えば、容器内の現像剤の残量が５０％〜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。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の現像装置、プロセスカートリッジ及び電子写真画像形成装置は、現像剤容器内の現像剤残量を逐次に検知するための電極対をなす第一及び第二の電極を備えた現像剤残量検知手段と、現像剤担持体に交流成分を含む現像バイアス電圧を印加する現像バイアス印加手段と、現像バイアス電圧を分圧する現像バイアス分圧手段と、を有し、更に、第一の電極には前記現像バイアス分圧手段にて分圧された現像バイアス分圧を印加し、それによって発生する、第一の電極と第二の電極間の静電容量と、現像剤担持体と第二の電極間の静電容量とが加算された静電容量値を、第二の電極に接続された単一の信号線により検出し、該信号線の出力電気に基づいて現像剤容器内の現像剤の残量を算出する現像剤残量測定手段を有する構成とされるので、
（１）広範囲の現像剤残量を検出し、精度の高い、ユーザーにとってより好ましい現像剤残量の表示を行うことができる。
（２）画像上の弊害を起こすことなく、しかも、ユーザーの手を煩わせることもなく、無駄なく現像剤を使用することができる。
（３）高寿命な現像装置或はプロセスカートリッジであっても、簡単な構造にて、現像剤の満タンの状態から印字不良直前のニアエンド状態までを正確に且つ精度良く検知することのでき、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ができ、しかも安価である。
（４）複数人で使用したり、大規模なプリントジョブを行なう場合においても、現像剤の消費状態を正確にモニターすることができ、現像装置或はプロセスカートリッジの交換時期を正確に把握することが可能であり、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ができ、しかも安価である。
という効果を有している。
【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トナー量と静電容量との関係を示すグラフである。
【図７】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８】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】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１１】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１２】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他の実施例の縦断面図である。
【図１７】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１８】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２２】図２１の現像剤量検出回路のための一実施例の具体的回路図である。
【図２３】本発明に従って現像剤残量逐次検知を行う際の一実施例のフロー図である。
【図２４】現像剤量表示の一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】現像剤量表示の他の実施例を示す図である。
【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】図２７の現像剤量検出回路のための一実施例の具体的回路図である。
【図２９】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３０】図２９の現像剤量検出回路のための一実施例の具体的回路図である。
【図３１】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。
【図３２】従来の電子写真画像形成装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
１                          光学手段
２                          記録媒体
４                          転写手段
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
１１Ａ                      現像剤容器
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
８２                        第二の電極
１００                        現像剤残量測定手段（現像剤残量検出回路）
１０１                        現像バイアス印加手段（現像バイアス回路）
１０２                        制御回路
１０３                        増幅回路
１０４                        現像バイアス分圧手段
【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】
0003984759.tif 000008
【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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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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