(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）現像剤を収納する現像剤収納容器と、
（ｃ）前記現像剤を用いて、前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
（ｄ）前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するために、前記現像剤収納容器内に設けられた検知部材であって、
前記現像剤収納容器内側に配置される一面を有する板形状の貼り付け部材と、
間隔を有して同一平面上に構成された共通入力側電極と第一出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の前記一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触する測定電極であって、前記共通入力側電極にクロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第一出力側電極との間の静電容量に応じた測定電流を前記第一出力側電極から前記装置本体へ出力する測定電極と、
間隔を有して同一平面上に構成された前記共通入力側電極と第二出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の他の一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触しない基準電極であって、前記共通入力側電極に前記クロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第二出力側電極との間の静電容量に応じた、前記測定電極の環境条件の変化による静電容量の変化を検出するための基準電流を前記第二出力側電極から前記装置本体へ出力する基準電極と、
前記基準電極に前記現像剤を接触させないように、前記基準電極との間に空間を構成して前記基準電極を覆って、前記貼り付け部材に固定される蓋部材と、
前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために、前記空間と前記現像剤収納容器内とを連通している開口と、
前記貼り付け部材と前記測定電極との間で、及び、前記貼り付け部材と前記基準電極との間で空気を移動させるために、前記貼り付け部材に設けられ、前記測定電極及び前記基準電極に覆われている連通部であって、前記測定電極の外形に対して内側の領域に入っている第一の溝と、前記基準電極の外形に対して内側の領域に入っている第二の溝と、前記第一の溝と前記第二の溝とを連通している貫通穴と、前記第二の溝と前記空間とを連通している第三の溝と、を有する連通部と、
を有する検知部材と、
（ｅ）前記基準電極に前記現像剤を接触させないために前記現像剤が前記開口から侵入しないように前記現像剤の通過を規制し、かつ、前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために空気の移動は許容する、前記開口を覆っている発泡性のシール部材と、
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】
前記第一の溝と前記第二の溝の貼り付け面上のパターンとが略同形状である事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】
電子写真画像形成装置本体に着脱可能な現像剤容器において、
（ａ）現像剤を収納する現像剤収納容器と、
（ｂ）前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するために、前記現像剤収納容器内に設けられた検知部材であって、
前記現像剤収納容器内側に配置される一面を有する板形状の貼り付け部材と、
間隔を有して同一平面上に構成された共通入力側電極と第一出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の前記一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触する測定電極であって、前記共通入力側電極にクロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第一出力側電極との間の静電容量に応じた測定電流を前記第一出力側電極から前記装置本体へ出力する測定電極と、
間隔を有して同一平面上に構成された前記共通入力側電極と第二出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の他の一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触しない基準電極であって、前記共通入力側電極に前記クロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第二出力側電極との間の静電容量に応じた、前記測定電極の環境条件の変化による静電容量の変化を検出するための基準電流を前記第二出力側電極から前記装置本体へ出力する基準電極と、
前記基準電極に前記現像剤を接触させないように、前記基準電極との間に空間を構成して前記基準電極を覆って、前記貼り付け部材に固定される蓋部材と、
前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために、前記空間と前記現像剤収納容器内とを連通している開口と、
前記貼り付け部材と前記測定電極との間で、及び、前記貼り付け部材と前記基準電極との間で空気を移動させるために、前記貼り付け部材に設けられ、前記測定電極及び前記基準電極に覆われている連通部であって、前記測定電極の外形に対して内側の領域に入っている第一の溝と、前記基準電極の外形に対して内側の領域に入っている第二の溝と、前記第一の溝と前記第二の溝とを連通している貫通穴と、前記第二の溝と前記空間とを連通している第三の溝と、を有する連通部と、
を有する検知部材と、
（ｃ）前記基準電極に前記現像剤を接触させないために前記現像剤が前記開口から侵入しないように前記現像剤の通過を規制し、かつ、前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために空気の移動は許容する、前記開口を覆っている発泡性のシール部材と、
を有することを特徴とする現像剤容器。
【請求項４】
前記第一の溝と前記第二の溝の貼り付け面上のパターンとが略同形状である事を特徴とする請求項３に記載の現像剤容器。
【請求項５】
記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
ａ．電子写真感光体と、
現像剤を収納する現像剤収納容器と、
前記現像剤を用いて、前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するために、前記現像剤収納容器内に設けられた検知部材であって、前記現像剤収納容器内側に配置される一面を有する板形状の貼り付け部材と、間隔を有して同一平面上に構成された共通入力側電極と第一出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の前記一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触する測定電極であって、前記共通入力側電極にクロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第一出力側電極との間の静電容量に応じた測定電流を前記第一出力側電極から前記装置本体へ出力する測定電極と、間隔を有して同一平面上に構成された前記共通入力側電極と第二出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の他の一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触しない基準電極であって、前記共通入力側電極に前記クロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第二出力側電極との間の静電容量に応じた、前記測定電極の環境条件の変化による静電容量の変化を検出するための基準電流を前記第二出力側電極から前記装置本体へ出力する基準電極と、前記基準電極に前記現像剤を接触させないように、前記基準電極との間に空間を構成して前記基準電極を覆って、前記貼り付け部材に固定される蓋部材と、前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために、前記空間と前記現像剤収納容器内とを連通している開口と、前記貼り付け部材と前記測定電極との間で、及び、前記貼り付け部材と前記基準電極との間で空気を移動させるために、前記貼り付け部材に設けられ、前記測定電極及び前記基準電極に覆われている連通部であって、前記測定電極の外形に対して内側の領域に入っている第一の溝と、前記基準電極の外形に対して内側の領域に入っている第二の溝と、前記第一の溝と前記第二の溝とを連通している貫通穴と、前記第二の溝と前記空間とを連通している第三の溝と、を有する連通部と、を有する検知部材と、
前記基準電極に前記現像剤を接触させないために前記現像剤が前記開口から侵入しないように前記現像剤の通過を規制し、かつ、前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために空気の移動は許容する、前記開口を覆っている発泡性のシール部材と、を有するプロセスカートリッジと、
ｂ．前記プロセスカートリッジを取り外し可能に装着する装着手段と、
ｃ．前記プロセスカートリッジが前記装着手段に装着された状態で、前記検知手段と電気的に接続して、前記測定電流と前記基準電流とを比較することにより、前記現像剤収納容器内の環境条件に対応した静電容量の変化分を除去して前記現像剤収納容器内の現像剤量を検出する現像剤量検出手段と、を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセスカートリッジ、現像剤容器、及び、電子写真画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、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これに作用するプロセス手段を一体化してカートリッジとし、このカートリッジを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広く採用されている。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ユーザー自身で行なうことができるので、格段に操作性を向上することができた。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置において広く用いられている。
【０００３】
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為、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。
【０００４】
従来、現像剤量検出装置としては、現像手段の現像剤容器内に２本の電極棒を有し、２本の電極棒間の静電容量の変化を検知して現像剤を検知するものがある。
【０００５】
又、特開平５―１００５７１号広報には、２本の電極棒の代わりに、所定の間隔を持って平行に同一平面上に配置された２つの平行電極を凹凸形状に互いに組み合わせた現像剤検知電極部材を備え、この現像剤検知電極部材を現像剤容器の下面に設置した現像剤量検出装置を開示している。この装置では、平面状態に設置された平行電極間の静電容量の変化を検知して現像剤残量を検知するものである。
【０００６】
上記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、現像剤を使い切る直前に現像剤が少ない事を検出する事を目的としている。
【０００７】
これに対し、現像剤容器内の現像剤残量を逐次検知する事が出来れば、現像剤使用状態をユーザーが知る事が可能となり、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事が出来、ユーザーにとって極めて好便である。
【０００８】
そこで、特開平１０―３０３３４５号広報には、所定の間隔を持って平行に同一平面上に配置された２つの平行電極を凹凸形状に互いに組み合わせた現像剤検知電極部材による現像剤量逐次検知装置が提案されている。検出部材を現像剤容器の端面や底面に配置し、平行電極間の静電容量の変化を検知する事で、現像剤残量を逐次検出する事が可能となった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前記現像剤量検知部材でもって異なる環境条件下においても正確に現像剤収納部内の現像剤残量を測定するためには、環境条件の変化分に対応した静電容量の変化分を除去する必要があった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、現像剤収納容器内の現像剤を測定電極に接触させて、基準電極には接触させないようにしつつ、前記測定電極と前記基準電極との間で環境条件を揃えることにより、現像剤収納容器内の現像剤量を精度良く検知するプロセスカートリッジ、現像剤容器、及び、前記プロセスカートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
主要な本発明は請求項と対応する番号を付して示せば以下のとおりである。
【００１２】
本出願に係る第１の発明は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）現像剤を収納する現像剤収納容器と、
（ｃ）前記現像剤を用いて、前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
（ｄ）前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するために、前記現像剤収納容器内に設けられた検知部材であって、
前記現像剤収納容器内側に配置される一面を有する板形状の貼り付け部材と、
間隔を有して同一平面上に構成された共通入力側電極と第一出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の前記一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触する測定電極であって、前記共通入力側電極にクロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第一出力側電極との間の静電容量に応じた測定電流を前記第一出力側電極から前記装置本体へ出力する測定電極と、
間隔を有して同一平面上に構成された前記共通入力側電極と第二出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の他の一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触しない基準電極であって、前記共通入力側電極に前記クロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第二出力側電極との間の静電容量に応じた、前記測定電極の環境条件の変化による静電容量の変化を検出するための基準電流を前記第二出力側電極から前記装置本体へ出力する基準電極と、
前記基準電極に前記現像剤を接触させないように、前記基準電極との間に空間を構成して前記基準電極を覆って、前記貼り付け部材に固定される蓋部材と、
前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために、前記空間と前記現像剤収納容器内とを連通している開口と、
前記貼り付け部材と前記測定電極との間で、及び、前記貼り付け部材と前記基準電極との間で空気を移動させるために、前記貼り付け部材に設けられ、前記測定電極及び前記基準電極に覆われている連通部であって、前記測定電極の外形に対して内側の領域に入っている第一の溝と、前記基準電極の外形に対して内側の領域に入っている第二の溝と、前記第一の溝と前記第二の溝とを連通している貫通穴と、前記第二の溝と前記空間とを連通している第三の溝と、を有する連通部と、
を有する検知部材と、
（ｅ）前記基準電極に前記現像剤を接触させないために前記現像剤が前記開口から侵入しないように前記現像剤の通過を規制し、かつ、前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために空気の移動は許容する、前記開口を覆っている発泡性のシール部材と、
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。
【００１３】
本出願に係る第３の発明は電子写真画像形成装置本体に着脱可能な現像剤容器において、
（ａ）現像剤を収納する現像剤収納容器と、
（ｂ）前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するために、前記現像剤収納容器内に設けられた検知部材であって、
前記現像剤収納容器内側に配置される一面を有する板形状の貼り付け部材と、
間隔を有して同一平面上に構成された共通入力側電極と第一出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の前記一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触する測定電極であって、前記共通入力側電極にクロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第一出力側電極との間の静電容量に応じた測定電流を前記第一出力側電極から前記装置本体へ出力する測定電極と、
間隔を有して同一平面上に構成された前記共通入力側電極と第二出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の他の一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触しない基準電極であって、前記共通入力側電極に前記クロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第二出力側電極との間の静電容量に応じた、前記測定電極の環境条件の変化による静電容量の変化を検出するための基準電流を前記第二出力側電極から前記装置本体へ出力する基準電極と、
前記基準電極に前記現像剤を接触させないように、前記基準電極との間に空間を構成して前記基準電極を覆って、前記貼り付け部材に固定される蓋部材と、
前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために、前記空間と前記現像剤収納容器内とを連通している開口と、
前記貼り付け部材と前記測定電極との間で、及び、前記貼り付け部材と前記基準電極との間で空気を移動させるために、前記貼り付け部材に設けられ、前記測定電極及び前記基準電極に覆われている連通部であって、前記測定電極の外形に対して内側の領域に入っている第一の溝と、前記基準電極の外形に対して内側の領域に入っている第二の溝と、前記第一の溝と前記第二の溝とを連通している貫通穴と、前記第二の溝と前記空間とを連通している第三の溝と、を有する連通部と、
を有する検知部材と、
（ｃ）前記基準電極に前記現像剤を接触させないために前記現像剤が前記開口から侵入しないように前記現像剤の通過を規制し、かつ、前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために空気の移動は許容する、前記開口を覆っている発泡性のシール部材と、
を有することを特徴とする現像剤容器である。
【００１４】
本出願に係る第５の発明は録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
ａ．電子写真感光体と、
現像剤を収納する現像剤収納容器と、
前記現像剤を用いて、前記電子写真感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知するために、前記現像剤収納容器内に設けられた検知部材であって、前記現像剤収納容器内側に配置される一面を有する板形状の貼り付け部材と、間隔を有して同一平面上に構成された共通入力側電極と第一出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の前記一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触する測定電極であって、前記共通入力側電極にクロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第一出力側電極との間の静電容量に応じた測定電流を前記第一出力側電極から前記装置本体へ出力する測定電極と、間隔を有して同一平面上に構成された前記共通入力側電極と第二出力側電極とを有し、前記貼り付け部材の他の一面に貼り付けられ、前記現像剤に接触しない基準電極であって、前記共通入力側電極に前記クロックが印加されることにより前記共通入力側電極と前記第二出力側電極との間の静電容量に応じた、前記測定電極の環境条件の変化による静電容量の変化を検出するための基準電流を前記第二出力側電極から前記装置本体へ出力する基準電極と、前記基準電極に前記現像剤を接触させないように、前記基準電極との間に空間を構成して前記基準電極を覆って、前記貼り付け部材に固定される蓋部材と、前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために、前記空間と前記現像剤収納容器内とを連通している開口と、前記貼り付け部材と前記測定電極との間で、及び、前記貼り付け部材と前記基準電極との間で空気を移動させるために、前記貼り付け部材に設けられ、前記測定電極及び前記基準電極に覆われている連通部であって、前記測定電極の外形に対して内側の領域に入っている第一の溝と、前記基準電極の外形に対して内側の領域に入っている第二の溝と、前記第一の溝と前記第二の溝とを連通している貫通穴と、前記第二の溝と前記空間とを連通している第三の溝と、を有する連通部と、を有する検知部材と、
前記基準電極に前記現像剤を接触させないために前記現像剤が前記開口から侵入しないように前記現像剤の通過を規制し、かつ、前記空間と前記現像剤収納容器内との間で空気を移動させるために空気の移動は許容する、前記開口を覆っている発泡性のシール部材と、を有するプロセスカートリッジと、
ｂ．前記プロセスカートリッジを取り外し可能に装着する装着手段と、
ｃ．前記プロセスカートリッジが前記装着手段に装着された状態で、前記検知手段と電気的に接続して、前記測定電流と前記基準電流とを比較することにより、前記現像剤収納容器内の環境条件に対応した静電容量の変化分を除去して前記現像剤収納容器内の現像剤量を検出する現像剤量検出手段と、を有することを特徴とする電子写真画像形成装置である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（プロセスカートリッジ及び画像形成装置本体の説明）
以下、本発明に係る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詳しく説明する。
【００１９】
図１に本実施の形態のプロセスカートリッジと画像形成装置の断面図を示す。
プロセスカートリッジＢは感光体ドラム１と、感光体ドラム１の表面を均一に帯電するための帯電手段２と、及びクリーニング手段８をクリーニング容器１０でもって一体としたクリーニングユニットと、感光体ドラム１に対向配置された現像手段としての現像ローラ３と、現像ローラ３上のトナー量を規制する現像剤規制部材１７と、が設けられた現像容器１１と現像剤収納容器２２を接合した現像ユニットとが一体的に構成されている。
【００２０】
また、画像形成装置であるレーザプリンタＡには、プロセスカートリッジＢの上方に、画像情報に対応してレーザ光を照射するレーザスキャナ４が、また下方には感光体ドラム１に対向する転写手段５が配設されている。
【００２１】
上記構成において、画像形成は次のように行われる。先ず、感光体ドラム１が帯電手段２によって均一に帯電され、その表面をレーザスキャナ４から照射されるレーザ光によって走査露光され、目的の画像情報の静電潜像が形成される。静電潜像は、現像ローラ３の作用によって、現像容器１１内の現像剤が付着して画像として可視化される。なお、本実施の形態においては、現像剤として絶縁性の磁性１成分の現像剤を用いた。感光体ドラム１上の画像は紙カセット６から給紙搬送されてきた記録媒体である記録紙Ｓへ転写手段５で転写される。記録紙Ｓは定着手段７を通って記録紙Ｓ上に画像を定着させ、画像形成装置本体（以下装置本体という）外部の排紙トレイ９へ排出される。記録紙Ｓ上に現像剤像を転写した後は、クリーニング手段８によって感光体ドラム１上に残留した現像剤を除去し、クリーニング容器１０へ集める。
【００２２】
（全体システム構成）
次に、本実施の形態の画像形成装置のシステム構成について図１７のシステムブロック図を用いて説明する。
【００２３】
５０は画像形成装置全体のシステム制御を行うエンジンコントローラである。エンジンコントローラ５０の内部には不図示の中央演算処理装置（ＣＰＵ）があり、画像形成装置の一連のシステム処理は中央演算処理装置の内部に予め記憶されたプログラムに従って行われる。５１は高圧電源であり、帯電手段２に直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアス、現像ローラ３に直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス、転写手段５に直流電圧である転写バイアス、定着手段７に直流電圧である定着バイアスを生成する。５２は装置内に設けられたモータ、ソレノイド等を含む駆動部、５３は画像形成装置内部の所定位置に設けられたセンサ郡、５４は装置の状態を表示する表示部、４９及び５５はプロセスカートリッジ内の現像剤検知部材の静電容量を検出するトナー量検出装置ＡとＢである。
【００２４】
また、５６はプロセスカートリッジＢに搭載された図示されないメモリユニットの制御を行うメモリ制御回路である。
【００２５】
（プロセスカートリッジの構成）
図２に本実施の形態のプロセスカートリッジの斜視図を示し、図３にプロセスカートリッジの断面図を示す。
【００２６】
図２において、本実施の形態のプロセスカートリッジは現像剤を収納する現像剤容器Ｅ、現像手段を保持する現像容器１１、感光体ドラム１とクリーニング手段８を保持するクリーニング容器１０、現像剤容器Ｅとクリーニング容器１０を保持するサイドカバー１５，１６、第２の検知部材２１を覆うカバー部材２３から構成されており、各容器をサイドカバー１５，１６で結合する事で一体的にカートリッジ化されている。
【００２７】
図３において現像剤容器Ｅは、現像剤収納容器２２内の現像剤を現像容器１１に排出する排出口２２ａを有し、排出口２２ａを封止するように除去可能な現像剤シール部材３４が取り付けられている。また現像剤容器Ｅ内の現像剤量を検知する第１の検知部材２０が板部材２９に貼り付けられ、そして基準電極保護部材３０で仕切られた状態で配置されている。また現像剤収納容器内には回転可能に取り付けられた攪拌部材１２，１３，１４を有する。そしてこれら攪拌部材１２，１３，１４、第１の検知部材２０を現像剤収納容器２２に組み込んだ後、現像剤収納容器蓋２４でふたをして、現像剤収納容器蓋２４を現像剤収納容器２２に溶着する。そして現像剤収納容器２２の側面に設けられた充填口２２ｂから現像剤Ｔを充填し、現像剤蓋２８で密閉する。
【００２８】
図３において、現像剤容器Ｅは大容量化に対応する為に横長形状（図３の左右方向が長い形状）になっており、現像剤容器Ｅの底面は３つの凹部２２ｃ，２２ｄ，２２ｅになっている。ここで、各凹部２２ｃ，２２ｄ，２２ｅは撹拌棒部材１２ｃ，１３ｃ，１４ｃを中心とする円弧形断面である。図示していない装置本体のモータによって駆動する３つの攪拌部材１２，１３，１４は現像剤収納容器２２の凹部２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに対応しており、攪拌棒部材１２ｃ，１３ｃ，１４ｃに固定して設けられた攪拌翼部材１２ａ，１３ａ，１４ａによって現像剤Ｔを現像容器１１へ搬送する。現像剤容器Ｅを横長形状にする事によって現像剤Ｔの自重が緩和出来る為、フェーディングや現像剤の劣化、攪拌トルクの増加などを軽減する事が可能となる。
【００２９】
攪拌翼部材１２ａ，１３ａ，１４ａにはポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂製シート部材を用いており、現像剤Ｔの攪拌と搬送を行う。攪拌翼部材１２ａ，１３ａ，１４ａの先端の回転半径は現像剤収納容器２２の凹部２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの半径よりも大きくなっており、たわんだ状態で凹部２２ｃ，２２ｄ，２２ｅに接し、先端は現像剤収納容器２２の凹部２２ｃ，２２ｄ，２２ｅの底面に擦っている。撹拌棒部材１２ｃ，１３ｃ，１４ｃが図３において夫々時計回りに回転する。それによって、現像剤収納容器２２の底面に現像剤Ｔを残す事無く、現像剤Ｔの横搬送を行っている。
【００３０】
隣り合う凹部２２ｃと２２ｄ間の頂部２２ｆ、２２ｄと２２ｅ間の頂部２２ｇに対向して現像剤収納容器蓋２４と一体のリブ２４ａ，２４ｂが上下方向に設けられている。リブ２４ａ，２４ｂは現像剤収納容器２２の長手方向のほぼ全長にわたっており、各凹部２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ上の室Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３は、凹部２２ｃ上の室Ｒ０１、凹部２２ｄ上の室Ｒ０２がリブ２４ａと頂部２２ｆ間の開口部２２ｈで連通し、凹部２２ｄ上の室Ｒ０２と凹部２２ｅの上の室Ｒ０３はリブ２４ｂと頂部２２ｇ間の開口部２２ｉで連通している。従って上述した現像剤の横搬送は撹拌部材１２によって室Ｒ０１の現像剤が排出口２２ａを通じて現像ローラ３へ送り出され、撹拌部材１３によって室Ｒ０２の現像剤が開口部２２ｈを通じて室Ｒ０１へ送り出され、撹拌部材１４によって室Ｒ０３の現像剤が開口部２２ｉを通じて室Ｒ０２へ送り出される。
【００３１】
（現像剤量検知部材の概略）
図３において、現像剤量を逐次検知する為に第１の検知部材２０と第２の検知部材２１を設けている。第１の検知部材２０を用いて現像剤Ｔが多い領域を検知し、第２の検知部材２１を用いて現像剤Ｔが少ない領域を検知する。具体的には第１の検知部材２０で使用初期から現像剤量約５０％〜約１０％程度までの検知を行い、第２の検知部材２１で現像剤量約５０％〜１０％の間から現像剤が無くなるまでの検知を行う。第１の検知部材、第２の検知部材２０，２１ともに静電容量によって現像剤を測定している。
【００３２】
図４（ａ）〜（ｄ）に現像剤推移の様子を、図５に現像剤量と静電容量の関係を示す。本実施の形態では現像剤量が約２０％になった辺りで第１の検知部材２０から第２の検知部材２１への受け渡しが行われるものとする。図４の（ａ）〜（ｄ）と図５に示す（ａ）〜（ｄ）は対応している。
【００３３】
（ａ）現像剤量が１００％の時には第１の検知部材２０、第２の検知部材２１ともに現像剤に埋もれている。この時、第１の検知部材２０の出力はＸ２である。（ｂ）現像剤が徐々に消費されていくに従って、第１の検知部材２０の検知領域にある現像剤の量が変化していく。第１の検知部材２０の表面に接している現像剤の面積の変化に伴って、出力も変化していく。この時、第１の検知部材２０の出力はＸ３である。（ｃ）現像剤が約２０％になった辺りから第２の検知部材２１が作動を始める。この時、第２の検知部材２１の出力はＹ２である。（ｄ）現像剤が０％になるまで検知を行う。この時、第２の検知部材の出力はＹ１である。従って、プロセスカートリッジＢを使用する初期から最後まで、全ての領域での逐次検知が可能となる。
【００３４】
（第１の検知部材の原理と構成）
次にそれぞれの検知部材についての動作原理を説明する。先ず、第１の検知部材を図６に示す。図７は図６の反対側から見た図であり、図８は第１の検知部材２０の展開図である。
【００３５】
図８において、第１の検知部材２０は測定側出力電極２０ｅ、基準側出力電極２０ｃ、共通入力電極２０ｄを持っている。測定側出力電極２０ｅと共通入力電極２０ｄの組み合わせを測定電極２０ａとし、基準側出力電極２０ｃと共通入力電極２０ｄの組み合わせを基準電極２０ｂとする。測定電極２０ａ、基準電極２０ｂは夫々が所定の間隔でもって平行に一定間隔で同一面上に並置された部分を有する入力側と出力側の電極により電極間の静電容量を検知する電極部材である。
【００３６】
図６、図７において、測定電極２０ａは現像剤収納容器２２内の内部側面などの現像剤と触れる位置に配置される。対になった電極である２０ｅ、２０ｄの間で静電容量を測定する事により、電極表面に触れている現像剤の面積の変化を検知し、現像剤収納容器２２内の現像剤量を知る事が出来る。つまり、現像剤は空気より誘電率が大きいために、検知部材表面の現像剤が触れている面積が変化すると、電極間の静電容量が変化する事になる。
【００３７】
基準電極２０ｂは、現像剤容器Ｅ内ではあるが現像剤と触れない位置に配置され、環境条件を変化させた時の静電容量変化が測定電極と２０ａ同様の変化をするように設計される。本実施の形態では測定電極２０ａと基準電極２０ｂの電極パターンを同形状にしている。従って、測定電極２０ａの静電容量の値から基準電極２０ｂの静電容量の値を差し引く事で、あたかも環境条件による静電容量の変化が無いものとみなす事が出来、検知精度を向上させる事が可能となる。
【００３８】
図８に示すように、第１の検知部材２０は好ましくはフレキシブルプリント基盤のような屈曲可能な一枚の基盤の片面に、測定電極２０ａと基準電極２０ｂが設けられており、折り返して現像剤容器内に配置されるものとする。それを両面テープなどの接着剤を用い、現像剤が測定電極２０ａの裏側に入り込まないように、縁または裏面全体を固定する。
【００３９】
（第１の検知部材の配置）
図９に現像剤容器Ｅの斜視図を示す。３つの攪拌部材１２，１３，１４が設けられているが、後述する第２の検知部材の作用領域に現像剤を送り込む位置にある、現像ローラ３から２番目に近い攪拌部材１３の撹拌棒部材１３ｃに対して、周囲を第１の検知部材２０が囲う位置であるような、現像剤容器Ｅ内の駆動側の側壁２２ｊに配置される。側壁２０ｊの外部には各撹拌棒部材１２ｃ，１３ｃ，１４ｃに夫々ギアが固定され各ギアはアイドラギアを介してギア列をなしており、装置本体から軸継手で駆動される（図示されない）。この位置に配置する事によって逐次検知を実現しつつ、第１の検知部材２０の面積を小さくする事が出来るので、部品コストを下げる事が出来る。また、現像ローラ３から離す事で現像バイアスの影響を小さく出来る。
【００４０】
第１の検知部材２０は検知部材表面の近傍の感度が非常に高いので、表面の現像剤の除去手段として、表面拭き取り部材を設けることは検知精度を高める上で有効である。その際、構成簡略化のために現像剤攪拌部材１３に拭取部材１３ｂを設ける事が好ましい。その際には、第１の検知部材２０は現像剤攪拌領域に対応した、拭取部材１３ｂの機能する範囲で配置をする事になる。
【００４１】
（第１の検知部材の静電容量検出方法）
次に、第１の検知部材２０の静電容量検出手段について詳細に説明する。
【００４２】
第１の検知部材２０は図１７のトナー量検出装置Ａ５５に接続されており、第１の検知部材２０の静電容量の検出が行われる。
【００４３】
図１８はトナー量検出装置Ａ５５の内部回路構成図である。
【００４４】
端子５９は第１の検知部材２０の基準電極２０ｂの出力電極２０ｃに接続されており、トナー量検出用のクロック１を出力する。
【００４５】
クロック１は抵抗６２、抵抗６３、トランジスタ６４で生成される。信号ＣＬＫＡはエンジンコントローラ５０から出力されるクロックであり、周波数：ｆｃ＝５０ＫＨｚ、Ｄｕｔｙ＝５０％の矩形波である。クロック：ＣＬＫＡはトランジスタ６４によって振幅＝Ｖｃに増幅されて端子５９から出力される。
【００４６】
端子５７は第１の検知部材２０の測定電極２０ａの出力電極２０ｅに接続されている。電極２０ｂに端子５９から出力されたクロックが印加されると、電極２０ｅと電極２０ｄ間の静電容量：Ｃｔにより、端子５７に交流電流：Ｉ１２が流れる。ここで、交流電流：Ｉ１２の大きさは静電容量値：Ｃｔに応じた値となる。
【００４７】
交流電流：Ｉ１２は端子５７の入力部に設けられたダイオード６９及び６７によって整流され、整流された電流：Ｉ１３がオペアンプ７２、抵抗７５、及びコンデンサ７６で構成される積分回路に入力される。ここで、Ｉ１３は電流Ｉ１２の片方向成分の電流（以下、半波電流と記す）である。
【００４８】
一方、端子５８は共通入力電極２０ｄに接続されている。端子５９から出力されるクロックによって、端子５８には電極２０ｂと電極２０ｄ間の静電容量：Ｃｒに応じた大きさの電流Ｉ１４が流れる。電流：Ｉ１４は端子５７の入力部とは逆方向に設定されたダイオード６８及び７０によって整流され、電流：Ｉ１５が積分回路に入力される。Ｉ１４は電流：Ｉ１３とは逆極性の半波電流になる。
【００４９】
積分回路に入力される電流：Ｉ１３と電流Ｉ１５は積分され、抵抗７５の両端にはＩ１３とＩ１５の合計電流の平均値に応じた直流電圧：Ｖｄ１が発生する。抵抗７５の抵抗値をＲｓ１とすると、電圧：Ｖｄ１は下記の式で近似できる。
Ｖｄ１＝Ｒｓ１×ｆｃ×Ｖｃ×（Ｃｔ−Ｃｒ）・・・・・（式  １）
一方、オペアンプ７２の正入力には所定の基準電圧：Ｖｔ１が入力されており、オペアンプ７２の出力は下記で表せる特性となる。
Ｖｓ１＝Ｖｔ１−Ｒｓ１×ｆｃ×Ｖｃ×（Ｃｔ−Ｃｒ）・・・・・（式  ２）
上式で示される様に、オペアンプ７２の出力電圧：Ｖｓ１は測定電極側の電極２０ｅと２０ｄ間の静電容量と、基準電極側の電極２０ｃと２０ｄ間の静電容量の差、即ちプロセスカートリッジ内の現像剤量に応じた電圧値となる。オペアンプの出力：Ｖｓ１は出力端子６０から出力される。
【００５０】
端子６０はエンジンコントローラ内の中央演算処理装置のアナログ・デジタル変換端子に接続されている。現像剤量に応じた電圧レベル：Ｖｓ１はデジタルデータに変換され、更に予めエンジンコントローラ５０内部に記憶された変換テーブルと比較することで、プロセスカートリッジ内の現像剤量：Ｔ１に変換される。
【００５１】
（第２の検知部材の構成と配置）
図１０は現像剤容器の断面図を再記したものであり、図１１は現像剤容器を下方から見た斜視図である。第２の検知部材２１は現像剤容器Ｅの外側に設けられ、さらに外側にカバー部材２３を設けている。第２の検知部材２１は板金によって、現像剤容器Ｅの底面の凹部形状に沿うように長手全域に形成されている。現像ローラ３と現像剤規制部材１７は電気的に接続されており、第２の検知部材２１と現像ローラ３と現像剤規制部材１７の間の静電容量変化を測定し、現像剤量を検知する。
【００５２】
第２の検知部材２１は現像剤容器Ｅの外側であり、最も現像ローラ３に近い現像剤容器Ｅの凹部２２ｃの外側に接してカシメ又は接着などで固定される。現像剤容器Ｅの外側に設ける事で、画像形成装置本体と接続する接点までの配線を現像剤容器内に渡す必要が無いため、現像剤もれの心配が無い。
【００５３】
（第１の検知部材の貼り付け面）
（実施の形態１）
図１２は従来の形態の検知部材貼付け面、図１３は本実施の形態における検知部材貼り付け面を示している。図１３において２点鎖線Ｆに囲まれた領域にフレキシブルプリント基板である第１の検知部材２０が配置される。
【００５４】
図１２は従来の形態の貼付け面である。従来の貼付け面２９ｃはフラットな形状であり、第１の検知部材２０を全面接着していた。しかし、このような構成で高温高湿環境に放置すると第１の検知部材２０の接着剤が貼り付け面から浮いてきて気泡が生じてしまう場合がある。これは貼付け面積が大きい為に生じている現象である。気泡が生じる事で検知部材２０の裏側にトナーが入ってしまったり、貼付け面への密着状態が変化してしまい、静電容量のばらつきが生じる。そこで、図１３に示すような溝２５を設ける事で気泡の発生を防ぐ。
【００５５】
図１４、図１５は本実施の形態における検知部材貼り付け面の拡大図である。
【００５６】
図１４は測定電極２０ａの貼り付け面２９ａを示しており、図１５は基準電極２０ｂの貼り付け面２９ｂを示している。図１４では第１の溝２５は貼り付け面２９ａを座ぐる事で形作られており、一点鎖線の内側の領域Ｆに設けられている。この溝２５は条溝であり線状になっている。また、第１の溝２５は適度な間隔を持って貼り付け面２９ａに巡らせており、すべて連結している。更に、第１の溝２５の一部分に設けた貫通穴２７を通じて、基準電極２０ｂの貼り付け面２９ｂに設けられている第２の溝２６と連通している。測定電極２０ａはハッチングで示された外周面である領域Ｇが両面テープ、接着剤などで固定されている為、第１の溝２５の中に現像剤Ｔが入り込む事は無い。また、図１５は基準電極２０ｂの貼り付け面２９ｂを示す。第２の溝２６も第１の溝２５と同様に貼り付け面を座ぐる事で形作られている。更に第２の溝２６も適度な間隔を持って貼り付け面２９ｂに張り巡らせており、すべて連結している。溝２６は条溝であり線状になっている。溝形状については静電容量のばらつきを抑えるために第１の溝２５と第２の溝２６の図形としてのパターンは略対称形状であり溝２５，２６が重なる事が望ましい。即ち、溝２５，２６の貼り付け面２９ａ，２９ｂ上のパターンは略同形状である。また、接着剤を用いる領域Ｇ，Ｈも同様に略対象形状である事が望ましい。第２の溝２６には一点鎖線領域の外側に突出部２８が設けられている。突出部２８も断面で見て溝となっている。突出部２８は領域Ｈ外へのびている。従って、第１、第２の溝２５，２６、貫通穴２７は突出部２８でもって外気に通じている。
【００５７】
図１６には検知部材を組み込んだ時の断面図を示す。第１の溝２５と第２の溝２６を覆うように測定電極２０ａと基準電極２０ｂが配置されている。また、測定電極２０ａはトナーＴと触れる位置に配置され、基準電極２０ｂはトナーＴと触れない位置に配置されている。また、測定電極２０ａと基準電極２０ｂが配置されている板部材２９には、溝２５，２６が設けられており、板部材２９と基準電極保護部材３０は溶着や接着などで周囲が固定されている。基準電極２０ｂが設けられている空間３３の上部には一部開口が設けられていて、発泡性のシール部材３１で塞がれている。シール部材３１の上から固定部材３２で押さえつける事で開口を通して空間３３には現像剤が入り込む事はないが、空気は入り込む事が出来る。
【００５８】
また、空間３３の空気は図１５における突出部２８を通して第２の溝２６に入り込む事が出来る。更に貫通穴２７を通して第１の溝２５にも空気が入り込む。突出部２８はトナーＴが触れない場所に配置されているので突出部２８からトナーＴが入り込む事は無い。このような構成により、溝を設けた部分に空気が入り込む事で、気泡が密封される事が無い。測定電極２０ａの外形に沿うような形で溝を形成し貼付け面積を減らす事で、周辺部を浮かないようにしてトナーＴが第１の溝２５に入り込んでしまう事を無くす。また、溝を貼り付け表面に張り巡らす事で気泡が生じる可能性を非常に小さくする事が出来る。
【００６３】
以上のような構成で、検知部材２０、第１の溝２５、第２の溝２６を設ける事により、検知部材の静電容量ばらつきを低減し、検知精度を高める事が可能となる。
【００６４】
実施の形態はプロセスカートリッジについてのべたが、感光体ドラムに形成された静電潜像を現像剤を用いて現像するための像部材及びこの現像部材へ供給する現像剤を収納した現像剤容器を有する現像カートリッジ及びこの現像カートリッジを着脱可能な電子写真画像形成装置にも適用される。この現像カートリッジの構成は現像ローラ３を支持する現像容器１１と現像剤収納容器２２を接合した現像ユニットに装置本体への装着のためのガイド部材を設けたものである。
【００６５】
実施の形態は測定電極部材貼り付け面と基準電極部材貼り付け面に設けた溝が全てつながっている事により、第１の溝と第２の溝に突出部からの空気を行き渡らせる事が出来、気泡の発生を抑える。
【００６６】
実施の形態は、測定電極部材及び基準電極部材の貼付け面を板部材にする事で貼付け後に組み立てが出来る為、組み立て性を向上させる事が出来る。
【００６７】
また、実施の形態は、高温高湿環境での放置において電極部材と電極部材を貼り付けた貼付け面の間に生じる気泡の発生を大幅に低減する事が出来る。
【００６８】
また、実施の形態は、前記測定電極部材貼り付け面と前記基準電極部材貼り付け面に設けた溝を略同形状で形成する事で測定電極部材と基準電極部材の静電容量をほぼ同じにする事ができ現像剤検知ばらつきを低減する事が出来る。
更に、実施の形態は、前記測定電極部材及び基準電極部材の貼り付け面が肉厚のある平面の表裏からなる事によって、一部品で測定電極部材と基準電極部材の貼付け面を持つ事が出来るので部品点数を削減できる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、現像剤収納容器内の現像剤を測定電極に接触させて、基準電極には接触させないようにしつつ、前記測定電極と前記基準電極との間で環境条件を揃えることにより、現像剤収納容器内の現像剤量を精度良く検知することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は何れも実施の形態を示している。
【図１】本発明に係る電子写真画像形成装置の縦断面図である。
【図２】本発明に係るプロセスカートリッジの構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明に係るプロセスカートリッジの縦断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は現像剤消費の様子を示す現像剤容器の縦断面図である。
【図５】本発明の現像剤量検出装置における現像剤量と静電容量の関係を示すグラフである。
【図６】本発明における第１の検知部材の斜視図である。
【図７】本発明における第１の検知部材の斜視図である。
【図８】本発明における第１の検知部材の展開図である。
【図９】本発明における現像剤容器の斜視図である。
【図１０】本発明における第２の検知部材を説明するためのプロセスカートリッジの縦断面図である。
【図１１】本発明における第２の検知部材の配置場所を説明するプロセスカートリッジの下方から見た斜視図である。
【図１２】従来例における貼り付け面の斜視図である。
【図１３】本発明における貼り付け面の斜視図である。
【図１４】本発明における貼り付け面の斜視図である。
【図１５】本発明における貼り付け面の斜視図である。
【図１６】本発明における検知部材を組み込んだ時の縦断面図である。
【図１７】本発明における画像形成装置のシステムブロック図である。
【図１８】本発明におけるトナー量検出装置Ａの内部回路図である。
【符号の説明】
Ａ…画像形成装置（レーザプリンタ）
Ｂ…プロセスカートリッジ
Ｅ…現像剤容器
Ｆ，Ｇ，Ｈ…領域
Ｔ，Ｔ′…現像剤
Ｓ…記録紙
Ｒｏ１，Ｒｏ２，Ｒｏ３…室
１…感光体ドラム
２…帯電手段
３…現像ローラ
４…レーザスキャナ
５…転写手段
６…紙カセット
７…定着手段
８…クリーニング手段
９…排紙トレイ
１０‥クリーニング容器
１１…現像容器
１２，１３，１４…現像剤攪拌部材
１２ａ，１３ａ，１４ａ…攪拌翼部材
１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ…撹拌棒部材
１２ｄ，１３ｄ，１４ｄ…撹拌翼押え部材
１３ｂ…拭取部材
１５…サイドカバー
１６…サイドカバー
１７…現像剤規制部材
２０…第１の検知部材  ２０ａ…測定電極  ２０ｂ…基準電極  ２０ｃ…基準側出力電極
２０ｄ…共通入力電極  ２０ｅ…測定側出力電極  ２０ｆ，２０ｇ…接続部
２１…第２の検知部材
２２…現像剤収納容器  ２２ａ…排出口  ２２ｂ…充填口  ２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ…凹部  ２２ｆ，２２ｇ…頂部  ２２ｈ，２２ｉ…開口部  ２２ｊ…側壁
２３…カバー部材
２４…現像剤収納容器蓋  ２４ａ，２４ｂ…リブ
２５…溝
２６…溝
２７…貫通穴
２８…現像装置
２９…板部材  ２９ａ，２９ｂ…貼付け面  ２９ｃ…溝
３０…基準電極保護部材
３１…シール部材
３２…固設部材
３３…空間
３４…現像剤シール部材
４９…トナー量検出装置Ｂ
５０…エンジンコントローラ
５１…高圧電源
５２…駆動部
５３…センサ郡
５４…表示部
５５…トナー量検出装置Ａ
５６…メモリ制御回路
５７，５８，５９…端子
６４…トランジスタ
７２…オペアンプ
【図１】
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【図２】
0003793038.tif 000003
【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】
0003793038.tif 000009
【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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