(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置本体に着脱可能な現像装置において、
電子写真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現像ローラと、
前記現像剤を収納するための現像剤収納容器と、
前記現像剤収納容器が一体的に結合した現像枠体と、
前記現像枠体に移動可能に設けられた移動枠体であって、回動可能に支持された前記現像ローラと、前記現像ローラとの間の現像剤量を前記画像形成装置本体に設けられた検出部で検出するために、前記現像ローラに対向するように固定された電極であって、前記現像ローラに現像バイアス電圧を印加することによって生じる静電容量を測定するための電極と、を有し、前記現像ローラが前記電子写真感光体ドラムに当接するように押圧される移動枠体と、
を有することを特徴とする現像装置。
【請求項２】
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、
（ｉ）電子写真感光体ドラムと、
前記電子写真感光体ドラムを支持するドラム枠体と、
を有する感光体ユニットと、
（ii）前記感光体ユニットに結合した現像装置ユニットであって、
前記電子写真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現像ローラと、
前記現像剤を収納するための現像剤収納容器と、
前記現像剤収納容器が一体的に結合した現像枠体と、
前記現像枠体に移動可能に設けられた移動枠体であって、回動可能に支持された前記現像ローラと、前記現像ローラとの間の現像剤量を前記画像形成装置本体に設けられた検出部で検出するために前記現像ローラに対向するように固定された電極であって、前記現像ローラに現像バイアス電圧を印加することによって生じる静電容量を測定するための電極と、を有し、前記現像ローラが前記電子写真感光体ドラムに当接するように押圧される移動枠体と、
を有する現像装置ユニットと、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真画像形成プロセスを用いる画像形成装置に関し、特に、現像剤収容部に収容する現像剤の残量を逐次検知することのできる現像剤量検出手段を備えた現像装置およびプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
ここで、画像形成装置は、電子写真画像形成プロセスを用いて記録媒体に画像を形成する装置であり、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンター（例えばＬＥＤプリンター、レーザービームプリンター等）、電子写真ファクシミリ装置、および、電子写真ワードプロセッサー等が含まれる。
【０００３】
また、プロセスカートリッジとしては、潜像担持体である電子写真感光体と、電子写真感光体を帯電させる帯電手段、電子写真感光体に現像剤を供給する現像手段、電子写真感光体をクリーニングするクリーニング手段等を一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に対して着脱可能とするもの、あるいは、少なくとも電子写真感光体と現像手段とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。
【０００４】
【従来の技術】
複写機やレーザービームプリンター等の電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置は、画像情報に対応したレーザー光を潜像担持体である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で記録材料である現像剤を供給して顕像化し、さらに、電子写真感光体から記録媒体へ現像剤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部である現像剤収納容器が連結されており、画像を形成することで現像剤収納容器内の現像剤は消費されていく。現像剤収納容器や現像手段は、電子写真感光体や帯電手段等とともにプロセスカートリッジとして一体的に構成されていることが多く、現像剤が消費されて現像剤収納容器内の現像剤が無くなると、ユーザーがプロセス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。
【０００５】
したがって、プロセスカートリッジ内の画像形成に供することができる現像剤が消費されてその残量がどれくらいあるのかを随時ユーザーに知らせることが必要である。現像剤が消費された場合にカートリッジの交換時期に合わせて新たなカートリッジの準備や交換を的確にかつ効率よく行うようにユーザーに促すために、現像剤残量レベルを逐次検出できる現像剤量検出手段をプロセスカートリッジあるいは画像形成装置本体に備えているものが多い。
【０００６】
このような現像剤量検出手段の一方式として、プレートアンテナ方式がある。この方式におけるプレートアンテナは、図１０に示すように、所定の間隔をもって対向する一対の電極１３１、１３２であり、これらのプレートアンテナ１３１、１３２間の現像剤量に応じて静電容量が異なることを利用するものである。すなわち、現像剤収納容器１１４内の現像剤が減少するにしたがって、両プレートアンテナ１３１、１３２間の現像剤が減少するようにプレートアンテナ１３１、１３２を配置することで、現像剤収納容器１１４内の現像剤残量とプレートアンテナ１３１、１３２間の静電容量との対応づけが可能であり、両プレートアンテナ１３１、１３２間の静電容量を測定することにより、随時、現像剤収納容器１１４内の現像剤量を知ることができる。両プレートアンテナ間の静電容量は、一方のプレートアンテナに一定の交流バイアスを印加し、その際にもう一方のプレートアンテナの導電部に流れる電流を測定することにより知ることができる。
【０００７】
また、電子写真感光体（感光体ドラム）１０７上の静電潜像を現像する方法として、現像剤担持体である現像ローラ１１０に現像交流バイアスを印加する方式がある。この現像方式を用いる構成では、現像ローラ１１０を前記プレートアンテナの一方の電極とし、この現像ローラ１１０に対して平行に対向するように配設した平面板金や棒形状のアンテナを他方の電極１３１とする現像剤量検出手段も一般的に採用されている。
【０００８】
このような現像剤量検出手段によって検出された現像剤量の情報を基にして現像剤の残量を表示手段に表示することができ、この現像剤の残量に関する表示によって、ユーザーに、もうすぐ現像剤がなくなるから次の新しいプロセスカートリッジあるいは現像剤の補給カートリッジの準備を促し、また、大量のプリントをする際には現像剤が大量のプリントに充分に足りるか否かの判断材料とする等、画像形成作業を効率良く行うことを可能にし、さらには、プロセスカートリッジを有効に使うことを可能にしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のプロセスカートリッジは、通常、感光体ユニットと現像装置ユニットから構成されている。プロセスカートリッジの感光体ユニットには、潜像担持体としての電子写真感光体ドラム（以下、単に感光体ドラムともいう）、感光層表面を一様に帯電させるための帯電手段である帯電ローラおよび記録媒体（転写媒体）に転写されずに感光体ドラムに残留付着している残留現像剤を感光体ドラム表面から掻き落として除去現像剤容器に貯蔵するためのクリーニング手段が配置されている。
【００１０】
また、プロセスカートリッジの現像装置ユニットには、感光体ドラムに形成された静電潜像に現像剤を供給して静電潜像を現像して可視画像を形成するための現像剤担持体である現像ローラや現像ローラ表面上の現像剤の量を規制して均一な現像剤層を形成する現像剤規制部材（以下、現像ブレードともいう）等が現像枠体に保持され、この現像枠体を現像剤を収納する現像剤収納容器に一体的に結合して現像装置ユニットを構成している。
【００１１】
この種のプロセスカートリッジにおいては、現像ローラや現像ブレード等からなる現像手段は通常プロセスカートリッジの現像枠体内に固定されているが、稀に、現像ローラの感光体ドラム（潜像担持体）への押しつけを軽減する目的で、現像剤収納容器に収容されている現像剤の重みが現像ローラに直接かからないように、そして、現像剤の画像形成に伴う消費により現像剤量が変動することによる現像ローラの感光体ドラムへの押圧力の変動を防ぐように、現像ローラだけが感光体ドラムに対して接離（遠近）移動可能に構成されたものがある。これは基本的に現像ローラだけが感光体ドラム方向にばね等の付勢手段によって押圧され、感光体ドラムに対して接離移動可能な構成になっている。
【００１２】
このように稀な構成ではあるが、現像手段が固定されていても現像ローラだけを感光体ドラムの方向に接離移動可能な構成とするものにおいては、現像ローラと現像剤量検出用の電極としてのプレートアンテナや現像ブレードとの相対位置がずれる場合がある。図１０において、現像ローラ１１０の近傍に配置された電極１３１は、通常、「現像剤なし（白抜け）」寸前の状態を検知するために配置されたものであり、現像ローラ１１０の感光体ドラム１０７に対して接近あるいは離間する方向の移動により、現像ローラ１１０と電極１３１の相対位置がずれてしまうと、「現像剤なし（白抜け）」の検知タイミングに大きな誤差を生じてしまう。
【００１３】
現像ローラ１１０が感光体ドラム１０７に対する接離方向に移動することによって、例えば、現像ローラ１１０と電極１３１が接近した場合には、現像ローラ１１０と電極間１３１の静電容量は大きく検知され、あたかも現像剤が多くあるように検知し、「現像剤なし」の警告よりも早く白抜けを起こしてしまう可能性があり、「現像剤なし」の警告そのものの信頼性を著しく低下させてしまうことはもとより、白抜けした画像を出力してしまい、記録媒体が無駄に使用されてしまうことになる。逆に、現像ローラ１１０と電極１３１が大きく離間した時には、現像ローラ１１０と電極１３１間の静電容量は小さく検知され、あたかも現像剤が少ないように検知され、実際には現像剤が十分あるにも関わらず、「現像剤なし」の警告を発してしまうという欠点がある。このような「現像剤なし」の警告にしたがってプロセスカートリッジや現像装置を交換してしまうと、現像剤を無駄に捨ててしまうこととなり、資源の無駄使いをしてしまうことになる。
【００１４】
また、「現像剤なし」の検知寸前に現像剤が残る部分は、図１０に示すように、現像ブレード１１１が現像ローラ１１０に当接している先端部付近であるので、現像ブレード１１１と現像ローラ１１０の当接部分がずれると、「現像剤なし」の検知寸前に現像剤ｔが残る部分もずれることになる。つまり、残りの現像剤ｔが上記電極１３１の位置とずれることになり、残り現像剤量を誤検知する可能性が出てくる。このように、現像剤の残量検知が実際の現像剤量よりも大きくずれて検出すると現像剤や記録媒体等の資源の無駄が生じてしまう。
【００１５】
そこで、本発明は、前述した従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであって、現像剤収容部に収容する現像剤の残量を逐次検知することのできる現像剤量検出手段を備えた現像装置およびプロセスカートリッジを提供することを目的とするものであり、さらに詳細には、現像ローラ（現像剤担持体）を感光体ドラム（潜像担持体）に対して接離移動可能に配設する構成において、高精度に現像剤量検出を行うことができる現像装置およびプロセスカートリッジを提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、画像形成装置本体に着脱可能な現像装置において、電子写真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現像ローラと、前記現像剤を収納するための現像剤収納容器と、前記現像剤収納容器が一体的に結合した現像枠体と、前記現像枠体に移動可能に設けられた移動枠体であって、回動可能に支持された前記現像ローラと、前記現像ローラとの間の現像剤量を前記画像形成装置本体に設けられた検出部で検出するために、前記現像ローラに対向するように固定された電極であって、前記現像ローラに現像バイアス電圧を印加することによって生じる静電容量を測定するための電極と、を有し、前記現像ローラが前記電子写真感光体ドラムに当接するように押圧される移動枠体と、を有することを特徴とする。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
本発明のプロセスカートリッジは、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、（ｉ）電子写真感光体ドラムと、前記電子写真感光体ドラムを支持するドラム枠体と、を有する感光体ユニットと、（ii）前記感光体ユニットに結合した現像装置ユニットであって、前記電子写真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現像ローラと、前記現像剤を収納するための現像剤収納容器と、前記現像剤収納容器が一体的に結合した現像枠体と、前記現像枠体に移動可能に設けられた移動枠体であって、回動可能に支持された前記現像ローラと、前記現像ローラとの間の現像剤量を前記画像形成装置本体に設けられた検出部で検出するために前記現像ローラに対向するように固定された電極であって、前記現像ローラに現像バイアス電圧を印加することによって生じる静電容量を測定するための電極と、を有し、前記現像ローラが前記電子写真感光体ドラムに当接するように押圧される移動枠体と、を有する現像装置ユニットと、を有することを特徴とする。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【作用】
本発明によれば、現像ローラと現像剤規制部材と現像ローラに対向している電極をそれらの相対位置が常に同じになるように構成することにより、現像剤量の検出を高精度にかつ正確に行うことを可能にし、「現像剤なし」寸前の現像剤量を精度良く検出することができ、さらに、「現像剤なし」警告自身の信頼性や精度を向上させることができる。これにより、現像装置やプロセスカートリッジ内の正確な現像剤残量をユーザーに随時知らせることができ、現像装置やプロセスカートリッジの交換時期を的確に把握させ、現像剤や記録媒体等の資源の無駄使いを回避することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は画像形成装置の一例を示す概略構成図であり、図２は本発明のプロセスカートリッジの一実施例の断面図である。図３は本発明における現像剤量検出手段の概略構成を示す模式図であり、図４は本発明における現像剤量検出手段の一実施例の構成を示すブロック図である。また、図５は本発明の現像剤量検出手段により現像剤量を測定しそして現像剤量を確定するためのフロー図であり、図６は本発明における現像剤量検出手段における現像バイアスと残検バイアスの印加タイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【００２９】
先ず、本発明に基づいて構成されるプロセスカートリッジを着脱可能に装着する画像形成装置について、図１および図２を参照して説明する。なお、本実施例では、特に、電子写真式のレーザービームプリンターを例にとって説明する。
【００３０】
図１に図示する画像形成装置Ａは、静電潜像を形成する潜像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体（以下、単に、感光体ドラムともいう）７を有し、感光体ドラム７は、帯電手段である帯電ローラ８によって均一に帯電される。次いで、レーザーダイオード、ポリゴンミラー、レンズ、反射ミラー等を有する光学手段１から画像情報に応じたレーザー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静電潜像が形成される。この静電潜像は、後述する現像手段によって現像剤を用いて現像され、可視像すなわち現像剤像とされる。
【００３１】
現像手段は、現像剤担持体である現像ローラ１０、現像ローラ１０の表面上の現像剤に摩擦帯電電荷を付与するとともに所定厚の現像剤層を形成するための現像剤量規制部材としての現像ブレード１１を備えている。これらは現像枠体１３内に収容されており、この現像枠体１３は現像剤を収容する現像剤収納容器１４に溶着して一体とし、図２に示すように現像装置ユニット１９を構成している。
【００３２】
現像剤収納容器１４内には現像剤を撹拌するとともに現像剤を現像枠体１３内の現像室１３ａへ送り込む撹拌部材１５ａ、１５ｂが設けられている。現像剤収納容器１４内の現像剤は、撹拌部材１５ａ、１５ｂの回転によって、現像室１３ａ内の現像ローラ１０へと送り出される。現像枠体１３内には、現像ローラ１０の近傍に現像剤撹拌部材１６を備えており、現像室１３ａ内の現像剤を循環させる。現像室１３ａ内の現像剤は、現像剤撹拌部材１６により撹拌されながら、現像ローラ１０へ送り込まれる。現像剤は、マグネットローラを内蔵している現像ローラ１０の表面に付着し、現像ローラ１０の回転によって搬送され、現像ブレード１１にて摩擦帯電電荷が付与されるとともに所定厚の現像剤層が現像ローラ１０上に形成され、感光体ドラム７の現像領域へと搬送される。感光体ドラム７の現像領域へ供給された現像剤は、前記感光体ドラム７上の潜像へ転移され、現像剤像を形成する。なお、現像ローラ１０は、図３に概略的に示すように、現像バイアス印加手段４０に接続されており、交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。
【００３３】
一方、給紙カセット３ａにセットした記録媒体２は、現像剤像の形成と同期して、ピックアップローラ３ｂ、搬送ローラ対３ｃ、３ｄ、３ｅにより転写位置へと搬送される。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上の現像剤像を記録媒体２に転写する。
【００３４】
現像剤像が転写された記録媒体２は、搬送ガイド３ｆを介して定着手段５へと搬送される。定着手段５は、駆動ローラ５ｃおよびヒータ５ａを内蔵した定着ローラ５ｂを備え、通過する記録媒体２に熱および圧力を印加して転写された現像剤像を記録媒体２上に定着する。記録媒体２は、その後、排出ローラ対３ｇ、３ｈで搬送し、反転経路３ｉ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、画像形成装置Ａの上面に設けられている。なお、揺動可能なフラッパ３ｊを動作させ、反転経路３ｉを介することなく記録媒体２を排出することもできる。前記ピックアップローラ３ｂ、搬送ローラ対３ｃ、３ｄ、３ｅ、搬送ガイド３ｆ、および排出ローラ対３ｇ、３ｈ等が記録媒体２の搬送手段３を構成している。
【００３５】
転写ローラ４によって現像剤像を記録媒体２に転写した後の感光体ドラム７は、クリーニング手段１７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１７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１７ａ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除去現像剤溜め１７ｂへと集める。
【００３６】
以上のように構成される画像形成装置本体に着脱可能に装着されるプロセスカートリッジＢは、図２に示すように構成されている。すなわち、プロセスカートリッジＢは、現像剤を収納するとともに撹拌部材１５ａ、１５ｂを配設した現像剤収納容器１４に、現像ローラ１０や現像ブレード１１等の現像手段を収容する現像枠体１３を溶着等により一体として形成した現像装置ユニット１９と、感光体ドラム７、クリーニングブレード１７ａ等のクリーニング手段１７および帯電ローラ８等をドラム枠体１８に取付けて形成した感光体ユニット２０とからなる。これらの現像装置ユニット１９と感光体ユニット２０は図２に示すように一体的に結合することによってカートリッジ化されている。
【００３７】
本実施例の現像装置ユニット１９においては、現像ローラ１０や現像ブレード１１等からなる現像手段は移動枠体１２（図２参照）に取付けられている。この移動枠体１２は、現像枠体１３の突出アーム１３ｂに回転軸１２ａを介して回動可能に軸支されている。すなわち、本実施例における移動枠体１２は、回転軸１２ａを介して矢印Ｅの方向に揺動可能に現像枠体１３に軸支されている。そして、移動枠体１２は、その上に配設された現像ローラ１０を感光体ドラム７の方へ押圧するように図示しないばねにより押圧付勢されている。また、現像ローラ１０はその両端部にスペーサコロ１０ａ（図２）が配設されており、現像ローラ１０は、移動枠体１２を付勢するばね（不図示）によりスペーサコロ１０ａが感光体ドラム７に当接するように押圧され、スペーサコロ１０ａを介して所定の間隔をもって感光体ドラム７に押圧される。
【００３８】
このように、現像ローラ１０を支持する移動枠体１２を現像枠体１３に移動（揺動）可能に取り付け、この現像枠体１３を現像剤収納容器１４に一体的に結合することで現像装置ユニット１９を構成して、現像装置ユニット１９を感光体ユニット２０へ結合する際に、現像ローラ１０は、移動枠体１２を付勢するばね（不図示）により、両端部に配設したスペーサコロ１０ａを介して所定の間隔をもって感光体ドラム７に押圧される。そして、この構成によって、現像剤収納容器１４内の現像剤の荷重が直接現像ローラ１０に掛かることを防止するとともに、現像剤収納容器１４内の現像剤量が変動しても現像ローラ１０の感光体ドラム７への押圧力を安定させることができる。
【００３９】
また、本実施例の現像剤収納容器１４は、現像剤収納部１４ａ、１４ｂの２つの収納部により構成され、２つの底面が交わる個所に収納部１４ｂから現像剤の汲み上げる高さを規制するための底部仕切り部１４ｃが形成されており、収納部１４ｂから収納部１４ａへの現像剤の供給は底部仕切り部１４ｃの上方に形成された開口部を通して行われる。そして、現像剤収納部１４ａ、１４ｂの内部にはそれぞれ撹拌部材１５ａ、１５ｂが配設されており、現像ローラ１０に近い（すなわち、現像室１３ａに隣接する現像剤収納部１４ａ内の）下流側の撹拌部材１５ａは撹拌部材１５ｂより相対的に下方向に配置されている。現像剤収納部１４ｂ内の撹拌部材１５ｂは矢印の方向に回転して現像剤収納部１４ｂ内の現像剤を撹拌しながら開口部を通して現像剤収納部１４ａに送り込み、そして、現像剤収納部１４ａ内の撹拌部材１５ａも同様に矢印の方向に回転して現像剤収納部１４ａ内の現像剤を撹拌しながら供給開口部１４ｄを介して現像枠体１３内の現像室１３ａへ送り込んでいる。このように、一つの現像剤収納容器１４を底部仕切り部１４ｃによって２つの現像剤収納部１４ａ、１４ｂに分割し、それぞれの現像剤収納部１４ａ、１４ｂに撹拌部材１５ａ、１５ｂを設けて、底部仕切り部１４ｃの高さまで現像剤を汲み上げる構成にすることにより、現像剤の重量が分散されるので現像剤の自重によるフェーディングや物流時の現像剤のタッピングによるトルクの増加を防止することができる。
【００４０】
次に、現像剤の消費にしたがって減少する現像剤の残量を逐次検出することができる現像剤量検出手段（現像剤残量検出手段）について説明する。
【００４１】
本実施例における現像剤量検出手段は、特に図２および図３に示すように、現像剤量測定用の電極部材として、現像ローラ１０、第一の電極３１および第二の電極３２を備え、第一の電極３１と第二の電極３２は、現像枠体１３内の現像室１３ａの内部と現像剤収納容器１４の現像剤収納部１４ａの内部にそれぞれ配置されている。これらの第一の電極３１と第二の電極３２は、現像ローラ１０の長手方向に沿って延在する細長い形状でステンレス板金等の導電性の部材で作製され、撹拌部材１５ａを挟んで対向するように平行状態で略垂直に配置されている。これらの第一および第二の電極３１、３２間の撹拌部材１５ａは、その弾性シートが少なくとも第二の電極３２に当接してその電極表面を摺接する位置関係に配置されている。また、第一の電極３１は、現像室１３ａ内において、現像ローラ１０に対向して配置されるとともに現像ローラ１０および現像ブレード１１を保持する移動枠体１２上にこれらに近接して配設されている。
【００４２】
本実施例における現像剤量測定用の電極部材としての現像ローラ１０、第一の電極３１および第二の電極３２においては、図３に示すように、現像ローラ１０に現像バイアス印加手段４０を接続するとともに第一および第二の電極３１、３２の一方の第二の電極３２にＡＣバイアス（以下、残検バイアスともいう）を印加する残検バイアス印加手段４１を接続し、第一の電極３１には現像剤量検出部４２を接続する。この構成によって、残検バイアス印加手段４１により第二の電極３２に残検バイアスを印加して両電極３１、３２間に静電容量を誘起させ、他方の第一の電極３１に流れる電流量を現像剤量検出部４２により測定し、この電流量からこの両電極３１、３２間の静電容量を検出することによって両電極間の現像剤量を検出する。また、現像バイアス印加手段４０により現像ローラ１０に現像ＡＣバイアスが印加された場合に、現像ローラ１０に隣接する第一の電極３１に流れる電流から現像ローラ１０と第一の電極３１との間の静電容量を測定することができ、現像ローラ１０と第一の電極３１間の現像剤量を検出する。
【００４３】
次に、本実施例における現像剤量検出手段により現像剤量を測定する方法について、図４ないし図６を用いて説明する。
【００４４】
現像剤収納容器内の現像剤量を検出する際には、第一の電極３１と第二の電極３２間の静電容量を測定するが、これらの両電極３１、３２間には、図１ないし図３に示すように撹拌手段１５ａがあるため、全体の現像剤量に変化がなくても撹拌手段１５ａの回転により両電極３１、３２間の現像剤量が回転周期に応じて変動する。そこで、第一の電極３１と第二の電極３２の間の現像剤量を精度良く検出するためには、両電極間の静電容量を所定の時間内で平均化等の統計処理を加えて確定する必要がある。
【００４５】
両電極間の静電容量を平均化等の統計処理するためには、先ず、現像剤量の測定の開始により、残検バイアス印加手段４１から交流バイアスが第二の電極３２に印加される（ステップＳ１０１）。第一の電極３１と第二の電極３２間の現像剤量すなわち静電容量に応じた電流が第一の電極３１に流れ、これを現像剤量検出部４２で検出する。この現像剤量検出部４２により検出される測定値は、演算制御部４３によって記憶手段４５に順次記憶される（ステップＳ１０２）。本実施例においては、撹拌手段１５ａの撹拌周期は５秒で、０．５秒毎に静電容量の測定データをサンプリングする。したがって、撹拌１周分で１０回の測定を繰り返して、所定回数の測定値を記憶手段４５に記憶する設定にしている（ステップＳ１０３）。撹拌１周分の測定値がそろったら、演算制御部４３で平均化等の所定の統計処理を行って測定結果を確定して、両電極間の現像剤量を確定する（ステップＳ１０４）。この確定値を表示手段４４等で表示する形式（例えば、１００分率表示）に変換あるいは換算し（ステップＳ１０５）、表示手段４４やネットワークなどを通じて外部装置４７等に表示する（ステップＳ１０６）。
【００４６】
以上のように両電極間の静電容量を平均化等の統計処理する測定方法においては、第一の電極３１と第二の電極３２の間の現像剤量を精度良く検出することができる。さらに、現像バイアス印加手段４０により現像ローラ１０にＡＣバイアスが印加された場合に、現像ローラ１０に隣接する第一の電極３１に流れる電流から現像ローラ１０と第一の電極３１間の静電容量を測定することにより、現像ローラ１０とこれに隣接する第一の電極３１間の現像剤量を検出して、これらの２つの検出結果を用いることにより、現像剤量を高精度に検出することが可能となる。
【００４７】
さらに、本実施例は、現像枠体１３に対し回転軸１２ａを介して揺動可能に設けられた移動枠体１２に、現像ローラ１０と現像ブレード１１とともに第一の電極３１を配設したことに特徴を有するものであり、このような構成とすることにより、現像剤残量の検出を精度良くかつ正確に行うことを可能にする。すなわち、「現像剤なし（白抜け）」寸前の現像剤状態においては、現像剤ｔは、図１０を用いて説明したように、現像ローラ１０の表面で現像ローラ１０に当接する現像ブレード１１の先端部の近傍領域に残っている。つまり、この領域部分に第一の電極３１を配置すれば、「現像剤なし」を正確にかつ精度良く検出することができる。
【００４８】
ところで、現像剤量測定用の電極部材の一つとしての現像ローラ１０が感光体ドラム７に対して接離移動可能な構成においては、現像ローラ１０だけが感光体ドラム７に対して接離移動可能で、第一の電極３１が固定配置されているならば、現像ローラ１０と第一の電極３１間の距離は常に一定とはならず、両者間の静電容量は現像ローラ近傍に残っている現像剤量とは別の要因で静電容量が振れてしまい正確に現像剤量を検出することはできない。さらに、現像ブレード１１が現像ローラ１０の移動によって現像ローラ１０との当接位置が変わってしまうと、「現像剤なし」寸前の現像剤の残り領域は現像ブレード１１の先端部についてまわるので、現像剤量が変わってしまうことになる。すると、第一の電極３１と残り現像剤との容量関係が変わることで現像剤量を正確に測定することはできなくなってしまう。そこで、本実施例では、現像ローラ１０を保持する移動枠体１２に現像ブレード１１とともに第一の電極３１を配設し、それらの相対位置を常に同じになるようにする構成とすることにより、前述したように、現像剤量の検出を精度良く行うことを可能にする。
【００４９】
また、現像剤量を測定するために残検バイアス印加手段４１により第二の電極３２にＡＣバイアスを印加する際に、現像ローラ１０にＡＣが重畳されている現像バイアスが印加されている。これにより、第一の電極３１に流れる電流は、現像バイアスの影響も受けるので、現像剤収納部内の現像剤量を正確に検出することができない場合がある。そこで、現像剤収納部内の現像剤量の検出は、現像ローラ１０に現像バイアスが印加されていないときに限定される。本実施例の現像剤量検出手段において、１枚の記録媒体に画像形成するときの現像バイアスと残検バイアスの印加状況を表すタイミングチャートを図６に示す。現像バイアスと残検バイアスはともに、現像ローラ１０が回転しているときのみに印加されるが、現像ローラ１０の回転開始から現像バイアスを現像ローラ１０に印加するまでの間に残検バイアスを第二の電極３２に印加し、そしてまた、現像バイアスの印加の終了後で現像ローラ１０の回転終了までの間に残検バイアスを第二の電極３２に印加する。このように現像バイアスと残検バイアスを同時に印加しないようにすることにより、現像ローラ１０と第一の電極３１間の現像剤量および第一の電極３１と第二の電極３２間の現像剤量をそれぞれ精度良くかつ正確に検出することができる。なお、このＡＣバイアス印加については、現像ローラ１０に現像バイアスを印加すると同時に第二の電極３２にも同じバイアスを印加して、第一の電極３１を流れる電流を測定して、現像ローラ１０と第一の電極３１間および第一の電極３１と第二の電極３２間の静電容量を検出するようにしても良い。したがって、第二の電極３２に現像バイアスとは別のバイアスを入力しなければならないとか、第二の電極３２へのバイアス印加タイミングを現像ローラ１０への印加時とずらさなければならないというように限定されるものではない。
【００５０】
以上のように、第一の電極３１と第二の電極３２間の静電容量を測定して現像剤収納容器１４の現像剤量を検出し、さらに、現像ローラ１０と第一の電極３１との間の静電容量を測定して現像枠体１３内の現像室１３ａ内部の現像剤量、特に「現像剤なし（白抜け）」寸前の状態の現像剤量を検出することができ、現像剤量を高精度に検出することができる。
【００５１】
すなわち、本実施例における現像剤量検出手段によっては、現像剤収納容器１４内の現像剤量が多い時は、第一の電極３１と第二の電極３２間に挟まれた空間には十分な現像剤があり、しかも、第一の電極３１と第二の電極３２間の現像剤は撹拌部材１５ａによって撹拌され、現像剤の偏りを防止して現像剤の高さを安定させ、また、両電極間の静電容量を平均化等の統計処理することで現像剤量を精度良く検出することができるので、第一の電極３１と第二の電極３２間の静電容量は高い値を安定して示し続ける。そして、画像の形成により現像剤が消費されていくと、第一の電極３１と第二の電極３２間の現像剤の高さが減少していき、両電極間の静電容量も減少していく。第一の電極３１と第二の電極３２間の静電容量変化を検出することで現像剤収納容器１４の現像剤収納部１４ａ内の現像剤量を逐次に検知することができる。さらに、現像剤が消費され、現像剤収納容器１４内の現像剤がなくなった後に現像枠体１３の現像室１３ａ内部の現像剤量変化を現像ローラ１０と第一の電極３１間の静電容量変化を測定することによって、現像室１３ａ内部の現像剤量を高精度に検出し、さらに、現像ローラ１０と第一の電極３１との間の静電容量の変化を最終的に検出することで、「現像剤なし（白抜け）」寸前の現像剤量をも検出することができ、プロセスカートリッジＢの寿命まで現像剤残量を検出することができる。
【００５２】
さらに、現像ローラ１０および第一の電極５４と第二の電極３２が、撹拌部材１５ａを挟んで対向するように配置することにより、第一の電極５４と第二の電極３２との間の現像剤は、撹拌部材１５ａにより絶えず撹拌され、現像剤の偏りを防止して現像剤の高さを安定させることができるとともに、撹拌部材１５ａの弾性シートが少なくとも第二の電極３２に当接する構成とすることによって、第二の電極３２の表面に付着した現像剤を掻き落とすことができるので現像剤残量を常に安定してかつ正確に検知することができる。
【００５３】
次に、本発明の他の実施例について図７を用いて説明する。
【００５４】
図７は本発明の画像形成装置に用いるプロセスカートリッジの他の実施例の現像ローラ周辺部を示す概略図である。なお、本実施例において前述した部材と同様の部材には同一符号を付して説明する。
【００５５】
本実施例においては、図７に示すように、現像ローラ１０と現像ブレード１１と第一の電極３１は、移動枠体１２Ａに配設されている点は、前述した実施例と同様であるが、本実施例における移動枠体１２Ａは、現像枠体１３に対して図示しないガイド部を介して矢印Ｆで示す方向に平行移動可能に配設されている。そして、移動枠体１２Ａは、現像ローラ１０を感光体ドラム７の方に押圧するように図示しないばね等により押圧付勢され、また、現像ローラ１０は、移動枠体１２Ａを付勢するばね（不図示）により、両端部に配設されたスペーサコロ１０ａを介して所定の間隔をもって感光体ドラム７に押圧される。
【００５６】
本実施例においては、移動枠体１２Ａ上の現像ローラ１０が感光体ドラム７からギア連結により回転駆動力を受ける際に、現像ローラ１０に掛かる下方へのトルクが低い場合に特に有用である。すなわち、現像ローラ１０に掛かる下方へのトルクが低い場合には、移動枠体１２Ａに作用する下方への力が少なく、移動枠体１２Ａと現像枠体１３との間の摩擦力を大きくすることがなく、現像ローラ１０の感光体ドラム７方向への押圧力を一定に維持することができる。
【００５７】
なお、移動枠体上の現像ローラが感光体ドラムからギア連結により回転駆動力を受ける際に、現像ローラが下方への多大な力を受ける場合には、前述した実施例のように、移動枠体１２を現像枠体１３に対して回転軸１２ａを介して揺動可能に取付ける構成とすることが望ましい。すなわち、移動枠体１２上の現像ローラ１０が感光体ドラム７からギア連結等により回転駆動力を受ける際に現像ローラ１０が図中下方への多大な力を受けると、移動枠体１２と現像枠体１３との間には大きな摩擦力を生じ、現像ローラ１０の感光体ドラム７方向への押し付けを弱くしてしまう場合があり、このような場合には、感光体ドラム７と現像ローラ１０との距離が所望するより大きくなって濃度が薄くなってしまう問題が生じてしまう。しかし、前述した実施例のように現像ローラ１０を保持する移動枠体１２が現像枠体１３に回転軸１２ａを介して軸支され、移動枠体１２を回転軸１２ａを中心に円弧状に移動しそして移動枠体１２が下方へ大きく移動することはないので、移動枠体１２と現像枠体１３との接触面積は少なく、両者間で多大な摩擦力を生じることはない。
【００５８】
したがって、現像ローラ１０が感光体ドラム７からギア連結等により回転駆動力を受ける際に現像ローラ１０が下方への多大な力を受ける場合には、前述した実施例において説明した構成とすることにより、現像剤残量の検出精度を向上させることができることは当然のところであり、画質面についても常に良好な画像を得ることができる。
【００５９】
次に、本発明における現像剤量検出手段のさらに他の実施例について、図８および図９を用いて説明する。
【００６０】
図８は本発明の他の現像剤量検出手段の概略構成を示す模式図であり、図９は本発明における他の現像剤量検出手段の構成を示すブロック図である。
【００６１】
本実施例におけるプロセスカートリッジは、図８に示すように、前述したプロセスカートリッジとほぼ同一の構成であるが、前述したプロセスカートリッジと異なる点は、バイアス印加手段は現像バイアス印加手段４０のみであり、さらに、電極３１、３１ａにはそれぞれ現像剤量検出部４２、４２ａを接続してある。つまり、本実施例における現像剤量検出方法は、現像ローラ１０へ現像バイアスが印加されているときに、現像ローラ１０と第一の電極３１間の静電容量および現像ローラ１０と第二の電極３２間の静電容量を各々検知するところである。前記の各々の静電容量の合成として、現像剤量検出部１つで検出することも可能であるが、各電極３１、３２にそれぞれ現像剤量検出部４２、４２ａを設けることによって、バイアス印加された現像ローラ１０から遠い第二の電極３２の絶対的な静電容量の小さい場合の静電容量の変化量を必要分増幅して、小さな変化も確実に拾うことができるようにし、高精度に現像剤量を検出することができる。
【００６２】
また、本実施例においては、現像バイアス印加時に両者の電極３１、３２から各々同時に検出できるので、上記のように残検バイアス印加時のみの検出データだけとは異なり、検出されるデータ数が多くなり、より正確に検出できるようになる。さらに、残検バイアス出力手段を別途設ける必要がなくなると同時に、複雑なバイアス切り換えシーケンスを組み込まなくても良いというメリットがある。また、各々検出された第一の電極３１と第二の電極３２から検出された電流量（検出値）をどのようなシーケンスで使用するかは自由であるが、ここでは、現像剤が多量にある場合には第二の電極３２からの変化量のみで現像剤量を検出し、この第二の電極３２の静電容量がある値に達したとき、かつ第一の電極３１の静電容量が変化を開始しているときに第一の電極３１での静電容量からの現像剤量を優先して検出し、表示することにしている。このような検出方法は、前述した実施例とは異なるが、現像剤のなくなるタイミングで精度良く検知するためには、やはり、前述するように、現像ローラ１０と現像ブレード１１と第一の電極３１を移動枠体１２に配設させ、これらの相対位置が常に同じであることが高精度残検を行うためには必要であることに変わりはない。
【００６３】
以上説明したように、本実施例によれば、現像ローラと現像剤規制部材と現像ローラに対向している電極をそれらの相対位置が常に同じになるように構成することにより、現像剤量の検出を高精度にかつ正確に行うことを可能にし、さらに、「現像剤なし」寸前の現像剤量を精度良く検出することができるとともに、「現像剤なし」の警告自身の信頼性や精度を向上させることができる。
これにより、現像装置やプロセスカートリッジ内の正確な現像剤残量をユーザーに随時知らせることができ、現像装置やプロセスカートリッジの交換時期を的確に把握させ、不良画像（現像剤なし白抜け画像）の発生を回避でき、さらに現像剤や記録媒体を無駄に捨てるような資源の無駄使いを防ぐ効果がある。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像ローラと電極とが移動枠体に設けられているので、現像剤収納容器内の現像剤量によらず現像ローラの電子写真感光体ドラムへの押圧力を安定させることができるとともに、現像ローラと電極との相対位置が常に同じになるので、現像剤量の検出を高精度にかつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の画像形成装置の一参考例を示す概略構成図である。
【図２】  本発明のプロセスカートリッジの一実施例の断面図である。
【図３】  本発明における現像剤量検出手段の概略構成を示す模式図である。
【図４】  本発明における現像剤量検出手段の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】  本発明における現像剤量検出手段により現像剤量を測定しそして現像剤量を確定するためのフロー図である。
【図６】  本発明における現像剤量検出手段における現像バイアスと残検バイアスの印加タイミングを示すタイミングチャートである。
【図７】  本発明のプロセスカートリッジの他の実施例の一部分の概略図である。
【図８】  本発明における他の現像剤量検出手段の概略構成を示す模式図である。
【図９】  本発明における他の現像剤量検出手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】  画像形成装置に用いるプロセスカートリッジにおける「現像剤なし」の検知寸前における現像剤の状態を説明するための概略図である。
【符号の説明】
Ａ    画像形成装置
Ｂ    プロセスカートリッジ
１    光学手段
２    記録媒体
３    搬送手段
４    転写ローラ
５    定着手段
７    感光体ドラム（潜像担持体）
８    帯電手段（ローラ）
１０    現像ローラ（現像剤担持体）
１１    現像ブレード（現像剤規制部材）
１２、１２Ａ    移動枠体
１３    現像枠体
１３ａ    現像室
１４    現像剤収納容器
１４ａ、１４ｂ    現像剤収納部
１５ａ、１５ｂ    撹拌部材
１６    撹拌部材
１７    クリーニング手段
１７ａ    クリーニングブレード
１７ｂ    除去現像剤溜め
１８    ドラム枠体
１９    現像装置ユニット
２０    感光体ユニット
３１    第一の電極
３２    第二の電極
４０    現像バイアス印加手段
４１    残検バイアス印加手段
４２、４２ａ    現像剤量検出部
４３    演算制御部
４４    表示手段
４５    記憶手段
４７    外部装置
【図１】
0003862580.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003862580.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003862580.tif 000007
【図７】
0003862580.tif 000008
【図８】
0003862580.tif 000009
【図９】
0003862580.tif 000010
【図１０】
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