JPH1031353A

JPH1031353A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH1031353A
Application number: JP20414596A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Suzuki; 一雄鈴木; Koichi Okuda; 幸一奥田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の第１の目的は複数の現像装置を備え
正確な現像剤の残量検知を可能な現像剤残量検知手段を
備えた画像形成装置を提供することである。【解決手段】複数色のトナーを収容した現像装置の各
現像スリーブ３に、現像バイアス電源５２にて各々異な
る現像バイアスを印加し、各現像スリーブ３に対向した
アンテナ電極９を各現像装置に設け、いずれかの現像装
置の動作時、該現像装置のアンテナ電極９に対応した接
点をスイッチ手段４６で選択し、静電容量検出回路４３
にて該アンテナ電極９と現像スリーブ３間の静電容量を
測定する。又、静電容量設定手段４９にて該現像バイア
スに対応する基準コンデンサ４１Ｋ〜４１Ｃのいずれか
をスイッチ手段４８で選択し、静電容量検出回路４２に
より基準の静電容量を得る。そして、静電容量の測定値
と基準値をコンパレータ４４により比較し、現像剤切れ
処理回路４５により現像剤切れを判断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真複
写機、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタあるい
はファクシミリ装置等の電子写真プロセスを利用した画
像形成装置に関し、特に現像剤残量検知機構を備えた画
像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来の現像装置の一例について図
１０に示す構成図により説明する。同図において現像装
置は、現像剤の貯蔵、保管を目的としたホッパー部６
と、像担持体としての感光ドラム１上に形成された潜像
に現像剤を供給して可視化する現像部５１とから成る現
像剤容器を備えており、ホッパー部６内の現像剤７は、
重力及び撹拌装置１１またはその他の現像剤搬送手段に
よってホッパー部６内から現像部５１内へ搬送される。

【０００３】この現像部５１には、感光ドラム１と対向
する現像位置まで現像剤７を搬送する円筒形の現像剤担
持体である現像スリーブ３が、感光ドラム１に近接して
配置されており、該現像スリーブ３の内部には多極構造
の磁界発生手段たるマグネット１０が配置され、現像ス
リーブ３の表面上に磁性トナーもしくはトナーを付着さ
せたキャリアを保持させ、現像スリーブ３及びマグネッ
ト１０のどちらか一方、もしくは両方の回転により現像
剤７を感光ドラム１に対向した現像位置まで搬送する。

【０００４】現像剤７は搬送される途上でドクターブレ
ード等の現像剤規制手段４により現像剤の量及び穂立ち
の高さが制限されると共に、現像スリーブ３上に均一に
塗布され、現像スリーブ３上に搬送される過程で現像ス
リーブ３、現像剤規制手段４、キャリアもしくは現像剤
自身に摺擦されて帯電する。

【０００５】そして、現像スリーブ３によって感光ドラ
ム１との対向部まで搬送された現像剤７は、感光ドラム
１と現像スリーブ３との間にバイアス印加手段としての
現像バイアス電源５２にて印加された適正な現像バイア
スにより、感光ドラム１上に転移し、感光ドラム１上の
静電潜像を現像する。

【０００６】しかし、現像に供されなかった現像剤７
は、現像スリーブ３上に残ったまま搬送されて、再び現
像部５１内に収容される。なお、現像スリーブ３と現像
部５１の間はシート状の飛散防止部材１２によってシー
ルされており、現像部５１内の現像剤は漏出しないよう
になっている。

【０００７】以上のように、上記従来の現像装置におい
ては、現像動作を繰り返して行うごとに、現像剤が消費
されるため、現像剤不足により現像不良が生じないよう
に、随時現像剤の補給を行う必要がある。

【０００８】そこで、上記従来の現像装置においては、
現像剤残量検知手段として、現像剤７の残量を検知する
現像剤残量検知用アンテナ電極９を、現像部５１の内部
に水平方向に架張された状態で配置すると共に、現像剤
残量検知回路４０を設けて現像剤残量検知を行ってい
る。

【０００９】この現像剤残量検知回路４０においては、
電極と現像剤担持体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４３と、アンテナ電極９とを接
続し、現像バイアス電源５２により現像スリーブ３に供
給される現像バイアスをアンテナ電極９により検出する
ことで、アンテナ電極９と現像スリーブ３との間の静電
容量を測定している。さらに、基準となる静電容量を設
定する手段としての比較用コンデンサ４１と、上記現像
バイアス電源５２とを接続し、該基準となる静電容量を
測定する手段としての静電容量検出回路４２により、比
較用コンデンサ４１を介して現像バイアスを検出するこ
とで、基準となる静電容量を得ている。そして、上記静
電容量検出回路４３の出力と、静電容量検出回路４２の
出力とを、比較手段としてのコンパレータ４４により比
較してその差分を検出し、その差分がマイナスとなった
場合に、現像剤切れ処理回路４５により現像剤切れと判
断している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像形成装置では、カラー機等のように複数の現像
装置を備え、各現像装置の現像バイアスが異なる場合に
は、該現像バイアスの周波数が各々異なると、現像剤残
量検知レベルが異なるため、現像装置によっては実際の
現像剤残量と表示上の残量との間に差が生じてしまう場
合があった。

【００１１】また、複数の解像度を持つ画像形成装置に
おいて、解像度を切り換えるに伴い、現像バイアスも切
り換える場合、該現像バイアスの周波数が異なると、現
像剤残量検知レベルが異なるため、解像度によっては実
際の現像剤残量と表示上の残量との間に差が生じてしま
う場合があった。

【００１２】従って、本発明の第１の目的は、複数の現
像装置を備えた場合でも、正確な現像剤の残量検知を可
能とする現像剤残量検知機構を備えた画像形成装置を提
供することである。

【００１３】また、本発明の第２の目的は、一つの現像
装置で複数の現像バイアスを有する装置において、正確
な現像剤の残量検知を可能とする現像剤残量検知機構を
備えた画像形成装置を提供することである。

【００１４】さらに、本発明の第３の目的は、利用目的
により複数種の現像装置を交換して使用可能な画像形成
装置において、正確な現像剤の残量検知を可能とする現
像剤残量検知機構を備えた画像形成装置を提供すること
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
によれば、上記目的は、静電潜像を担持する像担持体
と、該像担持体に対向するように配設された複数の現像
装置と、該現像装置に現像バイアスを印加するバイアス
印加手段と、上記現像装置の現像剤残量を検知する現像
剤残量検知手段とを備え、上記現像装置は、現像剤を収
容する現像剤容器と、少なくとも一部分が導電部材から
成り、現像剤を上記像担持体と対向する現像領域に搬送
する現像剤担持体とを有しており、上記現像剤残量検知
手段は、上記現像剤容器内に上記現像剤担持体に近接し
て配設された電極と、該電極と上記現像剤担持体との間
の静電容量を測定する手段と、基準となる静電容量を設
定する手段と、該基準となる静電容量を測定する手段
と、該電極と現像剤担持体との間の静電容量と該基準と
なる静電容量とを比較する比較手段とを備え、上記バイ
アス印加手段は、上記各現像装置にそれぞれ異なる現像
バイアスを印加するように設定された画像形成装置にお
いて、上記基準となる静電容量を設定する手段は、上記
各現像装置に印加される現像バイアス設定値ごとに基準
となる静電容量を設定することにより達成される。

【００１６】また、本出願に係る第２の発明によれば、
上記目的は、静電潜像を担持する像担持体と、該像担持
体に対向するように配設された現像装置と、該現像装置
に現像バイアスを印加するバイアス印加手段と、上記現
像装置の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段とを
備え、上記現像装置は、現像剤を収容する現像剤容器
と、少なくとも一部分が導電部材から成り、現像剤を上
記像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体
とを有しており、上記現像剤残量検知手段は、上記現像
剤容器内に上記現像剤担持体に近接して配設された電極
と、該電極と上記現像剤担持体との間の静電容量を測定
する手段と、基準となる静電容量を設定する手段と、該
基準となる静電容量を測定する手段と、該電極と現像剤
担持体との間の静電容量と該基準となる静電容量とを比
較する比較手段とを備え、上記バイアス印加手段は、上
記現像装置に異なる現像バイアスを印加するように設定
された画像形成装置において、上記基準となる静電容量
を設定する手段は、上記現像装置に印加される現像バイ
アス設定値ごとに基準となる静電容量を設定することに
より達成される。

【００１７】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、上記目的は、静電潜像を担持する像担持体と、該像
担持体に対向するように配設された現像装置と、該現像
装置に現像バイアスを印加するバイアス印加手段と、上
記現像装置の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段
とを備え、上記現像装置は、現像剤を収容する現像剤容
器と、少なくとも一部分が導電部材から成り、現像剤を
上記像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持
体とを有しており、上記現像剤残量検知手段は、上記現
像剤容器内に上記現像剤担持体に近接して配設された電
極と、該電極と上記現像剤担持体との間の静電容量を測
定する手段と、基準となる静電容量を設定する手段と、
該基準となる静電容量を測定する手段と、該電極と現像
剤担持体との間の静電容量と該基準となる静電容量とを
比較する比較手段とを備え、上記バイアス印加手段は、
上記現像装置に異なる現像バイアスを印加するように設
定された画像形成装置において、上記バイアス印加手段
は、非画像形成時に、いずれか一つの現像バイアスを現
像剤残量検知用として供給するように設定されており、
上記基準となる静電容量を設定する手段は、該現像剤残
量検知用として供給される現像バイアスに対応するよう
に予め基準となる静電容量を設定することにより達成さ
れる。

【００１８】また、本出願に係る第４の発明によれば、
上記目的は、上記第３の発明において、バイアス印加手
段は、非画像形成時に、現像バイアス設定値のうち最も
高い周波数を有する現像バイアスを、現像剤残量検知用
として供給するように設定されていることにより達成さ
れる。

【００１９】さらに、本出願に係る第５の発明によれ
ば、上記目的は、静電潜像を担持する像担持体と該像担
持体に対向するように配設された現像装置とが枠体内に
一体化され、画像形成装置に対して着脱自在なプロセス
カートリッジと、該プロセスカートリッジの現像装置に
現像バイアスを印加するバイアス印加手段と、上記プロ
セスカートリッジの現像装置の現像剤残量を検知する現
像剤残量検知手段とを備え、上記プロセスカートリッジ
の現像装置は、現像剤を収容する現像剤容器と、少なく
とも一部分が導電部材から成り、現像剤を上記像担持体
と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体とを有して
おり、上記現像剤残量検知手段は、上記現像剤容器内に
上記現像剤担持体に近接して配設された電極と、該電極
と上記現像剤担持体との間の静電容量を測定する手段
と、基準となる静電容量を設定する手段と、該基準とな
る静電容量を測定する手段と、該電極と現像剤担持体と
の間の静電容量と該基準となる静電容量とを比較する比
較手段とを備えた画像形成装置において、上記プロセス
カートリッジには、現像剤容器に収容された現像剤を識
別自在とする現像剤識別手段が備えられており、上記基
準となる静電容量を設定する手段は、該現像剤識別手段
に基づいて識別した現像剤ごとに基準となる静電容量を
設定することにより達成される。

【００２０】つまり、本出願に係る第１の発明において
は、バイアス印加手段により、複数の現像装置のそれぞ
れに異なった現像バイアスが印加されるが、基準となる
静電容量を設定する手段は、上記各現像装置に印加され
る現像バイアス設定値ごとに基準となる静電容量を設定
するので、上記それぞれの現像バイアスを用いて測定さ
れる現像剤担持体と電極との間の静電容量に対し、適切
な基準値が得られ、正確な現像剤残量検知が行われる。

【００２１】また、本出願に係る第２の発明において
は、バイアス印加手段により、現像装置に異なった現像
バイアスが印加されるが、基準となる静電容量を設定す
る手段は、上記現像装置に印加される現像バイアス設定
値ごとに基準となる静電容量を設定するので、上記それ
ぞれの現像バイアスを用いて測定される現像剤担持体と
電極との間の静電容量に対し、適切な基準値が得られ、
正確な現像剤残量検知が行われる。

【００２２】さらに、本出願に係る第３の発明において
は、バイアス印加手段により、現像装置に異なった現像
バイアスが印加されるが、非画像形成時には、いずれか
一つの現像バイアスを現像剤残量検知用として供給し、
基準となる静電容量を設定する手段は、該現像剤残量検
知用として供給される現像バイアスに対応するように予
め基準となる静電容量を設定しているので、上記現像剤
残量検知用の現像バイアスを用いて測定される現像剤担
持体と電極との間の静電容量に対し、適切な基準値が得
られ、正確な現像剤残量検知が行われる。

【００２３】また、本出願に係る第４の発明において
は、上記第３の発明のバイアス印加手段は、非画像形成
時に、現像バイアス設定値のうち最も高い周波数を有す
る現像バイアスを、現像剤残量検知用として供給するの
で、像担持体上のトナーかぶりが防止される。

【００２４】さらに、本出願に係る第５の発明において
は、異なる現像剤が収容されたプロセスカートリッジが
選択的に画像形成装置に装着されるが、該プロセスカー
トリッジには、現像剤容器に収容された現像剤を識別自
在とする現像剤識別手段が備えられており、基準となる
静電容量を設定する手段は、該現像剤識別手段に基づい
て識別した現像剤ごとに基準となる静電容量を設定する
ので、共通の現像バイアスを用いて測定される現像剤担
持体と電極との間の静電容量に対し、現像剤に応じた適
切な基準値が得られ、正確な現像剤残量検知が行われ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００２６】（第１の実施形態）まず、本発明の第１の
実施形態を図１ないし図４に基づいて説明する。図１は
本発明による現像剤残量検知機構の概略図、図２は本発
明を具現化するカラー画像形成装置、図３は現像カート
リッジを示す側断面図、図４は各現像装置におけるトナ
ー残量とそのときのアンテナ電極と現像スリーブ間の静
電容量との関係を示す図である。

【００２７】本実施形態の画像形成装置は、図２に示す
ように、レーザ、ポリゴンミラー補正系を含むスキャナ
ユニット１０１を備えており、該スキャナユニット１０
１から画像信号に応じて変調されたレーザ光が出力され
ると、このレーザ光は折り返しミラー（図示せず）で反
射して像担持体である感光ドラム１上に照射される。

【００２８】この感光ドラム１は、アルミニウム等の導
電性シリンダ上に有機光半導体等から成る感光層を形成
したもので、駆動装置（図示せず）によって矢印Ｒ１方
向に所定の周速度で回転駆動され、一次帯電器である帯
電ローラ２により予め均一に帯電されている。

【００２９】従って、上記レーザ光の照射に応じて、感
光ドラム１の表面には静電潜像が形成され、該静電潜像
は感光ドラム１の回転に伴って現像ユニット５との対向
位置へと搬送される。

【００３０】現像ユニット５は、有彩色としてのイエロ
ー、マゼンタ、シアンの各カラートナーＹ、Ｍ、Ｃ、及
び下色除去（ＵＣＲ）用のブラックトナーＢＫをそれぞ
れ備えた回転移動式の現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ
と、これらの現像装置を感光ドラム１表面に対向する現
像位置に回転移動させる回転体５３とによって構成され
ている。

【００３１】そして、各現像装置は、図３に示すような
現像カートリッジ２００として構成されており、現像剤
担持体としての現像スリーブ３、弾性規制ブレード４、
トナーホッパー部６及び現像部５１を一括してユニット
化することにより、トナーホッパー部６に貯蔵されてい
るトナー７が消耗した場合、ユーザー自身が新しいカー
トリッジを交換することで、新たなプリントを行うこと
ができるようになっている。

【００３２】また、本実施形態に使用される現像スリー
ブ３としては、例えば、所定の外径に加工された金属の
スリーブ素管表面をアランダム砥粒でサンドブラスト加
工したものや、素管表面に導電性樹脂層を設けたもの、
サンドブラスト加工された後に導電性樹脂層を設けたも
の等が使用される。

【００３３】さらに、上記の導電性樹脂層としては、樹
脂中に導電性微粒子を含有し、その体積抵抗が１０²〜
１０^-3Ω・ｃｍ程度になるように調整されたものが用い
られる。樹脂材の具体例としては、フェノール、ポリウ
レタン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミ
ド、メラミン、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロ
ン等が挙げられる。また、導電性微粒子の具体例として
は、カーボンブラック、グラファイト、ＺｎＯ、ＳｎＯ
₂、ＴｉＯ₂等が挙げられる。

【００３４】また、現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃに収容さ
れているカラートナーとしては、磁性体を含まない非磁
性現像剤を用いており、現像装置５Ｋは磁性キャリアを
持つ２成分現像器または磁性キャリアを持たない非磁性
一成分現像装置としている。

【００３５】これらの現像剤は、粉砕法によって作られ
るが、一般に、不定形フィラーである磁性体を含む現像
剤の方が光沢が出にくく、磁性体を含まないものは出易
いという性質を有している。また、本実施形態の装置に
おいては、細かな画像も再現できるように平均粒径の小
さな現像剤を用いている。

【００３６】また、現像剤規制部材としての弾性規制ブ
レード４は、例えばシリコーンゴムやウレタンゴム等の
ゴム材から成るものや、ＳＵＳ、リン青銅等の弾性のあ
る金属板金が使用される。

【００３７】続いて、図２に基づいてカラーの作像プロ
セスについて詳述する。

【００３８】（１）感光ドラム１は回転過程で帯電ロー
ラ２により所定の極性（本実施形態では負）、所定の電
位に一様に帯電処理され、次いで、その帯電面にレーザ
スキャナ１０１により、目的のカラー画像情報の第１の
成分色画像（例えば、ブラック成分色）のレーザ走査書
き込み露光を受けることによって、第１の成分色画像に
対応した静電潜像が形成される。

【００３９】次いで、その静電潜像が第１の成分色画像
に対応する第１現像装置（ブラック現像装置）５Ｋによ
って第１色目のブラックトナー像として反転現像され
る。この他の現像装置５Ｙ、５Ｍ、５Ｃは非作動状態に
保たれている。

【００４０】次いで、感光ドラム１と転写ドラム５０と
の接触部である転写ニップ部において、感光ドラム１側
の上述のブラックトナー像が、給紙口から給送され、転
写ドラム５０により静電吸着された転写材Ｐに転写され
る。

【００４１】転写材Ｐに対する第１色目としてのブラッ
クトナーのトナー像の転写を終えた感光ドラム１の表面
は、クリーナ８によって転写残トナーが除去されて清掃
される。

【００４２】以下、同様に、（２）感光ドラム１に対す
る帯電→第２の成分色画像（例えばマゼンタ成分色画
像）のレーザ書き込み走査露光→第２現像装置（マゼン
タ現像装置）５Ｍによる現像→形成された第２色目であ
るマゼンタトナー像の転写材Ｐに対する転写→感光ドラ
ム１表面のクリーナ８による清掃、（３）感光ドラム１
に対する帯電→第３の成分色画像（例えばシアン成分色
画像）のレーザ書き込み走査露光→第３現像装置（シア
ン現像装置）５Ｃによる現像→形成された第３色目であ
るシアントナー像の転写材Ｐに対する転写→感光ドラム
１表面のクリーナ８による清掃、（４）感光ドラム１に
対する帯電→第４の成分色画像（例えばイエロー成分色
画像）のレーザ書き込み走査露光→第４現像装置（イエ
ロー現像装置）５Ｙによる現像→形成された第４色目で
あるイエロートナー像の転写材Ｐに対する転写→感光ド
ラム１表面のクリーナ８による清掃、という工程が行わ
れる。

【００４３】以上の（１）〜（４）の作像、転写プロセ
スが順次実行されることにより、転写材Ｐに４つの成分
色トナー像、すなわち、ブラックトナー像、マゼンタト
ナー像、シアントナー像、イエロートナー像がお互いに
位置合わせ（レジスト）された状態において順次に積層
転写されて、目的のカラー画像情報に対応した合成カラ
ー画像（鏡像）が形成される。

【００４４】なお、（２）の第２色目のマゼンタトナー
像の転写材Ｐに対する転写時の転写バイアスについて
は、極性は（１）の第１色目の転写時と同じであるが、
電圧の絶対値は若干大きく設定される。これは、転写材
Ｐに既に転写されている第１色目のトナー像の電荷が転
写バイアスの電界を弱めるように作用するのを補償する
ためである。

【００４５】また、（３）の第３色目のシアントナー像
の転写材Ｐに対する転写時の転写バイアスは、同様の理
由により、極性（１）、（２）の第１色目、第２色目の
トナー像担持時と同じであるが、電圧の絶対値は（２）
の第２色目のトナー像転写時よりも若干大きく設定され
る。

【００４６】つまり、転写バイアス電圧の絶対値は、第
１色目よりも第２色目、第２色目よりも第３色目と順次
大きくなり、第３色目のトナー像転写時に最大となる。

【００４７】次に、トナー像担持後の転写材Ｐは、転写
ドラム５０から分離され、定着器１０９により画像の定
着処理（加熱・加圧等）を受けて画像形成物として出力
され、排出ローラ１１０によってトレイ１１１上へ排出
される。

【００４８】以上のように、本実施形態の画像形成装置
においては、画像形成動作を行うことにより、各現像装
置のトナーが消費されるため、各現像装置内のトナー量
が所定量以下となった場合には、トナーの補給を行う必
要がある。

【００４９】そこで、本実施形態においては、次のよう
な現像剤残量検知機構を備え、適切なトナー補給を可能
にしている。

【００５０】本実施形態においては、図３に示すよう
に、現像スリーブ３にバイアス印加手段としての現像バ
イアス電源５２により、ＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した
現像バイアスが印加されているため、現像スリーブ３の
近傍に配設されたアンテナ電極９における電圧を計測す
ることにより、現像スリーブ３とアンテナ電極９との間
に存在するトナー層の量に依存した現像スリーブ３とア
ンテナ電極９との間の静電容量を検出することができ
る。

【００５１】従って、現像スリーブ３とアンテナ電極９
との間のトナー量が所定量になった時の現像スリーブ３
とアンテナ電極９との間の静電容量と等しい基準コンデ
ンサを用意し、該基準コンデンサを介して計測される現
像バイアス値と、上記アンテナ電極９を介して計測され
る現像バイアス値を比較することにより、現像スリーブ
３とアンテナ電極９との間のトナー量が所定量以下にな
ったことを検知することができる。

【００５２】そこで、本実施形態では、図３に示すよう
に、現像剤残量検知手段として、アンテナ電極９と、現
像剤残量検知回路４０を備え、基準コンデンサを備えた
現像剤残量検知回路４０に、各現像装置のアンテナ電極
９を接続し、トナー量の検知を行っている。

【００５３】しかしながら、各現像装置において印加さ
れる現像バイアスは、各現像装置ごとに異なるため、各
現像装置におけるトナー残量と、そのときのアンテナ電
極９と現像スリーブ３間の静電容量との関係は、図４の
ようになり、トナー残量Ｔ（ｇ）のときの静電容量は、
各現像装置で異なっている。

【００５４】従って、同じトナー残量で残量検知を作動
させるには、比較となる基準コンデンサの静電容量を各
現像装置ごとにそれぞれ選択する必要があることかわか
る。

【００５５】そこで、本実施形態においては、図１に示
すように、現像剤残量検知回路４０に、基準とる静電容
量を設定する手段として、各現像装置５Ｋ、５Ｙ、５
Ｍ、５Ｃに対応した基準コンデンサ４１Ｋ、４１Ｙ、４
１Ｍ、４１Ｃと、これらの基準コンデンサのいずれか一
つを選択可能なスイッチ手段４８とから成る静電容量設
定手段４９を備え、トナー量検知を行う現像装置ごとに
スイッチ手段４８により基準コンデンサ４１Ｋ、４１
Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃのいずれかを選択し、トナー量検知
を行うように構成している。

【００５６】例えば、現像装置５Ｙについてトナー量検
知を行う場合には、図１に示すように、本体制御回路４
７にて、スイッチ手段４６を駆動して現像装置５Ｙのア
ンテナ電極９からの信号を入力するアンテナ接点９’Ｙ
を選択し、静電容量を測定する手段としての静電容量検
出回路４３に入力する。そして、同様に、スイッチ手段
４８により現像装置５Ｙに対応する基準コンデンサ４１
Ｙを選択して、基準となる静電容量を測定する手段とし
ての静電容量検出回路４２に接続し、これらの電容量検
出回路４２、４３の出力を、比較手段としてのコンパレ
ータ４４によって比較し、その差分を検出し、その差分
がマイナスとなった場合に、現像剤切れ処理回路４５に
より、現像剤切れと判断している。

【００５７】このように、上記現像剤残量検知回路４０
において、各現像装置に印加される現像バイアスに応じ
た基準コンデンサを用いてトナー量検知を行うことによ
り、各現像装置における現像バイアスが異なる場合で
も、現像スリーブ上のトナー量を正確に知ることができ
る。

【００５８】（第２の実施形態）次に、本発明による画
像形成装置の第２の実施形態を図５ないし図８に基づい
て説明する。本実施形態の特徴とするところは、少なく
とも一つ以上の現像器を有し、プロセススピードを遅く
することにより、高解像度の画像を得られる画像形成装
置において、正確なトナー残量検知を行うものであり、
図５ないし図８を用いて詳細を説明する。

【００５９】図５に示すように、画像形成装置はレー
ザ、ポリゴンミラー補正系を含むスキャナユニット１０
１から画像信号に応じて変調されたレーザ光が出力され
る。このレーザ光は折り返しミラー１０２で反射して像
担持体である感光ドラム１上に照射される。感光ドラム
１は一次帯電器である帯電ローラ２により予め均一に帯
電されており、レーザ光の照射に応じて表面に静電潜像
が形成される。

【００６０】一方、現像部５１背面のトナーホッパー部
６に貯蔵されている磁性トナー７は、現像剤担持体たる
現像スリーブ３の周面を帯電しながら磁界発生手段たる
マグネット１０により搬送され、現像スリーブ３上に現
像可能なトナー層として形成される。そして、ＤＣ成分
とＡＣ成分を重畳した現像バイアスが現像スリーブ３に
印加されることにより、上記の静電潜像は、トナー層に
よって現像され、トナー像として可視化される。

【００６１】他方、カセット１０３内に収容された記録
材１０４は、給紙ローラ１０５によって感光ドラム１で
の潜像の形成と同期してレジストローラ１０６に供給さ
れる。この記録材１０４はレジストローラ１０６によっ
て感光ドラム１上のトナー像の先端と同期して転写ロー
ラ１０７に搬送され、転写ローラ１０７によって上記の
トナー像が記録材１０４上に転写される。トナー像を転
写された記録材１０４は、搬送ガイド１０８に沿って定
着器１０９まで搬送され、そこで、トナー像を定着して
永久像とした後、排出ローラ１１０によってトレイ１１
１上へ排出される。感光ドラム１上に残留したトナーは
クリーニング手段たる弾性クリーニングブレード８１に
よって除去され、クリーニング容器５４に収容される。

【００６２】なお、本実施形態の装置においては、図６
に示すように、上記の感光ドラム１、帯電ローラ２、現
像部５１、トナーホッパー部６、弾性クリーニングブレ
ード８１等が一括してプロセスカートリッジ１００とし
てユニット化されており、該プロセスカートリッジ１０
０は図３に示すように画像形成装置本体に設けられた装
着手段１１２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差しできるように構成されてい
る。

【００６３】従って、プロセスカートリッジ１００を装
置本体から外した際には、感光ドラム１に対する遮光及
びごみ付着防止を図る必要があるため、ヒンジ５６を中
心にして矢印方向へ開閉可能なカバー５５が設けられて
いる。

【００６４】このプロセスカートリッジ１００は、トナ
ーホッパー部６に貯蔵されているトナー７が消耗した場
合や、クリーナ８の廃トナー容器５４内に回収トナーが
満杯になった場合等において、ユーザー自身が新しいプ
ロセスカートリッジと交換することで、新たなプリント
を行うことができる。

【００６５】さらに、本実施形態の装置においては、上
述した実施形態と同様に、現像スリーブ３に、現像バイ
アス電源によりＤＣ成分とＡＣ成分を重畳した現像バイ
アスが印加されているが、本実施形態では、高解像度の
画像を得るためにプロセススピードを遅くすると共に、
画質向上のために現像バイアスもバイアス値をＶからス
Ｖ’に切り換え可能になっている。

【００６６】従って、図８に示すように、トナー残量Ｔ
（ｇ）の時の静電容量が各現像バイアスで異なるため、
本実施形態においては、現像剤残量検知回路４０におい
て、各現像バイアスに対応した基準コンデンサを選択す
るようになっている。

【００６７】つまり、図７に示すように、現像バイアス
電源５２’により、現像バイアスはＶとＶ’に切り換え
可能になっており、現像剤残量検知回路４０の静電容量
設定手段４９’には、現像バイアス値ＶあるいはＶ’に
対応する基準コンデンサ４１Ａ、４１Ｂと、これらり基
準コンデンサを切り換えるスイッチ手段４８が配設され
ている。

【００６８】従って、本体制御回路４７により、現像バ
イアスが切り換えられると、これに応じてスイッチ手段
４８により基準コンデンサも切り換えられ、静電容量検
出回路４２により現像バイアスに対応した基準の静電容
量が得られるため、この値と静電容量検出回路４２の出
力値とをコンパレータ４４にて比較することにより、第
１の実施形態と同様にトナー量検知が行われる。

【００６９】このような構成をとることによって、一つ
の現像器内で現像バイアスが異なる場合でも、現像スリ
ーブ上のトナー量を正確に知ることができる。

【００７０】（第３の実施形態）次に、本発明の画像形
成装置の第３の実施形態を図９に基づいて説明する。本
実施形態においても、高解像度の画像を得るために、プ
ロセススピードを遅くすると共に、画質向上のため、現
像バイアスＶを現像バイアスＶ’に変えているため、図
８に示すようにトナー残量Ｔ（ｇ）の時の静電容量が各
現像バイアスで異なる。

【００７１】そこで、本実施形態においては、画像形成
に影響のない前回転、紙間、後回転等の非画像形成時に
現像バイアスＶもしくはＶ’のうち、予め設定しておい
た方の現像バイアスを現像スリーブ３に印加することに
より、現像剤残量検知回路４０において基準コンデンサ
４１は一つだけで正確な現像剤残量検知が可能となるも
のである。

【００７２】また、このとき、上記現像バイアスＶ及び
Ｖ’のうち、最も高い周波数を持つ現像バイアスで残量
検知を行うことにより、感光ドラム上へのトナーのかぶ
りが防止できる。

【００７３】（第４の実施形態）次に、本発明による第
４の実施形態について説明する。本実施形態は複数のプ
ロセスカートリッジを備え、各プロセスカートリッジを
選択的に画像形成装置に装着する構成の装置に本発明を
適用するものである。

【００７４】例えば、黒色トナーを収容したプロセスカ
ートリッジと、赤色トナーを収容したプロセスカートリ
ッジとを備え、いずれかのプロセスカートリッジを選択
することにより、黒色または赤色の単色のカラープリン
トを行う画像形成装置の場合には、両プロセスカートリ
ッジの現像スリーブに印加される現像バイアスは共通で
あるが、使用するトナーにより現像スリーブとアンテナ
電極間の静電容量が異なる。

【００７５】そこで、本実施形態の画像形成装置では、
各プロセスカートリッジにトナー識別手段（図示せず）
を設けると共に、上記現像剤残量検知機構４０には各プ
ロセスカートリッジの現像装置に対応した基準コンデン
サーを用意し、いずれかのプロセスカートリッジを画像
形成装置に装着されると、上記トナー識別手段によりど
のトナーかが識別され、上記基準コンデンサーが切り換
わり、上述した各実施形態と同様に、トナー両検知が行
われる。

【００７６】以上のようにすることにより、現像バイア
スが共通で、使用するトナーにより静電容量が変わる場
合においても、正確な現像剤残量検知が可能である。

【００７７】

【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、複数の現像装置に対して異なる現像バ
イアスが印加される装置において、基準となる静電容量
を設定する手段により、各現像装置に印加される現像バ
イアス設定値ごとに基準となる静電容量が設定されるの
で、それぞれの現像バイアスを用いて測定される現像剤
担持体と電極との間の静電容量に対し、適切な基準値を
得ることができ、正確な現像剤残量検知を行うことがで
きる。

【００７８】また、本出願に係る第２の発明によれば、
一つの現像装置に大して異なる現像バイアスが印加され
る装置において、基準となる静電容量を設定する手段に
より、現像装置に印加される現像バイアス設定値ごとに
基準となる静電容量が設定されるので、それぞれの現像
バイアスを用いて測定される現像剤担持体と電極との間
の静電容量に対し、適切な基準値を得ることができ、正
確な現像剤残量検知を行うことができる。

【００７９】さらに、本出願に係る第３の発明によれ
ば、一つの現像装置に異なった現像バイアスが印加され
る装置において、非画像形成時に、いずれか一つの現像
バイアスを現像剤残量検知用として供給し、基準となる
静電容量を設定する手段により、該現像剤残量検知用と
して供給される現像バイアスに対応するように予め基準
となる静電容量が設定されているので、上記現像剤残量
検知用の現像バイアスを用いて測定される現像剤担持体
と電極との間の静電容量に対し、適切な基準値を得るこ
とができ、正確な現像剤残量検知を行うことができる。

【００８０】また、本出願に係る第４の発明によれば、
上記第３の発明において、非画像形成時に、現像バイア
ス設定値のうち最も高い周波数を有する現像バイアス
を、現像剤残量検知用として供給するので、像担持体上
のトナーかぶりを防止することができる。

【００８１】さらに、本出願に係る第５の発明によれ
ば、異なる現像剤が収容されたプロセスカートリッジを
選択的に装着する画像形成装置において、該プロセスカ
ートリッジには、現像剤容器に収容された現像剤を識別
自在とする現像剤識別手段が備えられており、基準とな
る静電容量を設定する手段は、該現像剤識別手段に基づ
いて識別した現像剤ごとに基準となる静電容量を設定す
るので、共通の現像バイアスを用いて測定される現像剤
担持体と電極との間の静電容量に対し、現像剤に応じた
適切な基準値が得られ、正確な現像剤残量検知を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施形態の現像剤残量検
知手段を表す図である。

【図２】本発明における第１の実施形態のカラー画像形
成装置を表す図である。

【図３】本発明における第１の実施形態のカラー画像形
成装置に用いられる現像カートリッジの断面図である。

【図４】本発明の第１の実施形態における現像カートリ
ッジのトナー残量と静電容量の関係を表す図である。

【図５】本発明における第２の実施形態の現像剤残量検
知手段を備えた画像形成装置を表す図である。

【図６】本発明における第２の実施形態の画像形成装置
に用いられるプロセスカートリッジの断面図である。

【図７】本発明における第２の実施形態の現像剤残量検
知手段を表す図である。

【図８】本発明の第２の実施形態におけるプロセスカー
トリッジのトナー残量と静電容量の関係を表す図であ
る。

【図９】本発明における第３の実施形態の現像剤残量検
知手段を表す図である。

【図１０】従来の画像形成装置の現像剤残量検知手段を
表す図である。

【符号の説明】１感光ドラム（像担持体）３現像スリーブ（現像剤担持体）５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ現像装置６トナーホッパー部（現像剤容器）７トナー（現像剤）９アンテナ電極（電極、現像剤残量検知手段）４０現像剤残量検知回路（現像剤残量検知手段）４１，４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ，４１Ａ，４１
Ｂ基準コンデンサー（基準となる静電容量を設定する
手段）４２静電容量検出回路（基準となる静電容量を測定す
る手段）４３静電容量検出回路（現像剤担持体と電極との間の
静電容量を測定する手段）４４コンパレーター（比較手段）４８スイッチ手段（基準となる静電容量を設定する手
段）４９，４９’ 静電容量設定手段（基準となる静電容量
を設定する手段）５１現像部（現像剤容器）５２，５２’ 現像バイアス電源（バイアス印加手段）１００プロセスカートリッジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電潜像を担持する像担持体と、該像担
持体に対向するように配設された複数の現像装置と、該
現像装置に現像バイアスを印加するバイアス印加手段
と、上記現像装置の現像剤残量を検知する現像剤残量検
知手段とを備え、上記現像装置は、現像剤を収容する現
像剤容器と、少なくとも一部分が導電部材から成り、現
像剤を上記像担持体と対向する現像領域に搬送する現像
剤担持体とを有しており、上記現像剤残量検知手段は、
上記現像剤容器内に上記現像剤担持体に近接して配設さ
れた電極と、該電極と上記現像剤担持体との間の静電容
量を測定する手段と、基準となる静電容量を設定する手
段と、該基準となる静電容量を測定する手段と、該電極
と現像剤担持体との間の静電容量と該基準となる静電容
量とを比較する比較手段とを備え、上記バイアス印加手
段は、上記各現像装置にそれぞれ異なる現像バイアスを
印加するように設定された画像形成装置において、上記
基準となる静電容量を設定する手段は、上記各現像装置
に印加される現像バイアス設定値ごとに基準となる静電
容量を設定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】静電潜像を担持する像担持体と、該像担
持体に対向するように配設された現像装置と、該現像装
置に現像バイアスを印加するバイアス印加手段と、上記
現像装置の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段と
を備え、上記現像装置は、現像剤を収容する現像剤容器
と、少なくとも一部分が導電部材から成り、現像剤を上
記像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体
とを有しており、上記現像剤残量検知手段は、上記現像
剤容器内に上記現像剤担持体に近接して配設された電極
と、該電極と上記現像剤担持体との間の静電容量を測定
する手段と、基準となる静電容量を設定する手段と、該
基準となる静電容量を測定する手段と、該電極と現像剤
担持体との間の静電容量と該基準となる静電容量とを比
較する比較手段とを備え、上記バイアス印加手段は、上
記現像装置に異なる現像バイアスを印加するように設定
された画像形成装置において、上記基準となる静電容量
を設定する手段は、上記現像装置に印加される現像バイ
アス設定値ごとに基準となる静電容量を設定することを
特徴とする画像形成装置。
【請求項３】静電潜像を担持する像担持体と、該像担
持体に対向するように配設された現像装置と、該現像装
置に現像バイアスを印加するバイアス印加手段と、上記
現像装置の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段と
を備え、上記現像装置は、現像剤を収容する現像剤容器
と、少なくとも一部分が導電部材から成り、現像剤を上
記像担持体と対向する現像領域に搬送する現像剤担持体
とを有しており、上記現像剤残量検知手段は、上記現像
剤容器内に上記現像剤担持体に近接して配設された電極
と、該電極と上記現像剤担持体との間の静電容量を測定
する手段と、基準となる静電容量を設定する手段と、該
基準となる静電容量を測定する手段と、該電極と現像剤
担持体との間の静電容量と該基準となる静電容量とを比
較する比較手段とを備え、上記バイアス印加手段は、上
記現像装置に異なる現像バイアスを印加するように設定
された画像形成装置において、上記バイアス印加手段
は、非画像形成時に、いずれか一つの現像バイアスを現
像剤残量検知用として供給するように設定されており、
上記基準となる静電容量を設定する手段は、該現像剤残
量検知用として供給される現像バイアスに対応するよう
に予め基準となる静電容量を設定することを特徴とする
画像形成装置。
【請求項４】バイアス印加手段は、非画像形成時に、
現像バイアス設定値のうち最も高い周波数を有する現像
バイアスを、現像剤残量検知用として供給するように設
定されていることとする請求項３に記載の画像形成装
置。
【請求項５】静電潜像を担持する像担持体と該像担持
体に対向するように配設された現像装置とが枠体内に一
体化され、画像形成装置に対して着脱自在なプロセスカ
ートリッジと、該プロセスカートリッジの現像装置に現
像バイアスを印加するバイアス印加手段と、上記プロセ
スカートリッジの現像装置の現像剤残量を検知する現像
剤残量検知手段とを備え、上記プロセスカートリッジの
現像装置は、現像剤を収容する現像剤容器と、少なくと
も一部分が導電部材から成り、現像剤を上記像担持体と
対向する現像領域に搬送する現像剤担持体とを有してお
り、上記現像剤残量検知手段は、上記現像剤容器内に上
記現像剤担持体に近接して配設された電極と、該電極と
上記現像剤担持体との間の静電容量を測定する手段と、
基準となる静電容量を設定する手段と、該基準となる静
電容量を測定する手段と、該電極と現像剤担持体との間
の静電容量と該基準となる静電容量とを比較する比較手
段とを備えた画像形成装置において、上記プロセスカー
トリッジには、現像剤容器に収容された現像剤を識別自
在とする現像剤識別手段が備えられており、上記基準と
なる静電容量を設定する手段は、該現像剤識別手段に基
づいて識別した現像剤ごとに基準となる静電容量を設定
することを特徴とする画像形成装置。