JP2001228698A - 現像剤残量検出装置、現像装置、カートリッジ及び電子写真画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー残量が満量から空になるまでを逐次に
かつ正確に検出する。 【解決手段】 現像剤容器１７内に光を透過し、現像剤
容器１７内を透過した光を受光することによって現像剤
容器１７内のトナー残量を検出する光方式のト現像剤残
量検出装置と、現像剤容器１７の近傍にアンテナ電極１
３を設け、現像ローラ３とアンテナ電極１３間に存在す
るトナーの静電容量を検出することによって現像剤容器
１７内のトナー残量を検出するアンテナ方式の現像剤残
量検出装置との２つの装置を備え、トナー残量が１００
％から５０％までの間はアンテナ方式のトナー残量検出
装置を用い、５０％以下では光方式の現像剤残量検出装
置を用いて、トナー残量検知を行なう。

Description

【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
の残量を逐次に検出するための現像剤残量検出装置、該
現像剤残量検出装置を有する電子写真画像形成装置、更
には、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、Ｌ
ＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、及び電子
写真ファクシミリ装置等が含まれる。

【０００３】又、カートリッジは、プロセスカートリッ
ジ及び現像カートリッジを含み、そして、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。更に現像カ
ートリッジとは、少なくとも現像手段及び現像剤容器を
一体的にカートリッジ化し、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】複写機やレーザープリンタなどの電子写
真画像形成装置において、従来、様々な現像剤残量検出
装置が提案されている。現像剤残量検出装置は、例えば
カートリッジ内の現像剤（トナー）が消耗し、交換時期
となったことをユーザに対し情報提示する装置であり、
重要なユーザービリティに係る機能の一つである。ユー
ザは、現像剤残量検出装置により、カートリッジが交換
時期にきていることを認識することができる。その結
果、トナー無し以前に、予め新しいカートリッジを購
入、準備しておくことが可能となり、又、トナー残量が
少ないことによる画像の乱れを電子写真画像形成装置の
故障ではないと容易に判断することが可能となる。

【０００５】この現像剤残量検出装置の一例として、光
半導体素子を用いてカートリッジ内を通過する光量を検
知する手法や、現像剤担持体である現像ローラに対向し
てアンテナ電極を設けて、現像ローラに交流バイアスを
印加することにより、現像ローラとアンテナ電極間に形
成されるトナーの静電容量を検出する手法などが提案さ
れている。

【０００６】光半導体素子を用いた現像剤残量検出装置
は、トナー残量が少なくなると、カートリッジ内を光が
通過するように透明窓が２個設けられている。各透明窓
の近傍には、発光素子と受光素子がそれぞれ配置され
る。トナーが充填されているときには、発光素子から放
たれた光は、トナーによって遮られるため、カートリッ
ジ内を通過することができない。トナー残量が少量にな
ると、徐々に発光素子から放たれた光がカートリッジ内
を通過できるようになり、透過光量（透過時間）に従
い、トナーの残量を検知することが可能である。

【０００７】一方、アンテナ電極を用いた現像剤残量検
出装置は、上述のように、現像ローラに対向してアンテ
ナ電極を設けて、現像ローラに交流バイアスを印加する
ことにより、現像ローラと電極間に形成されるトナーの
静電容量を検出する。つまり、トナーの静電容量の変動
を検出しているため、カートリッジ内にトナーがフル充
填されているときからトナー残量が零になるまでの推移
を逐次に検出することが可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光半導
体素子を用いた現像剤残量検出装置は、トナー残量を検
出するためには、光が通過するためのトナーの存在しな
い光路を必要とする。つまり、トナー残量が少なくなる
まで、その残量変化を検出することが困難であり、トナ
ーが最大に充填されているときから空になるまでのトナ
ー残量の変化を逐次に検出することが難しいという問題
があった。

【０００９】又、アンテナ電極を用いた現像剤残量検出
装置は、トナーの静電容量を検出しているため、トナー
残量が少なくなると、その静電容量は極端に小さな値と
なってしまう。そのため、トナー残量が少量の時におい
ては、その静電容量変化を検出することが困難であり、
又、小さな静電容量という不安定な要素を検出している
ことにより、検出のばらつきが大きく、ユーザビリティ
上重要なトナー少量時において精度が悪いという問題が
あった。

【００１０】従って、本発明の目的は、現像剤残量が満
量から空になるまで、現像剤残量を逐次にかつ精度良く
検出することのできる現像剤残量検出装置、該現像剤残
量検出装置を備えた、現像装置、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。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像剤残量検出装置、現像装置、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
明は、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を
有する現像装置を備えた電子写真画像形成装置の、前記
現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量
検出装置において、前記現像剤容器に光を入射し、前記
現像剤容器内を透過した光を受光することによって前記
現像剤容器内の現像剤残量を検出する第１の検出手段
と、前記現像剤容器内、又は前記現像剤容器近傍に電極
を設けて、前記現像剤担持体と前記電極の間に存在する
現像剤の静電容量を検出することによって前記現像剤容
器内の現像剤残量を検出する第２の検出手段と、を有
し、現像剤残量に応じて前記第１の検出手段、又は前記
第２の検出手段を選択的に使用することを特徴とする現
像剤残量検出装置である。

【００１２】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
を検出する現像剤残量検出装置と、を有する現像装置に
おいて、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に
光を入射し、前記現像剤容器内を透過した光を受光する
ことによって前記現像剤容器内の現像剤残量を検出する
第１の検出手段と、前記現像剤容器内、又は前記現像剤
近傍に電極を設けて、前記現像剤担持体と前記電極の間
に存在する現像剤の静電容量を検出することによって前
記現像剤容器内の現像剤残量を検出する第２の検出手段
と、を有し、現像剤残量に応じて前記第１の検出手段、
又は前記第２の検出手段を選択的に使用することを特徴
とする現像装置が提供される。

【００１３】本発明の第３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を有する現像装置と、
（ｃ）前記現像剤容器内の現像剤残量を検出するための
現像剤残量検出装置と、を有し、前記現像剤残量検出装
置は、前記現像剤容器に光を入射し、前記現像剤容器内
を透過した光を受光することによって前記現像剤容器内
の現像剤残量を検出する第１の検出手段と、前記現像剤
容器内、又は前記現像剤容器近傍に電極を設けて、前記
現像剤担持体と前記電極の間に存在する現像剤の静電容
量を検出することによって前記現像剤容器内の現像剤残
量を検出する第２の検出手段と、を有し、現像剤残量に
応じて前記第１の検出手段、又は前記第２の検出手段を
選択的に使用することを特徴とするカートリッジが提供
される。

【００１４】本発明の第４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カートリッジにおいて、
（ａ）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を
有する現像装置と、（ｂ）前記現像剤容器内の現像剤残
量を検出するための現像剤残量検出装置と、を有し、前
記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に光を入射
し、前記現像剤容器内を透過した光を受光することによ
って前記現像剤容器内の現像剤残量を検出する第１の検
出手段と、前記現像剤容器内、又は前記現像剤容器近傍
に電極を設けて、前記現像剤担持体と前記電極の間に存
在する現像剤の静電容量を検出することによって前記現
像剤容器内の現像剤残量を検出する第２の検出手段と、
を有し、現像剤残量に応じて前記第１の検出手段、又は
前記第２の検出手段を選択的に使用することを特徴とす
るカートリッジが提供される。

【００１５】本発明による第５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
器を有する現像装置と、（ｄ）前記現像剤容器内の現像
剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、を有
し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に光を
入射し、前記現像剤容器内を透過した光を受光すること
によって前記現像剤容器内の現像剤残量を検出する第１
の検出手段と、前記現像剤容器内、又は前記現像剤容器
近傍に電極を設けて、前記現像剤担持体と前記電極の間
に存在する現像剤の静電容量を検出することによって前
記現像剤容器内の現像剤残量を検出する第２の検出手段
と、を有し、現像剤残量に応じて前記第１の検出手段、
又は前記第２の検出手段を選択的に使用することを特徴
とする電子写真画像形成装置が提供される。

【００１６】本発明による第６の態様によれば、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）電子写真
感光体と、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
剤容器を有する現像装置と、を有するカートリッジを取
り外し可能に装着するための装着手段と、（ｂ）前記現
像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検
出装置と、を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現
像剤容器に光を入射し、前記現像剤容器内を透過した光
を受光することによって前記現像剤容器内の現像剤残量
を検出する第１の検出手段と、前記現像剤容器内、又は
前記現像剤容器近傍に電極を設けて、前記現像剤担持体
と前記電極の間に存在する現像剤の静電容量を検出する
ことによって前記現像剤容器内の現像剤残量を検出する
第２の検出手段と、を有し、現像剤残量に応じて前記第
１の検出手段、又は前記第２の検出手段を選択的に使用
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。

【００１７】本発明による第７の態様によれば、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）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を有する現像
装置を有する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）前記現像剤容器内の現像剤残量
を検出するための現像剤残量検出装置と、を有し、前記
現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に光を入射し、
前記現像剤容器内を透過した光を受光することによって
前記現像剤容器内の現像剤残量を検出する第１の検出手
段と、前記現像剤容器内、又は前記現像剤容器近傍に電
極を設けて、前記現像剤担持体と前記電極の間に存在す
る現像剤の静電容量を検出することによって前記現像剤
容器内の現像剤残量を検出する第２の検出手段と、を有
し、現像剤残量に応じて前記第１の検出手段、又は前記
第２の検出手段かを選択的に使用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。

【００１８】上記各発明にて、一実施態様によれば、現
像剤残量が多くとも満量の半分以下であるときには、前
記第１の検出手段を使用する。

【００１９】他の実施態様によれば、現像剤残量が少な
くとも満量の５分の１以下であるときには、前記第２の
検出手段を使用する。

【００２０】更に他の実施態様によれば、前記電子写真
画像形成装置は複数の前記現像装置を有し、前記電極の
数は、多くとも前記現像装置の数より少ない。

【００２１】又、他の実施態様によれば、前記電子写真
画像形成装置は複数の前記カートリッジを有し、前記電
極の数は、多くとも前記カートリッジの数より少ない。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像剤残量検
出装置、現像装置、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。

【００２３】実施例１本発明の第１実施例について図１
〜図４により説明する。

【００２４】先ず、図２により、本実施例の電子写真画
像形成装置であるカラーレーザープリンタの概略動作に
ついて説明する。尚、本実施例のプリンタは、４つの現
像カートリッジが相互に入れ替え可能なロータリ回転方
式を採用している。

【００２５】帯電手段である帯電ローラ２に高電圧バイ
アスが印加され、電子写真感光体である感光体ドラム１
４上は一様な電位に帯電される。一様な電位に帯電され
た感光体ドラム１４の表面には、静電潜像形成手段であ
るレーザユニット１によりレーザ露光されて静電潜像が
形成される。感光体ドラム１４上に形成された潜像は、
現像カートリッジ１１ａの現像剤容器１７から供給され
た現像剤（トナー）により、現像ローラ３を介して現像
される。感光体ドラム１４上に現像されたトナー像は、
一次転写バイアスが印加された一次転写ローラ５によ
り、中間転写ベルト４上に転写される。この帯電・露光
・現像・一次転写の過程が各現像カートリッジ１１ａ、
１１ｂ、１１ｃ、１１ｄについて順次行なわれる。中間
転写ベルト４上に重畳転写された各色トナー像は、二次
転写ローラ６と接する位置まで搬送されて転写材Ｐ上に
再び一括転写される。トナー像が転写された転写材Ｐ
は、定着器１２まで搬送された後、加熱定着されて機外
に排出される。

【００２６】本実施例のカラーレーザプリンタは、図２
に示すように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック
の各色現像カートリッジ１１ａ〜１１ｄが、現像ロータ
リ１１に対して装着手段１５（図１参照）を介して各々
装填可能な構成となっている。現像ロータリ１１の各色
現像カートリッジ１１ａ〜１１ｄの装填部には、透明樹
脂からなるライトガイド７、１０が各々設けられてお
り、このライトガイド７、１０間に現像カートリッジ１
１ａ〜１１ｄが各々配置される。又、現像カートリッジ
１１ａ〜１１ｄの内部には、トナーを攪拌するための攪
拌棒１６がそれぞれ設けられており、現像過程時に回転
駆動される。

【００２７】次に、本実施例の現像剤残量検出装置につ
いて図１を用いて説明する。尚、図１には、便宜的に現
像カートリッジ１１ａのみを表している。

【００２８】本実施例の現像剤残量検出装置は、光方式
の現像剤残量検出装置（第１の検出手段）とアンテナ方
式の現像剤残量検出装置（第２の検出手段）を併用する
ことにより、現像カートリッジ内のトナーが満タン（満
量）から空になるまでの間、逐次にトナー残量を検出で
きるようにしたものである。

【００２９】光方式の現像剤残量検出装置は、現像カー
トリッジ１１ａ内に光を通過させることにより、その透
過光量（透過時間）を検出してトナー残量を測定してい
る。アンテナ方式の現像剤残量検出装置は、現像ローラ
３に対向してアンテナ電極１３を設けて、現像ローラ３
に交流の現像バイアスを印加することにより、現像ロー
ラ３とアンテナ電極１３間に形成されるトナーの静電容
量を検出してトナー残量を測定している。

【００３０】まず、光方式の現像剤残量検出装置につい
て詳しく説明する。図１および図２に示すように、現像
カートリッジ１１ａの外表面には、光方式のトナー残量
検出を行なうための透明窓８、９がそれぞれ設けられて
おり、現像カートリッジ１１ａに入射させた光の透過量
（透過時間）をモニタすることにより、トナー残量が検
出される。

【００３１】ライトガイド７は、現像カートリッジ１１
ａが感光体ドラム１４と接する位置、つまり、図２にお
ける現像カートリッジ１１ａの位置に配置されている時
に、光方式のトナー残量検出回路２２内におけるＬＥＤ
２２ａ（図２の手前方向に配置される）により発光され
た光を現像カートリッジ１１ａ内の透明窓８に導く。ラ
イトガイド１０は、透明窓８から現像カートリッジ１１
ａ内を通過し、更に透明窓９を通過した透過光を再び光
方式トナー残量検出回路２２内の光センサ２２ｂ（図２
の手前方向に配置される）まで導く。

【００３２】検出した透過光と時間との関係を図３に示
す。トナー残量が多い場合には、攪拌棒１６で攪拌して
も、ＬＥＤ２２ａからの光は現像カートリッジ１１ａ内
を通過せず、トナーによって遮断されてしまい、その結
果、光センサ２２ｂに到達しない。しかし、トナー残量
が少なくなると、攪拌棒１６の攪拌によってＬＥＤ２２
ａからの光は、現像カートリッジ１１ａ内を徐々に通過
するようになり、その結果、光センサ２２ｂに到達する
ようになる。この現像カートリッジ１１ａ内を通過する
光の透過量（透過時間）をモニタすることにより、トナ
ー残量が測定される。光の透過量（透過時間）は、パル
ス状の検出信号ＳＮＳＡが光有無しきい値を下回った時
間で判断する。図３では、光透過時間はＡ＜Ｂ＜（Ｃ＋
Ｄ）の順で大きくなり、従って、トナー残量はその順で
少なくなっている。

【００３３】更に説明すると、この検出信号ＳＮＳＡ
は、図１に示すコントローラ２５内のＣＰＵ２５ａのＡ
／Ｄポートへと送信された後、ＣＰＵ２５ａは、受信し
た検出信号が所定の光有無しきい値以下であった期間の
時間を計測し、そのデータをＲＡＭ２５ｂに格納する。
そして、予めＲＯＭ２５ｃに格納されているテーブルに
よって、トナー残量を算出する。

【００３４】図４（ｂ）に光透過時間とトナー残量との
関係を示す。トナー残量が５０％以上の場合には、光が
透過しにくいため、トナー残量の変化を検出することが
できない。一方、トナー残量が２５％以下の場合には、
正確に残量変化を検出することができる。光透過時間が
Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの各範囲内にあれば、トナー残量はそ
れぞれ２５％、１５％、０％となる。なお、他の各現像
カートリッジ１１ｂ〜１１ｄは、現像ロータリ１１が回
転することにより、同位置に配置され、同様にトナー残
量が順次測定される。

【００３５】次に、アンテナ方式の現像剤残量検出装置
について詳しく説明する。図２に示すように、本実施例
では、４つの現像カートリッジ１１ａ〜１１ｄが現像ロ
ータリ１１内に設けられているので、アンテナ電極１３
は、現像ローラ３に対向する現像ロータリ中心部に配置
され、各色現像カートリッジ１１ａ〜１１ｄに共通に使
用される。現像カートリッジ１１ａ〜１１ｄの現像剤容
器１７は、現像ローラ３とアンテナ電極１３の間に配置
され、現像ローラ３に交流バイアスを印加することによ
り、現像ローラ３と電極１３間に形成されるトナーの静
電容量をアンテナ電極１３から検出している。尚、アン
テナ電極１３は、現像剤容器１７内の適所に配置するこ
とも可能である。

【００３６】図１にその概略ブロック図を示す。アンテ
ナ方式のトナー残量検出回路２０は、現像ロータリ２４
内のアンテナ電極１３と、現像バイアスを供給する高圧
電源２１と、コントローラ２５とに接続され、コンデン
サＣ１、Ｃ３、高圧コンデンサＣｒ、ダイオードＤ１、
Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、及び抵抗Ｒ１、Ｒ３から構成されて
いる。

【００３７】アンテナ電極１３から検出したトナーの静
電容量に流れる交流電流と、高圧電源２１から高圧コン
デンサＣｒに流れる交流電流をそれぞれ整流、電圧変換
し、その差分電圧をトナー残量検出信号ＳＮＳＢとし
て、コントローラ２５に送信している。ただし、現像ロ
ーラ３とアンテナ電極１３間には、トナー静電容量Ｃｔ
ｓとトナー以外の部材による分布容量Ｃｔｒが存在す
る。このためアンテナ電極１３は、トナーの残量が零に
なった場合においても分布容量Ｃｔｒを流れる電流を検
出する。つまり、トナー残量が０％の場合において、検
出値は、零とはならない。

【００３８】現像ローラ・アンテナ電極間の静電容量検
出値とトナー残量との関係を図４（ａ）に示す。検出値
がＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅの各範囲内にあれば、
トナー残量はそれぞれ１００％、７５％、５０％、２５
％、０％である。各トナー残量状態時の各検出値Ｖａ、
Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ、Ｖｅがばらつくため、トナー残量を
正確に検出することが難しい反面、トナー残量が１００
％の状態から０％の状態までリニアに検出される。

【００３９】上記のように、本実施例における光方式の
トナー残量検出回路２２では、トナーの残量が少ない時
に正確なトナー残量が検出され、アンテナ方式のトナー
残量検出回路２０では、トナーの残量が多い時から少な
い時までの全般にわたり、リニアにトナー残量が検出さ
れるようにしたものである。

【００４０】コントローラ２５内のＣＰＵ２５ａは、光
方式の現像剤残量検出装置により検出されたトナー残量
信号ＳＮＳＡとアンテナ方式の現像剤残量検出装置によ
り検出されたトナー残量信号ＳＮＳＢの双情報により、
現像剤残量表示手段としてのトナー残量表示器２３に表
示するトナー残量を決定する。

【００４１】トナー残量表示は、「トナー無し」、トナ
ー残量０％〜１５％の「トナー無し予告」、トナー残量
「１５％〜２５％」表示、トナー残量「２５％〜５０
％」表示、トナー残量「５０％〜７５％」表示、トナー
残量「７５％〜１００％」表示の６段階としている。

【００４２】ＣＰＵ２５ａは、各現像カートリッジ１１
ａ〜１１ｄが現像を行なう所定の位置にセットされる
と、光方式のトナー残量検出回路２２によって放たれた
光の光透過量（透過時間）を測定し、ＲＯＭ２５ｃに格
納されている変換テーブルにより、その光透過量（透過
時間）に該当するトナー残量データを算出後、ＲＡＭ２
５ｂに記憶させる。

【００４３】次に、現像バイアスが現像ローラ３に印加
されるタイミングにおいて、アンテナ方式によるトナー
残量検出を行なう。アンテナ方式によるトナー残量検出
は、１回の検出シーケンス時に複数のサンプリングを行
ない、電圧を検出する。そのデータを一旦ＲＡＭ２５ｂ
に記憶する。その後、記憶した複数の検出電圧値の平均
化処理を行ない、平均化された検出電圧値は、ＲＯＭ２
５ｃに格納されているテーブルにより、その電圧値に該
当するトナー残量データを算出後、ＲＡＭ２５ｂに記憶
させる。

【００４４】ＣＰＵ２５ａは、トナー残量が１００％〜
５０％の間は、アンテナ方式の現像剤残量検出装置に従
い、トナー残量表示器２３に表示するように信号を送信
する。つまり、図４（ａ）における検出値がＶａである
ときには、トナー残量を「７５％〜１００％」として表
示するように、トナー残量表示器２３に信号を送信す
る。トナー残量７５％を検出するまで、トナー残量「７
５％〜１００％」を表示し続ける。トナー残量７５％を
検出すると、トナー残量「５０％〜７５％」を表示する
ように、トナー残量表示器２３に信号を送信する。トナ
ー残量５０％を検出するまで、トナー残量「５０％〜７
５％」を表示し続ける。トナー残量５０％を検出する
と、トナー残量「２５％〜５０％」を表示するように、
トナー残量表示器２３に信号を送信する。その後、光方
式のトナー残量検出回路２２がトナー残量２５％を検出
するまで、トナー残量「２５％〜５０％」を表示し続け
る。

【００４５】光方式のトナー残量検出回路２２におい
て、トナー残量が２５％以下を検出すると、トナー残量
「１５％〜２５％」を表示するように、トナー残量表示
器２３に信号を送信する。その後は、光方式のトナー残
量検出回路２２に従い、トナー残量１５％を検出するま
で、トナー残量「１５％〜２５％」を表示し続ける。ト
ナー残量１５％を検出すると、「トナー無し予告」を表
示するように、トナー残量表示器２３に信号を送信す
る。トナー残量０％を検出するまで、「トナー無し予
告」を表示し続ける。トナー残量０％を検出すると、
「トナー無し」を表示するように、トナー残量表示器２
３に信号を送信する。

【００４６】上記のように本実施例によれば、光方式の
トナー残量検出回路とアンテナ方式のトナー残量検出回
路とを備え、トナー残量が多量であるときにはアンテナ
方式のトナー残量検出回路を選択してトナー残量を算出
し、トナー残量が少量であるときには光方式のトナー残
量検出回路を選択してトナー残量を算出する構成とした
ので、トナー残量１００％からトナー残量なしまでをリ
ニアに、かつ逐次に検出することができ、又、トナー少
量時においても、正確なトナー残量を表示することが可
能であり、レーザプリンタなどの交換パーツであるカー
トリッジに対して、ユーザビリティを向上することが可
能となる。

【００４７】なお、本実施例では、トナー残量を６段階
表示したが、これに限定されることはなく、６段階以外
でもよい。

【００４８】実施例２次に、本発明の第２実施例につい
て図５を参照して説明する。

【００４９】本実施例の構成は、第１実施例に用いられ
ているＣＰＵ２５ａのトナー残量表示器２３への表示方
法を変更したものである。光方式のトナー残量検出回路
２２、及びアンテナ方式のトナー残量検出回路２０の双
方を用いることは同様であるので、説明を省略する。

【００５０】コントローラ２５内のＣＰＵ２５ａは、光
方式の現像剤残量検出装置により検出されたトナー残量
信号ＳＮＳＡとアンテナ方式の現像剤残量検出装置によ
り検出されたトナー残量信号ＳＮＳＢの双情報により、
トナー残量表示器２３に表示するトナー残量を決定す
る。

【００５１】トナー残量表示は、所定のトナー残量範囲
を表示し、１％刻みの表示を可能とする。例えば、ある
時は「４５％〜６５％」を表示し、所定のトナー量が減
少すると、「４４％〜６４％」と表示するように更新さ
れる。

【００５２】ＣＰＵ２５ａは、各現像カートリッジ１１
ａ〜１１ｄが現像プロセスを行なう所定の位置にセット
されると、光方式による光透過量（透過時間）を測定
し、所定の計算式による演算を行なうことにより、その
光透過量（透過時間）に該当するトナー残量データを算
出する。その後、算出データに所定のばらつき幅を加味
し、トナー残量範囲として、ＲＡＭ２５ｂに記憶させ
る。

【００５３】次に、現像バイアスが現像ローラ３に印加
されるタイミングにおいて、アンテナ方式によるトナー
残量検出を行なう。アンテナ方式によるトナー残量検出
は、１回目の検出シーケンス時に複数のサンプリングを
行ない、電圧を検出する。そのデータを一旦ＲＡＭ２５
ｂに記憶する。その後、記憶した複数の検出電圧値の平
均化処理を行ない、平均化された検出電圧値は、所定の
計算式による演算を行なうことにより、その電圧値に該
当するトナー残量データを算出され、ＲＡＭ２５ｂに記
憶させる。その後、算出データに所定のばらつき幅を加
味し、トナー残量範囲として、ＲＡＭ２５ｂに記憶させ
る。

【００５４】ＣＰＵ２５ａは、トナー残量表示幅の下限
値が２５％となるまでの間は、アンテナ方式の現像剤残
量検出装置に従い、トナー残量表示器２３に表示するよ
うに信号を送信する。つまり、図５（ａ）における検出
値がＶａ’になるまでは、トナー残量を「８５％〜１０
０％」として表示するように、トナー残量表示器２３に
信号を送信する。その後、検出値がＶｂ’である時に
は、トナー残量を例えば、「６５％〜８５％」として表
示するように、トナー残量表示器２３に信号を送信す
る。検出値がＶｃ’である時には、トナー残量を「２５
％〜４５％」として表示するように、トナー残量表示器
２３に信号を送信する。Ｖｂ’は、Ｖａ’とＶｃ’の間
における任意の電圧を示し、Ｖｂ’の変動に従い、「８
５％〜１００％」表示から、「２５％〜４５％」表示ま
で１％刻みで逐次にトナー残量を表示する。

【００５５】トナー残量表示幅の下限値が２５％に達し
た後は、光方式のトナー残量検出回路２２がトナー残量
２５％を検出するまで、トナー残量「２５％〜４５％」
を表示し続ける。光方式のトナー残量検出回路２２がト
ナー残量２５％を検出すると、これ以降は、光方式のト
ナー残量検出回路２２に従い、トナー残量表示器２３に
表示するように信号を送信する。トナー残量２５％を検
出した時の表示は、所定のばらつき幅を加味された「２
２％〜２８％」が表示される。以後、トナー残量表示幅
の下限値が０％に達するまで、１％刻みで逐次にトナー
残量を表示する。

【００５６】このようにして、トナー残量１００％から
トナー残量無しまでをリニアに検出することができ、レ
ーザプリンタなどの交換パーツであるカートリッジに対
して、ユーザビリティを向上することが可能となる。

【００５７】尚、上記実施例では、本発明を、現像カー
トリッジを備えた電子写真画像形成装置に適用した場合
について説明したが、本発明の技術的思想を、少なくと
も電子写真感光体と現像装置とが一体的にカートリッジ
化され、電子写真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、及び該プロセスカートリッ
ジを備えた電子写真画像形成装置にももちろん適用可能
である。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の現像剤残量検出装置、現像装置、カートリッジ、及び
電子写真画像形成装置によれば、現像剤容器に光を入射
し、前記現像剤容器内を透過した光を受光することによ
って前記現像剤容器内の現像剤残量を検出する第１の検
出手段と、前記現像剤容器内、又は前記現像剤容器近傍
に電極を設けて、前記現像剤担持体と前記電極の間に存
在する現像剤の静電容量を検出することによって前記現
像剤容器内の現像剤残量を検出する第２の検出手段と、
を有し、現像剤残量に応じて前記第１の検出手段、又は
前記第２の検出手段を選択的に使用することにより、現
像剤残量が満量から空になるまで、現像剤残量を逐次に
かつ正確に検出することができ、ユーザビリティーの向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る現像剤残量検出装置の一実施例を
示す概略ブロック図である。

【図２】本発明に係る電子写真画像形成装置の一実施例
を示す概略構成図である。

【図３】光方式のトナー残量検出回路における光検出波
形とトナー残量特性との関係を示す説明図である。

【図４】第１実施例における現像剤残量検出装置のトナ
ー残量検出特性を示す図である。

【図５】第２実施例における現像剤残量検出装置のトナ
ー残量検出特性を示す図である。

【符号の説明】 １ レーザユニット（静電潜像形成手段） ３ 現像ローラ（現像剤担持体） １１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 現像カートリッジ １３ アンテナ電極 １７ 現像剤容器 １５ 装着手段 ２０ アンテナ方式トナー残量検出回路 ２２ 光方式トナー残量検出回路 ２２ａ ＬＥＤ ２２ｂ 光センサ ２３ トナー残量表示器

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   剤容器を有する現像装置を備えた電子写真画像形成装置
   の、前記現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現
   像剤残量検出装置において、 前記現像剤容器に光を入射し、前記現像剤容器内を透過
   した光を受光することによって前記現像剤容器内の現像
   剤残量を検出する第１の検出手段と、前記現像剤容器
   内、又は前記現像剤容器近傍に電極を設けて、前記現像
   剤担持体と前記電極の間に存在する現像剤の静電容量を
   検出することによって前記現像剤容器内の現像剤残量を
   検出する第２の検出手段と、を有し、現像剤残量に応じ
   て前記第１の検出手段、又は前記第２の検出手段を選択
   的に使用することを特徴とする現像剤残量検出装置。
2. 【請求項２】 現像剤残量が多くとも満量の半分以下で
   あるときには、前記第１の検出手段を使用することを特
   徴とする請求項１の現像剤残量検出装置。
3. 【請求項３】 現像剤残量が少なくとも満量の５分の１
   以上であるときには、前記第２の検出手段を使用するこ
   とを特徴とする請求項１の現像剤残量検出装置。
4. 【請求項４】 前記電子写真画像形成装置は複数の前記
   現像装置を有し、前記電極の数は、多くとも前記現像装
   置の数より少ないことを特徴とする請求項１の現像剤残
   量検出装置。
5. 【請求項５】 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検出する現像剤残量検出装
   置と、を有する現像装置において、 前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に光を入射
   し、前記現像剤容器内を透過した光を受光することによ
   って前記現像剤容器内の現像剤残量を検出する第１の検
   出手段と、前記現像剤容器内、又は前記現像剤容器近傍
   に電極を設けて、前記現像剤担持体と前記電極の間に存
   在する現像剤の静電容量を検出することによって前記現
   像剤容器内の現像剤残量を検出する第２の検出手段と、
   を有し、現像剤残量に応じて前記第１の検出手段、又は
   前記第２の検出手段を選択的に使用することを特徴とす
   る現像装置。
6. 【請求項６】 現像剤残量が多くとも満量の半分以下で
   あるときには、前記第１の検出手段を使用することを特
   徴とする請求項５の現像装置。
7. 【請求項７】 現像剤残量が少なくとも満量の５分の１
   以上であるときには、前記第２の検出手段を使用するこ
   とを特徴とする請求項５の現像装置。
8. 【請求項８】 電子写真画像形成装置本体に着脱可能な
   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
   器を有する現像装置と、（ｃ）前記現像剤容器内の現像
   剤残量を検出するための現像剤残量検出装置と、を有
   し、前記現像剤残量検出装置は、前記現像剤容器に光を
   入射し、前記現像剤容器内を透過した光を受光すること
   によって前記現像剤容器内の現像剤残量を検出する第１
   の検出手段と、前記現像剤容器内、又は前記現像剤容器
   近傍に電極を設けて、前記現像剤担持体と前記電極の間
   に存在する現像剤の静電容量を検出することによって前
   記現像剤容器内の現像剤残量を検出する第２の検出手段
   と、を有し、現像剤残量に応じて前記第１の検出手段、
   又は前記第２の検出手段を選択的に使用することを特徴
   とするカートリッジ。
9. 【請求項９】 電子写真画像形成装置本体に着脱可能な
   カートリッジにおいて、（ａ）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を有する現像装置と、（ｂ）前記
   現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量
   検出装置と、を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記
   現像剤容器に光を入射し、前記現像剤容器内を透過した
   光を受光することによって前記現像剤容器内の現像剤残
   量を検出する第１の検出手段と、前記現像剤容器内、又
   は前記現像剤容器近傍に電極を設けて、前記現像剤担持
   体と前記電極の間に存在する現像剤の静電容量を検出す
   ることによって前記現像剤容器内の現像剤残量を検出す
   る第２の検出手段と、を有し、現像剤残量に応じて前記
   第１の検出手段、又は前記第２の検出手段を選択的に使
   用することを特徴とするカートリッジ。
10. 【請求項１０】 現像剤残量が多くとも満量の半分以下
    であるときには、前記第１の検出手段を使用することを
    特徴とする請求項８又は９のカートリッジ。
11. 【請求項１１】 現像剤残量が少なくとも満量の５分の
    １以下であるときには、前記第２の検出手段を使用する
    ことを特徴とする請求項８又は９のカートリッジ。
12. 【請求項１２】 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を有する現像装置と、（ｄ）前
    記現像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残
    量検出装置と、を有し、前記現像剤残量検出装置は、前
    記現像剤容器に光を入射し、前記現像剤容器内を透過し
    た光を受光することによって前記現像剤容器内の現像剤
    残量を検出する第１の検出手段と、前記現像剤容器内、
    又は前記現像剤容器近傍に電極を設けて、前記現像剤担
    持体と前記電極の間に存在する現像剤の静電容量を検出
    することによって前記現像剤容器内の現像剤残量を検出
    する第２の検出手段と、を有し、現像剤残量に応じて前
    記第１の検出手段、又は前記第２の検出手段を選択的に
    使用することを特徴とする電子写真画像形成装置。
13. 【請求項１３】 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）電子写真感光体と、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を有する現像装置と、
    を有する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）前記現像剤容器内の現像剤残量を検
    出するための現像剤残量検出装置と、を有し、前記現像
    剤残量検出装置は、前記現像剤容器に光を入射し、前記
    現像剤容器内を透過した光を受光することによって前記
    現像剤容器内の現像剤残量を検出する第１の検出手段
    と、前記現像剤容器内、又は前記現像剤容器近傍に電極
    を設けて、前記現像剤担持体と前記電極の間に存在する
    現像剤の静電容量を検出することによって前記現像剤容
    器内の現像剤残量を検出する第２の検出手段と、を有
    し、現像剤残量に応じて前記第１の検出手段、又は前記
    第２の検出手段を選択的に使用することを特徴とする電
    子写真画像形成装置。
14. 【請求項１４】 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）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
    現像剤容器を有する現像装置を有するカートリッジを取
    り外し可能に装着するための装着手段と、（ｂ）前記現
    像剤容器内の現像剤残量を検出するための現像剤残量検
    出装置と、を有し、前記現像剤残量検出装置は、前記現
    像剤容器に光を入射し、前記現像剤容器内を透過した光
    を受光することによって前記現像剤容器内の現像剤残量
    を検出する第１の検出手段と、前記現像剤容器内、又は
    前記現像剤容器近傍に電極を設けて、前記現像剤担持体
    と前記電極の間に存在する現像剤の静電容量を検出する
    ことによって前記現像剤容器内の現像剤残量を検出する
    第２の検出手段と、を有し、現像剤残量に応じて前記第
    １の検出手段、又は前記第２の検出手段を選択的に使用
    することを特徴とする電子写真画像形成装置。
15. 【請求項１５】 現像剤残量が多くとも満量の半分以下
    であるときには、前記第１の検出手段を使用することを
    特徴とする請求項１２、１３、又は１４の電子写真画像
    形成装置。
16. 【請求項１６】 現像剤残量が少なくとも満量の５分の
    １以下であるときには、前記第２の検出手段を使用する
    ことを特徴とする請求項１２、１３、又は１４の電子写
    真画像形成装置。
17. 【請求項１７】 前記電子写真画像形成装置は複数の前
    記現像装置を有し、前記電極の数は、多くとも前記現像
    装置の数より少ないことを特徴とする請求項１２の電子
    写真画像形成装置。
18. 【請求項１８】 前記電子写真画像形成装置は複数の前
    記カートリッジを有し、前記電極の数は、多くとも前記
    カートリッジの数より少ないことを特徴とする請求項１
    ３、又は１４の電子写真画像形成装置。