JP2001142292A5 - 画像形成装置、この画像形成装置に着脱可能なカートリッジ及びカートリッジに搭載されるユニット - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 現像剤収納容器と、現像手段と、前記現像剤収納容器内の現像剤量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶手段と、を有するカートリッジが装置本体に着脱可能な画像形成装置において、
前記カートリッジの前記現像剤収納容器と前記現像手段との間に前記カートリッジの使用開始時に開封される現像剤封止部材が設けられており、
前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値に対応する情報を前記記憶手段に記憶させる制御手段と、
前記現像剤封止部材が開封された後に前記現像剤残量検知手段によって出力される値と、前記記憶手段に記憶された情報とに基づいて前記現像剤収納容器内の現像剤残量を演算する演算手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】 前記記憶手段に記憶された情報に基づいて認識される前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値からの前記現像剤残量検知手段の出力値の変化量に基づいて前記現像剤残量を演算することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】 前記出力値の変化量と前記現像剤残量とを対応させたテーブルを用いて現像剤残量を演算することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】 前記テーブルは、前記記憶手段に記憶されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】 更に、前記現像剤封止部材が開封されてから、前記現像剤収納容器内の現像剤量が所定量以下になるまでに前記現像剤残量検知手段によって検出された値に対応する情報を前記記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】 前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値と、前記現像剤封止部材が開封されてから、前記現像剤収納容器内の現像剤量が所定量以下になるまでに前記現像剤残量検知手段によって検出された値と、を用いた重み付け関数を用いて現像剤残量を演算することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】 前記現像剤封止部材は、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態でカートリッジの使用開始時に自動的に開封されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】 前記現像剤残量検知手段は、少なくとも２つの電極間の静電容量を測定することによって得られる信号を出力することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】 前記装置本体は更に、表示手段を有し、検知した現像剤量に関する情報を表示するための信号をこの表示手段に送信して表示することを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】 前記装置本体は更に、表示手段を有する機器と通信可能であり、検知した現像剤量に関する情報を表示するための信号をこの表示手段を有する機器に送信することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】 現像剤収納容器と、現像手段と、現像剤量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶手段と、を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジにおいて、
前記記憶手段への情報の読み書きを制御する伝達部と、
前記現像剤収納容器と前記現像手段との間に設けられ、前記カートリッジの使用開始時に開封される現像剤封止部材と、
を有し、
前記伝達部は、前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値に対応する情報を前記記憶手段に書き込み、
前記現像剤封止部材が開封された後に、前記記憶手段に記憶された前記情報を読み出して前記画像形成装置に出力することを特徴とするカートリッジ。
【請求項１２】 更に、前記記憶手段には、前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値からの前記現像剤残量検知手段の出力値の変化量と前記現像剤収納容器内の現像剤残量とを対応させたテーブルが記憶されることを特徴とする請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１３】 前記記憶手段には更に、前記現像剤封止部材が開封されてから、前記現像剤収納容器内の現像剤量が所定量以下になるまでに前記現像剤残量検知手段によって検出された値に対応する情報が記憶されることを特徴とする請求項１１に記載のカートリッジ。
【請求項１４】 前記現像剤残量検知手段は、少なくとも２つの電極間の静電容量を測定することによって得られる信号を出力することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかの項に記載のカートリッジ。
【請求項１５】 前記記憶手段は、不揮発性メモリ、非接触型不揮発性メモリ、又は電源を備えた揮発性メモリであることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれかの項に記載のカートリッジ。
【請求項１６】 前記カートリッジは更に、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と、電子写真感光体に現像剤を供給する現像手段と、電子写真感光体をクリーニングするクリーニング手段のうち少なくとも一つを有することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれかの項に記載のカートリッジ。
【請求項１７】 現像剤収納容器と、現像手段と、現像剤量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジに搭載されるユニットであって、
情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段への情報の読み書きを制御する伝達部と、
を有し、
前記伝達部は、前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値に対応する情報を前記記憶手段に書き込み、
前記現像剤封止部材が開封された後に、前記記憶手段に記憶された前記情報を読み出して前記画像形成装置に出力することを特徴とするユニット。
【請求項１８】 前記記憶手段は、不揮発性メモリ、非接触型不揮発性メモリ、又は電源を備えた揮発性メモリであることを特徴とする請求項１７に記載のユニット。

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、電子写真方式を用いた画像形成装置、この画像形成装置本体に装着可能なカートリッジ、即ち、プロセスカートリッジ、カートリッジ化された現像装置などに関し、特に、カートリッジに搭載された記憶手段を用いて現像剤の残量を検知する画像形成装置、この画像形成装置に着脱可能なカートリッジ及びカートリッジに搭載されるユニットに関する。

従って、本発明の主たる目的は、現像剤残量検知手段の出力と現像剤残量とを適正に関係付け、正確に現像装置内の現像剤の残量を検知することを可能とする画像形成装置、この画像形成装置に着脱可能なカートリッジ及びカートリッジに搭載されるユニットを提供することである。

本発明の他の目的は、正確に現像装置内の現像剤の残量を検知し、それを使用者に報知することにより、使用者に警告を発する前に白抜け画像が発生することがなく、又、白抜け画像の発生を警告する時点における現像剤の残量を極力少なく抑えることができるなど、適切なカートリッジ交換時期（購入時期）を使用者に報知することを可能とする画像形成装置、この画像形成装置に着脱可能なカートリッジ及びカートリッジに搭載されるユニットを提供することである。

【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置、この画像形成装置に着脱可能なカートリッジ及びカートリッジに搭載されるユニットにて達成される。要約すれば、本発明の第１の態様によると、現像剤収納容器と、現像手段と、前記現像剤収納容器内の現像剤量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶手段と、を有するカートリッジが装置本体に着脱可能な画像形成装置において、
前記カートリッジの前記現像剤収納容器と前記現像手段との間に前記カートリッジの使用開始時に開封される現像剤封止部材が設けられており、
前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値に対応する情報を前記記憶手段に記憶させる制御手段と、
前記現像剤封止部材が開封された後に前記現像剤残量検知手段によって出力される値と、前記記憶手段に記憶された情報とに基づいて前記現像剤収納容器内の現像剤残量を演算する演算手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の第２の態様によると、現像剤収納容器と、現像手段と、現像剤量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶手段と、を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジにおいて、前記記憶手段への情報の読み書きを制御する伝達部と、前記現像剤収納容器と前記現像手段との間に設けられ、前記カートリッジの使用開始時に開封される現像剤封止部材と、を有し、前記伝達部は、前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値に対応する情報を前記記憶手段に書き込み、前記現像剤封止部材が開封された後に、前記記憶手段に記憶された前記情報を読み出して前記画像形成装置に出力することを特徴とするカートリッジが提供される。

本発明の第３の態様によると、現像剤収納容器と、現像手段と、現像剤量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジに搭載されるユニットであって、情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段への情報の読み書きを制御する伝達部と、を有し、前記伝達部は、前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値に対応する情報を前記記憶手段に書き込み、前記現像剤封止部材が開封された後に、前記記憶手段に記憶された前記情報を読み出して前記画像形成装置に出力することを特徴とするユニットが提供される。

上記本発明の第１の態様において、一実施態様によると、前記記憶手段に記憶された情報に基づいて認識される前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値からの前記現像剤残量検知手段の出力値の変化量に基づいて前記現像剤残量を演算する。好ましくは、前記出力値の変化量と前記現像剤残量とを対応させたテーブルを用いて現像剤残量を演算する。その一実施態様によると、前記テーブルは、前記記憶手段に記憶されている。

上記本発明の第１の態様において、他の実施態様によると、更に、前記現像剤封止部材が開封されてから、前記現像剤収納容器内の現像剤量が所定量以下になるまでに前記現像剤残量検知手段によって検出された値に対応する情報を前記記憶手段に記憶させる。本発明の好ましい実施態様によると、前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値と、前記現像剤封止部材が開封されてから、前記現像剤収納容器内の現像剤量が所定量以下になるまでに前記現像剤残量検知手段によって検出された値と、を用いた重み付け関数を用いて現像剤残量を演算する。

上記本発明の第１の態様において、好ましい実施態様によると、前記現像剤封止部材は、前記カートリッジが前記画像形成装置本体に装着された状態でカートリッジの使用開始時に自動的に開封される。

上記本発明の第２の態様において、一実施態様によると、更に、記憶手段には、前記現像剤封止部材が設けられた状態で前記現像剤残量検知手段によって出力される値からの前記現像剤残量検知手段の出力値の変化量と前記現像剤収納容器内の現像剤残量とを対応させたテーブルが記憶される。又、他の実施態様によると、前記記憶手段には更に、前記現像剤封止部材が開封されてから、前記現像剤収納容器内の現像剤量が所定量以下になるまでに前記現像剤残量検知手段によって検出された値に対応する情報が記憶される。

上記各本発明の一実施態様によると、前記現像剤残量検知手段は、少なくとも２つの電極間の静電容量を測定することによって得られる信号を出力する。又、上記各本発明において、好ましくは、前記記憶手段は、不揮発性メモリ、非接触型不揮発性メモリ、又は電源を備えた揮発性メモリである。

【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置、この画像形成装置に着脱可能なカートリッジ及びカートリッジに搭載されるユニットを図面に則して更に詳しく説明する。

本実施例では、ＰＡＥ値は、画像形成装置本体１００内にプロセスカートリッジＢが装着された状態で、現像剤封止部材６が開封される前に現像剤残量検知手段３０を用いて検知される。つまり、現像剤残量検知手段３０としてのプレートアンテナ（入力板金３１及び出力板金３２）、及び現像ローラ５ａは現像室５Ａに設けられており、現像剤封止部材６が開封されるまでは現像ローラ５ａと出力板金３２の間、及び入力板金３１と出力板金３２の間には現像剤が存在せず、この現像剤残量検知手段の検知領域内に現像剤がない状態において、現像剤残量検知手段３０による検出電圧値は最大値、即ち、ＰＡＥ値を示す。本実施例のプロセスカートリッジＢでは、ＰＡＥ値はおよそ３．０Ｖである。

更に説明すると、カートリッジ個体差として、プレートアンテナの位置関係などのズレにより、例えば図５に示すように、理想値（−○−）と実測値ＰＡ（−□−）とでは、現像ローラ５ａと出力板金３２との間、及び入力板金３１と出力板金３２との間に現像剤が無い状態における検出電圧の最大値（ＰＡＥ値）が異なってしまう。

次に、図８のフローチャートを参照して、現像剤残量の検知動作の一実施例を説明する。尚、途中使用される現像剤残量補正テーブル２６は表２に示したものである。
Ｓ２０１：画像形成装置本体１００の電源をオンとする。
Ｓ２０２：本体側現像剤残量検知部２３が、メモリ２０内にＰＡＥ値が記憶されているかどうかを確認する。ここで、"Ｎｏ"と判断された場合は、Ｓ２０３に進み、プロセスカートリッジＢに異常があることを報知する情報を画像形成装置本体１００の表示手段４０に表示する。"Ｙｅｓ"と判断された場合には、Ｓ２０４に進む。
Ｓ２０４：本体側現像剤残量検知部２３が、検出電圧値Ｖ３を測定する。
Ｓ２０５：演算部２４が、ＰＡＥ値と検出電圧値Ｖ３の関係から、検出電圧値ＶのＰＡＥ値からの変化量を算出する。
Ｓ２０６：制御手段２５が、Ｓ２０５にて演算部２４が算出した値を、現像剤残量補正テーブル２６で照らし合わせる。
Ｓ２０７：制御手段２５が、現像剤残量がＹ％であることを示す信号を画像形成装置本体１００の表示手段４０に発信し、表示手段４０にその情報を表示する。
Ｓ２０８：制御手段２５が、検知された現像剤残量Ｙ（％）値情報をメモリ２０に書き込み更新する。
Ｓ２０９：制御手段２５が、現像剤残量Ｙ（％）が０％に達したかどうか確認し、"Ｎｏ"と判断した場合はＳ２０４に戻り、上述のシーケンスを繰り返す。又、"Ｙｅｓ"と判断した場合はＳ２１０に進む。
Ｓ２１０：シーケンスを終了する。

上述のフローチャートに従う制御を行って、ＰＡＥ値の異なる現像剤量検出装置を備えた２つのプロセスカートリッジＢ（ＰＡ−ａ、ＰＡ−ｂ）について現像剤の消費に伴う現像剤残量表示を評価したところ、図９に示すように、プロセスカートリッジＢの個体差を吸収した、現像剤量の逐次残量検知が可能であった。図９中縦軸は、現像剤量検出装置による検出電圧の測定値Ｖ３のＰＡＥ値からの変化量を示し、横軸は現像装置Ｃ内の現像剤の残量表示Ｙ（％）を示す。

以上、本発明によれば、現像剤残量検知手段３０の位置関係などによって、現像剤がない状態での現像剤残量検知手段３０にて検出される静電容量が各カートリッジ間で異なるような場合にも、現像剤封止部材６が開封されていない状態での現像剤残量検知手段の出力を記憶手段２０に記憶させ、現像剤残量検知手段の検知領域内に現像剤がない状態での現像剤残量検知手段の出力に基づいて、現像剤残量検知手段によって検出される静電容量（本実施例では検出電圧値）と現像剤残量との関係を補正し、正確に把握することができるので、正確に現像剤の残量を検出することができる。又、検出された現像剤残量に関する情報を表示することにより、使用者に正確なカートリッジの交換時期（購入時期）を報知することができる。

尚、上記本実施例では、現像剤残量補正テーブルを使用して、ＰＡＥ値及び検出電圧値から正確な現像剤残量を演算する構成としたが、ＰＡＥ値を用いた所定の重み付けの関数にて検出電圧値を補正し、現像剤残量を演算をする構成としても良い。

実施例１にて図５を参照して説明したように、現像剤封止部材６が開封される前の状態にて、現像剤残量検知手段３０によって検出される静電容量は最小値を示し、この時検出電圧Ｖ３は最大値、即ち、ＰＡＥ値を示す。本実施例の現像剤残量検知手段３０では、ＰＡＥ値はおよそ３．０Ｖである。又、現像ローラ５ａと出力板金３２の間、入力板金３１と出力板金３２の間に最大に充填されてときには、現像剤残量検知手段３０により検出される静電容量は最大値を示し、この時出力電圧Ｖ３は最小値、即ち、ＰＡＦ値を示す。

メモリ２０内には、様々な情報を格納することができるが、本実施例では、少なくとも、現像剤封止部材６が開封される前に画像形成装置にて測定された現像剤残量検知手段の出力電圧値情報、即ち、ＰＡＥ値情報、現像剤残量検知手段３０の出力電圧値の最小値情報、即ち、ＰＡＦ値情報、更には、詳しくは後述するＷ値情報、現像剤残量Ｙ（％）値情報が格納されるものとする。

次に、図１１〜図１３のフローチャートを参照して、現像剤残量の検知動作の一実施例を説明する。尚、途中使用される現像剤残量補正テーブル２８としては、表３に示したものを用いた。ＰＡＥ値は、実施例１にて説明した図８のフローチャートに従って、プロセスカートリッジＢのメモリ２０内に格納されるものとする。又、ＰＡＷ値を求めるための、実験的データ蓄積に基づいた経験値Ｗ（本実施例では０．８Ｖ）はプロセスカートリッジＢの製造時にメモリ２０内に記憶される。
Ｓ４０１：画像形成装置本体１００の電源スイッチがオンとされる。
Ｓ４０２：制御手段２５が、メモリ２０内のＰＡＥ値を確認する。
Ｓ４０３：演算部２４が、メモリ２０内に記憶されたＷ値とＰＡＥ値とからＰＡＷ値を計算する。
Ｓ４０４：本体側現像剤残量検知部２３が、検出電圧値Ｖ３を測定する。
Ｓ４０５：制御手段２５が、メモリ２０内のＰＡＦ値を確認。
Ｓ４０６：制御手段２５が、メモリ２０内に格納されているＰＡＦ値と検出電圧値Ｖ３とを比較し、検出電圧値Ｖ３がＰＡＦ値を越えるか否かを確認する。"Ｎｏ"と判断した場合には、Ｓ４０７に進み、メモリ２０内のＰＡＦ値を更新しＳ４０８へ進む。又、"Ｙｅｓ"と判断した場合には、Ｓ４０８に進む。
Ｓ４０８：演算部２４が、現像剤残量補正テーブル２８のＺ＝０．１８をＦ（ＰＡＦ、ＰＡＥ、Ｗ）に代入し計算値を得、制御手段２５が、Ｖ３がＦ（ＰＡＦ、ＰＡＥ、Ｗ）を越えるか否かを確認する。"Ｙｅｓ"と判断された場合にはＳ４１１に進む。"Ｎｏ"と判断された場合にはＳ４０９に進み、制御手段２５が現像剤残量が１００％であることを示す信号を画像形成装置本体１００の表示手段４０に発信し、表示手段４０にその情報を表示し、更に、Ｓ４１０に進み、メモリ２０内の現像剤残量Ｙ（％）値情報を更新する。その後、Ｓ４０４に戻る。
Ｓ４１１：演算部２４が、現像剤残量補正テーブル２８のＺ＝０．２５をＦ（ＰＡＦ、ＰＡＥ、Ｗ）に代入し計算値を得、制御手段２５が、Ｖ３がＦ（ＰＡＦ、ＰＡＥ、Ｗ）を越えるか否かを確認する。"Ｙｅｓ"と判断された場合にはＳ４１４に進む。"Ｎｏ"と判断された場合にはＳ４１２に進み、制御手段２５が現像剤残量が３０％であることを示す信号を画像形成装置本体１００の表示手段４０に発信し、表示手段４０にその情報を表示し、更に、Ｓ４１３に進み、メモリ２０内の現像剤残量Ｙ（％）値情報を更新する。その後、Ｓ４０４に戻る。
Ｓ４１４：演算部２４が、現像剤残量補正テーブル２８のＺ＝０．３５をＦ（ＰＡＦ、ＰＡＥ、Ｗ）に代入し計算値を得、制御手段２５が、Ｖ３がＦ（ＰＡＦ、ＰＡＥ、Ｗ）を越えるか否かを確認する。"Ｙｅｓ"と判断された場合にはＳ４１７に進む。"Ｎｏ"と判断された場合には、Ｓ４１５に進み、制御手段２５が、現像剤残量が２５％であることを示す信号を画像形成装置本体１００の表示手段４０に発信し、表示手段にその情報を表示し、更に、Ｓ４１６に進み、メモリ２０内の現像剤残量Ｙ（％）値情報を更新する。その後Ｓ４０４に戻る。
Ｓ４１７〜Ｓ４３０：同様に、Ｓ４１７、Ｓ４２０、Ｓ４２３、Ｓ４２６及びＳ４２９において、"Ｙｅｓ"と判断された場合には、現像剤残量補正テーブル２８に従って順次Ｚを増加してＦ（ＰＡＦ、ＰＡＥ、Ｗ）に代入し、図示のフローチャートをＺ＝０．９５になるまで繰り返す。又、それぞれのステップにおいて"Ｎｏ"と判断された場合には、現像剤残量補正テーブル２８において各Ｚ値に対応する現像剤残量（％）を表示し、又メモリ２０内の現像剤残量Ｙ（％）を更新し、Ｓ４０４に戻る。
Ｓ４３２：演算部２４が、現像剤残量補正テーブル２８のＺ＝０．９９をＦ（ＰＡＦ、ＰＡＥ、Ｗ）に代入し計算値を得、制御手段２５が、Ｖ３がＦ（ＰＡＦ、ＰＡＥ、Ｗ）を越えるか否かを確認する。"Ｎｏ"と判断された場合には、Ｓ４３３に進み、制御手段２５が、現像剤残量が１％であることを示す信号を画像形成装置本体１００の表示手段４０に発信し、表示手段にその情報を表示し、更に、Ｓ４３４に進み、メモリ２０内の現像剤残量Ｙ（％）値情報を更新する。その後Ｓ４０４に戻る。又、"Ｙｅｓ"と判断された場合にはＳ４３５に進む。
Ｓ４３５：制御手段２５が、現像剤残量が０％であることを示す信号を画像形成装置本体１００の表示手段４０に発信し、その情報を表示手段４０に表示する。
Ｓ４３６：制御手段２５が、メモリ２０内の現像剤残量Ｙ（％）を更新する。
Ｓ４３７：シーケンスを終了する。

現像剤残量の表記方法も、（ｇ）や（％）に限定するものではなく、例えば、他の表示方法として、更に進んだ形で、残り何枚の出力が可能であるかなど、様々な表示方法でも構わない。又、表示手段における表示に関しても、上記実施例のように現像剤残量をパーセント表示する方法に限定されるものではない。例えば、ガスゲージ、棒グラフ、値表示とすることも可能である。又、警告メッセージや音声による報知、或は記録媒体に記録し出力することも当然可能であり、現像剤の残量が使用者にわかる方式であればどのような表示方式であっても構わない。更に、現像剤残量の表示は、画像形成装置本体１００に設けられた表示手段４０にて行うことに限定されるものではなく、画像形成装置本体１００と通信可能に接続された、例えば、ホストコンピュータなどの機器の画面とされる表示手段にて行うこともできる。

【０１４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正確に現像装置内の現像剤の残量を検出することができ、又それを報知することが可能であるので、使用者に警告を発する前に白抜け画像が発生することがなく、又、白抜け画像の発生を警告する時点における現像剤の残量を極力少なく抑えることができるなど、適切なカートリッジ交換時期（購入時期）を使用者に報知できる。又、カートリッジを交換使用するような場合にも、個々のカートリッジの記憶手段に現像剤がない状態での現像剤残量検知手段の出力に対応する情報が記憶されているので、常に正確な現像剤残量を検知し、使用者に報知することができる。

Images