JP2002132030A - カートリッジ、画像形成装置、及び画像形成システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面アンテナ自体の製造ばらつき、現像剤収
納容器内での平面アンテナの位置ずれによるカートリッ
ジを製造する上で生じるばらつき、及び印加バイアスの
公差を含む装置本体要因のばらつきがあっても、随時現
像剤量を正確に検知する。 【解決手段】 プロセスカートリッジＢのトナーシール
部材Ｓを除去する前の平面アンテナ６の出力値をプロセ
スカートリッジＢの記憶手段２０に記憶させておき、装
置本体１４にプロセスカートリッジＢを装着後にトナー
量測定を実施し、この２つの値を用いて平面アンテナ６
によるトナー量検出値を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を用
いた画像形成装置、及びこの画像形成装置本体に装着可
能なプロセスカートリッジやカートリッジ化された現像
装置に関し、特にこのプロセスカートリッジ又は現像装
置に搭載された記憶手段と、これらプロセスカートリッ
ジ又は現像装置の内部に配設されている現像剤量検知手
段を用いて現像剤の残量を検知し、その結果を表示する
表示手段から構成される画像形成システムに関する。

【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、
ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタ等）、電子写真
ファクシミリ装置等が含まれる。

【０００３】又、電子写真画像形成装置本体に着脱可能
なカートリッジとは、電子写真感光体、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
ーニング手段のうち少なくとも一つを電子写真画像形成
装置本体に着脱可能に構成したものをいう。特に、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
一体的に構成し、電子写真画像形成装置本体に対して着
脱可能としたものをいう。

【０００４】

【従来の技術】従来、複写機やレーザビームプリンタ等
の電子写真方式の画像形成装置は、画像情報に対応した
光を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（トナー）を供給して顕像化
し、更に感光体から記録媒体へ画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が
収納された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は消費されていく。

【０００５】このような画像形成装置において、電子写
真感光体、現像剤等の消耗品の交換、メンテナンスの簡
便性を図る目的で、電子写真感光体と、電子写真感光体
に作用するプロセス手段としての現像手段、帯電手段、
クリーニング手段、更には現像剤収納容器や現像剤溜め
容器等をプロセスカートリッジとして一体化し、画像形
成装置本体に対して着脱可能とするプロセスカートリッ
ジ方式がある。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にユー
ザー自身で行なうことができるので、格段に操作性を向
上させることができる。そこでこのプロセスカートリッ
ジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられ
ている。

【０００６】又、例えば、複数色の現像手段を有するカ
ラー画像形成装置において、各現像手段の消耗具合が違
う場合等に、各色の現像手段と現像剤収納容器とをカー
トリッジ化した各色の現像カートリッジを画像形成装置
に対して着脱可能とし、個別に交換できるようにしたも
のもある。

【０００７】このようなカートリッジ方式の画像形成装
置では、使用者は、例えば現像剤が無くなった時点でカ
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。そのため、このような画像形成装置には、現
像剤が消費された場合にそれを検知し、使用者に報知す
る手段、即ち、現像剤量検出装置を備えることがある。

【０００８】現像剤量検出装置は、カートリッジ内に画
像形成に供することのできる現像剤がどれくらい残って
いるかを随時に知ることを可能とするために、現像剤残
量レベルを検知できる現像剤量検知手段をカートリッジ
又は画像形成装置本体に備える。

【０００９】特に、現像剤が無くなったことを使用者に
報知するだけでなく、現像剤の量を逐次に検知して報知
することによって、使用者の利便性を更に向上したもの
がある。このような画像形成装置では、現像剤が未使用
時の何％だけ残っているかを算出して使用者に逐次報告
したり、又、所定品位の画像形成を行なえない程現像剤
が減ったことを示す「現像剤無し」表示を行ない、画像
不良が起こる前に現像剤が残り少なくなったことを使用
者に警告したりするものがある。

【００１０】この現像剤量検知手段の一方式として、平
面アンテナ方式（フラットアンテナ方式）がある。平面
アンテナとは、所定の間隔で平行に形成された一対の導
電部を備えたパターンであって、これを現像剤収納容器
側面の現像剤と接する位置に配置し、このパターン表面
上にある現像剤の有無によって静電容量が変化すること
を利用するものである。現像剤収納容器内の現像剤が減
少するに従って、現像剤とこの平面アンテナとの接触面
積が減少するように平面アンテナを配置することで、現
像剤収納容器内の現像剤残量と平面アンテナの静電容量
との対応づけが可能となり、平面アンテナの静電容量を
測定することにより随時現像剤収納容器内の現像剤残量
を知ることができる。平面アンテナの静電容量は、一対
の導電部の一方に一定の交流バイアスを印加し、その際
に他方の導電部に流れる電流から知ることができる。

【００１１】このような現像剤量検知手段によって検知
した現像剤量を、使用者に報知するため、表示手段に表
示する。使用者はこれを見てもうすぐ現像剤がなくなる
から次のカートリッジを用意した方がよさそうだとか、
大量のプリントをするけど現像剤は十分有るなどと判断
することができ、プリント作業を効率よく実施でき、
又、カートリッジを有効に使うことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような現像剤残量レベルを検知できる現像剤量検知手段
が備えられていても、現像剤収納容器内に残っている現
像剤残量を正確に検出できないと、かえって使用者を混
乱させてしまうおそれがある。

【００１３】例えば、平面アンテナの電極幅や電極間の
公差や、平面アンテナの現像剤収納容器内における位置
公差が積み重なると、観測される静電容量値と現像剤残
量の関係が異なってくる。つまり、予め設定された静電
容量値と現像剤残量の関係だけで現像剤残量レベル検知
を行なった場合、表示と実際の現像剤残量とはかなりか
け離れてしまう場合がある。

【００１４】ある現像剤残量に対して、より多く現像剤
があると検知するずれがある場合、実際の現像剤残量よ
り多く見積もってしまうので、突然現像剤がなくなり、
白抜け画像が発生してしまうことがある。この場合に
は、必要な画像が得られないために使用者は再度同じ画
像を出力することになり、記録媒体や画像形成のための
電力、あるいは画像形成する時間が無駄になる。

【００１５】逆に、ある現像剤量に対して、より少なく
現像剤があると検知した場合、現像剤量表示が現像剤な
しを示したときに、使用者はプロセスカートリッジを新
品に交換するが、実際には現像剤収納容器内にはまだ現
像剤が残っているため、現像剤を無駄に捨てることにな
り、資源の無駄遣いをしてしまうことになる。

【００１６】又、現像剤量測定誤差の画像形成装置本体
側要因として、バイアス発生手段を構成する部品の公差
内ばらつきの積み重ねによる、平面アンテナへ印加する
ＡＣバイアスの設計中心値からのずれなどがある。

【００１７】従って、本発明の目的は、現像剤量検知手
段自体の製造ばらつき、現像剤収納容器内での現像剤量
検知手段の位置ずれによるカートリッジを製造する上で
生じるばらつき、及び印加バイアスの公差を含む装置本
体要因のばらつきがあっても、現像剤量を随時正確に知
ることができるカートリッジ、このカートリッジが着脱
自在な画像形成装置、及びその現像剤量を表示する表示
手段を含む画像形成システムを提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
カートリッジ、画像形成装置、及び画像形成システムに
て達成される。

【００１９】第１の本発明によると、少なくとも現像剤
収納容器と現像手段が一体にユニット化された、画像形
成装置に着脱可能なカートリッジであって、前記現像剤
収納容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、
前記現像剤量に関する情報と、カートリッジが新品か否
かの情報を記憶可能であり、前記画像形成装置に装着時
に、前記画像形成装置に前記両情報を伝達できる記憶手
段と、を備えたカートリッジにおいて、現像剤を前記現
像剤収納容器内に封止し、カートリッジの使用開始時に
開封する現像剤封止部材を有し、前記記憶手段は、前記
現像剤封止部材の開封前における前記現像剤収納容器内
の現像剤量の前記現像剤量検知手段による検出値、又は
その対応値を記憶していることを特徴とするカートリッ
ジが提供される。

【００２０】第２の本発明によると、現像剤収納容器内
の現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、前記現像剤
収納容器内に現像剤を封止する現像剤封止部材の開封前
の初期現像剤量に関する情報と、カートリッジが新品か
否かの情報を記憶した記憶手段と、を備えたカートリッ
ジが着脱可能な画像形成装置において、（ａ）装着され
たカートリッジが新品か否かを認識する手段と、（ｂ）
新品カートリッジの画像形成装置へ装着後の前記現像剤
量検知手段による現像剤量の検出値を記憶する本体側記
憶手段と、（ｃ）カートリッジ装着時における前記現像
剤量検知手段による現像剤量の検出値と、カートリッジ
が記憶している前記現像剤封止部材の開封前の現像剤に
関する情報と、前記本体側記憶手段が記憶している検出
値とから現像剤量を決定する手段と、（ｄ）前記現像剤
量決定手段が決定した現像剤量またはその対応値を画像
形成装置内外の表示手段に伝達する手段と、を有するこ
とを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００２１】第３の本発明によると、画像形成装置本体
に着脱可能なカートリッジを用いて記録媒体に画像を形
成し、そのカートリッジ内の現像剤量を表示することが
できる画像形成システムにおいて、（ａ）少なくとも現
像剤収納容器と現像手段が一体にユニット化された、画
像形成装置に着脱可能なカートリッジであって、前記現
像剤収納容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知手段
と、前記現像剤量に関する情報を記憶可能であり、前記
画像形成装置に装着時に、前記画像形成装置にその情報
を伝達でき、かつ、カートリッジが新品か否かを記憶可
能であって画像形成装置に装着時に画像形成装置にその
情報を伝達できる記憶手段と、現像剤を前記現像剤収納
容器内に封止し、カートリッジの使用開始時に開封する
現像剤封止部材と、を有し、前記記憶手段は、前記現像
剤封止部材の開封前における前記現像剤収納容器内の現
像剤量の前記現像剤量検知手段による検出値、又はその
対応値を記憶しているカートリッジと、（ｂ）前記カー
トリッジ装着時における前記現像剤量検知手段による現
像剤量の検出値と、前記記憶手段が記憶している初期現
像剤量に関する情報と、新品カートリッジの画像形成装
置への装着後の前記現像剤量検知手段による現像剤量の
検出値とから現像剤量を決定する手段を有する画像形成
装置と、（ｃ）画像形成装置が決定した現像剤量又はそ
の対応値が、画像形成装置から伝達されて表示できる表
示手段と、から構成されることを特徴とする画像形成シ
ステムが提供される。

【００２２】上記各発明にて、一実施態様によると、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、電源を備えた揮発性メモリである。

【００２３】他の実施態様によると、更に、表示手段を
有し、検知した現像剤残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。

【００２４】又、他の実施態様によると、更に、表示手
段を有する機器と通信可能であり、検知した現像剤残量
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。

【００２５】更に、他の実施態様によると、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。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るカートリッ
ジ、画像形成装置、及び画像形成システムを図面に則し
て更に詳しく説明する。

【００２７】実施例１ 先ず、図１〜図３を参照して、本発明に従って構成され
るプロセスカートリッジを装着可能な電子写真画像形成
装置の一実施例について説明する。

【００２８】本実施例にて電子写真画像形成装置は、電
子写真方式のレーザービームプリンタＡとされ、ホスト
コンピュータからの情報を受け取り、電子写真画像形成
プロセスによって記録媒体、例えば、記録紙、ＯＨＰシ
ート、布等に画像を形成するものである。

【００２９】レーザービームプリンタＡは、ドラム形状
の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を有する。感
光体ドラム１は帯電手段である帯電ローラ７によって帯
電され、次いで、レーザースキャナー１１から画像情報
に応じたレーザー光１０を照射することによって、感光
体ドラム１に画像情報に応じた潜像が形成される。この
潜像は、現像装置Ｃによって現像し、可視像、即ち、ト
ナー像とする。

【００３０】現像装置Ｃは、現像剤担持体である現像ロ
ーラ２及び現像剤層厚規制部材である現像ブレード５等
の現像手段を備えた現像室１９と、現像室１９に隣接し
て形成された現像剤収納部としての現像剤収納容器４を
有しており、現像剤収納容器４内の現像剤Ｔが現像室１
９の現像ローラ２へと供給される。現像剤収納容器４内
には、図２中の矢印方向に回転する攪拌手段３が設けら
れており、この攪拌手段３が回転することで、現像剤Ｔ
がほぐされつつ現像ローラ２へ供給される。

【００３１】本実施例では、現像剤として、絶縁性磁性
１成分トナーを用いた。又、現像ローラ２は、固定磁石
を内蔵しており、現像ローラ２を回転することによって
現像剤Ｔは搬送され、現像ブレード５にて摩擦帯電電荷
が付与されると共に所定厚の層とされ、感光体ドラム１
の現像領域へと供給される。この現像領域へと供給され
た現像剤Ｔは、感光体ドラム１上の潜像へと転移され、
トナー像を形成する。現像ローラ２は、現像バイアス印
加手段に接続されており、通常、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。

【００３２】一方、トナー像の形成と同期して不図示の
給紙カセットにセットした記録媒体をピックアップロー
ラ、搬送手段を介して転写位置へと搬送する。転写位置
には、転写手段としての転写ローラ１２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１上の
トナー像を記録媒体に転写する。

【００３３】トナー像の転写を受けた記録媒体は、搬送
手段で定着手段１３へと搬送する。定着手段１３は、ヒ
ータ１３ａを内蔵した定着ローラ１３ｂ及び駆動ローラ
１３ｃを備え、通過する記録媒体に熱及び圧力を印加し
て転写されたトナー像を記録媒体上に定着する。

【００３４】記録媒体は、搬送手段により排出トレイ１
５へと排出される。この排出トレイ１５は、レーザービ
ームプリンタの装置本体１４の上面に設けられている。

【００３５】転写ローラ１２によってトナー像を記録媒
体に転写した後の感光体ドラム１は、クリーニング手段
によって感光体ドラム１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
段は、感光体ドラム１に当接して設けられた弾性クリー
ニングブレード８によって感光体ドラム１上の残留現像
剤を掻き落として現像剤溜め容器９へと集める。

【００３６】一方、本実施例では、図２に示すように、
プロセスカートリッジＢは、現像剤収納容器４及び攪拌
手段３を有する現像剤枠体１６と、現像ローラ２及び現
像ブレード５等の現像手段を保持する現像枠体１７とを
溶着して一体として現像ユニット（現像装置）Ｃを形成
し、更にこの現像ユニットＣに、感光体ドラム１、クリ
ーニングブレード８及び現像剤溜め容器９等のクリーニ
ング手段及び帯電ローラ７を取り付けたクリーニング枠
体１８を一体に結合することによってカートリッジ化さ
れている。

【００３７】このプロセスカートリッジＢは、ユーザー
によって画像形成装置本体１４に設けたカートリッジ装
着手段３０に対して取り外し可能に装着される。

【００３８】又、図３に示すように、未使用のプロセス
カートリッジには、現像剤枠体１６と現像枠体１７との
間には現像剤封止部材であるトナーシール部材Ｓが設け
られ、現像剤収納容器４の現像剤Ｔが現像室１９へ供給
されたないように構成されている。そして、使用時に
は、トナーシール部材Ｓを除去し、現像剤収納容器４内
の現像剤Ｔが現像ローラ２へ供給可能にしてから画像形
成装置本体１４に装着して画像形成工程へと移行する。

【００３９】又、本実施例では、現像剤収納容器４内の
片側側面に、図４に示すような現像剤量検知手段である
平面アンテナ（フラットアンテナ）６が配置されてい
る。

【００４０】平面アンテナ６は、一般に用いられている
プリント基板２４上にエッチングや印刷等で２つの電
極、即ち、導体パターン２１、２２を形成したものであ
る。又、この回路図形を保護するためにその表面に絶縁
性の保護膜（図示せず）が形成してある。本実施例で
は、この平面アンテナ６の二つの導電パターン２１、２
２の各幅（Ｗ）をそれぞれ３００μｍ、導電パターン２
１、２２間の間隔（Ｇ）を３００μｍに設定した。

【００４１】本実施例の平面アンテナ６において、各導
電パターンの電極２１、２２間に交流バイアスとして２
００Ｖｐｐ、２０００Ｈｚを印加すると、平面アンテナ
６に現像剤が触れていないときには２０ｐＦ、平面アン
テナ６の全面に現像剤が触れているときには４０ｐＦ
と、異なる静電容量値が観測された。

【００４２】画像形成工程を繰り返すことで現像剤収納
容器４内の現像剤Ｔが減少するのに伴い、現像剤Ｔと平
面アンテナ６との接触面積が減少し、それに応じて、平
面アンテナ６の電極２１、２２間における静電容量も減
少する。よって、この静電容量を観測することで、随時
現像剤収納容器４内の現像剤量を知ることができる。

【００４３】ところが実際には、現像剤収納容器４内の
現像剤Ｔが徐々に減っても、平面アンテナ２０上にわず
かながら付着して残る現像剤のために、測定結果にばら
つきが生じることがある。

【００４４】そこで、その表面に付着した現像剤を除去
するため、攪拌手段３の端部にアンテナ清掃部材３ａ
（図２参照）を設けて、攪拌手段３の回転に伴い平面ア
ンテナ６の表面を清掃している。

【００４５】図４に示すように、平面アンテナ６のほぼ
中央に穴２３を設け、攪拌手段３の支持軸をこの穴２３
に貫通させて現像剤収納容器４等に回転自在に支持する
ことにより、アンテナ清掃部材３ａにより平面アンテナ
６のほぼ全域を清掃することができる。

【００４６】上記構成により、平面アンテナ６上にわず
かながら付着して残る現像剤によって、測定結果のばら
つきはほぼ解消できるが、平面アンテナ６の出力がアン
テナ清掃部材３ａの回転周期で変動してしまう。

【００４７】そこで、本実施例では、アンテナ清掃部材
３ａの回転周期に応じて、アンテナ出力の平均値をとっ
たり、最小値を選んだりする等の統計的処理を複数回行
ない、現像剤残量レベルを確定する。

【００４８】図５に本実施例のプロセスカートリッジ内
のトナー量を検知するための現像剤量検出装置のブロッ
ク図を示す。

【００４９】現像剤量検知手段（平面アンテナ）６にバ
イアス印加手段３４から所定のＡＣバイアスを印加する
と、上述のように、平面アンテナ６を覆うトナー量に応
じた静電容量に対応した電流が発生し、これを現像剤量
検出部３１で電圧値に変換する。この値を演算制御部３
２を介して一時的に本体側記憶手段３５に記憶し、それ
が所定のデータ数になったところで、前に述べたよう
に、演算制御部３２で統計処理を行なう。

【００５０】図６に、トナー量と、平面アンテナ６の出
力を統計処理した後のトナー量確定値との関係を示す。
このグラフは、各設定が設計中心にあるときの関係を示
しており、プロセスカートリッジＢには、トナーは最初
に５５０ｇ充填してあり、そのときの平面アンテナ６の
出力は０．５Ｖである。そして、トナー量と出力値は比
例関係にあり、トナーが５０ｇのときの出力は３．０Ｖ
である。トナーが５０ｇ以下に減ると、トナーは平面ア
ンテナ６に接することはなくなるので、出力は３．０Ｖ
のまま変わらない。尚、トナーが５０ｇ以下になると、
現像ローラ２へのトナー供給が不十分になり、画像が形
成されない場合がある。

【００５１】このトナー量と平面アンテナ６の出力値と
の関係は、表又は式の形態にて本体側記憶手段３５に記
憶されていて、平面アンテナ６の出力値を得ると、演算
制御部３２がこの関係表（又は式）でトナー量に変換
し、表示手段３３や外部のシステム、ネットワーク、装
置５１等に伝達する。

【００５２】トナー量は、本実施例では、現像剤収納容
器のトナーの重さをグラム単位で表しているが、表示手
段３３や外部装置５１への伝達や表示は初期トナー量に
対する残トナー量を１００分率で示してもよいし、他の
表記に変換してもよい。

【００５３】ところが、現像剤量検知手段に関わる各部
品公差等が積み重なると、トナー量測定に無視できない
誤差が生じてしまう。例えば、その原因として、平面ア
ンテナ６の電極幅Ｗや電極間隔Ｇの設計中心値からのず
れ、表面保護膜の厚さのばらつき、現像剤収納容器側面
への取り付け位置のばらつき等がある。又、画像形成装
置本体の要因として、バイアス発生手段３４を構成する
部品の公差内ばらつきの積み重ねによる、平面アンテナ
へ印加するＡＣバイアスの設計中心値からのずれ等があ
る。

【００５４】その結果として、どれくらいトナー量測定
がずれるかの一例を示したのが図７と図８ののグラフで
ある。図７はプロセスカートリッジ要因だけの出力ばら
つきを示し、図８は画像形成装置本体要因だけの出力ば
らつきを示している。

【００５５】図７の実線が図６に示した設計中心値の場
合のトナー量と平面アンテナ６の出力値の関係である。
これに対して、図７の破線（１）は上記の公差が積み重
なってトナー量を多く検知してしまう場合である。例え
ば、設計中心値の場合には平面アンテナ６の出力値２．
５Ｖはトナー量１５０ｇに相当し、その関係を本体側記
憶手段３５が記憶してあるため、トナー量は１５０ｇと
表示して伝達するが、破線（１）の関係にある本体とプ
ロセスカートリッジの場合は、実際は２００ｇのトナー
量がある。逆に破線（２）の関係にある本体とプロセス
カートリッジの場合は、実際は１００ｇのトナー量しか
ない。

【００５６】図８も図７と同様のグラフである。本体要
因のばらつきはプロセスカートリッジ要因の場合と異な
り、傾きが違っている。トナーがない状態ではばらつき
はなく同一の値になるが、トナーが５５０ｇのときには
中心０．５Ｖに対して±０．５Ｖも違う。

【００５７】プロセスカートリッジと本体が両方ともト
ナーが多いと判断する方にばらつくと、図７と図８が重
畳されるので、更に誤差は大きくなる。

【００５８】このようにトナー量測定に誤差があると、
大量のプリントがしたいときに破線（１）や（３）のケ
ースだと、トナーが残り少ないと判断して新しいプロセ
スカートリッジに交換してしまい、トナーが無駄に捨て
られたり、或いは破線（２）や（４）のケースだと、プ
リント途中でトナーが不足して部分的にしか画像がプリ
ントされないなど、無駄が生じてしまう。

【００５９】そこで、本発明は、トナーシール部材Ｓを
除去する前の平面アンテナ６の出力値を、予めプロセス
カートリッジＢの記憶手段２０に記憶させておき、装置
本体１４にプロセスカートリッジＢを装着後にトナー量
測定を実施し、その２つの値を用いてプロセスカートリ
ッジＢのトナー量検出値を補正することで、より精度の
高いトナー量を求めることを可能にした。

【００６０】以下に、その詳細を述べる。まず、トナー
シール部材Ｓを除去する前の平面アンテナ６の出力値を
プロセスカートリッジＢの記憶手段２０に記憶させる
が、これはプロセスカートリッジ製造者が行なう。

【００６１】プロセスカートリッジの製造工程におい
て、図３に示すように、プロセスカートリッジの組み立
て後、即ち、現像剤収納容器４内に所定量のトナーＴが
充填された後、現像剤収納容器４内のトナーＴが傾かな
いようにプロセスカートリッジＢを画像形成装置本体内
の姿勢と同様に支持する。次に、画像形成装置本体での
トナー量測定と同様にトナー量を測定できる治具を用意
しておき、しかもこの治具の平面アンテナ６に印加する
バイアスを設計中心値に調整してから、平面アンテナ６
の出力を測定する。この測定値を電圧値変換後に、プロ
セスカートリッジＢの記憶手段２０に記憶する。その後
で、このプロセスカートリッジを出荷する。尚、以降、
このプロセスカートリッジＢの記憶手段２０に記憶され
た平面アンテナ測定値をＦＡＦ−１値と呼ぶ。

【００６２】ところで、トナーシール部材Ｓが未開封状
態での平面アンテナ６の出力と、トナーシール部材Ｓを
除去した直後の平面アンテナの出力とは、少し異なる。
これは、現像剤収納容器４内のトナーが現像ローラ２等
のある現像手段に供給されるために、現像剤収納容器４
内のトナー高さが下がるためである。本実施例ではその
分が電圧値変換後の値で０．１Ｖだったので、プロセス
カートリッジＢの記憶手段２０に記憶させたＦＡＦ−１
値は、治具での測定結果から０．１Ｖを補正した値とし
てある。尚、トナー量が同じでトナーシール未開封と除
去後の状態での現像剤量検知結果が同じになる現像剤量
検知手段を用いる場合は、治具での測定結果をそのまま
ＦＡＦ−１値として記憶させればよい。

【００６３】又、本実施例において、すべての部品等が
設計値中心値で組立てできれば、０．１Ｖ補正後の値
で、ＦＡＦ−１値は０．５Ｖである。しかし、前述のよ
うな諸ばらつきで０．３Ｖだったり、０．７５Ｖという
こともありうる。そのときは、それをＦＡＦ−１値とし
て記憶する。例えば、図７の破線（１）は、ＦＡＦ−１
値は０．７５Ｖであり、同図の破線（２）のＦＡＦ−１
値は０．２５Ｖである。

【００６４】ここで、プロセスカートリッジＢに備えら
れている記憶手段２０について説明する。

【００６５】図１〜図３に示すように、本実施例のプロ
セスカートリッジＢは、現像剤収納容器４に記憶手段２
０を搭載していて、この記憶手段２０には、画像形成装
置本体１４と信号を交信するための伝達部も含まれてい
る。又、本体の演算制御部３２はこの記憶手段２０への
伝達手段としての機能も含むものとする。

【００６６】本発明に使用される記憶手段としては、Ｆ
ＡＦ−１値、又はその対応値を記憶でき、画像形成装置
本体１４にそれを伝達できるものであれば、特に方式や
形態に制限はない。不揮発メモリとバックアップ電池を
組み合わせたもの等、通常の半導体による電子的なメモ
リでもよい。特に、メモリのデータの読み出し／書き込
みのデータ通信を電磁波によって行なう非接触メモリで
ある場合、カートリッジの装着状態による接触不良の可
能性はなくなり、信頼性の高い制御を行なうことができ
る。本実施例では、記憶手段２０として、非接触型のメ
モリを用いた。このメモリ２０の容量については、必要
な情報を記憶するのに十分な容量を有するものとする。
又、このメモリ２０には、一度データを記憶させたら、
書き換え不可能な記憶領域がある。そして、ＦＡＦ−１
値は、一度データを記憶したら書き換え不能な記憶領域
に記憶させる。

【００６７】以下、本発明のトナー量検知の高精度化の
手順を図１０と図１１のフローチャートに示す。

【００６８】図１０によりトナー量確定に関するフロー
について説明する。

【００６９】この手順は、本体の電源を入れたり、本体
内での記録紙の紙つまりを処理した後等の本体作動から
開始し（Ｓ１０１）、まず、プロセスカートリッジＢが
新品か否かをチェックする、いわゆる新品判断を行なう
（Ｓ１０２）。

【００７０】本実施例では、プロセスカートリッジＢが
新品か否かはメモリ２０の信号で判別できるようにして
ある。メモリ２０内に新品情報を記憶する書き換え可能
な領域を用意しておき、そこに工場出荷時にビットを立
てておく。そして、本体内でこのメモリ２０と情報交信
を行なう度にこのビットをチェックし、ビットが立って
いたら後述するように倒す。このような設定とすること
によって、メモリ２０と情報交信することによりプロセ
スカートリッジが新品か否かを判断することができる。

【００７１】次いで、プロセスカートリッジが新品と判
断された場合には、攪拌手段３の駆動と同期して平面ア
ンテナ６にバイアスを印加してトナー量を測定し（Ｓ１
０８）、その結果を本体の記憶手段３５に一時的に記憶
する（Ｓ１０９）。本実施例の構成では、所定の間隔で
所定回数トナー量を測定し（Ｓ１１０）、それらを統計
処理してはじめて値が確定する（Ｓ１１１）。この最初
の確定値は本体側記憶手段３５にＦＡＦ−２値として記
憶する。この後、プロセスカートリッジＢのメモリ２０
の新品情報のビットを倒し、つまり新品情報を消去し、
このプロセスカートリッジＢが既に新品でないことを記
憶させる（Ｓ１１３）。

【００７２】本体作動開始後のプロセスカートリッジＢ
の新品判断（Ｓ１０２）で、新品でないと判断された場
合は、ステップＳ１０８〜Ｓ１１１と同じフローでトナ
ー量を確定し（Ｓ１０３〜Ｓ１０６）、本体側記憶手段
３５にトナー量確定値として記憶する（Ｓ１０７）。こ
のフローは停止するまで繰り返し行なわれていて確定値
は逐次更新する（Ｓ１１４、Ｓ１１５）。

【００７３】次に、図１１において、トナー量決定のフ
ローについて説明する。

【００７４】トナー量を表示したい旨の指示が来ると
（Ｓ１２１）、プロセスカートリッジＢの記憶手段２０
のＦＡＦ−１値を読み込み（Ｓ１２２）、それを本体側
記憶手段３５に記憶する（Ｓ１２３）。そして、そのと
きのトナー量測定の確定値と読み込んだＦＡＦ−１値と
ＦＡＦ−２値とから演算制御部３２にてトナー量を決定
し（Ｓ１２４）、この決定値を表示手段３３に伝達、表
示する（Ｓ１２５）。

【００７５】このトナー量確定値とＦＡＦ−１値とＦＡ
Ｆ−２値からトナー量を決定する方法を説明する。

【００７６】まず、プロセスカートリッジ要因によるば
らつきをなくすために、「Ｙ１＝トナー量確定値−ＦＡ
Ｆ−１値＋０．５」を求め、このＹ１とトナー量とを対
応させた。この関係を図９のグラフに示す。このグラフ
の実線は、縦軸がトナー量確定値ではなくてＹ１値とい
うだけで、数値は図６と同じである。つまり、縦軸をＹ
１値とすることで、図７の破線（１）や（２）の誤差は
吸収でき、図７の実線、破線の３本の線は、図９に示し
た１本の実線に集約できる。このように、ＦＡＦ−１値
があれば、プロセスカートリッジ要因の誤差は吸収でき
る。

【００７７】次に、本体要因によるばらつきを除く。図
８のグラフにおいて、横軸のトナー量をｘ、縦軸のトナ
ー量確定値をｙとすると、グラフの実線や破線は次のよ
うな式で表すことができる。

【００７８】 ｙ＝−ｚ（ｘ−５０）／５００＋３．０ … 式１ ここで、ｚは本体要因のばらつきパラメータである。図
８のグラフで、実線の関係はｚ＝２．５、破線（３）の
関係はｚ＝２、破線（４）の関係はｚ＝３の場合であ
る。この式１から、ｘを求めると下記の式２となる。

【００７９】 ｘ＝−５００（ｙ−３）／ｚ＋５０ … 式２ この傾きｚはＦＡＦ−２値と対応しているので、変換可
能である。即ち、 ｚ＝３−（ＦＡＦ−２） … 式３ である。つまり、ＦＡＦ−２値が分かればそれに応じた
トナー量とトナー量確定値の関係を一意に定めることが
でき、本体ばらつきによる誤差を無くすことができる。

【００８０】プロセスカートリッジばらつきと本体ばら
つきが両方ある場合は、式２のｙに前述のｙ１を代入す
ればよい。こうすることで、トナー量検知結果であるト
ナー量確定値（ｖ）からトナー量（ｇ）を求めることが
できる。

【００８１】以上、本実施例によれば、トナー量確定値
と、予めプロセスカートリッジに記憶させた未使用時の
トナー量の測定値であるＦＡＦ−１値と、プロセスカー
トリッジを本体にはじめて装着した直後のトナー量の測
定値であるＦＡＦ−２値とから、トナー量を決定するこ
とで、プロセスカートリッジ要因によるばらつき及び本
体要因によるばらつきを低減し誤差の少ないトナー量を
求めることが可能になった。

【００８２】尚、当然ながら、カートリッジ構成、特に
現像装置の構成や現像剤量検知手段の配置によって現像
剤量と検出電圧値との関係は異なるので、その場合は、
両者の関係を最も良く表す関係式や表を用意して対応さ
せればよい。

【００８３】又、残量検知補正式を本実施例では本体に
記憶させているが、プロセスカートリッジの記憶手段に
格納させてもよい。本実施例のように記憶手段として半
導体メモリを用いれば、それは可能である。

【００８４】トナー残量の表示方法も（ｇ）や（％）に
限定するものではなく、他の表示方法として、更に進ん
だ形で残り何枚出力できるとか、他の様々な表示方法で
もかまわない。又、ディスプレイ表示に関しても、ガス
ゲージ、棒グラフ及び値表示、満タンに対して比率つま
り残り何％と表示してもよいし、トナー量が使用者にわ
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。

【００８５】更に、トナー量の表示は、画像形成装置本
体に設けられた表示手段３３にて行なうことに限定され
るものではなく、画像形成装置本体と通信可能に接続さ
れたホストコンピュータ等の機器の画面等の表示手段５
１によって行なうことができる。

【００８６】又、本実施例では、現像剤量検知手段とし
て平面アンテナ方式を用いたが、本発明は、この方式の
トナー残量レベル検知手段に限定するものではなく、ト
ナー量を検知できれば、その方式は問わない。

【００８７】実施例２ 図１２には、本発明の他の態様であるカートリッジ化さ
れた現像装置Ｄの一実施例を示す。

【００８８】本実施例の現像装置Ｄは、現像ローラ２及
び現像ブレード５等の現像手段を保持する現像室１９
と、現像手段に現像剤を供給する現像剤を収容する現像
剤収納容器４とをプラスチック製の現像剤枠体１６及び
現像枠体１７により一体的に構成することによりカート
リッジ化される。即ち、本実施例の現像装置Ｄは実施例
１で説明したプロセスカートリッジＢの現像装置構成部
をユニット化したものであり、プロセスカートリッジＢ
から、感光体ドラム１、帯電手段７、クリーニング手段
８を除いて一体化したカートリッジと考えることができ
る。従って、実施例１にて説明した全ての現像装置構成
部、現像剤量検出手段構成、及び記憶手段構成が本実施
例の現像装置にも適用される。従って、これら構成及び
作用についての説明は実施例１において行なった上記説
明を援用する。

【００８９】本実施例においても、実施例１と同様の作
用効果を達成し得る。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカートリ
ッジは、少なくとも現像剤収納容器と現像手段が一体に
ユニット化された、画像形成装置に着脱可能なカートリ
ッジであって、前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知
する現像剤量検知手段と、前記現像剤量に関する情報
と、カートリッジが新品か否かの情報を記憶可能であ
り、前記画像形成装置に装着時に、前記画像形成装置に
前記両情報を伝達できる記憶手段と、を備えたカートリ
ッジにおいて、現像剤を前記現像剤収納容器内に封止
し、カートリッジの使用開始時に開封する現像剤封止部
材を有し、前記記憶手段は、前記現像剤封止部材の開封
前における前記現像剤収納容器内の現像剤量の前記現像
剤量検知手段による検出値、又はその対応値を記憶して
いることにより、現像剤量検知手段自体の製造ばらつ
き、現像剤収納容器内での現像剤量検知手段の位置ずれ
によるカートリッジを製造する上で生じるばらつき、及
び印加バイアスの公差を含む装置本体要因のばらつきが
あっても、現像剤量を随時正確に知ることができる。

【００９１】又、本発明の画像形成装置は、現像剤収納
容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、前記
現像剤収納容器内に現像剤を封止する現像剤封止部材の
開封前の初期現像剤量に関する情報と、カートリッジが
新品か否かの情報を記憶した記憶手段と、を備えたカー
トリッジが着脱可能な画像形成装置において、（ａ）装
着されたカートリッジが新品か否かを認識する手段と、
（ｂ）新品カートリッジの画像形成装置へ装着後の前記
現像剤量検知手段による現像剤量の検出値を記憶する本
体側記憶手段と、（ｃ）カートリッジ装着時における前
記現像剤量検知手段による現像剤量の検出値と、カート
リッジが記憶している前記現像剤封止部材の開封前の現
像剤に関する情報と、前記本体側記憶手段が記憶してい
る検出値とから現像剤量を決定する手段と、（ｄ）前記
現像剤量決定手段が決定した現像剤量またはその対応値
を画像形成装置内外の表示手段に伝達する手段と、を有
することにより、現像剤量検知手段自体の製造ばらつ
き、現像剤収納容器内での現像剤量検知手段の位置ずれ
によるカートリッジを製造する上で生じるばらつき、及
び印加バイアスの公差を含む装置本体要因のばらつきが
あっても、現像剤量を随時正確に知ることができる。

【００９２】更に、本発明の画像形成システムは、画像
形成装置本体に着脱可能なカートリッジを用いて記録媒
体に画像を形成し、そのカートリッジ内の現像剤量を表
示することができる画像形成システムにおいて、（ａ）
少なくとも現像剤収納容器と現像手段が一体にユニット
化された、画像形成装置に着脱可能なカートリッジであ
って、前記現像剤収納容器内の現像剤量を検知する現像
剤量検知手段と、前記現像剤量に関する情報を記憶可能
であり、前記画像形成装置に装着時に、前記画像形成装
置にその情報を伝達でき、かつ、カートリッジが新品か
否かを記憶可能であって前記画像形成装置に装着時に前
記画像形成装置にその情報を伝達できる記憶手段と、現
像剤を前記現像剤収納容器内に封止し、カートリッジの
使用開始時に開封する現像剤封止部材と、を有し、前記
記憶手段は、前記現像剤封止部材の開封前における前記
現像剤収納容器内の現像剤量の前記現像剤量検知手段に
よる検出値、又はその対応値を記憶しているカートリッ
ジと、（ｂ）前記カートリッジ装着時における前記現像
剤量検知手段による現像剤量の検出値と、前記記憶手段
が記憶している初期現像剤量に関する情報と、新品カー
トリッジの画像形成装置本体への装着後の前記現像剤量
検知手段による現像剤量の検出値とから現像剤量を決定
する手段を有する画像形成装置と、（ｃ）前記画像形成
装置が決定した現像剤量又はその対応値が、前記画像形
成装置から伝達されて表示できる表示手段と、から構成
されることにより、現像剤量検知手段自体の製造ばらつ
き、現像剤収納容器内での現像剤量検知手段の位置ずれ
によるカートリッジを製造する上で生じるばらつき、及
び印加バイアスの公差を含む装置本体要因のばらつきが
あっても、現像剤量を随時正確に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプロセスカートリッジと画像形成
装置の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１のプロセスカートリッジの拡大断面図であ
る。

【図３】図２のプロセスカートリッジの未使用時を示す
断面図である。

【図４】本発明に係るプロセスカートリッジに搭載する
ことのできる現像剤残量検知手段を示す図である。

【図５】本発明に係る現像剤量検知構成の一実施例を示
すブロック図である。

【図６】設計中心状態におけるトナー量とトナー量確定
値の関係を示すグラフである。

【図７】プロセスカートリッジ要因によりトナー量測定
がずれた場合におけるトナー量とトナー量確定値の関係
の一例を示すグラフである。

【図８】本体要因によりトナー量測定がずれた場合にお
けるトナー量とトナー量確定値の関係の一例を示すグラ
フである。

【図９】トナー量と、測定トナー量補正後の決定値Ｙ１
の関係を示すグラフである。

【図１０】トナー量確定プロセスの一実施例を示すフロ
ーチャートである。

【図１１】トナー量決定及び表示プロセスの一実施例を
フローチャートである。

【図１２】本発明に係るカートリッジ化された現像装置
の一実施例を示す断面図である。

【符号の説明】 １ 感光体ドラム（電子写真感光体） ２ 現像ローラ（現像剤担持体） ４ 現像剤収納容器 ６ 平面アンテナ（現像剤量検知手段） ７ 帯電ローラ（帯電手段） ８ クリーニングブレード ２０ メモリ（記憶手段） ３３ 表示手段 ３５ 本体側記憶手段 Ｂ プロセスカートリッジ Ｃ、Ｄ 現像装置 Ｓ トナーシール部材（現像剤封止部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA27 DD02 DE04 DE07 DE09 GB03 HB02 HB05 HB13 HB17 2H071 BA04 BA13 BA17 BA32 BA33 DA06 DA08 DA13 DA15 DA32 2H077 AA03 AA06 AA35 DA15 DA24 DA32 DA58 DA83 DB10 EA13 GA04

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも現像剤収納容器と現像手段が
   一体にユニット化された、画像形成装置に着脱可能なカ
   ートリッジであって、前記現像剤収納容器内の現像剤量
   を検知する現像剤量検知手段と、前記現像剤量に関する
   情報と、カートリッジが新品か否かの情報を記憶可能で
   あり、前記電子写真画像形成装置に装着時に、前記画像
   形成装置に前記両情報を伝達できる記憶手段と、を備え
   たカー トリッジにおいて、現像剤を前記現像剤収納容器内に封
   止し、カートリッジの使用開始時に開封する現像剤封止
   部材を有し、前記記憶手段は、前記現像剤封止部材の開
   封前における前記現像剤収納容器内の現像剤量の前記現
   像剤量検知手段による検出値、又はその対応値を記憶し
   ていることを特徴とするカートリッジ。
2. 【請求項２】 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、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１のカートリッジ。
3. 【請求項３】 更に、電子写真感光体、電子写真感光体
   を帯電させる帯電手段、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１又は２のカートリッジ。
4. 【請求項４】 現像剤収納容器内の現像剤量を検知する
   現像剤量検知手段と、前記現像剤収納容器内に現像剤を
   封止する現像剤封止部材の開封前の初期現像剤量に関す
   る情報、及びカートリッジが新品か否かの情報を記憶し
   た記憶手段と、を備えたカートリッジが着脱可能な画像
   形成装置において、（ａ）装着されたカートリッジが新
   品か否かを認識する手段と、（ｂ）新品カートリッジの
   画像形成装置本体へ装着後の前記現像剤量検知手段によ
   る現像剤量の検出値を記憶する本体側記憶手段と、
   （ｃ）カートリッジ装着時における前記現像剤量検知手
   段による現像剤量の検出値と、カートリッジが記憶して
   いる前記現像剤封止部材の開封前の現像剤に関する情報
   と、前記本体側記憶手段が記憶している検出値とから現
   像剤量を決定する手段と、（ｄ）前記現像剤量決定手段
   が決定した現像剤量またはその対応値を画像形成装置内
   外の表示手段に伝達する手段と、を有することを特徴と
   する画像形成装置。
5. 【請求項５】 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、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４の画像形成装置。
6. 【請求項６】 更に、表示手段を有し、検知した現像剤
   残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請求項４又は５の
   画像形成装置。
7. 【請求項７】 更に、表示手段を有する機器と通信可能
   であり、検知した現像剤残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４、５、又は６の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記カートリッジは、更に、電子写真感
   光体、電子写真感光体を帯電させる帯電手段、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４〜７のい
   ずれかの項に記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 画像形成装置本体に着脱可能なカートリ
   ッジを用いて記録媒体に画像を形成し、そのカートリッ
   ジ内の現像剤量を表示することができる画像形成システ
   ムにおいて、（ａ）少なくとも現像剤収納容器と現像手
   段が一体にユニット化された、画像形成装置に着脱可能
   なカートリッジであって、前記現像剤収納容器内の現像
   剤量を検知する現像剤量検知手段と、前記現像剤量に関
   する情報を記憶可能であり、前記画像形成装置に装着時
   に、前記画像形成装置にその情報を伝達でき、かつ、カ
   ートリッジが新品か否かを記憶可能であって前記画像形
   成装置に装着時に前記画像形成装置にその情報を伝達で
   きる記憶手段と、現像剤を前記現像剤収納容器内に封止
   し、カートリッジの使用開始時に開封する現像剤封止部
   材と、を有し、前記記憶手段は、前記現像剤封止部材の
   開封前における前記現像剤収納容器内の現像剤量の前記
   現像剤量検知手段による検出値、又はその対応値を記憶
   しているカートリッジと、（ｂ）前記カートリッジ装着
   時における前記現像剤量検知手段による現像剤量の検出
   値と、前記記憶手段が記憶している初期現像剤量に関す
   る情報と、新品カートリッジの画像形成装置本体への装
   着後の前記現像剤量検知手段による現像剤量の検出値と
   から現像剤量を決定する手段を有する画像形成装置と、
   （ｃ）前記画像形成装置が決定した現像剤量又はその対
   応値が、前記画像形成装置から伝達されて表示できる表
   示手段と、から構成されることを特徴とする画像形成シ
   ステム。
10. 【請求項１０】 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、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９の画像形成システム。
11. 【請求項１１】 検知した現像剤残量に関する情報を表
    示するための信号を前記表示手段に送信して表示するこ
    とを特徴とする請求項９又は１０の画像形成システム。
12. 【請求項１２】 更に、表示手段を有する機器と通信可
    能であり、検知した現像剤残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９、１０、又は１１の画像形成シス
    テム。
13. 【請求項１３】 前記カートリッジは、更に、電子写真
    感光体、電子写真感光体を帯電させる帯電手段、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９〜１１
    のいずれかの項に記載の画像形成システム。