JP2002328520A - 画像形成装置及び現像剤量検知システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より分かり易く現像剤量を報知することので
きる画像形成装置及び現像剤量検知システムを提供す
る。 【解決手段】 画像形成装置は、像担持体１上に形成し
た潜像を現像するための現像剤Ｔを収容するための現像
剤収容部４と、現像剤収容部４内の現像剤量に応じた信
号を逐次出力可能な現像剤量検知手段６と、現像剤量検
知手段６からの検知信号を、現像剤量を表示するための
表示信号に変換する手段３２と、表示信号を一方向に所
定単位でのみ更新制御する手段３２と、を有する構成と
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真方
式を用いた画像形成装置、現像剤収容部の内部に配設さ
れている現像剤残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現像剤量検知システムに関す
るものであり、例えば、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などのカートリッジが画像形成
装置本体に着脱可能とされた画像形成装置などに好適に
適用することができる。

【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装置本体に対して
容易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、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帯電手段、現像手段、
クリーニング手段の少なくとも一つ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したものであるか、或いは少な
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したものである。

【０００４】

【従来の技術】従来、例えば複写機やレーザービームプ
リンタなどの電子写真方式の画像形成装置は、画像情報
に対応した光を像担持体である電子写真感光体（感光
体）に照射して潜像を形成し、この潜像に現像手段を用
いて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用紙などの記録材へ画像を転写
することで、記録材上に画像を形成している。

【０００５】現像手段には現像剤収容部である現像剤容
器が連結しており、画像を形成することでトナーは消費
されていく。現像剤容器、現像手段、感光体、帯電手段
などは、プロセスカートリッジとして一体に構成されて
いることが多く、通常、現像剤が無くなった時点で、使
用者は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。

【０００６】ここで、画像形成に供することができる現
像剤がプロセスカートリッジ内にどれくらい残っている
かを随時知ることができるように、現像剤残量レベルを
逐次検知することの可能な現像剤量検知手段をプロセス
カートリッジ又は画像形成装置本体に備えることが提案
されている。

【０００７】この現像剤量検知手段の一方式として、平
面アンテナ方式がある。この平面アンテナは、所定の間
隔をもって平行に形成された一対の導電部をもった電極
パターンであり、例えば、現像剤容器側面の現像剤と接
する位置に配置し、この電極パターンの表面上にある現
像剤の有無によって静電容量が変化することを利用して
現像剤量を検知する。つまり、現像剤容器内の現像剤が
減少するにしたがって、現像剤と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、
現像剤容器内の現像剤残量と平面アンテナの導電部間に
生起される静電容量との対応づけが可能になる。これに
より、平面アンテナの静電容量を測定することで、随
時、現像剤容器内トナー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、その際にもう一方の導電部に流れる
電流から知ることができる。

【０００８】このような現像剤量検知手段によって検知
した現像剤量は、使用者に報知するべく画像形成装置本
体が備えた表示手段、或いは画像形成装置と通信可能に
接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器が備
えた表示手段に表示する。

【０００９】現像剤が無くなったことのみを警告するの
とは異なり、現像剤量を逐次に検知して使用者に報知す
ることにより、使用者は現像剤の消尽が近いことを認識
して交換用のプロセスカートリッジを用意したり、大量
のプリントをする際に十分の現像剤が残っているかを確
認することができるので、プリント作業を効率よく行う
ことが可能となり、又プロセスカートリッジを有効に使
うことができる。

【００１０】このような現像剤検知手段による現像剤量
検知結果は、現像剤容器内の現像剤の状態、或いは現像
剤量検知手段自体の精度などでばらつき、場合によって
は現像剤が増えたような値をとることもある。このよう
な場合、検知結果をそのまま表示すると使用者が混乱す
る虞があるので、現像剤量表示は現像剤量が減る方向に
のみ更新される構成とされるものがある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現像剤
の残量レベルを逐次に検知できる現像剤量検知手段を備
えていても、現像剤が急激に減少したような表示を行
い、使用者を混乱させる虞があった。これは、例えば、
平面アンテナからの出力信号にノイズが混入して、現像
剤が急に減少したように誤検知する場合などに発生す
る。

【００１２】現像剤残量を、実際の現像剤量によりも少
なく誤検知した場合、例えば現像剤量の表示が現像剤が
無いことを示していると、使用者はプロセスカートリッ
ジを新品に交換してしまう。これは、使用者の利便性を
損なうのみならず、実際には現像剤容器内に残っている
現像剤を無駄に捨ててしまうことになり、延いては資源
の無駄使いにつながる。又、現像剤量の表示が急激に変
化したことにより、使用者が装置が故障したと誤解する
虞もある。

【００１３】本発明は、現像剤量の検知結果が急激に変
化することによる発生する、典型的には上述したような
諸問題を解決すべくなされたものである。

【００１４】つまり、本発明の目的は、一般には、より
分かり易く現像剤量を報知することのできる画像形成装
置及び現像剤量検知システムを提供することである。

【００１５】本発明の他の目的は、現像剤量をより分か
り易く報知して、画像形成装置本体に着脱可能なプロセ
スカートリッジ、カートリッジ化された現像装置などの
カートリッジの交換時期（購入時期）を正確に使用者に
伝えることができ、白抜け画像などの不良画像の発生を
防止し、又現像剤を有効に使用することを可能とする画
像形成装置及び現像剤量検知システムを提供することで
ある。

【００１６】本発明の他の目的は、現像剤量検知手段の
検出信号に、ノイズなどの誤情報が、例え継続して入っ
た場合であっても、例えば現像剤量が急激に減少したよ
うに誤表示するなどの影響を小さくすることのできる画
像形成装置及び現像剤量検知システムを提供することで
ある。

【００１７】本発明の他の目的は、現像剤量検知手段に
よる現像剤量の検知結果に一時的な誤検知があっても、
斯かる誤検知結果をそのまま報知せず、現像剤量を随時
より正確に報知することのできる画像形成装置及び現像
剤量検知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
画像形成装置及び現像剤量検知システムにて達成され
る。要約すれば、本発明は、像担持体上に形成した潜像
を現像するための現像剤を収容するための現像剤収容部
と、前記現像剤収容部内の現像剤量に応じた信号を逐次
出力可能な現像剤量検知手段と、前記現像剤量検知手段
からの検知信号を、現像剤量を表示するための表示信号
に変換する手段と、前記表示信号を一方向に所定単位で
のみ更新制御する手段と、を有することを特徴とする画
像形成装置である。

【００１９】上記本発明の一実施態様によると、現像剤
量を表示するための前記表示信号の更新速度を制限する
手段を有する。ここで、現像剤量を表示するための前記
表示信号の更新速度は、当該画像形成装置にて前記現像
剤収容部内の現像剤を消費する際に、前記所定単位に相
当する現像剤量を消費するのにかかる最短時間が経過す
るまで、前記表示信号の更新を行わないことで制限する
ことができる。

【００２０】上記本発明において、通常、現像剤量を表
示するための前記表示信号はデジタル信号である。又、
本発明の一実施態様によれば、現像剤量を表示するため
の前記表示信号は、現像剤量を１００分率（％）で表す
ためのデジタル信号である。

【００２１】上記本発明の一実施態様によると、画像形
成装置は更に、現像剤量を表示する表示手段を有し、現
像剤量を表示するための前記表示信号をこの表示手段に
送信して表示する。又、他の実施態様によると、画像形
成装置は更に、表示手段を有する機器と通信可能であ
り、現像剤量を表示するための前記表示信号をこの機器
に送信する。

【００２２】上記本発明において、前記現像剤量検知手
段としては、一対の電極間に存在する現像剤の量によっ
て該電極間に生起する静電容量に応じた電気信号を出力
するものを用いることができる。そして、本発明の一実
施態様によると、前記現像剤量検知手段は、所定の間隔
をもって平行に同一平面上に形成された入力側と出力側
の一対の電極を有し、該電極間の静電容量に応じた電気
信号を出力する。

【００２３】上記本発明の一実施態様によれば、少なく
とも前記現像剤収容部と、該現像剤収容部に設けられた
前記現像剤量検知手段とは、画像形成装置本体に着脱自
在なカートリッジとされる。又、他の実施態様によれ
ば、前記カートリッジは更に、電子写真感光体と、前記
電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、前記電子写真
感光体に現像剤を供給する現像手段と、前記電子写真感
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。

【００２４】又、本発明の他の態様によれば、現像剤を
収容する現像剤収容部内の現像剤量を検知する現像剤量
検知システムにおいて、前記現像剤収容部内の現像剤量
に応じた信号を逐次出力可能な現像剤量検知手段と、前
記現像剤量検知手段からの検知信号を、現像剤量を表示
するための表示信号に変換する手段と、前記表示信号を
一方向に所定単位でのみ更新制御する手段と、前記表示
信号により現像剤量を表示する現像剤量表示手段と、前
記表示信号を前記現像剤量表示手段に送信する手段と、
を有することを特徴とする現像剤量検知システムが提供
される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装置
及び現像剤量検知システムを図面に則して更に詳しく説
明する。

【００２６】実施例１ 図１及び図２を参照して、本発明に係る画像形成装置の
一実施例について説明する。本実施例の画像形成装置１
００は、ホストコンピューター、ネットワークなどの外
部機器から画像情報を受け取り、斯かる情報に応じて電
子写真画像形成プロセスにより記録材、例えば、記録用
紙、ＯＨＰシートなどに画像出力するレーザービームプ
リンターとされる。又、本実施例の画像形成装置１００
は、プロセスカートリッジＢを装置本体Ａから着脱して
交換できる構成とされている。

【００２７】プロセスカートリッジＢは、ドラム形状の
電子写真感光体（感光ドラム）１と、感光ドラム１の表
面を均一に帯電するための帯電手段７と、感光ドラム１
に対向配置された現像手段としてのローラ状の現像剤担
持体（現像ローラ）２ａ及び現像剤規制部材５と連結さ
れた現像剤収容部である現像剤容器４と、クリーニング
手段８ａ及びクリーニング手段８ａにより感光ドラム１
から除去された廃トナーを収容する廃現像剤容器８ｂと
が一体的に構成されている。又、プロセスカートリッジ
Ｂには記憶手段２０が設けられている。プロセスカート
リッジＢは、装置本体Ａに設けられた装着手段１５を介
して、装置本体Ａに取り外し可能に装着される。

【００２８】プロセスカートリッジＢを装着するレーザ
ービームプリンター１００の装置本体Ａには、プロセス
カートリッジＢの上方に、画像情報に対応してレーザー
光Ｌを照射する露光手段としてのレーザースキャナー１
１が、又下方には感光ドラム１に対向する転写手段１２
が配設されている。上記構成において、画像形成は次の
ように行われる。

【００２９】先ず、感光ドラム１の表面を帯電手段７に
よって均一に帯電する。次いで、その表面をレーザース
キャナー１１から照射されるレーザー光Ｌによって走査
露光して、目的の画像情報に応じた静電潜像を感光ドラ
ム１に形成する。静電潜像は、現像ローラ２ａなどの作
用によって、現像剤容器４内の現像剤Ｔが付着され、所
謂、トナー像として可視化される。

【００３０】つまり、本実施例においては、現像装置Ｃ
は、現像剤収容部としての現像剤容器（トナー容器）４
に、現像剤を収容している。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、本実施例で
は、トナーは黒色であるとする。現像装置Ｃの感光ドラ
ム１との対向部は、感光ドラム１の長手方向に沿って開
口しており、この開口部に、現像手段としての図中矢印
方向に回転可能な現像ローラ２ａが配設されている。現
像ローラ２ａは、内部に磁界発生手段として固定マグネ
ットロール２ｂを有している。又、トナー容器４には攪
拌手段３が設けられており、これが図中矢印方向に回転
することで、トナーＴはほぐされつつ、現像ローラ２ａ
へと供給される。

【００３１】マグネットロール２ｂの磁界により現像ロ
ーラ２ａ上に担持された磁性トナーＴは、現像剤規制部
材である弾性ブレード５と現像ローラ２ａとの当接部を
通過する際に、その層厚が規制されると共に所定の帯電
電荷が付与される。そして、現像ローラ２ａの回転によ
り、感光ドラム１との対向部（現像部）へと搬送された
トナーは、現像ローラ２ａに所定の現像バイアスを印加
することによって、静電潜像に応じて感光ドラム１へと
転移する。通常、現像ローラ２ａには、ＡＣ電圧にＤＣ
電圧を重畳した現像バイアスが印加される。

【００３２】一方、記録材収容部である記録紙トレイ４
上にセットされた記録材Ｐが、ピックアップローラ１０
ａ、搬送ローラ対１０ｂ、レジストローラー１０ｃなど
記録材搬送手段によって、感光ドラム１上のトナー像と
同期がとられて転写部に搬送される。

【００３３】こうして、感光ドラム１上のトナー像を、
転写手段としての転写ローラ１２に転写電界を印加する
ことで記録材Ｐに転写する。更に、記録材Ｐは、搬送手
段１０ｄによって定着手段１３へと送られる。定着手段
１３は、加熱手段１３ａを備えた定着ローラ１３ａと駆
動ローラ１３ｃにより記録材Ｐを狭持搬送して、熱、圧
力により未定着のトナー像を記録材Ｐに定着させる。

【００３４】こうして画像が形成された記録材Ｐは、排
出ローラ対１０ｅなどの記録材搬送手段により装置本体
Ａの外部に設けられた、排紙部１４へ排出される。

【００３５】又、記録材Ｐ上にトナー像を転写した後の
感光ドラム１の表面は、クリーナ８によって清掃され
る。つまり、クリーナ８は、クリーニング手段としての
クリーニングブレード８ａによって感光ドラム１上に残
留したトナーを除去し、廃現像剤容器８ｂへ集める。

【００３６】次に、本実施例における現像剤量検出装置
について説明する。本実施例の画像形成装置１００は、
現像剤の消費に従ってその量を逐次に検知し、使用者に
報知することのできる現像剤量検出装置を備えている。

【００３７】本実施例においては、トナー容器４内に、
図３に示したような、現像剤量検知手段である平面アン
テナ６が設けられる。平面アンテナ６は、図１及び図２
に示すように、トナー容器４の内部の片側側面に配設さ
れている。

【００３８】平面アンテナ６としては、通常のプリント
基盤２４上に、エッチングや印刷などで、一対の電極２
１、２２からなる導体パターンを形成したものを用いる
ことができる。又、本実施例では、この回路図形（電極
パターン）を保護するために、平面アンテナ６の表面に
絶縁性保護膜を形成してある。

【００３９】平面アンテナ６の電極パターンは適宜設定
すればよいが、本実施例では電極２１、２２の間隔Ｇ
と、電極２１、２２の幅Ｗをそれぞれ３００μｍに設定
した。そして、電極２１、２２間に交流バイアスとして
２４Ｖｐｐ、５０ＫＨｚを印加すると、平面アンテナ６
にトナーが触れていないときには２０ｐＦ、平面アンテ
ナ全面にトナー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る。

【００４０】この平面アンテナ６をトナー容器４内の側
面に配設することで、トナー容器４内トナーＴの減少に
伴ってトナーＴと平面アンテナ６の接触面積が減ってい
く。これにより、平面アンテナ６の電極２１、２２間の
静電容量を観測することで、随時、トナー容器４内のト
ナーＴの量を知ることができる。

【００４１】一方、トナー容器４には、図１に示すよう
に、矢印方向に回転する撹拌手段３が設けられている。
攪拌手段３は、翼部３ａと軸部３ｂとを備え、本実施例
では、軸部３ｂが平面アンテナ６の略中心に設けられた
穴２３を貫通してトナー容器４に軸支されている。この
撹拌手段３が回転することで、上述のように、トナー容
器４内のトナーＴはほぐされつつ現像ローラ２ａへ供給
される。

【００４２】そして、本実施例では、攪拌手段３の平面
アンテナ６側の端部に、平面アンテナ拭き部材３ｃを設
け、攪拌手段３の回転に伴って平面アンテナ６の表面を
拭く。アンテナ拭き部材は、通常、ＰＥＴなどの樹脂製
とされる攪拌手段３の翼部３ａの長手長さを、平面アン
テナ６に当接するように長くしたり、或いは翼部３ａと
は別個に、軸部３ｂに固定されたＰＥＴなどの樹脂製の
シートを平面アンテナ６に当接させることで形成するこ
とができる。

【００４３】平面アンテナ拭き部材３ｃを設けるのは、
トナー容器４内のトナーＴが減っても、平面アンテナ６
表面にトナーが残る場合があり、トナー量を多く測定し
てしまうことがあるためである。

【００４４】このように、攪拌手段３の回転に伴って平
面アンテナ６の表面を清掃する構成をとると、攪拌手段
３の回転周期で平面アンテナ６からの出力が変動する。
そこで、複数回の測定結果を統計処理、例えば、平均値
をとるなどして、その結果に基づきトナー量を確定す
る。

【００４５】本実施例のように、現像剤収容部としての
トナー容器４と、トナー容器４内のトナー量を逐次検知
できる平面アンテナ６とを共にプロセスカートリッジＢ
に構成することで、互いの一精度が良くなり、トナー量
をより精度良く求めることができる。

【００４６】図４に、本実施例におけるプロセスカート
リッジＢ内のトナー量を検知するための制御ブロック図
を示す。平面アンテナ６に、バイアス発生手段３４から
所定のＡＣバイアスを印加する。これにより、上述のよ
うに平面アンテナ６の表面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する。この電流を、現像剤量
検出部３１で電圧値に変換する。この検出電圧値は、例
えば演算制御部３２が備えたアナログ／デジタル変換手
段（アナログ／デジタル変換ポート）によってデジタル
値に変換されて、演算制御部３２に入力される。この検
出電圧値を演算制御部３２を介して一時的に記憶手段３
５に記憶し、これが所定のデータ数になった時点で、上
述のように演算制御部３２で統計処理を行う。

【００４７】図５は、トナー量と、平面アンテナ６の出
力を統計処理した後の確定値（検出電圧確定値）との関
係の一例を示す。プロセスカートリッジＢには、最初、
トナーは５５０ｇ充填されており、そのとき、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
力値は略比例関係にあり、トナー量が５０ｇのとき、平
面アンテナ６の出力は３．０ｖとなる。又、トナー量が
５０ｇ以下に減ると、もはやトナーは平面アンテナ６に
は接触せず、平面アンテナ６の出力は変わらなくなる。

【００４８】尚、本実施例の構成では、トナー量が５０
ｇ以下になると、現像ローラ２ａへのトナー供給が不十
分になり、出力画像の一部が形成されない、所謂、白抜
け画像が発生するなど、所定品位の画像が形成されない
場合がある。従って、良好な画像を維持するために、こ
の時点でトナーは無くなったものとみなす。

【００４９】上述のような重量表現によるトナー量は、
トナー残量を逐次に報知するのに際し、通常、使用者に
は分かり難い。そこで、本実施例では未使用時を１００
％、トナー量不足で画像不良になるときのトナー量を０
％とする、１００分率に変換してトナー量を表示する。

【００５０】例えば、検出電圧確定値が１．７６（ｖ）
で、表示トナー量が５０％の状態にある場合を考える。
トナーは徐々に消費されるので、検出電圧確定値も徐々
に上昇する。そして、トナー量確定値が１．７７５
（ｖ）になった時点で、表示トナー量を５０％から４９
％に変える。検出電圧確定値と表示トナー量との関係を
図６に示す。図７は、図６の関係の部分拡大図である。

【００５１】本実施例では、この平面アンテナ６の出力
確定値と、１００分率による表示トナー量との関係は、
表或いは演算式として装置本体Ａが備えた記憶手段３５
に記憶されている。平面アンテナ６の出力値を得ると、
上記の統計処理の後、演算制御部３２は、変換手段とし
て、この関係表又は式に従って１００分率による表示ト
ナー量に変換する。そして、この表示トナー量を表示す
るための信号（デジタル信号）を装置本体Ａが備えた表
示手段３３、或いは装置本体Ａと通信可能に接続された
外部のシステム、ネットワークなどの外部装置５１など
に送信する。

【００５２】又、プロセスカートリッジＢには記憶手段
２０が備えられている。記憶手段２０としては、不揮発
性メモリ、揮発性メモリとバックアップ電池の組み合わ
せなど、通常の電子的な記憶素子（メモリ）を特に制限
なく使用することができる。プロセスカートリッジＢが
装置本体Ａに装着されると、記憶手段２０は、装置本体
の演算制御部３２に通信可能となり、記憶手段２０への
情報の読み書きが可能となる。上述のようにして検出し
たトナー量情報は、随時、プロセスカートリッジＢが備
えた記憶手段２０に記憶させることができる。これによ
り、例えば、装置電源投入直後や、複数のプロセスカー
トリッジＢを装置本体Ａに対して交換使用するために装
着した直後など、トナー量の確定が行えない間などにも
この情報に基づいて最後に検出したトナー量を表示する
ことができる。

【００５３】一方、平面アンテナ６の出力信号にノイズ
が入ると、上述のように複数回の測定結果を統計処理し
てトナー量を確定しても、表示トナー量が急激な変化を
する場合がある。

【００５４】例えば、本来検出電圧確定値が１．７６
（ｖ）となる状態のときに、平面アンテナ６の出力信号
にノイズが入り、そのため検出電圧確定値が２．０１
（ｖ）になった場合を考える。この場合、従来、表示ト
ナー量は５０％であったものが、俄に４０％になる。こ
のように実際のトナー量が急激に変化することはなく、
明らかに現像剤検知結果の異常であり、使用者を混乱さ
せる虞がある。

【００５５】そこで、本実施例では、表示トナー量の表
示値の変化速度（更新速度）に制限を設けて、上述のよ
うな、通常ではあり得ない平面アンテナ６の出力信号の
急激な変化に対して、トナー量表示値が急激に変化しな
いように構成する。

【００５６】ここで、表示トナー量の表示値の変化速度
（更新速度）とは、トナー量表示の変化幅１％を更新す
る速さである。本実施例では、最小表示変化幅として１
％刻みでトナー量を表示するので、トナー量表示値の変
化速度は、最小表示変化幅を更新する速さである。

【００５７】最も遅い表示値の変化速度は、全面白画像
の出力時、即ち、トナーを消費しない場合である。又、
最も速い変化速度は、全面黒（トナーが黒色の場合）の
画像を出力し続けた場合、即ち、最もトナーを消費する
場合である。前者の場合、トナー量表示はいつまでもそ
のままの状態を維持し、表示値の更新はなされない。つ
まり、これ以上遅い変化速度、即ち、トナー量が増える
ような変化はありえない。又、後者の場合、全面黒画像
出力時にトナー量が１％変化するのにかかる画像形成時
間は、例えば画像形成何枚分、或いは何秒と、装置の仕
様や構成などで決まる。つまり、その装置においてこれ
以上速い変化速度、即ち、これ以上速いトナー消費はあ
りえない。

【００５８】そこで、本実施例では、全面黒画像を出力
し続けた場合に、トナー量が１％変化するのに要する画
像形成時間、即ち、トナー消費速度が最速であるときに
１％のトナーを消費するのに斯かる最短時間（以下、
「トナー消費最速時間」と呼ぶ。）を記憶しておく。そ
して、本実施例では、演算制御部３２は、記憶されたト
ナー消費最速時間を読み込み、少なくともこのトナー消
費最速時間が経過しない限りトナー量の表示値を更新し
ない。このように、１回のトナー量表示の更新では、所
定単位でのみ、即ち、本実施例では最小表示変化幅であ
る１％でのみトナー量表示の更新を行い、又、少なくと
もトナー消費最速時間を経過しなければトナー量表示を
更新しない。これによってトナー量表示の更新速度を制
限することができる。

【００５９】尚、トナー消費最速時間情報は、プロセス
カートリッジＢが備えた記録手段２０、或いは装置本体
Ａが備えた記憶手段３５に記憶させておくことができ
る。限定されるものではないが、例えば、個々のプロセ
スカートリッジＢの記憶手段２０に、製造或いは出荷時
に記憶させれば、より個々のプロセスカートリッジＢの
構成に即した制御が可能となる。又、トナー消費最速時
間情報は、必ずしも時間情報そのものでなくてもよい。
トナー消費最速時間を表し得る画像形成枚数、或いは感
光ドラム１など装置内の任意の駆動部の駆動回数（回転
数）などであってもよい。

【００６０】又、本実施例では、表示トナー量の変化方
向は一定とし、トナー量が増える方向には表示値が変化
しないように制限している。

【００６１】図８のフローチャートを参照して、本実施
例におけるトナー量の表示手順を説明する。

【００６２】トナー量の測定を開始により、平面アンテ
ナ６による検知が実行される（ステップ１）。そして、
予め設定された所定回数の測定値が得られたか否かを判
断し（ステップ２）、得られた場合は、その検出値を統
計処理を行い、検出電圧値を確定する（ステップ３）。
統計処理により得られた検出電圧確定値を予め表や式と
して設定されているトナー量と検出電圧確定値との関係
と比較演算することにより、表示トナー量に変換する
（ステップ４）。次いで、算出された表示トナー量によ
り、トナー量表示を更新する必要があるか否かを判断し
（ステップ５）、必要がない場合、引き続き平面アンテ
ナ６による検知に戻る。

【００６３】一方、ステップ５にて、トナー量表示を更
新する必要があると判断した場合には、画像形成時間が
所定時間、即ち、トナー消費最速時間を経過したか否か
を判断する（ステップ６）。ここで、トナー消費最速時
間を経過していないと判断した場合は、トナー量表示の
更新は行わずに、平面アンテナ６による検知に戻る。一
方、トナー消費最速時間を経過したと判断した場合は、
所定単位、即ち、本実施例ではトナー量の最小表示変化
幅である１％でのみトナー量表示を更新する（ステップ
７）。

【００６４】上述の制御による効果を効果を、図９を参
照して更に説明する。ここでは、理解を容易とするため
に、全てのケースで同一パターンをプリントする連続画
像形成を行ったものとする。又、図９における時間軸の
単位は任意とし、ここでは仮に時間「１」、「２」・・
・・とする。

【００６５】図９のライン（１）は、正常なトナー消費
及び正常なトナー表示をしている場合である。先ず、あ
るプリント時間「１」の時点で検出電圧確定値が１．７
５（ｖ）であり、表示トナー量が５０％だったとする。
更に画像形成を続けてプリント時間が経過して検出電圧
確定値が徐々に大きくなり、プリント時間「２」の時点
で検出電圧確定値が１．７７５（ｖ）となり、表示トナ
ー量が４９％になる。更に画像形成を続けると、引き続
き、図示の通りに表示トナー量が徐々に減少していく。

【００６６】次に、従来のトナー量表示方法において、
平面アンテナの出力信号にノイズが入った場合について
説明する。この場合のトナー量表示の推移の一例を図９
のライン（２）に示す。つまり、この場合も、上記の正
常な場合と同一パターンをプリントしているので、本
来、図９のライン（１）と同じ速度でトナー量表示は変
化していく。しかし、例えば、プリント時間「１．５」
の時点で平面アンテナ６の出力信号にノイズが混入し
て、検出電圧確定値が２．０１（ｖ）になったとする
と、従来の表示方法ではトナー量表示の更新スピードに
制限がないので、その時点でトナー量表示は４０％に急
激に変化する。そして、その後ノイズがなくなり、検出
電圧確定値が正常に復帰しても、実際にトナーが消費さ
れて正しく検出電圧確定値が２．０１（ｖ）になるプリ
ント時間「１１」に達するまでは、トナー量表示は４０
％を維持し続けてしまう。

【００６７】これに対して、トナー消費最速時間以下で
トナー量表示を更新しない本実施例の制御を行う場合
は、平面アンテナ６に上記従来例の場合と同様、平面ア
ンテナ６の出力信号にノイズが入ると、トナー量表示は
図９のライン（３）の推移を示す。つまり、プリント時
間「１．５」の時点で平面アンテナ６の出力信号にノイ
ズが混入し、検出電圧確定値が２．０１（ｖ）になる
と、トナー量表示を最速の更新速度で更新する。しか
し、ノイズの混入は一瞬であるため、更に画像形成を続
けてプリント時間「２．５」の時点ではノイズは消えて
正常な信号が得られたとする。トナー量確定値が正常に
４６％相当になるまで、トナー量の表示値は４６％を維
持する。

【００６８】図９から明らかなように、本実施例の制御
では、平面アンテナ６の検出信号をトナー量表示手段３
３で表示するデジタル信号に変換し、このデジタル信号
を増減どちらか一方向へ所定単位、即ち、本実施例で
は、最小表示変化幅である１％でのみ更新するので、平
面アンテナ６の検出信号にノイズなどの誤情報が入った
場合にも、その影響を最小にし、急激にトナー量が減少
したような表示が行われることを防止することができ
る。又、画像形成時間が少なくとも所定時間（トナー消
費最速時間）経過しなければトナー量表示を更新しない
ことで、トナー量表示の更新速度を制限するので、平面
アンテナ６の検出信号にノイズなどの誤情報が継続して
入るような場合にも、その影響を最小にして、トナー量
が急激に減少したような表示が行われることを防止する
ことができる。

【００６９】以上、本実施例によれば、トナー量の表示
値の更新速度に制限を設けることで、平面アンテナ（現
像剤量検知手段）６などの誤検知による、実際のトナー
量との誤差を小さくすることができる。又、本実施例に
よれば、トナー量表示の表示値の最小単位で更新できる
ので、表示値の突然の変化を防止でき、使用者を惑わせ
ずに、常に、より分かり易いトナー量表示を行うことが
できる効果もある。

【００７０】尚、上記実施例１では、装置本体に着脱可
能なカートリッジは、プロセスカートリッジＢであると
して説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
い。つまり、例えば、図１０に示すように、現像ローラ
２ａ、現像ブレード５、現像剤収容部であるトナー容器
４などを備えた現像装置Ｃをユニット化して、装置本体
Ａに対して着脱可能なカートリッジ（現像カートリッ
ジ）Ｃとする場合にも、本発明は好適に適用できる。図
１０に示すように、現像カートリッジＣは、上述のプロ
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、即ち、プロセスカートリッジＢから感光ド
ラム１、帯電手段７、クリーナ８を除いたカートリッジ
と考えることができる。従って、現像装置構成部及び現
像剤量検出装置の構成については上記説明を援用する。

【００７１】更に、本発明の原理はカートリッジ着脱式
とされていない画像形成装置にも当然適用可能であるこ
とは、上記説明から明らかである。

【００７２】本発明は、現像剤残量検知手段によって検
出される静電容量と、現像剤残量検知手段の出力に基づ
き現像剤量検出装置が最終的に検知する検出電圧との増
減加関係を、上記実施例のものに何ら限定するものでは
ない。

【００７３】又、現像剤量の表示は、上述のような数値
表示に限定されるものではない。例えば上記最小表示変
化幅毎などで設けられた目盛りを、針で指し示すゲージ
型表示、伸縮するバーの長さで示す棒グラフ型表示など
であってもよい。現像剤量は音声によって報知してもよ
く、或は記録媒体に記録して出力することも可能であ
る。現像剤量表示とは、これら全てを包含する。

【００７４】更に、上記実施例では、現像剤残量検知手
段として静電容量の測定に基づく平面アンテナ方式を用
いたが、本発明は、この方式の現像剤残量検知手段に限
定されるものではなく、逐次に現像剤量レベルを検知す
ることができ、ノイズなどにより急激に検出結果が変化
する虞がある物であれば、同様に本発明を適用すること
により、上述と同様の効果を得ることができる。

【００７５】本発明において、現像剤量を逐次に検知す
るとは、当初現像剤収容部に収容されている現像剤の量
を１００％としたときに、現像剤の量を１００％〜０％
までの全領域に亙り逐次に検出することに限定されるも
のではない。例えば、現像剤収容部内の現像剤の残量が
５０％〜０％までの領域に亙り逐次に検知するようにし
ても良い。ここで、現像剤の残量が０％とは、現像剤が
完全に無くなったことのみを意味するものではない。例
えば現像剤の残量が０％とは、現像剤収容部内に現像剤
が残っていたとしても、所定の画像品質（現像品質）が
得られなくなる程度まで現像剤の残量が減ったことも含
まれる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明画像形成装
置及び現像剤量検知システムによれば、現像剤量検知手
段の検出信号に、ノイズなどの誤情報が、例え継続して
入った場合であっても、例えば現像剤量が急激に減少し
たように誤表示するなどの影響を小さくすることができ
る。これにより、現像剤量検知手段による現像剤量の検
知結果に一時的な誤検知があっても、斯かる誤検知結果
をそのまま報知せず、現像剤量を随時より正確に報知す
ることができる。

【００７７】従って、本発明によれば、より分かり易く
現像剤量を報知することができ、例えば、画像形成装置
本体に着脱可能な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のカートリッジの交換時期（購入
時期）を正確に使用者に伝えることができ、白抜け画像
などの不良画像の発生を防止し、又現像剤を有効に使用
することが可能となる。

【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を装着した
画像形成装置の一実施例の概略断面図である。

【図２】図１の画像形成装置に着脱可能なプロセスカー
トリッジの概略断面図である。

【図３】本発明にて使用し得る現像剤量検知手段の一実
施例の平面図である。

【図４】本発明に従って構成される現像剤量検出装置の
システムブロック図である。

【図５】トナー量（ｇ）と現像剤量検知手段による検出
電圧確定値（ｖ）との関係の一例を示すグラフ図であ
る。

【図６】表示トナー量（％）と現像剤量検知手段による
検出電圧確定値（ｖ）との関係の一例を示すグラフ図で
ある。

【図７】図６のグラフの部分拡大図である。

【図８】本発明に従うトナー量決定及び表示プロセスの
一実施例を示すフローチャート図である。

【図９】本発明の効果を説明するための表示トナー量
（％）とプリント時間の関係の一例を示すグラフ図であ
る。

【図１０】本発明に係る画像形成装置に着脱可能なカー
トリッジの他の実施例の概略断面図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（電子写真感光体） ２ａ 現像ローラ（現像手段） ３ 攪拌手段 ４ トナー容器（現像剤収容部） ６ 平面アンテナ（現像剤残量検知手段） ７ 帯電ローラ（帯電手段） ８ａ クリーニングブレード（クリーニング手
段） ８ｂ クリーニング容器 １２ 転写ローラ（転写手段） １３ 定着手段 ２０ 記憶手段（メモリ） ３１ 現像剤量検出部 ３２ 演算制御部 ３３ 表示手段 ３５ 画像形成装置本体の記憶手段 ５１ 外部装置 Ａ 画像形成装置本体 Ｂ プロセスカートリッジ（カートリッジ） Ｃ 現像カートリッジ（カートリッジ） Ｔ トナー（現像剤）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA38 DD02 DE04 DE07 DE09 GA49 GB03 HB13 HB15 HB17 2H071 BA04 BA13 BA33 DA06 DA08 DA13 DA15 DA32 2H077 AA12 AB03 AC03 AD02 AD06 AD13 AD17 AD24 AD36 AE03 DA15 DA42 DA58 DA59 EA13

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上に形成した潜像を現像するた
   めの現像剤を収容するための現像剤収容部と、前記現像
   剤収容部内の現像剤量に応じた信号を逐次出力可能な現
   像剤量検知手段と、前記現像剤量検知手段からの検知信
   号を、現像剤量を表示するための表示信号に変換する手
   段と、前記表示信号を一方向に所定単位でのみ更新制御
   する手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 現像剤量を表示するための前記表示信号
   の更新速度を制限する手段を有することを特徴とする請
   求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】 現像剤量を表示するための前記表示信号
   の更新速度は、当該画像形成装置にて前記現像剤収容部
   内の現像剤を消費する際に、前記所定単位に相当する現
   像剤量を消費するのにかかる最短時間が経過するまで、
   前記表示信号の更新を行わないことで制限することを特
   徴とする請求項２の画像形成装置。
4. 【請求項４】 現像剤量を表示するための前記表示信号
   はデジタル信号であることを特徴とする請求項１、２又
   は３の画像形成装置。
5. 【請求項５】 現像剤量を表示するための前記表示信号
   は、現像剤量を１００分率（％）で表すためのデジタル
   信号であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの
   項に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 更に、現像剤量を表示する表示手段を有
   し、現像剤量を表示するための前記表示信号をこの表示
   手段に送信して表示することを特徴とする請求項１〜５
   のいずれかの項に記載の画像形成装置。
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、現像剤量を表示するための前記表示信号をこの
   機器に送信することを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   かの項に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記現像剤量検知手段は、一対の電極間
   に存在する現像剤の量によって該電極間に生起する静電
   容量に応じた電気信号を出力することを特徴とする請求
   項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記現像剤量検知手段は、所定の間隔を
   もって平行に同一平面上に形成された入力側と出力側の
   一対の電極を有し、該電極間の静電容量に応じた電気信
   号を出力することを特徴とする請求項８の画像形成装
   置。
10. 【請求項１０】 少なくとも前記現像剤収容部と、該現
    像剤収容部に設けられた前記現像剤量検知手段とは、画
    像形成装置本体に着脱自在なカートリッジとされること
    を特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像
    形成装置。
11. 【請求項１１】 前記カートリッジは更に、電子写真感
    光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、
    前記電子写真感光体に現像剤を供給する現像手段と、前
    記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
    １０の画像形成装置。
12. 【請求項１２】 現像剤を収容する現像剤収容部内の現
    像剤量を検知する現像剤量検知システムにおいて、 前記現像剤収容部内の現像剤量に応じた信号を逐次出力
    可能な現像剤量検知手段と、前記現像剤量検知手段から
    の検知信号を、現像剤量を表示するための表示信号に変
    換する手段と、前記表示信号を一方向に所定単位でのみ
    更新制御する手段と、前記表示信号により現像剤量を表
    示する現像剤量表示手段と、前記表示信号を前記現像剤
    量表示手段に送信する手段と、を有することを特徴とす
    る現像剤量検知システム。
13. 【請求項１３】 現像剤量を表示するための前記表示信
    号の更新速度を制限する手段を有することを特徴とする
    請求項１２の現像剤量検知システム。
14. 【請求項１４】 現像剤量を表示するための前記表示信
    号の更新速度は、前記現像剤収容部内の現像剤が消費さ
    れる際に、前記所定単位に相当する現像剤量が消費され
    るのにかかる最短時間が経過するまで、前記表示信号の
    更新を行わないことで制限することを特徴とする請求項
    １３の現像剤量検知システム。
15. 【請求項１５】 現像剤量を表示するための前記表示信
    号はデジタル信号であることを特徴とする請求項１２、
    １３又は１４の現像剤量検知システム。
16. 【請求項１６】 現像剤量を表示するための前記表示信
    号は、現像剤量を１００分率（％）で表すためのデジタ
    ル信号であることを特徴とする請求項１２〜１５のいず
    れかの項に記載の現像剤量検知システム。
17. 【請求項１７】 前記現像剤量検知手段は、一対の電極
    間に存在する現像剤の量によって該電極間に生起する静
    電容量に応じた電気信号を出力することを特徴とする請
    求項１２〜１６のいずれかの項に記載の現像剤量検知シ
    ステム。
18. 【請求項１８】 前記現像剤量検知手段は、所定の間隔
    をもって平行に同一平面上に形成された入力側と出力側
    の一対の電極を有し、該電極間の静電容量に応じた電気
    信号を出力することを特徴とする請求項１７の現像剤量
    検知システム。