JP2004093699A - Image forming apparatus - Google Patents

Image forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2004093699A
JP2004093699A JP2002251990A JP2002251990A JP2004093699A JP 2004093699 A JP2004093699 A JP 2004093699A JP 2002251990 A JP2002251990 A JP 2002251990A JP 2002251990 A JP2002251990 A JP 2002251990A JP 2004093699 A JP2004093699 A JP 2004093699A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
capacitance
forming apparatus
image forming
wave current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002251990A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Takami
高見 洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2002251990A priority Critical patent/JP2004093699A/en
Publication of JP2004093699A publication Critical patent/JP2004093699A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Electrophotography Configuration And Component (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus capable of highly accurately measuring an amount of remaining toner. <P>SOLUTION: In a capacitance detecting device 707 which detects the capacitance of a capacitor which is created by a development sleeve 704, an antenna electrode 706, and toner staying between them, the capacitance of the capacitor which varies in a range from the state of being full of toner to an amount of remaining toner which causes an image defect is linearly converted into a voltage, and the capacitance of the capacitor which varies in a range from an amount of remaining toner which causes an image defect to the state of being empty of toner is linearly converted into a voltage, thereby calculating the amount of remaining toner by a CPU 708 based on the obtained voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式の画像形成装置の中には、図15に示すようなプロセスカートリッジ101を用いるタイプのものが知られている。プロセスカートリッジ101は、感光ドラム105、帯電ローラ103、現像スリーブ104、クリーナ、トナー容器102(アンテナ電極106が配置されている)がカートリッジ化されたもので、トナー容器102内のトナーが消費されてしまった場合等に交換される。そこで、プロセスカートリッジの交換時期をユーザに知らせる便宜上、トナー容器102内のトナー量が測定され、測定されたトナー量がユーザに通知されている。
【0003】
トナー容器102内のトナー量の測定においては、トナーを構成する材料の誘電率が大気中に比べて大きく、現像スリーブ104とアンテナ電極106との間に分布するトナー量が多いほど、その間の静電容量が大きくなることを利用しており、現像スリーブ104とアンテナ電極106との間の静電容量が静電容量検出装置107により測定され、測定値と記憶されているデータとから、CPU108により、トナー容器102内のトナー量が算出される。
【0004】
静電容量検出装置107の動作を図16を参照してより詳細に説明する。プロセスカートリッジ101が画像形成装置に装着されると、入力端子212は図示しない電気接点を介してアンテナ電極106に接続され、入力端子201は、現像バイアス電源の出力部に接続され、現像交流バイアスが印加される。
【0005】
そして、現像交流バイアスが現像スリーブ104に印加されると、現像スリーブ104とアンテナ電極106間の静電容量に応じた電流値の電流が入力端子212に流れ、ついでダイオード213を介して、オペアンプ204(抵抗211とコンデンサ210とともに積分回路200を構成する)の反転端子に入力され、他方、現像バイアス電源の出力部に接続されている入力端子201には、コンデンサ202の容量に応じた電流値の電流が流れ、ついでダイオード203を介して、オペアンプ204の非反転端子に入力される。
【0006】
すると、オペアンプ204の出力のレベルが、現像スリーブ104とアンテナ電極106との間の静電容量と、コンデンサ202の容量との差に応じたレベルとなって、出力端子215から出力され、CPU108(図15)のアナログ入力端子に入力される。そして、CPU108において、アナログ入力端子に入力されアナログ・デジタル変換されたデジタルデータと、記憶されているデータとが比較され、トナー容器102内のトナー量が算出される。
【0007】
静電容量検出装置107の出力特性を図17に示す。トナーがトナー容器102内に満杯状態の場合では、静電容量がCfとなり、検出電圧値がVfとなる。一方、静電容量値Ceはトナー容器102内のトナーの不足によりプリント時の画像に画像不良が発生する場合の静電容量であり、この時の検出電圧値はVeとなる。
【0008】
ここで、検出電圧の動作範囲は、接続するCPU108のアナログ入力電圧範囲に合わせて極力大きく設定する。
【0009】
これにより、現像スリーブ104とアンテナ電極106との間の静電容量のばらつき、CPU108でのアナログ・デジタル変換時に発生する誤差、及び静電容量検出装置の特性ばらつき、といった画像形成装置内で発生する誤差の影響を小さくすることができる。
【0010】
また、静電容量検出装置107は、画像形成装置へのプロセスカートリッジ101の着脱状態も検出している。プロセスカートリッジ101が未装着の場合には、現像スリーブ104とアンテナ電極106との間の静電容量値は、Cnとなって、その静電容量はプロセスカートリッジ101が装着された場合よりも小さくなり、検出電圧Vnが出力される。このように静電容量が小さくなるのは、プロセスカートリッジ101が未装着であれば、当然に、プロセスカートリッジ101内のアンテナ電極106が静電容量検出装置107の入力に接続されなくなるからである。このように、静電容量検出装置107のレベルを監視することにより、他に検出手段を設けることなく、プロセスカートリッジの装着状態を検出することが可能である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
(1)しかしながら、図17に示すように、トナー容器102内のトナー残量が小の状態における静電容量検出装置107の出力電圧と、プロセスカートリッジ101が装着されていない状態での出力電圧Vnとの差が小さいため、例えば静電容量検出装置107の出力特性にばらつきがあった場合には、トナー残量が少であるにも関わらず、プロセスカートリッジ101が装着されていないと誤って検出されることがあった。
【0012】
このような問題点を解決するには、プロセスカートリッジ101が装着されていない状態における静電容量検出装置の出力電圧と、トナー残量が少の状態における出力電圧との差が大きくなるように設定することが考えられるが、このようにすると、トナー量が少の状態における出力電圧と、トナー量が大の状態における出力電圧との差が小さくなって、トナー量を誤って検出するという問題が生じることになる。
【0013】
(2)また、アンテナ電極106と静電容量検出装置107との電気接点において接触不良が生じることがあるが、このような場合、プロセスカートリッジ101が装着されていないと誤って検出されていた。
【0014】
(3)さらに、トナー容器102内のトナー量が不足すると、画像不良が発生するが、この画像不良発生の起因となるトナー量を高精度で検出することができなかった。
【0015】
本発明の第1の目的は、上記のような問題点を解決し、トナー残量をより高精度に測定することができる画像形成装置を提供することにある。
【0016】
本発明の第2の目的は、上記のような問題点を解決し、プロセスカートリッジの装着異常を検出することができる画像形成装置を提供することにある。
【0017】
本発明の第3の目的は、上記のような問題点を解決し、画像不良発生の起因となるトナー残量を高精度で検出することができる画像形成装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、現像剤としてトナーを用いる電子写真方式の画像形成装置において、少なくとも2つの電極部材とにより形成されるコンデンサの静電容量であって、トナー満杯から画像不良が発生するレベルのトナー残量までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する第1変換手段と、前記コンデンサの静電容量であって、前記画像不良が発生するレベルのトナー残量からトナー空状態までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する第2変換手段と、前記第1および第2変換手段による変換により得られた電圧に基づきトナー量を取得する取得手段とを備えたことを特徴とする。
【0019】
請求項1において、第1変換手段は、2つの電極のうちの一方の電極からの交流電流の正サイクルの半波電流を検出する正サイクル半波電流検出手段を有し、該正サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記コンデンサの静電容量を測定することができ、第2変換手段は、前記2つの電極のうちの他方の電極からの交流電流の負サイクルの半波電流を検出する負サイクル半波電流検出手段を有し、該負サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記コンデンサの静電容量を測定することができる。
【0020】
請求項1または2において、2つの電極部材のうちの一方の電極部材は、トナー担持体とすることができる。
【0021】
請求項4の発明は、着脱可能なカートリッジ内にトナー容器を有する電子写真方式の画像形成装置において、前記トナー容器内に滞留するトナーと少なくとも2つの電極部材とにより形成されるコンデンサの静電容量であって、トナー満杯から画像不良が発生するレベルのトナー残量までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する第1変換手段と、前記コンデンサの静電容量であって、前記画像不良が発生するレベルのトナー残量からトナー空状態までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する第2変換手段と、前記第1変換手段による変換により得られた電圧に基づきトナー残量を取得する取得手段と、前記第2変換手段による変換により得られた電圧に基づき前記カートリッジの装着状態を検知する検知手段とを備えたことを特徴とする。
【0022】
請求項4において、第1変換手段は、2つの電極のうちの一方の電極からの交流電流の正サイクルの半波電流を検出する正サイクル半波電流検出手段を有し、該正サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記コンデンサの静電容量を測定することができ、第2変換手段は、2つの電極のうちの他方の電極からの交流電流の負サイクルの半波電流を検出する負サイクル半波電流検出手段を有し、該負サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記カートリッジの装着状態を検知することができる。
【0023】
請求項5において、負サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記カートリッジと画像形成装置を接続するための電気接点の異常状態を検出する異常状態検出手段を有することができる。
【0024】
請求項6において、異常状態検出手段により異常状態が検出された場合に、前記取得手段によるトナー残量の取得を禁止する禁止手段を有することができる。
【0025】
請求項4ないし7のいずれかにおいて、2つの電極部材のうちの一方の電極部材は、トナー担持体とすることができる。
【0026】
請求項9の発明は、現像剤としてトナーを用いる電子写真方式の画像形成装置において、少なくとも2つの電極部材とにより形成されるコンデンサの静電容量であって、トナー満杯から画像不良が発生するレベルのトナー残量までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する変換手段と、該変換手段による変換により得られた電圧に基づきトナー残量を取得する取得手段と、前記画像不良が発生するレベルのトナー残量に対応する前記コンデンサの静電容量を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
【0027】
請求項9において、変換手段は、2つの電極のうちの一方の電極からの交流電流の正サイクルの半波電流を検出する正サイクル半波電流検出手段を有し、該正サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記コンデンサの静電容量を測定することができ、検出手段は、2つの電極のうちの他方の電極からの交流電流の負サイクルの半波電流を検出する負サイクル半波電流検出手段を有することができる。
【0028】
請求項9において、検出手段により画像不良が発生するレベルのトナー残量が検出された場合に画像形成を停止させる停止手段を備えることができる。
【0029】
請求項9ないし11のいずれかにおいて、2つの電極部材のうちの一方の電極部材は、トナー担持体とすることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0031】
<第1の実施の形態>
図1は本発明の第1の実施の形態を示す。これは、画像形成装置の例であり、その構造を図2に示す。
【0032】
この画像形成装置においては、記録紙トレイ402上にセットされた記録紙が、ピックアップローラ403の駆動によって1枚だけ記録紙トレイ402から送出され、給紙ローラ404によって矢印Aの方向でレジストローラ405に搬送される。記録紙はレジストローラ405の駆動によって所定のタイミングでプロセスカートリッジ410に搬送され、電子写真の一連の処理によって未定着トナー像が記録紙上に形成される。
【0033】
プロセスカートリッジ410は、図1に示すように、トナーを収納したトナー容器702と、像担持体である感光ドラム705と、帯電装置である帯電ローラ703と、トナー担持体である現像スリーブ704と、図示しない感光ドラムクリーニング装置と、アンテナ電極706により構成されている。
【0034】
帯電ローラ703によって感光ドラム705上の表面感光体への帯電後、像露光手段により画像信号の基づいた像露光が行われる。像露光はスキャナユニット414内のレーザ光源412からのレーザ光を回転するポリゴンミラー411と、反射ミラー413を経て主走査がなされるもので、感光ドラム415の回転(副走査)によって潜像が形成される。感光ドラム705上に形成された潜像は、現像スリーブ704によって現像されトナー像となる。現像スリーブ704は高圧電源に接続されており、直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。
【0035】
アンテナ電極706は金属製部材で構成されていて、トナー容器内部702に現像スリーブ704と対向して配置されている。現像スリーブ704とアンテナ電極706の間にはトナーが分布する。トナーの誘電率は空気よりも大であることから、現像スリーブ704とアンテナ電極706間の静電容量は、現像スリーブ704とアンテナ電極706間に分布するトナーの量に応じて変化し、分布するトナーの量が多い程大きくなる。
【0036】
図3は図2の高圧電源406内の現像バイアス生成回路の構成を示す。図3において、513は直流バイアスを生成するトランスであり、トランジスタ515のスイッチングによって駆動され、2次側のコンデンサ512とダイオード510により整流され、負サイクルの直流電圧が生成される。出力電圧は抵抗511及び抵抗520によって分圧され、オペアンプ518で基準電圧源517の基準電圧と比較される。オペアンプ518の出力はトランジスタ509に結合され、トランス513への印加電圧を制限する。このように構成することにより、出力が−300Vの直流電圧となるように制御される。
【0037】
他方、交流バイアスは不図示のエンジンコントローラから出力されたクロック信号DEVCLKによってトランジスタ520、521を介して駆動されるトランス501で生成される。交流バイアスは振幅Vd(=1500Vpp)、周波数fd(=3kHz)の矩形波である。
【0038】
このような方法によって感光ドラム705上に形成されたトナー像は、転写ローラ406で記録紙上に転写され、記録紙上に未定着トナー像が形成される。続いて、記録紙は定着ローラ407と加圧ローラ408に搬送され、ここで加熱加圧処理され、記録紙上のトナーが記録紙上に定着される。記録紙はさらに排紙ローラ409によって画像形成装置414外に搬送され、一連の記録処理を終える。これらの一連の処理は不図示のコントローラによって制御される。
【0039】
図4は図1の静電容量検出装置707の構成を示す。静電容量検出装置707は現像スリーブ704とアンテナ電極706間の静電容量を検出することにより、トナー容器内のトナー量を検出するものである。図4において、601はアンテナ電極706の接続端子であり、プロセスカートリッジ410のアンテナ電極706に接続されている。現像バイアスが現像スリーブ704に印加されると、現像スリーブ704とアンテナ電極706との間の静電容量値Ctに比例した大きさの交流電流Itが流れる。交流電流Itは互いに逆方向に接続されたダイオード604とダイオード606によって整流され、ダイオード604には半波整流された半波電流It1が流れ、ダイオード606には半波電流It1と逆極性の半波電流It2が流れる。図5に現像バイアスと交流電流It、半波電流It1、It2の波形を示す。
【0040】
半波電流It1は積分回路61(オペアンプ614、抵抗616、コンデンサ615により構成されている)に入力され、半波電流It2は積分回路62(オペアンプ609、抵抗612、コンデンサ61により構成されている)にそれぞれ入力される。半波電流It1の平均電流値It1(av)と、半波電流It2の平均電流値It2(av)とは、次式で近似して表せる。なお、積分回路に入力される方向の電流を正とする。
It1(av)=fd×Vd×Ct   …(11)
It2(av)=−fd×Vd×Ct  …(12)
ここで、Vdは現像交流バイアスの振幅、fdは現像交流バイアスの周波数である。
【0041】
602は端子であり、プロセスカートリッジ410内の現像スリーブ704に接続してある。603は基準コンデンサである。基準コンデンサ603の静電容量値Crefは、現像スリーブ704とアンテナ電極706間の静電容量値に合わせて設定される。本実施の形態では、トナー容器702内のトナーの不足により起こる画像不良が発生する状態における現像スリーブ704とアンテナ電極706間の静電容量値に相当する10pFのコンデンサを使用している。
【0042】
現像バイアスが印加されると、コンデンサ603の静電容量値に応じた大きさの交流電流Irが流れる。
【0043】
交流電流Irはダイオード605とダイオード607によって整流され、ダイオード605には半波整流された半波電流Ir1が流れ、ダイオード607にはIr1とは逆極性の半波電流Ir2が流れる。半波電流Ir1は積分回路61に、半波電流Ir2は積分回路62にそれぞれ入力される。交流電流Itと同様に、半波電流Ir1の平均電流値Ir1(av)と、半波電流Ir2の平均電流値Ir2(av)とは次式で近似して表せる。
Ir1(av)=−fd×Vd×Cref  …(21)
Ir2(av)=  fd×Vd×Cref  …(22)
次に、積分回路の動作を説明する。これら積分回路はオペアンプの反転端子に入力される電流を平滑して直流電圧へ変換する。積分回路61にはIt1(av)+Ir1(av)が入力され、積分回路62にはIt2(av)+Ir2(av)が入力されるから、積分回路61、62の出力値Vs1及びVs2は、次式で表せる。
Vs1=Vr−Rs×fd×Vd×(Ct−Cref)  …(31)
Vs2=Vr+Rs×fd×Vd×(Ct−Cref)  …(32)
ここで、Vrはオペアンプの非反転端子に入力される基準電圧源608の電圧値、Rsは抵抗612及び抵抗616の抵抗値である。本実施の形態では、Vtは3.0Vに設定してある。上式(31)、(32)から分かるように、積分回路61、62の出力値Vs1とVs2は、現像スリーブ704とアンテナ電極706との間の静電容量値Ctに応じて変化する。2つの出力信号は、静電容量検出装置707の出力信号として、画像形成装置414を制御するエンジンコントローラのCPU708のアナログ入力端子に結合される。また、オペアンプ609、614の出力には、それぞれダイオード617、618が接続してある。このダイオード617、618は出力信号のレベルを制限するものであり、CPU708(図1)のアナログ信号に入力可能範囲を超えた電圧が入力されることを防止している。ここでは、出力信号のレベルは3.2Vに制限される。
【0044】
図6および図7はVs1とVs2の出力特性を示す図である。横軸は現像スリーブ704とアンテナ電極706との間の静電容量値Ctであり、Cfはトナー容器702内のトナーが満杯状態の時の静電容量値、Ceはトナー容器702内のトナー量の不足によって起こる画像不良が発生するレベルの静電容量値である。また、Cnはプロセスカートリッジ410が画像形成装置414に装着されていない状態の場合に相当する静電容量値である。出力信号Vs1はトナー容器702内のトナーが満杯状態から空状態までに0.3Vから3.0Vまで変動する特性となっている。
【0045】
一方、CPU708(図1)のアナログ端子の検出可能範囲は0Vから3.3Vであり、トナー容器702内のトナー量の変化に応じて、信号Vs1はアナログ端子の検出可能範囲のほぼ全域で変化する特性となっている。出力信号Vs1をCPU708内部でアナログ・デジタル変換し、図示しない記憶装置に予め記憶されているデータと比較することで、トナー容器702内のトナー残量を検出することができる。
【0046】
これに対して、出力信号Vs2は、トナー容器702内のトナー量が変化する領域では、検出値の変化幅は少なく、トナーが空状態に近い状態における容量以下の領域で、検出値が変化し、プロセスカートリッジ410が画像形成装置414に装着されていない場合では、ほぼ0Vとなる特性となっている。出力信号Vs2をCPU708内部でアナログ・デジタル変換し、予め設定されたレベルと比較することで、プロセスカートリッジ410の装着状態を検知することができる。
【0047】
図8はトナー容器702内のトナー量の検出手順の一例を示すフローチャートである。トナー量の検出は静電容量検出装置707の出力値Vs1を用いて行う。ステップS1002において一連の処理で用いるパラメータの初期値設定を行う。CPU708において行うタイマ動作のタイマ値Taを0、静電容量検出装置707の出力値Vs1のMIN値Vs1(min)3.3に設定する。
【0048】
ここで、静電容量検出装置707の出力装置Vs1のMIN値について説明する。Vs1(min)はトナー容器内のトナー攪拌手段によって周期的に変動する、現像スリーブ704とアンテナ電極706との間の静電容量値に伴って変化する静電容量検出装置707の出力値の最低値である。画像形成装置414では、Vs1(min)からトナー量を判断する。
【0049】
そして、ステップS1003でタイマAをスタートし、カウント動作を開始し、ステップS1004でトナー検出が可能な状態かを表すフラグTSEの状態を確認する。フラグTSEは現像ACバイアスが出力状態になり、出力信号Vs1が立ち上がった状態でのみ1となる。フラグTSEが1の場合は、ステップS1005に進み、出力信号Vs1の読み込みを行う。フラグTSEが0の場合は、出力信号が有効でないと判断し、フラグTSEが変化するまで処理を進めない。
【0050】
ステップS1006で読み込んだ出力値Vs1とVs1(min)の比較を行い、Vs1がVs1(min)よりも小さい場合は、Vs1(min)の値を更新する。ステップS1008ではタイマA値のチェックを行い、処理の時間が15sec以上経過した場合は、ステップS1009へ進み、15secに達していない場合は、再び、ステップS1004へ進み、出力値のサンプリングを続行する。ステップS1009でタイマAの動作を停止した後、ステップS1010でトナー量への換算を行う。トナー量への変換は図示しないエンジンコントローラ内の記憶装置に予め記憶されたデータテーブルを用いて行う。このデータテーブルは、図9に示すように構成してあり、出力電圧に対してのトナー量の関係が設定されている。例えば、Vs1(min)が1.63Vの場合は、データテーブルより、トナー量は33%に変換される。
【0051】
ステップS1011では変換されたトナー量の値を画像形成装置414のオペレーションパネル401に表示し、一連の処理を終了する。
【0052】
図10はプロセスカートリッジ410装着状態の検知を行う際の一連の処理手順を示すフローチャートである。プロセスカートリッジ410装着状態の検知は静電容量検出装置707の出力値Vs2を用いて行う。ステップS1102において一連の処理で用いるタイマ値TBの初期設定を行う。ついで、ステップS1103で現像交流バイアスを駆動した後、ステップS1104、ステップS1105でタイマBによるカウントにより10msecウエイトする。この時間は現像交流バイアスが立ち上がる時間と、静電容量検出装置707の出力値Vs2の信号が立ち上がるのに要する時間である。
【0053】
ステップS1106でVs2を読み込み、ステップS1107で読み込んだVs2のレベルを所定レベルと比較することで、プロセスカートリッジ410装着状態を判断する。Vs2が1V以下であるならば、プロセスカートリッジ410は装着されていないと判断し、1V以上であるならばプロセスカートリッジ410は装着されていると判断する。ステップS1108、ステップS1112ではステップS1107での結果に基いてプロセスカートリッジの装着状態を示すフラグCRGDをセットする。続いてステップS1109で現像交流バイアスをオフし、タイマBを停止して一連の処理を終了する。画像形成装置414は、全ての制御においてプロセスカートリッジ410の装着状態を、フラグCRGDの状態で判断する。プロセスカートリッジ410が装着状態の場合はプリント動作可能な状態とし、非装着の場合はオペレーションパネル401に情報を表示してユーザに通知する。
【0054】
以上説明したとおり、本実施の形態では、トナー量に応じて変化するアンテナ電極706からの電流を半波電流に分離し、分離した電流をそれぞれ特性の異なる検出回路で検出し、トナー量の検出とプロセスカートリッジ装着の検出を異なる検出回路を用いて行った。これにより、トナー量検出精度を良好に維持しつつ、プロセスカートリッジ装着状態を高い信頼性で検知することが可能となった。
【0055】
<第2の実施の形態>
本実施の形態は、従来例との比較でいえば、プロセスカートリッジと静電容量検出装置の電気的な接触不良を検知することができるようにした点が異なる。
【0056】
本実施の形態に係る画像形成装置は、第1の実施の形態に係る画像形成装置と同一構成を有する。そして、本実施の形態に係る静電容量検出装置は、第1の実施の形態に係る静電容量検出装置707と同一構成を有し、トナー容器内に設けたアンテナ電極と静電容量検出装置が電気的に導通状態となっていない場合には、静電容量検出装置の一方の入力端子からは電流が入力しなくなるが、他方の入力端子には、現像バイアスが入力され、静電容量検出装置の出力は、例えば、出力値Vs1が3.2V、出力値Vs2が0.3Vとなる。
【0057】
本実施の形態における処理手順を図11を参照して説明する。ステップS1302で静電容量検出装置の出力値Vs2を読み込み、ステップS1303で読み込んだ出力値を1V(所定レベル)と比較する。そして、読み込んだ出力値Vs2が0.3Vであって、1V以下の場合には、アンテナ電極706と静電容量検出装置707が電気的に導通状態となっていないと判断して、ステップS1315に進み、静電容量検出装置が異常状態であることをオペレーションパネルに表示してユーザに通知する。その後、この処理を終了し、トナー量の検出は行わない。
【0058】
他方、ステップS1303で出力値Vs2が1V以上の場合は、ステップS1304〜S1313において、図8のステップS1003〜S1011の手順と同様にして、トナー容器内のトナー量を検出し、トナー量情報をオペレーションパネルに表示する。
【0059】
以上説明したとおり、本実施の形態では、トナー量に応じて変化するアンテナ電極706からの電流を半波電流に分離し、分離した電流をそれぞれ特性の異なる検出回路で検出し、一方の検出回路の結果に基いてトナー量の検出を行い、他方の検出回路の結果に基いてプロセスカートリッジ410の接点の異常を検知し、プロセスカートリッジ410の接点の異常を検知した場合は、トナー量の検出処理を停止するようにした。
【0060】
これにより、トナー量検出精度を良好に維持しつつ、プロセスカートリッジの接点異常を高い信頼性で検出することができ、さらに異常を検出した場合にはトナー量検出処理を停止するようにしたので、接触不良が発生した場合におけるトナー量誤検知を防止することができる。
【0061】
<第3の実施の形態>
本実施の形態は、従来例との比較でいえば、トナー容器内のトナー量が画像不良の原因となるトナー量になったとき、プリント動作を停止できるようにした点が異なる。
【0062】
本実施の形態に係る画像形成装置は、第1の実施の形態に係る画像形成装置とは、静電容量検出装置を除き同一構成を有する。本実施の形態に係る静電容量検出装置は、第1の実施の形態に係る静電容量検出装置707との比較でいえば、抵抗612に相当する抵抗の抵抗値を異ならせて、トナー容器内のトナー量不足による画像不良が発生する静電容量Ceで出力信号Vs2が急激に変化するようにした点が異なる。
【0063】
図12は本実施の形態における静電容量に対するVs1の特性の一例を示し、図13は本実施の形態における静電容量に対するVs2の特性の一例を示す。
【0064】
本実施の形態における処理手順を図14のフローチャートを参照して説明する。ステップS1502において一連の処理で用いるパラメータの初期値設定を行う。CPU708において行うタイマ動作のタイマ値Taを0、静電容量検出装置707の出力値Vs1のMIN値Vs1(min)3.3に設定する。そして、ステップS1503でタイマAをスタートし、カウント動作を開始し、ステップS1504でトナー検出が可能な状態かを表すフラグTSEの状態を確認する。ステップS1505で出力値Vs2を読み込み、続いてステップS1506で読み込んだ値が2V以上であるかを判断する。
【0065】
出力値Vs2が2V以下でない場合はステップS1507へ進み、トナー量の検出を行う。一方、出力値Vs2が2V以下の場合は、トナー量が画像不良を発生するレベル以下であると判断し、ステップS1514でタイマAを停止した後、ステップS1515へ進みプリント動作停止処理を行う。更に、ステップS1516でプロセスカートリッジ701のトナーが空状態であることをオペレーションパネル401に表示することで、ユーザに新しいプロセスカートリッジへの交換を促す。
【0066】
以上説明したとおり、トナー量に応じて変化するアンテナ電極からの電流を半波電流に分離し、分離した電流をそれぞれ特性の異なる2つの検出回路で検出する。2つの検出回路の特性は異なっており、一方の検出回路ではトナー容器内のトナー量が満杯状態から空状態で変化する検出特性に設定し、トナー容器内のトナー量の検出に用いる。他方の検出回路ではトナー量が画像不良を発生するレベルで急激に変化する特性に設定し、出力レベルを検出することで画像不良の発生を防止する構成とした。
【0067】
これにより、トナー量検出精度を良好に維持しつつ、プロセスカートリッジのトナー容器内トナーが画像不良を発生するレベルであるか否かの検出が可能となった。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上記のように構成したので、トナー残量をより高精度に測定することができる。
【0069】
また、本発明によれば、上記のように構成したので、プロセスカートリッジの装着異常を検出することができる。
【0070】
さらに、本発明によれば、上記のように構成したので、画像不良発生の起因となるトナー残量を高精度で検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】画像形成装置414の構造を示す断面図である。
【図3】図2の高圧電源406内の現像バイアス生成回路の構成を示す回路図である。
【図4】図1の静電容量検出装置707の構成を示す回路図である。
【図5】現像バイアスと交流電流Itと半波電流It1、It2の波形を示す図である。
【図6】第1の実施の形態における静電容量に対するVs1の特性の一例を示す図である。
【図7】第1の実施の形態における静電容量に対するVs2の特性の一例を示す図である。
【図8】トナー容器702内のトナー量の検出手順の一例を示すフローチャートである。
【図9】出力電圧とトナー量との対応関係をテーブルにして示す図である。
【図10】プロセスカートリッジ410装着状態の検知を行う際の一連の処理手順を示すフローチャートである。
【図11】第2の実施の形態における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図12】第2の実施の形態における静電容量に対するVs1の特性の一例を示す図である。
【図13】第2の実施の形態における静電容量に対するVs2の特性の一例を示す図である。
【図14】第2の実施の形態における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図15】従来例においてトナー量の検出を説明するための説明図である。
【図16】図15の静電容量検出装置107の構成を示す回路図である。
【図17】従来例における静電容量に対する静電容量検出装置107の出力電圧の特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
406 高圧電源
410 プロセスカートリッジ
702 トナー容器
703 帯電ローラ
704 現像スリーブ
705 感光ドラム
706 アンテナ電極
707 静電容量検出装置
708 CPU
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, among electrophotographic image forming apparatuses, a type using a process cartridge 101 as shown in FIG. 15 is known. The process cartridge 101 is a cartridge in which a photosensitive drum 105, a charging roller 103, a developing sleeve 104, a cleaner, and a toner container 102 (on which an antenna electrode 106 is disposed) are formed into a cartridge, and the toner in the toner container 102 is consumed. It is exchanged when it is lost. Therefore, for the purpose of notifying the user of the replacement time of the process cartridge, the toner amount in the toner container 102 is measured, and the measured toner amount is notified to the user.
[0003]
In the measurement of the amount of toner in the toner container 102, the dielectric constant of the material constituting the toner is larger than that in the atmosphere, and the larger the amount of toner distributed between the developing sleeve 104 and the antenna electrode 106, the more static the intermediate amount. Utilizing the fact that the capacitance increases, the capacitance between the developing sleeve 104 and the antenna electrode 106 is measured by the capacitance detecting device 107, and the measured value and the stored data are used by the CPU 108. , The amount of toner in the toner container 102 is calculated.
[0004]
The operation of the capacitance detection device 107 will be described in more detail with reference to FIG. When the process cartridge 101 is mounted on the image forming apparatus, the input terminal 212 is connected to the antenna electrode 106 via an electric contact (not shown), the input terminal 201 is connected to the output of the developing bias power supply, and the developing AC Applied.
[0005]
When a developing AC bias is applied to the developing sleeve 104, a current having a current value corresponding to the capacitance between the developing sleeve 104 and the antenna electrode 106 flows to the input terminal 212, and then passes through the diode 213 to the operational amplifier 204. (Which constitutes the integrating circuit 200 together with the resistor 211 and the capacitor 210), and the input terminal 201 connected to the output of the developing bias power supply has a current value corresponding to the capacity of the capacitor 202. A current flows, and is then input to the non-inverting terminal of the operational amplifier 204 via the diode 203.
[0006]
Then, the output level of the operational amplifier 204 becomes a level corresponding to the difference between the electrostatic capacitance between the developing sleeve 104 and the antenna electrode 106 and the capacitance of the capacitor 202, and is output from the output terminal 215, and is output from the CPU 108 ( 15) is input to the analog input terminal. Then, in the CPU 108, the digital data input to the analog input terminal and converted from analog to digital is compared with the stored data, and the amount of toner in the toner container 102 is calculated.
[0007]
FIG. 17 shows the output characteristics of the capacitance detection device 107. When the toner is full in the toner container 102, the capacitance becomes Cf and the detected voltage value becomes Vf. On the other hand, the capacitance value Ce is a capacitance when an image defect occurs in an image during printing due to a shortage of toner in the toner container 102, and the detected voltage value at this time is Ve.
[0008]
Here, the operation range of the detection voltage is set as large as possible according to the analog input voltage range of the CPU 108 to be connected.
[0009]
As a result, variations occur in the image forming apparatus, such as variations in capacitance between the developing sleeve 104 and the antenna electrode 106, errors that occur during analog-to-digital conversion in the CPU 108, and variations in characteristics of the capacitance detection device. The effect of the error can be reduced.
[0010]
Further, the capacitance detecting device 107 also detects the state of attachment / detachment of the process cartridge 101 to / from the image forming apparatus. When the process cartridge 101 is not mounted, the capacitance value between the developing sleeve 104 and the antenna electrode 106 becomes Cn, and the capacitance becomes smaller than when the process cartridge 101 is mounted. , The detection voltage Vn is output. The reason why the capacitance is reduced in this way is that when the process cartridge 101 is not mounted, the antenna electrode 106 in the process cartridge 101 is naturally not connected to the input of the capacitance detection device 107. In this way, by monitoring the level of the capacitance detecting device 107, it is possible to detect the mounting state of the process cartridge without providing any additional detecting means.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
(1) However, as shown in FIG. 17, the output voltage of the capacitance detection device 107 when the remaining amount of toner in the toner container 102 is small, and the output voltage Vn when the process cartridge 101 is not mounted. For example, if the output characteristics of the electrostatic capacitance detecting device 107 vary, the process cartridge 101 is erroneously detected that the process cartridge 101 is not mounted in spite of the small amount of toner. Had to be done.
[0012]
In order to solve such a problem, the difference between the output voltage of the capacitance detection device when the process cartridge 101 is not mounted and the output voltage when the remaining amount of toner is small is set to be large. However, in this case, the difference between the output voltage when the toner amount is small and the output voltage when the toner amount is large becomes small, and the toner amount is erroneously detected. Will happen.
[0013]
(2) In addition, a contact failure may occur at the electrical contact between the antenna electrode 106 and the capacitance detection device 107. In such a case, it is erroneously detected that the process cartridge 101 is not mounted.
[0014]
(3) Further, if the amount of toner in the toner container 102 is insufficient, an image defect occurs. However, the amount of toner causing the image defect cannot be detected with high accuracy.
[0015]
A first object of the present invention is to provide an image forming apparatus which can solve the above-mentioned problems and can measure the remaining amount of toner with higher accuracy.
[0016]
A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus which can solve the above-described problems and can detect an abnormal mounting of a process cartridge.
[0017]
A third object of the present invention is to provide an image forming apparatus which can solve the above-described problems and can detect the remaining amount of toner causing an image defect with high accuracy.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to an aspect of the present invention, there is provided an electrophotographic image forming apparatus using a toner as a developer, wherein the capacitance of a capacitor formed by at least two electrode members is a level at which an image defect occurs due to toner fullness. First converting means for linearly converting a capacitance that varies according to the remaining amount of toner into a voltage, and a toner empty amount based on the capacitance of the capacitor, which is a level at which the image defect occurs. A second conversion unit that linearly converts a capacitance that changes according to a state into a voltage; and an obtaining unit that obtains a toner amount based on the voltage obtained by the conversion by the first and second conversion units. It is characterized by having.
[0019]
2. The positive cycle half wave according to claim 1, wherein the first conversion means includes a positive cycle half wave current detecting means for detecting a positive cycle half wave current of the alternating current from one of the two electrodes. The capacitance of the capacitor can be measured based on the detection result of the current detection unit, and the second conversion unit detects a half-cycle current of a negative cycle of an alternating current from the other of the two electrodes. And a capacitance of the capacitor can be measured based on a detection result by the negative cycle half-wave current detecting means.
[0020]
In claim 1 or 2, one of the two electrode members may be a toner carrier.
[0021]
According to a fourth aspect of the present invention, in an electrophotographic image forming apparatus having a toner container in a detachable cartridge, a capacitance of a capacitor formed by toner staying in the toner container and at least two electrode members. A first conversion unit that linearly converts a capacitance that changes according to a level from a toner full level to a remaining toner level at which an image defect occurs to a voltage, and a capacitance of the capacitor, A second conversion unit that linearly converts the capacitance that changes according to the amount of remaining toner at a level at which an image defect occurs from the empty toner state to a voltage, and a voltage obtained by the conversion by the first conversion unit Acquiring means for acquiring the remaining amount of toner; and detecting means for detecting the mounting state of the cartridge based on the voltage obtained by the conversion by the second converting means. Characterized in that was.
[0022]
5. The positive cycle half wave according to claim 4, wherein the first conversion means includes a positive cycle half wave current detecting means for detecting a positive cycle half wave current of the alternating current from one of the two electrodes. The capacitance of the capacitor can be measured based on the detection result by the current detection means, and the second conversion means detects a half cycle current of a negative cycle of the alternating current from the other of the two electrodes. It has negative cycle half-wave current detection means, and can detect the mounting state of the cartridge based on the detection result by the negative cycle half-wave current detection means.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, there may be provided an abnormal state detecting means for detecting an abnormal state of an electric contact for connecting the cartridge to the image forming apparatus based on a detection result by the negative cycle half-wave current detecting means.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, the image forming apparatus may further include a prohibition unit for prohibiting the acquisition unit from acquiring the remaining amount of toner when the abnormal state detection unit detects an abnormal state.
[0025]
In any one of claims 4 to 7, one of the two electrode members may be a toner carrier.
[0026]
According to a ninth aspect of the present invention, in the electrophotographic image forming apparatus using a toner as a developer, the capacitance of a capacitor formed by at least two electrode members is a level at which an image defect occurs due to a full toner. A converting unit that linearly converts the capacitance that changes according to the remaining amount of toner into a voltage, an obtaining unit that obtains the remaining amount of toner based on the voltage obtained by the conversion by the converting unit, Detecting means for detecting the capacitance of the capacitor corresponding to the generated level of the remaining amount of toner.
[0027]
10. The positive cycle half-wave current detecting means according to claim 9, further comprising a positive cycle half-wave current detecting means for detecting a positive cycle half-wave current of the alternating current from one of the two electrodes. The capacitance of the capacitor can be measured based on the detection result by the means, and the detecting means detects a negative cycle half-wave current of the alternating current from the other of the two electrodes. Current detection means can be provided.
[0028]
According to a ninth aspect, a stop unit for stopping image formation when the detection unit detects the remaining amount of toner at a level at which an image defect occurs can be provided.
[0029]
In any one of claims 9 to 11, one of the two electrode members may be a toner carrier.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0031]
<First embodiment>
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. This is an example of an image forming apparatus, and the structure is shown in FIG.
[0032]
In this image forming apparatus, only one recording sheet set on the recording sheet tray 402 is sent out from the recording sheet tray 402 by driving the pickup roller 403, and the registration roller 405 is moved in the direction of arrow A by the sheet feeding roller 404. Transported to The recording paper is conveyed to the process cartridge 410 at a predetermined timing by driving the registration roller 405, and an unfixed toner image is formed on the recording paper by a series of processes of electrophotography.
[0033]
As shown in FIG. 1, the process cartridge 410 includes a toner container 702 containing toner, a photosensitive drum 705 serving as an image carrier, a charging roller 703 serving as a charging device, and a developing sleeve 704 serving as a toner carrier. It comprises a photosensitive drum cleaning device (not shown) and an antenna electrode 706.
[0034]
After charging the surface photosensitive member on the photosensitive drum 705 by the charging roller 703, image exposure based on an image signal is performed by an image exposure unit. In the image exposure, main scanning is performed via a polygon mirror 411 that rotates a laser beam from a laser light source 412 in a scanner unit 414 and a reflection mirror 413. A latent image is formed by rotation (sub-scanning) of the photosensitive drum 415. Is done. The latent image formed on the photosensitive drum 705 is developed by the developing sleeve 704 to become a toner image. The developing sleeve 704 is connected to a high-voltage power supply, and a developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied.
[0035]
The antenna electrode 706 is made of a metal member, and is arranged inside the toner container 702 so as to face the developing sleeve 704. The toner is distributed between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706. Since the dielectric constant of the toner is larger than that of air, the capacitance between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706 changes and is distributed according to the amount of toner distributed between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706. It increases as the amount of toner increases.
[0036]
FIG. 3 shows a configuration of the developing bias generation circuit in the high voltage power supply 406 of FIG. In FIG. 3, reference numeral 513 denotes a transformer for generating a DC bias, which is driven by switching of the transistor 515, is rectified by the secondary-side capacitor 512 and the diode 510, and generates a DC voltage in a negative cycle. The output voltage is divided by a resistor 511 and a resistor 520 and compared with a reference voltage of a reference voltage source 517 by an operational amplifier 518. The output of operational amplifier 518 is coupled to transistor 509 to limit the voltage applied to transformer 513. With this configuration, the output is controlled to be a DC voltage of -300V.
[0037]
On the other hand, the AC bias is generated by a transformer 501 driven via transistors 520 and 521 by a clock signal DEVCLK output from an engine controller (not shown). The AC bias is a rectangular wave having an amplitude Vd (= 1500 Vpp) and a frequency fd (= 3 kHz).
[0038]
The toner image formed on the photosensitive drum 705 by such a method is transferred onto recording paper by the transfer roller 406, and an unfixed toner image is formed on the recording paper. Subsequently, the recording paper is conveyed to a fixing roller 407 and a pressure roller 408, where the recording paper is heated and pressurized, and the toner on the recording paper is fixed on the recording paper. The recording paper is further conveyed to the outside of the image forming apparatus 414 by the discharge rollers 409, and a series of recording processing is completed. These series of processes are controlled by a controller (not shown).
[0039]
FIG. 4 shows the configuration of the capacitance detection device 707 of FIG. The capacitance detecting device 707 detects the amount of toner in the toner container by detecting the capacitance between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706. In FIG. 4, reference numeral 601 denotes a connection terminal of the antenna electrode 706, which is connected to the antenna electrode 706 of the process cartridge 410. When a developing bias is applied to the developing sleeve 704, an alternating current It having a magnitude proportional to the capacitance value Ct between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706 flows. The alternating current It is rectified by a diode 604 and a diode 606 connected in opposite directions. A half-wave rectified half-wave current It1 flows through the diode 604, and a half-wave current having a reverse polarity to the half-wave current It1 flows through the diode 606. The current It2 flows. FIG. 5 shows waveforms of the developing bias, the AC current It, and the half-wave currents It1 and It2.
[0040]
The half-wave current It1 is input to an integrating circuit 61 (configured by an operational amplifier 614, a resistor 616, and a capacitor 615), and the half-wave current It2 is configured by an integrating circuit 62 (configured by an operational amplifier 609, a resistor 612, and a capacitor 61). Respectively. The average current value It1 (av) of the half-wave current It1 and the average current value It2 (av) of the half-wave current It2 can be approximated by the following equation. Note that the current in the direction input to the integration circuit is positive.
It1 (av) = fd × Vd × Ct (11)
It2 (av) = − fd × Vd × Ct (12)
Here, Vd is the amplitude of the developing AC bias, and fd is the frequency of the developing AC bias.
[0041]
A terminal 602 is connected to the developing sleeve 704 in the process cartridge 410. 603 is a reference capacitor. The capacitance value Cref of the reference capacitor 603 is set according to the capacitance value between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706. In the present embodiment, a 10 pF capacitor corresponding to a capacitance value between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706 in a state where an image defect occurs due to a shortage of toner in the toner container 702 is used.
[0042]
When the developing bias is applied, an alternating current Ir having a magnitude corresponding to the capacitance value of the capacitor 603 flows.
[0043]
The alternating current Ir is rectified by the diode 605 and the diode 607, and a half-wave rectified half-wave current Ir1 flows through the diode 605, and a half-wave current Ir2 having a polarity opposite to that of Ir1 flows through the diode 607. The half-wave current Ir1 is input to the integration circuit 61, and the half-wave current Ir2 is input to the integration circuit 62. Similarly to the AC current It, the average current value Ir1 (av) of the half-wave current Ir1 and the average current value Ir2 (av) of the half-wave current Ir2 can be approximated by the following equation.
Ir1 (av) = − fd × Vd × Cref (21)
Ir2 (av) = fd × Vd × Cref (22)
Next, the operation of the integration circuit will be described. These integrating circuits smooth the current input to the inverting terminal of the operational amplifier and convert it to a DC voltage. Since It1 (av) + Ir1 (av) is input to the integration circuit 61 and It2 (av) + Ir2 (av) is input to the integration circuit 62, the output values Vs1 and Vs2 of the integration circuits 61 and 62 are as follows. It can be expressed by an equation.
Vs1 = Vr−Rs × fd × Vd × (Ct−Cref) (31)
Vs2 = Vr + Rs × fd × Vd × (Ct−Cref) (32)
Here, Vr is the voltage value of the reference voltage source 608 input to the non-inverting terminal of the operational amplifier, and Rs is the resistance value of the resistors 612 and 616. In the present embodiment, Vt is set to 3.0V. As can be seen from the above equations (31) and (32), the output values Vs1 and Vs2 of the integration circuits 61 and 62 change according to the capacitance value Ct between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706. The two output signals are coupled to analog input terminals of a CPU 708 of an engine controller that controls the image forming apparatus 414 as output signals of the capacitance detection device 707. The outputs of the operational amplifiers 609 and 614 are connected to diodes 617 and 618, respectively. The diodes 617 and 618 limit the level of the output signal, and prevent a voltage exceeding the inputtable range from being input to the analog signal of the CPU 708 (FIG. 1). Here, the level of the output signal is limited to 3.2V.
[0044]
6 and 7 are diagrams showing output characteristics of Vs1 and Vs2. The horizontal axis is the capacitance value Ct between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706, Cf is the capacitance value when the toner in the toner container 702 is full, and Ce is the amount of toner in the toner container 702. Is a capacitance value at a level at which an image defect caused by shortage occurs. Cn is a capacitance value corresponding to a case where the process cartridge 410 is not mounted on the image forming apparatus 414. The output signal Vs1 has a characteristic that fluctuates from 0.3 V to 3.0 V when the toner in the toner container 702 is full to empty.
[0045]
On the other hand, the detectable range of the analog terminal of the CPU 708 (FIG. 1) is from 0 V to 3.3 V, and the signal Vs1 changes over almost the entire detectable range of the analog terminal in accordance with the change in the amount of toner in the toner container 702. Characteristics. By analog-to-digital conversion of the output signal Vs1 inside the CPU 708 and comparing it with data previously stored in a storage device (not shown), the remaining amount of toner in the toner container 702 can be detected.
[0046]
On the other hand, the output signal Vs2 has a small change width of the detection value in a region where the amount of toner in the toner container 702 changes, and the detection value changes in a region of the capacity or less when the toner is almost empty. When the process cartridge 410 is not mounted on the image forming apparatus 414, the characteristic is approximately 0V. The output state of the process cartridge 410 can be detected by converting the output signal Vs2 from analog to digital in the CPU 708 and comparing the output signal Vs2 with a preset level.
[0047]
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a procedure for detecting the amount of toner in the toner container 702. The toner amount is detected using the output value Vs1 of the capacitance detecting device 707. In step S1002, initial values of parameters used in a series of processes are set. The timer value Ta of the timer operation performed by the CPU 708 is set to 0, and the MIN value Vs1 (min) 3.3 of the output value Vs1 of the capacitance detecting device 707 is set.
[0048]
Here, the MIN value of the output device Vs1 of the capacitance detection device 707 will be described. Vs1 (min) is the minimum value of the output value of the capacitance detecting device 707 that periodically fluctuates due to the toner stirring means in the toner container and changes with the capacitance value between the developing sleeve 704 and the antenna electrode 706. Value. The image forming apparatus 414 determines the toner amount from Vs1 (min).
[0049]
Then, in step S1003, the timer A is started to start the counting operation, and in step S1004, the state of the flag TSE indicating whether the toner can be detected is checked. The flag TSE becomes 1 only when the developing AC bias is in the output state and the output signal Vs1 rises. If the flag TSE is 1, the flow advances to step S1005 to read the output signal Vs1. If the flag TSE is 0, it is determined that the output signal is not valid, and the process does not proceed until the flag TSE changes.
[0050]
The output value Vs1 read in step S1006 is compared with Vs1 (min), and if Vs1 is smaller than Vs1 (min), the value of Vs1 (min) is updated. In step S1008, the timer A value is checked. If the processing time has elapsed for 15 seconds or more, the process proceeds to step S1009. If the processing time has not reached 15 seconds, the process proceeds to step S1004 again to continue sampling the output value. After the operation of the timer A is stopped in step S1009, conversion to the toner amount is performed in step S1010. The conversion into the toner amount is performed using a data table stored in advance in a storage device in the engine controller (not shown). This data table is configured as shown in FIG. 9, in which the relationship between the output voltage and the amount of toner is set. For example, when Vs1 (min) is 1.63 V, the toner amount is converted to 33% from the data table.
[0051]
In step S1011, the converted toner amount value is displayed on the operation panel 401 of the image forming apparatus 414, and a series of processing ends.
[0052]
FIG. 10 is a flowchart showing a series of processing procedures when detecting the mounting state of the process cartridge 410. The detection of the mounting state of the process cartridge 410 is performed using the output value Vs2 of the capacitance detection device 707. In step S1102, initialization of a timer value TB used in a series of processing is performed. Next, after driving the developing AC bias in step S1103, a wait of 10 msec is performed by counting by the timer B in steps S1104 and S1105. This time is the time required for the developing AC bias to rise and the time required for the signal of the output value Vs2 of the capacitance detecting device 707 to rise.
[0053]
In step S1106, Vs2 is read, and the level of Vs2 read in step S1107 is compared with a predetermined level to determine the mounting state of the process cartridge 410. If Vs2 is 1 V or less, it is determined that the process cartridge 410 is not mounted. If Vs2 is 1 V or more, it is determined that the process cartridge 410 is mounted. In steps S1108 and S1112, a flag CRGD indicating the mounting state of the process cartridge is set based on the result in step S1107. Subsequently, in step S1109, the developing AC bias is turned off, the timer B is stopped, and a series of processing ends. The image forming apparatus 414 determines the mounting state of the process cartridge 410 in all controls based on the state of the flag CRGD. When the process cartridge 410 is in the mounted state, the print operation is enabled, and when the process cartridge 410 is not mounted, information is displayed on the operation panel 401 to notify the user.
[0054]
As described above, in the present embodiment, the current from the antenna electrode 706 that changes according to the amount of toner is separated into half-wave currents, and the separated currents are detected by the detection circuits having different characteristics, thereby detecting the amount of toner. And the detection of the mounting of the process cartridge was performed using different detection circuits. This makes it possible to detect the process cartridge mounting state with high reliability while maintaining good toner amount detection accuracy.
[0055]
<Second embodiment>
The present embodiment is different from the conventional example in that a poor electrical contact between the process cartridge and the capacitance detecting device can be detected.
[0056]
The image forming apparatus according to the present embodiment has the same configuration as the image forming apparatus according to the first embodiment. The capacitance detection device according to the present embodiment has the same configuration as the capacitance detection device 707 according to the first embodiment, and includes an antenna electrode provided in a toner container and a capacitance detection device. Is not electrically conductive, no current is input from one input terminal of the electrostatic capacitance detection device, but a developing bias is input to the other input terminal, and the electrostatic capacitance detection device The output of the device is, for example, an output value Vs1 of 3.2V and an output value Vs2 of 0.3V.
[0057]
The processing procedure in the present embodiment will be described with reference to FIG. In step S1302, the output value Vs2 of the capacitance detection device is read, and the output value read in step S1303 is compared with 1V (predetermined level). If the read output value Vs2 is 0.3 V and is 1 V or less, it is determined that the antenna electrode 706 and the capacitance detection device 707 are not electrically connected, and the process proceeds to step S1315. Then, the user is notified by displaying on the operation panel that the capacitance detection device is in an abnormal state. Thereafter, this process ends, and the toner amount is not detected.
[0058]
On the other hand, if the output value Vs2 is 1 V or more in step S1303, in steps S1304 to S1313, the amount of toner in the toner container is detected in the same manner as steps S1003 to S1011 in FIG. Display on the panel.
[0059]
As described above, in this embodiment, the current from the antenna electrode 706 that changes according to the amount of toner is separated into half-wave currents, and the separated currents are detected by detection circuits having different characteristics. The amount of toner is detected based on the result of (1), and the abnormality of the contact of the process cartridge 410 is detected based on the result of the other detection circuit. Was stopped.
[0060]
As a result, it is possible to detect the contact abnormality of the process cartridge with high reliability while maintaining good toner amount detection accuracy, and when the abnormality is detected, the toner amount detection process is stopped. It is possible to prevent erroneous detection of the toner amount when a contact failure occurs.
[0061]
<Third embodiment>
The present embodiment differs from the conventional example in that the printing operation can be stopped when the amount of toner in the toner container reaches the amount of toner that causes image defects.
[0062]
The image forming apparatus according to the present embodiment has the same configuration as the image forming apparatus according to the first embodiment except for the capacitance detection device. The capacitance detection device according to the present embodiment differs from the capacitance detection device 707 according to the first embodiment in that the resistance value of the resistor corresponding to the resistor 612 is different from that of the toner container. The difference is that the output signal Vs2 changes abruptly at the capacitance Ce at which an image defect occurs due to a shortage of the toner amount.
[0063]
FIG. 12 shows an example of the characteristic of Vs1 with respect to the capacitance in the present embodiment, and FIG. 13 shows an example of the characteristic of Vs2 with respect to the capacitance in the present embodiment.
[0064]
The processing procedure in the present embodiment will be described with reference to the flowchart in FIG. In step S1502, initial values of parameters used in a series of processes are set. The timer value Ta of the timer operation performed by the CPU 708 is set to 0, and the MIN value Vs1 (min) 3.3 of the output value Vs1 of the capacitance detecting device 707 is set. Then, in step S1503, the timer A is started to start the counting operation, and in step S1504, the state of the flag TSE indicating whether the toner can be detected is checked. In step S1505, the output value Vs2 is read, and subsequently, it is determined whether the value read in step S1506 is 2 V or more.
[0065]
If the output value Vs2 is not equal to or less than 2 V, the process proceeds to step S1507, and the toner amount is detected. On the other hand, if the output value Vs2 is equal to or less than 2V, it is determined that the toner amount is equal to or less than the level at which an image defect occurs, and the timer A is stopped in step S1514. Further, by displaying on the operation panel 401 that the toner in the process cartridge 701 is empty in step S1516, the user is prompted to replace the process cartridge with a new process cartridge.
[0066]
As described above, the current from the antenna electrode that changes according to the amount of toner is separated into half-wave currents, and the separated currents are detected by two detection circuits having different characteristics. The characteristics of the two detection circuits are different. One of the detection circuits is set to a detection characteristic in which the toner amount in the toner container changes from a full state to an empty state, and is used for detecting the toner amount in the toner container. The other detection circuit has a configuration in which the toner amount is set to a characteristic that rapidly changes at a level at which an image defect occurs, and the output level is detected to prevent the image defect from occurring.
[0067]
This makes it possible to detect whether or not the toner in the toner container of the process cartridge is at a level at which an image defect occurs while maintaining good toner amount detection accuracy.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the configuration as described above allows the remaining amount of toner to be measured with higher accuracy.
[0069]
Further, according to the present invention, since the configuration is as described above, it is possible to detect a mounting abnormality of the process cartridge.
[0070]
Furthermore, according to the present invention, since the above-described configuration is employed, it is possible to detect the remaining amount of toner that causes image failure with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a structure of an image forming apparatus 414.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a developing bias generation circuit in the high voltage power supply 406 of FIG. 2;
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the capacitance detection device 707 of FIG.
FIG. 5 is a diagram showing waveforms of a developing bias, an AC current It, and half-wave currents It1 and It2.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a characteristic of Vs1 with respect to capacitance in the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a characteristic of Vs2 with respect to capacitance in the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a procedure for detecting a toner amount in a toner container 702;
FIG. 9 is a diagram showing a correspondence between an output voltage and a toner amount in a table.
FIG. 10 is a flowchart showing a series of processing procedures when detecting the mounted state of the process cartridge 410.
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure according to the second embodiment.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a characteristic of Vs1 with respect to a capacitance according to the second embodiment.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a characteristic of Vs2 with respect to capacitance in the second embodiment.
FIG. 14 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure according to the second embodiment.
FIG. 15 is an explanatory diagram for describing detection of a toner amount in a conventional example.
16 is a circuit diagram showing a configuration of the capacitance detection device 107 in FIG.
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a characteristic of an output voltage of the capacitance detection device 107 with respect to a capacitance in a conventional example.
[Explanation of symbols]
406 High voltage power supply
410 process cartridge
702 Toner container
703 charging roller
704 developing sleeve
705 Photosensitive drum
706 antenna electrode
707 Capacitance detection device
708 CPU

Claims (12)

現像剤としてトナーを用いる電子写真方式の画像形成装置において、
少なくとも2つの電極部材とにより形成されるコンデンサの静電容量であって、トナー満杯から画像不良が発生するレベルのトナー残量までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する第1変換手段と、
前記コンデンサの静電容量であって、前記画像不良が発生するレベルのトナー残量からトナー空状態までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する第2変換手段と、
前記第1および第2変換手段による変換により得られた電圧に基づきトナー量を取得する取得手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
In an electrophotographic image forming apparatus using a toner as a developer,
A first capacitance that linearly converts the capacitance of a capacitor formed by at least two electrode members, which varies according to the amount of toner remaining from a level at which toner is full to a level at which an image defect occurs, to a voltage; Conversion means;
A second conversion unit that linearly converts the capacitance of the capacitor, which varies according to a remaining amount of toner at a level at which the image defect occurs to a toner empty state, into a voltage,
An image forming apparatus comprising: an obtaining unit configured to obtain a toner amount based on a voltage obtained by the conversion by the first and second conversion units.
請求項1において、前記第1変換手段は、前記2つの電極のうちの一方の電極からの交流電流の正サイクルの半波電流を検出する正サイクル半波電流検出手段を有し、該正サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記コンデンサの静電容量を測定し、
前記第2変換手段は、前記2つの電極のうちの他方の電極からの交流電流の負サイクルの半波電流を検出する負サイクル半波電流検出手段を有し、該負サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記コンデンサの静電容量を測定する
ことを特徴とする画像形成装置。
2. The positive cycle device according to claim 1, wherein the first conversion unit includes a positive cycle half-wave current detection unit configured to detect a positive cycle half-wave current of an alternating current from one of the two electrodes. Measuring the capacitance of the capacitor based on the detection result by the half-wave current detection means,
The second conversion means includes a negative cycle half-wave current detection means for detecting a negative cycle half-wave current of the alternating current from the other of the two electrodes, and the negative cycle half-wave current detection means An image forming apparatus for measuring the capacitance of the capacitor based on the detection result of the image forming apparatus.
請求項1または2において、前記2つの電極部材のうちの一方の電極部材は、トナー担持体であることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein one of the two electrode members is a toner carrier. 着脱可能なカートリッジ内にトナー容器を有する電子写真方式の画像形成装置において、
前記トナー容器内に滞留するトナーと少なくとも2つの電極部材とにより形成されるコンデンサの静電容量であって、トナー満杯から画像不良が発生するレベルのトナー残量までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する第1変換手段と、
前記コンデンサの静電容量であって、前記画像不良が発生するレベルのトナー残量からトナー空状態までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する第2変換手段と、
前記第1変換手段による変換により得られた電圧に基づきトナー残量を取得する取得手段と、
前記第2変換手段による変換により得られた電圧に基づき前記カートリッジの装着状態を検知する検知手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
In an electrophotographic image forming apparatus having a toner container in a removable cartridge,
A capacitance of a capacitor formed by the toner stagnating in the toner container and at least two electrode members, the capacitance being changed from a full state of the toner to a remaining amount of toner at a level at which an image defect occurs. First conversion means for linearly converting
A second conversion unit that linearly converts the capacitance of the capacitor, which varies according to a remaining amount of toner at a level at which the image defect occurs to a toner empty state, into a voltage,
Acquiring means for acquiring the remaining amount of toner based on the voltage obtained by the conversion by the first converting means;
An image forming apparatus comprising: a detection unit configured to detect a mounting state of the cartridge based on a voltage obtained by the conversion by the second conversion unit.
請求項4において、前記第1変換手段は、前記2つの電極のうちの一方の電極からの交流電流の正サイクルの半波電流を検出する正サイクル半波電流検出手段を有し、該正サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記コンデンサの静電容量を測定し、
前記第2変換手段は、前記2つの電極のうちの他方の電極からの交流電流の負サイクルの半波電流を検出する負サイクル半波電流検出手段を有し、該負サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記カートリッジの装着状態を検知する
ことを特徴とする画像形成装置。
5. The positive cycle half-wave current detecting means according to claim 4, wherein said first converting means includes a positive cycle half-wave current detecting means for detecting a positive cycle half-wave current of an alternating current from one of said two electrodes. Measuring the capacitance of the capacitor based on the detection result by the half-wave current detection means,
The second conversion means includes a negative cycle half-wave current detection means for detecting a negative cycle half-wave current of the alternating current from the other of the two electrodes, and the negative cycle half-wave current detection means An image forming apparatus for detecting a mounting state of the cartridge based on a detection result of the image forming apparatus.
請求項5において、前記負サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記カートリッジと画像形成装置を接続するための電気接点の異常状態を検出する異常状態検出手段を有することを特徴とする画像形成装置。6. An image forming apparatus according to claim 5, further comprising an abnormal state detecting section for detecting an abnormal state of an electric contact for connecting said cartridge to the image forming apparatus based on a detection result by said negative cycle half-wave current detecting section. apparatus. 請求項6において、前記異常状態検出手段により異常状態が検出された場合に、前記取得手段によるトナー残量の取得を禁止する禁止手段を有することを特徴とする画像形成装置。7. The image forming apparatus according to claim 6, further comprising a prohibition unit that prohibits the acquisition unit from acquiring the remaining amount of toner when the abnormal state detection unit detects an abnormal state. 請求項4ないし7のいずれかにおいて、前記2つの電極部材のうちの一方の電極部材は、トナー担持体であることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4, wherein one of the two electrode members is a toner carrier. 現像剤としてトナーを用いる電子写真方式の画像形成装置において、
少なくとも2つの電極部材とにより形成されるコンデンサの静電容量であって、トナー満杯から画像不良が発生するレベルのトナー残量までに応じて変化する静電容量をリニアに電圧に変換する変換手段と、
該変換手段による変換により得られた電圧に基づきトナー残量を取得する取得手段と、
前記画像不良が発生するレベルのトナー残量に対応する前記コンデンサの静電容量を検出する検出手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
In an electrophotographic image forming apparatus using a toner as a developer,
Conversion means for linearly converting the capacitance of a capacitor formed by at least two electrode members, which varies according to the amount of toner remaining from a level of toner fullness to a level at which an image defect occurs, into a voltage. When,
Obtaining means for obtaining the remaining amount of toner based on the voltage obtained by the conversion by the conversion means;
An image forming apparatus comprising: a detection unit configured to detect a capacitance of the capacitor corresponding to a remaining amount of toner at a level at which the image defect occurs.
請求項9において、前記変換手段は、前記2つの電極のうちの一方の電極からの交流電流の正サイクルの半波電流を検出する正サイクル半波電流検出手段を有し、該正サイクル半波電流検出手段による検出結果に基づき前記コンデンサの静電容量を測定し、
前記検出手段は、前記2つの電極のうちの他方の電極からの交流電流の負サイクルの半波電流を検出する負サイクル半波電流検出手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
10. The positive cycle half wave according to claim 9, wherein the conversion means includes a positive cycle half wave current detecting means for detecting a positive cycle half wave current of an alternating current from one of the two electrodes. Measuring the capacitance of the capacitor based on the detection result by the current detection means,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the detecting unit includes a negative cycle half-wave current detecting unit that detects a half cycle current of a negative cycle of the alternating current from the other of the two electrodes.
請求項9において、前記検出手段により画像不良が発生するレベルのトナー残量が検出された場合に画像形成を停止させる停止手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 9, further comprising a stop unit that stops image formation when the detection unit detects a remaining amount of toner at a level that causes an image defect. 請求項9ないし11のいずれかにおいて、前記2つの電極部材のうちの一方の電極部材は、トナー担持体であることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 9, wherein one of the two electrode members is a toner carrier.
JP2002251990A 2002-08-29 2002-08-29 Image forming apparatus Pending JP2004093699A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002251990A JP2004093699A (en) 2002-08-29 2002-08-29 Image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002251990A JP2004093699A (en) 2002-08-29 2002-08-29 Image forming apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004093699A true JP2004093699A (en) 2004-03-25

Family

ID=32058418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002251990A Pending JP2004093699A (en) 2002-08-29 2002-08-29 Image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004093699A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10996606B2 (en) 2018-12-19 2021-05-04 Ricoh Company, Ltd. Remaining toner amount detecting apparatus, image forming apparatus, and remaining toner amount detecting method
WO2022064892A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-31 キヤノン株式会社 Image formation device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10996606B2 (en) 2018-12-19 2021-05-04 Ricoh Company, Ltd. Remaining toner amount detecting apparatus, image forming apparatus, and remaining toner amount detecting method
WO2022064892A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-31 キヤノン株式会社 Image formation device
US11994812B2 (en) 2020-09-25 2024-05-28 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100374269B1 (en) Developer container, developer amount detecting system, process cartridge, developing device, and image forming apparatus
JP4962762B2 (en) Image forming apparatus and disconnection inspection method thereof
CN103166484B (en) Comprise power supply and the image forming apparatus of zero cross detection circuit
CN100495246C (en) Image forming apparatus
US7403723B2 (en) Image forming apparatus with measuring technique
JP2000206774A (en) Remaining-toner quantitative detector, remaining-toner quantitative detecting method, profess cartridge, and electrophotographic image forming device
US6505008B2 (en) Developer container, process cartridge, developing device, and image forming apparatus with toner sensor wiping member orientation
US7139501B2 (en) Charge voltage control circuit and image forming apparatus which controls a charge voltage based on a discharge current
JP4544217B2 (en) Image forming apparatus
JP2004093699A (en) Image forming apparatus
JP2002357991A (en) Image forming device
JP2000305348A (en) Developer amount detecting device, developing device, and image forming device provided with them
JP2001242690A (en) Image forming device
JP2007322727A (en) Power supply, image forming apparatus, and control unit
JP2648143B2 (en) Developer remaining amount detection device
JP2003323037A (en) Detection system for amount of developer, image forming apparatus, process cartridge, and developing device
JP2000206751A (en) Image forming device
JP4410897B2 (en) Image forming apparatus
JP2001166639A (en) Image forming device
JPH0635333A (en) Image forming device
JP2004191801A (en) Image forming apparatus
JPH08335022A (en) Image forming apparatus
JP2021162776A (en) Image forming apparatus
JP2007127894A (en) Image forming apparatus and electrostatic capacity detecting device
JP2008058526A (en) Image forming apparatus and abnormality detecting method for image forming apparatus