JP2006301264A - Image forming apparatus and process cartridge - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus and a process cartridge aiming at the improvement of accuracy in successively detecting the residual amount of developer. <P>SOLUTION: In the image forming apparatus capable of detecting the residual amount of developer according to the change of capacitance, a value B showing a capacitance value near which a void image is formed is calculated from a value A showing that the detected capacitance is maximum. The residual amount is successively detected from the ratio Z=(V-A)/(B-A) of a difference (B-A) between them to a difference (V-A) between the detected value V of the capacitance value at such a time and the value A showing that the capacitance is maximum. A plurality of calculation expressions to calculate the value B showing the capacitance value near which the void image is formed are prepared, and the residual amount is successively detected by selecting the proper calculation expression in accordance with the average printing rate of the output image. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、一般には、電子写真方式を用いた画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものであり、特に、画像形成装置本体に搭載された記憶手段を用いて、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とされる、装置本体に装着可能なカートリッジ内の現像剤の量を検知して報知することのできる画像形成装置、カートリッジ及び画像形成システムに関する。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to an image forming apparatus and a process cartridge using an electrophotographic method, and in particular, a process cartridge, a developing device formed into a cartridge, and the like using a storage unit mounted in the main body of the image forming apparatus. The present invention relates to an image forming apparatus, a cartridge, and an image forming system that can detect and notify the amount of developer in a cartridge that can be attached to the apparatus main body.

従来、電子写真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電子写真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現像剤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収納容器が連結しており、画像を形成することで現像剤は消費されていく。   2. Description of the Related Art Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser beam printer forms a latent image by irradiating an electrophotographic photosensitive member with light corresponding to image information, and a developing unit is used for the latent image. Then, a developer is supplied to make a visible image, and an image is formed on the recording medium by transferring the image from the photosensitive member to the recording medium. A developer container is connected to the developing means, and the developer is consumed by forming an image.

このような画像形成装置において、電子写真感光体、現像剤などの消耗品の交換、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廃現像剤容器などを図13のように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。   In such an image forming apparatus, the electrophotographic photosensitive member and developing means as process means acting on the electrophotographic photosensitive member for the purpose of exchanging consumables such as the electrophotographic photosensitive member and developer and simplifying maintenance. In addition, there is a process cartridge system in which a charging unit, a cleaning unit, a developer container and a waste developer container are integrated as a process cartridge as shown in FIG. According to this process cartridge system, the maintenance of the apparatus can be performed by the user himself / herself without depending on the service person, so that the operability can be remarkably improved. Therefore, this process cartridge system is widely used in electrophotographic image forming apparatuses.

この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ていることがある。   In this cartridge type image forming apparatus, the user can form an image again by replacing the cartridge when, for example, the developer runs out. Therefore, such an image forming apparatus may be provided with a means for detecting when the developer is consumed and notifying the user, that is, a developer amount detecting device.

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ができる現像剤がどれくらい残っているかを随時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残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ている。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はなく、現像剤の量を逐次に検知して報知することができれば、使用者の利便性を更に向上することができる。   The developer amount detecting device includes a developer remaining amount detecting means capable of detecting a developer remaining amount level in order to know at any time how much developer remaining in the cartridge can be used for image formation. It is provided in the cartridge or the image forming apparatus main body. In particular, it is possible not only to notify the user that the developer has been exhausted but also to further improve the convenience for the user if the amount of developer can be detected and notified in sequence.

この現像剤残量検知手段として、少なくとも一対の入力側及び出力側電極を備え、両電極間の静電容量を測定することによって現像剤量を検出する静電容量測定方式がある。その一方式として、プレートアンテナ方式が知られている。このプレートアンテナ方式は、例えば、現像手段が備える現像剤担持体に交流バイアスを印加する現像方式を採用する場合において、電極となる板金を現像剤担持体に対向する箇所に設けて、この板金と現像剤担持体との間、及びこれら板金と板金との間の静電容量が、絶縁性トナーなどの現像剤量に応じて変化することを利用したものである。   As this developer remaining amount detecting means, there is a capacitance measuring system that includes at least a pair of input side and output side electrodes and detects the developer amount by measuring the capacitance between both electrodes. As one of the methods, a plate antenna method is known. In the plate antenna method, for example, in the case of adopting a developing method in which an AC bias is applied to a developer carrier provided in the developing means, a sheet metal serving as an electrode is provided at a location facing the developer carrier, This utilizes the fact that the capacitance between the developer carrier and between the sheet metal and the sheet metal changes according to the amount of developer such as insulating toner.

即ち、この板金と現像剤担持体との間、若しくは板金と板金との間の空間が現像剤で埋まっていれば、その間の静電容量は大きくなり、現像剤が減るにつれて両者の間の空間を空気が占める率が増え、静電容量は小さくなっていく。従って、この板金と現像剤担持体との間の静電容量、或いは板金間の静電容量と現像剤量の関係を予め求めておけば、静電容量を測定することによって現像剤量レベルを検知することができる。   That is, if the space between the sheet metal and the developer carrier or between the sheet metal and the sheet metal is filled with the developer, the electrostatic capacity between them increases, and the space between the two increases as the developer decreases. The ratio of air to air increases and the capacitance decreases. Therefore, if the capacitance between the sheet metal and the developer carrier or the relationship between the capacitance between the sheet metal and the developer amount is obtained in advance, the developer amount level can be determined by measuring the capacitance. Can be detected.

残量検知の出力値は現像剤容器内に2枚以上配置されたプレートアンテナ間の静電容量の測定値とリファレンスコンデンサの静電容量値とを比較し、電圧値に変換して出力されるものが一般に知られている。残量検知の出力値の推移は検知回路構成によって異なり、プレートアンテナ間の静電容量値が小さくなるほど出力電圧が小さくなるものや、静電容量値が小さくなるほど出力電圧値が大きくなるものなどさまざまである。   The output value of the remaining amount detection is output by comparing the measured value of the capacitance between the two or more plate antennas arranged in the developer container with the capacitance value of the reference capacitor, and converting it to a voltage value. Things are generally known. The transition of the output value of the remaining amount detection varies depending on the detection circuit configuration, and the output voltage decreases as the capacitance value between the plate antennas decreases, and the output voltage value increases as the capacitance value decreases. It is.

上述のプレートアンテナ方式による現像剤残量検知手段の場合、現像剤担持体と電極である板金との間の静電容量、又は電極である板金間の静電容量は、それぞれの位置関係によって左右され、それぞれの間に現像剤が無い場合でも、両者の間が近ければ静電容量の絶対値は大きくなり、両者の間が遠ければ小さくなる。   In the case of the developer remaining amount detection means using the plate antenna method described above, the electrostatic capacity between the developer carrying member and the sheet metal as an electrode, or the electrostatic capacity between the sheet metal as an electrode depends on the positional relationship. Even if there is no developer between them, the absolute value of the capacitance increases if the distance between them is close, and decreases if the distance between them is far.

また、プロセスカートリッジは製造上、板金の間が広いものや、狭いものといった個体差が生じることは避けられない。   In addition, due to manufacturing process cartridges, it is inevitable that individual differences such as those having a wide space between sheet metals and narrow ones occur.

このため、特許文献1のように現像剤残量検知手段が現像剤量の最大、つまり静電容量が最大を検出したときの出力値を記憶装置に記憶し、その値を用いて現像剤残量のレベル検知を行うことで個々のカートリッジに則した正確な現像剤残量検知を行うことが提案されている。
特開2002−99185号公報
For this reason, as in Patent Document 1, the output value when the developer remaining amount detecting means detects the maximum amount of developer, that is, the maximum capacitance is stored in the storage device, and the developer remaining amount is stored using that value. It has been proposed to detect the amount of developer accurately in accordance with each cartridge by detecting the level of the amount.
JP 2002-99185 A

残量検知の出力値は現像剤容器内に2枚以上配置されたプレートアンテナ間の静電容量の測定値とリファレンスコンデンサの静電容量値とを比較し、電圧値に変換して出力されたものである。残量検知の出力値の推移は検知回路構成によってプレートアンテナ間の静電容量値が小さくなるほど出力電圧が小さくなるものや、静電容量値が小さくなるほど出力電圧値が大きくなるものができる。   The output value of the remaining amount detection was output by comparing the measured value of the capacitance between the plate antennas arranged in the developer container with the capacitance value of the reference capacitor and converting it to a voltage value. Is. The transition of the output value of the remaining amount detection can be such that the output voltage decreases as the capacitance value between the plate antennas decreases, or the output voltage value increases as the capacitance value decreases, depending on the detection circuit configuration.

図2(a)に静電容量が小さくなるほど出力電圧が大きくなる回路を用いて現像剤の残量と出力電圧の推移を測定した結果を示す。   FIG. 2A shows the result of measuring the remaining amount of developer and the transition of the output voltage using a circuit in which the output voltage increases as the capacitance decreases.

静電容量が最大を示す出力電圧値(現像剤が十分残っている状態)を記憶手段に保持しておくことで、静電容量が変化したときの出力電圧値(現像剤が少なくなった状態)と保持されている静電容量が最大の時の値との出力値の変化量に基づいて逐次残量検知を行う。   The output voltage value when the electrostatic capacity changes (the state in which the developer has decreased) is maintained by holding the output voltage value in which the electrostatic capacity is maximum (the state where the developer remains sufficiently) in the storage means. ) And the amount of change in the output value from the value when the held capacitance is maximum, the remaining amount is detected sequentially.

逐次残量検知は初めに静電容量が最大の時の出力電圧値から白抜け画像が発生する近傍の所定の静電容量値を示す出力電圧値を算出する。一般的には現像剤が少量になり印字不能となる静電容量値、あるいは白抜けが起きる直前の現像剤残量が残りわずかである時点の静電容量値(以降「PAE(プレート・アンテナ・エンプティ)」と称する)を算出する。   In the sequential remaining amount detection, first, an output voltage value indicating a predetermined capacitance value in the vicinity where a blank image is generated is calculated from the output voltage value when the capacitance is maximum. Generally, the electrostatic capacity value at which the amount of developer becomes small and printing becomes impossible, or the electrostatic capacity value at the time when the remaining amount of developer immediately before white spots is small (hereinafter referred to as “PAE (plate antenna antenna Calculated as “Empty)”.

ここでPAEについて述べる。   Here, PAE will be described.

図2(b)は同一構成のプロセスカートリッジを複数使用して実験を行うことで蓄積した静電容量が最大を示す電圧値とPAEとの関係を示したものである。   FIG. 2B shows the relationship between PAE and the voltage value at which the accumulated electrostatic capacity is maximized by performing an experiment using a plurality of process cartridges having the same configuration.

実験時の現像剤充填量は350gとして一定の印字パターンで連続通紙したときの静電容量が最大を示す時の出力電圧値とPAEとして現像剤容器内の残量が35gの時の出力電圧値とした場合をプロットしている。図2(b)のように静電容量が最大を示す電圧値は個々のカートリッジで個体差を生じているが、PAEとの関係は式〔1〕のような一次関数で表すことができる。   The developer filling amount during the experiment is 350 g, and the output voltage value when the electrostatic capacity is maximum when the paper is continuously passed with a fixed printing pattern and the output voltage when the remaining amount in the developer container is 35 g as PAE. The value is plotted. As shown in FIG. 2B, the voltage value at which the electrostatic capacitance is maximum has individual differences among the individual cartridges, but the relationship with the PAE can be expressed by a linear function as shown in Equation [1].

PAE=a×(静電容量が最大を示す電圧値)+b‥‥‥〔1〕
(a,bは定数であり実験データの蓄積に基づいて得られる)
PAE = a × (Voltage value indicating maximum capacitance) + b (1)
(A and b are constants and are obtained based on accumulation of experimental data)

従って、静電容量が最大を示す電圧値から、算出式によってカートリッジの個体差に関係なく所定の現像剤残量を示す出力電圧値を求めることができる。   Therefore, an output voltage value indicating a predetermined developer remaining amount can be obtained from a voltage value indicating the maximum electrostatic capacity by a calculation formula regardless of individual differences among cartridges.

更に図2(a)に示すようにPAEと静電容量が最大の時の出力電圧値との差ΔVと、残量検知出力電圧値Vと静電容量が最大の時の出力電圧値との差ΔV’から下式〔2〕のように変化の割合Zを導き出す。   Further, as shown in FIG. 2A, the difference ΔV between the PAE and the output voltage value when the electrostatic capacitance is maximum, the remaining amount detection output voltage value V and the output voltage value when the electrostatic capacitance is maximum, The change ratio Z is derived from the difference ΔV ′ as shown in the following equation [2].

式〔2〕で得られた変化の割合Zと表1に示すような変化の割合Zと表示する残量との関係を示す相関テーブル(以降、単に「相関テーブル」と称する)とを比較することにより適正な残量表示を行う。表1はPAE=表示残量2%時の残量検知出力値とした場合の相関テーブルの一例である。   The change ratio Z obtained by the equation [2] is compared with a correlation table (hereinafter simply referred to as “correlation table”) indicating the relationship between the change ratio Z as shown in Table 1 and the remaining amount to be displayed. The remaining amount is displayed appropriately. Table 1 shows an example of a correlation table when PAE = the remaining amount detection output value when the display remaining amount is 2%.

そして、変化の割合Zが所定の値になったときにユーザーに現像剤の残量が残りわずかであることを通知する(この通知を以降「トナーOUT表示」と称する)。   Then, when the change ratio Z reaches a predetermined value, the user is notified that the remaining amount of the developer is small (this notification is hereinafter referred to as “toner OUT display”).

このような方法によって個々のカートリッジ差をなくした現像剤残量レベル検知が行える。   By such a method, it is possible to detect the remaining developer level without eliminating individual cartridge differences.

しかしながら上述の特許文献1のように静電容量が最大を検出したときの出力値を記憶装置に記憶し、その値を用いて現像剤残量のレベル検知を行い個々のカートリッジ差をなくしても、現像剤残量検知手段によって検出した現像剤残量の値と、実際に現像装置内に残っている現像剤量が一致しないことがある。   However, as described in Patent Document 1 above, the output value when the maximum electrostatic capacity is detected is stored in the storage device, and the level of the developer remaining amount is detected using the value to eliminate individual cartridge differences. The developer remaining amount detected by the developer remaining amount detecting means may not match the developer amount actually remaining in the developing device.

それは非常に印字率が高い画像の出力が続いたとき、または非常に印字率が低い画像の出力が続いたときである。   That is when an image with a very high printing rate continues to be output or when an image with a very low printing rate continues to be output.

詳細を述べる。   Details will be described.

図3に現像剤の残量と残量検知出力電圧値の関係を示す。   FIG. 3 shows the relationship between the remaining amount of developer and the remaining amount detection output voltage value.

ここで使用した画像形成装置は静電容量値が小さくなるほど出力電圧が大きくなるタイプの回路を使用している。画像の出力は連続プリントで行い、現像剤が少量になって不良画像が発生するまで続けた(以降、この不良画像を「白抜け」と称する)。   The image forming apparatus used here uses a type of circuit in which the output voltage increases as the capacitance value decreases. The output of the image was performed by continuous printing and continued until the amount of the developer became small and a defective image was generated (hereinafter, this defective image is referred to as “white spot”).

使用したプロセスカートリッジは図4のようであり、現像剤収容容器、シート状の攪拌部材、現像ローラ、現像ブレード、を備えている。現像ローラの近傍には図5に示すように長手一様にプレートアンテナ31、32を備えている。   The used process cartridge is as shown in FIG. 4, and includes a developer container, a sheet-like stirring member, a developing roller, and a developing blade. As shown in FIG. 5, plate antennas 31 and 32 are provided in the vicinity of the developing roller so as to be longitudinally uniform.

図3中の推移Aは印字率50%の画像を出力しつづけたときの推移、推移Bは印字率5%の画像を出力しつづけたときの推移、推移Cは印字率1.5%の画像を出力しつづけたときの推移である。   Transition A in FIG. 3 is a transition when an image with a printing rate of 50% is continuously output, Transition B is a transition when an image with a printing rate of 5% is continuously output, and Transition C is a transition with a printing rate of 1.5%. This is the transition when the image continues to be output.

印字率が50%の画像を出力しつづけた推移Aの場合は、印字率が5%に比べて出力電圧の最低値が大きく、また、白抜け画像が発生したときの現像剤の残量が多くなっている。これは印字率5%に比べて印字率50%では攪拌部材の回転によってプレートアンテナ間に現像剤が押し込まれるよりも現像剤を消費する量が多くなり、静電容量の値が大きくならないためである。また、白抜け画像が発生したときの現像剤の残量は印字率5%のときに比べて多くなっているのは高印字率の画像を高品質に出力するには印字率5%のときよりも十分な量の現像剤が必要であるためである。   In the case of Transition A in which an image with a printing rate of 50% is continuously output, the minimum value of the output voltage is larger than that with a printing rate of 5%, and the remaining amount of developer when a blank image is generated. It is increasing. This is because when the printing rate is 50% compared to the printing rate of 5%, the developer is consumed more than the developer is pushed between the plate antennas by the rotation of the stirring member, and the capacitance value does not increase. is there. In addition, the remaining amount of developer when a blank image is generated is larger than when the printing rate is 5%. When the printing rate is 5%, an image with a high printing rate is output with high quality. This is because a sufficient amount of developer is required.

次に印字率が1.5%の画像を出力しつづけた推移Cの場合を述べる。   Next, the transition C in which an image with a printing rate of 1.5% is continuously output will be described.

印字率が5%に比べて出力電圧の最低値は小さく、また、白抜け画像が発生したときの現像剤の残量も多めである。   The minimum value of the output voltage is small as compared with the printing rate of 5%, and the remaining amount of developer is large when a white spot image is generated.

これは印字率5%に比べて現像剤の消費量が少なく、攪拌部材の回転によりプレートアンテナ間に現像剤が次々に押し込まれ、現像剤の密度が増加することにより静電容量値が大きくなるためである。また、押し込まれた現像剤の一部は押し固められてプレートアンテナに付着してしまう。このため白抜け画像発生時でも現像剤残量は多く、静電容量は大きくなる。従って、ここに示した例の場合は白抜け画像発生時の出力電圧値は印字率5%の出力値よりも小さくなる。   This is because the developer consumption is small compared with the printing rate of 5%, and the developer is pushed in between the plate antennas one after another by the rotation of the stirring member, and the density of the developer increases, resulting in an increase in the capacitance value. Because. Further, a part of the pushed-in developer is pressed and adhered to the plate antenna. For this reason, even when a white-out image is generated, the remaining amount of the developer is large and the capacitance is increased. Therefore, in the case of the example shown here, the output voltage value at the time of occurrence of the blank image is smaller than the output value at the printing rate of 5%.

以上のように残量検知の出力電圧値はプリントされる印字率によって異なる。   As described above, the output voltage value of the remaining amount detection varies depending on the printing rate to be printed.

上述のようなことから、従来の構成のようにPAEを算出により求めカートリッジの個体差をなくした逐次残量検知ができるような場合でも、印字率に応じた出力値の変化に対応できない。このため、出力する画像の印字率によっては残量検知の精度が悪化して以下のような不具合が生じる可能性がある。   As described above, even when the remaining amount can be detected successively by calculating the PAE and eliminating individual differences between the cartridges as in the conventional configuration, it is not possible to cope with the change in the output value according to the printing rate. For this reason, depending on the printing rate of the output image, the accuracy of the remaining amount detection deteriorates and the following problems may occur.

1)高印字率画像の出力が続いた場合、トナーOUT表示を行う前に白抜け画像が発生する。   1) When the output of the high printing rate image continues, a blank image is generated before the toner OUT display is performed.

2)低印字率画像の出力が続いた場合、トナーOUT表示から白抜け画像が発生するまでの期間が長い。   2) When the output of the low printing rate image continues, the period from the toner OUT display to the occurrence of the white spot image is long.

そこで正確な情報をユーザーに知らせるというユーザビリティの面からも更なる改善が望まれる。   Therefore, further improvement is desired from the aspect of usability to notify the user of accurate information.

本発明の目的は上記課題を解決しプロセスカートリッジの使用状況によらず精度良く行う画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus and a process cartridge that solve the above-mentioned problems and perform with high precision regardless of the use state of the process cartridge.

上記目的を達成するために本出願に係わる第1の発明は、
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化量によって現像剤の残量を逐次検知する画像形成装置において、
記憶手段には静電容量値が最大を示す値を記憶し、静電容量値が最大を示す値から白抜け画像が発生する近傍の静電容量値を示す値を算出し、
静電容量が減少する期間において逐次残量検知を行う際には静電容量が最大を示す値と選択された計算式で得られた値の差と、静電容量が最大を示す値とその時に検出された静電容量検出値の差との比に基づいて現像剤の逐次残量検知を行うものであり、
白抜け近傍の静電容量値を示す値を算出するための計算式を複数保持し、出力画像の平均印字率に応じて上記計算式を選択する画像形成装置であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention related to the present application is:
A developer accommodating portion for accommodating the developer; a developer remaining amount detecting means provided in the developer container for measuring a capacitance according to the remaining amount of the developer; and a value indicating the maximum value of the capacitance. In an image forming apparatus in which a process cartridge having a non-volatile storage means to be held is detachable, and the remaining amount of developer is sequentially detected by the amount of change in capacitance.
The storage means stores a value indicating the maximum capacitance value, calculates a value indicating a capacitance value in the vicinity where the white spot image is generated from the value indicating the maximum capacitance value,
When the remaining amount is detected sequentially during the period when the capacitance decreases, the difference between the value indicating the maximum capacitance and the value obtained by the selected calculation formula, the value indicating the maximum capacitance, and at that time The remaining amount of the developer is sequentially detected based on the ratio to the difference between the detected capacitance values.
The image forming apparatus is characterized in that a plurality of calculation formulas for calculating a value indicating a capacitance value in the vicinity of a white spot are stored, and the calculation formula is selected according to an average print rate of an output image.

上記構成によって現像剤の使用状況によらず安定して逐次残量検知を行うことができる。   With the above configuration, the remaining amount can be detected sequentially and stably regardless of the usage state of the developer.

第2の発明は、
白抜け近傍の静電容量値を示す値は、下記の計算式、
(白抜け近傍の静電容量値を示す値)=a×(静電容量値が最大を示す値)+b
(a,bは定数)
により算出するものであり、
定数bの値が異なる計算式を複数保持している第1の発明に記載の画像形成装置であることを特徴とする。
The second invention is
The value indicating the capacitance value near the white spot is
(Value indicating the capacitance value near white spots) = a × (value indicating the maximum capacitance value) + b
(A and b are constants)
Is calculated by
The image forming apparatus according to the first invention is characterized in that a plurality of calculation formulas having different values of the constant b are held.

上記構成によって現像剤の使用状況によらず安定して逐次残量検知を行うことができる。   With the above configuration, the remaining amount can be detected sequentially and stably regardless of the usage state of the developer.

第3の発明は、
前記出力画像の平均印字率は、
転写工程において像担持体から記録紙に転写されなかった現像剤が収容されるクリーニング容器内の現像剤の量が所定量に達したときのプリント枚数によって判断する第1または第2の発明に記載の画像形成措置であることを特徴とする。
The third invention is
The average print rate of the output image is
In the first or second invention, the determination is made based on the number of prints when the amount of the developer in the cleaning container in which the developer that has not been transferred from the image carrier to the recording paper in the transfer step reaches a predetermined amount. It is an image forming measure.

上記構成によって現像剤の使用状況によらず安定して逐次残量検知を行うことができる。   With the above configuration, the remaining amount can be detected sequentially and stably regardless of the usage state of the developer.

第4の発明は、
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有し、
第1から第3の発明のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在とするプロセスカートリッジであることを特徴とする。
The fourth invention is:
A developer accommodating portion for accommodating the developer; a developer remaining amount detecting means provided in the developer container for measuring a capacitance according to the remaining amount of the developer; and a value indicating the maximum value of the capacitance. Non-volatile storage means for holding,
A process cartridge that is detachable from the image forming apparatus according to any one of the first to third aspects.

上記構成によって現像剤の使用状況によらず安定して逐次残量検知を行うことができる。   With the above configuration, the remaining amount can be detected sequentially and stably regardless of the usage state of the developer.

本発明に係わる第1の発明によれば、
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化量によって現像剤の残量を逐次検知する画像形成装置において、
記憶手段には静電容量値が最大を示す値を記憶し、静電容量値が最大を示す値から白抜け画像が発生する近傍の静電容量値を示す値を算出し、
静電容量が減少する期間において逐次残量検知を行う際には静電容量が最大を示す値と選択された計算式で得られた値の差と、静電容量が最大を示す値とその時に検出された静電容量検出値の差との比に基づいて現像剤の逐次残量検知を行うものであり、
白抜け近傍の静電容量値を示す値を算出するための計算式を複数保持し、出力画像の平均印字率に応じて上記計算式を選択することを特徴とする画像形成装置によって、
現像剤の使用状況によらず安定した現像剤逐次検知が行える。
According to the first invention of the present invention,
A developer accommodating portion for accommodating the developer; a developer remaining amount detecting means provided in the developer container for measuring a capacitance according to the remaining amount of the developer; and a value indicating the maximum value of the capacitance. In an image forming apparatus in which a process cartridge having a non-volatile storage means to be held is detachable, and the remaining amount of developer is sequentially detected by the amount of change in capacitance.
The storage means stores a value indicating the maximum capacitance value, calculates a value indicating a capacitance value in the vicinity where the white spot image is generated from the value indicating the maximum capacitance value,
When the remaining amount is detected sequentially during the period when the capacitance decreases, the difference between the value indicating the maximum capacitance and the value obtained by the selected calculation formula, the value indicating the maximum capacitance, and at that time The remaining amount of the developer is sequentially detected based on the ratio to the difference between the detected capacitance values.
By an image forming apparatus, wherein a plurality of calculation formulas for calculating a value indicating a capacitance value near a white spot are held, and the calculation formula is selected according to an average print rate of an output image.
Stable developer sequential detection can be performed regardless of the usage status of the developer.

第2の発明によれば、
白抜け近傍の静電容量値を示す値は、下記の計算式、
(白抜け近傍の静電容量値を示す値)=a×(静電容量値が最大を示す値)+b
(a,bは定数)
により算出するものであり、
定数bの値が異なる計算式を複数保持していることを特徴とする第1の発明に記載の画像形成装置によって、
現像剤の使用状況によらず安定した現像剤逐次検知が行える。
According to the second invention,
The value indicating the capacitance value near the white spot is
(Value indicating the capacitance value near white spots) = a × (value indicating the maximum capacitance value) + b
(A and b are constants)
Is calculated by
The image forming apparatus according to the first invention, wherein a plurality of calculation formulas having different values of the constant b are held.
Stable developer sequential detection can be performed regardless of the usage status of the developer.

第3の発明によれば、
前記出力画像の平均印字率は、
転写工程において像担持体から記録紙に転写されなかった現像剤が収容されるクリーニング容器内の現像剤の量が所定量に達したときのプリント枚数によって判断することを特徴とする第1または第2の発明に記載の画像形成装置によって、
現像剤の使用状況によらず安定した現像剤逐次検知が行える。
According to the third invention,
The average print rate of the output image is
The first or the second determination is based on the number of printed sheets when the amount of the developer in the cleaning container in which the developer that has not been transferred from the image carrier to the recording paper in the transfer step reaches a predetermined amount. According to the image forming apparatus described in the invention of 2,
Stable developer sequential detection can be performed regardless of the usage status of the developer.

第4の発明によれば、
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有し、
第1から第3の発明のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在とすることを特徴とするプロセスカートリッジによって、
現像剤の使用状況によらず安定した現像剤逐次検知が行える。
According to the fourth invention,
A developer accommodating portion for accommodating the developer; a developer remaining amount detecting means provided in the developer container for measuring a capacitance according to the remaining amount of the developer; and a value indicating the maximum value of the capacitance. Non-volatile storage means for holding,
A process cartridge that is detachable from the image forming apparatus according to any one of the first to third inventions,
Stable developer sequential detection can be performed regardless of the usage status of the developer.

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.

(第1の実施例)
図を参照して、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。
(First embodiment)
An embodiment of an electrophotographic image forming apparatus to which a process cartridge constructed according to the present invention can be mounted will be described with reference to the drawings.

プロセスカートリッジBは、図4に示すように、現像剤を収納する現像剤収納容器4を有する現像剤枠体11と、現像ローラ5a及び現像ブレード5cなどを保持する現像枠体12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7a及び廃現像剤容器7bなどのクリーニング手段及び帯電ローラ2を取り付けたクリーニング枠体13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。   As shown in FIG. 4, the process cartridge B welds a developer frame 11 having a developer storage container 4 for storing a developer, and a developing frame 12 for holding a developing roller 5a, a developing blade 5c, and the like. A developing unit (developing device) C is integrally formed, and further, a cleaning frame 13 in which a cleaning unit such as the photosensitive drum 1, the cleaning blade 7a and the waste developer container 7b and the charging roller 2 are attached to the developing unit C. Are integrally formed into a cartridge.

このプロセスカートリッジBは、図6のようにユーザーによって画像形成装置本体に対して着脱可能に装着される。   The process cartridge B is detachably mounted on the image forming apparatus main body by the user as shown in FIG.

画像形成装置Aは、現像装置C内の現像剤Tの消費に従ってその残量を逐次検知する。   The image forming apparatus A sequentially detects the remaining amount according to the consumption of the developer T in the developing device C.

ここで本実施例の現像剤残量検知手段について詳細を述べる。   Here, the developer remaining amount detecting means of the present embodiment will be described in detail.

本実施例では、現像剤残量検知手段30としてプレートアンテナを有している。   In this embodiment, the developer remaining amount detecting means 30 has a plate antenna.

図5に示すように、本実施例では、プレートアンテナとして、現像ローラ5aに対向する位置の長手方向全域にわたって設けられた出力板金32と、出力板金32と略同等の長手長さを有し、出力板金32と対向するように設けられた入力板金31を備えている。   As shown in FIG. 5, in this embodiment, the plate antenna has an output sheet metal 32 provided over the entire longitudinal direction at a position facing the developing roller 5a, and a longitudinal length substantially equal to the output sheet metal 32, An input sheet metal 31 is provided so as to face the output sheet metal 32.

プレートアンテナとしての電極対を構成する入力板金31及び出力板金32は、基本的に電流を流すことのできる材料であれば特に限定することなく使用することができる。本実施例では、板金31、32の材料としてSUSを使用している。   The input sheet metal 31 and the output sheet metal 32 constituting the electrode pair as the plate antenna can be used without any particular limitation as long as they are basically materials through which current can flow. In the present embodiment, SUS is used as the material for the sheet metals 31 and 32.

本実施例では、現像ローラ5aと入力板金31とは、プロセスカートリッジBが画像形成装置本体Aに装着された状態で、画像形成装置本体Aに設けられた電圧印加手段としての現像バイアス印加手段(不図示)に電気的に接続される。   In this embodiment, the developing roller 5a and the input sheet metal 31 are a developing bias applying unit (a voltage applying unit provided in the image forming apparatus main body A in a state where the process cartridge B is mounted in the image forming apparatus main body A). (Not shown).

そして、現像バイアスである1700Vpp、2600Hzの交流バイアスと−450Vの直流バイアスの重畳バイアスが現像ローラ5a及び入力板金31に印加されると、現像ローラ5aと現像ローラ5aに対向した出力板金32との間、及び入力板金31と出力板金32との間で交流電流が流れ、電流測定装置33によって両者の合成電流値が計測される。   When a developing bias of 1700 Vpp, a 2600 Hz AC bias and a -450 V DC bias is applied to the developing roller 5a and the input sheet metal 31, the developing roller 5a and the output sheet metal 32 facing the developing roller 5a are applied. An alternating current flows between the input sheet metal 31 and the output sheet metal 32, and the combined current value of both is measured by the current measuring device 33.

こうして、電流測定装置33によって測定された電流値から、現像ローラ5aと出力板金32との間、及び入力板金31と出力板金32との間の静電容量に基づく合成の静電容量が計測される。   In this way, the combined capacitance based on the capacitance between the developing roller 5a and the output sheet metal 32 and between the input sheet metal 31 and the output sheet metal 32 is measured from the current value measured by the current measuring device 33. The

このように、プレートアンテナである入力板金31と出力板金32とを現像装置C内に配設し、現像装置C内の現像剤Tの減少に伴って、入力板金31と出力板金32との間、現像ローラ5aと出力板金32との間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。   In this way, the input sheet metal 31 and the output sheet metal 32 that are plate antennas are arranged in the developing device C, and as the developer T in the developing device C decreases, the space between the input sheet metal 31 and the output sheet metal 32 is increased. By observing the electrostatic capacity between the developing roller 5a and the output sheet metal 32, the amount of developer in the developer container 4 can be known at any time.

図7にプロセスカートリッジ内の現像剤量を検知するための回路構成を示す。   FIG. 7 shows a circuit configuration for detecting the developer amount in the process cartridge.

現像剤量は、現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路から所定のACバイアスを出力すると、その印加バイアスは、リファレンスコンデンサC1と、現像ローラ5aと、入力板金32とにそれぞれ印加される。これによって、リファレンス用コンデンサC1の両端には電圧V1が発生し、出力板金31側には静電容量(C2+C3)に応じた電流が発生する。この電流を電圧V2に変換する。   As for the developer amount, when a predetermined AC bias is output from a developing bias circuit as a developing bias applying means, the applied bias is applied to the reference capacitor C1, the developing roller 5a, and the input sheet metal 32, respectively. As a result, a voltage V1 is generated at both ends of the reference capacitor C1, and a current corresponding to the capacitance (C2 + C3) is generated on the output sheet metal 31 side. This current is converted into a voltage V2.

電流測定装置の検出回路は入力されるリファレンス用コンデンサC1の両端に発生する電圧V1と電極対間電圧V2の電圧差から電圧V3を生成し、AD変換部に出力する。AD変換部はアナログ電圧V3をデジタル変換した結果を制御部23に出力する。制御部23は、このデジタル値に変換された電圧値Vからプロセスカートリッジ内の現像剤量を求める。   The detection circuit of the current measuring device generates a voltage V3 from the voltage difference between the voltage V1 generated across the input reference capacitor C1 and the voltage V2 between the electrode pairs, and outputs the voltage V3 to the AD converter. The AD converter outputs the result of digital conversion of the analog voltage V3 to the controller 23. The control unit 23 obtains the developer amount in the process cartridge from the voltage value V converted into the digital value.

次に本実施例の記憶手段について述べる。   Next, the storage means of this embodiment will be described.

本実施例で使用する記憶手段は、図4に示すようにプロセスカートリッジBの廃現像剤容器側に備えられ、図6に示すように画像形成装置に挿入された際には画像形成装置本体の制御部と通信を行う。本実施例では、記憶手段20として接触式の読み書き可能なメモリを使用した。   The storage means used in this embodiment is provided on the waste developer container side of the process cartridge B as shown in FIG. 4, and when inserted into the image forming apparatus as shown in FIG. Communicates with the control unit. In this embodiment, a contact-type readable / writable memory is used as the storage means 20.

使用する記憶手段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を組み合わせたものなど、通常の半導体による電子的なメモリを特に制限なく使用することができる。   As the storage means 20 to be used, an electronic memory using a normal semiconductor such as a nonvolatile memory, a combination of a volatile memory and a backup battery can be used without particular limitation.

次に、本実施例における記憶手段(以下、メモリともいう)20の制御構成を説明する。   Next, the control configuration of the storage means (hereinafter also referred to as a memory) 20 in the present embodiment will be described.

図4に示すように、プロセスカートリッジB側には、メモリ20が配置されており、画像形成装置本体Aに設けられた制御部は、現像剤残量検知部、及び現像剤残量と表示残量の相関テーブルなどを有している。   As shown in FIG. 4, a memory 20 is arranged on the process cartridge B side, and a control unit provided in the image forming apparatus main body A includes a developer remaining amount detection unit, a developer remaining amount, and a display remaining amount. It has a quantity correlation table.

メモリ20内にはプロセスカートリッジの現像剤収納容器4内に現像剤が十分に充填されている状態の検出電圧値の最小値(以後「PAF(プレート・アンテナ・フル)」と呼び、PAFとする)情報、現像剤残量Y%値情報などが格納されている。   The minimum value of the detected voltage value (hereinafter referred to as “PAF (plate antenna full)) in a state where the developer is sufficiently filled in the developer storage container 4 of the process cartridge in the memory 20 is referred to as PAF. ) Information, developer remaining amount Y% value information, and the like are stored.

PAFの値は、画像形成装置が稼働中に検出電圧値Vが最小(静電容量は最大値)を示すと、随時更新されていく。   The value of the PAF is updated as needed when the detected voltage value V indicates the minimum (the capacitance is the maximum value) while the image forming apparatus is operating.

次に現像剤の残量検知について述べる。   Next, detection of the remaining amount of developer will be described.

現像剤残量の演算は制御部23にあらかじめ保持されている変化の割合Zと表示残量の関係を示す相関テーブルにより行う。現像剤量検知手段から得られた残量検知出力電圧値Vとメモリ内に記憶されているPAF値とPAF値から算出されたPAE値から変化の割合Zを計算し、その値を相関テーブルと比較して対応する残量を表示する。   The calculation of the developer remaining amount is performed by a correlation table indicating the relationship between the change ratio Z held in advance in the control unit 23 and the display remaining amount. The change rate Z is calculated from the residual amount detection output voltage value V obtained from the developer amount detection means, the PAF value stored in the memory, and the PAE value calculated from the PAF value, and the value is calculated from the correlation table. The corresponding remaining amount is displayed by comparison.

次に本発明の特徴を示す。   Next, features of the present invention will be described.

本発明の特徴は制御部23にあらかじめ印字率に応じたPAE算出式を3種類保持しており、出力画像の平均印字率に応じてPAE算出式を選択するものである。   The feature of the present invention is that the control unit 23 holds in advance three types of PAE calculation formulas corresponding to the printing rate, and selects the PAE calculation formula according to the average printing rate of the output image.

本実施例ではプリント枚数Sでの平均印字率MによりPAEの算出式を選択するものとし、平均印字率Mはプリント画素数Nから以下の式で求めた。   In this embodiment, the PAE calculation formula is selected based on the average printing rate M at the number of printed sheets S, and the average printing rate M is obtained from the number of print pixels N by the following formula.

プリント枚数Sは残量検知手段で測定される静電容量値が減少する領域でなければ特に限定するものではなく、使用するプロセスカートリッジの現像剤充填量によって所望のプリント枚数を設定可能である。   The number S of prints is not particularly limited as long as the capacitance value measured by the remaining amount detecting means is not reduced, and a desired number of prints can be set according to the developer filling amount of the process cartridge to be used.

PAE算出式は平均印字率Mに応じて以下の3種類を画像形成装置の制御部に準備した。本実施例では白抜け画像が発生するポイントをトナー残量0%としたとき、トナー残量が2%の時の出力電圧値をPAEの値として、図3のような実験データを蓄積することで得られた次の〔1〕〜〔3〕を準備した。   The following three types of PAE calculation formulas were prepared in the control unit of the image forming apparatus according to the average printing rate M. In this embodiment, when the point at which the whiteout image occurs is 0% of the remaining amount of toner, the output voltage value when the remaining amount of toner is 2% is set as the PAE value, and experimental data as shown in FIG. 3 is accumulated. The following [1] to [3] obtained in the above were prepared.

〔1〕M≧30のとき;PAE=0.88×PAF+0.75
〔2〕2≦M<30のとき;PAE=0.88×PAF+1.05
〔3〕M<2のとき;PAE=0.88×PAF+1.15
[1] When M ≧ 30; PAE = 0.88 × PAF + 0.75
[2] When 2 ≦ M <30; PAE = 0.88 × PAF + 1.05
[3] When M <2; PAE = 0.88 × PAF + 1.15

残量検知出力値Vから変化の割合Zを求める算出式は下式の通りである。   A calculation formula for obtaining the change ratio Z from the remaining amount detection output value V is as follows.

変化量の割合Z=(残量検知出力値V−PAF)/(PAE−PAF)     Rate of change Z = (residual amount detection output value V-PAF) / (PAE-PAF)

変化の割合Zと表示残量の関係を示す相関テーブルは実験データの蓄積により得られた表2に示すものを使用した。   The correlation table showing the relationship between the change rate Z and the remaining display amount was the one shown in Table 2 obtained by accumulating experimental data.

残量検知は残量20%以下を2%刻みで行い、トナー残量2%を検知した際にユーザーに対してトナーの残りがわずかであることを通知する「トナーOUT表示」を行う。   The remaining amount detection is performed in units of 2% when the remaining amount is 20% or less, and when the remaining amount of toner is detected, “toner OUT display” is performed to notify the user that the remaining amount of toner is small.

相関テーブルは印字率によらず一種類の相関テーブルを用いることができる。   As the correlation table, one type of correlation table can be used regardless of the printing rate.

これは図3の印字率の異なる場合の出力推移からわかるように、印字率が異なる場合でも出力電圧が変化する現像剤残量の領域は同等であり、印字率で大きく異なるのは白抜け発生時の出力電圧値と現像剤が充分に残っている時の出力電圧値との出力差である。表2の相関テーブルは言い換えれば残量検知出力値の比を示しているものなので適正なPAE値を得ることにより印字率によらず同一の相関テーブルを使用して精度良く逐次残量検知を行うことが可能となる。   As can be seen from the output transition when the printing rate is different in FIG. 3, the areas of the remaining amount of the developer in which the output voltage changes are the same even when the printing rate is different, and the occurrence of white spots is greatly different depending on the printing rate. The output difference between the output voltage value at the time and the output voltage value when the developer remains sufficiently. In other words, the correlation table in Table 2 shows the ratio of the remaining amount detection output value, so by obtaining an appropriate PAE value, the same correlation table is used to sequentially detect the remaining amount with high accuracy regardless of the printing rate. It becomes possible.

ここで図1のフローチャートを用いて制御の流れを説明する。   Here, the flow of control will be described using the flowchart of FIG.

プリント枚数が所定値を超えているか判断する(ステップ1)。   It is determined whether the number of prints exceeds a predetermined value (step 1).

所定値を超えていれば平均印字率を算出する(ステップ2)。   If it exceeds the predetermined value, the average printing rate is calculated (step 2).

平均印字率に応じたPAE算出式を選択する(ステップ3)。   A PAE calculation formula corresponding to the average printing rate is selected (step 3).

残量検知手段の出力値Vと選択されたPAE算出式とPAF値から求めた変化の割合Zと相関テーブルとを比較し、表示する残量を求める(ステップ4)。   The output value V of the remaining amount detecting means, the selected PAE calculation formula, the change rate Z obtained from the PAF value, and the correlation table are compared to determine the remaining amount to be displayed (step 4).

次に本実施例の構成の画像形成装置を用いて印字テストを行った。   Next, a print test was performed using the image forming apparatus having the configuration of this embodiment.

条件:
・使用カートリッジ;現像剤充填量350g(印字率4%での公称プリント可能枚数6000枚)
conditions:
・ Cartridge used: 350 g developer filling (nominally printable 6000 sheets at 4% printing rate)

・印字条件:連続プリント、
評価〔1〕:印字率40%の画像サンプルを白抜け画像が発生するまで通紙
評価〔2〕:印字率2%の画像サンプルを白抜け画像が発生するまで通紙
・ Printing conditions: continuous printing,
Evaluation [1]: Passing an image sample with a printing rate of 40% until a blank image is generated Evaluation [2]: Passing an image sample with a printing rate of 2% until a blank image is generated

・所望のプリント枚数SはS=4000枚とした。   The desired number of printed sheets S was S = 4000.

・比較のために本発明を採用していない従来の構成の画像形成装置で同様の印字テストを行った。従来構成のPAE算出式はPAE算出式〔2〕を用いた。   For comparison, a similar printing test was performed with an image forming apparatus having a conventional configuration that does not employ the present invention. The PAE calculation formula [2] is used as the PAE calculation formula of the conventional configuration.

評価結果は図8のようになった。   The evaluation results are as shown in FIG.

従来の構成では実際の残量と表示残量にズレを生じており、評価〔1〕では表示残量が6%のときに白抜け画像が発生した。また、評価〔2〕でも実際の残量とはズレが生じた。   In the conventional configuration, there is a deviation between the actual remaining amount and the remaining display amount. In evaluation [1], a white-out image is generated when the remaining display amount is 6%. In evaluation [2], there was a deviation from the actual remaining amount.

一方、本実施例の構成では評価〔1〕および評価〔2〕ともに実際の残量とのズレは0〜2%程度であり、白抜け画像が発生するまで精度良く残量検知が行えた。   On the other hand, in the configuration of the present embodiment, the deviation from the actual remaining amount in both the evaluation [1] and the evaluation [2] is about 0 to 2%, and the remaining amount can be detected accurately until a blank image is generated.

これは、図9(a)のように印字率40%の画像サンプルを出力し続けた時と印字率2%の画像サンプルを出力しつづけた場合では出力値の推移が異なっているが、従来の構成の画像形成装置では残量検知出力電圧の推移に対応しなくなったことによる。   As shown in FIG. 9A, the transition of the output value differs between when the image sample with a printing rate of 40% is continuously output and when the image sample with a printing rate of 2% is continuously output. This is because the image forming apparatus having the configuration no longer corresponds to the transition of the remaining amount detection output voltage.

一方、本実施例の構成では印字率に応じて適正なPAE算出式を選択するため、印字率によらず精度良く残量検知が行えた。   On the other hand, in the configuration of this embodiment, since an appropriate PAE calculation formula is selected according to the printing rate, the remaining amount can be detected with high accuracy regardless of the printing rate.

具体的に説明するために図9(b)および、図9(b)中の領域Aの部分を拡大した図10に示した残量検知の出力電圧の推移を用いて説明する。横軸に実際の現像剤残量であり白抜け画像が発生したポイントを残量0%としている。   For the sake of specific explanation, FIG. 9B and the transition of the output voltage of the remaining amount detection shown in FIG. 10 in which the area A in FIG. 9B is enlarged will be described. On the horizontal axis, the actual remaining developer amount and the point at which a white-out image occurs is defined as 0% remaining amount.

図9(b)に示すようにPAF値から残量2%までの出力値の変化量は印字率40%の時はΔ0.98Vであり、印字率2%の時はΔ0.61Vと異なっている。ところが、図10に示すように従来の画像形成装置では印字率2%の時はPAE=0.88×1.40+1.05=2.28V、Δ(PAE−PAF)=0.88Vであり、実際のΔ変化量0.98Vよりも小さい。このため、表示残量は実際の残量よりも少なく表示され、トナーOUT表示時のトナー残量が多くなってしまった。   As shown in FIG. 9B, the change amount of the output value from the PAF value to the remaining amount 2% is Δ0.98V when the printing rate is 40%, and is different from Δ0.61V when the printing rate is 2%. Yes. However, as shown in FIG. 10, in the conventional image forming apparatus, when the printing rate is 2%, PAE = 0.88 × 1.40 + 1.05 = 2.28V and Δ (PAE−PAF) = 0.88V. The actual Δ change amount is smaller than 0.98V. For this reason, the display remaining amount is displayed smaller than the actual remaining amount, and the toner remaining amount when the toner OUT is displayed is increased.

また、印字率40%の時はPAE=0.88×1.78+1.05=2.62V、Δ(PAE−PAF)=0.84Vであり実際のΔ変化量よりも大きい。このため、表示残量は実際の残量よりも多く表示され、トナーOUT表示前に白抜け画像が発生するという現象が起きてしまった。このように、従来の画像形成装置では印字率によって残量検知出力電圧の変化量Δが異なることに対応できないために現像剤残量検知の精度にズレが生じた。   When the printing rate is 40%, PAE = 0.88 × 1.78 + 1.05 = 2.62V and Δ (PAE−PAF) = 0.84V, which is larger than the actual Δ variation. For this reason, the remaining amount of display is displayed more than the actual remaining amount, and a phenomenon that a blank image occurs before the toner OUT display has occurred. As described above, since the conventional image forming apparatus cannot cope with the change Δ in the remaining amount detection output voltage depending on the printing rate, the developer remaining amount detection accuracy is shifted.

一方、本実施例の構成は印字率によってPAEの算出式を選択することにより、図10のように印字率2%の時はPAE=0.88×1.40+1.15=2.38V、Δ(PAE−PAF)=0.98Vとなり、印字率40%の時はPAE=0.88×1.78+0.80=2.37V、Δ(PAE−PAF)=0.58Vとなり実際の変化量Δに近づく。従って、印字率によって実際の残量検知出力電圧値の変化量Δが異なることに十分に対応できるようになり精度良い残量検知が可能となった。   On the other hand, in the configuration of this embodiment, by selecting a PAE calculation formula according to the printing rate, when the printing rate is 2% as shown in FIG. 10, PAE = 0.88 × 1.40 + 1.15 = 2.38V, Δ When (PAE−PAF) = 0.98V and the printing rate is 40%, PAE = 0.88 × 1.78 + 0.80 = 2.37V, Δ (PAE−PAF) = 0.58V, and the actual change amount Δ Get closer to. Accordingly, it is possible to sufficiently cope with the fact that the change amount Δ of the actual remaining amount detection output voltage value varies depending on the printing rate, and it is possible to accurately detect the remaining amount.

以上、述べたように印字率に応じて適正なPAE算出式を選択することによって、安定して精度よく残量検知を行うことができた。   As described above, the remaining amount can be detected stably and accurately by selecting an appropriate PAE calculation formula in accordance with the printing rate.

(第2の実施例)
本実施例の特徴は廃トナー容器内の廃トナー残量を検知し、所定の廃トナー量に達したときのプリント枚数によって出力画像の平均印字率を判断し、適正なPAE算出式を選択することにより現像剤逐次残量検知を行うことである。
(Second embodiment)
The feature of this embodiment is that the remaining amount of waste toner in the waste toner container is detected, the average print rate of the output image is judged based on the number of prints when the predetermined amount of waste toner is reached, and an appropriate PAE calculation formula is selected. Thus, the remaining amount of the developer is sequentially detected.

本実施例で使用するプロセスカートリッジ、廃トナー量検知手段、画像形成装置について説明する。   The process cartridge, waste toner amount detection means, and image forming apparatus used in this embodiment will be described.

本実施例のプロセスカートリッジは実施例1と同様に図4のように感光ドラム、クリーニング装置、現像装置を一体としたプロセスカートリッジを使用する。クリーニング装置はクリーニングブレード、廃トナーを回収する廃トナー回収容器を有している。   As in the first embodiment, the process cartridge of this embodiment uses a process cartridge in which a photosensitive drum, a cleaning device, and a developing device are integrated as shown in FIG. The cleaning device has a cleaning blade and a waste toner collection container for collecting waste toner.

また不揮発性の記憶手段を有し、プリント枚数、現像剤の残量Y%、PAF、の値を保持している。   In addition, it has a non-volatile storage means, and holds values of the number of prints, the remaining amount of developer Y%, and PAF.

次に本実施例に用いる廃トナー量の検知手段について述べる。本実施例で使用する廃トナー収容容器には図11(a)のように支持部42を持つ導通部材40と導通部材41を図11(b)のように備えている。導通部材40は収容容器に一方の端部を支持された揺動可能なシート状の部材であり導通部材41は収容容器の下面に備えた導通部材である。廃トナーが収容されていないときは導通部材40と41が接触しており、容器に配置した導通部材41の間には導通がある。そして収容容器に廃トナーが収容され、廃トナー量が増加すると導通部材40は廃トナーに押されて導通部材41と非接触状態になり導通が切れることによって廃トナー量が所定量に達したことを検知する。   Next, the waste toner amount detection means used in this embodiment will be described. As shown in FIG. 11A, the waste toner container used in this embodiment is provided with a conducting member 40 and a conducting member 41 having a support portion 42 as shown in FIG. The conducting member 40 is a swingable sheet-like member supported at one end by the receiving container, and the conducting member 41 is a conducting member provided on the lower surface of the containing container. When the waste toner is not stored, the conducting members 40 and 41 are in contact with each other, and there is conduction between the conducting members 41 arranged in the container. When the waste toner is stored in the storage container and the amount of waste toner increases, the conductive member 40 is pushed by the waste toner to be in a non-contact state with the conductive member 41, and the conductive toner is cut off, so that the amount of waste toner reaches a predetermined amount. Is detected.

現像装置は前記実施例と同様に内部にプレートアンテナを備えており静電容量の変化によって現像容器内の残量を検知する。   The developing device is provided with a plate antenna in the same manner as in the above-described embodiment, and detects the remaining amount in the developing container by a change in capacitance.

画像形成装置では3種類のPAE算出式を準備しており、廃トナー量が所定値に達したことを検知したときのプリント枚数を記憶手段から読み出し、プリント枚数に応じてPAE算出式を選択し現像剤残量検知を行う。   In the image forming apparatus, three types of PAE calculation formulas are prepared. When the amount of waste toner is detected to reach a predetermined value, the number of prints is read from the storage means, and the PAE calculation formula is selected according to the number of prints. Performs developer remaining amount detection.

ここで本実施例の構成を用いて前記実施例1と同様に実機によるプリントテストを行った。   Here, using the configuration of the present embodiment, a print test using an actual machine was performed in the same manner as in the first embodiment.

次の評価〔1〕、〔2〕を白抜け画像が発生するまで行った。   The following evaluations [1] and [2] were performed until a blank image was generated.

評価〔1〕印字率40%画像を白抜け画像が発生するまで連続プリント
評価〔2〕印字率1.5%画像を白抜け画像が発生するまで連続プリント
Evaluation [1] Continuous printing of 40% printing image until white-out images are generated Evaluation [2] Continuous printing of 1.5% printing rate until white-out images are generated

・テストは前記実施例1と同様に現像剤充填量350gのプロセスカートリッジを使用した。印字率4%画像の連続テストで約6000枚印字可能である。   In the test, a process cartridge having a developer filling amount of 350 g was used in the same manner as in Example 1. About 6000 sheets can be printed in a continuous test with a 4% coverage image.

・本実施例では廃トナー量が10gに達したことを検知できるように導通部材40と41を配置した。廃トナー量10gは印字率4%画像で3000枚印字相当である。   In this embodiment, the conductive members 40 and 41 are arranged so that it can be detected that the amount of waste toner has reached 10 g. A waste toner amount of 10 g is equivalent to printing 3000 sheets with a 4% printing rate image.

・PAE算出式は実施例1と同様に実験データの蓄積により得られた以下3種類の算出式を準備した。本実施例では廃トナー10gを検知したときのプリント枚数Mに応じて以下のようにPAE算出式を選択する。   -The PAE calculation formula prepared the following three types of calculation formulas obtained by accumulation of experimental data similarly to Example 1. In this embodiment, a PAE calculation formula is selected as follows according to the number of prints M when 10 g of waste toner is detected.

〔1〕M<1000のとき;PAE=0.88×PAF+0.80
〔2〕1000≦M<5000のとき;PAE=0.88×PAF+1.05
〔3〕M≧5000のとき;PAE=0.88×PAF+1.15
[1] When M <1000; PAE = 0.88 × PAF + 0.80
[2] When 1000 ≦ M <5000; PAE = 0.88 × PAF + 1.05
[3] When M ≧ 5000; PAE = 0.88 × PAF + 1.15

・使用する相関テーブルは実施例1に示したものと同様とした。   The correlation table used was the same as that shown in Example 1.

本実施例の動作について図12のフローチャートを用いて説明する。   The operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

廃トナー量が所定量に達しているか確認する(ステップ1)。   It is confirmed whether the amount of waste toner has reached a predetermined amount (step 1).

廃トナー量が所定量に達していれば、そのときに記憶手段に保持されているプリント枚数Mを読む(ステップ2)。   If the amount of waste toner has reached a predetermined amount, the number of printed sheets M held at that time is read (step 2).

プリント枚数Mに応じてPAE算出式〔1〕〜〔3〕のうちの一つを選択する(ステップ3)。   One of PAE calculation formulas [1] to [3] is selected according to the number of prints M (step 3).

選択されたPAE算出式、残量検知手段の出力値Vと相関テーブルを用いて表示残量を決定する(ステップ4)。   The display remaining amount is determined using the selected PAE calculation formula, the output value V of the remaining amount detecting means, and the correlation table (step 4).

上記のような処理を行うことにより、本実施例の構成では実施例1と同様に出力する画像の印字率によらず現像剤残量検知を精度良く行うことができた。   By performing the processing as described above, the remaining amount of developer can be detected with high accuracy regardless of the print rate of the output image in the configuration of the present embodiment, as in the first embodiment.

上記のように印字状況に応じて適正なPAE算出式を選択することにより、安定して精度良く逐次残量検知を行うことができた。   By selecting an appropriate PAE calculation formula in accordance with the printing status as described above, the remaining amount can be detected stably and accurately.

本発明を示す実施例1のフローチャートThe flowchart of Example 1 which shows this invention (a)は残量検知出力値の推移を示す図、(b)は静電容量が最大のときの出力電圧とPAE出力電圧の関係を示す図(A) is a figure which shows transition of remaining amount detection output value, (b) is a figure which shows the relationship between an output voltage when a electrostatic capacitance is the maximum, and a PAE output voltage. 残量検知出力値の推移(印字率差)を示す図Diagram showing change in remaining amount detection output value (printing rate difference) プロセスカートリッジを示す図Diagram showing process cartridge 現像剤残量検知手段を示す斜視図Perspective view showing developer remaining amount detecting means 画像形成装置を示す図Diagram showing image forming apparatus 現像剤残量を検知するための回路構成を示す図The figure which shows the circuit structure for detecting a developing agent residual amount. 実施例1の評価結果(残量検知結果)を示す図The figure which shows the evaluation result (remaining amount detection result) of Example 1. 印字率による出力推移を示す図Figure showing output transition by printing rate 残量検知の出力電圧の推移を示す図Figure showing transition of output voltage of remaining amount detection 差廃トナー量検知手段を示す図The figure which shows a difference waste toner amount detection means 実施例2を示すフローチャートThe flowchart which shows Example 2. 従来例の画像形成装置を示す図A diagram showing a conventional image forming apparatus

符号の説明Explanation of symbols

A 画像形成装置
B プロセスカートリッジ
C 現像装置
T 現像剤
1 感光ドラム
2 帯電ローラ
4 現像剤収容器
5a 現像ローラ
5c 現像ブレード
7a クリーニングブレード
7b クリーニング容器
11 現像剤枠体
12 現像枠体
13 クリーニング枠体
20 記憶手段
23 制御部
30 現像剤残量検知手段
31 出力板金
32 入力板金
33 電流測定装置
40,41 導通部
42 支持部
A image forming apparatus B process cartridge C developing device T developer 1 photosensitive drum 2 charging roller 4 developer container 5a developing roller 5c developing blade 7a cleaning blade 7b cleaning container 11 developer frame 12 developing frame 13 cleaning frame 20 Storage means 23 Control section 30 Developer remaining amount detection means 31 Output sheet metal 32 Input sheet metal 33 Current measuring devices 40, 41 Conducting section 42 Support section

Claims (4)

現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化量によって現像剤の残量を逐次検知する画像形成装置において、
記憶手段には静電容量値が最大を示す値を記憶し、静電容量値が最大を示す値から白抜け画像が発生する近傍の静電容量値を示す値を算出し、
静電容量が減少する期間において逐次残量検知を行う際には静電容量が最大を示す値と選択された計算式で得られた値の差と、静電容量が最大を示す値とその時に検出された静電容量検出値の差との比に基づいて現像剤の逐次残量検知を行うものであり、
白抜け近傍の静電容量値を示す値を算出するための計算式を複数保持し、出力画像の平均印字率に応じて上記計算式を選択することを特徴とする画像形成装置。
A developer accommodating portion for accommodating the developer; a developer remaining amount detecting means provided in the developer container for measuring a capacitance according to the remaining amount of the developer; and a value indicating the maximum value of the capacitance. In an image forming apparatus in which a process cartridge having a non-volatile storage means to be held is detachable, and the remaining amount of developer is sequentially detected by the amount of change in capacitance.
The storage means stores a value indicating the maximum capacitance value, calculates a value indicating a capacitance value in the vicinity where the white spot image is generated from the value indicating the maximum capacitance value,
When the remaining amount is detected sequentially during the period when the capacitance decreases, the difference between the value indicating the maximum capacitance and the value obtained by the selected calculation formula, the value indicating the maximum capacitance, and at that time The remaining amount of the developer is sequentially detected based on the ratio to the difference between the detected capacitance values.
An image forming apparatus, comprising: a plurality of calculation formulas for calculating a value indicating a capacitance value near a white spot, and selecting the calculation formula according to an average print rate of an output image.
白抜け近傍の静電容量値を示す値は、下記の計算式、
(白抜け近傍の静電容量値を示す値)=a×(静電容量値が最大を示す値)+b
(a,bは定数)
により算出するものであり、
定数bの値が異なる計算式を複数保持していることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
The value indicating the capacitance value near the white spot is
(Value indicating the capacitance value near white spots) = a × (value indicating the maximum capacitance value) + b
(A and b are constants)
Is calculated by
The image forming apparatus according to claim 1, wherein a plurality of calculation formulas having different values of the constant b are held.
前記出力画像の平均印字率は、
転写工程において像担持体から記録紙に転写されなかった現像剤が収容されるクリーニング容器内の現像剤の量が所定量に達したときのプリント枚数によって判断することを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
The average print rate of the output image is
2. The method according to claim 1, wherein the determination is made based on the number of printed sheets when the amount of the developer in the cleaning container in which the developer that has not been transferred from the image carrier to the recording paper in the transfer step reaches a predetermined amount. The image forming apparatus according to 2.
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有し、
請求項1から3のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在とすることを特徴とするプロセスカートリッジ。
A developer accommodating portion for accommodating the developer; a developer remaining amount detecting means provided in the developer container for measuring a capacitance according to the remaining amount of the developer; and a value indicating the maximum value of the capacitance. Non-volatile storage means for holding,
4. A process cartridge that is detachable from the image forming apparatus according to claim 1.
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