JP3563893B2 - 画像形成装置及びカートリッジ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば複写機やページプリンター等の画像形成装置に関し、特にそのプロセスカートリッジ部を改良した画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能なカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた電子写真画像形成装置においては、電子写真感光体及び前記電子写真感光体に作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化して、このカートリッジを画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。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た。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。
【０００３】
この様なカーリッジ方式の電子写真画像形成装置では、ユーザー自身がカートリッジを交換しなければならない為、カートリッジ交換の時期をユーザーに報知する手段が必要となる。
【０００４】
この為従来では以下に示すような方法によってトナーの残量検知を行い、カートリッジ交換の時期をユーザーに報知していた。
【０００５】
１：スリーブ近傍に導電性のアンテナを配置し、アンテナとスリーブ間の静電容量によりトナーの残量を判断する。（トナーの誘電率を利用する。）
２：レーザーの発光素子、受光素子を設け、その間にトナーが有る場合には受光できない様にしてトナーの残量を判断する。（トナーの遮光性を利用する。）
３：トナー容器の重さでトナー残量を判断する。（トナーの重量を利用する。）
随時書き込み可能な記憶手段によって、
４：使用開始時からの印字枚数を記憶する。
【０００６】
５：静電潜像を形成する為のレーザーの発光時間の合計を記憶する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本出願に係る発明の第一の目的は、上記従来技術をさらに発展し、より正確なトナーの逐次残量検知を行うことができる画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能なカートリッジの提供にある。
【０００８】
本出願に係る発明の第二の目的は、使用されているカートリッジの種類によらず、常に正確なトナーの逐次残量検知を行うことができる画像形成装置及びカートリッジの提供にある。
【０００９】
本出願に係る発明の第三の目的は、現像剤残量検知を行うのに、複数の検知手段を用いることによって、トナーの逐次残量検知をより正確に行うことができる画像形成装置及び画像形成装置に着脱可能なカートリッジの提供にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本出願に係る第１の発明は、感光体と、前記感光体に画像信号に応じた潜像を形成するための露光手段と、前記感光体に形成された潜像を現像するための現像手段と、前記現像手段の現像剤量に応じた静電容量を検出するための検出部材と、前記露光手段の露光時間に応じた情報をカウントするカウント手段と、前記検出部材による検出値が所定値に達するまでは、前記検出部材による検出値を用いることなく、前記カウント手段のカウント値に基づいて現像剤残量を求め、前記検出部材による検出値が所定値に達した後、前記検出部材による検出値に基づいて現像剤残量を求める処理手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
本出願に係る第２の発明は、画像形成装置に着脱可能なカートリッジであって、画像情報に応じて露光手段により感光体を露光することによって前記感光体上に形成される潜像を現像する現像剤を収容するための現像手段と、前記現像手段の現像剤量に応じた静電容量を検出するための検出部材と、不揮発性記憶手段と、を有し、前記不揮発性記憶手段は、前記検出部材による検出値を記憶するための番地と、前記露光手段の露光時間のカウント値を記憶するための番地と、前記検出値と前記カウント値に基づいて前記現像手段の現像剤残量を求めるための重み情報を記憶するための番地と、を有することを特徴とするカートリッジ。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１を参照して電子写真方式による一般的な電子写真画像形成装置の構成を説明する。３は潜像担持体としての電子写真感光体である感光ドラム、２は感光ドラム３を一様に帯電するための帯電装置、７は感光ドラム３上にレーザー光等により静電潜像を形成するための露光装置、５は感光ドラム３上に形成された静電潜像を可視像とするための現像装置で、現像剤担持体である現像スリーブ５ａと、現像剤規制部材５ｂと、現像剤であるトナー５ｃの貯蔵を行うホッパー５ｄを具備する。８は感光ドラム３上の可視像が転写される転写材、４は感光ドラム３上に形成された可視像を転写材８に転写するための転写装置、９は転写材８上に転写された可視像を定着するための定着装置、６は転写材８に転写されなかったトナー５ｃを感光ドラム３から取り除くためのクリーニング装置で、感光ドラム３に当接するクリーニングブレード６ａと排トナー容器６ｂを具備する。
【００２３】
図１の構成の内、前記の感光ドラム３、帯電ローラ２、現像装置５、クリーニング装置６等を一括してユニット化しプロセスカートリッジＣＲＧとして、トナーホッパーに貯蔵されているトナーが消耗した場合等にユーザーが容易に交換できる様にしている。
【００２４】
本実施形態では、不揮発性の記憶手段１５を前記のプロセスカートリッジに設け、プロセスカートリッジ以外の電子写真画像形成装置本体側から該記憶手段１５の「読み出し／書き込み」が自由に行えるようになっている。また該記憶手段には、電子写真画像形成装置本体側によらないカートリッジ自身の情報を記憶させているが、「読み出し／書き込み」動作は、プロセスカートリッジを電子写真画像形成装置本体側に装着させ、カートリッジ側の記憶手段１５と電子写真画像形成装置本体側のコネクタ１６とを導通させることによって可能としている。
【００２５】
本実施形態は、本発明の前提になるものであり、前記カートリッジＣＲＧに、トナーの残量検知手段と不揮発性記憶手段とを組み合わせ配設することによって、トナーの逐次残量検知を行う所に特徴があるが、本実施形態の詳細を述べる前に、１：トナーの残量検知手段及び方法、２：不揮発性記憶手段及びその役割、についての説明を行う。
【００２６】
［１：トナーの残量検知手段及び方法］
１−１：トナーの残量検知手段
トナーの残量検知手段としては、基本的に現像剤量情報を検出できる構成であれば特に制限を受けずに公知の構成を使用することができる。具体的には容量検知のもの、磁気センサーを使用する方法のもの、トナーの重量を検出する構成のもの、光透過式のもの等を使用することができる。本実施形態では現像剤残量検知用部材として静電容量を検知するアンテナ電極、及び検知された静電容量から残量を検知する残量検知回路により残量検知手段が構成される。
【００２７】
１−２：トナーの残量検知方法
次に本実施形態で用いたアンテナ残量検知方式のトナーの残量検出方法について図４を用いて説明する。
【００２８】
図４は電子写真画像形成装置本体に対し着脱可能なカートリッジの断面図である。
【００２９】
図４に示すカートリッジ構成では、アンテナ電極１は現像器５の内部に水平方向に架張され、カートリッジ装着時に、電子写真画像形成装置本体内の現像剤残量検知回路１７に接続する様に配置される。この現像剤残量検知回路において、アンテナ電極と現像剤担持体間のキャパシタンスを読むことにより残量検知を行う。すなわちアンテナ１とスリーブ５ａ間のトナー量によって検出されるキャパシタンスが変わる。
【００３０】
１−３：アンテナ電極の位置
図５は現像器内のトナー量と検出される静電容量との関係を示す図である。図５に示すように静電容量は、トナーがある一定量に減るまで殆ど変化せず、その後に急激に変化する。このアンテナの位置は、現像剤担持体より遠いとノイズが多くなり、近いとトナーが無くなる寸前まで静電容量の変化が分からなくなる為、適正な位置に設置する必要がある。
【００３１】
［２：不揮発性記憶手段及びその役割］
２−１：不揮発性記憶手段
不揮発性記憶手段としては、信号情報を書き換え可能に記憶、保持するものであれば特に制限はなく例えばＲＡＭや、書き換え可能なＲＯＭ等の電気的な記憶手段、磁気記憶媒体や磁気バブルメモリ、光磁気メモリ等の磁気的記憶手段等が考えられる。本実施形態ではＮＶ−ＲＡＭ（不揮発性随時読み書き可能手段：Ｎｏｎ−Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いた。
【００３２】
２−２：不揮発性記憶手段の役割
本実施形態ではＮＶ−ＲＡＭをカートリッジ毎に持たせている。この様な構成にすることにより、例えば１つの電子写真画像形成装置に幾つかのＣＲＧ（カートリッジ）を用いる場合（カラー画像形成の場合）や、１つのＣＲＧを複数の電子写真画像形成装置で用いる様な場合でも、問題なく残量検知を行うことが可能となる。
【００３３】
本実施形態では、この記憶手段に以下に示す３種類の情報を記憶させている。
１：［過去の所定印字枚数、その時の静電容量］
２：［現在の印字枚数］
３：［現在の印字可能枚数］
上記の３つのデータについての説明を以下に行う。
【００３４】
［過去の所定印字枚数、その時の静電容量］：
本実施形態では所定印字枚数毎に静電容量を計測しているが、その所定枚数とは、トナー残量の多い初期状態では、静電容量の変化が殆ど無く一定量の場合は１００の倍数枚で、トナー残量が一定量（図５におけるＡの値）より減り、静電容量が変化し始めてからは、１０の倍数枚とした。
【００３５】
以上述べた所定枚数時毎に静電容量を計測するが、それらの値は以下に示す方法で最新の２組のデータのみ保存する。
【００３６】
所定枚数時にＣＰＵは２組のデータをＮＶ−ＲＡＭより読み込み、現在の値と合計３組のデータを用いて後述の計算を行う。その後、最新データをＮＶ−ＲＡＭ内の番地ａへ、一つ前に記憶したデータをＮＶ−ＲＡＭ内の番地ｂへ上書きする。（読み込む前に番地ｂに記憶されていた情報は失われる。）
［現在の印字枚数］：
印字終了直後にＣＰＵが、ＮＶ−ＲＡＭに記憶された［現在の印字枚数］を読み込み、その値に１を加えた値を上書きでＮＶ−ＲＡＭに戻すことにより、カートリッジ自身の印字枚数を常に記憶させておく。
【００３７】
［現在の印字可能枚数］：電子写真画像形成装置本体側の表示の値は、この値に連動する。
【００３８】
初期：図５におけるＡの値まで
静電容量が変化し始める時のトナー量（図５におけるＡの値）と、一般的な平均印字率を用いてトナーが図５のＡ点まで減ったときの現在の印字可能枚数を算出し、記憶させておく（本実施形態では、以降この値をＸ枚とする。）。トナーが図５のＡの値に減るまで、この値は書き換えない。
【００３９】
静電容量が変化し始めてから：図５におけるＡの値以降
１：現在の印字可能枚数算出を行った場合（１０枚印字に１回の割合で行う）
算出した現在の印字可能枚数値を上書きで書き込む。（算出方法は後述）
２：現在の印字可能枚数算出を行っていない場合
印字終了直後にＣＰＵが、ＮＶ−ＲＡＭに記憶された［現在の印字可能枚数］を読み込み、その値から１を引いた値を上書きでＮＶ−ＲＡＭに戻す。
【００４０】
又本実施形態では、本体とカートリッジ間のアクセス回数を減らすことによって処理スピードを向上させる為、電子写真画像形成装置本体側のＣＰＵにも［比較用印字可能枚数値］として記憶させることとした（このＣＰＵ側の記憶手段は不揮発性である必要はない。）。この値の書き換えなどの処理法については後述する。
【００４１】
以上をふまえた上で、図２、図３に示すフローチャートを参照して本実施形態の動作について説明する。（以下に示す番号と、図２、図３における番号は対応がとれている。）
流れ１（プリントする迄の準備の流れ）
Ｓｔｅｐ−０：ＣＲＧ装着時若しくは電源ＯＮされる。
【００４２】
Ｓｔｅｐ−１、Ｓｔｅｐ−２：カートリッジ内のＮＶ−ＲＡＭに書き込まれた［現在の枚数］、［現在の印字可能枚数］を読み込む。［現在の枚数］が０であった場合はＳｔｅｐ−３に、そうでないときはＳｔｅｐ−５へ分岐する。
【００４３】
Ｓｔｅｐ−３、Ｓｔｅｐ−４：［現在の枚数と静電容量］をＮＶ−ＲＡＭへ、［比較用印字枚数］をＣＰＵ側へ記憶し、Ｘ枚以上印字可能と表示する。
【００４４】
Ｓｔｅｐ−５：ＮＶ−ＲＡＭの番地ａに記憶された［印字枚数］（一番最近記憶した時の印字枚数）を読み込み、［比較用印字枚数］としてＣＰＵへ記憶する。
【００４５】
Ｓｔｅｐ−６：［現在の印字可能枚数］がＸであればＳｔｅｐ−４へ、そうでなければＳｔｅｐ−７へ分岐する。
【００４６】
Ｓｔｅｐ−７：［現在の印字可能枚数］を表示する。
【００４７】
流れ２（通常プリント時の流れ）
Ｓｔｅｐ−８：プリント
Ｓｔｅｐ−９、Ｓｔｅｐ−１０：［現在の枚数］をＮＶ−ＲＡＭより読み込み、その値に１を加え、ＣＰＵ内の［比較用印字枚数］との差をとる。
【００４８】
Ｓｔｅｐ−１１：差が１００の場合、流れ３（Ｓｔｅｐ−１３〜１７）へ、１００以外の場合Ｓｔｅｐ−１２へ分岐する。
【００４９】
流れ３（静電容量が一定量まで減ったかどうかを確認する流れ）
Ｓｔｅｐ−１３：ＮＶ−ＲＡＭの番地ａ、ｂ内の静電容量値を読み込み現在の静電容量値を計測する。
【００５０】
Ｓｔｅｐ−１４：現在と、過去の（番地ａ、ｂ内に記憶された）静電容量から［現在の静電容量］を後述の方法で推定する。
【００５１】
Ｓｔｅｐ−１５、Ｓｔｅｐ−１６、Ｓｔｅｐ−１７：推定量が一定値よりも多ければトナーは充分にあると判断し、［現在の枚数］、［静電容量］（最新データは番地ａ、その前のデータは番地ｂへ）をＮＶ−ＲＡＭへ、［比較用印字枚数］をＣＰＵへ記憶し、Ｓｔｅｐ−８のプリントを待機する。また推定量が一定値よりも少なければＳｔｅｐ−１８へ分岐する。
【００５２】
Ｓｔｅｐ−１８：ユーザーにトナーが減り始めたことを警告し、［現在の枚数］、［静電容量］（最新データは番地ａ、その前のデータは番地ｂへ）をＮＶ−ＲＡＭへ、［比較用印字枚数］をＣＰＵへ記憶しＳｔｅｐ−８ｂのプリントを待機する。
【００５３】
流れ４（トナーが一定量より減り始めた後の通常プリント時の流れ）
Ｓｔｅｐ−８ｂ：プリント
Ｓｔｅｐ−９ｂ、Ｓｔｅｐ−１０ｂ：現在の枚数をＮＶ−ＲＡＭより読み込み、その値に１を加え、ＣＰＵ内の［比較用印字枚数］との差をとる。
【００５４】
Ｓｔｅｐ−１１ｂ：差が１０の場合、流れ５（Ｓｔｅｐ−２１〜２６）へ、１０以外の場合、［現在の枚数］を記憶し、［現在の印字可能枚数］を１減らしてＳｔｅｐ−１９へ移行する。
【００５５】
Ｓｔｅｐ−１９：［現在の印字可能枚数］が０ならばＳｔｅｐ−２５へ、０以外ならば［現在の印字可能枚数］を記憶して、表示を行いＳｔｅｐ−８ｂのプリント待機状態へ移行する。
【００５６】
流れ５（現在の印字可能枚数算出の流れ）
Ｓｔｅｐ−２１、Ｓｔｅｐ２２：［平均印字率］、［現在の印字可能枚数］を後述の方法で算出する。
【００５７】
Ｓｔｅｐ−２３：［現在の印字可能枚数］が０ならばＳｔｅｐ−２５へ、０以外ならばＳｔｅｐ−２４へ分岐する。
【００５８】
Ｓｔｅｐ−２４、Ｓｔｅｐ−２６：［現在の印字可能枚数］を表示し、［現在の印字枚数］、［静電容量値］、［現在の印字可能枚数］をＮＶ−ＲＡＭへ、［比較用印字枚数］をＣＰＵへ記憶し、Ｓｔｅｐ−８ｂのプリント待機状態へ移行する。
【００５９】
Ｓｔｅｐ−２５：ユーザーへ交換を促す合図を送る。
【００６０】
次に静電容量推定方法及び、その値からトナー量への変換方法及び過去のトナーの平均使用率及び現在の印字可能枚数の求め方について説明する。
【００６１】
［静電容量推定方法及びトナー量への変換方法］
静電容量からトナー量を変換する方法を以下に示す。
【００６２】
１：メーカー側で、あらかじめトナー量と静電容量の理想的な関係を求め、本体内のＲＯＭに入力しておく。
【００６３】
（ある関数で近似的に定義できる場合は関数を、できない場合は離散データを細かく本体側に記憶しておく。）
２：静電容量を検知したら、その値と過去の所定枚数時の静電容量（２点）の計３点の関係を直線に最小２乗法を用いて近似して現在の静電容量を推定する。
この方法を用いることにより、突発的に生じた誤差等を軽減することが可能となる。
【００６４】
３：２で求めた静電容量の推定値を、前述のトナー量と静電容量の理想的な関係に当てはめてトナー量を求める。
【００６５】
［過去のトナーの平均使用率及び現在の印字可能枚数の求め方］
１：前記の方法により求めた、［現在のトナー量］より［現在までに使用したトナー量］を以下の式を用いて算出する。
【００６６】
［現在までに使用したトナー量］＝［初期のトナー量］−［現在のトナー量］
２：［現在の印字枚数］と［現在までに使用したトナー量］より［過去のトナーの平均消費率］を以下の式を用いて算出する。
【００６７】
［過去のトナーの平均消費率］＝［現在までに使用したトナー量］／［現在の印字枚数］
３：［現在のトナー量］と［過去のトナーの平均使用率］より［現在の印字可能枚数］を以下の式を用いて算出する。
【００６８】
［現在の印字可能枚数］＝［現在のトナー量］／［過去のトナーの平均使用率］
［測定間隔］
静電容量の測定を行う間隔について明確な規定はないが、できるだけ細かくした方が、より正確な残量検知を行うことができる。しかし細かすぎると測定誤差を大きく拾ってしまい実際とは、かけ離れた値を算出してしまう可能性もある為、適当な間隔に設定する必要がある。
【００６９】
［検知方法］
本実施形態では過去の最新の３点の印字枚数と静電容量の関係を最小２乗法を用いて直線に近似して、現在の静電容量を推定する。その値によりトナーが一定値より減り始めたことを検知しているが、差をとらずに、現在の静電容量の値１点が一定値を越えたか否かで検知を行うこともできる。この場合だとメモリの記憶容量を減らすことができるメリットがあるが、誤差の影響を受けやすいという欠点もある。
【００７０】
又その他にもトナーが一定値より減り始めたことを検知する方法としては、
１：過去の最新の静電容量と現在の静電容量との差で検知する。
【００７１】
２：枚数に対する静電容量の変化の割合で検知する。（使用するデータの個数（記憶する個数）は任意）
３：［過去の所定枚数、その時の静電容量］のデータを複数組保存し、トナー残量と静電容量の関係式の形で最小２乗法等でフィッティングし、測定誤差を減らして検知する。
【００７２】
等がある。（メモリに余裕がある場合には有効）
以上に示したように、カートリッジ毎にメモリを持たせ、且つ上記説明したトナー残量検知機構を用いることによって、安価な構成で、より正確なトナーの残量検知を行い、又ユーザーの使用状況に即した現在の印字可能枚数表示を行うことが可能となった。
【００７３】
また、電子写真画像形成装置は本実施形態で説明した反転現像方式のレーザープリンタに限るものではなく、ワープロ、ファックスや正規現像方式による複写機等の電子写真方式の電子写真画像形成装置一般で使用することが可能である。
（第２の実施形態）
次に実施形態２について説明を行う。
【００７４】
実施形態２も本発明の前提となるものであり、その特徴は、カートリッジに設けられたＮＶ−ＲＡＭ等の記憶手段に、実施形態１で述べた
１：［過去の所定印字枚数、その時の静電容量］
２：［現在の印字枚数］
３：［現在の印字可能枚数］
の情報に加えて
４：［日付］（使用開始日時を記憶、その後は不変）
の情報も記憶させることによって、［カートリッジの使用可能日数］を算出し、表示する点にある。
【００７５】
すなわち外観上は実施形態１の構成と全く同一であり、不揮発性記憶媒体に記憶する情報が１項目増えたのと、電子写真画像形成装置部での計算及び表示内容だけが若干異なっているだけである。以下に本実施形態が実施形態１と違っている［日付］データと、カートリッジの［使用可能日数］の求め方に関して説明する。
【００７６】
［日付データ］
日付データは初期印字の際、及びカートリッジ装着時又は電源ＯＮ時後の１枚目の印字の際にコンピュータとＮＶ−ＲＡＭ間でやり取りされる。日付情報の元として、本実施形態ではコンピュータの有する日付情報を用いたが、電子写真画像形成装置の持っている情報を用いたり、カートリッジ自身に日付情報を持たせても良いし、ユーザーが入力する様な形態を用いても問題はない。
【００７７】
［カートリッジの使用可能日数］
カートリッジの使用可能日数の求め方を図６、図７で示したフローチャートを用いて説明する。（図６、図７のフローチャートは実施形態１の場合と殆ど同じ流れである。実施形態１と異なるところを太線で囲んでおり、その部分だけ説明する。）
Ｓｔｅｐ−３０：初めて印字を行った時の日付をカートリッジに記憶する。（その後書き換えは行わない）
Ｓｔｅｐ−３１、Ｓｔｅｐ３２：トナーが一定量まで減り、静電容量が変化する（図５のＡ点）までの間、使用可能日数は、［使用可能枚数］（＝保証枚数−現在の印字枚数）と、［カートリッジの使用日数］（現在の日付と使用開始日付との関数）とにより算出する。
【００７８】
Ｓｔｅｐ−３３：誤差を防ぐため１００枚以上印字するまで使用可能日数は表示しない。
【００７９】
Ｓｔｅｐ−３４：静電容量が変化し始めてからの使用可能日数の算出は以下の方法で行う。
【００８０】
１：［カートリッジの使用日数］を求め、［現在の印字枚数］とにより、［１日当たりの平均印字枚数］を以下の式を用いて算出する。
【００８１】
［１日当たりの平均印字枚数］＝［現在の印字枚数］／［カートリッジの使用日数］
２：実施形態１と同様の方法で求めた［現在の印字可能枚数］と上で求めた［１日当たりの平均印字枚数］より［カートリッジの使用可能日数］を以下の式を用いて算出する。
【００８２】
［カートリッジの使用可能日数］＝［現在の印字可能枚数］／［１日当たりの平均印字枚数］
なおこの計算は基本的に１日に１回しか行わない。（１日に複数回電源をＯＮにしたりカートリッジを出し入れした場合はその回数だけ行う。）
カートリッジ初期の段階でこの方法を用いると、誤差が極めて大きくなる可能性が有る為、１００枚以上印字を行うまでは表示を行わないこととした。
【００８３】
上に説明した方法によって、ユーザーの使用頻度や使用状況（印字比率）に即した、［カートリッジの使用可能日数］を算出することができるようになった。又、１枚当たりのトナーの平均消費率等や、月単位の印字枚数等のユーザーの使用状況を記憶している為（月単位の印字枚数は印字枚数と使用日数より算出）、リサイクルの為にカートリッジの回収を行った際に、その情報を元に市場調査を行うことも可能となる。
【００８４】
これにより、カートリッジの買い換えの時期なども一目瞭然で、よりユーザビリティの向上につながる。また同時に、市場での実際の使用動向をより的確に判断可能となる。
【００８５】
なお、本実施形態ではメモリーの容量の都合上用いなかったが、カレンダーを設定（曜日、休日設定）し、過去の印字枚数を曜日ごとや平日、祝日ごとに分けて記憶することによって更に正確な使用可能日数を算出することができると考えられる。
【００８６】
【発明の実施の形態】
（本発明の実施形態）
次に本発明の実施形態について説明を行う。
【００８７】
実施形態１で述べた通り、アンテナ残量検知ではカートリッジ使用初期状態ではトナーの残量検知を行うことができないが、トナーが一定量以下になるとトナーの残量を精度良く検出することができる。
【００８８】
一方後述のレーザー発光総時間検知は印字するデータの種類にもよるが、一般的に初期は精度良くトナー残量を検知できるが、印字枚数が増えるほど誤差が蓄積していくと考えられる。
【００８９】
そこで、トナーの消費の度合いに応じ、上述の２つの検出結果に重みを掛けて組み合わせることにより、初期からの印字可能枚数をより正確に求めることとした所が本実施形態の特徴である。
【００９０】
以下に本実施形態で用いたレーザーの発光総時間検知方法及び、本実施形態の構成について説明する。
【００９１】
［レーザーの発光総時間検知方法］
本実施形態に於けるレーザー発光総時間検知方法についての説明を図８を用いて行う。
【００９２】
図８に於いて２０はコンピュータ等から入力される画像信号をレーザー入力電圧に変調し、画像信号に対応してレーザーをＯＮ／ＯＦＦさせる変調器である。２３は変調器２０に接続され、その変調された信号に従って発光するレーザー、２１は変調器２０に接続され、変調器２０からレーザー２３への出力時間、すなわちレーザー２３から出力されるレーザービーム２４の感光ドラム３への露光時間に対応する時間情報を計測するカウンターである。すなわちカウンター２１には水晶発振器のごときクロックパルス発生手段２２が接続されており、カウンター２１及び、クロックパルス発生手段２２により加算手段を構成し、レーザー発光信号が存続している期間に受けたクロックパルス数をカウントしている。
【００９３】
このカウント数とトナー使用量が比例すると考えてトナーの残量検知を行う。
【００９４】
［構成］
本発明の実施形態の構成としては、カートリッジに設けられたＮＶ−ＲＡＭ等の記憶手段に、実施形態１で述べた
１：［過去の所定印字枚数、その時の静電容量］
２：［現在の印字枚数］
３：［現在の印字可能枚数］
の情報に加えて
４：［レーザー発光総時間カウント数］
５：［重み］（０から１）
の情報を記憶させる点と、それに伴いレーザー発光総時間検知を行うシーケンスを持つ点、又上述の［重み］を変化させ、現在のトナー残量検知を行う為のシーケンスを持つ点以外は実施形態１と殆ど同じである。
【００９５】
以下に実施形態１と違う点について説明する。
【００９６】
［現在の印字可能枚数］
記憶媒体に初期より書き込まれている［現在の印字可能枚数］は、印字を行う度に書き換えられ、その値が画像形成装置本体表示の値となる。
【００９７】
［レーザー発光総時間カウント数］
［レーザー発光総時間カウント数］は１枚印字する度に前の値をＮＶ−ＲＡＭより読み出して、その値に加算してＮＶ−ＲＡＭに上書きする。
【００９８】
［重み］
［重み］とはレーザー発光総時間検知とアンテナ残量検知の結果の内、レーザー発光総時間検知結果に、どの程度の重みを掛けるかを表す数値で、０ならばレーザー発光総時間検知結果のみを用い、０．５なら半々で、１ならばレーザー発光総時間検知の結果は全く使用しないことを意味する。
【００９９】
具体的には、印字可能枚数は以下の式を用いて推定する。
【０１００】
印字可能枚数の推定値＝（１−ａ）Ｘ１＋ａＸ２
ａ：重み、Ｘ１：レーザー発光総時間検知により求めた印字可能枚数、Ｘ２：アンテナ残量検知により求めた印字可能枚数
【０１０１】
本実施形態では、［静電容量］に対する［重み］を図９のｆで示した関係となるようにした。この図に於いてＣ点はＢとＥを１：９に内分する点、Ｄ点はＢとＥの中点と成るように設定した。図９を用いて具体的にトナー残量検知方法を説明する。
【０１０２】
（１）静電容量がＢからＣの間
レーザー発光総時間検知によって求められた値のみを用いる。
【０１０３】
（２）静電容量がＣからＤの間
静電容量によって求められる重みａ、及びレーザー発光総時間検知方式によって求められる値Ｘ１及びアンテナ方式によって求められる値Ｘ２より、先述のトナー残量の推定値の式を用いる。
【０１０４】
トナー残量の推定値＝（１−ａ）Ｘ１＋ａＸ２
（３）静電容量がＤからＥの間
アンテナ方式によって求められた値のみを用いる。
【０１０５】
以上に示した重みは、レーザー発光総時間検知からアンテナ残量検知方式への切り替え時に、急激に印字可能枚数表示の値が変化するのを防ぐ為に用いているが、この重みの関数は必ずしも図９に示したような一次関数である必要はなく、高次関数や２値関数など適当な関数を選ぶことができる。
【０１０６】
以上をふまえて本実施形態の流れを以下に示す。
【０１０７】
先述の［重み］は、アンテナ残量検知を用いて静電容量を推定した際に、画像形成装置本体内に記憶させた重みの関数に代入することにより、決定する。
【０１０８】
重みを決定したら、その値に応じて以下の２種類の残量検知を行い、それぞれの検出手段によって算出されたトナー残量の推定値と重みと先述の式を用いて印字可能枚数の算出を行う。
【０１０９】
［アンテナ残量検知手段］
重み＝１の時
アンテナ残量検知の値は特に用いない為、計算は行わない。
【０１１０】
重み≠１の時
実施形態１に記述した方法で印字可能枚数を算出する。
【０１１１】
［レーザー発光総時間検知手段］
０＜重み≦１の時
印字を行う度に以下の方法で現在の印字可能枚数を算出する。
【０１１２】
１：レーザー発光総時間より求めた［現在までに使用したトナー量］と［現在の印字枚数］とにより［過去のトナーの平均使用率］を以下の式を用いて算出する。
【０１１３】
［過去のトナーの平均消費率］＝［現在までに使用したトナー量］／［現在の印字枚数］
２：［現在のトナー量］と［過去のトナーの平均使用率］より［現在の印字可能枚数］を以下の式を用いて算出する。
【０１１４】
［現在の印字可能枚数］＝［現在のトナー量］／［過去のトナーの平均使用率］
重み＝０の時
検知を行わない。
【０１１５】
以上に述べた様に、レーザーの発光総時間検知とアンテナ残量検知手段を組み合わせてトナーの残量検知を行うことによって、カートリッジ使用初期からの現在の印字可能枚数を求めることが可能となった。
【０１１６】
本実施形態では静電容量検知を行うことのできる値迄の補助手段として、レーザーの発光総時間検知のみを用いたが、その他の手段、例えば枚数検知等を用いても、又２種類以上のトナー残量検知手段を用いても問題は無い。
【０１１７】
なお、上記実施形態におけるプロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して装置本体に着脱可能とするものをいう。
【０１１８】
また、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用い、記録媒体に画像を形成するもので、例えば、電子写真複写機、あるいはプリンタ（レーザービームプリンタＬＥＤプリンタ及びファクシミリ等が含まれる。
【０１１９】
以上説明したように、印字枚数及び現像剤残量に対応した情報を記憶し、該記憶された情報が画像形成装置本体により読み出し／書込み可能な不揮発性記憶手段をプロセスカートリッジに設けたので、各々のプロセスカートリッジについて、常に正確な現像剤の逐次残量検知を行うことができ、また該プロセスカートリッジを装着することの可能な画像形成装置を提供できる。
【０１２０】
また、転写材の印字枚数をカウントする手段と、現像剤残量と静電容量の理想的な関係曲線の情報を記憶する手段と、該記憶手段に記憶された現像剤残量と静電容量の関係曲線と現像剤残量検出部材による検出値とから現在の現像剤残量を求める手段と、初期現像剤量と上記現在の現像剤量との差、及び前記印字枚数により現在までの現像剤の平均減少率を算出する手段と、前記現在の現像剤量と前記平均減少率により印字可能枚数を算出する手段とを、画像形成装置本体が有することにより、ユーザーが現在の印字可能枚数を容易に知ることができる。
【０１２１】
また、現在の印字可能枚数と過去の平均印字枚数とにより使用可能日数を算出する手段を画像形成装置本体に有することにより、ユーザーは将来の使用可能な日数も知ることができる。
【０１２２】
また、現像剤残量検知部材としてのアンテナに加えて、第２の現像剤残量検知手段を有し、前記アンテナを用いて測定した静電容量値が一定の時は、第２の残量検知手段によって求められた値のみを用いて現像剤残量検知を行い、また前記アンテナを用いて測定した静電容量値が変化し始めてからは、アンテナによって求められた値のみを用いてトナー残量検知を行うことにより、アンテナでは残量検知が困難なカートリッジ使用初期から静電容量が略一定の時期を第２の検知手段により検知し、静電容量が変化し始めてからはアンテナにより精度のよい残量検知を行うことができる。また、両検知手段の検出値に重みをつけることにより、一方の検出値から他方の検出値への移行を円滑にすることができる。
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、感光体に潜像を形成するための露光手段の露光時間に応じた情報をカウントするカウント手段と、現像手段の現像剤量に応じた静電容量を検出するための検出部材とを有し、前記検出部材の検出値が所定値に達するまでは、前記カウント手段のカウント値に基づいて現像剤量を求め、前記検出部材の検出値が所定値に達した後、前記検出部材の検出値に基づいて現像剤残量を求めるため、カートリッジの使用初期からの現像剤残量を正確に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願に係る発明の前提となる画像形成装置の実施形態１を示す断面図
【図２】図１の画像形成装置により現在の印字可能枚数を算出するためのフローチャート
【図３】図２に続くフローチャート
【図４】図１におけるプロセスカートリッジ構成を示す断面図
【図５】トナー量に対する静電容量の推移を示す図
【図６】本出願に係る発明の前提となる画像形成装置の実施形態２の使用可能日数を算出するためのフローチャート
【図７】図６の続きのフローチャート
【図８】本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるレーザー発光時間をカウントするための構成図
【図９】図８に示す実施形態におけるトナー量に対する静電容量及び重みに対する静電容量の推移を示す図
【符号の説明】
１…アンテナ電極 ３…電子写真感光体
４…転写手段 ５…現像手段
５ａ…現像スリーブ ５ｃ…現像剤
６…クリーニング手段 １１…転写材
１５…記憶手段 １６…接続手段
１７…残量検知回路 １８…ＣＰＵ
１９…表示手段 ２０…変調器
２１…カウンタ

Claims (10)

1. 感光体と、
   前記感光体に画像信号に応じた潜像を形成するための露光手段と、
   前記感光体に形成された潜像を現像するための現像手段と、
   前記現像手段の現像剤量に応じた静電容量を検出するための検出部材と、
   前記露光手段の露光時間に応じた情報をカウントするカウント手段と、
   前記検出部材による検出値が所定値に達するまでは、前記検出部材による検出値を用いることなく、前記カウント手段のカウント値に基づいて現像剤残量を求め、前記検出部材による検出値が所定値に達した後、前記検出部材による検出値に基づいて現像剤残量を求める処理手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記処理手段は、前記検出部材による検出値に達した後は、前記検出部材による検出値および前記カウント手段のカウント値に基づいて現像剤量を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記処理手段は、前記検出部材による検出値に達した後は、前記検出部材による検出値および前記カウント手段のカウント値の各々に対して重み付けした値に基づいて現像剤量を求めることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記現像手段は、前記感光体に現像剤を搬送するための現像剤担持体を有し、前記検出部材による検出値とは、前記現像剤担持体と前記検出部材との間の静電容量に相当する値であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記露光手段は、前記感光体に対してレーザー光を発光して潜像を形成する手段であり、前記カウント手段のカウント値は、前記レーザー光の発光時間に対応する時間情報のカウント値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 画像形成装置に着脱可能なカートリッジであって、
   画像情報に応じて露光手段により感光体を露光することによって前記感光体上に形成される潜像を現像する現像剤を収容するための現像手段と、
   前記現像手段の現像剤量に応じた静電容量を検出するための検出部材と、
   不揮発性記憶手段と、を有し、
   前記不揮発性記憶手段は、前記検出部材による検出値を記憶するための番地と、前記露光手段の露光時間のカウント値を記憶するための番地と、前記検出値と前記カウント値に基づいて前記現像手段の現像剤残量を求めるための重み情報を記憶するための番地と、
   を有することを特徴とするカートリッジ。
7. 前記カートリッジは、更に、感光体を含み、前記露光手段は前記感光体に対してレーザー光を発光して潜像を形成する手段であり、前記露光手段の露光時間のカウント値とは、前記レーザー光の発光時間に対応する時間情報のカウント値であることを特徴とする請求項６に記載のカートリッジ。
8. 前記現像手段は、前記感光体に現像剤を搬送するための現像剤担持体を有し、前記検出部材による検出値とは、前記現像剤担持体と前記検出部材との間の静電容量に相当する値であることを特徴とする請求項６または７に記載のカートリッジ。
9. 前記カートリッジは、更に、前記感光体を帯電する帯電手段を有することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のカートリッジ。
10. 前記カートリッジは、更に、前記感光体をクリーニングするクリーニング手段を有することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のカートリッジ。

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