JP3897495B2

JP3897495B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3897495B2
Application number: JP25077999A
Authority: JP
Inventors: 慎也山本; 壮哉遠藤; 裕志笹目
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2019-09-03
Also published as: US6347198B1; JP2001075429A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、電子写真方式により像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置に収容した現像剤にて顕像化する画像形成装置に関し、特に、現像剤収納容器に収容した現像剤の残量を逐次検知することのできる現像剤残量検知手段を備えた現像剤量検出装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
ここで電子写真画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、電子写真ファクシミリ装置、及び電子写真ワードプロセッサー等が含まれる。
【０００３】
又、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも一つと、電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものであるか、又は、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とするものをいう。
【０００４】
【従来の技術】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置において、電子写真感光体及び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電子写真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。
【０００５】
このようなプロセスカートリッジ方式の電子写真画像形成装置では、現像剤がなくなったら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が、カートリッジの交換はユーザー自身が行わなければならず、そのために、現像剤が消費された場合にユーザーに報知する手段、即ち、現像剤量検出装置が必要となる。
【０００６】
現像剤量検出装置は、カートリッジ内の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設けている。
【０００７】
この現像剤残量検知手段の一方式として、静電容量検知方式がある。これは、現像剤収納容器内に現像剤残量検知用のアンテナを配置し、所定の位置に設けられた電極にＡＣ電圧を印加した際、電極−アンテナ間の現像剤量に応じてアンテナに誘起される電流が変化することを利用して現像剤残量を検知する方式である。
【０００８】
例えば、静電容量検知方式を用いた一例としてフラットアンテナ方式がある。フラットアンテナは、図３に示すように、基板２１に一対の導電パターン２２、２３を所定の間隔で形成したもので、これを、例えば、現像剤収納容器側面の現像剤と接する位置に配置し、現像剤収納容器内の現像剤が減少するに従い、現像剤とフラットアンテナ２０との接触面積が減少するようにしたものである。
【０００９】
現像剤の消費によりこの導電パターン表面と現像剤との接触面積が変化することで静電容量が変化し、これにより、容器内現像剤残量とフラットアンテナの静電容量の対応づけが可能になり、フラットアンテナの静電容量を測定することにより随時容器内現像剤残量を知ることができる。
【００１０】
フラットアンテナ２０の静電容量は、一対の導電部２２、２３の一方に一定の交流バイアスを印加し、その際にもう一方の導電部に流れる電流から知ることができる。
【００１１】
又、静電容量検知方式を用いた別の一例として、現像剤収納容器内に配置された現像剤担持体である現像ローラに交流バイアスを印加することで感光体上の潜像を現像する、所謂、ジャンピング現像方式において、現像ローラと平行に設けた板金（プレートアンテナ）で構成されるプレートアンテナ方式がある。
【００１２】
これは、プレートアンテナと現像ローラ間の静電容量が、両者の間に存在する絶縁性現像剤の量に応じて変化することを利用したものである。このプレートアンテナと現像ローラ間の空間が、現像剤で埋まっていれば静電容量は大きく、現像剤が減少するに従い両者間に空気が増え、静電容量は小さくなって行く。従って、このプレートアンテナと現像ローラ間の静電容量と現像剤量との関係を予め関係付けておくことで、現像剤量を検知することができる。
【００１３】
静電容量の測定方法は、現像ローラに現像バイアスである交流バイアスを印加した際に、プレートアンテナに流れる電流を測定することで求めることができる。つまり、この現像剤残量検知方式は、現像ローラに現像バイアスが印加されている画像形成時に、現像剤残量を検知することができる。
【００１４】
以上のような現像剤残量検知手段を現像剤収容部、即ち、現像剤収納容器に備えることにより、画像形成に供することができる現像剤残量を随時知ることができ、同時に、残り何枚の画像形成が可能であるかをも、随時知ることができる。
【００１５】
現像剤残量検知手段としては、更には、現像剤収納容器内に現像剤攪拌手段を設け、現像剤残量に応じて現像剤攪拌手段にかかる負荷が変化することを利用して現像剤残量を検知するトルク検知方式がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いずれの現像剤残量検知方式においても現像剤残量レベルが検知可能とはいえ、測定分解能の限界、測定誤差などのため十分な検知精度は得られていない。
【００１７】
特に、現像剤残量が少なくなり、プロセスカートリッジの交換時期が近づいた時期において、高い分解能で表示を行い、又、複数のプロセスカートリッジを交換した際にも、それぞれの現像剤残量を正確に報知できる手段が望まれている。
【００１８】
本発明は、斯か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更なる改良に関するものである。
【００１９】
つまり、本発明の主たる目的は、高い分解能にて現像剤残量レベルを出力することのできる画像形成装置を提供することである。
【００２０】
本発明の他の目的は、複数のカートリッジを交換使用する場合においても、それぞれのカートリッジの現像剤残量を正確に報知することのできる画像形成装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記諸目的は、本発明に係る画像形成装置にて達成される。
【００２２】
本発明によると、現像剤収容容器と、前記現像剤収容容器内の現像剤量に関わる情報を記憶する記憶手段と、を有するカートリッジが着脱自在な画像形成装置であって、
前記現像剤収容容器内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段と、
画像信号に基づいた印字情報を用いて現像剤使用量を計算する現像剤使用量計算手段と、
前記現像剤残量検知手段によって検知された現像剤残量に関わる情報と、前記現像剤使用量計算手段によって計算された現像剤使用量に関わる情報とを、前記記憶手段に記憶させる情報書き込み手段と、
前記現像剤収容容器内の現像剤残量レベルを出力する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記現像剤残量検出手段による検出結果に変化が生じない期間は、前記記憶手段に記憶された現像剤残量に関わる情報と前記現像剤使用量に関わる情報とを用いて前記現像剤残量レベルを出力し、前記前記現像剤残量検出手段の検出結果に変化が生じた場合には、前記記憶手段に記憶された現像剤残量に関わる情報を用いて前記現像剤残量レベルを出力することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２４】
本発明にて一実施態様によると、前記画像形成装置は更に、前記制御手段から出力された現像剤残量レベルを表示する表示手段を有する。又、他の実施態様によると、前記画像形成装置はディスプレイを有する機器と通信可能であり、前記制御手段は前記機器に前記現像剤残量レベルを出力する。更に他の実施態様によると、前記現像剤残量検知手段は前記カートリッジに設けられている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２７】
実施例１
先ず、図１〜図３を参照して、本発明に従って構成されるプロセスカートリッジを装着可能な電子写真画像形成装置の一実施例について説明する。本実施例にて、電子写真画像形成装置は、電子写真式のレーザービームプリンタＡとされ、電子写真画像形成プロセスによって記録媒体、例えば、記録紙、ＯＨＰシート、布などに画像を形成するものである。
【００２８】
レーザービームプリンタＡは、ドラム形状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１は、帯電手段である帯電ローラ２によって帯電され、次いで、レーザースキャナー３から画像情報に応じたレーザ光Ｌを照射することによって、感光体ドラム１に画像情報に応じた潜像が形成される。この潜像は、現像手段５によって現像され、可視像、即ち、トナー像とされる。
【００２９】
つまり、現像手段５は、現像剤担持体としての現像ローラ５ａを備えた現像室５Ａを有しており、現像室５Ａに隣接して形成された現像剤収容部としての現像剤収納容器４内の現像剤Ｔを現像剤送り部材１０の回転によって、現像室５Ａの現像ローラ５ａへと送り出す。本実施例では、現像剤Ｔとしては、絶縁性１成分トナーを用いた。又、現像ローラ５ａは、固定磁石５ｂを内蔵しており、現像ローラ５ａを回転することによって現像剤は搬送され、現像ブレード５ｃにて摩擦帯電電荷が付与されると共に所定厚の現像剤層とされ、感光体ドラム１の現像領域へと供給される。この現像領域へと供給された現像剤は、感光体ドラム１上の潜像へと転移され、トナー像を形成する。現像ローラ５ａは、現像バイアス回路に接続されており、通常、交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアス電圧が印加される。
【００３０】
一方、トナー像の形成と同期して給紙カセット２００にセットした記録媒体Ｐをピックアップローラ８、搬送手段９Ａを介して転写位置へと搬送する。転写位置には、転写手段としての転写ローラ６が配置されており、電圧を印加することによって、感光体ドラム１上のトナー像を記録媒体Ｐに転写する。
【００３１】
トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐは、搬送手段９Ｂで定着手段１０へと搬送する。定着手段１０は、ヒータ１０ａを内蔵した定着ローラ１０ｂ及び駆動ローラ１０ｃを備え、通過する記録媒体Ｐに熱及び圧力を印加して転写されたトナー像を記録媒体Ｐ上に定着する。
【００３２】
記録媒体Ｐは、搬送手段９Ｃにより排出トレイ１４へと排出される。この排出トレイ１４は、レーザービームプリンタＡの装置本体１００の上面に設けられている。
【００３３】
転写ローラ６によってトナー像を記録媒体Ｐに転写した後の感光体ドラム１は、クリーニング手段７によって感光体ドラム１上に残留した現像剤を除去した後、次の画像形成プロセスに供される。クリーニング手段７は、感光体ドラム１に当接して設けられた弾性クリーニングブレード７ａによって感光体ドラム７上の残留現像剤を掻き落として廃現像剤溜め７ｂへと集める。
【００３４】
一方、本実施例にては、プロセスカートリッジＢは、図３に示すように、現像剤を収納する現像剤収納容器４及び現像剤送り部材１０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などの現像手段５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を形成し、更にこの現像ユニットに、感光体ドラム１、クリーニングブレード７ａなどのクリーニング手段７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。
【００３５】
このプロセスカートリッジＢは、ユーザーによって画像形成装置本体１００に設けたカートリッジ装着手段１０１（図１）に対して取り外し可能に装着される。
【００３６】
本発明によれば、図７に示すように、プロセスカートリッジＢは、現像剤収納容器４内の現像剤Ｔの消費に従ってその残量を逐次検知することのできる現像剤残量検知手段２０を備えた現像剤量検出装置３０を有している。
【００３７】
本実施例によれば、高い分解能の現像剤残量検知を達成し、且つ、プロセスカートリッジを交換使用した際にもそれぞれの現像剤残量レベルを正確に報知するため、画像形成装置本体には、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段を設け、プロセスカートリッジには、現像剤残量検知手段と記憶手段を設ける構成とされる。又、本実施例では、現像剤量検出装置３０としては、現像剤残量検知手段として平面アンテナ（フラットアンテナ）を用いた静電容量検知方式を採用した。
【００３８】
つまり、本実施例によれば、上述のように、現像剤収納容器４内には、図１の矢印方向に回転する撹拌手段１０が設けられており、この撹拌手段１０が回転することで現像剤Ｔがほぐされつつ現像ローラ５ａへ供給される。また、現像剤収納容器４の内面側壁には図３に示すような、現像剤残量検知手段である平面アンテナ２０が配設されている。
【００３９】
平面アンテナ２０は、一般に用いられているプリント基板２１上にエッチングや印刷などで二つの導体パターン２２、２３を形成したものである。また、この回路図形を保護するために導電パターン２２、２３上に保護膜（図示せず）が形成してある。導電パターンは適当に設定すればよく、本実施例では、この平面アンテナ２０の二つの導電パターン２２、２３の幅（Ｗ）を３００μｍ、両導電パターン２２、２３の間隔（Ｇ）を３００μｍ程度まで狭くしてある。
【００４０】
本実施例の平面アンテナ２０にて、各導電パターンの電極２２、２３間に交流バイアスとして２００Ｖｐｐ、２０００Ｈｚを印加すると、平面アンテナ２０に現像剤が触れていないときには２０ｐＦ、平面アンテナ２０の全面に現像剤が触れているときには６０ｐＦ、と異なる静電容量値が観測された。この平面アンテナ２０を、現像剤収納容器４の内面側壁に配設することで、容器４内の現像剤Ｔの減少に伴って現像剤Ｔと平面アンテナ２０の接触面積が減り、二つの導電パターン（アンテナ２２、２３）間の静電容量を観測することで、随時、容器４内の現像剤Ｔ量を知ることができる。
【００４１】
ところが実際には、容器４内の現像剤Ｔが徐々に減っても、平面アンテナ２０上にわずかながら付着して残る現像剤のために、測定結果にばらつきが生じてしまう。
【００４２】
そこで、その表面に付着した現像剤を除去するため、撹拌手段１０の端部にアンテナ清掃部材１０ａ設けて、撹拌手段１０の回転に伴い平面アンテ２０表面を清掃している。このアンテナ清掃部材１０ａは、たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のシートであり、平面アンテナ２０の表面をなでるように清掃している。
【００４３】
図３に示すように、平面アンテナ２０のほぼ中央部に穴２４を設け、撹拌手段１０の支持軸をこの穴２４を貫通して現像剤収納容器４などに回転自在に支持することにより、表面清掃手段１０ａにより平面アンテナ２０のほぼ全域を清掃することができる。
【００４４】
上記構成により、平面アンテナ２０上にわずかながら付着して残る現像剤による、測定結果のばらつきはほぼ解消できるが、平面アンテナ２０の出力が表面清掃手段１０ａの回転周期で変動してしまう。
【００４５】
そこで、表面清掃手段１０ａの回転周期に応じて、アンテナ出力の平均値をとったり、最小値を選んだりするなどの統計処理をして、現像剤残量レベルを確定する。
【００４６】
本実施例におけるフラットアンテナ方式による現像剤残量検知分解能としては、測定分解能の限界、測定誤差等を考慮すると、未使用状態における現像剤収容部、即ち、現像剤収納容器４内の現像剤全量を１００％として、１％の減少率で検知することができる。現像剤残量レベルと静電容量の関係を図５に示す。
【００４７】
本発明によれば、上記フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０による現像剤残量検知に加えて、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段を用いることで、更に高い分解能での現像剤残量レベル検知を行うことができる。統計的計算により現像剤消費量を検知する手段としては、本実施例では、レーザー発光総時間検知手段を採用した。勿論、画像信号に基づいた印字量情報から現像剤残量レベルを統計的に計算することもできる。
【００４８】
図４に、本発明のレーザービームプリンタＡにおけるレーザー発光総時間検知手段５０の全体構成を示す。レーザー発光総時間検知手段５０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５１を含む。
【００４９】
変調器５１にはカウンタ５２が接続され、変調器５１からレーザーへの出力時間、つまり、レーザービームの感光体ドラム１への露光時間に対応する時間情報を計測する。即ち、カウンタ５２には水晶発振器であるクロックパルス発生手段５３が接続されており、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する。
【００５０】
統計的計算手段５４により、予め設定されたカウント数と現像剤使用量との関係から現像剤使用量を統計的計算により求める。この値は統計計算値であるため、分解能は任意に決定できる。カウント数と現像剤使用量の関係を図６に示す。
【００５１】
更に、本発明によれば、現像剤収納容器４内の現像剤残量レベル値をプロセスカートリッジＢに搭載された記憶手段３１に書き込むことで、複数のカートリッジを交換使用した場合にもそれぞれのカートリッジの現像剤残量レベルを保存することができる。記憶手段３１としては、読み書き可能な不揮発性メモリを採用した。
【００５２】
本実施例では、図７に示すように、プロセスカートリッジＢには記憶手段としての不揮発性メモリ３１と、不揮発性メモリ３１への情報の読み書きを制御するためのカートリッジ側制御部３２とが配置される。プロセスカートリッジＢが画像形成装置本体１００に装着された際には、カートリッジ側制御部３２と、画像形成装置本体側の制御部３３は、互いにＲ／Ｗ、ＲＥＱ、ＤＲＹ、ＣＬＣ、ＤＡＴＡの各信号線で接続される。このように、画像形成装置本体側の制御部３３及びカートリッジ側制御部３２によって、記憶手段３１に情報の読み出し及び書き込みを行うための制御手段が構成される。
【００５３】
記憶手段である不揮発性メモリ３１へのデータの書き込み及び読み込みの際には、使用するデバイスの特性により、適当な待ち時間が設定されており、その動作は保証されている。
【００５４】
図８に示すように、本実施例で使用した不揮発性メモリ３１はシリアルデータ入出力型のメモリで、その記憶容量は１６ｂｉｔである。この１６ｂｉｔを、前半の８ｂｉｔと後半の８ｂｉｔに分割して使用する。従って、それぞれの８ｂｉｔの領域には、別個のデータを記憶させることができる。８ｂｉｔの容量で十分、０〜１００までの整数を表すことができる。
【００５５】
不揮発性メモリ３１の前半８ｂｉｔの領域には、フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０が検知した現像剤収納容器４内の現像剤残量レベルが書き込まれる。フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０の分解能から、現像剤残量レベルをＸＸ％し、このＸＸという二桁の数字が書き込まれる。現像剤未使用状態においては１００％であるため、ＸＸＸの３桁である。
【００５６】
不揮発性メモリ３１の後半８ｂｉｔの領域には、レーザー発光総時間検知手段５０が算出した現像剤消費量が書き込まれる。レーザー発光総時間検知手段５０が算出した値は、統計的計算値であり、分解能は任意で設定できることから、現像剤収納容器４内の現像剤全量を１００％として、０．ＹＹ％の減少率で算出できる。よって、このＹＹという二桁の数字が書き込まれる。
【００５７】
このように、プロセスカートリッジＢに搭載された不揮発性メモリ３１には、現像剤量に関する情報、つまり、現像剤残量検知手段２０が検知した現像剤残量検知値と、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段が算出した現像剤消費量算出値との、２つの現像剤量に関する情報が書き込まれる。
【００５８】
つまり、ＸＸ．ＹＹ％という現像剤量を記憶することであり、この任意のＸＸ．ＹＹという数字の上位の桁ＸＸには、現像剤残量検知手段が検知した検知結果を用い、下位の桁．ＹＹは統計的計算により現像剤消費量を検知するレーザー発光総時間検知手段５０が算出した計算値を用いる。
【００５９】
図１及び図５に示すように画像形成装置本体１００には、ユーザーに現像剤残量レベルを報知するための、表示手段１５及び表示制御部１６が設けられる。表示手段１５及び表示制御部１６は、画像形成装置本体側の制御部３３及びカートリッジ側制御部３２を通して、プロセスカートリッジに搭載された記憶手段である不揮発性メモリ３１から現像剤量に関する情報を読み出す。現像剤残量レベルの情報は、上述のように、装置本体１００の表示手段１５にて表示することもできるが、現像剤残量レベル信号をパソコンへと出力送信し、パソコンのディスプレイにて表示することも可能である。
【００６０】
上述のように、現像剤量に関する情報は、２つの値で構成される。この際、本実施例においては、表示制御部において、（ＸＸ．００−０．ＹＹ）＝ＺＺ．ＺＺという計算を行い、差であるＺＺ．ＺＺを表示するようにした。現像剤未使用状態においては１００％であるため、ＸＸＸ．０或はＺＺＺ．Ｚで表すことが可能である。
【００６１】
算術式には任意の式を採用することができ、つまり、現像剤残量レベル残量検知手段２０が検知した検知結果である数字の上位の桁ＸＸと、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段５０が算出した計算値である下位の桁．ＹＹから、現像剤残量レベルを合成し、装置本体１００の表示手段１５やパソコンのディスプレイにて表示する。
【００６２】
次に、図１０のフローチャートを用いて、本実施例の画像形成装置の動作を説明する。分かり易くするため、現像剤残量が変化したことを現像剤検出装置３０、即ち、現像剤残量検知手段２０が検知した時点を始点として説明する。
ステップ１０１：
フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０が、現像剤収納容器内の現像剤残量レベルが、現在、現像剤残量＝ＸＡ％であることを検知する。
ステップ１０２：
プロセスカートリッジＢに搭載された記憶手段、即ち、不揮発性メモリ３１の前半８ｂｉｔに“ＸＡ”を書き込む。
ステップ１０３：
レーザー発光総時間検知手段５０のカウンタをリセットし、カウンタ＝０とする。
ステップ１０４：
統計的計算手段５０は、カウンタ＝０を受けて、現像剤使用量＝０．００％であることを計算する。
ステップ１０５：
プロセスカートリッジＢに搭載された不揮発性メモリ３１の後半８ｂｉｔに“００”を書き込む。
ステップ１０６：
表示制御部１６が不揮発性メモリ３１から現像剤量に関する情報を読み出し、計算（ＸＡ．００−０．００）を実行する。
ステップ１０７：
表示手段１５或はパソコンのディスプレイが、現像剤残量＝ＸＡ．００％を表示する。
ステップ１０８：
クロックパルス発生手段５３が接続されたカウンタ５２は、変調器５１からレーザーへの出力時間、即ち、レーザービームの感光体ドラム１への露光時間に対応する時間情報をクロックパルス数としてカウントを開始する。
ステップ１０９：
クロックパルス数をカウントし、カウント数＝ＮＮＮＮとする。
ステップ１１０：
統計的計算手段５３は、カウント数＝ＮＮＮＮを受けて、現像剤使用量＝０．ＹＹ％であることを計算する。
ステップ１１１：
プロセスカートリッジＢに搭載された不揮発性メモリ３１の後半８ｂｉｔに“ＹＹ”を書き込む。
ステップ１１２：
表示制御部１６が不揮発性メモリ３１から現像剤量に関する情報を読み出し、計算（ＸＡ．００−０．ＹＹ）を実行する。
ステップ１１３：
表示手段１５或はパソコンのディスプレイが、現像剤残量＝ＺＺ．ＺＺ％を表示する。ＺＺ．ＺＺは、ＸＡ．００−０．ＹＹの計算結果である。
【００６３】
上記ステップ１０１〜１１３の工程を繰り返し、現像剤残量情報の不揮発性メモリ３１への書き込み及び読み込みを随時行い、ユーザーに現像剤残量＝ＺＺ．ＺＺ％であることを装置本体の表示手段１５やパソコンのディスプレイに表示する。
【００６４】
ステップ１０９〜１１３は、最大、ＹＹ＝９９となるまで繰り返される。
【００６５】
ここで、フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０の分解能を考慮すると、２つの場合が考えられる。
【００６６】
１つ目の場合（Ａ）では、ＹＹ＝９９となるまでに、フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０が、現像剤残量＝ＸＢ％である（Ｂ＝Ａ−１）ことを検知する場合である。この場合は、検知直後に１０１に戻り、カウンタ５２をリセットし、上記工程を繰り返す。
【００６７】
２つ目の場合（Ｂ）では、ＹＹ＝９９となっても、フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０が、現像剤残量＝ＸＢ％である（Ｂ＝Ａ−１）ことを検知しない場合である。この場合、カウンタ５２は値を加算し続けるが、統計的計算により計算した現像剤消費量値は、不揮発性メモリ３１へ書き込まない。よって、ＹＹ＝９９のままであり、表示手段或はパソコンのディスプレイも更新しない。
【００６８】
つまり、現像剤残量検知手段２０が検知した値は、あくまでも、検知手段２０が新たに検知した値をのみ更新し、統計的計算により計算した現像剤消費量計算値を反映させることはしない。ＸＸという上位の桁は、常に、現像剤残量検知手段２０が検知した値である。記憶手段３１への現像剤量情報の書き込みにおいても同様であり、不揮発性メモリ３１の前半８ｂｉｔの領域には、常にフラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０が検知した現像剤収納容器４内の現像剤残量レベルが書き込まれ、レーザー発光総時間検知手段５０が算出した現像剤消費量が書き込まれることはなく、算出した現像剤消費量により、前半８ｂｉｔの領域に書き込まれるデータが更新されることはない。
【００６９】
以上の説明したように、現像剤残量検知手段２０に加えて、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段５０を用いることで、高い分解能での現像剤残量レベル検知が達成できる。また、プロセスカートリッジＢに搭載された記憶手段３１に、現像剤残量検知手段２０による現像剤残量検知値と、統計的計算により現像剤消費量計算値を、それぞれ、記憶させる。その際記憶手段３１の容量を考慮し、前半と後半の２つの領域に分けたそれぞれに、現像剤残量レベルに関する情報を書き込む。
【００７０】
それぞれの領域に書き込まれる現像剤残量レベルに関する情報は、独立しており、特に、統計的計算により現像剤消費量計算値により、現像剤残量検知手段２０による現像剤残量検知値が書き込まれる領域に書き込まれた現像剤残量レベルに関する情報が、更新されることはない。
【００７１】
こうして、複数のカートリッジを交換使用した場合にもそれぞれのカートリッジの現像剤残量レベルを保存できる。
【００７２】
又、本実施例では、画像形成装置本体１００側の制御部３３及びカートリッジＢ側の制御部３２によって、プロセスカートリッジＢに搭載する記憶手段３１への情報の読み出し及び書き込み制御が行われるものとしたが、それら制御部３２、３３を全てプロセスカートリッジＢに搭載した形態であっても構わない。
【００７３】
更に、現像剤残量検知手段２０の出力信号を統計処理し、現像剤残量レベルとして確定させる信号処理手段５３は、本実施例では画像形成装置本体１００に配設されているが、プロセスカートリッジＢに設けることができる。
【００７４】
尚、本実施例は、現像剤残量検知手段として静電容量検知方式の一形態である、フラットアンテナ方式を用いたが、本発明は、この方式の現像剤残量検知手段に限定するものではない。従来の技術の項で述べたプレートアンテナ方式、トルク検知方式等、現像剤残量レベルを検知できれば、その方式は問わない。
【００７５】
実施例２
本実施例においては、未使用状態での現像剤総量が１０００ｇのプロセスカートリッジの場合について説明する。
【００７６】
本実施例においても、実施例１の場合と同様に、高い分解能の現像剤残量レベル検知を達成し、且つ、プロセスカートリッジを交換使用した際にもそれぞれの現像剤残量レベルを正確に報知するため、画像形成装置には、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段を備え、プロセスカートリッジには、現像剤残量検知手段２０と記憶手段３１とが設けられる。
【００７７】
又、現像剤残量検知手段２０としてフラットアンテナ方式現像剤残量検知手段を採用し、更に、不足する分解能を補うための、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段としてレーザー発光総時間検知手段５０を採用し、更に、現像剤収納容器４の現像剤残量値をプロセスカートリッジＢに搭載された記憶手段である読み書き可能な不揮発性メモリ３１に書き込むことで、複数のカートリッジを交換使用した場合にもそれぞれのカートリッジの現像剤残量レベルを保存できるようにしたのも実施例１と同様であり、説明は省く。
【００７８】
本実施例のように、未使用状態での現像剤総量が１０００ｇのプロセスカートリッジの場合、フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０の分解能では、１０ｇの減少率で検知することができる。このようなフラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０による現像剤残量レベル検知に加えて、レーザー発光総時間検知手段５０を用いることで、さらに高い分解能での現像剤残量レベル検知を行うことができる。
【００７９】
上述したように、レーザー発光総時間検知手段５０において予め設定されたカウント数と現像剤使用量との関係から現像剤使用量を統計的計算により求めるが、統計計算値であるため、分解能は任意に決定できる。
【００８０】
本実施例にても不揮発性メモリ３１はシリアルデータ入出力型のメモリで、その記憶容量は１６ｂｉｔのものを採用するがこれに限るものではない。本実施例では、図９に示すように、この１６ｂｉｔを、前半の７ｂｉｔと後半９ｂｉｔに分割して使用する。従って、それぞれの領域には、別個のデータを記憶させることができる。前半の７ｂｉｔの容量で、０〜１００までの整数を表すことができ、後半の９ｂｉｔの容量で、０〜１０００までの偶数を表すことができる。０〜１０００までの整数を表すために、不揮発性メモリ３１の容量を増やすこともできる。
【００８１】
不揮発性メモリ３１の前半７ｂｉｔの領域には、フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０が検知した現像剤収納容器内の現像剤残量レベルが書き込まれる。フラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０は、１０ｇの分解能であるため、現像剤残量をＸＸ０ｇ（下一桁がゼロ）で検知する。よって、このＸＸという二桁の数字（現像剤未使用状態においては１０００ｇであるため、ＸＸＸ０ｇの三桁である。）が書き込まれる。
【００８２】
不揮発性メモリ３１の後半９ｂｉｔの領域には、レーザー発光総時間検知手段５０が算出した現像剤消費量が書き込まれる。統計的計算値であり、分解能は任意で設定できることから、Ｙ．ＹＹｇの減少率で算出できる。従って、このＹＹＹという三桁の偶数が、書き込まれる。
【００８３】
このように、プロセスカートリッジＢに搭載された不揮発性メモリ３１には、現像剤量に関する情報、つまり、現像剤残量検知手段２０が検知した現像剤残量レベル検知値と、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段が算出した現像剤消費量算出値との、２つの現像剤量に関する情報が書き込まれる。つまり、ＸＸＹ．ＹＹｇという現像剤量を記憶することであり、この任意のＸＸＹ．ＹＹという数字の上位の桁ＸＸには、現像剤残量検知手段２０が検知した検知結果を用い、下位の桁Ｙ．ＹＹは統計的計算により現像剤消費量を検知する手段５０が算出した計算値を用いる。
【００８４】
図１及び図７に示すように画像形成装置Ａには、ユーザーに現像剤残量レベルを報知するための、表示手段１５及び表示制御部１６が設けられている。表示手段１５及び表示制御部１６は、実施例１と同様に、画像形成装置本体側の制御部３３及びカートリッジ側の制御部３２を通して、プロセスカートリッジに搭載された記憶手段である不揮発性メモリ３１から、現像剤量に関する情報を読み出す。勿論、現像剤残量情報は、パソコンのディスプレイにて表示することもできる。
【００８５】
上述のように、現像剤量に関する情報は、２つの値で構成される。この際、本実施例においては、表示制御部１６において、（ＸＸ０．００−Ｙ．ＹＹ）＝ＺＺＺ．ＺＺという計算を行い、差であるＺＺＺ．ＺＺｇを表示するようにした。現像剤未使用状態においては１０００ｇであるため、ＸＸＸ０或はＺＺＺＺ．Ｚ等で表すことが可能である。
【００８６】
算術式には任意の式を採用することができ、つまり、現像剤残量検知手段２０が検知した検知結果である数字の上位の桁ＸＸと、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段５０が算出した計算値である下位の桁Ｙ．ＹＹから、現像剤残量レベルを合成し、表示する。
【００８７】
実施例２の場合も実施例１で説明したフローチャートに示すのとほぼ同様の態様で実行され、従って、説明を省略する。
【００８８】
現像剤残量検知手段２０が検知した値は、あくまでも、検知手段が新たに検知した値をのみ更新し、統計的計算により計算した現像剤消費量計算値を反映させることはしない。ＸＸという上位の桁は、常に、現像剤残量検知手段２０が検知した値である。記憶手段３１への現像剤量情報の書き込みにおいても同様であり、記憶手段である不揮発性メモリ３１の前半７ｂｉｔの領域には、常にフラットアンテナ方式現像剤残量検知手段２０が検知した現像剤収納容器内の現像剤残量レベルが書き込まれ、レーザー発光総時間検知手段５０が算出した現像剤消費量が書き込まれることはなく、算出した現像剤消費量により、前半７ｂｉｔの領域に書き込まれるデータが更新されることはない。これは、実施例１と同様である。
【００８９】
以上の説明したように、現像剤残量検知手段２０に加えて、統計的計算により現像剤消費量を検知する手段５０を用いることで、高い分解能での現像剤残量レベル検知が達成できる。また、プロセスカートリッジに搭載された記憶手段３１に、現像剤残量検知手段２０による現像剤残量レベル検知値と、統計的計算により現像剤消費量計算値を、それぞれ、記憶させる。その際記憶手段３１の容量を考慮し、前半と後半の２つの領域に分けた、それぞれに、現像剤残量レベルに関する情報を書き込む。
【００９０】
それぞれの領域に書き込まれる現像剤残量レベルに関する情報は、独立しており、特に、統計的計算により現像剤消費量計算値により、現像剤残量検知手段２０による現像剤残量レベル検知値が書き込まれる領域に書き込まれた現像剤残量レベルに関する情報が、更新されることはない。
【００９１】
こうして、複数のカートリッジを交換使用した場合にもそれぞれのカートリッジの現像剤残量レベルを保存できる。
また、本実施例では、画像形成装置本体側の制御部３３及びカートリッジ側制御部３２によって、プロセスカートリッジに搭載する記憶手段３１への、情報の読み出し及び書き込み制御が行われるが、それら制御部を全てプロセスカートリッジに搭載した形態であっても構わない。
【００９２】
現像剤残量検知手段２０として静電容量検知方式の一形態であるフラットアンテナ方式を用いたが、本発明は、この方式の現像剤残量検知手段に限定するものではない。従来の技術の項で述べたプレートアンテナ方式の他、トルク検知方式等、現像剤残量レベルを検知できれば、その方式は問わないのも、実施例１と同様である。
【００９３】
実施例３
図１１には、本発明の他の態様であるカートリッジ化された現像装置Ｃの一実施例を示す。
【００９４】
本実施例の現像装置Ｃは、現像ローラ５ａのような現像剤担持体と、この現像剤担持体に現像剤を供給するために、内部に現像剤を収容した現像室５Ａと、を有し、プラスチック製の現像枠体１１、１２により一体的にカートリッジ化される。即ち、本実施例の現像装置Ｃは、実施例１、２で説明したプロセスカートリッジＢの現像装置構成部をユニット化したものであり、即ち、プロセスカートリッジＢから、感光体ドラム１、帯電手段２、クリーニング手段７を除いて一体化したカートリッジと考えることができる。従って、実施例１、２にて説明した全ての現像装置構成部及び現像剤量検出手段構成が同様に本実施例の現像装置においても適用される。従って、これら構成及び作用についての説明は、実施例１、２において行った上記説明を援用する。
【００９５】
本実施例においても、実施例１、２と同様の作用効果を達成し得る。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高い分解能にて現像剤残量レベルを出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプロセスカートリッジと画像形成装置の一実施例の断面図である。
【図２】図１のプロセスカートリッジの拡大断面図である。
【図３】本発明に係るプロセスカートリッジに搭載することのできる現像剤残量検知手段の図である。
【図４】本発明にて使用される統計的計算により現像剤残量レベルを逐次計算する手段の概略構成図である。
【図５】現像剤残量レベルと静電容量の関係を示すグラフである。
【図６】カウント数と現像剤使用量の関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係るプロセスカートリッジ設けられた記憶手段と、画像形成装置本体に設けられた表示手段との関係を説明する概略関係図である。
【図８】本発明に使用される記憶手段への情報の読み出し、書き出しの一実施例を説明する図である。
【図９】本発明に使用される記憶手段への情報の読み出し、書き出しの他の実施例を説明する図である。
【図１０】本発明に従った現像剤量検知方法を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明に係るカートリッジ化された現像装置の一実施例の断面図である。
【符号の説明】
１感光体ドラム
２帯電手段
３レーザースキャナー
４現像剤収納容器
５現像手段
７クリーニング手段
１０攪拌手段
１０ａ表面清掃手段
１５表示手段
１６表示制御部
２０現像剤残量検知手段
３０現像剤量検出装置
３１記憶手段
３２、３３データ読み書き制御手段
１００画像形成装置本体
１０１装着手段

Claims

現像剤収容容器と、前記現像剤収容容器内の現像剤量に関わる情報を記憶する記憶手段と、を有するカートリッジが着脱自在な画像形成装置であって、
前記現像剤収容容器内の現像剤残量を検知する現像剤残量検知手段と、
画像信号に基づいた印字情報を用いて現像剤使用量を計算する現像剤使用量計算手段と、
前記現像剤残量検知手段によって検知された現像剤残量に関わる情報と、前記現像剤使用量計算手段によって計算された現像剤使用量に関わる情報とを、前記記憶手段に記憶させる情報書き込み手段と、
前記現像剤収容容器内の現像剤残量レベルを出力する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記現像剤残量検出手段による検出結果に変化が生じない期間は、前記記憶手段に記憶された現像剤残量に関わる情報と前記現像剤使用量に関わる情報とを用いて前記現像剤残量レベルを出力し、前記前記現像剤残量検出手段の検出結果に変化が生じた場合には、前記記憶手段に記憶された現像剤残量に関わる情報を用いて前記現像剤残量レベルを出力することを特徴とする画像形成装置。
前記画像形成装置は更に、前記制御手段から出力された現像剤残量レベルを表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記画像形成装置はディスプレイを有する機器と通信可能であり、前記制御手段は前記機器に前記現像剤残量レベルを出力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。
前記現像剤残量検知手段は前記カートリッジに設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の画像形成装置。