JP4497754B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものであり、特に、現像剤の残量を正確に表示できる画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機やレーザービームプリンター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容部である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。
【0003】
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なユニット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。
【0004】
又、例えば、複数色の現像手段を有するカラー画像形成装置において、各現像手段の消耗具合が違う場合などに、各色の現像手段と現像剤収納容器とをカートリッジ化した各色の現像カートリッジを、画像形成装置に対して着脱可能なユニットとして個別に交換できるようにしたものもある。
【0005】
このような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には、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を設けることがある。
【0006】
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がカートリッジ又は画像形成装置本体に備えられている。
【0007】
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によって、使用者の利便性を更に向上したものがある。このような画像形成装置では、現像剤が未使用時の何%だけ残っているかを算出して使用者に逐次報知したり、又、所定品位の画像形成が行えない程現像剤が減ったことを示す「現像剤無し」表示を行い、画像不良が起こる前に現像剤が残り少なくなったことを使用者に警告したりするものがある。
【0008】
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方法がある。このような静電容量測定方式の現像剤残量検知手段の一方式として、プレートアンテナ方式がある。
【0009】
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して電子写真感光体に形成した潜像を現像する現像方式を採用したカートリッジにおいて、現像剤担持体と対向して設けた電極となる板金を設けたり、若しくはその他の複数の箇所に板金を設けて、この板金と現像剤担持体との間、板金と板金との間の静電容量が、絶縁性トナーなどとされる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。
【0010】
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や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を検知することができる。
【0011】
静電容量の測定は、現像剤担持体に交流バイアスを印加した際にこの現像剤担持体に対向して設けられた板金に流れる電流、或は複数の板金が設けられる場合には、電極である板金に交流バイアスを印加した際にもう一方の板金に流れる電流を測定することによって行われる。つまり、このプレートアンテナ方式の現像剤残量検知手段は、多くは現像剤担持体に現像バイアスが印加されている画像形成時に現像剤量を検知する。
【0012】
上述のような静電容量方式の現像剤量検知手段では、予め現像剤残量検知手段によって検出される静電容量と現像剤量の関係を求めておき、この関係に基づくテーブルや演算式と静電容量の検出値から現像剤の量が求められる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように静電容量によって現像剤の残量を検知する方式の場合、同一構成の現像剤残量検知手段を使用し、残っている現像剤の量(重量)が同じであっても、静電容量を検出する板金に対する現像剤の分布のばらつきや、残っている現像剤の密度のばらつきによって、必ずしも同一の静電容量を検出できず、現像剤の減少に伴う静電容量の変化の仕方にずれが生じ、結果として、その静電容量に基づいて検知される現像剤残量検出値の推移がばらつくという問題があった。
【0014】
このような現像剤収納容器内に残る現像剤の分布や密度のばらつきは、現像剤の流動性や、容器内に初期に充填される現像剤量、容器の構成の違いなどによって発生する。
【0015】
上述のような原因で現像剤量を正確に検知できないと、例えば実際の現像剤残量よりも多く見積もってしまうような場合には、所定の品位の画像が形成できない程に現像剤が減っているにも拘わらず、ユーザはまだ現像剤が残っているように錯覚してしまうため、例えば適正な時期に交換用のカートリッジを用意することができず、所謂、画像の白抜けなどが発生してしまうという問題がある。又、実際の現像剤残量より少なく見積もってしまう場合、まだ現像剤が残っているにも拘わらずカートリッジを交換してしまい、使用可能な現像剤を廃棄してしまうことになり、ひいては資源の無駄に繋がる。
【0016】
本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、現像剤の残量を正確に表示できる画像形成装置を提供することである。
【0017】
本発明の他の目的は、適切なタイミングでカートリッジの交換を報知することができる画像形成装置を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明によると、現像剤を収納する現像剤容器と、前記現像剤容器に収納されている現像剤残量に応じた少なくとも2つの電極間の静電容量を測定することによって得られる信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、前記現像剤残量検知手段によって検出される前記静電容量の値が最大になる信号の値に対応するPAF値、及び白抜け画像発生時の前記現像剤容器における現像剤残量に対応するW値であって、未使用の際の前記現像剤容器に充填されている現像剤の量に応じて異なるW値を記憶する記憶手段と、を有するカートリッジを着脱可能な画像形成装置において;前記カートリッジが前記画像形成装置の装置本体に装着された際に、前記記憶手段と前記装置本体との通信を行う通信手段と;前記現像剤容器に収納されている現像剤残量と補正値との関係を示す補正テーブルと;前記現像剤残量検知手段から出力される前記信号を電圧値信号に変換する検出部と;前記検出部から入力する前記電圧値信号と、前記通信手段を介して前記記憶手段から読み込まれるPAF値及びW値と、前記補正値との関係を示す関数によって前記補正値を求め、前記補正テーブルから前記現像剤容器に収納されている現像剤残量を導く演算部と;を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【0022】
【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。
【0023】
実施例1
先ず、図1及び図2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、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、ホストコンピュータからの画像情報を受け取り、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。又、本実施例のレーザービームプリンタAは、詳しくは後述するプロセスカートリッジBを着脱して交換することが可能とされている。
【0024】
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によって均一に帯電され、次いで、その表面をレーザースキャナー3から画像情報に応じて照射されるレーザ光Lによって走査露光することによって、感光体ドラム1に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置Cが現像剤Tを供給することによりトナー像として可視化される。
【0025】
つまり、現像装置Cは、現像剤収容部としての現像剤収納容器(現像剤容器)4と、現像手段としての現像ローラ5を有している。現像剤収納容器4内には、現像剤攪拌手段として、図1中の矢印方向に回転する攪拌部材6が設けられている。攪拌部材6は、回転軸に固定されたシート(攪拌シート)とされ、この攪拌部材6が回転することで、現像剤Tがほぐされつつ現像ローラ5へ供給される。本実施例では、現像剤Tとしては、絶縁性磁性1成分現像剤を用いた。又、現像ローラ5は、固定磁石5aを内蔵しており、現像ローラ5を回転することによって現像剤Tは搬送され、現像剤層厚規制部材である現像ブレード7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T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5は、現像バイアス印加手段33(図3)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。
【0026】
一方、トナー像の形成と同期して記録媒体収納カセット10にセットした記録媒体Pをピックアップローラ11などの搬送手段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13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。
【0027】
トナー像の転写を受けた記録媒体Pは定着手段14へと搬送され、ここで記録媒体P上の未定着トナー像は記録媒体Pに定着される。定着手段14は、ヒータ14aを内蔵した定着ローラ14b及び駆動ローラ14c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。
【0028】
その後、記録媒体Pは、ローラ対、搬送路などの搬送手段15により排出トレイ16へと排出される。この排出トレイ16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。
【0029】
転写ローラ14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8によって感光体ドラム1上に残留した現像剤T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8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とされ、感光体ドラム1上の残留現像剤を掻き落として廃現像剤容器9へと集める。
【0030】
本実施例において、プロセスカートリッジBは、図2に示すように、感光体ドラム1と、この感光体ドラム1に作用するプロセス手段としての、帯電ローラ2、現像手段5及び現像剤収納容器4などを備えた現像装置C、クリーニング手段8及び廃現像剤容器9を備えたクリーニング装置50を一体的に枠体17で結合することによってカートリッジ化されている。このプロセスカートリッジBは、ユニットとして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18に対して取り外し可能に装着される。
【0031】
以下、本実施例の現像剤量検出装置について説明する。本実施例のレーザービームプリンタ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このできる現像剤残量検知手段30を備えた現像剤量検出装置を有している。
【0032】
本実施例では、現像剤残量検知手段30はプレートアンテナ方式である。図2に示すように、本実施例では、プレートアンテナとして、現像装置C内の長手方向の全域にわたって設けられた電極板金である、第1板金31、第2板金32を備えている。第2板金32は現像ローラ5の長手方向と略平行に対向し、又この第2板金32の長手方向と略平行に第1板金31が配設されている。
【0033】
このように、プレートアンテナである第1板金31と第2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、第1板金31と第2板金32との間、現像ローラ5と第2板金32との間の静電容量を観測することで、随時現像装置C内の現像剤量を知ることができる。
【0034】
図3をも参照して現像剤量検出装置の回路構成を更に説明すると、本実施例では、現像ローラ5と第1板金31は、プロセスカートリッジBが画像形成装置本体100に装着された状態で、装置本体100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である現像バイアス回路33に電気的に接続される。そして、通常の現像バイアスである2KHz程度の交流バイアスと−400V程度の直流バイアスが現像ローラ5及び第1板金31に印加される。これにより、現像ローラ5と第2板金32の間、及び第1板金31と第2板金32の間で交流電流が流れ、電流測定装置である検出回路35によって両者の合成の電流値が計測され、この電流値から静電容量が計測される。
【0035】
現像バイアス回路33から所定のACバイアスが出力されると、その印加バイアスはリファレンス用コンデンサ34と現像ローラ5と、第1板金31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34の両端には電圧V1が発生し、第1板金31と第2板金32の間には、静電容量C4に応じた電流が発生する。この電流値を演算によって電圧V2に変換する。静電容量C4は、現像ローラ5と第2板金32との間の静電容量C2、第1板金31と第2板金32との間の静電容量C3の合成の静電容量である。
【0036】
検出回路35は、入力されるリファレンス用コンデンサ34の両端に発生する電圧V1と、第1板金31と第2板金32の間の電圧V2との電圧差から、電圧V3を生成し、AD変換部36に出力する。AD変換部36はアナログ電圧V3をデジタル変換した結果を制御手段22に出力する。本実施例では、リファレンス用コンデンサ34、検出回路35、AD変換部36などによって本体側残量検出部25が構成される。
【0037】
制御手段22は、このデジタル値に変換された電圧値(検出電圧値V3)に基づいて、詳しくは後述するように、プロセスカートリッジB内の現像剤量を認識する。
【0038】
本実施例のプロセスカートリッジBは、図2に示すように、廃現像剤容器9の上側面部に、記憶手段である読み書き可能なメモリ20と、メモリ20への情報の読み書きを制御するためのカートリッジ側伝達部20aを有している。プロセスカートリッジBが画像形成装置本体100に装着されると、カートリッジ側伝達部20aと画像形成装置本体100側の本体制御部21(図4)が互いに対向して配置される。又、本体制御部21は本体側の伝達手段としての機能も含んでいる。
【0039】
本発明に使用される記憶手段(メモリ)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。特に、メモリ20と読みだし/書き込みICの間のデータ通信を電磁波によって行う非接触メモリである場合、カートリッジ側伝達部20aと本体制御部21の間が非接触であってもよいため、プロセスカートリッジBの装着状態による接触不良の可能性がなくなり、信頼性の高い制御を行うことができる。
【0040】
これら二つの制御部によってメモリ内の情報の読み出し及び書き込みを行うための読み書き制御手段(通信手段)が構成される。メモリ20の容量は、本実施例では、カートリッジ使用量及びカートリッジ特性値などの複数個の情報を記憶するのに十分な容量とすることができる。又、メモリ20には、カートリッジが使用された量が随時書き込み記憶される構成とする。
【0041】
メモリ20内には様々な情報が格納されているが、本実施例では、少なくとも後述する、検出電圧値の最小値(以後、「PAF値:プレートアンテナ・フル値」と呼ぶ。)情報、W値情報、Y%値情報が格納されている。
【0042】
次に、図4をも参照して本実施例におけるメモリ制御構成、現像剤量の検知処理構成について説明する。プロセスカートリッジB側にはメモリ20が配置され、装置本体100側には、本体制御部21が配置されている。本体制御部21には、制御手段22、演算部23、残量検知補正テーブル(残量検知補正テーブル記憶部)24、本体側残量検出部25及び演算式(演算式記憶部)26などが設けられている。
【0043】
本実施例の現像剤残量検知手段30からの出力信号は、本体側残量検出部25にて上述のようにデジタル信号の電圧値信号とされ、演算部23に入力される。又、プロセスカートリッジBのメモリ20内に格納された情報は、プロセスカートリッジBが装置本体100に装着された状態で、常に本体制御部21内の演算部23と送受信可能な状態になっており、演算部23では本体側残量検出部25からの信号及びメモリ20からの情報を用いて、演算式26に基づき演算処理を行う。演算部23での演算処理結果は、制御手段22が現像剤残量検知補正テーブル(残量検知補正テーブル)24を使用してデータの照合を行い、現像剤残量の検出値を適正に補正し、現像剤残量レベルを決定する。
【0044】
上述のような構成の本実施例の現像剤量検出装置では、現像剤残量検知手段30によって検出された静電容量値は、装置本体100で電圧信号に変換され、現像装置C内の現像剤量に応じて図5に示すような検出電圧値(V3)で出力されている。つまり、本実施例の構成では、現像剤量が最大である時には、検出電圧値は最小値、即ち、静電容量は最大値を示す。この時の検出電圧値がPAF値である。そして、現像剤量が少なくなるにつれて、検出電圧値は上昇していき、現像剤Tが完全に無くなったり、或いは、所謂、画像の白抜けなどが発生し、適正画像が形成できない程減少するまで上昇する。この時の検出電圧値はPAE値(プレートアンテナエンプティ値)である。
【0045】
尚、本実施例では、現像剤量が減少して現像剤残量検知手段30にて測定される静電容量値が減少するに従って検出電圧値が増加する回路構成としているが、静電容量と電圧の関係は回路により様々に変更可能であり、静電容量と検出電圧値の関係が同じ減少関数であっても、増加関数であってもよく、本発明は本実施例の関係に限定されるものではない。
【0046】
図5には、現像剤収納容器4への現像剤Tの初期充填量が異なり、他の構成が同一である2つのプロセスカートリッジB1、B2を装置本体100に装着して、現像剤量(g)と検出電圧値(V)の関係を測定した結果を示している。即ち、白丸(−○−)にてプロットされた曲線は、現像剤容量(初期現像剤充填量)が500gであり、10000枚の画像形成が可能なプロセスカートリッジB1における実際の現像剤量(g)と検出電圧値(V)の関係を示し、黒四角(−■−)にてプロットされた曲線は、現像剤容量(初期充填量)が300gであり、6000枚の画像形成が可能なプロセスカートリッジB2における実際の現像剤量(g)と検出電圧値(V)の関係を示す。
【0047】
図6及び図7にそれぞれ現像剤容量が500g(画像形成可能枚数約10000枚)、300g(画像形成可能枚数約6000枚)であるプロセスカートリッジB1、B2を示しているが、図示の通り、各々のプロセスカートリッジにおける現像剤残量検知手段30の位置関係、即ち、プレートアンテナである第1、第2板金31、32、及び現像ローラ5の位置関係は全く同一であり、現像剤Tの充填量のみが異なる。一般にプロセスカートリッジの種類、即ち、本実施例では現像剤容量(初期充填量)の異なるプロセスカートリッジB1、B2ではPAF値が異なる。本実施例において、現像剤充填量500g、300gのプロセスカートリッジB1、B2においてPAF値はそれぞれ1.05V、1.0Vであった。
【0048】
ここで、上述のように、プレートアンテナ方式のような静電容量測定方式の現像剤量検出装置では、予め現像剤量と、「検出される静電容量、即ち、検出電圧値」との関係を求めておき、この関係に基づくテーブルや演算式を用いて現像剤量を検知できる。
【0049】
しかし、上述のように、カートリッジの種類によってPAF値が異なる各プロセスカートリッジBが装着可能な画像形成装置においては、或る特定のプロセスカートリッジについて求められた現像剤量と静電容量との関係のみに基づいたのでは、正確に現像剤量を検出することができない。
【0050】
そこで、予めプロセスカートリッジの種類毎のPAF値を求めておくことによって、予め設定された静電容量の検出値(検出電圧値)と現像剤量との関係に基づく所定のテーブルや演算式を用いて、このPAF値からの検出電圧値(V)の変化を検出し、各プロセスカートリッジにおいて適正に現像剤量を検出する方法が考えられる。
【0051】
つまり、本実施例のレーザービームプリンタAのように、現像剤容量(初期充填量)の異なるプロセスカートリッジB1、B2が装着可能な画像形成装置の場合にも、それぞれの種類のプロセスカートリッジに対するPAF値を予め決定し、メモリ20に格納しておき、予め設定された静電容量の検出値(検出電圧値)と現像剤量との関係に基づく所定の演算式やテーブルにて、このPAF値からの検出電圧値(V)の変化量を検出して現像剤量を求めることが考えられる。
【0052】
しかしながら、図5に示す現像剤Tの減少に伴う検出電圧値の変化を詳細に検討すると、現像剤容量(初期充填量)の異なるプロセスカートリッジBについて、現像剤量(g)と検出電圧値(V)の関係がそれぞれのプロセスカートリッジB1、B2で一致しないことが分かる。
【0053】
即ち、限定するものではないが、本発明者の検討によると、現像剤Tの充填量が多くなるにつれて、現像剤Tの自重で現像剤収納容器4内の現像剤密度が高くなって詰まり易くなる。そのため、現像剤Tの初期充填量の違いによって現像容器内に残る現像剤Tの密度や分布が異なり、現像剤残量検知手段30によって検出される静電容量の変化の仕方、即ち、現像剤残量検知手段30の出力の推移に差(ずれ)が生じると考えられる。
【0054】
例えば、プロセスカートリッジB1を使用して画像を出力し続け、白抜け画像が発生した時に容器内に残っている現像剤Tの状態が図15であり、プロセスカートリッジB2を使用して画像を出力し続け、白抜け画像が発生した時に容器内に残っている現像剤Tの状態が図16である。この2つの図を比較すると理解されるように、充填量の多いプロセスカートリッジB1と充填量の少ないプロセスカートリッジB2とでは、白抜け画像が発生した時(つまり、現像剤残量が極めて少なくなっている状態)に残量検出アンテナ部に付着している現像剤Tの密度が異なっている(プロセスカートリッジB1の方が密度が高い。)このため、白抜け画像発生時の現像剤残量検知手段(残量検出アンテナ部)30の出力電圧(PAE値)が図5のように異なってしまっている。
【0055】
このような現像剤残量検知手段30の出力の推移のずれは、同一容量、即ち、初期充填量が同一であるプロセスカートリッジでも、例えば現像剤Tの製造条件の違いによる流動性の違いや、現像剤収納容器4の製造条件の違いによって生じる構成のばらつきなどによっても発生する。
【0056】
従って、各プロセスカートリッジB1、B2について常に正確に現像剤量を逐次検知するためには、上述のような現像剤容量の差、現像剤Tの製造条件の違い、或いは現像剤収納容器4など現像装置C構成要素の公差などを考慮して現像剤残量検知手段30の出力の推移のずれを補正する必要がある。
【0057】
本発明では、この差を補正するために、演算式に現像剤容量(初期充填量)や現像剤Tの製造条件、或いは現像剤収納容器4の製造条件等に応じたパラメータ値を持たせ、現像剤残量検出手段30の出力推移を補正する構成とする。
【0058】
そこで、本実施例では、
(1)プロセスカートリッジBにメモリ20を設け、「現像剤量検出装置による検出電圧値(V3)の最小値(静電容量値の最大値)、即ち、PAF値」と、「プロセスカートリッジBの現像剤容量(初期充填量)に応じたパラメータ値W(=白抜け画像発生時に容器内に残っている現像剤Tの残量に関係するデータ)」とをメモリ20に書き込む。W値は現像剤Tの充填量に応じて異なる。充填量が多いほどW値は小さい。
(2)PAF値と現像剤残量との関係を用いた重み付けの関数を予め本体制御部21若しくはメモリ20内に演算式26として格納する。パラメータ値Wはこの関数の中で使用される。
(3)そして、重み付けの関数と検出電圧値V3の関係に、重み付け関数の補正値Zを順次代入していき、関係が成立する補正値Zを決定する。
(4)現像剤残量検知補正テーブル24によって、決定された補正値Zから現像剤残量を算出する。
(5)その結果を、随時、表示手段に表示させる。
という制御を行う。
【0059】
これにより、プロセスカーリッジBの種類、即ち、本実施例では、現像剤容量(初期充填量)の違いにより検出電圧値(静電容量値)の推移にずれが生じても、正確な現像剤残量を逐次に検出することができる。
【0060】
上述のような本実施例の制御について更に説明すると、検出電圧値がPAF値から所定量増加するまでの範囲を現像剤Tの使用可能範囲とし、その範囲内の現像剤残量(残り%)を逐次検出することにすると、重み付けの関数は、
F(PAF、W、Z)=|Z((α−1)PAF+W)+PAF|・・・(1)
(式中、α及びPAF値は定数、Zは重み付け関数の補正値、Wはパラメータ値)
となる。この式(1)は、
F=|Z(PAE−PAF)+PAF|
PAE=αPAF+W
から得られる。
【0061】
上記式(1)は、本実施例では、本体制御部21内に演算式26として所定の記憶部に格納されている(図4)。尚、上述のように、これはプロセスカートリッジBのメモリ20に記憶させることもできる。
【0062】
ここで、定数αは、検出電圧値がPAF値からどれだけ増加するまでの範囲を現像剤Tの使用可能範囲とするかによって予め決定される定数である。例えば現像剤残量が0gとなるまでの範囲を使用可能範囲としたり、或いは予め設定される白抜け画像などが発生し所定品位の画像が形成できないほど減少した現像剤残量までの範囲を使用可能範囲とすることができる。
【0063】
パラメータWは、カートリッジの特性を決定する要素として、本実施例では現像剤容量(初期充填量)によって変更され、予め設定されるものである。
【0064】
又、上述のように、本実施例では、同一種類、即ち、本実施例では現像剤容量(初期充填量)の同じプロセスカートリッジBでは、検出電圧値の推移の上でPAF値はほぼ一定値であるとし、このPAF値は予めメモリ20内に格納しておく。
【0065】
更に、補正値Zは、現像剤Tの使用範囲内を適当な間隔で区切るような値であり、予め現像剤量と対応され、残量検知補正テーブル24として本体制御部21の所定の記憶部に格納されている(図4)。表1に残量検知補正テーブル24の一例を示す。表1は現像剤容量が500gのプロセスカートリッジB1及び300gのプロセスカートリッジB2にて使用される残量検知補正テーブル24の一例を示す。
【0066】
【表1】
【0067】
そして、演算部23は、上記式(1)の重み付け関数F(PAF、W、Z)と検出電圧値(V3)の関係を示す下記式(2)、
|V3|≧|Z((α−1)PAF+W)+PAF| ・・・ (2)
に順次補正値Zを代入して計算値を得、制御手段22は、この計算値から上記式(2)が成立する補正値Zを決定する。制御手段22は、現像剤残量検知補正テーブル24にて照合することによって、決定された補正値Zから現像剤量を認識する(残量表示レベルを算出する)。
【0068】
例えば、表1に示す残量検知補正テーブル24から、現像剤残量が最も多い区分に対応するZ=0.10を代入して(2)式が成立すれば、現像剤残量は100%(500g)であると判断して、例えば現像剤残量が100%であることを報知するよう指示する。又、Z=0.10を代入して式(2)が成立しなければ、次にZ=0.18を式(2)に代入し、成立すれば現像剤残量は40%(220g)であると判断し、例えば現像剤量が40%であることを報知するように指示する。つまり、上位のZ値で(2)式が成立しない場合は、順次Z値を増やして(2)式を算出し、式が成立するZ値によって現像剤残量を認識する。
【0069】
本実施例では、本体制御部21は、算出した現像剤量として、現像剤Tの残り%を装置本体100が備えた表示手段(ディスプレイ)40に表示する。又、現像剤残量0%と判断された場合には現像剤が無いことを警告する表示を行うことができる。尚、上述のように、現像剤無し、或いは現像剤残量が0%であるとは、所定品位の画像形成が不可能なほど現像剤Tが減少した場合をも含む。
【0070】
次に、図8のフローチャート(ステップ1〜ステップ18:S101〜S118)を参照して、本実施例における現像剤残量逐次検出手順について更に説明する。
S101:装置本体100の電源スイッチをONとし、装置本体100が動作を開始する(START)。
S102:装置本体100の制御手段22が、プロセスカートリッジBのメモリ20内のパラメータ値W情報、及びPAF値を読み出す。
S103:本体側残量検出部25が検出電圧V3を測定する。
S104:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.10をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“Yes”と判断された場合S107に進む。又、“No”と判断された場合には制御手段22は現像剤残量が100%であることを報知するための信号を発信し、装置本体100の表示手段40に表示させる(S105)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S106)。その後、S103に戻る。
S107:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.18をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合、制御手段22は現像剤残量が40%であることを報知するための信号を発信し、装置本体100の表示手段40に表示させる(S108)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S109)。その後、S103に戻る。又、“Yes”と判断された場合は、表1の残量検知補正テーブル24に従って、次にZ=0.20を代入し、上述のチャートのように、Z=0.95になるまで繰り返す。尚、この繰り返しについては説明を省略する。
S110:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.78をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合、制御手段22は現像剤残量が5%であることを報知するための信号を発信し、装置本体100の表示手段40に表示させる(S111)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S112)。その後、S103に戻る。又、“Yes”と判断された場合は、S113に進む。
S113:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.95をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合、制御手段22は現像剤残量が1%であることを報知するための信号を発信し、装置本体100の表示手段40に表示させる(S114)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S115)。その後、S103に戻る。又、“Yes”と判断された場合はスS116)に進む。
S116:制御手段22が、現像剤残量が0%であること、或いはプロセスカートリッジBを交換する必要があることを報知するための情報を発信し、装置本体100の表示手段40に表示させる。
S117:メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する。
S118:終了。
【0071】
W値は、現像剤充填量が多いほど小さいので、充填量の多いプロセスカートリッジB1を装着している時は、充填量の少ないプロセスカートリッジB2を装着している時よりも現像剤残量検知手段(残量検知アンテナ)の検知残量が多い段階で残量0%又はカートリッジ交換表示が出る。
【0072】
上述のフローチャートに従う制御を行って、現像剤容量(初期充填量)の異なる(500g、300g)プロセスカートリッジBについて、実際に現像装置C内に残っている現像剤量(g)と演算処理によって求められた現像剤残量(g)とを比較し評価したところ、図9に示すように、プロセスカートリッジBの現像剤容量差を吸収し、精度良く現像剤Tの残量を逐次検出することが可能であった。このことから、例えばプロセスカートリッジB1の販売後に、新たに現像剤容量の違うプロセスカートリッジB2が追加されるような場合にも、メモリ20に格納するパラメータ値Wを変えることにより正確な現像剤残量の逐次検知が可能となる。
【0073】
以上、本発明によれば、現像剤容量(初期充填量)の違い等のカートリッジ個体差により発生する静電容量検出値(検出電圧値)の推移のずれを排除し、各カートリッジについて常に正確に現像剤量を算出することができる。
【0074】
実施例2
次に本発明の他の実施例について説明する。本実施例において、画像形成装置及びプロセスカートリッジの構成は基本的に実施例1のものと同様であり、記憶手段(メモリ)20を用いた現像剤残量検出の制御が異なる。従って、同一構成及び機能を有する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例の特徴のみ説明する。
【0075】
実施例1では、各種類のプロセスカートリッジ、即ち、各現像剤容量(初期充填量)のプロセスカートリッジB1、B2において、同じ種類のプロセスカートリッジBであれば検出電圧値の推移の上でPAF値はほぼ一定値であるとし、PAF値は予めメモリ20内に格納しておく構成とした。しかし、このPAF値は、同じ種類のプロセスカートリッジBの間でも、個々のプロセスカートリッジBで多少ばらつきが生じることがある。
【0076】
そこで、本実施例では、PAF値を画像形成中に随時更新する構成とする。これにより、プロセスカートリッジBの種類(現像剤容量の違い)のみならず個々のプロセスカートリッジB間で生じるばらつきも吸収し、より正確に現像剤Tの残量を逐次検出することができる。
【0077】
更に説明すると、本実施例において、プロセスカートリッジBは実施例1と同様の記憶手段20を備えている。本実施例の画像形成装置において、メモリ20及びメモリ20の制御構成は実施例1と同様とされる。
【0078】
本実施例においても、実施例1と同様にして、現像剤残量検知手段30によって検出された静電容量値を画像形成装置本体100が電圧に変換し、電圧値で制御する。この検出電圧値は、プレートアンテナとしての第1板金31と第2板金の間、及び第2板金32と現像ローラ5との間で各々計測される静電容量値が合計された検出電圧値(V3)である。
【0079】
実施例1にて説明したように、現像剤量が最大である時には検出電圧値は最小値(静電容量は最大値)PAF値を示す。このPAF値は現像剤収納容器4への現像剤Tの充填が終了した状態、即ち、第1、第2板金31、32及び現像ローラ5間に現像剤Tが充填された状態でメモリ20に書き込まれる。そして、本実施例では、レーザービームプリンタAが稼働中に検出電圧値が最小(静電容量は最大値)を示すと、随時その検出電圧値をPAF値としてメモリ20に書き込み更新する。
【0080】
図10は、現像剤残量と検出電圧の関係を、プロセスカートリッジBの種類として現像剤容量(初期充填量)が異なるプロセスカートリッジB1、B2を2つずつ、即ち、現像剤容量500gのプロセスカートリッジB1二つ(I、I′)と、現像剤容量300gのプロセスカートリッジB2二つ(II、II′)について示す。
【0081】
図10から理解されるように、現像剤容量(初期充填量)が違うと現像剤量の減少に伴う静電容量検出値の変化の仕方、即ち、検出電圧値の推移にずれが生じる。又、同じ種類、ここでは同じ現像剤容量のプロセスカートリッジBであっても、個々のプロセスカートリッジBでPAF値にばらつきが生じる。
【0082】
このPAF値のばらつきは、限定するものではないが、プレートアンテナである第1、第2板金31、32の組み付け公差のばらつき、プロセスカートリッジBのその他の部品、装置本体100の電子部品などの公差から生じるものと考えられる。
【0083】
例えば、現像ローラ5と電極である第2板金32との間の静電容量、又は電極である第1板金31と第2板金32の間の静電容量は、各々の位置関係によって、現像剤Tがない場合でもその絶対値が異なり、両者間が近ければ大きくなり、又両者間が遠ければ小さくなるように、両者間の位置関係で左右される。このように、予め各種類毎のプロセスカートリッジについてPAF値を設定しておいても、プロセスカートリッジBの個体差によりその値にはずれが生じてしまう。
【0084】
そこで、本実施例では、
(1)プロセスカートリッジBにメモリ20を設け、プロセスカートリッジBの現像剤容量に応じたパラメータ値Wをメモリ20に書き込む。
(2)検出電圧値の最小値(静電容量値の最大値)、即ち、PAF値を現像剤残量検知手段30を用いて検出し、プロセスカートリッジBに付属したメモリ20に書き込む。そして、本体制御部21が備えた比較手段によって、常時検出される検出電圧値を前にメモリ20に書き込んだPAF値と比べて、小さい場合にはメモリ20内のPAF値を書き換え、そうでない場合は書き換えを行わないという処理を繰り返す。
(3)PAF値と現像剤残量との関係を用いた重み付けの関数を、予め本体制御部21若しくはプロセスカートリッジBのメモリ20内に演算式26として格納する。パラメータ値Wはこの関数の中で使用される。
(4)そして、重み付けの関数と検出電圧値V3の関係に、重み付け関数の補正値Zを代入していき、関係が成立する補正値Zを決定する。
(5)現像剤残量検知補正テーブル24によって現像剤残量を算出する。
(6)その結果を、随時、表示手段に表示させる。
という制御を行う。
【0085】
これにより、プロセスカーリッジBの現像剤容量(初期充填量)で検出電圧値(静電容量値)が異なっても、又個々のプロセスカートリッジBに上述のような公差によるPAF値のバラツキがあっても、正確な現像剤残量を逐次に算出することができる。
【0086】
上述の本実施例の制御を更に説明すると、本実施例においても、実施例1と同様に、検出電圧値がPAF値から所定量増加するまでの範囲を現像剤Tの使用可能範囲とすると、重み付け関数は、
F(PAF、W、Z)=|Z((α−1)PAF+W)+PAF|・・・(1)
(式中、αは定数、Zは重み付け関数の補正値、Wはパラメータ値)
となる。ここで、本実施例では、上記式中PAF値は画像形成中に随時更新される。
【0087】
αは、検出電圧値がPAF値からどれだけ増加するまでの範囲を現像剤Tの使用可能範囲とするかによって予め決定される定数であり、上述のように、例えば現像剤残量が0gとなるまでの範囲を使用可能範囲としたり、或いは予め設定される白抜け画像などが発生し所定品位の画像が形成できないほど減少した現像剤残量までの範囲を使用可能範囲とすることができる。
【0088】
パラメータWは、カートリッジの特性を決定する要素として、本実施例では現像剤容量(初期充填量)によって変更され、予め設定されるものである。
【0089】
又、実施例1同様、補正値Zは、現像剤Tの使用範囲内を適当な間隔で区切るような値であり、予め現像剤量と対応され、残量検知補正テーブル24として本体制御部21の所定の記憶部に格納されている(図4)。表2に残量検知補正テーブル24の一例を示す。
【0090】
【表2】
【0091】
演算部23は、上記式(1)の重み付け関数F(PAF、W、Z)と検出電圧値(V3)の関係を示す下記式(2)、
|V3|≧|Z((α−1)PAF+W)+PAF| ・・・ (2)
に順次補正値Zを代入して計算値を得、制御手段22は、この計算値から上記式(2)が成立する補正値Zを決定する。制御手段22は、現像剤残量検知補正テーブル24にて照合することによって、決定された補正値Zから現像剤量を認識する(残量レベルを算出する)。
【0092】
例えば、表1に示す残量検知補正テーブル24から、現像剤残量が最も多い区分に対応するZ=0.10を代入して(2)式が成立すれば、現像剤残量は100%であると判断して、例えば現像剤残量が100%であることを報知するよう指示する。又、Z=0.10を代入して式(2)が成立しなければ、次にZ=0.18を式(2)に代入し、成立すれば現像剤残量は40%であると判断し、例えば現像剤量が40%であることを報知するように指示する。つまり、上位のZ値で(2)式が成立しない場合は、順次Z値を増やして(2)式を算出し、式が成立するZ値によって現像剤残量を認識する。
【0093】
次に、図11及び図12のフローチャート(ステップ1〜ステップ23:S201〜S223)を参照して、本実施例における現像剤残量逐次検出手順について説明する。
S201:装置本体100の電源スイッチをONとし、装置本体100が動作を開始する(START)。
S202:制御手段22が、プロセスカートリッジBのメモリ20内のパラメータ値W情報を読み出す。
S203:制御手段22が、メモリ20内にPAF値が記憶されているかどうか確認する。“Yes”と判断した場合にはS206に進む。又、“No”と判断した場合には検出電圧V3を測定し(S204)、その後、PAF値をメモリ20に記憶させ(S205)、S206に進む。
S206:本体側残量検出部25が検出電圧V3を測定する。
S207:制御手段22が、メモリ20内に格納されているPAF値と検出電圧値V3を比較し、検出電圧値V3がPAF値より小さいか確認する。“Yes”と判断した場合には、メモリ20内のPAF値を更新し(S208)、S209へ進む。又、“No”と判断した場合にはS209に進む。
S209:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.10をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“Yes”と判断された場合、S212に進む。又、“No”と判断された場合には、制御手段22は現像剤残量が100%であることを報知するための信号を発して、装置本体100の表示手段40に表示させる(S210)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S211)。その後、S206に戻る。
S212:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.18をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合には、制御手段22は現像剤残量が40%であることを報知するための信号を発信し、装置本体100の表示手段40に表示させる(S213)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S214)。その後、S206に戻る。又、“Yes”と判断された場合は、表2の残量検知補正テーブル24に従って、次にZ=0.20を代入し、上述のチャートのように、Z=0.95になるまで繰り返す。尚、繰り返しについては説明を省略する。
S215:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.78をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合には、制御手段22は現像剤残量が5%であることを報知するための信号を発信し、装置本体100の表示手段40に表示させる(S216)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S217)。その後、S206に戻る。又、“Yes”と判断された場合は、S218に進む。
S218:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.95をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合には、制御手段22は現像剤残量が1%であることを報知するための信号を発信し、装置本体100の表示手段40に表示させる(S219)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S220)。その後、S206に戻る。又、“Yes”と判断された場合は、S221に進む。
S221:制御手段22は現像剤残量が0%であること、或いはプロセスカートリッジBの交換が必要であることを報知するための信号を発信し、装置本体100の表示手段40に表示させる。
S222:メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する。
S223:終了。
【0094】
上述のフローチャートに従う制御を行って、現像剤容量(初期充填量)が異なるプロセスカートリッジBのそれぞれ複数について、実際に現像装置C内に残っている現像剤容量(g)と演算処理によって求められた現像剤残量(g)とを比較し評価したところ、プロセスカートリッジBの現像剤容量の違い、及びプロセスカートリッジの個体差を吸収し、精度良く現像剤Tの残量を逐次検出することが可能であった。図13は、現像剤容量500gのプロセスカートリッジB1についての実際の現像剤残量と演算処理により求めた現像剤残量との関係を示しているが、同様の結果が例えば現像剤の初期充填量300gのプロセスカートリッジB2でも得られる。
【0095】
このことから、例えば、プロセスカートリッジB1の販売後に、新たに現像剤容量の違うプロセスカートリッジB2が追加されるような場合にも、メモリ20に格納されているパラメータ値Wを変えることにより正確な逐次残検が可能となる。
【0096】
以上、本発明によれば、現像剤容量(初期充填量)などカートリッジの種類、或いは同種類のカートリッジ同士の個体差など、個々のカートリッジ特性により発生する静電容量検出値(検出電圧値)の推移のずれを排除し、各カートリッジについて常に正確に現像剤量を検出することができる。
【0097】
実施例3
次に、本発明の他の実施態様について説明する。本実施例において、画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの基本構成は、実施例1及び2と同様であり、現像剤収納容器4内に設けられる攪拌部材6の構成が異なる場合について説明する。
【0098】
図17及び図18は、それぞれ本実施例の画像形成装置本体に装着される、構成の異なるカートリッジを示している。図から分かるように、それぞれのプロセスカートリッジにおけるプレートアンテナの位置関係は全く同一であり、攪拌部材6のシート部分(攪拌シート)の長さ(自由長)が異なる。図17、図18のプロセスカートリッジにて用いられる攪拌部材6を、それぞれ攪拌シートAタイプ、攪拌シートBタイプとする。
【0099】
以下、本実施例における現像剤の逐次残量検知方法について説明する。本実施例において、メモリ20及びメモリ20の制御構成は、上記各実施例と同様である。又、本実施例においても、上記各実施例と同様に、現像剤残量検知手段30によって検出された静電容量値を、画像形成装置本体100が電圧に変換し、電圧値で制御している。この検出電圧値は、プレートアンテナである第1、第2板金31、32間、及び第2板金32と現像ローラ2との間で各々計測される静電容量値が合計された検出電圧値(V3)である。
【0100】
本実施例の画像形成装置にそれぞれのプロセスカートリッジを装着して、実際の現像剤量と検出電圧値との関係を測定した結果を図19に示す。図19から、実際の現像剤量と検出電圧値との関係が、それぞれのプロセスカートリッジで一致していないことが分かる。
【0101】
なぜなら、攪拌の差による現像剤収納容器4内のトナー循環系が大きく変わり、現像剤残量検知手段の検出値に最も大きく影響する、プレートアンテナ検出部分の領域(図17中の領域a)の現像剤残量の推移が変化したことにより、出力推移の差が生じたためである。
【0102】
この差を補正するために、演算式に攪拌部材6の種類に応じたパラメータ値W(=白抜け画像発生時に容器内に残っている現像剤Tの残量に関係するデータ)を持たせ、現像剤残量検知手段30の出力推移を補正する構成とする。パラメータ値Wは、攪拌部材6の種類に応じて異なる。攪拌シートの自由長が長いほどW値は小さい。
【0103】
そこで、本実施例では、
(1)プロセスカートリッジBにメモリ20を設け、検出電圧値V3の最小値(静電容量の最大値)、即ち、PAF値と、カートリッジ構成に応じたパラメータ値Wをメモリ20に書き込む。
(2)PAF値と現像剤無し時の検出電圧値との相関関係の式を、予め本体制御部21に格納する。メモリ20に格納されている、カートリッジ構成に応じたパラメータ値Wは、この関数の中で使用され、パラメータ値Wによって現像剤残量刻み値を補正する。
(3)現像剤残量との関係を用いた重み付けの関数を、予め本体制御部21に格納する。
(4)そして、重み付けの関数に検出電圧値V3を代入していく。
(5)現像剤残量検知補正テーブル24によって現像剤残量を算出する。
(6)その結果を、随時、表示手段に表示させる。
という制御を行う。
【0104】
これにより、カートリッジ構成で現像剤残量の推移が異なっても、正確な現像剤残量を逐次に検出することができる。
【0105】
上述の制御方法において、PAF値から現像剤残量0gまでの範囲を使用範囲とすると、重み付けの関数は、
F(PAF、W、Z)=|Z((α−1)PAF+W)+PAF|・・・(1)
(式中、α及びPAF値は定数、Zは重み付け関数の補正値、Wはパラメータ値)
となる。
【0106】
ここで、補正値Zは、使用範囲内を適当な間隔で区切るような値であり、予め残量検知補正テーブルとして本体制御部21に格納されている。尚、表3に残量検知補正テーブルの一例を示す。
【0107】
【表3】
【0108】
そして、現像剤残量は下記式(2)式が成立するZから求める。
|V3|≧|Z((α−1)PAF+W)+PAF| ・・・ (2)
表3の現像剤残量検知補正テーブル24から、Z=0.10を代入して(2)式が成立すれば、現像剤残量は100%である旨表示する。Z=0.10で(2)式が成立しなければ、次にZ=0.18を(2)式に代入し、成立すれば現像剤残量は40%となる。つまり、上位のZ値で(2)式が成立しない場合は、順次Z値を増やして(2)式を算出し、式が成立するZによって現像剤残量を認識する(つまり、残量レベルを算出する)。
【0109】
図20のフローチャートをも参照して、ステップ301〜318(S301〜S318)の各工程を備えた本実施例の現像剤残量逐次検出手順を説明する。
S301:電源スイッチをONとし、画像形成装置本体100が動作を開始する(START)。
S302:制御手段22が、メモリ20内のパラメータ値W情報、PAF値を読み出す。
S303:本体側残量検出部25が検出電圧V3測定する。
S304:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.10をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるかどうか確認する。“Yes”と判断された場合S307に進む。又、“No”と判断された場合には、制御手段22は現像剤残量が100%である旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる(S305)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S306)。その後、S303に戻る。
S307:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.18をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合、制御手段22は現像剤残量が40%である旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる(S308)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S309)。その後、S303に戻る。又、“Yes”と判断された場合は、表3の残量検知補正テーブル24に従って、次にZ=0.20を代入し、上述のチャート同様にして、Z=0.95になるまで繰り返す。
S310:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.78をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合、制御手段22は現像剤残量が5%である旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる(S311)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S312)。その後、S303に進む。又、“Yes”の場合は、S313に進む。S313:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.95をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合、制御手段22は現像剤残量が1%である旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる(S314)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S315)。その後、S303に進む。又、“Yes”と判断された場合は、S316に進む。
S316:制御手段22が、現像剤残量が0%又はカートリッジを交換する必要がある旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる。
S317:メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する。
S318:終了。
【0110】
W値は、攪拌シートの自由長が長いほど小さいので、攪拌シートBタイプを使用しているプロセスカートリッジを装置本体に装着している時は、攪拌シートAタイプを使用しているプロセスカートリッジを装着している時よりも、現像剤残量検知手段(残量検知アンテナ)の検知残量が多い段階で残量0%又はカートリッジ交換表示が出る。
【0111】
上述のフローチャートに従う動作を行うことによって、図21に示すように、カートリッジの構成差を吸収した現像剤逐次残量検知が可能となった。これにより、攪拌シートAを使ったプロセスカートリッジの販売後に、新たに攪拌シートBを使ったプロセスカートリッジが追加されても、メモリに格納されているパラメータ値Wを変えることにより正確な現像剤逐次残量検知が可能である。
【0112】
尚、本実施例では、上述のように攪拌部材6の自由長に応じて異なるパラメータ値Wを設定するが、攪拌部材6の構造として、長さ、大きさ又は厚みの少なくとも一つに応じて異なるパラメータ値Wを設定することができる。
【0113】
実施例4
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例において、画像形成装置本体及びプロセスカートリッジの基本構成は、実施例1〜3と同様であるので、ここでは、本実施例の特徴のみ説明する。
【0114】
実施例3では、攪拌部材6の構成の異なるカートリッジについて述べたが、本実施例では、カートリッジ容量が異なり、且つ、カートリッジ形状の異なる場合について説明する。つまり、本実施例では、カートリッジの種類として、カートリッジ容量及び形状の差をも吸収し、より正確な現像剤逐次残量検知を行う。
【0115】
図22、図23は、それぞれ本実施例のプロセスカートリッジを示す。図22は、現像剤充填量300gの6000枚印字可能なカートリッジを示し、図23は、現像剤充填量500gの10000枚印字可能なカートリッジを示す。これら2種類のカートリッジは、容量の大きさにより多少カートリッジの形状が異なっているものの、内部構成は変わらない。これら2種類のカートリッジは同一の装置本体に装着できる。
【0116】
以下、本実施例における現像剤の逐次残量検知方法について説明する。本実施例において、メモリ20及びメモリ20の制御構成は、上記各実施例と同様である。又、本実施例においても、上記各実施例と同様に、現像剤残量検知手段30によって検出された静電容量値を、画像形成装置本体100が電圧に変換し、電圧値で制御している。この検出電圧値は、プレートアンテナである第1、第2板金31、32間、及び第2板金32と現像ローラ2との間で各々計測される静電容量値が合計された検出電圧値(V3)である。
【0117】
現像剤量が最大である時には検出電圧値は最小値(静電容量は最大値)PAF値を示す。本実施例では、実施例2と同様、PAF値は、現像剤収納容器4への現像剤Tの充填が終了している状態でメモリ20に書き込まれる。そして、レーザービームプリンタAが稼働中に検出電圧値が最小(静電容量は最大値)を示すと、PAF値は随時更新されていく。
【0118】
図24は、現像剤容量が異なり、且つ、形状の異なるプロセスカートリッジにおける、実際の現像剤残量と検出電圧との関係を示した。同図から分かるように、現像剤容量が違うと現像剤Tの自重でかさ密度が変化し、現像剤残量検出値の推移が変わる。又、カートリッジ形状が異なることで、トナー循環の流れをも変化し、現像剤残量検出値の推移が変わる。
【0119】
そこで、本実施例では、
(1)プロセスカートリッジBにメモリ20を設け、カートリッジ容量やカートリッジ形状に応じたパラメータ値Wをメモリ20に書き込む。
(2)検出電圧値の最小値(静電容量の最大値)、即ち、PAF値を残量検知手段30から得、プロセスカートリッジBに付属したメモリ20に書き込む。
(3)PAF値と現像剤残量との関係を用いた重み付けの関数を、予め本体制御部21に格納する。パラメータ値Wはこの関数の中で使用される。
(4)そして、重み付けの関数に検出電圧値を代入していく。
(5)現像剤残量検知補正テーブル24によって、現像剤残量を算出する。
(6)その結果を、随時、表示手段に表示させる。
という制御を行う。
【0120】
これにより、プロセスカートリッジの容量やカートリッジ形状によって現像剤Tの残量カーブが異なっても、正確な現像剤残量を逐次に算出することができる。
【0121】
上述の制御方法において、PAF値から現像剤残量0gまでの範囲を使用範囲とすると、重み付けの関数は、
F(PAF、W、Z)=|Z((α−1)PAF+W)+PAF|・・・(1)
(式中、αは定数、Zは重み付け関数の補正値、Wはパラメータ値)
となる。
【0122】
ここで、補正値Zは使用範囲内を適当な間隔で区切るような値であり、予め残量検知補正テーブル24として本体制御部21に格納されている。尚、表4に残量検知補正テーブル24の一例を示す。
【0123】
【表4】
【0124】
そして、現像剤残量は下記式(1)式が成立するZから求める。
|V3|≧|Z((α−1)PAF+W)+PAF| ・・・ (2)
表4の現像剤残量検知補正テーブル24から、Z=0.10を代入して(2)式が成立すれば、現像剤残量は100%である旨表示する。Z=0.10で(2)式が成立しなければ、次にZ=0.18を(2)式に代入し、成立すれば現像剤残量は40%となる。つまり、上位のZ値で(2)式が成立しない場合は、順次Z値を増やして(2)式を算出し、式が成立するZによって現像剤残量を認識する(残量レベルを算出する)。
【0125】
図25及び図26のフローチャートをも参照して、ステップ401〜423(S401〜S423)の各工程を備えた本実施例の現像剤残量逐次検出手順を説明する。
S401:電源スイッチをONとし、画像形成装置本体100が動作を開始する(START)。
S402:制御手段22が、メモリ20内のパラメータ値W情報を読み出す。
S403:制御手段22が、メモリ20内にPAF値が記憶されているかどうか確認する。“Yes”と判断した場合にはS406に進む。又、“No”と判断した場合には検出電圧V3を測定し(S404)、その後、PAF値をメモリ20に記憶させ(S405)、S406に進む。
S406:本体側残量検出部25が検出電圧V3を測定する。
S407:制御手段22が、メモリ20内に格納されているPAF値と検出電圧値V3を比較し、検出電圧値V3がPAF値より小さいか確認する。“Yes”と判断した場合には、メモリ20内のPAF値を更新し(S408)、S409へ進む。又、“No”と判断した場合、S409に進む。
S409:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.10をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“Yes”と判断された場合、S412に進む。又、“No”と判断された場合には、制御手段22は現像剤残量が100%である旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる(S410)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S411)。その後、S406に戻る。
S412:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.18をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合には、制御手段22は現像剤残量が40%である旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる(S413)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S414)。その後、S406に戻る。又、“Yes”と判断された場合は、表4の残量検知補正テーブル24に従って、次にZ=0.20を代入し、上述のチャートと同様にして、Z=0.95になるまで繰り返す。
S415:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.78をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合には、制御手段22は現像剤残量が5%である旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる(S416)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S417)。その後、S406に戻る。又、“Yes”と判断された場合は、S418に進む。
S418:演算部23が、残量検知補正テーブル24のZ=0.95をF(PAF、W、Z)に代入して計算値を得、制御手段22はV3がF(PAF、W、Z)を越えるか確認する。“No”と判断された場合には、制御手段22は現像剤残量が1%である旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる(S419)。次いで、メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する(S420)。その後、S406に戻る。又、“Yes”と判断された場合は、S421に進む。
S421:制御手段22は現像剤残量が0%又はカートリッジを交換する必要がある旨の信号をエンジン内部に発信し、ディスプレー40に表示させる。
S422:メモリ20内の現像剤残量Y%値情報を更新する。
S423:終了。
【0126】
以上、上記フローチャートに従う動作を行うことによって、図27に示すように、プロセスカートリッジの現像剤容量及びカートリッジの個体差を吸収した現像剤逐次残量検知が可能となった。
【0127】
実施例5
図14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。
【0128】
本実施例の現像装置Cは、現像ローラ5、現像剤Tを収容する現像剤収納容器4をプラスチック製の現像剤枠体により一体的に構成することによってカートリッジ化される。つまり、本実施例の現像装置Cは、実施例1〜4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8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。
【0129】
従って、実施例1〜4にて説明した全ての現像装置構成部及び現像剤量検出装置の構成が同様に本実施例の現像装置C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1〜4において行った上記説明を援用する。但し、本実施例では、メモリ20は現像剤収納容器4に付帯させている点が異なる。
【0130】
本実施例の構成によっても、実施例1〜と同様の作用効果を達成し得る。
【0131】
以上、本発明のいくつかの実施例について説明した。
【0132】
尚、当然ながら、カートリッジ構成、特に現像剤残量検知手段30の構成と配置によって、現像剤残量と検出電圧値との関係は大きく異なるため、現像剤残量補正テーブルは表1〜表4に示すものに限定されるものではなく、本発明を実施する画像形成装置、カートリッジの特性に応じて適宜決定し得る。
【0133】
同様に、カートリッジ構成、特に現像剤残量検知手段30の構成と配置によって、現像剤残量と検出電圧値との関係は大きく異なるため、本発明は上述のパラメータ値Wを特に限定するものではなく、実施形態に則した形で個々に設定するものである。
【0134】
又、上述の各実施例では、現像剤容量(初期充填量)、攪拌部材の種類(構造)、カートリッジ形状を基準としたパラメータ値Wを使用するとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば現像剤の種類、カートリッジの製造条件、カートリッジの製造ロット毎の特性などを基準することができる。つまりカートリッジの特性に影響する任意の要素を基準とし得る。
【0135】
更に、上記各実施例では、現像剤残量検出の分解能は、5g(5%)程度の刻み幅であるとして説明したが、本発明は現像剤残量検出及び表示の分解能をこれに限定するものではなく、実施形態に則した形で個々に設定すればよい。当然ながらある一定値を細かくするほど、より細かい現像剤残量表示を行うことができる。又、現像剤残量検出の分解能は、一定間隔だけではなく、100%、30%、20%、15%、10%、8%、5%・・・・と、現像剤の残量が少ないところでの分解能を上げてもよい。
【0136】
又、上記各実施例では、現像剤残量検知補正テーブル24は本体制御部21内に格納されるものとして説明したが、別法として、これらをカートリッジの記憶手段20内に格納させても良い。そうすることによって、カートリッジ個々の特性に応じたテーブルをカートリッジ自身に保持させて使用することができ、様々なカートリッジに対応してより正確な現像剤の逐次残量検値を行うことができる。
【0137】
又、上記各実施例では、現像剤残量検知手段によって検出される静電容量と、現像剤残量検出装置が最終的に検知する検出電圧との減少増加関係が逆になるように設定されている場合について説明したが、静電容量と電圧の関係は、画像形成装置に備えられる検出回路により様々であり、静電容量と電圧の関係が同じ減少関数であっても、増加関数であってもよい。
【0138】
現像剤残量の表記方法も、(g)や(%)に限定するものではなく、例えば、他の表示方法として、更に進んだ形で、残り何枚の出力が可能であるかなど、様々な表示方法でも構わない。又、表示手段における表示に関しても、上記実施例のように現像剤残量を満タン状態に対する比率、即ち残り何%であるかを表示する方法に限定されるものではない。例えば、ガスゲージ、棒グラフ、値表示とすることも可能である。又、警告メッセージや音声による報知、或は記録媒体に記録し出力することも当然可能であり、現像剤の残量が使用者にわかる方式であればどのような表示方式であっても構わない。
【0139】
又、上述の各実施例では現像剤の残量を装置本体100が備えた表示手段(ディスプレイ)40にて行うとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像形成装置本体100と通信可能に接続された、例えば、ホストコンピュータなどの外部機器の画面(ディスプレイ)などの表示部にて行うこともできる。
【0140】
又、上記各本実施例では、現像ローラ5、プレートアンテナとしての第1、第2板金31、32を設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、現像ローラ5に対向するプレートアンテナを一つ設け、現像ローラ5に現像バイアスが印加された際に発生する現像ローラ5とプレートアンテナ間の静電容量の変化を検出する構成とするなど、少なくとも一対の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ことができ、コストダウンを図ることもできる。
【0141】
更に、上記各実施例では、現像剤残量検知手段としてプレー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を備えたカートリッジにのみ適用されるものではない。現像剤残量検知手段の組み付け公差、その他のカートリッジの部品の公差、現像剤の初期充填量、現像剤の種類、収容される現像剤の製造ロット、画像形成装置本体の電子部品などの公差、或はカートリッジの製造条件などが影響するカートリッジ製造ロット毎の特性によって現像剤残量検知手段の出力信号の推移にバラツキが生じる可能性があるものであれば、特にその方式は問わず本発明の原理を適用することによって正確な現像剤残量検知を行うことができる。
【0142】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像剤の残量を正確に表示でき、又、適切なタイミングでカートリッジの交換を報知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置と、この画像形成装置に装着されたカートリッジの一実施例の概略断面図である。
【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】現像剤量検出装置の回路構成を説明するための概略回路図である。
【図4】本発明に従うカートリッジのメモリ制御構成を説明するための概略構成図である。
【図5】現像剤充填量の異なるカートリッジの実際の現像剤残量と現像剤量検出装置の検出電圧値の関係を示すグラフ図である。
【図6】図1の画像形成装置に装着可能な現像剤充填量500gのカートリッジB1を示す概略断面図である。
【図7】図1の画像形成装置に装着可能な現像剤充填量300gのカートリッジB2を示す概略構成図である。
【図8】本発明の第1実施例の現像剤量検知動作のフローチャート図である。
【図9】第1実施例に従って演算処理して得られた現像剤量算出値と実際の現像剤量の関係を示すグラフ図である。
【図10】現像剤充填量が異なるカートリッジ各2つずつに関する、実際の現像剤残量と現像剤量検出装置による検出電圧値の関係を示すグラフ図である。
【図11】本発明の第2実施例の現像剤量検知動作のフローチャート図である。
【図12】図11に続く手順を示すフローチャート図である。
【図13】第2実施例に従って演算処理して得られた現像剤量算出値と実際の現像剤量の関係を示すグラフ図である。
【図14】本発明の第5実施例のカートリッジ化された現像装置の一実施例を示す概略断面図である。
【図15】充填量500gのカートリッジB1を使用して画像を出力し続け、白抜け画像が発生した段階の残留現像剤の状態を示した図である。
【図16】充填量300gのカートリッジB2を使用して画像を出力し続け、白抜け画像が発生した段階の残留現像剤の状態を示した図である。
【図17】Aタイプの攪拌シートを用いたプロセスカートリッジの断面図である。
【図18】Aタイプよりも自由長が長いBタイプの攪拌シートを用いたプロセスカートリッジの断面図である。
【図19】タイプの異なる攪拌シートを用いたカートリッジの実際の現像剤残量と検出電圧の関係を示したグラフ図である。
【図20】実施例3の現像剤量算出手順を示すフローチャート図である。
【図21】実施例3により演算された現像剤量算出値と実際の現像剤量の関係を示したグラフ図である。
【図22】現像剤充填量が300gのカートリッジの断面図である。
【図23】現像剤充填量が500gで、図22のカートリッジとは現像剤容器の形状が若干異なるカートリッジの断面図である。
【図24】図22のカートリッジを用いて画像出力した場合と、図23のカートリッジを用いて画像出力した場合の実際の現像剤残量と検出電圧の関係を示したグラフ図である。
【図25】実施例4の現像剤量算出手順を示すフローチャート図である。
【図26】図25に続く手順を示すフローチャート図である。
【図27】実施例4により演算された現像剤量算出値と実際の現像剤量の関係を示したグラフ図である。
【符号の説明】
1 感光体ドラム
2 帯電ローラ
4 現像剤容器(現像剤収納容器)
5 現像ローラ
6 攪拌シート(攪拌部材)
8 クリーニング手段
13 転写ローラ
14 定着手段
20 メモリ(記憶手段)
20a カートリッジ側伝達部
21 本体制御部
30 現像剤残量検知手段
31 第1板金(プレートアンテナ)
32 第2板金(プレートアンテナ)
40 ディスプレイ(表示手段)
A レーザービームプリンタ(画像形成装置)
B プロセスカートリッジ
C 現像装置(現像カートリッジ)
Claims (8)
- 現像剤を収納する現像剤容器と、前記現像剤容器に収納されている現像剤残量に応じた少なくとも2つの電極間の静電容量を測定することによって得られる信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、前記現像剤残量検知手段によって検出される前記静電容量の値が最大になる信号の値に対応するPAF値、及び白抜け画像発生時の前記現像剤容器における現像剤残量に対応するW値であって、未使用の際の前記現像剤容器に充填されている現像剤の量に応じて異なるW値を記憶する記憶手段と、を有するカートリッジを着脱可能な画像形成装置において、
前記カートリッジが前記画像形成装置の装置本体に装着された際に、前記記憶手段と前記装置本体との通信を行う通信手段と、
前記現像剤容器に収納されている現像剤残量と補正値との関係を示す補正テーブルと、
前記現像剤残量検知手段から出力される前記信号を電圧値信号に変換する検出部と、
前記検出部から入力する前記電圧値信号と、前記通信手段を介して前記記憶手段から読み込まれるPAF値及びW値と、前記補正値との関係を示す関数によって前記補正値を求め、前記補正テーブルから前記現像剤容器に収納されている現像剤残量を導く演算部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記カートリッジが前記装置本体に装着されて、前記PAF値に対応する前記静電容量の値よりも大きな静電容量の値が検出された場合には、前記通信手段によって、新たに検出された静電容量の値に対応するPAF値に更新されて前記記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
- 前記W値は、未使用の際の前記現像剤容器に充填されている現像剤の量及び前記現像剤容器の形状に応じて異なっていることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
- 前記現像剤容器には、現像剤を攪拌する攪拌部材が設けられており、前記W値は、未使用の際の前記現像剤容器に充填されている現像剤の量に応じて異なる値に代わって、前記攪拌部材の構造に応じて異なる値であることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
- 前記攪拌部材の構造は、前記攪拌部材の長さ、大きさ又は厚みのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項4の画像形成装置。
- 更に、前記画像形成装置は、ディスプレイを有し、前記演算部で導かれた現像剤残量は、前記ディスプレイに表示されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 更に、前記画像形成装置は、前記演算部で導かれた現像剤残量を表示する外部機器に出力する出力手段を有する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 更に、前記カートリッジは、感光体と、前記感光体に形成された静電潜像を前記現像剤容器に収納された現像剤を用いて現像する現像手段と、を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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