JP4724310B2 - 現像剤量検知システム及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真方式を用いた画像形成装置、及び画像形成装置本体に装着可能なプロセスカートリッジやカートリッジ化された現像装置に配設されている現像剤残量検知部材を用いてプロセスカートリッジ或いは現像装置内の現像剤の残量を検知し、その結果を表示する現像剤量検知システムに関する。
【０００２】
ここで、電子写真画像形成装置としては、たとえば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（たとえば、ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタ等）、電子写真ファクシミリ装置等が含まれる。
【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或いは全部と、電子写真感光体とを一体的に構成し、電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。
【０００４】
【従来の技術】
複写機やレーザービームプリンタ等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潜像担持体である感光体に照射して潜像を形成し、この潜像に現像装置にて記録材料である現像剤（トナー）を供給して顕像化し、更に、転写手段にて感光体から記録紙へ画像を転写することで記録紙上に画像を形成している。
【０００５】
現像装置には、トナー収納部である現像剤容器（トナー容器）が連結しており、画像を形成することでトナーは消費されていく。トナー容器や現像装置、感光体、帯電手段、感光体のクリーニング手段は、プロセスカートリッジとして一体に構成されていることが多く、トナーが無くなったら使用者はプロセスカートリッジを交換して、再び、画像を形成することができる。
【０００６】
このプロセスカートリッジ内の画像形成に供することができるトナーが、どれくらい残っているかを随時知るために、トナー量レベルを逐次検知できる現像剤量検知システムが画像形成装置本体に組みこまれ、現像剤量検知システムが有する現像剤量検知部材（トナー量検知部材）が、現像装置、又は、プロセスカートリッジ、又は画像形成装置本体に備えられていることがある。
【０００７】
このトナー量検知部材として、フラットアンテナが適用されている。フラットアンテナ方式に用いられる平面アンテナは、所定の間隔をもって平行に形成された入力側と出力側の一対の導電部をもったパターンで、これらが設けられた面を、トナー容器内側面のトナーと接する位置に配置し、このパターン表面に接するトナーの有無によって静電容量が変化することを利用するものである。平面アンテナの静電容量は、一対の導電部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。
【０００８】
トナー容器内のトナーが減少するに従ってトナーと平面アンテナとの接触面積が減少するように、平面アンテナを配置することで、トナー容器内のトナー残量と平面アンテナの静電容量の対応づけが可能になり、検知情報として、平面アンテナの静電容量を測定することにより随時トナー容器内のトナー量を知ることができる。
【０００９】
平面アンテナの静電容量をトナー量に変換し、検出したトナー量をトナー量表示信号に変換して、使用者が確認できる表示手段に表示する。使用者はこれを見て、もうすぐトナーがなくなるから次のプロセスカートリッジを用意したほうがよさそうだとか、大量のプリントをするけどトナーは十分有るなど、プリント作業を効率よく、またプロセスカートリッジを有効に使うことができる。
【００１０】
このトナー量検知部材によるトナー量検知は、トナー容器内のトナーの状態や検知部材自体の精度などで検出した値がばらつき、ときにはトナーが増えたような値をとることもある。これをそのまま表示すると使用者が混乱するので、表示ではトナー量は減る方向にしか更新しないように構成している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナー容器の大きさや形状によっては、トナー量を逐次検知するために複数のトナー量検知部材が必要である。例えば、トナー量が多いときは第１現像剤（トナー）量検知部材を用いて検知し、トナー量が少ないときは第２現像剤（トナー）量検知部材を用いて検知することがある。
【００１２】
この場合、トナー量を検知するトナー量検知部材を第１トナー量検知部材から第２トナー量検知部材に切り替えるときに、あるトナー量を第１トナー量検知部材から検出した結果Ｔ１と第２トナー量検知部材から検出した結果Ｔ２が異なることがある。
【００１３】
この際、そのままトナー量の表示のもととなるデータを結果Ｔ１から結果Ｔ２に切り替えると、使用者にとっては、突然、トナーが減少したような表示をする恐れがある。又、逆にトナーが増大したような表示を出す恐れさえある。
【００１４】
このように、現像剤量表示信号であるトナー量表示が突然急激に変化すると、使用者が、装置が故障したと誤解する恐れがある。
【００１５】
従って、本発明の目的は、複数の現像剤量検知部材を用いた現像剤量検知システム或いは画像形成装置において、現像剤量検知部材を切り替える際に、現像剤量表示値の急激な変化を回避し、適切な現像剤量表示を実現し、しかも現像剤量検知の精度を高くすることのできる現像剤量検知システム及び画像形成装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像剤量検知システム及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤を収納する現像剤容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知システムにおいて、
第１の期間において前記現像剤容器内の現像剤量を検知するための第１現像剤量検知部材と、
前記第１の期間よりも前記現像剤容器内の現像剤量が少ない第２の期間において現像剤量を検知するための第２現像剤量検知部材と、
前記第１の期間において前記第１現像剤量検知部材から得られる検知情報により現像剤量表示信号を生成し、前記第２の期間において前記第２現像剤量検知部材から得られる検知情報より現像剤量表示信号を生成する表示信号生成手段と、
を有し、
前記表示信号生成手段は、
前記現像剤量表示信号の生成源を前記第１現像剤量検知部材から前記第２現像剤量検知部材に切り替える際に、前記第１現像剤量検知部材によって得られる現像剤量が前記第２現像剤量検知部材によって得られる現像剤量よりも多い場合は、前記第１の期間と前記第２の期間との間に第３の期間を設定し、該第３の期間において、全面画像をプリントしていると想定される速さで現像剤量表示信号を所定単位ずつ変更することを特徴とする現像剤量検知システムを提供する。
【００１７】
第２の本発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する、現像剤を収納する現像剤容器を備えた現像装置と、を備えた画像形成装置において、
第１の期間において前記現像剤容器内の現像剤量を検知するための第１現像剤量検知部材と、
前記第１の期間よりも前記現像剤容器内の現像剤量が少ない第２の期間において現像剤量を検知するための第２現像剤量検知部材と、
前記第１の期間において前記第１現像剤量検知部材から得られる検知情報により現像剤量表示信号を生成し、前記第２の期間において前記第２現像剤量検知部材から得られる検知情報より現像剤量表示信号を生成する表示信号生成手段と、
を有し、
前記表示信号生成手段は、
前記現像剤量表示信号の生成源を前記第１現像剤量検知部材から前記第２現像剤量検知部材に切り替える際に、前記第１現像剤量検知部材によって得られる現像剤量が前記第２現像剤量検知部材によって得られる現像剤量よりも多い場合は、前記第１の期間と前記第２の期間との間に第３の期間を設定し、該第３の期間において、全面画像をプリントしていると想定される速さで現像剤量表示信号を所定単位ずつ変更することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１９】
第１の本発明の一実施態様によると、前記現像剤量表示信号は、現像剤量を減少方向にのみ更新する。
【００２０】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記現像剤量表示信号は、現像剤量を１００分率（％）で表す。
【００２１】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記第１又は第２現像剤量検知部材より検知された所定の時間内での現像剤量を検出し、且つ、所定の時間内に所定の回数検出された検出値の平均をとり、該検出値を用いて、前記現像剤量表示信号を生成する。
【００２２】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記第１現像剤量検知部材は、所定の間隔をもって平行に同一平面上に形成された入力側と出力側の一対の電極を有し、電極間の静電容量を、前記検知情報として検知する電極部材である。
【００２３】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記現像剤容器は、前記第１現像剤量検知部材の検知領域に付着した現像剤を取り除く現像剤除去部材を有する。
【００２４】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記第１現像剤量検知部材は、前記現像剤容器内の前記第２現像剤量検知部材の作用領域に現像剤を送り込む位置に設けられる。
【００２５】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記第２現像剤量検知部材は、導電性部材であり、前記現像剤容器内部の現像剤を前記現像剤容器外部に搬送する現像剤担持体との間の静電容量を、前記検知情報として検知する。
【００２６】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記現像剤容器は、複数の現像剤搬送部材を備えており、前記第２現像剤量検知部材は、前記現像剤担持体に最も近い現像剤搬送部材の作用領域の一部を前記現像剤担持体との間に挟むように前記現像剤容器に沿って配設される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像剤量検知システム並びに画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２８】
実施例１
本実施例の画像形成装置は、ホストコンピューター、ネットワーク等から画像情報を受け取り、それを記録紙上に画像出力するレーザービームプリンタであり、プロセスカートリッジＡを本体から着脱でき交換可能である。
【００２９】
プロセスカートリッジＡは、図４、図５で示すように、潜像担持体である感光体１と、感光体１を均一に帯電するための帯電手段７と、感光体１に対向配置された現像装置Ｂと、クリーニング手段８と、クリーニング手段８により感光体１から除去された廃トナーを収容する廃トナー容器９とが一体的に構成されている。現像装置Ｂは、現像手段としての、現像剤担持体である現像ローラ２及びトナー規制部材５と、現像剤（トナー）Ｔの収納部であるトナー容器４と、を有する。
【００３０】
プロセスカートリッジＡを装着する画像形成装置であるレーザープリンター１４には、図６に示すようにプロセスカートリッジＡの上方に、画像情報に対応してレーザー光Ｌを照射するレーザースキャナー１１が、又、下方には感光体１に対向する転写手段１２が配設されている。上記構成で、プロセスカートリッジＡ内にて感光体１が帯電手段７によって均一に帯電され、その表面上に、レーザースキャナー１１から照射されるレーザー光Ｌによって走査露光がなされ、目的の画像情報の静電潜像が形成される。
【００３１】
静電潜像は、現像装置Ｂの現像ローラ２等の作用によって、トナー容器４内のトナーＴが付着されてトナー像として可視化される。尚、本実施例においては、絶縁性磁性一成分トナーを用いた。感光体１上の画像は、転写手段１２によって、シートカセット２６より送られてきた記録紙へ転写される。記録紙は、定着手段１３を通って記録紙上に画像を定着させ、本体排紙トレイ２５へ排出される。記録紙上にトナー像を転写した後は、クリーニング手段８によって感光体１上に残留したトナーＴをクリーニング容器９に集める。
【００３２】
図４において、現像剤容器４は、大容量化に対応するために横長形状になっており、現像剤容器４の底面は３つの凹形状になっている。図５は、トナーＴを収容したプロセスカートリッジＡを示している。図示していない本体のモータによって駆動する３つの搬送部材３ａ、３ｂ、３ｃは、現像剤容器４の凹部に対応しており、この搬送部材３が回転することで、トナーＴはほぐされ、現像ローラ２へ搬送され、供給される。現像剤容器４を横長形状にすることによって現像剤Ｔの自重が緩和できるため、フェーディングや現像剤の劣化、攪拌トルクの増加等を軽減することが可能となる。
【００３３】
図７に示すトナー容器４の斜視図を参照すればよりよく理解されるように、搬送部材３ａ、３ｂ、３ｃには、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等で作製された攪拌翼部材３ａ’３ｂ’３ｃ’が設けられており、それらの回転半径はトナー容器４の底面の半径よりも大きく、先端はその底面に擦っている。それによって、現像剤容器４の底面に現像剤Ｔを残すことなく、現像剤Ｔの横搬送を行っている。
【００３４】
プロセスカートリッジＡが有するトナー容器４内に、本発明の現像剤量検知システムとして、２つのトナー量検知部材が用いられる。第１トナー量検知部材は平面アンテナ６であり、トナー容器４内部の片側側面に配設される。もう１つは、第２トナー量検知部材として、容器４底面に配設されたプレートアンテナ１０が用いられる。
【００３５】
尚、現像剤量検知システムにては、これらの第１、第２のトナー量検知部材の他に、これらに接続されている、画像形成装置本体１４に設置された、後に説明する電源、トナー量検出手段、演算制御手段、トナー量表示手段、及びプロセスカートリッジＡ外側に設けられた記憶手段２０を含む。
【００３６】
平面アンテナ６を用いて、トナーＴが多い領域を検知し、プレートアンテナ１０を用いて、トナーＴが少ない領域を検知する。具体的には、平面アンテナ６で使用初期からトナー量約５０％〜約１０％程度までの検知を行い、プレートアンテナ１０でトナー量約５０％〜１０％の間からトナーがなくなるまでの検知を行う。
【００３７】
本実施例では、現像容器４が横長の形をしているため、トナー量を満タンの状態からトナー不足で画像不良になるトナー量まで逐次トナー量を測るためにこの２つの現像剤量検知部材によって、それぞれ独立してトナー量を測定している。
【００３８】
平面アンテナ６は、図８に示したように、通常のプリント基盤上に入力側と出力側の電極２１、２２にエッチングや印刷等で導体パターンを形成されたものである。又、この回路図形を保護するためにその表面に絶縁性保護膜を形成してある。
【００３９】
本実施例では、この平面アンテナ６の電極パターンの電極間隔と電極幅をそれぞれ３００μｍにした。そして、電極２１、２２間に交流バイアスとして２４Ｖｐｐ、５０ＫＨｚを印加すると、平面アンテナ１０にトナーＴが触れていないときには２０ｐＦ、平面アンテナ６全面にトナーが触れているときには、４０ｐＦと異なる静電容量値が観測された。
【００４０】
この平面アンテナ６を、トナー容器４内の側面に配設することで、容器４内トナーＴの減少に伴ってトナーＴと平面アンテナ６の接触面積が減るため、検知情報として平面アンテナの電極間の静電容量を観測することで、随時容器４内トナーＴ量を知ることができる。
【００４１】
又、本実施例では、図７に示すように平面アンテナ６中央の部分に、搬送部材３ｂがあり、搬送部材３ｂの長手方向で平面アンテナ６に接する先端には付随する現像剤除去部材である平面アンテナ拭き部材２３が設けられ、搬送部材３の回転の際に平面アンテナ６の表面を拭く構成をとり、トナーが減っても平面アンテナ６表面にトナーが残る場合、トナー量を多く測定してしまうことを防ぐ。
【００４２】
搬送部材３の回転周期で平面アンテナ６からの出力が変動するので、複数回の測定結果を統計処理し、トナー量を確定する。
【００４３】
図５に戻り、プレートアンテナ１０は導電部材である金属板で、現像ローラ２との間の静電容量を測定することでこの両者の間のトナー量を測るものである。プレートアンテナ１０は、トナー容器４の外側に、板金によって、現像剤容器４の凹部形状に沿うように長手全域に形成されている。プレートアンテナ１０の上からはカートリッジＡのカバー部材２４が設けられている。
【００４４】
プレートアンテナ１０は、現像ローラ２に最も近い現像剤搬送部材３ｃの作用領域の一部を現像ローラ２との間に挟むようにトナー容器４に沿って配設されている。
【００４５】
現像ローラ２とトナー規制部材５の支持体は電気的に接続されており、検知情報として、プレートアンテナ１０との間の静電容量変化を測定し、演算処理によって現像剤量を検知する。現像ローラ２は、本実施例ではトナー規制部材５の支持体と同電位に構成され、現像ローラ２にはＡＣバイアスが印加されており、プレートアンテナ１０に、現像ローラ２との間の静電容量に応じて流れる電流が、トナー量で異なることを利用してトナー量を検知する。
【００４６】
平面アンテナ６、プレートアンテナ１０を用いた本実施例のプロセスカートリッジＡ内の現像剤量検知システムは、図９のブロック図に示すように、プロセスカートリッジＡに平面アンテナ６とプレートアンテナ１０の現像剤量検知部材、及び、記憶手段２０が設置され、プロセスカートリッジＡ外部の画像形成装置本体１４に、電源３４、現像剤量検出手段３１、演算制御手段３２、記憶手段３５が設置され、画像形成装置本体内部１４の表示手段である内部表示装置３３か又は画像形成装置１４と接続された表示手段である外部表示装置５１で構成される。
【００４７】
平面アンテナ（現像剤量検知部材）６又は現像ローラ２に、バイアス発生手段３４から所定のＡＣバイアスを印加する。すると、上述のように平面アンテナ６に接触するトナー量に応じた静電容量に対応した電流が発生するか、又は、トナー量に応じたプレートアンテナ１０と現像ローラ２との間の静電容量に対応した電流が発生し、これを現像剤量検出手段３１で電圧値に変換する。この値を演算制御手段３２を介して一時的に画像形成装置本体１４の記憶手段３５に記憶し、それが所定のデータ数になったら前に述べたように演算制御部３２で統計処理をおこなう。
【００４８】
平面アンテナ６にて検知されたトナー量Ｔ１と、プレートアンテナ１０で検知されたトナー量Ｔ２とは、演算制御部３２内部で比較され、トナー量Ｔ１或いはトナー量Ｔ２の値を現像剤量表示信号として、内部表示装置３３又は外部表示装置５１に表示して、使用者に通知する。更に、検出したトナー量の検出値Ｔ１、Ｔ２は、プロセスカートリッジＡの記憶手段２０に記憶される。表示手段は、画像形成装置本体１４に設けられたディスプレイ３３であってもよく、或いは、画像形成装置本体が有する通信手段により通信可能とされた外部装置のパソコンのディスプレイ５１とすることもできる。
【００４９】
図１０（ａ）〜（ｄ）にトナー量推移の様子を、図１１に図１０（ａ）から（ｂ）に対応したトナー量と静電容量の関係を示す。本実施例では、第２トナー量検知部材であるプレートアンテナ１０にて検知されたトナー量Ｔ２が１９％になって、トナー量検知部材である現像剤量表示信号生成源の、平面アンテナ６からプレートアンテナ１０への切り換えが行われるものとする。
（ａ）トナー量が１００％の時には、平面アンテナ６、プレートアンテナ１０共に現像剤に埋もれている。この時、平面アンテナ６からの出力はＸ２である。
（ｂ）トナーが徐々に消費されていくに従って、平面アンテナ６の検知領域にある現像剤の量が変化していく。平面アンテナ６の表面に接しているトナーの面積の変化に伴って、出力も変化していく。この時、平面アンテナ６からの出力はＸ３である。
（ｃ）トナーが２５％になった辺りからプレートアンテナ１０が作動を始める。この時プレートアンテナ１０からの出力はＹ２である。
（ｄ）トナー量が０％になるまで、検知を行う。この時プレートアンテナ１０からの出力はＹ１である。従って、プロセスカートリッジＡを使用する初期から最後まで、全ての領域での逐次検知が可能となる。
【００５０】
図１２にトナー量と平面アンテナ６の出力の統計処理後のトナー量確定値の関係を示す。プロセスカートリッジＡにはトナーは最初は６５０ｇ充填してあり、その時は平面アンテナ６からは０．５ｖ出力する。そして、トナー量と出力値は比例関係にあり、トナーが１５０ｇの時に３．０ｖ出力する。トナーが１５０ｇ以下に減ると、トナーは平面アンテナ６にはもう接しないので出力は変わらないいので、プレートアンテナ１０でトナー量を測定することになる。
【００５１】
次にプレートアンテナ１０によるトナー量検知について説明する。プレートアンテナ１０と現像ローラ２の間の静電容量を検知するが、プレートアンテナ１０付近の搬送部材３ｃによってトナーが攪拌されると静電容量も変動するので、これも統計処理を施して値を確定している。プレートアンテナ１０では、図１３に示すようにトナー量が２００ｇ以下しか測定できない。
【００５２】
ところで、この重量としてのトナー量を、プリンター使用者にとってわかりやすくするために、本実施例では未使用時を１００％、トナー量不足で画像不良になるときのトナー量、本実施例では５０ｇを０％とする１００分率に変換し、トナー量を表示する手段を有している。
【００５３】
この平面アンテナ６及びプレートアンテナ１０の出力確定値と１００分率表示トナー量との関係の表または式は、本体の記憶手段３５に記憶されていて、平面アンテナ６の出力値が得られると、上記の統計処理後、演算制御部３２が、この関係表（または式）で１００分率表示トナー量に変換し、現像剤表示信号として、内部表示装置３３や外部のシステム、ネットワーク、装置などに伝達する。
【００５４】
このように、複数の逐次トナー量検知部材で広い範囲のトナー量を検知する場合、検知されたトナー量を、ある現像剤量表示信号として表示するために、所定のプリント時間になると、トナー量が多い状態を検知する第１トナー量検知部材（本実施例では平面アンテナ６）からトナー量が少ない状態を検知する第２トナー量検知部材（本実施例ではプレートアンテナ１０）へと現像剤量表示信号源を切り替えなければならない。
【００５５】
本発明の特徴部分となる、そのトナー量検知部材切り替え時に生じる問題を以下に説明する。図２は、横軸がトナー量検知部材で検知したトナー量であり、表示トナー量（％）に換算してある。縦軸は、容器４内に残っている実際のトナー量で、こちらも％で表している。
【００５６】
両検知部材による検出結果共に誤差がなければ、グラフは比例直線ａとなり、縦軸も横軸も同じ数字の点を通る直線になる。しかし、実際はそれぞれに誤差が生じる。例えば、平面アンテナ６がトナー量を実際のそれよりも多く検知することがあり、その場合はｂのような点線になることがある。又、プレートアンテナ１０がトナー量を実際のそれよりも多く検知することもあり、その場合はｃのような点線になることがある。
【００５７】
このような場合を想定して、どちらかの検知部材がある値を検知したら第２トナー量検知部材へ切り替えるというのが従来の方法であった。例えば、図２において、プレートアンテナ１０が１９％を検知したら、その時点で平面アンテナ６からプレートアンテナ１０へトナー量検知部材を切り替えるというものである。
これがｄの線である。
【００５８】
このプレートアンテナが１９％と検知したとき、実際のトナー量は１５％であるが、図２から平面アンテナ６が検知した現像剤量は２５％である。つまり、本実施例の表示手段では、１％刻みに表示できる構成なのにトナー量検知部材の切り替えのために、トナー量表示は２５％の次ぎは１９％へと、表示値がとんでいた。
【００５９】
本発明は、このようなトナー量検知部材の切り替え時に、表示値がとぶことなく滑らかに変化できるようにしたものである。
【００６０】
図３は横軸がプリント時間（分）で縦軸が表示トナー量（％）のグラフである。ここでは説明を簡略化するために、同一パターンをプリントしているものとする。この図３で、ｂ、ｃ、ｄの線は図２のｂ、ｃ、ｄの線をグラフ形式を変えてプロットしたものである。ｂの線は平面アンテナ６での検知推移であるが、あるプリント時間１のときに２５％と表示されている。ｃで示したプレートアンテナの検知推移から、そのプリント時間１のときは、プレートアンテナ１０で測定したトナー量は１９％であり、表示される現像剤量は、２５％から１９％と直線ｄを描いて急に落下する。従来は、図３で、推移ｂから推移ｄ、推移ｄから推移ｃへと表示は推移していった。
【００６１】
本発明は、現像剤量表示信号源であるトナー量検知部材を切り替える際に、第１と第２の両検知部材からの検出結果が異なる場合、図９の演算処理部３２にて、所定のプリント時間で、所定の単位である表示値最低単位で、内部表示装置３３又は外部表示装置５１に出力された表示値が、第２検知部材による検出値と同値になるまで、表示値を更新するように構成した。
【００６２】
所定の単位である表示値最低単位とは、本実施例では１％刻みでトナー量を表示しているので、１％になる。また、所定プリント時間とは、本実施例では最小表示変化幅である１％を最も早く更新するプリント時間、すなわち、全面黒（黒色の場合）の画像を出力しつづけた場合の時間である３０秒とする。
【００６３】
又、本実施例の現像剤量検知システムにおいては、トナー量が減少する方向にしかトナー量表示値を更新せず、よって、第１トナー量検知部材の平面アンテナ６からの検出値は、第２トナー量検知部材の平面アンテナ１０からの検出値の上限（本実施例では１９％）より小さい値へは更新しない構成としている。
【００６４】
要するに、両検知部材の検知結果が異なる場合、全面黒画像をプリントしていると想定して、表示値を自動的に第２トナー量検知部材が検知している値Ｔ２まで更新するのである。図３の線ｅがこれを示している。本発明の現像剤量検知システムを、図１のフローチャートに示した。
【００６５】
画像形成装置１４を使用して、減少したトナーの残量測定開始して（ステップＳ１０１）、第２トナー量検知部材で検知したトナー量Ｔ２が所定の値Ｔ３（本実施例では、１９％）に達するまで、多量のトナー残量用の第１トナー量検知部材で測定した値Ｔ１を表示する（ステップＳ１０３）。
【００６６】
更にトナーを使用し、第２トナー量検知部材で検知したトナー残量Ｔ２が所定の値Ｔ３に達して（ステップＳ１０２）、第１検知部材の測定値Ｔ１を第２検知部材の測定値Ｔ２（＝Ｔ３）と比べて（ステップＳ１０４）、同値である場合（Ｔ１＝Ｔ３である場合）は、第２トナー量検知部材に切り替えて、第２トナー量検知部材の値Ｔ２を表示し始める（ステップＳ１０７）。
【００６７】
しかし、ステップＳ１０４で、第１トナー量検知部材の測定値Ｔ１が第２トナー量検知部材の測定値Ｔ２（＝Ｔ３）に比べて大きい場合は、記憶手段３５にて記憶された値を演算制御部３２に入力して、所定の速さ（本実施例では、１回／３０秒）、所定の単位（本実施例では１％）で表示を更新する（ステップＳ１０５）。つまり、本実施例の場合は、所定の速さが１％／３０秒であるので、第２トナー量検知部材の測定値が１９％に達した時は、第１トナー量検知部材からの検出値Ｔ１である２５％と表示し、３０秒後までの間は、それより１％減らして２４％と表示する。そして、３０秒ごとに１％づつ減少させた値Ｔ４を表示して、その表示値Ｔ４が第２検知部材の値Ｔ２（＝Ｔ３）に達した時（ステップＳ１０６）、第２検知部材の測定値Ｔ２に切り替える（ステップＳ１０７）。
【００６８】
このような測定値の切り換え時における緩やかな表示変更によって、トナー残量が急激に減少したような誤解を生じることがなく、使用者は、より実際のトナー残量を正確に知ることができ、メンテナンス性を上げることが可能になる。
【００６９】
尚、本実施例においては、現像剤としては、絶縁性の磁性一成分現像剤（トナー）を用いたが、現像剤はこれに限定されない。
【００７０】
本実施例では、プロセスカートリッジＡを備えた画像形成装置に関して説明したが、実施例で説明した本発明の原理は、プロセスカートリッジＡから、帯電手段７、クリーニング手段８の両方、又はいずれか一方を除いた構成とされるプロセスカートリッジを設けた画像形成装置、或いはプロセスカートリッジを設けてない画像形成装置においても同様に適用することができる。
【００７１】
即ち、本実施例１にて説明した現像剤量検知システムは、現像剤担持体及び現像剤容器等を有し、電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像装置に同様に適用され、同様の作用効果を達成し得る。
【００７２】
尚、本発明に係る現像剤量検知部材は、平面アンテナやプレートアンテナに限らない。又、その他の現像剤量検知システム、画像形成装置の構成についても、実施例１のものに限らず、他の現像剤量検知方法をとる現像剤量検知システム、画像形成装置においても、本発明は適用できる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示信号生成手段は、現像剤量表示信号の生成源を第１現像剤量検知部材から第２現像剤量検知部材に切り替える際に、第１現像剤量検知部材によって得られる現像剤量が第２現像剤量検知部材によって得られる現像剤量よりも多い場合は、第１の期間と前記第２の期間との間に第３の期間を設定し、第３の期間において、全面画像をプリントしていると想定される速さで現像剤量表示信号を所定単位ずつ変更するので、トナー量検知部材を切り替える際に、表示値が急激に変化することを防ぐことできる。
【００７４】
その結果、現像剤容器と第１及び第２現像剤量検知部材を備えた現像装置、潜像担持体、がプロセスカートリッジ内にある場合、使用者は誤解することなくプロセスカートリッジ内のトナー量を随時知ることができるので、プロセスカートリッジの交換時期（購入時期）を的確に把握し、不良画像（トナーなし白抜け画像）の発生、及びトナーを無駄に捨てるような資源の無駄使いを防ぐ効果がある。
【００７５】
又、画像形成装置はトナー容器内のトナー量を１００分率で表示させることで、使用者にとってトナー量がどれくらい残っているかがとても分かりやすく、使用者はトナー残量を間違って理解することがなくなり、プロセスカートリッジの交換時期（購入時期）を正確に把握でき、不良画像（トナーなし白抜け画像）の発生、及びトナーを無駄に捨てるような資源の無駄使いを防ぐ効果がある。
【００７６】
又、画像形成装置に現像剤容器とその容器内の現像剤量を逐次検知できる現像剤量検知部材が共にプロセスカートリッジに構成されている場合には、互いの位置精度が高くなり、トナー量をより精度を高く求められるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の現像剤量検知システムの現像剤量検知プロセスのフローチャートである。
【図２】 従来の現像剤量検知システムによる表示トナー量（％）と実トナー量（％）のグラフの部分拡大図である。
【図３】 本発明の現像剤量検知システムによる表示トナー量（％）とプリント時間（分）を示すグラフである。
【図４】 本発明が具体化されるプロセスカートリッジの断面図である。
【図５】 本発明が具体化されるプロセスカートリッジの断面図である。
【図６】 本発明の画像形成装置の概略構成断面図である。
【図７】 本発明が具体化される現像剤容器の斜視図である。
【図８】 本発明の画像形成装置に設けられる現像剤量検知部材の正面図である。
【図９】 本発明の現像剤量検知システムの構成を説明する概略構成図である。
【図１０】 本発明が具体化されるプロセスカートリッジの現像剤消費の様子を示す断面図である。
【図１１】 本発明に係る現像剤量検知部材における現像剤量（％）と静電容量の出力（ｐＦ）の関係を示すグラフである。
【図１２】 本発明の現像剤量検知システムにおけるトナー量（ｇ）と平面アンテナでの測定トナー量確定値（ｖ）のグラフの一例である。
【図１３】 本発明の現像剤量検知システムにおけるトナー量（ｇ）とプレートアンテナでの測定トナー量確定値（ｖ）のグラフの一例である。
【符号の説明】
１ 感光体（潜像担持体）
２ 現像ローラ（現像剤担持体）
３ 現像剤搬送部材
４ トナー容器（現像剤容器）
５ トナー規制部材
６ 平面アンテナ（第１現像剤量検知部材）
１０ プレートアンテナ（第２現像剤量検知部材）
１４ 画像形成装置本体
２０ 記憶手段
２１、２２ 平面アンテナ電極
２３ 平面アンテナ拭き部材（現像剤除去部材）
３１ 現像剤量検出手段
３２ 演算制御部
３３ 内部表示装置（表示手段）
３４ 電源
３５ 記憶手段
５１ 外部表示装置（表示手段）
Ａ プロセスカートリッジ
Ｂ 現像装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、電子写真方式を用いた画像形成装置、及び画像形成装置本体に装着可能なプロセスカートリッジやカートリッジ化された現像装置に配設されている現像剤残量検知部材を用いてプロセスカートリッジ或いは現像装置内の現像剤の残量を検知し、その結果を表示する現像剤量検知システムに関する。
【０００２】
ここで、電子写真画像形成装置としては、たとえば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（たとえば、ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタ等）、電子写真ファクシミリ装置等が含まれる。
【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或いは全部と、電子写真感光体とを一体的に構成し、電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能としたものである。
【０００４】
【従来の技術】
複写機やレーザービームプリンタ等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潜像担持体である感光体に照射して潜像を形成し、この潜像に現像装置にて記録材料である現像剤（トナー）を供給して顕像化し、更に、転写手段にて感光体から記録紙へ画像を転写することで記録紙上に画像を形成している。
【０００５】
現像装置には、トナー収納部である現像剤容器（トナー容器）が連結しており、画像を形成することでトナーは消費されていく。トナー容器や現像装置、感光体、帯電手段、感光体のクリーニング手段は、プロセスカートリッジとして一体に構成されていることが多く、トナーが無くなったら使用者はプロセスカートリッジを交換して、再び、画像を形成することができる。
【０００６】
このプロセスカートリッジ内の画像形成に供することができるトナーが、どれくらい残っているかを随時知るために、トナー量レベルを逐次検知できる現像剤量検知システムが画像形成装置本体に組みこまれ、現像剤量検知システムが有する現像剤量検知部材（トナー量検知部材）が、現像装置、又は、プロセスカートリッジ、又は画像形成装置本体に備えられていることがある。
【０００７】
このトナー量検知部材として、フラットアンテナが適用されている。フラットアンテナ方式に用いられる平面アンテナは、所定の間隔をもって平行に形成された入力側と出力側の一対の導電部をもったパターンで、これらが設けられた面を、トナー容器内側面のトナーと接する位置に配置し、このパターン表面に接するトナーの有無によって静電容量が変化することを利用するものである。平面アンテナの静電容量は、一対の導電部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。
【０００８】
トナー容器内のトナーが減少するに従ってトナーと平面アンテナとの接触面積が減少するように、平面アンテナを配置することで、トナー容器内のトナー残量と平面アンテナの静電容量の対応づけが可能になり、検知情報として、平面アンテナの静電容量を測定することにより随時トナー容器内のトナー量を知ることができる。
【０００９】
平面アンテナの静電容量をトナー量に変換し、検出したトナー量をトナー量表示信号に変換して、使用者が確認できる表示手段に表示する。使用者はこれを見て、もうすぐトナーがなくなるから次のプロセスカートリッジを用意したほうがよさそうだとか、大量のプリントをするけどトナーは十分有るなど、プリント作業を効率よく、またプロセスカートリッジを有効に使うことができる。
【００１０】
このトナー量検知部材によるトナー量検知は、トナー容器内のトナーの状態や検知部材自体の精度などで検出した値がばらつき、ときにはトナーが増えたような値をとることもある。これをそのまま表示すると使用者が混乱するので、表示ではトナー量は減る方向にしか更新しないように構成している。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナー容器の大きさや形状によっては、トナー量を逐次検知するために複数のトナー量検知部材が必要である。例えば、トナー量が多いときは第１現像剤（トナー）量検知部材を用いて検知し、トナー量が少ないときは第２現像剤（トナー）量検知部材を用いて検知することがある。
【００１２】
この場合、トナー量を検知するトナー量検知部材を第１トナー量検知部材から第２トナー量検知部材に切り替えるときに、あるトナー量を第１トナー量検知部材から検出した結果Ｔ１と第２トナー量検知部材から検出した結果Ｔ２が異なることがある。
【００１３】
この際、そのままトナー量の表示のもととなるデータを結果Ｔ１から結果Ｔ２に切り替えると、使用者にとっては、突然、トナーが減少したような表示をする恐れがある。又、逆にトナーが増大したような表示を出す恐れさえある。
【００１４】
このように、現像剤量表示信号であるトナー量表示が突然急激に変化すると、使用者が、装置が故障したと誤解する恐れがある。
【００１５】
従って、本発明の目的は、複数の現像剤量検知部材を用いた現像剤量検知システム或いは画像形成装置において、現像剤量検知部材を切り替える際に、現像剤量表示値の急激な変化を回避し、適切な現像剤量表示を実現し、しかも現像剤量検知の精度を高くすることのできる現像剤量検知システム及び画像形成装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像剤量検知システム及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤を収納する現像剤容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知システムにおいて、
第１の期間において前記現像剤容器内の現像剤量を検知するための第１現像剤量検知部材と、
前記第１の期間よりも前記現像剤容器内の現像剤量が少ない第２の期間において現像剤量を検知するための第２現像剤量検知部材と、
前記第１の期間において前記第１現像剤量検知部材から得られる検知情報により現像剤量表示信号を生成し、前記第２の期間において前記第２現像剤量検知部材から得られる検知情報より現像剤量表示信号を生成する表示信号生成手段と、
を有し、
前記表示信号生成手段は、
前記現像剤量表示信号の生成源を前記第１現像剤量検知部材から前記第２現像剤量検知部材に切り替える際に、前記第１現像剤量検知部材によって得られる現像剤量が前記第２現像剤量検知部材によって得られる現像剤量よりも多い場合は、前記第１の期間と前記第２の期間との間に第３の期間を設定し、該第３の期間において、全面画像をプリントしていると想定される速さで現像剤量表示信号を所定単位ずつ変更することを特徴とする現像剤量検知システムを提供する。
【００１７】
第２の本発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する、現像剤を収納する現像剤容器を備えた現像装置と、を備えた画像形成装置において、
第１の期間において前記現像剤容器内の現像剤量を検知するための第１現像剤量検知部材と、
前記第１の期間よりも前記現像剤容器内の現像剤量が少ない第２の期間において現像剤量を検知するための第２現像剤量検知部材と、
前記第１の期間において前記第１現像剤量検知部材から得られる検知情報により現像剤量表示信号を生成し、前記第２の期間において前記第２現像剤量検知部材から得られる検知情報より現像剤量表示信号を生成する表示信号生成手段と、
を有し、
前記表示信号生成手段は、
前記現像剤量表示信号の生成源を前記第１現像剤量検知部材から前記第２現像剤量検知部材に切り替える際に、前記第１現像剤量検知部材によって得られる現像剤量が前記第２現像剤量検知部材によって得られる現像剤量よりも多い場合は、前記第１の期間と前記第２の期間との間に第３の期間を設定し、該第３の期間において、全面画像をプリントしていると想定される速さで現像剤量表示信号を所定単位ずつ変更することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００１９】
第１の本発明の一実施態様によると、前記現像剤量表示信号は、現像剤量を減少方向にのみ更新する。
【００２０】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記現像剤量表示信号は、現像剤量を１００分率（％）で表す。
【００２１】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記第１又は第２現像剤量検知部材より検知された所定の時間内での現像剤量を検出し、且つ、所定の時間内に所定の回数検出された検出値の平均をとり、該検出値を用いて、前記現像剤量表示信号を生成する。
【００２２】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記第１現像剤量検知部材は、所定の間隔をもって平行に同一平面上に形成された入力側と出力側の一対の電極を有し、電極間の静電容量を、前記検知情報として検知する電極部材である。
【００２３】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記現像剤容器は、前記第１現像剤量検知部材の検知領域に付着した現像剤を取り除く現像剤除去部材を有する。
【００２４】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記第１現像剤量検知部材は、前記現像剤容器内の前記第２現像剤量検知部材の作用領域に現像剤を送り込む位置に設けられる。
【００２５】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記第２現像剤量検知部材は、導電性部材であり、前記現像剤容器内部の現像剤を前記現像剤容器外部に搬送する現像剤担持体との間の静電容量を、前記検知情報として検知する。
【００２６】
第１の本発明の他の実施態様によると、前記現像剤容器は、複数の現像剤搬送部材を備えており、前記第２現像剤量検知部材は、前記現像剤担持体に最も近い現像剤搬送部材の作用領域の一部を前記現像剤担持体との間に挟むように前記現像剤容器に沿って配設される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る現像剤量検知システム並びに画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２８】
実施例１
本実施例の画像形成装置は、ホストコンピューター、ネットワーク等から画像情報を受け取り、それを記録紙上に画像出力するレーザービームプリンタであり、プロセスカートリッジＡを本体から着脱でき交換可能である。
【００２９】
プロセスカートリッジＡは、図４、図５で示すように、潜像担持体である感光体１と、感光体１を均一に帯電するための帯電手段７と、感光体１に対向配置された現像装置Ｂと、クリーニング手段８と、クリーニング手段８により感光体１から除去された廃トナーを収容する廃トナー容器９とが一体的に構成されている。現像装置Ｂは、現像手段としての、現像剤担持体である現像ローラ２及びトナー規制部材５と、現像剤（トナー）Ｔの収納部であるトナー容器４と、を有する。
【００３０】
プロセスカートリッジＡを装着する画像形成装置であるレーザープリンター１４には、図６に示すようにプロセスカートリッジＡの上方に、画像情報に対応してレーザー光Ｌを照射するレーザースキャナー１１が、又、下方には感光体１に対向する転写手段１２が配設されている。上記構成で、プロセスカートリッジＡ内にて感光体１が帯電手段７によって均一に帯電され、その表面上に、レーザースキャナー１１から照射されるレーザー光Ｌによって走査露光がなされ、目的の画像情報の静電潜像が形成される。
【００３１】
静電潜像は、現像装置Ｂの現像ローラ２等の作用によって、トナー容器４内のトナーＴが付着されてトナー像として可視化される。尚、本実施例においては、絶縁性磁性一成分トナーを用いた。感光体１上の画像は、転写手段１２によって、シートカセット２６より送られてきた記録紙へ転写される。記録紙は、定着手段１３を通って記録紙上に画像を定着させ、本体排紙トレイ２５へ排出される。記録紙上にトナー像を転写した後は、クリーニング手段８によって感光体１上に残留したトナーＴをクリーニング容器９に集める。
【００３２】
図４において、現像剤容器４は、大容量化に対応するために横長形状になっており、現像剤容器４の底面は３つの凹形状になっている。図５は、トナーＴを収容したプロセスカートリッジＡを示している。図示していない本体のモータによって駆動する３つの搬送部材３ａ、３ｂ、３ｃは、現像剤容器４の凹部に対応しており、この搬送部材３が回転することで、トナーＴはほぐされ、現像ローラ２へ搬送され、供給される。現像剤容器４を横長形状にすることによって現像剤Ｔの自重が緩和できるため、フェーディングや現像剤の劣化、攪拌トルクの増加等を軽減することが可能となる。
【００３３】
図７に示すトナー容器４の斜視図を参照すればよりよく理解されるように、搬送部材３ａ、３ｂ、３ｃには、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等で作製された攪拌翼部材３ａ’３ｂ’３ｃ’が設けられており、それらの回転半径はトナー容器４の底面の半径よりも大きく、先端はその底面に擦っている。それによって、現像剤容器４の底面に現像剤Ｔを残すことなく、現像剤Ｔの横搬送を行っている。
【００３４】
プロセスカートリッジＡが有するトナー容器４内に、本発明の現像剤量検知システムとして、２つのトナー量検知部材が用いられる。第１トナー量検知部材は平面アンテナ６であり、トナー容器４内部の片側側面に配設される。もう１つは、第２トナー量検知部材として、容器４底面に配設されたプレートアンテナ１０が用いられる。
【００３５】
尚、現像剤量検知システムにては、これらの第１、第２のトナー量検知部材の他に、これらに接続されている、画像形成装置本体１４に設置された、後に説明する電源、トナー量検出手段、演算制御手段、トナー量表示手段、及びプロセスカートリッジＡ外側に設けられた記憶手段２０を含む。
【００３６】
平面アンテナ６を用いて、トナーＴが多い領域を検知し、プレートアンテナ１０を用いて、トナーＴが少ない領域を検知する。具体的には、平面アンテナ６で使用初期からトナー量約５０％〜約１０％程度までの検知を行い、プレートアンテナ１０でトナー量約５０％〜１０％の間からトナーがなくなるまでの検知を行う。
【００３７】
本実施例では、現像容器４が横長の形をしているため、トナー量を満タンの状態からトナー不足で画像不良になるトナー量まで逐次トナー量を測るためにこの２つの現像剤量検知部材によって、それぞれ独立してトナー量を測定している。
【００３８】
平面アンテナ６は、図８に示したように、通常のプリント基盤上に入力側と出力側の電極２１、２２にエッチングや印刷等で導体パターンを形成されたものである。又、この回路図形を保護するためにその表面に絶縁性保護膜を形成してある。
【００３９】
本実施例では、この平面アンテナ６の電極パターンの電極間隔と電極幅をそれぞれ３００μｍにした。そして、電極２１、２２間に交流バイアスとして２４Ｖｐｐ、５０ＫＨｚを印加すると、平面アンテナ１０にトナーＴが触れていないときには２０ｐＦ、平面アンテナ６全面にトナーが触れているときには、４０ｐＦと異なる静電容量値が観測された。
【００４０】
この平面アンテナ６を、トナー容器４内の側面に配設することで、容器４内トナーＴの減少に伴ってトナーＴと平面アンテナ６の接触面積が減るため、検知情報として平面アンテナの電極間の静電容量を観測することで、随時容器４内トナーＴ量を知ることができる。
【００４１】
又、本実施例では、図７に示すように平面アンテナ６中央の部分に、搬送部材３ｂがあり、搬送部材３ｂの長手方向で平面アンテナ６に接する先端には付随する現像剤除去部材である平面アンテナ拭き部材２３が設けられ、搬送部材３の回転の際に平面アンテナ６の表面を拭く構成をとり、トナーが減っても平面アンテナ６表面にトナーが残る場合、トナー量を多く測定してしまうことを防ぐ。
【００４２】
搬送部材３の回転周期で平面アンテナ６からの出力が変動するので、複数回の測定結果を統計処理し、トナー量を確定する。
【００４３】
図５に戻り、プレートアンテナ１０は導電部材である金属板で、現像ローラ２との間の静電容量を測定することでこの両者の間のトナー量を測るものである。プレートアンテナ１０は、トナー容器４の外側に、板金によって、現像剤容器４の凹部形状に沿うように長手全域に形成されている。プレートアンテナ１０の上からはカートリッジＡのカバー部材２４が設けられている。
【００４４】
プレートアンテナ１０は、現像ローラ２に最も近い現像剤搬送部材３ｃの作用領域の一部を現像ローラ２との間に挟むようにトナー容器４に沿って配設されている。
【００４５】
現像ローラ２とトナー規制部材５の支持体は電気的に接続されており、検知情報として、プレートアンテナ１０との間の静電容量変化を測定し、演算処理によって現像剤量を検知する。現像ローラ２は、本実施例ではトナー規制部材５の支持体と同電位に構成され、現像ローラ２にはＡＣバイアスが印加されており、プレートアンテナ１０に、現像ローラ２との間の静電容量に応じて流れる電流が、トナー量で異なることを利用してトナー量を検知する。
【００４６】
平面アンテナ６、プレートアンテナ１０を用いた本実施例のプロセスカートリッジＡ内の現像剤量検知システムは、図９のブロック図に示すように、プロセスカートリッジＡに平面アンテナ６とプレートアンテナ１０の現像剤量検知部材、及び、記憶手段２０が設置され、プロセスカートリッジＡ外部の画像形成装置本体１４に、電源３４、現像剤量検出手段３１、演算制御手段３２、記憶手段３５が設置され、画像形成装置本体内部１４の表示手段である内部表示装置３３か又は画像形成装置１４と接続された表示手段である外部表示装置５１で構成される。
【００４７】
平面アンテナ（現像剤量検知部材）６又は現像ローラ２に、バイアス発生手段３４から所定のＡＣバイアスを印加する。すると、上述のように平面アンテナ６に接触するトナー量に応じた静電容量に対応した電流が発生するか、又は、トナー量に応じたプレートアンテナ１０と現像ローラ２との間の静電容量に対応した電流が発生し、これを現像剤量検出手段３１で電圧値に変換する。この値を演算制御手段３２を介して一時的に画像形成装置本体１４の記憶手段３５に記憶し、それが所定のデータ数になったら前に述べたように演算制御部３２で統計処理をおこなう。
【００４８】
平面アンテナ６にて検知されたトナー量Ｔ１と、プレートアンテナ１０で検知されたトナー量Ｔ２とは、演算制御部３２内部で比較され、トナー量Ｔ１或いはトナー量Ｔ２の値を現像剤量表示信号として、内部表示装置３３又は外部表示装置５１に表示して、使用者に通知する。更に、検出したトナー量の検出値Ｔ１、Ｔ２は、プロセスカートリッジＡの記憶手段２０に記憶される。表示手段は、画像形成装置本体１４に設けられたディスプレイ３３であってもよく、或いは、画像形成装置本体が有する通信手段により通信可能とされた外部装置のパソコンのディスプレイ５１とすることもできる。
【００４９】
図１０（ａ）〜（ｄ）にトナー量推移の様子を、図１１に図１０（ａ）から（ｂ）に対応したトナー量と静電容量の関係を示す。本実施例では、第２トナー量検知部材であるプレートアンテナ１０にて検知されたトナー量Ｔ２が１９％になって、トナー量検知部材である現像剤量表示信号生成源の、平面アンテナ６からプレートアンテナ１０への切り換えが行われるものとする。
（ａ）トナー量が１００％の時には、平面アンテナ６、プレートアンテナ１０共に現像剤に埋もれている。この時、平面アンテナ６からの出力はＸ２である。
（ｂ）トナーが徐々に消費されていくに従って、平面アンテナ６の検知領域にある現像剤の量が変化していく。平面アンテナ６の表面に接しているトナーの面積の変化に伴って、出力も変化していく。この時、平面アンテナ６からの出力はＸ３である。
（ｃ）トナーが２５％になった辺りからプレートアンテナ１０が作動を始める。この時プレートアンテナ１０からの出力はＹ２である。
（ｄ）トナー量が０％になるまで、検知を行う。この時プレートアンテナ１０からの出力はＹ１である。従って、プロセスカートリッジＡを使用する初期から最後まで、全ての領域での逐次検知が可能となる。
【００５０】
図１２にトナー量と平面アンテナ６の出力の統計処理後のトナー量確定値の関係を示す。プロセスカートリッジＡにはトナーは最初は６５０ｇ充填してあり、その時は平面アンテナ６からは０．５ｖ出力する。そして、トナー量と出力値は比例関係にあり、トナーが１５０ｇの時に３．０ｖ出力する。トナーが１５０ｇ以下に減ると、トナーは平面アンテナ６にはもう接しないので出力は変わらないいので、プレートアンテナ１０でトナー量を測定することになる。
【００５１】
次にプレートアンテナ１０によるトナー量検知について説明する。プレートアンテナ１０と現像ローラ２の間の静電容量を検知するが、プレートアンテナ１０付近の搬送部材３ｃによってトナーが攪拌されると静電容量も変動するので、これも統計処理を施して値を確定している。プレートアンテナ１０では、図１３に示すようにトナー量が２００ｇ以下しか測定できない。
【００５２】
ところで、この重量としてのトナー量を、プリンター使用者にとってわかりやすくするために、本実施例では未使用時を１００％、トナー量不足で画像不良になるときのトナー量、本実施例では５０ｇを０％とする１００分率に変換し、トナー量を表示する手段を有している。
【００５３】
この平面アンテナ６及びプレートアンテナ１０の出力確定値と１００分率表示トナー量との関係の表または式は、本体の記憶手段３５に記憶されていて、平面アンテナ６の出力値が得られると、上記の統計処理後、演算制御部３２が、この関係表（または式）で１００分率表示トナー量に変換し、現像剤表示信号として、内部表示装置３３や外部のシステム、ネットワーク、装置などに伝達する。
【００５４】
このように、複数の逐次トナー量検知部材で広い範囲のトナー量を検知する場合、検知されたトナー量を、ある現像剤量表示信号として表示するために、所定のプリント時間になると、トナー量が多い状態を検知する第１トナー量検知部材（本実施例では平面アンテナ６）からトナー量が少ない状態を検知する第２トナー量検知部材（本実施例ではプレートアンテナ１０）へと現像剤量表示信号源を切り替えなければならない。
【００５５】
本発明の特徴部分となる、そのトナー量検知部材切り替え時に生じる問題を以下に説明する。図２は、横軸がトナー量検知部材で検知したトナー量であり、表示トナー量（％）に換算してある。縦軸は、容器４内に残っている実際のトナー量で、こちらも％で表している。
【００５６】
両検知部材による検出結果共に誤差がなければ、グラフは比例直線ａとなり、縦軸も横軸も同じ数字の点を通る直線になる。しかし、実際はそれぞれに誤差が生じる。例えば、平面アンテナ６がトナー量を実際のそれよりも多く検知することがあり、その場合はｂのような点線になることがある。又、プレートアンテナ１０がトナー量を実際のそれよりも多く検知することもあり、その場合はｃのような点線になることがある。
【００５７】
このような場合を想定して、どちらかの検知部材がある値を検知したら第２トナー量検知部材へ切り替えるというのが従来の方法であった。例えば、図２において、プレートアンテナ１０が１９％を検知したら、その時点で平面アンテナ６からプレートアンテナ１０へトナー量検知部材を切り替えるというものである。
これがｄの線である。
【００５８】
このプレートアンテナが１９％と検知したとき、実際のトナー量は１５％であるが、図２から平面アンテナ６が検知した現像剤量は２５％である。つまり、本実施例の表示手段では、１％刻みに表示できる構成なのにトナー量検知部材の切り替えのために、トナー量表示は２５％の次ぎは１９％へと、表示値がとんでいた。
【００５９】
本発明は、このようなトナー量検知部材の切り替え時に、表示値がとぶことなく滑らかに変化できるようにしたものである。
【００６０】
図３は横軸がプリント時間（分）で縦軸が表示トナー量（％）のグラフである。ここでは説明を簡略化するために、同一パターンをプリントしているものとする。この図３で、ｂ、ｃ、ｄの線は図２のｂ、ｃ、ｄの線をグラフ形式を変えてプロットしたものである。ｂの線は平面アンテナ６での検知推移であるが、あるプリント時間１のときに２５％と表示されている。ｃで示したプレートアンテナの検知推移から、そのプリント時間１のときは、プレートアンテナ１０で測定したトナー量は１９％であり、表示される現像剤量は、２５％から１９％と直線ｄを描いて急に落下する。従来は、図３で、推移ｂから推移ｄ、推移ｄから推移ｃへと表示は推移していった。
【００６１】
本発明は、現像剤量表示信号源であるトナー量検知部材を切り替える際に、第１と第２の両検知部材からの検出結果が異なる場合、図９の演算処理部３２にて、所定のプリント時間で、所定の単位である表示値最低単位で、内部表示装置３３又は外部表示装置５１に出力された表示値が、第２検知部材による検出値と同値になるまで、表示値を更新するように構成した。
【００６２】
所定の単位である表示値最低単位とは、本実施例では１％刻みでトナー量を表示しているので、１％になる。また、所定プリント時間とは、本実施例では最小表示変化幅である１％を最も早く更新するプリント時間、すなわち、全面黒（黒色の場合）の画像を出力しつづけた場合の時間である３０秒とする。
【００６３】
又、本実施例の現像剤量検知システムにおいては、トナー量が減少する方向にしかトナー量表示値を更新せず、よって、第１トナー量検知部材の平面アンテナ６からの検出値は、第２トナー量検知部材の平面アンテナ１０からの検出値の上限（本実施例では１９％）より小さい値へは更新しない構成としている。
【００６４】
要するに、両検知部材の検知結果が異なる場合、全面黒画像をプリントしていると想定して、表示値を自動的に第２トナー量検知部材が検知している値Ｔ２まで更新するのである。図３の線ｅがこれを示している。本発明の現像剤量検知システムを、図１のフローチャートに示した。
【００６５】
画像形成装置１４を使用して、減少したトナーの残量測定開始して（ステップＳ１０１）、第２トナー量検知部材で検知したトナー量Ｔ２が所定の値Ｔ３（本実施例では、１９％）に達するまで、多量のトナー残量用の第１トナー量検知部材で測定した値Ｔ１を表示する（ステップＳ１０３）。
【００６６】
更にトナーを使用し、第２トナー量検知部材で検知したトナー残量Ｔ２が所定の値Ｔ３に達して（ステップＳ１０２）、第１検知部材の測定値Ｔ１を第２検知部材の測定値Ｔ２（＝Ｔ３）と比べて（ステップＳ１０４）、同値である場合（Ｔ１＝Ｔ３である場合）は、第２トナー量検知部材に切り替えて、第２トナー量検知部材の値Ｔ２を表示し始める（ステップＳ１０７）。
【００６７】
しかし、ステップＳ１０４で、第１トナー量検知部材の測定値Ｔ１が第２トナー量検知部材の測定値Ｔ２（＝Ｔ３）に比べて大きい場合は、記憶手段３５にて記憶された値を演算制御部３２に入力して、所定の速さ（本実施例では、１回／３０秒）、所定の単位（本実施例では１％）で表示を更新する（ステップＳ１０５）。つまり、本実施例の場合は、所定の速さが１％／３０秒であるので、第２トナー量検知部材の測定値が１９％に達した時は、第１トナー量検知部材からの検出値Ｔ１である２５％と表示し、３０秒後までの間は、それより１％減らして２４％と表示する。そして、３０秒ごとに１％づつ減少させた値Ｔ４を表示して、その表示値Ｔ４が第２検知部材の値Ｔ２（＝Ｔ３）に達した時（ステップＳ１０６）、第２検知部材の測定値Ｔ２に切り替える（ステップＳ１０７）。
【００６８】
このような測定値の切り換え時における緩やかな表示変更によって、トナー残量が急激に減少したような誤解を生じることがなく、使用者は、より実際のトナー残量を正確に知ることができ、メンテナンス性を上げることが可能になる。
【００６９】
尚、本実施例においては、現像剤としては、絶縁性の磁性一成分現像剤（トナー）を用いたが、現像剤はこれに限定されない。
【００７０】
本実施例では、プロセスカートリッジＡを備えた画像形成装置に関して説明したが、実施例で説明した本発明の原理は、プロセスカートリッジＡから、帯電手段７、クリーニング手段８の両方、又はいずれか一方を除いた構成とされるプロセスカートリッジを設けた画像形成装置、或いはプロセスカートリッジを設けてない画像形成装置においても同様に適用することができる。
【００７１】
即ち、本実施例１にて説明した現像剤量検知システムは、現像剤担持体及び現像剤容器等を有し、電子写真感光体に形成された静電潜像を現像するための現像装置に同様に適用され、同様の作用効果を達成し得る。
【００７２】
尚、本発明に係る現像剤量検知部材は、平面アンテナやプレートアンテナに限らない。又、その他の現像剤量検知システム、画像形成装置の構成についても、実施例１のものに限らず、他の現像剤量検知方法をとる現像剤量検知システム、画像形成装置においても、本発明は適用できる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表示信号生成手段は、現像剤量表示信号の生成源を第１現像剤量検知部材から第２現像剤量検知部材に切り替える際に、第１現像剤量検知部材によって得られる現像剤量が第２現像剤量検知部材によって得られる現像剤量よりも多い場合は、第１の期間と前記第２の期間との間に第３の期間を設定し、第３の期間において、全面画像をプリントしていると想定される速さで現像剤量表示信号を所定単位ずつ変更するので、トナー量検知部材を切り替える際に、表示値が急激に変化することを防ぐことできる。
【００７４】
その結果、現像剤容器と第１及び第２現像剤量検知部材を備えた現像装置、潜像担持体、がプロセスカートリッジ内にある場合、使用者は誤解することなくプロセスカートリッジ内のトナー量を随時知ることができるので、プロセスカートリッジの交換時期（購入時期）を的確に把握し、不良画像（トナーなし白抜け画像）の発生、及びトナーを無駄に捨てるような資源の無駄使いを防ぐ効果がある。
【００７５】
又、画像形成装置はトナー容器内のトナー量を１００分率で表示させることで、使用者にとってトナー量がどれくらい残っているかがとても分かりやすく、使用者はトナー残量を間違って理解することがなくなり、プロセスカートリッジの交換時期（購入時期）を正確に把握でき、不良画像（トナーなし白抜け画像）の発生、及びトナーを無駄に捨てるような資源の無駄使いを防ぐ効果がある。
【００７６】
又、画像形成装置に現像剤容器とその容器内の現像剤量を逐次検知できる現像剤量検知部材が共にプロセスカートリッジに構成されている場合には、互いの位置精度が高くなり、トナー量をより精度を高く求められるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の現像剤量検知システムの現像剤量検知プロセスのフローチャートである。
【図２】 従来の現像剤量検知システムによる表示トナー量（％）と実トナー量（％）のグラフの部分拡大図である。
【図３】 本発明の現像剤量検知システムによる表示トナー量（％）とプリント時間（分）を示すグラフである。
【図４】 本発明が具体化されるプロセスカートリッジの断面図である。
【図５】 本発明が具体化されるプロセスカートリッジの断面図である。
【図６】 本発明の画像形成装置の概略構成断面図である。
【図７】 本発明が具体化される現像剤容器の斜視図である。
【図８】 本発明の画像形成装置に設けられる現像剤量検知部材の正面図である。
【図９】 本発明の現像剤量検知システムの構成を説明する概略構成図である。
【図１０】 本発明が具体化されるプロセスカートリッジの現像剤消費の様子を示す断面図である。
【図１１】 本発明に係る現像剤量検知部材における現像剤量（％）と静電容量の出力（ｐＦ）の関係を示すグラフである。
【図１２】 本発明の現像剤量検知システムにおけるトナー量（ｇ）と平面アンテナでの測定トナー量確定値（ｖ）のグラフの一例である。
【図１３】 本発明の現像剤量検知システムにおけるトナー量（ｇ）とプレートアンテナでの測定トナー量確定値（ｖ）のグラフの一例である。
【符号の説明】
１ 感光体（潜像担持体）
２ 現像ローラ（現像剤担持体）
３ 現像剤搬送部材
４ トナー容器（現像剤容器）
５ トナー規制部材
６ 平面アンテナ（第１現像剤量検知部材）
１０ プレートアンテナ（第２現像剤量検知部材）
１４ 画像形成装置本体
２０ 記憶手段
２１、２２ 平面アンテナ電極
２３ 平面アンテナ拭き部材（現像剤除去部材）
３１ 現像剤量検出手段
３２ 演算制御部
３３ 内部表示装置（表示手段）
３４ 電源
３５ 記憶手段
５１ 外部表示装置（表示手段）
Ａ プロセスカートリッジ
Ｂ 現像装置
Claims (10)
- 現像剤を収納する現像剤容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知システムにおいて、
第１の期間において前記現像剤容器内の現像剤量を検知するための第１現像剤量検知部材と、
前記第１の期間よりも前記現像剤容器内の現像剤量が少ない第２の期間において現像剤量を検知するための第２現像剤量検知部材と、
前記第１の期間において前記第１現像剤量検知部材から得られる検知情報により現像剤量表示信号を生成し、前記第２の期間において前記第２現像剤量検知部材から得られる検知情報より現像剤量表示信号を生成する表示信号生成手段と、
を有し、
前記表示信号生成手段は、
前記現像剤量表示信号の生成源を前記第１現像剤量検知部材から前記第２現像剤量検知部材に切り替える際に、前記第１現像剤量検知部材によって得られる現像剤量が前記第２現像剤量検知部材によって得られる現像剤量よりも多い場合は、前記第１の期間と前記第２の期間との間に第３の期間を設定し、該第３の期間において、全面画像をプリントしていると想定される速さで現像剤量表示信号を所定単位ずつ変更することを特徴とする現像剤量検知システム。 - 前記現像剤量表示信号は、現像剤量を減少方向にのみ更新することを特徴とする請求項１の現像剤量検知システム。
- 前記現像剤量表示信号は、現像剤量を１００分率（％）で表すことを特徴とする請求項１又は２の現像剤量検知システム。
- 前記第１又は第２現像剤量検知部材より検知された所定の時間内での現像剤量を検出し、且つ、所定の時間内に所定の回数検出された検出値の平均をとり、該検出値を用いて、前記現像剤量表示信号を生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の現像剤量検知システム。
- 前記第１現像剤量検知部材は、所定の間隔をもって平行に同一平面上に形成された入力側と出力側の一対の電極を有し、電極間の静電容量を、前記検知情報として検知する電極部材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の現像剤量検知システム。
- 前記現像剤容器は、前記第１現像剤量検知部材の検知領域に付着した現像剤を取り除く現像剤除去部材を有することを特徴とする請求項５の現像剤量検知システム。
- 前記第１現像剤量検知部材は、前記現像剤容器内の前記第２現像剤量検知部材の作用領域に現像剤を送り込む位置に設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の現像剤量検知システム。
- 前記第２現像剤量検知部材は、導電性部材であり、前記現像剤容器内部の現像剤を前記現像剤容器外部に搬送する現像剤担持体との間の静電容量を、前記検知情報として検知することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の現像剤量検知システム。
- 前記現像剤容器は、複数の現像剤搬送部材を備えており、前記第２現像剤量検知部材は、前記現像剤担持体に最も近い現像剤搬送部材の作用領域の一部を前記現像剤担持体との間に挟むように前記現像剤容器に沿って配設したことを特徴とする請求項８の現像剤量検知システム。
- 潜像担持体と、該潜像担持体上の静電潜像を現像する、現像剤を収納する現像剤容器を備えた現像装置と、を備えた画像形成装置において、
第１の期間において前記現像剤容器内の現像剤量を検知するための第１現像剤量検知部材と、
前記第１の期間よりも前記現像剤容器内の現像剤量が少ない第２の期間において現像剤量を検知するための第２現像剤量検知部材と、
前記第１の期間において前記第１現像剤量検知部材から得られる検知情報により現像剤量表示信号を生成し、前記第２の期間において前記第２現像剤量検知部材から得られる検知情報より現像剤量表示信号を生成する表示信号生成手段と、
を有し、
前記表示信号生成手段は、
前記現像剤量表示信号の生成源を前記第１現像剤量検知部材から前記第２現像剤量検知部材に切り替える際に、前記第１現像剤量検知部材によって得られる現像剤量が前記第２現像剤量検知部材によって得られる現像剤量よりも多い場合は、前記第１の期間と前記第２の期間との間に第３の期間を設定し、該第３の期間において、全面画像をプリントしていると想定される速さで現像剤量表示信号を所定単位ずつ変更することを特徴とする画像形成装置。
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