JP6602024B2 - 現像剤容器、画像形成装置および画像形成装置の装置本体 - Google Patents
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Description
特許文献1で開示されている技術では、現像剤を収納する現像剤収納部に、現像剤を撹拌する撹拌部材と2つの電極が設けられている。撹拌部材が回転して2つの電極の間に現像剤が入り込むことで、2つの電極間の静電容量が変化する。特許文献1で開示されている技術では、この静電容量変化に基づく出力電圧から現像剤収納部内の現像剤の量を検知している。
そこで、本発明は、現像剤の量を精度よく検出することを目的とする。
凹部を有しかつ現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、
軸を回転中心に回転可能で、回転半径の方向に沿った長さが前記回転中心から前記枠体までの長さよりも長い搬送部材であって、前記枠体が画像形成装置の装置本体に装着されたときに、回転しながら前記現像剤を移動させて解放位置で撓んだ状態から元の状態に復元する復元力で前記現像剤を上方に位置する現像ローラに向けて跳ね上げて搬送する搬送
部材と、
前記凹部は、静電容量を用いて現像剤量を検出するための第1検出部材と第2検出部材と、を備え、前記搬送部材により移動された前記現像剤を受け止めるよう構成され、更に前記搬送部材の回転方向に関し前記解放位置よりも上流且つ前記収容室の底部よりも下流に配置され、
前記搬送部材が前記元の状態に復元するときに前記受け止められていた現像剤は下方へ自重で落下し、
所定の条件に達したタイミングで、前記静電容量に基づく信号が閾値以下又は閾値以上となっている時間により前記収容室内の前記現像剤量が検出される現像剤容器であって、
前記閾値は可変であり、前記所定の条件に達したタイミングで前記現像剤量を検出するときに前記静電容量に応じて取得された信号の最大値より小さい値或いは最小値より大きい値になるように設定されることを特徴とする。
前記現像剤容器と
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記第1検出部と前記第2検出部間の静電容量に基づく信号が閾値以下となっている時間を計測することで前記収容室内の現像剤量を取得する取得部と、を有し、
現像剤によって記録媒体に画像を形成することを特徴とする。
凹部と開口とを有しかつ現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、軸を回転中心に回転可能で、回転半径の方向に沿った長さが前記回転中心から前記枠体までの長さよりも長い搬送部材であって、前記枠体が画像形成装置の装置本体に装着されたときに、回転しながら前記現像剤を移動させて解放位置で撓んだ状態から元の状態に復元する復元力で前記現像剤を上方に位置する現像ローラに向けて跳ね上げて回転することにより現像剤を搬送する搬送部材と、を備える現像剤容器を、着脱可能な画像形成装置の装置本体であって、
前記現像剤容器が前記装置本体に装着された際に、静電容量を用いて前記現像剤容器内の現像剤量の変化を検出するための第1検出部材と第2検出部材と、
前記第1検出部材または前記第2検出部材に電圧を印加する電圧印加部と、を有し、
前記第1検出部材は、前記凹部における前記搬送部材の回転方向の下流側の壁に設けられ、
前記第2検出部材は、前記凹部における前記搬送部材の回転方向の上流側の壁に設けられ、
前記凹部は、前記搬送部材により移動された前記現像剤を受け止めるよう構成され、更に前記搬送部材の回転方向に関し前記解放位置よりも上流且つ前記収容室の底部よりも下流に配置され、
前記搬送部材が前記元の状態に復元するときに前記受け止められていた現像剤は下方へ自重で落下し、
所定の条件に達したタイミングで、前記静電容量に基づく信号が閾値以下又は閾値以上となっている時間により前記収容室内の前記現像剤量が検出され、
前記閾値は可変であり、前記所定の条件に達したタイミングで前記現像剤量を検出するときに前記静電容量に応じて取得された信号の最大値より小さい値或いは最小値より大きい値になるように設定されることを特徴とする。
<電子写真画像形成装置>
実施例1に係る電子写真画像形成装置(画像形成装置)の全体構成について図1と図2を用いて説明する。図1は、実施例1に係る画像形成装置100の概略図である。また、図2は、画像形成装置100にプロセスカートリッジ7を装着する状態を示す斜視図である。画像形成装置100は、複数の画像形成部として、イエロー(Y)とマゼンタ(M)とシアン(C)とブラック(K)の画像を形成するための第1〜4の画像形成部である画像形成部SY〜SKを有する。
図1における矢印A方向に回転する。感光体ドラム1の周囲には帯電ローラ2(2Y〜2K)とスキャナユニット(露光装置)3が配置されている。
画像形成時には、まず、感光体ドラム1の表面が帯電ローラ2によって一様に帯電される。次に、スキャナユニット3から照射されたレーザー光によって感光体ドラム1の表面が走査露光されることで、感光体ドラム1上に画像情報に基づいた静電潜像が形成される。感光体ドラム1上に形成された静電潜像は、現像ユニット4によってトナー像として現像される。感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ8によって中間転写ベルト5上に一次転写される。
次に、実施例1に係る画像形成装置100に装着されるプロセスカートリッジ7の全体構成について図3を用いて説明する。図3は、実施例1に係るプロセスカートリッジ7の概略図である。現像ユニット4は、現像ユニット4内の各種部材を支持する現像枠体18を有する。本実施例では、現像枠体18におけるトナーを収容する部分を収容室19とし、収容室19と搬送部材23と第1検出部材31と第2検出部材32とを有する構成を現像剤容器190とする。現像剤容器190は、少なくとも現像剤を収容する容器本体19を有する。現像ユニット4には、感光体ドラム1と接触することで感光体ドラム1にトナーを搬送する現像剤担持体としての現像ローラ17が設けられている。現像ローラ17は、トナーを担持しており、図1の矢印D方向(反時計方向)に回転する。また、現像ローラ17は、その長手方向(回転軸線方向)の両端部において軸受を介して回転可能に現像枠体18に支持されている。ここで、第1検出部材31は、凹部18dにおいて、搬送部材23の回転方向(F方向)における第2検出部材32よりも上流側に設けられている。また、第2検出部材32は、凹部18dにおいて、搬送部材23の回転方向(F方向)における第1検出部材31よりも下流側に設けられている。なお、現像剤容器190は、現像ユニット4に対して着脱可能とすることもできる。
凹部は、現像ローラの長手方向に伸びている溝構造になっている。また、本実施例の第1検出部材31、第2検出部材も現像ローラの長手方向に伸びている構成になっている。同様に後述するシート部材も長手方向に伸びている。ここで、現像ローラの長手方向に対して、凹部の長さは、第1検出部材、第2検出部材、シート部材よりも長い。このため、シート部材の先端が凹部の内部に入り込む構成になっている。
、現像ローラ17の回転軸方向に平行な回転軸23aと、可撓性シート状部材であるシート部材23bとを有する。シート部材23bの一端が回転軸23aに取り付けられており、回転軸23aが回転してシート部材23bが回転することでトナーを撹拌する。搬送部材23は、収容室19の内壁面19Aの少なくとも底部18fを含む領域と摺動するように回転する。
ら除去された廃トナーは、クリーニングブレード6とクリーニング枠体14により形成される除去トナー収容部14aに収容される。
次に、トナー収容室18a内(収容室内)のトナー残留量(現像剤量)を検知するための構成について図3〜10を用いて説明する。図3と図4と図6と図9と図10は、プロセスカートリッジ7の概略図である。また、図5は、現像ユニットの斜視図である。図7と図8は、静電容量から導き出される出力電圧(静電容量に基づく信号)の波形である。実施例1では、第1検出部材31と第2検出部材32間(検出部材間)の静電容量を測定することでトナーの残量を検出する。
ここで、検出部材は、静電容量を検出できるものであれば何でもよく、SUSなどの金属板金や導電樹脂などのシート部材でもよい。本実施例では、樹脂に導電材であるカーボンブラックを分散させた導電樹脂シートを用いている。以下の説明では、検出部材の一形態である導電部材を用いて説明する。
図3に示すように、容器本体19の内壁面19Aには凹部18dが形成されている。凹部18dを形成する壁面18d1と壁面18d2において、壁面18d1には第1導電部材31が設けられ、壁面18d2には第2導電部材32が設けられている。ここで、壁面18d1は、凹部18dにおける撹拌部材23の回転方向下流側の壁であり、壁面18d2は、凹部18dにおける撹拌部材23の回転方向上流側の壁である。第1導電部材31と第2導電部材32と水平面に対して成す角度は、第1導電部材31と第2導電部材32とに載るトナーが自重で落下していく角度(安息角とする)である。つまり、凹部18dにトナーが入り込んだ場合、凹部に入り込んだトナーは自重で凹部から排出される。また、凹部18dの少なくとも一部は、撹拌部材23の回転半径内にある。現像ユニット4の長手方向(G方向)における凹部18dの長さは、G方向における撹拌シート23bの長さよりも長くなっている。さらに、現像ユニット4の長手方向(G方向)に沿って凹部18dを見た場合における凹部18dの形状は三角形状となっている。
次に、撹拌部材23によって凹部18dにトナーが出入りする様子について図4を用いて説明する。図4(a)は、底部18fに積載されるトナーのトナー面を撹拌シート23bが押し始める状態である。この状態では、凹部18dにトナーは入り込んでいない。その後、撹拌シート23bが矢印F方向に回転し、図4(b)に示すように、撹拌シート23bによってトナーが上方に持ち上げられることで凹部18dにトナーが入り始める。撹拌シート23bが矢印F方向にさらに回転すると、図4(c)に示すように、凹部18dにトナーが入り込んだ状態となる。この状態では、凹部18d内のトナーが撹拌シート23bに押圧されているため、トナーが凹部18d内に入り込んだままの状態となる。
このように、撹拌シート23bがトナー面を押圧した状態から、撹拌シート23bが解放位置18eを通過する前の状態において、凹部18d内にトナーが入り込んだ状態となる。撹拌シート23bが解放位置18eを通過した後は、撹拌シート23b上に載るトナーが跳ねあげられるため、容器本体19内のトナーの状態が安定せず、凹部18d内のトナー有無を検出するには適さない。ここで、仮に凹部18dが底部18fに位置する場合、凹部18dは上向きに開いた形状となるため、凹部18d内のトナーが自重によって落下することができず、凹部18d内に常にトナーが入り込んでいる状態となる。
9の内壁面19Aにおいてできるだけ上方に設けられることが望ましい。
実施例1では、第1導電部材31と第2導電部材32は現像ローラ17の回転軸線方向と略平行に凹部18d内に設けられており、第1導電部材31と第2導電部材32は間隔を空けて設けられている。また、第1導電部材31と第2導電部材32は、図5に示すように、現像ローラ17の回転軸線方向における容器本体19の端部まで延びている。一般的に、導電部材の面積が大きくなると、それに伴って静電容量も大きくなる。そのため、第1導電部材31と第2導電部材32の長さを延ばすことで、導電部材の面積が広くなり、第1導電部材31と第2導電部材32の間をトナーが通過することによる静電容量の変化を大きくすることができる。静電容量の変化が大きくなることで、後述するトナー残留量検知方法においてトナー残留量を精度良く検知しやすくなる。
また、図5に示すように、プロセスカートリッジ7の装着方向(図2を参照)下流側における容器本体19の側面には第1接点部33と第2接点部34とが設けられている。プロセスカートリッジ7が画像形成装置100の装置本体に装着された状態において、第1接点部33は、装置本体に設けられた第1本体側接点37と電気的に接続され、第2接点分34は、装置本体に設けられた第2本体側接点38と電気的に接続される。また、第1本体側接点37は電圧印加手段35に電気的に接続されており、第2本体側接点38は、電圧検出手段36に電気的に接続されている。第1接点部33には第1本体側接点37を介して電圧印加手段35(電圧印加部)によって電圧が印加されており、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量に基づく電圧が第2接点部34を介して電圧検出手段36によって検知される。実施例1では、電圧印加手段35と電圧検出手段36は、画像形成装置100の装置本体100A側に設けられている。なお、第2接点部34に電圧を印加して、第1接点部33から電圧を検知してもよい。なお、実施例1では、図3に示すように、第1導電部材31と第2導電部材32は容器本体19の内壁面19Aに設けられているが、図6に示すように、第1導電部材31と第2導電部材32は容器本体19の外壁面に設けられていてもよい。なお、電圧印加手段35によって第1接点部33に電圧が印加される際に第1接点部33に流れる電流は交流電流となっている。また、DCにACを印加するような構成でもよい。また、DCでも検出可能であるが、静電容量を変化させるための特殊回路が必要になってくる。
トナーの誘電率は空気の誘電率よりも高いため、第1導電部材31と第2導電部材32との間にトナーが入り込むと、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が増加する。したがって、撹拌部材23によって搬送されたトナーが第1導電部材31と第2導電部材32との間を通過する場合、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が増加する。一方、撹拌部材23が凹部18dを通過し、第1導電部材31と第2導電部材32との間のトナーが自重により落下すると、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が減少する。そして、上述したように、第1接点部33を介して第1導電部材31に電圧が印加され、静電容量の変化に基づく電圧変化を第2導電部材32と接続された第2接点部34を介して検知する。ここで、図7と図8は、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が増加するときに出力電圧が減少し、第1導電部材31と第2導電部材32間の静電容量が減少するとき出力電圧が増加することを示している。
材31と第2導電部材32との間にトナーが入り込み始める状態を示している。この状態は図7における時間t1aのタイミングに対応しており、このタイミングで静電容量に基づく出力電圧が低下し始める。一方、図9(b)は、撹拌シート23bが凹部18dを通過した直後のプロセスカートリッジ7の状態を示している。撹拌シート23bが凹部18dを通過すると、凹部18d内に入り込んだトナーが自重で落下し、第1導電部材31と第2導電部材32との間からトナーが排出される。この状態は図7における時間t1bのタイミングに対応しており、このタイミングで静電容量に基づく出力電圧が高くなり始める。
次に、実施例2について図13を用いて説明する。ここで、実施例2では、実施例1と同一の機能を有する部分については同一の符号を付すことでその説明を省略する。実施例2では、実施例1において、プロセスカートリッジの構成が異なっている。実施例2では、プロセスカートリッジ60における現像ユニット80(現像装置)に対して、トナーを補給するトナーカートリッジ90を着脱することができ、トナーカートリッジ90内のトナー量を精度よく取得することができる。
像ユニット4と同様の構成であるため、現像ユニット80についての詳細な説明は省略する。なお、現像枠体81には、トナーを収納するトナー容器81aが設けられる。また、プロセスカートリッジ60における現像手段とクリーニング手段は実施例1と同様であるため詳細な説明は省略する。
次に、実施例3について説明する。実施例3では、実施例1と同様の機能を有する部分については同一の符号を付すことでその説明を省略する。実施例3では、実施例1において、第1導電部材と第2導電部材とが画像形成装置側に設けられている。実施例3における画像形成装置とプロセスカートリッジなどの構成は実施例1と同様である。実施例3では、図14に示すように、第1導電部材51と第2導電部材52とが画像形成装置100側に設けられている。
も、第1導電部材と第2導電部材とをそのまま使用することができる。これにより、プロセスカートリッジの部品数を削減でき、リサイクル性を向上させることができる。
また、各実施例では、基準値から固定値を減算または合算することで閾値を求めているが、必ずしも固定値を用いて閾値を求めなくてもよい。例えば、基準値と閾値との対応関係に関するテーブルから閾値を求めてもよい。
また、各実施例では、電圧の最大値または最小値を基準値として閾値を変化させているが、必ずしもこの方法で閾値を求める必要はない。例えば、現像剤残量を取得している時間における電圧の平均値から閾値を求めてもよい。
32…第2検出部材、190…現像剤容器
Claims (19)
- 凹部を有しかつ現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、
軸を回転中心に回転可能で、回転半径の方向に沿った長さが前記回転中心から前記枠体までの長さよりも長い搬送部材であって、前記枠体が画像形成装置の装置本体に装着されたときに、回転しながら前記現像剤を移動させて解放位置で撓んだ状態から元の状態に復元する復元力で前記現像剤を上方に位置する現像ローラに向けて跳ね上げて搬送する搬送部材と、
前記凹部は、静電容量を用いて現像剤量を検出するための第1検出部材と第2検出部材と、を備え、前記搬送部材により移動された前記現像剤を受け止めるよう構成され、更に前記搬送部材の回転方向に関し前記解放位置よりも上流且つ前記収容室の底部よりも下流に配置され、
前記搬送部材が前記元の状態に復元するときに前記受け止められていた現像剤は下方へ自重で落下し、
所定の条件に達したタイミングで、前記静電容量に基づく信号が閾値以下又は閾値以上となっている時間により前記収容室内の前記現像剤量が検出される現像剤容器であって、
前記閾値は可変であり、前記所定の条件に達したタイミングで前記現像剤量を検出するときに前記静電容量に応じて取得された信号の最大値より小さい値或いは最小値より大きい値になるように設定されることを特徴とする現像剤容器。 - 前記閾値は、前記最大値又は前記最小値を用いて設定される値であることを特徴とする請求項1に記載の現像剤容器。
- 前記閾値は、前記最大値から固定値を差し引いた値、または、前記最小値に固定値を加えた値であることを特徴とする請求項2に記載の現像剤容器。
- 前記閾値は、前記現像剤量を検出するたびに設定される値であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の現像剤容器。
- 前記第1検出部材と電気的に接続され第1接点と、
前記第2検出部材と電気的に接続され第2接点と、を有し、
前記装置本体に現像剤容器が装着された状態において、前記第1接点または前記第2接点が、前記第1検出部材または前記第2検出部材に電圧を印加するための電圧印加部であって前記装置本体に設けられる電圧印加部に電気的に接続されることで、前記第1接点または前記第2接点を介して前記第1検出部材または前記第2検出部材に電圧が印加されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の現像剤容器。 - 前記最大値より小さい値で設定された前記閾値は前記最小値を下回っておらず、前記最小値より大きい値で設定された前記閾値は前記最大値を上回っていないことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の現像剤容器。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の現像剤容器と
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記第1検出部材と前記第2検出部材間の静電容量に基づく信号が閾値以下となっている時間を計測することで前記収容室内の現像剤量を取得する取得部と、を有し、
現像剤によって記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 前記凹部の内壁面は、現像剤が自重で排出されるような角度に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
- 前記信号が閾値以下となっている時間が所定の時間以下である場合は、前記収容室内の現像剤量を取得しないように前記取得部を制御する制御部を有する請求項7または8に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記像担持体の回転数が閾値に達した場合に、前記収容室内の現像剤量を取得するように前記取得部を制御することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記現像剤容器は、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする請求項7から10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 凹部と開口とを有しかつ現像剤を収容する収容室を形成する枠体と、軸を回転中心に回転可能で、回転半径の方向に沿った長さが前記回転中心から前記枠体までの長さよりも長い搬送部材であって、前記枠体が画像形成装置の装置本体に装着されたときに、回転しながら前記現像剤を移動させて解放位置で撓んだ状態から元の状態に復元する復元力で前記現像剤を上方に位置する現像ローラに向けて跳ね上げて回転することにより現像剤を搬送する搬送部材と、を備える現像剤容器を、着脱可能な画像形成装置の装置本体であって、
前記現像剤容器が前記装置本体に装着された際に、静電容量を用いて前記現像剤容器内の現像剤量の変化を検出するための第1検出部材と第2検出部材と、
前記第1検出部材または前記第2検出部材に電圧を印加する電圧印加部と、を有し、
前記第1検出部材は、前記凹部における前記搬送部材の回転方向の下流側の壁に設けられ、
前記第2検出部材は、前記凹部における前記搬送部材の回転方向の上流側の壁に設けられ、
前記凹部は、前記搬送部材により移動された前記現像剤を受け止めるよう構成され、更に前記搬送部材の回転方向に関し前記解放位置よりも上流且つ前記収容室の底部よりも下流に配置され、
前記搬送部材が前記元の状態に復元するときに前記受け止められていた現像剤は下方へ
自重で落下し、
所定の条件に達したタイミングで、前記静電容量に基づく信号が閾値以下又は閾値以上となっている時間により前記収容室内の前記現像剤量が検出され、
前記閾値は可変であり、前記所定の条件に達したタイミングで前記現像剤量を検出するときに前記静電容量に応じて取得された信号の最大値より小さい値或いは最小値より大きい値になるように設定されることを特徴とする装置本体。 - 前記閾値は、前記最大値又は前記最小値を用いて設定される値であることを特徴とする請求項12に記載の装置本体。
- 前記閾値は、前記最大値から固定値を差し引いた値、または、前記最小値に固定値を加えた値であることを特徴とする請求項13に記載の装置本体。
- 前記閾値は、前記現像剤量を検出するたびに設定される値であることを特徴とする請求項12から14のいずれか1項に記載の装置本体。
- 前記最大値より小さい値で設定された前記閾値は前記最小値を下回っておらず、前記最小値より大きい値で設定された前記閾値は前記最大値を上回っていないことを特徴とする請求項12から15のいずれか1項に記載の装置本体。
- 請求項5に記載の現像剤容器と、
前記第1接点と電気的に接続される第1本体側接点と、
前記第2接点と電気的に接続される第2本体側接点と、
前記第1検出部材または前記第2検出部材に電圧を印加するための電圧印加部であって、前記第1本体側接点または前記第2本体側接点に電気的に接続されている電圧印加部と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の現像剤容器と、
像担持体に形成された静電潜像を現像するための現像剤を担持する現像剤担持体と、
を有することを特徴とする現像装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の現像剤容器または請求項18に記載の現像装置と、
現像剤像が形成される像担持体と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。
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