JPH10239980A

JPH10239980A - 現像剤残量検出方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ

Info

Publication number: JPH10239980A
Application number: JP9062400A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hibi; 隆日比; Takeo Shoji; 武夫庄子; Norio Takami; 紀夫高見; Yasuyuki Ishii; 保之石井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】画像データの種類に関わりなくトナー消費量
を正確に検出できるトナー残量検出方法を提供する。【解決手段】１頁の画像情報を複数の領域に分割して
前記各領域ごとに画素信号ドット数を計数し、予め用意
した画素信号ドット数に応じた現像剤消費量データに基
づいて前記各領域ごとの現像剤消費量を求め、それらを
加算して１頁の現像剤消費量を求めると共に求められた
現像剤消費量を初期現像剤量から差し引いて現像剤残量
を求めることにより、画像データの種類に関わりなくト
ナー消費量を正確に検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばレーザービ
ームプリンタや複写機などされる、印刷データにより変
調されたレーザービームなどを用いた電子写真方式の画
像形成装置、前記画像形成装置に着脱自在に装着される
プロセスカートリッジ、及び前記画像形成装置又はプロ
セスカートリッジの現像剤残量を検出する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】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、１ページ分のデータがすべて
揃った時点で一度に画像形成を行なうページプリンタで
ある。このような画像形成装置は、外部のコンピュータ
ーなどから送られてきたきた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
手段によっ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。

【０００３】現像手段である現像ローラにはトナーを収
納するためのトナー収納部が連結されており、画像を形
成することでトナーは消費されていく。そこでトナー収
納部内のトナーが枯渇して突然画像不良が発生すること
を防ぐために、現像手段近傍でトナーの有無を検知し
て、トナーが間もなく無くなる旨の信号をプリンター装
置自身やプリンターに接続しているホストコンピュータ
ーなどの表示手段に送って使用者に報知している。

【０００４】トナーの有無検知には各種の検知方式があ
り、例えば、トナーが接しているか否かでトナーの有無
を検知する圧電センサー、磁性トナーの場合には磁気セ
ンサー、感光体へトナーを供給する現像ローラへＡＣバ
イアスが印加されている場合はアンテナ感知式などがあ
る。いずれもトナーが間もなく無くなることを検知す
る、いわゆるトナーニアエンド検知である。

【０００５】また、現像手段に上記のようなトナー有無
を検知するセンサーを設けずにトナー有無を検知する方
法として、ドットを形成する個々の画素信号をカウント
し、そのカウント数がトナーの消費量と比例するとして
消費トナー量を求めるトナー残量検出方法が例えば特開
昭５８−２２４３６３号公報において提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のドットを形
成する個々の画素信号をカウントする方法においては、
ドット数がトナー消費量に比例すれば問題はないが、画
像の種類によってドット数がトナー消費量に比例しない
場合は誤差が生じるという欠点がある。特に現像手段が
静電潜像との電位差を利用して現像する場合は、面積の
大きい画像と、線で構成されている画像では、１ドット
当たりのトナー消費量が異なる。潜像と現像部の間の電
気力線は潜像の境界すなわち表面電位が急激に変化する
ところで密なため、現像時にトナーはこの画像の境界
（エッジ）部分に集まり易い。また、トナーはこの電気
力線に沿うように現像されるため、文字などの細線から
形成される画像と大面積（ベタ）画像では、同じ画素ド
ット数に換算するとトナー消費量が異なってくる。

【０００７】従って、本発明の主な目的は、画像データ
の種類に関わりなく現像剤の消費量を正確に検出できる
現像剤残量検出方法、前記現像剤残量検出方法を用いた
画像形成装置、及び画像形成装置に着脱自在に装着され
る前記現像剤残量検出方法を用いたプロセスカートリッ
ジを提供することである。

【０００８】本発明の他の目的は、前記現像剤残量検出
方法によって求めた現像剤残量を知るために、現像剤残
量を記憶するアクセス可能な記憶手段を備えた画像形成
装置を提供することである。

【０００９】また、本発明の他の目的は、前記現像剤残
量検出方法によって求めた現像剤残量を知るために、現
像剤残量を記憶するアクセス可能な記憶手段を備えたプ
ロセスカートリッジを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
現像剤残量検出方法、画像形成装置及びプロセスカート
リッジにて達成される。要約すれば、本発明は、電子写
真方式の画像形成装置に用いられる現像剤残量検出方法
において、１ページの画像情報を複数の領域に分割して
前記各領域ごとに画素信号ドット数を計数し、予め用意
した画素信号ドット数に応じた現像剤消費量データに基
づいて前記各領域ごとの現像剤消費量を求め、それらを
加算して１ページの現像剤消費量を求めると共に求めら
れた現像剤消費量を初期現像剤量から差し引いて現像剤
残量を求める現像剤残量検出方法である。

【００１１】本発明による他の態様によれば、入力され
た画像情報を発光制御信号に変換する手段と、発光制御
信号に基づいて感光体上に光を照射する手段とを有し、
照射された光で前記感光体上に静電潜像を形成し、この
静電潜像を現像手段の現像剤により可視化した後、記録
材に転写及び定着を行なう画像形成装置において、画像
情報を複数の領域に分割して前記各領域ごとに画素信号
ドット数を計数し、予め用意した画素信号ドット数に応
じた現像剤消費量データに基づいて前記各領域ごとの現
像剤消費量を求め、それらを加算して１ページの現像剤
消費量を計算し、前記現像手段の初期現像剤量から差し
引いて現像剤残量を求める手段と、前記手段により求め
られた現像剤残量を記憶する手段とを備えたことを特徴
とする画像形成装置が提供される。

【００１２】また、本発明による他の態様によれば、画
像形成装置に着脱自在なプロセスカートリッジにおい
て、感光体に形成された潜像を現像するための現像剤を
収容する現像剤収容部と、潜像を形成する画像の画素信
号ドット数から求めた現像剤消費量またはプロセスカー
トリッジ内の現像剤残量を記憶する手段を備えたことを
特徴とするプロセスカートリッジが提供される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像形成装
置、プロセスカートリッジ及び現像剤残量検出方法を図
面に則して更に詳しく説明する。

【００１４】実施例１本発明に係る実施例１について図１及び図２により説明
する。

【００１５】ホストコンピューター４からプリント出力
するデータが電気信号として画像形成回路３内の画像信
号処理部５に送られてくる。画像信号処理部５でこのデ
ータを１走査ラインごとのビデオ信号に応じてレーザー
駆動信号を作り、レーザー発光制御手段１４によってレ
ーザー発光手段１５の発光消灯を制御して像担持体であ
る感光体１６を照射する。

【００１６】レーザー光は通常波長７８０ｎｍくらいで
発光には半導体レーザーを用いる。発光されたレーザー
光は、不図示のコリメーターレンズやスキャニングミラ
ー、ｆ−θレンズなどや反射ミラー２１を経て感光体１
６上に照射する。

【００１７】感光体１６は、レーザー光によって照射さ
れる前に帯電手段２０で−７００Ｖ程度に一様に帯電さ
れていて、レーザー光が照射された部分のみ表面電位が
−１５０Ｖ程度に下がって潜像が形成される。外径３０
ｍｍの感光体１６は表面スピード９４ｍｍ／ｓｅｃで図
中矢印方向に回転しているので、次々に潜像が形成され
ると共に、潜像部は現像器２２の現像手段（現像ロー
ラ）２４との対向部にくる。

【００１８】現像ローラ２４が感光体１６に対向してい
て、現像ローラ２４の表面上のトナー（現像剤）が感光
体１６の潜像部に供給されて感光体１６上に顕像が形成
される。このとき絶縁性のトナーは負極性に帯電してい
て、現像ローラ２４に−４００Ｖを印加すると、トナー
は、レーザー光が照射されて電位が小さくなった潜像部
分に引き寄せられて顕像が形成される。

【００１９】感光体１６上の顕像は、転写ローラである
転写手段２５で同期して搬送されてくる記録紙に転写さ
れ、記録紙上に画像が形成される。記録紙は、定着手段
２７に搬送されて画像を記録紙上に定着した後、装置１
外へ出力される。

【００２０】このように感光体１６上の潜像の現像に
は、潜像と現像部の電位差を用いている。潜像と現像部
の間の電気力線は、潜像の境界すなわち表面電位が急激
に変化するところで密なため、現像時にトナーはこの画
像の境界（エッジ）部分に集まりやすい。これは、文字
などの細線から形成される画像と大面積（ベタ）画像で
は、同じ画素ドット数に換算すると消費量が異なってく
ることを意味している。

【００２１】実際に平均粒径約６．５μｍの一成分磁性
ネガトナーで、６００ｄｐｉのレーザービームプリンタ
ーを用い、レターサイズ用紙１枚当りの画像比率を４％
に統一して、４ドットの線（線画像）と９４ドットの線
（ベタ画像）で消費量を比べた。その結果、１ドット当
りのトナー消費量は線画像で４４×１０^-9グラムで、ベ
タ画像では２７×１０^-9グラムであった。

【００２２】このように画像によってトナー消費量は変
化するので単に画像ドット数を数えても、画像が線で構
成されているか、ベタ画像で構成されているのか判別は
できず、従って正確なトナー消費量を算出できない。

【００２３】そこで、本発明は、１ページを複数の領域
に分割し、各領域でドット数の多少によってその各領域
の画像をベタ画像か線画像かで区別し、それぞれ画像種
に応じたドット当たりのトナー消費量を定めておき、そ
れにドット数を乗じて各領域内でのトナー消費量を加算
することで１ページ当たりのトナー消費量を求めるもの
である。

【００２４】本実施例の装置は、６００ｄｐｉ（ｄｏｔ
ｐｅｒｉｎｃｈ）のレーザービームプリンタであ
る。又、レターサイズ用紙（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）
の画像形成可能領域は２０４ｍｍ×２６９ｍｍで、ドッ
ト換算すると４８７８ドット×６２４０ドット（＝３
０，４３８，７２０ドット）である。そこで１ページを
４０ケ×６０ケ（＝２，４００ケ）の領域に分けた。ひ
とつの領域はおよそ５．１ｍｍ×４．５ｍｍ（１２２ド
ット×１０７ドット）である。

【００２５】ビデオ信号がレーザー発光させる信号とな
って半導体レーザー１５へ送られるときには、水平同期
信号（ＢＤ信号）が走査ラインの先頭に来る。ＢＤ信号
から一定時間後にビデオ信号が来るので、ビデオ信号の
開始位置はＢＤ信号を検知することで分かる。

【００２６】消費量計算回路内２の領域内ドット数計数
手段６では、ＢＤ信号を検知してビデオ信号の開始位置
を知る。そして、ビデオ信号の信号数を計数し始める。
計数は一定時間ごとに再びゼロから計数し始めるが、計
数結果はドット数記憶メモリ７に送られて計数した領域
ごとに記憶される。このようにして、各領域でのレーザ
ー走査方向の画素ドット数を計数できる。

【００２７】また、ＢＤ信号を計数すれば走査ラインの
数がわかる。本実施例では、１０７回までは前走査ライ
ンの計数した領域と同じ領域として前回の計数結果に加
算する。各領域ごとに０から１３０５４（１２２ドット
×１０７ドット）の数字が画素数として記憶される。こ
のとき、特に走査ライン方向の計数では所定時間ごとに
行うといっても少しは誤差が生じることもあり、各領域
が必ずしも常に走査方向が１２２ドットにはならずに多
少の増減はある。しかし、後述のように３０００ドット
ごとにドット当たりのトナー消費量を定めたので、走査
方向の分割誤差に大きな影響はない。こうして各領域ご
とのドット数が計数されてドット数記憶メモリ７に記憶
される。

【００２８】次に各領域ごとのドット数がドット消費量
換算表８の値と乗算手段９で乗算することでトナー消費
量に換算されて、領域内消費量記憶メモリ１０に各領域
のトナー消費量として記憶される。

【００２９】本実施例のトナー消費量換算表が下記の表
１である。

【００３０】

【表１】

【００３１】この換算表８では、各領域内でドット数が
少なくなれば線画像と見なし、ドット数が多ければベタ
画像と見なしている。

【００３２】そして、先に求めた領域内画素ドット数に
表１の換算表の値を乗算して各領域ごとにトナー消費量
を計算する。この換算表の値は、画像形成装置固有の値
であり、予めその装置で試験を行って数字を定める必要
がある。

【００３３】また本実施例では、表１のトナー消費量換
算表をドット数に応じて４種類のトナー消費量に分けた
が、２種類以上であれば何種類でもかまわず、メモリ容
量や計算スピード能力等に応じて適当に決定すればよ
い。

【００３４】このようにして算出された各領域ごとのト
ナー消費量を、加算手段１１ですべて足し合わせて、そ
の１ページのトナー消費量が求め、その結果を積算消費
量記憶メモリ１２に記憶させる。

【００３５】使用開始前のトナー量を使用前トナー量記
憶メモリ１８に記憶させておいて、残トナー計算手段１
３で使用開始前のトナー量から積算消費量記憶メモリ１
２のトナー量を差し引くことにより、そのときの残トナ
ー量が判明する。この残トナー量をいつでもアクセスで
きる残トナー量記憶メモリ１９に記憶させておく。この
メモリ１９の内容を、プリンタ本体の表示手段１７やホ
ストコンピューター４に伝達することで、ユーザーは随
時その画像形成装置１の残トナー量を知ることができ
る。

【００３６】上記のように、本実施例においては、１ペ
ージを複数の領域に分割し、各領域でドット数の多少に
よってその各領域の画像をベタ画像か線画像かで区別
し、それぞれ画像種に応じたドット当たりのトナー消費
量を表１の換算表に示すように定めておき、それにドッ
ト数を乗じて各領域内でのトナー消費量を加算すること
で１ページ当たりのトナー消費量を求める。これによ
り、画像データの種類に関わりなく正確なトナー消費量
ないしはトナー残量を求めることができる。

【００３７】実施例２次に、本発明に係る実施例２について、図３及び図４に
より説明する。

【００３８】本実施例では、トナー２３の入った現像手
段２２や、感光体１６、帯電手段２０、クリーニング手
段２６を一体にしてプロセスカートリッジ２８を構成
し、プロセスカートリッジ２８を画像形成装置本体１に
着脱自在とすると共に、プロセスカートリッジ２８に残
トナー量を記憶する手段１９を搭載する構成とした。こ
の場合のブロック図が図３に示される。

【００３９】実施例１において説明したように、画像形
成装置１に設けられた消費量計算回路２で消費量や残ト
ナー量を求め、その結果をプロセスカートリッジ２８の
残トナー量記憶メモリー１９に記憶させる。このメモリ
ー１９は読み書き可能で、その内容は随時読み取ること
ができて、画像形成装置１の表示手段１７やホストコン
ピュータ４で知ることが可能である。

【００４０】消費量計算回路２で求めたトナー消費量を
残トナー量に変換するのは消費量計算回路２で行って残
トナー量の値を残トナー量記憶メモリー１９に送っても
よいが、消費量の値を残トナー量記憶メモリ１９に送っ
てメモリー１９に記憶されている初期トナー量から減算
してその結果を記憶する方がよい。

【００４１】このように画像形成装置本体１に着脱自在
なプロセスカートリッジ２８にトナー残量記憶手段１９
を搭載した場合においては、プロセスカートリッジを交
換した際などに、本体側記憶手段のメモリの初期トナー
量の値などを書き換えなくてもよいという利点をがあ
る。

【００４２】なお、上記プロセスカートリッジは、プロ
セス手段として少なくとも感光体と現像手段を含む構成
であればよく、上記の構成には限定されない。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、１ページの画像情報を複数の領域に分割して
前記各領域ごとに画素信号ドット数を計数し、予め用意
した画素信号ドット数に応じた現像剤消費量データに基
づいて前記各領域ごとの現像剤消費量を求め、それらを
加算して１ページの現像剤消費量を求めると共に求めら
れた現像剤消費量を初期現像剤量から差し引いて現像剤
残量を求めることにより、画像データの種類に関わりな
く現像剤の消費量を正確に検出できる現像剤残量検出方
法を提供できる。

【００４４】また、前記現像剤残量を記憶する手段を画
像形成装置に具備することにより、低コストで随時現像
剤残量が把握することが可能な画像形成装置を提供でき
る。

【００４５】更に、前記現像剤残量を記憶する手段をプ
ロセスカートリッジに具備することにより、プロセスカ
ートリッジを交換した際に自動的に現像剤残量が更新さ
れるので、プロセスカートリッジの個々の寿命の報知を
正確に行うことができ、画像形成装置本体の回路も簡素
化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を説明するためのトナー残量
検知方法を示すブロック図である。

【図２】実施例１の画像形成装置の構成図である。

【図３】実施例２を説明するためのトナー残量検知方法
を示すブロック図である。

【図４】実施例２の画像形成装置のプロセスカートリッ
ジを備えた画像形成装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１画像形成装置２消費量計算回路３画像形成回路４ホストコンピュータ１５残トナー量記憶手段１６感光体１８レーザー発光手段２０帯電手段２２現像器２４現像ローラ（現像手段）２６クリーニング手段２８プロセスカートリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石井保之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真方式の画像形成装置に用いられ
る現像剤残量検出方法において、１ページの画像情報を複数の領域に分割して前記各領域
ごとに画素信号ドット数を計数し、予め用意した画素信
号ドット数に応じた現像剤消費量データに基づいて前記
各領域ごとの現像剤消費量を求め、それらを加算して１
ページの現像剤消費量を求めると共に求められた現像剤
消費量を初期現像剤量から差し引いて現像剤残量を求め
る現像剤残量検出方法。
【請求項２】入力された画像情報を発光制御信号に変
換する手段と、発光制御信号に基づいて感光体上に光を
照射する手段とを有し、照射された光で前記感光体上に
静電潜像を形成し、この静電潜像を現像手段の現像剤に
より可視化した後、記録材に転写及び定着を行なう画像
形成装置において、画像情報を複数の領域に分割して前記各領域ごとに画素
信号ドット数を計数し、予め用意した画素信号ドット数
に応じた現像剤消費量データに基づいて前記各領域ごと
の現像剤消費量を求め、それらを加算して１ページの現
像剤消費量を計算し、前記現像手段の初期現像剤量から
差し引いて現像剤残量を求める手段と、前記手段により
求められた現像剤残量を記憶する手段とを備えたことを
特徴とする画像形成装置。
【請求項３】前記現像剤残量を求める手段は、領域内
ドット数検出手段と、ドット数記憶手段と、乗算手段
と、領域内消費量記憶手段と、加算手段と、積算消費量
記憶手段と、初期現像剤量記憶手段と、残現像剤計算手
段とを含むことを特徴とする請求項２の画像形成装置。
【請求項４】画像形成装置に着脱自在なプロセスカー
トリッジにおいて、感光体に形成された潜像を現像する
ための現像剤を収容する現像剤収容部と、前記画像形成
装置の現像剤消費量計算手段により、潜像を形成する画
像の画素信号ドット数から求めた現像剤消費量またはプ
ロセスカートリッジ内の現像剤残量を記憶する手段とを
備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項５】プロセス手段として少なくとも感光体と
現像手段とを有することを特徴とする請求項４のプロセ
スカートリッジ。