JP3869877B2

JP3869877B2 - 電子写真画像形成装置、プロセスカートリッジ及び現像装置

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Publication number: JP3869877B2
Application number: JP01808596A
Authority: JP
Inventors: 聡居波
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1996-01-09
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2016-01-09
Also published as: US5946522A; JPH09190067A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロセスカートリッジ、現像装置及び前記プロセスカートリッジ又は現像装置を着脱可能な電子写真画像形成装置に関する。
【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、電子写真プリンター（例えば、ＬＥＤプリンター、レーザービームプリンター等）、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】
またプロセスカートリッジとしては、帯電手段、現像手段またはクリーニング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であるか、又は帯電手段、現像手段、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て電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものであるか、更に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て電子写真画像形成装置本体に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は、電子写真感光体及び前記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な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た。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、画像形成装置において広く用いられている。
【０００５】
このようなカートリッジ方式の画像形成装置ではユーザー自身がカートリッジを交換するため、トナーが消費された場合や電子写真感光体である感光体ドラム等の部品が寿命となった場合にユーザーに報知する手段が必要となる。
【０００６】
そこで部品寿命やトナー消費量の検出手段として、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶手段を利用して、カートリッジの使用量を積算して記憶させる方法が提案されている。
【０００７】
例えば特開昭６１−１８５７６１号公報では、プロセスカートリッジ内の感光体ドラムをレーザー光または発光ダイオードなどによって露光させる場合の露光時間の情報、即ちトナー残量に対応する情報を加算記憶する手段を備えた画像形成装置について記載されている。
【０００８】
また、このようなプロセスカートリッジは装置本体に対して着脱交換される機会が多いため、記憶手段をカートリッジ自身に内蔵して、例えば、一つの装置本体に対して複数のカートリッジが使用された場合の検出精度を高めるという提案もなされている。
【０００９】
例えば特開昭６３−２１２９５６号公報では、カートリッジ内にメモリを設け、装置本体には、メモリの読み出し／書き込みを行うための手段を設け、メモリから読み出した内容と電子写真動作とに基づいて、カートリッジの寿命に関連する情報の演算を行い、その情報をメモリに書き込ませる電子写真記録装置が提案されている。
【００１０】
また、特開平３−２３０１７２号公報では、交換ユニットに設けた不揮発性記憶媒体にユニットの特性情報とユニットが使用された量を記憶させる画像形成装置が提案されている。
【００１１】
また、他のカートリッジの交換時期の検出方法として、カートリッジ内のトナーの残量を直接検出して、トナー残量が所定値以下となった場合にユーザーに報知してカートリッジの交換を促す方法についても提案されている。
【００１２】
例えば特開昭６２−６２３５２号公報では、現像剤担持体である現像ローラの近傍にトナー残量検知用アンテナを配して、現像ローラにＡＣ電圧を印加した時に、アンテナに誘起される電流を測定し、それが現像ローラ−アンテナ間のトナー量に応じて変化することを利用してトナーの残量を検出する方法について記載されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述従来技術をさらに発展させたものである。
【００１４】
そこで、本発明の第１の目的は、トナー残量検知をより精度の高いものにし、トナーを無駄なく使いきることのできるプロセスカートリッジ、現像装置、及び前記プロセスカートリッジ又は現像装置を備えた電子写真画像形成装置を提供することである。
【００１５】
本発明の第２の目的は、局部的な範囲でトナーが消費されてもトナー不足による画像不良がなく、トナー残量不足の警告を報知することのできるプロセスカートリッジ、現像装置、及び前記プロセスカートリッジ又は現像装置を備えた電子写真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プロセスカートリッジ、現像装置、及びプロセスカートリッジ又は現像装置を備えた電子写真画像形成装置にて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
電子写真感光体と、前記電子写真感光体に作用する、少なくとも現像手段を有するプロセス手段と、
前記現像手段に含まれ、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に近接配置された現像剤残量検出部材と、
前記プロセスカートリッジに関する情報を記憶し、かつ記憶された情報が前記電子写真画像形成装置本体より読み書き可能な不揮発性記憶手段と、を有し、
前記電子写真画像形成装置本体は、前記現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間の静電容量値を測定し、前記静電容量値を基準静電容量値と比較する現像剤残量検知手段を有し、
前記不揮発性記憶手段には、前記基準静電容量値を補正するための情報が記憶されており、
前記基準静電容量値を補正するための情報とは、現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間に前記現像剤が無い状態で、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に係わる情報であることを特徴とするプロセスカートリッジが提供される。
【００１７】
第１の本発明の一実施態様によれば、前記電子写真画像形成装置本体は、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に基づいて前記現像剤の残量が所定値以下かどうかを判断する判断手段と、前記不揮発性記憶手段の情報の読み書きを行う読み書き手段と、前記不揮発性記憶手段に記憶される情報によって前記基準静電容量値を補正する補正手段と、前記判断手段によって前記現像剤の残量が所定値以下であると判断された場合に、警告を報知する報知手段とを有する。
【００２２】
第２の本発明によれば、プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
（ａ）電子写真感光体と、前記電子写真感光体に作用する、少なくとも現像手段を有するプロセス手段と、前記現像手段に含まれ、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に近接配置された現像剤残量検出部材と、プロセスカートリッジに関する情報を記憶し、かつ記憶された情報が画像形成装置本体より読み書き可能な不揮発性記憶手段と、を有するプロセスカートリッジを、前記装置本体に装着するための装着手段と、
（ｂ）前記現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間の静電容量値を測定し、前記静電容量値を基準静電容量値と比較する現像剤残量検知手段と、
（ｃ）前記記録媒体を搬送する搬送手段と、を有し、
（ｄ）前記不揮発性記憶手段には、現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間に前記現像剤が無い状態で、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に係わる情報を記憶しており、
（ｅ）前記不揮発性記憶手段に記憶される情報に基づいて、前記基準静電容量値を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置が提供される。
【００２３】
第２の本発明の一実施態様によれば、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に基づいて前記現像剤の残量が所定値以下かどうかを判断する判断手段と、前記不揮発性記憶手段の情報の読み書きを行う読み書き手段と、前記判断手段によって前記現像剤の残量が所定値以下であると判断された場合に、警告を報知する報知手段と、を有する。
【００２４】
第３の本発明によれば、プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
（ａ）電子写真感光体と、前記電子写真感光体に作用する、少なくとも現像手段を有するプロセス手段と、前記現像手段に含まれ、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤担持体に近接配置された現像剤残量検出部材と、プロセスカートリッジに関する情報を記憶し、かつ記憶された情報が電子写真画像形成装置本体より読み書き可能な不揮発性記憶手段と、を有するプロセスカートリッジを、装置本体に装着するための装着手段と、
（ｂ）前記電子写真画像形成装置本体が、前記電極と前記現像剤担持体との間の静電容量値を測定し、前記静電容量値を基準静電容量値と比較する現像剤残量検知手段と、
（ｃ）前記記録媒体を搬送する搬送手段と、を有し、
（ｄ）前記不揮発性記憶手段には、前記現像剤の色を認識するための情報を記憶しており、
（ｅ）前記不揮発性記憶手段に記憶される情報に基づいて、前記基準静電容量値を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置が提供される。
【００２５】
第４の本発明によれば、現像剤収容部を備えた現像手段を有し、電子写真画像形成装置本体に脱着自在な現像装置において、
現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に近接配置された現像剤残量検出部材と、現像装置に関する情報を記憶し、かつ記憶された情報が電子写真画像形成装置本体より読み書き可能な不揮発性記憶手段と、を有し、
前記電子写真画像形成装置本体は、前記現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間の静電容量値を測定し、前記静電容量値を基準静電容量値と比較する現像剤残量検知手段を有し、
前記不揮発性記憶手段には、前記基準静電容量値を補正するための情報が記憶されており、
前記基準静電容量値を補正するための情報とは、現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間に前記現像剤が無い状態で、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に係わる情報であることを特徴とする現像装置が提供される。
【００２６】
第４の本発明の一実施態様によれば、前記電子写真画像形成装置本体は、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に基づいて前記現像剤残量が所定値以下かどうかを判断する判断手段と、前記不揮発性記憶手段の情報の読み書きを行う読み書き手段と、前記不揮発性記憶手段に記憶される情報によって前記基準静電容量値を補正する手段と、前記判断手段によって前記現像剤の残量が所定値以下であると判断された場合に、警告を報知する報知手段とを有する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電子写真画像形成装置、プロセスカートリッジ及び現像装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２９】
実施例１
先ず、図１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。
【００３０】
図１に示すように、画像形成装置は、レーザー、ポリゴンミラー補正系レンズを含むスキャナユニット１０１から画像信号に応じて変調されたレーザー光が出力される。そして、このレーザー光は折り返しミラー１０２で反射して電子写真感光体である感光体ドラム上に照射される。感光体ドラム１は帯電手段である帯電ローラ２により予め均一に帯電されており、レーザー光の照射に応じて表面に静電潜像が形成される。
【００３１】
一方、現像装置５１の現像剤収容部である現像容器６に貯蔵されている現像剤（トナー）７は、現像ローラ３の周面を帯電しながら搬送され、現像ローラ３上に現像可能なトナー層が形成される。上記の静電潜像はトナー層によって現像して、トナー像として可視化される。
【００３２】
他方、カセット１０３内に収容された記録媒体である記録材１０４は、給紙ローラ１０５によって感光体ドラム１での潜像の形成と同時に供給される。この記録材１０４は感光体ドラム１上のトナー像の先端と同期して搬送手段１１１を介してローラ形状の転写手段１０７に搬送され、転写手段１０７によって前記のトナー像が記録材１０４に転写される。トナー像を転写された記録材１０４は、定着器１０９まで搬送され、そこでトナー像を定着して永久像とされる。感光体ドラム１上に残留したトナーは、クリーニング手段５により除去される。なお、装置本体にはプロセスカートリッジ１００を取り外し可能に装着する装着手段１１２が、本実施例の場合、２箇所に設けられている。
【００３３】
図２に示すカートリッジ１００は、感光体ドラム１、帯電ローラ２、現像装置５１、弾性クリーニングブレードからなるクリーニング手段５、及びこれらを部分的に覆うカバー５２を、少なくとも２つ部分からなるようにユニット化したものである。これらの感光体ドラム１等はカートリッジ１００内で所定の相互配置関係をもって組み付けられており、プロセスカートリッジ１００は画像形成装置本体内の所定部（装着手段１１２）に対して所定の要領で挿入装着され、また反対に装着本体から抜き外しできるようになっている。
【００３４】
なお、現像装置５１には現像ローラ３上のトナー層厚を規制する現像ブレード８及び現像容器６内のトナーの残留量を検知する検出部材９が設けられ、現像ローラ３の内部にはマグネット４が固定されている。
【００３５】
図３に、本実施例に使用されるトナー残量検知機構の一例を示す。この実施例で、トナー残量検出部材は、現像容器６内に水平方向に架張された状態で設けられたアンテナ状の電極９とされ、現像ローラ３との間に電源３６よりＡＣ電圧が印加される。トナー残量検知手段、即ち、トナー残量検知回路２８が装置本体に設けられており、この検知回路２８の静電容量検出回路３２にて求められた電極９と現像ローラ３との間の静電容量と、静電容量検出回路３３にて求められた比較用コンデンサ３１の静電容量とがコンパレータ３４にて比較される。コンパレータ３４にて比較された両静電容量の差分がマイナスとなった場合には、トナー残量が所定値以下となったと判断し、処理回路３５にて所定の処理を行なう。従って、比較用コンデンサ３１の容量を調整することにより、検知するトナー残量を任意に設定することができる。
【００３６】
本発明の特徴部分はプロセスカートリッジ１００に不揮発性の記憶手段６０を設け、その記憶手段６０にトナーが全く無い場合の現像ローラ３とアンテナ９間の静電容量を記憶させ、その値に基づいて比較用コンデンサ３１の静電容量値を補正するものである。
【００３７】
本実施例に使用される不揮発性記憶手段としては、信号情報を書き換え可能に記憶、保持するものであれば特に制限は受けないが、例えばＲＡＭや、書き換え可能なＲＯＭ等の電気的な記憶手段、あるいは磁気記録媒体、磁気バブルメモリ、光磁気メモリ等の磁気的記憶手段等が使用される。本実施例においては、取り扱い易さやコストの点から、ＮＶ（ＮｏｎＶｏｌａｔｉｌｅ）ＲＡＭを使用した。
【００３８】
本実施例について、更に詳細に説明する。
【００３９】
図４に示すような構成の現像容器６において、現像ローラ３−アンテナ９間の距離が設計値Ｌ＝１０ｍｍ、公差Ｌ_d ＝±０．５ｍｍであったとする。この場合の現像ローラ３−アンテナ９間の各点Ａ０〜Ａ４における現像容器６内のトナー残量に対する現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量の関係を図５のグラフに示す。
【００４０】
仮にトナー残量が５０ｇの時に、トナー残量検知により、「ＴｏｎｅｒＬｏｗ（トナー不足）」の警告表示をさせたい場合、図５のグラフに書かれた線Ｚ上の静電容量値を比較用コンデンサ値とすればよい。各点Ａ０〜Ａ４のＸ線上の静電容量値をＣ０〜Ｃ４とする。例えばＡ０では、静電容量はＣ０＝１０ｐＦである。
【００４１】
次に、現像ローラ３−アンテナ９間にトナー７が全く無い場合の各点Ａ０〜Ａ４の静電容量に対する各点の「ＴｏｎｅｒＬｏｗ」の警告表示させる静電容量値Ｃ０〜Ｃ４との関係を図６のグラフに示した。本実施例で検討した画像形成装置では、図６のようにほぼ１次関数で表すことができた。
【００４２】
これより、カートリッジ製造時に現像ローラ３−アンテナ９間にトナー７がない場合の静電容量を測定することで、比較用コンデンサを補正することが可能であることが分った。
【００４３】
次に比較用コンデンサの静電容量値を補正する流れについて、図７のフローチャートに沿って説明する。
【００４４】
前述したように、カートリッジ製造時に現像ローラ３−アンテナ９間にトナー７がない場合の静電容量を測定し（ステップ１）、その値をカートリッジ１００に備えられている記憶手段であるＮＶＲＡＭに記憶させる（ステップ２）。そのカートリッジ１００を画像形成装置本体に装着させたときに（ステップ３）、画像形成装置本体にあるＣＰＵがそのＮＶＲＡＭに記憶されている情報を読み取る（ステップ４）。画像形成装置本体には既に図６のデータ（Ｙ＝ａｘ＋ｂ）が記憶されており、ＮＶＲＡＭに記憶された静電容量値を代入することで、比較用コンデンサの補正値が決定される（ステップ５）。そして、カートリッジ１００の静電容量と比較用コンデンサの静電容量とを逐次比較し、トナー残量検知を行なう（ステップ６）。
【００４５】
以上の構成で、Ａ４サイズの紙に４％印字をした場合における比較用コンデンサの静電容量の補正を行った場合としなかった場合におけるトナー残量検知の精度について調べた。測定回数は各５回である。警告表示した枚数ｍに対し、白抜けした枚数をｎとしたとき、（ｎ／ｍ）×１００が８０％になるように比較用コンデンサの静電容量値を設定している。
【００４６】
測定結果をみると、比較用コンデンサの静電容量値を補正しなかった場合が設定値８０％に対してバラツキが＋１３〜−１４％であったのに対し、補正をすることにより＋５％〜−７％のバラツキに抑えることができた。
【００４７】
本実施例は、個々のカートリッジ１００の現像ローラ３−アンテナ９間の距離による静電容量の補正をすることで、より正確なトナー残量検知を行うことが可能となり、ユーザーはカートリッジを無駄のないところまで使用することができるようになった。更に、その現像ローラ３−アンテナ９間の距離による静電容量値は個々のカートリッジ１００の記憶手段に記憶させ、画像形成装置本体が自動的にその値を読み取るため、たとえカートリッジ１００を使用途中で交換しても、そのカートリッジ１００の現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量の補正が行われるため、カートリッジ１００の交換によって起きる不適正なトナー残量検知も防止できる。
【００４８】
実施例２
図８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１０を示す。
【００４９】
本実施例の現像装置Ｃは、現像ローラのような現像剤担持体３と、この現像剤担持体３に現像剤（トナー）を供給するために、内部にトナー７を収容した現像剤収容部６を有する現像手段５１が、プラスチック製の枠体５２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で説明したプロセスカートリッジ１００から、電子写真感光体１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、現像剤収容部６、記憶手段６０等の構成及び作用は、実施例１と同様であり、同じ構成及び作用を成すものには同じ参照符号を付し、説明を援用する。
【００５０】
実施例３
次に、本発明に係る実施例３について、前出の図１、図２、及び図９を参照して説明する。本実施例は、本発明を、トナー残量検知機構が備わったプロセスカートリッジ、及びそのプロセスカートリッジ（以後、カートリッジと記す。）を着脱自在に装着して画像形成を行う画像形成装置において、カラープリンタなどのカラー用のトナーを用いた場合に適用するものである。
【００５１】
代表的なカラー用のトナーの色としては、マゼンタ、イエロー、シアンがある。これらのトナーは、磁性体含有の場合のブラックトナーと異なり磁性体を含有していない。そのため現像ローラ−アンテナ間の静電容量の変化もカラー用のトナーの場合は磁性体含有のブラックトナーの場合と異なる。このため、画像形成装置本体に複数の比較用コンデンサを備えなければいけなく、コストも高くなる。また、逆に比較用コンデンサを１個のみだと、カラー用トナーの誘電率が異なるためトナー残量検知の精度が大きくばらつき、正確な検知は不可能となってしまう。
【００５２】
本実施例は、カラー用のトナーであることを認識できるデータをカートリッジに備えられている記憶手段に記憶させ、この情報を基に比較用コンデンサの静電容量値を補正することを特徴とする。これによって、カートリッジには、これらの誘電率の異なるトナーにおいても１個の比較用コンデンサを装着すればよい。本実施例について、具体的に説明する。図９は、磁性体含有ブラックトナー（以後、ブラックトナーと記す）とカラー用トナーの場合の現像容器内のトナー量に対する現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量を表したグラフである。ブラックトナーがＢ０の時、カラー用トナーがＢ１の時に警告表示させるとする。
【００５３】
画像形成装置本体の比較用コンデンサの静電容量のＲｅｆ（基準）値はブラックトナーの場合Ｂ０とし、カラー用のトナーのカートリッジ１００が使われた場合に、Ｒｅｆ値がＢ１になるように補正を行う。
【００５４】
カートリッジ１００側には、製造する際に、ブラックトナーか、あるいはカラー用トナーなのかを判別するための認識信号を記憶手段であるＮＶＲＡＭに記憶させる。例えば、カラー用トナーのカートリッジ１００が画像形成装置本体に装着されたときに、画像形成装置本体のＣＰＵがそのＮＶＲＡＭに記憶されている情報を読み取る。この情報から装着されたカートリッジ１００はカラー用トナーが入っていることを認識し、画像形成装置本体は、比較用コンデンサの静電容量値をＢ０からＢ１へ補正する。そして、カートリッジの静電容量と比較用コンデンサの静電容量とを逐次比較する。
【００５５】
これらにより、誘電率の異なるカラー用のトナーが入ったカートリッジ１００を使用しても、そのカートリッジ１００に適正にトナー残量検知機構を働かせることが可能である。また、カートリッジ１００の記憶手段にブラック、あるいはカラー用トナーに関する情報が記憶されるため、カートリッジ１００の途中交換しても支障はなく、ユーザーも補正の操作を自らする必要もなくなる。
【００５６】
以上のようなカラー用のトナーを用いた場合において、プロセスカートリッジに備えられた記憶手段に、画像形成装置本体に設けられている比較用コンデンサの静電容量を補正するための各々の色に適正な値を記憶させることで、各々の色に最適なトナー残量検知を行なうことが可能となった。
【００５７】
また、そのプロセスカートリッジを着脱自在に装着して画像形成を行う画像形成装置において、個々のカートリッジが比較用コンデンサの静電容量を補正するための情報を所有しているため、画像形成装置には比較用コンデンサは１個のみで充分であり、各々の色の数だけの比較用コンデンサを必要としないため、コストを抑えることが可能である。
【００５８】
実施例４
次に、本発明に係る実施例４について図１０乃至図１３により説明する。
【００５９】
本実施例では、画像形成装置、あるいはプロセスカートリッジに備えられた記憶手段に記憶された情報から長手方向の印字ドット数の分布を算出、検知し、トナー残量の警告を強制的に報知するものである。
【００６０】
前記の記憶手段は画像形成装置本体に備えても本発明の効果はあるが、本実施例においては、プロセスカートリッジに記憶手段を備えることで、プロセスカートリッジが途中交換されても、その記憶内容がリセットされることなく本発明の効果を確実に得ることができる。
【００６１】
例えば、Ａ５、Ｂ５等の小サイズ紙ばかりのプリントを行った場合は長手方向の累積印字ドット数の分布が図１０のグラフに示すようになる。即ち、長手方向中央部が累積印字ドット数が多くなる。このままの状態が続くと長手方向中央部のみが、トナー消費が多いため、早く白抜けが起きやすくなる。しかしながら、それ以外の部分ではトナーが充分存在しているため、トータルの静電容量がトナー残量検知の比較用コンデンサの静電容量値を下回らずに警告表示がされないことがありうる。
【００６２】
本実施例では、潜像の量からおおよその現像されたトナー量を算出し、それに基づいて現像容器内のトナー量の長手方向の分布を推測し、それによりトナー量の状態を判断する。その結果、トナー残量検知手段では検知できない局部的なトナーの消費があっても、ユーザーに警告表示することが可能となる。
【００６３】
ここで、長手方向の印字ドット数の分布を算出する方法について述べる。
【００６４】
図１１において、コントローラ２０１はホストコンピュータ（不図示）から送信される印字データを印字可能な信号に変換する機能を有する。又、エンジンドライバ２０２は通紙、画像形成シーケンスを制御し、あるいはエラーなど機械の状態を検知する機能を備えている。
【００６５】
コントローラ２０１はエンジンドライバ２０２内のＣＰＵ２０３と接続されており、また光制御部２０５に対して画像信号及び画像制御信号を送信する。感光体ドラム等の回転駆動させる駆動モーター、及び帯電、現像バイアスの駆動系高圧制御回路２０６に対してはＣＰＵ２０３から制御信号が送信される。
【００６６】
画像信号と基準信号について、更に図１２を参照して説明する。基準信号Ｘは、画像信号書き込みの際に光制御部２０５から出力される信号である。この基準信号Ｘに同期するように画像信号Ｙがコントローラ２０１から出力される。なお、これらはカウント部２０４によりカウントされる。
【００６７】
画像上で黒パターンが画像信号Ｙで、１であり、白パターンが０であるとする。画像信号Ｙが１の時に基準信号Ｘに同期してレーザーダイオード２０７がオンされる。よって画像信号Ｙが１の間の基準信号Ｘのカウント値はレーザーダイオード２０７から発せられる光信号のドット数に等しい。
【００６８】
次に、図１２に示すように、ブロックＴを主走査方向で等間隔になる複数のブロックに分割する。図１２ではブロックＴ１〜Ｔ５の５分割である。それぞれの領域にカウンタを設け、その分割されたブロックの領域内での基準信号Ｘのカウント値をそのブロックＴ１〜Ｔ５毎にカウントしていく。図１２では、Ｔ３が２、Ｔ４が１、それ以外のブロックは０となる。以上の工程を繰り返し、ブロックに加算されていくカウント数により、主走査方向での印字したドット数の分布を求めることができる。
【００６９】
これらより求められた主走査方向での印字したドット数の分布は、画像形成装置、あるいはプロセスカートリッジに備えられている不揮発性記憶手段に記憶されていき、ＣＰＵがその記憶された情報を基にトナー残量検知をするための基準値を補正するものである。
【００７０】
本実施例では６００ｄｐｉの画像形成装置において、主走査方向に９分割に分けたブロックでのドット数をカウントし、プロセスカートリッジに備えられているＮＶＲＡＭに記憶させた。
【００７１】
例えば、実施例１で使用したプロセスカートリッジ１００とそれを装着可能な画像形成装置本体で、最大印字可能幅がＡ３サイズに対してＡ５縦送りでプリントばかりした場合の主走査方向の累積印字ドット数の分布は図１３のグラフに示すようになった。ここで、破線Ｌ₁ は主走査方向全ての累積印字ドット数を平均化したもので、実線Ｌ₂ はカートリッジ１００の長手方向のトナー量を均一にさせながら消費させたときに、現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量が比較用コンデンサの静電容量と同等以下になって警告が報知された時の累積印字ドット数である。つまり、累積印字ドット数の分布の最大値が一点破線と交差して、しばらくプリントさせていると画像上でトナーが不足することによる白抜けが起きることになる。
【００７２】
本実施例では、主走査方向の累積印字ドット数の分布のうちのいずれかのブロックが破線Ｌ₁ と交差した場合に、トナー残量検知手段による結果如何に関わらずユーザーに「ＴｏｎｅｒＬｏｗ」の警告を報知する。
【００７３】
図１３のような主走査方向の印字ドット数分布の状態において、現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量は１１ｐＦであり、この時にカートリッジ１００の現像容器内のトナーを長手方向に均一にさせた場合（図の破線に相当する）の静電容量は１１．５ｐＦであった。破線Ｌ₁ 時の現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量（＝比較用コンデンサの静電容量値）は１０ｐＦであった。このままＡ５縦サイズでプリントを重ねて行くと画像上で白抜け部分が発生し、その時の現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量を測定したところ０．６ｐＦであり、トナー残量検知手段による警告の報知を行う段階に達していないことが確かめられた。
【００７４】
しかしながら、本実施例のように主走査方向の累積印字ドット数の分布のいずれかのブロックが一点破線と交差した場合に、トナー残量検知手段による結果如何に関わらずユーザーに「ＴｏｎｅｒＬｏｗ」、あるいは「カートリッジを取り外して振って下さい」の警告を報知することにより、本実施例の画像形成装置ではトナー不足による不良画像、現像ローラの傷の発生を防止できる。
【００７５】
警告時の現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量ＡはＮＶＲＡＭに記憶される。次に警告後、ユーザーがカートリッジ１００を取り出して左右に振り、現像容器内のトナー７を均一にさせて、再び画像形成装置本体に装着しプリントを行った場合、そのプリントした時に測定される現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量Ｂが警告時の静電容量Ａと、その差（｜Ａ−Ｂ｜）がα以上であるときは、画像形成装置内のＣＰＵがカートリッジ１００内のトナー７は長手方向に均一化されたものと判断し、これまでのＮＶＲＡＭに記憶されていた長手方向の累積印字ドット数の分布も均一化される。そして、均一化された分布の状態から再び印字ドット数が積算されて以上の説明した工程を繰り返す。
【００７６】
本実施例ではαは０．３ｐＦに設定した。この値はトナー残量検知の静電容量の測定誤差内ではないので誤動作することはない。警告時の静電容量Ａは１１ｐＦであり、トナー７を均一にさせたときの静電容量Ｂは１１．５ｐＦであったため、画像形成装置内のＣＰＵはカートリッジ１００内のトナー７が長手方向に均一化されたものと判断し、これまでのＮＶＲＡＭに記憶されていた長手方向の累積印字ドット数の分布も均一化した。
【００７７】
以上のように、本実施例においては、プロセスカートリッジの長手方向におけるトナーの偏った消費においても、トナーの残量の警告表示を正確に行うことが可能となった。ユーザーにとってはトナー不足による画像不良の発生がなくなり、無駄のなくカートリッジ内のトナーを使いきることができる。また、白抜けにより現像ローラ上のトナーがなくなり、現像ローラが現像ブレードに直接当接することに起因する傷の発生を防止することができた。
【００７８】
実施例５
次に、本発明に係る実施例５について、図１４乃至図１７により説明する。
【００７９】
本実施例では、電子写真画像形成装置、及びプロセスカートリッジに備えられた記憶手段に記憶された情報により主走査方向の累積印字ドット数を算出、検知し、トナー残量の検知レベルを補正するものである。
【００８０】
記憶手段を画像形成装置に備えても本発明の効果はあるが、本実施例においては、プロセスカートリッジに記憶手段を備えることで、プロセスカートリッジが途中交換されても、その記憶内容がリセットされることなく本発明の効果を確実に得ることができる。
【００８１】
なお、本実施例の累積印字ドット数の算出方法、画像形成装置の構成は実施例４と全く同じである。
【００８２】
本実施例では実施例４で説明したように、累積印字ドット数を主走査方向に分割した数だけ現像装置内の現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量をも分割したと想定する。図１４に現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量の等価回路を示す。（ａ）の現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量Ｃ０を等間隔にｎ個分割すると、（ｂ）のＣ１〜Ｃｎの並列に接続された回路となる。故に、分割された個々の静電容量の和が全体の静電容量Ｃ０となる。現像容器内のトナー量に対する静電容量のデータを求めた結果が図１５のグラフに示される。このグラフにおいて警告表示するのは、前出の図５等で説明したように、静電容量がＰの時である。
【００８３】
図１６のグラフには、あるプリント枚数での主走査方向に対する累積印字ドット数で、トナー残量検知レベルの補正を開始するための目安となる累積印字ドット数が破線Ｌ₃ で示され、この累積印字ドット数が、カートリッジ１００の長手方向のトナー量を均一にさせながら消費させたときに、現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量が比較用コンデンサと同等以下になって警告が報知される時の、実線Ｌ₄ で示される累積印字ドット数より小さければ良い。
【００８４】
この破線Ｌ₃ に交差したときのブロック以外の残りのブロックの累積印字ドット数から、各ブロックに残っているトナー量を推測し、上記データより各ブロックの静電容量を見いだす。例えば、５分割に分けられ、３ブロック実績印字ドット数が実線Ｌ₄ と交差し、それ以外の２個のブロックが累積印字ドット数からそれぞれＱ、Ｒの静電容量であったとする。通常、警告表示は現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量がＰとなったときに実施され、部分的に使用されていないブロックの影響を取り除くには、比較用コンデンサの静電容量がＰと（Ｑ−Ｐ）／５、（Ｒ−Ｐ）／５の和とすることで補正できる。
【００８５】
本実施例では、６００ｄｐｉの画像形成装置で主走査方向に１０分割させて累積印字ドット数をカウントさせ、最大印字通紙可能幅Ａ３に対しＡ５縦送りで印字させてみた。この場合、累積印字ドット数が１×１０⁸ になったときに補正を開始することにした。トナー残量検知手段の比較用コンデンサの静電容量は１０ｐＦに設定した。図１７のグラフは警告表示された時の累積印字ドット数の分布であり、１０ブロックのうち５ブロックが残量検知レベルの補正をする線である破線Ｌ₅ を越え、そのうち３ブロックが警告表示をする実線Ｌ₆ と交差したときであった。この時の現像ローラ３−アンテナ９間の静電容量は１０．８ｐＦであり、補正された比較用コンデンサの静電容量は１０．９ｐＦであり、ほぼ補正が正しく行われていたことが確認された。
【００８６】
以上のように、本実施例においては、トナーの長手方向の偏った消費に対してもトナー残量検知をより正確に行うことが可能となった。ユーザーにとってはトナー不足による画像不良の発生がなくなり、白抜けにより現像ローラ上のトナーがなくなって現像ローラが現像ブレードに直接接触することに起因する現像ローラの傷の発生も防止することができた。
【００８７】
【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、トナー残量検知をより精度の高いものとすることができ、又トナーを無駄なく使い切ることができ、従って経済効率がよく、又操作性の良好なプロセスカートリッジ、現像装置、及びこのようなプロセスカートリッジ又は現像装置を備えた電子写真画像形成装置を得ることができる。
【００８８】
又、局部的な範囲でトナーが消費されてトナー不足による画像不良を防止でき、又トナー残量の警告を報知することができ、従って良好な画像を得ることができるともに、操作性の良好なプロセスカートリッジ、現像装置、及びこのようなプロセスカートリッジ又は現像装置を備えた電子写真画像形成装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が実施される電子写真画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図２】実施例１のプロセスカートリッジを示す構成図である。
【図３】トナー残量検知回路を示す回路図である。
【図４】図２のプロセスカートリッジの現像容器を示す拡大図である。
【図５】アンテナ位置のバラツキによる静電容量の化を示すグラフである。
【図６】トナーの無い場合に警告表示させる時の静電容量を示すグラフである。
【図７】実施例１におけるトナー残量検知を実行するためのフローチャートである。
【図８】実施例２の現像装置を示す構成図である。
【図９】実施例３においてブラックトナーとカラー用トナーの静電容量の変化を示すグラフである。
【図１０】実施例４において小サイズ紙で印字した場合の長手方向の累積印字ドット数を示す分布図である。
【図１１】画像形成装置において印字ドット数を求めるための仕組みを示すブロック図である。
【図１２】画像信号と基準信号との関係を示す説明図である。
【図１３】小サイズ紙を９ブロックに分割した場合の累積印字ドット数を示す分布図である。
【図１４】実施例５においてコンデンサをｎ分割した場合を示す説明図である。
【図１５】現像容器のトナー量に対する静電容量の推移を示すグラフである。
【図１６】小サイズ紙を５ブロックに分割した場合の累積印字ドット数を示す分布図である。
【図１７】小サイズ紙を１０ブロックに分割した場合の累積印字ドット数を示す分布図である。
【符号の説明】
１感光体ドラム（電子写真感光体）
２帯電ローラ（帯電手段）
３現像ローラ（現像剤担持体）
５クリーニングブレード（クリーニング手段）
６現像容器（現像剤収容部）
７トナー（現像剤）
８現像ブレード
９アンテナ状電極（現像剤検出部材）
２８トナー残量検知回路（現像剤残量検知手段）
１００プロセスカートリッジ
２０１コントローラ
２０３ＣＰＵ

Claims

電子写真画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、
電子写真感光体と、前記電子写真感光体に作用する、少なくとも現像手段を有するプロセス手段と、
前記現像手段に含まれ、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に近接配置された現像剤残量検出部材と、
前記プロセスカートリッジに関する情報を記憶し、かつ記憶された情報が前記電子写真画像形成装置本体より読み書き可能な不揮発性記憶手段と、を有し、
前記電子写真画像形成装置本体は、前記現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間の静電容量値を測定し、前記静電容量値を基準静電容量値と比較する現像剤残量検知手段を有し、
前記不揮発性記憶手段には、前記基準静電容量値を補正するための情報が記憶されており、
前記基準静電容量値を補正するための情報とは、現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間に前記現像剤が無い状態で、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に係わる情報であることを特徴とするプロセスカートリッジ。
前記電子写真画像形成装置本体は、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に基づいて前記現像剤の残量が所定値以下かどうかを判断する判断手段と、前記不揮発性記憶手段の情報の読み書きを行う読み書き手段と、前記不揮発性記憶手段に記憶される情報によって前記基準静電容量値を補正する補正手段と、前記判断手段によって前記現像剤の残量が所定値以下であると判断された場合に、警告を報知する報知手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のプロセスカートリッジ。
前記プロセスカートリッジとは、前記プロセス手段としての前記現像手段と、前記プロセス手段としての帯電手段又はクリーニング手段と、前記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請求項１または２に記載のプロセスカートリッジ。
前記プロセスカートリッジとは、前記プロセス手段としての前記現像手段、帯電手段及びクリーニング手段と、前記電子写真感光体と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請求項１または２に記載のプロセスカートリッジ。
前記プロセスカートリッジとは、前記プロセス手段としての前記現像手段と、前記電子写真感光体と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請求項１または２に記載のプロセスカートリッジ。
プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
（ａ）電子写真感光体と、前記電子写真感光体に作用する、少なくとも現像手段を有するプロセス手段と、前記現像手段に含まれ、現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に近接配置された現像剤残量検出部材と、プロセスカートリッジに関する情報を記憶し、かつ記憶された情報が画像形成装置本体より読み書き可能な不揮発性記憶手段と、を有するプロセスカートリッジを、前記装置本体に装着するための装着手段と、
（ｂ）前記現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間の静電容量値を測定し、前記静電容量値を基準静電容量値と比較する現像剤残量検知手段と、
（ｃ）前記記録媒体を搬送する搬送手段と、を有し、
（ｄ）前記不揮発性記憶手段には、現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間に前記現像剤が無い状態で、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に係わる情報を記憶しており、
（ｅ）前記不揮発性記憶手段に記憶される情報に基づいて、前記基準静電容量値を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に基づいて前記現像剤の残量が所定値以下かどうかを判断する判断手段と、前記不揮発性記憶手段の情報の読み書きを行う読み書き手段と、前記判断手段によって前記現像剤の残量が所定値以下であると判断された場合に、警告を報知する報知手段と、を有することを特徴とする請求項６の電子写真画像形成装置。
プロセスカートリッジを着脱可能であって、記録媒体に画像を形成する電子写真画像形成装置において、
（ａ）電子写真感光体と、前記電子写真感光体に作用する、少なくとも現像手段を有するプロセス手段と、前記現像手段に含まれ、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤担持体に近接配置された現像剤残量検出部材と、プロセスカートリッジに関する情報を記憶し、かつ記憶された情報が電子写真画像形成装置本体より読み書き可能な不揮発性記憶手段と、を有するプロセスカートリッジを、装置本体に装着するための装着手段と、
（ｂ）前記電子写真画像形成装置本体が、前記電極と前記現像剤担持体との間の静電容量値を測定し、前記静電容量値を基準静電容量値と比較する現像剤残量検知手段と、
（ｃ）前記記録媒体を搬送する搬送手段と、を有し、
（ｄ）前記不揮発性記憶手段には、前記現像剤の色を認識するための情報を記憶しており、
（ｅ）前記不揮発性記憶手段に記憶される情報に基づいて、前記基準静電容量値を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
前記プロセスカートリッジとは、前記プロセス手段としての前記現像手段と、前記プロセス手段としての帯電手段又はクリーニング手段と、前記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請求項６〜８のいずれかに記載の電子写真画像形成装置。
前記プロセスカートリッジとは、前記プロセス手段としての前記現像手段、帯電手段及びクリーニング手段と、前記電子写真感光体と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請求項６〜８のいずれかに記載の電子写真画像形成装置。
前記プロセスカートリッジとは、前記プロセス手段としての前記現像手段と、前記電子写真感光体と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請求項６〜８のいずれかに記載の電子写真画像形成装置。
現像剤収容部を備えた現像手段を有し、電子写真画像形成装置本体に脱着自在な現像装置において、
現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に近接配置された現像剤残量検出部材と、現像装置に関する情報を記憶し、かつ記憶された情報が電子写真画像形成装置本体より読み書き可能な不揮発性記憶手段と、を有し、
前記電子写真画像形成装置本体は、前記現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間の静電容量値を測定し、前記静電容量値を基準静電容量値と比較する現像剤残量検知手段を有し、
前記不揮発性記憶手段には、前記基準静電容量値を補正するための情報が記憶されており、
前記基準静電容量値を補正するための情報とは、現像剤残量検出部材と前記現像剤担持体との間に前記現像剤が無い状態で、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に係わる情報であることを特徴とする現像装置。
前記電子写真画像形成装置本体は、前記現像剤残量検知手段によって測定された静電容量値に基づいて前記現像剤残量が所定値以下かどうかを判断する判断手段と、前記不揮発性記憶手段の情報の読み書きを行う読み書き手段と、前記不揮発性記憶手段に記憶される情報によって前記基準静電容量値を補正する手段と、前記判断手段によって前記現像剤の残量が所定値以下であると判断された場合に、警告を報知する報知手段とを有することを特徴とする請求項１２の現像装置。