(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像動作を行う現像装置を備えるカートリッジを、画像形成装置の装置本体から着脱可能に設けた画像形成装置において、
前記カートリッジは、現像装置に設けられた第一の電極及び第二の電極と、前記カートリッジに関する情報を記憶する記憶手段と、を備え、
前記装置本体は、前記第一の電極と前記第二の電極との間の静電容量に関する出力値を検出する検出部と、制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第一の電極と前記第二の電極との間の現像剤の量が最大値として検出された時の第一の出力値と、前記検出部で検出される第二の出力値との差から前記現像装置の現像剤量を決定するテーブルを備え、前記テーブルは、前記カートリッジに関する情報に対応して複数備えており、前記制御部は、前記記憶手段に記憶された前記カートリッジに関する情報に応じて選択される前記テーブルと、前記第一の出力値と、前記第二の出力値と、に応じて前記現像装置の現像剤量に関する信号を発信することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記カートリッジに関する情報は、前記現像装置の未使用状態における現像剤量に関する情報であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記記憶手段には、前記第一の検出値が記憶されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記装置本体は更に、表示手段を有し、前記現像装置の現像剤量に関する信号に応じて、前記表示手段に現像剤残量に関する表示を行わせることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記装置本体は更に、表示手段を有する機器と通信可能であり、前記現像装置の現像剤量に関する信号に応じて、前記表示手段に現像剤残量に関する表示を行わせることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記カートリッジは更に、電子写真感光体と、電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、電子写真感光体をクリーニングするクリーニング手段のうち少なくとも一つを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、電子写真方式を用いた画像形成装置、この画像形成装置に着脱可能なカートリッジ、即ち、プロセスカートリッジ、カートリッジ化された現像装置などに関し、特にカートリッジに搭載された記憶手段を用いて現像剤の残量を検知する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（例えば、ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）及び電子写真ファクシミリ装置などが含まれる。
【０００３】
又、電子写真画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジとは、電子写真感光体、電子写真感光体を帯電させる帯電手段、電子写真感光体に現像剤を供給する現像手段、電子写真感光体をクリーニングするクリーニング手段のうち少なくとも一つを有するものをいう。特に、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、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、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をいう。
【０００４】
【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。
【０００５】
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。
【０００６】
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などにおいて、現像手段と現像剤収納容器とをカートリッジ化し、各現像カートリッジを画像形成装置に対して着脱可能として個別に交換できるようにしたものもある。
【０００７】
これら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、即ち、現像剤量検出装置を備えていることがある。
【０００８】
現像剤量検出装置は、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をカートリッジ又は画像形成装置本体に備える。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ができれば、使用者の利便性を更に向上することができる。
【０００９】
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静電容量測定方式がある。その一方式として、プレートアンテナ方式がある。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する場合において、電極となる板金を現像剤担持体に対向する箇所、若しくはその他の複数の箇所に設けて、この板金と現像剤担持体との間、及びこれら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、或いは板金間の静電容量と現像剤量の関係を予めテーブルとして関係付けておくことで、静電容量を測定することにより現像剤量レベルを検知することができる。
【００１１】
静電容量の測定は、現像剤担持体や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で行うことができる。つまり、この方式の現像剤残量検知手段では、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】
【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、現像剤残量レベルを検知できる現像剤残量検知手段が備えられていても、例えば、電極となる板金の配置や、未使用時におけるカートリッジ内の現像剤の量（現像剤容量）が異なるプロセスカートリッジを用いた場合、予め設定された１つのテーブルのみで現像剤残量レベルを検知した場合、実際に現像装置内に残っている現像剤量とはかけ離れてしまうという問題が発生する場合がある。
【００１３】
従って、本発明の目的は、画像形成装置で使用可能なカートリッジに対して、常に高精度にて現像剤量を検知し、正確な現像剤量を使用者に報知することができ、適切なカートリッジ交換時期を知らせて常に良好な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、例えば現像剤容量などが異なる、画像形成装置にて使用可能な複数種類のカートリッジに対して、常に高精度にて現像剤量を検知することができ、且つ、カートリッジ、或いは画像形成装置の個体差による現像剤量の検出結果のばらつきを防止することが可能な画像形成装置を提供することである。
【００１５】
【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、現像動作を行う現像装置を備えるカートリッジを、画像形成装置の装置本体から着脱可能に設けた画像形成装置において、前記カートリッジは、現像装置に設けられた第一の電極及び第二の電極と、前記カートリッジに関する情報を記憶する記憶手段と、を備え、前記装置本体は、前記第一の電極と前記第二の電極との間の静電容量に関する出力値を検出する検出部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一の電極と前記第二の電極との間の現像剤の量が最大値として検出された時の第一の出力値と、前記検出部で検出される第二の出力値との差から前記現像装置の現像剤量を決定するテーブルを備え、前記テーブルは、前記カートリッジに関する情報に対応して複数備えており、前記制御部は、前記記憶手段に記憶された前記カートリッジに関する情報に応じて選択される前記テーブルと、前記第一の出力値と、前記第二の出力値と、に応じて前記現像装置の現像剤量に関する信号を発信することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１７】
本発明の一実施態様によると、前記カートリッジに関する情報は、前記現像装置の未使用状態における現像剤量に関する情報である。
【００１８】
本発明の他の実施態様によると、前記記憶手段には、前記第一の検出値が記憶される。
【００１９】
本発明の他の実施態様によると、前記装置本体は更に、表示手段を有し、前記現像装置の現像剤量に関する信号に応じて、前記表示手段に現像剤残量に関する表示を行わせる。又、本発明の他の実施態様によると、前記装置本体は更に、表示手段を有する機器と通信可能であり、前記現像装置の現像剤量に関する信号に応じて、前記表示手段に現像剤残量に関する表示を行わせる。
【００２６】
又、本発明において、前記カートリッジは更に、電子写真感光体と、電子写真感光体を帯電させる帯電手段と、電子写真感光体
をクリーニングするクリーニング手段のうち少なくとも一つを有する。
【００２７】
【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。
【００２８】
実施例１
本実施例の画像形成システムは、電子写真画像形成装置であるレーザービームプリンタ（プリンタ）１００が、ホストコンピュータ（図示せず）からの画像情報を受け取り、画像形成装置本体Ａに着脱可能に装着されたプロセスカートリッジＢを用いて電子写真画像形成プロセスによって記録媒体、例えば、記録用紙、ＯＨＰシート、布などに画像を形成するものである。
【００２９】
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Ｂを装着可能なプリンタ１００について説明する。プリンタ１００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によって帯電され、次いで、レーザースキャナー３から照射される画像情報に応じたレーザ光Ｌによって走査露光が成され、感光体ドラム１に画像情報に応じた潜像が形成される。この潜像は、現像装置Ｃが現像手段５によって現像し、可視像、即ち、トナー像とする。
【００３０】
つまり、現像装置Ｃは、現像剤収容部として、現像剤担持体である導電性の現像ローラ５ａを備えた現像室５Ａと、現像室５Ａに隣接して形成された現像剤収納容器４を有しており、現像剤収納容器４内の現像剤Ｔが現像室５Ａへと移動し、現像ローラ５ａへと供給される。現像剤収納容器４内には、図１中の矢印方向に回転する攪拌手段８が設けられており、この攪拌手段８が回転することで、現像剤Ｔがほぐされ、又現像ローラ５ａ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成分トナーを用いた。又、現像ローラ５ａは、固定磁石５ｂを内蔵しており、現像ローラ５ａを回転することによって現像剤は搬送され、現像剤層厚規制部材である現像ブレード５ｃ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５ａ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。
【００３１】
一方、トナー像の形成と同期して給紙カセットＤにセットした記録媒体Ｐをピックアップローラ１２、搬送手段１３ａ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１４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。
【００３２】
トナー像の転写を受けた記録媒体Ｐは、搬送手段１３ｂで定着手段１５へと搬送する。定着手段１５は、ヒータ１５ａを内蔵した定着ローラ１５ｂ及び駆動ローラ１５ｃ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。
【００３３】
記録媒体Ｐは、搬送手段１３ｃ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、プリンタ１００の装置本体Ａの上面に設けられている。
【００３４】
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、クリーニング装置７によって感光体ドラム１上に残留した現像剤を除去した後、次の画像形成プロセスに供される。クリーニング装置７は、感光体ドラム１に当接して設けられたクリーニング手段としての弾性クリーニングブレード７ａによって感光体ドラム１上の残留現像剤を掻き落として廃現像剤容器７ｂへと集める。
【００３５】
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、内部に攪拌手段を備え、現像剤を収納する現像剤収納容器４を形成する現像剤枠体９と、現像ローラ５ａ及び現像ブレード５ｃなどの現像手段５を保持する現像室５Ａを形成する現像枠体１０とを溶着して一体として現像装置（現像ユニット）Ｃを形成し、更にこの現像装置Ｃに、感光体ドラム１、クリーニングブレード７ａと廃現像剤容器７ｂとを備えたクリーニング装置７及び帯電ローラ２を取り付けたクリーニング枠体１１を一体に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、ユーザーによって画像形成装置本体Ａに設けたカートリッジ装着手段５０（図１）に対して取り外し可能に装着される。
【００３６】
又、現像剤収納容器４と現像室５Ａとの間に現像剤封止部材６が設けられる。
この現像剤封止部材６は、プロセスカートリッジＢが使用されるまで開封されず、限定されるものではないが、本実施例では、プロセスカートリッジＢが画像形成装置本体Ａに装着された際に、自動開封手段１７によって自動開封される。現像剤封止部材６としては、カムなどにより機械的に倒れる構造を有するものであっても、巻き取り可能なシール部材であっても良い。
【００３７】
本実施例のプリンタ１００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。
【００３８】
本実施例によれば、現像剤残量検知手段３０としてプレートアンテナ方式を用いる。図２に示すように、プレートアンテナとして、現像装置Ｃ内の長手方向略全域にわたり第１板金３１、第２板金３２が設けられる。第２板金３２は、現像ローラ５ａに対向する位置に、その長手方向と略平行に設けられる。又、この第２板金３２と対向し、その長手方向と略平行に第１板金３１が設けられている。
このように、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の減少に伴って変化する、現像ローラ５ａと第２板金３２との間、及び第１板金３１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。
【００３９】
プレートアンテナとしての第１板金３１及び第２板金３２は、基本的に電流を流すことのできる材料であれば特に限定することなく使用することができるが、本実施例では材料として、サビに強いＳＵＳを使用している。又、本実施例では、第１板金３１及び第２板金３２は、現像室５Ａを形成する現像枠体１０に設けられる。
【００４０】
図３をも参照して現像剤量検出装置の回路構成を説明すると、本実施例では、現像ローラ５ａ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Ａに装着された状態で、画像形成装置本体Ａ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５ａ及び第１板金３１に印加される。
【００４１】
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５ａと、第１板金３１と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２板金３２には、現像ローラ５ａ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の間の静電容量Ｃ３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５ａ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。
【００４２】
本体側現像剤残量検出部２６において、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、板金対間の電圧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本体制御部２２に出力する。
【００４３】
尚、現像剤残量検知手段３０が、現像ローラ５ａと第２板金３１との間の静電容量（Ｃ２）、及び第１板金３１と第２板金３２との間の静電容量（Ｃ３）に応じて、第２板金３２を介して逐次に出力する信号を、単に「現像剤残量検知手段の出力（検出値）」などと呼び、又現像剤残量検知手段３０の出力に基づいて、本体制御部２２が検出する電圧値を単に「検出電圧値Ｖ３」と呼ぶ。
【００４４】
本体制御部２２では、このデジタル値に変換された検出電圧値Ｖ３により、詳しくは後述するように、図４に示す演算部２４、制御手段２３、現像剤量決定テーブル（現像剤量決定テーブル記憶部）２５を用いて、現像剤残量レベルを決定する。本実施例では、本体制御部２２は、検出電圧値Ｖ３に基づいて現像剤残量（ｇ）を求め、装置本体Ａが備えた表示手段２７にその情報、或は所定品位の画像形成が不可能なほど現像剤が減少したことを使用者に報知する、例えば「現像剤無し」の警告を表示させる。
【００４５】
又、本実施例のプロセスカートリッジＢには、記憶手段２０が設けられている。図１及び図２に示すように、本実施例では、プロセスカートリッジＢは、廃現像剤容器７ｂの側面部に、記憶手段２０としての読み書き可能なメモリ２０と、このメモリ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２１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Ａに装着されると、カートリッジ側伝達部２１と画像形成装置本体Ａに設けられた本体制御部２２が互いに対向して配置される。又、本体制御部２２は装置本体１００側の伝達手段としての機能も含むものとする。
【００４６】
本実施例では、メモリ２０は廃現像剤容器７ｂ側に設置されているが、これは、プロセスカートリッジＢが廃現像剤容器７ｂ側を先頭にした方向にて画像形成装置本体Ａ内に挿入されるので、メモリ２０側及び画像形成装置本体Ａ側の通信手段の位置合わせがし易いように考慮したからである。
【００４７】
本発明に使用される記憶手段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２１と本体制御部２２と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。本実施例では記憶手段２０として非接触型のメモリを用いた。
【００４８】
これら二つの制御部、本体制御部２２及び伝達部２１によってメモリ２０内の情報の読み出しおよび書き込みを行うための制御手段が構成される。メモリ２０の容量については、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をもつものとすることができる。又、メモリ２０に、カートリッジが使用された量を随時書き込み記憶することができる。
【００４９】
次に、現像剤残量検知手段３０を用いた現像剤量の検知原理について説明する。
【００５０】
現像剤残量検出手段３０によって検出された静電容量値は、電圧に変換されて図５に示すような検出電圧値Ｖ３で出力され、画像形成装置本体Ａにて検出されている。
【００５１】
図５中、縦軸は現像剤残量検知手段３０としての現像ローラ５ａと第２板金３２との間、及び第１板金３１と第２板金３２との間で各々計測される静電容量値Ｃ２、Ｃ３が合計された値に対応する検出電圧値Ｖ３を示し、横軸は現像現像装置Ｃ内の現像剤残量の関係を示す。又、図５には、現像剤量検出装置による検出電圧値の理想曲線（点線）と、後述するようにプロセスカートリッジＢ、或いは画像形成装置の個体差により検出電圧値が理想曲線からずれた例である実測値（実線）を示す。ここで、本実施例では、変換回路の関係から、
（静電容量、検出電圧）＝（１３ｐＦ、１．０Ｖ）、（１８ｐＦ、０．８Ｖ）のように、現像ローラ５ａと第２板金３２の間、及び第１板金３１と第２板金３２の間の総静電容量と、検出電圧値Ｖ３との減少増加関係は逆の関係にあり、現像剤残量検知手段３０によって検出される際、静電容量が大きいときは検出電圧は小さくなり、静電容量が小さいときには検出電圧は大きくなるように設定されている。従って、現像室５Ａ中に現像剤がない状態、即ち、現像ローラ５ａと第２板金３２との間、及び第１板金３１と第２板金３２との間に現像剤が無い状態では、検出される静電容量値は最小値を示し、このとき、検出電圧値Ｖ３は最大値を示す。現像剤量検出装置による検出電圧値の最大値のことを「ＰＡＥ値：（プレートアンテナ・エンプティ値）」と呼ぶ。
【００５２】
尚、本実施例では、現像剤残量検知手段３０として、現像ローラ５ａ、現像ローラ５ａに比較的近接した第１、第２板金３１、３２を用いているため、現像剤残量検知手段３０の配置関係上、図５に示すように現像現像装置Ｃ内の現像剤が３２５ｇ以下に消費された時点から検出電圧値Ｖ３の増加（静電容量の減少）が始まり、その後、現像剤が無くなるまでの範囲の現像剤残量の減少を逐次に検知できる。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、現像剤残量検知手段３０であるプレートアンテナとして、本実施例の第１、第２板金と同様の金属板金とされる入力側電極及び出力側電極を現像装置内の任意の箇所に設け、両電極間の静電容量を測定することにより、現像剤の残量がより多い時点から無くなるまでの範囲を逐次に検知できる構成とすることも当然可能である。
【００５３】
ここで、プレートアンテナ方式の現像剤残量検知手段３０では、現像ローラ５ａと電極である板金との間の静電容量、又は電極である板金間の静電容量は、それぞれの位置関係によって左右され、プロセスカートリッジＢの個体差によって現像剤がない状態においても検出電圧値にバラツキが生じることがある。又、収容される現像剤の製造ロット、使用環境、その他カートリッジの部品、プレートアンテナの位置関係のズレ、画像形成装置本体Ａの電子部品などの公差などからも検出電圧値にバラツキが生じる。
【００５４】
これにより、図５に示すように、理想値（点線）と実測値（実線）における検出電圧Ｖ３の現像剤量に対するグラフは、ＰＡＥ値の差分だけ縦軸方向に平行移動したグラフになる。図５に示した、理想値、実測値における現像剤残量と検出電圧とのデータを表１に示す。
【００５５】
【表１】
0004573978.tif 000002
【００５６】
このように、検出電圧Ｖ３が前述したような原因によるプロセスカートリッジＢ、或いは画像形成装置本体Ａの個体差によってずれるため、予め設定された静電容量の検出値（検出電圧値Ｖ３）と現像剤量との関係にのみ基づいて現像剤残量レベルの検知を行うと、実際に現像装置Ｃ内に残っている現像剤量と検知結果とがかけ離れてしまう問題が発生する場合がある。
【００５７】
例えば、現像剤残量が５０ｇとなった時点で画像全域を可視化できずに画像不良が発生する状態、所謂、白抜けが発生する危険があるとして、理想曲線（点線）において、現像剤量検出装置がＰＡＥ値（３．０Ｖ）から０．８Ｖ引いた２．２Ｖになった時点で「現像剤無し」の警告を行うように設定されている場合、実際には白抜け画像は検出電圧値が２．０Ｖ（２．８Ｖ（実測値のＰＡＥ値）−０．８＝２．０Ｖ）で発生するにも拘わらず、検出電圧値が２．２Ｖになるまで警告が表示されず、白抜け画像などの不具合画像を出力させてしまう場合が発生する。その結果、ユーザークレームとなる場合がある。
【００５８】
理想値（点線）と実測値（実線）の差は、ＰＡＥ値のずれであるが、厳密には画像形成装置本体ＡとプロセスカートリッジＢの２つの要因による差である。従って、ＰＡＥ値の差を検知するには、使用している画像形成装置におけるＰＡＥ値を検知しなければならない。しかし、プロセスカートリッジＢを本体に挿入した時点でコンデンサー内、即ち、現像ローラ５ａと第２板金３２の間、及び第１板金３１と第２板金３２の間に現像剤が充填されてしまい、ＰＡＥ値は検知することができない。
【００５９】
一方、図５から分かるように、実測値（実線）の検出電圧値Ｖ３は、現像剤残量がどの時点でも理想値（点線）の検出電圧値とＰＡＥ値の差（０．２Ｖ）だけずれている。
【００６０】
従って、検出電圧値の最小値（以下、これをＰＡＦ値：「プレートアンテナ・フル値」と呼ぶ。）、即ち、現像ローラ５ａと第２板金３２の間、及び第１板金３１と第２板金３２の間に現像剤が最大に充填された状態における、静電容量の最大値に相当する検出電圧値Ｖ３を検知し、記憶して用いることで、ＰＡＥ値を用いることなく、理想値からのずれを知ることが可能である。
【００６１】
つまり、本実施例では、
（１）プロセスカートリッジＢが備えた記憶手段２０に、画像形成装置本体Ａ内で検出された検出電圧値Ｖ３の最小値、即ち、ＰＡＦ値を書き込む。
（２）記憶手段２０に記憶されたＰＡＦ値を用いて、検出電圧値Ｖ３のＰＡＦ値からの変化量（Ｖ４）から、現像剤量決定テーブル２５を利用して現像剤残量を求める。
（３）その結果を、随時表示手段２７に表示させる。
という制御を行う。
【００６２】
図４を参照して、本実施例におけるメモリ２０の制御機構を説明すると、上述のように、プロセスカートリッジＢ側には、メモリ２０とカートリッジ側伝達部２１が配置されている。又、装置本体Ａ側には、本体制御部２２が配置されており、制御手段２３、演算部２４、現像剤量決定テーブル（現像剤量決定テーブル記憶部）２５、及び本体側現像剤残量検出部２６などを有している。
【００６３】
現像剤残量検知手段３０からの信号は、画像形成装置本体Ａの本体制御部２２に送られる。現像剤残量検知手段３０からの出力信号は、本体側現像剤量検出部２６によって電圧信号に変換され、演算部２４が、この検出電圧信号及びメモリ２０に格納された情報に基づき、所定の演算処理を行う。又、制御手段２３が現像剤量決定テーブル２５を用いて演算部２４によって得られたデータの照合を行うことで、現像剤残量レベルを決定する。更に、本実施例では、本体制御部２２は、検出電圧値Ｖ３に基づいて現像剤量Ｙ（ｇ）を求め、装置本体Ａの表示手段２７にその情報、或は「現像剤無し」の警告を表示させる信号を出力する。
【００６４】
メモリ内には様々な情報を格納することができるが、本実施例では、少なくとも、詳しくは後述するプロセスカートリッジＢに関する情報としての、プロセスカートリッジの未使用状態の現像剤量（現像剤容量）に対応する情報、又ＰＡＦ値情報、現像剤残量Ｙ（ｇ）値情報が格納される。
【００６５】
又、メモリ２０内に格納された情報は、本体制御部２２内の演算部２４と常に送受信可能な状態になっており、これら情報を元に演算され制御手段２３によってデータの照合が行われている。
【００６６】
尚、ＰＡＦ値をプロセスカートリッジＢが備えたメモリ２０に記憶させることによって、例えば、使用途中のプロセスカートリッジＢを画像形成装置本体Ａから取り外し、交換するような場合にも、その後再びこのプロセスカートリッジを使用する際に、画像形成装置本体Ａがメモリ２０に記憶された情報を読み取り使用することで、個々のプロセスカートリッジＢに即して、常に正確に現像剤残量を検知することが可能である。
【００６７】
そして、本体制御部２２内には、現像剤残量検知手段３０の出力、即ち、本実施例では検出電圧値Ｖ３と現像剤量とを関係付ける手段として、検出電圧値Ｖ３のＰＡＦ値からの変化量（Ｖ４）と現像装置Ｃ内の現像剤残量（ｇ）との関係を現像剤量決定テーブル２５として予め格納しておく。
【００６８】
本実施例では、現像装置内の現像剤の残量が５０ｇ以下となった場合に白抜け画像が発生するおそれがあるとして、現像剤無しの警告表示を行うように設定している。
【００６９】
このような制御により、プロセスカートリッジＢ、或いは画像形成装置の固体差を吸収し、より正確な現像剤残量の逐次検知を行うことができる。
【００７０】
しかしながら、現像剤量決定テーブル２５が１つしかないと、未使用状態の現像剤量、即ち、現像剤容量が異なるプロセスカートリッジＢを使用すると現像剤残量の検知精度が低下する。次にその理由を説明する。但し、説明を単純とするために、使用環境やプロセスカートリッジＢの部品、プレートアンテナの位置関係のズレ、画像形成装置の電子部品などの公差による現像剤量の検出値にばらつきが無い状態を仮定する。上述のように、本実施例では、検出電圧値Ｖ３のＰＡＦ値からの変化量（Ｖ４）から、現像剤量決定テーブル２５により現像装置Ｃ内の現像剤残量（ｇ）との関係を決定する。
【００７１】
図６にプロセスカートリッジＢの現像剤容量が４８５ｇ、３５０ｇ及び２００ｇの場合の検出電圧Ｖ３と現像剤残量の関係を示す。いずれの場合も、現像剤のフル状態では検出電圧Ｖ３が大きいが、これは現像剤封止部材６の開封直後で現像剤が現像剤収納容器４から現像室５Ａに十分送り込まれず、現像ローラ５ａと第２板金３２の間、及び第１板金３１と第２板金３２の間に現像剤が十分存在しないためである。しかし、画像形成を行うことで、現像剤攪拌手段８が駆動され、これら現像ローラ５ａと第２板金３２の間、及び第１板金３１と第２板金３２の間に現像剤が送り込まれて検出電圧値Ｖ３は飽和する。
【００７２】
そして、図６に示すように、現像剤容量４８５ｇと３５０ｇの場合は、検出電圧Ｖ３の最小値であるＰＡＦ値は１Ｖで同一である。一方、現像剤容量２００ｇの場合は、ＰＡＦ値は１．２Ｖで先の２つとは異なる。
【００７３】
本実施例では、検出電圧値Ｖ３のＰＡＦ値からの変化量Ｖ４によって現像剤残量を決定するので、ＰＡＦ値が異なると、同じ検出電圧Ｖ３に対して変化量Ｖ４値が異なってしまい、現像剤残量の検出値が大きくずれてしまう。
【００７４】
より具体的に説明すると、表２は現像剤容量４８５ｇにおいて、現像剤残量表示Ｙ（ｇ）の表示が最適になるように、変化量Ｖ４と現像剤残量（ｇ）とをテーブルとして関係付けたものである。
【００７５】
【表２】
0004573978.tif 000003
【００７６】
このテーブルを現像剤容量２００ｇのプロセスカートリッジＢの場合に使用すると仮定し、例えば、現像剤残量が１００ｇのときを考える。このとき、検出電圧Ｖ３は１．４Ｖを示す。現像剤容量が２００ｇの場合、ＰＡＦ値は１．２Ｖであるから、変化量Ｖ４値は０．２Ｖ（１．４Ｖ−１．２Ｖ）になる。表２から、Ｖ４が０．２Ｖであるときは、現像剤残量表示Ｙ（ｇ）は２００ｇを示し、実際の現像剤量よりも大きな値を表示してしまう。
【００７７】
そのため、このようにプロセスカートリッジＢの現像剤容量によりＰＡＦ値が異なる場合には、それに応じて現像剤量決定テーブル２５を変更する必要がある。
【００７８】
そこで、本実施例においては、画像形成装置にて使用可能なプロセスカートリッジＢの種類に応じ、現像剤量決定テーブル２５として、現像剤容量が３５０ｇ及び４８５ｇのプロセスカートリッジＢ用（表１）と、現像剤容量が２００ｇのプロセスカートリッジＢ用（表３）との２つのテーブルを使用する。
【００７９】
【表３】
0004573978.tif 000004
【００８０】
つまり、本実施例では、プロセスカートリッジＢが備えたメモリ２０に予め記憶された、そのプロセスカートリッジＢの現像剤容量情報を、画像形成装置本体Ａ側で読み込み、その情報に基づいて複数設定された現像剤量決定テーブル２５から使用するテーブルを決定する。現像剤容量が３５０ｇ及び４８５ｇである場合には、表２に示すテーブル、又現像剤容量が２００ｇである場合には、表３に示すテーブルを現像剤量決定テーブル２５として用いる。
【００８１】
本実施例では、これら２つのテーブルは、予め本体制御部２２内に現像剤量決定テーブル（現像剤量決定テーブル記憶部）２５として設定されている。
【００８２】
尚、本実施例では、現像剤残量検知手段の配置関係から、現像剤残量が３２５ｇ（使用可能な現像剤量２７５ｇ）程度から現像剤量検出装置による検出電圧Ｖ３の上昇（静電容量の低下）が始まるので、それ以前の現像剤残量表示としては、例えば、「３２５ｇ以上」或いは「１００％」などと表示することが可能である。又、例えば所定品位の画像が形成できない程現像剤が減少する前に、変化量Ｖ４（Ｖ３−ＰＡＦ）が所定値以上となった時点で「トナーｌｏｗ」などと警告を表示してもよい。
【００８３】
次に、図７のフローチャート（ステップ（Ｓ）１０１〜ステップ（Ｓ）１１１）を参照して、現像剤量の逐次検知動作を説明する。
Ｓ１０１：画像形成装置本体Ａの電源がオンとされる。
Ｓ１０２：プロセスカートリッジＢのメモリ２０に記憶された現像剤容量値を読み込み、現像剤レベルＹ（ｇ）を検出するために使用する現像剤量決定テーブル２５を決定する。
Ｓ１０３：本体側現像剤残量検出部２６が検出電圧値Ｖ３を測定する。
Ｓ１０４：制御手段２３が、検出電圧Ｖ３とプロセスカートリッジＢのメモリ２０に記憶されたＰＡＦ値を比較し、検出電圧値Ｖ３がメモリ２０に記憶されたＰＡＦ値以下であるか否かを判断する。“Ｙｅｓ”と判断した場合は、Ｓ１０５に進む。又、“Ｎｏ”と判断した場合は、Ｓ１０６に進む。
Ｓ１０５：今回測定された検出電圧値Ｖ３を、ＰＡＦ値としてプロセスカートリッジＢのメモリ２０に記憶させる。
Ｓ１０６：演算部２４が、ＰＡＦ値と検出電圧値Ｖ３の関係から、変化量Ｖ４を算出。
Ｓ１０７：制御手段２３が、算出されたＶ４を、プロセスカートリッジＢの現像剤容量によって選択決定された現像剤量決定テーブル２５で照らし合わせる。
Ｓ１０８：制御手段２３が、現像剤残量がＹ（ｇ）であることを示す信号を画像形成装置本体Ａの表示手段２７に発信し、表示手段２７にその情報を表示する。
Ｓ１０９：制御手段２３が、検知された現像剤残量Ｙ（ｇ）値情報を、プロセスカートリッジＢのメモリ２０に書き込み更新する。
Ｓ１１０：制御手段２３が、Ｖ３が１（Ｖ）に達したかどうか確認し、“Ｎｏ”と判断した場合はＳ１０３に戻り、上述のチャートを繰り返す。又、“Ｙｅｓ”と判断した場合はＳ１１１に進む。
Ｓ１１１：終了。
【００８４】
上述のフローチャートに従う制御を行うことで、現像剤容量が異なり、ＰＡＥ値、ＰＡＦ値が異なるプロセスカートリッジＢについて、現像剤の消費に伴う現像剤残量表示を評価したとこと、プロセスカートリッジＢ、或いは画像形成装置本体Ａの固体差を吸収した現像剤残量の逐次検知が可能であった。
【００８５】
以上、本発明によれば、現像剤容量が異なり、現像剤量検出装置による検出電圧値の最小値（ＰＡＦ値）が異なるプロセスカートリッジＢに対しても、複数設定された現像剤量決定テーブルを、適宜選択して使用することにより、個々の現像剤容量のプロセスカートリッジに即して現像剤残量と静電容量（検出電圧）の関係を補正することができ、常に正確な現像剤残量を検知することが可能である。
【００８６】
又、現像剤残量検知手段３０の位置関係などによって、現像剤がない状態での現像剤残量検知手段で検知される静電容量が各カートリッジで異なる場合でも、ＰＡＥ値を用いることなくプロセスカートリッジＢ、或いは画像形成装置本体Ａの個体差を補正して、正確に現像剤の残量を検出することが可能である。
【００８７】
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Ｃの一実施例を示す。
【００８８】
本実施例の現像装置Ｃは、現像ローラ５ａ及び現像ブレード５ｃなどの現像手段５を保持する現像室５Ａと、現像手段５に供給する現像剤を収容する現像剤収納容器４とをプラスチック製の現像剤枠体９及び現像枠体１０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、クリーニング装置７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、実施例１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において行った上記説明を援用する。
【００８９】
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。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。
【００９０】
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、現像剤量決定テーブルは、表２或いは表３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。又、上記各実施例では、ＰＡＦ値が異なる現像剤容量の異なったプロセスカートリッジＢに対して、現像剤量決定テーブルは２つ設定したが、更に多数の現像剤量決定テーブルを設定することも当然可能である。
【００９１】
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、現像剤残量検知手段の出力に基づき現像剤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、この関係は、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。
【００９２】
現像剤残量の表示は、画像形成装置本体に設けられれた表示手段にて行うことに限定されるものではなく、画像形成装置本体と通信可能に接続されたホストコンピュータなどの機器の画面とされる表示手段にて行うこともできる。
【００９３】
又、現像剤残量の表記方法は、上記各実施例における（ｇ）に限定するものではない。例えば、現像剤の所謂満タン状態に対する比率、或いは未使用状態における使用可能な現像剤に対する、現在使用可能な現像剤の比率など、現像剤の残りを（％）にて表記することも当然可能である。他の表示方法として、更に進んだ形で例えば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。
【００９４】
表示手段における表示に関しても、値表示に限定されるものではなく、例えば、目盛りを針で指し示すガスゲージ型、伸縮するバーの長さで示す棒グラフ型などとして表示してもよい。更に、例えば、現像剤無しの警告メッセージなど、現像剤の残量に関する情報を音声によって報知したり、或は記録媒体に記録して出力することも当然可能であり、現像剤量レベル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。
【００９５】
上記各本実施例では、現像剤残量検知手段として静電容量の測定に基づく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に限定されるものではなく、現像剤レベルを検知することができるものであれば特にその方式は問わない。又、上記各実施例では、現像室内に現像剤残量検知手段を設けたが、精度向上のために複数の現像剤残量検知手段を設けてもよく、例えば、現像剤収納容器内に現像剤残量検知手段を設け、現像剤がフル充填された状態から、白抜けなどにより所定品位の画像が形成できない程減少するまでの範囲で、現像剤の残量を逐次に検知する構成とすることもできる。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、現像動作を行う現像装置を備えるカートリッジを、画像形成装置の装置本体から着脱可能に設けた画像形成装置において、カートリッジは、現像装置に設けられた第一の電極及び第二の電極と、カートリッジに関する情報を記憶する記憶手段と、を備え、装置本体は、第一の電極と第二の電極との間の静電容量に関する出力値を検出する検出部と、制御部と、を備え、制御部は、第一の電極と第二の電極との間の現像剤の量が最大値として検出された時の第一の出力値と、検出部で検出される第二の出力値との差から現像装置の現像剤量を決定するテーブルを備え、テーブルは、カートリッジに関する情報に対応して複数備えており、制御部は、記憶手段に記憶されたカートリッジに関する情報に応じて選択されるテーブルと、第一の出力値と、第二の出力値と、に応じて現像装置の現像剤量に関する信号を発信する構成とされるので、画像形成装置で使用可能なカートリッジに対して、常に高精度にて現像剤量を検知し、正確な現像剤量を使用者に報知することができる。従って、使用者に適切なカートリッジ交換時期を知らせて常に良好な画像を形成することが可能である。
【００９７】
又、本発明によれば、現像剤残量検知手段が現像剤量の最大を検出したときの検出値に対応する情報を記憶し、これを使用して現像剤量を検知する構成とし得るので、例えば現像剤容量などが異なる、画像形成装置にて使用可能な複数種類のカートリッジに対して、常に高精度にて現像剤量を検知することができ、且つ、カートリッジ、或いは画像形成装置の個体差による現像剤量の検出結果のばらつきを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の係るプロセスカートリッジと画像形成装置の一実施例の断面図である。
【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一実施例の回路構成図である。
【図４】プロセスカートリッジが備えたメモリの制御構成の一実施例を説明するためのカートリッジと画像形成装置本体の概略関係図である。
【図５】現像剤量検出装置の検出電圧値と現像剤残量との関係を示すグラフ図である。
【図６】現像剤容量の異なるプロセスカートリッジにおける現像剤量検出装置の検出電圧値と現像剤残量との関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明に従う、カートリッジの記憶手段を用いた現像剤量検知動作の一実施例を説明するためのフローチャート図である。
【図８】本発明に係るカートリッジ化された現像装置の一実施例の断面図である。
【符号の説明】
１            感光体ドラム
２            帯電手段
３            レーザースキャナー
４            現像剤収納容器
５            現像手段
５ａ          現像ローラ（現像剤担持体）
５Ａ          現像室
７            クリーニング装置
１５          定着手段
２０          記憶手段（メモリ）
２２          本体制御部
２７          表示手段
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）
１００        レーザービームプリンタ（プリンタ）
Ａ            画像形成装置本体（装置本体）
Ｂ            プロセスカートリッジ
Ｃ            現像装置（現像ユニット）、現像カートリッジ
【図１】
0004573978.tif 000005
【図２】
0004573978.tif 000006
【図３】
0004573978.tif 000007
【図４】
0004573978.tif 000008
【図５】
0004573978.tif 000009
【図６】
0004573978.tif 000010
【図７】
0004573978.tif 000011
【図８】
0004573978.tif 000012