(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像剤収容容器と、像担持体に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤収容容器から前記現像剤担持体に現像剤を供給するための現像剤収容部と、前記現像剤の量を検出する検出部材と、現像剤を前記現像剤収容部に供給しない状態で前記現像剤収容容器内に保持させるシール部材と、情報を記憶するための記憶媒体とを備えたカートリッジを着脱可能な画像形成装置であって、
前記現像剤担持体と前記検出部材間の静電容量に対応する電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記記憶媒体の有無を検知する記憶媒体有無検知手段と、
前記電圧検出手段によって検出された電圧値を用いて前記現像剤収容容器内の現像剤の残量に応じた検出値を算出する算出手段と、
前記記憶媒体に記憶されている情報を読み出す読出手段と、
前記算出手段で算出した前記検出値と前記記憶媒体有無検知手段の検知結果と前記読出手段によって前記記憶媒体から読み出された前記カートリッジの履歴情報とを用いて、前記カートリッジの複数の状態を判定する判定手段であって、前記検出値と予め設定された基準値とに基づいて前記現像剤収容部に現像剤が有るか否かを判定する判定手段とを有し、
前記判定手段は、前記現像剤収容部に現像剤が無いと判定した場合は、前記記憶媒体有無検知手段の検知結果と前記カートリッジの履歴情報とを用いて前記カートリッジが前記画像形成装置に装着されているか否か、及び、前記シール部材が取り外されているか否か、及び、前記記憶媒体に異常があるか否かを判定し、
前記現像剤収容部に現像剤が有ると判定した場合は、前記記憶媒体有無検知手段の検知結果と前記カートリッジの履歴情報とを用いて前記カートリッジが新品であるか否か、及び、前記記憶媒体に異常があるか否かを判定する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
記憶手段と、
前記算出手段で算出した検出値と前記記憶手段に記憶されている基準電圧値とを比較する比較手段とを更に備え、
前記判定手段は、前記比較手段における比較結果を用いて前記カートリッジの複数の状態を判定す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】
前記記憶媒体有無検知手段は、前記記憶媒体に信号を送信して、該信号に対して応答がある場合には前記記憶媒体が有ると検知し、該信号に対して応答がない場合には前記記憶媒体が無いと検知することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記履歴情報が前記記憶手段に記憶されているか否か、または、前記履歴情報が異常値であるか否かを判定し、該判定の結果を用いて前記カートリッジの前記複数の状態を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１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】
本発明は画像形成装置に着脱可能なカートリッジの状態を検知するための制御に関するものある。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置のうち、プリンタを例にとって説明する。従来プリンタは、図５に示すような機構を有している。図５において、１０１は静電担持体である感光体ドラム、１０２は光源としての半導体レーザ、１０３はスキャナモータ１０４によって回転する回転多面鏡、１０５は半導体レーザ１０２から発射され、感光体ドラム１０１上を走査するレーザビームである。
【０００３】
１０６は感光体ドラム１０１上を一様に帯電するための帯電ローラ、１０７は感光体ドラム１０１上に形成された静電潜像をトナーにて現像するための現像機である。１０８は現像機１０７にて現像されたトナー像を所定の記録用紙に転写するための転写ローラ、１０９は記録用紙に転写されたトナーを熱にて融着するための定着ローラである。
【０００４】
１１０は１回転する事により、記録用紙のサイズを識別する機能を有するカセットから用紙を給紙して、搬送路に送り出すカセット給紙ローラ、１１１は記録用紙のサイズを識別する機能を有しない手差し給紙口から用紙を搬送路に送り込む手差し給紙ローラである。１１２は着脱可能で記録用紙のサイズを識別する機能を有するカセットから用紙を搬送路に送り込むオプションカセット給紙ローラ、１１３は着脱可能で封筒のみ積載可能な封筒フィーダから用紙を１枚ずつ搬送路に送り込む封筒フィーダ給紙ローラである。１１４、１１５はカセットから給紙された用紙を搬送する搬送ローラである。
【０００５】
１１６は封筒フィーダ以外から給紙された用紙の先端と後端を検出するためのプレフィードセンサ、１１７は搬送された用紙を感光体ドラム１０１へ送り込む転写前ローラ、１１８は給紙された用紙に対し、感光体ドラム１０１への画像書き込み（記録/印字）と用紙搬送の同期をとると共に、給紙された用紙の搬送方向の長さを測定するためのトップセンサである。１１９は定着後の用紙の有無を検出するための排紙センサ、１２０は定着後の用紙を機外に排出するための排出ローラである。
【０００６】
１２１は印字された用紙の搬送先（機外排出あるいは、着脱可能な両面ユニット）を切り換えるフラッパ、１２２は両面ユニットに搬送された用紙を反転部に搬送するための搬送ローラ、１２３は反転部に搬送された用紙の先端/後端を検出する反転センサ、１２４は正転/逆転をシーケンシャルに動作させる事で、用紙を反転させ、再給紙部に用紙を搬送するための反転ローラ、１２５は再給紙部の用紙有無を検出再給紙センサ、１２６は再給紙部の用紙を再び搬送路へ送り込むための再給紙ローラである。
【０００７】
このような機構部を制御するための制御系の回路構成のブロック図を図６に示す。図６において、２０１は不図示のホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像コードデータをプリンタの印字に必要なビットデータに展開すると共に、プリンタ内部情報を読み取りそれを表示するためのプリンタコントローラである。２０２はプリンタエンジンの各部をプリンタコントローラ２０１の指示にしたがって動作制御すると共に、プリンタコントローラ２０１へプリンタ内部情報を報知するためのプリンタエンジン制御部である。２０３はプリンタエンジン制御部２０２の指示に従い、記録用紙搬送のためのモータ、ローラ等の駆動/停止を行う用紙搬送制御部、２０４は帯電、現像、転写等各工程における各高圧の出力制御をプリンタエンジン制御部２０２の指示にしたがって行う高圧制御部である。２０５はスキャナモータ１０４の駆動/停止、レーザビームの点灯をエンジン制御部２０２の指示にしたがって制御する光学系制御部である。２０７は定着器の温度をプリンタエンジン制御部２０２の指定した温度に調節するための定着温度制御部である。
【０００８】
２０８は着脱可能なオプションカセット制御部で、プリンタエンジン制御２０２の指示により駆動系の駆動/停止を行うと共に、紙有無状態、紙サイズ情報をプリンタエンジン制御部２０２に報知する。
【０００９】
２０９は着脱可能な両面ユニット制御部で、プリンタエンジン制御部２０２の指示にしたがって、用紙の反転および再給紙動作を行うと同時に、その動作状態をエンジン制御部２０２に報知する。
【００１０】
２１０は着脱可能な封筒フィーダ制御部で、プリンタエンジン制御部２０２の指示により駆動系の駆動/停止を行うとともに、紙有無状態をプリンタエンジン制御部２０２に報知する。
【００１１】
そして、画像記録は現像装置１００内に収容されたトナーを用いて行われるため、この画像形成においては、判断手段としてトナー残量検出装置を備え、トナーの補給を促すようになっている。また、この画像形成装置においては、プリンタ本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとして形成されているため、このプロセスカートリッジの装置の有無も判定している。
【００１２】
図７に、トナー残量検出装置の概略構成を示す。このトナー残量検出装置は、現像装置１００の現像剤担持体１０７とアンテナ３０１を電極部材として用い、アンテナ３０１と現像剤担持体１０７間に生じる静電容量の変化をトナー残量検出回路３０２で検出することにより、トナー残量を判定する装置である。
【００１３】
つまり、現像バイアス印加手段として現像バイアス回路３０４で規定のＡＣバイアス値を出力させ、現像剤担持体１０７に印加すると、現像剤担持体１０７とアンテナ３０１の間に生成される容量にその値に見合ったＡＣバイアス電流値I１が印加される。また、インピーダンス素子３０３にも同様にＡＣバイアス電流値I２が印加され、トナー残量を検出する上での基準値となる。そして、I１，I２の値をトナー残量検出回路３０２に入力し、トナー残量を判断するのである。
【００１４】
なお、カートリッジの構成は図８に示すような構成であり、感光体ドラム１、現像剤（トナー）収容容器２、クリーニングされた現像剤を回収する現像剤回収容器３、トナーシール４、現像剤を感光体１に供給する現像剤担持体１０７、現像剤担持体１０７の近傍の現像剤収容部５内のトナー残量を検出するために設けられたアンテナ部材３０１である。また、現像剤収容容器２内の現像剤を攪拌するための攪拌棒６、攪拌棒６に取付けられて攪拌棒と一緒に回転される攪拌羽６０１である。
【００１５】
また、カートリッジとしては、図８に示すような構成以外にも、現像剤（トナー）収容容器２、トナーシール４、現像剤を感光体１に供給する現像剤担持体１０７、現像剤担持体１０７の近傍の現像剤収容部５内のトナー残量を検出するために設けられたアンテナ部材３０１を一体化して構成する場合もある。
【００１６】
カートリッジ新品時（トナーシールが引き抜かれる前の状態）は、現像剤収容部５にはトナーは存在していない。画像形成を行なうために、カートリッジが新品時においては、ユーザによってトナーシール４が引き抜かれる。その後、カートリッジを装着して電源をオンすることによって画像形成装置のイニシャライズが開始され、感光体１、現像剤担持体１０７、攪拌棒６、攪拌羽６０１はそれぞれ図示しないモータにより駆動されて回転される。回転によって現像剤が攪拌され、トナーは現像剤収容容器２から現像剤収容部５、現像剤担持体１０７に供給されて画像形成の準備が完了する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成において、現像剤担持体１０７と現像剤担持体１０７(以下、スリーブと称する。)に直交するよう配置されたアンテナ部材３０１との間の静電容量値を電圧値として検出することのみによって、トナー残量検知に加えて、カートリッジ有無やトナーシール有無の判定を行おうとする場合には、カートリッジ内に取付けられるアンテナ部材３０１などの部品取付けのバラツキ、環境変動公差等の変動要素が影響し、検出される電圧値が変動する可能性がある。たとえば、トナーシール４が引き抜かれていない状態で検出されるべき電圧値が、部品取付けのバラツキ、環境変動公差等の変動要素が影響によって、引き抜かれた状態での電圧値として検出されてしまう可能性がある。すなわち、正確にカートリッジ有無/トナーシール有無/トナー残量検知を行うことが困難である。そのため、特にユーザがトナーシール４を引き忘れた際に、トナーシールを引き忘れたことを誤検知した場合には、トナーシール４有りの状態で駆動が始まり、トナーシールに攪拌羽が当接して、カートリッジ内に存在する攪拌棒が壊れる可能性がある。
【００１８】
また、同様の理由で、カートリッジが装着されているにもかかわらず、カートリッジ無しと判定されたり、逆にカートリッジが無いにも関わらず有りと判定されてしまう場合も発生する可能性があり、ユーザに対して誤った状態を通知してしまう可能性がある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、カートリッジの有無/トナーシールの有無/メモリ異常の有無/新品カートリッジか否かを正確に検出して、攪拌棒が破損することのない画像形成装置を提供することである。上記の目的は、本発明に関わる画像形成装置によって達成される。
【００２０】
より具体的には、現像剤を収容する現像剤収容容器と、像担持体に現像剤を搬送する現像剤担持体と、前記現像剤収容容器から前記現像剤担持体に現像剤を供給するための現像剤収容部と、前記現像剤の量を検出する検出部材と、現像剤を前記現像剤収容部に供給しない状態で前記現像剤収容容器内に保持させるシール部材と、情報を記憶するための記憶媒体とを備えたカートリッジを着脱可能な画像形成装置であって、
前記現像剤担持体と前記検出部材間の静電容量に対応する電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記記憶媒体の有無を検知する記憶媒体有無検知手段と、
前記電圧検出手段によって検出された電圧値を用いて前記現像剤収容容器内の現像材残量に応じた検出値を算出する算出手段と、
前記記憶媒体に記憶されている情報を読み出す読出手段と、
前記算出手段で算出した前記検出値と前記記憶媒体有無検知手段の検知結果と前記読出手段によって前記記憶媒体から読み出された前記カートリッジの履歴情報とを用いて、前記カートリッジの複数の状態を判定する判定手段であって、前記検出値と予め設定された基準値とに基づいて前記現像剤収容部に現像剤が有るか否かを判定する判定手段とを有し、
前記判定手段は、前記現像剤収容部に現像剤が無いと判定した場合は、前記記憶媒体有無検知手段の検知結果と前記カートリッジの履歴情報とを用いて前記カートリッジが前記画像形成装置に装着されているか否か、及び、前記シール部材が取り外されているか否か、及び、前記記憶媒体に異常があるか否かを判定し、
前記現像剤収容部に現像剤が有ると判定した場合は、前記記憶媒体有無検知手段の検知結果と前記カートリッジの履歴情報とを用いて前記カートリッジが新品であるか否か、及び、前記記憶媒体に異常があるか否かを判定することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
【第１の実施形態】
本実施形態は、カートリッジ内部に電極部材（アンテナ部材）を有し、スリーブ−電極部材の静電容量は現像剤担持体に現像バイアスを印加することによって電圧値として検出し、かつカートリッジ内部に記憶媒体（メモリタグ）を有し、そのメモリタグに記録されたカートリッジの履歴情報を用いて、カートリッジの状態を判断する。そして、これらの静電容量値と判断結果に基づき、トナー量/カートリッジ有無/トナーシール有無などのカートリッジ状態を検知することを特徴とする。
【００２３】
まず、図９に本発明の実施形態におけるカートリッジ３００の断面図の一例を示す。図９において、カートリッジ３００は、図８の従来のカートリッジと同様に、感光ドラム１、現像剤を収容する現像剤収容容器２、現像剤を搬送する現像剤担持体１０７、クリーニングされた現像剤を収容する現像剤収容容器３などを一体的に構成したものである。
【００２４】
本実施形態では、さらにカートリッジには図示したようにメモリタグ１８を搭載している。このメモリタグ１８には履歴情報として、カートリッジに関する種々の情報を記憶することが可能である。なおカートリッジの構成としては、この構成に限定されるものではなく、例えば、現像剤担持体１０７と現像剤収容容器２とメモリタグ１８を一体的に構成したものでも良い。
【００２５】
さらに、図１０に本発明の実施形態における制御系の回路ブロック図の一例を示す。従来例で説明した図６とは、エンジン制御部２０２とプロセスカートリッジ３００のメモリタグ１８とが通信線で接続されて、メモリタグ１８に対してエンジン制御部２０２がデータの通信（読み出し／書き込み）を行う構成である点が異なる。
【００２６】
なお、メモリタグ１８内には、カートリッジ３００の履歴情報として、カートリッジ３００が新品であることを示す情報、現像剤残量情報、印刷枚数、使用開始日などプロセスカートリッジ３００に関する情報が記憶されている。
【００２７】
次に、図２に本発明の第１の実施形態におけるメモリタグ１８の接続構成の一例を示す。図２の１８は図９及び図１０におけるカートリッジ３００に搭載されたメモリタグ１８であり、このメモリタグ１８は不揮発性メモリであり所定のアドレス内容を書き換え禁止にする機能を有している。また、１９はメモリタグ１８としての不揮発性メモリ１８と信号のやり取りを行なうためのコネクタである。２０２はコネクタを介してメモリタグ１８に対してデータの読み書きを実行するエンジン制御部であり、このエンジン制御部２０２はトナーカートリッジが一度使用されたと判断した場合、一度以上使用した新品でないカートリッジであると示す情報をメモリに書き込み（このとき新品であることを示す情報を削除しても良い）かつ、そのデータの書換えを禁止する設定をメモリタグ１８に対して実行する機能を有する。
【００２８】
次に、図１に本発明の第１の実施形態におけるカートリッジ状態検知回路の一例を示す。図１において、６０１は現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路であり、スリーブ６１２に接続されている。また、現像バイアス回路６０１はインピーダンス素子６０２を介してカートリッジ状態検知回路の増幅回路６０８に接続されている。そして、これら増幅回路に印加されるＡＣ電流Ｉ６１を用い、トナー残量を検出する上での基準電圧Ｖ６１を設定する。
【００２９】
図１に示すように増幅回路６０８には静電容量Ｃ６１が接続されている。また、スリーブ６１２と電極部材(Ａ)６０３との間の静電容量Ｃ６２が形成される。これらの静電容量に応じて、電流Ｉ６２は、増幅回路６０８に印加され、トナー有無の検出値Ｖ６２（＝基準電圧Ｖ６１−Ｉ６２×Ｒ６１）として出力される。出力した電圧値は、エンジン制御部２０２内の制御回路６１１に供給される。このような構成をとることで、スリーブ６１２−電極部材(Ａ)間に入り込んでいるトナー量に応じた検出値を出力することができる。また、制御回路６１１内では、検出値Ｖ６２の値に基づいて、カートリッジ状態検知回路６０９によりトナーの有無検知を行い、その結果に応じてシーケンス制御部６１０においてユーザーへの警告信号の通知等を含む所定のシーケンスを実行する。
【００３０】
本実施形態のフローチャートを図３に示す。まず、前多回転時もしくは前回転時に現像ＡＣバイアス回路６０１を駆動させ現像ＡＣバイアスをスリーブ６１２に印加する(Ｓ６０２)。そして、スリーブ６１２−電極部材(Ａ)間の静電容量値に準じた検知電圧Ｖ６２が出力される。その値をカートリッジ状態検知回路６０９にて一定期間のサンプリングを行い、サンプリングした値を加算して平均化処理して検出値αを算出する。この検出値αとカートリッジ状態検知回路６０９内のＲＯＭ（不図示）に予め記憶されたテーブル値（基準値）と比較し、トナーの有無検知を行う（Ｓ６０３）。
【００３１】
この判定にて、検出値αがテーブル値以下の場合にはトナー残量有りと判定され、次のステップとしてメモリタグ１８の有無検知を行う（Ｓ６１４）。メモリタグ１８有無の検出は、プリンタ制御部２２から信号をメモリタグ１８に送信して、応答があればメモリタグ１８有り、応答が無ければメモリタグ１８無しと判断する。そして、その検知にてメモリタグ１８無しと判断された場合はメモリ異常と判断する（Ｓ６１５）。異常と判断した場合には、ユーザに対してメモリタグ１８が異常であることを示す警告信号を発信する(Ｓ６１６)。
【００３２】
タグ有りと判断された場合は、メモリタグ１８の履歴情報、すなわち、カートリッジ３００が使用中であることを示す情報を読み込み(Ｓ６１７)、その履歴情報がメモリタグ１８に記憶されていない場合は新品カートリッジであると判定する(Ｓ６１８)。一方、履歴情報が有る場合は使用中カートリッジと判定し(Ｓ６１９)、履歴情報が所定の値（例えば、０もしくは１）でない異常値の場合はメモリ異常と判定される（Ｓ６２０）。メモリ異常と判断された場合には、ユーザに対してメモリタグ１８が異常であることを示す警告信号を発信する(Ｓ６２１)。
【００３３】
次に、Ｓ６０３の判定にて検出値αがテーブル値より大きい場合にはトナー無しと判定され、次のステップとしてメモリタグ１８の有無検知を行う(Ｓ６０４)。そして、その検知にてメモリタグ１８無しと判断された場合はカートリッジ無し（装着されていない）と判断する(Ｓ６０５)。メモリタグ１８有りと判断された場合は、タグの履歴情報、すなわち、カートリッジが使用中であることを示す履歴情報がメモリタグ１８に記憶されているかを判断し(Ｓ６０７)、履歴情報が無い場合はトナーシール有りと判定し(Ｓ６０８)、ユーザに対してトナーシール引き忘れであることを警告する信号を発信する(Ｓ６０９)。また、履歴情報有りの場合は使用中カートリッジであると判定される(Ｓ６１０)。履歴情報が異常値の場合はメモリタグ１８が異常であると判定され(Ｓ６１２)、ユーザにメモリ異常であることを警告する信号を発信する。
【００３４】
このように、カートリッジ内部に電極部材を有し、スリーブ-電極部材の容量は現像剤担持体に現像バイアスを印加することによって検出し、かつカートリッジ内部にメモリタグ１８を有し、そのメモリタグ１８に記録されたカートリッジの履歴情報を用いて、カートリッジの状態を判断することによって、カートリッジ有無/トナーシール有無/メモリ異常検知/新品カートリッジ検知を正確に行うことができる。すなわち、ユーザによるトナーシールの引き忘れが生じた場合にも、トナーシール有りの状態で駆動が始まり、カートリッジ内に存在する攪拌棒がトナーシールに衝突して攪拌棒を破壊するといった現象を防ぐことが可能となる。また、カートリッジの有り無しを正確に検知することが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、カートリッジの複数の状態（カートリッジ有無/トナーシール有無/メモリ異常/新品カートリッジかどうか）の検知を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の第１の実施形態に対応したカートリッジ状態検知回路概略図である。
【図２】    本発明の第１の実施形態に対応した不揮発性メモリの接続方法の概略図である。
【図３】    本発明の第１の実施形態に対応したカートリッジ状態検知処理のフローチャート概略図である。
【図４】 本発明の画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図５】    従来の画像形成装置の制御系のブロック図である。
【図６】    従来の画像形成装置コントローラ部の概略図である。
【図７】    従来のトナー残量検知回路の概略図である。
【図８】    従来のカートリッジの断面図である。
【図９】    本発明のカートリッジの断面図である。
【図１】
0004100988.tif 000002
【図２】
0004100988.tif 000003
【図３】
0004100988.tif 000004
【図４】
0004100988.tif 000005
【図５】
0004100988.tif 000006
【図６】
0004100988.tif 000007
【図７】
0004100988.tif 000008
【図８】
0004100988.tif 000009
【図９】
0004100988.tif 000010