JP4072447B2

JP4072447B2 - Image forming apparatus, cartridge, and memory device mounted on cartridge

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Publication number: JP4072447B2
Application number: JP2003042593A
Authority: JP
Inventors: 靖尚大朋; 順仁内藤; 秀明長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2023-02-20
Also published as: JP2003323089A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーとしての現像剤を用いる画像形成装置及びカートリッジと、そのカートリッジに搭載されるメモリデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、現像剤を収容する現像剤収容手段と、現像剤を担持する現像剤担持体と、を有する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置において、現像剤担持体に印加された電圧を利用して現像剤収容手段内の現像剤量を検知する技術がすでに公知である。
【０００３】
例えば、従来は、現像剤担持体に電圧を印加して、容器内に設けられたプレートアンテナなどの部材と現像剤担持体との間の静電容量を検出することによって現像剤収容容器内の現像剤量を検知していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、現像剤量を検知する際に、像担持体を帯電するための帯電部材に対する帯電条件を考慮にいれた現像剤量検知を行っていなかった。
【０００５】
例えば、像担持体を帯電するための帯電部材に対する帯電周波数の変化が、容器内に設けられた現像剤検知部材と現像剤担持体との間の静電容量に影響を及ぼしてしまい、正確な現像剤量を検知できない場合があった。
【０００６】
本発明は、像担持体に対する帯電条件が変化しても、現像剤収容容器内の現像剤量を正確に検知可能な画像形成装置及びカートリッジと、該カートリッジに搭載されるメモリデバイスを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る装置は、像担持体を有し、前記像担持体を帯電する際の帯電周波数が異なる複数の画像形成モードを有する画像形成装置において、
前記像担持体上の静電潜像を現像するための現像剤を収容する現像剤収容容器と、
前記現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
前記現像剤収容容器内の現像剤量を検知するための検知部材と、
前記画像形成モードに応じて前記帯電周波数を設定する設定手段であって、前記画像形成モードが第１の画像形成モードの場合に、前記帯電周波数を前記第１帯電周波数に設定し、前記画像形成モードが第２の画像形成モードの場合に、前記帯電周波数を前記第１帯電周波数とは異なる第２帯電周波数に設定する設定手段と、
前記現像剤担持体と前記検知部材との間の静電容量に応じた値に基づいて前記現像剤収容容器内の現像剤量を演算する制御ユニットと、
前記第１の画像形成モードにおける前記現像剤収容容器内の現像剤量が満杯の状態での前記静電容量に応じた第１補正値と、前記第２の画像形成モードにおける前記現像剤収容容器内の現像剤量が満杯の状態での前記静電容量に応じた第２補正値とを記憶する記憶手段と、を有し、
前記制御ユニットは、画像形成モードに応じて、前記現像剤担持体と前記検知部材との間の静電容量に応じた値を、前記第１補正値または前記第２補正値を用いて補正して、補正した値に基づいて前記現像剤収容容器内の現像剤量を演算することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素の相対配置、表示画面等は、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明に係る画像形成装置の第１実施形態としてレーザビームプリンタについて説明する。
【００１５】
図５は、本発明の第１実施形態としてのレーザビームプリンタの概略構成図である。本プリンタ１４は、レーザスキャナ１１と、転写ローラ１２と、定着部１３とを含む、本体に対し、プロセスカートリッジＣを着脱可能な構成となっている。
【００１６】
レーザスキャナ１１は、入力した画像情報に応じたレーザビーム１０を射出する。レーザビーム１０は、ミラーに反射して、プロセスカートリッジＣ内に設けられた像担持体としての感光ドラム１の所定の位置に照射される。これによって、感光ドラム１上に潜像を形成し、この潜像に現像剤（トナー）を供給して顕像化し、顕像化された画像を、更に転写ローラ１２によって記録材Ｐへ画像を転写する。画像を転写された記録材Ｐは、定着部１３に搬送され、熱と圧力が加えられて記録材Ｐ上に画像が形成される。
【００１７】
図４は、本発明の第１実施形態に係るプロセスカートリッジＣ内部の構成を詳細に示す図である。
【００１８】
プロセスカートリッジＣは、感光ドラム１と、現像ローラ２と、トナー容器４と、帯電器（帯電ローラ）７と、クリーナ８と、廃トナー容器９とが一体化した構成となっている。トナー容器４には、トナーＴが収容されている。なお、プロセスカートリッジとしては、クリーナ８、廃トナー容器９を除いた感光ドラム１、現像ローラ２、トナー容器４、帯電器（帯電ローラ）７を一定化して構成してもよい。ここで、トナーＴは、絶縁性磁性１成分トナーとするが、本発明はこれに限定されるものではなく、２成分トナーなどを含む、現像剤全般を指すものである。
【００１９】
画像形成時には、レーザビーム１０の照射に先立ち、帯電部材としての帯電器７に対してプリンタ本体の電源５１によりバイアス電圧を印加されて、帯電器７によって感光ドラム１の表面を均一に帯電する。次に、帯電された感光ドラム１表面に対してレーザビーム１０を走査露光し、画像情報に応じた静電潜像を形成する。
【００２０】
次に、これにより、感光ドラム１の表面を一様に帯電する
次に、現像剤担持体としての現像ローラ２に対し、プリンタ本体の電源４１によりバイアス電圧を印加する。これにより、その静電潜像に対し、現像ローラ２の表面からトナーＴが飛翔し、そのトナーＴによって感光ドラム１上の潜像が顕像化される。このように感光ドラム１表面に形成されたトナー画像が、上述したように転写ローラ１２によって記録材Ｐに転写される。
【００２１】
転写が終了すると、クリーナ８が感光ドラム１表面の残留トナーを除去する。クリーナ８により感光ドラム１から除去された残留トナーは、廃トナー容器９に収容される。
【００２２】
なお、トナー容器４内には、矢印Ａ方向に回転する撹拌器３があり、この撹拌器３の回転により、トナーＴは、ほぐされ、現像ローラ２へ供給される。
【００２３】
なお、トナー容器４の内部には、現像剤量検知手段の一部を構成するプレートアンテナ１５が配設されている。プレートアンテナ１５は、トナー容器４の底に現像ローラ２と対向するように配設した板金である。材質には錆に強いＳＵＳを使用することが望ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、電流を流すことができるものであれば他の材料でも良い。
【００２４】
現像ローラ２に交流バイアスが印加されるとプレートアンテナ１５に微少電流が生じる。この微少電流を検知して検出電圧値に変換し、さらに計算により、プレートアンテナ１５と現像ローラ２の間の静電容量を導き出す。プレートアンテナ１５と現像ローラ２の間の静電容量は、両者の間に存在する絶縁性トナーの量に応じて変化するため、静電容量を正しく検出できれば正確にトナーの量を導き出すことができる。
【００２５】
すなわち、トナー容器４にトナーＴが所定量存在する場合には、プレートアンテナ１５と現像ローラ２の間の静電容量は大きく、トナーが減るにつれて両者のあいだに空気が増えて静電容量は小さくなっていく。また、静電容量が大きいときは、検出電圧値は小さくなり、静電容量が小さいときには、検出電圧値は大きくなる。
【００２６】
プレートアンテナ１５と現像ローラ２間でトナーが満杯（フル）状態の時には検出電圧値は最小値（静電容量は最大値）を示す。トナー残量に対応して検出電圧値は変化するが、所定量以上のトナーがトナー容器に残留していれば検知領域のトナー量は常にフル状態となるため、トナー量に関わらず検出電圧値は一定となる。つまり、検出電圧値が変化し、正確にトナー量を検知できるのは所定量以下になった場合だけである。ただし、トナー残量の不足をユーザに報知しなければならないため、この所定量は、ある程度の大きさになるように、プレートアンテナ１５を配置する。また、検出電圧値とトナー量の関係（例えば、ルックアップテーブルや数式など）を予め求めておき、検出電圧値からトナー量を検知する。
【００２７】
一方、本プリンタでは、画像形成するための画像形成速度（プロセス速度）として、通常の画像形成速度としての全速モードと半速モード（通常の画像形成速度の半分のプロセススピード）の何れかを選択可能である。画像形成速度は、用紙のサイズ、種類などによって変更されるものである、そして、本プリンタでは、感光ドラムに帯電ローラ７を接触させた状態で、帯電ローラ７に電圧（振動電圧Ｖａｃと直流電圧Ｖｄｃとの重畳電圧）を印加して感光ドラムの表面を帯電するＡＣ接触帯電方式を採用している。このような接触帯電方式においては、プリンタのプロセススピードを半速にして制御する場合に、全速時に用いる帯電条件である帯電周波数および帯電電流値に設定して制御を行った場合に、プロセススピードの変化に対応した帯電周波数および帯電電流値ではないため、モアレ像（干渉縞）が発生する可能性がある。このモアレ像の発生を回避するため、それぞれのモードで異なる帯電条件を設定していた。具体的には、全速モードでは、半速モードよりも、帯電周波数も帯電電流値も大きく設定している。例えば、帯電周波数および、帯電電流量は、全速モード時において３０００Ｈｚ、２５００μＡ、半速モード時において、１５００Ｈｚ、１５００μＡ、となるように設定され、全速モードでは半速モードに比べてほぼ倍の帯電周波数及び帯電電流値となっている。
【００２８】
図３は、本発明の第１実施形態としてのプリンタにおける、全速モードと半速モード間での検出電圧値の違いを示す図である。図３において、横軸が現像装置内の残トナー量を示し、縦軸に上記プレートアンテナ１５と現像ローラ４間で計測される検出電圧値を示す。
【００２９】
プレートアンテナ１５と現像ローラ４間の静電容量を検知する場合には、現像ローラに交流バイアスを印加することによってプレートアンテナ１５に生じる電流を検知して、検知した電流を検出電圧値に変換して、プレートアンテナ１５と現像ローラ４間の静電容量に相当する検出電圧値を求めている。
【００３０】
この検出動作はプリント実行中に行われており、検出の際には現像ローラ４とプレートアンテナ１５間の検知値に比べれば微小であるが、帯電ローラ７とプレートアンテナ１５との間にも静電容量が発生して、現像ローラ７とプレートアンテナ１５との間の静電容量に加えられた値として検知される。
【００３１】
また、帯電ローラ７とプレートアンテナ１５との間の静電容量も、現像ローラ７とプレートアンテナ１５との間の静電容量と同様に電流として検出されるものであり、検出電流をIとすると、
I＝帯電周波数×ローラとアンテナ間の容量×帯電印加電圧
で求められるものである。
【００３２】
上述したように、画像形成装置のプロセス速度が全速モードと半速モードにおいて、帯電周波数は、全速モード時ｆ＝３０００Hｚ、半速モード時ｆ＝１５００Hzと大きく異なっているため、それぞれのモード時において、静電容量値として検出される電流Iは帯電周波数の変化に大きくに影響を受けることになる。
【００３３】
図３は、全速モードと半速モードにおける帯電条件である帯電周波数の違いによって、プレートアンテナ１５と現像ローラ４間の静電容量に相当する検出電圧値がことなることを示している。これは、全く同じトナー量であっても、全速モードで画像形成動作を行っている場合の検出電圧値と、半速モードで画像形成動作を行っている場合の検出電圧値とでは、異なる値になることを表している。
【００３４】
従って、プロセス速度に応じた帯電条件の違いを考慮せずに通常のプロセス速度としての全速モードを基準とした方法で、プロセス速度が半速モードにおけるプレートアンテナ１５からの検出電圧値からトナー量を求めると、図２に示すように、半速モード時には、表示されるトナー残量と実際のトナー残量との間に誤差が生じてしまう。
【００３５】
そこで、本実施形態では、その検出電圧値の違いを一定値δとして近似し、あらかじめ半速モードで導き出された検出電圧値にδを加算した上で、トナー残量に変換する。
【００３６】
以下に、図６及び図７を参照して、本発明の第１実施形態としてのプリンタにおけるトナー残量検知処理の流れについて説明する。
【００３７】
図６は、トナー残量検知処理に着目した場合の、プリンタ本体１６とプロセスカートリッジＣの構成を示すブロック図である。
【００３８】
プリンタ本体１６に設けられたＣＰＵ３１は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、全速モードか半速モードかを判定し、モードに応じて帯電条件を設定する。そして、現像ローラ２に電圧を印加し、プレートアンテナ１５によって得られた検出電圧値をトナー残量に変換する。その際、半速モードであれば、得られた検出電圧値にδを加算した上で、図１７に示されるようなトナー残量変換テーブルを用いて、トナー残量に変換する。そして最後に、トナー残量をディスプレイ３２に表示する。ここでは、トナー残量を表示することとするが、これに限定されるものではなく、プロセスカートリッジの交換時期である旨をディスプレイ３２に表示しても良い。
【００３９】
ここで、δの値および残量変換テーブルは、ＣＰＵ３１内の不図示のＲＯＭなどに予め記憶されているものとする。
【００４０】
残量変換テーブルは、プレートアンテナ１５によって得られた検出電圧値にδの値を加算して得られた値に対応するトナー残量ｇまたはトナー残量％の値が記憶されているテーブルである。ＣＰＵ３１は、プレートアンテナ１５によって得られた検出電圧値にδの値を加算して得られた値に応じたトナー残量をテーブルから読み出してディスプレイ３２に表示する。このテーブルの場合は、トナーが初期に500ｇ収容可能なプロセスカートリッジに適用することを想定したものであり、トナー残量が50ｇ以下の変換テーブルである。
なお、図１７の残量変換テーブルの数値は、その一例を示したものであり、この数値に限定されるものではなく、トナー容量などにあわせて適宜変更可能な値である。
【００４１】
図７は、本発明の第１実施形態としてのプリンタにおけるトナー残量検知処理の流れを示すフローチャートである。以下のフローチャートにおける処理は、ＣＰＵ３１が不図示のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより行なわれる。ここでは、プレートアンテナ１５の事をＰＡと呼ぶ。
【００４２】
まず、本体電源を投入し（Ｓ１０１）、次にＰＡ用電源を投入する（Ｓ１０２）。ここでＰＡ用電源は、現像ローラに電力をバイアス電圧を供給するための電源４１を用いても良いし、電源４１とは別に設けた電源を用いても良い。ここでは、本体電源４１とは別にＰＡ用の電源を設けた場合を一例として説明する。
【００４３】
次に、ＰＡで電圧値を検出する（Ｓ１０３）。さらに、ＣＰＵ３１により全速モードか半速モードかを判断する（Ｓ１０４）。
【００４４】
全速モードである場合は、ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進み、ＣＰＵ３１は、ＣＰＵ３１に設けられた不図示のＲＯＭに用意された図１７の残量変換テーブルを用いて、検出電圧値からトナー残量に変換する。
【００４５】
一方、半速モードである場合には、ステップＳ１０５からステップＳ１０７に進んで、検出電圧値にδを加算した上で、ステップＳ１０６に進み、残量変換テーブルからトナー残量を求める。
【００４６】
更にステップＳ１０８に進み、ステップＳ１０６で導いたトナー残量をディスプレイ３２に表示する。
【００４７】
最後に、ステップＳ１０９でＰＡ用電源をＯＦＦし、トナー残量検知処理を終了する。
【００４８】
本実施形態のように、全速モードと半速モードとが選択可能な複数のプロセス速度を有する画像形成装置において、帯電条件に応じた補正を行うことにより、図１のように、正確に現像装置内の残トナー量を検出し表示することができる。その結果、適切なプロセスカートリッジ交換時期を示すことができ、トナーなしで白抜けた画像が出力されたり、トナーが残存するにもかかわらずプロセスカートリッジの交換要求したりといった不具合を無くすことができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態としてのプリンタについて説明する。
【００５０】
本実施形態としてのプリンタでは、３つの速度モードが用意されている点で、上記第１実施形態と異なる。この他の構成及び動作については同様であるため、同じ構成要素については同じ符号を付していその説明を省略する。
【００５１】
３つの速度モードとしては、例えば、全速モード（３００ｍｍ/ｓｅｃ）、半速モード（１５０ｍｍ/ｓｅｃ）の他、３分の１速モード（１００ｍｍ/ｓｅｃ）が設定される。例えば、紙種として、普通紙であれば全速モード、厚紙であれば半速モード、ＯＨＴであれば３分の１速モードというように設定することが可能である。紙種に限らず紙サイズに応じて変更するよう設定しても良い。
【００５２】
かかる場合、全速モード、半速モードでは図３と同じ推移を示すが、３分の１速モードは更に帯電周波数及び帯電電流量が１０００Ｈｚ、１０００μＡであるため、更に検出電圧値が低くなる（図１１）。これにより、検出電圧値に何ら補正をしない場合においては、図１０のようになり、実際のトナー残量と表示されるトナー残量が異なることになる。
【００５３】
そこで、本実施形態では、半速モード用の補正値δとは別に、更に３分の１速モード用の補正値Δをもとめ、検出電圧値をその補正値Δで加算した後に、トナー残量に変換する。
【００５４】
図８は、本発明の第２実施形態としてのプリンタにおけるトナー残量検知処理の流れを示すフローチャートである。
【００５５】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理は図７と同じであるため、説明を省略する。
【００５６】
本実施形態では、ステップＳ１０５で全速モードではないと判定された後、ステップＳ２０１に進み、半速モードか否か判定する。半速モードであれば、ステップＳ１０７に進み、そうでなければ、３分の１速モードと判定して、ステップＳ２０２の処理を行う。つまり、３分の１速モード用の補正値Δを加算する。
【００５７】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、帯電条件に応じた補正を行うことにより、図９のように、正確に残トナー量を検出することができる。
【００５８】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るプリンタについて説明する。
【００５９】
本実施形態としてのプリンタでは、カートリッジにメモリが用意されている点で、上記第１実施形態と異なる。この他の構成及び動作については同様であるため、同じ構成要素については同じ符号を付していその説明を省略する。
【００６０】
図１３に示すように、メモリ２０は、カートリッジＣの外壁に設けられた不揮発性のメモリ（ＮＶＲＡＭ）であって、本体側に設けられデータ送受信部（不図示）との間でデータの通信を行う。
【００６１】
メモリ２０には、半速モード時の検出電圧を補正するためのδを格納し、更に、トナー満杯（フル）時のトナー残量検出電圧値（以下、ＰＡＦと称する）を格納する（図１５）。
【００６２】
ここでトナー満杯時とは、プレートアンテナ１５をトナーが完全に覆っている状態のことである。通常プレートアンテナ１５は図１３に示されているように、現像ローラ２の近傍の対向した配置され、トナーの残量が残り少ない状態において、トナー残量を正確に、かつ細かく検出するために設けられているものである。
【００６３】
一般に、同じトナー残量かつ同じモードであっても、カートリッジごとに微妙に検出電圧値が異なる。これは、もともとカートリッジ自身が有する静電容量に差があるためである。そのため、カートリッジ毎にその個体差に応じて検出電圧値を補正するためにメモリ２０に、そのカートリッジ固有のＰＡＦを記憶しておき、後述するＰＡＦを用いた算出式によってトナー残量を算出する。なお、このカートリッジ毎の検出値の差は、トナーの残量によらず一定であると見なすことができる。（図１６参照）また、上述したように、更にモードが異なれば、検出電圧値も異なることとなる。
【００６４】
図１６は、プロセスカートリッジ１とプロセスカートリッジ２の全速モード及び半速モードでの検出電圧値の一例を示す図である。
【００６５】
プロセスカートリッジ毎にプレートアンテナ、現像スリーブなどの位置が微妙に異なっているため、同じトナー残量かつ同じモードであっても、カートリッジ毎に微妙に検出電圧値が異なっている。例えば、図１６においては、カートリッジ１とカートリッジ２で０．１Ｖの検出値の差があることを示している。
従って、各カートリッジのＰＡＦが分かれば、その値に基づいて正確なトナー量を求めることができることになる。
【００６６】
具体的には、検出電圧値とトナー量の関係が図１６に示す直線に従うものであるとすると、５０グラム以下のトナー量Ｙは以下の２式で示されることになる。すなわち、全速時においては、
Ｙ（ｇ）＝５０−２５×（（全速時検出電圧値）−（全速モードＰＡＦ））
一方、半速時においては、
Ｙ（ｇ）＝５０−２５×（（半速時検出電圧変換値）−（全速モードＰＡＦ））である。尚、（半速時検出電圧変換値）とは半速での検出電圧値を全速時の電圧値に変換したものである。
【００６７】
図１６では、プロセスカートリッジ１の全速モードのＰＡＦが０．８Ｖであり、プロセスカートリッジ２の全速モードのＰＡＦが０．９Ｖである。更に、全速モードでは、半速モードに比して常に０．２Ｖ高い検出電圧値となっている。すなわちδ＝０．２Ｖとなっている。このδの値はメモリ２０に予め記憶されているので、半速モード時には、本体側のデータ送受信部によってこのδを読み出して、トナー残量の算出のために用いる。従って、プロセスカートリッジ１は、全速時においては、
Ｙ（ｇ）＝５０−２５×（（検出電圧値）−０．８）
半速時においては、
Ｙ（ｇ）＝５０−２５×（（半速時検出電圧＋０．２）−０．８））
によってトナー残量をもとめればよい。
【００６８】
以下に、図１４及び図１５を参照して、本発明の第３実施形態としてのプリンタにおけるトナー残量検知処理の流れについて説明する。
【００６９】
図１５は、トナー残量検知処理に着目した場合の、プリンタ本体１６とプロセスカートリッジＣの構成を示すブロック図である。
プリンタ内には、信号処理手段であるＣＰＵ３１及び、表示手段としてのディスプレイ３２が配設されている。カートリッジＣ内には記憶手段であるメモリ２０とトナー残量検知手段であるプレートアンテナ１５が配設されている。
メモリ２０には、複数の情報を記憶する領域が設けられており、プロセス速度が半速モード時に、プレートアンテナ１５からの出力値を補正するための補正値δと、ＰＡＦ値とが記憶されている。
【００７０】
プリンタ本体１６に設けられたＣＰＵ３１は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、全速モードか半速モードかを判定し、現像ローラ２に電圧を印加し、プレートアンテナ１５によって得られた検出電圧値をメモリ２０に記憶されているＰＡＦとδの値を読み出して参照してトナー残量に変換する。そして最後に、トナー残量をディスプレイ３２に表示する。ここでは、トナー残量を表示することとするが、これに限定されるものではなく、プロセスカートリッジの交換時期である旨をディスプレイ３２に表示しても良い。
【００７１】
図１４は、本発明の第３実施形態としてのプリンタにおけるトナー残量検知処理の流れを示すフローチャートである。
【００７２】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０５、Ｓ１０８、Ｓ１０９の処理は図７と同じであるため、説明を省略する。
【００７３】
ステップＳ１０５で全速モードと判定されると、ステップＳ３０１に進み、検出電圧値とＰＡＦを比較する。
【００７４】
一方、全速モードでないと判定されるとステップＳ３０２に進み、検出電圧値を補正して、ステップＳ３０１に進む。
【００７５】
ステップＳ３０１の比較で、検出電圧値（半速の場合は補正後の値）がＰＡＦよりも小さい場合は、ステップＳ３０４に進み、メモリにその値をＰＡＦとして書込む。つまり、実際にはＰＡＦが最小の検出電圧値のはずであるが、もしＰＡＦよりも小さい電圧値が検出された場合には、ＰＡＦの書き換えを行う。これは、より正確にＰＡＦの値を更新して記憶するために行われる制御である。なお、この時、更に、トナーが十分な量だけ残っている旨表示してもよい。
【００７６】
また、検出電圧値（半速の場合はδを加算して変換した値）がＰＡＦの値以上である場合は、ステップＳ３０３に進んで、メモリのＰＡＦに基づきトナー残量を検出し、更にステップＳ１０８でトナー残量を表示する。この時、検出電圧値がＰＡＦと同じ値であれば、トナーが十分な量だけ残っている旨表示してもよい。
【００７７】
このように、メモリに記録されたＰＡＦ及び全速時の残量算出式を使うことにより、カートリッジによる誤差を考慮して、トナー量の正確な検知をすることが可能となる。
【００７８】
なお、本実施形態では、全速モードのＰＡＦのみを格納して半速モードでは検出電圧を補正しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、全速モードのＰＡＦと半速モードのＰＡＦの両方を格納してもよい。この場合、図１６の例によると、５０グラム以下のトナー残量は、
Ｙ（ｇ）＝５０−２５×（（検出電圧値）−（ＰＡＦ））
で表される。
【００７９】
具体的には、カートリッジ１では全速モードＰＡＦが０．８Ｖ、半速モードＰＡＦが０．６Ｖとなり、カートリッジ２では全速モードＰＡＦが０．９Ｖ、半速モードＰＡＦが０．７Ｖとなる。そして、カートリッジ１、２ともに全速−半速差は０．２Ｖである。
【００８０】
従って、プロセスカートリッジ１の全速モードでは、
Ｙ（ｇ）＝５０−２５×（（検出電圧値）−０．８））
プロセスカートリッジ１の半速モードでは、
Ｙ（ｇ）＝５０−２５×（（検出電圧値）−０．６））
プロセスカートリッジ２の全速モードでは、
Ｙ（ｇ）＝５０−２５×（（検出電圧値）−０．９））
プロセスカートリッジ１の半速モードでは、
Ｙ（ｇ）＝５０−２５×（（検出電圧値）−０．７））
の式に、検出電圧値をそのまま代入すればよい。
【００８１】
例えば、カートリッジ１において全速時の検出電圧値が１６Ｖである場合にはＹ（ｇ）＝５０−２５×（１６−０．８）＝３０ｇとなり、満載時を３００ｇとするとトナー残量として「１０％」と表示する。
【００８２】
なお、本実施形態では、トナー残量を算出するための算出式を用いたが、第１、第2の実施形態のように、図１７のような残量変換テーブルを用いてもよい。
【００８３】
また、この残量変換テーブルをカートリッジのメモリ２０の記憶領域に記憶させておき、残量変換テーブルに基づいて、検出電圧値に応じてトナー残量を求めても良い。
【００８４】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、半速モードでの検出電圧値にδを加算することによって、近似的に補正を行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、半速モードでの検出電圧値を全速モードでの検出電圧値に変換するテーブルを用いても良いし、半速モードで独立した検出電圧値−トナー残量変換テーブルを用いてもよい。また、逆に、半速モードでの検出電圧値−トナー残量変換テーブルのみを用意しておき、全速モードの場合に、検出電圧値を所定の補正値で減算してからトナー残量に変換しても良い。
【００８５】
また、上記実施形態では現像剤量検知部材としてプレートアンテナを使用したが、平面アンテナでも使用可能である。平面アンテナとは、串歯上に配置された電極対の容量の変化によってトナー残量を測る板金部材である。
【００８６】
図１２にその例を示す。図１２に示す平面アンテナ６は、一般に用いられているプリント基板２３上にエッチングや印刷等で２つの電極、即ち、導体パターン２１、２２を形成したものである。又、この回路図形を保護するためにその表面に絶縁性の保護膜（図示せず）が形成してある。二つの導電パターン２１、２２間の間隔（Ｇ）を３００μｍ程度まで狭く設定される。これは現像剤収容器内面に備え付けるものであり、現像剤収容器４内の現像剤Ｔが減少するのに伴い、現像剤Ｔと平面アンテナ６との接触面積が減少し、それに応じて、平面アンテナ６の電極２１、２２間における静電容量も減少する。よって、この静電容量を観測することで、随時現像剤収納容器４内の現像剤量を知ることができる。
【００８７】
上記実施形態では、本発明に係る画像形成装置の例として、レーザビームプリンタについて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、レーザビーム射出装置の代わりにＬＥＤを用いたプリンタや、複写機など、現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置全般に適用可能である。
【００８８】
上記実施形態では、速度モードを判定することによって、帯電条件の違いを判定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、帯電ローラに印加される帯電バイアスを直接検知することによって帯電条件を判定したり、または、感光ドラムの駆動モータに対する駆動信号を検知したりすることによって、帯電条件を判定しても良い。
【００８９】
上記第３実施形態では、プロセスカートリッジに設けられるメモリにＮＶＲＡＭを用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、不揮発性メモリ、本体側のデータ送受信部と無線（電波、光、赤外線など）で通信可能な非接触型不揮発性メモリ、電源を備えた揮発性メモリなどの記憶手段であればよい。
【００９０】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【００９１】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９２】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００９３】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した（図７および/または図８及び／または図１４に示す）フローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００９４】
【発明の効果】
本発明によれば、像担持体を帯電する際の帯電条件としての帯電周波数が変化しても、正確に現像剤量を検知することができる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態にかかるプリンタで検知されるトナー残量と実際のトナー残量との関係の例を示す図である。
【図２】第１実施形態の前提となるプリンタで検知されるトナー残量と実際のトナー残量との関係の例を示す図である。
【図３】第１実施形態にかかるプリンタで検知される電圧値と実際のトナー残量との関係の例を示す図である。
【図４】第１実施形態に係るプロセスカートリッジ内部の構成を詳細に示す図である。
【図５】第１実施形態としてのレーザビームプリンタの概略構成図である。
【図６】トナー残量検知処理に着目した場合の、プリンタ本体とプロセスカートリッジの構成を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態としてのプリンタにおけるトナー残量検知処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】第２実施形態としてのプリンタにおけるトナー残量検知処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態にかかるプリンタで検知されるトナー残量と実際のトナー残量との関係の例を示す図である。
【図１０】第２実施形態の前提となるプリンタで検知されるトナー残量と実際のトナー残量との関係の例を示す図である。
【図１１】第２実施形態にかかるプリンタで検知される電圧値と実際のトナー残量との関係の例を示す図である。
【図１２】平面アンテナの構成を示す図である。
【図１３】第３実施形態としてのプリンタに着脱できるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図１４】第３実施形態としてのプリンタにおけるトナー残量検知処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】トナー残量検知処理に着目した場合の、第３実施形態としてのプリンタ本体とプロセスカートリッジの構成を示すブロック図である。
【図１６】第３実施形態にかかるプリンタで検知される電圧値と実際のトナー残量との関係の例を示す図である。
【図１７】トナー残量変換テーブルの詳細な図である。
【符号の説明】
１感光体
２現像ローラ
３撹拌手段
４トナー容器
５トナー規制部材
７帯電ローラ
１４画像形成装置本体
１５トナー残量検知部材であるプレートアンテナ
２０記憶手段
３１信号処理手段
３２トナー残量レベル表示手段
４１電源
５１電源
Ｃプロセスカートリッジ
Ｔトナー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus and a cartridge using a developer as toner. And its The present invention relates to a memory device mounted on a cartridge.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an image forming apparatus including a developer containing unit that contains a developer and a developer carrying member that carries the developer. In such an image forming apparatus, a technique for detecting the amount of developer in the developer containing means using a voltage applied to the developer carrying member is already known.
[0003]
For example, conventionally, a voltage is applied to the developer carrying member, and a capacitance between a member such as a plate antenna provided in the container and the developer carrying member is detected to detect the electrostatic capacity in the developer containing vessel. The amount of developer was detected.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above prior art, when detecting the developer amount, the developer amount is not detected in consideration of the charging conditions for the charging member for charging the image carrier.
[0005]
For example, a change in the charging frequency with respect to the charging member for charging the image carrier affects the electrostatic capacity between the developer detection member provided in the container and the developer carrier, and is accurate. In some cases, the developer amount could not be detected.
[0006]
The present invention relates to an image forming apparatus and a cartridge capable of accurately detecting the amount of developer in a developer container even when charging conditions for the image carrier change. And the An object is to provide a memory device mounted on a cartridge.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an apparatus according to the present invention includes an image carrier, and an image forming apparatus having a plurality of image formation modes having different charging frequencies when charging the image carrier.
A developer containing container for containing a developer for developing the electrostatic latent image on the image carrier;
A developer carrier that carries the developer and supplies the developer to the image carrier;
A charging member for charging the surface of the image carrier;
A detection member for detecting the amount of developer in the developer container;
Setting means for setting the charging frequency according to the image forming mode, wherein the image forming mode is a first unit; Image formation mode in the case of In , The charging frequency When the first charging frequency is set and the image forming mode is the second image forming mode, the charging frequency is set to a second charging frequency different from the first charging frequency. Setting means for setting;
A control unit for calculating the amount of developer in the developer container based on a value corresponding to a capacitance between the developer carrier and the detection member;
In the first image forming mode A first correction value corresponding to the capacitance in a state where the developer amount in the developer container is full; According to the electrostatic capacity when the developer amount in the developer container in the second image forming mode is full. Storage means for storing the second correction value,
The control unit is Depending on the image formation mode, A value corresponding to a capacitance between the developer carrier and the detection member is set as the first correction value. Or The correction is performed using the second correction value, and the developer amount in the developer container is calculated based on the corrected value.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the relative arrangement of components, the display screen, and the like described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified.
[0014]
(First embodiment)
A laser beam printer will be described as a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention.
[0015]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the laser beam printer as the first embodiment of the present invention. The printer 14 includes a laser scanner 11, a transfer roller 12, and a fixing unit 13, and the process cartridge C can be attached to and detached from the main body.
[0016]
The laser scanner 11 emits a laser beam 10 corresponding to the input image information. The laser beam 10 is reflected by a mirror and applied to a predetermined position of the photosensitive drum 1 as an image carrier provided in the process cartridge C. As a result, a latent image is formed on the photosensitive drum 1, a developer (toner) is supplied to the latent image to visualize it, and the visualized image is further transferred onto the recording material P by the transfer roller 12. Transcript. The recording material P to which the image has been transferred is conveyed to the fixing unit 13 where heat and pressure are applied to form an image on the recording material P.
[0017]
FIG. 4 is a diagram showing in detail the internal configuration of the process cartridge C according to the first embodiment of the present invention.
[0018]
In the process cartridge C, the photosensitive drum 1, the developing roller 2, the toner container 4, the charger (charging roller) 7, the cleaner 8, and the waste toner container 9 are integrated. The toner container 4 contains toner T. As the process cartridge, the photosensitive drum 1, the developing roller 2, the toner container 4, and the charger (charging roller) 7 excluding the cleaner 8 and the waste toner container 9 may be fixed. Here, although the toner T is an insulating magnetic one-component toner, the present invention is not limited to this, and refers to all developers including a two-component toner.
[0019]
At the time of image formation, prior to irradiation with the laser beam 10, a bias voltage is applied to the charger 7 as a charging member by the power source 51 of the printer body, and the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by the charger 7. Next, the surface of the charged photosensitive drum 1 is scanned and exposed with a laser beam 10 to form an electrostatic latent image corresponding to the image information.
[0020]
Next, this uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1.
Next, a bias voltage is applied to the developing roller 2 as the developer carrying member by the power source 41 of the printer body. Thereby, the toner T flies from the surface of the developing roller 2 to the electrostatic latent image, and the latent image on the photosensitive drum 1 is visualized by the toner T. The toner image thus formed on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred onto the recording material P by the transfer roller 12 as described above.
[0021]
When the transfer is completed, the cleaner 8 removes residual toner on the surface of the photosensitive drum 1. The residual toner removed from the photosensitive drum 1 by the cleaner 8 is stored in a waste toner container 9.
[0022]
In the toner container 4, there is a stirrer 3 that rotates in the direction of arrow A. By the rotation of the stirrer 3, the toner T is loosened and supplied to the developing roller 2.
[0023]
A plate antenna 15 that constitutes a part of the developer amount detecting means is disposed inside the toner container 4. The plate antenna 15 is a sheet metal disposed on the bottom of the toner container 4 so as to face the developing roller 2. It is desirable to use SUS that is resistant to rust as the material, but the present invention is not limited to this, and other materials may be used as long as current can flow.
[0024]
When an AC bias is applied to the developing roller 2, a minute current is generated in the plate antenna 15. This minute current is detected and converted into a detected voltage value, and further, a capacitance between the plate antenna 15 and the developing roller 2 is derived by calculation. Since the electrostatic capacity between the plate antenna 15 and the developing roller 2 changes in accordance with the amount of insulating toner existing between them, the amount of toner can be accurately derived if the electrostatic capacity can be detected correctly. .
[0025]
That is, when a predetermined amount of toner T is present in the toner container 4, the electrostatic capacity between the plate antenna 15 and the developing roller 2 is large, and as the toner decreases, air increases between the two, and the electrostatic capacity decreases. It will become. When the capacitance is large, the detection voltage value is small, and when the capacitance is small, the detection voltage value is large.
[0026]
When the toner is full between the plate antenna 15 and the developing roller 2, the detected voltage value is the minimum value (the capacitance is the maximum value). The detection voltage value changes according to the remaining amount of toner. However, if a predetermined amount or more of toner remains in the toner container, the toner amount in the detection area is always full. Is constant. That is, the detected voltage value changes and the amount of toner can be accurately detected only when the amount is below a predetermined amount. However, since it is necessary to notify the user of the shortage of the remaining amount of toner, the plate antenna 15 is arranged so that the predetermined amount becomes a certain amount. Further, a relationship between the detected voltage value and the toner amount (for example, a lookup table or a mathematical expression) is obtained in advance, and the toner amount is detected from the detected voltage value.
[0027]
On the other hand, in this printer, the image formation speed (process speed) for image formation is selected from the full speed mode as the normal image formation speed and the half speed mode (process speed that is half the normal image formation speed). Is possible. The image forming speed is changed depending on the size and type of paper. In this printer, the charging roller 7 is in contact with the charging roller 7 with a voltage (vibration voltage Vac and DC voltage) in a state where the charging roller 7 is in contact with the photosensitive drum. An AC contact charging method is used in which the surface of the photosensitive drum is charged by applying a superimposed voltage with Vdc). In such a contact charging method, when the process speed of the printer is controlled at half speed, when the control is performed by setting the charging frequency and the charging current which are charging conditions used at the full speed, Since the charging frequency and charging current value do not correspond to the change, moire images (interference fringes) may occur. In order to avoid the generation of the moire image, different charging conditions have been set in the respective modes. Specifically, in the full speed mode, the charging frequency and the charging current value are set larger than in the half speed mode. For example, the charging frequency and the charging current amount are set to 3000 Hz and 2500 μA in the full speed mode, and 1500 Hz and 1500 μA in the half speed mode, and the charging speed in the full speed mode is almost twice that of the half speed mode. And the charging current value.
[0028]
FIG. 3 is a diagram illustrating a difference in detected voltage value between the full speed mode and the half speed mode in the printer as the first embodiment of the present invention. In FIG. 3, the horizontal axis represents the amount of residual toner in the developing device, and the vertical axis represents the detected voltage value measured between the plate antenna 15 and the developing roller 4.
[0029]
When detecting the electrostatic capacitance between the plate antenna 15 and the developing roller 4, the current generated in the plate antenna 15 is detected by applying an AC bias to the developing roller, and the detected current is converted into a detected voltage value. Thus, a detection voltage value corresponding to the capacitance between the plate antenna 15 and the developing roller 4 is obtained.
[0030]
This detection operation is performed during execution of printing, and is smaller than the detection value between the developing roller 4 and the plate antenna 15 at the time of detection, but is also static between the charging roller 7 and the plate antenna 15. A capacitance is generated and detected as a value added to the capacitance between the developing roller 7 and the plate antenna 15.
[0031]
Further, the electrostatic capacitance between the charging roller 7 and the plate antenna 15 is also detected as a current in the same manner as the electrostatic capacitance between the developing roller 7 and the plate antenna 15, where I is the detected current. ,
I = Charging frequency x Capacity between roller and antenna x Charging applied voltage
Is required.
[0032]
As described above, when the process speed of the image forming apparatus is the full speed mode and the half speed mode, the charging frequency is greatly different from f = 3000 Hz in the full speed mode and f = 1500 Hz in the half speed mode. The current I detected as the capacitance value is greatly affected by the change in the charging frequency.
[0033]
FIG. 3 shows that the detected voltage value corresponding to the capacitance between the plate antenna 15 and the developing roller 4 differs depending on the difference in charging frequency, which is the charging condition in the full speed mode and the half speed mode. This is because the detected voltage value when the image forming operation is performed in the full speed mode and the detected voltage value when the image forming operation is performed in the half speed mode are different even if the toner amount is exactly the same. Represents becoming.
[0034]
Therefore, the toner amount is calculated from the detected voltage value from the plate antenna 15 in the half-speed mode by the method based on the full-speed mode as a normal process speed without considering the difference in charging condition according to the process speed. In other words, as shown in FIG. 2, in the half speed mode, an error occurs between the displayed toner remaining amount and the actual toner remaining amount.
[0035]
Therefore, in this embodiment, the difference in the detected voltage value is approximated as a constant value δ, and δ is added to the detected voltage value derived in advance in the half-speed mode, and then converted into the remaining toner amount.
[0036]
Hereinafter, the flow of the toner remaining amount detection process in the printer according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
[0037]
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the printer main body 16 and the process cartridge C when attention is paid to the toner remaining amount detection process.
[0038]
The CPU 31 provided in the printer main body 16 determines whether the mode is the full speed mode or the half speed mode by executing a program stored in a ROM (not shown), and sets the charging condition according to the mode. Then, a voltage is applied to the developing roller 2 to convert the detected voltage value obtained by the plate antenna 15 into the remaining amount of toner. At this time, in the case of the half speed mode, δ is added to the obtained detection voltage value, and then converted into the remaining amount of toner using a remaining toner conversion table as shown in FIG. Finally, the remaining amount of toner is displayed on the display 32. Here, the remaining amount of toner is displayed. However, the present invention is not limited to this. The display 32 may indicate that it is time to replace the process cartridge.
[0039]
Here, it is assumed that the value of δ and the remaining amount conversion table are stored in advance in a ROM (not shown) in the CPU 31.
[0040]
The remaining amount conversion table is a table in which the value of the remaining amount of toner g or the remaining amount of toner% corresponding to the value obtained by adding the value of δ to the detected voltage value obtained by the plate antenna 15 is stored. . The CPU 31 reads the remaining amount of toner corresponding to the value obtained by adding the value of δ to the detected voltage value obtained by the plate antenna 15 from the table and displays it on the display 32. This table is assumed to be applied to a process cartridge that can initially store 500 g of toner, and is a conversion table with a remaining amount of toner of 50 g or less.
Note that the numerical values of the remaining amount conversion table in FIG. 17 show an example thereof, and are not limited to these numerical values, and are values that can be appropriately changed according to the toner capacity and the like.
[0041]
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of toner remaining amount detection processing in the printer as the first embodiment of the present invention. The processes in the following flowchart are performed by the CPU 31 executing a program stored in a ROM (not shown). Here, the plate antenna 15 is referred to as PA.
[0042]
First, the main body power is turned on (S101), and then the PA power is turned on (S102). Here, as the power source for PA, a power source 41 for supplying a bias voltage to the developing roller may be used, or a power source provided separately from the power source 41 may be used. Here, a case where a power source for PA is provided separately from the main body power source 41 will be described as an example.
[0043]
Next, the voltage value is detected by PA (S103). Further, the CPU 31 determines whether the mode is the full speed mode or the half speed mode (S104).
[0044]
In the case of the full speed mode, the process proceeds from step S105 to step S106, and the CPU 31 converts the detected voltage value to the toner remaining amount using a remaining amount conversion table of FIG. 17 prepared in a ROM (not shown) provided in the CPU 31. Convert.
[0045]
On the other hand, in the case of the half speed mode, the process proceeds from step S105 to step S107, δ is added to the detected voltage value, and then the process proceeds to step S106, where the remaining toner amount is obtained from the remaining amount conversion table.
[0046]
In step S108, the remaining amount of toner introduced in step S106 is displayed on the display 32.
[0047]
Finally, in step S109, the PA power is turned off, and the toner remaining amount detection process is terminated.
[0048]
In the image forming apparatus having a plurality of process speeds in which the full-speed mode and the half-speed mode can be selected as in the present embodiment, the developing device can be accurately performed as shown in FIG. It is possible to detect and display the remaining toner amount. As a result, it is possible to indicate an appropriate process cartridge replacement time, and it is possible to eliminate problems such as outputting a white image without toner and requesting replacement of the process cartridge even though the toner remains.
[0049]
(Second Embodiment)
Next, a printer as a second embodiment of the present invention will be described.
[0050]
The printer according to the present embodiment is different from the first embodiment in that three speed modes are prepared. Since the other configurations and operations are the same, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0051]
As the three speed modes, for example, a full speed mode (300 mm / sec), a half speed mode (150 mm / sec), and a third speed mode (100 mm / sec) are set. For example, the paper type can be set to full speed mode for plain paper, half speed mode for thick paper, and 1/3 speed mode for OHT. You may set to change according to paper size not only a paper type.
[0052]
In such a case, the full-speed mode and the half-speed mode show the same transition as in FIG. 3, but in the 1 / 3-speed mode, the detection frequency value is further reduced because the charging frequency and charging current amount are 1000 Hz and 1000 μA (see FIG. 3). 11). As a result, when no correction is made to the detected voltage value, as shown in FIG. 10, the actual toner remaining amount and the displayed toner remaining amount are different.
[0053]
Therefore, in this embodiment, in addition to the correction value δ for the half-speed mode, a correction value Δ for the one-third speed mode is further obtained, and the detected voltage value is added by the correction value Δ, and then the remaining toner amount Convert to
[0054]
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of toner remaining amount detection processing in the printer as the second embodiment of the present invention.
[0055]
The processing in steps S101 to S109 is the same as that in FIG.
[0056]
In this embodiment, after it is determined in step S105 that the mode is not the full speed mode, the process proceeds to step S201, and it is determined whether or not the mode is the half speed mode. If it is the half speed mode, the process proceeds to step S107. Otherwise, it is determined that the mode is the one third speed mode, and the process of step S202 is performed. That is, the correction value Δ for the 1/3 speed mode is added.
[0057]
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, by performing correction according to the charging condition, the remaining toner amount can be accurately detected as shown in FIG.
[0058]
(Third embodiment)
Next, a printer according to a third embodiment of the invention will be described.
[0059]
The printer according to this embodiment is different from the first embodiment in that a memory is prepared in the cartridge. Since the other configurations and operations are the same, the same components are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0060]
As shown in FIG. 13, the memory 20 is a non-volatile memory (NVRAM) provided on the outer wall of the cartridge C, and communicates data with a data transmission / reception unit (not shown) provided on the main body side. Do.
[0061]
The memory 20 stores δ for correcting the detection voltage in the half-speed mode, and further stores a toner remaining amount detection voltage value (hereinafter referred to as PAF) when the toner is full (FIG. 15). ).
[0062]
Here, the toner full state is a state where the plate antenna 15 is completely covered with toner. As shown in FIG. 13, the normal plate antenna 15 is disposed oppositely in the vicinity of the developing roller 2 and is provided to accurately and finely detect the remaining amount of toner when the remaining amount of toner is low. It is what.
[0063]
Generally, even in the same toner remaining amount and the same mode, the detection voltage value is slightly different for each cartridge. This is because there is a difference in the capacitance inherent in the cartridge itself. Therefore, in order to correct the detection voltage value according to the individual difference for each cartridge, the memory 20 stores a PAF specific to the cartridge, and calculates the remaining amount of toner by a calculation formula using the PAF described later. Note that the difference in detection value for each cartridge can be regarded as constant regardless of the remaining amount of toner. (Refer to FIG. 16) Further, as described above, if the mode is further different, the detected voltage value is also different.
[0064]
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of detected voltage values of the process cartridge 1 and the process cartridge 2 in the full speed mode and the half speed mode.
[0065]
Since the positions of the plate antenna, the developing sleeve, and the like are slightly different for each process cartridge, the detection voltage value is slightly different for each cartridge even in the same toner remaining amount and the same mode. For example, FIG. 16 shows that there is a difference in detection value of 0.1 V between the cartridge 1 and the cartridge 2.
Therefore, if the PAF of each cartridge is known, an accurate toner amount can be obtained based on the value.
[0066]
Specifically, assuming that the relationship between the detected voltage value and the toner amount follows a straight line shown in FIG. 16, a toner amount Y of 50 grams or less is represented by the following two expressions. That is, at full speed,
Y (g) = 50−25 × ((detected voltage value at full speed) − (full speed mode PAF))
On the other hand, at half speed,
Y (g) = 50−25 × ((half-speed detected voltage conversion value) − (full-speed mode PAF)). The “half-speed detected voltage conversion value” is obtained by converting the detected voltage value at half speed into the voltage value at full speed.
[0067]
In FIG. 16, the PAF in the full speed mode of the process cartridge 1 is 0.8V, and the PAF in the full speed mode of the process cartridge 2 is 0.9V. Further, in the full speed mode, the detection voltage value is always 0.2 V higher than in the half speed mode. That is, δ = 0.2V. Since the value of δ is stored in the memory 20 in advance, in the half speed mode, the δ is read by the data transmitting / receiving unit on the main body side and used for calculating the remaining amount of toner. Accordingly, the process cartridge 1 is at full speed.
Y (g) = 50−25 × ((detection voltage value) −0.8)
At half speed,
Y (g) = 50−25 × ((detected voltage at half speed + 0.2) −0.8))
The remaining amount of toner can be obtained by
[0068]
Hereinafter, the flow of the toner remaining amount detection process in the printer according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
[0069]
FIG. 15 is a block diagram illustrating configurations of the printer main body 16 and the process cartridge C when attention is paid to the toner remaining amount detection process.
In the printer, a CPU 31 as signal processing means and a display 32 as display means are arranged. In the cartridge C, a memory 20 as storage means and a plate antenna 15 as toner remaining amount detection means are arranged.
The memory 20 is provided with an area for storing a plurality of information, and stores a correction value δ for correcting an output value from the plate antenna 15 and a PAF value when the process speed is the half speed mode. Yes.
[0070]
A CPU 31 provided in the printer main body 16 determines whether the mode is a full speed mode or a half speed mode by executing a program stored in a ROM (not shown), applies a voltage to the developing roller 2, and is obtained by the plate antenna 15. The detected voltage value is read and referred to as the PAF and δ values stored in the memory 20 and converted into the remaining amount of toner. Finally, the remaining amount of toner is displayed on the display 32. Here, the remaining amount of toner is displayed. However, the present invention is not limited to this. The display 32 may indicate that it is time to replace the process cartridge.
[0071]
FIG. 14 is a flowchart showing the flow of toner remaining amount detection processing in the printer as the third embodiment of the present invention.
[0072]
The processing in steps S101 to S105, S108, and S109 is the same as that in FIG.
[0073]
If it is determined in step S105 that the mode is the full speed mode, the process proceeds to step S301, and the detected voltage value is compared with the PAF.
[0074]
On the other hand, if it is determined that the mode is not the full speed mode, the process proceeds to step S302, the detected voltage value is corrected, and the process proceeds to step S301.
[0075]
If the detected voltage value (corrected value in the case of half speed) is smaller than PAF in the comparison in step S301, the process proceeds to step S304, and the value is written in the memory as PAF. That is, in practice, PAF should be the minimum detection voltage value, but if a voltage value smaller than PAF is detected, the PAF is rewritten. This is a control performed to update and store the PAF value more accurately. At this time, it may be further displayed that a sufficient amount of toner remains.
[0076]
If the detected voltage value (the value converted by adding δ in the case of half speed) is equal to or greater than the PAF value, the process proceeds to step S303, where the remaining amount of toner is detected based on the PAF in the memory, and further the step. In S108, the remaining amount of toner is displayed. At this time, if the detected voltage value is the same value as PAF, it may be displayed that a sufficient amount of toner remains.
[0077]
As described above, by using the PAF recorded in the memory and the remaining amount calculation formula at the full speed, it is possible to accurately detect the toner amount in consideration of the error due to the cartridge.
[0078]
In this embodiment, only the full speed mode PAF is stored and the detection voltage is corrected in the half speed mode. However, the present invention is not limited to this, and the full speed mode PAF and the half speed mode are corrected. Both PAFs may be stored. In this case, according to the example of FIG.
Y (g) = 50−25 × ((detection voltage value) − (PAF))
It is represented by
[0079]
Specifically, the full speed mode PAF is 0.8V and the half speed mode PAF is 0.6V in the cartridge 1, and the full speed mode PAF is 0.9V and the half speed mode PAF is 0.7V in the cartridge 2. In both cartridges 1 and 2, the full speed-half speed difference is 0.2V.
[0080]
Therefore, in the full speed mode of the process cartridge 1,
Y (g) = 50−25 × ((detection voltage value) −0.8))
In the half speed mode of the process cartridge 1,
Y (g) = 50−25 × ((detection voltage value) −0.6))
In the full speed mode of the process cartridge 2,
Y (g) = 50−25 × ((detection voltage value) −0.9))
In the half speed mode of the process cartridge 1,
Y (g) = 50−25 × ((detection voltage value) −0.7))
The detected voltage value may be directly substituted into the equation.
[0081]
For example, when the detected voltage value at the full speed in the cartridge 1 is 16 V, Y (g) = 50−25 × (16−0.8) = 30 g. % "Is displayed.
[0082]
In this embodiment, the calculation formula for calculating the remaining amount of toner is used. However, as in the first and second embodiments, a remaining amount conversion table as shown in FIG. 17 may be used.
[0083]
Alternatively, the remaining amount conversion table may be stored in the storage area of the memory 20 of the cartridge, and the remaining amount of toner may be obtained according to the detected voltage value based on the remaining amount conversion table.
[0084]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the correction is approximately performed by adding δ to the detected voltage value in the half-speed mode. However, the present invention is not limited to this, for example, the half-speed mode. A table that converts the detected voltage value at the full speed mode into a detected voltage value may be used, or an independent detected voltage value-toner remaining amount conversion table may be used in the half speed mode. Conversely, only the detection voltage value-toner remaining amount conversion table in the half-speed mode is prepared, and in the case of the full-speed mode, the detection voltage value is subtracted by a predetermined correction value and then converted into the toner remaining amount. You may do it.
[0085]
In the above embodiment, a plate antenna is used as the developer amount detection member. However, a planar antenna can also be used. A planar antenna is a sheet metal member that measures the remaining amount of toner by changing the capacity of an electrode pair arranged on a skewer.
[0086]
An example is shown in FIG. The planar antenna 6 shown in FIG. 12 has two electrodes, that is, conductor patterns 21 and 22 formed on a commonly used printed board 23 by etching or printing. In order to protect the circuit pattern, an insulating protective film (not shown) is formed on the surface. The distance (G) between the two conductive patterns 21 and 22 is set to be narrow to about 300 μm. This is provided on the inner surface of the developer container, and as the developer T in the developer container 4 decreases, the contact area between the developer T and the planar antenna 6 decreases, and the plane is accordingly changed. The capacitance between the electrodes 21 and 22 of the antenna 6 is also reduced. Therefore, by observing this capacitance, the amount of developer in the developer storage container 4 can be known at any time.
[0087]
In the above embodiment, the laser beam printer has been described as an example of the image forming apparatus according to the present invention. However, the present invention is not limited to this, and a printer using an LED instead of the laser beam emitting apparatus may be used. The present invention can be applied to all image forming apparatuses that perform image formation using a developer, such as a copying machine.
[0088]
In the above embodiment, the difference in charging condition is determined by determining the speed mode. However, the present invention is not limited to this, and by directly detecting the charging bias applied to the charging roller. The charging condition may be determined by determining the charging condition or detecting a driving signal for the driving motor of the photosensitive drum.
[0089]
In the third embodiment, NVRAM is used as the memory provided in the process cartridge. However, the present invention is not limited to this, and the nonvolatile memory, the data transmission / reception unit on the main body side and the wireless (radio wave, light, Any storage means such as a non-contact type non-volatile memory capable of communicating with infrared rays or a volatile memory provided with a power source may be used.
[0090]
Note that the present invention can be applied to a system including a plurality of devices (for example, a host computer, an interface device, a reader, and a printer), and a device (for example, a copying machine and a facsimile device) including a single device. You may apply to.
[0091]
Another object of the present invention is to supply a storage medium (or recording medium) in which a program code of software that realizes the functions of the above-described embodiments is recorded to a system or apparatus, and the computer (or CPU or CPU) of the system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved by the MPU) reading and executing the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention. Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an operating system (OS) running on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a case where the function of the above-described embodiment is realized by performing part or all of the actual processing and the processing is included.
[0092]
Furthermore, after the program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion card inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function is determined based on the instruction of the program code. It goes without saying that the CPU or the like provided in the expansion card or the function expansion unit performs part or all of the actual processing and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
[0093]
When the present invention is applied to the above storage medium, the storage medium stores program codes corresponding to the flowcharts described above (shown in FIG. 7 and / or FIG. 8 and / or FIG. 14). .
[0094]
【The invention's effect】
According to the present invention, the image carrier Charging frequency as a charging condition when charging Even if changes, the amount of developer can be accurately detected Image forming apparatus Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a relationship between a toner remaining amount detected by a printer according to a first embodiment and an actual toner remaining amount.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a relationship between a toner remaining amount detected by a printer that is a premise of the first embodiment and an actual toner remaining amount;
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a relationship between a voltage value detected by the printer according to the first embodiment and an actual toner remaining amount.
FIG. 4 is a diagram showing in detail the internal configuration of a process cartridge according to the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a laser beam printer as a first embodiment.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a printer main body and a process cartridge when attention is paid to a toner remaining amount detection process.
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of toner remaining amount detection processing in the printer as the first embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a flow of remaining toner detection processing in a printer as a second embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a relationship between a toner remaining amount detected by a printer according to a second embodiment and an actual toner remaining amount.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a relationship between a remaining amount of toner detected by a printer that is a premise of the second embodiment and an actual remaining amount of toner.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a relationship between a voltage value detected by a printer according to a second embodiment and an actual toner remaining amount.
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a planar antenna.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram of a process cartridge that can be attached to and detached from a printer as a third embodiment.
FIG. 14 is a flowchart illustrating a flow of remaining toner detection processing in a printer as a third embodiment.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a printer main body and a process cartridge according to a third embodiment when attention is paid to toner remaining amount detection processing.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a relationship between a voltage value detected by a printer according to a third embodiment and an actual toner remaining amount.
FIG. 17 is a detailed diagram of a toner remaining amount conversion table.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
2 Development roller
3 Stirring means
4 Toner container
5 Toner regulating member
7 Charging roller
14 Image forming apparatus body
15 Plate antenna as toner remaining amount detection member
20 storage means
31 Signal processing means
32 Toner remaining level display means
41 Power supply
51 power supply
C Process cartridge
T Toner

Claims

像担持体を有し、前記像担持体を帯電する際の帯電周波数が異なる複数の画像形成モードを有する画像形成装置において、
前記像担持体上の静電潜像を現像するための現像剤を収容する現像剤収容容器と、
前記現像剤を担持して前記像担持体に供給する現像剤担持体と、
前記像担持体の表面を帯電する帯電部材と、
前記現像剤収容容器内の現像剤量を検知するための検知部材と、
前記画像形成モードに応じて前記帯電周波数を設定する設定手段であって、前記画像形成モードが第１の画像形成モードの場合に、前記帯電周波数を前記第１帯電周波数に設定し、前記画像形成モードが第２の画像形成モードの場合に、前記帯電周波数を前記第１帯電周波数とは異なる第２帯電周波数に設定する設定手段と、
前記現像剤担持体と前記検知部材との間の静電容量に応じた値に基づいて前記現像剤収容容器内の現像剤量を演算する制御ユニットと、
前記第１の画像形成モードにおける前記現像剤収容容器内の現像剤量が満杯の状態での前記静電容量に応じた第１補正値と、前記第２の画像形成モードにおける前記現像剤収容容器内の現像剤量が満杯の状態での前記静電容量に応じた第２補正値とを記憶する記憶手段と、を有し、
前記制御ユニットは、画像形成モードに応じて、前記現像剤担持体と前記検知部材との間の静電容量に応じた値を、前記第１補正値または前記第２補正値を用いて補正して、補正した値に基づいて前記現像剤収容容器内の現像剤量を演算することを特徴とする画像形成装置。In an image forming apparatus having an image carrier and having a plurality of image forming modes having different charging frequencies when charging the image carrier,
A developer containing container for containing a developer for developing the electrostatic latent image on the image carrier;
A developer carrier that carries the developer and supplies the developer to the image carrier;
A charging member for charging the surface of the image carrier;
A detection member for detecting the amount of developer in the developer container;
A setting means for setting the charging frequency in response to the image forming mode, when the image forming mode of the first image forming mode, to set the charging frequency in the first charging frequency, the image forming Setting means for setting the charging frequency to a second charging frequency different from the first charging frequency when the mode is the second image forming mode ;
A control unit for calculating the amount of developer in the developer container based on a value corresponding to a capacitance between the developer carrier and the detection member;
A first correction value corresponding to the capacitance when the developer amount in the developer container in the first image forming mode is full; and the developer container in the second image forming mode. Storage means for storing a second correction value corresponding to the electrostatic capacity when the amount of the developer is full ,
The control unit corrects a value corresponding to a capacitance between the developer carrier and the detection member using the first correction value or the second correction value according to an image forming mode. An image forming apparatus that calculates a developer amount in the developer container based on the corrected value.

前記帯電周波数が異なる複数の画像形成モードとは、画像形成速度が異なる画像形成モード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。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the plurality of image forming modes having different charging frequencies are image forming modes having different image forming speeds.