(57)【要約】【課題】  逐次残量検知の精度向上を目的とする画像形成装置およびプロセスカートリッジの提供。【解決手段】  静電容量の変化によって残量検知を行う画像形成装置において、検出された静電容量が最大を示す値Ａから白抜け画像が発生する近傍の静電容量値を示す値Ｂを算出し、その差（Ｂ−Ａ）と、その時の静電容量値の検出値Ｖと静電容量が最大を示す値Ａとの差（Ｖ−Ａ）との比Ｚ＝（Ｖ−Ａ）／（Ｂ−Ａ）から逐次残量検知を行うものであり、白抜け画像が発生する近傍の静電容量値を示す値Ｂを算出する算出式を複数用意しており、出力画像の平均印字率に応じた適正な算出式を選択して逐次残量検知を行う。【選択図】        図１
2006301264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化量によって現像剤の残量を逐次検知する画像形成装置において、
記憶手段には静電容量値が最大を示す値を記憶し、静電容量値が最大を示す値から白抜け画像が発生する近傍の静電容量値を示す値を算出し、
静電容量が減少する期間において逐次残量検知を行う際には静電容量が最大を示す値と選択された計算式で得られた値の差と、静電容量が最大を示す値とその時に検出された静電容量検出値の差との比に基づいて現像剤の逐次残量検知を行うものであり、
白抜け近傍の静電容量値を示す値を算出するための計算式を複数保持し、出力画像の平均印字率に応じて上記計算式を選択することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
白抜け近傍の静電容量値を示す値は、下記の計算式、
（白抜け近傍の静電容量値を示す値）＝ａ×（静電容量値が最大を示す値）＋ｂ
（ａ，ｂは定数）
により算出するものであり、
定数ｂの値が異なる計算式を複数保持してい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】
前記出力画像の平均印字率は、
転写工程において像担持体から記録紙に転写されなかった現像剤が収容されるクリーニング容器内の現像剤の量が所定量に達したときのプリント枚数によって判断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】
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有し、
請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在とすることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、電子写真方式を用いた画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものであり、特に、画像形成装置本体に搭載された記憶手段を用いて、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とされる、装置本体に装着可能なカートリッジ内の現像剤の量を検知して報知することのできる画像形成装置、カートリッジ及び画像形成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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図１３のように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。
【０００４】
この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。
【０００５】
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ている。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。
【０００６】
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知られている。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、絶縁性トナーなどの現像剤量に応じて変化することを利用したものである。
【０００７】
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求めておけば、静電容量を測定することによって現像剤量レベルを検知することができる。
【０００８】
残量検知の出力値は現像剤容器内に２枚以上配置されたプレートアンテナ間の静電容量の測定値とリファレンスコンデンサの静電容量値とを比較し、電圧値に変換して出力されるものが一般に知られている。残量検知の出力値の推移は検知回路構成によって異なり、プレートアンテナ間の静電容量値が小さくなるほど出力電圧が小さくなるものや、静電容量値が小さくなるほど出力電圧値が大きくなるものなどさまざまである。
【０００９】
上述のプレートアンテナ方式による現像剤残量検知手段の場合、現像剤担持体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、それぞれの間に現像剤が無い場合でも、両者の間が近ければ静電容量の絶対値は大きくなり、両者の間が遠ければ小さくなる。
【００１０】
また、プロセスカートリッジは製造上、板金の間が広いものや、狭いものといった個体差が生じることは避けられない。
【００１１】
このため、特許文献１のように現像剤残量検知手段が現像剤量の最大、つまり静電容量が最大を検出したときの出力値を記憶装置に記憶し、その値を用いて現像剤残量のレベル検知を行うことで個々のカートリッジに則した正確な現像剤残量検知を行うことが提案されている。
【特許文献１】特開２００２−９９１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
残量検知の出力値は現像剤容器内に２枚以上配置されたプレートアンテナ間の静電容量の測定値とリファレンスコンデンサの静電容量値とを比較し、電圧値に変換して出力されたものである。残量検知の出力値の推移は検知回路構成によってプレートアンテナ間の静電容量値が小さくなるほど出力電圧が小さくなるものや、静電容量値が小さくなるほど出力電圧値が大きくなるものができる。
【００１３】
図２（ａ）に静電容量が小さくなるほど出力電圧が大きくなる回路を用いて現像剤の残量と出力電圧の推移を測定した結果を示す。
【００１４】
静電容量が最大を示す出力電圧値（現像剤が十分残っている状態）を記憶手段に保持しておくことで、静電容量が変化したときの出力電圧値（現像剤が少なくなった状態）と保持されている静電容量が最大の時の値との出力値の変化量に基づいて逐次残量検知を行う。
【００１５】
逐次残量検知は初めに静電容量が最大の時の出力電圧値から白抜け画像が発生する近傍の所定の静電容量値を示す出力電圧値を算出する。一般的には現像剤が少量になり印字不能となる静電容量値、あるいは白抜けが起きる直前の現像剤残量が残りわずかである時点の静電容量値（以降「ＰＡＥ（プレート・アンテナ・エンプティ）」と称する）を算出する。
【００１６】
ここでＰＡＥについて述べる。
【００１７】
図２（ｂ）は同一構成のプロセスカートリッジを複数使用して実験を行うことで蓄積した静電容量が最大を示す電圧値とＰＡＥとの関係を示したものである。
【００１８】
実験時の現像剤充填量は３５０ｇとして一定の印字パターンで連続通紙したときの静電容量が最大を示す時の出力電圧値とＰＡＥとして現像剤容器内の残量が３５ｇの時の出力電圧値とした場合をプロットしている。図２（ｂ）のように静電容量が最大を示す電圧値は個々のカートリッジで個体差を生じているが、ＰＡＥとの関係は式〔１〕のような一次関数で表すことができる。
【００１９】
ＰＡＥ＝ａ×（静電容量が最大を示す電圧値）＋ｂ‥‥‥〔１〕
（ａ，ｂは定数であり実験データの蓄積に基づいて得られる）
【００２０】
従って、静電容量が最大を示す電圧値から、算出式によってカートリッジの個体差に関係なく所定の現像剤残量を示す出力電圧値を求めることができる。
【００２１】
更に図２（ａ）に示すようにＰＡＥと静電容量が最大の時の出力電圧値との差ΔＶと、残量検知出力電圧値Ｖと静電容量が最大の時の出力電圧値との差ΔＶ’から下式〔２〕のように変化の割合Ｚを導き出す。
【００２２】
2006301264.tif 000003
【００２３】
式〔２〕で得られた変化の割合Ｚと表１に示すような変化の割合Ｚと表示する残量との関係を示す相関テーブル（以降、単に「相関テーブル」と称する）とを比較することにより適正な残量表示を行う。表１はＰＡＥ＝表示残量２％時の残量検知出力値とした場合の相関テーブルの一例である。
【００２４】
そして、変化の割合Ｚが所定の値になったときにユーザーに現像剤の残量が残りわずかであることを通知する（この通知を以降「トナーＯＵＴ表示」と称する）。
【００２５】
このような方法によって個々のカートリッジ差をなくした現像剤残量レベル検知が行える。
【００２６】
【表１】
2006301264.tif 000004
【００２７】
しかしながら上述の特許文献１のように静電容量が最大を検出したときの出力値を記憶装置に記憶し、その値を用いて現像剤残量のレベル検知を行い個々のカートリッジ差をなくしても、現像剤残量検知手段によって検出した現像剤残量の値と、実際に現像装置内に残っている現像剤量が一致しないことがある。
【００２８】
それは非常に印字率が高い画像の出力が続いたとき、または非常に印字率が低い画像の出力が続いたときである。
【００２９】
詳細を述べる。
【００３０】
図３に現像剤の残量と残量検知出力電圧値の関係を示す。
【００３１】
ここで使用した画像形成装置は静電容量値が小さくなるほど出力電圧が大きくなるタイプの回路を使用している。画像の出力は連続プリントで行い、現像剤が少量になって不良画像が発生するまで続けた（以降、この不良画像を「白抜け」と称する）。
【００３２】
使用したプロセスカートリッジは図４のようであり、現像剤収容容器、シート状の攪拌部材、現像ローラ、現像ブレード、を備えている。現像ローラの近傍には図５に示すように長手一様にプレートアンテナ３１、３２を備えている。
【００３３】
図３中の推移Ａは印字率５０％の画像を出力しつづけたときの推移、推移Ｂは印字率５％の画像を出力しつづけたときの推移、推移Ｃは印字率１．５％の画像を出力しつづけたときの推移である。
【００３４】
印字率が５０％の画像を出力しつづけた推移Ａの場合は、印字率が５％に比べて出力電圧の最低値が大きく、また、白抜け画像が発生したときの現像剤の残量が多くなっている。これは印字率５％に比べて印字率５０％では攪拌部材の回転によってプレートアンテナ間に現像剤が押し込まれるよりも現像剤を消費する量が多くなり、静電容量の値が大きくならないためである。また、白抜け画像が発生したときの現像剤の残量は印字率５％のときに比べて多くなっているのは高印字率の画像を高品質に出力するには印字率５％のときよりも十分な量の現像剤が必要であるためである。
【００３５】
次に印字率が１．５％の画像を出力しつづけた推移Ｃの場合を述べる。
【００３６】
印字率が５％に比べて出力電圧の最低値は小さく、また、白抜け画像が発生したときの現像剤の残量も多めである。
【００３７】
これは印字率５％に比べて現像剤の消費量が少なく、攪拌部材の回転によりプレートアンテナ間に現像剤が次々に押し込まれ、現像剤の密度が増加することにより静電容量値が大きくなるためである。また、押し込まれた現像剤の一部は押し固められてプレートアンテナに付着してしまう。このため白抜け画像発生時でも現像剤残量は多く、静電容量は大きくなる。従って、ここに示した例の場合は白抜け画像発生時の出力電圧値は印字率５％の出力値よりも小さくなる。
【００３８】
以上のように残量検知の出力電圧値はプリントされる印字率によって異なる。
【００３９】
上述のようなことから、従来の構成のようにＰＡＥを算出により求めカートリッジの個体差をなくした逐次残量検知ができるような場合でも、印字率に応じた出力値の変化に対応できない。このため、出力する画像の印字率によっては残量検知の精度が悪化して以下のような不具合が生じる可能性がある。
【００４０】
１）高印字率画像の出力が続いた場合、トナーＯＵＴ表示を行う前に白抜け画像が発生する。
【００４１】
２）低印字率画像の出力が続いた場合、トナーＯＵＴ表示から白抜け画像が発生するまでの期間が長い。
【００４２】
そこで正確な情報をユーザーに知らせるというユーザビリティの面からも更なる改善が望まれる。
【００４３】
本発明の目的は上記課題を解決しプロセスカートリッジの使用状況によらず精度良く行う画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
上記目的を達成するために本出願に係わる第１の発明は、
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化量によって現像剤の残量を逐次検知する画像形成装置において、
記憶手段には静電容量値が最大を示す値を記憶し、静電容量値が最大を示す値から白抜け画像が発生する近傍の静電容量値を示す値を算出し、
静電容量が減少する期間において逐次残量検知を行う際には静電容量が最大を示す値と選択された計算式で得られた値の差と、静電容量が最大を示す値とその時に検出された静電容量検出値の差との比に基づいて現像剤の逐次残量検知を行うものであり、
白抜け近傍の静電容量値を示す値を算出するための計算式を複数保持し、出力画像の平均印字率に応じて上記計算式を選択する画像形成装置であることを特徴とする。
【００４５】
上記構成によって現像剤の使用状況によらず安定して逐次残量検知を行うことができる。
【００４６】
第２の発明は、
白抜け近傍の静電容量値を示す値は、下記の計算式、
（白抜け近傍の静電容量値を示す値）＝ａ×（静電容量値が最大を示す値）＋ｂ
（ａ，ｂは定数）
により算出するものであり、
定数ｂの値が異なる計算式を複数保持している第１の発明に記載の画像形成装置であることを特徴とする。
【００４７】
上記構成によって現像剤の使用状況によらず安定して逐次残量検知を行うことができる。
【００４８】
第３の発明は、
前記出力画像の平均印字率は、
転写工程において像担持体から記録紙に転写されなかった現像剤が収容されるクリーニング容器内の現像剤の量が所定量に達したときのプリント枚数によって判断する第１または第２の発明に記載の画像形成措置であることを特徴とする。
【００４９】
上記構成によって現像剤の使用状況によらず安定して逐次残量検知を行うことができる。
【００５０】
第４の発明は、
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有し、
第１から第３の発明のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在とするプロセスカートリッジであることを特徴とする。
【００５１】
上記構成によって現像剤の使用状況によらず安定して逐次残量検知を行うことができる。
【発明の効果】
【００５２】
本発明に係わる第１の発明によれば、
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化量によって現像剤の残量を逐次検知する画像形成装置において、
記憶手段には静電容量値が最大を示す値を記憶し、静電容量値が最大を示す値から白抜け画像が発生する近傍の静電容量値を示す値を算出し、
静電容量が減少する期間において逐次残量検知を行う際には静電容量が最大を示す値と選択された計算式で得られた値の差と、静電容量が最大を示す値とその時に検出された静電容量検出値の差との比に基づいて現像剤の逐次残量検知を行うものであり、
白抜け近傍の静電容量値を示す値を算出するための計算式を複数保持し、出力画像の平均印字率に応じて上記計算式を選択することを特徴とする画像形成装置によって、
現像剤の使用状況によらず安定した現像剤逐次検知が行える。
【００５３】
第２の発明によれば、
白抜け近傍の静電容量値を示す値は、下記の計算式、
（白抜け近傍の静電容量値を示す値）＝ａ×（静電容量値が最大を示す値）＋ｂ
（ａ，ｂは定数）
により算出するものであり、
定数ｂの値が異なる計算式を複数保持していることを特徴とする第１の発明に記載の画像形成装置によって、
現像剤の使用状況によらず安定した現像剤逐次検知が行える。
【００５４】
第３の発明によれば、
前記出力画像の平均印字率は、
転写工程において像担持体から記録紙に転写されなかった現像剤が収容されるクリーニング容器内の現像剤の量が所定量に達したときのプリント枚数によって判断することを特徴とする第１または第２の発明に記載の画像形成装置によって、
現像剤の使用状況によらず安定した現像剤逐次検知が行える。
【００５５】
第４の発明によれば、
現像剤を収容する現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定する現像剤残量検知手段と、前記静電容量が最大を示す値を保持する不揮発性の記憶手段とを有し、
第１から第３の発明のいずれかに記載の画像形成装置に着脱自在とすることを特徴とするプロセスカートリッジによって、
現像剤の使用状況によらず安定した現像剤逐次検知が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例】
【００５７】
（第１の実施例）
図を参照して、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。
【００５８】
プロセスカートリッジＢは、図４に示すように、現像剤を収納する現像剤収納容器４を有する現像剤枠体１１と、現像ローラ５ａ及び現像ブレード５ｃなどを保持する現像枠体１２とを溶着して一体として現像ユニット（現像装置）Ｃを形成し、更にこの現像ユニットＣに、感光体ドラム１、クリーニングブレード７ａ及び廃現像剤容器７ｂなどのクリーニング手段及び帯電ローラ２を取り付けたクリーニング枠体１３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。
【００５９】
このプロセスカートリッジＢは、図６のようにユーザーによって画像形成装置本体に対して着脱可能に装着される。
【００６０】
画像形成装置Ａ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。
【００６１】
ここで本実施例の現像剤残量検知手段について詳細を述べる。
【００６２】
本実施例では、現像剤残量検知手段３０としてプレートアンテナを有している。
【００６３】
図５に示すように、本実施例では、プレートアンテナとして、現像ローラ５ａに対向する位置の長手方向全域にわたって設けられた出力板金３２と、出力板金３２と略同等の長手長さを有し、出力板金３２と対向するように設けられた入力板金３１を備えている。
【００６４】
プレートアンテナとしての電極対を構成する入力板金３１及び出力板金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。本実施例では、板金３１、３２の材料としてＳＵＳを使用している。
【００６５】
本実施例では、現像ローラ５ａと入力板金３１とは、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（不図示）に電気的に接続される。
【００６６】
そして、現像バイアスである１７００Ｖｐｐ、２６００Ｈｚの交流バイアスと−４５０Ｖの直流バイアスの重畳バイアスが現像ローラ５ａ及び入力板金３１に印加されると、現像ローラ５ａと現像ローラ５ａに対向した出力板金３２との間、及び入力板金３１と出力板金３２との間で交流電流が流れ、電流測定装置３３によって両者の合成電流値が計測される。
【００６７】
こうして、電流測定装置３３によって測定された電流値から、現像ローラ５ａと出力板金３２との間、及び入力板金３１と出力板金３２との間の静電容量に基づく合成の静電容量が計測される。
【００６８】
このように、プレートアンテナである入力板金３１と出力板金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、入力板金３１と出力板金３２との間、現像ローラ５ａと出力板金３２との間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。
【００６９】
図７にプロセスカートリッジ内の現像剤量を検知するための回路構成を示す。
【００７０】
現像剤量は、現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路から所定のＡＣバイアスを出力すると、その印加バイアスは、リファレンスコンデンサＣ１と、現像ローラ５ａと、入力板金３２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Ｃ１の両端には電圧Ｖ１が発生し、出力板金３１側には静電容量（Ｃ２＋Ｃ３）に応じた電流が発生する。この電流を電圧Ｖ２に変換する。
【００７１】
電流測定装置の検出回路は入力されるリファレンス用コンデンサＣ１の両端に発生する電圧Ｖ１と電極対間電圧Ｖ２の電圧差から電圧Ｖ３を生成し、ＡＤ変換部に出力する。ＡＤ変換部はアナログ電圧Ｖ３をデジタル変換した結果を制御部２３に出力する。制御部２３は、このデジタル値に変換された電圧値Ｖからプロセスカートリッジ内の現像剤量を求める。
【００７２】
次に本実施例の記憶手段について述べる。
【００７３】
本実施例で使用する記憶手段は、図４に示すようにプロセスカートリッジＢの廃現像剤容器側に備えられ、図６に示すように画像形成装置に挿入された際には画像形成装置本体の制御部と通信を行う。本実施例では、記憶手段２０として接触式の読み書き可能なメモリを使用した。
【００７４】
使用する記憶手段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。
【００７５】
次に、本実施例における記憶手段（以下、メモリともいう）２０の制御構成を説明する。
【００７６】
図４に示すように、プロセスカートリッジＢ側には、メモリ２０が配置されており、画像形成装置本体Ａに設けられた制御部は、現像剤残量検知部、及び現像剤残量と表示残量の相関テーブルなどを有している。
【００７７】
メモリ２０内にはプロセスカートリッジの現像剤収納容器４内に現像剤が十分に充填されている状態の検出電圧値の最小値（以後「ＰＡＦ（プレート・アンテナ・フル）」と呼び、ＰＡＦとする）情報、現像剤残量Ｙ％値情報などが格納されている。
【００７８】
ＰＡＦの値は、画像形成装置が稼働中に検出電圧値Ｖが最小（静電容量は最大値）を示すと、随時更新されていく。
【００７９】
次に現像剤の残量検知について述べる。
【００８０】
現像剤残量の演算は制御部２３にあらかじめ保持されている変化の割合Ｚと表示残量の関係を示す相関テーブルにより行う。現像剤量検知手段から得られた残量検知出力電圧値Ｖとメモリ内に記憶されているＰＡＦ値とＰＡＦ値から算出されたＰＡＥ値から変化の割合Ｚを計算し、その値を相関テーブルと比較して対応する残量を表示する。
【００８１】
次に本発明の特徴を示す。
【００８２】
本発明の特徴は制御部２３にあらかじめ印字率に応じたＰＡＥ算出式を３種類保持しており、出力画像の平均印字率に応じてＰＡＥ算出式を選択するものである。
【００８３】
本実施例ではプリント枚数Ｓでの平均印字率ＭによりＰＡＥの算出式を選択するものとし、平均印字率Ｍはプリント画素数Ｎから以下の式で求めた。
【００８４】
2006301264.tif 000005
【００８５】
プリント枚数Ｓは残量検知手段で測定される静電容量値が減少する領域でなければ特に限定するものではなく、使用するプロセスカートリッジの現像剤充填量によって所望のプリント枚数を設定可能である。
【００８６】
ＰＡＥ算出式は平均印字率Ｍに応じて以下の３種類を画像形成装置の制御部に準備した。本実施例では白抜け画像が発生するポイントをトナー残量０％としたとき、トナー残量が２％の時の出力電圧値をＰＡＥの値として、図３のような実験データを蓄積することで得られた次の〔１〕〜〔３〕を準備した。
【００８７】
〔１〕Ｍ≧３０のとき；ＰＡＥ＝０．８８×ＰＡＦ＋０．７５
〔２〕２≦Ｍ＜３０のとき；ＰＡＥ＝０．８８×ＰＡＦ＋１．０５
〔３〕Ｍ＜２のとき；ＰＡＥ＝０．８８×ＰＡＦ＋１．１５
【００８８】
残量検知出力値Ｖから変化の割合Ｚを求める算出式は下式の通りである。
【００８９】
変化量の割合Ｚ＝（残量検知出力値Ｖ−ＰＡＦ）／（ＰＡＥ−ＰＡＦ）
【００９０】
変化の割合Ｚと表示残量の関係を示す相関テーブルは実験データの蓄積により得られた表２に示すものを使用した。
【００９１】
残量検知は残量２０％以下を２％刻みで行い、トナー残量２％を検知した際にユーザーに対してトナーの残りがわずかであることを通知する「トナーＯＵＴ表示」を行う。
【００９２】
相関テーブルは印字率によらず一種類の相関テーブルを用いることができる。
【００９３】
これは図３の印字率の異なる場合の出力推移からわかるように、印字率が異なる場合でも出力電圧が変化する現像剤残量の領域は同等であり、印字率で大きく異なるのは白抜け発生時の出力電圧値と現像剤が充分に残っている時の出力電圧値との出力差である。表２の相関テーブルは言い換えれば残量検知出力値の比を示しているものなので適正なＰＡＥ値を得ることにより印字率によらず同一の相関テーブルを使用して精度良く逐次残量検知を行うことが可能となる。
【００９４】
【表２】
2006301264.tif 000006
【００９５】
ここで図１のフローチャートを用いて制御の流れを説明する。
【００９６】
プリント枚数が所定値を超えているか判断する（ステップ１）。
【００９７】
所定値を超えていれば平均印字率を算出する（ステップ２）。
【００９８】
平均印字率に応じたＰＡＥ算出式を選択する（ステップ３）。
【００９９】
残量検知手段の出力値Ｖと選択されたＰＡＥ算出式とＰＡＦ値から求めた変化の割合Ｚと相関テーブルとを比較し、表示する残量を求める（ステップ４）。
【０１００】
次に本実施例の構成の画像形成装置を用いて印字テストを行った。
【０１０１】
条件：
・使用カートリッジ；現像剤充填量３５０ｇ（印字率４％での公称プリント可能枚数６０００枚）
【０１０２】
・印字条件：連続プリント、
評価〔１〕：印字率４０％の画像サンプルを白抜け画像が発生するまで通紙
評価〔２〕：印字率２％の画像サンプルを白抜け画像が発生するまで通紙
【０１０３】
・所望のプリント枚数ＳはＳ＝４０００枚とした。
【０１０４】
・比較のために本発明を採用していない従来の構成の画像形成装置で同様の印字テストを行った。従来構成のＰＡＥ算出式はＰＡＥ算出式〔２〕を用いた。
【０１０５】
評価結果は図８のようになった。
【０１０６】
従来の構成では実際の残量と表示残量にズレを生じており、評価〔１〕では表示残量が６％のときに白抜け画像が発生した。また、評価〔２〕でも実際の残量とはズレが生じた。
【０１０７】
一方、本実施例の構成では評価〔１〕および評価〔２〕ともに実際の残量とのズレは０〜２％程度であり、白抜け画像が発生するまで精度良く残量検知が行えた。
【０１０８】
これは、図９（ａ）のように印字率４０％の画像サンプルを出力し続けた時と印字率２％の画像サンプルを出力しつづけた場合では出力値の推移が異なっているが、従来の構成の画像形成装置では残量検知出力電圧の推移に対応しなくなったことによる。
【０１０９】
一方、本実施例の構成では印字率に応じて適正なＰＡＥ算出式を選択するため、印字率によらず精度良く残量検知が行えた。
【０１１０】
具体的に説明するために図９（ｂ）および、図９（ｂ）中の領域Ａの部分を拡大した図１０に示した残量検知の出力電圧の推移を用いて説明する。横軸に実際の現像剤残量であり白抜け画像が発生したポイントを残量０％としている。
【０１１１】
図９（ｂ）に示すようにＰＡＦ値から残量２％までの出力値の変化量は印字率４０％の時はΔ０．９８Ｖであり、印字率２％の時はΔ０．６１Ｖと異なっている。ところが、図１０に示すように従来の画像形成装置では印字率２％の時はＰＡＥ＝０．８８×１．４０＋１．０５＝２．２８Ｖ、Δ（ＰＡＥ−ＰＡＦ）＝０．８８Ｖであり、実際のΔ変化量０．９８Ｖよりも小さい。このため、表示残量は実際の残量よりも少なく表示され、トナーＯＵＴ表示時のトナー残量が多くなってしまった。
【０１１２】
また、印字率４０％の時はＰＡＥ＝０．８８×１．７８＋１．０５＝２．６２Ｖ、Δ（ＰＡＥ−ＰＡＦ）＝０．８４Ｖであり実際のΔ変化量よりも大きい。このため、表示残量は実際の残量よりも多く表示され、トナーＯＵＴ表示前に白抜け画像が発生するという現象が起きてしまった。このように、従来の画像形成装置では印字率によって残量検知出力電圧の変化量Δが異なることに対応できないために現像剤残量検知の精度にズレが生じた。
【０１１３】
一方、本実施例の構成は印字率によってＰＡＥの算出式を選択することにより、図１０のように印字率２％の時はＰＡＥ＝０．８８×１．４０＋１．１５＝２．３８Ｖ、Δ（ＰＡＥ−ＰＡＦ）＝０．９８Ｖとなり、印字率４０％の時はＰＡＥ＝０．８８×１．７８＋０．８０＝２．３７Ｖ、Δ（ＰＡＥ−ＰＡＦ）＝０．５８Ｖとなり実際の変化量Δに近づく。従って、印字率によって実際の残量検知出力電圧値の変化量Δが異なることに十分に対応できるようになり精度良い残量検知が可能となった。
【０１１４】
以上、述べたように印字率に応じて適正なＰＡＥ算出式を選択することによって、安定して精度よく残量検知を行うことができた。
【０１１５】
（第２の実施例）
本実施例の特徴は廃トナー容器内の廃トナー残量を検知し、所定の廃トナー量に達したときのプリント枚数によって出力画像の平均印字率を判断し、適正なＰＡＥ算出式を選択することにより現像剤逐次残量検知を行うことである。
【０１１６】
本実施例で使用するプロセスカートリッジ、廃トナー量検知手段、画像形成装置について説明する。
【０１１７】
本実施例のプロセスカートリッジは実施例１と同様に図４のように感光ドラム、クリーニング装置、現像装置を一体としたプロセスカートリッジを使用する。クリーニング装置はクリーニングブレード、廃トナーを回収する廃トナー回収容器を有している。
【０１１８】
また不揮発性の記憶手段を有し、プリント枚数、現像剤の残量Ｙ％、ＰＡＦ、の値を保持している。
【０１１９】
次に本実施例に用いる廃トナー量の検知手段について述べる。本実施例で使用する廃トナー収容容器には図１１（ａ）のように支持部４２を持つ導通部材４０と導通部材４１を図１１（ｂ）のように備えている。導通部材４０は収容容器に一方の端部を支持された揺動可能なシート状の部材であり導通部材４１は収容容器の下面に備えた導通部材である。廃トナーが収容されていないときは導通部材４０と４１が接触しており、容器に配置した導通部材４１の間には導通がある。そして収容容器に廃トナーが収容され、廃トナー量が増加すると導通部材４０は廃トナーに押されて導通部材４１と非接触状態になり導通が切れることによって廃トナー量が所定量に達したことを検知する。
【０１２０】
現像装置は前記実施例と同様に内部にプレートアンテナを備えており静電容量の変化によって現像容器内の残量を検知する。
【０１２１】
画像形成装置では３種類のＰＡＥ算出式を準備しており、廃トナー量が所定値に達したことを検知したときのプリント枚数を記憶手段から読み出し、プリント枚数に応じてＰＡＥ算出式を選択し現像剤残量検知を行う。
【０１２２】
ここで本実施例の構成を用いて前記実施例１と同様に実機によるプリントテストを行った。
【０１２３】
次の評価〔１〕、〔２〕を白抜け画像が発生するまで行った。
【０１２４】
評価〔１〕印字率４０％画像を白抜け画像が発生するまで連続プリント
評価〔２〕印字率１．５％画像を白抜け画像が発生するまで連続プリント
【０１２５】
・テストは前記実施例１と同様に現像剤充填量３５０ｇのプロセスカートリッジを使用した。印字率４％画像の連続テストで約６０００枚印字可能である。
【０１２６】
・本実施例では廃トナー量が１０ｇに達したことを検知できるように導通部材４０と４１を配置した。廃トナー量１０ｇは印字率４％画像で３０００枚印字相当である。
【０１２７】
・ＰＡＥ算出式は実施例１と同様に実験データの蓄積により得られた以下３種類の算出式を準備した。本実施例では廃トナー１０ｇを検知したときのプリント枚数Ｍに応じて以下のようにＰＡＥ算出式を選択する。
【０１２８】
〔１〕Ｍ＜１０００のとき；ＰＡＥ＝０．８８×ＰＡＦ＋０．８０
〔２〕１０００≦Ｍ＜５０００のとき；ＰＡＥ＝０．８８×ＰＡＦ＋１．０５
〔３〕Ｍ≧５０００のとき；ＰＡＥ＝０．８８×ＰＡＦ＋１．１５  
【０１２９】
・使用する相関テーブルは実施例１に示したものと同様とした。
【０１３０】
本実施例の動作について図１２のフローチャートを用いて説明する。
【０１３１】
廃トナー量が所定量に達しているか確認する（ステップ１）。
【０１３２】
廃トナー量が所定量に達していれば、そのときに記憶手段に保持されているプリント枚数Ｍを読む（ステップ２）。
【０１３３】
プリント枚数Ｍに応じてＰＡＥ算出式〔１〕〜〔３〕のうちの一つを選択する（ステップ３）。
【０１３４】
選択されたＰＡＥ算出式、残量検知手段の出力値Ｖと相関テーブルを用いて表示残量を決定する（ステップ４）。
【０１３５】
上記のような処理を行うことにより、本実施例の構成では実施例１と同様に出力する画像の印字率によらず現像剤残量検知を精度良く行うことができた。
【０１３６】
上記のように印字状況に応じて適正なＰＡＥ算出式を選択することにより、安定して精度良く逐次残量検知を行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明を示す実施例１のフローチャート
【図２】（ａ）は残量検知出力値の推移を示す図、（ｂ）は静電容量が最大のときの出力電圧とＰＡＥ出力電圧の関係を示す図
【図３】残量検知出力値の推移（印字率差）を示す図
【図４】プロセスカートリッジを示す図
【図５】現像剤残量検知手段を示す斜視図
【図６】画像形成装置を示す図
【図７】現像剤残量を検知するための回路構成を示す図
【図８】実施例１の評価結果（残量検知結果）を示す図
【図９】印字率による出力推移を示す図
【図１０】残量検知の出力電圧の推移を示す図
【図１１】差廃トナー量検知手段を示す図
【図１２】実施例２を示すフローチャート
【図１３】従来例の画像形成装置を示す図
【符号の説明】
【０１３８】
Ａ    画像形成装置
Ｂ    プロセスカートリッジ
Ｃ    現像装置
Ｔ    現像剤
１    感光ドラム
２    帯電ローラ
４    現像剤収容器
５ａ  現像ローラ
５ｃ  現像ブレード
７ａ  クリーニングブレード
７ｂ  クリーニング容器
１１  現像剤枠体
１２  現像枠体
１３  クリーニング枠体
２０  記憶手段
２３  制御部
３０  現像剤残量検知手段
３１  出力板金
３２  入力板金
３３  電流測定装置
４０，４１  導通部
４２  支持部
【図１】
2006301264.tif 000007
【図２】
2006301264.tif 000008
【図１１】
2006301264.tif 000009
【図１２】
2006301264.tif 000010
【図１３】
2006301264.tif 000011
【図３】
2006301264.tif 000012
【図４】
2006301264.tif 000013
【図５】
2006301264.tif 000014
【図６】
2006301264.tif 000015
【図７】
2006301264.tif 000016
【図８】
2006301264.tif 000017
【図９】
2006301264.tif 000018
【図１０】
2006301264.tif 000019