(57)【要約】【課題】現像剤残量検知手段による現像剤の検知精度の向上を可能とする画像形成装置、カートリッジ、画像形成システム及び記憶媒体を提供することである。【解決手段】現像剤収容部３ａと、現像剤収容部３ａ内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段８、１５、１６と、記憶媒体１４と、を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置は、現像剤残量検知手段の出力を所定区間毎に平均化して、その平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として記憶媒体１４に順次更新して記憶させ、但し、記憶媒体１４に記憶されている出力基準値と新たに算出された平均値とを比較し、その新たな平均値が最大の現像剤量に対応する値である場合に前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値をその新たな平均値で更新する構成とする。【選択図】図７
2006106645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
前記現像剤残量検知手段の出力を所定区間毎に平均化して、その平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として前記記憶媒体に順次更新して記憶させ、但し、前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値と新たに算出された前記平均値とを比較し、その新たな平均値が最大の現像剤量に対応する値である場合に前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値をその新たな平均値で更新することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記所定区間は、前記現像剤収容部内の現像剤を攪拌する攪拌部材の回転時間に応じて決定されることを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力と、該最大の現像剤量に対応する出力を得た回数とから、該最大の現像剤量に対応する出力の累積平均値を算出し、その累積平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として前記記憶媒体に順次更新して記憶させると共に、前記回数を前記記憶媒体に順次更新して記憶させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
前記現像剤残量検知手段の出力と、前記現像剤残量検知手段の出力を得た回数とから、前記現像剤残量検知手段の出力の累積平均値を算出し、その累積平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として前記記憶媒体に順次更新して記憶させると共に、前記回数を前記記憶媒体に順次更新して記憶させ、但し、所定条件で前記出力基準値の更新を停止することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記所定条件として、前記現像剤残量検知手段の出力が所定値以上変化した場合に、前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
【請求項６】
前記所定条件は、前記カートリッジの使用量に関する情報により決定されることを特徴とする請求項４の画像形成装置。
【請求項７】
前記カートリッジの使用量に関する情報として、前記現像剤収容部内の現像剤を攪拌する攪拌部材の回転時間、画像形成装置の画像出力数、画像形成装置が備える像担持体若しくは現像剤担持体の回転時間、又は画像形成装置が備える現像剤担持体に対するバイアス印加時間が所定値に達した場合に、前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とする請求項６の画像形成装置。
【請求項８】
前記記憶媒体に記憶された前記出力基準値からの、前記現像剤残量検知手段の出力の変化量に基づいて現像剤残量を検知することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像剤残量検知手段は、少なくとも２つの電極間の現像剤残量に応じた静電容量を測定することによって得られる信号を出力することを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記記憶媒体は、読み込み、書き込み可能な不揮発性メモリ、又は電源を備えた揮発性メモリであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
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、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１つと、を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジにおいて、
前記記憶媒体には、前記現像剤残量検知手段の出力が所定区間毎に平均化された平均値が、最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として順次更新して記憶され、但し、前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値と新たに算出された前記平均値とが比較された結果、その新たな平均値が最大の現像剤量に対応する値である場合に前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値はその新たな平均値で更新されることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１３】
前記所定区間は、前記現像剤収容部内の現像剤を攪拌する攪拌部材の回転時間に応じて決定されることを特徴とする請求項１２のカートリッジ。
【請求項１４】
現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジにおいて、
前記記憶媒体には、最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力と、該最大の現像剤量に対応する出力が得られた回数とから算出された前記最大の現像剤量に対応する出力の累積平均値が、最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として順次更新して記憶されると共に、前記回数が順次更新して記憶されることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１５】
現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジにおいて、
前記記憶媒体には、前記現像剤残量検知手段の出力値と、前記現像剤残量検知手段の出力が得られた回数とから算出された前記現像剤残量検知手段の出力の累積平均値が、最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として順次更新して記憶されると共に、前記回数が順次更新して記憶され、但し、所定条件で前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とするカートリッジ。
【請求項１６】
前記所定条件として、前記現像剤残量検知手段の出力が所定値以上変化した場合に、前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とする請求項１５のカートリッジ。
【請求項１７】
前記所定条件は、当該カートリッジの使用量に関する情報により決定されることを特徴とする請求項１５のカートリッジ。
【請求項１８】
前記カートリッジの使用量に関する情報として、前記現像剤収容部内の現像剤を攪拌する攪拌部材の回転時間、画像形成装置の画像出力数、画像形成装置が備える像担持体若しくは現像剤担持体の回転時間、又は画像形成装置が備える現像剤担持体に対するバイアス印加時間が所定値に達した場合に、前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とする請求項１７のカートリッジ。
【請求項１９】
前記記憶媒体に記憶された前記出力基準値は、該出力基準値からの前記現像剤残量検知手段の出力の変化量に基づいて現像剤残量を検知するために用いられることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれかの項に記載のカートリッジ。
【請求項２０】
前記現像剤残量検知手段は、少なくとも２つの電極間の現像剤残量に応じた静電容量を測定することによって得られる信号を出力することを特徴とする請求項１２〜１９のいずれかの項に記載のカートリッジ。
【請求項２１】
前記記憶媒体は、読み込み、書き込み可能な不揮発性メモリ、又は電源を備えた揮発性メモリであることを特徴とする請求項１２〜２０のいずれかの項に記載のカートリッジ。
【請求項２２】
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、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１つと、を有することを特徴とする請求項１２〜２１のいずれかの項に記載のカートリッジ。
【請求項２３】
現像剤収容部と、
前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と  、
記憶媒体と、
前記現像剤残量検知手段の出力を所定区間毎に平均化して、その平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として前記記憶媒体に順次更新して憶させ、但し、前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値と新たに算出された前記平均値とを比較し、その新たな平均値が最大の現像剤量に対応する値である場合に前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値をその新たな平均値で更新し、前記記憶媒体に記憶された前記出力基準値からの、前記現像剤残量検知手段の出力の変化量に基づいて現像剤残量を検知する制御手段と、
前記制御手段が検知した現像剤残量に関する情報を報知するための信号を送信する送信手段と、
を有することを特徴とする画像形成システム。
【請求項２４】
前記所定区間は、前記現像剤収容部内の現像剤を攪拌する攪拌部材の回転時間に応じて決定されることを特徴とする請求項２３の画像形成システム。
【請求項２５】
現像剤収容部と、
前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と  、
記憶媒体と、
最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力と、該最大の現像剤量に対応する出力を得た回数とから、該最大の現像剤量に対応する出力の累積平均値を算出し、その累積平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として前記記憶媒体に順次更新して記憶させると共に、前記回数を前記記憶媒体に順次更新して記憶させ、前記記憶媒体に記憶された前記出力基準値からの、前記現像剤残量検知手段の出力の変化量に基づいて現像剤残量を検知する制御手段と、
前記制御手段が検知した現像剤残量に関する情報を報知するための信号を送信する送信手段と、
を有することを特徴とする画像形成システム。
【請求項２６】
現像剤収容部と、
前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と  、
記憶媒体と、
前記現像剤残量検知手段の出力と、前記現像剤残量検知手段の出力を得た回数とから、前記現像剤残量検知手段の出力の累積平均値を算出し、その累積平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として前記記憶媒体に順次更新して記憶させると共に、前記回数を前記記憶媒体に順次更新して記憶させ、但し、所定条件で前記出力基準値の更新を停止し、前記記憶媒体に記憶された前記出力基準値からの、前記現像剤残量検知手段の出力の変化量に基づいて現像剤残量を検知する制御手段と、
前記制御手段が検知した現像剤残量に関する情報を報知するための信号を送信する送信手段と、
を有することを特徴とする画像形成システム。
【請求項２７】
前記所定条件として、前記現像剤残量検知手段の出力が所定値以上変化した場合に、前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とする請求項２６の画像形成システム。
【請求項２８】
前記所定条件は、転写材に画像を形成して出力する画像形成装置に着脱可能なカートリッジの使用量に関する情報により決定されることを特徴とする請求項２６の画像形成システム。
【請求項２９】
前記カートリッジの使用量に関する情報として、前記現像剤収容部内の現像剤を攪拌する攪拌部材の回転時間、画像形成装置の画像出力数、画像形成装置が備える像担持体若しくは現像剤担持体の回転時間、又は画像形成装置が備える現像剤担持体に対するバイアス印加時間が所定値に達した場合に、前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とする請求項２８の画像形成システム。
【請求項３０】
前記現像剤残量検知手段は、少なくとも２つの電極間の現像剤残量に応じた静電容量を測定することによって得られる信号を出力することを特徴とする請求項２３〜２９のいずれかの項に記載の画像形成システム。
【請求項３１】
前記記憶媒体は、読み込み、書き込み可能な不揮発性メモリ、又は電源を備えた揮発性メモリであることを特徴とする請求項２３〜３０のいずれかの項に記載の画像形成システム。
【請求項３２】
前記現像剤収容部、前記現像剤残量検知手段及び前記記憶媒体は、転写材に画像を形成して出力する画像形成装置に対し着脱可能なカートリッジに設けられていることを特徴とする請求項２３〜３１のいずれかの項に記載の画像形成システム。
【請求項３３】
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、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１つと、を有することを特徴とする請求項３２の画像形成システム。
【請求項３４】
前記送信手段は、転写材に画像を形成して出力する画像形成装置に設けられた報知手段、又は報知手段を有し前記画像形成装置と通信可能に接続された機器に、前記現像剤残量に関する情報を報知するための信号を送信することを特徴とする請求項２３〜３３のいずれかの項に記載の画像形成システム。
【請求項３５】
現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、を有し画像形成装置に着脱可能なカートリッジに取り付けられて使用される記憶媒体において、
前記現像剤残量検知手段の出力が所定区間毎に平均化された平均値が、最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として順次更新して記憶され、但し、前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値と新たに算出された前記平均値とが比較された結果、その新たな平均値が最大の現像剤量に対応する値である場合に前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値はその新たな平均値で更新されることを特徴とする記憶媒体。
【請求項３６】
前記所定区間は、前記現像剤収容部内の現像剤を攪拌する攪拌部材の回転時間に応じて決定されることを特徴とする請求項３５の記憶媒体。
【請求項３７】
現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、を有し画像形成装置に着脱可能なカートリッジに取り付けられて使用される記憶媒体において、
最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力と、該最大の現像剤量に対応する出力が得られた回数とから算出された前記最大の現像剤量に対応する出力の累積平均値が、最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として順次更新して記憶されると共に、前記回数が順次更新して記憶されることを特徴とする記憶媒体。
【請求項３８】
現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、を有し画像形成装置に着脱可能なカートリッジに取り付けられて使用される記憶媒体において、
前記現像剤残量検知手段の出力値と、前記現像剤残量検知手段の出力が得られた回数とから算出された前記現像剤残量検知手段の出力の累積平均値が、最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として順次更新して記憶されると共に、前記回数が順次更新して記憶され、但し、所定条件で前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とする記憶媒体。
【請求項３９】
前記所定条件として、前記現像剤残量検知手段の出力が所定値以上変化した場合に、前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とする請求項３８の記憶媒体。
【請求項４０】
前記所定条件は、前記カートリッジの使用量に関する情報により決定されることを特徴とする請求項３８の記憶媒体。
【請求項４１】
前記カートリッジの使用量に関する情報として、前記現像剤収容部内の現像剤を攪拌する攪拌部材の回転時間、画像形成装置の画像出力数、画像形成装置が備える像担持体若しくは現像剤担持体の回転時間、又は画像形成装置が備える現像剤担持体に対するバイアス印加時間が所定値に達した場合に、前記出力基準値の更新が停止されることを特徴とする請求項４０の記憶媒体。
【請求項４２】
前記記憶媒体に記憶された前記出力基準値は、該出力基準値からの前記現像剤残量検知手段の出力の変化量に基づいて現像剤残量を検知するために用いられることを特徴とする請求項３５〜４１のいずれかの項に記載の記憶媒体。
【請求項４３】
前記現像剤残量検知手段は、少なくとも２つの電極間の現像剤残量に応じた静電容量を測定することによって得られる信号を出力することを特徴とする請求項３５〜４２のいずれかの項に記載の記憶媒体。
【請求項４４】
読み込み、書き込み可能な不揮発性メモリ、又は電源を備えた揮発性メモリであることを特徴とする請求項３５〜４３のいずれかの項に記載の記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザービームプリンタ、複写機、ファクシミリ、又はこれらを組み合わせたマルチファンクションプリンタ等の電子写真方式を利用した画像形成装置、画像形成装置に対し着脱可能なカートリッジ、画像形成システム、及びカートリッジ用の記憶媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホストコンピュータ等から送られる画像信号に基づいて画像を形成する画像形成装置には、電子写真方式、インクジェット方式、感熱方式等様々な方式の装置がある。これらの中で電子写真方式の画像形成装置は、高速、高画質、静粛性等の利点から近年大いに普及している。
【０００３】
電子写真方式の画像形成装置は、像担持体としての電子写真感光体（以下「感光体」という。）に静電像（潜像）を形成し、この静電像を現像剤を用いて現像した後、この現像剤像を転写材に転写することで画像を出力する。
【０００４】
電子写真方式の画像形成装置の各構成部品は、画像形成を行う度に磨耗若しくは消耗していく。そのため、各構成部品は、一定量の画像形成を行った後にメンテナンスを行う必要がある。特に、現像剤のトナーは画像形成によって消費されていくため、補給の必要性がある。
【０００５】
そこで、これら消耗品の交換をできるだけ容易に行うために、例えば感光体ユニットとトナーカートリッジとを独立に交換可能に構成した方式がある。又、感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等をコンパクトに一体化したプロセスカートリッジ方式がある。
【０００６】
前者の感光体ユニット、トナーカートリッジを独立に交換する方式は、主に複写機等で用いられている。この方式では、感光体が寿命に達した場合は感光体ユニットのみ交換し、又トナーが無くなった場合はトナーカートリッジのみ交換する。この場合、感光体及びトナーの各々の寿命は、各々の寿命を検知する手段を用いることによって検知し、画像形成装置が備える表示パネル等で警告を発するなどして使用者に知らしめる。この方法によれば感光体、トナーを各々独立に交換することができ、経済的である。しかし、トナーカートリッジを交換する際には操作者がトナーに触れないように慎重に作業する必要がある。
【０００７】
一方、後者のプロセスカートリッジ方式では、トナーが無くなった場合にプロセスカートリッジごと交換するため、扱いが容易であるという長所を有する。そして、例えばトナーが無くなった場合にプロセスカートリッジを交換することによって、同時に摩耗（損耗）した感光体を交換することができるので便利である。斯かる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使用者自身で行うことができるため、操作性を格段に向上することが可能となる。近年、プロセスカートリッジ方式は、レーザービームプリンタをはじめとする小型の画像形成装置を中心に広く普及している。
【０００８】
プロセスカートリッジ方式では、トナーの枯渇による画像不良発生を防ぐため、何らかの手段によってトナー残量に関する情報を検知し、その結果を画像形成装置、又は画像形成装置に接続されているホストコンピュータ等が備える表示手段等により使用者に報知することが多い。
【０００９】
トナー残量を検知する現像剤残量検知手段としては、各種の方式が知られている。例えば、ピエゾ素子やフォトカプラによって複数のトナー残量レベルを検知する方法（特許文献１）、板金状の電極部材間の静電容量を測定することによりトナーの量を逐次に検知する方法（特許文献２）等が提案されている。更に、画像形成装置内又はプロセスカートリッジ内に配設された板金状の電極部材と、トナーを感光体に対向する現像領域（現像部）へと搬送する現像剤担持体（電極部材として機能する）との間の静電容量を測定することにより、トナーの量を逐次に検知する方法（特許文献３）が提案されている。
【００１０】
その他にも、トナーを収容するトナー容器の内部を透過する光量を検知する光学方式、ドットを形成する個々の画像信号をカウントし、そのカウント数に所定の係数を乗じてトナーの消費量を求める画素信号積算方式等がある。
【００１１】
このような現像剤残量検知手段によって検知したトナー量は、使用者が認識できるように、画像形成装置、又は画像形成装置に接続されているホストコンピュータが備える表示手段に表示する等する。使用者は、これを確認することによって、トナー残量が少ないため次のプロセスカートリッジを用意した方が良い、又は多量のプリントをするがトナー残量は十分か等を認識することができる。これにより、プリント作業を効率良く行うことができ、又プロセスカートリッジを有効に使うことができる。
【００１２】
上述のような各種方法のうちでも、現像剤残量検知手段としての電極部材間の静電容量を測定することによってトナー残量を検知する方法は、トナー残量の検知のために付加する回路が比較的簡単である。又、この方法は、精度的にも高い。このため、この方法は、広くプロセスカートリッジに用いられている。
【００１３】
上記電極部材間の静電容量を測定する方法では、例えば、出力側の電極部材となる板金（出力側電極板金）を現像剤担持体に対向する箇所に設け、入力側の電極部材となる板金（入力側電極板金）を出力側電極板金に対向する箇所等に設ける。そして、出力側電極板金、入力側電極板金、又入力側電極部材として機能する現像剤担持体のそれぞれをコンデンサの電極として用い、各電極部材間の静電容量がトナー量に応じて変化することを利用する。即ち、板金（出力側電極板金、入力側電極板金）と現像剤担持体とで構成された空間（コンデンサに相当）がトナーで埋まっていれば静電容量は大きくなり、トナー量の減少と共に上記空間に空気が多くなり静電容量が小さくなる。この静電容量の変化を利用して、トナー残量を検知する。
【００１４】
電極部材としての板金の大きさ、面積、又は板金間の距離等が異なる場合、検知される静電容量の値もそれらの個体差を反映してばらつきを生じる。プロセスカートリッジ内にこの板金を設ける場合、製造上、板金と現像剤担持体との間の距離、板金間の距離、板金の大きさ等に個体差を生じなくすることは難しい。このため、予め設定された特定の静電容量とトナー残量との関係を用いてトナー残量を検知すると、上記の如き個体差によって、それぞれのプロセスカートリッジに即して正確なトナー残量を検知することが難しい。
【００１５】
そのため、上記の如き個体差に拘わらず、各々のプロセスカートリッジに即した正確なトナー残量検知を行うために、次のような方法が提案されている。現像剤残量検知手段によって最大のトナー量、即ち、最大の静電容量が検知された際の出力値を基準値として記憶媒体に記憶し、その基準値に基づいてトナー残量を検知する方法（特許文献４）が提案されている。更に、現像剤残量検知手段によって最大のトナー量、即ち、最大の静電容量が検知された際の出力値に対し閾値を設定し、基準となる出力値の振れに対応する方法（特許文献５）が提案されている。
【００１６】
しかしながら、上述のような、電極部材間の静電容量を測定することによってトナー残量を検知する従来の方法には、以下のような場合が想定され、正確なトナー残量を測定することには限界があった。これは、特に、現像剤残量検知手段によって最大のトナー量、即ち、最大の静電容量が検知された際の出力値を基準値として記憶媒体に記憶し、その基準値に基づいてトナー残量を検知する方法を採用する場合に顕著となる。
【００１７】
即ち、電極部材間に存在するトナーの状態が、画像形成装置の稼動時におけるトナーの定常状態とは異なる不安定な状態になると、現像剤残量検知手段によって検知される静電容量の最大値が、実際のトナー残量に則さずに不安定になることがある。そして、このようにトナーの状態が不安定となった時の出力値を基準値として記憶してしまうと、トナー残量の検知精度の低下に繋がる可能性が高くなる。トナーの状態が不安定になる要因として以下のものが考えられる。
【００１８】
（ｉ）プロセスカートリッジを画像形成装置本体に対して出し入れをした場合、或いはプロセスカートリッジの使用開始直後に、トナーが電極部材間に通常以上に流入するか、又は電極部材間から通常以上流出することがある。この場合、電極部材間の静電容量は、画像形成装置稼動時におけるトナーの定常状態とは異なる値となる。
【００１９】
（ｉｉ）画像形成装置の動作停止時間が長く、次のジョブ（一の開始指示により行われる単数又は複数の転写材に対する一連の画像形成動作）が開始される迄の間隔が非常に長い場合、トナーが自重によって締まり、密度が高くなることがある。この場合には、トナー残量が同じでも、電極部材間の静電容量の値が大きくなる。
【００２０】
（ｉｉｉ）プロセスカートリッジ内の電極部材と画像形成装置内の現像剤残量検知回路との間は電気接点を介して電気的に接続される。この接点において、異物の介在等の何等かの要因によって接点不良が発生することがある。或いは、何等かの電気的ノイズを拾うことがある。この場合、電極部材間の静電容量の値が大きく振れることがある。
【００２１】
（ｉｖ）又、プロセスカートリッジの使用途中における使用環境、特に、湿度の変化、外部からの何等かの衝撃等により、プロセスカートリッジ内のトナーの状態が不安定となることがある。この場合も、電極部材間の静電容量の値が大きく振れることがある。
【００２２】
上記何れの場合も、画像形成装置稼動時におけるトナーの定常状態、即ち、本来のトナー量に対応する出力値とは異なる、不安定になった状態での出力値を基準値として記憶することが起こり得る。この場合、現像剤残量検知手段によるトナー残量の検知結果が、実際に現像容器に残っているトナー量とかけ離れてしまうことに繋がる。トナーの状態が不安定になった結果、現像剤残量検知手段の出力値が突発的に変動する場合の他、検知が徐々に減少、増加するような変動が起こることがある。特に、現像剤残量検知手段の出力値が微小に変動しつつ減少、増加するような場合には、基準値に対して閾値等を設定しても、定常状態とは異なるトナー量を検知し、それを基準値として記憶してしまう場合がある。その結果、その基準値を用いることで、トナー残量の検知精度の低下に繋がる可能性が高くなる。
【００２３】
実際のトナー量に対して、検知されたトナー量がより少ない方向に誤検知する装置では、例えば、現像剤残量検知手段の出力値に応じたトナー残量表示に従って、実際にはトナーが残っているにも拘わらず、使用者がプロセスカートリッジを新品に交換することが考えられる。これは、資源の有効利用の点からも好ましくない。又、逆に実際のトナー量に対して、検知されたトナー量が多い方向に誤検知する装置では、例えば、プリント中にトナーがなくなり、画像不良が生じたり、転写材が無駄に使用されたりすることが考えられる。
【特許文献１】特開昭６１−１７６９６２号公報
【特許文献２】特開平１１−２７２０６０号公報
【特許文献３】特開２０００−２０６７７４号公報
【特許文献４】特開２００１−１３４０６４号公報
【特許文献５】特開２００２−２６８３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
本発明の目的は、現像剤残量検知手段による現像剤の検知精度の向上を可能とする画像形成装置、カートリッジ、画像形成システム、及びカートリッジ用の記憶媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的は本発明に係る画像形成装置、カートリッジ、画像形成システム及び記憶媒体にて達成される。要約すれば、第１の本発明は、現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、前記現像剤残量検知手段の出力を所定区間毎に平均化して、その平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として前記記憶媒体に順次更新して記憶させ、但し、前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値と新たに算出された前記平均値とを比較し、その新たな平均値が最大の現像剤量に対応する値である場合に前記記憶媒体に記憶されている前記出力基準値をその新たな平均値で更新することを特徴とする画像形成装置である。
【００２６】
第２の本発明によると、現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力と、該最大の現像剤量に対応する出力を得た回数とから、該最大の現像剤量に対応する出力の累積平均値を算出し、その累積平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として前記記憶媒体に順次更新して記憶させると共に、前記回数を前記記憶媒体に順次更新して記憶させることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２７】
第３の本発明によると、現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有するカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、前記現像剤残量検知手段の出力と、前記現像剤残量検知手段の出力を得た回数とから、前記現像剤残量検知手段の出力の累積平均値を算出し、その累積平均値を最大の現像剤量に対応する前記現像剤残量検知手段の出力基準値として前記記憶媒体に順次更新して記憶させると共に、前記回数を前記記憶媒体に順次更新して記憶させ、但し、所定条件で前記出力基準値の更新を停止することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２８】
又、本発明によれば、現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジにおいて、前記記憶媒体に、上記各本発明の画像形成装置が記憶させる情報が記憶されることを特徴とするカートリッジが提供される。
【００２９】
又、本発明によれば、現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体と、上記各本発明の画像形成装置において記憶媒体に記憶させる情報を前記記憶媒体に記憶させると共に、前記記憶媒体に記憶された前記基準値からの、前記現像剤残量検知手段の変化量に基づいて現像剤残量を検知する制御手段と、前記制御手段が検知した現像剤残量に関する情報を報知するための信号を送信する送信手段と、を有することを特徴とする画像形成システムが提供される。
【００３０】
更に、本発明によれば、現像剤収容部と、前記現像剤収容部内の現像剤残量に応じた信号を逐次出力可能な現像剤残量検知手段と、を有し、画像形成装置に着脱可能なカートリッジに取り付けられて使用される記憶媒体において、上記各本発明の画像形成装置において記憶させる情報が記憶されることを特徴とする記憶媒体が提供される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、現像剤残量検知手段による現像剤の検知精度の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る画像形成装置、カートリッジ、画像形成システム及び記憶媒体を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３３】
実施例１
［画像形成装置及び画像形成プロセス］
先ず、本発明に係る画像形成装置の一実施例の全体構成及び画像形成プロセスについて説明する。本実施例の画像形成装置は、画像形成装置本体（以下「装置本体」という。）に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像情報信号に応じて、転写材（記録用紙、プラスチックフィルム、布等）に画像を形成する、電子写真方式のレーザービームプリンタである。
【００３４】
図１は本実施例の画像形成装置１００の模式断面図である。画像形成装置１００は、像担持体としての円筒型の感光体、即ち、感光ドラム１を備えている。感光ドラム１の周囲には、感光ドラム１の回転方向に沿って順に、帯電手段のとしての帯電ローラ２、現像装置３、転写手段としての転写ローラ４、クリーニング手段としてのクリーニング装置５が配設されている。又、画像形成装置１００は、露光手段としての露光装置（本実施例ではレーザースキャナー装置）６を有する。露光装置６は、帯電ローラ２と現像装置３との間から感光ドラム１上にレーザ光を照射する。又、感光ドラム１と転写ローラ４との間に形成される転写ニップ（転写部）Ｎの転写材搬送方向の下流側には、定着手段としての定着装置７が配設されている。
【００３５】
本実施例では、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置３、クリーニング装置５は一体的にカートリッジ化され、装置本体５０に着脱自在なプロセスカートリッジ１３を構成する。プロセスカートリッジ１３は、装置本体５０に設けられた装着ガイド、位置決め部材等の装着手段１２を介して、装置本体５０に取り外し可能に装着される。
【００３６】
感光ドラム１は、アルミニウム製のドラム基体上にＯＰＣ感光層を有している。感光ドラム１は、装置本体５０に設けられた駆動手段（図示せず）により所定の周速で図示矢印方向（時計方向）に回転駆動される。そして、感光ドラム１は、回転過程において、感光ドラム１に接触する帯電ローラ２により所定の極性（本実施例では負極性）に一様に帯電される。
【００３７】
帯電ローラ２は、帯電バイアス電源（図示せず）から印加される帯電バイアスによって、感光ドラム１を所定の極性（本実施例では負極性）、電位に均一に帯電される。帯電バイアスとしては、帯電ローラ２が十分に放電するＡＣ電圧Ｖｐｐに、感光ドラム１上の暗部電位Ｖｄに相当するＤＣ電圧Ｖｐｒｄｃを重畳印加する。帯電バイアスのＡＣ成分は、感光ドラム１と帯電ローラ２との間に常に一定の電流が流れるような定電流制御を行う。
【００３８】
露光装置６は、装置本体５０に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ（図示せず）等から入力される画像情報にしたがって、ビデオコントローラ（図示せず）によって時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザー光（露光ビーム）Ｌを、レーザー出力部（図示せず）から出力する。そして、露光装置６は、帯電された感光ドラム１の表面をレーザー光Ｌにより走査露光する。つまり、レーザー露光方式による画像形成装置１００は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等の外部情報処理機器（図示せず）から送られた画像データをビットマップデータに展開し、ビットマップデータに基づいてレーザーＯＮ／ＯＦＦ信号を生成して、レーザー駆動回路（図示せず）へと入力する。これによって半導体レーザーダイオードを駆動して発光させることで画像露光を行い、入力された画像データに対応したレーザー露光により、感光ドラム１上に画像データに対応した静電潜像が形成される。
【００３９】
図２をも参照して、現像装置３は、現像剤収容部としての現像容器（現像装置本体）３ａ内に現像剤を収容している。本実施例では、現像剤として、実質的にトナー粒子（トナー）Ｔのみから成る一成分磁性現像剤を用いる（通常通り、外添剤等を備えていてよい）。現像容器３ａは、感光ドラム１との対向部が一部分開口しており、その開口部に現像剤担持体としての現像スリーブ８が配設されている。現像スリーブ８は、感光ドラム１の表面と対向し、所定の間隔を保持して回転自在に設けられている。又、現像装置３は、トナーＴを攪拌する回転自在な攪拌部材１０、現像スリーブ８に当接配置された現像ブレード１１を備えている。攪拌部材１０としては、厚さ２００μｍのＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）シートを用いた。この攪拌部材１０は、約５秒で１回転する。現像ブレード１１は、トナーＴを摩擦帯電させて現像に必要な電荷を与えると共に、現像スリーブ８上のトナーＴの層厚を規制する。又、現像スリーブ８の中には、磁界発生手段としての磁極Ｎ、磁極Ｓが交互に複数個形成されたマグネットローラ９が、現像スリーブ８に対して不動に配設されている。マグネットローラ９は回転動作を行わず、常に一定の位置に保持され、同じ磁極の方向に保たれる。斯かる構成により、現像装置３は、感光ドラム１上の静電像を反転現像する。反転現像では、感光ドラム１をトナーＴの正規の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電させ、露光により感光ドラム１上の電位の絶対値が減衰した部分にトナーＴを付着させる。
【００４０】
攪拌部材１０によって現像スリーブ８に向けて搬送されたトナーＴは、現像スリーブ８上に汲み上げられる。現像スリーブ８の回転に伴って、現像スリーブ８上のトナーＴは、現像ブレード１１によってその層厚が規制される。これと同時に、現像スリーブ８上のトナーＴは、現像ブレード１１との摩擦によって帯電される。現像スリーブ８上に薄層として担持されたトナーＴは、その後現像スリーブ８の回転によって、現像スリーブ８と感光ドラム１とが対向する現像領域に送られる。現像領域において、静電像に応じて現像スリーブ８から感光ドラム１にトナーＴが転移し、付着する。これにより、感光ドラム１上の静電像は、トナー像として顕像化される。
【００４１】
現像スリーブ８には、電圧印加手段としての現像バイアス電源１７が接続されている。少なくとも現像工程時に、現像スリーブ８には、現像バイアス電源１７から直流電圧と交流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。これにより、現像領域内に送られたトナーＴは、現像スリーブ８から感光ドラム１上に飛翔する。本実施例では、現像バイアスのＤＣ電圧Ｖｄｃは−５００Ｖ、ＡＣ電圧はＶｐｐ（ピーク間電圧）を１５００Ｖ、周波数を２５００Ｈｚ、波形を矩形波とした。
【００４２】
尚、本実施例では、現像剤として一成分磁性現像剤を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４３】
転写ローラ４は、感光ドラム１の表面に所定の押圧力で接触して転写ニップＮを形成する。転写ローラ４には、転写工程時に、転写バイアス電源（図示せず）からトナーと逆極性の転写バイアスが印加される。そして、転写材Ｐの背面（トナー像が転写される面とは反対側の面）側からトナーと逆極性の電荷が付与される。これにより、感光ドラム１と転写ローラ４との間の転写ニップＮにて、感光ドラム１の表面のトナー像が転写材Ｐの表面に転写される。
【００４４】
転写材Ｐは、転写材収容部としてのカセット等から、ピックアップローラ、搬送ローラ、レジストローラ等の搬送部材によって、感光ドラム１上のトナー像と同期が取られて、転写ニップＮへと送られる。
【００４５】
定着装置７は、内部にハロゲンヒータ等の加熱手段を備えた加熱ローラ７ａと、加圧ローラとを有している。定着装置７は、加熱ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとの間の定着ニップにて転写材Ｐを挟持搬送しながら、転写材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱、溶融、加圧する。これにより、転写材Ｐ上の未定着のトナー像は、転写材Ｐ上に熱定着され、永久画像となる。その後、トナー像が定着された転写材Ｐは、画像形成装置１００外へと排出される。
【００４６】
又、クリーニング装置５は、転写材Ｐに転写されずに感光ドラム１上に残留したトナーＴをクリーニングする。即ち、クリーニング装置５は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード５ａ、廃トナー収容部５ｂ等を有している。そして、クリーニングブレード５ａによって感光ドラム１上からトナー等の付着物を掻き取って、廃トナー収容部５ｂに回収する。こうして、感光ドラム１は、再度画像形成に供される。
【００４７】
尚、本実施例では、プロセスカートリッジ１３には、５００ｇのトナーＴが充填されている。このプロセスカートリッジ１３は、通常、Ａ４サイズの転写材Ｐに、印字率４％で印字した場合に、１０，０００枚程度で寿命となる。
【００４８】
［現像剤残量検知装置］
次に、図３〜５をも参照して、本実施例における現像剤残量検知装置について説明する。
【００４９】
本実施例における現像剤残量検知装置Ｄは、電極部材間の静電容量値の変化を利用してトナー残量を検知する。現像剤残量検知装置Ｄは、現像剤残量検知手段としての電極部材（現像スリーブ８、板金状の電極部材１５、１６）を有する。そして、この電極部材、現像剤残量検知電圧印加手段として機能する現像バイアス電源１７、現像剤残量検知部１８等を備えて現像剤残量検知回路が構成される。現像剤残量検知装置Ｄは更に、演算部２１、制御部２２、装置本体Ａ側の記憶媒体２３、プロセスカートリッジ１３側の記憶媒体１４、表示手段２７等の報知手段を備え、現像剤残量検知回路の出力にしたがってトナー残量に係る情報を使用者に報知する。
【００５０】
＜現像剤残量検知手段＞
プロセスカートリッジ１３は、現像装置３内に、トナー残量を検知するための現像剤残量検知手段として、板金状の２枚の電極部材、即ち、第１のプレートアンテナ板金（以下「第１板金」という。）１５及び第２のプレートアンテナ板金（以下「第２板金」という。）１６を有する。第１板金１５及び第２板金１６は、現像スリーブ８の長手方向に沿って略平行に伸び、互いが対向するように固定して配設されている。又、本実施例では、現像スリーブ８も電極部材として機能する。
【００５１】
現像スリーブ８には、電源１７から直流と交流成分を重畳した現像バイアスが印加される。これにより、上述のようにトナーＴは現像スリーブ８から感光ドラム１へと飛翔する。そして、本実施例では、第２板金１６には、現像バイアスと同一の電源１７から残量検知バイアスを印加する。その際に第１板金１５に誘起される電流値をトナー残量検知部１８によって測定する。これにより、第１板金１５と第２板金１６との間、又は第１板金１５と現像スリーブ８との間の静電容量を測定することができる。
【００５２】
トナー残量が多い場合には、現像装置３内に十分にトナーＴが充填されている状態であるので、第１板金１５と第２板金１６との間の静電容量を測定することによりトナー残量を検知する。又、トナー残量が少ない場合には、現像装置３内にはトナーが少なく、現像スリーブ８の近傍にある程度なので、第１板金１５と現像スリーブ８との間の静電容量を測定することによりトナー残量を検知することができる。
【００５３】
つまり、現像剤検知装置Ｄにおいて、第２板金１６は、装置本体５０から検知電圧が入力される入力電極部材として機能する。又、第１板金１５は、現像剤検知装置Ｄにおける、第２板金１６又は現像スリーブ８との間に存在するトナーの量に応じた静電容量を装置本体５０に出力する出力電極部材として機能する。
【００５４】
２個の電極部材間の静電容量Ｃは、電極部材表面の面積Ｓ、距離ｄ、２個の電極部材間の比誘電率Ｋεと以下の式（１）の関係にある。
Ｃ＝Ｋε×Ｓ／ｄ        ・・・（１）
【００５５】
比誘電率Ｋεは、電極部材間のトナーの量に応じて変化する値である。電極部材間におけるトナーの割合が多いとＫεは大きくなり、少ないとＫεは小さくなる。このことから、トナー残量と静電容量とが関係付けられ、比誘電率Ｋεよりトナー残量を換算することができる。
【００５６】
本実施例では、第１板金１５及び第２板金１６として面積Ｓ＝１５ｃｍ2の非磁性のＳＵＳ板（ステンレススチール板）を用いた。現像スリーブ５と第１板金１５との間の距離が２ｍｍ、第１板金１５と第２板金１６との間の距離は５０ｍｍである。尚、本実施例では第１板金１５及び第２板金１６としてＳＵＳ板を使用したが、導電性を持つ材料であれば特に限定されること無く使用することができる。
【００５７】
＜現像剤残量検知回路＞
次に、残量検知回路の一例について説明する。
【００５８】
図３は、プロセスカートリッジ１３が装置本体５０に正常に装着されたときの現像剤残量検知装置Ｄの回路構成を示す。装置本体５０及びプロセスカートリッジ１３には電気接点（図示せず）が設けられている。プロセスカートリッジ１３が装置本体５０に装着された際に、この電気接点を通じて第１板金１５及び第２板金１６と、装置本体５０内の現像剤残量検知部１８が電気的に接続される。又、プロセスカートリッジ１３が装置本体５０に装着されると、上記電気接点を通じて現像スリーブ５０と電源１７とが電気的に接続され、更に現像剤残量検知部１８を介して第２板金１６が電源１７と電気的に接続される。
【００５９】
電源１７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、現像剤残量検知部１８のリファレンス用コンデンサ１９（静電容量Ｃ１；固定値）と、入力側電極部材としての現像スリーブ８及び第２板金（入力側電極部材）１６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１９の両端には電圧Ｖ１が発生する。そして、現像スリーブ８と第１板金１５との間の静電容量（静電容量Ｃ２；トナー残量によって可変）と、第１板金１５と第２板金１６との間の静電容量（静電容量Ｃ３；トナー残量によって可変）との合成容量（Ｃ４＝Ｃ２＋Ｃ３）に対しては電圧Ｖ２が発生する。現像剤残量検知部１８の検出回路（比較回路）２０は、この電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との電圧差から、測定値である電圧Ｖ３を生成し、ＡＤ変換部（演算部）２１に出力する。ＡＤ変換部２１は、アナログ信号である電圧Ｖ３をデジタル変換した結果を、制御部２２に出力する。制御部２２は、このデジタル値に変換された電圧値［Ｖ］（以下、この値を「検知出力値」という。単位は“Ｖ”である。）からプロセスカートリッジ１３内のトナー残量を求める。上記回路構成では、静電容量（検知出力値［Ｖ］）の測定には現像バイアスを用いているため、現像プロセスと同時にトナー残量の測定を行う。
【００６０】
現像剤残量検知部１８、ＡＤ変換部（演算部）２１及び制御部２２は、装置本体５０の制御回路（本体制御部）２６（図５）に設けられている。
【００６１】
以上のように現像剤残量検知部１８によって、トナー残量に応じて電極部材間に誘起された静電容量の測定値は、通常の場合、図４に示すような検知出力値［Ｖ］で出力される。これによって、現像容器３内のトナーＴの消費に応じて、逐次にトナー残量を検知することができる。本実施例では、現像剤残量検知手段によって検知される静電容量値と、現像剤残量検知部１８の検知出力値との増減関係が逆になる（静電容量値が減少すると、検知出力値が増加する）。
【００６２】
本実施例では、図４の領域Ａまでは検知出力値は大きく変化せず、トナー残量がある程度少量となった時点から、即ち、領域Ｂからトナー残量を逐次検知することが可能となる。即ち、本実施例の現像剤残量検知装置Ｄは、トナーニアエンド方式である。
【００６３】
＜記憶媒体＞
次に、プロセスカートリッジ１３が備える記憶媒体について説明する。
【００６４】
図５に示すように、プロセスカートリッジ１３には記憶媒体（以下「カートリッジ側メモリ」という。）１４が設けられている。本実施例では、カートリッジ側メモリ１４は、このカートリッジ側メモリ１４への情報の書き込み、読み込みを制御するためのプロセスカートリッジ側の情報伝達手段たるカートリッジ側伝達部２５を一体に備えている。プロセスカートリッジ１３が装置本体５０に装着されると、カートリッジ側伝達部２５と、本体制御部２６とが互いに対向して配置される。本体制御部２６は、装置本体５０側の情報伝達手段としての機能を備えている。
【００６５】
本体制御部２６は、残量検知部１８、演算部２１、制御部２２、装置本体５０側の記憶媒体（以下、「本体側メモリ」という。）２３、残量検知補正テーブル２４を備えている。本体制御部２６は、カートリッジ側メモリ１４の情報の書き込み、呼び出しを行うための制御手段を構成する。尚、残量検知補正テーブル２４は、本体制御部２６が備えるＲＯＭの残量検知補正テーブル記憶領域に記憶されている。又、制御部２２は、該ＲＯＭに記憶された残量検知プログラム、定数データ等にしたがって、詳しくは後述するようにして現像剤残量検知装置Ｄによるトナー残量の検知動作を統括制御する。
【００６６】
本実施例では、カートリッジ側メモリ１４として、接触型（電気接点を介して信号の授受を行う。）の不揮発性メモリを用いた。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、カートリッジ側メモリ１４として、データの通信を電磁波によって行う非接触型のメモリ、又は揮発性メモリとバックアップ電源を組み合わせたもの等を用いてもよい。又、本実施例では、本体側メモリ２３として、不揮発性メモリを用いた。
【００６７】
カートリッジ側メモリ１４に書き込まれている情報は、プロセスカートリッジ１３の使用開始時に、本体側メモリ２３へと送られる。
【００６８】
＜トナー残量の算出＞
先ず、現像装置３内のトナーＴが安定している場合に好適なトナー残量の算出方法について説明する。
【００６９】
現像装置３内のトナーの状態が安定している通常の状態では、図４に示すようにトナー残量の変化に応じて検知出力値が変化していく。この場合、検知出力値が殆ど変化をしない領域Ａの値を基準値（出力基準値）とし、この基準値からの変化量を用いてトナー残量を検知することができる。
【００７０】
つまり、基準値として、トナーが十分に充填されている状態（電極部材間に誘起される静電容量値としては最大値）の検知出力値、即ち、検知出力値の最小値（以下「Ｆ（プレート・アンテナ・フル）値」という。）を用いることができる。このＦ値は、画像形成装置１００の稼働中に検知出力値が最小（電極部材間に誘起される静電容量値としては最大値）を示すと、随時更新されていく。
【００７１】
それぞれのプロセスカートリッジ１３及び装置本体５０は製造公差を持っており、上記基準値となるＦ値に個体差が生じる。この差は、現像バイアス、コンデンサの容量、電極部材たる板金の大きさ、設置された位置のずれ等によって生じる。従って、このＦ値をプロセスカートリッジ１３ごとに、又装置本体５０ごとに測定し、その値からの変化量に応じてトナー残量を検知することで、精度の良いトナー残量の検知が可能となる。
【００７２】
トナー残量の演算は、本体制御部２６内に残量検知補正テーブル２４として予め保持されている、基準値からの変化量（本実施例では後述の変化の割合Ｚ）と表示残量値（％）との関係を示すルックアップテーブルにより行う。
【００７３】
例えば、トナー残量は、トナー残量１５％（トナー量約７５ｇ）以下を１％刻みで表示する。又、白抜け画像が発生する虞のあるトナー残量レベルをトナー残量０％として、トナー残量１％を検知した際に使用者に対してトナーの残りが僅かであることを通知する「トナーＯＵＴ」表示を行う。トナー残量（「トナーＯＵＴ」表示も含む。）は、例えば、トナー残量の報知手段としての装置本体５０に設けられた表示手段２７にて行う。表示手段２７としては、ＬＣＤパネル等を好適に用い得る。この他、トナー残量の報知手段として、装置本体５０に通信可能に接続されたホストコンピュータにインストールされたドライバソフトウェアを介して該ホストコンピュータの画面上に表示してもよい。更に、トナー残量の報知手段として、装置本体５０又はホストコンピュータが備えたスピーカーを介した音声によって報知したり、転写材Ｐにトナー残量を記録して出力したりしてもよい。
【００７４】
本体制御部２６の制御部２２は、Ｆ値から、トナーＯＵＴ表示を行う検知出力値（以下「Ｅ（プレート・アンテナ・エンプティ）値」という。）を下記式（２）、
Ｅ＝ａ×Ｆ＋ｂ    ・・・（２）
により算出する。式（２）中の定数ａ、ｂは、実験データの蓄積により求められる値である。例えば、ここではａ＝１．７５、ｂ＝−０．１とする。Ｅ値は、Ｆ値が更新される毎に随時更新される。
【００７５】
次に、制御部２２は、画像形成装置１００の稼働中の任意の時点での検知出力値の、Ｆ値からの変化の割合Ｚを、下記式（３）、
変化の割合Ｚ＝（検知出力値−Ｆ値）／（Ｅ値−Ｆ値）    ・・・（３）
によって求める。
【００７６】
そして、制御部２２は、式（３）で求めた変化の割合Ｚと、表１に示す残量検知補正テーブル２７から、対応する表示残量値（％）を選択する。そして、表示手段２７に、選択した表示残量値（％）を表示するための信号を送信し、表示させる。
【００７７】
例えば、検知出力値＝１．７６Ｖ、Ｆ値＝１．５０Ｖの場合は、上記式（２）、式（３）から、変化の割合Ｚは０．２５となる。従って、表１に示す残量検知補正テーブル２７から表示残量値１０％を表示する。
【００７８】
【表１】
2006106645.tif 000003
【００７９】
上述の方法によって、プリント時（現像バイアスの印加時）にトナー残量が計算され、装置本体５０に設けられた表示手段２７にトナー残量が表示される。トナー残量が変化し、更新された場合には、随時表示手段２７における表示を更新していく。上記Ｆ値、Ｅ値は、装置本体５０にプロセスカートリッジ１３が装着された後、求められる毎に本体側メモリ２３及びカートリッジ側メモリ１４に記憶され、随時更新される。又、上記計算値（表示残量値（％）等）は、計算される毎に本体側メモリ２３及びカートリッジ側メモリ１４に記憶され、更新される。
【００８０】
しかし、常にトナー残量を完璧に検知することは困難であり、プロセスカートリッジ１３の傾きによるトナーの偏り、測定の誤差等の原因によって実際のトナー残量と検知したトナー残量との間に誤差が生じる可能性がある。この結果、トナー量が全く同じであるのに、検知出力値が上下動することがある。又、実際のトナー量は減少しているのにも拘わらず、検知出力値は変化しない、若しくは増加するという可能性も考え得る。
【００８１】
そこで、このような場合にも使用者を惑わせることが無いように、トナー残量の表示値、及び本体側メモリ２３、カートリッジ側メモリ１４に記憶させる値（表示残量値（％）等）は、トナー残量の減少方向に対応する方向にしか変化しないような一方向の書き込み制御を行う。即ち、制御部２２は、過去に記憶された値、及び算出された表示残量値（％）の中の最小値を採用する。例えば、上記のようにトナー残量１０％を表示した後に、検知出力値が測定誤差等によりトナー残量１２％となる値である場合にも、トナー残量１２％と表示は行わず、トナー残量１０％の値を保持する。
【００８２】
＜Ｆ値補正＞
（所定の区間で検知出力値を平均化してＦ値として更新する方法）
次に、本実施例におけるトナー残量の算出方法について説明する。本実施例では、上記Ｆ値を用いたトナー残量の算出方法を基本として、更に現像装置３内のトナーの状態が不安定となった場合にも精度良くトナー残量を検知し得るように、トナー残量を算出するための基準値として、所定の区間での平均値をＦ値として採用する。
【００８３】
図６に示すように、一時的に現像装置３内のトナーの状態が不安定になり、検知出力値が突発的に小さくなることがある。そして、上述のような方法では、検知出力値が最小を示す毎にＦ値は更新されるので、この突発な最小値をＦ値として本体側メモリ２３及びカートリッジ側メモリ１４に記憶してしまう場合がある。この場合、算出されたＥ値は大幅に下がる。その結果、トナーが安定した定常状態において、トナーが十分に残っているにも拘わらず、トナー残量１５％等と、真のトナー残量より低く表示してしまう。
【００８４】
ここで、前述の一方向書き込み制御のために、一度１５％等と検知した場合、それ以降トナー残量１５％を保持したままとなる。一方向書き込み制御を行っていない場合でも、真のトナー残量よりも低くトナー残量を表示すること、或いは一度トナー残量１５％の表示がされた後にまた表示が消滅することは、ユーザビリティーの観点から好ましくない。
【００８５】
このようなトナーが不安定な状態は、例えば（ｉ）プロセスカートリッジ１３を画像形成装置から出し入れした場合、或いはプロセスカートリッジ１３の使用開始直後、（ｉｉ）前回のプリントから長時間休止しプリントが行われた場合、（ｉｉｉ）現像剤残量検知回路の電気接点の不良等により電気的ノイズが発生した場合、（ｉｖ）使用途中での使用環境、特に湿度の変化があった場合、或いは外部からの何等かの衝撃が加わった場合、等の理由によって起り得る。
【００８６】
そこで、本実施例においては、この基準値となるＦ値を、所定区間（平均化区間）毎の検知出力値の平均値より求める。更に説明すると、本実施例では、約１秒で１つの検知出力値（１データ）を測定している。そして、５００個のデータを蓄積した時点で、検知出力値を平均化する処理を行う。
【００８７】
つまり、本実施例の構成では、現像装置３内のトナーは、様々な不安定な状態から、長くても攪拌部材１０が１００回転を行えば定常状態に回復する。このことから、平均化区間を攪拌部材１０が１００回転する時間、即ち、本実施例では攪拌部材１０は５秒間で１回転するので、５００秒を平均化区間とした。但し、この平均化区間は、プロセスカートリッジ１３のトナー容量、又特にトナーの安定状態への移行に最も影響の大きい攪拌部材１０の回転時間によって適宜決定されることが好ましい。
【００８８】
Ｆ値は、平均化処理によって求める毎に、本体側メモリ２３及びカートリッジ側メモリ１４に記憶させ、更新していく。この時、既に記憶されているＦ値と新たに算出された平均値とを比較し、その新たな平均値が下限値、即ち、最大の現像剤量に対応する値である場合にＦ値をその新たな平均値で更新する。
【００８９】
更に、本実施例では、検知出力値が、記憶されているＦ値から所定値（本実施例では（検知出力値−Ｆ値）＝０．１５Ｖとした。以下、この所定値を「Ｆ値更新閾値」という。）以上の増加をした場合、Ｆ値の平均化処理及び更新を止め、Ｆ値をそれまでに記憶されている値で凍結する。従って、静電容量値の低下に伴って検知出力値が０．１５Ｖ増加して、トナー残量が１５％付近となってからは、表１に示す残量検知補正テーブル２７に従ってトナー残量を算出し、表示する。即ち、Ｆ値からの検知出力値の変化量が所定量以上となるまではＦ値の更新を行い、所定量以上となってからは、それまでに記憶されているＦ値と検知出力値とからトナー残量を算出し、表示する。
【００９０】
本実施例におけるトナー残量検知の制御の流れを、図７のフローチャートを用いて更に詳しく述べる。
【００９１】
電源ＯＮ等により、トナー残量検知制御がスタートする（Ｓ１０１）。本体制御部２６の制御部２２は、カートリッジ側メモリ１４内に記憶されている残量検知情報（Ｆ値、Ｅ値、表示残量値（％））を読み込み、表示残量値（％）が記憶されていた場合には表示手段２７にトナー残量を表示させ、プリント待機状態に移行する（Ｓ１０２）。プリントが開始されると（Ｓ１０３）、制御部２２は、トナー残量に対応した現像剤残量検知回路の出力を検知出力値として検知し、現状のＦ値との差分を取る（Ｓ１０４）。制御部２２は、この差分とＦ値更新閾値（本実施例では０．１５Ｖ）との大小関係を比較する（Ｓ１０５）。そして、この差分がＦ値更新閾値以上である場合、即ち、検知出力値がＦ値更新閾値以上の増加をしている場合にはＳ１１３へ進み、Ｆ値を現状の値に凍結し、表示残量値（％）の算出を行う。一方、上記差分の方がＦ値更新閾値より小さい場合はＳ１０６へと進む。
【００９２】
Ｓ１０６において、制御部２２は、Ｓ１０４にて検知した検知出力値を本体側メモリ２３に記憶させて蓄積する。次いで、制御部２２は、蓄積された検知出力値の個数をカウントし（Ｓ１０７）、５００個に満たない場合にはプリントを終了する（Ｓ１１２）。一方、本体側メモリ２３に蓄積された検知出力値の個数が５００個に到達した場合にはＳ１０８へと進む。
【００９３】
Ｓ１０８において、制御部２２は、本体側メモリ２３に蓄積された５００個の検知出力値の平均値を算出し、５００個の蓄積された検知出力値を本体側メモリ２３からクリアする。次いで、制御部２２は、この平均値と現状のＦ値とを比較する（Ｓ１０９）。そして、制御部２２は、平均値が現状のＦ値よりも大きい場合はプリントを終了する（Ｓ１１２）。一方、上記平均値がＦ値よりも小さい場合にはＳ１１０へと進む。
【００９４】
Ｓ１１０において、制御部２２は、Ｓ１０８で新たに算出された平均値をＦ値として採用し、本体側メモリ２３へ上書きする。更に、この新たなＦ値を、カートリッジ側メモリ１４へ上書きする（Ｓ１１１）。その後、プリントを終了する（Ｓ１１２）。
【００９５】
Ｓ１０５にて検知出力値とＦ値との差分がＦ値更新閾値以上であると判断した場合、制御部２２はトナー残量値の算出を開始する（Ｓ１１３）。即ち、制御部２２は、現状のＦ値と検知出力値とを比較し、残量検知補正テーブル２７を参照して表示残量値（％）を算出する。次いで、制御部２２は、現在のトナー残量の表示値と、Ｓ１１３において算出された表示残量値（％）とを比較する（Ｓ１１４）。そして、算出された表示残量値（％）の方が現在のトナー残量の表示値よりも大きい場合には、プリントを終了する（Ｓ１１２）。一方、算出された表示残量値（％）が現在のトナー残量の表示値以下である場合にはＳ１１５へ進む。
【００９６】
Ｓ１１５において、制御部２２は、新たに算出された表示残量値（％）をトナー残量として採用し、本体側メモリ２３に上書きする。更に、制御部２２は、この表示残量値（％）を表示手段２７へ表示させると共に、この表示残量値（％）をカートリッジ側メモリ１４へ上書きする（Ｓ１１６）。その後、プリントを終了する（Ｓ１１２）。
【００９７】
以上、本実施例におけるトナー残量検知制御を要約すると、毎回出力される検知出力値を５００個単位で平均化処理し、その平均値を既に記憶されているＦ値と比較して、新たなＦ値として採用することの可否を決定する。トナー残量検知の基準となるＦ値として、個々の検知出力値ではなく、平均値を採用することで、検知出力値が突発的に変動しても、トナー残量の検知精度が低下することを抑制し、安定したトナー残量の検知が可能である。
【００９８】
又、上記Ｆ値としての平均化区間内での検知出力値の平均値を本体側メモリ２３及びカートリッジ側メモリ１４、特に、カートリッジ側メモリ１４に記憶させることも本実施例の特徴である。平均値をプロセスカートリッジ１３自身に保持させることで、例えばプロセスカートリッジ１３を装置本体５０に対し交換して使用するような場合でも、カートリッジ側メモリ１４に記憶された情報を用いることで、常に装置本体５０に装着されたプロセスカートリッジ１３に即した制御を行うことができる。
【００９９】
尚、本実施例では、平均化区間として攪拌部材１０の１００回転する間の、５００個の検知出力値を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。平均化区間は、プロセスカートリッジ１３の構成等に応じて適宜決定することが望ましい。上述のように、平均化区間は、プロセスカートリッジ１３のトナー容量、又特にトナーの安定状態への移行に最も影響の大きい攪拌部材１０の回転時間によって決定されることが好ましい。又、Ｆ値更新閾値も、本実施例の値（０．１５Ｖ）に何ら限定されるものではなく、プロセスカートリッジ１３の構成等に応じて適宜決定すればよい。
【０１００】
以上、本実施例によれば、装置の複雑化及びコスト面での不具合を生じることなく、現像装置３内のトナー残量を逐次に精度よく検知することができる。
【０１０１】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は実施例１のものと同じである。従って、実施例１の画像形成装置と実質的に同一若しくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例にて特徴的な部分のみ説明する。
【０１０２】
＜Ｆ値補正＞
（検知出力値の下限値の累積平均値をＦ値として更新する方法）
本実施例の特徴は、Ｆ値を、それまでの最大のトナー量に対応する検知出力値の累積平均値として求めること、又、カートリッジ側メモリ１４内に平均化した検知出力値の個数と、Ｆ値としての累積平均値を格納することである。
【０１０３】
実施例１では、攪拌部材１０の特性に応じた所定の区間内で検知出力値を平均化処理し、この平均値を既に記憶されているＦ値と比較して、新たなＦ値として採用することの可否を決定することで、突発的な検知出力値の変動に対応した。しかし、図８に示すように、本来検知出力値が安定している領域にて検知出力値が徐々に減少、増加する場合に、減少領域内に平均化区間が入ってしまうことが考えられる。この場合、Ｆ値として、定常状態における値よりも小さい値を採用してしまう可能性がある。
【０１０４】
本実施例では、このような場合に対応するため、Ｆ値として、それまでの検知出力値の下限値、即ち、最大のトナー量に対応する検知出力値の累積平均値を採用する。
【０１０５】
又、本実施例では、検知出力値が現状のＦ値より大きくなった場合にＦ値の更新を止め、トナー残量値の算出を開始する。
【０１０６】
本実施例におけるトナー残量検知の制御の流れを、図９のフローチャートを用いて更に詳しく述べる。
【０１０７】
電源ＯＮ等により、トナー残量検知制御がスタートする（Ｓ２０１）。本体制御部２６の制御部２２は、カートリッジ側メモリ１４内に記憶されている残量検知情報（Ｆ値、Ｅ値、表示残量値（％）等）を読み込み、表示残量値（％）が記憶されていた場合には表示手段２７にトナー残量を表示させ、プリント待機状態に移行する（Ｓ２０２）。プリントが開始されると（Ｓ２０３）、制御部２２は、トナー残量に対応した現像剤残量検知回路の出力を検知出力値として検知する（Ｓ２０４）。制御部２２は、検知出力値と現状のＦ値との大小関係を比較する（Ｓ２０５）。そして、検知出力値よりも現状のＦ値の方が小さい場合にはＳ２１２へ進み、トナー残量値の算出を行う。一方、検知出力値と現状のＦ値とが同じか、若しくは検知出力値よりも現状のＦ値の方が大きい場合にはＳ２０６へと進み、以降Ｆ値の更新を行う。
【０１０８】
Ｓ２０６において、制御部２２は、Ｓ２０４にて検知した検知出力値を本体側メモリ２３に記憶させる（Ｓ２０６）。次いで、制御部２２は、それまでにＦ値を求めるために平均化した検知出力値の個数Ｎを（Ｎ＋１）個に更新し、本体側メモリ２３へ記憶させる（Ｓ２０７）。そして、これまでの検知出力値の平均値と合わせ、（Ｎ＋１）個での累積平均値を下記式、
累積平均値＝（現在のＦ値×Ｎ＋最新の検知出力値）／（Ｎ＋１）
により算出する（Ｓ２０８）。その後、制御部２２は、算出された累積平均値をＦ値として新たに採用し、本体側メモリ２３へ上書きする（Ｓ２０９）。又、制御部２２は、Ｆ値（累積平均値）、平均化個数（Ｎ＋１）個をカートリッジ側メモリ１４に上書きする（Ｓ２１０）。その後、プリントを終了する（Ｓ２１１）。
【０１０９】
Ｓ２０５にて検知出力値よりも現状のＦ値の方が小さいと判断した場合、制御部２２はトナー残量値の算出を開始する（Ｓ２１２）。即ち、制御部２２は、現状のＦ値と検知出力値とを比較し、残量検知補正テーブル２７を参照して表示残量値（％）を算出する。次いで、制御部２２は、現在のトナー残量の表示値と、Ｓ２１２において算出された表示残量値（％）とを比較する（Ｓ２１３）。そして、算出された表示残量値（％）の方が現在のトナー残量の表示値よりも大きい場合には、プリントを終了する（Ｓ２１１）。一方、算出された表示残量値（％）が現在のトナー残量の表示値以下である場合にはＳ２１４へ進む。
【０１１０】
Ｓ２１４において、制御部２２は、新たに算出された表示残量値（％）をトナー残量として採用し、本体側メモリ２３に上書きする。更に、制御部２２は、この表示残量値（％）を表示手段２７へ表示させると共に、この表示残量値（％）をカートリッジ側メモリ１４へ上書きする（Ｓ２１５）。その後、プリントを終了する（Ｓ２１１）。
【０１１１】
以上、本実施例におけるトナー残量検知制御を要約すると、検知出力値の下限値を累積平均化処理し、その累積平均値をＦ値として採用する。トナー残量検知の基準となるＦ値として、個々の検知出力値ではなく、下限値を更新した検知出力値の累積平均値を採用することで、様々な理由によって不安定な検知出力値を検知しても、トナー残量の検知精度が低下することとを抑制し、安定したトナー残量の検知が可能である。
【０１１２】
又、上記Ｆ値としての累積平均値及び平均化に用いた検知出力値の個数を本体側メモリ２３及びカートリッジ側メモリ１４、特に、カートリッジ側メモリ１４に記憶させることも本実施例の特徴である。累積平均値及び平均化に用いた検知出力値の個数をプロセスカートリッジ１３自身に保持させることで、例えばプロセスカートリッジ１３を装置本体５０に対し交換して使用するような場合でも、カートリッジ側メモリ１４に記憶された情報を用いることで、常に装置本体５０に装着されたプロセスカートリッジ１３に即した制御を行うことができる。
【０１１３】
実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は実施例１、２のものと同じである。従って、実施例１、２の画像形成装置と実質的に同一若しくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例にて特徴的な部分のみ説明する。
【０１１４】
＜Ｆ値補正＞
（全ての検知出力値の累積平均値をＦ値として更新し、所定の値で更新を停止する方法）
本実施例は、Ｆ値を、それまでの全ての検知出力値の累積平均値として求めることを特徴とする。更に、所定の区間内の検知出力値は記憶させ、平均化処理の停止の判断を行う。カートリッジ側メモリ１４内に平均化した検知出力値の個数と、累積平均値を格納することは実施例２と同様である。
【０１１５】
実施例２では、図８に示すように検知出力値が徐々に減少、増加する場合に対応するために、最小値を更新した検知出力値の累積平均値をＦ値として採用した。本実施例では、Ｆ値としてそれまでの全ての検知出力値の累積平均値を採用することによりこの状況に対応する。
【０１１６】
更に説明すると、本実施例では、検知出力値は、所定の区間（本実施例では５００データ）で全て記憶保持し、Ｎ回目の検知出力値と（Ｎ−５００）回目の検知出力値とを比較し、Ｎ回目の検知出力値が所定値（Ｆ値更新閾値）以上に増加した場合、即ち、
所定値≦（〔Ｎ回目の検知出力値〕−〔（Ｎ−５００）回目の検知出力値〕）
を満たす場合に平均化処理を停止し、その後はＦ値を更新しない。本実施例では、Ｆ値更新閾値は０．１５Ｖとした。（Ｎ＋１）回目の検知出力値が記憶された場合は、（Ｎ−５００）回目の検知出力値を消去し、常に最新の５００個の検知出力値を記憶保持するようにする。
【０１１７】
本実施例におけるトナー残量検知の制御の流れを、図１０のフローチャートを用いて更に詳しく述べる。
【０１１８】
電源ＯＮ等により、トナー残量検知制御がスタートする（Ｓ３０１）。本体制御部２６の制御部２２は、カートリッジ側メモリ１４内に記憶されている残量検知情報（Ｆ値、Ｅ値、表示残量値（％）等）を読み込み、表示残量値（％）が記憶されていた場合には表示手段２７にトナー残量を表示させ、プリント待機状態に移行する（Ｓ３０２）。プリントが開始されると（Ｓ３０３）、制御部２２は、トナー残量に対応した現像剤残量検知回路の出力をＮ回目の検知出力値として検知する（Ｓ３０４）。次いで、制御部２２は、検知出力値の個数Ｎの大小を判定する（Ｓ３０５）。そして、検知出力値の個数Ｎ（これまでに検知出力値を検知した回数）が５００個以下の場合、Ｓ３１４へと進む。つまり、検知出力値の個数が５００個に達するまでは、本体側メモリ２３へ検知出力値を記憶させて蓄積し（Ｓ３１４）、Ｓ３０９へと進む。一方、検知出力値の個数Ｎが５００個よりも多い場合、Ｓ３０６へと進む。
【０１１９】
Ｓ３０６において、制御部２２は、Ｓ３０４にて検知されたＮ回目の検知出力値と、本体側メモリ２３に格納されている（Ｎ−５００）回目の検知出力値とを比較して、下記式、
差分＝〔Ｎ回目の検知出力値〕−〔（Ｎ−５００）回目の検知出力値〕
により差分を算出する。次いで、Ｆ値更新閾値（本実施例では０．１５Ｖ）と、上記算出された差分との大小関係を比較する（Ｓ３０７）。そして、差分がＦ値更新閾値以上の数値であった場合、即ち、Ｎ回目の検知出力値が（Ｎ−５００）回目の検知出力値よりもＦ値更新閾値以上の増加をしている場合はＳ３１５へと進み、トナー残量値の算出を行う。一方、上記算出された差分がＦ値更新閾値よりも小さかった場合はＳ３０８へと進み、以降Ｆ値の更新を行う。
【０１２０】
Ｓ３０８において、制御部２２は、Ｓ３０４にて検知したＮ回目の検知出力値を本体側メモリ２３に記憶させ、（Ｎ−５００）回目の検知出力値をクリアする。次いで、制御部２２は、平均化個数をＮ個に更新し、本体側メモリ２３へ記憶させる（Ｓ３０９）。そして、これまでの全ての検知出力値の累積平均値を下記式、
累積平均値＝（現在のＦ値×（Ｎ−１）＋Ｎ個目の検知出力値）／Ｎ
により算出する（Ｓ３１０）。その後、制御部２２は、算出された累積平均値をＦ値として新たに採用し、本体側メモリ２３へ上書きする（Ｓ３１１）。又、制御部２２は、Ｆ値（累積平均値）、平均化個数Ｎ個をカートリッジ側メモリ１４に上書きする（Ｓ３１２）。その後、プリントを終了する（Ｓ３１３）。
【０１２１】
Ｓ３０５にて検知出力値の検知回数が５００回に満たないと判断した場合、制御部２２は、Ｎ回目の検知出力値を本体側メモリ２３へ記憶させて蓄積し（Ｓ３１４）、Ｓ３０９へ進み、Ｆ値を算出する。
【０１２２】
又、Ｓ３０７にて上記算出された差分がＦ値更新閾値以上であると判断した場合、制御部２２は、トナー残量値の算出を開始する（Ｓ３１５）。即ち、制御部２２は、現状のＦ値と検知出力値とを比較し、残量検知補正テーブル２７を参照して表示残量値（％）を算出する。次いで、制御部２２は、現在のトナー残量の表示値と、Ｓ３１５において算出された表示残量値（％）とを比較する（Ｓ３１６）。そして、算出された表示残量値（％）の方が現在のトナー残量の表示値よりも大きい場合には、プリントを終了する（Ｓ３１３）。一方、算出された表示残量値（％）が現在のトナー残量の表示値以下である場合にはＳ３１７へ進む。
【０１２３】
Ｓ３１７において、制御部２２は、新たに算出された表示残量値（％）をトナー残量として採用し、本体側メモリ２３に上書きする。更に、制御部２２は、この表示残量値（％）を表示手段２７へ表示させると共に、この表示残量値（％）をカートリッジ側メモリ１４へ上書きする（Ｓ３１８）。その後、プリントを終了する（Ｓ３１３）。
【０１２４】
以上、本実施例におけるトナー残量検知制御を要約すると、検知出力値を常に累積平均化処理し、その累積平均値をＦ値として採用する。又、その処理を検知出力値が所定値以上変化した時に停止し、その時点までの平均値をＦ値として凍結する。トナー残量検知の基準となるＦ値として、個々の検知出力値ではなく、全ての検知出力値の累積平均値を採用することで、様々な理由によって不安定な検知出力値を検知しても、トナー残量の検知精度が低下することを抑制し、安定したトナー残量の検知が可能である。
【０１２５】
又、上記Ｆ値としての累積平均値及び検知出力値の個数を本体側メモリ２３及びカートリッジ側メモリ１４、特に、カートリッジ側メモリ１４に記憶させることも本実施例の特徴である。この累積平均値及び検知出力値の個数をプロセスカートリッジ１３自身に保持させることで、例えばプロセスカートリッジ１３を装置本体５０に対し交換して使用するような場合でも、カートリッジ側メモリ１４に記憶された情報を用いることで、常に装置本体５０に装着されたプロセスカートリッジ１３に即した制御を行うことができる。
【０１２６】
尚、本実施例においては、Ｆ値更新閾値は０．１５Ｖとしたが、本発明はこの値に何ら限定されるものではなく、プロセスカートリッジ１３の構成等に応じて適宜決定すればよい。又、本実施例では、Ｆ値更新の可否判断のための比較値として、５００回（実施例１と同様に、トナーの状態が安定する攪拌部材１０の１００回転分）前の検知出力値を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、プロセスカートリッジ１３の構成等に応じて適宜決定することが望ましい。プロセスカートリッジ１３のトナー容量、又特にトナーの安定状態への移行に最も影響の大きい攪拌部材１０の回転時間によって決定されることが好ましい。
【０１２７】
実施例４
次に、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は実施例１〜３のものと同じである。従って、実施例１〜３の画像形成装置と実質的に同一若しくは相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略し、本実施例にて特徴的な部分のみ説明する。
【０１２８】
＜Ｆ値補正＞
（全ての検知出力値の累積平均値をＦ値として更新し、所定時間で更新を停止する方法）
本実施例は、Ｆ値をそれまでの全ての検知出力値の累積平均値として求め、所定時間でＦ値の更新を停めることを特徴とする。
【０１２９】
実施例３では、所定の区間で検知出力値を全て記憶保持し、Ｎ回目の検知出力値と（Ｎ−５００）回目の検知出力値とを比較し、Ｎ回目の検知出力値が所定の値以上に増加した場合に平均化処理を停止し、その後はＦ値を凍結した。本実施例では、プロセスカートリッジ１３の攪拌回転時間が所定時間に達した時点で、平均化処理を停止し、その後はＦ値を凍結する。本実施例では、上記所定時間の判断基準は、トナーが十分に安定する時間として、攪拌部材１０の２００回転分の時間（１０００秒）に対応する検知回数１０００回とした。
【０１３０】
本実施例におけるトナー残量検知の制御の流れを、図１１のフローチャートを用いて更に詳しく述べる。
【０１３１】
電源ＯＮ等により、トナー残量検知制御がスタートする（Ｓ４０１）。本体制御部２６の制御部２２は、カートリッジ側メモリ１４内に記憶されている残量検知情報（Ｆ値、Ｅ値、表示残量値（％）等）を読み込み、表示残量値（％）が記憶されていた場合には表示手段２７にトナー残量を表示させ、プリント待機状態に移行する（Ｓ４０２）。プリントが開始されると（Ｓ４０３）、制御部２２は、トナー残量に対応した現像剤残量検知回路の出力をＮ回目の検知出力値として検知する（Ｓ４０４）。次いで、制御部２２は、何回目の検知出力値かの比較判断を行う（Ｓ４０５）。そして、検知回数Ｎが１０００回以上の場合はＳ４１２へ進み、トナー残量値の算出を行う。一方、検知回数Ｎが１０００回よりも少ない場合にはＳ４０６へと進み、以降Ｆ値の更新を行う。
【０１３２】
Ｓ４０６において、制御部２２は、Ｓ４０４にて検知したＮ回目の検知出力値を本体側メモリ２３に記憶させる。次いで、制御部２２は、それまでにＦ値を求めるために平均化した検知出力値の個数をＮ個に更新し、本体側メモリ２３へ記憶させる（Ｓ４０７）。そして、これまでの検知出力値の平均値と合わせ、Ｎ個での累積平均値を下記式、
累積平均値＝（現在のＦ値×Ｎ＋最新の検知出力値）／Ｎ
により算出する（Ｓ４０８）。その後、制御部２２は、算出された累積平均値をＦ値として新たに採用し、本体側メモリ２３へ上書きする（Ｓ４０９）。又、制御部２２は、Ｆ値（累積平均値）、平均化個数Ｎ個をカートリッジ側メモリ１４に上書きする（Ｓ４１０）。その後、プリントを終了する（Ｓ４１１）。
【０１３３】
Ｓ４０５にて検知回数が１０００回以上であると判断した場合、制御部２２は、トナー残量値の算出を開始する（Ｓ４１２）。即ち、制御部２２は、現状のＦ値と検知出力値とを比較し、残量検知補正テーブル２７を参照して表示残量値（％）を算出する。次いで、制御部２２は、現在のトナー残量の表示値と、Ｓ４１２において算出された表示残量値（％）とを比較する（Ｓ４１３）。そして、算出された表示残量値（％）の方が現在のトナー残量の表示値よりも大きい場合には、プリントを終了する（Ｓ３１３）。一方、算出された表示残量値（％）が現在のトナー残量の表示値以下である場合にはＳ４１４へ進む。
【０１３４】
Ｓ４１４において、制御部２２は、新たに算出された表示残量値（％）をトナー残量として採用し、本体側メモリ２３に上書きする。更に、制御部２２は、この表示残量値（％）を表示手段２７へ表示させると共に、又この表示残量値（％）をカートリッジ側メモリ１４へ上書きする（Ｓ４１５）。その後、プリントを終了する（Ｓ４１１）。
【０１３５】
以上、本実施例におけるトナー残量検知制御を要約すると、検知出力値を常に累積平均化処理し、その累積平均値をＦ値として採用する。又、その処理を所定時間（本実施例では対応する検知出力値の検知回数）で停止し、その時点までの平均値をＦ値として凍結する。トナー残量検知の基準となるＦ値として、個々の検知出力値ではなく、全ての検知出力値の累積平均値を採用することで、様々な理由によって不安定な検知出力値を検知しても、トナー残量の検知精度が低下することを抑制し、安定したトナー残量の検知が可能である。
【０１３６】
又、上記Ｆ値としての累積平均値及び検知出力値の個数を本体側メモリ２３及びカートリッジ側メモリ１４、特に、カートリッジ側メモリ１４に記憶させることも本実施例の特徴である。この累積平均値及び検知出力値の個数をプロセスカートリッジ１３自身に保持させることで、例えばプロセスカートリッジ１３を装置本体５０に対し交換して使用するような場合でも、カートリッジ側メモリ１４に記憶された情報を用いることで、常に装置本体５０に装着されたプロセスカートリッジ１３に即した制御を行うことができる。
【０１３７】
尚、本実施例では、トナーが十分に安定な状態となる所定時間として、攪拌部材１０が２００回転する時間（１０００秒）に対応する検知出力値の個数（１０００個）で、平均化処理、Ｆ値の更新を停止したが、本発明はこれに限定されるものではなく、プロセスカートリッジ１３の構成等に応じて適宜決定することが望ましい。プロセスカートリッジ１３のトナー容量、又特にトナーの安定状態への移行に最も影響の大きい攪拌部材１０の回転時間によって決定されることが好ましい。又、本実施例においては、攪拌の回転時間に対応する検知出力の個数に基づいてＦ値の更新を停止したが、これは攪拌部材１０の回転時間（回数）そのもの、プリント枚数（画像出力数）、感光ドラムの回転時間、現像スリーブの回転時間、現像バイアスの印加時間、等のプロセスカートリッジ１３の使用量に関する情報であれば、何れを利用しても構わない。特に、トナーの状態が安定となる条件を用いれば良い。
【０１３８】
上記各実施例において、本体制御部２６は、装置本体５０に設けられた表示手段２７或いはホストコンピュータにトナー残量に関する情報を報知するための信号を送信する送信手段として機能し、上記表示手段２７或いはホストコンピュータの画面等の報知手段を介してトナー残量に関する情報を使用者に報知させる。又、本体制御部２６は、上述の如く、記憶媒体に対するＦ値（平均値、累積平均値）、平均化した検知出力値の個数等の情報の読み書きを制御し、又トナー残量を算出する制御手段として機能する。本発明の一態様によると、現像剤収容部たる現像剤収容部（現像容器３ａ）、現像剤収容部内の現像剤量に応じた信号を逐次出力する現像剤残量検知手段（現像スリーブ８、第１板金１５、第２板金１６）、Ｆ値（平均値、累積平均値）・平均化した検知出力値の個数等の情報を記憶する記憶媒体、上記送信手段、及び上記制御手段を備えて成る画像形成システムが提供される。
【０１３９】
（他の実施例）
上記実施例１〜４において説明した平均化区間、補正テーブル、各種所定値は画像形成装置、プロセスカートリッジの構成によって異なってくるため、それぞれの構成によって変更する必要がある。
【０１４０】
上記実施例１〜４では、残量検知補正テーブル２７を本体制御部２６に格納するものとして説明したが、カートリッジ側メモリ１４内に格納しても良い。この場合、各々のプロセスカートリッジ１３の特性に応じたテーブルをプロセスカートリッジ１３自体に保持させて使用することが可能で、より正確なトナー残量検知を行うことができる。
【０１４１】
上記実施例１〜４では、現像剤残量検知手段によって検知される静電容量値と、現像剤残量検知部１８の検知出力値との増減関係が逆になる（静電容量値が減少すると、検知出力値が増加する）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回路によって様々であり、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構わない。
【０１４２】
上記実施例１〜４では、トナー残量の検知手段としてプレート板金方式を用いたが、トナー残量の検知精度を増すためにより多くの現像剤残量検知手段を設けても良い。又、上記実施例１〜４におけるトナー残量検知は、トナー残量が少量となった時点からの逐次の残量検知が可能となるトナーニアエンド方式であるが、より多くのトナー量が残っている時点からトナー残量検知を行うために、他の現像剤残量検知手段を組合せるなどしてもよい。例えば、現像容器の底部にも電極部材を設けることで、トナー残量がより多い時点からトナー残量を逐次に検知するようにしてもよい。現像剤残量を逐次検知するとは、現像剤残量が１００％である状態から０％となるまで全ての領域において逐次に検知することのみならず、５０％、１５％といったより現像剤が減少した状態から逐次に検知することも含む。又、現像剤残量が０％とは、現像装置内の現像剤が完全に無くなったことのみを意味するものではなく、例えば、所定の品質の画像を形成することが困難となる現像剤残量などとして、予め求められた所定量の現像剤が残っている状態も含む。
【０１４３】
現像剤残量検知手段としては、検知精度が良好であること、回路構成が比較的簡単であることなどから、上記実施例１〜４にて説明した静電容量検知方式のものが好適であるが、本発明はこれに限定されるものではない。現像剤収容部内の現像剤の量に応じた信号を逐次に出力し得るものであって、最大の現像剤量に対応する出力基準値からの検知出力値の変化量に応じて現像剤残量を求め得る他の方式のものを用いる場合にも、本発明は同様に適用し得るものである。複数方式の現像剤残量検知手段を組み合わせて用いてもよい。
【０１４４】
上記各実施例では、装置本体に対して着脱可能なカートリッジは、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像装置３、クリーニング装置５が一体的にカートリッジ化されたプロセスカートリッジ１３であるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。プロセスカートリッジには、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なくとも１つと、を一体的にカートリッジ化して装置本体に対し着脱可能としたものが含まれる。又、装置本体に対し着脱可能なカートリッジとして、現像装置（現像カートリッジ）が単独で装置本体に対し着脱可能とされている場合にも、本発明は等しく適用可能である。この場合、現像カートリッジの構成は、上記各実施例におけるプロセスカートリッジ１３から、感光ドラム１、帯電ローラ２、クリーニング装置５を除いたものに相当し、カートリッジ側メモリ１４はこの現像カートリッジに設けられるものと考えればよい。更に、画像形成装置に対し着脱可能なカートリッジとして、現像容器が単独で画像形成装置本体に対し着脱可能となっている場合にも、本発明は等しく適用可能である。つまり、カートリッジは、現像剤収容部と、この現像剤収容部内の現像剤の量に応じた信号を逐次に出力可能な現像剤残量検知手段と、記憶媒体とが一体的に画像形成装置本体に対して着脱可能となっていればよい。
【０１４５】
上記実施例１〜４においては、画像形成装置は単色の画像を形成するものであるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。現像手段を複数有し、複数色の画像（例えば２色画像、３色画像、或いはフルカラー等）を形成する画像形成装置においても、本発明は等しく適用することができる。この場合、各現像手段で用いる現像剤を収容する各現像剤収容部に対して上記実施例１〜４のようにしてトナー残量検知制御を適用すればよい。
【０１４６】
現像方法としては、上記実施例１〜４における１成分磁性現像剤を用いたジャンピング現像のみならず、公知の２成分磁気ブラシ現像法等種々の現像法を用いることが可能である。
【０１４７】
電子写真感光体としては、本実施例の感光ドラムに限定されること無く、例えば光導電体のものを用いても良い。例えば、アモルファスシリコン、アモルファスセレン、酸化亜鉛、酸化チタン及び有機光導電体等が含まれる。又、感光体を搭載する形状としては、例えばドラム状、ベルト状等の回転体及びシート状等が含まれる。尚、一般的には、感光体としてはドラム状又はベルト状のものが用いられており、例えばドラム状の感光体にあっては、アルミ合金等のシリンダー上に光導電体を蒸着又は塗工等を行ったものである。
【０１４８】
又、感光ドラムのクリーニング手段としては、本実施例のブレード形状の他に、ファーブラシ、磁気ブラシ等を用いて構成しても良い。
【０１４９】
更に、上記実施例１〜４においては、画像形成装置としてレーザービームプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、プロセスカートリッジ若しくは現像カートリッジといった装置本体に対して着脱可能なカートリッジを用いた、複写機、ファクシミリ装置、或いはワードプロセッサ等の他の画像形成装置に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明を適用し得る画像形成装置の一実施例の概略断面構成図である。
【図２】本発明を適用し得るプロセスカートリッジの一実施例の概略断面構成図である。
【図３】現像剤残量検知回路を示すブロック図である。
【図４】トナー残量と検知出力値との関係の一例を示すグラフ図である。
【図５】本体制御部のブロック図である。
【図６】トナー残量と検知出力値の関係の他の例を示すグラフ図である。
【図７】実施例１におけるトナー残量検知制御のフローチャート図である。
【図８】トナー残量と検知出力値との関係の他の例を示すグラフ図である。
【図９】実施例２におけるトナー残量検知制御のフローチャート図である。
【図１０】実施例３におけるトナー残量検知制御のフローチャート図である。
【図１１】実施例４におけるトナー残量検知制御のフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１        感光ドラム（電子写真感光体、像担持体）
２        帯電ローラ（帯電手段）
３        現像装置
５        クリーニング装置（クリーニング手段）
８        現像スリーブ（現像手段、現像剤担持体、電極部材、入力側電極部材）
１０      攪拌部材
１３      プロセスカートリッジ
１４      カートリッジ側メモリ（記憶媒体）
１５      第１板金（電極部材、出力側電極部材）
１６      第２板金（電極部材、入力側電極部材）
１７      現像バイアス電源（現像バイアス印加手段、検知電圧印加手段）
２２      制御部
２３      本体側メモリ（記憶媒体）
２６      本体制御部（制御手段、送信手段）
２７      残量検知補正テーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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