(57)【要約】【課題】現像バイアスの交流成分の振幅を切り換えた場合でも正確に現像剤量の検知を行うことが可能な画像形成装置及び現像剤量検知方法を提供する。【解決手段】現像剤を収容する現像容器４０と、現像剤を担持するための現像剤担持体４３とを有し、現像剤担持体４３に印加される交流電圧を切り換え可能な画像形成装置であって、現像容器４０内の現像剤量を検知するための検知部材ＰＡと、現像剤担持体４３に交流電圧を印加した際に検知部材ＰＡによって出力される値に基づいて現像容器４０内の現像剤量を求める処理部１００と、を有し、処理部１００は、交流電圧の切り換え動作に応じた処理を実行して現像剤量を求める。【選択図】図３
2006126801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持するための現像剤担持体とを有し、前記現像剤担持体に印加される交流電圧を切り換え可能な画像形成装置であって、
前記現像容器内の現像剤量を検知するための検知部材と、
前記現像剤担持体に前記交流電圧を印加した際に前記検知部材によって出力される値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理部と、
を有し、前記処理部は、前記交流電圧の切り換え動作に応じた処理を実行して前記現像剤量を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記交流電圧の切り換え動作に応じて、前記検知部材によって出力される値を補正して、補正した値に基づいて前記現像剤量を求め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】
更に、複数の現像剤残量検知部を有し、
前記処理部は、前記交流電圧の切り換え動作に応じた前記現像剤残量検知部を選択して、選択した前記現像剤残量検知部によって検知される値に基づいて前記現像剤量を求め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４】
前記処理部は、画像形成装置の設置環境に応じて、前記交流電圧の振幅を切り換えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記現像容器内の現像剤量に応じて、前記交流電圧の振幅を切り換えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
更に、前記現像剤担持体によって表面に画像形成される像担持体を有し、
少なくとも、前記像担持体と、前記現像剤担持体と、前記現像容器が一体化されてプロセスカートリッジを構成し、前記プロセスカートリッジは、画像形成装置本体に着脱自在とされることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持するための現像剤担持体とを有し、前記現像剤担持体に印加される交流電圧を切り換え可能な画像形成装置であって、
前記現像容器内の現像剤量を検知するための第１検知部材と、
前記現像容器内の現像剤量を検知するための第２検知部材と、
前記現像剤担持体に前記交流電圧を印加した際に前記第１検知部材及び前記第２検知部材によって出力される複数の値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理部と、
を有し、前記処理部は、前記交流電圧の切り換え動作に応じた処理を実行して前記現像剤量を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記処理部は、前記交流電圧の切り換え動作に応じて、前記第１検知部材及び前記第２検知部材によって出力される複数の値を補正して、補正した複数の値に基づいて前記現像剤量を求めることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１検知部材によって出力される値を補正する補正値と、前記第２検知部材によって出力される値を補正する補正値が異なることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
更に、複数の現像剤残量検知部を有し、
前記処理部は、前記交流電圧の切り換え動作に応じた前記現像剤残量検知部を選択して、選択した前記現像剤残量検知部によって検知される複数の値に基づいて前記現像剤量を求めることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記処理部は、画像形成装置の設置環境に応じて、前記交流電圧の振幅を切り換えることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記処理部は、前記現像容器内の現像剤量に応じて、前記交流電圧の振幅を切り換えることを特徴とする請求項７〜１０のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記第１検知部材と前記第２検知部材とによって検知される現像剤量の範囲は異なることを特徴とする請求項７〜１２のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
更に、前記現像剤担持体によって表面に画像形成される像担持体を有し、
少なくとも、前記像担持体と、前記現像剤担持体と、前記現像容器が一体化されてプロセスカートリッジを構成し、前記プロセスカートリッジは、画像形成装置本体に着脱自在とされることを特徴とする請求項７〜１３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持するための現像剤担持体とを有し、前記現像剤担持体に印加される交流電圧を切り換え可能な画像形成装置の現像剤残量検知方法であって、
前記現像剤担持体に前記交流電圧を印加した際に、前記現像容器内の現像剤量を検知する検知工程と、
前記交流電圧の切り換え動作に応じた処理を実行して現像剤量を求める処理工程と、
を有することを特徴とする現像剤残量検知方法。
【請求項１６】
前記処理工程とは、前記検知工程で検知された値を補正して、補正した値に基づいて前記現像剤量を求める工程であることを特徴とする請求項１５に記載の現像剤残量検知方法。
【請求項１７】
前記処理工程とは、前記交流電圧の値に応じた現像剤残量検知部を用いて検知された値に基づいて前記現像剤量を求める工程であることを特徴とする請求項１５に記載の現像剤残量検知方法。
【請求項１８】
更に、画像形成装置の設置環境に応じて、前記交流電圧の振幅を切り換える電圧切り換え工程を有することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかの項に記載の現像剤残量検知方法。
【請求項１９】
更に、前記現像容器内の現像剤量に応じて、前記交流電圧の振幅を切り換えることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかの項に記載の現像剤残量検知方法。
【請求項２０】
現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持するための現像剤担持体とを有し、前記現像剤担持体に印加される交流電圧を切り換え可能な画像形成装置の現像剤残量検知方法であって、
前記現像剤担持体に前記交流電圧を印加した際に、前記現像容器内の現像剤量を検知する第１検知部材と第２検知部材によって検知する検知工程と、
前記交流電圧の切り換え動作に応じた処理を実行して現像剤量を求める処理工程と、
を有することを特徴とする現像剤残量検知方法。
【請求項２１】
前記処理工程とは、前記検知工程で検知された複数の値を補正して、補正した値に基づいて前記現像剤量を求める工程であることを特徴とする請求項２０に記載の現像剤残量検知方法。
【請求項２２】
前記処理工程とは、前記交流電圧の値に応じた現像剤残量検知部を用いて検知された複数の値に基づいて前記現像剤量を求める工程であることを特徴とする請求項２０に記載の現像剤残量検知方法。
【請求項２３】
更に、画像形成装置の設置環境に応じて、前記交流電圧の振幅を切り換える電圧切り換え工程を有することを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかの項に記載の現像剤残量検知方法。
【請求項２４】
更に、前記現像容器内の現像剤量に応じて、前記交流電圧の振幅を切り換えることを特徴とする請求項２０〜２２のいずれかの項に記載の現像剤残量検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式により像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像剤にて顕像化する画像形成装置及び現像剤残量検知方法に関するものである。特に、現像装置或いはプロセスカートリッジに収容した現像剤の残量を逐次検知することのできる現像剤残量検知手段を有する電子写真画像形成装置及び現像剤残量検知方法に関するものである。
【０００２】
ここで電子写真画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザービームプリンタ等）、及び電子写真ファクシミリ装置等が含まれる。又、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像装置及びクリーニング手段の少なくとも１つと、像担持体としての電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化したものをいう。そして、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とする。もしくは、少なくとも現像装置と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化したものをいう。そして、このカートリッジを電子写真画像形成装置本体に対して着脱可能とする。
【背景技術】
【０００３】
従来、レーザープリンタ等の電子写真画像形成装置は、動作中に現像剤（例えばトナー）が不足すると、画像濃度低下や画像消失等の画像不良が発生するため、通常、現像装置内の現像剤残量（トナー残量）を検知している。そして、トナー不足が生じたときに、それを表示、警告する手段が装備されており、画像不良が発生する前にトナー補給が行なわれるようになっている。
【０００４】
そして、該トナーを補給する際に、トナーが収容されている現像剤収容部がカートリッジ化され、カートリッジを交換する方法が多く実施されている。更に、この現像剤収容部を兼ねる現像装置を、像担持体である電子写真感光体と一体化してプロセスカートリッジとして、画像形成装置に着脱自在とした構成が広く使用されている。
【０００５】
又、現像装置内のトナー残量を検知する現像剤残量検知手段としては、例えば、静電容量検知式のものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
図１５に、こうした静電容量検知式の残量検知が行われる現像装置の一例を示す。
【０００７】
ここでは、現像装置４は、現像剤担持体としての導電性の円筒部材である現像スリーブ４３を備えている。現像スリーブ４３との間にトナーを介するようにして、現像剤収容部４０に導電性検知部材であるプレートアンテナＰＡが配置されている。そして、この現像装置４内のトナー残量を検知するのに、現像スリーブ４３とプレートアンテナＰＡを電極と見なす。そして、現像スリーブ４３に現像バイアスを印加した時のプレートアンテナＰＡとの間に存在するトナー残量の変化を両電極間、即ち、現像スリーブ４３とプレートアンテナＰＡ間の静電容量の値の変化から換算し、トナー残量検知を行なう。
【０００８】
現像スリーブ４３とプレートアンテナＰＡとの間の静電容量の検出は、次のようにして行う。例えば、交流電圧と直流電圧とを重畳した振動電圧で構成される現像バイアスを、現像バイアス電源（不図示）から現像スリーブ４３に印加する。そして、プレートアンテナＰＡとアースとの間に流れる電流を検知回路において直流電圧に変換して、つまり両電極である現像スリーブ４３とプレートアンテナＰＡとの間に生じる誘起電圧値として読み取る。
【０００９】
しかしながら、図１５に示される現像スリーブ４３のような現像剤担持体に印加される現像バイアスは、現像装置内のトナー残量検知のために現像バイアスに使用する場合においても、最良の画質が得られるように、その値が決められていることが多い。
【００１０】
ところが、現像装置は、プロセスカートリッジ内に備えられ、トナー不足が生じた時は、プロセスカートリッジの交換によってトナーが更新されることが多い。一方、昨今のプロセスカートリッジの長寿命化の流れにおいて、次のような問題がある。
【００１１】
つまり、単一に設定された現像バイアスを、現像装置内のトナー残量検知のための現像バイアスに使用する場合、プロセスカートリッジにおける耐久の初期から寿命までにわたって、正確なトナー残量検知を実施して最良の画質を得ることが困難となってきた。
【００１２】
そこで、このような画像形成装置において、プロセスカートリッジの耐久初期から寿命までにわたって最良の画質をえるために、現像バイアスを環境やトナー残量に応じて設定する方法が、例えば、特許文献２で提案されている。これによれば、特に、現像バイアスを構成する直流電圧と交流電圧のうち交流電圧の振幅の切り換えを実施して、具体的には現像バイアスの振幅を耐久に応じて小さく設定することで、高画質の画像を得ることができる。
【００１３】
また、例えば、プロセスカートリッジにおいて、設置環境が高温高湿の場合には、耐久後半の濃度低下が大きいことが分かってきている。この濃度低下のような画像不良に対しては、現像バイアスの交流電圧の振幅を大きくすることによって、それを解消することができる。
【００１４】
しかし、低温低湿環境下や耐久初期（使用初期）の段階から現像バイアスの交流電圧の振幅を大きくすると、図１６（ｂ）に示すように正常な画像に対し、画像が載るべき場所ではない非画像部に現像剤が飛散してしまう。所謂、図１６（ａ）に示す「かぶり」が生じて画像不良が発生する。
【００１５】
従って、低温低湿環境時には、交流電圧の振幅を小さく設定し、又、ある程度温度湿度が高く、かぶりが発生しない設置環境では、最初の設定は現像バイアスの振幅を小さく設定し、耐久に応じて、交流電圧の振幅を大きく設定する。このように、環境に応じて、それらの振幅を切り換える方法が、最良の画質を得る対策として考えられる。つまり、環境や現像装置内のトナー残量に応じて、現像バイアスの交流電圧の振幅を切り換えることが必要である。
【００１６】
その対策として、耐久の初期に対して実施される、かぶりのような画質劣化の問題を解消し、最高の画質で印刷するための、その環境に適応する現像バイアスにおける交流電圧の振幅設定が行われた第一の画像形成モードを設定する。それに対して、耐久後半に対して実施される、トナー残量の少ない状況下における濃度低下を生じさせないための、現像バイアスにおける交流電圧の振幅設定が行われた第二の画像形成モードを設定する。このように２つの画像形成モードを備え、耐久初期と後半で切り換えることが、例えば、特許文献３に開示されている。
【００１７】
しかし、画像形成モードに応じて、現像バイアスの交流電圧の振幅を複数の値に切り換えた場合、回路の設置面積やコストの問題が起こる。そして更に、現像バイアスを用いてトナー残量を検知している現像剤残量検知手段としてのトナー残量検知回路の出力値にズレが生じ、トナー残量検知結果の精度を著しく低下するという問題が発生することになる。
【００１８】
例えば、設置環境と現像装置内のトナー残量に応じて、画像形成モードを２段階に切り換える構成において、切り換え前の現像バイアスの交流電圧の振幅を２．０ＫＶ、切り換え後の現像バイアスの交流電圧の振幅を２．５ＫＶとする。この場合、これらのトナー残量とトナー残量検知出力値の関係は、本願添付の図５のグラフに実線にて示されるように、切り換え時にトナー残量検知出力値が急に変化する。
【００１９】
ここで、現像バイアスの交流電圧の振幅が２．０ＫＶの時では、トナー残量検知出力値が３Ｖ以上になると、トナー不足による画像不良が発生したので、トナー不足と判断する出力電圧を３Ｖに設定した。その際、設置環境が高温高湿環境下でトナー残量が２０％以下になった時に、バイアスの交流電圧の振幅を２．０ＫＶから２．５ＫＶへ切り換えると、図５に示すように、トナー残量検知出力は２．４５Ｖから２．１Ｖとなる。そして、トナー残量が０％となってもトナー残量検知出力が３Ｖに満たない。よって、トナーがないにも関わらず、トナー不足と判断されないので、トナーが不足した状態で画像形成を行い、不良画像を発生してしまう。
【００２０】
つまり、現像剤担持体に印加される直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスによって、現像装置の現像剤収容部に設けられた電極との間に発生する誘起電圧によって、現像装置内の現像剤残量を検知する構成は、次のような問題を有していた。
【００２１】
例えば、上記従来技術に開示されているように、現像バイアスの交流成分の振幅を切り換えた場合、切り換えた両者における現像剤残量検出値のズレより、現像装置内の現像剤残量を誤検知してしまう、という問題があった。
【特許文献１】特開２０００−２０６７７４号公報
【特許文献２】特開２００２−２４４３６５号公報
【特許文献３】特開２００３−３０７９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、現像バイアスの交流成分の振幅を切り換えた場合でも正確に現像剤量の検知を行うことが可能な画像形成装置及び現像剤量検知方法を提供することである。
【００２３】
また、本発明の他の目的は、設置環境と現像剤残量に応じて、現像剤担持体に印加されるバイアスにおける交流電圧の振幅を切り換える構成とした場合においても、この振幅切り換えに影響されずに、正確な現像剤残量検知を行ない、かつ、良好な画像形成を実施することのできる画像形成装置及び現像剤残量検知方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的は本発明に係る画像形成装置及び現像剤残量検知方法にて達成される。要約すれば、本発明の第１の態様によれば、現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持するための現像剤担持体とを有し、前記現像剤担持体に印加される交流電圧を切り換え可能な画像形成装置であって、
前記現像容器内の現像剤量を検知するための検知部材と、
前記現像剤担持体に前記交流電圧を印加した際に前記検知部材によって出力される値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理部と、
を有し、前記処理部は、前記交流電圧の切り換え動作に応じた処理を実行して前記現像剤量を求めることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持するための現像剤担持体とを有し、前記現像剤担持体に印加される交流電圧を切り換え可能な画像形成装置であって、
前記現像容器内の現像剤量を検知するための第１検知部材と、
前記現像容器内の現像剤量を検知するための第２検知部材と、
前記現像剤担持体に前記交流電圧を印加した際に前記第１検知部材及び前記第２検知部材によって出力される複数の値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理部と、
を有し、前記処理部は、前記交流電圧の切り換え動作に応じた処理を実行して前記現像剤量を求めることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００２６】
本発明の第３の態様によれば、現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持するための現像剤担持体とを有し、前記現像剤担持体に印加される交流電圧を切り換え可能な画像形成装置の現像剤残量検知方法であって、
前記現像剤担持体に前記交流電圧を印加した際に、前記現像容器内の現像剤量を検知する検知工程と、
前記交流電圧の切り換え動作に応じた処理を実行して現像剤量を求める処理工程と、
を有することを特徴とする現像剤残量検知方法が提供される。
【００２７】
本発明の第４の態様によれば、現像剤を収容する現像容器と、前記現像剤を担持するための現像剤担持体とを有し、前記現像剤担持体に印加される交流電圧を切り換え可能な画像形成装置の現像剤残量検知方法であって、
前記現像剤担持体に前記交流電圧を印加した際に、前記現像容器内の現像剤量を検知する第１検知部材と第２検知部材によって検知する検知工程と、
前記交流電圧の切り換え動作に応じた処理を実行して現像剤量を求める処理工程と、
を有することを特徴とする現像剤残量検知方法が提供される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、現像バイアスの交流電圧の振幅が変更されても、正確な現像剤残量検知を行うことができる。
【００２９】
また、本発明によれば、設置環境と現像剤残量に応じて、現像剤担持体に印加されるバイアスの交流電圧の振幅を切り換える構成とした場合においても、正確な現像剤残量検知を行うことができ、且つ、形成画像の画質を良好に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る画像形成装置及び現像剤残量検知方法を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３１】
実施例１
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例にて、画像形成装置は、電子写真方式のレーザービームプリンタとされ、像担持体としてドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１が使用されている。
【００３２】
感光ドラム１は、ＯＰＣ、アモルファスＳｉ等の感光材料を、アルミニウムやニッケル等のシリンダ状の基板上に形成して構成されており、駆動手段１ａにより、図１にて矢印ａの時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００３３】
回転する感光ドラム１の周囲には、感光ドラム１周面を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手段２、本実施例では帯電ローラ２を使用した接触帯電装置が備えられている。又、画像情報露光手段、本実施例ではレーザービームスキャナ３は、半導体レーザ、ポリゴンミラー、Ｆ−θレンズ等で構成され、不図示のホスト装置から送られてきた画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬを出射する。そして、感光ドラム１の帯電ローラ２によって一様に帯電された表面を走査露光し、静電潜像を形成する。
【００３４】
感光ドラム１の回転方向でレーザービームスキャナ３によるレーザービームＬ照射位置の下流には、感光ドラム１上の静電潜像を現像剤像（トナー像）として現像する現像装置が配置される。現像装置については、後に詳しく説明する。
【００３５】
現像装置４は、ジャンピング現像法、二成分現像法等を用いることができ、また、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられる。
【００３６】
感光ドラム１の回転方向で現像装置４の下流には、弾性層を有する回転体形状の接触帯電部材としての転写ローラ５が備えられている。転写ローラ５は、感光ドラム１に対して加圧接触させて転写ニップ部Ｎ１を形成しており、駆動手段５ａにより矢印ｂの反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００３７】
そして、手差し給紙部７やカセット給紙部１４等の給紙部から記録材Ｐが給紙され、プレフィードセンサ１０で待機した後に、レジストローラ１１、レジストセンサ１２、転写前ガイド１３を通過して、上記転写ニップ部Ｎ１に給紙される。つまり、記録材Ｐは、レジストセンサ１２によって感光ドラム１の表面に形成されたトナー像と同期取りされて、感光ドラム１と転写ローラ５とで形成される転写ニップ部Ｎ１に供給される。又、給紙部７、１４において記録材Ｐの給紙時に複数の記録材Ｐを誤って給紙してしまう重送と言った問題を解消するために、それぞれの給紙部７、１４に分離ローラ８、１５等が設けられている。
【００３８】
転写ニップ部Ｎ１において、感光ドラム１上に形成されたトナー像は、給紙部７、１４から給紙された記録材Ｐに対して、順次静電転写される。
【００３９】
転写ニップ部Ｎ１においてトナー像の転写を受け、転写ニップ部Ｎ１を通過した記録材Ｐは、感光ドラム１の面から分離され、シートパス９を通って定着装置１８へ搬送される。
【００４０】
本実施例にて、定着装置１８は、加熱フィルムユニット１８ａと加圧ローラ１８ｂの圧接ローラ対で構成されるフィルム加熱方式の定着装置である。トナー像を保持した記録材Ｐは、加熱フィルムユニット１８ａと加圧ローラ１８ｂの圧接部である定着ニップ部Ｎ２で狭持搬送されて加熱・加圧を受けることで、トナー像が記録材Ｐ上に定着され、永久画像となる。
【００４１】
トナー像が定着された記録材Ｐは、排紙ローラ１９に従って画像形成物として、フェイスアップ若しくはフェイスダウンにてそれぞれ排紙受け１６、１７へ排出される。
【００４２】
一方、記録材Ｐに対するトナー像転写後の感光ドラム１の表面は、クリーニング装置６により転写残留トナーの除去を受けて清掃されて繰り返して作像に供される。本実施例のクリーニング装置６はブレードクリーニング装置であり、クリーニングブレード６ａが感光ドラム１に接触している。
【００４３】
ところで、本実施例の電子写真画像形成装置であるレーザービームプリンタは、ホストコンピュータからの画像情報を受け取り、可視化された画像として出力するレーザービームプリンタである。上記に説明した、感光ドラム１である電子写真感光体、現像剤を収容した現像装置４等の消耗部材が一体にカートリッジ化され、プロセスカートリッジＣとして装置本体Ａに対して着脱し交換可能に設けられている。
【００４４】
図２を用いて、本実施例のプロセスカートリッジＣについて、詳しく説明する。
【００４５】
図２に示すように、プロセスカートリッジＣは、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、現像装置４と、クリーニング装置６とが一体化されて構成されている。クリーニング装置は、クリーニングブレード６ａ及びクリーニングブレード６ａにより感光ドラム１から除去された残留トナーを収容する廃トナー容器６ｂとにて構成されている。プロセスカートリッジＣは、電子写真画像形成装置本体Ａに着脱自在に装着される。
【００４６】
ここで、プロセスカートリッジＣに設けられた現像装置４は、現像容器、即ち、現像剤収容部４０を備え現像剤Ｔが収容されている。
【００４７】
尚、本実施例においては、現像剤として、絶縁性磁性一成分現像剤を用いた。
【００４８】
そして、本実施例のレーザービームプリンタは、現像剤の消費に伴って、残量を逐次検知することのできる現像剤残量検知手段１００（図３）を備えている。
【００４９】
次に、プロセスカートリッジＣにおける現像装置４、及び、現像容器４０内の現像剤量を求める処理部を構成する現像剤残量検知手段１００について詳細に説明する。
【００５０】
現像装置４は、現像剤、即ち、本実施例では、磁性一成分現像剤（以下、「トナー」という。）Ｔを収納するためのトナー収納部４１、及び、トナー収納部４１と連結された現像部４２を有する。現像部４２には、感光ドラム１に対向配置させて備えられた現像手段としての現像剤担持体である現像スリーブ４３と、現像スリーブ４３に当接し、現像スリーブ４３により搬送するトナー層厚を規制する現像剤規制部材である現像ブレード４４とが設けられる。現像装置４は、更に、トナー収納部４１内のトナーを攪拌して現像部４２内へトナーを送り込む攪拌部材４５、及び、現像部４２内のトナーを撹拌して現像スリーブ４３へと供給する撹拌部材４６、を備えている。
【００５１】
即ち、本実施例では、トナーＴは、トナー収納部４１と現像部４２とに収容可能であり、トナー収納部４１及び現像部４２にて現像剤収容部４０を構成している。そして、現像剤収容部４０にて、プロセスカートリッジＣの使用前には、トナー収納部４１と現像部４２との間に、トナー封止部材４７が貼着されている。このトナー封止部材４７は、例えばプロセスカートリッジＣの輸送中に激しい衝撃が発生した場合でもトナーが洩れることのないように設けられている。このトナー封止部材４７は、装置本体ＡにプロセスカートリッジＣを装着する直前にユーザによって開封される。
【００５２】
封止部材４７を開封後、プロセスカートリッジＣは、トナー収納部４１内に収容されているトナーＴを攪拌部材４５により攪拌しながら現像部４２に送る。現像部４２は、現像手段として、磁界発生手段たる固定マグネットロール（不図示）を内蔵した非磁性スリーブである現像スリーブ４３を、感光ドラム１の回転方向ａと順方向に回転可能に支持している。そして、現像スリーブ４３の回転に伴って、現像スリーブ４３上を搬送されるトナーＴは、現像ブレード４４によって、その層厚を規制されると共に摩擦帯電電荷が付与される。
【００５３】
現像スリーブ４３が回転することによって、感光ドラム１との対向部（現像領域）に搬送されたトナーＴは、現像時に現像スリーブ４３に印加される現像バイアスによって、感光ドラム１に形成された静電潜像に応じて感光ドラム１へと転移する。本実施例では、バイアス印加回路である現像バイアス印加手段３５（図３）から、交流（ＡＣ）電圧と直流（ＤＣ）電圧とを重畳した現像バイアスを現像スリーブ４３に印加する。
【００５４】
本実施例では、図２に示すように、現像剤残量検知手段１００として、プレートアンテナ残検による静電容量検知式の現像剤残量検知手段を用いている。つまり、現像剤残量検知手段１００は、現像部４２に設けた現像スリーブ４３を一方の電極とした。そして、現像剤収容部４０内、本実施例ではトナー収納部４１内に、現像スリーブ４３と対となる電極として、トナーＴを介して導電板であるプレートアンテナＰＡを設置した。現像スリーブ４３とプレートアンテナＰＡでトナーＴを格納するような構成とされ、プレートアンテナＰＡは現像スリーブ４３と共にコンデンサ構造を形成する。
【００５５】
しかし、現像スリーブ４３と共にコンデンサ構造を形成する電極部材としては、プレートアンテナＰＡを用いた構成に限定されず、静電容量を用いる電極構成であれば、電極部材としては、他の導電性の検知部材の組み合わせでも良い。
【００５６】
本実施例ではプレートアンテナＰＡは、図２に示すように、トナーＴの減少度が直接分かるように現像剤収容部４０内でもトナーＴが流動的であるトナー収納部４１内に設置されている。プレートアンテナＰＡの材質は、良導電性で板状のものであればどのようなものでも良いが、トナー収納部４１内へ設置する場合は、トナー粒子に悪影響を及ぼさない材質であり、湿度等の環境条件に強い材質が望まれる。そして、プレートアンテナＰＡの少なくとも一側面は、外部より通電可能な形状に形成されている。この接続可能な箇所では、導線等で直接接続するものでもよく、又、カートリッジＣ側面より導電性のピン形状のもので串刺しにする形態をとるのも良い。本実施例では、ピン形状のものをカートリッジＣ側壁を介してプレートアンテナＰＡの引き起こし部３４へ突き刺す形態とした。
【００５７】
又、現像スリーブ４３とプレートアンテナＰＡによるトナー残量検知は、直流電圧と交流電圧を重畳したバイアス（検知バイアス）、即ち、本実施例では、現像バイアスを現像スリーブ４３に印加して、トナー残量を計測する。
【００５８】
つまり、現像剤残量検知手段１００は、現像スリーブ４３に印加された現像バイアスによって、プレートアンテナＰＡに誘起された誘起電圧値を読む。現像スリーブ４３とプレートアンテナＰＡ間に存在するトナー残量に応じて誘電率が変化するので、プレートアンテナＰＡに誘起される誘起電圧値もトナー残量によって異なる。この誘起電圧値を読み取ることによって、現像剤残量検知（トナー残量検知）を行う。
【００５９】
本実施例における現像剤残量検知手段１００の回路構成を図３を用いて説明する。
【００６０】
装置本体ＡとカートリッジＣには不図示の電気接点が設けられており、カートリッジＣが装置本体Ａ内に装着された際に該電気接点を通じてカートリッジＣのプレートアンテナＰＡと装置本体Ａ内のトナー残量検知検出部３７が電気的に接続される。
【００６１】
図３において、現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源３５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、現像スリーブ４３に印加される。そして、プレートアンテナＰＡ上の電極パターンの静電容量に応じて発生する誘起電圧値を、プレートアンテナＰＡから装置本体Ａへ出力し、残量検知検出部３７の検出回路３７ａにて出力されたアナログ電圧をデジタル変換する。そして、その結果を演算回路３７ｂに送り、残量閾値テーブル３８と比較して、現像装置４内のトナー残量に換算する。トナー残量信号は、上記の画像形成工程を制御する中央処理演算装置ＣＰＵに送信し、例えばトナー残量を％表示や、残りの印字可能枚数といった形でユーザに提供する。
【００６２】
上述のように、現像剤残量検知手段１００などは、プレートアンテナＰＡのような検知部材によって出力される値に基づいて現像容器４０内の現像剤量を求める処理部を構成する。
【００６３】
本実施例にて、レーザビームプリンタは、現像スリーブ４３に印加する直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアスにおける交流電圧の振幅を切り換える複数の画像形成モードを有している。また、各画像形成モードに応じてバイアスの交流電圧の振幅を切り換える画像形成モード切り替え回路５０は、ＣＰＵ及び現像バイアス電源３５に接続されている。この画像形成モード切り替え回路５０によって、各画像形成モードに応じたバイアスが現像バイアス電源３５から出力されるよう、切り換え命令が出力される。
【００６４】
又、本実施例のカートリッジＣは、上述のように、記憶装置２５を有している。記憶装置２５には、画像形成に必要な帯電バイアス設定値や、現像バイアス設定値、露光手段であるレーザーの光量設定値等といった画像形成プロセス設定値や、感光ドラム１使用量や現像装置４内のトナー残量等の、消耗品の消耗量等を記憶している。特に、カートリッジＣの残り印刷可能枚数情報に関係するトナー残量検知結果を記憶し、ユーザに対し、カートリッジＣの使用可能枚数に関する情報を提示し、使用履歴に応じた最適な画像形成を行うための指標として用いることができる。
【００６５】
一方、上記構成の画像形成装置では、従来例にて説明したように、装置の設置環境や現像装置内のトナー残量に対して設けられた画像形成モードに応じて、現像バイアスの交流電圧の振幅を複数に切り換えることが考えられる。しかし、この場合には、回路の設置面積やコストの問題以外に、現像バイアスを用いて現像装置内のトナー残量を検知しているトナー残量検知回路の出力値にズレが生じ、トナー残量検知結果の精度を著しく低下するという問題が発生するおそれがある。例えば、各環境に応じて設定された、トナー残量が多い場合の第一の画像形成モードにおけるトナー残量検知から、トナー残量が少ない場合の第二の画像形成モードにおけるトナー残量検知に切り替えたとする。すると、この切り替えた時、両者におけるトナー残量検出値のズレより、トナー不足を誤検知してしまう。
【００６６】
そこで、本実施例の画像形成装置では、それぞれの画像形成モードにおける現像バイアスの交流電圧の振幅に応じて、トナー残量検知によって得られる出力値に補正を加えることができる。これによって、現像バイアスの交流電圧の振幅によらず、一定の出力が得られるようにしたことを特徴とする。
【００６７】
以下、実験例を用いて、本実施例における補正動作について説明する。
【００６８】
実験例１
ここで、本実験例で用いる画像形成装置装置について説明する。
【００６９】
本実験は、上記に説明した構成の画像形成装置にて行った。そして、画像形成を繰り返し、現像剤収容部４０、即ち、トナー収納部４１及び現像部４２に収容されたトナーＴを満載時から空になるまで消費させた。一方、現像バイアスの交流電圧の振幅を、トナー残量が２０％となった時点で２．０ＫＶから２．５ＫＶに切り換え、電圧推移を観察した。本実験例における画像形成条件は、以下の通りであった。
１：通紙速度は１分間に連続３０枚を通紙できる３０ｐｐｍとする。連続通紙時の紙間を約０．５秒とする。
２：印刷命令を受け取ってから印刷が開始されるまでの立ち上がり準備時間を１０秒とする。印刷が終わり終了処理を行う立ち下がり時間を５秒とする。
３：現像装置４の現像剤収容部４０内部においてトナーＴがダイナミックな循環となるように、攪拌部材４５の回転数を１分間に１０回転と設定する。又、攪拌部材４５には適度な剛性を保つために０．５ｍｍ厚のＰＥＴシートを用いる。
４：現像剤収容部４０内に収容するトナー量は満載時に１０００ｇとする。
５：現像スリーブ４３とプレートアンテナＰＡとの間において、現像剤収容部４０内のトナーＴが空の状態では静電容量が２ｐＦ、満載の状態で６ｐＦを示すように現像装置４内でプレートアンテナＰＡの位置を調整する。
６：現像スリーブ４３に印加されるバイアスの交流電圧の振幅は、設置環境が常温常湿の場合、２．０ＫＶとする。このとき、トナーが空の状態である２ｐＦを示すとき３Ｖ、トナーが満載の状態である６ｐＦを示すとき２Ｖの電圧がトナー残量検出回路３７ａ（図３）に生じるように、回路を構成する。
７：  トナー残量５０％を２．０Ｖ、２５％を２．３６Ｖ、２０％を２．４５Ｖ、０％を３．０Ｖと定め、それぞれについて、警告を表示するよう設定する。
【００７０】
（実験１）
先ず、比較例として、現像バイアスの交流電圧の振幅を複数の値に切り換え、補正を行わないでトナー残量検知を行う場合について説明する。
【００７１】
上記に説明した構成に基づいて、現像バイアスの交流電圧の振幅が２．０ＫＶの状態でトナーの満載から空になるまでの電圧推移を見てみると、図４に示すように、現像装置４内のトナーの減少に伴い出力電圧も徐々に変化することが分かる。
【００７２】
トナー残量が２０％となった時点で、現像バイアスにおける交流電圧の振幅を２．５ＫＶに切り換えたトナー残量検出値の推移を、図４に示すグラフに重ねて示すと、従来例にて説明した図５に示すようになる。切り換え前と切り換え後で、トナー残量検出値が大きくずれていることが分かる。
【００７３】
又、交流電圧の振幅を２．５ＫＶで行った場合、２．０ＫＶで決めた閾値での警告表示が大きくずれる。
【００７４】
表１に、振幅が２．０ＫＶである画像形成モードの時と、２．５ＫＶである画像形成モードにおける、２０％警告時と０％警告時における実際の現像装置４内の現像剤収容率（満載時１０００ｇに対する収容率％）を示す。
【００７５】
【表１】
2006126801.tif 000003
【００７６】
表１に示すように、現像バイアスの交流電圧の振幅を切り換える場合、補正を行わないと、トナー残量が２０％であるとユーザに対して行う警告を、実際のトナー残量が８％の時に出してしまい、精度が大きく悪化している。
【００７７】
つまり、トナー残量検出値の補正を行わない上記比較例では、検知精度が大きくずれ、画像不良が発生しやすいことが分かった。
【００７８】
（実験２）
そこで、本実験例では、設置環境が高温高湿であり、かつ、トナー残量が２０％以下の状況下で現像バイアスの交流電圧の振幅が２．５ＫＶに切り換えるように設定した。これは前述したように高温高湿度環境で、かつ、トナー残量が少なくなった状況下で画像濃度低下が発生することを防止するための設定である。そして、図５に示されるグラフから分かるように、交流電圧の振幅値が２．０ＫＶと２．５ＫＶの時の、トナー残量検出値の差を読み取り、トナー残量の出力値に、その差である０．３５Ｖの補正を行うこととした。
【００７９】
図５に示されるグラフにおいて、トナー残量が２０％のポイントでは、交流電圧の振幅が２．０ＫＶの出力値が２．４５Ｖであるが、交流電圧の振幅が２．５ＫＶにしてしまうと２．１Ｖとなる。そこで、交流電圧の振幅が２．５ＫＶの時、出力値２．１Ｖに対し、補正量である０．３５Ｖを加える。そうすると、交流電圧の振幅が２．５ＫＶの場合であっても、補正後の出力値は２．４５Ｖとなり、交流電圧の振幅が２．０ＫＶの出力値２．４５Ｖに非常に近く補正することができる。
【００８０】
又、推移全体に対し補正を加えた場合、図６に示すグラフにおいて実線に示されるトナー残量検出値が得られる。つまり、トナー残量が２０％で切り換えられた後は、振幅２．５ＫＶにおいて検出される検出値αに０．３５Ｖの補正分を加える。これにより、交流電圧の振幅が２．０ＫＶの場合の推移（図６で点線）と非常に近い推移βとなった。
【００８１】
表２に、本実験例における、２０％警告時と０％警告時における実際の現像装置４内の現像剤収容率（満載時１０００ｇに対する収容率％）を示す。表２に示すように、上記のような補正を加えた場合、交流電圧の振幅を、２．０ＫＶと２．５ＫＶで切り換える構成であっても、出力値に適正な補正を加えることで、精度を保つことが可能となった。
【００８２】
【表２】
2006126801.tif 000004
【００８３】
以上に説明した、本実施例に従ったトナー残量検出値の補正動作は、図７に示すフローチャートに従って行われる。
【００８４】
ユーザから、印刷命令が発せられると（Ｓ１）、カートリッジＣに備えられた記憶装置２５やプリンタ本体Ａより、現在の現像装置４内のトナー残量検知情報（ＰＡからの出力値）が読み込まれる（Ｓ２）。この情報を元に、トナー残量検出処理を行う（Ｓ３）。つまり、トナー残量が著しく減少している場合は、ユーザに対し警告を発令したり、最良の出力を得るための画像形成モードの選択等が行なわれる。
【００８５】
次に、画像形成モードの切り換えタイミングがユーザより指定されているか、もしくは、自動的に画像形成モード切り換えが指定されているか、の判断が行われる（Ｓ４）。
【００８６】
指定されていない場合（Ｓ４：Ｎｏ）は、画像形成モードの切り換えを行わず、現像バイアスの交流電圧の振幅を２．０ＫＶとし（Ｓ５）、画像形成動作を行う（Ｓ６）。
【００８７】
画像形成動作と同時に現像バイアスの交流電圧の振幅２．０ＫＶにおけるトナー残量検知が行われ（Ｓ７）、そこで、得られた出力値からトナー残量検知処理が行われる（Ｓ８）。ここで、計算されたトナー残量検知結果に応じて、トナー残量が非常に少なくなった場合等は、その旨をユーザに対し警告する動作が行われる。
【００８８】
そして、一連の動作が終了した場合、トナー残量情報や通紙履歴情報等が、記憶装置２５に書き込まれ、終了処理が行われる（Ｓ９）。
【００８９】
又、画像形成モードの切り換えが指定されている場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、画像形成モードの切り換えを行い、現像バイアスの交流電圧の振幅を２．５ＫＶとし（Ｓ１０）、画像形成動作を行う（Ｓ１１）。
【００９０】
画像形成動作と同時に現像バイアスの交流電圧の振幅２．５ＫＶにおけるトナー残量検知が行われる（Ｓ１２）。そこで得られた出力値に対し、適正な出力値補正を行い（Ｓ１３）、補正された出力値からトナー残量検知処理が行われ（Ｓ８）、一連の動作を行った後、終了処理を行う（Ｓ９）。
【００９１】
ここで、図７に示すフローチャートにおいては、Ｓ２においてトナー残量を検知し、そのときのトナー残量によって、Ｓ４において画像形成モードを切り換える判断を行った。しかし、Ｓ２で温度湿度を測定し、そこから求められる環境によってＳ４にて自動的に画像形成モードを切り換えても良い。
【００９２】
本実施例のように、設置環境やトナー残量によって交流電圧の振幅を切り換える場合、交流電圧の振幅を用いるトナー残量検知では、交流電圧の振幅の値に応じた補正を行うことで、残量検知精度を保ちつつ、最高の画質を提供することが可能となる。
【００９３】
尚、以上に説明した画像形成装置の構成部品の寸法、材質、形状、及びその相対位置などは、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。
【００９４】
また、上記においては検出値を補正して残量を検知する構成について説明したが、例えば検出回路を複数設けて、交流電圧の振幅の切り換えに応じて検出回路を切り換えて、検出される出力値を適正なものとする構成を採用することも可能である。
【００９５】
図８は、検知回路を複数設けた例を示す図である。本実施例に適用する場合は、交流電圧の振幅が２．０ＫＶの場合に検出回路１である回路３７ａ１を選択し、振幅が２．５ＫＶの場合には検出回路２である回路３７ａ２を選択回路３９を用いて選択するように制御すればよい。なお、図８において検出回路と選択回路以外の構成については前述した図３の構成と同等であるので説明は省略する。
【００９６】
例えば、本実施例では、交流電圧の振幅の値を２．０ＫＶと２．５ＫＶに限り、説明を行った。しかしこの限りではない。又、交流電圧の振幅を２つ設定できる形態について説明を行ったが、これに限らない。多くの交流電圧の振幅を必要とする場合は、そのそれぞれに応じた補正をトナー残量検知に行うことができ、それぞれに対応した効果が得られることを付け加える。
【００９７】
更に、画像形成モードの切り換えは、ユーザが直接、装置本体に指定する方法や、設置環境を装置本体が検知して自動的に切り換える方法などが適用可能である。
【００９８】
又、本実施例では、設置環境に応じて画像形成モードを切り換える方法を説明したが、この限りではない。例えば２．０ＫＶを用いて最高の画質を得られる場合であっても、耐久が進み、現像剤の劣化や現像装置回りの部材等の劣化が促進された場合、設置環境に関わらず、現像バイアスの交流電圧の振幅を２．５ＫＶにした方が、良好な画質が得られる場合がある。又、トナー残量に関わらず２．５ＫＶにした方が、良好な画質が得られる場合がある。そのようなときにも、画像形成モードを切り換え、それを補正する手段は有効である。
【００９９】
加えて、本実施例では、最高の画質を得るための画像形成モードを、現像バイアスの交流電圧の振幅を変更させることについて説明した。しかし、この限りではなく、高精細の画質を得るために、現像バイアスの交流電圧の振幅の変更に加え、プロセススピードを変更させる等の方法も合わせて行うと効果的である。
【０１００】
そして、本発明が適用できる画像形成装置やカートリッジの構成も上記に説明したものに限らない。
【０１０１】
又、画像形成装置も、複数のカートリッジを備え、それぞれにおける現像装置に異なる色の現像剤を収容したカラー画像形成装置としても良いし、中間転写体を有する構成でも良い。又、現像剤も、本実施例では負帯電性の一成分磁性トナーとしたが、非磁性トナーでも、二成分現像剤でも、正帯電性のトナーでも良い。
【０１０２】
実施例２
実施例１では、現像装置４内には、トナー残量検知を行うための電極として、プレートアンテナ（ＰＡ）を、１つだけ設けた構成について説明した。しかし、昨今、トナーカートリッジの大容量化に伴い、トナー残量検知を行うプレートアンテナＰＡを複数備える構成も一般化してきている。又、プレートアンテナＰＡを複数持った場合、それぞれでトナー残量を測定する範囲を異なるものとする構成が好適に使用されている。
【０１０３】
例えば、トナー残量を４０％から０％程度までのトナー残量を高精度に検知するプレートアンテナＰＡ２、及び１０％から０％までを高精度に検知するプレートアンテナＰＡ１を備え、それぞれに測定範囲を分割するようにできる。
【０１０４】
更に、測定範囲を分割させるために、現像装置内の配置を設定し、一方のプレートアンテナＰＡをトナー残量の前半の残量を検知できる部分に設置し、他方のプレートアンテナＰＡをトナー残量の後半の残量を検知できる部分に設置する方法がある。
【０１０５】
しかし、複数のプレートアンテナＰＡを備える場合、そのそれぞれで静電容量が異なる。従って、画像形成モードによって現像バイアスの交流電圧の振幅を変更した場合、現像バイアスの交流電圧の振幅の変化による残量検知出力の変化量がそれぞれで異なり、補正量をそれぞれのプレートアンテナＰＡ毎に設ける必要がある。
【０１０６】
そこで、本実施例では、複数のプレートアンテナＰＡを備え、画像形成モードに応じて複数の交流電圧の振幅を切り換えることができる。この場合、現像バイアスにおける交流電圧の振幅の値に応じて、複数のプレートアンテナＰＡによって得られた出力値に対し、それぞれに適した補正を行う構成に特徴を有している。
【０１０７】
本実施例では、図９に示すように、大容量化に伴って、現像剤残量検知手段１００における電極部材として、トナー収納部４１内に、現像スリーブ４３と共にコンデンサ構造を形成するように、プレートアンテナＰＡ１及びＰＡ２を設置する。そして、現像スリーブ４３とそれぞれのプレートアンテナＰＡ１、ＰＡ２との間でトナーを格納する構成とする。本実施例では、トナーが流動するように、トナー収納部４１には、実施例１の現像装置４よりも１つ多く、２つの攪拌部材４５ａ、４５ｂが設けられている。
【０１０８】
設置の方法や導通の取り方に関しては、実施例１にて既に説明したので再度の説明は省略する。
【０１０９】
現像スリーブ４３とプレートアンテナＰＡ１、ＰＡ２によるトナー残量検知は、現像スリーブ４３に印加された現像バイアスを用いて、それぞれに誘起される誘起電圧を検知することで、トナー残量を計測する。
【０１１０】
又、本実施例では、図１０に示す現像剤残量検知手段１００の回路構成を採用する。つまり、２つのプレートアンテナＰＡ１、ＰＡ２によって得られた信号値は、プレートアンテナ毎に設けられた、それぞれの残量検知検出部３７Ａ、３７Ｂで処理する。
【０１１１】
ＰＡ２に生じた電圧値を、装置本体Ａに設置のＰＡ２専用回路３７Ｂへ出力し、検出回路３７Ｂａにてデジタル変換する。その後、演算回路３７ＢｂにてＰＡ２専用トナー残量閾値テーブル３８Ｂと比較し、比較した結果をトナー残量検知結果として、ユーザへ提示する。
【０１１２】
プレートアンテナＰＡ２のトナー残量検知検出部３７Ｂと同様に、プレートアンテナＰＡ１のトナー残量検知検出部３７Ａも同様の動作を行う。
【０１１３】
ここでは、２つのプレートアンテナＰＡ１、ＰＡ２のうち、現像スリーブ４３から遠いプレートアンテナＰＡ２を用いて得られた出力を、カートリッジＣのトナー残量の前半（４０％〜１０％）の検知に使用する。又、現像スリーブ４３に近いプレートアンテナＰＡ１を用いて得られた出力を、カートリッジＣのトナー残量の後半（１０％〜０％）の検知に使用する。
【０１１４】
更に、本実施例における図９に示す構成のプロセスカートリッジＣ、及び、図１０に示す回路構成の現像剤残量検知手段１００を備えた構成の画像形成装置において、実施例１における実験例１と同様の実験を行った。
【０１１５】
実験例２
ここで、２つのトナー残量検知検出部３７Ａ、３７Ｂのうち、現像スリーブ４３に近いプレートアンテナＰＡ１の設置条件は、トナーが空の状態で２ｐＦ、トナーが満載の状態で６ｐＦを示すように調整する。現像スリーブ４３から遠いプレートアンテナＰＡ２の設置条件は、トナーＴが空の状態で３ｐＦ、トナーＴが満載の状態で１ｐＦを示すように調整する。
【０１１６】
又、現像バイアスの交流電圧の振幅が２．０ＫＶのときに、トナー残量検出回路３７Ａａ、３７Ｂａに生じる電圧値は、次のように設定する。つまり、トナー残量検出回路３７Ａａ、３７Ｂａは、それぞれのプレートアンテナＰＡ１、ＰＡ２において、トナーＴが空の場合３Ｖ、トナーＴが満載の場合２Ｖの電圧であるように回路構成を設定する。
【０１１７】
図１１に、２．０ＫＶでのプレートアンテナＰＡ１とＰＡ２のそれぞれのトナー残量変化と出力変化を示す。図１１より、プレートアンテナＰＡ２はカートリッジＣ耐久前半のトナー残量について、プレートアンテナＰＡ１は、カートリッジＣ耐久後半のトナー残量について好適に検知できることが分かる。
【０１１８】
本実施例の構成で、交流電圧の振幅を２．０ＫＶから２．５ＫＶに変更した時に、トナー残量検知出力値は、図１２に示すように、プレートアンテナＰＡ１とＰＡ２の両方において、変化が生じる。
【０１１９】
しかし、この時の２．０ＫＶと２．５ＫＶにおけるトナー残量検出値の差を調べると、プレートアンテナＰＡ１が約０．６Ｖ、プレートアンテナＰＡ２が約０．３Ｖで、プレートアンテナＰＡ１とＰＡ２で異なることが分かる。ここで、プレートアンテナＰＡ１とＰＡ２のどちらか一方に行う最適な補正処理をもう一方に適応した場合、一方のトナー残量検知結果に誤差が生じてしまうことは明らかである。
【０１２０】
そこで、プレートアンテナＰＡ１とＰＡ２のそれぞれにおいて、個々に最適な補正を行うこととする。又、補正は、現像バイアスの交流電圧の振幅が変化するトナー残量において、ここではトナー残量が２０％以下になるときで行う。
【０１２１】
この時のプレートアンテナＰＡ１とＰＡ２の補正値を表３に示す。
【０１２２】
【表３】
2006126801.tif 000005
【０１２３】
これらの補正値にてトナー残量検知閾値テーブル３８Ａ、３８Ｂを補正し、再度実験を行った。
【０１２４】
その結果、図１３に示すように、プレートアンテナＰＡ１、ＰＡ２両方において、交流電圧の振幅を２．０ＫＶから２．５ＫＶへ切り換えた時も、ほぼ振幅が２．０ＫＶにおけるトナー残量検知出力値と一致する推移を得ることが可能となった。
【０１２５】
本実施例の動作を図１４に示すフローチャートを用いて説明する。又、実施例１と説明が重複する箇所は、簡略化して説明を行う。
【０１２６】
ユーザから、印刷命令が発せられると（Ｓ１）、現在のトナー残量検知情報が読み込まれ（Ｓ２）、トナー残量検知処理が行われる（Ｓ３）。
【０１２７】
次に、画像形成モードの切り換えがユーザより指定されている、若しくは、自動的に画像形成モード切り換えが指定されている、といった判断が行われる（Ｓ４）。
【０１２８】
指定されていない場合（Ｓ４：Ｎｏ）は、画像形成モードの切り換えを行わず、現像スリーブ４３に印加されるバイアスの交流電圧の振幅を、２．０ＫＶとし（Ｓ５）、画像形成動作を行う（Ｓ６）。
【０１２９】
画像形成動作と同時に、現像バイアスの交流電圧の振幅２．０ＫＶにおけるトナー残量検知が行われ（Ｓ７）、そこで、得られた出力値からトナー残量検知処理が行われる（Ｓ８）。一連の動作が終了した場合、トナー残量情報や通紙履歴情報等が、カートリッジＣの記憶装置２５に書き込まれ、終了処理が行われる（Ｓ９）。
【０１３０】
又、画像形成モードの切り換えが指定されている場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、画像形成モードの切り換えを行い、現像バイアスの交流電圧の振幅を２．５ＫＶとし（Ｓ１０）、画像形成動作を行う（Ｓ１１）。
【０１３１】
画像形成動作と同時に現像バイアスの交流電圧の振幅２．５ＫＶにおけるトナー残量検知が行われる（Ｓ１２）。
【０１３２】
ここで得られたトナー残量検知結果を、現在のカートリッジ残量出力補正テーブル９０内の各トナー残量毎の閾値テーブル９１と比較する。そして、閾値テーブル９１と関連づけられているアンテナプレートＰＡ１、ＰＡ２それぞれの補正値９２を用いて、トナー残量検知閾値テーブル３８Ａ、３８Ｂの出力に補正を行う（Ｓ１３）。補正を施して求められた出力値から、トナー残量検知処理が行われ（Ｓ８）、一連の動作を行った後、終了処理を行う（Ｓ９）。
【０１３３】
ここでも、Ｓ２においてトナー残量を検知した結果によって、Ｓ４において画像形成モードを切り換える判断を行ったが、Ｓ２で温度湿度を測定し、そこから求められる環境によってＳ４にて画像形成モードを切り換えても良い。
【０１３４】
このように、トナー残量検知を行う電極を複数持ち、それぞれで、トナー残量を検知する構成において、現像バイアスの交流電圧の振幅を変化させたとき、そのそれぞれに応じた補正を行うことで、トナー残量検知精度を保つことが可能となる。
【０１３５】
本実施例では、２つの検知回路について説明を行ったが、検知回路は２つに限られたものではない。実施例１と同様に、それぞれのプレートアンテナ毎に交流電圧の振幅に応じた複数の検知回路を設けて、振幅に応じて検出回路を切り換えて適正な検知出力値を出力するように構成してもよい。なお、この場合は上述した出力した値の補正処理は不要となる。
【０１３６】
更に、実施例１及び実施例２において、トナー残量検知結果に対する補正に関し、トナー残量２０％毎に分割された区間毎の補正を行う形態をとったが、区間はこれに限られたものではない。区間を更に多く分割して補正すると、より高精度で有効な現像剤残量検知が可能になる。
【０１３７】
即ち、上述した実施例によれば、設置環境もしくはトナー残量に応じて、現像バイアスの交流電圧の振幅を切り換える画像形成モードを複数持ち、且つ、これらが切り替わった際に現像剤残量検知の出力値に対して、適切な補正量を加える。これによって、画像形成モードによらず一定の出力値を得ることができ、現像剤残量検知結果の精度の向上を図ることが可能になった。
【０１３８】
更に、上記実施例によれば、設置環境と現像剤残量に応じて現像剤担持体に印加されるバイアスの交流電圧の振幅が変更されても、正確な現像剤残量検知を行うことができ、且つ、形成画像の画質を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】プロセスカートリッジの一実施例を示す概略構成図である。
【図３】現像剤残量検知手段の一実施例を示す回路図である。
【図４】現像剤残量検知のためのバイアスの交流電圧振幅２．０ＫＶにおける現像剤残量と現像剤残量出力値との関係を示すグラフである。
【図５】現像剤残量検知のためのバイアスの交流電圧振幅を切り換えた時の現像剤残量に対する補正なしの現像剤残量検出値の変化を示すグラフである。
【図６】現像剤残量検知のためのバイアスの交流電圧振幅を切り換えた時の現像剤残量に対する補正した現像剤残量検出値の変化を示すグラフである。
【図７】本発明に係る画像形成動作の一実施例を示すフローチャートである。
【図８】現像剤残量検知手段の他の実施例を示す回路図である。
【図９】プロセスカートリッジの他の実施例を示す概略構成図である。
【図１０】現像剤残量検知手段の他の実施例を示す回路図である。
【図１１】現像剤残量と２つの電極より検知される現像剤残量出力値との関係を示すグラフである。
【図１２】現像剤残量検知のためのバイアスの交流電圧振幅を切り換えた時の現像剤残量に対する２つの電極による、補正なしの現像剤残量検出値の変化を示すグラフである。
【図１３】現像剤残量検知のためのバイアスの交流電圧振幅を切り換えた時の現像剤残量に対する２つの電極による、補正した現像剤残量検出値の変化を示すグラフである。
【図１４】本発明に係る画像形成動作の他の実施例を示すフローチャートである。
【図１５】従来の現像装置の一例を示す断面図である。
【図１６】形成画像における「かぶり」の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１      感光ドラム（像担持体）
４      現像装置
３５    現像バイアス電源
３７    残量検知検出部
３８    トナー残量検知閾値テーブル
３９    選択回路
４０    現像剤収容部（現像容器）
４３    現像スリーブ（現像剤担持体）
５０    画像形成モード切り替え回路（振幅切り替え手段）
１００  現像剤残量検知手段
Ａ      装置本体
Ｃ      プロセスカートリッジ
ＰＡ、ＰＡ１、ＰＡ２  プレートアンテナ（検知部材）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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