(57)【要約】【課題】  静電容量に関連する物理値（電圧値など）に基づいて現像剤の残量を推定する装置において、電気ノイズに起因する残量の誤推定を減少させる。【解決手段】  静電容量に関連する物理値（電圧値など）に基づいて現像剤の残量を推定する装置において、現像剤の残量に関連しない電気ノイズ的な物理値が検出された場合には、当該物理値を排除して残量推定を行う。【選択図】  図４
2006323000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する画像形成装置であって、
現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部内の静電容量に関連する物理値を検出する検出部と、
検出された前記物理値のうち前記現像剤の残量に関連しないノイズ的な物理値を排除する排除部と、
前記ノイズ的な物理値を除いた残りの前記物理値に応じて前記現像剤の残量を推定する残量推定部と
を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記物理値について最大または最小となる値を記憶する第１の記憶部をさらに含み、
前記排除部は、前記ノイズ的な物理値以外の検出された前記物理値によって前記第１の記憶部に記憶されている値を更新する更新部を含み、
前記残量推定部は、前記第１の記憶部に記憶されている前記値と、検出された前記物理値との差に基づいて前記現像剤の残量を決定する決定部を含む
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】
前記更新部による更新を制限するための制限条件を記憶する第２の記憶部をさらに含み、
前記排除部は、検出された物理値が前記制限条件を満たせば、該物理値を前記ノイズ的な物理値であると判定する判定部を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制限条件は、前記現像剤収納部に現像剤が充填されていない状態での静電容量の検出値に基づいて決定されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制限条件を、前記現像剤収納部の使用初期における静電容量の検出値または該検出値の平均値に基づいて更新することを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制限条件を、前記現像剤収納部の使用初期における静電容量の平均値に基づいて設定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項７】
プロセスカートリッジであって、
請求項３乃至６の何れかに記載の画像形成装置に対して着脱自在であり、かつ、
前記現像剤収納部と、前記検出部と、前記第２の記憶部とを含むことを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項８】
記憶媒体であって、
請求項７に記載のプロセスカートリッジに含まれる前記第２の記憶部として機能することを特徴とする記憶媒体。
【請求項９】
現像剤を収納する現像剤収納部を備える画像形成装置の制御方法であって、
前記現像剤収納部内の静電容量に関連する物理値を検出するステップと、
検出された前記物理値のうちノイズ的な物理値を排除するステップと、
検出された前記物理値のうち排除された物理値以外の物理値に応じて前記現像剤の残量を推定するステップと
を含む画像形成装置の制御方法。
【請求項１０】
画像を形成する画像形成装置であって、
現像剤を収納する現像剤収納部と、
前記現像剤収納部内の静電容量に関連する値を検出する検出部と、
検出された前記静電容量に関連する値が異常な値であるか否かを判定する判定部と、
前記異常な値であると判定された前記静電容量に関連する値を除いた残りの前記値に応じて前記現像剤の残量を推定する残量推定部と
を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記判定部は前記静電容量に関連する値を所定の値と比較することによって異常な値であるか否かを判定することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記所定の値は画像形成動作回数に応じて更新されることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置の現像剤が無くなると、プロセスカートリッジを交換したり、トナーを補充したりする必要がある。よって、適切な交換時期または補充時期を使用者に報知することが重要である。
【０００３】
特許文献１によれば、現像剤収納容器内の静電容量と現像剤の残量とに関連性があることに着目し、現像剤の残量を検出する方法が記載されている。
【０００４】
図１７は、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の一例を示す図である。この例では、現像剤が十分残っている状態では、静電容量が最大（出力電圧は最小）となり、現像剤が無くなると静電容量が最小（出力電圧は最大）となることを示している。よって、出力電圧の最小値（以後ＦＵＬ値と称す。）を記憶しておき、検出された出力電圧と記憶されている最小値との差が所定値を超えると、現像剤の残量が残りわずかであることを報知することができる。なお、ＦＵＬ値は、画像形成装置の稼働中に随時更新されていく。図１７のような出力推移の場合、最終的に記憶されているＦＵＬ値は点Ａの値となる。
【０００５】
しかしながら、上述の残量検知方法では、物理的な衝撃や、装置の老朽化などに起因した接点不良により突発的な電気的ノイズが発生すると、誤ったＦＵＬ値が記憶されてしまい、現像剤の残量値が異常な値となってしまうおそれがある。
【０００６】
図１８は、突発的な電気的ノイズが発生した場合のトナー残量と出力値との関係を示す図である。ノイズが発生すると、突発的に出力電圧が下がることを理解できよう。この場合、図中Ｂにおける出力電圧値がＦＵＬ値として記憶されてしまうので、その後、図中Ｃのようにトナーが十分にある状態においても、トナーＯＵＴが報知されてしまう。
【０００７】
一方、特許文献２では、出力電圧値とＦＵＬ値との差がある所定値以上であった場合、ＦＵＬ値を更新しないという発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−９９１８５号公報
【特許文献２】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】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の発明では、所定値以下の変化量で、ノイズが徐々に大きくなっていく場合には、精度良く残量検知を行えないおそれがある。
【０００９】
図１９は、所定値ｂ以下の変化量でノイズが徐々に大きくなっていった検出結果の一例を示す図である。この例で、プリントが開始されたＳ点での出力値はＸである。よって、ＦＵＬ値としてＸが記憶される。プリントが進むにつれてトナー残量が減っていき、Ｅ点でノイズが発生している。このときの出力値は、Ｘ−ｅである。ｅ≧ｂであるとすると、ＦＵＬ値はＸ−ｅに更新される。同じように、Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ点においてもそれぞれノイズが発生している。図中のｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊの大きさがｂ以下であるとすると、Ｊ点において、ＦＵＬ値が、Ｘ−ｅ−ｆ−ｇ−ｈ−ｉ−ｊに更新される。もし、トナーＯＵＴを表示する基準となる変化量ａが、ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊより小さかった場合、十分に現像剤が残っているにもかかわらず、Ｊ点の次の点においてトナーＯＵＴが表示されてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、このような課題および他の課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、画像を形成する画像形成装置であって、現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部内の静電容量に関連する物理値を検出する検出部と、検出された前記物理値のうち前記現像剤の残量に関連しないノイズ的な物理値を排除する排除部と、前記ノイズ的な物理値を除いた残りの前記物理値に応じて前記現像剤の残量を推定する残量推定部とを含むことを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、静電容量に関連する物理値（電圧値など）に基づいて現像剤の残量を推定する装置において、現像剤の残量に関連しない電気ノイズ的な物理値が検出された場合には、当該物理値を排除して残量推定を行うことで、電気ノイズに起因する残量の誤推定を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、実施形態に係る画像形成装置の例示的な概略断面図である。画像形成装置１００は、例えば、電子写真方式のプリンタ、複写機、ファクシミリまたは複合機などである。プロセスカートリッジ１０１は、画像形成装置本体に対して着脱可能に装着される。制御ユニット１０２は、画像形成装置の各部を統括的に制御する回路基板である。
【００１４】
図２は、実施形態に係るプロセスカートリッジの例示的な概略断面図である。プロセスカートリッジ１０１は、現像剤Ｔを収納する現像剤収納容器２０１、現像ローラ２０２、現像ブレード２０３、感光体ドラム２０４、クリーニングブレード２０５、廃現像剤容器２０６、および帯電ローラ２０７を含んでいる。とりわけ、現像剤収納容器２０１、現像ローラ２０２、および現像ブレード２０３によって現像装置が形成される。
【００１５】
プロセスカートリッジ１０１に設けられた記憶部２１０は、不揮発性メモリ、または揮発性メモリとバックアップ電池とを組み合わせた記憶手段である。例えば、ＦＵＬ値の情報などが格納される。このＦＵＬ値は、現像剤収納容器２０１内に現像剤が十分に充填されている状態において検出された電圧値であり、通常は最小値となる。なお、このＦＵＬ値は、画像形成装置１００の稼働中に検出された電圧値が、これまでの最小値（静電容量は最大値）未満となると、制御ユニット１０２によって随時更新されていく。
【００１６】
図３は、実施形態に係る現像剤収納容器内の静電容量を検出する例示的なプレートアンテナを示す図である。プレートアンテナ３００は、現像ローラ２０２に対向し、その長手方向全域にわたって設けられた出力板金３０と、出力板金３０２と略同等の長手長さを有し、出力板金３０２と対向するように設けられた入力板金３０１とを備えている。すなわち、入力板金３０１及び出力板金３０２は、プレートアンテナとしての電極対をなす。入力板金３０１及び出力板金３０２には、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採用できる。本実施形態に係る効果の実証実験においては、板金３０１、３０２の材料としてＳＵＳを使用している。
【００１７】
プロセスカートリッジ１０１が画像形成装置本体１００に装着されると、現像ローラ２０２と入力板金３０１とが、画像形成装置本体１００に設けられた電圧印加装置に電気的に接続されるものとする。この電圧印加装置により、現像バイアスが現像ローラ２０２及び入力板金３０１に印加される。現像バイアスは、例えば、１７００Ｖｐｐ、２６００Ｈｚの交流バイアスと−４５０Ｖの直流バイアスとからなる重畳バイアスとすることができる。この印加により、現像ローラ２０２と出力板金３０２との間、及び入力板金３０１と出力板金３０２との間に交流電流が流れる。電流測定装置（不図示）によって両者の合成電流値が測定される。
【００１８】
こうして、電流測定装置によって測定された電流値から、現像ローラ２０２と出力板金３０２との間の静電容量、及び入力板金３０１と出力板金３０２との間の静電容量に基づく合成静電容量が計測される。前述したように、一般には、静電容量と現像剤の残量との間に相関性が認められる。よって、プレートアンテナ３００を現像剤収納容器２０１内に配設し、現像剤収納容器２０１内の静電容量を観測することで、逐次現像剤収納容器２０１内の現像剤量を推定することができる。
【００１９】
図４は、実施形態に係る制御ユニットの例示的なブロック図である。検出部４０１は、上述のプレートアンテナ３００などを用いて、現像剤収納容器２０１内の静電容量に関連する物理値（例：静電容量、電流値、電圧値など）を検出する検出回路である。排除部４０２は、検出された物理値のうち現像剤Ｔの残量に関連しないノイズ的な物理値を排除する排除回路である。残量推定部４０３は、ノイズ的な物理値を除いた残りの物理値に応じて現像剤Ｔの残量を推定する残量推定回路である。残量推定部４０３は、第３の記憶部４１４に記憶されているテーブルデータ４１５に基づいて残量を取得することができる。
【００２０】
なお、排除部４０２と、残量推定部４０３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび制御プログラムなどによって実現してもよいし、ＡＳＩＣなどの集積回路によって実現してもよい。出力部４０４は、残量を出力する表示装置などである。
【００２１】
第１の記憶部４０５は、物理値について最小値（例：ＦＵＬ値）データ４０６を記憶する。なお、最大値データを記憶してもよいことはいうまでもない。どちらを記憶するかは、物理値の種類に依存する。排除部４０２は、ノイズ的な物理値以外の検出された物理値によって第１の記憶部４０５に記憶されている値４０６を更新する更新部４０７を含んでもよい。また、残量推定部４０３は、第１の記憶部４０５に記憶されている値４０６と、検出された物理値との差に基づいて現像剤Ｔの残量を決定する決定部４０８を含んでもよい。なお、第１の記憶部４０５は、上述の記憶部２１０の一部としてもよい。
【００２２】
第２の記憶部４０９は、更新部４０７による更新を制限するための制限条件４１０を記憶する記憶回路である。排除部４０２は、検出された物理値が制限条件を満たせば、この物理値をノイズ的な物理値であると判定する判定部４１１を含んでもよい。なお、第２の記憶部４０９は、上述の記憶部２１０の一部としてもよい。この制限条件は、現像剤収納容器２０１に現像剤Ｔが充填されていない状態での静電容量の検出値に基づいて決定される好適である。
【００２３】
図５は、実施形態に係る検出部の構成例を示す図である。現像剤の残量は、現像バイアス印加手段としての電圧印加装置５０１から所定の印加バイアスを出力する。この印加バイアスは、リファレンスコンデンサＣ１と、現像ローラ２０２と、入力板金３０２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が発生する。また、出力板金３０１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、電流測定装置の変換回路５０２によって電圧Ｖ２に変換する。
【００２４】
電流測定装置の検出回路５０３には、リファレンス用コンデンサＣ１の両端に発生する電圧Ｖ１（リファレンス値）と、変換回路５０２からの電圧Ｖ２とが入力される。検出回路５０３は、Ｖ１とＶ２の電圧差から電圧Ｖ３を生成し、ＡＤ変換部５０４に出力する。ＡＤ変換部５０４はアナログ電圧Ｖ３をデジタル値に変換し制御ユニット１０２に出力する。制御ユニット１０２は、この電圧値Ｖ３からプロセスカートリッジ内の現像剤の残量を推定する。
【００２５】
＜残量推定の詳細＞
図６は、実施形態に係るテーブルの一例を示す図である。以下では、図６を用いて、現像剤残量の推定処理について具体的に説明する。図６のテーブルには、検出された電圧値の変化割合と表示残量との関係が記憶されている。このテーブルは、第３の記憶部４１４に記憶しておくことができる。
【００２６】
この例では、残量が２０％以下となると、２％刻みで、出力部４０４が残量表示を行う。なお、白抜け画像が発生するポイントをトナー残量０％と規定している。この白抜け画像が発生するときの実際の残量（質量）は、実験データの蓄積により求められる。本実施形態では３３ｇとする。最終的に、トナー残量の推定値が２％になると、出力部４０４は、トナーの残りがわずかであることを表す「トナーＯＵＴ」を出力する。これにより、使用者は、トナー切れを認識できる。
【００２７】
制御ユニット１０２の残量推定部４０３は、第１の記憶部４０５に記憶されているＦＵＬ値（最小値データ４０６）に基づいて、トナーＯＵＴ表示を行うときの電圧値（以後、ＥＭＰとする。）を（１）式により算出する。
【００２８】
ＥＭＰ＝α×ＦＵＬ＋β  ‥‥‥（１）
ここで、定数α、βは、それぞれ実験データの蓄積により求められる値である。本実施形態の効果実証実験ではα＝１．５７、β＝−０．１１とした。
【００２９】
次に、残量推定部４０３は、検出部４０１により検出された電圧値Ｖ３のＦＵＬ値に対する変化割合Ｚを（２）式によって求める。
【００３０】
Ｚ＝（Ｖ３−ＦＵＬ）／（ＥＭＰ−ＦＵＬ）  ‥‥（２）
そして、残量推定部４０３は、（２）式により求められた変化割合Ｚとテーブル４１５とから、対応する残量を取得し、出力部４０４から残量を出力する。なお、テーブル４１５には、割合Ｚが０．２４（残量２０％）から１．００（残量０％）まで記憶されている。これは、割合Ｚが０．２４未満であれば、残量表示を行わないように制御してもよいことを意味している。もちろん、残量表示の開始割合（開始残量）を他の値としてもよいことは言うまでもない。
【００３１】
例えば、検出された電圧値Ｖ３＝１．８６Ｖで、ＦＵＬ値＝１．５０Ｖの場合、（２）式から変化割合Ｚが０．４８と算出される。テーブル４１５から、０．４８に対応する残量を取得すると１０％となる。
【００３２】
＜ＦＵＬ値の更新＞
最小値の更新部４０７は、原則として、画像形成装置１００の稼働中に、現在のＦＵＬ値よりも低い電圧値Ｖ３が検出されると、このＶ３を新たなＦＵＬ値として更新してゆく。しかしながら、常に、この原則を貫くと、本来更新すべきでないノイズ的な値（図１９）によってＦＵＬ値が更新されてしまうおそれがある。この誤ったＦＵＬ値を用いて残量を推定すれば、推定精度が大幅に劣化してしまうことは言うまでもない。
【００３３】
そこで、本実施形態の更新部４０７は、その時点で最小となる電圧値が検出されたとしても、その電圧値が所定の電圧値Ｍｉｎ以下であれば、ＦＵＬ値を更新しないように制御する。つまり、ＭｉｎはＦＵＬ値の更新を制限するための制限条件（下限値）といえる。更新部４０７は、検出された電圧値が、現在のＦＵＬ値未満かつＭｉｎ値を超えていれば、この電圧値を新たなＦＵＬ値として更新する。
【００３４】
なお、本実施形態におけるＭｉｎ値は、プロセスカートリッジの製造時に決定される。例えば、プロセスカートリッジ１０１に現像剤が充填する前の状態で、計測された電圧値Ｖｏをもとに見積もられ、あらかじめ治具等などで第２の記憶部４０９に書き込まれる。
【００３５】
本実施形態では、例えば、Ｍｉｎ値を（３）式より算出すことができる。
【００３６】
Ｍｉｎ（Ｖ）＝Ｖｏ−γ  ・・・・・・（３）
ここで、定数γは、現像剤の変化量やその変動幅を考慮し、実験データの蓄積等により求められる値である。本実施形態の実証実験では、γ＝２．６０とした。
【００３７】
アンテナプレート３００の板金間距離には、製造誤差などで個体差が生じるため、プロセスカートリッジごとに固有のＭｉｎ値を決定することが望ましい。そのため、プロセスカートリッジごとに、電圧値Ｖｏを測定して固有のＭｉｎ値を決定し、第２の記憶部４０９に書き込むと良いだろう。
【００３８】
図７は、実施形態に係るトナー残量出力処理の例示的なフローチャートである。このフローチャートにかかる処理は、プリント毎に行われているものとする。
【００３９】
ステップＳ７０１において、検出部４０１は、現像剤収納容器２０１内の静電容量に関する物理値（ここでは、上述の電圧値Ｖ３とする。）を検出する。
【００４０】
ステップＳ７０２において、排除部４０２の判定部４１１は、検出された物理値が、ノイズ的な物理値か否かを判定する。例えば、判定部４１１は、検出された電圧値Ｖ３値とＭｉｎ値とを比較し、電圧値Ｖ３がＭｉｎ値以上か否かを判定する。図１９に示すようなノイズ的な物理値であれば、Ｍｉｎ値未満の値となるので、ＦＵＬ値を更新せずに本処理を終了する。一方、ノイズ的な物理値でなければ、ステップＳ７０３に進む。
【００４１】
ステップＳ７０３において、排除部４０２の更新部４０７は、第１の記憶部４０５にＦＵＬ値が記憶されているか否かを判定する。ＦＵＬ値が記憶されていれば、ステップＳ７０４に進む。そうでなければ、検出された電圧値Ｖ３をＦＵＬ値として第１の記憶部４０５に記憶し、本処理を終了する。
【００４２】
ステップＳ７０４において、更新部４０７は、第１の記憶部４０５からＦＵＬ値を読み出し、検出された電圧値Ｖ３と比較し、電圧値Ｖ３がＦＵＬ値以上であるかどうかを判定する。ＦＵＬ値以上であれば、ステップＳ７０５に進む。そうでなければ、電圧値Ｖ３を新たなＦＵＬ値として第１の記憶部４０５に記憶し、本処理を終了する。
【００４３】
ステップＳ７０５において、残量推定部４０３は、ノイズ的な物理値を除いた残りの物理値に応じて現像剤の残量を推定し、推定された残量が残量表示開始値以下であるかを判定する。例えば、決定部４０８は、検出された電圧値の変化割合Ｚを算出し、テーブル４１５の残量表示開始値と比較する。その結果、変化割合Ｚが残量表示開始値（図６の例では、０．２４）以下であれば、残量を表示する必要はないので本処理を終了する。一方、変化割合Ｚが残量表示開始値以上であれば、決定部４０８は、変化割合Ｚに対応する残量をテーブル４１５から読み出す。ステップＳ７０６において、出力部４０４は、推定された残量を出力する。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、アンテナプレート３００の板金間距離に個体差があったとしても、精度良く現像剤残量を推定することができる。さらに、ＦＵＬ値の更新を、Ｍｉｎ値などの制限条件によって制限することで、突発的な電気的ノイズが発生したとしても、異常な残量値が表示されないように制御できる。
【００４５】
＜比較例との効果の比較＞
次に、本実施形態の効果について実証実験の結果を用いて説明する。以下に、実証実験に用いた各種条件を示す。
【００４６】
使用カートリッジ：  現像剤充填量３５０ｇ  Ｖｏ＝４．０３Ｖ
印字率          ：  ４％画像、連続プリント
気温／湿度      ：  ２５℃／６０％
画像形成装置本体：  装置本体の消耗度合いが大きく、電気的ノイズが発生することが予め解かっている画像形成装置を使用。
【００４７】
図８は、実験によるトナー残量と検出電圧値との推移を示す図である。図８によれば、トナー残量が６２％（２００〜２５０ｇ）程度のところで電気的ノイズが発生していることが分る。
【００４８】
図９は、実験による実際の残量と表示残量との関係を示す図である。ここで、比較例１は、背景技術として説明した「出力電圧値とＦＵＬ値との差分がある所定の差分値ｂ以上であった場合にはＦＵＬ値を更新しない制御」を行ったときに得られた残量表示結果である。ただし、ｂ＝０．２Ｖとした。理想値を実線で示している。
【００４９】
図９から分るように、比較例１の表示残量は、理想値からかけ離れて推移している（比較的に精度が悪い）。それに対し、本実施形態の表示残量は、概ね理想値と近い値で推移していることがわかる（比較的に精度がよい）。
【００５０】
本実施形態の場合、（３）式よりＭｉｎ＝１．４３Ｖと決定されており、最終的に記録されていたＦＵＬ値も１．４３Ｖであった（図８）。一方、比較例１で最終的に記録されていたＦＵＬ値は、１．２０Ｖであった（図８）。図８において、トナー残量２００〜２５０ｇ付近で徐々に大きくなるノイズが無かった場合のＦＵＬ値は１．４７５Ｖであったので、比較例１で最終的に記録されていたＦＵＬ値（１．２０Ｖ）は、極端に低い値であることがわかる。これが表示値と実際の残量とが大きく異なった原因である。
【００５１】
以上の実験結果から、本実施形態のように個々のカートリッジに対しＦＵＬ値を更新するための固有の下限値を設定することで、徐々に大きくなっていくような電気的ノイズが発生した場合であっても、適正な残量値を出力できるようになる。すなわち、比較例１のようにＦＵＬ値が極端に低い値に更新されることは、ほとんどないであろう。
【００５２】
なお本実施形態の実証実験においては、αの値を１．５７とし、βの値を−０．１１としたが、これらは単なる一例に過ぎない。ＦＵＬ値とＥＭＰ値との関係を適正に示す値であれば、他の値を採用してもよいことはいうまでもない。
【００５３】
また、本実施形態において、γの値を−２．６０としたがこれも単なる例示に過ぎない。すなわち、ＶｏからＭｉｎを適正に決められる値であるなら、どのような値でもよい。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、現像剤の残量に関連しないノイズ的な物理値を排除し、残りの物理値に応じて現像剤の残量を推定することで、電気的なノイズが発生する状況においても適正な残量値を出力できる。
【００５５】
例えば、残量推定において使用される物理値の最小値（例：ＦＵＬ値）をノイズ的な物理値によって更新されないように制御することで、残量値の推定精度を向上させることができる。
【００５６】
さらに、例えば、最小値（例：ＦＵＬ値）の更新を制限するための制限条件（例：Ｍｉｎ値）を第２の記憶部４０９（記憶部２１０など）に記憶しておき、検出された物理値がこの制限条件を満たせば、更新を禁止する。
【００５７】
なお、制限条件（例：Ｍｉｎ値）を、現像剤収納容器に現像剤が充填されていない状態検出された物理値（例：静電容量や電圧値など）に基づいて決定することで、アンテナプレート３００の板金間距離に個体差があったとしても、精度良く現像剤残量を推定することができる。
【００５８】
［第２の実施形態］
上述の実施形態では、現像剤収納容器に現像剤が充填されていない状態で検出された物理値に基づいて制限条件（例：Ｍｉｎ値）を決定することで、プロセスカートリッジごとの個体差を吸収していた。
【００５９】
しかしながら、実際には、静電容量などの物理値は、画像形成装置本体の現像バイアスの影響も受けうる。従って、個々の画像形成装置本体の個体差も考慮して、制限条件（例：Ｍｉｎ値）を更新または設定することが望ましい。
【００６０】
そこで、本実施形態では、プロセスカートリッジ（現像剤収納容器）の使用初期（例えば、使用開始時からの所定枚数の画像形成を行ったときなどで、使用開始直後を除く。）における物理値に基づいて、制限条件（例：Ｍｉｎ値）を更新または設定する技術について説明する。
【００６１】
図１０は、実施形態に係る制御ユニットの他の例示的なブロック図である。なお、既に説明した個所については、同一の参照符号を付すことで説明を省略する。制限条件更新部１００１は、制限条件（例：Ｍｉｎ値）を、現像剤収納容器２０１の使用初期における物理値に基づいて更新する回路である。この物理値は、例えば、静電容量に関連する値である。
【００６２】
Ｍｉｎ値の更新タイミングＰは、カートリッジの使用開始直後ではなく、ある一定の使用枚数だけ使用した時（すなわち、使用初期）とすることが好ましい。これは以下の理由による。
【００６３】
図１１は、現像剤残量に対する検出電圧値の推移例を示す図である。プロセスカートリッジを使用開始した時点Ｓ２から、検出部４０１は、上述の電圧値Ｖ３を測定し始めている。図１１からわかるように、一定区間Ｋでは、検出電圧値が下がり続け安定していない。これはプリントが開始されると、不図示の現像剤攪拌手段により、アンテナプレート３００間にトナーが送り込まれることで、アンテナプレート間のトナー密度が上昇することが原因と考えられる。アンテナプレート間のトナー密度が上昇すれば、アンテナプレート間の静電容量が増え、検出電圧が下がることはいうまでもない。
【００６４】
なお、この一定区間Ｋは、カートリッジの構成などにより大きく異なる。よって、Ｍｉｎ値を更新するタイミングＰ（例えば、所定のプリント枚数など）は、プロセスカートリッジごとに、実験データの蓄積により求めておくことが望ましい。本実施形態の構成によれば、タイミングＰは、連続プリントで約１００枚相当、間欠プリントで約２５枚相当のプリントを行った時点であった。連続プリントと間欠プリントでタイミングＰが異なるのは、プリント１枚当たりの攪拌手段の回転数が異なるためである。
【００６５】
＜制限条件の更新＞
本実施形態によれば、制限条件更新部１００１は、更新タイミングＰになると、原則として、制限条件４１０（Ｍｉｎ値）を更新する。但し、更新タイミングＰで電気的ノイズが発生する可能性もある。よって、タイミングＰでの検出電圧値Ｖｐが、Ｍｉｎ値より小さい場合は、Ｍｉｎ値の更新を禁止する。そして、タイミングＰ以降で最初にＭｉｎ値より大きな電圧値が検出されたときに、その値をＶｐとする。最終的に、このＶｐの値から新しい制限条件であるＭｉｎ２値を算出して制限条件４１０とする。なお、カートリッジ使用開始時からタイミングＰまでの間は、ＦＵＬ値の記憶は行わないものとする。
【００６６】
Ｍｉｎ２の値は、（４）式によって算出される。
【００６７】
Ｖｐ  −  σ  ≧  Ｍｉｎのとき、  Ｍｉｎ２  ＝  Ｖｐ  −  σ
Ｖｐ  −  σ  ＜  Ｍｉｎのとき、  Ｍｉｎ２  ＝  Ｍｉｎ      ・・・（４）
ここで定数σは、検出される電圧値Ｖｐの変動幅を考慮したパラメータであり、実験データの蓄積により求めることが望ましい。本実施形態においては、σ＝０．１とした。
【００６８】
図１２は、実施形態に係る制限条件更新処理の例示的なフローチャートである。制限条件更新部１００１は、プリント枚数を計数するためのカウンタと、プリント枚数を記憶するメモリを有しているものとする。
【００６９】
ステップＳ１２０１において、制限条件更新部１００１は、製造時に設定されたＭｉｎ値がすでに新しいＭｉｎ２値に更新されているかどうかを判定する。例えば、Ｍｉｎ２値に更新したときは、更新フラグをセットしておくことで、Ｍｉｎ値の更新の有無を判定できる。未更新であれば、ステップＳ１２０２に進む。更新済みであれば、図７のステップＳ７０１以降の処理を実行する。
【００７０】
ステップＳ１２０２において、制限条件更新部１００１は、カウンタにより計数されたプリント枚数に基づいて、更新タイミングＰが到来したか否かを判定する。プリント枚数が所定数以上であれば、タイミングＰが到来したと判定し、ステップＳ１２０３に進む。一方、タイミングＰが到来したのでなければ、本処理を終了する。
【００７１】
ステップＳ１２０３において、制限条件更新部１００１は、検出部４０１により測定された電圧値Ｖｐを取得する。ステップＳ１２０４において、制限条件更新部１００１は、検出された電圧値Ｖｐと、Ｍｉｎ値とを比較し、ＶｐがＭｉｎ値以上であるかを判定する。ＶｐがＭｉｎ値以上であれば、ステップＳ１２０５に進む。そうでない場合は、本処理を終了する。
【００７２】
ステップＳ１２０５において、制限条件更新部１００１は、Ｖｐ−σを算出する。ステップＳ１２０６において、制限条件更新部１００１は、Ｖｐ−σとＭｉｎ値とを比較し、Ｖｐ−σがＭｉｎ値以上であるかどうかを判定する。Ｖｐ−σがＭｉｎ値以上であれば、ステップＳ１２０７に進み、制限条件更新部１００１は、Ｖｐ−σをＭｉｎ２として記憶部２１０に記憶し、本処理を終了する。そうでない場合、ステップＳ１２０８に進み、制限条件更新部１００１は、Ｍｉｎ値をそのままＭｉｎ２値として記憶部２１０に記憶し、本処理を終了する。
【００７３】
＜第１の実施形態の効果との比較＞
図１３は、第１の実施形態と第２の実施形態とのＦＵＬ値の比較結果を示す図である。なお、徐々に増えていくような電気的ノイズが発生する状況下で検出された電圧値Ｖの推移も示されている。
【００７４】
図１４は、第１の実施形態と第２の実施形態とについてそれぞれ表示残量と実際の残量との関係を示した図である。図１４には、理想値も実線で示されている。図１４からわかるように、第１の実施形態に比べ、本実施形態のほうが理想に近い表示残量で推移している。
【００７５】
本実施形態の実証実験において、更新タイミングＰの電圧値Ｖｐは、１．５５Ｖであった（図１３）。（４）式からＭｉｎ２値は、１．４５Ｖとなり、最終的に記憶されるＦＵＬ値も、１．４５Ｖであった（図１３）。一方、第１の実施形態でのＭｉｎ値は、１．４３Ｖであり、最終的なＦＵＬ値も１．４３であった（図１３）。第１の実施形態で説明したように、徐々に増加するようなノイズがなかった場合のＦＵＬ値は、第２の実施形態でも１．４７５Ｖである。よって、本実施形態では第１の実施形態と比較しても、より適正なＦＵＬ値を算出できていることがわかる。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、制限条件更新部１００１が、制限条件（例：Ｍｉｎ値）を、現像剤収納容器２０１の使用初期（更新タイミングＰ）における静電容量に関する物理値の検出値（例：電圧値Ｖｐ）に基づいて更新する。これにより、個々の画像形成装置本体の個体差も好適に反映して制限条件を決定できるため、第１の実施形態よりもさらに残量の推定精度を向上させることできる。
【００７７】
なお、本実施形態において、σの値を０．１としたが、これは一例に過ぎない。電圧値Ｖｐの変動幅を適正に示すことができる値であれば、他の値としてもよい。
【００７８】
［第３の実施形態］
第２の実施形態では、製造時に設定されたＭｉｎ値を用いて、更新タイミングＰでの電圧値Ｖｐが電気的ノイズの影響を受けていないことを確認してから、Ｍｉｎ２値を更新していた。そのため、第２の実施形態に係る発明では、製造時に現像剤が充填されていないときの電圧値Ｖｏを計測し、Ｍｉｎ値を算出し、算出したＭｉｎ値を記憶部２１０に記憶する手間が必要となる。
【００７９】
そこで、第３の実施形態では、このような手間を緩和する技術について提案する。例えば、Ｍｉｎ値を予め決めることも、Ｖｐ値とＭｉｎ値との比較処理も省略する。そのかわりに、Ｖｐの値を複数点について取得し、それらを平均化した値からＭｉｎ２値を決定する。なお、Ｐ点においてノイズが発生していても、Ｖｐを平均化することで、その影響を緩和できることはいうまでもない。
【００８０】
図１５は、実施形態に係る制御ユニットの例示的なブロック図である。なお、既に説明した個所については、同一の参照符号を付すことで説明を省略する。制限条件設定部１５０１は、使用初期において検出された物理値（例：電圧値Ｖｐ）の平均値に基づいて、制限条件４１０（例：Ｍｉｎ２値）を算出し、第２の記憶部４０９に記憶する。平均値算出部１５０２は、使用初期において検出された物理値から平均値を算出する演算回路である。
【００８１】
図１６は、実施形態に係る制限条件設定処理の例示的なフローチャートである。ステップＳ１６０１において、制限条件設定部１５０１は、Ｍｉｎ２値が第２の記憶部４０９に記憶されているかどうかを判定する。未記憶であれば、ステップＳ１６０２に進む。記憶済みであれば、図７のステップＳ７０１以降の処理を実行する。
【００８２】
ステップＳ１６０２において、制限条件設定部１５０１は、カウンタにより計数されたプリント枚数に基づいて、更新タイミングＰが到来したか否かを判定する。プリント枚数が所定数以上であれば、タイミングＰが到来したと判定し、ステップＳ１６０３に進む。一方、タイミングＰが到来したのでなければ、本処理を終了する。
【００８３】
ステップＳ１６０３において、平均値算出部１５０２は、検出部４０１によって検出された電圧値Ｖｐの値をメモリ（第２の記憶部４０９など）に記憶する。
【００８４】
ステップＳ１６０４において、平均値算出部１５０２は、記憶されているＶｐの個数が所定数（例：１００個）に達しているかどうかを判定する。達していれば、ステップＳ１６０５に進む。そうでなければ、本処理を終了する。
【００８５】
ステップＳ１６０５において、平均値算出部１５０２は、所定数（例：１００個）のＶｐから平均値Ｖｐａｖｅを算出する。制限条件設定部１５０１は、さらにＶｐａｖｅ−σを算出し、算出結果をＭｉｎ２値として第２の記憶部４０９に記憶し、本処理を終了する。
【００８６】
本実施形態によれば、ＦＵＬ値の更新を制限するため制限条件を、使用初期において検出された物理値（例：電圧値Ｖｐ）の平均値に基づいて設定することで、制限条件の設定にともなう手間を軽減できる。例えば、製造時に、現像剤が充填されていないときの電圧値Ｖｏの計測、Ｍｉｎ値の算出および書き込みを省略できる。
【００８７】
また、使用初期において検出された物理値（例：電圧値Ｖｐ）の平均値を用いることで、ノイズの影響を緩和できる。よって、第１および第２の実施形態と同様に、現像剤の残量推定を精度よく実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の例示的な概略断面図である。
【図２】実施形態に係るプロセスカートリッジの例示的な概略断面図である。
【図３】実施形態に係る現像剤収納容器内の静電容量を検出する例示的なプレートアンテナを示す図である。
【図４】実施形態に係る制御ユニットの例示的なブロック図である。
【図５】実施形態に係る検出部の構成例を示す図である。
【図６】実施形態に係るテーブルの一例を示す図である。
【図７】実施形態に係るトナー残量出力処理の例示的なフローチャートである。
【図８】実験によるトナー残量と検出電圧値との推移を示す図である。
【図９】実験による実際の残量と表示残量との関係を示す図である。
【図１０】実施形態に係る制御ユニットの他の例示的なブロック図である。
【図１１】現像剤残量に対する検出電圧値の推移例を示す図である。
【図１２】実施形態に係る制限条件更新処理の例示的なフローチャートである。
【図１３】第１の実施形態と第２の実施形態とのＦＵＬ値の比較結果を示す図である。
【図１４】第１の実施形態と第２の実施形態とについてそれぞれ表示残量と実際の残量との関係を示した図である。
【図１５】実施形態に係る制御ユニットの例示的なブロック図である。
【図１６】実施形態に係る制限条件設定処理の例示的なフローチャートである。
【図１７】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の一例を示す図である。
【図１８】突発的な電気的ノイズが発生した場合のトナー残量と出力値との関係を示す図である。
【図１９】所定値ｂ以下の変化量でノイズが徐々に大きくなっていった検出結果の一例を示す図である。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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