(57)【要約】【課題】  画像形成装置において、正確に現像剤の残量を検知可能とする。【解決手段】  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部材とを有し、前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置であって、前記現像容器内の前記現像剤量を検知するための検知部材と、前記検知部材からの検出値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理ユニットとを有し、前記処理ユニットは、前記現像バイアスの周波数と前記検知部材からの検出値に応じて、前記検出値を補正して、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。【選択図】図１ａ
2004170946.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部材とを有し、前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置であって、
前記現像容器内の前記現像剤量を検知するための検知部材と、
前記検知部材からの検出値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理ユニットとを有し、
前記処理ユニットは、前記現像バイアスの周波数と前記検知部材からの検出値に応じて、前記検出値を補正して、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画像形成装置。
【請求項２】
前記検出値を補正するための補正値は、前記現像バイアスの周波数の各周波数に対応する値であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像バイアスの周波数は、画像形成に用いられる記録材の種類に応じて設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御ユニットは、前記現像部材と前記検知部材との間の静電容量を検出することによって現像剤量を求めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
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部材とを有し、前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定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、
前記現像バイアスの周波数と、前記第１検知部材からの第１検出値、または、前記第２検知部材からの第２検出値とに基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理ユニットと
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記処理ユニットは、前記現像バイアスの周波数に応じて、前記第１検出値と前記第２検出値とを補正して、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５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記検出値を補正するための補正値は、前記現像バイアスの周波数の各周波数に対応する値であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御ユニットは、前記現像バイアスの周波数と、前記第１検出値または前記第２検出値に応じて、前記第１検出値または前記第２検出値を補正することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記現像バイアスの周波数は、画像形成に用いられる記録材の種類に応じて設定されることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御ユニットは、前記現像部材と前記第１検知部材、または、第２検知部材との間の静電容量を検出することによって現像剤量を求めることを特徴とする請求項５乃至９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
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部材とを有し、前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置の現像剤量検知方法であって、
前記現像容器内の前記現像剤量を検知するための検知部材からの検出値を検出する工程と、
前記現像バイアスの周波数と前記検出値とに応じて、前記検出値を補正する工程と、
前記補正された値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める工程と
を有することを特徴とする現像剤量検知方法。
【請求項１２】
前記検出値に応じて、前記検出値を補正するための補正値を切り替える工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の現像剤量検知方法。
【請求項１３】
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部材とを有し、前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置の現像剤量検知方法であって、
前記現像容器内の現像剤量を検知するための第１検知部材からの第１検出値を検出する工程と、
前記現像容器内の現像剤量を検知するための第２検知部材からの第２検出値を検出する工程と、
前記現像バイアスの周波数と、前記第１検出値または第２検出値とに基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める工程と
を有することを特徴とする現像剤量検知方法。
【請求項１４】
前記現像バイアスに応じて、前記第１検出値または前記第２検出値を補正する工程を有することを特徴とする請求項１３の現像剤量検知方法。
【請求項１５】
前記第１検出値または前記第２検出値に応じて、前記第１検出値または第２検出値を補正するための補正値を切り替える工程を有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の現像剤量検知方法。
【請求項１６】
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部材とを有し、画像形成に用いられる記録媒体の種類に応じて前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置であって、
前記現像容器内の前記現像剤量を検知するための検知部材と
前記検知部材からの検出値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理ユニットとを有し、
前記処理ユニットは、前記現像バイアスの周波数に応じて、前記検出値を補正して、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画像形成装置。
【請求項１７】
前記検出値を補正するための補正値は、前記現像バイアスの周波数の各周波数に対応する値であることを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記制御ユニットは、前記現像部材と前記検知部材との間の静電容量を検出することによって現像剤量を求めることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
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部材とを有し、画像形成に用いられる記録媒体の種類に応じて前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置の現像剤量検知方法であって、
前記現像容器内の前記現像剤量を検知するための検知部材からの検出値を検出する工程と、
前記現像バイアスの周波数に応じて、前記検出値を補正する工程と、
前記補正された値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める工程と
を有することを特徴とする現像剤量検知方法。
【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装置に収容した現像剤にて顕像化する電子写真画像形成装置、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、現像剤容器に収容した現像剤の残量の逐次検知方法技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真画像形成装置は、動作中に現像剤（トナー）が不足すると画像濃度低下や、画像消失などの画像不良があるため、通常、現像装置内のトナー残量を検知し、トナーなし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。尚、トナー残量を検知する手段として、例えば容量検知式のものが知られている。
【０００３】
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（例えば、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には、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段の少なくとも一つと、電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、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のであるか、又は、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、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のが含まれる。
【０００４】
図２に従来の容量検知式の残量検知を行なう現像装置の一例を示す。図２において、現像装置は、現像剤規制部材である現像ブレード２４、及び現像剤担持体である現像スリーブ２１を備えている。現像スリーブ２１の近傍には、それとほぼ平行に導電性検知用の電極であるプレートアンテナＰＡが配置されており、現像スリーブ２１とアンテナＰＡとの間におけるトナー量の変化を静電容量の変化としてトナー残量検知を行なう。静電容量の検出は、例えば、交流電圧と直流電圧とを重畳した振動電圧からなる現像バイアスを現像バイアス電源から現像スリーブ２１に印加したときに、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読み取ることができる（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
一方、近年、多様化する記録媒体である記録材の種類（例えば、厚紙などの高抵抗紙）によらず最良の画像を得るために複数のプリントモードを有し、複数のプリントモードに応じて、現像バイアス設定や転写バイアス設定、定着条件などを切り替えて、記録材の種類に応じた最良の画質が得られるような画像形成装置がある。このような画像形成装置において、現像バイアス設定の中で、とくに、現像バイアスの周波数を切り替えることで効果的な画質向上が得られることが可能である。なお、現像バイアスとしては一般に、ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳したものを用いて現像が行われる。現像バイアスの周波数とは、現像バイアスのＡＣ成分の周波数のことである。
【０００６】
しかしながら、前述のような現像スリーブに印加する現像バイアスを用いたトナー残量検知手段を備えた画像形成装置において、記録材の種類に応じて現像バイアスの周波数を切り替えた場合、現像バイアスの周波数によって検出される電圧値が異なってしまうという問題が生じた。
【０００７】
例えば、記録材に応じたプリントモードを二つ持つ構成において、モード１の現像バイアスの周波数を２．０ｋＨｚ、モード２の現像バイアスの周波数を２．４ＫＨｚとする。それぞれのモードにおけるトナー残量と、検出電圧の関係は図７に示すようになる。
【０００８】
記録材に応じた二つのプリントモードのうち、モード１の現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚの時では、トナー残量検知の出力電圧が３Ｖ以上になるとトナー不足による画像不良が発生した。そこで、トナーなしを判断する電圧を３Ｖに設定すると、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚのモード１の場合には適切な判断ができるが、２．４ｋＨｚのモード２の場合には３Ｖに到達しておらず、トナーがないにもかかわらず、画像形成を行ってしまい、不良画像を形成することになってしまう。
【０００９】
逆にトナーなしの判断電圧をモード２の２．４ｋＨｚでトナーがない状態である２．７Ｖに設定すると、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚのモード１の場合に、多くのトナーを残した状態でトナーなしと判断されてしまう。
【特許文献１】特開２０００−２０６７７４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、現像バイアスの周波数を変更することにより画像形成モードを切り替えて画像形成を行う場合は、設定されている現像バイアスの周波数に応じてトナー残量検知の出力値にばらつきが生じてしまい、トナー残量を正確に検知ができないという問題がある。
【００１１】
即ち、記録材の種類に応じて画像書き込み時の振動電圧の周波数を切り替える画像形成モードを有する電子写真画像形成装置には、現像バイアスの周波数によらず正確な現像剤残量検知を行なうことが要求される。
【００１２】
そこで本発明は、正確に現像剤の残量を検知可能とすることを目的とする。また、本発明の他の目的は、記録材の種類に応じて画像形成時の現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置において、現像バイアスの周波数によらず正確な現像剤残量検知を行なうことを可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための、本発明の画像形成装置は、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部材とを有し、前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置であって、前記現像容器内の前記現像剤量を検知するための検知部材と前記検知部材からの検出値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理ユニットと、を有し、前記処理ユニットは、前記現像バイアスの周波数と前記検知部材からの検出値に応じて、前記検出値を補正して、補正した値に基づいて前記現像剤量を求めることを有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の他の画像形成装置は、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部材とを有し、前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定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、前記現像バイアスの周波数と、前記第１検知部材からの第１検出値、または、前記第２検知部材からの第２検出値とに基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理ユニットと、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の他の画像形成装置は、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部材とを有し、画像形成に用いられる記録媒体の種類に応じて前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置であって、前記現像容器内の前記現像剤量を検知するための検知部材と前記検知部材からの検出値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める処理ユニットと、を有し、前記処理ユニットは、前記現像バイアスの周波数に応じて、前記検出値を補正して、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。
【００１６】
また、本発明の現像剤量検知方法は、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部材とを有し、前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置の現像剤量検知方法であって、前記現像容器内の前記現像剤量を検知するための検知部材からの検出値を検出する工程と、前記現像バイアスの周波数と前記検出値とに応じて、前記検出値を補正する工程と、前記補正された値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の他の現像剤量検知方法は、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部材とを有し、前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置の現像剤量検知方法であって、前記現像容器内の現像剤量を検知するための第１検知部材からの第１検出値を検出する工程と、前記現像容器内の現像剤量を検知するための第２検知部材からの第２検出値を検出する工程と、前記現像バイアスの周波数と、前記第１検出値または第２検出値とに基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める工程と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の他の現像剤量検知方法は、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部材とを有し、画像形成に用いられる記録媒体の種類に応じて前記現像部材に印加される現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置の現像剤量検知方法であって、前記現像容器内の前記現像剤量を検知するための検知部材からの検出値を検出する工程と、前記現像バイアスの周波数に応じて、前記検出値を補正する工程と、前記補正された値に基づいて前記現像容器内の現像剤量を求める工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、正確に現像剤の残量を検知可能となる。また、記録材の種類に応じて画像形成時の現像バイアスの周波数を複数設定可能な画像形成装置において、現像バイアスの周波数に依らず正確な現像剤残量検知を行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［第１の実施形態］
図８は本発明を適用する画像形成装置の略断面図である。図８において、１は像担持体たる感光ドラムであり、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Ａにより矢示の時計方向ａに所定の周速度で回転駆動される。２は回転する感光ドラム１の周囲を所定の極性・電位に一様に帯電処理する帯電手段であり、本例では帯電ローラを使用した接触帯電装置を用いている。
【００２１】
３は画像情報露光手段であり、本例ではレーザービームスキャナーを用いている。このスキャナー３は、半導体レーザー、ポリゴンミラー、Ｆ-θレンズ等を有してなり、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を出射して感光ドラム１の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。
【００２２】
４はプロセスカートリッジを構成する現像装置であり、感光ドラム１上の静電潜像をトナー像として現像する。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法等が用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。
【００２３】
５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であり、感光ドラム１に対して加圧接触させて転写ニップ部Ｎを形成しており、駆動手段Ｂにより矢示の時計方向ｂに所定の周速度で回転駆動される。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、該転写ニップ部Ｎに対して給紙部から給紙された記録材Ｐ（被転写材）に対して順次静電転写される。
【００２４】
手差し給紙部７やカセット給紙部１４等の給紙部から給紙された記録材Ｐは、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を通過して転写ニップ部Ｎ（画像形成部）に給紙される。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Ｎに供給される。
【００２５】
また、給紙部において記録材Ｐの給紙時に複数の記録材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、分離ローラ（８、１５）等が設けられている。転写ニップ部Ｎにおいてトナー像の転写を受け、転写ニップ部Ｎを通過した被記録材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。
【００２６】
本例の定着装置１８は加熱フィルムユニット１８ａと加圧ローラ１８ｂの圧接ローラ対からなるフィルム加熱方式の定着装置であり、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Ｔ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。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、フェイスアップ１６もしくはフェイスダウン１７へ排出される。
【００２７】
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、プロセスカートリッジのクリーニング装置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、６ａはそのクリーニングブレードである。
【００２８】
次に、本発明のプロセスカートリッジについての詳細な説明を図２を用いながら行う。本発明で用いられる電子写真方式の画像形成装置は、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り、電子写真感光体、現像手段、現像剤（トナー）等の消耗品をプロセスカートリッジとして装置本体に対して着脱し交換可能にした画像形成装置である。
【００２９】
図２に示すように、プロセスカートリッジ（以下、「カートリッジ」という）は、電子写真感光体である感光体ドラム２０と、感光体ドラム２０を均一に帯電するための帯電手段としての帯電ローラ２２、現像装置２８と、感光体ドラム２０の表面を清掃するクリーニング手段であるクリーニングブレード２３と、クリーニングブレード２３により感光体ドラム２０から除去された残留トナーを収容する廃トナー容器２７とが一体的に構成され、画像形成装置本体（以下、単に「装置本体」ともいう）に取り外し可能に装着される。
【００３０】
現像装置２８は、現像剤であるトナーＴを収容する現像剤収納部であるトナー容器２６、トナー容器２６と連結された現像容器２９、感光体ドラム２０に対向配置された現像手段としての現像スリーブ（ローラ）２１、現像スリーブ２１に当接し、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２４、及びトナー容器２６内のトナーＴを攪拌し現像容器内へトナーＴを送り込むトナー容器内攪拌部材３０、トナー容器から送り込まれたトナーＴを現像スリーブ２１へ搬送する攪拌部材３１を備えている。
【００３１】
又、カートリッジの使用前には、トナー容器２６と現像容器２９の間にトナー封止部材３２が貼着されている。このトナー封止部材３２は、カートリッジの輸送中等に激しい衝撃が発生した場合等でもトナーが洩れることのないように設けられ、装置本体にカートリッジを装着する直前にユーザーによって開封される。
【００３２】
以上説明した上記構成において、感光体ドラムが帯電ローラ２２によって均一に帯電され、その表面をレーザースキャナーから照射されるレーザー光によって走査露光なされ、目的の画像情報の静電潜像が形成される。静電潜像は、現像ローラ等の作用によって、トナーが付着されてトナー像として可視化される。
【００３３】
尚、本実施形態においては、現像剤として絶縁性磁性１成分トナーを用いた。本実施形態のレーザービームプリンタは、トナーの消費に伴ってそ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備えている。
【００３４】
本実施形態では、図２に示すように、現像剤残量検知手段として、トナー容器内にコンデンサー構造を形成するように、現像スリーブ２１に対し、トナーＴを介して電極（プレートアンテナ）ＰＡを設置し、この、現像スリーブ２１に対しトナーＴを介して設置されるプレートアンテナＰＡでトナーＴを格納するような構成をした、プレートアンテナ残量検知を用いている。
【００３５】
また、本実施形態のカートリッジは、記憶部２５を持つ。記憶部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、感光体使用量やトナー残量などの使用量等を記憶している。記憶部２５は、例えばＥＰＲＯＭやＥＥＰＲＯＭで構成することができる。
【００３６】
特に、カートリッジの残り印刷可能枚数情報であるトナー残量レベルを記憶し、使用者に対し、カートリッジの使用可能枚数といった情報を提示したり、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ている。
【００３７】
図３は、本実施形態における現像装置２８の構成を示した図である。図３においてプレートアンテナＰＡはトナー容器２６内のトナーＴが流動的でありトナーＴの減少度が直接分かるようなトナー容器２６内などに設置されている。プレートアンテナＰＡの材質は良導性な板状のものであればどのようなものでも良いが、トナーカートリッジ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。
【００３８】
そして、プレートアンテナＰＡの少なくとも一の側面には、外部より通電可能なような形状が形成されている。この接続部は導線などで直接接続するものでもよく、また、カートリッジ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。本実施形態では、ピン形状のものをカートリッジ側壁を介し、引き起こし部３４へ突き刺す形態をとることとする。
【００３９】
また、現像スリーブ２１とプレートアンテナＰＡによるトナー残量の検知は、現像スリーブ２１に印可された現像バイアスを用いてトナー残量を計測することにより行う。具体的には、現像スリーブ２１に印可された現像バイアスによって、プレートアンテナＰＡに誘起された電圧値を検知する。現像スリーブ２１とプレートアンテナＰＡ間にあるトナー残量に応じて誘電率が異なると、プレートアンテナに誘起される電圧値が異なってくるので、この異なる電圧値によりトナー残量レベル検知を行うことができる。
【００４０】
装置本体とカートリッジには不図示の電気接点が設けられており、カートリッジが装置本体内に装着された際に該電気接点を通じてカートリッジのプレートアンテナＰＡと装置本体内のトナー残量レベル検知検出部（不図示）が電気的に接続される。
【００４１】
図１ａに、カートリッジが装置本体に正常に装着されたときのトナー残量レベル検出部の回路構成を示す。
【００４２】
図１ａにおいて、現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路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２１に印加される。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電圧値は、電極３６からトナー残量レベル検知検出部３７へ出力され、検出回路３７ａにおいて当該電圧値がデジタル変換され（このデジタル電圧値を本実施形態では「トナー残量検知出力値」と呼ぶ。）、演算回路３７ｂにおいてデジタルの電圧値と残量閾値テーブル３７ｃに格納されている閾値とが比較される。この比較結果はトナー残量レベル（使用開始時のトナー量を１００とした場合の残量をパーセンテージで表したもので、使用開始時は１００（％），残量が半分であれば５０（％）、トナーが無くなれば０（％）となる）として、ＣＰＵ３９ａに送信されて記憶装置３９ｂに一時記憶され、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表示部３９ｃを介してユーザーに通知される。
【００４３】
また、現像バイアスを複数持つ場合、画像形成モード切替回路４０より、画像形成モードに応じた出力が現像バイアス回路３５から出力されるよう、切り替え命令が出力される。
【００４４】
トナー残量検知で用いる現像バイアスは、一般には記録材の種類によらずに最良の画質が得られるようにその値が設定されている。しかし、昨今の記録材種の多様化に伴い、単一の現像バイアス設定や転写バイアス設定では、記録材の種類によっては最良の画質が得られない場合がある。
【００４５】
特に、現像バイアス設定が、その記録材における最良画質を取得可能な設定からずれてしまうと、図４に示すように正常な画像（ｂ）に対し、画像形成を行うべき場所ではない白地部に現像材が飛散してしまう「かぶり」（ａ）や、画像形成を行うべき場所と白地部の境界部分がにじむようになってしまう「にじみ」（ｃ）などの問題がある。これらの「かぶり」や「にじみ」と言った問題は、特に厚紙や高抵抗記録材などの使用頻度の比較的低い記録材に多く発生する。
【００４６】
通常感光ドラム上にトナー像が現像される際、本来トナー像が現像されるべきではない白地部についても、若干の飛翔が行われる。これはトナー自体の帯電電荷量が低い為に生じる。しかし、感光ドラム上の白地部相当する領域に飛翔してしまった場合であっても、通常使用される厚みの記録材では、帯電電荷量の低いトナーは転写電圧による、感光ドラム上から記録材上への転写がされにくく、感光ドラム上に保持されたまま、クリーニングされトナー回収容器に回収される。
【００４７】
厚紙や高抵抗記録材の場合には、感光ドラムに対して当接する圧力が普通紙よりも大きくなる。従って、ドラム上にあるトナーや帯電電荷量の低いトナーが記録紙の白地部に圧力転写され、付着する量が多くなるため「かぶり」が発生しやすくなる。また、「にじみ」も発生する場合がある。これを回避するためには、感光ドラム上の白地部に飛翔する帯電電荷量の低いトナー量を抑えるために、厚紙や高抵抗記録材の場合に、現像バイアスの周波数を大きく設定する必要がある。
【００４８】
つまり、「かぶり」や「にじみ」といった画像不良問題は現像バイアスの周波数の値を大きくすることで解消することが可能である。その一方で、普通紙などの使用頻度の高い記録材に対しても、厚紙などで最良の画質を得るための現像バイアス設定を適応してしまうと、文字やラインが極端に細くなってしまったり、階調性が崩れてしまう場合がある。
【００４９】
そこで、「かぶり」や「にじみ」と言った画質を劣化させてしまう問題を解消するために、通常用いられている６０ｇ／ｍ２や８０ｇ／ｍ２と言った坪量を持つ普通紙から、２００ｇ／ｍ２程度の坪量を持つ厚紙までを最高の画質で印刷するための周波数設定を持つ画像形成モードに加え、２００ｇ／ｍ２以上の坪量を持つ記録材や高抵抗紙などで「かぶり」や「にじみ」を生じさせない現像バイアスの周波数を設定する特殊な画像形成モードを持たせることが必要となる。
【００５０】
しかし、画像形成モードに応じて現像バイアスの周波数を複数持たせた場合、現像バイアスを用いてトナー残量を検知している検出回路の３８ａ出力値にずれが生じ、トナー残量レベルの判定精度を著しくて低下させてしまう。
【００５１】
そこで、厚紙や高抵抗紙などで使う使用頻度の低い周波数が選ばれた場合、トナー残量検知を行わないなどの対策を採ることができる。しかし、使用頻度の低い周波数が使われ続けた場合、満足のゆくトナー残量検知結果を提供することが難しい。
【００５２】
また、各現像バイアスの周波数に応じた閾値テーブルを有してトナー残量レベルを決定するような専用回路を、現像バイアスの周波数の数だけ持たせることも考えられるが、回路の設置面積とコスト的な問題があり難しい。
【００５３】
そこで、本発明では、それぞれの画像形成モードの現像バイアスの周波数に応じて、トナー残量検知によって得られるトナー残量検知出力値に補正を加え、現像バイアスの周波数によらず一定の出力が得られるようにしている。
【００５４】
本実施形態における画像形成装置について更に説明する。本実施形態においては、通紙速度を１分間に連続３０枚を通紙できる３０ｐｐｍとしている。また、連続通紙時の紙間を約０．５秒とし、ホストマシンから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秒としている。さらに、印刷が終わり終了処理を行う立ち下がり時間を５秒とし、カートリッジの内部にはトナーを容器内で循環させるための攪拌翼が設けられてあり、トナーが容器内でダイナミックな循環となるように回転数を１分間に１０回転に設定している。
【００５５】
攪拌翼には適度な合成を保つために０．５ｍｍ厚のＰＥＴシートを本実施形態では用いている。トナー容器内に収容するトナー量は満載時に１０００ｇとしている。また、同様にカートリッジ内部にはトナーの残量を測定するためのプレートアンテナを設け、トナーが空の状態で静電容量が２ｐＦ、満載の状態で６ｐＦを示すようにカートリッジ容器内で調整する。
【００５６】
また、現像バイアスの周波数成分を使用頻度の高い記録材を用いる場合は２．０ｋＨｚとして、この周波数を本実施形態における基準周波数とする。そして、トナーが空の状態である２ｐＦを示す場合には３Ｖ、トナーが満載の状態である６ｐＦを示す場合には２Ｖの電圧が、トナー残量検知出力値として得られるように回路を構成する。
【００５７】
上記の動作条件の設定内容は、以下の説明のための一例として採用したものであって、本発明を上記の条件下において実施する発明に限定するものではなく、以下において説明する本発明の特徴的な技術的思想は、発明を実施するに際して設定される様々な動作条件に対して適用可能である。
【００５８】
初めに、現像バイアスの周波数を基準周波数を含めて複数個有し、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。
【００５９】
前記構成に基づいて、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚの状態でトナーの満載から空になるまでのトナー残量検知出力値の推移は図５に示すようになる。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。具体的には、トナー残量５０％におけるトナー残量検知出力値は２．１Ｖ、２５％では２．３６Ｖ、０％では３．０Ｖとなり、例えば、このトナー残量レベルが検知された場合には、ユーザーに対して表示部３９ｃを介して残量を表示、あるいは警告するように設定することもできる。
【００６０】
同様に現像バイアスの周波数を２．４ｋＨｚとしてトナー残量検知出力値の推移をみる。この２．４ｋＨｚは、厚紙や高抵抗紙で「かぶり」や「にじみ」のない周波数と考えられるものの一例であって、本実施形態の説明のために採り上げたもので、これに限定されることなく任意に設定変更が可能である。この結果を図５に重ねたものを図６としてみると、トナー残量検知出力値の推移が大きくずれていることが分かる。よって、現像バイアスの周波数を２．４ｋＨｚに設定した場合に、基準周波数（２．０ｋＨｚ）の現像バイアスの周波数におけるトナー残量検知出力に基づいてトナー残量レベルを決定した場合には、決定された残量レベルと実際のトナー残量との間に表１に示すような大きなずれが生じてしまう。表１は、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚ又は２．４ｋＨｚの２通りの設定において、ユーザーに通知されるトナー残量レベルが５０％、２５％、０％の場合の、実際のトナー残量をパーセンテージで示した表である。
【００６１】
【表１】
2004170946.tif 000003
【００６２】
表１に示すように、複数の現像バイアスの周波数の設定が可能な場合に設定切替に応じた補正を行わないと、トナー残量が５０％であるとユーザーに対して行う通知が、実際のトナー残量レベルが２０％弱の時点で発生し、精度が大きく悪化してしまうので、ユーザーの誤解を招くことになる。
【００６３】
そこで、本実施形態では現像バイアスの周波数が２．４ｋＨｚの場合、図６の現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚと２．４ｋＨｚの差からトナー残量検知出力値に対して０．４５Ｖの補正を行う。
【００６４】
例えば、図６においてトナー残量が５０％の場合を考える。トナー残量レベルが５０％の地点では現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚの出力値が２．１Ｖであるが、現像バイアスの周波数を２．４ｋＨｚにすると１．６３Ｖとなる。そこで、現像バイアスの周波数が２．４ｋＨｚの時、出力値１．６３Ｖに対し、補正量である０．４５Ｖを加える。
【００６５】
そうすると、現像バイアスの周波数が２．４ｋＨｚの場合であっても、補正後の出力値は２．０８Ｖとなり、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚの出力値２．１Ｖに非常に近く補正することができる。また、推移全体に対し補正を加えた場合は図７となり、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚの場合の推移と非常に近い推移となった。
【００６６】
また、補正を加えた場合のトナー残量検知出力値は表２に示すようになり、現像バイアスの周波数を２．０ｋＨｚと２．４ｋＨｚを持つ構成であっても、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る。表２は、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚ又は２．４ｋＨｚの２通りの設定において、ユーザーに通知されるトナー残量レベルが５０％、２５％、０％の場合の、実際のトナー残量レベル及び、現像バイアスの周波数が２．４ｋＨｚに設定された場合の補正後トナー残量レベルを示した表である。
【００６７】
【表２】
2004170946.tif 000004
【００６８】
以上のようなトナー残量検知出力値の補正を行うための回路構成を図１ｂに示す。ここでは、トナー残量検知部の構成が異なる。図１ｂにおいて、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電圧値は、電極３６からトナー残量レベル検知検出部３８へ出力され、検出回路３８ａにおいて当該電圧値がデジタル変換されトナー残量検知出力値が出力される。このトナー残量検知出力値は、画像形成モードの切替回路４０からの出力に応じて、補正回路３８ｂを介して補正された後に演算回路３８ｃに入力されるか、もしくは補正回路をバイパスして直接に演算回路３８ｃに入力される。演算回路３８ｃでは、入力された補正後もしくは未補正のトナー残量検知出力値とを残量閾値テーブル３８ｄに格納されている閾値とを比較して、トナー残量レベルを決定し、決定されたトナー残量レベルをＣＰＵ３９ａに送信する。
【００６９】
また、本実施形態で説明した動作を図１５を用いて説明する。まず、ステップＳ１５０１においてユーザーからの印刷命令を受付けると、ステップＳ１５０２において、カートリッジ付属の記憶部２５やプリンタ本体の記憶装置３９ｂより、そこに格納されている現在のトナー残量レベルが読み込まれる。この情報を基に、ステップ１５０３において、トナー残量が著しく減少している場合（例えば、トナー残量レベルをＴｒ、残量レベル判定のための閾値をＴｈ１すると、Ｔｒ＜Ｔｈ１の場合）は、ステップＳ１５０４においてユーザーに対しトナー残量が少なくなっている旨の警告を表示する。このとき、Ｔｈ１は、例えば５０％或いは２５％などのレベルに設定することができる。また、ユーザーに対する警告の内容は、トナー残量レベルを数値（例えば、残り２０％など）として表示したり、「トナー交換時期が近づいています。」「トナーを交換してください。」などのように具体的な行為を指示する内容であっても良い。
【００７０】
また、ステップＳ１５０４においては、ユーザーに対する警告と併せて、画像形成モードを切替る設定を行っても良い。というのも、例えば２．０ｋＨｚを用いて最高の画質を得られる使用頻度の高い記録材であっても、現像材の劣化や、現像装置回りの部材等の劣化が促進された場合（このような劣化の度合いは、例えばトナー残量レベルから推測することが可能である。）、現像バイアスの周波数を２．４ｋＨｚ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替えるのは有効だからである。
【００７１】
次に、ステップＳ１５０５において、画像形成モードを切替える設定がなされているかどうかを判定する。画像形成モードの切替設定は、ユーザーからの指定に応じて行われる場合と、給紙部から給紙される記録材Ｐの種類やトナーの残量に応じて自動的に行われる場合とがある。
【００７２】
もし、ステップＳ１５０５において当該切替設定がなされていないと判定された場合には、ステップＳ１５０６に移行して現像バイアスの周波数（ｆｄ）を２．０ｋＨｚに設定し、画像形成モードの切替を行うことなくステップＳ１５０７において画像形成動作を行う。このとき、ステップＳ１５０８において現像バイアスの周波数２．０ｋＨｚにおけるトナー残量が検知されてトナー残量検知出力値として出力され、ここで得られたトナー残量検知出力値に基づいてステップＳ１５０９においてトナー残量レベルが決定される。
【００７３】
ここでステップＳ１５０５に戻って、画像形成モードの切替が設定されていると判定された場合には、ステップＳ１５１０に移行して、現像バイアスの周波数（ｆｄ）を２．４ｋＨｚに設定して画像形成モードを切替えた上でステップＳ１５１１において画像形成動作を行う。また、画像形成動作と同時にステップＳ１５１２において現像バイアスの周波数２．４ｋＨｚにおけるトナー残量の検知を行う。トナー残量を表す値として得られたトナー残量検知出力値に対して、ステップＳ１５１３において出力値補正を行う。この補正後のトナー残量検知出力値に基づいてステップＳ１５０９においてトナー残量レベルが決定される。
【００７４】
以上の結果ステップＳ１５１４では、トナー残量レベル（Ｔｒ）が所定レベル（Ｔｈ１）より低くなったかどうかを判定する。もし、判定の結果トナー残量が少なくなっていると判断される場合には、ステップＳ１５１５において表示部３９ｃに表示するなどしてユーザーに対しトナー残量が非常に少なくなった旨を警告する（警告内容の例は、ステップＳ１５０４と同様である）。一方、トナー残量が一定のレベル以上にある場合や、トナー残量の警告を行った後には、ステップＳ１５１６においてトナー残量情報や通紙履歴情報等のデータを記憶部２５及び記憶装置３９ｂに保存して、処理を終了する。
【００７５】
本実施形態で説明したように、記録材の種類によって複数の現像バイアスの周波数のいずれかに変更する場合、現像バイアスの周波数のうちの各周波数に対応する値を有する補正値を利用してトナー残量検知出力値の補正を行うことで、残量検知精度を保ちつつ、記録材の種類によらず最高の画質を提供することが可能となる。
【００７６】
上記の本実施形態では、現像バイアスの周波数の値を２．０ｋＨｚと２．４ｋＨｚの２種類について説明を行った。しかし、この現像バイアスの周波数の設定はあくまで例示であってこれに限定されることはないし、また、本願発明がこの二つの周波数において実施されることを意図したものでもない。また、現像バイアスの周波数を２種類有する形態について説明を行ったが、より多くの現像バイアスの周波数を利用する場合には、設定される各周波数に応じた補正をトナー残量検知出力値に対して行なうことにより、上記と同等の効果が得られることを付け加える。
【００７７】
また、記録材の種類に応じて画像形成モード（現像バイアスの周波数）を切り替えるだけでなく、上記のように現像材の劣化や、現像装置回りの部材等の劣化が促進された場合を考慮して、トナー残量が少なくなった場合に画像形成モードを切替えることもできる。
【００７８】
加えて、本実施形態では、最高の画質を得るための画像形成モードを、現像バイアスの周波数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、現像バイアスの周波数の変更に加え、解像度を変更したり、プロセススピードを変更させるなどの方法も合わせて行うと効果的である。
【００７９】
［第２の実施形態］
第１の実施形態に対応する本発明は、現像バイアスの周波数に応じた補正量を利用して、トナー残量検知の出力値を補正することで、トナー残量レベルの検知の精度を高めることを可能とする。しかし、図７から分かるように、トナー残量検知出力値の補正を一律に行った場合には、現像バイアスの周波数が変わることによって、トナーが満載の状態からトナーが空の状態までの出力の変化量にも差が生ずるために、現像バイアスの周波数の違いを完全には補償できていない。
【００８０】
また、第１の実施形態で最適な補正をしても、表２のように２．０ｋＨｚのトナー残量レベルに比べ、多少のズレが生じているのは、このトナー残量検知出力の変化量の差によるものである。
【００８１】
そこで、本実施形態では、第１の実施形態のように現像バイアスの周波数に応じた補正量を用いてトナー残量検知出力値の補正を加える場合に、現像バイアスの周波数に加えてトナー残量に応じた値を有する補正量を更に用いることを特徴とするものである。
【００８２】
以下の説明では、本実施形態の説明で前記第１の実施形態と重複する箇所については省略する。また、本実施形態で行うトナー残量レベル検知における条件設定も前記第１の実施形態で採用したものと同様とする。そこで、図７を元に、トナー残量に伴う２．４ｋＨｚの補正量を表３のようにする。表３は、現像バイアスの周波数２．４ｋＨｚにおいて、トナー残量検知出力値に応じたトナー残量検知出力値の補正量を示したものである。
【００８３】
【表３】
2004170946.tif 000005
【００８４】
ここでは、トナー残量検出出力値に応じた補正量として、１００％のトナー残量に相当する出力値１．５Ｖから７５％の残量に相当する出力値１．５５Ｖまでの区間、同様に７５％から５０％の区間に相当する１．５５Ｖから１．６５Ｖまでの区間、５０％から２５％の区間に相当する１．６５Ｖから１．９Ｖまでの区間と、２５％以降はさらなる精度を保つため、２５％から１５％の区間に相当する１．９Ｖから２．２Ｖの区間、１５％から５％の区間に相当する２．２Ｖから２．５５Ｖまでの区間、５％から０％の区間に相当する２．５５Ｖから２．７５Ｖまでの６区間について、最適な補正を行う。
【００８５】
また、補正値の切り替えは、例えば７５％から５０％の区間の補正では、トナー残量検知出力値が１．５５Ｖになった時点で、７５％から５０％の区間の補正値（０．４８）を用いてトナー残量検知出力値の補正を行う。他の区間についても同様の切り替えのタイミングを採用する。
【００８６】
その結果、補正後のトナー残量検知出力値と実際のトナー残量は、図９に示すような関係を示すこととなる。図９に示す補正後のトナー残量検知出力値に基づいてトナー残量レベルを決定すると、補正量の切り替え直後に補正後のトナー残量検知出力値が減少してしまうためにトナー残量レベルが増加してしまうことになる。これは、切り替え前後において、補正量が異なることに起因する。例えば、１．５４Ｖの時点では補正量が０．５０Ｖであるのに対し、１．５５Ｖになった時点で補正量が０．４８Ｖになるために、補正後のトナー残量検知出力値は２．０４Ｖから２．０３Ｖに減少してしまうことになる。
【００８７】
このようにトナー残量レベルが上がってしまうことになるので、前記第１の実施形態で既に説明した記憶部２５及び記憶装置３９ｂに記憶されるトナー残量レベルを不可逆として、既に記憶されているトナー残量レベルよりも大きい値が入力された場合には入力値により記憶値を上書きせず、記憶値より小さい値が与えられる場合においてのみ記憶内容を更新する。これによって、切り替え前後においてトナー残量レベルの逆転現象を解消することができる。
【００８８】
これにより表４のような結果を得ることができる。表４は、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚ又は２．４ｋＨｚの２通りの設定において、ユーザーに通知されるトナー残量レベルが７５％、５０％、２５％、０％の場合の、実際のトナー残量レベル及び、現像バイアスの周波数が２．４ｋＨｚに設定された場合の補正後のトナー残量レベルを示した表である。
【００８９】
【表４】
2004170946.tif 000006
【００９０】
以上のように、本実施形態においてトナー残量に応じて各区間で最適な補正を行うことで、グラフのフィッティングが向上し、トナー残量検知精度も向上していることが分かる。
【００９１】
また、本実施形態の動作を説明する。全体の処理は第１の実施形態と同様であり、図１５のフローチャートに従って動作する。但し、本実施形態においてステップＳ１５１３におけるトナー残量検知出力値の補正処理は図１６に示すフローチャートに対応する処理を行う。
【００９２】
図１６において、トナー残量検知出力値をＶｒで表している。また、Ｖｔｈ１からＶｔｈ５は、それぞれ表３におけるトナー残量検知出力値の範囲を決める電圧値に対応するものであり、具体的にはＶｔｈ１が１．５５Ｖ、Ｖｔｈ２が１．６５Ｖ、Ｖｔｈ３が１．９０Ｖ、Ｖｔｈ４が２．２Ｖ、Ｖｔｈ５が２．５５Ｖである。
【００９３】
また、図１６における補正値Ａ１からＡ６は、同様に表３における補正量に対応するものであり、Ａ１を０．５０Ｖ、Ａ２を０．４８Ｖ、Ａ３を０．４２Ｖ、Ａ４を０．３６Ｖ、Ａ５を０．３０Ｖ、Ａ６を０．２５Ｖとする。
【００９４】
もちろん、このような閾値及び補正量の割当ては、本実施形態における説明のためのものであって、これに限られず閾値及び補正量の設定方法は画像形成装置の動作条件に応じて任意に選択可能であることはいうまでもない。
【００９５】
以下、図１６に対応した出力値補正処理の詳細を説明する。まず、ステップＳ１６０１において、トナー残量検知出力値ＶｒがＶｔｈ１よりも小さいか否か、即ち、トナー残量が１００％から７５％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、ＶｒがＶｔｈ１よりも小さい場合には、当該範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１６０２においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ１を選択する。
【００９６】
次に、ステップＳ１６０１において、ＶｒがＶｔｈ１以上と判定された場合には、ステップＳ１６０３に移行して、ＶｒがＶｔｈ２よりも小さいかどうか、即ち、トナー残量が７５％から５０％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、ＶｒがＶｔｈ２よりも小さい場合には、当該範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１６０４においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ２を選択する。
【００９７】
次に、ステップＳ１６０３において、ＶｒがＶｔｈ２以上と判定された場合には、ステップＳ１６０５に移行して、ＶｒがＶｔｈ３よりも小さいかどうか、即ち、トナー残量が５０％から２５％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、ＶｒがＶｔｈ３よりも小さい場合には、当該範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１６０６においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ３を選択する。
【００９８】
次に、ステップＳ１６０５において、ＶｒがＶｔｈ３以上と判定された場合には、ステップＳ１６０７に移行して、ＶｒがＶｔｈ４よりも小さいかどうか、即ち、トナー残量が２５％から１５％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、ＶｒがＶｔｈ４よりも小さい場合には、当該範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１６０８においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ４を選択する。
【００９９】
次に、ステップＳ１６０７において、ＶｒがＶｔｈ４以上と判定された場合には、ステップＳ１６０９に移行して、ＶｒがＶｔｈ５よりも小さいかどうか、即ち、トナー残量が１５％から５％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、ＶｒがＶｔｈ５よりも小さい場合には、当該範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１６１０においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ５を選択する。
【０１００】
次に、ステップＳ１６０９において、ＶｒがＶｔｈ４以上と判定された場合には、トナー残量が５％から０％の範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１６１１においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ６を選択する。
【０１０１】
このように、以上のステップにおいて補正量としてＡ１からＡ６の何れかが選択されるので、選択された補正量を用いてステップＳ１６１２において、トナー残量検知出力値の補正処理を行う。
【０１０２】
このように本実施形態では、記録材の種類によって現像バイアスの周波数を変え、その周波数に応じてトナー残量検知出力値の補正を行う構成において、補正量をトナー残量に応じて変化させることで、さらなる高精度化が計ることが可能である。
【０１０３】
また、本実施形態での補正の説明ではトナー残量を６つの範囲にわけて、トナー残量の検知を行う方法を説明した。しかし、トナー残量の区分け方法はこの限りではなく、例えば、さらに細分化を行った８区間や１０区間に広げることも可能で、最終的には補正曲線を求め、トナー残量に応じた補正を非常に細かく設定することで、さらに、高精度化を計ることが可能である。
【０１０４】
［第３の実施形態］
上述の第１の実施形態及び第２の実施形態では、トナー残量検知を行うプレートアンテナＰＡが、一つのみの構成であった。
【０１０５】
これに対し、トナーカートリッジの大容量化に対応してトナー残量検知を行うプレートアンテナを複数持つ構成を採用することもできる。また、プレートアンテナを複数有する構成とした場合には、各アンテナでトナー残量を測定する範囲を異なるものとする等の構成を採ることができる。例えば、トナー残量を１００％から５０％程度までを高精度に測るプレートアンテナと、５０％から０％までを高精度に測るプレートアンテナとに、測定範囲を分割することができる。
【０１０６】
さらに、測定範囲を分割させるために、一方のプレートアンテナをトナー量の前半の残量が分かる箇所に設置し、他方のプレートアンテナをトナー量の後半の残量が分かるような箇所に設置してもよい。
【０１０７】
しかし、このように複数のプレートアンテナを持たせると、静電容量がそれぞれ異なってくる。よって、画像形成モードによって現像バイアスの周波数を変更した場合には、現像バイアスの周波数の変化によるトナー残量検知出力値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によって変化させる必要がある。
【０１０８】
そこで本実施形態では、上記第１の実施形態及び第２の実施形態で単一プレートアンテナ構成で適用したトナー残量検知出力値の補正処理を、複数のプレートアンテナ構成のカートリッジに対応して拡張するものであり、具体的には、現像装置は少なくとも第１と第２の電極を含む複数の電極を備えており、現像バイアスの周波数のうち前記所定の周波数を有する現像バイアスによって第１と第２の電極に誘起される前記現像装置内における前記現像剤の残量に対応する誘起電圧を検知し、それぞれの誘起電圧を、基準周波数で前記現像バイアスをかけた場合に残量に対応して検知される基準誘起電圧を基準として得られる各補正量を利用して補正し、補正されたそれぞれの誘起電圧に基づいてトナー残量を決定するものである。
【０１０９】
本実施形態では、図１０に示すように、大容量化に伴って、現像材残量検知手段として、トナー容器内に現像スリーブ２１と共にコンデンサー構造を形成するようにプレートアンテナ（ＰＡ１、ＰＡ２）を設置し、この、現像スリーブ２１とそれぞれのプレートアンテナ（ＰＡ１、ＰＡ２）でトナーを格納するような構成とする。
【０１１０】
設置の方法や導通の取り方に関しては上述の第１の実施形態と共通であるので詳細な説明は省略する。現像スリーブ２１とプレートアンテナ（ＰＡ１、ＰＡ２）とによるトナー残量の検知は現像スリーブに印可された現像バイアスを用いて、トナー残量検知出力値を計測することにより行う。
【０１１１】
また、本実施形態では、図１１に示すような二つのプレートアンテナ（ＰＡ１、ＰＡ２）によって得られるトナー残量検知出力は、それぞれに対応するトナー残量検知部４２、４３において処理される。
【０１１２】
プレートアンテナＰＡ２に生じた電圧値は、電極４１から装置本体に設置のＰＡ２専用回路であるトナー残量検知部４２へ出力され、検出回路４２ａにおいてデジタル変換され、トナー残量検知出力値として出力される。このトナー残量検知出力値は、画像形成モードの切替回路４０からの出力に応じて、補正回路４２ｂを介して補正された後に演算回路４２ｃに入力されるか、もしくは補正回路をバイパスして直接に演算回路４２ｃに入力される。演算回路４２ｃでは、入力された補正後もしくは未補正のトナー残量検知出力値とを残量閾値テーブル４２ｄに格納されている閾値とを比較して、トナー残量レベルを決定し、決定されたトナー残量レベルをＣＰＵ３９ａに送信する。プレートアンテナＰＡ１回路の動作は、ＰＡ２と同様である。
【０１１３】
本実施形態では、ＰＡ１とＰＡ２の二つのプレートアンテナのうち、現像スリーブ２１から遠いプレートアンテナＰＡ２を用いて得られる出力を、トナー残量の前半（即ち、１００％から５０％まで）の検知に使用する。また、現像スリーブに近いＰＡ１板金を用いて得られた出力を、トナー残量の後半（即ち、５０％から０％まで）の検知に使用する。
【０１１４】
さらに、本実施形態で行うトナー残量レベル検知における条件設定も上記の第１の実施形態で採用したものと同様とする。また、二つのトナー残量検知回路のうち、現像スリーブに近いプレートアンテナＰＡ１の設置条件は、本実施形態で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。同様に、本実施形態において現像スリーブ２１から遠いプレートアンテナＰＡ２の設置条件は、トナーが空の状態で３ｐＦ、トナーが満載の状態で１ｐＦを示すように調整する。但し、これらの設定は、あくまで本実施形態の説明のためのものであって、本願発明を当該設定条件下において動作する発明に限定する意図を有するものではなく、また、上記設定以外の設定内容を本発明に適用することが可能である。
【０１１５】
また、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚのときに、トナー残量検知回路に生じる電圧値は、それぞれのプレートアンテナにおいて、トナーが空の場合が３Ｖ、トナーが満載の場合が２Ｖの電圧であるように、トナー残量検知部４２、４３のそれぞれを構成する。
【０１１６】
初めに、２．０ｋＨｚでのプレートアンテナＰＡ１とプレートアンテナＰＡ２のそれぞれのトナー残量変化とトナー残量検知出力値の変化をみると、図１２のようになり、ＰＡ２はトナーカートリッジ前半のトナー残量を示し、ＰＡ１はトナーカートリッジ後半のトナー残量を示していることが分かる。
【０１１７】
次に、現像バイアスの周波数を２．０ｋＨｚから２．４ｋＨｚに変更し、同様にトナー残量検知の出力変化を見てみると、図１３のようになる。ここでは、２．０ｋＨｚから２．４ｋＨｚへ現像バイアスの周波数を変化させたことにより、ＰＡ１とＰＡ２で得られた出力に変化が生じていることが分かる。さらに、２．０ｋＨｚと２．４ｋＨｚの差を見てみると、ＰＡ１が約０．６Ｖ、ＰＡ２が約０．３Ｖで、ＰＡ１とＰＡ２とで変化量が異なることが分かる。
【０１１８】
従って、ＰＡ１とＰＡ２とのいずれかに最適な補正量を、他方に適用した場合には、当該他方のトナー残量レベルに実際のずれが生じてしまうことは明らかである。そこで、ＰＡ１とＰＡ２のそれぞれに最適な補正量を用いてトナー残量検知出力値の補正を行うこととする。
【０１１９】
そこで、表５に示すように、ＰＡ１、ＰＡ２のそれぞれについてトナー残量レベルに応じた補正量を設定する。表５は、１００％〜７５％、７５％〜５０％、５０％〜２５％、２５％〜１５％、１５％〜５％、５％〜０％までのトナー残量レベルに対応する、ＰＡ１及びＰＡ２それぞれについてのトナー残量検知出力値と、当該トナー残量検知出力値の補正量を示す表である。表５に示す補正量を用いてトナー残量検知出力値を補正した結果は図１４に示すようになる。ここでは、現像バイアスの周波数を２．０ｋＨｚから２．４ｋＨｚへ変更した場合であっても、トナー残量検知出力値とトナー残量とがほぼ一致する推移を得ることができる。
【０１２０】
【表５】
2004170946.tif 000007
【０１２１】
なお、トナー残量レベルが切り替わる領域において補正量が異なることに起因する問題は、上述の第２の実施形態と同様にして記憶部２５及び記憶装置３９ｂに記憶されるトナー残量レベルを不可逆として、既に記憶されているトナー残量レベルよりも大きい値が入力された場合には入力値により記憶値を上書きせず、記憶値より小さい値が与えられる場合においてのみ記憶内容を更新することとする。
【０１２２】
以下に、本実施形態における処理動作を説明する。全体の処理は第１の実施形態と同様であり、図１５のフローチャートに従って動作する。但し、本実施形態においてステップＳ１５１３におけるトナー残量検知出力値の補正処理は図１７に示すフローチャートに対応する処理を行う。
【０１２３】
図１７では、表５に対応してＰＡ１及びＰＡ２に基づくトナー残量検知出力値をそれぞれＶｒ１、Ｖｒ２で示し、また、Ｖｔｈ１１からＶｔｈ１５及び、Ｖｔｈ２１及びＶｔｈ２２は、それぞれ表５におけるＰＡ１とＰＡ２のトナー残量検知出力値の範囲を決める電圧値に対応するものであり、具体的にはＶｔｈ１１が１．３３Ｖ、Ｖｔｈ１２が１．４０Ｖ、Ｖｔｈ１３が１．７９Ｖ、Ｖｔｈ１４が２．０５Ｖ、Ｖｔｈ１５が２．３５Ｖである。また、Ｖｔｈ２１が２．３５Ｖ、Ｖｔｈ２２が２．７０Ｖである。
【０１２４】
また、図１７における補正値Ａ１１からＡ１６及びＡ２１からＡ２３は、同様に表５におけるＰＡ１及びＰＡ２についてのトナー残量検知出力値の補正量に対応するものであり、Ａ１１を０．６５Ｖ、Ａ１２を０．６２Ｖ、Ａ１３を０．５７Ｖ、Ａ１４を０．５４Ｖ、Ａ１５を０．５１Ｖ、Ａ１６を０．５Ｖとする。また、Ａ２１を０．３１Ｖ、Ａ２２を０．２８Ｖ、Ａ２３を０．２７Ｖとする。
【０１２５】
もちろん、このような閾値及び補正量の割当ては、本実施形態における説明のためのものであって、これに限られず閾値及び補正量の設定方法は画像形成装置の動作条件に応じて任意に選択可能であることはいうまでもない。
【０１２６】
以下、図１７に対応した出力値補正処理の詳細を説明する。まず、プレートアンテナＰＡ１についてのトナー残量検知出力値の補正は、ステップＳ１７０１において、トナー残量検知出力値Ｖｒ１がＶｔｈ１１以下であるか否かを判定する。この結果、Ｖｒ１がＶｔｈ１１以下の場合には、ステップＳ１７０２においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ１１を選択する。
【０１２７】
次に、ステップＳ１７０１において、Ｖｒ１がＶｔｈ１１より大きいと判定された場合には、ステップＳ１７０３に移行して、Ｖｒ１がＶｔｈ１２よりも小さいかどうか、即ち、トナー残量が５０％を越えるかどうかを判定する。この結果、Ｖｒ１がＶｔｈ１２よりも小さい場合には、トナー残量が５０％を越えると判定できるので、ステップＳ１７０４においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ１２を選択する。
【０１２８】
次に、ステップＳ１７０３において、Ｖｒ１がＶｔｈ１２以上と判定された場合には、ステップＳ１７０５に移行して、Ｖｒ１がＶｔｈ１３よりも小さいかどうか、即ち、トナー残量が５０％から２５％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、Ｖｒ１がＶｔｈ１３よりも小さい場合には、当該範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１７０６においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ１３を選択する。
【０１２９】
次に、ステップＳ１７０５において、Ｖｒ１がＶｔｈ１３以上と判定された場合には、ステップＳ１７０７に移行して、Ｖｒ１がＶｔｈ１４よりも小さいかどうか、即ち、トナー残量が２５％から１５％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、Ｖｒ１がＶｔｈ１４よりも小さい場合には、当該範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１７０８においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ１４を選択する。
【０１３０】
次に、ステップＳ１７０７において、Ｖｒ１がＶｔｈ１４以上と判定された場合には、ステップＳ１７０９に移行して、Ｖｒ１がＶｔｈ１５よりも小さいかどうか、即ち、トナー残量が１５％から５％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、Ｖｒ１がＶｔｈ１５よりも小さい場合には、当該範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１７１０においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ１５を選択する。
【０１３１】
次に、ステップＳ１７０９において、Ｖｒ１がＶｔｈ１４以上と判定された場合には、トナー残量が５％から０％の範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１７１１においてトナー残量検知出力値の補正処理に使用する補正量としてＡ１６を選択する。
【０１３２】
このように、以上のステップにおいて補正量としてＡ１からＡ６の何れかが選択されるので、選択された補正量を用いてステップＳ１７１２において、プレートアンテナＰＡ１に対応するトナー残量検知出力値Ｖｒ１の補正処理を行う。
【０１３３】
つぎに、プレートアンテナＰＡ２については、ステップＳ１７１３において、トナー残量検知出力値Ｖｒ２がＶｔｈ２１より小さいか否か、即ち、トナー残量が１００％から７５％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、Ｖｒ２がＶｔｈ２１より小さいの場合には、当該範囲内にあると判定できるので、ステップＳ１７１４においてトナー残量検知出力値Ｖｒ２の補正処理に使用する補正量としてＡ２１を選択する。
【０１３４】
一方、Ｖｒ２がＶｔｈ２１以上であると判定された場合には、ステップＳ１７１５に移行して、Ｖｒ２がＶｔｈ２２よりも小さいかどうか、即ち、トナー残量が５０％から２５％の範囲内にあるかどうかを判定する。この結果、Ｖｒ２がＶｔｈ２２よりも小さい場合には、当該範囲にあると判定できるので、ステップＳ１７１６においてトナー残量検知出力値Ｖｒ２の補正処理に使用する補正量としてＡ２２を選択する。
【０１３５】
次に、ステップＳ１７１５において、Ｖｒ２がＶｔｈ２２以上と判定された場合には、トナー残量が２５％未満の範囲にあると判定できるので、ステップＳ１７１７においてトナー残量検知出力値Ｖｒ２の補正処理に使用する補正量としてＡ２３を選択する。
【０１３６】
このように、以上のステップにおいて補正量としてＡ２１からＡ２３の何れかが選択されるので、選択された補正量を用いてステップＳ１７１８において、プレートアンテナＰＡ２に対応するトナー残量検知出力値Ｖｒ２の補正処理を行う。
【０１３７】
以上のように、本実施形態では、トナー残量検知を行うプレートアンテナを複数備えるカートリッジにおいてトナー残量を検知する構成において、現像バイアスの周波数を変化させた場合に、トナー残量検知出力値に応じて各プレートアンテナごとに適切な補正量を利用して補正を行うことで、トナー残量検知精度をより高いものにすることができる。
【０１３８】
また、上記の本実施形態の説明では、二つのプレートアンテナに対応して二つのトナー残量検知部を備える構成について説明を行ったが、この検出部の数は二つに限られたものではなく、単一の構成を採用しても良い。その場合は、トナー残量レベルが１００％から５０％の範囲においてはＰＡ２の出力をトナー残量検知部へ入力し、５０から０％の範囲においては、ＰＡ１からの出力をトナー残量検知部へ入力するように回路を構成すればよい。
【０１３９】
さらに、本実施形態の説明では、トナー残量検知出力値に対する補正に関し、前記第２の実施形態のように区間ごとの最適な補正を行う形態をとったが、前記第２の実施形態で説明したように、区間はこれに限られたものではない。より細かい区間を設定して、トナー残量検知出力値の補正を行うことにより、さらに精度の高いトナー残量検知が可能となる。
【０１４０】
［その他の実施形態］
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【０１４１】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１４２】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【０１４３】
以上に説明したように本発明によれば、記録材の種類に応じて画像書き込み時の振動電圧の周波数を切り替える画像形成モードを有する電子写真画像形成装置において、現像バイアスの周波数に依らず正確なトナーの残量を検知することが可能であり、記録紙の種類に対応した画像形成精度を保ちながら、最高の画質を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１ａ】従来のトナー残量検知回路を示す概略図である。
【図１ｂ】本発明の第１の実施形態に対応するトナー残量検知回路を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に対応するトナーカートリッジの断面の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に対応する現像装置２８の断面の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に対応する画像不良の一例を示す概略図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に対応する、現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚの時のトナー残量検知出力を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に対応する現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚと２．４ｋＨｚの時のトナー残量検知出力値を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に対応するトナー残量検知出力値の補正を説明するための図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に対応する画像形成装置本体の断面の一例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に対応するトナー残量検知出力値の補正を説明するための図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に対応するトナーカートリッジの断面の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に対応するトナーカートリッジ内部の現像容器の断面の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に対応する現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚの場合のトナー残量検知出力値を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に対応する現像バイアスの周波数が２．０ｋＨｚと２．４ｋＨｚの場合のトナー残量検知出力値を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に対応するトナー残量検知出力値の補正を説明するための図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態に対応するトナー残量検知処理に関するフローチャートである。
【図１６】本発明の第２の実施形態に対応するトナー残量検知出力値の補正処理に関するフローチャートである。
【図１７ａ】本発明の第３の実施形態に対応するトナー残量検知出力値の補正処理に関するフローチャートである。
【図１７ｂ】本発明の第３の実施形態に対応するトナー残量検知出力値の補正処理に関するフローチャートである。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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１７ａ】
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【図１７ｂ】
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