(57)【要約】【課題】  より精度良く現像剤の残量レベルを逐次簡便な構成で検知する。【解決手段】  電子写真方式により画像を形成する画像形成装置において、現像剤容器に収容された現像剤の残量レベルに関するデータを指定回数繰り返して検出し、統計処理を用いて、現像剤の残量レベルを検知する。そして、検知した現像剤の残量レベルに応じて指定回数を変更する。【選択図】      図２１
2007121646.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、
所定時間毎に、現像剤容器に収容された現像剤の残量に関するデータを検出する検出手段と、
前記検出手段によるデータの検出を所定回数繰り返し、検出したデータを統計処理して前記現像剤の残量を検知する残量検知手段と、
前記残量検知手段で検知した現像剤の残量に応じて前記所定回数を変更する検出回数変更手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記統計処理は、前記所定回数繰り返し検出したデータを平均化する処理であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出回数変更手段は、前記現像剤の残量が少なくなるほど、前記所定回数を少なくすることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出手段は、第１及び第２の検出部を備え、前記現像剤の残量に応じて前記第１及び前記第２の検出部を切り替えて検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検出部とは、電極であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
少なくとも前記現像剤容器及び前記検知手段は一体的にカートリッジ化され、前記画像形成装置に着脱自在に装着されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記残量検知手段で検知した現像剤の残量に係る情報をユーザに報知する手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
画像を形成する画像形成装置の現像剤残量検知方法であって、
所定時間毎に、現像剤容器に収容された現像剤の残量に関するデータを検出する検出工程と、
前記検出工程によるデータの検出を所定回数繰り返し、検出したデータを統計処理して前記現像剤の残量を検知する残量検知工程と、
前記残量検知工程で検知した現像剤の残量に応じて前記所定回数を変更する検出回数変更工程と、
を有することを特徴とする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画像を形成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。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用するレーザビームプリンタや複写機などの画像形成装置は、一様に帯電させた電子写真感光体に、画像情報に対応した光（レーザ光など）を照射することで静電潜像を形成する。この静電潜像は現像手段により記録材料である現像剤（トナー）が供給され、現像剤像（トナー像）として顕像化される。そして、トナー像は感光体から紙に代表される記録材へ転写され、記録材上に画像として形成されて出力される。
【０００３】
この現像手段としては、現像を行う現像領域部と、現像剤を収納する現像剤容器とから構成されている場合が多く、画像形成動作を行うことで現像剤容器に収容された現像剤が消費されていく。近年の画像形成装置においては、現像剤容器や現像手段、感光体、帯電手段などが画像形成装置本体（以下、単に「装置本体」と呼ぶ）に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして一体的に構成されていることが多い。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置本体に対してプロセスカートリッジを交換することにより、現像剤を補給できると共に、感光体など他の消耗品の交換も同時に行うことができ、飛躍的に装置のメンテナンス性が向上する利点がある。
【０００４】
更に、近年では、現像剤がプロセスカートリッジ内にどの程度残っているかを随時知るために、現像剤残量レベルを逐次検知し得る現像剤残量検知手段をプロセスカートリッジ又は装置本体に備えているものが増えてきた。
【０００５】
この現像剤残量レベル検知の実現方法としては、コンデンサ型の２極電極（導電部）を有し、静電容量の変化によって現像剤量を測定する方法や現像剤容器内へ光を進入させ、発信光量と受信光量との差によって現像剤量を測定する方法などが知られている。
【０００６】
現像剤残量検知方法の一例として、コンデンサ型の２極電極を配置する、所謂プレートアンテナによる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。プレートアンテナは、所定の間隔を保って略平行に配置された一対の電極（導電部）を有する。この電極対を、例えば現像剤容器内のトナーを覆うようにプロセスカートリッジの内部若しくは外部に配置する。つまり、現像剤容器内のトナーが減少するに従い、電極対の間にある現像剤量によって静電容量が変化することを利用している。これにより、現像剤容器内の現像剤量と電極対の間の静電容量との相関をとることが可能となる。
【０００７】
従って、プレートアンテナによって静電容量を測定することで、随時、現像剤容器内の現像剤残量レベルを知ることが可能となる。また、プレートアンテナの静電容量は、電極対のうち一方に交流バイアスを印加し、他方の電極に誘起される電流値によって知ることができる。
【特許文献１】特開2003-255688号公報（第2頁記載及び第１３頁の図4）
【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、上記従来の現像剤残量レベル検知方法では、現像剤容器内に設けられたプレートアンテナの間に、どの程度現像剤が存在するかによって静電容量が変化し、その変化に基づいて現像剤残量レベルを計算する。そして、その計算結果をユーザへ知らせている。ここで、その計算結果を得る際に、現像剤容器内の周期的な現像剤の動きによってプレートアンテナの間に現像剤が存在する領域が変化し、静電容量も変化してしまうため、得られた測定結果を平均化処理することで、データの安定化を図っている。
【０００９】
しかしながら、現像剤が十分に存在するのに、現像剤の残量が少ないと報知される場合がある。これは、まれに起こる接点の接触不良や電源のノイズなどによるもので、上述の平均化処理では、このような異常の検知値に対して、この影響を排除しきれないといったことが起こり得る。
【００１０】
一方、平均化に要するデータ数を増やし過ぎると、微小な容量変化に対する検知精度が低下してしまう点も課題であった。特に、現像剤残量が残り少なく寿命間際といった場合は、平均化によるデータ数を考慮して早めに寿命を報知する必要があることになるので、精度の点で改善の余地があった。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、より精度良く現像剤の残量を簡便な構成で逐次検知することを目的とする。
【００１２】
また、変動要因やノイズに対するデータの安定性と微小な容量変化の検知精度の両立を図れ、精度よく現像剤の残量を逐次検知することを目的とする。
【００１３】
また、広いレンジで現像剤残量検知の精度を改善させることを目的とする。
【００１４】
更に、ユーザの取り扱いやメンテナンス性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、画像を形成する画像形成装置であって、所定時間毎に、現像剤容器に収容された現像剤の残量に関するデータを検出する検出手段と、前記検出手段によるデータの検出を所定回数繰り返し、検出したデータを統計処理して前記現像剤の残量を検知する残量検知手段と、前記残量検知手段で検知した現像剤の残量に応じて前記所定回数を変更する検出回数変更手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、画像を形成する画像形成装置の現像剤残量検知方法であって、所定時間毎に、現像剤容器に収容された現像剤の残量に関するデータを検出する検出工程と、前記検出工程によるデータの検出を所定回数繰り返し、検出したデータを統計処理して前記現像剤の残量を検知する残量検知工程と、前記残量検知工程で検知した現像剤の残量に応じて前記所定回数を変更する検出回数変更工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、現像剤の残量に応じて、統計処理を行うまでの時間を変更することで、より精度良く現像剤の残量を逐次簡便な構成で検知することができる。
【００１８】
また、残量が多いときは平均化を行う時間を長く取ることで、ノイズなどの影響を低減させ、残量が少ないときは平均化を行う時間を短くすることで急峻な又は微小な容量変化を早く検知可能とする。これにより、ノイズなどによる誤検知を減少させ、トナーアウト検知などをより精度良く行うことが可能となる。
【００１９】
また、残量が多いときは平均化を行うデータ数を多く取ることで、ノイズなどの影響を低減させ、残量が少ないときは平均化を行うデータ数を少なくすることで急峻な又は微小な容量変化を早く検知可能とする。これにより、ノイズなどによる誤検知を減少させ、トナーアウト検知などをより精度良く行うことが可能となる。
【００２０】
更に、検知レベルに応じた残量検知手段を適宜配置できるので、検知精度を向上させることができる。
【００２１】
更に、プロセスカートリッジ構成とすることでユーザの取り扱いを容易にし、メンテナンスを簡便化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
＜画像形成装置の動作概要＞
図１は、第１の実施形態における画像形成装置１の構造を示す断面図である。尚、図１に示す画像形成装置１は電子写真方式を採用し、プロセスカートリッジを着脱可能としたプリンタである。
【００２４】
図１において、１０は潜像担持体たる回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）であり、支持体となるアルミニウムの基体にＯＰＣ、アモルファスシリコンなどの感光材料を形成することで構成されている。また、感光ドラム１０は不図示の駆動用モータにより図中の矢印方向に所定の周速度で回転駆動される。そして、その回転過程において、帯電装置によって負の所定電位になるように一様な帯電処理を受ける。この例では、帯電手段として、帯電ローラ１１にバイアスを印加した上で感光ドラム１０に接触させて帯電動作を行う接触帯電装置を用いている。この帯電動作により、感光ドラム１０の表面は所定の一定電位Ｖｄに収束する。
【００２５】
次いで、感光ドラム１０は露光装置１２により像露光を受ける。この露光装置１２は、均一に帯電された感光ドラム１０に静電潜像を形成するものであり、この例では、半導体レーザスキャナを用いている。また、露光装置１２は、不図示のホスト装置から送られてくる画像信号に対応して変調されたレーザ光１８を出力し、感光ドラム１０の均一帯電面を走査露光（像露光）する。そして、感光ドラム１０の表面は露光箇所の電位の絶対値が帯電電位の絶対値に比べて低くなり、画像情報に応じた静電潜像が順次形成される。
【００２６】
更に、その静電潜像は反転現像装置１３により現像され、感光ドラム１０上にトナー像として顕像化される。この反転現像装置１３は、現像を行う現像領域部と現像剤を収容する現像剤容器とから構成され、感光ドラム１０上の静電潜像を現像剤たるトナー１３−１で現像することで、静電潜像を可視化（反転現像）する。この例では、ジャンピング現像方式を用いており、不図示の現像バイアス電源から現像スリーブ１３−３に対して交流と直流を重畳した現像バイアス電圧を印加する。これにより、現像剤層厚規制部材１３−２と現像スリーブ１３−３の接触箇所で摩擦帯電により負極性に帯電された磁性一成分現像剤からなるトナー１３−１が感光ドラム１０表面の静電潜像に反転現像される。
【００２７】
そして、この感光ドラム１０表面のトナー像が、下部の給紙部から給送された紙などの記録媒体（以下、転写材と記す）１４に対して転写装置で転写される。この例では、転写ローラ１５を用いた接触転写装置を採用している。この転写ローラ１５は感光ドラム１０に対して中心方向に不図示の押圧バネなどの付勢手段によって押圧されている。
【００２８】
次に、転写材１４が搬送されて転写工程が開始されると、不図示の転写バイアス電源から転写ローラ１５に対して正極性の転写バイアス電圧が印加され、負極性に帯電している感光ドラム１０上のトナー像が転写材１４上に転写される。トナー像の転写を受けた転写材１４は感光ドラム１０表面から分離され、定着装置１６へと導入され、トナー像の定着処理を受けて画像形成装置本体外へ排出される。この定着装置１６は、転写材１４に転写されたトナー像を転写材上に出力画像として定着するものである。
【００２９】
転写材１４が分離された後の感光ドラム１０表面はクリーニング装置１７により転写残トナーが掻き取られて清掃され、次の画像形成動作に際し、画像不良が発生しないようにしている。この例では、クリーニング装置１７は、ウレタンゴムを板金に支持する構成としたクリーニングブレードを用いている。ここで、クリーニングブレードは、転写工程時に感光ドラム１０から転写材１４に転写し切れなかった転写残トナーをドラム上から回収するものである。また、クリーニングブレードは、一定の圧力で感光ドラム１０に当接し転写残トナーを回収することで感光ドラム１０の表面を清掃する。このクリーニング工程終了後、感光ドラム１０の表面は再び帯電工程に入る。
【００３０】
このようにして、画像形成装置１は、上述した各部を用い、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各工程を繰り返して画像形成を行う。
【００３１】
Ｃは画像形成装置１本体に対して着脱交換自在のプロセスカートリッジである。この例では、プロセスカートリッジＣは、潜像担持体としての感光ドラム１０、感光ドラム１０に対する接触帯電部材としての帯電ローラ１１、現像装置１３、クリーニング装置１７の４つのプロセス機器を内包させてプロセスカートリッジとしている。
【００３２】
また、第１の実施形態の画像形成装置１は、現像剤容器内の現像剤の残量レベルを逐次検知できる現像剤残量検知部を備えている。
【００３３】
＜現像剤残量検知＞
第１の実施形態における現像剤残量検知部には、現像剤容器内に現像剤担持体に対してコンデンサ構造を形成するように、第１の電極５１のプレートアンテナを設置したものを容器内の残量検知に用いている。また、現像剤担持体の近傍に同じく現像剤担持体に対してコンデンサ構造を形成するように、第２の電極５２のプレートアンテナを設置したものを現像剤担持体近傍の残量検知に用いている。
【００３４】
ここで、図２を用いて、プレートアンテナを用いた現像剤の残量測定方法について説明する。図２は、第１の実施形態における現像剤残量を測定する回路の構成を示す図である。現像剤担持体に交流成分を含むバイアスを印加し、第１の電極５１、第２の電極５２に誘起された電流値を読み出す。即ち、現像バイアスを印加し、電流値を検知すれば良い。そして、現像剤担持体と電極との間で現像剤の量が異なれば、それに応じて電極との間の誘電率が異なり、第１の電極５１、第２の電極５２に誘起される電流値も異なってくる。これを利用することで現像剤残量検知を行うことができる。
【００３５】
プロセスカートリッジＣが装置本体に装着されると、それぞれの電気接点が導通する。つまり、現像剤担持体には、装置本体からの現像バイアス印加回路が接続され、電極には、該電極に誘起された電流を元に残量レベルの検知を行う第１の残量レベル検知部２０１、第２の残量レベル検知部２０２が接続される。ここで、第１の残量レベル検知部２０１と第２の残量レベル検知部２０２とは、同様な構成であるため、第１の残量レベル検知部２０１を例に挙げて説明する。
【００３６】
第１の残量レベル検知部２０１において、第１の検出回路２１１は第１の電極５１からの電流値を電圧値に変換し、更にデジタル変換して第１の演算回路２１２へと出力する。この第１の演算回路２１２では、測定されたデータとメモリに予め記憶された第１の残量検知閾値テーブル２１３とを比較することで、残量何％、残り印字可能枚数何枚といったような現像剤残量レベルを報知するための情報に変換する。
【００３７】
尚、第１及び第２の残量検知閾値テーブル２１３、２２３は、予め設定される静電容量の測定値（即ち、測定された電圧値）と現像剤残量検知レベルとを関連づけるためのものであり、演算式の形態を取っても構わない。
【００３８】
そして、演算回路２１２により得られた現像剤残量レベルの情報は、一例としては装置本体が備える表示部等の報知手段に送信され、該報知手段により操作者に報知されることになる。尚、図２に示すトナー残量検知結果２０４は、表示部等に報知される現像剤残量レベルの情報に相当するものである。
【００３９】
第１の実施形態においては、残量検知制御部２０３が以下の手順で残量レベルの検知を行うものとする。
（１）現像剤担持体と第１の電極５１との間で残量レベルの検知をスタートさせる。
（２）現像剤担持体と第１の電極５１との間の残量レベルが所定のレベルに到達すると、第２の電極５２に切り替え、現像剤担持体と第２の電極５２との間で残量レベルの検知をスタートさせる。
【００４０】
これにより、所定の残量から逐次に現像剤の残量レベルの検知を行える構成となる。
【００４１】
第１の電極５１は、現像剤容器内で現像剤が流動的であり、尚且つ現像剤の減少度合いが直接分かるような位置に配置されている。また、第２の電極５２は現像剤担持体近傍の現像剤の減少度合いが直接分かるような位置に配置されている。この例では、容器底面の現像剤担持体の長手方向（転写材の搬送方向に対して直交する方向）に沿って第１の電極５１、第２の電極５２が配置されている。
【００４２】
電極の材質としては、良導性、かつ板状であることは言うまでもないが、現像剤容器に内蔵され、現像剤に常に接触することになる点を考えると、現像剤に悪影響を及ぼさず、温湿度等の環境変動が小さい物質が好ましい。尚、第１の電極５１及び第２の電極５２は、容器外に露出した接点電極５３及び５４にそれぞれ接続されている。
【００４３】
図２に示すように、第１の電極５１近傍には、現像剤容器中の現像剤を攪拌すると同時に現像領域部へ現像剤を送り込む第１の現像剤攪拌部材３１が存在する。
【００４４】
ここで、現像剤容器内のトナー１３−１が図３から図４に示す状態に変化しても、現像剤担持体−電極間には現像剤が詰まった状態であるが、第１の現像剤攪拌部材３１の回転動作により、測定される電流に攪拌周期のばらつきが生じる。更に、現像剤の消費が進み、図５に示す状態になると、電極間は現像剤が詰まった部分と現像剤がない部分とが混在化することになる。その上、現像剤担持体と電極の間で第１の現像剤攪拌部材３１の回転動作による現像剤の動きが激しくなるので、検知される電流は攪拌周期によるばらつきで大きく影響される。
【００４５】
また、この例では、現像剤担持体と第２の電極５２との間には現像剤担持体近傍の現像剤の攪拌を行う、第２の現像剤攪拌部材３２が存在している。この撹拌部材３２により、現像剤担持体近傍の現像剤の循環を改善し、濃度薄やフェーディングといった画像不良が発生しにくい構成としている。
【００４６】
図５に示すように、第２の現像剤攪拌部材３２近傍に現像剤が十分に存在する状況では、第１の現像剤攪拌部材３１による現像剤の送り込み作用と第２の現像剤攪拌部材３２による現像剤の循環作用により、周期的に測定電流の出力が変化する。更に、現像剤の消費が進み、図６に示すような状態になると、第１の現像剤攪拌部材３１による現像剤の送り込みが無くなり、第２の現像剤攪拌部材３２のみの作用となるので、測定電流のばらつきが小さくなってくる。そして、図７に示すように、第２の現像剤攪拌部材３２近傍に現像剤が無くなってくる状況では、現像剤担持体近傍にのみ現像剤が存在することになり、言い換えれば寿命が近いということになる。
【００４７】
上述したように、現像剤が消費されていっても、現像剤の残量は現像剤攪拌部材の動作、容器内現像剤の不規則な動き等により、単調に減少していくわけではない。そのため、所定の期間又は所定の数のデータをもってそれらの統計処理（平均化処理）を行うことにより、周期的な変動要因の影響を小さくすることが行われている。
【００４８】
＜平均化処理＞
この平均化処理を行うことにより、現像剤攪拌部材の動作などによる周期的な変動要因の影響を小さくすることができる。しかし、現像剤が十分にあっても、残量レベル検知部から得られる検知結果で現像剤が極端に少ないと判断されるような場合、平均化処理では補正しきれない場合がある。即ち、現像剤が十分にあるにもかかわらず、突発的に現像剤が少ないような残量レベルを検知し、現像剤の残り量が少ないと誤検知してしまうことになる。よって、現像剤が十分にあるときには誤検知が起きにくいような統計処理（平均化処理）が望まれることが分かる。
【００４９】
逆に、電極間に存在する現像剤が変化するような状況においては、平均化処理に要するデータの数が多いと、平均化処理を行って得られるデータの変化がなまったものになってしまうため、精度良く検知を行うには不利であった。
【００５０】
そこで、第１の実施形態においては、検知される残量レベルに応じて平均化処理を行う時間を変化させることを特徴とする。ここでは、ある一定の残量レベルより低くなると、それまでの平均化処理を行う時間よりも短くする。このように制御することで、現像剤の残量が多いときには、懸念される誤検知が起きにくい構成とし、残量が減ってきたときには、微小な残量の変動に対する応答性を高めることが可能となる。
【００５１】
即ち、現像剤が減ってくれば、それだけ容器内での現像剤の動きも小さくなり、周期的な変動（うねり）を考慮する必要がなくなるため、平均化処理を行う時間を短くし、残量が減ってきたことによる変動分を確実に応答性良く検知できることになる。
【００５２】
以下、具体的な例を挙げて第１の実施形態における現像剤容器内の現像剤の残量レベルを検知する方法について説明する。
【００５３】
まず、現像剤容器に収容される現像剤は、初期の未使用の状態で８００ｇとする。現像剤担持体と第１の電極５１との間の静電容量は、現像剤が全くない空の状態で２．５ｐＦ、現像剤が満載の所謂、未使用状態で７ｐＦとなるように調整する。また、現像剤担持体と第２の電極５２との間の静電容量は、現像剤が全くない空の状態で２ｐＦ、現像剤が満載の所謂、未使用状態で５ｐＦとなるように調整する。検知される容量に対して、以下の表１に示すような対応付けを行い、残量を表示する。
【００５４】
【表１】
2007121646.tif 000003
【００５５】
尚、現像剤担持体と第１の電極５１との間で測定される静電容量が３．５ｐＦに達したところで、現像剤容器中の現像剤が大部分消費されたと判断する。そして、現像剤担持体近傍の現像剤残量に対して、より精度の高い残量測定が可能な現像剤担持体と第２の電極５２との間の残量測定に切り替える。また、第１の電極５１上部の現像剤に関しては第１の電極５１近傍まで消費されない限り、現像剤担持体と第１の電極５１との間の静電容量に反映されないため、検知し始めを６ｐＦ、残量２５％からの検知とする。
【００５６】
ここで、２種類の比較例を用いて、第１の実施形態の効果を説明する。尚、第１の実施形態と比較例１及び２との違いは、検知される現像剤残量に応じて行われる平均化処理のデータ数のみである。また、残量測定は、画像形成動作中、３００ミリ秒おきに行うものとする。第１の現像剤攪拌部材３１の回転周期は０．９秒であり、３回の測定を行うことで攪拌周期の１周期分のデータとなる。同様に、第２の現像剤攪拌部材３２の回転周期は０．６秒であり、２回の測定を行うことで攪拌周期の１周期分のデータとなる。
【００５７】
第１の実施形態及び２種類の比較例について、平均化処理を行うデータ数の比較を以下の表２に示す。
【００５８】
【表２】
2007121646.tif 000004
【００５９】
図８は、現像剤が十分に残っている状態の残量測定データをプロットした結果を示す図である。尚、図８に示す例は、現像剤の残量が図３に示す状態で取得したデータ毎の測定データである。図８に示すように、容器内での第１の現像剤攪拌部材３１の動きに応じて測定結果にうねりが生じていることがわかる。
【００６０】
また、図９は、別の状態における残量測定データをプロットした結果を示す図である。この例では、図８に示したうねりに加えて、突発的に小さな値を示すデータがあり、更にデータがばらついていることがわかる。
【００６１】
ここで、図１０は、図８に示すデータについて、元データと１８データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。また、図１１は、図８に示すデータについて、元データと６データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。図１０及び図１１からも明らかなように、図８と比較してほぼうねりを解消できていることがわかり、安定したデータとして見なせることがわかる。
【００６２】
また同様に、図１２は、図９に示すデータについて、元データと１８データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。また、図１３は、図９に示すデータについて、元データと６データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。図１３に示すデータでは突発的なデータを補正しきれず、近傍でデータが落ち込んでいるのがわかる。この場合、いきなり残量が２０％程度と表示してしまう可能性がある。これに対して、図１２に示すデータでは、データのばらつきが小さく抑えられていることがわかる。
【００６３】
このように、現像剤としては十分な量が残っていると見なせることから、平均化処理を行うデータ数を多くすることで、図９に示すような突発的な測定データに惑わされることなく安定した測定が可能になることがわかる。即ち、図９に示すような残量測定データが得られる場合には、比較例１（１８データ毎平均化）の方が、比較例２（６データ毎平均化）に比べて優れていると言える。
【００６４】
従って、十分に現像剤が残っている場合、平均化処理を行うまでの時間を長く（データの数を多く）することで、現像剤が十分に残っているのに現像剤残量が残り少ないと判断されるのを防止することができ、ユーザに対して好適である。これにより、現像剤が十分に残っているときの残量レベルの検知を安定して行うことができる。
【００６５】
次に、現像剤の消費が進んできた状態で、尚且つ印字率の高い画像を出力し続けたときの残量測定について説明する。
【００６６】
図１４は、現像剤が高消費率で消費され続けているときの、１枚毎の残量測定データをプロットした結果を示す図である。図８で見られたようなうねりそのものは小さくなっている。また、印字率の高い画像を印字し続けるので、容量の変化も大きくなる。
【００６７】
ここで、図１５は図１４に示すデータについて、元データと１８データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。また、図１６は、図１４に示すデータについて、元データと６データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。図１５及び図１６からも明らかなように、より以前のデータを用いて平均化処理を行った図１５では、図１６に比べて、変化の度合いがわずかではあるが遅く応答が遅れ気味であるということがわかる。一方、図１６では、図１４に示したデータとも大きな差は無く、上述したように、突発的な変動に対してもマージンを持たせることができる。
【００６８】
このように、現像剤の消費が進んできた状態では、比較例２（６データ毎平均化）の方が、比較例１（１８データ毎平均化）に比べて優れていると言える。
【００６９】
次に、現像剤担持体近傍（現像剤担持体と第２の電極５２との間）の現像剤の残量測定について説明する。
【００７０】
図１７は、現像剤担持体と第２の電極５２との間に現像剤が多くある状態（図５に示す状態）で、０．３秒毎に測定した結果及び４データの平均化処理を行ったものを合わせて示す図である。図１７に示すように、元データはわずかではあるが、周期的なばらつきが観察されることが分かる。これに対して、４データ毎の平均化処理を行ったデータでは、元のデータに見られるわずかなばらつきが解消され、安定したデータになっていることが分かる。尚、６データの平均化処理を行った場合を図１８に示したが、比較から４データでの平均化処理で十分である。
【００７１】
一方、現像剤担持体近傍にのみ現像剤が存在する状態で、印字率が高い画像を出力し続けたときの測定結果及び４データ毎に平均化処理を行ったデータを図１９に、２データ毎に平均化処理を行ったデータを図２０に示す。元データからも分かるように、殆ど周期的なばらつきが無く、安定したデータを示しており、この状況で４データ毎に平均化処理を行っても変化具合が遅れ気味になるだけであり、２データで十分に検知が可能であることがわかる。また、元データに比べ、２データ毎に平均化処理を行うことにより、データも安定するので、より好ましいということが分かる。
【００７２】
そこで、第１の実施形態では、現像剤容器内に現像剤が存在する残量に応じて、第１の撹拌部材３１及び第２の撹拌部材３２の撹拌周期を基準に以下のように平均化処理を行うように制御する。
・残量２５％以上  ：  第１の攪拌６周期（１８データ毎）
・残量２５〜１５％：  第１の攪拌３周期（９データ毎）
・残量１５〜１０％：  第１の攪拌２周期（６データ毎）
・残量１０〜５％  ：  第２の攪拌２周期（４データ毎）
・残量  ５〜０％  ：  第２の攪拌１周期（２データ毎）。
【００７３】
ここで、図２１を用いて、第１の実施形態における現像剤の残量レベルを検知し、検知した残量レベルに応じて、平均化処理を行うまでの時間（平均化処理のデータ数）を変更する制御について説明する。
【００７４】
尚、この制御は、図２に示す第１の残量レベル検知部２０１、第２の残量レベル検知部２０２、残量検知制御部２０３によって行われるものである。
【００７５】
図２１は、第１の実施形態における残量レベル検知処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１０１において、後述する指定回数（第１の電極５１での測定の場合は１８、第２の電極５２での測定の場合は４とする）を初期化し、残量レベルを検知する処理を開始する。次に、ステップＳ２１０２において、第１の検出回路２１１により第１の電極５１から残量に応じた静電容量を測定データとして検出する。そして、ステップＳ２１０３では、指定回数測定したか否かを判定し、指定回数測定していなければステップＳ２１０２に戻り、上述の測定データの検出を繰り返す。また、指定回数測定したならばステップＳ２１０４へ進み、第１の演算回路２１２により、測定されたデータの統計処理（平均化処理）を行い、残量レベルを確定する。そして、上述したように、残量レベルに応じて指定回数を変更する。
【００７６】
次に、ステップＳ２１０５において、測定データが所定の値（３．５ｐＦ）に達したか否かを判定する。ここで、達していなければステップＳ２１０６へ進み、装置の表示部に残量表示を行い、ステップＳ２１０２に戻る。また、達していればステップＳ２１０７へ進み、第２の残量レベル検知部２０２に切り替える。次に、ステップＳ２１０８において、第２の検出回路２２１により第２の電極５２から残量に応じた静電容量を測定データとして検出する。そして、ステップＳ２１０９では、指定回数測定したか否かを判定し、指定回数測定してなければステップＳ２１０８に戻り、上述の測定データの検出を繰り返す。また、指定回数測定したならばステップＳ２１１０へ進み、第２の演算回路２２２により、測定されたデータの統計処理（平均化処理）を行い、残量レベルを確定する。そして、上述したように、残量レベルに応じて指定回数を変更する。次に、ステップＳ２１１１において、装置の表示部に残量表示を行い、ステップＳ２１０８に戻る。
【００７７】
以上の結果を考慮すると、比較例１、２のように、一定のデータ数で平均化処理を行う場合に比べ、残量レベル検知結果に応じて平均化処理に用いるデータ数を変化させることで、誤検知を減少させ、検知精度を高めることが可能となる。
【００７８】
尚、測定データを平均化処理するまでの時間を更に短くすれば、より正確な残量レベルの検知が可能になる点で、より好適である。更に、一定の時間間隔でのデータ数ではなく、データ数を固定して時間間隔を変化させて行っても良い。また、上述した値や構成などは本発明の意図に外れない限り、これに限定されるものではない。
【００７９】
［第２の実施形態］
次に、図面を参照しながら本発明に係る第２の実施形態について詳細に説明する。第１実施形態では、容量変化そのものを残量レベル検知に直接用いて平均化処理のタイミングを変更することで、検知精度を向上させる例を示したが、第２の実施形態では容量の変化量に基づいて残量レベルの検知を行うものである。尚、第１の実施形態と共通する部分については同じ図面を用いて、その詳細な説明は省略する。
【００８０】
静電容量を用いて行う現像剤の残量検知については、第１の実施形態で説明したように、現像剤担持体と電極の距離や印加されるバイアスなどのばらつきが検出値に大きな影響を与える。
【００８１】
そこで、画像形成装置１本体とプロセスカートリッジとの組み合わせにおいて、十分に現像剤が入っている状態での残量検知出力をメモリに記憶させておき、そこからどの程度残量検知出力が変化したかを検知する。これにより、上述のばらつきの影響を低減させることが可能となる。
【００８２】
例えば、現像剤担持体と第１の電極５１との間の容量で見た場合、容量の値をそのまま用いる場合（即ち、第１の実施形態）と、基準の値からの変化量で見る場合とを比較すると、以下に示す表３のようになる。尚、この基準の値は、十分に現像剤が存在するときの容量、例えば図９に示す結果から６．５ｐＦとする。
【００８３】
【表３】
2007121646.tif 000005
【００８４】
このようにすることで、現像剤担持体−第１の電極５１との間で検知される容量が所定の６ｐＦではなく、ばらついた場合にも、残量表示がばらつきにくいようにできるので、優れている。
【００８５】
ここで、最も重要となるのが、十分に現像剤が存在するときの残量検知出力である。一例として、一定動作時間経過後の安定した状態で十分に現像剤が存在するときに残量検知出力を記憶させればよいが、このとき、その値が異常な値であると、早い段階で残量表示２５％を検知し始めることになってしまい、逐次残量検知としては問題である。
【００８６】
具体的には、図１０に示すような残量検知推移を示す場合に、十分に現像剤があるときの値を出力に確定しようとすると、生データそのまま、６データ毎の平均処理を用いると４〜５．５ｐＦとなってしまう。この場合、変化量を用いて逐次残量検知を行うと、表示よりも実際の現像剤が多く残っていることになる。一方、１８データ毎の平均処理を用いると、６．２ｐＦ程度になるため、突発的な変動がない場合の平均値６．５ｐＦに十分に近い値となる。よって、差分を用いた場合でも、値の極端な変動の影響を小さくすることが可能になる。
【００８７】
一方、逐次残量検知に関しては、第１の実施形態でも説明したように、現像剤の残量に応じて適切に平均化処理を行うことで精度良く検知値を確定させることができることから、差分を用いる残量検知についても安定して検知が行える。
【００８８】
図２２は、第２の実施形態における残量レベル検知処理を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２２０１において、メモリに記憶しておいた残量検知出力（残量％）を読み出し、ステップＳ２２０２では、その残量％に基づいて平均化処理を行うデータ数を決定する。そして、ステップＳ２２０３において、第１の実施形態と同様に、残量測定を行い、ステップＳ２２０４では、ステップＳ２２０２で決定したデータ数測定したか否かを判定する。ここで、測定していなければステップＳ２２０３に戻り、上述の処理を繰り返す。また、測定したならばステップＳ２２０５へ進み、測定データの統計処理（平均化処理）を行う。
【００８９】
次に、ステップＳ２２０６において、残量％を確定し、メモリに書き込み、ステップＳ２２０７では、残量％の差分値が所定の値に達したか否かを判定する。ここで、所定の値に達していなければステップＳ２２０３に戻り、上述の処理を繰り返す。また、所定の値に達したならばステップＳ２２０８へ進み、上述のステップＳ２２０６で確定した残量％に基づいて平均化処理を行うデータ数を変更する。そして、ステップＳ２２０３に戻り、変更したデータ数残量測定を繰り返す。
【００９０】
第２の実施形態によれば、残量％の差分値を用いて、平均化処理を行うデータ数を変更することで、より正確な現像剤の残量レベル検知が可能となる。
【００９１】
尚、上述した値や構成などは本発明の意図に外れない限り、これに限定されるものではない。
【００９２】
また、本発明は複数の機器（例えば、ホストコンピュータ，インターフェース機器，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、１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）に適用しても良い。
【００９３】
また、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録媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行する。これによっても、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
【００９４】
この場合、記録媒体から読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録媒体は本発明を構成することになる。
【００９５】
このプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００９６】
また、コンピュータが読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、次の場合も含まれることは言うまでもない。即ち、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ＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理により前述した実施形態の機能が実現される場合。
【００９７】
更に、記録媒体から読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ボ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む。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボ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又は全部を行い、その処理により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。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１の実施形態における画像形成装置１の構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態における現像剤残量を測定する回路の構成を示す図である。
【図３】現像剤容器内の現像剤が詰まった状態を示す図である。
【図４】現像剤容器内の現像剤が詰まった状態を示す図である。
【図５】電極間で現像剤が詰まった部分と現像剤がない部分とが混在する状態を示す図である。
【図６】第１の現像剤攪拌部材３１近傍に現像剤が無くなった状態を示す図である。
【図７】第２の現像剤攪拌部材３２近傍に現像剤が無くなった状態を示す図である。
【図８】現像剤が十分に残っている状態の残量測定データをプロットした結果を示す図である。
【図９】現像剤が十分に残っている状態の残量測定データをプロットした結果を示す図である。
【図１０】図８に示すデータについて、元データと１８データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。
【図１１】図８に示すデータについて、元データと６データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。
【図１２】図９に示すデータについて、元データと１８データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。
【図１３】図９に示すデータについて、元データと６データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。
【図１４】現像剤が高消費率で消費され続けているときの、１枚毎の残量測定データをプロットした結果を示す図である。
【図１５】図１４に示すデータについて、元データと１８データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。
【図１６】図１４に示すデータについて、元データと６データ毎に平均化処理したデータとを示す図である。
【図１７】現像剤担持体と第２の電極５２との間に現像剤が多くある状態（図５に示す状態）で、０．３秒毎に測定した結果及び４データの平均化処理を行ったものを合わせて示す図である。
【図１８】現像剤担持体と第２の電極５２との間に現像剤が多くある状態（図５に示す状態）で、０．３秒毎に測定した結果及び６データの平均化処理を行ったものを合わせて示す図である。
【図１９】現像剤担持体近傍にのみ現像剤が存在する状態で、印字率が高い画像を出力し続けたときの測定結果及び４データ毎に平均化処理を行ったものを合わせて示す図である。
【図２０】現像剤担持体近傍にのみ現像剤が存在する状態で、印字率が高い画像を出力し続けたときの測定結果及び２データ毎に平均化処理を行ったものを合わせて示す図である。
【図２１】第１の実施形態における残量レベル検知処理を示すフローチャートである。
【図２２】第２の実施形態における残量レベル検知処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１  画像形成装置
１０  潜像担持体（感光ドラム）
１１  接触帯電部材（帯電ローラ）
１２  露光装置
１３  現像装置
１３−１  現像剤（トナー）
１３−２  現像剤層厚規制部材
１３−３  現像剤担持体（現像スリーブ）
１４  転写材
１５  転写ローラ
１６  定着装置
１７  クリーニング装置
１８  露光
３１  第１の現像剤攪拌部材
３２  第２の現像剤攪拌部材
５１  第１の電極
５２  第２の電極
２０１  第１の残量レベル検知部
２０２  第２の残量レベル検知部
２０３  残量検知制御部
２０４  トナー残量検知結果
２１１  第１の検出回路
２１２  第１の演算回路
２１３  第１のトナー残量検知閾値テーブル
２２１  第２の検出回路
２２２  第２の演算回路
２２３  第２のトナー残量検知閾値テーブル
【図１】
2007121646.tif 000006
【図２】
2007121646.tif 000007
【図３】
2007121646.tif 000008
【図４】
2007121646.tif 000009
【図５】
2007121646.tif 000010
【図６】
2007121646.tif 000011
【図７】
2007121646.tif 000012
【図８】
2007121646.tif 000013
【図９】
2007121646.tif 000014
【図１０】
2007121646.tif 000015
【図１１】
2007121646.tif 000016
【図１２】
2007121646.tif 000017
【図１３】
2007121646.tif 000018
【図１４】
2007121646.tif 000019
【図１５】
2007121646.tif 000020
【図１６】
2007121646.tif 000021
【図１７】
2007121646.tif 000022
【図１８】
2007121646.tif 000023
【図１９】
2007121646.tif 000024
【図２０】
2007121646.tif 000025
【図２１】
2007121646.tif 000026
【図２２】
2007121646.tif 000027