JP2005164920A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像向上のため現像バイアスの振幅を可変させた時にトナ−残量検出値を補正し、高精度なトナ−残量検知を行うことを目的とする。
【解決手段】 複数の画像形成モ−ドと、前記画像形成モ−ドに応じて現像剤担持体に印可される直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスの周波数切り替え機能と、現像剤担持体と現像剤を介して配置された電極と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印可する手段と、前記現像剤担持体と前記電極間の現像剤残量を前記電極からの誘起電圧を検出し現像剤を逐次検出する現像剤逐次残量検出手段を備えている画像形成装置において、前記現像バイアスの振幅値を可変する可変手段と、前記可変手段により振幅値が可変された時、振幅値に応じて前記電極からの誘起電圧を補正する補正手段を有し、前記補正手段により補正された誘起電圧から現像剤残量を算出することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】 図１

Description

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を逐次検知することのできる現像剤残量検知装置に関する。

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とは、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をいう。

従来、レーザープリンタなどの電子写真画像形成装置は、動作中に現像剤（以下トナーと表記する）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。図2に従来の容量検知式の残量検知を行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、それと平行に導電性検知部材である電極（以下アンテナＰＡと表記する）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、アンテナ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。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の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、現像周波数の切り替え，現像出力振幅の切り替え，現像バイアスパルス幅の切り替えを行うことで効果的な画質向上を得ることが可能である。
（例えば特許文献１参照）
特開平5-265309号公報

しかしながら、前述のような現像スリーブに印可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、記録材の種類及び設置環境に応じて現像バイアスの周波数，振幅，パルス幅を切替えた場合、現像バイアスの周波数，振幅，パルス幅によって検出される電圧値が異なってしまう問題が生じた。

上記を解決するために、請求項１の本発明は、複数の画像形成モードと、前記画像形成モードに応じて現像剤担持体に印可される直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスの周波数の切り替え機能と、現像剤担持体と現像剤を介して配置された電極と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印可する手段と、前記現像剤担持体と前記電極間の現像剤残量を前記電極からの誘起電圧を検出し現像剤を逐次検出する現像剤逐次残量検出手段を備えている画像形成装置において、前記現像バイアスの振幅値を可変する可変手段と、前記可変手段により振幅値が可変された時、振幅値に応じて前記電極からの誘起電圧を補正する補正手段を有し、前記補正手段により補正された誘起電圧値から現像剤残量を算出することを特徴とする画像形成装置。

また、請求項２の本発明は、前記現像バイアスの振幅値に応じた誘起電圧の補正量が、前記振幅値に応じた固有値を持つことを特徴とする前記請求項１項記載の画像形成装置。

さらに、請求項３の本発明は、前記現像バイアスの振幅値に応じた誘起電圧の補正量が、現像剤残量に応じて変化することを特徴とする前記請求項１項記載の画像形成装置。

また、請求項４の本発明は、複数の画像形成モードと、前記画像形成モードに応じて現像剤担持体に印可される直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスの周波数の切り替え機能と、現像剤担持体と現像剤を介して配置された電極と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印可する手段と、前記現像剤担持体と前記電極間の現像剤残量を前記電極からの誘起電圧を検出し現像剤を逐次検出する現像剤逐次残量検出手段を備えている画像形成装置において、前記現像バイアスのパルス幅を変調するパルス幅変調手段と、前記変調手段によりパルス幅が変調された時、パルス幅に応じて前記電極からの誘起電圧を補正する補正手段を有し、
前記補正手段により補正された誘起電圧値から現像剤残量を算出することを特徴とする画像形成装置。

さらに、請求項５の本発明は、前記現像バイアスのパルス幅に応じた誘起電圧の補正量が、前記パルス幅に応じた固有値を持つことを特徴とする前記請求項４項記載の画像形成装置。

また、請求項６の本発明は、前記現像バイアスのパルス幅に応じた誘起電圧の補正量が、現像剤残量に応じて変化することを特徴とする前記請求項４項記載の画像形成装置。

さらに、請求項７の本発明は、前記現像剤逐次残量検出手段を複数持つことを特徴とする前記請求項１〜６項記載の画像形成装置。

また、請求項８の本発明は、記録材の種類によって画像形成モードの変更を行うことを特徴とする前記請求項１、４項記載の画像形成装置。

さらに、請求項９の本発明は、記録材の種類をユーザーの指定によって変更することを特徴とする前記請求項１、４項記載の画像形成装置。

また、請求項１０の本発明は、記録材の種類を記録材種類検知手段の検知結果に基づいて変更することを特徴とする前記請求項１、４項記載の画像形成装置。
さらに、請求項１１の本発明は、設置環境に応じて画像形成モードの変更を行うことを特徴とする前記請求項１、４項記載の画像形成装置。

請求項１に係る発明によれば、複数の画像形成モードと、前記画像形成モードに応じて現像剤担持体に印可される直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスの周波数の切り替え機能と、現像剤担持体と現像剤を介して配置された電極と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印可する手段と、前記現像剤担持体と前記電極間の現像剤残量を前記電極からの誘起電圧を検出し現像剤を逐次検出する現像剤逐次残量検出手段を備えている画像形成装置において、前記現像バイアスの振幅値を可変する可変手段と、前記可変手段により振幅値が可変された時、振幅値に応じて前記電極からの誘起電圧を補正する補正手段を有し、前記補正手段により補正された誘起電圧値から現像剤残量を算出することで、画質向上のために現像バイアス振幅値を可変した場合においても高精度でトナー残量を検出できる効果がある。

請求項２に係る発明によれば、請求項１項記載の補正値を前記振幅値に応じた固有値を持つことで、高精度でトナー残量を検出できる効果がある。

請求項３に係る発明によれば、請求項１項記載の補正量を現像剤残量に応じて可変させることで、高精度でトナー残量を検出できる効果がある。

請求項４に係る発明によれば、複数の画像形成モードと、前記画像形成モードに応じて現像剤担持体に印可される直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスの周波数の切り替え機能と、現像剤担持体と現像剤を介して配置された電極と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印可する手段と、前記現像剤担持体と前記電極間の現像剤残量を前記電極からの誘起電圧を検出し現像剤を逐次検出する現像剤逐次残量検出手段を備えている画像形成装置において、前記現像バイアスのパルス幅を変調するパルス幅変調手段と、前記変調手段によりパルス幅が変調された時パルス幅に応じて前記電極からの誘起電圧を補正する補正手段を有し、前記補正手段により補正された誘起電圧値から現像剤残量を算出することで、画質向上のために現像バイアスDutyを変調した場合においても高精度でトナー残量を検出できる効果がある。

請求項５に係る発明によれば、請求項４項記載の補正量を前記パルス幅に応じた固有値を持つことで、高精度でトナー残量を検出できる効果がある。

請求項６に係る発明によれば、請求項４項記載の補正量を現像剤残量に応じて変化することで、高精度でトナー残量を検出できる効果がある。

請求項７に係る発明によれば、請求項１、４項記載の現像剤逐次残量検出手段を複数もつことで、広範囲で高精度にトナー残量を検出できる効果がある。

請求項８に係る発明によれば、請求項１、４項記載の記録材の種類によって画像形成モードを変更することで、画質を向上できる効果がある。

請求項９に係る発明によれば、請求項１、４項記載の記録材の種類をユーザー指定で行うことで、ユーザビリティーを向上する効果がある。

請求項１０に係る発明によれば、請求項１、４項記載の記録材の種類を記録材種類検知手段の検知結果に基づいて変更することで、ユーザビリティーを向上する効果がある。

請求項１１に係る発明によれば、請求項１、４項記載の設置環境によって画像形成モードを変更することで、画質を向上できる効果がある。

（第１の実施例）
本実施例では、画像形成装置のうちレーザービームプリンタを例にとって説明する。

図１は本発明を適用する画像形成装置の略断面図である。図１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。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。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。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被記録材Ｐ（被転写材）に対して順次静電転写される。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被記録材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。被記録材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。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。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被記録材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被記録材Ｐ上に定着され永久画像となる。トナー像が定着された被記録材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。一方、被記録材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（以下、カートリッジと表記する）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。次に、本発明のカートリッジについての詳細な説明について図２を用いながら行う。本発明で用いられる電子写真画像形成装置は、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（以下、トナーと表記する）等の消耗品を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電子写真画像形成装置である。図２に示すように、カートリッジは、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、電子写真画像形成装置本体（以下、単に「装置本体」という）に取り外し可能に装着される。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ローラ２１、現像ローラ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を現像ローラ２１へ搬送する攪拌部材３１を備えている。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。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。尚、本実施例においては、現像剤として絶縁性磁性１成分トナーを用いた。本実施例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。本実施例では、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を介して導電板ＰＡを設置し、この、現像スリーブ２１と導電板ＰＡでトナーを格納するような構成をした、プレートアンテナ残検を用いている。また、本実施例のカートリッジは、記憶装置２５を持つ。記憶装置には、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。また、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検知結果を記憶し、使用者に対し、カートリッジの使用可能枚数情報の表示、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。

図３に本検討で用いるプレートアンテナの詳細図を示す。図３においてプレートアンテナＰＡはトナー容器内３３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内３３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。そして、プレートアンテナの最低一側面に外部より通電可能なような形状を形成されている。この接続可能な箇所では、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。本実施例では、ピン形状のもので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。また、現像スリーブとプレートアンテナによるトナー残量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を計測する。現像スリーブに印可された現像バイアスによって、プレートアンテナに誘起された電圧値を読む。現像スリーブとプレートアンテナ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も異なる。この異なる電圧値を見て、トナー残量レベル検知を行っている。

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と装置本体内のトナー残量レベル検知検出部（図５）に接続される。

図４に、カートリッジが装置本体に装着された時のトナー残量レベル検知検出部の概略構成図を示す。

図４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３９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を電極３６から本体へ出力し、デジタル変換し、その結果を制御部３７に送り、トナー残量レベル検知結果を残量閾値テーブル３８と比較して、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ーに提供している。また、現像バイアスを複数値持つ場合、中央処理演算装置（ＣＰＵ）より画像形成モード切り替え回路４０に信号を送り、画像形成モードに応じた値が現像バイアス回路３５から出力されるようになっている。

図５にトナー残量検出部について、詳細回路図を示す。

図５において、３５は現像バイアスを印加するための現像バイアス回路であり、基準容量となるリファレンス用コンデンサに接続されている。このリファレンス用コンデンサＣ_Ｌ１は、制御回路37に接続されており電流Ｉ２が流れる。このＩ２は、Ｒ１２によりＩ３とＩ４に分流される。この分流されたＩ４とＲ１１により基準電圧Ｖ４が決まる。また、現像バイアスはスリーブ２４にも接続され電極板ＰＡを介し制御回路３７に接続される。スリーブ２４−電極ＰＡ間の静電容量をＣｃｒｇとすると、電極ＰＡから御回路３７にながれる電流はＩ１となる。この電流Ｉ１は制御回路内のＯＰアンプの入力端子部に接続される。そして、トナー残量値はＶｏｕｔ＝Ｖ４−（Ｉ１×Ｒ１０）として出力される。

トナー残量検知で用いる現像バイアス３５は、記録材の種類、環境によらず最良の画像が得られるよう、値が設定されている。しかし、昨今の記録材の多様化及びいろいろな環境において、単一の現像バイアス３５設定や転写バイアス設定で最良の画質を得ることが困難となってきた。

特に、現像バイアス３５設定が最良の画質が得られるような設定からずれてしまうと、図６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）などの問題が現れてきた。このような画像問題に対して、現像バイアス３５の出力振幅を低くすることで解消をしていくことができる。

しかし、画像形成モードに応じて現像バイアス３５の出力振幅をもたせた場合、現像バイアス３５を用いて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ずれが発生し、トナー残量検知結果の精度を著しくて低下させてしまう。

そこで本実施例では、画像形成モードの現像バイアス３５振幅値に応じて、トナー残量検知によって得られる出力値に補正を加え、現像バイアス振幅値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。

最初に現像バイアス３５振幅値を可変し、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。

前記構成に基づいて、トナー満載（１００％）から空になるまでの電圧推移は図７（１）の推移となる。図５の検出回路に基づき、トナーの減少に伴い出力電圧が上昇する。そして、２５％を２．３Ｖ，０％を３．０Ｖと設定し、それぞれに警告を表示するよう設定している。

次に、現像バイアス３５振幅変更後のトナー満載（１００％）から空になるまでの電圧推移は、図７（２）の推移となる。このことから、図７の（１）、（２）の検出電圧推移に電圧さが発生してしまっている。例えばＡポイントにおいては、現像バイアス３５振幅変更前には３８％程度トナーが残っていると判断していたものが、画像形成モードにより振幅が変更されてしまうと２４％程度しかトナーが残っていないように誤検知をしてしまう。そこで、画像形成モードで現像バイアス３５振幅電圧を可変することになった時には、図７の補正値αを加算することでトナー残量の精度を上げることが可能となる。

また、本実施例で説明した動作を図８より説明する。

使用者から印刷命令５０がでると、カートリッジ付属の記憶装置２５やプリンタ本体より現在のトナー残量情報が読み込まれる５１。この情報を元にトナー残量が著しく減少している場合は、使用者に対し警告の表示、また最良の出力を得るために画像形成モードの切り替え等を行う。次に、画像形成モードの切り替えが使用者から指定、もしくは自動的に画像形成モード切り替えの指定といった判断５２が行われる。切り替えモードが指定されていない場合５３は、現像バイアス振幅値を規定値として画像形成動作５５を行う。画像形成動作と同時に現像バイアス振幅値が規定値におけるトナー残量検知５６が行われ、そこで得られた出力値からトナー残量検知処理５７が行われる。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などは、その旨を使用者に対し警告する動作が行われる。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、記憶装置に書き込まれ、終了処理５８が行われる。

また、画像形成モードの切り替えが指定されている場合は５９、現像バイアス振幅値を可変した後に画像形成動作６１を行う。画像形成動作と同時に現像バイアス振幅値を可変した状態におけるトナー残量検知６２が行われ、そこで得られた出力値に対し適正な出力値補正６３を行い、出力値補正を行った出力値からトナー残量検知処理５７が行われる。そして、一連の動作を行った後、終了処理５８を行う制御を行っている。

本実施例では、現像バイアス振幅値を２値切り替えとして説明しているが画像向上のために多段切り替えを行った場合についても、複数の補正値を持つことでトナー残量出力値の精度を向上することが可能である。

（第２の実施例）
前記実施例１では、現像バイアス振幅値に応じてトナー残量検知の出力値に補正を加えることで、精度良く検出を行うことが可能となった。しかし、図７から分かるように、最適な補正を行った場合においても現像バイアス振幅値が変わることによって、トナーが満載の状態から空の状態までの変化量に差が生じている。そこで、本実施例では、現像バイアス振幅値に応じた補正が、トナー残量によっても切り替わることを特徴とする。

本実施例の説明で前記実施例１と重複する個所については、省略する。

図９をより、トナー残量による補正量について説明する。（１）が正規の振幅値（以下（１）と表記する）、（２）が振幅値可変後（以下（２）と表記する）の検出値推移となっている。この図より、（１）と（２）ではトナー残量によってトナー残量検出電圧にα、β、γという差が生じていることが確認できる。ここで、トナー残量に応じた補正量として１００％の残量から７５％の残量までの区間、７５％から５０％の区間、５０％から２５％の区間、２５％以降はさらに精度を保つ為、２５％から１５％の区間、１５％から５％の区間、５％から０％の区間の６区間について適正な補正を行う。また、切り替えはトナー残量が７５％になった時点で、７５％から５０％の区間の補正を行う。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。

また、トナー残量に応じた補正量の切り替え前後で、トナー残量検知の検知結果におけるトナー残量が戻ってしまう可能性がある。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している。ここで、前記実施例１で既に説明した記憶装置２５に記憶されるトナー残量値は不可逆である事とする。これによって、切り替え前後においてトナー残量検知結果に逆転現象が生ずることを解消することができる。

その結果、トナー残量に応じて各区間で最適な補正を行うことで、トナー残量検知の精度を向上することができる。

また、本実施例の動作を図１０より説明する。前記実施例１と説明が重複する箇所は、簡略化して説明する。

使用者から、印刷命令６４が発せられると、現在のトナー残量情報が読み込まれる６５。次に、画像形成モードの切り替えが使用者より指定されている、もしくは、自動的に画像形成モード切り替えが指定されているといった判断６６が行われる。指定されていない場合６７は、画像形成モードの切り替えを行わず現像バイアス振幅値を規定値として画像形成動作６９を行う。画像形成動作と同時に現像バイアス振幅値が規定値におけるトナー残量検知７０が行われ、そこで得られた出力値からトナー残量検知処理７１が行われ、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２８に書き込まれ終了処理７２が行われる。

また、画像形成モードの切り替えが指定されている場合７３、画像形成モードの切り替えを行い現像バイアス振幅値を可変した後に画像形成動作７５を行う。画像形成動作と同時に現像バイアス振幅値を可変した状態におけるトナー残量検知７６が行われる。ここで、トナー残量の読み込み６５で得られた現在のカートリッジ残量から、出力補正テーブル７７内の閾値テーブル７８と比較し、閾値テーブルと関連づけられている補正値７９を用いてトナー残量検知の出力に補正を行う。出力値補正を行った出力値からトナー残量検知処理７１が行われ、一連の動作を行った後終了処理７２を行う。

本実施例にあるように、記録材の種類によって現像バイアス振幅値を変え、その振幅値に応じてトナー残量検知の検知結果に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れることが可能となった。

また、本実施例での補正の説明ではトナー残量を６区間にわけて行う方法を説明した。しかし、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。

（第３の実施例）
前記実施例１及び前記実施例２では、トナー残量検知を行うＰＡ（以下プレートアンテナと表記する）が一つのみの構成であった。

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を複数持つ構成も用いられてきている。また、プレートアンテナを複数持った場合、その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などの構成が選ばれている。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ようになった。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た。

しかし、このように複数のプレートアンテナを持たせた場合、そのそれぞれで静電容量が異なる。画像形成モードによって現像バイアス振幅値を変更した場合、現像バイアス振幅値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によって変化させる必要がある。

そこで本実施例では、複数のプレートアンテナを持ち、画像形成モードに応じた複数の現像バイアス振幅値を持つ場合、現像バイアス振幅値の値に応じて複数のプレートアンテナ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ことを特徴とする。

本実施例では、図１１に示すように大容量化に伴った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４１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、ＰＡ２）の２つを設置し、この現像スリーブ４１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。設置の方法や導通の取り方に関しては、前記実施例１にて既に説明を施してあるので省略する。

本実施例の概略図を図１２に示す。図１２より、二つのプレートアンテナによって得られた信号値はそのそれぞれで処理する方法をとる。ＰＡ２アンテナに生じた電圧値を電極４１から装置本体に設置のＰＡ２専用回路４２へ出力し、デジタル変換後、ＰＡ２専用トナー残量閾値テーブル４３と比較し、比較した結果をトナー残量検知結果４７として、ユーザーへ提示する。ＰＡ２回路と同様にＰＡ１回路も同様の動作を行う。そこで、二つのプレートアンテナのうち、現像スリーブに遠いＰＡ２板金を用いて得られた出力を、トナーカートリッジ使用量の前半の検知に使用する。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、トナーカートリッジ使用量の後半の検知に使用する。

上記に述べたＰＡ１回路、及びＰＡ２回路の詳細は、実施例１の図５と同様の方法で行うので省略する。

初めに、現像バイアス振幅を可変しない状態でのＰＡ１板金とＰＡ２板金のそれぞれのトナー残量変化と出力変化を見てみると、図１３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。

本実施例の構成で現像バイアス振幅値の規定値と可変後のトナー残量検出値変化を見てみると、図１４のようになる。この図より現像バイアス振幅値を可変すると、ＰＡ１とＰＡ２で得られた出力に変動が発生する。ここで、ＰＡ１とＰＡ２で変化量が異なることが確認できる。ここで、ＰＡ１とＰＡ２のどちらか一方に最適となる補正をもう一方に対しても適応してしまった場合、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。そこで、ＰＡ１とＰＡ２のそれぞれに最適な補正を行うこととする。つまり、トナー残量に応じて補正量を複数もち切替える構成とする。切り替えタイミングについては、実施例２で述べた方法と同様のためここでは省略する。

次に、本実施例の動作について図１５より説明する。また、前記実施例１と説明が重複する箇所は、簡略化して説明を行う。

使用者から、印刷命令８０が発せられると、現在のトナー残量情報が読み込まれる８１。次に、画像形成モードの切り替えが使用者より指定、もしくは自動的に画像形成モード切り替えが指定されるなどの判断８２が行われる。指定されていない場合８３は、画像形成モードの切り替えを行わず現像バイアス振幅値を規定値として画像形成動作８５を行う。画像形成動作と同時に現像バイアス振幅値の規定値におけるトナー残量検知８６を行い、そこで得られた出力値からトナー残量検知処理８７が行われ、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２８に書き込まれ終了処理８８が行われる。

また画像形成モードの切り替えが指定されている場合８９、画像形成モードの切り替えを行い現像バイアス振幅値を可変した後に画像形成動作９１を行う。画像形成動作と同時に現像バイアス振幅値を可変した状態におけるトナー残量検知９２が行われる。ここで、トナー残量の読み込み８１で得られた現在のカートリッジ残量から、出力補正テーブル９３内の閾値テーブル９４と比較し、閾値テーブルと関連づけられているＰＡ１・ＰＡ２それぞれの補正値９５を用いてトナー残量検知の出力に補正を行う。出力値補正を行った出力値からトナー残量検知処理８７が行われ、一連の動作を行った後、終了処理８８を行う。

本実施例にあるように、トナー残量検知を行う板金を複数持ち、そのそれぞれでトナー残量を検知する構成において、現像バイアス振幅値を変化させたとき、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った。

また、本実施例では二つの検知回路について説明を行ったが、検知回路は二つに限られた物ではない。また、トナー残量検知結果に対する補正に関し、前記実施例１のように区間ごとの最適な補正を行う形態をとったが、前記実施例２で説明したように区間はこれに限られた物ではない。区間をさらに多く持つことも非常に有効である事を付しておく。

（第４の実施例）
前記実施例１、２、３では、現像バイアス振幅値を可変したときにトナー残量検出値の補正を行った。本実施例では、ＰＡ１及びＰＡ２を備えている構成のトナーカートリッジについて、画像向上のため現像バイアスのパルス幅（以下Dutyと表記する）を変調した時についても、前記実施例でも述べたようにトナー残量検出値が変動してしまう。そこで、現像バイアスのDutyが変調したときにトナー残量に応じて、ＰＡ１、ＰＡ２のトナー残量検出値に対し、それぞれに適した補正を行うことを特徴とする。

上記に述べたＰＡ１及びＰＡ２のトナー残量検出回路の詳細は、実施例１の図５と同様の方法で行うので省略する。

本実施例の構成で現像バイアスDutyの規格値と変調後のトナー残量検出値推移を見てみると、図１６のようになる。この図より現像バイアスDutyが変調すると、ＰＡ１とＰＡ２で得られた出力に変動が生じる。この変動値は、ＰＡ１とＰＡ２で変化量が異なることが確認できる。このことから、実施例３で述べたようにＰＡ１とＰＡ２のそれぞれに最適な補正値テーブルを備え、トナー残量に応じて補正量を切替える。切り替えタイミングについては、実施例２で述べた方法と同様のため省略する。

次に、本実施例の動作について図１７より説明する。また、実施例１と説明が重複する個所は簡略化して説明を行う。

使用者から、印刷命令９６が発せられると、現在のトナー残量情報が読み込まれる９７。次に、画像形成モードの切り替えが使用者より指定、もしくは自動的に画像形成モード切り替えが指定されるなどの判断９８が行われる。指定されていない場合９９は、画像形成モードの切り替えを行わず現像バイアスDutyを規定値として画像形成動作１０１を行う。画像形成動作と同時に現像バイアスDutyの規定値におけるトナー残量検知１０２を行い、そこで得られた出力値からトナー残量検知処理１０３が行われ、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２８に書き込まれ終了処理１０４が行われる。

また画像形成モードの切り替えが指定されている場合１０５、画像形成モードの切り替えを行い現像バイアスDutyを可変した後に画像形成動作１０７を行う。画像形成動作と同時に現像バイアスDutyを可変した状態におけるトナー残量検知１０８が行われる。ここで、トナー残量の読み込み９７で得られた現在のカートリッジ残量から、出力補正テーブル１０９内の閾値テーブル１１０と比較し、閾値テーブルと関連づけられているＰＡ１・ＰＡ２それぞれの補正値１１１を用いてトナー残量検知の出力に補正を行う。出力値補正を行った出力値からトナー残量検知処理１０３が行われ、一連の動作を行った後、終了処理１０４を行う。

本実施例にあるように、トナー残量検知を行う板金を複数持ち、その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Dutyを変化させた時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った。

また、本実施例では二つの検知回路について説明を行ったが、検知回路は二つに限られた物ではない。また、トナー残量検知結果に対する補正に関し、前記実施例１のように区間ごとの最適な補正を行う形態をとったが、前記実施例２で説明したように区間はこれに限られた物ではない。区間をさらに多く持つことも非常に有効である事を付しておく。

本発明の第一の実施例に係る、装置本体の概略断面図。 本発明の第一の実施例に係る、トナーカートリッジの略断面図。 本発明の第一の実施例に係る、トナーカートリッジ内部の現像容器の略断面図。 本発明の第一の実施例に係る、トナー残量検知回路を示す概略図。 本発明の第一の実施例に係る、トナー残量検出回路詳細図。 本発明の第一の実施例に係る、画像不良を示す概略図。 本発明の第一の実施例に係る、現像バイアス振幅値に対するトナー残量検知出力推移。 本発明の第一の実施例に係る、印刷動作に関するフローチャート図。 本発明の第二の実施例に係る、現像バイアス振幅値に対するトナー残量検知出力推移。 本発明の第二の実施例に係る、印刷動作に関するフローチャート図。 本発明の第三の実施例に係る、トナーカートリッジの略断面図。 本発明の第三の実施例に係る、トナーカートリッジ内部の現像容器の略断面図。 本発明の第三の実施例に係る、トナー残量検知出力推移。 本発明の第三の実施例に係る、現像バイアス振幅値に対するトナー残量検知出力推移。 本発明の第三の実施例に係る、印刷動作に関するフローチャート図。 本発明の第四の実施例に係る、現像バイアスDutyに対するトナー残量検知出力推移。 本発明の第四の実施例に係る、印刷動作に関するフローチャート図。

Claims (11)

1. 複数の画像形成モードと、前記画像形成モードに応じて現像剤担持体に印可される直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスの周波数の切り替え機能と、現像剤担持体と現像剤を介して配置された電極と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印可する手段と、前記現像剤担持体と前記電極間の現像剤残量を前記電極からの誘起電圧を検出し現像剤を逐次検出する現像剤逐次残量検出手段を備えている画像形成装置において、
   前記現像バイアスの振幅値を可変する可変手段と、
   前記可変手段により振幅値が可変された時、振幅値に応じて前記電極からの誘起電圧を補正する補正手段を有し、
   前記補正手段により補正された誘起電圧値から現像剤残量を算出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記現像バイアスの振幅値に応じた誘起電圧の補正量が、前記振幅値に応じた固有値を持つことを特徴とする前記請求項１項記載の画像形成装置。
3. 前記現像バイアスの振幅値に応じた誘起電圧の補正量が、現像剤残量に応じて変化することを特徴とする前記請求項１項記載の画像形成装置。
4. 複数の画像形成モードと、前記画像形成モードに応じて現像剤担持体に印可される直流成分に交流成分を重畳した現像バイアスの周波数の切り替え機能と、現像剤担持体と現像剤を介して配置された電極と、前記現像剤担持体に現像バイアスを印可する手段と、前記現像剤担持体と前記電極間の現像剤残量を前記電極からの誘起電圧を検出し現像剤を逐次検出する現像剤逐次残量検出手段を備えている画像形成装置において、
   前記現像バイアスのパルス幅を変調するパルス幅変調手段と、
   前記変調手段によりパルス幅が変調された時、パルス幅に応じて前記電極からの誘起電圧を補正する補正手段を有し、
   前記補正手段により補正された誘起電圧値から現像剤残量を算出することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記現像バイアスのパルス幅に応じた誘起電圧の補正量が、前記パルス幅に応じた固有値を持つことを特徴とする前記請求項４項記載の画像形成装置。
6. 前記現像バイアスのパルス幅に応じた誘起電圧の補正量が、現像剤残量に応じて変化することを特徴とする前記請求項４項記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤逐次残量検出手段を複数持つことを特徴とする前記請求項１〜６項記載の画像形成装置。
8. 記録材の種類によって画像形成モードの変更を行うことを特徴とする前記請求項１、４項記載の画像形成装置。
9. 記録材の種類をユーザーの指定によって変更することを特徴とする前記請求項１、４項記載の画像形成装置。
10. 記録材の種類を記録材種類検知手段の検知結果に基づいて変更することを特徴とする前記請求項１、４項記載の画像形成装置。
11. 設置環境に応じて画像形成モードの変更を行うことを特徴とする前記請求項１、４項記載の画像形成装置。

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