JP2006301188A - 画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 環境によらず現像剤の逐次残量検知を精度良く行うことを目的とする画像形成装置およびプロセスカートリッジの提供。
【解決手段】 使用環境ごとに対応したＰＡＦをもち、逐次残量検知の際は使用環境に応じたＰＡＦを用いて残量検知を行うことを特徴とする画像形成装置およびプロセスカートリッジ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般には、電子写真方式を用いた画像形成装置およびプロセスカートリッジに関するものであり、特に、画像形成装置本体に搭載された記憶手段を用いて、プロセスカートリッジ、カートリッジ化された現像装置などとされる、装置本体に装着可能なカートリッジ内の現像剤の量を検知して報知することのできる画像形成装置、カートリッジ及び画像形成システムに関する。

従来、電子写真複写機やレーザービームプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置は、画像情報に対応した光を電子写真感光体に照射して潜像を形成し、この潜像に現像手段を用いて現像剤を供給して顕像化し、更に感光体から記録媒体へ画像を転写することで記録媒体上に画像を形成している。現像手段には現像剤収納容器が連結しており、画像を形成することで現像剤は消費されていく。

このような画像形成装置において、電子写真感光体、現像剤などの消耗品の交換、メンテナンスの簡便性を図る目的で、電子写真感光体と、電子写真感光体に作用するプロセス手段としての現像手段、帯電手段、クリーニング手段、更には現像剤収納容器や廃現像剤容器などを図１６のようにプロセスカートリッジとして一体化し、画像形成装置本体に対して着脱可能とするプロセスカートリッジ方式がある。このプロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。そこでこのプロセスカートリッジ方式は、電子写真画像形成装置において広く用いられている。

このカートリッジ方式の画像形成装置では、使用者は、例えば現像剤が無くなった時点でカートリッジを交換することで、再び画像を形成することができる。そのため、このような画像形成装置は、現像剤が消費された場合にそれを検知し、使用者に報知する手段、即ち、現像剤量検出装置を備えていることがある。

現像剤量検出装置は、カートリッジ内に画像形成に供することができる現像剤がどれくらい残っているかを随時知ることを可能とするために、現像剤残量レベルを検知できる現像剤残量検知手段をカートリッジ又は画像形成装置本体に備えている。特に、現像剤が無くなったことを使用者に報知するだけではなく、現像剤の量を逐次に検知して報知することができれば、使用者の利便性を更に向上することができる。

この現像剤残量検知手段として、少なくとも一対の入力側及び出力側電極を備え、両電極間の静電容量を測定することによって現像剤量を検出する静電容量測定方式がある。その一方式として、プレートアンテナ方式が知られている。このプレートアンテナ方式は、例えば、現像手段が備える現像剤担持体に交流バイアスを印加する現像方式を採用する場合において、電極となる板金を現像剤担持体に対向する箇所に設けて、この板金と現像剤担持体との間、及びこれら板金と板金との間の静電容量が、絶縁性トナーなどの現像剤量に応じて変化することを利用したものである。

即ち、この板金と現像剤担持体との間、若しくは板金と板金との間の空間が現像剤で埋まっていれば、その間の静電容量は大きくなり、現像剤が減るにつれて両者の間の空間を空気が占める率が増え、静電容量は小さくなっていく。従って、この板金と現像剤担持体との間の静電容量、或いは板金間の静電容量と現像剤量の関係を予め求めておけば、静電容量を測定することによって現像剤量レベルを検知することができる。

上述のプレートアンテナ方式による現像剤残量検知手段の場合、現像剤担持体と電極である板金との間の静電容量、又は電極である板金間の静電容量は、それぞれの位置関係によって左右され、それぞれの間に現像剤が無い場合でも、両者の間が近ければ静電容量の絶対値は大きくなり、両者の間が遠ければ小さくなる。

プロセスカートリッジは製造上、板金の間が広いものや、狭いものといった個体差が生じることは避けられない。

このため、特許文献１のように現像剤残量検知手段が現像剤量の最大、つまり静電容量が最大を検出したときの出力値を記憶装置に記憶し、その値を用いて現像剤残量のレベル検知を行うことで個々のカートリッジに則した正確な現像剤残量検知を行うことが提案されている。
特開２００２−９９１８５号公報

残量検知の出力値は現像剤容器内に２枚以上配置されたプレートアンテナ間の静電容量の測定値とリファレンスコンデンサの静電容量値とを比較し、電圧値に変換して出力されたものである。残量検知の出力値の推移は検知回路構成によってプレートアンテナ間の静電容量値が小さくなるほど出力電圧が小さくなるものや、静電容量値が小さくなるほど出力電圧値が大きくなるものができる。

図２（ａ）に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を示す。

静電容量が最大を示す出力電圧値（現像剤が十分残っている状態）を保持しておくことで、静電容量が変化したときの出力電圧値（現像剤が少なくなった状態）と保持した値との変化量を検知し、変化量が所定の変化量を超えたときにユーザーに現像剤の残量が残りわずかであることを通知する（この通知を以降「トナーＯＵＴ表示」と称する）。

このような方法によって個々のカートリッジ差をなくした現像剤残量レベル検知が行える。

しかしながら、上述のような残量検知方法を行った場合でも実際に現像装置内に残っている現像剤量が一致しないことがある。

それは、温度や湿度といった環境がプロセスカートリッジの使用途中に変化したときである。

たとえば、高温高湿環境で使用した場合と低温低湿環境で使用した場合の残量検知の出力値推移を考える。

ここで一つの例として静電容量が小さくなるほど検出電圧値が大きくなる検知回路を用いた画像形成装置における現像剤の残量と残量検知の出力値との関係を図２（ｂ）にしめす。図２（ｂ）は同一構成のプロセスカートリッジを用いて温度３２．５℃／湿度８０％の高温高湿環境および温度１５．０℃／湿度１０％の低温低湿環境におけるトナー残量と残量検知出力値の関係を測定したものである。

図２（ｂ）のようにカートリッジ内の現像剤量が等しい場合でも、高温高湿環境下では現像剤が吸湿し、誘電率が高くなるため低温低湿環境に比べて静電容量が大きくなり残量検知出力値は小さくなる。

例えば現像剤が十分に残っているときに高温多湿環境であり、現像剤が残り少なくなり静電容量値が変化する領域で低温低湿環境に変化した場合は、上述した従来の検知方法では静電容量が変化する領域では使用環境が低温低湿環境であるにもかかわらず、高温多湿環境で得られた静電容量が最大の出力値からの出力値の変化量から残量検知を行ってしまうため残量検知の精度が悪化してしまう。

したがって、プロセスカートリッジの使用環境が途中で変化すると残量検知の精度が悪化して以下のような不具合が生じる可能性があるため、正確な情報をユーザーに知らせるというユーザビリティの面からも更なる改善が望まれる。

１）プロセスカートリッジの使用環境が低温低湿環境から高温高湿環境に変わった場合、トナーＯＵＴ表示を行う前に白抜け画像が発生する。

２）プロセスカートリッジの使用環境が高温高湿環境から低温低湿環境に変わった場合、トナーＯＵＴ表示から白抜け画像が発生するまでの期間が長い。

そこで、本発明の目的は上記課題を解決しプロセスカートリッジの使用途中で環境が変化した場合も現像剤残量検知を精度良く行う画像形成装置およびプロセスカートリッジを提供することである。

上記目的を達成するために本出願に係わる第１の発明は、
現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化によって現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、
使用環境を区別する手段を備え、前記不揮発性記憶手段には前記使用環境の複数の水準の記憶領域をもち、使用環境区別手段により検知された使用環境水準に対応する環境水準の記憶領域に、静電容量検出値を書き込み、更新できるようになっており、静電容量が減少する前の期間では環境水準の記憶領域に静電容量が最大を示す値を書き込み、更新して記憶し、
静電容量値が減少する期間で現像剤量の逐次残量検知を行う際には、前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値は更新しないようにし、そのときの使用環境の水準に応じて前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値を選択し、その時に検出された静電容量検出値との差に基づいて前記現像剤収容部内の現像剤量を逐次検知する画像形成装置であることを特徴とする。

上記構成によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第２の発明は、
現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化によって現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、
使用環境を区別する手段を備え、前記不揮発性記憶手段には前記使用環境の複数の水準の記憶領域をもち、使用環境区別手段により検出された使用環境水準に対応する環境水準の記憶領域に、静電容量検出値を書き込み、更新できるようになっており、静電容量が減少する前の期間では環境水準の記憶領域に静電容量が最大を示す値を書き込み、更新して記憶し、
静電容量値が減少する期間で現像剤量の逐次残量検知を行う際には、前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値は更新しないようにし、そのときの使用環境の水準に応じて前記不揮発性記憶手段に保持されている静電容量値が最大を示す値、あるいはその時に使用環境を区別する手段によって検知された環境水準に最も近い環境水準の記憶領域に保持されている静電容量値が最大を示す値を選択し、その時に検出された静電容量検出値との差に基づいて前記現像剤収容部内の現像剤量を逐次検知する画像形成装置であることを特徴とする。

上記構成によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第３の発明は、
現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化によって現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、
使用環境を区別する手段を備え、前記不揮発性記憶手段には前記使用環境の複数の水準の記憶領域をもち、使用環境区別手段により検出された使用環境水準に対応する環境水準の記憶領域に、静電容量検出値を書き込み、更新できるようになっており、静電容量が減少する前の期間では環境水準の記憶領域に静電容量が最大を示す値を書き込み、更新して記憶し、
静電容量値が減少する期間で現像剤量の逐次残量検知を行う際には、前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値は更新しないようにし、そのときの使用環境の水準に応じた前記不揮発性記憶手段に保持されている静電容量値が最大を示す値、あるいはその時に使用環境を区別する手段によって判断された環境水準とは異なる環境水準の記憶領域に保持されている静電容量値が最大を示す値から算出されたその時の使用環境に対応する静電容量値が最大を示す値を選択し、その時に検出された静電容量検出値との差に基づいて前記現像剤収容部内の現像剤量を逐次検知する画像形成装置であることを特徴とする。

上記構成によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第４の発明は、
前記使用環境を区別する手段は、
温湿度センサである第１〜第３の発明に記載の画像形成装置であることを特徴とする。

上記構成によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第５の発明は、
前記使用環境を区別する手段は、
転写ローラの抵抗値を利用して得られる情報とする第１〜第３の発明に記載の画像形成装置であることを特徴とする。

上記構成によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第６の発明は、
現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有し、
前記不揮発性記憶手段には使用環境の複数の水準の記憶領域をもった第１〜第５の発明に記載の画像形成装置本体に着脱自在としたプロセスカートリッジであることを特徴とする。

上記構成によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

本発明に係わる第１の発明によれば、
現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化によって現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、
使用環境を区別する手段を備え、前記不揮発性記憶手段には前記使用環境の複数の水準の記憶領域をもち、使用環境区別手段により検知された使用環境水準に対応する環境水準の記憶領域に、静電容量検出値を書き込み、更新できるようになっており、静電容量が減少する前の期間では環境水準の記憶領域に静電容量が最大を示す値を書き込み、更新して記憶し、
静電容量値が減少する期間で現像剤量の逐次残量検知を行う際には、前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値は更新しないようにし、そのときの使用環境の水準に応じて前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値を選択し、その時に検出された静電容量検出値との差に基づいて前記現像剤収容部内の現像剤量を逐次検知することを特徴とする画像形成装置によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第２の発明によれば、
現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化によって現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、
使用環境を区別する手段を備え、前記不揮発性記憶手段には前記使用環境の複数の水準の記憶領域をもち、使用環境区別手段により検出された使用環境水準に対応する環境水準の記憶領域に、静電容量検出値を書き込み、更新できるようになっており、静電容量が減少する前の期間では環境水準の記憶領域に静電容量が最大を示す値を書き込み、更新して記憶し、
静電容量値が減少する期間で現像剤量の逐次残量検知を行う際には、前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値は更新しないようにし、そのときの使用環境の水準に応じて前記不揮発性記憶手段に保持されている静電容量値が最大を示す値、あるいはその時に使用環境を区別する手段によって検知された環境水準に最も近い環境水準の記憶領域に保持されている静電容量値が最大を示す値を選択し、その時に検出された静電容量検出値との差に基づいて前記現像剤収容部内の現像剤量を逐次検知することを特徴とする画像形成装置によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第３の発明によれば、
現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化によって現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、
使用環境を区別する手段を備え、前記不揮発性記憶手段には前記使用環境の複数の水準の記憶領域をもち、使用環境区別手段により検出された使用環境水準に対応する環境水準の記憶領域に、静電容量検出値を書き込み、更新できるようになっており、静電容量が減少する前の期間では環境水準の記憶領域に静電容量が最大を示す値を書き込み、更新して記憶し、
静電容量値が減少する期間で現像剤量の逐次残量検知を行う際には、前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値は更新しないようにし、そのときの使用環境の水準に応じた前記不揮発性記憶手段に保持されている静電容量値が最大を示す値、あるいはその時に使用環境を区別する手段によって判断された環境水準とは異なる環境水準の記憶領域に保持されている静電容量値が最大を示す値から算出されたその時の使用環境に対応する静電容量値が最大を示す値を選択し、その時に検出された静電容量検出値との差に基づいて前記現像剤収容部内の現像剤量を逐次検知することを特徴とする画像形成装置によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第４の発明によれば、
前記使用環境を区別する手段は、
温湿度センサであることを特徴とする第１〜第３の発明に記載の画像形成装置によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第５の発明によれば、
前記使用環境を区別する手段は、
転写ローラの抵抗値を利用して得られる情報であることを特徴とする第１〜第３の発明に記載の画像形成装置によって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

第６の発明によれば、
現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有し、
前記不揮発性記憶手段には使用環境の複数の水準の記憶領域をもった第１〜第５の発明に記載の画像形成装置本体に着脱自在としたことを特徴とするプロセスカートリッジによって、使用環境の変化によらず安定したトナー逐次残量検知を行うことができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

（第１の実施例）
図３を参照して、本発明に従って構成されるプロセスカートリッジを装着可能な電子写真画像形成装置の一実施例について説明する。

プロセスカートリッジＢは、図３に示すように、現像剤を収納する現像剤収納容器４を有する現像剤枠体１１と、現像ローラ５ａ及び現像ブレード５ｃなどを保持する現像枠体１２とを溶着して一体として現像ユニット（現像装置）Ｃを形成し、更にこの現像ユニットＣに、感光体ドラム１、クリーニングブレード７ａ及び廃現像剤容器７ｂなどのクリーニング手段及び帯電ローラ２を取り付けたクリーニング枠体１３を一体に結合することによってカートリッジ化されている。

このプロセスカートリッジＢは、図４のようにユーザーによって画像形成装置本体に対して着脱可能に装着される。

画像形成装置Ａは、現像装置Ｃ内の現像剤Ｔの消費に従ってその残量を逐次検知する。

ここで本実施例の現像剤残量検知手段について詳細を述べる。

本実施例では、現像剤残量検知手段３０としてプレートアンテナを有している。図５に示すように、本実施例では、プレートアンテナとして、現像ローラ５ａに対向する位置の長手方向全域にわたって設けられた出力板金３２と、出力板金３２と略同等の長手長さを有し、出力板金３２と対向するように設けられた入力板金３１を備えている。

プレートアンテナとしての電極対を構成する入力板金３１及び出力板金３２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使用することができる。本実施例では、板金３１、３２の材料としてＳＵＳを使用している。

本実施例では、現像ローラ５ａと入力板金３１とは、プロセスカートリッジＢが画像形成装置本体Ａに装着された状態で、画像形成装置本体Ａに設けられた電圧印加手段としての現像バイアス印加手段（不図示）に電気的に接続される。

そして、現像バイアスである１７００Ｖｐｐ、２６００Ｈｚの交流バイアスと−４５０Ｖの直流バイアスの重畳バイアスが現像ローラ５ａ及び入力板金３１に印加されると、現像ローラ５ａと現像ローラ５ａに対向した出力板金３２との間、及び入力板金３１と出力板金３２との間で交流電流が流れ、電流測定装置３３によって両者の合成電流値が計測される。

こうして、電流測定装置３３によって測定された電流値から、現像ローラ５ａと出力板金３２との間、及び入力板金３１と出力板金３２との間の静電容量に基づく合成の静電容量が計測される。

このように、プレートアンテナである入力板金３１と出力板金３２とを現像装置Ｃ内に配設し、現像装置Ｃ内の現像剤Ｔの減少に伴って、入力板金３１と出力板金３２との間、現像ローラ５ａと出力板金３２との間の静電容量を観測することで、随時現像剤収納容器４内の現像剤量を知ることができる。

図６にプロセスカートリッジ内の現像剤量を検知するための回路構成を示す。

現像剤量は、現像バイアス印加手段としての現像バイアス回路から所定のＡＣバイアスを出力すると、その印加バイアスは、リファレンスコンデンサＣ１と、現像ローラ５ａと、入力板金３２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が発生し、出力板金３１側には静電容量（Ｃ２＋Ｃ３）に応じた電流が発生する。この電流を電圧Ｖ２に変換する。

電流測定装置の検出回路は入力されるリファレンス用コンデンサＣ１の両端に発生する電圧Ｖ１と電極対間電圧Ｖ２の電圧差から電圧Ｖ３を生成し、ＡＤ変換部に出力する。ＡＤ変換部はアナログ電圧Ｖ３をデジタル変換した結果を制御部２３に出力する。制御部２３は、このデジタル値に変換された電圧値Ｖからプロセスカートリッジ内の現像剤量を求める。

以上のように現像剤残量検出手段３０によって、検出された静電容量値は画像形成装置本体の制御部にて電圧に変換され、使用環境が変化しない場合図７のような電圧値Ｖで出力されている。

次に本実施例の記憶手段について述べる。

本発明では、図３および図４に示すように、プロセスカートリッジＢに記憶手段Ｍが配設される。本実施例では、プロセスカートリッジＢには、廃現像剤容器７ｂの上側面部に、記憶手段Ｍとして接触式の読み書き可能なメモリを使用した。

本発明に使用される記憶手段Ｍとしては、不揮発性メモリ、揮発性メモリとバックアップ電池を組み合わせたものなど、通常の半導体による電子的なメモリを特に制限なく使用することができる。

次に、本実施例における記憶手段（以下、メモリともいう）Ｍの制御構成を説明する。

図３に示すように、プロセスカートリッジＢ側には、メモリＭが配置されており、画像形成装置本体Ａに設けられた制御部は、現像剤残量検知部、及び現像剤残量と表示残量の相関テーブルなどを有している。

メモリＭ内にプロセスカートリッジの現像剤収納容器４内に現像剤が十分に充填されている状態の検出電圧値の最小値（以後「ＰＡＦ（プレート・アンテナ・フル）」と呼び、ＰＡＦとする）情報、現像剤残量Ｙ％値情報などが格納されている。

ＰＡＦの値は、画像形成装置が稼働中に検出電圧値Ｖが最小（静電容量は最大値）を示すと、随時更新されていく。

本実施例の特徴は記憶手段ＭにＰＡＦの値を保持する領域が温度２８℃／湿度７０％を超える使用環境の場合と、温度２８℃／湿度７０％以下の使用環境の場合との２つあることである。そして温度２８℃／湿度７０％を超える使用環境のＰＡＦ値をＰＡＦ（Ｈ／Ｈ）、温度２８℃／湿度７０％以下の使用環境のＰＡＦ値をＰＡＦ（Ｌ／Ｌ）とした。

使用環境を検知する手段は特に定めるものではないが、本実施例では温湿度センサを使用した。

次に現像剤の残量検知について述べる。

現像剤残量の演算は制御部２３にあらかじめ保持されている表１に示す変化量の割合と表示残量の関係を示す相関テーブルにより行う。

残量検知は残量３０％以下を２％刻みで行い、白抜け画像が発生するポイントをトナー残量０％としてトナー残量２％を検知した際にユーザーに対してトナーの残りがわずかであることを通知する「トナーＯＵＴ」表示を行うものとした。

具体的に述べる。

制御部ではＰＡＦ値からトナーＯＵＴ表示を行う検出電圧値（以後「ＰＡＥ（プレート・アンテナ・エンプティ）」と呼び、ＰＡＥとする）が下記式〔１〕により算出される。

ＰＡＥ＝ａ×ＰＡＦ＋ｂ‥‥‥式〔１〕

式中にある定数ａ、ｂは実験データの蓄積により求められる値である。本実施例ではａ＝１．５７、ｂ＝−０．１１とした。

次に、そのときの残量検知出力値ＶのＰＡＦ値からの変化量の割合Ｚを以下の式〔２〕によって求める。

変化量の割合Ｚ＝（残量検知出力値Ｖ−ＰＡＦ）／（ＰＡＥ−ＰＡＦ）‥‥式〔２〕

そして、式〔２〕で求めた変化の割合Ｚと表１に示す相関テーブルから変化の割合を超える対応する残量を表示する。

たとえば検出出力値Ｖ＝１．８６Ｖ、ＰＡＦ値＝１．５０Ｖの場合は上記式〔１〕、式〔２〕から変化の割合は０．４８となるので表１の相関テーブルから残量１０％を表示する。

そして、温湿度センサによる使用環境の検知結果に応じて現像剤残量の演算に使用するＰＡＦの値をＰＡＦ（Ｈ／Ｈ）またはＰＡＦ（Ｌ／Ｌ）のどちらかを選択する構成とした。

ここで図１のフローチャートを用いて制御の流れを説明する。

現像剤残量の検出電圧Ｖの測定と温湿度センサによるプロセスカートリッジの使用環境の判断を行う（ステップ１）。

記憶手段ＭにＰＡＦの値が記憶されていない場合は、検出電圧Ｖを使用環境とともにＰＡＦとして記憶手段に保持する（ステップ２）。

ＰＡＦが記憶されている場合は検出電圧Ｖと使用環境に対応するＰＡＦの値を比較し検出電圧値Ｖ＜ＰＡＦならばＰＡＦを更新する（ステップ３）。

出力値＞ＰＡＦならば変化量の割合とあらかじめ設定された相関テーブルとを比較し、現像剤の適正な残量を求める（ステップ４）。

次に本実施例の構成の画像形成装置を用いて印字テストを行った。

印字テスト条件
使用カートリッジ；現像剤充填量３５０ｇ
テスト条件：印字率４％画像、連続プリント

本実施例では気温３２．５℃／湿度８０％の高温多湿環境（以降「Ｈ／Ｈ環境」を称する）と温度１５．０℃／湿度１０％の低温低湿環境（以降「Ｌ／Ｌ環境」と称する）とを可変可能な環境試験室を使用して行った。温湿度センサの測定値が温度２８℃かつ湿度７０％を上回った場合にＨ／Ｈ環境と判断する設定とした。

評価〔１〕
Ｈ／Ｈ環境でテスト開始、３０００枚印字後にＬ／Ｌ環境に変更。

評価〔２〕
Ｌ／Ｌ環境でテスト開始、２０００枚印字後にＨ／Ｈ環境に変更、さらに４０００枚印字後にＬ／Ｌ環境に変更。

比較のために従来の記憶手段に保持するＰＡＦの値が環境によらず一つのみの場合も同時にテストした。

評価〔１〕の場合、検出電圧値の推移は図８のようになった。

使用環境が途中でＬ／Ｌ環境になったことにより出力値が大きくなっている。

残量表示の結果は図９のようになった。

ここで、評価結果の説明を図１０を用いて述べる。図１０には図８の横軸をパーセント表示に換算したものを示す。パーセント表示への換算は白抜け画像が発生した現像剤量を０％とした。従来の方法の場合、環境がＬ／Ｌ環境に変化してもＨ／Ｈ環境でのＰＡＦ（Ｈ／Ｈ）値＝１．４６Ｖが記憶手段に保持されており、この値を用いて残量の計算を行っている。

例えば１０％表示のポイントを考える。

表１から残量１０％表示を行うときの変化量の割合Ｚは０．４６である。

従来の構成の場合、変化の割合Ｚ＝０．４６とＰＡＦ（Ｈ／Ｈ）＝１．４６Ｖを上記式〔１〕，〔２〕に代入して表示残量が１０％になるときの出力電圧Ｖを求めるとＶ＝１．８１Ｖとなる。

ここで図１０において出力電圧Ｖ＝１．８１Ｖのときの実際の残量は１３％であり表示残量とズレが生じている。

一方、本実施例の構成では変化の割合Ｚ＝０．４６とＰＡＦ（Ｌ／Ｌ）＝１．５３Ｖから同様にして表示残量１０％になるときの出力電圧Ｖを求めるとＶ＝１．９０Ｖとなる。

図１０において出力電圧Ｖ＝１．９０Ｖのときの実際の残量は１０％であり表示残量とよく一致している。

従って、図９のように従来の構成では残量３０％以下の残量検知表示の結果は実際の残量と３％〜６％のズレを生じているが、本実施例の構成にすることで実際の残量とのズレは０〜２％で精度良く検知できた。

評価〔２〕の場合は、検出電圧値の推移は図１１のようになった。

この場合も従来の方式ではＨ／Ｈ環境で保持されたＰＡＦの値がトナー残量の計算に使用される。このため、Ｌ／Ｌ環境で使用された残量３０％以下の残量検知表示の結果は実際の残量に対して４〜５％だけ実際の残量とのズレを生じた。

本実施例の場合はＬ／Ｌ環境に応じた適正なＰＡＦ（Ｌ／Ｌ）の値（１．５３Ｖ）を用いて残量３０％以下の残量の計算を行っているため実際の残量と０〜２％の少ないズレで検知できた。

以上、述べたように記憶手段に記憶するＰＡＦの値を使用環境ごとに各々保持し使用環境に対応したＰＡＦを使って現像剤の残量を算出することによって、プロセスカートリッジの使用環境が途中で変化しても精度よく残量検知を行うことができた。

（第２の実施例）
本実施例の特徴は、環境に関する情報は転写ローラの抵抗値を利用して得られることを特徴とする。

転写バイアスＶｔの制御はＡＴＶＣ方式を用いるものが知られている。

その方法は非画像形成時に所定の電流Ｉを印加し、転写ローラの抵抗Ｒを検知し、抵抗Ｒに応じた転写バイアスＶｔを決定するものである。

そこで、本実施例では転写ローラの抵抗値ＲがＨ／Ｈ環境では低く、Ｌ／Ｌ環境では高くなることを用いて環境検知を行う。

本実施例で使用する画像形成装置はプロセススピード１４７．６ｍｍ／ｓｅｃ、転写ローラは常温常湿環境（温度２５．０℃／湿度６０％）で抵抗値ＲがＲ＝２×１０＾８〜２．５×１０＾８Ωの転写ローラを使用した。ＡＴＶＣ制御を行う際に印加する電流Ｉ１はＩ１＝６μＡとした。

上記転写ローラの抵抗値は環境によって変化し、３２．５℃８０％のＨ／Ｈ環境で抵抗値１．３×１０＾８、Ｌ／Ｌ環境では５．０×１０＾８であった。

従って、電圧Ｖ０の測定値によって使用環境を検知することが可能である。

本実施例の場合Ｖ０はおおよそ以下のようになる。

Ｌ／Ｌ環境のＶ０＝３．０ｋＶ
常温常湿のＶ０＝１．２ｋＶ
Ｈ／Ｈ環境のＶ０＝０．７８ｋＶ

静電容量の値はＬ／Ｌ環境と常温常湿環境ではほぼ同等であり、Ｈ／Ｈ環境の場合は大きくなる。従って、Ｈ／Ｈ環境を検知できればよいので、本実施例ではＨ／Ｈ環境を検知するための閾値をＶ０＝１．０ｋＶとし、Ｖ０≦１．０ｋＶであればＨ／Ｈ環境と判断する。

次に現像剤残量検知について述べる。

実施例１と同様に記憶手段には使用環境に応じてＰＡＦ値を複数保持する。本実施例ではＶ０の値がＶ０≧１．０ｋＶの場合とＶ０≦１．０ｋＶの場合とで２つのＰＡＦ値をもつ。

図１２のフローチャートを用いて詳細に動作を説明する。

転写ＡＴＶＣのＶ０の値からプロセスカートリッジの使用環境を判断する。また、現像剤残量の出力値Ｖを測定する（ステップ１）。

記憶手段にＰＡＦが記憶されていない場合は、出力値を使用環境とともにＰＡＦとして記憶する（ステップ２）。

ＰＡＦが記憶されている場合は出力値とＰＡＦを比較し出力値Ｖ＜ＰＡＦならばＰＡＦを更新する（ステップ３）。

出力値Ｖ＞ＰＡＦならば（出力値―ＰＡＦ）の値とあらかじめ設定された現像剤残量検知の相関テーブルとを比較し、現像剤の適正な残量をユーザーに知らせる（ステップ４）。

ここで本実施例２の構成を用いた画像形成装置を用いて印字テストを行った。

テスト条件は前記実施例１と同様である。

その結果、実施例１と同様に使用環境が変化しても現像剤がなくなる最後まで精度良く現像剤の残量検知を行うことができた。

以上のように転写ローラの抵抗値の変化を利用して使用環境を検知し、使用環境に応じてＰＡＦの値をそれぞれ記憶手段に保持することによって現像剤がなくなる最後まで精度良く現像剤残量検知を行うことができた。

（第３の実施例）
本実施例では、プロセスカートリッジの初期から所定の期間だけ使用環境が変化することなく同一環境で使用された場合は他の使用環境でのＰＡＦ値を演算により求め、記憶手段に保持することを特徴とする。

たとえば図１３の場合、図中の点Ｄのときに使用環境がＨ／Ｈ環境からＬ／Ｌ環境に初めて変化している。この場合、記憶手段にはＬ／Ｌ環境に対応するＰＡＦの値が記憶手段に保持されていないため、点ＤでのＬ／Ｌ環境の出力値をＰＡＦ値として記憶手段に保持してしまい残量検知の検知精度のズレが大きくなってしまう。

そこで、本実施例ではプロセスカートリッジの初期から一定の期間Ｓの間に使用環境に変化がない場合は他の使用環境でのＰＡＦ値を演算によって求め、その値を記憶手段に保持する。

本実施例では所定のプリント枚数Ｓの間にＬ／Ｌ環境のＰＡＦ値＝ＰＡＦ（Ｌ／Ｌ）が保持されないときは、（Ｈ／Ｈ環境のＰＡＦ＋定数α）の値をＬ／Ｌ環境のＰＡＦ値＝ＰＡＦ（Ｌ／Ｌ）として記憶手段に保持する。

ここで、上記定数αの値は使用環境と出力値の関係によりあらかじめ求めた値である。また、所定の期間Ｓはプロセスカートリッジの使用期間が検知できれば特に定めるものではなく、プリント枚数、使用した日付、ピクセルカウントなどで設定できる。

次に実機によるプリントテストを行った。

テストは前記実施例１および２と同様に現像剤充填量３５０ｇのプロセスカートリッジを使用し印字率４％の画像を連続プリントして評価した。

本実施例では定数α＝０．０８Ｖ、プリント枚数Ｓ＝３０００枚とした。

環境の変化の仕方：
Ｈ／Ｈ環境でプリントテストスタート。→トナー残量が１５０ｇ程度になったところで環境をＬ／Ｌ環境に変更した。

結果は図１４に示すようにＨ／Ｈ環境からＬ／Ｌ環境に環境変化が起きたとき、残量検知の精度が悪化することなく良好に検知を行うことができた。

実際の流れを図１５のフローチャートに示す。

使用環境と残量検知の出力値の測定を行う（ステップ１）。

使用環境に対応するＰＡＦの値が記憶手段に保持されているか確認し、ＰＡＦの値が保持されていなければＰＡＦの値を保持する（ステップ２）。

ＰＡＦの値が既に記憶されていれば測定値Ｖと大小比較を行い、ＰＡＦ値を更新、あるいは現像剤の残量の演算を行う（ステップ３）。

次に、所定の期間Ｓのカウントを確認する（ステップ４）。

所定のプリント枚数Ｓ＝３０００枚を超えていればＨ／Ｈ環境およびＬ／Ｌ環境に対応するＰＡＦ値の両方ともが記憶手段に保持されているか確認する（ステップ５）。

記憶手段に保持されているＰＡＦの値が片方の環境のみの場合は、現在の使用環境とは異なる環境のＰＡＦ値を演算し、その値を記憶手段に保持する（ステップ６）。

上記のような処理を行うことにより、現像剤が少量になった時点で初めて使用環境が変化した場合でも現像剤残量検知を精度良く行うことができた。

上記のようにＰＡＦの値を使用環境毎にそれぞれ保持することにより、現像剤の残量が少量になった時点で使用環境が初めて変化した場合も精度良く残量検知を行うことができた。

また、上記実施例１〜３では２つの環境水準におけるＰＡＦ値をそれぞれ保持するとしたが、表２のように環境水準を更に細かく設け、ＰＡＦ値をそれぞれの環境水準で保持し逐次残量検知を行う際の環境水準に対応したＰＡＦ値を用いて残量検知を行うことにより、更に精度良く逐次残量検知が行える。

本発明を示す実施例１のフローチャート図 残量検知出力値の推移（環境差）を示す図 実施例１を説明する画像形成装置を示す図 記憶手段を備えたプロセスカートリッジを示す図 現像剤残量検知手段を示す斜視図 現像剤残量を検知するための回路構成を示す図 残量検知出力値の推移を示す図 実施例１の評価〔１〕のグラフ 実施例１の評価〔１〕のグラフ 実施例１の評価〔１〕のグラフ 実施例１の評価〔２〕のグラフ 実施例２のフローチャート図 実施例３の出力値推移グラフ 実施例３の評価結果を示す図 実施例３のフローチャート図 従来例の画像形成装置を示す図

符号の説明

Ａ 画像形成装置
Ｂ プロセスカートリッジ
Ｃ 現像装置
Ｔ 現像剤
Ｍ 記憶手段（メモリ）
１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
４ 現像剤収容器
５ａ 現像ローラ
５ｃ 現像ブレード
７ａ クリーニングブレード
７ｂ クリーニング容器
１１ 現像剤枠体
１２ 現像枠体
１３ クリーニング枠体
２３ 制御部
３０ 現像剤残量検知手段
３１ 出力板金
３２ 入力板金
３３ 電流測定装置

Claims (6)

1. 現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化によって現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、
   使用環境を区別する手段を備え、前記不揮発性記憶手段には前記使用環境の複数の水準の記憶領域をもち、使用環境区別手段により検知された使用環境水準に対応する環境水準の記憶領域に、静電容量検出値を書き込み、更新できるようになっており、静電容量が減少する前の期間では環境水準の記憶領域に静電容量が最大を示す値を書き込み、更新して記憶し、
   静電容量値が減少する期間で現像剤量の逐次残量検知を行う際には、前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値は更新しないようにし、そのときの使用環境の水準に応じて前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値を選択し、その時に検出された静電容量検出値との差に基づいて前記現像剤収容部内の現像剤量を逐次検知することを特徴とする画像形成装置。
2. 現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化によって現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、
   使用環境を区別する手段を備え、前記不揮発性記憶手段には前記使用環境の複数の水準の記憶領域をもち、使用環境区別手段により検出された使用環境水準に対応する環境水準の記憶領域に、静電容量検出値を書き込み、更新できるようになっており、静電容量が減少する前の期間では環境水準の記憶領域に静電容量が最大を示す値を書き込み、更新して記憶し、
   静電容量値が減少する期間で現像剤量の逐次残量検知を行う際には、前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値は更新しないようにし、そのときの使用環境の水準に応じて前記不揮発性記憶手段に保持されている静電容量値が最大を示す値、あるいはその時に使用環境を区別する手段によって検知された環境水準に最も近い環境水準の記憶領域に保持されている静電容量値が最大を示す値を選択し、その時に検出された静電容量検出値との差に基づいて前記現像剤収容部内の現像剤量を逐次検知することを特徴とする画像形成装置。
3. 現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有したプロセスカートリッジを着脱可能とし、静電容量の変化によって現像剤の逐次残量検知を行う画像形成装置において、
   使用環境を区別する手段を備え、前記不揮発性記憶手段には前記使用環境の複数の水準の記憶領域をもち、使用環境区別手段により検出された使用環境水準に対応する環境水準の記憶領域に、静電容量検出値を書き込み、更新できるようになっており、静電容量が減少する前の期間では環境水準の記憶領域に静電容量が最大を示す値を書き込み、更新して記憶し、
   静電容量値が減少する期間で現像剤量の逐次残量検知を行う際には、前記不揮発性記憶手段に保持された静電容量値が最大を示す値は更新しないようにし、そのときの使用環境の水準に応じた前記不揮発性記憶手段に保持されている静電容量値が最大を示す値、あるいはその時に使用環境を区別する手段によって判断された環境水準とは異なる環境水準の記憶領域に保持されている静電容量値が最大を示す値から算出されたその時の使用環境に対応する静電容量値が最大を示す値を選択し、その時に検出された静電容量検出値との差に基づいて前記現像剤収容部内の現像剤量を逐次検知することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記使用環境を区別する手段は、
   温湿度センサであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記使用環境を区別する手段は、
   転写ローラの抵抗値を利用して得られる情報であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 現像剤収容部と、現像剤容器内に備えられ現像剤の残量に応じた静電容量を測定するための現像剤残量検知手段と、不揮発性の記憶手段とを有し、
   前記不揮発性記憶手段には使用環境の複数の水準の記憶領域をもった請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置本体に着脱自在としたことを特徴とするプロセスカートリッジ。