JP4799115B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真画像形成装置における現像剤量検知方法及び画像形成装置に関するものである。そして、電子写真画像形成装置の例としては、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えば、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ等）、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。

従来の現像剤量検知方法及び画像形成手段には現像手段の近傍に導電性のアンテナを設け、現像手段及びアンテナ間の現像剤量変化に基づく静電容量の変化を検出する手段によって現像剤量を検知する画像形成装置が知られている（例えば特許文献１参照。）。

また、像担持体を帯電する帯電手段を備え、この帯電手段に印加される帯電バイアスにより、現像剤量検知手段の検知結果に影響するのを防止する。そのため、現像装置における現像剤規制部材を静電的シールドとして兼用することが知られている（例えば特許文献１参照。）。
特許第３０８２９３６号公報（第２〜３項、図１）

近年、カラー画像の形成を行うことができるカラー電子写真式の画像形成装置の需要が増大しており、特にカラー画像を高速にて出力が可能な、複数の画像形成手段を有する、いわゆるタンデムカラー画像形成装置の需要が増大している。更にこのようなタンデムカラー画像形成装置に対しても小型化へ、低コスト化への要求は更に高まってきている。

また、静電容量による現像剤量検知方法はアンテナの配置位置や形状によって現像剤量の検知範囲を比較的自由に設定することが可能な現像剤量検知方法である。特に現像剤量を逐次検知するには非常に有効な方法であることが知られている。

ところが、上記タンデムカラー画像形成装置において更なる小型化を実現するためには、前記複数の画像形成手段をより接近させて配置する必要がある。前記複数の画像形成手段には各々現像剤を収容する現像剤収容部があり、これらに対応する現像剤量検知手段も当然のことながら、接近して配置される。

前記特許文献１に示したような静電容量による現像剤量検知方法を行う場合、近接する画像形成手段や近接する他の現像剤量検知手段にバイアスが印加される。そのバイアスの影響によって、静電容量の検知に悪影響を及ぼすため、正確な現像剤量検知を行うための種々の対策が望まれていた。

また前記特許文献１に示したような静電的シールドによる静電容量検知を行うには、前記静電的シールドの配置に制限がある。特にカラー画像形成装置においては、前述したように複数の画像形成手段を有する。そのため、前記特許文献１に示すように、例えば現像規制部材による静電的シールドではシールド効果が得られない場合がある。また、静電的シールドにより前記悪影響を防止するためには、より大掛かりな静電的シールドを設ける必要があり、装置の大型化やコストアップを招いてしまうという問題がある。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、より小型化及び低コスト化した複数の画像形成手段を有する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、つぎの（１）ないし（５）の構成を備えるものである。

（１）現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤を用いて像担持体に現像剤像を形成する現像ローラと、前記現像剤収容部に設けられたアンテナ電極と、を備える現像手段を各々が有する第１、第２の画像形成手段と、
前記第２の画像形成手段に振動バイアスを印加するバイアス印加手段と、
前記第１の画像形成手段における前記アンテナ電極と前記現像ローラとの間の静電容量に関する値を検出して前記第１の画像形成手段における前記現像剤収容部の現像剤量を検知する現像剤量検知手段であって、前記第２の画像形成手段に前記振動バイアスが印加されている第１の期間に検出した第１基準値と、前記第２の画像形成手段に前記振動バイアスが印加されていない第２の期間に検出した第２基準値と、に基づいて、前記第２の画像形成手段に前記振動バイアスが印加されている第３の期間に検出した検出値を補正して前記現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

（２）現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤を用いて像担持体に現像剤像を形成する現像ローラと、前記現像剤収容部に設けられたアンテナ電極と、を備える現像手段を各々が有する第１、第２の画像形成手段と、
前記第２の画像形成手段に振動バイアスを印加するバイアス印加手段と、
前記第１の画像形成手段における前記アンテナ電極と前記現像ローラとの間の静電容量に関する値を検出して前記第１の画像形成手段における前記現像剤収容部の現像剤量を検知する現像剤量検知手段であって、前記第２の画像形成手段に第１の振動バイアスが印加されている第１の期間に検出した第１基準値と、前記第２の画像形成手段に前記第１の振動バイアスよりも抑制された振動バイアスが印加されている第２の期間に検出した第２基準値と、に基づいて、前記第２の画像形成手段に前記第１の振動バイアスが印加されている第３の期間に検出した検出値を補正して前記現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

（３）前記第１基準値と前記第２基準値とから算出された補正値を記憶する記憶手段を有し、
前記現像剤量検知手段は、前記第３の期間に検出した検出値を前記記憶手段に記憶された補正値により補正して前記現像剤量を検知することを特徴とする前項（１）または（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記振動バイアスは、前記現像ローラに印加される現像バイアスであることを特徴とする前項（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の画像形成装置。

（５）前記第１、第２の画像形成手段の各々は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、を有し、前記振動バイアスは、前記帯電手段に印加される帯電バイアスであることを特徴とする前項（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の画像形成装置。

本発明によれば、複数の画像形成手段を有する、画像形成装置において、以下の効果を奏する。検知対象として選択された現像剤量検知手段の静電容量を検知する際に、装置の大型化やコストアップをすることがなく、高精度な現像剤量の検知が可能となる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［画像形成装置の全体の説明］
まず、電子写真画像形成装置の全体構成について、図１を参照して概略説明する。図１は電子写真画像形成装置（以下画像形成装置と称す）の一形態であるレーザービームプリンタの全体構成説明図である。

この画像形成装置の画像形成部は、画像形成手段１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）と、この画像形成手段１の上方に、露光手段２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）が配置されている。

本形態において、画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像剤像を形成可能であり、それぞれの画像形成手段１に対応した露光手段２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを有している。

この画像形成部の下方には、記録媒体である転写材３１を送り出す給紙部３２と、給紙部３２から送り出された転写材３１を吸着し、前記画像形成手段１Ｙから１Ｋに向かう方向に搬送する搬送手段３３が配置される。

更に、画像形成手段１で形成された現像剤像を転写材３１に転写する転写ローラ３４（３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ）が前記画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対応して配置されている。

本構成において画像形成手段１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）は前記搬送手段３３が転写材３１を搬送するにしたがって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像剤像を順次形成することでカラー画像を高速にて出力可能となっている。このような画像形成装置の構成をタンデム構成と言う。

更に、転写材３１に転写された現像剤像を定着させるための定着手段３５、転写材３１を装置外へ排出する排出手段３６が配置されている。ここで転写材３１としては、例えば紙、ＯＨＰシート、あるいは布等である。

［画像形成手段の説明］
次に本画像形成装置における画像形成手段１について、図２、３、４を用いて説明する。図２は画像形成装置の一形態であるレーザービームプリンタの画像形成手段１の構成説明図である。

画像形成手段１は前述したようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを使用するが、これらはいずれも同様の構成である。

まず、画像形成手段１は、前記露光手段２より照射された露光により静電潜像を形成する感光ドラム１１を備える。前記感光ドラム１１の静電潜像を現像する現像手段１３、前記現像手段１３によって形成された現像剤像を転写材３１に、転写ローラ３４によって転写できる。そしてその後、感光ドラム１１に残留した現像剤をクリーニングするためのクリーニング手段１４、そして感光ドラム１１に静電潜像を形成するために、感光ドラム１１を帯電するための帯電手段１２、を有している。

同図における現像手段１３は、非磁性１成分現像方式の現像手段を例にあげて説明するが、本発明における現像方式は磁性１成分現像、２成分現像のいずれの方式を用いても良い。

現像手段１３は現像剤ｔを収容する現像容器１３０、現像剤ｔを担持できる。そして感光ドラム１１に現像するための現像ローラ１３１、現像ローラ１３１の現像剤の層厚を規制できる。そして摩擦帯電により現像剤に電荷を付与する現像ブレード１３２、現像ローラ１３１に対して現像剤の供給及び剥ぎ取りを行う供給ローラ１３３より構成される。

また、同図におけるクリーニング手段１４はカウンターブレード方式のクリーニング手段である。クリーニング手段１４は感光ドラム１１の表面に残留した現像剤を掻き取るためのクリーニングブレード１４１とクリーニングブレード１４１によって掻き取られた現像剤を収容するためのクリーニング容器１４０より構成される。

クリーニング手段については省略されることも可能である。図３はいわゆるクリーナレスの画像形成手段１を示している。同図において前記残留した現像剤は帯電手段１２によって電荷が付与され、再び現像手段１３に回収される（図示せず）。

このような構成により、クリーニングブレード及びクリーニング容器のスペースを大幅に削減することが可能となる。本構成においては、図４に示すように画像形成手段１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）の間隔を詰めることが可能となり装置本体の小型化に対して非常に有効である。

本実施例では、画像形成手段１の帯電手段１２に帯電バイアス印加手段４１によって印加されるバイアスが振動バイアス成分を含んでいる。かつ、現像ローラ１３１に現像バイアス印加手段４２によって印加される現像バイアスも振動バイアス成分を含む、いわゆるＡＣ帯電方式、ＡＣ現像方式の画像形成装置である。また、現像ローラ１３１と感光ドラム１１は、非接触状態のジャンピング現像方式を採用している。また、本実施例においては現像ローラ１３１に現像バイアス印加手段４２によって印加される現像バイアスを後述する現像剤量検知手段の検知用バイアスとして利用する。

また、本実施例における画像形成手段１は、画像形成装置に対し着脱可能な構成となっており、感光ドラム１１、現像手段１３、クリーニング手段１４、帯電手段１２を一体としたプロセスカートリッジになっている。

［バイアス制御手段］
続いて、本画像形成装置におけるバイアス制御手段について、図２を用いて説明する。

電子写真画像形成を行う上で、画像形成手段１には様々なバイアスが印加される。本画像形成手段１においては、図２に示すように帯電手段１２に印加される帯電バイアス、現像ローラ１３１に印加される現像バイアス、更に転写ローラ３４に印加される転写バイアスがある。そして前記帯電バイアスを帯電手段１２に印加するための帯電バイアス印加手段４１がある。前記現像バイアスを前記現像ローラ１３１に印加するための現像バイアス印加手段４２がある。転写バイアスを転写ローラ３４に印加するための転写バイアス印加手段４３がある。そして、それぞれ帯電手段１２、現像ローラ１３１、転写ローラ３４に電気的に接続され、更にこれらのバイアスの制御を行うのは不図示のバイアス制御手段である。前記バイアス制御手段は前記各バイアスの出力値やｏｎ−ｏｆｆの制御を行う。

［静電容量変化による現像剤量検知の概略］
続いて、本画像形成装置における現像剤量検知手段Ｘについて、図２を用いて説明する。前述したように現像手段１３は、現像剤収容部１３０を有し、ここに現像剤ｔが収容される。更に前記現像剤収容部１３０にはアンテナ電極１３４が配設され、更に前記アンテナ電極１３４は検知手段４４と電気的に接続される。

一方、現像ローラ１３１には現像バイアス印加手段４２によって現像バイアスが印加される。このとき前記現像バイアスが振動バイアスであれば、この現像バイアスを検知用バイアスとして用いられる。そして前記現像剤収容部１３０に収容される現像剤ｔの量に対応して前記アンテナ電極１３４にて誘起される信号を検知手段４４にて検知することで現像剤量を検知する。

本実施例はＡＣ現像方式の画像形成装置であるため、画像形成中に交流の現像バイアスを印加するので画像形成時に現像剤量を検知する。

また、前記検知用バイアスは現像ローラ１３１以外の、例えば現像ブレード１３２、供給ローラ１３３、のいずれのパーツに印加しても良い。このとき、これら全てのパーツに印加することでより広範囲に渡り現像剤量の検知が可能となることは言うまでもない。

また、同図において前記アンテナ電極１３４は現像剤収容部１３０内部に配設している。しかし前記検知用バイアスが印加されるパーツと前記アンテナ電極１３４間の電気力線が及ぶ範囲内で現像剤ｔの量を検知することが可能であれば、前記現像剤収容部１３０の外部に配設しても良い。

以上説明したように静電容量による現像剤量検知手段Ｘを前記画像形成装置に搭載することで現像剤量検知が行えるため、現像剤の補給、もしくは現像剤収容部、画像形成手段の交換を適切なタイミングで行うことが可能となる。

［現像剤量の検知回路について］
次に、現像剤量の検知回路について図１０を用いて、詳細に説明する。

図１０において、現像バイアス印加手段４２としての現像バイアス回路１５０から所定の交流バイアスを出力すると、そのバイアスは固定の静電容量を有するリファレンスコンデンサ１５１と、現像ローラ１３１とにそれぞれ印加される。

比較検出回路１５２では、リファレンスコンデンサ１５１（静電容量Ｃ１：固定値）の両端に発生する基準値に対して発生する電圧Ｖ１がある。現像ローラ１３１・出力側アンテナ電極１３４の静電容量（Ｃ２：トナー残量によって可変）に対して発生する電圧Ｖ２がある。更にそれぞれの電圧Ｖ１，Ｖ２との電圧差から電圧Ｖ３を生成する。この電圧Ｖ３はＡＤ変換部１５３に入力され、ここで、アナログ電圧Ｖ３をデジタル変換し（以下この値を残検出力電圧と呼ぶ。単位は（Ｖ））、その結果を演算・制御部１５４に送り現像剤量を算出する。

［静電容量の干渉］
次に残検出力電圧の外部バイアスによる干渉について説明する。

前記複数の画像形成手段１にはそれに対応した現像剤収容部１３０と、それぞれの現像剤収容部１３０には各々現像剤量検知手段Ｘが備えられる。現像剤量検知手段Ｘは、前述したように現像ローラ１３１には現像バイアスを印加する。そして静電容量の変化を検知することで現像剤量の検知を行う。しかし図１（もしくは図４）に示すように画像形成手段１が並設されている場合、検知対象となる現像剤量検知手段Ｘ以外の現像剤量検知手段（Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃ……）にバイアスが印加される。このバイアスが印加されていると、検知対象となる現像剤量検知手段Ｘのアンテナ電極１３４と干渉するため現像剤量の検知が正確に行うことが出来ない場合がある。

図５は検知対象となる現像剤量検知手段Ｘ以外の現像剤量検知手段Ｘａに検知用バイアスが印加された状態を模式化した図である。

すなわち検知対象となる現像剤量検知手段Ｘの現像ローラ１３１ａに検知用バイアスが印加されると、現像ローラ１３１ａとこれに対応するアンテナ電極１３４ａの間で形成されるコンデンサＣａ１に電気信号が誘起される。この部分の静電容量の変化を検知することで現像剤量の検知を行う。ところが、このとき隣接する画像形成手段の現像ローラ１３１ｂ、１３１ｃに同様に検知用バイアス（もしくは振動バイアス成分を含む現像バイアス）が印加されているとコンデンサＣｂ１、Ｃｃ１にも電気信号が誘起される。

その結果、検知対象のコンデンサＣａ１以外の静電容量による信号も検知手段４４が検知してしまい、実際よりも現像剤量を多めに検出してしまう。

例えば検知対象となる現像剤量検知手段Ｘが図１に示す画像形成手段１Ｍである場合、コンデンサＣｂ１及びＣｃ１は、画像形成手段１Ｃ及び１Ｙにおけるそれぞれの現像ローラと画像形成手段１Ｍのアンテナ電極の間で形成されるコンデンサである。そして画像形成手段１Ｃ、１Ｙの現像ローラに検知用バイアスが印加されることにより、電気信号を誘起することとなる。

このとき、コンデンサＣｂ１には画像形成手段１Ｃの現像剤収容部に収容される現像剤（すなわちシアンの現像剤）及び画像形成手段１Ｍのクリーニング容器に回収された現像剤の影響を受けている。また、コンデンサＣｃ１においては同様に画像形成手段１Ｙのクリーニング容器に回収された現像剤の影響を受けている。

つまり、コンデンサＣｂ１、Ｃｃ１は本来測定すべき現像剤量である画像形成手段１Ｍの現像剤収容部１３０に収容される現像剤量がある。そしてそのほかに、画像形成手段１Ｃ、１Ｙの現像剤収容部１３０に収容される現像剤及びクリーニング容器１４０に回収された現像剤の量を同時に測定することとなる。

その結果、前記コンデンサＣａ１にて静電容量の検知を行っている最中に現像ローラ１３１ｂ、１３１ｃにバイアスが印加されると、コンデンサＣａ１に印加されるバイアスと、コンデンサＣｂ１、Ｃｃ１に印加されたバイアスが重畳される。このため、検知手段４４にて検知される信号はこれらが干渉した状態で入力されるため、現像剤量検知を正確に行うには支障をきたす可能性がある。

また、前記画像形成手段１に帯電バイアスが印加される場合においても、本実施例では帯電バイアスとして交流バイアスを用いるため干渉する可能性がある。

図６には、帯電部材１２ａ、１２ｂ、１２ｃとアンテナ電極１３４ａの間に形成されるコンデンサＣａ２、Ｃｂ２、Ｃｃ２を図示した。帯電バイアスと現像バイアスを印加した際には、Ｃｂ１、Ｃｃ１、Ｃａ２、Ｃｂ２、Ｃｃ２の５つのコンデンサによる、他の現像剤量検知手段Ｘａ，Ｘｂ，Ｘｃ，Ｘｄ，Ｘｅが形成されて、電気信号の影響を受けることとなる。

実際に図６の構成で帯電バイアス及び現像バイアスを変えて、残検出力電圧を測定したところ、干渉による残検出力電圧は、下の３つのパラメーターに依存することがわかった。
１）帯電バイアス及び現像バイアスの周波数が高いほど、干渉の影響が大きい。
２）帯電バイアス及び現像バイアスの振幅のピーク巾（Ｖｐｐ）が大きいほど干渉の影響が大きい。
３）コンデンサＣｂ１、Ｃｃ１、Ｃａ２、Ｃｂ２、Ｃｃの容量が大きいほど干渉の影響が大きい。

また、上記５つのコンデンサの容量は、画像形成手段の現像剤収容部に収容される現像剤及びクリーニング容器に回収された現像剤の量によって変動する。

［残検出力電圧の干渉に対する補正方法］
前述したように本実施例においては画像形成手段１に印加される帯電バイアス、現像バイアスは振動バイアス成分を含んでいる。そのため、検知対象として選択されたアンテナ電極１３４には、前述したようにこれに対応する検知用バイアス以外のバイアスが干渉している。

したがって、画像形成を行っているときに、現像剤量検知を行う際に現像バイアスの干渉の影響分を補正しなければならない。また、バイアスによる干渉の量は一定ではなく、上で述べた３つのパラメーターに依存する。そのため、画像形成装置内の現像剤量の変化や、プロセスカートリッジの交換時や、画像形成バイアス条件等の変更に応じて補正量を変更しなければならない。

図７は画像形成時の、画像形成バイアスである帯電バイアス（ＣＨｙ、ＣＨｍ、ＣＨｃ、ＣＨｋ）、検知用バイアスとして用いられる現像バイアス（ＤＥｙ、ＤＥｍ、ＤＥｃ、ＤＥｋ）の印加タイミングを示すタイミングチャートである。

その際に各色の現像剤量検知手段Ｘから出力される残検出力電圧を（ＴＲｙ１、ＴＲｍ１、ＴＲｃ１、ＴＲｋ１）とする。同図において各画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに印加される帯電バイアスをそれぞれＣＨｙ、ＣＨｍ、ＣＨｃ、ＣＨｋとする。現像バイアスをＤＥｙ、ＤＥｍ、ＤＥｃ、ＤＥｋとしてあらわす。それぞれのバイアス値の大小に関係なく、チャートが上にあるときはバイアスが印加されていて、下にあるときはバイアスが抑制されているか停止している状態を表し、横軸は時間軸をあらわしている。

画像形成中において、残検出力電圧を（ＴＲｙ１、ＴＲｍ１、ＴＲｃ１、ＴＲｋ１）は、振動バイアス成分を含む帯電バイアス（ＣＨｙ、ＣＨｍ、ＣＨｃ、ＣＨｋ）、現像バイアス（ＤＥｙ、ＤＥｍ、ＤＥｃ、ＤＥｋ）と干渉する。そのため、干渉の影響を補正して現像剤量検知を行う。そこで画像形成開始前に、干渉の影響を実測する補正シーケンスを実行する。

［干渉の影響を実測するシーケンスの説明］
干渉の影響を実測する補正シーケンスは毎回実行する必要は無く、濃度制御等で画像形成バイアスが変更したときや現像剤量の残量が所定量以上変化した場合など、干渉の影響が変わるタイミングで実行する。

ただし、本実施例では、現像剤量の干渉の影響は無視するが、現像剤量の残量による影響が大きい場合には、現像剤量が所定の量減るごと補正にシーケンスを実行しても良い。本発明の補正シーケンスとしては、大きく３つのステップがある。

（１）ステップ１（第１基準値の検出）
画像形成動作中と同じ干渉状態になるように画像形成バイアスを印加する。その際、画像形成時と完全に同じ状態が望ましい。しかし、本実施例では、転写手段と定着手段等など残検出力電圧に影響がないバイアスは抑制もしくは停止している。

上記ステップによる残検出力電圧を（ＴＲｙ２、ＴＲｍ２、ＴＲｃ２、ＴＲｋ２）とする。

（２）ステップ２（第２基準値の検出）
検知対象となる現像剤量検知手段Ｘに印加される検知用バイアス（現像バイアス）以外のバイアスによる干渉がない状態における各残検出力電圧（ＴＲｙ３、ＴＲｍ３、ＴＲｃ３、ＴＲｋ３）を検知する。その際には、検知対象として選択された現像剤量検知手段Ｘに印加する検知用バイアス以外のバイアスは停止することが望ましい。

しかし、電源容量に充分な余裕がない場合は停止したバイアスを再び起動する際に、バイアス値を所定の値にするのにタイムラグが発生する。したがって、このような場合には前記検知用バイアス以外のバイアスは停止するのではなく、前記干渉の影響を与えない程度に抑制しても良い。

以上２つのステップで得られた検出電圧の差分を取ることで干渉の影響による電圧変動を知ることが出来る。

図８は、本実施例の補正シーケンスのステップ１とステップ２のタイミングチャートを示している。

ここで、ステップ２のシーケンスでは、現像剤量検知を行うため現像ローラ１３１に現像バイアスを印加する。したがって、このとき現像ローラ１３１に担持された現像剤が感光ドラム１１に現像されてしまうことが懸念される。しかし感光ドラム表面の現像ローラ１３１と対向する部分はすでに帯電手段１２によって帯電されているので、この帯電電荷が減衰するまでの間に現像剤検知を行えば問題ない。

上記懸念点を解決するための方法として、所定の直流バイアスを帯電手段１２に印加してもよい。このとき現像剤量検知を行っているときには、前記所定の直流の帯電バイアス、現像バイアスの出力を常に一定に保っておけば、前述した干渉による静電容量の影響は発生しない。

また、本実施例において、それぞれの画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおいて現像剤検知は一つずつ行っている。しかし現像剤検知時に干渉が問題にならないレベルであれば、検知対象となる現像剤量検知手段Ｘと隣接する画像形成手段に印加するバイアスのみを抑制する。もしくは停止することにより各残検出力電圧（ＴＲｙ３、ＴＲｍ３、ＴＲｃ３、ＴＲｋ３）を決定することも可能である。

例えば、図９のタイミングチャートのように、画像形成手段１Ｙと１Ｃの残検出力電圧であるＴＲｙ３とＴＲｃ３を同時に検知する。そして、その後画像形成手段１Ｍ、１Ｋの残検出力電圧であるＴＲｍ３とＴＲｋ３を同時に検知することでステップ２に要する時間を短縮することも可能である。

（３）干渉量の算出
以上の２つのステップから、干渉による残検出力電圧値の変動量を補正値として記憶手段に記憶する。

各色の補正値を（ΔＴＲｙ、ΔＴＲｍ、ΔＴＲｃ、ΔＴＲｋ）とすると、
ΔＴＲｙ＝ＴＲｙ２−ＴＲｙ３
ΔＴＲｍ＝ＴＲｍ２−ＴＲｍ３
ΔＴＲｃ＝ＴＲｃ２−ＴＲｃ３
ΔＴＲｋ＝ＴＲｋ２−ＴＲｋ３
であらわせる。
上記補正値値を画像形成装置に設置された記憶手段に記憶する。

［現像剤量の決定］
次に、現像剤量の決定について説明する。

画像形成装置本体に設けられたＣＰＵ内のＲＯＭ（読み取り専用記憶手段）には、干渉の影響のない時の残検出力値（ＴＲｙ３、ＴＲｍ３、ＴＲｃ３、ＴＲｋ３）と現像剤量を関係づけた現像剤量変換テーブルが収容されている。

ＣＰＵは中央演算処理装置であり、格納されたプログラムや各種データを読み出し、必要な演算や判断を行い、各種制御を行うものである。

画像形成時において、現像バイアス印加時の残検出力電圧を（ＴＲｙ１、ＴＲｍ１、ＴＲｃ１、ＴＲｋ１）とすると、
各残検出力電圧（ＴＲｙ１、ＴＲｍ１、ＴＲｃ１、ＴＲｋ１）から干渉の影響を除去する。そのために、（ＴＲｙ１、ＴＲｍ１、ＴＲｃ１、ＴＲｋ１）から画像形成手段の記憶手段に記憶された補正値（ΔＴＲｙ、ΔＴＲｍ、ΔＴＲｃ、ΔＴＲｋ）を引いた差分データ（ＴＲｙ１−ΔＴＲｙ、ＴＲｍ１−ΔＴＲｍ、ＴＲｃ１−ΔＴＲｃ、ＴＲｋ１−ΔＴＲｋ）を算出する。

（ＴＲｙ１−ΔＴＲｙ、ＴＲｍ１−ΔＴＲｍ、ＴＲｃ１−ΔＴＲｃ、ＴＲｋ１−ΔＴＲｋ）と現像剤量変換テーブルにより現像剤量を算出する。

最後に、実施例１の現像剤量を決定する流れをフローチャートを図１３に示す。

ＣＰＵは、不図示のコンピュータからＪＯＢ信号を受け印字を要求される（Ｓ１０１）。

記憶手段から記憶手段に記憶された補正値（ΔＴＲｙ、ΔＴＲｍ、ΔＴＲｃ、ΔＴＲｋ）を呼び出す（Ｓ１０２）。

画像形成動作中の残検出力電圧（ＴＲｙ１、ＴＲｍ１、ＴＲｃ１、ＴＲｋ１）を検出する（Ｓ１０３）。

各残検出力電圧（ＴＲｙ１、ＴＲｍ１、ＴＲｃ１、ＴＲｋ１）から補正値（ΔＴＲｙ、ΔＴＲｍ、ΔＴＲｃ、ΔＴＲｋ）の差分データを算出する（Ｓ１０４）。

ＲＯＭに格納された現像剤量変換テーブルと差分データから現像剤量を決定する（Ｓ１０５）。

現像剤量検知手段の検知結果を画像形成装置の表示部に表示する（Ｓ１０６）。

画像形成装置はＪＯＢを終了する（Ｓ１０７）。

以上説明したように、タンデム構成の画像形成装置において、静電容量による現像剤量検知手段を行う際、特別な静電的シールドを設ける等を行うことがない。そして更に、検知対象となる現像剤量検知手段Ｘに印加する検知用バイアス以外のバイアスによる干渉を受けないで印刷動作中に現像剤量検知が正確に行える。したがって、現像剤補給や現像剤が消費されたことによる現像手段１３、画像形成手段１の交換が適切なタイミングで行うことが可能となる。

次に本発明の実施例２の画像形成装置について説明する。

実施例１の画像形成装置と異なる点は、画像形成装置に装着する画像形成手段１の公称寿命が大きい点である。そのため、高寿命化のために、帯電バイアス（ＣＨｙ、ＣＨｍ、ＣＨｃ、ＣＨｋ）と現像バイアスの印加時間を短くしている点が異なっている。

帯電バイアスの印加時間を短くすることで、感光ドラムの表層の削れを軽減することができる。

図１１は画像形成時の、画像形成バイアスである帯電バイアス（ＣＨｙ、ＣＨｍ、ＣＨｃ、ＣＨｋ）、検知用バイアスとして用いられる現像バイアス（ＤＥｙ、ＤＥｍ、ＤＥｃ、ＤＥｋ）の印加タイミングを示すタイミングチャートである。帯電バイアスと現像バイアスの印加を画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの順で順次行っている。

画像形成時において、検知対象となる現像剤量検知手段Ｘに印加される検知用バイアス（現像バイアス）以外のバイアスの印加状況が変化している点が実施例１と異なっている。

この点に関して、画像形成手段１Ｍの現像剤検知手段を例に説明する。

図１１のチャートによると、画像形成手段１Ｍに現像バイアスＤＥｍが印加されるのは、時刻ｔ４〜ｔ９までの間である。その間に他の画像形成手段の帯電バイアスと現像バイアスの印加状況は時間により、変化しており表にまとめると下の表１のようになる。

その結果、時刻ｔ４〜ｔ９の間で、画像形成手段１Ｍの残検出力電圧に対する他の画像形成手段１による干渉が変化してしまう。

イエローにしか帯電バイアスと現像バイアスが印加されていない時刻ｔ４〜ｔ５が干渉の影響が小さい。

反対に、隣接する画像形成手段１Ｙ、１Ｃの両方ともに帯電バイアスと現像バイアスが印加される時刻ｔ６〜ｔ７がもっとも干渉の影響が大きい。

そこで、本実施例では、残検出力電圧の干渉の影響が小さい時間に、画像形成手段の残検出力電圧をサンプリングする。画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが、残検出力電圧をサンプリングするタイミングを表２にまとめた。画像形成手段１Ｙと１Ｍには、残検出力電圧をサンプリングしているときに他の画像形成手段にバイアスが印加されていないが、自身の画像形成手段の帯電バイアスによる干渉の影響をなくすために補正シーケンスを実施する。

［干渉の影響を実測するシーケンスの説明］
次に干渉の影響を実測するシーケンスを説明する。

干渉の影響を実測する補正シーケンスは実施例１と同様ステップ１〜３によって決定する。実施例１と同様、干渉の影響を実測するシーケンスは毎回実行する必要は無く、濃度制御等で画像形成バイアスが変更したときとプロセスカートリッジ交換時に実行する。

補正シーケンスとしては、実施例１同様３つのステップがある。

（１）ステップ１（第１基準値の検出）
画像形成動作中と同じ干渉状態になるように画像形成バイアスを印加する。その際、画像形成時と完全に同じ状態が望ましい。本実施例では、転写手段と定着手段等など残検出力電圧に影響がないバイアスは抑制もしくは停止している。

上記ステップによる残検出力電圧を（ＴＲｙ２、ＴＲｍ２、ＴＲｃ２、ＴＲｋ２）とする。

（２）ステップ２（第２基準値の検出）
検知対象となる現像剤量検知手段Ｘに印加される検知用バイアス（現像バイアス）以外のバイアスによる干渉がない状態における各残検出力電圧（ＴＲｙ３、ＴＲｍ３、ＴＲｃ３、ＴＲｋ３）を検知する。その際には、検知対象として選択された現像剤量検知手段Ｘに印加する検知用バイアス以外のバイアスは停止することが望ましい。しかし電源容量に充分な余裕がない場合には停止したバイアスを再び起動する際に、バイアス値を所定の値にするのにタイムラグが発生する。したがって、このような場合には前記検知用バイアス以外のバイアスは停止するのではなく、前記干渉の影響を与えない程度に抑制しても良い。

本実施例の補正シーケンスのタイムチャートは図１２のようになる。画像形成手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのステップ１とステップ２を検知する時刻を下の表にまとめた。

（３）ステップ３
補正値の算出
以上の２つのステップから、干渉による残検出力電圧値の変動量を記憶手段に記憶する。

各色の補正値を（ΔＴＲｙ、ΔＴＲｍ、ΔＴＲｃ、ΔＴＲｋ）とすると、
ΔＴＲｙ＝ＴＲｙ２−ＴＲｙ３
ΔＴＲｍ＝ＴＲｍ２−ＴＲｍ３
ΔＴＲｃ＝ＴＲｃ２−ＴＲｃ３
ΔＴＲｋ＝ＴＲｋ２−ＴＲｋ３
であらわせる。

上記補正値を画像形成装置に設置された記憶手段に記憶する。

表２の画像形成動作中における残検出力電圧値と補正値から現像剤量を決定するプロセスは、実施例１と同様なので省略する。

次に本発明の実施例の画像形成装置について説明する。

図１４は、実施例３の画像形成装置を示している。

実施例２の画像形成装置と異なる点は、現像剤収容部１３０に攪拌部材４５があることである。攪拌部材４５により現像剤収容部１３０の現像剤ｔを攪拌、かき回すのと供給ローラ１３３に現像剤ｔを送るのが目的である。

図１５は、実施例３における画像形成手段１Ｍの残検出力電圧値である。

干渉の影響を受けた画像形成時の残検出力電圧値と、干渉の影響のない時の残検出力電圧値を示している。横軸は，時間を表している。画像形成手段に印加するバイアスのタイミングは、図１１のチャートと同じである。

図１４には、他の画像形成手段による干渉の影響のない場合も時間周期で残検出力電圧値が変動している。

攪拌部材４５は現像バイアス印加中（ｔ４〜ｔ９）に４．５周回転駆動しているので、残検出力電圧値も４．５周期で変動している。理由としては、攪拌部材４５の回転駆動の影響で、残検出力電圧が攪拌部材４５の周期で変動したためである。この原因として、現像剤ｔの攪拌部材４５の周期で変動しており、攪拌部材４５の位置によりコンデンサ内の現像剤ｔの分布が変わっているためである。

画像形成時の残検出力電圧値は、干渉の影響のない時の残検出力電圧値に対し、平行シフトしておらず時間に対しシフト量が変化している。これは、表４のように、画像形成手段１Ｍ以外の画像形成手段のバイアス印加状態が時間で変化しているためである。

［現像剤量の決定方法］
本実施例では、攪拌部材４５の周期による誤差と干渉の影響をなくすために、現像剤量検知を実行する時間としては、下表に記載したように画像形成時に現像バイアスを印加している間は常時行う。

次に、補正値の算出方法を説明する。

（１）ステップ１
画像形成動作中と同じ干渉状態になるように画像形成バイアスを印加する。その際、画像形成時と完全に同じ状態が望ましい。本実施例では、転写手段と定着手段等など残検出力電圧に影響がないバイアスは抑制もしくは停止している。

（２）ステップ２
検知対象となる現像剤量検知手段Ｘに印加される検知用バイアス（現像バイアス）以外のバイアスによる干渉がない状態における各残検出力電圧（ＴＲｙ３、ＴＲｍ３、ＴＲｃ３、ＴＲｋ３）を検知する。残検出力電圧の攪拌部材の影響をなくすために検知時間は、攪拌部材の周期の倍数にする。

上記ステップ１と２からえられた補正値から現像剤量を決定するプロセスは、実施例２と同様なので省略する。

次に本発明の実施例４の画像形成装置について説明する。

実施例１の画像形成装置と異なる点は、ステップ１において検出した第１基準値をプリント動作中に行う点が異なっている。

補正シーケンスでは第２基準値のみを決定する。補正シーケンスを図１６に示す。

補正シーケンスを入れるタイミングは、実施例１と同様に濃度制御等で画像形成バイアスが変更したときやカートリッジ交換時や現像剤量の残量が変化等で、干渉の影響が変わるタイミングで実行する。

第１基準値は、補正シーケンス実行後、最初のＪＯＢにおいて、１枚目のプリント動作時に実行する。

第１基準値と第２基準値の差分から干渉量を算出し、補正シーケンス２枚目以降は実施例１同様補正値を用いて残量検知を行う。

また、補正シーケンス実行後、最初のＪＯＢが行われるまでの待機時間が長い場合には、その間に現像剤の吸湿状態がかわる可能性がある。そのため、干渉量に現像剤の吸湿による静電容量の変動による誤差が含まれてしまう。補正値に対し、現像剤の吸湿状態による影響を排除したい場合には、待機時間に応じてＪＯＢのプリント動作前に補正シーケンスを実行しても構わない。

本発明に係る画像形成装置の一形態である画像形成装置の全体構成説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一形態である画像形成装置の画像形成手段１の構成説明図である。 クリーナレス画像形成手段１の構成説明図である。 クリーナレス画像形成手段を有する画像形成装置の全体構成説明図である。 検知対象となる現像剤量検知手段以外の現像剤量検知手段に検知用バイアスが印加された状態を模式化した図である。 検知対象となる現像剤量検知手段以外の現像剤量検知手段に検知用バイアスが印加されるとともに、帯電バイアスが印加された状態を模式化した図である。 画像形成バイアスである帯電バイアス（ＣＨｙ、ＣＨｍ、ＣＨｃ、ＣＨｋ）、現像バイアス、及び検知用バイアスとして用いられる現像バイアス（ＤＥｙ、ＤＥｍ、ＤＥｃ、ＤＥｋ）の印加タイミングを示すタイミングチャートである。 実施例１の補正シーケンスのステップ１とステップ２のタイミングチャートである。 実施例１の補正シーケンスのステップ１とステップ２のタイミングチャートの例である。 本発明における現像剤量の検知回路図である。 実施例２における画像形成時のバイアスのタイミングチャートである。 実施例２の補正シーケンスのステップ１とステップ２のタイミングチャートの例である。 実施例１の現像剤量を決定する流れのフローチャートである。 実施例３の攪拌部材を備えた画像形成手段１の構成説明図である。 実施例３における画像形成手段の残検出力電圧値のグラフである。 実施例４の補正シーケンスのタイミングチャートである。

符号の説明

１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ） 画像形成手段
１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ） 感光ドラム（像担持体に相当）
１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ） 帯電手段
１３（１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ） 現像手段
１３０（１３０Ｙ，１３０Ｍ，１３０Ｃ，１３０Ｋ） 現像剤収容部
１３１（１３１Ｙ，１３１Ｍ，１３１Ｃ，１３１Ｋ） 現像ローラ
１３２（１３２Ｙ，１３２Ｍ，１３２Ｃ，１３２Ｋ） 現像ブレード
１３３（１３３Ｙ，１３３Ｍ，１３３Ｃ，１３３Ｋ） 供給ローラ
１３４（１３４Ｙ，１３４Ｍ，１３４Ｃ，１３４Ｋ） アンテナ電極
１３５ 検知用電極
１４ クリーニング手段
１４０ クリーニング容器
１４１ クリーニングブレード
１５０ 現像バイアス回路
１５１ リファレンスコンデンサ
１５２ 比較検出回路
１５３ ＡＤ変換部
１５４ 演算・制御部
２ 露光手段
３１ 転写材
３２ 給紙部
３３ 搬送手段
３４ 転写ローラ
３５ 定着手段
３６ 排出手段
４１ 帯電バイアス印加手段
４２ 現像バイアス印加手段
４３ 転写バイアス印加手段
４４ 検知手段
４５ 攪拌部材
Ｃａ１、Ｃａ２、Ｃｂ１、Ｃｂ２、Ｃｃ１、Ｃｃ２ コンデンサ
ＣＨｙ、ＣＨｍ、ＣＨｃ、ＣＨｋ 帯電バイアスのタイミングチャート
ＤＥｙ、ＤＥｍ、ＤＥｃ、ＤＥｋ 現像バイアスのタイミングチャート
Ｓｙ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｓｋ 検知用バイアスのタイミングチャート
Ｘ 現像剤量検知手段
Ｘａ、Ｘｂ、Ｘｃ、Ｘｄ、Ｘｅ その他の現像剤量検知手段
ｔ 現像剤

Claims (5)

1. 現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤を用いて像担持体に現像剤像を形成する現像ローラと、前記現像剤収容部に設けられたアンテナ電極と、を備える現像手段を各々が有する第１、第２の画像形成手段と、
   前記第２の画像形成手段に振動バイアスを印加するバイアス印加手段と、
   前記第１の画像形成手段における前記アンテナ電極と前記現像ローラとの間の静電容量に関する値を検出して前記第１の画像形成手段における前記現像剤収容部の現像剤量を検知する現像剤量検知手段であって、前記第２の画像形成手段に前記振動バイアスが印加されている第１の期間に検出した第１基準値と、前記第２の画像形成手段に前記振動バイアスが印加されていない第２の期間に検出した第２基準値と、に基づいて、前記第２の画像形成手段に前記振動バイアスが印加されている第３の期間に検出した検出値を補正して前記現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 現像剤を収容する現像剤収容部と、前記現像剤を用いて像担持体に現像剤像を形成する現像ローラと、前記現像剤収容部に設けられたアンテナ電極と、を備える現像手段を各々が有する第１、第２の画像形成手段と、
   前記第２の画像形成手段に振動バイアスを印加するバイアス印加手段と、
   前記第１の画像形成手段における前記アンテナ電極と前記現像ローラとの間の静電容量に関する値を検出して前記第１の画像形成手段における前記現像剤収容部の現像剤量を検知する現像剤量検知手段であって、前記第２の画像形成手段に第１の振動バイアスが印加されている第１の期間に検出した第１基準値と、前記第２の画像形成手段に前記第１の振動バイアスよりも抑制された振動バイアスが印加されている第２の期間に検出した第２基準値と、に基づいて、前記第２の画像形成手段に前記第１の振動バイアスが印加されている第３の期間に検出した検出値を補正して前記現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記第１基準値と前記第２基準値とから算出された補正値を記憶する記憶手段を有し、
   前記現像剤量検知手段は、前記第３の期間に検出した検出値を前記記憶手段に記憶された補正値により補正して前記現像剤量を検知することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記振動バイアスは、前記現像ローラに印加される現像バイアスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１、第２の画像形成手段の各々は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、を有し、前記振動バイアスは、前記帯電手段に印加される帯電バイアスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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