JP6562732B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に関する。

電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置において、転写メモリによる画像濃度差を抑制するため、露光手段でトナー像を形成する部分以外の領域（非印画領域）にも、トナー像形成部を露光する際の露光量よりも弱い露光量で露光する方法が知られている。例えば、特許文献１に記載されている技術である。以後、このトナー像形成部以外にも露光することをバックグラウンド露光と称する。また、帯電ローラにＤＣ電圧を印加して感光体を帯電するＤＣ接触帯電方式において、高圧ユニットの小型化を狙って、帯電ローラに印加するＤＣ電圧を所定の値に固定する構成が用いられることもある。この際に、感光体の膜厚変化や使用環境の変化による帯電後の感光体表面電位の変化に対応するため、バックグラウンド露光を行うことも知られている（特許文献２参照）。

バックグラウンド露光の方法としては、ひとつには弱い光量で印画可能領域の全域を露光する手法（以下、アナログバックグラウンド露光と称する）がある。また、別の方法として、単位領域あたりの露光時間をトナー像形成部（印画領域）に露光する時間よりも短い時間として、非印画部をバックグラウンド露光する手法（以下、デジタルバックグラウンド露光と称する）が知られている（特許文献３参照）。デジタルバックグラウンド露光は、露光手段に用いるレーザ素子の特性で、弱い光量で露光が行なえないときなどに有効である。

また、トナー使用量を予測する方法として、露光手段に備えられたレーザ素子を制御するレーザドライバに入力される電気信号（ビデオ信号）をカウントするカウンタ手段を用いる方法が知られている。カウンタ手段は、予め定められた画像領域内で特定の数だけビデオ信号をサンプルし、ビデオ信号がＯＮである数をカウントする。サンプル数とカウント数の比率から、印刷画像の印字率を計算し、トナー使用量を予測するものである。以下、上記方法を、ビデオカウントトナー使用量予測検知と称する。実際に、レーザドライバに入力される信号を直接計測するため、精度よくトナー使用量を検知が可能となる（特許文献４参照）。

特開２００８−８９９１号公報 特開２００２−２９６８５３号公報 特開平８−１９４３５５号公報 特許第４８２２５７８号公報

しかしながら、上記のデジタルバックグラウンド露光を搭載した画像形成装置において、上記ビデオ信号トナー使用量予測検知を行うと、以下の課題が生じることがあった。前記のカウンタ手段は、レーザドライバに入力されるビデオ信号がどのような信号であっても計測する。そのため、トナー像を形成しない非印画領域に露光する際にレーザドライバに入力される信号も計測することになる。しかしながら、この非印画領域への露光ではトナーを消費しない。そのため、ビデオカウントトナー使用量予測検知でトナー使用量を予測しようとしたとき、非印画領域のビデオ信号の分を余計に計測してしまい、実際のトナ
ー使用量よりも多いと検知することがあった。

本発明の目的は、デジタルバックグラウンド露光を行う画像形成装置において、より精度の高い現像剤の使用量の予測を可能にする技術を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
感光体と、
前記感光体を帯電する帯電手段と、
帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電像を形成する露光手段と、
静電像を現像剤によって現像する現像手段と、
前記露光手段に露光を指示する電気信号を出力する信号出力部であって、前記感光体の印画可能領域において現像剤像を形成する印画領域を露光するための、第１時間幅を有する第１信号と、前記印画可能領域において現像剤像を形成しない非印画領域を露光するための、前記第１時間幅よりも短い第２時間幅を有する第２信号と、を出力する信号出力部と、
前記信号出力部の信号の出力を検知した回数をカウントするカウント手段と、
前記カウント手段がカウントした回数を記憶する記憶手段と、
前記カウント手段がカウントした回数に基づいて、前記現像手段による現像剤の使用量を取得する取得手段と、
を備え、
前記露光手段が前記印画可能領域を前記第２信号により露光し、該露光において前記カウント手段がカウントした回数に関する情報を前記記憶手段が記憶する事前測定を実行し、
前記取得手段は、静電像を現像剤によって現像して現像剤像を形成する画像形成の実行時において前記カウント手段がカウントする回数と、前記事前測定において前記記憶手段が記憶した前記情報と、に基づいて、前記現像手段による現像剤の使用量を取得することを特徴とする。

本発明によれば、デジタルバックグラウンド露光を行う画像形成装置において、より精度の高い現像剤の使用量の予測が可能となる。

実施例１に係る画像形成装置の概略構成図 露光とビデオカウントのタイミングの形態を表した図 露光とビデオカウントのタイミングの形態を表した図 カウント値Ｙとトナー像形成が行われたドットのカウント値Ｘとの関係図 画像形成時のトナー使用量検知のフロー 画像領域を表した図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて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、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
＜画像形成装置全体構成＞
図１は、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略断面を示す。本実施例の画像形成装
置Ａは、画像情報に応じて電子写真方式にて記録媒体２４、例えば記録用紙、ＯＨＰシートなどに画像を形成するレーザービームプリンタとされる。又、本実施例の画像形成装置Ａは、詳しくは後述するように、プロセスカートリッジＢが着脱可能とされている。

画像形成装置Ａは、パーソナルコンピュータなどのホスト１００に接続されて用いられる。ビデオコントローラ部３３は、ホスト１００からのプリント要求信号並びに画像データを処理し、露光手段（露光装置、露光ユニット）であるスキャナユニット３０内にあるレーザドライバ３１に画像データに応じた電気信号（ビデオ信号）を入力する。レーザドライバ３１は、入力されたビデオ信号に合わせてレーザ素子３２を発光制御することで、像担持体上（感光体上）に静電潜像（静電像）を形成する。ビデオコントローラ３３は露光を指示する電気信号を出力する信号出力部である。

さらに、画像形成装置Ａは、像担持体である感光ドラム１と、感光ドラム１の表面を所定の電位に帯電する帯電ローラ２（帯電手段）を有する。さらに、感光ドラム１上に形成された静電潜像にトナー（現像剤）を供給することで潜像をトナー像（現像剤像）として現像する現像装置８（現像手段）が配備されている。
感光ドラム１は、外径約３０ｍｍの円筒形状で矢印の方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で回転している。感光ドラムは潜像（静電潜像）およびトナー像が形成される像担持体（画像を担持する部材）である。

現像装置８は、トナーを感光ドラム１上の潜像に現像する現像ローラ５と、現像ローラ５上のトナー量を規制するための規制部材である規制ブレード７と、を有する。さらに、現像装置８は、現像ローラ５にトナーを供給するためのトナー供給部材（現像剤供給部材）であるトナー供給ローラ６と、トナーを収容するトナー収容室（現像剤収容部）９から構成されている。
現像ローラ５は、その表面にトナー（現像剤）を担持し、トナーを感光ドラム７上の潜像に供給する現像剤担持体である。現像ローラ５は、現像工程では感光ドラム１と表面が同じ方向に回転するように当接回転し、現像工程以外のときには、回転停止し、感光ドラム１と離間した状態となっている。トナーの平均粒径は６μｍ程度である。

帯電ローラ２は、感光ドラム１に圧接配置され従動回転している。また、感光ドラム１には、感光ドラム１上に形成したトナー像を記録媒体（記録材）２４に転写する転写ローラ２０が当接されている。
さらに、感光ドラム１には、転写工程後に感光ドラム１に残留した転写残トナーを除去するためのクリーナユニット４が配備されている。クリーナユニット４は、感光ドラム１に接触配置されトナーを除去するクリーニングブレード３と、除去したトナーを収容する転写残トナー収容部１０から構成されている。

本実施例では、感光ドラム１と、現像装置８と、帯電ローラ２と、クリーナユニット４が一体で画像形成装置Ａの装置本体から着脱可能なプロセスカートリッジＢとして構成されている。プロセスカートリッジＢには、使用した履歴やカートリッジの情報を記憶するための手段として不揮発性メモリ２６（記憶手段）が搭載されている。なお装置本体とは、画像形成装置ＡからプロセスカートリッジＢを除いた部分を指す。

また、画像形成装置Ａには、記録媒体である紙などを収納する記録媒体収容部２５と、記録媒体収容部から紙をピックアップし搬送する記録媒体供給ユニット２２と、が設けられている。また、転写後に記録媒体上に乗っているトナー像を熱と圧力により記録媒体に定着する定着手段２１が設けられている。
また、画像形成装置Ａには、画像形成装置Ａが使用されている環境の温度と湿度を検知するために環境センサが設けられている。

＜画像形成プロセス＞
感光ドラム１は、帯電ローラ２によって一様に帯電される。一様に帯電された感光ドラム１は、露光手段であるスキャナユニット３０からのレーザ光Ｌにより露光され、その表面に静電潜像が形成される。その後、この静電潜像は、現像ローラ５によって現像剤が供給されて、トナー像として可視化される。一方、記録媒体２４は記録媒体収容部２５から記録媒体供給ユニット２２により分離給送され、感光ドラム１へのトナー像の形成タイミングとの同期をとり、転写手段である転写ローラ２０と感光ドラム１との対向部（転写部）へと、記録媒体２４を送り出す。こうして、可視化された感光ドラム１上のトナー像は、転写ローラ２０の作用によって記録媒体２４に転写される。トナー像を転写された記録媒体２４は、定着手段２１に搬送される。ここで、記録媒体２４上の未定着のトナー像は、熱、圧力よって記録媒体２４に永久定着される。その後、記録媒体２４は排出ローラ２３などにより機外に排紙される。

又、転写されずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニングブレード３により転写残トナーを感光ドラム１から掻き取り、廃トナー容器１０に収納する。クリーニングされた感光ドラム１は、上述と同様にして、を繰り返し画像形成に供される。

＜露光動作について＞
本実施例の構成では、出力を可変可能な電源ユニット（不図示）により帯電ローラ２、現像ローラ５には負極性のＤＣ電圧が印加されている。そして、バックグラウンド露光の露光を一定にしたまま、帯電ローラ２に印加するＤＣ電圧を可変させることで、使用環境が変化した場合や感光ドラム１の膜厚が変化した際にも、感光ドラム１の非印画部の表面電位が一定になるような制御を行っている。

次に、本実施例での露光方法について詳細に説明する。感光ドラム１の回転方向と直交する方向に走査しながらレーザ照射を行なう。この感光ドラム１の回転方向の直交方向を以下、主走査方向と称する。レーザ発光のタイミングは、上記したようにビデオコントローラ３３からレーザドライバ３１に入力された信号によって制御される。本実施例では、６００ｄｐｉの画像解像度を達成するため、主走査方向に約４０μｍをひとつの領域（１ドット）として露光を行っている。また、１ドット内を約１００分割して発光を制御している。

図６に、感光ドラム１の表面上において画像（静電像、現像剤像）を形成することが可能な画像形成部（印画可能領域）と、この画像形成部における印画部（印画領域）と非印画部（非印画領域）を説明するための模式図（概念図）を示す。図６は、感光ドラム表面の回転方向（表面移動方向）Ｒにおける展開図である。

本実施例の画像形成装置Ａでは反転現像方式を採用しているため、感光ドラム１において、トナー像が形成される印画部ｐ１、ｐ２（トナーが付着する部分）に露光を行っている。更に本実施例では、トナー像が形成されず、印画部の背景となる部分（非印画部ｎ１，ｎ２）にも露光を行っている。この非印画部ｎ１，ｎ２に対する露光によって、感光ドラム１を帯電した後の、非印画部ｎ１，ｎ２の電位を、バックグラウンド露光にて調整することができる。

以下の説明においては区別のために、印画部ｐ１、ｐ２に対する露光を特に印画露光とよび、非印画部ｎ１，ｎ２に対する露光をバックグラウンド露光（背景露光、非印画露光）と呼ぶこととする。印画部ｐ１と非印画部ｎ１を合わせた領域がトナー像を形成可能な領域、すなわち画像を形成するための画像領域Ａ１、Ａ２である。同様に印画部ｐ２と非印画部ｎ１を合わせた領域が画像領域Ａ２である。画像領域Ａ１，Ａ２は、印画露光もし
くはバックグラウンド露光の何れかの露光がなされる露光領域でもある。

なお、画像領域と画像領域の間に挟まれることになる非画像領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３はバックグラウンド露光される場合もあれば、バックグラウンド露光されない場合もある。画像形成装置Ａの構成等によって適宜選択されるものである。本実施例では、非画像領域Ｂ１，Ｂ２、Ｂ３は露光されないものとする。つまり非画像領域Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は非露光領域とする。

また記録媒体の幅によっては、画像領域Ａ１の外側（幅方向Ｗの外側）の端部領域Ｃ１、Ｃ２も非画像領域となる。端部領域Ｃ１、Ｃ２も本実施理例では、露光せず非露光領域とした。しかし、端部領域Ｃ１、Ｃ２をバックグラウンド露光してもよい（端部領域Ｃ１、Ｃ２を露光領域に含めてもよい）。

トナー像を形成するときに印画露光する際は、１ドット（単位領域）あたり、少なくとも２０μｍ以上の幅を露光している。これは、感光ドラム１上にトナーを現像するのに必要な潜像を形成するためには、少なくとも２０μｍ以上の幅を露光する必要があるためである。逆に、バックグランド露光を行なう際には、４μｍの幅で露光している。これによって、トナーを現像することなく帯電ローラ２により帯電された感光ドラム１の表面電位を一定の量変化させている。つまり、バックグラウンド露光による感光ドラム１の電位の変化量（絶対値の低下量）は、印画露光による変化量（絶対値の低下量）よりも少ない。そのためバックグラウンド露光した非印画部ｎ１，ｎ２には、現像ローラ５（図１参照）からトナーが転移せず、トナーが付着しない。

従来は、レーザの発光強度を弱くした状態で、連続的に露光する（レーザを発光状態にしたままにする）ことでバックグランド露光を行っていたが、本実施例では、露光においてレーザを断続的に発光させる方法を用いていることが特徴である。つまりバックグラウンド露光をする際、レーザ光量を弱くするのではなく、トナー像を形成するときの光量（印画露光と同じ光量）の状態でレーザを発光させつつ、発光時間を短くする（レーザによって露光する幅を短くする）。このようにバックグラウンド露光と印画露光で露光時間が異なる結果、スキャナユニットはバックグラウンド露光のために、感光ドラム１の１ドット（単位領域）毎に断続的に露光をすることになる。

従来のバックグランド露光方法では、バックグランド露光用の弱い光量から、トナー像形成時に用いる強い光量までの広い光量出力範囲が必要となる。さらに、その光量範囲全域において精度も求められることから、高価なレーザ素子を用いる必要があった。本実施例では、レーザ光量を弱くするのではなく、レーザ光量はトナー像を形成するときの光量の状態で発光時間を短くし、１ドット毎に断続的に露光する方法を用いている。これによってレーザ素子の光量を限定した範囲で使用することが可能となる。また、感光ドラム１の感度特性としても、強い光量で露光した方が安定するという利点もある。

＜トナー使用量検知＞
本実施例では、トナー使用量を検知するためにレーザドライバ３１に入力されるビデオ信号をカウンタ手段３４によって計測している。図１にあるように、ビデオコントローラ３３とレーザドライバ３１の間にカウンタ手段３４を設け、レーザドライバ３１に入力される信号を直接検知している。この方法にすることで、トナー消費に関係するレーザの発光を直接カウントすることができる。感光ドラム１に対してレーザ素子が発光すると、露光された感光ドラム１の領域に現像ローラ５からトナーが転移し、現像装置８に収容されたトナーが消費されることになる。レーザの発光を検知できれば、トナーの消費量（利用量）がわかり、その結果、現像装置８に収容されるトナーの残量もわかる。

従来のホストＰＣ１００から送られてくる画像情報からトナー使用量を算出する方法では、画像形成装置本体Ａで制御している定期的なトナー吐き出し動作や濃度検知制御などによるトナー使用量を検知することが困難であった。つまり、画像形成装置ＡはホストＰＣ１００から画像形成を指示された場合でなくても、キャリブレーション時等にトナーを消費することがある。しかしホストＰＣ１００から受ける画像情報からはそのようなトナー消費を検知できなかった。

この課題に対して、本実施例では、レーザドライバ３１に入力されるビデオ信号（露光を指示する電気信号）の出力回数（検知回数）をカウント手段３４がカウントする。ホストＰＣからの指示による画像形成以外であっても、レーザの発光を確実に検知することができるため、その発光によって消費されるトナーの使用量も精度よく検知することが可能となる。カウンタ手段３４は、ビデオコントローラ３３から入力されたビデオ信号がＯＮのときに計測し、その数を積算していく。

ただし、上記のように、レーザドライバ３１に入るビデオ信号を直接検知する方法では、上記したバックグランド露光でレーザを発光させるビデオ信号も検知することになる。バックグラウンド露光がなされても、トナーは消費されない。バックグラウンド露光を指示するビデオ信号もカウントして、そのカウント値をトナー使用量の算出に利用してしまうと、ビデオ信号に基づいて算出されるトナー消費量が実際のトナー消費量と異なってしまう可能性がある。

そのため、本実施例では以下に説明する方法でトナー使用量を算出することとしている。まず印画露光を指示するビデオ信号を第１信号とし、バックグラウンド露光を指示するビデオ信号を第２信号とする。第１信号は、感光体の印画可能領域においてトナー像を形成する（トナーを付着させる）印画領域の１画素を露光するための、第１時間幅を有する信号である。第２信号は、感光体の印画可能領域においてトナー像を形成しない（トナーを付着させない）非印画領域の１画素を印画領域の１画素よりも短い時間で露光するための、上記第１時間幅よりも短い第２時間幅を有する信号である。そして本実施例では、カウント手段３４が、１画素に対応する時間幅における所定の時間範囲において、信号出力部の信号の出力の有無を１画素毎に検知する。そして、取得手段（ＣＰＵ）が、カウント手段３４がカウントした第１信号および第２信号の両方のカウントを含むカウント値から、第１信号のみのカウント値を演算、あるいは予め用意したテーブルから求める等の方法により取得する。なお、本実施例では、信号出力の有無を１画素毎に行っているが、十分な検出数を確保できる場合には複数の画素毎に行うようにしてもよい。

本実施例のバックグランド露光は１ドットの１０％の幅で露光し、トナー像形成時の印画露光は１ドットの５０％以上の幅で露光している。カウント手段３４は１ドット内をランダムなタイミングでサンプリングを行ない、ビデオ信号がＯＮであるか否かを判断する。つまりカウント手段３４はドットごとにサンプリング（カウント）を行うタイミングが異なる。

カウント手段３４のサンプリング時間はバックグラウンド露光の発光時間よりも短く、カウント手段３４の検知状態がＨｉｇｈのときにビデオ信号がＯＮ状態になっていればカウントを行う。

図２は１ドットの１０％の幅でバックグラウンド露光を全ての露光領域（画像領域Ａ１とＡ２のこと：図７参照）で行った場合に、カウント手段３４が行うサンプリングを表したものである。７ドットのうち１ドットの発光が、カウント手段３４にカウントされている。カウント手段３４のサンプリングがランダムなタイミングで行われることにより、バックグラウンド露光されたドットの一部が発光しているドットとしてカウントされること
になる。

印画画像の全ドットをサンプリングするなど、十分な数のサンプリングが行われる場合においては、バックグラウンド露光による発光がカウント手段３４にカウントされる割合は、１ドットにおいてバックグラウンド露光による露光幅が占める割合に比例する。したがって、本実施例のように１ドットの１０％幅で全画像領域の全画素をバックグラウンド露光した場合には、トナーが消費されていないにもかかわらず、非印画ドットの内の１０％のドットが発光したものとしてカウント手段３４にカウントされることになる。

つまりバックグラウンド露光（第２信号）がカウント手段３４にカウントされる割合は、印画露光（第１信号）がカウントされる割合よりも小さいものの、一定の割合（約１０パーセント）でかならずカウントされることになる。

実際にトナー像形成を行った場合は図３に示すように、バックグラウンド露光のためのビデオ信号（第２信号）と、トナー像形成時のビデオ信号（印画露光用の第１信号）が重なった最終ビデオ信号（電気信号）をカウントすることになる。カウント手段３４はトナーが消費されていない露光分（第２信号による露光分）もまとめてカウントしてしまうことになる。

例えば図３では、７ドット中、印画露光領域（ｐ１、ｐ２）となるドットが４ドットある（左から１、４，５，７ドット目）。バックグラウンド露光領域（ｎ１，ｎ２）となるドットが３ドットある（左から２，３，６ドット目）。そして、カウント手段３４は、全ての印画領域に加えて、非印画領域である左から７ドット目もカウントしているので、カウント数は５ドット分となる。つまり印画露光領域に相当するカウント数（４ドット分）よりも多くカウント手段３４はカウントしてしまっている。

上記課題を解決するための方法として、デジタルバックグラウンド露光の露光パターンを予め決めておき、前記カウント手段がカウントしたカウント数からデジタルバックグラウンド露光分のカウント数を引く補正を行う方法が考えられる。しかしながら、この方法では、画像形成装置本体の性能のバラつきにより正しい補正が行えない場合があることが考えらえる。すなわち、この方法では、カウント手段がカウントする全白部のデジタルバックグラウンド露光の発光割合を、画像形成装置本体が予め記憶しておき、印刷時のカウント数の補正に用いることになる。しかしながら、デジタルバックグラウンド露光のような短い時間の発光の場合には、カウンタ手段の電子部品の性能のバラつきや回路抵抗のバラつきにより、同じバックグラウンド露光パターンを発光した場合でも異なるカウント数が検出されることがある。その結果、カウンタ手段の性能のバラつきを考慮せず、全ての本体で同じ発光割合を用いてカウント数の補正を行ってしまうと、同じ画像パターンをプリントしたにもかかわらず予測されるトナー使用量にズレが生じてしまうことがあると考えられる。

そこで、本実施例では、カウンタ手段３４がカウントした値からバックグラウンド露光分のカウントを差し引いて、トナー像形成を行った露光のカウントだけ取り出す計算を行っている。以下にその方法について説明する。カウント手段３４がカウントする値をＹ、総サンプリング数（画像領域全てを露光した場合にカウント手段３４がカウントする値）をＺ、バックグラウンド露光の発光割合をＢＧとする。ここで、カウント値Ｙのうちトナー像形成が行われたドットに相当するカウント値をＸとすると、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ＢＧの関係は図４に示したグラフのようになる。トナー像形成を行わないときはＸが当然０になるが、画像領域全面にバックグラウンド露光が行われているためＹの値はＺ・ＢＧとなる。逆に画像領域全面にトナー像を形成する場合にはＸ、Ｙともに値はＺとなる。Ｘを式で表すと以下のようになる。
Ｘ＝（Ｙ−Ｚ・ＢＧ）／（１−ＢＧ） … （式）

ここで、ＢＧはバックグラウンド露光の発光割合を表す係数なので、本実施例の構成（１０％のドット発光）においてはＢＧ＝０．１が理論値となるが、カウンタ手段３４の個体差により実際の測定結果が理論値からズレが生じる場合がある。カウンタ手段３４の個体差は、カウンタ手段３４の電子部品の精度のバラつきにより生じ、トナー像形成のような幅の広い露光では問題が無いが、バックグラウンド露光のような狭い幅の露光において、測定精度に影響を及ぼしてしまう。その結果、１０％のドット発光をしているにもかかわらず、カウンタ手段３４は９．９％発光や１０．１％発光としてカウントしてしまう場合がある。カウンタ手段３４の電子部品を高精度のものにすればこのような問題は生じないが、製品のコストが増加してしまうことになる。

コストの増加を招くことなく上記の問題を解決するため、本実施例では、カウンタ手段３４の実測値からＢＧを求め画像形成装置本体に記憶しておくＢＧ測定シーケンスを実行し、実測から求めたＢＧを使って上記の式よりトナー使用量検知を行う。カウンタ手段３４の測定精度のバラつきは電子部品の精度のバラつきによるものなので、カウンタ手段３４の個体ごとのバラつきはあるが、繰り返し測定に対してのバラつきには影響しないので、カウンタ手段３４の個体ごとの実測値を用いればよい。以下にＢＧ測定シーケンスについて説明する。

ＢＧ測定シーケンス（事前測定）は画像領域全面にバックグラウンド露光を行いカウンタ手段３４にカウントを行わせる。このときのカウント値Ｙ（Ｙ２）と総サンプリング数Ｚより、
ＢＧ＝Ｙ／Ｚ
を求め、ＢＧの値を画像形成装置本体がもつ記憶手段に記憶させる。

本実施例においては画像形成装置の製造時に、すなわち、プロセスカートリッジＢが装着されておらず、かつ記録媒体２４が備えられていない状態で、ＢＧ測定モードが実行される。ＢＧ測定シーケンスはプロセスカートリッジＢおよび記録媒体２４が無い状態でレーザドライバ３１を動作させることで、トナーおよび記録媒体２４を消費させないようにしている。また、ＢＧ測定モードではレターサイズ３枚分の面積に相当する領域にバックグラウンド露光を行わせている。これはＢＧの値をより正確に求めるためであり、領域を広くするほど精度は上がるが、その分実行時間が長くなるので求める精度に応じて適宜設定すれば良い。したがって、ＢＧの値の検知精度が確保される場合には、ＢＧ測定モードにおいて、必ずしも画像領域の全画素をバックグラウンド露光する必要はない。

次に、画像形成時のトナー使用量検知の具体的なフローについて、図５に基づいて説明する。プリント信号が入力されると（Ｓ２０１）、カウンタ手段３４がサンプリングを開始する（Ｓ２０２）。カウント手段３４は、ビデオコントローラ３３からレーザドライバ３１に入力されるビデオ信号を計測する（Ｓ２０３、Ｓ２０４）。カウンタ手段３４は、画像エンドの情報を受けると（Ｓ２０５）、サンプリングを終了する（Ｓ２０６）。ＣＰＵ３５（取得手段）は、カウンタ手段３４が計測した値ＹからＸを算出（取得）し画像イメージ１枚毎に集計し、画像形成装置本体に搭載されたメモリ３６（記憶手段）に一旦、記憶させる（Ｓ２０７）。プロセスカートリッジに搭載された不揮発メモリ２６（記憶手段）には、それまでに蓄積されたビデオカウントの積算値Ｖと、予め定められたビデオカウントの閾値Ｔが格納されている。閾値Ｔは白抜け画像等の画像不良が発生しないトナー残量により予め設定された値であり、事前にＣＰＵを介して読み出され、メモリ３６に保持されている。蓄積されたカウント値Ｖに、今回の画像形成でカウントされた値Ｘを足した積算値Ｗを算出する（Ｓ２０８）。その積算値Ｗと予め定められた閾値Ｔとを比較して（Ｓ２０９）、閾値を超えているとき（Ｓ２０９−Ｙｅｓ）には画像形成装置に予め備え
られた表示部３７を介して、トナー無を報知する（Ｓ２１１）。閾値を超えていないとき（Ｓ２０９−Ｎｏ）は、プリント信号がなければ終了し（Ｓ２１０−Ｎｏ）、プリント信号があれば（Ｓ２１０−Ｙｅｓ）、再度、同じプロセスを実施する。このようにして、トナー使用量を検知し、トナー有無を判断している。

（実施例２）
本発明の実施例２は、ＢＧ測定シーケンス（事前測定）の実行タイミングが実施例１と異なる構成となっている。実施例２の基本的な構成（画像形成装置全体構成、画像形成プロセス、露光動作）は、実施例１と同一なので、説明は省略し、異なる点について説明する。実施例２においてここで説明しない事項は、実施例１と同様である。

＜トナー使用量検知＞
実施例２は、ＢＧ測定シーケンスが、画像形成装置本体が新品から使用開始されるとき、すなわち、その装置個体における１回目の画像形成の実行前に行われることが特徴であり、画像形成装置本体に電源が入った段階で自動的に実行される。実施例２では、画像形成装置の初期に行われるシーケンスとして、カートリッジ設置シーケンスとＢＧ測定シーケンスが行われる。

カートリッジ設置シーケンスは、プロセスカートリッジＢのトナー収納室９内のトナーを供給ローラ６に送り、画像形成可能な状態にするための動作であり、一定時間現像ローラ５および供給ローラ６を駆動回転させる。このシーケンスは、プロセスカートリッジＢが新品に交換されるごとに実行される。

ＢＧ測定シーケンスは、実施例１と同様、画像領域全面にバックグラウンド露光を行いカウンタ手段３４にカウントを行わせる。実施例２においては、記録媒体２４の搬送動作を行わないようにしたまま、レターサイズ３枚分の面積に相当する領域にバックグラウンド露光を行わせる。このときのカウント値Ｙと総サンプリング数Ｚより、
ＢＧ＝Ｙ／Ｚ
を求め、ＢＧの値を画像形成装置本体がもつ記憶手段に記憶させる。

実施例２においては、カートリッジ設置シーケンスが実行された後、ＢＧ測定シーケンスが実行される。ユーザビリティを考慮して、トータルのシーケンス実行時間を短くしたい場合は上記のシーケンスを同時に実行しても良い。また、濃度調整シーケンスを備えたカラー画像形成装置の場合は濃度調整シーケンスと同時に実行しても良い。

実施例２の構成の場合は、本体の故障などによりカウンタ手段３４が新しいものに交換された場合においても、再度ＢＧ測定シーケンスが実行されることになるので、正確なトナー残量の予測が可能になる。これ以降のトナー使用量検知フローは実施例１と同じなので説明を省略する。

なお、ＢＧ測定シーケンスは、プロセスカートリッジＢが交換されたとき、すなわち、新品のプロセスカートリッジＢにおいて最初に実行される画像形成の前に実行されるようにしてもよい。また、カートリッジ構成としては、プロセスカートリッジＢのうち現像装置８が現像カートリッジとして単独で着脱可能な構成でもよく、新品の現像カートリッジが装着されたときにＢＧ測定シーケンスが実行されるようにしてもよい。

１…感光ドラム（感光体）、２…帯電ローラ（帯電手段）、８…現像装置（現像手段）、２６…不揮発メモリ（記憶手段）、３０…スキャナユニット（露光手段）、３３…ビデオコントローラ（信号出力部）、３４…カウント手段、３５…ＣＰＵ（取得手段）、３６
…メモリ（記憶手段）、Ａ…画像形成装置

Claims (14)

1. 感光体と、
   前記感光体を帯電する帯電手段と、
   帯電された前記感光体を露光して前記感光体上に静電像を形成する露光手段と、
   静電像を現像剤によって現像する現像手段と、
   前記露光手段に露光を指示する電気信号を出力する信号出力部であって、前記感光体の印画可能領域において現像剤像を形成する印画領域を露光するための、第１時間幅を有する第１信号と、前記印画可能領域において現像剤像を形成しない非印画領域を露光するための、前記第１時間幅よりも短い第２時間幅を有する第２信号と、を出力する信号出力部と、
   前記信号出力部の信号の出力を検知した回数をカウントするカウント手段と、
   前記カウント手段がカウントした回数を記憶する記憶手段と、
   前記カウント手段がカウントした回数に基づいて、前記現像手段による現像剤の使用量を取得する取得手段と、
   を備え、
   前記露光手段が前記印画可能領域を前記第２信号により露光し、該露光において前記カウント手段がカウントした回数に関する情報を前記記憶手段が記憶する事前測定を実行し、
   前記取得手段は、静電像を現像剤によって現像して現像剤像を形成する画像形成の実行時において前記カウント手段がカウントする回数と、前記事前測定において前記記憶手段が記憶した前記情報と、に基づいて、前記現像手段による現像剤の使用量を取得することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記取得手段は、
   前記画像形成の実行時において前記カウント手段がカウントする回数と、
   前記事前測定において前記記憶手段が記憶した回数と、
   に基づいて、
   前記画像形成の実行時に前記カウント手段がカウントする回数のうち前記第１信号の回数を取得し、
   前記第１信号の回数に基づいて、前記使用量を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記取得手段は、
   前記画像形成の実行時において前記カウント手段がカウントする回数と、
   前記事前測定において前記記憶手段が記憶した回数と、
   に基づいて、
   前記画像形成の実行時に前記カウント手段がカウントする回数における前記第２信号の回数の割合を表す係数を取得し、
   前記係数と、
   前記画像形成の実行時において前記カウント手段がカウントする回数と、
   前記事前測定において前記記憶手段が記憶した回数と、
   に基づいて、
   前記第１信号の回数を取得することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記記憶手段は、前記事前測定において、
   前記露光手段が前記印画可能領域の全画素を前記第１信号により露光し、該露光において前記カウント手段がカウントした回数をＺ、
   前記露光手段が前記印画可能領域の全画素を前記第２信号により露光し、該露光において前記カウント手段がカウントした回数をＹ２、
   とし、
   ＢＧ＝Ｙ２／Ｚ
   を記憶し、
   前記取得手段は、前記画像形成の実行時において前記カウント手段がカウントする回数と、Ｚと、Ｙ２と、ＢＧと、に基づいて、前記使用量を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記ＢＧは、前記画像形成の実行時に前記カウント手段がカウントする回数における前記第２信号の回数の割合を表す係数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。
6. 前記取得手段は、
   前記画像形成の実行時に前記カウント手段がカウントする回数をＹ、
   前記Ｙのうち前記第１信号の回数をＸ、
   とし、
   Ｘ＝（Ｙ−Ｚ・ＢＧ）／（１−ＢＧ）
   の関係から取得されるＸに基づいて、前記使用量を取得することを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成装置。
7. 前記事前測定は、１回目の前記画像形成が実行される前に実行されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 少なくとも前記現像手段が、カートリッジとして画像形成装置の装置本体に対して着脱可能に構成されており、
   前記事前測定は、前記カートリッジが前記装置本体に装着されておらず、かつ、前記現像剤像を転写するための記録材が前記装置本体に備えられていない状態で実行されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 少なくとも前記現像手段が、カートリッジとして画像形成装置の装置本体に対して着脱可能に構成されており、
   前記事前測定は、新品の前記カートリッジが前記装置本体に装着された後に最初に実行される前記画像形成の実行前に実行されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記カウント手段が前記信号の出力の有無を検知するサンプリングの時間幅は、前記第２時間幅よりも狭いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記カウント手段による前記信号の出力の有無の検知は、１画素毎に、１画素に対応する時間幅におけるランダムなタイミングで開始されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記第１時間幅は、１画素に対応する時間幅の５０％以上の幅であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記第２時間幅は、１画素に対応する時間幅の１０％の幅であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 静電像を現像剤によって現像して現像剤像を形成する画像形成の実行前に、前記事前測定を実行することを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
    

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