(57)【要約】【課題】本発明の目的は、電極部材の構成に寸法公差内でのバラツキがある場合であっても、十分に高い精度で現像剤の残量を検出することが可能な画像形成装置を提供することである。【解決手段】現像剤を蓄える現像容器と、前記現像容器の内部に設けた第一電極部材と第二電極部材の間の誘導電圧を測定し、その測定値から前記現像容器内の現像剤の残量を検出する制御手段と、を有する画像形成装置において、前記制御手段は、前記現像容器の内部に現像剤が補給される前に、前記第一電極部材と前記第二電極部材の間の補給前誘導電圧を測定し、前記現像容器の内部に現像剤が補給された後は、前記第一電極部材と前記第二電極部材の間の誘導電圧を測定した測定値を前記補給前誘導電圧の測定値で補正して前記現像容器内の現像剤の残量を検出する。【選択図】    図１
2014149376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を蓄える現像容器と、前記現像容器の内部に設けた第一電極部材と第二電極部材の間の誘導電圧を測定し、その測定値から前記現像容器内の現像剤の残量を検出する制御手段と、を有する画像形成装置において、
前記制御手段は、前記現像容器の内部に現像剤が補給される前に、前記第一電極部材と前記第二電極部材の間の補給前誘導電圧を測定し、
前記現像容器の内部に現像剤が補給された後は、前記第一電極部材と前記第二電極部材の間の誘導電圧を測定した測定値を前記補給前誘導電圧の測定値で補正して前記現像容器内の現像剤の残量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
環境条件を検出する環境条件検出手段を備え、
前記制御手段は、前記現像容器の内部に現像剤が補給された後は、前記第一電極部材と前記第二電極部材の間の誘導電圧を測定した測定値を前記補給前誘導電圧の測定値と前記環境条件検出手段の検出した環境条件により補正して前記現像容器内の現像剤の残量を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記補給前誘導電圧を測定する作業の開始を指示するための指示手段を有し、前記制御手段は前記指示手段からの指示を受けて前記補給前誘導電圧を測定する作業を開始することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
現像剤を蓄える現像容器と、前記現像容器の内部に設けた第一電極部材と第二電極部材の間の誘導電圧を測定し、その測定値から前記現像容器内の現像剤の残量を検出する制御手段と、を有する画像形成装置において、
環境条件を検出する環境条件検出手段を備え、
前記制御手段は、前記現像容器の内部に現像剤を補給して前記現像容器の内部を現像剤で満たす動作後に、前記第一電極部材と前記第二電極部材の間の誘導電圧を測定し、その測定値を前記環境条件検出手段の検出した測定時の環境条件により補正し、
補給された現像剤の消費が開始された後は、前記第一電極部材と前記第二電極部材の間の誘導電圧を測定した測定値を前記環境条件検出手段の検出した測定時の環境条件と前記補正した誘導電圧の測定値とで補正して前記現像容器内の現像剤の残量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記環境条件とは、画像形成装置又は現像容器周辺の温度と湿度であることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第一電極部材は、前記現像容器に取り付けられた現像剤担持体、および、前記第二電極部材は、前記現像容器内に前記現像剤担持体と対向して配置されたアンテナ電極であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、その中でも特に、現像容器内に残っている現像剤の残量を検出する機能を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムの表面に形成した静電潜像に対して、現像容器に収納された現像剤（トナー）を現像スリーブによって供給することで、感光体ドラム上に現像剤像を形成（可視像化）している。
【０００３】
このような画像形成装置において、現像容器内に蓄えられている現像剤は、画像形成動作が行われる度にその消費が進む。そのため、従来の画像形成装置では、現像容器内に現像剤残量検出手段を設けて、現像容器内の現像剤残量が所定量にまで減じたことを検出し、次の現像剤の補給の必要性を表示、連絡する機構が設けられている。
【０００４】
従来の現像剤残量検出手段としては、現像容器の内部に設けた現像スリーブとこの現像スリーブに対して平行に配置された棒状のアンテナ電極の間の誘導電圧を測定し、その測定値から前記現像容器内の現像剤残量を検出する構成が知られている。
【０００５】
ここで、現像容器内に残っている現像剤の残量の多少に応じて、現像スリーブとアンテナ電極の間に生じる誘導電圧の大きさが変化する理由を以下に説明する。
【０００６】
現像スリーブに印加されて、アンテナ電極に誘導される電圧は、アンテナ電極と現像スリーブによって形成されるコンデンサの静電容量の大きさによって変化する。すなわち、コンデンサの静電容量が大きくなると誘導電圧も大きくなり、逆にコンデンサの静電容量が小さくなると誘導電圧も小さくなる。
【０００７】
また、現像スリーブとアンテナ電極によって形成されるコンデンサの静電容量の大きさは、現像スリーブとアンテナ電極の間の距離や、現像スリーブとアンテナ電極との間に存在する物質の誘電率などによって変化する。
【０００８】
現像スリーブとアンテナ電極は現像容器に固定されているので、両者間の距離は変化しないが、現像容器内の現像剤の残量に応じて、現像スリーブとアンテナ電極の間の空間に存在する現像剤の量が変化する。このため、現像スリーブとアンテナ電極の間の空間に存在する現像剤の量の変化に応じて、前述の誘導電圧が変化する。現像容器内の現像剤残量に応じた現像剤の存在状況を示したのが図７である。
【０００９】
図７（ａ）は現像容器内に現像剤が補給された後の現像剤が消費される前の状態を示す。現像剤残量は１００％である。図７（ｂ）は現像容器内の現像剤の消費が進み、現像剤残量が２０％になった状態を示す。図７（ｃ）は現像容器内の現像剤の消費が更に進み、現像剤残量が１５％になった状態を示す。
【００１０】
図７（ａ）に示すように、現像容器内の現像剤残量が１００％の時はアンテナ電極と現像スリーブの間の空間はすべて現像剤で満たされている。そのため、アンテナ電極と現像スリーブによって形成されたコンデンサの静電容量は、現像剤の比誘電率の大きさに対応した値になる。一方、現像容器内の現像剤残量が０％の時はアンテナ電極と現像スリーブの間の空間はすべて空気で満たされている。そのため、アンテナ電極と現像スリーブによって形成されたコンデンサの静電容量は、空気の比誘電率の大きさに対応した値となる。なお、空気の比誘電率は約１であり、現像剤（トナー）の比誘電率は約３である。
【００１１】
図７（ｂ）に示すように、現像容器内の現像剤残量が２０％になると、アンテナ電極が現像剤の中から出てくるので、アンテナ電極と現像スリーブの間の空間は現像剤が存在する部分と空気が存在する部分によって構成される。そのため、アンテナ電極と現像スリーブによって形成されたコンデンサの静電容量は、全てがトナーで満たされていた時よりも少し小さくなる。図７（ｃ）に示すように、現像容器内の現像剤残量が１５％になると、アンテナ電極と現像スリーブの間の空間の大部分が空気で占められる。そのため、アンテナ電極と現像スリーブによって形成されたコンデンサの静電容量は、全てが現像剤で満たされていた時よりも大幅に小さくなる。
【００１２】
図８は、現像容器内の現像剤残量が変化するのに応じて、アンテナ電極と現像スリーブの間の空間の誘電電圧（コンデンサの静電容量）の大きさが変化する様子を示したものである。現像容器内の現像剤残量が約２０％を下回る辺りから前記誘導電圧の大きさは徐々に減少する。現像剤の残量が少なくなればなるほど誘導電圧の大きさは小さくなる。すなわち、アンテナ電極と現像スリーブの間の誘導電圧の大きさを測定することで、現像容器内の現像剤の残量を知ることができる。
【００１３】
例えば、図８によれば、誘導電圧が１．００Ｖのときの現像剤の残量は０％、誘導電圧が１．２５Ｖのときの現像剤の残量は１０％、誘導電圧が１．５０Ｖのときの現像剤の残量は１５％、誘導電圧が１．７５Ｖのときの現像剤の残量は２０％、誘導電圧が２．００Ｖのときの現像剤の残量は２３〜１００％である。
【００１４】
ここでは、アンテナ電極と現像スリーブの間の誘導電圧が１．５Ｖを下回ると現像剤無しが近づいたことを表示し、前述の両者間の誘導電圧が１Ｖを下回ると現像剤補給が行われるまでプリント実行を禁止する。
【００１５】
以下に新品状態の現像装置の現像容器のアンテナ電極と現像スリーブによって形成されるコンデンサの静電容量について説明する。
【００１６】
新品状態の現像容器内には現像剤（トナー）が入っていないため、アンテナ電極と現像スリーブの間に生じる誘導電圧は、極めて小さい値となる。
【００１７】
アンテナ電極と現像スリーブによって形成されるコンデンサの静電容量は、二本の電極（アンテナ電極−現像スリーブ）間の距離、それぞれの電極の外径、それぞれの電極の直線性（線材のソリ）などによって決定される。
【００１８】
このため、前記二本の電極のよって構成されたコンデンサの静電容量は、コンデンサの静電容量を構成する二本の電極のそれぞれの個体差（電極間距離の公差、外径の公差、直線性の公差）によってバラツキをもつこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２００５−１２１７６１号公報
【特許文献２】特開２００２−１３２０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述した従来の構成では、現像装置を量産した場合には、現像剤の残量を検出するために設置した一対の電極であるアンテナ電極と現像スリーブの構成に設定された寸法公差内でのバラツキが生じ、そのバラツキによって現像剤残量の検出精度にもバラツキが生じていた。
【００２１】
具体的には、一対の電極間の距離、それぞれの電極の外径、それぞれの電極の直線性（線材のソリ）などによって一対の電極によって構成されたコンデンサの静電容量にバラツキが生じていた。
【００２２】
例えば、アンテナ電極と現像スリーブの間の間隔（空間）が設計値（称呼値）よりも大きい場合、誘導電圧は図８に示す設定値での誘導電圧（以下、本来の誘導電圧という。）よりも小さくなる。一方、アンテナ電極と現像スリーブの間の間隔が設計値（称呼値）よりも小さい場合、誘導電圧は本来の誘導電圧よりも大きくなる。
【００２３】
また、アンテナ電極の外径（太さ）が設計値（称呼値）よりも大きい場合、誘導電圧は本来の誘導電圧よりも大きくなる。一方、アンテナ電極の外径が設計値（称呼値）よりも小さい場合、誘導電圧は本来の誘導電圧よりも小さくなる。
【００２４】
また、直線性が悪くアンテナ電極に反りがある場合、例えばアンテナ電極の長手方向中央が両側に比べて現像スリーブに近づく方向に反っている場合はその中央の間隔（空間）が基準となる設定間隔よりも小さくなるため、誘導電圧は本来の誘導電圧よりも大きくなる。一方、アンテナ電極の長手方向中央が両側に比べて現像スリーブから遠ざかる方向に反っている場合はその中央の間隔が基準となる設定間隔よりも大きくなるため、誘導電圧は本来の誘導電圧よりも小さくなる。
【００２５】
このように電極の構成に寸法公差内でのバラツキが生じた結果、前記した電極の構成がバラツキの範囲で異なる２台の現像装置では、現像剤の残量が同じであるにもかかわらず、その電極間に生じる誘導電圧が異なるという事態が発生する。すなわち、現像剤の残量が同じであるにもかかわらず、検出される現像剤の残量が異なるという事態が発生する。
【００２６】
このように、従来の技術では、量産時の部品寸法のバラツキを考慮すると、十分に高い精度で現像剤の残量を検出することが困難であり、現像容器内に現像剤が十分残っているにもかかわらず『現像剤なし』を検出することや、『現像剤なし』を検出する前に現像容器内の現像剤を消費しきることで発生する「画像白抜け」等のトラブルが発生するおそれがある。
【００２７】
そこで、本発明の目的は、電極部材の構成に寸法公差内でのバラツキがある場合であっても、十分に高い精度で現像剤の残量を検出することが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を達成するため、本発明は、現像剤を蓄える現像容器と、前記現像容器の内部に設けた第一電極部材と第二電極部材の間の誘導電圧を測定し、その測定値から前記現像容器内の現像剤の残量を検出する制御手段と、を有する画像形成装置において、前記制御手段は、前記現像容器の内部に現像剤が補給される前に、前記第一電極部材と前記第二電極部材の間の補給前誘導電圧を測定し、前記現像容器の内部に現像剤が補給された後は、前記第一電極部材と前記第二電極部材の間の誘導電圧を測定した測定値を前記補給前誘導電圧の測定値で補正して前記現像容器内の現像剤の残量を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、現像容器への現像剤の補給後に測定した電極部材間の誘導電圧の測定値を、現像容器に現像剤が補給される前に測定した電極部材間の補給前誘導電圧の測定値で補正している。これにより、例え電極部材の構成にバラツキがあったとしても、十分に高い精度で現像剤の残量を検出することが可能であり、現像剤の残量を検出する検出精度が大幅に向上される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】現像装置の構成図
【図２】画像形成装置の要部構成図
【図３】実施例１の現像剤補給前に補正値を検出し、現像剤補給後に現像剤の残量を補正値で補正する動作の流れを示すフローチャート
【図４】実施例２の現像剤補給前に補正値を検出し、現像剤補給後に現像剤の残量を補正値で補正する動作の流れを示すフローチャート
【図５】絶対水分量と誘導電圧の関係を示す図
【図６】実施例３の実用運転開始前に補正値を検出し、実用運転開始後に現像剤の残量を補正値で補正する動作の流れを示すフローチャート
【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は現像装置の内部の現像剤の存在状態を示す図
【図８】現像剤の残量に応じた誘導電圧の変化を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して、本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、以下の実施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、本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。従って、特に特定的な記載がない限りは、本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。
【００３２】
〔実施例１〕
図１及び図２を用いて、画像形成装置について説明する。図１は前記画像形成装置における現像装置５の断面図である。図２は画像形成装置を模式的に表した要部構成図である。
【００３３】
図２に示すように、表面に感光層を有した円筒状の像担持体としての感光ドラム１は矢印Ａ方向に回転する。感光ドラム１の周囲には、感光ドラム１の表面を一様に帯電するための一次帯電装置としての帯電ローラ２と、一様に帯電した感光ドラム１表面に画像信号に対応した露光を行う像露光装置４と、像露光装置４によって感光ドラム１表面に形成された静電潜像をトナーで可視化するための現像装置５と、感光ドラム１表面に形成したトナー像に同期して送られてくる転写材Ｐにトナーを転写するための転写部材である転写ローラ７と、転写後の感光ドラム１表面に残った転写残トナーや転写材Ｐから転移した紙粉を除去するためのクリーニングブレード１０ａを備えたクリーナ１０が配置されている。
【００３４】
図１に示すように、現像装置５は、現像剤としてのトナーを蓄えるための現像容器３７と、トナーを担持しつつ回転することでトナーを感光ドラム１に付与する現像スリーブ５ａと、現像容器３７内のトナーを現像スリーブ５ａの方向に搬送するための撹拌部材３６などによって構成されている。
【００３５】
現像スリーブ５ａは、トナーを担持する現像剤担持体であり、現像装置５の枠体をなす現像容器３７に回転可能に取り付けられ、矢印Ｂ方向に回転する。トナー規制部材３５が現像スリーブ５ａの回転方向に対してカウンター方向に当接してあり、トナー規制部材３５によって現像スリーブ５ａ上に均一なトナーコートが形成される。同時にトナー規制部材３５と現像スリーブ５ａとの間に挟まれつつ搬送されるトナーは現像スリーブ５ａとの摩擦帯電によって一定の電荷を帯びる。現像スリーブ５ａには現像スリーブ５ａ上にコートされたトナーを感光ドラム１表面の静電潜像に飛翔させるために現像バイアス電源６から直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。感光ドラム１表面の静電潜像に現像スリーブ５ａからトナーが飛翔して感光ドラム１表面にトナーによる可視化像が形成される。
【００３６】
現像装置５の現像容器３７には連続して多量の画像形成動作が可能となるようにトナーが蓄えられている。画像形成動作が行われると、現像容器３７に蓄えられたトナーの消費が進む。そのため、本画像形成装置は、現像容器３７内のトナーが完全に無くなってしまう前に、着脱自在のトナーボトル３４から現像容器３７にトナーを補給するように構成されている。すなわち現像容器３７内のトナーの残量が所定の量にまで減じたことを検出して次のトナーの補給の必要性を表示、連絡する機構が設けられている。
【００３７】
具体的には、本画像形成装置は、所定の間隔を隔てて対向して設けられた第一電極部材及び第二電極部材における前記電極部材間の誘導電圧の測定値から現像容器内の現像剤の残量を検出する制御手段を有している。第一電極部材と第二電極部材は、現像容器内に所定の間隔を隔てて対向するように設けられている。ここでは現像バイアス電圧が印加される現像スリーブ５ａを第一電極部材として用い、この現像スリーブ５ａから所定の間隔を隔てた位置に対向して設けられたアンテナ電極３３を第二電極部材として用いている。電極部材は、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３に限定されるものではなく、例えば別途、専用の電極部材を設けた構成としても良い。
【００３８】
図１に示すように、アンテナ電極３３は、現像スリーブ５ａから所定の距離（例えば現像スリーブ５ａの表面から５ｍｍ〜５０ｍｍ程度）を隔てた位置に配置してあり、現像スリーブ５ａと平行して配置した細い棒状のアンテナ電極である。アンテナ電極３３は、適当な大きさの電気抵抗値を有した電気抵抗器によって成る誘導電流検出抵抗器４０を介して接地されている。このアンテナ電極３３の近くには交流電圧を印加してある現像スリーブ５ａが存在しているので、現像スリーブ５ａによって生じる交流電界によって、アンテナ電極３３には静電誘導電流が流れる。静電誘導電流の大きさは誘導電流検出抵抗器４０の接地側ではない端子（以下、検出端子と呼ぶ）の交流電圧の振幅を測定すれば検出できる。この検出端子には、ＣＰＵ３９（中央演算処理装置）とＲＯＭ（情報記録部）３８を有する制御手段としての制御部４１が接続されている。すなわち、ＣＰＵ３９は、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間の誘導電圧を測定し、その測定値から現像容器３７内の現像剤の残量を検出する。検出の精度向上及び電気信号の取り扱いの利便性の向上のために、誘導電流検出抵抗器４０の検出端子側に生じる誘導電圧としての交流電圧は適当な時定数で平均化されつつ直流電圧に変換される。
【００３９】
次に図３を用いて実施例１における現像容器３７内のトナー残量の検出について説明する。図３は、実施例１の現像剤補給前に補給前誘導電圧を測定し、現像剤補給後に現像剤の残量の測定値を前記補給前誘導電圧の測定値で補正する動作の流れを示すフローチャートである。
【００４０】
図３に示すように、新品状態の現像装置５に対し、電圧印加電極としての現像スリーブ５ａに所定大きさの交流電圧を印加し、前記交流電圧によって検出電極としてのアンテナ電極３３に誘導される誘導電圧を測定する（ステップＳ１１）。すなわち、制御部４１は、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間にトナーが存在しない、現像容器３７の内部にトナーが初めて補給される前に、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間の補給前誘導電圧を測定する。以下では、新品状態の現像装置５で現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間に誘導される交流電圧の測定値を「新品検出電圧（補給前誘導電圧）＝Ｎ」と呼ぶ。この新品検出電圧Ｎは現像装置５毎の個体の特性値である。新品状態の現像装置５を画像形成装置に設置する時に測定した新品検出電圧Ｎは画像形成装置の検出電圧記憶装置４３に記憶する。
【００４１】
画像形成装置には、予め設計基準状態の新品現像装置の検出電圧（設計電圧値）が記憶されている。以下では、この基準となる検出電圧の測定値を「設計基準検出電圧＝Ｋ」と呼ぶ。この設計基準検出電圧Ｋは、現像剤残量の検出精度にバラツキが生じる一対の電極であるアンテナ電極と現像スリーブの位置、形状等の構成を称呼値（設計値）で作成したものを使用して求める測定値である。この設計基準検出電圧Ｋと前述した新品検出電圧Ｎとを比較し、電圧比（Ｋ／Ｎ）を求める（ステップＳ１２）。この電圧比が、後述する実用運転中の検出電圧を補正する補正値となる。
【００４２】
前述したように新品検出電圧Ｎを測定し、検出電圧記憶装置４３に記憶した後、画像形成装置に設置した新品状態の現像装置にトナーを補給して実用運転を開始する（ステップＳ１３）。
【００４３】
実用運転中の現像装置（現像容器）内のトナー残量の検出は、まず実用運転中の現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３間に誘導される交流電圧（以下、「実用中検出電圧＝Ｄ」と呼ぶ）を測定（検出）し、画像形成装置の検出電圧記憶装置４３に記憶する（ステップＳ１４）。そして、この測定した実用中検出電圧Ｄに対して、前述した新品検出電圧Ｎと設計基準検出電圧Ｋの電圧比を使って補正計算を実行する（ステップＳ１５）。本実施例では、正確なトナー残量に対応する「補正後残量信号」は、「補正後残量信号」＝Ｄ×Ｋ／Ｎ、で表される。
【００４４】
画像形成装置には、設計基準状態の現像装置５を使用した場合の実用運転中の検出電圧と現像装置内のトナー残量の関係がテーブルとして前述した制御部４１におけるＲＯＭ（情報記録部）３８に記憶されている。以下このテーブルを「設計基準トナー残量テーブル」と呼ぶ。この設計基準トナー残量テーブルは画像形成装置を設計開発する工程で実験によって求める関係テーブルである。
【００４５】
実用運転中の画像形成装置においては、制御部４１におけるＣＰＵ（比較演算・フィードバック指示部）３９により、前述した設計基準トナー残量テーブルを参照して、実際に使用されている現像装置の個体の特性値を補正した補正後残量信号から、現像装置内のトナー残量を判定する。これにより、現像装置５の個体のバラツキを抑えることが可能となり、トナー残量検出精度が大幅に上昇することが確認された。
【００４６】
上述したように、本実施例によれば、トナー補給後の実用運転中に測定した現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３間の誘導電圧の測定値を、トナー補給前に測定した現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３間の補給前誘導電圧の測定値で補正している。これにより、例え現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の構成にバラツキがあったとしても、十分に高い精度でトナーの残量を検出することが可能であり、トナーの残量を検出する検出精度が大幅に向上される。
【００４７】
なお、新品の現像装置５を画像形成装置に設置する際に、前述した補給前誘導電圧を測定する作業の開始は、画像形成装置が有する指示手段としての操作部（不図示）から指示し、この指示を受けて制御手段としての制御部４１が測定作業を開始する。しかしながら、この補給前誘導電圧の測定開始は、この構成に限定されるものではなく、例えば現像装置を画像形成装置に設置したことを検出するセンサ等の検出手段を設けて、この検出手段からの検出信号を受けて制御部４１が測定作業を開始する構成としても良い。
【００４８】
さらに、前述した新品状態の現像装置５で「新品検出電圧（補給前誘導電圧）＝Ｎ」を測定するのは、実際に使用する画像形成装置に現像装置５を装着したときに限らず、現像装置５を組み立てた後に現像装置５単品状態あるいは治具的な画像形成装置に現像装置５を装着して求め、求めた新品検出電圧をその現像装置５に添付して実際に使用する際に画像形成装置の操作部等から新品検出電圧を入力しても良い。
【００４９】
〔第２実施形態〕
前述した実施例１では、トナー補給後の実用運転中に測定した現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３間の誘導電圧の測定値を、トナー補給前に測定した現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３間の補給前誘導電圧の測定値で補正する構成を例示した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５０】
本実施例では、さらに環境条件を検出する環境条件検出手段を備え、この環境条件検出手段の検出した環境条件も加味して、絶対水分量の変化により変動する誘導電圧に対応することでトナーの残量を検出する検出精度をさらに向上させるようにしている。
【００５１】
本実施例における画像形成装置は、環境条件を検出する環境条件検出手段を備えている。ここで環境条件とは、画像形成装置又は現像容器周辺の温度と湿度である。そして、制御手段としての制御部４１は、この環境条件検出手段が検出する環境条件も加味して、トナー補給後の現像容器内のトナー残量を補正している。なお、その他の構成は前述した実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５２】
図４及び図５を用いて実施例２における現像容器３７内のトナー残量の検出について説明する。図４は、実施例２の現像剤補給前に補給前誘導電圧を測定し、現像剤補給後に現像剤の残量を前記補給前誘導電圧の測定値で補正する動作の流れを示すフローチャートである。図５は、絶対水分量と誘導電圧の関係を示す図である。ここで、絶対水分量とは温度と湿度から求められる水分量である。図５に示すように、絶対水分量が多くなるほど誘導電圧値は高くなる。
【００５３】
図４に示すように、新品状態の現像装置５を画像形成装置に設置する時に、電圧印加電極としての現像スリーブ５ａに所定大きさの交流電圧を印加し、前記交流電圧によって検出電極としてのアンテナ電極３３に誘導される誘導電圧を測定する（ステップＳ２１）。すなわち、制御部４１は、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間にトナーが存在しない、現像容器３７の内部にトナーが補給される前に、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間の補給前誘導電圧を測定する。以下では、新品状態の現像装置５で現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間に誘導される交流電圧の測定値を「新品検出電圧（補給前誘導電圧）＝Ｎ」と呼ぶ。この新品検出電圧Ｎは現像装置５毎の個体の特性値である。新品状態の現像装置５を画像形成装置に設置する時に測定した新品検出電圧Ｎは画像形成装置の検出電圧記憶装置４３に記憶する。
【００５４】
画像形成装置には、予め設計基準状態の新品現像装置の検出電圧（設計電圧値）が記憶されている。以下では、この基準となる検出電圧の測定値を「設計基準検出電圧＝Ｋ」と呼ぶ。この設計基準検出電圧Ｋは、現像剤残量の検出精度にバラツキが生じる一対の電極であるアンテナ電極と現像スリーブの位置、形状等の構成を称呼値（設計値）で作成したものを使用して求める測定値である。この設計基準検出電圧Ｋと前述した新品検出電圧Ｎとを比較し、電圧比（Ｋ／Ｎ）を求める（ステップＳ２２）。この電圧比が、後述する実用運転中の検出電圧を補正する補正値となる。
【００５５】
前述したように新品検出電圧Ｎを測定し、検出電圧記憶装置４３に記憶した後、画像形成装置に設置した新品状態の現像装置にトナーを補給して実用運転を開始する（ステップＳ２３）。
【００５６】
実用運転中の現像装置（現像容器）内のトナー残量の検出は、まず実用運転中の現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３間に誘導される交流電圧（以下、「実用中検出電圧＝Ｄ」と呼ぶ）を測定（検出）し、画像形成装置の検出電圧記憶装置４３に記憶する（ステップＳ２４）。そして、この測定した実用中検出電圧Ｄに対して、前述した新品検出電圧Ｎと設計基準検出電圧Ｋの補正値（電圧比）を使って補正計算を実行する（ステップＳ２５）。本実施例では、正確なトナー残量に対応する「補正後残量信号」は、「補正後残量信号」＝Ｄ×Ｋ／Ｎ、で表される。
【００５７】
さらに環境検出手段により画像形成装置又は現像容器周辺の環境の温度、相対湿度を検出する。そして、制御部４１におけるＣＰＵ３９により、前記環境の温度と相対湿度から絶対水分量（単位体積当たりの空気に含まれる水分量）を演算し、新品状態の現像装置５の設置環境に対応した環境補正値をテーブル化してＲＯＭ３８に記憶している。環境補正テーブルは、新品検出電圧Ｎの値に環境補正作業を加えた値を環境補正後新品検出電圧ＭとしてＲＯＭ３８に記憶させる（ステップＳ２６）。
【００５８】
そして、前述の如く測定した実用中検出電圧Ｄに対して、前述した補正後新品検出電圧Ｍと設計基準検出電圧Ｋの補正値（電圧比）を使って補正計算を実行する（ステップＳ２７）。本実施例では、「環境補正後残量信号」は、Ｄ×Ｋ／Ｍ、で表される。
【００５９】
そして、実用運転中の画像形成装置においては、制御部４１におけるＣＰＵ（比較演算・フィードバック指示部）３９により、前述した実施例と同様に設計基準トナー残量テーブルを参照して、実際に使用されている現像装置の個体の特性値を補正した補正後残量信号と、前述した環境補正後残量信号とから、現像装置内のトナー残量を判定する。これにより、前述した実施例に比べてさらに、現像装置５の個体のバラツキを抑えることが可能となり、トナー残量検出精度が大幅に上昇することが確認された。
【００６０】
上述したように、本実施例によれば、トナー補給後の実用運転中に測定した現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３間の誘導電圧の測定値を、補給前誘導電圧の測定値だけでなく環境条件も加味して補正している。これにより、例え現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の構成にバラツキがあったとしても、前述した実施例に比べてさらに、十分に高い精度でトナーの残量を検出することが可能であり、トナーの残量を検出する検出精度が大幅に向上される。
【００６１】
〔第３実施形態〕
前述した実施例では、トナー補給前に現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３間の補給前誘導電圧を測定し、この測定値で補正する構成を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６２】
本実施例では、現像容器の内部へのトナーが補給された後のトナーが現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間に充分有るときに、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間の誘導電圧を測定し、その測定値を前記環境条件検出手段の検出した測定時の環境条件により補正している。そして、補給されたトナーの消費が開始された後は、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間の誘導電圧を測定し、その実用運転中（画像形成装置の画像形成中）の測定値を、前記環境条件検出手段の検出した測定時の環境条件と、前記補正した誘導電圧の測定値とで補正して、現像容器内のトナーの残量を求めている。
【００６３】
以下、図６を用いて実施例３における現像容器３７内のトナー残量の検出について説明する。図６は、実施例３の現像剤補給後に誘導電圧を測定し、環境条件を加味して、補給された現像剤の消費開始後に現像剤の残量を前記環境条件と測定値で補正する動作の流れを示すフローチャートである。なお、画像形成装置全体の概略構成は前述した実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６４】
画像形成装置に新品状態の現像装置を設置した後、この新品状態の現像装置にトナーを補給する（ステップＳ３１）。すなわち、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間にトナーが存在しない、現像容器３７の内部にトナーを補給して、現像容器３７の内部をトナーで満たす動作を行う。
【００６５】
トナー補給後、トナーが現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間に充分有る時に、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３間に誘導される交流電圧（以下、「トナー有り検出電圧＝Ｄt」と呼ぶ）を検出し、検出電圧記憶装置４３に記憶する（ステップＳ３２）。この現像容器内のトナー有り時とは、トナー残量によって誘導電圧の変化が無い、図８に示すトナー残量２３〜１００％の状態のことである。
【００６６】
さらに環境検出手段により画像形成装置又は現像容器周辺の環境の温度、相対湿度を検出する。そして、制御部４１におけるＣＰＵ３９により、前記環境の温度と相対温度から絶対水分量（単位体積当たりの空気に含まれる水分量）を求め、ＲＯＭ３８に記憶している、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間の誘導電圧に関する環境に対応した環境補正値を取得する。
【００６７】
画像形成装置には、予め設計基準状態の現像装置の検出電圧（設計電圧値）が記憶されている。以下では、この基準となる検出電圧の測定値を「設計基準検出電圧＝Ｋｔ」と呼ぶ。この設計基準検出電圧Ｋｔはトナーが現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の間に充分有るときに現像剤残量の検出精度にバラツキが生じる一対の電極であるアンテナ電極と現像スリーブの位置、形状等の構成を称呼値（設計値）で作成したものを使用して求める測定値である。この設計基準検出電圧Ｋｔと検出電圧Ｎｔとを比較し、電圧比（Ｋｔ／Ｎｔ）を求める。この電圧比が、後述する実用運転中の検出電圧を補正する補正値となる（ステップＳ３３）。
【００６８】
さらに環境検出手段により画像形成装置又は現像容器周辺の環境の温度、相対湿度を検出する。そして、制御部４１におけるＣＰＵ３９により、前記環境の温度と相対湿度から絶対水分量（単位体積当たりの空気に含まれる水分量）を演算し、現像装置５の設置環境に対応した環境補正値をテーブル化してＲＯＭ３８に記憶している。環境補正テーブルは、検出電圧Ｎｔの値に環境補正作業を加えた値を環境補正後新品検出電圧ＭｔとしてＲＯＭ３８に記憶させる（ステップＳ３４）。
【００６９】
そして、実用運転中の画像形成装置においては、制御部４１におけるＣＰＵ（比較演算・フィードバック指示部）３９により、前述した実施例と同様に設計基準トナー残量テーブルを参照して、前記Ｄｔ×Ｋｔ／Ｍｔで表される「環境補正後残量信号」から、現像装置内のトナー残量を判定する。これにより、現像装置５の個体のバラツキを抑えることが可能となり、トナー残量検出精度が大幅に上昇することが確認された。
【００７０】
上述したように、本実施例によれば、トナー補給後、トナー満杯時に誘導電圧を測定し、その測定値をトナー残量検出の補正に用いている。これにより、前述した実施例と同様に、例え現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３の構成にバラツキがあったとしても、十分に高い精度でトナーの残量を検出することが可能であり、トナーの残量を検出する検出精度が大幅に向上される。
【００７１】
なお、前述した実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であってもよい。これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００７２】
１    …感光ドラム
５    …現像装置
５ａ  …現像スリーブ
６    …現像バイアス電源
３３  …アンテナ電極
３５  …トナー規制部材
３６  …撹拌部材
３７  …現像容器
３８  …ＲＯＭ
３９  …ＣＰＵ
４０  …誘導電流検出抵抗器
４１  …制御部
４３  …検出電圧記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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