(57)【要約】【課題】  安価な構成で現像交流バイアスの振幅Ｖdを安定化させ、もって高精度なトナー残量の検出を可能にすること。【解決手段】  トナー容器２０３内に第１のアンテナ電極２０２とこれに対向する位置に第２のアンテナ電極２０４を設け、第１のアンテナ２０２に接続された基準容量に流れ込む第１の交流電流値と、第１のアンテナ電極２０２−第２のアンテナ電極２０４間の静電容量に流れる第２の交流電流値とを基準としてトナー残量の検出を行うとともに、上記第１の交流電流値をフィードバックして、第１のアンテナ電極２０２に印加される現像交流バイアスの制御を行う。【選択図】  図２
2006349863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを収容するトナー容器内のトナー残量を検出するトナー残量検出装置であって、
前記トナー容器の周辺部に配設された第１の電極部材と、
前記トナー容器内にて前記第１の電極部材に対向して配設された第２の電極部材と、
前記第１の電極部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記第１の電極部材に接続された基準容量素子と、
前記基準容量素子に流れる第１の交流電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記第１の電極部材と前記第２の電極部材との間の静電容量に応じた第２の交流電流を検出する第２の電流検出手段と、
前記第１の電流検出手段の検出値に基づいて前記交流電圧印加手段が印加する交流電圧を制御する交流電圧制御手段と、
前記第１の交流電流と前記第２の交流電流との比較結果に基づいて前記トナー容器内のトナーの残量を検出する残量検出手段と、
を有することを特徴とするトナー残量検出装置。
【請求項２】
前記第１および第２の電流検出手段はそれぞれ、
交流電流の片方向のみを通過させる整流手段と、
電流を積分して電圧に変換する電流積分手段と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のトナー残量検出装置。
【請求項３】
トナーを収容するトナー容器内のトナー残量を検出するトナー残量検出装置であって、
前記トナー容器の周辺部に配設された第１の電極部材と、
前記トナー容器内にて前記第１の電極部材に対向して配設された第２の電極部材と、
前記第１の電極部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記第１の電極部材に接続された基準容量素子と、
前記基準容量素子に流れる第１の交流電流を片方向のみの第１の半波電流に整流する第１の整流手段と、
前記第１の交流電流を前記半波電流と相反する方向の第２の半波電流に整流する第２の整流手段と、
前記第１の半波電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記第２の半波電流を検出する第２の電流検出手段と、
前記第１の電極部材と前記第２の電極部材との間の静電容量に応じた第２の交流電流を検出する第３の電流検出手段と、
前記第１の電流検出手段の検出値をに基づいて前記交流電圧印加手段が印加する交流電圧を制御する交流電圧制御手段と、
前記第２の半波電流と前記第２の交流電流との比較結果に基づいて前記トナー容器内のトナーの残量を検出する残量検出手段と、
を有することを特徴とするトナー残量検出装置。
【請求項４】
前記第１の電極部材は、現像ローラであることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のトナー残量検出装置。
【請求項５】
前記基準容量素子の静電容量値は、前記トナー容器内にトナーが存在しない場合の前記第１の電極部材と前記第２の電極部材との間の静電容量値と略同値であることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のトナー残量検出装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれかに記載のトナー残量検出装置を有する画像形成装置。
【請求項７】
トナー容器内の周辺部に配設された第１の電極部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記第１の電極部材に接続された基準容量素子と、
前記基準容量素子に流れる第１の交流電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記第１の電極部材と、前記トナー容器内で前記第１の電極部材に対向して配設された第２の電極部材との間の静電容量に応じた第２の交流電流を検出する第２の電流検出手段と、
前記第１の電流検出手段の検出値に基づいて前記交流電圧印加手段が印加する交流電圧を制御する交流電圧制御手段と、
を有するトナー残量検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤であるトナーを収容するトナー容器におけるトナーの残量を検出するトナー残量検出装置及びトナー残量を検出するトナー残量検出回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナーを用いて現像を行う画像形成装置において、本装置内にトナー残量検出機構を設けることでトナー容器内のトナー残量を検出し、その情報を表示部に表示する等により使用者に通知する技術が従来から知られている。
【０００３】
図６および図７を用いて、従来のトナー残量検出装置の構成を説明する。図６は、従来のトナー残量検出装置の構成図である。
【０００４】
図中、６０１はプロセスカートリッジ、６０２は現像ローラ（以下「現像スリーブ」という。）６０２、６０３は高圧電源、６０４はアンテナ電極、６０５は感光ドラム、６０６はトナー容器、６０７は静電容量検出回路、６０８はコントローラである。
【０００５】
プロセスカートリッジ６０１は、像担持体と、帯電器、現像器、クリーニング装置、トナー容器をカートリッジ化したものであり、画像形成装置本体に装着されて使用される。高圧電源６０３は直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスを生成し、現像スリーブ６０２に印加する。トナーはトナー容器６０６内部に収納されており、現像スリーブ６０２に供給される。トナーを感光ドラム６０５上に選択的に移動させることで、感光ドラム６０５上にトナー像が形成される。
【０００６】
６０４はアンテナ電極であり、トナー容器６０６内部に現像スリーブ６０２と対向して配置されている。現像スリーブ６０２とアンテナ電極６０４の間にはトナーが分布する。トナーを構成する材料の誘電率は空気に比べて大であるため、現像スリーブ６０２とアンテナ電極６０４との間に分布するトナー量に応じて静電容量は変化する。すなわち、この静電容量を検出して所定のレベルと比較することで、トナー容器６０６内のトナー量を逐次に検出することができるのである。
【０００７】
現像スリーブ６０２とアンテナ電極６０４との間の静電容量Ｃtonは、静電容量検出回路６０７で検出され、後述する基準コンデンサとの容量差に応じた電圧レベル信号Ｖsとして、コントローラ６０８に伝達される。静電容量検出回路６０７には、アンテナ電極６０４と現像スリーブ６０２が接続される。
【０００８】
図７は、静電容量検出回路６０７の内部回路図である。
【０００９】
図中、７０１〜７０３は接続端子、７０４は基準コンデンサ、７０５〜７０８はダイオード、７０９および７１０は抵抗、７１１〜７１２はコンデンサ、７１３は定電圧源、７１４はオペアンプである。
【００１０】
接続端子７０１には現像スリーブ６０２が接続される。現像バイアスの交流電圧の印加により、接続端子７０１には基準コンデンサ７０４の容量値Ｃrefに応じた交流電流が流れ込む。ダイオード７０７を通過した一方向の半波の電流（以下「半波電流」という。）は、コンデンサ７１２と抵抗７１０とで形成された積分回路に入力されて直流電圧に変換され、定電圧源７１３の電圧に畳重されてオペアンプ７１４の正端子に入力される。
【００１１】
一方、接続端子７０２には、現像スリーブ６０２とアンテナ電極６０４との間の静電容量Ｃtonに応じた交流電流が流れ込み、ダイオード７０５を通過した半波電流は、コンデンサ７１１と抵抗７０９とで形成された積分回路によって直流電圧に変換され、オペアンプ７１４の負端子に入力される。
【００１２】
交流バイアス（矩形波）の振幅をＶd、周波数をｆd、定電圧源７１３の電圧をＶa、抵抗７０９の抵抗値をＲ709、抵抗７１０の抵抗値をＲ710とすると、オペアンプ７１４の出力電圧Ｖsは近似的に次式で表される。
【００１３】
Ｖs＝Ｖa−ｆd×Ｖd×（Ｃton×Ｒ709−Ｃref×Ｒ710）          （式１）
【００１４】
つまり、ＶsはＣtonとＣrefとの容量差に応じたレベルとなる。
【００１５】
オペアンプ７１４の出力電圧Ｖsは画像形成装置を制御するコントローラ６０８のアナログ入力端子に接続され、アナログ／デジタル変換が行われ、非図示の記憶装置内に予め記憶されているデータと比較することでトナー容器６０６内のトナー残量が算出される。この従来のトナー残量検出装置については、例えば特許文献１に記載されている
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−２２２１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし、上記の式１から明らかなように、前述したトナー残量検出装置においては、現像交流バイアスの振幅Ｖdが変化するとトナー残量の検出精度が悪化してしまうという問題点があった。現像交流バイアスの振幅Ｖdは、トランス等の部品のばらつき、経時変化、仕様条件等によってばらつきが生じる。また、現像交流バイアスのオンデューティの変更によって形成画像の濃度を調節する画像形成装置が提案されているが、現像交流バイアスのオンデューティを変化させると、Ｖdも変化してしまうことが知られている。
【００１８】
なお、現像交流バイアスをフィードバック制御することによりＶdを一定化することは可能であるが、一般的な交流バイアスをフィードバックするためには回路構成が複雑になりコストを上昇させるという問題点があった。
【００１９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安価な構成で現像交流バイアスの振幅Ｖdを安定化させ、もって高精度なトナー残量の検出を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一側面に係るトナー残量検出装置は、トナー容器の周辺部に配設された第１の電極部材と、前記トナー容器内にて前記第１の電極部材に対向して配設された第２の電極部材と、前記第１の電極部材に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、前記第１の電極部材に接続された基準容量素子と、前記基準容量素子に流れる第１の交流電流を検出する第１の電流検出手段と、前記第１の電極部材と前記第２の電極部材との間の静電容量に応じた第２の交流電流を検出する第２の電流検出手段と、前記第１の電流検出手段の検出値に基づいて前記交流電圧印加手段が印加する交流電圧を制御する交流電圧制御手段と、前記第１の交流電流と前記第２の交流電流との比較結果に基づいて前記トナー容器内のトナーの残量を検出する残量検出手段とを有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、安価な構成で現像交流バイアスの振幅Ｖdを安定化させることでき、もって高精度なトナー残量の検出が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らないことを付言しておく。なお、図面中、同一の符号が付されているものは、同一の構成を示すものとする。
【００２３】
（実施形態１）
図１〜図４を用いて実施形態１を説明する。図１は本発明のトナー残量検出装置が適用される画像形成装置の構成図、図２は本実施形態におけるトナー残量検出装置の構成図、図３は高圧電源内の現像バイアス発生回路の構成図、図４は静電容量検出回路の内部回路構成図である。
【００２４】
まず、図１を用いて、本発明に係わる画像形成装置の構成を説明する。図１において、１０１が画像形成装置、１０２は記録紙トレイ、１０３はピックアップローラ、１０４は給紙ローラ、１０５はレジストローラ対、１０６はプロセスカートリッジ、１０７は感光ドラム、１０８はスキャナユニット、１０９はレーザ光源、１１０はポリゴンミラー、１１１は反射ミラー、１１２は定着ローラ、１１３は排紙ローラ対、１１４はコントローラ、１１５は表示部、Ｐは記録紙である。
【００２５】
記録紙トレイ１０２上にセットされた記録紙Ｐはピックアップローラ１０３の駆動によって１枚だけ記録紙トレイ１０２から送出され、給紙ローラ１０４によってレジストローラ対１０５に搬送される。更に記録紙はレジストローラ対１０５の駆動によって所定のタイミングでプロセスカートリッジ１０６に搬送される。
【００２６】
プロセスカートリッジ１０６はトナー容器、帯電装置、現像装置、感光ドラムで構成されており、電子写真の一連の処理によって未定着トナー像が記録紙上に形成される。１０７は感光ドラムであり、帯電装置によって表面感光体への帯電ののち、像路光手段により画像信号の基づいた像露光が行われる。像露光はスキャナユニット１０８内のレーザー光源１０９からのレーザー光を回転するポリゴンミラー１１０、 反射ミラー１１１を経て主走査がなされるもので、感光ドラム１０７の回転（副走査）によって潜像が形成される。続いて記録紙は定着ローラ１１２に搬送され、ここで加熱加圧処理され、記録紙上のトナーが記録紙上に定着される。記録紙は更に排紙ローラ対１１３によって画像形成装置１０１本体外に搬送され、一連の記録処理を終える。これらの一連の処理はコントローラ１１４によって制御される。コントローラ１１４は、不図示のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力ポートから構成されている。表示部１１５には、画像形成装置１０１のステータス等各種情報が表示され、使用者に情報を通知する。
【００２７】
次に、本実施形態における画像形成装置１０１において適用されるトナー残量検出装置について詳細に説明する。
【００２８】
図２は本実施形態におけるトナー残量検出装置の構成図である。図中、２０２は現像剤（トナー）担持体としての現像ローラ（以下「現像スリーブ」という。）、２０３はトナー容器、２０４はアンテナ電極、２０５は高圧電源、２０６は静電容量検出回路である。現像スリーブ２０２は、トナー容器２０３内の周辺部において、一部がトナー容器２０３から露出するようにして設けられている。そして、この露出部は感光ドラム１０７に対向、接触するように配置されている。
【００２９】
トナーはトナー容器２０３内部に収納されており、現像スリーブ２０２に供給される。現像スリーブ２０２には高圧電圧が印加され、トナーが感光ドラム１０７上に選択的に移動し、感光ドラム１０７上にトナー像が形成される。現像スリーブ２０２は高圧電源２０５に接続されており、直流電圧に交流電圧が重畳した現像バイアスが印加される。
【００３０】
２０４はアンテナ電極であり、トナー容器２０３内部で現像スリーブ２０２と対向して配置されている。現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４との間にはトナーが分布する。トナーの誘電率は空気よりも大であることから、第１のアンテナ電極としての現像スリーブ２０２と、第２のアンテナ電極としてのアンテナ電極２０４との間の静電容量は、現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４との間に分布するトナーの量によって変化し、分布するトナーの量が多い程大きくなる。本実施形態のトナー残量検出装置では、現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４との間の静電容量Ｃtonを検出することで、トナー残量の検出を行う。
【００３１】
静電容量Ｃtonの検出は静電容量検出回路２０６で行われる。静電容量検出回路２０６の詳細については後述する。静電容量検出回路２０６からは、静電容量Ｃtonに応じたレベル信号Ｖsと、帯電交流電圧の振幅Ｖdに応じたレベル信号Ｖfbが出力される。また、出力信号Ｖsはコントローラ１１４のアナログ入力端子に接続される。
【００３２】
コントローラ１１４内は、入力した信号Ｖsのアナログ／デジタル変換を行い、その後、信号Ｖsと、ＲＯＭに予め記憶されているデータとを比較することで、トナー容器２０３内のトナー残量を算出する。
【００３３】
また、高圧電源２０５の出力は、出力信号Ｖfbが所定の値になるように制御される。
【００３４】
図３は高圧電源２０５内の現像バイアス生成回路の構成を示している。図中、３０１〜３１１は抵抗、３１２〜３１４はコンデンサ、３１５〜３２０はトランジスタ、３２１および３２２はトランス、３２３は定電圧源、３２４はクロック源、３２５および３２６はダイオード、３２７および３２８はオペアンプ、３３０は交流バイアス生成回路、３３１は直流バイアス生成回路、３３２は出力端子である。
【００３５】
直流バイアス生成回路３３１は、クロック源３２４から出力されるクロック信号によってトランス３２２を駆動させ、例えば−３００Ｖの直流電圧を生成している。
【００３６】
交流バイアス生成回路３３０は、コントローラ１１４から出力されたクロック信号ＤＥＶＣＬＫによってトランス３２２を駆動することで、交流バイアスを生成する。生成される交流バイアスは例えば、振幅Ｖd＝１５００Ｖｐｐ、周波数ｆd＝３０００Ｈｚの矩形波である。
【００３７】
出力端子３３２は現像スリーブ２０２に接続されており、現像スリーブ２０２には直流電圧に交流電圧が畳重された現像バイアスが印加される。
【００３８】
交流バイアスの振幅Ｖdは、信号Ｖfbによってフィードバック制御される。以下、この制御手段について説明する。信号Ｖfbは、オペアンプ３２７によって所定の電圧と比較される。信号Ｖfbが所定の電圧よりも低ければ、トランジスタ３１５がオンになり、トランジスタ３１６のベース電圧が高くなる。トランジスタ３１６のベース電圧が高くなると、トランス３２１のドライブ電圧がそれに応じて高くなり、交流バイアスの振幅Ｖdが大きくなる。
【００３９】
信号Ｖfbは、後述するように振幅Ｖdの値によって決まるので、上記の構成をとることによって、振幅Ｖdを一定に制御できる。
【００４０】
次に、図４を用いて静電容量検出回路２０６の内部回路構成について説明する。
【００４１】
図中、４０１、４０２、４１４、４１５は接続端子、４０３は基準コンデンサ、４０４〜４０７はダイオード、４０８および４０９は抵抗、４１０および４１１はコンデンサ、４１２は定電圧源、４１３はオペアンプである。
【００４２】
接続端子４０１はカートリッジ１０６のアンテナ電極２０４に接続されている。
【００４３】
現像バイアスが現像スリーブ２０２に印加されると、現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４間に形成された静電容量Ｃtonを介して、交流電流Ｉtonが流れる。ここで、交流電流Ｉtonの大きさは、静電容量Ｃtonに比例して変化する。ダイオード４０４及び４０５は交流電流Ｉtonの整流用であり、各ダイオードには、交流電流Ｉtonの片方向の半波電流が流れる。このうち、ダイオード４０４を流れる電流Ｉ11は、オペアンプ４１３、抵抗４０８、コンデンサ４１０で形成された積分回路に入力される。
【００４４】
現像バイアスの交流電圧を振幅Ｖdの矩形波に近似することで、電流Ｉ11の平均電流値Ｉ11(av)は次式で表される。
【００４５】
Ｉ11(av)＝ｆd×Ｖd×Ｃton          （式２）
【００４６】
ここで、ｆdは交流現像バイアスの周波数である。
【００４７】
一方、接続端子４０２は、カートリッジ１０６内の現像スリーブ２０２に接続されている。４０３は基準コンデンサであり、その容量値Ｃrefは、現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４間の静電容量値に合わせて設定される。本実施形態では、トナー容器２０３内にトナーが入っていない状態の現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４との間の静電容量値に相当する10pFのコンデンサを使用している。
【００４８】
現像交流バイアスが印加されると、基準コンデンサ４０３の容量値に応じた大きさの交流電流Ｉrefが流れる。ダイオード４０６及び４０７は交流電流Ｉrefの整流用であり、各ダイオードには、交流電流Ｉrefの片方向の半波電流が流れる。
【００４９】
ダイオード４０６を流れる電流Ｉ12は抵抗４０９およびコンデンサ４１１で形成された積分回路に入力される。
【００５０】
現像バイアスの交流電圧を振幅Ｖdの矩形波に近似することで、電流Ｉ12の平均電流値Ｉ12(av)は次式で表される。
【００５１】
Ｉ12(av)＝ｆd×Ｖd×Ｃref          （式３）
【００５２】
定電圧源４１２の出力電圧をＶ412、抵抗４０９の抵抗値をＲ409とすると、オペアンプ４１３の正入力端子、および接続端子４１５に印加される電圧レベルＶnは次式で表される。
【００５３】
Ｖn＝Ｖ412+Ｉ12(av)×Ｒ409
＝Ｖ412+ｆd×Ｖd×Ｃref×Ｒ409            （式４）
【００５４】
接続端子４１５は高圧電源２０５に接続されており、電圧レベルＶnは信号Ｖfbとして高圧電源２０５に送られる。
【００５５】
一方、オペアンプ４１３の出力電圧Ｖsは、抵抗４０８の抵抗値をＲ408として、次式で表される。
【００５６】
Ｖs＝Ｖ412−ｆd×Ｖd×（Ｃton×Ｒ408−Ｃref×Ｒ409）          （式５）
【００５７】
つまり、Ｖsは静電容量値Ｃtonと基準容量値Ｃrefに応じた値、すなわち、トナー容器２０３内のトナー量に応じた値となる。
【００５８】
Ｖsは接続端子４１４を介してコントローラ１１４のアナログ入力端子に接続される。コンロローラ１１４は、このVsのアナログ／デジタル変換を行い、その後、非図示のＲＯＭに予め記憶されているデータと比較することでトナー容器２０３内のトナー残量を算出する。
【００５９】
電圧Ｖsは振幅Ｖdを変数に含んでいるが、振幅Ｖdは信号Ｖfbによるフィードバック制御によって安定しているため、より精度の高いトナー残量検出が可能となる。
【００６０】
以上説明したように本実施形態においては、基準容量に流れ込む交流電流値を基準としてトナー残量の検出を行うとともに、該交流電流値をフィードバックして現像交流バイアスの制御を行う。
【００６１】
このような構成とすることで現像交流バイアスの振幅Ｖdが安定化され、精度の高いトナー残量検出が可能になる。
【００６２】
（実施形態２）
次に、図５を用いて本発明の実施形態２を説明する。
【００６３】
本実施形態における画像形成装置の基本的な構成は上述の実施形態１と同じであるが、静電容量検出回路２０６の回路構成が異なる。
【００６４】
図５は、本実施形態における静電容量検出回路の構成を示す図である。図中、５０１、５０２、５１４、５１５は接続端子、５０３は基準コンデンサ、５０４〜５０７はダイオード、５０８および５０９は抵抗、５１０および５１１はコンデンサ、５１２はオペアンプ、５１３は定電圧源である。接続端子５０１はカートリッジ１０６内のアンテナ電極２０４に接続されている。
【００６５】
現像バイアスが現像スリーブ２０２に印加されると、現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４間に形成された静電容量Ｃtonを介して、交流電流Ｉtonが流れる。ここで、交流電流Ｉtonの大きさは、静電容量値Ｃtonに比例して変化する。
【００６６】
ダイオード５０４及び５０５は交流電流Ｉtonの整流用であり、各ダイオードには、交流電流Ｉtonの片方向半波電流が流れる。このうち、ダイオード５０４に流れる電流Ｉ21の平均値Ｉ21(av)は、現像バイアスの交流電圧を振幅Ｖdの矩形波に近似することで、次式で表される。
【００６７】
Ｉ21(av)＝ｆd×Ｖd×Ｃton          （式６）
【００６８】
一方、５０２の端子は、カートリッジ１０６内の現像スリーブ２０２に接続されている。基準コンデンサ５０３の静電容量値Ｃrefは、現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４間の静電容量値Ｃtonに応じて設定される。本実施形態では、トナー容器２０３内にトナーが入っていない状態の現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４間の静電容量値に相当する10pFのコンデンサを使用している。
【００６９】
現像交流バイアスが印加されると、基準コンデンサ５０３の容量値に応じた大きさの交流電流Ｉrefが流れる。ダイオード５０６及び５０７は交流電流Ｉrefの整流用であり、ダイオード５０６には半波電流Ｉ22が、ダイオード５０７には半波電流Ｉ23が、それぞれ流れる。
【００７０】
電流Ｉ23は抵抗５０８、コンデンサ５１１で構成された積分回路に入力され、電圧レベル信号Ｖfbとなる。Ｖfbは、次式で表される。
【００７１】
Ｖfb＝ｆd×Ｖd×Ｃref            （式７）
【００７２】
一方、抵抗５０９、コンデンサ５１０、オペアンプ５１２から構成される積分回路に流れ込む電流をＩsとすると、その平均電流Ｉs(av)は、次式で表される。
【００７３】
Ｉs(av)＝Ｉ21(av)−Ｉ22(av)
＝ｆd×Ｖd×（Ｃton−Ｃref）          （式８）
【００７４】
よって、オペアンプ５１２の出力電圧Ｖsは、次式で示される特性となる。
【００７５】
Ｖs＝Ｖ513−Ｒ509×ｆd×Ｖd×（Ｃton−Ｃref）          （式９）
【００７６】
ただし、Ｖ513は定電圧源５１３の出力電圧、Ｒ509は抵抗５０９の抵抗値である。
【００７７】
よって、静電容量検出回路の出力電圧Ｖsは、現像スリーブ２０２とアンテナ電極２０４間の静電容量値Ｃtonと，基準コンデンサ５０３の静電容量値の容量差に応じた値、すなわち、トナー容器２０３内のトナー量に応じた値となる。
【００７８】
以上説明したように、本実施形態における静電容量検出回路では、基準コンデンサに流れる交流電流を相異なる方向の半波電流に変換し、一方の半波電流をトナー残量検出の基準値に、もう一方の半波電流を交流バイアスのフィードバックに利用した。
【００７９】
その結果、振幅Ｖdが安定化するので、精度の高いトナー残量検出が可能となる。
【００８０】
また、本実施形態におけるトナー残量検出では、静電容量値Ｃtonによる電流と基準コンデンサＣrefによる電流とを加算した後、１つの積分回路に入力して直流電圧化した。
【００８１】
前述の実施形態１では、Ｉ11とＩ12が別々の積分回路によって積分された後で比較されているが、一般的に積分回路の特性には、回路内で使用する抵抗やコンデンサの定数のばらつき、積分回路を基板上で構成する場合に発生する浮遊容量やリーク電流、等のためにばらつきが発生する。このため、実施形態１では、積分回路のばらつきによる精度の低下が生じる可能性がある。
【００８２】
これに対し本実施形態では、静電容量値Ｃtonによる電流と基準コンデンサＣrefによる電流とを加算した後、１つの積分回路によって積分するので、前述のような積分回路のばらつきによる精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】図１は、実施形態に係る画像形成装置の構成図、
【図２】図２は、実施形態におけるトナー残量検出装置の構成図、
【図３】図３は、実施形態における高電圧源内の現像バイアス発生回路の構成図、
【図４】図４は、実施形態１における静電容量検出回路の内部回路構成図、
【図５】図５は、実施形態２における静電容量検出装置の内部回路構成図、
【図６】図６は、従来のトナー残量検出装置の構成図、
【図７】図７は、従来の静電容量検出回路の内部回路構成図、である。
【符号の説明】
【００８４】
１０１：画像形成装置
１０６：プロセスカートリッジ
１１４：コントローラ
１１５：表示部
２０２：現像スリーブ
２０３：トナー容器
２０４：アンテナ電極
２０５：高圧電源
２０６：静電容量検出回路
４０３：基準コンデンサ
５０３：基準コンデンサ
【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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