(57)【要約】【課題】２つのセンサを用いて現像剤収納部内の現像剤量を検知するシステムにおいて、現像剤量の検知精度の低下を抑制する。【解決手段】トナー容器内の現像ローラ２とプレートアンテナ１０とを対向電極として有し、該電極対が挟む領域の静電容量を測定する第１のセンサと、トナー容器内の現像ローラ２とプレートアンテナ６とを対向電極として有し、該電極対が挟む領域の静電容量を測定する第２のセンサとを備え、プレートアンテナ６は、第１のセンサの電極対の挟む領域内に配置される所定領域内電極である。第１のセンサ及び第２のセンサが測定する静電容量に基づいてトナー量を検知する検知手段３１と、プレートアンテナ６と検知手段３１との電気的接続を導通又は遮断する切り換え手段３６とを備え、検知手段３１が第１のセンサにより測定される静電容量に基づいてトナー量の検知を行う場合には、プレートアンテナ６と検知手段３１との電気的接続を遮断する。【選択図】図１
2011013638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収納する現像剤収納部内の現像剤量を検知する現像剤量検知システムであって、
前記現像剤収納部内で互いに対向する一対の電極部を有し、該電極部の対の挟む領域の静電容量に応じた測定値を出力する第１のセンサと、
前記現像剤収納部内で互いに対向する一対の電極部を有し、該電極部の対の挟む領域の静電容量に応じた測定値を出力する第２のセンサと、
を備え、
前記第２のセンサの少なくとも一方の電極部は、前記第１のセンサの前記電極部の対の挟む領域内に少なくともその一部が配置される所定領域内電極部であって、
前記現像剤量検知システムは、
前記第１のセンサの少なくとも一方の電極部及び前記第２のセンサの少なくとも前記所定領域内電極部と電気的に接続され、前記第１のセンサから入力される測定値又は前記第２のセンサから入力される測定値に基づいて前記現像剤収納部内の現像剤量を検知する検知手段と、
前記所定領域内電極部と前記検知手段との電気的接続を導通又は遮断のいずれかに切り換える切り換え手段と、
を備え、
前記検知手段が、前記第１のセンサから入力される測定値に基づいて前記現像剤量の検知を行う場合には、前記切り換え手段により、前記所定領域内電極部と前記検知手段との電気的接続を遮断することを特徴とする現像剤量検知システム。
【請求項２】
前記検知手段は、前記第１のセンサから入力される測定値に基づいて検知される現像剤量が所定の閾値を下回った場合には、前記切り換え手段によって前記所定領域内電極部と前記検知手段との電気的接続を導通状態として、前記第２のセンサによる測定値に基づいて現像剤量の検知を行うことを特徴とする請求項１に記載の現像剤量検知システム。
【請求項３】
前記第１のセンサの前記電極部の対の一方及び前記第２のセンサの前記電極部の対の一方に交流電圧を印加する印加手段を備え、
前記第１のセンサの前記電極部の対の他方及び前記第２のセンサの前記電極部の対の他方は前記検知手段に接続され、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、前記印加手段により交流電圧が印加される時に、それぞれの前記電極部の対の挟む領域の静電容量に応じた測定値を前記検知手段に出力可能に構成され、
前記第２のセンサの前記電極部の対の他方は、前記所定領域内電極部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の現像剤量検知システム。
【請求項４】
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサは、各々の電極部の対のうち前記印加手段により交流電圧が印加される方の電極部を共有することを特徴とする請求項３に記載の現像剤量検知システム。
【請求項５】
画像情報に対応する潜像を担持する感光体と、
現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部内の現像剤を前記感光体に担持搬送する現像剤担持体と、を有し、前記潜像に現像剤を付着させることによって前記潜像を現像する現像装置と、
前記現像剤収納部内の現像剤量を検知する請求項４に記載の現像剤量検知システムと、を備えた画像形成装置であって、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが共有する、前記印加手段により交流電圧が印加される方の電極部は、前記現像剤担持体であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記画像形成装置は、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加することにより画像形成を行う装置であり、
前記印加手段により前記現像剤担持体に印加される交流電圧は前記現像バイアスであることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
画像情報に対応する潜像を担持する感光体と、
現像剤を収納する現像剤収納部と、前記現像剤収納部内の現像剤を前記感光体に担持搬送する現像剤担持体と、を有し、前記潜像に現像剤を付着させることによって前記潜像を現像する現像装置と、
前記現像剤収納部内の現像剤量を検知する請求項４に記載の現像剤量検知システムと、を備えた画像形成装置であって、
前記現像装置は、前記現像剤担持体に近接して配置され、前記現像剤収納部内の現像剤を前記現像剤担持体に供給するとともに前記現像剤担持体に残留する現像剤を除去する回転体を更に備え、
前記第１のセンサ及び前記第２のセンサが共有する、前記印加手段により交流電圧が印加される方の電極部は、前記回転体における導電性を有する回転軸であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置及びその現像剤量検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現像剤を用いて画像形成を行う画像形成装置では、ユーザーは、現像剤収納部内に現像剤が無くなった場合に、プロセスカートリッジを交換したり現像剤容器に現像剤を補充したりする必要がある。そのため、現像剤容器内の現像剤の残量に応じた測定値を出力するセンサを備え、該センサの出力から現像剤量を検知する現像剤量検知システムが開発されている。センサとしては、一対の入力側及び出力側の電極を備え、両電極間の静電容量を測定するものがある。このセンサは、電極間に存在する現像剤量に応じて電極対の挟む領域の誘電率が変化することを利用している。
【０００３】
現像剤量検知システムとして、特許文献１には、プレートアンテナを用いたものが記載されている。プレートアンテナは、現像剤容器内に対向して設置される一対の板状電極であり、この電極対によりコンデンサ構造が形成される。このコンデンサの電極対の挟む領域に現像剤が収容されるように現像剤容器が構成される。一方の電極に交流電圧を印加した時に他方の電極に電流が誘起され、これを電圧値として測定し、この測定値から現像剤容器内の現像剤量を検知する。また、現像装置が備える現像ローラに現像バイアスを印加する現像方式の画像形成装置において、現像ローラに対向する位置にプレートアンテナを設けて、現像ローラとプレートアンテナとで電極対を形成することもできる。この場合、画像形成のために現像ローラに印加される現像バイアスを現像剤量検知のための印加電圧として利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５５６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現像剤収納部の大きさや形状によっては、現像剤量を逐次検知するために複数のセンサが必要となる場合がある。例えば、２つのセンサを現像剤収納部内に備えた現像剤量検知システムの例を図７を参照して説明する。図７は、現像ローラ２（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画像形成装置のトナー容器４（現像剤収納部）の概略構成を示す図である。トナー容器４の内部には、プレートアンテナ１０と現像ローラ２とで形成される第１のセンサと、プレートアンテナ６と現像ローラ２とで形成される第２のセンサと、の２つのセンサが設置されている。第１のセンサにより、プレートアンテナ１０と現像ローラ２の間の領域１５（破線で囲った領域）の静電容量を測定し、それに基づいてこの領域１５内のトナー量を検知することができる。第２のセンサにより、現像ローラ２の近傍の領域の静電容量を測定し、それに基づいて現像ローラ２の近傍の領域におけるトナー量を検知することができる。トナー容器４内のトナー量が多い場合は、第１のセンサを用いてトナー量を検知することができる。また、トナー容器４内のトナー量が少ない場合は、第２のセンサを用いてトナー量を検知することができる。
【０００６】
このように２つのセンサを備える現像剤量検知システムにおいては、一のセンサを構成する電極対の一部又は全部が、他のセンサを構成する電極対の挟む領域内に配置される場合がある。このように、他のセンサの電極対の挟む領域内に、その少なくとも一部が配置
される電極を、本明細書では所定領域内電極と称する。図７に示した例では、第１のセンサを構成する電極対（すなわちプレートアンテナ１０及び現像ローラ２）が挟む領域１５の中に、第２のセンサを構成する電極対の一方であるプレートアンテナ６が配置されている。ここでは、所定領域は領域１５であり、プレートアンテナ６が所定領域内電極である。この場合、プレートアンテナ６の位置や形状に起因する静電遮蔽の影響で、第１のセンサから出力される静電容量の測定値が減少することがある。そうすると、第１のセンサによる測定値に基づくトナー量の検知精度が低下する恐れがある。
【０００７】
このように、２のセンサを用いて現像剤収納部内の現像剤量を検知する現像剤量検知システムにおいて、２つのセンサの一方を構成する電極対の少なくとも一方が所定領域内電極となっている場合、現像剤量の検知精度が低下する可能性がある。従って、本発明の目的は、２つのセンサを用いて現像剤収納部内の現像剤量を検知する現像剤量検知システム及び画像形成装置において、現像剤量の検知精度の低下を抑制可能な現像剤量検知システム及び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】
【０００８】
本発明に係る現像剤量検知システムは、以下の構成を備える。即ち、
現像剤を収納する現像剤収納部内の現像剤量を検知する現像剤量検知システムであって、
前記現像剤収納部内で互いに対向する一対の電極部を有し、該電極部の対の挟む領域の静電容量に応じた測定値を出力する第１のセンサと、
前記現像剤収納部内で互いに対向する一対の電極部を有し、該電極部の対の挟む領域の静電容量に応じた測定値を出力する第２のセンサと、
を備え、
前記第２のセンサの少なくとも一方の電極部は、前記第１のセンサの前記電極部の対の挟む領域内に少なくともその一部が配置される所定領域内電極部であって、
前記現像剤量検知システムは、
前記第１のセンサの少なくとも一方の電極部及び前記第２のセンサの少なくとも前記所定領域内電極部と電気的に接続され、前記第１のセンサから入力される測定値又は前記第２のセンサから入力される測定値に基づいて前記現像剤収納部内の現像剤量を検知する検知手段と、
前記第２のセンサの前記所定領域内電極部と前記検知手段との電気的接続を導通又は遮断のいずれかに切り換える切り換え手段と、
を備え、
前記検知手段が、前記第１のセンサから入力される測定値に基づいて前記現像剤量の検知を行う場合には、前記切り換え手段により、前記第２のセンサの前記所定領域内電極部と前記検知手段との電気的接続を遮断することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、検知手段が第１のセンサから入力される測定値に基づいて現像剤量の検知を行う場合に、第１のセンサの出力する測定値が第２のセンサの電極部による静電遮蔽の影響を受けない。従って、第１のセンサの測定値に基づく現像剤量の検知精度の低下を抑制できる。よって、２つのセンサを備える現像剤量検知システムにおいて、精度よく現像剤量を検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例に係る現像剤量検知システムの概略機能ブロック図。
【図２】実施例１に係る画像形成装置の概略構成図。
【図３】実施例１に係るプロセスカートリッジの概略構成断面図。
【図４】トナー量と第１のセンサによる静電容量の測定値との関係を示す図。
【図５】トナー量と第１及び第２のセンサによる静電容量の測定値との関係図。
【図６】実施例２に係るプロセスカートリッジの概略構成断面図。
【図７】第２のセンサの設置領域を表すトナー容器の概略構成断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施例を詳しく説明する。尚、以下の実施例は特許請求の範囲に係る本発明を限定する趣旨のものではなく、また、本実施例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とは限らない。
【００１２】
（実施例１）
図２は、本実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。図２に示す画像形成装置１４は、ホストコンピューター、ネットワーク等から画像情報を受け取り、それを現像剤を用いて記録紙上に画像出力するレーザービームプリンタである。本実施例においては、現像剤として絶縁性磁性一成分トナーを用いた。本実施例の画像形成装置１４は、プロセスカートリッジＡを本体から着脱交換可能に構成されている。
【００１３】
図３は、プロセスカートリッジＡの概略構成を示す図である。図３に示すように、プロセスカートリッジＡは、潜像担持体である感光体１と、感光体１を均一に帯電するための帯電手段７と、感光体１に対向配置された現像装置Ｂと、を備える。プロセスカートリッジＡは、更に、感光体１に残留した現像剤としてのトナーを感光体から除去するクリーニング手段８と、クリーニング手段８により感光体１から除去されたトナーを収容する廃トナー容器９とを備える。現像装置Ｂは、現像剤担持体としての現像ローラ２及びトナー規制部材５と、トナーＴを収容する現像剤収納部としてのトナー容器４と、を有する。
【００１４】
画像形成装置１４には、図２に示すようにプロセスカートリッジＡの上方に、画像情報に対応してレーザー光Ｌを照射するレーザースキャナー１１が設置されている。又、プロセスカートリッジＡの下方には、感光体１に対向する転写手段１２が設置されている。上記のように構成された画像形成装置１４では、プロセスカートリッジＡ内にて感光体１が帯電手段７によって均一に帯電され、その表面上に、レーザースキャナー１１から照射されるレーザー光Ｌによって走査露光がなされる。これにより、感光体１に目的の画像情報の静電潜像が形成される。
【００１５】
現像装置Ｂの現像ローラ２の作用によって、トナー容器４内（現像剤収納部内）のトナーＴが感光体１に担持搬送されると、感光体１上の静電潜像にトナーが付着し、トナー像として顕像化される。感光体１上に形成されたトナー像は、転写手段１２によって、シートカセット２６より搬送される記録紙へ転写される。記録紙が定着手段１３を通過することによって記録紙上に転写されたトナー像が記録紙上に定着する。トナー像の定着した記録紙は本体排紙トレイ２５へ排出される。記録紙上にトナー像を転写した後は、クリーニング手段８によって感光体１上に残留したトナーが感光体１から除去される。クリーニング手段８により除去されたトナーは廃トナー容器９に集められる。
【００１６】
トナー容器４の底面は、図３に示すように、１つの凹形状になっている。図示していない本体のモータによって駆動する搬送部材３の作用する領域は、トナー容器４の凹部の形状に対応して設定されており、この搬送部材３が回転することで、トナー容器４内のトナーＴが攪拌され、現像ローラ２へ搬送され、供給される。搬送部材３には、攪拌翼部材３ａが設けられており、その先端部が底面の凹部形状を擦るように攪拌翼部材３ａの回転半径が設定される。これにより、トナー容器４の底面にトナーＴを残すことなく、トナーＴを現像ローラ２へ搬送することができる。
【００１７】
本実施例に係る画像形成装置１４は、トナー容器４内のトナー量（現像剤量）を逐次検知することが可能な現像剤量検知システムを備えている。以下、本実施例に係る現像剤量検知システムを説明する。
【００１８】
トナー容器４内には、トナー容器４内のトナー量に応じた測定値を出力可能な２つのセンサが設置されている。第１のセンサは、トナー容器４の底面に設置されたプレートアンテナ１０と現像ローラ２とを一対の電極部として有する構成である。プレートアンテナ１０は導電性を有する金属板で、現像ローラ２の長手方向に沿って、トナー容器４の凹部形状の全域に形成されている。プレートアンテナ１０は、搬送部材３の作用領域の一部を現像ローラ２との間に挟むように設置されている。第２のセンサは、トナー容器４内の現像ローラ２の近傍に設置されたプレートアンテナ６と現像ローラ２とを一対の電極部として有する構成である。プレートアンテナ６も導電性を有する金属板で、現像ローラ２の長手方向に沿って設置されている。プレートアンテナ６は、プレートアンテナ１０と現像ローラ２とが挟む領域１５内に配置されている。すなわち、本実施例では、プレートアンテナ６は所定領域内電極である。プレートアンテナ６は、搬送部材３の作用領域の一部を現像ローラ２との間に挟むように設置されている。第１のセンサ及び第２のセンサは、ともに現像ローラ２を電極部の対の一方として共有している。現像ローラ２には現像バイアスとして交流電圧が印加される。現像ローラ２に現像バイアスが印加されると、現像ローラ２とプレートアンテナ６との間の空間の静電容量に応じた電流が、電極部の対の他方であるプレートアンテナ６に誘起される。また、同様に、現像ローラ２に現像バイアスが印加されると、現像ローラ２とプレートアンテナ１０との間の空間の静電容量に応じた電流が、電極部の対の他方であるプレートアンテナ１０に誘起される。
【００１９】
トナー容器４内のトナー量の変化に伴って現像ローラ２とプレートアンテナ６との間の空間に存在するトナー量が変化すると、この空間の誘電率が変化し、従ってこの空間の静電容量が変化する。静電容量の変化に応じて、現像ローラ２に現像バイアスを印加した時にプレートアンテナ６に誘起される電流が変化する。この誘起される電流から、現像ローラ２とプレートアンテナ６との間の空間の静電容量を測定する。この空間に存在するトナー量と静電容量との関係を予め調べておくことにより、静電容量の測定値からトナー量を検知することができる。同様に、現像ローラ２に現像バイアスを印加して現像ローラ２とプレートアンテナ１０との間の空間の静電容量を測定することにより、この空間のトナー量を検知することができる。第１のセンサを用いて、トナー容器４内のトナー量が比較的多い状態（使用初期からトナー残量約１０％〜約８０％程度まで）におけるトナー量を検知することができる。また、第２のセンサを用いて、トナー容器４内のトナー量が比較的少ない状態（約１０％〜約３０％の間からトナーが無くなるまで）におけるトナー量を検知することができる。このように、トナー容器４内の異なる位置に２つのセンサを備え、それぞれ独立してトナー量を測定することにより、初期状態からトナーが無くなるまで逐次トナー量を検知することができる。
【００２０】
図１に本実施例に係る現像剤量検知システムのブロック図を示す。プロセスカートリッジＡは、現像ローラ２及びプレートアンテナ１０で構成される第１のセンサ、現像ローラ２及びプレートアンテナ６で構成される第２のセンサ、後述する切り換え手段３６及び記憶手段２０を備える。画像形成装置１４は、現像ローラ２に現像バイアスを印加する電源３４、第１及び第２のセンサの測定値からトナー量を検知する検知手段３１、統計処理等の演算を制御する演算制御手段３２、記憶手段３５及び検知したトナー量を表示する表示手段３３を備える。表示手段３３としては、例えば画像形成装置１４に設けられる情報表示用ディスプレイを用いることができる。また、検知したトナー量を表示する手段として、画像形成装置１４と通信可能に接続されたパソコン等の外部端末の外部表示装置５１を用いることもできる。なお、必ずしも表示手段３３及び外部表示装置５１の両方を備えている必要はない。
【００２１】
第２のセンサのプレートアンテナ６と検知手段３１との間には、プレートアンテナ６と検知手段３１との電気的接続を導通又は遮断のいずれかに切り換える切り換え手段３６が備えられる。本実施例では、切り換え手段３６はＦＥＴにより構成される。ＦＥＴのゲートは演算制御手段３２に接続され、ドレインはプレートアンテナ６に接続され、ソースは検知手段３１に接続される。演算制御手段３２からＦＥＴのゲートにオン電圧を超える電圧を入力することにより、ＦＥＴのドレイン−ソース間に電流が流れ、プレートアンテナ６と検知手段３１とが導通状態となる。また、演算制御手段３２からＦＥＴのゲートに印加する電圧をオン電圧より低くすることにより、ＦＥＴのドレイン−ソース間に電流が流れなくなり、プレートアンテナ６と検知手段３１との電気的接続が遮断される。すなわち、演算制御手段３２から切り換え手段３６のＦＥＴに入力するゲート電圧を制御することにより、プレートアンテナ６と検知手段３１との電気的接続を導通又は遮断のいずれかに切り換えることができる。
【００２２】
電源３４から現像ローラ２に現像バイアスを印加すると、プレートアンテナ６と現像ローラ２との間の空間に存在するトナー量に応じた静電容量に応じた電流がプレートアンテナ６に誘起する。同様に、電源３４から現像ローラ２に所定の現像バイアスを印加すると、プレートアンテナ１０と現像ローラ２との間の空間に存在するトナー量に応じた静電容量に応じた電流がプレートアンテナ１０に誘起する。検知手段３１においてこれらの誘起電流から静電容量への変換が行われ、演算制御手段３２に出力される。静電容量の測定値は演算制御手段３２を介して画像形成装置１４の記憶手段３５に記憶され、所定数の測定値が得られると演算制御手段３２で平均化等の統計処理が行われる。この統計処理により、搬送部材３によってトナーが攪拌されることに起因する静電容量の変動等のノイズが除去される。統計処理を経た測定値に基づいて、第１のセンサの電極間（現像ローラ２とプレートアンテナ１０との間）のトナー量Ｔ１及び第２のセンサの電極間（現像ローラ２とプレートアンテナ６との間）のトナー量Ｔ２が検知される。検知したトナー量Ｔ１及びＴ２は、プロセスカートリッジＡの記憶手段２０に記憶される。
【００２３】
本実施例に係る現像剤量検知システムでは、使用初期状態では第１のセンサによる測定値に基づいてトナー量を検知する。すなわち、上記のようにして得られたトナー量Ｔ１に基づいて、表示手段３３及び／又は外部表示装置５１に表示させるトナー残量情報を演算する。第１のセンサによる測定値に基づいて検知されるトナー量が所定の閾値（２０％）を下回った場合に、第２のセンサによる測定値に基づいてトナー量を検知する。すなわち、上記のようにして得られたトナー量Ｔ２に基づいて、表示手段３３及び／又は外部表示装置５１に表示させるトナー残量情報を演算する。これにより、使用初期からトナーが無くなるまでの広いトナー量範囲にわたってトナー量の逐次検知を行うことができる。
【００２４】
ここで、トナー容器４内に２つのセンサを備えていることによって生じる問題点について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、トナー容器４内のトナー残量と、第１のセンサから出力される静電容量の測定値の、使用初期状態における測定値からの変化量と、の関係を示す図である。横軸のスケールは、使用初期状態におけるトナー残量を１００％、トナーが無くなった状態におけるトナー残量を０％として規格化したものである。縦軸のスケールは、プレートアンテナ６が存在しない構成で、使用初期状態における変化量を０％、トナーが無くなった状態における測定値の使用初期状態における測定値からの変化量を１００％として規格化したものである。
【００２５】
図４において、実線のグラフＡは、第１のセンサのみを備えた従来技術に係る構成における、トナー残量と第１のセンサによる静電容量の測定値との関係を示す。破線のグラフＢは、第１及び第２のセンサを備え、且つ、切り換え手段３６を備えない構成、すなわちプレートアンテナ６が常時導通状態である従来技術に係る構成における、トナー残量と第
１のセンサによる静電容量の測定値との関係を示す。グラフＡとグラフＢとの条件の差は、導通状態のプレートアンテナ６の有無である。導通状態のプレートアンテナ６が存在する条件（グラフＢ）では、プレートアンテナ６が存在しない条件（グラフＡ）よりも、トナー量が少ない領域において、トナー残量の変化に対する第１のセンサによる静電容量の測定値の変化量が減少している。また、グラフＢには、トナー残量の変化に対する第１のセンサによる静電容量の測定値の変化が滑らかではない箇所が存在する。これは、プレートアンテナ６の存在に起因する静電遮蔽の影響で、プレートアンテナ６が存在しない場合よりも、第１のセンサによる静電容量の測定値が減少し、また導通状態のプレートアンテナ６がノイズ源となっているためと考えられる。そのため、プレートアンテナ６が存在する構成では、プレートアンテナ６が存在しない構成と比較して、特にトナー量の少ない領域において第１のセンサによる測定値に基づくトナー量の検知精度が低い。
【００２６】
図５は、図４と同様、トナー容器４内のトナー残量と、第１のセンサから出力される静電容量の測定値の、使用初期状態からの変化量との関係を示す図である。また図５には、トナー容器４内のトナー残量と、第２のセンサから出力される静電容量の測定値の、使用初期状態からの変化量との関係も同時に示した。横軸のスケールは、図４と同様、使用初期状態におけるトナー残量を１００％、トナーが無くなった状態におけるトナー残量を０％として規格化したものである。縦軸の、第１のセンサによる静電容量の測定値の変化量用のスケールは、図４と同様である。すなわち、プレートアンテナ６が存在しない構成で、使用初期状態における変化量を０％、トナーが無くなった状態における測定値の当該使用初期状態における測定値からの変化量を１００％として規格化したものである。縦軸の、第２のセンサによる静電容量の測定値の変化量用のスケールは、使用初期状態における変化量を０％、トナーが無くなった状態における測定値の当該使用初期状態における測定値からの変化量を１００％として規格化したものである。
【００２７】
図５において、破線のグラフＢは、第１及び第２のセンサを備え、且つ、切り換え手段３６を備えない構成、すなわちプレートアンテナ６が常時導通状態である従来技術に係る構成における、トナー残量と第１のセンサによる静電容量の測定値との関係を示す。図５のグラフＢは図４のグラフＢと同じものである。実線のグラフＤは、トナー残量と第２のセンサによる静電容量の測定値との関係を表している。第２のセンサの電極対（現像ローラ２及びプレートアンテナ６）が挟む領域は、トナー残量が２０％程度になるまではトナーに埋まっているため、グラフＤに示すように、トナー残量の変化に対して第２のセンサによる測定値の変化はほとんど無い。なお、搬送部材３の攪拌作用等の影響で若干の変化が測定される場合もある。グラフＢは、図４のグラフＢと同様、トナー残量の少ない領域において、トナー残量の変化に対する第１のセンサによる静電容量の測定値の変化が鈍くなる傾向があることを示している。ここで、上述しように、本実施例の現像剤量検知システムでは、使用初期は第１のセンサによる測定値に基づいてトナー残量を検知し、該トナー残量の検知値が２０％を下回った場合に、第２のセンサによる測定値に基づくトナー残量検知に切り換える。従って、第１のセンサによる測定値に基づくトナー残量の検知精度が低い、トナー残量の少ない領域では、トナー残量の検知には第２のセンサが用いられることになる。しかしながら、図５のグラフＤに示されるように、第１のセンサから第２のセンサへの切り換えが行われる閾値であるトナー残量２０％付近では、トナー残量の変化に対する第２のセンサによる測定値の変化もグラフＢの第１のセンサと同様に鈍くなっている。すなわち、閾値の２０％付近では、第１のセンサ及び第２のセンサのいずれによっても、精度良くトナー残量の検知を行うことが困難という問題があった。
【００２８】
これに対し、本実施例に係る現像剤量検知システムでは、切り換え手段３６により、第２のセンサのプレートアンテナ６と検知手段３１との電気的な接続を遮断することができる。切り換え手段３６によってプレートアンテナ６と検知手段３１との電気的な接続を遮断することにより、所定領域内電極部であるプレートアンテナ６を電気的にフロートにす
ることができる。第１のセンサによる測定値に基づいてトナー量の検知を行う場合に、切り換え手段３６によってプレートアンテナ６を電気的にフロートにすることで、第１のセンサによる測定値にプレートアンテナ６による静電遮蔽の影響が現れないようにすることができる。
【００２９】
図４において、一点鎖線のグラフＣは、第１のセンサ及び第２のセンサを備え、且つ、切り換え手段３６によってプレートアンテナ６と検知手段３１との電気的接続を遮断した場合の、トナー残量と第１のセンサによる静電容量の測定値との関係を表す。図４に示すように、グラフＣと、プレートアンテナ６が存在しない場合のグラフＡとは、トナー量の変化に対して同様の変化を示す。また、グラフＢと比較すると、トナー残量の変化に対する第１のセンサによる静電容量の変化が滑らかになっている。すなわち、第１のセンサの電極対の挟む領域内にプレートアンテナ６が存在している場合であっても、プレートアンテナ６を電気的にフロートにすることによって、プレートアンテナ６の存在に起因する静電遮蔽の影響を抑制できる。これにより、トナー残量の少ない領域においても、トナー残量の変化に対する第１のセンサによる静電容量の測定値の変化量が減少することを抑制できる。その結果、プレートアンテナ６と検知手段３１との電気的接続を遮断できない従来構成の場合（グラフＢ）と比較して、特にトナー残量が少ない領域におけるトナー残量の検知精度が向上する。
【００３０】
図５において、一点鎖線のグラフＣは、第１のセンサ及び第２のセンサを備え、且つ、切り換え手段３６によってプレートアンテナ６を検知手段３１から電気的に遮断した場合の、トナー残量と第１のセンサによる静電容量の測定値との関係を表す。図５のグラフＣに示されるように、第１のセンサから第２のセンサへの切り換えが行われる閾値であるトナー残量２０％付近において、第１のセンサによる静電容量の測定値の変化がグラフＢのように鈍化していない。従って、本実施例に係る現像剤量検知システムによれば、第１のセンサから第２のセンサへの切り換えが行われるトナー残量２０％付近も含めて、使用初期からトナーが無くなるまでの広いトナー量の範囲で高精度の逐次トナー量検知を行うことが可能となる。
【００３１】
（実施例２）
次に、実施例２について図６を参照して説明する。以下の説明では、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同一の名称及び符号を用いることとし、詳細な説明を割愛する。図６は、本実施例に係る画像形成装置のプロセスカートリッジＣの概略構成を示す図である。本実施例に係る現像装置は、トナー容器４内のトナーを現像ローラ２に供給するとともに現像ローラ２に残留するトナーを現像ローラ２から除去するＲＳローラ４７（Ｒｅｍｏｖｅ  ａｎｄ  Ｓｕｐｐｌｙローラ）を備えている。ＲＳローラ４７は、導電性を有する回転軸４８により現像ローラ２と近接して回転可能に支持された回転体であり、現像ローラ２とトナー容器４との間に配置される。更に、ＲＳローラ４７の回転軸４８に交流電圧を印加する電源４６を備えている。本実施例では、第１のセンサ及び第２のセンサを構成する電極部の対の一方をこのＲＳローラ４７の回転軸４８とし、この回転軸４８に交流電圧を印加することによりプレートアンテナ６及びプレートアンテナ１０に電流を誘起させて静電容量を測定するようにした。
【００３２】
すなわち、本実施例に係る現像剤量検知システムは、ＲＳローラ４７の回転軸４８及びプレートアンテナ１０を電極対とする第１のセンサと、ＲＳローラ４７の回転軸４８及びプレートアンテナ６を電極対とする第２のセンサと、を有する。プレートアンテナ１０は導電性を有する金属板で、搬送部材３の作用領域の一部をＲＳローラ４７との間に挟むように、トナー容器４の底面の凹部形状に沿うようにＲＳローラ４７の長手方向全域に設置される。プレートアンテナ６は導電性を有する金属板で、搬送部材３の作用領域の一部をＲＳローラ４７との間に挟むようにトナー容器４内のＲＳローラ４７近傍に配置される。
プレートアンテナ６は、プレートアンテナ１０とＲＳローラ４７が挟む領域内に配置されている。すなわち、プレートアンテナ６は所定領域内電極である。
【００３３】
ＲＳローラ４７とプレートアンテナ１０の挟む領域内に存在するトナー量に応じて、ＲＳローラ４７の回転軸４８とプレートアンテナ１０との間の静電容量が変化する。ＲＳローラ４７の回転軸４８に電源４６から交流電圧を印加すると、ＲＳローラ４７の回転軸４８とプレートアンテナ１０との間の空間の静電容量に応じた電流がプレートアンテナ１０に誘起される。従って、ＲＳローラ４７の回転軸４８に交流電圧を印加した時にプレートアンテナ１０に誘起される電流からＲＳローラ４７とプレートアンテナ１０との間の空間の静電容量を測定し、それに基づいてこの空間のトナー量を検知することができる。同様に、ＲＳローラ４７の回転軸４８に交流電圧を印加した時にプレートアンテナ６に誘起される電流からＲＳローラ４７の回転軸４８とプレートアンテナ６との間の空間の静電容量を測定し、それに基づいてこの空間のトナー量を検知することができる。
【００３４】
第１のセンサを用いて、トナー容器４内のトナー量が比較的多い状態（使用初期からトナー残量約１０％〜約８０％程度まで）におけるトナー量を検知することができる。また、第２のセンサを用いて、トナー容器４内のトナー量が比較的少ない状態（約１０％〜約３０％からトナーが無くなるまで）におけるトナー量を検知することができる。そして、実施例１と同様、使用初期においては第１のセンサによる静電容量の測定値に基づいてトナー量を検知し、検知されるトナー量が２０％を下回った場合に、トナー量の検知のために用いるセンサを第２のセンサに切り換えてトナー量の検知を行う。
【００３５】
このように構成されたプロセスカートリッジＣには、実施例１で図１に基づいて説明したものと同様の切り換え手段３６及び記憶手段２０が備えられる。また、プロセスカートリッジＣが着脱可能に構成された画像形成装置には、検知手段３１、演算制御手段３２、記憶手段３５及び表示手段３３が備えられる。また、検知したトナー量を表示する外部表示装置５１が画像形成装置に接続される構成であっても良い。本実施例に係る切り換え手段３６は、実施例１と同様ＦＥＴにより構成され、演算制御手段３２からゲート電極に印加される電圧に応じて、プレートアンテナ６と検知手段３１との電気的接続を導通又は遮断する。
【００３６】
第１のセンサによる静電容量の測定値に基づいてトナー量を検知する場合には、切り換え手段３６により、第２のセンサのプレートアンテナ６と検知手段３１との電気的接続を遮断する。これにより、プレートアンテナ６を電気的にフロートにすることができ、実施例１と同様、第１のセンサによる静電容量の測定に際し、プレートアンテナ６による静電遮蔽の影響で第１のセンサによる静電容量の測定値が減少することを抑制できる。その結果、第１のセンサから第２のセンサに切り換えられる閾値であるトナー残量２０％付近のトナー量が少ない領域においても、第１のセンサによる静電容量の測定値に基づいて精度良くトナー量を検知することが可能になる。
【００３７】
上記各実施例においては、本発明に係る現像剤として絶縁性の磁性一成分トナーを用いたが、電極部の対の間の空間における存在量が電極部の対の間の静電容量の変化に反映し得る現像剤であれば、これに限られない。また、本発明に係るセンサは、現像ローラ及びプレートアンテナを電極部の対として有する構成や、ＲＳローラの回転軸及びプレートアンテナを電極部の対として有する構成に限られない。例えば、トナー容器内に配置される２枚のプレートアンテナを電極対として構成されるセンサを用いることもできる。その場合、当該２枚のプレートアンテナの挟む領域内に他のセンサを構成する電極の一部又は全部が配置される構成であれば、本発明を適用することによってトナー残量検知精度の向上を図ることが可能である。交流電圧を印加する電極は現像ローラやＲＳローラの回転軸に限られない。上記各実施例では、本発明に係る切り換え手段としてＦＥＴを用いたが、第
１のセンサによる静電容量の測定が行われる場合に第２のセンサの所定領域内電極と検知手段との電気的接続を遮断できるものであれば、これに限られない。プロセスカートリッジＡやプロセスカートリッジＣにおいて、帯電手段７及びクリーニング手段８の両方又はいずれか一方を除いた構成としても良い。また、トナー容器がプロセスカートリッジに一体形成されていない構成であっても良い。プロセスカートリッジ式でない画像形成装置ついても、現像剤を用いて画像形成する装置であって、現像剤容器内に静電容量を測定するセンサを複数備える構成の装置であれば、本発明を適用することによって同様の作用効果が得られる。また、上記各実施例では、トナー容器内にセンサが２つ備えられた構成に本発明を適用した例について説明したが、センサの数はこれに限られない。３つ以上のセンサが備えられた構成において、一のセンサの電極対の少なくとも一方が、その少なくとも一部が他のセンサの電極対が挟む領域内に配置される所定領域内電極である場合には、本発明の課題が生じる。すなわち、該所定領域内電極の存在に起因する静電遮蔽の影響で該他のセンサから出力される静電容量の測定値が減少する。この場合も、本発明を適用し、該一のセンサにより静電容量を測定する場合に該他のセンサの所定領域内電極を電気的にフロートにすることにより、静電遮蔽の影響を抑制して、トナー量の検知精度の向上を達成できる。また、第１のセンサから第２のセンサに切り換えるトナー量の閾値は、第１のセンサによって検知可能なトナー量の範囲と第２のセンサによって検知可能なトナー量の範囲との関係に応じて定められるものであり、上記実施例で採用した２０％に限られない。
【符号の説明】
【００３８】
２…現像ローラ、６…プレートアンテナ、１０…プレートアンテナ、３１…検知手段、３６…切り換え手段
【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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