(57)【要約】【課題】従来よりも精度よく現像剤の残量を検知すること。【解決手段】撹拌手段により撹拌された現像剤の一部が二枚の電極板の間にある空間に入ってきたり、出て行ったりすることで、コンデンサの静電容量が変化する。測定手段は、静電容量に応じた検知電圧が閾値以上または以下になっている時間を測定する。取得手段は、測定された時間に基づき収容手段に収容されている現像剤の残量を取得する。決定手段は、コンデンサに存在する現像剤が少ないときに出力される第一検知電圧と、コンデンサに存在する現像剤が多いときに出力される第二検知電圧とのうち、相対的に変動が小さいほうの検知電圧に基づき閾値を決定する。【選択図】図７
2019219462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する容器と、
前記容器の内部に収容されている前記現像剤を撹拌する撹拌部材と、
前記容器の内部に配置され、前記撹拌部材により撹拌された前記現像剤の一部が入ってきたり、出て行ったりする凹部と、
前記凹部に配置された第一導電部材と、
前記第一導電部材に対して対向する前記凹部に配置された第二導電部材と、
前記第一導電部材と前記第二導電部材との間の静電容量に応じた検知電圧を出力する検知回路と、
前記検知電圧に基づき閾値を決定する決定手段と、
前記閾値が決定された後に前記検知回路から出力される検知電圧が前記閾値以上または以下になっている時間を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された時間に基づき前記容器に収容されている前記現像剤の残量を取得する取得手段と、を有し、
前記決定手段は、前記凹部に存在する現像剤が少ないときに前記検知回路から出力される第一検知電圧と、前記凹部に存在する現像剤が多いときに前記検知回路から出力される第二検知電圧とのうち、相対的に変動が小さいほうの検知電圧に基づき前記閾値を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記凹部に存在する現像剤が少ないときに前記検知回路から出力される複数の前記第一検知電圧をサンプリングし、前記凹部に存在する現像剤が多いときに前記検知回路から出力される複数の前記第二検知電圧をサンプリングするサンプリング手段と、
前記複数の第一検知電圧の変動の程度を示す第一変動指数と、前記複数の第二検知電圧の変動の程度を示す第二変動指数とを求める演算手段と、をさらに有し、
前記決定手段は、前記第一変動指数と前記第二変動指数とに基づき前記相対的に変動が小さいほうの検知電圧を決定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】
前記演算手段は、前記複数の第一検知電圧のうちの最大値と最小値を選択し、当該最大値と当該最小値との差分を前記第一変動指数として求めることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記複数の第二検知電圧のうちの最大値と最小値を選択し、当該最大値と当該最小値との差分を前記第二変動指数として求めることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記サンプリング手段は、前記撹拌部材による前記現像剤の撹拌周期ごとに前記第一検知電圧と前記第二検知電圧とをサンプリングすることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記相対的に変動が小さいほうの検知電圧が前記第一検知電圧である場合に、前記決定手段は、前記凹部に存在する現像剤が少ないときに前記検知回路から出力される複数の前記第一検知電圧の平均値を、前記相対的に変動が小さいほうの検知電圧として用いて前記閾値を決定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７】
前記相対的に変動が小さいほうの検知電圧が前記第二検知電圧である場合に、前記決定手段は、前記凹部に存在する現像剤が多いときに前記検知回路から出力される複数の前記第二検知電圧の平均値を、前記相対的に変動が小さいほうの検知電圧として用いて前記閾値を決定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８】
前記第一検知電圧は前記第二検知電圧よりも大きく、かつ、前記相対的に変動が小さいほうの検知電圧が前記第二検知電圧であった場合に、前記決定手段は、前記第二検知電圧に所定電圧を加算することで前記閾値を決定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第一検知電圧は前記第二検知電圧よりも大きく、かつ、前記相対的に変動が小さいほうの検知電圧が前記第一検知電圧であった場合に、前記決定手段は、前記第一検知電圧から所定電圧を減算することで前記閾値を決定することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第一検知電圧は前記第二検知電圧よりも大きく、かつ、前記相対的に変動が小さいほうの検知電圧が前記第一検知電圧であった場合に、前記決定手段は、当該第一検知電圧に対応する、前記第一導電部材と前記第二導電部材との間の静電容量である第一静電容量を求め、当該第一静電容量と前記現像剤の比誘電率とに基づき前記凹部に存在する現像剤が多いときに前記検知回路から出力される第二検知電圧に対応する第二静電容量を求め、当該第二静電容量に対応する前記第二検知電圧を求め、当該第一検知電圧と当該第二検知電圧とに基づき前記閾値を決定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１１】
前記第一検知電圧は前記第二検知電圧よりも大きく、かつ、前記相対的に変動が小さいほうの検知電圧が前記第二検知電圧であった場合に、前記決定手段は、当該第二検知電圧に対応する、前記第一導電部材と前記第二導電部材との間の静電容量である第二静電容量を求め、当該第二静電容量と前記現像剤の比誘電率とに基づき前記凹部に存在する現像剤が少ないときに前記検知回路から出力される第一検知電圧に対応する第一静電容量を求め、当該第一静電容量に対応する前記第一検知電圧を求め、当該第一検知電圧と当該第二検知電圧とに基づき前記閾値を決定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１２】
前記決定手段は、前記第一静電容量に対応する前記第一検知電圧と前記第二静電容量に対応する前記第二検知電圧との平均値を前記閾値として求めることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記測定手段により測定された時間を前記容器に収容されている前記現像剤の残量に変換するテーブルを記憶する記憶手段をさらに有し、
前記取得手段は、前記テーブルを参照することで、前記測定手段により測定された時間に基づき前記容器に収容されている前記現像剤の残量を取得することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
現像剤を収容する収容手段と、
前記収容手段に収容されている前記現像剤を撹拌する撹拌手段と、
二枚の電極板を有し、前記撹拌手段により撹拌された前記現像剤の一部が当該二枚の電極板の間にある空間に入ってきたり、出て行ったりするコンデンサと、
前記コンデンサの静電容量に応じた検知電圧を出力する検知手段と、
前記検知手段から出力される検知電圧が閾値以上または以下になっている時間を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された時間に基づき前記収容手段に収容されている前記現像剤の残量を取得する取得手段と、
前記コンデンサに存在する現像剤が少ないときに前記検知手段から出力される第一検知電圧と、前記コンデンサに存在する現像剤が多いときに前記検知手段から出力される第二検知電圧とのうち、相対的に変動が小さいほうの検知電圧に基づき前記閾値を決定する決定手段と
を有す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】
本発明は画像形成装置における現像剤の残量を検知する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は現像剤を用いてシートに画像を形成する。シートに画像を形成している途中で現像剤が無くなると、シートが無駄になってしまう。そのため、容器に保持されている現像剤の残量を検知することが必要となる。特許文献１によれば、検知部の静電容量に応じて出力される電圧に基づき現像剤の残量を測定する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１９７８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１によれば、検知電圧が閾値以上であれば現像剤が有ると判定され、検知電圧が閾値未満であれば現像剤が無いと判定されている。しかし、この手法では現像剤が有るかまたは無いかといった二値の結果しか得られない。残量の分解能を高めるために、検知電圧が閾値以上である時間の長さに基づき現像剤の残量を演算することが考えられる。この場合には閾値をどのように決定するかが検知精度を左右する。検知電圧に応じて閾値を可変設定する場合、容器の内部に収容されている現像剤の挙動（現像剤の撹拌により現像剤の塊が崩れたり、集合したりすること）に応じて検知電圧が変動するため、閾値も変動してしまう。その結果、残量の検知精度が低下してしまう。そこで、本発明は、従来よりも精度よく現像剤の残量を検知することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、たとえば、
現像剤を収容する容器と、
前記容器の内部に収容されている前記現像剤を撹拌する撹拌部材と、
前記容器の内部に配置され、前記撹拌部材により撹拌された前記現像剤の一部が入ってきたり、出て行ったりする凹部と、
前記凹部に配置された第一導電部材と、
前記第一導電部材に対して対向する前記凹部に配置された第二導電部材と、
前記第一導電部材と前記第二導電部材との間の静電容量に応じた検知電圧を出力する検知回路と、
前記検知電圧に基づき閾値を決定する決定手段と、
前記閾値が決定された後に前記検知回路から出力される検知電圧が前記閾値以上または以下になっている時間を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された時間に基づき前記容器に収容されている前記現像剤の残量を取得する取得手段と、を有し、
前記決定手段は、前記凹部に存在する現像剤が少ないときに前記検知回路から出力される第一検知電圧と、前記凹部に存在する現像剤が多いときに前記検知回路から出力される第二検知電圧とのうち、相対的に変動が小さいほうの検知電圧に基づき前記閾値を決定することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、従来よりも精度よく現像剤の残量を検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】画像形成装置を示す断面図
【図２】トナー容器を示す断面図
【図３】残量検知装置を示すブロック図
【図４】トナーの残量と検知電圧との関係を説明する図
【図５】閾値決定方法を説明する図
【図６】ＣＰＵの機能を説明する図
【図７】残量検知方法を示すフローチャート
【図８】他の残量検知方法を説明する図
【図９】他の閾値決定方法を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施形態の画像形成装置は、撹拌手段により撹拌された現像剤の一部が極板間に入ってきたり、出て行ったりするコンデンサと、極板間の静電容量に応じた検知電圧を出力する検知手段と、閾値を決定する決定手段と、を有している。閾値は現像剤の残量を求めるために使用される。決定手段は、第一検知電圧と第二検知電圧とのうち相対的に変動が小さいほうの検知電圧に基づき閾値を決定する。ここで、第一検知電圧は極板間に存在する現像剤が少ないときに検知手段から出力される検知電圧である。第二検知電圧は極板間に存在する現像剤が多いときに検知手段から出力される検知電圧である。このように比較的に安定している検知電圧に基づき閾値が決定されるため、従来よりも精度よく現像剤の残量を検知することが可能となる。
【０００９】
＜画像形成装置＞
図１において画像形成装置１は電子写真プロセスを用いてフルカラー画像を形成するプリンタである。なお、本発明はモノクロ画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。図１において参照番号の末尾に付与されているＹＭＣＫの文字はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックを示す。四色に共通する事項が説明されるときはＹＭＣＫの文字は省略される。プロセスカートリッジ６は画像形成装置１の本体から着脱可能なカートリッジである。プロセスカートリッジ６は、感光ドラム８、帯電ローラ９、現像ローラ１０、補給ローラ１１、トナー容器２０、撹拌部材２１を有している。帯電ローラ９は感光ドラム８の表面を一様に帯電させる。レーザーユニット７は画像信号に応じてレーザ光を感光ドラム８に照射し、静電潜像を形成する。補給ローラ１１はトナー容器２０の内部に収容されている現像剤（以下、トナーと称す。）を現像ローラ１０に補給する。撹拌部材２１はトナー容器２０に収容されているトナーを撹拌する。なお、トナーとキャリアとを有する二成分現像剤では、トナーとキャリアとを撹拌することでトナーを帯電させる。現像ローラ１０はトナーを静電潜像に供給して静電潜像を現像し、トナー画像を形成する。一次転写ローラ１２は、感光ドラム８上に担持されているトナー画像を中間転写ベルト１３に転写する。
【００１０】
給紙カセット２はシートＰを収容する収容庫である。給紙ローラ３は給紙カセット２に収容されているシートＰをピックアップして搬送路へ給送する。搬送ローラ４は搬送路に沿ってシートＰを二次転写部へ搬送する。二次転写部は二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１３とが形成するニップ部である。二次転写ローラ１４は中間転写ベルト１３に担持されているトナー画像をシートＰに転写する。定着装置１５はトナー画像に熱と圧力を加え、トナー画像をシートＰに定着させる。排出ローラ１６はシートＰを画像形成装置１の外部に排出する。
【００１１】
制御基板３０は、ＣＰＵ３１と記憶部３２を有している。ＣＰＵ３１は記憶部３２に記憶されている制御プログラムにしたがって画像形成処理を制御する。記憶部３２はリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有している。検知回路４０はトナー容器２０における静電容量を検知する。ＣＰＵ３１は検知回路４０により検知された静電容量からトナー容器２０に収容されているトナーの残量を求め、表示装置５０に残量を表示する。
【００１２】
＜トナー容器＞
図２（Ａ）および図２（Ｂ）が示すように、トナー容器２０はトナー検知部２２を有している。トナー検知部２２はトナー容器２０と連通する筒形状の凹部（以降、筒部という）である。トナー検知部２２には、それぞれ対向するように配置された第一導電部材２５ａと第二導電部材２５ｂとが設けられている。第一導電部材２５ａと第二導電部材２５ｂとはコンデンサを形成している。撹拌部材２１は矢印方向に回転し、トナー２８を撹拌する。図２（Ａ）はトナー２８がトナー容器２０の底面にある状態を示している。この状態ではトナー検知部２２にトナー２８は充填されていない。一方、図２（Ｂ）はトナー検知部２２にトナー２８が充填されている状態を示している。撹拌部材２１がトナー２８を持ち上げることで、トナー２８の一部がトナー検知部２２内の空間に充填される。以後、図２（Ａ）が示すトナー検知部２２の状態は「トナーがない状態」と表記される。図２（Ｂ）が示すトナー検知部２２の状態は「トナーがある状態」と表記される。トナーがない状態のトナー検知部２２の静電容量ＣＯと、トナーがある状態のトナー検知部２２の静電容量ＣＩとには次の関係が成立する。
ＣＩ＝εｒ  ×  ＣＯ  ・・・  （１）
ここでεｒはトナー２８の比誘電率である。なお、撹拌部材２１が回転している間はトナー検知部２２の静電容量が繰り返し変化する。この変化の周期は撹拌部材２１の撹拌周期（回転周期）に一致する。
【００１３】
＜検知回路＞
図３が示すように、検知回路４０は、交流電源４１、整流ダイオード４２、４３、検知抵抗４４、平滑コンデンサ４５、オペアンプ４６、直流電源４７を有している。検知回路４０はトナー検知部２２とＣＰＵ３１に接続されている。ＣＰＵ３１は交流電源４１から供給される交流電圧の振幅ＶＰＰと周波数ｆを制御したり、直流電源４７から供給される直流電圧を制御したりする。交流電源４１で生成された交流電圧はトナー検知部２２に印加される。トナー検知部２２は、トナー検知部２２に充填されたトナー２８の充填量に応じて、交流電圧を交流電流に変換する。整流ダイオード４２、４３と平滑コンデンサ４５は交流電流を整流するとともに平滑する。オペアンプ４６の＋端子には直流電源４７から供給される基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。オペアンプ４６の−端子は＋端子とイマジナリーショートの関係にある。そのため、−端子の電位は＋端子の電位に維持される。ＣＰＵ３１に入力される検知電圧Ｖｓｎｓはオペアンプ４６の−端子の基準電圧Ｖｒｅｆから検知抵抗４４に流れた直流電流の分だけ電圧降下した電圧値となる。検知抵抗４４に流れる電流Ｉは、トナー検知部２２に流れる電流に等しい。トナー検知部２２の静電容量Ｃに蓄えられる電荷Ｑは、静電容量Ｃと整流ダイオード４２のカソード側にかかる電圧Ｖとの積である。また、電荷Ｑは検知抵抗４４に流れる電流Ｉを積分することで求められる。検知抵抗４４に流れる電流Ｉは（２）式から演算される。
Ｉ＝Ｃ  ×  ｆ  ×  （ＶＰＰ  −  Ｖｒｅｆ  −  ２×ＶＦ）  ・・・  （２）
ここで、ＶＦは整流ダイオード４２、４３の順方向電圧である。検知抵抗４４に流れる電流Ｉは（３）式から演算されてもよい。
Ｉ＝（Ｖｒｅｆ  −  Ｖｓｎｓ）  ／  Ｒ  ・・・  （３）
ここで、Ｒは検知抵抗４４の抵抗値である。（２）式と（３）式から電流Ｉを消去して整理すると、（４）式が得られる。
Ｃ＝（Ｖｒｅｆ−Ｖｓｎｓ）  ／  ｛Ｒ×ｆ×（ＶＰＰ  −  Ｖｒｅｆ  −  ２×ＶＦ）｝  ・・・  （４）
したがって、トナー検知部２２の静電容量Ｃの変化は、検知電圧Ｖｓｎｓの電圧変化から取得可能である。
【００１４】
＜残量検知方法＞
図４（Ａ）は（４）式が示す静電容量Ｃと検知電圧Ｖｓｎｓの関係を表すグラフである。ＣＯはトナー検知部２２にトナー２８がないときの静電容量である。ＶＯはトナー検知部２２にトナー２８がないときの検知電圧である。ＣＩはトナー検知部２２にトナー２８があるときの静電容量である。ＶＩはトナー検知部２２にトナー２８があるときの検知電圧である。撹拌部材２１が回転してトナー検知部２２にトナー２８が出入りすると、検知電圧ＶｓｎｓはＶＯとＶＩとの間で変化する。
【００１５】
図４（Ｂ）は検知回路４０から出力される検知電圧Ｖｓｎｓの波形を示している。ＣＰＵ３１は、検知電圧Ｖｓｎｓと閾値ＶＴＨとを比較し、検知電圧Ｖｓｎｓが閾値ＶＴＨ以下となっている時間Ｔをタイマーまたはカウンタにより測定する。時間Ｔはトナー２８の残量と相関がある。残量が少なくなるほど時間Ｔは短くなる。これは残量が少なくなるにつれてトナー検知部２２にトナー２８が充填されている時間が短くなるからである。逆に残量が多くなるほど時間Ｔは長くなる。そこで、ＣＰＵ３１は、時間Ｔと残量との相関関係を利用し、時間Ｔに基づき残量を取得する。たとえば、この相関関係を示す変換テーブルが予め記憶部３２に格納されていてもよい。ＣＰＵ３１は時間Ｔに基づき変換テーブルを参照することで、時間Ｔを残量に変換し、残量を表示装置５０に表示する。ここで、時間Ｔは、検知電圧Ｖｓｎｓが閾値ＶＴＨ以下となっている時間と仮定されているが、これに代えて検知電圧Ｖｓｎｓが閾値ＶＴＨ以上となっている時間が採用されてもよい。また、時間Ｔは検知電圧Ｖｓｎｓが閾値ＶＴＨ未満となっている時間であってもよいし、検知電圧Ｖｓｎｓが閾値ＶＴＨを超えている時間であってもよい。
【００１６】
＜閾値決定方法＞
図５（Ａ）は三周期分の検知電圧ＶＳＮＳを示している。ここでは第一周期から第三周期までの期間において実際のトナーの残量はほぼ一定であることが前提とされている。第一周期におけるＶＯとＶＩはそれぞれＶＯ１、ＶＩ１と表記されている。第二周期におけるＶＯとＶＩはＶＯ２、ＶＩ２と表記されている。第三周期におけるＶＯとＶＩはＶＯ３、ＶＩ３と表記されている。図５（Ａ）によれば、ＶＯ１〜ＶＯ３はそれぞれ等しいが、ＶＩ１〜ＶＩ３はそれぞれ異なっている。これは、トナー検知部２２へトナー２８が充填される際のトナー２８の挙動の違いが原因である。つまり、トナー２８の挙動の違いに起因して、トナー２８の充填量にわずかな差異が生じ、検知電圧が変化する。
【００１７】
●ＶＩを基準した閾値決定方法
図５（Ｂ）はＶＩを基準に閾値ＶＴＨを決定したときの周期ごとの時間Ｔを示している。Ｔ１は第一周期に測定された時間Ｔである。Ｔ２は第二周期に測定された時間Ｔである。Ｔ３は第三周期に測定された時間Ｔである。閾値ＶＴＨは、周期ごとに、ＶＩに所定値ΔＶを加算することで求められる。
ＶＴＨ＝ＶＩ＋ΔＶ  ・・・  （５）
図５（Ｂ）が示すように、周期ごとにＶＩが異なるため、閾値ＶＴＨも周期ごとに異なってしまう。第三周期の閾値ＶＴＨが最も小さいため、時間Ｔ１、Ｔ２と比較して、時間Ｔ３が最も短くなっている。このように、トナーがある状態の検知電圧ＶＳＮＳであるＶＩを基準として閾値ＶＴＨが決定されると、時間Ｔの測定結果にばらつきが発生し、トナー２８の残量に誤差をもたらすことがある。
【００１８】
●ＶＯを基準にした閾値決定方法
図５（Ｃ）は、ＶＯを基準に閾値ＶＴＨを決定したときの周期ごとの時間Ｔを示している。閾値ＶＴＨは、周期ごとに、ＶＯから所定値ΔＶを減算することで求められる。
ＶＴＨ＝ＶＯ−ΔＶ  ・・・  （６）
各周期のＶＯに差が無いため、周期ごとの閾値ＶＴＨはほぼ等しくなる。そのため、時間Ｔ１〜Ｔ３の差も小さい。このように、ＶＯを基準として閾値ＶＴＨを決定する方法は、ＶＩを基準として閾値ＶＴＨを決定する方法と比較して、トナー２８の残量の誤差を小さくすることができる。
【００１９】
本実施例ではＶＯがＶＩよりも安定している事例が取り上げられたが、ＶＩがＶＯよりも安定していることもありうる。なぜなら、ＶＯとＶＩのどちらが安定しているかはトナー検知部２２の形状やトナー残量等に依存するからである。よって、ＶＩを基準として閾値ＶＴＨを決定する方法は、ＶＯを基準として閾値ＶＴＨを決定する方法と比較して、トナー２８の残量の誤差を小さくすることもある。ＶＯの安定度とＶＩの安定度とが変動する場合、ＣＰＵ３１は、どちらがより安定しているかを判定し、より安定しているほうに基づき閾値ＶＴＨを決定してもよい。
【００２０】
また、ＶＯとＶＩは一周期の間にサンプリングされた複数の検知電圧ＶＳＮＳにおける最大値と最小値とに相当する。しかし、ＶＯはトナー２８がない状態においてサンプリングされた複数の検知電圧ＶＳＮＳの平均値であってもよい。ＶＩはトナー２８がある状態においてサンプリングされた複数の検知電圧ＶＳＮＳの平均値であってもよい。
【００２１】
●ＣＰＵの機能
図６はＣＰＵ３１が制御プログラムを実行することで実現する機能を示している。これらの機能一部またはすべてはＡＳＩＣやＦＰＧＡなどのハードウエア回路によって実現されてもよい。ＡＳＩＣは特定用途集積回路の略称である。ＦＰＧＡはフィールドプログラマブルゲートアレイの略称である。図７はＣＰＵ３１によって実行されるトナー残量の演算方法を示している。
【００２２】
Ｓ７０１でＣＰＵ３１はトナーの撹拌を開始する。ＣＰＵ３１は、モータＭ１を駆動することでモータＭ１により撹拌部材２１を回転させる。
【００２３】
Ｓ７０２でＣＰＵ３１はｎ周期にわたりＶＯとＶＩとを測定する。ｎ周期とはｎ個の各半周期を意味する。閾値決定部６０のサンプリング部６１は検知回路４０から出力される検知電圧ＶＳＮＳをサンプリングし、記憶部３２のＲＡＭに保存する。ｎ＝３場合、ＶＯ１〜ＶＯ３、ＶＩ１〜ＶＩ３が取得される。
【００２４】
Ｓ７０３でＣＰＵ３１はＶＯの安定指数とＶＩの安定指数とをそれぞれ求める。安定指数とは、検知電圧の安定度を示す指数である。指数演算部６２は、ＶＯ１〜ＶＯ３のうちでの最大値ＶＯＭＡＸと最小値ＶＯＭＩＮを求める。さらに、指数演算部６２は、ＶＯの安定指数として変動量ＶＯＤを演算する。変動量ＶＯＤは、最大値ＶＯＭＡＸと最小値ＶＯＭＩＮとの差分であってもよい。指数演算部６２は、ＶＩ１〜ＶＩ３のうちでの最大値ＶＩＭＡＸと最小値ＶＩＭＩＮを求め、最大値ＶＩＭＡＸと最小値ＶＩＭＩＮとの差分である変動量ＶＩＤを求める。変動量ＶＩＤはＶＩの安定指数である。
【００２５】
Ｓ７０４でＣＰＵ３１はＶＯの安定指数ＶＯＤとＶＩの安定指数ＶＩＤとに基づきＶＯがＶＩよりも安定しているかを判定する。たとえば、基準判定部６３は、安定指数ＶＯＤが安定指数ＶＩＤよりも小さければ、ＶＯがＶＩよりも安定していると判定し、Ｓ７０５に進む。基準判定部６３は、安定指数ＶＯＤが安定指数ＶＩＤよりも小さくなければ、ＶＩがＶＯよりも安定していると判定し、Ｓ７０６に進む。
【００２６】
Ｓ７０５でＣＰＵ３１はＶＯを基準として閾値ＶＴＨを決定する。たとえば、閾値演算部６４は、ＶＯ１〜ＶＯ３の平均値から所定値ΔＤを減算することで、閾値ＶＴＨを決定し、Ｓ７０７に進む。あるいは、ｎ番目の周期で測定されたＶＯから所定値ΔＤを減算することで、ｎ＋１番目の周期で時間Ｔを測定するために使用される閾値ＴＨが決定されてもよい。
【００２７】
Ｓ７０６でＣＰＵ３１はＶＩを基準として閾値ＶＴＨを決定する。たとえば、閾値演算部６４は、ＶＩ１〜ＶＩ３の平均値に所定値ΔＤを加算することで、閾値ＶＴＨを決定し、Ｓ７０７に進む。あるいは、ｎ番目の周期で測定されたＶＩから所定値ΔＤを加算することで、ｎ＋１番目の周期で時間Ｔを測定するために使用される閾値ＴＨが決定されてもよい。
【００２８】
Ｓ７０７でＣＰＵ３１は検知電圧ＶＳＮＳが閾値ＶＴＨ以上または以下である時間Ｔを測定する。たとえば、閾値比較部６５は検知電圧ＶＳＮＳと閾値ＶＴＨとを比較し、検知電圧ＶＳＮＳが閾値ＶＴＨ以下となっている間にわたりタイマー６６に時間Ｔを測定させる。
【００２９】
Ｓ７０８でＣＰＵ３１は時間Ｔに基づきトナーの残量を取得する。たとえば、残量決定部６７は変換テーブル６８を参照し、時間Ｔをトナーの残量に変換する。Ｓ７０９でＣＰＵ３１はトナーの残量をユーザに報知するためにトナーの残量を出力する。たとえば、ＣＰＵ３１はトナーの残量を表示装置５０に表示する。
【００３０】
本実施例では、トナー検知部２２にトナー２８がない状態での検知電圧ＶＯとトナーある状態での検知電圧ＶＩとのうちより安定している方を基準として閾値ＶＴＨが決定される。これにより、トナー残量の検知精度が向上する。
【００３１】
＜変形例＞
閾値ＶＴＨはトナー２８の比誘電率εｒを利用した決定されてもよい。ＶＯとＶＩのどちらが安定しているかの判定方法はすでに説明された通りである。
【００３２】
●ＶＯがＶＩよりも安定している場合
図８（Ａ）は静電容量Ｃと検知電圧ＶＳＮＳとの関係を示している。図９（Ａ）はＶＯがＶＩよりも安定している場合の閾値決定処理を示している。この閾値決定処理はＳ７０５に相当する。
・Ｓ９０１で閾値演算部６４は、サンプリング部６１により取得されたＶＯを（４）式に代入し、トナーがない状態の静電容量ＣＯを演算する。
・Ｓ９０２で閾値演算部６４は、トナーがない状態の静電容量ＣＯと比誘電率εｒとを（１）式に代入し、トナーがある状態の静電容量ＣＩを求める。
・Ｓ９０３で閾値演算部６４は、静電容量ＣＩを（４）式に代入し、トナーがある状態の検知電圧であるＶＩを求める。
・Ｓ９０４で閾値演算部６４は、サンプリング部６１により取得されたＶＯと演算により取得されたＶＩとに基づき閾値ＶＴＨを決定する。たとえば、で閾値演算部６４は、（７）式を用いて敷地ＶＴＨを決定してもよい。
ＶＴＨ＝（ＶＯ＋ＶＩ）／２  ・・・  （７）
このように、トナー２８の比誘電率εｒが既知であれば、測定されたＶＯから、トナー検知部２２にトナー２８が充填されている状態のＶＩを求めることが可能となる。よって、ＶＩが安定しない場合であっても検知電圧ＶＳＮＳの振幅中心を閾値ＶＴＨとして決定することが可能となる。
【００３３】
●ＶＩがＶＯよりも安定している場合
図８（Ｂ）は静電容量Ｃと検知電圧ＶＳＮＳとの関係を示している。図９（Ｂ）はＶＩがＶＯよりも安定している場合の閾値決定処理を示している。この閾値決定処理はＳ７０６に相当する。
・Ｓ９１１で閾値演算部６４は、サンプリング部６１により取得されたＶＩを（４）式に代入し、トナーがある状態の静電容量ＣＩを演算する。
・Ｓ９１２で閾値演算部６４は、トナーがある状態の静電容量ＣＩと比誘電率εｒとを（１）式に代入し、トナーがない状態の静電容量ＣＯを求める。
・Ｓ９１３で閾値演算部６４は、静電容量ＣＯを（４）式に代入し、トナーがない状態の検知電圧であるＶＯを求める。
・Ｓ９１４で閾値演算部６４は、サンプリング部６１により取得されたＶＩと演算により取得されたＶＯとに基づき閾値ＶＴＨを決定する。これは、たとえば、（７）式を用いて実行されてもよい。
【００３４】
このように、トナー２８の比誘電率εｒが既知であれば、測定されたＶＩから、トナー検知部２２にトナー２８がない状態のＶＯを求めることが可能となる。よって、ＶＯが安定しない場合であっても検知電圧ＶＳＮＳの振幅中心を閾値ＶＴＨとして決定することが可能となる。
【００３５】
＜まとめ＞
トナー検知部２２は容器の内部に配置され、撹拌部材により撹拌された現像剤の一部が入ってきたり、出て行ったりする凹部の一例である。凹部は、たとえば、トナー容器と連通し、撹拌部材２１により撹拌された現像剤の一部が入ってきたり、出て行ったりする筒部であってもよい。トナー検知部２２はトナー検知空間と呼ばれてもよい。筒部の形状は、円筒や箱など、トナー容器から凹んだ状況であってトナーが一時的に進入可能な空間を有していればよい。なお、第一導電部材２５ａと第二導電部材２５ｂは二枚の電極板の一例である。第一導電部材２５ａと第二導電部材２５ｂはコンデンサを形成している。撹拌手段により撹拌された現像剤の一部が二枚の電極板の間にある空間に入ってきたり、出て行ったりすることで、コンデンサの静電容量が変化する。検知回路４０は筒部に配置された第一導電部材２５ａと第二導電部材２５ｂとの間の静電容量に応じた検知電圧ＶＳＮＳを出力する回路の一例である。閾値決定部６０は検知電圧ＶＳＮＳに基づき閾値ＶＴＨを決定する決定手段の一例である。タイマー６６は閾値が決定された後に検知回路から出力される検知電圧が閾値以上または以下になっている時間Ｔを測定する測定手段の一例である。残量決定部６７は測定手段により測定された時間Ｔに基づき容器に収容されている現像剤の残量を取得する取得手段の一例である。閾値決定部６０は第一検知電圧ＶＯと第二検知電圧ＶＩとのうち相対的に変動が小さいほうの検知電圧に基づき閾値ＶＴＨを決定する。第一検知電圧ＶＯは筒部に存在する現像剤が少ないときに検知回路４０から出力される電圧である。第二検知電圧ＶＩは筒部に存在する現像剤が多いときに検知回路４０から出力される電圧である。これにより、従来よりも精度よく現像剤の残量を検知することが可能となる。
【００３６】
サンプリング部６１は筒部に存在する現像剤が少ないときに検知回路４０から出力される複数の第一検知電圧ＶＯ１〜ＶＯ３をサンプリングする。また、サンプリング部６１は筒部に存在する現像剤が多いときに検知回路４０から出力される複数の第二検知電圧ＶＩ１〜ＶＩ３をサンプリングする。指数演算部６２は複数の第一検知電圧の変動の程度を示す第一変動指数ＶＯＤと、複数の第二検知電圧の変動の程度を示す第二変動指数ＶＩＤとを求めてもよい。基準判定部６３は、第一変動指数と第二変動指数とに基づき相対的に変動が小さいほうの検知電圧を決定してもよい。
【００３７】
指数演算部６２は、複数の第一検知電圧のうちの最大値ＶＯＭＡＸと最小値ＶＯＭＩＮを選択し、当該最大値と当該最小値との差分を第一変動指数ＶＯＤとして求めてもよい。指数演算部６２は、複数の第二検知電圧のうちの最大値ＶＩＭＡＸと最小値ＶＩＭＩＮを選択し、当該最大値と当該最小値との差分を第二変動指数ＶＩＤとして求めてもよい。
【００３８】
図５（Ａ）などが示すように、サンプリング部６１は、撹拌部材２１による現像剤の撹拌周期ごとに第一検知電圧と第二検知電圧とをサンプリングしてもよい。
【００３９】
Ｓ７０５に関して説明されたように、筒部に存在する現像剤が少ないときに検知回路４０から出力される複数の第一検知電圧の平均値を、相対的に変動が小さいほうの検知電圧として用いて閾値ＶＴＨが決定されてもよい。
【００４０】
Ｓ７０６に関して説明されたように、筒部に存在する現像剤が多いときに検知回路４０から出力される複数の第二検知電圧の平均値を、相対的に変動が小さいほうの検知電圧として用いて閾値が決定されてもよい。
【００４１】
図４（Ａ）などが示すように、第一検知電圧ＶＯは第二検知電圧ＶＩよりも大きい。相対的に変動が小さいほうの検知電圧が第二検知電圧であった場合、第二検知電圧に所定電圧を加算することで閾値ＶＴＨが決定されてもよい。これは（５）式を用いて説明された通りである。
【００４２】
相対的に変動が小さいほうの検知電圧が第一検知電圧であった場合、第一検知電圧から所定電圧を減算することで閾値ＶＴＨが決定されてもよい。これは（６）式を用いて説明された通りである。
【００４３】
図８（Ａ）が示すように、相対的に変動が小さいほうの検知電圧が第一検知電圧であった場合、第一検知電圧ＶＯに対応する、第一導電部材と第二導電部材との間の静電容量である第一静電容量ＣＯが求められる。次に、第一静電容量ＣＯと現像剤の比誘電率とに基づき筒部に存在する現像剤が多いときに検知回路から出力される第二検知電圧に対応する第二静電容量ＣＩが求められる。さらに、第二静電容量に対応する第二検知電圧ＶＩが求められる。このようにして求められた第一検知電圧と第二検知電圧とに基づき閾値ＶＴＨが決定されてもよい。
【００４４】
図８（Ｂ）が示すように、相対的に変動が小さいほうの検知電圧が第二検知電圧であった場合、第二検知電圧ＶＩに対応する、第一導電部材と第二導電部材との間の静電容量である第二静電容量ＣＩが求められる。第二静電容量と現像剤の比誘電率とに基づき筒部に存在する現像剤が少ないときに検知回路から出力される第一検知電圧に対応する第一静電容量ＣＯが求められる。次に第一静電容量に対応する第一検知電圧ＶＯが求められ、第一検知電圧と第二検知電圧とに基づき閾値ＶＴＨが決定されてもよい。（７）式が示すように、閾値演算部６４は、第一静電容量に対応する第一検知電圧と第二静電容量に対応する第二検知電圧との平均値を閾値ＶＴＨとして求めてもよい。
【００４５】
記憶部３２は、測定手段により測定された時間Ｔを、容器に収容されている現像剤の残量に変換する変換テーブル６８を記憶する記憶手段の一例である。閾値演算部６４は、変換テーブル６８を参照することで、時間Ｔに基づき現像剤の残量を取得してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
２０...トナー容器、２１...撹拌部材、２２...トナー検知部、２５ａ、２５ｂ...導電部材、４０...検知かいと、３１...ＣＰＵ
【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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【図９】
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