(57)【要約】【課題】現像剤の残量の検知精度の向上を図ることができる技術を提供する。【解決手段】現像剤が収容された収容部と、回転することにより収容部に収容された現像剤を撹拌する、可撓性を有するシート状の攪拌部材１１と、攪拌部材１１に貼り付けられ、変形により電圧を出力するフィルム状の圧電素子１２と、回転する攪拌部材１１が収容部における現像剤の堆積領域の外にあるときに撹拌部材１１に接触して撹拌部材１１を撓ませる撓み形成部９と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2015090401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤が収容された収容部と、
回転することにより前記収容部に収容された現像剤を撹拌する、可撓性を有するシート状の攪拌部材と、
前記攪拌部材に貼り付けられ、変形により電圧を出力するフィルム状の圧電素子と、
回転する前記攪拌部材の自由端が前記収容部における現像剤の堆積領域の外にあるときに前記撹拌部材に接触して前記撹拌部材を撓ませる撓み形成部と、
を備えることを特徴とする現像容器
【請求項２】
前記圧電素子は、前記攪拌部材において前記撓み形成部と接触する面とは反対側の面に貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の現像容器。
【請求項３】
前記圧電素子は、前記攪拌部材の回転軸に直交する方向に延びるように前記攪拌部材に貼り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の現像容器。
【請求項４】
前記圧電素子は、前記攪拌部材の回転軸の方向における少なくとも中央部に貼り付けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の現像容器。
【請求項５】
前記圧電素子は、前記攪拌部材の回転軸に直交する方向に長い形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の現像容器。
【請求項６】
前記撓み形成部は、前記収容部の壁部の一部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の現像容器。
【請求項７】
前記撓み形成部は、前記堆積領域の外において、前記収容部の壁部から前記攪拌部材の移動領域と重なるように突出する突起部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像容器。
【請求項８】
前記撓み形成部は、前記堆積領域の外において、前記攪拌部材の移動領域と重なる位置に前記攪拌部材の回転軸に平行に設けられた軸であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の現像容器。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像容器と、
前記現像容器の開口部に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、
を備えることを特徴とする現像装置。
【請求項１０】
画像形成装置の装置本体に着脱可能に構成された、現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスを行うためのプロセスカートリッジであって、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像容器、または請求項９に記載の現像装置を備えることを特徴とするプロセスカートリッジ。
【請求項１１】
現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像容器、請求項９に記載の現像装置、または請求項１０に記載のプロセスカートリッジのいずれかと、
前記圧電素子が出力する電圧を検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段が検知した電圧値に基づいて、前記収容部に収容されている現像剤の残量を検知する現像剤残量検知手段と、
を備え、
前記現像剤残量検知手段は、
前記撹拌部材が前記撓み形成部に接触して撓み変形を生じたときに前記電圧検知手段が検知する前記圧電素子の出力電圧値である基準電圧値と、
前記攪拌部材が１回転する間に出力される前記圧電素子の出力電圧値のうち前記攪拌部材が前記堆積領域を通過する間に前記電圧検知手段が検知する前記圧電素子の出力電圧値の実効値と、
に基づいて、現像剤の残量を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記圧電素子からの信号をもとに、現像剤の残量を検出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の現像容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像容器、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電子写真プリンタ等の画像形成装置に使用される現像装置は、現像剤（トナー）が収容される現像容器と、該現像容器の開口部に回転可能に設けられ、現像容器内の現像剤を担持搬送する現像ローラと、を備えている。現像容器内の現像剤は、現像容器内に設けられた攪拌部材の回転により攪拌され、現像ローラによって搬送されて静電潜像の現像に利用され消費される。
特許文献１には、消費される現像容器内の現像剤の残量を検知する方法として、撹拌部材にかかる現像剤の圧力（トナー粉圧）を検出することにより行う方法が開示されている。特許文献１の方法は、撹拌部材に圧電素子を設け、圧電素子に作用する現像剤の圧力の変化に基づいて現像剤の残量を検知するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２７１７８５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では、剛体の攪拌部材のパドル面に板状の高分子圧電素子を貼り付けた構成となっており、高分子圧電素子は、圧電面に対して厚み方向に加わる現像剤の圧力の微小な変化を、発生電圧の変化として検出する。発生電圧の変化は、圧電素子の変形によって生じるが、厚み方向の現像剤の圧力によって生じる圧電素子の変形は、厚み方向に縮む変形のみとなる。その変形量は極めて微小であり、発生する電圧変化も非常に小さいものとなるため、センサとしての感度は非常に低く、検知精度に限界がある。
【０００５】
本発明の目的は、現像剤の残量の検知精度の向上を図ることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の現像容器は、
現像剤が収容された収容部と、
回転することにより前記収容部に収容された現像剤を撹拌する、可撓性を有するシート状の攪拌部材と、
前記攪拌部材に貼り付けられ、変形により電圧を出力するフィルム状の圧電素子と、
回転する前記攪拌部材が前記収容部における現像剤の堆積領域の外にあるときに前記撹拌部材に接触して前記撹拌部材を撓ませる撓み形成部と、
を備えることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の現像装置は、
上記現像容器と、
前記現像容器の開口部に設けられ、現像剤を担持する現像剤担持体と、
を備えることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明のプロセスカートリッジは、
画像形成装置の装置本体に着脱可能に構成された、現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成プロセスを行うためのプロセスカートリッジであって、
上記現像容器、または上記現像装置を備えることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
現像剤により記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
上記現像容器、上記現像装置、または上記プロセスカートリッジのいずれかと、
前記圧電素子が出力する電圧を検知する電圧検知手段と、
前記電圧検知手段が検知した電圧値に基づいて、前記収容部に収容されている現像剤の残量を検知する現像剤残量検知手段と、
を備え、
前記現像剤残量検知手段は、
前記撹拌部材が前記撓み形成部に接触して撓み変形を生じたときに前記電圧検知手段が検知する前記圧電素子の出力電圧値である基準電圧値と、
前記攪拌部材が１回転する間に出力される前記圧電素子の出力電圧値のうち前記攪拌部材が前記堆積領域を通過する間に前記電圧検知手段が検知する前記圧電素子の出力電圧値の実効値と、
に基づいて、現像剤の残量を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、現像剤の残量の検知精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る現像容器の構成を示す模式図
【図２】攪拌部材の構成を示す模式的断面図
【図３】プロセスカートリッジ及び画像形成装置の模式的断面図
【図４】本発明の実施例における撹拌部材の構成を示す模式図
【図５】トナー残量検知のフローチャート
【図６】攪拌循環プロセスの様子を示す現像装置の模式的断面図
【図７】従来例において攪拌部材回転時における圧電素子の電圧波形図
【図８】本発明の実施例において攪拌部材回転時における圧電素子の電圧波形図
【図９】従来例におけるトナー残量の検知結果の推移を示す図
【図１０】本発明の実施例におけるトナー残量の検知結果の推移を示す図
【図１１】本発明の実施例１の変形例に係る現像装置の模式的断面図
【図１２】本発明の実施例２に係る現像装置の模式的断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（実施例１）
＜画像形成装置の概略構成図＞
図３は、本発明の実施例に係るプロセスカートリッジ及び画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。本実施例では、画像形成装置として、プロセスカートリッジ着脱方式のレーザビームプリンタを例に挙げて説明する。
【００１１】
ここで、画像形成装置（電子写真画像形成装置）とは、電子写真画像形成プロセスを用いて現像剤（トナー）により記録材（記録媒体）に画像を形成するものである。例えば、電子写真複写機、電子写真プリンタ（ＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタなど）、電子写真ファクシミリ装置、及び、電子写真ワードプロセッサー、及び、それら複合機（マルチファンクションプリンタ）などが含まれる。また、記録材とは、画像を形成される物
であって、例えば、記録シート、ＯＨＰシート等である。
【００１２】
また、プロセスカートリッジとは、電子写真感光体ドラムと、この電子写真感光体ドラムに作用するプロセス手段としての帯電装置、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つを一体的にカートリッジ化したものである。そして、このプロセスカートリッジは、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いる。以下の説明において、画像形成装置本体（以下、「装置本体」という）とは、装置本体の構成から少なくともプロセスカートリッジ、現像装置あるいは現像容器を除いた装置構成部分のことである。
【００１３】
図３において、１は、回転ドラム型の電子写真感光体であり、接地された円筒アルミニウム基体の外周に有機光導電体層（ＯＰＣ）からなる感光体層を形成した有機感光体である。このＯＰＣ感光体１は、矢印の時計方向Ｒ１に所定のプロセススピード（周速度）、例えば２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。２は、このＯＰＣ感光体１に接触させた接触帯電部材としての帯電ローラであり、本実施例の場合はＯＰＣ感光体１の回転駆動に伴い従動回転する。
【００１４】
ＯＰＣ感光体１（以下、感光体１）は、その回転過程で、振動電圧（ＶＡＣ＋ＶＤＣ）が印加された帯電ローラ２により所定の極性（本実施例では負）・電位に一様に帯電処理される。そして、その帯電処理面に、ミラー３２を介して露光装置３３による走査露光を受ける。露光装置３３が出射するレーザ光は、不図示のレーザースキャナから出力される目的の画像情報の時系列電器デジタル画像信号に対応して変調されている。これにより、ＯＰＣ感光体１の表面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００１５】
感光体１に形成された静電潜像は、現像装置８の現像スリーブ３より負に帯電されたトナーが供給されて反転現像される。スリーブ３には高圧電源（不図示）から所定の現像バイアスが印加される。
【００１６】
一方、記録材（転写材）１０が、不図示の給紙部から転写ガイド３５を通して、感光体１と転写ローラ３４との当接ニップ部（転写部）へ、感光体１のトナー像とタイミングを合わせて給送される。そして、記録材１０の表面に感光体１の表面からトナー像が転写（転移）される。転写ローラ３４には高圧電源から所定の転写バイアスが印加されて、その転写バイアスによってトナー像の転写がなされる。転写部を通った記録材１０は、定着装置３０へ導入されて、トナー像の定着処理を受け、画像形成物として出力される。
【００１７】
記録材１０へのトナー像の転写後に感光体１に残った現像剤は、クリーニング装置６によって除去、回収される。
【００１８】
本実施例では、上記各構成のうち感光体１、帯電ローラ２、現像装置８、クリーニング装置６の４つのプロセス機器が、プロセスカートリッジ３６として、画像形成装置の装置本体４０に対して一体的に着脱可能に構成されている。なお、カートリッジ構成は、ここに示す構成に限定されるものではなく、感光体１と、帯電部材２、現像装置８、クリーニング装置６のうち少なくとも１つと、を備えていれば良い。
【００１９】
プロセスカートリッジ３６は、露光装置３３からのレーザ光が入射するスリット窓穴部と、感光体１の下面露出部に対する開閉シャッタ部（不図示）を有している。これらの開口部は、プロセスカートリッジ３６が装置本体４０から取り外されている間は閉じ、装置本体４０に装着された状態では開いた状態が保持されるように構成されている。また、プロセスカートリッジ３６は、装置本体４０に装着されると、装置本体４０側に設けられた駆動機構と機械的・電気的にカップリングする。これにより、感光体１や現像装置８の現像スリーブ３等の駆動が可能となり、また、装置本体４０側の電源から、帯電ローラ２や
現像スリーブ３等への所定のバイアス印加が可能となる。
【００２０】
＜現像装置＞
図１は、本実施例に係る現像装置の構成を示す模式的断面図である。現像装置８は、トナー（現像剤）５を収容する現像容器（現像剤容器）８ａと、現像ローラとしての現像スリーブ３と、現像剤規制部材としての弾性ブレード４と、現像容器８ａ内のトナー５を撹拌するための撹拌部材１１と、を備える。トナー５は、本実施例では、一成分磁性現像剤である磁性トナーが用いられている。
【００２１】
現像スリーブ３は、固定マグネット３１が内包された非磁性の現像剤担持体であり、現像容器８ａの感光体１（図３参照）と対向する位置に設けられた開口部に、回転自在に設けられている。現像スリーブ３は、例えば、直径１４ｍｍのアルミニウムパイプからなり、図１の矢印Ｒ２の時計回りとは逆方向に周速２０５ｍｍ／ｓで回転するようになっている。固定マグネット３１は、磁束密度７５ｍＴの４極の磁極Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓが交互に配置されている。各磁極Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓの磁力により、現像容器８ａ内のトナー５が現像スリーブ３上に担持され、現像スリーブ３の回転に伴ってＲ２方向に搬送される。
【００２２】
弾性ブレード４は、現像スリーブ３によって担持搬送されるトナー５の量を規制すべく、現像スリーブ３の表面に当接するように現像容器８ａの開口部に固定されている。弾性ブレード４は、現像スリーブ３上のトナー５の厚みを規制し、所定の厚みの現像剤層（トナー層）を形成する。層に形成されたトナー５は、現像スリーブ３の回転に伴い感光体１と現像スリーブ３とで形成される現像部に搬送され、感光体１上に形成された静電潜像の現像に供される。
【００２３】
撹拌部材１１は、回転軸１１ａを中心に回転可能に設けられている。現像容器８ａ内のトナー５は、回転する撹拌部材１１によってほぐされ、現像容器８ａ内全体に循環するようになる。これにより、トナー５の劣化が抑制されるとともに、現像容器８ａ内のトナー５を余すことなく消費することができるように構成されている。
【００２４】
撹拌部材１１は、可撓性を有するシート状の部材であり、回転時にトナー５の抵抗によって変形するように構成されている。撹拌部材１１の変形は、撹拌部材１１に取り付けられた検知部材としての圧電素子１２によって検知される。また、現像容器８ａ内には、撓み形成部としての基準出し突起９が、トナー５の堆積領域の外の領域（上方）において、回転する撹拌部材１１と接触することができるように設けられている。ここで、トナー５の堆積領域とは、現像容器８ａの内部（収容部）において、通常の使用状態において、飛び散ったり浮遊したりせずに静的な状態でトナー５の大部分が留まった領域である。なお、攪拌部材１１は、検出精度の観点からは、回転軸１１ａがトナー５の堆積領域に埋もれていない状態であることが好ましい。しかしながら、攪拌部材１１において相対的に変形量の大きい先端側の変形に影響を与えなければ、すなわち、検出精度への影響が少なければ、回転軸１１ａや、攪拌部材１１において相対的に変形量が小さい根元側が少々埋もれた状態であってもよい。
【００２５】
＜撹拌部材及び圧電素子の構成＞
図２及び図４を参照して、攪拌部材及び圧電素子の構成について説明する。図２は、攪拌部材の構成を示す模式的断面図であり、図２（ａ）は従来の攪拌部材、図２（ｂ）は本実施例の攪拌部材をそれぞれ示している。図４は、本実施例における撹拌部材の構成を示す模式図であり、図４（ａ）は圧電素子の模式的断面図、図４（ｂ）は撹拌部材の構成を示す断面図及び正面図である。図４に示すように、本実施例では、撹拌部材１１として、弾性復元力を有する可撓性部材であるシート状部材を使用し、その撓み面に、薄膜フィルム状の圧電素子１２を圧電性が高い圧延方向が撓むように一体化して接着している。圧電
素子１２は、攪拌部材１１において基準出し突起９と接触する面とは反対側（攪拌部材１１の回転方向上流側）の面に、攪拌部材１１の回転軸１１ａに直交する方向に延びるように貼り付けられている。
【００２６】
撹拌部材１１は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂からなるシート状部材であり、曲げ応力に対し可撓性を有し、且つ曲げ応力に対して十分な弾性復元力を有するように厚みは１５０μｍである。
【００２７】
圧電素子１２として、本実施例では、高分子圧電性素子である東京センサ（株）製のピエゾフィルムを用いた。図４（ａ）に示すように、材料はポリフッ化ビニルデン（ＰＶＤＦ）であり、厚みは２０μｍである。圧電素子１２の表裏の面は銀インク電極を形成し、最も圧電性が高い製造時の圧延方向が撹拌の回転軸と直交するよう絶縁性の撹拌部材１１に接着させる。圧電素子１２の電極面は、不図示の金属フィルムと金属線によって外部に導かれ、摺動電極によって画像形成装置本体の発生電圧検知回路（ピーク検出回路１３及び実効値検出回路１４）につながっている。
【００２８】
図４（ｂ）に示すように、本実施例では、撹拌部材１１の回転軸方向における中央部に圧電素子１２として幅１０ｍｍのピエゾフィルムを撹拌部材１１と一体化するように接着している。ピエゾフィルムは、攪拌部材１１の回転軸１１ａに直交する方向に長い形状とされ、該方向における長さは、５０〜９５ｍｍの範囲で製品仕様等に応じて適宜設定される。図４に図示した構成では、ピエゾフィルムの端部が攪拌部材１１の回転軸１１ａに接する構成となっているが、回転軸１１ａとの間に隙間が設けられていてもよい。また、長手方向におけるピエゾフィルムの貼り付け位置は、特に限定されるものではないが、攪拌部材１１において変形が大きい先端側に貼り付けるのが望ましい。ピエゾフィルムは薄膜化が可能で、可撓性を持つという特徴を有する。フィルムが薄く、断面積が非常に小さいため、小さい圧延方向の力から大きな材料内応力が発生する。この特徴により、厚み方向よりも圧延方向の伸びに対して非常に感度が高く、圧延方向対厚さ方向の標準的な有効感度はおよそ１０００：１となる。このようなピエゾフィルムの特性を最大限利用することにより、高感度でトナー粉圧（現像剤の圧力）を検知することが可能になる。また、このピエゾフィルムは、撹拌部材１１の回転方向、前方に撓み、撓みの方向により出力電圧の正負が異なる。
【００２９】
以上のように、シート状の撹拌部材１１は、その先端を自由端として大きく曲げ変形を生じることができるように構成されている。また、圧電素子１２としてピエゾフィルムをその圧電性が高い圧延方向が大きく撓むように撹拌部材１１に配置している。これにより、撹拌部材１１の撓み変形がピエゾフィルムにおける圧延方向の大きな伸び変形に変換されるので、微小なトナー粉圧の変化を、比較的小面積のピエゾフィルムよって大きな電圧変化に変換して、検知することが可能となる。
【００３０】
＜基準出し突起＞
次に、現像容器８ａ内に設けられた基準出し突起９の説明をする。フィルム状の圧電素子１２は、温度特性を有し、環境温度の違いで、撹拌部材１１の撓みによって出力される電圧が大きく異なってしまうことがある。また、圧電素子１２は、フィルム状であるため取り付け精度のばらつきが大きくなりやすく、接着したときのばらつきが感度に影響を与え、そのために出力電圧が大きく異なってしまうことがある。基準出し突起９は、攪拌部材１１がトナー粉圧の影響を受けない状態において意図的に撓み状態を形成し、そのときに圧電素子１２により検出される出力電圧値を基準にして、トナー粉圧の圧力の検知を行うようにするためのものである。基準出し突起９は、現像容器８ａの内部におけるトナー５の堆積領域の外において、現像容器８ａの壁部から攪拌部材１１の移動領域と重なるように突出している。
【００３１】
本実施例では、基準出し突起９を、図のように現像容器８ａ内の上部に設けている。このように現像容器８ａの上部に設けている理由は、容器内のトナーの影響を受けないように攪拌部材１１及び圧電素子１２に撓みを与えて基準電圧値を出力させるためである。この基準電圧値を利用すれば、上述した環境変動などによって、圧電素子１２の感度が変化したとしてもその出力電圧値を補正することが可能になる。
【００３２】
本実施例１は、基準電圧値を求めるための構成として、現像容器８ａの天井から下方に突出する基準出し突起９を設けた構成としたが、必ずしもこのような突起部を設ける構成とする必要はない。図１１に、基準出し突起９の構成を変えた変形例の構成を示す。例えば、図１１（ｂ）に示すように、現像容器内８ａの天井の一部を低くして攪拌部材１１に当接する部分８ｂを形成した構成としてもよい。このように、トナーの影響を受けない状態で、撹拌部材１１と接触し撓ませることができる構成であれば種々の構成を採用することができる。また、基準出し突起９の高さや幅（図１の紙面に垂直な方向の寸法）については、攪拌部材１１や現像容器８ａの仕様等に応じて適宜設定される。また、基準出し突起９の幅に関しては、攪拌部材１１の幅と同じでもよいし、異なっていてもよい。さらに、基準出し突起９を上記幅方向に複数並べた構成としてもよい。この場合、例えば、図１１（ａ）に示すように、高さが互いに異なる突起９ａ、９ｂを並べて、突起９ａ、９ｂに接触した攪拌部材１１が特定の変形状態になるように構成してもよい。攪拌部材１１に所望の撓み変形を生じさせることができる範囲において適宜構成することができる。
【００３３】
＜トナー残量検知方法＞
図５は、トナー残量検知のフローチャートであり、図５（ａ）が本実施例のフローチャート、図５（ｂ）が従来例のフローチャートを示している。図６は、従来例及び本実施例における攪拌循環プロセスの様子を示す現像装置の模式的断面図であり、図６（ａ）〜図６（ｃ）は従来例の攪拌循環プロセス、図６（ｄ）〜図６（ｆ）は本実施例の攪拌循環プロセスをそれぞれ示している。図７は、従来例において攪拌部材の回転時に圧電素子に発生する電圧波形を示す図である。図８は、本実施例において攪拌部材の回転時に圧電素子に発生する電圧波形を示す図である。
【００３４】
＜＜従来例＞＞
図５（ｂ）に示すように、トナー残量検知は、本体電源ＯＮ時、もしくは、本体休止状態から復帰時において、作動するように構成されている（Ｓ２１）。本体電源をＯＮにする、もしくは、本体休止状態から復帰すると、印刷前の準備動作が実行され、撹拌部材１１が回転される（Ｓ２２）。この攪拌部材の回転動作時において圧電素子（ピエゾフィルム）１２から発生する電圧を検知し、トナー残量を検知する。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、攪拌部材１１は、トナーの外の位置から図中時計回りに回転を始め、その後、図６（ｂ）に示すように、トナー剤面に突入することで撓み変形を生じ、撓み量が徐々に変化（増加）していく。攪拌部材１１の撓み変形の量は、図中反時計回りの方向（負の方向）に増加していき、それに応じて圧電素子１２に発生する電圧が変化していく。攪拌部材１１の撓み量は、少しずつ大きくなり、最大の撓み量となった後、徐々に減少していき、図６（ｃ）に示すように、攪拌部材１１がトナー剤面から脱出する際に急激に撓みが解放される。このとき、撓みが戻る方向（正の方向）に攪拌部材１１が急激に変形するので、圧電素子１２は、その撓み方向の変化と撓み量の急激な変形に対応し、図７に示すように、負から正へ大きく変化する電圧を出力する。
【００３６】
この攪拌の周期で発生する一連の出力波形の実効値Ｖａｖｅを、実効値検出回路が検出する（Ｓ２３）。その後、予め用意してあるトナー残量と圧電素子１２の出力電圧の関係からＣＰＵがトナー残量を判断する（Ｓ２４）。そして、ＣＰＵは、ユーザに残量の報知
を行い（Ｓ２５）、画像形成装置を印刷待ち状態にする（Ｓ２６）。
【００３７】
＜＜本実施例＞＞
本実施例では、撹拌部材１１が基準出し突起９に接触したときに圧電素子１２に発生する電圧ピーク値と、攪拌部材１１がトナーに潜っている間に圧電素子１２に発生する電圧実効値を用いて、トナー残量検知を行う。本実施例では、電圧検知手段としてピーク検出回路１３及び実効値検出回路１４が圧電素子１２に接続され、これらの回路から出力される電圧値に基づいてＣＰＵ１５が、現像剤残量検知手段としてトナー残量を検知する。ＣＰＵ１５は、画像形成装置の各種動作を制御する制御手段でもある。画像形成装置には、記憶手段としてＲＯＭやＲＡＭなどのメモリが備えられており、ＣＰＵ１５は、これらメモリに格納された各種演算等に必要な情報を利用して各種制御を行う。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、トナー残量検知の作動条件は、上述した従来構成と同じである。よって、本体電源ＯＮ時、もしくは、休止状態から復帰時に作動する（Ｓ１１）。本体電源ＯＮ時、もしくは、休止状態から復帰すると、印刷前の準備動作が実行され、撹拌部材１１が回転される（Ｓ１２）。この回転動作時において発生する、撹拌部材１１の回転１周分に相当する圧電素子１２の電圧値を検知する。攪拌部材１１が基準出し突起９に接触したときに圧電素子１２から発生する電圧ピーク値Ｖｍａｘと、攪拌部材１１が１回転のうちトナーに潜っている間に発生する出力電圧値の平均電圧値である実効値Ｖａｖｅを検知し、トナー残量を検知する。
【００３９】
図６（ｄ）に示すように、攪拌部材１１は、トナーの外の位置から回転を始めて直ぐに基準出し突起９に接触する。このとき、撹拌部材１１は急激に大きく撓みを生じさせられるため、圧電素子１２は大きなピーク出力電圧Ｖｍａｘを発生する。この電圧を基準出しピーク電圧Ｖｍａｘとし、ピーク検出回路１３が検知する（Ｓ１３）。その後、図６（ｅ）に示すように、攪拌部材１１は、トナー剤面に突入し、撓み変形を生じる。回転にともなって攪拌部材１１の撓み量は、図中反時計回りの方向（負の方向）に増加していき、圧電素子１２に発生する電圧も変化していく。攪拌部材１１の撓み量は、少しずつ大きくなり、最大の撓み量となった後、徐々に減少していき、図６（ｆ）に示すように、攪拌部材１１がトナー剤面から脱出する際に急激に撓みが解放される。このとき、撓みが戻る方向（正の方向）に攪拌部材１１が急激に変形するので、圧電素子１２は、その撓み方向の変化と撓み量の急激な変形に対応し、図８のＨに示すように、負から正へ大きく変化する電圧を出力する。
【００４０】
この攪拌の１周期Ｔで発生する一連の出力波形のうち、ピーク電圧が発生した領域を含まない、攪拌部材１１がトナーに潜っている間（トナーの堆積領域を通過する間）の範囲（図８参照）における実効値Ｖａｖｅを、実効値検出回路１４が検出する（Ｓ１４）。その後、ＣＰＵ１５は、実効値を基準出しピーク値で割る（Ｖａｖｅ／Ｖｍａｘ）演算を行い（Ｓ１５）、予め用意してあるトナー残量と圧電素子１２の出力電圧の関係（例えば、図１０に示すようなテーブル）からトナー残量を判断する（Ｓ１６）。そして、ＣＰＵ１５は、報知手段１６によりユーザにトナー残量を報知し（Ｓ１７）、画像形成装置を印刷動作待ち状態にする（Ｓ１８）。
【００４１】
Ｖａｖｅ／Ｖｍａｘの演算を行う理由について説明する。フィルム状の圧電素子１２の温度−電圧出力特性は、ほぼ線形で比例の関係にある。そのため、温度が上昇すると、残量検知に使用する実効値の値も上昇してしまい、正しい残量検知ができないことがある。また、撹拌部材１１への圧電素子１２の取り付けの仕方によっても、感度が変化してしまい、同じトナー残量に対しての残量検知の信号にばらつきが生じることがある。そのため、基準となるピーク電圧値を用いて、出力された電圧値を規格化（Ｖａｖｅ／Ｖｍａｘ）することで、温度変化や素子の取り付けによる誤差の影響を取り除いて残量検知すること
が可能になる。
【００４２】
本実施例では、残量検知のタイミングを上記のように指定したが、検知タイミングは特に限定されるものではない。印刷動作直前や直後などでもよいが、印字中以外にするのが好ましい。また、本実施例では、撹拌１周期分Ｔの出力値をサンプルしてトナー残量を判断したが、基準出し突起９によるピーク値とトナー残量に伴った実効値の比較さえできれば、どのような周期をサンプルしてもよい。
【００４３】
＜従来例と本実施例の比較実験＞
従来の残量検知方法と、本実施例の残量検知方法の比較を行うため、両者の方法を用いて耐久実験を行った。耐久条件は、１０℃、２０℃、３０℃の環境条件において行い、それぞれの方法で検知したトナー残量の推移を測定した。その実験結果を、図９及び図１０に示す。図９は、従来例における残量検知方法により検知したトナー残量の推移を示す図であり、図１０は、本発明の実施例１における残量検知方法により検知したトナー残量の推移を示す図である。
【００４４】
図９に示すように、従来方法では、環境温度の違いで、トナー残量に対する圧電素子の出力値が異なる結果となった。環境温度が高いと出力値が大きくなり、環境温度の違いにより正確なトナー残量の検知が困難であることがわかる。これに対して、本実施例では、図１０に示すように、環境温度の違いによるばらつきが小さく、どの環境においても、トナー残量と圧電素子の出力に基づく演算結果が同じように推移する。よって、環境変動などのばらつきが少なく、精度の良いトナー残量検知ができる。
【００４５】
（実施例２）
図１２を参照して、本発明の実施例２に係る現像容器について説明する。図１２は、本実施例に係る現像装置の模式的断面図であり、図１２（ａ）は、実施例１、図１２（ｂ）は、実施例２に係る現像装置の模式的断面図をそれぞれ示している。ここでは、実施例１と異なる点についてのみ説明し、実施例１と共通する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。ここで説明しない事項は、実施例１と同様である。
【００４６】
図１２（ａ）に示すように、実施例１の基準出し突起９のような現像容器８ａの壁の一部を突出させる構成においては、撹拌部材１１がトナー剤面を脱出するときに生じるトナーの飛び散りにより、基準出しの位置でトナーが詰まる場合がある。このようなトナーのつまりは、基準出しの検知に影響を及ぼす可能性がある。
【００４７】
図１２（ｂ）に示すように、実施例２は、実施例１における基準出し突起９の代わりに、現像容器８ａの長手方向（図１２の紙面に垂直な方向）に延びる基準軸１７を設けたことを特徴とする。基準軸１７は、現像容器８ａの内部におけるトナー５の堆積領域の外側において、攪拌部材１１の移動領域と重なる位置に攪拌部材１１の回転軸に平行に設けられている。この構成によれば、撹拌部材１１がトナー剤面を脱出するときに、トナーの飛び散り起こった場合でも、基準出しの位置にトナーが詰まることなく精度の高い基準電圧の検知が可能になる。
【００４８】
なお、飛び散ったトナーが基準出し位置に留まらないような構成としては、本実施例のような基準軸１７を設ける構成に限られるものではない。例えば、実施例１の基準出し突起９に飛び散ったトナーが通過することができるような貫通孔を設けることで、本実施例と同様の効果を得ることも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
８…現像装置、８ａ…現像容器、９…基準出し突起（撓み形成部）、１１…撹拌部材、
１２…ピエゾフィルム（圧電素子）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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