(57)【要約】【課題】  本発明は、トナーの吸湿による誘電率の変化の影響に左右されずに現像剤容器内のトナー残量を正確に検知することが出来る画像形成装置を提供する。【解決手段】  制御処理部91は、所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘと、該積算値ｘの計測期間中の電極部材４ｈと現像ローラ４ａとの間の静電容量変化によって得られる誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙとから現像剤容器４ｂ内のトナー残量を検知することを特徴とする。【選択図】      図１
2015106110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体にトナーを供給する現像手段と、
を有し、
前記現像手段は、
トナーを収容する現像剤容器と、
前記現像剤容器内のトナーを担持搬送して前記像担持体の静電潜像に供給する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に交流電圧を印加する現像バイアス電源と、
前記現像剤容器内で前記現像剤担持体に離間して設けられた電極部材と、
前記現像バイアス電源により前記現像剤担持体に交流電圧が印加された際に前記現像剤担持体と前記電極部材との間の静電容量に応じて前記電極部材に誘起される誘起電圧に基づいて前記現像剤容器内のトナー残量を検知するトナー残量検知手段と、
を有し、
前記トナー残量検知手段は、所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘと、前記誘起電圧の変化量Δｙとから前記現像剤容器内のトナー残量を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー残量検知手段により前記積算値ｘと、前記誘起電圧の変化量Δｙとから前記現像剤容器内のトナー残量の検知を行うタイミングは、前記電極部材に誘起される誘起電圧が所定値以下になったときに実施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】
前記電極部材の外径上部頂点は、前記現像剤担持体の外径上部頂点を含む水平面よりも下方側に設置されていることを特徴とする請求項１または請求項２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画像形成装置に関するものである。
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置としては、例えば、電子写真複写機、或いは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）プリンタ、レーザービームプリンタ等の電子写真プリンタがある。更に、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等が含まれる。
【０００３】
画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジは、像担持体としての電子写真感光体、電子写真感光体を帯電させる帯電手段、電子写真感光体に現像剤を供給する現像手段、電子写真感光体をクリーニングするクリーニング手段のうち少なくとも一つを有する。
【０００４】
プロセスカートリッジは、帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうちの少なくとも一つと、電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。或いは、少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。
【背景技術】
【０００５】
複写機やレーザービームプリンタ等の電子写真画像形成装置は、画像情報に対応した光を像担持体である電子写真感光体（以下、「感光体」という）に照射して静電潜像を形成する。そして、この静電潜像に現像手段によって現像剤を供給してトナー画像として顕像化し、更に、感光体から記録材にトナー画像を転写することで記録材上にトナー画像を形成している。
【０００６】
現像装置には、現像剤であるトナーを収容した現像剤容器が設けられ、トナー画像を形成することでトナーは消費されていく。現像装置、感光体、帯電手段等は、それぞれが個々にカートリッジとして画像形成装置に着脱自在に構成されている。或いは、感光体が他のものと一体的に構成されてプロセスカートリッジとして構成されている。
【０００７】
トナーが無くなった際にユーザはカートリッジ化された現像装置（現像カートリッジ）、または現像装置が設けられたプロセスカートリッジを交換することで、再び記録材にトナー画像を形成することができる。
【０００８】
プロセスカートリッジまたは現像カートリッジ（以下、単に「カートリッジ」という）の現像剤容器内に蓄えられているトナーは画像形成することで消費されていく。そして、予め設定された閾値を下回ったと判断したときに、現像剤容器内に蓄えられているトナーの残量が過少となっていることを検知するトナー残量検知装置が設けられいる。トナー残量検知装置によりトナーの残量が過少となっていることを検知すると操作パネルに設けられた表示部にその旨の表示を行う。
【０００９】
トナー残量検知装置としては、例えば、特許文献１、２に記載されているように、現像剤容器内に電極部材を配置して残トナーの静電容量からトナー残量を検知するものがある。このようなトナー残量検知装置では、例えば、図３に示すように、感光ドラム１に近接して現像装置４の現像剤容器４ｂ内の現像ローラ４ａが配置される。現像ローラ４ａに対向して導電性を有する外径直径が１ｍｍ程度の棒状の電極部材４ｈが現像剤容器４ｂ内に収容されたトナーｔの内部に埋没されるように配置されている。そして、電極部材４ｈにはトナー残量検知装置53が接続されている。
【００１０】
ここで、電極部材４ｈにより現像剤容器４ｂ内のトナーｔの残量を検知する原理について説明する。例えば、現像装置４の現像剤容器４ｂ内に収容されるトナーｔの量によって変化する現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間の静電容量を図４に示す等価コンデンサ57で表わすことが出来る。
【００１１】
図３及び図４において、現像ローラ４ａには現像バイアス電源７として交流バイアス電源41と、直流バイアス電源42とが直列に接続されている。図４に示すように、交流バイアス電源41には、図３に示す現像ローラ４ａと、電極部材４ｈとにより構成される等価コンデンサ57が接続されている。交流バイアス電源41は、例えば、周波数が２４００Ｈｚ、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐが１６００Ｖの矩形波を発生する。
【００１２】
図３及び図４に示す回路においては、交流バイアス電源41から現像ローラ４ａへ印加される交流電圧が静電誘導によって電極部材４ｈに誘起電圧Ｖｉが誘起される。電極部材４ｈに流れる電流は電極部材４ｈに接続されているトナー残量検知装置53により検知される。トナー残量検知装置53により検知される電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉは等価コンデンサ57の静電容量により変化する。
【００１３】
即ち、現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間に介在するトナーｔの量により変化する現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間の誘電率に伴って変化する。一般的に、トナーｔの比誘電率は約３であり、空気の比誘電率は約１である。このため、現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間に介在するトナーｔの量が多ければ、電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉは高くなる。
【００１４】
トナー残量検知装置53によって得られたトナー残量検知信号は、図示しない印字記録エンジン部に設けられるＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算装置）54に受信される。ＣＰＵ54によって画像形成工程の許可や禁止等が制御される。即ち、トナーｔが少なくなったことによる画像の白抜け等を防ぐためにトナー残量検知装置53によって検知されたトナー残量が予め設定された閾値を下回ったと判断されたときには、トナーｔの残量が過少となっている旨が図示しない操作表示部に表示される。
【００１５】
図５に現像剤容器４ｂ内のトナー残量と、電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉとの関係を示す。現像剤容器４ｂ内のトナーｔが満タン時では現像剤容器４ｂ内のトナー残量は例えば４００ｇであり、このときの誘起電圧Ｖｉは１．８０Ｖである。画像形成によるトナーｔの消費によりトナー残量が少なくなってくると、電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉが低下する。画像の白抜けが発生するトナー残量は７５ｇで，そのときの誘起電圧Ｖｉは１．４５Ｖである。
【００１６】
このため画像の白抜けに対して十分なラチチュード (latitude；画像を満足させることができる領域。許容範囲。)を保有したトナー残量は１１０ｇである。このときの電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉがトナー量下限の閾値として１．６０Ｖになったときに画像形成禁止の通知を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００１−２２８６９７号公報
【特許文献２】特開２００４−０８６１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
図３及び図４に示すように、トナー残量検知装置53において、電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉは現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間の静電容量により決定される。即ち、現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間のトナー量によって変動する誘電率に依存している。
【００１９】
現像装置４が設置された湿度環境が変化すると、同じトナーｔの量であっても誘起電圧Ｖｉが変動する。トナーｔのような微少な粉体を用いた場合、粉体間に水分を含有し、トナーｔの静電容量を大きく変化させてしまう。
【００２０】
例えば、吸湿したトナーｔの場合、適正環境（温度２３℃、湿度５０％）のトナーｔの誘電率よりも増加し、乾燥したトナーｔの場合、適正環境のトナーｔの誘電率よりも減少してしまう。この吸湿、乾燥による静電容量の変化をトナー量の変化として検知してしまう。その結果として画像の不具合やユーザへ間違った情報を提示してしまう場合がある。高温高湿環境の場合、現像剤容器４ｂ内のトナー残量が少なくなってしまい、画像の白抜けが発生する場合が有る。一方、低温低湿環境の場合、現像剤容器４ｂ内のトナー残量が多くなってしまい、ランニングコストが増加してしまう。
【００２１】
図６に高温高湿環境（温度３０℃、湿度８０％）と、低温低湿環境（温度１５℃、湿度１０％）における現像剤容器４ｂ内のトナー残量と、電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉとの関係を示す。図６に示すように、高温高湿環境における誘起電圧Ｖｉｈがトナー量下限の閾値となる１．６０Ｖに達するときの現像剤容器４ｂ内のトナー残量は８０ｇである。一方、低温低湿環境における誘起電圧Ｖｉｌがトナー量下限の閾値となる１．６０Ｖに達するときの現像剤容器４ｂ内のトナー残量は１４０ｇである。このように温湿環境差によるトナーｔの誘電率の変動から現像剤容器４ｂ内のトナー残量と、誘起電圧Ｖｉとの関係は大きな差が発生してしまう。
【００２２】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、トナーの吸湿による誘電率の変化の影響に左右されずに現像剤容器内のトナー残量を正確に検知することが出来る画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、静電潜像が形成される像担持体と、前記像担持体にトナーを供給する現像手段と、を有し、前記現像手段は、トナーを収容する現像剤容器と、前記現像剤容器内のトナーを担持搬送して前記像担持体の静電潜像に供給する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する現像バイアス電源と、前記現像剤容器内で前記現像剤担持体に離間して設けられた電極部材と、前記現像バイアス電源により前記現像剤担持体に交流電圧が印加された際に前記現像剤担持体と前記電極部材との間の静電容量に応じて前記電極部材に誘起される誘起電圧に基づいて前記現像剤容器内のトナー残量を検知するトナー残量検知手段と、を有し、前記トナー残量検知手段は、所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘと、前記誘起電圧の変化量Δｙとから前記現像剤容器内のトナー残量を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
上記構成によれば、画像全体の現像ドット数をカウントして積算するビデオカウント方式による所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値を計算する。この所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値の計測期間中の現像剤担持体と電極部材との間の静電容量変化によって得られる誘起電圧を検知する。
【００２５】
そして、誘起電圧の変化量が所定値以下であるときに現像剤容器内のトナーが少なくなったことを検知する。即ち、トナーの消費量に対して誘起電圧の変化量が殆ど無かった場合に現像剤容器内のトナーが少なくなったことを検知するため温湿環境変化による誤差を防止することが出来る。これによりトナーの吸湿による誘電率の変化の影響に左右されずにトナー残量を正確に検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る画像形成装置の構成を示す断面説明図及び制御系のブロック図である。
【図２】現像手段の構成を示す断面説明図である。
【図３】現像剤担持体と電極部材との間に設けられるトナー残量検知手段の構成を示す断面説明図及び制御系のブロック図である。
【図４】現像剤担持体と電極部材との間の静電容量を等価コンデンサに見立てた回路構成を示すブロック図である。
【図５】現像剤容器内のトナー重量と、電極部材に誘起される誘起電圧との関係を示す図である。
【図６】環境変動に伴う現像剤容器内のトナー重量と、電極部材に誘起される誘起電圧との関係を示す図である。
【図７】現像剤容器内のトナー重量と、電極部材に誘起される誘起電圧との関係を示す図である。
【図８】画像情報信号の画像濃度情報をカウントする方法を説明する図である。
【図９】ビデオカウント検知における所定領域内のドット数と、１ドット当たりのトナー消費量との関係を示す図である。
【図１０】実施形態における環境変動に伴う現像剤容器内のトナー重量と、電極部材に誘起される誘起電圧との関係を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は現像剤容器内のトナーの量と表面状態を示す断面説明図である。
【図１２】トナーに電流を流したときの電気抵抗を説明する模式図である。
【図１３】本実施形態におけるトナー量下限検知動作を説明するフローチャートである。
【図１４】他の実施形態におけるトナー量下限検知動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜画像形成装置＞
図により本発明に係る画像形成装置８の一実施形態を具体的に説明する。図１に示す画像形成装置８は複写機である。図１に示すように、画像形成装置８は、画像形成動作を実行する印字記録エンジン部10と、該印字記録エンジン部10における各種動作を制御する制御手段となるコントローラ部９とを有して構成されている。コントローラ部９に設けられた制御処理部91からの各種制御信号が印字記録エンジン部10に送出される。
【００２８】
先ず、画像形成装置８の印字記録エンジン部10は、例えば、図１に示されているように画像形成装置８本体に着脱自在なプロセスカートリッジ11として構成される。プロセスカートリッジ11としての印字記録エンジン部10は、静電潜像が形成される像担持体となる感光ドラム１を有する。更に、感光ドラム１にトナーｔを供給する現像手段となる現像装置４を有する。更に、クリーニング手段となるクリーニングブレード６ａを有するクリーニング装置６を有する。更に、感光ドラム１の表面を帯電させる帯電手段となる帯電ローラ２を有している。
【００２９】
感光ドラム１は、回転ドラム型の電子写真感光体からなる。本実施形態の感光ドラム１は、アルミニウム製のドラム基体１ｂの外周面に感光体層１ａとして有機光導電体(ＯＰＣ；Organic Photoconductor)層が形成されている。感光ドラム１は３０ｍｍ程度の外径直径を有している。感光ドラム１は、図１の矢印Ａ方向に所定のプロセススピード（本実施形態では９４．５ｍｍ／秒）で回転駆動される。
【００３０】
図１の矢印Ａ方向に回転する感光ドラム１に対して帯電ローラ２により帯電バイアス電圧を印加する。これにより感光ドラム１の表面が所定の電位に帯電処理される。帯電処理された感光ドラム１の表面には露光手段となるレーザスキャナ３から出射される画像情報に応じたレーザ光３ａが照射される。
【００３１】
レーザスキャナ３から放射されたレーザ光３ａは回転多面鏡３ｂによって掃引され、ｆθレンズ等のレンズ３ｃ及びレーザ光３ａを感光ドラム１方向に指向させるミラー３ｄによって感光ドラム１の表面上にスポット結像される。尚、ｆθレンズはレーザ光３ａが角度θで入ってくると、該ｆθレンズの焦点距離ｆを掛け合わせた大きさ（ｆ×θ）の像を結ぶようなレンズ特性（ｆθ特性）を有する。このようにしてレーザ光３ａは感光ドラム１の回転軸とほぼ平行な方向（主走査方向）に感光ドラム１の表面を走査し、静電潜像を形成する。
【００３２】
感光ドラム１の表面に形成された静電潜像は、現像装置４から供給されるトナーｔによって現像される。図示しない記録材給送部から適切なタイミングで感光ドラム１と、該感光ドラム１に当接された転写手段となる転写ローラ５との間の転写部へ記録材Ｐが搬送される。そして、感光ドラム１の表面に現像により形成されたトナー像は転写部で転写バイアス電圧が印加されて記録材Ｐに対して転写されていく。
【００３３】
転写部を通ってトナー像が転写された記録材Ｐは、感光ドラム１の表面から分離されてプロセスカートリッジ11外に設けられた図示しない定着部へ搬送され、トナー像の記録材Ｐへの定着が行なわれる。また、転写後において感光ドラム１の表面上に残存するトナーｔは感光ドラム１の表面上に圧接するように配置されたクリーニングブレード６ａの摺接力により掻き落とすようにして分離される。クリーニングブレード６ａにより掻き落とされたトナーｔはクリーニングブレード６ａを保持しているクリーニング装置６に設けられた回収トナー収容部６ｂ内に収容される。
【００３４】
＜現像装置＞
次に、図２を用いて感光ドラム１の表面上に形成された静電潜像を現像剤となるトナーｔにより可視像化する現像装置４の構成について説明する。図２に示すように、現像手段としての現像装置４はトナーｔを収容する現像剤容器４ｂを有する。更に、現像剤容器４ｂ内（現像剤容器内）のトナーｔを担持搬送して感光ドラム１の表面に形成された静電潜像に供給する現像剤担持体となる現像ローラ４ａを有している。更に、図４に示すように、現像ローラ４ａに交流電圧を含む現像バイアス電圧を印加する現像バイアス電源７を有する。現像バイアス電源７から現像ローラ４ａに現像バイアス電圧が印加されて感光ドラム１の表面にトナーｔを供給する。
【００３５】
現像装置４の現像剤収容部となる現像剤容器４ｂは、図２に示すように、現像室４ｃとトナー室４ｄとを有する。現像室４ｃには該現像室４ｃ内のトナーｔを均一に撹拌する撹拌部材４ｅが設けられる。トナー室４ｄには該トナー室４ｄ内のトナーｔを均一に撹拌し、現像室４ｃへトナーｔを搬送するための撹拌部材４ｆが設けられている。
【００３６】
本実施形態の現像ローラ４ａは、複数の固定磁極の外周に回転可能なスリーブを配置した現像剤担持体である。現像ローラ４ａの表面に担持されたトナーｔは、トナー層厚規制手段となる現像ブレード４ｇにより均一に層厚が規制された後、感光ドラム１が対向する現像領域に搬送される。そして、現像ローラ４ａに印加される現像バイアス電圧により、感光ドラム１に接触、或いは、非接触で該感光ドラム１の表面に形成された静電潜像を現像する。現像装置４の駆動は現像ローラ４ａ、撹拌部材４ｅ，４ｆが連動して行なわれる。
【００３７】
現像バイアス電源７から現像ローラ４ａに印加される現像バイアス電圧は、交流バイアス電源41から出力される交流電圧、及び、直流バイアス電源42から出力される直流電圧から成る。感光ドラム１の表面の静電潜像部と、現像バイアス電源７により現像ローラ４ａに印加された現像バイアス電圧との電位差により現像ローラ４ａの表面上のトナーｔを感光ドラム１の表面の静電潜像に供給して現像する。尚、交流バイアス電源41は、例えば、周波数が２４００Ｈｚ、ピークトゥピーク電圧Ｖｐｐが１６００Ｖの矩形波を発生し、直流バイアス電源42は、例えば、−４４０Ｖの直流電圧を発生する。
【００３８】
また、現像室４ｃ内（現像剤容器内）で現像ローラ４ａの近傍に平行に対向離間して棒状の電極部材４ｈが設けられている。電極部材４ｈは現像室４ｃ内で撹拌部材４ｅの回転軌跡上に位置しないように配置される。更に、図11（ｂ）に示すように、電極部材４ｈの外径上部頂点４ｈ１は現像ローラ４ａの外径上部頂点４ａ１を含む水平面ｈよりも下方側に設置されている。
【００３９】
本実施形態の電極部材４ｈは、導電性を有する直径４ｍｍの金属棒で形成されている。例えば、本実施形態では電極部材４ｈのサビ防止のためにステンレス鋼（ＳＵＳ）を使用している。図１に示すように、電極部材４ｈには誘起電圧検知部91ｄが接続されている。電極部材４ｈは現像剤容器４ｂ内にトナーｔが十分に入っているときにはトナーｔの内部に埋没されるように配置されている。
【００４０】
＜トナー残量検知手段＞
本実施形態における電極部材４ｈを用いたトナー残量検知について説明する。本実施形態では、現像ローラ４ａと電極部材４ｈとをそれぞれ電極とした等価コンデンサ57と見なし、現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間に介在するトナー量に応じて変動する静電容量を検知する。交流バイアス電源41から交流電圧を現像ローラ４ａへ印加する。
【００４１】
すると、交流電圧からなる誘起電圧Ｖｉが静電誘導によって現像ローラ４ａに近接して配置された電極部材４ｈに誘起される。電極部材４ｈに流れる電流は電極部材４ｈに接続されている誘起電圧検知部91ｄにより誘起電圧Ｖｉとして検知される。そして、制御手段となるＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算装置）91ａにより誘起電圧Ｖｉが信号化されて演算される。
【００４２】
誘起電圧Ｖｉは等価コンデンサ57の静電容量の変化に伴って変化する。即ち、現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間に介在するトナーｔの量により変化する電極間の誘電率に伴って変化する。一般的に、トナーｔの比誘電率は約３であり、空気の比誘電率は約１である。このため現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間に介在するトナーｔの量が多ければ電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉは大きくなる。
【００４３】
本実施形態におけるトナー残量検知の原理について説明する。トナー残量検知手段となる制御処理部91は以下の制御を行う。現像バイアス電源７の交流バイアス電源41により現像ローラ４ａに交流電圧が印加された際に現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間の静電容量に応じて電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉを誘起電圧検知部91ｄにより検知する。そして、誘起電圧検知部91ｄにより検知した誘起電圧Ｖｉに基づいて現像剤容器４ｂ内のトナー残量を検知する。
【００４４】
本実施形態では、図４に示すように、現像ローラ４ａと電極部材４ｈとを電極と見なして等価コンデンサ57を想定する。現像ローラ４ａに印加した現像バイアス電圧により現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間の静電容量に対応して電極部材４ｈに誘起電圧Ｖｉが誘起される。この誘起電圧Ｖｉを誘起電圧検知部91ｄにより検知する。即ち、現像剤容器４ｂ内で現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間に介在するトナーｔの量から電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉを検知する。
【００４５】
トナーｔの消費により現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間の静電容量は減少する。このため電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉは減少していく。しかし、図７に示すように、トナーｔの消費に対して誘起電圧Ｖｉの減少が見られない領域ｂがある。これは、図11（ｂ）に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナー層と空気層との境界面ｔ１が電極部材４ｈに接触しているときである。
【００４６】
トナーｔは空気と同様に誘電体である。トナーｔの比誘電率は約３であり、空気の比誘電率は約１である。トナーｔの成分中には僅かに導電性物質が含まれており、微量の電流を流してしまう。特に、図12に示すように、トナーｔａ，ｔｂの表面抵抗Ｒｃは、トナーｔａ，ｔｂの内部抵抗Ｒａ，Ｒｂよりも低い。
【００４７】
そのため現像剤容器４ｂ内のトナー層と空気層との境界面ｔ１が電極部材４ｈに接触している状態では等価コンデンサ57としての振る舞いを見せない。現像ローラ４ａに印加された現像バイアス電圧により現像剤容器４ｂ内のトナー層と空気層との境界面ｔ１を介して電極部材４ｈに電流を流してしまう。これにより現像ローラ４ａと電極部材４ｈとを電極と見なした等価コンデンサ57は静電容量の変動が見られず、現像剤容器４ｂ内のトナーｔの重量変化に対して電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉの変動が見られない。
【００４８】
本実施形態では、このような原理を応用して現像剤容器４ｂ内のトナー量が少なくなったことを検知している。電極部材４ｈは現像ローラ４ａの近傍に配置されている。このため図11（ｂ）に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナー残量が少なくなったときにトナー層の内部に埋没していた電極部材４ｈがトナー層と空気層との境界面ｔ１から露出する。
【００４９】
これにより図７に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナーｔの消費に対して電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉの変化が殆ど無くなった領域ｂに達する。そのときは、図11（ｂ）に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナーｔが少なくなってトナー層と空気層との境界面ｔ１が電極部材４ｈに接触しているときとなる。
【００５０】
トナー残留検知手段となる制御処理部91は以下の制御を行う。所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘの計測期間中の電極部材４ｈと現像ローラ４ａとの間の静電容量変化によって得られる電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉを誘起電圧検知部91ｄにより検知する。そして、誘起電圧Ｖｉの変化量（誘起電圧の変化量）をΔｙ、定数をｚとしたときに以下の数１式となったときに、現像剤容器４ｂ内のトナー残量が所定量の下限値を下回ったことを検知する。
【００５１】
［数１］
Δｙ／ｘ≦ｚ
【００５２】
そして、トナー残留検知手段となる制御処理部91により以下のタイミングで制御を行う。即ち、前記数１式に示す所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘと、誘起電圧の変化量Δｙとから現像剤容器４ｂ内のトナー残量の検知を行うタイミングは以下の通りである。即ち、電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉが所定値以下になったときに実施する。
【００５３】
トナーｔの消費量は所定期間における、画像情報信号の画像全体の画像情報量数をカウントして積算するビデオカウント方式を用いてビデオカウント計数値から算出することができる。
【００５４】
電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉを用いた現像剤容器４ｂ内のトナー残量検知制御は画像形成動作（プリント動作）中は常時行われる。即ち、図１において、画像形成動作中にトナー残量検知制御動作により電極部材４ｈから誘起電圧検知部91ｄに出力されるアナログ検知信号は制御手段となるＣＰＵ91ａにより例えば４ｍｓｅｃ程度の微小間隔で常時サンプリングされる。そして、それらのサンプリング信号値の１００個分、つまり０．４ｓｅｃが１ブロック区間として取り扱われる。そして、その１ブロック区間におけるサンプリング信号の平均値ｋが算出される。
【００５５】
現像剤容器４ｂ内のトナー残量に対応する静電容量に基づく平均トナー残量値としての平均誘起電圧信号を現像剤容器４ｂ内のトナー残量との関係で大局的に見てみる。すると、例えば、図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線で表わされる。図７の横軸は現像剤容器４ｂ内のトナー残量となるトナー重量であり、縦軸は電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉである。図７に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナーｔが満タン時では現像剤容器４ｂ内のトナー残量は４００ｇである。そして、トナーｔの消費によりトナー残量の静電容量に基づく平均トナー残量値となる誘起電圧Ｖｉも下降し始める。
【００５６】
＜コントローラ部＞
次に、図１を用いてコントローラ部９の構成について説明する。図１に示すように、コントローラ部９の内部に設けられたトナー残量検知手段となる制御処理部91のＣＰＵ91ａには、誘起電圧検知部91ｄ、ビデオカウンタ検知部91ｉが接続されている。更に、その他各種の制御プログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory；リードオンリメモリ）91ｂが接続されている。更に、制御プログラム実行中の各種データ等を一時的に格納するＲＡＭ（Randam AccessMemory；ランダムアクセスメモリ）91ｃがそれぞれ接続されている。
【００５７】
制御処理部91には、コピー（複写）機能に用いられるスキャナ部となる原稿読取装置92、外部機器からプリント出力する画像データを受信するプリンタインターフェース93が接続されている。更に、電話回線網からの画像データを受信するファクシミリ装置等のモデム94が接続されている。これら３種類の画像データ取込部としての原稿読取装置92、プリンタインターフェース93、モデム94の各々を通して複数種類の画像データが制御処理部91内の画像信号処理部91ｅに取り込まれる。
【００５８】
次に、画像信号処理からレーザスキャナ３による露光までの制御動作について説明する。図１に示すコピー機能に用いられるスキャナ部となる原稿読取装置92、外部機器からのプリント出力する画像データを受信するプリンタインターフェース93からプリント出力するデータが電気信号として画像信号処理部91ｅに送られる。更に、電話回線網からの画像データを受信するファクシミリ装置等のモデム94からプリント出力するデータが電気信号として画像信号処理部91ｅに送られる。
【００５９】
画像信号処理部91ｅでは、これ等のデータを１走査ライン毎のビデオ信号に変換し、パルス幅変調部91ｆにおいて、そのレベルに対応した幅（時間長）のレーザ駆動パルスＥ，Ｉ，Ｗを形成して出力する。即ち、図８（ａ）に示すように、高濃度の画素画像信号に対しては、より幅の広いレーザ駆動パルスＷを形成する。また、低濃度のビデオ信号に対しては、より幅の狭いレーザ駆動パルスＥを形成する。そして、中濃度のビデオ信号に対しては中間の幅のレーザ駆動パルスＩをそれぞれ形成する。
【００６０】
図１において、パルス幅変調部91ｆから出力されたレーザ駆動パルスＥ，Ｉ，Ｗはレーザスキャナ３に供給され、レーザスキャナ３はそのパルス幅に対応する時間だけレーザ光３ａを発光させる。従って、レーザスキャナ３は高濃度画素に対しては、より長い時間駆動され、低濃度画素に対してはより短い時間駆動される。そのため感光ドラム１は、レーザスキャナ３、回転多面鏡３ｂ、レンズ３ｃ、ミラー３ｄ等からなる光学系によって高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。
【００６１】
つまり、画素の濃度に対応して静電潜像の大きさ（面積）が異なる。従って、高濃度画素に対するトナー消費量は低濃度画素に対するトナー消費量よりも大である。図８（ｄ）は左から低濃度画素の静電潜像Ｌ、中濃度画素の静電潜像Ｍ、高濃度画素の静電潜像Ｈを示す。
【００６２】
また、制御処理部91には、画像形成装置８の動作状態や操作メッセージ等の表示を行う表示部96が接続されている。更に、操作指令信号を出力するキー入力部97が接続されている。そして、操作指令や受信内容に基づいて適宜に出力された画像データが、その画像データに基づくビデオ信号が各種制御信号と共に図１の上段に示す印字記録エンジン部10側に送出される。これにより、適宜の画像形成動作（プリント動作）が実行される。その画像形成動作（プリント動作）中には、トナー残量検知手段となる制御処理部91によりトナー残量検知動作が実行される。
【００６３】
本実施形態では、３種類の画像データ取込部となる原稿読取装置92、プリンタインターフェース93、モデム94が設けられる。そして、これらを介して取り込まれた画像データから得られるビデオ信号はビデオカウンタ検知部となる画像信号処理部91ｅにより画素毎に計数される。これによりトナー消費量を計数する。そして、ＣＰＵ91ａによりトナー消費量計数結果と、トナー残量検知結果とに基づいてトナー残量が演算処理される。
【００６４】
先ず、トナー消費量検知手段となるビデオカウンタ検知部91ｉによるビデオカウント計数方法について説明する。ビデオカウント計数方法は静電潜像を形成するための感光ドラム１への露光において、露光量（時間）から現像装置４のトナー消費量を予測する。
【００６５】
パルス幅変調部91ｆにて変換された出力信号はＡＮＤゲート91ｈの一方の入力端子に供給され、このＡＮＤゲート91ｈの他方の入力端子にはクロックパルス発振器91ｇから出力される図８（ｂ）に示すクロックパルスが供給される。これによりＡＮＤゲート91ｈからは図８（ｃ）に示すように、図８（ａ）に示すレーザ駆動パルスＥ，Ｉ，Ｗの各々のパルス幅に対応したクロックパルス数、即ち、各画素の濃度に対応したクロックパルス数が出力される。
【００６６】
図８（ｃ）に示すクロックパルス数はビデオカウンタ検知部91ｉによって積算される。ビデオカウンタ検知部91ｉにより積算されたパルス積算信号となる積算クロックパルス数は、トナー像の画素を１つ（ドットを１つ）を形成するために現像剤容器４ｂ内から消費されるトナー量に概ね対応している。
【００６７】
電極部材４ｈを用いたトナー残量検知と、ビデオカウント方式によるトナー消費量検知について説明する。トナー消費量検知手段となるビデオカウンタ検知部91ｉは、記録材Ｐの１ページを複数の領域に分割し、各領域でドット数の多少によって各領域の画像をベタ画像か線画像かを区別する。そして、それぞれの領域の画像の種類に応じたドットの１個あたりのトナー消費量を定めておく。それにドット数を乗じて各領域内でのトナー消費量を求める。そして、各領域のトナー消費量を加算することによりトナー消費量を求める。
【００６８】
本実施形態の画像形成装置８は、６００ｄｐｉ（ドット／インチ）の複写機である。例えば、レターサイズ（２１６ｍｍ×２７９ｍｍ）の記録材Ｐの画像形成可能領域は２０４ｍｍ×２６９ｍｍである。これをドットに換算すると、４８１９ドット×６３５４ドットである。そこで本実施形態では１ページを４０×６０＝２４００個の領域に分けた。１つの領域は、およそ４．７ｍｍ×４．２ｍｍ（１２０ドット×１０６ドット）の大きさになる。
【００６９】
パルス幅変調部91ｆからビデオ信号がレーザ光３ａを発光させる信号となってレーザスキャナ３へ送られるときには水平同期信号（ＢＤ信号）が走査ラインの先頭に来る。そして、水平同期信号（ＢＤ信号）から一定時間後にビデオ信号が来る。このためビデオ信号の開始位置は水平同期信号（ＢＤ信号）を検知することにより分かる。各領域内のドットの計数は、一定時間毎に再びゼロから計数し始める。計数結果はメモリに送られて計数した領域毎に記憶される。このようにして、各領域でのレーザ光３ａの走査方向の画素ドット数を計数できる。また、水平同期信号（ＢＤ信号）を計数すれば走査ラインの数が分かる。
【００７０】
本実施形態では、水平同期信号（ＢＤ信号）の１０６回までは前走査ラインの計数した領域と同じ位置の計数結果は、同じ領域として前回の計数結果に加算する。そして水平同期信号（ＢＤ信号）の１０６回毎に同じ位置の走査方向の計数結果を新しい領域に記憶する。こうして、各領域毎に０から１２７２０（１２０ドット×１０６回）の数字が画素数として記憶される。
【００７１】
このとき、特に走査ライン方向の計数では、所定時間毎に行なうといっても少しは誤差が生じることもある。各領域が必ずしも常に走査方向が１２０ドットにはならずに、多少の増減はある。しかし、本実施形態では、３０００ドット毎にドットあたりのトナー消費量を定めた。これにより走査方向の分割誤差に大きな影響はない。こうして各領域毎のドット数が計数されて、記憶手段となるＲＡＭ91ｃに記憶される。
【００７２】
次に、各領域内のドット数が、図９に示すトナー消費量換算表の値と乗算手段となるＣＰＵ91ａにより乗算することによりトナー消費量に換算されて、ＲＡＭ91ｃに領域毎のトナー消費量として記憶される。
【００７３】
各領域内でドット数が少なければ線画像とみなす。また、各領域内でドット数が多ければベタ画像とみなす。先に求めた領域内の画素ドット数に図９に示すトナー消費量換算表の値を乗算して、各領域毎にトナー消費量を計算する。図９に示すトナー消費量換算表の値は、画像形成装置８の固有の値である。予めその画像形成装置８で試験を行なって図９に示すトナー消費量換算表の数値を定める必要がある。本実施形態では、図９に示すトナー消費量換算表の区分Ｄ１〜Ｄ４を領域内のドット数に応じて４種類のトナー消費量に分けた。図９に示すトナー消費量換算表の区分Ｄは２区分以上であれば何区分でも構わず、メモリ容量や計算スピード能力等に応じて適宜設定することが出来る。
【００７４】
例えば、図９に示すトナー消費量換算表を用いてレターサイズの一枚の記録材Ｐの画像形成動作におけるトナー消費量を求める場合、１ページあたりの領域の数は２４００個である。ビデオカウント計数結果がドット数が０の領域が６００個、ドット数が２０００の領域（区分Ｄ１）が１０００個とする。更に、ドット数が５０００の領域（区分Ｄ２）が５００個、ドット数が８０００の領域（区分Ｄ３）が２００個、ドット数が１００００の領域（区分Ｄ４）が１００個とする。すると、図９に示すトナー消費量換算表の各区分Ｄ１〜Ｄ４毎の１ドットあたりのトナー消費量（×１０−９ｇ）の各数値を用いてトナー消費量（ｇ）は以下の数２式により求めることができる。
【００７５】
［数２］
｛０×６００｝＋｛２０００×４３×１０−９×１０００｝＋｛５０００×３６×１０−９×５００｝＋｛８０００×３１×１０−９×２００｝＋｛１００００×２６×１０−９×１００｝＝０．２５１６（ｇ）
【００７６】
前記数２式により算出された各領域毎のトナー消費量を加算手段となるＣＰＵ91ａにより全て足し合わせると、その記録材Ｐの１ページ分のトナー消費量が求められる。その結果をＲＡＭ91ｃに記憶する。
【００７７】
従来のトナー残量検知では、誘起電圧Ｖｉが一定の閾値以下になったときにトナー残量が下限値に到達したことをユーザに通知している。しかしながら、図10に示すように、現像装置４が設置された温湿度環境が変化すると、トナーｔの吸湿、乾燥による誘電率の変化の影響から現像剤容器４ｂ内のトナー量が同じ量であっても電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉが変動する。
【００７８】
その結果、トナー量が下限値に到達したことをユーザに通知するときの現像剤容器４ｂ内のトナー残量がバラついてしまう。図10は高温高湿環境（温度３０℃／湿度８０％）と、低温低湿環境（温度１５℃／湿度１０％）と、適正環境（温度２３℃／湿度５０％）における現像剤容器４ｂ内のトナー残量と誘起電圧Ｖｉとの関係を示す。
【００７９】
例えば、従来のトナー残量検知において誘起電圧Ｖｉが１．６０Ｖに到達した場合をトナー残量の下限値として設定された場合がある。この場合では、図10の適正環境（温度２３℃／湿度５０％）における誘起電圧Ｖｉｒの曲線から誘起電圧Ｖｉｒが１．６０Ｖに到達したときの現像剤容器４ｂ内のトナー残量は１１０ｇである。
【００８０】
一方、図10の高温高湿環境（温度３０℃／湿度８０％）における誘起電圧Ｖｉｈの曲線から誘起電圧Ｖｉｈが１．６０Ｖに到達したときの現像剤容器４ｂ内のトナー残量は７５ｇである。また、図10の低温低湿環境（温度１５℃／湿度１０％）における誘起電圧Ｖｉｌの曲線から誘起電圧Ｖｉｌが１．６０Ｖに到達したときの現像剤容器４ｂ内のトナー残量は１４５ｇである。このように、電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉを検知して現像剤容器４ｂ内のトナー残量を検知しようとしても温湿度環境によって実際のトナー残量が異なる。
【００８１】
本実施形態では、電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉを誘起電圧検知部91ｄにより検知するトナー残量検知方式と、ビデオカウンタ検知部91ｉにより画像全体の現像ドット数をカウントして積算検知するトナー消費量検知方式とを用いる。これにより現像剤容器４ｂ内のトナーｔが少なくなったことを温湿度環境の変動の影響を受けずに好適に検知する。
【００８２】
図11（ａ）〜（ｃ）は図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線上の各領域ａ〜ｃにおける現像剤容器４ｂ内のトナー残量の状態を示す。図７に示すように誘起電圧Ｖｉの曲線は、領域ｂにおいて誘起電圧Ｖｉの変動が殆ど無いことが分かる。この領域ｂでは現像剤容器４ｂ内のトナーｔの重量変化が誘起電圧Ｖｉでは検知できない。つまり、領域ｂではトナーｔの消費に対して誘起電圧Ｖｉの変動が殆ど無い。
【００８３】
更に、図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線と、図11（ａ）〜（ｃ）に示す現像剤容器４ｂ内のトナーｔの状態とを照らし合わせる。すると、トナーｔの消費に対して誘起電圧Ｖｉの減少が見られない領域ｂは、図11（ｂ）に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナー層の表面と空気層との境界面ｔ１が電極部材４ｈに接触しているときである。
【００８４】
本実施形態では、この現象を応用して現像剤容器４ｂ内のトナーｔが少なくなったことを検知する。現像剤容器４ｂ内のトナーｔの消費により電極部材４ｈと現像ローラ４ａとの間の静電容量が減少する。これにより図７に示すように電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉは減少していく。しかし、図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線上の領域ｂではトナーｔの消費に対して誘起電圧Ｖｉの減少が見られない。
【００８５】
これは図11（ｂ）に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナー層の表面と空気層との境界面ｔ１が電極部材４ｈに接触しているときである。トナーｔは空気と同様に誘電体である。トナーｔの比誘電率は約３であり、空気の比誘電率は約１である。トナーｔの成分中には僅かに導電性物質が含まれており、微量の電流を流してしまう。
【００８６】
図12は二つのトナー粒子間の電気伝導を説明する模式図である。図12において、トナーｔａ内に電流を流したときの電気抵抗（内部抵抗）をＲａ、トナーｔｂ内に電流を流したときの電気抵抗（内部抵抗）をＲｂとする。更に、トナーｔａ，ｔｂの表面に電流を流したときの電気抵抗（表面抵抗）をＲｃとすると、以下の数３式で示す関係が成り立つ。
【００８７】
［数３］
Ｒａ＋Ｒｂ≧Ｒｃ
【００８８】
前記数３式の関係を図11に示す現像剤容器４ｂ内のトナーｔで考えると、現像剤容器４ｂ内のトナー層の表面と空気層との境界面ｔ１の電気抵抗は、トナーｔ内部の電気抵抗よりも低い。このため図11（ｂ）に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナー層の表面と空気層との境界面ｔ１が電極部材４ｈに接触している状態がある。その状態では現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間は導電体として振る舞うトナーｔの境界面ｔ１を介して短絡状態となり等価コンデンサ57としての振る舞いを見せない。
【００８９】
そのため現像バイアス電源７から現像ローラ４ａに印加された現像バイアス電圧によりトナーｔの境界面ｔ１を介して電極部材４ｈに電流を流してしまう。よって、図11（ｂ）に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナーｔの境界面ｔ１が電極部材４ｈと接触している図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線上の領域ｂでは現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間の静電容量の変動が見られない。これによりトナーｔの重量変化に対して電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉの変動が見られない。
【００９０】
図11に示すように、電極部材４ｈは現像ローラ４ａの近傍に配置されている。このため現像剤容器４ｂ内のトナー残量が少なくなったときにトナーｔの内部に埋没していた電極部材４ｈがトナー層の表面と空気層との境界面ｔ１から露出する。これにより図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線上の領域ｂで示すようにトナーｔの消費に対して誘起電圧Ｖｉの変化が殆ど無くなったときを現像剤容器４ｂ内のトナーｔが少なくなったときとして設定することが出来る。
【００９１】
本実施形態では、トナーｔの消費量を示すビデオカウンタ検知部91ｉにより検知されるビデオカウント計数値を検知する。更に、誘起電圧検知部91ｄにより検知される電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉを検知する。これらを組み合わせてトナー消費量に対して誘起電圧Ｖｉの変動値が少ないときに現像剤容器４ｂ内のトナーｔが少なくなったことを検知する。
【００９２】
図13は本実施形態のトナー残量検知制御を行うフローチャートを示す。図13のステップＳ１において、ビデオカウンタ検知部91ｉによりトナー消費量となる所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘを算出する。次にステップＳ２において、このトナー消費量を計測期間中の誘起電圧検知部91ｄにより誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙを検知する。
【００９３】
そして、ステップＳ３において、トナー消費量となる所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘ、このトナー消費量を計測期間中の誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙ、ｚを定数としたとき、以下の数４式で示す関係が成り立つか否かを判断する。
【００９４】
［数４］
Δｙ／ｘ≦ｚ
【００９５】
前記ステップＳ３において、前記数４式で示す関係が成り立つ場合には、ステップＳ４に進んでトナー量が下限値に到達したことをユーザに通知する。また、前記ステップＳ３において、前記数４式で示す関係が成り立たない場合には、ステップＳ５に進んでトナー量が未だ下限値に到達しておらず異常無しと判断して画像形成動作を継続する。
【００９６】
本実施形態では、ビデオカウンタ検知部91ｉによりトナー消費量となる所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘ（トナー消費量に換算した値）が２０ｇのときがある。そのときに誘起電圧検知部91ｄにより検知した誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙに基づいてトナー量が下限値に到達したか否かの判断を行う。また、トナー量が下限値に到達したか否かの判断を行う際の定数（閾値）ｚとして誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙを０．０３Ｖとする。
【００９７】
このときのビデオカウンタ検知部91ｉによりトナー消費量となる所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘと、誘起電圧検知部91ｄにより検知した誘起電圧Ｖｉの変化量ΔｙはＲＡＭ91ｃに随時格納されていく。誘起電圧Ｖｉは、現時点における最新の誘起電圧Ｖｉからトナー消費量で２０ｇ分だけ過去に遡った範囲の誘起電圧ＶｉのみがＲＡＭ91ｃに記憶される。最新の誘起電圧Ｖｉが記憶されると同時に最新の状態からトナー消費量で２０ｇ分だけ過去に遡った誘起電圧Ｖｉは消去される。
【００９８】
図13に示す制御により、図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線に基づいてトナー消費量が２０ｇあたりの誘起電圧Ｖｉを検知していくと、現像剤容器４ｂ内のトナー量が１００ｇ程度となる領域ｂでトナー量が下限値に到達したことを検知することができる。また、図10に示す温湿環境の変動に伴う誘起電圧Ｖｉの変動の影響を考慮しても、それぞれ、適正環境での誘起電圧Ｖｉｒの曲線では現像剤容器４ｂ内のトナー量が１００ｇ程度となる領域ｂでトナー量が下限値に到達したことを検知することができる。
【００９９】
また、高温高湿環境での誘起電圧Ｖｉｈの曲線では現像剤容器４ｂ内のトナー量が９５ｇ程度となる領域ｂでトナー量が下限値に到達したことを検知することができる。また、低温低湿環境での誘起電圧Ｖｉｌの曲線では現像剤容器４ｂ内のトナー量が１０５ｇ程度となる領域ｂでトナー量が下限値に到達したことを検知することができる。従って、誘起電圧Ｖｉのみを検知してトナー残量を検知する従来のトナー残量検知方法に比べて非常に小さい誤差でトナー量が下限値に到達したか否かを検知することが可能となる。
【０１００】
一方、図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線の領域ａよりも左側に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナー量が多いとき、つまり、図７のトナー重量が２５０ｇ〜４００ｇ付近でも、トナー消費に対する誘起電圧Ｖｉの変動は無い。この場合の誤検知を防止するために誘起電圧Ｖｉが図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線の領域ａにおける閾値電圧Ｖａ以下のときにトナー残量検知制御を実施する。
【０１０１】
図14は図13に示すトナー残量検知制御を行うフローチャートに誘起電圧Ｖｉが図７に示す誘起電圧Ｖｉの曲線の領域ａにおける閾値電圧Ｖａ以下のときにトナー残量検知制御を実施するステップを加えたフローチャートである。図７に示すように、現像剤容器４ｂ内のトナー量が多いときは、誘起電圧Ｖｉも高くなる。このため誘起電圧Ｖｉが高いときは、トナー消費に伴う誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙによるトナー量が下限値に到達したか否かの検知は行わないようにする。
【０１０２】
図14に示すステップＳ１〜Ｓ３は図13に示すステップＳ１〜Ｓ３と同様であるため重複する説明は省略する。図14のステップＳ３において、前記数４式で示す関係が成り立つ場合には、ステップＳ６に進んで誘起電圧Ｖｉと閾値電圧Ｖａとを比較する。本実施形態では閾値電圧Ｖａを１．７０Ｖに設定している。ステップＳ６において、誘起電圧Ｖｉが１．７０Ｖ（閾値電圧Ｖａ）以上である場合はステップＳ５に進んでトナー消費に伴う誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙによるトナー量が下限値に到達したか否かの検知は行なわず異常無しと判断して画像形成動作を継続する。
【０１０３】
前記ステップＳ６において、誘起電圧Ｖｉが１．７０Ｖ（閾値電圧Ｖａ）よりも小さい場合はステップＳ４に進んでトナー量が下限値に到達したことをユーザに通知する。また、前記ステップＳ３において、前記数４式で示す関係が成り立たない場合には、前記ステップＳ５に進んでトナー量が未だ下限値に到達しておらず異常無しと判断して画像形成動作を継続する。これにより現像剤容器４ｂ内のトナー量が多いときにトナー量が下限値に到達したと誤検知するのを防止することができる。
【０１０４】
図11（ｂ）に示すように、電極部材４ｈの外径上部頂点４ｈ１は、現像ローラ４ａの外径上部頂点４ａ１を含む水平面ｈよりも下方側に配置されていると良い。電極部材４ｈが現像ローラ４ａよりも上部にあると、現像剤容器４ｂ内へのトナー補給で電極部材４ｈがトナーｔの内部に埋没され無い場合もあるため本実施形態におけるトナー残量検知制御が適切に行われなくなる可能性がある。
【０１０５】
上記構成によれば、ビデオカウンタ検知部91ｉにより検知したトナーｔの消費量と、電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙとの関係により現像剤容器４ｂ内のトナーｔが少なくなったことを検知する。そして、その制御を誘起電圧Ｖｉが所定値以下の場合に行う。これにより現像剤容器４ｂ内のトナー残量が所定量以内のときにトナー残量検知制御を実施する。これにより現像剤容器４ｂ内にトナーｔが多量に入っていた場合にトナー消費に対して誘起電圧Ｖｉが殆ど変化しない領域における誤検知を防止することができる。
【０１０６】
また、電極部材４ｈの外径上部頂点４ｈ１を現像ローラ４ａの外径上部頂点４ａ１を含む水平面ｈよりも下方側に配置することで、電極部材４ｈが現像剤容器４ｂ内のトナーｔ内に十分に埋没し、適正重量でトナーｔが少なくなったことを検知することができる。
【０１０７】
本実施形態では、単に現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間の静電容量に対応して電極部材４ｈに誘起される誘起電圧Ｖｉが閾値以下になったときに現像剤容器４ｂ内のトナーｔが少なくなったことを検知するのでは無い。ビデオカウンタ検知部91ｉにより画像全体の現像ドット数をカウントして積算するビデオカウント方式による所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘを検知する。
【０１０８】
そして、この所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値ｘの計測期間中の現像ローラ４ａと電極部材４ｈとの間の静電容量変化によって得られる誘起電圧Ｖｉを検知する。そして、誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙが所定値以下であるときに現像剤容器４ｂ内のトナーｔが少なくなったことを検知する。
【０１０９】
即ち、トナーｔの消費量に対して誘起電圧Ｖｉの変化量Δｙが殆ど無かった場合に現像剤容器４ｂ内のトナーｔが少なくなったことを検知する。このため温湿環境変化による誤差を防止することが出来る。これによりトナーｔの吸湿による誘電率の変化の影響に左右されずにトナー残量を正確に検知することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１０】
Ｖｉ  …誘起電圧
ｘ    …積算値（所定期間における、画像形成に使用する画像情報信号の積算値）
Δｙ  …誘起電圧Ｖｉの変化量
ｚ    …定数
１    …感光ドラム(像担持体)
４ａ  …現像ローラ（現像剤担持体）
４ｂ  …現像剤容器
４ｈ  …電極部材
91    …制御処理部（トナー残量検知手段）
【図１】
2015106110.tif 000003
【図２】
2015106110.tif 000004
【図３】
2015106110.tif 000005
【図４】
2015106110.tif 000006
【図５】
2015106110.tif 000007
【図６】
2015106110.tif 000008
【図７】
2015106110.tif 000009
【図８】
2015106110.tif 000010
【図９】
2015106110.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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