(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と前記現像剤を収容する現像剤容器とを備えたカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
前記現像剤容器内の現像剤量を検知する検出部材と、
前記現像剤担持体に交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記電圧印加手段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検出部材との間の静電容量に応じた検出信号と基準容量部材の静電容量に応じた基準信号とに基づいて、前記現像剤容器内の現像剤量に応じた信号を出力する静電容量検出手段と、
を備え、
前記静電容量検出手段は、前記検出信号と前記基準信号とを加算した信号を積分した積分信号を、前記現像剤量に応じた信号として出力する１つの積分手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記静電容量検出手段は、前記現像剤担持体と前記検出部材との間の静電容量に応じた検出信号として第１電流信号を出力する第１整流手段と、前記基準容量部材の静電容量に応じた基準信号として、前記第１電流信号とは逆極性の第２電流信号を出力する第２整流手段と、を有し、前記積分手段は、前記第１電流信号と前記第２電流信号を加算した電流信号を積分することにより前記積分信号を出力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】
像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と前記現像剤を収容する現像剤容器とを備えたカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、
前記現像剤容器内の現像剤量を検知する第１及び第２の検出部材と、
前記現像剤担持体に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、
前記第１の検出部材に対して、前記交流電圧印加手段からの交流電圧に応じた信号を出力した際に、前記第１の検出部材と前記第２の検出部材との間の静電容量に応じた検出信号と基準容量部材の静電容量に応じた基準信号に基づいて、前記現像剤容器内の現像剤量に応じた信号を出力する静電容量検出手段と、
を備え、
前記静電容量検出手段は、前記検出信号と前記基準信号とを加算した信号を積分した積分信号を、前記現像剤量に応じた信号として出力する１つの積分手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記静電容量検出手段は、前記第１の検出部材と前記第２の検出部材との間の静電容量に応じた検出信号として第１電流信号を出力する第１整流手段と、前記基準容量部材の静電容量に応じた基準信号として前記第１電流信号とは逆極性の第２電流信号を出力する第２整流手段と、を有し、前記積分手段は、前記第１電流信号と前記第２電流信号を加算した電流信号を積分することによって前記積分信号を出力することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検出部材とはアンテナ電極であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機あるいはプリンタなどとされる電子写真方式の画像形成装置に関し、トナー残量検出装置に特徴を有する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナー（現像剤）を用いて現像を行なう電子写真方式の画像形成装置においては、装置内にトナー残量検出装置を設けることで、現像剤容器であるトナー容器内のトナー残量を検出し、その情報を表示手段などによりユーザーに報知している。
【０００３】
図１２に従来のプロセスカートリッジおよびトナー残量検出装置の一構成例を示す。
【０００４】
図１２において、プロセスカートリッジ（以下、「カートリッジ」という）１０１は、電子写真感光体１１１、帯電手段１１２、現像手段としての現像スリーブ１０５、クリーニング手段１１３、およびトナー容器１０２が一体的にカートリッジ化され、不図示の画像形成装置本体に着脱可能に装着される。現像スリーブ１０５には高圧電源１０８にて生成された直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。
【０００５】
トナー容器１０２内には、トナー残量検出用のアンテナ電極１００が現像スリーブ１０５に対向するように配置されている。トナー容器１０２内のトナー残量の検出は、現像スリーブ１０５とアンテナ電極１００間の静電容量を検出することで行なう。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１０５とアンテナ電極１００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、検出した静電潜像を所定のレベルと比較することで、トナー容器１０２内のトナー量を逐次に検出することができる。
【０００６】
つぎに、上記静電容量の検出方法について説明する。
【０００７】
静電容量の検出を行なう静電容量検出装置１０９には、アンテナ電極１００と基準容量素子である基準コンデンサ１０７が接続され、また、基準コンデンサ１０７は現像スリーブ１０５と接続され、現像バイアスが印加される。静電容量検出装置１０９では、現像スリーブ１０５とアンテナ電極１００間の静電容量と、基準コンデンサ１０７の静電容量差が算出されて出力信号Ｖｓが出力される。このように、基準コンデンサ１０７との容量差を算出することで、現像バイアスの変動による検出電圧の精度悪化を防ぐことができる。
図１３に静電容量検出装置１０９の内部回路を示す。基準コンデンサ１０７との接続端子２０１には、現像バイアスの交流電圧の印加により、基準コンデンサ１０７の静電容量に応じた交流電流が流れ込む。ダイオード２０４、２０５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２１０と抵抗２０９で形成された電流積分手段としての積分回路２２０に入力され、直流電圧Ｖｒに変換され、オペアンプ２０３の正端子に入力される。
【０００８】
一方、アンテナ電極１００との接続電極２０２には、現像スリーブ１０５とアンテナ電極１００間の静電潜像に応じた交流電流が流れ込み、ダイオード２０６、２０７を通過した半波電流はコンデンサ２１１と抵抗２１２で形成された積分回路２３０によって、直流電圧に変換され、オペアンプ２０３の負端子に入力される。
【０００９】
オペアンプ２０３の出力電圧Ｖｓは、現像スリーブ１０５とアンテナ電極１００間の静電容量と基準コンデンサ１０７の静電容量値の容量差に応じたレベルとなる。オペアンプ２０３の出力電圧Ｖｓは画像形成装置を制御する中央演算処理回路（ＣＰＵ）１１０のアナログ入力端子２１３に入力され、アナログ／デジタル変換が行なわれ、不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１０２内のトナー残量が算出される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のように、アンテナ電極１００に流れる交流電流と、比較基準となる静電容量値の基準容量素子１０７に流れる交流電流を、別々の積分回路２３０、２２０に入力し、各積分回路によって積分された結果を比較することでアンテナ電極間の静電容量と基準容量素子の静電容量の容量差を検出する装置においては、各積分回路２２０、２３０で発生する特性ばらつきの合計が、検出電圧のばらつきとして生じることから、高い検出精度を実現できないという問題があった。
【００１１】
ここでいう積分回路の特性ばらつきとは、積分回路内を構成する抵抗、コンデンサの定数の抵抗値のばらつき、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などにより生じるものである。
【００１２】
なお、上記説明においては、プロセスカートリッジを例に説明したが、トナー容器および現像手段を一体的に構成し、画像形成装置本体に着脱可能とした現像カートリッジにも同様なことがいえる。
【００１３】
従って、本発明の目的は、電流積分手段のばらつきによる検出電圧のばらつきの発生を抑えることのできる現像剤残量検出装置を備えた画像形成装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と前記現像剤を収容する現像剤容器とを備えたカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、前記現像剤容器内の現像剤量を検知する検出部材と、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段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検出部材との間の静電容量に応じた検出信号と基準容量部材の静電容量に応じた基準信号とに基づいて、前記現像剤容器内の現像剤量に応じた信号を出力する静電容量検出手段と、を備え、前記静電容量検出手段は、前記検出信号と前記基準信号とを加算した信号を積分した積分信号を、前記現像剤量に応じた信号として出力する１つの積分手段を有することを特徴とする画像形成装置である。本発明の一実施態様によれば、前記静電容量検出手段は、前記現像剤担持体と前記検出部材との間の静電容量に応じた検出信号として第１電流信号を出力する第１整流手段と、前記基準容量部材の静電容量に応じた基準信号として、前記第１電流信号とは逆極性の第２電流信号を出力する第２整流手段と、を有し、前記積分手段は、前記第１電流信号と前記第２電流信号を加算した電流信号を積分することにより前記積分信号を出力する。
本発明の他の態様によると、像担持体に現像剤を供給する現像剤担持体と前記現像剤を収容する現像剤容器とを備えたカートリッジが着脱可能な画像形成装置において、前記現像剤容器内の現像剤量を検知する第１及び第２の検出部材と、前記現像剤担持体に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、前記第１の検出部材に対して、前記交流電圧印加手段からの交流電圧に応じた信号を出力した際に、前記第１の検出部材と前記第２の検出部材との間の静電容量に応じた検出信号と基準容量部材の静電容量に応じた基準信号に基づいて、前記現像剤容器内の現像剤量に応じた信号を出力する静電容量検出手段と、を備え、前記静電容量検出手段は、前記検出信号と前記基準信号とを加算した信号を積分した積分信号を、前記現像剤量に応じた信号として出力する１つの積分手段を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。本発明の一実施態様によれば、前記静電容量検出手段は、前記第１の検出部材と前記第２の検出部材との間の静電容量に応じた検出信号として第１電流信号を出力する第１整流手段と、前記基準容量部材の静電容量に応じた基準信号として前記第１電流信号とは逆極性の第２電流信号を出力する第２整流手段と、を有し、前記積分手段は、前記第１電流信号と前記第２電流信号を加算した電流信号を積分することによって前記積分信号を出力する。
【００１５】
上記各本発明における一実施態様によれば、前記検出部材とはアンテナ電極である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１７】
実施例１
本発明の第１実施例について図１〜図５により説明する。図１に本実施例の画像形成装置を示す。
【００１８】
図１に示す画像形成装置１において、記録紙トレイ３上にセットされた記録媒体である記録紙４はピックアップローラ５の駆動によって１枚だけ記録紙トレイ３から送出され、給紙ローラ６によって矢印Ａ方向にレジストローラ７に向けて搬送される。さらに記録紙４はレジストローラ７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２に搬送される。
【００１９】
プロセスカートリッジ２は、図２に示すように、現像剤容器であるトナー容器２１、帯電手段２２、現像手段としての現像スリーブ２３、クリーニング手段であるクリーナ２４、および電子写真感光体である感光体ドラム８で一体的に構成されており、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４上に形成される。
【００２０】
感光体ドラム８は帯電手段２２によって表面を帯電された後、像露光手段であるスキャナユニット９により画像信号に基づいた像露光が行なわれる。像露光はスキャナユニット９内のレーザー光源１０からのレーザ光を回転するポリゴンミラー１１、および反射ミラー１２を経て主走査と、感光体ドラム８の回転による副走査とによってなされ、感光体ドラム８の表面上に潜像が形成される。
【００２１】
この感光体ドラム８の潜像は現像手段２３によってトナー像として現像され、トナー像は、転写装置２５によって、レジストローラ７から搬送されてきた記録紙４に転写される。
【００２２】
つづいて記録紙４は定着ローラ１３に搬送され、ここで加熱加圧処理され、記録紙４上の未定着トナー像が記録紙４に定着される。記録紙４はさらに排紙ローラ１４によって画像形成装置本体１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不図示のコントローラによって制御される。
【００２３】
図２に示すように、プロセスカートリッジ２は、トナー容器２１、帯電手段２２、現像手段２３、クリーナ２４、および感光体ドラム８で一体的に構成されており、図１に示す装着手段３０を介して装置本体１に着脱可能に装着される。
【００２４】
トナー容器２１内に収容されたトナーは現像手段である現像スリーブ２３に供給され、現像スリーブ２３に高圧電源３６から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ことにより、トナーが感光体ドラム８上に選択的に移動し、感光体ドラム８上にトナー像が形成される。
【００２５】
図３に、高圧電源３６内の現像バイアス生成回路を示す。現像バイアス生成回路５００は、直流バイアス生成回路５０２と、交流バイアス生成回路５０１とからなり、直流バイアス生成回路５０２ではトランス５１８を駆動することで−３００Ｖの直流電圧を生成しており、交流バイアス生成回路５０１では、不図示のエンジンコントローラから出力されたクロック信号ＤＥＶＣＬＫによって駆動されるトランス５０８によって交流バイアスが生成される。交流バイアスは振幅Ｖｄ＝１５００Ｖｐｐ、周波数ｆｄ＝３０００Ｈｚである。
【００２６】
つぎに、本実施例におけるトナー残量検出装置について詳細に説明する。
【００２７】
再度、図２において、トナー容器２１内にはトナー残量検出用のアンテナ電極３４が現像スリーブ２３に対向するように配置されている。アンテナ電極３４と現像スリーブ２３の間にはトナーが分布している。トナーの誘電率は空気に比べて大であるため、現像スリーブ２３とアンテナ電極３４間の静電容量はアンテナ電極３４と現像スリーブ２３間に分布するトナー量に応じて変化し、分布するトナー量が多いほど大きくなる。
【００２８】
本実施例のトナー残量検出装置では、第１の電極としての現像スリーブ２３と第２の電極としてのアンテナ電極３４間の静電容量を検出することで、トナー残量の逐次検出を行なう。
【００２９】
静電容量の検出は静電容量検出装置３７にて行なわれ、現像スリーブ２３とアンテナ電極３４間の静電容量に応じたレベル信号Ｖｓが出力される。出力信号Ｖｓは画像形成装置を制御するエンジンコントローラの中央演算処理装置（ＣＰＵ）３８のアナログ入力端子に入力され、アナログ／デジタル変換が行なわれ、不図示の記憶装置内に予め記憶されているデータと比較されることで、トナー容器２１内のトナー残量が算出される。
【００３０】
つぎに、図４により、静電容量検出装置３７の内部回路について説明する。
【００３１】
現像バイアスＤＥＶが交流電圧印加手段としての高圧電源３６から現像スリーブ２３に印加されると、アンテナ電極３４に接続された接続端子６０５には、現像スリーブ２３とアンテナ電極３４間に形成された容量を介して交流電流Ｉ１が流れる。図５に示すように、現像バイアスＤＥＶと交流電流Ｉ１の波形はそれぞれ、波形（１）、波形（２）のようになる。交流電流Ｉ１の大きさは、現像スリーブ２３とアンテナ電極３４間の静電容量値Ｃｔｏｎに比例して変化する。
【００３２】
ダイオード６０１、６０２は交流電流Ｉ１を整流するための第１の整流手段であり、各ダイオード６０１、６０２には、交流電流Ｉ１の片方向の成分の電流である半波電流が流れる。ダイオード６０１に流れる電流Ｉ２の波形は、図５の波形（３）に示すようになる。
【００３３】
電流Ｉ２は、オペアンプ６１５、抵抗６１１、コンデンサ６１２で形成された電流積分手段としての積分回路６２０に入力される。
【００３４】
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Ｉ２の平均電流値Ｉ２（ａｖ）は下記の式１で表せる。
【００３５】
Ｉ２（ａｖ）＝ｆｄ×Ｖｄ×Ｃｔｏｎ  …  式１
ここで、ｆｄは現像交流バイアスの周波数である。
【００３６】
一方、図４において、端子６０６はカートリッジ２内の現像スリーブ２３に接続されている。基準容量素子としての基準コンデンサ６０７の静電容量値Ｃｒｅｆは、トナー容器２１内のトナー量に応じて変化する、現像スリーブ２３とアンテナ電極３４間の静電容量値の変化範囲内で設定する。例えば、トナー容器２１にトナーが入っていない状態の現像スリーブ２３とアンテナ電極３４間の静電容量値、あるいはトナー容器２１内のトナーがフル状態の現像スリーブ２３とアンテナ電極３４間の容量値とに相当するコンデンサを用いる。本実施例では、トナー容器２１内にトナーが入っていない状態の現像スリーブ２３とアンテナ電極３４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。
【００３７】
現像バイアスが印加されると、基準コンデンサ６０７の静電容量値に応じた大きさの交流電流Ｉ３が流れる。この交流電流Ｉ３の波形は、図５の波形（４）のようになる。交流電流Ｉ３の大きさは、基準コンデンサ６０７の値に応じた値になっている。ダイオード６０４、６０３は交流電流Ｉ３を整流するための第２の整流手段であるが、交流電流Ｉ１を整流するためのダイオード６０１、６０２とは逆方向に接続されている。ダイオード６０４に流れる電流Ｉ４は、図５の波形（５）のようになり、電流Ｉ２とは逆方向の電流が流れる。電流Ｉ４は、電流Ｉ２と同様にオペアンプ６１５、抵抗６１１、コンデンサ６１２で形成された積分回路６２０に入力される。
【００３８】
電流Ｉ４の平均電流値Ｉ４（ａｖ）は下記の式２で近似して表せる。
【００３９】
Ｉ４（ａｖ）＝−ｆｄ×Ｖｄ×Ｃｔｏｎ  …  式２
積分回路６２０には、Ｉ２＋Ｉ４の電流が入力されることから、積分回路６２０に入力される電流の平均電流Ｉｓ（ａｖ）は下記の式３のようになる。
【００４０】
Ｉｓ（ａｖ）＝ｆｄ×Ｖｄ×（Ｃｔｏｎ−Ｃｒｅｆ）  …  式３
積分回路６２０では入力される電流の平均値に応じた直流電圧に変換される。オペアンプ６１５の正入力に入力される電源６０８からの基準電圧をＶｔ、抵抗６１１の抵抗値をＲｓとすると、積分回路の出力Ｖｓは下記の式４で表せる特性となる。
【００４１】
Ｖｓ＝Ｖｔ−Ｒｓ×ｆｄ×Ｖｄ×（Ｃｔｏｎ−Ｃｒｅｆ）  …  式４
したがって、静電容量検出装置３７の出力電圧Ｖｓは現像スリーブ２３とアンテナ電極３４間の静電容量値Ｃｔｏｎと、基準コンデンサ６０７の静電容量値の容量差に応じた値、すなわちトナー容器２１内のトナー量に応じた値となる。
【００４２】
上記のように、本実施例におけるトナー残量検出装置の静電容量検出回路では、現像スリーブからアンテナ電極に流れる交流電流と、基準コンデンサに流れる交流電流とをそれぞれ相異なる方向の半波電流に変換し、２つの電流を加算後に１つの積分回路に入力して直流電圧化した。積分回路は、回路内で使用する抵抗、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などによる特性のバラツキを生じるが、本実施例では静電容量検出回路の積分回路を一つで構成したことから、積分回路によるばらつきによる検出電圧のばらつきの発生を抑えることができる。
【００４３】
なお、本実施例では、カートリッジとして、電子写真感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、および現像剤容器を備えたプロセスカートリッジの場合について説明したが、電子写真感光体、現像手段、および現像剤容器を備えたプロセスカートリッジでもよく、あるいは、現像手段および現像剤容器を備え、画像形成装置本体に着脱可能とした現像カートリッジでもよい。
【００４４】
実施例２
つぎに、本発明の第２実施例について図６〜図８により説明する。
【００４５】
本実施例における画像形成装置の基本的な構成は第１実施例と同じであり、トナー残量検出装置の構成が異なっている。
【００４６】
第１実施例では、現像スリーブとトナー容器内に設けられたアンテナ電極間の静電容量Ｃｔｏｎを測定することによりトナー量の検出を行なったが、本実施例では、トナー容器内に２つのアンテナ電極を設け、トナー容器内のトナー量に応じて変化するアンテナ電極間の静電容量を検出することでトナー容器内のトナー量を検出することを特徴とする。
【００４７】
図６に示すように、本実施例のカートリッジ２は、トナー容器２１内には２つのアンテナ電極８１、８２が対向するように配置されている。各アンテナ電極８１、８２は静電容量検出装置８３に接続されている。
【００４８】
図７に示すように、静電容量検出装置８３の内部回路において、端子９０６は第１のアンテナ電極８１に接続されており、静電容量検出用のクロックを出力する。クロックは、抵抗９１５、９１６、トランジスタ９１８、および発振器９１７で構成される交流電圧印加手段としてのクロック回路９３０で生成される。発振器９１７は、周波数ｆｃ＝１００Ｋｚ、デューティが５０％の矩形波を出力する。トランジスタ９１８は、発振器９１７から出力された矩形波を増幅し、振幅幅ＶｃのクロックＣＬＫが端子９０６から出力される。端子９０６部における電圧波形、抵抗９１５に流れる電流Ｉ１０の波形は、それぞれ、図８の波形（６）、波形（７）のようになる。
【００４９】
端子９０５は第２のアンテナ電極８２に接続されている。第１のアンテナ電極８１に端子９０６から出力されたクロックＣＬＫが印加されると、アンテナ電極８１、８２間に形成された静電容量Ｃｔｏｎを介して、端子９０５に交流電流Ｉ１２が流れる。この交流電流Ｉ１２の波形は、図８の波形（８）のようになる。交流電流Ｉ１２の大きさは、アンテナ電極８１、８２間の静電容量値Ｃｔｏｎの大きさにより変化する。ダイオード９０１、９０２は交流電流Ｉ１２を整流するための第１の整流手段であり、各ダイオードには、電流Ｉ１２の片方向成分の電流である半波電流が流れる。図１０の波形（９）がダイオード９０１を通過する電流Ｉ１３の波形である。
【００５０】
電流Ｉ１３はオペアンプ９１５、抵抗９１１、コンデンサ９１２で構成された積分回路９４０に入力される。積分回路９４０に入力される電流Ｉ１３の平均電流Ｉ１３（ａｖ）は下記の式で近似することができる。
【００５１】
Ｉ１３（ａｖ）＝ｆｃ×Ｖｃ×Ｃｔｏｎ  …  式５
一方、積分回路９４０には、コンデンサ９１９を介して流れる電流Ｉ１５も入力される。コンデンサ９１９は端子９０６に接続されており、静電容量値Ｃｒｅｆはトナー容器２１内のアンテナ電極８１、８２間の静電容量値に合わせて設定される。本実施例では、トナー容器２１内にトナーが入っていない状態のアンテナ電極間の静電容量値に相当する２０ｐＦのコンデンサを使用している。
【００５２】
端子９０６からクロックＣＬＫが出力されると、コンデンサ９１９に交流電流Ｉ１４が流れる。この交流電流Ｉ１４の波形は、図８の波形（１０）のようになる、交流電流Ｉ１４の大きさはコンデンサ９１９の静電容量値に応じた値になる。
【００５３】
ダイオード９０３、９０４は交流電流Ｉ１４の整流するための第２の整流手段であるが、交流電流Ｉ１２を整流するための第１の整流手段、すなわちダイオード９０１、９０２とは逆方向に接続されている。ダイオード９０４に流れ、整流回路に入力される電流Ｉ１５は図１０の波形（１１）になり、電流Ｉ１３とは逆方向の半波電流になる。Ｉ１５の平均電流Ｉ１５（ａｖ）は下記の式６で近似することができる。
【００５４】
Ｉ１５（ａｖ）＝−ｆｃ×Ｖｃ×Ｃｒｅｆ  …  式６
積分回路９４０には、Ｉ１３＋Ｉ１４の電流が入力されることから、積分回路９４０に入力される電流の平均電流Ｉｓ（ａｖ）は下記の式７で表せる。
【００５５】
Ｉｓ（ａｖ）＝ｆｃ×Ｖｃ×（Ｃｔｏｎ−Ｃｒｅｆ）  …  式７
オペアンプ９１５の正入力に入力される電源９０８からの基準電圧をＶｔ、抵抗９１１の抵抗値をＲｓとすると、積分回路９４０の出力Ｖｓは下記の式８で表せる特性となる。
【００５６】
Ｖｓ＝Ｖｔ−Ｒｓ×ｆｃ×Ｖｄ×（Ｃｔｏｎ−Ｃｒｅｆ）  …  式８
したがって、静電容量検出装置８３の出力電圧Ｖｓはカートリッジ２内のアンテナ電極間の静電容量値Ｃｔｏｎと、基準コンデンサ９１９の静電容量値Ｃｒｅｆの容量差に応じた値、すなわちトナー容器内のトナー量に応じた値となる。
【００５７】
上記のように、本実施例におけるトナー残量検出装置の静電容量検出回路では、トナー容器内のアンテナ電極間に流れる交流電流と、基準コンデンサに流れる交流電流と、をそれぞれ相異なる方向の半波に変換し、２つの電流を加算後に１つの積分回路に入力して直流電圧化した。
【００５８】
積分回路は、回路内で使用する抵抗、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などによる特性のばらつきを生じるが、本実施例では静電容量検出装置を、１つの積分回路で構成したことから、積分回路による検出電圧のばらつきの発生を抑えることができる。
【００５９】
なお、本実施例では、カートリッジとして、電子写真感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段、および現像剤容器を備えたプロセスカートリッジの場合について説明したが、電子写真感光体、現像手段、および現像剤容器を備えたプロセスカートリッジでもよく、あるいは、現像手段および現像剤容器を備え、画像形成装置本体に着脱可能とした現像カートリッジ、あるいは、現像剤容器を画像形成装置本体に対して着脱可能としたトナーカートリッジでもよい。
【００６０】
上記各実施例に則して説明した本発明によれば、トナー容器内のトナー量を精度良く逐次に検出することができる。
【００６１】
現像剤量検出装置からの現像剤残量情報は、現像剤量表示手段により表示される。現像剤量表示方法について説明すると、例えば、上述の現像剤量検出装置により検知情報はユーザーのパソコンなどの端末画面上に、図９および図１０に示すように表示される。図９および図１０においては、現像剤量に応じて動く針５１がゲージ５２のどの部分を指しているかによって現像剤量がユーザーに報知される。
【００６２】
また、図１１に示すように、画像形成装置本体に直接、ＬＥＤなどによる表示部を設け、現像剤量に応じてＬＥＤ５３を点滅させてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の画像形成装置によれば、現像剤容器周辺に設けられた第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、前記第２の電極に流れる交流電流を整流して、該交流電流の半波電流を出力する第１の整流手段と、前記交流電圧印加手段に接続された容量素子と、前記容量素子に流れる交流電流を整流して、該交流電流の半波電流を出力する第２の整流手段と、電流を積分する電流積分手段と、を有し、前記第２の電極に流れる交流電流を前記第１の整流手段によって整流して出力された半波電流と、前記容量素子に流れる交流電流を前記第２の整流手段によって整流して出力された半波電流と、を加算した電流を前記電流積分手段によって積分し、積分した結果を基に前記現像剤容器に収容された現像剤の量を検出することにより、前記電流積分手段のばらつきによる検出電圧のばらつきの発生を抑えることができ、高精度で現像剤量を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置の装着されるプロセスカートリッジとトナー残量検出装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図３】現像バイアス生成回路の一実施例を示す回路図である。
【図４】静電容量検出装置の一実施例を示す内部回路図である。
【図５】図４の静電容量検出回路における内部信号の波形図である。
【図６】プロセスカートリッジとトナー残量検出装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図７】静電容量検出装置の他の実施例を示す内部回路図である。
【図８】図７の静電容量検出装置における内部信号の波形図である。
【図９】現像剤量表示の一実施例を示す図である。
【図１０】現像剤量表示の他の実施例を示す図である。
【図１１】現像剤量表示の他の実施例を示す図である。
【図１２】従来のプロセスカートリッジとトナー残量検出装置の一例を示す概略構成図である。
【図１３】図１１のトナー残量検出装置の内部回路図である。
【符号の説明】
１          画像形成装置
２          プロセスカートリッジ（カートリッジ）
８          感光体ドラム（電子写真感光体）
２１        トナー容器（現像剤容器）
２３        現像スリーブ（現像手段／第１の電極）
３４        アンテナ電極（第２の電極）
３６        高圧電源（交流電圧印加手段）
３７、８３  静電容量検出装置
８１        第１のアンテナ電極
８２        第２のアンテナ電極
６０１、６０２     ダイオード（第１の整流手段）
６０３、６０４     ダイオード（第２の整流手段）
６２０、９４０     積分回路（電流積分手段）
６０７、９１９     基準コンデンサ（容量素子）
９０１、９０２     ダイオード（第１の整流手段）
９０３、９０４     ダイオード（第２の整流手段）
【図１】
0004410897.tif 000002
【図２】
0004410897.tif 000003
【図３】
0004410897.tif 000004
【図４】
0004410897.tif 000005
【図５】
0004410897.tif 000006
【図６】
0004410897.tif 000007
【図７】
0004410897.tif 000008
【図８】
0004410897.tif 000009
【図９】
0004410897.tif 000010
【図１０】
0004410897.tif 000011
【図１１】
0004410897.tif 000012
【図１２】
0004410897.tif 000013
【図１３】
0004410897.tif 000014