(57)【要約】【課題】  複数のアンテナ電極を配置すると、それと同数の高価な基準コンデンサが必要であった。【解決手段】  プロセスカートリッジ内にトナー残量を検出する複数のアンテナ電極２０，２１を設け、それぞれのアンテナ電極に静電容量の検出回路を接続してトナー残量の検出を行う。ここで静電容量検出に必要な基準コンデンサ１２０を一つだけとし、分流回路１２８により基準コンデンサ１２０に流れる電流を分流し、その電流をそれぞれのアンテナ電極に対する検出回路に入力する。【選択図】  図４
2007127894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像剤容器内の互いに異なる位置に設けられた複数の検出電極のそれぞれと検出部材との間の静電容量を検出する静電容量検出回路であって、
前記検出部材に接続された単一の容量素子と、
前記複数の検出電極のそれぞれと前記容量素子との間に接続され、前記検出部材に印加される交流電圧に応じて、前記複数の電極のそれぞれに流れる電流を当該複数の電極の数に分流する分流回路と、
前記分流回路で分流された各電流値を積分して電圧値として出力する複数の積分回路と、
を有することを特徴とする静電容量検出回路。
【請求項２】
前記検出部材は、現像ローラであることを特徴とする請求項１に記載の静電容量検出回路。
【請求項３】
前記容量素子に流れる電流を可変にして前記容量素子の容量を調整する容量調整手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の静電容量検出回路。
【請求項４】
現像剤を収容する現像剤容器内の互いに異なる位置に設けられた複数の検出電極のそれぞれと検出部材との間の静電容量を検出して前記現像剤の残量を判定する画像形成装置であって、
前記検出部材に交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記検出部材に接続された単一の容量素子と、
前記複数の電極のそれぞれと前記容量素子との間に接続され、前記電圧印加手段により印加される交流電圧に応じて、前記複数の電極のそれぞれに流れる電流を当該複数の電極の数に分流する分流回路と、
前記分流回路で分流された各電流値を積分して電圧値として出力する複数の積分回路と、
前記複数の積分回路から出力される電圧値に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を識別する識別手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記複数の積分回路の数は、前記複数の検出電極の数に等しいことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検出部材は、現像ローラであることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記容量素子に流れる電流を可変にして前記容量素子の容量を調整する容量調整手段を更に有することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項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、現像剤を用いて像形成する画像形成装置及びその静電容量検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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では、装置内にトナー残量検出装置を設けて現像剤容器であるトナー容器内のトナー残量を検出している。更に、その検出したトナー残量情報を表示部に表示してユーザに報知している。
【０００３】
このトナー容器内のトナー残量の検出には、トナー容器内に、トナー残量検出用のアンテナ電極を、現像ローラに対向するように複数配置している。そして、トナー容器内のトナー残量の検出は、現像ローラと、これら複数のアンテナ電極間の静電容量を検出して行われている。つまり、トナー残量検出部材としての現像ローラと検出用のアンテナ電極との間の静電容量を検出している。但し、トナー残量をフル状態から空状態まで全てに亘って精度よく検出するには、アンテナ電極は１枚ではなく、複数のアンテナ電極を配置することが必要となる。そこで、一方のアンテナ電極は、例えばトナー残量がフルの状態から略１／４になる状態までの範囲での検出精度が高くなるように、トナー容器の底面に大面積で配置する。一方、他方のアンテナ電極は、トナーが略１／４の状態から空になった状態までの範囲で検出精度が高くなるように現像ローラの近傍に配置している。
【０００４】
次に、このような構成に基づく静電容量の検出方法について説明する。
【０００５】
図６は、従来の静電容量検出装置の回路構成を示す図である。
【０００６】
この静電容量検出装置は、静電容量を電圧値として検出している。この回路構成は特許文献１で説明されており、複数のアンテナ電極のそれぞれに静電容量検出回路が接続されている。端子６０１は、一方のアンテナ電極に接続されている。いま高圧電源で生成された交流成分を持つ現像バイアスが現像ローラに印加されると、アンテナ電極と現像ローラとの間の静電容量Ｃs1によって端子６０１に交流電流Ｉs1が流れる。この交流電流Ｉs1の大きさは、現像ローラとアンテナ電極との間の静電容量値Ｃs1に応じた値となる。この交流電流Ｉs1は、端子６０１の入力部に設けられたダイオード６０２及びダイオード６０３によって整流される。そして、この整流された電流Ｉs2がオペアンプ６０４、抵抗６０５、コンデンサ６０６で構成される積分回路６０７に入力される。尚、電流Ｉs2は、電流Ｉs1の半波電流である。
【０００７】
一方、端子６１０は、高圧電源内部の現像バイアス出力部に接続されている。即ち、端子６１０には、現像ローラと同じ現像バイアスが印加されている。この端子６１０には、静電容量Ｃr1のコンデンサ６１１が直列に接続されており、現像バイアスが印加されると、その静電容量Ｃr1に応じた大きさの交流電流Ｉr1が流れる。このコンデンサ６１１は、測定基準となる基準コンデンサである。この静電容量値Ｃr1は、例えばトナー容器内にトナーがフル状態における、アンテナ電極と現像ローラとの間の静電容量値に相当する値に設定される。これを例えば３０ｐＦとする。交流電流Ｉr1は、ダイオード６１２及びダイオード６１３によって整流され、電流Ｉr2が積分回路６０７に入力される。この電流Ｉr2は、電流Ｉs2とは逆極性の半波電流である。こうして積分回路６０７に入力される電流Ｉs2と電流Ｉr2が積分され、抵抗６０５の両端には電流Ｉs2とＩr2の合計電流の平均値に応じた直流電圧Ｖdd1が発生する。いま現像バイアスの周波数をｆd、振幅をＶp、抵抗６０５の抵抗値をＲs1とすると、直流電圧Ｖdd1は、下記の式で表せる。
【０００８】
Ｖdd1＝Ｒs1×ｆd×Ｖp×（Ｃs1−Ｃr1）          ...式（１）
一方、オペアンプ６０４の正入力には基準電圧源６０８が接続され、所定の基準電圧Ｖt1が入力されている。これによりオペアンプ６０４の出力電圧Ｖs1は下式（２）で表される。
【０００９】
Ｖs1＝Ｖt1−Ｒs1×ｆd×Ｖp×（Ｃs1−Ｃr1）      ...式（２）
上式（２）で示されるように、オペアンプ６０４の出力電圧Ｖs1は、一方のアンテナ電極と現像ローラの間と、基準コンデンサ６１１間の静電容量との差、即ち、トナー容器内のトナー量に応じた電圧値となる。このオペアンプ６０４の出力電圧Ｖs1は、静電容量検出回路の出力端子６０９から出力される。
【００１０】
他方のアンテナ電極にも端子６１４を介して同様な静電容量検出回路が接続されている。この回路の動作は、上述の一方のアンテナ電極用の回路と同様である。但し、基準コンデンサ６２３の容量値Ｃr2は、例えばトナー容器内のトナー量が空の場合の、他方のアンテナ電極と現像ローラとの間の静電容量値に相当する値、例えば１０ｐＦに設定されている。そしてオペアンプ６１７の正入力に接続された基準電圧源６２１の基準電圧Ｖt2、積分回路６２０の抵抗６１８の抵抗値Ｒs2、他方のアンテナ電極と現像ローラ間の静電容量Ｃs2とすると、オペアンプ６１７の出力電圧Ｖs2は下記の式（３）で表される。
【００１１】
Ｖs2＝Ｖt2−Ｒs2×ｆd×Ｖp×（Ｃs2−Ｃr2）      ...式（３）
こうして、式（３）の出力電圧Ｖs2が静電容量検出回路の出力端子６２２から出力される。尚、ダイオード６１５，６１６，６２４，６２５は、前述のダイオード６０２，６０３，６１２，６１３と同様の働きをしている。
【００１２】
こうして、これら出力端子６０９，６２２から出力された信号が、この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）のアナログ入力端子に入力される。ＣＰＵは、このアナログ信号をＡ／Ｄ変換し、その値を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。こうしてトナー容器のトナー残量を算出することができる。
【特許文献１】特開２００１−２２２１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら上記従来例では、トナー残量を精度良く検出するために、プロセスカートリッジ内にアンテナ電極を複数配置する必要がある。このように複数のアンテナ電極を配置すると、それと同数の静電容量検出回路を設ける必要がある。このため回路規模が大きくなり、構成の複雑化やコストアップを招いていた。特に、静電容量検出回路で使用する基準コンデンサ（図６の６１１，６２３）には、検出精度を高めるために高精度なコンデンサが必要となる。このようなコンデンサは、通常のコンデンサよりも高価であり、それをアンテナ電極と同数用いることによるコストアップは無視できないものとなる。
【００１４】
本発明の目的はこのような従来の問題点を解決することにある。
【００１５】
本願発明の特徴は、複数の電極を配置して現像剤の残量を検出する装置において、より低コストな構成の検出装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る静電検出回路は以下のような構成を備える。即ち、
現像剤を収容する現像剤容器内の互いに異なる位置に設けられた複数の検出電極のそれぞれと検出部材との間の静電容量を検出する静電容量検出回路であって、
前記検出部材に接続された単一の容量素子と、
前記複数の検出電極のそれぞれと前記容量素子との間に接続され、前記検出部材に印加される交流電圧に応じて、前記複数の電極のそれぞれに流れる電流を当該複数の電極の数に分流する分流回路と、
前記分流回路で分流された各電流値を積分して電圧値として出力する複数の積分回路とを有することを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
現像剤を収容する現像剤容器内の互いに異なる位置に設けられた複数の検出電極のそれぞれと検出部材との間の静電容量を検出して前記現像剤の残量を判定する画像形成装置であって、
前記検出部材に交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記検出部材に接続された単一の容量素子と、
前記複数の電極のそれぞれと前記容量素子との間に接続され、前記電圧印加手段により印加される交流電圧に応じて、前記複数の電極のそれぞれに流れる電流を当該複数の電極の数に分流する分流回路と、
前記分流回路で分流された各電流値を積分して電圧値として出力する複数の積分回路と、
前記複数の積分回路から出力される電圧値に基づいて前記現像剤容器内の現像剤の残量を識別する識別手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電極を複数配置して現像剤の残量を検出する装置において、残量検出の基準となる容量素子の数を１つにできるため、装置の低コスト化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。尚、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでなく、また本実施の形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００２０】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００２１】
給紙カセット１にセットされた記録紙は、ピックアップローラ２の回転によって１枚づつ給紙カセット１から送出され、給紙ローラ３によってレジストローラ４，５に向けて搬送される。更に。この記録紙はレジストローラ４，５によって所定のタイミングでプロセスカートリッジ６を用いた記録位置に搬送される。プロセスカートリッジ６は、現像剤容器であるトナー容器７、帯電ローラ８、現像手段としての現像ローラ９、クリーニング手段であるクリーナ１０、及び電子写真感光体である感光体ドラム１１等を具備して一体的に構成されている。そして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上に形成される。
【００２２】
この際、感光体ドラム１１は帯電ローラ８によって、その表面が一様に帯電された後、像露光手段であるスキャナユニット１３により画像信号に基づいた像露光が行なわれる。この像露光は、スキャナユニット１３内のレーザ光源１４からのレーザ光を、回転するポリゴンミラー１５及び反射ミラー１６を経て照射する主走査方向のレーザ走査と、感光体ドラム１１の回転による副走査とによってなされる。こうして感光体ドラム１１の表面上に、画像信号に応じた静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１上の静電潜像は、現像ローラ９により供給されるトナーによってトナー像として現像される。こうして現像されたトナー像は、転写装置１２によって、レジストローラ５から搬送されてきた記録紙に転写される。この記録紙は、転写後、定着装置１７に搬送され、ここで加熱加圧処理され、記録紙上の未定着トナー像が記録紙に定着される。その後、記録紙は更に排紙ローラ１８によって画像形成装置本体外に排出されて一連の記録処理を終える。これらの一連の処理は、この装置の動作を制御するコントローラ（ＣＰＵ２３（図２））によって制御される。
【００２３】
次にプロセスカートリッジ６内の現像プロセスについて詳しく説明する。
【００２４】
図２は、本実施の形態に係るプロセスカートリッジ６の構成及びトナー残量検出装置との接続を説明する図である。
【００２５】
図において、プロセスカートリッジ６は、トナー容器７、帯電ローラ８、現像ローラ９、クリーナ１０及び感光体ドラム１１を有して一体的に構成されており、画像形成装置本体に着脱可能に装着される。現像ローラ９には高圧電源１９から供給される、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ている。またトナー容器７には、トナー残量検出用のアンテナ電極２０，２１が現像ローラ９に対向するように配置されている。ここでトナー容器７内のトナー残量の検出は、現像ローラ９とアンテナ電極２０，２１間の静電容量を検出して行われている。トナーを構成する材料の誘電率は空気に比べて極めて大きいため、現像ローラ９とアンテナ電極２０，２１間に分布するトナー量に応じて静電容量が変化する。即ち、検出した静電容量を所定のレベルと比較することで、トナー容器７のトナー量を検出できる。但し、トナー残量をフル状態から空状態まで全てに亘って精度よく検出するには、アンテナ電極１つではなく、複数のアンテナ電極を配置することが必要となる。そこで図２のように、アンテナ電極２１は、例えばトナー残量がフルの状態から略１／４になる状態までの範囲での検出精度が高くなるように、トナー容器７の底面に大面積に配置されている。一方、アンテナ電極２０は、トナー残量が略１／４の状態から略空の状態までの範囲で検出精度が高くなるように現像ローラ９の近傍に配置されている。尚、ここでアンテナ電極２０と現像ローラ９との間の静電容量をＣs2とし、アンテナ電極２１と現像ローラ９との間の静電容量をＣs1とする。
【００２６】
ＣＰＵ２３は、後述する静電容量検出装置２２の出力端子１０９及び１１８から出力される電圧値のＡ／Ｄ変換値を入力する。そしてテーブル２３ａを参照して、その電圧値に対応するトナー残量を決定している。
【００２７】
図３は、本実施の形態に係る高圧電源１９の現像バイアス生成回路を説明する回路図である。
【００２８】
この現像バイアス生成回路は、直流バイアス生成回路２４と、交流バイアス生成回路２５とを備え、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が出力端子４７から出力される。２６は直流バイアスを生成するトランスであり、発振器３１からのパルス信号によるトランジスタ３２のスイッチングによって駆動され、２次側のコンデンサ３５とダイオード３４により整流されて負極の直流電圧を発生する。この直流電圧は抵抗３６及び抵抗３７によって分圧され、その分圧された電圧値がオペアンプ２８で所定の基準電圧２７と比較される。このオペアンプ２８の出力は、抵抗２９を介してトランジスタ３０のベースと接続されており、トランス２６への印加電圧を制限している。このような構成により、直流バイアス生成回路２４の出力電圧が−３００Ｖの直流電圧となるように制御されている。
【００２９】
一方、交流バイアスは、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）によってトランジスタ４３，４４介して駆動されるトランス３８で生成される。この交流バイアスは、振幅Ｖd＝１５００Ｖpp、周波数ｆd＝３０００Ｈｚの矩形波である。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る静電容量検出装置について詳細に説明する。本実施の形態に係る静電容量検出装置の特徴は、プロセスカートリッジ６内にアンテナ電極を複数配置しながらも、それぞれの静電容量検出回路内の基準コンデンサを共有する構成としている点にある。
【００３１】
図２において、トナー容器７内にはトナー残量検出用のアンテナ電極２０，２１が現像ローラ９に対向するように複数配置されている。ここでは２つのアンテナ電極とし、アンテナ電極２１はトナー容器７の底面に広く配置され、アンテナ電極２０は現像ローラ９の近傍に、それぞれトナー残量が多い状態と少ない状態での検出精度が高くなるように配置されている。ここでアンテナ電極２０，２１と現像ローラ９と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きいため、現像ローラ９とアンテナ電極２０，２１間の静電容量は、アンテナ電極２０，２１と現像ローラ９間に分布するトナー量に応じてそれぞれ独立に変化し、どちらも分布するトナー量が多いほど大きくなる。
【００３２】
本実施の形態に係るトナー残量検出装置は、現像ローラ９とそれぞれのアンテナ電極２０，２１間の静電容量を検出することによりトナー残量を検出している。静電容量の検出は静電容量検出装置２２で行なわれ、現像ローラ９とアンテナ電極２０，２１との間の静電容量に応じたレベル信号がそれぞれ出力される。この出力信号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）２３のアナログ入力端子に入力されてＡ／Ｄ変換され、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、トナー容器内のトナー残量が算出される。
【００３３】
次に本実施の形態に係る静電容量検出装置２２について説明する。
【００３４】
図４は、本発明の実施の形態に係る静電容量検出装置２２の回路構成を示す回路図で、前述の図面の構成と共通する部分は同じ記号で示し、それらの説明を省略する。
【００３５】
図において、端子１０１は、一方のアンテナ電極２１に接続されている。高圧電源１９で生成された現像バイアスが現像ローラ９に印加されると、アンテナ電極２１と現像ローラ９との間の静電容量Ｃs1によって端子１０１に交流電流Ｉs1が流れる。この交流電流Ｉs1の大きさは、現像ローラ９とアンテナ電極２１との間の静電容量値Ｃs1に応じた値となる。交流電流Ｉs1は、この端子１０１に接続されたダイオード１０２，１０３によって整流される。そして、この整流された電流Ｉs2がオペアンプ１０４、抵抗１０５、及びコンデンサ１０６で構成される積分回路１０７に入力される。ここで、この電流Ｉs2は電流Ｉs1の半波電流である。アンテナ電極２０にも同様の構成の回路が接続されており、同様の動作が行われる。ダイオード１１１，１１２、オペアンプ１１３、抵抗１１４、コンデンサ１１５、積分回路１１６は、前述のダイオード１０２，１０３、オペアンプ１０４、抵抗１０５、コンデンサ１０６、積分回路１０７と同様の働きをする。１０８，１１７は、基準電圧を発生する基準電圧源である。
【００３６】
一方、端子１１９は、高圧電源１９の内部の現像バイアス出力部（図示せず）に接続されている。即ち、端子１１９には、現像ローラ９と同じ現像バイアスが印加される。この端子１１９には、静電容量Ｃrのコンデンサ１２０が直列に接続されており、現像バイアスが印加されると、静電容量Ｃrに応じた大きさの交流電流Ｉrが流れる。このコンデンサ１２０は、測定基準となる基準コンデンサである。上記従来例では、この基準コンデンサが、各アンテナ電極毎に設けられていたが、本実施の形態では、アンテナ電極の数に関係なく、１つの基準コンデンサ１２０（容量Ｃr）だけが接続されている。
【００３７】
即ち、本実施の形態は、この基準コンデンサ１２０を全アンテナ電極の静電容量検出回路で共有し、基準コンデンサ１２０に流れる電流Ｉrを分流回路１２８により分流し、各アンテナ電極の積分回路１０７、１１６に入力することを特徴としている。
【００３８】
次に分流回路１２８について説明する。
【００３９】
基準コンデンサ１２０には、アンテナ電極と同数のトランジスタ１２３，１２４がそれぞれ抵抗１２１，１２２を介して接続されている。トランジスタ１２３，１２４のコレクタは、ダイオード１２９，１３０を介して、各アンテナ電極の積分回路１０７，１１６と接続されている。また、これらトランジスタ１２３，１２４のベース電位は、抵抗１２５と抵抗１２６とで分圧された電位となっている。またトランジスタ１２３，１２４のエミッタ電圧も同電位となるため、抵抗１２１と抵抗１２２それぞれの両端にかかる電圧は同じになる。これにより、抵抗１２１と抵抗１２２それぞれに流れる電流は、これら抵抗１２１と抵抗１２２の抵抗値の逆比となる。いま抵抗１２１の抵抗値をＲd1、抵抗１２２の抵抗値をＲd2とすると、それぞれに流れる電流Ｉd1とＩd2は、下式（４）（５）で表される。
【００４０】
Ｉd1＝Ｒd2／（Ｒd1＋Ｒd2）×Ｉr    ...式（４）
Ｉd2＝Ｒd1／（Ｒd1＋Ｒd2）×Ｉr    ...式（５）
Ｉr＝Ｉd1＋Ｉd2                    ...式（６）
各トランジスタ１２３，１２４のベース電流をごく小さいものとして無視すると、各トランジスタ１２３，１２４のコレクタに流れる電流も上式（４）（５）で表される。そして、基準コンデンサ１２０に流れる電流Ｉrを分流した電流が各ダイオード１２９，１３０を介して各アンテナ電極の積分回路１０７，１１６に流れる。つまり、分流回路１２８により、各アンテナ電極の積分回路１０７，１１６には、等価的に上記従来例の図６における基準コンデンサ６１１，６２３に相当する基準コンデンサが接続されているとみなすことができる。その場合の基準コンデンサの容量値Ｃr1，Ｃr2は、下記式（７）（８）で表される。
【００４１】
Ｃr1＝Ｒd2／（Ｒd1＋Ｒd2）×Ｃｒ    ...式（７）
Ｃr2＝Ｒd1／（Ｒd1＋Ｒd2）×Ｃｒ    ...式（８）
上記従来例のように、アンテナ電極２１に対する等価的な基準コンデンサの容量値Ｃr1を、トナー量がフル状態の現像ローラ９とアンテナ電極２１との間の静電容量値３０ｐＦとする。またアンテナ電極２０に対する等価的な基準コンデンサの容量値Ｃr2を、トナー量が空状態の現像ローラ９とアンテナ電極２０との間の静電容量値１０ｐＦとする。これにより、抵抗１２１と抵抗１２２との抵抗値比は１：３となり、共有される基準コンデンサ１２０の容量Ｃrは、上式（７）（８）から４０ｐＦとなる。
【００４２】
抵抗１２１を流れる電流Ｉd1は、端子１０１の入力部とは逆方向に接続されたダイオード１２９によって整流され、電流Ｉd3が積分回路１０７に入力される。この電流Ｉd3は、電流Ｉs2とは逆極性の半波電流になる。こうして積分回路１０７に入力される電流Ｉs2と電流Ｉd3は積分され、抵抗１０５の両端には、電流Ｉs2とＩd3の合計電流の平均値に応じた直流電圧Ｖdd1が発生する。いま現像バイアスの周波数をｆd、振幅をＶp、抵抗１０５の抵抗値をＲs1とすると、発生する直流電圧Ｖdd1は、下記の式（９）で表せる。
【００４３】
Ｖdd1＝Ｒs1×ｆd×Ｖp×（Ｃs1−Ｃr1）        ...式（９）
一方、オペアンプ１０４の正入力には基準電圧源１０８からの基準電圧Ｖt1が入力されており、オペアンプ１０４の出力Ｖs1は下式（１０）で表される特性となる。
【００４４】
Ｖs1＝Ｖt1−Ｒs1×ｆd×Ｖp×（Ｃs1−Ｃr1）    ...式（１０）
この式（１０）で示されるように、オペアンプ１０４の出力電圧Ｖs1は、アンテナ電極２１と現像ローラ９の間と、分流回路１２８による等価的な基準コンデンサ１２０間の静電容量との差、即ち、トナー容器７内のトナー量に応じた電圧値となる。この電圧値は、静電容量検出装置２２の出力端子１０９から出力される。同様に、アンテナ電極２０に接続される積分回路１１６のオペアンプ１１３の出力電圧Ｖs2は、基準電圧源１１７からの基準電圧Ｖt2、積分回路１１６の抵抗１１４の抵抗値Ｒs2、現像ローラ９とアンテナ電極２０間の静電容量値をＣs2とすると下記式（１１）で表される。
【００４５】
Ｖs2＝Ｖt2−Ｒs2×ｆd×Ｖp×（Ｃs2−Ｃr2）    ...式（１１）
上式（１１）の出力電圧Ｖs2が静電容量検出装置２２の出力端子１１８から出力される。
【００４６】
以上説明したように、トナー残量の検出に必要な基準コンデンサに流れる電流を分流して複数のアンテナ電極の積分回路にそれぞれ入力することにより、一つの基準コンデンサを複数の静電容量検出回路で共有できる。これにより、アンテナ電極の数に拘わらず高精度なコンデンサの数を削減でき低コスト化が可能となる。
【００４７】
尚、本実施の形態では、２つのアンテナ電極の場合で説明したが、２つ以上の複数の電極であれば良い。そして２つ以上の複数のアンテナ電極を用いる場合には、分流回路によって、それらアンテナ電極の数と同じ数だけ分流させればよい。
【００４８】
［実施の形態２］
次に本発明の実施の形態２に係る画像形成装置について説明する。尚、画像形成装置、プロセスカートリッジの構成は上記実施の形態１と同様であるためその説明を省略する。本実施の形態２の特徴は、複数のアンテナ電極に対する基準コンデンサを一つとし、更に、その基準コンデンサの容量調整回路を基準コンデンサと分流回路との間に構成することを特徴とする。
【００４９】
図５は、本発明の実施の形態２に係る静電容量検出装置の内部回路の構成を示す回路図で、前述の実施の形態１に係る図４の構成と共通する部分は同じ記号を付して、その説明を省略する。即ち、基準コンデンサ１２０と分流回路１２８との間にある基準コンデンサ容量調整回路２３３以外の構成は上記実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。
【００５０】
基準コンデンサ容量調整回路２３３について説明する。
【００５１】
この回路２３３は、基準コンデンサ１２０に流れる電流量を調整することにより、等価的に基準コンデンサ１２０の容量値を可変とするものである。トランジスタ２３１と２３２はベース同士が接続され、そのベース電位は同電位となる。よって、それぞれのトランジスタ２３１，２３２のエミッタ電位も同電位となる。いま抵抗２２９の抵抗値をＲr1、可変抵抗２３０の抵抗値をＲr2とし、基準コンデンサ１２０を流れる電流値をＩrとすると、抵抗２２９と可変抵抗２３０に流れる電流Ｉr1とＩr2のそれぞれは以下の式（１２）（１３）で表される。
【００５２】
Ｉr1＝Ｒr2／（Ｒr1＋Ｒr2）×Ｉr      ...式（１２）
Ｉr2＝Ｒr1／（Ｒr1＋Ｒr2）×Ｉr      ...式（１３）
ここで、トランジスタ２３１と２３２のベース電流をごく小さいとして無視すると、分流回路１２８に流れる電流は上式（１３）と同じＩr2になる。つまり、抵抗２２９と可変抵抗２３０の抵抗比Ｒr1：Ｒr2を調整することにより、分流回路１２８に流れる電流を調節することができる。これにより、分流回路１２８からは等価的に基準コンデンサ１２０の容量値が変化しているように見え、その容量値を予め設定された値に調整することで、基準コンデンサ１２０の容量ばらつきによる検出誤差を抑えることができる。そしてこの調整された電流が分流回路１２８により分流され、それぞれの積分回路１０７，１１６に入力される。これにより、トナー残量に応じた電圧値が、オペアンプ１０４，１１３からそれぞれ出力される。
【００５３】
以上説明したように本実施の形態２によれば、基準コンデンサと分流回路との間に基準コンデンサ容量調整回路を設け、その回路内の可変抵抗を調節することにより、等価的に基準コンデンサの容量を可変にすることができる。これにより、基準コンデンサの容量のばらつきによる検出誤差を抑えることが可能となる。
【００５４】
また、一つの基準コンデンサを複数のアンテナ電極で共用することにより、基準コンデンサ容量値調整回路も一つにすることができるので、回路構成の簡略化及び容量調整工程の削減も可能となる。
【００５５】
また本実施の形態２によれば、共有している基準コンデンサの容量を可変とする容量調整手段を設けることで、基準コンデンサの容量ばらつきによる検出誤差を抑えることができる。更に、容量調整工程が１回で済むのでコストダウンが可能となる。
【００５６】
図７は本実施の形態に係る画像形成装置の制御部のＣＰＵ２３によるトナー残量の検出処理を示すフローチャートである。
【００５７】
まずステップＳ１で、静電容量検出装置２２の端子１０９から出力されるアンテナ電極２１と現像ローラ９との間の静電容量に基づく出力電圧値のＡ／Ｄ変換値を入力する。次にステップＳ２で、静電容量検出装置２２の端子１１８から出力されるアンテナ電極２０と現像ローラ９との間の静電容量に基づく出力電圧値のＡ／Ｄ変換値を入力する。そしてこれら２つの電圧値と、テーブル２３ａに記憶されているトナー残量とこれら２つの電圧値との対応関係に基づいて、トナーカートリッジ内のトナー残量を判定する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るプロセスカートリッジ及びトナー残量検出装置の一構成例を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る高圧電源の現像バイアス生成回路を説明する回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る静電容量検出装置の回路構成を示す回路図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る静電容量検出装置の回路構成を示す回路図である。
【図６】従来例における静電容量検出回路の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る画像形成装置のＣＰＵによるトナー残量の検知処理を説明するフローチャートである。
【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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