(57)【要約】【課題】電極間の静電容量を測定して現像剤の残量を取得する場合において、電極間におけるインピーダンス変動が生じた場合においても、現像剤の残量値を高精度に取得可能な画像形成装置及び取得装置を提供する。【解決手段】現像ローラとトナー供給ローラとの間に交流電圧を印加する交流電圧電源と、交流電圧電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出するインピーダンス検出装置と、交流電圧電源によって第一の交流電圧が印加された際にインピーダンス検出装置によって検出された第一の検出値と、交流電圧電源によって第一の交流電圧よりも周波数が高い第二の交流電圧が印加された際にインピーダンス検出装置によって検出された第二の検出値とから現像容器内の現像剤の残量値を取得する取得装置と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2016018154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
該像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置と、を備える画像形成装置であって、
前記現像装置は、
現像剤を収容する現像容器と、
該現像容器内に設けられる二つの電極と、
を備える画像形成装置において、
前記二つの電極間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧とは周波数が異なる第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得する取得装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
記録材に画像を形成するための画像形成装置であって、
現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置を有し、
前記現像装置は、
現像剤を収容する現像容器と、
該現像容器内に設けられる二つの電極と、を備え、
前記二つの電極のうちの少なくともいずれか一方が導電性樹脂を含み、
前記二つの電極間に第一の交流電圧を印加する際に検出される第一の検出値と、前記二つの電極間に前記第一の交流電圧と異なる第二の交流電圧を印加する際に検出される第二の検出値とがあり、
前記第一の検出値と前記第二の検出値とをもとに前記現像容器内の現像剤の量を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
像担持体と、
該像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置と、を備える画像形成装置であって、
前記現像装置は、
現像剤を収容する現像容器と、
前記静電潜像まで現像剤を担持しながら搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体の表面に摺動する発泡材からなる表層を有し、該現像剤担持体に前記現像容器内の現像剤を供給する現像剤供給部材と、
を備える画像形成装置において、
前記現像剤担持体における芯金電極と前記現像剤供給部材における芯金電極との間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧よりも周波数が高い第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得する取得装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記取得装置は、
第一の検出値及び第二の検出値に対する現像剤の残量値の相関関係を、様々な温湿度環境下で予め測定したテーブルを記憶している記憶装置を備えており、
前記検出装置によって検出された第一の検出値及び第二の検出値から前記テーブルを参照して前記現像容器内の現像剤の残量値を取得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】
前記現像装置は、
低温低湿環境から高温高湿環境に変化すると、第一の検出値と第二の検出値のいずれも減少し、かつ第一の検出値の減少量に比べて第二の検出値の減少量の方が小さくなる特性を有することを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
第一の交流電圧及び第二の交流電圧は、第一の交流電圧を印加した場合よりも第二の交流電圧を印加した場合の方が、入力電圧に対する出力電流の位相差が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
第一の交流電圧を印加した場合の入力電圧に対する出力電流の位相差は４５°未満であり、第二の交流電圧を印加した場合の入力電圧に対する出力電流の位相差は４５°よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記取得装置は、
第一の検出値と絶対湿度との相関関係を予め測定した結果に基づく数式またはテーブルを記憶している記憶装置を備えており、
前記検出装置によって検出された第一の検出値から前記数式またはテーブルを用いて絶対湿度を取得することを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
像担持体と、
該像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置と、を備える画像形成装置であって、
前記現像装置は、
現像剤を収容する現像容器と、
該現像容器内に設けられる二つの電極と、
を備える画像形成装置において、
前記二つの電極のうちの少なくともいずれか一方が導電性樹脂を含むと共に、
前記二つの電極間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧とは周波数が異なる第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得する取得装置と、
を備え、
第一の交流電圧の周波数は、導電性樹脂を含む電極のインピーダンスを検出可能な周波数に設定されており、かつ第二の交流電圧の周波数は、前記現像容器内の現像剤の残量に応じたインピーダンスと導電性樹脂を含む電極のインピーダンスの両者を合わせたインピーダンスを検出可能な周波数に設定されており、
前記取得装置は、第二の検出値から第一の検出値を引いた値から前記現像容器内の現像剤の残量値を取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
画像形成装置に備えられる現像装置が有する現像容器内の現像剤の残量を取得する取得装置であって、
前記現像装置には、
現像剤を収容する現像容器と、
前記画像形成装置に備えられる像担持体の表面に形成された静電潜像まで現像剤を担持
しながら搬送する現像剤担持体と、
前記現像容器内に設けられる二つの電極と、が備えられており、
前記画像形成装置には、
前記二つの電極間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、が備えられており、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧とは周波数が異なる第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得することを特徴とする取得装置。
【請求項１１】
画像形成装置に備えられる現像装置が有する現像容器内の現像剤の残量を取得する取得装置であって、
前記現像装置には、
現像剤を収容する前記現像容器と、
前記画像形成装置に備えられる像担持体の表面に形成された静電潜像まで現像剤を担持しながら搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体の表面に摺動する発泡材からなる表層を有し、該現像剤担持体に前記現像容器内の現像剤を供給する現像剤供給部材と、が備えられており、
前記画像形成装置には、
前記現像剤担持体における芯金電極と前記現像剤供給部材における芯金電極との間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、が備えられており、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧よりも周波数が高い第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得することを特徴とする取得装置。
【請求項１２】
第一の検出値及び第二の検出値に対する現像剤の残量値の相関関係を、様々な温湿度環境下で予め測定したテーブルを記憶している記憶装置を備えており、
前記検出装置によって検出された第一の検出値及び第二の検出値から前記テーブルを参照して前記現像容器内の現像剤の残量値を取得することを特徴とする請求項１１に記載の取得装置。
【請求項１３】
前記現像装置は、
低温低湿環境から高温高湿環境に変化すると、第一の検出値と第二の検出値のいずれも減少し、かつ第一の検出値の減少量に比べて第二の検出値の減少量の方が小さくなる特性を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の取得装置。
【請求項１４】
第一の交流電圧及び第二の交流電圧は、第一の交流電圧を印加した場合よりも第二の交流電圧を印加した場合の方が、入力電圧に対する出力電流の位相差が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の取得装置。
【請求項１５】
第一の交流電圧を印加した場合の入力電圧に対する出力電流の位相差は４５°未満であり、第二の交流電圧を印加した場合の入力電圧に対する出力電流の位相差は４５°よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の取得装置。
【請求項１６】
第一の検出値と絶対湿度との相関関係を予め測定した結果に基づく数式またはテーブルを記憶している記憶装置を備えており、
前記検出装置によって検出された第一の検出値から前記数式またはテーブルを用いて絶対湿度を取得することを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の取得装置。
【請求項１７】
画像形成装置に備えられる現像装置が有する現像容器内の現像剤の残量を取得する取得装置であって、
前記現像装置には、
現像剤を収容する現像容器と、
前記画像形成装置に備えられる像担持体の表面に形成された静電潜像まで現像剤を担持しながら搬送する現像剤担持体と、
前記現像容器内に設けられ、少なくともいずれか一方が導電性樹脂により構成される二つの電極と、が備えられており、
前記画像形成装置には、
前記二つの電極間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、が備えられており、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧とは周波数が異なる第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得すると共に、
第一の交流電圧の周波数は、導電性樹脂により構成される電極のインピーダンスを検出可能な周波数に設定されており、かつ第二の交流電圧の周波数は、前記現像容器内の現像剤の残量に応じたインピーダンスと導電性樹脂により構成される電極のインピーダンスの両者を合わせたインピーダンスを検出可能な周波数に設定されており、
第二の検出値から第一の検出値を引いた値から前記現像容器内の現像剤の残量値を取得することを特徴とする取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、現像剤の残量値を取得可能な画像形成装置及び取得装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置における現像剤の残量値を取得する方法として、現像装置内に設けられた電極間の静電容量を検出し、その検出値に応じた電極間の現像剤の残量値を取得する方法が知られている。具体的には電極間に交流電圧を印加し、その電極間のインピーダンスを検出することで、その検出値に応じた電極間の現像剤の残量値を取得する。電極の材料としては、金属や導電性樹脂を用いて現像剤の残量値を取得することが可能である（特許文献１参照）。
また、現像ローラと、表層が発泡層で構成された現像剤供給ローラとを有する現像装置の場合、各ローラの芯金電極間の静電容量を測定することで、発泡層に含まれる現像剤量値を取得することもできる（特許文献２参照）。この発泡層に含まれる現像剤量は現像装置内全体の現像剤量と相関関係がある。従って、各ローラの芯金電極間の静電容量を測定することで、発泡層に含まれる現像剤量を求めて、現像装置内部全体の現像剤の残量値を取得することができる。
【０００３】
ただし、この場合、各ローラの芯金電極間のインピーダンスは、現像装置内の現像剤量のほか、現像装置内部の温湿度環境によっても変化する。これは、各ローラが温湿度環境によって抵抗変動することから生じるためである。そのため、画像形成装置に備えられている温湿度センサを用いて現像装置内部の温湿度を予測することで、インピーダンスの測定値に補正をかける必要がある（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４０９０６号公報
【特許文献２】特開２００９−９０３５号公報
【特許文献３】特開２００２−１３２０３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、現像ローラと現像剤供給ローラの芯金電極間の静電容量を測定する場合、現像装置内部の温湿度を予測して、上記インピーダンスの測定値に補正をかけることで、ある程度、正確なインピーダンスが得られる。しかしながら、画像形成装置本体に備えられる温湿度センサの測定値と、現像装置内の実際の温湿度は大きく異なる場合がある。例えば、印刷を繰り返した場合、現像装置内部の温湿度は大きく変化するが、現像装置から離れた位置では温湿度はあまり変化しない。そのため、現像装置から離れた位置に設置された温湿度センサでは、現像装置内部の温湿度を精度良く測定することができない場合がある。また、カラーレーザープリンタのように複数のカートリッジを有する画像形成装置においては、高温になる定着装置に近い位置に配置されたカートリッジほど、顕著に温湿度が変化する場合がある。さらに、画像形成装置を温湿度の異なる環境へ移動した場合、密閉された現像装置の内部と、温湿度センサが設置されている位置とで、外部の温湿度と等しくなるまでに時間差が生じる場合がある。
【０００６】
以上のような理由により、現像装置内部と温湿度センサが設けられた位置の温湿度が等しくなるまでは、現像装置内部の温湿度を正確に測定することはできない。従って、不正
確な温湿度情報に基づいて補正しても、正確なインピーダンスを得ることができない。これにより、取得される現像剤の残量値も不正確になってしまう。また、これに伴い、現像剤が無くなっていることを検知できずに、白抜け画像を印刷してしまう恐れがある。
【０００７】
ここで、電極の材料として金属を用いた場合は、抵抗の影響がほとんどないため、電極間のインピーダンス、すなわち静電容量を検出して、その検出値に応じた電極間の現像剤の残量値を取得することが可能である。しかしながら、近年、安価であるとともに自由な形状で精度良く電極を配置できることから、電極の材料として導電性樹脂が用いられるようになってきている。このように、電極の材料として導電性樹脂を用いた場合、導電性樹脂が経年劣化等することにより、電極の抵抗が上昇する場合がある。これは、樹脂中に分散させたカーボン自体の劣化や導電経路の切断などによるものである。そのため、電極間のインピーダンスは導電性樹脂の抵抗変動分によって変動することになる。
【０００８】
以上のような理由により、電極に導電性樹脂を用いて電極間のインピーダンスを検出した場合、導電性樹脂の抵抗分を含めたインピーダンスを検出することとなる。従って、現像剤の量とインピーダンスの相関関係が導電性樹脂の抵抗によって変化することから、取得される現像剤の残量値も不正確になってしまう。そのため、現像剤が無くなっていることを検知できずに、白抜け画像を印刷してしまう恐れがある。
【０００９】
本発明の目的は、電極間の静電容量を測定して現像剤の残量を取得する場合において、電極間におけるインピーダンス変動が生じた場合においても、現像剤の残量値を高精度に取得可能な画像形成装置及び取得装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１１】
すなわち、本発明の画像形成装置は、
像担持体と、
該像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置と、を備える画像形成装置であって、
前記現像装置は、
現像剤を収容する現像容器と、
該現像容器内に設けられる二つの電極と、
を備える画像形成装置において、
前記二つの電極間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧とは周波数が異なる第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得する取得装置と、
を備えることを特徴とする。
また、本発明の他の画像形成装置は、
記録材に画像を形成するための画像形成装置であって、
現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置を有し、
前記現像装置は、
現像剤を収容する現像容器と、
該現像容器内に設けられる二つの電極と、を備え、
前記二つの電極のうちの少なくともいずれか一方が導電性樹脂を含み、
前記二つの電極間に第一の交流電圧を印加する際に検出される第一の検出値と、前記二つの電極間に前記第一の交流電圧と異なる第二の交流電圧を印加する際に検出される第二
の検出値とがあり、
前記第一の検出値と前記第二の検出値とをもとに前記現像容器内の現像剤量を検出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の画像形成装置は、
像担持体と、
該像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置と、を備える画像形成装置であって、
前記現像装置は、
現像剤を収容する現像容器と、
前記静電潜像まで現像剤を担持しながら搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体の表面に摺動する発泡材からなる表層を有し、該現像剤担持体に前記現像容器内の現像剤を供給する現像剤供給部材と、
を備える画像形成装置において、
前記現像剤担持体における芯金電極と前記現像剤供給部材における芯金電極との間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧よりも周波数が高い第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得する取得装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明の他の画像形成装置は、
像担持体と、
該像担持体の表面に形成された静電潜像を現像剤によって現像する現像装置と、を備える画像形成装置であって、
前記現像装置は、
現像剤を収容する現像容器と、
該現像容器内に設けられる二つの電極と、
を備える画像形成装置において、
前記二つの電極のうちの少なくともいずれか一方が導電性樹脂により構成されると共に、
前記二つの電極間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧とは周波数が異なる第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得する取得装置と、
を備え、
第一の交流電圧の周波数は、導電性樹脂により構成される電極のインピーダンスを検出可能な周波数に設定されており、かつ第二の交流電圧の周波数は、前記現像容器内の現像剤の残量に応じたインピーダンスと導電性樹脂により構成される電極のインピーダンスの両者を合わせたインピーダンスを検出可能な周波数に設定されており、
前記取得装置は、第二の検出値から第一の検出値を引いた値から前記現像容器内の現像剤の残量値を取得することを特徴とする。
【００１４】
そして、本発明の取得装置は、
画像形成装置に備えられる現像装置が有する現像容器内の現像剤の残量を取得する取得装置であって、
前記現像装置には、
現像剤を収容する現像容器と、
前記画像形成装置に備えられる像担持体の表面に形成された静電潜像まで現像剤を担持しながら搬送する現像剤担持体と、
前記現像容器内に設けられる二つの電極と、が備えられており、
前記画像形成装置には、
前記二つの電極間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、が備えられており、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧とは周波数が異なる第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の他の取得装置は、
画像形成装置に備えられる現像装置が有する現像容器内の現像剤の残量を取得する取得装置であって、
前記現像装置には、
現像剤を収容する前記現像容器と、
前記画像形成装置に備えられる像担持体の表面に形成された静電潜像まで現像剤を担持しながら搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体の表面に摺動する発泡材からなる表層を有し、該現像剤担持体に前記現像容器内の現像剤を供給する現像剤供給部材と、が備えられており、
前記画像形成装置には、
前記現像剤担持体における芯金電極と前記現像剤供給部材における芯金電極との間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、が備えられており、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧よりも周波数が高い第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得することを特徴とする。
【００１６】
更に、本発明の他の取得装置は、
画像形成装置に備えられる現像装置が有する現像容器内の現像剤の残量を取得する取得装置であって、
前記現像装置には、
現像剤を収容する現像容器と、
前記画像形成装置に備えられる像担持体の表面に形成された静電潜像まで現像剤を担持しながら搬送する現像剤担持体と、
前記現像容器内に設けられ、少なくともいずれか一方が導電性樹脂により構成される二つの電極と、が備えられており、
前記画像形成装置には、
前記二つの電極間に交流電圧を印加する電源と、
該電源によって交流電圧を印加した際のインピーダンスを検出する検出装置と、が備えられており、
前記電源によって第一の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第一の検出値と、前記電源によって第一の交流電圧とは周波数が異なる第二の交流電圧が印加された際に前記検出装置によって検出された第二の検出値とから前記現像容器内の現像剤の残量値を取得すると共に、
第一の交流電圧の周波数は、導電性樹脂により構成される電極のインピーダンスを検出可能な周波数に設定されており、かつ第二の交流電圧の周波数は、前記現像容器内の現像剤の残量に応じたインピーダンスと導電性樹脂により構成される電極のインピーダンスの両者を合わせたインピーダンスを検出可能な周波数に設定されており、
第二の検出値から第一の検出値を引いた値から前記現像容器内の現像剤の残量値を取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、電極間におけるインピーダンス変動が生じた場合においても、現像剤の残量値を高精度に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１に係る現像剤残量値の取得フローである。
【図２】実施例１に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図３】実施例１に係るプロセスカートリッジの模式的断面図である。
【図４】実施例１に係る現像装置の模式的断面図である。
【図５】コンデンサの特性を示すグラフである。
【図６】実施例１に係る現像装置の特性を示すグラフである。
【図７】実施例１に係る現像装置の特性を示すグラフである。
【図８】実施例１に係る現像装置の特性を示すグラフである。
【図９】実施例１に係る現像装置の特性を示すグラフである。
【図１０】実施例１に係る現像装置の特性を示すグラフである。
【図１１】実施例１に係る取得装置のブロック図である。
【図１２】インピーダンスの検出構成を説明する説明図である。
【図１３】実施例１に係る現像剤残量値に関するテーブルである。
【図１４】実施例１に係る現像装置の特性を示すグラフである。
【図１５】トナー供給ローラと絶対湿度の関係を示すグラフである。
【図１６】実施例２に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図１７】実施例２に係るプロセスカートリッジの模式的断面図である。
【図１８】実施例２に係る等価回路を示す図である。
【図１９】実施例２に係る周波数とインピーダンスの関係を示すグラフである。
【図２０】実施例２に係る周波数とインピーダンスの関係を示すグラフである。
【図２１】実施例２に係る周波数とインピーダンスの関係を示すグラフである。
【図２２】実施例２に係る現像剤残量値の取得フローである。
【図２３】実施例２に係るインピーダンスの検出構成を説明する説明図である。
【図２４】実施例２に係る現像剤残量値に関するテーブルである。
【図２５】実施例２に係るトナー残量に関する表とグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２０】
（実施例１）
図１〜図１５を参照して、本発明の実施例１に係る画像形成装置及び取得装置について説明する。なお、本実施例においては、画像形成装置の一例として、フルカラーレーザプリンタの場合を例にして説明する。本実施例では温湿度環境が変動した場合において、電極間のインピーダンスが変化する場合のトナー残量補正方法を説明する。
【００２１】
＜画像形成装置＞
特に、図２及び図３を参照して、画像形成装置全体の構成について説明する。図２は本発明の実施例１に係る画像形成装置の概略構成を断面的に示したものである。なお、図２においては、各構成については簡略的に示している。図３は本発明の実施例１に係るプロセスカートリッジの模式的断面図である。
【００２２】
本実施例に係る画像形成装置１００は、装置本体に対して着脱自在に構成される４つのプロセスカートリッジ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ（以下、適宜、カートリッジ１０と称する）を備えている。なお、カートリッジ１０ａはイエローカートリッジであり、カートリッジ１０ｂはマゼンタカートリッジであり、カートリッジ１０ｃはシアンカートリッジであり、カートリッジ１０ｄはブラックカートリッジである。各カートリッジ１０は、それぞれ、像担持体としての感光ドラム１１を備えている。この感光ドラム１１の周囲には、感光ドラム１１の表面を帯電するための帯電ローラ１２、及び感光ドラム１１の表面をクリーニングするためのクリーニング装置１４が設けられている。また、感光ドラム１１の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置２０も設けられている。なお、感光ドラム１１の表面に照射されるレーザー光の通り道を確保するために開口部１３も設けられている。
【００２３】
＜画像形成プロセス＞
次に画像形成のプロセスについて説明する。画像形成が始まると、感光ドラム１１は図３中矢印Ａ方向に回転し、帯電ローラ１２は感光ドラム１１の回転に従動して、矢印Ｂ方向に回転する。そして、感光ドラム１１の表面は帯電ローラ１２により一様に帯電される。その後、感光ドラム１１の表面には、露光装置１からレーザー光が照射されて、静電潜像が形成される。一方、現像装置２０においては、感光ドラム１１の回転開始後に、感光ドラム１１から離間していた現像剤担持体としての現像ローラ２３が感光ドラム１１と当接する方向に移動する。続いて、現像ローラ２３は図３中矢印Ｃ方向に、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ２４は矢印Ｄ方向にそれぞれ回転を始める。そして、感光ドラム１１上に形成された静電潜像は現像装置２０で現像される。現像された現像剤像は、１次転写ローラ３との電位差により、現像剤像と当接している中間転写体４に１次転写される。
【００２４】
以上のプロセスが、カートリッジ１０ａ、カートリッジ１０ｂ、カートリッジ１０ｃ、カートリッジ１０ｄにより順次行われ、中間転写体４上に全ての現像剤像が重ね合わされる。その後、現像剤像は、２次転写ローラ５との電位差により紙などの記録媒体（記録材）に転写される。現像剤像が転写された記録媒体は、定着装置６に搬送されて、加熱かつ加圧される。これにより、記録媒体上に現像剤像が定着される。その後、記録媒体は画像形成装置１００の外部に排出される。なお、中間転写体４を通過した後、転写されずに感光ドラム１１上に残った現像剤は、クリーニング装置１４によって、掻き取られる。その後、再び、上記のプロセスが繰り返される。
【００２５】
＜現像装置＞
特に、図４を参照して、現像装置２０について、より詳細に説明する。現像装置２０は、感光ドラム１１との対向位置に開口部を有する現像容器２１を備えている。この現像容器２１には、現像剤としてのトナー２２が収容されている。また、現像装置２０は、現像剤担持体としての現像ローラ２３と、現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ２４とを備えている。現像ローラ２３は、感光ドラム１１上の静電潜像までトナーを担持しながら搬送する役割を担っている。トナー供給ローラ２４は、現像剤担持体表面（現像ローラ２３の表面）に摺動する発泡材からなる表層２４ｂを有している。そして、このトナー供給ローラ２４は、現像ローラ２３に現像容器２１内のトナーを供給する役割を担っている。また、現像装置２０は、現像ローラ２３に付着したトナーを、現像前に規制して付着量を
安定させるトナー規制部材２５も備えている。なお、本実施例におけるトナー２２は、非磁性１成分の重合トナーであり、負帯電性のトナーである。
【００２６】
現像ローラ２３は、導電性支持体である直径６ｍｍの芯金電極２３ａと、この芯金電極２３ａの外周に設けられる弾性体層２３ｂとから構成される。本実施例における弾性体層２３ｂは、芯金電極２３ａの外周に設けられる厚さ２．７５ｍｍのシリコンゴム層と、このシリコンゴム層の外周に設けられる厚さ１０μｍのウレタン樹脂層とから構成される。また、ローラ全体の直径は１１．５ｍｍである。さらに、本実施例における現像ローラ２３は、２３℃、湿度５０％の環境下において、以下の方法で測定した際に、１０５Ωの抵抗値と、４００ｐＦの静電容量を示す。
【００２７】
現像ローラ２３を直径３０ｍｍのアルミスリーブ上に荷重９．８Ｎで当接させる。そしてアルミスリーブを６０ｒｐｍで回転させることで現像ローラ２３を従動回転させる。次に、−５０Ｖの直流電圧を、アルミスリーブを介して現像ローラ２３の芯金電極２３ａに印加し、この時に流れる電流値により現像ローラ２３の抵抗値を算出する。また、現像ローラ２３を直径３０ｍｍのアルミスリーブ上に荷重９．８Ｎで当接させる。そして、静止状態における現像ローラ２３の芯金電極とアルミスリーブ間の静電容量をＬＣＲメータ（ＮＦブロック社製）で測定する。静電容量の測定電圧条件は、５Ｖ，５０ｋＨｚである。
【００２８】
トナー供給ローラ２４は、導電性支持体である直径５ｍｍの芯金電極２４ａと、この芯金電極２４ａの外周に設けられる発泡材からなる表層２４ｂとから構成される。本実施例における表層２４ｂはウレタンフォームにより構成される。このウレタンフォームの発泡セルは、ウレタン内部へトナーが出入りできるよう連泡となっており、ウレタンフォームを含むローラ全体の直径は１３ｍｍである。トナー供給ローラ２４の軸中心は、現像ローラ２３から１１．０５ｍｍ離れた位置にある。そのため、トナー供給ローラ２４は、現像ローラ２３との当接部において現像ローラ２３に沿って最大１．２ｍｍ圧縮変形をしながら、現像ローラ２３の回転方向（矢印Ｃ）と同一方向（矢印Ｄ）に回転する。つまり、両ローラの当接部では互いに逆方向の速度をもち、摩擦が起きている。そのため、トナー供給ローラ２４は、現像ローラ２３との当接部で現像ローラ２３の表面のトナーを掻き取り、かつ現像ローラ２３との接触時にウレタンフォームが圧縮されることで現像ローラ２３に向かってトナーを吐き出して供給する役割を担っている。
【００２９】
トナー供給ローラ２４は、次の電気的特性を備えている。すなわち、温度２３℃，湿度５０％の環境下において、トナー供給ローラ２４を、直径１１．５ｍｍの金属ローラに対して、軸中心を１１．０５ｍｍ離れた位置に配置して１．２ｍｍ圧縮変形させる。この際、金属ローラとトナー供給ローラ２４の芯金電極間の抵抗値が２×１０６Ω、静電容量が１０ｐＦを示す。なお、トナー供給ローラ２４は、イオン導電性を有しており、トナー供給ローラ２４のインピーダンスは現像容器２１内の湿度が高いほど小さくなる。
【００３０】
＜現像剤の残量値の取得＞
特に、図５〜図１４を参照して、本実施例に係る画像形成装置１００及び取得装置２００における現像剤（トナー）の残量値を取得する手法について説明する。
【００３１】
＜＜概要＞＞
本実施例に係る取得装置２００においては、現像ローラ２３の芯金電極２３ａとトナー供給ローラ２４の芯金電極２４ａとの間に、周波数の異なる第一の交流電圧及び第二の交流電圧を印加した際のインピーダンスをそれぞれ検出する。以下、現像ローラ２３の芯金電極２３ａとトナー供給ローラ２４の芯金電極２４ａとの間に交流電圧を印加した際のインピーダンスを、「ローラ間インピーダンス」と称する。また、第一の交流電圧を印加した際のローラ間インピーダンスの検出結果を「第一の検出値」、第二の交流電圧を印加し
た際のローラ間インピーダンスの検出結果を「第二の検出値」と称する。そして、取得装置２００は、これら第一及び第二の検出値に基づいて、現像剤の残量値を取得することを特徴としている。このように、２種類の検出結果に基づいて、現像剤の残量値を取得することで、温湿度環境に拘わらず、現像剤の残量値を高精度に取得することができる。この理由について、簡単に説明する。
【００３２】
ローラ間インピーダンスは、印加する交流電圧の周波数が低いほど抵抗に近い特性を示し、印加する交流電圧の周波数が高いほどコンデンサに近い特性を示す。また、ローラ間インピーダンスは、印加する交流電圧の周波数が低いほど現像剤の残量の影響が小さく、印可する交流電圧の周波数が高いほど現像剤の残量の影響が大きくなる。更に、ローラ間インピーダンスは、印加する交流電圧の周波数の高低に拘わらず、温湿度環境（より具体的には絶対湿度）の影響が大きい。以上の性質を利用して、様々な温湿度環境下で現像剤の残量を色々と変えて、予め第一及び第二の検出値を測定し、これらの検出値と現像剤の残量との相関関係を求めておくことで、第一及び第二の検出値から現像剤の残量値を取得することができる。そして、取得される現像剤の残量値は、温湿度環境の影響が加味されている。これにより、温湿度環境に拘わらず、現像剤の残量値を高精度に取得することができる。
【００３３】
ここで、理論上、第一の交流電圧と第二の交流電圧の周波数が異なってさえいれば、第一及び第二の検出値に基づいて得られる現像剤の残量値は、温湿度環境の影響が加味されている。しかしながら、第一の交流電圧は、ローラ間インピーダンスが、より抵抗に近い特性を示すように設定するのが望ましく、第二の交流電圧は、ローラ間インピーダンスが、よりコンデンサに近い特性を示すように設定するのが望ましい。こうすることで、温湿度環境に拘わらず、現像剤の残量値をより一層高精度に取得することが可能となる。この理由は、以下の通りである。すなわち、ローラ間インピーダンスを、より抵抗に近い特性を示すように設定することで、絶対湿度に対する感度を高くすることができる。また、ローラ間インピーダンスを、よりコンデンサに近い特性を示すように設定することで、現像剤の残量に対する感度を高くすることができる。従って、第一の交流電圧及び第二の交流電圧を上記のように設定することにより、ノイズの割合を減らすことができ、現像剤の残量値をより一層高精度に取得することが可能となる。以下、現像剤の残量値の取得に関して、より詳細に説明する。
【００３４】
＜＜現像装置の電気的特性＞＞
特に、図５を参照して、本実施例に係る現像装置２０の電気的特性について説明する。図５は、コンデンサに対する入力電圧と出力電流との関係を示すグラフである。
【００３５】
一般的に、回路素子としての抵抗の場合、入力電圧と出力電流との位相差（以下、電圧−電流の位相差と称する）は０°である。一方、静電容量を有するコンデンサの場合、電圧−電流の位相差は９０°である。コンデンサは印加電圧に比例した電荷を保持して貯めることができ、電圧が変化した時には、変化した電圧に対応する電荷量だけ貯めるように電流が流れる。そのため、図５に示すように、コンデンサに正弦波の交流電圧を印加した場合、領域Ｘの様に電圧が増加している間（接線の傾きがプラスの間）は電流がプラス方向に流れる。そして、領域Ｙの様に電圧が減少している間（接線の傾きがマイナスの間）は電流がマイナス方向に流れる。また、電圧の変化が無い時（接線の傾きが０の時）は流れる電流は０であり、電圧の変化が最も大きい時（接線の傾きが最も大きい時）に流れる電流は最大になる。この電圧−電流特性より、コンデンサの電圧−電流の位相差は９０°ずれる。
【００３６】
一般的な物質は、周波数が低いほど抵抗に近い特性を示すので電圧−電流の位相差は０°に近くなり、周波数が高いほどコンデンサに近い特性を示すので電圧−電流の位相差は
９０°に近くなる。電圧−電流の位相差が０°と９０°の間は抵抗とコンデンサの中間の様な特性を示すが、位相差は連続的に変化するので、位相差をみることでその物質が抵抗の特性を示すか、コンデンサの特性を示すかが分かる。
【００３７】
＜＜ローラ間インピーダンスの温湿度環境の影響＞＞
図６を参照して、ローラ間インピーダンスの温湿度環境の影響について説明する。図６は、様々な温湿度環境における周波数とローラ間インピーダンス（現像装置２０のインピーダンス）との関係を示すグラフである。このグラフから、ローラ間インピーダンスは、任意の周波数において、より高温高湿環境になるほど小さくなることが分かる。つまり、本実施例に係る現像装置２０は、低温低湿環境から高温高湿環境に変化すると、第一の検出値と第二の検出値のいずれも減少する特性を有している。また、このグラフから、周波数が高くなるにつれて、高温高湿環境に変化した際のローラ間インピーダンスの減少量は小さくなっていくことが分かる。つまり、本実施例に係る現像装置２０は、低温低湿環境から高温高湿環境に変化すると、第一の検出値の減少量に比べて第二の検出値の減少量の方が小さくなる特性を有している。
【００３８】
＜＜ローラ間インピーダンスの温湿度環境及び現像剤の残量の影響＞＞
図７を参照して、ローラ間インピーダンスの温湿度環境及び現像剤としてのトナーの残量の影響について説明する。図７は２通りのトナー残量の場合について、ローラ間インピーダンス（現像装置２０のインピーダンス）を、低温低湿環境下の場合と高温高湿環境下の場合についてそれぞれ示したものである。なお、２通りのトナー残量とは、新品の現像装置２０でトナーの残量が最大の場合のトナー残量と、トナーを２０ｇ使用して、２０ｇ分だけ減った場合のトナー残量である。また、低温低湿環境は、温度１５℃，湿度１０％の環境であり、高温高湿環境は、温度３０℃，湿度８０％の環境である。また、図７（ａ）は現像ローラ２３の芯金電極２３ａとトナー供給ローラ２４の芯金電極２４ａとの間に、１００Ｈｚの交流電圧を印加した際のインピーダンスを示している。更に、図７（ｂ）は現像ローラ２３の芯金電極２３ａとトナー供給ローラ２４の芯金電極２４ａとの間に、５０ｋＨｚの交流電圧を印加した際のインピーダンスを示している。
【００３９】
図７（ａ）から、１００Ｈｚの交流電圧を印加した場合には、現像装置２０内のトナー残量の影響は殆ど受けないが、温湿度環境の影響は大きいことが分かる。また、図７（ｂ）から、５０ｋＨｚの交流電圧を印加した場合には、現像装置２０内のトナー残量と温湿度環境の影響が、いずれも大きいことが分かる。
【００４０】
＜＜現像装置における周波数と電圧−電流の位相差の関係＞＞
図８を参照して、現像装置２０における周波数と電圧−電流の位相差の関係について説明する。図８は、様々な温湿度環境において、現像装置２０における周波数と電圧−電流の位相差の関係を示すグラフである。
【００４１】
このグラフから、測定周波数が１００Ｈｚ以上の範囲においては、周波数が大きくなるにつれて電圧−電流の位相差が９０°に向かって大きくなり、現像装置２０が抵抗とコンデンサの並列回路の特性を示していることが分かる。また、周波数が１００Ｈｚの場合、いずれの環境下においても電圧−電流の位相差が４５°より小さく、現像装置２０のインピーダンスは抵抗値が支配的であることが分かる。これに対して、周波数が５０ｋＨｚの場合、いずれの環境下においても電圧−電流の位相差が４５°より大きく、現像装置２０のインピーダンスは静電容量が支配的であることが分かる。
【００４２】
＜＜ローラ間インピーダンスに対する現像ローラの影響＞＞
図９を参照して、ローラ間インピーダンスに対する現像ローラ２３の影響について説明する。図９は、現像ローラ２３をそのまま用いた場合と、現像ローラ２３の代わりに金属
のみから構成されるローラに変えた場合における周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。なお、金属のみから構成されるローラの形状及び寸法は、現像ローラ２３と同一である。
【００４３】
図９から分かるように、現像ローラ２３を金属ローラに変えても、ローラ間インピーダンスの周波数特性は変化しない。つまり、現像ローラ２３の物性は、ローラ間インピーダンスに寄与していない。これは、トナー供給ローラ２４に比べて、現像ローラ２３は、抵抗値が低く、かつ静電容量が高いため、いずれの周波数においてもインピーダンスが小さいことによる。
【００４４】
＜＜ローラ間インピーダンスの現像剤の残量の影響＞＞
図１０を参照して、ローラ間インピーダンスの現像剤としてのトナーの残量の影響について説明する。図１０は、トナーが空の場合と、トナーが十分に有る場合における周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフである。なお、図１０は高温高湿環境（温度３０℃，湿度８０％）下における測定結果を示している。図１０に示すグラフのような特性を示す理由を以下に説明する。
【００４５】
周波数が５０Ｈｚの場合、トナーが空の場合よりもトナーが有る場合の方が、ローラ間インピーダンス（現像装置２０のインピーダンス）が大きくなっている。これは、トナー供給ローラ２４と現像ローラ２３の間に介在するトナー２２により絶縁層が形成されているためである。
【００４６】
周波数が１００Ｈｚの場合、ローラ間インピーダンスは、トナーの有無に殆ど影響されない。これは５０Ｈｚよりも周波数が高くなることで、トナー２２により形成される絶縁層にも電流が流れ易くなり、トナー供給ローラ２４の抵抗のみの特性が表れているからである。なお、上記の通り、このトナー供給ローラ２４の抵抗値は温湿度に応じて変化する。
【００４７】
周波数が５０ｋＨｚの場合、トナーが空の場合よりもトナーが有る場合の方が、ローラ間インピーダンスが小さくなっている。これはトナー供給ローラ２４に内包されるトナーがあるため、トナーの誘電率分の静電容量の増加があったためである。
【００４８】
以上より、次のことが分かる。すなわち、１００Ｈｚの周波数により得られるローラ間インピーダンスは、トナー供給ローラ２４の抵抗値にほぼ等しい。そして、このローラ間インピーダンスは、トナーの有無の影響を殆ど受けず、かつ温湿度環境の影響を受ける。また、５０ｋＨｚの周波数により得られるローラ間インピーダンスから、現像ローラ２３の芯金電極２３ａとトナー供給ローラ２４の芯金電極２４ａとの間の静電容量を得ることができる。なお、５０ｋＨｚの周波数により得られるローラ間インピーダンスは、トナー残量の影響と温湿度環境の影響を受ける。
【００４９】
＜＜現像剤の残量値の取得手順＞＞
本実施例に係る現像装置２０における現像容器２１内の現像剤としてのトナーの残量値の取得手順について、図１及び図１１〜図１４を参照して説明する。図１は本発明の実施例１に係る取得装置によって現像剤の残量値を取得する手順を示すフローチャートである。図１１は本発明の実施例１に係る取得装置のブロック図である。図１２は本発明の実施例１に係る取得装置によってローラ間インピーダンスを検出する構成を説明する説明図である。図１３は本発明の実施例１に係る取得装置によって現像剤の残量値を取得する際に参照するテーブルである。図１４は第一及び第二の検出値と、現像剤の残量との対応関係を示すグラフである。
【００５０】
＜＜＜取得装置の概略構成＞＞＞
特に、図１１を参照して、本実施例に係る取得装置２００の概略構成について説明する。本実施例に係る取得装置２００は、処理装置（ＣＰＵ）２１０と、記憶装置（メモリ）２２０とを備えている。取得装置２００においては、まず、処理装置２１０に対してインピーダンス検出装置５１から第一及び第二の検出値が入力される。そして、処理装置２１０は、記憶装置２２０に記憶されているテーブルを参照して、第一及び第二の検出値に対応する現像剤（トナー）の残量値を取得して、取得結果（トナー残量値）を出力する。なお、取得結果については、例えば、画像形成装置本体に設けられた不図示の表示装置に表示させることができる。または、トナー残量値が予め定められた値以下、または０のときに、上記表示装置にトナーの補充を促したり、カートリッジの交換を促したりする旨のメッセージを表示させることもできる。
【００５１】
本実施例に係る取得装置２００は、画像形成装置１００の本体内部に備えられている。ただし、取得装置２００については、画像形成装置１００の本体外部、例えば、パーソナルコンピュータなどに設けてもよい。
【００５２】
＜＜＜現像剤（トナー）残量値の取得手順＞＞＞
特に、図１及び図１２〜図１４を参照して、本実施例に係る現像剤残量値の取得手順について説明する。
【００５３】
（前段階ステップＳ０）
画像形成動作終了後、現像装置２０は感光ドラム１１から離間する。そして、現像装置２０における現像ローラ２３及びトナー供給ローラ２４の回転（駆動）が停止する。その後、これら現像ローラ２３及びトナー供給ローラ２４を２秒間静止させることにより、現像容器２１内のトナーの動きを停止させる。
【００５４】
（第一の検出値の検出ステップＳ１）
内部にインバータを有し、複数種類の周波数の交流電圧を印加可能な交流電圧電源５０によって、第一の交流電圧がトナー供給ローラ２４の芯金電極２４ａに印加される。すると現像ローラ２３の芯金電極２３ａに誘起された電圧により、現像ローラ２３に電流が流れる。この電流は、インピーダンス検出装置５１にて、ダイオードによって半波整流された後、電流−電圧変換機によって直流電圧に変換されて、ローラ間インピーダンスが得られる。この時得られるローラ間インピーダンスが第一の検出値である。その後、第一の交流電圧の印加が停止される。なお、電圧を印加するタイミングを、現像装置２０が感光ドラム１１から離間した後にすることで、現像ローラ２３に担持されているトナー２２が感光ドラム１１へ飛翔することを防ぐことができる。また、現像ローラ２３の付近に位置する感光ドラム１１に電流がリークすることを防ぐこともできる。
【００５５】
ここで、本実施例においては、第一の交流電圧は、ローラ間インピーダンスが抵抗に近い特性を示すように設定されている。これにより、第一の検出値は、トナー供給ローラ２４の抵抗値とほぼ等しくなる。より具体的には、第一の交流電圧として、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２００Ｖ、周波数ｆ＝１００Ｈｚの電圧を用いた。測定周波数を１００Ｈｚにした理由を以下に説明する。
【００５６】
本実施例に係る現像装置２０においては、温度１５℃，湿度１０％の環境下で電圧−電流の位相差が４５°となるのは、測定周波数がおよそ１５０Ｈｚのときである（図８参照）。また、温度１５℃，湿度１０％よりも高温高湿になるほど、電圧−電流の位相差は小さくなる傾向がある。即ち、１５０Ｈｚ以下の測定周波数を用いることで、温度１５℃，湿度１０％よりも高温高湿の環境であれば、ローラ間インピーダンス（現像装置２０のインピーダンス）は抵抗値が支配的となる。つまり、トナー供給ローラ２４の抵抗値の検出
が可能となる。
【００５７】
なお、測定周波数を例えば５００Ｈｚとしてもよいが、この場合には誤差が出てしまう。この理由について説明する。周波数が５００Ｈｚの場合、温度２３℃，湿度５０％のときは電圧−電流の位相差は４５°より小さいが、温度１５℃，湿度１０％のときは電圧−電流の位相差は４５°より大きくなる。つまり、温度２３℃，湿度５０％より高温高湿の環境下では、ローラ間インピーダンスは、トナー供給ローラ２４の抵抗値にほぼ等しい。しかしながら、より低温低湿環境である温度１５℃，湿度１０％の場合には、ローラ間インピーダンスは、トナー供給ローラ２４の抵抗値とは異なってしまう。従って、温湿度環境に拘わらず、ローラ間インピーダンスがトナー供給ローラ２４の抵抗値にほぼ等しくなるような測定周波数を用いるのが望ましい。
【００５８】
さらに、測定周波数が低すぎると、前述したように、トナー供給ローラ２４と現像ローラ２３の間に介在するトナー２２による絶縁層の影響が大きく表れる（図１０参照）。この場合にも、ローラ間インピーダンスは、トナー供給ローラ２４の抵抗値とは異なってしまう。以上のことを踏まえ、本実施例では、第一の交流電圧における測定周波数を１００Ｈｚとした。
【００５９】
（第二の検出値の検出ステップＳ２）
検出ステップＳ１の後、交流電圧電源５０によって、第二の交流電圧がトナー供給ローラ２４の芯金電極２４ａに印加される。これにより、検出ステップＳ１の場合と同様に、インピーダンス検出装置５１により、ローラ間インピーダンスが得られる。この時得られるローラ間インピーダンスが第二の検出値である。その後、第二の交流電圧の印加が停止される。
【００６０】
ここで、本実施例においては、第二の交流電圧は、ローラ間インピーダンスがコンデンサに近い特性を示すように設定されている。これにより、第二の検出値から、現像ローラ２３の芯金電極２３ａとトナー供給ローラ２４の芯金電極２４ａとの間の静電容量を得ることができる。より具体的には、第二の交流電圧として、ピーク間電圧Ｖｐｐ＝２００Ｖ、周波数ｆ＝５０ｋＨｚの電圧を用いた。測定周波数を５０ｋＨｚにした理由を以下に説明する。
【００６１】
本実施例に係る現像装置２０においては、温度３０℃，湿度８０％の環境下で電圧−電流の位相差が４５°となるのは、測定周波数がおよそ３ｋＨｚのときである（図８参照）。また、温度３０℃，湿度８０％よりも低温低湿になるほど、電圧−電流の位相差は大きくなる傾向がある。即ち、３ｋＨｚ以上の測定周波数を用いることで、温度３０℃，湿度８０％よりも低温低湿の環境であれば、ローラ間インピーダンスはコンデンサに近い特性を示す。つまり、現像ローラ２３の芯金電極２３ａとトナー供給ローラ２４の芯金電極２４ａとの間の静電容量（現像装置２０の静電容量）の検出が可能となる。
【００６２】
なお、測定周波数を例えば１ｋＨｚとしてもよいが、この場合には誤差が出てしまう。この理由について説明する。周波数が１ｋＨｚの場合、温度２３℃，湿度５０％のときは電圧−電流の位相差は４５°より大きいが、温度３０℃，湿度８０％のときは電圧−電流の位相差は４５°より小さくなる。つまり、温度２３℃，湿度５０％より低温低湿の環境下では、ローラ間インピーダンスから現像装置２０の静電容量を得ることができる。しかしながら、より高温高湿環境である温度３０℃，湿度８０％の場合には、ローラ間インピーダンスは、コンデンサの特性を示さない。従って、温湿度環境に拘わらず、ローラ間インピーダンスがコンデンサの特性を示すような測定周波数を用いるのが望ましい。以上のことを踏まえ、本実施例では、第二の交流電圧における測定周波数を５０ｋＨｚとした。
【００６３】
以上のように第一の検出値と第二の検出値が得られた後、上記の通り、処理装置２１０によって、記憶装置２２０に記憶されているテーブルが参照され、現像剤（トナー）の残量値が得られる。そして、本実施例においては、トナーアウト（トナー残量値が予め定められた値以下）の場合に、表示装置にトナーがないことを表示させたり、警告音を鳴らしたりすることで、ユーザーにトナーがないことを報知させる。また、トナーが残っている場合には、画像形成装置１００は画像形成ジョブ信号の受信を待機する。
【００６４】
ここで、図１３を参照して、記憶装置２２０に備えられるテーブルについて説明する。このテーブルは、様々な温湿度環境下で現像剤の残量を色々と変えて、予め第一及び第二の検出値を測定し、これらの検出値に対する現像剤の残量値の相関関係を求めた結果をまとめた表である。
【００６５】
図１３に示すテーブル（表）においては、列が第一の検出値に対応し、行が第二の検出値に対応している。そして、列においては、左側から右側に向かうにつれて高温高湿環境から低温低湿環境に変化するように段階的に区切られている。より具体的には、最も左側の列が温度３０℃，湿度８０％に対応し、中央の列が一般的な使用環境である温度２３℃，湿度５０％に対応し、最も右側の列が温度１５℃，湿度１０％に対応している。また、行においては、各種環境条件下において、下側から上側に向かうにつれてトナー残量値が１００％から０％（トナー無し）に変化するように段階的に区切られている。なお、未使用時のトナーの残量に対する測定時のトナーの残量の割合が１０％毎に区切られている。
【００６６】
ここで、上記の通り、第一の検出値は、現像剤（トナー）の残量の影響は殆ど受けず、温湿度（より正確には絶対湿度）の影響を受ける値である。これに対して、第二の検出値は、現像剤（トナー）の残量の影響と温湿度（より正確には絶対湿度）の影響を受ける値である。従って、テーブルにおいて、第一の検出値に対応する列と第二の検出値に対応する行が交わるマスの値（現像剤の残量値（％））は、温湿度環境が加味された値である。つまり、このテーブルを参照して、第一及び第二の検出値からトナーの残量値（％）を求めることで、温湿度環境に拘わらず、トナーの残量値を高精度に取得することができる。
【００６７】
なお、図１４は、第一の検出値と第二の検出値から、トナーの残量値がいくつになるかが分かるようにグラフで示したものである。つまり、横軸が第一の検出値（測定周波数が１００Ｈｚにおける現像装置２０のインピーダンス（ＭΩ））であり、縦軸が第二の検出値（測定周波数が５０ｋＨｚにおける現像装置２０のインピーダンス（ＭΩ））である。また、グラフ中には、トナー無しの場合における第一及び第二の検出値の対応関係を示す曲線と、トナー残量値が１００％の場合における第一及び第二の検出値の対応関係を示す曲線が示されている。このグラフにおいて、第一の検出値と第二の検出値との交点が、縦軸に見て、２つの曲線間のどの位置にあるかで、トナー残量値が分かる。つまり、交点が、下の曲線に近いほどトナーの残量値が大きく、上の曲線に近いほどトナーの残量値が小さく、真ん中に位置すれば、トナー残量値は５０％である。
【００６８】
ここで、本実施例においては、４つのプロセスカートリッジ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにおいて、それぞれ現像剤の残量値を取得するように構成されている。そのため、各カートリッジ１０の温湿度環境を踏まえてトナー残量値が取得される。従って、各カートリッジによって現像装置内の温湿度環境が異なる場合においても、各現像容器内のトナーの残量値を精度よく取得することができる。これにより、白抜け画像の印刷を防止することができる。
【００６９】
なお、本実施例においては、第一の交流電圧として周波数１００Ｈｚの交流電圧を用い、第二の交流電圧として周波数５０ｋＨｚの交流電圧を用いた。ただし、交流電圧の周波数の適正値については、現像装置のインピーダンスの周波数特性や、画像形成装置の使用
環境に応じて異なることは言うまでもない。
【００７０】
＜絶対湿度の取得＞
図１５を参照して、本実施例に係る画像形成装置において、絶対湿度を取得する方法について説明する。図１５は絶対湿度とトナー供給ローラ２４の抵抗値との関係を示すグラフである。
【００７１】
上記の通り、本実施例においては、第一の検出値は、トナー供給ローラ２４の抵抗値とほぼ等しい。そして、この第一の検出値は、現像剤（トナー）の残量の影響は殆ど受けず、温湿度（より正確には絶対湿度）の影響を受ける値である。そのため、図１５に示すグラフは、トナーの残量の影響を殆ど受けないグラフである。従って、予め種々の絶対湿度環境においてトナー供給ローラ２４の抵抗値（第一の検出値とほぼ等しい）を測定して図１５に示すようなグラフを得ておくことで、第一の検出値から絶対湿度を取得することが可能となる。
【００７２】
より具体的には、例えば、図１５に示すグラフを数式化またはテーブル化して、図１０に示す記憶装置２２０に記憶させておく。つまり、取得装置２００に備えられる記憶装置２２０に、第一の検出値と絶対湿度との相関関係を予め測定した結果に基づく数式またはテーブルを記憶させておく。そして、取得装置２００に備えられる処理装置２１０は、インピーダンス検出装置５１から入力された第一の検出値に基づいて、記憶装置２２０に記憶されている数式またはテーブルを用いて絶対湿度を取得することができる。このように、温湿度センサを備えずとも絶対湿度を求めることができる。
【００７３】
取得された絶対湿度は、画像形成装置１００における各種制御を行う際の入力データとして用いることができる。例えば、現像条件の制御に用いることが可能である。すなわち、本実施例の画像形成方式は、負帯電性であるトナー２２を用いた反転現像方式である。このトナー２２の帯電性は現像容器２１内の絶対湿度に依存する。つまり、現像容器２１内の絶対湿度が上がるとトナー２２の帯電性は下がり、非正規帯電のトナー２２が増加することで、意図しない箇所への現像である所謂反転カブリが増える。反転カブリは、帯電ローラ１２により帯電された感光ドラム１１の表面と現像ローラ２３との間の電位差を小さくすることで抑制することができる。従って、絶対湿度が上昇した場合には、現像ローラ２３に印加する電圧の絶対値を大きくする（例えば−３００Ｖから−３３０Ｖに変更する）ことで、反転カブリのない良好な画像形成を行うことができる。
【００７４】
＜本実施例に係る画像形成装置及び取得装置の優れた点＞
以上説明したように、本実施例に係る画像形成装置１００及び取得装置２００によれば、温湿度環境に拘わらず、現像剤の残量を高精度に取得することができる。また、本実施例においては、第一の交流電圧を、ローラ間インピーダンスが、より抵抗に近い特性を示すように設定し、第二の交流電圧を、ローラ間インピーダンスが、よりコンデンサに近い特性を示すように設定している。これにより、温湿度環境に拘わらず、現像剤の残量値をより一層高精度に取得することが可能となる。より具体的には、第一の交流電圧については、高温高湿度環境下であっても低温低湿度環境であっても、電圧−電流の位相差が４５°未満となるように周波数を設定するとよい。つまり、本実施例の場合には、第一の交流電圧の周波数は、１００数十Ｈｚ以下、好ましくは１００Ｈｚ以下、更に好ましくは６０Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下に設定するとよい。また、第二の交流電圧については、高温高湿度環境下であっても低温低湿度環境であっても、電圧−電流の位相差が４５°以上、好ましくは７０°以上となるように周波数を設定するとよい。つまり、本実施例の場合には、第二の交流電圧の周波数は、３ｋＨｚ以上、好ましくは４０ｋＨｚ以上、更に好ましくは８０ｋＨｚ以上に設定するとよい。
【００７５】
（実施例２）
図１６〜図２６を参照して、本発明の実施例２に係る画像形成装置及び取得装置について説明する。なお、本実施例においては、画像形成装置の一例として、モノクロレーザプリンタの場合を例にして説明する。本実施例では、電極が導電性樹脂で形成され、導電性樹脂の抵抗が変動した場合において、電極間のインピーダンスが変化する場合のトナー残量補正方法を説明する。なお、導電性樹脂で形成される電極に関しては、電極全体が導電性樹脂で構成される場合の他、一部が導電性樹脂で構成される場合も適用可能である。また、説明の便宜上、上記実施例１と同一の構成部分（同一の機能や役割を担う部材）については同一の符号を付して、その説明は適宜省略する。
【００７６】
＜画像形成装置＞
特に、図１６及び図１７を参照して、画像形成装置全体の構成について説明する。図１６は本発明の実施例２に係る画像形成装置の概略構成を断面的に示したものである。なお、図１６においては、各構成については簡略的に示している。図１７は本発明の実施例２に係るプロセスカートリッジの模式的断面図である。
【００７７】
本実施例に係る画像形成装置１００は、装置本体に対して着脱自在に構成される１つのプロセスカートリッジ１０を備えている。カートリッジ１０は、像担持体としての感光ドラム１１を備えている。この感光ドラム１１の周囲には、感光ドラム１１の表面を帯電するための帯電ローラ１２、及び感光ドラム１１の表面をクリーニングするためのクリーニング装置１４が設けられている。また、感光ドラム１１の表面に形成された静電潜像を現像剤により現像する現像装置２０も設けられている。なお、感光ドラム１１の表面に照射されるレーザー光の通り道を確保するために開口部１３も設けられている。
【００７８】
＜画像形成プロセス＞
次に画像形成のプロセスについて説明する。画像形成が始まると、感光ドラム１１は図１６中矢印Ａ方向に回転し、帯電ローラ１２は感光ドラム１１の回転に従動して、矢印Ｂ方向に回転する。そして、感光ドラム１１の表面は帯電ローラ１２により一様に帯電される。その後、感光ドラム１１の表面には、露光装置１からレーザー光が照射されて、静電潜像が形成される。一方、現像装置２０においては、感光ドラム１１の回転開始とともに現像ローラ２３が図１６中矢印Ｃ方向に回転を始める。そして、感光ドラム１１上に形成された静電潜像は現像装置２０で現像される。現像された現像剤像は、転写ローラ３との電位差により、紙等の記録媒体上に転写される。現像剤像が転写された記録媒体は、定着装置６に搬送されて、加熱かつ加圧される。これにより、記録媒体上に現像剤像が定着される。その後、記録媒体は画像形成装置１００の外部に排出される。なお、転写されずに感光ドラム１１上に残った現像剤は、クリーニング装置１４によって、掻き取られる。その後、再び、上記のプロセスが繰り返される。
【００７９】
＜プロセスカートリッジ＞
特に、図１７を参照して、プロセスカートリッジ１０について、より詳細に説明する。現像装置２０は、感光ドラム１１との対向位置に開口部を有する現像容器２１を備えている。この現像容器２１には、現像剤としてのトナー２２が収容されている。また、現像装置２０は、現像剤担持体としての現像ローラ２３を備えている。この現像ローラ２３は、ローラ内部にマグネットを内包し、磁力を用いて感光ドラム１１上の静電潜像までトナー２２を担持しながら搬送する役割を担っている。また、現像装置２０は、現像ローラ２３に付着したトナーを、現像前に規制して付着量を安定させるトナー規制部材２５も備えている。なお、本実施例におけるトナー２２は、磁性一成分のトナーであり、負帯電性のトナーである。
【００８０】
本実施例に係る現像ローラ２３は、表面粗さＲａが１．４μｍのローラを用いることで
、トナー２２のチャージアップ現象が抑えられている。より具体的には、直径１６ｍｍのアルミニウム素管をサンドブラストして粗面化した後、カーボンブラック微粒子とグラファイト微粒子を分散したフェノール樹脂をコーティングしたローラが用いられている。また、トナー規制部材２５は、ウレタンゴムを支持板金に接着したものにより構成される。このトナー規制部材２５は、その先端が現像ローラ２３の回転に対して逆らう方向（カウンター方向）に向かうように配置され、現像ローラ２３に対して圧２０ｇ／ｃｍで当接するように設けられている。
【００８１】
ここで、現像ローラ２３には直流電圧（Ｖｄｃ＝−４００Ｖ）に交流電圧（ピーク間電圧＝１５００Ｖｐｐ、周波数ｆ＝３０００Ｈｚ）を重畳した現像バイアスが印加されるように構成されている。また、感光ドラム１１は接地されている。感光ドラム１１と現像ローラ２３は３００μｍのギャップをもって対向支持され、その対向領域では電界が発生するため、前述の帯電されたトナー２２によって感光ドラム１１表面に形成された静電潜像が現像される。
【００８２】
また、シート状の導電性樹脂シート２６が現像容器２１の内壁に沿って現像ローラ２３に対向するように配置されている。この導電性樹脂シート２６と現像ローラ２３が、現像容器２１内のトナー残量を検出するための「二つの電極」である。なお、導電性樹脂シート２６が、「導電性樹脂を含む電極」に相当する。導電性樹脂シート２６は、現像容器２１に対して相溶性を有するエチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）中にカーボンを分散させたもので構成されており、現像容器２１に密着して配設されている。ここで、導電性樹脂シート２６は、温度２３℃、湿度５０％の環境下において、ＬＣＲメータ（ＮＦブロック社製）で測定すると、抵抗値が２×１０４Ω、静電容量が０．８ｐＦを示す。静電容量の測定条件は１Ｖ、３ｋＨｚである。
【００８３】
＜現像剤の残量値の取得＞
特に、図１８〜図２５を参照して、本実施例に係る画像形成装置１００及び取得装置２００における現像剤（トナー）の残量値を取得する手法について説明する。なお、取得装置２００の構成については、実施例１で用いた図１１に示す構成と同様である。
【００８４】
＜＜概要＞＞
本実施例に係る取得装置２００においては、「二つの電極」である現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６との間に、周波数の異なる第一の交流電圧及び第二の交流電圧を印加した際のインピーダンスをそれぞれ検出する。以下、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６の間に交流電圧を印加した際のインピーダンスを、「電極間インピーダンス」と称する。また、第一の交流電圧を印加した際の電極間インピーダンスの検出結果を「第一の検出値」、第二の交流電圧を印加した際の電極間インピーダンスの検出結果を「第二の検出値」と称する。ここで、第一の交流電圧の周波数は、トナーの残量には殆ど依存せず、導電性樹脂シート２６のインピーダンスを検出可能な周波数に設定されている。また、第二の交流電圧の周波数は、トナーの残量に応じて検出値が大きく変動する周波数に設定されている。更に、この第二の交流電圧は、トナーの残量に応じたインピーダンスと導電性樹脂シート２６のインピーダンスの両者を合わせたインピーダンスを検出可能な周波数に設定されている。そして、取得装置２００は、これら第一及び第二の検出値に基づいて、現像剤の残量値を取得することを特徴としている。このように、２種類の検出結果に基づいて、現像剤の残量値を取得することで、導電性樹脂シート２６の抵抗に拘わらず、現像剤の残量値を高精度に取得することができる。この理由について、以下に説明する。
【００８５】
上記実施例１では第二の交流電圧の印加周波数よりも低い第一の交流電圧の印加周波数を印加することで、温湿度環境によるトナー供給ローラ２４の抵抗変動を検知していた。これに対して本実施例では、第二の交流電圧の印加周波数よりも高い周波数をもった第一
の交流電圧を印加することで、導電性樹脂シート２６の抵抗変動を検知することが特徴である。
【００８６】
図１８に電極間の等価回路を示す。現像ローラ２３はアルミの素管からなる金属なので抵抗は考える必要がなく、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６との間は空隙を有するコンデンサとみなすことができる。また、導電性樹脂シート２６自体は抵抗とコンデンサの並列回路とみなすことができ、最終的にはそれぞれの直列回路だとみなすことができる。そのため、電極間インピーダンスＺは、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１と、導電性樹脂シート２６自体のインピーダンスＺ２の合成インピーダンスＺ＝Ｚ１＋Ｚ２である。ここで、電極間の静電容量は、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間に存在するトナー２２の量に依存する。トナー２２が満タンの時（１００充填時）の静電容量は、ＬＣＲメータ（ＮＦブロック社製）により、測定条件が電圧１Ｖ、周波数３ｋＨｚの下で測定した場合に１５ｐＦである。また、理想的には導電性樹脂シート２６の抵抗はゼロに近ければ近いほど良いので、できるだけ抵抗は低い必要がある。本実施例における導電性樹脂シート２６の抵抗値は２×１０４Ωである。また、導電性樹脂シート２６の静電容量は、ＬＣＲメータ（ＮＦブロック社製）により、測定条件が電圧１Ｖ、周波数３ｋＨｚの下で測定した場合に０．８ｐＦである。
【００８７】
＜＜通常時（導電性樹脂シートが劣化していない時）のインピーダンス＞＞
通常時における周波数に対する電極間のインピーダンスＺと、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１と、導電性樹脂シート２６自体のインピーダンスＺ２とをそれぞれ図１９に示す。図１９（ａ）はトナー２２が満タンの時（１００充填時）を示しており、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間の静電容量が１５ｐＦ、導電性樹脂シート２６の抵抗値が２×１０４Ω、静電容量が０．８ｐＦの場合である。図１９（ｂ）はトナー２２が空の時（０ｇ）を示しており、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間の静電容量が８ｐＦ、導電性樹脂シート２６の抵抗値が２×１０４Ω、静電容量が０．８ｐＦの場合である。つまり、導電性樹脂シート２６の抵抗変動はなく、トナー充填量だけが異なる場合を示している。この場合、電極間インピーダンスＺは、導電性樹脂シート２６のインピーダンスＺ２が小さいため、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１にほぼ等しくなる。そのため、電極間インピーダンスＺは、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間にあるトナー２２の量のみで変化する。以上のことから、電極間インピーダンスは、トナー量に応じた変化をするために、ある特定の周波数における交流電圧を印加することにより、電極間インピーダンスとトナー量の相関をとることでトナー残量を検知することが可能となる。例えば、本実施例においては、周波数３ｋＨｚの交流電圧を印加するとトナー量に応じて、インピーダンスは３．５６ＭΩ（１００ｇ充填時）から６．６５ＭΩ（０ｇ時）まで変化する。そのため、トナー残量とインピーダンスの相関関係をとることでトナー残量を検出することが可能となる。
【００８８】
＜＜導電性樹脂シートの抵抗上昇時（劣化時）のインピーダンス＞＞
導電性樹脂シート２６の抵抗が上昇した場合における周波数に対する電極間のインピーダンスＺと、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１と、導電性樹脂シート２６自体のインピーダンスＺ２とをそれぞれ図２０に示す。図２０（a）はト
ナー２２が満タンの時（１００充填時）を示しており、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間の静電容量が１５ｐＦ、導電性樹脂シート２６の抵抗値が１×１０６Ω、静電容量が０．８ｐＦの場合である。図２０（ｂ）はトナー２２が空の時（０ｇ）を示しており、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間の静電容量が８ｐＦ、導電性樹脂シート２６の抵抗値が１×１０６Ω、静電容量が０．８ｐＦの場合である。この場合、導電性樹脂シート２６自体のインピーダンスＺ２が大きくなり、電極間インピーダンスＺは、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１よりも大きくなる。そのため、ある特定の周波数において交流電圧を印加して電極間インピーダンスを検出した場合、トナ
ー量に応じたインピーダンスを検出することができなくなることから、正確なトナー残量を検出することができなくなる。検出する周波数を上げれば、導電性樹脂シート２６の抵抗変動の影響が小さくなるが、同時にトナー量に応じた電極間インピーダンスの変動も小さくなるために精度良くトナー残量を検出することができなくなってしまう。
【００８９】
＜＜第二の交流電圧の周波数＞＞
本実施例における第二の交流電圧の周波数は、トナーの残量に応じて検出値が大きく変動する周波数に設定されている。より具体的には、第二の交流電圧を印加する際の周波数は３ｋＨｚに設定されている。本実施例における第二の交流電圧は画像形成時と共通の交流電圧を使用するため、ライン幅、かぶり、濃度等の画像から決定されている。
【００９０】
＜＜第一の交流電圧の周波数＞＞
本実施例における第一の交流電圧の周波数は、トナーの残量には殆ど依存せず、導電性樹脂シート２６のインピーダンスを検出可能な周波数に設定されている。導電性樹脂シート２６の抵抗が上昇した場合における周波数に対する電極間のインピーダンスＺと、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１と、導電性樹脂シート２６自体のインピーダンスＺ２とをそれぞれ図２１（ａ）に示す。なお、図２１（a）はトナー
２２が満タンの時（１００充填時）を示しており、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間の静電容量が１５ｐＦ、導電性樹脂シート２６の抵抗値が１×１０６Ω、静電容量が０．８ｐＦの場合である。また、図２１（ａ）のグラフ中に、本実施例における第一の交流電圧の周波数を点線にて示し、第二の交流電圧の周波数を一点鎖線にて示している。
【００９１】
第一の交流電圧の周波数は、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１の影響がないように、かつ導電性樹脂シート２６の抵抗成分のみが電極間インピーダンスＺで検出できる周波数帯で決定される。第二の交流電圧の周波数（３ｋＨｚ）においては、導電性樹脂シート２６のインピーダンスＺ２と現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１の二つのインピーダンスの影響を受ける。これに対して、第一の交流電圧の周波数（１００ｋＨｚ）の場合、導電性樹脂シート２６のインピーダンスＺ２と現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１が小さい。そのため、導電性樹脂シート２６のインピーダンスＺ２が電極間インピーダンスＺと等しくなる。つまり、電極間インピーダンスＺを検出することで、それが導電性樹脂シート２６のインピーダンスＺ２を検出していることになる。更に第一の交流電圧の周波数を上げると、導電性樹脂シート２６のインピーダンスＺ２は小さくなり、導電性樹脂シート２６の抵抗成分のみを検出することができなくなる。これは、実施例１で示したように、周波数が高くなると、コンデンサ成分が支配的になるためである。以上のことから、第一の交流電圧の周波数は、電極間インピーダンスＺにおいて、現像ローラ２３と導電性樹脂シート２６間のインピーダンスＺ１の影響がなく、導電性樹脂シート２６の抵抗成分のみが検出できる周波数帯で決定される。
【００９２】
ただし、第一の交流電圧の周波数については、ある程度精度よく、導電性樹脂シート２６の抵抗成分が検出されればよい。例えば、電極間インピーダンスＺに対する導電性樹脂シート２６のインピーダンスＺ２の割合が８０％以上となり、かつ当該インピーダンスＺ２が、抵抗成分のみのインピーダンスに対して、８０％以上となるような周波数帯に設定すればよい。従って、本実施例においては、第一の交流電圧の周波数は、９０ｋＨｚ以上１５０ｋＨｚ以下の範囲で適宜選択し得る。
【００９３】
導電性樹脂シート２６のインピーダンスが、高周波数帯でも変化しにくい、つまりコンデンサ成分が現れにくいのは、導電性樹脂シート２６の導電性が高く静電容量が小さいためである。ある物質におけるインピーダンスと周波数の関係を図２１（ｂ）に示す。抵抗値と静電容量の関係が異なる３種類の物質におけるインピーダンス変化を図２１（ｂ）中
のグラフに示す。グラフＸ１は導電性が高く静電容量が低い物質の場合を示し、グラフＸ３は導電性が低く静電容量が高い物質の場合を示している。また、グラフＸ２は、導電性がグラフＸ１に示す物質の場合よりも低く、グラフＸ３に示す物質の場合よりも高く、静電容量がグラフＸ１に示す物質の場合よりも高く、グラフＸ３に示す物質の場合よりも低い物質の場合を示している。導電性が高く静電容量が殆どなければ、高周波数帯においても一定のインピーダンスを示す（グラフＸ１参照）。極端な例として、静電容量が無視できる金属に関しては、全ての周波数帯において一定のインピーダンスを示す。逆に抵抗が上昇して、導電性が失われると絶縁性が大きくなりコンデンサ成分が大きくなることからインピーダンスの減少は低周波数帯域でも起こりうることになる（グラフＸ３参照）。ただし、そういった場合においては電極間インピーダンスが大きくなることから、そもそも検出値が得られなくなり、第二の交流電圧での検出値も得られなくなることからトナー残量検出が不可能となってしまう。
【００９４】
以上のことから、トナー残量の検出ができ、かつ電極間インピーダンスを検出することで、導電性樹脂シート２６の抵抗のみを検出することが可能となる周波数帯が存在する導電性樹脂シート２６の抵抗と静電容量には、上限値が存在する。本実施例においては、この上限値は、静電容量が２ｐＦ、抵抗値が１．５×１０６Ωであった。ただし、この値は、導電性樹脂シート２６の材料や周波数特性、また、電極間の静電容量などで決まる値であり、この範囲に限定するものではない。また、高周波数の交流電圧を使用すると外乱の影響を受けやすくなるが、金属枠体で形成された画像形成装置本体内であれば、静電的に遮蔽されているのでその影響は小さい。
【００９５】
＜＜現像剤の残量値の取得手順＞＞
本実施例に係る現像装置２０における現像容器２１内の現像剤としてのトナーの残量値の取得手順について、図１１、及び図２２〜図２４を参照して説明する。図２２は本発明の実施例２に係る取得装置によって現像剤の残量値を取得する手順を示すフローチャートである。図２３は本発明の実施例２に係る取得装置によって電極間インピーダンスを検出する構成を説明する説明図である。図２４は本発明の実施例２に係る取得装置によって現像剤の残量値を取得する際に参照するテーブルである。
【００９６】
＜＜＜取得装置の概略構成＞＞＞
図１１に示すように、実施例１の場合と同様に、本実施例に係る取得装置２００は、処理装置（ＣＰＵ）２１０と、記憶装置（メモリ）２２０とを備えている。取得装置２００においては、まず、処理装置２１０に対してインピーダンス検出装置５１から第一及び第二の検出値が入力される。そして、処理装置２１０は、記憶装置２２０に記憶されているテーブルを参照して、第一及び第二の検出値に対応する現像剤（トナー）の残量値を取得して、取得結果（トナー残量値）を出力する。なお、取得結果については、例えば、画像形成装置本体に設けられた不図示の表示装置に表示させることができる。または、トナー残量値が予め定められた値以下、または０のときに、上記表示装置にトナーの補充を促したり、カートリッジの交換を促したりする旨のメッセージを表示させることもできる。
【００９７】
本実施例に係る取得装置２００は、画像形成装置１００の本体内部に備えられている。ただし、取得装置２００については、画像形成装置１００の本体外部、例えば、パーソナルコンピュータなどに設けてもよい。
【００９８】
＜＜＜現像剤（トナー）残量値の取得手順＞＞＞
特に、図２２〜図２４を参照して、本実施例に係る現像剤残量値の取得手順について説明する。
【００９９】
ユーザーからのプリント信号が画像形成装置に送られると、画像形成動作とともに感光
ドラムが回転し、ギアを介して現像ローラ２３も同時に回転駆動する（Ｓ０１）。回転駆動し始めると、レーザーや定着装置が安定駆動して画像形成可能になるまでの画像形成前準備動作を開始する。その後、内部にインバータを有し、複数種類の周波数の交流電圧を印加可能な交流電圧電源５０によって、第二の交流電圧を現像ローラ２３に印加し（Ｓ０２）、画像形成を開始する（Ｓ０３）。このときの第二の交流電圧はピーク間電圧Ｖｐｐ＝１５００Ｖ、周波数ｆ＝３ｋＨｚである。現像ローラ２３に第二の交流電圧が印加されると、導電性樹脂シート２６に誘起された電圧により、導電性樹脂シート２６に電流が流れる。この電流は、インピーダンス検出装置５１にて、ダイオードによって半波整流された後、電流−電圧変換機によって直流電圧に変換されて、電極間インピーダンスが得られる。この時得られる電極間インピーダンスが第二の検出値である。画像形成中に現像装置２０のインピーダンス（第二の検出値）を取得し（Ｓ０４）、画像形成終了後（Ｓ０５）、クリーニング動作などを行う。その間、第二の交流電圧の印加を停止し（Ｓ０６）、第一の交流電圧を現像ローラ２３に印加し（Ｓ０７）、現像装置２０のインピーダンス（第一の検出値）を取得する（Ｓ０８）。このときの第一の交流電圧はピーク間電圧Ｖｐｐ＝１５００Ｖ、周波数ｆ＝１００ｋＨｚである。この第一の検出値を取得した後に、第一の交流電圧の印加を停止し（Ｓ０９）、画像形成後動作を終了する。
【０１００】
その後、第一の検出値と第二の検出値から、処理装置２１０によって、記憶装置２２０に記憶されているテーブルが参照され、現像剤（トナー）の残量値が得られる。そして、本実施例においては、トナーアウト（トナー残量値が予め定められた値以下）の場合に、表示装置にトナーがないことを表示させたり、警告音を鳴らしたりすることで、ユーザーにトナーがないことを報知させる（Ｓ１２）。また、トナーが残っている場合には、画像形成装置１００は画像形成ジョブ信号の受信を待機し（Ｓ１３）、全ての動作を終了する（Ｓ１４）。
【０１０１】
ここで、図２４を参照して、記憶装置２２０に備えられるテーブルについて説明する。このテーブルは、導電性樹脂シート２６の抵抗が電極間インピーダンスに殆ど影響しない抵抗時（２０ｋΩ）における第二の検出値とトナー残量との相関関係をまとめた表である。この相関関係は、現像剤の残量を色々と変えた状態で、予めそれぞれ第二の検出値を測定しておくことにより得られる。
【０１０２】
＜＜＜トナー残量の補正方法＞＞＞
本実施例においては、第一の検出値により得られた導電性樹脂シート２６のインピーダンスを用いて、第二の検出値のインピーダンスに補正が加えられる。具体的には、第二の検出値と第一の検出値との差分を取ることで、その差分値が［補正第二の検出値］となる。つまり、［補正第二の検出値］＝［第二の検出値］−［第一の検出値］（式１）である。
【０１０３】
この（式１）により［補正第二の検出値］が取得される。第一の検出値は、トナーの量に殆ど依存せず、導電性樹脂シート２６自体のインピーダンスに基づく検出値であり、第二の検出値は、トナーの量と導電性樹脂シート２６の抵抗に依存する値である。そのため、第二の検出値から第一の検出値が差し引かれることにより得られた［補正第二の検出値］は、導電性樹脂シート２６の抵抗に関係ない、トナー残量に応じた検出値となる。この［補正第二の検出値］を用いて、図２５に示したテーブルを参照することにより、トナー残量が取得される。なお、図２５に示したテーブルにおいて、左から２列目と３列目と５列目の各インピーダンスは下限値を示している。例えば、左から５列目の「補正有り時のインピーダンス」において、上から３行目には「３．６３」と表示されているが、これは、インピーダンスが３．６３以上３．７６未満であることを意味する。従って、補正有り時のインピーダンス（つまり、補正第二の検出値）が、３．６３以上３．７６未満の場合には、例えば、不図示の表示装置に、左から６列目の「補正有り時のトナー残量表示」に
基づき「９０」が表示される。
【０１０４】
＜＜＜検証実験＞＞＞
導電性樹脂シート２６の抵抗値が２０ｋΩから１ＭΩに上昇した場合において、導電性樹脂シート２６の抵抗値を検知して補正を行う場合と、行わない場合のトナー残量がどのようにユーザーに報知されるかを検証する。図２５（ａ）に示すように、導電性樹脂シート２６の抵抗値が１ＭΩの場合には、当該抵抗値が２０ｋΩの場合よりも、導電性樹脂シート２６のインピーダンス分だけ電極間インピーダンスは増加している。そのため、補正なしの場合には、実際のトナー残量に対して大きく異なるトナー残量をユーザーに報知してしまうことになる。一方、導電性樹脂シート２６のインピーダンスを検出して、電極間インピーダンスを補正することで、実際のトナー残量に近いトナー残量をユーザーに報知することが可能となる。
【０１０５】
図２５（ａ）に示すテーブルを用いる場合、トナー残量を１０％刻みで表示するようにしているために、トナー残量に多少のずれ生じている。しかしながら、トナー残量の報知刻みを小さくすればするほど、より高精度にトナー残量をユーザーに報知することが可能となることは言うまでもない。図２６（ｂ）に、導電性樹脂シート２６の抵抗値が、２０ｋΩ時、１ＭΩ補正前、１ＭΩ補正後のそれぞれにおける実際のトナー残量と電極間インピーダンスの関係をグラフに示す。本実施例の方法を用いて導電性樹脂シート２６の抵抗変動を補正することによって、１ＭΩ時でも２０ｋΩ時と殆ど同じトナー残量とインピーダンスの関係を示すことが分かる。本検証では簡単のために、最初から導電性樹脂シート２６の抵抗値が上昇した場合を示しているが、実際は導電性樹脂シート２６の劣化により抵抗値が変動する。そのため、長期使用により、導電性樹脂シート２６の抵抗値が上昇した場合においても、同様の補正を行うことで精度良くトナー残量をユーザーに報知することが可能となる。
【０１０６】
以上より、導電性樹脂シート２６の抵抗値の変動に拘わらず、現像容器内２３のトナー残量値を精度良く取得することが可能となる。これにより、白抜け画像の印刷を防止することができる。
【０１０７】
なお、本実施例においては、第一の交流電圧として周波数１００ｋＨｚの交流電圧を用い、第二の交流電圧として周波数３ｋＨｚの交流電圧を用いた。ただし、交流電圧の周波数の適正値については、現像装置、導電性樹脂シートのインピーダンスの周波数特性に応じて異なることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０８】
１１・・・感光ドラム，２０・・・現像装置，２１・・・現像容器，２２・・・トナー，２３・・・現像ローラ，２３ａ・・・芯金電極，２４ａ・・・芯金電極，５０・・・交流電圧電源，５１・・・インピーダンス検出装置，１００・・・画像形成装置，２００・・・取得装置
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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