JP2018004802A - 現像剤収容装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤量を正確に検出することができる現像剤収容装置を提供すること。
【解決手段】現像装置５は、画像形成のためにトナーを収容する容器枠体３７と、容器枠体３７に収容されているトナーを検知するアンテナ電極３３及び現像スリーブ５ａと、画像形成のために使用された容器枠体３７のトナー量を判定する第１の判定部３９ａと、第１の判定部３９ａの判定結果に対するアンテナ電極３３及び現像スリーブ５ａの検知結果の変化の関係を取得する取得部３９ｂと、を有している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、収容されている現像剤を検出する機能を有する現像剤収容装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置においては、感光体ドラムの表面に形成した静電潜像に対して、現像剤収容装置に収容された現像剤（トナー）を供給することで、感光体ドラム上に現像剤像を形成（可視像化）している。

このような画像形成装置において、現像剤収容装置内に収容されている現像剤は、画像形成動作が行われる度に消費される。そして、画像形成装置には、現像剤収容装置内の現像剤が所定量にまで減じたことを、現像剤収容装置に設けた現像剤検知手段により検知し、現像剤の補給の必要性を表示して連絡する機構等が設けられている。

かかる現像剤検知手段は、現像剤収容装置としての現像容器の内部に設けた現像スリーブと現像スリーブに対して平行に配置された棒状のアンテナ電極との間の誘導電圧を測定する。そして、現像剤検知手段は、その測定値から現像容器内の現像剤を検知する（例えば、特許文献１）。

具体的には、現像スリーブに印加されて、アンテナ電極に誘導される電圧は、アンテナ電極と現像スリーブとによって形成されるコンデンサの静電容量の大きさによって変化する。すなわち、コンデンサの静電容量が大きくなると誘導電圧も大きくなり、コンデンサの静電容量が小さくなると誘導電圧も小さくなる。

現像スリーブとアンテナ電極とによって形成されるコンデンサの静電容量Ｃは、Ｃ＝面積Ｓ×誘電率μ÷距離Ｌという関係式となる。このように、現像スリーブとアンテナ電極とによって形成されるコンデンサの静電容量Ｃは、現像スリーブとアンテナ電極との間の距離Ｌ、及び現像スリーブとアンテナ電極との間に存在する現像剤の誘電率μなどによって変化する。

現像スリーブ及びアンテナ電極は現像容器に固定されているので、両者間の距離は組立時に固定されると変化しない。これに対して、現像スリーブとアンテナ電極との間の空間に存在する現像剤の量は、現像容器内の現像剤量に応じて変化する。このため、現像スリーブとアンテナ電極との間に生じる誘導電圧は、現像スリーブとアンテナ電極との間の空間に存在する現像剤量の変化に応じて変化する。従って、現像スリーブとアンテナ電極との間に生じる誘導電圧を測定することで、現像容器内の現像剤量を検出することができる。

ここで、現像スリーブとアンテナ電極との間の距離、アンテナ電極の外径、及びアンテナ電極の直線性等は、製造時に寸法公差内でバラツキを生じる。このバラツキにより、例えば、アンテナ電極と現像スリーブとの間の間隔が設計称呼値よりも大きい場合、静電容量は減り、誘導電圧も小さくなる。一方、アンテナ電極と現像スリーブとの間の間隔が設計称呼値よりも小さい場合、静電容量は増え、誘導電圧も大きくなる。このため、現像容器内の現像剤量が同じであるにもかかわらず、個体差によって現像スリーブとアンテナ電極との間に生じる誘導電圧が異なるという現象が発生する。

これに対して、特許文献２では、現像スリーブとアンテナ電極との間に生じる誘導電圧を実測値を使用して補正することで、現像剤量の検知精度を向上させる構成を開示する。かかる構成では、現像容器に現像剤を補給する前のトナー空状態の現像スリーブとアンテナ電極との間に生じる誘導電圧と、現像剤が充分に補給されて検知した誘導電圧に変化が無い安定状態になった際の誘導電圧と、に基づいて、補正制御処理を実行する。

ここで、トナー空状態の際に現像スリーブとアンテナ電極との間に生じる誘導電圧は、現像剤量が０のときの実測電圧値である。また、現像剤が充分に補給されて検知した誘導電圧が安定状態になった際の誘導電圧は、現像スリーブとアンテナ電極との間に現像剤が満たされたときの実測電圧値である。かかる補正制御処理は、設計時の現像剤量が０のときの誘導電圧値と満たされたときの誘導電圧値との関係を実測電圧値にて補正する処理である。

そして、特許文献２に開示されている画像形成装置は、このように誘導電圧を補正することで、上記の製造上のバラツキ（個体差）による現像容器内の現像剤量の誤検知を解消している。

ここで、現像容器に現像剤を補給するためにセットされるトナーボトルとしては、トナーの一部が消費されたトナーボトル又は当初から標準ボトルの半分のトナーしか入っていないハーフボトルがある。このようなトナーボトルがセットされた場合には、トナーボトルからトナーの補給を開始してもトナーボトル内のトナー量が少ないため、現像スリーブとアンテナ電極との間をトナーで充分に満たすことができない場合が有る。従って、誘導電圧に変化が無い安定状態になっても現像スリーブとアンテナ電極との間をトナーで満たしておらず、その際の誘導電圧に基づいて設計時の誘導電圧値とトナー量との関係を補正すると、トナー量と誘導電圧値との関係が誤って補正される。この結果、現像容器内のトナー量を誤って判断するおそれが有る。

このような誤判断を防止するために特許文献３は、現像容器内の現像剤検知手段とは別にトナーボトルの使用履歴情報を記憶した記憶装置をトナーボトルに搭載する画像形成装置を開示する。

特開２００５−１２１７６１号公報 特開２０１４−１４９３７６号公報 特開２００６−２５１４０２号公報

しかしながら、特許文献３においては、使用済みのトナーボトルに現像剤を再び投入した場合などの、トナーボトルの記憶装置に記憶されている使用履歴情報と、トナーボトル内の実際の現像剤容量と、が一致しない場合に、特許文献２に開示される補正制御処理を実行しても現像剤の残量を正確に検出することができない。従って、トナーボトルが現像剤で満タンでない場合に、現像剤の残量を正確に検出することができないという課題を有する。

本発明の目的は、現像剤量を正確に検出することができる現像剤収容装置を提供することである。

本発明に係る現像剤収容装置は、画像形成のために現像剤を収容する現像剤収容手段と、前記現像剤収容手段に収容されている現像剤を検知する現像剤検知手段と、画像形成のために使用された前記現像剤収容手段の現像剤量を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に対する前記現像剤検知手段の検知結果の変化の関係を取得する取得手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、現像剤収容装置内の現像剤量を正確に検出することができる。

本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の構成図 本発明の実施の形態１に係る現像装置の構成図 本発明の実施の形態１に係る制御部の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る現像剤が満タンに充填されているトナーボトルを現像容器に装着した状態の断面図 本発明の実施の形態１に係る誘導電圧と現像容器内の現像剤の残量との関係を示す図 本発明の実施の形態１に係る誘導電圧と現像剤消費量との関係を示す図 本発明の実施の形態１に係る現像剤消費量と画像形成に用いる画素数との関係を示す図 本発明の実施の形態１に係るトナー量を検出する一次関数における数式の算出処理を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係る現像剤の供給を開始してからの誘導電圧の時間推移を示す図 本発明の実施の形態２に係る現像剤の残量を検出する一次式の補正処理を示すフロー図 本発明の実施の形態２に係る現像剤の供給を開始してからの誘導電圧の時間推移を示す図

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施の形態に係る現像装置及びこれを備えた画像形成装置につき、詳細に説明する。

（実施の形態１）
＜画像形成装置の構成＞
本発明の実施の形態１に係る画像形成装置１００の構成につき、要部を概略図である図１を用いて、詳細に説明する。

画像形成装置１００は、感光体ドラム１と、帯電ローラ２と、露光装置４と、現像装置５と、転写ローラ７と、クリーナ１０と、を有している。感光体ドラム１、帯電ローラ２及び露光装置４は、現像装置５から供給されるトナーを使用して画像を形成する画像形成部を構成している。

感光体ドラム１は、円筒状であり、表面に感光層を有している。感光体ドラム１は、図１の矢印Ａ方向に回転する。

帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電する。

露光装置４は、一様に帯電した感光体ドラム１の表面に画像信号に対応した露光を行い、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。

現像剤収容装置としての現像装置５は、容器枠体３７に回転可能に取り付けられた現像スリーブ５ａと、容器枠体３７に取り付けられたアンテナ電極３３と、を備えている。現像装置５は、感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像に対して、現像スリーブ５ａによりトナー（現像剤）を供給してトナー像を形成することにより、静電潜像を可視化する。現像装置５は、現像スリーブ５ａ及びアンテナ電極３３を用いて、容器枠体３７内の現像剤であるトナー量を検出する。なお、現像装置５の構成の詳細については後述する。

転写ローラ７は、トナー像（現像剤像）の形成に同期して搬送される記録媒体Ｐを、感光体ドラム１との間で挟持して、感光体ドラム１に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する。

クリーナ１０は、トナー像の転写後の感光体ドラム１の表面に残った転写残トナー又は記録媒体Ｐから転移した紙粉を、クリーニングブレード１０ａにより除去する。

＜現像装置の構成＞
本発明の実施の形態１に係る現像装置５の構成につき、図２を用いて、詳細に説明する。

現像装置５は、現像スリーブ５ａと、現像バイアス電源６と、アンテナ電極３３と、トナー規制部材３５と、撹拌部材３６ａと、撹拌部材３６ｂと、容器枠体３７と、制御部１０１と、を有している。

第１の電極である現像スリーブ５ａは、容器枠体３７内（現像剤収容手段内）に設けられていると共に容器枠体３７に回転可能に取り付けられ、図２の矢印Ｂ方向に回転する。現像スリーブ５ａは、容器枠体３７に収容されているトナーを担持して感光体ドラム１に供給する。

現像バイアス電源６は、直流電圧と交流電圧とを重畳した現像用バイアス電圧（バイアス信号）を現像スリーブ５ａに印加して、現像スリーブ５ａ上にコートされたトナーを感光体ドラム１の表面の静電潜像に飛翔させる。

第２の電極であるアンテナ電極３３は、細い棒状であり、容器枠体３７の内部に設けられている。アンテナ電極３３は、現像スリーブ５ａに対して所定の間隔（例えば、現像スリーブ５ａの表面から５ｍｍ〜５０ｍｍ程度の間隔）となるように現像スリーブ５ａから離間して配置されている。アンテナ電極３３は、検出端子４０ａを介して後述する制御部１０１に接続されていると共に、抵抗器４０を介して接地されている。アンテナ電極３３には、交流電圧を印加した現像スリーブ５ａが近くに存在しているので、現像スリーブ５ａによって生じる交流電界によって静電誘導電流が流れる。

検出端子４０ａは、抵抗器４０とアンテナ電極３３との間に設けられ、後述する制御部１０１に接続されている。

トナーボトル３４は、内部に撹拌部材３６ｃとトナーとを有し、容器枠体３７に着脱自在に装着されて交換可能になっている。トナーボトル３４は、容器枠体３７内のトナーが無くなる前に、容器枠体３７にトナーを補給する。

トナー規制部材（現像ブレード）３５は、現像スリーブ５ａに当接しており、現像スリーブ５ａ上に均一なトナーコートを形成する。トナー規制部材３５は、現像スリーブ５ａとの間でトナーを挟持して搬送することにより、トナーと現像スリーブ５ａとの摩擦帯電によってトナーに一定の電荷を帯びさせる。

撹拌部材３６ａ、撹拌部材３６ｂ及びトナーボトル３４の撹拌部材３６ｃは、トナーを攪拌して搬送することにより、容器枠体３７内のトナーを現像スリーブ５ａの方向に搬送する。

現像剤収容手段としての容器枠体３７は、現像装置５の枠体をなしており、連続して多量の画像形成動作が可能となるように、トナーボトル３４から補給されたトナーを収容している。容器枠体３７に蓄えられたトナーは、画像形成動作が行われることにより消費される。

現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３とにより構成される現像剤検知手段は、現像スリーブ５ａに対して所定電圧が印加された際にアンテナ電極３３に発生する誘導電圧に基づいて、容器枠体３７内のトナー量を検知する。２本の電極であるアンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとによって形成される静電容量は、２本の電極間距離の公差、２本の電極の外径の公差及び２本の電極の直線性（線材のソリ）等によって決定される。このため、第２の電極としてのアンテナ電極３３と第１の電極としての現像スリーブ５ａとによって形成される静電容量は、アンテナ電極３３及び現像スリーブ５ａ各々の個体差（２本の電極間距離の公差、外径の公差及び直線性の公差）によってバラツキを生じる。

ここで、２本の電極間距離とは、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の距離である。また、２本の電極の外径とは、アンテナ電極３３及び現像スリーブ５ａ各々の外径である。また、２本の電極の直線性とは、アンテナ電極３３及び現像スリーブ５ａ各々の直線性である。

なお、現像装置５は、現像スリーブ５ａを用いてトナーの残量を検出する場合に限らず、現像スリーブ５ａとは別に第１の電極として専用の電極部材を別途設けてトナー量を検出するようにしてもよい。

制御部１０１は、現像装置５の動作を制御している。

＜制御部の構成＞
本発明の実施の形態１に係る制御部１０１の構成につき、図３を用いて、詳細に説明する。

制御部１０１は、ＲＯＭ３８と、ＣＰＵ３９と、ＲＡＭ４２と、不揮発性メモリ４３と、画素数算出部４４と、を有している。。

ＲＯＭ３８には、プログラムやデータ（演算式）等が格納されている。

ＣＰＵ３９は、ＲＯＭ３８に格納されている所定のプログラムをＲＯＭ３８より読み出して、読み出したプログラムを実行する。ＣＰＵ３９は、現像バイアス電源６に制御信号を出力して、現像バイアス電源６より現像スリーブ５ａに現像用バイアス電圧を印加させる。

第１の判定部３９ａは、画素数算出部４４より取得した画像形成に使用した画素数の積算値であるドットカウント値に応じて、画像形成のために使用された容器枠体３７内のトナー量（現像剤量）を判定する。ＣＰＵ３９は、第１の判定部３９ａの他に、後述する取得部３９ｂと、第２の判定部３９ｃと、トナー量検出部３９ｄと、を備えている。第１の判定部３９ａ及び第２の判定部３９ｃは、判定手段を構成している。

取得手段である取得部３９ｂは、第１の判定部３９ａの判定結果に対する検出端子４０ａに生じる誘導電圧の変化の関係を取得する。

第２の判定部３９ｃは、容器枠体３７に収容されているトナー量が特定される状態の検出端子４０ａに生じる誘導電圧を検知する。第２の判定部３９ｃは、検知した誘導電圧の検知結果と、取得部３９ｂにより取得した取得結果としての関係と、から容器枠体３７に収容されているトナー量を判定する。

現像剤量検出手段であるトナー量検出部３９ｄは、取得部３９ｂにより取得した取得結果を傾きとし、第２の判定部３９ｃの判定結果を切片とする一次関数における数式（以下、「一次式」と記載する）により、容器枠体３７に収容されているトナー量を検出する。容器枠体３７に収容されているトナー量が特定される状態は、ここではトナーボトル３４が補給された際のトナー９０が容器枠体３７内に搬送される前の状態を例示する。

検出端子４０ａに生じる交流電圧である誘導電圧は、検出の精度向上及び電気信号の取り扱いの利便性の向上のために、適当な時定数で平均化されつつ直流電圧に変換されてＣＰＵ３９の端子に入力される。

ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ３９の演算のワークエリア等として用いられる。

不揮発性メモリ４３は、ＲＡＭ４２の記憶内容を転記して記憶する書き換え可能なメモリである。

画素数算出部４４は、画像信号に応じて露光する露光制御において、露光で使用した画素数を積算する。露光で使用した画素数は、画像形成に用いる画素数となる。

＜トナー量の検出方法＞
本発明の実施の形態１に係るトナー量の検出方法につき、図４乃至図６を用いて、詳細に説明する。

図４において、図４（ａ）は、トナー９０の重量が５００ｇのトナーボトル３４が補給された際のトナー９０が容器枠体３７内に搬送される前の状態を示す。図４（ａ）は、本実施の形態における初期状態の一例である。

図４（ｂ）は、トナー９０が容器枠体３７内へ搬送された状態を示している。

図４（ｃ）は、容器枠体３７内のトナー９０が現像スリーブ５ａまで到達し、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３との間がトナー９０で満たされた状態を示している。

図４（ｄ）は、容器枠体３７内のトナー９０の消費が進み、トナー９０の量が約１６０ｇになり、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３との間がトナー９０と空間との混合になった状態を示している。

図４（ｅ）は、容器枠体３７内のトナー９０の消費が更に進み、トナー９０の量が約１１０ｇになり、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３との間がトナー９０よりも空間のほうが多くなった状態を示している。

図４（ａ）に示すように、新品状態の時には、容器枠体３７内にはトナー９０が入っていないため、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の空間はすべて空気で満たされている。従って、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間に生じる静電容量は、空気の比誘電率の大きさに対応した値となる。

図４（ｃ）に示すように、トナーボトル３４から補給されてトナー９０が消費される前には、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａの間の空間はすべてトナー９０で満たされている。そのため、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとによって形成された静電容量は、トナー９０の比誘電率の大きさに対応した値になる。

図４（ｄ）に示すように、容器枠体３７内のトナー９０の量が約１６０ｇになると、アンテナ電極３３がトナー９０から露出するので、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の空間はトナー９０が存在する部分と空気が存在する部分とによって構成される。そのため、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとによって形成された静電容量は、全てがトナー９０で満たされていた図４（ｃ）の場合よりも小さくなる。

図４（ｅ）に示すように、容器枠体３７内のトナー９０の量が約１１０ｇになると、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の空間の大部分が空気で占められる。そのため、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとによって形成された静電容量は、全てがトナー９０で満たされていた図４（ｃ）の場合よりも大幅に小さくなる。

初期状態の一例である容器枠体３７内のトナー９０の量が０ｇの時にはアンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の空間はすべて空気で満たされている。そのため、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとによって形成された静電容量は、空気の比誘電率の大きさに対応した値となる。なお、空気の比誘電率は約１であり、トナー９０の比誘電率は約３である。

これより、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の空間の誘導電圧は、図５に示すように、トナー９０の量が約３００ｇから減少する区間において、容器枠体３７内のトナー９０の量が変化するのに応じて変化する。また、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の空間の誘導電圧は、トナー９０の量が約３００ｇから減少する区間において、図６に示すように、容器枠体３７内のトナー９０の消費量に応じて変化する。

具体的には、容器枠体３７内のトナー９０の量が３００ｇを下回る辺りから誘導電圧は徐々に減少する。トナー９０の量が小さくなるほど誘導電圧の大きさは小さくなる。すなわち、トナー９０の量と誘導電圧とは比例関係であるので、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の誘導電圧の大きさを測定することで、容器枠体３７内のトナー９０の量を知ることができる。

例えば、図５の場合、誘導電圧が−０．４４Ｖのときのトナー９０の量は０ｇである。誘導電圧が０Ｖのときのトナー９０の量は約１１０ｇである。誘導電圧が０．２０Ｖのときのトナー９０の量は約１６０ｇである。誘導電圧が０．５０Ｖのときのトナー９０の量は約２３５ｇである。誘導電圧が０．７６Ｖのときのトナー９０の量は３００〜５００ｇである。

＜トナー量を検出する一次式の算出処理＞
本発明の実施の形態１に係るトナー量を検出する一次式の算出処理につき、図７乃至図９を用いて、詳細に説明する。

トナー量を検出する一次式の算出処理を実行することで、現像スリーブ５ａ及びアンテナ電極３３の個体差によるバラツキや供給されたトナー量が不明な場合であっても、現像装置５内のトナー量を正確に検出することができる。ここで、一次式は、誘導電圧とトナー９０の量との関係を求めるものである。また、一次式としては、「誘導電圧値＝傾き（ａ）×トナー９０の量＋切片（ｂ）」を設定する。この一次式において、トナー９０の量が０のときは誘導電圧値＝切片（ｂ）となり、トナー９０の量が０のときの実測した誘導電圧値を切片（ｂ）とする。なお、以降に説明する一次式の傾き（ａ）は、絶対値を付与した値である。

現像装置５は、電源をオンされた際にステップＳ１の処理に進む。

ＣＰＵ３９は、検出端子４０ａに生じる誘導電圧を検出する（Ｓ１）。

次に、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が−０．３Ｖ以下であるか否かを判定する（Ｓ２）。

ＣＰＵ３９の第２の判定部３９ｃは、図９に示すように誘導電圧の検出電圧が−０．３Ｖ以下である場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３との間にトナー９０が無い初期状態であると判定する。ここで、初期状態は、容器枠体３７に初めてトナー９０を供給する状態又は供給されたトナー９０を消費した後にトナーボトル３４を交換した状態である。ＣＰＵ３９の第２の判定部３９ｃは、トナー量が特定される状態としての初期状態における誘導電圧の実測値を検知する。また、ＣＰＵ３９のトナー量検出部３９ｄは、第２の判定部３９ｃの検知結果を、トナー量と誘導電圧との関係を示す一次式の切片（ｂ）に設定する（Ｓ３）。

次に、ＣＰＵ３９は、初期状態における誘導電圧の実測値を、第２の判定部３９ｃの判定結果として不揮発性メモリ４３のメモリ１へ保存する（Ｓ４）。

次に、ＣＰＵ３９は、トナー９０の供給を開始させる（Ｓ５）。図９では、トナー９０の供給の開始時刻をｔ０としている。

次に、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が０Ｖ以上であるか否かを判定する（Ｓ６）。

ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が０Ｖ未満である場合（Ｓ６：Ｎｏ）、トナー９０の供給を開始してから２分経過したか否かを判定する（Ｓ７）。

ＣＰＵ３９は、トナー９０の供給を開始してから２分経過していない場合（Ｓ７：Ｎｏ）、Ｓ６の処理に戻る。

一方、ＣＰＵ３９は、トナー９０の供給を開始してから２分経過した場合（Ｓ７：Ｙｅｓ）、トナーボトル３４のトナー９０の量が微少であるため、画像形成できないと判定する。そして、ＣＰＵ３９は、トナーボトル３４の交換が必要であることを、アラームによりユーザへ通知し（Ｓ８）、トナー９０の供給を終了し（Ｓ９）、トナー量を検出する一次式の算出処理を終了する。

また、トナー９０の供給を開始してから２分経過する前の図９の時刻ｔ１において、誘導電圧の検出電圧が０Ｖ以上になった場合（Ｓ６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧を不揮発性メモリ４３のメモリ４に上書き保存する（Ｓ１０）。

次に、ＣＰＵ３９は、画像形成Ｊｏｂを開始して画像形成を可能にする（Ｓ１１）。

ＣＰＵ３９は、最新の誘導電圧の検出電圧がメモリ４に上書き保存されている検出電圧以上であるか否かを判定する（Ｓ１２）。

現像装置５は、図９の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間において、トナーボトル３４からトナー９０の供給と画像形成によるトナー消費とを行っている。この際、１枚のシートの画像形成に使用されるトナー９０の量は微量であるため、トナーボトル３４から掃き出されて供給されるトナー９０の量は、シートの画像形成に使用されるトナー９０の量よりも多い（トナー供給量＞画像形成に使用されたトナー量）。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間において、誘導電圧は緩やかに上昇する。

そして、誘導電圧は、時刻ｔ２においてアンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間にトナーが満たされることにより、増加しなくなり、一定になる。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間における誘導電圧の一定値は、トナー９０の供給を開始してからの誘導電圧の最大電圧となる。

ＣＰＵ３９は、図９に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２を経過して時刻ｔ３に至るまでの間に、Ｓ１０からＳ１２の処理を繰り返す。

一方、図９に示す時刻ｔ３経過後において、誘導電圧の検出電圧は、容器枠体３７内のトナーが画像形成により消費されることにより、メモリ４に保存されている検出電圧未満となる。ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧がメモリ４に保存されている検出電圧未満となった場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、誘導電圧の検出電圧がメモリ４に保存されている検出電圧から所定電圧の０．１Ｖ以上低下したか否かを判定する。即ち、ＣＰＵ３９は、（メモリ４に保存されている検出電圧−０．１Ｖ）以下であるか否かを判定する（Ｓ１３）。

ＣＰＵ３９は、図９の時刻ｔ４において、誘導電圧の検出電圧がメモリ４に上書き保存されている検出電圧−０．１Ｖ以下となった場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、誘導電圧の検出電圧が０．２Ｖ以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。

ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が０．２Ｖ未満の場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、トナー量が約１６０ｇであるのでトナーボトル３４の交換が必要であることを表示部４５に表示等させてユーザへ通知する（Ｓ８）。

ＣＰＵ３９は、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の誘導電圧が０Ｖを下回った際はトナー量が約１１０ｇであるので、画像の一部にトナー抜けが発生することを防止するためにトナー９０の補給が行われるまでプリント実行を禁止する。

ＣＰＵ３９は、誘導電圧の最新の検出電圧がメモリ４に上書き保存されている検出電圧−０．１Ｖ以下であるが、検出電圧が０．２Ｖ以上の場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、誘導電圧の検出電圧を不揮発性メモリ４３のメモリ３へ保存する（Ｓ１５）。この際、ＣＰＵ３９は、画像形成動作でトナー９０を使用することによりトナーボトル３４のトナー９０が無くなり、トナーボトル３４からトナーを供給できないため、容器枠体３７のトナー９０も減り始めたと判断する。ここで、誘導電圧の検出電圧をメモリ３に保存した際の状態を、第１の状態とする。

次に、制御部１０１の画素数算出部４４は、図９に示す時刻ｔ４において、トナー消費量を算出するために、画像形成に使用した画素数の積算（ドットカウント）を開始する（Ｓ１６）。

ここで、図７に示すように、画像形成の画素数の積算より、容器枠体３７内のトナーの消費量を算出することが可能である。従って、ＣＰＵ３９の第１の判定部３９ａは、画素数算出部４４で画像形成に用いた画素数の積算を行うことにより求めたドットカウント値を用いて、画像形成のために使用されたトナー量を判定する。

ＣＰＵ３９の第１の判定部３９ａは、図９の時刻ｔ５において、制御部１０１の画素数算出部４４における画素数のドットカウント値がトナー９０を所定量使用した値になった場合に（Ｓ１７）、誘導電圧の検出電圧を不揮発性メモリ４３のメモリ２に保存する（Ｓ１８）。

このように、メモリ２に誘導電圧の検出電圧を保存した際の前記第１の状態より所定量のトナーを使用した状態を第２の状態とする。ここでは、所定量を２０ｇとする。なお、ここでは第１の状態に対する第２の状態を示すトナーの使用量（所定量）として２０ｇを例示しているが、これに限定されるものではない。

次に、ＣＰＵ３９の取得部３９ｂは、（メモリ３に保存されている検出電圧−メモリ２に保存されている検出電圧）÷２０（ｇ）の演算により傾き（ａ）を算出する。そして、ＣＰＵ３９は、算出した傾き（ａ）を取得部３９ｂの取得結果としてメモリ１に保存する（Ｓ１９）。ここで、算出された傾き（ａ）は、第１の判定部３９ａの判定結果としての画像形成のために使用されたトナー量に対する、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の空間の誘導電圧の変化の関係を示している。このように、取得部３９ｂは、容器枠体３７にトナーの供給を開始した後において、検出端子４０ａが検知する誘導電圧の最大電圧から所定電圧である０．１Ｖだけ低下後に、傾き（ａ）を算出して取得する。

次に、ＣＰＵ３９のトナー量検出部３９ｄは、メモリ１に保存した取得部３９ｂの取得結果を傾き（ａ）とし、メモリ１に保存した第２の判定部３９ｃの判定結果を切片（ｂ）とする一次式を設定する。ここで、設定される一次式は、「誘導電圧値＝傾き（ａ）×トナー９０の量（現像剤量）＋切片（ｂ）」である。かかる一次式は、検出端子４０ａで検出した誘導電圧と容器枠体３７内のトナー９０の量との関係を求める式である。また、この一次式は、アンテナ電極３３及び現像スリーブ５ａの各々に個体差のバラつきがある場合における、検出端子４０ａで検出した誘導電圧と、容器枠体３７内のトナー９０の量と、の関係を示す。

ここで、トナーボトル３４は、トナーボトル３４内のトナー９０をできるだけ残ることなく使用し、かつ形成する画像の画質への影響が無い状態で交換する必要がある。具体的には、トナーボトル３４は、図４（ｄ）に示す容器枠体３７のトナー９０の量が約１６０ｇ時に交換することが最適である。これより、ＣＰＵ３９は、設定した一次式を用いて、トナーボトル３４の交換を通知する閾値を、「閾値＝１６０×傾き（ａ）＋切片（ｂ）」より求める（Ｓ２０）。

これにより、アンテナ電極３３及び現像スリーブ５ａ各々の個体差のバラツキを生じる場合であっても、トナーボトル３４の交換を通知する閾値を精度よく算出することができる。従って、ユーザに対してトナーボトル３４の交換のアナウンスを適切に行うことが可能となり、ユーザはトナーボトル３４の交換を適切な時期に行うことができる。

一方、Ｓ２において、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が−０．３Ｖより大きい場合（Ｓ２：Ｎｏ）、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３との間にトナー９０が入っているため、初期状態ではないと判断する。この場合に、ＣＰＵ３９の第２の判定部３９ｃは、トナー９０の量が０のときの実測した誘導電圧値を得られない。従って、ＣＰＵ３９のトナー量検出部３９ｄは、前回にメモリ１に保存した傾き（ａ）及び切片（ｂ）の値を使用して、一次式を設定する（Ｓ２１）。また、ＣＰＵ３９のトナー量検出部３９ｄは、設定した一次式を用いて、トナーボトル３４の交換を通知する閾値をＳ２０の処理により求める。

次に、ＣＰＵ３９は、Ｓ２０の処理により求めた閾値と、検出した誘導電圧の検出電圧と、を比較し、誘導電圧の検出電圧が閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ２２）。

ＣＰＵ３９は、図９の時刻ｔ６において、検出電圧が閾値以下になった場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、トナーボトル３４の交換が必要であることを、アラームによりユーザに通知（報知）し（Ｓ２３）、トナー量を検出する一次式の算出処理を終了する。

一方、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が閾値より大きい場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、Ｓ２２の処理を繰り返す。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２において、画像形成装置の構成、現像装置の構成、現像剤収容装置の構成及び制御部の構成は上記実施の形態１と同一であるので、その説明を省略する。

上記実施の形態１では、誘導電圧値が安定した後であって誘導電圧値に変化が発生してからの第１の状態及び第２の状態における誘導電圧値とトナー量との関係を求めた。本実施の形態では、トナーボトル３４からトナーの供給を開始して誘導電圧値が安定する前にトナーの供給を一旦停止し、画像形成してトナーを消費することで、トナー消費前後の第１の状態及び第２の状態における誘導電圧値と現像剤量との関係を求める。トナーボトル３４にトナーが充分無いときは、容器枠体３７をトナーで満タンにできないので、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の空間にも充分なトナー９０を供給できず、誘導電圧値が安定すること無く、画像形成に伴うトナーの消費により誘導電圧値が減少を開始する場合がある。本実施の形態は、このような場合に有効となる。

＜トナー量を検出する一次式の補正処理＞
本発明の実施の形態２に係るトナー量を検出する一次式の補正処理につき、補正処理を示すフローチャートである図１０及びトナーの供給を開始してからの誘導電圧の時間推移を示す図１１を用いて、詳細に説明する。

現像装置５は、電源をオンされた際にステップＳ１０１の処理に進む。

ＣＰＵ３９は、検出端子４０ａに生じる誘導電圧を検出する（Ｓ１０１）。

次に、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が−０．３Ｖ以下であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。

ＣＰＵ３９の第２の判定部３９ｃは、誘導電圧の検出電圧が−０．３Ｖ以下である場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３との間にトナー９０が無い状態である初期状態であると判定する。ここで、初期状態は、画像形成装置１００に初めてトナー９０を供給する状態又は供給されたトナー９０を消費した後にトナーボトル３４を交換した状態である。

このとき、ＣＰＵ３９の第２の判定部３９ｃは、トナー量が特定される状態としての初期状態における誘導電圧の実測値を検知する。また、ＣＰＵ３９のトナー量検出部３９ｄは、第２の判定部３９ｃの検知結果を、トナー量と誘導電圧との関係を示す一次式の切片（ｂ）に設定する（Ｓ１０３）。 次に、ＣＰＵ３９は、初期状態における誘導電圧の実測値を、第２の判定部３９ｃの判定結果として不揮発性メモリ４３のメモリ１へ保存する（Ｓ１０４）。

次に、ＣＰＵ３９は、トナー９０の供給を開始させる（Ｓ１０５）。図１１では、トナー９０の供給の開始時刻をｔ１０としている。

次に、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧がトナー９０満杯（現像剤満杯）より少なく設定された設定値である０．３Ｖ以上であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。

ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が０．３Ｖ未満である場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、トナー９０の供給を開始してから２分経過したか否かを判定する（Ｓ１０７）。

ＣＰＵ３９は、トナー９０の供給を開始してから２分経過していない場合（Ｓ１０７：Ｎｏ）、Ｓ１０６の処理に戻る。

一方、ＣＰＵ３９は、トナー９０の供給を開始してから２分経過した場合（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、トナーボトル３４のトナー９０の量が微少であるため、画像形成できないと判定する。そして、ＣＰＵ３９は、トナーボトル３４の交換が必要であることを、アラームによりユーザへ通知し（Ｓ１０８）、トナー９０の供給を終了し（Ｓ１０９）、トナー量を検出する一次式の補正処理を終了する。

また、トナー９０の供給を開始してから２分経過する前の図１１の時刻ｔ１１において、誘導電圧の検出電圧がトナー９０満杯より少なく設定された設定値である０．３Ｖ以上になる。ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が０．３Ｖ以上になった場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、第１の状態になったものと判定してトナー９０の供給を一時的に停止させる（Ｓ１１０）。

次に、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧を不揮発性メモリ４３のメモリ３に保存する（Ｓ１１１）。

次に、ＣＰＵ３９は、テスト画像形成Ｊｏｂ（べた黒２０枚）を開始する。また、制御部１０１の画素数算出部４４は、時刻ｔ１１において、画像形成時に使用した画素数の積算（ドットカウント）を開始する（Ｓ１１２）。ＣＰＵ３９は、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までを、トナー９０の供給を一時的に停止する停止期間とする。

次に、図１１の時刻ｔ１２において、画素数算出部４４における画素数のドットカウント値がトナー９０を所定量の２０ｇ使用した値になることにより第２の状態になる。ＣＰＵ３９の第２の判定部３９ｃは、画素数算出部４４における画素数のドットカウント値がトナー９０を所定量使用した値になった場合に（Ｓ１１３）、誘導電圧の検出電圧を不揮発性メモリ４３のメモリ２に保存する（Ｓ１１４）。この後、ＣＰＵ３９は、トナー９０の供給を再開させる。

このように、メモリ２に誘導電圧の検出電圧を保存した際の前記第１の状態より所定量のトナーを使用した状態を第２の状態とする。ここでは、所定量を２０ｇとする。なお、ここでは第１の状態に対する第２の状態を示すトナーの使用量（所定量）として２０ｇを例示しているが、これに限定されるものではない。

次に、ＣＰＵ３９の取得部３９（ｂ）は、（メモリ３に保存されている検出電圧−メモリ２に保存されている検出電圧）÷２０（ｇ）の演算により傾き（ａ）を算出する。そして、ＣＰＵ３９は、傾き（ａ）を取得部３９（ｂ）の取得結果としてメモリ１に保存する（Ｓ１１５）。ここで、算出された傾き（ａ）は、第１の判定部３９ａの判定結果としての画像形成のために使用されたトナー量に対する、アンテナ電極３３と現像スリーブ５ａとの間の空間の誘導電圧の変化の関係を示している。このように、取得部３９ｂは、容器枠体３７にトナーの供給を開始した後において、検出端子２０ａが検知する誘導電圧の最大電圧になる前にトナーの供給を停止させて、傾き（ａ）を算出して取得する。

次に、ＣＰＵ３９のトナー量検出部３９ｄは、メモリ１に保存した取得部３９ｂの取得結果を傾き（ａ）とし、メモリ１に保存した第２の判定部３９ｃの判定結果を切片（ｂ）とする一次式を設定する。ここで、設定される一次式は、「誘導電圧値＝傾き（ａ）×トナー９０の量（現像剤量）＋切片（ｂ）」である。かかる一次式は、検出端子４０ａで検出した誘導電圧と容器枠体３７内のトナー９０の量との関係を求める式である。また、この一次式は、アンテナ電極３３及び現像スリーブ５ａの各々に個体差のバラつきがある場合における、検出端子４０ａで検出した誘導電圧と、容器枠体３７内のトナー９０の量と、の関係を示す。

ここで、トナーボトル３４は、トナーボトル３４内のトナー９０を全て使用し、かつ形成した画像の画質への影響が無い状態で交換する必要がある。具体的には、トナーボトル３４は、容器枠体３７のトナー９０の残量が１６０ｇ時に交換することが最適である。これより、ＣＰＵ３９は、設定した一次式を用いて、トナーボトル３４の交換を促す閾値を、「閾値＝１６０×傾き（ａ）＋切片（ｂ）」より求める（Ｓ１１６）。

これにより、アンテナ電極３３及び現像スリーブ５ａ各々の個体差のバラツキを生じる場合であっても、トナーボトル３４の交換を通知する閾値をＳ２１の式より精度よく算出することができる。従って、ユーザに対してトナーボトル３４の交換のアナウンスを適切に行うことが可能となり、ユーザはトナーボトル３４の交換を適切な時期に行うことができる。

一方、Ｓ１０２において、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が−０．３Ｖより大きい場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、現像スリーブ５ａとアンテナ電極３３との間にトナー９０が入っているため、初期状態ではないと判断する。この場合に、ＣＰＵ３９の第２の判定部３９ｃは、トナー９０の量が０のときの実測した誘導電圧値を得られない。従って、ＣＰＵ３９のトナー量検出部３９ｄは、前回にメモリ１に保存した傾き（ａ）及び切片（ｂ）の値を使用して、一次式を設定する（Ｓ１１７）。また、ＣＰＵ３９のトナー量検出部３９ｄは、設定した一次式を用いて、トナーボトル３４の交換を通知する閾値をＳ１１６の処理により求める。

次に、ＣＰＵ３９は、Ｓ１１６の処理により求めた閾値と、検出した誘導電圧の検出電圧と、を比較し、誘導電圧の検出電圧が閾値以下であるか否かを判定する（Ｓ１１８）。

ＣＰＵ３９は、図９の時刻ｔ６において、検出電圧が閾値以下になった場合（Ｓ１１８：Ｙｅｓ）、トナーボトル３４の交換が必要であることを、アラームによりユーザに通知（報知）し（Ｓ１１９）、トナー量を検出する一次式の算出処理を終了する。

一方、ＣＰＵ３９は、誘導電圧の検出電圧が閾値より大きい場合（Ｓ１１８：Ｎｏ）、Ｓ１１８の処理を繰り返す。

なお、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの時間において、時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までは、画像形成に使用したトナー９０の量よりも、供給されるトナー９０の量の方が多い（トナー９０の供給＞画像形成に使用したトナー９０）状態である。また、時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までは、トナーボトル３４に入っているトナー９０が無くなり、容器枠体３７のトナー９０も減り始めた状態である。

１ 感光体ドラム
２ 帯電ローラ
４ 露光装置
５ 現像装置
５ａ 現像スリーブ
６ 現像バイアス電源
７ 転写ローラ
１０ クリーナ
１０ａ クリーニングブレード
３３ アンテナ電極
３４ トナーボトル
３５ トナー規制部材
３６ａ 攪拌部材
３６ｂ 攪拌部材
３６ｃ 攪拌部材
３７ 容器枠体
３８ ＲＯＭ
３９ ＣＰＵ
３９ａ 第１の判定部
３９ｂ 取得部
３９ｃ 第２の判定部
３９ｄ トナー量検出部
４０ 抵抗器
４０ａ 検出端子
４２ ＲＡＭ
４３ 不揮発性メモリ
４４ 画素数算出部
９０ トナー
１００ 画像形成装置
１０１ 制御部

Claims (9)

1. 画像形成のために現像剤を収容する現像剤収容手段と、
   前記現像剤収容手段に収容されている現像剤を検知する現像剤検知手段と、
   画像形成のために使用された前記現像剤収容手段の現像剤量を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に対する前記現像剤検知手段の検知結果の変化の関係を取得する取得手段と、
   を有することを特徴とする現像剤収容装置。
2. 前記判定手段は、
   前記現像剤収容手段に収容されている現像剤量が特定される状態の前記現像剤検知手段の検知結果から前記現像剤収容手段に収容されている現像剤量を判定することを特徴とする請求項１に記載の現像剤収容装置。
3. 前記判定手段は、
   前記現像剤収容手段に現像剤が供給される前の初期状態を前記現像剤量が特定される状態の前記現像剤検知手段の検知結果とすることを特徴とする請求項２に記載の現像剤収容装置。
4. 前記取得手段の取得結果を傾きとし、前記判定手段の判定結果を切片とする一次関数により、前記現像剤検知手段の検知結果から前記現像剤収容手段に収容されている現像剤量を検出する現像剤量検出手段を有することを特徴とする請求項２または３に記載の現像剤収容装置。
5. 前記現像剤検知手段は、
   前記現像剤収容手段内に設けられた第１の電極と、前記第１の電極から離間して配置されると共に前記現像剤収容手段内に設けられた第２の電極と、を備え、前記第１の電極に対して所定電圧が印加された際に前記第２の電極に発生する誘導電圧に基づいて、前記現像剤収容手段内の現像剤を検知する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の現像剤収容装置。
6. 前記取得手段は、
   前記現像剤収容手段に現像剤の供給を開始した後において、前記現像剤検知手段が検知する前記誘導電圧の最大電圧から所定電圧だけ低下後に前記関係を取得することを特徴とする請求項５に記載の現像剤収容装置。
7. 前記取得手段は、
   前記現像剤収容手段に現像剤の供給を開始した後において、前記現像剤検知手段が検知する前記誘導電圧が最大電圧になる前に現像剤の供給を停止させて、前記関係を取得することを特徴とする請求項５に記載の現像剤収容装置。
8. 前記判定手段は、
   画像形成に用いる画素数に応じて前記画像形成のために使用された現像剤量を判定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の現像剤収容装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の現像剤収容装置と、
   前記現像剤収容装置から供給される現像剤を使用して画像を形成する画像形成部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。