画像形成装置
【課題】検知前に形成された画像の違いによって発生し得る現像剤量の検知精度の低下を、現像装置の寿命を短くしたり、画像形成の生産性を低下させたりすることなく防止することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１００は、画像形成後の現像剤供給部材３に含有された現像剤量を予測する演算手段１０５と、画像形成後に現像剤量検知手段１０７による現像容器７ａ内の現像剤量の検知を実行するまでの間に現像剤供給部材３に現像剤を補充する補充手段１０６と、を有し、補充手段１０６は、演算手段１０５により予測された現像剤供給部材に含有された現像剤量が少ないほど、現像剤供給部材３に補充する現像剤の量を多くする構成とされる。
【解決手段】画像形成装置１００は、画像形成後の現像剤供給部材３に含有された現像剤量を予測する演算手段１０５と、画像形成後に現像剤量検知手段１０７による現像容器７ａ内の現像剤量の検知を実行するまでの間に現像剤供給部材３に現像剤を補充する補充手段１０６と、を有し、補充手段１０６は、演算手段１０５により予測された現像剤供給部材に含有された現像剤量が少ないほど、現像剤供給部材３に補充する現像剤の量を多くする構成とされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像剤を収容する現像容器内の現像剤の量を検知する現像剤量検知手段を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、プロセスカートリッジを画像形成装置の本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が広く採用されている。プロセスカートリッジ方式では、例えば、感光ドラムと、感光ドラムに作用するプロセス手段としての帯電ローラ、クリーニング装置及び現像装置とが一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジとされる。プロセスカートリッジ方式によれば、現像剤の補給や、寿命に達した感光ドラムなどの部品交換といった、画像形成装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身が行うことができる。
【０００３】
プロセスカートリッジ方式の画像形成装置では、現像剤がなくなった場合、ユーザー自身がプロセスカートリッジを交換することで、画像形成装置は再び画像を形成することができるようになる。そこで、プロセスカートリッジ方式の画像形成装置には、現像剤を収容する現像容器内の現像剤残量レベルを検知できるようにする現像剤量検知手段が設けられることがある。現像剤量検知手段を用いて現像剤が消費されたことをユーザーに報知することで、プロセスカートリッジ内の画像形成に供することができる現像剤がどれくらい残っているかを随時知ることを可能とするためである。
【０００４】
現像剤として非磁性一成分現像剤を用いる非磁性一成分現像方式の現像装置における現像剤量検知手段の一方式として、現像剤供給部材としての供給ローラと、現像剤担持体としての現像ローラとの間の静電容量を検出する次のような方法がある（特許文献１）。つまり、現像容器内には、導電性の金属支持体の周囲に発泡層を有する供給ローラと、導電性の金属支持体の周囲に弾性層を有する現像ローラとが、互いに接触して回転可能なように設けられている。供給ローラの発泡層は、現像剤が進入可能なウレタンスポンジ層で形成されている。又、現像装置は、現像ローラが感光ドラムに接触した第１の姿勢と、現像ローラが感光ドラムから離間した第２の姿勢を保持することができる。そして、現像動作を行っていない上記第２の姿勢において供給ローラの金属支持体に検知用電圧を印加して、現像ローラと供給ローラとの間の静電容量を検知する。この静電容量は、現像ローラと供給ローラとの間に存在する絶縁性の現像剤の量に応じて変化するので、静電容量と現像剤量との関係を予め関係付けておくことで、現像剤量を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような現像剤量の検知方法には、検知精度の点で次のような課題がある。
【０００７】
即ち、印字率が高い画像の形成を行った場合、その直後には、供給ローラに含有される現像剤量が一時的に減少する。そのため、その状態で現像剤量の検知を行うと、実際の現像剤量よりも少なく誤検知してしまう可能性がある。これに対しては、画像形成の終了後から現像剤量の検知動作の開始までの間に、供給ローラの現像剤含有量を回復させるための補助的な駆動動作を行うことが効果的である。しかしながら、この駆動動作を過剰に行うことは、各部材の摩耗劣化を促進してしまうのみならず、画像形成の生産性を低下させる可能性がある。
【０００８】
尚、以上では、現像剤量検知手段によって現像剤残量レベルを検知することが特に有用なプロセスカートリッジ方式の画像形成装置を例として従来の課題を説明した。しかし、上述のような現像剤量の検知方法を採用する場合には、プロセスカートリッジ方式を用いない画像形成装置においても同様の課題がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、検知前に形成された画像の違いによって発生し得る現像剤量の検知精度の低下を、現像装置の寿命を短くしたり、画像形成の生産性を低下させたりすることなく防止することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触して回転することで前記現像剤担持体に前記現像容器内に収容された現像剤を供給する現像剤供給部材と、非画像形成時に前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間で静電容量を検知することで前記現像容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、を有する画像形成装置において、画像形成後の前記現像剤供給部材に含有された現像剤量を予測する演算手段と、画像形成後に前記現像剤量検知手段による前記検知を実行するまでの間に前記現像剤供給部材に現像剤を補充する補充手段と、を有し、前記補充手段は、前記演算手段により予測された前記現像剤供給部材に含有された現像剤量が少ないほど、前記現像剤供給部材に補充する現像剤の量を多くすることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検知前に形成された画像の違いによって発生し得る現像剤量の検知精度の低下を、現像装置の寿命を短くしたり、画像形成の生産性を低下させたりすることなく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の模式断面図である。
【図２】図１の画像形成装置におけるプロセスカートリッジの模式断面図である。
【図３】（ａ）現像剤供給部材の表面通気量の測定方法を示す図である。（ｂ）測定に用いる冶具を示す図である。（ｃ）測定に用いる通気ホルダを示す図である。
【図４】図１の画像形成装置における現像剤量検知手段を説明するための現像装置の模式断面図である。
【図５】図１の画像形成装置における現像剤量検知手段を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明を適用可能な現像剤量検知方法の基本的な動作フローを示すフローチャート図である。
【図７】（ａ）現像容器内のトナー量と供給ローラ内に含有されたトナー量との関係を示すグラフ図である。（ｂ）供給ローラ内に含有されたトナー量と静電容量検出器の出力との関係を示すグラフ図である。
【図８】（ａ）高印字率の画像の形成により供給ローラ内に含有されたトナー量が減少する様子を示すグラフ図である。（ｂ）供給ローラの回転駆動によって供給ローラ内のトナー含有率が回復する様子を示すグラフである。（ｃ）高印字率の画像形成枚数と供給ローラ内のトナー含有率との関係を示すグラフ図である。
【図９】本発明に従うトナー補充動作の概略制御ブロック図である。
【図１０】本発明に従うトナー補充動作を含む画像形成装置の一連の動作の一例のフローチャート図である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る画素数計測方法を説明するための模式図である。
【図１２】本発明に従うトナー補充動作を含む画像形成装置の一連の動作の他の例のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
実施例１
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置１００の全体構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたレーザービームプリンタである。画像形成装置１００の制御手段としての制御回路部１０１には、インターフェース１０２を介して外部ホスト装置（プリンタコントローラ）２００が接続されている。画像形成装置１００は、外部ホスト装置２００から入力される画像データ（電気的な画像情報）に対応した画像を、記録材（記録媒体）Ｓに形成して画像形成物を出力する。制御回路部１０１は、画像形成装置１００の動作を制御する制御手段であり、外部ホスト装置２００と各種の電気的情報信号の授受をする。又、制御回路部１０１は、後述する画像形成部１０３の各種のプロセス機器やセンサから入力する電気的情報信号の処理、各種のプロセス機器への指令信号の処理、所定のイニシャルシーケンス制御、所定の画像形成シーケンス制御を司る。制御回路部１０１は、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）に格納された制御プログラムや参照テーブルにしたがって制御を実行する。外部ホスト装置２００は、ホストコンピュータ、ネットワーク、イメージリーダ、ファクシミリなどである。尚、画像形成装置１００は、記録材Ｓとして、記録紙、ＯＨＰシート、葉書、封筒、ラベルなどに画像を形成することができる。
【００１５】
画像形成装置１００の本体（以下「装置本体」という。）１内には、画像形成部１０３が配設されている。画像形成部１０３は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体である感光ドラム４を有する。感光ドラム４は、後述するプロセスカートリッジ２０に回転可能に配設されており、装置本体１に設けられた駆動手段としての駆動モータ（図示せず）により所定の周速（プロセススピード）にて図中矢印Ｒ１方向（時計回り）に回転駆動される。感光ドラム４は、アルミニウム製のシリンダ（アルミシリンダ）の外側に有機光導電体層が塗布されて構成されている。感光ドラム４のアルミシリンダは、導電性部材により、装置本体１を介して電気的に接地されている。
【００１６】
回転する感光ドラム４の周面は、帯電手段としての接触型の帯電部材である帯電ローラ５により、所定の極性（本実施例では負極性）・電位に一様に帯電させられる。帯電ローラ５は、芯金と、芯金の周りに同心一体に形成された導電性の弾性体層と、を有する。帯電ローラ５は、その回転軸線方向が感光ドラム４の回転軸線方向と略平行になるように配置されている。又、帯電ローラ５は、導電性の弾性体層の弾性に抗して所定の押圧力で感光ドラム４に接触している。帯電ローラ５の芯金の回転軸線方向の両端部は、軸受けを介して後述するプロセスカートリッジ２０に回転可能に支持されている。帯電ローラ５は、感光ドラム４の回転に従動して回転する。帯電ローラ５には、帯電電圧印加手段としての帯電電源Ｅ１が接続されている。そして、本実施例では、画像形成時に、帯電ローラ５の芯金に対して、帯電電源Ｅ１から、帯電電圧（帯電バイアス）として約−１０００Ｖの直流電圧が印加される。これにより、感光ドラム４の表面が約−５００Ｖの暗部電位ＶＤに一様に帯電させられる。
【００１７】
感光ドラム４の一様に帯電処理された表面は、露光手段としての露光装置（レーザースキャナユニット）６により、画像情報に応じて露光される。これにより、感光ドラム４の表面に画像情報に対応した静電潜像（静電像）が形成される。本実施例では、露光装置６は、画像部を露光するイメージ露光方式を採用する。露光装置６には、外部ホスト装置２００からインターフェース１０２を介して制御回路部１０１に入力された後画像処理された画像情報の時系列電気デジタル画素信号が入力される。露光装置６は、入力される時系列電気デジタル画素信号に対応して変調したレーザー光Ｌ（露光ビーム）を出力するレーザー出力部、回転多面鏡（ポリゴンミラー）、ｆθレンズ、反射鏡などを有する。そして、レーザー光Ｌで感光ドラム４の一様に帯電処理された表面を主走査方向に走査しながら露光する。この主走査方向に走査しながらの露光と、感光ドラム４の回転による感光ドラム４の表面の副走査方向への移動とにより、回転する感光ドラム４の表面に露光パターンに対応した静電潜像が形成される。本実施例では、感光ドラム４の表面の露光された部分の電位が約−１００Ｖの明部電位ＶＬになり、暗部電位ＶＤと明部電位ＶＬとの電位コントラストにより、露光パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００１８】
感光ドラム４の表面に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置７により、トナー像として現像（顕像化）される。本実施例では、現像装置７は、現像剤として非磁性一成分現像剤であるトナーＴを用いる非磁性一成分現像方式のものである。又、本実施例では、現像装置７は、反転現像方式で現像を行う。即ち、一様に帯電処理された後に露光によって電荷の絶対値が低下した露光部（明部電位部分）に、感光ドラム４の帯電極性と同極性に帯電したトナーが付着することで、静電潜像がトナー像として現像される。即ち、本実施例では、トナーＴの正規の帯電極性は負極性である。
【００１９】
現像装置７は、トナーＴを収容する現像容器７ａを有する。現像容器７ａには、感光ドラム４と対向する位置に設けられたその開口部から一部が外部に露出するようにして、現像剤担持体としての現像ローラ２が設けられている。詳しくは後述するように、現像ローラ２は感光ドラム４と接触可能である。そして、現像ローラ２は、感光ドラム４との接触部においてその表面が感光ドラム４の表面の移動方向と同方向に移動するように、装置本体１に設けられた駆動手段としての駆動モータ（図示せず）により回転駆動される。又、現像容器７ａには、現像ローラ２にトナーＴを塗布する現像剤供給部材としての供給ローラ３が設けられている。供給ローラ３は、現像ローラ２に接触して配置されている。詳しくは後述するように、供給ローラ３は、その表層が発泡層で形成されている。そして、供給ローラ３は、現像ローラ２との接触部においてその表面が現像ローラ２の表面の移動方向とは反対方向（カウンター方向）に移動するように、装置本体１に設けられた駆動手段としての駆動モータにより回転駆動される。又、現像容器７ａには、現像容器７ａ内のトナーＴを攪拌するための回転可能な攪拌部材７ｂが設けられている。更に、現像容器７ａには、現像ローラ２に接触して配置された現像剤層厚規制部材としての現像ブレード７ｃが設けられている。
【００２０】
現像ローラ２は、芯金と、この芯金の周りに同心一体に形成された導電性の弾性体層と、を有する。現像ローラ２は、その回転軸線方向が感光ドラム４の回転軸線方向と略平行になるように配置されている。又、現像ローラ２は、感光ドラム４に対して接離可能とされており、詳しくは後述するように、装置本体１に設けられた接離手段としての接離カム（当接離間カム）３０によって接離状態が制御される。画像形成時には、現像ローラ２は、感光ドラム４に接触した状態で、図中矢印Ｒ２方向（反時計回り）に所定の周速で回転駆動される。
【００２１】
現像容器７ａ内のトナーＴは、攪拌部材７ｂが回転駆動されることにより、攪拌されながら供給ローラ３に向けて搬送される。このトナーＴは、図中矢印Ｒ３方向（反時計回り）に所定の周速で回転駆動される供給ローラ３によって、現像ローラ２の表面に塗布される。供給ローラ３には、供給部材電圧印加手段としての供給部材電源Ｅ４が接続されている。詳しくは後述するように、供給ローラ３には、供給部材電圧（供給部材バイアス）として、画像形成時には所定の直流電圧、トナー量の検知時には所定の交流電圧が、供給部材電源Ｅ４から印加される。現像ブレード７ｃは、現像ローラ２上のトナーＴの層厚を規制して現像ローラ２にトナーＴを均一の薄層として担持させると共に、トナーＴを摩擦によって帯電させて現像に必要な電荷を与える。本実施例では、トナーＴは負極性に帯電させられる。現像ローラ２上に形成されたトナーＴの薄層は、引き続く現像ローラ２の回転により感光ドラム４との対向部である現像領域に送られる。現像ローラ２には、現像電圧印加手段としての現像電源Ｅ２が接続されている。そして、本実施例では、画像形成時に、現像ローラ２に対して、現像電源Ｅ２から、現像電圧（現像電圧）として約−３００Ｖの直流電圧が印加される。これにより、現像領域内に送られたトナーＴが、感光ドラム４上の静電潜像の露光部（明部電位部分）に対して選択的に飛翔して付着する。こうして、感光ドラム４上の静電潜像がトナー像として現像される。尚、詳しくは後述するように、供給ローラ３は、現像容器７ａ内のトナーＴの量を検知するための、現像剤量検知手段を構成する検知部材（電圧印加部材）としても機能する。
【００２２】
一方、所定の制御タイミングにて給紙ローラ９が回転駆動されて、給紙カセット１０から記録材Ｓが一枚分離給送される。給送された記録材Ｓは、搬送路１１を搬送されて、レジストローラ対１２に至り、その時点では回転を停止しているレジストローラ対１２の接触部（ニップ部）に先端部が受け止められて斜行矯正を受ける。そして、その記録材Ｓが、所定の制御タイミングにて回転駆動されたレジストローラ対１２により再び給送されて、感光ドラム４と、転写手段としての転写ローラ１３との接触部である転写部（転写ニップ部）Ｎに導入される。
【００２３】
転写ローラ１３は、芯金と、この芯金の周りに同心一体に形成した導電性の弾性体層と、を有する。転写ローラ１３は、その回転軸線方向が感光ドラム４の回転軸線方向と略平行になるように配置されている。又、転写ローラ１３は、導電性の弾性体層の弾性に抗して所定の押圧力で感光ドラム４に接触しており、感光ドラム４との間で転写部Ｎを形成している。転写ローラ１３は、感光ドラム２の回転に従動して回転する。
【００２４】
記録材Ｓは転写部Ｎにおいて感光ドラム４と転写ローラ１３とに挟持されて搬送されていく。転写ローラ１３には転写電圧印加手段としての転写電源Ｅ３が接続されている。記録材Ｓが転写部Ｎを搬送されていく間、転写ローラ１３には、転写電源Ｅ３から、転写電圧（転写バイアス）として、トナーＴの正規の帯電極性とは反対極性（本実施例では正極性）の所定電位の直流電圧が印加される。転写ローラ１３にトナーＴの正規の帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加されることで、転写部Ｎにおいて、記録材Ｓの背面側（感光ドラム側とは反対側の面）にトナーＴと逆極性の電荷が付与される。これにより、感光ドラム４上のトナー像が記録材Ｓの表面に静電的に転写される。
【００２５】
転写部Ｎを出た記録材Ｓは感光ドラム４の表面から分離され、搬送路１４を通って、定着手段としての定着装置１５に導入される。定着装置１５において、記録材Ｓ上の未定着トナー像は、記録材Ｓへの定着処理を受ける。本実施例では、定着装置１５は、熱ローラタイプのものであり、表面が所定の定着温度に加熱温調される加熱ローラ１５ａと、これに圧接して定着部（定着ニップ部）を形成する加圧ローラ１５ｂとを有している。加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂは、それぞれの回転軸線方向が略平行となるように配置されている。加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂは、それぞれ図中矢印方向に所定の周速で回転駆動され、定着部にて記録材Ｓを挟持して搬送しながら、記録材Ｓ上の未定着のトナー像を加熱及び加圧して記録材Ｓに固着画像として定着させる。
【００２６】
定着装置１５を出た記録材Ｓは、画像形成物として搬送路１６により装置本体１内を上方に送られ、排紙ローラ対１７により排紙口１８から装置本体１の上面の排紙トレイ１９上に排出される。
【００２７】
又、記録材Ｓが分離された後の感光ドラム４は、クリーニング手段としてのクリーニング装置８により、記録材Ｓに転写されずにその表面に付着しているトナー（転写残トナー）などの付着物の除去を受けて清掃される。これにより、感光ドラム４は繰り返して画像形成に供される。本実施例では、クリーニング装置８は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード８ａを有する。クリーニングブレード８ａは、回転する感光ドラム４に対して、その自由端を感光ドラム４の表面の移動方向の上流側に向けて（カウンター方向）、所定の侵入量をもって接触させられている。転写残トナーなどの感光ドラム４上の付着物は、クリーニングブレード８ａの先端のエッジ部と感光ドラム４との接触位置にて、回転する感光ドラム４の表面から掻き取られ、廃トナー収容部８ｂ内に回収される。
【００２８】
２．プロセスカートリッジ
本実施例では、感光ドラム４、帯電ローラ５、現像装置７、クリーニング装置８の４つのプロセス機器は、装置本体１に対して一括して着脱可能な画像形成ユニットとしてカートリッジ化され、プロセスカートリッジ２０を構成している。プロセスカートリッジ２０は、装置本体１内の装着部に取り外し可能に装着される。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ２０において、現像装置４は、クリーニングブレード８ａ及び廃トナー収容部８ｂと共に感光ドラム４及び帯電ローラ５を保持するクリーニング装置８に対して回動可能に結合されている。図２（ａ）に示す状態では、現像ローラ２と感光ドラム４とは接触している。そして、図２（ｂ）に示すように、接離カム３０が回転動作を行うことによって現像装置７の底部を持ち上げると、現像装置７は支点３３を中心にして上方へ回動する。図２（ｂ）に示す状態では、現像ローラ２とドラム４とは離間している。詳しくは後述するように、接離カム３０は、制御回路部１０１によって駆動モータ（図示せず）とソレノイド（図示せず）が制御されることで、位相制御がされると共に回転させられる。
【００３０】
プロセスカートリッジ２０は、装置本体１に装着された状態で、位置決め固定手段２８により、装置本体１内の所定の装着部に位置決めされて固定されている。その状態で、装置本体１側の駆動手段（図示せず）から、感光ドラム４への駆動力、現像ローラ２への駆動力、供給ローラ３への駆動力、攪拌部材への駆動力が伝達可能となっている。又、その状態で、装置本体１側の電源Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４から帯電ローラ５、現像ローラ２、転写ローラ１３、供給ローラ３に電圧が印加可能となっている。尚、プロセスカートリッジ２０の上面には、露光窓部２０ａが設けられている。
【００３１】
又、プロセスカートリッジ２０には、記憶手段としてのメモリ２１と、カートリッジ側情報伝達部２２が設けられている。プロセスカートリッジ２０が装置本体１に装着された状態で、カートリッジ側情報伝達部２２は、装置本体１側に設けられた本体側情報伝達部２３と対向している。これにより、メモリ２１と制御回路部１０１との間で、通信手段を構成するカートリッジ側情報伝達部２２と本体側情報伝達部２３とを介して、情報の授受（情報の読み書き）が可能となっている。
【００３２】
本実施例では、メモリ２１には、少なくとも感光ドラム４の寿命残量及び現像剤の残量に関する情報を含むプロセスカートリッジ２０の固有の寿命情報を格納されている。この寿命情報に関して、カートリッジ側情報伝達部２２、本体側情報伝達部２３を介して制御回路部１０１とメモリ２１との間で通信することができる。そして、制御回路部１０１は、その寿命情報を、随時、装置本体１に設けられた操作パネル部（図示せず）に表示させて、使用者にプロセスカートリッジ２０の寿命残量を報知することができる。
【００３３】
３．現像剤
本実施例では、現像剤として負帯電性の非磁性一成分現像剤であるトナーＴを用いる。現像時には、トナーＴは負に摩擦帯電され、トナーの凝集度は１５％である。トナーの凝集度は、以下のようにして測定を行った。
【００３４】
測定装置としては、デジタル振動計（ＭＯＤＥＬ １３３２、昭和測器株式会社）を有するパウダーテスター（ホソカワミクロン株式会社）を用いた。測定法としては、次の方法を用いた。振動台に３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるいを目開の狭い順に、即ち、１００メッシュふるいが最上位にくるように３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるい順に重ねてセットした。このセットした１００メッシュふるい上に正確に秤量した試料（トナー）５ｇを加え、デジタル振動計の変位の値を０．６０ｍｍ（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）になるように調整し、１５秒間振動を加えた。その後、各ふるい上に残った試料の質量を測定して下記式に基づき凝集度を求めた。その際の測定サンプルは、それぞれ事前に２３℃、６０％ＲＨ環境下において２４時間放置したものであり、測定は２３℃、６０％ＲＨ環境下で行った。
凝集度（％）＝（１００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×１００
＋（２００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×６０
＋（３９０メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×２０
【００３５】
４．現像ローラ
図２（ａ）に示すように、現像ローラ２は、導電性支持体２ａと、導電性支持体２ａの周囲に設けられた導電剤が配合された半導電性の弾性ゴム層２ｂとを有する。より具体的には、芯金電極として機能する導電性支持体２ａは、外径φ６（ｍｍ）であり、この導電性支持体２ａの周囲に、導電剤が配合された半導電性のシリコーンゴム層２ｂが設けられている。更に、シリコーンゴム層２ｂの表層には、厚さ２０（μｍ）ほどのアクリル・ウレタン系ゴム層２ｃがコーティングされている。現像ローラ２の全体の外径はφ１２（ｍｍ）である。又、現像ローラ２の電気抵抗は１×１０6（Ω）である。
【００３６】
ここで、現像ローラ２の電気抵抗の測定方法を説明する。現像ローラ２を、直径３０ｍｍのアルミニウム製のスリーブ（アルミスリーブ）に対し、荷重９．８Ｎで圧接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、現像ローラ２を６０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。次に、現像ローラ２に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、現像ローラ２の電気抵抗を算出する。
【００３７】
尚、現像ローラ２の体積抵抗が１×１０9（Ω）よりも大きいと、現像ローラ２の表面での現像電圧の電圧値が下がり、現像領域の直流電界が減少する。これにより、現像効率が低下し、画像濃度が低下する不具合が生じる。従って、現像ローラ２の電気抵抗を１×１０9（Ω）以下とするのが良い。
【００３８】
５．供給ローラ
本実施例では、供給ローラ３は、現像剤供給部材であり、且つ、現像剤量検知手段を構成する検知部材でもある。図２（ａ）に示すように、供給ローラ３は、導電性支持体３ｂと、導電性支持体３ｂに支持される発泡層３ａとを有する。より具体的には、芯金電極として機能する導電性支持体３ｂは、外径φ５（ｍｍ）であり、この導電性支持体３ｂの周囲に気泡同士が繋がっている連続気泡体（連泡）構造を有する発泡層である発泡ウレタン層３ａが設けられている。発泡ウレタン層３ａを含む供給ローラ３の全体の外径はφ１３（ｍｍ）である。表層のウレタンを連続気泡体とすることで、供給ローラ３の内部にトナーＴが多量に進入することが可能となる。そのため、後述するトナー量の検知性能を向上させることが可能となる。又、供給ローラ３の電気抵抗は１×１０9（Ω）である。
【００３９】
ここで、供給ローラ３の電気抵抗の測定方法を説明する。供給ローラ３を、直径３０ｍｍのアルミニウム製のスリーブ（アルミスリーブ）に対し、後述する侵入量が１．５ｍｍとなるように圧接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、供給ローラ３を３０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。次に、供給ローラ３に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、供給ローラ３の電気抵抗を算出する。
【００４０】
供給ローラ３の表面のセル径は、５０μｍ〜１０００μｍとした。ここで、「セル径」とは、任意断面の発泡セルの平均径をいい、任意断面の拡大画像から最大である発泡セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算し最大セル径を得る。この最大セル径の１／２以下である発泡セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値が上記平均径である。
【００４１】
又、供給ローラ３の表面通気量は、１．８（リットル／分）以上とした。
【００４２】
ここで、供給ローラ３の「表面通気量」について説明する。図３（ａ）は「表面通気量」の測定方法を示す図である。
【００４３】
先ず、供給ローラ３を、図３（ｂ）に示すような測定冶具４３に挿入する。図３（ｂ）の測定冶具４３は、中空円筒体の側面にφ１０（ｍｍ）の貫通孔を通したもので、この貫通孔の中心軸と中空円筒体の円筒軸とが直交するように作られている。中空円筒体としては、その中空円筒体の内径が測定される供給ローラ３の外径よりも１ｍｍ小さいものを使用する。これは、測定冶具４３の中空円筒体の内面と測定される供給ローラ３との間の隙間を無くすためである。本実施例では、供給ローラ３は外径φ１３（ｍｍ）であるので、測定冶具４３の中空円筒体の内径はφ１２（ｍｍ）である。
【００４４】
供給ローラ３が挿入された測定冶具４３は、図３（ｃ）に示すような通気ホルダ４４に取り付けられる。通気ホルダ４４は、中空円筒体４４ａの側面に減圧ポンプ４８に通じる通気管４５を取り付けるための連結パイプ４４ｂを繋げた略Ｔ字形をしており、連結パイプ４４ｂの繋げられた部分の反対側に当たる部分を大きく切り欠いた形状になっている。連結パイプ４４ｂの内径は、測定冶具４３の貫通孔よりも大きくなるように設定される。本実施例では連結パイプ４４ｂの内径をφ１２（ｍｍ）とした。通気ホルダ４４の中空円筒体４４ａの内径は、測定冶具４３の外径とほぼ同寸法であり、測定冶具４３を通気ホルダ４の中空円筒体４４ａに挿入できるようになっている。図３（ａ）に示すように、測定冶具４３の貫通孔の一方が通気ホルダ４４の中空円筒体４４ａの切り欠き部分に全て露出し、測定治具４３の貫通孔の他方が連結パイプ４４ｂの内径にほぼ正対するように設置する。
【００４５】
通気ホルダ４４の中空円筒体４４ａの左右には、図３（ａ）に示すように、中空円筒体４４ａに連結される、一端を塞がれたアクリル・パイプ４２ａ、４２ｂが設置される。測定冶具４３の左右から出ている供給ローラ３は、上記アクリル・パイプ４２ａ、４２ｂ中に納まるようになっている。
【００４６】
通気管４５の途中には、流量計４７（ＫＺ形通気量測定器：株式会社大栄科学精器製作所）、及び差圧調整弁４６が設置されている。上記測定冶具４３、通気ホルダ４４、通気管４５、アクリル・パイプ４２ａ、４２ｂの連結部分はテープやグリスなどによってシールされる。減圧ポンプ４８により通気管４５の内部側が排気された際に、露出している測定冶具４３の貫通孔以外から空気が流入しないようにするためである。
【００４７】
「表面通気量」の測定は、次のように行う。先ず、図３（ａ）において、供給ローラ３を設置しない状態で、減圧ポンプ４８を作動させ、差圧調整弁４６で流量計４７の測定値が安定して１０．８（リットル／分）となるように調節する。この後、測定対象である供給ローラ３を設置して、前述のように慎重にシーリングし、上記と同一の排気条件で、流量計４７の測定値を「表面通気量」として計測する。当然ながら「表面通気量」は、流量計４７の測定値が十分安定した時点での値を採る。
【００４８】
供給ローラ３を通過する空気流は、測定冶具４３の露出している貫通孔に位置する発泡ウレタン層３ａの表面から流入し、発泡ウレタン層３ａの内部を通過して、測定冶具４３の他方の貫通孔に位置する発泡ウレタン層３ａの表面から流出する。一般的な供給ローラ３の発泡ウレタン層３ａの表面は、発泡ウレタン層３ａの内部と異なる場合が多い。例えば、供給ローラ３を型内発泡形成した場合には、表面のセルの開口率が内部と異なるスキン層が表面に現れる場合がある。又、発泡ウレタン層３ａの表面を単なる円筒面として形成せず、意図的に凹凸を設けたものも存在する。発泡ウレタン層３ａの内外を出入りするトナー粉流体は、上述の表面の状態に影響を受ける場合があり、ＪＩＳ−Ｌ１０９６のようなバルク通気量の測定だけでは、その挙動を捕らえられない。従って、ここでは、上述のような、発泡ウレタン層３ａの表面から流入・流出する空気流を測定する通気量測定法を採用し、これでトナー粉流体の平衡状態（又はそれに近い状態）を出現させる主要なパラメータとした。
【００４９】
現像ローラ２は図中矢印Ｒ２の方向に回転駆動され、供給ローラ３は図中の矢印Ｒ３方向に回転駆動される。現像ローラ２と供給ローラ３の回転中心間の距離は１１（ｍｍ）に設定されている。供給ローラ３の発泡ウレタン層３ａの硬度は、現像ローラ２のシリコーンゴム層２ｂとアクリル・ウレタン系ゴム層２ｃよりも十分柔らかい。そのため、現像ローラ２の表面は、発泡ウレタン層３ａを最大１．５（ｍｍ）押しつぶした状態で接触している。この押しつぶす量が供給ローラ３の現像ローラ２に対する侵入量である。
【００５０】
現像ローラ２の回転速度は３００（ｒｐｍ）、供給ローラ３の回転速度は２４０（ｒｐｍ）である。現像ローラ２と供給ローラ３の回転に伴い、発泡ウレタン層３ａが現像ローラ２との接触部で押し潰される。このとき、供給ローラ３の発泡ウレタン層３ａの表層又は内部に保持されたトナーＴは、発泡ウレタン層３ａの表層から排出され、その一部が現像ローラ２の表面に転移する。現像ローラ２の表面に転移したトナーＴは、現像ローラ２と供給ローラ３との接触部に対して現像ローラ２の回転方向下流側において現像ローラ２に接触して設けられた現像ブレード７ｃにより規制されて、均一なトナー層とされる。この過程で、トナーＴは、現像ローラ２と供給ローラ３との接触部、又は、現像ローラ２と現像ブレード５との接触部で摺擦されることにより、所望の摩擦帯電電荷（本実施例では負電荷）を獲得する。又、現像ローラ２と供給ローラ３とが、その接触部において互いの表面が逆方向に移動するように回転することにより、現像に消費されずに現像ローラ２上に残ったトナー（現像残トナー）は、供給ローラ３によって現像ローラ２上から剥ぎ取られ除去される。
【００５１】
６．現像ローラと感光ドラムとの離接動作
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、現像ローラ２と感光ドラム４との離接動作は、装置本体１側の接離カム３０によって現像装置７の回動動作を行うことによって行われる。接離カム３０は、制御回路部１０１によって駆動モータ（図示せず）とソレノイド（図示せず）が制御されることによって回転動作を行う。
【００５２】
図２（ａ）に示す現像ローラ２と感光ドラム４とが接触した状態から、離接カム３０が回転して現像装置７の底部を持ち上げると、現像装置７は、支点３３を中心にして上方へ回動する。これにより、図２（ｂ）に示すように、現像ローラ２と感光ドラム４とは離間状態になる。
【００５３】
ここで、現像ローラ２と感光ドラム４とは、それぞれの軸受け部材（図示せず）同士を付勢手段としてのバネ部材３２で連結しており、現像ローラ３と感光ドラム３とを接触させた際には、このバネ部材３２による付勢力で接触した状態で保持される。そのため、現像ローラ２が感光ドラム４から離間する方向へ現像装置７が移動する場合には、現像装置７はバネ部材３２の引っ張り力に抗して移動する。この時、感光ドラム４を保持したクリーニング装置８が上方へ移動しようとする力が働くが、装置本体１側の固定手段（着脱ガイド部材）２８（図１）がクリーニング装置８の上面に突き当たって、その移動が規制される。
【００５４】
一方、接離カム３０が、現像装置７を持ち上げる位置から、現像装置７に接触しない位置へ回転する場合には、現像装置７が支点３３を中心にして、下方へ回動する。これにより、図２（ａ）に示すように、現像ローラ２と感光ドラム４とが接触した状態になる。このとき、現像装置７は自重とバネ部材３２の引っ張り力によって移動し、バネ部材３２の引っ張り力によって現像ローラ２が感光ドラム４とが接触した状態で保持される。
【００５５】
本実施例では、接離カム３０は装置本体１側に設けられた駆動モータとソレノイドにより、半回転ずつ回転するように制御されている。接離カム３０が半回転する毎に、画像形成状態（当接位置）と待機状態（離間位置）との切り替えが繰り返される。又、装置本体１側には、接離カム３０の位相を検知する位相検知センサ（図示せず）が配置されており、制御回路部１０１は、位相検知センサの検知結果に応じて、駆動モータとソレノイドを制御することで、接離カム３０の位相の制御を行う。
【００５６】
ここで、現像ローラ２と感光ドラム４とが接触した状態を、現像装置７の第１の位置（図２（ａ））とする。一方、現像ローラ２と感光ドラム４とが離間した状態を現像装置７の第２の位置（図２（ｂ））とする。本実施例では、現像装置７が第２の位置にあるときに、現像ローラ２と供給ローラ３との間の静電容量を検出して、現像容器７ａ内のトナー量の検知を行うことができる。
【００５７】
７．トナー量の検知方法
次に、本実施例における静電容量の変化を利用したトナー量の検知方法について説明する。
【００５８】
図４は、第２の位置にある現像装置７に対する電圧印加系を示す。図５は、現像装置７が装置本体１内に設置されている状態における各種電気接点の接続態様を示す。
【００５９】
図５に示すように、現像ローラ２の芯金電極（導電性支持体）２ａと導通された第１の現像装置接点電極８５が、現像装置７に設けられている。そして、第１の現像装置接点電極８５に対応する第１の本体接点電極８６が、装置本体１側に設けられている。第１の本体接点電極８６は、装置本体１の内部の現像剤量検知手段を構成する静電容量検出手段としての静電容量検出器（検出器）８２と、現像電源Ｅ２（図４）とに繋がっている。又、供給ローラ３の芯金電極（導電性支持体）３ｂと導通された第２の現像装置接点電極８３が、現像装置７に設けられている。そして、第２の現像装置接点電極８３に対応する第２の本体接点電極８４が、装置本体１側に設けられている。第２の本体接点電極８４は、装置本体１の内部の供給部材電源Ｅ４における、現像剤量検知手段を構成する検知用電圧出力部８０ａ（図４）と、供給電圧出力部８０ｂ（図４）とに繋がっている。供給電圧出力部８０ｂは、正負両方の直流電圧を供給ローラ３に印加できる電源であってよい。
【００６０】
現像装置７が装置本体１内の所定位置に設置されている状態では、現像装置７が第１の位置と第２の位置とのいずれにある場合でも、接点電極８５と８６、接点電極８３と８４はそれぞれ導通している。即ち、現像装置７が第１の位置と第２の位置との間で揺動しても、第１の現像装置接点電極８５と第１の本体接点電極８６、第２の現像装置接点電極８３と第２の本体接点電極８４は、それぞれ接触したままである。
【００６１】
通常の現像動作時には、現像装置７は第１の位置にあり、現像電源Ｅ２から第１の本体接点電極８６と第１の現像装置接点電極８５を介して、現像ローラ２に、現像電圧として約−３００Ｖの直流電圧が印加される。このとき、検知用電圧出力部８０ａからは発信されず、供給電圧出力部８０ｂのみから発信されることで、第２の本体接点電極８４と第２の現像装置接点電極８３を介して、供給ローラ３には、現像電圧と略同電位の約−３００Ｖの直流電圧が印加される。即ち、現像動作時には、第１の現像接点電極８５と第２の現像装置接点電極８３は同電位となるので、現像ローラ２と供給ローラ３との間に電界は形成されない。このように、現像動作時においては、検出器８２、供給部材電源Ｅ４の検知用電圧出力部８０ａは、現像電源Ｅ２、供給部材電源Ｅ４の供給電圧出力部８０ｂに切り替えられる。
【００６２】
非画像形成動作時には、現像装置７は第２の位置となり、本実施例では、供給ローラ３の芯金電極３ｂに、供給部材電源Ｅ４の検知用電圧出力部８０ａから検知用電圧が印加されて、現像容器７ａ内のトナー量の検知が行われる。検知用電圧としては、周波数ｆが５０ＫＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐが２００Ｖの交流電圧を用いる。このとき、供給部材電源Ｅ４の供給電圧出力部８０ｂ、及び現像電源Ｅ２は発信しない。これにより、現像ローラ２の芯金電極２ａには、検知用電圧により電圧が誘起され、この電圧は検出器８２で検出される。
【００６３】
上述のように、非画像形成動作時、より詳細には、現像動作を行わない時に、現像装置７は第２の位置、即ち、感光ドラム４と現像ローラ２とが離間した状態とされる。より具体的には、非画像形成時として、例えば、次のような期間にトナー量の検知を実現可能である。先ず、複数の記録材Ｓに対する連続画像形成中の感光ドラム４上の記録材Ｓ間の領域に対応する期間（紙間）である。又、画像形成工程を開始する前の準備動作（前回転動作）中である。又、画像形成工程が終了し、画像形成装置から記録材Ｓが機外に排紙される間における装置動作（後回転動作）中である。
【００６４】
現像装置７が第２の位置にある場合、感光ドラム４と現像ローラ２が離間しているので、検知用電圧として交流電圧を供給ローラ３に印加しても、カブリと呼ばれる白地部汚れが発生することは無い。又、現像ローラ２と感光ドラム４とが接触している場合に互いに叩き合うように振動することで発生する打撃音が発生することも無い。
【００６５】
又、供給ローラ３の芯金電極３ｂにトナー量の検知を目的とした交流電圧を印加して、現像ローラ２を静電容量検知用アンテナとして用いることで、現像装置内に別個のアンテナを設ける構成において発生し得るトナーの搬送阻害を防止できる。
【００６６】
尚、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、現像装置７を第１の位置と第２の位置とに移動させることで、現像装置７の姿勢は変化し、それに従い現像容器７ａ内のトナーＴも若干移動することになる。しかし、供給ローラ３に含まれるトナーＴの量は変化しない。つまり、現像ローラ２と供給ローラ３との間に存在するトナーＴの量は変化しないので、現像ローラ２に誘起される電圧出力が変化することは無い。即ち、供給ローラ３は、トナーが内部に進入可能な発泡層を有しており、現像装置７の姿勢が変わっても発泡層内のトナーが動きにくいので、電圧出力は変化しない。加えて、本実施例では、現像ローラ２と感光ドラム４とが離間して、静電容量の検出を行っている際には、現像ローラ２及び供給ローラ３の駆動を停止する。現像ローラ２及び供給ローラ３の駆動を停止することで、現像ローラ２へのトナー供給及び現像残トナーの剥ぎ取り動作が中断される。そのため、供給ローラ３に含まれるトナーＴの量が、トナー量の検知中には一定となり、トナー量の検知精度を高めることができる。
【００６７】
図６は、上述のようなトナー量の検知方法の基本的な動作フローを示す。図示の例では、トナー量の検知を行うタイミングは、画像形成動作終了後のいわゆる後回転動作時である。画像形成動作が終了すると、現像装置７が第１の位置から第２の位置へ移動することで、感光ドラム４と現像ローラ２との離間動作が行われる。その後、現像ローラ２及び供給ローラ３の駆動が停止される。その後、検知用電圧が印加されて、トナー量の検知が行われる。
【００６８】
以上のようなトナー量の検知方法によると、感光ドラム４と現像ローラ２との間に生じる静電容量の影響をなくして、トナー量検知精度を向上させることができる。又、上述のように、検知用電圧は、現像ローラ２と感光ドラム４とが離間した姿勢の時にのみ印加されるために、カブリ画像の発生や感光ドラム４と現像ローラ２との間の振動による打撃音の発生も防止できる。
【００６９】
８．トナー量の検知精度
次に、上述のようなトナー量の検知方法によるトナー量の検知精度について詳しく説明する。
【００７０】
図７（ａ）は、現像容器７ａ内のトナー量と、その時の供給ローラ３内に含有されたトナー量との関係を示す。尚、図７（ａ）は、次のような測定による実験結果である。即ち、本実施例の現像装置７にトナーＴを充填し、これを徐々に消費させていく。そして、異なるトナー残量のそれぞれにおいて静電容量を測定した後、供給ローラ３を取り出してその中に含まれるトナーＴの量を測定（使用前の供給ローラ３の重量との差分を測定）した。図７（ａ）に示すように、現像容器７ａ内のトナー量と供給ローラ３内に含有されたトナー量とは、比較的リニアで良い相関を保ちつつ変化していることがわかる。
【００７１】
図７（ｂ）は、上記測定で、静電容量の出力値と、その時の供給ローラ３内に含有されたトナー量との関係を調べた結果を示す。図７（ｂ）に示すように、供給ローラ３内に含有されたトナー量と静電容量の出力値とは、ほぼリニアで非常に良い相関を保っていることがわかる。これは、上述のようなトナー量の検知方法によって、供給ローラ３内に含有されたトナー量の変化による静電容量変化により、現像容器７ａ内のトナー量を的確に測定できることを示している。
【００７２】
ここで、供給ローラ３の表面通気量を大きくするに従い、静電容量の出力値の絶対値は大きくなる傾向がある。１．８（リットル／分）以上の表面通気量を有する供給ローラ３であれば、静電容量の出力値と現像容器７ａ内のトナー量との相関が良く、トナー量の検知精度が更に向上する。又、供給ローラ３の表面通気量が大きいと、供給ローラ３の発泡層の空孔部分が増えて、供給ローラ３の強度が小さくなり、供給ローラ３の発泡層がちぎれ易くなる。これを防止するために、供給ローラ３の通気量は５．０（リットル／分）以下であることが好ましい。即ち、供給ローラ３の表面通気量の範囲は、１．８〜５．０（リットル／分）（即ち、表面通気量Ｌ（リットル／分）は、１．８≦Ｌ≦５．０）であることが好ましい。
【００７３】
尚、供給ローラ３内のトナーＴは、回転する供給ローラ３が現像ローラ２に接触し始めるときに、供給ローラ３が変形し始めることで一部が吐き出される。又、供給ローラ３内のトナーＴは、回転する供給ローラ３の現像ローラ２との接触が終わるときに、供給ローラ３の変形が元に戻ることで一部が吸い込まれる。このように、供給ローラ３に対して、トナーＴは出入りしているが、供給ローラ３内のトナー量は現像容器７ａ内のトナー量が変わらなければ、概ね平衡状態に保たれる。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す実験データはいずれも、供給ローラ３内に含有されたトナー量は、供給ローラ３内へのトナーＴの出入りが平衡状態に保たれている状態での測定結果である。又、供給ローラ３内のトナー量をより正しく判断するにあたって、静電容量の出力値を精度良く測定するためには、好ましくは、上述のように供給ローラ３内へのトナーＴの出入りが生じないように、供給ローラ３の回転を停止して測定するのが良い。
【００７４】
ここで、図７（ａ）に示す現像容器７ａ内トナー量と供給ローラ３内に含有されたトナー量との相関は、トナーＴの凝集度に依存する。凝集度が低いほど、供給ローラ３へのトナーの出入りが容易と成るため、現像容器７ａ内のトナー量と供給ローラ３内に含有されたトナー量との相関が良くなるものと考えられる。本実施例の画像形成装置１００では、画像形成動作を行い、現像容器７ａ内のトナーＴが充分消費された状態の現像容器７ａ内に残されたトナーＴの凝集度を測定したところ３０％であった。一般に、現像容器７ａ内のトナーＴの使用度が高いほど、トナーＴの凝集度が高くなる傾向にあることから、画像形成動作を行う前の現像容器７ａ内トナーＴの凝集度は３０％よりも低いと推測できる。言い換えれば、供給ローラ３内へのトナーＴの出入りが平衡状態になる状況を作る上では、３０％以下の凝集度を持つトナーを好ましく使用することができる。
【００７５】
尚、本実施例では、供給ローラ３に検知用電圧を印加し、現像ローラ２に誘起される電圧を検出する検出器８２を配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、現像ローラ２に検知を印加し、供給ローラ３に誘起される電圧を検出する検出器を配置する構成としてもよく、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００７６】
９．トナー量の検知精度の向上
上述のように、供給ローラ３内に含有されたトナー量を静電容量として検出して、予め現像容器７ａ内のトナー量と関係付けておくことで、現像容器７ａ内のトナー量を検知することができる。
【００７７】
しかしながら、ベタ画像（最高濃度レベルの画像）などの高印字率の画像を連続して形成した場合、上述のような供給ローラ３内へのトナーＴの出入りのバランスが平衡状態から崩れ、一時的に供給ローラ３内に含有されたトナー量が減少してしまう。それに伴い、供給ローラ３と現像ローラ２との間の静電容量も一時的に小さくなるため、トナー量の検知結果は、現像容器７ａ内の実際のトナー量とずれが生じてしまう場合がある。
【００７８】
実際に、図８（ａ）に示すように、現像容器７ａ内のトナー量が所定の値である条件下で、印字率０％の画像形成を行った場合は、トナーＴの消費はないため、供給ローラ３内に含有されたトナー量は平衡状態のまま維持される。一方、印字率１００％のいわゆるベタ画像の連続画像形成を行った場合には、供給ローラ３内に含有されたトナー量は大きく変化する。このことは、高印字率の画像を形成した直後は、供給ローラ３内に含有されたトナー量が一時的に枯渇状態になる可能性があり、その状態でトナー量の検知動作を行った場合、現像容器７ａ内の実際のトナー量よりも、少なく誤検知してしまう可能性を示唆している。
【００７９】
但し、同様に印字率１００％の画像を連続して形成し、図８（ａ）中の矢印Ｘで示す時点で、印字率０％の画像形成に切り替えた場合、供給ローラ３内に含有されたトナー量は、図８（ａ）中の矢印Ｙの状態まで回復する。これは、次のような状態の変化の様子を表している。即ち、先ず、ベタ画像を連続して形成したことで、供給ローラ３内に含有されたトナー量が一時的に減少する。しかし、印字率０％の状態で供給ローラ３の回転動作を行うことで、供給ローラ３内にトナーＴが補充されて、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態に回復する。
【００８０】
そこで、本実施例では、以下詳しく説明するトナー補充動作を行うことで、トナー量の検知精度の向上を図る。
【００８１】
図９は、本実施例におけるトナー量の検知動作に係る概略制御態様を示す。制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、外部ホスト装置２００から送られる画像データに基づいて、形成する画像の画素数を計測する。そして、画素数計測手段１０４は、ジョブ（一の画像形成開始指示による単数又は複数の記録材に対する一連の画像形成動作）内の各ページにおける、平均印字率Ｐを計算する。
【００８２】
尚、平均印字率Ｐは、１ページ分の画像形成可能領域内の各画素の全てがベタ画像である場合の１ページ分の各画素の濃度情報の積算値（総和）を１００％として、これに対する当該ページの各画素の濃度情報の積算値の割合から計算することができる。画像濃度情報は、各画素の濃度レベルが例えば０〜２５５の２５６階調のうちどのレベルかを示す情報である。画像濃度情報とトナーの載り量とは予め関係付けられるので、この１ページ分の各画素の濃度情報の積算値は、当該１ページ分のトナー消費量に対応する。
【００８３】
次に、制御回路部１０１の演算手段１０５は、算出された各ページの平均印字率Ｐから、ジョブ直後における供給ローラ３内に含有されたトナー量の指標である供給ローラ内トナー含有率（以下、単に「トナー含有率」ともいう。）Ｗｍの演算を行う。
【００８４】
ここで、トナー含有率Ｗｍは、供給ローラ３内へのトナーＴの出入りのバランスが平衡状態に保たれている状態を１００％と定義するものとする。演算手段１０５は、平均印字率Ｐの情報に基づいて、供給ローラ３内に含有されたトナー量に関して、平衡状態からのズレ量としてトナー含有率Ｗｍを計算する。
【００８５】
具体的には、演算手段１０５は、ｍページの画像を連続して形成するジョブの終了直後におけるトナー含有率Ｗｍに関して、下記式のような演算を行う。
Ｗｍ＝Ｗ（ｍ−１）×（１＋Ｋｍ×１０(-3)）
【００８６】
但し、係数Ｋｍは、（ｍ−１）ページ目の画像形成直後のトナー含有率Ｗ（ｍ−１）と、ｍページ目の平均印字率Ｐｍと、に応じて決定される増減係数であり、表１のように予め関係付けることができる。
【００８７】
【表１】
【００８８】
具体的には、表１に示す関係は、連続して形成する画像の印字率に応じてトナー含有率が増減することを調べた実験データに基づいている。例えば、図８（ｃ）に示すように、印字率１００％のいわゆるベタ画像を連続して形成した場合の、１ページ当たりのトナー含有率の変化を求めることで、表１のような関係を予め設定することが可能である。又、画像形成動作直前の供給ローラ３内に含有されたトナー量は平衡状態に保たれているものとし、Ｗ０＝１００％と定義される。演算手段１０５は、表１に示すような関係に係る情報を用いて、ジョブ内のページ毎にトナー含有率Ｗｍを順次計算していき、最終的にジョブ終了時のトナー含有率Ｗｍを求める。
【００８９】
トナー含有率Ｗｍが１００％よりも小さいと検出された場合、制御回路部１０１は、トナー補充手段１０６により、供給ローラ３内に含有されたトナー量を平衡状態に回復させた後に、トナー量検知手段１０７を動作させて、トナー量検知を実行するようにする。この場合には、供給ローラ３内含有されたトナー量が一時的な枯渇状態にあると予測されるからである。トナー補充手段１０６による供給ローラ３に対するトナー補充動作は、画像形成後のいわゆる後回転動作時における供給ローラ３の回転回数を制御することで実現可能である。即ち、本実施例では、トナー補充手段１０６は、供給ローラ３の回転回数を切り替え可能な供給ローラ３の駆動手段（図示せず）などで構成される。又、本実施例では、現像剤量検知手段としてのトナー量検知手段１０７は、現像ローラ２、供給ローラ３、検出器８２、供給部材電源Ｅ４（検知用電圧出力部８０ａ）などで構成される。
【００９０】
具体的には、制御回路部１０１は、トナー補充動作としてトナー含有率が平衡状態（１００％）に達するまでに要する供給ローラ３の回転回数を求める。本実施例では、例えば、表２に示すようなテーブルとして、トナー含有率Ｗｍと供給ローラ３の回転回数との関係に係る情報が、制御回路部１０１に予め設定されている。制御回路部１０１は、演算手段１０５によって算出されたトナー含有率Ｗｍに応じて、表２に示すような関係に係る情報を用いて、トナー補充動作として必要な供給ローラ３の回転回数を求め、トナー量の検知動作の前に行う供給ローラ３の回転駆動動作を制御する。
【００９１】
【表２】
【００９２】
ここで、表２に示す関係は、図８（ｂ）に示すような、トナー含有率が平衡状態（１００％）に達するまでに要する供給ローラ３の回転回数の関係を調べた実験データに基づいている。具体的には、図８（ｂ）は、所定のトナー量を保持した現像装置７内に、トナーＴを含有していない供給ローラ３を設置して、印字率０％の画像形成を連続して行いながら、供給ローラ３のトナー充填率を測定した結果である。この結果は、供給ローラ３が回転駆動されることによって、トナーＴを補充されて、トナー含有率が平衡状態に達する様子を示している。
【００９３】
このように、制御回路部１０１は、後回転動作時に、トナー量の検知動作を実行する前に、トナー補充動作として供給ローラ３をトナー含有率Ｗｍに応じて求めた必要な回転回数の供給ローラ３の回転駆動を実行する。これにより、トナー量の検知動作を実行する際には、常に供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態になっているようにすることができるため、良好なトナー量の検知精度を得ることが可能となる。尚、本実施例の画像形成装置１００では、供給ローラ３が回転する際には現像ローラ２も回転する。
【００９４】
図１０は、本実施例における画像形成動作、トナー補充動作、及びトナー量の検知動作を含む画像形成装置１００の一連の動作のフローを示す。
【００９５】
プリント待機状態にある時に、外部ホスト装置２００から制御回路部１０１にプリント信号が入力される（Ｓ１０１）。その後、制御回路部１０１は、画像形成動作を開始させる（Ｓ１０２）。その後、制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、外部ホスト装置２００から送られる画像データに基づいて、形成する画像の画素数を計測して、ジョブ内の各ページの平均印字率Ｐを計算する（Ｓ１０３）。続いて、制御回路部１０１の演算手段１０５は、画素数の計測結果から算出された各ページの平均印字率Ｐに基づいて、ｍページの画像を連続して形成するジョブの終了直後におけるトナー含有率Ｗｍを計算する（Ｓ１０４）。画像形成が終了すると（Ｓ１０５）、制御回路部１０１は、離間手段３０によって、現像装置７を第１の位置から第２の位置へと移動させる（Ｓ１０６）。次に、制御回路部１０１は、Ｓ１０４で算出されたトナー含有率Ｗｍが、平衡状態に達していないか否か（Ｗｍ＜１００（％）であるか否か）を判断する（Ｓ１０７）。
【００９６】
Ｓ１０７において、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態にある（Ｗｍ＝１００（％））であると判断した場合は、制御回路部１０１は、現像ローラ２及び供給ローラ３を停止させて（Ｓ１０９）、トナー量の検知動作を実行する（Ｓ１１０）。一方、Ｓ１０７において、供給ローラ３内に含有されたトナー量が枯渇状態にある（Ｗｍ＜１００（％））であると判断した場合は、制御回路部１０１は、トナー補充動作を実行する（Ｓ１０８）。即ち、制御回路部１０１は、Ｓ１０４で算出されたトナー含有率Ｗｍから、制御回路部１０１に格納されている表２に示すようなテーブルに基づいて、必要な供給ローラ３の回転回数を求め、その結果に基づいて現像ローラ２及び供給ローラ３を回転駆動させる。その後、制御回路部１０１は、現像ローラ２及び供給ローラ３を停止させて（Ｓ１０９）、トナー量の検知動作を実行する（Ｓ１１０）。
【００９７】
このように、本実施例の画像形成装置１００は、非画像形成時に現像剤担持体２と現像剤供給部材３との間で静電容量を検知することで現像容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知手段１０７を有する。又、画像形成装置１００は、画像形成後の現像剤供給部材３に含有された現像剤量を予測する演算手段１０５と、画像形成後に現像剤量検知手段１０７による検知を実行するまでの間に現像剤供給部材３に現像剤を補充する補充手段１０６と、を有する。そして、補充手段１０６は、演算手段１０５により予測された現像剤供給部材３に含有された現像剤量が少ないほど、現像剤供給部材３に補充する現像剤の量を多くする。本実施例では、演算手段は、画像形成後の現像剤供給部材３に含有された現像剤量を、形成された画像に使用された現像剤の量に関する情報（本実施例では平均印字率）から予測する。又、本実施例では、補充手段１０６は、演算手段１０５により予測された現像剤供給部材３に含有された現像剤量が少ないほど、画像形成後に現像剤量検知手段１０７による検知を実行するまでの間の現像剤供給部材３の回転回数を多くする。これにより、現像剤供給部材３に補充する現像剤の量を多くする。
【００９８】
以上、本実施例によれば、形成する画像の画素数を計測し、画像形成直後の一時的な供給ローラ３のトナー含有率を演算によって予測し、予測されたトナー含有率に応じて、最適なトナー補充動作を行ってから、トナー量の検知動作を実行する。そのため、現像容器７ａ内のトナー量を精度良く検知することができる。又、形成する画像の画素数に基づいてトナー含有率を予測するため、形成する画像に応じた必要最低限のトナー補充動作を行うことで、良好なトナー量の検知精度を得ることができる。そのため、トナーＴ又は現像ローラ２や供給ローラ３といった部品の摩耗などによって現像装置７の寿命を短くしてしまったり、画像形成の生産性を低下させたりすることなく、トナー量の検知精度を向上させることができる。
【００９９】
尚、本実施例では、トナー含有率Ｗｍと、トナー量の検知動作を実行する前に必要な後回転動作時における供給ローラ３の回転回数とを、表２のように段階的に関係づけた。しかし、供給ローラ３の回転回数を、演算手段１０５において数式を用いてより詳細に、典型的には実質的に連続的に変化させ得るように演算してもよい。
【０１００】
又、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態に達するまでに必要なトナー補充動作をより短時間で実行するために、トナー補充動作時の供給ローラ３の回転速度を増加させることも可能である。この場合、トナー量の検知精度を損なうことなく後回転動作の時間を短縮でき、次の画像形成動作に迅速に移行することができるため、画像形成の生産性の観点からも有利である。更には、必要最低限の後回転動作時の現像装置７の駆動によって良好なトナー量検知精度を得ることができるため、トナーＴ又は現像ローラ２や供給ローラ３といった部品の摩耗などによる現像装置７の寿命の観点からも有利である。
【０１０１】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１０２】
本実施例では、制御回路部１０１の画素数計測手段１０４が、形成する画像のページ内を複数の領域に分割して領域毎の印字率をより詳細に計測する。又、この印字率の計測結果に基づいて、制御回路部１０１の演算手段１０５が、形成する画像のページ内を複数の領域に分割して領域毎に画像形成直後におけるトナー含有率を計算する。そして、こうして算出されたトナー含有率に基づいて、トナー量の検知動作を実行する前に必要な後回転動作時における供給ローラ３の回転回数を制御する。以下、更に詳しく説明する。
【０１０３】
本実施例では、制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、図１１に示すように、形成する画像のページ内を主走査方向（感光ドラムの回転軸線方向）及び副走査方向（プロセス方向）に関して複数の領域に分割（エリア分割）して、領域毎の画素数を計測する。そして、画素数計測手段１０４は、領域毎に平均印字率を算出する。トナー含有率をより詳細に検知してより良好なトナー量の検知精度を得るためには、各領域の副走査方向の範囲は、供給ローラ３の１周分に対応する画像上の長さに設定することが好ましい。本実施例では、そのようにした。又、主走査方向に関しても、複数の領域に分割して画素数を計測することで、形成する画像の印字領域の同方向での偏在がある場合にも対応して、トナー含有率をより詳細に検知してより良好なトナー量の検知精度を得ることができる。
【０１０４】
制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、図１１に示すように、副走査方向にＡｎ１〜Ａｎｊの各範囲に分割され、又主走査方向にＡ０ｎ〜Ａｉｎの各範囲に分割された各領域に関して個別に画素数の計測を行う。そして、画素数計測手段１０４は、各領域の平均印字率（Ｐ０１〜Ｐｉｊ）を算出する。
【０１０５】
尚、平均印字率（Ｐ０１〜Ｐｉｊ）は、各領域内の各画素の全てがベタ画像である場合の各領域内の各画素の濃度情報の積算値（総和）を１００％として、これに対する当該領域の各画素の濃度情報の積算値の割合から計算することができる。画像濃度情報とトナーの載り量とは予め関係付けられるので、この各領域内の各画素の濃度情報の積算値は、当該領域内のトナー消費量に対応する。
【０１０６】
次に、制御回路部１０１の演算手段１０５は、各領域の平均印字率の算出結果に基づいて、以下の演算を行う。即ち、各ページについて、主走査方向に分割した範囲毎に下記式のような演算を行い、主走査方向に分割した範囲毎に個別に、副走査方向に分割した領域毎の画像形成終了直後のトナー含有率（Ｗ０ｊ〜Ｗｉｊ）を順次計算していく。
Ｗ０ｊ＝Ｗ０（ｊ−１）×（１＋Ｋ０ｊ×１０(-3)）
Ｗ１ｊ＝Ｗ０（ｊ−１）×（１＋Ｋ１ｊ×１０(-3)）
Ｗ２ｊ＝Ｗ０（ｊ−１）×（１＋Ｋ２ｊ×１０(-3)）
・
・
・
Ｗｉｊ＝Ｗｉ（ｊ−１）×（１＋Ｋｉｊ×１０(-3)）
【０１０７】
但し、係数Ｋｉｊは、領域Ａｉ（ｊ−１）の画像形成直後のトナー含有率Ｗｉ（ｊ−１）と、領域Ａｉｊの平均印字率Ｐｉｊと、に応じて決定される増減係数であり、表３のように予め関係付けることができる。
【０１０８】
【表３】
【０１０９】
具体的には、表３に示す関係は、形成する画像の印字率に応じて、トナー含有率が増減することを調べた実験データに基づいている。即ち、実施例１と同様に、例えば、図８（ｃ）に示すように、印字率１００％のいわゆるベタ画像を連続して形成した場合の、供給ローラ３の１回転当たりのトナー含有率の変化を求めることで、表３のような関係を予め設定することが可能である。この場合、画像形成動作直前の供給ローラ３内に含有されたトナー量は平衡状態に保たれているものとする。即ち、Ｗ００〜Ｗｉ０はいずれも１００％であるものとする。演算手段１０５は、表３に示すような関係に係る情報を用いて、ジョブ内のページ毎に主走査方向に分割した範囲毎の最終的なトナー含有率Ｗｉｊを順次計算していき、最終的にジョブ終了時の主走査方向に分割した範囲毎のトナー含有率Ｗｉｊを求める。
【０１１０】
次に、制御回路部１０１は、演算手段１０５によって算出された、画像形成直後の主走査方向に分割した範囲毎のトナー含有率（Ｗ０ｊ〜Ｗｉｊ）から、最もトナー含有率が低い範囲を選択する。そして、制御回路部１０１は、その範囲におけるトナー含有率であるトナー含有率の最小値（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ））をＷｍと定義する。即ち、画像形成直後に供給ローラ３の主走査方向における最もトナー含有量が枯渇している箇所のトナー含有率Ｗｍの演算結果に応じて、画像形成後からトナー量の検知動作を開始するまでの間に行うトナー補充動作を制御する。
【０１１１】
具体的には、制御回路部１０１には、実施例１と同様に、表２に示すようなテーブルが予め設定されている。上述のように、本実施例では、表２中のトナー含有率Ｗｍが、トナー含有率の最小値（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ））に対応する。制御回路部１０１は、表２に示すような関係に係る情報を用いて、供給ローラ３の主走査方向における最もトナー含有率が少ない範囲のトナー含有率Ｗｍに対応したトナー補充動作における供給ローラ３の回転回数を求め、それに従ってトナー補充動作を制御する。
【０１１２】
図１２は、本実施例における画像形成動作、トナー補充動作、及びトナー量の検知動作を含む画像形成装置１００の一連の動作のフローを示す。
【０１１３】
プリント待機状態にある時に、外部ホスト装置２００から制御回路部１０１にプリント信号が入力される（Ｓ２０１）。その後、制御回路部１０１は、画像形成動作を開始させる（Ｓ２０２）。その後、制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、外部ホスト装置２００から送られる画像データに基づいて、形成する画像の画素数を分割した領域毎に計測して、領域毎の平均印字率Ｐ０１〜Ｐｉｊを検出する（Ｓ２０３）。続いて、制御回路部１０１の演算手段１０５は、画素数の計測結果から算出された領域毎の平均印字率Ｐ０１〜Ｐｉｊに基づいて、主走査方向に分割した範囲毎の画像形成直後のトナー含有率Ｗ０ｊ〜Ｗｉｊを計算する（Ｓ２０４）。画像形成が終了すると（Ｓ２０５）、制御回路部１０１は、離間手段３０によって、現像装置７を第１の位置から第２の位置へと移動させる（Ｓ２０６）。次に、制御回路部１０１は、Ｓ２０４で算出された主走査方向に分割した範囲毎のトナー含有率Ｗ０ｊ〜Ｗｉｊの最小値Ｗｍが、平衡状態に達していないか否か（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ）＜１００（％）であるか否か）を判断する（Ｓ２０７）。
【０１１４】
Ｓ２０７において、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態にある（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ）＝１００（％））であると判断した場合は、制御回路部１０１は、現像ローラ２及び供給ローラ３を停止させる（Ｓ２０９）。次に、制御回路部１０１は、トナー量の検知動作を実行する（Ｓ２１０）。一方、Ｓ２０７において、いずれかの領域における供給ローラ３内に含有されたトナー量が枯渇状態にある（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ）＜１００（％））であると判断した場合は、制御回路部１０１は、トナー補充動作を実行する（Ｓ２０８）。即ち、制御回路部１０１は、Ｓ２０４で算出されたトナー含有率の最小値（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ））をＷｍにセットし、制御回路部１０１に格納されている表２に示すようなテーブルに基づいて、必要な供給ローラ３の回転回数を求める。そして、制御回路部１０１は、その結果に基づいて現像ローラ２及び供給ローラ３を回転駆動させる。その後、制御回路部１０１は、現像ローラ２及び供給ローラ３を停止させて（Ｓ２０９）、トナー量の検知動作を実行する（Ｓ２１０）。
【０１１５】
以上、本実施例によれば、トナー補充動作における供給ローラ３の回転回数を決定するために必要なトナー含有率の演算をより詳細に行う。これにより、あらゆる画像パターンに対しても、より詳細に供給ローラ３内に含有されたトナー量を平衡状態に回復させる制御を行うことが可能となる。その結果、より良好なトナー量の検知精度を得ることができる。
【０１１６】
尚、実施例１で説明したのと同様に、供給ローラ３の回転回数を、演算手段１０５において数式を用いてより詳細に、典型的には実質的に連続的に変化させ得るように演算してもよい。
【０１１７】
又、実施例１で説明したのと同様に、トナー補充動作時における供給ローラ３の回転速度を増加させてもよい。
【０１１８】
又、本実施例における個別に画素数計測を行うページ内の領域の分割数は、一例にすぎず、本発明を制限するものではない。例えば、副走査方向の各領域の範囲は、供給ローラ３の１周以上の長さとしてもよく、例えば１ページを半分に分割してもよい。又、副走査方向、主走査方向のうち一方については分割しなくてもよい。例えば、副走査方向に分割しない場合は、ページ毎に順次計算していく主走査方向に分割した範囲毎の画像形成直後のトナー含有率のちの最小値に応じて、トナー補充動作における供給ローラの回転回数を求めることができる。又、主走査方向に分割しない場合は、副走査方向に分割した範囲毎に画像形成直後のトナー含有率を順次計算し、最終的にジョブ終了直後のトナー含有率を算出して、トナー補充動作に必要な供給ローラ３の回転回数を求めることができる。この場合、上記本実施例におけるトナー含有率の最小値を求める処理は省略できる。即ち、形成された画像に使用された現像剤の量に関する情報は、形成された画像を現像剤供給部材３の回転軸線方向又は該回転軸線方向と直交する方向の少なくとも一方に対応する方向に分割した領域毎の現像剤の量に関する情報から成っていてよい。
【０１１９】
実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１２０】
本実施例では、トナー補充動作中に、供給部材電源Ｅ４の供給電圧出力部８０ｂから、トナーと逆極性の所定の直流電圧を供給ローラ３に印加し、供給ローラ３と現像ローラ２を回転させる。
【０１２１】
具体的には、画像形成終了後に、現像装置７が第１の位置から第２の位置に移動された後、供給ローラ３内に含有されたトナー量が一時的に枯渇していると検知された場合は、次のようにする。即ち、現像電源Ｅ２から現像ローラ２に０Ｖを印加し、供給部材電源Ｅ４の供給電圧出力部８０ｂから供給ローラ３に＋５００Ｖを印加しながら、現像ローラ２と供給ローラ３の回転駆動を行う。これにより、供給ローラ３内へのトナー補充動作を実行する。
【０１２２】
このように、トナー補充動作中に、トナーと逆極性の直流電圧を供給ローラ３に印加し、トナーＴに対する静電的な吸引力を作用させながら、供給ローラ３を回転させる。即ち、本実施例では、補充手段は、画像形成後に現像剤量検知手段１０７による検知を実行するまでの間に現像剤供給部材３に現像剤を補充する際に、現像剤供給部材３に現像剤の正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧を印加する。これにより、供給ローラ３内にトナーＴを効率よく補充することが可能となる。その結果、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態に達するまでに必要なトナー補充動作における供給ローラ３の回転回数を少なくすることができる。
【０１２３】
尚、本実施例では、画素数計測手段１０４による画素数の計測及び印字率の算出、並びに、演算手段１０５によるジョブ終了直後におけるトナー含有率の演算方法は、実施例１又は２と同様である。又、画像形成動作の一連のフローも実施例１又は２と同様である。但し、本実施例では、同一のトナー含有率に対応する供給ローラ３の回転回数は、実施例１又は２の場合よりも少なく設定することができる。
【０１２４】
又、本実施例においても、実施例１で説明したのと同様に、トナー補充動作時における供給ローラ３の回転速度を増加させる方法を組み合わせることは、より効率よく供給ローラ３内へトナーＴを補充できる点で有効である。
【０１２５】
又、トナー補充動作時に供給ローラ３に印加するトナーと逆極性の直流電圧の電位は、画像形成装置１００が置かれた使用環境（温度及び／又は湿度）に応じて変化させることも可能である。
【０１２６】
その他の実施例
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【０１２７】
例えば、上述の実施例では、画像形成装置は接触現像方式を採用しているが、本発明は接触現像方式のものに限定されるものではない。例えば、本発明は、供給ローラを用いた非磁性ジャンピング現像方式などを用いた画像形成装置においても有効である。
【０１２８】
又、上述の実施例では、画像形成装置は単色の画像形成装置であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、上記実施例と同様のプロセスカートリッジを複数個並べてフルカラー画像が得られるようにした画像形成装置においても有効である。
【０１２９】
又、上述の実施例では、画像形成装置は、プロセスカートリッジ方式を採用しているものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、現像装置が単独でカートリッジ化されて画像形成装置の本体から着脱可能とされているもの、或いは現像装置自体は画像形成装置の本体に固定されており現像剤の補給が可能とされているものなどにおいても有効である。
【０１３０】
更に、上述の実施例では、トナー補充動作は、現像装置を現像ローラと感光ドラムとが離間した第２の位置として行ったが、所望により現像ローラと感光ドラムとが接触した第１の位置で行うことも可能である。この場合、トナー補充動作は、画像形成時以外のタイミングにする必要がある。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 装置本体
２ 現像ローラ
３ 供給ローラ
４ 感光ドラム
６ 露光装置
７ 現像装置
７ａ トナー容器
２０ プロセスカートリッジ
３０ 接離カム
８０ａ 検知用電圧出力部
８０ｂ 供給電圧出力部
８２ 静電容量検出器
１００ 画像形成装置
１０１ 制御回路部
１０４ 画素数計測手段
１０５ 演算手段
Ｅ２ 現像電源
Ｅ４ 供給部材電源
Ｔ トナー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、現像剤を収容する現像容器内の現像剤の量を検知する現像剤量検知手段を有する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、プロセスカートリッジを画像形成装置の本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が広く採用されている。プロセスカートリッジ方式では、例えば、感光ドラムと、感光ドラムに作用するプロセス手段としての帯電ローラ、クリーニング装置及び現像装置とが一体的にカートリッジ化されてプロセスカートリッジとされる。プロセスカートリッジ方式によれば、現像剤の補給や、寿命に達した感光ドラムなどの部品交換といった、画像形成装置のメンテナンスをサービスマンによらずにユーザー自身が行うことができる。
【０００３】
プロセスカートリッジ方式の画像形成装置では、現像剤がなくなった場合、ユーザー自身がプロセスカートリッジを交換することで、画像形成装置は再び画像を形成することができるようになる。そこで、プロセスカートリッジ方式の画像形成装置には、現像剤を収容する現像容器内の現像剤残量レベルを検知できるようにする現像剤量検知手段が設けられることがある。現像剤量検知手段を用いて現像剤が消費されたことをユーザーに報知することで、プロセスカートリッジ内の画像形成に供することができる現像剤がどれくらい残っているかを随時知ることを可能とするためである。
【０００４】
現像剤として非磁性一成分現像剤を用いる非磁性一成分現像方式の現像装置における現像剤量検知手段の一方式として、現像剤供給部材としての供給ローラと、現像剤担持体としての現像ローラとの間の静電容量を検出する次のような方法がある（特許文献１）。つまり、現像容器内には、導電性の金属支持体の周囲に発泡層を有する供給ローラと、導電性の金属支持体の周囲に弾性層を有する現像ローラとが、互いに接触して回転可能なように設けられている。供給ローラの発泡層は、現像剤が進入可能なウレタンスポンジ層で形成されている。又、現像装置は、現像ローラが感光ドラムに接触した第１の姿勢と、現像ローラが感光ドラムから離間した第２の姿勢を保持することができる。そして、現像動作を行っていない上記第２の姿勢において供給ローラの金属支持体に検知用電圧を印加して、現像ローラと供給ローラとの間の静電容量を検知する。この静電容量は、現像ローラと供給ローラとの間に存在する絶縁性の現像剤の量に応じて変化するので、静電容量と現像剤量との関係を予め関係付けておくことで、現像剤量を検知することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−９０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような現像剤量の検知方法には、検知精度の点で次のような課題がある。
【０００７】
即ち、印字率が高い画像の形成を行った場合、その直後には、供給ローラに含有される現像剤量が一時的に減少する。そのため、その状態で現像剤量の検知を行うと、実際の現像剤量よりも少なく誤検知してしまう可能性がある。これに対しては、画像形成の終了後から現像剤量の検知動作の開始までの間に、供給ローラの現像剤含有量を回復させるための補助的な駆動動作を行うことが効果的である。しかしながら、この駆動動作を過剰に行うことは、各部材の摩耗劣化を促進してしまうのみならず、画像形成の生産性を低下させる可能性がある。
【０００８】
尚、以上では、現像剤量検知手段によって現像剤残量レベルを検知することが特に有用なプロセスカートリッジ方式の画像形成装置を例として従来の課題を説明した。しかし、上述のような現像剤量の検知方法を採用する場合には、プロセスカートリッジ方式を用いない画像形成装置においても同様の課題がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、検知前に形成された画像の違いによって発生し得る現像剤量の検知精度の低下を、現像装置の寿命を短くしたり、画像形成の生産性を低下させたりすることなく防止することのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触して回転することで前記現像剤担持体に前記現像容器内に収容された現像剤を供給する現像剤供給部材と、非画像形成時に前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間で静電容量を検知することで前記現像容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、を有する画像形成装置において、画像形成後の前記現像剤供給部材に含有された現像剤量を予測する演算手段と、画像形成後に前記現像剤量検知手段による前記検知を実行するまでの間に前記現像剤供給部材に現像剤を補充する補充手段と、を有し、前記補充手段は、前記演算手段により予測された前記現像剤供給部材に含有された現像剤量が少ないほど、前記現像剤供給部材に補充する現像剤の量を多くすることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、検知前に形成された画像の違いによって発生し得る現像剤量の検知精度の低下を、現像装置の寿命を短くしたり、画像形成の生産性を低下させたりすることなく防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の模式断面図である。
【図２】図１の画像形成装置におけるプロセスカートリッジの模式断面図である。
【図３】（ａ）現像剤供給部材の表面通気量の測定方法を示す図である。（ｂ）測定に用いる冶具を示す図である。（ｃ）測定に用いる通気ホルダを示す図である。
【図４】図１の画像形成装置における現像剤量検知手段を説明するための現像装置の模式断面図である。
【図５】図１の画像形成装置における現像剤量検知手段を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明を適用可能な現像剤量検知方法の基本的な動作フローを示すフローチャート図である。
【図７】（ａ）現像容器内のトナー量と供給ローラ内に含有されたトナー量との関係を示すグラフ図である。（ｂ）供給ローラ内に含有されたトナー量と静電容量検出器の出力との関係を示すグラフ図である。
【図８】（ａ）高印字率の画像の形成により供給ローラ内に含有されたトナー量が減少する様子を示すグラフ図である。（ｂ）供給ローラの回転駆動によって供給ローラ内のトナー含有率が回復する様子を示すグラフである。（ｃ）高印字率の画像形成枚数と供給ローラ内のトナー含有率との関係を示すグラフ図である。
【図９】本発明に従うトナー補充動作の概略制御ブロック図である。
【図１０】本発明に従うトナー補充動作を含む画像形成装置の一連の動作の一例のフローチャート図である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る画素数計測方法を説明するための模式図である。
【図１２】本発明に従うトナー補充動作を含む画像形成装置の一連の動作の他の例のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
実施例１
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本発明の一実施例に係る画像形成装置１００の全体構成を示す。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたレーザービームプリンタである。画像形成装置１００の制御手段としての制御回路部１０１には、インターフェース１０２を介して外部ホスト装置（プリンタコントローラ）２００が接続されている。画像形成装置１００は、外部ホスト装置２００から入力される画像データ（電気的な画像情報）に対応した画像を、記録材（記録媒体）Ｓに形成して画像形成物を出力する。制御回路部１０１は、画像形成装置１００の動作を制御する制御手段であり、外部ホスト装置２００と各種の電気的情報信号の授受をする。又、制御回路部１０１は、後述する画像形成部１０３の各種のプロセス機器やセンサから入力する電気的情報信号の処理、各種のプロセス機器への指令信号の処理、所定のイニシャルシーケンス制御、所定の画像形成シーケンス制御を司る。制御回路部１０１は、不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）に格納された制御プログラムや参照テーブルにしたがって制御を実行する。外部ホスト装置２００は、ホストコンピュータ、ネットワーク、イメージリーダ、ファクシミリなどである。尚、画像形成装置１００は、記録材Ｓとして、記録紙、ＯＨＰシート、葉書、封筒、ラベルなどに画像を形成することができる。
【００１５】
画像形成装置１００の本体（以下「装置本体」という。）１内には、画像形成部１０３が配設されている。画像形成部１０３は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体である感光ドラム４を有する。感光ドラム４は、後述するプロセスカートリッジ２０に回転可能に配設されており、装置本体１に設けられた駆動手段としての駆動モータ（図示せず）により所定の周速（プロセススピード）にて図中矢印Ｒ１方向（時計回り）に回転駆動される。感光ドラム４は、アルミニウム製のシリンダ（アルミシリンダ）の外側に有機光導電体層が塗布されて構成されている。感光ドラム４のアルミシリンダは、導電性部材により、装置本体１を介して電気的に接地されている。
【００１６】
回転する感光ドラム４の周面は、帯電手段としての接触型の帯電部材である帯電ローラ５により、所定の極性（本実施例では負極性）・電位に一様に帯電させられる。帯電ローラ５は、芯金と、芯金の周りに同心一体に形成された導電性の弾性体層と、を有する。帯電ローラ５は、その回転軸線方向が感光ドラム４の回転軸線方向と略平行になるように配置されている。又、帯電ローラ５は、導電性の弾性体層の弾性に抗して所定の押圧力で感光ドラム４に接触している。帯電ローラ５の芯金の回転軸線方向の両端部は、軸受けを介して後述するプロセスカートリッジ２０に回転可能に支持されている。帯電ローラ５は、感光ドラム４の回転に従動して回転する。帯電ローラ５には、帯電電圧印加手段としての帯電電源Ｅ１が接続されている。そして、本実施例では、画像形成時に、帯電ローラ５の芯金に対して、帯電電源Ｅ１から、帯電電圧（帯電バイアス）として約−１０００Ｖの直流電圧が印加される。これにより、感光ドラム４の表面が約−５００Ｖの暗部電位ＶＤに一様に帯電させられる。
【００１７】
感光ドラム４の一様に帯電処理された表面は、露光手段としての露光装置（レーザースキャナユニット）６により、画像情報に応じて露光される。これにより、感光ドラム４の表面に画像情報に対応した静電潜像（静電像）が形成される。本実施例では、露光装置６は、画像部を露光するイメージ露光方式を採用する。露光装置６には、外部ホスト装置２００からインターフェース１０２を介して制御回路部１０１に入力された後画像処理された画像情報の時系列電気デジタル画素信号が入力される。露光装置６は、入力される時系列電気デジタル画素信号に対応して変調したレーザー光Ｌ（露光ビーム）を出力するレーザー出力部、回転多面鏡（ポリゴンミラー）、ｆθレンズ、反射鏡などを有する。そして、レーザー光Ｌで感光ドラム４の一様に帯電処理された表面を主走査方向に走査しながら露光する。この主走査方向に走査しながらの露光と、感光ドラム４の回転による感光ドラム４の表面の副走査方向への移動とにより、回転する感光ドラム４の表面に露光パターンに対応した静電潜像が形成される。本実施例では、感光ドラム４の表面の露光された部分の電位が約−１００Ｖの明部電位ＶＬになり、暗部電位ＶＤと明部電位ＶＬとの電位コントラストにより、露光パターンに対応した静電潜像が形成される。
【００１８】
感光ドラム４の表面に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置７により、トナー像として現像（顕像化）される。本実施例では、現像装置７は、現像剤として非磁性一成分現像剤であるトナーＴを用いる非磁性一成分現像方式のものである。又、本実施例では、現像装置７は、反転現像方式で現像を行う。即ち、一様に帯電処理された後に露光によって電荷の絶対値が低下した露光部（明部電位部分）に、感光ドラム４の帯電極性と同極性に帯電したトナーが付着することで、静電潜像がトナー像として現像される。即ち、本実施例では、トナーＴの正規の帯電極性は負極性である。
【００１９】
現像装置７は、トナーＴを収容する現像容器７ａを有する。現像容器７ａには、感光ドラム４と対向する位置に設けられたその開口部から一部が外部に露出するようにして、現像剤担持体としての現像ローラ２が設けられている。詳しくは後述するように、現像ローラ２は感光ドラム４と接触可能である。そして、現像ローラ２は、感光ドラム４との接触部においてその表面が感光ドラム４の表面の移動方向と同方向に移動するように、装置本体１に設けられた駆動手段としての駆動モータ（図示せず）により回転駆動される。又、現像容器７ａには、現像ローラ２にトナーＴを塗布する現像剤供給部材としての供給ローラ３が設けられている。供給ローラ３は、現像ローラ２に接触して配置されている。詳しくは後述するように、供給ローラ３は、その表層が発泡層で形成されている。そして、供給ローラ３は、現像ローラ２との接触部においてその表面が現像ローラ２の表面の移動方向とは反対方向（カウンター方向）に移動するように、装置本体１に設けられた駆動手段としての駆動モータにより回転駆動される。又、現像容器７ａには、現像容器７ａ内のトナーＴを攪拌するための回転可能な攪拌部材７ｂが設けられている。更に、現像容器７ａには、現像ローラ２に接触して配置された現像剤層厚規制部材としての現像ブレード７ｃが設けられている。
【００２０】
現像ローラ２は、芯金と、この芯金の周りに同心一体に形成された導電性の弾性体層と、を有する。現像ローラ２は、その回転軸線方向が感光ドラム４の回転軸線方向と略平行になるように配置されている。又、現像ローラ２は、感光ドラム４に対して接離可能とされており、詳しくは後述するように、装置本体１に設けられた接離手段としての接離カム（当接離間カム）３０によって接離状態が制御される。画像形成時には、現像ローラ２は、感光ドラム４に接触した状態で、図中矢印Ｒ２方向（反時計回り）に所定の周速で回転駆動される。
【００２１】
現像容器７ａ内のトナーＴは、攪拌部材７ｂが回転駆動されることにより、攪拌されながら供給ローラ３に向けて搬送される。このトナーＴは、図中矢印Ｒ３方向（反時計回り）に所定の周速で回転駆動される供給ローラ３によって、現像ローラ２の表面に塗布される。供給ローラ３には、供給部材電圧印加手段としての供給部材電源Ｅ４が接続されている。詳しくは後述するように、供給ローラ３には、供給部材電圧（供給部材バイアス）として、画像形成時には所定の直流電圧、トナー量の検知時には所定の交流電圧が、供給部材電源Ｅ４から印加される。現像ブレード７ｃは、現像ローラ２上のトナーＴの層厚を規制して現像ローラ２にトナーＴを均一の薄層として担持させると共に、トナーＴを摩擦によって帯電させて現像に必要な電荷を与える。本実施例では、トナーＴは負極性に帯電させられる。現像ローラ２上に形成されたトナーＴの薄層は、引き続く現像ローラ２の回転により感光ドラム４との対向部である現像領域に送られる。現像ローラ２には、現像電圧印加手段としての現像電源Ｅ２が接続されている。そして、本実施例では、画像形成時に、現像ローラ２に対して、現像電源Ｅ２から、現像電圧（現像電圧）として約−３００Ｖの直流電圧が印加される。これにより、現像領域内に送られたトナーＴが、感光ドラム４上の静電潜像の露光部（明部電位部分）に対して選択的に飛翔して付着する。こうして、感光ドラム４上の静電潜像がトナー像として現像される。尚、詳しくは後述するように、供給ローラ３は、現像容器７ａ内のトナーＴの量を検知するための、現像剤量検知手段を構成する検知部材（電圧印加部材）としても機能する。
【００２２】
一方、所定の制御タイミングにて給紙ローラ９が回転駆動されて、給紙カセット１０から記録材Ｓが一枚分離給送される。給送された記録材Ｓは、搬送路１１を搬送されて、レジストローラ対１２に至り、その時点では回転を停止しているレジストローラ対１２の接触部（ニップ部）に先端部が受け止められて斜行矯正を受ける。そして、その記録材Ｓが、所定の制御タイミングにて回転駆動されたレジストローラ対１２により再び給送されて、感光ドラム４と、転写手段としての転写ローラ１３との接触部である転写部（転写ニップ部）Ｎに導入される。
【００２３】
転写ローラ１３は、芯金と、この芯金の周りに同心一体に形成した導電性の弾性体層と、を有する。転写ローラ１３は、その回転軸線方向が感光ドラム４の回転軸線方向と略平行になるように配置されている。又、転写ローラ１３は、導電性の弾性体層の弾性に抗して所定の押圧力で感光ドラム４に接触しており、感光ドラム４との間で転写部Ｎを形成している。転写ローラ１３は、感光ドラム２の回転に従動して回転する。
【００２４】
記録材Ｓは転写部Ｎにおいて感光ドラム４と転写ローラ１３とに挟持されて搬送されていく。転写ローラ１３には転写電圧印加手段としての転写電源Ｅ３が接続されている。記録材Ｓが転写部Ｎを搬送されていく間、転写ローラ１３には、転写電源Ｅ３から、転写電圧（転写バイアス）として、トナーＴの正規の帯電極性とは反対極性（本実施例では正極性）の所定電位の直流電圧が印加される。転写ローラ１３にトナーＴの正規の帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加されることで、転写部Ｎにおいて、記録材Ｓの背面側（感光ドラム側とは反対側の面）にトナーＴと逆極性の電荷が付与される。これにより、感光ドラム４上のトナー像が記録材Ｓの表面に静電的に転写される。
【００２５】
転写部Ｎを出た記録材Ｓは感光ドラム４の表面から分離され、搬送路１４を通って、定着手段としての定着装置１５に導入される。定着装置１５において、記録材Ｓ上の未定着トナー像は、記録材Ｓへの定着処理を受ける。本実施例では、定着装置１５は、熱ローラタイプのものであり、表面が所定の定着温度に加熱温調される加熱ローラ１５ａと、これに圧接して定着部（定着ニップ部）を形成する加圧ローラ１５ｂとを有している。加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂは、それぞれの回転軸線方向が略平行となるように配置されている。加熱ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂは、それぞれ図中矢印方向に所定の周速で回転駆動され、定着部にて記録材Ｓを挟持して搬送しながら、記録材Ｓ上の未定着のトナー像を加熱及び加圧して記録材Ｓに固着画像として定着させる。
【００２６】
定着装置１５を出た記録材Ｓは、画像形成物として搬送路１６により装置本体１内を上方に送られ、排紙ローラ対１７により排紙口１８から装置本体１の上面の排紙トレイ１９上に排出される。
【００２７】
又、記録材Ｓが分離された後の感光ドラム４は、クリーニング手段としてのクリーニング装置８により、記録材Ｓに転写されずにその表面に付着しているトナー（転写残トナー）などの付着物の除去を受けて清掃される。これにより、感光ドラム４は繰り返して画像形成に供される。本実施例では、クリーニング装置８は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード８ａを有する。クリーニングブレード８ａは、回転する感光ドラム４に対して、その自由端を感光ドラム４の表面の移動方向の上流側に向けて（カウンター方向）、所定の侵入量をもって接触させられている。転写残トナーなどの感光ドラム４上の付着物は、クリーニングブレード８ａの先端のエッジ部と感光ドラム４との接触位置にて、回転する感光ドラム４の表面から掻き取られ、廃トナー収容部８ｂ内に回収される。
【００２８】
２．プロセスカートリッジ
本実施例では、感光ドラム４、帯電ローラ５、現像装置７、クリーニング装置８の４つのプロセス機器は、装置本体１に対して一括して着脱可能な画像形成ユニットとしてカートリッジ化され、プロセスカートリッジ２０を構成している。プロセスカートリッジ２０は、装置本体１内の装着部に取り外し可能に装着される。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、プロセスカートリッジ２０において、現像装置４は、クリーニングブレード８ａ及び廃トナー収容部８ｂと共に感光ドラム４及び帯電ローラ５を保持するクリーニング装置８に対して回動可能に結合されている。図２（ａ）に示す状態では、現像ローラ２と感光ドラム４とは接触している。そして、図２（ｂ）に示すように、接離カム３０が回転動作を行うことによって現像装置７の底部を持ち上げると、現像装置７は支点３３を中心にして上方へ回動する。図２（ｂ）に示す状態では、現像ローラ２とドラム４とは離間している。詳しくは後述するように、接離カム３０は、制御回路部１０１によって駆動モータ（図示せず）とソレノイド（図示せず）が制御されることで、位相制御がされると共に回転させられる。
【００３０】
プロセスカートリッジ２０は、装置本体１に装着された状態で、位置決め固定手段２８により、装置本体１内の所定の装着部に位置決めされて固定されている。その状態で、装置本体１側の駆動手段（図示せず）から、感光ドラム４への駆動力、現像ローラ２への駆動力、供給ローラ３への駆動力、攪拌部材への駆動力が伝達可能となっている。又、その状態で、装置本体１側の電源Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４から帯電ローラ５、現像ローラ２、転写ローラ１３、供給ローラ３に電圧が印加可能となっている。尚、プロセスカートリッジ２０の上面には、露光窓部２０ａが設けられている。
【００３１】
又、プロセスカートリッジ２０には、記憶手段としてのメモリ２１と、カートリッジ側情報伝達部２２が設けられている。プロセスカートリッジ２０が装置本体１に装着された状態で、カートリッジ側情報伝達部２２は、装置本体１側に設けられた本体側情報伝達部２３と対向している。これにより、メモリ２１と制御回路部１０１との間で、通信手段を構成するカートリッジ側情報伝達部２２と本体側情報伝達部２３とを介して、情報の授受（情報の読み書き）が可能となっている。
【００３２】
本実施例では、メモリ２１には、少なくとも感光ドラム４の寿命残量及び現像剤の残量に関する情報を含むプロセスカートリッジ２０の固有の寿命情報を格納されている。この寿命情報に関して、カートリッジ側情報伝達部２２、本体側情報伝達部２３を介して制御回路部１０１とメモリ２１との間で通信することができる。そして、制御回路部１０１は、その寿命情報を、随時、装置本体１に設けられた操作パネル部（図示せず）に表示させて、使用者にプロセスカートリッジ２０の寿命残量を報知することができる。
【００３３】
３．現像剤
本実施例では、現像剤として負帯電性の非磁性一成分現像剤であるトナーＴを用いる。現像時には、トナーＴは負に摩擦帯電され、トナーの凝集度は１５％である。トナーの凝集度は、以下のようにして測定を行った。
【００３４】
測定装置としては、デジタル振動計（ＭＯＤＥＬ １３３２、昭和測器株式会社）を有するパウダーテスター（ホソカワミクロン株式会社）を用いた。測定法としては、次の方法を用いた。振動台に３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるいを目開の狭い順に、即ち、１００メッシュふるいが最上位にくるように３９０メッシュ、２００メッシュ、１００メッシュのふるい順に重ねてセットした。このセットした１００メッシュふるい上に正確に秤量した試料（トナー）５ｇを加え、デジタル振動計の変位の値を０．６０ｍｍ（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）になるように調整し、１５秒間振動を加えた。その後、各ふるい上に残った試料の質量を測定して下記式に基づき凝集度を求めた。その際の測定サンプルは、それぞれ事前に２３℃、６０％ＲＨ環境下において２４時間放置したものであり、測定は２３℃、６０％ＲＨ環境下で行った。
凝集度（％）＝（１００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×１００
＋（２００メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×６０
＋（３９０メッシュふるい上の残試料質量／５ｇ）×２０
【００３５】
４．現像ローラ
図２（ａ）に示すように、現像ローラ２は、導電性支持体２ａと、導電性支持体２ａの周囲に設けられた導電剤が配合された半導電性の弾性ゴム層２ｂとを有する。より具体的には、芯金電極として機能する導電性支持体２ａは、外径φ６（ｍｍ）であり、この導電性支持体２ａの周囲に、導電剤が配合された半導電性のシリコーンゴム層２ｂが設けられている。更に、シリコーンゴム層２ｂの表層には、厚さ２０（μｍ）ほどのアクリル・ウレタン系ゴム層２ｃがコーティングされている。現像ローラ２の全体の外径はφ１２（ｍｍ）である。又、現像ローラ２の電気抵抗は１×１０6（Ω）である。
【００３６】
ここで、現像ローラ２の電気抵抗の測定方法を説明する。現像ローラ２を、直径３０ｍｍのアルミニウム製のスリーブ（アルミスリーブ）に対し、荷重９．８Ｎで圧接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、現像ローラ２を６０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。次に、現像ローラ２に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、現像ローラ２の電気抵抗を算出する。
【００３７】
尚、現像ローラ２の体積抵抗が１×１０9（Ω）よりも大きいと、現像ローラ２の表面での現像電圧の電圧値が下がり、現像領域の直流電界が減少する。これにより、現像効率が低下し、画像濃度が低下する不具合が生じる。従って、現像ローラ２の電気抵抗を１×１０9（Ω）以下とするのが良い。
【００３８】
５．供給ローラ
本実施例では、供給ローラ３は、現像剤供給部材であり、且つ、現像剤量検知手段を構成する検知部材でもある。図２（ａ）に示すように、供給ローラ３は、導電性支持体３ｂと、導電性支持体３ｂに支持される発泡層３ａとを有する。より具体的には、芯金電極として機能する導電性支持体３ｂは、外径φ５（ｍｍ）であり、この導電性支持体３ｂの周囲に気泡同士が繋がっている連続気泡体（連泡）構造を有する発泡層である発泡ウレタン層３ａが設けられている。発泡ウレタン層３ａを含む供給ローラ３の全体の外径はφ１３（ｍｍ）である。表層のウレタンを連続気泡体とすることで、供給ローラ３の内部にトナーＴが多量に進入することが可能となる。そのため、後述するトナー量の検知性能を向上させることが可能となる。又、供給ローラ３の電気抵抗は１×１０9（Ω）である。
【００３９】
ここで、供給ローラ３の電気抵抗の測定方法を説明する。供給ローラ３を、直径３０ｍｍのアルミニウム製のスリーブ（アルミスリーブ）に対し、後述する侵入量が１．５ｍｍとなるように圧接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、供給ローラ３を３０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。次に、供給ローラ３に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、供給ローラ３の電気抵抗を算出する。
【００４０】
供給ローラ３の表面のセル径は、５０μｍ〜１０００μｍとした。ここで、「セル径」とは、任意断面の発泡セルの平均径をいい、任意断面の拡大画像から最大である発泡セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算し最大セル径を得る。この最大セル径の１／２以下である発泡セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値が上記平均径である。
【００４１】
又、供給ローラ３の表面通気量は、１．８（リットル／分）以上とした。
【００４２】
ここで、供給ローラ３の「表面通気量」について説明する。図３（ａ）は「表面通気量」の測定方法を示す図である。
【００４３】
先ず、供給ローラ３を、図３（ｂ）に示すような測定冶具４３に挿入する。図３（ｂ）の測定冶具４３は、中空円筒体の側面にφ１０（ｍｍ）の貫通孔を通したもので、この貫通孔の中心軸と中空円筒体の円筒軸とが直交するように作られている。中空円筒体としては、その中空円筒体の内径が測定される供給ローラ３の外径よりも１ｍｍ小さいものを使用する。これは、測定冶具４３の中空円筒体の内面と測定される供給ローラ３との間の隙間を無くすためである。本実施例では、供給ローラ３は外径φ１３（ｍｍ）であるので、測定冶具４３の中空円筒体の内径はφ１２（ｍｍ）である。
【００４４】
供給ローラ３が挿入された測定冶具４３は、図３（ｃ）に示すような通気ホルダ４４に取り付けられる。通気ホルダ４４は、中空円筒体４４ａの側面に減圧ポンプ４８に通じる通気管４５を取り付けるための連結パイプ４４ｂを繋げた略Ｔ字形をしており、連結パイプ４４ｂの繋げられた部分の反対側に当たる部分を大きく切り欠いた形状になっている。連結パイプ４４ｂの内径は、測定冶具４３の貫通孔よりも大きくなるように設定される。本実施例では連結パイプ４４ｂの内径をφ１２（ｍｍ）とした。通気ホルダ４４の中空円筒体４４ａの内径は、測定冶具４３の外径とほぼ同寸法であり、測定冶具４３を通気ホルダ４の中空円筒体４４ａに挿入できるようになっている。図３（ａ）に示すように、測定冶具４３の貫通孔の一方が通気ホルダ４４の中空円筒体４４ａの切り欠き部分に全て露出し、測定治具４３の貫通孔の他方が連結パイプ４４ｂの内径にほぼ正対するように設置する。
【００４５】
通気ホルダ４４の中空円筒体４４ａの左右には、図３（ａ）に示すように、中空円筒体４４ａに連結される、一端を塞がれたアクリル・パイプ４２ａ、４２ｂが設置される。測定冶具４３の左右から出ている供給ローラ３は、上記アクリル・パイプ４２ａ、４２ｂ中に納まるようになっている。
【００４６】
通気管４５の途中には、流量計４７（ＫＺ形通気量測定器：株式会社大栄科学精器製作所）、及び差圧調整弁４６が設置されている。上記測定冶具４３、通気ホルダ４４、通気管４５、アクリル・パイプ４２ａ、４２ｂの連結部分はテープやグリスなどによってシールされる。減圧ポンプ４８により通気管４５の内部側が排気された際に、露出している測定冶具４３の貫通孔以外から空気が流入しないようにするためである。
【００４７】
「表面通気量」の測定は、次のように行う。先ず、図３（ａ）において、供給ローラ３を設置しない状態で、減圧ポンプ４８を作動させ、差圧調整弁４６で流量計４７の測定値が安定して１０．８（リットル／分）となるように調節する。この後、測定対象である供給ローラ３を設置して、前述のように慎重にシーリングし、上記と同一の排気条件で、流量計４７の測定値を「表面通気量」として計測する。当然ながら「表面通気量」は、流量計４７の測定値が十分安定した時点での値を採る。
【００４８】
供給ローラ３を通過する空気流は、測定冶具４３の露出している貫通孔に位置する発泡ウレタン層３ａの表面から流入し、発泡ウレタン層３ａの内部を通過して、測定冶具４３の他方の貫通孔に位置する発泡ウレタン層３ａの表面から流出する。一般的な供給ローラ３の発泡ウレタン層３ａの表面は、発泡ウレタン層３ａの内部と異なる場合が多い。例えば、供給ローラ３を型内発泡形成した場合には、表面のセルの開口率が内部と異なるスキン層が表面に現れる場合がある。又、発泡ウレタン層３ａの表面を単なる円筒面として形成せず、意図的に凹凸を設けたものも存在する。発泡ウレタン層３ａの内外を出入りするトナー粉流体は、上述の表面の状態に影響を受ける場合があり、ＪＩＳ−Ｌ１０９６のようなバルク通気量の測定だけでは、その挙動を捕らえられない。従って、ここでは、上述のような、発泡ウレタン層３ａの表面から流入・流出する空気流を測定する通気量測定法を採用し、これでトナー粉流体の平衡状態（又はそれに近い状態）を出現させる主要なパラメータとした。
【００４９】
現像ローラ２は図中矢印Ｒ２の方向に回転駆動され、供給ローラ３は図中の矢印Ｒ３方向に回転駆動される。現像ローラ２と供給ローラ３の回転中心間の距離は１１（ｍｍ）に設定されている。供給ローラ３の発泡ウレタン層３ａの硬度は、現像ローラ２のシリコーンゴム層２ｂとアクリル・ウレタン系ゴム層２ｃよりも十分柔らかい。そのため、現像ローラ２の表面は、発泡ウレタン層３ａを最大１．５（ｍｍ）押しつぶした状態で接触している。この押しつぶす量が供給ローラ３の現像ローラ２に対する侵入量である。
【００５０】
現像ローラ２の回転速度は３００（ｒｐｍ）、供給ローラ３の回転速度は２４０（ｒｐｍ）である。現像ローラ２と供給ローラ３の回転に伴い、発泡ウレタン層３ａが現像ローラ２との接触部で押し潰される。このとき、供給ローラ３の発泡ウレタン層３ａの表層又は内部に保持されたトナーＴは、発泡ウレタン層３ａの表層から排出され、その一部が現像ローラ２の表面に転移する。現像ローラ２の表面に転移したトナーＴは、現像ローラ２と供給ローラ３との接触部に対して現像ローラ２の回転方向下流側において現像ローラ２に接触して設けられた現像ブレード７ｃにより規制されて、均一なトナー層とされる。この過程で、トナーＴは、現像ローラ２と供給ローラ３との接触部、又は、現像ローラ２と現像ブレード５との接触部で摺擦されることにより、所望の摩擦帯電電荷（本実施例では負電荷）を獲得する。又、現像ローラ２と供給ローラ３とが、その接触部において互いの表面が逆方向に移動するように回転することにより、現像に消費されずに現像ローラ２上に残ったトナー（現像残トナー）は、供給ローラ３によって現像ローラ２上から剥ぎ取られ除去される。
【００５１】
６．現像ローラと感光ドラムとの離接動作
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、現像ローラ２と感光ドラム４との離接動作は、装置本体１側の接離カム３０によって現像装置７の回動動作を行うことによって行われる。接離カム３０は、制御回路部１０１によって駆動モータ（図示せず）とソレノイド（図示せず）が制御されることによって回転動作を行う。
【００５２】
図２（ａ）に示す現像ローラ２と感光ドラム４とが接触した状態から、離接カム３０が回転して現像装置７の底部を持ち上げると、現像装置７は、支点３３を中心にして上方へ回動する。これにより、図２（ｂ）に示すように、現像ローラ２と感光ドラム４とは離間状態になる。
【００５３】
ここで、現像ローラ２と感光ドラム４とは、それぞれの軸受け部材（図示せず）同士を付勢手段としてのバネ部材３２で連結しており、現像ローラ３と感光ドラム３とを接触させた際には、このバネ部材３２による付勢力で接触した状態で保持される。そのため、現像ローラ２が感光ドラム４から離間する方向へ現像装置７が移動する場合には、現像装置７はバネ部材３２の引っ張り力に抗して移動する。この時、感光ドラム４を保持したクリーニング装置８が上方へ移動しようとする力が働くが、装置本体１側の固定手段（着脱ガイド部材）２８（図１）がクリーニング装置８の上面に突き当たって、その移動が規制される。
【００５４】
一方、接離カム３０が、現像装置７を持ち上げる位置から、現像装置７に接触しない位置へ回転する場合には、現像装置７が支点３３を中心にして、下方へ回動する。これにより、図２（ａ）に示すように、現像ローラ２と感光ドラム４とが接触した状態になる。このとき、現像装置７は自重とバネ部材３２の引っ張り力によって移動し、バネ部材３２の引っ張り力によって現像ローラ２が感光ドラム４とが接触した状態で保持される。
【００５５】
本実施例では、接離カム３０は装置本体１側に設けられた駆動モータとソレノイドにより、半回転ずつ回転するように制御されている。接離カム３０が半回転する毎に、画像形成状態（当接位置）と待機状態（離間位置）との切り替えが繰り返される。又、装置本体１側には、接離カム３０の位相を検知する位相検知センサ（図示せず）が配置されており、制御回路部１０１は、位相検知センサの検知結果に応じて、駆動モータとソレノイドを制御することで、接離カム３０の位相の制御を行う。
【００５６】
ここで、現像ローラ２と感光ドラム４とが接触した状態を、現像装置７の第１の位置（図２（ａ））とする。一方、現像ローラ２と感光ドラム４とが離間した状態を現像装置７の第２の位置（図２（ｂ））とする。本実施例では、現像装置７が第２の位置にあるときに、現像ローラ２と供給ローラ３との間の静電容量を検出して、現像容器７ａ内のトナー量の検知を行うことができる。
【００５７】
７．トナー量の検知方法
次に、本実施例における静電容量の変化を利用したトナー量の検知方法について説明する。
【００５８】
図４は、第２の位置にある現像装置７に対する電圧印加系を示す。図５は、現像装置７が装置本体１内に設置されている状態における各種電気接点の接続態様を示す。
【００５９】
図５に示すように、現像ローラ２の芯金電極（導電性支持体）２ａと導通された第１の現像装置接点電極８５が、現像装置７に設けられている。そして、第１の現像装置接点電極８５に対応する第１の本体接点電極８６が、装置本体１側に設けられている。第１の本体接点電極８６は、装置本体１の内部の現像剤量検知手段を構成する静電容量検出手段としての静電容量検出器（検出器）８２と、現像電源Ｅ２（図４）とに繋がっている。又、供給ローラ３の芯金電極（導電性支持体）３ｂと導通された第２の現像装置接点電極８３が、現像装置７に設けられている。そして、第２の現像装置接点電極８３に対応する第２の本体接点電極８４が、装置本体１側に設けられている。第２の本体接点電極８４は、装置本体１の内部の供給部材電源Ｅ４における、現像剤量検知手段を構成する検知用電圧出力部８０ａ（図４）と、供給電圧出力部８０ｂ（図４）とに繋がっている。供給電圧出力部８０ｂは、正負両方の直流電圧を供給ローラ３に印加できる電源であってよい。
【００６０】
現像装置７が装置本体１内の所定位置に設置されている状態では、現像装置７が第１の位置と第２の位置とのいずれにある場合でも、接点電極８５と８６、接点電極８３と８４はそれぞれ導通している。即ち、現像装置７が第１の位置と第２の位置との間で揺動しても、第１の現像装置接点電極８５と第１の本体接点電極８６、第２の現像装置接点電極８３と第２の本体接点電極８４は、それぞれ接触したままである。
【００６１】
通常の現像動作時には、現像装置７は第１の位置にあり、現像電源Ｅ２から第１の本体接点電極８６と第１の現像装置接点電極８５を介して、現像ローラ２に、現像電圧として約−３００Ｖの直流電圧が印加される。このとき、検知用電圧出力部８０ａからは発信されず、供給電圧出力部８０ｂのみから発信されることで、第２の本体接点電極８４と第２の現像装置接点電極８３を介して、供給ローラ３には、現像電圧と略同電位の約−３００Ｖの直流電圧が印加される。即ち、現像動作時には、第１の現像接点電極８５と第２の現像装置接点電極８３は同電位となるので、現像ローラ２と供給ローラ３との間に電界は形成されない。このように、現像動作時においては、検出器８２、供給部材電源Ｅ４の検知用電圧出力部８０ａは、現像電源Ｅ２、供給部材電源Ｅ４の供給電圧出力部８０ｂに切り替えられる。
【００６２】
非画像形成動作時には、現像装置７は第２の位置となり、本実施例では、供給ローラ３の芯金電極３ｂに、供給部材電源Ｅ４の検知用電圧出力部８０ａから検知用電圧が印加されて、現像容器７ａ内のトナー量の検知が行われる。検知用電圧としては、周波数ｆが５０ＫＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐが２００Ｖの交流電圧を用いる。このとき、供給部材電源Ｅ４の供給電圧出力部８０ｂ、及び現像電源Ｅ２は発信しない。これにより、現像ローラ２の芯金電極２ａには、検知用電圧により電圧が誘起され、この電圧は検出器８２で検出される。
【００６３】
上述のように、非画像形成動作時、より詳細には、現像動作を行わない時に、現像装置７は第２の位置、即ち、感光ドラム４と現像ローラ２とが離間した状態とされる。より具体的には、非画像形成時として、例えば、次のような期間にトナー量の検知を実現可能である。先ず、複数の記録材Ｓに対する連続画像形成中の感光ドラム４上の記録材Ｓ間の領域に対応する期間（紙間）である。又、画像形成工程を開始する前の準備動作（前回転動作）中である。又、画像形成工程が終了し、画像形成装置から記録材Ｓが機外に排紙される間における装置動作（後回転動作）中である。
【００６４】
現像装置７が第２の位置にある場合、感光ドラム４と現像ローラ２が離間しているので、検知用電圧として交流電圧を供給ローラ３に印加しても、カブリと呼ばれる白地部汚れが発生することは無い。又、現像ローラ２と感光ドラム４とが接触している場合に互いに叩き合うように振動することで発生する打撃音が発生することも無い。
【００６５】
又、供給ローラ３の芯金電極３ｂにトナー量の検知を目的とした交流電圧を印加して、現像ローラ２を静電容量検知用アンテナとして用いることで、現像装置内に別個のアンテナを設ける構成において発生し得るトナーの搬送阻害を防止できる。
【００６６】
尚、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、現像装置７を第１の位置と第２の位置とに移動させることで、現像装置７の姿勢は変化し、それに従い現像容器７ａ内のトナーＴも若干移動することになる。しかし、供給ローラ３に含まれるトナーＴの量は変化しない。つまり、現像ローラ２と供給ローラ３との間に存在するトナーＴの量は変化しないので、現像ローラ２に誘起される電圧出力が変化することは無い。即ち、供給ローラ３は、トナーが内部に進入可能な発泡層を有しており、現像装置７の姿勢が変わっても発泡層内のトナーが動きにくいので、電圧出力は変化しない。加えて、本実施例では、現像ローラ２と感光ドラム４とが離間して、静電容量の検出を行っている際には、現像ローラ２及び供給ローラ３の駆動を停止する。現像ローラ２及び供給ローラ３の駆動を停止することで、現像ローラ２へのトナー供給及び現像残トナーの剥ぎ取り動作が中断される。そのため、供給ローラ３に含まれるトナーＴの量が、トナー量の検知中には一定となり、トナー量の検知精度を高めることができる。
【００６７】
図６は、上述のようなトナー量の検知方法の基本的な動作フローを示す。図示の例では、トナー量の検知を行うタイミングは、画像形成動作終了後のいわゆる後回転動作時である。画像形成動作が終了すると、現像装置７が第１の位置から第２の位置へ移動することで、感光ドラム４と現像ローラ２との離間動作が行われる。その後、現像ローラ２及び供給ローラ３の駆動が停止される。その後、検知用電圧が印加されて、トナー量の検知が行われる。
【００６８】
以上のようなトナー量の検知方法によると、感光ドラム４と現像ローラ２との間に生じる静電容量の影響をなくして、トナー量検知精度を向上させることができる。又、上述のように、検知用電圧は、現像ローラ２と感光ドラム４とが離間した姿勢の時にのみ印加されるために、カブリ画像の発生や感光ドラム４と現像ローラ２との間の振動による打撃音の発生も防止できる。
【００６９】
８．トナー量の検知精度
次に、上述のようなトナー量の検知方法によるトナー量の検知精度について詳しく説明する。
【００７０】
図７（ａ）は、現像容器７ａ内のトナー量と、その時の供給ローラ３内に含有されたトナー量との関係を示す。尚、図７（ａ）は、次のような測定による実験結果である。即ち、本実施例の現像装置７にトナーＴを充填し、これを徐々に消費させていく。そして、異なるトナー残量のそれぞれにおいて静電容量を測定した後、供給ローラ３を取り出してその中に含まれるトナーＴの量を測定（使用前の供給ローラ３の重量との差分を測定）した。図７（ａ）に示すように、現像容器７ａ内のトナー量と供給ローラ３内に含有されたトナー量とは、比較的リニアで良い相関を保ちつつ変化していることがわかる。
【００７１】
図７（ｂ）は、上記測定で、静電容量の出力値と、その時の供給ローラ３内に含有されたトナー量との関係を調べた結果を示す。図７（ｂ）に示すように、供給ローラ３内に含有されたトナー量と静電容量の出力値とは、ほぼリニアで非常に良い相関を保っていることがわかる。これは、上述のようなトナー量の検知方法によって、供給ローラ３内に含有されたトナー量の変化による静電容量変化により、現像容器７ａ内のトナー量を的確に測定できることを示している。
【００７２】
ここで、供給ローラ３の表面通気量を大きくするに従い、静電容量の出力値の絶対値は大きくなる傾向がある。１．８（リットル／分）以上の表面通気量を有する供給ローラ３であれば、静電容量の出力値と現像容器７ａ内のトナー量との相関が良く、トナー量の検知精度が更に向上する。又、供給ローラ３の表面通気量が大きいと、供給ローラ３の発泡層の空孔部分が増えて、供給ローラ３の強度が小さくなり、供給ローラ３の発泡層がちぎれ易くなる。これを防止するために、供給ローラ３の通気量は５．０（リットル／分）以下であることが好ましい。即ち、供給ローラ３の表面通気量の範囲は、１．８〜５．０（リットル／分）（即ち、表面通気量Ｌ（リットル／分）は、１．８≦Ｌ≦５．０）であることが好ましい。
【００７３】
尚、供給ローラ３内のトナーＴは、回転する供給ローラ３が現像ローラ２に接触し始めるときに、供給ローラ３が変形し始めることで一部が吐き出される。又、供給ローラ３内のトナーＴは、回転する供給ローラ３の現像ローラ２との接触が終わるときに、供給ローラ３の変形が元に戻ることで一部が吸い込まれる。このように、供給ローラ３に対して、トナーＴは出入りしているが、供給ローラ３内のトナー量は現像容器７ａ内のトナー量が変わらなければ、概ね平衡状態に保たれる。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示す実験データはいずれも、供給ローラ３内に含有されたトナー量は、供給ローラ３内へのトナーＴの出入りが平衡状態に保たれている状態での測定結果である。又、供給ローラ３内のトナー量をより正しく判断するにあたって、静電容量の出力値を精度良く測定するためには、好ましくは、上述のように供給ローラ３内へのトナーＴの出入りが生じないように、供給ローラ３の回転を停止して測定するのが良い。
【００７４】
ここで、図７（ａ）に示す現像容器７ａ内トナー量と供給ローラ３内に含有されたトナー量との相関は、トナーＴの凝集度に依存する。凝集度が低いほど、供給ローラ３へのトナーの出入りが容易と成るため、現像容器７ａ内のトナー量と供給ローラ３内に含有されたトナー量との相関が良くなるものと考えられる。本実施例の画像形成装置１００では、画像形成動作を行い、現像容器７ａ内のトナーＴが充分消費された状態の現像容器７ａ内に残されたトナーＴの凝集度を測定したところ３０％であった。一般に、現像容器７ａ内のトナーＴの使用度が高いほど、トナーＴの凝集度が高くなる傾向にあることから、画像形成動作を行う前の現像容器７ａ内トナーＴの凝集度は３０％よりも低いと推測できる。言い換えれば、供給ローラ３内へのトナーＴの出入りが平衡状態になる状況を作る上では、３０％以下の凝集度を持つトナーを好ましく使用することができる。
【００７５】
尚、本実施例では、供給ローラ３に検知用電圧を印加し、現像ローラ２に誘起される電圧を検出する検出器８２を配置する構成とした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、現像ローラ２に検知を印加し、供給ローラ３に誘起される電圧を検出する検出器を配置する構成としてもよく、本実施例と同様の効果を得ることが可能である。
【００７６】
９．トナー量の検知精度の向上
上述のように、供給ローラ３内に含有されたトナー量を静電容量として検出して、予め現像容器７ａ内のトナー量と関係付けておくことで、現像容器７ａ内のトナー量を検知することができる。
【００７７】
しかしながら、ベタ画像（最高濃度レベルの画像）などの高印字率の画像を連続して形成した場合、上述のような供給ローラ３内へのトナーＴの出入りのバランスが平衡状態から崩れ、一時的に供給ローラ３内に含有されたトナー量が減少してしまう。それに伴い、供給ローラ３と現像ローラ２との間の静電容量も一時的に小さくなるため、トナー量の検知結果は、現像容器７ａ内の実際のトナー量とずれが生じてしまう場合がある。
【００７８】
実際に、図８（ａ）に示すように、現像容器７ａ内のトナー量が所定の値である条件下で、印字率０％の画像形成を行った場合は、トナーＴの消費はないため、供給ローラ３内に含有されたトナー量は平衡状態のまま維持される。一方、印字率１００％のいわゆるベタ画像の連続画像形成を行った場合には、供給ローラ３内に含有されたトナー量は大きく変化する。このことは、高印字率の画像を形成した直後は、供給ローラ３内に含有されたトナー量が一時的に枯渇状態になる可能性があり、その状態でトナー量の検知動作を行った場合、現像容器７ａ内の実際のトナー量よりも、少なく誤検知してしまう可能性を示唆している。
【００７９】
但し、同様に印字率１００％の画像を連続して形成し、図８（ａ）中の矢印Ｘで示す時点で、印字率０％の画像形成に切り替えた場合、供給ローラ３内に含有されたトナー量は、図８（ａ）中の矢印Ｙの状態まで回復する。これは、次のような状態の変化の様子を表している。即ち、先ず、ベタ画像を連続して形成したことで、供給ローラ３内に含有されたトナー量が一時的に減少する。しかし、印字率０％の状態で供給ローラ３の回転動作を行うことで、供給ローラ３内にトナーＴが補充されて、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態に回復する。
【００８０】
そこで、本実施例では、以下詳しく説明するトナー補充動作を行うことで、トナー量の検知精度の向上を図る。
【００８１】
図９は、本実施例におけるトナー量の検知動作に係る概略制御態様を示す。制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、外部ホスト装置２００から送られる画像データに基づいて、形成する画像の画素数を計測する。そして、画素数計測手段１０４は、ジョブ（一の画像形成開始指示による単数又は複数の記録材に対する一連の画像形成動作）内の各ページにおける、平均印字率Ｐを計算する。
【００８２】
尚、平均印字率Ｐは、１ページ分の画像形成可能領域内の各画素の全てがベタ画像である場合の１ページ分の各画素の濃度情報の積算値（総和）を１００％として、これに対する当該ページの各画素の濃度情報の積算値の割合から計算することができる。画像濃度情報は、各画素の濃度レベルが例えば０〜２５５の２５６階調のうちどのレベルかを示す情報である。画像濃度情報とトナーの載り量とは予め関係付けられるので、この１ページ分の各画素の濃度情報の積算値は、当該１ページ分のトナー消費量に対応する。
【００８３】
次に、制御回路部１０１の演算手段１０５は、算出された各ページの平均印字率Ｐから、ジョブ直後における供給ローラ３内に含有されたトナー量の指標である供給ローラ内トナー含有率（以下、単に「トナー含有率」ともいう。）Ｗｍの演算を行う。
【００８４】
ここで、トナー含有率Ｗｍは、供給ローラ３内へのトナーＴの出入りのバランスが平衡状態に保たれている状態を１００％と定義するものとする。演算手段１０５は、平均印字率Ｐの情報に基づいて、供給ローラ３内に含有されたトナー量に関して、平衡状態からのズレ量としてトナー含有率Ｗｍを計算する。
【００８５】
具体的には、演算手段１０５は、ｍページの画像を連続して形成するジョブの終了直後におけるトナー含有率Ｗｍに関して、下記式のような演算を行う。
Ｗｍ＝Ｗ（ｍ−１）×（１＋Ｋｍ×１０(-3)）
【００８６】
但し、係数Ｋｍは、（ｍ−１）ページ目の画像形成直後のトナー含有率Ｗ（ｍ−１）と、ｍページ目の平均印字率Ｐｍと、に応じて決定される増減係数であり、表１のように予め関係付けることができる。
【００８７】
【表１】
【００８８】
具体的には、表１に示す関係は、連続して形成する画像の印字率に応じてトナー含有率が増減することを調べた実験データに基づいている。例えば、図８（ｃ）に示すように、印字率１００％のいわゆるベタ画像を連続して形成した場合の、１ページ当たりのトナー含有率の変化を求めることで、表１のような関係を予め設定することが可能である。又、画像形成動作直前の供給ローラ３内に含有されたトナー量は平衡状態に保たれているものとし、Ｗ０＝１００％と定義される。演算手段１０５は、表１に示すような関係に係る情報を用いて、ジョブ内のページ毎にトナー含有率Ｗｍを順次計算していき、最終的にジョブ終了時のトナー含有率Ｗｍを求める。
【００８９】
トナー含有率Ｗｍが１００％よりも小さいと検出された場合、制御回路部１０１は、トナー補充手段１０６により、供給ローラ３内に含有されたトナー量を平衡状態に回復させた後に、トナー量検知手段１０７を動作させて、トナー量検知を実行するようにする。この場合には、供給ローラ３内含有されたトナー量が一時的な枯渇状態にあると予測されるからである。トナー補充手段１０６による供給ローラ３に対するトナー補充動作は、画像形成後のいわゆる後回転動作時における供給ローラ３の回転回数を制御することで実現可能である。即ち、本実施例では、トナー補充手段１０６は、供給ローラ３の回転回数を切り替え可能な供給ローラ３の駆動手段（図示せず）などで構成される。又、本実施例では、現像剤量検知手段としてのトナー量検知手段１０７は、現像ローラ２、供給ローラ３、検出器８２、供給部材電源Ｅ４（検知用電圧出力部８０ａ）などで構成される。
【００９０】
具体的には、制御回路部１０１は、トナー補充動作としてトナー含有率が平衡状態（１００％）に達するまでに要する供給ローラ３の回転回数を求める。本実施例では、例えば、表２に示すようなテーブルとして、トナー含有率Ｗｍと供給ローラ３の回転回数との関係に係る情報が、制御回路部１０１に予め設定されている。制御回路部１０１は、演算手段１０５によって算出されたトナー含有率Ｗｍに応じて、表２に示すような関係に係る情報を用いて、トナー補充動作として必要な供給ローラ３の回転回数を求め、トナー量の検知動作の前に行う供給ローラ３の回転駆動動作を制御する。
【００９１】
【表２】
【００９２】
ここで、表２に示す関係は、図８（ｂ）に示すような、トナー含有率が平衡状態（１００％）に達するまでに要する供給ローラ３の回転回数の関係を調べた実験データに基づいている。具体的には、図８（ｂ）は、所定のトナー量を保持した現像装置７内に、トナーＴを含有していない供給ローラ３を設置して、印字率０％の画像形成を連続して行いながら、供給ローラ３のトナー充填率を測定した結果である。この結果は、供給ローラ３が回転駆動されることによって、トナーＴを補充されて、トナー含有率が平衡状態に達する様子を示している。
【００９３】
このように、制御回路部１０１は、後回転動作時に、トナー量の検知動作を実行する前に、トナー補充動作として供給ローラ３をトナー含有率Ｗｍに応じて求めた必要な回転回数の供給ローラ３の回転駆動を実行する。これにより、トナー量の検知動作を実行する際には、常に供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態になっているようにすることができるため、良好なトナー量の検知精度を得ることが可能となる。尚、本実施例の画像形成装置１００では、供給ローラ３が回転する際には現像ローラ２も回転する。
【００９４】
図１０は、本実施例における画像形成動作、トナー補充動作、及びトナー量の検知動作を含む画像形成装置１００の一連の動作のフローを示す。
【００９５】
プリント待機状態にある時に、外部ホスト装置２００から制御回路部１０１にプリント信号が入力される（Ｓ１０１）。その後、制御回路部１０１は、画像形成動作を開始させる（Ｓ１０２）。その後、制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、外部ホスト装置２００から送られる画像データに基づいて、形成する画像の画素数を計測して、ジョブ内の各ページの平均印字率Ｐを計算する（Ｓ１０３）。続いて、制御回路部１０１の演算手段１０５は、画素数の計測結果から算出された各ページの平均印字率Ｐに基づいて、ｍページの画像を連続して形成するジョブの終了直後におけるトナー含有率Ｗｍを計算する（Ｓ１０４）。画像形成が終了すると（Ｓ１０５）、制御回路部１０１は、離間手段３０によって、現像装置７を第１の位置から第２の位置へと移動させる（Ｓ１０６）。次に、制御回路部１０１は、Ｓ１０４で算出されたトナー含有率Ｗｍが、平衡状態に達していないか否か（Ｗｍ＜１００（％）であるか否か）を判断する（Ｓ１０７）。
【００９６】
Ｓ１０７において、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態にある（Ｗｍ＝１００（％））であると判断した場合は、制御回路部１０１は、現像ローラ２及び供給ローラ３を停止させて（Ｓ１０９）、トナー量の検知動作を実行する（Ｓ１１０）。一方、Ｓ１０７において、供給ローラ３内に含有されたトナー量が枯渇状態にある（Ｗｍ＜１００（％））であると判断した場合は、制御回路部１０１は、トナー補充動作を実行する（Ｓ１０８）。即ち、制御回路部１０１は、Ｓ１０４で算出されたトナー含有率Ｗｍから、制御回路部１０１に格納されている表２に示すようなテーブルに基づいて、必要な供給ローラ３の回転回数を求め、その結果に基づいて現像ローラ２及び供給ローラ３を回転駆動させる。その後、制御回路部１０１は、現像ローラ２及び供給ローラ３を停止させて（Ｓ１０９）、トナー量の検知動作を実行する（Ｓ１１０）。
【００９７】
このように、本実施例の画像形成装置１００は、非画像形成時に現像剤担持体２と現像剤供給部材３との間で静電容量を検知することで現像容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知手段１０７を有する。又、画像形成装置１００は、画像形成後の現像剤供給部材３に含有された現像剤量を予測する演算手段１０５と、画像形成後に現像剤量検知手段１０７による検知を実行するまでの間に現像剤供給部材３に現像剤を補充する補充手段１０６と、を有する。そして、補充手段１０６は、演算手段１０５により予測された現像剤供給部材３に含有された現像剤量が少ないほど、現像剤供給部材３に補充する現像剤の量を多くする。本実施例では、演算手段は、画像形成後の現像剤供給部材３に含有された現像剤量を、形成された画像に使用された現像剤の量に関する情報（本実施例では平均印字率）から予測する。又、本実施例では、補充手段１０６は、演算手段１０５により予測された現像剤供給部材３に含有された現像剤量が少ないほど、画像形成後に現像剤量検知手段１０７による検知を実行するまでの間の現像剤供給部材３の回転回数を多くする。これにより、現像剤供給部材３に補充する現像剤の量を多くする。
【００９８】
以上、本実施例によれば、形成する画像の画素数を計測し、画像形成直後の一時的な供給ローラ３のトナー含有率を演算によって予測し、予測されたトナー含有率に応じて、最適なトナー補充動作を行ってから、トナー量の検知動作を実行する。そのため、現像容器７ａ内のトナー量を精度良く検知することができる。又、形成する画像の画素数に基づいてトナー含有率を予測するため、形成する画像に応じた必要最低限のトナー補充動作を行うことで、良好なトナー量の検知精度を得ることができる。そのため、トナーＴ又は現像ローラ２や供給ローラ３といった部品の摩耗などによって現像装置７の寿命を短くしてしまったり、画像形成の生産性を低下させたりすることなく、トナー量の検知精度を向上させることができる。
【００９９】
尚、本実施例では、トナー含有率Ｗｍと、トナー量の検知動作を実行する前に必要な後回転動作時における供給ローラ３の回転回数とを、表２のように段階的に関係づけた。しかし、供給ローラ３の回転回数を、演算手段１０５において数式を用いてより詳細に、典型的には実質的に連続的に変化させ得るように演算してもよい。
【０１００】
又、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態に達するまでに必要なトナー補充動作をより短時間で実行するために、トナー補充動作時の供給ローラ３の回転速度を増加させることも可能である。この場合、トナー量の検知精度を損なうことなく後回転動作の時間を短縮でき、次の画像形成動作に迅速に移行することができるため、画像形成の生産性の観点からも有利である。更には、必要最低限の後回転動作時の現像装置７の駆動によって良好なトナー量検知精度を得ることができるため、トナーＴ又は現像ローラ２や供給ローラ３といった部品の摩耗などによる現像装置７の寿命の観点からも有利である。
【０１０１】
実施例２
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１０２】
本実施例では、制御回路部１０１の画素数計測手段１０４が、形成する画像のページ内を複数の領域に分割して領域毎の印字率をより詳細に計測する。又、この印字率の計測結果に基づいて、制御回路部１０１の演算手段１０５が、形成する画像のページ内を複数の領域に分割して領域毎に画像形成直後におけるトナー含有率を計算する。そして、こうして算出されたトナー含有率に基づいて、トナー量の検知動作を実行する前に必要な後回転動作時における供給ローラ３の回転回数を制御する。以下、更に詳しく説明する。
【０１０３】
本実施例では、制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、図１１に示すように、形成する画像のページ内を主走査方向（感光ドラムの回転軸線方向）及び副走査方向（プロセス方向）に関して複数の領域に分割（エリア分割）して、領域毎の画素数を計測する。そして、画素数計測手段１０４は、領域毎に平均印字率を算出する。トナー含有率をより詳細に検知してより良好なトナー量の検知精度を得るためには、各領域の副走査方向の範囲は、供給ローラ３の１周分に対応する画像上の長さに設定することが好ましい。本実施例では、そのようにした。又、主走査方向に関しても、複数の領域に分割して画素数を計測することで、形成する画像の印字領域の同方向での偏在がある場合にも対応して、トナー含有率をより詳細に検知してより良好なトナー量の検知精度を得ることができる。
【０１０４】
制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、図１１に示すように、副走査方向にＡｎ１〜Ａｎｊの各範囲に分割され、又主走査方向にＡ０ｎ〜Ａｉｎの各範囲に分割された各領域に関して個別に画素数の計測を行う。そして、画素数計測手段１０４は、各領域の平均印字率（Ｐ０１〜Ｐｉｊ）を算出する。
【０１０５】
尚、平均印字率（Ｐ０１〜Ｐｉｊ）は、各領域内の各画素の全てがベタ画像である場合の各領域内の各画素の濃度情報の積算値（総和）を１００％として、これに対する当該領域の各画素の濃度情報の積算値の割合から計算することができる。画像濃度情報とトナーの載り量とは予め関係付けられるので、この各領域内の各画素の濃度情報の積算値は、当該領域内のトナー消費量に対応する。
【０１０６】
次に、制御回路部１０１の演算手段１０５は、各領域の平均印字率の算出結果に基づいて、以下の演算を行う。即ち、各ページについて、主走査方向に分割した範囲毎に下記式のような演算を行い、主走査方向に分割した範囲毎に個別に、副走査方向に分割した領域毎の画像形成終了直後のトナー含有率（Ｗ０ｊ〜Ｗｉｊ）を順次計算していく。
Ｗ０ｊ＝Ｗ０（ｊ−１）×（１＋Ｋ０ｊ×１０(-3)）
Ｗ１ｊ＝Ｗ０（ｊ−１）×（１＋Ｋ１ｊ×１０(-3)）
Ｗ２ｊ＝Ｗ０（ｊ−１）×（１＋Ｋ２ｊ×１０(-3)）
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・
・
Ｗｉｊ＝Ｗｉ（ｊ−１）×（１＋Ｋｉｊ×１０(-3)）
【０１０７】
但し、係数Ｋｉｊは、領域Ａｉ（ｊ−１）の画像形成直後のトナー含有率Ｗｉ（ｊ−１）と、領域Ａｉｊの平均印字率Ｐｉｊと、に応じて決定される増減係数であり、表３のように予め関係付けることができる。
【０１０８】
【表３】
【０１０９】
具体的には、表３に示す関係は、形成する画像の印字率に応じて、トナー含有率が増減することを調べた実験データに基づいている。即ち、実施例１と同様に、例えば、図８（ｃ）に示すように、印字率１００％のいわゆるベタ画像を連続して形成した場合の、供給ローラ３の１回転当たりのトナー含有率の変化を求めることで、表３のような関係を予め設定することが可能である。この場合、画像形成動作直前の供給ローラ３内に含有されたトナー量は平衡状態に保たれているものとする。即ち、Ｗ００〜Ｗｉ０はいずれも１００％であるものとする。演算手段１０５は、表３に示すような関係に係る情報を用いて、ジョブ内のページ毎に主走査方向に分割した範囲毎の最終的なトナー含有率Ｗｉｊを順次計算していき、最終的にジョブ終了時の主走査方向に分割した範囲毎のトナー含有率Ｗｉｊを求める。
【０１１０】
次に、制御回路部１０１は、演算手段１０５によって算出された、画像形成直後の主走査方向に分割した範囲毎のトナー含有率（Ｗ０ｊ〜Ｗｉｊ）から、最もトナー含有率が低い範囲を選択する。そして、制御回路部１０１は、その範囲におけるトナー含有率であるトナー含有率の最小値（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ））をＷｍと定義する。即ち、画像形成直後に供給ローラ３の主走査方向における最もトナー含有量が枯渇している箇所のトナー含有率Ｗｍの演算結果に応じて、画像形成後からトナー量の検知動作を開始するまでの間に行うトナー補充動作を制御する。
【０１１１】
具体的には、制御回路部１０１には、実施例１と同様に、表２に示すようなテーブルが予め設定されている。上述のように、本実施例では、表２中のトナー含有率Ｗｍが、トナー含有率の最小値（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ））に対応する。制御回路部１０１は、表２に示すような関係に係る情報を用いて、供給ローラ３の主走査方向における最もトナー含有率が少ない範囲のトナー含有率Ｗｍに対応したトナー補充動作における供給ローラ３の回転回数を求め、それに従ってトナー補充動作を制御する。
【０１１２】
図１２は、本実施例における画像形成動作、トナー補充動作、及びトナー量の検知動作を含む画像形成装置１００の一連の動作のフローを示す。
【０１１３】
プリント待機状態にある時に、外部ホスト装置２００から制御回路部１０１にプリント信号が入力される（Ｓ２０１）。その後、制御回路部１０１は、画像形成動作を開始させる（Ｓ２０２）。その後、制御回路部１０１の画素数計測手段１０４は、外部ホスト装置２００から送られる画像データに基づいて、形成する画像の画素数を分割した領域毎に計測して、領域毎の平均印字率Ｐ０１〜Ｐｉｊを検出する（Ｓ２０３）。続いて、制御回路部１０１の演算手段１０５は、画素数の計測結果から算出された領域毎の平均印字率Ｐ０１〜Ｐｉｊに基づいて、主走査方向に分割した範囲毎の画像形成直後のトナー含有率Ｗ０ｊ〜Ｗｉｊを計算する（Ｓ２０４）。画像形成が終了すると（Ｓ２０５）、制御回路部１０１は、離間手段３０によって、現像装置７を第１の位置から第２の位置へと移動させる（Ｓ２０６）。次に、制御回路部１０１は、Ｓ２０４で算出された主走査方向に分割した範囲毎のトナー含有率Ｗ０ｊ〜Ｗｉｊの最小値Ｗｍが、平衡状態に達していないか否か（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ）＜１００（％）であるか否か）を判断する（Ｓ２０７）。
【０１１４】
Ｓ２０７において、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態にある（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ）＝１００（％））であると判断した場合は、制御回路部１０１は、現像ローラ２及び供給ローラ３を停止させる（Ｓ２０９）。次に、制御回路部１０１は、トナー量の検知動作を実行する（Ｓ２１０）。一方、Ｓ２０７において、いずれかの領域における供給ローラ３内に含有されたトナー量が枯渇状態にある（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ）＜１００（％））であると判断した場合は、制御回路部１０１は、トナー補充動作を実行する（Ｓ２０８）。即ち、制御回路部１０１は、Ｓ２０４で算出されたトナー含有率の最小値（ＭＩＮ（Ｗ０ｊ：Ｗｉｊ））をＷｍにセットし、制御回路部１０１に格納されている表２に示すようなテーブルに基づいて、必要な供給ローラ３の回転回数を求める。そして、制御回路部１０１は、その結果に基づいて現像ローラ２及び供給ローラ３を回転駆動させる。その後、制御回路部１０１は、現像ローラ２及び供給ローラ３を停止させて（Ｓ２０９）、トナー量の検知動作を実行する（Ｓ２１０）。
【０１１５】
以上、本実施例によれば、トナー補充動作における供給ローラ３の回転回数を決定するために必要なトナー含有率の演算をより詳細に行う。これにより、あらゆる画像パターンに対しても、より詳細に供給ローラ３内に含有されたトナー量を平衡状態に回復させる制御を行うことが可能となる。その結果、より良好なトナー量の検知精度を得ることができる。
【０１１６】
尚、実施例１で説明したのと同様に、供給ローラ３の回転回数を、演算手段１０５において数式を用いてより詳細に、典型的には実質的に連続的に変化させ得るように演算してもよい。
【０１１７】
又、実施例１で説明したのと同様に、トナー補充動作時における供給ローラ３の回転速度を増加させてもよい。
【０１１８】
又、本実施例における個別に画素数計測を行うページ内の領域の分割数は、一例にすぎず、本発明を制限するものではない。例えば、副走査方向の各領域の範囲は、供給ローラ３の１周以上の長さとしてもよく、例えば１ページを半分に分割してもよい。又、副走査方向、主走査方向のうち一方については分割しなくてもよい。例えば、副走査方向に分割しない場合は、ページ毎に順次計算していく主走査方向に分割した範囲毎の画像形成直後のトナー含有率のちの最小値に応じて、トナー補充動作における供給ローラの回転回数を求めることができる。又、主走査方向に分割しない場合は、副走査方向に分割した範囲毎に画像形成直後のトナー含有率を順次計算し、最終的にジョブ終了直後のトナー含有率を算出して、トナー補充動作に必要な供給ローラ３の回転回数を求めることができる。この場合、上記本実施例におけるトナー含有率の最小値を求める処理は省略できる。即ち、形成された画像に使用された現像剤の量に関する情報は、形成された画像を現像剤供給部材３の回転軸線方向又は該回転軸線方向と直交する方向の少なくとも一方に対応する方向に分割した領域毎の現像剤の量に関する情報から成っていてよい。
【０１１９】
実施例３
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１のものと同じである。従って、実施例１のものと同一又はそれに相当する要素には同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
【０１２０】
本実施例では、トナー補充動作中に、供給部材電源Ｅ４の供給電圧出力部８０ｂから、トナーと逆極性の所定の直流電圧を供給ローラ３に印加し、供給ローラ３と現像ローラ２を回転させる。
【０１２１】
具体的には、画像形成終了後に、現像装置７が第１の位置から第２の位置に移動された後、供給ローラ３内に含有されたトナー量が一時的に枯渇していると検知された場合は、次のようにする。即ち、現像電源Ｅ２から現像ローラ２に０Ｖを印加し、供給部材電源Ｅ４の供給電圧出力部８０ｂから供給ローラ３に＋５００Ｖを印加しながら、現像ローラ２と供給ローラ３の回転駆動を行う。これにより、供給ローラ３内へのトナー補充動作を実行する。
【０１２２】
このように、トナー補充動作中に、トナーと逆極性の直流電圧を供給ローラ３に印加し、トナーＴに対する静電的な吸引力を作用させながら、供給ローラ３を回転させる。即ち、本実施例では、補充手段は、画像形成後に現像剤量検知手段１０７による検知を実行するまでの間に現像剤供給部材３に現像剤を補充する際に、現像剤供給部材３に現像剤の正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧を印加する。これにより、供給ローラ３内にトナーＴを効率よく補充することが可能となる。その結果、供給ローラ３内に含有されたトナー量が平衡状態に達するまでに必要なトナー補充動作における供給ローラ３の回転回数を少なくすることができる。
【０１２３】
尚、本実施例では、画素数計測手段１０４による画素数の計測及び印字率の算出、並びに、演算手段１０５によるジョブ終了直後におけるトナー含有率の演算方法は、実施例１又は２と同様である。又、画像形成動作の一連のフローも実施例１又は２と同様である。但し、本実施例では、同一のトナー含有率に対応する供給ローラ３の回転回数は、実施例１又は２の場合よりも少なく設定することができる。
【０１２４】
又、本実施例においても、実施例１で説明したのと同様に、トナー補充動作時における供給ローラ３の回転速度を増加させる方法を組み合わせることは、より効率よく供給ローラ３内へトナーＴを補充できる点で有効である。
【０１２５】
又、トナー補充動作時に供給ローラ３に印加するトナーと逆極性の直流電圧の電位は、画像形成装置１００が置かれた使用環境（温度及び／又は湿度）に応じて変化させることも可能である。
【０１２６】
その他の実施例
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【０１２７】
例えば、上述の実施例では、画像形成装置は接触現像方式を採用しているが、本発明は接触現像方式のものに限定されるものではない。例えば、本発明は、供給ローラを用いた非磁性ジャンピング現像方式などを用いた画像形成装置においても有効である。
【０１２８】
又、上述の実施例では、画像形成装置は単色の画像形成装置であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、上記実施例と同様のプロセスカートリッジを複数個並べてフルカラー画像が得られるようにした画像形成装置においても有効である。
【０１２９】
又、上述の実施例では、画像形成装置は、プロセスカートリッジ方式を採用しているものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明は、現像装置が単独でカートリッジ化されて画像形成装置の本体から着脱可能とされているもの、或いは現像装置自体は画像形成装置の本体に固定されており現像剤の補給が可能とされているものなどにおいても有効である。
【０１３０】
更に、上述の実施例では、トナー補充動作は、現像装置を現像ローラと感光ドラムとが離間した第２の位置として行ったが、所望により現像ローラと感光ドラムとが接触した第１の位置で行うことも可能である。この場合、トナー補充動作は、画像形成時以外のタイミングにする必要がある。
【符号の説明】
【０１３１】
１ 装置本体
２ 現像ローラ
３ 供給ローラ
４ 感光ドラム
６ 露光装置
７ 現像装置
７ａ トナー容器
２０ プロセスカートリッジ
３０ 接離カム
８０ａ 検知用電圧出力部
８０ｂ 供給電圧出力部
８２ 静電容量検出器
１００ 画像形成装置
１０１ 制御回路部
１０４ 画素数計測手段
１０５ 演算手段
Ｅ２ 現像電源
Ｅ４ 供給部材電源
Ｔ トナー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触して回転することで前記現像剤担持体に前記現像容器内に収容された現像剤を供給する現像剤供給部材と、非画像形成時に前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間で静電容量を検知することで前記現像容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、を有する画像形成装置において、
画像形成後の前記現像剤供給部材に含有された現像剤量を予測する演算手段と、
画像形成後に前記現像剤量検知手段による前記検知を実行するまでの間に前記現像剤供給部材に現像剤を補充する補充手段と、
を有し、
前記補充手段は、前記演算手段により予測された前記現像剤供給部材に含有された現像剤量が少ないほど、前記現像剤供給部材に補充する現像剤の量を多くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記演算手段は、画像形成後の前記現像剤供給部材に含有された現像剤量を、形成された画像に使用された現像剤の量に関する情報から予測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】
前記形成された画像に使用された現像剤の量に関する情報は、形成された画像を前記現像剤供給部材の回転軸線方向又は該回転軸線方向と直交する方向の少なくとも一方に対応する方向に分割した領域毎の現像剤の量に関する情報から成ることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補充手段は、前記演算手段により予測された前記現像剤供給部材に含有された現像剤量が少ないほど、画像形成後に前記現像剤量検知手段による前記検知を実行するまでの間の前記現像剤供給部材の回転回数を多くして、前記現像剤供給部材に補充する現像剤の量を多くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補充手段は、画像形成後に前記現像剤量検知手段による前記検知を実行するまでの間に前記現像剤供給部材に現像剤を補充する際に、前記現像剤供給部材に前記現像剤の正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧を印加することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容された現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触して回転することで前記現像剤担持体に前記現像容器内に収容された現像剤を供給する現像剤供給部材と、非画像形成時に前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間で静電容量を検知することで前記現像容器内の現像剤量を検知する現像剤量検知手段と、を有する画像形成装置において、
画像形成後の前記現像剤供給部材に含有された現像剤量を予測する演算手段と、
画像形成後に前記現像剤量検知手段による前記検知を実行するまでの間に前記現像剤供給部材に現像剤を補充する補充手段と、
を有し、
前記補充手段は、前記演算手段により予測された前記現像剤供給部材に含有された現像剤量が少ないほど、前記現像剤供給部材に補充する現像剤の量を多くすることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記演算手段は、画像形成後の前記現像剤供給部材に含有された現像剤量を、形成された画像に使用された現像剤の量に関する情報から予測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】
前記形成された画像に使用された現像剤の量に関する情報は、形成された画像を前記現像剤供給部材の回転軸線方向又は該回転軸線方向と直交する方向の少なくとも一方に対応する方向に分割した領域毎の現像剤の量に関する情報から成ることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記補充手段は、前記演算手段により予測された前記現像剤供給部材に含有された現像剤量が少ないほど、画像形成後に前記現像剤量検知手段による前記検知を実行するまでの間の前記現像剤供給部材の回転回数を多くして、前記現像剤供給部材に補充する現像剤の量を多くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補充手段は、画像形成後に前記現像剤量検知手段による前記検知を実行するまでの間に前記現像剤供給部材に現像剤を補充する際に、前記現像剤供給部材に前記現像剤の正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧を印加することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１４５７８５（Ｐ２０１２−１４５７８５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４４０３（Ｐ２０１１−４４０３）
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１２日（２０１１．１．１２）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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