JP2009128479A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像ドット数やプリント枚数を補助的に用いた、接触現像装置のアンテナ方式によるトナー残量検知方法を用いて、様々な使用状況においてもトナー容器内のトナー残量を検知することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】開口部を備えトナーを収容する現像容器３と、開口部でトナーを担持する現像ローラ１と、現像ローラ１に接触して設けられ、現像ローラ１にトナーを供給する回動可能な供給ローラ２と、感光ドラム１１上に作像された画像ドット数を計数する画像ドット計数手段と、を有し、非画像形成時に現像ローラ１と供給ローラ２との間で静電容量を検知することで、現像容器３内のトナー量を測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた供給ローラ２を備え、少なくとも画像ドット数の値から現像剤量測定装置による測定動作の開始を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤量を検知する検知部材とを備えた画像形成装置本体に関する。この画像形成装置は、好ましくはプリンタ、複写機などの電子写真装置に用いられるものである。

従来、電子写真装置などの画像形成装置に用いられる現像装置において、現像剤（以下トナーと称す）の残量を検出する装置として図１７に示すような装置が知られている。

図１７に示す現像装置では、磁性１成分トナー（磁性トナー）が現像剤容器７１内に収容される。収容されるトナーは、トナー送り部材７２により現像室７３に送られる。現像室７３には固定されたマグネット７４を内包した図示矢印の方向に回転するスリーブ７５が感光ドラム７６と対向するよう設けられる。

現像室７３内に送られたトナーをスリーブ７５上にコーティングする為に、弾性ブレード７７が設けられる。スリーブ７５と感光ドラム７６は５０μｍ〜５００μｍの間隔を有し、弾性ブレード７７によって前記間隔よりも小さい厚さのトナーがスリーブ７５上にコートされる。スリーブ７５には、現像バイアス電源１０１よって直流に交流を重畳した現像バイアスが印加され、スリーブ７５から感光ドラム７６へ所謂ジャンピング現像が行われる。

以上説明した現像装置７０におけるトナー残量検出方法について述べる。７８は、スリーブ７５と平行に設けられたステンレス等の金属棒から成るアンテナである。スリーブ７５に直流に交流を重畳した現像バイアスを印加すると、スリーブ７５とアンテナ７８間の静電容量に依存した電圧が、アンテナ７８に誘起される。

トナーが十分量収容されてアンテナ７８とスリーブ７５間がトナーで満たされた状態と、トナーが消費されスリーブ７５とアンテナ７８間がトナーで満たされない状態とでは、スリーブ７５とアンテナ７８間の静電容量が異なる。その為、アンテナ７８に誘起される電圧も異なるので、この電圧値を検出器１０２で検出することで、トナーの残量を検出することが可能である。

一方で、非磁性１成分現像剤（非磁性トナー）が用いられる現像器においては、現像室７３には塗布部材が設けられるのが一般的である。上記で説明した静電容量の変化を利用したトナー残量検出方法を、このような非磁性トナーを用いた現像器に適用する場合、塗布部材の為にアンテナを設けるスペースが狭くなり、トナーの搬送を阻害する等の問題が生ずる。

この問題を解決するため、図１８に示すように、スリーブ７５にトナーを供給する供給部材８０を設ける構成が知られている。供給部材８０は、導電性の金属支持体７９の円周を囲むようにしてウレタンスポンジ層（発泡層）を設けるものである。

この構成によれば、供給部材８０によってスリーブ７５にトナーを塗布する際にスリーブ７５に交流電圧を印加することで、導電性支持体７９上にトナーの量に応じた電圧を誘起させ、この誘起電圧によりトナーの残量を検出することができる（特許文献１）。

一方、供給部材８０の発泡層の構造は特許文献１に開示される構造に限られるものでは
ない。特許文献２には、通気量が１０〜４０ｃｃ／ｃｍ^２／秒の発泡層を備え、トナー劣化を防ぎ、良好な画質を得ることを可能にした供給部材が開示されている。しかしながら、特許文献２にはトナーの残量を検出する構成は開示されていない。
特開平４−２３４７７７号公報 特開平１１−２８８１６１号公報

しかしながら、上記従来の現像剤の残量を検出する構成を有する画像形成装置には、以下に示す課題が生じる。

アンテナを用いたトナー残量検知装置（現像剤量測定装置）では、トナー残量を検知するために専用のアンテナが必要となる。従って、専用のアンテナを設けることでスペース的な制約が生じ、さらにコスト増大にもつながる。

また、アンテナを用いてトナー残量を検知する場合は、トナーの残量を正確に検知することが非常に困難である。それは、アンテナとスリーブとの間に存在するトナー量を検知する構成であるので、トナー容器全体のトナー残量を必ずしも正確に検知することが出来ないためである。

例えば、現像装置未使用の場合（トナーが容器内に充分に満たされている状態）と、ある程度トナーを消費したものの、アンテナとスリーブとの間に存在するトナー量は未使用時と変わらない場合のそれぞれでは、残量検値出力値は同じ値を示す。すなわち、アンテナを用いるトナー残量検知方法では、正確にトナー容器内のトナー残量を検知することが困難である。これを解決するためには、トナー容器内にさらに別のアンテナを設けるといった手法が考えられる。

一方、特許文献１によれば、専用のアンテナが不要となり、スペース、コストも面で有利となるが、検知精度が十分ではなかった。また、特許文献１のようなトナー残量検知装置において、特許文献２のウレタンスポンジからなる供給部材を用い、上記静電容量の変化を利用したトナー残量検知方法を実行してみた。

しかしながら、トナー容器内に充分なトナー量が存在している時期の検知出力の変化が不安定で、正確なトナー量を検知することが困難であった。さらに、トナー容器内のトナーが少量にならないとトナーの残量検知が困難であり、トナー不足による濃度薄と呼ばれる画像欠陥が生じる場合があった。

そこで、接触現像装置で、ウレタンスポンジからなる塗布部材を設け、現像ローラに交流電界を印加することで、導電性支持体上にトナー量に応じた電圧を誘起させ、この誘起電圧によりトナーの残量検知を行った。

ところが、接触現像装置における現像ローラに、直流に交流を重畳した現像バイアスを印加した場合、カブリと呼ばれる白地部汚れが発生した。さらには、現像ローラと感光ドラムが接触する故、互いに叩きあい振動した結果、不快な打撃音も発生した。

また、逆にウレタンスポンジと金属支持体からなる塗布部材に、直流に交流を重畳したバイアスを印加した場合、現像ローラ上のトナーコート異常が見られた。

すなわち、プリント動作中に直流に交流を重畳したバイアスを印加すると、画像不良、騒音の発生を招くことになるので好ましくない。そこで、これらの弊害を避けつつ、トナ
ー残量を正確に検知するために、プリント動作後に残量検知タイミングを設けるといった手法が考えられる。しかし、ユーザーが連続でのプリントを要求した場合、１枚毎にトナー残量検知タイミングを設けることは、画像形成装置の印刷効率が低下することになる。

しかし、これらの弊害を避けるために、連続プリント中にトナー残量の検知を行わないと、トナー容器内のトナーの消費量を把握することが出来ず、連続プリント中にトナーがなくなってしまうといった事態を引き起こしてしまう可能性がある。

そこで本発明は、画像ドット数やプリント枚数を補助的に用いた、接触現像装置のアンテナ方式によるトナー残量検知方法を用いて、様々な使用状況においてもトナー容器内のトナー残量を検知することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、像担持体上に作像された画像ドット数を計数する画像ドット計数手段と、を有し、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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた前記現像剤供給部材を備え、少なくとも前記画像ドット数の値から前記現像剤量測定装置による測定動作の開始を制御することを特徴とする。

また、開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、前記像担持体上に作像された画像ドット数を計数する画像ドット計数手段と、を有し、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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた現像剤供給部材を備え、前記画像ドット数の値と、前記現像剤量測定装置による測定値から、前記現像剤量測定装置による測定動作の開始を制御することを特徴とする。

また、開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、像担持体上に作像された画像ドット数を計数する画像ドット計数手段と、を有し、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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた現像剤供給部材を備え、前記画像ドット数の値と前記現像剤量測定装置による測定値を比較した結果から、連続プリント中に画像形成を中断し、前記現像剤量測定装置に測定動作を行わせる制御手段とを備えることを特徴とする。

また、開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、装置本体がプリントした枚数を記憶するプリント枚数記憶手段と、を有し、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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた現像剤供給部材を備え、少なくとも前記プリント枚数記憶手段の値から前記現像
剤量測定装置による測定動作の開始を制御することを特徴とする。

また、開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、画像形成装置でプリントした枚数を記憶するプリント枚数記憶手段と、を有し、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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた現像剤供給部材を備え、前記プリント枚数記憶手段の値と前記現像剤量測定装置による値から前記現像剤量測定装置による測定動作の開始を制御することを特徴とする。

また、開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、画像形成装置でプリントした枚数を記憶するプリント枚数記憶手段と、を有し、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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた現像剤供給部材を備え、前記プリント枚数記憶手段の値と前記現像剤量測定装置による値を比較した結果から、連続プリント中に画像形成を中断し、前記現像剤量測定装置に測定動作を行わせる制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、トナー容器内で静電容量を検知するために、トナー担持体へトナーを供給するトナー供給部材を用いることにより、トナー容器内で静電容量を検知するための専用のアンテナを設ける必要がなく、スペース、コストの面で有利となる。

また、トナーの搬送を阻害することなく、安定して正確にトナーの残量を検知することが可能であり、トナー残量の検知精度を向上させることができる。

また、本発明によれば、印字状態で画像形成を行いながら画像ドット数もしくはプリント枚数に基づいて、トナー残量を大まかに検知する。このことによって、トナー収容部内のトナーが消費されて残量が減少する状態で連続印字を行っても、可能な限り印刷生産性を損なうことなくトナーの残量検知を行うことができ、トナー容器内のトナー残量を正確に示すことができる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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。

[第１の実施の形態]
図１〜図１４を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。

図１に本実施の形態における現像装置４の概略構成を示す。現像装置４は、現像容器３、現像ローラ（現像剤担持体）１、供給ローラ（現像剤供給部材）２、規制ブレード５を備える。現像容器３は、非磁性１成分現像剤であるトナーＴを収容する。現像ローラ１は、現像容器３の開口部に設置され、回動可能に現像容器３に支持されている。

また、現像容器３には、現像ローラ１に接触して回動し、現像ローラ１にトナーＴを供給する供給ローラ２と、一端部が現像ローラ１に当接して、現像ローラ１に供給されたトナーＴを薄層に規制する規制ブレード（現像剤規制部材）５と、が配置されている。後述するように、供給ローラ２は、現像容器３内の現像剤量を検知する検知部材としても機能する。

本実施の形態では、現像剤として負帯電性の非磁性１成分トナーＴを用いており、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。なお、トナーの凝集度については、以下のようにして測定を行った。

測定装置としては、デジタル振動計（ＤＥＧＩＴＡＬ ＶＩＢＬＡＴＩＯＮＭＥＴＥＲＭＯＤＥＬ １３３２ ＳＨＯＷＡ ＳＯＫＫＩ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ製）を有するパウダーテスター（細川ミクロン社製）を用いた。

測定法としては、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、すなわち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式にもとづき凝集度を得た。

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

現像装置４は、現像容器３の開口部を下に設け、トナーＴの自重が開口部に設置された現像ローラ１及び供給ローラ２にかかるようにした。このような配置にすることは、供給ローラ２内にトナーが入りやすく、現像容器３内のトナーの量を精度良く検知するのに好ましい。

現像ローラ１には、導電性支持体１ａの周囲に導電剤が配合された半導電性の弾性ゴム層１ｂが設けられており、図中Ａの方向に回転される。また、導電性支持体１ａには外径φ６（ｍｍ）の芯金電極が用いられ、さらに芯金電極の周囲に導電剤が配合された半導電性のシリコンゴム層１ｂが設けられている。

更に、シリコンゴム層１ｂの表層には２０（μｍ）ほどのアクリル・ウレタン系ゴム層１ｃがコーティングされており、現像ローラ１全体の外径はφ１２（ｍｍ）である。また、現像ローラ１の抵抗は１×１０^６（Ω）である。

ここで、現像ローラ１の抵抗の測定方法を説明する。

現像ローラ１を、直径３０ｍｍのアルミスリーブに対し、当接荷重９．８Ｎで当接させる。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１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１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１の抵抗を算出する。

なお、現像ローラ１の体積抵抗が１×１０^９（Ω）よりも大きいと、現像ローラ１の表面での現像バイアスの電圧値が下がり、現像領域の直流電界が減少することで現像効率が低下し、よって、画像濃度が低下するといった不具合が生じる。従って、このような不具合を防止するために、現像ローラ１の抵抗を１×１０^９（Ω）以下とするのが良い。

現像剤供給部材でありかつ現像剤量検知部材としての供給ローラ２は、導電性支持体と、導電性支持体に支持される発泡層と、を備える。具体的には、導電性支持体たる外径φ５（ｍｍ）の芯金電極２ａと、その周囲に気泡同士がつながっている連続気泡体（連泡）から構成される発泡層としての発泡ウレタン層２ｂが設けられており、図中Ｂの方向に回転する。

発泡ウレタン層２ｂを含んだ供給ローラ２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２内部にトナーが多量に進入可能となるため、後述するトナー量検知の性能を向上させることが可能となる。また、本実施の形態における供給ローラ２の抵抗は１×１０^９（Ω）である。

ここで、供給ローラ２の抵抗の測定方法を説明する。供給ローラ２を、直径３０ｍｍの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、当接させる。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２を３０ｒｐｍ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１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２の抵抗を算出する。本実施の形態では、供給ローラ２の表面セル径を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、まず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。そしてこの最大セル径の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のことを指す。

なお、供給ローラ２の表面通気量は、１．８（リットル／分）以上のものとした。ここで、本実施の形態における供給ローラ２の「表面通気量」について詳細に説明する。

本実施の形態では、供給ローラ２内外のトナーの排出・吸入が円滑に行われ、供給ローラ２内部と供給ローラ２外部が平衡状態になるように「通気量」を規定するものである。空気と混じり合い、粉流体と化したトナーの排出・吸入は供給ローラの「表層面」を通じて行われるものであるから、「表層面を通過する通気量」を直接規定することが重要である。図２は「表面通気量」の測定方法を示す図である。

まず、本実施の形態の供給ローラ２を、図３に示すような測定冶具１８に挿入する。図３の測定冶具１８は、中空円筒体の側面にφ１０（ｍｍ）の貫通孔を通したもので、貫通孔の中心軸と円筒軸が直交するように作られている。

中空円筒体の内径は測定される供給ローラの外径よりも１ｍｍ小さい物を使用する。これは測定冶具１８の円筒体内面と測定される供給ローラの間の隙間を無くすためである。
本実施の形態における供給ローラ２は、外径φ１３（ｍｍ）であるので、測定冶具１８の内径はφ１２（ｍｍ）である。

供給ローラ２が挿入された測定冶具１８は、図４に示すような通気ホルダ１９に取り付けられる。通気ホルダ１９は中空円筒体１９ａの側面に減圧ポンプ２０に通じる通気管２１を取り付けるための連結パイプ１９ｂを繋げたＴ字形をしており、連結パイプ１９ｂ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１９ｂの内径は、測定冶具１８の貫通孔よりも大きくなるように設定される。本実施の形態では、連結パイプ１９ｂの内径をφ１２（ｍｍ）とした。通気ホルダ１９の中空円筒体１９ａの内径は測定冶具１８の外径とほぼ同寸法であり、測定冶具１８を中空円筒体１９ａに挿入できるようになっている。図２に示すように、測定冶具１８の貫通孔の一方が中空円筒体１９ａの切り欠き部分に全て露出し、貫通孔の他方が連結パイプ１９ｂの内径にほぼ正対するように設置する。

通気ホルダ１９の中空円筒体１９ａの左右には、図２に示すように、中空円筒体１９ａに連結される一端を塞がれたアクリル・パイプ２２ａ、２２ｂが設置される。測定冶具１８の左右から出ている供給ローラ６は、上記アクリル・パイプ２２ａ、２２ｂ中に納まるようになっている。

通気管２１の途中には、流量計２３（ＫＺ型通気量測定器：大栄化学精器製作所）、及び差圧調整弁２４が設置されている。

減圧ポンプ２０により通気管２１内部側が排気された際に、露出している測定冶具１８の貫通孔以外から空気が流入しないように、上記、測定冶具１８、通気ホルダ１９、通気管２１、アクリル・パイプ２２ａ、２２ｂ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。

「表面通気量」の測定は、以下のように行う。

まず、図２において、供給ローラ２を設置しない状態で、減圧ポンプ２０を作動させ、差圧調整弁２４で流量計２３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２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２３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２３の測定値が十分安定した時点での値を採る。

供給ローラ２を通過する空気流は、測定冶具１８の露出している貫通孔に位置する発泡ウレタン層２ｂの表面から流入し、発泡ウレタン層２ｂの内部を通過して、測定冶具１８の他方の貫通孔に位置する発泡ウレタン層２ｂの表面から流出する。

一般的な供給ローラ２の発泡ウレタン層２ｂの表面は、発泡ウレタン層２ｂの内部と異なる場合が多い。例えば、供給ローラ２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。

また、発泡ウレタン層２ｂ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２ｂの内外を出入りするトナー粉流体は、上記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、本発明では上記のような、発泡ウレタン層２ｂ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、これで前述のトナー粉流体の平衡状態（もしくはそれに近い状態）を出現させる主要なパラメータとした。

現像ローラ１は図１中Ａの方向に、供給ローラ２は図中Ｂの方向に、各々回転される構成となっており、各々の回転中心の距離は１１（ｍｍ）に設定されている。上記発泡ウレタン層２ｂの硬度は、シリコンゴム層１ｂとアクリル・ウレタン系ゴム層１ｃよりも十分柔らかいため、現像ローラ１の表面は、発泡ウレタン層２ｂを最大１．５（ｍｍ）押しつぶした状態で接触している。

上記の最大押しつぶし量は、発泡ウレタン層２ｂに現像ローラ１を接触させてない場合の発泡ウレタン層２ｂの表面の位置と、通常使用時として発泡ウレタン層２ｂに現像ローラ１を接触させた場合の発泡ウレタン層２ｂの表面の位置と、の最大の距離である。この最大押しつぶし量を、供給ローラ２対する現像ローラ１の侵入量と呼ぶ。

現像ローラ１の回転速度は１３０（ｒｐｍ）、供給ローラ２の回転速度は１００（ｒｐｍ）である。現像ローラ１と供給ローラ２の回転に伴い、発泡ウレタン層２ｂが現像ローラ１との接触部で押し潰される。

このとき、供給ローラ２の発泡ウレタン層２ｂの表層もしくは内部に保持されたトナーＴは、発泡ウレタン層２ｂの表層から排出され、その一部が現像ローラ１の表面に転移する。

現像ローラ１の表面に転移したトナーＴは、前記接触部に対して現像ローラ１の回転方向下流に接触して設けられた規制ブレード５により現像ローラ１上に均一に規制される。

上記の過程でトナーＴは、現像ローラ１と供給ローラ２の接触部、もしくは、現像ローラ１と規制ブレード５の規制部で摺擦されることにより、所望の摩擦帯電電荷（本例では負電荷）を獲得する。また、図１のように、現像ローラ１と供給ローラ２の接触部で互いに逆方向に回転することにより、現像ローラ１上の現像残トナーは供給ローラ２によって剥ぎ取り除去される。

次に図５を用いて、本実施の形態における現像装置を画像形成装置に装着したときの動作について説明する。図５は本実施の形態に係る画像形成装置、及びそれに対して着脱される上記で説明した現像装置の着脱の動作を示すものである。

図５（ａ）において、像担持体としての感光ドラム１１は、矢印Ｅ方向に回転する。画像形成プロセスが開始されると、感光ドラム１１は帯電装置である帯電ローラ１２によって一様に帯電される。その後、露光手段であるレーザー光学装置１３からのレーザー光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。

この静電潜像を、上記で説明した現像装置４によって現像し、トナー像として可視化する。本実施の形態では、トナーは感光ドラム１１の露光された部分に付着して反転現像される。

可視化された感光ドラム１１上のトナー像は、転写ローラ１４によって転写材としての記録メディア１５に転写される。転写されずに感光ドラム１１上に残存した転写残トナーは、クリーニング部材であるクリーニングブレード１７により掻き取られ、廃トナー容器１８に収納される。

クリーニングされた感光ドラム１１は上述プロセスを繰り返し、記録メディア１５に画
像形成を行う。一方、トナー像が転写された記録メディア１５は、定着装置１６によって永久定着された後、装置本体外部へ排出される。

本実施の形態において、現像装置４は、感光ドラム１１と、および、帯電ローラ１２、クリーニングブレード１７、廃トナー容器１８と、共に一体に構成されたカートリッジ２０として設けられる。カートリッジ２０は、画像形成装置上部の開閉窓を図中Ｇの方向に開き、画像形成装置内部のガイド２１にそって図５中Ｈの方向に、ユーザーが引き出すことで、画像形成装置の本体に対して着脱可能となっている。

また、本実施の形態においては、帯電ローラ１２に−１０００Ｖの直流電圧を印加し、感光ドラム１１表面を約−５００Ｖに帯電している。この電位を暗部電位Ｖｄと呼ぶ。感光ドラム１１の電位Ｖｄが安定するまでの所定の時間、現像装置４は、図５（ｃ）で示すように、感光ドラム１１と現像ローラ１とを離間した状態で維持される。離間カム４２は、画像形成装置に設けられた駆動手段、駆動伝達手段（不図示）により回転可能に構成され、現像ローラ１を離間させる際は、図５（ｃ）に示すように離間位置Ｂの状態になることで、現像装置４背面の所定位置（力受け部４３）を押す。

また、現像装置４は、現像容器３を、現像ローラ１による現像動作を行なう第１の位置と、現像動作を行わない第２の位置と、に移動可能とする力を受ける力受け部４３を備える。力受け部４３は、カートリッジ２０の現像装置４背面の上記所定位置に設けられている。力受け部４３は、離間カム４２との接触回転時に必要な表面滑り性能、及び最も力のかかった状態である離間状態においても変形しない硬度、等の性能を有している。

この離間カム４２の回動動作により、離間カム４２のカム面がカートリッジ２０の力受け部４３を押し、現像装置４は揺動中心４０を回転軸として回転し、現像装置４と廃トナー容器１８の間に設けられた押しバネ４１の反力に打ち勝つ。

現像装置４の揺動により、現像ローラ１を感光ドラム１１に対して接触位置（図５（ｂ））から離間位置（図５（ｃ））へ移動させる。

現像ローラ１を感光ドラム１１に接触させた状態とする現像装置４の姿勢位置を第１の位置（現像位置）と呼び、現像ローラ１を感光ドラム１１から離間させた状態とする現像装置の姿勢位置を第２の位置（非現像位置）と呼ぶ。当然ながら、この第２の位置では現像動作を行わない。

感光ドラム１１の電位Ｖｄが安定するのを待って、感光ドラム１１は、露光手段であるレーザー光学装置１３からのレーザー光により露光され、その表面に静電潜像が形成される。露光した部位の表面電位は約−１００Ｖとなる。この電位を明部電位Ｖｌと呼ぶ。

また、所定のタイミングをもって、画像形成装置に設けられた駆動手段ならびに駆動伝達手段（不図示）により、現像ローラ１ならびに供給ローラ２が回転駆動を開始し、後の静電潜像の現像工程に備える。

離間カム４２は、画像形成装置の本体に設けられた駆動手段により、図５（ｂ）で示すように、現像装置４が離間位置Ａを取るように回転される。離間位置Ａにおいては、現像装置背面の力受け部４３を押していた力は解放される。

よって、現像装置４と廃トナー容器１８の間に設けられた押しバネ４１の力により、現像装置４は揺動中心４０を回転軸として回転し現像ローラ１を感光ドラム１１が当接する（図５（ｃ））。このとき現像ローラ１には、所定のタイミングをもって現像バイアスと
して−３００Ｖの直流電圧が印加される。

現像装置の第１の位置は、このように現像ローラ１と感光ドラム１１とを当接し、感光ドラム１１上に形成した静電潜像を現像する位置である。

静電潜像の現像終了後、離間カム４２は、再び離間位置Ｂに回転する。これにより現像装置背面の力受け部４３を押し、現像装置４は揺動中心４０を回転軸として回転し、現像装置４と廃トナー容器１８の間に設けられた押しバネ４１の反力に打ち勝って、現像ローラ１を感光ドラム１１から離間させる。つまり、再度、現像装置４を第２の位置へ移動させる。

同時に、現像ローラ１並びに供給ローラ２の回転駆動を停止し、現像ローラ１への現像バイアスの印加を止める。

本実施の形態においては、現像ローラ１を感光ドラム１１から離間した第２の位置（図５（ｃ））で、現像ローラ１と供給ローラ２との間での静電容量が検知可能となっており、現像装置４のトナー残量検知を行う。

図６及び図７を用いて本実施の形態における、静電容量の変化を利用したトナー残量検出方法を説明する。

図６は、本実施の形態の現像装置４が画像形成装置１０内に設置されている状態を表し、２５は現像ローラ１の芯金電極１ａと導通された現像装置付属の接点電極である。また、接点電極２５に対応する接点電極として２６が画像形成装置１０の本体側に設けられ、接点電極２６は画像形成装置１０の本体内部の静電容量検出装置２９に繋がっている。

同様に、供給ローラ２の芯金電極２ａと導通された現像装置付属の接点電極２７と、対応する画像形成装置１０の本体側の接点電極２８がそれぞれ設けられており、接点電極２８は画像形成装置１０の本体内部の検出用交流バイアス電源３０に繋がっている。

現像装置４が画像形成装置１０内の所定位置に設置されている状態、現像ローラ１と感光ドラム１１とが当接した第１の位置、および、現像ローラ１と感光ドラム１１が離間した第２の位置の両位置で、接点電極２５と２６、接点電極２７と２８は導通している。

即ち、現像装置４が第１の位置と第２の位置とに揺動しても、接点電極２５と接点電極２６、接点電極２７と接点電極２８は、接触したままである。通常の現像動作時には、現像装置は第１の位置にあり、電極２６を介して電極２５に現像バイアス（直流電圧）が印加される。

このとき、電極２８を介して電極２７には、現像バイアスと同じ電圧が印加される。即ち、現像動作時では、電極２５と電極２７は同電位となるので、現像ローラと供給ローラ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、静電容量検出装置２９、交流バイアス電源３０は、現像バイアス電源に切り替えられる。

次に図７に示すように、非現像動作時には現像装置４は第２の位置となり、本実施の形態においては、供給ローラ２の導電性の芯金２ａに、バイアス電源３０からトナー残量検知用バイアスを印加して、現像装置４のトナー残量検知を行う。トナー残量検知用バイアスとしては、周波数５０ＫＨｚ、Ｖｐｐ＝２００Ｖの交流バイアスを用いる。

現像ローラ１の導電性の芯金１ａには、トナー残量検知用バイアスにより電圧が誘起さ
れ、この電圧は検出器２９で検出される。

現像動作を行わない第２の位置、つまり、感光ドラム１１と現像ローラ１が離間した状態は、非現像動作時である。具体的にこのような時は、例えば、画像形成を行っていない紙間、若しくは、画像形成工程が終了し、画像形成装置から記録メディア１５が機外に排紙される間における装置動作（所謂後回転）等、において実現可能である。

この時、この第２の位置において、感光ドラム１１と現像ローラ１が離間しているので、トナー残量検知用バイアスとして交流バイアスを印加しても、カブリと呼ばれる白地部汚れが発生すること無い。また、現像ローラと感光ドラムが接触する最中に互いに叩きあい振動した際の、不快な打撃音が発生することも無い。

供給ローラ２の導電性の芯金２ａからトナー残量検知を目的とした交流バイアスを印加して、現像ローラ１を静電容量検知用アンテナとして用いることにより、現像室内に別個のアンテナを設ける構成において発生する、トナーの搬送阻害を防止できる。

感光ドラム１１と現像ローラ１の当接離間動作、つまり、現像動作を行う第１の位置と、現像動作を行わない第２の位置とで、図５（ｂ）および図５（ｃ）に示したように、当然、現像装置４の姿勢は変化し、それに従いトナーも動くことになる。

この時、本実施の形態の現像装置４においては、供給ローラ２の導電性の芯金２ａからトナー残量検知のために交流バイアスを印加して、現像ローラ１を静電容量検知用アンテナとして用いることで、供給ローラ２に含まれるトナーの静電容量変化を測定している。

よって、当接離間動作に伴う現像装置４の姿勢、トナーＴの動きによっても、供給ローラ２に含まれるトナー量は変化せず、つまり現像ローラ１とアンテナ（供給ローラ）間に存在するトナー量は変化しないので、アンテナ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２は、トナーが内部に進入可能な発泡層を備えるので、現像装置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、電圧出力が変化しない。

加えて、本実施の形態である非磁性１成分の接触方式を有する現像装置４においては、静電容量残検を行っている際、つまり、現像ローラ１と感光ドラム１１が離間している状態においては、現像ローラ１及び供給ローラ２の駆動は停止される。

現像ローラ１及び供給ローラ２の駆動を停止することで、現像ローラ１へのトナー供給および未現像トナーの剥ぎ取り行為が中断され、供給ローラ２に含まれるトナー量が、トナー残量検知最中に一定となり、トナー残量検知精度を高めることができる。

図８に本実施の形態のトナー残量検知のフローチャートを示す。トナー残量検知のタイミングは、画像形成動作終了後、現像装置４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１１と現像ローラ１の離間動作が行われ、そして、現像ローラ１および供給ローラ２の駆動を停止させる。その後、トナー残量検知用バイアスを印加してトナー残量検知を行う。

図９に、本実施の形態の現像装置４にトナーＴを充填し、徐々に消費させていった場合の上記静電容量検出装置２９の出力値を三角点と実線で示す。本実施の形態において、供給ローラの表面通気量Ｌは、３．０（リットル／分）である。測定環境は、２３℃、６０％Ｒｈである。

図９に示されるように、本実施の形態の現像装置４の構成では、現像装置４内のトナーＴの残量と、静電容量検出装置２９の出力値は比較的リニア（線形）で良い相関を持って変化している。

トナー量の表示においては、基準値を設け、上記静電容量検出装置２９の出力値と基準値とを比較して、基準値を下回るような場合にトナー無しと判断する。トナー無しと判断された場合は、画像形成装置の本体や画像形成装置に接続されたコンピュータなどで「トナー無」等の警告を表示したり、画像形成装置の画像形成動作を中止したりしても良い。

さらに、画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジ２０を使用する場合には、画像形成装置の本体によりカートリッジの交換時期を報知させるようにしても良い。

また、図９に示すように、トナー量と静電容量検出装置２９の出力値は相関があるため、現像装置４内のトナーＴの所望のトナー残量において、「トナー残量少」等の警告表示を行うことが可能である。さらに、複数の基準値を設けることで、複数の警告表示を行うことが可能である。

例えば、新品で現像容器３に収容されているトナー量を１００％として、使用中の現在のトナー残量を段階的に％で表示すれば良い。

例えば、供給ローラ２の発泡層の発泡率を変えるなどして、本実施の形態の表面通気量が異なる供給ローラをいくつか作成する。そして、これを本実施の形態と同じ構成を有する現像装置に組み込み、本実施の形態（供給ローラの表面通気量が３．０（リットル／分））の出力結果と比較した。

そこで、本実施の形態の別態様として、表面通気量が１．８（リットル／分）の発泡ウレタン層を持つ供給ローラを用いた現像装置で、同じ条件で測定した際の出力値を、図８中に四角点と破線で示した。

また、比較例１として、表面通気量が１．５（リットル／分）の発泡ウレタン層を持つ供給ローラを用いた現像装置で、同じ条件で測定した際の出力値を、図８中に丸点と破線で示した。

さらに比較例２として、表面通気量が０．８（リットル／分）の発泡ウレタン層を持つ供給ローラを用いた現像装置で、同じ条件で測定した際の出力値を、図８中に×点と細実線で示した。

以上、本実施の形態（別態様も含む）と比較例１、２を比べると、比較例１、２は使用初期から半分以上トナーＴが消費されるまで出力値の変化はほとんどなく、トナーＴがかなり少なくなってから出力変化が現れることがわかった。

図１０に、第１の実施の形態における現像装置４内のトナーＴの残量と、その時の供給ローラ２内含有トナー量をプロットしたものを示す。

図１０では、図９と同一条件でトナーＴを消費させていき、各々異なるトナー残量で静電容量を測定後、供給ローラ２を取り出して中に含まれるトナーＴの量を測定した（使用前の供給ローラ２の重量との差分を取った）。図１０に示されるように、現像装置内トナー残量と供給ローラ内含有トナー量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。

なお、特許文献２（特開平１１−２８８１６１号公報）において開示される供給ローラの通気量を本実施の形態における測定方法で測定すると、０．３〜１．３（リットル／分）であった。

上記の測定で、本実施の形態の現像装置４の静電容量出力値と、その時の供給ローラ２内含有トナー量を図１１にプロットした。図１１に示されるように、現像装置内トナー残量と供給ローラ内含有トナー量はほぼリニアで非常に良い相関を保っている。これは、本実施の形態の構成が、供給ローラ２内の静電容量変化を的確に測定していることを示している。

また、表面通気量が異なる供給ローラをいくつか作り、本実施の形態と同じ構成の現像装置を用い、出力結果の比較を行った。その結果を図１２に示す。

上記では、表面通気量を３．０（リットル／分）もしくは１．８（リットル／分）として説明したが、本実施の形態の表面通気量は、３．９（リットル／分）もしくは５．０（リットル／分）であってもよい。

表面通気量が３．９（リットル／分）の発泡ウレタン層を持つ供給ローラを用いた現像装置で、同じ条件で測定した際の出力値を、図１２中に四角点と破線で示した。

また、表面通気量が５．０（リットル／分）の発泡ウレタン層を持つ供給ローラを用いた現像装置で、同じ条件で測定した際の出力値を、図１２中に丸点と破線で示した。

図１２に示すように、通気量を大きくするに従い、静電容量検知出力値の絶対絶対値は大きくなるが、現像装置内トナー量に応じた変化量は、通気量３〜５（リットル／分）の供給ローラ２までは同様であった。

つまり、１．８（リットル／分）以上の通気量を有する供給ローラであれば、検知される静電容量出力値と現像容器内のトナー量の相関が良く、残トナー量の検知精度が向上する。また、通気量が大きいと、供給ローラの発泡層の空孔部分が増えて供給ローラの強度が小さくなり、供給ローラの発泡層がちぎれ易くなるので、これを防止するために、通気量は５（リットル／分）以下であることが好ましい。

以上のように供給ローラの通気量を適正に設定することにより、供給ローラ内に含まれるトナー量が多くなり、供給ローラ内に含まれるトナー量は、現像容器内に収容されているトナー量の減少に応じて減少する（図１０参照）。

また、現像ローラと供給ローラとの間の静電容量の出力値は、供給ローラ内のトナー量の減少に応じて減少していく（図１１参照）。

従って、現像容器内に収容されているトナー量を判断するためには、現像ローラと供給ローラとの間の静電容量の出力値を測定することが有効である（図１２参照）。

供給ローラ内に含まれるトナー量を多くするためには、供給ローラの発泡層の表面の平均セル径を、トナーの平均粒径（例えば重量平均粒径）よりも大きくするのが良い。

なお、供給ローラ内のトナーは、供給ローラが現像ローラに接触し始めるときに供給ローラが変形し始めて一部吐き出され、供給ローラが現像ローラに接触し終わるときに供給ローラの変形が元に戻り、一部吸い込まれている。

このように、供給ローラに対して、トナーは出入りしているが、供給ローラ内のトナー量は現像容器内のトナー量が変わらなければ、おおむね平衡状態に保たれる。供給ローラ内のトナー量をより正確に判断するにあたって前記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、前述したように、供給ローラ内へのトナーの出入りが生じないように供給ローラの回転を停止して測定するのが良い。

図１０に示した現像装置内トナー残量と供給ローラ内含有トナー量の相関は、トナーＴの凝集度に依存する。凝集度が低いほど、供給ローラへのトナーの出入りが容易と成る為に、現像装置内トナー残量と供給ローラ内含有トナー量の相関が良くなると考えられる。

本実施の形態に係る画像形成装置１０において、画像形成動作を行い、現像装置内のトナーＴが充分消費された状態の現像容器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装置内トナーＴの凝集度は３０％よりも低いと推測できる。

言い換えれば、３０％以下の凝集度を持つトナーならば、本発明の特徴である供給ローラへのトナーの出入りが平衡状態になる状況を作る上で、何ら問題なく使用できる。

供給ローラ内含有トナー量はトナー容器内のトナー量との間に相関関係をもつ。よって、トナー容器内のトナーの自重がそのまま供給ローラにかかるほど、図１０に示すような現像装置内トナー残量と供給ローラ内含有トナー量の相関性は高くなる。そのため、本実施の形態のように、トナー容器内の開口部に供給ローラを配置する構成にすることによって、トナー残検検知の精度を向上させることが可能になる。

上記実施の形態に係る画像形成装置１０において、供給ローラ２にトナー残量検知バイアスを印加し、現像ローラ１に誘起される電圧を検出する検出器を配置する構成であった。しかしながら、現像ローラ１にトナー残量検知バイアスを印加し、供給ローラ２に誘起される電圧を検出する検出器を配置する構成であっても同様な効果を得ることが可能である。

本実施の形態では、画像形成中は現像ローラ１と供給ローラ２に直流バイアスを印加している。これは、画像形成中に供給ローラ２の芯金電極２ａに交流電圧を印加すると、供給ローラ２によるトナーの供給と現像残トナーの剥ぎ取りのバランスが崩れる。

このことによって、画像安定性を阻害することが懸念されることから、画像形成以外の時にトナー残量検知装置（現像剤量測定装置）を作動させる。例えば、画像形成前後の前回転や後回転に行うことができる。

本実施の形態では、トナー残量検知装置を後回転中に作動させる構成とした。画像形成中以外のタイミングでトナー残量検知装置を動作させる場合、連続印字を行うとトナー残量検知するために、１枚プリント毎にトナー残量を測定するタイミングを作らなくてはならない。

しかし、これでは印刷生産性が低くなってしまう。また、これを避けるために、連続印字中にトナー残量の検知を行わないと、現像容器内のトナー無しに気付かずにプリントしてしまう可能性がある。

そこで本実施の形態では、感光ドラム１１に作像される画像ドット計数手段を設けるこ
とを特徴とする。この画像ドット計数手段は、本実施の形態では、ＣＰＵ５３より実現され、感光ドラム１１に作像される画像ドット数を計数する。

すなわち、本実施の携帯では、現像容器内のトナー残量を検知する手段として、高精度のトナー残量検知装置と、トナー残量検知装置より精度が劣る画像ドット数を用いる。そして、感光ドラム１１にレーザー光学装置1３からのレーザー光によって作像される画像
ドット数を計数する。

本実施の形態では、画像ドット数をトナー重量に変換することで、印字によって使用したトナーを推定する。このためには、１ドットあたりのトナー使用量をあらかじめ知っておく必要がある。その上で、ａ[グラム／ドット]の係数を画像形成装置に記憶させておく。このａ[グラム／ドット]は、使用環境（温度・湿度）に応じて変化させることも可能である。

そこで、本実施の形態では、像担持体上にレーザー光学装置１３からのレーザーによって作像される画像ドット数を計数し、この画像ドット数に所定の計算をし、使用したトナー重量に変換する。

そして、プリント開始前にトナー残量検知装置で測定したトナー重量より、使用したトナー重量を差し引き、この値が所定値より下回った場合、連続プリントを停止し、トナー残量検知装置による測定を行う。

このように、画像ドット数を補助的に用いて、現像容器内のトナー無しを正確に示すことを行っている。ただし、この画像ドット数による残検システムだけでは、環境や画像種によって精度が低下することがあるため、画像ドット数による残検システムは補助的に用いるまでに留めている。

以下に図１４のフローチャートを参照して、本発明の画像ドット数を用いたトナー残量検知システムの動作を詳しく説明する。図１４は、図５（ａ）に示される画像形成装置の動作のフローチャートである。

画像形成装置は、画像ドット数ｄが画像ドット記憶手段（ＣＰＵ）に記憶可能に構成される。この画像ドット数の情報は、１枚プリント毎に更新され記憶されている。また、画像ドット数は、ＣＰＵ５３が、レーザー光学装置１３からのレーザー光源の点灯時間を計数し、それを１ドットの点灯時間で割ることにより求め、記憶している。

図１４のフローチャートにおいて、ホスト５１からプリント信号が入力される（Ｓ１）。このとき、すでに前回のトナー残量検知の検出結果である、トナー残量Ｗ＝ｗ１が画像形成装置に記憶されている。

その後、画像形成装置１０は画像形成動作を開始し、適宜タイミングで現像ローラ１の回転、感光ドラム１１への静電潜像の作像を行う（Ｓ２）。

この際に、画像ドットｄの計数を行う（Ｓ３）。このとき、図３にあるように、連続プリント中はドットを加算していき、常にその連続プリントでの総ドット数を表すようにする（Ｓ３）。

次に、連続プリント要求があるかを確認する（Ｓ４）。

連続プリント要求がない場合は、画像形成終了後に後回転を実施し、非画像形成時にト
ナー残量検知を行い、トナー量Ｗを測定結果ｗ２に更新し（Ｓ５）、トナー量Ｗと現像容器内のトナー無しを判断する閾値Ｅｗと比較を行う（Ｓ６）。

ＷがＥより大きい場合、プリントを終了させ、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ７）。また、ＷがＥ以下の場合、ユーザーに現像容器内のトナー無しを警告する（Ｓ８）。

連続プリント要求がある場合は、画像ドットｄに対してａ[グラム／ドット]の係数を掛け合わせ消費したトナー量Ｗｄを計算する（Ｓ９）。

次に、プリント前のトナー残量Ｗ＝ｗ１から消費したトナー量Ｗｄを差し引き、Ｗ−Ｗｄと現像容器内のトナー無しの閾値Ｅｗを比較する。Ｗ−ＷｄがＥｗより大きい場合、何枚目の連続かを計測し（Ｓ１１）、連続して画像形成の動作に移行する（Ｓ３）。この時、前回までのｄに対して次のプリントで計測したｄ（ｍ）を加算する。

もちろん、閾値Ｅはトナー残量が少なくなったときに発生する、トナーが現像器から落ちることや画像弊害等の課題が起きる前に設定することも可能である。また、Ｗ−ＷｄがＥ以下の場合、画像形成を強制的に中断し、後回転を実施し、トナー残量検知を行う（Ｓ１２）。更に、このトナー残量検知の測定動作によって得られる測定結果ｗ３に現像剤量Ｗを更新する。

その後、トナー残量検知による測定結果Ｗ＝ｗ３と現像容器内のトナー無しを判断する閾値Ｅｗと比較を行う（Ｓ１３）。

ＷがＥｗより大きい場合（Ｓ１３）、画像ドット数ｄを０に戻し（Ｓ１４）、プリント動作を再開する（Ｓ２）。

また、ＷがＥｗ以下の場合、ユーザーに現像容器内のトナー無しを警告する（Ｓ８）。このような構成により、現像容器内のトナー無しを正確に検知することができる。

本実施に形態では、接触現像を採用しているが、本発明は接触現像に限るものではなく、トナー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。

また、本実施の形態と同様の形態のプロセスカートリッジを複数並べてフルカラー画像を得られるようにした画像形成装置に関しても同様に有効である。

[第２の実施の形態]
図１５を参照して本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。以下の説明において、上記第１の実施の形態と同様の部分については、その説明を省略する。

本実施の形態に係る画像形成装置では、現像容器内の現像剤量を測定する手段として、高精度のトナー残量検知装置と、トナー残量検知装置より精度が劣る画像ドット数が用いられる。

そこで、本実施の形態では、感光ドラム１１にレーザー光学装置1３からのレーザー光
によって作像される画像ドット数を計数する。また、プリント開始前にトナー残量検知装置で検知したトナー量を所定の計算をし、ドットに変換することで、プリントできる現像容器内のトナー量を使用可能ドット数として扱うことを特徴とする。

このドット数を用いることで、低印字の場合にもカウントを行うことができる。例えば、１グラム＝１０００ドットとした場合、ドット表記の方が換算しやすいという利点がある。そして、現像容器内の残りドット数から画像ドット数を差し引き、この値が所定値より下回った場合、連続プリントを停止し、トナー残量検知装置による検知を行う。

トナー残量を検知するにあたり測定された電圧と現像容器内のトナーＴの量は、ほぼ線形であることから、トナー残量検知装置でトナーＴの残量を測定することが可能になっている。

このように、画像ドット数を補助的に用いて、現像容器内のトナー無しを正確に示すこと行っている。

以下に図１５のフローチャートを参照して、本発明の画像ドット数を用いたトナー残量検知システムの動作を詳しく説明する。

画像形成装置は、プリントした画像ドット数ｄ１を記憶することができる。この画像ドット数の情報は、１枚プリントごとに更新され記憶されている。また、画像ドット数は、ＣＰＵ５３が、レーザー光学装置１３のレーザー光源の点灯時間を計数し、それを１ドットの点灯時間で割ることにより求め、記憶している。

本実施の形態では、印字可能ドット数を把握するために、印字開始前の容器内の使用可能なトナー重量を画像ドット数に変換している。このためには、１グラムのトナーを使用したときのドット数をあらかじめ知っておく必要がある。そこで、ｂ[ドット／グラム]の係数を画像形成装置に記憶させておく。

また、ｂ[ドット／グラム]の値は、それぞれの設計にあわせて、値を変更させることが可能である。

図１５のフローチャートにおいて、ホスト５１からプリント信号が入力される（Ｓ１）。

このとき、すでに前回のトナー残量検知の検知結果である、現像剤残量Ｗ＝ｗ１が記憶されている。この際に、トナー量Ｗにｂ［ドット／グラム］の係数を掛け合わせ、現像容器内の使用可能なトナー重量に対応した画像ドット数ｄ２に変換する（Ｓ２）。

そして、画像形成装置本体１０は画像形成動作を開始し、適宜タイミングで現像ローラ２５の回転、感光ドラム１１への静電潜像の作像を行い、プリント動作を開始する（Ｓ３）。

その後、画像ドット数ｄの計数を行い（Ｓ４）、連続プリント要求があるかを確認する（Ｓ５）。

そして、連続プリント要求がない場合は、画像形成終了後に後回転を実施し、トナー残量検知を行い、トナー量Ｗを測定結果ｗ２に更新し（Ｓ６）、トナー量Ｗと現像容器内のトナー無しを判断する閾値Ｅｗと比較を行う（Ｓ７）。

ＷがＥｗより大きい場合、プリントを終了させ、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ９）。また、ＷがＥｗ以下の場合、ユーザーに現像容器内のトナー無しを警告する（Ｓ８）。連続プリント要求がある場合は、ｄ２−ｄ１と現像容器内のトナー無しを判断する閾値Ｅｄと比較を行う（Ｓ１０）。

ｄ２−ｄ１がＥｄより大きい場合、現像剤残量に対応した第２の画像ドット数をｄ２−ｄ１に更新し（Ｓ１１）、連続して画像形成動作に移行する（Ｓ４）。

また、ｄ２−ｄ１がＥｄ以下の場合、画像形成を強制的に中断し、後回転を実施し、トナー残量検知を行う（Ｓ１２）。更に、このトナー残量検知の結果ｗ３にトナー量Ｗを更新する。

その後、トナー残量検知による測定結果Ｗ＝ｗ３と現像容器内のトナー無しを判断する閾値Ｅｗと比較を行う（Ｓ１３）。

ＷがＥｗより大きい場合、現像容器内のトナー残量に対応した第２の画像ドット数を再び計算し（Ｓ２）、プリント動作を再開する（Ｓ３）。

また、ＷがＥｗ以下の場合、ユーザーに現像容器内のトナー無しを警告する（Ｓ８）。このような構成により、現像容器内のトナー無しを正確に検知することができる。

本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、接触現像を採用しているが、本発明は接触現像に限るものではなく、供給ローラ２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。

また、本実施の形態と同様の形態のプロセスカートリッジを複数並べてフルカラー画像を得られるようにした画像形成装置に関しても同様に有効である。

[第３の実施の形態]
図１６を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。以下の説明において、上記第１の実施の形態と同様の部分については、その説明を省略する。

本実施の形態では、現像容器内の現像剤量を測定する手段として、高精度のトナー残量検知装置と、トナー残量検知装置より精度が劣るプリント枚数を用いる。そこで、本実施の形態では、画像形成装置１０によるプリント枚数を計数する。

また、プリント開始前にトナー残量検知装置装置で検知したトナー量を所定の換算をし、プリント可能枚数に変換し、プリント可能な最小枚数として扱うことを特徴とする。このためには、１００％印字した際のトナー使用量をあらかじめ知っておく必要がある。

その上で、ｃ［グラム/枚数］の計数を画像形成装置に記憶させておく。ただし、今回
は１００％印字した際のトナー使用量を記憶したが、１００％に限らず任意のパーセンテージに設定することができる。また、ユーザーの仕様履歴からパーセンテージを算出することも可能である。

図１６のフローチャートを参照して、本実施の形態におけるトナー残量検知システムの動作を詳しく説明する。図１６は、図５(ａ)に示される画像形成装置の動作フローチャートである。

画像形成装置は、プリント枚数ｐ１をプリント枚数記憶手段によって記憶することができる。このプリント枚数の情報は、１枚プリント毎に更新され記憶されている。

図１６のフローチャートにおいて、ホスト５１からプリント信号が入力される（Ｓ１）
。このとき、すでに前回のトナー残量検知の検出結果である、Ｗ＝ｗ１が画像形成装置に記憶されている。この際に、トナー量Ｗを1/ｃ［枚数／グラム］の係数で掛け合わせ、現像容器内のプリント可能な最小の枚数Ｐに変換する（Ｓ２）。

その後、画像形成装置本体１０は画像形成動作を開始し、適宜タイミングで現像ローラ１の回転、感光ドラム１１への静電潜像の作像を行い、プリント動作を開始する（Ｓ３）。

このとき、図１６にあるように、連続プリント中はプリント枚数を加算していき、常にその連続プリントでの総プリント枚数を表すようにする（Ｓ４）。次に、連続プリント要求があるかを確認する（Ｓ５）。

連続プリント要求がない場合は、画像形成終了後に後回転を実施し、トナー残量検知を行い、トナー量Ｗを測定結果ｗ２に更新し（Ｓ６）、トナー量Ｗと現像容器内のトナー無しを判断する閾値Ｅｗと比較を行う（Ｓ７）。

ＷがＥｗより大きい場合、プリントを終了させ、スタンバイ状態へ移行する（Ｓ８）。また、ＷがＥｗ以下の場合、ユーザーに現像容器内のトナー無しを警告する（Ｓ９）。連続プリント要求がある場合は、プリント枚数がプリント可能な最小枚数に到達したかを確認するＰ＝ｐ１（Ｓ１０）。

Ｐ≠ｐ１の場合、プリント枚数を加算し（Ｓ１１）、連続して画像形成動作に移行する（Ｓ４）。

また、Ｐ＝ｐ１の場合、画像形成を強制的に中断し、後回転を実施し、トナー残量検知を行う（Ｓ１２）。更に、トナー残量検知の結果ｗ３にトナー量Ｗを更新する。

その後、トナー残量検知による測定結果Ｗ＝ｗ３と現像容器内のトナー無しを判断する閾値Ｅｗと比較を行う（Ｓ１３）。

ＷがＥｗより大きい場合（Ｓ１４）、プリント枚数ｐ１を初期値０に戻し（Ｓ１４）、現像容器内のトナー残量に対応したプリント可能枚数を再び計算し（Ｓ２）、プリント動作を再開する（Ｓ３）。

また、ＷがＥｗ以下の場合、ユーザーに現像容器内のトナー無しを警告する（Ｓ９）。このような構成により、現像容器内のトナー無しを正確に検知することができる。本実施の形態では接触現像を採用しているが、本発明は接触現像に限るものではなく、トナー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。

また、本実施の形態と同様の形態のプロセスカートリッジを複数並べてフルカラー画像を得られるようにした画像形成装置に関しても同様に有効である。

本発明の第１の実施の形態における現像装置の概略構成図である。 「表面通気量」の測定方法を示す図である。 通気量測定に用いる冶具の概略構成を示す図である。 通気量測定に用いる通気ホルダーを示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態における現像装置の装着状態を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー残量検知装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー残量検知のフローチャートを示す。 本発明の第１の実施の形態における現像装置内のトナー量と静電容量検出器の出力の関係を示すグラフである。 本発明の第１の実施の形態における現像装置内のトナー量と供給ローラ内含有トナー量の関係を示す図である。 供給ローラ内含有トナー量と静電容量検出器の出力の関係を示すグラフである。 現像装置内のトナー量と静電容量検出器の出力の関係を示すグラフである。 本発明を適用した現像装置を備えた画像形成装置の概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるトナー残量検知のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるトナー残量検知のフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態におけるトナー残量検知のフローチャートである。 従来の現像装置を示す概略構成図である。 従来の現像装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 現像ローラ
１ａ 現像ローラの導電性の芯金
２ 供給ローラ
２ａ 供給ローラの導電性の芯金
３ トナー容器
４ 現像装置
５ 規制部材
１０ 画像形成装置
１１ 感光ドラム
１２ 帯電ローラ
１７ クリーニングブレード
１８ 廃トナー容器
２９ 検出器
３０ トナー残量検知用バイアス電源
４０ 揺動中心
４１ 押しバネ
４２ 離間カム
４３ 力受け部
５１ ホスト
５２ コントローラ
５３ ＣＰＵ
５４ ＲＯＭ

Claims (10)

1. 開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、
   前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、
   像担持体上に作像された画像ドット数を計数する画像ドット計数手段と、
   を有し、
   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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、
   表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた前記現像剤供給部材を備え、
   少なくとも前記画像ドット数の値から前記現像剤量測定装置による測定動作の開始を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、
   前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、
   像担持体上に作像された画像ドット数を計数する画像ドット計数手段と、
   を有し、
   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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、
   表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた前記現像剤供給部材を備え、
   前記画像ドット数の値と、
   前記現像剤量測定装置による測定値から、
   前記現像剤量測定装置による測定動作の開始を制御することを特徴とする画像形成装置。
3. 開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、
   前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、
   像担持体上に作像された画像ドット数を計数する画像ドット計数手段と、
   を有し、
   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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、
   表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた前記現像剤供給部材を備え、
   前記画像ドット数の値と前記現像剤量測定装置による測定値を比較した結果から、連続プリント中に画像形成を中断し、前記現像剤量測定装置に測定動作を行わせる制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
4. 開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、
   前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、
   画像形成装置がプリントした枚数を記憶するプリント枚数記憶手段と、
   を有し、
   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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、
   表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた前記現像剤供給部材を備え、
   少なくとも前記プリント枚数記憶手段の値から前記現像剤量測定装置による測定動作の開始を制御することを特徴とする画像形成装置。
5. 開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、
   前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、
   画像形成装置でプリントした枚数を記憶するプリント枚数記憶手段と、
   を有し、
   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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、
   表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた前記現像剤供給部材を備え、
   前記プリント枚数記憶手段の値と前記現像剤量測定装置による測定値から前記現像剤量測定装置による測定動作の開始を制御することを特徴とする画像形成装置。
6. 開口部を備え現像剤を収容する現像容器と、
   前記開口部で現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する回動可能な現像剤供給部材と、
   画像形成装置でプリントした枚数を記憶するプリント枚数記憶手段と、
   を有し、
   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測定する現像剤量測定装置を備えた画像形成装置において、
   表面に表面通気量Ｌ（リットル／分）が１．８≦Ｌである発泡層を備えた前記現像剤供給部材を備え、
   前記プリント枚数記憶手段の値と前記現像剤量測定装置による測定値を比較した結果から、連続プリント中に画像形成を中断し、前記現像剤量測定装置に測定動作を行わせる制御手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記画像ドット計数手段で測定した画像ドット数を記憶する画像ドット記憶手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記現像剤量測定装置は前記像担持体と前記現像剤担持体とが離間した状態で測定動作をすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記現像剤供給部材の表面通気量Ｌ（リットル／分）がＬ≦５．０であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記現像剤量測定装置の測定結果を記憶する現像剤量記憶手段を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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