(57)【要約】【課題】トナー供給ローラ２内のトナー量から現像剤容器３内のトナー残量を検出する画像形成装置において、現像装置４が新品である場合においても、速やかにプリントが行える画像形成装置を提供する。【解決手段】現像装置４の新品識別手段５５と、新品識別手段を認識する新品認識手段５２）と、を有し、新品であると判断された場合には、現像ローラ１とトナー供給ローラ２を回転させながら、トナー供給ローラ２にトナーの帯電極性と逆極性の直流バイアスを印加する制御モードを有する。【選択図】図１
2011095535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体に現像剤を供給して前記潜像を現像する現像装置であって、開口部を備え現像剤を収容する現像剤容器、前記開口部に配置されていて前記現像剤を担持して前記像担持体に供給する回転可能な現像剤担持体、前記現像剤容器の内部に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転可能な、発泡体を備えた現像剤供給部材、を有し、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられた現像装置と、
前記現像装置が新品であるか否かを検知する新品検知手段と、
前記新品検知手段により前記現像装置が新品であることが検知された場合に前記現像剤供給部材に対する前記現像剤の充填動作を行う充填手段であって、前記現像剤担持体の電位から前記現像剤供給部材の電位を引いた値が前記現像剤の正規帯電極性と同極性を持つように、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間に直流バイアスを印加しながら、前記現像剤供給部材を回転することで前記充填動作を行う充填手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間の静電容量を測定して前記現像剤容器の内部の現像剤残量に関する情報を検知する現像剤残量検知手段であって、前記充填手段による充填の直後に測定した静電容量に関する値から、現在の静電容量に関する値を差し引いた値を用いて、前記現像剤残量に関する情報を検知する現像剤残量検知手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潜像が形成される像担持体と、像担持体に現像剤を供給して潜像を現像する現像装置と、現像装置内の現像剤の残量を検出する手段を備えた、プリンタ、複写機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、アンテナ方式が知られている。これは、現像剤を担持して電子写真感光体等の像担持体にトナーを供給する現像スリーブ等の現像剤担持体にステンレス等の金属棒から成るアンテナを平行に設ける。そして、現像剤担持体に直流に交流を重畳した現像バイアスを印加すると、現像剤担持体とアンテナ間の静電容量に依存した電圧がアンテナに誘起される。この場合、現像装置にトナーが充分にあり、アンテナと現像剤担持体との間がトナーで満たされた状態と、現像装置のトナーが消費されアンテナと現像剤担持体との間がトナーで満たされない状態とでは、アンテナと現像剤担持体との間の静電容量が異なる。その為、アンテナに誘起される電圧も異なる。アンテナに誘起された電圧は検出器で検出される。そして、制御部において、その検出電圧値（静電容量に依存した電圧値）に基づいて現像装置内のトナー残量が演算される。
【０００３】
また、現像剤として非磁性１成分現像剤（非磁性トナー）を用いた現像装置においては、現像室には現像剤担持体に対する現像剤供給部材（現像剤塗布部材：以下、供給部材と記す）が設けられるのが一般的である。この現像装置に上記のような静電容量の変化を利用したトナー残量検出方法を適用する場合、供給部材の為に、アンテナを設けるスペースが狭く、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、現像剤担持体にトナーを供給する供給部材を利用することが知られている。供給部材は、導電性の金属支持体（導電性支持体）の円周囲に発泡体であるウレタンスポンジを設けた構成とされる。そして、供給部材によって現像剤担持体にトナーを塗布するとき、現像剤担持体に交流電圧を印加する。これにより、供給部材に現像剤の量に応じた電圧を誘起させ、この誘起電圧により現像剤の残量を検出する方法が提案されている（特許文献１）。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２３４７７７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は前述した従来の構成を更に発展させたものである。その目的は、現像装置が一度も画像形成に供されていない新品であることで現像剤供給部材の発泡体の内部に十分に現像剤が進入していない場合においても、速やかに画像形成が行え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】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、潜像が形成される像担持体と、前記像担持体に現像剤を供給して前記潜像を現像する現像装置であって、開口部を備え現像剤を収容する現像剤容器、前記開口部に配置されていて前記現像剤を担持して前記像担持体に供給する回転可能な現像剤担持体、前記現像剤容器の内部に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転可能な、発泡体を備えた現像剤供給部材、を有し、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられた現像装置と、前記現像装置が新品であるか否かを検知する新品検知手段と、前記新品検知手段により前記現像装置が新品であることが検知された場合に前記現像剤供給部材に対する前記現像剤の充填動作を行う充填手段であって、前記現像剤担持体の電位から前記現像剤供給部材の電位を引いた値が前記現像剤の正規帯電極性と同極性を持つように、前記現像剤担持体と前記現像剤供給部材との間に直流バイアスを印加しながら、前記現像剤供給部材を回転することで前記充填動作を行う充填手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
現像装置が新品で現像剤供給部材の発泡体の内部に十分に現像剤が侵入していない場合においても、速やかに画像形成が行える、ユーザーが快適に使用できる画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は実施例の画像形成装置の概略構成図、（ｂ）は（ａ）の画像形成装置の現像装置部分の拡大図である。
【図２】（ａ）は画像形成装置の動作フロー図、（ｂ）乃至（ｄ）は供給ローラの表面通気量の測定方法を示す図である。
【図３】現像装置の揺動機構の説明図である。
【図４】静電容量の変化を利用した現像剤残量検知手段の説明図である。
【図５】（ａ）はトナー残量検知のフローチャート、（ｂ）は現像剤容器内トナー量と静電容量検知出力値の関係を示す図、（ｃ）は現像剤容器内トナー量と供給ローラ内含有トナー量の関係を示すグラフである。
【図６】（ａ）は供給ローラ内含有トナー量と静電容量出力値の関係を示すグラフ、（ｂ）は実施例と従来例のトナー充填時間の測定グラフ、（ｃ）は現像剤充填制御モード実行時のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。以下に説明する実施例は、例示的に本発明を説明するものであって、以下に記載される構成部品の寸法、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、本発明の範囲をそれに限定するものではない。
【００１０】
（１）画像形成装置例の全体的な概略構成
図１の（ａ）は本実施例の画像形成装置１０の概略構成図である。この装置１０は転写式電子写真プロセスを利用した、プロセスカートリッジ着脱方式のレーザービームプリンタである。即ち、パーソナルコンピュータ・イメージリーダー等の外部ホスト装置５１から装置１０側のコントローラ部（制御手段）５２に入力する電気的画像信号に基づいて記録媒体（記録メディア）としてのシート状の記録材Ｐに画像形成を行う。コントローラ部５２はＣＰＵ（演算部）５３・ＲＯＭ（記憶手段）５４などを含み、装置５１や装置１０の操作部（不図示）との間で各種の電気的な情報の授受をする。また、コントローラ部５２は装置１０の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。
【００１１】
装置１０は、潜像が形成される像担持体としての、回転ドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）１１を有する。及び、このドラム１１に作用するプロセス手段としての、帯電手段１２、画像露光手段１３、現像手段４、転写手段１４、クリーニング手段１７を有する。ドラム１１は所定の制御信号に基づいて矢印Ｅの時計方向に所定の速度で回転駆動される。
【００１２】
帯電手段１２はドラム１１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する手段であり、本実施例では帯電ローラを用いている。帯電ローラ２は導電性弾性ローラであり、ドラム１１に対してほぼ並行に配列され、かつ所定の押圧力で当接されていて、ドラム１１の回転に従動して回転する。本実施例においては、帯電ローラ１２に−１０００Ｖの直流電圧を印加して、ドラム表面を約−５００Ｖに帯電している。この帯電電位を暗部電位Ｖｄと呼ぶ。
【００１３】
画像露光手段１３はドラム１１の表面に静電潜像を形成する手段であり、本実施例ではレーザー光学装置（レーザースキャナユニット）を用いている。装置１３は装置５１からコントローラ部５２に入力する電気的画像情報に対応して変調したレーザー光Ｌを出力して反射ミラー１３ａを介してドラム１１の帯電処理面を走査露光する。ここで、ドラム１１に対する装置１３による走査露光はローラ１２の帯電によるドラム１１の暗部電位Ｖｄが安定するのを待ってなされる。ドラム１１の露光した部位の表面電位は感光体の光導電特性により電位減衰して約−１００Ｖとなる。この減衰電位を明部電位Ｖｌと呼ぶ。これにより、ドラム１１の面には暗部電位Ｖｄと明部電位Ｖｌの静電コントラストにより走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。本実施例においては、潜像形成方式は、帯電したドラム面を画像情報部に対応して露光するイメージ露光方式としている。
【００１４】
現像手段４はドラム面に形成された静電潜像を所定の極性に帯電された現像剤により現像剤像として可視像化する手段である。ここで、静電潜像の現像に用いられるトナーにおいて、その大部分が有している帯電極性を正規帯電極性とし、本実施例においては負の正規帯電極性を持つ非磁性１成分トナーを用いた反転現像装置を使用する。トナーがドラム１１の露光された部分に付着することで静電潜像が反転現像される。装置４は、所定の制御タイミングをもって、装置１０に設けられた駆動手段（不図示）ならびに駆動伝達手段（不図示）により、現像剤担持体としての現像ローラ１と現像剤供給部材としての供給ローラ２が回転駆動が開始されて静電潜像の現像工程に備える。装置４については（４）項で詳述する。
【００１５】
転写手段１４はドラム面に形成された現像剤像（以下、トナー像と記す）を記録材Ｐに転写する手段であり、本実施例では転写ローラを用いている。転写ローラ１４は導電性弾性ローラであり、ドラム１１に対してほぼ並行に配列され、かつ所定の押圧力で当接されていて、ドラム１１の回転に従動して回転する、或いはドラム１の回転に順方向にドラム１の速度とほぼ同じ速度で回転駆動される。
【００１６】
一方、所定の制御タイミングで給送ローラ１８が駆動されて、カセット１５内に積載されて収納されている記録材Ｐが一枚分離給送されて、ドラム１１とローラ１４との圧接部である転写ニップ部に導入され、転写ニップ部で挟持搬送される。ローラ１４には、記録材Ｐが転写ニップ部を通過している間、トナーの帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）で所定電位の転写バイアスが印加される。これにより、記録材Ｐは転写ニップ部を挟持搬送されていく過程で、ドラム１１上のトナー像が記録材Ｐの面に順次に静電転写される。記録材Ｐは転写ニップ部を通過するとドラム１１の面から分離されて定着装置１６に導入され、定着部材である定着ローラ（熱ヒートローラ）１６ａと加圧部材である加圧ローラ１６ｂとの圧接部である定着ニップ部で挟持搬送される。記録材Ｐは定着ニップ部を挟持搬送されていく過程で加熱加圧されて、未定着のトナー像が固着像として記録材上に定着される。装置１６を出た記録材Ｐは排出搬送路１９を通って画像形成物として排出トレイ２２上に排出される。また、転写ニップ部にて記録材が分離された後のドラム表面はクリーニング手段１７により転写残りトナー等の付着残留物が除去されて、繰り返して画像形成に供される。本実施例においてクリーニング手段１７はクリーニング素子としてブレード１７ａを用いている。ドラム表面の付着残留物はブレード１７ａにより掻き取られて廃トナー容器１７ｂに収納される。
【００１７】
（２）画像形成装置の動作フロー
図２の（ａ）に上記の画像形成装置１０の動作フロー図を示した。
【００１８】
１）前多回転動作：本体電源スイッチ（メイン電源スイッチ：不図示）のＯＮ又はドアスイッチＳＷＤのＯＦＦからＯＮによって電源回路（不図示）が閉成されたときに実行される始動（起動、ウォーミング）動作である。メインモータ（不図示）を起動させて、所要のプロセス機器の準備動作を実行する。ドアスイッチＳＷＤについては後述する。
【００１９】
２）スタンバイ：所定の始動動作終了後に、メインモータの駆動が停止し、プリントジョブ開始信号が入力されるまでスタンバイ（待機）状態に保持する。
【００２０】
３）前回転動作：プリントジョブ開始信号の入力に基づいて、メインモータを再駆動させて、所要のプロセス機器のジョブ前動作を実行する。より実際的は、ａ．プリントジョブ開始信号を受信、ｂ．フォーマッタで画像を展開（画像のデータ量やフォーマッタの処理速度により展開時間は変わる）、ｃ．前回転動作開始、という順序になる。なお、前記１）の前多回転動作中にプリントジョブ開始信号が入力している場合は、前多回転動作の終了後、前記２）のスタンバイ無しに、引き続き前回転動作に移行する。
【００２１】
４）プリントジョブ実行（画像形成動作）：所定の前回転動作が終了すると、引き続いて前記の画像形成プロセスが実行されて、画像形成済みの記録材が出力される。連続プリントジョブの場合は前記の画像形成プロセスが繰返されて所定枚数分の画像形成済みの記録材が順次に出力される。
【００２２】
５）紙間：連続プリントジョブの場合において、一の記録材Ｐの後端と次の記録材Ｐの先端との間隔工程であり、転写部や定着装置１６においては非通紙状態期間である。
【００２３】
６）後回転動作：１枚だけのプリントジョブの場合その画像形成済みの記録材が出力された後（プリントジョブの終了）もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のジョブ後動作を実行する期間である。或いは、連続プリントジョブの場合その連続プリントジョブの最後の画像形成済みの記録材が出力された後（プリントジョブの終了）もメインモータを引き続き駆動させて、所要のプロセス機器のジョブ後動作を実行する期間である。
【００２４】
７）スタンバイ：所定の後回転動作終了後、メインモータの駆動が停止し、次のプリントジョブ開始信号が入力されるまで画像形成装置をスタンバイ（待機）状態に保持する。
【００２５】
（３）プロセスカートリッジ
本実施例の装置１０は、ドラム１１と、ドラム１１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ１２・現像装置４・クリーニング装置１７を一体的にカートリッジ化してある。すなわち、プロセスカートリッジ２０としてある。このカートリッジ２０は装置本体（カートリッジ２０を除く画像形成装置部分）１０Ａに対して取り外し可能に装着される。
【００２６】
本実施例においては、カートリッジ２０の装置本体１０Ａに対する着脱は、装置本体１０Ａに配設したドア２３を開いて装置本体１０Ａの上面側開口部２４を開放することでなされる。ドア２３はヒンジ部２３ａを中心に装置本体１０Ａの開口部２４に対して実線示のように閉じ込んだ状態と、２点鎖線示のように開いて開口部２４を開放した状態とに回転可能である。装置１０は、ヒンジ部２３ａを設けた側が正面側である。Ｇ１はドア２３の閉じ回転方向、Ｇ２は開き回転方向である。ドア２３を開くと、装置本体１０Ａの上面側の開口部２４が開放されて、装置本体１０Ａ内のカートリッジ装着部２５が見える。ドア２３を開いた開口部２４から見ると、装着部２５の左右側にそれぞれ配設された後下がりのガイド２１が見える。使用者はカートリッジ２０を持ち、開口部２４から装着部２５に対して矢印Ｈ１の方向に差し入れる。そして、カートリッジ２０側の被位置決め部（不図示）と装置本体１０Ａ側の位置決め部（不図示）とを嵌合させて、カートリッジ２０を装置本体１０Ａ内の所定の装着位置に装着する。そして、ドア２３を閉じ込む。
【００２７】
カートリッジ２０が所定の装着位置に装着された状態において、カートリッジ上面の露光開口部が装置１３の反射ミラー１３ａに対して所定に対向して位置する。また、ドラム１１の下面がローラ１４に対して所定に接触して転写ニップ部が形成される。ドラム１１の下面を保護するドラムカバーが配設されている場合は、カートリッジ２０の装着移動過程でカバーが開き移動する。また、カートリッジ２０が装置本体１０Ａに対して機械的・電気的に接続した状態になる。即ち、装置本体１０Ａ側の駆動手段（不図示）によりドラム１１や装置４のローラ１・２などの駆動が可能となる。また、装置本体１０Ａ側の給電手段（不図示）により、ローラ１２への帯電バイアスの印加、ローラ１への現像バイアスの印加などが可能となる。また、カートリッジ２０側の電気的センサと装置本体１０Ａ側のコントローラ部５２とが電気的に導通状態になる。
【００２８】
カートリッジ２０にはメモリ部材（カートリッジメモリ：半導体メモリ、読み書き可能なＲＡＭなどの記憶手段）５５が配設されている。カートリッジ２０が所定の装着位置に装着されている状態において、部材５５側の情報伝達部５５ａが装置本体１０Ａ側の情報伝達部５６と所定に対向している。これにより、コントローラ部５２と部材５５との間で通信手段である情報伝達部５６・５５ａを介して電気的な情報の授受が可能となる。部材５５はカートリッジ２０の使用状態や装置１０の使用状態に関する情報を記憶する。コントローラ部５２のデータ書き込み・読み出し機能部は部材５５に対して情報伝達部５６・５５ａを介して情報の読み書きをする。
【００２９】
カートリッジ２０の装置本体１０Ａからの取り外しは、上記の装着時とは逆手順でなされる。即ち、図１の（ａ）において、ドア２３を開いて開口部２４を開放し、カートリッジ２０を矢印Ｈ２のように右上方に引き出すと、カートリッジ２０はガイド２１に導かれて装置本体１０Ａの外に出る。ドラムカバーが配設されている場合は、カバーはカートリッジ２０の引き出し移動過程で閉じ動作する。
【００３０】
ドアスイッチＳＷＤは、装置本体１０Ａの電源回路に直列に挿入されて配設されており、ドア２３が閉じられているときはＯＮに保持され、ドア２３が開かれているときはＯＦＦに保持される。ドア２３は常時は閉じ込まれていて、従ってスイッチＳＷＤは常時はＯＮに保持されている。電源回路は、ドア２３が閉じ込まれていることでスイッチＳＷＤがＯＮに保持されている状態において、本体電源スイッチがＯＮにされることで、メインモータや各プロセス機器に対して電力を供給することが可能な閉成状態となる。
【００３１】
また、電源回路は、本体電源スイッチがＯＦＦにされるか、ドア２３が開かれてスイッチＳＷＤがＯＦＦになることで、メインモータや各プロセス機器に対して電力を供給することができない開成状態になる。カートリッジ２０の着脱操作時やジャム処理時には、本体電源スイッチがＯＮの状態であっても、ドア２３が開かれることでスイッチＳＷＤがＯＦＦになることで電源回路は開成された状態になる。そして、作業を終えてドア２３を閉じると、スイッチＳＷＤがＯＮになって電源回路が閉成される。コントローラ部５２は、電源回路が開成状態から閉成状態になったときは、カートリッジ２０が装置本体１０Ａの装着部２５に装着されていること、及びジャムの取り残しが無いことを確認した後、前述した前多回転動作を実行する。また、プリントジョブが中断している状態にある場合には、そのリカバリー動作を実行する。
【００３２】
（４）現像装置４
図１の（ｂ）は現像装置部分の拡大図である。本実施例における現像装置４は、現像剤として負帯電性の非磁性１成分トナーＴを用いた反転現像装置であり、トナーＴを収容する現像剤容器３を有する。また、現像ローラ１（現像剤担持体）と、ローラ１に接触して回転し、ローラ１に容器３の内部のトナーＴを供給する、発泡体を備えた供給ローラ２（現像剤供給部材）と、ローラ１に供給されたトナーＴを薄層に規制する現像ブレード５（現像剤規制部材）を備える。
【００３３】
ローラ１は、容器３のドラム対向側に具備させた開口部３１に設置され、回転可能に容器３に支持されている。ローラ１はドラム１１に対してほぼ並行である。ローラ２はローラ１のドラム対向側とは反対側において容器３の内部に配置され、ローラ１に対してほぼ並行に、かつローラ１に接触させて、回転可能に容器３に支持されている。
【００３４】
ブレード５は、一端部（基部）が容器３に固定され、他端部がローラ１に当接して配置されており、ローラ１に供給されたトナーＴを薄層に規制する。ブレード５はローラ１の回転方向に対してカウンターの姿勢でローラ１に当接している。
【００３５】
ローラ２は、後述するように、容器３内の現像剤量を検知する検知部材（現像剤量検知部材）としても機能する。装置４は、容器３の開口部３１を下に設け、トナーＴの自重が開口部３１に設置されたローラ１及びローラ２にかかるようにした。このような配置にすることは、ローラ２の発泡体の内部にトナーＴが入りやすく、容器３の内部のトナー量を精度良く検知する上で好ましい。
【００３６】
本実施例において、トナーＴは現像時には負極性に摩擦帯電され、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 VIBLATIONMETER MODEL 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。
【００３７】
ローラ１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（ドラム１１との接触部においてドラム１１の回転方向Ｅに対して順方向）に回転される構成となっている。
【００３８】
具体的には、導電性支持体たる外径φ６（ｍｍ）の芯金電極１ａを有し、電極１ａ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、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をコーティングしており、ローラ全体の外径はφ１２（ｍｍ）である。また、本実施例におけるローラ１の抵抗は１×１０６（Ω）である。
【００３９】
ここで、ローラ１の抵抗の測定方法を説明する。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、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、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、ローラ１の抵抗を算出する。なお、ローラ１の体積抵抗が１×１０９（Ω）よりも大きいと、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現象が生じる。従って、ローラ１の抵抗を１×１０９（Ω）以下とするのが良い。
【００４０】
ローラ２は表面に発泡体の層を備えている。即ち、ローラ２は、導電性支持体２ａと、導電性支持体に支持される発泡体層２ｂ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体層である発泡ウレタン層２ｂが設けられている。ローラ２は、図中Ｂの方向（ローラ１との接触部においてローラ１の回転方向に対してカウンター方向）に回転される構成となっている。層２ｂを含んだローラ全体の外径はφ１３（ｍｍ）である。表層のウレタンを連続気泡体とすることで、ローラ内部（発泡体層内部）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、本実施例におけるローラ２の抵抗は１×１０９（Ω）である。
【００４１】
ここで、ローラ２の抵抗の測定方法を説明する。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、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、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、ローラ２の抵抗を算出する。
【００４２】
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、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である。供給ローラ２の表面通気量は、１．８（リットル／分）以上のものを用いた。
【００４３】
本実施例の供給ローラ２の「表面通気量」について詳細に説明する。本件では、ローラ２の内外のトナーの排出・吸入が円滑に行われ、ローラ２の内部と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・吸入はローラ２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。
【００４４】
図２の（ｂ）は「表面通気量」の測定方法を示す図である。まず、本実施例のローラ２を、図２の（ｃ）に示すような測定冶具２８に挿入する。冶具２８は、中空円筒体の側面にφ１０（ｍｍ）の貫通孔２８ａを通したもので、孔２８ａ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ローラ２の外径よりも１ｍｍ小さいものを使用する。これは冶具２８の円筒体内面と測定されるローラ２の間の隙間を無くすためである。本実施例のローラ２は、外径φ１３（ｍｍ）であるので、冶具２８の内径はφ１２（ｍｍ）である。ローラ２が挿入された冶具２８は、図２の（ｄ）に示すような通気ホルダ２９に取り付けられる。ホルダ２９は中空円筒体２９ａの側面に減圧ポンプ３０に通じる通気管３１を取り付けるための連結パイプ２９ｂを繋げたＴ字形をしており、パイプ２９ｂの繋げられた部分の反対側に当たる部分２９ｃを大きく切り欠いた形状になっている。パイプ２９ｂの内径は、冶具２８の孔２８ａよりも大きくなるように設定される。本実施例ではパイプ２９ｂの内径をφ１２（ｍｍ）とした。ホルダ２９の中空円筒体２９ａの内径は冶具２８の外径とほぼ同寸法であり、冶具２８を中空円筒体２９ａに挿入できるようになっている。
【００４５】
図２の（ｂ）に示すように、冶具２８の孔２８ａの一方が中空円筒体２９ａの切り欠き部分２９ｃに全て露出し、孔２８ａの他方がパイプ２９ｂの内径にほぼ正対するように設置する。ホルダ２９の中空円筒体２９ａの左右には、図２の（ｂ）に示すように、中空円筒体２９ａに連結される一端を塞がれたアクリル・パイプ３２ａ・３２ｂが設置される。冶具２８の左右から出ている供給ローラ部分は、上記パイプ３２ａ・３２ｂ中に納まるようになっている。
【００４６】
通気管３１の途中には、流量計３３（ＫＺ型通気量測定器：大栄化学精器製作所）、及び差圧調整弁３４が設置されている。ポンプ３０により管３１の内部側が排気された際に、露出している冶具２８の孔２８ａ以外から空気が流入しないようにする。即ち、上記の冶具２８、ホルダ２９、管３１、パイプ３２ａ・３２ｂ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。
【００４７】
「表面通気量」の測定は、以下のように行う。まず、図２の（ｂ）において、ローラ２を設置しない状態で、ポンプ３０を作動させ、弁３４で流量計３３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３３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３３の測定値が十分安定した時点での値を採る。ローラ２を通過する空気流は、冶具２８の露出している孔２８ａに位置する発泡ウレタン層２ｂの表面から流入し、層２ｂの内部を通過して、冶具２８の他方の孔２８ａに位置する層２ｂの表面から流出する。一般的なローラ２の層２ｂの表面は、層２ｂの内部と異なる場合が多い。例えば、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、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。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、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。
【００４８】
前述したように、ローラ１は、図１の（ｂ）の矢印Ａの方向に、ローラ２は矢印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。ローラ２の発泡ウレタン層２ｂの硬度は、ローラ１のシリコンゴム層１ｂとアクリル・ウレタン系ゴム層１ｃよりも十分柔らかい。そのため、ローラ１の表面は、ローラ２に対して層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、層２ｂにローラ１を接触させてない場合の層２ｂの表面の位置と、通常使用時として層２ｂにローラ１を接触させた場合の層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、ローラ２対するローラ１の侵入量と呼ぶ。
【００４９】
本実施例において、ローラ１の回転速度は１３０（ｒｐｍ）、ローラ２の回転速度は１００（ｒｐｍ）である。ローラ１とローラ２の回転に伴い、ローラ２の層２ｂがローラ１との接触部で押し潰される。このとき、ローラ２の層２ｂの表層もしくは内部に保持されたトナーＴは、層２ｂの表層から排出され、その一部がローラ１の表面に転移する。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ローラ１の回転方向下流に接触して設けられたブレード５により、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、ローラ１とローラ２の接触部、もしくは、ローラ１とブレード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、ローラ１とローラ２は相互の接触部において互いに逆方向に回転することにより、ローラ１上の現像残トナーはローラ２によって剥ぎ取り除去される。
【００５０】
カートリッジ２０は、図３のように、ドラム１１、帯電ローラ１２、クリーニング装置１７を有するドラムユニット２０Ａに対して、現像装置４が現像ユニット２０Ｂとして支持軸部４０を中心に揺動可能に結合された構成になっている。そして、カートリッジ２０は、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられている。ユニット２０Ａとユニット２０Ｂとの間には押しバネ４１が配設されている。ユニット２０Ｂは自由状態においては、バネ４１の突っ張り力により、ローラ１がドラム１１に接触する方向に軸部４０を中心に回転付勢されている。これにより、ローラ１がドラム１１に対して所定の押圧力で接触した状態に保持される。カートリッジ２０は、装置本体１０Ａ内の装着部２５に所定に装着されている状態において、ユニット２０Ａが装置本体側の位置決め部に位置決め保持されている。ユニット２０Ｂはそのユニット２０Ａに対して軸部４０を中心に揺動可能である。ユニット２０Ｂの背面には力受け部４３を設けてある。この力受け部４３に対して装置本体側の離間カム４２が対応位置するように構成されている。
【００５１】
カム４２はコントローラ部５２により制御される駆動手段５７により９０°間欠回転制御されて、図３の（ａ）のように縦向きの回転角姿勢Ｘと、（ｂ）のように横向きの回転角姿勢Ｙとに転換される。
【００５２】
（ａ）のようにカム４２が姿勢Ｘに転換されている状態時においては、カム４２は力受け部４３に対して非接触である。この状態において、ユニット２０Ｂは自由状態であり、バネ４１の突っ張り力により、ローラ１がドラム１１に接触する方向に軸部４０を中心に回転付勢されている。これにより、ローラ１がドラム１１に対して所定の押圧力で接触した状態に保持される。このようにローラ１をドラム１１に接触させた状態とする装置４の接触位置を第１の位置（現像位置）とする。
【００５３】
（ｂ）のようにカム４２が姿勢Ｙに転換されている状態時においては、カム４２のカム面が力受け部４３を押す。これにより、装置４はバネ４１の突っ張り力に抗してバネ４１をユニット２０Ａとの間に押し縮めながら、軸部４０を中心に、ローラ１がドラム１１から離間αする方向に回転される。ローラ１をドラム１１から離間αさせた状態とする装置４の離間位置を第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。力受け部４３は、カム４２との接触回転時に必要な表面滑り性能、本実施例において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。
【００５４】
装置本体１０Ａに装着されている状態のカートリッジ２０の装置４は常時は上記の第２の位置に保持されている。コントローラ部５２はプリントジョブ開始信号が入力した後の所定の制御タイミングにて装置４が第２の位置から第１の位置に転換されるように駆動手段５７を制御する。そして、ローラ１に、所定のタイミングをもって電源部から現像バイアスとして−３００Ｖの直流電圧を印加する。装置４の第１の位置は、ローラ１とドラム１１とを当接し、ドラム１１上に形成され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、コントローラ部５２は装置４が第１の位置から第２の位置に転換されるように駆動手段５７を制御する。同時に、ローラ１ならびにローラ２の回転駆動を停止し、ローラ１への現像バイアスの印加も止める。
【００５５】
（５）トナー残量検知
本実施例においては、図３の（ｂ）のように、ローラ１をドラム１１から離間させた第２の位置（非画像形成時）において、現像剤残量検知手段にて、ローラ１とローラ２との間の静電容量が検知可能となっている。即ち、現像剤容器内トナー量（現像装置内トナー量）の検知（トナー残量検知）を行うことが可能となっている。図４の（ａ）と（ｂ）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。
【００５６】
図４の（ａ）は、本実施例の現像装置４が装置本体１０Ａ内に設置されている状態を表した模式図である。（ｂ）はトナー残量検知系統のブロック回路図である。６５はローラ１の芯金電極１ａと導通された装置４に付属の接点電極である。電極６５に対応する電極として接点電極６６が装置本体１０Ａ側に設けられている。電極６６は装置本体１０Ａの内部の静電容量検出装置（以下、検出器と記す）６９と現像ローラ用直流バイアス電源（現像剤担持体電圧印加手段）６９ａに繋がっている。同様に、ローラ２の芯金電極２ａと導通された装置４に付属の接点電極６７と、対応する装置本体１０Ａ側の接点電極６８がそれぞれ設けられている。電極６８は装置本体１０Ａの内部の検出用電源（現像剤供給部材電圧印加手段）７０に繋がっている。電源７０は検出用交流バイアス電源７０ａと供給ローラ用直流バイアス電源７０ｂを有する。電源７０ｂは、正負両方のバイアスを印加できる電源である。カートリッジ２０が装置本体１０Ａ内の所定の装着部２５に設置されている状態において、装置４が第１の位置（図３の（ａ））に転換されているときも、第２の位置（図３の（ｂ））に転換されているときも、電極６５と６６、電極６７と６８は導通している。即ち、装置４が第１の位置と第２の位置との間で揺動しても、電極６５と電極６６、電極６７と電極６８は、接触したままである。
【００５７】
通常の現像動作時（画像形成時）には、装置４は第１の位置にあり、電源６９ａより電極６６を介して電極６５に現像バイアス（直流電圧）が印加される。即ち、ローラ１に対して現像バイアスが印加される。このとき、電極６８を介して電極６７には、電源７０ｂから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６５と電極６７は同電位となるので、ローラ１とローラ２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６９、電源７０は、現像バイアス電源に切り替えられる。
【００５８】
非現像動作時（非画像形成時）には装置４は第２の位置となる。本実施例においては、装置４が第２の位置に切換えられている状態時において、ローラ２の導電性の芯金２ａに、電源７０ａからトナー残量検知用バイアス（現像剤量検出用電圧）を印加して装置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。このとき、電源６９ａと電源７０ｂはオフに制御されている。現像ローラ１の導電性の芯金１ａには、ローラ２に印加された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６９で検出される。即ち、検出器６９は検出電圧に基づいてローラ１とローラ２との間の静電容量を検知する。
【００５９】
そして、その検知静電容量値に関する電気的情報がコントローラ部５２に入力する。コントローラ部５２は、検出器６９から入力する検知静電容量値に関する電気的情報から装置４の容器３におけるトナー残量を演算して測定する。上記において、検出器６９とコントローラ部５２が現像剤残量検知手段１００である。即ち、非画像形成時において電源７０ａからローラ２に電圧を印加してローラ１とローラ２との間の静電容量を検知することで容器３のトナー残量を測定する、静電容量の変化を利用した現像剤残量検知手段である。
【００６０】
より具体的には、本実施例においては、後述するように、カートリッジ使用開始時でトナーが減っていない状態における静電容量に関する値（以降、「初期値」と記す）から、現在の静電容量に関する値（以降、「現在値」と記す）を差し引いた値を用いている。そして、この値に基づいて、コントローラ部５２のＣＰＵ５３でトナー残量に関する情報を得ている。また、その後プリントを行うと、画像形成動作終了後にトナー残量検知制御を行うため、その際得られた検出値は「現在値」として部材５５に更新される。
【００６１】
装置４の現像動作を行わない第２の位置、つまり、ドラム１１とローラ１が離間α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において実現可能である。また、画像形成を開始する前の準備動作中（前多回転動作中や前回転動作中）において実現可能である。また、画像形成動作が終了し、画像形成装置から記録材Ｐが機外に排紙される間における装置動作（後回転動作中）等において実現可能である。この時、装置４の第２の位置において、ドラム１１とローラ１が離間αしている。そのため、ローラ２に対して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、ローラ１とドラム１１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。ローラ２の導電性の芯金２ａにトナー残量検知を目的とした交流バイアスを印加して、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、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。
【００６２】
ドラム１１とローラ１の当接離間動作、つまり、装置４の現像動作を行う第１の位置と、現像動作を行わない第２の位置とで、当然、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、本実施例の装置４においては、電源７０ａはローラ２にトナー残量検知のための交流バイアスを印加して、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、ローラ２に含まれるトナー量変化にともなう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装置４の姿勢、トナーＴの動きによっても、ローラ２に含まれるトナー量は変化しない。
【００６３】
つまり、ローラ１とローラ２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、ローラ２は、トナーが内部に進入可能な発泡体層を備えるので、装置４の姿勢が変わっても発泡体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、本実施例の非磁性１成分接触現像装置４において、静電容量を利用したトナー残量検出を行っている際、つまり、ローラ１とドラム１１が離間αしている状態においては、ローラ１及びローラ２の駆動を停止する。ローラ１及びローラ２の駆動を停止することで、ローラ１へのトナー供給及び未現像トナーの剥ぎ取り行為が中断され、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。
【００６４】
図５の（ａ）に本実施例のトナー残量検知のフローチャートを示す。画像形成動作終了後（ステップＳ１：後回転動作時）、装置４が第１の位置から第２の位置へ移動することで、ドラム１１とローラ１の離間動作が行われる（ステップＳ２）。そして、ローラ１及びローラ２の駆動が停止される（ステップＳ３）。
【００６５】
その後、静電容量測定用バイアスを印加して（ステップＳ４）、トナー残量測定を行う（ステップＳ５）。そして、コントローラ部５２は、その検出値をカートリッジ２０のメモリ部材（カートリッジメモリ）５５に「現在値」として更新書き込みする。また、コントローラ部５２は、カートリッジ使用開始時にメモリ部材５５に記憶した「初期値」から「現在値」を差し引いた差分値を、予め設定したカートリッジ寿命予告や寿命警告のための閾値と比較する。そして、差分値が閾値を超えると、装置１０の操作部の表示器（不図示）、或いは装置５１の表示部（不図示）、若しくはその両方に、カートリッジ２０についての寿命予告或いは寿命警告を表示したり、装置１０の画像形成動作を中止したりする。これにより、使用者に、交換用のカートリッジ２０の準備を促す、或いはカートリッジ２０の交換を促して、出力画像の品質を維持するようにしている。また、複数の基準値を設けることで、トナー残量に関する複数の情報を警告表示することが可能である。例えば、装置４が新品で容器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％で表示しても良い。
【００６６】
図５の（ｂ）に、本実施例の装置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検出器６９の出力値を三角点と実線で示す。本実施例において、ローラ２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５の（ｂ）に示されるように、本実施例の装置４の構成では、現像剤容器内トナー量と、検出器６９の静電容量検知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。
【００６７】
図５の（ｃ）に本実施例の装置４における現像剤容器内トナー量と、その時の供給ローラ内含有トナー量をプロットしたものを示す。（ｃ）では、（ｂ）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、ローラ２を取り出して発泡体層２ｂ中に含まれるトナーＴの量を測定した（使用前のローラ２の重量との差分を取った）。（ｃ）に示されるように、現像剤容器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。
【００６８】
上記図５の（ｂ）と（ｃ）の測定で、供給ローラ内含有トナー量と本実施例の装置４の静電容量検知出力値とその時の供給ローラ内含有トナー量を図６の（ａ）にプロットした。上記のように、現像剤容器内トナー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。したがって、「初期値」から「現在値」を引いた値は、現在までに消費したトナー量とほぼリニアな相関関係を有するので、前述のトナー残量検知手段によって残量を求めることができる。また、このように差分値を用いてトナー残量を求めることで、供給ローラ抵抗やトナー凝集度などの個体差、温度や湿度などの環境差の影響をある程度低減することが可能となり、トナー残量検出の精度が向上する。
【００６９】
ローラ２の通気量を大きくするに従い、静電容量検知出力値の絶対値は大きくなるが、現像剤容器内トナー量に応じた変化量は、通気量３〜５（リットル／分）のローラ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ローラ２であれば、検知される静電容量出力値と現像剤容器内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、ローラ２の発泡体層２ｂの空孔部分が増えてローラ２の強度が小さくなり、ローラ２の発泡体層２ｂ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。
【００７０】
ローラ２内に含まれるトナー量を多くするためには、ローラ２の発泡体層２ｂ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。ローラ２内（発泡体層２ｂ内）のトナーは、ローラ２がローラ１に接触し始めるときにローラ２が変形し始めて一部吐き出され、ローラ２がローラ１に接触し終わるときにローラ２の変形が元に戻り、一部吸い込まれている。このように、ローラ２に対してトナーは出入りしているが、ローラ２内のトナー量は現像剤容器３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。ローラ２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、ローラ２内へのトナーの出入りが生じないようにローラ２の回転を停止して測定するのが良い。
【００７１】
図５の（ｃ）に示した現像剤容器内トナー量と供給ローラ内含有トナー量の相関は、トナーＴの凝集度にも依存する。凝集度が低いほど、ローラ２へのトナーの出入りが容易と成る為に、現像剤容器内トナー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。本実施例の装置１０において、画像形成動作を行い、容器３内のトナーＴが充分消費された状態の容器３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、容器３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容器３内のトナー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ローラ２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。
【００７２】
供給ローラ内含有トナー量は容器３内のトナー量との間に相関関係をもつ。よって、容器３内のトナーの自重がそのままローラ２にかかるほど、図５の（ｃ）に示すような現像剤容器内トナー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、本実施例のように、容器３の開口部３１にローラ１・２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。ここで、本実施例の装置１０においては、ローラ２にトナー残量検知バイアスを印加し、ローラ１に誘起される電圧を検出する検出器６９を配置する構成であった。しかしながら、ローラ１にトナー残検知バイアスを印加し、ローラ２に誘起される電圧を検出する検出器６９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。
【００７３】
（６）新品の現像装置における供給ローラに対する現像剤充填制御
供給ローラ内含有トナー量と現像剤容器内トナー量との間に相関関係がない場合がある。図５の（ｃ）の供給ローラ内含有トナー量は、回転するローラ２内のトナー出入り量が平衡にあり、回転停止した状態を測定したものである。これに対して、装置本体１０Ａに装着されたカートリッジ２０が一度も画像形成に使用されていない新品である場合においては、供給ローラ２にはトナーが十分には充填されていない。
【００７４】
そのため、その装置４の使用初期においては、回転するローラ２内に吸入されるトナー量がローラから排出されるトナー量より多く、いわゆる平衡状態にない。装置４をしばらく駆動状態にすることでローラ２の発泡体層２ｂ内にトナーＴが次第に充填されていき、やがてローラ２内のトナー出入り量が平衡状態に達する。しかしながら、駆動を開始してから平衡状態に達するまでにはかなりの時間がかかり、この間はプリントが行えなかった。
【００７５】
具体的に、図６の（ｂ）において、四角点と破線のグラフは、従来例として、新品の現像装置４について駆動を開始してからローラ２内のトナー出入り量が平衡状態に達するまでの、ローラ２のトナー含み量推移である。装置４の駆動は、現像動作と同様の直流電圧−３００Ｖがローラ１とローラ２に対して電源６９ａと電源７０ｂの夫々から印加されている状態で、ローラ１とローラ２を現像動作と同様の速度で回転させたものである。トナー充填時間（ローラ２内のトナー出入り量が平衡状態に達するまでの時間）は約２００秒を要した。
【００７６】
本発明は装置４が一度も画像形成に供されていない新品であるために現像剤供給部材としての供給ローラ２の発泡体層２ｂの内部に十分に現像剤が進入していない場合においても、速やかに画像形成が行える画像形成装置を提供するものである。そのための手段構成として、本実施例では、新品検知手段を有する。新品検知手段は、現像装置４側に設けられた、現像装置が新品であるか否かの識別情報を担う新品識別手段と、画像形成装置本体１０Ａ側に設けられた、新品識別手段の識別情報を認識する新品認識手段と、によって新品検知を行う。
【００７７】
そして、その新品検知手段によって装置４が新品であると判断された場合に、充填手段はローラ２に対して現像剤の充填動作を行う。すなわち、ローラ１の電位からローラ２の電位を引いた値がトナーの正規帯電極性と同極性を持つように、ローラ１とローラ２との間に直流バイアスを印加しながら、ローラ２を回転することでローラ２に現像剤を充填する。本実施例の充填動作において具体的には、ローラ１に０Ｖ、ローラ２に＋５００Ｖの直流電圧を印加し、ローラ１を１３０（ｒｐｍ）、ローラ２を１００（ｒｐｍ）の速度で現像動作と同様に回転させている。これにより、ローラ１からローラ２にトナーが付勢されるような電界が形成され、両ローラの回転に伴ってローラ２にトナーが速やかに充填される。
【００７８】
図６の（ｂ）は、新品の現像装置４について駆動を開始してからローラ２内のトナー出入り量が平衡状態に達するまでの、ローラ２のトナー含み量推移である。本実施例のトナー充填動作を行うことでトナー充填時間の短縮が図られていることがわかる。本実施例においてトナー充填時間は約１０秒であった。従って、本実施例のようにトナー充填制御を行えば、装置４が一度も画像形成に供されていない新品であるために供給ローラ２の発泡体層２ｂの内部に十分にトナーＴが進入していない場合においても、速やかに画像形成が行える。ローラ２に、トナーＴの帯電極性とは逆極性の直流バイアスを印加した場合、トナー充填時間は、直流バイアスの絶対値を大きくすることで比例的に短縮される。
【００７９】
装置４側の新品識別手段は、本実施例においては、カートリッジ２０に具備させたメモリ部材（カートリッジメモリ）５５内の新品識別スイッチである。工場から出荷されるカートリッジ２０は新品識別スイッチがＯＮ状態にされている。新品識別スイッチのＯＮ状態はカートリッジ２０従って現像装置４が新品であるという情報である。また、新品識別スイッチのＯＦＦ状態はカートリッジ２０従って現像装置４が新品でないという情報である。また、装置本体１０Ａ側の新品認識手段は、コントローラ部５２の情報読み取り機能部である。
【００８０】
コントローラ部５２は装置本体１０Ａに装着されているカートリッジ２０の部材５５から情報伝達５５ａ・５６介して部材５５のメモリ情報を読み取り、新品識別スイッチがＯＮであれば、カートリッジ２０従って現像装置４は新品であると認識する。また、新品識別スイッチがＯＦＦであれば、カートリッジ２０従って現像装置４は新品ではないと認識する。
【００８１】
図６の（ｃ）に現像剤充填制御モード実行時のフローチャートを示す。コントローラ部５２は、本体電源スイッチのＯＮ或いはドアスイッチＳＷＤのＯＮにより電源回路が閉成されたら、カートリッジ２０が装置本体１０Ａの装着部２５に装着されていること、ジャムの取り残しが無いことを確認する（ステップＳ１）。
【００８２】
カートリッジ２０が装着されているか否かは、本実施例の場合は、カートリッジ２０に具備させたメモリ部材５５と通信が可能か否かで判断している。また、ジャムの取り残しの有無はジャム検知機構（不図示）で検知している。カートリッジ２０が装着されていない、或いはジャムの取り残しがある場合には、装置１０を動作させずに、走査部等の表示部にその旨の表示をして使用者に処置を促す。
【００８３】
コントローラ部５２は、カートリッジ２０が装置本体１０Ａの装着部２５に装着されていること、ジャムの取り残しが無いことを確認したら、カートリッジ２０が新品か否かを認識する。その認識は、上記のように、部材５５から読み取られる新品識別スイッチがＯＮであるかＯＦＦであるかでなされる（ステップＳ２）。
【００８４】
新品識別スイッチがＯＦＦである場合はカートリッジ２０従って装置４が新品ではないと認識する。この場合は、コントローラ部５２は、装置１０の所定の前多回転動作を実行し、プリントジョブ開始信号が入力するまでスタンバイ状態に入る（ステップＳ７）。
【００８５】
また、プリントジョブが中断している状態にあった場合には、コントローラ部５２は、装置１０の所定の前多回転動作を実行し、そのリカバリー動作を実行した後、次のプリントジョブ開始信号が入力するまでスタンバイ状態に入る。また、ステップＳ２において、新品識別スイッチがＯＮである場合はカートリッジ２０従って装置４が新品であると認識する。この場合は、コントローラ部５２は、装置１０の所定の前多回転動作を開始するとともに、この動作中において装置４のローラ２に対して積極的に現像剤を進入させるための上記の現像剤充填制御モードを実行する（ステップＳ３）。即ち、充填手段によって、ローラ１の電位からローラ２の電位を引いた値がトナーの正規帯電極性と同極性を持つように、ローラ１とローラ２との間に直流バイアスを印加しながら、ローラ２を回転する。
【００８６】
この制御モードは予め設定した所定のトナー充填時間について行われる。その所定のトナー充填時間は、新品の装置４について駆動を開始してからローラ２内のトナー出入り量が平衡状態に達するまでの必要時間であり、予め試験により決定される。
【００８７】
この制御モードの実行が終了した直後、すなわち、新品カートリッジで上記制御モードを実行してから最初の画像形成が行われるまでの間に、コントローラ部５２は、前記「（５）トナー残量検知」で説明したトナー残量検知を実行する。そして、コントローラ部５２は、得られた検出値を「初期値」としてカートリッジ２０の部材５５に書き込んで記憶させる（ステップＳ５）。記憶した「初期値」はこの後基本的に書き換えない。そして、コントローラ部５２は、部材５５の新品識別スイッチをＯＦＦにする（ステップＳ６）。ＯＦＦにされた新品識別スイッチはこの後ＯＮにされることはない。そして、コントローラ部５２は、ステップＳ３乃至Ｓ６を含む所定の前多回転動作を終えたら、プリントジョブ開始信号が入力するまで装置１０をスタンバイ状態に保持する（ステップＳ７）。
【００８８】
また、プリントジョブが中断している状態にあった場合には、コントローラ部５２は、ステップＳ３乃至Ｓ６を含む所定の前多回転動作を終えたら、中断しているジョブのリカバリー動作を実行する。そして、その後、次のプリントジョブ開始信号が入力するまで装置１０をスタンバイ状態に保持する。以上のように、本実施例のトナー充填制御を行ってから「初期値」を得ることで、現像剤容器内のトナー量を適切に反映した「初期値」を速やかに得ることができ、カートリッジ使用開始時に最初の画像形成を行うまでの時間を短縮することが可能となる。
【００８９】
（７）他の実施形態
１）現像装置４は、上記実施例の画像形成装置のようにプロセスカートリッジ２０に包含されていなくてもよい。現像装置４を単独で、或いはドラム１１以外の他のプロセス手段と組み合わせて、装置本体１０Ａに対して取り外し可能に装着される現像カートリッジとされていてもよい。或いは、現像剤容器３内に現像剤補給機構部から現像剤を適時に補給することができる、装置本体１０Ａに作り付けられた現像装置として配設されてもよい。これらの現像装置の場合にもメモリ部材５５を配設する。
【００９０】
２）上記実施例においては、新品検知手段は、メモリ部材５５内の新品識別スイッチである新品識別手段と、コントローラ部５２のＣＰＵ５３を用いて新品識別スイッチを判別する新品認識手段とから構成されている。しかし、これに限られるものではない。他の例として、例えば、新品識別手段は現像装置の形状とし、光学センサを用いて新品検知を行っても構わない。また、現像装置に新品識別手段としてヒューズを設け、ヒューズが破断しているか否かを新品認識手段によって認識することで新品検知を行うことも可能である。新品識別手段に応じた新品認識手段であれば良く、上記実施例の形態に限定するものではない。
【００９１】
３）上記実施例では、接触現像法を採用しているが、本発明はトナー供給ローラを用いた非磁性ジャンピング現像法を用いた画像形成装置にも有効である。また、実施例の形態と同様の形態のカートリッジ２０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。
【００９２】
４）上記実施例では、「初期値」と「現在値」と差分値によりトナー残量を算出していたが、トナー残量の算出方法はこれに限らない。例えば、単純に現在値と基準値を比較するトナー残量算出方法でもよい。
【符号の説明】
【００９３】
１・・現像剤担持体（現像ローラ）、２・・現像剤供給部材（供給ローラ）、２ｂ・・発泡体、３・・現像剤容器、３１・・開口部、４・・現像装置、Ｔ・・現像剤（トナー）、１１・・像担持体（感光ドラム）、５２・・新品認識手段（コントローラ部）、５５・・新品識別手段（カートリッジメモリ）、７０・・電圧印加手段、１００・・現像剤残量検知手段
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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