(57)【要約】【課題】トナーの劣化による画像不良の発生を抑制する。【解決手段】画像形成装置は、所定の指数（Ｈｎ）が、予め設定されている閾値以上となった場合に、現像容器に現像剤を補給することを促す補給情報を報知する報知手段を備える。この指数は、現像剤担持体の回転に応じて増加し（Ｓ１２）、現像容器内の現像剤の量が少ない程、現像剤担持体が所定量回転した際の増加量が大きくなるように設定されている。また、この指数は、現像容器に現像剤が補給されることで減少し（Ｓ２６）、現像剤の補給量が多い程、現像容器に現像剤が補給された際の減少量が大きくなるように設定されている。【選択図】図７
2020149027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、
トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器に収容されている現像剤を担持して回転し、前記像担持体に担持されている静電潜像をトナー像に現像する現像剤担持体と、
前記像担持体に担持されているトナー像を記録材に転写する転写手段と、
所定の指数が、予め設定されている閾値以上となった場合に、前記現像容器に現像剤を補給することを促す補給情報を報知する報知手段と、を備え、
前記指数は、
前記現像剤担持体の回転に応じて増加し、前記現像容器内の現像剤の量が少ない程、前記現像剤担持体が所定量回転した際の増加量が大きくなり、かつ、
前記現像容器に現像剤が補給されることで減少し、現像剤の補給量が多い程、前記現像容器に現像剤が補給された際の減少量が大きくなるように設定されている、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記指数は、前記現像剤担持体が前記所定量回転した際の増加量が、前記現像容器内の現像剤の量に反比例し、かつ、前記現像容器に現像剤が補給された際に、補給前の状態における前記現像容器内の現像剤の量と補給後の状態における前記現像容器内の現像剤の量との比に従って減少する、
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】
前記指数の値に応じて、前記像担持体の表面において静電潜像が形成されていない領域の電位と、前記現像剤担持体に印加する電圧との電位差を変更する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体が配置された前記現像容器の開口部に配置され、前記現像剤担持体に担持されている現像剤の量を規制する規制部材をさらに備え、
前記指数の値に応じて、前記規制部材に印加する電圧の値を変更する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記指数の値に応じて、前記転写手段に印加する電圧の値を変更する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像担持体に当接し、前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段を備え、
前記帯電手段に付着したトナーを除去するクリーニング動作を実行可能であり、
前記指数の値に応じて、前記クリーニング動作を実行する頻度を変更する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像容器に取り付けられ、前記現像容器内の現像剤の量を検知する検知手段をさらに備え、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記指数を算出する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、
トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、
前記現像容器に収容されている現像剤を担持して回転し、前記像担持体に担持されている静電潜像をトナー像に現像する現像剤担持体と、
前記像担持体に担持されているトナー像を記録材に転写する転写手段と、
前記現像容器に現像剤を補給することを促す補給情報を報知する報知手段と、を備え、
前記現像容器に所定量の現像剤が収容されている状態で第１の量の現像剤が前記現像容器に補給された後、記録材に対する画像形成を繰り返し行う場合、前記現像容器内の現像剤の量が第１の値まで減少したときに前記報知手段によって前記補給情報を報知し、
前記現像容器に前記所定量の現像剤が収容されている状態で前記第１の量より少ない第２の量の現像剤が前記現像容器に補給された後、記録材に対する画像形成を繰り返し行う場合、前記現像容器内の現像剤の量が前記第１の値より少ない第２の値まで減少したときに前記報知手段によって前記補給情報を報知する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体と前記現像剤担持体とが対向する現像領域において前記現像剤担持体から前記像担持体に供給された後、前記転写手段によって記録材に転写されなかったトナーであって、前記像担持体の回転によって再び前記現像領域に到達した際に静電潜像の現像に使用されないトナーを、前記現像剤担持体によって前記現像容器に回収する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像容器内の現像剤を撹拌する撹拌手段と、
前記現像剤担持体及び前記撹拌手段を駆動する駆動源と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項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、トナーを用いて記録材に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式の画像形成装置は、感光ドラム等の像担持体の表面に静電潜像を書き込み、静電潜像をトナーを用いて現像し、現像されたトナー像を紙などの記録材に転写することで画像を形成する。現像を行う現像ユニットは、典型的には、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、現像剤を担持する現像ローラと、現像ローラに担持される現像剤の量を規制する現像ブレードと、を有する。
【０００３】
現像によって消費されるトナーを現像ユニットに補充する方式としては、現像ユニットごと交換するカートリッジ式と、トナーのみを現像ユニットに補給するトナー補給式とが用いられている。また、トナー補給式には、トナーボトル等の容器から現像ユニットに少量ずつトナーを補給する逐次補給方式と、現像ユニットのトナー残量が少なくなった場合にユーザが現像ユニットに直接トナーを補給する直接補給方式とがある。特許文献１には、現像剤供給箱から現像剤搬入路を介して現像装置に少量ずつ現像剤を補給する逐次補給方式の機構が記載されている。一方、直接補給方式は、例えば上記文献に記載の現像剤搬入路が不要となるように、画像形成装置の構成を簡素化できるため、画像形成装置の小型化の面で有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３００８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、現像容器内のトナーは、現像ローラに担持されて現像ブレードや感光ドラム等と摺擦されることで機械的なストレスを受けて、徐々に劣化する。トナーの劣化が進んで、元の粒子形状から変形したトナーや、外添剤が粒子表面から剥がれ落ちたトナーの割合が多くなった状態では、現像時のトナーの挙動が変化して画像不良が発生する可能性がある。
【０００６】
発明者らが行った検討の結果、トナーの劣化の進み具合が、現像容器に前回のトナー補給が行われた時点でのトナー残量や、前回のトナー補給において補給されたトナーの量等に依存して変化することが判明した。従って、例えば直接補給方式においてユーザが任意のタイミングでトナーを補給できるようにした場合、画像不良に繋がるようなトナー劣化の推移を把握してくことが重要であることがわかった。
【０００７】
そこで、本発明は、トナー補給を伴う場合のトナー劣化の推移を把握していく仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、記録材に画像を形成する画像形成装置であって、静電潜像を担持する回転可能な像担持体と、トナーを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器に収容されている現像剤を担持して回転し、前記像担持体に担持されている静電潜像をトナー像に現像する現像剤担持体と、前記像担持体に担持されているトナー像を記録材に転写する転写手段と、所定の指数が、予め設定されている閾値以上となった場合に、前記現像容器に現像剤を補給することを促す補給情報を報知する報知手段と、を備え、前記指数は、前記現像剤担持体の回転に応じて増加し、前記現像容器内の現像剤の量が少ない程、前記現像剤担持体が所定量回転した際の増加量が大きくなり、かつ、前記現像容器に現像剤が補給されることで減少し、現像剤の補給量が多い程、前記現像容器に現像剤が補給された際の減少量が大きくなるように設定されている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トナーの劣化による画像不良の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略図（ａ、ｂ）。
【図２】実施例１における画像形成装置の制御構成を示すブロック図。
【図３】実施例１におけるトナー残量センサについて説明するための図（ａ〜ｃ）。
【図４】実施例１における現像装置とトナーボトルを比較するための図。
【図５】実施例１における現像装置及びトナーボトルに取り付けられるキャップを示す図（ａ〜ｃ）。
【図６】実施例１における現像装置の模式図。
【図７】実施例１における画像形成装置の制御方法を示すフローチャート。
【図８】実施例１において、トナー補給の条件によって生じるトナー劣化濃度指数の推移の違いを説明するための図。
【図９】実施例１について行った耐久試験の結果を表す図。
【図１０】実施例１について行った耐久試験におけるトナー劣化濃度指数の推移を表す図（ａ、ｂ）。
【図１１】実施例１について行った耐久試験におけるトナー劣化濃度指数の推移を表す図（ａ、ｂ）。
【図１２】実施例２について行った耐久試験の結果を表す図（ａ、ｂ）。
【図１３】実施例２について行った耐久試験におけるトナー劣化濃度指数の推移を表す図（ａ、ｂ）。
【図１４】実施例２について行った耐久試験におけるトナー劣化濃度指数の推移を表す図。
【図１５】現像装置及びトナーボトルの形状に関する変形例を表す図（ａ、ｂ）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための例示的な形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１（ａ）は、実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図である。画像形成装置１００は、外部機器から入力される画像情報に基づいて記録材に画像を形成するモノクロプリンターである。記録材には、普通紙及び厚紙等の紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等のプラスチックフィルム、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート、並びに布等の、材質の異なる様々なシート材が含まれる。
【００１３】
画像形成装置１００の装置本体１０１には、直接転写方式の電子写真ユニットが搭載されている。即ち、装置本体１０１には、感光ドラム１と、感光ドラム１の周囲に配置された帯電ローラ２、露光装置４、現像ローラ３１を含む現像装置３、転写ローラ５、及び前露光装置１１と、が設けられている。感光ドラム１は本実施例の像担持体であり、帯電ローラ２は本実施例の帯電手段であり、露光装置４は本実施例の露光手段であり、現像ローラ３１は本実施例の現像手段であり、転写ローラ５は本実施例の転写手段である。
【００１４】
感光ドラム１は、円筒型に成形された感光体である。本実施例の感光ドラム１は、アルミニウムで成形されたドラム状の基体上に、負帯電性の有機感光体で形成された感光層を有している。また、感光ドラム１は、駆動モータによって所定の方向（図中時計周り方向）に所定の周速で回転駆動される。感光ドラム１の周速は、画像形成装置１００による画像形成の速度を規定するものであるため、プロセススピードとも呼ばれる。
【００１５】
帯電ローラ２は、感光ドラム１に所定の圧接力で接触し、帯電部を形成する。また、帯電高圧電源によって所望の帯電電圧を印加されることで、感光ドラム１の表面を所定の電位に均一に帯電させる。本実施例では、感光ドラム１は帯電ローラ２により負極性に帯電する。
【００１６】
本実施例の露光装置４は、レーザスキャナ装置である。即ち、露光装置４は、外部機器から入力された画像情報に対応したレーザ光を、ポリゴンミラーを用いて感光ドラム１に照射することで、ドラム表面を走査露光する。この露光により、感光ドラム１の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。なお、露光装置４としては、レーザスキャナ装置に限定されることはなく、例えば、感光ドラム１の長手方向に沿って複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイを有するＬＥＤ露光装置を採用しても良い。
【００１７】
現像装置３は、現像装置３の枠体となる現像容器３７と、現像剤担持体である現像ローラ３１と、現像剤担持体に現像剤を供給する供給手段としての供給ローラ３２と、を備えている。現像容器３７の内側には、本実施例の現像剤であるトナーを収容する現像剤収容室が形成されている。現像ローラ３１及び供給ローラ３２は、現像容器３７によって回転可能に支持されている。また、現像ローラ３１は、感光ドラム１に対向するように、現像容器３７の開口部に配置されている。供給ローラ３２は現像ローラ３１に回転可能に当接しており、現像容器３７に収容されているトナーは供給ローラ３２によって現像ローラ３１の表面に塗布される。
【００１８】
現像装置３は、現像方式として接触現像方式を用いている。即ち、現像ローラ３１に担持されたトナー層が、感光ドラム１と現像ローラ３１とが対向する現像部（現像領域）において感光ドラム１と接触する。現像ローラ３１には現像高圧電源によって現像電圧が印加される。現像電圧の下で、現像ローラ３１に担持されたトナーが感光ドラム１の表面の電位分布に従って現像ローラ３１からドラム表面に転移することで、静電潜像がトナー像に現像される。なお、本実施例では、反転現像方式を採用している。即ち、帯電工程において帯電させられた後、露光工程において露光されることで電荷量が減衰した感光ドラム１の表面領域にトナーが付着することでトナー像が形成される。
【００１９】
本実施例では、粒径が６μｍ、正規の帯電極性が負極性のトナーを用いている。本実施例のトナーは一例として重合法により生成された重合トナーを採用している。また、本実施例のトナーは磁性成分を含有せず、主に分子間力や静電気力（鏡像力）によってトナーが現像ローラ３１に担持される、所謂非磁性の一成分現像剤である。ただし、磁性成分を含有する一成分現像剤を用いてもよい。また、一成分現像剤には、トナー粒子以外にもトナーの流動性や帯電性能を調整するための添加物（例えば、ワックスやシリカ微粒子）が含まれている場合がある。また、現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアとによって構成された二成分現像剤を用いてもよい。磁性を有する現像剤を用いる場合、現像剤担持体としては、例えば内側にマグネットが配置された円筒状の現像スリーブが用いられる。
【００２０】
現像容器３７の内部には、撹拌手段としての撹拌羽根３３が設けられている。撹拌羽根３３は、駆動モータに駆動されて回動することで、トナーを撹拌すると共に、現像ローラ３１及び供給ローラ３２に向け、トナーを送り込む。図１（ａ、ｂ）で示されるように、撹拌羽根３３は回転軸を中心に図中時計回り方向に回転する。また、撹拌羽根３３は、現像に使用されず現像ローラ３１から剥ぎ取られたトナーを現像容器内で循環させ、現像容器内のトナーを均一化する役割を有する。
【００２１】
また、現像ローラ３１が配置される現像容器３７の開口部には、現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部材としての現像ブレード３９が配置されている。現像ローラ３１の表面に供給されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って現像ブレード３９との対向部を通過することで、均一に薄層化され、また摩擦帯電により負極性に帯電させられる。
【００２２】
現像ローラ３１は、本実施例では、導電性の芯金上にシリコーンゴムを基層とし、その上にウレタンゴムを表層として形成したものを用いている。なお、体積抵抗としては、１０４Ω以上１０１３Ω以下の抵抗のものを用いることができる。また、現像ブレード３９は、本実施例では、厚さ０．１ｍｍの金属製のＳＵＳ板金とした。
【００２３】
なお、現像ローラ３１と現像ブレード３９との当接圧を高くするほど、摩擦帯電によるトナーの単位重量当たりの電荷量（以下、単にトナー帯電量と称する）を高くすることができる。トナー帯電量を高くすることで、感光ドラム１の露光部と現像ローラ３１との電位差によって現像ローラ３１から感光ドラム１にトナーが転移しやすい状態が実現される。ただし、当接圧を高くしすぎると、低温低湿環境でのトナー帯電量が過多となることによって、画像濃度が薄くなってしまう可能性がある。トナー帯電量が大きすぎる場合、感光ドラム１の表面における露光部と非露光部の電位差が少量のトナーによって埋められてしまい、現像されたトナー像の濃度が不足するためである。従って、現像ブレード３９の当接圧（長手方向の単位長さ当たりの加圧力）は、１０ｇｆ／ｃｍ以上１００ｇｆ／ｃｍ以下の間とするのが良い。本実施例においては、現像ローラ３１と現像ブレード３９の当接圧は、３０ｇｆ／ｃｍとした。
【００２４】
転写ローラ５は、ポリウレタンゴムやＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）などから成るスポンジゴムなどの弾性部材で構成されたものを好適に用いることができる。本実施例では、転写ローラ５として、直径５ｍｍのニッケルメッキ鋼棒を、抵抗値を５×１０７Ωに調整したＮＢＲの発泡スポンジで覆ったものを用いた。抵抗値はＮＢＲにヒドリンやカーボン等の導電材を混入させることにより調整可能である。発泡スポンジの外径（直径）は１３ｍｍである。記録材の搬送方向と直交する方向（長手方向）における発泡スポンジの幅は、画像形成装置１００が画像形成可能な記録材の最大サイズとしてレターサイズを想定して、２１６ｍｍに設定されている。
【００２５】
転写ローラ５は感光ドラム１に向けて押圧され、感光ドラム１と転写ローラ５とが圧接する転写部を形成する。感光ドラム１と転写ローラ５の押圧力は、高いほど、搬送ズレや転写ズレを発生しにくく、より高い画像品質を得られるが、高すぎると転写中抜けによる画像不良が発生しやすくなる。感光ドラム１と転写ローラ５の押圧力は、例えば、４．９Ｎ以上２４．５Ｎ以下（５００ｇｆ以上２５００ｇｆ以下）が好ましい。本実施例では、押圧力を９．８Ｎ（１０００ｇｆ）とした。また、記録材の搬送方向において、転写部において感光ドラム１と転写ローラ５とが接触しているニップ領域の幅は約１ｍｍである。
【００２６】
感光ドラム１に形成されたトナー像が転写部に到達するタイミングに合わせてカセット６に格納された記録材Ｓが給送ユニット７によって１枚ずつ給送され、レジストレーションローラ対８を通って転写部に搬送される。また、感光ドラム１に形成されたトナー像が転写部に到達するタイミングに合わせて、転写ローラ５には転写高圧電源から転写電圧が印加される。これにより、感光ドラム１に担持されているトナー像が転写部を通過する記録材に転写される。
【００２７】
トナー像を転写された記録材Ｓは、定着器９に搬送される。定着器９は、記録材上のトナーを加熱して溶融させることで画像の定着処理を行う熱定着方式のものである。本実施例の定着器９は、定着フィルム９１と、定着フィルム９１を加熱するセラミックヒータ等の定着ヒータと、定着ヒータの温度を測定するサーミスタと、定着フィルム９１に圧接する加圧ローラ９２と、を備える。記録材Ｓが定着フィルム９１と加圧ローラ９２との間のニップ部を通過する際にトナー像が加熱及び加圧される。これによりトナー粒子が溶融し、その後固着することで、画像が記録材Ｓに定着する。定着器９を通過した記録材Ｓは、排出ローラ対１０によって画像形成装置１００の外部に排出される。
【００２８】
また、画像形成装置１００には、感光ドラム１の回転方向において転写部より下流側かつ帯電部より上流側に、感光ドラム１を除電処理する除電手段としての前露光装置１１が設けられている。前露光装置１１は、帯電部で安定した放電を生じさせるために、帯電部に侵入する前の感光ドラム１の表面電位を除電する。
【００２９】
図２は、画像形成装置１００の制御系を表すブロック図である。画像形成装置１００は、装置の動作を制御する制御手段として、中央処理装置（ＣＰＵ）５１と、不揮発性の記憶領域及び揮発性の記憶領域を含む記憶装置５２と、Ａ／Ｄ変換部５９と、を有する制御部５０を備えている。ＣＰＵ５１は、記憶装置５２に格納されている制御プログラムを読み出して実行することにより、各種高圧基板（帯電高圧電源、現像高圧電源、転写高圧電源）及び駆動モータ５８等を動作させ、上述の画像形成動作を実行する。なお、本実施例の駆動モータ５８は、少なくとも感光ドラム１、現像ローラ３１、供給ローラ３２、撹拌羽根３３及び給送ユニット７を駆動する共通の駆動源である。また、記憶装置５２は、画像形成装置１００を所定の方法で動作させるための制御プログラムを格納した非一過性の記憶媒体の例である。
【００３０】
制御部５０は、画像形成装置１００のユーザインタフェースとなる操作部５５に接続されている。操作部５５は、液晶パネル等の表示装置と、物理キー及び液晶パネルのタッチパネル機能部等の入力装置と、を備えている。制御部５０は、操作部５５を介してユーザに対して情報を伝達し、また、ユーザからの情報の入力（例えば、画像濃度等の条件設定）を受け付ける。操作部５５を介してユーザに伝達される情報には、ユーザにトナー補給を促すために行われるトナー補給通知が含まれる。
【００３１】
また、制御部５０は、トナー残量センサ５４及び開閉検知センサ５３と電気的に接続され、これらのセンサが出力する信号を受け取る。特にトナー残量センサ５４から出力されるアナログ信号については、Ａ／Ｄ変換部５９によりデジタル化され、ＣＰＵ５１により解析される。トナー残量センサ５４及び開閉検知センサ５３については後述する。また、制御部５０は、外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）５６を介して外部機器に接続され、外部機器と双方向にデータを通信可能に構成されている。外部機器の例は画像形成装置１００に対応したドライバソフトウェアをインストールされたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）であり、この場合、ユーザはＰＣの画面を介した操作によって画像形成装置１００に対して印刷の実行を指示することができる。
【００３２】
［転写残トナーの回収］
記録材Ｓに転写されずに感光ドラム１に残留した転写残トナーは、以下の工程で除去される。転写残トナーには正極性に帯電しているトナーや、負極性に帯電しているものの充分な電荷を有していないトナーが混在する。前露光装置１１により転写後の感光ドラム１を除電し、帯電ローラ２による均一な放電を生じさせることで、転写残トナーは再び負極性に帯電させられる。帯電部において再び負極性に帯電させられた転写残トナーは、感光ドラム１の回転に伴い現像部に到達する。そして、帯電部を通過した感光ドラム１の表面領域は、転写残トナーが表面に付着した状態のまま、露光装置４により露光されて静電潜像を書き込まれる。
【００３３】
ここで、現像部に到達した転写残トナーの挙動について、感光ドラム１の露光部と非露光部に分けて説明する。感光ドラム１の非露光部に付着している転写残トナーは、現像部において感光ドラム１の非露光部の電位（暗部電位）と現像電圧との電位差により現像ローラ３１に転移し、現像容器３７に回収される。これは、トナーの正規帯電極性が負極性であるものとして、現像ローラ３１に印加される現像電圧が、非露光部の電位に対して相対的に正極性だからである。なお、現像容器３７に回収されたトナーは、撹拌羽根３３によって現像容器内のトナーと撹拌されて分散すると共に、現像ローラ３１に担持されることで再び現像工程に使用される。
【００３４】
一方、感光ドラム１の露光部に付着している転写残トナーは、現像部において感光ドラム１から現像ローラ３１に転移せずにドラム表面に残る。これは、トナーの正規帯電極性が負極性であるものとして、現像ローラ３１に印加される現像電圧が、露光部の電位（明部電位）よりもさらに負極性の電位となっているためである。ドラム表面に残った転写残トナーは、現像ローラ３１から露光部へと転移する他のトナーと共に感光ドラム１に担持されて転写部へ移動し、転写部において記録材Ｓに転写される。
【００３５】
このように、本実施例は、転写残トナーを現像装置３に回収し再利用するクリーナーレス構成としたが、従来公知の感光ドラム１に当接するクリーニングブレードを使用して転写残トナーを回収する構成としてもよい。その場合、クリーニングブレードによって回収された転写残トナーは、現像装置３とは別に設置される回収容器に回収される。後述するトナー補給の制御方法は、このような転写残トナーを現像装置３に回収して再利用しない構成にも適用可能である。ただし、クリーナーレス構成とすることで、転写残トナー等を回収する回収容器の設置スペースが不要となって画像形成装置１００のより一層の小型化が可能となり、また、転写残トナーを再利用することで印刷コストの低減を図ることもできる。
【００３６】
［現像装置への現像剤補給］
次に、画像形成装置１００に現像剤を補給する方法について説明する。本実施例では、現像装置３が画像形成装置１００に組み付けられている状態のまま、ユーザが補給用の現像剤が充填されている容器から現像装置３へと現像剤を繰り返し補給する方式（直接補給方式）を採用している。
【００３７】
図１（ａ）に示すように、現像容器３７には、補給容器の例であるトナーボトル１２からトナーを受け入れるための開口部３４が設けられている。開口部３４は、トナーボトル１２の供給口１２ａを着脱可能に構成される。装置本体１０１の上面に設けられたカバー３８が閉じている状態では、開口部３４はカバー３８に覆われている。開閉部材としてのカバー３８は、図中では、図中右側の端部に設けられているヒンジを中心に、装置本体１０１に対して回動可能であるが、例えばスライド式の開閉部材を用いてもよく、開口の対向する辺に夫々ヒンジをもった両開きの扉（観音扉）でも良い。
【００３８】
図１（ｂ）に示すようにカバー３８を開くと開口部３４が露出し、現像装置３に対して上方からトナーボトル１２を取り付けることが可能となる。トナーボトル１２が取り付けられて供給口１２ａと開口部３４とが接続されると、ボトル内のトナーが自重で落下して現像容器３７に移動する。これにより、トナーボトル１２から現像装置３にトナーが補給された状態となる。このようにトナーボトル１２の供給口１２ａと現像装置３の開口部３４との接続部が装置本体１０１の内側に位置することで、直接補給方式でトナー補給を行う際に、画像形成装置１００の周囲にトナーが飛散することを低減することができる。
【００３９】
その後、カバー３８が閉じられたことを開閉検知センサ５３（図２）が検知すると、撹拌羽根３３や現像ローラ３１の駆動を開始可能な状態となり、後述するようにトナー残量の検知が行われる。トナー補給後にトナーボトル１２が画像形成装置１００から取り外された後、トナーボトル１２の供給口１２ａ及び現像装置３の開口部３４には、図５（ａ〜ｃ）に示されるようなキャップ３５が取り付けられる。これにより、画像形成中の現像装置３及び画像形成装置１００から取り外されたトナーボトル１２からトナーが漏れることを防ぐことができる。
【００４０】
現像装置３へのトナーの補給が必要な場合、画像形成装置１００はユーザに対してトナー補給を促す情報を通知すると共に画像形成動作を停止する機能を有する。このとき、図１（ａ）に示すように、撹拌羽根３３を傾けた状態で停止し、上方から落下するトナーを撹拌羽根３３によって現像ローラ３１及び供給ローラ３２へ案内するようにすると好適である。このように、撹拌羽根３３を、トナー案内部材として利用することで、より素早く現像ローラ３１にトナーを補給できる。
【００４１】
なお、直接補給方式に代えて、トナーボトルを画像形成装置１００に装着し、トナーボトルから供給されるトナーをホッパー装置によって少量ずつ現像装置３に補給する逐次補給方式の構成とすることも考えられる。ホッパー装置とは、トナーボトル１２から排出されるトナーを一時的に貯留し、スクリュー等のトナー搬送部材を用いて現像装置３の内部にトナーを補給するものを指す。
【００４２】
しかしながら、逐次補給方式では、トナーボトルから現像装置３までのトナーの搬送経路となるスペースや、トナー搬送部材を駆動するための駆動源及び駆動伝達構成が必要となり、装置の大型化につながる。また、逐次補給方式では、トナーボトルの交換を行った後、交換後のトナーボトルから供給されるトナーが実際に現像装置３に到達するまでの時間差により、画像形成装置１００が画像を出力できない待ち時間が発生する場合がある。本実施例のような直接補給方式では、トナーの搬送経路が不要であるため装置のより一層の小型化が可能となり、トナー補給の操作後に画像形成装置１００が画像出力を再開するまでの待ち時間を短くできる利点がある。
【００４３】
また、図１（ａ、ｂ）に示すように、トナーボトル１２は画像形成装置１００に対して着脱可能であり、トナーボトル１２が取り外された状態で画像形成動作が行われる。このような構成をとることで、画像形成装置内にトナーボトル１２を収容したままにする空間を設ける必要がなく、画像形成装置のより一層の小型化が可能となる。
【００４４】
なお、トナーボトル１２の供給口１２ａ及び現像装置３の開口部３４の形状は、供給口１２ａを開口部３４に対して接続及び取り外しが可能な構成であれば、図１（ａ、ｂ）に示した形態に限定されない。例えば、図１５（ａ）では、開口部３４が現像容器３７の上面から上方に突出している。また、開口部３４の内壁は、現像容器３７の内部に向って、現像容器３７の上面よりも下方に延びている（図１５（ａ）右における点線部分）。トナーボトル１２は、供給口１２ａの外壁が開口部３４の内壁に接することで下方向に案内され、供給口１２ａよりも外径が大きいボトル側面１２ｂが開口部３４の縁に接触することで、トナーボトル１２の下方向の移動が規制される。
【００４５】
また、図１５（ｂ）に示すように、トナーボトル１２が、現像容器３７に当接する当接面１２ｃを有し、当接面１２ｃが現像容器３７の上面に当接することでトナーボトル１２の下方向への移動を規制しても良い。
【００４６】
［トナーボトルの現像剤充填量］
トナーボトル１２に充填されているトナーの量について説明する。トナーボトル１２に充填するトナー量は適宜選択可能であるが、本実施例ではトナーボトル１２に充填されているトナーの量はＡ［ｇ］以上Ｂ［ｇ］以下を好適な値としている。ここで、Ａ［ｇ］は、現像容器３７の内部空間の内、画像形成時の現像装置３の姿勢において、鉛直方向における現像ローラ３１の最も高い位置（最上点）を含む水平面よりも下側の領域に収容されるトナー量である。即ち、現像容器３７のトナーが空になった状態でトナー補給が行われた場合に、補給されたトナーにより現像ローラ３１が覆われる最小限のトナー量がＡ［ｇ］である。
【００４７】
また、Ｂ［ｇ］は、現像容器３７に充填できる最大のトナー量と、トナー補給通知が行われるトナー残量との差分である。従って、トナーボトル１２に充填されているトナーの量をＡ［ｇ］以上Ｂ［ｇ］以下に設定すれば、トナー補給通知に従ってユーザがトナー補給の操作を行った時に、トナーボトル１２に充填されているトナーの全量が現像容器３７に移動できる。
【００４８】
図４に、現像ローラ３１の長手方向に直交する方向から見た場合の現像装置３及びトナーボトル１２の関係を示す。このように、現像容器３７は長手方向に伸びており、トナーボトル１２に封入された全てのトナーを受け入れることが可能な十分な容積を有している。
【００４９】
［トナー残量の検知方法］
次に、現像装置３のトナー残量を検知する方法について、図３（ａ〜ｃ）を用いて説明する。なお、ここで検知されるトナー残量とは、現像装置３に残留するトナーの重さそのものである必要はない。ＣＰＵ５１が取り扱える情報であれば、トナーの重さを示す情報でも、トナー残量に応じて変わる状態を示す信号であっても良い。本実施例の現像装置３には、現像容器内の現像剤の残量を検知する検知手段として、光学式のトナー残量センサ５４が設置されている。このトナー残量センサ５４により検知される残量情報もトナー残量に応じて変わる状態を示す信号と言える。
【００５０】
トナー残量センサ５４は、現像容器３７に設置された発光部２２及び受光部２３によって構成される。発光部２２は、現像容器３７の内側を通る光路Ｒを介して受光部２３へ向けて光を発する。受光部２３は、発光部２２からの光を検知しているか否かに応じて信号を出力する。
【００５１】
撹拌羽根３３が回転するとき、撹拌羽根３３によって跳ね上げられるトナーによって光路Ｒが遮られることで、受光部２３の出力する信号が変化する。図３（ａ）は、光路Ｒがトナーによって遮られていない状態であり、受光部２３は発光部２２からの光を検知している。
【００５２】
図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態から撹拌羽根３３が角度θ１だけ回転した状態を示している。撹拌羽根３３により、現像容器３７のトナーは現像ローラ３１へ向けて押圧されると共に、現像容器３７の上部に向かって押し上げられている。この状態では、一部のトナーによって光路Ｒを遮られるため、受光部２３は発光部２２からの光を検知していない。
【００５３】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示す状態から撹拌羽根３３が角度θ２だけ回転した状態を示している。トナーは自重により現像容器３７の底部に落下した状態であり、光路Ｒはトナー又は撹拌羽根３３によって遮られていないため、受光部２３は発光部２２からの光を検知している。この状態から更に撹拌羽根３３が矢印θ方向へ回転すると、図３（ａ）に示す状態となる。
【００５４】
このように、撹拌羽根３３が１回転する間に、受光部２３が発光部２２からの光を検知している期間と検知しない期間とが生じる。また、受光部２３が光を検知している場合でも、その受光強度も状況により変化する。受光部２３が発光部からの光を検知している期間（光透過時間）の長さや、受光部２３で受光される光の強度（光量）は、現像容器３７に収容されているトナーの残量に依存して変化する。つまり、トナー残量が多いときは光路Ｒがトナーによって遮られやすいために光透過時間が短くなり、また受光される光の強度も弱くなる。一方、トナー残量が少ないときは反対に光透過時間が長くなり、また受光される光の強度も強くなる。従って、ＣＰＵ５１は、トナー残量センサ５４から出力される信号をＡ／Ｄ変換部５９を介して取得することで、光透過時間の変化、及び受光強度、受光強度変化を解析することで、現像装置３のトナー残量を、例えば現像容器３７に充填できる最大のトナー量を１００％としたときの０〜１００％の範囲の値として検知することが可能である。
【００５５】
具体的には、ＣＰＵ５１は、光透過時間と受光強度とに対してトナー残量情報が割り当てられたテーブルを参照することで、トナー残量を特定する。なお、トナー残量の検知／推定方法については、図３で説明した方式に限定されることはなく、様々な周知の方式のトナー残量の検知／推定方法を採用できる。例えば、２枚以上の現像ローラ長手方向に延びる金属プレート、又は導電樹脂シートを、枠体である現像容器３７の内壁に配置し、２枚の金属プレート又は導電樹脂シート間の静電容量を計測し、トナー残量を検知／推定しても良い。或いは、現像装置３を下から支持する形でロードセルを設け、ＣＰＵ５１が、ロードセルで計測される重量より、トナーが空の場合の現像装置３の重量を減算することで、トナー残量を演算するようにしても良い。
【００５６】
［トナー補給通知］
画像形成装置１００は、現像容器内の現像剤の残量が少なくなると、ユーザに対してトナー補給を促す情報（補給情報）を通知（報知）するトナー補給通知を行う。トナー補給通知を実行する機能を有する制御部５０は、本実施例の報知手段として機能する。通知の方法としては、液晶ディスプレイ等の表示装置にトナー補給の必要がある旨のメッセージを表示することが挙げられる。また、スピーカーを用いて音声により通知を行ってもよく、ＬＥＤランプの点灯や点滅によって行ってもよい。トナー補給通知を行う媒体としては、画像形成装置１００が備える操作部５５を介して行ってもよく、外部Ｉ／Ｆ５６を介して画像形成装置１００に接続された外部機器にデータを送信し、外部機器を介して行ってもよい（図２参照）。外部機器の例はパーソナルコンピュータである。また、外部Ｉ／Ｆ５６を介した外部機器との通信方式は、有線又は無線のどちらであってもよい
【００５７】
［動作停止状態の維持］
画像形成装置１００は、カバー３８が開いた状態を検知する開閉検知センサ５３（図２）を備えている。開閉検知センサ５３としては、光学センサ又はメカニカルセンサを用いることができる。制御部５０は、開閉検知センサ５３からカバー３８が開いた状態を示す信号を入力された場合、画像形成装置の画像形成動作を許可しない。つまり、たとえ外部から印刷ジョブが入力された場合でも、感光ドラム１等を駆動して記録材に画像を形成することを許可しない。また、カバー３８が開いた状態を検知する代わりに、トナーボトル１２の装着状態を検知するようにしても良い。即ち、付図示のセンサで、トナーボトル１２が、開口部３４に装着されていることを検知すると、制御部は、同様に画像形成動作を許可しない。
【００５８】
以上説明したように、本実施例で説明した構成により、より使い勝手の良いトナー補給を行える仕組みを提供することが可能になる。具体的には、例えば、トナー補給が行われた後、素早く画像形成を再開することができ、ダウンタイムを抑制できる。また、例えば、複雑なトナー搬送経路等が不要であるため画像形成装置の小型化が可能となり、コストダウンを図ることができる。また、更に例えば、トナー飛散などトナー補給式の画像形成装置で発生しやすい課題も防止できる。
【００５９】
［トナーの劣化］
次に、現像容器内のトナーの劣化が進行するメカニズムについて説明する。図６に示すように、現像ローラ３１、供給ローラ３２は矢印の方向に回転している。現像ローラ３１は感光ドラム１に対して１００％の周速で回転しており、供給ローラ３２は、現像ローラ３１に対して８０％の周速で逆回転している。現像容器内のトナーは、撹拌羽根３３により供給ローラ３２に送られ、供給ローラ３２から現像ローラ３１に供給される。現像ローラ３１に担持されたトナーは、現像ローラ３１の回転に伴って現像ブレード３９により所定のトナー量（所定の層厚）に規制されると共に、現像ブレード３９に摺擦されて摩擦帯電する。
【００６０】
現像ローラ３１と感光ドラム１とが対向する現像部に到達したトナーの一部は、ドラム表面において静電潜像が形成された領域（本実施例では露光部）に移動する。感光ドラム１に移動せずに現像ローラ３１に残ったトナーは、供給ローラ３２によって現像ローラ３１からはぎ取られる。また、現像部において感光ドラム１から現像ローラ３１に移動した転写残トナーも、供給ローラ３２によって現像ローラ３１からはぎ取られる。このように、現像ローラ３１の回転中は、現像容器内のトナーの一部が現像ローラ３１に供給され、その後現像に使用されなかったトナーが現像ローラ３１からはぎ取られることを繰り返している。
【００６１】
ここで、現像ローラ３１に担持されたトナーは現像ブレード３９や感光ドラム１と摺擦されることで機械的ストレスを受けて、トナー粒子表面の外添剤が取れたり、トナー粒子が異形化したりする現象が起こる。これらの現象が顕著になると、現像ブレード３９に摺擦されてもトナーが負極性に帯電しにくくなり、トナー帯電量が不足した状態となる。
【００６２】
トナー帯電量が不足した状態とは、現像ローラ３１に担持されているトナー粒子の中に、電荷量がゼロに近いものや、正規帯電極性とは反対極性の電荷を有するものが、比較的多く含まれている状態である。このようなトナーは、感光ドラム１の表面において静電潜像が形成されていない領域に付着し、感光ドラム１から記録材に転写されることで、記録材の本来は画像を形成しない領域に薄くトナー像が付着してしまう。このような画像不良を「カブリ像」という。
【００６３】
現像容器内のトナーの劣化の進行速度は、各時点での現像容器内のトナー残量に依存する。これは、上述した通り、トナーの劣化の主な要因が、現像ローラ３１に担持されて現像ブレード３９や感光ドラム１と摺擦されることで受ける機械的ストレスだからである。現像容器内を循環する１個のトナー粒子に注目した場合、現像容器内のトナー残量が多い程、このトナー粒子が現像ローラ３１に担持される頻度は少なくなる。そのため、現像容器内のトナー残量が多い状態では、トナーの劣化の進行は遅くなる。一方、現像容器内のトナー残量が少ない場合、１個のトナー粒子が現像ローラ３１に担持される頻度は多くなるため、トナーの劣化の進行は早くなる。
【００６４】
ここで、画像形成動作が行われると、現像容器内で撹拌されて均一化されているトナーの一部が感光ドラム上の静電潜像の現像に用いられ、その後記録材に転写されることで、現像容器内のトナーが消費される。従って、記録材への画像形成によって消費されるトナーの劣化具合と、同じ時点で現像容器内に収容されているトナーの劣化具合とは、概ね同程度であると考えることができる。
【００６５】
［トナー劣化濃度指数］
本実施例では、トナーの劣化に起因する画像不良を低減するため、現像容器内のトナーの劣化具合を表す指数であるトナー劣化濃度指数Ｈｎを用いて、現像容器に対するトナー補給の必要性を判断する。
【００６６】
トナー劣化濃度指数Ｈｎは、現像容器内のトナーに含まれる各トナー粒子の劣化具合を平均化して表している。具体的には、トナー劣化濃度指数Ｈｎは、各トナー粒子が現像ローラ３１に担持されて現像部に到達した累積回数に応じた値であり、現像容器内に収容されているトナー全体についての平均値として定義される。言い換えると、トナー劣化濃度指数Ｈｎは、現像容器内からランダムに１つのトナー粒子を抽出したときに、当該粒子が現像容器に投入されてから、当該トナーが現像ローラ３１に担持されて現像部に到達した累積回数に応じた期待値である。
【００６７】
上述した通り、現像ローラ３１の回転に伴う現像容器内のトナーの劣化の進行速度は、各時点での現像容器内のトナー残量に依存する。また、現像容器内に新たなトナーが補給されると、現像容器内のトナーの平均的な劣化具合は改善する。そこで、本実施例では、トナー劣化濃度指数Ｈｎを、現像ローラ３１の累積回転量の増加に伴って変化し、かつ、現像容器内にトナーが補給された場合にも変化する漸化式によって定める。
【００６８】
以下、状態ｎを、現像ローラ３１の累積回転量の大きさを表す変数として用いる。ｎは整数であり、画像形成装置の使用開始時を０とし、その後、現像ローラ３１の累積回転量の増加に応じてカウントアップされる。本実施例では、画像を形成した記録材の累積枚数（累積通紙枚数）が１０００枚増加する度にトナー劣化濃度指数Ｈｎを算出するものとし、Ｈｎの算出前に状態ｎをカウントアップするものとする。なお、本実施例では通紙枚数に応じてトナー劣化濃度指数Ｈｎが更新されるが、通紙枚数の増加と相関して増加する量であれば、他の量に基づいて指数の更新を行ってもよい。例えば、現像ローラ３１を駆動する駆動モータ５８（図２）の回転回数を記録しておき、現像ローラ３１の累積回転量が所定の回転回数だけ増加する度にトナー劣化濃度指数Ｈｎを更新するようにしてもよい。例えば、状態ｎのカウントアップが１０００枚増加する毎に行われるとすれば、通紙枚数１０００枚に相当する累積回転量が先の所定の回転数になる。
【００６９】
本実施例において、現像ローラ３１の累積回転量の増加に伴うトナー劣化濃度指数Ｈｎの変化は、次のように表される。実際には、ＣＰＵ５１が、記憶装置５２から現像ローラ３１の累積回転量及びプログラムを読み出し、（式１）を用いて演算を行う。また後述の（式２）についても同様である。
Ｈｎ  ＝  Ｈｎ−１＋Ｋ×Ｄ／（Ｍｘ＋Ｍｘ−１）／２    （式１）
ここで、Ｍｘは状態ｘでの現像容器内のトナー残量である。Ｍｘには図３で説明した仕組みで検出されたトナー残量情報が格納されている。また、状態ｘは整数であり、画像形成装置の使用開始時を０とし、その後、トナー残量の検知を行う度に検知前のタイミングでＭ１からＭ２のようにカウントアップされる。つまり、状態ｘは現像容器内のトナー残量の検知を行った回数を表している。例えば、通紙枚数が１０００枚増加する度にトナー残量の検知が行われるとすれば、状態ｘは通紙枚数が１０００枚増加する度にカウントアップされる。どのような頻度でｘをカウントアップするかは、その都度、状況に応じて適宜設定すれば良い。
【００７０】
Ｄは例えば１０００枚の記録材に対して画像形成を行った場合の現像ローラ３１の累積回転量の増加分を表す。実際には、後述する記録装置で計測された現像ローラ３１の基準タイミングからの回転量増加分ＤをＣＰＵ５１は管理しており、このＤは、所定のステップ（Ｓ１２、Ｓ２０、Ｓ２６）で初期化される。Ｋは現像ローラ３１が１回転する間に、現像ローラ３１に担持された状態で現像部に到達するトナーの量を表す。
【００７１】
本実施例における現像ローラ３１の外径は１１．３５ｍｍ、長手幅２２１．８ｍｍ、画像形成時の回転速度（周速）が１６７．８ｍｍ／ｓｅｃ、現像ブレード３９を通過した後の状態で現像ローラ３１に担持されているトナー量は０．３５ｍｇ／ｃｍ２である。例えば１０００枚の記録材に対して所定の紙間で画像形成を行った場合の現像ローラ３１の累積回転量の増加分ＤをＤ＝２７０００［回転］とする。すると、式１において、１０００枚の記録材に対して画像形成を行った場合のＫ×Ｄの値は、７５００００ｍｇ（７５０ｇ）となる。実際には現像ローラ３１の累積回転数は制御部５０により逐次リアルタイムで記録されて、適宜参照可能な形態で記憶装置５２に記憶されている。また、状態ｘでの現像容器内のトナー残量Ｍｘは、上述のトナー残量センサ５４の検知結果を用いることができる。なお、（式１）におけるＭｘの単位は（ｇ）に限定されるものではなく、実際のトナー残量（ｇ）に応じた値であれば、適宜採用できる。単位は特に限定されない。しかしその場合には、Ｋの値も、Ｍｘに採用するトナー残量（ｇ）に応じた値に合わせて補正する必要がある。
【００７２】
このように、トナー劣化濃度指数Ｈｎは、現像ローラの回転によって増加し、現像容器内の現像剤の量が少ない程、現像ローラが所定量回転した際の増加量が大きくなるように設定されている。
【００７３】
特に、式１によれば、トナー劣化濃度指数Ｈｎは現像ローラが所定量回転した際の増加量が現像容器内の現像剤の量に反比例するように設定されている。これにより、トナー劣化濃度指数Ｈｎの値には、画像形成動作を行う際のトナーの挙動に基づくトナーの劣化がより精確に反映されることになる。
【００７４】
また、現像容器３７にトナーが補給された場合、トナー補給の前から現像容器３７に収容されているトナーと、トナー補給によって新たに現像容器３７に投入されたトナーとが、撹拌羽根３３によって撹拌されて均一に混ざると想定できる。つまり、トナー補給が行われる直前の状態で現像容器に収容されている、ある程度劣化の進んだトナーが、新たに現像容器３７に補給される劣化していないトナーによって希釈される。
【００７５】
従って、補給後のトナー劣化濃度指数Ｈｎの値は、補給が行われる直前のＨｎ−１の値に対して、補給前後のトナー残量の比率に応じて減少するものと考えて、補給後のトナー劣化濃度指数Ｈｎの値は次の式で表すことができる。
Ｈｎ  ＝  Ｈｎ−１×Ｍｘ−１／Ｍｘ                （式２）
ただし、補給前のトナー劣化濃度指数をＨｎ−１とし、補給前のトナー残量をＭｘ−１とし、補給後のトナー残量をＭｘとする。なお、補給前のトナー劣化濃度指数をＨｎ−１が更新されたタイミングから現像ローラ３１が画像形成のために回転駆動している場合、制御部５０は、（式２）によるＨｎの更新の前に（式１）を用いてＨｎ−１を更新する。つまり、制御部５０は、まず、前回Ｈｎ−１を更新した際のトナー残量Ｍｎ−１と現在のトナー残量と、前回Ｈｎ−１を更新したときからの現像ローラ回転数を（式１）に適用し、トナー劣化濃度指数Ｈｎ−１を更新する。そしてその後、制御部５０は、更新したトナー劣化濃度指数Ｈｎ−１を（式２）に適用し、最新のトナー劣化濃度指数Ｈｎを算出する。
【００７６】
トナー劣化濃度指数Ｈｎは、現像容器に現像剤が補給されることで減少し、現像剤の補給量が多い程、現像剤が補給された際の減少量が大きくなるように設定されている。
【００７７】
特に、式２によれば、トナー劣化濃度指数Ｈｎは、補給前の状態における現像容器内の現像剤の量と、補給後の状態における現像容器内の現像剤の量との比に従って減少する。これにより、トナー劣化濃度指数Ｈｎの値には、トナー補給が行われた際のトナーの平均的な劣化具合の変化がより精確に反映される。
【００７８】
本実施例の制御部５０（図２）には、現像ローラ３１の累積回転量を記録する記録装置が設けられており、画像形成装置の使用開始時を０として現像ローラ３１の累積回転量の変化を常に記録している。この記録装置は、例えば駆動モータ５８の出力軸の回転量を検知するロータリーエンコーダの出力信号を取得することで、現像ローラ３１の累積回転量の増加分を求める。また、この記録装置は、ＣＰＵ５１が実行する制御プログラムのモジュールとして実装してもよく、専用の集積回路をＣＰＵ５１と同じ回路上に配置することで実装してもよい。
【００７９】
このように、本実施例では、本発明は、トナー補給を伴う場合のトナー劣化の推移を把握することができる。また、このように定義されたトナー劣化濃度指数Ｈｎが予め設定されている所定の閾値を超えた場合にユーザに対してトナー補給を促すことで、トナーの劣化によるカブリ像の抑制を行うこともできる。以下、トナー劣化濃度指数Ｈｎを用いた画像形成装置の制御方法について説明する。
【００８０】
図７は、本実施例における画像形成装置の制御方法を表すフローチャートである。本処理の各工程は、制御部５０のＣＰＵ５１（図２）が記憶装置５２に格納されている制御プログラムを読み出して実行することによって実施される。また、本処理は、画像形成装置の主電源が投入されている状態において継続的に実施されるものである。
【００８１】
＜ステップＳ１〜Ｓ６、Ｓ２０〜Ｓ２６＞
画像形成装置の主電源が投入されると、ＣＰＵ５１はスタンバイ状態となる（ステップＳ１）。スタンバイ状態においては、記録材を給送して画像を形成する一連の動作（以下、通紙動作とする）が実行されているか否かを判断する（ステップＳ２）。通紙動作を実行していない状態では、ユーザがいつでも画像形成装置のカバー３８を開いて現像容器３７にトナーを補給できる状態である。そのため、通紙動作の実行中ではない場合、開閉検知センサ５３の検知結果からカバー３８の開閉操作の有無を判断し（ステップＳ３）、カバー３８の開閉が行われていないときはトナー補給が行われていないと判断してステップＳ１に戻る。スタンバイ状態では、通常、このステップＳ１〜Ｓ３のループを回っている状態となる。
【００８２】
ステップＳ３においてカバー３８の開放が行われたことを検知した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、現像容器３７に対してトナー補給が行われた可能性があると判断する。まず、状態ｘをカウントアップし（ステップＳ４）、トナー残量センサ５４によって検知したトナー残量の値を今回のトナー残量Ｍｘとして記録する（ステップＳ５）。このとき、カバー３８の開閉が行われる前のトナー残量は、前回のトナー残量Ｍｘ−１として、記憶装置５２によって少なくとも一時的に保持されているものとする。
【００８３】
次に、状態ｎをカウントアップし（ステップＳ６）、上記式１に従ってトナー補給直前の状態におけるトナー劣化濃度指数Ｈｎを算出して記憶装置５２に記憶させると共に、通紙カウントｙの値を初期化し、Ｄも初期化する（ステップＳ２０）。その後、ステップＳ２１でカバー３８が閉じられたか否かを検知し、検知した場合に、処理をステップＳ２２に移す。
【００８４】
ステップＳ２１でＹｅｓと判定された場合、現像容器内のトナー残量を検知してトナー残量の増減を確認するための処理を行う。具体的には、カバー３８が開かれると、駆動モータ５８によって撹拌羽根３３を回転させてトナー残量センサ５４による検知を実行可能な状態とする。そして、ＣＰＵ５１は、状態ｘを１カウントアップし（ステップＳ２２）、トナー残量Ｍｘを検知する（ステップＳ２３）。これにより補給後の最新のトナー残量ＭｘがＣＰＵ５１により獲得される。
【００８５】
次に、前回のトナー残量Ｍｘ−１と今回（補給後）のトナー残量Ｍｘを比較し（ステップＳ２４）、ＭｘがＭｘ−１と同じかＭｘ−１よりも小さい場合は、トナー補給は行われていないと判断してステップＳ１に戻り、スタンバイ状態となる。ＭｘがＭｘ−１よりも大きい場合、ユーザによるトナー補給が行われたと判断し、トナー劣化濃度指数Ｈｎを更新するための処理を行う。
【００８６】
具体的には、状態ｎをカウントアップし（ステップＳ２５）、上記式２に従ってトナー補給後の状態におけるトナー劣化濃度指数Ｈｎを算出して記憶装置５２に記憶させると共に、通紙カウントｙの値を初期化して（ステップＳ２６）、ステップＳ１に戻る。ただし、通紙カウントｙとは、現像ローラ３１の累積回転量に応じてトナー劣化濃度指数Ｈｎを更新するためにＣＰＵ５１が管理している変数である。通紙カウントｙは、画像形成装置の使用開始時又は使用開始後に初期化された場合に０となり、通紙動作を１回行うことで１ずつカウントアップされる。なお、Ｓ２４でＮｏと判定された場合が無い限り状態ｘと状態ｎとはカウントアップ数が一致するが、Ｓ２４でＮｏと判定された場合が存在すると、状態ｘと状態ｎのカウントアップ数は一致しない。
【００８７】
＜ステップＳ７〜Ｓ１４＞
ステップＳ２において通紙動作が行われていた場合、通紙カウントｙを通紙枚数分カウントアップする（ステップＳ７）。通紙カウントｙが１０００［枚］未満のときはステップＳ８でトナー劣化濃度指数Ｈｎを更新する必要はないと判断してステップＳ１に戻る。
【００８８】
ステップＳ８で通紙カウントｙが１０００［枚］以上のとき、トナー劣化濃度指数Ｈｎを更新するための処理を行う。具体的には、状態ｘをカウントアップし（ステップＳ９）、トナー残量センサ５４によって検知したトナー残量の値を現在のトナー残量Ｍｘとして記録する（ステップＳ１０）。このときＣＰＵ５１により検知されたトナー残量Ｍｘは、Ｍｘ−１に対してトナー補給が行われたトナー補給後のトナー残量を示す。従って、ＣＰＵ５１は、ＭｘからＭｘ−１を減算することで、トナー補給量を算出することもできる。また、状態ｎをカウントアップし（ステップＳ１１）、上記式１に従ってトナー劣化濃度指数Ｈｎを算出して記憶装置５２に記憶させると共に、通紙カウントｙの値を初期化し、Ｄを初期化する（ステップＳ１２）。このステップＳ１２、先に説明したステップＳ２０の処理により、ＣＵＰ５１は、トナー補給を伴う場合のトナー劣化の推移を把握できるようになる。以下、説明するステップＳ１４のトナー補給通知の処理は、トナー補給を伴う場合のトナー劣化の推移を把握できるようになったうえでの応用である。
【００８９】
ステップＳ１２で更新されたトナー劣化濃度指数Ｈｎの値が２０５未満のとき、ステップＳ１３でユーザに対してトナー補給通知を行う必要はないと判断し、ステップＳ１に戻る。一方、ステップＳ１２で更新されたトナー劣化濃度指数Ｈｎの値が閾値以上（２０５以上）のとき、ステップＳ１３でトナー補給通知を行う必要があると判断し、上述のいずれかの通知方法でトナー補給通知を行う（ステップＳ１４）。
【００９０】
＜ステップＳ１５〜Ｓ１９、Ｓ２５、Ｓ２６＞
トナー補給通知を行う場合、新たな通紙動作を禁止し（ステップＳ１５）、トナー補給が行われるまで待機する。待機中は開閉検知センサ５３の検知結果からカバー３８の開閉操作の有無を判断し（ステップＳ１６）、カバー３８の開閉が行われていないときはトナー補給が行われていないと判断して待機を継続する。ステップＳ１６においてカバー３８の開閉が行われたことを検知した場合、現像容器３７に対してトナー補給が行われた可能性があると判断する。この場合、ステップＳ２２〜Ｓ２４と同じ方法で、ステップＳ１７〜Ｓ１９により現像容器内のトナー残量を検知してトナー残量の増減を確認するための処理を行う。
【００９１】
前回のトナー残量Ｍｘ−１と今回のトナー残量Ｍｘを比較し（ステップＳ１９）、ＭｘがＭｘ−１と同じかＭｘ−１よりも小さい場合は、トナー補給は行われていないと判断してステップＳ１４に戻る。この場合、トナー補給通知及び通紙動作の禁止は、いずれも解除されない。ＭｘがＭｘ−１よりも大きい場合、ユーザによるトナー補給が行われたと判断し、上述のステップＳ２５，Ｓ２６の処理を実行してトナー劣化濃度指数Ｈｎを更新し、通紙カウントｙの値を初期化し、Ｄを初期化した後、ステップＳ１に戻る。
【００９２】
このように本実施例では、現像容器内のトナーの平均的な劣化具合を表すトナー劣化濃度指数Ｈｎが、予め設定された閾値（２０５）以上となった場合に、画像形成装置がユーザに対してトナー補給を促すための補給情報を報知する（ステップＳ１４）。従って、トナーの劣化によって顕著なカブリ像が生じる前にユーザに対してトナー補給を促して、カブリ像の発生を抑制することができる。
【００９３】
なお、本実施例の画像形成装置の場合、トナー劣化濃度指数Ｈｎの値が閾値である２０５を超えて２３０に到達した際に、画像不良と認識される顕著なカブリ像が発生していた。つまり、トナー劣化濃度指数Ｈｎが２３０を超えると、トナーの劣化により、現像ローラ３１に供給されたトナーが現像ブレード３９によって摺擦されても十分に帯電することができない状態となっていた。本実施例では、このような限界値よりも小さい閾値を用いてトナー補給通知を行うか否かを判断するため、カブリ像の発生をより確実に低減することができる。
【００９４】
［トナー劣化濃度指数の推移例］
トナー劣化濃度指数Ｈｎがどのように変化するか具体例を挙げて説明する。図８は、使用開始時に９９ｇのトナーが現像容器内に収容されている画像形成装置について、トナー補給を行うタイミングを変えてトナー劣化濃度指数Ｈｎへの影響を調べた結果を表している。つまり、画像形成装置の使用開始時には、トナー残量は９９ｇであり、トナー劣化濃度指数Ｈｎは０である。
【００９５】
使用開始時の状態から通紙動作を繰り返し行うと、トナー残量が徐々に減少するとともに、トナー劣化濃度指数Ｈｎが徐々に増加する（図中●印）。ここでは印字率が２％となる条件で通紙動作を行わせており、１０００枚の記録材に対して通紙動作を行うと約５．７ｇのトナーが消費されるものとする。また、通紙動作を１０００回行う度にトナー劣化濃度指数Ｈｎを更新するものとする。
【００９６】
ここで、トナー補給を行う時点でのトナー残量及び補給するトナー量が互いに異なる次の３つの条件でトナー補給を行った場合の、その後のトナー劣化濃度指数Ｈｎの推移を説明する。
（Ａ）トナー残量が３０ｇまで減少したときに、トナー残量が９９ｇになるまでトナーを補給する。
（Ｂ）トナー残量が３０ｇまで減少したときに、トナー残量が１２２ｇになるまでトナーを補給する。
（Ｃ）トナー残量が５３ｇまで減少したときに、トナー残量が１２２ｇになるまでトナーを補給する。
【００９７】
（Ａ）の条件でトナーを補給した後に通紙動作を繰り返し行った場合（図中○印）、トナー残量が２４ｇまで減った時点でトナー劣化濃度指数２０５を超えてトナー補給通知が行われた（Ｄ）。これに対し、（Ｂ）又は（Ｃ）の条件でトナーを補給した後に通紙動作を繰り返し行った場合（図中×印、□印）、トナー残量が３０ｇまで減った時点でトナー劣化濃度指数２０５を超えてトナー補給通知が行われた（Ｅ、Ｆ）。このように、前回のトナー補給が行われた際のトナー残量やトナーの補給量に応じて、次回のトナー補給を促すトナー補給通知が行われた。これにより、トナー劣化濃度指数Ｈｎの値が２３５を超える前にトナー補給を行うようにユーザに促すことができ、カブリ像の発生を抑制することが可能となっている。
【００９８】
前回のトナー補給を行う際のトナー残量が等しい条件（Ａ）、（Ｂ）を比較した場合、トナー補給量がより多い条件（Ｂ）の方が、トナー残量がより多い状態で次回のトナー補給通知が行われる結果となった。
【００９９】
言い換えると、現像容器に所定量（３０ｇ）の現像剤が収容されている状態で第１の量（１２２−３０＝９２［ｇ］）の現像剤が現像容器に補給された後、記録材に対する画像形成を繰り返し行う場合（Ｂ）、現像容器内の現像剤の量が第１の値（３０ｇ）まで減少したときに報知手段によって補給情報が報知される（Ｅ）。これに対し、現像容器に所定量（３０ｇ）の現像剤が収容されている状態で第１の量より少ない第２の量（９９−３０＝６９［ｇ］）の現像剤が現像容器に補給された後、記録材に対する画像形成を繰り返し行う場合（Ａ）、現像容器内の現像剤の量が第１の値より少ない第２の値（２４ｇ）まで減少したときに報知手段によって補給情報が報知される（Ｄ）。
【０１００】
また、前回のトナー補給におけるトナー補給量が等しい条件（Ａ）、（Ｃ）を比較した場合、トナー補給時のトナー残量がより多い条件（Ｃ）の方が、トナー残量がより多い状態で次回のトナー補給通知が行われる結果となった。このように、本実施例では、単にトナー残量のみに基づいてトナー補給通知を行わずに、前回のトナー補給が行われた際のトナー残量やトナーの補給量にも依存するトナー劣化濃度指数Ｈｎに基づいてトナー補給通知が行われる。
【０１０１】
［画像品質の評価試験］
本実施例の構成によって実際にカブリ像の発生が抑制されるかどうかを評価するため、以下のように耐久試験を行った。本実施例の構成を適用した画像形成装置に繰り返し通紙動作を実行させ、カブリ像が発生するか否かを評価した。記録材としては、Ｘｅｒｏｘ  Ｖｉｔａｌｉｔｙ  Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ  Ｐａｐｅｒ（Ｌｅｔｔｅｒサイズ、２０ｌｂ）を使用した。
【０１０２】
参考例として、常に現像容器内のトナー残量が一定の閾値（３０ｇ）を下回った際にトナー補給通知を行う画像形成装置を用意した。これに対し、上述した通り、本実施例では、トナー劣化濃度指数Ｈｎが２０５を超えた場合にトナー補給通知が行われる。トナー劣化濃度指数Ｈｎは、通紙動作を１０００回繰り返す度に算出した。トナー残量は、トナー残量センサ５４の検知結果に基づく。また、参考例及び本実施例に共通して、印字率２％の画像を形成させると記録材１０００枚当たり約５．７ｇのトナーを消費し、印字率１％の画像を形成させると記録材１０００枚当たり約２．９ｇのトナーを消費する。
【０１０３】
耐久試験は次の４つの条件で行った。
条件１  トナー残量が９９ｇになるまでトナーを補給した後、トナー補給通知が行われるまで印字率２％で通紙動作を実行する。これを３回繰り返し実施する。
条件２  トナー残量が１２２ｇになるまでトナーを補給した後、トナー補給通知が行われるまで印字率２％で通紙動作を実行する。これを３回繰り返し実施する。
条件３  トナー残量が９９ｇになるまでトナーを補給した後、トナー残量が６４．４ｇになるまで印字率２％で通紙動作を実行する。これを４回繰り返し実施した後、トナー残量が９９ｇになるまでトナーを補給し、トナー補給通知が行われるが行われるまで印字率２％で通紙動作を実行する。
条件４  トナー残量が９９ｇになるまでトナーを補給した後、トナー補給通知が行われるまで印字率１％で通紙動作を実行する。これを３回繰り返し実施する。
【０１０４】
評価結果を図９に示す。試験中に出力された画像を評価し、実用上問題のない画像を○とし、実用上問題のあるカブリ像が発生した場合には、×とした。
【０１０５】
参考例は、条件１では問題がなかったが、条件１に比べてトナーの補給量がより多い条件２、トナー補給のタイミングがより早い条件３、及び印字率がより低い条件４では、実用上問題のあるカブリ像が発生していた。これは、トナー残量が等しい状態であっても、前回のトナー補給が行われた際のトナー残量やトナーの補給量、記録材１枚当たりのトナー消費量等の条件によってトナーの劣化具合が変化するためである。参考例の構成では、現像容器内のトナーの劣化具合に関わらず、トナー残量が一定の閾値を下回った際にトナー補給通知を行う。そのため、現像容器内のトナー残量が閾値より多く、かつ、現像容器内のトナーの劣化の程度が一定以上である場合に、トナーの劣化に起因するカブリ像が発生したものと考えられる。
【０１０６】
これに対し、本実施例では、トナーの劣化に起因するカブリ像の発生が低減されることを確認できた。これは、現像容器内のトナーの平均的な劣化具合をトナー劣化濃度指数Ｈｎによってモニターし、トナー劣化濃度指数Ｈｎが２３５を超えないようにトナー補給通知を行ってユーザにトナー補給を促すことの結果である。
【０１０７】
トナー劣化濃度指数Ｈｎの算出結果を図１０及び図１１に示す。図１０（ａ）が条件１、図１０（ｂ）が条件２、図１１（ａ）が条件３、図１１（ｂ）が条件４に対応する。いずれの条件においても、本実施例ではトナー劣化濃度指数Ｈｎが閾値である２０５（各図の破線）以上となったらトナー補給通知を行うため、カブリ像が発生する可能性のある値（２３５）を超えていないことが見て取れる。
【０１０８】
なお、今回の耐久試験では４つの条件で画像形成装置を動作させたが、実際の画像形成装置の使用条件では、通常、毎回の通紙動作における印字率が異なっている。また、トナー補給通知が行われる前にユーザがトナー補給を行ったり、トナー補給量が毎回異なっていることも考えられる。従って、現像容器中のトナーの劣化具合は、例示したいずれの条件とも異なる推移を辿る。しかし、このような状況でも、本実施例おようにトナー劣化濃度指数Ｈｎを用いて現像容器中のトナーの平均的な劣化具合をモニターすることで、トナーの劣化に起因するカブリ像の発生を低減することが可能である。
【０１０９】
また、本実施例では、累積通紙枚数が１０００枚増加する度にトナー劣化濃度指数Ｈｎを更新しているが、指数の算出頻度は製品の仕様に応じて変更可能である。その際、指数の算出頻度を少なくし過ぎると、前回の指数の値が閾値よりわずかに小さかったような場合に、次回の指数が算出される前に実用上問題のあるカブリ像が発生する可能性がある。一方、トナー補給通知を行うためのトナー劣化濃度指数Ｈｎの閾値を低く設定すれば、指数の算出頻度を少なくしてもカブリ像が発生する可能性は低減される。そのため、製品仕様に応じてトナー劣化濃度指数Ｈｎの上昇速度を予め見積もっておき、指数が更新されていない期間に指数がカブリ像の発生しない上限（例えば２３５）を超えないように、指数の算出頻度やトナー補給通知を行う指数の閾値を設定すればよい。
【０１１０】
また、本実施例では、上述の式１、式２によってトナー劣化濃度指数Ｈｎを定義しているが、現像容器内のトナーの劣化具合を平均化して表すものであれば、他の指数を用いてもよい。指数が現像容器内のトナーの劣化具合を平均化して表すため条件は、次の２つである。
１）現像ローラの回転によって増加し、現像容器内の現像剤の量が少ない程、現像ローラが所定量回転した際の増加量が大きくなる。
２）現像容器に現像剤が補給されることで減少し、現像剤の補給量が多い程、現像容器に現像剤が補給された際の減少量が大きくなる。
【０１１１】
また、本実施例では、トナー補給通知を行うタイミングを、現像容器内のトナー残量とは無関係に、専らトナー劣化濃度指数Ｈｎによって決定する構成とした。これにより、可能な限りトナー補給通知を行う頻度（ユーザがトナー補給を要求される頻度）を少なくすることが可能となっている。しかし、トナー劣化濃度指数Ｈｎが所定の上限（例えば２３５）を超えないように管理されていれば、例えばトナー補給通知を行うトナー残量を一定に設定してもよい。この場合、トナーの消費速度に比べてトナーの劣化が早く進むケースを想定するため、画像形成装置としての最低印字率（想定される平均印字率の範囲の下限値）を予め設定しておく。そして、最低印字率で通紙動作を繰り返し、かつ、任意のタイミング且つ任意の補給量でトナーが補給されても、トナー劣化濃度指数が所定の上限を超えないようにすればよい。
【実施例２】
【０１１２】
次に、実施例２に係る画像形成装置について説明する。本実施例では、トナー劣化濃度指数Ｈｎの値に応じて画像形成条件を変更することでカブリ像をさらに低減することを図る点で実施例１と異なっている。画像形成装置の機械的構成やトナー劣化濃度指数Ｈｎの算出方法等は実施例１と同様である。以下、実施例１と同様の構成及び作用を有する要素については実施例１と共通の符号を付して説明を省略する。
【０１１３】
本実施例では、トナー劣化濃度指数Ｈｎに応じて変更する画像形成条件として、感光ドラム１の非露光部の電位（暗部電位、帯電ローラ２による帯電工程の目標電位）と、現像ローラ３１に印加する現像電圧との電位差を例示する。この電位差は、正規帯電極性の電荷を有するトナーを、ドラム表面の非露光部に付着させないようにバイアスする作用を有する。以下、感光ドラム１の非露光部の電位と現像電圧との電位差をバックコントラストと呼ぶ。
【０１１４】
画像品質を低下させるカブリ像の改善を図るには、カブリ像を形成しているトナー粒子（以下、カブリトナーとする）の電気的特性を把握することが重要である。たとえば、カブリトナーが正規帯電極性とは反対の極性に帯電している場合、バックコントラストを小さくすることでカブリ像が低減される。逆に、カブリトナーが正規帯電極性と同じ極性に帯電している場合、バックコントラストを大きくすることでカブリ像が低減される。
【０１１５】
本実施例では、画像形成装置の使用開始時の非露光部電位を８８０Ｖとし、現像電圧を３８０Ｖとする。従って、画像形成装置が使用開始時から画像を累積通紙枚数が０枚の状態において、バックコントラストは５００Ｖである。
【０１１６】
本実施例で使用しているトナーは、劣化が進むと正規帯電極性である負極性に帯電されにくくなり、逆極性（正極性）に帯電したトナー粒子の割合が多くなることによってカブリ像が生じやすくなる傾向がある。従って、本実施例では、トナーの劣化が進行したときにバックコントラストを小さくすることでカブリ像の改善が可能となる。
【０１１７】
具体的に、本実施例では、本実施例では、トナー劣化濃度指数Ｈｎが２０５を超えたら、カブリ像抑制のために非露光部の電位を６８０Ｖとし、バックコントラストを３００Ｖに変更する。その後、トナー劣化濃度指数Ｈｎが、本実施例において補給情報がユーザに報知される閾値である２１５以上になると、トナー補給通知が行われる。なお、バックコントラストを３００Ｖに変更した場合であっても、トナー劣化濃度指数Ｈｎが２５０を超えると実用上問題のあるカブリ像が発生することが分かっている。
【０１１８】
本実施例の画像形成装置の制御方法は、基本的に実施例１と共通であるため説明を省略する。ただし、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ１３の閾値を２０５から２１５に変更する。また、ステップＳ１２の後に、「前回のトナー補給から最初にトナー劣化濃度指数Ｈｎが２０５以上となったとき、非露光部の電位を８８０Ｖから６８０Ｖに変更する」処理を挿入する。また、トナー補給が行われたことを確認した後に（例えばステップＳ２１の後に）、「非露光部の電位を６８０Ｖから８８０Ｖに戻す」処理を挿入する。
【０１１９】
［画像品質の評価試験］
本実施例の構成によって実際にカブリ像の発生が抑制されるかどうかを評価するため、以下のように耐久試験を行った。本実施例の構成を適用した画像形成装置に繰り返し通紙動作を実行させ、カブリ像が発生するか否かを評価した。記録材としては、Ｘｅｒｏｘ  Ｖｉｔａｌｉｔｙ  Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ  Ｐａｐｅｒ（Ｌｅｔｔｅｒサイズ、２０ｌｂ）を使用した。
【０１２０】
参考例として、常に現像容器内のトナー残量が一定の閾値（３０ｇ）を下回った際にトナー補給通知を行う画像形成装置を用意した。これに対し、本実施例では、トナー劣化濃度指数Ｈｎが２０５を超えたら、カブリ像抑制のために非露光部の電位を６８０Ｖとし、バックコントラストを３００Ｖに変更する。その後、トナー劣化濃度指数Ｈｎが２１５以上になると、トナー補給通知が行われる。また、実施例１との比較を行うため、バックコントラストを５００Ｖのまま変更せずに、トナー劣化濃度指数Ｈｎが２０５を超えた時点でトナー補給通知を行う実施例１の画像形成装置についても、同じ条件で耐久試験を行った。
【０１２１】
トナー劣化濃度指数Ｈｎは、通紙動作を１０００回繰り返す度に算出した。トナー残量は、トナー残量センサ５４の検知結果に基づく。また、参考例、実施例１及び本実施例に共通して、印字率２％の画像を形成させると記録材１０００枚当たり約５．７ｇのトナーを消費し、印字率１％の画像を形成させると記録材１０００枚当たり約２．９ｇのトナーを消費する。
【０１２２】
耐久試験は次の３つの条件で行った。
条件５  トナー残量が９９ｇになるまでトナーを補給した後、トナー補給通知が行われるまで印字率２％で通紙動作を実行する。これを３回繰り返し実施する。
条件６  トナー残量が１２２ｇになるまでトナーを補給した後、トナー補給通知が行われるまで印字率２％で通紙動作を実行する。これを３回繰り返し実施する。
条件７  トナー残量が９９ｇになるまでトナーを補給した後、トナー補給通知が行われるまで印字率１％で通紙動作を実行する。これを３回繰り返し実施する。
【０１２３】
評価結果を図１２（ａ）、トナー補給通知が行われた際のトナー残量を図１２（ｂ）に示す。図１２（ａ）では試験中に出力された画像を評価し、実用上問題のない画像を○とし、実用上問題のあるカブリ像が発生した場合には、×とした。
【０１２４】
参考例は、条件５では問題がなかったが、条件５に比べてトナーの補給量がより多い条件６及び印字率がより低い条件７では、実用上問題のあるカブリ像が発生していた。これに対し、実施例１及び本実施例では、トナーの劣化に起因するカブリ像の発生が低減されることを確認できた。
【０１２５】
また、図１２（ｂ）で実施例１と本実施例とを比較した場合、本実施例の方が、トナー補給通知が行われた際のトナー残量は少なかった。これは、トナー劣化濃度指数Ｈｎが実施例１の閾値（２０５）を超えた状態でも、本実施例ではバックコントラストを変更して通紙動作を継続し、その後、指数の値が実施例１の閾値よりも大きな閾値（２１５）以上となった際にトナー補給通知を行うためである。つまり、本実施例では画像形成条件の例であるバックコントラストを調整することで、実施例１と同程度にカブリ像の発生を抑制しつつ、現像容器内のトナー残量がより少ない状態となるまで通紙動作を継続できる。
【０１２６】
トナー劣化濃度指数Ｈｎの算出結果を図１３及び図１４に示す。図１３（ａ）が条件５、図１３（ｂ）が条件６、図１４が条件７に対応する。なお、条件５、６、７は実施例１の条件１、２、４と同じであるので、条件５、６、７にについて実施例１の画像形成装置におけるトナー劣化濃度指数Ｈｎを算出した場合のグラフは、それぞれ図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）と同一となる。
【０１２７】
図１３（ａ、ｂ）及び図１４に示すように、本実施例では、トナー劣化濃度指数Ｈｎが２０５を超えても通紙動作が継続され、その後、閾値である２１５（各図の破線）以上となったらトナー補給通知を行っている。これにより、トナー劣化濃度指数Ｈｎは、バックコントラストの調整を行ってもカブリ像が発生する可能性のある値（２５０）を超えていないことが見て取れる。
【０１２８】
［変形例］
なお、本実施例では、トナーの劣化に起因するカブリ像を低減するために変更する画像形成条件としてバックコントラストの値（特に、非露光部の電位）を例示した。これに限らず、例えば現像ブレード３９にトナーの正規帯電極性と同じ電圧を印加してもよい。この場合、現像ブレード３９がトナーを摩擦帯電する作用に、印加電圧によって現像ブレード３９からトナーに電荷が供給されるため、現像ローラ３１に担持されたトナーの帯電量を高めることができる。
【０１２９】
また、本実施例では、トナーの劣化により生じる画像不良の例として、トナー帯電量の低下に起因するカブリ像を低減することについて説明した。しかし、トナーの劣化に伴って生じる他の画像不良（例えば、転写部における転写効率の低下や、劣化したトナーが帯電ローラ２に付着することによる帯電ローラ２の汚染）を抑制するように画像形成条件を変更してもよい。例えば転写効率の低下を抑制する場合、現像電圧を小さくして感光ドラム１に載るトナー量を減らすことや、転写電圧を大きくすることが考えられる。また、帯電ローラ２の汚染を抑制する場合、帯電ローラ２のクリーニング動作の回数を増やすことが考えられる。ただし、帯電ローラ２のクリーニング動作とは、例えばトナーの正規帯電極性とは反対の電圧を帯電ローラに印加している状態で感光ドラム１及び帯電ローラ２を回転させて、帯電ローラ２に付着しているトナーを感光ドラム１に転移させて除去する動作を指す。感光ドラム１に転移したトナーは、その後、現像ローラ３１によって現像容器内に回収される。
【符号の説明】
【０１３０】
１…像担持体（感光ドラム）、５…転写手段（転写ローラ）、３１…現像剤担持体（現像ローラ）、３７…現像容器、５０…報知手段（制御部）、１００…画像形成装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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