(57)【要約】      （修正有）【課題】紙粉に起因するカブリ像の発生をより確実に低減する。【解決手段】画像形成装置は、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。報知手段は、現像容器内の現像剤の量ｔに対する、現像容器内の現像剤に混入している紙粉の量の比に相関する指数ｃが、予め設定されている上限値を超えていない状態で、補給情報を報知する。【選択図】図９
2020149026.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、
前記現像容器内の現像剤を用いて、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手段と、
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、
前記現像容器内の現像剤の量に対する、前記現像容器内の現像剤に混入している紙粉の量の比に相関する指数が、予め設定されている閾値を超えていない状態で、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２】
前記指数は、前記現像容器内の現像剤の量に対する、画像を形成した記録材の累積枚数の比である、
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】
前記指数は、前記現像容器内の現像剤の量に対する、前記現像容器内の紙粉の量の比であり、
記録材から前記像担持体及び前記現像手段を介して前記現像容器に流入する紙粉の量と、前記現像容器から前記現像手段及び前記像担持体を介して記録材に流出する紙粉の量とに基づいて、所定枚数の記録材に対して画像を形成する度に、前記現像容器内の紙粉の量を更新する、
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４】
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、
前記報知手段は、前記検知手段の検知結果に基づいて前記補給情報を報知する、
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】
前記報知手段は、前記現像容器内の現像剤の量が閾値以下となった場合に前記補給情報を報知し、
前記閾値は、前記指数が前記閾値を超えないように予め設定された一定の値である、
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】
前記報知手段は、前記現像容器内の現像剤の量が閾値以下となった場合に前記補給情報を報知し、
前記閾値は、前記報知手段が前回の前記補給情報の報知を行った場合に比べて、前記報知手段が次回の前記補給情報の報知を行う場合の方が大きな値に設定される、
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７】
複数の種類の記録材に画像を形成することが可能であり、
前記閾値は、画像を形成した記録材の種類に応じて変更される、
ことを特徴とする請求項５又は６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、
前記現像容器内の現像剤を用いて、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手段と、
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、
前記現像容器内の現像剤が第１の量より少なくなった際に前記報知手段が前回の前記補給情報の報知を行った後、前記現像容器に現像剤が補給された場合において、前記現像容器内の現像剤が前記第１の量より多い第２の量より少なくなった際に、前記報知手段が次回の前記補給情報の報知を行う、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
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、
前記現像容器内の現像剤を用いて、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手段と、
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、かつ、前記現像容器内の現像剤に紙粉が混入していない初期状態から、第１の種類の記録材に対して画像を形成する場合、画像を形成した前記第１の種類の記録材の累積枚数が第１の枚数を超えた場合に前記報知手段によって前記補給情報を報知し、
前記初期状態から、前記第１の種類の記録材とは異なる第２の種類の記録材に対して画像を形成する場合、画像を形成した前記第２の種類の記録材の累積枚数が前記第１の枚数より多い第２の枚数を超えた場合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１０】
前記第１の種類の記録材は、填料としてタルクを含む紙であり、
前記第２の種類の記録材は、填料として炭酸カルシウムを含む紙である、
ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記像担持体と前記現像手段とが対向する現像領域において前記現像手段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、前記現像手段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１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記現像容器には開口部が設けられており、前記現像容器が画像形成装置の本体に装着されている状態で、画像形成装置の外部から前記開口部を介して前記現像容器に現像剤を補給できるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１１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。
【０００３】
一方、電子写真方式の画像形成装置において、紙の填料として使用されるタルクや炭酸カルシウム等の紙粉が現像ユニット内に侵入すると、トナー帯電量を低下させることで画像不良が生じる場合があることが知られている。トナー帯電量が不足していると、本来は画像を形成しない領域に薄くトナーが付着した、いわゆるカブリ像が発生する可能性がある。特許文献１には、現像ローラに接するブラシ状の異物除去部材を現像ユニットに配置し、タルク等の異物が現像剤に混入することを低減することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−５８６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カートリッジ式の場合、現像ユニットにある程度の紙粉が混入したとしても、カートリッジの交換によって紙粉が蓄積していない新品の現像ユニットに置き換わるため、紙粉の影響が顕在化しにくい。しかしながら、トナー補給式の構成においては、現像ユニットが画像形成装置に取付けられた状態のままでトナーが補給されるため、現像ユニット内に徐々に紙粉が蓄積する。発明者らが行った検討の結果、現像ユニット内に紙粉が蓄積しており、かつ、現像ユニット内のトナー残量が少ない状態では、カブリ像等の画像不良が発生する場合があった。
【０００６】
そこで、本発明は、紙粉に起因するカブリ像の発生をより確実に低減可能な画像形成装置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】
【０００７】
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、前記現像容器内の現像剤を用いて、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手段と、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、前記現像容器内の現像剤の量に対する、前記現像容器内の現像剤に混入している紙粉の量の比に相関する指数が、予め設定されている閾値を超えていない状態で、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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、紙粉に起因するカブリ像の発生をより確実に低減可能な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】
【０００９】
【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における印刷ジョブの処理方法を表すフローチャート。
【図７】実施例１における紙粉濃度指数の推移例を表すグラフ。
【図８】実施例１におけるトナー残量の推移例を表すグラフ。
【図９】実施例２における印刷ジョブの処理方法を表すフローチャート。
【図１０】実施例２における紙粉濃度指数の推移例を表すグラフ。
【図１１】実施例２におけるトナー残量の推移例を表すグラフ。
【図１２】実施例３における記録材の種類毎の通紙枚数の推移例を表すグラフ。
【図１３】実施例３における紙粉濃度指数の推移例を表すグラフ。
【図１４】実施例３におけるトナー残量の推移例を表すグラフ。
【図１５】実施例４における紙粉濃度指数の推移例を表すグラフ。
【図１６】実施例４におけるトナー残量の推移例を表すグラフ。
【図１７】実施例６における印刷ジョブの処理方法を表すフローチャート。
【図１８】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】
【００１０】
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】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
［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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
［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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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１８（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１８（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。
【００４４】
また、図１８（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。
【００４５】
［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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
［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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。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。
【００５４】
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。
【００５５】
［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
【００５６】
［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。
【００５７】
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。
【００５８】
［紙粉によるカブリ像の発生］
ここで、現像装置における紙粉の蓄積によってカブリ像が生じるメカニズムを説明する。画像形成装置が記録材に対して画像を形成する場合、紙の記録材に含まれる填料、添加物、及び繊維等の紙粉が発生し、転写部において感光ドラム１に付着する。このような紙粉の一部は、感光ドラム１の回転に伴って現像部に到達し、感光ドラム１から現像ローラ３１に転移した後、供給ローラ３２によって掻き取られる等して現像容器３７に回収される。このような経路で現像容器３７に侵入する紙粉は、一部が現像ローラ３１を介して現像装置３の外部に排出されるものの、記録材に対する画像形成を繰り返すことで現像容器内に徐々に蓄積される。
【００５９】
紙粉の内、紙の填料として使用されるタルク（化学組成式Ｍｇ３（Ｓｉ４Ｏ１０）（ＯＨ）２）は、負極性に帯電しやすい（言い換えれば、相手剤を正極性に帯電させやすい）性質がある。本実施例では、正規帯電極性が負極性のトナーを用いており、タルクが現像容器３７内に侵入すると、本来は負極性に帯電すべきトナーを正極性に帯電させようとする。そのため、タルクが現像容器３７に侵入してトナーと接触すると、トナー帯電量の低下を引き起こす。
【００６０】
感光ドラム１の非露光部の電位は、現像ローラ３１の電位よりも負極性に設定されており、正規帯電極性に帯電したトナー粒子は、通常、非露光部には付着しない。しかし、トナー帯電量が低下すると、電荷が不足したトナー粒子や、帯電極性が反転したトナー粒子の割合が増加するため、感光ドラム１の非露光部にもトナーが付着しやすくなる。そして、非露光部に付着したトナーが転写部において記録材Ｓに転移すると、本来は画像が形成されるべきでない領域にも薄くトナーが付着した、所謂「カブリ像」が生じることとなり、画質品質を低下させることとなる。
【００６１】
現像剤中のタルク濃度（現像容器３７のトナー残量に対する、現像容器３７に蓄積しているタルクの量の比）が十分小さい場合には、タルクによってトナーが正極性の電荷を受け取る機会が少ないため、所望のトナー帯電量を保つことができる。しかし、タルク濃度が大きくなるにつれて、タルクによってトナーが正極性の電荷を受け取る機会が増えて、トナー帯電量を保つことが難しくなり、カブリ像が生じやすくなる。
【００６２】
このような、現像剤中の紙粉濃度の上昇に起因するカブリ像は、転写残トナーを除去するクリーニングブレードを備えた構成において生じ得るが、本実施例のようにクリーナーレス構成では顕著に生じやすくなる。また、このようなカブリ像は、低温低湿環境下に比べるとトナー帯電量が相対的に低くなる高温高湿環境下で発生しやすい。
【００６３】
なお、トナー帯電量の低下を引き起こす紙粉は、タルクに限らない。例えば、炭酸カルシウムは正極性に帯電しやすく、相手剤を負極性に帯電させやすい特性を持つため、正規帯電極性が正極性のトナーを用いた場合には、炭酸カルシウムがトナー帯電量の低下を引き起こし、カブリ像を発生させる場合がある。以下の説明では、紙の填料として使用されるタルクを、トナー帯電量を低下させる紙粉の典型例として扱う。
【００６４】
［トナー補給通知が行われるトナー残量の閾値］
以下、本実施例において画像形成装置がユーザに対してトナーの補給を促すためにトナー補給通知を行う方法について説明する。画像形成装置は、トナー残量センサ５４によって検知したトナー残量が所定の値ｔｌｏｗ以下となった場合にトナー補給通知を行う。上述の通り、現像容器３７における現像剤中の紙粉濃度が高くなるとカブリ像が発生しやすくなるため、現像容器３７のトナー残量が過少となる前に、トナー補給通知を行う必要がある。
【００６５】
本実施例では、トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗが一定の値に設定されている。トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗが一定であれば、現像容器３７が満杯となるトナー量（現像容器３７のトナー容量）と、ｔｌｏｗとの差も常に一定である。従って、その差に相当する量のトナーが充填されたトナーボトルを用意しておくことにより、ユーザは一度開封したトナーボトル１２を毎回使い切ることができる。補給後にトナーボトルが空になっていれば、現像装置３の開口部からトナーボトルを取り外す際にトナーがこぼれて周囲にトナーが飛散する事態も生じ難い。そのため、例えばトナーボトル１２と現像装置３の接続部の構成を、図５（ａ〜ｃ）に示したようなキャップ３５等を用いた簡単な構成にできる等のメリットがある。
【００６６】
トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗは、現像装置３に繰り返しトナーを補給しながら画像形成装置を長期間に亘って使用する場合に、現像容器内に蓄積した紙粉によってカブリ像が発生しないような値に設定する必要がある。発明者らは、適切なｔｌｏｗの値を求めるため、現像容器３７における紙粉濃度Ｃを予測する方法を検討した。紙粉濃度Ｃとは、現像容器３７に収容されているトナー残量に対する、現像容器３７に蓄積している紙粉の重量比である。
【００６７】
紙粉は記録材に対して画像形成動作に伴って発生するため、現像容器３７に蓄積している紙粉の量は、大まかに、画像形成装置が画像を形成した記録材の累積枚数（以下、通紙枚数ｐとする）に比例して増加すると考えられる。一方、現像容器３７に存在する紙粉の量が一定であれば、紙粉濃度Ｃは、現像容器３７の現在のトナー残量に反比例する。従って、紙粉濃度Ｃは、現在のトナー残量ｔに対する通紙枚数ｐの比に比例する量として考えることができる。
Ｃ（ｐ，ｔ）∝ｐ［Ｋ枚］／ｔ［ｇ］
【００６８】
そこで、本実施例では、現在のトナー残量ｔに対する通紙枚数ｐの比を、現像容器３７における紙粉濃度Ｃを表す紙粉濃度指数ｃとして定義する。紙粉濃度指数ｃは、現像容器内の紙粉濃度に相関する指数の例である。
ｃ＝ｐ［Ｋ枚］／ｔ［ｇ］
【００６９】
なお、トナー残量ｔ［ｇ］の単位はこれに限定されるものではなく、任意の単位を採用できる。トナー残量［ｇ］に相関した指標であれば適宜用いることができる。また通紙枚数ｐ［Ｋ枚］についても同様である。通紙枚数ｐの増加に相関する指標であれば、例えば、現像ローラ３１の累積回転数や、画像形成装置の通電時間等でも良い。
【００７０】
現像容器３７における紙粉濃度Ｃが一定の値を超えると、紙粉に起因するカブリ像が顕著に発生するようになる。そこで、このような紙粉濃度Ｃの値に対応する紙粉濃度指数ｃの上限値（閾値）をｃｎｇとする。紙粉濃度指数の上限値ｃｎｇは、実際に画像形成装置によって記録材に画像形成を行ったときに、画像不良と認識されるＮＧレベルのカブリ像が発生し始めた際の通紙枚数ｐｎｇと、その際のトナー残量ｔｎｇとを用いて、次の式で定義される。
ｃｎｇ＝ｐｎｇ／ｔｎｇ  …  式（１）
【００７１】
紙粉濃度指数ｃを用いる利点について説明する。ＮＧレベルのカブリ像が発生した際の通紙枚数ｐｎｇやトナー残量ｔｎｇは、出力画像の印字率（画像形成可能な領域を構成する画素数に対して、トナードットがプロットされる画素の割合）に影響される。また、印字率が同じ場合であっても、帯電電圧又は現像電圧の電圧値や、露光装置が照射する光の強度等の設定を変更することで、現像によって消費されるトナー量は変動する。従って、ある条件においてＮＧレベルのカブリ像が発生した通紙枚数ｐｎｇと、他の条件においてＮＧレベルのカブリ像が発生した通紙枚数ｐｎｇとは、大きく異なっている場合がある。同様に、ＮＧレベルのカブリ像が発生した時点でのトナー残量ｔｎｇは、それまでに出力された画像の印字率の平均値等に応じて大きく変化する可能性がある。
【００７２】
これに対し、ＮＧレベルのカブリ像が発生する紙粉濃度指数の値ｃｎｇは、印字率や画像形成動作の動作設定等の、通紙枚数に対するトナーの消費速度に影響を与える条件（以下、通紙条件と呼ぶ）によらず、概ね一定の値となる。例えば、印字率を高くすれば、１枚当たりのトナー消費量が増えて、より少ない通紙枚数でトナー残量が小さくなる。つまり、印字率を高くしても、ＮＧレベルのカブリ像が発生した時点での通紙枚数ｐｎｇ及びトナー残量ｔｎｇが共に小さくなるため、ＮＧレベルのカブリ像が発生する紙粉濃度指数の値ｃｎｇは印字率が低い場合と略同じ値となる。
【００７３】
長期間に亘って紙粉に起因するカブリ像を発生させないようにするためには、紙粉濃度指数ｃが上記の上限値ｃｎｇを超えないようにトナー補給通知を行って、常にｃ＜ｃｎｇの状態が維持されるようにすればよい。
【００７４】
ｃ＜ｃｎｇの関係を維持すべき期間を、本実施例では、画像形成装置の寿命として設定された通紙枚数ｐの値（以下、寿命枚数ｐｌｉｆｅとする）に設定する。言い換えると、本実施例では、通紙枚数ｐが寿命枚数ｐｌｉｆｅに到達した時点を、現像容器内に最も多くの紙粉が蓄積された状態として想定する。さらに、通紙枚数ｐが寿命枚数ｐｌｉｆｅであり、かつ、現像容器内のトナー残量が、トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗと略等しい値であるときの紙粉濃度指数ｃの値をｃｌｉｆｅとする。このとき、画像形成装置の寿命に亘って紙粉によるＮＧレベルのカブリ像が発生しないようにするには、トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗに関して次のような関係が成り立っていればよい。
ｃｌｉｆｅ＝ｐｌｉｆｅ／ｔｌｏｗ＜ｃｎｇ  …  式（２）
【００７５】
式（２）を書き換えて、本実施例のｔｌｏｗは、次の不等号を満たすような値に設定される。
ｔｌｏｗ＞ｐｌｉｆｅ／ｃｎｇ  …  式（３）
【００７６】
［閾値の決定手順］
以下、具体例を用いて、トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗを求めるまでの手順を説明する。画像形成装置の寿命が３０Ｋ枚（３万枚）に設定され、かつ、現像容器３７のトナー容量は１４３ｇ（残量１００％）であるものとする。記録材としては、填料としてタルクが含まれている用紙（以下、タルク紙と称する）を使用した。また、以下の実験は、カブリ像の発生に関して不利な条件で検証するために、高温多湿環境下（３２．５℃／８０％）で実験を行った。
【００７７】
まず、ＮＧレベルのカブリ像が発生しない紙粉濃度指数ｃの上限値ｃｎｇを求める手順について説明する。この上限値ｃｎｇを求めるには、実際に画像形成装置にタルク紙を通紙して、ＮＧレベルのカブリ像が発生した時点の通紙枚数ｐｎｇとトナー残量ｔｎｇとを、式（１）に代入すればよい。
【００７８】
ここで、紙粉の蓄積に起因するカブリ像は、先述した通り、トナー帯電量の低下を介して引き起こされるものである。予め行った実験により、本実施例の構成では現像ローラ３１に担持されているトナーのトナー帯電量が−２０μＣ／ｇ以下の場合に、画像不良と認識されるＮＧレベルのカブリ像が発生することが分かっている。また、トナー帯電量が−２５μＣ／ｇ以上であれば、カブリ像が全くないとみなせる画像が得られることが分かっている。そのため、今回の実験では、画像形成装置にタルク紙を通紙して、通紙枚数が４Ｋ枚に到達した時点から、通紙枚数が１Ｋ枚増加する度にトナー帯電量を測定しながら、記録材上のカブリ像の有無を確認した。なお、通紙枚数の「Ｋ枚」は「１０００枚」を表しており、１Ｋ枚は１０００枚、４Ｋ枚は４０００枚である。以下の説明においても同様である。
【００７９】
なお、タルク紙については、ＪＫ  ＰＡＰＥＲ社のＪＫ  ＬＥＤＧＥＲ［サイズ：２１．５９ｃｍ×３５．５６ｃｍ，坪量：９０ｇ／ｍ２］を、実験環境である高温多湿環境（３２．５℃／８０％）に２日間放置したものを使用した。また、トナー帯電量は、現像ローラ３１に担持されているトナーを吸引し、サンプリングされたトナーの重量と電荷量を、電子天秤とファラデーゲージで測定した値から、μＣ／ｇの単位で定義される値を算出した。
【００８０】
また、紙粉濃度指数ｃが現像容器内の紙粉濃度Ｃに対して相関すること（特に、比例関係にあること）を確認するため、紙粉濃度Ｃをより直接的に計測した。具体的には、通紙枚数が４Ｋ枚に到達した時点から、通紙枚数が１Ｋ枚増加する度に現像容器３７のトナーを一部抜き取って、波長分散型蛍光Ｘ線分析（ＸＲＦ）を用いてトナー中のタルク濃度を定量した。定量の方法として、タルク濃度（重量パーセント濃度（ｗｔ％））が異なるトナーのサンプルを用意し、各サンプルの測定結果から得られた、マグネシウム元素に固有な波長のＸ線強度に基づいて検量線を予め作成しておく。そして、実験中に取得したトナーについての、マグネシウム元素に固有な波長のＸ線強度を検量線に当てはめることで紙粉濃度Ｃを求めた。なお、波長分散型蛍光Ｘ線分析装置としては、株式会社リガク製のＺＳＸ  Ｐｒｉｍｕｓ  ＩＶを使用した。表１に、結果を示す。
【００８１】
【表１】
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【００８２】
トナーに紙粉が混入していない初期状態では、紙粉濃度Ｃ（タルク濃度）が０ｗｔ％である。このとき、トナー帯電量が−４０μＣ／ｇであり、カブリ像も発生しなかった。印字率を適宜調整しながら通紙を行うことでトナー残量を減らしていくと、タルク紙の通紙枚数が増えるにつれて、現像容器３７の紙粉濃度Ｃが上昇し、トナー帯電量が低下しているのが確認できる。５Ｋ枚到達時点で紙粉濃度Ｃは０．８ｗｔ％まで増加し、トナー帯電量は−２５μＣ／ｇを下回っていた。このとき、記録材上にはカブリ像が軽微に発生しているのを確認した。７Ｋ枚に到達した時点では、紙粉濃度Ｃは３．８ｗｔ％まで増加し、トナー帯電量は−２０μＣ／ｇとなっていた。このとき、記録材上には画像不良と認識されるＮＧレベルのカブリ像が発生していた。ＮＧレベルのカブリ像が発生した時点のトナー残量は１７ｇであった。
【００８３】
以上の結果から、本実施例の画像形成装置でＮＧレベルのカブリ像を発生させないための紙粉濃度指数ｃの上限値ｃｎｇは、式（１）のｃｎｇ＝ｐｎｇ／ｔｎｇを用いて、ｃｎｇ＝７［Ｋ枚］／１７［ｇ］＝０．４１と求められる。
【００８４】
トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗは、このｃｎｇの値を用いて、式（３）より、ｐｌｉｆｅ／ｃｎｇ＝３０［Ｋ枚］／０．４１［Ｋ枚／ｇ］＝７３．１ｇ以上であればよい。本実施例においては、画像形成装置の寿命の終わりに近い時期においてもより確実にカブリ像の発生を低減できるように、ｔｌｏｗは上記の理論値よりも大きい７５ｇに設定した。
【００８５】
このようにｔｌｏｗを設定すると、例えば通紙枚数が３０Ｋ枚に到達した時点でのトナー残量ｔがちょうどｔｌｏｗと等しい７５ｇとなった場合においても、紙粉濃度指数ｃの値はｃ＝３０［Ｋ枚］／７５［ｇ］＝０．４となる。この値はＮＧレベルが発生する紙粉濃度指数の値ｃｎｇ＝０．４１よりも小さい。
【００８６】
表１に示す通り、紙粉濃度指数ｃと、蛍光Ｘ線分析により測定した実際の紙粉濃度Ｃとは概ね比例関係にあることが分かる。従って、紙粉濃度指数ｃの値がｃｎｇ＝０．４１を上回らなければ、実際の紙粉濃度ＣもＮＧレベルのカブリ像が発生する紙粉濃度Ｃｎｇ＝３．８［ｗｔ％］を上回ることもなく、カブリ像の発生が回避される。つまり、本実施例の画像形成装置の寿命枚数が３０Ｋ枚に設定されている場合、値ｔｌｏｗを７５ｇに設定すれば、少なくとも寿命枚数到達時点までは、ＮＧレベルのカブリ像が発生する前にトナー補給通知を行うことが可能である。
【００８７】
［トナー補給通知の制御方法］
図６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。以下、フローチャートの各工程の処理内容を、図２を参照しながら説明する。
【００８８】
画像形成装置の主電源が投入されると、画像形成装置は印刷ジョブを受付可能なスタンバイ状態となる。印刷ジョブとは、外部機器等から入力される画像情報及び記録材の枚数等の設定情報に基づいて、必要な枚数の記録材を給送して記録材に画像を形成する一連のタスクである。
【００８９】
＜ステップｓ１〜ｓ３＞
スタンバイ状態の画像形成装置に対して印刷ジョブが投入されると、ＣＰＵ５１は印刷ジョブの実行を開始する（ｓ１）。このとき、駆動モータ５８の駆動が開始されて撹拌羽根３３が現像容器３７のトナーを撹拌し始めるため、トナー残量センサ５４がトナー残量を検知できるようになる。ＣＰＵ５１は、トナー残量センサ５４の検知結果を用いて現像容器内のトナー残量ｔを更新する（ｓ２）。トナー残量ｔの値は、記憶装置５２に用意されている記憶領域に記憶される。
【００９０】
＜ステップｓ４〜ｓ５＞
画像形成装置の通紙枚数が寿命枚数となるまでカブリ像が発生しないようにするためには、ステップｓ２で求めたトナー残量ｔが、上記の式（３）の関係を満たす所定の値ｔｌｏｗよりも常に大きい状態を維持すればよい。本実施例では、ステップｓ２で更新されたトナー残量ｔが、ｔｌｏｗ＝７５［ｇ］以下であったときに、トナー補給通知を行う必要があると判断される（ｓ３：Ｎ）。なお、トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗは、例えば表１を用いて説明した実験により予め求めた値が、画像形成装置が備える記憶装置５２（図２）の不揮発性の記憶領域に格納されているものとする。
【００９１】
ステップｓ２で更新されたトナー残量ｔがｔｌｏｗより大きければ、ＮＧレベルのカブリ像は発生しないと期待できるため、印刷を実行可能である（ｓ３：Ｙ）。この場合、ＣＰＵ５１は通紙動作を行って記録材の給送及び記録材に対する画像形成を実施する（ｓ４）。印刷ジョブが複数枚の記録材に対する画像形成を要求している場合において、次のページが残っている場合は（ｓ５：Ｙ）、ステップｓ２に戻ってステップｓ２〜ｓ４の動作を繰り返す。次のページが無い場合、つまり、ジョブ中の最後の記録材に対する通紙動作が行われた場合（ｓ５：Ｎ）、トナー残量ｔを更新し（ｓ６）、トナー残量ｔがｔｌｏｗ以下となっていないか確認する（ｓ７）。トナー残量ｔがｔｌｏｗより大きい場合、トナー補給通知を行う必要はないと判断され、印刷ジョブの処理を終了してスタンバイ状態に戻る。
【００９２】
＜ステップｓ８〜ｓ１０＞
トナー残量ｔがｔｌｏｗ以下である状態では、紙粉の蓄積の程度によっては、通紙動作を行った際にＮＧレベルのカブリ像が発生する可能性がある。従って、ステップｓ３もしくはステップｓ７において、トナー残量ｔがｔｌｏｗ以下であったとき、本実施例ではユーザに対してトナー補給通知を行うと共に、画像形成装置本体の動作を停止して通紙動作を行わない状態となる（ｓ８）。
【００９３】
その後、ユーザによるトナー補給の操作が行われたことを検知すると（ｓ９：Ｙ）、トナー補給通知及び本体動作の停止状態は解除され（ｓ１０）、スタンバイ状態へと戻る。本実施例では、開閉検知センサ５３によってカバー３８の開閉が行われたことを検知した場合に、トナー補給の操作が行われたと判定する。ただし、現像装置の開口部３４に対するキャップ３５（図５（ａ））の着脱を検知するセンサの検知結果に基づいてトナー補給の有無を判断してもよい。また、例えば開閉検知センサ５３によってカバー３８の開閉を検知した場合に、撹拌羽根３３を一時的に駆動してトナー残量を検知し、トナー残量ｔの増加を確認できた場合にトナー補給の操作が行われたと判定するようにしてもよい。
【００９４】
［紙粉濃度指数及びトナー残量の推移］
図７及び図８を用いて、上記の制御方法に従って動作する画像形成装置における、紙粉濃度指数ｃ及びトナー残量ｔの推移例を説明する。図７及び図８に示す例における画像形成装置の寿命枚数は３０Ｋ枚である。トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗは７５ｇに設定され、トナー補給時には毎回満杯量（ｔｆｕｌｌ＝１４３［ｇ］）までトナーが補給されるものとする。また、印字率４％の画像を出力する通紙動作を、通紙枚数が寿命枚数に到達するまで繰り返し行っている。
【００９５】
図７に示すように、紙粉濃度指数ｃは、通紙枚数ｐの増加に対して２次関数的に増加していく。これは、紙粉濃度指数ｃの定義（ｃ＝ｐ［Ｋ枚］／ｔ）から分かるように、通紙枚数ｐの増加に伴ってトナーが消費されることで、トナー残量ｔが減少していくためである。実際の現像容器３７の紙粉濃度Ｃも、この紙粉濃度指数ｃに伴って高くなっていく。
【００９６】
図８に示すように、トナー残量ｔがｔｌｏｗ＝７５［ｇ］まで低下すると画像形成装置本体の動作が停止し、トナー補給通知が行われる。ここでは印字率が４％で一定の条件で実験した結果を示しているため、通紙枚数が３．７Ｋ枚増加する度にトナー残量ｔがｔｆｕｌｌ＝１４３［ｇ］からｔｌｏｗ＝７５［ｇ］まで低下してトナー補給通知が行われる。トナー補給通知を受けたユーザがトナーを補給すると、トナー残量ｔが１４３［ｇ］まで上昇し（図８の黒矢印）、トナー残量ｔの増加によって紙粉濃度指数ｃは低下する（図７の白矢印）。なお、トナーの補給が行われると、紙粉が混入していない補給用のトナーによって現像容器内の紙粉が薄められるため、実際の紙粉濃度Ｃも低下する。
【００９７】
図７及び図８に示す例では、通紙枚数ｐが画像形成装置の寿命枚数である３０Ｋ枚に到達するまでに８回のトナー補給が行われたが、この間、紙粉濃度指数ｃは上限値であるｃｎｇ＝０．４１を超えることはなかった（図７参照）。つまり、実際の紙粉濃度Ｃが、ＮＧレベルのカブリ像が発生する水準に至る前に通紙が停止され、トナー補給通知が行われることでトナーが補給された。従って、画像形成装置の耐用期間を通じて、ＮＧレベルのカブリ像が発生しない状態が維持されていた。
【００９８】
なお、図７及び図８で示した紙粉濃度Ｃや紙粉濃度指数ｃ、トナー残量ｔの推移、及び、トナー補給する回数やトナー補給が通知される通紙枚数は、あくまで一例である。実際には、印字率や画像形成動作の動作設定等の通紙条件に依存してトナー消費量が変動すること、現像容器３７の容量、ユーザにより実際に補給されたトナーの量等の要因によって、これらの変数は図示した例とは異なる推移を示す。しかし、このような変化に寄らず、ＮＧレベルのカブリ像が発生しない紙粉濃度指数ｃの上限値ｃｎｇを予め求めておき、紙粉濃度指数ｃが上限値ｃｎｇを超えないようにユーザに対してトナー補給通知を行うことで、カブリ像の発生を抑制することができる。
【００９９】
以上説明した通り、本実施例では、トナー残量が予め設定された一定の閾値（ｔｌｏｗ）以下となった場合にトナー補給通知が行われる。この閾値（ｔｌｏｗ）は、複数回のトナー補給が行われる期間（特に、画像形成装置の寿命）に亘って、現像容器内の紙粉濃度に相関する紙粉濃度指数ｃが、ＮＧレベルのカブリ像を発生させないための上限値ｃｎｇを超えることがないように設定されている。言い換えると、現像容器内の紙粉濃度（現像容器内の現像剤の量に対する、現像剤に混入している紙粉の量の比）に相関する指数が、予め設定されている上限値を超える前に、ユーザに対して補給情報が報知される。これにより、現像容器内の紙粉濃度が過度に上昇して顕著なカブリ像が発生する可能性を低減し、長期間に亘って高品質な画像を出力可能な画像形成装置を提供することができる。
【０１００】
［変形例］
上記の実施例１では、記録材としてタルク紙が通紙されることを想定した場合を説明したが、画像形成装置の耐用期間に亘って一定のトナー残量の閾値を用いる構成を、複数の種類の記録材が通紙される場合に適用することもできる。例えば、実施例１で説明したトナー残量の閾値（ｔｌｏｗ）をタルク紙についての閾値ｔｌｏｗ１として、これとは別に炭酸カルシウム紙についてのトナー残量の閾値ｔｌｏｗ２を設定する。ｔｌｏｗ２は、例えば、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であるＡ［ｇ］と同じ値に設定される。これは、実施例１では正規帯電極性が負極性のトナーを用いているために、相手材を負極性に帯電させやすい炭酸カルシウムがトナーに混入してもトナー帯電量の低下を引き起こしにくいためである。
【０１０１】
そして、例えば画像形成装置の使用を開始する際の初期設定として、主に使用する記録材の材質又は銘柄をユーザに選択させ、選択結果に基づいて閾値ｔｌｏｗ１及びｔｌｏｗ２のいずれを使用するかを設定する。その後は、トナー残量センサによって検知したトナー残量が、閾値ｔｌｏｗ１及びｔｌｏｗ２の中で初期設定時に設定されたもの以下となった際にトナー補給通知を行う。この場合、タルク紙を通紙する場合と、炭酸カルシウム紙を通紙する場合とで、初期状態からトナー補給通知が行われるまでの通紙枚数は変化する。言い換えると、第１の種類の記録材（タルク紙）を通紙する場合と、第１の種類の記録材とは異なる第２の種類の記録材（炭酸カルシウム紙）を通紙する場合とで、初期状態からトナー補給通知が行われるまでの通紙枚数が変化する。従って、実施例１に比べて、記録材の種類に応じてＮＧレベルのカブリ像が発生しないトナー残量をより精確に見極めて、より適切なタイミングでユーザにトナー補給を促すことができる。
【実施例２】
【０１０２】
次に、実施例２に係る画像形成装置について説明する。本実施例は、トナー補給通知が行われるトナー残量の値が変更される点で実施例１と異なっている。以下、実施例１に係る画像形成装置と実質的に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。
【０１０３】
実施例１ではトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗが画像形成装置の耐用期間に亘って一定の値に設定されていたが、本実施例では、値ｔｌｏｗの値が適宜変更されるように構成することで、トナー補給の頻度の低減を図る。
【０１０４】
実施例１で説明した通り、ＮＧレベルのカブリ像は、現像容器内の紙粉濃度Ｃが一定値（Ｃｎｇ）以上となったときに引き起こされる。このため、本実施例では、紙粉濃度Ｃに相関する紙粉濃度指数ｃを更新することで現在の紙粉濃度を評価し、紙粉濃度指数ｃが予め設定された上限値ｃｎｇを超えない範囲で、トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗが変化させる。
【０１０５】
［トナー補給通知の制御方法］
図９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。以下、フローチャートの各工程の処理内容を、図２を参照しながら説明する。
【０１０６】
＜ステップｓ１１、ｓ１２＞
スタンバイ状態の画像形成装置に対して印刷ジョブが投入されると、ＣＰＵ５１は印刷ジョブの実行を開始する（ｓ１１）。このとき、トナー残量センサ５４を用いて検知された現像容器内のトナー残量ｔと、画像形成装置の通紙枚数ｐとを用いて、紙粉濃度指数ｃ＝ｐ［Ｋ枚］／ｔが再計算されて紙粉濃度指数ｃの値が更新される（ｓ１２）。トナー残量ｔの新しい値は、記憶装置５２に用意されている記憶領域に記憶される。
【０１０７】
＜ステップｓ１３〜ｓ１７＞
画像形成装置の通紙枚数が寿命枚数となるまでカブリ像が発生しないようにするためには、ステップｓ１２で求めた紙粉濃度指数ｃが、予め設定された紙粉濃度指数ｃの上限値ｃｎｇより常に小さい状態を維持すればよい。紙粉濃度指数の上限値ｃｎｇの定義は、実施例１と同様のものであり、ＮＧレベルのカブリ像が発生し始める際の紙粉濃度指数ｃの値である。本実施例では、上限値ｃｎｇよりもさらに小さな値に設定された閾値ｃｎｇ１を用いて、トナー補給通知を行う必要があるか否かを判定する（ｃｎｇ１＜ｃｎｇ）。即ち、ステップｓ１２で更新された紙粉濃度指数ｃが閾値ｃｎｇ１未満ではない場合に、トナー補給通知を行う必要があると判断される（ｓ１３：Ｎ）。なお、閾値ｃｎｇ１は、例えば、実験的に予め求めたｃｎｇの値に基づいて設定された値が、画像形成装置が備える記憶装置５２（図２）の不揮発性の記憶領域に格納されているものとする。
【０１０８】
閾値ｃｎｇ１を小さな値に設定し、紙粉濃度指数ｃの上限値ｃｎｇとの差（ｃｎｇ−ｃｎｇ１）を確保するほど、ＮＧレベルのカブリ像が発生する可能性をより確実に抑えることができる。しかし、閾値ｃｎｇ１を小さくしすぎると、ユーザにトナー補給を通知する回数が増えてしまい、ユーザビリティの低下につながる可能性がある。本実施例においては、閾値ｃｎｇ１は、紙粉濃度指数の上限値ｃｎｇ＝０．４１よりも小さい「０．４」とした。
【０１０９】
なお、本実施例においてトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗとは、紙粉濃度指数ｃが閾値ｃｎｇ１と一致するときのトナー残量ｔの値である。この値ｔｌｏｗと紙粉濃度指数の閾値ｃｎｇ１の間には次の関係がある。
ｃｎｇ１＝ｐ／ｔｌｏｗ    …  式（４）
【０１１０】
従って、本実施例においてトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗは、次の式で表すことができる。
ｔｌｏｗ＝ｐ／ｃｎｇ１    …  式（５）
【０１１１】
つまり、本実施例においてトナー補給通知が行われるトナー残量のトナー残量ｔｌｏｗは、通紙枚数ｐの増加に伴って大きくなる。通紙枚数ｐが増えるほど、現像容器内に入り込んだ紙粉の量が増加するため、現像容器内の紙粉濃度Ｃを一定以下に保つためには、より多くのトナー残量ｔが必要となるためである。逆に、通紙枚数ｐがまだ少ない状態では、現像容器内に入り込んだ紙粉の量がまだ少ないため、現像容器内のトナー残量ｔがより少なくなるまでＮＧレベルのカブリ像は発生しない。
【０１１２】
このように、ステップｓ１２で更新された紙粉濃度指数ｃが閾値ｃｎｇ１より小さければ、ＮＧレベルのカブリ像は発生しないと期待できるため、印刷を実行可能であると判断される（ｓ１３：Ｙ）。この場合、ＣＰＵ５１は通紙動作を行って記録材の給送及び記録材に対する画像形成を実施する（ｓ１４）。印刷ジョブが複数枚の記録材に対する画像形成を要求している場合において、次のページが残っている場合は（ｓ１５：Ｙ）、ステップｓ１２に戻ってステップｓ１２〜ｓ１４の動作を繰り返す。次のページが無い場合、（ｓ１５：Ｎ）、紙粉濃度指数ｃを更新し（ｓ１６）、紙粉濃度指数ｃが閾値ｃｎｇ１未満である状態が維持されているか確認する（ｓ１７）。紙粉濃度指数ｃが閾値ｃｎｇ１未満である場合、トナー補給通知を行う必要はないと判断され、印刷ジョブの処理を終了してスタンバイ状態に戻る。
【０１１３】
＜ステップｓ１８〜ｓ２０＞
紙粉濃度指数ｃが閾値ｃｎｇ１未満ではない状態では、通紙動作を行った際にＮＧレベルのカブリ像が発生する可能性がある。従って、ステップｓ１３もしくはステップｓ１７において、紙粉濃度指数ｃが閾値ｃｎｇ１以上であったとき、本実施例では、ユーザに対してトナー補給通知を行うと共に、画像形成装置本体の動作を停止して通紙動作を行わない状態となる（ｓ１８）。
【０１１４】
その後、ユーザによるトナー補給の操作が行われたことを検知すると（ｓ１９：有）、トナー補給通知及び本体動作の停止状態は解除され（ｓ２０）、スタンバイ状態へと戻る。なお、トナー補給が行われたか否かは、実施例１と同じく、例えばカバー３８の開閉を開閉検知センサ５３によって検知することで判断される。
【０１１５】
以上説明した通り、本実施例では、紙粉濃度指数ｃが、予め設定されたＮＧレベルのカブリ像を発生させないための上限値ｃｎｇよりも常に小さくなるように、ユーザへのトナー補給を通知する。トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗは、式（５）から分かるように、通紙枚数ｐに応じて変更され、通紙枚数ｐが少ないほどｔｌｏｗの値は小さくなる。つまり、前回のトナー補給通知が行われた際のトナー残量に比べて、次回のトナー補給通知が行われる際のトナー残量の方が大きくなる。実施例１と比べた場合、通紙枚数ｐが少ない状態ではトナー補給通知が行われるタイミングを遅く（通知の頻度を少なく）することができ、ユーザにトナー補給を要求する回数をなるべく少なくすることができる。
【０１１６】
［トナー補給回数の削減について］
以下、具体例を用いて各実施例のトナー補給回数について説明する。下記の実験では、トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗが変化するものの、実施例１で示した例と同じ通紙条件で通紙した。つまり、印字率４％の画像をタルク紙に出力する通紙動作を、通紙枚数が寿命枚数に到達するまで繰り返し行った。画像形成装置の寿命枚数は３０Ｋ枚である。トナー補給時には毎回満杯量（ｔｆｕｌｌ＝１４３［ｇ］）までトナーが補給されるものとする。また、実験は、高温多湿環境下（３２．５℃／８０％）で行った。タルク紙については、ＪＫ  ＰＡＰＥＲ社のＪＫ  ＬＥＤＧＥＲ［サイズ：２１．５９ｃｍ×３５．５６ｃｍ，坪量：９０ｇ／ｍ２］を、実験環境である高温多湿環境（３２．５℃／８０％）に２日間放置したものを使用した。
【０１１７】
今回の実験における紙粉濃度指数ｃ及びトナー残量ｔの推移例を、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０に示すように、紙粉濃度指数ｃは、実施例１と同様の理由から、通紙枚数ｐの増加に対して２次関数的に増加していく。実際の現像容器内の紙粉濃度Ｃ（タルク濃度）も、この紙粉濃度指数ｃと同様に高くなっていく。そして、紙粉濃度指数ｃが所定の閾値ｃｎｇ１まで上昇すると、トナー補給通知が行われる。トナー補給通知を受けたユーザがトナーを補給することで、トナー残量はｔｆｕｌｌ＝１４３［ｇ］まで回復し、紙粉濃度指数ｃは低下する（図１０及び図１１のＺ１〜Ｚ５）。
【０１１８】
ここで、実施例１ではトナー残量が予め設定された一定の閾値（７５ｇ）以下となった時点でトナー補給通知が行われていた。しかし、通紙枚数ｐが少ない状態では、ＮＧレベルのカブリ像が発生する紙粉濃度Ｃｎｇに対して、実際の紙粉濃度Ｃが十分に小さい（ＣとＣｎｇの差が大きい）状態で、トナー補給通知が行われていた（図７参照）。
【０１１９】
これに対し、本実施例では、紙粉濃度指数ｃと閾値ｃｎｇ１との比較によってトナー補給通知を行うか否かを判定している。本実施例の構成では、紙粉濃度Ｃ（タルク濃度）が３．８ｗｔ％未満であればＮＧレベルのカブリ像は発生せず、この紙粉濃度に対応する紙粉濃度指数ｃの上限値ｃｎｇは０．４であることが分かっている。従って、トナー残量が実施例１の閾値（７５ｇ）より少ないか否かに関わらず、紙粉濃度指数ｃが上限値ｃｎｇよりも小さい閾値ｃｎｇ１まで上昇した時点でトナー補給通知を行えばよい。
【０１２０】
今回の実験では、通紙枚数ｐが６．８７Ｋ枚（６８７０枚）のときに１回目のトナー補給通知が行われた（図１０及び図１１のＺ１）。このときのトナー残量ｔの値（ｔｌｏｗ）は１７．２ｇであり、紙粉濃度指数ｃはｐ／ｔ＝６．８７［Ｋ枚］／１７．２［ｇ］≒０．４（＝ｃｎｇ１）である。その後、ユーザがトナー補給を行ってから次の印刷ジョブを投入すると、現像容器内のトナー残量ｔがｔｌｏｗ＝１７．２［ｇ］からｔｆｕｌｌ＝１４３［ｇ］まで増加しているため、紙粉濃度指数ｃは一気に低下する（図１０）。
【０１２１】
その後、通紙枚数ｐが１２．９１Ｋ枚（１２９１０枚）のときに２回目のトナー補給通知が行われた（図１０及び図１１のＺ２）。このときのトナー残量ｔの値（ｔｌｏｗ）は３２．４ｇであり、紙粉濃度指数ｃはｐ／ｔ＝１２．９１［Ｋ枚］／３２．４［ｇ］≒０．４（＝ｃｎｇ１）である。つまり、２回目のトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗ（第２の量）は、１回目のトナー補給通知が行われ多彩のトナー残量の値（第１の量）よりも多くなっている。
【０１２２】
本実施例においてトナー補給通知を行うべきトナー残量の値ｔｌｏｗを、通紙枚数ｐに対して表すと、図１０に示した直線のようになる。式（５）の通り、通紙枚数ｐの増加に比例してｔｌｏｗは大きくなっている。これは、通紙枚数ｐが増えるにつれて、現像容器装置内の紙粉の量が増えるため、現像容器内の紙粉濃度を一定値以下に保つためには、通紙枚数ｐが増加するほどより多くのトナー残量が必要となるためである。
【０１２３】
２回目のトナー補給を行った後もトナー補給を繰り返しながら寿命枚数である３０Ｋ枚まで通紙を行った結果、図１０及び図１１に示す通り、通紙枚数が３０Ｋ枚に到達するまでに５回のトナー補給を行う必要があった。従って、通紙枚数当たりのトナー消費量が略等しくなる通紙条件で通紙を行った実施例１では８回のトナー補給が必要であったから（図７、図８参照）、ユーザにトナー補給を要求する回数及び頻度を低減可能であることが確認された。なお、実際の画像形成装置の使用条件では、通紙枚数が寿命枚に到達するまでのトナー補給の回数は、印字率、トナー補給時に補給されたトナーの量、閾値ｃｎｇ１の設定等の要因で変化する。しかし、少なくとも通紙枚数当たりのトナー消費量が略等しく、トナー補給時に概ね満杯量ｔｆｕｌｌまでトナーが補給される等の一定の条件が満たされれば、実施例１に比べてトナー補給の回数を減らすことができる。
【０１２４】
なお、本実施例においては、図９のステップｓ１４で示したように、毎回の通紙動作を開始する前に紙粉濃度指数ｃを計算して、その紙粉濃度指数ｃと閾値ｃｎｇ１との比較の結果に基づいてトナー補給通知を行っている。しかし、紙粉濃度指数ｃは必ずしも毎回の通紙動作を行う前に計算しておく必要はなく、トナー残量ｔが所定の閾値（ｔｌｏｗ）まで減少した際にトナー補給通知を行うようにしても本実施例と同様の効果が得られる。この場合、閾値となるｔｌｏｗの値は、例えば予め実験的に求められる紙粉濃度指数の閾値ｃｎｇ１と現在の通紙枚数ｐとに基づいて、式（５）の関係から求めればよい。この方法によれば、現在の紙粉濃度指数ｃを格納するための記憶領域を用意することなく、定数である閾値ｃｎｇ１と、現在の通紙枚数ｐと、トナー残量センサ５４で検知した現在のトナー残量ｔの情報のみで、トナー補給通知を行うかどうかを判断できる。
【実施例３】
【０１２５】
実施例１及び実施例２では、填料としてタルクが含まれる用紙（タルク紙）が通紙されることを想定した構成例を説明したが、記録材として使用されるシート材からは、タルク以外にも様々な種類の紙粉が発生する。そこで、本実施例では、タルク紙とは材質が異なる記録材の例として、填料として炭酸カルシウムが含まれる用紙（以下、炭酸カルシウム紙とする）と、タルク紙とが通紙されることを想定した構成例を説明する。以下、実施例１、２に係る画像形成装置と実質的に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。
【０１２６】
本実施例で用いているトナーは正規帯電極性が負極性であるため、正極性に帯電しやすく相手剤を負極性に帯電させやすい特性を持つ炭酸カルシウムが紙粉として現像容器内に入り込んだとしてもトナー帯電量の低下は発生しにくい。従って、炭酸カルシウム紙のみを通紙している限り、通紙枚数が増加しても紙粉に起因するカブリ像の発生しやすさが大きく変化することはない。そこで、本実施例では、炭酸カルシウム紙が通紙されている間は、現像容器内におけるトナー帯電量の低下を引き起こす紙粉（例えばタルク）の濃度が上昇しないものと考えて、トナー補給通知を行うかどうかの判断を行う。これにより、カブリ像が発生しないトナー残量の水準をより精確に見極めることが可能となり、実施例２に比べてさらにトナー補給の回数を低減することが可能となる。
【０１２７】
本実施例では、実施例２と同様にトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗを変更可能な構成とするが、通紙した記録材の材質に応じてｔｌｏｗを適切に変更する。具体的には、紙粉濃度指数として、トナー帯電量の低下を引き起こしやすいタルク紙由来の紙粉濃度に相関する紙粉濃度指数ｃ１と、トナー帯電量の低下を引き起こしにくい炭酸カルシウム紙由来の紙粉濃度に交換する紙粉濃度指数ｃ２との２つを定義する。下記の式（６）及び式（７）において、ｐ１はタルク紙の通紙枚数であり、ｐ２は炭酸カルシウム紙の通紙である。
ｃ１＝ｐ１／ｔ  …  式（６）
ｃ２＝ｐ２／ｔ  …  式（７）
【０１２８】
なお、画像形成装置の総通紙枚数ｐと、画像形成装置の寿命枚数ｐｌｉｆｅとの関係は次の式（８）のように表される。
ｐ＝ｐ１＋ｐ２＜ｐｌｉｆｅ  …  式（８）
【０１２９】
また、閾値ｃｎｇ１及びトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗは、実施例２で示した式（４）、式（５）に対応する下記の式で定められる。
ｃｎｇ１＝ｐ１／ｔｌｏｗ  …  式（４’）
ｔｌｏｗ＝ｐ１／ｃｎｇ１  …  式（５’）
【０１３０】
画像形成装置に通紙される記録材Ｓの識別は、例えば、印刷ジョブを送信するＰＣの画面上でユーザが記録材Ｓの銘柄や種類を選択した場合に、印刷ジョブを受信した画像形成装置のＣＰＵ５１が受信データを解析することで行われる。また、画像形成装置の操作部５５を介して記録材Ｓの種類を登録可能な構成とし、登録された情報に基づいて記録材Ｓを識別してもよい。また、記録材Ｓに含まれる填料や添加物を自動的に検知するセンサ等の検知手段があれば、その検知手段によって識別を行っても良い。
【０１３１】
式（８）及び式（５’）の通り、本実施例では、画像形成装置の総通紙枚数ｐと、トナー補給通知を行うか否かの判断に用いられるタルク紙の通紙枚数ｐ１とが一致しない。そして、炭酸カルシウム紙を通紙している期間中は、総通紙枚数ｐが増加する一方で、タルク紙の通紙枚数ｐ１が増加しないことから、この期間中はトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗが変化しない。このような設定により、具体例を挙げて後に説明するように、ＮＧレベルのカブリ像が発生しない状態を維持しつつ、実施例２に比べてトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗをさらに引き下げることが可能である。
【０１３２】
本実施例における画像形成装置の制御方法は、図９を用いて説明した実施例２における制御方法と基本的に共通であるため、説明を省略する。ただし、図９のステップｓ１２，ｓ１３，ｓ１６，ｓ１７における「紙粉濃度指数ｃ」は、本実施例では式（６）で定義された「タルク紙の紙粉濃度指数ｃ１」に置き換わる。
【０１３３】
以下、具体例を用いて本実施例におけるトナー補給回数について説明する。本実施例においてトナー補給通知が行われる紙粉濃度指数ｃ１の閾値ｃｎｇ１は、実施例２と同様に０．４０とした。つまり、本実施例においてトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗは、式（５）’を用いて次のように表される。
ｔｌｏｗ＝ｐ１／０．４０
上式から分かるように、実施例２と同様にｔｌｏｗはタルク紙の通紙枚数ｐ１によって変化する。
【０１３４】
下記の実験では、タルク紙と炭酸カルシウム紙の両方が通紙されること以外は、実施例２で示した例と同じ通紙条件を使用した。つまり、印字率４％の画像をタルク紙又は炭酸カルシウム紙に出力する通紙動作を、通紙枚数が寿命枚数に到達するまで繰り返し行った。画像形成装置の寿命枚数は３０Ｋ枚である。トナー補給時には毎回満杯量（ｔｆｕｌｌ＝１４３［ｇ］）までトナーが補給されるものとする。また、実験は、高温多湿環境下（３２．５℃／８０％）で行った。タルク紙については、ＪＫ  ＰＡＰＥＲ社のＪＫ  ＬＥＤＧＥＲ［サイズ：２１．５９ｃｍ×３５．５６ｃｍ，坪量：９０ｇ／ｍ２］を、実験環境である高温多湿環境（３２．５℃／８０％）に２日間放置したものを使用した。炭酸カルシウム紙については、ｘｅｒｏｘ社のＶｉｔａｌｉｔｙ  Ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅ  Ｐｒｉｎｔｅｒ  Ｐａｐｅｒ［サイズ：レター，坪量：７５ｇ／ｍ２］を、実験環境である高温多湿環境（３２．５℃／８０％）に２日間放置したものを使用した。
【０１３５】
図１２は、今回の実験におけるタルク紙と炭酸カルシウム紙の通紙スケジュールを表している。今回の実験では、初期状態からタルク紙を１０Ｋ枚通紙し、次に炭酸カルシウム紙を１０Ｋ枚通紙し、最後にタルク紙を１０Ｋ枚通紙した。従って、総通紙枚数ｐが１０Ｋ枚〜２０Ｋ枚である区間では、トナー帯電量の低下につながる紙粉を発生させるタルク紙の通紙枚数ｐ１が一定である。
【０１３６】
今回の実験における紙粉濃度指数ｃ及びトナー残量ｔの推移例を、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３に示すように、タルク紙が通紙されている期間中、紙粉濃度指数ｃは、実施例１と同様の理由から、通紙枚数ｐの増加に対して２次関数的に増加していく。一方、炭酸カルシウム紙の通紙が始まると、紙粉濃度指数ｃ１の上昇速度は実施例２の紙粉濃度指数ｃと比較して緩やかになっている。これは、炭酸カルシウム紙が通紙される１０Ｋ枚以降２０Ｋ枚まではタルク紙の通紙枚数ｐ１が一定となり、専らトナー残量ｔの減少によって紙粉濃度指数ｃ１が増加するためである。実際のタルク濃度も、紙粉濃度指数ｃ１の推移と同様にして、炭酸カルシウム紙が通紙される１０Ｋ枚以降２０Ｋ枚までの区間では新たにタルクが現像容器内に侵入して来ない分、上昇速度が緩やかになる。
【０１３７】
このように、本実施例においても、紙粉濃度指数ｃ１と実際の現像容器内においてトナー帯電量の低下を引き起こすタルクの濃度とが比例関係にあるのは、実施例１や実施例２で示した場合と同様である。そのため、紙粉濃度指数ｃ１の値がＮＧレベルのカブリ像を発生させない上限値ｃｎｇ＝０．４１を上回らないように、紙粉濃度指数ｃ１がｃｎｇよりも小さい閾値ｃｎｇ１＝０．４に到達した時点でトナー補給通知を行う（図１３及び図１４のＺ１〜Ｚ４）。トナー補給通知を受けたユーザがトナーを補給することで、トナー残量はｔｆｕｌｌ＝１４３［ｇ］まで回復し、紙粉濃度指数ｃ１は低下する。これにより、実際のタルク濃度も、ＮＧレベルのカブリ像が発生する濃度Ｃｎｇ＝３．８［ｗｔ％］を上回ることがなく、ＮＧレベルのカブリ像が発生する可能性が低減される。
【０１３８】
今回の実験におけるトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗを通紙枚数ｐに対して表すと、図１４に示した実線の通りである。式（５’）の通り、タルク紙の通紙枚数ｐ１に比例してｔｌｏｗも大きくなる。タルク紙の通紙枚数ｐ１が増えるにつれて、現像容器内のタルク量が増えるため、タルク濃度をＮＧレベルのカブリ像が発生しない水準以下に保つためには、通紙枚数ｐ１の増加に伴い多くのトナー残量が必要となるためである。
【０１３９】
今回の実験では、実施例２で説明した実験と同様に、タルク紙の通紙枚数ｐ１が６．８７Ｋ枚となったときに１回目のトナー補給通知が行われた（図１３及び図１４のＺ１）。このときのトナー残量ｔは１７．２ｇで、タルク紙の紙粉濃度指数ｃ１はｃ１＝ｐ１／ｔ＝６．８７［Ｋ枚］／１７．２［ｇ］≒０．４（＝ｃｎｇ１）である。
【０１４０】
その後、総通紙枚数ｐが１０Ｋ枚から２０Ｋ枚までの区間では、トナーの帯電量低下を引き起こしにくい炭酸カルシウム紙を通紙しているため、タルク紙の通紙枚数ｐ１は１０Ｋ枚のまま一定である。従って、上記の区間におけるトナー補給を通知するトナー残量ｔｌｏｗは、式（５’）の通り、ｔｌｏｗ＝１０［Ｋ枚］／０．４０［Ｋ枚／ｇ］＝２５［ｇ］で一定である（図１４参照）。
【０１４１】
２回目のトナー補給通知（図１３及び図１４のＺ２）は、総通紙枚数ｐが１３．３１Ｋ枚のときに、トナー残量ｔがｔｌｏｗ＝２５［ｇ］まで減少したことに基づいて行われた。３回目のトナー補給通知（図１３及び図１４のＺ３）も同様に、総通紙枚数ｐが１９．７５Ｋ枚のときに、トナー残量ｔがｔｌｏｗ＝２５［ｇ］まで減少したことに基づいて行われた。
【０１４２】
その後、総通紙枚数ｐが２０Ｋ枚を超えると、トナーの帯電量低下につながるタルク紙が再び通紙されるため、タルク紙の通紙枚数ｐ１は１０Ｋ枚から増加し始める。そのため、この区間では、総通紙枚数ｐの増加に伴って、タルク紙の通紙枚数ｐ１に比例してｔｌｏｗも大きくなる。
【０１４３】
４回目のトナー補給通知（図１３及び図１４のＺ４）は、総通紙枚数ｐが２５．４５Ｋ枚のとき、つまり、タルク紙の通紙枚数ｐ１が１５．４５Ｋ枚となったときに行われた。このときのトナー残量ｔは３８．６ｇで、タルク紙の紙粉濃度指数ｃ１はｃ１＝ｐ１／ｔ＝１５．４５［Ｋ枚］／３８．６［ｇ］≒０．４（＝ｃｎｇ１）である。その後、５回目のトナー補給通知が行われる前に、総通紙枚数ｐが寿命枚数である３０Ｋ枚に到達した。
【０１４４】
このように、今回の実験では、総通紙枚数ｐが寿命枚数である３０Ｋ枚に到達するまでに行われたトナー補給の回数は、実施例２の実験結果（５回）に比べてさらに少ない４回となった。従って、記録材の材質を考慮に入れることで、ＮＧレベルのカブリ像が発生しないトナー残量の水準をさらに精度よく見極めることが可能となり、ユーザにトナー補給を要求する回数及び頻度を低減可能であることが確認された。
【０１４５】
なお、本実施例では、トナーの帯電量低下を引き起こしやすい記録材及び引き起こしにくい記録材の典型例として、それぞれタルク紙及び炭酸カルシウム紙を例示して説明した。一般に、複数の種類の記録材を通紙可能な画像形成装置において、次のようにしてトナー補給通知を行うべきトナー残量の値ｔｌｏｗを求めることができる。
【０１４６】
［変形例１］
例えば、用紙Ａ１、用紙Ａ２、用紙Ｂ、用紙Ｃの４種類の用紙が通紙されることを想定する。各用紙の紙粉濃度指数をｃ［ａ１］、ｃ［ａ２］、ｃ［ｂ］、ｃ［ｃ］とする。各用紙についてＮＧレベルのカブリ像が発生しない紙粉濃度指数の上限値ｃｎｇ［ａ１］，ｃｎｇ［ａ２］，ｃｎｇ［ｂ］，ｃｎｇ［ｃ］を、実施例１に記載した方法により予め求めておく。また、トナー補給通知を行うか否かの判断に用いるための紙粉濃度指数の閾値ｃｎｇ１［ａ１］、ｃｎｇ１［ａ２］、ｃｎｇ１［ｂ］、ｃｎｇ１［ｃ］を、それぞれｃｎｇ［ａ１］，ｃｎｇ［ａ２］，ｃｎｇ［ｂ］，ｃｎｇ［ｃ］より小さな値に設定する。
【０１４７】
各用紙Ａ〜Ｄの通紙枚数をｐ［ａ１］、ｐ［ａ２］、ｐ［ｂ］、ｐ［ｃ］とすれば、１種類の用紙のみを通紙する場合にトナー補給通知が行われるトナー残量の値は、式（５）と同様の考え方により、次のように表される。
ｔｌｏｗ［ａ１］＝ｐ［ａ１］／ｃｎｇ１［ａ１］
ｔｌｏｗ［ａ２］＝ｐ［ａ２］／ｃｎｇ１［ａ２］
ｔｌｏｗ［ｂ］＝ｐ［ｂ］／ｃｎｇ１［ｂ］
ｔｌｏｗ［ｃ］＝ｐ［ｃ］／ｃｎｇ１［ｃ］
【０１４８】
複数の種類の用紙が通紙されるときは、現在のトナー残量が、ｔｌｏｗ［ａ１］〜ｔｌｏｗ［ｃ］の中で最も大きい値以下となったときにトナー補給通知を行うようにすればよい。これにより、各用紙に由来する紙粉の濃度がＮＧレベルのカブリ像を発生させる水準に到達する前にトナー補給通知が行われるため、カブリ像の発生を抑制することができる。
【０１４９】
［変形例２］
また、複数の種類の記録材に共通の填料が含まれている場合がある。例えば、用紙Ａ１と用紙Ａ２を通紙可能な画像形成装置において、用紙Ａ１，Ａ２がどちらも填料としてタルクを含むタルク紙であるとする。また、用紙Ａ１，Ａ２はタルクの含有量が異なっており、用紙Ａ２を通紙した場合に現像容器内に侵入するタルクの量が用紙Ａ１を通紙した場合の半分（１／２倍）であるものとする。この場合、用紙Ａ１，Ａ２の紙粉濃度指数をｃ［ａ１］、ｃ［ａ２］に代えて、タルクの紙粉濃度指数ｃａを新たに定義する。
ｃ［ａ］＝（ｃ［ａ１］＋Ａ×ｃ［ａ２］）
＝ｐ［ａ１］／ｔ＋Ａ×ｐ［ａ２］／ｔ
ただし、Ａは、用紙Ａ２の用紙Ａ１に対する相対的にタルクの発生しやすさを表す量であり、腕の例ではＡ＝１／２である。
【０１５０】
本実施例では、タルクによってカブリ像がＮＧとなる紙粉濃度指数の値ｃｎｇはｃｎｇ＝０．４１（＝ｃｎｇａ１＝ｃｎｇａ２）であるから、上記の紙粉濃度指数ｃ［ａ］がそれよりも小さい閾値ｃｎｇ１＝０．４に到達した時点でトナー補給通知を行えばよい。この場合、トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗは、次のように表すことができる。
ｔｌｏｗ＝（ｐ［ａ１］＋Ａ×ｐ［ａ２］）／ｃｎｇ１
＝（ｐ［ａ１］＋１／２×ｐ［ａ２］）／０．４
【０１５１】
トナー残量センサによって検知した現像容器内のトナー残量ｔが、以上のように求めたｔｌｏｗ以下となっているときに、画像形成装置はユーザに対してトナー補給通知を行う。これにより、用紙Ａ１及び用紙Ａ２からのタルクの発生しやすさを考慮に入れた上で、タルクに起因するカブリ濃度が発生しないトナー残量の水準をより精確に見極めて、適切なタイミングでトナー補給通知を行うことが可能となる。つまり、複数の種類の記録材の間で共通の紙粉が発生する場合も、トナー帯電量の低下への寄与率を考慮してトナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗを定めることにより、より適切なタイミングでユーザにトナー補給を促すことができる。
【実施例４】
【０１５２】
次に、実施例４に係る画像形成装置について説明する。本実施例は、実施例２と同じくトナー補給通知が行われるトナー残量の値が変更されるが、紙粉濃度指数の計算に当たって現像容器から流出する紙粉の量を考慮する点で実施例２と異なっている。以下、実施例１〜３に係る画像形成装置と実質的に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。
【０１５３】
記録材から感光ドラム１及び現像ローラ３１を介して現像容器３７に侵入した紙粉の一部は、トナーと同様にして現像ローラ３１に担持され、トナー像の現像に伴って現像ローラ３１から感光ドラム１に転移し、その後記録材に転写される場合がある。即ち、画像形成装置に通紙しているときには、感光ドラム１及び現像ローラ３１を介して、記録材から現像容器３７への紙粉の流入と、現像容器３７から記録材への紙粉の流出（排出）とが並行して起こることが分かっている。
【０１５４】
なお、現像容器３７から流出して記録材に転移した紙粉（例えばタルク）の量は、次の方法で確認することができる。印字率１００％の画像（ベタ黒画像）をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に印字したものを、定着処理を施す前の状態で、デジタルマイクロスコープにより観察する。そして、ある一定の面積内におけるトナーの数と紙粉の数から、トナーの重量と紙粉の重量を求め、紙粉濃度（ｗｔ％）を算出する。デジタルマイクロスコープは、キーエンス社のＶＨＸ５０００を使用した。現像容器３７から採取したトナーの紙粉濃度についても、その採取トナーをＰＥＴフィルム上に載せて、同様にして測定することで、紙粉濃度を求めることができる。
【０１５５】
本実施例においては、現像容器３７から採取したトナーの紙粉濃度が２．５ｗｔ％と３．５ｗｔ％のとき、記録材に転写されたトナーには、それぞれ０．６ｗｔ％、０．９ｗｔ％の紙粉濃度で紙粉が存在することが確認できた。つまり、印字率１００％のとき、現像容器内の紙粉濃度の約２５％の濃度で、トナー像と共に紙粉が現像容器３７から記録材へと出ていっていることになる。言い換えると、現像されたトナー像の重量に、現像容器内の紙粉濃度Ｃの２５％を乗算した値が、現像されたトナー像に含まれる紙粉の重量（つまり、現像によって現像容器３７から流出した紙粉の量）と見積もることができる。このように、現像容器内の紙粉濃度が高くなるほど、現像容器３７から記録材への紙粉の流出量も大きくなることが分かった。
【０１５６】
実施例１から実施例３では、現像容器３７から流出する紙粉の量は無視できる程度であるものとして説明したが、本実施例では、現像容器３７から流出する紙粉の量を考慮することで、より精確に現像容器内の紙粉濃度を見積もる。本実施例の手法は、現像容器内の紙粉濃度が、実施例１〜３で例示した紙粉濃度の最大値（例えば、３．８ｗｔ％）よりも高くなることがある構成の画像形成装置に適している。
【０１５７】
本実施例の画像形成装置は、実施例１の画像形成装置と比べた場合、感光ドラム１と転写ローラ５の押圧力、及び、現像ローラ３１と現像ブレード３９の当接圧を変更している。その他の構成は、実施例１に示した構成と同様であるため説明は省く。
【０１５８】
本実施例では、感光ドラム１と転写ローラ５の押圧力を、実施例１（９．８Ｎ）よりも高い値である１９．６Ｎ（２０００ｇｆ）に設定した。この押圧力を高くすると、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１．６ｍｍとなった。実施例１に比べて押圧力が高いため、転写部における記録材と感光ドラム１との位置ズレに起因する画像不良は低減される。
【０１５９】
ここで、転写部における感光ドラム１と転写ローラ５の押圧力を高くすると、転写部において記録材が感光ドラム１に強く押し付けられるため、記録材に含まれる填料や添加物、繊維などの紙粉が感光ドラム１の表面に付着しやすくなる。そのため、本実施例よりも押圧力が低い実施例１の画像形成装置と比べると、同じ通紙枚数であれば本実施例の方が現像容器３７に回収される紙粉の量が多くなる。従って、記録材から発生する紙粉がトナー帯電量の低下を引き起こしやすいものである場合、実施例１に比べて、通紙枚数ｐがより少なく、トナー残量ｔがより多い状態であっても、カブリ像につながるトナー帯電量の低下が発生し得る。
【０１６０】
そこで、本実施例では、感光ドラム１と転写ローラ５の押圧力の変更と共に、現像ローラ３１と現像ブレード３９の当接圧を、実施例１（３０ｇｆ／ｃｍ）よりも高い値である４５ｇｆ／ｃｍに設定した。現像ローラ３１と現像ブレード３９の当接圧を高くすると、現像ブレード３９がトナーを摩擦帯電させる効果を高めることができ、トナー帯電量を高くすることができる。
【０１６１】
このような本実施例の画像形成装置を用いて、印字率を適宜調整しながら通紙してトナー残量を減らしていきながら、トナー帯電量、現像容器内の紙粉濃度Ｃ（タルク濃度）、及び、カブリ像の発生の有無を確認した。実験方法の詳細は、実施例１で表１を用いて説明した実験と同様である。なお、記録材としては、タルク紙であるＪＫ  ＰＡＰＥＲ社のＪＫ  ＬＥＤＧＥＲ［サイズ：２１．５９ｃｍ×３５．５６ｃｍ，坪量：９０ｇ／ｍ２］を、実験環境である高温多湿環境（３２．５℃／８０％）に２日間放置したものを使用した。実験の結果を表２に示す。
【０１６２】
【表２】
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【０１６３】
初期のトナー帯電量は、実施例１（表１）では−４０μ／Ｃであったのに対し、本実施例（表２）では現像ブレード３９と現像ローラ３１の当接圧を高くしたことで上昇しており、−５０μ／Ｃであった。通紙枚数が増えるにつれて、現像容器内の紙粉濃度Ｃの上昇がみられ、トナー帯電量が低下しているのが確認できる。また、本実施例では、感光ドラム１と転写ローラ５の押圧力を上昇させているため、現像容器内に入り込む紙粉の量が増えていることが分かる。実施例１（表１）では、通紙枚数が７Ｋ枚の時点で現像容器内の紙粉濃度Ｃは３．８ｗｔ％であったが、本実施例（表２）では、同じく７Ｋ枚の時点で５．５ｗｔ％まで上昇した。
【０１６４】
本実施例においても、実施例１と同じく、トナー帯電量が−２０μＣ／ｇ以下の場合に画像不良と認識されるＮＧレベルのカブリ像が発生した。この時点の通紙枚数は７．１Ｋ枚であった。また、通紙枚数が６Ｋ枚の時点でトナー帯電量が−２４μＣ／ｇとなり、実施例１と同じく、トナー帯電量が−２５μＣ／ｇを下回ると軽微なカブリ像が発生していた。以上より、本実施例の画像形成装置でＮＧレベルのカブリ像が発生した時の通紙枚数ｐｎｇ、トナー残量ｔｎｇ、紙粉濃度Ｃｎｇは、それぞれｐｎｇ＝７Ｋ［枚］、ｔｎｇ＝１５．３［ｇ］、Ｃｎｇ＝５．５［ｗｔ％］であった。
【０１６５】
［紙粉濃度指数の算出方法］
以下、本実施例における紙粉濃度指数の算出方法について説明する。実施例１、２における紙粉濃度指数は通紙枚数ｐとトナー残量ｔとの比（ｐ／ｔ）で定義されていたが、本実施例では、現像容器３７から記録材への紙粉の流出を考慮する。
【０１６６】
前述の通り、本実施例における現像容器内の紙粉量は、通紙によって記録材から現像容器３７に紙粉が流入することによって増加し、通紙によって現像容器３７から記録材へと紙粉が流出することによって減少する。現像容器３７から記録材への紙粉の流出量は、通紙が行われる直前の状態における、現像容器内の紙粉濃度に依存する。そのため、現像容器内の紙粉量は、記録材の通紙によって増減する漸化式で表すのが適当である。
【０１６７】
ｎ枚目の記録材を通紙した後の紙粉量をＨｎ［ｇ］とすると、Ｈｎは下記のように表すことができる。ただし、ｎ枚目の記録材を通紙した後の紙粉濃度をＣｎ［ｗｔ％］、通紙１枚あたりの現像容器３７に侵入する紙粉量をｈ［ｇ］とする。また、ｎ枚目の記録材に対する印字率をＲ（ｎ）、印字率１００％で印字した場合に通紙１枚あたりに消費するトナー量をＥ［ｇ］としている。
Ｈｎ＝Ｈｎ−１＋ｈ−｛Ｃｎ−１×Ｅ×Ｒ（ｎ）×０．２５｝  …  式（９）
【０１６８】
ここで、式（９）の第２項と第３項は、それぞれ、通紙１枚あたりに現像容器３７に侵入する紙粉量と出ていく紙粉量を表している。ｎ枚目の記録材を通紙した後の現像容器内の紙粉濃度Ｃｎは、ｎ枚目の記録材を通紙した後の紙粉量Ｈｎ［ｇ］と、ｎ枚目の記録材を通紙した後のトナー残量ｔ（ｎ）と、を用いて次のように表される。
Ｃｎ＝Ｈｎ／ｔ（ｎ）
＝Ｈｎ−１／ｔ（ｎ）＋ｈ／ｔ（ｎ）
−｛Ｃｎ−１×Ｅ×Ｒ（ｎ）×０．２５｝／ｔ（ｎ）
＝ｈ／ｔ（ｎ）＋［１−｛Ｅ×Ｒ（ｎ）×０．２５｝／ｔ（ｎ）］×Ｃｎ−１
…  式（１０）
【０１６９】
通紙枚数が０枚の時点から１枚ずつ記録材を通紙していったときの紙粉濃度Ｃｎの計算式を書き下すと、次のようになる。
Ｃ０＝０，
Ｃ１＝ｈ／ｔ（１）＋［１−｛Ｅ×Ｒ（１）×０．２５｝／ｔ（１）］×Ｃ０
＝ｈ／ｔ（１），
Ｃ２＝ｈ／ｔ（２）＋［１−｛Ｅ×Ｒ（２）×０．２５｝／ｔ（２）］×Ｃ１，
Ｃ３＝ｈ／ｔ（３）＋［１−｛Ｅ×Ｒ（３）×０．２５｝／ｔ（３）］×Ｃ２，
・・・
Ｃｎ＝ｈ／ｔ（ｎ）＋［１−｛Ｅ×Ｒ（ｎ）×０．２５｝／ｔ（ｎ）］×Ｃｎ−１
【０１７０】
以上の説明では式（９）、式（１０）の漸化式が１枚の記録材を通紙する度に更新されるものとしたが、漸化式の更新頻度を少なくしてもよい。例えば、「通紙１０００枚ごと」等、予め設定された所定枚数の記録材を通紙する度に漸化式を更新するようにしてもよい。
【０１７１】
なお、通紙枚数が０枚の時点における現像容器内の紙粉濃度Ｃ０は、現像容器内の紙粉量が０ｇであることから、Ｃ０＝Ｈ０／ｔ＝０［ｗｔ％］である。また、印字率１００％で印字した場合に通紙１枚あたりに消費するトナー量Ｅは一定値である。また、印字率Ｒ（ｎ）は、通紙１枚ごとに任意に変わる、０≦Ｒ（ｎ）≦１の値である。Ｒ（ｎ）＝０はベタ白画像であり、Ｒ（ｎ）＝１はベタ黒画像を意味する。また、トナー残量ｔ（ｎ）は、実施例１で説明したトナー残量センサ５４等の検知手段を用いて取得可能な値である。また、通紙１枚あたりに現像容器３７に侵入する紙粉量ｈは、本実施例では一定の値であるものとして説明する。しかし、実施例３で説明したように複数の種類の記録材が通紙されることを想定する場合には、紙粉量ｈを、通紙される記録材の種類毎に異なる値に設定してもよい。
【０１７２】
本実施例では、式（１０）で表される現像容器内の紙粉濃度Ｃｎを紙粉濃度指数として扱う。即ち、式（１０）で定義された紙粉濃度指数（Ｃｎ）は、現像容器内の紙粉濃度に相関する指数の他の例である。
【０１７３】
本実施例の画像形成装置は、通紙によって増減する紙粉濃度指数（Ｃｎ）の値をモニターし、Ｃｎが常に予め設定された上限値を超えないようにユーザに対してトナー補給を促す補給情報を通知する。具体的には、表２に示すようにＮＧレベルのカブリ像が発生しないための紙粉濃度指数の上限値Ｃｎｇが５．５ｗｔ％であるとき、この上限値よりも低い閾値Ｃｎｇ１を設定し、紙粉濃度指数（Ｃｎ）が閾値Ｃｎｇ１に到達した際にトナー補給通知を行う。本実施例では、閾値Ｃｎｇ１を５．２ｗｔ％に設定した。
【０１７４】
本実施例における画像形成装置の制御方法は、図９を用いて説明した実施例２における制御方法と基本的に共通であるため、説明を省略する。ただし、図９のステップｓ１２，ｓ１３，ｓ１６，ｓ１７における「紙粉濃度指数ｃ」は、本実施例では式（１０）で定義された「紙粉濃度指数（Ｃｎ）」に置き換わる。また、ステップｓ１３，ｓ１７における閾値「ｃｎｇ１」は、本実施例では紙粉濃度指数（Ｃｎ）の閾値である「Ｃｎｇ１」に置き換わる。なお、本実施例の紙粉濃度指数は、上述の通り漸化式で表される。そのため、ステップｓ１２，ｓ１６を実行するためには、前回の指数の値（Ｃｎ−１）を記憶装置５２（図２）に記憶しておき、この値を参照して、式（１０）を用いて次の指数の値（Ｃｎ）を算出する。
【０１７５】
以下、具体例を用いて本実施例における紙粉濃度指数ｃ及びトナー残量ｔの推移例を説明する。図１５及び図１６は、記録材としてタルク紙を使用し、画像形成装置の寿命枚数である３０Ｋ枚まで通紙試験を行ったときの、紙粉濃度指数（Ｃｎ）及びトナー残量ｔの推移をそれぞれ示している。紙粉濃度指数（Ｃｎ）が閾値Ｃｎｇ１＝５．２［ｗｔ％］以上となった時点でトナー補給通知を行い、毎回満杯量ｔｆｕｌｌ＝１４３［ｇ］までトナーの補給を行った。印字率は４％で一定とした。また、下記実験は、高温多湿環境下（３２．５℃／８０％）で行った。タルク紙については、ＪＫ  ＰＡＰＥＲ社のＪＫ  ＬＥＤＧＥＲ［サイズ：２１．５９ｃｍ×３５．５６ｃｍ，坪量：９０ｇ／ｍ２］を、実験環境である高温多湿環境（３２．５℃／８０％）に２日間放置したものを使用した。
【０１７６】
また、予め行った実験から、印字率１００％で印字した場合に通紙１枚あたりに消費するトナー量Ｅ［ｇ］は０．４５５ｇ、通紙１枚あたりに現像容器３７に侵入する紙粉量ｈ［ｇ］は、０．０００１４５ｇであった。この通紙１枚あたりに現像容器３７に侵入する紙粉量ｈ［ｇ］は、式（１０）の関係と、紙粉濃度Ｃｎ及びトナー残量ｔの実測値とを用いて実験的に求めた。具体的には、式（１０）において通紙枚数１０００枚ごとの漸化式を立て、通紙枚数４Ｋ枚の時点の紙粉濃度Ｃ４Ｋについて漸化式を解くことで、Ｃ４Ｋを紙粉量ｈの多項式として表した。一方、印字率を４％で一定にして４Ｋ枚の通紙を行ったときの現像容器内の紙粉濃度Ｃ４Ｋ及びトナー残量ｔ（４Ｋ）を測定し、Ｃ４Ｋ＝０．７９［ｗｔ％］、ｔ（４Ｋ）＝７１．１［ｇ］という結果を得た。これらの値を制約条件として、紙粉量ｈの方程式を解くことで、上記の紙粉量ｈの値が得られた。なお、紙粉濃度Ｃを複数回測定し、紙粉量ｈから定まる紙粉濃度Ｃの理論値と、実際の紙粉濃度Ｃの測定値との誤差を最小化するように回帰分析を行うことで紙粉量ｈを求めてもよい。
【０１７７】
図１５及び図１６において、１回目のトナー補給通知は、通紙枚数ｐが６．９５Ｋ枚のときに行われた（図１５及び図１６のＺ１）。このときのトナー残量は１６．２ｇで、紙粉濃度指数（Ｃｎ）は５．２［ｗｔ％］≒ｃｎｇ１であった。また、２回目のトナー補給通知（図１５及び図１６のＺ２）は、通紙枚数ｐが１３．２９Ｋ枚のときに行われた。このときのトナー残量は２７．１ｇであり、紙粉濃度指数（Ｃｎ）は５．２［ｗｔ％］＝ｃｎｇ１であった。２回目のトナー補給通知時（図中Ｚ２）のトナー残量ｔ（ｔｌｏｗ）は２７．１ｇであった。
【０１７８】
つまり、１回目のトナー補給通知が行われた際のトナー残量の値ｔｌｏｗ（第１の量）に比べて、２回目のトナー補給通知が行われた際のトナー残量の値ｔｌｏｗ（第２の量）の方が大きかった。これは、通紙枚数ｐが増えたことで現像容器内の紙粉量が増えたため、現像容器内の紙粉濃度を一定値以下に保つために必要なトナー量が増えるためである。
【０１７９】
３回目以降のトナー補給通知（図１５及び図１６のＺ３、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６）も、紙粉濃度指数（Ｃｎ）が５．２［ｗｔ％］＝ｃｎｇ１となった時点で行われた。その後、７回目のトナー補給通知が行われる前に、通紙枚数ｐが画像形成装置の寿命枚数である３０Ｋ枚に到達した。３回目以降のトナー補給通知が行われた時点（Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５、Ｚ６）におけるトナー残量の値ｔｌｏｗは、それぞれ３３．２ｇ、３７．６ｇ、４０．６ｇ、４３．９ｇであった。つまり、本実施例においてトナー補給通知が行われるトナー残量の閾値は、図１６に示すように、通紙枚数ｐが増えるほど上昇し、かつ、徐々に上昇速度が緩やかになって一定値に漸近する曲線を描く。
【０１８０】
これは、本実施例では現像容器内の紙粉濃度が実施例１よりも高い状態となることを許容する構成を採用しているため、通紙枚数ｐが多くなった状態では現像容器内の紙粉濃度が高くなり、現像容器から流出する紙粉の量も多くなるためである。仮に、式（９）における第２項と第３項が釣り合った状態になると、記録材を通紙しても現像容器内の紙粉量は一定値のままで変動しない。現像容器内の紙粉量が通紙枚数ｐに対して一定であるということは、紙粉濃度をある一定値以下に保つために必要なトナー量も、通紙枚数ｐに対してある一定量に収束することを表す。従って、例えば図１６における通紙枚数が２０Ｋ枚から３０Ｋ枚までの区間を実施例２（図１１）と比べると分かるように、本実施例では通紙枚数ｐが多くなると、トナー補給通知が行われるトナー残量の閾値は一定値に収束していく。
【０１８１】
このように、現像容器内から出ていく紙粉の量も考慮することで、トナー補給通知が行われるトナー残量の値ｔｌｏｗを過度に大きくすることを防ぐことができる。従って、トナー補給通知するタイミングを、現像容器内から出ていく紙粉の量を考慮せずにトナー補給通知の可否を判断する構成に比べて、ＮＧレベルのカブリ像の発生を抑制する利点を損なわずに、トナー補給通知のタイミングを遅らせることができる。つまり、本実施例の紙粉濃度指数（Ｃｎ）を用いることで、実際の現像容器内の紙粉濃度をより高い精度で予想することによって、ＮＧレベルのカブリ像の発生をより確実に抑制しつつ、ユーザの補給回数を最適化することができる。
【０１８２】
［変形例］
なお、本実施例においては、通紙１枚あたりに現像容器３７に侵入する紙粉量ｈが、一定の場合で説明したが、実施例３で示したように複数種類の記録材が通紙されることを想定する場合には、この値も通紙１枚ごとに可変の値としてもよい。例えば、途中ｎ枚目で、トナー帯電量の低下を引き起こしにくい炭酸カルシウム紙が通紙された場合には、ｎ枚目の通紙１枚あたりに現像容器３７に侵入する紙粉量ｈをｈ＝０とすれば、ｎ枚目の記録材を通紙した後の紙粉濃度Ｃｎは次のように表される。
Ｃｎ＝ｈ／ｔ（ｎ）＋［１−｛Ｅ×Ｒ（ｎ）×０．２５｝／ｔ（ｎ）］×Ｃｎ−１
＝［１−｛Ｅ×Ｒ（ｎ）×０．２５｝／ｔ（ｎ）］×Ｃｎ−１  …  式（１０’）
【０１８３】
つまり、炭酸カルシウム紙を通紙する前の紙粉濃度指数（Ｃｎ−１）から、現像容器３７からの紙粉の流出量［｛Ｅ×Ｒ（ｎ）×０．２５｝／ｔ（ｎ）×Ｃｎ−１］が減算される式となる。従って、炭酸カルシウム紙を通紙される枚数が多くなるほど、紙粉濃度指数は減っていく計算になる。実際の現像容器３７内の紙粉濃度も、同様にして、消費されるトナーに含まれる紙粉の２５％分が減っていく。つまり、現像容器３７内の紙粉量が減るので、現像容器３７内の紙粉濃度を一定値以下に保つために必要なトナー量は少なくなる。つまり、途中でトナー帯電量低下を引き起こさない用紙が通紙されるような場合には、その通紙枚数が増えるにつれて、トナー補給が必要とされるトナー残量の値ｔｌｏｗは徐々に小さくなる。
【０１８４】
他にも、例えば、現像容器内に入り込んだ紙粉を、現像容器内で回収する機構が設けられているような場合には、その回収効率によって紙粉濃度を減算する式にしてもよい。回収効率Ｕが、画像形成装置本体の寿命枚数ｐｌｉｆｅに到達するまでに徐々に低下する、つまり、通紙枚数ｐに応じて低下するような場合を考える。この場合、通紙枚数が画像形成装置の寿命枚数ｐｌｉｆｅに到達した時点の回収効率の減少率をＷとして、紙粉濃度指数（Ｃｎ）は下記のように表すことができる。
Ｃｎ＝ｐ／ｔ−Ｕ×（１−Ｗ×ｐ／ｐｌｉｆｅ）×ｐ／ｔ  …  式（１１）
【０１８５】
第１項は、現像容器内の紙粉濃度Ｃが、基本的には、これまでの実施例と同様にして通紙枚数ｐとトナー残量ｔの関数（ｐ／ｔ）で表されることを意味している。第２項は、現像容器内に設けられた回収機構によって回収される紙粉濃度を表している。この場合のトナー補給通知を行うべきトナー残量の値ｔｌｏｗは、式（１１）に、紙粉濃度指数（Ｃｎ）に閾値ｃｎｇ１を、またトナー残量ｔにトナー補給を通知するトナー残量ｔｌｏｗを代入することにより求まる。
ｃｎｇ１＝｛１−Ｕ×（１−Ｗ×ｐ／ｐｌｉｆｅ）｝ｐ／ｔｌｏｗ
【０１８６】
即ち、ｔｌｏｗは次のように表される。
ｔｌｏｗ＝（１−Ｕ×（１−Ｗ×ｐ／ｐｌｉｆｅ）／ｃｎｇ１
【０１８７】
このように、紙粉濃度指数（Ｃｎ）は、実際の現像容器内の紙粉濃度Ｃと正の相関関係を有するように（特に、できるだけ精確な比例関係となるように）、適宜変更して良い。画像形成装置が実際の現像容器内の紙粉濃度をより正確に予想することができれば、トナー補給が必要となるトナー残量（ｔｌｏｗ）を高い精度で見積もることが可能となる。そして、ＮＧレベルのカブリ像の発生をより確実に抑制しつつ、ユーザの補給回数を最適化することが可能となる。
【実施例５】
【０１８８】
以上の実施例１〜４においては、紙粉濃度指数の値に基づいて、トナー補給を行わずに通紙を継続した場合にＮＧレベルのカブリ像が発生する可能性が生じた段階で画像形成装置がトナー補給通知を行っている。しかし、トナーボトル１２等のトナー補給を行うための容器が常にユーザの手元にあるとは限らず、トナー補給通知が行われた時点ではすぐにトナー補給通知を行うことができないことも考えられる。トナー補給通知を解除して通紙可能な状態とする機能を追加することも考えられるが、トナー帯電量が低下している状態であるため、ＮＧレベルのカブリ像が発生する可能性がある。
【０１８９】
その対策として、例えば、現在のトナー残量ｔと、先述の実施例１〜４で示した方法で求められるトナー補給が必要とされるトナー残量の値ｔｌｏｗとの差が、所定の値より小さくなった段階で、ユーザに予備的な通知を行うことが考えられる。予備的な通知とは、現時点でのトナー補給を要求するものではなく、例えば、トナー補給を行うためにトナーボトル１２等の準備を促す情報を伝えるものである。通知の方法としては、トナー補給通知と同様に、印刷ジョブを送信するＰＣ画面上へ表示することによって通知を行っても良いし、画像形成装置に設けられた操作部の画面表示やＬＥＤランプ等によって行ってもよい。
【０１９０】
予備的な通知においては、トナーボトル１２が必要になると予想される時期をユーザに提示すると好適である。この場合、現在のトナー残量ｔと閾値（ｔｌｏｗ）との差、及び、これまでの印字実績等から通紙１枚当たりのトナー消費量を見積もった結果を用いて、次のトナー補給までに通紙可能と想定される通紙枚数を知らせることが考えられる。
【実施例６】
【０１９１】
次に、実施例６に係る画像形成装置について説明する。画像形成装置によるトナー補給通知からユーザにより実際にトナーが補給されるまでの時間差に対処する方法として、画像形成装置の動作条件を調整することでカブリ像の発生を抑制することが考えられる。つまり、現像容器内の紙粉濃度が上昇しても、トナー帯電量の低下を抑制することができれば、トナー帯電量の低下によるカブリ像の発生を抑制できる。
【０１９２】
本実施例において、トナーは、前述した通り、現像ブレード３９と摺擦することによっても正規帯電極性の電荷が付与される。このとき、現像ローラ３１に対して現像ブレード３９が正規帯電極性となるように現像ブレード３９にバイアス電圧を印加すると、現像ブレード３９と現像ローラ３１との間に流れる電流によってトナーをさらに帯電させることができる。本実施例のトナーは正規帯電極性が負極性であるので、現像ローラ３１の電位に対して現像ブレード３９の電位を負極性側に高くすることで、トナーの帯電量を上昇させることができる。
【０１９３】
これまで示してきた実施例においては、高圧基板５７（図２）により現像ローラ３１と現像ブレード３９に印加される電圧は同電位としている。これに対し、本実施例では、紙粉濃度指数に応じて現像ブレード３９に印加する電圧を高くして、現像ブレード３９と現像ローラ３１の電位差を大きくする。これにより、現像容器内の紙粉濃度が高くなった状態においても、現像ローラ３１に担持されているトナーの帯電量を維持することを図る。
【０１９４】
なお、紙粉濃度が低い状態で現像ブレード３９と現像ローラ３１との電位差が大きいと、トナー帯電量が高くなりすぎるため、紙粉濃度が低い状態では電位差を低く（例えば０Ｖに）設定し、紙粉濃度の上昇に伴って電位差を広げるようにする。トナー帯電量が高すぎるとき、現像ローラ３１に担持されることができる単位体積当たりの電荷量は一定であるために、現像ローラ３１に担持されるトナーの量が少なくなり、結果として感光ドラム１に形成されるトナー像の濃度が薄くなってしまう。
【０１９５】
また、現像ブレード３９に印加する電圧を高くしすぎると、現像ブレード３９と現像ローラ３１の電位差が大きくなりすぎて放電が発生し、トナーを均一に帯電させることが困難となることがある。トナーを均一に帯電させることができず、現像ローラ３１の表面上で、部分的にトナー帯電量が低下した箇所が発生すると、その部分で画像にカブリ像が発生してしまう。したがって、現像ブレード３９と現像ローラ３１の電位差は大きくしすぎないように注意する。
【０１９６】
なお、本実施例において予め行った実験において、ある条件では、現像ブレード３９の電位Ｖｄｂと現像ローラ３１の電位Ｖｄｃの差ΔＶ＝Ｖｄｂ−Ｖｄｃが０Ｖのとき、現像ローラ３１に担持されたトナーのトナー帯電量が−２３μＣ／ｇであった。このとき、記録材には軽微なカブリ像が発生していた。これと同じ条件で、現像ブレード３９の印加電圧（Ｖｄｂ）を高くして電位差ΔＶを−２００Ｖにすることで、トナー帯電量が−２６μＣ／ｇとなり、カブリ像の無い画像を得ることができることが分かっている。
【０１９７】
また、他の条件において電位差ΔＶ＝０［Ｖ］としたとき、トナー帯電量が−２０μＣ／ｇとなり、記録材には画像不良と認識されるＮＧレベルのカブリ像が発生していた。このとき、同じ条件で現像ブレード３９の印加電圧（Ｖｄｂ）を高くして電位差ΔＶをさらに高い−５００Ｖとすることで、トナー帯電量を−２２μＣ／ｇにすることができ、カブリ像の程度を軽微に抑えることができることが分かっている。なお、このときさらに電位差ΔＶを高くして−６００Ｖにしても、トナー帯電量は−２５μＣ／ｇ以上にはならず、全くカブリ像の無い画像を得ることはできなかった。これは、前述した通り、電位差ΔＶが大きすぎることにより放電が発生し、部分的なトナー帯電量低下が発生してしまうためである。そのため、本実施例では電位差ΔＶの設定範囲は、−１００Ｖ〜−５００Ｖの範囲とした。
【０１９８】
下記の表３は、現像ブレード３９の電位Ｖｄｂを高くしながら記録材を通紙した実験の結果を表している。画像形成装置の構成は、現像ブレード３９の電位Ｖｄｂを変更できるようにしている以外は、実施例１に示した構成と同様である。実験では、印字率を適宜調整しながら通紙してトナー残量を減らしていきながら、トナー帯電量、現像容器内の紙粉濃度Ｃ（タルク濃度）、及び、カブリ像の発生の有無を確認した。実験方法の詳細は、実施例１で表１を用いて説明した実験と同様である。なお、記録材としては、タルク紙であるＪＫ  ＰＡＰＥＲ社のＪＫ  ＬＥＤＧＥＲ［サイズ：２１．５９ｃｍ×３５．５６ｃｍ，坪量：９０ｇ／ｍ２］を、実験環境である高温多湿環境（３２．５℃／８０％）に２日間放置したものを使用した。また、紙粉濃度指数ｃは、実施例１及び実施例２で説明した場合と同様に、通紙枚数ｐと現像容器内のトナー残量ｔを用いて、ｃ＝ｐ［Ｋ枚］／ｔで表すこととする。
【０１９９】
【表３】
2020149026.tif 000005
【０２００】
実施例１と同様、本実施例においても、初期状態の現像容器内の紙粉濃度Ｃが０ｗｔ％である時は、トナー帯電量が−４０μＣ／ｇあり、カブリ像も発生しなかった。通紙枚数が増えるにつれて、現像容器内の紙粉濃度Ｃの上昇がみられ、トナー帯電量が低下しているのが確認できる。通紙枚数が５Ｋ枚の時点で現像容器内の紙粉濃度Ｃは０．８ｗｔ％まで増加した。実施例１（表１）では、通紙枚数が５Ｋ枚に到達した時点でトナー帯電量が−２５μＣ／ｇを下回っていて、記録材には軽微なカブリ像が見られた。これに対し、本実施例では、通紙枚数が５Ｋ枚に到達するまでに、現像ブレード３９と現像ローラ３１の電位差ΔＶを−２００Ｖに変更されている。その結果、本実施例において通紙枚数が５Ｋ枚の時点におけるトナー帯電量の値は、実施例１（−２３μＣ／ｇ）よりも高い−２６μＣ／ｇとなり、記録材にもカブリ像は見られなかった。
【０２０１】
その後、通紙枚数が６Ｋ枚の時点では、電位差はさらにΔＶを−４００Ｖまで拡大させている。その結果、本実施例において通紙枚数が６Ｋ枚の時点におけるトナー帯電量の値は、実施例１（−２１μＣ／ｇ）よりも高い−２５μＣ／ｇとなり、記録材にもカブリ像は見られなかった。
【０２０２】
さらに、通紙枚数が７Ｋ枚に到達した時点では、現像容器内の紙粉濃度Ｃが３．８ｗｔ％まで増加した。このとき、実施例１（表１）ではトナー帯電量が−２０μＣ／ｇとなって、ＮＧレベルのカブリ像が発生していた。これに対し、本実施例（表３）では、電位差ΔＶを−５００Ｖまで拡大させることで、トナー帯電量を−２２μＣ／ｇとすることができ、記録材のカブリ像は軽微であった。
【０２０３】
その後、通紙枚数が７．２Ｋ枚に到達すると、紙粉濃度Ｃは５．５ｗｔ％まで増加した。この時、電位差ΔＶを−５００Ｖにしても、トナー帯電量が−２０μＣ／ｇとなってしまい、ＮＧレベルのカブリ像が発生してしまった。
【０２０４】
この通り、現像容器内の紙粉濃度Ｃの上昇に合わせて現像ブレード３９と現像ローラ３１の電位差ΔＶを変更していくことにより、カブリ像の発生を遅らせることができることを確認した。従って、現像容器内の紙粉濃度の上昇に伴って現像ブレード３９の電位Ｖｄｂを上昇させて電位差ΔＶを大きくしていくよう設定にすればよいことがわかる。具体的には、実施例１〜５で説明したように現像容器内の紙粉濃度Ｃに相関する紙粉濃度指数を用いて、現像ブレード３９の電位Ｖｄｂを変更すればよい。
【０２０５】
［トナー補給通知の制御方法］
図１７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。以下、フローチャートの各工程の処理内容を、図２を参照しながら説明する。
【０２０６】
＜ステップｓ２１〜ｓ２２＞
本実施例では、トナー補給通知と共に画像形成装置本体の動作が停止する実施例１〜５とは異なり、トナー補給通知が行われている状態でも印刷ジョブを受け付け可能である。従って、スタンバイ状態において、現在トナー補給通知を行っているか否かが判定される（ｓ２１）。トナー補給通知を行っている状態のとき、スタンバイ中にトナーが補給されたかどうかの判断を行う（ｓ２２ａ）。トナーが補給されれば、トナー補給通知は解除される（ｓ２２ｂ）。なお、トナー補給が行われたかどうかの判断は、現像容器３７に設けられている開口部３４の開閉を検知することによって行っても良いし、トナー残量センサによって、トナー残量ｔが増加したことを検知することによって行っても良い。
【０２０７】
＜ステップｓ２３〜ｓ２４＞
スタンバイ状態の画像形成装置に対して印刷ジョブが投入されると、ＣＰＵ５１は印刷ジョブの実行を開始する（ｓ２３）。このとき、トナー残量センサ５４を用いて検知された現像容器内のトナー残量ｔと、画像形成装置の通紙枚数ｐとを用いて、紙粉濃度指数ｃ＝ｐ［Ｋ枚］／ｔが再計算されて紙粉濃度指数ｃの値が更新される（ｓ２４）。トナー残量ｔの新しい値は、記憶装置５２に用意されている記憶領域に記憶される。
【０２０８】
＜ステップｓ２５〜ｓ３１＞
本実施例では、表３の実験結果を用いて、ステップｓ２４で求めた紙粉濃度指数ｃの値に応じて、現像ブレード３９と現像ローラ３１の電位差を決定する。紙粉濃度指数ｃが０以上０．０９未満であれば、電位差ΔＶは変更されずに０Ｖのままである（ｓ２５）。紙粉濃度指数ｃが０．０９以上０．１６未満であれば、電位差ΔＶは−２００Ｖに設定される（ｓ２６，ｓ２９）。紙粉濃度指数ｃが０．１６以上０．４未満であれば、電位差ΔＶは−４００Ｖに設定される（ｓ２７，ｓ３０）。紙粉濃度指数ｃが０．４以上０．５５未満であれば、電位差ΔＶは−５００Ｖに設定される（ｓ２８，ｓ３１）。このように、通紙枚数の増加に伴って紙粉濃度指数ｃが上昇すると、現像ブレード３９と現像ローラ３１の電位差ΔＶも段階的に大きくなる構成としている。なお、紙粉濃度指数ｃに応じて電位差ΔＶを連続的に変更していってもよい。
【０２０９】
ステップｓ２５〜ｓ３１において、紙粉濃度指数ｃが０．５５未満であれば、電位差ΔＶを適切な値に設定することで印刷を実行可能と判断される。一方、紙粉濃度指数ｃが０．５５以上のときは、電位差ΔＶを調整したとしてもＮＧレベルのカブリ像の発生を十分に抑制できないと判断され、印刷を実行できないと判断される。この場合、後述のステップｓ３８以降の処理によって画像形成装置本体の動作が停止する。
【０２１０】
＜ステップｓ３１＞
ステップｓ３１では、電位差ΔＶをΔＶ＝−５００Ｖに設定するだけでなく、トナー補給通知も同時に行うこととした。これにより、ユーザは紙粉濃度指数ｃが０．５５を超えて画像形成装置本体の動作が停止する前にトナー補給通知を受け取ることになり、トナーボトル１２等の補給用のトナーを準備する機会を与えられる。また、このトナー補給通知は、紙粉濃度指数ｃがｃｎｇ’＝０．４を超えるまでは行われないため、ユーザにトナー補給を要求する頻度が多くなりすぎるということもない。本実施例では、補給用のトナーを準備するための余裕と、トナー補給を要求する頻度とのバランスを考慮して、トナー補給通知を行うための紙粉濃度指数ｃの閾値ｃｎｇ’を０．４に設定している。
【０２１１】
＜ステップｓ３２〜ｓ３７＞
ステップｓ２５〜ｓ３１において、印刷を実行可能と判断された場合、ＣＰＵ５１は
通紙動作を行って記録材の給送及び記録材に対する画像形成を実施する（ｓ３２）。このとき、ＣＰＵ５１が高圧基板５７に指令を送って現像ブレード３９への印加電圧を制御することで、現像ブレード３９と現像ローラ３１の間にはステップｓ２５〜ｓ３１で設定された電位差ΔＶが形成される。これにより、紙粉濃度指数ｃがある程度上昇した状態においても、ＮＧレベルのカブリ像の発生は低減される。
【０２１２】
印刷ジョブが複数枚の記録材に対する画像形成を要求している場合において、次のページが残っている場合は（ｓ３３：Ｙ）、ステップｓ２４に戻って以上の処理が繰り返される。次のページが無い場合、つまり、ジョブ中の最後の記録材に対する通紙動作が行われた場合（ｓ３３：Ｎ）、紙粉濃度指数ｃを更新する（ｓ３４）。更新後の紙粉濃度指数ｃの値が、印刷を実行可能な状態か否かを判断するための閾値（０．５５）以上である場合（ｓ３５：Ｎ）、ステップｓ３８に移行して画像形成装置本体の動作は停止する。更新後の紙粉濃度指数ｃの値が、０．５５未満の場合であって、トナー補給通知を行うための閾値ｃｎｇ’＝０．４以上の場合（ｓ３６：Ｎ）、トナー補給通知を行ってスタンバイ状態に戻る（ｓ３７）。更新後の紙粉濃度指数ｃの値が、ｃｎｇ’＝０．４未満の場合（ｓ３６：Ｙ）、トナー補給通知を行う必要はないと判断され、スタンバイ状態に戻る。
【０２１３】
＜ステップｓ３８〜ｓ４０＞
ステップｓ２８，ｓ３５において紙粉濃度指数ｃが０．５５以上であると判断された場合、ステップｓ３８に移行し、画像形成装置本体の動作を停止して印刷ジョブを受け付けない状態となる。これは、表３に示したように、紙粉濃度指数ｃが０．５５を超えると、電位差ΔＶを−５００Ｖとしても、トナー帯電量を−２０μＣ／ｇより高く保つことができず、ＮＧレベルのカブリ像が発生してしまうためである。つまり、トナー補給通知が行われた後もユーザが通知を無視して印刷ジョブを投入すると、画像形成装置は現像ブレード３９への印加電圧を調整しながら通紙を継続するが、最終的にＮＧレベルのカブリ像が発生する前に画像形成装置本体の動作が停止する。
【０２１４】
ステップｓ３８では、本体動作の停止と共に、トナーＯＵＴの警告及びトナー補給要請とを合わせて行う。トナーＯＵＴの警告とは、現像容器内のトナーが少ないために印刷を正常に実行できない可能性があることを警告する情報である。また、トナー補給要請は、ユーザに対してトナー補給を促す情報である。トナーＯＵＴの警告及びトナー補給要請は、トナー補給通知と同じく、画像形成装置が備える操作部の画面表示やＬＥＤランプの点灯、或いは画像形成装置に接続されたＰＣの画面表示を介して行うことができる。なお、トナー補給要請はトナー補給通知と同じくユーザにトナー補給を促すためのものであるため、両者の内容を同一としてもよい。
【０２１５】
その後、トナー補給が行われると、トナーＯＵＴの警告、トナー補給要請、及び本体動作の停止状態はいずれも解除される（ｓ３９）。トナー補給が行われると、トナー残量センサによって検知されるトナー残量ｔが増える。そのため、次に印刷ジョブが投入されたときには、紙粉濃度指数ｃの値がトナー補給前の状態に比べて小さくなっており、印刷が実行される。
【０２１６】
以上示したように、本実施例においても、紙粉濃度指数ｃの値に応じて、ユーザに対して報知される補給情報の例であるトナー補給通知及びトナー補給要請を行っている。従って、実施例１〜５と同様に、ＮＧレベルのカブリ像が発生する前にユーザに対してトナー補給を促すことができる。また、本実施例では、トナー補給通知が行われた後も、現像ブレード３９と現像ローラ３１の電位差ΔＶを調整することで、ＮＧレベルのカブリ像の発生を抑制しつつ印刷の実行を可能としている。これにより、ユーザが補給用のトナーを入手する時間を確保することが可能となり、ユーザビリティの高い画像形成装置を提供できる。
【０２１７】
なお、本実施例では現像ブレード３９と現像ローラ３１の電位差ΔＶを調整しているが、他の画像形成条件を変更することでも紙粉濃度が高くなった状態におけるカブリ像の発生を低減可能である。例えば、紙粉濃度指数ｃの上昇に合わせて、現像ローラ３１と感光ドラム１の非露光部の電位差（かぶり取り電位Ｖｂａｃｋとも呼ばれる）をより大きくしていくことにより、カブリ像の発生を低減することが可能である。
【０２１８】
［その他の実施例］
以上示してきた実施例では、トナー補給式の中でも、直接補給方式の画像形成装置を例に示してきたが、それ以外の画像形成装置においても本技術を適用可能である。例えば、画像形成装置の本体に、現像容器の他にトナーボトル等のトナー容器が装着可能であり、トナー容器から現像容器に徐々にトナーが送り込まれる逐次補給方式の画像形成装置が有る。トナー容器から現像容器にトナーを送り込む方法としては、トナー容器の開口部と現像容器の開口部が連結され、トナー容器内に配置された撹拌羽根がトナー容器の回転に伴ってトナーを開口部へ向けて移動させるものがある。このような画像形成装置においても、トナー容器から撹拌羽根によって現像容器内に少しずつ送り込まれるトナーの量を考慮しながら、現像容器内の紙粉濃度が増加していく状況を、紙粉濃度指数として表現する。このような紙粉濃度指数が予め設定された上限値に到達する前にトナー補給通知を行うことにより、紙粉に起因するカブリ像の発生を抑制することができる。
【０２１９】
また、トナー補給式の中で逐次補給方式を採用した画像形成装置においても、トナー容器が空になると、現像容器内のトナーが徐々に減少し始める。このような場合において、例えば、紙粉濃度指数に応じて画像形成条件を適切に変更していくことにより、大きな弊害を伴わずにカブリ像の発生を抑制することが可能である。
【０２２０】
また、現像容器内の現像剤の残量を検知する検知手段として、上記の実施例１〜５では連続的にトナー残量を検知できるトナー残量センサ５４を例示したが、他の検知機構を用いてもよい。例えば現像容器３７の壁面に配置した感圧式のセンサを用いて現像剤の残量を検知してもよい。なお、現像容器内の現像剤の残量が所定量以上か否かしか判別できないセンサを用いてもよい。この場合、ピクセルカウントや印字率の情報を用いて、センサによって現像剤の残量が所定量であることを検知した時点からのトナー消費量を予測することで、現在のトナー残量を予測することができる。
【符号の説明】
【０２２１】
１…像担持体（感光ドラム）、５…転写手段（転写ローラ）、３１…現像手段（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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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