(57)【要約】      （修正有）【課題】規制部材の当接圧のバラつきなどによりトナーに対する負荷が変化した場合でも、トナーの劣化度が影響する画像形成装置の運用に係る各種処置をより適切に行うことのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体１と、現像剤担持体１７、現像剤担持体に当接して現像剤担持体にトナーを供給する回転可能な供給部材２０、及び現像剤担持体に供給されたトナーの量を規制する規制部材２１を備えた現像装置４と、供給部材に流れる電流を検知する電流検知手段３４と、電流検知手段の検知結果に基づいて、現像装置の寿命に関する情報を報知する処理を実行する制御手段と、を有する構成とする。【選択図】図２
2020187191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
トナーを担持して前記像担持体との対向部に搬送する回転可能な現像剤担持体、前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体にトナーを供給する回転可能な供給部材、及び前記現像剤担持体に供給されたトナーの量を規制する規制部材を備えた現像装置と、
前記供給部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段の検知結果に基づいて、前記現像装置の寿命に関する情報を報知する処理を実行する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記電流検知手段によって検知された電流の絶対値が所定の閾値以上の場合に、前記現像装置の寿命に関する情報を報知する処理を実行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】
前記寿命に関する情報は、前記現像装置が寿命に達したことを示す情報、前記現像装置の交換を促す情報、又は前記現像装置内のトナーの交換を促す情報であることを特徴と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】
トナー像を担持する像担持体と、
トナーを担持して前記像担持体との対向部に搬送する回転可能な現像剤担持体、前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体にトナーを供給する回転可能な供給部材、及び前記現像剤担持体に供給されたトナーの量を規制する規制部材を備えた現像装置と、
前記供給部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段の検知結果に基づいて、装置の動作設定を変更する処理を実行する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記動作設定は、画像形成動作のプロセス条件の設定、又は前記現像装置へのトナーの補給に関する設定であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記プロセス条件の設定は、画像形成動作時に前記像担持体から被転写体にトナー像を転写させる転写手段に印加する電圧、画像形成動作時に前記像担持体を帯電させる帯電手段に印加する電圧、画像形成動作時に前記現像剤担持体に印加する電圧、画像形成動作時に前記供給部材に印加する電圧、及び画像形成動作時に前記規制部材に印加する電圧のうち少なくとも１つの電圧の設定であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
環境検知手段を有し、前記制御手段は、前記電流検知手段の検知結果と、前記環境検知手段の検知結果と、に基づいて、前記少なくとも１つの電圧の設定を変更する処理を実行することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記環境検知手段によって検知された湿度が所定の湿度以下の場合に、前記電流検知手段によって検知された電流の絶対値が第１の値の場合よりも、前記電流検知手段によって検知された電流の絶対値が前記第１の値より大きい第２の値の場合の方が前記少なくとも１つの電圧の絶対値が大きくなるように、前記少なくとも１つの電圧の設定を変更することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
トナー像を担持する像担持体と、
トナーを担持して前記像担持体との対向部に搬送する回転可能な現像剤担持体、前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体にトナーを供給する回転可能な供給部材、及び前記現像剤担持体に供給されたトナーの量を規制する規制部材を備えた現像装置と、
前記供給部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段の検知結果に基づいて、前記現像装置内のトナーの量を求めるために取得された指標値を補正する処理を実行する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記電流検知手段によって検知された電流値の絶対値が第１の値の場合よりも、前記電流検知手段によって検知された電流値の絶対値が前記第１の値より大きい第２の値の場合の方が前記指標値に対応するトナーの使用量が大きい値となるように、前記指標値を補正す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】
前記指標値は、画像形成動作において形成する画像の画像情報に基づく値であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記画像情報に応じて前記像担持体を露光して前記像担持体に静電像を形成する露光手段を有し、前記指標値は、前記露光手段による露光時間に対応する値であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記現像剤担持体と前記供給部材とは、前記現像剤担持体と前記供給部材との当接部において互いの表面が同方向に周速差を持って移動する方向にそれぞれ回転することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記電流の検知時に、前記現像剤担持体と前記供給部材との間の電位差は５０Ｖ以下であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記電流の検知時に、前記現像剤担持体と前記規制部材との間の電位差は画像形成動作時と略同一であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記現像剤担持体を前記像担持体に対して当接及び離間させる離接手段を有し、前記電流の検知時に、前記現像剤担持体は、前記離接手段によって前記像担持体から離間させられていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一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、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式（電子写真プロセス）を用いた画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体（以下、「感光体」という。）を一様に帯電させ、帯電した感光体を選択的に露光することによって、感光体上に静電像を形成する。感光体上に形成した静電像は、現像装置により現像剤としてのトナーを用いてトナー像として現像（顕像化）する。そして、感光体上に形成したトナー像を、直接又は中間転写体を介して、記録用紙やプラスチックシートなどの記録材に転写し、更に記録材上に転写したトナー像に熱や圧力を加えてトナー像を記録材に定着させることで画像記録を行う。
【０００３】
現像装置は、例えば、トナーを収納する現像容器と、現像容器の開口部から一部が現像容器の外部に露出するように配置された現像剤担持体と、現像剤担持体上のトナーの量を規制する規制部材と、現像剤担持体にトナーを供給する供給部材と、を有する。規制部材及び供給部材は、それぞれ現像剤担持体の表面に当接して配置される。また、現像方式としては、例えば、感光体と現像剤担持体（より詳細には現像剤担持体上のトナー層）とが接触した状態で現像を行う接触現像方式がある。接触現像方式は、トナーの飛び散りや飛散が少ないという利点を有する。
【０００４】
現像装置内のトナーは、画像形成枚数（現像装置の使用量）が増加するにつれて、規制部材との摺擦や供給部材との摺擦により劣化する。トナーの劣化は、トナーからの外添剤の離脱などによって起る。トナーは、劣化が進むと、流動性が低下し、現像剤担持体に対する付着力が強くなる（すなわち、現像剤担持体上に滞留しやすくなる）ため、規制部材に繰り返し摺擦されることとなり、チャージアップする（摩擦帯電電荷量の絶対値が大きくなる）。トナーのチャージアップが進むと、現像剤担持体上にコートされたトナー層の表面電位の絶対値が大きくなる。これにより、例えば感光体上の画像部を露光して反転現像方式で現像を行う構成の場合、感光体上の非露光部と現像剤担持体との間の電位差が見かけ上小さくなる。そのため、感光体上の非画像部にトナーが付着してしまう「かぶり」などの画像不良が生じることがある。
【０００５】
そこで、特許文献１では、トナーの残量と現像動作の実行状況とからトナーの劣化度を算出し、その結果に基づいて現像装置が寿命に達したか否かを判断することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４７４３２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、現像装置においては、規制部材の現像剤担持体に対する当接圧のバラつきなどによりトナーに対する負荷が変化し、画像不良が発生するようになるタイミングが変わってしまうことがある。そのため、上記従来の方法のようにトナーの残量と現像動作の実行状況とからトナーの劣化度を算出する方法では、現像装置の寿命の報知の精度が低下する場合がある。
【０００８】
トナーの劣化度をより正確に判断することができれば、現像装置の寿命に関する情報の報知、画像形成動作のプロセス条件などの装置の動作設定の変更など、トナーの劣化度が影響する画像形成装置の運用に係る各種処置をより適切に行うことができる。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、規制部材の当接圧のバラつきなどによりトナーに対する負荷が変化した場合でも、トナーの劣化度が影響する画像形成装置の運用に係る各種処置をより適切に行うことのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、トナーを担持して前記像担持体との対向部に搬送する回転可能な現像剤担持体、前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体にトナーを供給する回転可能な供給部材、及び前記現像剤担持体に供給されたトナーの量を規制する規制部材を備えた現像装置と、前記供給部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の検知結果に基づいて、前記現像装置の寿命に関する情報を報知する処理を実行する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
本発明の他の態様によると、トナー像を担持する像担持体と、トナーを担持して前記像担持体との対向部に搬送する回転可能な現像剤担持体、前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体にトナーを供給する回転可能な供給部材、及び前記現像剤担持体に供給されたトナーの量を規制する規制部材を備えた現像装置と、前記供給部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の検知結果に基づいて、装置の動作設定を変更する処理を実行する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１２】
本発明の他の態様によると、トナー像を担持する像担持体と、トナーを担持して前記像担持体との対向部に搬送する回転可能な現像剤担持体、前記現像剤担持体に当接して前記現像剤担持体にトナーを供給する回転可能な供給部材、及び前記現像剤担持体に供給されたトナーの量を規制する規制部材を備えた現像装置と、前記供給部材に流れる電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段の検知結果に基づいて、前記現像装置内のトナーの量を求めるために取得された指標値を補正する処理を実行する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、規制部材の当接圧のバラつきなどによりトナーに対する負荷が変化した場合でも、トナーの劣化度が影響する画像形成装置の運用に係る各種処置をより適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の概略断面図である。
【図２】プロセスカートリッジの概略断面図である。
【図３】画像形成装置の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。
【図４】画像形成枚数と現像ローラ上のトナー層の表面電位との関係を示すグラフ図である。
【図５】現像ローラの電位と感光ドラム上の暗部電位との間の電位差と、記録材上での「かぶり」の濃度との関係を示すグラフ図である。
【図６】供給ローラに流れる電流と現像ローラ上のトナー層の表面電位との関係を示すグラフ図である。
【図７】現像ローラ及び供給ローラに関する部分の模式的な回路図である。
【図８】プロセスカートリッジの寿命判断動作のフローチャート図である。
【図９】供給ローラに流れる電流の検知動作を説明するためのタイミングチャート図である。
【図１０】画像形成装置の他の例の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。
【図１１】相対湿度と現像ローラ上のトナー層の表面電位との関係を示すグラフ図である。
【図１２】転写バイアスの設定動作のフローチャート図である。
【図１３】画像形成枚数と画像濃度との関係を示すグラフ図である。
【図１４】画像形成枚数とトナー消費量との関係を示すグラフ図である。
【図１５】トナー残量の報知動作のフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適応される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施例に限定する主旨のものではない。
【００１６】
［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置１００の装置本体１００Ａに接続された画像読取装置、又は装置本体１００Ａに通信可能に接続されたパーンナルコンピュータなどのホスト機器から、装置本体１００Ａに入力される。
【００１７】
画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。なお、本実施例では、第１〜第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して、総括的に説明する。
【００１８】
画像形成装置１００は、トナー像を担持する像担持体として、回転可能なドラム型（円筒形）の感光体である感光ドラム１を有する。４個の感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、鉛直方向と交差する方向に並設されている。感光ドラム１は、駆動手段（駆動源）としてのドラム駆動モータ６１（図３）によって図中矢印Ａ方向（時計回り方向）に回転駆動される。回転する感光ドラム１の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に帯電処理される。帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光手段としての露光装置（スキャナユニット）３によって走査露光され、感光ドラム１上に画像情報に応じた静電像（静電潜像）が形成される。露光装置３は、画像情報に応じて変調されたレーザー光を感光ドラム１上に照射する。本実施例では、露光装置３は、各感光ドラム１を露光する１つのユニットとして構成されている。感光ドラム１上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置（現像ユニット）４によって現像剤としてのトナーが供給されて現像（可視化）され、感光ドラム１上にトナー像（現像剤像）が形成される。本実施例では、現像装置４は、現像剤として非磁性一成分現像剤であるトナー（非磁性トナー）を用いる。また、本実施例では、現像装置４は、後述する現像剤担持体としての現像ローラ１７（図２）を感光ドラム１に対して接触させて反転現像を行うものである（接触現像方式）。すなわち、本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した露光部（画像部）に、感光ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーが付着する。本実施例では、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。
【００１９】
４個の感光ドラム１に対向して、中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５が配置されている。中間転写ベルト５は、４個の感光ドラム１に当接して回転可能なように設けられている。中間転写ベルト５は、複数の支持部材（張架ローラ）としての駆動ローラ５１、二次転写対向ローラ５２、テンションローラ５３に掛け渡されて所定の張力で張架されている。中間転写ベルト５は、図示しない駆動手段（駆動源）としてのベルト駆動モータによって駆動ローラ５１が回転駆動されることで駆動力が伝達されて、図中矢印Ｂ方向（反時計回り方向）に循環移動（回転）する。中間転写ベルト５の内周面側には、各感光ドラム１に対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ８が配置されている。一次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を介して感光ドラム１に向けて押圧され、中間転写ベルト５と感光ドラム１とが当接する一次転写部（一次転写ニップ部）Ｎ１を形成する。上述のように感光ドラム１上に形成されたトナー像は、一次転写部Ｎ１において、一次転写ローラ８の作用によって、回転している被転写体としての中間転写ベルト５上に転写（一次転写）される。一次転写工程時に、一次転写ローラ８には、印加手段としての一次転写電源（高圧電源）４２（図３）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の一次転写バイアス（一次転写電圧）が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト５上に重ね合わされるようにして順次転写される。
【００２０】
中間転写ベルト５の外周面側において、二次転写対向ローラ５２に対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は、中間転写ベルト５を介して二次転写対向ローラ５２に向けて押圧され、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とが当接する二次転写部（二次転写ニップ部）Ｎ２を形成する。上述のように中間転写ベルト５上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｎ２において、二次転写ローラ９の作用によって、中間転写ベルト５と二次転写ローラ９とに挟持されて搬送されている被転写体としての記録材Ｐ上に転写（二次転写）される。二次転写工程時に、二次転写ローラ９には、印加手段としての二次転写電源（高圧電源）４３（図３）から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性（本実施例では正極性）の二次転写バイアス（二次転写電圧）が印加される。記録材Ｐは、給送装置１２によって、中間転写ベルト５上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部Ｎ２に供給される。
【００２１】
トナー像が転写された記録材Ｐは、定着手段としての定着装置１０へと搬送される。定着装置１０は、未定着のトナー像を担持した記録材Ｐに熱及び圧力を加えることで、記録材Ｐ上にトナー像を定着（溶融、固着）させる。トナー像が定着された記録材Ｐは、装置本体１００Ａの外部に排出（出力）される。
【００２２】
また、一次転写工程後に感光ドラム１上に残留したトナー（一次転写残トナー）は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置６によって感光ドラム１上から除去されて回収される。また、二次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留したトナー（二次転写残トナー）は、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置１１によって中間転写ベルト５上から除去されて回収される。
【００２３】
なお、本実施例では、画像形成装置１００は、所望の１つの画像形成部のみを用いて、又は、幾つか（全てではない）の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。
【００２４】
また、本実施例では、各画像形成部Ｓにおいて、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像装置４及びドラムクリーニング装置６とは、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ７を形成している。プロセスカートリッジ７は、装置本体１００Ａに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、装置本体１００Ａに対して着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は、全て略同一の形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。
【００２５】
２．プロセスカートリッジ
次に、プロセスカートリッジ（以下、単に「カートリッジ」ともいう。）７について更に説明する。図２は、感光ドラム１の長手方向（回転軸線方向）に沿って見た本実施例のカートリッジ７の概略断面（主断面）図である。なお、本実施例では、収容している現像剤の種類（色）を除いて、各色用のカートリッジ７の構成及び動作は実質的に同一である。
【００２６】
カートリッジ７は、感光ドラム１などを備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７などを備えた現像ユニット（現像装置）４と、が一体化されて構成されている。
【００２７】
感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、感光ドラム１が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光ドラム１は、駆動手段（駆動源）としてのドラム駆動モータ６１（図３）からの駆動力が伝達されることで、画像形成動作に応じて図中矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。本実施例では、感光ドラム１は、アルミニウム製のシリンダの外周面に、機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層をこの順番でコーティングした有機感光ドラムである。
【００２８】
また、クリーニング枠体１４には、帯電ローラ２が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の外周面（表面）に接触するように配置されている。本実施例では、帯電ローラ２は、導電性の芯金と、この芯金の周囲に導電性のゴムで形成された弾性層（ゴム層）と、を有して構成され、ゴム層が感光ドラム１に加圧接触させられることで、感光ドラム１の回転に伴って従動して回転する。帯電工程時に、帯電ローラ２の芯金には、印加手段としての帯電電源（高圧電源）４１（図３）から、所定の直流電圧である帯電バイアス（帯電電圧）が印加される。これにより、感光ドラム１の表面には、一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。露光装置３から画像データに対応して発光されるレーザー光のスポットパターンは、帯電処理された感光ドラム１上を露光する。感光ドラム１上の露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位の絶対値が低下する。これにより、感光ドラム１の表面の露光された部位には、所定の明部電位（Ｖｌ）が形成される。その結果、感光ドラム１上に、未露光部位（非露光部、非画像部）は所定の暗部電位（Ｖｄ）、露光部位（露光部、画像部）は明部電位（Ｖｌ）の静電潜像が形成される。本実施例では、画像形成時（静電像形成時）には、暗部電位Ｖｄ＝−４００Ｖ、明部電位Ｖｌ＝−１００Ｖとした。
【００２９】
また、クリーニング枠体１４には、クリーニング部材としてのクリーニングブレード６ａが取り付けられている。クリーニングブレード６ａは、感光ドラム１の外周面（表面）に接触するように配置されている。クリーニングブレード６ａは、回転する感光ドラム１の表面から一次転写残トナーを掻き取る。クリーニングブレード６ａによって感光ドラム１の表面から除去された一次転写残トナーは、クリーニング枠体１４の内部に形成された回収トナー室６ｂに落下して収容される。回収トナー室６ｂを構成するクリーニング枠体１４と、クリーニングブレード６ａと、によって、ドラムクリーニング装置６が構成される。
【００３０】
現像ユニット（現像装置）４は、現像室１８ａと、現像剤収納室１８ｂと、が内部に形成され、現像装置４の各種要素を支持する枠体としての現像枠体（現像容器）１８を有する。現像室１８ａには、トナーを担持する現像剤担持体としての現像ローラ１７と、現像ローラ１７にトナーを供給する供給部材としての供給ローラ２０と、現像ローラ１７上のトナーの量を規制する規制部材としての現像ブレード２１と、が配置されている。供給ローラ２０は、感光ドラム１と対向（接触）する現像部で現像に供されずに現像ローラ１７上に残留したトナーを、現像ローラ１７上から剥ぎ取る（掻き取る）機能も有する。現像剤収納室１８ｂの内部には、トナーＴが収納されている。本実施例では、現像剤収納室１８ｂは供給ローラ２０よりも重力方向下方に配置され、現像開口部１８ｃを介して現像室１８ａと連通されている。また、現像剤収納室１８ｂの内部には、攪拌搬送部材２２が設けられている。攪拌搬送部材２２は、現像剤収納室１８ｂの内部に収納されたトナーＴを攪拌すると共に、供給ローラ２０の上部に向けて図中矢印Ｇ方向にトナーＴを搬送するためのものでもある。本実施例では、攪拌搬送部材は３０ｒｐｍで図中矢印Ｆ方向（時計回り方向）に回転駆動される。また、本実施例では、現像剤収納室１８ｂには、初期状態（新品時）で１００ｇのトナーＴが収容されている。
【００３１】
現像ローラ１７は、感光ドラム１と接触して図中矢印Ｄ方向（反時計回り）に回転する。つまり、現像ローラ１７と感光ドラム１とは、対向部（接触部）において互いの表面が同方向（本実施例では下から上に向かう方向）に移動するようにそれぞれ回転する。現像ローラ１７は、導電性の芯金１７ａと、この芯金１７ａの周囲に半導電性のゴムで形成された弾性層（ゴム層）１７ｂと、を有して構成される。また、本実施例では、現像ローラ１７は、概略、画像形成時（現像時）にのみ所定のタイミングで感光ドラム１に当接し、待機状態などでは感光ドラム１から離間されている。画像形成装置１００は、現像ローラ１７を感光ドラム１に対して当接及び離間させるための離接手段としての離接機構７１（図３）を有する。離接機構７１は、概略、回動軸線を中心として回動可能なように感光体ユニット１３に取り付けられている現像ユニット（現像装置）４を回動させることで、現像ローラ１７を感光ドラム１に対して当接及び離間させる。なお、現像ローラ１７は、感光ドラム１に対して所定間隔を開けて常に近接配置される構成とされていてもよい。
【００３２】
現像工程時に、現像ローラ１７の芯金１７ａには、印加手段としての現像電源３２から、所定の直流電圧である現像バイアス（現像電圧）が印加される。後述する現像ブレード２１との摺擦による摩擦帯電により負極性に帯電したトナーが、感光ドラム１に対向（接触）する現像部において、感光ドラム１上の明部電位と現像バイアスＶｄｒとの間の電位差によって、感光ドラム１上の明部電位部にのみ転移する。画像形成時の現像バイアスは、トナーの正規の帯電極性と同極性で、その絶対値が暗部電位の絶対値よりも小さく、明部電位の絶対値よりも大きい電圧値に設定される。本実施例では、画像形成時には、現像バイアスＶｄｒ＝−３００Ｖとすることにより、明部電位と現像ローラ１７との間の電位差ΔＶ＝２００Ｖとした。ここで、感光ドラム１上の電位と現像ローラ１７との間の電位差は、感光ドラム１上の電位と現像バイアスとの間の電位差で代表される。
【００３３】
供給ローラ２０は、現像ローラ１７と接触して供給部（供給ニップ部）Ｎを形成し、現像ローラ１７に対して周速差を持って図中矢印Ｅ方向（時計周り方向）に回転する。つまり、供給ローラ２０と現像ローラ１７とは、当接部（接触部）において互いの表面が同方向（本実施例では上から下に向かう方向）に周速差を持って移動するようにそれぞれ回転する。供給ローラ２０は、導電性の芯金２０ａと、この芯金２０ａの外周に発泡体で形成された弾性層（発泡層）２０ｂと、を有して構成された弾性スポンジローラである。供給ローラ２０は、現像ローラ１７に対して所定の侵入量を持って接触させられている。ここで、本実施例では、供給ローラ２０の現像ローラ１７に対する侵入量は、図２に示すように供給ローラ２０が現像ローラ１７により凹状とされるその凹み量ΔＥのことを言う。供給ローラ２０は、現像ローラ１７へのトナーの供給を行う。また、供給ローラ２０は、現像部を通過した後に現像ローラ１７上に残留しているトナーの剥ぎ取りを行う。その際に、供給ローラ２０の芯金２０ａには、印加手段としての供給電源３３から、所定の直流電圧である供給バイアス（供給電圧）が印加される。これにより、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差を調整し、現像ローラ１７へのトナーの供給量を制御することができる。画像形成時の供給バイアスは、トナーの正規の帯電極性と同極性で、その絶対値が現像バイアスの絶対値よりも大きい電圧に設定される。本実施例では、供給ローラ２０は、現像ローラ１７に対して１５０％の周速差を持って回転する。また、本実施例では、画像形成時には、供給バイアスＶｒｓ＝−４００Ｖとした。
【００３４】
現像ブレード２１は、本実施例では現像ローラ１７の下方に配置され、現像ローラ１７の回転方向に対してカウンター方向（自由端側の先端が現像ローラ１７の回転方向の上流側を向く方向）で現像ローラ１７の表面に当接している。現像ブレード２１は、供給ローラ２０によって現像ローラ１７上に供給されたトナーのコート量の規制及び摩擦帯電によるトナーへの電荷付与を行う。本実施例では、現像ブレード２１として、導電性の部材である厚さ０．１ｍｍの板バネ状のＳＵＳ製の薄板を用い、薄板のバネ弾性を利用して所定の当接圧力を生成した。また、本実施例では、現像ブレード２１は、現像ローラ１７（より詳細には現像ローラ１７上のトナー層）に面で当接させられている。本実施例では、現像ブレード２１の現像ローラ１７に対する当接圧は、中心設定で３０ｇｆ／ｃｍであるが、現像ブレード２１の単品や組立時のバラつきによって、１５〜４５ｇｆ／ｃｍの範囲で変化することがある。なお、現像ブレード２１は、本実施例のものに限定されず、例えばリン青銅やアルミニウムなどの金属薄板を用いてもよい。また、現像ブレード２１の表面にポリアミドエラストマーやウレタンゴムやウレタン樹脂などの薄膜を被覆したものを用いてもよい。トナーは、現像ブレード２１と現像ローラ１７（より詳細には現像ローラ１７上のトナー層）との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に、層厚が規制される。また、本実施例では、その際に、現像ブレード２１には、印加手段としての規制電源３１から、所定の直流電圧である規制バイアス（規制電圧）が印加される。これにより、現像ローラ１７上へのトナーコートの安定化が図られている。画像形成時の規制バイアスは、トナーの正規の帯電極性と同極性で、その絶対値が現像バイアスの絶対値よりも大きい電圧に設定される。本実施例では、画像形成時には、規制バイアスＶｂｌ＝−４００Ｖとした。なお、画像形成時の現像ブレード２１と現像ローラ１７との間の電位差は、５００Ｖ以下であることが好ましい。この電位差が５００Ｖより大きい場合には、現像ブレード２１と現像ローラ１７との間で放電が生じ、現像ローラ１７上のトナー層やトナーの電荷量が不安定になる可能性がある。
【００３５】
現像ローラ１７、供給ローラ２０及び攪拌搬送部材２２は、駆動手段（駆動源）としての現像駆動モータ６２（図３）からの駆動力が伝達されることで、画像形成動作に応じてそれぞれ上述の方向に回転駆動される。
【００３６】
３．現像ローラ及び供給ローラ
次に、本実施例における現像ローラ１７について更に説明する。本実施例では、現像ローラ１７は、導電性支持体１７ａと、この導電性支持体１７ａの周囲に導電剤が配合された半導電性のゴムで形成された弾性層（ゴム層）１７ｂと、を有して構成される。本実施例では、導電性支持体１７ａとしての外径６ｍｍの芯金電極の周囲に、ゴム層１７ｂとしての導電剤が配合された半導電性のシリコーンゴム層が設けられている。本実施例では、更に、上記シリコーンゴム層の表層には、厚さが２０μｍ程度のアクリル・ウレタン系ゴム層がコーティングされており、現像ローラ１７の全体の外径は１２ｍｍである。また、本実施例では、現像ローラ１７の電気抵抗は１×１０６（Ω）である。
【００３７】
ここで、現像ローラ１７の電気抵抗の測定方法を説明する。現像ローラ１７を、直径３０ｍｍのアルミスリーブに対し、当接荷重９．８Ｎで当接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、現像ローラ１７を６０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。次に、現像ローラ１７に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、現像ローラ１７の電気抵抗を算出する。
【００３８】
なお、現像ローラ１７の体積抵抗が１×１０９（Ω）よりも大きいと、現像ローラ１７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て、画像濃度が低下する可能性がある。したがって、現像ローラ１７の電気抵抗は１×１０９（Ω）以下であることが好ましい。
【００３９】
また、現像ローラ１７の表面形状としては、その表面粗度を制御することが高画質及び高耐久性を両立するために好ましい。現像ローラ１７の表面粗度として、例えばＲａ（μｍ）「ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１」を３．０以下となるように設定することが、安定したトナー搬送量が得られる点で好ましい。現像ローラ１７の表面粗度Ｒａ（μｍ）が３．０を超えると、現像ローラ１７上のトナー搬送量が増大し、現像ブレード２１との摩擦によるトナーへの帯電付与が不十分になり、白地部への「かぶり」が発生する可能性がある。
【００４０】
次に、本実施例における供給ローラ２０について更に説明する。本実施例では、供給ローラ２０は、導電性支持体２０ａと、この導電性支持体２０ａの周囲に発泡体で形成された弾性層（発泡層）２０ｂと、を有して構成される。本実施例では、導電性支持体２０ａとしての外径５ｍｍの芯金電極の周囲に、発泡層２０ｂとしての気泡同士がつながっている連続気泡体（連泡）で構成された発泡ウレタン層が設けられている。表層のウレタンを連続気泡体とすることで、供給ローラ２０の内部にトナーが比較的多量に進入可能となる。また、本実施例では、供給ローラ２０の電気抵抗は１×１０８（Ω）である。
【００４１】
ここで、供給ローラ２０の電気抵抗の測定方法を説明する。供給ローラ２０を、直径３０ｍｍのアルミスリーブに対し、侵入量が１．５ｍｍとなるように当接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、供給ローラ２０を３０ｒｐｍでアルミスリーブに対して従動回転させる。次に、供給ローラ２０に、−５０Ｖの直流電圧を印加する。その際、アース側に１０ｋΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、供給ローラ２０の電気抵抗を算出する。
【００４２】
なお、供給ローラ２０の電気抵抗は１×１０８（Ω）以下であることが好ましい。供給ローラ２０の電気抵抗が１×１０８（Ω）よりも大きいと、後述する供給ローラ２０に流れる電流の検知精度が低下する可能性がある。ここで、供給ローラ２０の電気抵抗は、機械的な特性の確保や製造上の理由などから、通常、１×１０３（Ω）以上である。
【００４３】
また、本実施例では、供給ローラ２０の表面のセル径を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う。つまり、まず任意断面の拡大画像から最大である発泡セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算し最大セル径を得る。そして、上記平均径は、この最大セル径の１／２以下である発泡セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値のことを指す。
【００４４】
また、本実施例では、供給ローラ２０の現像ローラ１７に対する侵入量（供給ローラ２０が現像ローラ１７により凹状とされるその凹み量ΔＥ）は１．０ｍｍに設定した。
【００４５】
４．制御態様
図３は、本実施例の画像形成装置１００の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。画像形成装置１００は、制御手段としての制御部（コントローラ）１０１を有する。制御部１０１は、演算処理を行う中心的素子であるＣＰＵ（中央演算処理ユニット）１１１、記憶手段であるＲＯＭ１１２、ＲＡＭ１１３などのメモリ、周辺機器との情報の入出力を行う入出力Ｉ／Ｆ１１４などを有している。ＲＡＭ１１３には、センサの検知結果、演算結果などが格納され、ＲＯＭ１１２には制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。
【００４６】
制御部１０１は、画像形成装置１００の各部の動作を統括的に制御する。制御部１０１には、画像形成装置１００における各制御対象が、入出力Ｉ／Ｆ１１４を介して接続されている。例えば、制御部１０１には、帯電電源４１、規制電源３１、現像電源３２、供給電源３３、一次転写電源４２、二次転写電源４３などの各種高圧電源が接続されている。また、制御部１０１には、ドラム駆動モータ６１、現像駆動モータ６２、露光装置３のポリゴンスキャナの駆動モータ（図示せず）、ベルト駆動モータ（図示せず）などの各種モータ（動力源）が接続されている。また、制御部１０１には、現像ローラ１７の感光ドラム１に対する当接及び離間を切り替える離接機構７１が接続されている。また、制御部１０１には、感光ドラム１に対するレーザー光の照射のタイミングや露光時間（レーザー点灯時間）を指示する信号を露光装置３へ伝達する露光制御部７２が接続されている。また、制御部１０１には、画像形成装置１００に設けられた操作部（オペレーションパネル）８０が接続されている。操作部８０は、制御部１０１の制御により情報を表示する表示手段としての表示部と、ユーザーやサービス担当者などの操作者が画像形成動作の各種設定などの情報を制御部１０１に入力するための入力手段としての入力部（キーなど）と、を有する。また、制御部１０１には、供給ローラ２０に流れる電流を検知して、その検知結果に関する情報（信号）を制御部１０１に伝達する電流検知手段としての電流検知部（電流計）３４が接続されている。これら例示のものを含め、画像形成装置１００の各制御対象は、制御部１０１からの制御信号に基づき動作する。
【００４７】
５．カートリッジの寿命の報知
＜カートリッジの寿命の報知の原理＞
本実施例では、制御部１０１は、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいて、カートリッジ７（現像装置４）の寿命に関する情報を報知する処理を実行する。つまり、本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流を検知し、その検知結果に基づいて現像ローラ１７上にコートされたトナー層の表面電位（トナーの劣化度）を推測し、カートリッジ７の寿命に関する情報の報知を行う。
【００４８】
図４は、カートリッジ７を用いて画像比率０．５％の画像を連続的に出力した場合に現像ローラ１７上にコートされたトナー層の表面電位（ここでは、単に「トナー層の表面電位」ともいう。）を測定した結果の一例を示すグラフ図である。画像形成枚数（カートリッジ７の使用量）が増加するにつれて、トナー層の表面電位がマイナス方向に大きくなることがわかる。つまり、本実施例では負極性であるトナー層の表面電位の絶対値が大きくなる。これは、画像形成動作によりトナーの劣化が進むことで、現像ローラ１７にコートされたトナーの単位面積当たりの電荷量（Ｑ／Ｓ）の絶対値が大きくなることに起因する。このようにトナー層の表面電位の絶対値が大きくなると、トナー層の表面電位と感光ドラム１上の暗部電位（本実施例ではＶｄ＝−４００Ｖ）との間の電位差が小さくなる。なお、現像ローラ１７上にコートされたトナー層の表面電位（換言すれば、トナーがコートされた現像ローラ１７の表面電位）は、当業者には周知の種々の測定器（電位計）を用いて測定することができる。
【００４９】
本実施例の構成では、現像ローラ１７と感光ドラム１上の暗部電位との間の電位差と、記録材Ｐ上での「かぶり」の濃度との間には、図５に示すような関係がある。本実施例では、現像ローラ１７と感光ドラム１上の暗部電位との間の電位差は１００Ｖに設定されている。しかし、例えば、トナー層の表面電位の絶対値が３５Ｖ大きくなると、現像ローラ１７と感光ドラム１上の暗部電位との間の電位差が見かけ上６５Ｖとなり、記録材Ｐ上の白字部への「かぶり」の濃度が５％程度まで大きくなる。
【００５０】
なお、記録材Ｐ上での「かぶり」の濃度は、所定の記録材（紙）Ｐに所定の画像（ベタ白など）を形成して白地部の反射濃度を測定した結果と、同一種類の記録材Ｐの反射濃度を測定した結果との差（濃度差（％））で表すことができる。
【００５１】
図６は、供給ローラ２０と現像ローラ１７とをそれぞれアース（接地電位）に繋いで略同電位とした状態で回転させて測定した、供給ローラ２０に流れる電流とトナー層の表面電位との関係の一例を示すグラフ図である。トナー層の表面電位の絶対値が大きくなると、供給ローラ２０に流れる電流がマイナス方向に大きくなることがわかる。なお、ここでは、マイナスの荷電粒子としてのトナーが現像ローラ１７から供給ローラ２０側に移動することで供給ローラ２０に流れる電流を負極性の電流として表す。これは、次のような理由によるものである。つまり、トナー層の表面電位の絶対値が大きくなる、すなわち、現像ローラ１７にコートされたトナーの電荷量の絶対値が大きくなると、供給ローラ２０によって現像ローラ１７から剥ぎ取られたトナーの持つ電荷量の絶対値が大きくなる。それに起因して、供給ローラ２０によって現像ローラ１７からトナーが剥ぎ取られることで生じる電流が大きくなるためである。
【００５２】
したがって、供給ローラ２０に流れる電流を検知することで、トナー層の表面電位を推定し、トナーの劣化度（劣化状態）を推定して、「かぶり」のレベルが許容値を超えているか否かを判断することができる。本実施例では、記録材Ｐ上での「かぶり」の濃度の許容レベルを５％とした。そして、本実施例では、この「かぶり」の濃度の許容レベルに対応して、トナー層の表面電位の許容値を−３５Ｖ、供給ローラ２０に流れる電流の許容値を−１．３８μＡに設定した。つまり、本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流の絶対値が閾値である１．３８μＡ以上である場合に、カートリッジ７が寿命に達したと判断する。
【００５３】
ここで、本実施例のように現像ローラ１７と供給ローラ２０とが当接部において互いの表面が同方向に移動するようにそれぞれ回転する構成を「同方向剥ぎ取り構成」とする。これに対して、現像ローラ１７と供給ローラ２０とが当接部において互いの表面が逆方向に移動するようにそれぞれ回転する構成を「逆方向剥ぎ取り構成」とする。「同方向剥ぎ取り構成」は、「逆方向剥ぎ取り構成」と比較して、供給ローラ２０による現像ローラ１７からのトナーの剥ぎ取り能力が低い。そのため、「同方向剥ぎ取り構成」では、供給ローラ２０によって剥ぎ取られずに現像ローラ１７上に残留したトナーが現像ブレード２１により繰り返し摺擦されやすい。そして、トナーの劣化が進み、トナーの流動性が低下して、現像ローラ１７上にトナーが滞留しやすくなると、現像ローラ１７上の同じトナーが現像ブレード２１により繰り返し摺擦される傾向が助長され、現像ローラ１７上のトナーのチャージアップが進む。これに対し、「逆方向剥ぎ取り構成」では、「同方向剥ぎ取り構成」と比較して供給ローラ２０によるトナーの剥ぎ取り能力が高く、典型的には現像ローラ１７上のトナーは供給ローラ２０との接触部を１回通過する際にほぼ全て剥ぎ取られる。そのため、「逆方向剥ぎ取り構成」では、トナーの劣化度に拘わらず、現像ローラ１７上のトナー層の表面電位は略一定になりやすい。このように、「同方向剥ぎ取り構成」は、「逆方向剥ぎ取り構成」と比較して、トナーの劣化度とトナー層の表面電位との相関性が高くなり、トナーの劣化度と供給ローラ２０に流れる電流との相関性が高くなる傾向がある。つまり、「同方向剥ぎ取り構成」は、「逆方向剥ぎ取り構成」よりも、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまでの間の供給ローラ２０に流れる電流の変化が大きく、この電流の検知結果に基づいてトナーの劣化度を推定するのに適した構成と言える。
【００５４】
なお、供給ローラ２０の現像ローラ１７に対する周速差は、１２０〜２３０％の範囲に設定することが好ましい。この周速差が１２０％よりも小さい場合には、供給ローラ２０により現像ローラ１７から剥ぎ取られるトナーの量が少なくなり、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまでの間の供給ローラ２０に流れる電流の変化が小さくなる。その結果、該電流の検知結果に基づくトナー層の表面電位（トナーの劣化度）の推定精度が低下する可能性がある。逆に、この周速差が２３０％よりも大きい場合には、トナーの劣化度にかかわらず、供給ローラ２０により現像ローラ１７上のトナーがほぼ全て剥ぎ取られることがある。そのため、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまでの間の供給ローラ２０に流れる電流の変化が小さくなる。その結果、やはり該電流の検知結果に基づくトナー層の表面電位（トナーの劣化度）の推定精度が低下する可能性がある。本実施例では、前述のように、供給ローラ２０の現像ローラ１７に対する周速差は１５０％に設定した。
【００５５】
＜供給ローラに流れる電流の検知方法＞
次に、供給ローラ２０に流れる電流の検知方法について説明する。
【００５６】
図２に示すように、本実施例では、供給ローラ２０には電流検知部（電流計）３４が直列に接続されている。電流検知部３４によって供給ローラ２０に流れる電流を検知する際には、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差を所定値以下とすることが好ましい。具体的には、該電流の検知を、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差が所定値以下となるような電圧を現像ローラ１７、供給ローラ２０、又はこれらの両方に印加した状態で実行する。あるいは、該電流の検知を、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の両方に電圧を印加しない状態で実行する。典型的には、供給ローラ２０に流れる電流を検知する際には、現像ローラ１７と供給ローラ２０とを略同電位とする。具体的には、該電流の検知を、現像ローラ１７と供給ローラ２０とが略同電位となるように、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の両方に電圧を印加しない状態（すなわち、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の両方がアースに接続された状態）で実行する。あるいは、現像ローラ１７と供給ローラ１０とが略同電位となるような電圧を、現像ローラ１７、供給ローラ２０、又はこれらの両方に印加した状態で実行してもよい。
【００５７】
図７は、現像ローラ１７と供給ローラ２０とに関わる部分の模式的な回路図である。現像ローラ１７と供給ローラ２０とが回転していない状態では（図７の上図）、トナー層が絶縁体として働き、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間に電位差を設けても電流は流れない。一方、現像ローラ１７と供給ローラ２０とが回転し、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間で電荷を持ったトナーが動くと、トナーが電流源として働き、電流が流れる（図７の下図）。この電流値を検知することで、トナー層の表面電位を推定することができる。しかし、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差が大きいと、現像ローラ１７の電気抵抗値と供給ローラ２０の電気抵抗値とにより、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間で流れる電流が影響を受けてしまう。つまり、トナーの劣化度（トナー層の表面電位）の違いによって電流値が変化したのか、現像ローラ１７や供給ローラ２０の電気抵抗値の変動によって電流値が変化したのかがわからなくなりやすい。そのため、供給ローラ２０に流れる電流を検知する際には、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差をできる限り小さくした方がよい。本発明者の検討によれば、この供給ローラ２０に流れる電流を検知する際の現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差は、５０Ｖ以下であることが好ましく、略０Ｖ（同電位）であることがより好ましい。ここで、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差は、現像バイアスと供給バイアスとの間の電位差で代表される。
【００５８】
なお、図７の下図において、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の両方に電圧を印加しない状態は、現像ローラ１７が電池Ｖｄｒを介さずにアースに接続され、供給ローラ２０が電池Ｖｒｓを介さずに電流検知部３４を介してアースに接続された状態に対応する。また、現像ローラ１７又は供給ローラ２０の少なくとも一方に電圧を印加する場合には、その印加電圧と現像ローラ１７及び供給ローラ２０の電気抵抗とに応じて流れる電流に、トナーの移動による電流が重畳された電流が、電流検知部３４によって検知される。また、現像電源３２や供給電源３３の回路構成などによって、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の両方に電圧を印加しない状態でも、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間に電位差が形成される場合が考えられる。その場合、例えば現像ローラ１７と供給ローラ２０とが略同電位となるように現像ローラ１７や供給ローラ２０に電圧を印加してもよいし、その電位差が５０Ｖ以下であれば電圧を印加しない状態でもよい。
【００５９】
また、電流検知部３４によって供給ローラ２０に流れる電流を検知する際には、現像ブレード２１と現像ローラ１７との間の電位差を画像形成時と略同一の電位差とすることが好ましい。具体的には、該電流の検知を、現像ブレード２１と供給ローラ２０との間の電位差が画像形成時と略同一となるような電圧を現像ブレード２１に印加した状態で実行することが好ましい。これは、現像ブレード２１と現像ローラ１７との間の電位差によって現像ローラ１７にコートされるトナーの電荷量が変化するためである。本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流を検知する際には、現像ブレード２１と現像ローラ１７との間の電位差を画像形成時と略同一の１００Ｖとするために、規制バイアスＶｂｌ＝−１００Ｖとした。なお、画像形成時と同様、現像ブレード２１と現像ローラ１７との間の電位差は５００Ｖ以下であることが好ましい。これは、前述のように、電位差を大きくし過ぎると現像ブレード２１と現像ローラ１７との間で放電が生じるためである。ここで、現像ブレード２１と現像ローラ１７との間の電位差は、規制バイアスと現像バイアスとの間の電位差で代表される。
【００６０】
なお、電位や電位差について略同一とは、完全に同一である場合の他、許容される誤差範囲程度（例えば±５％程度）に異なっている場合も含まれる。
【００６１】
＜カートリッジの寿命の判断方法＞
次に、図８を参照して、本実施例におけるカートリッジ７の寿命の判断方法について説明する。図８は、本実施例におけるカートリッジ７の寿命を判断する寿命判断動作の手順の概略を示すフローチャート図である。
【００６２】
まず、制御部１０１は、カートリッジ７の寿命判断動作の実行タイミングが到来すると、該動作を開始させる（Ｓ１０１）。なお、寿命判断動作の実行タイミングについては後述する。次に、制御部１０１は、電流検知部３４による供給ローラ２０に流れる電流の検知結果を取得する（Ｓ１０２）。このとき、制御部１０１は、現像電源３２、供給電源３３を制御し、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差を電流検知用電位差とする。本実施例では、現像電源３２、供給電源３３から現像ローラ１７、供給ローラ２０へのバイアスの印加をそれぞれＯＦＦ（すなわち、現像ローラ１７及び供給ローラ２０をそれぞれアースに接続）して、現像ローラ１７と供給ローラ２０とを略同電位とする。つまり、本実施例では上記電流検知用電位差は略０Ｖである。次に、制御部１０１は、取得した供給ローラ２０に流れる電流の絶対値が閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ１０３）。そして、制御部１０１は、Ｓ１０３で閾値以上であると判断した場合には、カートリッジ７が寿命に達したことを操作部８０に表示させる（Ｓ１０４）。一方、制御部１０１は、Ｓ１０３で閾値未満であると判断した場合には、動作を終了させ、スタンバイ状態となる（Ｓ１０５）。
【００６３】
なお、カートリッジ７の寿命に関する情報の報知は、画像形成装置１００に設けられた操作部８０における表示によって行うことに限定されるものではない。例えば、画像形成装置１００に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器の表示部で該表示を行ってもよい。この場合、制御部１０１は、カートリッジ７の寿命に関する情報を報知するための情報（信号）を該外部機器に送信する。また、カートリッジ７の寿命に関する情報としては、カートリッジ７が寿命に達したことを示す情報や、カートリッジ７の交換を促す情報を報知することができる。また、報知は、表示による報知に限定されず、上記表示内容と同様の内容のメッセージや警報などの音声による報知、ランプの点灯や点滅などの光による報知などの任意の方法による報知であってよい。また、供給ローラ２０に流れる電流に対して複数の閾値を設定し、例えば該電流値が第１の閾値以上（第１の閾値より大きい第２の閾値未満）になった場合に、交換用のカートリッジ７の準備を促すための情報を報知することができる。そして、該電流値が第２の閾値以上となった場合に、カートリッジ７の交換を促すための情報を報知することができる。
【００６４】
また、現像装置４は、現像装置４内のトナーが寿命に達した場合に、新品のトナーに交換する構成とされていてもよい。
【００６５】
また、カートリッジ７が寿命に達した場合は、その旨を報知することに加えて、カートリッジ７の交換などの処置がとられるまで画像形成動作を禁止するようにしてもよい。
【００６６】
＜動作シーケンス＞
次に、図９を参照して、画像形成動作時と、非画像形成動作時に実行するカートリッジ７の寿命判断動作時の動作シーケンスについて説明する。図９（ａ）は、画像形成動作時の各部の動作タイミングを示すタイミングチャート図であり、図９（ｂ）は、画像形成動作時及び寿命判断動作時の各部の動作タイミングを示すタイミングチャート図である。
【００６７】
まず、図９（ａ）を参照して、画像形成動作時の動作シーケンスについて説明する。制御部１０１は、画像形成動作の開始指示が入力されると、帯電ローラ２への帯電バイアスの印加、及び感光ドラム１の駆動を略同時に開始させる（ｔ１）。その後、制御部１０１は、現像ブレード２１への規制バイアスの印加、現像ローラ１７への現像バイアスの印加、供給ローラ２０への供給バイアスの印加、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の駆動を略同時に開始させる（ｔ２）。その後、制御部１０１は、感光ドラム１、現像ローラ１７の周速が所定の周速（プロセススピード）まで立ち上がったタイミングで、感光ドラム１に現像ローラ１７を当接させ、画像形成動作を開始する（ｔ３）。
【００６８】
制御部１０１は、画像形成動作が終了すると、現像ローラ１７を感光ドラム１から離間させる（ｔ４）。その後、制御部１０１は、現像ローラ１７への現像バイアスの印加、供給ローラ２０への供給バイアスの印加、現像ブレード２１への規制バイアスの印加、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の駆動、帯電ローラ２への帯電バイアスの印加、及び感光ドラム１の駆動を略同時に停止させる（ｔ５）。
【００６９】
次に、図９（ｂ）を参照して、カートリッジ７の寿命判断動作時の動作シーケンスについて説明する。本実施例では、寿命判断動作は、非画像形成時として画像形成動作後に行われる。図９（ｂ）において、ｔ１〜ｔ４における画像形成動作時の各部の動作は上記図９（ａ）の場合と同じである。ｔ４では、前述のように、現像ローラ１７が感光ドラム１から離間させられる。その後、制御部１０１は、現像ローラ１７への現像バイアスの印加、供給ローラ２０への供給バイアスの印加、帯電ローラ２への帯電バイアスの印加、及び感光ドラム１の駆動を停止させる（ｔ７）。ここで、制御部１０１は、ｔ７において、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の駆動を継続したまま、現像ブレード２１と現像ローラ１７との間の電位差が画像形成時と略同一（略１００Ｖ）となるように現像ブレード２１に印加する規制バイアスの調整も行う。ここでは、規制バイアスを−４００Ｖから−１００Ｖに変更する。そして、制御部１０１は、その状態で、電流検知部３４による供給ローラ２０に流れる電流の検知結果を取得する（ｔ７〜ｔ８）。なお、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果は、所定の期間に検知された電流の平均値で代表することができる。その後、制御部１０１は、電流検知部３４による供給ローラ２０に流れる電流の検知が終了すると、現像ローラ１７及び供給ローラ２０の駆動を停止させる（ｔ８）。その後、制御部１０１は、現像ブレード２１への規制バイアスの印加を停止させる（ｔ９）。
【００７０】
＜比較例＞
次に、本実施例の効果を示す後述する実験において本実施例の比較対照として用いた比較例について説明する。この比較例は、カートリッジ７の寿命をトナーの残量と現像動作の実行状況とからトナーの劣化度を算出し、カートリッジ７の寿命を報知するものである。つまり、トナーの劣化度は、現像動作の実行状況としての現像ローラ１７の回転数の増加に伴って、画像比率（印字率）から算出したトナー残量に応じたトナー劣化量を積算することで算出した。また、カートリッジ７の寿命を報知するタイミングは、現像ブレード２１の当接圧が中心設定（当接圧３０ｇｆ／ｃｍ）である場合に記録材Ｐ上での「かぶり」の濃度が５％を超えるトナーの劣化度に基づいて設定した。この比較例の画像形成装置１００のその他の構成及び動作は、本実施例のものと実質的に同じである。
【００７１】
＜実験＞
本実施例の効果を検証するため、表１に示すように現像ブレード２１の当接圧が異なる３つのカートリッジ７（カートリッジ（１）〜（３））を準備し、評価を行った。
【００７２】
【表１】
2020187191.tif 000003
【００７３】
表１に示した３つのカートリッジ７（カートリッジ（１）〜（３））を用いて、低温低湿環境（１０℃／１０％）でそれぞれ画像比率０．５％の画像を連続的に出力した場合の、カートリッジ７の寿命が報知されたタイミングを本実施例と比較例とで比較した。
【００７４】
【表２】
2020187191.tif 000004
【００７５】
表２は、本実施例と比較例とでの、カートリッジ７の寿命が報知されたタイミングと、その時点での記録材Ｐ上での「かぶり」の濃度とを示す。
【００７６】
比較例では、全てのカートリッジ（１）〜（３）において１２５００枚で寿命が報知された。これに対して、本実施例では、カートリッジ（１）〜（３）ごとに異なるタイミングで寿命が報知された。そして、比較例では、寿命が報知された際の記録材Ｐ上での「かぶり」の濃度は、カートリッジ（１）〜（３）ごとに異なっていた。これに対して、本実施例では、寿命が報知された際の記録材Ｐ上での「かぶり」の濃度は、全てのカートリッジ（１）〜（３）で５％であった。
【００７７】
比較例においてカートリッジ７の寿命が報知されるタイミングが同じになったのは、次のような理由によるものである。比較例では、形成した画像の画像比率から算出されるトナーの残量と、現像ローラ１７の回転数と、からトナーの劣化度を算出し、カートリッジ７の寿命の報知を行う。そのため、本実験のように同じ画像を連続的に出力した場合には、全てのカートリッジ（１）〜（３）で算出されるトナーの劣化度が同じになるためである。ここで、比較例では、寿命を報知するタイミングを、カートリッジ（１）における現像ブレード２１の当接圧（３０ｇｆ／ｃｍ）の場合で設定している。しかし、カートリッジ（２）では、カートリッジ（１）よりも現像ブレード２１の当接圧が高いため、トナーの劣化が想定よりも大きく、寿命が報知されるタイミングでは記録材Ｐ上での「かぶり」の濃度が１０％と大きな値となってしまった。逆に、カートリッジ（３）では、カートリッジ（１）よりも現像ブレード２１の当接圧が低いため、トナーの劣化が想定よりも小さく、記録材Ｐ上での「かぶり」の濃度が３％と低いにもかかわらず、寿命が報知されてしまった。
【００７８】
このように、比較例では、現像ブレード２１の当接圧が異なるなどして、トナーの劣化速度が変わった場合に、実際に画像不良が生じるようになるタイミングと、寿命が報知されるタイミングと、にズレが生じてしまう。これに対して、本実施例では、トナー層の表面電位（トナーの劣化度）に相関のある供給ローラ２０に流れる電流を検知してカートリッジ７の寿命を判断する。そのため、実際に画像不良が発生するタイミングに可及的に近いタイミングで、カートリッジ７の寿命の報知を行うことができる。
【００７９】
以上説明したように、本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流を検知し、その検知結果に基づいてトナー層の表面電位（トナーの劣化度）を推測し、カートリッジ７の寿命の報知を行う。そのため、本実施例によれば、現像ブレード２１の当接圧のバラつきなどによりトナーに対する負荷が変化した場合においても、精度よくカートリッジ７の寿命を報知することができる。つまり、本実施例によれば、トナーの残量と現像動作の実行状況とからトナーの劣化度を算出する従来の方法に比べて、カートリッジ７の寿命報知の精度を向上させることが可能である。
【００８０】
なお、本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいてカートリッジ７の寿命を判断する寿命判断動作を、画像形成動作が終了した後に、画像形成装置の動作が停止（待機状態になる）前に実行したが、これに限定されるものではない。例えば、画像形成動作の開始指示が入力された後に、画像形成動作を開始する前に実行したり、画像形成動作中の記録材Ｐと記録材Ｐとの間に対応する期間（いわゆる紙間）で実行したりしてもよい。また、画像形成装置の電源投入後の準備動作時や、画像形成装置がスリープ状態から復帰した後の準備動作時などに実行してもよい。また、寿命判断動作は、毎回の画像形成動作の終了後などの上記各タイミングで実行することに限定されるものではない。寿命判断動作は、予め設定された所定の頻度で定期的に実行したり、予め設定された所定の条件を満たした場合に実行したりしてもよい。上記所定の頻度は、例えば、画像形成枚数、現像ローラ４０などの回転部材の回転時間や回転回数などの現像装置４の使用量と相関する情報に基づいて設定することができる。また、上記所定の条件は、例えば、トナーの劣化度が進みやすい条件、例えば所定枚数以上の連続画像形成を実行した場合などとして設定することができる。
【００８１】
また、本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果からトナー層の表面電位をより精度よく推定できるように、該電流の検知時には現像バイアス及び供給バイアスの設定を画像形成動作時とは異なる設定とした。ただし、画像形成動作時の設定において所望の精度で該電流を検知できる場合などには、画像形成動作時に該電流の検知を行ってもよい。その場合、現像ローラ１７は感光ドラム１に当接させられていてよい。
【００８２】
［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００８３】
＜本実施例の概要＞
本実施例では、制御部１０１は、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいて、装置の動作設定としての画像形成動作のプロセス条件を変更する処理を実行する。つまり、本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流を検知し、その検知結果に基づいてトナー層の表面電位（トナーの劣化度）を推測し、画像形成動作のプロセス条件として転写バイアス（一次転写バイアス、二次転写バイアス）の条件を変更する。
【００８４】
図１０は、本実施例の画像形成装置１００の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。本実施例の画像形成装置１００の制御態様は、図３に示した実施例１の画像形成装置１００のものと同様である。ただし、本実施例では、画像形成装置１００は、装置本体１００Ａの内部又は外部の少なくとも一方の温度又は湿度の少なくとも一方を検知する環境検知手段を有する。本実施例では、画像形成装置１００は、環境検知手段として、装置本体１００Ａの内部、より詳細には現像装置４の周囲の環境の相対湿度を検知することが可能な環境センサ７３を有する。環境センサ７３は、現像装置４の周囲の相対湿度の検知結果に関する情報（信号）を制御部１０１に伝達する。
【００８５】
そして、本実施例では、制御部１０１は、電流検知部３４による供給ローラ２０に流れる電流の検知結果と、環境センサ７３による現像装置４の周囲の相対湿度の検知結果と、に基づいて、低湿度状態においてトナーの劣化度（劣化状態）を判断する。そして、制御部１０１は、その判断結果を画像形成動作のプロセス条件としての転写バイアス（一次転写バイアス、二次転写バイアス）の条件にフィードバックさせる。これにより、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまで、安定した画像を形成すること可能となる。
【００８６】
図１１は、現像装置４の周囲の相対湿度と、現像ローラ１７上にコートされたトナー層の表面電位との関係を、劣化度の異なるトナーを用いて測定した結果の一例を示すグラフ図である。相対湿度が低い状態では、トナーの劣化度が変わることで、トナー層の表面電位が大きく変化していることがわかる。例えば、相対湿度１０％の状態で新品のトナーがコートされた現像ローラ１７上のトナー層の表面電位は−１２．５Ｖである。これに対して、同じ相対湿度１０％の状態で劣化した寿命末期のトナーがコートされた現像ローラ１７上のトナー層の表面電位は−３５Ｖ程度までその絶対値が大きくなっている。これは、相対湿度が低いほど、トナーが電荷を持ちやすいため、トナーの劣化度の変化に対するトナーの帯電量の変化も大きくなるためである。
【００８７】
トナーの劣化が進むと、トナーの帯電量が大きくなるだけでなく、感光ドラム１などに対する非静電的な付着力が増加する。その結果、カートリッジ７の寿命後半において、相対湿度の条件によっては、移動先（中間転写ベルト５や記録材Ｐ）に転写できずに移動元（感光ドラム１や中間転写ベルト５）へ残留するトナーの量が増加することがある。トナーと感光ドラム１や中間転写ベルト５との付着力が大きくなるためである。
【００８８】
そこで、本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果と、現像装置４の周囲の相対湿度の検知結果と、に基づいて、トナーの劣化度に応じた転写性を判断し、転写バイアス（一次転写バイアス、二次転写バイアス）を変更する。これにより、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまで、安定した画像を形成することが可能となる。特に、本実施例では、環境センサ７３によって検知された湿度が所定の湿度以下の場合に、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいて転写バイアス（一次転写バイアス、二次転写バイアス）の設定を変更する。
【００８９】
＜転写バイアスの設定方法＞
次に、図１２を参照して、本実施例における転写バイアスの設定方法について説明する。図１２は、本実施例における転写バイアスを設定するバイアス設定動作の手順の概略を示すフローチャート図である。
【００９０】
まず、制御部１０１は、バイアス設定動作の実行タイミングが到来すると、該動作を開始させる（Ｓ２０１）。なお、バイアス設定動作の実行タイミングについては後述する。次に、制御部１０１は、環境センサ７３による装置本体１００Ａの内部（現像装置４の周囲）の相対湿度の検知結果を取得する（Ｓ２０２）。次に、制御部１０１は、取得した相対湿度が閾値である６０％以下であるか否かを判断する（Ｓ２０３）。
【００９１】
そして、制御部１０１は、Ｓ２０３で相対湿度が６０％以下であると判断した場合には、供給ローラ２０に流れる電流の検知動作を実行させ、電流検知部３４による供給ローラ２０に流れる電流の検知結果を取得する（Ｓ２０４）。このとき、制御部１０１は、現像電源３２、供給電源３３を制御し、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差を電流検知用電位差（本実施例では略０Ｖ）とする。なお、この供給ローラ２０に流れる電流の検知動作は、実施例１で説明したものと同様である。つまり、図９におけるｔ７〜ｔ８までの動作と同様の動作により、供給ローラ２０に流れる電流を検知する。次に、制御部１０１は、Ｓ２０４で取得した電流値と、予め求められた該電流値とトナーの劣化度との関係を示す情報と、に基づいて、トナーの劣化度を判断する（Ｓ２０５）。次に、制御部１０１は、Ｓ２０５で判断したトナーの劣化度と、予め設定されたトナーの劣化度と一次転写バイアス及び二次転写バイアスの設定との関係を示す情報と、に基づいて、一次転写バイアス及び二次転写バイアスを決定する（Ｓ２０６）。
【００９２】
本実施例では、Ｓ２０５、Ｓ２０６で用いる上記情報は、表３に示すような、供給ローラ２０に流れる電流の所定の区分ごとにトナーの劣化度と転写バイアス値とが関係付けられたテーブルデータとして予め設定されてＲＯＭ１１２に記憶されている。なお、予め設定された供給ローラ２０に流れる電流と転写バイアス値との関係を示す情報を用いることで、トナーの劣化度を求めることを省略して、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果から直接転写バイアスを決定してもよい。
【００９３】
【表３】
2020187191.tif 000005
【００９４】
一方、制御部１０１は、Ｓ２０３で相対湿度が６０％より高いと判断した場合には、動作を終了させる（Ｓ２０７）。
【００９５】
ここで、上述のバイアス設定動作は、例えば、画像形成動作の開始指示が入力された後に、画像形成動作を開始する前に実行したり、画像形成動作中の記録材Ｐと記録材Ｐとの間に対応する期間（いわゆる紙間）で実行したりすることができる。また、画像形成装置の電源投入後の準備動作時や、画像形成装置がスリープ状態から復帰した後の準備動作時などに実行してもよい。これらのタイミングで実行した場合は、典型的には、その直後の画像形成動作からバイアス設定動作の結果を反映させることができるが、これに限定されず後続の任意の画像形成動作から反映させることができる。また、バイアス設定動作は、画像形成動作が終了した後に、画像形成装置の動作が停止する（待機状態になる）前に実行してもよく、この場合は次回以降の画像形成動作からバイアス設定動作の結果を反映させるようにすればよい。また、バイアス設定動作は、毎回の画像形成動作の前などの上記各タイミングで実行することに限定されるものではない。バイアス設定動作は、実施例１に関して説明したのと同様、予め設定された所定の頻度で定期的に実行したり、予め設定された所定の条件を満たした場合に実行したりしてもよい。
【００９６】
＜比較例＞
次に、本実施例の効果を示す後述する実験において本実施例の比較対照として用いた比較例について説明する。この比較例では、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまで転写バイアスを一定値（一次転写バイアス：＋１０００Ｖ、二次転写バイアス：＋１５００Ｖ）とした。比較例の画像形成装置１００のその他の構成及び動作は、本実施例のものと実質的に同じである。
【００９７】
＜実験＞
本実施例の効果を検証するため、本実施例と比較例とについて、低温低湿環境（１０℃／１０％）でそれぞれ画像比率０．５％の画像を連続的に出力し、１０００枚ごとにベタ画像を出力し、ベタ画像の濃度（光学濃度）の変化を比較した。ここでは、代表して１つの画像形成部（ブラック用の画像形成部ＳＫ）を用いて画像を形成して比較を行った。
【００９８】
図１３は、本実施例と比較例とにおけるベタ画像の濃度の推移の一例を示すグラフ図である。比較例では、画像形成枚数（カートリッジ７の使用量）が増加するにつれて、画像濃度が下がっていくことがわかる。これは、画像形成枚数（カートリッジ７の使用量）が増加するにつれて、トナーが劣化し、トナーと感光ドラム１や中間転写ベルト５との付着力が増加することで、転写できるトナー量が減少するためである。これに対して、本実施例では、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまで、画像濃度は１．３以上を維持しており、安定している。これは、トナーの劣化度に応じて転写バイアスを設定しており、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまで転写できるトナー量の変化が少ないためである。このように、本実施例によれば、トナーの劣化度を判断し、その劣化度に応じて転写バイアスを設定することで、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまで安定した画像を形成することができる。
【００９９】
以上説明したように、本実施例では、低湿度環境においてトナーの劣化度に応じて転写バイアスを設定する。そのため、本実施例によれば、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまで安定した画像を形成することができる。
【０１００】
なお、本実施例では、相対湿度が所定の閾値以下の場合に、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいて転写バイアスの設定を変更したが、これに限定されるものではない。例えば、予め設定された相対湿度と転写バイアスの設定との関係を示すテーブルデータなどの情報に基づいて、検知された相対湿度に応じて転写バイアスを変更する構成としてもよい。
【０１０１】
また、本実施例では、トナーの劣化度に応じて、画像形成動作のプロセス条件として転写バイアスを変更したが、これに限定されるものではない。画像形成動作のプロセス条件として、上記転写バイアス、帯電バイアス、現像バイアス、規制バイアス、供給バイアスなどの各種バイアスのうち少なくとも１つを変更することができる。本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流の絶対値（又はトナーの劣化度）が第１の値の場合よりも、第１の値より大きい第２の値の場合に、転写バイアス（一次転写バイアス、二次転写バイアス）の絶対値を大きくした。同様に、帯電バイアス、現像バイアス、規制バイアス、供給バイアスについても、典型的には、供給ローラ２０に流れる電流の絶対値（又はトナーの劣化度）が第１の値の場合よりも、第１の値より大きい第２の値の場合の絶対値を大きくすることができる。これは、本実施例で説明した転写の場合と同様に、トナーの劣化度が進むにつれて、トナーの移動元（又は付着させたくない側）から移動先（又は付着させたい側）へのトナーの移動がしにくくなるため、電気的な付勢力を高めるなどの理由による。
【０１０２】
また、本実施例では、装置の動作設定として、画像形成動作のプロセス条件の設定を変更したが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置へのトナーの補給に関する設定を変更してもよい。例えば、トナーを補給する形態の現像装置においては、トナーの劣化度に応じてトナーを補給するタイミングを決定してもよい。例えば、新品のトナーを補給することで、劣化したトナーを徐々に排出して新品のトナーに入れ替えていく構成が考えられる。このような構成において、例えばトナーの劣化度が進むにつれて、新品のトナーを補給するタイミングを早める（あるいは補給間隔を短くする）などすることができる。
【０１０３】
また、実施例１の場合と同様、画像形成動作時の設定において所望の精度で該電流を検知できる場合などには、画像形成動作時に該電流の検知を行ってもよい。この場合には、現像ローラ１７は感光ドラム１に当接させられていてよい。
【０１０４】
［実施例３］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【０１０５】
＜本実施例の概要＞
本実施例では、制御部１０１は、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいて、現像装置内のトナーの量を求めるために取得された指標値を補正する処理を実行する。本実施例では、該指標値は、画像形成動作において形成する画像の画像情報に基づく値である。特に、本実施例では、該指標値は、画像情報に応じて感光ドラム１を露光して感光ドラム１に静電像を形成する露光装置３による露光時間に対応する値である。つまり、本実施例では、画像情報に基づいてカートリッジ７内のトナー量の検知を行う構成において、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいて重み付けを行うことで、カートリッジ７内のトナー残量の算出精度を向上させる。
【０１０６】
本実施例の画像形成装置１００の制御態様は、図３に示した実施例１の画像形成装置１００のものと同様である。ただし、本実施例では、制御部１０１は、露光装置３の露光時間（レーザー点灯時間）から見積もられるトナーの使用量に基づいて、カートリッジ７内のトナー残量を求める、トナー残量検知手段としての機能を有する。
【０１０７】
図１４は、画像比率５％の画像を連続的に出力した場合の単位画像形成枚数当たりのトナーの使用量の推移の一例を示すグラフ図である。画像形成枚数（カートリッジ７の使用量）が増加するにつれて、トナーの使用量が多くなっていることがわかる。これは、次のような理由によるものと考えられる。
【０１０８】
感光ドラム１上の静電潜像の現像は、感光ドラム１上に形成された明部電位Ｖｌと暗部電位Ｖｄとの差分である「潜像コントラスト」をトナーの電荷で埋めるように、トナーが明部電位Ｖｌの部分に付着することで行われる。このとき、現像装置４の静電潜像に対するトナー供給能力が高い構成では、潜像コントラスを十分に埋める分のトナーが現像装置４から静電潜像に供給さる。一方、現像装置４の静電潜像に対するトナー供給能力が低い構成では、潜像コントラストを埋めきらない量のトナーしか現像装置４から静電潜像に供給されない。後者の構成は、現像装置４の現像剤担持体上のトナーが全て現像に供されたとしても潜像コントラストを埋めきれない構成であることから「１００％現像」などと呼ばれることがある。例えば、トナーとキャリアとを備えた二成分現像剤を用いる構成などでは、現像装置４のトナー供給能力が比較的高いのに対して、本実施例のように接触現像方式を採用した構成では、「１００％現像」の状態となることが多い。
【０１０９】
１００％現像となる構成でも、静電コントラストや現像装置４のトナー供給能力の設定などにより、画質的に問題のない画像を形成することができるようになっている。しかし、前述のように、トナーの劣化が進み、トナーの流動性が低下して、現像ローラ１７上にトナーが滞留しやすくなると、現像ローラ１７上のトナー量が多くなる。そして、そのトナーは現像ブレード２１を持ち上げるようにして現像ブレード２１との接触部を通過して、感光ドラム１と対向（接触）する現像部に搬送されるようになる。すると、当初１００％現像となる構成では、潜像コントラストを埋めきるようになるまで、現像部に搬送されるトナーの量が増えれば増えるほど、現像装置４から静電潜像に供給されるトナーが増える。したがって、カートリッジ７の使用量が増加してトナーの劣化が進むにつれて、トナーの使用量が増加する傾向となる。
【０１１０】
そこで、本実施例では、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいてトナーの劣化度を推定し、その結果に基づいて露光時間からトナーの使用量を見積もる際に重み付けを行う。これにより、カートリッジ７内のトナー残量の算出精度を向上させる。
【０１１１】
＜トナー残量の報知方法＞
次に、図１５を参照して、本実施例におけるトナー残量の報知方法について説明する。図１５は、本実施例におけるトナー残量の報知動作の手順の概略を示すフローチャート図である。
【０１１２】
まず、制御部１０１は、トナー残量の検知のための重み付け係数を決定する動作の実行タイミングが到来すると、該動作を開始させる（Ｓ３０１）。本実施例では、この動作は、画像形成動作の開始指示が入力された後に、画像形成動作を開始する前に実行する。次に、制御部１０１は、電流検知部３４による供給ローラ２０に流れる電流の検知結果を取得する（Ｓ３０２）。このとき、制御部１０１は、現像電源３２、供給電源３３を制御し、現像ローラ１７と供給ローラ２０との間の電位差を電流検知用電位差（本実施例では略０Ｖ）とする。なお、この供給ローラ２０に流れる電流の検知動作は、実施例１で説明したものと同様である。つまり、図９におけるｔ７〜ｔ８までの動作と同様の動作により、供給ローラ２０に流れる電流を検知する。その後、制御部１０１は、Ｓ３０２で取得した電流値と、予め設定された該電流値と露光時間の重み付け係数との関係を示す情報と、に基づいて、重み付け係数を決定する。本実施例では、この情報は、表４に示すような、供給ローラ２０に流れる電流の所定の区分ごとに露光時間の重み付け係数が関係付けられたテーブルデータとして予め設定されてＲＯＭ１１２に記憶されている。
【０１１３】
次に、制御部１０１は、画像形成動作を開始して、露光時間（レーザー点灯時間）を積算し、積算値をＲＡＭ１１３に保存する（Ｓ３０４）。次に、制御部１０１は、Ｓ３０４でＲＡＭ１１３に保存された露光時間の積算値にＳ３０３で決定した重み付け係数を乗じる（Ｓ３０５）。本実施例では、画像形成動作において１枚の画像を出力するごとに露光時間の積算値に重み付け係数を乗じる。ただし、これに限定されるものではなく、任意の頻度（タイミング）で露光時間の積算値の重み付け係数を乗じることができる。次に、制御部１０１は、これまでにＲＡＭ１１３に保存されている総露光時間にＳ３０５で求めた値を加算し、総露光時間を更新してＲＡＭ１１３に保存する（Ｓ３０６）。次に、制御部１０１は、Ｓ３０６で求めた総露光時間が閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ３０７）。そして、制御部１０１は、Ｓ３０７で閾値以上であると判断した場合には、カートリッジ７内のトナーが無くなったことを操作部８０に表示させる（Ｓ３０８）。一方、制御部１０１は、Ｓ３０７で閾値未満であると判断した場合には、動作を終了させる（Ｓ３０９）。なお、複数の画像を出力する画像形成動作の場合は、Ｓ３０４〜Ｓ３０８の処理を全ての画像の出力が終了するまで繰り返す。
【０１１４】
【表４】
2020187191.tif 000006
【０１１５】
なお、トナー残量に関する情報の報知は、画像形成装置１００に設けられた操作部８０における表示で行うことに限定されるものではない。例えば、画像形成装置１００に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器の表示部で該表示を行ってもよい。この場合、制御部１０１は、トナー残量に関する情報を報知するための情報（信号）を該外部機器に送信する。また、トナー残量に関する情報としては、トナーが無くなったことを表示したり、カートリッジ７の交換を促す表示を行ったりすることができる。また、報知は、表示による報知に限定されず、上記表示内容と同様の内容のメッセージや警報などの音声による報知、ランプの点灯や点滅などの光による報知などの任意の方法による報知であってよい。また、総露光時間に対して複数の閾値を設定し、例えば該時間が第１の閾値以上（第１の閾値より大きい第２の閾値未満）になった場合に、トナー無しに近付いたことを示す情報を報知することができる。そして、該時間が第２の閾値以上となった場合に、トナーが無くなったことを知らせるため、あるいはカートリッジ７の交換を促すための情報を報知することができる。
【０１１６】
また、本実施例では、総露光時間を閾値と比較して、トナーの無しを報知したが、総露光時間からトナー残量を算出し、トナー残量（残量％など）を報知したり、トナー無しを報知したりしてもよい。この場合、例えば、予め設定された総露光時間とトナー残量との関係を示すテーブルデータなどの情報に基づいて、逐次求められる総露光時間に応じてトナー残量を逐次報知することができる。
【０１１７】
また、本実施例では、画像情報に応じた露光時間の情報を用いてトナー残量を求めたが、画像情報に基づいて取得される画素数の積算値や画素ごとの濃度情報の積算値の情報などを用いてトナー残量を求めてもよい。この場合も、本実施例と同様に、画素数や濃度情報の積算値を、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいて重み付けして積算して、トナー残量を求めることができる。
【０１１８】
＜比較例＞
次に、本実施例の効果を示す後述する実験において本実施例の比較対象として用いた比較例について説明する。この比較例では、カートリッジ７の使用開始から寿命に至るまで、補正（重み付け）を行わずに、レーザーの露光時間から見積もられるトナーの消費量に基づいてトナー残量の検知を行った。トナー無しを報知するタイミングは、画像比率５％の画像を連続的に出力した際に、トナーが不足して静電像にトナーが供給されずに白く抜ける「白抜け」が発生した総露光時間に基づいて設定した。
【０１１９】
＜実験＞
本実施例の効果を検証するため、本実施例と比較例とについて、常温常湿環境（２３℃／５０％）でそれぞれ画像比率１％、５％、１０％の画像を出力し、トナー無しが報知されるタイミングを比較した。
【０１２０】
表５は、本実施例と比較例とにおけるトナー無しが報知されたタイミングと、トナー無しが報知されるタイミングから「白抜け」が発生するまでの間の画像形成枚数と、の関係を示す。表５において、画像形成枚数がマイナスの値の場合は、トナー無しが報知されるよりも前に「白抜け」が発生したことを意味し、プラスの値の場合は、トナー無しが報知された後も「白抜け」のない画像を形成できたことを意味する。
【０１２１】
【表５】
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【０１２２】
比較例では、画像比率５％の画像を出力した場合は、トナー無しが報知されるタイミングと、実際に「白抜け」が発生するタイミングと、が略同じタイミングであったが、その他の画像比率の場合はタイミングにズレが生じてしまった。これは、次のような理由による。比較例では、画像比率５％での総露光時間に基づいてトナーの消費量を算出している。そのため、５％よりも低い画像比率の画像を出力した場合には、想定よりもトナー層の表面電位の上昇が大きくなり、「白抜け」が発生するようになるタイミングが想定よりも早くなる。また、５％より高い画像比率の画像を出力した場合には、想定よりもトナー層の表面電位の上昇が小さくなり、「白抜け」が発生するようになるタイミングが想定よりも遅くなる。これに対して、本実施例では、画像比率によらず、トナー無しが報知されるタイミングと、実際に「白抜け」が発生するタイミングと、が略同じタイミングであった。これは、供給ローラ２０に流れる電流に基づいてトナー層の表面電位を推定し、トナー残量を求めるためのトナーの使用量に対応する指標値を補正しているからである。このように、本実施例によれば、トナーの劣化度を判断し、その劣化度に応じて該指標値としての露光時間を補正することで、トナー残量の検知精度を向上させることができる。
【０１２３】
以上説明したように、供給ローラ２０に流れる電流の検知結果に基づいて、現像装置４内のトナーの量を求めるために取得された露光時間を補正して、トナー残量を求める。そのため、本実施例によれば、トナー残量の検知精度を向上させることができる。
【０１２４】
なお、実施例１の場合と同様、画像形成動作時の設定において所望の精度で該電流を検知できる場合などには、画像形成動作時に該電流の検知を行ってもよい。この場合には、現像ローラ１７は感光ドラム１に当接させられていてよい。また、この場合には、該電流の検知と並行して露光時間の積算を行うことができる。
【０１２５】
［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【０１２６】
上述の実施例では、現像装置はプロセスカートリッジとして画像形成装置の装置本体に対して着脱可能とされたが、現像装置が実質的に単体で画像形成装置の装置本体に対して着脱可能とされていてもよい。
【０１２７】
また、上述の実施例では、カラー画像形成装置を例示したが、本発明はモノクロ画像形成装置に適用してもよい。また、上述の実施例では中間転写方式を採用した画像形成装置を例示したが、記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ね合わせるようにして転写する直接転写方式を採用した画像形成装置に本発明を適用してもよい。
【０１２８】
また、上述の実施例では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、又はプリンタ、複写機、ファクシミリ装置などのうち複数の機能を有する複合機などの他の画像形成装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１      感光ドラム
２      帯電ローラ
３      露光装置
４      現像装置
７      プロセスカートリッジ
１７    現像ローラ
２０    供給ローラ
２１    現像ブレード
３４    電流検知部
７３    環境センサ
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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