JP2009229840A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】劣化トナーを精度良く検知し、画像不良の発生を抑制すると共に、良好な状態で画像形成可能な現像装置やトナーを、無駄に廃棄することを防ぐことが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】表面に静電潜像を担持する感光ドラム１と、感光ドラム１に供給する一成分現像剤を収容する現像装置３と、現像装置３に設けられ、表面に一成分現像剤を担持する現像ローラ９と、現像ローラ９及び感光ドラム１の少なくとも一方を駆動する駆動モータと、を備える画像形成装置において、感光ドラム１と現像ローラ９が接離可能に構成されると共に、感光ドラム１と現像ローラ９が当接している時と離間している時のそれぞれにおける駆動モータの駆動負荷を測定する駆動負荷測定手段と、駆動負荷測定手段による測定値に基づいて、現像剤の劣化を判定する現像剤劣化判定手段と、を備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子写真方式又は静電記録方式を採用した、複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に像担持体上に形成される静電潜像を一成分現像剤によって現像する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を採用する画像形成装置は、像担持体の表面を露光して画像情報に基づいた静電潜像を形成し、形成された静電潜像に対して現像装置からトナーを供給して、静電潜像をトナー像として現像する構成を有する。像担持体の表面に形成されたトナー像は、転写部において記録材に転写され、定着装置において定着されることで、記録材上に所望の画像を形成することができる。

このような画像形成装置において、像担持体の表面に形成された静電潜像にトナーを供給して現像する際の現像方式として、乾式現像方式が広く普及している。さらに乾式現像方式には、トナーとキャリアとを備えた二成分現像剤を用いる二成分現像方式と、実質的にトナーのみから成る一成分現像剤を用いる一成分現像方式があることが知られている。近年では、装置の小型化やコスト低減等において有利であることから、キャリアを使用しない一成分現像方式が多く採用されている。

また、一成分現像方式は、磁性一成分現像方式と、非磁性一成分現像方式とに分類される。磁性一成分現像方式は、現像剤担持体にトナーを保持させるために、静電気力と磁気力を用いる現像方式である。これに対して、非磁性一成分現像方式は、現像剤担持体にトナーを保持させるために実質的に静電気力のみを用いる現像方式である。

磁性一成分現像方式と非磁性一成分現像方式を比較すると、磁界発生手段等を必要としない非磁性一成分現像方式の方が、簡易な構成にすることができるので、軽量化、低コスト化が可能である。なお、像担持体と現像剤担持体の接触状態（接触か非接触か）で一成分現像方式を区別することも可能である。

一成分現像方式に用いられる像担持体には、例えば、アルミニウムやＳＵＳステンレス鋼等の金属スリーブが使用される。また、現像剤担持体には、例えば、表面に樹脂層を被覆した金属スリーブ、又はシリコーンゴムやＮＢＲ、ＥＰＤＭ等にカーボン等の導電剤を分散させた弾性ゴムローラが使用される。

また、現像剤担持体上へのトナー層の形成し、さらに現像剤担持体上のトナーを帯電させる帯電手段には、現像剤担持体の表面に当接する規制ブレード（現像剤層厚規制部材）が一般に用いられる。

規制ブレードは現像剤担持体の表面に押圧摺擦される構成であって、弾性部材によって形成される。例えば、ウレタンゴムやシリコーンゴム等の弾性ブレード、ＳＵＳステンレス鋼、リン青銅等の金属ブレード等が使用される。

次に、一成分現像方式に用いられる一成分トナーについて説明する。一成分トナーは、トナー母体粒子と、その表面に付着する外添剤によって構成される。一成分トナーの付着力は、外添剤の材料、粒径、表面処理方法によって大きく変わる。

現像装置を長期間にわたって使用すると、トナー母体粒子表面から外添剤が遊離したり
、トナー母体粒子の中に外添剤が埋め込まれたりする。このような状態を、本発明では以下、トナーの劣化と称する。

トナーが劣化すると、一成分トナー表面の外添剤効果が小さくなり、トナーの付着力が上がり、現像装置内の各部材にトナーが融着しやすくなるといった問題を生じる。ここで現像装置内の各部材とは、トナーを担持する現像剤担持体、及び規制ブレード等の現像剤層厚規制部材等が挙げられる。

例えば、現像剤担持体にトナーが融着した場合、現像剤担持体上のトナー融着部分に過剰にトナーが付着することで、十分に帯電しない未帯電トナーが発生し、未帯電のまま像担持体上の画像白地部に未帯電トナーが付着する。その結果、像担持体上の画像白地部にトナーが付着する「かぶり」と呼ばれる画像不良を生じる。

また、現像剤層厚規制部材にトナーが融着した場合、現像剤層厚規制部材のトナー融着部分の長手方向両脇では、十分に帯電しない未帯電トナーが発生しやすく、それらの未帯電トナーが像担持体上の画像白地部に付着する。そして「かぶり」が発生する。

このように、画像形成装置の使用過程で劣化トナーが生じ、現像装置内の各部材にトナーが融着すると、融着した部分から未帯電のトナーが生じ、「かぶり」が発生しやすくなる。従って、長期間にわたって安定した画像品質を得るためには、劣化トナーが生じた場合であっても、それらが現像装置内の各部材へ融着することを防止する手段が必要である。

ここで、画像形成装置の使用過程において、トナーの劣化を検知して、現像装置内の各部材（現像剤担持体、現像剤層厚規制部材など）に劣化トナーが融着することを防止し、画像不良の発生を抑止する従来の技術を示す（特許文献１〜７）。

特許文献１には、トナーの劣化度合いに応じて、劣化したトナーを選択的に除去できる画像形成装置を提供することを目的として、印字率算出部、回収量決定部及び動作制御部を備える画像形成装置が提案されている。

印字率算出部は画像データの印字率ＡＮを算出する。回収量決定部は、印字率算出部が算出した印字率ＡＮに応じて、現像装置１３内部のトナーの回収量ａを決定する。動作制御部は、回収量決定部が決定した回収量ａに基づいて、現像装置内部からトナーが感光体ドラム上に供給されるように現像装置を制御する。なお、画像印字比率（印字率）とは、トナー画像が転写されるシート材１ページ当たりの印字面積の割合によって算出されるものである。

特許文献２には、消耗部品（ユニット）が使用不可能となる前に、適切なタイミングでユーザーに報知可能な画像形成装置が開示されている。この画像形成装置には、装置本体に着脱可能なユニットと、このユニットで規定される使用限界を事前に知らせるための複数のニアエンド情報を記憶した記憶媒体が備えられる。

また、記憶された複数のニアエンド情報の内の１つを選択可能な操作部と、ユニットの実際の使用状況を表すリアル情報と選択したニアエンド情報とを比較演算する演算部が備えられる。さらに、比較演算結果に基づいてユニットの実際の使用状況がニアエンド情報で表される所定の段階に達したときに、ユニットの使用限界が近づいている事を示すメッセージを表示する表示部が備えられる。

特許文献３には、現像装置を複雑にすることなく、印字率や温度の変化などに左右され
ずに常に一定のトナー排出を可能とし、長期にわたって濃度変化のない、安定した画像を維持できるようにした画像形成方法及び画像形成装置が開示されている。

そして、一定時間毎のトナー補給モーター駆動時間の積算値がある一定量以下のときに、劣化トナーが現像装置中に増加していると判断し、非現像時にトナーの強制排出を行うことが提案されている。

特許文献４には、現像剤の無駄な消費を抑制したトナーリフレッシュ動作を実現する技術が開示されている。具体的には、所定のタイミングにて測定用パッチ画像を形成させる工程と、測定用パッチ画像の画像濃度を測定する工程が開示されている。

また、画像濃度を、所定の画像生成条件で形成した許容限度の品質を有する測定用パッチ画像の画像濃度である基準パッチ画像濃度と比較する工程が開示されている。さらに、測定用パッチ画像を、基準パッチ画像の形成における画像生成条件で形成し、比較の結果、前記画像濃度が前記基準画像濃度以下である場合は現像剤の強制消費動作を実行させる工程が提案されている。

特許文献５には、トナーの帯電性が劣化していることを高い精度で判定することが可能な画像形成装置が開示されている。

この画像形成装置においては、まず感光ドラムの感光層を帯電させ、感光層の表面を指定密度で露光したのち、現像ローラに現像バイアスを印加し、現像電流センサから検出電圧Ｖａの絶対値を取得する。

そして、取得した検出電圧Ｖａの絶対値が、ＲＯＭに予め設定された第１の閾値未満であるか否かを判定することで、トナーの帯電性が劣化しているか否かを判定する技術が提案されている。

特許文献６には、印字率に基づいてトナーの強制排出を行うトナーの劣化対策では、トナーの劣化による画質の低下を防止するのに不十分であるという前提のもと、それを解決する技術が開示されている。そして、トナー帯電量を検知し、検知したトナー帯電量に基づいてトナーの強制排出を制御する技術が提案されている。

特許文献７には、簡易な構成によって、不適合なトナー（劣化したトナー）が使用された場合に、画像の形成や画像形成装置の損傷を防止可能な技術が開示されている。

具体的には、トナーが担持される現像ローラを備える現像カートリッジが装置本体に対して着脱自在に装着され、ＣＰＵによって、現像ローラを駆動するモーターの駆動にかかる負荷として、駆動電流を検知する。そして、その検知された駆動電流値Ｍと、予め設定されている基準電流値Ｘとを比較して、トナーの適否を判断する技術が提案されている。

これにより、たとえ、ユーザーが誤って不適合なトナーを使用した場合でも、ＣＰＵによってそれをすぐに判断することができるので、簡易な構成によって、不適合なトナーによる画像の形成やカラーレーザプリンタの損傷を防止することができる。

上記で説明した従来例で懸念しているように、画像印字率が低いと、トナーが収容される現像室内においてトナーの劣化が顕著になる。その結果、現像剤担持体、現像剤層厚規制部材へのトナーの融着が発生し、画像不良が生じやすくなる。

これに対して上記従来例に係る構成によれば、劣化したトナーや、現像装置に不適合な
トナーを検知する検知手段を有し、これらのトナーを検知すると、ユーザーに現像装置不良として警告したり、現像装置の交換を勧めるように警告する。

また、現像装置が新たなトナーの補給手段を備える場合には、劣化トナーを検知した際は現像室内から劣化トナーを排出し、トナー収容室から現像室へ新たなトナーを補給することで、画像不良を抑止する構成も提案されている。
特開２００７−２３３０９０号公報 特開２００７−１８７８９５号公報 特開２００５−５５８４２号公報 特開２００７−１４７７８２号公報 特開２００７−９４２８２号公報 特開２００６−２４３１１４号公報 特開２００４−１２６６１号公報

しかしながら上記従来例に係る発明では、劣化トナーを精度良く検知することが困難である。以下、その理由について説明する。

例えば、特許文献１では印字率、特許文献２では印刷枚数・印字画素数・現像カートリッジ駆動量、特許文献３では補給ローラ駆動時間から、劣化トナーを検知することが提案されている。

これらは、一定量のトナーが、長期間にわたって現像剤担持体にコートされ続けた場合にトナーが劣化する、という前提に基づいてなされた発明である。なお、長期間にわたって現像剤担持体にトナーがコートされ続けるとは、例えば印字率の平均値が低い場合に相当する。

すなわち、印字率の平均値が低い場合は、トナーが収容される現像室から少しずつしかトナーが消費されないので、その分、長期間にわたって現像剤担持体にトナーがコートされ続け、劣化トナーが発生することになる。

そこで特許文献１〜３には、劣化トナーが発生しにくい範囲で各種パラメータの範囲を設定する技術が開示されている。

しかしながら、劣化トナーの発生は、長期間にわたってトナーが現像剤担持体にコートされ続けること以外の条件にも起因する。例えば、製造されてから使用開始されるまでの現像装置の履歴や、現像剤担持体や現像剤層厚規制部材等の現像装置内各種部材の性能誤差や設定誤差、温度や湿度等の現像装置使用環境等にも影響を受ける。

その為、劣化トナーが発生してもそれが融着しない範囲で、特許文献１〜３に記載されている各種パラメータの閾値を決定するためには、様々な要因を考慮して、マージン領域を設けて決めなければならない。

従って、特許文献１から特許文献３に記載の発明で設けられるマージン領域においては、実際には劣化トナーが発生していない場合でも、劣化トナーを検知したと判定される場合がある。よって、劣化トナーが発生していないにも関わらず、現像装置を新品のものと交換せざるを得ない状況が生じてしまう。

また、現像装置が新たなトナーの補給機構を備えている場合には、実際には劣化トナー
が発生していない場合でも、現像室からトナーを排出し、トナー収容室から現像室へ新しいトナーを補給する事態が考えられる。

このように、劣化トナーを精度良く検知できないと、良好な状態で画像形成できる現像装置や現像剤を、無駄に廃棄してしまう可能性がある。

次に、特許文献４〜６に記載の発明における、劣化トナーの検知方法について説明する。

特許文献４にはパッチ濃度、特許文献５には現像電流、特許文献６にはトナー帯電量から、劣化トナーを検知する技術が開示されている。

すなわち、特許文献４に開示の技術は、劣化トナーを用いて画像形成すると、正常なトナーと比べて形成された画像濃度が変化する点に着目して劣化トナーを検知するものである。また、特許文献５と特許文献６に開示の技術は、劣化トナーは正常なトナーと比べて帯電状態が変化する点に着目して劣化トナーを検知するものである。

しかし、特許文献４〜６に記載の発明に用いられる各パラメータは、現像剤担持体や現像剤層厚規制部材等の現像装置内各種部材の性能誤差や設定誤差、温度や湿度等の現像装置使用環境に大きな影響を受ける。その結果、実際には劣化トナー発生以外の要因で各パラメータが変化したのにも関わらず、それを劣化トナー発生として検知する場合が生じる。

また、特許文献７には、現像剤担持体を駆動するモーターの駆動電流（以下、現像剤担持体駆動電流と呼ぶ）の絶対値から、劣化トナーを検知する技術が開示されている。しかし、現像剤担持体駆動電流の絶対値は、劣化トナーの発生の有無以外の要因にも影響を受ける。

まず第１の要因として、シール部材に対するトナーの付着状態が挙げられる。通常、現像装置から現像剤が漏れることを防止するために、現像剤担持体の長手端部位置にはシール部材が配置される。そして、このシール部材の一部には、現像装置内部からトナーが付着するが、トナーの付着量・付着位置によっては、現像剤担持体駆動電流が変化してしまう。

また、第２の要因として、現像装置内のトナー量が挙げられる。現像剤担持体を駆動するモーターが現像装置内の撹拌部材も駆動する場合、現像装置内のトナー量によって、現像剤担持体駆動電流が変化してしまう。

また、１つのモーターで複数の回転体を駆動する場合、被測定対象以外の現像剤担持体駆動電流変化にも影響される。例えば、１つのモーターで、４つの現像器Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを駆動する場合を考える。

現像器Ｙの劣化トナーを検知したい場合、他の現像器Ｍ、Ｃ、Ｋの現像剤担持体駆動電流変化の影響を受け、現像剤担持体駆動電流の測定誤差が大きくなってしまう。また、現像剤担持体駆動電流が所定の閾値を超えた場合でも、どの現像器において劣化トナーが発生するか判定することが困難である。

よって、特許文献７には、現像剤担持体を駆動するモーターの駆動電流の絶対値から、劣化トナーの発生の有無を検知する技術が開示されているが、現像剤担持体駆動電流の絶対値からは、精度良く劣化トナーの発生を検知することは困難である。

上記現状に鑑みて本発明は、劣化トナーを精度良く検知し、画像不良の発生を抑制すると共に、良好な状態で画像形成可能な現像装置やトナーを、無駄に廃棄することを防ぐことを目的とする。

上記課題を解決するために本願発明にあっては、
表面に静電潜像を担持する像担持体と、
前記静電潜像に供給する一成分現像剤を収容する現像装置と、
前記現像装置に設けられ、表面に一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
を備える画像形成装置において、
前記像担持体と前記現像剤担持体が接離可能に構成されると共に、
前記像担持体と前記現像剤担持体が当接している時と離間している時のそれぞれにおける前記駆動手段の駆動負荷を測定する駆動負荷測定手段と、
前記駆動負荷測定手段による測定値に基づいて、現像剤の劣化を判定する現像剤劣化判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、
表面に静電潜像を担持する像担持体と、
一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記現像剤収容室から前記現像剤が補給される現像室と、
前記現像室に配設され、表面に前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
を備える画像形成装置において、
前記像担持体と前記現像剤担持体が接離可能に構成されると共に、
前記像担持体と前記現像剤担持体が当接している時と離間している時のそれぞれにおける前記駆動手段の駆動負荷を測定する駆動負荷測定手段と、
前記駆動負荷測定手段による測定値に基づいて、現像剤の劣化を判定する現像剤劣化判定手段と、
前記現像剤劣化判定手段の判定に基づいて、前記現像剤収容室から前記現像室に前記現像剤を補給する現像剤補給手段と、
を備えることを特徴とする。

また、
表面に静電潜像を担持する像担持体と、
一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記現像剤収容室から前記現像剤が補給される現像室と、
前記現像室に配設され、表面に前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
を備える画像形成装置において、
前記像担持体と前記現像剤担持体が接離可能に構成されると共に、
前記像担持体と前記現像剤担持体が当接している時と離間している時のそれぞれにおける前記駆動手段の駆動負荷を測定する駆動負荷測定手段と、
前記駆動負荷測定手段による測定値に基づいて、現像剤の劣化を判定する現像剤劣化判定手段と、
前記現像剤劣化判定手段の判定に基づいて、前記現像室から前記現像剤を排出する現像剤排出手段と、
を備えることを特徴とする。

また、
表面に静電潜像を担持する像担持体と、
前記静電潜像に供給する一成分現像剤を収容する現像装置と、
前記現像装置に設けられ、表面に一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記像担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
を備える画像形成装置において、
前記像担持体と前記現像剤担持体が接離可能に構成されると共に、
前記像担持体と前記現像剤担持体が当接している時と離間している時のそれぞれにおける前記駆動手段の駆動負荷を測定する駆動負荷測定手段と、
前記駆動負荷測定手段による測定値に基づいて、現像剤の劣化を判定する現像剤劣化判定手段と、
前記現像剤劣化判定手段の判定に基づいて、画像形成条件を制御する画像形成条件制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、劣化トナーを精度良く検知し、画像不良の発生を抑制すると共に、良好な状態で画像形成可能な現像装置やトナーを、無駄に廃棄することを防ぐことが可能になる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施の形態に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

［第１の実施の形態］
図１〜図３、図８を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。以下、（画像形成装置の全体構成）、（現像装置の構成）、（一成分現像剤）、（トナー劣化検知方法の原理）、（トナー劣化検知方法）、（実使用条件下での耐久試験）、（実使用条件下でのシーケンス制御）、（補足説明）に分けて説明を行う。

（画像形成装置の全体構成）
図３に、本実施の形態に係る画像形成装置１００の概略構成図を示す。本実施の形態では、画像形成装置１００として、電子写真方式のレーザビームプリンタを用いて説明を行う。

画像形成装置１００は、回転可能なドラム型の像担持体として、感光ドラム１を備えている。感光ドラム１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ（帯電装置）２、現像手段としての現像装置３、転写手段としての転写ローラ（転写装置）４、クリーニング部材としてのクリーニングブレード５等が設置されている。

クリーニングブレード５は、廃トナー収納容器１３に取り付けられており、クリーニングブレード５と廃トナー収納容器１３とにより、クリーニング手段としてのクリーナ（クリーニング装置）２１が構成されている。

本実施の形態では、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、現像装置３と、クリーナ２１とが一体的にカートリッジ化されており、画像形成装置本体１００に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１９が構成されている。

また、帯電ローラ２と現像装置３との隙間は、プロセスカートリッジ１９の外側に配置される露光手段（静電潜像形成手段）としての露光装置（静電潜像形成装置）６から射出されるレーザ光Ｌの光路になっている。

また、感光ドラム１と転写ローラ４との間の転写部（転写ニップ）Ｎから記録材Ｐの搬送方向下流側には、定着手段としての定着器７が配設されている。

本実施の形態における感光ドラム１は、直径３０ｍｍの負帯電性の有機感光体であり、アルミニウム製のドラム基体上に感光体層を有している。感光ドラム１は、所定の周速で図３に示す矢印方向（時計方向）に回転駆動され、その回転過程において帯電ローラ２により負極性に一様に帯電させられる。感光ドラム１の表面移動速度（周速）は、５０ｍｍ／ｓ以上６００ｍｍ／ｓ以下であることが好ましい。

帯電ローラ２は、回転自在であり、感光ドラム１の表面に接触して配設されている。帯電ローラ２は、帯電バイアス電源（図示せず）から印加される帯電バイアスによって、感光ドラム１の表面を負極性の所定の電位に均一に帯電するものである。

現像装置３は、現像剤としての非磁性一成分現像剤、即ち、非磁性トナーＴで、感光ドラム１の表面に担持される静電潜像をトナー像として現像して可視化する接触一成分現像装置である。本実施の形態では、トナーＴの正規の帯電極性は負極性である。

転写ローラ４は、感光ドラム１に対して所定の押圧力で接触して転写部（転写ニップ）Ｎを形成する。転写ローラ４には、転写バイアス電源（図示せず）から転写バイアスが印加される。これにより、本実施の形態では、転写ローラ４から正極性の電荷が記録材Ｐに印加され、この電荷による電界により、感光ドラム１に接触中の記録材Ｐに、感光ドラム１上の負極性のトナーＴが転写される。

クリーニングブレード５の材料としては、シリコーンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム等のゴム弾性を有するものが挙げられるが、耐摩耗性、永久変形性等の観点から、ポリウレタンゴムが好ましい。

クリーニングブレード５の自由端側の先端部は、感光ドラム１の回転方向に対して、所謂、カウンター方向に、所定の圧力をもって感光ドラム１の表面に当接している。即ち、クリーニングブレード５は、自由端側の先端が感光ドラム１の回転方向上流側を向いて廃トナー収納容器１３に取り付けられている。

クリーニングブレード５の先端部には、回転する感光ドラム１の表面との摩擦力を低減することを目的として、予め潤滑剤としての微粉体が塗布されている。

なお、クリーニングブレード５の先端部分に塗布する微粉体としては、様々な材料、形状のものが提案されている。本実施の形態では、クリーニングブレード５の先端部分に予め塗布する潤滑剤として、次のものを用いた。

それは、球形を有する平均粒径３μｍ、円形度０．９３のシリコーン樹脂粒子と不定形（具体的には鱗片形状）を有する平均粒径２μｍのフッ化黒鉛とを所定の割合で混合したものである。ここで、円形度０．９３のシリコーン樹脂粒子には、商品名トスパール（東芝シリコーン株式会社製）を用い、平均粒径２μｍのフッ化黒鉛には、商品名セフボン（セントラル硝子株式会社製）を用いた。

円形度に関しては、例えば東亜医用電子株式会社製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡ−１０００等を用いて測定することが可能である。又、微粉体を塗布する方法としては、単一物質をアルコール等の揮発性液体に分散し、この溶液をクリーニングブレード５の先端部に塗布する方法を用いた。

クリーニングブレード５のエッジ先端からの塗布幅は概ね１ｍｍとした。クリーニングブレード５は、転写後に感光ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー（転写残現像剤））を感光ドラム１の表面から除去する。

露光装置６は、レーザドライバ、レーザダイオード、ポリゴンミラー１４などを備えている。レーザドライバに入力された画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌが、レーザダイオードから出力される。

感光ドラム１の表面は、高速回転するポリゴンミラー１４によって光学レンズ系１５を介して走査される上記レーザ光Ｌによって露光される。これにより、感光ドラム１の表面に画像情報に対応した静電潜像が形成される。

定着器７は、回転自在な定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとを有している。そして、定着器７は、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとの間の定着ニップにて記録材Ｐを挟持搬送しながら、記録材Ｐの表面に転写されたトナー像を加熱及び加圧する。これにより、記録材Ｐ上のトナー像が記録材Ｐに定着される。

画像形成（動作）時には、感光ドラム１は駆動手段（図示せず）により図３に示す矢印方向に、周速２００ｍｍ／ｓで回転駆動される。感光ドラム１の表面は、帯電バイアス（例えば、−１０００ＶのＤＣ電圧）が印加された帯電ローラ２により一様に帯電される。

帯電した感光ドラム１の表面は、露光装置６により画像情報に応じたレーザ光Ｌによって露光される。これにより、画像形成装置１００に入力された画像情報に応じた静電潜像が、感光ドラム１上（像担持体上）に形成される。この際、感光ドラム１上の露光されない部分の暗部電位は−５００Ｖ、露光された部分の明部電位は−１００Ｖとなるように露光装置６のレーザパワーが調整されている。

感光ドラム１上の静電潜像は、現像装置３によりトナー像として可視化される。本実施の形態では、現像装置３が備える現像剤担持体としての現像ローラ９には、感光ドラム１の帯電極性（本実施の形態では負極性）と同極性の現像バイアスが印加される。また、現本実施の形態における現像ローラ９は、不図示の離間機構によって、感光ドラム１に対して接離可能に設けられ、不図示の駆動手段によって回転駆動される。

これにより、感光ドラム１の帯電極性（本実施の形態では負極性）と同極性に帯電されたトナーＴが、現像ローラ９から感光ドラム１上の静電潜像の明部電位部分に転移して付着する。こうして、感光ドラム１上の静電潜像は反転現像される。現像装置３及びトナーＴの詳細については後述する。

感光ドラム１上のトナー像が感光ドラム１と転写ローラ４の間の転写ニップＮに到達すると、このタイミングに合わせて記録用紙などの記録材Ｐが搬送経路２２を経由して転写ニップＮに搬送される。記録材Ｐは、ピックアップローラ１６によって記録材収納部としてのカセット等から１枚ずつ送り出され、レジストローラ（図示せず）等によって搬送される。

そして、トナーＴと逆極性（本実施の形態では正極性）の転写バイアスが印加された転
写ローラ４により、感光ドラム１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。

トナー像が転写された記録材Ｐは定着器７に搬送され、定着ローラ７ａと加圧ローラ７ｂとの間の定着ニップにて加熱、加圧される。これによって、トナー像が記録材Ｐ上に熱定着される。その後、記録材Ｐは、排出トレイ１７上に排出される。

また、トナー像の転写工程後の感光ドラム１の表面に残留した転写残トナーは、クリーニングブレード５によって除去されて、廃トナー収納容器１３内に回収される。

（現像装置の構成）
図２を参照して、本実施の形態に係る現像装置の構成について説明する。図２は、本実施の形態における現像装置の概略構成図である。

本実施の形態における現像装置３は、非磁性一成分ＤＣ接触現像方式によって現像を行う接触一成分現像装置である。かかる現像方式の現像装置３は、現像剤担持体として半導電性（中抵抗：例えば体積抵抗率が１０^９〜１０^１１Ω・ｃｍ）の現像ローラ、又は表面に誘電層を形成した現像ローラを用いて、これを感光ドラム１の表面層に押し当てて現像を行うものである。

現像装置３は、一成分現像剤としての非磁性のトナーＴで現像を行う接触一成分現像装置である。現像装置３は、現像剤担持体としての現像ローラ９、現像剤供給部材としての弾性ローラ１０、層厚規制部材としての規制ブレード１１、攪拌部材１２を備えている。

ここで、現像ローラ９は、現像容器８の開口部に感光ドラム１と対向配置され、図２に示す矢印方向（反時計方向）に回転自在に設けられている。弾性ローラ１０は、回転自在であって、現像ローラ９に圧接するように設けられている。

規制ブレード１１は弾性を有し、現像ローラ９に当接するように設けられている。攪拌部材１２は、現像容器８内のトナーＴを攪拌するように回転可能に設けられている。また、規制ブレード１１は、現像ローラ９と弾性ローラ１０との圧接部に対して現像ローラ９の回転方向下流側で現像ローラ９に当接している。

攪拌部材１２で攪拌されたトナーＴは、現像ローラ９に圧接して回転する弾性ローラ１０によって現像ローラ９表面に供給される。現像ローラ９表面に供給されたトナーＴは、現像ローラ９の回転に伴い搬送され、規制ブレード１１と現像ローラ９の当接部で摩擦により電荷を付与されて、現像ローラ９表面に薄層化される。

薄層化されたトナーＴは現像ローラ９の回転によって担持搬送され、感光ドラム１との当接部（現像部）にて感光ドラム１上に形成された静電潜像に付着して顕像化する。なお、現像ローラ９上の現像に寄与しなかったトナーＴは、弾性ローラ１０で剥ぎ取られる。

更に説明すると、現像ローラ９は、トナーＴを収容した現像容器８の長手方向に延在する開口部に位置して、感光ドラム１と対向して配置される。現像ローラ９は、感光ドラム１と所定の当接幅を持って接触し、感光ドラム１の周速（２００ｍｍ／ｓ）よりも速い周速（３００ｍｍ／ｓｅｃ）で図２に示す矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。本実施の形態では、感光ドラム１と現像ローラ９とは、当接部においてそれぞれの表面移動方向が同方向となるように回転する。

次に、現像ローラ９を駆動する方法の詳細を説明する。

現像ローラ９の駆動手段として、本実施の形態ではモーター（不図示）を用いた。また、このモーターで、現像装置内の現像ローラ９、弾性ローラ１０、撹拌部材１２も回転駆動させた。ただし、感光ドラム１の駆動には、現像ローラ９を駆動するモーターとは別の回転駆動手段を用いる。

現像装置３を駆動する際の負荷としては、主に、現像ローラ９と規制ブレード１１間の負荷、現像ローラ９と弾性ローラ１０間の負荷、現像ローラ９と感光ドラム１間の負荷、現像ローラ９とシール部材２３間の負荷、現像容器内の撹拌部材１２の回転負荷がある。また、部材間には常にトナーが存在するため、トナーの状態によって負荷は変動する。

本実施の形態におけるトナーの劣化検知は、後に説明するが、現像ローラ９の回転負荷に基づいてトナー劣化を検知するものである。特に、比較例２、比較例３、及び本実施の形態〜第５の実施の形態では、現像ローラ９を回転駆動する負荷を電力で検知する。

現像ローラ９の表面は、トナーＴとの摺擦確率を高くし、且つ、トナーＴの搬送を良好に行うために、適度な凹凸を有している。本実施の形態では、現像ローラ９は、直径１６ｍｍ、長さ２４０ｍｍであり、芯金の上に設けられた肉厚４ｍｍのシリコーンゴム層上に、アクリル・ウレタン系の薄層がコートされて構成されている。

現像ローラ９には、第１電圧印加手段としての現像バイアス電源が接続されており、本実施の形態では、この現像バイアス電源から現像ローラ９に負極性の所定電位の現像バイアスが印加される。

現像ローラ９としては、電気抵抗値が１０^４〜１０^６Ω、表面粗さ［算術平均粗さ：ＪＩＳ中心線平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１）］Ｒａが０．３〜５．０μｍ、硬度がアスカーＣ硬度で４０°〜７０℃（加重１ｋｇ）に調整されたものが好適である。

本実施の形態では、電気抵抗１０^５Ω、表面粗さＲａが２．０μｍ、アスカーＣ硬度が５５°の現像ローラ９を用いた。

なお、現像ローラ９の電気抵抗値は、次のようにして測定されたものである。直径３０ｍｍのアルミローラ（図示せず）と現像ローラ９とを当接荷重５００ｇｆ（４．９Ｎ）で長手方向全域にて当接させ、このアルミローラを０．５ｒｐｓで回転させる。

そして、現像ローラ９に−４００Ｖの直流電圧を印加して、アース側に１０ｋΩの抵抗を配置する。そして、この抵抗の両端の電圧を測定し、測定された電圧値から電流値を算出して現像ローラ９の抵抗値を算出する。

また、現像ローラ９と感光ドラム１との当接部（現像部）よりも現像ローラ９の回転方向下流側において、可撓性のシール部材２３が設けられている。シール部材２３は、未現像トナーＴの現像容器８内への通過を許容すると共に、現像容器８内のトナーＴが、現像ローラ９と感光ドラム１との当接部よりも現像ローラ９の回転方向下流側から漏出するのを防止する。

弾性ローラ１０は、規制ブレード１１と現像ローラ９との当接部よりも現像ローラ９の回転方向上流側において現像ローラ９に当接し、図２に示す矢印方向（反時計方向）に回転駆動される。

弾性ローラ１０としては、発泡骨格状スポンジ構造のものが、現像ローラ９へのトナーＴの供給及び現像ローラ９からの未現像トナーＴの剥ぎ取り性能の点で好ましい。本実施
の形態では、芯金上にポリウレタンフォーム（ポリウレタンから成るスポンジ）を設けた直径１６ｍｍの弾性ローラ１０を用いた。

弾性ローラ１０の現像ローラ９に対する当接幅としては、１〜６ｍｍが好ましい。また、弾性ローラ１０は、現像ローラ９との当接部において、現像ローラ９に対して相対速度を持たせることが好ましい。本実施の形態では、現像ローラ９との当接幅を２ｍｍに設定した。また、この時の弾性ローラ１０と現像ローラ９との当接圧（線圧）は４０ｇｆ／ｃｍ（０．３９２Ｎ／ｃｍ）であった。

また、本実施の形態では、弾性ローラ１０は、現像動作時に周速が２００ｍｍ／ｓｅｃとなるように、駆動手段（図示せず）により所定のタイミングで回転駆動されている。弾性ローラ１０と現像ローラ９とは、接触位置においてそれぞれの表面移動方向が逆方向となるように回転する。又、弾性ローラ１０の電位と現像ローラ９の電位は等電位である。

規制ブレード１１は弾性を有しており、現像ローラ９と弾性ローラ１０との当接部よりも現像ローラ９の回転方向下流側において、その自由端側の先端近傍が現像ローラ９の外周面に面接触にて当接するように設けられている。

規制ブレード１１は、導電性を有し、バネ弾性を有するＳＵＳ又はリン青銅の金属薄板から構成されることが好ましい。シリコーン、ウレタン等のゴム材料や、バネ弾性を有するＳＵＳ又はリン青銅の金属薄板を基体として、現像ローラ９への当接面側に導電性ゴム材料等を接着して構成してもよい。

本実施の形態では、厚さ０．１ｍｍの板状のリン青銅金属薄板で形成された規制ブレード１１を用いた。また、規制ブレード１１の現像ローラ９に対する当接圧（線圧）は、本実施の形態では、２５ｇｆ／ｃｍ（０．２４５Ｎ／ｃｍ）以上３５ｇｆ／ｃｍ（０．３４３Ｎ／ｃｍ）以下に設定した。

規制ブレード１１の現像ローラ９に対する当接方向は、規制ブレード１１の自由端側の先端が現像ローラ９との当接部に対して現像ローラ９の回転方向上流側に位置する、所謂、カウンター方向になっている。

なお、本実施の形態において、線圧は次のようにして測定したものである。即ち、摩擦係数が既知の金属薄板を３枚当接部に挿入し、その中央の１枚をばね計りで引き抜いた時の値から線圧を換算した。

また、規制ブレード１１に電圧を印加することで、規制ブレードニップに電界を形成することができる。ここで、規制ブレード１１に印加する電圧をＶｂ、現像ローラ９に印加する電圧をＶｄｅｖとし、ΔＶｂを次のように定義する。
定義式：ΔＶｂ＝Ｖｂ−Ｖｄｅｖ

この定義によると、例えばΔＶｂが正極性の場合、規制ブレードニップにおいて、負極性に帯電したトナーを、規制ブレード１１側に引き付ける電界が形成される。

逆に、ΔＶｂが負極性の場合、規制ブレードニップにおいて、負極性に帯電したトナーを、現像ローラ９側に引き付ける電界が形成される。本実施の形態中では、ΔＶｂ＝−２００Ｖに設定した。

現像動作時には、現像容器８内のトナーＴは、攪拌部材１２の図２に示す矢印方向（時計方向）の回転に伴い弾性ローラ１０側に送られる。このトナーＴは、弾性ローラ１０の
図２に示す矢印方向（反時計方向）の回転によって、現像ローラ９の近傍に搬送される。弾性ローラ１０上に担持されているトナーＴは、現像ローラ９と弾性ローラ１０との当接部において現像ローラ９と摺擦されることによって摩擦帯電を受け、現像ローラ９上に付着する。

そして、現像ローラ９の図２に示す矢印方向（反時計方向）の回転に伴い、トナーＴが規制ブレード１１の圧接下に送られ、現像ローラ９上で薄層化され、感光ドラム１との対向部である現像部へ搬送される。本実施の形態では、トナーＴの良好な帯電電荷量は、−４０〜−７０ｍＣ／ｋｇとなるように設定されている。

現像ローラ９上（現像剤担持体上）に薄層形成されたトナーＴは、現像ローラ９に−３００Ｖの現像バイアスが印加されることによって、現像部において感光ドラム１上に形成されている静電潜像に付着する。これにより、感光ドラム１上の静電潜像は、トナー像として現像される。

また、現像ローラ９上の現像に寄与しなかったトナーＴは、弾性ローラ１０との当接部において現像ローラ９の表面から剥ぎ取られる。この剥ぎ取られたトナーＴの大部分は、弾性ローラ１０の回転に伴って搬送され、現像容器８内のトナーＴと混ざり合い、トナーＴの帯電電荷が分散される。そして、同時に弾性ローラ１０の回転により現像ローラ９上に新たなトナーＴが供給され、上述した現像動作が繰り返される。

（一成分現像剤についての説明）
次に、本実施の形態で用いられる一成分現像剤としてのトナーＴについて説明する。

本実施の形態では、体積平均粒径が４．０μｍ以上１０．０μｍ以下であり、平均円形度が０．９５０以上のトナーが用いられる。

本実施の形態のトナーの体積平均粒径が４μｍ未満である場合にはトナー粒子の流動性が悪化することによる帯電性が不均一になり易く、例えば、高湿環境下において画像かぶりが発生し易くなるためことが懸念される。また、トナーの体積平均粒径が１０μｍを超える場合には高精細な出力が困難となり、要求される画質を満足できなくなることが懸念される。

トナーＴの体積平均粒径の測定には、例えばコールターカウンターＴＡ−ＩＩ型、又はコールターマルチサイザーＩＩ（ベックマン・コールター株式会社製）等を用いている。これらに個数分布、体積分布を出力するインターフェース（日科機バイオス株式会社製）及びパーソナルコンピュータを接続した測定装置でトナーＴの体積平均粒径を測定することができる。この測定では電解液が用いられるが、この電解液には、例えば１級塩化ナトリウムを用いて調製された１％ＮａＣｌ水溶液や、ＩＳＯＴＯＮ Ｒ−ＩＩ（コールターサイエンティフィックジャパン株式会社製）が使用できる。

測定法としては、前記電解水溶液１００〜１５０ｍｌ中に分散剤として界面活性剤（好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩）を０．１〜５ｍｌ加え、更に測定試料を２〜２０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約１分間分散処理を行い、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて、前記コールターカウンターＴＡ−ＩＩ型により２μｍ以上のトナーの体積を測定して体積分布を算出する。それから、本実施の形態の体積分布から求めた体積平均粒径を求める。

本実施の形態のトナーにおける形状制御は、フロー式粒子像測定装置で計測されるトナーの個数基準の相当径−円形度スキャッタグラムにおける該トナーの平均円形度が０．９
５０以上の範囲が好ましい。

トナーの平均円形度が０．９５０未満のトナーとは、形状が球形から離れて不定形に近づいたトナーを意味する。このような不定形トナーは、現像中に現像器内でトナーが破砕され易いために、粒度分布が変動したり、帯電量分布がブロードになったりするため、その結果、画像濃度低下やかぶりの増加といった現像上不都合な現象を生じ易くなるため好ましくない。

本実施の形態におけるトナーＴの円形度とは、トナー粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものである。本実施の形態では、フロー式粒子像測定装置ＦＰＩＡ−１０００型（東亜医用電子（現シスメックス）株式会社製）を用いて測定を行い、下式を用いて算出した。なお、測定条件としては、測定時のトナー粒子濃度が５０００〜１５０００個／μｌとなるように調整し、トナー粒子を１０００個以上計測することで行った。
定義式：円形度＝（粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長）／（粒子投影像の周囲長）

上記式において、「粒子投影面積」とは、二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは、該トナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。

具体的な測定方法としては、容器中に予め不純固形物等を除去したイオン交換水１０ｍｌを用意し、その中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を加えた後、更に測定試料約０．０２ｇを加え、均一に分散させる。

分散させる手段としては、超音波分散機ＵＨ−５０型（株式会社エスエムテー製）に振動子としてφ５ｍｍのチタン合金チップを装着したものを用い、分散の条件としては５分間処理で行い、測定用の分散液とする。

本実施の形態の体積平均粒径、平均円形度を本発明の好ましい範囲にするための達成手段としては、いわゆる粉砕方法による製造方法の他に、次のような方法等を用いてトナーを製造することも可能である。それは、特開昭３６−１０２３１号公報、特開昭５９−５３８５６号公報に開示されている懸濁重合方法を用いて直接トナーを生成する方法や、単量体には可溶で得られる重合体が不溶な水系有機溶剤を用い直接トナーを生成する分散重合方法である。また、水溶性極性重合開始剤存在下で直接重合しトナーを生成するソープフリー重合方法に代表される乳化重合方法である。

本実施の形態では、トナーの形状を容易にコントロールでき、比較的容易に粒度分布がシャープで体積平均粒径が４〜１０μｍの微粒子トナーが得られる常圧下での、又は加圧下での懸濁重合方法を用いた。そして、モノマーとしてスチレンとｎ−ブチルアクリレート、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジンとして飽和ポリエステル、更にワックスと着色剤を加え、着色懸濁粒子を製造した。このトナー粒子の体積平均粒径は、６．５μｍであり、平均円形度は０．９８０である。

続いて、本実施の形態の特徴である現像剤母体粒子（以下、トナー母体粒子）に付着させる外添剤について以下に説明する。

本実施の形態では、平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子が、トナー母体粒子１００質量部（現像剤母体粒子１００質量部）に対し、１．０質量部以上３．０質量部未満外添されている。かつ、平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満であるシリカ以外の微粒子が、トナー母体粒子１００質量部に対し、０．５質量部未満外添さ
れている。

平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子が外添されていない場合には、良好なトナーの流動性が得られず、トナー粒子への帯電付与が十分に行われにくくなることが懸念される。良好なトナーの流動性が得られず、トナー粒子への帯電付与が十分に行われない場合には、かぶりの増大、画像濃度の低下、トナー飛散等の問題が発生しやすいことが懸念される。

平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子をトナー母体粒子１００質量部に対し、１．０質量部未満外添させる場合、現像器を長期間に渡って使用する場合には、現像器の使用後半時に、良好なトナーの流動性が得られないことが懸念される。

このような場合、トナー粒子への帯電付与が十分に行われにくくなることが懸念される。トナー粒子への帯電付与が十分に行われない場合には、かぶりの増大、画像濃度の低下、トナー飛散等の問題が発生しやすい。

また、平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子をトナー母体粒子１００質量部に対し、３．０質量部以上外添させる場合、感光体表面や現像剤担持体表面へのシリカ汚染が生じやすくなることが懸念される。

感光体表面や現像剤担持体表面へのシリカ汚染が生じた場合には、画像の連続印字において、感光体表面への融着や現像剤担持体の下層汚染が生じることにより、現像弊害を生じることが懸念される。

このように、平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子が、トナー母体粒子１００質量部に対し、１．０質量部以上３．０質量部未満外添されていることで、良好なトナーの流動性を得ることができる。したがって、トナー粒子への帯電付与を十分に行うことができる。

ここで、現像、転写、定着、クリーニングの各プロセスの性能を維持するために、他の微粒子を少量外添して、トナーの流動性及び帯電性を微調整しても良い。

ただし、微粒子の平均一次粒径が５００ｎｍ以上であるとトナー表面から脱離し易いため、トナーの流動性及び帯電性を長期間維持することが困難となるので、平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満である微粒子を外添することが好ましい。

また、平均一次粒径が５ｎｍ未満である微粒子が外添されている場合には、微粒子の凝集性が強まり、一次粒子ではなく解砕処理によっても解れ難い強固な凝集性を持つ粒度分布の広い凝集体として挙動し易い。このため、凝集体の現像や、定着部材あるいは像担持体或いは現像剤担持体等を傷つけるなどによる画像欠陥を生じ易くなることが懸念される。

通常、平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満である微粒子を、トナー母体粒子１００質量部に対し、０．５質量部未満外添される程度ならば、平均一次粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ未満であるシリカ微粒子の効果が大きい。このため、良好なトナーの流動性及び帯電性を得ることができる。これにより、十分に良好な画像を出力することができる。

平均一次粒径が５ｎｍ以上５００ｎｍ未満である微粒子としては、次のようなものを例示することができる。例えば、テフロン（登録商標）粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末である。さらに、酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末
、チタン酸ストロンチウム粉末などの研磨剤を用いてもよい。

さらに、酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末などの流動性付与剤や、ケーキング防止剤、球状シリカ粒子、球状ポリメチルシルセスキオキサン粒子、球状樹脂粒子等の無機又は有機の球状に近い微粒子などのクリーニング助剤を用いてもよい。また、逆極性の有機微粒子、及び無機微粒子を現像性向上剤として少量用いることもできる。これらの添加剤も表面を疎水化処理して用いることが可能である。

本実施の形態における、外添剤微粒子の平均一次粒径の測定法を次に示す。

測定にあたっては、走査型電子顕微鏡により拡大撮影したトナーの写真で、更に走査型電子顕微鏡に付属させたＸＭＡ等の元素分析手段によって外添剤微粒子の含有する元素でマッピングされたトナーの写真を対照して行われる。そして、これらの写真を対照しつつ、トナー表面に付着或いは遊離して存在している外添剤微粒子の一次粒子を１００個以上測定し、個数平均粒径を求めることで、平均一次粒径を測定する。

シリカ微粒子は、疎水化処理されていることが好ましい。例えば、シリカ微粒子の表面をシリコーンオイル処理することで、疎水化処理できる。

また、シリカ微粒子は、一般にトナーの流動性改良及びトナー母体粒子の帯電均一化のために添加されるが、無機微粒子を本実施の形態のようにシリコーンオイルによって疎水化処理することにより、次のような機能を付与することができる。それは、トナーの帯電量の調整、環境安定性だけでなく、本実施の形態の定着ベルトに対する離型性の向上等の機能である。

なお、シリカ微粒子を疎水化処理したものが高湿環境下でもトナー粒子の帯電量を高く維持し、トナー飛散を防止する上でより好ましい。

本実施の形態では、トナー母体粒子１００質量部に対して、平均一次粒径１０ｎｍのシリカＡを１．５質量部、平均一次粒径５０ｎｍのシリカＢを０．４質量部計量し、ヘンシェルミキサーで乾式混合した。なお、これは後述の第２〜第５の実施の形態、及び比較例においても同様である。

このトナーＴのトナー体積抵抗値としては１０^１４Ω・ｃｍ以上である。トナーＴの体積抵抗値の測定条件は、直径φ：６ｍｍ、測定電極板面積：０．２８３ｃｍ^２、圧力：１５００ｇの錘を用い、圧力：９６．１ｋＰａ、測定時の粉体層厚：０．５〜１．０ｍｍとした。そして、４００Ｖの直流電圧を微小電流計（ＹＨＰ（横河ヒューレットパッカード株式会社製）４１４０ｐＡ ＭＥＴＥＲ／ＤＣ ＶＯＬＴＡＧＥ ＳＯＵＣＥ）で電流値を測定し、測定した電流値より体積抵抗値（比抵抗）を算出する。

本実施の形態においては、トナー結着樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、４０〜７０℃であることがよい。Ｔｇが４０℃未満の場合にはトナーの保存安定性や耐久安定性の面から問題が生じやすく、７０℃を超える場合にはトナーの定着点の上昇をもたらす。

フルカラー画像を形成するためのカラートナーの場合においては各色トナーの定着時の混色性が低下し色再現性にやや劣り、ＯＨＰ画像の透明性が低下する。特に、４５〜６５℃であることが好ましい。本実施の形態では、Ｔｇが６０℃のトナーを用いた。

トナーに含まれるワックスの最大吸熱ピークは、４５〜７５℃であることが好ましい。ワックスの最大吸熱ピークが４５℃未満の場合、本実施の形態に用いられる樹脂のガラス
転移温度よりも低くなるために、高温環境に放置した際にトナー表面に溶け出すため、耐ブロッキング性能が大幅に悪くなることが懸念される。

一方、最大吸熱ピークが７５℃より大きい場合、トナー定着溶融時にワックスが迅速に溶融トナー表面に移行できず、離型性が悪くなるために、高温オフセットが発生し易くなることが懸念される。特に、５０〜７０℃であることが好ましい。本実施の形態では、最大吸熱ピークが６５℃のトナーを用いた。

なお、本実施の形態において、Ｔｇの測定には、例えばパーキンエルマー社製示差走査熱量計「ＤＳＣ−７」を用いて、ＡＳＴＭ Ｄ３４１８−８２に準じて測定する。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定試料は２〜１０ｍｇ、好ましくは５ｍｇを精密に秤量する。測定試料はアルミニウム製パンを用い対照用に空パンをセットし、測定温度範囲３０〜２００℃の間で、昇温速度１０℃／ｍｉｎで常温常湿下測定を行う。２回目の昇温過程で得られる、温度３０〜２００℃の範囲におけるＤＳＣ（示差走査熱量測定）曲線をもって解析を行う。

ガラス転移温度（Ｔｇ）については、得られたＤＳＣ曲線より中点法で解析を行った値を用いる。また、ワックスの融点ついては、得られたＤＳＣ曲線の吸熱メインピークの温度値を用いる。

（トナー劣化検知方法の原理）
本実施の形態におけるトナー劣化検知方法の原理を説明する。

現像ローラ９の駆動電力の検知は、感光ドラム１にトナーが現像されていない非画像形成時に行う。本実施の形態では、現像ローラ表面周速Ｖ１は３００［ｍｍ／ｓ］、感光ドラム表面周速Ｖ２は２００［ｍｍ／ｓ］で回転している。回転方向は現像部において同一方向であり、周速差Ｖ１−Ｖ２は１００［ｍｍ／ｓ］で、現像ローラ９の方が速く回転する。

現像部において、現像ローラ９と感光ドラム１はトナーを介して接触している。非画像形成時には、感光ドラム１の表面電位は約−５００Ｖに帯電しており、現像ローラ９の芯金には−３００Ｖ電圧が印加されている。

本実施の形態におけるトナーは負帯電トナーであるので、トナーは現像ローラ９の表面に付着したまま現像部を通過する。すなわち、１００［ｍｍ／ｓ］の周速差が生じるのは、現像ローラ９上のトナー層と、感光ドラム１表面の間である。

図１３に、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時の、現像部における力の釣り合いを示す。また、図１４に、現像ローラ９と感光ドラム１が離間している時の、現像部における力の釣り合いを示す。

図１３では、現像ローラ９と感光ドラム１は当接しており、垂直効力Ｆ２が感光ドラム１表面及び、現像ローラ９上のトナー層にかかる。そして、現像ローラ９上のトナー層と、感光ドラム１表面の間には、摩擦力が生じる。この時の動摩擦係数をμとすると、現像ローラ９は回転を妨げる方向に力μＦ２を受け、反対に感光ドラム１は回転を助ける方向に力μＦ２を受ける。

これに対して、図１４では、現像ローラ９と感光ドラム１は離間しており、現像ローラ９上のトナー層と、感光ドラム１の間には力が働かない。

従って、感光ドラム１と現像ローラ９の当接時は、両者が離間している時と比較すると、現像ローラ９が感光ドラム１と摺擦することにより、μＦ２×１００［ｍｍ／ｓ］分余計に駆動電力が必要になる。

そして、このμＦ２×１００［ｍｍ／ｓ］は、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時の現像ローラ駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１が離間している時の現像ローラ駆動電力との差分とほぼ同じである。

ここで本件の発明者は、現像ローラ９や規制ブレード１１にトナー融着が生じる場合は、上記差分が装置本体の使用初期と比べて上昇する事を発見した。

これは、現像装置３を使用し続けてもＦ２は変化しないので、現像ローラ９上のトナー層と、感光ドラム１表面の動摩擦係数μが上昇することを意味する。このように、動摩擦係数μが上昇し、トナーにかかる負荷が大きくなることで、トナー融着が発生しやすくなる。

また、さらに、動摩擦係数μに対するトナーや感光ドラム、現像ローラの寄与を明らかにする実験を行った。

具体的には、長期間使用した現像器内の残留トナー、長期間使用した現像ローラ、長期間使用した感光ドラム、さらに新品トナー、新品現像ローラ、新品感光ドラムによって、各々を組み換えて作成した現像装置を用いた。そして、その現像装置を用いて、現像ローラと感光ドラムが当接している時の現像ローラ駆動電力と、現像ローラと感光ドラムが離間している時の現像ローラ駆動電力との差分を駆動負荷測定手段によって測定した。

図１５にその測定結果を示す。この図から分かるように、上記差分はトナーによって大きく影響を受け、感光ドラムや現像ローラには小さな影響しか受けないことが分かった。従って、動摩擦係数μはトナーが劣化することにより上昇することが分かった。

以上の事実から、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時の現像ローラ駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１が離間している時の現像ローラ駆動電力との差分を測定することで、トナー劣化を検知することが可能になる。

（トナー劣化検知方法の説明）
図８を参照して本実施の形態におけるトナー劣化検知方法について説明する。図８は、本実施の形態におけるトナー劣化情報検知装置の概略構成図である。

図８に示すように、現像ローラ９は現像ローラ駆動モーター５１によって回転駆動される。また、トナー劣化情報検知装置（現像剤劣化判定手段）５６は、モーター駆動電力検知装置（駆動負荷測定手段）５２、検知結果記録装置（測定結果記録手段）５３、データ処理装置（データ処理手段）５４、データ比較装置５５から構成される。すなわち、トナー劣化情報検知装置５６は、制御手段、判定手段、記録手段を構成している。

現像装置状態表示装置（不図示）は、現像装置３の状態を表示するが、表示内容はデータ比較装置５５によって制御される。

以下、トナー劣化検知の具体的方法を説明する。

まず、現像装置使用初期における、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた時の駆動
電力と、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた時の駆動電力との差分を基準値Ｗ０とする。そして、基準値Ｗ０の１．５倍を閾値Ｗ１とし、データ比較装置５５に記録する。なお、基準値Ｗ０の１．５倍を閾値Ｗ１とした根拠については後述する。

画像出力前の非画像形成時に、所定時間経過後に、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた状態で、モーター駆動電力検知装置５２、検知結果記録装置５３、データ処理装置５４を用いて、モーター駆動電力を検知する。そして、これらの検知結果を記録して平均値Ｗ５を算出する（平均化処理）。算出したＷ５はデータ比較装置５５に記録する。

同様に、画像出力前の非画像形成時に、所定時間の間、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた状態で、モーター駆動電力検知装置５２、検知結果記録装置５３、データ処理装置５４を用いて、モーター駆動電力を検知する。そして、その検知結果を記録し、その平均値Ｗ６を算出する（平均化処理）。算出したＷ６はデータ比較装置５５に記録する。

次に、データ比較装置５５を用いて、差分Ｗ５−Ｗ６と閾値Ｗ１の大小関係を比較する。Ｗ５−Ｗ６＜Ｗ１（差分が所定の閾値未満である場合）ならば、トナーは劣化していないと判定し、Ｗ５−Ｗ６≧Ｗ１（差分が所定の閾値以上である場合）ならば、トナーは劣化していると判定する。そして、トナー劣化判定を終了する。

このように、現像ローラ９と感光ドラム１の当接時のモーター駆動電力の平均値と、現像ローラ９と感光ドラム１の離間時のモーター駆動電力の平均値との差分を算出すると、測定誤差が小さく、測定結果が安定するため、高精度にトナー劣化を検知できる。

（実使用条件下での耐久試験）
本実施の形態における現像装置３の耐久性能を確認すべく、実使用条件に近い条件下において耐久試験を行った。耐久試験は、現像容器８に、画像印字比率５％のＡ４サイズの画像８０００枚相当である２００ｇのトナーを充填して行った。

評価用の画像は、画像印字比率０．５％、１％、１．５％、２％、３％のＡ４サイズの文字パターンとした。また、２枚画像出力する毎に１回、５秒停止する間欠モードとした。試験環境は、温度２３℃、湿度５０％ＲＨとした。

ここで、現像ローラ９、規制ブレード１１、弾性ローラ１０に印加される電圧をそれぞれ、Ｖｄｅｖ、Ｖｂ、Ｖｒｓとすると、Ｖｄｅｖ＝−３００Ｖ、Ｖｂ＝−５００Ｖ、Ｖｒｓ＝−３００Ｖに設定し、現像ローラ９回転時は常に同じ電圧を印加し続けた。

現像ローラ９及び規制ブレード１１へのトナー融着が発生すると、画像不良である「かぶり」が発生する。この「かぶり」の発生を調べるべく、耐久試験中にかぶり評価を行った。かぶり評価方法は以下の通りである。

すなわち、プリントアウト画像の白地部分の白色度（反射率Ｄｓ（％））と記録材の白色度（平均反射率Ｄｒ（％））との差から、かぶり濃度（％）（＝Ｄｒ（％）−Ｄｓ（％））を算出し、画像かぶりを評価する方法を採用した。ここで、白色度は、「ＲＥＦＬＥＣＴＭＥＴＥＲ ＭＯＤＥＬ ＴＣ−６ＤＳ」（有限会社東京電色製）により測定した。

本実施の形態では、ブラックトナーを用いているので、測定時に使用するフィルタとしてグリーンのフィルタを用いた。なお、第２の実施の形態から第５の実施の形態で後述する４色フルカラー画像形成装置では、測定時に使用するフィルタとして、シアンの場合はアンバーライト、イエローの場合はブルー、マゼンタ及びブラックの場合はグリーンのフィルタを用いた。また、かぶりの評価は、以下に示す基準で行った。
○：良好 ３．０％未満
×：問題あり ３．０％以上

各々の画像印字比率条件で、１０００枚印字するごとにかぶり評価を行い、かぶり評価が×となるまで耐久試験を行った。表１にかぶり評価（耐久試験評価）の結果を示す。

表１の１行目は、耐久試験の画像印字比率条件を示す。また、表１中の「トナー残量」、「現像ローラ駆動電力」、「当接時の現像ローラ駆動電力と離間時の現像ローラ駆動電力との差分」、「印字枚数」は、かぶり評価が×となり耐久試験を終了した時点における各々の値を示す。そして、このデータをもとに、各種トナー劣化検知方法を決めた。

まず、本実施の形態では、現像装置使用初期において、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた時の駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた時の駆動電力との差分は、２．０［Ｗ］であった。

そこで、基準値Ｗ０＝２．０［Ｗ］とする。表１の結果を考慮すると、上記差分が基準値Ｗ０の１．５倍未満ならば、現像ローラ９や規制ブレード１１ヘのトナー融着が発生しない。そこで、閾値Ｗ１＝３．０［Ｗ］と設定し、上記差分が閾値Ｗ１未満ならば、現像装置３内のトナーは劣化していないと判定し、上記差分が閾値Ｗ１以上ならば、現像装置３内のトナーは劣化していると判定した。そして、１０００枚印字するごとに、トナー劣化の判定を行った。

次に、比較例１として、画像印字比率に閾値を設けて、トナー劣化を検知する例を挙げる。この比較例１の場合は、画像印字比率が２．０％の時に、画像不良が発生することがなく、現像装置３内のトナーをほぼ全量消費することができた。

そこで、画像印字比率の閾値＝２．０％とする。画像印字比率が２．０％の時に、現像装置３内のトナーをほぼ全量消費することができる印字枚数をＸとする。そして、現像装置使用開始からＸ枚画像出力し終わったら、現像装置３内に劣化トナーが発生したと判定し、現像装置３の使用を停止する。

したがって、画像印字比率が２．０％以上のときは、現像装置内のトナーをほぼ全量消費することができるが、画像印字比率が２．０％未満のときは、現像装置３内のトナーを全量消費することができない。

また、比較例２として、現像ローラ駆動電力に閾値を設けてトナー劣化を検知する例を挙げる。この比較例２の場合、現像装置使用初期において、現像ローラ駆動電力は６．３［Ｗ］であった。そこで、基準値Ｙ０＝６．３［Ｗ］とする。

表１の結果を考慮すると、現像ローラ駆動電力が現像装置使用初期の１．３倍未満ならば、現像ローラ９や規制ブレード１１ヘのトナー融着が発生しない。そこで、Ｙ０×１．３≒８．２なので、閾値Ｙ１＝８．２［Ｗ］と設定し、上記差分が閾値Ｙ１未満ならば、
現像装置３内のトナーは劣化していないと判定し、上記差分が閾値Ｙ１以上ならば、現像装置３内のトナーは劣化していると判定した。そして、１０００枚印字するごとに、トナー劣化の判定を行った。

以上の条件によって、本実施の形態、比較例１、比較例２の各々のトナー劣化検知方法を用いて、トナーが劣化したことを検知するまで耐久試験を継続した。耐久評価方法は、前述と同様で、評価用の画像は、画像印字比率０．５％、１％、１．５％、２％、３％のＡ４サイズの文字パターンとする。

表２に、各々のトナー劣化検知方法を用いて、トナー劣化を検知した時点における現像装置内のトナー残量を示す。

いずれの耐久試験評価においても、かぶり評価が×になることは無かった。この結果から、画像印字比率が２．０％以上では、どのトナー劣化検知方法を用いても現像装置３内のトナーのほぼ全量を消費可能であることがわかる。また、画像印字比率が１．５％では、どのトナー劣化検知方法を用いても、トナーが劣化していると検知した後の現像装置３内トナー残量はほぼ同じであることがわかる。

しかし、画像印字比率が０．５％、１．０％の場合、本実施の形態におけるトナー劣化検知方法を用いることで、比較例１及び比較例２より現像装置３内のトナー残量を減らすことができる。すなわち、本実施の形態を適用することにより、良好な状態で画像形成できる現像装置や現像剤を、無駄に廃棄することを抑えることができる。これは、現像ローラ９と感光ドラム１の摺擦による駆動負荷変化のみを測定することにより、高い精度でトナー劣化を検知できるためである。

以上のことから、本実施の形態を適用することにより、どのような画像印字比率条件で使用した場合でも、画像不良が発生することが無く、かつ、良好な状態で画像形成できる現像装置や現像剤を、無駄に廃棄することを抑えることができる。

なお、表１及び表２の試験環境は、温度２３℃、湿度５０％ＲＨの環境（以下Ｎ／Ｎ環境）で行った。

さらに、温度１５℃、湿度１０％ＲＨの環境（以下Ｌ／Ｌ環境）、温度３０℃、湿度８０％ＲＨの環境（以下Ｈ／Ｈ環境）において、本実施の形態のトナー劣化検知方法を適用して耐久試験を実施した。

表３に、Ｎ／Ｎ環境の試験結果を実施例１−１に、Ｌ／Ｌ環境の試験結果を実施例１−２に、Ｈ／Ｈ環境の試験結果を実施例１−３に示す。

表３は、トナー劣化を検知した時点における現像装置３内のトナー残量を示す。なお、いずれの耐久試験評価においても、かぶり評価が×になることは無かった。

このようにＮ／Ｎ環境と同様に、Ｌ／Ｌ環境、Ｈ／Ｈ環境においても、本実施の形態のトナー劣化検知方法を適用することにより、良好な状態で画像形成できる現像装置や現像剤を、無駄に廃棄することを抑えることができる。

（実使用条件下でのシーケンス制御）
図１を参照して、本実施の形態において、現像ローラ９及び規制ブレード１１に劣化トナーが融着することを防止する、実使用条件下のシーケンス制御を説明する。図１は、本実施の形態に係る画像形成装置のトナー劣化検知のシーケンス制御図である。

まず、画像出力命令を待機する状態（ステップＳ１）において画像出力命令を受けると、トナー劣化検知を行う（ステップＳ２）。その結果、トナー劣化を検知した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４に進み、検知しなかった場合（Ｎｏ）はステップＳ３に進み、画像を出力する。

ステップＳ２でトナー劣化を検知した場合（Ｙｅｓ）、現像装置交換要求を表示し、画像形成を一時停止する（ステップＳ４）。現像装置交換のためには、画像形成装置のドアを開閉しなければならないので、ドアの開閉が検知されるまで待機する（ステップＳ５）。

ドアの開閉を検知したら、トナー劣化検知を行い（ステップＳ６）、トナー劣化を検知した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４に戻り、検知しなかった場合（Ｎｏ）はステップＳ３に進み、画像を出力する。そして、ステップＳ３の画像出力が終了したらステップＳ１の画像出力待機状態に戻る。

上記のシーケンス制御を実施することで、現像ローラ９及び規制ブレード１１に劣化トナーが付着して画像不良が発生する前に、正常な現像装置に交換することができる。これにより、現像ローラ９及び規制ブレード１１へのトナー融着に起因した画像不良を防止することが可能になる。

（本実施の形態の補足説明）
以下、上記で説明した本実施の形態に係る画像形成装置について、補足的に説明を行う。ここでは、（トナー劣化の検知方法に関する補足説明）、（トナー劣化の判定方法に関する補足説明）、（閾値の設定に関する補足説明）、（現像ローラの回転負荷に関する補足説明）、（基準値と閾値の設定方法に関する補足説明）について説明する。さらに、（現像ローラの駆動電力の検知タイミングに関する補足説明）、（補足トナーに関する補足説明）、（現像ローラと感光ドラムの周速比に関する補足説明）、について説明する。

（トナー劣化の検知方法に関する補足説明）
本実施の形態では、現像ローラ９の駆動電力について、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時と、現像ローラ９と感光ドラム１が離間している時との差分を測定することで、トナー劣化を検知したが、本発明の検知方法は必ずしもこの限りではない。

図１３に示すように、現像ローラ駆動モーターと同様に、感光ドラム駆動モーターも、現像ローラ９と感光ドラム１の摺擦の影響を受ける。したがって、感光ドラム１の駆動電力についても、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時と、現像ローラ９と感光ドラム１が離間している時との差分を測定することで、トナー劣化を検知することができる
。

また、一つのモーター（駆動手段）で現像ローラ９と感光ドラム１を駆動する場合でも、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時と、現像ローラ９と感光ドラム１が離間している時との差分を測定することで、トナー劣化を検知することができる。

これは、トナーが劣化すると、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時の現像部において、トナー表面の外添剤埋め込みや外添剤遊離が進み、トナー同士の摺擦によっても電力が消費されるためである。

したがって、感光ドラム１または現像ローラ９を回転駆動するモーターの少なくとも一方について、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時と、現像ローラ９と感光ドラム１が離間している時との差分を測定することで、トナー劣化を検知可能である。

（トナー劣化の判定方法に関する補足説明）
また、本実施の形態では、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時の現像ローラ駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１が離間している時の現像ローラ駆動電力との差分を測定することで、トナー劣化を検知した。

しかしながら、本発明におけるトナー劣化の判定方法はこれに限られるものではない。すなわち、駆動電力の差分を算出するのではなく、当接時と離間時の駆動電力比率からトナー劣化を検知してもよい。

また、本実施の形態では、当接時と離間時の差分が閾値Ｗ１未満である場合、トナーは劣化していないと判定し、当接時と離間時の差分が閾値Ｗ１以上である場合、トナーは劣化していると判定した。

これによると、現像ローラ表面周速Ｖ1＞感光ドラム表面周速Ｖ２ならば、当接時と離
間時の差分が常に正となるので、本実施の形態で説明した判定方法でよい。しかし、現像ローラ表面周速Ｖ１＜感光ドラム表面周速Ｖ２の場合のように、当接時と離間時の差分が負となる可能性もある。

そこで、現像ローラ表面周速Ｖ１と感光ドラム表面周速Ｖ２の大小関係が変わっても、劣化トナーを正確に判定可能なように、当接時と離間時の差分の絶対値を閾値Ｗ１と比較する判定方法であってもよい。すなわち、当接時と離間時の差分の絶対値が閾値Ｗ１未満である場合、トナーは劣化していないと判定し、当接時と離間時の差分の絶対値が閾値Ｗ１以上である場合、トナーは劣化していると判定した。

（閾値の設定に関する補足説明）
本実施の形態では閾値を１つ設定したが、本発明における閾値の設定は必ずしもその限りではない。例えば、閾値を２つ設定してもよい。

現像装置使用初期において、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた時の駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた時の駆動電力との差分は２．０［Ｗ］であった。しかし、上記表１の結果を考慮すると、上記差分が現像装置使用初期の１．５倍未満であるならば、現像ローラ９や規制ブレード１１ヘのトナー融着が発生しない。

そこで、現像装置使用初期の１．３倍を第一の閾値、１．５倍を第二の閾値と設定してもよい。すなわち、閾値Ｗ３＝２．６［Ｗ］、閾値Ｗ４＝３．０［Ｗ］と設定し、上記差分が閾値Ｗ３未満ならば「現像装置正常」と表示し、上記差分が閾値Ｗ３以上Ｗ４未満な
らば、「まもなく現像装置交換要求」と表示する。さらに、上記差分が閾値Ｗ４以上ならば「現像装置交換要求」と表示し、画像形成を一時停止する。

これにより「現像装置交換要求」と表示し、画像形成を一時停止する前に、ユーザーが現像装置３を交換する準備ができるので、すぐに現像装置３を新品に交換でき、画像形成装置１００が使用できない時間を極力短くすることができる。

（現像ローラの回転負荷に関する補足説明）
本実施の形態では、現像ローラ９の回転負荷を検知する方法として、現像ローラ９を回転駆動するモーターの駆動電力を検知する方法を採用したが、本発明における現像ローラ９の回転負荷の検知方法は必ずしもこの限りではない。

例えば、モーターを駆動する際に必要な電流を検知する方法であってもよい。これにより、モーター電力の検知と同様に、現像ローラ９の回転負荷を検知することができる。また、モーターを駆動する際に必要な駆動トルクを検知する方法であってもよい。

（基準値と閾値の設定方法に関する補足説明）
本実施の形態では、現像装置使用初期において、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた時の駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた時の駆動電力との差分はＷ０＝２．０［Ｗ］であった。

上記表１の結果を考慮すると、上記差分が現像装置使用初期の１．５倍未満ならば、現像ローラ９や規制ブレード１１ヘのトナー融着が発生しない。そこで、閾値Ｗ１＝３．０［Ｗ］と設定した。しかし、基準値Ｗ０及び閾値Ｗ１の設定方法はこの限りではない。

例えば、複数の現像装置３に対して、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた時の駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた時の駆動電力との差分を算出し、その平均値をＷ０としてもよい。

この方法を用いると、製造されてから使用開始されるまでの現像装置３の履歴の影響をほとんど受けず、また、現像ローラ９や規制ブレード１１などの現像装置３内各種部材の性能誤差や設定誤差の影響をほとんど受けずに、基準値Ｗ０及び閾値Ｗ１を設定できる。よって、安定してトナー劣化を検知できる。

また、現像装置３の使用を開始して所定枚数画像出力後ならば、現像ローラ９を回転駆動する負荷が安定する。よって、その時に、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた時の駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた時の駆動電力との差分を算出し、その平均値をＷ０としてもよい。

また、閾値Ｗ１は基準値Ｗ０の１．５倍でなくともよく、各々の現像装置やトナーに対して適切な定数倍を決めればよい。

（現像ローラの駆動電力の検知タイミングに関する補足説明）
本実施の形態では、画像形成前に現像ローラ駆動電力を検知したが、本発明における現像ローラの駆動電力の検知タイミングは必ずしもこの限りではない。すなわち、画像形成前に限らず、非画像形成時ならばどのタイミングで検知を行ってもよい。

例えば、画像形成動作終了後、非通紙状態で現像ローラ９の駆動が行われる後回転中に、現像ローラ駆動電力の検知を行ってもよい。また、感光ドラム１上で紙間時に相当するタイミングで、現像ローラ駆動電力の検知を行ってもよい。ここで、紙間とは、連続して
画像形成を行った際の、連続して搬送される記録材と記録材の間を意味する。

なお、非画像形成中に現像ローラ駆動電力を検知する理由は以下の通りである。

非画像形成時には、感光ドラム表面電位は約−５００Ｖに帯電しており、現像ローラ９の心金には−３００Ｖ電圧が印加され、トナーは負帯電トナーであるので、トナーは現像ローラ９の表面に付着したまま現像部を通過する。すなわち、周速差が生じるのは、常に、現像ローラ９上のトナー層と、感光ドラム１表面の間である。したがって、現像ローラ駆動電力は安定する。

しかし、画像形成中には、現像部において現像ローラ９と感光ドラム１の間のトナーは、現像ローラ９に付着し、感光ドラム１にも付着可能である。したがって、現像ローラ９と感光ドラム１間の動摩擦係数μが不安定になり、現像ローラ９と感光ドラム１間の摺擦に伴う駆動電力の増減も不安定になり、現像ローラ駆動電力は安定しない。

以上説明したように、安定した現像ローラ駆動電力を検知するためには、非画像形成中に現像ローラ駆動電力を検知することが好ましい。しかし、画像形成中や、現像ローラ９から感光ドラム１にトナーを現像している時に、トナー劣化を検知する検知タイミングであってもよいことはもちろんである。

（補給トナーに関する補足説明）
本実施の形態では、補給トナーの正規帯電極性は負極性であるが、本発明における補給トナーはこれに限定されるものではない。負極性に帯電したトナーではなく、正規帯電極性が正極性であるトナーを用いてもよい。その場合は、必要に応じて、帯電ローラ２、現像ローラ９、規制ブレード１１、弾性ローラ１０等の部材に印加する電圧の極性を変えればよい。

（現像ローラと感光ドラムの周速比に関する補足説明）
本実施の形態では、現像ローラ周速Ｖ２＝３００［ｍｍ／ｓ］、感光ドラム周速Ｖ１＝２００［ｍｍ／ｓ］であり、現像ローラ周速／感光ドラム周速（Ｖ２／Ｖ１）＝１．５であるが、本発明における両者の周速比は必ずしもこの限りではない。

図１６は、現像ローラ周速／感光ドラム周速に対する、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時の現像ローラ駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１が離間している時の現像ローラ駆動電力との差分変化を示す図である。

図１６に示すように、現像ローラ周速／感光ドラム周速が、０．９５以下または１．０５以上ならば、現像ローラ９と感光ドラム１が当接している時の現像ローラ駆動電力と、離間している時の現像ローラ駆動電力の差分を測定することが可能である。

ただし、現像ローラ周速／感光ドラム周速が、０．９５以下の場合、上記差分は負に、１．０５以上の場合、上記差分は正になる。したがって、上記差分の絶対値と閾値を比較すれば、トナー劣化を確実に検知することができる。

［第２の実施の形態］
図４を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。

上記第１の実施の形態では、画像形成装置１００は単色の画像形成装置であるものとして説明したが、本発明に係る画像形成装置はこれに限定されるものではなく、フルカラー画像を形成可能な画像形成装置であってもよい。

すなわち、本実施の形態に係る画像形成装置は、電子写真方式を用いて、フルカラー画像などの多色画像を形成可能なカラー画像形成装置である。

本実施の形態に係る画像形成装置には、各色のトナーに応じた複数の現像装置が設けられており、各々の現像装置には、回転可能な像担持体が設けられる。そして、画像を形成する際には、感光体上に順次に形成された静電潜像を、各々の現像装置において順次現像する。

各々の感光体上に形成されたトナー像は、記録材上に直接転写されるか、又は中間転写体に一旦転写した後に記録材に転写される。この転写の際に、各々のトナー像が重なって転写されることで、記録材、または中間転写ベルト上には所望の色調を有するカラー画像が形成される。

また、単一の感光体に対して、各色トナーごとに現像装置を設け、単一の感光体上に所望の色調を有するトナー像を現像する構成であってもよい。かかる構成で感光体上に現像されたカラー画像は、その後記録材に転写される。

図４に本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す。図４に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置は、各色トナーに応じた複数の画像形成部を有し、４色フルカラー画像の形成が可能なカラー画像形成装置である。

図４に示すカラー画像形成装置２００は、複数の画像形成部として、それぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色の画像を形成するための第１、第２、第３、第４の画像形成部を有する。プロセスカートリッジ１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄはそれぞれ、第１、第２、第３、第４の画像形成部に対応する。

各画像形成部の構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いて、第１の実施の形態と実質的に同じであるので、それについての説明は省略する。また、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかのトナーの色用に設けられた要素であることを表すために図４中符号に与えた添え字Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは省略して総括的に説明する。

画像形成装置２００は、垂直方向に並設された４個の画像形成部にそれぞれ、像担持体としての感光ドラム１を備える。この感光ドラム１は、矢印方向に駆動モーター（不図示）により回転駆動される。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、帯電ローラ２、露光装置６、現像装置３、静電搬送転写装置１８、クリーニングブレード５等が配設されている。また、現像装置３の動作は、第１の実施の形態において説明した図３の画像形成装置１００と同様である。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面を均一に帯電する。

露光装置６は、画像情報に基づきレーザを照射し、感光ドラム１上に静電潜像を形成する。現像装置３は、静電潜像を現像剤像（トナー像）として現像する。静電搬送転写装置１８は、感光ドラム１上のトナー像を記録材Ｐに転写する。クリーニングブレード５は、転写後の感光ドラム１表面に残った転写残トナーを除去する。

感光ドラム１、及び、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３、クリーニングブレード５及び廃トナー収納容器１３は一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジ１９を形成している。プロセスカートリッジ１９は、画像形成装置２００の本体に着脱可能になっている。

また、本実施の形態では、各プロセスカートリッジ１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄは全て同一形状を有し、全て同じ構成であるが、その中に内包されるトナーがそれぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックである。

そして、全ての感光ドラム１に対向して接するように、循環移動する記録材担持体としての記録材搬送ベルト（静電搬送ベルト）２２が配設されている。また、４個の感光ドラム１に対応して、静電搬送ベルト２２の内側に当接する転写部材としての転写ローラ４が並接される。

転写ローラ４は、静電搬送ベルト２２を介して感光ドラム１に当接して転写部を形成する。転写ローラ４から静電搬送ベルト２２を介して正極性の電荷が記録材Ｐに印加され、この電荷による電界により、感光ドラム１に接触中の記録材Ｐに、感光ドラム１上の負極性トナーが転写される。

また、画像形成装置２００には、記録材Ｐに転写された複数のトナー像を定着させる定着器７が設けられる。感光ドラム１上のトナー像を転写した記録材Ｐは、定着器７を通過する際に熱及び圧力を印加される。これにより、複数色のトナー像が記録材Ｐの表面に永久定着される。

なお、図４に示すカラー画像形成装置２００における現像装置３は、上記第１の実施の形態において図２を参照して説明したものと同様であり、トナーとしては、非磁性一成分現像剤が用いられる。しかし、本発明におけるトナーはこれに限定されず、磁性一成分現像剤を用いてもよい。

次に、現像ローラ９を駆動する方法の詳細を説明する。

現像ローラ９の駆動手段として、本実施の形態ではモーター（不図示）を用いた。また、このモーターで現像装置内の現像ローラ９、弾性ローラ１０、撹拌部材１２も回転駆動する構成とした。

ただし、感光ドラム１、静電搬送ベルト２２の駆動には、現像ローラ９を駆動するモーターとは別の回転駆動手段を用いる。本実施の形態では、モーターの数を少なくするために、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック各々の現像器を１つのモーターで駆動する構成とした。

次に、トナー劣化検知方法の種類によって、トナーが劣化していると検知した時の現像装置内トナー残量が異なることを示す。

まず本実施の形態では、第１の実施の形態１と同様に、現像装置使用初期において、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた時の駆動電力と、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた時の駆動電力との差分は２．０［Ｗ］であった。

そこで、基準値Ｗ０＝２．０［Ｗ］とする。上記表１の結果を考慮すると、上記差分が基準値Ｗ０の１．５倍未満ならば、現像ローラ９や規制ブレード１１ヘのトナー融着が発生しない。

そこで、閾値Ｗ１＝３．０［Ｗ］と設定し、上記差分が閾値Ｗ１未満ならば、現像装置３内のトナーは劣化していないと判定し、上記差分が閾値Ｗ１以上ならば、現像装置内のトナーは劣化していると判定した。

そして、１０００枚印字するごとに、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック各々の現像器について、トナー劣化の判定を行った。

次に、比較例３（比較例１、２は上記第１の実施の形態、表２を参照）として、現像ローラ駆動電力に閾値を設けて劣化トナーの有無を検知する方法を設定する。

現像装置使用初期において、現像ローラ駆動電力は２４．９［Ｗ］であった。そこで、基準値Ｙ０＝２４．９［Ｗ］とする。上記表１の結果を考慮すると、現像ローラ駆動電力が現像装置使用初期の１．３倍未満ならば、現像ローラ９や規制ブレード１１ヘのトナー融着が発生しない。

そこで、閾値Ｙ１＝３２．４［Ｗ］と設定し、上記差分が閾値Ｙ１未満ならば、現像装置内のトナーは劣化していないと判定し、上記差分が閾値Ｙ１以上ならば、現像装置内のトナーは劣化していると判定した。そして、１０００枚印字するごとに、トナー劣化の判定を行った。

そして、本実施の形態、比較例３のトナー劣化検知方法を用いて、劣化トナーを検知するまで耐久試験を継続した。耐久評価方法は、前述と同様で、評価用の画像は画像印字比率０．５％、１％、１．５％、２％、３％のＡ４サイズの文字パターンとする。

表４に、各々のトナー劣化検知方法を用いて、トナー劣化を検知した時点における現像装置内のトナー残量を示す。

上記表４において、いずれの耐久試験評価においても、かぶり評価が×になることは無かった。この結果から、画像印字比率が２．０％以上では、どのトナー劣化検知方法を用いても現像装置内のトナーのほぼ全量を消費可能であることがわかる。

しかし、画像印字比率が０．５％、１．０％、１．５％の場合、本実施の形態のトナー劣化検知方法を用いることで、比較例３より現像装置内のトナー残量を減らすことができる。すなわち、本実施の形態を適用することにより、良好な状態で画像形成できる現像装置や現像剤を、無駄に廃棄することを抑えることができる。

（第２の実施の形態の補足説明）
本実施の形態では、モーターの数を少なくするために、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック各々の現像器を１つのモーターで駆動する。

この場合、本実施の形態の耐久試験条件のように、現像装置の使用開始が同じで、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック各色の使用頻度が同じ場合は、現像ローラ駆動電力の絶対値で劣化トナーを検知してもよい。

しかし、実際の使用条件では、使用済みの現像装置と新しい現像装置を交換して新しい現像装置を使用開始するタイミングは、各々の現像装置によって異なるし、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック各色の使用頻度も異なる。

したがって、このような場合、現像ローラ駆動電力の絶対値で劣化トナーを検知しても、どの現像装置内のトナーが劣化しているか分からない。このような場合、４色全ての現像装置を交換しなければならず、良好な状態で画像形成できる現像装置や現像剤を、無駄に廃棄しなければならない。

また、１つの現像装置のみトナー劣化が発生している場合、現像ローラ駆動電力は、ほぼ６．３×１．０×３＋６．３×１．３×１＝２７．１Ｗである。したがって、閾値Ｙ1
＝３２．４Ｗに達していないため、トナー劣化を検知できない。

このような場合でも、本発明のように、各々の現像装置について、現像ローラ９と感光ドラム１を当接及び離間させることにより、どの現像装置においてトナー劣化が発生しているか判定できる。

［第３の実施の形態］
図５、６、９、１０を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。

上記第１、第２の実施の形態は、現像装置が補給機構（現像剤補給手段）を備えていない構成であったが、本発明に係る画像形成装置はこれに限定されるものではない。

図６に本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図を示す。図６に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置は、複数の画像形成部を有するフルカラー画像の形成が可能な装置であって、現像装置がトナーの補給機構を備えている点が特徴である。この現像装置の概略構成を図５に示す。

本実施の形態と上記第１、２の実施の形態との相違点は、現像装置が補給機構を備えている点のみである。すなわち、現像装置の補給機構以外の構成は、第１、２の実施の形態と異なるものではないのでその説明については省略する。

図５に示すように、本実施の形態における現像装置３は、現像剤担持体としての現像ローラ９、現像剤供給部材としての弾性ローラ１０、層厚規制部材としての規制ブレード１１、現像室３１、現像室攪拌部材３２、を備えている。さらに、現像剤収容室としてのトナー収容室３３、及びトナー収容室攪拌部材３４を備えている。

現像室３１は、現像ローラ９を含むように設けられている。現像室攪拌部材３２は、現像室３１内のトナーＴを攪拌するように回転可能に設けられている。トナー収容室３３は、開口４２を介して現像室３１とつながる（連通する）ように設けられている。トナー収容室攪拌部材３４は、トナー収容室３３内のトナーＴを攪拌するように設けられている。現像室３１には最大５０ｇのトナーを入れることができる。

トナー収容室３３は、トナー収容室攪拌部材３４と、トナー補給ローラ４１を備える。トナー収容室攪拌部材３４で攪拌されたトナーＴは、トナー補給ローラ４１に供給される。トナー補給ローラ４１は、後述のトナー補給制御時に回転し、開口４２を介して、現像室３１にトナーＴを補給する。

現像室３１からトナーが消費されたら、逐次トナー収容室３３からトナーが補給され、現像室３１内は常にトナーが５０ｇになるように制御されている。

なお、本実施の形態におけるトナー劣化検知方法は上記第１の実施の形態と同様である。異なる点は、トナーが劣化していると検知した後の、トナー劣化検知のシーケンス制御
である。以下、図１０を参照して本実施の形態におけるトナー劣化検知のシーケンス制御について説明する。

まず、画像出力命令を待機する状態から始まる（ステップＳ１）。次に、画像出力命令を受けたらトナー劣化検知を行い（ステップＳ２）、ＹｅｓならばステップＳ４に進み、ＮｏならばステップＳ３に進み、画像を出力する。

ステップＳ２でＹｅｓの場合、現像室から不図示の現像剤排出手段によってトナーを５ｇ排出する（ステップＳ４）。次に、トナー収容室から現像室に５ｇ補給する（ステップＳ５）。トナー劣化検知を行い（ステップＳ６）、ＹｅｓならばステップＳ４に戻り、ＮｏならばステップＳ３に進み、画像を出力する。ステップＳ３の画像出力が終了したら、ステップＳ１の画像出力待機状態に戻る。

上記のシーケンス制御を実施することで、現像ローラ９及び規制ブレード１１に劣化トナーが付着して画像不良が発生する前に、現像室内のトナーの一部を新しいトナーに交換することができる。また、新しいトナーが現像室内に補給されると、現像ローラ９及び規制ブレード１１に劣化トナーが付着し続けなくなる。これにより、現像ローラ９及び規制ブレード１１へのトナー融着に起因した画像不良を防止できる。

（第３の実施の形態の補足説明）
本実施の形態では、現像室３１からのトナー排出と、トナー収容室３３から現像室３１へのトナー補給を連続して行ったが、本発明におけるトナー補給のタイミングは、必ずしもこの限りではない。

例えば、トナーの劣化を検知した場合は、現像室３１からトナーを排出しなくても、トナー収容室３３から現像室３１にトナーを補給することができる場合、現像室３１からのトナー排出無しで、トナー収容室３３から現像室３１へのトナー補給を行ってもよい。

（他のトナー劣化検知方法の併用）
本実施の形態では、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた時の駆動負荷と、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた時の駆動負荷との差分を用いて、トナー劣化を検知したが、上記方法に加えて、他のトナー劣化検知方法を併用しても良い。２種類以上のトナー劣化検知方法を用いることで、より正確なトナー劣化検知が可能になる。

また、下記において、現像装置の履歴情報として、現像装置の総画像出力枚数、及び現像ローラの総回転時間をもとに、トナー劣化を検知する方法を説明する。

しかし、この方法でトナー劣化を検知した後に、現像ローラ９と感光ドラム１を当接させた時の駆動負荷と、現像ローラ９と感光ドラム１を離間させた時の駆動負荷との差分を用いて、トナー劣化を検知してもよい。これにより、本発明のトナー劣化検知回数を減らすことができ、非画像形成時に画像形成装置を動作させる時間を減らすことができる。

以下に、現像装置の総画像出力枚数及び現像ローラの総回転時間をもとに、トナー劣化を検知する方法をその一例として示す。

図９は、本実施の形態におけるトナー劣化情報検知装置６７を説明するための図である。図９に示されるように、トナー劣化情報検知装置６７は、画像信号処理回路６１、現像ローラ走行距離測定回路６２、カウンタ６３、ＣＰＵ６４、ＲＡＭ６５、ＲＯＭ６６から構成される。現像装置の履歴情報である現像ローラ走行距離は、現像ローラ走行距離測定回路６２で測定され、ＣＰＵ６４に記録される。

また、トナー劣化情報検知装置６７は、制御手段、判定手段、走行距離導出手段を構成している。

印字されるデジタル画像信号は、画像信号処理回路６１に送られ、ここで画素毎にその画素の濃度に対応した出力レベルを有する８ｂｉｔ（２５６値）の画素画像信号に変換される。

各画素の濃度に対応した画素画像信号は、カウンタ６３によって積算される。ここで、カウンタ６３からの積算信号Ｓ１は、トナー像を形成するために現像容器８から消費されるトナー量に対応している。

そこで、この積算信号Ｓ１をＣＰＵ６４に供給すると共にＲＡＭ６５に記憶する。ここで、Ａ４サイズで、画像印字比率５％の画像を８０００枚出力した場合に、２００ｇ消費されるように現像装置を設定する。

この時、６００ｄｐｉで印字した場合、Ａ４サイズ、７１２８×５０４０ｄｏｔで、８０００枚印字した場合の画素画像信号の積算信号をＴ１とする。

これにより、
（積算信号Ｓ１の時の推定トナー消費量）＝２００×（Ｓ１／Ｔ１）
として算出することができる。そこで、Ｔ１をＲＯＭ６６に記録する。

本発明の発明者は、トナーの劣化レベルは、現像ローラ走行距離の積算値すなわち「回転時間×周速」にほぼ比例していることを確認している。

ここでは、現像ローラ９の周速を、現像ローラ表面の回転速度と定義する。そこで、現像室３１から消費または排出されるトナー量及び、トナー収容室３３から現像室３１に補給されるトナー量を考慮したトナー劣化指標をＳ３とする。

すなわち、この値が大きいほど、現像室３１内のトナーが劣化していると判定する。

また、トナー劣化指標Ｓ３（現像剤劣化指標Ｓ３）の算出方法を以下に示す。

現像ローラ走行距離の積算値Ｓ２は、現像ローラ９の回転時間及び周速を測定し、回転時間と周速の乗算を算出可能である、現像ローラ走行距離測定回路６２によって算出される。

本実施の形態では、Ａ４サイズで、２枚画像出力する毎に、１回停止する間欠モードで、画像印字比率１．５％画像を出力し続けた場合、トナーが劣化していると判定する。現像装置の総画像出力枚数及び現像ローラの総回転時間をもとに、トナー劣化を検知する判定は、１００枚印字する毎に行った。

また、現像室３１には最大５０ｇのトナーを入れることができる。

Ａ４サイズで、画像印字比率１００％のベタ画像を１００枚出力した場合に、推定トナー消費量は５０ｇである。従って、１００枚印字した時の現像室３１からの推定トナー消費量をＸ１、現像室３１のトナー量（現像室３１に収容可能なトナーの最大量）をＸ２とすると、常に、Ｘ２≧Ｘ１を満たす。

印字枚数のカウントは、印字枚数カウンタ６９で行った。ここで、Ａ４サイズで、２枚画像出力する毎に、１回停止する間欠モードで、画像を１００枚出力した場合の現像ローラ走行距離の積算値をＴ２とする。そこで、Ｔ２をＲＯＭ６６に記録する。

この場合、上記画像出力条件では、
（１００枚出力時の推定トナー消費量）
＝（１００／８０００）×（１．５／５）×２００
＝０．７５ｇ
（１００枚出力時の現像ローラ走行距離）＝Ｔ２
となる。

従って、画像印字比率１．５％画像を１００枚印字した場合、０．７５ｇトナーが消費されると推定される。

現像室３１内のトナーを消費した場合、トナー補給ローラ４１を回転駆動し、現像室３１内に設けられたトナー残量検知センサ４３が現像室に５０ｇのトナーが入っていることを示すまで、トナー収容室３３から現像室３１に新品トナーを逐次補給する。ここで、トナー残量検知センサ４３は、現像剤消費量導出手段を構成している。

このような現像室のトナーの入れ替わりを考慮して、一定枚数出力した時の現像ローラ走行距離をＬ１、一定枚数出力した時の現像室からの推定トナー消費量をＸ１、現像室のトナー量をＸ２として、
トナー劣化指標Ｓ３＝Ｌ１×（Ｘ２−Ｘ１）／Ｘ２
と定義する。なお、常に、Ｘ２≧Ｘ１を満たすので、Ｓ３≧０である。

ここで、画像印字比率１．５％画像を１００枚印字した場合、０．７５ｇトナーが消費されると推定されて、
トナー劣化指標の閾値Ｔ３＝Ｔ２×（５０−０．７５）／５０
として算出することができる。

したがって、トナー劣化指標Ｓ３が、トナー劣化指標の閾値Ｔ３を上回る場合、トナーが劣化していると判定する。この判定は、ＣＰＵ６４で行う。なお、トナー劣化指標Ｓ３は、トナー劣化判定後にＲＡＭ６５に記憶する。

また、画素画像信号の積算信号Ｓ１、現像ローラ走行距離の積算値Ｓ２は、０にリセットされる。そして、トナー劣化判定を終了する。印字枚数カウンタ６９を０にリセットする。画像出力する毎に、Ｓ１及びＳ２は積算され、印字枚数カウンタ６９も印字枚数をカウントする。

次に、トナーが現像室３１に補給された場合の、トナー劣化指標Ｓ３の変化を例示する。現像ローラ９から感光ドラム１に５ｇ分（Ａ４ベタ画像１０枚相当）の劣化トナーを現像し、現像室３１から排出する。その後で、トナー収容室３３から現像室３１に５ｇ新品トナーを補給する。

この場合、現像室３１からトナーを排出・補給する前のトナー劣化指標をＳ３’、現像室３１からトナーを排出・補給した後のトナー劣化指標をＳ３’’とすると、Ｓ３’’＝Ｓ３’×（４５／５０）＝０．９×Ｓ３’となる。すなわち、トナー劣化指標Ｓ３を下げることができる。

現像装置３を使用開始してから、ｎ＋１回目のトナー劣化検知方法を以下で説明する。

ｎ回目のトナー劣化指標を［Ｓ３］ｎとする。［Ｓ３］ｎは、ｎ回目のトナー劣化判定後に、ＲＡＭ６５に記憶されている。

ｎ回目のトナー劣化判定から、ｎ＋１回目までに、（画素画像信号の積算信号Ｓ１の推定トナー消費量）＝２００×（Ｓ１／Ｔ１）である。

従って、ｎ＋１回目のトナー劣化指標は、
［Ｓ３］ｎ＋１＝（［Ｓ３］ｎ＋Ｓ２）×（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ２
＝（［Ｓ３］ｎ＋Ｓ２）×（５０−２００×（Ｓ１／Ｔ１））／５０
である。

［Ｓ３］ｎ＋１が、トナー劣化指標の閾値Ｔ３を上回る場合、トナーが劣化していると判定する。この判定は、ＣＰＵ６４で行う。判定後の動作は、既述の通りである。

トナー劣化指標［Ｓ３］ｎ＋１は、トナー劣化判定後にＲＡＭ６５に記憶する。また、画素画像信号の積算信号Ｓ１、現像ローラ走行距離の積算値Ｓ２は、０にリセットされる。そして、トナー劣化判定を終了する。印字枚数カウンタ６９を０にリセットする。

このような現像装置の総画像出力枚数及び現像ローラの総回転時間をもとに、劣化トナーを検知する方法と、本発明のトナー劣化検知方法を併用することで、より正確なトナー劣化検知が可能になる。

［第４の実施の形態］
図７、図１１を参照して本発明の第４の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。

上記第３の実施の形態では、現像室３１内にトナー残量検知センサ４３を設ける構成であった。そして、現像室３１内のトナーが消費されたら、トナー補給ローラ４１を回転し、消費分だけトナー収容室３３から現像室３１へトナー補給を行うように制御した。

しかし、本発明に係る画像形成装置の構成は、トナー収容室３３から現像室３１へのトナー補給を制御することに限定されるものではない。すなわち、トナー補給制御を行わない現像装置を備える構成であってもよい。

図７は、トナー収容室３３から現像室３１へのトナー補給制御を行わない現像装置４４の概略構成を示す断面図である。

この現像装置４４は、トナー収容室３３が現像室３１の上方に位置し、開口４２が常に開いていて、現像室攪拌部材３２とトナー収容室攪拌部材３４を常に回転させる。ここで、現像室攪拌部材３２は、穴を開けたマイラシートを用い、トナー収容室攪拌部材３４は金属棒を用いた。

このような構成を採用した場合、現像室３１内のトナーが消費されたら、トナーの自重により、消費した分だけトナー収容室３３から現像室３１へトナー補給を行うことができる。

本実施の形態のトナー劣化検知方法は、上記第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。ここでは第１の実施の形態と異なる、トナーが劣化していると検知した後の動作についてのみ説明を行う。

図１１に、本実施例における画像形成装置のトナー劣化検知のシーケンス制御図を示す。

画像出力命令を待機する状態から始まる（ステップＳ１）。画像出力命令を受けたら、トナー劣化検知を行い（ステップＳ２）、Ｙｅｓならば、ステップＳ４に進み、Ｎｏならば、ステップＳ３に進み、画像を出力する。

ステップＳ２でＹｅｓの場合、現像室からトナーを５ｇ排出する（ステップＳ４）。トナー劣化検知を行い（ステップＳ５）、Ｙｅｓならば、ステップＳ４に戻り、Ｎｏならば、ステップＳ３に進み、画像を出力する。ステップＳ３の画像出力が終了したら、ステップＳ１の画像出力待機状態に戻る。

本実施の形態の現像装置４４では、ステップＳ４で現像室３１からトナーを排出するだけで、トナーの自重により、消費した分だけトナー収容室３３から現像室３１へトナー補給を行う。

これにより、上記のシーケンス制御を実施することで、現像ローラ９及び規制ブレード１１に劣化トナーが付着して画像不良が発生する前に、現像室内のトナーの一部を新しいトナーに交換することができる。これにより、現像ローラ９及び規制ブレード１１へのトナー融着に起因した画像不良を防止できる。

［第５の実施の形態］
図１２を参照して本発明の第５の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。

上記第１の実施の形態では、トナーが劣化していると検知した後に現像器交換要求を表示し、ユーザーに現像器を交換してもらったが、本発明に係る画像形成装置の構成は必ずしもこの限りではない。

例えば、トナーが劣化していると検知した後に、不図示の画像形成条件制御手段によって、画像形成条件を変更する構成であってもよい。

通常、画像形成速度が速いほど、画像形成装置内の温度が上昇するため、現像装置内のトナー温度も上昇しやすい。また、単位時間当たりに摺擦されるトナー量も多い。そこで、トナーが劣化していると検知した後は、トナーにかかる負荷をより小さくした画像形成条件で画像出力してもよい。

図１２に、本実施の形態における画像形成装置のトナー劣化検知のシーケンス制御図を示す。ここでは、通常の感光ドラム周速をＶとした。

画像出力命令を待機する状態から始まる（ステップＳ１）。画像出力命令を受けたら、トナー劣化検知を行い（ステップＳ２）、Ｙｅｓならば、ステップＳ４に進み、Ｎｏならば、ステップＳ３に進み、画像出力する。ステップＳ２でＹｅｓの場合、感光ドラム周速を通常の半分の速度であるＶ／２にする（ステップＳ４）。

トナー劣化検知を行い（ステップＳ５）、Ｙｅｓならば、ステップＳ６に進み、Ｎｏならば、ステップＳ３に進み、画像出力する。ステップＳ６では、一定時間画像出力を停止する。その後で、再びステップＳ４、ステップＳ５に進む。

ステップＳ３の画像出力が終了したら、感光ドラム周速を通常の速度Ｖにする（ステッ
プＳ７）。その後、ステップＳ１の画像出力待機状態に戻る。

本実施の形態では、トナーが劣化していると検知した後は、感光ドラム周速を通常の半分の速度であるＶ／２にして、トナーにかかる負荷をより小さくすることができる。それでも、トナー劣化を検知する場合は、一定時間画像出力を停止し、トナーの温度を下げ、よりトナー融着が発生しにくい条件で画像出力を行う。

以上述べたとおり、上記のシーケンス制御を実施することで、現像ローラ９及び規制ブレード１１に劣化トナーが付着して画像不良が発生することを防止できる。そして、現像ローラ９及び規制ブレード１１へのトナー融着に起因した画像不良を防止できる。

なお、本実施の形態では、トナーが劣化していると検知した後は、感光ドラム周速を通常の速度より遅くすることで、トナー融着の発生を防止したが、本発明に係る画像形成装置の構成は、必ずしもこの限りではない。

すなわち、トナーが劣化すると、現像ローラ９に対するトナーの付着力が上がり、現像ローラ９に過剰にトナーが付着しやすくなる。過剰にトナーが付着した部分では、トナーが十分に帯電されず、感光ドラム１の画像白地部にトナーが移動する「かぶり」が発生してしまう。

そこで、トナーが劣化していると検知した時に、規制ブレード１１に印加する電圧を変更することで、規制ブレード１１の規制力を上げて「かぶり」を防止してもよい。

例えば、現像ローラ９、規制ブレード１１に印加される電圧をそれぞれ、Ｖｄｅｖ、Ｖｂとすると、トナー劣化検知前には、Ｖｄｅｖ＝−３００Ｖ、Ｖｂ＝−５００Ｖに設定し、トナー劣化検知後には、Ｖｄｅｖ＝−３００Ｖ、Ｖｂ＝−４００Ｖに設定してもよい。

これにより、現像ローラ９と規制ブレード１１の当接部における電界を小さくすることができ、規制ブレード１１側から現像ローラ９側に負帯電トナーを移動させる力を小さくすることができる。

同様に、トナーが劣化していると検知した時に、弾性ローラ１０に印加する電圧を変更することで、弾性ローラ１０から現像ローラ９への負帯電トナーの供給を減らすことで、「かぶり」を防止してもよい。

例えば現像ローラ９、弾性ローラ１０に印加される電圧をそれぞれ、Ｖｄｅｖ、Ｖｒｓとして、トナー劣化検知前には、Ｖｄｅｖ＝−３００Ｖ、Ｖｒｓ＝−３００Ｖに設定し、トナー劣化検知後には、Ｖｄｅｖ＝−３００Ｖ、Ｖｒｓ＝−２００Ｖに設定してもよい。これにより、現像ローラ９側から弾性ローラ１０側に負帯電トナーを移動させる力を大きくすることができる。

また、トナーが劣化すると、感光ドラム１に対するトナーの付着力が上がる。このため、画像形成装置使用初期から転写ローラ４に印加する電圧を変えない場合、感光ドラム１から紙へトナーを転写する効率が落ちる。

そこで、トナーが劣化していると検知した時に、転写ローラ４に印加する電圧を変更することで、負帯電トナーを感光ドラム１から紙に転写する電界を大きくすることで転写効率の低下を防止してもよい。

例えば、転写ローラ４に印加される電圧をＶｔとすると、トナー劣化検知前には、Ｖｔ
＝１５００Ｖに設定し、トナー劣化検知後には、Ｖｔ＝２０００Ｖに設定してもよい。また、転写電流で転写電圧を制御している場合は、トナー劣化検知前の転写電流より、トナー劣化検知後の転写電流を大きくしてもよい。このように、トナー劣化に伴う画像不良を防止する画像形成条件の変更ならば、どのような条件変更でもよい。

［その他の実施の形態］
本発明の実施の形態は、上記第１〜第５の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記各実施の形態では、感光ドラム１、現像装置３、帯電ローラ２、クリーニングブレード５、及び廃トナー収納容器１３を一体的にカートリッジ化して、画像形成装置本体２００に対して着脱自在なプロセスカートリッジ１９とした。

しかし、感光ドラム１を画像形成装置本体に固定配置して、現像装置３のみを画像形成装置本体に着脱自在なカートリッジ１９（現像カートリッジ）として交換する構成の画像形成装置においても、同様に本発明を適用することができる。

または、現像装置３を画像形成装置本体に固定配置して、この現像装置３にトナーを補給する構成の画像形成装置においても、同様に本発明を適用することができる。この場合、補給トナーは、現像装置３に初期から入っているトナーと異なってもよい。

第１の実施の形態におけるトナー劣化検知のシーケンス制御図 第１の実施の形態における現像装置の概略構成図 第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図 第２の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図 第３の実施の形態における現像装置の概略構成図 第３の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図 第４の実施の形態における現像装置の概略構成図 第１の実施の形態におけるトナー劣化情報検知装置の概略構成図 第３の実施の形態におけるトナー劣化情報検知装置の概略構成図 第３の実施の形態におけるトナー劣化検知のシーケンス制御図 第４の実施の形態におけるトナー劣化検知のシーケンス制御図 第５の実施の形態におけるトナー劣化検知のシーケンス制御図 現像ローラと感光ドラムの当接時の力の釣り合いを示す模式図 現像ローラと感光ドラムの非当接時の力の釣り合いを占めす模式図 当接時現像ローラ駆動電力と離間時現像ローラ駆動電力の差分の測定結果 現像ローラ駆動電力の差分変化を示す図

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電器
３ 現像装置
８ 現像容器
９ 現像ローラ
１０ 弾性ローラ
１１ 規制ブレード
２２ 搬送経路
５１ 現像ローラ駆動モーター
５２ モーター駆動電力検知装置
５３ 検知結果記録装置
５４ データ処理装置
５５ データ比較装置
Ｔ トナー

Claims (19)

1. 表面に静電潜像を担持する像担持体と、
   前記静電潜像に供給する一成分現像剤を収容する現像装置と、
   前記現像装置に設けられ、表面に一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記像担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
   を備える画像形成装置において、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が接離可能に構成されると共に、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が当接している時と離間している時のそれぞれにおける前記駆動手段の駆動負荷を測定する駆動負荷測定手段と、
   前記駆動負荷測定手段による測定値に基づいて、現像剤の劣化を判定する現像剤劣化判定手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 表面に静電潜像を担持する像担持体と、
   一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
   前記現像剤収容室から前記現像剤が補給される現像室と、
   前記現像室に配設され、表面に前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記像担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
   を備える画像形成装置において、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が接離可能に構成されると共に、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が当接している時と離間している時のそれぞれにおける前記駆動手段の駆動負荷を測定する駆動負荷測定手段と、
   前記駆動負荷測定手段による測定値に基づいて、現像剤の劣化を判定する現像剤劣化判定手段と、
   前記現像剤劣化判定手段の判定に基づいて、前記現像剤収容室から前記現像室に前記現像剤を補給する現像剤補給手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 表面に静電潜像を担持する像担持体と、
   一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
   前記現像剤収容室から前記現像剤が補給される現像室と、
   前記現像室に配設され、表面に前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記像担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
   を備える画像形成装置において、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が接離可能に構成されると共に、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が当接している時と離間している時のそれぞれにおける前記駆動手段の駆動負荷を測定する駆動負荷測定手段と、
   前記駆動負荷測定手段による測定値に基づいて、現像剤の劣化を判定する現像剤劣化判定手段と、
   前記現像剤劣化判定手段の判定に基づいて、前記現像室から前記現像剤を排出する現像剤排出手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
4. 表面に静電潜像を担持する像担持体と、
   前記静電潜像に供給する一成分現像剤を収容する現像装置と、
   前記現像装置に設けられ、表面に一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記像担持体及び前記現像剤担持体の少なくとも一方を駆動する駆動手段と、
   を備える画像形成装置において、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が接離可能に構成されると共に、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が当接している時と離間している時のそれぞれにおける前記駆動手段の駆動負荷を測定する駆動負荷測定手段と、
   前記駆動負荷測定手段による測定値に基づいて、現像剤の劣化を判定する現像剤劣化判定手段と、
   前記現像剤劣化判定手段の判定に基づいて、画像形成条件を制御する画像形成条件制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
5. 前記現像剤劣化判定手段は、
   前記駆動負荷測定手段によって測定される、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が当接している時の前記駆動手段の駆動負荷と、
   前記像担持体と前記現像剤担持体が離間している時の前記駆動手段の駆動負荷と、
   の差分に基づいて現像剤の劣化を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記現像剤劣化判定手段は、
   前記差分の絶対値が所定の閾値未満である場合に、現像剤は劣化していないと判定し、
   前記差分の絶対値が所定の閾値以上である場合に、現像剤は劣化していると判定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記差分を、
   複数の閾値と比較することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記駆動負荷測定手段は、
   前記駆動手段の駆動電力を測定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記駆動負荷測定手段は、
   前記駆動手段の駆動電流を測定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記駆動負荷測定手段は、
    前記駆動手段の駆動トルクを測定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記駆動負荷測定手段による測定結果を記録する測定結果記録手段と、
    前記測定結果記録手段が記録した、所定時間経過後における測定結果をデータ処理するデータ処理手段と、
    を備え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。
12. 前記データ処理手段は、
    前記測定結果記録手段が記録した複数のデータを平均化処理するものであって、
    前記所定の閾値をＷ１とし、
    前記データ処理手段により平均化処理された平均値をＷ０とした場合、
    Ｗ１＝１．５×Ｗ０
    として設定されることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記駆動負荷測定手段は、
    非画像形成時に、駆動負荷を測定することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記駆動負荷測定手段は、
    前記静電潜像に現像剤が供給されて該静電潜像が前記像担持体の表面で可視化された後であって、かつ非画像形成時における紙間時に、駆動負荷を測定することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記駆動負荷測定手段は、
    前記静電潜像に現像剤が供給されて該静電潜像が前記像担持体の表面で可視化された後であって、かつ非画像形成時の後回転中に、駆動負荷を測定することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 現像装置の使用履歴情報を記録する履歴情報記録手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
17. 前記履歴情報記録手段は、
    現像装置の総画像出力枚数を記録することを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 前記履歴情報記録手段は、
    現像装置の現像剤担持体の総回転時間を記録することを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
19. 前記像担持体の周速をＶ１、
    前記現像剤担持体の周速をＶ２とすると、
    Ｖ２／Ｖ１≦０．９５またはＶ２／Ｖ１≧１．０５
    を満たすことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images