JP2020076833A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 現像工程において現像装置が実際に消費したトナーの量を考慮して、現像装置の寿命を精度良く予測することにより、現像装置の交換に関する情報を適切なタイミングで促す。【解決手段】 画像形成装置であって、像担持体と、画像形成装置に対して交換可能に設けられ、像担持体に形成された静電像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像装置と、を有し、画像形成を実行可能な画像形成部と、現像装置に供給するためのトナーを収容するトナー供給容器と、表示部と、表示部を制御する制御部と、を備え、制御部は、画像形成部による画像形成で消費されたトナー量に関する情報と、トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、現像装置の交換に関する情報を表示部に表示するタイミングを制御することを特徴とする。【選択図】 図１０

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

像担持体に形成された静電像を現像装置により現像する工程（現像工程）では、現像容器内を循環するトナーとキャリアを含む二成分現像剤（以降、単に現像剤と呼ぶ）中のトナーは消費されるが、現像容器内を循環する現像剤中のキャリアは消費されない。現像容器内を現像剤が循環し続けると、キャリアの表面にトナーが付着する量や、トナーに添加された外添剤がキャリアの表面に蓄積される量が多くなり、現像容器内を循環する現像剤中のキャリアの劣化が進行する。キャリアが劣化していると、現像剤補給部から補給された現像剤中のトナー（帯電していない状態のトナー）がキャリアと摩擦帯電しづらく、単位質量あたりのトナーの帯電量が小さくなる傾向にあり、トナーの帯電不良の原因となる。

一般的に、キャリアの劣化の進行は、現像工程において現像装置が実際に消費したトナーの量に依存することが知られている。具体的には、現像工程において現像装置が実際に消費したトナーの量が多いほど、現像容器内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行が遅くなる傾向にある。一方、現像工程において現像装置が実際に消費したトナーの量が少ないほど、現像容器内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行が早くなる傾向にある。

特許文献１には、現像容器内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行の程度を、画像データの印字率に基づいて予測する構成が記載されている。

特開２００７−２８６４０５号公報

現像工程において現像装置が実際に消費するトナーの量（積算量）は、画像データの印字率（ビデオカウント）だけに関わらず、画像形成装置の構成部品の個体差や、画像形成装置の使用量、使用環境等によっても変動するものである。このため、現像容器内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行の程度を精度良く予測するには、ビデオカウントに加えて、画像形成装置の構成部品の個体差や、画像形成装置の使用量、使用環境等を考慮することが望ましい。そして、現像容器内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行の程度を精度良く予測することができれば、現像装置の寿命を精度良く予測することができるようになる。このため、現像容器内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行の程度を精度良く予測して、現像装置の交換に関する情報を適切なタイミングで促すことが望ましい。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、現像工程において現像装置が実際に消費したトナーの量を考慮して、現像装置の寿命を精度良く予測することにより、現像装置の交換に関する情報を適切なタイミングで促すことが可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、画像形成装置であって、像担持体と、前記画像形成装置に対して交換可能に設けられ、前記像担持体に形成された静電像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像装置と、を有し、画像形成を実行可能な画像形成部と、前記現像装置に供給するためのトナーを収容するトナー供給容器と、表示部と、前記表示部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記画像形成部による画像形成で消費されたトナー量に関する情報と、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の交換に関する情報を前記表示部に表示するタイミングを制御することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために本発明の他の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、サーバーと通信可能な画像形成装置であって、像担持体と、前記画像形成装置に対して交換可能に設けられ、前記像担持体に形成された静電像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像装置と、を有し、画像形成を実行可能な画像形成部と、前記現像装置に供給するためのトナーを収容するトナー供給容器と、前記サーバーに情報を送信する送信部と、前記送信部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記画像形成部による画像形成で消費されたトナー量に関する情報と、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の交換に関する情報を前記送信部が前記サーバーに送信するタイミングを制御することを特徴とする。

本発明によれば、現像工程において現像装置が実際に消費したトナーの量を考慮して、現像装置の寿命を精度良く予測することにより、現像装置の交換に関する情報を適切なタイミングで促すことができる。

画像形成装置の構成を示す断面図（概略図）である。 画像形成部の構成を示す断面図（概略図）である。 現像装置の構成を示す概略図である。 トナーカートリッジの構成と、トナー補給装置の構成を示す概略図である。 ビデオカウントとトナー消費量との関係を示したグラフである。 検出トナー濃度と目標トナー濃度との差分と、トナー補給量との関係を示したグラフである。 ビデオカウントあたりのトナー消費量の分布を示したグラフと、トナーなし判定時におけるトナー使用量の分布を示したグラフである。 トナー消費量とキャリアの表面に対するスペント量との関係を示した図である。 現像装置の寿命を予測するための制御ボードの回路構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における現像装置の寿命予測のための制御例を示すフローチャートである。 第１の実施形態の効果を説明するためのグラフである。 第１の実施形態の効果を説明するためのグラフである。 第１の実施形態の効果を説明するためのグラフである。 通紙枚数と現像装置寿命との関係を示したグラフである。 第２の実施形態における現像装置の寿命予測のための制御例を示すフローチャートである。 第２の実施形態の効果を説明するためのグラフである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものではなく、また第１の実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。本発明は、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

［第１の実施形態］
（画像形成装置の構成）
まず、画像形成装置の全体構成及び画像形成装置の動作について、図１の断面図（概略図）を用いて説明する。

画像形成装置１００は、４つの感光体ドラム１を有し、中間転写方式を用いた、フルカラー電子写真画像形成装置である。感光体ドラム１及び中間転写ベルト５１の表面移動速度に相当するプロセス速度は、１５０ｍｍ／ｓｅｃである。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部Ｓ（プロセスユニット）として、第１の画像形成部Ｓａ、第２の画像形成部Ｓｂ、第３の画像形成部Ｓｃ、第４の画像形成部Ｓｄを有する。各画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは、それぞれ、画像形成を実行可能であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色を形成する。尚、第１の実施形態では、各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄの構成は、用いられるトナーの色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、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ために図１中の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。

画像形成部Ｓは、静電像が形成される像担持体としての感光体ドラム１を有する。感光体ドラム１の周囲には、１次帯電手段としての帯電ローラ２、露光手段としてのレーザースキャナ３、現像手段としての現像装置４、ドラムクリーニング手段としてのドラムクリーナ６等が、感光体ドラム１の回転方向に沿って順次配設されている。また、各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄの感光体ドラム１ａ〜１ｄに隣接して、中間転写体としての周回移動可能なベルト体、即ち、中間転写ベルト５１が配置されている。

中間転写ベルト５１は、複数の支持部材として駆動ローラ５２、ステアリングローラ５５、２次転写内ローラ５６、上流規制ローラ５８に掛け渡されている。ステアリングローラ５５は、中間転写ベルト５１を張架するための張架力を付与する機能も兼ね備えており、バネ付勢手段により、ステアリングローラ５５の両端が図１に示す略左方向に付勢されている。中間転写ベルト５１は、ベルト駆動手段である駆動ローラ５２によって駆動力が伝達されて、図１に示す矢印Ｒ３方向に周回移動する。

中間転写ベルト５１の内周面側において各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向する位置には、１次転写部材としての１次転写ローラ５３ａ〜５３ｄが配置されている。各１次転写ローラ５３ａ〜５３ｄは、中間転写ベルト５１を介して各感光体ドラム１ａ〜１ｄに向けて付勢され、各感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト５１とが接触する１次転写部（１次転写ニップ）Ｎ１ａ〜Ｎ１ｄが形成されている。また、中間転写ベルト５１の外周面側において２次転写内ローラ５６に対向する位置には、２次転写部材としての２次転写外ローラ５７が配置されている。２次転写外ローラ５７が中間転写ベルト５１の外周面に接触して、２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２が形成されている。

各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄにて形成された感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の画像は、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに隣接して移動通過する中間転写ベルト５１上に順次多重転写される。その後、中間転写ベルト５１上に転写された画像は、更に２次転写部Ｎ２において紙等の転写材Ｐ（記録材）へ転写される。

定着装置７は、回転自在に配設された定着ローラ７１と、定着ローラ７１に圧接しながら回転する加圧ローラ７２と、を有する。定着ローラ７１の内部には、ハロゲンランプ等のヒータ７３が配設されている。そして、このヒータ７３へ供給する電圧等を制御することにより、定着ローラ７１の表面の温度調節が行われている。定着装置７に転写材Ｐが搬送されてくると、一定速度で回転する定着ローラ７１と加圧ローラ７２との間を転写材Ｐが通過する際に、転写材Ｐは、その表裏両面からほぼ一定の圧力、温度で加圧、加熱される。これにより、転写材Ｐの表面上の未定着トナー像は、溶融して転写材Ｐに定着される。こうして、転写材Ｐ上にフルカラー画像が形成される。

濃度センサ２００は、中間転写ベルト５１上に転写された画像調整用のパッチ画像の濃度を測定するものである。濃度センサ２００は、発光素子から光を中間転写ベルト５１に出射し、その反射光を受光素子で検知する。濃度センサ２００は、受光素子に検出される反射光量に応じた所定の電圧を出力し、パッチ画像の濃度を算出する。

画像形成装置１００は、適宜、濃度調整用のパッチ画像を出力し濃度調整を行う。しかしながら、濃度センサ２００自体の部品公差や取付公差、中間転写ベルト５１の表面反射特性等の変化により、パッチ画像のトナー濃度が等しい場合においても、濃度センサ２００の出力電圧に誤差が生じる。その結果、調整後の画像濃度においても中心値から誤差を生じ、後述するビデオカウントに対する消費量誤差につながる。

（画像形成部の構成）
続いて、画像形成部Ｓ（プロセスユニット）の構成について、図２の断面図（概略図）を用いて説明する。

感光体ドラム１は、画像形成装置１００の装置本体によって回動自在に支持されている。感光体ドラム１は、アルミニウム等の導電性基体１１と、その外周に形成された光導電層１２と、を基本構成とする円筒状の電子写真感光体である。感光体ドラム１は、その中心に支軸１３を有する。感光体ドラム１は、駆動手段によって、支軸１３を中心として図２に示す矢印Ｒ１方向に回転駆動される。第１の実施形態では、φ３０の有機光半導体感光体ドラムを用いたが、アモルファスシリコン系の感光体ドラムを用いても良い。

感光体ドラム１の鉛直方向上方には、１次帯電手段としての帯電ローラ２が配置されている。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面に接して、感光体ドラム１の表面を所定の極性、電位に一様に帯電させる。帯電ローラ２は、中心に配置された導電性の芯金２１と、その外周に形成された低抵抗導電層２２と、中抵抗導電層２３と、を有し、全体としてローラ状に構成されている。帯電ローラ２は、芯金２１の両端部が軸受部材によって回転自在に支持されると共に、感光体ドラム１に対して平行に配置されている。これら両端部の軸受部材は、押圧手段によって感光体ドラム１に向けて付勢されている。これにより、帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面に所定の押圧力を持って圧接されている。

感光体ドラム１が図２に示す矢印Ｒ１方向に回転することに伴って、帯電ローラ２は、図２に示す矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２には、帯電バイアス出力手段としての帯電バイアス電源２４によって帯電バイアス電圧が印加される。第１の実施形態では、感光体ドラム１の表面は、−６００Ｖに一様に帯電される。

感光体ドラム１の回転方向（図２に示す矢印Ｒ１方向）において帯電ローラ２の下流側には、レーザースキャナ３が配設されている。レーザースキャナ３は、画像情報に基づいてレーザー光をＯＦＦ／ＯＮしながら走査して、感光体ドラム１上を露光する。これにより、画像情報に応じた静電像（潜像）が感光体ドラム１上に形成される。第１の実施形態で用いたレーザースキャナの波長λ＝７８０ｎｍであり、解像度は６００ｄｐｉである。

感光体ドラム１の回転方向においてレーザースキャナ３の下流側には、現像装置４が配置されている。感光体ドラム１に形成された静電像を顕像化する現像装置４、及び、現像装置４に補給用トナー（補給用現像剤）を補給するトナー補給装置２０（現像剤補給装置）の詳細については図３で後述する。

感光体ドラム１の回転方向において現像装置４の下流側であって感光体ドラム１の鉛直方向下方には、１次転写ローラ５３が配設されている。１次転写ローラ５３は、芯金５３１と、その外周面に円筒状に形成された導電層５３２と、によって構成されている。１次転写ローラ５３は、両端部がスプリング等の押圧部材によって感光体ドラム１に向けて付勢されている。これにより、１次転写ローラ５３の導電層５３２は、所定の押圧力で中間転写ベルト５１を介して感光体ドラム１の表面に圧接される。また、芯金５３１には、１次転写バイアス出力手段としての１次転写バイアス電源５４が接続されている。感光体ドラム１と１次転写ローラ５３との間には１次転写部Ｎ１が形成される。

１次転写部Ｎ１には、中間転写ベルト５１が挟まれている。１次転写ローラ５３は、中間転写ベルト５１の内周面に接触して、中間転写ベルト５１の移動に伴って回転する。そして、画像形成時に、１次転写ローラ５３には、１次転写バイアス電源５４によって、トナーの正規の帯電極性（第１の極性：第１の実施形態では負極性）とは逆極性（第２の極性：第１の実施形態では正極性）の１次転写バイアス電圧が印加される。そして、１次転写ローラ５３と感光体ドラム１との間に、第１の極性のトナーを感光体ドラム１上から中間転写ベルト５１に向けて移動させる方向の電界が形成される。これによって、感光体ドラム１上のトナー像が、中間転写ベルト５１の表面に転写（１次転写）される。

１次転写工程後の感光体ドラム１の表面に残留したトナー（１次転写残トナー）等の付着物は、ドラムクリーナ６によって清掃される。ドラムクリーナ６は、ドラム清掃部材としてのクリーニングブレード６１と、搬送スクリュー６２と、ドラムクリーナハウジング６３と、を有する。クリーニングブレード６１は、加圧手段によって、感光体ドラム１に対して、所定の角度、圧力で当接されている。これにより、感光体ドラム１の表面に残留したトナー等は、クリーニングブレード６１によって感光体ドラム１上から掻き取られて除去され、ドラムクリーナハウジング６３内に回収される。回収されたトナー等は、搬送スクリュー６２により搬送され、回収トナー収容部に排出される。

（現像装置の構成）
続いて、現像装置４の構成について、図３の概略図を用いて説明する。図３（ａ）は現像装置４の断面図であり、図３（ｂ）は現像装置４の上面図である。

現像装置４は、画像形成装置１００に対して交換可能に設けられている。また、現像装置４は、現像剤を循環可能に構成された現像容器４０を有する。現像容器４０には、非磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤Ｄ（以降、単に、現像剤と呼ぶ）が２００ｇ収容されており、現像剤に占める非磁性トナーの重量比（即ち、トナー濃度）は、およそ１０ｗｔ％である。この比は、トナーの帯電量、キャリアの粒径、又は画像形成装置１００の構成部品の個体差、画像形成装置１００の使用量や使用環境等により、適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。

現像装置４は、感光体ドラム１に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ４１が回転可能に配置されている。磁界発生手段である固定のマグネットロール４２を内包する現像スリーブ４１は、現像動作（現像工程）時には、図３に示す矢印Ｒ４方向に回転する。そして、現像スリーブ４１は、現像容器４０内の現像剤を層状に保持して現像領域に担持搬送し、感光体ドラム１と対向する現像領域に現像剤を供給して、感光体ドラム１に形成された静電潜像（静電像）をトナーにより現像する。静電潜像を現像した後の現像剤は、現像スリーブ４１の回転に従って搬送され、現像容器４０内に回収される。

現像容器４０の現像室Ａには、第１の現像剤撹拌・搬送部材としてのスクリュー（以降、現像スクリュー４３と呼ぶ）が配置されている。また、現像容器４０の撹拌室Ｂには、第２の現像剤撹拌・搬送部材としてのスクリュー（以降、撹拌スクリュー４４と呼ぶ）が配置されている。そして、現像スクリュー４３及び撹拌スクリュー４４により現像容器４０内を現像剤が循環し、再度混合撹拌される。現像剤の循環方向は、現像スクリュー４３側では図３（ａ）の手前側から奥側に向かう方向、撹拌スクリュー４４側では奥側から手前側に向かう方向である。また。現像スクリュー４３及び撹拌スクリュー４４は、共に中心軸径が７ｍｍ、外形が１４ｍｍのものを使用し、回転速度は３００ｒｐｍである。また、現像容器４０と各スクリューとの距離は１ｍｍに設定した。

第１の実施形態では、現像スリーブ４１は、感光体ドラム１と３００μｍの間隙を空けて対向配置されている。また、現像スリーブ４１は、感光体ドラム１の回転方向（図２に示す矢印Ｒ２方向）と順方向（図３に示す矢印Ｒ４方向）に、且つ、感光体ドラム１の周速の１８０％で回転自在に配設されている。現像スリーブ４１は、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属を円筒状に成形したものである。現像スリーブ４１の表面にブラスト処理を施したり、現像スリーブ４１の表面にメッキ処理、又はコーティングを行ったりすることにより、現像剤の搬送性を調整している。第１の実施形態では、アルミニウム表面にブラスト処理を施した金属スリーブを用いた。

現像スリーブ４１内には磁界発生手段として複数の磁極を持ったマグネットロール４２が固定して配設されている。第１の実施形態では、５極の磁極が着磁されたマグネットロール４２を用いた。Ｓ１極は、現像領域に搬送する現像剤の搬送量を規制する現像剤量規制極である。Ｎ１極は、現像に寄与する現像極である。Ｓ２極は、現像剤を搬送する搬送極である。Ｎ２極は、現像スリーブに担持された現像剤を剥ぎ落とす反発極である。Ｎ３は、現像スクリュー４３から送られてきた現像剤を現像スリーブ４１に担持させる取込極にある。

第１の実施形態では、現像スリーブ４１に担持される現像剤の量を規制するための現像剤量規制部材として、厚さ１ｍｍ平板型の非磁性ブレード４５を用いている。非磁性ブレード４５は、長手方向に亘って一定の間隙を均一に空けて現像スリーブ４１と対向配設されている。第１の実施形態では、現像スリーブ４１と非磁性ブレード４５間の間隔を３００μｍに設定している。そして、第１の実施形態では、現像領域に搬送される現像剤量として、単位面積あたりの質量（Ｍ／Ｓ）を３０ｍｇ／ｃｍ^２に規制している。

このような構成により、マグネットロール４２を内包した現像スリーブ４１により現像装置４内の現像剤を担持し、感光体ドラム１に対向する位置へ搬送すると共に、感光体ドラム１に対向する位置で磁気ブラシを形成する。そして、現像スリーブ４１に好適な現像バイアスを印加することで、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する。第１の実施形態では、高圧電源４０１から、周波数１０ｋＨｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐ１．８ｋＶの交流成分と−４５０Ｖの直流成分（Ｖｄｃ）を重畳した電圧を印加したが、この数値に限るものではない。また、第１の実施形態では、現像装置４は、調整画像を含む画像形成中のみ駆動しているが、非画像形成時においても駆動しても構わない
第１の実施形態では、現像装置４内の現像剤における非磁性トナーと磁性キャリアの混合率を検出するトナー濃度センサとしての透磁率センサ４９（インダクタンスセンサ）を用いている。透磁率センサ４９は、トナー濃度が高くなることで低下する現像剤の見かけの透磁率の変化を検知（インダクタンス検知）することで、トナー濃度を判別する。

第１の実施形態では、図３（ｂ）に示すように、透磁率センサ４９が、撹拌室Ｂの下流位置であって現像装置４の側面に配置されている。透磁率センサ４９は、透磁率を検知するのに十分な現像剤が存在する配置が好適である。また、透磁率センサ４９が検知する領域に存在する現像剤が撹拌スクリュー４４による撹拌作用を受けるように位置を決める。透磁率センサ４９の検出値を、制御装置５００で制御される補給制御部に出力している。

トナー濃度の算出には、透磁率センサ４９の出力値を複数点サンプリングした上で平均化して、撹拌スクリュー４４の回転周期による振動成分をキャンセルする等によって透磁率センサ４９の出力値の直流成分を取り出す。そして、その値とトナー濃度との関係を予め調べて用意されたテーブルを参照することにより、トナー濃度を算出している。

（ビデオカウンタ）
画像形成装置１００には、各画像の消費トナー量算出手段であるビデオカウント方式のカウンタも設けられており、画像信号処理回路の出力信号のレベルが画素毎にカウントされる。画素毎にカウンタによって積算され、各画像のビデオカウント数が算出される。ビデオカウント数は、各画像のトナー像を１つ形成するために現像装置４から消費されるトナー量に対応している。そして、透磁率センサ４９の出力とビデオカウント数に基づいて、ＣＰＵ６００（制御部）は後述するトナー補給制御方法で補給量を決定し、後述するトナー補給手段で現像装置４に所定量のトナーを補給する。

（トナー補給手段）
画像形成装置１００においては、画像形成装置１００に着脱可能なトナー供給容器（現像剤供給容器）としてのトナーカートリッジ９（９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ）が設置されている。各トナーカートリッジ９には、現像容器４０に補給するための補給用トナー（補給用現像剤）が収容（充填）されている。また、各トナーカートリッジ９には、記憶手段であるメモリタグ９００（記憶部）が設けられている。画像形成装置１００には、メモリタグ９００に格納（記憶）された情報を読み取るための情報読取手段（読取部）が設けられている。また、画像形成装置１００のＣＰＵ６００は、各トナーカートリッジ９に設けられたメモリタグ９００に記憶されたデータの読取りが可能となっている。そして、トナーカートリッジ９が画像形成装置１００に装着された時にメモリタグ９００と通信可能となるように構成されている。

尚、メモリタグ９００には、各トナーカートリッジ９に充填されているトナー量からトナーなし判定時のトナーカートリッジ９内のトナー残量の平均値を減算した値（以降、トナー使用可能量と呼ぶ）が記憶されている。画像形成装置１００に装着されるトナーカートリッジ９によってトナー使用可能量が異なる場合もあるが、第１の実施形態では、トナー使用可能量は２５０ｇであるものとして以降説明を進める。

ここで、トナーカートリッジ９の構成及びトナー補給装置（現像剤補給装置）の構成について、図４の概略図を用いて説明する。図４に示すように、トナーカートリッジ９はその外周をトナーボトルマウントＴＭによって回転自在に覆われ、その内部には螺旋形状のリブが形成されている。そのため、トナーカートリッジ９をボトル駆動モータ９２によって回転駆動すると、連通口ＴＯを介してトナー補給装置２０へと補給用トナー（補給用現像剤）を供給することができる。トナー補給装置２０の内部の側壁には、トナーなし判定手段２１１、２１２（トナーなし判定部）が設置されている。トナーなし判定手段２１１、２１２は、トナー補給装置２０内のトナー残量を検知することにより、トナーなし（即ち、トナー残量がゼロであること）を判定することができる。第１の実施形態では、トナーなし判定手段２１１を発光素子、トナーなし判定手段２１２を受光素子とし、両者をそれぞれ同軸上に配置し、トナーなし判定手段２１１、２１２の発光及び受光する光としては赤外線を用いた構成を採用している。トナーなし判定手段は、これに限らず、ピエゾを用いたものでもよい。

図３で前述したように、現像容器４０には、非磁性トナーと磁性キャリアからなる現像剤が収容されている。トナー補給装置２０のトナー補給駆動モータ９３を駆動することにより、現像容器４０に補給用トナー（補給用現像剤）が補給される。

（トナー補給制御）
第１の実施形態では、従来と同様のビデオカウント補給方式とインダクタンス補給方式とを併用した補給制御を行う。ここで、画像形成装置１００のトナー消費量とビデオカウント値との関係について、図５のグラフを用いて説明する。

従来のビデオカウント補給方式では、ビデオカントに応じて設計中心値で決定される予測トナー消費量を基に補給量を決定する。第１の実施形態では、ビデオカウントとトナー消費量は比例の関係にあり、その傾き（ビデオカウントあたりのトナー消費量）をαとする。また、第１の実施形態では、所定のビデオカウントに応じて予測される予測トナー消費量Ｔｖを第１補給量とする。

現像工程において現像装置４が実際に消費するトナーの量は、ビデオカウントだけに関わらず、画像形成装置１００の構成部品の個体差や、画像形成装置１００の使用量、使用環境等によっても変動するものである。図５に示すように同じビデオカウントにおいても、トナー消費量の上限と下限との間でトナー消費量の誤差が生じる。予測されるトナー消費量と実際に消費されるトナー消費量との間に差分が生じると、現像容器４０内を循環する現像剤のトナー濃度が増減する。このため、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行の程度を精度良く予測するには、ビデオカウントに加えて、例えば、以下の点を考慮することが望ましい。即ち、ビデオカウントに加えて、画像形成装置１００の構成部品（例えば、現像装置４）の個体差や、画像形成装置１００の使用量、使用環境等を考慮することである。

続いて、インダクタンス補給方式における、トナー濃度の目標値と、トナー濃度の偏差に対するトナー補給量との関係について、図６のグラフを用いて説明する。透磁率センサ４９により検出したトナー濃度（検出トナー濃度）とトナー濃度の目標値（目標トナー濃度）との差分をΔＴＤとする。また、補給トナー量への換算率つまりトナー濃度フィードバック率（ＦＢ率）をＫｐとする。また、インダクタンス方式におけるトナー補給量Ｔｔｄを第２補給量とすると、
Ｔｔｄ＝Ｋｐ×ΔＴＤ （式１）
で表わせられる。

透磁率センサ４９により検出したトナー濃度が目標値（目標とするトナー濃度）よりも低い場合、必要なトナー量をトナー補給装置２０により補給する。一方、透磁率センサ４９により検出したトナー濃度が目標値（目標とするトナー濃度）よりも高い場合、現像容器４０内のトナーが過剰であるとみなして、過剰分に応じて減じたトナー量をトナー補給装置２０により補給する。これにより、現像容器４０内を循環する現像剤のトナー濃度を一定に保つ。従って、第１の実施形態において、トナー補給装置２０から実際に補給される補給量は、
Ｔ＝Ｔｖ−Ｔｔｄ （式２）
となる。

現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行は、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量（積算量）に依存することが知られている。具体的には、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量が多いほど、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行が遅くなる傾向にある。一方、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量が少ないほど、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行が早くなる傾向にある。

即ち、現像装置４は、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量に応じて寿命に関する特性が変化するものである。このため、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量を考慮することにより、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行の程度を精度良く予測することできる。現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行の程度を精度良く予測することができれば、現像装置４の寿命を精度良く予測することができるので、現像装置４の交換に関する情報を適切なタイミングで促すことができるようになる。

第１の実施形態では、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量に応じて寿命に関する特性が変化する画像形成装置１００の構成部品として、現像装置４に着目している。このような第１の実施形態において、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量を考慮して、現像装置４の寿命を精度良く予測することにより、現像装置４の交換に関する情報を適切なタイミングで促すものである。以下にその詳細を説明する。

ここで、現像装置４の寿命を予測する精度を向上させるロジックについて説明する。前述したように、現像装置４は、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量（積算量）に応じて寿命に関する特性が変化する。従来は、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行の程度をビデオカウントに基づいて予測し、現像装置４の寿命に関する特性の変化量を算出することにより、現像装置４の寿命を予測していた。

しかしながら、図５で示したように画像形成装置１００は、ビデオカウントに対するトナー消費量の誤差を有している。例えば、画像形成装置１００の構成部品の個体差や、画像形成装置１００の使用量、使用環境等により、画像濃度が高くなると、現像装置４が実際に消費したトナー消費量は設計中心の消費量よりも多くなる。

ここで、トナーカートリッジ９を１本使用した時（トナーなし判定時）のビデオカウントあたりのトナー消費量の分布について、図７（ａ）のグラフを用いて説明する。ビデオカウントあたりの消費量とは、画像形成装置１００にトナーカートリッジ９を投入し、トナーなし判定時の使用トナー量を、トナーカートリッジ９の投入後の積算ビデオカウントで除算した値である。ビデオカウントあたりの消費量は、図５で前述した傾きαに相当する。第１の実施形態では、ビデオカウントあたりの消費量は、平均値に対して３σで約３０％の誤差が生じる。

続いて、トナーカートリッジ９を１本使用した時の使用トナー量の分布について、図７（ｂ）のグラフを用いて説明する。トナーなし判定時のトナーカートリッジ９のトナー使用量の誤差は、トナー使用可能量２５０ｇに対して３σで３．３％であり、ビデオカウントあたりの消費量の誤差よりも十分に小さい。従って、第１の実施形態では、トナーなし判定時に現像装置４におけるトナー使用量を算出し、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量（積算量）に応じた寿命に関する特性値の変化を精度良く捉える。これにより、第１の実施形態では、現像装置４の寿命を予測する精度を向上させるものである。

前述したように、現像剤中のトナーは、感光体ドラム１に形成された静電潜像（静電像）を現像する工程（現像工程）において消費され、必要な量のトナーが補給されるが、現像剤中のキャリアは繰り返し使用されるため、徐々に劣化する。

現像容器４０内を現像剤が循環し続けると、キャリアの表面にトナーが付着する量や、トナーに添加された外添剤がキャリアの表面に蓄積される量が多くなり、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化が進行する。キャリアが劣化していると、トナー補給装置２０から補給された現像剤中のトナー（帯電していない状態のトナー）がキャリアと摩擦帯電しづらく、単位質量あたりのトナーの帯電量が小さくなる傾向にあり、トナーの帯電不良の原因となる。

一般的に、キャリアの劣化の進行は、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量に依存することが知られている。具体的には、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量が多いほど、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行が遅くなる傾向にある。一方、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量が少ないほど、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行が早くなる傾向にある。

ここで、Ａ４サイズ１枚あたりのトナー消費量に対する、１００００枚連続で通紙（画像形成）した時のキャリアの表面に対するスペント量の関係について、図８のグラフを用いて説明する。図８に示すグラフの縦軸は、基準画像Ｄｕｔｙ５％相当のトナー消費量（０．０１５ｇ／枚）を１００００枚だけ画像形成した時のキャリアの表面に対するスペント量で規格化されたスペント量（劣化係数β）である。図８に示すとおり、Ａ４サイズ１枚あたりのトナー消費量が多い、即ち、現像装置４の駆動時間あたりのトナー消費量が多いほど、キャリアの表面に対するスペント量が増加し、キャリアの劣化が進行することが分かる。例えば、画像Ｄｕｔｙ２５％相当のトナー消費量（０．０７５ｇ／枚）を１００００枚だけ画像形成した時のキャリアの表面に対するスペント量は、基準の約２倍だけトナー劣化が進行していることが分かる。尚、劣化係数βは、キャリアの種類やトナーの種類の組み合わせ等により適宜変更し得るものである。

第１の実施形態では、２３℃５０％環境下で画像Ｄｕｔｙ５％を５００００枚だけ画像形成すると、キャリアの劣化によりトナーの帯電量が１５μＣ／ｇ以下となる。トナーの帯電量が１５μＣ／ｇを下回ると、かぶりなどの画像不良やトナー飛散が顕著になる。このため、第１の実施形態では、２３℃５０％環境下で画像Ｄｕｔｙ５％を５００００枚だけ画像形成すると、現像装置４の寿命となる。一方、２３℃５０％環境下で画像Ｄｕｔｙ２５％で画像形成した場合、キャリアの表面に対するスペント量が画像Ｄｕｔｙ５％の時と比べて約２倍に促進するため、現像装置４の寿命は２５０００枚となる。

従来は、ビデオカウントを用いて平均画像Ｄｕｔｙを算出し、１枚あたりのトナー消費量を算出することにより、テーブル（図８）から劣化係数βを算出して、現像装置４の寿命を予測していた。しかしながら、前述したようにビデオカウントあたりのトナー消費量には、約３０％の誤差が含まれる。このため、ビデオカウントを基にして現像装置４の寿命を予測したときの誤差も大きくなる。

そこで、第１の実施形態では、トナーカートリッジ９のトナーなし判定時までは従来のビデオカウントを基にトナー消費量を予測することで、劣化係数βを算出し、現像装置４の寿命を予測する。次に、トナーなし判定時には、トナー使用可能量を基にトナー消費量を補正することにより劣化係数βの算出精度を向上させて、現像装置４の寿命の予測の精度を向上させるものである。

ここで、現像装置４の寿命を予測するための制御ボードの回路構成について、図９のブロック図を用いて説明する。画像ビデオカウンタ３００Ａは、外部入力端末や原稿読み取り装置１０１からの画像情報信号の濃度信号のビデオカウント数Ｖｇをカウントする。また、調整画像ビデオカウンタ３００Ｂは、調整画像作成部１０２により作成される濃度調整用などのパッチ画像のビデオカウント数Ｖｃをカウントする。ビデオカウント積算部６０１は、画像ビデオカウンタ３００Ａと調整画像ビデオカウンタ３００Ｂによりカウントされたビデオカウントを積算し保持する（積算ビデオカウント：Ｖｓｕｍ）。

第１の実施形態において、積算トナー消費量算出部６０２は、トナーなし判定部６０５の結果に応じて算出方法を変更する。トナーなし判定部６０５は、トナーなし判定手段２１１、２１２の検知結果からトナーカートリッジ９内のトナーの有無を判定する。

トナーなし判定部６０５によりトナー有りと判定された場合、積算トナー消費量算出部６０２は、従来と同様に、前述した積算ビデオカウントとビデオカウントあたりのトナー消費量αを用いて、積算トナー消費量Ｍｓｕｍ＝α×Ｖｓｕｍと算出する。トナーなし判定部６０５によりトナーなしが判定された場合、通信部９０１は、トナーカートリッジ９のメモリタグ９００と通信し、メモリタグ情報（ＩＤやトナー使用可能量Ｍｉ）を取得する。そして、通信部９０１で取得されたトナー使用可能量Ｍｉと、ＲＯＭ５０１に格納された対象の現像装置４を使用している間に使用したトナーカートリッジ９の使用本数Ｎと、を用いて積算トナー消費量Ｍｓｕｍを補正し、Ｍｓｕｍ＝Ｎ×Ｍｉとする。尚、トナー使用可能量Ｍｉが異なるトナーボトルを使用した場合においては、積算トナー消費量Ｍｓｕｍをそれぞれのトナー使用可能量Ｍｉの和としてもよい。このようにして、トナーなし時に積算トナー消費量をトナー使用可能量で補正することにより、積算トナー使用量の誤差を低減することができる。

また、積算通紙枚数算出部６０３は、部品毎にＡ４換算の積算通紙枚数Ｐｓｕｍを算出する。例えば、Ａ３の場合は２枚と算出する。平均トナー消費量算出部６０４は、積算トナー消費量Ｍｓｕｍと積算通紙枚数Ｐｓｕｍから各部品のＡ４サイズ１枚あたりの平均トナー消費量Ｍａｖｅ＝Ｍｓｕｍ／Ｐｓｕｍを算出する。劣化係数算出部６０６は、Ａ４サイズ１枚あたりの平均トナー消費量Ｍａｖｅを基にＲＯＭ５０１に格納されたテーブル（図８）から劣化係数βを算出する。

現像装置寿命算出部６０７は、劣化係数βと積算通紙枚数Ｐｓｕｍと基準寿命枚数Ｐｒｅｆを基に現像装置寿命Ｌを以下の算出式で算出する。
Ｌ＝β×Ｐｓｕｍ／Ｐｒｅｆ×１００［％］

ＣＰＵ６００は、現像装置寿命算出部６０７において算出された現像装置４の寿命を操作部７００（表示部）に表示する。これにより、現像装置４の交換に関する情報（例えば、現像装置４が寿命に達した旨や、画像形成装置１００に装着された現像装置４の交換が必要である旨）を、ユーザーに知らせる。また、画像形成装置１００がサーバーと通信可能であるとする。この場合、通知部８００は、サーバーに情報を送信する送信部としての役割を果たす。そして、現像装置寿命算出部６０７において算出された現像装置４の寿命が所定値（Ｌｔｈ）に達した時、通知部８００によってサーバーに通知を行い、サービスマンに計画的なサービス部品（例えば、現像装置４）の交換に関する情報を促す。

続いて、第１の実施形態に係る現像装置４の寿命予測のための制御例について、図１０のフローチャートを用いて説明する。図１０の制御は、ＣＰＵ６００が各種機器を制御することにより実行される。また、図１０の制御は、現像装置４の寿命予測を開始するための信号を画像形成装置１００が検知したことに従ってフローが開始される。

現像装置４の寿命予測が開始されると、まず、ＣＰＵ６００は、トナーなし判定部６０５でトナーカートリッジ９内のトナーの有無を判定する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ６００は、トナー有りと判定した場合には（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、画像形成毎に画像ビデオカウンタから画像ビデオカウントＶｇを取得する（Ｓ１０２）。次に、調整画像用のパッチ画像が形成されている場合は、ＣＰＵ６００は、調整画像ビデオカウントＶｃを取得する（Ｓ１０３）。そして、ＣＰＵ６００は、取得したＶｇとＶｃから積算ビデオカウントＶｓｕｍを算出する（Ｓ１０４）。次に、ＣＰＵ６００は、積算ビデオカウントＶｓｕｍを基に積算トナー消費量Ｍｓｕｍを算出する（Ｓ１０５）。そして、ＣＰＵ６００は、積算通紙枚数Ｐｓｕｍを算出し（Ｓ１０６）、平均トナー消費量Ｍａｖｅを算出する（Ｓ１０７）。続いて、ＣＰＵ６００は、ＲＯＭ５０１に格納されたテーブルから劣化係数βを算出する（Ｓ１０８）。そして、ＣＰＵ６００は、Ｓ１０６で算出された積算通紙枚数Ｐｓｕｍと、Ｓ１０８で算出された劣化係数βとに基づいて、現像装置寿命Ｌを算出する（Ｓ１０９）。

Ｓ１０９で算出された現像装置寿命Ｌが所定値（Ｌｔｈ）未満である場合（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ６００は、現像装置４が寿命に達していないと判断し、図１０に係る一連の処理を終了する。一方、Ｓ１０９で算出された現像装置寿命Ｌが所定値（Ｌｔｈ）以上である場合（Ｓ１１０：Ｎｏ）、ＣＰＵ６００は、現像装置４が寿命に達したと判断する。そこで、ＣＰＵ６００は、通知部８００によってサーバーに通知を行う（Ｓ１１１）。これにより、サービスマンには、計画的なサービス部品（例えば、現像装置４）の交換が促される。尚、このとき、現像装置４が寿命に達した旨や、画像形成装置１００に装着された現像装置４の交換が必要である旨を、操作部７００に表示することによりユーザーに知らせてもよい。そして、Ｓ１１１の処理の後、図１０に係る一連の処理を終了する。

また、Ｓ１０１でトナーなしと判断された場合には（Ｓ１０１：Ｎｏ）、ＣＰＵ６００は、メモリタグ９００からトナー使用可能量Ｍｉを取得する（Ｓ１１２）。そして、ＣＰＵ６００は、現像装置４において何本目のトナーカートリッジ９の交換かを取得する（Ｓ１１３）。ＣＰＵ６００は、Ｓ１１２で取得されたトナー使用可能量Ｍｉ、及び、Ｓ１１３で取得されたトナーカートリッジ９の使用本数Ｎに基づいて、積算トナー消費量を更新し（Ｓ１１４）、積算ビデオカウントＶｓｕｍをクリアする（Ｓ１１５）。そして、Ｓ１１５の処理の後、前述したＳ１０６以降に処理を進める。

Ｓ１１４によって、ＣＰＵ６００は、画像形成装置１００が備える検知部がトナーカートリッジ９の交換を検知する毎に、ビデオカウントを基に算出していた積算トナー消費量Ｍｓｕｍよりも精度の高い積算トナー消費量Ｍｓｕｍを得ることができる。尚、メモリタグ９００を具備せず、トナーカートリッジ９のトナー使用可能量を、トナーカートリッジ９の個別ごとに判別できない場合には、トナー使用可能量は固定値とすればよい。

ここで、従来例（以降、従来例１と呼ぶ）に対する第１の実施形態の効果について、図１１、図１２、及び図１３のグラフを用いて説明する。第１の実施形態における画像形成条件は、２３℃５０％環境下で画像Ｄｕｔｙ５％を連続通紙する。また、ビデオカウントに対する実際の消費量誤差を−３０％（ビデオカウントに対して実消費量が少ない）有している。この場合、ビデオカウントを基に１枚あたりのトナー消費量を０．０１５ｇ／枚と算出するのに対して、実際のトナー消費量は０．０１２ｇ／枚である。また、トナーカートリッジ９の１本あたりのトナー使用可能量Ｍｉは２５０ｇであり、トナー使用量誤差を−３．３％とする。即ち、実際のトナー使用量は２４１．８ｇとする。つまり、ビデオカウントに対するトナー消費量誤差の下限、トナー使用量誤差の下限で比較する。

図１１は、前述した画像形成条件における、従来例１と第１の実施形態のそれぞれにおける予測積算トナー消費量を示したものである。図１１に示す破線は、従来例１における予測積算トナー使用量であり、ビデオカウントを基に積算トナー消費量Ｍｓｕｍを算出したもの（図１０に示したＳ１０２〜Ｓ１０５の処理を実行したもの）である。図１１に示す点線は、第１の実施形態における予測積算トナー使用量であり、トナーなし判定時にトナー使用可能量Ｍｉを基に積算トナー消費量Ｍｓｕｍを補正したもの（図１０に示したＳ１１２〜Ｓ１１５の処理を実行したもの）である。また、図１１に示す実線は、実際の積算トナー消費量を示したものである。

図１１に示すとおり、前述した画像形成条件においては、従来のビデオカウントを基に積算トナー消費量を予測すると−３０％の予測誤差が生じる。それに対して第１の実施形態では、トナーカートリッジ９の交換前までは、従来例１と同じ予測誤差である。一方、トナーカートリッジ９の交換毎に積算トナー消費量を誤差−３．３％に修正するため、トナーカートリッジ９を１本以上交換すると、従来例１に比べて第１の実施形態の方が、積算トナー消費量に対する予測誤差が小さくなる。

図１２は、前述した画像形成条件における現像装置寿命Ｌの推移を示したものである。現像装置寿命Ｌを算出する際、第１の実施形態では、図８に示したように寿命に関する特性を持った劣化係数βを用いる。また、第１の実施形態における現像装置４は、前述したように画像Ｄｕｔｙ５％において５００００枚通紙（画像形成）することにより、現像装置４の寿命に達する。従って、第１の実施形態では、基準寿命枚数Ｐｒｅｆを５００００枚とする。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す実線は、第１の実施形態の画像形成条件における実際の積算トナー消費量を基に算出した現像装置寿命Ｌの推移である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す破線は、従来例１における予測積算トナー消費量を基に算出した現像装置寿命Ｌの推移である。また、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す点線は、第１の実施形態における予測積算トナー消費量を基に算出した現像装置寿命Ｌの推移である。それぞれにおいて、現像装置寿命Ｌ＝１００％を、現像装置４の寿命閾値としている。

図１２（ａ）は、現像装置寿命Ｌの推移の全体図を示したものである。図１２（ｂ）は、現像装置寿命Ｌの推移の寿命閾値の付近における拡大図を示したものである。

従来例１の場合、第１の実施形態の画像形成条件では、５００００枚通紙すると現像装置寿命Ｌが寿命閾値に達する。しかし、実際の積算トナー消費量は、従来例１で予測された積算トナー消費量に比べて３０％少ない。このため、５００００枚通紙時点における、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化は、寿命まで進行していない。実際の積算トナー消費量から、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化が寿命に達する通紙枚数は約５４０００枚となる。即ち、従来例１では、実際の現像装置寿命Ｌに対して約４０００枚早く寿命に達したとしてサービスマンへ通知し、現像装置４の交換に関する情報をサービスマンに促すことになる。

一方で、第１の実施形態の場合、トナーカートリッジ９の交換毎に、積算トナー消費量を修正するため、積算トナー消費量の誤差が小さくなる。その結果、現像装置寿命Ｌの予測精度が向上し、第１の実施形態においては、通紙枚数（画像形成枚数）が約５３０００枚の時点で、現像装置４の寿命に達したと判断して、サービスマンへ通知する。これにより、第１の実施形態では、従来例１と比べて適切なタイミングで、現像装置４の交換に関する情報をサービスマンに促すことができる。従って、第１の実施形態の画像形成条件においては、現像装置寿命Ｌの予測誤差を１０００枚に低減することができる。

第１の実施形態では、ビデオカウントに対するトナー消費量誤差が−３０％であり、且、トナー使用量誤差が−３．３％である。図１３では、このような条件において、実際の積算トナー消費量を基に算出された現像装置寿命Ｌに対する、従来例１と第１の実施形態のそれぞれにおける現像装置寿命Ｌの予測誤差の画像Ｄｕｔｙ依存を示したものである。

第１の実施形態における劣化係数βは、画像Ｄｕｔｙが大きいほど大きくなる。このため、積算トナー消費量の予測誤差に対する、現像装置寿命Ｌの予測誤差が大きくなる。従って、従来例１においては現像装置寿命Ｌの予測誤差は画像Ｄｕｔｙ依存が大きく、画像形成装置１００の使用環境等のユーザーの使用条件に対する依存度が大きい。一方で、第１の実施形態では、画像Ｄｕｔｙが大きくなると、従来例１と同様に劣化係数βが大きくなるが、現像装置寿命Ｌ内にトナーカートリッジ９を交換する回数が増える。このため、第１の実施形態では、従来例１と比べて、同一通紙枚数に対する積算トナー消費量の予測誤差が小さくなる。従って、第１の実施形態における現像装置寿命Ｌの予測誤差は、画像Ｄｕｔｙ依存が小さく、画像形成装置１００の使用環境等のユーザーの使用条件に対する依存度が小さいと言える。

以上説明したように第１の実施形態では、図１１、図１２及び図１３に示したとおり、従来例１と比べて、現像装置寿命Ｌの予測精度を向上させることができる。なぜなら、第１の実施形態では、図１０の制御例で前述したように、ビデオカウントに加えて、画像形成装置の構成部品の個体差や、画像形成装置の使用量、使用環境等を考慮して、現像装置寿命Ｌを予測しているからである。これにより、トナーなし判定時には、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量（積算量）に応じて寿命に関する特性が変化する画像形成装置１００の構成部品（例えば、現像装置４）に関して、現像装置４の寿命を精度良く予測することができる。故に、第１の実施形態では、現像装置４の交換に関する情報を適切なタイミングで促すことができる。

尚、画像形成装置１００の構成によっては、トナーなし判定部６０５がトナーなしを判定する前に、ユーザーが、画像形成装置１００に装着されたトナーカートリッジ９の交換を行う場合がある。しかしながら、トナーなし判定前のトナー使用量の精度は、トナーなし判定後のトナー使用量の精度に比べて低い。そこで、ＣＰＵ６００は、トナーカートリッジ９のメモリタグ９００に格納されているＩＤ情報から、トナーなし判定前にトナーカートリッジ９を新品に交換されたか否かを判定する。ＣＰＵ６００は、トナーなし判定前にトナーカートリッジ９を新品に交換された場合には、積算トナー消費量Ｍｓｕｍは、図１０のＳ１１２のトナー使用可能量Ｍｉを用いて更新せずに、Ｓ１０５における積算トナー消費量Ｍｓｕｍで確定すればよい。

一方、トナーなし判定前に現像装置４が交換された場合には、その時点におけるトナーカートリッジ９のトナー使用量の精度は低い。このため、現像装置４の交換時点で使用していたトナーカートリッジ９がトナーなしと判定された場合でも、積算トナー消費量Ｍｓｕｍは、図１０のＳ１１２のトナー使用可能量Ｍｉを用いて更新せずに、Ｓ１０５の積算トナー消費量Ｍｓｕｍで確定すればよい。そして、次のトナーカートリッジ９のトナーなし判定時から、トナー使用可能量Ｍｉを用いればよい。

尚、通紙枚数と現像装置寿命Ｌとの関係を示した図１４のグラフから読み取れるように、トナーカートリッジ９のトナーなし判定時に、積算トナー消費量を修正すると、現像装置寿命Ｌが減少する場合がある。その場合、修正後の現像装置寿命Ｌが修正前の現像装置寿命Ｌに達するまでの間、修正前の現像装置寿命Ｌ’を操作部７００に表示してもよい。同様に、現在の現像装置寿命Ｌをサーバーに通知する場合においても、修正後の現像装置寿命Ｌが修正前の現像装置寿命Ｌ’に達するまでの間、修正前の現像装置寿命Ｌをサーバーに通知してもよい。

［第２の実施形態］
第２の実施形態では、トナーなし判定部６０５がトナー有りと判定した場合において、積算トナー消費量を、トナー補給駆動モータ９３の駆動時間を基に算出する例について以降説明する。尚、第２の実施形態では、トナーなし判定部６０５がトナー有りと判定した場合に、積算トナー消費量をトナー補給駆動モータ９３の駆動時間を基に算出すること以外の各種の処理は、第１の実施形態と同様であるため、その説明は省略する。

第２の実施形態に係る、現像装置４の寿命を予測するための制御ボードの回路構成は、図９のブロック図に示したとおりである。補給量算出部６０８は、前述したようにビデオカウントに応じて予測されるトナー消費量Ｔｖと、透磁率センサ４９の出力に応じて算出されるトナー補給量Ｔｔｄと、に基づいてトナー補給量を決定する。そして、トナー補給量が決定されると、ＣＰＵ６００は、トナー補給装置２０のトナー補給駆動モータ９３を所定時間駆動させて、トナー補給装置２０からトナーを補給するように命令する。しかしながら、トナー補給装置２０の部品公差、製造ロットや、トナー補給装置２０が設置された環境（湿度、温度）によって変動するトナーの流動性の影響により、トナー補給量が変動することがある。

第１の実施形態では、単位時間あたりの補給量精度として３σ＝±１５％有するものとして説明した。第１の実施形態では、積算トナー消費量算出部６０２において積算トナー消費量積算トナー消費量Ｍｓｕｍは、積算トナー補給時間Ｔｓｕｍを基に算出する。つまり、積算トナー消費量Ｍｓｕｍ＝γ×Ｔｓｕｍと算出する。ここで、ＲＯＭ５０１に格納されている単位時間あたりの補給量をγとする。

続いて、第２の実施形態に係る現像装置４の寿命予測のための制御例について、図１５のフローチャートを用いて説明する。図１５の制御は、ＣＰＵ６００が各種機器を制御することにより実行される。また、図１５の制御は、現像装置４の寿命予測を開始するための信号を画像形成装置１００が検知したことに従ってフローが開始される。尚、第２の実施形態に係る一連の処理（図１５の制御）に関して、第１の実施形態に係る一連の処理（図１０の制御）と同一の処理をするものに関しては、同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。

現像装置４の寿命予測が開始されると、まず、ＣＰＵ６００は、トナーなし判定部６０５でトナーカートリッジ９内のトナーの有無を判定する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ６００は、トナーなしと判定した場合には（Ｓ１０１：Ｎｏ）、Ｓ１１２以降の処理を進める。一方、ＣＰＵ６００は、トナー有りと判定した場合には（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、Ｓ２０２に進む。ＣＰＵ６００は、積算トナー補給時間Ｔｓｕｍを取得し（Ｓ２０２）、Ｓ２０３に進む。続いて、ＣＰＵ６００は、Ｓ２０２で取得した積算トナー補給時間Ｔｓｕｍを基に、積算トナー消費量を算出した後（Ｓ２０３）、Ｓ１０６以降の処理を進める。

ここで、従来例（以降、従来例２と呼ぶ）に対する第２の実施形態の効果について、図１５のグラフを用いて説明する。図１６は、後述する条件において現像装置寿命Ｌの予測誤差の画像Ｄｕｔｙ依存を示したものである。従来例２は、積算補給時間のみに基づいて積算トナー消費量を算出した現像装置４の寿命予測の誤差を示したものである。

第２の実施形態における画像形成条件は、第１の実施形態と同様である。トナー補給量の誤差の条件として、単位時間あたりの補給量誤差を−１５％（実補給量が少ない）有しているものとする。また、第１の実施形態と同様に、トナーカートリッジ９の１本あたりのトナー使用可能量Ｍｉは２５０ｇであり、トナー使用量誤差を−３．３％であるものとする。

第２の実施形態では、図１６に示したとおり、従来例２と比べて、現像装置寿命Ｌの予測精度を向上させることができる。なぜなら、第２の実施形態では、図１５の制御例で前述したように、積算トナー消費量に加えて、画像形成装置１００の構成部品の個体差や、画像形成装置１００の使用量、使用環境等を考慮して、現像装置寿命Ｌを予測しているからである。これにより、トナーなし判定時には、現像工程において現像装置４が実際に消費したトナーの量（積算量）に応じて寿命に関する特性が変化する画像形成装置１００の構成部品（例えば、現像装置４）に関して、現像装置４の寿命を精度良く予測することができる。故に、第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、現像装置４の交換に関する情報を適切なタイミングで促すことができる。

（その他の実施形態）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施形態の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

上記実施形態では、トナー消費量に基づいて、現像容器４０内を循環する現像剤中のキャリアの劣化の進行の程度を予測して、現像装置４の寿命を予測する例について説明したがこれに限られない。トナー消費量に基づいて、帯電ローラ２の外添剤による汚れの進行の程度を予測して、帯電ローラ２の寿命を予測する例についても本発明を同様に適用することができる。即ち、トナー消費量に基づいて、画像形成装置１００の構成部品のトナーによる汚れの進行の程度を予測して、当該構成部品の寿命を予測する例についても本発明を同様に適用することができる。

また、上記実施形態では、画像形成装置１００がトナー補給装置２０を有し、トナーカートリッジ９から補給された補給用トナー（補給用現像剤）を、トナー補給装置２０に一旦バッファさせた。そして、トナー補給装置２０にバッファされた補給用トナー（補給用現像剤）を、トナー補給駆動モータ９３の駆動により現像容器４０に定量補給する例について説明したが、これに限られない。トナー補給装置２０を有しない画像形成装置にあっては、トナーカートリッジ９から補給された補給用トナー（補給用現像剤）を現像装置４に直接的に定量補給する構成であってもよい。このような構成にあっては、トナーなし判定手段２１１、２２２は、トナーカートリッジ９の内部の側壁に設置する。これにより、トナーなし判定手段２１１、２１２は、トナーカートリッジ９内のトナー残量を検知して、トナーなしを判定すれば、本発明を同様に適用することができる。

また、上記実施形態では、図１に示したように、中間転写ベルト５１を中間転写体として用いる構成の画像形成装置１００を例に説明したが、これに限られない。感光体ドラム１ａ〜１ｄに順に転写材Ｐを直接接触させて転写を行う構成の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。現像装置４を備えた画像形成装置１００であれば、モノクロ機、カラー機を問わず本発明を適用することが可能である。

１ 感光体ドラム
４ 現像装置
９ トナーカートリッジ
１００ 画像形成装置
６００ ＣＰＵ
７００ 操作部
Ｓ 画像形成部

Claims (8)

1. 画像形成装置であって、
   像担持体と、
   前記画像形成装置に対して交換可能に設けられ、前記像担持体に形成された静電像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像装置と、
   を有し、画像形成を実行可能な画像形成部と、
   前記現像装置に供給するためのトナーを収容するトナー供給容器と、
   表示部と、
   前記表示部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記画像形成部による画像形成で消費されたトナー量に関する情報と、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の交換に関する情報を前記表示部に表示するタイミングを制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー供給容器には、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報が記憶されている記憶部が設けられ、
   前記画像形成装置は、前記記憶部に記憶されている、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報を読み取る読取部を更に備え、
   前記制御部は、前記画像形成部による画像形成で消費されるトナー量に関する情報と、前記読取部により読み取られた、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の交換に関する情報を前記表示部に表示するタイミングを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成装置は、前記トナー供給容器の交換を検知する検知部を更に備え、
   前記制御部は、前記トナー供給容器の交換が前記検知部により検知されたことに伴って、前記画像形成部による画像形成で消費されるトナー量に関する情報と、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の交換に関する情報を前記表示部に表示するタイミングを制御する
   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。
4. 前記制御部は、前記画像形成部による画像形成で消費されるトナー量に関する情報と、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の寿命を予測し、予測された前記現像装置の寿命が所定の閾値に達したことに伴って、前記現像装置の交換に関する情報を前記表示部に表示する
   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。
5. サーバーと通信可能な画像形成装置であって、
   像担持体と、
   前記画像形成装置に対して交換可能に設けられ、前記像担持体に形成された静電像を現像するためにトナーとキャリアを含む現像剤を用いて現像する現像装置と、
   を有し、画像形成を実行可能な画像形成部と、
   前記現像装置に供給するためのトナーを収容するトナー供給容器と、
   前記サーバーに情報を送信する送信部と、
   前記送信部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記画像形成部による画像形成で消費されたトナー量に関する情報と、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の交換に関する情報を前記送信部が前記サーバーに送信するタイミングを制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記トナー供給容器には、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報が記憶されている記憶部が設けられ、
   前記画像形成装置は、前記記憶部に記憶されている、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報を読み取る読取部を更に備え、
   前記制御部は、前記画像形成部による画像形成で消費されるトナー量に関する情報と、前記読取部により読み取られた、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の交換に関する情報を前記送信部が前記サーバーに送信するタイミングを制御する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成装置は、前記トナー供給容器の交換を検知する検知部を更に備え、
   前記制御部は、前記トナー供給容器の交換が前記検知部により検知されたことに伴って、前記画像形成部による画像形成で消費されるトナー量に関する情報と、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の交換に関する情報を前記送信部が前記サーバーに送信するタイミングを制御する
   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。
8. 前記制御部は、前記画像形成部による画像形成で消費されるトナー量に関する情報と、前記トナー供給容器に収容されたトナーの使用可能量に関する情報に基づいて、前記現像装置の寿命を予測し、予測された前記現像装置の寿命が所定の閾値に達したことに伴って、前記現像装置の交換に関する情報を前記送信部により前記サーバーに送信させる
   ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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