JP2020091396A - 画像形成装置、劣化状態検出方法および劣化状態検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 記録媒体に転写する直前のトナーの劣化状態を容易に検出すること。【解決手段】 画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、トナーを含む現像剤を収容する収容し、像担持体に形成された静電潜像を現像するためにトナーを像担持体に付与する現像器と、現像器に収容されるトナーの劣化に相関する劣化量に基づいて、像担持体から用紙に付与される直前のトナーの劣化状態を決定する劣化状態決定部と、を備える。【選択図】 図１２

Description

この発明は、画像形成装置、劣化状態検出方法および劣化状態検出プログラムに関し、特に、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアとからなる現像剤を用いて画像を形成する画像形成装置、その画像形成装置で実行される劣化状態検出方法およびコンピューターにその劣化状態検出方法を実行させる劣化状態検出プログラムに関する。

ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）で代表される画像形成装置は、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアとからなる現像剤を現像器で攪拌することによって摩擦帯電させ、トナー粒子に電荷を付与することによって感光体ドラムにトナー像を形成している。現像器で現像剤が攪拌されることによって現像剤に物理的なストレスが加わることにより、トナーに外添されている外添剤がトナーから離脱したり、またはトナー内に埋没したりする等して、トナーが劣化する場合がある。トナーが劣化するとトナーが有する現像性や転写性などの機能が低下するため、トナーで形成される画像の品質が悪化する。

この問題に対応するための技術として、例えば、特開２０１６−６２０２３号公報には、トナーが平均して現像器内に枚数ベースで何枚分滞在しているかを示すトナー平均滞在枚数が所定枚数以上にならないようにトナーリフレッシュ制御を実行する技術が記載されている。

しかしながら、現像器内のトナーは、現像器から感光体ドラム等の像担持体を介して用紙に転写されるため、特開２０１６−６２０２３号公報に記載の技術は、用紙に転写する直前のトナーの劣化状態を判断できないといった問題がある。

特開２０１６−６２０２３号公報

この発明の他の目的は、記録媒体に転写する直前のトナーの劣化状態を容易に検出することが可能な画像形成装置を提供することである。

この発明の他の目的は、記録媒体に転写する直前のトナーの劣化状態を容易に検出することが可能な劣化状態検出方法を提供することである。

この発明のさらに他の目的は、記録媒体に転写する直前のトナーの劣化状態を容易に検出することが可能な劣化状態検出プログラムを提供することである。

この発明のある局面によれば、画像形成装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像手段と、現像手段に収容されたトナーの一部で生成されるトナー像を担持する像担持体と、現像手段に収容されるトナーの劣化に相関する劣化量に基づいて、像担持体から記録媒体に付与される直前のトナーの劣化状態を決定する劣化状態決定手段を備える。

この局面に従えば、記録媒体に付与される直前のトナーの劣化状態を容易に検出可能な画像形成装置を提供することができる。

好ましくは、劣化状態決定手段は、現像手段に収容されたトナーのうちから現像手段に収容されたすべてのトナーに占める割合が所定割合以上になるまで劣化量が小さい順に選択された対象トナーの劣化量に基づいて像担持体から記録媒体に付与される直前のトナーの劣化状態を決定する。

好ましくは、現像手段に収容されたトナーの劣化量の分散に基づいて、所定割合を決定する割合決定手段を、さらに備える。

この局面に従えば、現像手段に収容されたトナーの劣化量の分散の違いに対応することができる。

好ましくは、劣化状態決定手段は、現像手段に収容されているトナーが消費される消費量と、現像手段にトナーが供給される供給量とに基づいて、劣化状態を決定する。

この局面に従えば、像担持体から記録媒体に付与される直前のトナーの劣化状態を容易に決定することができる。

好ましくは、画像形成の対象となる画像データに基づいて現像手段に収容されたトナーの消費量を決定する消費量決定手段を、さらに備える。

この局面に従えば、トナーの消費量を正確に決定できる。

好ましくは、劣化状態決定手段により決定された劣化状態に基づいて、現像手段に収容されるトナーの少なくとも一部を入れ換える入換制御手段を、さらに備える。

この局面に従えば、入れ換えるトナーの量をできるだけ少なくしてトナーが無駄に消費されないようにできる。

好ましくは、劣化状態は対象トナーの劣化量の平均値であり、入換制御手段は、対象トナーの劣化量の平均値が上限しきい値以上の場合に、現像手段に収容されるトナーの少なくとも一部を入れ換える。

この局面に従えば、トナーを入れ換えるタイミングを容易に決定することができる。

好ましくは、入換量決定手段は、ユーザーによる所定操作が入力されることに応じて、入換量を決定する。

好ましくは、入換制御手段は、劣化状態決定手段により決定される劣化状態が有効状態になるまで現像手段に収容されるトナーの少なくとも一部を入れ換える。

好ましくは、有効状態は対象トナーの劣化量の平均値が有効しきい値以下の状態である。

好ましくは、入換制御手段は、予め定められた消費用データに基づいて現像手段にトナーを消費させる。

この局面に従えば、現像手段に予め定められた量のトナーを消費させることができる。

好ましくは、トナーの劣化量は現像手段が駆動した累積時間である。

好ましくは、トナーの劣化量はトナーが現像手段に収容されている間に現像手段がトナー像を生成した回数である。

好ましくは、像担持体により担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段を、さらに備え、トナーの劣化量はトナーが現像手段に収容されている間に像担持体により担持されたトナー像が転写手段により記録媒体に転写された回数である。

この発明のさらに他の局面によれば、劣化状態検出方法は、画像形成装置で実行される劣化状態検出方法であって、画像形成装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像手段と、現像手段に収容されたトナーの一部で生成されるトナー像を担持する像担持体と、を備え、現像手段に収容されるトナーの劣化に相関する劣化量に基づいて、像担持体から記録媒体に付与される直前のトナーの劣化状態を決定する劣化状態決定ステップを含む。

この局面に従えば、記録媒体に付与される直前のトナーの劣化状態を容易に検出することが可能な劣化状態検出方法を提供することができる。

この発明のさらに他の局面によれば、劣化状態検出プログラムは、画像形成装置を制御するコンピューターで実行される劣化状態検出プログラムであって、画像形成装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像手段と、現像手段に収容されたトナーの一部で生成されるトナー像を担持する像担持体と、を備え、現像手段に収容されるトナーの劣化に相関する劣化量に基づいて、像担持体から記録媒体に付与される直前のトナーの劣化状態を決定する劣化状態決定ステップをコンピューターに実行させる。

この局面に従えば、記録媒体に付与される直前のトナーの劣化状態を容易に検出することが可能な劣化状態検出プログラムを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態におけるＭＦＰの外観を示す斜視図である。 本実施の形態におけるＭＦＰのハードウェア構成の概要を示すブロック図である。 ＭＦＰの内部構成を示す模式的断面図である。 現像器の断面図である。 画質ランクの推移を示す図である。 現像器に収容されたトナーの劣化状態の推移の一例を示す図である。 現像器に収容されるトナーと中間転写ベルトに形成されるトナー像を構成するトナーそれぞれのＳｉ比率の一例を示す図である。 現像器収容された新たなトナーと劣化したトナーのＳｉ比率の分布の一例を示す図である。 現像器に収容されたトナーのＳｉ比率の分散と選別割合との一例を示す図である。 本実施の形態におけるＭＦＰが備えるＣＰＵが有する機能の一例を示すブロック図である。 供給制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。 劣化状態検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 トナーリフレッシュ制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明では同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本発明の第１の実施の形態におけるＭＦＰの外観を示す斜視図である。図２は、本実施の形態におけるＭＦＰのハードウェア構成の概要を示すブロック図である。図１および図２を参照して、ＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）１００は、画像処理装置の一例であり、メイン回路１１０と、原稿を読み取る原稿読取部１３０と、原稿を原稿読取部１３０に搬送する自動原稿搬送装置１２０と、画像データに基づいて用紙に画像を形成する画像形成部１４０と、画像形成部１４０に用紙を供給する給紙部１５０と、ユーザーインターフェースとしての操作パネル１６０とを含む。

自動原稿搬送装置１２０は、原稿トレイ上にセットされた複数枚の原稿を１枚ずつ自動的に原稿読取部１３０の原稿読み取り位置まで搬送し、原稿読取部１３０により原稿に形成された画像が読み取られた原稿を原稿排紙トレイ上に排出する。

原稿読取部１３０は、原稿を読み取るための矩形状の読取面を有する。読取面は、例えばプラテンガラスにより形成される。自動原稿搬送装置１２０は、読取面の１つの辺に平行な軸を中心に回転可能にＭＦＰ１００の本体に接続され、開閉可能である。自動原稿搬送装置１２０の下方に、原稿読取部１３０が配置されており、自動原稿搬送装置１２０が回転して開いた開状態で、原稿読取部１３０の読取面が露出する。このため、ユーザーは、原稿読取部１３０の読取面に原稿を載置可能である。自動原稿搬送装置１２０は、原稿読取部１３０の読取面が露出する開状態と、読取面を覆う閉状態とに状態を変化可能である。

画像形成部１４０は、給紙部１５０により搬送される用紙に、周知の電子写真方式により画像を形成する。本実施の形態では、画像形成部１４０は、画像データと、用紙の媒体種別に対応する画像形成条件で、給紙部１５０により搬送される用紙に画像を形成する。画像が形成された用紙は排紙トレイ１５９に排出される。

メイン回路１１０は、ＭＦＰ１００の全体を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）１１１と、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１１２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１１４と、大容量記憶装置としてのハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１１５と、ファクシミリ部１１６と、外部記憶装置１１８と、を含む。ＣＰＵ１１１は、プログラムを実行するコンピューターの一例である。ＣＰＵ１１１は、プログラムを実行することにより、自動原稿搬送装置１２０、原稿読取部１３０、画像形成部１４０、給紙部１５０および操作パネル１６０と接続され、ＭＦＰ１００の全体を制御する。

ＲＯＭ１１３は、ＣＰＵ１１１が実行するプログラム、またはそのプログラムを実行するために必要なデータを記憶する。ＲＡＭ１１４は、ＣＰＵ１１１がプログラムを実行する際の作業領域として用いられる。また、ＲＡＭ１１４は、原稿読取部１３０から連続的に送られてくる画像データを一時的に記憶する。

操作パネル１６０は、ＭＦＰ１００の上部に設けられる。操作パネル１６０は、表示部１６１と操作部１６３とを含む。表示部１６１は、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ）であり、ユーザーに対する指示メニューや取得した画像データに関する情報等を表示する。なお、ＬＣＤに代えて、画像を表示する装置であれば、例えば、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイを用いることができる。

操作部１６３は、タッチパネル１６５と、ハードキー部１６７とを含む。タッチパネル１６５は、静電容量方式である。なお、タッチパネル１６５は、静電容量方式に限らず、例えば、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式等の他の方式を用いることができる。

タッチパネル１６５は、その検出面が表示部１６１の上面または下面に表示部１６１に重畳して設けられる。ここでは、タッチパネル１６５の検出面のサイズと、表示部１６１の表示面のサイズとを同じである。このため、表示面の座標系と検出面の座標系は同じである。タッチパネル１６５は、ユーザーが、表示部１６１の表示面を指示する位置を検出面で検出し、検出した位置の座標をＣＰＵ１１１に出力する。表示面の座標系と検出面の座標系は同じなので、タッチパネル１６５が出力する座標を、表示面の座標に置き換えることができる。

ハードキー部１６７は、複数のハードキーを含む。ハードキーは、例えば接点スイッチである。タッチパネル１６５は、表示部１６１の表示面中でユーザーにより指示された位置を検出する。ユーザーがＭＦＰ１００を操作する場合は直立した姿勢となる場合が多いので、表示部１６１の表示面、タッチパネル１６５の操作面およびハードキー部１６７は、上方を向いて配置される。ユーザーが表示部１６１の表示面を容易に視認することができ、ユーザーは指で操作部１６３を容易に指示できる。

通信Ｉ／Ｆ部１１２は、ネットワークにＭＦＰ１００を接続するためのインターフェースである。通信Ｉ／Ｆ部１１２は、ＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）またはＦＴＰ（Ｆｉｌｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等の通信プロトコルで、ネットワークに接続された他のコンピューターまたはデータ処理装置と通信する。通信Ｉ／Ｆ部１１２が接続されるネットワークは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）であり、接続形態は有線または無線を問わない。また、ネットワークは、ＬＡＮに限らず、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、インターネット等であってもよい。

ファクシミリ部１１６は、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）に接続され、ＰＳＴＮにファクシミリデータを送信する、またはＰＳＴＮからファクシミリデータを受信する。ファクシミリ部１１６は、受信したファクシミリデータを、ＨＤＤ１１５に記憶するとともに、画像形成部１４０でプリント可能なプリントデータに変換して、画像形成部１４０に出力する。これにより、画像形成部１４０は、ファクシミリ部１１６により受信されたファクシミリデータの画像を用紙に形成する。また、ファクシミリ部１１６は、ＨＤＤ１１５に記憶されたデータをファクシミリデータに変換して、ＰＳＴＮに接続されたファクシミリ装置に送信する。

外部記憶装置１１８は、ＣＰＵ１１１により制御され、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１１８Ａ、または半導体メモリが装着される。本実施の形態においては、ＣＰＵ１１１は、ＲＯＭ１１３に記憶されたプログラムを実行する例を説明するが、ＣＰＵ１１１は、外部記憶装置１１８を制御して、ＣＤ−ＲＯＭ１１８ＡからＣＰＵ１１１が実行するためのプログラムを読出し、読み出したプログラムをＲＡＭ１１４に記憶し、実行するようにしてもよい。

ＣＰＵ１１１は、画像形成部１４０を制御し、用紙などの記録媒体に画像データの画像を形成させる。ＣＰＵ１１１が画像形成部１４０に出力する画像データは、原稿読取部１３０から入力される画像データの他、外部から受信されるプリントデータ等の画像データを含む。

なお、ＣＰＵ１１１が実行するためのプログラムを記憶する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ１１８Ａに限られず、フレキシブルディスク、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ）／ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｃ）／ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ））、ＩＣカード、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）などの半導体メモリ等の媒体でもよい。さらに、ＣＰＵ１１１がネットワークに接続されたコンピューターからプログラムをダウンロードしてＨＤＤ１１５に記憶する、または、ネットワークに接続されたコンピューターがプログラムをＨＤＤ１１５に書込みするようにして、ＨＤＤ１１５に記憶されたプログラムをＲＡＭ１１４にロードしてＣＰＵ１１１で実行するようにしてもよい。ここでいうプログラムは、ＣＰＵ１１１により直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。

図３は、ＭＦＰの内部構成を示す模式的断面図である。図３を参照して、自動原稿搬送装置１２０は、原稿トレイに載置された１以上の原稿をさばいて、１枚ずつ原稿読取部１３０に搬送する。原稿読取部１３０は、自動原稿搬送装置１２０により原稿ガラス１１上にセットされた原稿の画像を、その下方を移動するスライダー１２に取付けられた露光ランプ１３で露光する。原稿からの反射光は、ミラー１４と２枚の反射ミラー１５，１５Ａによりレンズ１６に導かれ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）センサー１８に結像する。露光ランプ１３とミラー１４とは、スライダー１２に取付けられており、スライダー１２は、スキャナモーター１７により、図３中に示す矢印方向（副走査方向）へ複写倍率に応じた速度Ｖで移動する。これにより、原稿ガラス１１上にセットされた原稿を全面にわたって走査することができる。また、露光ランプ１３とミラー１４の移動に伴い、２枚の反射ミラー１５，１５Ａは、速度Ｖ／２で図３中矢印方向へ移動する。これにより、露光ランプ１３で原稿に照射された光が、原稿で反射してからＣＣＤセンサー１８に結像するまでの光路長が常に一定となる。

ＣＣＤセンサー１８に結像した反射光は、ＣＣＤセンサー１８内で電気信号としての画像データに変換される。画像データは、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の印字用データに変換されて、画像形成部１４０に出力される。

画像形成部１４０は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックそれぞれの画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを備える。ここで、“Ｙ”、“Ｍ”、“Ｃ”および“Ｋ”は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックを表す。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの少なくとも１つが駆動されることにより、画像が形成される。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのすべてが駆動されると、フルカラーの画像を形成する。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋには、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの印字用データがそれぞれ入力される。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋは、取扱うトナーの色彩が異なるのみなので、ここでは、イエローの画像を形成するための画像形成ユニット２０Ｙについて説明する。

画像形成ユニット２０Ｙは、イエローの印字用データが入力される露光装置２１Ｙと、像担持体である感光体ドラム２３Ｙと、感光体ドラム２３Ｙの表面を一様に帯電するための帯電ローラー２２Ｙと、現像器２４Ｙと、感光体ドラム２３Ｙ上に形成されたトナー像を電界力の作用で中間転写ベルト３０上に転写するための１次転写ローラー２５Ｙと、感光体ドラム２３Ｙ上の転写残トナーを除去するためドラム清掃ブレード２７Ｙと、トナーボトル４１Ｙと、トナーホッパー４２Ｙと、を備える。

トナーボトル４１Ｙは、イエローのトナーを収容する。トナーボトル４１Ｙは、トナーボトルモーターを駆動源として回転する。トナーボトル４１Ｙは、その内壁にらせん状の突起が形成されている。トナーボトル４１Ｙが回転すると、トナーが突起に沿って移動してトナーボトル４１Ｙの外部に排出される。トナーボトル４１Ｙから排出されたトナーは、トナーホッパー４２Ｙに供給される。トナーホッパー４２Ｙは、トナーを収容する収容室と、収容室の下部に設けられたスクリューと、スクリューを回転させるトナー補給モーターとを備える。収容室のスクリューの端部の近傍に現像器２４Ｙに連通する連結部材が取り付けられている。トナーホッパー４２Ｙは、現像器２４Ｙに収容されたトナーの残量が予め定められた下限値以下になることに応じて現像器２４Ｙにトナーを供給する。具体的には、トナー補給モーターがスクリューを回転させると、収容室に収容されたトナーがスクリューに沿って移動し、トナーが連結部材を通って現像器２４Ｙに供給される。トナーホッパー４２Ｙのスクリューの回転量を調整することにより、現像器２４Ｙに供給されるトナーの量が調整される。

感光体ドラム２３Ｙの周辺に、帯電ローラー２２Ｙ、露光装置２１Ｙ、現像器２４Ｙ、１次転写ローラー２５Ｙ、ドラム清掃ブレード２７Ｙが、感光体ドラム２３Ｙの回転方向に沿って順に配置される。

。感光体ドラム２３Ｙは、帯電ローラー２２Ｙによって帯電された後、露光装置２１Ｙが発光するレーザー光が照射される。露光装置２１Ｙは、感光体ドラム２３Ｙの表面の画像対応部を露光して静電潜像を形成する。これにより、感光体ドラム２３Ｙに静電潜像が形成される。続いて、現像器２４Ｙが、電界力の作用で、感光体ドラム２３Ｙに形成された静電潜像を帯電したトナーで現像する。これにより、静電潜像上にトナーが載せられたトナー像が感光体ドラム２３Ｙに形成される。感光体ドラム２３Ｙ上に形成されたトナー像は、像担持体である中間転写ベルト３０上に１次転写ローラー２５Ｙにより電界力の作用で転写される。感光体ドラム２３Ｙ上で転写されずに残ったトナーは、ドラム清掃ブレード２７Ｙにより感光体ドラム２３Ｙから除去される。

一方、中間転写ベルト３０は、駆動ローラー３３Ｃとローラー３３Ａとにより弛まないように懸架されている。駆動ローラー３３Ｃが図３中で反時計回りに回転すると、中間転写ベルト３０が所定の速度で図中反時計回りに回転する。中間転写ベルト３０の回転に伴って、ローラー３３Ａが、反時計回りに回転する。

これにより、画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋが、順に中間転写ベルト３０上にトナー像を転写する。画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋそれぞれが、中間転写ベルト３０上にトナー像を転写するタイミングは、中間転写ベルト３０に付された基準マークを検出することにより、調整される。これにより、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト３０上に重畳される。

中間転写ベルト３０に形成されたトナー像は、２次転写ローラー２６によって電界力の作用で、タイミングローラー３１により搬送される用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着ローラー対３２に搬送され、定着ローラー対３２により加熱および加圧される。これにより、トナーが溶かされて用紙に定着する。その後、用紙は排紙トレイ３９に排出される。

中間転写ベルト３０の画像形成ユニット２０Ｙの上流に、ベルト清掃ブレード２８が設けられている。ベルト清掃ブレード２８は、中間転写ベルト３０上で用紙に転写されずに残ったトナーを除去する。

給紙カセット３５，３５Ａ，３５Ｂには、それぞれサイズの異なる用紙がセットされている。給紙カセット３５，３５Ａ，３５Ｂそれぞれに収容された用紙は、給紙カセット３５，３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ取付けられている取出ローラー３６，３６Ａ，３６Ｂにより、搬送経路へ供給され、給紙ローラー３７によりタイミングローラー３１へ送られる。

ＭＦＰ１００は、フルカラーの画像を形成する場合、画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのすべてを駆動するが、モノクロの画像を形成する場合、画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋのいずれか１つを駆動する。また、画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋの２以上を組み合わせて画像を形成することもできる。なお、ここでは、用紙に４色のトナーそれぞれを形成する画像形成ユニット２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋを備えたタンデム方式のＭＦＰ１００について説明するが、１つの感光体ドラムで４色のトナーを順に用紙に転写する４サイクル方式のＭＦＰであってもよい。

次に、現像器２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋについて説明する。現像器２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋは、収容されるトナーの色が異なるが構成は同じなので、ここでは、現像器２４Ｙを例に説明する。

図４は、現像器の断面図である。図４の紙面上下方向を上下方向、図４の紙面垂直方向を前後方向と定義する。現像器２４Ｙは、ケース２００Ｙ、撹拌スクリュー２０１Ｙ、供給スクリュー２０３Ｙ、現像ローラー２０５Ｙを備えている。

ケース２００Ｙは、現像剤、撹拌スクリュー２０１Ｙ、供給スクリュー２０３Ｙおよび現像ローラー２０５Ｙを収容する筐体である。ケース２００Ｙは、前後方向に延在しており、左右方向に隣り合う撹拌空間Ｓｐ１および供給空間Ｓｐ２を有する。撹拌空間Ｓｐ１は、ケース２００Ｙにおいて供給空間Ｓｐ２よりも左側に設けられている。撹拌空間Ｓｐ１と供給空間Ｓｐ２とは、前後方向の両端において繋がっている。

撹拌スクリュー２０１Ｙは、撹拌空間Ｓｐ１内に設けられ、前後方向に延在している。撹拌スクリュー２０１Ｙは、モーターにより回転させられることにより、現像剤を撹拌しながら後ろ側から前側へと搬送する。これにより、トナーが負に帯電し、キャリアが正に帯電する。撹拌スクリュー２０１Ｙにより搬送された現像剤は、撹拌空間Ｓｐ１の前側の端部から供給空間Ｓｐ２に流入する。

供給スクリュー２０３Ｙは、供給空間Ｓｐ２内に設けられ、前後方向に延在している。供給スクリュー２０３Ｙは、モーターにより回転させられることにより、現像剤を前側から後ろ側へと搬送する。そして、供給スクリュー２０３Ｙにより搬送された現像剤は、供給空間Ｓｐ２の後ろ側の端部から撹拌空間Ｓｐ１に流入する。よって、現像剤は、撹拌空間Ｓｐ１と供給空間Ｓｐ２との間を循環している。

現像ローラー２０５Ｙは、供給空間Ｓｐ２内に設けられ、前後方向に延在している。これにより、現像ローラー２０５Ｙは、供給スクリュー２０３Ｙと対向している。更に、現像ローラー２０５Ｙは、ケース２００Ｙから露出しており、感光体ドラム２３Ｙと対向している。現像ローラー２０５Ｙは、磁石を内蔵しており、磁力により磁性体のキャリアを非磁性体のトナーと共に吸着して、供給スクリュー２０３Ｙにより搬送されてきた現像剤を担持する。

ケース２００Ｙに、ケース２００Ｙ内の現像剤の量を検出するセンサーが取り付けられている。センサーが検出した現像剤の量が所定値よりも少ない場合には、トナーホッパー４２Ｙからケース２００Ｙに現像剤が供給される。

現像ローラー２０５Ｙは、トナーを感光体ドラム２３Ｙに付与して静電潜像を現像する。具体的には、現像ローラー２０５Ｙには、現像バイアスが印加されている。これにより、現像ローラー２０５Ｙの周面の電位は、感光体ドラム２３Ｙの周面の露光装置２１Ｙによりレーザービームが照射された部分の電位（略０Ｖ）よりも低く、かつ、感光体ドラム２３Ｙの周面のレーザービームが照射されていない部分の電位よりも高くなる。現像ローラー２０５Ｙが担持している現像剤の内の非磁性トナーは、負に帯電しているので、感光体ドラム２３Ｙの周面のレーザービームが照射された部分に付着する。これにより、感光体ドラム２３Ｙの周面には負に帯電したトナーによりトナー像が形成される。

次に、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化について説明する。現像器２４Ｙに収容されたトナーは、現像器２４Ｙにより攪拌されることにより劣化する。トナーの劣化は、トナーに外添されている外添剤がトナーから離脱したり、またはトナー内に埋没したりする等の現象であり、劣化の程度は、現像器２４Ｙ内で攪拌される時間に相関する。本実施の形態においては、現像剤が攪拌されて受けるストレスの量を示す単位を劣化量という。劣化量は、現像器２４Ｙに収容されたトナーについてトナーの劣化に相関する値である。ここでは、ＭＦＰ１００が記録媒体に画像を形成するごとに現像器２４Ｙが駆動するものとし、劣化量の単位をプリント枚数とする。プリント枚数は、ＭＦＰ１００が記録媒体に画像を形成する回数を示し、画像が形成される記録媒体の枚数である。そして、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化状態を、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の平均値とする。

図５は、画質ランクの推移を示す図である。図５を参照して、横軸にプリント枚数が示され、縦軸に画質ランクが示される。画質ランクは、ＭＦＰ１００により用紙に形成されたトナー画像の画質を目視で検査した結果を示し、ランク５が最も画質が高く、ランク１が最も画質が低い。図５に示すグラフは、ＭＦＰ１００に画像を形成させた実験の結果を示す。実験の条件は、ＭＦＰ１００に印字率が１％の画像データの画像をプリント枚数が２４ｋｐになるまで用紙に形成させ、その後、トナーを所定量だけ入れ換えるトナーリフレッシュ制御を８回実行する場合を示している。ただし、ｋｐは１０００枚を示す。プリント枚数が８ｋｐ、１６ｋｐ、２４ｐそれぞれにおいて画像が形成された用紙の画質を目視で評価した結果と、トナーリフレッシュ制御を２回実行するごとに用紙に画像を形成させて画像が形成された用紙の画質を目視で評価した結果を示す。プリント枚数が１〜１００枚の初期の状態において、画質ランクが５であり、プリント枚数が増加するごとに画質ランクが低下する。プリント枚数が２４ｋｐの後はトナーリフレッシュ制御を実行する回数が増加するごとに画質ランクが増加し、トナーリフレッシュ制御の回数が８回目で、画質ランクが５に回復する。

図６は、現像器に収容されたトナーの劣化状態の推移の一例を示す図である。図６に示す推移は、図５における実験における現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化状態の推移を示す。ここでは、トナーの劣化状態の単位を、ｋｐとしている。なお、トナーの劣化状態の単位はｋｐに限らず、現像器２４Ｙ内で攪拌される時間等の別の単位を用いてもよい。図６を参照して、横軸にプリント枚数が示され、縦軸に現像器２４Ｙに収容されるトナーの劣化状態が示される。プリント枚数が1〜１００枚の初期の状態において、現像器２４Ｙに収容されるトナーの劣化状態を０としている。

プリント枚数が増加するにつれて劣化量の平均が増加する。プリント枚数が８ｋｐにおいて現像器２４Ｙに収容されるトナーの劣化状態が約６ｋｐである。また、プリント枚数２４ｋｐとなった時点で現像器２４Ｙに収容されるトナーの劣化状態が約１２ｋｐとなり、その後、トナーリフレッシュ制御を１２回実行する場合を示している。

図５に示した画質ランクの推移においては、トナーリフレッシュ制御を８回実行した時点で画像ランクが回復した。これに対して、図６においては、トナーリフレッシュ制御が８回目において、現像器２４Ｙに収容されるトナーの劣化状態が約６ｋｐとなる。トナーリフレッシュ制御が実行される前の段階で現像器２４Ｙに収容されるトナーの劣化状態が約６ｋｐとなるのは、プリント枚数が８ｋｐの場合である。これに対して、図５に示した画質ランクの推移においては、プリント枚数６ｋｐにおいては、画質ランクが３未満である。

画像ランク３を維持するための現像器２４Ｙに収容されるトナーの劣化状態を２ｋｐとすれば、図６に示した結果に従えば、トナーリフレッシュ制御を開始してから現像器２４Ｙに収容されるトナーの劣化状態が２ｋｐとなるのは、リフレッシュ回数が８回より多くなる。このため、画質レベルが回復しているにもかかわらず、トナーリフレッシュ制御が実行されてトナーが無駄に消費されるとともに、トナーリフレッシュ制御が実行される時間が長くなる。

したがって、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化状態を基準にトナーリフレッシュ回数を決定すると、正確なリフレッシュ回数を求めることができない。

このため、本実施の形態におけるＭＦＰ１００においては、中間転写ベルト３０から用紙に転写される直前のトナーの劣化状態に基づいてトナーリフレッシュ制御を実行する。

トナーは、外添剤がトナーから離脱したり、またはトナーに埋没したりすることにより劣化する。本実施の形態においては、外添剤の代表であるシリカを計測対象とし、トナー表面におけるシリカの量を計測する実験をした。

図７は、現像器に収容されるトナーと中間転写ベルトに形成されるトナー像を構成するトナーそれぞれのＳｉ比率の一例を示す図である。Ｓｉ比率は、トナー表面に占めるシリカの面積の割合である。実験では、現像器２４Ｙに収容されるトナーの量および劣化量と、現像器２４から感光体ドラム２３Ｙを経て中間転写ベルト３０に転写されたトナーの量および劣化量を測定した。プリント枚数が初期状態、８ｋｐ、１６ｋｐ、２４ｋｐ、トナーリフレッシュ制御２回、トナーリフレッシュ制御４回、トナーリフレッシュ制御８回それぞれにおける、現像器２４Ｙにおけるトナーと、中間転写ベルト３０に形成されるトナー像を構成するトナーとでそれぞれのＳｉ比率を計測した。実験では複数のトナーのＳｉ比率を計測し、平均を算出した。図７を参照して、プリント枚数が初期状態、８ｋｐ、１６ｋｐ、２４ｋｐ、トナーリフレッシュ制御２回、トナーリフレッシュ制御４回、トナーリフレッシュ制御８回のいずれにおいても中間転写ベルト３０上のトナーのＳｉ比率が現像器２４Ｙに収容されるトナーのＳｉ比率より高い。これは、現像器２４Ｙに収容されたトナーのうち劣化量が小さいトナーが優先的に感光体ドラム２３Ｙに付与されて、中間転写ベルト３０に転写されることを示している。

図７に示した実験結果から、中間転写ベルト３０に転写されたトナー像を構成するトナーは、現像器２４Ｙに収容されたすべてのトナーのうち劣化量が小さいトナーの集合であるといえる。

図８は、現像器収容された新たなトナーと劣化したトナーのＳｉ比率の分布の一例を示す図である。現像器２４Ｙに収容されているトナーのＳｉ比率を実験で計測したところ、新たなトナーのＳｉ比率の平均が１４％であり、劣化したトナーのＳｉ比率の平均が９％であった。図８を参照して、Ｓｉ比率が正規分布すると想定して、新たなトナーのＳｉ比率の分布を平均が１４％で分散をｘに想定した正規分布で示し、劣化したトナーのＳｉ比率の分布を平均が９％で分散を２ｘに想定した正規分布で示している。図７に示した、現像器に収容されるトナーと中間転写ベルト３０に形成されるトナー像を構成するトナーそれぞれのＳｉ比率との関係から、現像器２４Ｙに収容されたトナーのうち中間転写ベルト３０に転写されるトナーのうち劣化したトナーのＳｉ比率の分布は平均が９．６％で分散が２ｘの正規分布と考えられる。この結果から、現像器２４Ｙに収容されたトナーのうちＳｉ比率が７．２％以上のトナーが中間転写ベルトに転写されたと考えられる。現像器２４Ｙに収容されたトナーのうちＳＩ比率が７．２％以上のトナーが現像器２４Ｙに収容されたトナーに占める割合は８割であることがわかった。

図７に示したように中間転写ベルト３０に転写されたトナーのＳｉ比率と現像器２４Ｙに収容されたトナーのＳｉ比率との差は、プリント枚数にかかわらずほぼ同じである。したがって、現像器２４Ｙに収容されたトナーのＳｉ比率の平均値にかかわらず、現像器２４Ｙに収容されたトナーのＳｉ比率の分布が同じであれば、選別割合は一定となると考えられる。選別割合は、中間転写ベルト３０に転写されるトナーのＳｉ比率の最低値を基準値としたときに、現像器２４Ｙに収容されるトナーにおいて基準値となるＳｉ比率以上のＳｉ比率のトナーが占める割合である。

現像器２４Ｙに収容されたトナーのＳｉ比率の分布が異なる場合は、選別割合が異なる。次に、現像器２４Ｙに収容されたトナーのＳｉ比率の分布と選別割合との関係について検討する。

図９は、現像器に収容されたトナーのＳｉ比率の分散と選別割合との一例を示す図である。現像器２４Ｙに収容されたトナーのＳｉ比率が０．６％以上の場合と、０．７％以上の場合とで実験した結果を示す。図９に示した実験結果から、分散が異なっても選別割合が７割〜９割の間となる。分散が高くなれば約９割で飽和する。したがって、現像器２４Ｙに収容されているトナーのうち劣化量が小さいトナーの７割〜９割のトナーが中間転写ベルト３０に転写されることになる。また、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の分散と選別割合との関係を定めるようにすれば、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の分散から選別割合を求めることができる。ここでは、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の分散と選別割合との関係を定めた分散割合データが予め定められている場合を例に説明する。

図１０は、本実施の形態におけるＭＦＰが備えるＣＰＵが有する機能の一例を示すブロック図である。図１０に示すＣＰＵ１１１の機能は、ＭＦＰ１００が備えるＣＰＵ１１１が、ＲＯＭ１１３、ＨＤＤ１１５またはＣＤ−ＲＯＭ１１８Ａに記憶された劣化状態検出プログラムを実行することにより、ＣＰＵ１１１により実現される機能である。ＣＰＵ１１１は、現像器２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋそれぞれに対してトナーリフレッシュ制御をするが、制御方法はすべて同じなので、ここでは、現像器２４Ｙに対するトナーリフレッシュ制御を例に説明する。

図１０を参照して、ＣＰＵ１１１は、劣化状態決定部５１と、消費量決定部５３と、供給制御部５５と、入換制御部５９と、を含む。

消費量決定部５３は、現像器２４Ｙにより消費されるトナーの量を消費量に決定する。消費量決定部５３は、消費量を劣化状態決定部５１に出力する。消費量は、画像形成の対象となる画像データから定まる印字率から画像データに対してトナーが消費される量を算出し、画像形成するごとに算出されたトナーが消費された量を積算した値を消費量として算出する。なお、消費量決定部５３は、印字率に加えて、画像データに基づき算出されるトナーの量の理論値に対して実際に記録媒体に転写されるトナーの量の割合を示す転写効率を用いて、画像データに対してトナーが消費される量を算出するようにしてもよい。また、消費量決定部５３は、現像器２４Ｙに収容された現像剤のトナー濃度を検出する濃度検出センサーと、現像器２４Ｙに収容された現像剤の量を検出する現像剤量検出センサーにより検出された量とから消費量を算出してもよい。

供給制御部５５は、現像器２４Ｙに収容された現像剤の量が所定量以下になると、トナーホッパー４２Ｙを制御して、現像器２４Ｙにトナーを供給させる。供給制御部５５は、現像器２４Ｙに収容されたトナーの残量が予め定められた下限値以下になることに応じてトナーホッパー４２Ｙが備えるスクリューを回転させることにより、現像器２４Ｙにトナーを供給させる。また、トナーホッパー４２Ｙが備えるスクリューの１回転当たりの供給量が単位供給量として予め定められており、供給制御部５５は、スクリューの回転量からトナーホッパー４２Ｙから現像器２４Ｙに供給されるトナー量を供給量として算出する。供給制御部５５は、供給量を劣化状態決定部５１に出力する。

劣化状態決定部５１は、中間転写ベルト３０から用紙に転写される直前のトナーの劣化状態を決定する。劣化状態決定部５１は、分布決定部６１と、分散決定部６３と、劣化状態算出部６５と、を含む。

現像器２４Ｙには、トナーホッパー４２Ｙから所定量のトナーが断続的に供給される。したがって、現像器２４Ｙに収容されたトナーは、劣化量が同じトナーの集合を複数の劣化量ごとに含む。分布決定部６１は、消費量決定部５３から入力される消費量と供給制御部５５から入力される供給量とに基づいて、現像器２４Ｙに収容されたトナーについて劣化量に対するトナーの量の分布を決定する。分布決定部６１は、現像器２４Ｙにトナーホッパー４２Ｙから単位供給量のトナーが供給されるごとに、分布を決定する。トナーホッパー４２Ｙから供給されるトナーの劣化量はゼロである。分布決定部６１は、トナーホッパー４２Ｙからトナーが供給されると、現像器２４Ｙに収容されているトナーの劣化量の分布を、トナーホッパー４２Ｙから供給されるトナーを追加した分布に修正する。

また、分布決定部６１は、現像器２４Ｙに収容されているトナーが消費されるごとに、現像器２４Ｙに収容されているトナーの劣化量の分布を決定する。例えば、プリント回数が１ｋｐ増加するごとに分布を決定する。具体的には、現像器２４Ｙに収容されているトナーそれぞれの劣化量を１ｋｐ増加させる。また、劣化量が同じトナーの集合とごとに、その集合に含まれるトナーのトナー量を、消費率だけ減少させる。例えば、現像器２４Ｙに収容されるすべてのトナーの量ＭＳとし、消費されたトナーの量ＭＣとする場合、消費率はＭＣ／ＭＳである。劣化量が同じトナーの集合に含まれるトナーのトナー量をＭＡとすれば、その集合のトナーが現像器２４Ｙに残存する量ＭＲは、ＭＲ＝ＭＡ×ＭＣ／ＭＳとなる。

分散決定部６３は、分布決定部６１により現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の分布が決定されるごとに、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の分散を決定する。

劣化状態算出部６５は、分散割合データを参照して、分散決定部６３により決定された分散に対応する選別割合を決定する。選別割合は、６割〜９割の値である。

劣化状態算出部６５は、分布決定部６１により決定されたトナーの量の分布に基づいて、対象トナーを決定する。対象トナーは、現像器２４Ｙに収容されたトナーのうち劣化量が所定の値以下のトナーであって、現像器２４Ｙに収容されたすべてのトナーに占める割合が選別割合以上のトナーである。劣化状態算出部６５は、現像器２４Ｙに収容されたトナーのうちから現像器２４Ｙに収容されたすべてのトナーに占める割合が選別割合以上になるまで劣化量が小さい順にトナーを選択することにより、選択したトナーを対象トナーに決定する。具体的には、劣化状態算出部６５は、現像器２４Ｙに収容されたすべてのトナーの量のうち選別割合のトナーの量を選別量に決定する。そして、劣化状態算出部６５は、現像器２４Ｙに収容されたトナーのうち劣化量が同じトナーの集合を、トナー量の合計が選別量になるまで、劣化量が小さい順に選択し、選択された集合のトナーの量の累計を算出する。劣化状態算出部６５は、トナーの量の累計値が選別量を超えた時点で選択された集合のトナーを対象トナーに決定する。劣化状態算出部６５は、対象トナーの劣化量の平均値を、中間転写ベルト３０から用紙に転写される直前のトナーの劣化状態に決定する。

劣化状態決定部５１は、劣化状態算出部６５により算出されたトナーの劣化量の平均値が予め定められた上限しきい値ＴＨ２以上になる場合、入換制御部５９に入換指示を出力する。

入換制御部５９は、入換指示が入力されることに応じて、現像器２４Ｙに収容されたトナーを入れ換える。入換制御部５９は、強制消費部７１を備える。強制消費部７１は、画像形成ユニット２０Ｙを制御して、消費用データに基づいて露光装置２１Ｙに感光体ドラム２３Ｙを露光させる。これにより、感光体ドラム２３Ｙに露光装置２１Ｙにより形成された静電潜像が現像器２４Ｙにより現像され、現像器２４Ｙに収容されたトナーが消費される。消費用データは、予め定められた画像データであり、例えば、現像器２４Ｙに収容されたトナーが感光体ドラム２３Ｙに付与される量が最大となる画像データであるのが好ましい。現像器２４Ｙによる１回あたりの現像で、現像器２４Ｙに収容されたトナーが消費されるトナーをできるだけ多くするためである。例えば、消費用データは、イエローのべた画像を表すデータである。なお、感光体ドラム２３Ｙに形成されるトナー像は、中間転写ベルト３０に転写された後、ベルト清掃ブレード２８により回収される。また、２次転写ローラー２６は、中間転写ベルト４０から離隔した位置に退避される。

現像器２４Ｙに収容されたトナーが消費されて現像剤が所定量以下になると、トナーホッパー３２Ｙから新たなトナーが単位供給量だけ現像器２４Ｙに供給される。強制消費部７１は、劣化状態決定部５１により決定される、中間転写ベルト３０から用紙に転写される直前のトナーの劣化状態が有効状態になるまで画像形成ユニット２０Ｙを制御して、消費用データに基づいて露光装置２１Ｙに感光体ドラム２３Ｙを露光させる。有効状態は対象トナーの劣化量の平均値が予め定められた有効しきい値ＴＨ１以下の状態である。

図１１は、供給制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。供給制御処理は、ＭＦＰ１００が備えるＣＰＵ１１１が、ＲＯＭ１１３、ＨＤＤ１１５またはＣＤ−ＲＯＭ１１８Ａに記憶された劣化状態検出プログラムを実行することにより、ＣＰＵ１１１により実行される処理である。図１１を参照して、ＣＰＵ１１１は、現像器２４Ｙに収容されているトナーのトナー残量が下限値以下となったか否かを判断する。トナー残量が下限値以下になるまで待機状態となり（ステップＳ２１でＮＯ）、トナー残量が下限値以下ならば処理をステップＳ２２に進める。ステップＳ２２においては、現像器２４にトナーを供給し、処理をステップＳ２１に戻す。具体的には、ＣＰＵ１１１は、トナーホッパー４２Ｙを制御して、単位供給量のトナーを現像器２４Ｙに供給させる。

図１２は、劣化状態検出処理の流れの一例を示すフローチャートである。劣化状態検出処理は、ＭＦＰ１００が備えるＣＰＵ１１１が、ＲＯＭ１１３、ＨＤＤ１１５またはＣＤ−ＲＯＭ１１８Ａに記憶された劣化状態検出プログラムを実行することにより、ＣＰＵ１１１により実行される処理である。図１２を参照して、ＣＰＵ１１１は、現像器２４Ｙが駆動したか否かを判断する（ステップＳ０１）。現像器２４Ｙが駆動したならば処理をステップＳ０２に進めるが、そうでなければ処理をステップＳ０５に進める。現像器２４Ｙが駆動する場合は、例えば、画像形成部１４０が記録媒体である用紙に画像を形成する場合、キャリブレーションのために中間転写ベルトにテスト用のトナー像を形成する場合等である。

ステップＳ０２においては、消費量を算出する。感光体ドラム２３Ｙに静電潜像を形成させるために、露光装置２１Ｙに出力した画像データに基づいて、現像器２４Ｙで消費されるトナーの量を消費量として算出する。次のステップＳ０３においては、累積消費量を算出し、処理をステップＳ０４に進める。ステップＳ０２において算出された消費量を累積することにより、累積消費量を算出する。ステップＳ０４においては、現像器２４Ｙに収容されているトナーの量を残トナー量として算出する。ステップＳ０４が実行される前の残トナー量から累積消費量を減算した値を、新たな残トナー量に設定する。

ステップＳ０５においては、現像器２４Ｙにトナーが供給されたか否かを判断する。トナーホッパー４２Ｙから現像器２４Ｙにトナーが供給されたならば処理をステップＳ０６に進めるが、そうでなければ処理をステップＳ０７に進める。ステップＳ０６においては、残トナー量を算出し、処理をステップＳ０７に進める。ステップＳ０４が実行される前の残トナー量に単位供給量を加算した値を、新たな残トナー量に設定する。

ステップＳ０７においては、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の分布を決定し、処理をステップＳ０８に進める。ステップＳ０８においては、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の分散を決定し、処理をステップＳ０９に進める。ステップＳ０９においては、トナーの劣化量の分散に対応する選別割合を決定し、処理をステップＳ１０に進める。ステップＳ１０においては、対象トナーを決定し、処理をステップＳ１１に進める。具体的には、ＣＰＵ１１１は、現像器２４Ｙに収容されたすべてのトナーの量のうち選別割合のトナーの量を選別量に決定する。そして、ＣＰＵ１１１は、現像器２４Ｙに収容されたトナーのうち劣化量が同じトナーの集合を劣化量が小さい順に選択し、選択された集合のトナーの量の累計が選別量になるまで積算する。ＣＰＵ１１１は、トナーの量の累計値が選別量を超えた時点で、それまでに選択された集合のトナーを対象トナーに決定する。

ステップＳ１１においては、対象トナーの劣化量の平均値を、中間転写ベルト３０から用紙に転写される直前のトナーの劣化状態に決定し、処理をステップＳ０１に戻す。

図１３は、トナーリフレッシュ制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。トナーリフレッシュ制御処理は、ＭＦＰ１００が備えるＣＰＵ１１１が、ＲＯＭ１１３、ＨＤＤ１１５またはＣＤ−ＲＯＭ１１８Ａに記憶された劣化状態検出プログラムを実行することにより、ＣＰＵ１１１により実行される処理である。図１３を参照して、ＣＰＵ１１１は、劣化状態検出処理が実行されて決定される劣化状態が上限しきい値ＴＨ２以上か否かを判断する（ステップＳ２１）。劣化状態検出処理が実行されて決定される劣化状態は、対象トナーの劣化量の平均値であり、中間転写ベルト３０から用紙に転写される直前のトナーの劣化状態を示す。劣化状態決定処理が実行されて決定される劣化状態が上限しきい値ＴＨ２以上ならば処理をステップＳ２３に進めるが、そうでなければ処理をステップＳ２２に進める。

ステップＳ２２においては、所定操作を受け付けたか否かを判断する。所定操作を受け付けたならば処理をステップＳ２３に進めるが、そうでなければ処理をステップＳ２１に戻す。所定操作は、予め定められた操作である。所定操作は、例えば、トナーリフレッシュの実行を指示する操作が割り当てられたボタンを指示する操作である。トナーリフレッシュの実行を指示する操作が割り当てられたボタンは、表示部１６１に表示され、ユーザーがそのボタンを指示したことがタッチパネル１６５によって検出されると、所定の操作受け付ける。また、所定操作を、プリント条件のうち記録媒体の種類として予め定められた種類が設定されている状態で、ユーザーにより画像形成を指示する操作としてもよい。予め定められた種類は、例えば、エンボス紙である。エンボス紙は、エンボス加工されて凹凸のある模様が付された紙である。また、予め定められた種類を、厚紙やコート紙としてもよい。また、所定の操作を、所定の画質による画像形成条件が設定されている状態で、ユーザーにより画像形成を指示する操作としてもよい。所定の画質による画像形成条件は、例えば、解像度の高い画像に対する画像形成条件、濃度変化が滑らかな画像に対する画像形成条件、画質を重視する写真モード、高画質モードなどの画像形成条件である。

ステップＳ２３においては、強制消費制御を実行し、処理をステップＳ２４に進める。具体的には、露光装置２１Ｙを制御して、消費用データにしたがって感光体ドラム２３Ｙに静電潜像を形成させる。これにより、現像器２４Ｙに収容されたトナーによって静電潜像が現像され、現像器２４Ｙに収容されたトナーが消費される。

ステップＳ２４においては、劣化状態検出処理が実行されて決定される劣化状態が有効しきい値ＴＨ１以上か否かを判断する。劣化状態検出処理が実行されて決定される劣化状態が有効しきい値ＴＨ１以上ならば処理を終了するが、そうでなければ処理をステップＳ２５に進める。ステップＳ２５においては、現像器２４Ｙにトナーが供給されたか否かを判断する。トナーホッパー４２Ｙからトナーが供給されたならば処理をステップＳ２６に進めるが、そうでなければ処理をステップＳ２３に戻す。ステップＳ２６においては、ステップＳ２４と同様に、劣化状態検出処理が実行されて決定される劣化状態が有効しきい値ＴＨ１以上か否かを判断する。劣化状態検出処理が実行されて決定される劣化状態が有効しきい値ＴＨ１以上ならば処理を終了するが、そうでなければ処理をステップＳ２３に戻す。

ステップＳ２１において、劣化状態検出処理が実行されて決定される劣化状態が上限しきい値ＴＨ２以上か否かを判断し、劣化状態検出処理が実行されて決定される劣化状態が上限しきい値ＴＨ２以上の場合に、ステップＳ２３以降の処理を実行するようにした。このため、画像形成の途中でトナーが入れ換えられるので、画質を維持することができる。なお、ステップＳ２３以降の処理は、ＭＦＰ１００がユーザーにより操作されている間は実行することなく、ユーザーによる指示に基づく画像形成動作が終了した後に実行してもよい。これにより、ユーザーがＭＦＰ１００を操作中にトナーリフレッシュ制御が実行されないようにして、ユーザーの待ち時間が発生しないようにできる。また、ステップＳ２１が実行される前に、中間転写ベルト３０から用紙に転写される直前のトナーの劣化状態を予測し、予測された値を上限しきい値ＴＨ２と比較してもよい。この場合、画像形成する前にトナーが入れ換えられるので、用紙に形成される画像の画質が低下しないようにできる。

以上説明したように本実施の形態におけるＭＦＰ１００は、中間転写ベルト３０から記録媒体である用紙に転写される直前のトナーの劣化状態を容易に決定することができる。このため、記録媒体である用紙に転写されるトナー画像の画質を正確に検出することができる。

また、ＭＦＰ１００は、現像器２４Ｙに収容されたトナーのうちから現像器２４Ｙに収容されたすべてのトナーに占める割合が選別割合以上になるまで劣化量が小さい順に選択された対象トナーの劣化量に基づいて現像器２４Ｙから感光体ドラム２３Ｙに付与されるトナーの劣化状態を決定する。このため、中間転写ベルト３０から記録媒体である用紙に転写される直前のトナーの劣化状態を正確に決定することができる。

また、ＭＦＰ１００は、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の分散に基づいて選別割合を決定するので、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量の分散の違いに対応することができる。

また、ＭＦＰ１００は、現像器２４Ｙに収容されているトナーが消費される消費量と、現像器２４Ｙにトナーホッパー４２Ｙから供給されるトナーの供給量とに基づいて、中間転写ベルト３０から記録媒体である用紙に転写される直前のトナーの劣化状態を決定する。このため、中間転写ベルト３０から記録媒体である用紙に転写される直前のトナーの劣化状態を容易に決定することができる。

また、ＭＦＰ１００は、画像形成の対象となる画像データに基づいてトナーの消費量を決定するので、トナーの消費量を容易に決定することができる。

また、ＭＦＰ１００は、予め定められた画像データである消費用データに基づいて現像器２４Ｙにトナーを消費させる。これにより、現像器２４Ｙにできだけ多くのトナーを消費させることができる。

また、ＭＦＰ１００は、対象トナーの劣化量の平均値が上限しきい値ＴＨ２以上の場合に、現像器２４Ｙに収容されるトナーの少なくとも一部を入れ換えるので、トナーを入れ換えるタイミングを適切に決定することができる。このため、トナーリフレッシュ制御が実行される回数をできるだけ少なくしてトナーが無駄に消費されないようにできる。

また、ＭＦＰ１００は、中間転写ベルト３０から記録媒体である用紙に転写される直前のトナーの劣化状態が有効状態になるまで現像器２４Ｙに収容されるトナーの少なくとも一部を入れ換えるので、トナーリフレッシュ制御で入れ換えられるトナーの量をできるだけ少なくしてトナーが無駄に消費されないようにできる。

なお、本実施の形態においては、トナーの劣化量を、トナーが現像器２４Ｙに収容されている間に感光体ドラム２３Ｙから中間転写ベルト３０に転写されたトナー像が用紙などの記録媒体に２次転写ローラー２６により転写された回数であるプリント枚数としたが、現像器２４Ｙが駆動した累積時間としてもよい。また、トナーの劣化量を現像ローラー２０５Ｙの外周面が移動する距離を示す現像駆動距離としてもよい。この場合、現像器２４Ｙの現像ローラー２０５Ｙの回転速度が可変の場合に対応することができる。トナーの劣化量を、現像器２４Ｙが駆動した累積時間または現像駆動距離とする場合、記録媒体に画像を形成しない間に現像器２４Ｙが駆動することによるトナーの劣化の成分を劣化量が含むので、トナーの劣化量を正確に定めることができる。

また、トナーの劣化量を、トナーが現像器２４Ｙに収容されている間に現像器２４Ｙが感光体ドラム２３Ｙに形成された静電潜像を現像した回数としてもよい。

また、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量と同等の方法で、現像器２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋそれぞれのトナーの劣化量を求めることができる。現像器２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋそれぞれで、トナーリフレッシュ制御を開始するタイミングを決定することができる。換言すれば、現像器２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋそれぞれのトナーリフレッシュ制御を同時に実行してもよいし、別々のタイミングで実行してもよい。

また、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量を、プリント回数が１ｋｐとなるごとに算出するようにしたが、現像器２４Ｙに収容されたトナーの劣化量を算出するタイミングは、より多くの回数としてもよいし、より少ない回数としてもよい。

電子写真プロセスの画像形成ユニット２０Ｙの構成やバイアス電圧等の画像形成条件の違いおよびトナーの種類の違いによりトナーの現像性、転写性が異なる。このため、トナーの劣化量の分散と選別割合との関係を定めた分散割合データは、画像形成条件およびトナーの種類に対して定められてもよい。また、選別割合は、ＭＦＰ１００に予め設定された値でもよい。

また、中間転写ベルト３０から記録媒体である用紙に転写される直前のトナーの劣化状態、換言すれば、対象トナーの劣化量の平均値は、トナーリフレッシュ制御とは別の制御に活用することができる。例えば、対象トナーの劣化量の平均値は、１次転写ローラー２５Ｙに印加する電圧を決定する制御、２次転写ローラーに印加する電圧を決定する制御に利用してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

＜付記＞
（１） 前記消費量決定手段は、印字率に基づいてトナーの消費量を算出する、請求項５に記載の画像形成装置。
（２） 前記消費量決定手段は、消費量の理論値に対して実際に記録媒体に転写されるトナーの量の割合を示す転写効率にさらに基づいてトナーの消費量を算出する、（１）に記載の画像形成装置。
（３） 前記所定操作は、トナーの入換を指示する操作である、請求項８に記載の画像形成装置。
（４） 前記所定操作は、所定種類の記録媒体に画像の形成を指示する操作である請求項８に記載の画像形成装置。
（５） 前記像担持体は、静電潜像が形成され、前記静電潜像に前記現像手段から前記トナーが付与されることにより前記トナー像が形成される感光体ドラムである、請求項１〜１４のいずれかに記載の画像形成装置。
（６） 前記像担持体は、静電潜像が形成され、前記静電潜像に前記現像手段から前記トナーが付与されることにより前記トナー像が形成される感光体ドラムと、前記トナー像が転写されることにより前記トナー像を担持する中間転写ベルトと、を含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の画像形成装置。

２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ 画像形成ユニット、２１Ｙ，２１，Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ 露光装置、２２Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ 帯電ローラー、２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ 感光体ドラム、２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋ 現像器、２５Ｙ、２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ １次転写ローラー、２８ 除去装置、４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ トナーボトル、４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋ トナーホッパー、２００Ｙ ケース、２０１Ｙ 撹拌スクリュー、２０３Ｙ 供給スクリュー、２０５Ｙ 現像ローラー、１１１ ＣＰＵ、５１，５１Ａ 劣化状態決定部、５３ 消費量決定部、５５ 供給制御部、５９ 入換制御部、６１ 分布決定部、６３ 分散決定部、６５ 劣化状態算出部、７１ 強制消費部。

Claims (16)

1. トナーを含む現像剤を収容する現像手段と、
   前記現像手段に収容された前記トナーの一部で生成されるトナー像を担持する像担持体と、
   前記現像手段に収容される前記トナーの劣化に相関する劣化量に基づいて、前記像担持体から記録媒体に付与される直前の前記トナーの劣化状態を決定する劣化状態決定手段と、を備えた画像形成装置。
2. 前記劣化状態決定手段は、前記現像手段に収容された前記トナーのうちから前記現像手段に収容されたすべての前記トナーに占める割合が所定割合以上になるまで前記劣化量が小さい順に選択された対象トナーの前記劣化量に基づいて前記像担持体から記録媒体に付与される直前の前記トナーの前記劣化状態を決定する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記現像手段に収容された前記トナーの前記劣化量の分散に基づいて、前記所定割合を決定する割合決定手段を、さらに備えた請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記劣化状態決定手段は、前記現像手段に収容されている前記トナーが消費される消費量と、前記現像手段に前記トナーが供給される供給量とに基づいて、前記劣化状態を決定する、請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 画像形成の対象となる画像データに基づいて前記現像手段に収容された前記トナーの前記消費量を決定する消費量決定手段を、さらに備えた請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記劣化状態決定手段により決定された前記劣化状態に基づいて、前記現像手段に収容される前記トナーの少なくとも一部を入れ換える入換制御手段を、さらに備えた請求項２〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記劣化状態は前記対象トナーの前記劣化量の平均値であり、
   前記入換制御手段は、前記対象トナーの前記劣化量の平均値が上限しきい値以上の場合に、前記現像手段に収容される前記トナーの少なくとも一部を入れ換える、請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記入換制御手段は、ユーザーによる所定操作が入力されることに応じて、前記現像手段に収容される前記トナーの少なくとも一部を入れ換える、請求項６または７に記載の画像形成装置。
9. 前記入換制御手段は、前記劣化状態決定手段により決定される前記劣化状態が有効状態になるまで前記現像手段に収容される前記トナーの少なくとも一部を入れ換える、請求項６〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記有効状態は前記対象トナーの前記劣化量の平均値が有効しきい値以下の状態である、請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記入換制御手段は、予め定められた消費用データに基づいて前記現像手段に前記トナーを消費させる、請求項６〜１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記トナーの前記劣化量は前記現像手段が駆動した累積時間である、請求項２〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 前記トナーの前記劣化量は前記トナーが前記現像手段に収容されている間に前記現像手段が前記トナー像を生成した回数である、請求項２〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。
14. 前記像担持体により担持された前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段を、さらに備え、
    前記トナーの前記劣化量は前記トナーが前記現像手段に収容されている間に前記像担持体により担持された前記トナー像が前記転写手段により記録媒体に転写された回数である、請求項２〜１１のいずれかに記載の画像形成装置。
15. 画像形成装置で実行される劣化状態検出方法であって、
    前記画像形成装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像手段と、
    前記現像手段に収容された前記トナーの一部で生成されるトナー像を担持する像担持体と、を備え、
    前記現像手段に収容される前記トナーの劣化に相関する劣化量に基づいて、前記像担持体から記録媒体に付与される直前の前記トナーの劣化状態を決定する劣化状態決定ステップを含む劣化状態検出方法。
16. 画像形成装置を制御するコンピューターで実行されるトナーリフレッシュ制御プログラムであって、
    前記画像形成装置は、トナーを含む現像剤を収容する現像手段と、
    前記現像手段に収容された前記トナーの一部で生成されるトナー像を担持する像担持体と、を備え、
    前記現像手段に収容される前記トナーの劣化に相関する劣化量に基づいて、前記像担持体から記録媒体に付与される直前の前記トナーの劣化状態を決定する劣化状態決定ステップを前記コンピューターに実行させる劣化状態検出プログラム。

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