JP2021033239A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像装置１０４Ｙの交換に関する情報を適切なタイミングで表示できる構成を提供する。【解決手段】現像装置１０４Ｙは、画像形成装置に対して着脱可能で、感光ドラム１０１Ｙに形成された静電潜像をトナーにより現像する。また、現像装置１０４Ｙは、現像容器２０と、現像スリーブ２４と、トナー濃度センサ４０１とを有する。現像容器２０は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する。現像スリーブ２４は、現像容器２０内の現像剤を担持して回転する。トナー濃度センサ４０１は、現像容器２０内のトナー濃度（ＴＤ比）を検知する。表示部は、トナー濃度センサ４０１により検知したトナー濃度と、現像スリーブ２４の回転速度とに基づいて、現像装置１０４Ｙの交換に関する情報を表示する。【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置に関する。

画像形成装置は、感光ドラムなどの像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を備えている。このような現像装置などのカートリッジは、寿命により交換される。例えば、現像剤のキャリアの劣化度合いを把握して、現像装置を交換する情報を表示する構成が提案されている（特許文献１）。

特開２０１５−１１８３０３号公報

ここで、近年の現像装置においては、現像剤の寿命や部品の寿命が延びてきている。一方で、現像装置を使用し続けると現像装置から飛散するトナーにより、現像装置自身や周辺の装置を汚してしまう。この結果、画像品質の低下や、蓄積されたトナー汚れにより現像装置や周辺の装置の定期的なメンテナンスの容易性を低下させてしまう。即ち、現像装置からのトナー飛散が、現像装置や他の周辺装置などのカートリッジの交換の寿命の要因となる場合がある。

本発明は、カートリッジの交換に関する情報を適切なタイミングで表示又は外部装置に送信できる構成を提供することを目的とする。

本発明の画像形成装置は、前記画像形成装置に対して着脱可能で、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を含むカートリッジであって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記カートリッジと、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、前記画像形成装置に対して着脱可能なカートリッジと、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置であって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記現像装置と、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、前記画像形成装置に対して着脱可能で、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を含むカートリッジであって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記カートリッジと、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を外部装置に送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の画像形成装置は、前記画像形成装置に対して着脱可能なカートリッジと、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置であって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記現像装置と、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を外部装置に送信する送信手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、カートリッジの交換に関する情報を適切なタイミングで表示又は外部装置に送信できる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 第１の実施形態に係る画像形成装置の感光ドラム周りの概略構成図。 第１の実施形態に係る画像形成装置のシステム構成を示すブロック図。 第１の実施形態に係る現像装置の概略構成横断面図。 第１の実施形態に係る現像装置の概略構成縦断面図。 第１の実施形態に係るポンプ部の容積を大きくした場合のトナー収容容器の断面図。 第１の実施形態に係るポンプ部の容積を小さくした場合のトナー収容容器の断面図。 第１の実施形態に係るポンプ部の動作を行う機構の説明図。 第１の実施形態に係る反射型濃度センサの概略構成を示す模式図。 第１の実施形態に係る現像装置の寿命算出のタイミングを説明する図。 第１の実施形態に係る現像装置の寿命算出のフローチャート。 第１の実施形態に係る現像装置におけるトナー帯電量とベース飛散係数との関係を示すグラフ。 実施例１及び比較例において、途中で湿度が変化した場合のトナー飛散ライフ値の推移を示すグラフ。 実施例１及び比較例において、途中で現像スリーブの回転速度が変化した場合のトナー飛散ライフ値の推移を示すグラフ。 第２の実施形態に係るドラムユニットの概略構成断面図。 第２の実施形態に係るドラムユニットの寿命算出のフローチャート。 第３の実施形態に係る画像形成装置の内部のファンによるエアフローを説明する模式図。 第３の実施形態に係る現像装置の寿命算出のフローチャート。 第３の実施形態に係るファンの駆動状況とファン補正係数ｋＦａｎとの関係を説明する表。 第４の実施形態に係る現像装置の寿命算出のフローチャート。 第４の実施形態に係る補給頻度に対する補給頻度補正係数ｋＢｏｔを示す表。 実施例２及び比較例において、途中で印字率が変化した場合の現像装置の寿命の推移を示すグラフ。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態について、図１ないし図１４を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図１ないし図３を用いて説明する。

［画像形成装置］
本実施形態の画像形成装置１００は、図１に示すように、装置本体内にそれぞれ像担持体としての感光ドラム１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋを備えた４つの画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを有する。各画像形成ステーションの上方には、中間転写装置１２０が配置されている。中間転写装置１２０は、中間転写体としての中間転写ベルト１２１が、ローラ１２２、１２３、１２４に張設されて、矢印方向に走行（回転）するように構成されている。ここで、各画像形成ステーションＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの構成は、トナーの色が異なるだけで同一の構成を有する。このため、以下、代表して画像形成ステーションＹについて説明し、他の画像形成ステーションについては、その画像形成ステーションの構成であることを示す添え字、Ｍ、Ｃ、Ｋを符号に付して説明を省略する。

感光ドラム１０１Ｙの周囲には、一次帯電装置１０２Ｙ、現像装置１０４Ｙ、クリーナ１０９Ｙなどが配置されている。このような感光ドラム周りの構成及び画像形成動作について、図１及び図２を用いて説明する。感光ドラム１０１Ｙは、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１０１Ｙの表面は、接触式帯電である帯電ローラ方式の一次帯電装置１０２Ｙによって一様に帯電される。帯電された感光ドラム１０１Ｙの表面には、露光装置であるレーザ発光素子１０３Ｙによって露光されることで静電潜像が形成される。このように形成された静電潜像は、現像装置１０４Ｙでトナーにより可視像化され、感光ドラム１０１Ｙ上にトナー像が形成される。各画像形成ステーションでは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナー像が形成される。

画像形成ステーションＹで形成されたトナー像は、一次転写ローラ１０５Ｙによる一次転写バイアスによって、ポリイミド系樹脂からなる中間転写ベルト１２１上に転写される。同様に、その他の画像形成ステーションで形成されたトナー像も中間転写ベルト１２１上に重ね合わせるように転写される。中間転写ベルト１２１上に形成された４色のトナー像は、ローラ１２４と対向して配置された二次転写手段としての二次転写ローラ１２５によって記録材（例えば用紙、ＯＨＰシートなどのシート材）Ｐに転写される。

記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト１２１に残ったトナーは、中間転写ベルトクリーナ１１４ｂによって除去される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着ローラ１３１、１３２を備えた定着装置１３０によって加圧／加熱され、トナー像が定着される。また、一次転写後に感光ドラム１０１Ｙ上に残った一次転写残トナーは、クリーナ１０９Ｙにより除去され、更に前露光ランプ１１０Ｙ（図２）にて感光ドラム１０１Ｙ上の電位が消去され、次の画像形成に備える。

また、画像形成装置１００は、各色の補給用の現像剤（本実施形態ではトナー）を収容した現像剤収容容器としてのトナー収容容器（トナーボトル）１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋを有する。トナー収容容器１５０Ｙ、１５０Ｍ、１５０Ｃ、１５０Ｋは、それぞれ画像形成装置１００の装置本体１００Ａに対して着脱可能である。そして、装置本体１００Ａの所定位置に装着された状態で各色の現像装置１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋにそれぞれトナーを補給可能である。

次に、本実施形態の画像形成装置１００のシステム構成について図３を用いて説明する。まず、画像形成装置１００全体の制御を行う制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０６、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２１０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２１１を有している。ＣＰＵ２０６は、ＲＯＭ２１０に格納された制御手順に対応するプログラムを読み出しながら各部の制御を行う。また、ＲＡＭ２１１には、作業用データや入力データが格納されており、ＣＰＵ２０６は、前述のプログラム等に基づいてＲＡＭ２１１に収納されたデータを参照して制御を行う。

制御部には、装置本体内の温湿度を検知する環境検知手段としての環境センサ２３０が接続されている。環境センサ２３０は、図１に示すように、装置本体１００Ａ内に配置されている。ＣＰＵ２０６は、環境センサ２３０から入力された信号に基づいて、装置本体１００Ａ内の温度や相対湿度を求める。

また、制御部には、外部入力インターフェース（外部入力Ｉ／Ｆ）２００を介して必要に応じて原稿スキャナ、コンピュータ（情報処理装置）等の不図示の外部装置からＲＧＢ画像データとしてカラー画像データが入力される。

ＬＯＧ変換部２０１は、ＲＯＭ２１０に格納されているデータ等により構成されるルックアップテーブル（ＬＵＴ）に基づいて入力されたＲＧＢ画像データの輝度データをＣＭＹの濃度データ（ＣＭＹ画像データ）に変換する。マスキング・ＵＣＲ部２０２は、ＣＭＹ画像データから黒（Ｋ）成分データを抽出し、記録色材の色濁りを補正すべく、ＣＭＹＫ画像データにマトリクス演算を施す。

ルックアップテーブル部（ＬＵＴ部）２０３は、画像データをプリンタ部の理想的な階調特性に合わせるためにガンマルックアップテーブル（γルックアップテーブル）を用いて入力されたＣＭＹＫ画像データの各色毎に濃度補正を施す。なお、γルックアップテーブルはＲＡＭ２１１上に展開されたデータに基づいて作成され、そのテーブル内容はＣＰＵ２０６によって設定される。

パルス幅変調部２０４は、ＬＵＴ部２０３から入力された画像データ（画像信号）のレベルに対応するパルス幅のパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてレーザドライバ２０５がレーザ発光素子１０３Ｙを駆動し、感光ドラム１０１Ｙ上を照射することで静電潜像が形成される。

ビデオ信号カウント部２０７はＬＵＴ部２０３に入力された画像データの（本実施形態では６００ｄｐｉにおける）１画素毎のレベル（０〜２５５レベル）を画像１面分積算する。この画像データ積算値を、ビデオカウント値と呼ぶ。このビデオカウント値は出力画像がＡ４片面の全面すべて２５５レベルだった場合に最大値５２９となる。なお、回路の構成上制限があるときは、ビデオ信号カウント部２０７のかわりにレーザ信号カウント部２０８を用いて、レーザドライバ２０５からの画像信号を同様に計算することで、ビデオカウント値を求めることが可能である。

また、画像形成制御部２０９は、前述した各画像形成ステーションの各部の構成を駆動制御する。例えば、レーザドライバ２０５が画像データに基づくパルス信号により画像形成制御部２０９を介してレーザ発光素子１０３Ｙを駆動する。

また、画像形成装置１００は、操作パネルなどの表示部２２０を備えている。表示手段としての表示部２２０は、ユーザが画像形成装置を操作する側、即ち、手前側に配置され、画像形成装置１００の各種状態を表示したり、画像形成装置１００の各種設定が可能である。例えば、詳しくは後述するＣＰＵ２０６からの出力が表示部２２０に表示される。なお、画像形成装置１００の各種状態は、画像形成装置１００に接続される、パーソナルコンピュータなどの外部端末に表示しても良い。この場合、ＣＰＵ２０６からの出力は、パーソナルコンピュータに送られる。

ここで、本実施形態の画像形成装置１００は、例えば、３５〜７０ｐｐｍ（１分当たりの出力枚数）のワイドレンジの生産性に対応しており、同一のハード構成において、複数のプロセススピードで画像形成を行うことが可能である。例えば、生産性が７０ｐｐｍである７０ｐｐｍ機では、プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃ、同じく３５ｐｐｍ機では、プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃで画像形成を行う。更に、画像形成装置１００は、記録材として厚紙に画像形成（厚紙モード）を行う場合には、十分な定着性を確保するために、プロセススピードを切り換える制御を行っている。

例えば、本実施形態の画像形成装置では、坪量１００ｇ／ｍ^２未満の普通紙は７０ｐｐｍの生産性の等速モード（プロセススピード＝３００ｍｍ／ｓ）で画像形成し、そのときの現像スリーブの回転速度は５４０ｍｍ／ｓである。また、坪量１００ｇ／ｍ^２以上の厚紙では定着性を確保するために３５ｐｐｍの生産性の半速モード（プロセススピード＝１５０ｍｍ／ｓ）で画像形成し、そのときの現像スリーブの回転速度は２７０ｍｍ／ｓである。

［現像装置］
次に、本実施形態の現像装置１０４Ｙについて、図４及び図５を用いて詳しく説明する。なお、他の色の現像装置１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋの構成は、現像装置１０４Ｙと同じであるため、説明を省略する。カートリッジとしての現像装置１０４Ｙは、画像形成装置１００の装置本体１００Ａ（図１）に対して着脱可能である。このような現像装置１０４Ｙは、現像容器２０を備え、現像容器２０内に現像剤として非磁性のトナーと磁性を有するキャリアを含む２成分現像剤が収容可能である。そして、現像装置１０４Ｙは、現像容器内の現像剤により感光ドラム１０１Ｙ上（像担持体上）に形成された静電潜像を現像可能である。また、現像容器２０内に、現像剤担持体としての現像スリーブ２４と、現像スリーブ２４上に担持された現像剤の穂（磁気ブラシ）を規制する穂切り部材（規制ブレード）２５とを有している。

現像容器２０の内部は、その略中央部が図４の紙面に垂直方向に延在する隔壁２３によって現像室２１ａと攪拌室２１ｂに水平方向の左右に区画されており、現像剤は現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂに収容されている。現像室２１ａ及び攪拌室２１ｂには、搬送手段としての第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂがそれぞれ配置されている。第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂは、現像容器２０内の現像剤を搬送可能である。

図４及び図５に示すように、第１の搬送スクリュー２２ａは、現像室２１ａの底部に現像スリーブ２４の軸方向に沿ってほぼ平行に配置されており、回転することで現像室２１ａ内の現像剤を軸線方向に沿って一方向に搬送する。また、第２の搬送スクリュー２２ｂは、攪拌室２１ｂ内の底部に第１の搬送スクリュー２２ａとほぼ平行に配置されている。そして、第２の搬送スクリュー２２ｂは、主たる搬送方向としては、第２の搬送スクリュー２２ｂに設けられた第１のスパイラル部３０１によって、攪拌室２１ｂ内の現像剤を第１の搬送スクリュー２２ａとは反対方向に搬送する。第１の搬送スクリュー２２ａ及び第２の搬送スクリュー２２ｂは、不図示の駆動手段としてのモータにより回転駆動される。このモータは、現像スリーブ２４も駆動するようにしても良い。

このように、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転による搬送によって、現像剤が隔壁２３の両端部の開口部（即ち、連通部）２６、２７（図５参照）を通じて現像室２１ａと攪拌室２１ｂとの間で循環される。本実施形態では、現像室２１ａと攪拌室２１ｂは水平方向の左右に配置されるが、現像室２１ａと攪拌室２１ｂが上下に配置された現像装置、或いは、その他の形態の現像装置においても、本発明は適用可能である。

また、現像容器２０には、現像剤を受け入れ可能な受入口２０ａが形成されている（図４）。受入口２０ａは、第２の搬送スクリュー２２ｂによる現像剤の搬送方向に関し、攪拌室２１ｂの上流側に設けられている。例えば、現像スリーブ２４の現像剤を担持する領域の端部よりも上流側に設けられている。この受入口２０ａは、後述するように、トナー収容容器１５０Ｙの排出口１０２１ａ（図６、７）と補給パイプ３０を介して接続されており、トナー収容容器１５０Ｙから受入口２０ａを介して攪拌室２１ｂ内にトナーが補給される。そして、攪拌室２１ｂ内で補給トナーが既に攪拌室２１ｂ内にある現像剤と攪拌されつつ搬送される。

図４に示すように、現像容器２０の感光ドラム１０１Ｙに対向した現像領域Ａに相当する位置には開口部があり、この開口部に現像スリーブ２４が感光ドラム方向に一部露出するように回転可能に配設されている。本実施形態では、現像スリーブ２４の直径は１８ｍｍ、感光ドラム１０１Ｙの直径は３０ｍｍ、この現像スリーブ２４と感光ドラム１０１Ｙとの最近接領域を約３００μｍの距離とする。この構成によって、現像領域Ａに搬送した現像剤を感光ドラム１０１Ｙと接触させた状態で、現像が行なえるように設定されている。なお、この現像スリーブ２４は、アルミニウムやステンレスのような非磁性材料で円筒状に構成され、その内部には磁界手段であるマグネットローラ２４ｍが非回転状態で設置されている。

上記構成にて、現像スリーブ２４は、現像時に図示矢印方向（反時計方向）に回転し、穂切り部材２５による磁気ブラシの穂切りによって層厚を規制された２成分現像剤を担持する。現像スリーブ２４は、層厚が規制された現像剤を感光ドラム１０１Ｙと対向した現像領域Ａに搬送し、感光ドラム１０１Ｙ上に形成された静電潜像に現像剤を供給して潜像を現像する。この時、現像効率、つまり、潜像へのトナーの付与率を向上させるために、現像スリーブ２４には電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、−５５０Ｖの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Ｖｐｐが１６００Ｖ、周波数ｆが１１ｋＨｚの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。

一般に、２成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にカブリが発生し易くなる。このため、現像スリーブ２４に印加する直流電圧と感光ドラム１０１Ｙの帯電電位（即ち白地部電位）との間に電位差を設けることにより、カブリを防止することが行なわれる。

穂切り部材（規制ブレード）２５は、現像スリーブ２４の長手方向軸線（回転軸線）に沿って延在した板状のアルミニウムなどで形成された非磁性部材で構成される。また、穂切り部材２５は、感光ドラム１０１Ｙよりも現像スリーブ回転方向上流側に配設されている。そして、この穂切り部材２５の先端部と現像スリーブ２４との間を現像剤のトナーとキャリアの両方が通過して現像領域Ａへと送られる。

なお、穂切り部材２５と現像スリーブ２４の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ２４上に担持した現像剤磁気ブラシの穂切り量が規制されて現像領域Ａへ搬送される現像剤量が調整される。本実施形態においては、穂切り部材２５によって、現像スリーブ２４上の単位面積当りの現像剤コート量を３０ｍｇ／ｃｍ^２に規制している。また、穂切り部材２５と現像スリーブ２４は、間隙を２００〜１０００μｍ、好ましくは３００〜７００μｍに設定される。本実施形態では４００μｍに設定した。

また、現像領域Ａにおいては、現像装置１０４Ｙの現像スリーブ２４は、共に感光ドラム１０１Ｙの移動方向と順方向で移動し、周速比は、感光ドラムの１．８０倍で移動している。この周速比に関しては、０倍よりも大きく３．６倍以下の間で設定され、好ましくは、０．５倍以上２．０倍以下の間に設定されれば、何倍でも構わない。移動速度比は、大きくなればなるほど現像効率はアップするが、あまり大きすぎると、トナー飛散、現像剤劣化等の問題点が発生するので、上記の範囲内で設定することが好ましい。

更に、図４に示すように、攪拌室２１ｂの外側（現像室２１ａと反対側）の壁の下方には、検知面が攪拌室２１ｂに露出するように、濃度検知手段としてのトナー濃度センサ（透磁率センサ）４０１が固定配置されている。トナー濃度センサ４０１は、現像容器内の透磁率を検知するインダクタンスセンサであり、第２の搬送スクリュー２２ｂによって搬送されている現像剤のトナー濃度（ＴＤ比）を検知して、検知結果に応じた電圧を出力する。また、図５に示すように、トナー濃度センサ４０１は、攪拌室２１ｂの現像剤の搬送方向中央よりも下流側で、かつ、攪拌室２１ｂから現像室２１ａへ現像剤を受け渡す連通部２６の手前に配置されている。

［現像剤］
ここで、現像容器２０に収容されているトナーとキャリアからなる２成分現像剤について詳しく説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、そして、必要に応じてその他の添加剤を含む着色樹脂粒子と、コロイダルシリカ微粉末のような外添剤が外添されている着色粒子とを有している。トナーは、負帯電性のポリエステル系樹脂であり、体積平均粒径は４μｍ以上、１０μｍ以下が好ましい。より好ましくは８μｍ以下であることが好ましい。また、近年のトナーにおいては、定着性を良くするために低融点のトナー或いは低ガラス転移点Ｔｇ（例えばＴｇ≦７０℃）のトナーが用いられることが多い。さらに定着後の分離性を良くするためにトナーにワックスを含有させている場合もある。本実施形態の現像剤は、ワックスを含有させた粉砕トナーである。

また、キャリアは、例えば表面酸化或いは未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或いは酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。キャリアは、重量平均粒径が２０〜６０μｍ、好ましくは３０〜５０μｍであり、抵抗率が１０^７Ωｃｍ以上、好ましくは１０^８Ωｃｍ以上である。本実施例では１０^８Ωｃｍのものを用いた。

なお、本実施形態にて用いられるトナーについて、体積平均粒径は、以下に示す装置及び方法にて測定した。測定装置としては、ＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置（シスメックス社製）を使用した。測定方法は以下に示す通りである。即ち、一級塩化ナトリウムを用いて調製した１％ＮａＣｌ水溶液の電解水溶液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０．１ｍｌ加え、測定試料を０．５〜５０ｍｇ加える。試料を懸濁した電解水溶液は、超音波分散器で約１〜３分間分散処理を行なう。そして、上記のＳＤ−２０００シースフロー電気抵抗式粒度分布測定装置により、アパーチャーとして１００μｍアパーチャーを用いて２〜４０μｍの粒子の粒度分布を測定して体積平均分布を求める。こうして求めた体積平均分布より、体積平均粒径を得る。

また、本実施形態にて用いられるキャリアの抵抗率は、測定電極面積４ｃｍ、電極間間隔０．４ｃｍのサンドイッチタイプのセルを用いた。片方の電極に１ｋｇの重量の加圧下で、両電極間の印加電圧Ｅ（Ｖ／ｃｍ）を印加して、回路に流れた電流から、キャリアの抵抗率を得る方法によって測定した。

［現像装置内の余剰現像剤の排出］
次に、本実施形態における現像装置１０４Ｙ内の余剰現像剤の排出方法について、図５を用いて説明する。第２の搬送スクリュー２２ｂは、回転軸の周囲に螺旋状の羽根を設けた第１のスパイラル部３０１、第２のスパイラル部３０２、第３のスパイラル部３０３を備える。第１のスパイラル部３０１は、現像容器２０内の現像剤を、連通部２７から連通部２６の方向へ、即ち通常の循環経路の下流側へ現像剤を搬送する。

第２のスパイラル部（返しスクリュー）３０２は、第１のスパイラル部と羽根の向きが異なり、第１のスパイラル部３０１による現像剤搬送方向の下流側に接続されている。そして、第２のスパイラル部３０２は、通常の循環経路外から循環経路内に押し戻すように現像剤を搬送する。第１のスパイラル部３０１と第２のスパイラル部３０２との接続部に対向する位置には、連通部２６が設けられている。

更に、第２のスパイラル部３０２の現像剤搬送方向上流（第１のスパイラル部３０１の現像剤搬送方向下流）には、循環する現像剤の一部を現像容器２０の外に排出するための排出開口３０５が設けられている。これにより、第２の搬送スクリュー２２ｂの第１のスパイラル部３０１によって排出開口３０５の方向へ搬送される現像剤の大部分は、第２のスパイラル部３０２に押し戻されて排出開口３０５からの排出を逃れる。そして、排出を逃れた現像剤は、連通部２６を通過して第１の搬送スクリュー２２ａに受け渡される。

一方で、第２のスパイラル部３０２によって押し戻されなかった現像剤は、排出開口３０５を通過し、第１のスパイラル部３０１と同じ方向に現像剤を搬送する第３のスパイラル部３０３（排出スクリュー）に搬送されて、排出口３０６に到達する。排出口３０６に到達した現像剤は、排出口３０６から自由落下で現像容器２０の外に余剰現像剤として排出される。排出された余剰現像剤は、不図示の回収容器に回収される。

［現像装置の現像剤の補給量と排出量のバランス］
次に、上述の現像装置の構成において、現像剤の補給量と排出量がどのようにバランスするかについて説明する。本実施形態の画像形成装置においては、補給トナーにキャリアを少量だけ混合して補給しながら余剰現像剤を排出することで、現像剤の寿命を延ばす技術（ＡＣＲ：Ａｕｔｏ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｒｅｆｒｅｓｈ）を適用している。以下、詳しく説明する。

まず、現像剤の補給量については、出力画像及び制御用のパッチ画像で消費されたトナー量に対して、同じ量だけトナーを含むように、トナーとキャリアの混合した補給現像剤を現像装置に補給する。したがって、補給現像剤のトナーとキャリアの混合比率によって、必要な補給量は異なってくる。

即ち、キャリアの混合比率が高い程、必要な補給量が増えてコストが増大する反面、新しいキャリアが大量に補給されるため、安定した帯電量をトナーに付与することができるメリットがある。一方、キャリアの混合比率が低い程、必要な補給量が減ってランニングコストを削減できる反面、現像容器内の現像剤に含まれる劣化キャリアの比率が増えるためにトナーへの帯電付与が不安定になり、長期に渡る画質の安定が困難になるデメリットがある。

補給現像剤におけるトナーとキャリアの混合比率は、キャリアの混合比率が０％〜２０％くらいで使用されるが、本実施形態における、補給現像剤のトナーとキャリアの混合比率は９対１とした。

このように補給量が決定したとき、現像容器２０内の現像剤の量は、画像形成に伴って次第に増加する。これは、画像形成によってトナーは消費されるが、キャリアは消費されずに現像容器２０内に残って循環し続けるからである。ここで現像剤量が増加した場合、現像室２１ａと攪拌室２１ｂの現像剤の剤面が上昇する。特に攪拌室２１ｂの剤面が上昇すると、第２の搬送スクリュー２２ｂの第１のスパイラル部３０１によって搬送されてきた現像剤を、第２のスパイラル部３０２で十分に押し戻すことができなくなる。そして、第２のスパイラル部３０２を乗り越えた現像剤は、排出開口３０５を通過し、第３のスパイラル部３０３によって排出口３０６へ排出される。この結果、現像剤が排出されると攪拌室２１ｂの剤面が下がり、第２のスパイラル部による押し戻しで現像剤の排出を抑制する能力が高くなり、排出量が低下して、現像剤が過剰に減るのを防止する。

このような動きによって現像容器２０内の現像剤量をバランスさせるとともに、新しいキャリアを継続的にトナー収容容器から補給パイプ３０を通過させて補給することによって、現像剤を長寿命化させている。

［トナー収容容器］
次に、図６ないし図８を用いて、内部に現像剤を収容する現像剤収容容器としてのトナー収容容器１５０Ｙ〜１５０Ｋについて説明する。なお、トナー収容容器１５０Ｙ〜１５０Ｋは各容器とも共通の構成を有するため、以下では、代表してトナー収容容器１５０Ｙについて説明する。

トナー収容容器１５０Ｙは、図６及び図７に示すように、中空円筒状に形成され内部にトナーを収容する内部空間を備えたトナー収容部１０２０を有する。更に、トナー収容容器１５０Ｙは、トナー収容部１０２０の長手方向（トナー搬送方向）一端側にフランジ部１０２１を有する。トナー収容部１０２０は、フランジ部１０２１に対して相対回転可能に構成されている。フランジ部１０２１には、トナー収容部１０２０内から搬送されてきたトナーを一時的に貯留するための中空形状を備えた排出部１０２１ｈが設けられている。

排出部１０２１ｈの底部には、トナー収容容器１５０Ｙの外部へトナーを排出する、即ち、現像装置１０４Ｙ〜１０４Ｋへトナーを補給するための排出口１０２１ａが形成されている。即ち、排出口１０２１ａは、トナー収容容器１５０Ｙに収容されたトナーを排出可能である。また、フランジ部１０２１の内部には、排出口１０２１ａを封止可能な封止部材としてのシャッター１００４が設けられている。シャッター１００４は、排出口１０２１ａを開閉可能であり、輸送時など装置本体１００Ａに装着されていない状態では排出口１０２１ａを閉鎖し、トナー収容容器１５０Ｙが装置本体１００Ａの所定位置に装着された状態で排出口１０２１ａを開放する。

シャッター１００４の機能は、トナー収容容器１５０Ｙが装置本体１００Ａの外に単品で置かれたときにトナー収容容器１５０Ｙから補給トナーが漏れないようにすることである。シャッター１００４は、トナー収容容器１５０Ｙを装置本体１００Ａ内の所定位置に装着された状態で開き、それ以外の状態では閉じるように、トナー収容容器１５０Ｙの装置本体１００Ａへの着脱動作に連動して動作する。具体的には、シャッター１００４は、装置本体１００Ａの所定位置に挿入する際に開き、所定位置から取り出した際に閉まるように、装置本体１００Ａ側の不図示の構成によりシャッター１００４の位置が動くようになっている。

図６及び図７に示すように、トナー収容部１０２０には、ギア部１０２０ａ、ポンプ部１０２０ｂ、突起部１０２０ｄなどが形成されている。ギア部１０２０ａは、装置本体１００Ａ側の駆動源としてのモータから駆動伝達されるギア部と係合することで、装置本体１００Ａ側からの回転駆動力をトナー収容部１０２０に伝達する働きをする。ポンプ部１０２０ｂは、往復動に伴いその容積が可変な樹脂製の容積可変型ポンプとなっている。図６及び図７の矢印ωと矢印γはポンプ部１０２０ｂの移動方向を示す。

具体的には、図６及び図７に示すように、ポンプ部１０２０ｂは、長手方向に「山折り」部と「谷折り」部が外周部に周期的に交互に複数形成されている蛇腹状のポンプとなっている。ポンプ部１０２０ｂは、往復動することで伸縮し、排出口１０２１ａを介して吸気動作と排気動作を交互に行わせる吸排気機構として機能する。フランジ部１０２１の内周面には、カム形状の溝部１０２１ｂが形成されており、トナー収容部１０２０に備えられた突起部１０２０ｄと係合する構成となっている。

突起部１０２０ｄと溝部１０２１ｂの関係について、図８を用いて説明する。図８は、溝部１０２１ｂが形成された部分を展開して示した模式図である。図８において、矢印Ａはトナー収容部１０２０の回転方向（突起部１０２０ｄの移動方向）、矢印Ｂ、Ｃはポンプ部１０２０ｂの伸縮方向を示している。溝部１０２１ｂは、図８に示すように、互いに傾斜方向が異なる第１溝１０２１ｃと第２溝１０２１ｄとが、交互に連結された構造となっている。フランジ部１０２１は、トナー収容部１０２０が回転駆動されることで、突起部１０２０ｄと溝部１０２１ｂとの係合によりトナー収容部１０２０に対して回転軸線方向に相対移動する。これにより、ポンプ部１０２０ｂが伸縮動作を行う。即ち、トナー収容部１０２０が回転されると、ポンプ部１０２０ｂは伸縮動作を行い、これにより吸排気機構を利用して排出口１０２１ａからトナーの排出が行われる。そして、排出口１０２１ａから排出されたトナーは、補給パイプ３０及び受入口２０ａを通って現像容器２０の攪拌室２１ｂに補給される（図４参照）。

トナーの補給制御は、例えば次のように行う。即ち、画像形成によって消費された分のトナーは、ポンプ部１０２０ｂの往復運動による排出動作と、トナーの重力によって、補給パイプ３０を通過して、現像容器２０内に補給される。補給される補給現像剤の量は、ポンプ部１０２０ｂの往復運動の数によっておおよそ定められる。この回数は、画像データのビデオカウント値や、現像容器２０内に設置されたトナー濃度センサ４０１の検知結果などに基づいてＣＰＵ２０６（図３）によって定められる。

［トナー濃度センサ］
次に、現像容器２０内のトナーとキャリアの比であるトナー濃度、即ち、ＴＤ比（トナー質量／トナー質量とキャリア質量の和）に関する情報を検知する濃度検知手段としてのトナー濃度センサ（インダクタンスセンサ）４０１について説明する。トナー濃度センサ４０１には、電源電圧（本実施形態では５．０Ｖ）印加用の束線と、制御電圧（本実施形態では４．０〜６．０Ｖ）印加用の束線と、アース用の束線が繋がっている。また、トナー濃度センサ４０１には、検知結果の出力電圧用の束線がＣＰＵ２０６と繋がっている。

トナー濃度センサ４０１は、検知面（センサ面）近傍の透磁率を検知する。したがって、現像容器２０内のトナー濃度が低くなると、検知面近傍のキャリアの割合が相対的に増加し、透磁率が増加する。そして、トナー濃度センサ４０１の検知結果である出力電圧が上昇する。逆に、現像容器２０内のトナー濃度が高くなると、検知面近傍のキャリアの割合が相対的に減少し、透磁率が減少する。そして、トナー濃度センサ４０１の検知結果である出力電圧が低下する。ＣＰＵ２０６は、このような特性から、トナー濃度センサ４０１の検知結果（出力電圧）から現像容器２０内のトナー濃度を求める。

一方で、トナー濃度センサ４０１の出力は、同じトナー濃度の現像剤が検知面近傍に存在する場合でも、現像剤の嵩密度に応じて変化してしまう。例えば、高温多湿環境においては現像剤のトナー帯電量が低下するため、トナー粒子間或いはキャリア粒子間のクーロン反発力が低下し、現像剤の嵩密度が上昇する。逆に、低温低湿環境においては現像剤のトナー帯電量が増加するため、トナー粒子間或いはキャリア粒子間のクーロン反発力が増加し、現像剤の嵩密度が低下する。このため、同じトナー濃度の現像剤においても、高温多湿環境下では低温低湿環境下よりも出力電圧が上昇する。

また、厚紙モード時に、通常のプロセススピードの切り替えに伴って、現像スリーブ２４及び第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂの回転速度が変化した時にも、トナー濃度センサ４０１の検知面近傍の現像剤の嵩密度が変化する。具体的には、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂによる現像剤の搬送速度が遅くなった影響で、嵩密度が増大する方向に変化し、トナー濃度センサ４０１の出力電圧が増加してしまう。

したがって、本実施形態では、ＣＰＵ２０６は、現像装置１０４Ｙの動作環境（温度、相対湿度、絶対水分量）及びプロセススピード（普通紙モード、厚紙モードなど）に応じて、トナー濃度センサ４０１に印加する制御電圧を変更する制御を実行する。そして、同一のトナー濃度に対しては、環境やプロセススピードの変化に拘らず、同一或いは所定の範囲内の出力電圧がトナー濃度センサ４０１から出力されるようにしている。

［反射型濃度センサ］
次に、本実施形態の反射型濃度センサ１４０について、図１及び図９を用いて説明する。本実施形態の画像形成装置１００においては、図１に示すように、ローラ１２２は、中間転写ベルト１２１を介して反射型濃度センサ１４０に略対向する位置に設けられたバックアップローラである。ローラ１２２は、中間転写ベルト１２１の内周面側から中間転写ベルト１２１を押し下げて中間転写ベルト１２１を支持する。なお、中間転写ベルト１２１の内周面側から中間転写ベルト１２１を支持する部材として、ローラ１２２の代わりに、簡易構成の摺動部材を設けても良い。

反射型濃度センサ１４０は、通常、入力画像のトナー載り量（付着量、濃度）を出力画像に再現させるためのトナー載り量の制御を行う際に用いられる。即ち、反射型濃度センサ１４０は、中間転写ベルト１２１の外周面に転写されたトナー像のトナー載り量を検出する載り量検出手段である。本実施形態の反射型濃度センサ１４０は、中間転写ベルト１２１上のトナー像からの反射光量を検出する。検出した反射光量の情報は、ＣＰＵ２０６（図３）に送られ、ＣＰＵ２０６がこの反射光量の情報からそのトナー像のトナー載り量を求める。そして、トナー載り量の制御を行う際には、所定の条件で形成された制御用のトナー像（トナーパッチＴ）を中間転写ベルト１２１の外周面に転写し、反射型濃度センサ１４０によりトナーパッチＴのトナー載り量を検出する。ＣＰＵ２０６は、この検出値から画像形成条件を制御して、適切な出力画像を得られるようにする。以下、反射型濃度センサ１４０について詳しく説明する。

反射型濃度センサ１４０は、図９に示すように、ＬＥＤなどの発光部４１１、フォトダイオードなどの受光部４１２ａ、４１２ｂ、及び、発光部４１１の発光光量を制御するＩＣ４１３から構成される。発光部４１１は、中間転写ベルト１２１の法線に対して４５度の角度で設置されており、中間転写ベルト１２１に向けて光を照射する。

受光部４１２ａは、中間転写ベルト１２１の法線を中心に発光部４１１と対称の位置に設置されており、トナーパッチＴからの正反射光を受光する。受光部４１２ｂは、中間転写ベルト１２１の法線を中心に発光部４１１側に、法線に対して６０度の角度で設置されており、トナーパッチＴからの乱反射光を受光する。図９では、トナーパッチＴが、反射型濃度センサ１４０の検知領域を通過する場合を示している。

ここで、トナーパッチＴについて、正反射と乱反射の両方を検出する理由を述べる。トナー載り量の多い高濃度のトナーパッチにおいては、正反射Ｐ波が低下し飽和する傾向がある。このとき、乱反射Ｓ波の光量は線形性を維持する傾向がある。一方、トナー載り量の少ない低濃度のトナーパッチにおいては、乱反射Ｓ波が低下し飽和する傾向がある。このとき、正反射Ｐ波の光量は線形性を維持する傾向がある。したがって、正反射Ｐ波と乱反射Ｓ波の両方を併用して検出ことで、低濃度から高濃度のトナー載り量のトナーパッチＴを精度良く検知することができる。

ＩＣ４１３は、反射型濃度センサ１４０内の発光部４１１に印加する電圧を調整することで、発光部４１１の発光光量を制御する。発光光量が異なると、同一の対象物からの反射光量は異なる。即ち、発光する光が強いほど、対象物からの反射光量は多くなる。ＩＣ４１３は、反射型濃度センサ１４０を、トナーパッチの濃度を検出する際に適した光量レベルで動作させる。

トナーパッチの濃度検出に適した光量レベルとは、低濃度と高濃度の両方のトナーパッチに対して良好な感度が得られる光量である。低濃度のトナーパッチは、光量を下げていくと、反射光量の絶対値が小さくなり、中間転写ベルト１２１表面の光沢ムラと区別がつきにくくなる傾向を持つ。また、高濃度のトナーパッチは、光量を上げていくと、トナーパッチの濃度変化に対する感度が鈍くなる傾向を持つ。したがって、トナーパッチの濃度検出に適した光量レベルは、低濃度のトナーパッチの反射光量が下地である中間転写ベルト１２１表面の光沢ムラと区別できることが好ましい。かつ、トナーパッチの濃度検出に適した光量レベルは、高濃度のトナーパッチの反射光量がトナーパッチの濃度変化に対して良好な感度を有する光量レベルであることが好ましい。

適切な光量レベルは、中間転写ベルト１２１の表面（トナー像が形成されていない中間転写ベルト１２１の表面）からの反射光量が目標の光量レベルになるように調整する。本実施形態では、中間転写ベルト１２１の表面の一周の平均反射光量が３．５±０．０５［Ｖ］となるような光量レベルを採用した。このように平均反射光量を調整することで、中間転写ベルト１２１の表面の光沢度が使用により変化しても、正しく制御することが可能となる。

ＣＰＵ２０６は、中間転写ベルト１２１の表面からの反射光量（電圧値）と、中間転写ベルト１２１上に形成されたトナー像からの反射光量（電圧値）との差分量（電圧値）を算出する。そして、その算出した差分量に基づいて、トナー像のトナー載り量を検出する。

また、ＣＰＵ２０６は、入力画像のトナー載り量を出力画像に再現させるため、出力画像を出力する時の画像形成条件を好適に変更する。具体的には、ＣＰＵ２０６は、中間転写ベルト１２１に形成されたトナーパッチの反射型濃度センサ１４０によるトナー載り量の検出結果に基づいて、帯電電位、現像電位、露光量、現像装置内のトナー濃度目標値などの画像形成条件を変更する。

なお、本実施形態の画像形成装置１００では、反射型濃度センサ１４０は、中間転写ベルト１２１の回転方向に対して、画像形成装置の主走査方向（中間転写ベルト１２１の回転方向に直交する方向）の両側の２か所にそれぞれ配置されている。これは、反射型濃度センサ１４０が、中間転写ベルト１２１上に転写される各色のトナー像の色ずれを補正するためにも使用するからである。このような色ずれ補正の制御に利用するトナーパッチは、色ズレ補正制御をより正確に実施するために、中間転写ベルト１２１の主走査方向の両側に形成することが好ましい。このため、本実施形態では、反射型濃度センサ１４０を中間転写ベルト１２１の主走査方向両側（画像形成装置１００の手前側（ユーザが操作する側）と奥側）にそれぞれ配置している。

本実施形態では、イエローとマゼンタの画像濃度制御に対しては主走査方向の奥側の反射型濃度センサ１４０を、シアンとブラックの画像濃度制御に対しては主走査方向の手前側の反射型濃度センサ１４０をそれぞれ用いている。

［トナー飛散のメカニズム］
ここで、現像装置からのトナー飛散がどのように発生するか、そのメカニズムについて図４を用いて説明する。現像スリーブ２４が回転駆動することで、現像スリーブ２４と感光ドラム１０１Ｙとの隙間の現像領域Ａには、次々にトナーとキャリアが表出する。更に、現像領域Ａにおいては、現像スリーブ２４上に形成された現像剤の穂と感光ドラム１０１Ｙとが接触した衝撃や、現像剤の穂が現像容器２０内に取り込まれるときの現像剤の穂の倒れ込みなどにより、トナーがキャリアから離れる。また、現像スリーブ２４と感光ドラム１０１Ｙとの電位差によって生じる現像領域Ａ内での電界の力によっても、トナーがキャリアから離れる。

また、現像装置内部においても、トナーがキャリアから離れる。即ち、現像容器２０内で現像後の現像剤を現像スリーブ２４から離間する領域で受ける力や、第１、第２の搬送スクリュー２２ａ、２２ｂによって現像剤が撹拌される際に受ける衝撃によって、キャリアに付着していたトナーがキャリアから離れる。以上のようなキャリアからのトナー遊離要因でキャリアから離れたトナーが、現像容器２０内部から現像容器２０外へ向かう気流にのり、沈降することなく現像装置外に運ばれることで現像領域Ａにトナーが飛散する。したがって、トナー飛散量は現像領域Ａにどのくらいの量のトナーを表出させたかに依存する。即ち、トナー飛散量は現像スリーブ２４の走行距離に依存する。

特に、トナー帯電量が低下すると、トナーがキャリアから離れ易くなるため、上述のような要因によるトナー飛散がより生じ易くなる。トナー帯電量は、トナー濃度や環境により変化するため、本実施形態では、詳しくは後述するように、トナー濃度や環境からトー帯電量を予測している。また、現像スリーブ２４の回転速度が速いと、上述したように、現像スリーブ２４上の現像剤の穂と感光ドラム１０１Ｙとの接触による衝撃や現像剤の穂の倒れ込みなどによるトナー飛散がより生じ易くなる。このため、本実施形態では、トナー濃度及び現像スリーブ２４の回転速度、更には、相対湿度に基づいて、カートリッジとしての現像装置の寿命を予測している。

［トナー飛散と現像装置の寿命］
次に、トナー飛散がどのように現像装置の寿命に繋がるかを説明する。上述したようなメカニズムで現像領域Ａにて飛散したトナーは、画像形成装置内のエアフローに乗って現像装置自身或いは、現像領域Ａ近傍を通る気流によって近傍の他の周辺装置に付着してトナー汚れを蓄積させてしまう。

例えば、現像装置自身にトナー汚れが蓄積すると、堆積したトナーが振動等で落下してレーザ露光経路を阻害し、露光不良による白スジ等の画像不良を誘発する。また例えば、感光ドラム１０１Ｙやクリーナ１０９Ｙを配置されたドラムユニットにトナー汚れが付着蓄積すると、サービスマンやユーザによるユニット交換時にトナーで手や服が汚れてしまうという問題が発生してしまう。

更に、現像装置自身や画像形成装置にトナー汚染のため吸着捕集タイプのトナーフィルターを用いている場合は、フィルターの目詰まりを引き起こし、トナーの吸着捕集能力が損なわれ汚染防止能力が低下する。その場合、上記問題を顕著にしてしまう。したがって、上記のような問題が発生する前に、現像装置の寿命に到達したことを通知することが望まれる。

［トナー飛散による現像装置の寿命算出について］
そこで、本実施形態では、以下のような制御により、現像装置のトナー汚れによる寿命算出を行う。計算のタイミングは、図１０に示すように、毎回の画像形成終了時（画像の後端）、及び、調整制御を含む後回転終了時の現像駆動停止時のタイミングである。例えば、連続して画像形成を行うジョブを実行した場合、画像形成を１枚行う毎、及び、画像形成ジョブ終了時（後回転終了時）で後回転の駆動（後駆動）が停止してから計算を行う。また、調整制御のためにトナーパッチを形成した場合も、後回転の駆動停止時に計算を行う。更に、プロセススピードを通常の半分の速度（半速）から通常の速度（等速）に戻した場合などに画像調整した後も計算を行う。なお、計算するタイミングは、これらの何れ１つないし複数であっても良いし、他のタイミングで適宜行っても良い。

なお、画像形成ジョブとは、記録材に画像形成するプリント信号（画像形成信号）に基づいて、画像形成を開始してから画像形成が完了するまでの期間である。即ち、画像形成ジョブは、画像形成信号の入力により、画像形成動作の前に行う前動作（前回転）、画像形成動作、画像形成動作の後に行う後動作（後回転）の一連の動作を行う期間である。

図１１のフローチャートに示すように、寿命算出の計算の制御では、現像駆動がＯＮされたタイミングからスタートして、上述のタイミングで、Ｎ枚目の画像形成におけるトナー帯電量Ｑ／Ｍ（Ｎ）を予測する（Ｓ１）。このために本実施形態では、トナー濃度センサ４０１の出力からトナー濃度（ＴＤ比）を算出する。

まず、事前に本実施形態で使用している現像剤に対して基準となる環境でのＴＤ比とトナー帯電量Ｑ／Ｍの関係を調べておく。トナー帯電量Ｑ／Ｍの計測は、室温２３℃、湿度５０％の環境において、株式会社エトワス製の電界分離式帯電量測定装置を使用して行った。この関係と算出されたＴＤ比から基準環境でのトナー帯電量を算出する。この関係は数式もしくはテーブルで記録されており、本実施形態では以下の表１に示すテーブルを利用している。

更に、本実施形態の画像形成装置１００では、周囲の雰囲気を温度で３段階、相対湿度で３段階に区分して温度と湿度の組み合わせが異なる９つの環境区分を規定している。そして、以下の表２に示すように、これらの環境区分に応じた係数を設定し、表１から求めたトナー帯電量にこの係数を掛けるようにしている。

本実施形態では、環境区分１が高温高湿側であり、環境区分９が低温低湿側となっており、トナー帯電量の変化に応じて区分けを行っている。ＣＰＵ２０６は、装置本体１００Ａ内に設置された環境センサ２３０から読みだされる現像装置の周囲温度、相対湿度から、対応する環境区分に当てはめる。そして、その環境区分に応じて表２に示したような係数をかけることによって、その環境におけるトナー帯電量を算出する。

この係数も上記方法を用い事前に各環境のトナーの帯電量Ｑ／Ｍの推移を測定して、決定しておく。この関係は、数式もしくはテーブルで記録されており、今回はテーブルを用いている。また、本実施形態では、ＴＤ比と環境区分にそれぞれテーブルを設けたが、ＴＤ比と環境区分の２変数の１つのテーブルとして使用しても良い。

更に、ここで得られる予測トナー帯電量Ｑ／Ｍに対して、既定の出力枚数毎、本実施形態では５００枚毎に中間転写ベルト１２１上に形成したパッチ画像（トナーパッチ）による補正をかけている。即ち、画像濃度が目標値となるような条件でパッチ画像を現像し、目標とする画像濃度と反射型濃度センサ１４０の出力値から求められる画像濃度との差を用い、予測トナー帯電量を補正している。目標画像濃度に対して反射型濃度センサ１４０で求められる画像濃度が高い場合は、予測トナー帯電量より実際のトナー帯電量が低いことを示している。一方、目標画像濃度に対して反射型濃度センサ１４０で求められる画像濃度が低い場合は、予測トナー帯電量より実際のトナー帯電量が高いことを示している。本実施形態では以上のトナー帯電量予測法を用いたが、予測手法はこの方法に限定されるものではない。

次に、予め本実施形態で用いる現像装置を用いてトナー帯電量Ｑ／Ｍとトナー飛散量の関係を計測し、テーブルを用いてベース飛散係数を算出する。ここでは、このとき用いたトナー飛散量の計測方法の概略について述べる。現像装置の略中央に対してラインレーザを照射する。ラインレーザは一定の線幅を持つライン状に照射されるよう、シリンドリカルレンズによって一定方向に散乱させることによって作成する。ラインレーザの光路上を飛翔している飛散トナーは、レーザ光を散乱させる。そのためラインレーザの照射方向と略垂直な方向から観察することにより、レーザを照射した範囲に存在する飛散トナーの個数や軌跡を計測することが可能である。

ラインレーザは、光源として日本レーザ社製のＹＡＧレーザを使用し、シリンドリカルレンズをライン幅が０．５ｍｍとなるように調整し照射した。観察はフォトロン社製ハイスピードカメラＳＡ−３を使用し、ラインレーザ上の飛散トナーが観察できるようにハイスピードカメラの設定値（フレームレートや露光時間）や光学系（レンズなど）を適宜選定している。以上の方法で各トナー帯電量の現像剤に対して現像装置からの飛散トナー数を測定した。また、測定では、プロセススピードを１５０ｍｍ／ｓから３００ｍｍ／ｓの間で４段階に変化させ、それぞれにおいて飛散トナー数を測定した。

このように得られたトナー帯電量とトナー飛散量（ベース飛散係数）の関係を図１２示す。ＣＰＵ２０６は、図１２の関係から、その時点（Ｎ枚目）で予測されたトナー帯電量Ｑ／Ｍ（Ｎ）に対するベース飛散係数：ｋ_ｂａｓｅ（Ｎ）を算出する（Ｓ２）。

上述した通り、トナー飛散はキャリアからトナーが離れることで発生する。この時、キャリア１個に付着しているトナーの個数は、トナー濃度（ＴＤ比）に依存する。上述のトナー遊離要因を受けた場合、ＴＤ比が高い場合はより多くのトナーが飛散する。そこで、本実施形態では、トナー濃度センサ４０１の出力からＴＤ比を入手する。ここでは、トナー飛散に対するＴＤ比のばらつきの影響を抑えるために規定の回数分の平均ＴＤ比：ＴＤ_ａｖｅ（Ｎ）を算出する（Ｓ３）。

次いで、ベース飛散係数：ｋ_ｂａｓｅ（Ｎ）に対する平均ＴＤ比：ＴＤ_ａｖｅ（Ｎ）の補正係数ｋ_ＴＤ（Ｎ）を決める（Ｓ４）。補正係数ｋ_ＴＤ（Ｎ）は、予め設定しておく。そして、式１に示すように、補正係数ｋ_ＴＤ（Ｎ）をベース飛散係数：ｋ_ｂａｓｅ（Ｎ）に掛け合わせることで、飛散係数：ｋ_Ｓ（Ｎ）を算出する（Ｓ５）。
ｋ_Ｓ（Ｎ）＝ｋ_ｂａｓｅ（Ｎ）×ｋ_ＴＤ（Ｎ） ・・・（式１）

次に、前回トナー飛散量を予測した時点からの現像走行枚数Δｎ_Ｄｅｖ（Ｎ）を算出する（Ｓ６）。現像走行枚数Δｎ_Ｄｅｖ（Ｎ）は、前回予測時から現像スリーブ２４が回転した回転回数或いは回転時間を、例えば、Ａ４サイズの記録材の画像形成枚数に換算したものである。なお、現像走行枚数Δｎ_Ｄｅｖ（Ｎ）は、現像スリーブ２４の回転回数や回転時間などであっても良い。そして、式２に示すように、現像走行枚数Δｎ_Ｄｅｖ（Ｎ）を飛散係数：ｋ_Ｓ（Ｎ）と掛け合わせることで、トナー飛散量：ΔＴＣ（Ｎ）を算出する（Ｓ７）。
ΔＴＣ（Ｎ）＝Δｎ_Ｄｅｖ（Ｎ）×ｋ_Ｓ（Ｎ） ・・・（式２）

現像装置からのトナー飛散の影響は蓄積されるため、式３に示すように、予測時点のトナー飛散量：ΔＴＣ（Ｎ）を積算することでその時点までの累積トナー飛散量：ＴＣ_１（Ｎ）を算出する（Ｓ８）。
累積トナー飛散量ＴＣ_１（Ｎ）
＝累積トナー飛散量ＴＣ_１（Ｎ―１）＋トナー飛散量ΔＴＣ（Ｎ）・・・（式３）

これにより累積トナー飛散量ＴＣ_１（Ｎ）を評価できる。ここで、現像装置がトナー飛散量により寿命となるトナー汚染閾値ＴＣ_１_ｓｅｔを予め決めておく。そして、式４に示すように、累積トナー飛散量ＴＣ_１（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_１_ｓｅｔとなったときに１００％となるようなトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）を算出する（Ｓ９）。
ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）＝ＴＣ_１（Ｎ）／ＴＣ_１_ｓｅｔ×１００ ・・・（式４）

ここで、トナー汚染閾値ＴＣ_１_ｓｅｔは、予め行った寿命評価の試験等で現像装置へのトナー飛散蓄積により画像不良やメンテナンス性に問題が生じないように確認された最大のトナー飛散蓄積状態において定めた閾値である。即ち、この最大のトナー飛散蓄積状態における累積飛散トナー蓄積量ＴＣ_１（Ｎ）に対応して定めた閾値である。

次いで、ＣＰＵ２０６は、現像駆動がＯＦＦであるか否か、即ち、画像形成ジョブの最後の記録材への画像形成が終了し、後回転が終了したか否かを判断する（Ｓ１０）。そして、現像駆動がＯＦＦでなければ（Ｓ１０のＮ）、Ｓ１に戻り、現像駆動がＯＦＦであれば（Ｓ１０のＹ）、制御を終了する。なお、上述のように、現像駆動停止時にＳ１〜Ｓ９のフローを実行し、上述のトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）を算出する。

ＣＰＵ２０６は、上述のように算出したトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）、即ち、現像装置の寿命を表示手段としての表示部２２０（図３）に表示し、ユーザに知らせる。ユーザに通知するトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）は、例えば、１％単位で通知し、現像装置の寿命が進むにつれてカウントアップする。そして、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_１_ｓｅｔに達したとき、表示部２２０に現像装置の交換を促すメッセージを表示する。本実施形態では、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）がカートリッジの寿命に関する情報に相当し、現像装置の交換を促すメッセージがカートリッジの交換に関する情報に相当する。

また、ＣＰＵ２０６は、外部のサーバやＰＣなどの外部装置と外部入力インターフェース２００（図３）を介して通信可能である。ＣＰＵ２０６は、所定のタイミングでサーバを介してサービスマンに現在の現像装置の寿命（トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ））を通知し、計画的なサービス部品の交換を促す。そして、ＣＰＵ２０６は、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_１_ｓｅｔに達したとき、サーバに交換通知を行い、サービスマンに部品の交換を促す。即ち、送信手段としてのＣＰＵ２０６は、カートリッジの交換に関する情報をサーバなどの外部装置に送信する。

このような本実施形態の場合、現像スリーブ２４の回転速度、及び、トナー濃度センサ４０１により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、表示部２２０がトナー濃度に応じて次のような表示を行う。まず、ＣＰＵ２０６は、表示部２２０に、トナー濃度が第１の濃度である場合よりも、トナー濃度が第１の濃度よりも高い第２の濃度の方が、現像装置の交換メッセージを早く表示する。同様にＣＰＵ２０６は、トナー濃度が第１の濃度である場合よりも、トナー濃度が第１の濃度よりも高い第２の濃度の方が、現像装置の寿命が短くなるように、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）を表示する。外部装置に送信する場合も同様である。

即ち、上述の表１に示したように、トナー濃度（ＴＤ比）が高い程、トナー帯電量が低くなる。そして、図１２に示すように、トナー帯電量が低い程、ベース飛散係数が大きくなる。このため、トナー濃度が高い程、トナー飛散量が多くなる傾向となっている。したがって、現像スリーブ２４の回転速度、及び、トナー濃度センサ４０１により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合、トナー濃度が高い場合の方が現像装置の寿命が短く表示され、交換メッセージが早く表示される。

また、現像スリーブ２４の回転速度、及び、トナー濃度センサ４０１により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、表示部２２０が現像スリーブ２４の回転速度に応じて次のような表示を行う。まず、ＣＰＵ２０６は、表示部２２０に、現像スリーブ２４の回転速度が第１の速度である場合よりも、現像スリーブ２４の回転速度が第１の速度よりも速い第２の速度の方が、現像装置の交換メッセージを早く表示する。同様にＣＰＵ２０６は、現像スリーブ２４の回転速度が第１の速度である場合よりも、現像スリーブ２４の回転速度が第１の速度よりも速い第２の速度の方が、現像装置の寿命が短くなるように、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）を表示する。外部装置に送信する場合も同様である。

即ち、図１２に示すように、プロセススピードが速い程、即ち、現像スリーブ２４の回転速度が速い程、ベース飛散係数が大きくなる。このため、現像スリーブ２４の回転速度が速い程、トナー飛散量が多くなる傾向となっている。したがって、現像スリーブ２４の回転速度、及び、トナー濃度センサ４０１により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合、現像スリーブ２４の回転速度が速い場合の方が現像装置の寿命が短く表示され、交換メッセージが早く表示される。

更に、現像スリーブ２４の回転速度、トナー濃度センサ４０１により検知したトナー濃度、及び、環境センサ２３０により検知された相対湿度が、それぞれ一定であるとした場合に、表示部２２０が相対湿度に応じて次のような表示を行う。まず、ＣＰＵ２０６は、表示部２２０に、環境センサ２３０により検知された相対湿度が第１の湿度である場合よりも、該相対湿度が第１の湿度よりも高い第２の湿度の方が、現像装置の交換メッセージを早く表示する。同様にＣＰＵ２０６は、環境センサ２３０により検知された相対湿度が第１の湿度である場合よりも、該相対湿度が第１の湿度よりも高い第２の湿度の方が、現像装置の寿命が短くなるように、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）を表示する。外部装置に送信する場合も同様である。

即ち、上述の表２に示したように、環境区分が高温高湿側（環境区分１側）、即ち、相対湿度が高い程、トナー帯電量に掛ける係数が小さくなる。したがって、相対湿度が高い程、トナー帯電量が低く算出される。上述の図１２に示したように、トナー帯電量が低い程、ベース飛散係数が大きくなるため、相対湿度が高い程、トナー飛散量が多くなる傾向となっている。したがって、現像スリーブ２４の回転速度、トナー濃度、及び、相対湿度が、それぞれ一定であるとした場合、相対湿度が高い場合の方が現像装置の寿命が短く表示され、交換メッセージが早く表示される。

以上のように、本実施形態の画像形成装置では、現像装置へのトナー飛散の蓄積量を算出することで、現像装置の寿命を正確に予測することができる。このため、現像装置の交換に関する情報を適切なタイミングで表示又は外部装置に送信できる。即ち、上述のように算出したトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）を表示部２２０などで確認できるようにしておき、また必要に応じてサービス出動のタイミングを通知する。その結果、トナー飛散蓄積に起因した画像不良等の不具合が発生する前に、サービスマン等にメンテナンスの実施を促すことが可能となる。

［本実施形態のトナー飛散による現像装置の寿命予測の優位点について］
次に、本実施形態の構成を満たす実施例１と、比較例として出力枚数やトナー消費量によって現像装置の寿命を決める構成とを比較する。例えば、トナー飛散が最も厳しいとされる画像形成装置の製品寿命の終盤においては、現像剤の劣化による画像かぶりや、穂切り部材２５の異物つまりによる感光ドラムの副走査方向の白抜けなどといった弊害からＴＤ比は設定下限で制御される場合が多い。即ち、上述したように、トナーパッチを反射型濃度センサ１４０により検知した結果に基づいて、ＴＤ比の目標値を設定する。この際、製品寿命の終盤においては、予め、設定されているＴＤ比の目標値の範囲の下限にこの目標値が設定される。

この状態からよりトナー帯電量が下がり、トナー飛散量が多くなる高湿環境に画像形成装置を移動し、画像形成を再開した場合を考える。即ち、ＴＤ比の目標値が下限である状態で、相対湿度５０％の環境から相対湿度８０％の環境に画像形成装置を移動し、再度、相対湿度５０％の環境に戻した場合の実施例１及び比較例のライフ値の画像形成枚数に対する推移を調べた。なお、ライフ値は、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_１（Ｎ）である。この結果を図１３に示す。

ここで、出力画像が移動前後で等しい場合、前述したトナー飛散の発生要因から、トナー飛散は高湿環境に移動した場合の方が多くなる。図１３から明らかなように、比較例では高湿環境に移動する前後で、画像形成枚数に対するライフ値の変化速度は変わらない。これに対して実施例１の構成では、高湿環境に移動した後に算出されるトナー帯電量が小さくなり、ベース飛散係数：ｋ_ｂａｓｅ（Ｎ）の値が大きくなるため、画像形成枚数に対するライフ値の変化速度は大きくなる。

また、プロセススピードを等速とするモードと厚紙を用いてプロセススピードを低速とするモードのライフ値の変化速度を、実施例１と比較例とで比較した結果を図１４に示す。図１４から明らかなように、比較例では、等速から低速に切り替わってもライフ値の変化速度は変わらない。これに対して実施例１では、低速のモードの方がライフ値の変化速度は小さくなる。これは、図１２で示したように、ベース飛散係数：ｋ_ｂａｓｅ（Ｎ）はプロセススピードに対して非線形であり、プロセススピードが速い方がベース飛散係数：ｋ_ｂａｓｅ（Ｎ）の増加量が大きいためである。

更に、製品寿命の序盤と中盤において比較すると、比較例ではライフ値の変化速度は変わらないが、実施例１の構成では寿命中盤のほうがライフ値の変化速度は小さくなる。これは、画像形成における帯電量の低下を補うために、画像形成が進むにつれてトナー濃度を下げるためである。以上より、各条件において、実施例１は比較例と比較し、トナー飛散による現像装置の寿命をより正確に算出できているといえる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態について、図１ないし図３を参照しつつ、図１５及び図１６を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、装置本体１００Ａに着脱可能なカートリッジとして現像装置のトナー飛散による寿命について説明した。但し、前述したように、トナー飛散は、感光ドラム１０１Ｙやクリーナ１０９Ｙを配置されたドラムユニット５００なども影響を及ぼす。即ち、前述したようなメカニズムにより現像装置から飛散したトナーがドラムユニット５００に付着し付着蓄積することで、このドラムユニットも現像装置と同様に寿命となる場合がある。

そこで、本実施形態では、カートリッジとしてのドラムユニットについても、第１の実施形態と同様に、トナー飛散による寿命を算出するようにしている。その他の構成及び作用については、第１の実施形態と同様であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

図１５に示すように、ドラムユニット５００は、感光ドラム１０１Ｙ、一次帯電装置１０２Ｙ、クリーナ１０９Ｙを備え、装置本体１００Ａ（図１）に対して着脱可能である。なお、他の色の画像形成部においても同様である。

次に、ドラムユニット５００のトナー汚れによる寿命算出のフローについて、図１６を用いて説明する。計算のタイミングは第１の実施形態と同様である。また、図１６のＳ２１〜Ｓ２７は、第１の実施形態の図１１のＳ１〜Ｓ７と同様であるため、説明を省略する。

Ｓ２７においてトナー飛散量：ΔＴＣ（Ｎ）を算出したのち、予め定めておいたトナー汚染対象であるドラムユニット５００の汚れやすさ係数ｋ_Ｄｒを取得する。そして、式５に示すように、ΔＴＣ（Ｎ）をｋ_Ｄｒに掛け合わせることで、ドラムユニット５００へのトナー飛散量ΔＴＣ_２（Ｎ）を算出する（Ｓ２８）。
ΔＴＣ_２（Ｎ）＝ΔＴＣ（Ｎ）×ｋ_Ｄｒ ・・・（式５）

次に、第１の実施形態と同様に、式６を用いて、累積トナー飛散量：ＴＣ_２（Ｎ）を算出する（Ｓ２９）。
ＴＣ_２（Ｎ）＝ＴＣ_２（Ｎ―１）＋ΔＴＣ_２（Ｎ） ・・・（式６）

ここで、ドラムユニット５００がトナー飛散量により寿命となるトナー汚染閾値ＴＣ_２_ｓｅｔを予め決めておく。そして、式７に示すように、累積トナー飛散量ＴＣ_２（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_２_ｓｅｔとなったときに１００％となるようなトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ）を算出する（Ｓ３０）。
ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ）＝ＴＣ_２（Ｎ）／ＴＣ_２_ｓｅｔ×１００ ・・・（式７）

ここで、トナー汚染閾値ＴＣ_２_ｓｅｔは、予め行った寿命評価の試験などでドラムユニット５００へのトナー飛散蓄積により画像不良やメンテナンス性に問題が生じないように確認された最大のトナー飛散蓄積状態において定めた閾値である。即ち、この最大のトナー飛散蓄積状態における累積飛散トナー蓄積量ＴＣ_２（Ｎ）に対応して定めた閾値である。

次いで、ＣＰＵ２０６は、現像駆動がＯＦＦであるか否か、即ち、画像形成ジョブの最後の記録材への画像形成が終了し、後回転が終了したか否かを判断する（Ｓ３１）。そして、現像駆動がＯＦＦでなければ（Ｓ３１のＮ）、Ｓ２１に戻り、現像駆動がＯＦＦであれば（Ｓ３１のＹ）、制御を終了する。なお、上述のように、現像駆動停止時にＳ２１〜Ｓ３０のフローを実行し、上述のトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ）を算出する。

ＣＰＵ２０６は、上述のように算出したトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ）、即ち、ドラムユニット５００の寿命を表示手段としての表示部２２０（図３）に表示し、ユーザに知らせる。ユーザに通知するトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ）は、例えば、１％単位で通知し、現像装置の寿命が進むにつれてカウントアップする。そして、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_２_ｓｅｔに達したとき、表示部２２０にドラムユニット５００の交換を促すメッセージを表示する。本実施形態では、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ）がカートリッジの寿命に関する情報に相当し、ドラムユニット５００の交換を促すメッセージがカートリッジの交換に関する情報に相当する。

また、ＣＰＵ２０６は、外部のサーバやＰＣなどの外部装置と外部入力インターフェース２００（図３）を介して通信可能である。ＣＰＵ２０６は、所定のタイミングでサーバを介してサービスマンに現在のドラムユニット５００の寿命（トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ））を通知し、計画的なサービス部品の交換を促す。そして、ＣＰＵ２０６は、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_２_ｓｅｔに達したとき、サーバに交換通知を行い、サービスマンに部品の交換を促す。即ち、送信手段としてのＣＰＵ２０６は、カートリッジの交換に関する情報をサーバなどの外部装置に送信する。

なお、現像スリーブ２４の回転速度、トナー濃度センサ４０１により検知したトナー濃度、環境センサ２３０により検知された相対湿度の何れかに応じて、交換メッセージや寿命の表示などを行う点についても、第１の実施形態の説明と同様である。即ち、第１の実施形態の説明における「現像装置」が「ドラムユニット５００」に代わるだけである。

以上のように、本実施形態の画像形成装置では、ドラムユニット５００へのトナー飛散の蓄積量を算出することで、ドラムユニット５００の寿命を正確に予測することができる。このため、ドラムユニット５００の交換に関する情報を適切なタイミングで表示又は外部装置に送信できる。即ち、上述のように算出したトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_２（Ｎ）を表示部２２０などで確認できるようにしておき、また必要に応じてサービス出動のタイミングを通知する。その結果、トナー飛散蓄積に起因した画像不良等の不具合が発生する前に、サービスマン等にメンテナンスの実施を促すことが可能となる。

なお、本実施形態では、ドラムユニットへのトナー飛散に対して寿命評価法を説明したが、露光装置や中間転写装置をはじめとするその他のユニットに対しての寿命評価も、それぞれ汚れ易さ係数とトナー汚染閾値を設定することで同様に行うことができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態について、図１ないし図３を参照しつつ、図１７ないし図１９を用いて説明する。本実施形態では、上述の第１の実施形態の構成に加えて画像形成装置に設けられたファンの影響を考慮してトナー飛散による現像装置の寿命を算出する。その他の構成及び作用については、第１の実施形態と同様であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

第１の実施形態で説明したメカニズムで現像領域Ａ（図４）にて飛散したトナーは、装置本体１００Ａ内のエアフローに乗って、現像装置自身或いは、近傍の他のユニットに付着してトナー汚れを蓄積させてしまう。ここで、トナー汚れの蓄積の仕方は、装置本体１００Ａ内のエアフローにも依存する。

本実施形態の画像形成装置には、図１７に示すように、装置本体内に気流（エアフロー）を形成する複数のファンが備えられている。図１７に示す矢印は、装置本体１００Ａ内のエアフローの概略を示している。まず、装置本体１００Ａ内の空気を外に排気するファンとして、電源ファン５０１、端部冷却ファン５０２、５０３、定着排出・排熱ファン５０４、排出接着対策ファン５０５の５個がある。

電源ファン５０１は、画像形成装置の電源近傍に配置され、主として電源から発生した熱を外部に排出する。端部冷却ファン５０２、５０３は、定着装置１３０の定着ローラ１３１（図１）の端部昇温を抑制すべく、定着ローラ１３１の長手方向両端部近傍の空気を外部に排出するファンである。定着排出・排熱ファン５０４は、定着装置１３０の上方に配置され、定着装置１３０の熱や、定着装置１３０を通過した記録材の熱を外部に排出するためのファンである。排出接着対策ファン５０５は、排出トレイの排出された記録材に向けて空気を吹き付けるファンである。排出トレイに排出される記録材は、定着装置１３０により加熱されるため、記録材表面のトナーが固まる前に次の記録材が排出されると、記録材同士が接着する虞がある。このため、排出接着対策ファン５０５により排出トレイに排出された記録材を冷ますことで、このような記録材同士の接着が生じることを抑制している。

次に、外部の空気を装置本体内に給気するファンとして、作像冷却ファン５０６、２転排熱ファン５０７の２個がある。作像冷却ファン５０６は、各画像形成部などが配置されてトナー像を形成する領域である作像領域に空気を送るファンである。２転排熱ファン５０７は、中間転写ベルト１２１から記録材にトナー像を二次転写する二次転写部に空気を送るファンである。本実施形態では、このように５個の排気ファンと２個の給気ファンの合計７個のファンを備えているが、ファンの数や配置はこれに限らない。

これらのファンの稼働状況によって装置本体１００Ａ内のエアフローが変化するため、現像領域Ａからのトナー飛散量が一定でも、ファンの稼働状況によるエアフローの違いによって、現像装置や近傍の他のユニットの汚れ方が変化してしまう場合がある。このため、本実施形態では、ファンの稼働状況に対応するファン補正係数ｋＦａｎを用いて、第１の実施形態で算出したトナー飛散量を補正するようにしている。

このようなファンの稼働状況を考慮した現像装置のトナー汚れによる寿命算出のフローについて、図１８を用いて説明する。計算のタイミングは第１の実施形態と同様である。また、図１８のＳ４１〜Ｓ４７は、第１の実施形態の図１１のＳ１〜Ｓ７と同様であるため、説明を省略する。

Ｓ４７においてトナー飛散量：ΔＴＣ（Ｎ）を算出したのち、上述の現像駆動時間における７個のファンの駆動状況に応じて、予め記憶してある制御テーブルから、飛散トナー蓄積量のファン補正係数ｋＦａｎを取得する。そして、式８に示すように、ΔＴＣ（Ｎ）をｋＦａｎに掛け合わせることで、現像装置へのトナー飛散量ΔＴＣ_３（Ｎ）を算出する（Ｓ４８）。
ΔＴＣ_３（Ｎ）＝ΔＴＣ（Ｎ）×ｋＦａｎ ・・・（式８）

ここで、本実施形態における飛散トナー蓄積量のファン補正係数ｋＦａｎのテーブルを、図１９に示す。本実施形態の画像形成装置においては、各画像形成モードによってファンの駆動状況が異なり、ファンが駆動していたり、停止していたり、駆動していても駆動速度がＰＷＭ制御によって半速になっていたりする場合がある。本発明者は、それぞれの画像形成モードに応じて予め、現像装置や他のユニットへのトナー飛散の蓄積量を実験で調べておくことで、ファン補正係数ｋＦａｎのテーブルを作成した。

このファン補正係数ｋＦａｎは、各ファンについてのトナー飛散蓄積に与える影響度αと、各ファンについてのＰＷＭ制御と、を乗算した値の総和に１を加えた値になっている。これは、前述したように本発明者が、画像形成モードを固定した状態で、各ファンを稼働させたり停止させたり条件を変えながら、予め実験を行い、飛散トナー蓄積への各ファンの影響度を測定した結果から導かれた式である。なお、影響度αは、設置位置とエアフローの流路によってはトナー飛散と関わりが非常に少ないファンもあるため、これを考慮して設定されている。したがって、装置によっては、図１９とは異なる場合もある。

次に、第１の実施形態と同様に、式９を用いて、累積トナー飛散量：ＴＣ_３（Ｎ）を算出する（Ｓ４９）。
ＴＣ_３（Ｎ）＝ＴＣ_３（Ｎ―１）＋ΔＴＣ_３（Ｎ） ・・・（式９）

ここで、現像装置がトナー飛散量により寿命となるトナー汚染閾値ＴＣ_３_ｓｅｔを予め決めておく。そして、式１０に示すように、累積トナー飛散量ＴＣ_３（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_３_ｓｅｔとなったときに１００％となるようなトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ）を算出する（Ｓ５０）。
ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ）＝ＴＣ_３（Ｎ）／ＴＣ_３_ｓｅｔ×１００ ・・・（式１０）

ここで、トナー汚染閾値ＴＣ_３_ｓｅｔは、予め行った寿命評価の試験などで現像装置へのトナー飛散蓄積により画像不良やメンテナンス性に問題が生じないように確認された最大のトナー飛散蓄積状態において定めた閾値である。即ち、この最大のトナー飛散蓄積状態における累積飛散トナー蓄積量ＴＣ_３（Ｎ）に対応して定めた閾値である。

次いで、ＣＰＵ２０６は、現像駆動がＯＦＦであるか否か、即ち、画像形成ジョブの最後の記録材への画像形成が終了し、後回転が終了したか否かを判断する（Ｓ５１）。そして、現像駆動がＯＦＦでなければ（Ｓ５１のＮ）、Ｓ４１に戻り、現像駆動がＯＦＦであれば（Ｓ５１のＹ）、制御を終了する。なお、上述のように、現像駆動停止時にＳ４１〜Ｓ５０のフローを実行し、上述のトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ）を算出する。

ＣＰＵ２０６は、上述のように算出したトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ）、即ち、現像装置の寿命を表示手段としての表示部２２０（図３）に表示し、ユーザに知らせる。ユーザに通知するトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ）は、例えば、１％単位で通知し、現像装置の寿命が進むにつれてカウントアップする。そして、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_３_ｓｅｔに達したとき、表示部２２０に現像装置の交換を促すメッセージを表示する。本実施形態では、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ）がカートリッジの寿命に関する情報に相当し、現像装置の交換を促すメッセージがカートリッジの交換に関する情報に相当する。

また、ＣＰＵ２０６は、外部のサーバやＰＣなどの外部装置と外部入力インターフェース２００（図３）を介して通信可能である。ＣＰＵ２０６は、所定のタイミングでサーバを介してサービスマンに現在の現像装置の寿命（トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ））を通知し、計画的なサービス部品の交換を促す。そして、ＣＰＵ２０６は、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_３_ｓｅｔに達したとき、サーバに交換通知を行い、サービスマンに部品の交換を促す。即ち、送信手段としてのＣＰＵ２０６は、カートリッジの交換に関する情報をサーバなどの外部装置に送信する。

このような本実施形態の場合、現像スリーブ２４の回転速度、トナー濃度センサ４０１、及び、ファンの回転速度が、それぞれ一定であるとした場合に、表示部２２０がファンの動作に基づいて次のような表示を行う。本実施形態では、このファンを作像冷却ファン５０６とする（図１９参照）。まず、ＣＰＵ２０６は、表示部２２０に、ファンの回転速度が第１の回転速度である場合よりも、ファンの回転速度が第１の回転速度よりも速い第２の回転速度の方が、現像装置の交換メッセージを早く表示する。同様にＣＰＵ２０６は、ファンの回転速度が第１の回転速度である場合よりも、ファンの回転速度が第１の回転速度よりも速い第２の回転速度の方が、現像装置の寿命が短くなるように、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_３（Ｎ）を表示する。外部装置に送信する場合も同様である。

即ち、図１９の「ｋＦａｎ」の表において、ＰＷＭ制御１００％、即ち、ファンの回転速度が速い場合の方がファン補正係数ｋＦａｎの値が大きい。したがって、現像スリーブ２４の回転速度、トナー濃度、及び、ファンの回転速度が、それぞれ一定であるとした場合、ファンの回転速度が速い場合の方が現像装置の寿命が短く表示され、交換メッセージが早く表示される。

以上のように、本実施形態の画像形成装置では、各ファンの影響度を加味して、現像装置や他のユニットへのトナー飛散の蓄積量を算出することで、現像装置の寿命をより正確に予測することができる。その結果、トナー飛散蓄積に起因した画像不良等の不具合が発生する前に、サービスマン等にメンテナンスの実施を促すことが可能となる。

なお、本実施形態を第２の実施形態と同様にドラムユニット５００などの他のユニットの寿命算出に適用することができる。この場合、例えば、第２の実施形態の式５において、ΔＴＣ（Ｎ）に、ｋ_Ｄｒに加えてｋＦａｎを掛け合わせることで、ドラムユニット５００へのトナー飛散量ΔＴＣ_２（Ｎ）を算出する（次の式５´参照）。
ΔＴＣ_２（Ｎ）＝ΔＴＣ（Ｎ）×ｋ_Ｄｒ×ｋＦａｎ ・・・（式５´）

そして、図１６のＳ２９以降と同様に、累積トナー飛散量：ＴＣ_２（Ｎ）などを求める。

また、上述の図１９に示すｋＦａｎは、作像冷却ファン５０６の稼働状況に応じて設定されているが、他のファンの稼働状況も組み合わせてｋＦａｎを設定しても良い。要は、トナー飛散に影響を及ぼす１ないし複数のファンの稼働状況に応じてｋＦａｎを設定すれば良い。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態について、図１ないし図８を参照しつつ、図２０ないし図２２を用いて説明する。本実施形態では、上述の第１の実施形態の構成に加えて現像装置への補給頻度を考慮してトナー飛散による現像装置の寿命を算出する。その他の構成及び作用については、第１の実施形態と同様であるため、同一の構成については同一の符号を付して説明及び図示を省略又は簡略にし、以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

第１の実施形態で説明したメカニズムと同様に、現像領域Ａ（図４）においてトナーが飛散する。但し、この飛散量は、現像剤の補給頻度によって変動する場合がある。即ち、本実施形態の現像装置は、前述したように、トナー収容部１０２０が回転駆動されることで、補給手段としてのポンプ部１０２０ｂが動作して、トナー収容容器の排出口１０２１ａから現像剤が補給される（図６、７）。この際、現像装置への現像剤の補給量が多い場合は、ＴＤ比が局所的に増加するためトナーの帯電量が低くなり、トナーのキャリアへの静電的な付着力が弱まり、トナーがキャリアから剥がれ易くなり、トナー飛散量が増える。

また、現像剤の補給の際、現像剤と排出部１０２１ｈ（図６、７）内の空気が現像容器内に入ることにより、現像容器内の内圧の急激な上昇が起き、トナーが現像容器内から噴き出し易くなる。このように現像容器内の内圧やトナーのキャリア付着力が補給頻度によって変動するため、補給頻度により現像器からのトナー飛散量が変動する。つまり、トナー飛散量は、現像スリーブの単位走行距離当たりの現像剤の補給回数である補給頻度に依存する。このため、本実施形態では、補給頻度に対応する補給頻度補正係数ｋＢｏｔを用いて、第１の実施形態で算出したトナー飛散量を補正するようにしている。

なお、現像剤の補給回数は、例えば、ポンプ部１０２０ｂの往復運動の数とする。これは、補給される補給現像剤の量は、ポンプ部１０２０ｂの往復運動の数によっておおよそ定められるためである。但し、ポンプ部１０２０ｂは、トナー収容部１０２０が回転駆動されることで動作するため、現像剤の補給回数は、トナー収容部１０２０の回転回数であっても良い。また、補給手段が他の構成、例えば、スクリューにより現像剤を搬送することで現像装置に現像剤を補給する構成であれば、このスクリューの回転回数を現像剤の補給回数としても良い。

このような補給頻度を考慮した現像装置のトナー汚れによる寿命算出のフローについて、図２０を用いて説明する。計算のタイミングは第１の実施形態と同様である。また、図２０のＳ６１〜Ｓ６７は、第１の実施形態の図１１のＳ１〜Ｓ７と同様であるため、説明を省略する。

Ｓ６７においてトナー飛散量：ΔＴＣ（Ｎ）を算出する。この際、毎回の画像形成終了時、及び、調整制御を含む後回転終了時の現像駆動停止時のタイミングでの現像剤の補給回数の合計を、現像駆動時間内の補給回数Ｓｕｍ_ＢＬＫ（ｋ）として算出しておく。そして、現像スリーブの単位走行距離当たりの現像剤の補給回数、即ち、補給頻度に応じて予め記憶してある制御テーブルから飛散トナー蓄積量の補給頻度補正係数ｋＢｏｔを取得する。更に、式１１に示すように、ΔＴＣ（Ｎ）をｋＢｏｔに掛け合わせることで、現像装置へのトナー飛散量ΔＴＣ_４（Ｎ）を算出する（Ｓ６８）。
ΔＴＣ_４（Ｎ）＝ΔＴＣ（Ｎ）×ｋＢｏｔ ・・・（式１１）

ここで、本実施形態における飛散トナー蓄積量の補給頻度補正係数ｋＢｏｔの求め方を説明する。ｋＢｏｔは、現像スリーブの単位走行距離当たりの現像剤の補給回数ΔＢＬＫ（ｋ）により、決められたテーブルにより決定される。この単位走行距離当たりの補給回数ΔＢＬＫ（ｋ）は、後述する現像走行距離ＤｅｖＲｏｔ（ｋ）と、上述の現像駆動時間内の補給回数の合計Ｓｕｍ_ＢＬＫ（ｋ）によって、以下の式により求められる。

ΔＢＬＫ（ｋ）＝Ｓｕｍ_ＢＬＫ（ｋ）／ＤｅｖＲｏｔ（ｋ） ・・・（式１２）
現像走行距離ＤｅｖＲｏｔ（ｋ）は、以下のように算出する。まず、現像駆動がＯＮされたタイミングからスタートして、毎回の画像形成終了時、及び、調整制御を含む後回転終了時の現像駆動停止時のタイミングで、ｋ枚目の画像形成における現像駆動時間ＤｅｖＲｏｔＴｉｍｅ（ｋ）を細かく算出する。そして、各現像駆動時間における現像スリーブの回転速度ＤｅｖＶｅｌ（ｋ）を、予め記憶してある不図示の制御テーブルから読み込み、以下の式により現像走行距離ＤｅｖＲｏｔ（ｋ）を算出する。
ＤｅｖＲｏｔ（ｋ）＝ＤｅｖＲｏｔＴｉｍｅ（ｋ）×ＤｅｖＶｅｌ（ｋ）

上述の式１２により求められた、ΔＢＬＫ（ｋ）における補給頻度補正係数ｋＢｏｔのテーブルを図２１に示す。本発明者は、予め、ΔＢＬＫ（Ｎ）における現像装置や他のユニットへのトナー飛散の蓄積量を実験で調べておくことで、飛散トナー蓄積量の補給頻度補正係数ｋＢｏｔのテーブルを作成した。

次に、第１の実施形態と同様に、式１３を用いて、累積トナー飛散量：ＴＣ_４（Ｎ）を算出する（Ｓ６９）。
ＴＣ_４（Ｎ）＝ＴＣ_４（Ｎ―１）＋ΔＴＣ_４（Ｎ） ・・・（式１３）

ここで、現像装置がトナー飛散量により寿命となるトナー汚染閾値ＴＣ_４_ｓｅｔを予め決めておく。そして、式１４に示すように、累積トナー飛散量ＴＣ_４（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_４_ｓｅｔとなったときに１００％となるようなトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）を算出する（Ｓ７０）。
ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）＝ＴＣ_４（Ｎ）／ＴＣ_４_ｓｅｔ×１００ ・・・（式１４）

トナー汚染閾値ＴＣ_４_ｓｅｔは、予め行った寿命評価の試験などで現像装置へのトナー飛散蓄積により画像不良やメンテナンス性に問題が生じないように確認された最大のトナー飛散蓄積状態において定めた閾値である。即ち、この最大のトナー飛散蓄積状態における累積飛散トナー蓄積量ＴＣ_４（Ｎ）に対応して定めた閾値である。

次いで、ＣＰＵ２０６は、現像駆動がＯＦＦであるか否か、即ち、画像形成ジョブの最後の記録材への画像形成が終了し、後回転が終了したか否かを判断する（Ｓ７１）。そして、現像駆動がＯＦＦでなければ（Ｓ７１のＮ）、Ｓ６１に戻り、現像駆動がＯＦＦであれば（Ｓ７１のＹ）、制御を終了する。なお、上述のように、現像駆動停止時にＳ６１〜Ｓ７０のフローを実行し、上述のトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）を算出する。

ＣＰＵ２０６は、上述のように算出したトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）、即ち、現像装置の寿命を表示手段としての表示部２２０（図３）に表示し、ユーザに知らせる。ユーザに通知するトナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）は、例えば、１％単位で通知し、現像装置の寿命が進むにつれてカウントアップする。そして、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_４_ｓｅｔに達したとき、表示部２２０に現像装置の交換を促すメッセージを表示する。本実施形態では、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）がカートリッジの寿命に関する情報に相当し、現像装置の交換を促すメッセージがカートリッジの交換に関する情報に相当する。

また、ＣＰＵ２０６は、外部のサーバやＰＣなどの外部装置と外部入力インターフェース２００（図３）を介して通信可能である。ＣＰＵ２０６は、所定のタイミングでサーバを介してサービスマンに現在の現像装置の寿命（トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ））を通知し、計画的なサービス部品の交換を促す。そして、ＣＰＵ２０６は、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）がトナー汚染閾値ＴＣ_４_ｓｅｔに達したとき、サーバに交換通知を行い、サービスマンに部品の交換を促す。即ち、送信手段としてのＣＰＵ２０６は、カートリッジの交換に関する情報をサーバなどの外部装置に送信する。

このような本実施形態の場合、現像スリーブ２４の回転速度、トナー濃度センサ４０１、及び、補給頻度が、それぞれ一定であるとした場合に、表示部２２０が補給頻度に応じて次のような表示を行う。まず、ＣＰＵ２０６は、表示部２２０に、補給頻度が第１の頻度である場合よりも、補給頻度が第１の頻度よりも多い第２の頻度の方が、現像装置の交換メッセージを早く表示する。同様にＣＰＵ２０６は、補給頻度が第１の頻度である場合よりも、補給頻度が第１の頻度よりも多い第２の頻度の方が、現像装置の寿命が短くなるように、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）を表示する。外部装置に送信する場合も同様である。

即ち、図２１の表において、現像スリーブの単位走行距離当たりの補給回数ΔＢＬＫ（ｋ）、即ち補給頻度が多い場合の方が補給頻度補正係数ｋＢｏｔの値が大きい。したがって、現像スリーブ２４の回転速度、トナー濃度センサ４０１により検知したトナー濃度、及び、補給頻度が、それぞれ一定であるとした場合、補給頻度が多い場合の方が現像装置の寿命が短く表示され、交換メッセージが早く表示される。

以上のように、本実施形態の画像形成装置では、現像スリーブの単位走行距離当たりの補給回数である補給頻度を加味して、現像装置や他のユニットへのトナー飛散の蓄積量を算出することで、現像装置の寿命をより正確に予測することができる。その結果、トナー飛散蓄積に起因した画像不良等の不具合が発生する前に、サービスマン等にメンテナンスの実施を促すことが可能となる。

なお、上述の補給頻度は、形成される画像の画像比率によって変化する。即ち、画像比率が高い画像が多く形成されれば、トナー使用量が多くなるため、補給頻度が多くなる。一方、画像比率が低い画像が多く形成されれば、トナー使用量が少ないため、補給頻度が少なくなる。このため、本実施形態では、上述の補給頻度に代えて画像比率に基づいて現像装置の寿命を算出するようにしても良い。考え方は、上述の補給頻度と同様である。

例えば、現像スリーブ２４の回転速度、トナー濃度センサ４０１、及び、画像比率が、それぞれ一定であるとした場合に、表示部２２０が画像比率に応じて次のような表示を行う。まず、ＣＰＵ２０６は、表示部２２０に、画像比率が第１の比率である場合よりも、画像比率が第１の比率よりも高い第２の比率の方が、現像装置の交換メッセージを早く表示する。同様にＣＰＵ２０６は、画像比率が第１の比率である場合よりも、画像比率が第１の比率よりも高い第２の比率の方が、現像装置の寿命が短くなるように、トナー飛散ライフ値ＴＣ_ＬＦ_４（Ｎ）を表示する。外部装置に送信する場合も同様である。

また、本実施形態を第２の実施形態と同様にドラムユニット５００などの他のユニットの寿命算出に適用することができる。この場合、例えば、第２の実施形態の式５において、ΔＴＣ（Ｎ）に、ｋ_Ｄｒに加えてｋＢｏｔを掛け合わせることで、ドラムユニット５００へのトナー飛散量ΔＴＣ_２（Ｎ）を算出する（次の式５´´参照）。
ΔＴＣ_２（Ｎ）＝ΔＴＣ（Ｎ）×ｋ_Ｄｒ×ｋＢｏｔ ・・・（式５´´）

そして、図１６のＳ２９以降と同様に、累積トナー飛散量：ＴＣ_２（Ｎ）などを求める。

また、同様に、本実施形態を第３の実施形態と組み合わせても良いし、第２の実施形態及び第３の実施形態と組み合わせても良い。この場合、例えば、ΔＴＣ（Ｎ）に、ｋ_Ｄｒ、ｋＦａｎ、ｋＢｏｔなどのユニットの汚れ易さを示す係数を適宜掛け合わせて、トナー飛散量ΔＴＣ（Ｎ）を求める。

また、上述の説明では、補給頻度を現像スリーブの単位走行時間当たりの補給回数としたが、補給頻度を現像駆動時間における単位時間当たりの補給回数であっても良い。

［本実施形態の効果の説明］
本実施形態のような寿命予測をすることによる予測精度向上に対する効果を、図２２に示す。図２２は印字率（画像比率）を変化させて画像形成をした場合の現像装置の寿命（ＤｅｖＬｉｆｅ）の推移を比較したものである。破線は、比較例として、画像形成枚数のみをもとにした場合の現像装置の寿命推移を示し、実線は、本実施形態の構成を満たす実施例２のように補給頻度を考慮した場合の現像装置の寿命推移を示している。

本実験では、画像形成枚数０〜２００ｋ（２００×１０００）枚の範囲では印字率５％で印字し、２００００１枚〜３００ｋ枚では印字率７０％で印字し、３００００１枚〜４８０ｋ枚では再び印字率５％で印字している。印字率７０％で画像形成した場合はトナーの消費が増えるため、印字率５％時と比較し、補給頻度が多くなり、トナーが飛散し易くなる。

比較例では、補給頻度を考慮しないため、印字率が増加し、補給頻度が増えても、積算される現像装置寿命に変化はない。一方、実施例２においては、補給頻度補正係数ｋＢｏｔを用いて、補給頻度を現像装置の寿命の算出に考慮しているため、印字率７０％の場合ではトナー飛散量ΔＴＣ_４（Ｎ）の増加とともに現像装置の寿命の値が増加し、グラフの傾きが急になる。

印字率をもとの５％に戻し、４８０ｋ枚で現像装置を確認した結果、画像不良は発生しないものの、現像装置の交換が推奨されるレベルまで現像装置に飛散したトナーが付着していた。４８０ｋ枚での確認時の現像装置の寿命は比較例では７５％だったのに対し、実施例２においてはユーザへ現像装置の交換を促す１００％を示していた。よって、補給頻度を考慮した実施例２の現像装置の寿命予測を行うことで、比較例に比べ現像装置の寿命予測の精度が向上していることが確認できた。

＜他の実施形態＞
なお、上述の各実施形態では、現像装置を含むカートリッジとして、現像装置が単体で交換可能な構成について説明したが、現像装置を含むカートリッジは、現像装置に加えて像担持体としての感光ドラムを含むプロセスカートリッジであっても良い。

また、上述の各実施形態では、トナー飛散による寿命の算出を行うカートリッジが現像装置やドラムユニットである場合について説明した。但し、このようなトナー飛散による寿命の算出を行うカートリッジは、これらに限らず、現像装置の周辺にあり、交換可能な装置、例えば、露光装置などの他のユニットであっても良い。

また、上述の各実施形態では、タンデム型のフルカラー２成分現像剤の画像形成装置を例として説明した。但し、本発明は、例えば、１つの感光ドラムの周囲に複数の現像装置を備えた１ドラム型の画像形成装置など他の構成の画像形成装置にも適用可能である。また、１色の現像剤により画像形成を行うモノクロ型の画像形成装置にも本発明を適用可能である。

２０・・・現像容器／２４・・・現像スリーブ（現像剤担持体）／１００・・・画像形成装置／１００Ａ・・・装置本体／１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋ・・・感光ドラム（像担持体）／１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｋ・・・現像装置（カートリッジ）／２０６・・・ＣＰＵ（送信手段）／２２０・・・表示部（表示手段）／２３０・・・環境センサ（環境検知手段）／４０１・・・トナー濃度センサ（濃度検知手段）／５００・・・ドラムユニット（カートリッジ）／５０６・・・作像冷却ファン／１０２０ｂ・・・ポンプ部（補給手段）

Claims (32)

1. 画像形成装置であって、
   前記画像形成装置に対して着脱可能で、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を含むカートリッジであって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記カートリッジと、
   前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する表示手段と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成装置であって、
   前記画像形成装置に対して着脱可能なカートリッジと、
   像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置であって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記現像装置と、
   前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する表示手段と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記カートリッジは、前記像担持体を含む、
   ことを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、及び、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記トナー濃度が第１の濃度である場合よりも、前記トナー濃度が前記第１の濃度よりも高い第２の濃度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を早く表示する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、及び、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記現像剤担持体の回転速度が第１の速度である場合よりも、前記現像剤担持体の回転速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を早く表示する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記表示手段は、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、及び、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記トナー濃度が第１の濃度である場合よりも、前記トナー濃度が前記第１の濃度よりも高い第２の濃度の方が、前記カートリッジの寿命が短くなるように、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
   ことを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、及び、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記現像剤担持体の回転速度が第１の速度である場合よりも、前記現像剤担持体の回転速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度の方が、前記カートリッジの寿命が短くなるように、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
   ことを特徴とする、請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 温湿度を検知する環境検知手段を備え、
   前記表示手段は、更に、前記環境検知手段により検知された相対湿度に基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし８の何れか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度、及び、前記環境検知手段により検知された相対湿度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記環境検知手段により検知された相対湿度が第１の湿度である場合よりも、前記環境検知手段により検知された相対湿度が前記第１の湿度よりも高い第２の湿度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を早く表示する、
    ことを特徴とする、請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記表示手段は、更に、前記環境検知手段により検知された相対湿度に基づいて、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項９又は１０に記載の画像形成装置。
12. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度、及び、前記環境検知手段により検知された相対湿度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記環境検知手段により検知された相対湿度が第１の湿度である場合よりも、前記環境検知手段により検知された相対湿度が前記第１の湿度よりも高い第２の湿度の方が、前記カートリッジの寿命が短くなるように、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記画像形成装置内に気流を形成するファンを備え、
    前記表示手段は、更に、前記ファンの動作に基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項１ないし１２の何れか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度、及び、前記ファンの回転速度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記ファンの回転速度が第１の回転速度である場合よりも、前記ファンの回転速度が前記第１の回転速度よりも速い第２の回転速度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を早く表示する、
    ことを特徴とする、請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記表示手段は、更に、前記ファンの動作に基づいて、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
16. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度、及び、前記ファンの回転速度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記ファンの回転速度が第１の回転速度である場合よりも、前記ファンの回転速度が前記第１の回転速度よりも速い第２の回転速度の方が、前記カートリッジの寿命が短くなるように、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記現像容器に現像剤を補給する補給手段を備え、
    前記表示手段は、更に、前記現像剤担持体の単位走行距離当たりの前記補給手段の補給回数である補給頻度に基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項１ないし１６の何れか１項に記載の画像形成装置。
18. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度、及び、前記補給頻度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記補給頻度が第１の頻度である場合よりも、前記補給頻度が前記第１の頻度よりも多い第２の頻度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を早く表示する、
    ことを特徴とする、請求項１７に記載の画像形成装置。
19. 前記表示手段は、更に、前記現像剤担持体の単位走行距離当たりの前記補給手段の補給回数である補給頻度に基づいて、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の画像形成装置。
20. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度、及び、前記補給頻度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記補給頻度が第１の頻度である場合よりも、前記補給頻度が前記第１の頻度よりも多い第２の頻度の方が、前記カートリッジの寿命が短くなるように、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項１９に記載の画像形成装置。
21. 前記現像容器に現像剤を補給する補給手段を備え、
    前記表示手段は、更に、前記像担持体に形成されたトナー像の画像比率に基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項１ないし２０の何れか１項に記載の画像形成装置。
22. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度、及び、前記画像比率が、それぞれ一定であるとした場合に、前記画像比率が第１の比率である場合よりも、前記画像比率が前記第１の比率よりも高い第２の比率の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を早く表示する、
    ことを特徴とする、請求項２１に記載の画像形成装置。
23. 前記表示手段は、更に、前記像担持体に形成されたトナー像の画像比率に基づいて、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項２１又は２２に記載の画像形成装置。
24. 前記表示手段は、前記現像剤担持体の回転速度、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度、及び、前記画像比率が、それぞれ一定であるとした場合に、前記画像比率が第１の比率である場合よりも、前記画像比率が前記第１の比率よりも高い第２の比率の方が、前記カートリッジの寿命が短くなるように、前記カートリッジの寿命に関する情報を表示する、
    ことを特徴とする、請求項２３に記載の画像形成装置。
25. 画像形成装置であって、
    前記画像形成装置に対して着脱可能で、像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置を含むカートリッジであって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記カートリッジと、
    前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を外部装置に送信する送信手段と、を備えた、
    ことを特徴とする画像形成装置。
26. 画像形成装置であって、
    前記画像形成装置に対して着脱可能なカートリッジと、
    像担持体に形成された静電潜像をトナーにより現像する現像装置であって、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、前記現像容器内の現像剤を担持して回転する現像剤担持体と、前記現像容器内のトナー濃度を検知する濃度検知手段と、を有する前記現像装置と、
    前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの交換に関する情報を外部装置に送信する送信手段と、を備えた、
    ことを特徴とする画像形成装置。
27. 前記カートリッジは、前記像担持体を含む、
    ことを特徴とする、請求項２６に記載の画像形成装置。
28. 前記送信手段は、前記現像剤担持体の回転速度、及び、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記トナー濃度が第１の濃度である場合よりも、前記トナー濃度が前記第１の濃度よりも高い第２の濃度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を早く、前記外部装置に送信する、
    ことを特徴とする、請求項２５ないし２７の何れか１項に記載の画像形成装置。
29. 前記送信手段は、前記現像剤担持体の回転速度、及び、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記現像剤担持体の回転速度が第１の速度である場合よりも、前記現像剤担持体の回転速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度の方が、前記カートリッジの交換に関する情報を早く、前記外部装置に送信する、
    ことを特徴とする、請求項２５ないし２８の何れか１項に記載の画像形成装置。
30. 前記送信手段は、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度と、前記現像剤担持体の回転速度とに基づいて、前記カートリッジの寿命に関する情報を前記外部装置に送信する、
    ことを特徴とする、請求項２５ないし２９の何れか１項に記載の画像形成装置。
31. 前記送信手段は、前記現像剤担持体の回転速度、及び、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記トナー濃度が第１の濃度である場合よりも、前記トナー濃度が前記第１の濃度よりも高い第２の濃度の方が、前記カートリッジの寿命が短くなるように、前記カートリッジの寿命に関する情報を前記外部装置に送信する、
    ことを特徴とする、請求項３０に記載の画像形成装置。
32. 前記送信手段は、前記現像剤担持体の回転速度、及び、前記濃度検知手段により検知したトナー濃度が、それぞれ一定であるとした場合に、前記現像剤担持体の回転速度が第１の速度である場合よりも、前記現像剤担持体の回転速度が前記第１の速度よりも速い第２の速度の方が、前記カートリッジの寿命が短くなるように、前記カートリッジの寿命に関する情報を前記外部装置に送信する、
    ことを特徴とする、請求項３０又は３１に記載の画像形成装置。

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