JP2021107869A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補給系の画像形成装置で用いられる現像装置の寿命予測の精度を更に向上させることが求められている。【解決手段】感光ドラムと、現像ローラとトナー収容部とを有する現像容器と、を備える装置本体と、トナー容器と、トナー収容部にトナー補給を行うトナー補給部と、現像ローラの使用量をカウントするカウント部と、累積使用量を算出する算出部と、累積使用量を取得する取得する取得部と、有し、画像形成モードを実行する制御部と、累積使用量が閾値に達した時に現像容器の寿命に関する情報を報知する報知部と、を備える画像形成装置において、制御部は、トナー補給が可能である第１画像形成モードと不可能である第２画像形成モードと、の実行が可能であり、第１画像形成モードと第２画像形成モードとで使用量が同じ場合、第２画像形成モードの使用量の方が第１画像形成モードの使用量よりも大きい量として累積使用量の算出に用いられる。【選択図】 図５

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどなどの電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は、画像形成工程において、現像ローラに担持されたトナーを感光体に供給して感光体上の静電潜像を現像することによって記録材に転写するためのトナー画像を形成する。画像形成工程のうち現像工程を担う現像装置は、トナーを収容するトナー収容部と、現像ローラと、を備える。

画像形成工程において、現像ローラに担持されるトナーは、現像ブレードや供給ローラなど様々な部材と摺擦する。この摺擦によって、トナーに添加している外添剤等の遊離や埋め込みが発生し、所望の電荷量が得られないため画像不良を発生が発生する場合がある。これをトナーの劣化と呼ぶ。特許文献１では、画像形成装置の現像装置内におけるトナーの劣化度合いを算出し、それを積算することで現像装置が寿命に達したと判断するものが開示されている。

一方、特許文献２には、トナーを収容し装置本体に着脱可能に設けられたトナーカートリッジから装置本体内の現像容器にトナーを補給する補給系の画像形成装置が開示されている。

特開２０１０−１５６７９２ 特開２０１２−５８６０３

補給系の画像形成装置で用いられる現像装置の寿命予測の精度を更に向上させることが求められている。

本発明の第１の側面は、トナー画像を担持する感光ドラムと、前記感光ドラムに供給するためのトナーを担持する現像ローラと前記現像ローラに担持させるための前記トナーを収容するトナー収容部とを有する現像容器と、を備える装置本体と、前記トナー収容部に補給するためのトナーが収容され、前記装置本体に対して着脱可能であるトナー容器と、前記トナー容器から前記トナー収容部にトナー補給を行うトナー補給部と、前記現像ローラの使用量をカウントするカウント部と、前記現像ローラが新品である時から前記使用量を累積して累積使用量を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記累積使用量を取得する取得する取得部と、有し、記録材に前記トナー画像を形成する画像形成モードを実行する制御部と、前記累積使用量が閾値に達した時に前記現像容器の寿命もしくは交換に関する情報を報知する報知部と、を備える画像形成装置において、前記制御部は、前記トナー補給が可能である状態における前記画像形成モードである第１画像形成モードと、前記トナー補給が不可能である状態における前記画像形成モードである第２画像形成モードと、の実行が可能であり、前記第１画像形成モードと前記第２画像形成モードとにおいて前記使用量が同じ場合、前記第２画像形成モードにおける前記使用量の方が前記第１画像形成モードにおける前記使用量よりも大きい量として前記累積使用量の算出に用いられることを特徴とする。

本発明によれば、補給系の画像形成装置で用いられる現像装置の寿命予測の精度を更に向上させることができる。

実施形態に係る画像形成装置の断面図 実施形態に係るプロセスカートリッジの断面図 実施形態に係るプロセスカートリッジの斜視図 実施形態に係る現像ユニットの斜視図 実施形態１に係る寿命報知に関するフローチャート 実施例１に係る通算補正距離の推移を示す図 実施例１に係る通算補正距離の推移を示す図 実施例２に係るトナー劣化度の算出手順を示すフローチャート 実施例２に係る印字率によるトナー劣化の推移の違いを示す図 実施例２に係るトナー劣化度の推移を示す図 比較例におけるトナー劣化度の推移を示す図 実施例２に係る通算補正距離の推移を示す図 実施例３に係るトナー劣化度の推移を示す図 実施例３に係る現像ユニットのトナー残量の推移を示す図 実施例３に係る通算補正距離の推移を示す図 実施例４に係るトナー劣化度の推移を示す図 実施例４に係る現像ユニットのトナー残量の推移を示す図 実施例４に係る通算補正距離の推移を示す図 実施形態２に係る走行距離補正係数ｋの区切り分けを説明する図 実施形態２に係るプロセスカートリッジの寿命報知シーケンスチャート 実施例５に係る通算補正距離の推移を示す図 実施例６に係る通算補正距離の推移を示す図 実施例７に係る通算補正距離の推移を示す図 実施例８に係る通算補正距離の推移を示す図 実施形態に係る制御ブロック図

≪実施形態１≫
＜画像形成装置の全体構成＞
まず電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という。）１００の全体構成について、図１を用いて説明する。図１に示すように、着脱可能な４個のプロセスカートリッジ７０（７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋ）が装着部材（不図示）によって装着されている。またプロセスカートリッジ７０の画像形成装置１００の装着方向上流側を前側面側、装着方向下流側を奥側面側と定義する。

各プロセスカートリッジ７０は、感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）と、帯電ローラ２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）と、現像ローラ２５（２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ）と、クリーニング部材６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）のプロセス手段を含む。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるものであり、現像ローラ２５は、感光体ドラム１に形成した潜像をトナーによって現像して可視像化するものである。そして、クリーニング部材６は、感光体ドラム１に形成したトナー像を記録媒体に転写した後に、感光体ドラム１に残留したトナーを除去するものである。

また、プロセスカートリッジ７０の下方には画像情報に基づいて感光体ドラム１に選択的な露光を行い、感光体ドラム１に潜像を形成するためのスキャナユニット３が設けられている。

画像形成装置１００の下部には記録媒体Ｓを収納したカセット１７が装着されている。そして、記録媒体Ｓが２次転写ローラ６９、定着部７４を通過して画像形成装置１００の上方へ搬送されるように記録媒体の搬送手段が設けられている。すなわち、カセット１７内の記録媒体Ｓを１枚ずつ分離給送する給送ローラ５４、給送された記録媒体Ｓを搬送する搬送ローラ対７６、感光体ドラム１に形成される潜像と記録媒体Ｓとの同期を取るためのレジストローラ対５５が設けられている。また、プロセスカートリッジ７０（７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋ）の上方には各感光体ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）上に形成したトナー画像を転写させるための中間転写手段としての中間転写ユニット５が設けられている。中間転写ユニット５には駆動ローラ、従動ローラ、各色の感光体ドラム１に対向する位置に１次転写ローラ５８（５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ）、２次転写ローラ６９に対向する位置に対向ローラ５９を有し、転写ベルト５０が掛け渡されている。そして、転写ベルト５０はすべての感光体ドラム１に対向し、且つ接するように回転移動し、１次転写ローラ５８（５８ａ、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ）に電圧を印加することにより、感光体ドラム１から転写ベルト５０上に一次転写を行う。そして、転写ベルト５０内に配置された対向５９ローラと２次転写ローラ６９への電圧印加により、転写ベルト５０のトナーを記録媒体Ｓに転写する。

感光ドラム１上に形成されたトナー画像を最終的に記録媒体に転写して記録媒体にトナー画像を形成するモードを画像形成モードとする。画像形成モードを終了した非画像形成時において、１次転写ローラ５８は、転写ベルト５０から離れる方向に移動する。その結果、転写ベルト５０は感光ドラム１から離れる。

画像形成モードに際しては、各感光体ドラム１を回転させ、帯電ローラ２によって一様に帯電させた感光体ドラム１にスキャナユニット３から選択的な露光を行う。これによって、感光体ドラム１に静電潜像を形成する。その潜像を現像ローラ２５によって現像する。これによって、各感光体ドラム１に各色トナー像を形成する。この画像形成と同期して、レジストローラ対５５が、記録媒体Ｓを対向ローラ５９と２次転写ローラ６９とが転写ベルト５０を介在させて当接している２次転写位置に搬送する。そして、２次転写ローラ６９へ転写バイアス電圧を印加することで、転写ベルト５０上の各色トナー像を記録媒体Ｓに２次転写する。これによって、記録媒体Ｓにカラー画像を形成する。カラー画像が形成された記録媒体Ｓは、定着部７４によって加熱、加圧されてトナー像が定着される。その後、記録媒体Ｓは、排出ローラ７２によって排出部７５に排出される。尚、定着部７４は、装置本体１００の上部に配置されている。

第１〜第４のトナーカートリッジ９（トナー容器）は、各プロセスカートリッジ７０に収容されるトナーの色と対応した順序で、プロセスカートリッジ７０の下方にそれぞれ水平方向に並んで配置されている。すなわち、第１〜第４のトナーカートリッジ９はそれぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを収容している。そして、各トナーカートリッジ９は、同色のトナーを収容したプロセスカートリッジ７０にトナーを補給する。

トナーカートリッジ９は、画像形成装置１００に設けられた装着ガイド（不図示）、位置決め部材（不図示）などの装着手段を介して、画像形成装置１００に着脱可能になっている。

トナーカートリッジ９の下方には、第１〜第４のトナー搬送装置１８（トナー補給装置）が各トナーカートリッジ９に対応して配置される。各トナー搬送装置１８は各トナーカートリッジ９から受け取ったトナーを上方に搬送し、各現像ユニット４にトナーを供給する。

尚、図１の画像形成装置１００の正面上部には、ユーザーへの情報を表示（報知）するための表示部５５５が設けられている。

次に、図２５に画像形成装置１００の制御図を示す。画像形成装置１００に設けられた制御部７７（中央処理装置）は、取得部７７１、算出部７７２、カウント部７７３、報知部７７４を含む。制御部７７は、後述する画像形成装置１００の表示部５５５を制御し、プロセスカートリッジ７０が有するメモリＭにアクセス可能である。メモリＭの詳細については後述する。

＜プロセスカートリッジ＞
次に本実施形態に係るプロセスカートリッジ７０について、図２および図３を用いて説明する。図２はトナーを収納したプロセスカートリッジ７０の主断面である。尚、イエロー色のトナーを収納したカートリッジ７０Ｙ、マゼンタ色のトナーを収納したカートリッジ７０Ｍ、シアン色のトナーを収納したカートリッジ７０Ｃ、ブラック色のトナーを収納したカートリッジ７０Ｋは同一構成である。

プロセスカートリッジ７０（７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋ）は、クリーニングユニット２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）と、現像ユニット４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）（現像容器、現像装置）と、を有する。クリーニングユニット２６は、感光体ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）と、帯電ローラ２（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）、及びクリーニング部材６（６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ）を備えている。そして、現像ユニット４は、現像ローラ２５を備えている。

感光体ドラム１の周上には、前述した通り帯電ローラ２、クリーニング部材６が配置されている。クリーニング部材６はゴムブレードで形成された弾性部材７とクリーニング支持部材８から構成されている。ゴムブレード７の先端部７ａは感光体ドラム１の回転方向に対してカウンター方向に当接させて配設してある。そしてクリーニング部材６によって感光体ドラム１表面から除去された残留トナーは除去トナー室２７ａに落下する。また除去トナー室２７ａの除去トナーが漏れることを防止するスクイシート２１が感光体ドラム１に当接している。そしてクリーニングユニット２６に駆動源である本体駆動モータ（不図示）の駆動力を伝達することにより、感光体ドラム１を画像形成動作に応じて回転駆動させる。帯電ローラ２は、帯電ローラ軸受２８を介し、クリーニングユニット２６に回転可能に取り付けられており、帯電ローラ加圧部材４６により感光体ドラム１に向かって加圧され、感光体ドラム１に従動回転する。

さらに、プロセスカートリッジ７０には図３に示すように、不揮発性の記憶手段としてのメモリＭを備えている。メモリＭには、現像ローラの使用情報と寿命情報、及びトナーの使用情報及び寿命情報が格納されている。それにより画像形成装置の装置本体の電源のＯＮ／ＯＦＦが行われた場合、もしくはプロセスカートリッジ７０が交換された場合でも、プロセスカートリッジ７０の使用状況及び交換時期（寿命）の算出が、正確且つ迅速に行うことができる。

＜現像ユニットとトナー搬送手段＞
図２および図３に示すように、現像ユニット４は、感光体ドラム１と接触して回転する現像ローラ２５と、現像ローラ２５を支持する現像枠体３１とから構成される。現像ローラ２５は、現像枠体３１の両側にそれぞれ取り付けられた軸受１２及び軸受１３を介して、回転自在に現像枠体３１に支持されている（図４参照）。また現像ローラ２５の周上には、現像ローラ２５に接触して矢印Ｃ方向に回転するトナー供給ローラ３４と現像ローラ２５上のトナー層を規制するための現像ブレード３５がそれぞれ配置されている。

トナー供給ローラ３４から現像ローラ２５に供給されたトナーは現像ブレード３５を通過するときに現像ローラ２５上のトナーコート量を規制するとともにトナーが帯電する。これによって、感光ドラム上に作られた潜像を現像するのに最適なトナーコートを形成する。

現像ローラ４と感光体ドラム１とは、対向部（接触部）において互いの表面が同方向（本実施例では下から上に向かう方向）に移動するようにそれぞれ回転する。本実施例においては、現像ローラ１７に印加された所定のＤＣバイアスに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光体ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電潜像を顕像化する。

また現像ローラ２５に当接した現像枠体３１からトナーがもれることを防止するための現像当接シートとしての吹き出し防止シート２０が配置されている。さらに現像枠体３１のトナー収容室３１ａ（トナー収容部）には、収納されたトナーを撹拌するとともに前記トナー供給ローラ３４へトナーを搬送するためのトナー搬送部材３６が設けられている。

図５に示すように、トナー搬送部材３６は、外部からの駆動力によって回転可能な撹拌軸３６ａと、撹拌軸３６ａに取り付けられ、撹拌軸３６ａと共に回転するシート部材３６ｂから構成されている。

尚、画像形成モードを実行するときに、各色の感光ドラム１にトナー画像を形成する構成をまとめて画像形成部４４４（４４４Ｙ，４４４Ｍ、４４４Ｃ、４４４Ｋ）とする。画像形成部４４４は、感光ドラム１、帯電ローラ、スキャナユニット３、現像ローラ２５、現像ローラ２５にバイアスを印加する手段（不図示）を含む。画像形成モードにおいて、制御部７７が画像形成部４４４を制御することによって、感光ドラム１の上にトナー画像を形成する（図２５）。

＜トナー補給動作＞
次に本実施例におけるトナー補給の動作を説明する。

図４に示すように現像ユニット４には、着脱方向下流側の一端に受入口４０が設けられる。トナー受入口４０に連通して受入搬送路４１が設けられ、内部には受入搬送スクリュー（不図示）が配置されている。受入搬送路４１は現像ローラ２５や供給ローラ３４の回転軸線方向と平行に延びている。さらに、現像ユニット４の長手中央付近にはトナー収容室３１ａへトナーを供給するための収容室連通口４３が設けられ、受入搬送路４１とトナー収納室３１ａを連通している。

本実施例においては、トナーカートリッジにおけるトナー排出手段は容積可変型のポンプ方式を採用しており、所望のタイミングで不図示の駆動源からクラッチによって駆動連結させる事でポンプを動作させる事でトナーを排出する方式をとっている。トナーカートリッジ９から排出されたトナーは、本体に備え付けられたトナー搬送装置１８によってトナー受入口４０に到達する。トナー受入口４０から受け入れられたトナーは、収容室連通口４３を介してトナー収容室３１ａ内部に搬送、補給される。補給されたトナーは現像ユニット内で攪拌部材によって攪拌される。トナー搬送装置１８を含み、トナーカートリッジから現像ユニットのトナー収容室３１ａまでトナーを搬送する部分をトナー補給部とする。

＜トナー補給動作ができない状態での画像形成動作モード＞
本実施例において、トナーカートリッジからプロセスカートリッジにトナー補給ができる状態で実行する画像形成モードを第１画像形成モードとする。本実施形態の特徴である、トナー補給ができない状態で実行する画像形成モードである第２画像形成モードについて説明する。トナー補給ができない状態を例示すると、トナーカートリッジのトナー残量がないがプロセスカートリッジにはトナー残量がある状態、メンテナンス等の理由でトナーカートリッジが挿入されていない状態がある。また、トナーカートリッジまたは、搬送装置、供給口等の詰まりや故障等によってトナーが補給することができない状態もある。第２画像形成モードは、故障等のメンテナンスまでの間であっても画像形成を可能にするという効果がある。

本実施形態では、現像ユニット内のトナーは、使用に伴って例えばトナーの状態が変化するが、トナーカートリッジから新たなトナーが供給される事によりトナーの入れ替えが起こり、現像ユニット内の平均的なトナーの劣化は緩和される。

＜通算補正距離Ｒｔの算出方法＞
次に本実施例の特徴である、通算補正距離Ｒｔ（累積使用量）の算出方法について、詳細に説明する。

本実施形態は、現像ユニットの使用に伴って進行する使用量をプロセスカートリッジのメモリＭに記憶する方式をとっている。本実施形態では、使用量として現像ローラの走行距離を採用した。しかしながら、使用量は、現像ローラの走行距離である必要はなく、現像ローラの走行距離に相関する値であれば良い。例えば現像ローラの回転数や、通紙枚数等でも良い。

本実施形態では、所定の走行距離Ｒｘ毎に、トナー補給可否を判断し、補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行う。図２５の算出部７７２は、現像ローラの走行距離Ｒを算出し、走行距離補正係数ｋを用いて走行距離Ｒを補正する。

走行距離Ｒは、カウント部７７３がカウントした現像ユニットの駆動時間と現像ローラの周速とを算出部７７２で掛けることで算出する。所定の走行距離Ｒｘは、Ａ４用紙約１枚分＝４００ｍｍとした。算出部７７２は、所定の走行距離Ｒｎに、走行距離に関する補正係数ｋを掛けて、補正走行距離Ｒｕを算出する。

次に、メモリＭに格納されているプロセスカートリッジが新品である時からの累積補正距離Ｒｒに、補正走行距離Ｒｕを積算することで、通算補正距離Ｒｔ（累積使用量）を算出する。具体的には、以下の計算式で求められる。
Ｒｔ＝Ｒｒ＋Ｒｕ

そして、通算補正距離Ｒｔを、累積補正距離Ｒｒとして、メモリＭに書き込む。通算補正距離Ｒｔが、閾値Ｒｊを超えたときには、現像装置が寿命を迎えており、プロセスカートリッジの交換が必要なタイミングである。

＜走行距離補正係数ｋの設定＞
通常、現像ユニットに逐次補給を行うような画像形成装置は、トナー補給の動作によって逐次もしくは定期的に現像ユニット内のトナーを入れ替える事で長寿命化を実現している。

本実施例では、第１画像形成モードだけでなく、トナーカートリッジからトナーをプロセスカートリッジの現像ユニット（トナー収容室）に補給できない状態で実行する第２画像形成モードを用意することで、ユーザビリティ向上させる。第２画像形成モードにおいては、トナーの入れ替え効果が得られない状態でプロセスカートリッジが使用される。更に、トナー補給できない状態では、トナー収容部内のトナーの残量が少なくなり、全体的にトナーの劣化はさらに進んでいくことになる。したがって、トナー補給できない状態では、全体的にトナーの劣化が進み、トナー及びトナーに添加している外添剤等が、現像ローラ上に堆積していく現象であるフィルミングが発生する場合がある。現像ローラのフィルミングは、かぶり等の画像不良の原因になる。

そこで、本実施形態では、トナー補給が可能な状態であるか不可能な状態であるかに応じて前述した走行距離補正係数ｋを変えることで、現像ローラのフィルミング状態を考慮したプロセスカートリッジの寿命予測ができる。第２画像形成モードは、第１画像形成モードよりも走行距離補正係数ｋを大きくする。筆者らの鋭意検討により、走行距離補正係数ｋを、トナー補給可否に応じて表１のように設定した。

本実施形態において、現像ユニットのトナー残量を様々な方法でコントロールしたが、トナー残量の制御方法によらず、現像ローラのフィルミングが発生する前にプロセスカートリッジの寿命を報知することができる。走行距離補正係数ｋはこの値に限るものではない。例えば、雰囲気環境（低温低湿、高温高湿等）や、色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）等で異なっても良い。

＜プロセスカートリッジの寿命報知シーケンス＞
図５は、本実施形態のプロセスカートリッジの寿命を報知するシーケンスチャートである。制御部７７が、プロセスカートリッジのメモリＭの情報を基に、図５のフローチャートに示す各処理を行うことにより、プロセスカートリッジの寿命を検知し、その検知結果をユーザーに報知することができる。

まずプリント信号が画像形成装置に送られる（Ｓ１０１）と、現像ユニットを駆動し、画像形成動作を開始する（Ｓ１０２）。算出部７７２は、所定の走行距離Ｒｘ毎に、補給の可否を確認し（Ｓ１０３）、補給が可能な第１画像形成モードなら走行距離補正係数ｋ＝１．０とし（Ｓ１０４）、補給不可能な第２画像形成モードなら、走行距離補正係数ｋ＝３．０とする（Ｓ１０５）。決定した走行距離補正係数ｋを用いて補正距離Ｒｕを算出し、メモリＭに格納されている累積補正距離Ｒｒから、通算補正距離Ｒｔを算出する（Ｓ１０６）。その後、通算補正距離Ｒｔが、走行距離閾値Ｒｊを超えたかどうか判断する（Ｓ１０７）。通算補正距離Ｒｔが、走行距離閾値Ｒｊを超えていれば、通算補正距離ＲｔをメモリＭに書き込み（Ｓ１０８）、画像形成装置本体に備え付けられている表示部５５５に、プロセスカートリッジが寿命に到達したことを表示（報知）する（Ｓ１０９）。通算補正後距離Ｒｔが、走行距離閾値Ｒｊを超えていなければ、通算補正距離ＲｔをメモリＭに書き込む（Ｓ１１０）と共に、次の画像形成に備える。

つまり、第１画像形成モードと前記第２画像形成モードとにおいて使用量が同じ場合、第２画像形成モードにおける使用量の方が第１画像形成モードにおける使用量よりも大きい量として通算補正距離Ｒｔの算出に用いられる。

また、トナー補給が不可能である場合の一例として、トナーカートリッジのトナーがないもしくは少ない場合を挙げた。この場合、報知部７７４（図２５）は、トナーカートリッジのトナー残量に関する情報を表示部５５５に表示することによって、ユーザーに報知する。第２画像形成モードは、報知部７７４によってトナーカートリッジのトナー残量に関する情報が報知された後に実行されるモードということになる。一方、第１画像形成モードは、報知部７７４によってトナーカートリッジのトナー残量に関する情報が報知される前に実行されるモードということなる。

以上述べたことから、本実施例によれば、プロセスカートリッジの寿命を高精度に判断（予測）して、ユーザーに報知することができる。ユーザーへの報知の方法は、プロセスカートリッジの寿命がきたことを表示部５５５に表示して警告するものでも良いし、画像形成モードを止めても良い。また、プロセスカートリッジを発注、あるいは発注することを促して良い。

尚、本実施形態のプロセスカートリッジは、クリーニングユニットと現像ユニットを含む構成であるが、これに限定されない。本発明は、感光ドラムを有さず、現像ローラを有する現像ユニットの寿命を判断（予測）する場合であっても適用できる。

≪実施例１≫
＜現像ユニット内のトナー残量の制御方法＞
本実施例のトナー残量の制御方法について説明する。本実施例では新品の現像ユニットのトナー充填量を２００ｇとし、２００ｇのトナー量を一定に保つようにトナー消費した分だけ逐次トナーを補給する逐次補給を行う。トナー消費した分だけトナーを補給することでトナー量の制御を簡易化することができる。逐次補給は、トナー消費量が所定消費量（本実施例においては０．７ｇ）になる度に逐次行う補給である。トナー消費量に対するトナー補給量である供給比が１．０になるように補給する。

＜本実施例の評価実験＞
供給比１．０の逐次トナー補給が可能な状態で４００００枚分の第１画像形成モードを行い、その後、トナー補給が不可能な状態で３０００枚分の第２画像形成モードを行うことを、２０００００枚の記録媒体に対して行った。記録媒体に形成する画像として、実験用画像データである印字率２．０％の横線を用いた。また、走行距離閾値Ｒｊは筆者らの鋭意検討により、Ｒｊ＝８００００ｍに設定した。

図６は、本実施例での印字枚数と通算補正距離Ｒｔとの関係を示した図である。実線は現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示し、破線は現像ローラの走行距離Ｒの補正を行わなかった場合の推移を示している。

現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合、点Ａ（通算補正距離Ｒｔ＝８００００ｍ）に到達したタイミングで現像装置の寿命の報知が行われた。また点Ａを超えてさらにプリントし続けると、点Ｂのタイミングで現像ローラのフィルミングによるかぶりが発生した。現像ローラの走行距離Ｒの補正を行わなかった場合、破線で示した通り、寿命報知前に現像ローラのフィルミングによるかぶりが発生することになる。つまり、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行ったことで現像ローラのフィルミングが発生する前に、プロセスカートリッジの寿命を報知することができる。

一方で、トナー補給の動作を止めて画像形成を行う回数が増えた場合、現像ローラの寿命が短くなってしまい、長寿命化の観点から好ましくない。そこで第２画像形成モードをこれ以上行うと現像ローラの寿命が短くなることを報知しても良い。例えば、走行距離に応じて変わる寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設けて、通算補正距離Ｒｔが寿命低下報知閾値Ｒｔｈを超えると現像ローラの寿命が短くなることを報知する、という機構を設けても良い。

図７は、本実施例において寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設けた場合の一例である。寿命低下報知閾値Ｒｔｈ＝走行距離Ｒ＋４０００と設定した。寿命低下報知閾値Ｒｔｈはこれに限るものではなく、走行距離Ｒに応じて適切なタイミングで報知できる値であれば良い。

破線は、寿命低下報知閾値Ｒｔｈを示している。点Ｅに到達したタイミングで、現像ローラの寿命が短くなることの報知が行われる。このように、現像ローラの寿命が短くなることを報知し、ユーザーにトナー補給ができる状態にするよう促すことで、長寿命なプロセスカートリッジを提供することができる。これは、現像ローラが新品である時からの第２画像形成モードを実行した時の使用量の累積値が所定使用量（４０００ｍ）に達した場合に、現像容器の寿命に関する情報を報知することと同じである。

≪実施例２≫
実施例１の補給制御は、トナー消費した分だけ逐次トナーを補給する逐次補給を行った。その他にもトナー補給の制御方法として、現像ユニット４内のトナー全体の平均的な劣化具合をトナー劣化度として数値化し、トナー劣化度に基づいて現像装置のトナー消費量及びトナー補給量を制御する方法もある。

以下、トナー劣化度の算出方法と、トナー劣化度に基づく現像装置のトナー消費量及びトナー補給量の制御について概略を説明する。

＜トナー劣化度計算方法＞
本実施例における、トナー劣化度の詳細について説明する。

まず、トナー劣化度Ｗは初期値を「０」としており、現像ローラの回転駆動に伴ってカウントアップし、トナー劣化度が進行する値である。また、本実施例では現像装置はプロセスカートリッジとして着脱可能な構成である為、トナー劣化度Ｗはプロセスカートリッジに設けたメモリＭに保持される構成としている。

また、本実施例におけるトナー劣化度Ｗは現像装置内のトナー全体の平均的な劣化度合を数値化したものである為、現像装置内のトナー量が少ないと、劣化度の進行速度が大きくなる値である。また同様に、トナーカートリッジから現像装置内に新品トナーが補給されると劣化度が回復する値である。

本実施例では、これらのパラメータを実測または推測する事で、次に説明する算出方法に基づいてトナー劣化度Ｗを算出する事ができる。

本実施例では、説明を簡単にする為に記録媒体としての紙２枚を出力する毎にトナー劣化度を算出する方式とした。実際は必ずしも２枚毎に算出する必要はなく、例えば、１ジョブ毎や所望の枚数毎や、所望の現像ローラ走行距離毎であっても良い。

本実施例におけるトナー劣化度Ｗｎを算出する際に用いた式は下記の通りである。

また、式（１）で使用した各パラメータは下記の通りである。
ｎ枚目の駆動終了時のトナー劣化度：Ｗｎ
ｎ−１枚目の駆動終了時のトナー劣化度：Ｗｎ−１
ｎ枚目に駆動した現像ローラの区間走行距離：Ｒｎ
ｎ枚目の駆動開始時トナー量：ＴＭ
ｎ枚目の駆動中に消費したトナー量：ＴＣ
ｎ枚目の駆動中に補給したトナー量：ＴＳ

図８は、本実施例におけるトナー劣化度を逐次算出する為のフローチャートであり、これを用いてトナー劣化度算出方法を説明する。簡単のため１ジョブ２枚印字のケースを用いてフローチャートとした。

プロセスカートリッジのメモリＭに通信し、前回停止時の情報としての現像ユニット４のトナー残量情報ＴＭを取得部７７１で取得する（Ｓ２０１）。また、トナー劣化度Ｗｎ−２を取得部７７１で取得する（Ｓ２０１）。画像形成モードの実行準備動作を開始する（Ｓ２０２）。現像ローラ２５の回転駆動を開始し、Ｄローラの区間走行距離Ｒｎのカウントをカウント部７７３で開始する（Ｓ２０３）。２枚印字して（Ｓ２０４）、画像形成モードの終了動作を行う（Ｓ２０５）。現像ローラ２５の回転動作終了とともに、現像ローラ２５の区間走行距離カウントＲｎを停止する（Ｓ２０６）。画像形成モードで消費したトナー量と、非画像形成時に使用したトナー量と、を足し合わせたトナー量をトナー消費量ＴＣとした場合に、現像ローラ２５回転中におけるトナー消費量ＴＣを算出部７７２で算出する（Ｓ２０７）。トナーカートリッジ９からの区間トナー補給量ＴＳを算出部７７２で算出する（Ｓ２０８）。ＴＭ、Ｗｎ−２、Ｒｎ、ＴＣ、ＴＳを用いて式（１）に基づいてトナー劣化度Ｗｎを算出部７７２で算出する（Ｓ２０９）。現在のプロセスカートリッジ７０内のトナー量としてＴＭ−ＴＣ＋ＴＳを算出部７７２で算出し、プロセスカートリッジのメモリＭに、現像ユニット４のトナー残量、及びトナー劣化度に関する情報を書き込む（Ｓ２１０）。

本実施例では、式（１）を用いたが、例えば現像ローラ上のトナー劣化度度の進み易さに応じて、任意の補正係数を現像ローラ走行距離Ｒｎに掛ける事でより精度を向上する事もできる。例えば現像ローラに当接している部材が多いか少ないか、当接している状態が従動か等速か周速差を持っているか、使用環境の温湿度等によってトナー劣化度の進み具合を補正する為の補正係数である。

＜トナー劣化度に基づくトナー残量の制御の概略＞
次にトナー劣化度Ｗに基づいた、現像装置内のトナー消費量及びトナー補給量の制御の効果について概略を説明する。

本実施例ではトナー劣化度を予め設けた閾値以下に保つ制御を行う。通常行われるようなトナー量を一定に保つ制御ではなく、トナー劣化度を閾値以下に保つ制御とする事でユーザーの使用状況に応じた適正なトナー量を補給する制御とする事ができるため、トナーの消費を抑制する事ができる。

また例えばトナー消費量とトナー補給量を同量とした場合ＴＣ＝ＴＳとすると、式（１）は下記の通りになる。

式（２）によると、トナー量を一定に保つ制御を行った場合、即ちＴＣ＝ＴＳの場合、ＴＣ（ＴＳ）が大きいとトナー劣化度の上昇具合は小さくなる。また逆にＴＣ（ＴＳ）が小さいと現トナー劣化度の上昇具合は大きくなる。

これは即ち、例えばユーザーがごく低印字率の画像を出力し続けた場合においては、トナー劣化度の進行速度が大きくなり、やがてトナーに対する電荷付与性が不足する事に起因する濃度ウスやかぶり等の問題が発生する事になる。従って、本実施例のようなトナーカートリッジから現像ユニットにトナー補給する構成において、ごく低印字率の使用が続いた場合にはトナー吐き出しモード（トナー吐き出し制御）を実行し、その分トナー補給量を増やす制御を行うことがある。これは低印字率においてトナーの入れ替え効果が不足する場合において、トナーの入れ替え効果を確保する為の制御である。

トナー吐き出しモードについて説明する。トナー吐き出しモードは、記録媒体にトナー画像を形成する画像形成モードと同じように、トナー吐き出しモード用のトナー画像（以後、吐き出し用画像と記す）を感光ドラム１上に形成する。つまり、制御部７７が画像形成部４４４を制御することによって、感光ドラム１の上に吐き出し用画像を形成する（図２５）。

そして、感光ドラム１上に形成された吐き出し用画像は、クリーニング部材６によって除去されて除去トナー室２７ａに収容されて、トナーが消費されたことなる。尚、トナー吐き出しモードを実行する時は、感光ドラム１と転写ベルト５０は離間している。トナー吐き出しモードのトナー吐き出し量は、吐き出し用画像のパターンや大きさを変更することで調整する。トナー吐き出しモードは、画像形成モードが終了した後、続いて実行される。

本実施例では、トナー劣化度に応じてトナー吐き出し量やトナー補給量を変更する制御を行う。ここで、現像ユニットのトナー消費量、トナーカートリッジから現像ユニットに補給されたトナー補給量、現像ユニット内のトナー残量は、トナー劣化度を算出するための主要なパラメータになる。

本実施例のトナー消費量を算出する手段として画像形成モードで用いられる画像情報のピクセル数をカウントするピクセルカウント方式を用いている。これは、カウントされたピクセル数とトナー消費量の関係からトナー消費量を算出する方式である。また、画像形成モード以外のトナー消費動作は、動作の度に予め定められたトナー消費量から算出する事ができる。

本実施例のトナー補給量は、トナーカートリッジからトナーが排出される動作時間から算出する方式をとっており、トナーカートリッジのポンプに駆動連結する為のクラッチがＯＮとなっている時間からトナー排出量を算出する。尚、トナー補給量は、トナーカートリッジからトナーを排出するトナー排出部材（不図示）の回転数をカウント部７７３でカウントして、そのカウントされた回転数に１回転当たりのトナー排出量を掛けて算出しても良い。

本実施例の現像ユニット内のトナー残量は、初期の現像ユニットに充填された初期トナー充填量と、前述の現像ユニットのトナー消費量、トナーカートリッジからの現像ユニットへのトナー補給量と、から算出する。尚、現像ユニット内のトナー残量は、他の検出手段を用いても良い。例えば、現像ユニットの重量を検知する重量検知方式、光学検知方式、静電容量方式、及び剤面検知方式などである。これらを用いることによって高精度にトナー残量を検出できる。

前述したように算出部７７２で算出した現像ユニットのトナー残量は、取得部７７１によって取得される。そして、第２画像形成モードが実行されている時に、取得部７７１が取得したトナー残量が少ないもしくはないと制御部７７が判断したタイミングで報知部７７４はトナー残量に関する情報を表示部５５５に表示してユーザーに報知する。そして、制御部７７は、第２画像形成モードを停止する。

また、本実施例のトナ―カートリッジのトナー残量は、前述した方法で算出されたトナー補給量から算出部７７２によって算出され、取得部７７１によって取得される。そして、報知部７７４は表示部５５５にトナーカートリッジのトナー残量に関する情報を表示して、ユーザーに報知する。

＜現像ユニット内のトナー残量制御＞
本実施例では、現像ユニットのトナー収容室のトナー充填量を２００ｇとしている。例えば１．０％の印字率で消費した場合と２．０％の低印字率でトナーを消費した場合において、２００ｇのトナー量を一定に保つようにトナー消費した分だけ逐次トナーを補給した場合、式（１）に基づいてトナー劣化度を算出するとその推移は図９のようになる。図９は印字率の違いによるトナー劣化度の変化を表したグラフである。また筆者らの鋭意検討により、トナー劣化度を図９に示す上限値未満に保つ事で、トナーに対する電荷付与性が低下し画像濃度ウスや地汚れなどの現象が出ない良好な画像出力が可能となる。

印字率１．０％の画像形成モードが続いた場合には前述したようにトナー吐き出しモードを行う事でトナー消費量を増やす。例えば、トナー消費量が印字率２．０％の画像形成モード相当になるようする。その上でトナー消費量と同程度の量のトナーを新たに補給する事で、トナーの入れ替えを行う。その為、印字率１．０％の画像形成モードを実行した場合であってもトナー劣化度を図９の印字率２．０％の画像形成モードと同程度に保つ事ができる。

一方で本実施例の特徴である、トナー劣化度に基づいてトナー補給を行う場合、例えば現像器が新品であってトナー劣化度が小さい場合には必ずしも実質２．０％印字相当のトナー消費量にする必要がない。その為、制御部７７は、印字率１．０％の画像形成モードが続いた場合であってもトナー吐き出しモードを行わない判断をする事ができる。図１０は、トナー吐き出しモードを行った場合のトナー劣化度の推移グラフである。トナー劣化度は、画像不良が発生しない上限値に対してマージンを持った閾値１より低い範囲で推移している。印字率１．０％の画像形成モードが続いた場合に４００００枚相当まではトナー吐き出しモードを行わず、４００００枚相当以降はトナー消費量が印字２．０％の画像形成モードのトナー消費量になるようにトナー吐き出しモードを行った。この制御により、印字率１．０％×４００００枚相当分の非画像形成中のトナー吐き出しモードの実行を抑制する事ができ、トナー消費量を抑制することができる。本実施例では印字率１．０％の画像形成モードのトナー消費量は３ｍｇ／ｐａｇｅ程度である為、抑制できたトナー吐き出し量はおよそ１２０ｇとなる。比較対象は、２０００００枚に亘ってトナー消費量が印字率２．０％の画像形成モードになるようにトナー吐き出しをした場合であり、トナー劣化度は図１１のグラフのような推移となる。これによると、トナー劣化度は上限値未満に保ったままトナー消費量を１２０ｇ抑制する事ができており、その効果は明らかである。

但し、ここで閾値１はトナーを含めた画像形成プロセスの各条件／構成によって異なり、トナー吐き出し量やトナー吐き出しを行わない枚数等も異なる為、画像形成装置の構成によって適正な値となるべきである。

＜評価実験＞
本実施例では、トナー消費した分だけ逐次トナーを補給しながら４００００枚分画像形成を行い、３０００枚分補給できない状態でも印刷ができる第２画像形成モードを行うことを、２０００００枚の記録材に対して、実験用画像データを用いて行った。

実験用画像データとして、画像印字率２．０％の横線を用いた。また、走行距離閾値Ｒｊは筆者らの鋭意検討により、Ｒｊ＝８００００ｍに設定した。図１２は、本実施例での印字枚数と通算補正距離Ｒｔとの関係を示した図である。実線は現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示し、破線は現像ローラの走行距離Ｒの補正を行わなかった場合の推移を示している。

現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合、点Ｆ （通算補正距離Ｒｔ＝８００００ｍ）に到達したタイミングでプロセスカートリッジの寿命の報知が行われた。また点Ｆを超えてさらにプリントし続けると、点Ｇのタイミングで現像ローラのフィルミングによるかぶりが発生した。つまり、第２画像形成モードを行う回数（期間）が増えてトナー劣化が進む場合でも、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行ったことで、現像ローラのフィルミングが発生する前にプロセスカートリッジの寿命を報知することができる。

また、本実施例においても、実施例１と同様に、寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設定し現像ローラの寿命が短くなることを報知することで、ユーザーにトナー補給ができる状態にするよう促し、長寿命なプロセスカートリッジを提供することができる。

＜実施例３＞
＜現像ユニット内のトナー残量の制御方法＞
実施例３では、実施例２の制御に加えて、例えば更にプロセスカートリッジの使用履歴が４００００枚相当以降において印字率１．０％の画像形成モードが継続された場合においてもトナー吐き出しモードを実施しない制御を行った。この制御で更なるトナー消費抑制の効果が得られる。

実施例３のプロセスカートリッジは初期のトナー充填量が２００ｇであるが、プロセスカートリッジの現像ユニット内の容積は４００ｇまで充填可能である。４００ｇより多くなると、トナー密度が高い事に起因するトナーパッキング現象や補給量が安定しないなどの課題が発生する事がある。

例えば４００００枚以降において１．０％印字１．０％の画像形成モードを継続し、且つトナー吐き出しモードを行わない場合、図９に示した印字率１．０％の画像形成モードのトナー劣化度の推移のように、トナー劣化度は上限値を超えて更に上昇する。しかしながら実施例３では、トナー吐き出しモードを行わず供給比（トナー補給量／トナー消費量）を１．０よりも大きい値（供給比＝２．０）とする事でトナー劣化度の上昇を抑制する事ができる。図１３はケース２におけるトナー劣化度の推移の例であり、トナー吐き出しモードを行わない替わりに供給比を１．０より大きくする事でトナー劣化度の上昇を閾値１未満に抑制することができる。しかしながら、現像ユニット内のトナー残量は図１４に記載の通り、４００００枚から１０６０００枚まで上昇し続けて４００ｇに到達する。図１４は実施例３における現像ユニット内のトナー残量の推移を示す。本実施例では現像ユニット内のトナー残量が４００ｇを超えると前述のように別の課題が発生する事がある為、１０６０００枚以降は、トナー消費量が印字率２．０％の画像形成モードのトナー消費量相当になるようにトナー吐き出しモードを行う。１．０％印字でのトナー消費量は３ｍｇ／ｐａｇｅ程度である為、実施例２に比べて更にトナー消費を抑制できたトナー吐き出し量はおよそ１９８ｇとなる。

＜評価実験＞
本実施例では、トナー消費した分だけ逐次トナーを補給しながら４００００枚分の第１画像形成モードを実行する。その後、３０００枚分の第２画像形成モードを実行することを、２０００００枚の記録材に対して行った。本実験で用いた実験用画像データは、印字率２．０％の横線である。また、走行距離閾値Ｒｊは筆者らの鋭意検討により、Ｒｊ＝８００００ｍに設定した。

図１５は、本実施例での印字枚数と通算補正距離Ｒｔとの関係を示した図である。実線は現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示し、破線は現像ローラの走行距離Ｒの補正を行わなかった場合の推移を示している。

現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合、点Ｈ（通算補正距離Ｒｔ＝８００００ｍ）に到達したタイミングでプロセスカートリッジの寿命の報知が行われた。また点Ｈを超えてさらにプリントし続けると、点Ｉのタイミングで現像ローラのフィルミングによるかぶりが発生した。つまり、供給比が１．０よりも大きくなるように制御した場合においても、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行ったことで、現像ローラのフィルミングが発生する前にプロセスカートリッジの寿命を報知することができる。

また、本実施例においても、実施例１と同様に、寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設定し現像ローラの寿命が短くなることを報知することで、ユーザーにトナー補給ができる状態にするよう促し、長寿命なプロセスカートリッジを提供することができる。

＜実施例４＞
＜トナー残量の制御方法＞
本実施例では、実施例３の特徴である制御によってトナー量が２００ｇよりも増えた場合において、ユーザーが高印字率を印字した際にトナー消費量よりもトナー補給量を少なくする制御を行った。この制御で更なるトナー消費抑制の効果が得られる。

本実施例のトナー残量制御方法の説明を簡単にする為に、実施例３において印字率１．０％の画像形成モードが１０６０００枚まで続いた後に、ユーザーが印字率３％の画像形成モードを継続した場合について説明する。

図１６は、本実施例におけるトナー劣化度の推移の例であり、本実施例の制御を行った場合において、１０６０００枚以降は、ユーザーが印字率３％の画像形成モード続けた場合のトナー劣化度の推移を表している。１０６０００枚以降は印字率が３％となり、画像形成によって十分トナーが消費されるためトナー排出モードは必要ない。また、画像形成モードで消費されたトナー量と同じ量だけトナー補給する制御を行うと、図９の傾向に基づいてトナー劣化度は上限値から乖離する方向に低下する事になる。しかしながら本実施例では、供給比（トナー補給量／トナー消費量）を１．０よりも小さい値（供給比＝０．７）にすることで、トナー補給量を抑制する事ができる。図１７は本実施例における現像ユニット内のトナー残量の推移であり、本実施例において上述の使われ方で使用した場合の現像ユニットのトナー残量の推移である。このように供給比を０．７とする事で、現像ユニット内のトナー残量は４００ｇから徐々に減少し１８００００枚近傍で２００ｇに到達する。本実施例では現像ユニット内のトナー残量が２００ｇを下回ると現像ローラに対してトナーが供給不足になる為２００ｇを下回らないように設定している。その為、１８００００枚以降は供給比を１．０に戻す事で、現像器のトナー量を２００ｇに保つようにしている。その為、図１６におけるトナー劣化度は１８００００枚以降に低下する事になる。

本実施例では実施例３に比べて、現像ユニットに供給しているトナー量を２００ｇ抑制する事ができる為、実施例３よりもトナー消費抑制の効果が大きい。また、例えばこの１８００００枚時点から印字率１．０％の画像形成モードが続いた場合には、実施例３で説明したように供給比を１．０よりも多くする事でトナー吐き出しモードを実行する必要がなくなるという効果を再び得ることもできる。

＜評価実験＞
トナー消費した分だけ逐次トナーを補給しながら４００００枚分の第１画像形成モードを実行する。その後、３０００枚分の第２画像形成モードを、２０００００枚の記録材に実行した。本実験で用いた実験用画像データは、印字率２．０％の横線である。また、走行距離閾値Ｒｊは筆者らの鋭意検討により、Ｒｊ＝８００００ｍに設定した。

図１８は、本実施例での印字枚数と通算補正距離Ｒｔとの関係を示した図である。実線は現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示し、破線は現像ローラの走行距離Ｒの補正を行わなかった場合の推移を示している。

現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合、点Ｊ（通算補正距離Ｒｔ＝８００００ｍ）に到達したタイミングで現像装置の寿命の報知が行われた。また点Ｊを超えてさらにプリントし続けると、点Ｋのタイミングで現像ローラのフィルミングによるかぶりが発生した。つまり、供給比が１．０よりも大きくなるように制御した場合においても、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行ったことで、現像ローラのフィルミングが発生する前にプロセスカートリッジの寿命を報知することができる。

また、本実施例においても、実施例１と同様に、寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設定し現像ローラの寿命が短くなることを報知することで、ユーザーにトナー補給ができる状態にするよう促し、長寿命なプロセスカートリッジを提供することができる。

以上説明したように、補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒを補正することで、高精度にプロセスカートリッジの寿命をユーザーに報知することができる。また様々なトナー補給制御に対応し、最適な現像ローラの寿命を報知することが出来る。そしてこの場合には、現像ローラの劣化（フィルミング）による画像弊害を発生させることなく、良好な画像を得ることが出来る。また併せて、走行距離に応じて変わる寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設けて、補正後走行距離Ｒｔが寿命低下報知閾値Ｒｔｈを超えると現像ローラの寿命が短くなることを報知することで、長寿命なプロセスカートリッジを提供することもできる。

≪実施形態２≫
本発明の実施形態２について説明する。なお、以下で説明しない事項は実施形態１と同様である。実施形態１では、トナーの劣化状態自体は算出せず、補給の可否に応じて走行距離補正係数ｋを決定するという、簡易な方法を行った。

一方で、実施形態１の実施例２で用いたトナー劣化度計算方法からトナーの劣化度を算出し、算出したトナー劣化度に応じて走行距離補正係数ｋを変えることで、より正確なタイミングで寿命報知をすることが可能になる。

そこで、本実施形態では、走行距離補正係数ｋを、現像装置内のトナー全体の平均的な劣化度合に応じて補正する場合について説明する。現像装置内のトナー全体の平均的な劣化度は、実施形態１の実施例２のトナー劣化度計算方法を用いた。

＜走行距離補正係数ｋの設定＞
本実施形態では、筆者らの鋭意検討により、上記トナー劣化度計算方法で計算したトナー劣化度を用いて、走行距離補正係数ｋを以下のように設定した

図１９に、低印字率の画像形成モード（印字率２．０％）でトナーを消費した場合において、２００ｇのトナー量を一定に保つように供給比１．０でトナー補給した場合におけるトナー劣化度の推移を示す。トナー劣化度に応じて走行距離補正係数ｋを変える場合におけるトナー劣化度のレンジについて説明する。

Ｗｎ＜２００００の場合、すなわちトナー劣化がほとんど進んでいない場合は、現像ローラのフィルミングも進行しづらいため、ｋ＝０．８と設定した。２００００≦Ｗｎ＜４００００の場合、すなわちトナー劣化が少し進んできた場合は、現像ローラのフィルミングも進行しやすくなるため、ｋ＝０．９と設定した。４００００≦Ｗｎ＜６６０００の場合、すなわちトナー劣化が進んできた場合は、さらに現像ローラのフィルミングも進行しやすくなるため、ｋ＝１．０と設定した。６６０００≦Ｗｎの場合、すなわちトナー劣化が大幅に進んできた場合は、現像ローラフィルミングの進みが急速になるため、ｋ＝３．０と設定した。

以上、トナー劣化度が低い場合は現像ローラの汚染度（フィルミング）の進みは遅く、ある一定以上劣化すると現像ローラの汚染度の進みが急速になるため、表２に示すように走行距離補正係数ｋを設定した。

本実施形態において、現像ユニットのトナー残量を様々な方法でコントロールしたが、現像ユニット内のトナー残量の制御方法によらず、現像ローラのフィルミングが発生する前にプロセスカートリッジの寿命を報知することができた。

走行距離補正係数ｋはこの値に限るものではない。また、走行距離補正係数ｋの区切り分けについてもこれに限るものではない。例えば、雰囲気環境（低温低湿、高温高湿等）や、色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）等で異なっても良い。

＜プロセスカートリッジの寿命報知＞
図２０は、実施形態２での現像装置の寿命を報知するシーケンスチャートである。制御部が、プロセスカートリッジのメモリＭの情報を基に、図２０のフローチャートに示す各処理を行うことにより、現像装置の寿命を検知し、その検知結果をユーザーに報知することができる。

まずプリント信号が画像形成装置に送られる（Ｓ３０１）と、現像装置を駆動し、画像形成動作を開始する（Ｓ３０２）。走行距離算出部は、所定の走行距離Ｒｘ毎に、トナー劣化度ＷｎをメモリＭから読み込み（Ｓ３０３）、読み込んだトナー劣化度Ｗｎから、走行距離補正係数ｋを決める（Ｓ３０４）。決定した走行距離補正係数ｋを用いて補正距離Ｒｕを算出し、メモリＭに格納されている累積補正距離Ｒｒから、通算補正距離Ｒｔを算出する（Ｓ３０５）。その後、通算補正距離Ｒｔが、走行距離閾値Ｒｊを超えたかどうか判断する（Ｓ３０６）。通算補正距離Ｒｔが、走行距離閾値Ｒｊを超えていれば、通算補正距離ＲｔをメモリＭに書き込み（Ｓ３０７）、画像形成装置本体に備え付けられているオペレーションパネルＯＰに、現像装置が寿命に到達したことを報知する（Ｓ３０８）。累積補正走行距離Ｒｔが、走行距離閾値Ｒｊを超えていなければ、通算補正距離ＲｔをメモリＭに書き込む（Ｓ３０９）と共に、次の画像形成に備える。

この一連のフローチャートを実行することにより本実施形態では、現像ローラの走行距離を、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋで補正し積算することで、プロセスカートリッジの寿命を判断して、ユーザーに報知することが出来る。

＜トナー残量の制御方法＞
表３に実施例５、６、７，８の現像ユニット内のトナー残量の制御方法の一覧を示す。

実施例５、６、７，８はそれぞれの実施例１、２、３、４のトナー残量の制御方法と同様の方法を用いた。上記のトナー残量の制御方法を用い、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを採用することで、トナー補給可否に応じて走行距離補正係数ｋを採用することに比べ、より正確なタイミングで寿命報知をすることができる。実施例５〜８は、現像ユニット内のトナー残量のコントール以外は、以下の条件で行う。実施例１と同様に、トナー消費した分だけ逐次トナーを補給しながら４００００枚分の第１画像形成モードを実行する。その後、３０００枚分の第２画像形成モードを実行することを、２０００００枚の記録材に対して行った。本実験で用いた実験用画像データは、印字率２．０％の横線である。また、走行距離閾値Ｒｊは筆者らの鋭意検討により、Ｒｊ＝８００００ｍに設定した。

＜実施例５＞
図２１は、本実施例での印字枚数と通算補正距離Ｒｔとの関係を示した図である。実線は、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示している。破線は、実施例１と同様の補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示している。

トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合、点Ｌ（通算補正距離Ｒｔ＝８００００ｍ）に到達したタイミングでプロセスカートリッジの寿命の報知が行われた。また点Ｌを超えてさらにプリントし続けると、点Ｂと同じ枚数のタイミングで、現像ローラのフィルミングによるかぶりが発生した。つまり、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いたことで、補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いた場合に比べ、より正確なタイミングで寿命報知をすることができる。

また、本実施例においても、実施例１と同様に、寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設定し現像ローラの寿命が短くなることを報知することで、ユーザーにトナー補給ができる状態にするよう促し、長寿命なプロセスカートリッジを提供することができる。

＜実施例６＞
＜評価実験＞
図２２は、本実施例での印字枚数と通算補正距離Ｒｔとの関係を示した図である。実線は、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示している。破線は、実施例２と同様の補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示している。

トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合、点Ｎ（通算補正距離Ｒｔ＝８００００ｍ）に到達したタイミングでプロセスカートリッジの寿命の報知が行われた。また点Ｎを超えてさらにプリントし続けると、点Ｇと同じ枚数のタイミングで、現像ローラのフィルミングによるかぶりが発生した。つまり、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いたことで、次のような効果がある。トナー補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いた場合に比べ、より正確なタイミングで寿命報知をすることができる。

また、本実施例においても、実施例１と同様に、寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設定し現像ローラの寿命が短くなることを報知することで、ユーザーにトナー補給ができる状態にするよう促し、長寿命なプロセスカートリッジを提供することができる。

また、本実施例においても、実施例１と同様に、寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設定し現像ローラの寿命が短くなることを報知することで、ユーザーにトナー補給ができる状態にするよう促し、長寿命なプロセスカートリッジを提供することができる。

＜実施例７＞
＜評価実験＞
図２３は、本実施例での印字枚数と通算補正距離Ｒｔとの関係を示した図である。実線は、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示している。破線は、実施例３と同様の補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示している。

トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合、点Ｏ（通算補正距離Ｒｔ＝８００００ｍ）に到達したタイミングでプロセスカートリッジの寿命の報知が行われた。また点Ｏを超えてさらにプリントし続けると、点Ｉと同じ枚数のタイミングで、現像ローラのフィルミングによるかぶりが発生した。つまり、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いたことで、次のような効果がある。トナー補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いた場合に比べ、より正確なタイミングで寿命報知をすることができる。

また、本実施例においても、実施例１と同様に、寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設定し現像ローラの寿命が短くなることを報知することで、ユーザーにトナー補給ができる状態にするよう促し、長寿命なプロセスカートリッジを提供することができる。

＜実施例８＞
＜評価実験＞
図２４は、本実施例での印字枚数と通算補正距離Ｒｔとの関係を示した図である。実線は、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示している。破線は、実施例４と同様の補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合の推移を示している。

トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いて、現像ローラの走行距離Ｒの補正を行った場合、点Ｐ（通算補正距離Ｒｔ＝８００００ｍ）に到達したタイミングでプロセスカートリッジの寿命の報知が行われた。また点Ｐを超えてさらにプリントし続けると、点Ｋと同じ枚数のタイミングで、現像ローラのフィルミングによるかぶりが発生した。つまり、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いたことで、次のような効果がある。トナー補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いた場合に比べ、より正確なタイミングでプロセスカートリッジの寿命報知をすることができる。

また、本実施例においても、実施例１と同様に、寿命低下報知閾値Ｒｔｈを設定し現像ローラの寿命が短くなることを報知することで、ユーザーにトナー補給ができる状態にするよう促し、長寿命なプロセスカートリッジを提供することができる。

以上説明したように、トナー劣化度Ｗｎに応じた走行距離補正係数ｋを用いることで、補給可否に応じた走行距離補正係数ｋを用いる場合に比べ、より正確なタイミングで寿命を報知することが出来る。そしてこの場合には、現像ローラの劣化（フィルミング）による画像弊害を発生させることなく、良好な画像を得ることが出来る。

４ 現像ユニット
９ トナーカートリッジ
２５ 現像ローラ
３１ａ トナー収容室
７０ プロセスカートリッジ
制御部 ７７
取得部 ７７１
算出部 ７７２
カウント部 ７７３
報知部 ７７４

Claims (4)

1. トナー画像を担持する感光ドラムと、前記感光ドラムに供給するためのトナーを担持する現像ローラと前記現像ローラに担持させるための前記トナーを収容するトナー収容部とを有する現像容器と、を備える装置本体と、
   前記トナー収容部に補給するためのトナーが収容され、前記装置本体に対して着脱可能であるトナー容器と、
   前記トナー容器から前記トナー収容部にトナー補給を行うトナー補給部と、
   前記現像ローラの使用量をカウントするカウント部と、前記現像ローラが新品である時から前記使用量を累積した累積使用量を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記累積使用量を取得する取得する取得部と、有し、記録材に前記トナー画像を形成する画像形成モードを実行する制御部と、
   前記累積使用量が閾値に達した時に前記現像容器の寿命もしくは交換に関する情報を報知する報知部と、
   を備える画像形成装置において、
   前記制御部は、前記トナー補給が可能である状態における前記画像形成モードである第１画像形成モードと、前記トナー補給が不可能である状態における前記画像形成モードである第２画像形成モードと、の実行が可能であり、
   前記第１画像形成モードと前記第２画像形成モードとにおいて前記使用量が同じ場合、
   前記第２画像形成モードの前記使用量の方が前記第１画像形成モードの前記使用量よりも大きい量として前記累積使用量の算出に用いられることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記取得部は、前記トナー容器のトナー残量に関する情報を取得するように構成され、
   前記報知部は、前記トナー容器のトナー残量がないもしくは少ないという情報を取得した場合に前記トナー残量に関する情報を報知するように構成され、
   前記第１画像形成モードは、前記報知部によって前記トナー残量に関する情報が報知される前に実行される前記画像形成モードであり、
   前記第２画像形成モードは、前記報知部によって前記トナー残量に関する情報が報知された後に実行される前記画像形成モードである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記報知部は、前記現像ローラが新品である時からの前記第２画像形成モードを実行した時の前記使用量の累積値が所定使用量に達した場合に、前記現像容器の寿命に関する情報を報知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. 前記使用量は、前記現像ローラの回転数もしくは走行距離であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１頃に記載の画像形成装置。

Images