JP7218151B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンター、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。

電子写真方式などを用いた画像形成装置では、感光ドラムなどの像担持体上に形成された潜像が、現像装置によってトナーを用いて現像されて、トナー像が形成される。そして、このトナー像が直接又は中間転写体を介して紙などの記録材上に転写され、この記録材が定着装置によって加熱及び加圧されることでトナー像が記録材に定着される。

近年、このような画像形成装置において、消費電力を低減することを目的として、従来のトナーよりも低温で定着できるトナー（以下「低温定着トナー」ともいう。）の開発が行われている。例えば特許文献１に低温定着トナーの一例が開示されている。同じプリントスピードで定着温度を下げることが可能になれば、それだけ電力を必要としないため、大幅な消費電力低減につながる。低温定着トナーは、従来のトナーよりも低温で溶けて記録材上に定着させることが可能である一方、画像形成装置内の温度上昇によってトナーの表面の溶解などの変化により、トナーの凝集に起因するスジ状の画像不良（現像スジ）などが発生しやすい。特に、連続駆動（複数の記録材に連続して画像を形成する連続プリント）を行うことで、画像形成装置内の温度上昇はより顕著になり、現像装置内に収容されたトナーは温度の影響を受けやすくなる。

画像形成装置内の温度上昇を抑制する方法として、画像形成装置内の温度が閾値以上になった場合に、画像形成動作を一旦停止したり動作速度を遅くしたりする昇温抑制モードに切り替える方法がある（特許文献２～４）。

特開２０１７－１０７１６７号公報 特開２０１２－１９８４９５号公報 特開２００７－２３７６８２号公報 特開２０１４－０５２４８５号公報

しかしながら、上記従来の方法による昇温抑制モードを採用すると、例えば低温定着トナーを用いる場合などに、次のような課題が顕著になりやすい。

低温定着トナーは雰囲気温度の影響を受けやすいので、通常モードから昇温抑制モードに切り替える温度の閾値を下げることが必要となる場合がある。その場合、通常モードから昇温抑制モードに切り替えるまでの時間が短くなり、また頻繁に通常モードから昇温抑制モードに切り替わるようになることから、単位時間当たりのプリント枚数（スループット）が低下して、画像形成の生産性が低下してしまう。

実際のところ、背景技術で述べたスジ状の画像不良（現像スジ）の原因であるところのトナーの凝集が発生するタイミングは、それまでの経緯にも依存する。例えば、ケース１を、遅いプリント速度（４９℃で温度が安定）を長時間継続し、それからプリント速度の速いモード（５２℃で温度が安定）に移行した場合とする。また、ケース２を、最初からプリント速度の速いモード（５２℃で温度が安定）で動作した場合とする。

この場合、ケース１とケース２とでは、同じ凝集の状態が発生するまでの時間が異なってくる。全体としての時間はケース２のほうが短い。しかし、凝集状態が発生するまでの５２℃が継続する時間はケース１の方が短い。即ち、ケース１の場合は、４９℃の状態が長時間継続したことが影響しているのである。また、４９℃の状態が長時間継続した場合に、４９℃でも凝集状態が発生し得る。

このようにトナーの凝集が発生するタイミングに、それまでの経緯が影響することもあり、所定の環境値（温度）を閾値として設定する場合、余裕をもって低めに設定する必要がある。しかし、低めの温度を設定すると、昇温抑制モードの頻度が高くなる。一方、昇温抑制モードの頻度を下げるために、閾値を高めに設定すると、閾値に達する前に凝集が発生し、画像不良が引き起こされるリスクが増大する。例えば閾値を５２℃に設定すると、５１℃が継続する場合に発生する凝集を検出できない。なお、この問題は特に低温定着トナーおいて顕著であるが、より定着温度の高いトナーでも同様の問題がいえる。

したがって、本発明の目的は、画像形成装置内の温度上昇による画像不良を抑制しつつ、スループットの低下を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、トナーを収容する収容部と前記像担持体に形成された潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像部材とを備えた現像装置と、前記現像装置が置かれた環境に関する環境情報を検知する環境検知手段と、単位時間当たりのプリント枚数が第１の枚数である第１のモードと、単位時間当たりのプリント枚数が前記第１の枚数よりも少ない第２の枚数である第２のモードと、を切り替える制御を行う制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記環境検知手段により検知された前記環境情報と少なくとも１つの他の情報とに応じて重み付けした指標値を経時的に加算又は減算して得た更新値に基づいて、前記第１のモードから前記第２のモードへの切り替えを行うことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、画像形成装置内の温度上昇による画像不良を抑制しつつ、スループットの低下を抑制することができる。

画像形成装置の概略断面図である。 プロセスカートリッジの概略断面図である。 画像形成装置の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。 一定温度下での時間経過とトナーの凝集度と関係を示すグラフ図である。 カートリッジの使用履歴、カートリッジの種類によるトナーの状態を説明するための現像装置の概略断面図である。 異なるプリント動作設定での現像装置近傍の温度の推移を示すグラフ図である。 昇温抑制モードの発動の可否を判断する制御のフローチャート図である。 昇温抑制モードの解除の可否を判断する制御のフローチャート図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたプロセスカートリッジ着脱式のレーザビームプリンターである。図２は、本実施例の画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジＢの概略断面図である。

ここで、電子写真画像形成装置とは、電子写真画像形成プロセスを用いて、記録媒体（記録紙、ＯＨＰシートなど）に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置の例としては、例えば、電子写真複写機、電子写真プリンター、ファクシミリ装置、及びそれらの機能を有する複合機などが含まれる。また、プロセスカートリッジとは、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち少なくとも１つと、を一体的に画像形成装置の装置本体に対して着脱可能としたものである。

図１に示すように、本実施例の画像形成装置１００は、その装置本体Ａにプロセスカートリッジ（以下、単に「カートリッジ」ともいう。）Ｂが着脱可能に装着されて構成されている。図２に示すように、本実施例では、カートリッジＢは、クリーニングユニットＢ１と、現像ユニットＢ２と、が一体的に結合されて構成されている。クリーニングユニットＢ１は、像担持体としてのドラム型（円筒形）の感光体（電子写真感光体）である感光ドラム１と、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２と、クリーニング手段としてのクリーニング装置６と、を有して構成さている。現像ユニットＢ２は、現像手段としての現像装置４で構成されている。

カートリッジＢが装置本体Ａに装着された状態で、カートリッジＢの上側の装置本体Ａには、露光手段（潜像形成手段）としての露光装置（レーザスキャナユニット）３が配置されている。また、カートリッジＢが装置本体Ａに装着された状態で、カートリッジＢの下側の装置本体Ａには、画像形成対象となる記録紙などの記録材（シート、記録媒体）Ｐを収容したトレイ６が配置されている。また、装置本体Ａには、記録材Ｐの搬送方向Ｄに沿って、ピックアップローラ７ａ、給送ローラ対７ｂ、搬送ローラ対７ｃ、レジストローラ対７ｄ、転写ガイド８などが順次配置されている。また、装置本体Ａには、記録材Ｐの搬送方向Ｄに沿って、転写手段としてのローラ型の転写部材である転写ローラ５、搬送ガイド９、定着手段としての像加熱装置である定着装置１０、排出ローラ対１１、排出トレイ１２などが順次配置されている。なお、定着装置１０は、加熱ローラ１０ａと、加圧ローラ１０ｂと、を有して構成されている。

感光ドラム１は、駆動装置２０（図３）から駆動力が伝達されて、図中矢印Ｒ方向に所定の周速度（プロセススピード）、本実施例では２１５ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。回転する感光ドラム１の表面（外周面）は、帯電ローラ２によって所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に接触し、感光ドラム１の回転に伴って従動して回転する。帯電工程時に、帯電ローラ２には、所定の帯電バイアス（帯電電圧）が印加される。帯電処理された感光ドラム１の表面は、露光装置３によって画像情報に応じて走査露光され、感光ドラム１上に画像情報に対応した潜像（静電潜像、静電像）が形成される。露光装置３は、画像情報に応じたレーザ光Ｌを出力する。そのレーザ光Ｌは、カートリッジＢの上面の露光窓部Ｂ３を通り、感光ドラム１の表面を走査露光する。

感光ドラム１上に形成された潜像は、現像装置４によって現像剤としてのトナーが供給されて現像（可視化）され、感光ドラム１上にトナー像（現像剤像）が形成される。現像装置４（現像ユニットＢ２）は、トナーＴを収容する収容部４１と、トナーＴを感光ドラム１との対向部である現像位置（現像部）へと搬送する現像部材としての現像ローラ４２と、を有する。また、現像装置４は、トナーＴを撹拌及び搬送する搬送部材４３と、現像ローラ４２上のトナーＴを規制する規制部材としての現像ブレード４４と、を有する。収容部４１は、トナー室４１ａと、トナー供給室４１ｂと、を有して構成され、搬送部材４３はトナー室４１ａに配置され、現像ローラ４２及び現像ブレード４４はトナー供給室４１ｂに配置されている。現像ローラ４２は、中空円筒状の現像スリーブ４２ａと、現像スリーブ４２ａの内部（中空部）に固定して配置されたマグネットローラ４２ｂと、を有して構成されている。現像スリーブ４２ａは、駆動装置２０（図３）から駆動力が伝達されて、感光ドラム１の周速度に対応する所定の周速度で回転駆動される。トナー室４１ａ内のトナーＴは、搬送部材４３の回転によって撹拌及び搬送され、トナー供給室４１ｂへと送り出される。トナーＴは、マグネットローラ４２ｂの磁力により現像ローラ４２（現像スリーブ４２ａ）の表面に担持される。現像ローラ４２の表面に担持されたトナーＴは、現像ローラ４２に当接して配置された現像ブレード４４によって、摩擦帯電されつつ所定の層厚に規制される。現像ローラ４２の表面のトナーＴは、現像部において感光ドラム１上の潜像に応じて感光ドラム１の表面に移動して、トナー像を形成する。現像工程時に、現像ローラ４２には、所定の現像バイアス（現像電圧）が印加される。

また、露光装置３からのレーザ光Ｌの出力とタイミングが合わされて、ピックアップローラ７ａによってトレイ６から記録材Ｐが給送され、この記録材Ｐが給送ローラ対７ｂ、搬送ローラ対７ｃなどによって搬送される。そして、この記録材Ｐは、感光ドラム１上のトナー像とタイミングが合わされて、レジストローラ対７ｄによって、転写ガイド８を経由して、感光ドラム１と転写ローラ５とが接触する転写位置（転写部）Ｎへと供給される。感光ドラム１上に形成されたトナー像は、転写位置Ｎにおいて、転写ローラ５の作用によって、感光ドラム１と転写ローラ５とに挟持されて搬送される記録材Ｐ上に転写される。転写工程時に、転写ローラ５にはトナーの正規の帯電極性（現像時の帯電極性）とは逆極性の転写バイアス（転写電圧）が印加される。

トナー像が転写された記録材Ｐは、感光ドラム１から分離されて、搬送ガイド９に沿って定着装置１０へと搬送される。この記録材Ｐは、加熱ローラ１０ａと加圧ローラ１０ｂとが接触する定着ニップ部を通過する。加熱ローラ１０ａ及び加圧ローラ１０ｂは、駆動装置２０（図３）から駆動力が伝達されて、感光ドラム１の周速度に対応する所定の周速度で回転駆動される。定着装置１０は、この定着ニップ部で記録材Ｐを加圧及び加熱することで、記録材Ｐ上にトナー像を定着させる。

記録材Ｐの片面にのみ画像を形成する片面プリントの場合は、記録材Ｐの片面にトナー像が定着された記録材Ｐは、排出ローラ対１１によって装置本体Ａの外部に設けられた排出トレイ１２に排出（出力）される。また、記録材Ｐの両面に画像を形成する両面プリントの場合は、１面目に画像が形成された記録材Ｐの全部が装置本体Ａの外部に排出される前に、所定のタイミングで排出ローラ対１１の回転が反転させられる。これにより、その記録材Ｐは反転パス１６に導入される。反転パス１６に導入された記録材Ｐは再給送ローラ対１７などによって再度レジストローラ対７ｄに向けて搬送される。この記録材Ｐは、１面目の画像形成時の場合と同様に、レジストローラ対７ｄによって転写位置Ｎへと供給され、１面目とは反対側の２面目にトナー像が転写される。２面目にトナー像が転写された記録材Ｐは、その後定着装置１０により２面目にトナー像が定着された後に、排出ローラ対１１により排出トレイ１２に排出される。

また、転写工程後に感光ドラム１の表面に残留したトナー（転写残トナー）は、クリーニング装置６によって感光ドラム１の表面から除去されて回収される。クリーニング装置６は、感光ドラム１の表面に当接して配置されたクリーニング部材としてのクリーニングブレード６２によって、回転する感光ドラム１の表面から転写残トナーを掻き取って、回収トナー室６１に収容する。

２．制御態様
図３は、本実施例の画像形成装置１００の要部の制御態様を示す概略ブロック図である。制御手段としての制御部５０は、演算処理を行う中心的素子である演算制御手段としてのＣＰＵ５１、記憶手段としてのＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３などのメモリ（記憶媒体）などを有して構成される。書き換え可能なメモリであるＲＡＭ５２には、制御部５０に入力された情報、検知された情報、演算結果などが格納され、ＲＯＭ５３には制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。ＣＰＵ５１とＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３などのメモリとは互いにデータの転送や読込みが可能となっている。制御部５０は、画像形成装置１００に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部装置２００からの画像形成信号（画像データ、制御指令）に基づき、画像形成装置１００の各部を統括的に制御して、プリント動作（画像形成動作）を実行させる。また、制御部５０には、環境センサ１５、駆動装置２０、残量検知部３０、画像処理部７０、カートリッジメモリ１４などが接続されている。

環境センサ１５は、現像装置４が置かれた環境に関する環境情報を検知する環境検知手段の一例である。本実施例では、環境センサ１５は、温度及び湿度を検知する温湿度センサで構成されている。また、本実施例では、環境センサ１５は、現像装置４において最も昇温が発生しやすい現像ローラ４２付近の温度及び湿度を測定できるように、図１に示すように現像ブレード４４の上方に配置されている。また、本実施例では、環境センサ１５は、画像形成装置１００の電源が入っている間は常に、画像形成装置１００の駆動状態にかかわらず、１秒ごとに温度及び湿度をモニターしている。制御部５０は、必要に応じて環境センサ１５による温度及び湿度の検知結果（出力信号）を取得することができる。なお、環境検知手段は、現像装置４が置かれた環境と相関する画像形成装置１００の内部又は外部の少なくとも一方の温度又は湿度の少なくとも一方に関する環境情報を検知するものであればよい。本実施例では、特に、環境検知手段は、現像装置４の周囲又は内部の温度を検知する温度検知手段であればよい。また、環境センサ１５が湿度を検出する代わりに空気中の水分量を検出しその信号を出力するようにしても同様のことが達成できる。

駆動装置２０は、前述のように、感光ドラム１、現像ローラ４２、定着装置１０などに駆動力を伝達し、それぞれを回転駆動する。制御部５０は、後述するように、単位時間当たりのプリント枚数が第１の枚数である第１のモード（通常モード）と、単位時間当たりのプリント枚数が第１の枚数よりも少ない第２の枚数である第２のモード（昇温抑制モード）と、を切り替える制御を行う。制御部５０は、上記各モードでプリント動作を実行させる際に、各モードに対応して予め設定された駆動速度で感光ドラム１、現像ローラ４２、定着装置１０などを駆動することができる。

残量検知部３０は、現像装置４の初期（新品時）からの使用量（以下「使用履歴」ともいう。）に関する使用量情報（以下「使用履歴情報」ともいう。）を検知する使用量検知手段の一例である。本実施例では、残量検知部３０は、現像装置４の収容部４１内のトナー残量に関するトナー残量情報を検知する。ここで、トナー残量は、現像装置４の収容部４１に初期に収容されるトナーの量を１００％、現像装置４（カートリッジＢ）の交換が必要であるとして予め設定された量まで減った際の収容部４１内のトナーの量を０％として示す。残量検知部３０としては、種々の原理に基づくものが知られている。例えば、電極間に存在するトナーの量に応じた静電容量の変化を検知することに基づく静電容量検知式、発光部と受光部との間の光路に存在するトナーの量に応じた受光部による受光量の変化を検知することに基づく光学検知式のものなどが知られている。残量検知部３０としては、利用可能なものを適宜選択して用いることができるが、本実施例では比較的広範囲のトナーの量を逐次検知するのに有利な静電容量検知式のものを用いた。本実施例では、残量検知部３０は、現像装置４の収容部４１内に配置された電極対（電極のうちの一つとして現像ローラ４２を用いてもよい。）と、電極対からの信号をトナー残量に変換する回路と、を有して構成されている。制御部５０は、必要に応じて残量検知部３０によるトナー残量の検知結果を取得することができる。

画像処理部７０は、本実施例では、外部装置２００から送られた画像データに基づいて露光装置３を制御するための信号を生成する処理を行うとともに、形成する画像の印字率を計算して印字率に関する印字率情報を制御部５０に入力する。印字率は、画像形成領域の全ての画素に画像が形成された場合に対する画像の面積比率を示す。印字率情報は、プリント動作において所定単位（例えば単位時間や単位プリント枚数）当たりに現像装置４から消費されるトナーの消費量に関するトナー消費量情報の一例である。

カートリッジメモリ１４は、カートリッジＢに設けられたメモリ（記憶媒体）である。カートリッジＢが装置本体Ａに装着されることで、装置本体Ａ側に設けられた接続手段（図示せず）を介して制御部５０とカートリッジメモリ１４との間での情報の読み書きが可能となる。なお、カートリッジメモリ１４と装置本体Ａ側の接続手段とは、接触して接続されて通信可能とされてもよいし、非接触に接続されて通信可能とされてもよい。本実施例では、画像形成装置１００は、収容部４１に初期に収容されるトナーの量が異なる複数の種類のカートリッジＢ（現像装置４）を装着可能である。そして、本実施例では、カートリッジメモリ１４には、少なくともカートリッジＢ（現像装置４）の種類、具体的には初期に収容されるトナーの量を示す識別情報が記憶されている。なお、カートリッジＢ（現像装置４）の種類を示す識別情報はメモリに記憶されていることに限定されるものではない。装置本体Ａ側でカートリッジＢの種類を識別することができれば、例えば電気的、磁気的、あるいは物理的（部材の形状など）にカートリッジＢの種類を示す情報を付帯できる任意の手段を用いることができる。

３．現像スジ発生メカニズム
次に、昇温により発生する画像不良として、現像スジが発生するメカニズムに関して説明する。

トナーは、所定の温度に達するとトナーの内部にあるワックスの染み出しによってトナー同士の付着力が増加し、凝集しやすくなる。その後、そのトナーの凝集物が現像ブレード４４と現像ローラ４２との間に挟まることによって、現像ローラ４２上のトナーコートを乱してしまうことがある。そのため、現像ローラ４２上にトナーコートが厚い場所と薄い場所とが発生してしまう。そして、最終的にハーフトーンやベタ画像のプリント時に縦スジ（現像ローラ４２の表面の移動方向に対応する記録材Ｐの搬送方向に延びるスジ状の濃度ムラ）などのスジ状の画像不良（現像スジ）を発生させることになる。

トナーの凝集しやすさは、次のようにして数値化することが可能である。例えばホソカワミクロン製パウダーテスタＰＴ－Ｘ型を使用し、篩の目開きとしては７５μｍ、３８μｍ、２０μｍのものを上からこの順に重ねて設置する。また、トナーＭｇを秤量し７５μｍの目開きの篩に投入し、振幅１．５ｍｍ、振動時間５秒の条件下で所定の振動を印加する。そして、それぞれの篩に残ったトナー量をＸｇ、Ｙｇ、Ｚｇとすると、（Ｘ／Ｍ＋３×Ｙ／５／Ｍ＋Ｚ／５／Ｍ）×１００の式で得られる値をトナーの凝集度とする。

４．トナーの状態の予測（温度及び時間の要因）
まず、モデルを用いた検討として、容器（ポリカップ）に１００ｇのトナーを入れて、所定の温湿度の雰囲気下に所定時間放置した後にトナーの凝集度を測定することで、温度及び湿度と、時間との、トナーの凝集に対する影響を確認した。結果を図４に示す。図４の横軸は時間、縦軸はトナーの凝集度を示す。なお、本例で用いたトナーに関しては、湿度の影響はほとんど無かったため、図４には一定の温度環境（４５℃、４７℃、４９℃、５２℃の４条件）下に一定時間放置した場合の時間とトナーの凝集度との関係を示した。

図４からわかるように、４７℃以下ではほとんどトナーの凝集度が変化しないのに対し、４９℃以上では時間の経過に伴ってトナーの凝集度が上昇する。そして、４９℃と５２℃とでは、５２℃の方がトナーの凝集度の上昇が速いことがわかる。

次に、上述のように放置したトナーを現像装置４に入れて現像スジが発生するか否かを確認した。結果を表１に示す。評価基準は、現像スジが発生しない場合を〇（良好）、現像ローラ４２上のトナーコートが若干乱れているが現像スジは発生しない場合を△（実用上問題なし）、現像スジが発生した場合を×（不良）とした。

表１に示す結果から求めたトナーの凝集度と現像スジの発生との関係を表２に示す。

表２から、現像ローラ４２上のトナーコートの乱れが発生するトナーの凝集度の閾値は５０であると考えられる。

さらに、ある温度環境下にトナーを単体で放置した場合に、どのくらいの時間経過でトナーの凝集度が５０に到達するかを確認した。結果を表３に示す。

表３の結果に基づいて言い換えると、４９℃の温度環境下で４２０分放置された状態と、５２℃の温度環境下で６０分放置された状態とでは、いずれもトナーの凝集度が５０に達することから、トナーの状態としてはほぼ同等であるといえる。すなわち、５２℃の温度環境下で１分当たりにトナーが受ける熱の影響は、４９℃の温度環境下で１分当たりにトナーが受ける熱の影響の７倍であると見積もることができる。同様の考え方で、各温度における単位時間当たりの影響を重み付けして、トナーの状態を予測することができる。

以上では、単体で所定の温度下に所定の時間放置したモデルのトナーを用いた検討であった。実際に、温度３２℃、湿度８０％ＲＨの環境下で、現像装置４の昇温が発生しやすい両面連続プリントを行い、プリント枚数と、適宜のプリント枚数時に採取したトナーの凝集度と、その時の現像ローラ４２上のトナーコートの乱れと、の関係を確認した。その結果、表１及び表２に示した通り、概ね凝集度５０が、現像ローラ４２上のトナーコートの乱れが発生するトナーの凝集度の目安として妥当であることが確認された。

このように、トナーの凝集度が５０程度になる条件としては、温度だけでなく、その温度環境下に置かれた時間が大きく影響することから（表３）、温度及び時間を考慮することで、トナーの状態を予測することができることがわかる。また、温度が変化していった場合に、その夫々の温度がどれだけ継続したかの凝集発生に至るまでの経緯も凝集発生に影響する。つまり、トナーの状態を示す情報として温度及び時間を考慮して重み付けした指標値を逐次加算していくことで、トナーの状態を予測することが可能になることがわかる。

５．トナーの状態の予測（温度及び時間以外の要因）
次に、トナーの凝集に影響することのある、温度及び時間以外の要因について説明する。

まず、印字率がトナーの凝集に影響することがある。印字率が低い場合は、トナーが消費されにくくなることから、現像ローラ４２上のトナーの入れ替わりが小さくなるため、トナーは凝集しやすくなる。印字率が高い場合は、消費されたトナーの代わりに新たなトナーが現像ローラ４２上にコートされるため、トナーの凝集は起こりにくい。つまり、トナーの状態の予測において、印字率が低い場合は、印字率が高い場合に比べて、よりトナーの凝集が進んだ方向に重み付けを行うことが好ましい。

また、カートリッジＢ（現像装置４）の使用履歴がトナーの凝集に影響することがある。図５（ａ）、（ｂ）は、設定寿命が１０Ｋ（１０，０００）枚のカートリッジＢ（以下「１０Ｋカートリッジ」ともいう。）の異なる使用履歴の状態を示す概略断面図である。図５（ａ）は初期（フル充填時）の１０Ｋカートリッジ、図５（ｂ）はトナー残量が少なくなった時の１０Ｋカートリッジを示す。収容部４１内のトナー残量は、プリントにより徐々に減っていく。そのため、カートリッジＢの使用履歴の一例としてトナー残量を検知することで、カートリッジＢの使用履歴を検知することができる。カートリッジＢがどれだけ消費されたか、つまり使用履歴の指標としては、従来から知られるように、印刷枚数、感光ドラム１の回転数／駆動時間、現像ローラ４２の回転数／駆動時間等を採用しても良い。図５（ｂ）に示すトナー残量が少なくなった状態では、トナーの量が減っているので、図５（ａ）に示すフル充填時と比べると、トナーは現像ローラ４２近傍に繰り返し供給されることで凝集しやすくなる。また、これだけでなく、この状態では、撹拌の繰り返しなどによりトナー自体の流動性が低下したこと、あるいは上述のような温度の影響を受けたことなどにより、図５（ａ）に示すフル充填時と比べるとトナーは凝集しやすくなっている。つまり、トナーの状態の予測において、カートリッジＢの使用履歴が長い場合は、使用履歴が短い場合に比べて、よりトナーの凝集が進んだ方向に重み付けを行うことが好ましい。なお、カートリッジＢの使用履歴が長い場合とは、カートリッジＢの初期からの使用量が大きい場合、すなわち、トナー残量が少ない場合に対応する。また、カートリッジＢの使用履歴が短い場合とは、カートリッジＢの初期からの使用量が小さい場合、すなわち、トナー残量が多い場合に対応する。

また、カートリッジＢ（現像装置４）の種類（より詳細には、収容部４１に初期に収容されるトナーの量が異なることによる収容部４１の容器形状の違い）がトナーの凝集に影響することがある。図５（ｃ）は設定寿命が５Ｋ（５，０００）枚のカートリッジＢ（以下「５Ｋカートリッジ」ともいう。）の初期（フル充填時）の状態の概略断面図である。１０Ｋカートリッジと５Ｋカートリッジとで現像ローラ４２近傍のトナーの量はほとんど変わらない。しかし、収容部４１内でのトナーの循環を考えると、１０Ｋカートリッジよりも５Ｋカートリッジの方が、収容部４１内のトナーにおける現像ローラ４２近傍のトナーの比率が大きいため、現像ローラ４２近傍のトナーの状態の影響が速く表れるものと考えられる。つまり、トナーの状態の予測において、カートリッジＢの設定寿命が短い（収容部４１の容量が小さい）場合は、カートリッジＢの設定寿命が長い（収容部４１の容量が大きい）場合に比べて、よりトナーの凝集が進んだ方向に重み付けを行うことが好ましい。

このように、トナーの状態の予測においては、前述の環境情報だけでなく、印字率情報、使用履歴情報、カートリッジＢの大きさ／容積の種類を示す識別情報も加味することが好ましい。

６．昇温抑制モード
本実施例の画像形成装置１００は、次の第１のモード（通常モード）と第２のモード（昇温抑制モード）とを切り替えてプリント動作を実行することができる。第１のモード（通常モード）は、単位時間当たりのプリント枚数が第１の枚数であるモードである。第２のモード（昇温抑制モード）は、単位時間当たりのプリント枚数が第１の枚数よりも少ない第２の枚数であるモードである。特に、本実施例では、現像装置４の昇温が発生しやすい両面プリント時の昇温抑制モードとして、プロセススピードを通常モードの半分に落としたモードが設けられている。なお、「通常モード」を「全速モード」、「昇温抑制モード」を「半速モード」ともいう。

温度３２℃、湿度８０％ＲＨの環境下で、以下の３つのプリント動作設定で連続プリント試験を行った。

この連続プリント試験では、後述する昇温抑制モードは実施しないで行った。また、この連続プリント試験では、現像装置４近傍の温度の測定を行った。結果を図６に示す。図６の横軸は時間、縦軸は温度を示す。

全速モードで両面連続プリントを行ったテスト（１）では、現像装置４近傍の温度は５２℃で飽和している。５２℃では表３に示したように６０分の経過でトナーの凝集度が５０に到達することから、比較的早い段階で現像スジ発生に至る可能性が高いことがわかる。

これに対し、半速モードで両面連続プリントを行ったテスト（２）では、現像装置４近傍の温度は４５℃で飽和している。この温度は、トナーの凝集度が５０に到達することがない程度に十分低い値である。

さらに、全速モードで片面連続プリントを行ったテスト（３）では、現像装置４近傍の温度は４１℃で飽和している。この温度は、テスト（１）～（３）の中では最も低い値である。

テスト（３）において現像装置４近傍の温度が低かったのは、次のような理由によるものである。つまり、両面連続プリントを行ったテスト（１）及び（２）では、１面目のプリントで１度定着装置１０を通過し加熱された記録材Ｐが、２面目のプリントの際に定着装置１０を通過する。これにより、テスト（１）及び（２）では、テスト（３）よりも現像装置４近傍の温度を高くする効果が生じているためである。

また、全速モードと半速モードとで現像装置４近傍の温度が異なるのは、次のような理由によるものである。つまり、半速モードではプロセススピードが半分、すなわち、定着装置１０を通過する時間が倍になっている。これにより、トナー像が形成された記録材Ｐに対し定着装置１０が単位時間当たりに与える必要がある熱量は、全速モードの場合よりも少なくて済むからである。なお、定着装置１０は、温度検知手段により検知される温度が略一定となるようにヒータの温度調整が行われている。

ここでは、試験結果は示していないが、半速モードで片面連続プリントを行った場合は、現像装置４近傍の温度は、上記同様の理由で、全速モードで片面連続プリントを行った場合よりも低い温度で飽和する。

以上のような検討を踏まえて、本実施例では、両面プリント中に、所定の条件（後述）を満たした場合に、通常モードとしての全速モードから昇温抑制モードとしての半速モードに切り替えることとしている。なお、本実施例では、上述の検討からわかるように、全速モードで片面プリントを連続して行ってもトナーの凝集度が５０に達することはない。そのため、本実施例では、片面プリントは常に全速モードで行われ、昇温抑制モードは設けられていない。ただし、画像形成装置１００の構成（トナーの特性）などに応じて、片面プリントを半速モードなどの昇温抑制モードで行うことができるようになっていてよい。その場合、片面プリント中に、所定の条件を満たした場合に、通常モードとしての全速モードから昇温抑制モードとしての半速モードに切り替えるようにすればよい。

このように、本実施例では、昇温抑制モードとして、プリント動作を一旦停止することをせずに、全速モードから半速モードに切り替える。これは、次のような理由によるものである。まず、半速モードでもプリントが行われるため、スループットの低下を抑制することができるからである。また、温度が低下するまでにある程度高い温度でプリント動作が行われることになるが、その時点で現像ローラ４２上にコートされているトナーは、プリントで消費されたり、入れ替わったりするので、直ちに凝集することにはならないからである。

７．昇温抑制モードの発動
本実施例では、制御部５０は、環境センサ１５により検知された環境情報に応じて重み付けした指標値を経時的に加算して得た更新値（累計値）に基づいて、第１のモード（通常モード）から第２のモード（昇温抑制モード）への切り替えを行う。本実施例では、制御５０は、上記更新値が所定の閾値に達した場合に、第１のモードから第２のモードへの切り替えを行う。このとき、制御部５０は、環境情報が示す温度が第１の温度の場合よりも、環境情報が示す温度が第１の温度より高い第２の温度の場合の方が大きい値となるように、上記指標値の重み付けを行う。

また、本実施例では、制御部５０は、環境情報に加えて少なくとも１つの他の情報に応じて上記指標値を重み付けして経時的に加算して得た上記更新値に基づいて、通常モードから昇温抑制モードへの切り替えを行う。本実施例では、上記少なくとも１つの他の情報は、画像形成動作において所定単位当たりに現像装置４から消費されるトナーの消費量に関するトナー消費量情報を含む。制御部５０は、所定の単位（例えば１頁）に対するトナー消費量情報が示すトナーの消費量が第１の消費量の場合よりも、トナー消費量情報が示すトナーの消費量が第１の消費量より小さい第２の消費量の場合の方が大きい値となるように、上記指標値の重み付けを行う。特に、本実施例では、トナー消費量情報は、形成する画像の印字率に関する印字率情報である。トナー消費量情報は、印字率情報に限定されるものではなく、画像形成動作において所定単位（例えば所定時間や１頁）当たりに現像装置４から消費されるトナーの消費量と相関する情報であればよく、例えば画像データなどに基づいて算出された所定単位当たりの消費量自体でもよい。

また、本実施例では、画像形成装置１００は、収容部４１に初期に収容されるトナーの量が異なる複数の種類の現像装置４を装着可能であり、上記少なくとも１つの他の情報は、現像装置４の種類を示す識別情報を含む。制御部５０は、識別情報が示す画像形成装置１００に装着された現像装置４の初期のトナーの量が第１の量の場合よりも、識別情報が示す画像形成装置１００に装着された現像装置４の初期のトナーの量が第１の量より少ない第２の量の場合の方が大きい値となるように、上記指標値の重み付けを行う。

さらに、本実施例では、上記少なくとも１つの他の情報は、現像装置４の初期からの使用量に関する使用量情報を含む。制御部５０は、使用量情報が示す使用量が第１の使用量の場合よりも、使用量情報が示す使用量が第１の使用量より大きい第２の使用量の場合の方が大きい値となるように、上記指標値の重み付けを行う。特に、本実施例では、使用量情報は、収容部４１に残っているトナーの残量に関するトナー残量情報である。使用量情報は、トナー残量情報に限定されるものではなく、現像装置４の使用量と相関する情報であれば、例えば、現像装置４からのトナーの消費量の情報、現像ローラ４２や感光ドラム１などの回転部材の回転時間や回転回数の情報などでもよい。以下、更に詳しく説明する。

本実施例では、前述したトナーの凝集に影響する要素を考慮し、トナーの状態を予測するために加算するポイント（指標値）のテーブルを以下のように設定した。

カートリッジＢとしては１０Ｋカートリッジ（図５（ａ）、（ｂ））、５Ｋカートリッジ（図５（ｃ））の２種類を設定した。また、印字率としては１．５％未満、１．５％以上３％未満、３％以上の３水準を設定した。また、トナー残量としては、１０Ｋカートリッジの場合は残量１００～６１％、６０％～３１％、３０～０％の３水準、５Ｋカートリッジの場合は残量１００～６１％、６０～０％の２水準を設定した。そして、これらカートリッジＢの種類、印字率、トナー残量の各条件で、１秒ごとに検知された温度が何℃であるかに応じて加算するポイントを示すテーブルを設定した。１０Ｋカートリッジについての上記ポイントのテーブルを表５に、５Ｋカートリッジについての上記ポイントのテーブルを表６に示す。また、表５、表６には、通常モードから昇温抑制モードへの切り替えを行うタイミングを判断するために、上記ポイントの更新値と比較される閾値も併せて示されている。

１０Ｋカートリッジの初期と５Ｋカートリッジの初期とのポイントを比較した場合に、５Ｋカートリッジのポイントの方の重み付けを大きくしているのは、次のような理由によるものである。つまり、前述のように、１０Ｋカートリッジと５Ｋカートリッジとでは、収容部４１内のトナーにおける現像ローラ４２近傍のトナーの比率が異なる（１０Ｋカートリッジよりも５Ｋカートリッジの方が大きい。）。そのため、１０Ｋカートリッジよりも５Ｋカートリッジの方が、現像ローラ４２近傍のトナーの状態の影響が表れやすいからである。

なお、前述の理由により、１０Ｋカートリッジ、５Ｋカートリッジのいずれについても、使用履歴が長いことを意味するトナー残量が少ない場合のポイントの方が、トナー残量が多い場合のポイントよりも、重み付けを大きくしている。また、前述の理由により、所定単位当たりに現像装置４から消費されるトナーの消費量が少ないことを意味する印字率が小さい場合のポイントの方が、印字率が大きい場合のポイントよりも、重み付けを大きくしている。

表５、表６に示すようなポイントのテーブル及び閾値の情報は、予め実験などを行うことによって求められて、制御部５０のＲＯＭ５３に記憶されている。そして、制御部５０のＣＰＵ５１は、両面プリントを開始すると、温度情報、印字率情報、トナー残量情報、及びカートリッジＢの種類を示す識別情報を取得する。また、制御部５０は、両面プリント中に、上記テーブルを参照し、環境情報、印字率情報、トナー残量情報、及びカートリッジＢの種類を示す識別情報に基づいて選択したポイントを、制御部５０のＲＡＭ５２に逐次加算して記憶（更新）していく。このポイントは、トナーの状態を数値化するための指標値の一例である。そして、制御部５０は、ポイントの更新値が閾値に達した場合に、通常モードから昇温抑制モードに切り替える。

図７は、本実施例における、両面プリントのジョブ（一の指示により開始される、単数又は複数の記録材Ｐに画像を形成して出力する一連の動作）において昇温抑制モードの発動の可否を判断する制御の手順の概略を示すフローチャート図である。

ＣＰＵ５１は、外部装置２００から両面プリントのジョブの情報が入力されると、プリントスタート信号に基づいて両面プリントのジョブを開始させる（Ｓ１０１）。また、ＣＰＵ５１は、カートリッジメモリ１４からカートリッジＢの種類を示す識別情報を取得する（Ｓ１０２）。次に、ＣＰＵ５１は、取得した識別情報に基づいて、ＲＯＭ５３に記憶された１０Ｋカートリッジ用又は５Ｋカートリッジ用のポイントのテーブルのうち、画像形成装置１００に装着されているカートリッジＢに対応するものを選択する（Ｓ１０３）。なお、本実施例では、この識別情報の取得、ポイントのテーブルの選択は、ジョブの最初の画像形成が開始される前に行われる。

次に、ＣＰＵ５１は、環境センサ１５により検知された温度情報を取得する（Ｓ１０４）。なお、本実施例では、この温度情報の取得は、ジョブの画像形成（より詳細には定着装置１０の加熱）の開始後に１秒ごとに逐次行われる。ここで、両面プリントのジョブの画像形成は、通常モードで開始される。次に、ＣＰＵ５１は、画像処理部７０により求められた印字率情報を取得する（Ｓ１０５）。なお、本実施例では、画像処理部７０は一の記録材Ｐに形成される画像（ここでは「イメージ」ともいう。）ごとに印字率を求めるようになっており、ＣＰＵ５１が取得する印字率情報は１イメージごとに更新される。つまり、本実施例では、１秒ごとに逐次更新される温度情報と共にポイントの選択に用いられる印字率情報は、１イメージ分は一定の値となる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、１イメージの所定の区分ごとに、例えば温度情報の更新と同期して印字率情報を取得（更新）するなどしてもよい。次に、ＣＰＵ５１は、残量検知部３０により検知されたトナー残量情報を取得する（Ｓ１０６）。なお、本実施例では、このトナー残量情報の取得は、温度情報の取得と同期して、１秒ごとに行われる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１イメージを形成するごとにトナー残量情報を取得（更新）するなどしてもよい。

次に、ＣＰＵ５１は、Ｓ１０３で選択したポイントのテーブルを参照して、Ｓ１０４～Ｓ１０６で取得した温度情報、印字率情報、及びトナー残量情報に対応するその時点でのポイントの値を選択する（Ｓ１０７）。なお、本実施例では、このポイントの選択は、温度情報の取得と同期して、１秒ごとに行われる。次に、ＣＰＵ５１は、ＲＡＭ５２に記憶されている前回までのポイントの更新値に、Ｓ１０７で求めたその時点でのポイントの値を加算し、最新のポイントの更新値をＲＡＭ５２に記憶させて、ポイントの更新値を更新する（Ｓ１０８）。

次に、ＣＰＵ５１は、現在通常モードであるか否かを判断する（Ｓ１０９）。上述のように、両面プリントのジョブの画像形成は通常モードで開始されるので、通常、最初はＳ１０９では通常モードであると判断される。次に、ＣＰＵ５１は、Ｓ１０９で通常モードであると判断した場合は、ＲＡＭ５２に記憶されている最新のポイントの更新値が、ＲＯＭ５３に記憶された閾値（本実施例では３００００）に達したか否かを判断する（Ｓ１１０）。そして、ＣＰＵ５１は、ポイントの更新値が閾値に達したと判断した場合は、通常モードから昇温抑制モードへの切り替えを行う（Ｓ１１１）。つまり、ＣＰＵ５１は、駆動装置２０に指示を入力して、全速モードから半速モードへの切り替えを行う。その後、ＣＰＵ５１は、ジョブの全ての画像形成が終了したか否かを判断し（Ｓ１１２）、終了していればジョブを終了させ（Ｓ１１３）、終了していなければ処理をＳ１０４に戻す。一方、ＣＰＵ５１は、Ｓ１０９で通常モードではないと判断した場合は昇温抑制モードを維持し、またＳ１１０でポイントの更新値が閾値に達していないと判断した場合は通常モードを維持して、処理をＳ１１２に進める。

なお、本実施例では、制御部５０は、ジョブを終了するごとに、ＲＡＭ５２に逐次更新して記憶されていたポイントの更新値を初期値（本実施例では０）にリセットする。

このように、本実施例では、制御部５０は、連続プリント中に最新のポイントの更新値が、ＲＯＭ５３に記憶された閾値に達した場合に、第１のモード（通常モード）から第２のモード（昇温抑制モード）への切り替えを行う。本実施例では、上記閾値は、３００００ポイントである。ここで、本実施例では、表５、表６に示すように、所定の温度以下（本実施例では４７．４℃以下）の場合は、加算されるポイントは０である。つまり、本実施例では、制御部５０は、連続プリント中に環境センサ１５により検知される温度が所定の温度以上（本実施例では４７．５℃以上）になった場合に、第１のモード（通常モード）から第２のモード（昇温抑制モード）への切り替えを行うことが可能である。そして、本実施例では、上記切り替えを行うまでの連続プリントの開始からの時間は、連続プリントにおいて所定の第１の印字率の画像を連続して形成する場合よりも、連続プリントにおいて第１の印字率より小さい所定の第２の印字率の画像を連続して形成する場合の方が短い。また、本実施例では、上記切り替えを行うまでの連続プリントの開始からの時間は、現像装置４の初期からの使用量が第１の使用量の場合よりも、現像装置４の初期からの使用量が前記第１の使用量より大きい第２の使用量の場合の方が短い。さらに、本実施例では、上記切り替えを行うまでの連続プリントの開始からの時間は、画像形成装置１００に装着された現像装置４の初期のトナー量が第１の量の場合よりも、画像形成装置１００に装着された現像装置４の初期のトナー量が第１の量よりも少ない第２の量の場合の方が短い。特に、本実施例では、上記連続プリントは、記録材Ｐの両面に画像を形成する両面連続プリントである。

ここで、本実施例では、重み付けを行った指標値を経時的に加算して得た更新値に基づいて、第１のモード（通常モード）から第２のモード（昇温抑制モード）への切り替えを行った。ただし、本発明は斯かる態様に限定されるものではなく、重み付けを行った指標値を経時的に減算して得た更新値に基づいて上記切り替えを行ってもよい。例えば、本実施例における閾値に対応するポイント（本実施例では３００００ポイント）を初期値として、本実施例と同様にして重み付けを行ったポイントを逐次減算していくことで更新値を求める。そして、その更新値が本実施例における閾値に代わる閾値として０ポイントに達した場合に上記切り替えを行うことができる。あるいは、初期値は０ポイントとして、更新値がマイナスの値である所定の閾値に達した場合に上記切り替えを行うようにしてもよい。より具体的には、先に説明した図７のＳ１０８で、ＣＰＵ５１が更新値としての前回までの累積値に今回のポイントを加算していたが、ＣＰＵ５１は、これに代わり、今回のポイントを累積値から逐次減算する。また、図７のＳ１１０でＣＰＵ５１が更新値が閾値以上になったか否かを判定していたところを、減算による更新値が閾値以下になったか否かを判定すれば良い。

また、指標値の更新値が閾値に達した場合とは、例えば指標値を逐次加算していく場合には、典型的には指標値の更新値が閾値になった場合である。ただし、指標値の更新値が閾値になった場合に直ちに上記切り替えを行うことのみを意味するものではなく、例えば画像形成動作の推移や他の制御の推移などの関係でその後一定の期間を経た後に上記切り替えを行ってもよい。つまり、指標値を逐次加算していく場合には、指標値の更新値が閾値に達した場合とは、指標値の更新値が閾値になった場合、閾値を超えた場合を含むものである。同様に、指標値を逐次減算していく場合には、指標値の更新値が閾値に達した場合とは、指標値の更新値が閾値になった場合、閾値を下回った場合を含むものである。

８．昇温抑制モードから通常モードへの移行
昇温抑制モードを実施することにより、現像スジの発生を抑制することができる。しかし、昇温抑制モードは本実施例ではプロセススピードが通常モードの半分の半速モードであるため、スループットは低下する。したがって、昇温によるトナーの凝集への影響が低減できたと判断できれば、速やかに通常モードに戻すことが好ましい。

本実施例では、トナーの凝集度が５０に到達する条件を満たした場合に昇温抑制モードを発動させている。そして、昇温抑制モードを実施することで、前述のように現像装置４近傍の温度は４５℃まで低下する。トナーの凝集度が５０程度に上昇した可能性がある場合であっても、温度を低下させて、トナーを攪拌などして混合することで、トナーの凝集度は低下していくことがわかった。これは、温度が上がってトナーの凝集度が５０程度に上昇した可能性がある状態で現像ローラ４２上にコートされていたトナーが、プリントにより消費されてしまうことなどによる。また、温度が下がった状態で現像ローラ４２に新たに供給されるトナーの凝集度は高くないので、現像ローラ４２近傍にあったトナーとその新たに供給されるトナーとが混合されることで、現像ローラ４２近傍のトナーの凝集度が低下することなどによる。

図８は、本実施例における、両面プリントのジョブにおいて昇温抑制モードの解除の可否を判断する制御の手順の概略を示すフローチャート図である。図７では省略されていたが、図８に示す処理は、図７におけるＳ１１１の処理とＳ１１２の処理との間で実行することができる。

ＣＰＵ５１は、Ｓ１１１で昇温抑制モードに切り替えた後、環境センサ１５により検知された温度情報を取得する（Ｓ１１４）。次に、ＣＰＵ５１は、Ｓ１１４で取得した温度情報が示す温度が４５℃を下回ったか否か判断する（Ｓ１１５）。そして、ＣＰＵ５１は、温度が４５℃を下回っていると判断した場合は、ＲＡＭ５２に逐次更新して記憶されていたポイントの更新値を初期値（本実施例では０）にリセットして（Ｓ１１６）、昇温抑制モードから通常モードへの切り替えを行う（Ｓ１１７）。つまり、ＣＰＵ５１は、駆動装置２０に指示を入力して、半速モードから全速モードへの切り替えを行う。その後、ＣＰＵ５１は、処理を図７のＳ１１２に進める。一方、ＣＰＵ５１は、Ｓ１１５で温度が４５℃を下回っていないと判断した場合は、昇温抑制モードを維持して、処理を図７のＳ１１２に進める。

ここで、環境センサ１５により検知された温度が４５℃を下回っていた場合に、それまでのポイントの更新値をリセットするのは、次のような理由によるものである。つまり、本実施例の構成では、トナーの凝集度が５５を超えた場合はトナーの凝集が発生し、その後温度を下げても元に戻らない不可逆変化になることがある。これに対し、トナーの凝集度が５０までであれば、現像スジが発生せず、また温度を下げればトナーの凝集度は低下するからである。

９．本実施例の効果
次に、本実施例の効果を検証するために行った実験の結果について説明する。ここでは、以下の各条件において、両面連続プリントを行った場合の全速モード（通常モード）と半速モード（昇温抑制モード）とでのそれぞれのプリントイメージ数、全てのイメージのプリントを終了するまでの所要時間、現像スジの発生の有無を調べた。現像スジの評価基準は、表１の場合と同様、○（現像スジもトナーコートの乱れも発生無）、△（トナーコート乱れのみ発生、現像スジは未発生）、×（現像スジ発生）とした。

（１）比較例と本実施例との比較
本実施例と比較例との比較を行った。比較例では、環境センサ１５により検知された温度が所定の閾値に到達し場合に速やかに全速モード（通常モード）から半速モード（昇温抑制モード）に切り替えた。ここでは、トナーの凝集の影響が表れ始める４８℃を比較例１における温度の閾値とした。また、それよりも更に高い５２℃の温度を閾値とした場合を比較例２とした。上記の点を除き、本実施例と比較例とでの構成及び動作は実質的に同じとした。実験の条件は下記の通りである。また、結果を表７に示す。

＜条件＞
環境：３２℃、８０％ＲＨ
カートリッジ種類：１０Ｋカートリッジ
トナー残量：５０％
印字率：１．５％
プリントイメージ：１２００イメージ
プリント動作設定：両面連続

比較例１では、環境センサ１５により検知された温度が４８℃に到達した場合に速やかに全速モードから半速モードに切り替わる。そのため、比較例１では、全速モードでプリントできたのは１２００イメージ中の３８０イメージに留まり、１２００イメージのプリント所要時間は１０１分であった。これは、閾値を４８℃と余裕をもって低めに設定したためである。また、比較例２では結局５２℃に到達しなかったため、１２００イメージ全速で印字可能であり、現像スジも発生しなかった。しかし、比較例２では、１２００イメージ印字終了後にトナーコートを観察すると、コート乱れが観察されており、実際この後もさらに継続すると１２５０イメージで現像スジが発生した。

一方、本実施例では、１２００イメージ中の１１６０イメージまで全速でプリントが可能であり、１２００イメージのプリント所要時間は６２分であった。つまり、本実施例では、現像スジの発生を抑制しつつ、比較例１における温度の閾値である４８℃よりも温度が高い状態でも全速モードでプリントができた。これにより、本実施例では、現像スジなどのトナーの凝集による画像不良を抑制しつつ、比較例１のように単に温度が閾値に到達した場合に昇温抑制モードを発動する構成よりもスループットを向上させることが可能である。なお、本実施例において１２００イメージ以降さらに１５００イメージまで継続したが、現像スジの発生も無くコート乱れも問題無いことが確認できた。

（２）印字率が異なる場合の比較
本実施例の構成において、形成する画像の印字率が異なる場合（１．５％、３％）の比較を行った。印字率が高い場合には、現像ローラ４２上にコートされるトナーの入れ替わりが大きくなるため、同じトナーが現像ローラ４２の表面に滞在し続けにくくなる。そのため、トナーの凝集度が上昇しにくくなる。実験の条件は下記の通りである。また、結果を表８に示す。

＜条件＞
環境：３２℃、８０％ＲＨ
カートリッジ種類：１０Ｋカートリッジ
トナー残量：５０％
印字率：１．５％、３％
プリントイメージ：１２００イメージ
プリント動作設定：両面連続

印字率を３％とした場合は、全てのイメージを全速モードでプリントしても現像スジは発生せず、プリント所要時間の短縮が可能になる。つまり、本実施例によれば、印字率情報を加味してトナーの状態を予測することで、高印字率の画像を形成する場合は昇温抑制モードを発動する条件が緩和（６０分）され、スループットを向上させることができる。

（３）使用履歴が異なる場合の比較
本実施例の構成において、カートリッジＢ（現像装置４）の使用履歴が異なる場合（トナー残量１００％、６０％、３０％）の比較を行った。使用履歴が長いと、ワックスの染み出しやトナーの流動性低下などといったトナーの変化要因が多くなる。なお、使用履歴は、トナー残量を用いて判断することができる。ここで、トナー残量が十分に多い初期においては、設定寿命が長いカートリッジＢの方が短いカートリッジＢよりも、現像ローラ４２近傍のトナーが収容部４１内のトナーに対し占める割合が小さいため、現像ローラ４２近傍のトナーの状態の影響を受けにくい。しかし、トナー残量が少なくなってくると、設定寿命が長いカートリッジＢの方が短いカートリッジＢよりも、トナー残量の変化が大きくなる分使用履歴の影響を大きく受けるため、現像ローラ４２近傍のトナーの状態の影響を受けやすくなる。したがって、ここでは、使用履歴の影響を大きく受けやすい１０Ｋカートリッジを用いて、トナー残量（使用履歴）の違いの影響を調べた。実験の条件は下記の通りである。また、結果を表９に示す。

＜条件＞
環境：３２℃、８０％ＲＨ
カートリッジ種類：１０Ｋカートリッジ
トナー残量：１００％、６０％、３０％
プリントイメージ：１２００イメージ
印字率：１．５％
プリント動作設定：両面連続

使用履歴が長くなるにつれて全速モードでプリントできるイメージ数が減少するため、プリント所要時間は長くなるが、いずれの場合も現像スジの発生は見られず、良好な結果が得られている。

ここで、本実施例よりもスループットを向上させるように、本来のトナー残量よりもトナー残量が多い場合に対応するポイントのテーブルを用いた場合の結果を表１０に示す。表１０には、比較のために、表９に示した本実施例の結果も併せて示している。

表１０に示すように、本実施例よりもプリント所要時間を短縮できるようなテーブルを用いた場合、軽微なレベルであるものの現像ローラ４２上のトナーコートの乱れが発生した。これに対し、本実施例では、プリント所要時間は若干長くなるが、現像スジや現像ローラ４２上のトナーコートの乱れは発生しない。

このように、本実施例によれば、予めカートリッジＢの種類ごとにトナー残量（使用履歴）に応じたポイントのテーブルを設定することにより、トナー残量（使用履歴）を加味してトナーの状態を予測することが可能となる。これにより、スループットの低下を抑制しつつ、現像スジなどの画像不良の発生を抑制することができる。

（４）設定寿命が異なる場合の比較
本実施例の構成において、カートリッジＢ（現像装置４）の設定寿命が異なる場合（１０Ｋ、５Ｋ）の比較を行った。前述のように、カートリッジＢの設定寿命が異なる場合、収容部４１の形状を変える場合が多い（図５（ａ）、（ｃ））。実験の条件は下記の通りである。また、結果を表１１に示す。

＜条件＞
環境：３２℃、８０％ＲＨ
カートリッジ種類：１０Ｋカートリッジ、５Ｋカートリッジ
トナー残量：１００％
プリントイメージ：１２００イメージ、１５００イメージ
印字率：１．５％
プリント動作設定：両面連続

１２００イメージのプリントでは、１０Ｋカートリッジ、５Ｋカートリッジのいずれを用いた場合も通常モードから半速モードに切り替わることなくプリントが終了する。一方、１５００イメージのプリントでは、１０Ｋカートリッジを用いた場合よりも５Ｋカートリッジを用いた場合の方が、通常モードから半速モードに早く切り替わる。

ここで、５Ｋカートリッジを用いる際に１０Ｋカートリッジ用のものと同じポイントのテーブルを用いて１５００イメージのプリントを行った場合の結果を表１２に示す。表１２には、比較のために、１０Ｋカートリッジを用いる際に１０Ｋカートリッジ用のポイントのテーブルを用いて１５００イメージのプリントを行った場合の結果も併せて示している。

表１２に示すように、５Ｋカートリッジを用いる際に１０Ｋカートリッジ用のものと同じポイントのテーブルを用いてプリントを行った場合には、軽微なレベルであるものの現像ローラ４２上のトナーコートの乱れが発生した。

このように、本実施例によれば、例えば５Ｋカートリッジ用に１０Ｋカートリッジ用のものとは異なるポイントのテーブルを設定することにより、収容部４１の形状（初期のトナー量）に応じて現像スジの発生を抑制することができる。

以上のように、本実施例によれば、低温定着トナーを用いる場合でも、画像不良の発生を抑制しつつ、昇温防止モードを発動するまでのプリント可能枚数を増加させることが可能となる。したがって、本実施例によれば、画像形成装置１００内の温度上昇による画像不良を抑制しつつ、スループットの低下を抑制することができる。

なお、低温定着トナーは、例えば、懸濁重合法で、結着樹脂にスチレンアクリル系樹脂、磁性体、結晶性ポリエステル、エステルワックスを主成分として製造できる。また、混合比としては、例えば、結着樹脂にスチレンアクリル系樹脂を９０部、磁性体を９０部、結晶性ポリエステルを１０部、エステルワックスを１０部を、好適な例として挙げることができる。また、結晶性ポリエステルの融点７４℃、トナー（結着樹脂）のガラス転移温度５０～６０℃を、好適な条件として挙げることができる。

［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は実施例１のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。

実施例１では、昇温抑制モードの発動の可否を判断するための閾値は固定値とし、逐次加算するポイントを種々の要因に応じて変えた。これにより、トナーの状態をより細かく予測することができる。

これに対し、例えばトナー残量（使用履歴）などの一部の要因については、それに応じてポイントの重み付けを変更する代わりに、それに応じて閾値を変化させてもよい。

表１３は、本実施例における、トナー残量に応じて閾値を変更する場合のポイントのテーブル及び閾値の例（１０Ｋカートリッジ用）を示す。

このように、本実施例では、制御部５０は、現像装置４の初期からの使用量に関する使用量情報に応じて、昇温抑制モードの発動の可否を判断するための閾値を変更する。このとき、制御部５０は、指標値を経時的に加算する場合は、使用量情報が示す使用量が第１の使用量の場合よりも、使用量情報が示す使用量が前記第１の使用量より大きい第２の使用量の場合の方が小さい値となるように、上記閾値を変更することができる。また、制御部５０は、指標値を経時的に減算する場合は、使用量情報が示す使用量が第１の使用量の場合よりも、使用量情報が示す使用量が第１の使用量より大きい第２の使用量の場合の方が大きい値となるように、上記閾値を変更することができる。

本実施例によれば、実施例１よりもトナー残量に関してのトナーの状態の予測精度は若干低下するが、ポイントのテーブルが比較的簡易となり、制御の簡易化を図ることができる。

［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

上述の実施例では、温度及び時間の他の要因として、印字率、使用履歴及びカートリッジＢの種類（設定寿命）のすべてを考慮してトナーの状態を予測した。ただし、所望の予測精度などに応じて、温度及び時間の他の要因として、印字率、使用履歴及びカートリッジＢの種類（設定寿命）のうちの一部のみを考慮してトナーの状態を予測してもよい。

また、上述の実施例では、画像形成装置内の昇温を抑制するための昇温抑制モードは半速モードの１種類であった。昇温抑制モードはプロセススピードを通常モードの半分にするモードに限定されるものではなく、所望の昇温抑制効果などに応じて、通常モードよりも遅い所定のプロセススピードとすることができる。また、昇温抑制モードとして通常モードよりも遅い複数の異なるプロセススピードのモードが設けられていてもよい。また、温度の履歴などにより重み付けして加算又は減算して得た更新値に対して複数の閾値を設定することができる。そして、昇温抑制モードでのプロセススピードを、例えば指標値を加算していく場合において上記更新値が大きくなるほどプロセススピードを遅くするなど、段階的に変更することができる。また、昇温抑制モードでは、プロセススピードを変更することに加えて又は代えて、プリント動作を一旦停止（紙間を延長）してもよい。停止時間は、所望の昇温抑制効果などに応じて適宜設定することができる。

また、上述の実施例では、種々の要因に応じて重み付けされて予めテーブルデータとして設定された指標値（ポイント）を逐次選択し、加算又は減算していくことで、重み付けされた指標値を逐次加算又は減算して更新値を得た。ただし、本発明は斯かる態様に限定されるものではなく、種々の要因に応じて予め設定された重み付け係数などを用いて、指標値を逐次計算で求めて加算又は減算していくことで更新値を得るようにしてもよい。

また、上述の実施例で用いたトナーは、温度に関しては感度を有するものの、湿度に関しては感度が無視できる程度に小さかった。そのため、上述の実施例では、環境情報として温度の履歴を重み付けして加算又は減算して得た更新値に基づいてトナーの状態を予測した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、吸水性の外添剤を用いている場合などには、トナーは湿度に関して感度を有していることがある。湿度の変化による画像不良としては、上述の実施例で説明したトナーの凝集に起因する現像スジの他に、トナーの帯電性の変動による画像濃度薄などが考えられる。したがって、上述の実施例における温度の場合と同様にして、湿度の履歴を重み付けして加算又は減算して得た更新値に基づいてトナーの状態を予測することができる。典型的には、湿度の上昇によるトナー凝集に起因した現像スジの発生を抑制するなどのために、湿度が高いほど、上述の実施例におけるポイントに対応する指標値を、大きい値になるように重み付けするようにする。つまり、この場合、制御手段は、環境情報が示す湿度が第１の湿度の場合よりも、環境情報が示す湿度が第１の湿度より高い第２の湿度の場合の方が大きい値となるように、指標値の重み付けを行う。なお、温度と湿度との両方を組み合わせた履歴を重み付けして加算又は減算して得た更新値に基づいてトナーの状態を予測してもよい。

また、上述の実施例では、現像装置はプロセスカートリッジとして画像形成装置の装置本体に対して着脱可能とされていたが、現像装置（現像カートリッジ）が単独で画像形成装置の装置本体に対して着脱可能とされていてもよい。

１ 感光ドラム
４ 現像装置
１０ 定着装置
１５ 環境センサ
４１ 収容部
４２ 現像ローラ
４４ 現像ブレード
５０ 制御部
Ａ 画像形成装置本体
Ｂ プロセスカートリッジ

Claims (14)

1. 像担持体と、
   前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
   トナーを収容する収容部と前記像担持体に形成された潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像部材とを備えた現像装置と、
   前記現像装置が置かれた環境に関する環境情報を検知する環境検知手段と、
   単位時間当たりのプリント枚数が第１の枚数である第１のモードと、単位時間当たりのプリント枚数が前記第１の枚数よりも少ない第２の枚数である第２のモードと、を切り替える制御を行う制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記環境検知手段により検知された前記環境情報と少なくとも１つの他の情報とに応じて重み付けした指標値を経時的に加算又は減算して得た更新値に基づいて、前記第１のモードから前記第２のモードへの切り替えを行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記更新値が所定の閾値に達した場合に、前記第１のモードから前記第２のモードへの切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記環境情報が示す温度が第１の温度の場合よりも、前記環境情報が示す温度が前記第１の温度より高い第２の温度の場合の方が大きい値となるように、前記指標値の重み付けを行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記環境情報が示す湿度が第１の湿度の場合よりも、前記環境情報が示す湿度が前記第１の湿度より高い第２の湿度の場合の方が大きい値となるように、前記指標値の重み付けを行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記少なくとも１つの他の情報は、画像形成動作において所定単位当たりに前記現像装置から消費されるトナーの消費量に関するトナー消費量情報を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記トナー消費量情報が示すトナーの消費量が第１の消費量の場合よりも、前記トナー消費量情報が示すトナーの消費量が前記第１の消費量より小さい第２の消費量の場合の方が大きい値となるように、前記指標値の重み付けを行うことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記トナー消費量情報は、形成する画像の印字率に関する印字率情報であることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。
8. 前記収容部に初期に収容されるトナーの量が異なる複数の種類の前記現像装置を装着可能であり、前記少なくとも１つの他の情報は、前記現像装置の種類を示す識別情報を含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、前記識別情報が示す前記画像形成装置に装着された前記現像装置の前記初期のトナーの量が第１の量の場合よりも、前記識別情報が示す前記画像形成装置に装着された前記現像装置の前記初期のトナーの量が前記第１の量より少ない第２の量の場合の方が大きい値となるように、前記指標値の重み付けを行うことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記少なくとも１つの他の情報は、前記現像装置の初期からの使用量に関する使用量情報を含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記制御手段は、前記使用量情報が示す使用量が第１の使用量の場合よりも、前記使用量情報が示す使用量が前記第１の使用量より大きい第２の使用量の場合の方が大きい値となるように、前記指標値の重み付けを行うことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記制御手段は、前記更新値が所定の閾値に達した場合に、前記第１のモードから前記第２のモードへの切り替えを行うようになっており、前記現像装置の初期からの使用量に関する使用量情報に応じて前記閾値を変更することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
13. 前記制御手段は、前記指標値を経時的に加算する場合は、前記使用量情報が示す使用量が第１の使用量の場合よりも、前記使用量情報が示す使用量が前記第１の使用量より大きい第２の使用量の場合の方が小さい値となるように、前記閾値を変更し、前記指標値を経時的に減算する場合は、前記使用量情報が示す使用量が第１の使用量の場合よりも、前記使用量情報が示す使用量が前記第１の使用量より大きい第２の使用量の場合の方が大きい値となるように、前記閾値を変更することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記使用量情報は、前記収容部に残っているトナーの残量に関するトナー残量情報であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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