JP2008090087A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー濃度センサにより現像槽内のトナー濃度を制御する画像形成装置において、トナー濃度センサが故障しても、現像槽におけるトナー濃度がほぼ一定に保持され、画像形成動作を停止させることなく、画像情報に適合する画像濃度を有する画像を形成する。
【解決手段】原稿読み取り手段２と、２成分現像剤充填用の現像槽を有する現像装置を備える画像形成手段３と、給紙手段４と、トナー補給手段５と、排紙手段６と、制御手段７とを含む画像形成装置１において、現像槽内部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、トナー濃度検知手段が正常に動作するかを検知する動作検知手段と、印字ドット数を検知するドット数検知手段と、印字ドット数に応じて現像槽へのトナー補給量を制御するトナー補給量制御手段とを設け、トナー濃度検知手段の故障時に、印字ドット数に応じて現像槽にトナーを補給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式を利用する画像形成装置（以下単に「画像形成装置」とする）は、簡単な操作で記録媒体上に高画質画像を印刷できることから、現在ではあらゆる分野において欠くべからざる装置になっている。画像形成装置は、たとえば、感光体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを含む。感光体はその表面に静電潜像を形成するための感光層を有する。帯電手段は感光体表面を所定の極性および電位に帯電させる。露光手段は、帯電状態にある感光体表面に画像情報に応じた信号光を照射して静電潜像を形成する。現像手段は感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。転写手段は感光体表面のトナー像を記録媒体上に転写する。定着手段はトナー像を記録媒体に定着させる。これら各手段による処理を経ることによって、記録媒体上に画像情報に応じた画像が形成される。ここで、現像手段には、現像ローラと、現像槽と、トナー濃度検知センサとを含む現像装置が用いられる。現像ローラは静電潜像にトナーを供給する。現像槽は現像ローラに供給するトナーを含む現像剤を収容する。トナー濃度検知センサは現像槽内のトナー濃度を検知する。なお、トナー濃度検知センサを備える場合には、主に、トナーとキャリアとを含む現像剤（２成分現像剤）が現像槽に収容される。

画像形成装置においては、画像の画質を高水準に維持するために、トナー濃度検知センサによる検知結果に応じて現像槽へのトナー補給量を調整し、現像槽内のトナー濃度を制御する方式が採用される。このような方式では、トナー濃度検知センサが故障すると現像槽内のトナー濃度の制御が困難になり、画像形成動作を停止せざるを得ない。しかしながら、画像形成装置に対する性能向上の要求が一層強まる中、トナー濃度検知センサが故障しても画像形成動作が継続し、トナー濃度検知センサ動作時とほぼ同程度の画質を有する画像を形成できる画像形成装置が望まれる。このような要望に応えるため、種々の提案がなされている。

たとえば、モード設定手段と、定量補給手段とを含み、トナー濃度検知センサによる検知結果に応じて現像槽内のトナー濃度を一定に保持する画像形成装置が提案される（たとえば、特許文献１参照）。モード設定手段は、トナー濃度検知センサが故障したときに、特定のモードを設定する。定量補給手段は、モード設定手段によって特定のモードが設定されるときに、現像動作毎に現像槽内に一定量のトナーを補給する。すなわち、特許文献１の画像形成装置では、トナー濃度検知センサが故障したときに、原稿の画像濃度に関係なく一定量のトナーが現像槽内に補給される。しかしながら、原稿の画像濃度は原稿毎に異なり、消費されるトナー量も変化するので、現像槽に一定量のトナーを補給すると現像槽内のトナー濃度を一定に保持することができない。その結果、ほぼ同等の画像濃度を有する高画質品位の画像を安定的に形成できなくなる。

また、感光体と、現像装置と、トナー濃度検知センサと、トナー補給手段と、画像濃度検出手段と、バイアス調整手段とを含む画像形成装置が提案される（たとえば、特許文献２参照）。現像装置は２成分現像剤を収容し、感光体表面の静電潜像にトナーを供給する。トナー濃度検知センサは現像装置内のトナー濃度を検知する。トナー補給手段は現像装置内のトナー濃度に応じて現像装置にトナーを供給する。画像濃度検出手段は、感光体表面に所定条件で形成する画像の画像濃度を検出する。バイアス調整手段は、画像濃度検出手段による検出結果に応じて、現像装置に印加される現像バイアスを調整する。特許文献２の画像形成装置では、トナー濃度検知センサの出力値が所定範囲を超えて該センサに異常（故障）が発生したと判断されるときに、現像バイアスの値をトナー濃度センサの異常検出時の値に設定する。それとともに、画像濃度検出手段による検出結果に応じてトナー補給手段によるトナー補給量を制御する。特許文献２の画像形成装置は、同じ画像を連続して複数枚印刷する場合には有効である。しかしながら、画像濃度の異なる原稿を連続して印刷する場合には、画像濃度検出手段による検出結果が次に印刷される原稿の画像濃度を反映しないので、原稿の画像濃度をほぼ正確に再現する画像を得るのは困難である。

また、理論値算出手段と、補給量算出手段と、停止手段と、さらに必要に応じて警告手段とを含む画像形成装置が提案される（たとえば、特許文献３参照）。理論値算出手段は、画像情報のドット数に応じて印刷に必要なトナー量の理論値を算出する。補給量算出手段は、トナー補給モータの動作時間に基づいてトナー補給量を算出する。停止手段は、トナー補給量が、理論値から第１の基準値を減じた差と、理論に第２の基準値を加えた和との範囲内にない場合に、画像形成装置の動作を停止する。第１の基準値および第２の基準値は特許文献３の画像形成装置の設計者によって適宜決定される。警告手段は、停止手段が画像形成装置の動作を停止した場合に、特定の警告を発する。すなわち、特許文献３の画像形成装置では、トナー濃度センサが故障したときに、ドット数に基づくトナー補給量とモータ動作時間に基づくトナー補給量との関係からトナー補給量の基準範囲を決定する。しかしながら、トナー補給手段内におけるトナー残量によっては、ドット数およびモータ動作時間のみではトナー補給量の正確な基準範囲を決定できず、不正確な制御になるおそれがある。たとえば、実際は適正なトナー補給量であるのに動作が停止する場合などである。

特開平５−３５１００号公報 特開２０００−２９８４１６号公報 特開２００６−１８４６３４号公報

本発明の目的は、トナー濃度センサが故障したときでも、画像形成に支障のない量のトナーが現像槽に補給され、現像槽においてトナーの過不足が生じることなく、画像情報において設定される画像濃度をほぼ正確に再現でき、画像形成動作を停止させる必要がない画像形成装置を提供することである。

本発明は、
電子写真方式を利用してモノクロ画像および／またはカラー画像を形成する画像形成装置において、
感光体ドラムと、トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を内部空間に充填される現像槽を少なくとも備える現像装置とを含み、画像形成装置に入力される画像情報に応じてモノクロトナー像および／またはカラートナー像を形成する画像形成手段と、
現像槽内部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
少なくとも１部が画像形成装置本体に対して着脱自在に設けられてもよく、現像槽にトナーを補給するトナー補給手段と、
トナー濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知する動作検知手段と、
動作検知手段によるトナー濃度検知手段が正常に動作しないとの判定結果に応じて、画像情報から印字ドット数の情報を検知するドット数検知手段と、
ドット数検知手段により検知される印字ドット数に応じてトナー補給手段による現像槽へのトナー補給量を制御するトナー補給量制御手段とを含むことを特徴とする画像形成装置である。

また本発明の画像形成装置は、
トナー補給手段が、
内部空間にトナーを貯留し、回転可能および着脱可能に設けられ、その軸線方向の側面に軸線方向に延びるトナー排出口が形成され、１回の回転によってトナー排出口から排出されるトナー量がほぼ等量であるトナーボトルと、
トナーボトルをその軸線回りに回転させるトナーボトル回転手段とを含み、
トナー補給量制御手段が、
ドット数検知手段により検知される印字ドット数に応じて、トナーボトル回転手段によるトナーボトルの回転数を制御することによって、トナー補給手段による現像槽へのトナー補給量を制御することを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
感光体ドラム表面にトナー濃度検知用トナー像であるパッチを形成するように画像形成手段を制御するパッチ形成手段と、
感光体ドラム表面に形成されるパッチのトナー濃度であるパッチ濃度を検知するパッチ濃度検知手段と、
パッチ濃度基準値が予め書き込まれる記憶手段と、
パッチ濃度検知手段による検知結果とパッチ濃度基準値とが異なるか否かを判定し、さらに前記検知結果がパッチ濃度基準値と異なる場合には検知結果とパッチ濃度基準値との差を判定するパッチ濃度判定手段と、
パッチ濃度判定手段による判定結果に応じて、トナー補給量制御手段により制御されるトナー補給量を補正するトナー補給量補正手段とをさらに含むことを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
パッチが少なくとも２種の色を含むカラートナー像であり、かつ記憶手段にはパッチ濃度基準値とともにパッチ濃度基準値における各色の濃度比が書き込まれ、
パッチ濃度判定手段が、
パッチ濃度検知手段による検知結果における各色の濃度比がパッチ濃度基準値における各色の濃度比と異なるか否かを判定し、
トナー補給量補正手段が、
パッチ濃度検知手段による検知結果における各色の濃度比がパッチ濃度基準値における各色の濃度比と異なるとのパッチ濃度判定手段による判定結果に応じて、トナー補給量制御手段により制御されるトナー補給量を補正することを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
トナー補給量補正手段が、
画像形成装置の起動時に、パッチ濃度判定手段による判定結果に応じて、トナー補給手段による現像槽へのトナー補給量を補正することを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
動作検知手段によるトナー濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果を、視認可能に表示する表示手段をさらに含むことを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
トナー補給手段におけるトナー残量を検知するトナー残量検知手段と、
トナー残量検知手段による検知結果に応じて、画像形成手段の動作を停止させるか否かを判定する動作停止判定手段と、
動作停止判定手段による画像形成手段の動作を停止させるとの判定結果に応じて、画像形成手段の動作を停止させる動作制御手段とを含むことを特徴とする。

さらに本発明の画像形成装置は、
動作停止判定手段が、
トナー残量検知手段による検知結果と、トナーの定量的な補給ができなくなる基準トナー残量とを比較することによって、画像形成手段の動作を停止させるか否かを判定することを特徴とする。

本発明によれば、感光体ドラムと現像装置を備える画像形成手段と、トナー濃度検知手段と、トナー補給手段と、動作検知手段と、ドット数検知手段と、トナー補給量制御手段とを含み、電子写真方式を利用してモノクロ画像および／またはカラー画像を形成する画像形成装置が提供される。現像装置は２成分現像剤を収容する現像槽を含む。画像形成手段は画像形成装置に入力される画像情報に応じてモノクロトナー像および／またはカラートナー像を形成する。トナー濃度検知手段は現像槽内部のトナー濃度を検知する。トナー補給手段は少なくとも１部が画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられてもよく、現像槽にトナーを補給する。動作検知手段はトナー濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知する。ドット数検知手段は、動作検知手段によるトナー濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果に応じて、画像情報から印字ドット数の情報を検知する。トナー補給量制御手段は、ドット数検知手段により検知される印字ドット数に応じてトナー補給手段による現像槽へのトナー補給量を調整する。

本発明の画像形成装置によれば、動作検知手段と、ドット数検知手段と、トナー補給量制御手段とを設けることによって、トナー濃度検知手段が正確に動作しない場合には、これから形成しようとする画像の印字ドット数に応じてトナー補給量を制御する構成を採るので、トナー補給量とトナー消費量とがほぼ一致して現像槽内においてトナーの過不足が生じない。したがって、トナー濃度検知手段が故障しても、画像形成動作を停止させることなく、画像情報に応じた画像濃度を有する高品位画像を安定的に形成できる。

本発明によれば、トナーボトルとトナーボトル回転手段とを含むトナー補給手段を用いるのが好ましい。トナーボトルはその内部にトナーを貯留し、回転可能および着脱可能に設けられ、その軸線方向の側面に軸線方向に延びるトナー排出口が形成され、１回の回転によってトナー排出口から排出されるトナー量がほぼ等量である。すなわち、トナーボトルの回転数によってトナー補給量が決定される。したがって、トナー補給量制御手段は、形成しようとする画像の印字ドット数に応じて、トナーボトル回転手段によるトナーボトルの回転数を制御することによって、印字ドット数に適する量のトナーを現像槽に補給できる。その結果、トナー補給量とトナー消費量とが一層精確に一致し、トナー濃度検知手段が故障していても現像槽内のトナー濃度がほぼ一定に保持され、画像濃度が適度に高い高品位画像を安定的に形成できる。

本発明によれば、本発明の画像形成装置がパッチ形成手段と、パッチ濃度検知手段と、記憶手段と、パッチ濃度判定手段と、トナー補給量補正手段とをさらに含むことが好ましい。パッチ形成手段は、感光体ドラム表面にトナー濃度検知用トナー像であるパッチを形成するように画像形成手段を制御する。パッチ濃度検知手段は、感光体ドラム表面に形成されるパッチのトナー濃度であるパッチ濃度を検知する。記憶手段にはパッチ濃度基準値が予め書き込まれる。パッチ濃度判定手段は、パッチ濃度検知手段による検知結果とパッチ濃度基準値とが異なるか否かを判定し、さらに前記検知結果がパッチ濃度基準値と異なる場合には検知結果とパッチ濃度基準値との差を算出する。トナー補給量補正手段は、パッチ濃度判定手段による算出結果に応じて、トナー補給量制御手段により制御されるトナー補給量を補正する。このような構成を採ることによって、感光体ドラム表面に実際に形成されるパッチのパッチ濃度（トナー濃度）を確認できる。そして、そのパッチ濃度がパッチ濃度基準値よりも高いかまたは低い場合には、パッチ濃度基準値との差に応じてトナー補給量を補正することによって、現像槽により一層精確な量のトナーを補給できる。

本発明によれば、パッチが少なくとも２種の色を含むカラートナー像であり、かつ記憶手段にはパッチ濃度基準値とともにパッチ濃度基準値における各色の濃度比が書き込まれる場合には、パッチ濃度判定手段が、パッチ濃度検知手段による検知結果におけるパッチ濃度のみでなく、各色の濃度比についても判定するように構成するのがよい。すなわち、パッチ濃度判定手段が、パッチ濃度検知手段による検知結果における各色の濃度比がパッチ濃度基準値における各色の濃度比と異なるか否かを判定する構成を採るのがよい。そして、パッチ濃度判定手段による判定結果に応じて、トナー補給量補正手段が各色トナーの補給量を個別に制御することによって、単に現像槽内のトナー濃度が一定に保持されるだけでなく、画像濃度が高くかつ色再現性の良好なカラー画像を形成できる。

本発明によれば、画像形成装置の起動時に、トナー補給量補正手段が、パッチ濃度判定手段による判定結果に応じて、トナー補給手段による現像槽へのトナー補給量を補正することによって、トナー濃度への処理時間の影響を抑制できる。すなわち、定着設定温度へのウォームアップ中に判定を終了するため、現実の印刷時間には影響を及ぼすことがない。

本発明によれば、動作検知手段によるトナー濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果を、視認可能に表示する表示手段をさらに含むことによって、使用者にトナー濃度検知手段の故障を通知できる。画質の長期的な安定化を図るためには、トナー濃度検知手段が正常に動作することが必要である。使用者がトナー濃度検知手段の故障を認識すれば、製造業者に対してトナー濃度検知手段の修理または交換を速やかに依頼できる。

本発明によれば、本発明の画像形成装置がトナー残量検知手段と、動作停止判定手段と、動作制御手段とをさらに含むように構成するのが好ましい。トナー残量検知手段は、トナー補給手段におけるトナー残量を検知する。動作停止判定手段は、トナー残量検知手段による判定結果に応じて、画像形成手段の動作すなわち画像形成動作を停止するか否かを判定する。動作制御手段は、動作停止判定手段による画像形成手段の動作を停止させるとの判定結果に応じて、画像形成手段の動作を停止させる。本発明によればトナー濃度検知手段が故障しても現像槽内のトナー濃度はほぼ一定に保持されるけれども、トナー補給手段におけるトナー残量が減ってくると、トナー補給量にばらつきを生じ、現像槽内のトナー濃度が一定に保持されない場合がある。そこで、動作停止判定手段が、トナー残量検知手段による検知結果がトナーの定量補給に影響を及ぼさない量であるか否かを判定し、トナーの定量補給に影響を及ぼす量であると判定する場合には、動作制御手段が画像形成動作を停止させる。このように構成することによって、現像槽内のトナー濃度が顕著に低下し、画像濃度の低い画像が誤って形成されるのを防止できる。

本発明によれば、動作停止判定手段が、トナー残量検知手段による検知結果と、トナーの定量的な補給ができなくなる基準トナー残量とを比較して画像形成手段の動作を停止させるか否かを判定することによって、トナー補給手段内に収容されるトナーを効率的に消費できる。

図１は、本発明の実施の第１形態である画像形成装置１の構成を模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す画像形成装置１の要部の構成を模式的に示す拡大断面図である。画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナー像を順次重ね合わせて転写して多色トナー像を形成し、該多色トナー像を記録媒体に定着させて画像を形成するタンデム構成の電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置１は、印刷モードとしてコピアモード（複写モード）と、プリンタモードと、ＦＡＸモードとを有し、図示しない操作部からの操作入力、パーソナルコンピュータ、ＦＡＸ装置などの外部装置からの印刷ジョブ入力などに応じて、印刷モードが選択される。画像形成装置１は、原稿読み取り手段２と、画像形成手段３と、給紙手段４と、トナー補給手段５と、排紙手段６と、制御手段７とを含む。なお、制御手段７は図２において図示される。

原稿読み取り手段２は、原稿台８と、図示しない原稿走査ユニットと、図示しないコピーランプユニットと、光電変換素子（Charge Coupled Device、以下「ＣＣＤ」という）ライセンサとを含み、原稿台８に載置される原稿の画像情報を読み取る。原稿台８は、画像情報を読み取るための原稿を載置するためのガラス製板状部材である。原稿走査ユニットは、原稿台８の鉛直方向下面に沿って平行に往復移動し、原稿台８に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。光の照射によって反射光像が得られる。コピーランプユニットは、コピーランプと、反射ミラーと、光学レンズとを含む。コピーランプは、原稿走査ユニットにおいて原稿台８に載置される原稿に照射する光の光源になる。反射ミラーは複数設けられ、原稿からの反射光像を光学レンズに向けて偏光する。光学レンズは反射ミラーからの反射光像をＣＣＤユニットに結像させる。ＣＣＤユニットは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないＣＣＤ回路を含み、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り手段２またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を各色の電気信号に変換し、画像形成手段３の露光手段１７にそれぞれ出力する。

画像形成手段３は、トナー像形成手段１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂと、中間転写手段１２と、２次転写手段１３と、定着手段１４とを含む。トナー像形成手段１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂは、後述する中間転写ベルト３０の回転駆動方向（副走査方向）における上流側からこの順番で一列に配置される。トナー像形成手段１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｂは、デジタル信号などとして入力される各色の画像情報に対応する静電潜像を形成し、該静電潜像に対応する色のトナーを供給し、現像して各色のトナー像を形成する。トナー像形成手段１１ｙはイエローの画像情報に対応するトナー像を形成し、トナー像形成手段１１ｍはマゼンタの画像情報に対応するトナー像を形成し、トナー像形成手段１１ｃはシアンの画像情報に対応するトナー像を形成し、トナー像形成手段１１ｂはブラックの画像情報に対応するトナー像を形成する。

トナー像形成手段１１ｂは、感光体１５ｂと、帯電手段１６ｂと、露光手段１７と、現像手段１８ｂと、ドラムクリーナ１９ｂと、パッチ濃度センサ２０ｂとを含む。感光体１５ｂは、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光層を有するローラ状部材である。帯電手段１６ｂは、感光体１５ｂ表面を所定の極性および電位に帯電させる。本実施の形態では、帯電手段１６ｂには、ブラシ型帯電器、コロトロン型コロナ帯電器、スコロトロン型コロナ帯電器などの非接触式帯電器を使用するけれども、それに限定されず、帯電ローラなどの接触式帯電器も使用できる。露光手段１７は、帯電状態にある感光体１５ｂ表面にブラック色の画像情報に応じた信号光１８ｂを照射し、感光体１５ｂ表面に静電潜像を形成する。本実施の形態では、露光手段１７には半導体レーザ素子と反射ミラーとを含む光学ユニット（ＬＳＵ、Laser Scanning Unit）を使用する。半導体レーザ素子は画像処理手段から入力される画素信号に応じて変調されるドット光であるレーザ光（信号光）を出射する。反射ミラーは半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を各色の感光体１６表面に導く。

現像手段１８ｂは、感光体１５ｂ表面の静電潜像にトナーを供給して現像し、トナー像を形成する。現像手段１８ｂは、現像槽２１ｂと、現像ローラ２２ｂと、撹拌ローラ２３ｂと、トナー濃度検知手段２４ｂとを含む。現像槽２１ｂは内部空間を有する容器状部材であり、その内部空間において現像ローラ２２ｂおよび撹拌ローラ２３ｂを回転自在に支持するとともに、その内部空間に現像剤を貯留する。現像剤はトナーのみを含む１成分現像剤でもよくまたはトナーとキャリアとを含む２成分現像剤でもよい。現像槽２１ｂの鉛直方向上面には、図示しないトナー受入供給口が形成される。現像ローラ２２ｂは感光体１５ｂ表面を臨みかつ図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。現像ローラ２２ｂはその表面に現像剤を担持して回転し、感光体１５ｂとの最近接部において感光体１５ｂ表面の静電潜像にトナーを供給する。撹拌ローラ２３ｂは図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられるスクリュウ状部材であり、現像剤を現像ローラ２２ｂ周辺に送給する。

トナー濃度検知手段２４ｂは、撹拌ローラ２３ｂの鉛直方向下方の現像槽底面に装着され、センサ面が現像槽２の内部に露出するように設けられる。トナー濃度検知手段２４ｂは図示しないけれども制御手段７に電気的に接続される。制御手段７は、トナー濃度検知手段２４ｂによる検知結果に応じて、トナー補給手段５から現像槽２１ｂのトナー受入供給口を介して現像槽２１ｂにトナーを補給するように制御する。トナー濃度検知手段２４ｂには一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

ドラムクリーナ１９ｂは、トナー像を中間転写ベルト３０に転写した後に感光体１５ｂ表面に残留するトナー除去する。ドラムクリーナ１９ｂはクリーニングブレードとトナー貯留容器とを含む。クリーニングブレードは感光体１５ｂ表面に当接するように設けられる板状部材であり、感光体１５ｂ表面に残留するトナーを掻き取る。トナー貯留容器はクリーニングブレードによって掻き取られるトナーを一時的に貯留する。トナー貯留容器内のトナーは、図示しない配管などを介して図示しない廃トナーボックスに搬送される。また、パッチ濃度センサ２０ｂは、後述するパッチ濃度検知手段として用いられる。パッチ濃度センサ２０ｂは、図示しないけれども制御手段７に電気的に接続され、後述するパッチ形成手段によって感光体ドラム１５ｂに形成されるトナー濃度検知用トナー像（パッチ）のトナー濃度を検知し、電気信号に変換して制御手段７に送付する。パッチ濃度センサ２０ｂによる検知結果に基づく制御については、後に詳述する。パッチ濃度センサ２０ｂには、トナー濃度検知センサ２４ｂと同様に透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどを使用できる。これらの中でも、反射光検知センサが好ましい。

トナー像形成手段１１ｂによれば、帯電手段１６ｂによって帯電状態にある感光体１５ｂの表面に、露光手段１７からブラックの画像情報に対応する信号光１８ｂを照射して静電潜像を形成し、該静電潜像に現像手段１８ｂからブラックトナーを供給して該静電潜像を現像し、ブラックトナー像を形成する。このブラックトナー像は、後述のように、感光体１５ｂ表面に圧接して回転駆動する中間転写ベルト３０に転写される。感光体ドラム１５ｂ表面に残留するブラックトナーはドラムクリーナ１９ｂによって除去され、回収される。この画像（トナー像）形成動作は繰返し実行される。トナー像形成手段１１ｙ，１１ｍ，１１ｃは、ブラックトナーに代えてイエロートナー、マゼンタトナーまたはシアントナーを使用する以外は、トナー像形成手段１１ｙに対応する構造を有するので、同一の参照符号を付し、かつ各参照符号の末尾にイエローを示す「ｙ」、マゼンタを示す「ｍ」およびシアンを示す「ｃ」を付し、説明を省略する。

なお、本実施の形態では、トナー像形成手段１１ｂは、トナー像形成手段１１ｙ，１１ｍ，１１ｃよりも大きい寸法の部材で構成される。これは、ブラック画像（モノクロ画像）の形成回数が、カラー画像の形成回数よりも多いとの予測によるものである。トナー像形成手段１１ｂを、トナー像形成手段１１ｙ，１１ｍ，１１ｃと同じ寸法の部材で構成し、カラー画像よりもブラック画像の形成回数が多ければ、感光体１５ｂの使用回数が多くなり、感光体１５ｂの耐用寿命が感光体１５ｙ，１５ｍ，１５ｃよりも短くなる。このため、感光体の寿命をほぼ均一化するために、トナー像形成手段１１ｂを大きい寸法の部材で構成する。ただし、トナー像形成手段１１ｂ，１１ｙ，１１ｍ，１１ｃを同じ寸法の部材で構成しても差し支えない。

中間転写手段１２は、中間転写ベルト３０と、駆動ローラ３１と、テンションローラ３２と、中間転写ローラ３３ｙ，３３ｍ，３３ｃ，３３ｂと、ベルトクリーナ３４とを含む。中間転写ベルト３０は、駆動ローラ３１とテンションローラ３２とに張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルト状部材である。駆動ローラ３１は図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられ、その回転によって中間転写ベルト３０を回転させるローラ状部材である。テンションローラ３２は図示しない支持手段によって回転自在に支持され、駆動ローラ３１の回転に従動回転し、中間転写ベルト３０に所定の張力を付加するローラ状部材である。テンションローラ３２は後記するように２次転写手段３の一部材としても機能する。中間転写ローラ３３ｙ，３３ｍ，３３ｃ，３３ｂはそれぞれ中間転写ベルト３０を介して感光体１５ｙ，１５ｍ，１５ｃ，１６ｂに圧接して４つの中間転写ニップ部を形成しかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。中間転写ローラ３３ｙ，３３ｍ，３３ｃ，３３ｂには、トナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加される。これによって、感光体１６表面の各色トナー像が中間転写ベルト３０の所定位置に順次重ね合わせて転写され、カラートナー像が形成される。

２次転写手段１３は、テンションローラ３２と、搬送手段３５とを含む。搬送手段３５は、駆動ローラ３６と、２次転写ローラ３７と、テンションローラ３８，３９と、搬送ベルト４０とを含む。駆動ローラ３２は図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材であり、搬送ベルト４０を回転させる。２次転写ローラ３７は中間転写ベルト３０および搬送ベルト４０を介してテンションローラ３２に圧接しかつ図示しない支持部材によって回転自在に設けられるローラ状部材である。２次転写ローラ３７とテンションローラ３２との圧接部が２次転写ニップ部になる。２次転写ローラ３７は、搬送ベルト４０の回転に従動回転する。また、２次転写ローラ３７にはトナーの帯電極性とは逆極性の転写バイアスが印加され、２次転写ニップ部においてトナー像が中間転写ベルト３０から記録媒体へ円滑に転写されるように構成される。テンションローラ３８，３９は回転自在に支持され、搬送ベルト４０の回転に従動回転し、搬送ベルト４０に所定の張力を付加して搬送ベルト４０の円滑な回転を補助するローラ状部材である。搬送ベルト４０は、駆動ローラ３６と２次転写ローラ３７とテンションローラ３８，３９とによって張架されてループ状の移動経路を形成する無端ベルト状部材である。搬送ベルト４０は、２次転写ニップ部においてトナー像が転写された記録媒体を定着手段１４に向けて搬送する機能を有する。２次転写手段１３によれば、中間転写ベルト３０の回転によって２次転写ニップ部に搬送される中間転写ベルト３０上のトナー像が、それに同期して後記する手段４から２次転写ニップ部に送給される記録媒体と加圧下に重ね合わされ、記録媒体にトナー像が転写される。そして、トナー像が転写された記録媒体は定着手段１４に向けて搬送される。

定着手段１４は、定着ローラ４１と加圧ローラ４２とを含む。定着ローラ４１は図示しない支持手段によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって軸線回りに回転可能に設けられるローラ状部材である。定着ローラ４１は、その内部に図示しない加熱手段を有し、２次転写ニップ部から搬送される記録媒体に担持される未定着のトナー像を構成するトナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。定着ローラ４１には、たとえば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材を使用する。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、たとえば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱手段は図示しない電源から電圧の印加を受けて発熱する。加熱手段にはハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。加圧ローラ４２は回転自在に支持されかつ図示しない加圧手段によって定着ローラ４１に対して圧接するように設けられるローラ状部材である。加圧ローラ４２は定着ローラ４１の回転駆動に従動回転する。定着ローラ４１と加圧ローラ４２との圧接部が定着ニップ部である。加圧ローラ４２は、定着ローラ４１によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ４２には、定着ローラ４１と同じ構成のローラ状部材を使用できる。加圧ローラ４２の内部にも、上記と同様の加熱手段を設けることができる。定着手段４によれば、２次転写ニップ部から搬送される未定着トナー像を担持する記録媒体を定着ニップ部に通過させることによって、トナー像を記録媒体に定着し、記録媒体に画像を形成する。定着手段１４において画像が形成された記録媒体は、排紙手段６によって画像形成装置１の外部に排出され、排紙トレイ７０に積載される。

画像形成手段３によれば、画像情報に応じて感光体１６表面にトナー像が形成され、このトナー像が中間転写ベルト３０を介して記録媒体に転写され、定着されることによって、記録媒体上に画像が形成される。

給紙手段４は、給紙カセット４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄ（以下「給紙カセット４３」と総称する）と、ピックアップローラ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ（以下「ピックアップローラ４４」と総称する）と、搬送ローラ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ（以下「搬送ローラ４５」と総称する）と、レジストローラ４６とを含む。給紙カセット４３は記録媒体を貯留する。記録媒体には、たとえば、普通紙、カラーコピー用紙、ＯＨＰシート、コート紙などがある。記録媒体のサイズはＡ３、Ｂ４、Ａ４、Ｂ５などである。図示しない手差しトレイを設ければ、任意のサイズの記録媒体に画像を形成できる。ピックアップローラ４４は記録媒体を搬送ローラ４５に向けて１枚ずつ送給するローラ状部材である。搬送ローラ４５は互いに圧接するように設けられる１対のローラ状部材であり、ピックアップローラ４４から搬送される記録媒体を用紙搬送路Ｐに送給する。レジストローラ４６は互いに圧接して圧接部を形成するように設けられるローラ状部材であり、該圧接部に記録媒体を挟持し、中間転写ベルト３０上のトナー像が２次転写ニップ部に搬送されるのに同期して、２次転写ニップ部に記録媒体を送給する。給紙手段４によれば、給紙カセット４３内に貯留される記録媒体が、ピックアップローラ４４および搬送ローラ４５によって１枚ずつ搬送路Ｐに送給され、さらに、レジストローラ４６によって２次転写ニップ部に送給される。

トナー補給手段５は、トナー補給手段５ｙ，５ｍ，５ｃ，５ｂを含む。トナー補給手段５ｂは、トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２と、トナーボトル回転手段であるモータ５２ｂ，５３ｂと、トナー補給部材５６ｂと、トナーホッパ５９ｂと、トナーカートリッジ６２と、図示しないトナー残量検知手段とを含む。これらのうち、トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２が画像形成装置１本体に対して着脱可能に設けられる。トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２は内部空間を有し、その内部空間にブラックトナーを貯留する円筒状部材である。トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２は、その軸線（長手）方向が画像形成装置１の正面から背面に向う方向に平行になるようにしトナーカートリッジ６２に着脱可能に装着され、その軸線回りに回転可能に設けられる。トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２の軸線方向の側面にはそれぞれ２つの段差が形成され、一方の段差５４ｂ，５５ｂにはトナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２の軸線（長手）方向に平行になるようにトナー排出口である開口が形成される。トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２が軸線回りに回転すると、この排出口を介して、内部のブラックトナーが外部に排出され、トナー補給部材５６ｂに供給される。トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２の１回の回転によってトナー排出口から排出されるトナー量はほぼ等量であるので、トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２の回転数を制御することによって、トナー補給量を制御できる。本実施の形態では、トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２の直径は１１０ｍｍ、長手方向の長さは４５０ｍｍ、内容積は約４０００ｃｍ^３である。

モータ５２ｂ，５３ｂは、それぞれトナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２をその軸線回りに回転させるトナーボトル回転手段である。トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２は１回転毎にほぼ等量のトナーを外部に排出する。モータ５２ｂ，５３ｂによるトナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２の回転は、制御手段７によって制御される。制御手段７は、たとえば、トナーホッパ５９ｂ内のトナー濃度を検知する図示しないトナー濃度検知センサによる検知結果に応じて、トナーホッパ５９ｂ内のトナー濃度を所定値に保持するように制御する。より具体的には、制御手段７は、トナー濃度検知センサによる検知結果からトナーホッパ５９ｂへのトナー補給量ひいてはトナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２の回転回数を決定し、モータ５２ｂ，５３ｂに電圧を印加する図示しない電源に制御信号を送り、モータ５２ｂ，５３ｂを所定回数回転させる。ここで、トナー濃度検知センサには、トナー濃度検出手段２４と同じセンサ類を使用できる。

トナー補給部材５６ｂは、トナー受け部５７ｂと、トナー補給管５８ｂとを含む。トナー受け部５７ｂは、鉛直方向上方に向けて開口するロート状部材であり、その鉛直方向下端部がトナー補給管５８ｂに接続される。トナー補給管５８ｂは一端がトナー受け部５７ｂの鉛直方向下端部に接続され、他端がトナーホッパ５９ｂの鉛直方向上面に形成される図示しないトナー受入口に接続されるパイプ状部材である。トナー補給管５８ｂの内部空間と、トナーホッパ５９ｂの内部空間は、トナー受入口を介して連通する。なお、トナー受け部５７ｂとトナー補給管５８ｂとは、一体成形により形成してもよい。トナー補給部材５６によれば、トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２の回転によって鉛直方向下方に排出されるトナーをトナー受け部５７ｂが受け止め、トナー補給管５８ｂを介してトナーホッパ５９ｂに供給する。

トナーホッパ５９ｂは、現像槽２１ｂの鉛直方向上面に接するように設けられる容器状部材であり、トナー補給ローラ６０ｂおよび撹拌ローラ６１ｂを回転自在に支持して収容するとともに、トナーを収容する。トナーホッパ５９ｂの鉛直方向上面にはトナー受入口が形成され、トナー補給部材５６ｂの内部空間と連通する。また、トナーホッパ５９ｂの鉛直方向下面には、図示しないトナー補給口が形成される。トナー補給口は、現像槽２１ｂの鉛直方向上面のトナー受入供給口と鉛直方向に連通する位置に形成される。トナーホッパ５９の内部空間と現像槽２１ｂの内部空間はトナー補給口とトナー受入供給口とを介して連通する。トナー補給ローラ６０ｂは図示しない駆動手段によって回転可能にかつトナー補給口の直上に設けられるローラ状部材であり、トナーホッパ５９ｂ内のトナーを現像槽２１ｂ内に補給する。撹拌ローラ６１ｂはトナー補給ローラ６０ｂの鉛直方向上方に設けられ、図示しない駆動手段によって回転可能に支持されるローラ状部材である。撹拌ローラ６１ｂは、その回転によって、トナー補給部材５６ｂを介してトナーホッパ５９ｂ内に送給されるトナーを、トナー補給ローラ６０ｂの周囲に撹拌搬送する。

トナーカートリッジ６２は、その鉛直方向下面が、中間転写手段１２の鉛直方向上方において、画像形成装置１の設置面にほぼ平行になるように設けられる容器状部材である。トナーカートリッジ６２は、トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２を着脱可能に支持する。また、トナーカートリッジ６２は画像形成装置１の正面を向う方向に開口し、この開口からトナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２が装着および離脱される。

トナー残量検知手段は、トナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２内のトナー残量を検知する。
トナー補給手段５ｂによれば、現像槽２１ｂ内のトナーの消費状況に応じて、現像槽２１ｂ内に適量のトナーが補給される。なお、トナー補給手段５ｙ，５ｍ，５ｃは、トナーボトルのおよびモータの数が２個から１個に変更され、トナーボトルのサイズが異なる以外は、トナー補給手段５ｂと同様の構成を有するので、図示および説明を省略する。なお、本実施の形態では、イエロー、マゼンタおよびシアンのトナーボトル５０ｙ，５０ｍ，５０ｃは、いずれも、直径７８ｍｍ、長さ４５０ｍｍ、内容積約２０００ｃｍ^３の大きさを有する。

制御手段７は、たとえば、画像形成装置１の内部空間における上部に設けられ、記憶部と演算部と制御部とを含む。記憶部には、検知結果、各種設定値、画像情報、テーブルデータ、プログラムなどが書き込まれる。検知結果は、たとえば、トナー濃度検知手段２４、図示しない動作検知手段、ドット数検知手段、パッチ濃度検知手段、トナー残量検知手段、画像形成装置１内部の各所に配置されるトナー濃度検知手段２４以外の図示しないセンサなどの検知結果である。各種設定値には、たとえば、１ドットの印字を形成するのに必要なトナー量（以下「印字１ドット当りのトナー量」とする）、パッチ濃度基準値、パッチがカラー画像である場合のパッチ濃度基準値における各色の濃度比などの各種設定値などがある。画像情報には、たとえば、外部機器からの印刷指令に含まれる画像情報、原稿読み取り手段２によって読み取られる画像情報などがある。データテーブルは各種制御を実施するために予め測定された数値データである。プログラムは各種制御を実施するためのものであり、プログラムが演算部に展開されることによって、判定、演算などが実施され、その結果に基づいて各種制御が実施される。プログラムには、たとえば、動作検知手段、ドット数検知手段、トナー補給量制御手段、パッチ形成手段、パッチ濃度判定手段、トナー補給量補正手段、動作停止判定手段、動作制御手段などが含まれる。記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが挙げられる。演算部は、記憶部に入力される各種データ（印刷指令、検知結果、画像情報など）および各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知および／または判定を行う。制御部は、演算部における判定結果に応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部および演算部は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ、Central
Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。制御手段は、記憶部、演算部および制御部とともに主電源を含む。

本実施の形態では、画像形成装置１のトナー濃度検知手段２４が正常に動作しない場合、トナー補給手段５による現像槽２１へのトナー補給量の制御には、動作検知手段と、ドット数検知手段と、トナー補給量制御手段とが用いられる。

動作検知手段は、トナー濃度検知手段２４ｂが正常に動作するか否かを検知する。トナー濃度検知手段２４ｂは、正常に動作していれば、トナー濃度の検知結果を電気信号に変換して一定の間隔を空けて制御手段７に送る。したがって、動作検知手段は、トナー濃度検知手段２４ｂからの信号が一定の間隔を空けて制御手段７に送られて来るか否かを検知する。そして、一定の間隔を空けて送られる場合には、トナー濃度検知手段２４ｂは正常に動作し、一定の間隔を空けて送られない場合には、トナー濃度検知手段２４ｂは正常に動作しないと判定する。動作検知手段による検知結果は記憶部に書き込まれるとともに、図示しない表示手段に視認可能に表示される。表示手段は、たとえば、画像形成装置１の鉛直方向上面に設けられかつ制御手段７に電気的に接続され、たとえば、液晶パネルなどで構成される。

ドット数検知手段は、動作判定手段による、トナー濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果に応じて、形成予定の画像の画像情報から印字ドット数の情報を検知する。画像情報は、外部機器から制御手段１に入力されるかまたは原稿読み取り手段２によって読み取られて記憶部に入力される。記憶部に入力される画像情報から印字ドット数の情報を取り出す。

トナー補給量制御手段は、ドット数検知手段により検知される印字ドット数に応じて、トナー補給手段５による現像槽２１へのトナー補給量を制御する。トナー補給量は、トナーボトル５０の回転数を適宜変更することによって制御できる。具体的には、トナー補給量制御手段は、これから形成しようとする画像の画像情報で設定される印字濃度での印字１ドット当りのトナー量を記憶部から取り出し、これにドット数検知手段による印字ドット数を乗じて、画像形成に必要なトナー量を算出する。記憶部には、たとえば、表１に示す情報が書き込まれる。表１に示すのは、印字ドット６００ｄｐｉおよび現像槽２１におけるトナー濃度が６重量％に設定される市販画像形成装置（商品名：ＭＸ５２００Ｎ、シャープ（株）製）において画像を形成する場合の情報である。なお、一般の画像形成装置においては、印字ドットは通常６００ｄｐｉまたは１２００ｄｐｉに設定される。

次に、トナー補給量制御手段は、印字１ドット当りのトナー量に印字ドット数を乗じて算出されるトナー量をトナーボトル５０の１回転当りのトナー排出量で除することによって、トナーボトル５０の回転数を算出する。このとき、回転数が小数になる場合は、小数点第一位を四捨五入する補正を行う。ここで得られる回転数は記憶部に書き込まれる。なお、カラー画像を形成する場合は、この演算はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色毎に行われ、トナーボトル５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｂ１，５０ｂ２の１つずつの回転数が算出される。トナー補給量制御手段は、算出される回転数に基づいてモータ５２，５３に制御信号を送り、トナーボトル５０を所定回数だけ回転させる。これによって、印字ドット数に応じたトナー量が現像槽２１に補給される。その結果、現像槽２０内では、トナー濃度検知手段２４の故障時のトナー濃度が維持される。

また本実施の形態では、現像槽２１へのトナー補給量を一層精確にし、現像槽２１内のトナー濃度を一定に保持するために、トナー補給量制御手段によって決定されるトナー補給量を補正してもよい。トナー補給量の補正は、トナー補給量制御手段によるトナー補給量の算出または決定が実行されるのと平行して実施するのが好ましい。トナー補給量の補正は、たとえば、パッチ形成手段と、記憶手段と、パッチ濃度検知手段２０と、パッチ濃度判定手段と、トナー補給量補正手段とを用いて行われる。

パッチ形成手段は、画像形成手段を制御して、感光体ドラム１５表面にトナー濃度検出用のトナー像であるパッチを形成する。パッチは、たとえば、１辺８ｃｍ程度の正方形に形成される。パッチは、トナー濃度すなわちパッチ濃度が異なる複数のパッチが形成される。好ましくは、画像形成装置１において設定が可能な印字濃度に対応して複数のパッチが形成される。パッチ濃度検知手段２０は、感光体ドラム１５表面のパッチのパッチ濃度を検知する。本実施の形態では、パッチ濃度検知手段２０として、パッチに対して光を出射して得られる反射光からパッチ濃度を検知する型のパッチ濃度センサが用いられる。パッチ濃度検知手段による検知結果（以下「パッチ濃度検知結果」とする）は記憶部に入力される。記憶手段は制御手段７の記憶部である。記憶部にはパッチ濃度基準値が予め書き込まれる。本実施の形態では、パッチ濃度基準値は基準反射濃度である。前述のとおりパッチ濃度が異なる複数のパッチが形成されるので、それに対応して複数のパッチ濃度基準値が記憶部に書き込まれる。なお、パッチ濃度検知手段２０によるパッチ濃度検知後、パッチはクリーニング手段１９によって感光体ドラム１５表面から除去される。

パッチ濃度判定手段は、記憶部からパッチ濃度検知結果とパッチ濃度基準値とを取り出して比較する。比較結果には、１）複数のパッチ濃度検知結果とそれに対応する複数のパッチ濃度基準値とが全て一致する場合と、２）複数のパッチ濃度検知結果とそれに対応する複数のパッチ濃度基準値との少なくとも１つが一致しない場合とがある。１）の場合には、トナー補給量の補正は実施されず、トナー補給量の補正動作は終了する。２）の場合には、パッチ濃度判定手段は、パッチ濃度検知結果とパッチ濃度基準値とを比較していずれの値が大きいかまたは小さいかを判定した後、パッチ濃度検知結果からパッチ濃度基準値を減じてまたはその逆の引き算をして濃度差を求める。一致しないパッチ濃度検知結果とパッチ濃度基準値との組み合せが１つの場合は、その組み合せの差を濃度差とする。また、パッチ濃度判定手段は、一致しない組み合せが複数ある場合は、複数の組み合せにおける差の中から最も大きい差を濃度差とする。また、複数の組み合せにおける差の平均値を求めて濃度差としてもよい。濃度差はトナー量に変換される。

トナー補給量補正手段は、パッチ濃度検知結果がパッチ濃度基準値よりも大きいというパッチ濃度判定手段の判定結果に応じて、パッチ形成手段に制御信号を送り、感光体ドラム１５表面にパッチ濃度判定手段によって算出される濃度差分に相当する量のトナーからなるパッチを形成する。これによって、現像槽２１内のトナーが濃度差分だけ現像槽２１から排出され、トナー補給量制御手段によって決定されるトナー補給量を間接的に補正する。また、トナー補給量制御手段は、パッチ濃度検知結果がパッチ濃度基準値よりも小さい場合、濃度差からトナー補給量を決定する。すなわち、パッチ濃度とトナー濃度との関係を示す換算テーブル（予め記憶部に書き込まれる）よりトナー濃度差を読み取り、それに対応するトナー補給量を算出する。これをトナーボトル５０の１回転当りのトナー排出量で除することによって、トナーボトル５０の回転数を算出する。ここで得られる回転数は記憶部に書き込まれる。そして、トナー補給量補正手段は、トナー補給量制御手段によって算出される回転数にパッチ濃度判定手段によって算出される回転数を加える補正を行う。回転数の四捨五入は、トナー補給量制御手段による回転数とパッチ濃度判定手段による回転数とを加えた後に実施される。表２に、市販の画像形成装置（ＭＸ５２００Ｎ）においてトナー濃度検知手段２４が動作せず、印字ドット１２００ｄｐｉ、トナー濃度６重量％に設定し、トナー補給量制御手段のみによるトナー補給量の制御した場合、ならびにトナー補給量制御手段とトナー補給量補正手段とによるトナー補給量を制御した場合における制御後の現像槽２１内のトナー濃度（重量％）を示す。また、表２において印字ドット数はａ＞ｂ＞ｃである。なお、表２において、「評価」の基準は、◎：良好、○：実使用上問題なし、である。

表２から、トナー補給量制御手段のみによる制御でも、現像槽２１内のトナー濃度維持には充分有効であるけれども、トナー補給量補正手段による補正を実施することによって、トナー濃度保持効果の精度が一層高まる。その結果、現像槽２１内のトナー濃度は、トナー濃度センサ２４による制御が実施されなくても、非常に狭い変動範囲の中で安定する。なお、トナー補給量補正手段は、画像成形装置１の起動時には、トナー補給量制御手段とは独立して、パッチ濃度判定手段による判定結果に応じて、トナー補給手段による現像槽２１へのトナー補給量を補正できる。補正方法は、前述の方法と同様である。

また、パッチが色の異なる少なくとも２色のトナーを含むカラートナー像である場合、パッチ濃度判定手段は、パッチ濃度検知結果とパッチ濃度基準値との比較判定とともに、パッチ濃度検知結果における各色の濃度比（以下「パッチ濃度比検知結果」とする）がパッチ濃度基準値における各色の濃度比（以下「パッチ基準濃度比」とする）と異なるか否かを判定する。なお、パッチ形成手段によって印字濃度の異なる複数のパッチが形成されるけれども、各パッチにおける各色の濃度比は通常は同一に設定される。したがって、本実施の形態では、標準印字濃度のパッチについて濃度比の判定を実施する。パッチ濃度比検知結果とパッチ基準濃度比とが一致する場合には、トナー補給量補正手段によるパッチ濃度検知結果とパッチ濃度基準値との比較判定結果に応じた前述のトナー補給量の補正のみを実施する。パッチ濃度比検知結果とパッチ基準濃度比とが一致しない場合には、この不一致に基づく補正を加味して前述のトナー補給量の再補正を実施する。濃度比が１つだけ一致しない場合は、その一致しない濃度比に基づいて補正を行う。たとえば、濃度比がイエロートナーとマゼンタトナーとの濃度比であり、パッチ濃度比検知結果がイエロートナー：マゼンタトナー＝１：４であり、パッチ基準濃度比がイエロートナー：マゼンタトナー＝１：３であると仮定する。この場合、パッチ濃度検知結果とパッチ基準濃度との比較に基づく前述の補正結果に含まれるマゼンタトナーの補正量について、イエロートナーの量がパッチ基準濃度比である１：３になるように、イエロートナーの量を増加させるように再補正する。また、複数の濃度比が一致しない場合は、パッチ基準濃度比との差が最も大きい濃度比について、前記と同様の再補正を実施する。これによって、各色トナーの現像槽２１における、トナー濃度の一定保持性がより一層向上する。

また本実施の形態では、トナー補給量制御手段またはトナー補給量制御手段とトナー補給量補正手段とによって現像槽２１内のトナー濃度はほぼ一定に保持される。この制御は、トナーボトル５０の１回転当りのトナー排出量を基準にして行われる。しかしながら、トナー排出量はトナーボトル５０内のトナー量が一定量よりも少なくなると減少し始め、徐々に少なくなる。図３は、トナーボトル５０ｂ１の回転時間とトナー残量（ｇ）との関係を示すグラフである。トナーボトル５０ｂ１内のトナー残量が約３５０ｇになった時点でトナーボトル５０ｂ１の回転を継続し、回転時間が約２５分を過ぎるとトナー残量が少なくなって不安定領域に入る。不安定領域とは、トナーボトル５０ｂ１の１回転当りのトナー排出量が不均一になる領域である。トナー残量が不安定領域に入ると、トナー排出量を基準にする制御は成立しなくなり、形成される画像の画像濃度が低下し、かすれなどの画像不良が発生するおそれがある。したがって、適切な時点で画像形成動作を停止させる制御が必要になる。

この制御は、たとえば、トナー残量検知手段と、動作停止判定手段と、動作制御手段とを用いて行われる。トナー残量検知手段は、図示しないけれども、トナーボトル５０に装着され、トナーボトル５０内のトナー残量を検知する。トナー残量検知手段はトナーボトル５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｂ１，５０ｂ２毎に少なくとも１つずつ設けられる。また、トナー残量検知手段は制御手段７に電気的に接続され、その検知結果を電気信号として制御手段７に送付する。トナー残量検知手段による検知結果は、制御手段７の記憶部に書き込まれる。トナー残量検知手段には、トナー濃度検知手段２４と同様に、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどのトナー残量検知センサを使用できる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。

動作停止判定手段は、トナー残量検知手段による検知結果（以下「トナー残量検知結果」とする）に応じて、画像形成手段の動作を停止させるか否かを判定する。具体的には、動作停止判定手段は、記憶部からトナー残量検知結果とトナー残量基準値とを取り出して比較する。トナー残量基準値とは、それ以上の回転を行うとトナー残量が不安定領域に入るトナー残量である。トナー残量基準値は、ブラックのトナーボトル５０ｂ１，５０ｂ２と、それ以外の色のトナーボトル５０ｙ，５０ｍ，５０ｃとについて別個に決定され、予め記憶部に入力される。動作停止判定手段によって、トナー残量検知結果がトナー残量基準値よりも大きいと判定される場合は、この制御動作は終了する。一方、トナー残量検知結果がトナー残量基準値とほぼ等量であるかまたはそれよりも小さいとの判定結果が得られる場合には、この制御動作は継続される。ここで、「ほぼ等量」とは、トナーボトル５０を回転させて１０回転以内の間に次回のトナー残量検知結果がトナー残量基準値を下回ると判定されるトナー残量を意味する。この判定は、トナー残量検知結果からトナーボトル５０の１回転当りのトナー排出量の１０倍量（１０回転分）を減じ、得られる値が負の数字になる場合である。

動作制御手段は、動作停止判定手段によるトナー残量検知結果がトナー残量基準値とほぼ等量であるかまたはそれよりも小さいとの判定結果に応じて、画像形成手段３の動作を停止させる。画像形成手段３の動作停止に伴って、トナーボトル５０の回転も停止する。その際、動作制御手段は、画像形成手段３が動作中であれば、画像形成に必要なトナー量とトナーボトル５０が回転を停止するまでに定量排出可能なトナー量とを勘案し、画像形成に必要トナー量が定量排出可能なトナー量を上回らない時点で、トナー像形成動作３の動作を停止させる。これによって、画像形成が１枚の記録媒体の途中で終了することがないように制御される。一方、画像形成手段３が停止中であれば、それ以降に印刷指令が入力されても、画像形成手段３の動作が開始されないように制御する。また、図示しない表示手段に、トナー切れを表示し、使用者にその旨を通知する。このように構成することによって、トナー濃度検知手段２４が正常に動作していなくとも、画像濃度の低い画像、かすれなどの画像不良が発生した画像などが形成されるのを防止できる。

本発明の実施の第１形態である画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。 図１に示す画像形成装置の要部の構成を模式的に示す拡大断面図である。 トナーボトルの回転時間とトナー残量（ｇ）との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 原稿読み取り手段
３ 画像形成手段
４ 給紙手段
５，５ｙ，５ｍ，５ｃ，５ｂ トナー補給手段
６ 排紙手段
７ 制御手段
１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｄｂ トナー像形成手段
１２ 中間転写手段
１３ ２次転写手段
１４ 定着手段
１５，１５ｂ 感光体
１８，１８ｂ 現像手段
２０，２０ｂ パッチ濃度センサ
２１，２１ｂ 現像槽
２４，２４ｂ トナー濃度検知手段
３０ 中間転写ベルト
３２ テンションローラ
３５ 搬送手段
４１ 定着ローラ
４２ 加圧ローラ
４３ 給紙カセット
４６ レジストローラ
５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｂ１，５０ｂ２ トナーボトル

Claims (8)

1. 電子写真方式を利用してモノクロ画像および／またはカラー画像を形成する画像形成装置において、
   感光体ドラムと、トナーおよびキャリアを含む２成分現像剤を内部空間に充填される現像槽を少なくとも備える現像装置とを含み、画像形成装置に入力される画像情報に応じてモノクロトナー像および／またはカラートナー像を形成する画像形成手段と、
   現像槽内部のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、
   少なくとも１部が画像形成装置本体に対して着脱自在に設けられてもよく、現像槽にトナーを補給するトナー補給手段と、
   トナー濃度検知手段が正常に動作するか否かを検知する動作検知手段と、
   動作検知手段によるトナー濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果に応じて、画像情報から印字ドット数の情報を検知するドット数検知手段と、
   ドット数検知手段により検知される印字ドット数に応じてトナー補給手段による現像槽へのトナー補給量を制御するトナー補給量制御手段とを含むことを特徴とする画像形成装置。
2. トナー補給手段は、
   内部空間にトナーを貯留し、回転可能および着脱可能に設けられ、その軸線方向の側面に軸線方向に延びるトナー排出口が形成され、１回の回転によってトナー排出口から排出されるトナー量がほぼ等量であるトナーボトルと、
   トナーボトルをその軸線回りに回転させるトナーボトル回転手段とを含み、
   トナー補給量制御手段は、
   ドット数検知手段により検知される印字ドット数に応じて、トナーボトル回転手段によるトナーボトルの回転数を制御することによって、トナー補給手段による現像槽へのトナー補給量を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 感光体ドラム表面にトナー濃度検知用トナー像であるパッチを形成するように画像形成手段を制御するパッチ形成手段と、
   感光体ドラム表面に形成されるパッチのトナー濃度であるパッチ濃度を検知するパッチ濃度検知手段と、
   パッチ濃度基準値が予め書き込まれる記憶手段と、
   パッチ濃度検知手段による検知結果とパッチ濃度基準値とが異なるか否かを判定し、さらに前記検知結果がパッチ濃度基準値と異なる場合には検知結果とパッチ濃度基準値との差を判定するパッチ濃度判定手段と、
   パッチ濃度判定手段による判定結果に応じて、トナー補給量制御手段により制御されるトナー補給量を補正するトナー補給量補正手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. パッチが少なくとも２種の色を含むカラートナー像であり、かつ記憶手段にはパッチ濃度基準値とともにパッチ濃度基準値における各色の濃度比が書き込まれ、
   パッチ濃度判定手段は、
   パッチ濃度検知手段による検知結果における各色の濃度比がパッチ濃度基準値における各色の濃度比と異なるか否かを判定し、
   トナー補給量補正手段は、
   パッチ濃度検知手段による検知結果における各色の濃度比がパッチ濃度基準値における各色の濃度比と異なるとのパッチ濃度判定手段による判定結果に応じて、トナー補給量制御手段により制御されるトナー補給量を補正することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. トナー補給量補正手段は、
   画像形成装置の起動時に、パッチ濃度判定手段による判定結果に応じて、トナー補給手段による現像槽へのトナー補給量を補正することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
6. 動作検知手段によるトナー濃度検知手段が正常に動作しないとの検知結果を、視認可能に表示する表示手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の画像形成装置。
7. トナー補給手段におけるトナー残量を検知するトナー残量検知手段と、
   トナー残量検知手段による検知結果に応じて、画像形成手段の動作を停止させるか否かを判定する動作停止判定手段と、
   動作停止判定手段による画像形成手段の動作を停止させるとの判定結果に応じて、画像形成手段の動作を停止させる動作制御手段とを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像形成装置。
8. 動作停止判定手段は、
   トナー残量検知手段による検知結果と、トナーの定量的な補給ができなくなる基準トナー残量とを比較することによって、画像形成手段の動作を停止させるか否かを判定することを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。

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