JP2008096757A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度変動値の推移によって、トナー残量検出部の異常検知やパッチパターン画像読み取り手段の異常検知が可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】トナーパターン画像の濃度変動値が予め決められた値（α）を超えることを複数回連続して検知した場合に、第１の濃度変動値と該第１の濃度変動値よりも後に得られた第２の濃度変動値との差分が、予め決められた値（β）より小さい場合は、パターン読み取り手段が異常と判断する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、電子写真法或いは静電記録法を用いて画像を形成する複写機、プリンタ、ＦＡＸ、或いは、これら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関する。

従来、フルカラー画像やマルチカラー画像を形成する画像形成装置にあっては、主としてトナー及びキャリアを含有する現像剤（二成分現像剤）を採用する現像装置を備える画像形成装置が知られている。

斯かる画像形成装置は、現像処理時に現像装置（現像剤容器）内のトナーが消費されることにより、現像装置内のトナー濃度が変化する。そのため、現像剤濃度検知手段の検知トナー濃度に基づき現像装置内へのトナー補給を行わせる制御手段を備え、現像装置内のトナー濃度を一定に保つようになっている。

現像装置内の消費されたトナーは、トナー補給制御手段によりホッパーと呼ばれるトナー容器から必要量だけ現像装置に補給される。ホッパー内のトナーが所定量以下になった場合は、ユーザーに対しホッパーにトナーを補給するようメッセージを伝える。ユーザーは、指定された色のトナーをホッパーに補給することでホッパーから現像装置へのトナー補給が可能になる。

ところで、ホッパー内のトナー量を検知するトナー残量センサが破損していたり、現像剤濃度検知手段に異常があるときにはホッパー内のトナー残量が正しく検知できない場合が生じる。その場合、ホッパー内にトナー残量がないのに、残量センサからは残量ありの信号が出ていたり、現像剤濃度検知手段にて濃度が正常と判断する。その場合は、ホッパーから現像装置にトナーを補給しないため、現像装置内のトナー濃度は徐々に低下していくことになる。

トナー濃度制御においては、ある所定基準値以下の濃度を検知した場合、濃度制御エラーとしてユーザーに対し警告表示を行う。ところが、濃度がエラーのレベルに達しているときは、ホッパー内のトナー残量はほとんど空の状態に近い。この状態でユーザーがホッパーにトナーを補給すると、ホッパー下部にトナーが残っていないため、ホッパーから現像装置への補給口が開いたときに、トナーが一気に流れ出す。そのため、現像装置からトナーが溢れ、機内に排出してしまう状態（以下、「フラッシング現象」という。）になる可能性が高い。

上述した課題を解決するために、特許文献１では、トナー濃度レベルが所定値を超えて著しく低下した場合に、ホッパー内のトナー残量センサに異常が起こったと判断して、ユーザーが解除できないエラー警告画面を表示させる提案がなされている。更に、特許文献１では、機械を止め、ホッパーが空の状態となりトナー補給の際にトナーのフラッシング現象の発生を防ぐことを可能としている。

以下に、上記特許文献１に記載される方法（従来例１）により従来の方法について説明する。

従来例１
まず、現像動作が開始されると、現像装置内の光ＡＴＲセンサにてトナー反射信号およびＬＥＤ基準信号を測定する。次に測定した現在のトナー反射信号とＬＥＤ基準信号および初期時のトナー反射信号とＬＥＤ基準信号とから、濃度変動値ΔＤを算出する。

濃度変動値ΔＤが所定値αを超えて低下したか否かを判別し、αを超えて低下した場合にはエラー画面を表示するフラグをＯＮした後、コピー動作の停止処理を行い、エラー画面を表示して処理を終了する。

濃度変動値ΔＤがα以上である場合は、変動値ΔＤに対応したトナー補給量をトナー補給テーブルから求め、トナー補給を行った後処理を終了する。

通常、濃度変動値ΔＤは±２．００％以内のレベルで推移するよう濃度制御を行っており、トナー補給を行ってもα（＝−５．００％）を超えて低下する場合は、ホッパーにトナーがない状態と判断する。そして、トナー残量検知センサに異常である可能性があるため、この状態でユーザーがホッパーにトナーを補給してフラッシングを起こさないようサービスマンコールとしてエラー表示を行う。
特開２００２―６６１７号公報

従来技術では、濃度変動値の推移によってトナー残量検知センサの異常を判断しているが、濃度変動値の推移の仕方によっては、別原因の装置異常も考えられる。

そこで、本発明では、濃度変動値の推移によって、装置の異常箇所をより詳細に判断する。先ず、現像装置内の現像剤におけるトナー濃度を制御するために、検知用トナー像であるトナーパターン（即ち、パッチパターン）画像を形成し、パッチパターン画像の濃度を測定する。

ここで、例えば、濃度変動値が徐々に大きくなっていく場合は、トナー補給をしているにも関わらず現像装置内の濃度が基準値に近づかないため、ホッパー内から現像装置へトナーを供給するための駆動手段が異常と判断する。または、ホッパー内のトナーの残量を検知する検知手段が異常と判断する。また、濃度変動値がエラー判断するための所定値より大きいが推移に大きな変動がない場合は、パッチパターン読み取り手段の異常と判断する。

これにより、従来例１と同様に、トナー残量検知センサの異常の検知が可能となる。また、現像装置内の濃度制御を行う際にパッチパターン画像を形成し、そのパターンを読み取り手段にて検知する装置においては、濃度変動値の推移によって、装置の異常箇所をより詳細に判別することが可能となる。即ち、濃度変動値の推移によって、読み取り手段の異常検知の判別や、更には、トナー搬送手段のエラー状態に応じて、トナー搬送手段が異常なのか、トナー残量を検知する検知手段が異常なのかといったことの判別が可能となる。

つまり、本発明の目的は、濃度変動値の推移によって、パッチパターン画像読み取り手段の異常検知が可能な画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、濃度変動値の推移によって、トナー残量検出部の異常検知又はトナー搬送手段の駆動手段のエラー状態を検知することができ、より詳細に装置の異常箇所を判別することが可能な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、本発明の第一の態様によれば、
トナーとキャリアを含む２成分現像剤を有し、像担持体上に形成された静電像をトナー像とする現像装置と、
補給用トナーを収容したトナー補給部と、
前記トナー補給部内の補給用トナーを前記現像装置内へと補給するためのトナー補給手段と、
前記現像装置内の現像剤の濃度制御を行うためのトナーパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、
前記トナーパターン画像を読み取るパターン読み取り手段と、
前記パターン読み取り手段からの前記トナーパターン画像の読み取り情報に基づく濃度値と予め決められた濃度基準値とを比較して得られた濃度変動値により、前記トナー補給手段を制御して前記現像装置内の現像剤濃度を制御する制御手段と、
を有する画像形成装置において、
前記濃度変動値が予め決められた値（α）を超えることを複数回連続して検知した場合に、第１の濃度変動値と該第１の濃度変動値よりも後に得られた第２の濃度変動値との差分が、予め決められた値（β）より小さい場合は、前記パターン読み取り手段が異常と判断することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の第二の態様によれば、
トナーとキャリアを含む２成分現像剤を有し、像担持体上に形成された静電像をトナー像とする現像装置と、
補給用トナーを収容したトナー補給部と、
前記トナー補給部内の補給用トナーを前記現像装置内へと補給するための第１トナー補給手段と、
前記トナー補給部のトナー残量を計測するトナー残量検出部と、
該トナー残量検出部の検出結果をもとに、前記トナー補給部にトナーを補給する第２トナー補給手段と、
前記現像装置内の現像剤の濃度制御を行うためのトナーパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、
前記トナーパターン画像を読み取るパターン読み取り手段と、
前記パターン読み取り手段からの前記トナーパターン画像の読み取り情報に基づく濃度値と予め決められた濃度基準値とを比較して得られた濃度変動値により、前記第１トナー補給手段を制御して前記現像装置内の現像剤濃度を制御する制御手段と、
を有する画像形成装置において、
前記濃度変動値が予め決められた値（α）を超えることを複数回連続して検知した場合に、第１の濃度変動値と該第１の濃度変動値よりも後に得られた第２の濃度変動値との差分が、予め決められた値（β）より大きいか同じで、且つ、
前記第１の濃度変動値より前記第２の濃度変動値が大きい場合は、前記トナー残量検出部又は前記第１トナー補給手段が異常と判断することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明の第三の態様によれば、
トナーとキャリアを含む２成分現像剤を有し、像担持体上に形成された静電像をトナー像とする現像装置と、
補給用トナーを収容したトナー補給部と、
前記トナー補給部内の補給用トナーを前記現像装置内へと補給するための第１トナー補給手段と、
前記トナー補給部のトナー残量を計測するトナー残量検出部と、
該トナー残量検出部の検出結果をもとに、前記トナー補給部にトナーを補給する第２トナー補給手段と、
前記現像装置内の現像剤の濃度制御を行うためのトナーパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、
前記トナーパターン画像を読み取るパターン読み取り手段と、
前記パターン読み取り手段からの前記トナーパターン画像の読み取り情報に基づく濃度値と予め決められた濃度基準値とを比較して得られた濃度変動値により、前記第１トナー補給手段を制御して前記現像装置内の現像剤濃度を制御する制御手段と、
を有する画像形成装置において、
前記濃度変動値が予め決められた値（α）を超えることを複数回連続して検知した場合に、第１の濃度変動値と該第１の濃度変動値よりも後に得られた第２の濃度変動値との差分が、予め決められた値（β）より大きいか同じで、且つ、
前記第１の濃度変動値より前記第２の濃度変動値が小さいか同じ場合は、前記パターン読み取り手段、前記トナー残量検出部及び前記第１トナー補給手段以外の装置が異常と判断することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、現像装置内の現像剤の濃度制御を行う際に測定用のトナーパターン（パッチパターン）画像を形成し、そのパターン画像を読み取り手段にて検知する装置において、濃度変動値の推移によって、パターン読み取り手段の異常検知が可能である。また、トナー残量検出部の異常検知や、トナー搬送駆動手段等を備えたトナー補給手段のエラー状態を検知することによって、より詳細に装置の異常箇所を判別することが可能となる。

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
図１に、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例にて、画像形成装置は、中間転写方式の電子写真フルカラープリンタとされる。

本実施例の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）色と、マゼンタ（Ｍ）色と、シアン（Ｃ）色と、ブラック（Ｂｋ）色の画像を形成する４つの画像形成部（画像形成ユニット）１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）を備えている。これら４つの画像形成部１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ）は一定の間隔において、幾分傾斜して、一列に配置されている。

各画像形成部１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ）には、それぞれ像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が設置されている。各感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）は、駆動装置（不図示）によって矢印方向（図１にて時計回り方向）に所定のプロセススピードで回転駆動される。

また、各感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の周囲には、帯電装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、及び、転写手段としての転写ローラ５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）がそれぞれ配置されている。

現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）の下方には、レーザー露光装置７が設置されている。露光装置７は、与えられる画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応した発光を行うレーザー発光手段、ポリゴンレンズ、反射ミラー等で構成される。

更に説明すると、各現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）には、それぞれイエロー現像剤、シアン現像剤、マゼンタ現像剤、ブラック現像剤が収納されている。本実施例では、現像剤としては、トナーとキャリアを含む２成分現像剤を使用している。現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は、それぞれ各感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）上に形成される各静電潜像に各色のトナーを付着させてトナー像として現像（可視像化）する。

一次転写手段としての転写ローラ５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）は、各一次転写部３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）にて、中間転写体としての中間転写ベルト８を介して各感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）に当接可能に配置されている。

中間転写ベルト８は、各感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の上面側に配置されている。中間転写ベルト８は、張架ローラ１０、１１に張架され、矢印Ａ方向に移動される。また、本実施例では、張架ローラ１０は、二次転写部３４において、中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。

中間転写ベルト８は、ポリカーボネート樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム等のような誘電体樹脂によって構成されている。

また、この中間転写ベルト８は、感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）との対向面側に形成された一次転写面を、二次転写ローラ１２側を下方にして傾斜配置してある。

すなわち、中間転写ベルト８は、感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の上面に移動可能に対向配置されている。即ち、中間転写ベルト８は、感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）との対向面側に形成された一次転写面、すなわち下部平面を、二次転写部３４側が下方となるように傾斜配置されている。具体的には、この傾斜角度は約１５°に設定されている。

二次転写に対向するローラ１０は、二次転写部３４にて中間転写ベルト８を介して二次転写ローラ１２と当接可能に配置されている。また、無端状の中間転写ベルト８の外側で、テンションローラ１１の近傍には、該中間転写ベルト８の表面に残った転写残トナーを除去して回収するベルトクリーニング装置８ａが設置されている。また、二次転写部３４よりも転写材Ｐの搬送方向の下流側には、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂを有する定着装置１６が縦パス構成で設置されている。

次に、上記した画像形成装置による画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される各画像形成部の各感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）は、それぞれ一次帯電器３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）によって一様に負極性に帯電される。そして、露光装置７は、外部から入力されるカラー色分解された画像信号をレーザー発光素子から照射し、ポリゴンレンズ、反射ミラー等を経由し各感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）上に各色の静電潜像を形成する。

そして、まず、画像形成部１Ｙにおいて感光ドラム２ａ上に形成された静電潜像に、感光ドラム２ａの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置４ａにより、イエローのトナーを付着させてトナー像として可視像化する。このイエローのトナー像は、感光ドラム２ａと転写ローラ５ａとの間の一次転写部３２ａにて、一次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された転写ローラ５ａにより、駆動されている中間転写ベルト８上に一次転写される。

イエローのトナー像が転写された中間転写ベルト８は、マゼンダ色を転写するために下流の画像形成部１Ｍへと移動される。そして、画像形成部１Ｍにおいても、前記と同様にして、感光ドラム２ｂに形成されたマゼンタのトナー像が、中間転写ベルト８上のイエローのトナー像上に重ね合わせて、一次転写部３２ｂにて転写される。

以下、同様にして、中間転写ベルト８上に重畳転写されたイエロー、マゼンタのトナー像上にシアン、ブラックのトナー像を各一次転写部３２ｃ、３２ｄにて順次重ね合わせて、フルカラーのトナー像を中間転写ベルト８上に形成する。

そして、中間転写ベルト８上のフルカラーのトナー像先端が、二次転写対向ローラ１０と二次転写ローラ１２間の二次転写部３４に移動されるタイミングに合わせて、給紙カセット１７から搬送されてきた、例えば転写紙のような転写材Ｐの給紙を行わせる。そして、搬送パス１８を通して搬送される転写材Ｐが、レジストローラ１９により二次転写部３４に搬送される。二次転写部３４に搬送された転写材Ｐに、二次転写バイアス（トナーと逆極性（正極性））が印加された二次転写ローラ１２により、フルカラーのトナー像が一括して二次転写される。

フルカラーのトナー像が形成された転写材Ｐは、定着装置１６に搬送されて、定着ローラ１６ａと加圧ローラ１６ｂとの間の定着ニップ部３１でフルカラーのトナー像が加熱、加圧されて転写材Ｐの表面に熱定着される。その後に、転写材Ｐは、搬送パス４２を通して排紙ローラ２１よって本体上面の排紙トレイ２２上に排出されて、一連の画像形成動作を終了する。

なお、中間転写ベルト８上に残った二次転写残トナー等は、ベルトクリーニング装置８ａによって除去されて回収される。

以上が画像形成時の画像形成動作である。

（トナー補給）
次に、トナーを補給するトナー補給部、及び、トナー補給部のトナー残量を検出する制御について説明する。

図２を参照すると、イエロー色画像形成部における現像装置４ａを示す。他の画像形成部における現像装置４ｂ、４ｃ、４ｄも同じ構成とされるので、以下、現像装置４ａについて説明する。

内部に蓄えた現像剤を可視像に現像可能な現像装置４ａは、現像容器４０を備えており、現像容器４０内には、現像剤担持体である現像ローラ４１と、現像剤を攪拌する撹拌手段４２である攪拌スクリュー４２Ａと現像スクリュー４２Ｂを備えている。

現像装置４ａは、現像装置４ａへ補給すべき補給用トナーを貯蔵するトナー補給部を構成するサブトナー容器４３ａを有している。サブトナー容器４３ａには、サブトナー容器４３ａ内のトナーを現像装置４ａへと補給する第１のトナー補給手段４３を構成するトナー搬送手段としての補給スクリュー４４が設けられている。補給スクリュー４４が回転駆動されることにより、サブトナー容器４３ａから現像装置４ａの現像容器４０へと補給用トナーを補給する。補給用トナーは、トナーのみであっても良く、若干のキャリアを含んでいても良い。キャリアを含む補給用トナーは、通常、Ｔ／Ｄ比（現像剤中におけるトナーが占める割合）は、８５〜９５％とされる。

補給スクリュー４４への駆動伝達は、第１のトナー補給手段４３を構成するトナー搬送駆動手段であるモータ４５から歯車列４６（４６Ａ〜４６Ｅ）を介して行われる。歯車列４６内には一方向クラッチ４７が設けられており、補給スクリュー４４を回転駆動する歯車４６Ｅの回転、停止を行う。

モータ４５は、他の歯車列（図示せず）を利用して上記現像ローラ４１、攪拌スクリュー４２Ａ、現像スクリュー４２Ｂをも駆動することができ、制御手段１００は、モータ４５の正逆両方向の回転と停止を制御する。

サブトナー容器４３ａには、サブトナー容器４３ａへと補給すべきトナーを貯蔵するトナー容器４８ａが隣接して配置されている。トナー容器４８ａ内には、第２のトナー補給手段４８を構成する撹拌羽根５０が設けられており、モータ４５の駆動力が、歯車４６Ａ、４６Ｂ、第１歯車４６Ｆ１、一方向クラッチ４９、第２歯車４６Ｆ２、歯車４６Ｇを介して伝達される。第１歯車４６Ｆ１と第２歯車４６Ｆ２は同軸にて一方向クラッチ４９を介して駆動連結された歯車である。第１歯車４６Ｆ１が歯車４６Ｂに噛合し、第２歯車４６Ｆ２が歯車４６Ｇに噛合している。

現像装置４ａは、上記の構成をした第１トナー補給手段４３、及び第２トナー補給手段４８が連結されている。斯かる構成の４色分の現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを連設することによって多重現像が可能なフルカラー画像形成装置が構成されている。

一方向クラッチ４７、４９は駆動源であるモータ４５の駆動回転によって、ある一方向の回転は伝達するが、反対方向の回転は伝達しない構成になっている。そのために、図２にてモータ４５が図示Ａ方向に回転すると、一方向クラッチ４７によって駆動が伝達され、補給スクリュー４４が回転し、サブトナー容器４３ａ内のトナーが現像装置４ａに補給される。例えば、補給スクリュー４４の回転駆動時間或いは回転数を制御することによって、現像装置４ａへのトナー補給量が制御される。

モータ４５が図示Ａとは逆方向に回転すると、補給スクリュ−４４が停止し、サブトナー容器４３ａ内のトナーは現像装置４ａには補給されない。一方、モータ４５の駆動力は、一方向クラッチ４９により、歯車４６Ｆ１（４６Ｆ２）、歯車４６Ｇを介して撹拌羽根５０を回転させ、トナー容器４８ａに貯蔵されているトナーがサブトナー容器４３ａに補給される。

このように、駆動ギア列４６に一方向クラッチ４７、４９を含んでいるので、制御手段１００がモータ４５の回転方向を切り換えることによって、モータ４５の回転を補給スクリュー４４へと伝達するか否かを切り替えることが可能となる。

サブトナー容器４３ａ内には、トナー残量検知手段を備えたトナー残量検出部６０が設けられており、サブトナー容器４３ａ内のトナー残量を検出する。そして、このトナー残量検出部６０が、トナー無しを検知した場合、トナー補給手段４８が駆動することで、トナー容器４８ａからサブトナー容器４３ａに、トナーが補給される。こうすることで、サブトナー容器４３ａには、所定量以上のトナーを収容し続けることができる。トナーの残量検知手段としては、任意の構成のものを採用することができる。例えば、トナー残量を検知するために発振回路と、ピエゾ素子と、検出回路と、を備えたトナー残量検知センサとすることができる。

このようなトナー残量検知センサの具体的構成は当業者には周知であるので、詳しい説明は省略する。簡単に説明すれば、本実施例にて、トナー残量検知センサは、発振回路より一定の周波数信号が出力され、残量検知センサ内のピエゾ素子が振動を検出することで、トナー残量を検出する。

トナー残量が少なく、トナー残量検知センサにトナーが接触していない場合は、一定の発振周波数信号をトナー残量検知センサの検出回路が検出する。一方、トナー残量が一定レベル以上でトナー残量検知センサに達している時には、ピエゾ素子の振動特性が変化して検出回路は、一定の発振周波数信号を検出しない。このように、検出回路が検出する発振信号によって、トナーが有るか無いかを判断する。

（現像剤濃度制御）
次に、現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）内の現像剤濃度制御動作について説明する。

本実施例の画像形成装置では、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ内のトナーとキャリアを混合した２成分現像剤を使用する現像方式を採用している。このような２成分現像剤を使用する場合には、現像装置内の現像剤中におけるトナーの割合（Ｔ／Ｄ比）を常に一定に、例えば、６〜１０％に保つことが高画質を維持するために必要である。そのための手段として現像剤濃度制御を行っている。

現像剤濃度制御は、大きく２つの動作に分かれている。１つがビデオカウントを用いたブロック補給動作であり、もう１つがパッチ画像の測定によるパッチ検ＡＴＲ（Ａｕｔｏ Ｔｏｎｅｒ Ｒｅｐｌｅｎｉｓｈｍｅｎｔ）である。

ブロック補給動作では、プリント動作を行う毎に露光装置７から出力される画像データから各色のドット数（ビデオカウント数）を測定し、そこから消費されたトナー量を計算する。その後、パッチ検ＡＴＲの結果と合わせて、現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ内に最適な量のトナーを補給する。

パッチ検ＡＴＲを実施するには、先ず、各画像形成部Ｐにおいて通常の画像形成動作を行い、現像剤濃度制御用のトナーパターン（パッチパターン）画像を形成する。このパッチパターンは、中間転写ベルト８の表面上に転写し、パッチパターン画像の濃度をパターン読み取り手段、即ち、パッチ検知センサ８０で読み取る。パッチ検知センサ８０は、ＬＥＤのような発光素子と、フォトダイオードのような受光素子とを備え、発光素子からのパッチパターン画像へと光を照射し、その反射光を受光素子で検知する構成とされる。

制御手段１００においては、上述のようにしてパッチ検知センサ８０で読み取られた情報を演算手段により所定の演算処理を行い、得られた演算結果（読み取られたパターン濃度）と、そのときの最適な目標濃度、即ち、濃度基準値とを比較する。最適な濃度基準値は、トナーの補給状況やトナーとキャリアの比により決定されるものである。

本実施例にて、制御手段１００は、こうして比較された後、パッチ検知が実施された際の濃度が目標濃度に対し濃度が高いと判断された場合には、現像剤におけるトナー濃度を薄くするために該当する色のトナー補給量を減らす等のトナー補給量調整を実施する。また、目標濃度に対し低いと判断された場合には、トナー濃度を濃くするために該当するトナー補給量を増やす等のトナー補給量調整を実施する。

従来、このようにパッチ検ＡＴＲでのトナー補給量調整では、先ず、現像装置内の現像剤濃度を測定するためのトナー像、即ち、パッチパターン画像を形成する。そして、検知されたパッチ濃度と目標濃度との差分からどのくらい目標濃度から離れているかを判断し、トナー補給量を調整する。これにより、ブロック補給動作のみよりも精度良く現像装置内のＴ／Ｄ比を一定に保つことが可能となる。

また、パッチ検ＡＴＲは、制御手段（ＣＰＵ）１００が、パッチ検ＡＴＲを実行するタイミングであると判断した場合に実行される。ＣＰＵ１００は、前述のように画像データから求めたビデオカウント数を色毎に積算しており、いずれか１つの色がパッチ検ＡＴＲ実行閾値を越えた時点でパッチ検ＡＴＲを実行する。

ここで、パッチＡＴＲ検に基づく装置異常検知制御について説明する。

図３のように、パッチ検知センサによって読み取られた濃度Ｄ１が、そのときの目標濃度値（濃度基準値）Ｄよりも低く、装置に異常が発生していると判断する濃度値Ｔよりも低いと判断した場合は、装置に何らかの異常が発生していると判断する。そして、操作部にエラー表示を行うことで、ユーザーへ警告を促し、装置を停止させる。

次に、図４で、フローチャートを用いて、前述したパッチ検知センサの読み取り濃度と、目標濃度の差分から装置をエラーで停止する際に、複数回、例えば２〜３回、連続してエラー状態を検知した場合に装置を停止させる制御について説明する。

先ず、Ｓ３００で画像形成動作を開始する。

Ｓ３０１で、画像形成装置は、前述したように画像データから求めたビデオカウント数を色毎に積算し、いずれか１つの色がパッチ検ＡＴＲ実行閾値Ｖｔｏｔａｌを越えているかを判断する。いずれの色も積算ビデオカウント値が閾値Ｖｔｏｔａｌを越えていない（積算ビデオカウント値≦Ｖｔｏｔａｌ）場合は、画像濃度調整をせずに、次頁があるか否かを判断し（Ｓ３０２）、次頁が無い場合は、画像形成動作を終了する（Ｓ３０３）。次頁がある場合はＳ３００に戻り、画像形成動作を継続する。

Ｓ３０１で、いずれかの色の積算ビデオカウント値が閾値Ｖｔｏｔａｌを越えている（積算ビデオカウント値＞Ｖｔｏｔａｌ）と判断した場合は、以下の動作を行なう。すなわち、現像装置内のＴ／Ｄ比を調整するために、画像濃度調整制御動作（ＡＴＲ）、即ち、現像装置における現像剤濃度制御を行う（Ｓ３０４）。

次に、前述したパッチ検知センサによる読み取り濃度値と、濃度基準値の差分値（濃度変動値）ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］を、演算手段により計算する（Ｓ３０５）。差分値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］は、これに限定されるものではないが、通常、Ｔ／Ｄ比における±２．００％のレベルに相当するような値で推移するように濃度制御される。

次に、現像装置内のＴ／Ｄ比が濃度基準値から離れ、画像形成が正常に行えず、エラーとなるような濃度差分値をαとし、ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］とαを比較する（Ｓ３０６）。エラーとなるような濃度差分値αは、これに限定されるものではないが、通常、Ｔ／Ｄ比における−５．００％のレベルに相当する値とされる。

ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］がαより大きい場合（ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］＞α）は、図３で説明したように読み取り濃度値Ｄ１が、そのときの基準値Ｄよりも低く、またエラーとなるような濃度値Ｔよりも低いことになる。よってこの場合は、エラーカウントをインクリメントする（Ｓ３０７）。また、ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］がαより小さいか同じ場合（ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］≦α）は、エラーカウントをクリアし（Ｓ３０８）、Ｓ３０２に戻り、次頁の有無によって画像形成動作を制御する。

次に、Ｓ３０９で、ここまでインクリメントされたエラーカウントが所定回数、例えば、１〜２回、を超えている場合（ＥｒｒＣｎｔ＞所定回数）、つまり連続して、画像濃度値が基準値から離れ、エラーと検知した場合は、装置に異常が発生していると判断する。そして、操作部にエラー表示を行い、ユーザーへの警告を促し、装置を停止させる。エラーカウントが所定回数を超えていない場合（ＥｒｒＣｎｔ≦所定回数）は、Ｓ３０２に戻り、次頁の有無によって画像形成動作を制御する。

次に、図５に示すフローチャートを参照して、本発明に従った、複数回連続してエラー状態を検知した場合に、それまでのパッチ読み取り濃度と基準濃度の差分の推移によって、装置の異常個所を判別する制御について説明する。

Ｓ４０９までは、前述した図４の説明のＳ３０９までのフローと同様のため、省略する。

Ｓ４０９で、エラーカウント値が所定回数を超え（ＥｒｒＣｎｔ＞所定回数）、連続して濃度変動の異常を検知すると、装置に異常が発生していると判断する。

つまり、その際に、Ｓ４１０にて、図６で示すように、１回目のＡＴＲパッチ検における第１の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］と、次回のＡＴＲパッチ検における第２の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］の濃度差分値（ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］−ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］）を求める。そしてこの濃度差分値が所定値βよりも小さい場合（（ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］−ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］）＜β）は、異常と判断する（Ｓ４１１）。

即ち、第１及び第２濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］及びΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］は、基準値との差分としては、エラーとなるような値である。しかし、第１の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］から第２の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］への変動が少ないため、ＡＴＲパッチ検時のパッチ検センサ読み取り値が異常と判断する。濃度差分値βは、これに限定されるものではないが、本実施例では、Ｔ／Ｄ比における−５．００％のレベルに相当する値とされる。

また、Ｓ４１０で、図７で示すように、第１の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］と第２の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］の濃度差分値が所定値βよりも大きいか同じで（（ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］−ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］）≧β）、且つ、第１の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］よりも第２の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］の方が大きい（ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］＜ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］）場合は、異常と判断する（Ｓ４１２、Ｓ４１３）。即ち、この場合には、トナー補給をしているにも関わらず、トナー濃度が低下しているので、トナー搬送駆動手段やトナー搬送手段、即ち、トナー補給手段が、又は、トナーを供給する部分のトナー残量を検知する手段、即ち、トナー残量検出部が異常と判断する。

更に、Ｓ４１２で、図７で示すように、第１の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］よりも第２の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］の方が小さいか同じ（ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］≧ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］）と判断した場合は、装置を停止させる（Ｓ４１４）。即ち、この場合には、パッチパターン読み取り手段、トナー補給手段（トナー搬送駆動手段等）、トナー残量検出部のいずれでもない他の何らかの異常が装置に発生していると判断し、装置を停止させる。

（変更実施例）
次に、図８に示すフローチャートを参照して、本発明の他の実施例に従った制御について説明する。

本実施例では、トナー補給手段における、例えばトナーをホッパーから現像装置へ搬送するトナー搬送手段を駆動するための駆動手段のエラー状態を検知することにより、異常か否かを判断する。前述した制御においてトナー補給系が異常と判断した場合に、トナー補給系のトナー残量検知の異常か、トナー搬送手段の異常かを切り分ける制御について説明する。

Ｓ５００〜Ｓ５１１までは、前述した図５の説明のＳ４００〜Ｓ４１１までのフローと同様のため、省略する。

本実施例では、Ｓ５１２で、図８で示すように、第１の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］よりも第２の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］の方が小さいか同じ（ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］≧ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］）と判断した場合は、装置を停止させる（Ｓ５１４）。即ち、この場合には、パッチパターン読み取り手段、トナー補給手段（トナー搬送駆動手段等）、トナー残量検出部のいずれでもない他の何らかの異常が装置に発生していると判断し、装置を停止させる。

Ｓ５１２で、第１の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］よりも第２の濃度変動値ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］の方が大きい（ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ］＜ΔＤ［ＥｒｒＣｎｔ＋１］）と判断した場合は、トナーを搬送するための駆動手段等のエラーを検知する。そして、駆動手段等にエラーが発生していると判断した場合は、トナー補給手段（トナー搬送駆動手段等）のエラーと判断し、装置を停止させる（Ｓ５１３、Ｓ５１５）。

ここで、エラーを検知する手段としては、例えば駆動手段がトナーを搬送するために駆動する際に、駆動手段と連動する部材がフォトインタラプタを遮る構成とされる。この構成にて、そのフォトインタラプタを遮るタイミングが所定のタイミングと異なる場合にエラーと判断することが可能である。

Ｓ５１３で、トナー補給手段（トナー搬送駆動手段等）にエラーが発生していないと判断した場合は、現像装置へトナーを供給するトナーを収容するホッパー内のトナー残量を検知する検知手段を備えたトナー残量検出部６０に異常が発生していると判断する（Ｓ５１６）。

ここで、前述した図５、図８のフローチャートでは、差分の推移状態として、第１と第２の２回分の推移状態からエラー箇所の判別を行っていたが、３回以上の差分を記憶し、その推移状態からエラー箇所を判別することも可能である。

本発明によれば、現像装置内の現像剤濃度制御を行う際にパッチパターン画像を形成し、そのパターンを読み取り手段にて検知する装置において、濃度変動値の推移によって、パターン読み取り手段の異常検知が可能である。また、トナー残量検知センサの異常検知や、トナー補給手段（トナー搬送駆動手段等）のエラー状態を検知することによって、より詳細に装置の異常箇所を判別することが可能となる。

また、本発明は、上記実施例に示したような画像形成装置だけでなく、他の画像形成装置に対しても使用することが可能である。例えば、中間転写体を使用せず、転写材を転写ベルトなどにて搬送し、直接転写材に画像を多重転写する方式のフルカラー画像形成装置においても利用することが可能である。勿論、本発明は、モノカラー画像形成装置に適用することも可能である。これら種々の画像形成装置の構成は、当業者には周知であるので、説明は省略する。

本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。 画像形成装置内のトナー補給部の一実施例の概略構成図である。 ＡＴＲパッチ検時のパッチ読み取り濃度値と濃度目標値を説明する図である。 濃度異常を複数回連続して検知する制御を説明するフローチャートである。 本発明に従った、濃度異常を複数回連続して検知する制御を説明するフローチャートである。 ＡＴＲパッチ検時のパッチ読み取り値と濃度目標値の差分を表す図である。 ＡＴＲパッチ検時のパッチ読み取り値と濃度目標値の差分を表す図である。 本発明に従った、濃度異常を複数回連続して検知する制御を説明するフローチャートである。

符号の説明

１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ） 画像形成部
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ） 感光ドラム（像担持体）
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ） 一次帯電器（帯電手段）
４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ） 現像装置（現像手段）
５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ） 転写ローラ（一次転写手段）
６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ） ドラムクリーナ装置（クリーナ手段）
７ 露光装置（露光手段）
８ 中間転写ベルト（中間転写体）
１０ 二次転写対向ローラ
１２ 二次転写ローラ（二次転写手段）
１６ 定着装置（定着手段）
１７ 給紙カセット
３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ） 一次転写部
３４ 二次転写部
４０ 現像容器
４１ 現像ローラ（現像剤担持体）
４３ 第１トナー補給手段
４３ａ サブトナー容器（トナー補給部）
４４ 補給スクリュー（トナー搬送手段）
４５ モータ（駆動手段）
４８ 第２トナー補給手段
４８ａ トナー容器
４７、４９ 一方向クラッチ
６０ トナー残量検知手段（トナー残量検出部）
１００ 制御手段

Claims (5)

1. トナーとキャリアを含む２成分現像剤を有し、像担持体上に形成された静電像をトナー像とする現像装置と、
   補給用トナーを収容したトナー補給部と、
   前記トナー補給部内の補給用トナーを前記現像装置内へと補給するためのトナー補給手段と、
   前記現像装置内の現像剤の濃度制御を行うためのトナーパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、
   前記トナーパターン画像を読み取るパターン読み取り手段と、
   前記パターン読み取り手段からの前記トナーパターン画像の読み取り情報に基づく濃度値と予め決められた濃度基準値とを比較して得られた濃度変動値により、前記トナー補給手段を制御して前記現像装置内の現像剤濃度を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記濃度変動値が予め決められた値（α）を超えることを複数回連続して検知した場合に、第１の濃度変動値と該第１の濃度変動値よりも後に得られた第２の濃度変動値との差分が、予め決められた値（β）より小さい場合は、前記パターン読み取り手段が異常と判断することを特徴とする画像形成装置。
2. トナーとキャリアを含む２成分現像剤を有し、像担持体上に形成された静電像をトナー像とする現像装置と、
   補給用トナーを収容したトナー補給部と、
   前記トナー補給部内の補給用トナーを前記現像装置内へと補給するための第１トナー補給手段と、
   前記トナー補給部のトナー残量を計測するトナー残量検出部と、
   該トナー残量検出部の検出結果をもとに、前記トナー補給部にトナーを補給する第２トナー補給手段と、
   前記現像装置内の現像剤の濃度制御を行うためのトナーパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、
   前記トナーパターン画像を読み取るパターン読み取り手段と、
   前記パターン読み取り手段からの前記トナーパターン画像の読み取り情報に基づく濃度値と予め決められた濃度基準値とを比較して得られた濃度変動値により、前記第１トナー補給手段を制御して前記現像装置内の現像剤濃度を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記濃度変動値が予め決められた値（α）を超えることを複数回連続して検知した場合に、第１の濃度変動値と該第１の濃度変動値よりも後に得られた第２の濃度変動値との差分が、予め決められた値（β）より大きいか同じで、且つ、
   前記第１の濃度変動値より前記第２の濃度変動値が大きい場合は、前記トナー残量検出部又は前記第１トナー補給手段が異常と判断することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記トナー残量検出部又は前記第１トナー補給手段のいずれかが異常と判断した際に、前記第１トナー補給手段が異常ではないと判断した場合は、前記トナー残量検出部が異常と判断することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. トナーとキャリアを含む２成分現像剤を有し、像担持体上に形成された静電像をトナー像とする現像装置と、
   補給用トナーを収容したトナー補給部と、
   前記トナー補給部内の補給用トナーを前記現像装置内へと補給するための第１トナー補給手段と、
   前記トナー補給部のトナー残量を計測するトナー残量検出部と、
   該トナー残量検出部の検出結果をもとに、前記トナー補給部にトナーを補給する第２トナー補給手段と、
   前記現像装置内の現像剤の濃度制御を行うためのトナーパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、
   前記トナーパターン画像を読み取るパターン読み取り手段と、
   前記パターン読み取り手段からの前記トナーパターン画像の読み取り情報に基づく濃度値と予め決められた濃度基準値とを比較して得られた濃度変動値により、前記第１トナー補給手段を制御して前記現像装置内の現像剤濃度を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記濃度変動値が予め決められた値（α）を超えることを複数回連続して検知した場合に、第１の濃度変動値と該第１の濃度変動値よりも後に得られた第２の濃度変動値との差分が、予め決められた値（β）より大きいか同じで、且つ、
   前記第１の濃度変動値より前記第２の濃度変動値が小さいか同じ場合は、前記パターン読み取り手段、前記トナー残量検出部及び前記第１トナー補給手段以外の装置が異常と判断することを特徴とする画像形成装置。
5. 画像形成を行う毎に画像データからビデオカウント数を積算する手段を有し、
   前記積算手段のビデオカウント値が予め決められた値を超えた時、前記現像装置内の現像剤濃度制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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