JP2018005073A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー消費量をより正確に予測することで、トナー飛散等の異常を速やかに検知することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、現像剤を収容する現像剤容器と、画像データに基づいて像担持体上に形成された静電潜像を、前記現像剤を用いてトナー像に現像する現像装置と、前記現像剤容器から前記現像装置に前記現像剤を補給する補給装置と、を備える。前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに、該補給装置によって補給された前記現像剤の補給量（Ｘ）と、前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに出力された前記画像データに基づいて算出される前記現像剤の予測消費量（Ｙ）と、をそれぞれ求める。前記補給量（Ｘ）と前記予測消費量（Ｙ）との差（Ｘ−Ｙ）の絶対値が閾値を超えた場合に、異常を報知する。
【選択図】図６

Description

本発明は、用紙に画像を形成する画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、形成された画像の濃度の低下やトナー飛散等の異常が検知されると、現像剤担持体に担持されている現像剤を一旦放出するリフレッシュ動作やサービスマンによる清掃作業が必要であることが報知されるようになっている。このような異常は、トナー飛散や濃度を検出する光学センサーによって検知されることが一般的である。正確な検知のためには光学センサーを複数の箇所に設置したり、光学センサー自身も清掃したりする必要があり、コストアップを招いてしまう。そこで、光学センサーをできるだけ使用せずに、異常を検知する方法が要望されている。

一方で、特許文献１には、トナー補給量とトナー消費量の差分に対する像担持体上のトナー像の濃度の上昇度合いからトナー消費量を算出し、算出されたトナー消費量に基づいてトナー補給量を調整するように構成された画像形成装置が記載されている。

特開平０５−３２３７９０号公報

特許文献１に記載の画像形成装置では、像担持体上のトナー像の濃度を反射式の光学センサーで検出しているが、像担持体へのトナーの転写率は１００％ではなかったり、トナーは像担持体上に重なり合ったりしているので、反射式の光学センサーで計測された濃度からは、トナーの消費量を正確に検知できない虞がある。また、中間転写ベルト等の像担持体に損傷がある場合には、正確に濃度を計測できなくなる。

本発明は上記事情を考慮し、トナー消費量をより正確に予測することで、トナー飛散等の異常を速やかに検知することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の画像形成装置は、現像剤を収容する現像剤容器と、画像データに基づいて像担持体上に形成された静電潜像を、前記現像剤を用いてトナー像に現像する現像装置と、前記現像剤容器から前記現像装置に前記現像剤を補給する補給装置と、を備え、前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに、該補給装置によって補給された前記現像剤の補給量（Ｘ）と、前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに出力された前記画像データに基づいて算出される前記現像剤の予測消費量（Ｙ）と、をそれぞれ求め、前記補給量（Ｘ）と前記予測消費量（Ｙ）との差（Ｘ−Ｙ）が閾値を超えた場合に、異常を報知することを特徴とする。

このような構成を採用することにより、正常に消費されなかったトナーの量が多いことを判定できるので、光学式センサーを使用せずに、トナー飛散などの異常を判断して報知することができる。

本発明の第２の画像形成装置は、現像剤を収容する現像剤容器と、画像データに基づいて像担持体上に形成された静電潜像を、前記現像剤容器から補給される現像剤を用いてトナー像に現像する現像装置と、前記現像剤容器から前記現像装置に前記現像剤を補給する補給装置と、前記現像装置によって現像された前記トナー像を用紙に転写する転写装置と、該転写装置によって前記トナー像が前記用紙に転写された後に前記像担持体に残留した現像剤を回収する回収装置を備え、前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに、該補給装置によって補給された前記現像剤の補給量（Ｘ）と、前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに出力された前記画像データに基づいて算出される前記現像剤の予測消費量（Ｙ）と、前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに前記回収装置に回収された前記現像剤の回収量（Ｚ）と、をそれぞれを求め、前記補給量（Ｘ）と、前記予測消費量（Ｙ）と前記回収量（Ｚ）との和（Ｙ＋Ｚ）との差（Ｘ−（Ｙ＋Ｚ））が閾値を超えた場合に、異常を報知することを特徴とする。

このような構成を採用することにより、トナーの消費量をより正確に算出することができるので、光学式センサーを使用せずに、トナー飛散などの異常をより正確に判断して報知することができる。

本発明の画像形成装置において、前記予測消費量は、前記画像データの内、ベタ画像と細線画像とでは前記予測消費量が異なっていることを特徴としても良い。

このような構成を採用することにより、予測消費量をより正確に算出することができる。

本発明によれば、光学式センサーを使用せずに、予測されたトナー消費量を基にして異常を速やかに報知することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、画像形成部を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、トナー補給路を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、トナー回収装置を示す側面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の制御部のブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、第１の実施形態に係る異常検知方法を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、第２の実施形態に係る異常検知方法を説明するフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、第３の実施形態に係る異常検知方法を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置について説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る画像形成装置について説明する。図１は画像形成装置の構造を示した断面図である。画像形成装置１は、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエローおよびブラック）に対応する４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄを並列配置して画像形成を行う、４連タンデム型のカラープリンターである。以下、図１の紙面手前側を画像形成装置の正面側（手前側）とし、左右方向は画像形成装置を正面から見た方向を基準として説明する。

画像形成装置１００の装置本体内には、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックのそれぞれの色の画像を形成する画像形成部Ｐａ〜Ｐｄが、図１の右側から順に配設されている。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する像担持体としての感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが、図１の反時計回り方向に回転可能に設けられている。感光体ドラム１ａ〜１ｄの上方には、重ね合された各色のトナー像を担持する像担持体としての中間転写ベルト８が、従動ローラー１０及び駆動ローラー１１に循環走行可能に支持されている。中間転写ベルト８の中空部には、感光体ドラム１ａ〜１ｄのそれぞれと中間転写ベルト８を挟んで対向して、感光体ドラム１ａ〜１ｄからトナー像を中間転写ベルト８に転写する転写装置である一次転写ローラー６ａ、６ｂ、６ｃおよび６ｄが回転可能に支持されている。また、駆動ローラー１１の左側には、中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１１と対向して、中間転写ベルト８からトナー像を用紙に転写する転写装置である二次転写ローラー９が回転可能に支持されている。

さらに、中間転写ベルト８の回転方向における二次転写ローラー９の下流側（ここでは従動ローラー１０の近傍）には、中間転写ベルト８の表面に残存するトナー等を除去するためのベルトクリーニング装置１９が配置されている。ベルトクリーニング装置１９は、中間転写ベルト８の回転方向に対してカウンター方向から当接するブレードと、ブレードによって除去されたトナーが収容される回収部と、を有している。回収部に収容されたトナーは、回収スパイラル等によって画像形成装置１００の正面側に搬送されるようになっている。回収部の正面側には、搬送されたトナーの排出口が形成されている。

トナー像が転写される用紙Ｐは、装置本体の下部に設けられた用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９へと搬送される。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電装置２ａ、２ｂ、２ｃおよび２ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃおよび３ｄと、トナー像の転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄに残留した現像剤（トナー）を除去及び回収するドラムクリーニング装置７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄと、が設けられている。さらに、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して画像データに基づく露光を行う露光ユニット５が設けられている。

次に、画像形成動作について説明する。パソコン等の画像入力装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット５によって画像データに基づいて感光体ドラム１ａ〜１ｄに対して光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。静電潜像は、現像装置３ａ〜３ｄによって、対応する色のトナー像に現像される。そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧を付与することにより、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがドラム用クリーニング装置７ａ〜７ｄにより除去される。なお、後述の画像形成動作によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合には現像剤容器としてのトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄのそれぞれにトナーが補給される。

各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９においてフルカラーのトナー像が用紙Ｐ上に二次転写される。フルカラーのトナー像は定着装置１３において加熱及び加圧されて用紙Ｐに転写された後、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

次に、図２を参照して、上述した画像形成部Ｐａについて説明する。図２は画像形成部を示す断面図である。なお、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについては、基本的に画像形成部Ｐａと同様の構成であるため、その詳細な説明を省略する。感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の反時計回り方向）に沿って、上述した帯電装置２ａ、現像装置３ａ、一次転写ローラー６ａ、ドラムクリーニング装置７ａが配設されている。

帯電装置２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラー２０と、帯電ローラー２０をクリーニングするための帯電クリーニングローラー２１と、を有している。

現像装置３ａは、磁性キャリアとトナーとを含む現像剤が収納される現像容器３０を備えている。現像容器３０の下部には、撹拌搬送室３１と供給搬送室３２とが形成されている。撹拌搬送室３１には、トナーコンテナ４ａからトナー補給装置４０（図３参照）によって補給されるトナーを受け入れるトナー補給口３７が形成されている。また、撹拌搬送室３１及び供給搬送室３２には、補給されたトナーを磁性キャリアと混合して撹拌し、帯電させるための撹拌搬送スクリュー３３ａ及び供給搬送スクリュー３３ｂがそれぞれ回転可能に配設されている。さらに、現像容器３０には、現像容器３０内のトナーの量を検知するトナー濃度センサー３８が備えられている。現像容器３０内のトナー濃度が所定量よりも少ないことをトナー濃度センサー３８が検知すると、後述するトナー補給装置４０によって、トナーコンテナ４ａから現像容器３０にトナーが補給されるようになっている。トナー濃度センサー３８としては、透磁率センサーを使用できる。

現像容器３０には、感光体ドラム１ａに対向する部分に、開口部３０ａが形成されている。現像容器３０内には、供給搬送スクリュー３３ｂの上方に磁気ローラー３４が対向して配置され、磁気ローラー３４の斜め上方に現像ローラー３５が対向して配置されている。現像ローラー３５の外周面の一部は、開口部３０ａから露出して感光体ドラム１ａに対向している。磁気ローラー３４および現像ローラー３５は、それぞれ図２において反時計回り方向に回転する。

また、現像ローラー３５と磁気ローラー３４との対向領域よりも磁気ローラー３４の回転方向上流側には、穂切りブレード３６が、磁気ローラー３４の長手方向（図２の紙面と垂直方向）に沿って取り付けられている。穂切りブレード３６の先端部と磁気ローラー３４の表面との間には僅かな隙間が形成されている。

撹拌搬送スクリュー３３ａ及び供給搬送スクリュー３３ｂによって、現像容器３０内の撹拌搬送室３１及び供給搬送室３２を、現像剤が循環しながら撹拌されることでトナーが帯電する。帯電したトナーを含む現像剤は、供給搬送スクリュー３３ｂによって磁気ローラー３４に搬送され、磁気ローラー３４上に磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、穂切りブレード３６によって層厚規制された後、磁気ローラー３４と現像ローラー３５との対向領域に搬送され、磁気ローラー３４に印加される直流電圧と現像ローラー３５に印加される直流電圧との電位差、及び磁気ローラー３４が発生させる磁界によって現像ローラー３５上にトナー薄層を形成する。

現像ローラー３５上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー３５の回転によって感光体ドラム１ａと現像ローラー３５との対向領域に搬送される。現像ローラー３５には所定のバイアスが印加されているため、感光体ドラム１ａとの間の電位差によって現像ローラー３５から感光体ドラム１ａにトナーが飛翔し、感光体ドラム１ａ上の静電潜像が現像される。

ドラムクリーニング装置７ａは、摺擦ローラー２２と、クリーニングブレード２３と、回収スパイラル２４と、を有している。

摺擦ローラー２２は、感光体ドラム１ａに所定の圧力で圧接されている。クリーニングブレード２３は、摺擦ローラー２２と感光体ドラム１ａとの当接面よりも感光体ドラム１ａの回転方向下流側において、感光体ドラム１ａの回転方向に対してカウンター方向から感光体ドラム１ａに当接するように支持されている。回収スパイラル２４は、摺擦ローラー２２およびクリーニングブレード２３によって感光体ドラム１ａ表面から除去されたトナーを画像形成装置１００の正面側に搬送する。ドラムクリーニング装置７ａの正面側には、搬送されたトナーの排出口が形成されている。

次に、図３を参照して、トナーコンテナ４ａから現像装置３ａの現像容器３０へトナーを補給するトナー補給装置４０について説明する。図３はトナー補給路を模式的に示す図である。

図３に示されるように、トナー補給装置４０は、トナーコンテナ４ａの下部から水平方向に延びるトナー搬送管４１と、トナー搬送管４１内に設けられる搬送スクリュー４２と、トナー搬送管４１と連通すると共に鉛直方向に延びて現像装置３ａのトナー補給口３７に連通するトナー補給管４３と、水平方向にスライド可能に設けられて現像容器３０のトナー補給口３７を開閉するシャッター部材４４と、を備えている。

トナー搬送管４１の一端部には、トナーコンテナ４ａと連通するトナー受入口４０ａが形成され、他端部には、トナー補給管４３と連通するトナー排出口４０ｂが形成されている。

搬送スクリュー４２は、トナー搬送管４１内に回転可能に支持されている。搬送スクリュー４２の一端には、補給モーターＭが接続されている。補給モーターＭが駆動することで搬送スクリュー４２が回転して、トナー受入口４０ａからトナー搬送管４１に受け入れられたトナーが、トナー排出口４０ｂに向けて搬送される。

補給モーターＭとしては、回転数の管理が可能なステッピングモーターやブラシレスモーターが好ましい。なお、ブラシモーターを使用する場合は、エンコーダーを用いて搬送スクリュー４２の回転数を光学センサー等で検知する必要がある。

トナー補給管４３は、トナー搬送管４１のトナー排出口４０ｂから鉛直方向下方に延びて、現像容器３０のトナー補給口３７に連通している。

シャッター部材４４は、トナー補給管４３の下端の開口が開かれる開放位置と、開口を閉じる閉止位置と、の間を水平方向にスライドする。現像装置３ａが装着されていない状態では、シャッター部材４４は閉止位置にばね部材で付勢されている。現像剤装置３ａが装着されると、シャッター部材４４が現像装置３ａで押圧されてばね部材の付勢力に抗して開放位置にスライドする。これにより、トナー補給管４３の開口が現像容器３０のトナー補給口３７と連通する。

現像装置３ａの現像容器３０に設けられたトナー濃度センサー３８によって、現像容器３０内のトナーの量が所定値を下回ったことが検知されると、搬送スクリュー４２が回転し、トナーコンテナ４ａから供給されたトナーが、トナー搬送管４１内をトナー排出口４０ｂに向けて搬送される。そして、トナー排出口４０ｂからトナー補給管４３を通ってトナー補給口３７から現像容器３０に供給される。

さらに、画像形成装置１００は、ドラムクリーニング装置７ａ〜７ｄで回収されたトナーとベルトクリーニング装置１９で回収されたトナーを回収するトナー回収装置５０を備えている。

次に、図４を参照してトナー回収装置５０について説明する。図４はトナー回収装置５０を正面から見た斜視図である。

トナー回収装置５０は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの正面側に設けられて、回収されたトナーが一時的に収容される中間回収ボックス５１と、中間回収ボックス５１の下方に設けられて、トナーが最終的に回収されるトナー回収容器５２と、を備えている。

中間回収ボックス５１は、４つの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに対応する寸法の中空部を有している。中間回収ボックス５１には、ドラムクリーニング装置７ａ〜７ｄに設けられた排出口に連通する回収トナー受入口５４と、ベルトクリーニング装置１９のトナー排出口に連通する回収トナー受入口５５と、が形成されている。さらに、中間回収ボックス５１の底面には、左右方向に沿って搬送経路５１ａが形成されている。回収トナー受入口５４、５５から受け入れられたトナーは、自重によって搬送経路５１ａに落下する。搬送経路５１ａの底部の一端部には、トナー回収容器５２と連通する接続パイプ５７が連通している。

搬送経路５１ａには、収容されたトナーを搬送する搬送スクリュー５９が回転可能に支持されている。搬送スクリュー５９が回転することで、搬送経路５１ａに落下したトナーは、接続パイプ５７の方向に搬送される。搬送されたトナーは、接続パイプ５７を通してトナー回収容器５２に回収される。トナー回収容器５２には、重量センサー６０が備えられている。

画像形成装置１００は、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄやトナー補給装置４０、トナー回収装置５０等の動作を制御する制御部７０を備えている。

制御部７０について、図５を参照して説明する。図５は制御部のブロック図である。制御部７０は、ＣＰＵ、制御プログラムを記憶するＲＯＭ、作業領域として使用されるＲＡＭ等で構成されている。

制御部７０は、予測消費量算出部７１と、補給モーター制御部７２と、トナー補給量算出部７３と、トナー回収量算出部７４と、表示部７５と、を備えている。

予測消費量算出部７１は、画像入力装置から入力される画像データに基づいて、消費されるトナーの量（予測消費量Ｚ）を算出する。一例として、画像データを構成する画素を画像部と非画像部とに二値化して、画像部となる画素の数に基づいて消費されるトナー量を算出する。

補給モーター制御部７２には、現像容器３０に備えられたトナー濃度センサー３８の出力が入力される。そして、入力されたトナー濃度に基づいて、トナー補給装置４０に設けられる搬送スクリュー４２を回転させる補給モーターＭの回転数を制御する。

トナー補給量算出部７３は、補給モーター制御部７２で制御される補給モーターＭの回転数を算出する。そして、補給モーターＭの回転数から搬送スクリュー４２の回転数を算出し、算出された搬送スクリュー４２の回転数から、トナーコンテナ４ａ〜４ｄから現像装置３ａ〜３ｄへ補給されたトナーの量（補給量Ｘ）を算出する。

トナー回収量算出部７４には、トナー回収容器５２に備えられた重量センサー６０の出力値が入力される。そして、この出力値に基づいて、ドラムクリーニング装置７ａ〜７ｄ及びベルトクリーニング装置１９によってトナー回収容器５２に回収されたトナーの量（回収量Ｚ）を算出する。

表示部７５は、例えば、画像形成装置１００に設けられる液晶パネルや、サービスマンとリモートで接続される通信端末である。

上記構成を有する画像形成装置１００における第１の実施形態に係る異常検知方法について、図６のフローチャートを参照して説明する。この異常検知方法においては、トナー補給装置４０による１回の補給作業によって補給された補給量（Ｘ）と、この補給作業後に行われた画像形成作業によって消費されるべきトナーの予測消費量（Ｙ）と、を比較することで、補給されたトナーが画像形成に適切に使用されたかどうかを判定する。

まず、ステップＳ１において、補給モーター制御部７２が、トナー補給装置４０の補給モーターＭを制御して、搬送スクリュー５９を所定の回転数だけ回転させる。これにより、トナーコンテナ３ａから現像容器３０にトナーが補給される。

次に、ステップＳ２において、補給モーター制御部７２が、現像容器３０に備えられているトナー濃度センサー３８で検知されたトナー濃度が所定濃度Ｔｄ以上かどうかを判定する。

その結果、検知されたトナー濃度が所定濃度Ｔｄ以上であると判定されると、ステップＳ３に進む。ステップＳ３では、トナー補給量算出部７３が、この補給作業における搬送スクリュー５９の回転数から、補給されたトナーの量（補給量）Ｘを算出する。検知されたトナー濃度が所定濃度Ｔｄよりも低い場合は、ステップＳ１に戻って、トナー濃度が所定濃度Ｔｄ以上となるまでトナー補給を行う。

次に、ステップＳ４において、画像入力装置から画像データが入力されると、ステップＳ５において、予測消費量算出部７１が、入力された画像データに基づいた予測消費量Ｙを算出する。なお、ステップＳ５で算出される予測消費量Ｙは、前回入力された画像データから算出された前回の予測消費量Ｙに、今回入力された画像データから算出された予測消費量Ｙを加えたものとなる。つまり、補給量Ｘのトナーが補給された後に入力された画像データから予測される予測消費量Ｙの蓄積となる。次に、ステップＳ６において、画像形成作業が実行された後、ステップ７に進む。

ステップＳ７では、制御部７０が、補給量Ｘと予測消費量Ｙとの差（Ｘ−Ｙ）の絶対値（｜Ｘ−Ｙ｜）が、閾値Ｔ１以下かどうかを判定する。

その結果、差（Ｘ−Ｙ）の絶対値（｜Ｘ−Ｙ｜）が閾値Ｔ１以下と判定されると、現像容器３０中のトナー量が問題ない範囲内であり、異常は生じていないと判断される。一方、差の絶対値（|Ｘ−Ｙ|）が閾値Ｔ１よりも大きいと判定されると、補給されたトナー量が多すぎる、或いは、少なすぎる等の異常が発生していると判断され、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、表示部７５が異常を報知する。表示部７５に異常が報知されると、感光体ドラム１ａ〜１ｄに担持されている現像剤を一旦放出するリフレッシュ動作や、サービスマンによるメンテナンスが行われる。

なお、差が正の場合（Ｘ−Ｙ＞０、Ｘ＞Ｙ）は、補給量Ｘが予測消費量Ｙよりも多い状態であり、現像容器３０内のトナー量が多いため、帯電不良が起こりやすい、または、補給されたトナーが正常にトナー像形成に消費されずに現像容器３０内に滞留しやすいので、画像形成装置１００の内部へのトナー飛散や、白紙部へのかぶり画像等の問題が発生する。これらの問題は、正常な使用環境以外の環境（例えば、高濃度連続印刷や、低濃度連続印刷、長期間放置、高湿度地域での使用、仕向地の異なる現像剤の使用、非正規品の現像剤の使用等）での使用時や、トナーの帯電量不足等によって発生する。一方、差が負の場合（Ｘ−Ｙ＜０、Ｘ＜Ｙ）は、予測消費量Ｙが補給量Ｘよりも多い場合であり、正常なトナー像形成に必要な量のトナーが十分に現像容器３０に供給されておらず不足していることとなる。

そこで、ステップＳ７で差の絶対値（｜Ｘ−Ｙ｜）が閾値Ｔ１以下と判定された場合は、ステップＳ９に進み、差が正か負かを判定する。

その結果、差が正と判定されると、ステップＳ２に戻る。その後、ステップＳ３では、補給量Ｘの値が引き続き参照される。

一方、ステップＳ９で差が負と判定されると、ステップＳ１に戻って、トナー補給が実行される。つまり、前述のように、差が負の場合は、正常なトナー像形成に必要な量のトナーが供給されていないこととなるので、トナーを補給するように制御される。その後、ステップＳ３では、補給量Ｘの値は、前回の補給作業での補給量に、今回の補給作業の補給量を加えたものとなる。

このように、トナー補給装置４０による前回のトナー補給時から今回の補給時までの間の補給量（Ｘ）と予測消費量（Ｙ）とによって、補給されたトナーが画像形成に適切に使用されたかどうかを判定する。

上記説明したように本発明の画像形成装置１００によれば、画像データから算出されるトナーの予測消費量Ｙと、補給モーターＭの回転数から算出されるトナーの補給量Ｘと、を用いて、トナー飛散や濃度異常等の画像形成装置１００の異常を報知することができる。このように、光学センサーを使用する必要がないので、コストをかけずに迅速に異常を報知することができる。さらに、補給量Ｘと予測消費量Ｙとの差の正負を判定することで、大きな異常が発生する前に適切な処置をとることができるので、異常の発生を未然に防いで、異常報知の回数を低減できる。

次に、第２の実施形態に係る異常検知方法について、図７のフローチャートを参照して説明する。この異常検知方法においては、トナー補給装置４０による１回の補給作業によって補給された補給量（Ｘ）と、この補給作業後に行われた画像形成作業によって消費されるべきトナーの予測消費量（Ｙ）と補給作業後に行われた画像形成作業によって回収されたトナーの回収量（Ｚ）と、を比較することで、補給されたトナーが画像形成に適切に使用されたかどうかを判定する。

まず、ステップＳ２１において、補給モーター制御部７２が、トナー補給装置４０を制御して、トナーコンテナ３ａから現像容器３０にトナーが補給される。

次に、ステップＳ２２において、補給モーター制御部７２が、現像容器３０に備えられているトナー濃度センサー３８で検知されたトナー濃度が所定濃度Ｔｄ以上かどうかを判定する。

その結果、検知されたトナー濃度が所定濃度Ｔｄ以上であると判定されると、ステップＳ２３に進む。ステップＳ３では、トナー補給量算出部７３が、補給されたトナーの量（補給量）Ｘを算出する。

次に、ステップＳ２４において、画像入力装置から画像データが入力されると、ステップＳ２５において、予測消費量算出部７１が、入力された画像データに基づいた予測消費量Ｙを算出する。次に、ステップＳ２６において、画像形成作業が実行された後、ステップ２７に進む。

ステップＳ２７では、トナー回収量算出部７４が、トナー回収容器５２に備えられた重量センサー６０の出力値に基づいて、この画像形成作業において、ドラムクリーニング装置７ａ〜７ｄ及びベルトクリーニング装置１９によってトナー回収容器５２に回収されたトナーの量Ｚ（回収量）を算出し、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２８において、制御部７０は、補給量Ｘと、予測消費量Ｙと回収量Ｚとの和（Ｙ＋Ｚ）との差（Ｘ−（Ｙ＋Ｚ））の絶対値（｜Ｘ−（Ｙ＋Ｚ）｜）が、閾値Ｔ２以下かどうかを判定する。閾値Ｔ２は閾値Ｔ１よりも小さい値である。

その結果、差の絶対値（｜Ｘ−（Ｙ＋Ｚ）｜）が閾値Ｔ２以下と判定されると、現像容器３０中のトナー量が問題ない範囲内であり、異常は生じていないと判断されて、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、第１の実施形態のフローチャート（図６参照）のステップＳ９と同様の処理が行われる

一方で、差の絶対値（|Ｘ−（Ｙ＋Ｚ）|）が閾値Ｔ２よりも大きい場合は、補給されたトナー量が多すぎる、或いは、少なすぎる等の異常が発生していると判断され、ステップＳ２９に進む。

ステップＳ２９では、表示部７５が異常を報知する。表示部７５に異常が報知されると、感光体ドラム１ａ〜１ｄに担持されている現像剤を一旦放出するリフレッシュ動作や、サービスマンによるメンテナンスが行われる。

なお、第２の実施形態においても、予測消費量Ｙは、補給量Ｘのトナーが補給された後に入力された画像データから予測された予測消費量Ｙの蓄積であり、回収量Ｚは、補給量Ｘのトナーが補給された後に実行された画像形成作業において回収されたトナーの回収量Ｚの蓄積である。

第２の実施形態では、ドラムクリーニング装置７ａ〜７ｄとベルトクリーニング装置１９で回収されたトナーの量（回収量Ｚ）を、補給量Ｘから必ず消費される量として計算しているので、画像形成作業で実際に消費される量を少ない誤差で算出することができる。したがって、より正確に異常を報知することができるので好ましい。

次に、第３の実施形態に係る異常検知方法について、図８のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ３１からステップＳ３７までは、第１の実施形態（図６参照）と同様の処理であるので、説明を省略する。第３の実施形態では、ステップＳ３７で、差の絶対値（｜Ｘ−Ｙ｜）が閾値Ｔ１よりも多いと判定された場合に、ステップＳ３８に進んで、差が正か負かを判定する。

その結果、差が正と判定されると、第１の実施形態と同様にステップＳ３２に戻る。一方、差が負と判定されると、ステップＳ３９に進む。

ステップＳ３９では、ステップＳ３７で、差の絶対値（｜Ｘ−Ｙ｜）が閾値Ｔ１よりも多いと判定された回数が、Ｎ回目かどうかを判定する。Ｎ回目は、例えば２回目とすることができる。

その結果、Ｎ回目よりも少ないと判定されると、ステップＳ３１に戻ってトナー補給が実行される。一方、ステップＳ３９で、差の絶対値（｜Ｘ−Ｙ｜）が閾値Ｔ１よりも多いと判定された回数が、Ｎ回目と判定されると、ステップＳ４０に進み、第１の実施形態におけるステップＳ８と同様に異常報知が実行される。

第３の実施形態においては、差の絶対値（｜Ｘ−Ｙ｜）が閾値Ｔ１以下と判定された場合は、特に対策をとらず、差の絶対値（｜Ｘ−Ｙ｜）が閾値Ｔ１よりも大きいと判定された場合には、異常を報知する前に異常の拡大を防ぐ対策を速やかにとっている。そして、異常が甚大となる前に異常報知しているので、異常報知の回数を低減できる。

本実施形態においては、予測消費量算出部７１において、画像データのうちの画像部をベタ画像と細線画像とに区別し、それぞれで予測されるトナー消費量を異ならせることが好ましい。ベタ画像が多い原稿は、例えば、写真等である。感光体ドラム１ａ〜１ｄに形成される静電潜像は、エッジの部分の電界強度が高いので、エッジにより多くのトナーが付着する。このため、エッジの多い細線画像の方が、ベタ画像よりも、静電潜像の単位面積当たりの付着トナー量が多くなる傾向がある。そこで、細線画像は、ベタ画像よりも所定の量だけトナー消費量を多くするように設定する。これにより、画像データからトナーの消費量（予測消費量Ｚ）をより正確に予測することができるので、より正確な異常検知が可能となる。

また、補給量Ｘを算出するために、現像装置３ａ〜３ｄの現像容器３０内の磁性現像剤の濃度を透磁率センサーで計測して、この濃度から補給量Ｘを算出してもよい。また、回収量Ｚを算出するために、重量センサー６０の代わりに、フロート式の位置センサーを用いても良い。

また、感光体ドラム１ａ〜１ｄや中間転写ベルト８の白紙部の濃度を検知する光学センサーを備えることもできる。この場合、上記の警告が報知された際に、光学センサーによって白紙部の濃度を検出して、検出結果に基づいて、白紙部のかぶりの有無を判定する。かぶり有と判定された場合は、異常の原因が、白紙部へのかぶり画像の発生であると判断できる。一方、かぶり無と判定された場合は、異常の原因が、トナー飛散や過剰な高濃度であると判断できる。このように異常の原因を判断することにより、原因に応じた適切な処置を速やかにとることができる。

さらには、あるいは、補給量Ｘと予測消費量Ｙとの差（Ｘ−Ｙ）の推移を観察して、閾値に達する時期を予測し、閾値に達する前に、トナーのリフレッシュ作業や、サービスマンによるメンテナンス作業を行うようにしてもよい。さらに、機内温度や湿度、印字率、トナーカートリッジ情報、濃度キャリブレーション情報等を考慮することで、より正確な異常予測と異常原因の解明を行うことができる。

本発明の実施形態では、プリンターに本発明の構成を適用した場合について説明したが、他の異なる実施形態では、複写機、ファクシミリ、複合機等のプリンター以外の画像形成装置に本発明の構成を適用しても良い。

さらに、上記した本発明の実施形態の説明は、本発明に係る画像形成装置における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ〜３ｄ 現像装置
４ａ〜４ｄ トナーコンテナ（現像剤容器）
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラー（転写装置）
７ａ〜７ｄ ドラムクリーニング装置
８ 中間転写ベルト（像担持体）
９ 二次転写ローラー（転写装置）
１９ ベルトクリーニング装置
４０ トナー補給装置
５０ トナー回収装置（回収装置）
１００ プリンター（画像形成装置）

Claims (3)

1. 現像剤を収容する現像剤容器と、
   画像データに基づいて像担持体上に形成された静電潜像を、前記現像剤を用いてトナー像に現像する現像装置と、
   前記現像剤容器から前記現像装置に前記現像剤を補給する補給装置と、を備え、
   前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに、該補給装置によって補給された前記現像剤の補給量（Ｘ）と、
   前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに出力された前記画像データに基づいて算出される前記現像剤の予測消費量（Ｙ）と、
   をそれぞれ求め、
   前記補給量（Ｘ）と前記予測消費量（Ｙ）との差（Ｘ−Ｙ）の絶対値が閾値を超えた場合に、異常を報知することを特徴とする画像形成装置。
2. 現像剤を収容する現像剤容器と、
   画像データに基づいて像担持体上に形成された静電潜像を、前記現像剤容器から補給される現像剤を用いてトナー像に現像する現像装置と、
   前記現像剤容器から前記現像装置に前記現像剤を補給する補給装置と、
   前記現像装置によって現像された前記トナー像を用紙に転写する転写装置と、
   該転写装置によって前記トナー像が前記用紙に転写された後に前記像担持体に残留した現像剤を回収する回収装置を備え、
   前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに、該補給装置によって補給された前記現像剤の補給量（Ｘ）と、
   前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに出力された前記画像データに基づいて算出される前記現像剤の予測消費量（Ｙ）と、
   前記補給装置による前回の補給時から今回の補給時までに前記回収装置に回収された前記現像剤の回収量（Ｚ）と、
   をそれぞれを求め、
   前記補給量（Ｘ）と、前記予測消費量（Ｙ）と前記回収量（Ｚ）との和（Ｙ＋Ｚ）との差（Ｘ−（Ｙ＋Ｚ））の絶対値が閾値を超えた場合に、異常を報知することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記予測消費量は、
   前記画像データの内、ベタ画像と細線画像とでは前記予測消費量が異なってい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。

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