JP2021196404A - 画像形成装置及び画像濃度不良の検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真方式の画像形成装置において、画像解析機構を搭載することなく、スクリュームラを検出できるようにする。【解決手段】画像形成装置の制御部は、感光体ドラム上にドラム長手方向の幅が供給スクリューの羽の間隔より狭くかつドラム回転方向の長さがスクリュームラの周期よりも長い帯状画像を作像させ、帯状画像の作像時に現像電流検出部９０により検出された現像電流の時間変化を解析することにより、スクリュームラを検出する。【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置及び画像濃度不良の検出方法に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置においては、画像の通紙方向に対して角度を持った斜めの周期性を有する画像濃度不良が発生することがある。この画像濃度不良は、現像装置の供給スクリューから現像ローラーに現像剤を供給する際の供給ムラが要因であり、スクリュームラと呼ばれる。スクリュームラは、軽微であれば作像条件（現像条件）を調整することで補修が可能である。従来、スクリュームラは画像解析機構により検出が可能であったが、画像解析機構はオプションでコストがかかるため、搭載しない画像形成装置も存在する。

画像形成装置において画像不良を検出する技術としては、例えば、像担持体と現像剤担持体との間に流れる現像電流の実測値を検出する現像電流検出部を備え、画像形成条件に基づいて算出した現像電流の試算値と現像電流の実測値とを比較して、画像不良が発生しているか否かを判断する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１８−０６３３６４号公報

しかしながら、スクリュームラは、横幅がスクリュームラの横の間隔であるスクリューピッチ（図５参照）以上の画像では現像電流は均一になってしまうため、ユーザーが印刷する画像では検出できないケースが想定される。

本発明の課題は、電子写真方式の画像形成装置において、画像解析機構を搭載することなく、スクリュームラを検出できるようにすることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の画像形成装置は、
現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に現像剤を供給するスクリュー状の現像剤供給部材と、
前記現像剤担持体から前記現像剤のトナーが供給されることによって画像が作像される像担持体と、
作像時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる現像電流の値を検出する現像電流検出部と、
前記像担持体の回転方向に対して角度を持ち周期性を有する画像濃度不良を検出する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記像担持体上に前記像担持体の長手方向の幅が前記現像剤供給部材の羽の間隔より狭くかつ前記像担持体の回転方向の長さが前記画像濃度不良の周期よりも長い帯状画像を作像させ、前記帯状画像の作像時に前記現像電流検出部により検出された現像電流の時間変化を解析することにより、前記画像濃度不良を検出する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、前記画像濃度不良の検出において、複数の前記帯状画像を前記像担持体上に作像させ、前記複数の帯状画像は、前記像担持体の長手方向に等間隔であり、隣り合う前記帯状画像同士の間隔が前記現像剤供給部材の羽の間隔の整数倍である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記帯状画像の長辺は、前記像担持体の回転方向に対して角度を持った前記画像濃度不良の筋状のラインに対して交差する。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、
前記制御部は、前記画像濃度不良の検出結果に応じて作像条件を変更する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記作像条件は、作像時に前記現像剤担持体に印加するバイアスの設定値である。

請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、
前記作像条件は、前記現像剤のトナー濃度である。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発明において、
前記現像剤のトナーの帯電量を検出するトナー帯電量検出部を備え、
前記制御部は、前記トナー帯電量検出部のトナー帯電量検出結果に基づいて前記画像濃度不良の検出基準を設定する。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発明において、
前記制御部は、前記帯状画像の作像時に検出された前記現像電流の時間変化に周期性があり、前記現像電流の時間変化の周期が前記像担持体の回転方向における前記画像濃度不良の周期又はその整数倍であり、前記現像電流の時間変化の低い側の極値が所定の検出基準を下回る場合に、前記画像濃度不良が検出されたと判断する。

請求項９に記載の発明は、
現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給するスクリュー状の現像剤供給部材と、前記現像剤担持体から前記現像剤のトナーが供給されることによって画像が作像される像担持体と、作像時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる現像電流の値を検出する現像電流検出部と、を備える画像形成装置における画像濃度不良の検出方法であって、
前記画像濃度不良は、前記像担持体の回転方向に対して角度を持ち周期性を有し、
前記像担持体上に前記像担持体の長手方向の幅が前記現像剤供給部材の羽の間隔より狭くかつ前記像担持体の回転方向の長さが前記画像濃度不良の周期よりも長い帯状画像を作像する工程と、
前記帯状画像の作像時に前記現像電流検出部により検出された現像電流の時間変化を解析することにより、前記画像濃度不良を検出する工程と、
を含む。

本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置において、画像解析機構を搭載することなく、スクリュームラを検出することが可能となる。

画像形成装置の概略構成を示す図である。 画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。 現像装置の垂直断面図である。 現像装置上方から見た水平断面図である。 スクリュームラの一例を示す図である。 図２の制御部により実行される画像濃度不良検出処理を示すフローチャートである。 感光体ドラムの全面に作像を行った場合の現像電流の時間変化を示すグラフである。 帯状画像の一例を示す図である。 図８Ａの帯状画像の作像時の現像電流の時間変化を示すグラフである。 複数の縦の帯状画像からなる帯状画像群の一例を示す図である。 図９Ａの帯状画像群の作像時の現像電流の時間変化を示すグラフである。 複数の斜めの帯状画像からなる帯状画像群の一例を示す図である。 スクリュームラを検出するための検出基準を説明するための図である。

以下、本実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

（画像形成装置１の構成）
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、第１の実施形態に係る画像形成装置１の主要な機能的構成を示すブロック図である。図１、２に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用したカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー画像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー画像を重ね合わせた後、用紙Ｓに転写（二次転写）することにより、画像を形成する。

画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に各色トナー画像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、記憶部７０、通信部８０、現像電流検出部９０及び制御部１００を備えている。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して図２に示す画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。
例えば、制御部１００のＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムとの協働により、図６に示す画像濃度不良検出処理を実行する。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。
自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力された画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データは、画像形成部４０に入力される。

画像形成部４０は、入力された画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム（本発明の「像担持体」に対応）４１３、帯電装置４１４、ドラムクリーニング装置４１５等を備える。画像形成ユニット４１を構成する各装置（感光体ドラム４１３を含む）は、図１に示すｘ方向を長手方向としている。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０［ｍｍ］のアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。

制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３を一定の周速度で図１の矢印の方向に回転させる。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。
露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分現像方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー画像を形成する（作像する）。すなわち、現像装置４１２が有する現像ローラー３２（本発明の「現像剤担持体」に対応）は、回転しながら現像剤を担持し、現像剤に含まれるトナーを感光体ドラム４１３に供給することによって感光体ドラム４１３の表面にトナー画像を形成する。現像装置４１２については詳細を後述する。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー画像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー画像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー画像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側（一次転写ローラー４２２と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー画像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー画像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側（二次転写ローラー４２４と当接する側）にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー画像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー画像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接するベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。なお、二次転写ローラー４２４に代えて、二次転写ローラーを含む複数の支持ローラーに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成（いわゆるベルト式の二次転写ユニット）を採用しても良い。

定着部６０は、トナー画像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー画像を定着させる。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）があらかじめ設定された種類毎に収容される。搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。

給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー画像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

なお、用紙Ｓは、長尺紙やロール紙であってもよい。この場合、用紙Ｓは、画像形成装置１と接続された給紙装置（図示せず）に収容されており、給紙装置が保有する用紙Ｓは、当該給紙装置から用紙給紙口５４を介して画像形成装置１へと供給され、搬送経路部５３へと送り出される。

記憶部７０は、例えば、不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブ等により構成される。記憶部７０には、画像形成装置１に係る各種設定情報を始めとする各種データが記憶されている。

通信部８０は、例えばＬＡＮ（Local Area Network）カード等の通信制御カードで構成され、ＬＡＮ、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。

現像電流検出部９０は、各画像形成ユニット４１に配置され、感光体ドラム４１３へのトナー画像の作像時に感光体ドラム４１３と現像ローラー３２との間に流れる現像電流を検出する。現像電流検出部９０は、図示しない現像バイアス印加部により現像バイアスを現像ローラー３２に印加することによる現像電流の値を検出し、制御部１００に出力する。

（現像装置４１２の構成）
ここで、現像装置４１２の構成を詳細に説明する。
図３は現像装置４１２の垂直断面図、図４は現像装置４１２を上方から見た水平断面図である。
現像装置４１２は、図３及び図４に示すように、現像剤を収容し、現像装置４１２の全体構成を支持する筐体３１と、感光体ドラム４１３へ現像剤のトナーを供給する現像剤担持体としての現像ローラー３２と、現像ローラー３２へ現像剤を供給する現像剤供給部材としての供給スクリュー３３と、供給スクリュー３３による現像剤搬送方向とは反対方向に現像剤を搬送する撹拌スクリュー３４とを備える。

現像剤は、トナーとキャリアを含む乾式二成分現像剤であり、トナーとキャリアを混合させて撹拌することによりトナーを帯電状態とすることができる。帯電したトナーは、現像ローラー３２を通じて静電潜像が形成された感光体ドラム４１３の表面に付着され、トナー画像が現像される。

筐体３１は、感光体ドラム４１３に向けて開放された開口部を備えており、この開口部の近傍に形成された空間に現像ローラー３２が回転可能に支持されている。
現像ローラー３２と感光体ドラム４１３は、いずれも、円筒状であり、これらの回転軸は互いに平行且つ水平に向けられている。また、現像ローラー３２の外周面と感光体ドラム４１３の外周面とは、所定の現像ギャップを形成するように配置されている。

筐体３１は、供給スクリュー３３を格納した供給室３１１と、撹拌スクリュー３４を格納した撹拌室３１２とを備えている。
筐体３１内において、現像ローラー３２と供給スクリュー３３と撹拌スクリュー３４は、いずれもその回転中心線がｘ方向に平行となるように支持されており、これらは略ｙ方向に並んで配置されている。供給スクリュー３３及び供給室３１１は、現像ローラー３２の隣であって、感光体ドラム４１３の反対側に配置されている。また、撹拌スクリュー３４及び撹拌室３１２は、供給スクリュー３３及び供給室３１１の隣であって、現像ローラー３２の反対側に配置されている。
現像ローラー３２と供給スクリュー３３と撹拌スクリュー３４は、図示しないモーターを駆動源として図示しない動力伝達機構を介していずれも同じ回転方向に連動回転動作が付与される。

供給スクリュー３３は、筐体３１内に回転可能に支持された第一軸３３１と、第一軸３３１に固定装備された螺旋状（スクリュー状）の撹拌羽根３３２とを備えている。
供給室３１１は、内底部のｙ−ｚ平面に沿った断面形状が下に向かって凸となる円弧状であり、その内径は撹拌羽根３３２の最外径より僅かに大きく設定されている。そして、撹拌羽根３３２の外周は供給室３１１の内底部に接近した状態で配置されている。
供給室３１１内に現像剤が充填された状態で、供給スクリュー３３が規定の正回転方向に回転駆動されることにより、供給室３１１内において、現像剤をｘ方向に平行な矢印Ｈ１方向に向かって撹拌しながら搬送することができる。
供給スクリュー３３は、現像ローラー３２のｘ方向の全長に渡って前記現像ローラー３２に接近して配置されており、現像ローラー３２の外周面全域にわたって現像剤に含まれるトナーを供給することができる。

撹拌スクリュー３４は、筐体３１内に回転可能に支持された第二軸３４１と、第二軸３４１に固定装備された螺旋状の撹拌羽根３４２とを備えている。
撹拌室３１２は、内底部のｙ−ｚ平面に沿った断面形状が下に向かって凸となる円弧状であり、その内径は撹拌羽根３４２の最外径より僅かに大きく設定されている。そして、撹拌羽根３４２の外周は撹拌室３１２の内底部に接近した状態で配置されている。
また、撹拌スクリュー３４の撹拌羽根３４２は、供給スクリュー３３の撹拌羽根３３２とは逆巻きの螺旋状に形成されている。
これにより、撹拌室３１２内に現像剤が充填された状態で、撹拌スクリュー３４が規定の正回転方向に回転駆動されることにより、撹拌室３１２内において、現像剤をｘ方向に平行な矢印Ｈ２方向（矢印Ｈ１と逆方向）に向かって撹拌しながら搬送することができる。

また、供給室３１１と撹拌室３１２とは、ｘ−ｚ平面に沿った隔壁３１３により仕切られており、当該隔壁３１３のｘ方向の一端部と他端部とには、それぞれ供給室３１１と撹拌室３１２との間を現像剤が流通する開口が設けられている。
図４において、隔壁３１３の右端に設けられた開口は、供給スクリュー３３から撹拌スクリュー３４に現像剤を受け渡す第一連通部３１４であり、隔壁３１３の左端に設けられた開口は、撹拌スクリュー３４から供給スクリュー３３に現像剤を受け渡す第二連通部３１５である。
即ち、供給スクリュー３３は、前述したように矢印Ｈ１方向に向かって現像剤を搬送するので、現像剤は、供給室３１１において供給スクリュー３３の正回転の搬送方向下流側に位置する第一連通部３１４から撹拌室３１２に矢印Ｈ３方向に向かって押し込まれることになる。
同様に、撹拌スクリュー３４は、前述したように矢印Ｈ２方向に向かって現像剤を搬送するので、現像剤は、撹拌室３１２において撹拌スクリュー３４の正回転の搬送方向下流側に位置する第二連通部３１５から供給室３１１に矢印Ｈ４方向に向かって押し込まれることになる。
つまり、筐体３１内において、現像剤は、矢印Ｈ１，Ｈ３，Ｈ２，Ｈ４を連ねた環状の循環経路に沿って搬送が行われるようになっている。

また、撹拌スクリュー３４は、その一端部において、補給スクリュー３５に連結されている。補給スクリュー３５は、筐体３１内に回転可能に支持された第三軸３５１と、第三軸３５１に固定装備された螺旋状の撹拌羽根３５２とを備えている。第三軸３５１は、撹拌スクリュー３４の第二軸３４１と同心で連結され、一体的に回転を行う。撹拌羽根３５２は、撹拌スクリュー３４の撹拌羽根３４２と現像剤の搬送方向が一致している。

補給スクリュー３５は、撹拌室３１２の片側に設けられた補給室３１６に収容されている。
補給室３１６は、ｙ−ｚ平面に沿った断面形状が撹拌室３１２とほぼ等しく設定されており、補給室３１６と撹拌室３１２との間には隔壁や段差などの境界が存在しない状態で連通している。
補給室３１６には、補給スクリュー３５の周囲の壁面部（例えば、補給スクリュー３５の上方）における撹拌室３１２寄りの位置に現像剤を筐体３１内に補給する現像剤補給口３１７が設けられている（図４では二点鎖線で図示）。

補給室３１６の上方には、トナーが格納された補給トナー貯留部と当該補給トナー貯留部からトナーを搬送する搬送機構とからなる図示しない補給部が配置されている。そして、現像剤補給口３１７を通じて上方から補給室３１６内の補給スクリュー３５にトナーが補給される。
これにより、補給されたトナーは、矢印Ｈ２と同方向に向かって、筐体３１内の前述した環状の循環経路を循環する現像剤に合流し、撹拌スクリュー３４によって撹拌される。

乾式二成分現像剤は、画像形成を行うことによりトナーを消費する。このため、制御部１００は、所定の条件を満たした場合に、補給部の搬送機構を作動させて規定量のトナーを供給する制御を行う。

補給室３１６内において、ｘ方向のほぼ全長に渡って補給スクリュー３５が配置されている。そして、補給室３１６における、当該補給スクリュー３５の正回転による現像剤の搬送方向（撹拌スクリュー３４の搬送方向と一致）の現像剤補給口３１７よりも上流側となる補給スクリュー３５の周囲の壁面には、撹拌室側現像剤排出口３１８が設けられている。
この撹拌室側現像剤排出口３１８は、補給室３１６の内底部から下方に向かって開口している。この撹拌室側現像剤排出口３１８から排出された現像剤は、図示しない廃棄現像剤貯蔵部に落下して貯蔵される。

（画像形成装置１の動作）
次に、画像形成装置１の動作について説明する。
上述の供給スクリュー３３から現像ローラー３２へ現像剤を供給する際、現像剤の物性変化等による現像剤の嵩低下によって現像剤の供給ムラが発生し、感光体ドラム４１３の回転方向（ドラム回転方向）に対して角度を持った斜めの周期性を有するムラ（低濃度の画像濃度不良）が発生することがある。このムラをスクリュームラという。

図５は、スクリュームラの一例を示す図である。スクリュームラの感光体ドラム４１３の長手方向（ドラム長手方向（横方向））の間隔である横ピッチＸは、供給スクリュー３３の撹拌羽根３３２の間隔ｄである。スクリュームラのドラム回転方向（縦方向）の間隔である縦ピッチＹは、下記の（式１）によって決まる値である。
Ｙ＝（（現像ローラー回転速度）÷（供給スクリューの回転数（ｒｐｍ）×供給スクリュー巻き数））×（ドラム回転速度÷現像ローラー回転速度） ・・・（式１）

スクリュームラが存在すると、画像形成装置１が出力する印刷物の仕上がり品質が低下する。そこで、画像形成装置１の制御部１００は、図６に示す画像濃度不良検出処理を実行することにより、上述のスクリュームラを現像電流検出部９０により検出される現像電流に基づいて検出し、補修する。
画像濃度不良検出処理は、例えば、予め定められたプリント枚数がプリントされる毎、所定時間が経過する毎、所定の環境となったとき（例えば、機内の温度（又は湿度）が所定の閾値以上となったとき）、トナー帯電量が所定の閾値以下となったとき等、所定の条件となった場合に自動的に実行されることとしてもよいし、ユーザーの操作部２２の操作に応じて実行することとしてもよい。

図６に示す画像濃度検出処理において、まず、制御部１００は、画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋのそれぞれにおいて、スクリュームラ検出用の帯状画像を感光体ドラム４１３上に作像させながら、現像電流検出部９０に現像電流値を検出させることにより、帯状画像作像時の現像電流を取得する（ステップＳ１）。
例えば、感光体ドラム４１３に１つの走査ラインの画像を形成するごとに、現像電流検出部９０により現像電流を検出させる。

ここで、作像時の現像ローラー３２と感光体ドラム４１３間のトナーの移動によって現像電流が発生する。現像電流は移動したトナー量に比例し、ドラム長手方向の平均画像濃度と相関がある。ドラム回転方向で平均画像濃度に変化がある場合、現像電流も対応して変化する。例えば、全面で濃度（階調値）が均一な画像を作像した場合、ドラム回転方向に周期をもつ横帯状のムラ（例えば現像ローラー３２の振れ起因の濃度ムラ）が存在する場合、図７にＧ１で示すように、現像電流も周期的に変化する。一方で、スクリュームラなどの斜めのムラが存在する場合、図５に示すようにドラム長手方向において常に本来の濃度の部分と低濃度部分（ムラの部分）が均一に存在するので、図７にＧ２で示すように、ドラム回転方向の各位置の現像電流も均一になってしまい検出が困難である。

そこで、ステップＳ１においては、下記の（１）〜（３）に示すいずれかの帯状画像を感光体ドラム４１３上に作像させる。なお、帯状画像は、階調値が均一の画像である。
（１）１本の縦帯状の帯状画像（帯状画像Ｐ１とする）
（２）等間隔に配置された複数の縦帯状の帯状画像（帯状画像群Ｐ２とする）
（３）等間隔に配置された複数の斜めの帯状画像（帯状画像群Ｐ３とする）

（１）帯状画像Ｐ１
図８Ａは、スクリュームラが発生している場合の帯状画像Ｐ１の一例を示す図である。
帯状画像Ｐ１は、帯の横幅（ドラム長手方向の幅）ａが上述の横ピッチＸ（すなわち、供給スクリューの撹拌羽根３３２の間隔ｄ）より狭く、帯の長さ（ドラム回転方向の長さ）が上述の縦ピッチＹより長い１本の縦帯状の画像である。横ピッチＸより幅の狭い帯状画像Ｐ１を作像することで、スクリュームラが発生している場合に、図８Ａに示すように、ドラム回転方向にスクリュームラ（低濃度の部分）がある位置とない位置に分けることができる。また、スクリュームラが発生している場合、帯状画像Ｐ１の作像時の現像電流を取得すると、図８Ｂのグラフに示すように、縦ピッチＹの周期で変動する波形が得られる。なお、帯状画像Ｐ１の横幅ａを横ピッチＸ以上にしてしまうと、ムラのない位置がなくなってしまい、上記グラフのような周期性をもつ現像電流の変化が得られない。

（２）帯状画像群Ｐ２
図９Ａは、スクリュームラが発生している場合の帯状画像群Ｐ２の一例を示す図である。
上述の帯状画像Ｐ１のように、帯状画像が１本の場合、検出される現像電流が弱く波形から周期を解析するのが困難な場合がある。そこで、感光体ドラム４１３上に、複数本の縦帯状の帯状画像（帯状画像Ｐ１と同じ画像）を横ピッチＸと同じか又はその整数倍の間隔ｂ（ｂ＝ｎＸ（ｎは１以上の整数））で複数配置した帯状画像群Ｐ２を作像することで、（１）に比べてムラのない位置で検出される現像電流の強度を強くすることができ、スクリュームラが発生している場合に、図９Ｂに示すように、ムラのある位置とない位置の現像電流をはっきり区別することができ、現像電流の周期の解析をしやすくすることができる。なお、帯状画像の配置間隔ｂを横ピッチＸの倍数にしないと、ムラのない位置がなくなったり、ムラが複数周期で現れたりし、解析が困難となる。

（３）帯状画像群Ｐ３
図１０は、スクリュームラが発生している場合の帯状画像群Ｐ３の一例を示す図である。
帯状画像群Ｐ３は、以下の条件を満たす複数本の斜めの帯状画像が等間隔に並んで配置されたものである。
・帯状画像の長辺がスクリュームラに対して平行ではない（スクリュームラに対して交差している）。
・ドラム回転方向に対して直交していない。
・帯状画像の横幅（ドラム長手方向の幅）ａが上述の横ピッチＸより狭く、帯の長さ（ドラム回転方向の長さ）が上述の縦ピッチＹより長い
すなわち、ドラム回転方向に対する斜めの帯状画像の角度θ´とすると、角度θ´の取り得る範囲は以下となる。
・０°≦θ´＜９０°
・９０°＜θ´＜θ
・θ＜θ´≦１８０°
ただし、θは、ドラム回転方向に対するスクリュームラの角度（スクリュームラのスジ状のラインの角度）であり、θ＝180−arctan（X/Y）である。
斜めの帯状画像の間隔ｂは、横ピッチＸの倍数（ｂ＝ｎＸ（ｎは１以上の整数））である。
帯状画像群Ｐ３を用いても、（１）に比べてムラのない位置で検出される現像電流の強度を強くすることができるので、スクリュームラが発生している場合に、図９Ｂに示すように、ムラのある位置とない位置の現像電流をはっきり区別することができ、現像電流の周期の解析をしやすくすることができる。
なお、上記の条件を満たす１本の斜めの帯状画像をスクリュームラ検出用の帯状画像としてもよい。

次いで、制御部１００は、取得した現像電流の時間変化を解析し（ステップＳ２）、スクリュームラが検出されたか否かを判断する（ステップＳ３）。
ステップＳ３において、制御部１００は、図１１に示すように、取得した現像電流を時系列に並べて現像電流の時間変化（ドラム回転方向の位置による現像電流の変化）のグラフを生成し、取得した現像電流の時間変化が以下の条件を満たす場合に、スクリュームラが検出されたと判断する。
・低濃度側電流値＜許容濃度電流値
・現像電流に周期性がある
・現像電流周期＝スクリュームラの縦ピッチＹ又はその整数倍

ここで、低濃度側電流値とは、スクリュームラ部分の現像電流値（作像時の現像電流の時間変化を示すグラフの値が低い側の極値）である。高濃度側電流値とは、ムラのないベタ部分の現像電流値（すなわち、作像時の現像電流の時間変化を示すグラフの値が高い側の極値）である。許容濃度電流値とは、スクリュームラの検出基準となる現像電流値であり、ムラとして視認できない（許容される）濃度に対応する現像電流値である。制御部１００は、許容濃度電流値を、高濃度側電流値との割合（例えば、高濃度側電流値の８割など）により設定するか、又は、トナー帯電量に基づいて以下の（式２）で算出して設定する。
許容濃度電流値＝トナー帯電量×許容トナー付着量×帯状画像の横幅の合計×（サンプリング距離÷サンプリング時間）
ここで、制御部１００は、トナー帯電量検出部として、例えば、濃度センサーにより検知された中間転写ベルト４２１上に形成したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色のトナーのパッチ画像の光学反射濃度に基づいてトナー付着量を算出し、このトナー付着量と、パッチ画像を感光体ドラム４１３に作像したときに検出された現像電流とに基づいて、トナー帯電量を検出する。現像電流は、移動したトナーの総電荷量に比例するので、現像電流を測定することにより現像したトナーの総電荷量を測定することができ、トナー付着量の値と総電荷量との関係から単位質量あたりのトナー帯電量を算出することができる。
許容トナー付着量は、画像形成装置１の装置に予め定められた値である。
サンプリング距離は、帯状画像のドラム回転方向の長さである。サンプリング時間は、現像電流をサンプリングした時間である。

なお、制御部１００は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色についてスクリュームラが検出されているか否かを判断する。

ステップＳ３において、スクリュームラが検出されていないと判断した場合（ステップＳ３；ＮＯ）、制御部１００は、画像濃度不良検出処理を終了する。

ステップＳ３において、スクリュームラが検出されたと判断した場合（ステップＳ３；ＹＥＳ）、制御部１００は、スクリュームラが検出された色について、作像条件を変更する（ステップＳ４）。
ここで、スクリュームラのムラ部分が完全に白く抜けている（トナーが現像できていない）ケースでなければ、作像条件を変えて現像性を向上させることでスクリュームラの影響を小さくすることができる。
例えば、制御部１００は、現像ＡＣバイアスの振幅の設定値を大きくするか、又は現像ＡＣバイアスの周波数の設定値を大きくする。これにより、トナーを飛ばす力が増大する（現像性が向上する）ので、ムラ部分もトナーを現像しやすくなり、ムラ部分の濃度を濃くすることができる。また、制御部１００は、現像装置４１２にトナーを補給して現像剤のトナー濃度を増やす。これにより、飛ばせるトナーが増える（現像性が向上する）ので、ムラ部分もトナーを現像しやすくなり、ムラ部分の濃度を濃くすることができる。なお、作像条件を変更しても、ムラの無い部分はすでに潜像の分だけトナーが飛んでいるため濃度は濃くならない。ムラ部分は潜像に対してトナーが乗りきっていないので現像性向上で不足分が乗るようになる。

次いで、制御部１００は、確認のため、再度、スクリュームラが検出された色の画像形成ユニット４１において、スクリュームラ検出用の帯状画像を感光体ドラム４１３上に作像させながら、現像電流検出部９０に現像電流値を検出させることにより、帯状画像作像時の現像電流を取得し（ステップＳ５）、取得した現像電流の時間変化を解析し（ステップＳ６）、スクリュームラが補修できたか否かを判断する（ステップＳ７）。
ステップＳ７では、ステップＳ３と同様の判断基準でスクリュームラが検出されたか否かを判断し、スクリュームラが検出されなければ、スクリュームラが補修できたと判断する。スクリュームラが検出された場合は、スクリュームラが補修できていないと判断する。

スクリュームラが補修できたと判断した場合（ステップＳ７；ＹＥＳ）、制御部１００は、画像濃度不良検出処理を終了する。

スクリュームラが補修できていないと判断した場合（ステップＳ７；ＮＯ）、制御部１００は、現像ＡＣバイアス条件が上限値であり、かつ、トナー濃度が上限値であるか否かを判断する（ステップＳ８）。
ステップＳ８では、スクリュームラの補修のリトライを行うか否かを判定している。なお、上述のように作像条件でリトライを実施するか否か判定する代わりに、作像条件を変更した回数でリトライを実施するか否かを判定してもよい。

現像ＡＣバイアス条件が上限値ではないか、又はトナー濃度が上限値ではないと判断した場合（ステップＳ８；ＮＯ）、制御部１００は、ステップＳ４に戻り、リトライを行う。
現像ＡＣバイアス条件が上限値であり、かつ、トナー濃度が上限値であると判断した場合（ステップＳ８；ＹＥＳ）、制御部１００は、エラー処理を実施し（ステップＳ９）、画像濃度不良検出処理を終了する。
ステップＳ９において、制御部１００は、例えば、画像形成装置１の動作を停止させ、サービスマンを呼ぶように促す通知を表示部２１に表示させる。または、画像形成装置１の動作を停止させずに、ユーザーにスクリュームラが発生していること及び発生している色を通知して注意喚起を促す表示を表示部２１に表示させることとしてもよい。あるいは、上記通知を音声により出力することとしてもよい。

以上説明したように、画像形成装置１の制御部１００は、感光体ドラム４１３上にドラム長手方向の幅が供給スクリュー３３の羽の間隔より狭くかつドラム回転方向の長さがスクリュームラの周期よりも長い帯状画像を作像させ、帯状画像の作像時に現像電流検出部９０により検出された現像電流の時間変化を解析することにより、スクリュームラを検出する。
したがって、画像解析機構を搭載することなく、スクリュームラを検出することが可能となる。

また、スクリュームラの検出において、感光体ドラム４１３の長手方向に等間隔であり、隣り合う帯状画像同士の間隔が供給スクリュー３３の羽の間隔の整数倍である複数の帯状画像を感光体ドラム４１３上に作像させることで、検出される現像電流の強度を強くすることができるため、現像電流の周期を解析しやすくすることができ、スクリュームラの検出が容易となる。

また、スクリュームラの検出結果に応じて、現像ＡＣバイアスや現像剤のトナー濃度等の作像条件を変更することで、スクリュームラを補修することが可能となる。

また、現像剤のトナー帯電量の検出結果に基づいてスクリュームラの検出基準を設定するようにすることで、トナーの帯電量に応じた検出基準でスクリュームラを検出することができる。

なお、上述の実施形態における記述内容は、本発明の好適な一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記した実施形態では、感光体ドラムに形成された画像を中間転写ベルトに一次転写し、中間転写ベルトから二次転写ローラーにより用紙に画像を転写するカラーの画像形成装置を例にとり説明したが、本発明は、感光体ドラムから転写ローラーにより直接用紙に画像を転写するモノクロの画像形成装置においても適用可能である。

また、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体として、不揮発性メモリー、ハードディスク等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ（搬送波）も適用される。

その他、画像形成装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

１ 画像形成装置
１００ 制御部
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
４１１ 露光装置
４１２ 現像装置
３２ 現像ローラー
３３ 供給スクリュー
４１３ 感光体ドラム
４１４ 帯電装置
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
７０ 記憶部
８０ 通信部
９０ 現像電流検出部

Claims (9)

1. 現像剤を担持する現像剤担持体と、
   前記現像剤担持体に現像剤を供給するスクリュー状の現像剤供給部材と、
   前記現像剤担持体から前記現像剤のトナーが供給されることによって画像が作像される像担持体と、
   作像時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる現像電流の値を検出する現像電流検出部と、
   前記像担持体の回転方向に対して角度を持ち周期性を有する画像濃度不良を検出する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記像担持体上に前記像担持体の長手方向の幅が前記現像剤供給部材の羽の間隔より狭くかつ前記像担持体の回転方向の長さが前記画像濃度不良の周期よりも長い帯状画像を作像させ、前記帯状画像の作像時に前記現像電流検出部により検出された現像電流の時間変化を解析することにより、前記画像濃度不良を検出する画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記画像濃度不良の検出において、複数の前記帯状画像を前記像担持体上に作像させ、前記複数の帯状画像は、前記像担持体の長手方向に等間隔であり、隣り合う前記帯状画像同士の間隔が前記現像剤供給部材の羽の間隔の整数倍である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記帯状画像の長辺は、前記像担持体の回転方向に対して角度を持った前記画像濃度不良の筋状のラインに対して交差する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記画像濃度不良の検出結果に応じて作像条件を変更する請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記作像条件は、作像時に前記現像剤担持体に印加するバイアスの設定値である請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記作像条件は、前記現像剤のトナー濃度である請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記現像剤のトナーの帯電量を検出するトナー帯電量検出部を備え、
   前記制御部は、前記トナー帯電量検出部のトナー帯電量検出結果に基づいて前記画像濃度不良の検出基準を設定する請求項１〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記帯状画像の作像時に検出された前記現像電流の時間変化に周期性があり、前記現像電流の時間変化の周期が前記像担持体の回転方向における前記画像濃度不良の周期又はその整数倍であり、前記現像電流の時間変化の低い側の極値が所定の検出基準を下回る場合に、前記画像濃度不良が検出されたと判断する請求項１〜７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に現像剤を供給するスクリュー状の現像剤供給部材と、前記現像剤担持体から前記現像剤のトナーが供給されることによって画像が作像される像担持体と、作像時に前記像担持体と前記現像剤担持体との間に流れる現像電流の値を検出する現像電流検出部と、を備える画像形成装置における画像濃度不良の検出方法であって、
   前記画像濃度不良は、前記像担持体の回転方向に対して角度を持ち周期性を有し、
   前記像担持体上に前記像担持体の長手方向の幅が前記現像剤供給部材の羽の間隔より狭くかつ前記像担持体の回転方向の長さが前記画像濃度不良の周期よりも長い帯状画像を作像する工程と、
   前記帯状画像の作像時に前記現像電流検出部により検出された現像電流の時間変化を解析することにより、前記画像濃度不良を検出する工程と、
   を含む画像濃度不良の検出方法。

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