JP4904982B2 - 現像装置、画像形成装置、及びプログラム。 - Google Patents

Description

本発明は、現像装置に係り、特に、トナーとキャリアを含む現像剤を用い、所定の像保持体に形成されている静電潜像に前記トナーを付着させて現像する現像装置、画像形成装置、及びプログラムに関する。

従来、トナーとキャリアを含む現像剤を循環搬送し、その搬送過程で一部のトナーを現像に供する現像装置として、一例として図８に示されるものが提案されている。

この現像装置では、現像スリーブ５００の軸方向に現像剤供給路５０２と現像剤攪拌路５０４が形成され、そこに収容されている現像剤はスクリュウ等の搬送部材５１０，５１２で通路５０６，５０８を介して矢印５１６の方向に循環搬送される。また、現像剤供給路５０２を搬送される現像剤の一部が現像スリーブ５００の外周部に保持され、感光体５２０との対向部でトナーが現像に供される。

現像剤のトナー濃度、すなわちキャリアに対するトナーの混合率は現像剤攪拌路５０４に設けたトナー濃度検出センサ５１８で検出されており、トナー濃度の減少に応じて補給口５１４よりトナーが補給される。

しかしながら、この種の現像装置では、当該現像装置を内蔵した画像形成装置が傾斜した状態で設置された場合等には、現像装置の傾きによって現像剤の水位が変化してしまい、トナー濃度検出センサによって正しいトナー濃度が検出できない場合があった。また、何らかの異常動作等に起因して現像装置内の現像剤の量が急激に低下又は増加した場合にも、トナー濃度検出センサによって正しいトナー濃度が検出できない場合があった。このように、トナー濃度が正しく検出することができないと、トナー濃度が高くなりすぎたり、低くなりすぎたりしてしまう結果、プリントかぶり、残像、白点、装置内の汚れ等が発生してしまう原因となる。

この問題を解決するために適用できる技術として、特許文献１には、潜像媒体に静電潜像を形成し、これを現像装置のトナーで顕像化する記録装置の該潜像媒体の光反射率を検出する光反射率センサ、該現像装置のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ、該現像装置にトナーを供給するトナー供給手段、及び所定タイミングで該光反射率センサの検出値に基づいてトナー濃度基準値を算出し、このトナー濃度基準値と該トナー濃度センサの検出濃度に対応してトナー供給手段を供給付勢するトナー供給制御手段を備えるトナー濃度制御装置において、新たに算出されたトナー濃度基準値をそれまでに算出されたトナー濃度基準値と比較してトナー濃度基準値の変化方向を検出し、同一の変化方向を連続する数回に渡って検出したとき前記トナー濃度センサの異常を示す情報を発生するトナー濃度センサ異常検出手段を有することを特徴とする技術が開示されている。
特許第２８２０２６５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術では、潜像媒体の光反射率を検出するための光反射率センサを新たに備える必要があり、コストが高くなると共に装置の大型化を招いてしまう、という問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、コストの上昇や装置の大型化を招くことなくトナー濃度の検出結果の異常を検出することのできる現像装置、画像形成装置、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤が内部で循環搬送された状態で、所定の像保持体に形成されている静電潜像に前記トナーを付着させて現像する現像手段と、トナー貯蔵部から前記現像手段の内部に前記トナーを補給する補給手段と、前記現像手段の内部における前記トナーの濃度を検出する検出手段と、前記補給手段による前記トナーの補給量を計量する計量手段と、前記現像手段により現像された画像の画素数を計数する計数手段と、前記計量手段によって計量された前記補給量が、前記計数手段により計数された前記画素数の累積画素数に対する前記トナーの補給量の理想的な値を示す理想値から異常下限閾値及び異常上限閾値までの各々の差が、前記累積画素数が所定値以下の場合は一定で前記所定値以上の場合は前記累積画素数が大きくなるのに従って大きくなるように予め定められた許容範囲を外れるか否かに基づいて前記計量手段によって計量された前記補給量と前記計数手段によって計数された前記画素数に基づいて前記検出手段による前記トナーの濃度の検出結果が異常であるか否かを判定し、異常でないと判定した場合に前記検出結果が画像形成装置の機差及び該画像形成装置の設置環境による誤差の少なくとも一方に応じて定められた許容範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段によって前記検出結果が異常であると判定された場合に該検出結果が異常であることを報知する処理を実行し、前記判定手段によって前記検出結果が異常でないと判定され、かつ前記許容範囲外であると判定された場合に前記補給手段による前記トナーの補給量を理想量に近づけるための処理を実行する処理実行手段と、を備えている。

一般に、トナーの補給量は、現像手段により現像された画像の画素数と、現像手段の内部における実際のトナー濃度の検出結果に基づいて決定される。従って、トナーの補給量が、上記画素数に応じた量から大きく乖離している場合にはトナー濃度の検出結果に異常があるものと考えられる。

本発明は、この点に着目して、上記トナーの補給量と上記画素数に基づいてトナーの濃度の検出結果が異常であるか否かを判定するものとされている。なお、上記トナーの補給量や上記画素数は、センサ等の新たな部材を設けることなく得ることができるため、コストの上昇や装置の大型化を招くこともない。

このように、請求項１記載の現像装置によれば、トナーの補給量と、現像された画像の画素数に基づいてトナーの濃度の検出結果が異常であるか否かを判定しているので、コストの上昇や装置の大型化を招くことなくトナー濃度の検出結果の異常を検出することができる。

なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記補給手段が、所定時間当たりの前記トナーの補給量が一定量とされた状態で、補給時間を加減することにより前記現像手段の内部へのトナーの補給量が定められるものであり、前記計量手段が、前記補給手段による前記トナーの補給時間を計時することにより前記補給量を計量するものとしてもよい。

特に、請求項１又は請求項２に記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記補給手段による前記トナーの補給量Ｔが、Ｐを前記像保持体による画像形成対象とする用紙の１枚毎の実際に形成する画像の画素数とし、Ｍを前記検出手段により検出される前記トナーの濃度を示す値の目標トナー濃度に対応する目標値とし、Ｓを前記検出手段による実際の検出値とし、α及びβを予め定められた係数としたとき、次の式により求められるものであり、前記トナーの補給量を前記理想量に近づけるための処理を、前記トナーの補給量Ｔが前記理想量より大きなときには前記目標値Ｍを所定値だけ小さくし、前記トナーの補給量Ｔが前記理想量より小さなときには前記目標値Ｍを所定値だけ大きくすることによって前記トナーの補給量Ｔが前記理想量に近づくように調整する処理としてもよく、請求項４に記載の発明のように、前記トナーの補給量を前記理想量に近づけるための処理を、前記トナーの補給量Ｔが前記理想量より大きなときには係数βを所定値だけ小さくし、前記トナーの補給量Ｔが前記理想量より小さなときには係数βを所定値だけ大きくすることによって前記トナーの補給量Ｔが前記理想量に近づくように調整する処理としてもよい。

Ｔ＝（α×Ｐ）＋｛β×（Ｍ−Ｓ）｝
また、上記目的を達成するために請求項５に記載の画像形成装置を、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の現像装置と、前記現像装置によって前記像保持体に形成されている静電潜像に前記トナーを付着させて現像することによって得られたトナー像を転写する転写手段と、を含んで構成した。
また、請求項６に記載のプログラムを、トナー貯蔵部から、トナーとキャリアを含む現像剤が内部で循環搬送された状態で、所定の像保持体に形成されている静電潜像に前記トナーを付着させて現像する現像手段の内部に前記トナーを補給する補給手段による前記トナーの補給量を計量する計量手段、前記現像手段により現像された画像の画素数を計数する計数手段、前記計量手段によって計量された前記補給量が、前記計数手段により計数された前記画素数の累積画素数に対する前記トナーの補給量の理想的な値を示す理想値から異常下限閾値及び異常上限閾値までの各々の差が、前記累積画素数が所定値以下の場合は一定で前記所定値以上の場合は前記累積画素数が大きくなるのに従って大きくなるように予め定められた許容範囲を外れるか否かに基づいて前記計量手段によって計量された前記補給量と前記計数手段によって計数された前記画素数に基づいて、前記現像手段の内部における前記トナーの濃度を検出する検出手段による前記トナーの濃度の検出結果が異常であるか否かを判定し、異常でないと判定した場合に前記検出結果が画像形成装置の機差及び該画像形成装置の設置環境による誤差の少なくとも一方に応じて定められた許容範囲内であるか否かを判定する判定手段、及び、前記判定手段によって前記検出結果が異常であると判定された場合に該検出結果が異常であることを報知する処理を実行し、前記判定手段によって前記検出結果が異常でないと判定され、かつ前記許容範囲外であると判定された場合に前記補給手段による前記トナーの補給量を理想量に近づけるための処理を実行する処理実行手段としてコンピュータを機能させるためのものとした。

以上のように、本発明によれば、コストの上昇や装置の大型化を招くことなくトナー濃度の検出結果の異常を検出することのできる現像装置を提供することができる、という優れた効果が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の概要が示されている。同図に示されるように、この画像形成装置１０には、エンジン部１２が備えられており、エンジン部１２の下部には、給紙ユニット１４が設けられている。

この給紙ユニット１４は、用紙が積載される用紙トレイ２２と、この用紙トレイ２２から用紙を送り出す給紙ロール２４と、を含んで構成されており、給紙ロール２４により送り出された用紙は、搬送ロール２６、２８を経て給紙路３０を通過し、後述する転写ロール７４へ搬送される。

この転写ロール７４によってトナー像が用紙に転写され、定着部３２の定着ロール３２Ａで定着された後、切替爪３４の位置選択によって、排出ロール３６又は排出ロール３８により、エンジン部１２の上部に設けられた第１の排出トレイ１６又は第２の排出トレイ１８へ排出される。

ここで、両面印刷の場合、上記のような順序で表面の印刷が終わった後、第１の排出トレイ１６へ用紙が完全に排出される前に、排出ロール３６が逆転し、該用紙が反転路４０へ供給される。そして、搬送ロール４２、４４、４６、４８を経て再び給紙路３０に戻され、用紙の裏面側が印刷される。また、手差し印刷の場合、手差しトレイ２０へ用紙を載置することで、用紙は手差しロール４９から搬送ロール４８を経て給紙路３０へ搬送され、印刷される。

ところで、画像形成装置１０の図１右側には、各色毎の現像剤（トナーと磁性キャリアからなる）が充填された４個の現像剤カートリッジ６４が配設されている。この現像剤カートリッジ６４は、それぞれ現像剤供給路６５によって、図１の上から順に配列された後述する現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃと接続されており、現像剤カートリッジ６４中の現像剤が現像器６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃへ供給される。

ここで、各現像剤供給路６５には、対応する現像剤カートリッジ６４から供給された現像剤を攪拌し、対応する現像器へ搬送するスパイラルオーガ（図示省略）が回転自在に軸支されると共に、当該スパイラルオーガの軸に回転軸が機械的に接続されたモータ１５２が各々設けられている。従って、モータ１５２の回転軸を回転させることにより、現像剤カートリッジ６４から対応する現像器に現像剤を供給することができる。

現像剤カートリッジ６４の図１左側には、露光ユニット６２が配置されており、露光ユニット６２からは、画像信号に応じた４本のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）が、露光ユニット６２の図１左側に配置された感光体ユニット５０を構成する感光体５２へ向けて発せられ、感光体５２に潜像を形成するようになっている。

感光体ユニット５０は、縦方向に並べられた４つの感光体ドラム５２（５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ）を備えており、上部から例えばイエロー（５２Ｙ）、マゼンタ（５２Ｍ）、ブラック（５２Ｋ）、シアン（５２Ｃ）用となっている。

露光ユニット６２は、 Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色のレーザ光Ｌ（Ｙ）、Ｌ（Ｍ）、Ｌ（Ｋ）、Ｌ（Ｃ）（以下総称する場合は、レーザ光Ｌという）を出力する光源部と、レーザ光Ｌに対して変調及び走査を行う変調処理部と、露光面上の走査速度を補正するｆθレンズや走査方向にレンズパワーを持つ面倒れ補正用のシリンドリカルレンズ等により構成された光学系と、を含んで構成されている。

露光ユニット６２では、光源部から射出された各色のレーザ光Ｌが変調処理部に入射され、各色毎の画像情報に応じてそれぞれ変調されて、ポリゴンモータ６３により回転しているポリゴンミラー６７により走査（主走査）される。ポリゴンミラー６７により走査された各色のレーザ光Ｌは、ミラー群６９により各色に対応する感光体５２の配設方向に反射されて各感光体５２上に結像される。

感光体ユニット５０には、各感光体５２に対応して、帯電ロール５６及びリフレッシュロール５４が備えられており、それぞれ感光体５２に接触回転するように設けられている。帯電ロール５６では、感光体５２を一様に帯電させ、後述する現像器ユニット５８に備えられたマグネットロール８０から飛翔するトナーを感光体５２の表面に付着させる。一方、リフレッシュロール５４では感光体５２を放電させ、感光体５２の表面に付着した残留トナーを取り除き、感光体５２の表面にトナーが残留することで生じるゴースト等を防止する。

ここで、現像器ユニット５８は、それぞれの感光体ユニット５０の図１右下側に配置されており、各感光体ドラム５２（５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｋ、５２Ｃ）に対応して４つの現像器６０（６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｋ、６０Ｃ）が縦方向に並べられている。

この現像器６０は、トリクル現像方式（現像剤の帯電性能の低下を防止して現像剤交換のインターバルを延ばすために、現像器内に現像剤を徐々に補給する一方で、過剰になった（劣化したキャリアを多く含む）劣化現像剤を排出しながら現像を行う現像方式。）を採用しており、劣化現像剤は図示しない回収容器に回収されるようになっている。

一方、感光体ユニット５０の図１左側には、中間転写ユニット６６が配置されており、３つのドラム状の中間転写体６８、７０、７２が備えられている。２つの第１中間転写体６８、７０は、縦方向に上下に並べられており、上部の第１中間転写体６８が、感光体５２のうち上部に配置された２つの感光体５２Ｙ、５２Ｍに接触回転し、下部の第１中間転写体７０が、下部に配置された２つの感光体５２Ｋ、５２Ｃに接触回転するようになっている。また、第２中間転写体７２は、第１中間転写体６８、７０の双方に接触回転するようになっており、この第２中間転写体７２に、前述した転写ロール７４が接触回転する。

したがって、感光体５２Ｙ、５２Ｍから各トナー像が第１中間転写体６８に転写され、感光体５２Ｋ、５２Ｃから各トナー像が第１中間転写体７０にそれぞれ転写される。この第１中間転写体６８、７０に転写された各２色のトナー像が、第２中間転写体７２に転写されて４色となり、この４色のトナー像が転写ロール７４により用紙に転写されることになる。

これらの中間転写体６８、７０、７２の近傍には、それぞれクリーニングロール７６及びクリーニングブラシ７８が配置されており、中間転写体６８、７０、７２の表面の残留トナーが掻き落とされる。

図２に示すように、現像器ユニット５８は４つの現像器６０で構成されており、各現像器６０は箱状のハウジング１１０及びハウジング１１０を閉塞する蓋体１２０を備えており、ハウジング１１０には、感光体５２へトナーを供給するマグネットロール８０（現像剤担持体）と、現像器６０内の現像剤を攪拌しマグネットロール８０へ現像剤を供給するスパイラルオーガ１１２（供給部材）及びスパイラルオーガ１１４（攪拌部材）、が回転自在に軸支されている。なお、各現像器６０の蓋体１２０の略中央部には、現像器６０の内部に現像剤を供給するための開口が設けられており、対応する現像剤カートリッジ６４から現像剤供給路６５及び当該開口を介して現像剤が供給（補給）される構成となっている。

また、各現像器６０内のスパイラルオーガ１１４が設けられている部位の下面近傍には、現像器６０の内部におけるトナーの濃度（キャリアに対するトナーの混合率）を検出するためのトナー濃度検出センサ１５０が設けられている。

ここで、各現像器６０は、マグネットロール８０が感光体５２に当接する位置と、感光体５２から退避した位置とに移動可能となっており、画像形成時には、マグネットロール８０が感光体５２に当接するようになっている。これにより、感光体５２に形成された潜像に対応してトナーが感光体５２に付着するようにしているが、画像形成が行われない場合には、現像器ユニット５８は感光体５２から退避するようになっている。

マグネットロール８０には、交流成分に直流成分を重畳した現像バイアス電圧が印加されており、これにより感光体５２の静電潜像（画像部）のみにトナーを静電的に付着させてトナー像の形成が行われる。

図３は、エンジン部１２における画像形成のための制御系のブロック図である。

メイン電源管理部２００には、図示しない商用電源が接続されており、低電圧電力及び高電圧電力を生成し、電源供給ラインを介して各部へ駆動用の電力を供給する。

メインコントローラ２０２には、ユーザ・インタフェース部２０４が接続され、ユーザの操作によって画像形成等に関する指示がなされると共に、画像形成時等の情報をユーザへ報知するようになっている。

また、このメインコントローラ２０２には、図示しない外部ホストコンピュータとのネットワークラインが接続されており、画像データが入力されるようになっている。

画像データが入力されると、メインコントローラ２０２では、例えば、画像データに含まれるプリント指示情報と、イメージデータとを解析し、エンジン部１２に適合する形式（例えば、ビットマップデータ）に変換して、画像形成処理制御部２０６へ画像データを送出する。

画像形成処理制御部２０６では、入力されたイメージデータに基づいて、光走査系コントロール部２０８、駆動系コントロール部２１０、帯電器コントロール部２１２、現像器コントロール部２１４、定着器コントロール部２１６のそれぞれを同期制御し、画像形成を実行する。

更に、メインコントローラ２０２には、各現像器６０に設けられたトナー濃度検出センサ１５０が接続されている。従って、メインコントローラ２０２は、各現像器６０の内部におけるトナー濃度を検出することができる。

ここで、本実施の形態に係るメインコントローラ２０２では、画像形成処理制御部２０６による画像形成処理の実行時に、一例として図４に示されるように、トナー濃度検出センサ１５０から出力された値（以下、「センサ出力値」という。）Ｓが所定の目標トナー濃度に対応する値（以下、「目標値」という。）Ｍとなるように、現像剤カートリッジ６４から現像器６０へのトナーの補給量を、次の（１）式により導出し、当該補給量となるように画像形成処理制御部２０６を介してモータ１５２を制御している。

トナー補給量＝（α×Ｐ）＋｛β×（Ｍ−Ｓ）｝ （１）
ここで、Ｐは画像形成対象とする用紙の１枚毎の実際に形成する画像の画素数であり、α及びβは現像剤や画像形成対象とする用紙の特性等に応じて予め定められた係数である。

本実施の形態に係る現像器６０は、一例として図８に示した従来の現像装置と同様に現像剤を循環搬送しつつ、その搬送過程で一部のトナーを現像に供するようにしているため、センサ出力値Ｓは連続的かつ周期的に変化する。このため、上記（１）式により得られるトナー補給量も連続的かつ周期的に変化するものとして算出される結果、現像剤カートリッジ６４から現像器６０に対するトナー補給量もまた連続的かつ周期的に変化するように制御される。なお、当該トナーの補給量の制御は、対応する現像剤供給路６５に設けられたモータ１５２の回転時間や回転速度を増減することにより行うことができるが、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、モータ１５２の回転速度は所定の回転速度で一定とし、回転時間のみを増減させることにより行うものとされている。このため、上記（１）式における係数α及び係数βは、トナー補給量がトナー補給時間（モータ１５２の回転時間）として算出されるものとして予め定められている。

ところで、画像形成装置１０では、装置本体が傾斜した状態で設置された場合等には、現像器６０の傾きによって現像剤の水位が変化してしまい、トナー濃度検出センサ１５０によって正しいトナー濃度が検出できない場合がある。また、何らかの異常動作等に起因して現像器６０内の現像剤の量が急激に低下又は増加した場合にも、トナー濃度検出センサ１５０によって正しいトナー濃度が検出できない場合がある。このように、トナー濃度が正しく検出することができないと、トナー濃度が高くなりすぎたり、低くなりすぎたりしてしまう結果、プリントかぶり、残像、白点、装置内の汚れ等が発生してしまう原因となる。

そこで、本実施の形態に係る画像形成装置１０には、トナー濃度の検出結果の異常を検出する異常検出機能が搭載されている。ここで、本実施の形態に係る異常検出機能では、トナー濃度の検出結果が明らかに異常である場合と、当該検出結果が異常ではあるが、トナー補給量を調整することによって対処することができる程度の異常である場合の２種類の異常を検出することができる。このため、画像形成装置１０のメインコントローラ２０２に内蔵されたメモリ２０２Ａには、一例として図５に模式的に示される、累積画素数と累積トナー補給時間の関係における各種閾値等を示す情報（以下、「異常判定情報」という。）が予め記憶されている。

同図に示されるように、本実施の形態に係る異常判定情報は、累積画素数に対する累積トナー補給時間の理想的な値を示す理想値と、各々トナー濃度の検出結果が明らかに異常であるときの閾値を示す異常上限閾値及び異常下限閾値と、トナー濃度の検出結果が画像形成装置１０の機差や、設置環境等による誤差の範囲内である場合の当該範囲を示す許容上限値及び許容下限値と、が含まれている。ここで、上記理想値、異常上限閾値、異常下限閾値、許容上限値、及び許容下限値は、画像形成装置１０を理想的な状態で用いた場合の値として、実機を用いた実験や、実機の設計仕様等に基づくコンピュータ・シミュレーション等によって予め得られたものを適用することができる。

同図において、異常上限閾値を示す線と異常下限閾値を示す線により挟まれる第１領域の外側の領域はトナー濃度の検出結果が明らかに異常である領域であり、当該第１領域における許容上限値を示す線と許容下限値を示す線により挟まれる領域はトナー濃度の検出結果が上記誤差の範囲内である領域である。なお、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、上記異常判定情報として、一例として図５に模式的に示される情報がメモリ２０２Ａにテーブル形式で記憶されているが、これに限らず、例えば、同図に示される各種値を示す線を算出することのできる関数をメモリ２０２Ａに記憶しておく形態等とすることもできる。

次に、図６を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０の異常検出機能の実行時における作用を説明する。なお、図６は、画像形成処理の実行期間中で、かつ所定期間毎にメインコントローラ２０２により実行される異常検出処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムはメインコントローラ２０２に内蔵されたメモリ２０２Ａに予め記憶されている。また、ここでは、錯綜を回避するために、異常検出処理プログラムを現像器ユニット５８における１つの現像器６０（以下、「処理対象現像器」という。）のみに対応するものとして実行する場合について説明するが、実際には、全ての現像器６０に対応して同様の処理が実行される。

同図のステップ３００では、形成している画像の画素数Ｐの累積値を累積画素数Ｌとして計数すると共に、画像形成処理制御部２０６から得られるトナー補給時間の累積値を累積トナー補給時間Ｔとして計時する。そして、次のステップ３０２では、画像形成枚数（プリント枚数）が所定枚数（本実施の形態では、１０００枚）以上となったか否かを判定し、否定判定となった場合は上記ステップ３００に戻る一方、肯定判定となった場合はステップ３０４に移行する。

ステップ３０４では、異常判定情報（図５も参照。）における累積画素数Ｌに対応する異常上限閾値、異常下限閾値、許容上限値、許容下限値、及び理想値をメモリ２０２Ａから読み出し、次のステップ３０６では、累積トナー補給時間Ｔが読み出した異常上限閾値を超えているか否かを判定して、否定判定となった場合はステップ３０８に移行する一方、肯定判定となった場合は後述するステップ３１０に移行する。

ステップ３０８では、累積トナー補給時間Ｔが読み出した異常下限閾値未満であるか否かを判定し、否定判定となった場合はステップ３１２に移行する一方、肯定判定となった場合はステップ３１０に移行する。

ステップ３１０では、予め定められた異常報知処理を実行し、その後に本異常検出処理プログラムを終了する。なお、本実施の形態に係る異常検出処理プログラムでは、上記予め定められた異常報知処理として、一例として図７に示される報知画面を、ユーザ・インタフェース部２０４に設けられている表示部２０４Ａに表示する処理を適用している。なお、図７に示される報知画面では、トナー濃度検出センサ１５０に異常が生じている可能性があることを示すメッセージが表示される。このように、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、表示部による表示によってトナー濃度の検出結果が異常であることを報知しているが、これに限らず、ブザーの鳴動や音声による報知、一例として図７に示されるような報知画面を示す画像を印刷した用紙を出力することによる報知等、他の形態とすることもできることは言うまでもない。

一方、ステップ３１２では、累積トナー補給時間Ｔが読み出した許容下限値と許容上限値の範囲内の値となっているか否かを判定し、肯定判定となった場合は、トナー濃度の検出結果が画像形成装置１０の機差や、設置環境等による誤差の範囲内であり、特に問題がないものと見なして本異常検出処理プログラムを終了する一方、否定判定となった場合には、トナー濃度の検出結果が画像形成装置１０の機差や、設置環境等による誤差の範囲外ではあるものの、当該検出結果がトナー補給量を調整することによって対処できる程度であるものと見なしてステップ３１４に移行し、予め定められたトナー濃度補正処理を実行する。

なお、本実施の形態に係る異常検出処理プログラムでは、上記予め定められたトナー濃度補正処理として、（１）式における目標値Ｍ及び係数βの少なくとも一方を調整する処理を適用している。

ここで、目標値Ｍを調整する場合、累積トナー補給時間Ｔが上記ステップ３０４の処理によって読み出した理想値より大きなときには目標値Ｍを所定値（本実施の形態では、通常時の目標値Ｍの１０分の１の値）だけ小さくし、累積トナー補給時間Ｔが上記理想値より小さなときには目標値Ｍを所定値（本実施の形態では、通常時の目標値Ｍの１０分の１の値）だけ大きくする調整を行う。

また、係数βを調整する場合、累積トナー補給時間Ｔが上記理想値より大きなときには係数βを所定値（本実施の形態では、通常時の係数βの５分の１の値）だけ小さくし、累積トナー補給時間Ｔが上記理想値より小さなときには係数βを所定値（本実施の形態では、通常時の係数βの５分の１の値）だけ大きくする調整を行う。

すなわち、ここで実行するトナー濃度補正処理では、累積トナー補給時間Ｔが理想値より大きな場合は、トナー補給量がトナー濃度の検出結果が正常である場合のトナー補給量より多いものと見なしてトナー補給量を低減させ、逆に、累積トナー補給時間Ｔが理想値より小さな場合は、トナー補給量がトナー濃度の検出結果が正常である場合のトナー補給量より少ないものと見なしてトナー補給量を増加させるようにしており、この結果、トナー濃度の誤検出に起因するトナー補給量の異常の発生を防止することができる。

以上のようなトナー濃度補正処理が終了すると本異常検出処理プログラムを終了する。

以上詳細に説明したように、本実施の形態では、トナーの補給量と、現像された画像の画素数に基づいてトナーの濃度の検出結果が異常であるか否かを判定しているので、コストの上昇や装置の大型化を招くことなくトナー濃度の検出結果の異常を検出することができる。

また、本実施の形態では、補給手段（ここでは、モータ１５２）が、所定時間当たりの前記トナーの補給量が一定量とされた状態で、補給時間を加減することにより現像手段（ここでは、現像器６０）の内部へのトナーの補給量が定められるものであり、前記補給手段による前記トナーの補給時間を計時することにより前記補給量を計量するものとしているので、トナーの補給量を簡易に計量することができる。

また、本実施の形態では、判定手段（ここでは、メインコントローラ２０２）によって前記検出結果が異常であると判定された場合に予め定められた処理を実行しているので、前記検出結果が異常である場合に特化した処理を行うことができる。

特に、本実施の形態では、前記予め定められた処理として、前記検出結果が異常であることを報知する処理を適用しているので、ユーザに対して当該異常を把握させることができる。

また、本実施の形態では、計量された補給量と計数された画素数に基づいて前記検出結果が予め定められた許容範囲内であるか否かを更に判定し、前記検出結果が前記許容範囲外であり、かつ異常ではないと判定された場合に前記予め定められた処理として前記補給手段による前記トナーの補給量を理想量に近づけるための処理を実行しているので、トナー補給量を適正な量とすることができる。

特に、本実施の形態では、トナーの補給量を（１）式により求めるものとし、前記トナーの補給量を前記理想量に近づけるための処理を、目標値Ｍを、前記トナーの補給量が前記理想量に近づくように調整する処理や、係数βを、前記トナーの補給量が前記理想量に近づくように調整する処理としているので、前記トナーの補給量を前記理想量に簡易に近づけることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

また、上記の実施の形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合せにより種々の発明を抽出できる。実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

例えば、上記実施の形態では、異常検出機能をソフトウェアによって実現した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、当該機能をハードウェアにより実現する形態とすることもできる。この場合は、上記実施の形態に比較して、当該機能の高速化が期待できる。

その他、上記実施の形態で説明した画像形成装置１０の構成（図１〜図３参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりすることができることは言うまでもない。

また、上記実施の形態で説明した異常検出処理プログラムの処理の流れ（図６参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりすることができることは言うまでもない。

実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す側面図である。 実施の形態に係る現像部の構成を示す拡大図である。 実施の形態に係る画像形成装置のエンジン部における画像形成のための制御系の構成を示す制御ブロック図である。 実施の形態に係る画像形成装置によるトナー補給量の制御の説明に供するグラフである。 実施の形態に係る異常判定情報のデータ構造の一例を示す模式図である。 実施の形態に係る異常検出処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る報知画面の表示状態の一例を示す概略図である。 従来技術の問題点の説明に供する図であり、従来の現像装置の構成例を示す概略平面図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
６０ 現像器（現像手段）
６４ 現像剤カートリッジ（トナー貯蔵部）
１５０ トナー濃度検出センサ（検出手段）
１５２ モータ（補給手段）
２０２ メインコントローラ（計量手段，計数手段，判定手段，処理実行手段）

Claims (6)

1. トナーとキャリアを含む現像剤が内部で循環搬送された状態で、所定の像保持体に形成されている静電潜像に前記トナーを付着させて現像する現像手段と、
   トナー貯蔵部から前記現像手段の内部に前記トナーを補給する補給手段と、
   前記現像手段の内部における前記トナーの濃度を検出する検出手段と、
   前記補給手段による前記トナーの補給量を計量する計量手段と、
   前記現像手段により現像された画像の画素数を計数する計数手段と、
   前記計量手段によって計量された前記補給量が、前記計数手段により計数された前記画素数の累積画素数に対する前記トナーの補給量の理想的な値を示す理想値から異常下限閾値及び異常上限閾値までの各々の差が、前記累積画素数が所定値以下の場合は一定で前記所定値以上の場合は前記累積画素数が大きくなるのに従って大きくなるように予め定められた許容範囲を外れるか否かに基づいて前記検出手段による前記トナーの濃度の検出結果が異常であるか否かを判定し、異常でないと判定した場合に前記検出結果が画像形成装置の機差及び該画像形成装置の設置環境による誤差の少なくとも一方に応じて定められた許容範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記検出結果が異常であると判定された場合に該検出結果が異常であることを報知する処理を実行し、前記判定手段によって前記検出結果が異常でないと判定され、かつ前記許容範囲外であると判定された場合に前記補給手段による前記トナーの補給量を理想量に近づけるための処理を実行する処理実行手段と、
   を備えた現像装置。
2. 前記補給手段は、所定時間当たりの前記トナーの補給量が一定量とされた状態で、補給時間を加減することにより前記現像手段の内部へのトナーの補給量が定められるものであり、
   前記計量手段は、前記補給手段による前記トナーの補給時間を計時することにより前記補給量を計量する
   請求項１記載の現像装置。
3. 前記補給手段による前記トナーの補給量Ｔは、Ｐを前記像保持体による画像形成対象とする用紙の１枚毎の実際に形成する画像の画素数とし、Ｍを前記検出手段により検出される前記トナーの濃度を示す値の目標トナー濃度に対応する目標値とし、Ｓを前記検出手段による実際の検出値とし、α及びβを予め定められた係数としたとき、次の式により求められるものであり、
   Ｔ＝（α×Ｐ）＋｛β×（Ｍ−Ｓ）｝
   前記トナーの補給量を前記理想量に近づけるための処理を、前記トナーの補給量Ｔが前記理想量より大きなときには前記目標値Ｍを所定値だけ小さくし、前記トナーの補給量Ｔが前記理想量より小さなときには前記目標値Ｍを所定値だけ大きくすることによって前記トナーの補給量Ｔが前記理想量に近づくように調整する処理とした
   請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
4. 前記補給手段による前記トナーの補給量Ｔは、Ｐを前記像保持体による画像形成対象とする用紙の１枚毎の実際に形成する画像の画素数とし、Ｍを前記検出手段により検出される前記トナーの濃度を示す値の目標トナー濃度に対応する目標値とし、Ｓを前記検出手段による実際の検出値とし、α及びβを予め定められた係数としたとき、次の式により求められるものであり、
   Ｔ＝（α×Ｐ）＋｛β×（Ｍ−Ｓ）｝
   前記トナーの補給量を前記理想量に近づけるための処理を、前記トナーの補給量Ｔが前記理想量より大きなときには係数βを所定値だけ小さくし、前記トナーの補給量Ｔが前記理想量より小さなときには係数βを所定値だけ大きくすることによって前記トナーの補給量Ｔが前記理想量に近づくように調整する処理とした
   請求項１又は請求項２に記載の現像装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の現像装置と、
   前記現像装置によって前記像保持体に形成されている静電潜像に前記トナーを付着させて現像することによって得られたトナー像を転写する転写手段と、
   を含む画像形成装置。
6. コンピュータを、
   トナー貯蔵部から、トナーとキャリアを含む現像剤が内部で循環搬送された状態で、所定の像保持体に形成されている静電潜像に前記トナーを付着させて現像する現像手段の内部に前記トナーを補給する補給手段による前記トナーの補給量を計量する計量手段、
   前記現像手段により現像された画像の画素数を計数する計数手段、
   前記計量手段によって計量された前記補給量が、前記計数手段により計数された前記画素数の累積画素数に対する前記トナーの補給量の理想的な値を示す理想値から異常下限閾値及び異常上限閾値までの各々の差が、前記累積画素数が所定値以下の場合は一定で前記所定値以上の場合は前記累積画素数が大きくなるのに従って大きくなるように予め定められた許容範囲を外れるか否かに基づいて前記現像手段の内部における前記トナーの濃度を検出する検出手段による前記トナーの濃度の検出結果が異常であるか否かを判定し、異常でないと判定した場合に前記検出結果が画像形成装置の機差及び該画像形成装置の設置環境による誤差の少なくとも一方に応じて定められた許容範囲内であるか否かを判定する判定手段、
   及び、前記判定手段によって前記検出結果が異常であると判定された場合に該検出結果が異常であることを報知する処理を実行し、前記判定手段によって前記検出結果が異常でないと判定され、かつ前記許容範囲外であると判定された場合に前記補給手段による前記トナーの補給量を理想量に近づけるための処理を実行する処理実行手段として機能させるためのプログラム。

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