(57)【要約】【課題】トナーの残量が空になったことを精度よく判別する。【解決手段】高濃度基準画像のトナー濃度が第３のしきい値Ｓ３を超えて低濃度となった場合に、現像性の変動が発生していると判断し、第１のしきい値Ｓ１及び第２のしきい値Ｓ２を一定の割合で高濃度側にシフトする（二点鎖線で示した第１のしきい値（補正）Ｓ１Ｈと、第２のしきい値（補正）Ｓ２Ｈ参照）。この第１のしきい値（補正）Ｓ１Ｈと第２のしきい値（補正）Ｓ２Ｈとすることで、△印Ｆで強制トナー補給とすることが可能であり、定常状態の特性と同一トナー濃度での判定となる。【選択図】図３
2010217379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像保持体に対峙して配置され、トナー成分とキャリア成分とによって生成された現像剤によって現像された中間調画像データに基づく基準画像の濃度検出する濃度センサと、
前記濃度センサで検出した基準画像の濃度が、目標濃度よりも低濃度側、かつ相対的に目標濃度に遠い濃度である第１のしきい値よりも低濃度となった場合に、強制的に少なくともトナー成分を補給する強制補給手段と、
前記強制補給手段による強制補給後において、前記濃度センサで検出した基準画像の濃度が、目標濃度よりも低濃度側、かつ相対的に目標濃度に近い濃度である第２のしきい値よりも高濃度にならない場合、トナーの残量が不足と判定する判定手段と、
前記像保持体に、前記基準画像よりも高濃度階調データで形成した高濃度基準画像を、前記濃度センサで検出したときの濃度が、予め定めた第３のしきい値を超えて低濃度となった場合に、前記第１のしきい値及び第２のしきい値を前記目標濃度側に近づけるように補正する補正手段と、
を有するトナー残量監視装置。
【請求項２】
前記中間調画像データが、全階調幅を均等に３分割したときの中間に位置する領域の階調の画像データである前記請求項１に記載のトナー残量監視装置。
【請求項３】
前記高濃度階調データが、全階調幅を複数分割したときの最も高濃度側に位置する領域の階調の画像データである前記請求項１又は請求項２に記載のトナー残量監視装置。
【請求項４】
前記補正手段が、元の第１のしきい値及び第２のしきい値に対して６０％とする前記請求項１〜請求項３の何れか１項記載のトナー残量監視装置。
【請求項５】
前記第３のしきい値よりも高濃度となった時点で、前記第１のしきい値及び第２のしきい値を元のレベルに復帰させる復帰手段をさらに有する前記請求項１〜請求項４の何れか１項記載のトナー残量監視装置。
【請求項６】
前記請求項１〜請求項５の何れか１項記載のトナー残量監視装置を搭載した画像形成装置。
【請求項７】
コンピュータに、前記請求項１〜請求項５の何れか１項記載のトナー残量監視を実行させるトナー残量監視プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー残量監視装置、画像形成装置、トナー残量監視プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
二成分現像剤を用いた画像形成装置において、トナー濃度（トナー量／（トナー量＋キャリア量））を制御（例えば、目標は約８wt％）するため、定期的に基準画像（パッチ画像）を形成し、濃度センサによって読み取った当該基準画像の濃度値に基づいて、トナー量を加減している。なお、この明細書において、二成分現像剤をトナーとキャリアとに明確に区別する必要がない場合、単に「現像剤」、「トナー」という場合がある。
【０００３】
この場合、トナー濃度の広いレンジ（例えば、２〜１２wt％）をカバーし、かつ周囲に環境変動があっても対応可能となるように、定常状態の基準画像濃度が濃度センサのダイナミックレンジ（検出範囲）の中央領域になるように設定している。このため、トナー濃度制御のための基準画像は、中間調（グレー画像）の基準画像が採用される。
【０００４】
トナー濃度と基準画像濃度との相関関係は、例えば、正比例的に推移するが（y＝ax+b)、現像剤の種類や、周囲環境、画像形成装置の仕様を含めた要因（現像性）により、特性が平行移動する。言い換えれば、前記正比例の公式の傾きaは変わらないが、定数bが変動する。
【０００５】
ところで、上記トナー濃度制御では、基準画像の濃度値が極端に薄い場合、補給するトナーの有無、すなわちトナー残量の有無を判別するようになっている。
【０００６】
より具体的には、前記基準画像の目標濃度に対して２つのしきい値を設定しておき、濃度センサからの出力値と比較する。
【０００７】
すなわち、相対的に目標濃度から遠いしきい値（以下、「第１のしきい値」という）と、相対的に目標濃度に近いしきい値（以下、「第２のしきい値」という）を設定しておき、濃度センサによる検出の結果、第１のしきい値よりも低濃度となり、強制的にトナー補給を行っても、第２のしきい値よりも高濃度に戻らない場合、トナー残量がほとんど無いと判定（空判定）する。
【０００８】
なお、参考として、特許文献１では、基準画像で現像器のトナー濃度を調整するとき、基準画像の目標値を出力されている画像や、トナー帯電量に基づいて補正することが開示されている。
【０００９】
また、特許文献２では、相対的に低濃度、中濃度、高濃度の基準画像を形成し、現像カーブの状態を検出することで、現像剤の異常を検出し、トナー濃度を制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−０１７６２７公報
【特許文献２】特開平７−２７１１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、本構成を有しない場合に比べて、トナーの残量が空になったことを精度よく判別することができるトナー残量監視装置、画像形成装置、トナー残量監視プログラムを得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、像保持体に対峙して配置され、トナー成分とキャリア成分とによって生成された現像剤によって現像された中間調画像データに基づく基準画像の濃度検出する濃度センサと、記濃度センサで検出した基準画像の濃度が、目標濃度よりも低濃度側、かつ相対的に目標濃度に遠い濃度である第１のしきい値よりも低濃度となった場合に、強制的に少なくともトナー成分を補給する強制補給手段と、記強制補給手段による強制補給後において、前記濃度センサで検出した基準画像の濃度が、目標濃度よりも低濃度側、かつ相対的に目標濃度に近い濃度である第２のしきい値よりも高濃度にならない場合、トナーの残量が不足と判定する判定手段と、記像保持体に、前記基準画像よりも高濃度階調データで形成した高濃度基準画像を、前記濃度センサで検出したときの濃度が、予め定めた第３のしきい値を超えて低濃度となった場合に、前記第１のしきい値及び第２のしきい値を前記目標濃度側に近づけるように補正する補正手段と、を有している。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記中間調画像データが、全階調幅を均等に３分割したときの中間に位置する領域の階調の画像データである。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記高濃度階調データが、全階調幅を複数分割したときの最も高濃度側に位置する領域の階調の画像データである。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜請求項３の何れか１項記載の発明において、前記補正手段が、元の第１のしきい値及び第２のしきい値に対して６０％とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜請求項４の何れか１項記載の発明において、前記第３のしきい値よりも高濃度となった時点で、前記第１のしきい値及び第２のしきい値を元のレベルに復帰させる復帰手段をさらに有する。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５の何れか１項記載のトナー残量監視装置を搭載した画像形成装置である。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、コンピュータに、前記請求項１〜請求項５の何れか１項記載のトナー残量監視を実行させるトナー残量監視プログラムである。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、トナーの残量が空になったことを精度よく判別することができる。
【００２０】
請求項２に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、トナー濃度の検出幅を拡大することができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、目標濃度よりも低濃度側において、現像性に依存することがない、トナー濃度−基準画像濃度の特性を得ることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、トナーの残量の監視精度を最大限に高めることができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明によれば、トナー成分が正常に補給された場合は、元の第１のしきい値及び第２のしきい値に復帰することができる。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、トナーの残量が空になったことを精度よく判別することができる。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、本構成を有しない場合に比べて、トナーの残量が空になったことを精度よく判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施の形態に係るプリンタの概略図である。
【図２】本実施の形態に係るプリンタにおける制御ユニットのハード構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態に係るトナー濃度−中間調基準画像濃度特性曲線を示す特性図である。
【図４】本実施の形態に係るトナー濃度−高濃度基準画像濃度特性曲線を示す特性図である。
【図５】本実施の形態に係る印刷制御管理部における、トナー残量監視制御を機能的示したブロック図である。
【図６】本実施の形態に係るトナー濃度制御及び空検知制御のための流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１には、画像形成装置としてのプリンタ１０が示されている。プリンタ１０は、フルカラー画像又は白黒画像を形成するデジタルプリンタである。
【００２８】
プリンタ１０内部の上方には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各トナーを収容するトナーカートリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが交換可能に設けられている。なお、以後の説明では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（黒）の各色に対応する部材の符号にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付与して区別する。
【００２９】
トナーカートリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋには、それぞれトナー供給路１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの一端が接続されている。なお、トナー供給路１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋは、管状部材で構成されている。
【００３０】
トナーカートリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋには、トナーディスペンサ（図示省略）が設けられている。
【００３１】
また、プリンタ１０内部の中央には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの現像剤に対応する４つの画像形成ユニット１２（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）が、図１の正面視にて右斜め下方に向けて互いに一部を重ねた状態で配置されている。
【００３２】
画像形成ユニット１２は、感光体２８を備えている。感光体２８の周囲には、感光体２８の表面に接触して感光体２８を一様に帯電する帯電装置の一例としての帯電ロールと、前述の露光光Ｌにより感光体２８上に形成された静電潜像を各色の二成分現像剤で現像する現像部と、転写後の感光体２８の表面に光を照射して除電を行う除電装置の一例としてのイレーズランプと、除電後の感光体２８の表面を清掃するクリーニングユニットとが設けられている。
【００３３】
二成分現像剤は、非磁性タイプのトナーと、磁性を有するキャリアとが混合されたものである。ここで、トナー供給路１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋの他端が、４つの画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにそれぞれ接続されており、トナーディスペンサの駆動によって、各色のトナーが各画像形成ユニット１２に供給されるようになっている。
【００３４】
各画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの上方には、転写部１４が設けられている。転写部１４は、中間転写ベルト１６と、中間転写ベルト１６の内側に配置され、各画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの各トナー像を中間転写ベルト１６に多重転写させる４つの一次転写部材としての一次転写ロール１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋと、中間転写ベルト１６上で重ねられたトナー像を、記録用紙Ｐに転写させる二次転写ロール２０とを有している。
【００３５】
中間転写ベルト１６は、図示しないモータで駆動される駆動ロール２２と、中間転写ベルト１６の張力を調整するテンションロール２４と、二次転写ロール２０と対向配置されたバックアップロール２６とで構成されるローラ群に、一定の張力で巻き掛けられており、駆動ロール２２により、図１の矢印Ｘ方向（反時計回り方向）に周回駆動されるようになっている。
【００３６】
一次転写ロール１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、中間転写ベルト１６を挟んでそれぞれの画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの感光体２８（２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋ）と対向配置されている。また、一次転写ロール１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋは、給電ユニット（図示省略）によって、トナー極性とは逆極性（本実施形態では一例として正極性）の転写バイアス電圧が印加されるようになっている。なお、二次転写ロール２０も、給電ユニットによって、トナー極性とは逆極性の転写バイアス電圧が付与されるようになっている。
【００３７】
また、中間転写ベルト１６の駆動ロール２２が設けられている位置の外周面には、クリーニング装置３０が設けられている。クリーニング装置３０は、クリーニングブラシ３２及びクリーニングブレード３４を備えており、クリーニングブラシ３２及びクリーニングブレード３４によって、中間転写ベルト１６上の残留トナーや紙粉等を除去するようになっている。
【００３８】
さらに、中間転写ベルト１６のテンションロール２４が設けられている位置の外周面には、濃度センサ１１２が設けられている。この濃度センサ１１２は、中間転写ベルト１６の幅方向の両端部に設けられ、主として、画像濃度やトナー濃度（ＴＣ）の状態を観察するための基準画像の濃度を検出する約目を有している。
【００３９】
プリンタ１０の記録用紙Ｐの搬送経路と反対側の側面近傍には、プリンタ１０の各部の駆動制御を行う制御ユニット３６が設けられている。また、画像形成ユニット１２の下側には、帯電された感光体２８の表面に各色に対応した露光光Ｌ（ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫ）を照射して静電潜像を形成する露光ユニット４０が設けられている。
【００４０】
露光ユニット４０は、４つの画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに共通の１つのユニットで構成されており、４つの半導体レーザ（図示省略）を各色の色材階調データに応じて変調して、これらの半導体レーザから露光光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを階調データに応じて出射するように構成されている。なお、露光ユニット４０は、各画像形成ユニット１２毎に個別に設けてもよい。
【００４１】
また、露光ユニット４０は、矩形のフレーム３８で密閉されており、内部には、各露光光Ｌを主走査方向に走査するためのｆθレンズ（図示省略）及びポリゴンミラー４２が設けられている。フレーム３８の上面には、４本の露光光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを、各画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの感光体２８に向けて出射するためのガラス窓４４Ｙ、４４Ｍ、４４Ｃ、４４Ｋが設けられている。
【００４２】
ここで、露光ユニット４０の半導体レーザから出射された露光光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫはポリゴンミラー４２に照射され、このポリゴンミラー４２から反射した光がｆθレンズを介して偏向走査される。ポリゴンミラー４２で偏向走査された露光光ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは、結像レンズ及び複数枚のミラーからなる光学系（図示省略）を介して、感光体２８上の露光ポイントに走査露光される。
【００４３】
一方、露光ユニット４０の下側には、記録用紙Ｐが収納された給紙カセット４６が配置されている。また、給紙カセット４６の端部から鉛直方向上方には、記録用紙Ｐを搬送する用紙搬送路５０が設けられている。
【００４４】
用紙搬送路５０には、記録用紙Ｐを給紙カセット４６から送り出す給紙ロール４８と、記録用紙Ｐを１枚ずつ給紙させる用紙分離搬送用のロール対５２と、中間転写ベルト１６上の画像の移動タイミングと記録用紙Ｐの搬送タイミングを合わせる用紙先端位置合わせロール５４とが設けられている。ここで、給紙カセット４６から給紙ロール４８によって順次送出された記録用紙Ｐは、用紙搬送路５０を経由して、間欠的に回転する用紙先端位置合わせロール５４によって中間転写ベルト１６の二次転写位置まで一旦搬送され、停止される。
【００４５】
二次転写ロール２０の上方には、定着装置６０が設けられている。定着装置６０は、加熱された加熱ロール６２と、この加熱ロール６２に圧接された加圧ロール６４とを備えている。ここで、二次転写ロール２０によって各色のトナー像が転写された記録用紙Ｐは、加熱ロール６２と加圧ロール６４との圧接部で熱及び圧力により定着され、記録用紙Ｐの搬送方向下流側に設けられた排出装置の一例としての排紙ロール６６によって、プリンタ１０の上部に設けられた排出部６８に排出されるようになっている。また、トナー像の二次転写工程が終了した中間転写ベルト１６の表面は、クリーニング装置３０によって残留トナーや紙粉等が除去される。
【００４６】
図２に示される如く、制御ユニット３６は、メインコントロール部７０を含んでいる。メインコントロール部７０は、ＣＰＵ７２、ＲＡＭ７４、ＲＯＭ７６、Ｉ／Ｏ（入出力部）７８、及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス８０を有している。
【００４７】
Ｉ／Ｏ７８には、前記プリンタ１０における搬送系や、画像形成のための走査露光系、現像系等の各処理系を制御し、管理するための印刷制御管理部８８が接続されている。
【００４８】
より詳細には、印刷制御管理部８８には、搬送制御部１００、走査露光制御部１０２、現像制御部１０４、転写制御部１０６、定着制御部１０８が接続され、各部の制御を管理している。
【００４９】
印刷制御管理部８８は、Ｉ／Ｏ７８ではなく、直接バス８０に接続された構成であってもよい。また、ここでは、印刷に関する制御を印刷制御管理部８８に集約する構成としたが、当該制御をメインコントロール部７０で実行する構成であってもよい。
【００５０】
また、Ｉ／Ｏ７８には、ＵＩ（ユーザ・インターフェイス）８２が接続されている。ＵＩ８２は、ユーザーからの入力指示を受け付け、かつユーザーへ画像処理に関する情報を報知する役目を有している。さらに、Ｉ／Ｏ７８には、ハードディスク８４が接続されている。また、Ｉ／Ｏ７８は、Ｉ／Ｆ８６を介して通信回線網９０に接続されている。
【００５１】
ここで、濃度センサ１１２を用いた画像濃度制御のための基準画像と、トナー濃度制御のための基準画像とは、基本的にその形状は形成手順に違いはないが、その濃度パターンに違いがある。
【００５２】
画像濃度制御のための基準画像は、低濃度から高濃度までの段階的な複数の基準画像を形成し、露光量や現像バイアス等に基づく画像濃度特性曲線を描き、全濃度域でそれぞ適正な補正値を策定する。
【００５３】
一方、トナー濃度制御のための基準画像は、基本的には単一濃度でよい。しかしながら、トナー濃度を広いレンジ（例えば、２wt％〜８wt％）で検出すると共に、周囲環境の変動があっても検出可能となるように、濃度センサ１１２の検出可能範囲（ダイナミックレンジ）の中央に設定することが好ましい。この結果、中間調（グレー画像）の基準画像を適用している。
【００５４】
さらに、トナー濃度制御では、トナーカートリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの残量を判別している。
【００５５】
図３は、トナー濃度−中間調基準画像特性曲線を示しており、実線Ａが定常状態における特性である。
【００５６】
トナー濃度の目標を０．８wt％とすると、このときの中間調基準画像濃度を検出した濃度センサ１１２の出力値の目標は、縦軸数値１０２〜１０５程度に設定される。この数値は、大きくなればなるほど、濃度が薄いことを示す数値である。
【００５７】
トナー濃度に変化、特に中間調基準画像濃度が薄くなっていくと、目標値に補正するべく、画像形成時にトナーを供給するとき増量することで、トナー濃度を目標値に維持する。これがトナー濃度制御である。なお、トナー濃度制御では、当然中間調基準画像濃度が濃くなる場合もあり、この場合は現像部内のトナーを廃棄する。
【００５８】
ところが、トナー濃度が目標に至らず、予め定めた第１のしきい値Ｓ１よりも低濃度になった場合（図３の黒丸（●）印Ｃの位置参照）、トナーディスペンサを強制的に駆動して、トナーを補給し、その回復状態を観察する。観察の結果、第２のしきい値Ｓ２を超えて高濃度になれば（図３の白丸（○）印Ｄの位置参照）、トナー残量があると判定する。一方、観察の結果、第２のしきい値Ｓ２を超えない場合（図３のばつ（×）印Ｅの位置参照）、トナーカートリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの残量が不足している判定する。
【００５９】
ところで、前記トナー濃度制御の基礎でもあり、前記残量判定のための基礎でもある、トナー濃度−中間調基準画像濃度特性は、現像性により変化する。
【００６０】
現像性とは、現像剤の種類や、周囲環境、画像形成装置の仕様を含めた変動である。
【００６１】
トナー濃度と基準画像濃度との相関関係は、図３に示される如く、正比例的に推移するが（y＝ax+b)、現像剤の種類や、周囲環境、画像形成装置の仕様を含めた、現像性により、特性が平行移動する。言い換えれば、前記正比例の公式の傾きaは変わらないが、定数bが変動し、例えば、二点鎖線Ｂのようにシフトする。なお、トナー濃度と基準画像濃度との相関関係は、正比例に限定されるものではなく、二次関数的に変化する場合もある。いずれにしても、所謂右肩下がりの曲線であり、現像性による変動は平行移動となる。
【００６２】
このシフトした特性曲線（図３の二点鎖線Ｂ）の下で、トナー残量判定を行うと、前記第１のしきい値Ｓ１を超えるときのトナー濃度（図３の黒丸（●）印Ｃ’が、平常状態の特性曲線（図３の実線Ａ参照）のときに第１のしきい値Ｓ１を超えるときのトナー濃度よりも、さらに低濃度側になり、この差分が検出遅れとなって、トナー残量判定精度を悪化させる原因となっている。
【００６３】
そこで、本実施の形態では、高濃度基準画像の濃度センサ１１２で検出することで、前記トナー濃度−中間調基準画像濃度特性曲線の変化（主として、低濃度側への変化）を第３のしきい値と比較することで判定している。
【００６４】
図４に示される如く、高濃度基準画像（所謂黒ベタ画像）では、トナーが充分に残っており、適正トナー濃度以上に保持されているときは、高濃度基準画像を検出した濃度センサ１１２の出力値は、一定のレベルで推移するが、トナー濃度が４wt％〜５wt％程度になると、徐々に低濃度側に変化する特性を持っている。
【００６５】
そこで、高濃度基準画像のトナー濃度が４wt％〜５wt％となる濃度センサ１１２の出力値を第３のしきい値とし、第３のしきい値Ｓ３を超えて低濃度となった場合に、現像性の変動が発生していると判断し、図３の第１のしきい値Ｓ１及び第２のしきい値Ｓ２を一定の割合で高濃度側にシフトする（図３の二点鎖線で示した第１のしきい値（補正）Ｓ１Ｈと、第２のしきい値（補正）Ｓ２Ｈ参照）。
【００６６】
この第１のしきい値（補正）Ｓ１Ｈと第２のしきい値（補正）Ｓ２Ｈとすることで、図３の△印Ｆで強制トナー補給とすることが可能であり、定常状態の特性と同一トナー濃度での判定となる。
【００６７】
図５は、前記印刷制御管理部８８における、トナー濃度制御とトナー残量監視制御のための機能ブロック図である。なお、この図５の各ブロックは機能別に分類したものであり、印刷制御管理部８８のハード構成を限定するものではない。
【００６８】
印刷制御管理部８８には、画像形成実行制御部１１４が設けられ、前記搬送制御部１００、走査露光制御部１０２、現像制御部１０４、転写制御部１０６、定着制御部１０８がそれぞれ接続されている。
【００６９】
この画像形成実行制御部１１４には、トナー濃度制御部１１６が接続されている。このトナー濃度制御部１１６には、前述した図３に示すトナー濃度−中間調基準画像濃度特性マップが格納されている。このトナー濃度制御部１１６には、画像形成実行制御部１１４から、トナー濃度制御実行指示信号が入力されるようになっており、このトナー濃度制御実行指示信号に基づいて、トナー濃度制御部１１６は起動する。
【００７０】
トナー濃度制御部１１６が起動すると、まず、画像形成実行制御部１１４に対して、中間基準画像を形成するための指示信号を送出すると共に、高濃度基準画像形成指示部１１８に対して、実行指示信号を送出する。高濃度基準画像形成指示部１１８では、この実行指示信号に基づいて、前記画像形成実行制御部１１４に対して、高濃度基準画像を形成するための指示信号を送出する。
【００７１】
この結果、画像形成実行制御部１１４では、搬送制御部１００、走査露光制御部１０２、現像制御部１０４、転写制御部１０６、定着制御部１０８を制御して、中間調基準画像と高濃度基準画像のそれぞれを、例えば、中間転写ベルト１６上に形成する。
【００７２】
形成された中間調基準画像と高濃度基準画像は、中間転写ベルト１６の搬送方向に沿って一列に形成されるようになっており、それぞれ時間差で濃度センサ１１２によって濃度が検出される。
【００７３】
中間基準画像の濃度センサ１１２による検出値は、前記トナー濃度制御部１１６へ送出されトナー濃度制御管理が実行される。
【００７４】
前記高濃度基準画像形成指示部１１８は、高濃度基準画像検出値読出部１２０に接続されている。高濃度基準画像形成指示部１１８では、前記画像形成実行制御部１１４に対して、高濃度画像形成指示を出すときに、高濃度基準画像検出値読出部１２０に対して、画像形成実行制御部１１４から高濃度基準画像の濃度センサ１１２による検出値を読み出すように指示する。
【００７５】
前記トナー濃度制御部１１６は、トナー残量判定部１２２に接続されており、前記画像形成実行制御部１１４から得た濃度センサ検出値を、そのままトナー残量判定部１２２へ送出する。トナー残量判定部１２２は、しきい値補正実行部１２４を介してしきい値メモリ１２６に接続されている。
【００７６】
トナー残量判定部１２２は、しきい値補正実行部１２４での補正実行がない場合（トナー濃度−中間調基準画像濃度特性が、図３の実線Ａの定常状態の場合）は、しきい値メモリ１２６に記憶された第１のしきい値Ｓ１と第２のしきい値Ｓ２とを読み出し、トナー残量の判定を実行する。
【００７７】
すなわち、第１のしきい値Ｓ１よりも低濃度になった場合（図３の実線Ａ上の黒丸（●）印Ｃ参照）、現像制御部１０４へ、トナーディスペンサの強制駆動を指示し、トナーを強制補給すると共に、トナー濃度制御を継続して、このトナーの強制補給の結果、トナー濃度がどこまで回復するかを観察する。
【００７８】
観察の結果、第２のしきい値Ｓ２よりも高濃度になった場合（図３の実線Ａ上の白丸（○）印Ｄ参照）は、トナー残量有りと判定し、第２のしきい値Ｓ２よりも低濃度側に維持された場合（図３の実線Ａ上のばつ（×）印Ｅ参照）は、「トナー残量無し（空）」と判定する。
【００７９】
トナー残量判定部１２２は、報知制御部１２８に接続されており、トナー残量判定において、「トナー残量無し（空）」と判定（空検知）した場合、報知制御部１２８へ報知指示信号を送出する。報知制御部１２８では、この報知指示に基づいて、トナーカートリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが空であることを報知するように、ＵＩ８２を制御する。
【００８０】
一方、前記高濃度基準画像検出値読出部１２０によって読み出した高濃度基準画像の濃度センサ１１２による検出値は、比較部１３０に送出されるようになっている。
【００８１】
比較部１３０には、前述した図４に示すトナー濃度−高濃度基準画像濃度特性マップが格納されている。
【００８２】
比較部１３０では、前記高濃度基準画像検出値読出部１２０から高濃度基準画像から濃度センサ１１２で検出した検出値が入力されると、前記しきい値メモリ１２６から第３のしきい値Ｓ３を読み出し、両者を比較するようになっている。
【００８３】
この比較結果は、しきい値補正要否判定部１３２へ送出され、しきい値（すなわち、第１のしきい値Ｓ１と第２のしきい値Ｓ２）の補正が必要か否かを判定する。
【００８４】
補正が必要となる判定は、図４に示すように、高濃度基準画像から読み取った検出値が、第３のしきい値Ｓ３を超えたと判断されたとき、現像性に関わらず、トナー濃度が４wt％〜５wt％以下になったときである。
【００８５】
このような場合、定常状態のトナー濃度−中間調基準画像濃度特性曲線（図３の実線Ａ参照）から、低濃度状態のトナー濃度−中間調基準画像濃度特性曲線（図３の二点鎖線Ｂ参照）に変位したと考えられ、この二点鎖線Ｂの特性曲線に合う、第１のしきい値（補正）Ｓ１Ｈ及び第２のしきい値（補正）Ｓ２Ｈとするべく、しきい値補正要否判定部１３２では、しきい値補正実行部１２４に対して、補正実行信号を送出する。
【００８６】
しきい値補正実行部１２４では、この補正実行信号に基づいて、前記トナー残量判定部１２２が第１のしきい値Ｓ１及び第２のしきい値Ｓ２を読み出すとき、補正されて読み出すことになる（第１のしきい値（補正）Ｓ１Ｈ及び第２のしきい値（補正）Ｓ２Ｈ）。
【００８７】
以下に本実施の形態の作用を説明する。
【００８８】
（画像形成手順）
画像データは、さらにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の色材階調データに変換され、露光ユニット４０に順次出力される。露光ユニット４０では、各色の色材階調データに応じて各露光光Ｌを出射して、各感光体２８に走査露光を行い、潜像（静電潜像）が形成される。
【００８９】
感光体２８上に形成された静電潜像は、現像部によって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として顕在化される（現像）。そして、各画像形成ユニット１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋの感光体２８上に順次形成された各色のトナー像は、４つの一次転写ロール１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋによって中間転写ベルト１６上に順次多重転写される。
【００９０】
中間転写ベルト１６上に多重転写された各色のトナー像は、二次転写ロール２０によって、搬送されてきた記録用紙Ｐ上に二次転写される。そして、記録用紙Ｐ上の各色のトナー像が定着装置６０で定着され、定着後の記録用紙Ｐは、排出トレイ６８に排出される。
【００９１】
トナー像の転写工程が終了した後の感光体２８の表面は、クリーニングユニット７６によって残留トナーや紙粉等が除去される。また、中間転写ベルト１６上の残留トナーや紙粉等が、クリーニング装置３０で除去される。
【００９２】
図６は、本実施の形態に係るトナー濃度制御に伴うトナーカートリッジ１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの空検知判定制御を示すフローチャートである。
【００９３】
ステップ２００では、トナー濃度制御時期か否かが判断され、否定判定されると、ステップ２０２へ移行して、前回のトナー濃度制御時において、現像剤（トナー）を強制補給したか否かが判断される。このステップ２０２で否定判定された場合は、このルーチンは終了する。
【００９４】
（トナー濃度制御＋空判定予測）
ステップ２００で肯定判定されると、トナー濃度制御時期＋空判定予測時期であると判断し、ステップ２０４へ移行して中間調基準画像を形成する指示を行い、次いでステップ２０６へ移行して高濃度基準画像を形成する指示を行い、ステップ２０８へ移行する。この指示によって、中間転写ベルト１６上には、中間調基準画像と高濃度基準画像が形成される。
【００９５】
ステップ２０８では、濃度センサ１１２を用いて、前記ステップ２０４、２０６で指示し、かつ中間転写ベルト１６上に形成された中間調基準画像の濃度Ｐｍ、並びに高濃度基準画像の濃度Ｐｄを検出する。
【００９６】
次のステップ２１０では、濃度センサ１１２の検出値Ｐｍ、Ｐｄを読み込み、次いでステップ２１２へ移行して、第３のしきい値Ｓ３を読み出して、ステップ２１４へ移行する。
【００９７】
ステップ２１４では、高濃度基準画像の濃度Ｐｄと、第３のしきい値Ｓ３とを比較する。比較の結果、Ｐｄ≧Ｓ３と判定された場合は、トナー濃度−中間調基準画像濃度特性曲線が、図３の定常状態（実線Ａ）から低濃度状態（二点鎖線Ｂ）に移行していると判断し、ステップ２１６で第１のしきい値Ｓ１を補正してＳ１Ｈとし、次いでステップ２１８へ移行して、第２のしきい値Ｓ２を補正してＳ２Ｈとして、ステップ２２２へ移行する（制御上は、ＳＳ１←Ｓ１Ｈ、ＳＳ２←Ｓ２Ｈとする）。この補正は、予め定められた割合で一律に行う場合、略６０％程度高濃度側にシフトすればよい。なお、一律でシフトせず、細かい演算の下でシフトさせるようにしてもよい。
【００９８】
また、前記ステップ２１４での比較の結果、Ｐｄ＞Ｓ３と判定された場合は、トナー濃度−中間調基準画像濃度特性曲線が、図３の定常状態（実線Ａ）を維持していると判断し、ステップ２２０へ移行して、現在第１のしきい値（補正）Ｓ１Ｈと第２のしきい値（補正）Ｓ２Ｈとなっている場合は、その補正を解除し（制御上は、ＳＳ１←Ｓ１、ＳＳ２←Ｓ２とする）、ステップ２２２へ移行する。
【００９９】
ステップ２２２では、中間調基準画像に基づくトナー濃度制御を実行する。このトナー濃度制御は、トナー濃度が薄い場合は、画像形成時にトナーを増量し、トナー濃度が濃い場合は、現像部に貯留されているトナーを廃棄して減量する、といった従前の制御であるため、詳細は省略する。
【０１００】
次のステップ２２４では、中間調基準画像の濃度Ｐｍと現在の第１のしきい値ＳＳ１（Ｓ１又はＳＨ１）とを比較する。この比較の結果、Ｐｍ＜ＳＳ１の場合は、現像剤が空になる可能性はないため、このルーチンは終了する。また、ステップ２２４での比較の結果、Ｐｍ≧ＳＳ１の場合は、現像剤が空に近い（ニヤエンプティ）可能性があるため、ステップ２２６へ移行して、トナーディスペンサを駆動して、強制的に現像剤を補給するように指示し、このルーチンは終了する。
【０１０１】
（強制補給後の空判定）
一方、前記ステップ２０２で肯定判定されると、強制補給後の空判定時期と判断し、ステップ２２８へ移行して中間調基準画像を形成する指示を行い、ステップ２３０へ移行する。この指示によって、中間転写ベルト１６上には、中間調基準画像形成される。
【０１０２】
ステップ２３０では、濃度センサ１１２を用いて、前記ステップ２２８で指示し、かつ中間転写ベルト１６上に形成された中間調基準画像の濃度Ｐｍを検出する。
【０１０３】
次のステップ２３２では、濃度センサ１１２の検出値Ｐｍを読み込み、ステップ２３４へ移行する。
【０１０４】
ステップ２３４では、中間調基準画像の濃度Ｐｍと現在の第２のしきい値ＳＳ２（Ｓ２又はＳＨ２）とを比較する。この比較の結果、Ｐｍ＜ＳＳ２の場合は、強制補給によってトナー濃度が戻ったため、現像剤が空になる可能性はなく、このルーチンは終了する。また、ステップ２３４での比較の結果、Ｐｍ≧ＳＳ２の場合は、強制補給してもトナー濃度が回復しないため、現像剤が空であると判断し、ステップ２３６へ移行して、空判定報知制御を実行し、このルーチンは終了する。
【０１０５】
なお、本実施の形態では、現像剤の強制補給が実行された場合、中間調基準画像のみを形成し、その濃度が第２のしきい値Ｓ２（又はＳ２Ｈ）を下回ったか否かを判断するようしたが、次のトナー濃度制御時期に実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
Ｐ    記録用紙
１０    プリンタ（画像形成装置）
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ    トナーカートリッジ
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ    画像形成ユニット
１４    転写部
１６    中間転写ベルト
１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ    一次転写ロール
２０    二次転写ロール
２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｋ    感光体
３６    制御ユニット
４０    露光ユニット
６０    定着装置
７０    メインコントロール部
８８    印刷制御管理部
１００    搬送制御部
１０２    走査露光制御部
１０４    現像制御部
１０６    転写制御部
１０８    定着制御部
１１４    画像形成実行制御部（強制補給手段）
１１６    トナー濃度制御部
１１８    高濃度基準画像形成指示部
１２０    高濃度基準画像検出値読出部
１２２    トナー残量判定部（判定手段）
１２４    しきい値補正実行部（補正手段）
１２６    しきい値メモリ
１２８    報知制御部
１３０    比較部（補正手段）
１３２    しきい値補正要否判定部（補正手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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