(57)【要約】 【課題】現像ユニット内のトナーが満杯になっているのか、検出手段に異常が発生しているのかを判断可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の画像形成装置は、現像部と第１検出部と判断部とを備える。現像部は、像担持体上に形成される静電潜像をトナーで現像する。第１検出部は、現像部内のトナー量を検出する。判断部は、予め定められた期間内の複数のサンプリングタイミングの各々において第１検出部により検出されたトナー量のばらつきを示す値に基づいて、第１検出部に異常が発生しているのか、現像部内においてトナーが満杯状態であるのかを判断する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像部と、
前記現像部内のトナー量を検出する第１検出部と、
予め定められた期間内の複数のサンプリングタイミングの各々において前記第１検出部により検出されたトナー量のばらつきを示す値に基づいて、前記第１検出部に異常が発生しているのか、前記現像部内においてトナーが満杯状態であるのかを判断する判断部と、を備える、
画像形成装置。
【請求項２】
前記判断部は、各前記サンプリングタイミングで前記第１検出部により検出されたトナー量が第１閾値を上回り、かつ、各前記サンプリングタイミングで前記第１検出部により検出されたトナー量のばらつきを示す値が第２閾値以下の場合は、前記第１検出部に異常が発生していると判断する、
請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記判断部は、各前記サンプリングタイミングで前記第１検出部により検出されたトナー量が第１閾値を上回り、かつ、各前記サンプリングタイミングで前記第１検出部により検出されたトナー量のばらつきを示す値が第２閾値を上回る場合は、前記現像部内においてトナーが満杯状態であると判断する、
請求項１の画像形成装置。
【請求項４】
前記判断部により前記第１検出部に異常が発生していると判断された場合、画像形成動作を停止する制御を行う第１制御部をさらに備える、
請求項１の画像形成装置。
【請求項５】
前記現像部内のトナーを攪拌する攪拌部と、
前記判断部により前記第１検出部に異常が発生していると判断された場合、前記攪拌部による攪拌の速度を増速する制御を行う第２制御部と、をさらに備える、
請求項１の画像形成装置。
【請求項６】
トナーにより現像された前記静電潜像を示すトナー画像の濃度を検出する第２検出部と、
前記判断部により前記第１検出部に異常が発生していると判断された場合において、前記第２検出部により検出された前記トナー画像の濃度が正常である場合は、画像形成動作を継続する制御を行う第３制御部と、をさらに備える、
請求項１の画像形成装置。
【請求項７】
前記判断部により前記現像部内のトナーが満杯状態であると判断された場合、前記現像部内のトナーを強制的に吐き出す制御を行う第４制御部をさらに備える、
請求項１の画像形成装置。
【請求項８】
トナーにより現像された前記静電潜像を示すトナー画像の濃度を検出する第２検出部と、
前記判断部により前記現像部内のトナーが満杯状態であると判断された場合、前記第２検出部により検出された前記トナー画像の濃度に基づいて、トナーの濃度調整を実行する制御を行う第５制御部と、をさらに備える、
請求項１の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置において、トナー容器から現像ユニットにトナーを補給する構成が用いられている。トナーが補給される場合、トナー容器から補給されるトナー(補給トナー)と現像ユニット内部のトナーは、トナーの劣化状態が異なるため、補給直後は現像システムが不安定になる(品質としては、地肌汚れ(地カブリ)、濃度変動など)。そこで、出来るだけ現像システムを安定化させるために、現像ユニット内部のトナーの量を高精度で検知し、所定量を下回るとトナーを補給することで、補給直後のトナーと補給トナーの比率を一定にするように補給量を制御している。このトナー量を検出する技術として、現像ユニット内に設けた光学式の検出手段を用いる技術が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、現像ユニット内のトナーの量をより高精度に検出し制御することを目的として、現像ユニット内部のトナー量を少なくとも２つのレベルで検出可能な光学式のトナー検出手段を有する構成において、トナー量を検知する制御手段が開示されている。また、特許文献２には、現像ユニット内に設けた光学式の発光部の発光強度または受光部の受光感度、あるいは受光部の検出信号を２値化するしきい値を変更する技術が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された技術では、現像ユニット内のトナーが満杯になっているのか、検出手段に異常があるのかを判別することができないという問題がある。
【０００５】
検出手段に異常が発生している場合、現像ユニット内のトナーが空となっている可能性があるので、直ちに印刷を停止する必要があるが、現像ユニット内のトナーが満杯になっているのであれば、トナーを補給することで印刷を継続することもできる。すなわち、現像ユニット内のトナーが満杯になっているのか、検出手段に異常が発生しているのかを判別することができないことにより、画像形成装置を適切に動作させることができないという問題が起こる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、現像ユニット内のトナーが満杯になっているのか、検出手段に異常が発生しているのかを判別可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、像担持体上に形成される静電潜像をトナーで現像する現像部と、前記現像部内のトナー量を検出する第１検出部と、予め定められた期間内の複数のサンプリングタイミングで前記第１検出部により検出されたトナー量が第１閾値を上回り、かつ、各前記サンプリングタイミングで前記第１検出部により検出されたトナー量のばらつきを示す値が第２閾値以下の場合は、前記第１検出部に異常が発生していると判断する判断部と、を備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、現像ユニット内のトナーが満杯になっているのか、検出手段に異常が発生しているのかを判別できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、画像形成装置の一例を示す機械的構成図である。
【図２】図２は、画像形成装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図３】図３は、現像部の機械的構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、現像部の機械的構成の一例を示す図である。
【図５】図５は、受光素子の出力電圧の波形の一例を示す図である。
【図６】図６は、受光素子の出力電圧の波形の一例を示す図である。
【図７】図７は、受光素子の出力電圧の波形の一例を示す図である。
【図８】図８は、第１実施形態の画像形成装置の機能構成例を示す図である。
【図９】図９は、第１検出部の異常時と、現像部内においてトナーが満杯状態時との受光素子の出力電圧値の波形を例示した図である。
【図１０】図１０は、現像部内のトナーが少なくなったときの受光素子の出力電圧値の波形を例示した図である。
【図１１】図１１は、第１実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、第３実施形態の画像形成装置の機能構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、第３実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、第４実施形態の画像形成装置の機能構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、第４実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は、第５実施形態の画像形成装置の機能構成例を示す図である。
【図１８】図１８は、第５実施形態の画像形成装置の動作例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】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。本発明の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば適用でき、例えば、電子写真方式の画像形成装置や複合機（ＭＦＰ：Multifunction  Peripheral）などにも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能、および、ファクシミリ機能のうちの少なくとも２つの機能を有する装置である。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の画像形成装置１の一例を示す機械的構成図である。図１に示すように、画像形成装置１では、転写ベルト１２に沿って、各色の作像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄとトナー容器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄが並べられて設置されている。
【００１２】
転写ベルト１２は、回転駆動される２次転写駆動ローラ３と転写ベルトテンションローラ４とに巻回されたエンドレスのベルトである。トナー濃度センサ７０は、転写ベルト１２上に転写されたトナーの濃度（後述のトナー画像の濃度）を検知するためのセンサであって、転写ベルト１２に対して照射された光の反射光量に応じた信号を出力する。
【００１３】
作像ユニット（画像形成ユニット）２Ａは、感光体５Ａと、感光体５Ａの周囲に配置された帯電器６Ａと、露光器７と、現像部８Ａと、クリーニングブレード９Ａとを含んで構成されている。これら複数の作像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。
【００１４】
露光器７は、各作像ユニット２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが形成する画像色に対応する露光光であるレーザ光１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを照射するように構成されている。また、画像形成装置１は、用紙１５を積載するための給紙トレイ１４、用紙１５を搬送するための給紙ローラ１６、レジストローラ１７、排紙ローラ１９、両面ローラ２０、転写ベルト１２に形成された画像（トナー画像）を用紙に転写するための二次転写ローラ１３、トナーが転写された用紙１５にトナーを定着させる定着器１８を備える。排紙ローラ１９には用紙１５が通紙したことを検知する排紙センサ２１が近接している。さらに、転写ベルト１２に形成された画像調整用のパターン（パッチ画像）や、用紙１５に転写されずに残ったトナーを回収する廃トナーボックス２３が配置されている。
【００１５】
次に、このように構成された画像形成装置１における一般的な動作について説明する。画像形成に際し、感光体５Ａの外周面は、暗中にて帯電器６Ａにより一様に帯電された後、露光器７からの出射光（ＬＥＤ光もしくはレーザ光）１０Ａにより露光され、静電潜像が形成される。現像部８Ａは、この静電潜像をトナーにより可視像化（現像）し、このことにより感光体５Ａ上にトナー画像が形成される。このトナー画像は感光体５Ａと転写ベルト１２とが接する位置（一次転写位置）で、一次転写ローラ１１Ａの働きにより転写ベルト１２上に転写される。この転写により、転写ベルト１２上にトナー画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体５Ａは、外周面に残留した不要なトナーをクリーニングブレード９Ａにより払拭された後、次の画像形成のために待機する。
【００１６】
以上のようにして、作像ユニット２Ａでトナー画像を転写された転写ベルト１２は、次の作像ユニット２Ｂに搬送される。作像ユニット２Ｂでは、作像ユニット２Ａでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより、作像ユニット２Ｂに対応する色のトナー画像が感光体５Ｂ上に形成され、感光体５Ｂ上に形成されたトナー画像が転写ベルト１２上に形成されたトナー画像（作像ユニット２Ａで転写されたトナー画像）に重畳されて転写される。転写ベルト１２はさらに次の作像ユニット２Ｃ，２Ｄに搬送され、同様の動作により、作像ユニット２Ｃにより感光体５Ｃ上に形成されたトナー画像、および、作像ユニット２Ｄにより感光体５Ｄ上に形成されたトナー画像の各々が転写ベルト１２上に順次に重畳されて転写される。こうして、転写ベルト１２上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された転写ベルト１２は、二次転写ローラ１３の位置まで搬送される。また、転写ベルト１２上に形成されたトナー画像の濃度は、一次転写ローラ１１Ｄより更に下流側に設置されたトナー濃度センサ７０により検出することができる。
【００１７】
画像形成時の用紙搬送動作に際して、給紙トレイ１４に収納された用紙１５は、最も上のものから給紙ローラ１６を時計回りに回転駆動することにより順に送り出される。レジストローラ１７の駆動開始は、前記の転写ベルト１２により搬送されたトナー画像と二次転写ローラ１３上で、トナー画像と用紙１５の位置が重なり合うようなタイミングで行なわれる。この時レジストローラ１７は反時計方向に回転駆動することで用紙１５を送り出す。レジストローラ１７にて送り出された用紙１５は、二次転写ローラ１３にて転写ベルト１２上のトナー画像を用紙１５に転写した後、定着器１８にてトナー画像を熱および圧力にて定着し、反時計回りに回転駆動された排紙ローラ１９にて画像形成装置１の外部に排紙される。
【００１８】
両面印刷を行う場合は、用紙１５が排紙ローラ１９を通過する手前で、排紙ローラ１９を時計回りに回転駆動し、用紙１５を両面搬送経路に搬送する。両面搬送経路に搬送された用紙１５は両面ローラ２０を経由し、再びレジストローラ１７まで搬送される。レジストローラ１７に到達した用紙１５は再びレジストローラ１７から再給紙され、二次転写ローラ１３にて先ほどと逆側の用紙面にトナー画像を転写後、定着器１８にてトナー画像を熱および圧力にて定着し、反時計回りに回転駆動された排紙ローラ１９にて画像形成装置１の外部に排紙される。
【００１９】
また、各現像部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ内には、現像部内のトナーが一定量以下になったかを検知するセンサが設けられており（詳細例は後述する）、センサにより現像部内のトナーが一定量以下になったかを検知し、トナー容器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄから現像部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄにトナーが供給される。この例では、トナー容器２２Ａは現像部８Ａに対して脱着可能に構成され、トナー容器２２Ｂは現像部８Ｂに対して脱着可能に構成され、トナー容器２２Ｃは現像部８Ｃに対して脱着可能に構成され、トナー容器２２Ｄは現像部８Ｄに対して脱着可能に構成されている。以下では、現像部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄを区別しない場合は、単に現像部８と表記し、トナー容器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを区別しない場合は、単にトナー容器２２と表記する場合がある。
【００２０】
図２は、画像形成装置１のハードウェア構成例を示す図である。図２に示すように、画像形成装置１は、外部Ｉ／Ｆ２４と、ＣＰＵ２５と、ＲＯＭ２６と、ＲＡＭ２７と、操作パネルＩ／Ｆ２８と、操作パネル２９と、ＮＶＲＡＭ（Ｋ）３１と、ＮＶＲＡＭ（Ｃ）３２と、ＮＶＲＡＭ（Ｍ）３３と、ＮＶＲＡＭ（Ｙ）３４と、Ｉ／Ｏ３５と、トナー供給モータ３６と、トナー供給クラッチ（Ｋ）３７と、トナー供給クラッチ（Ｃ）３８と、トナー供給クラッチ（Ｍ）３９と、トナー供給クラッチ（Ｙ）４０と、現像部トナー検知センサ（Ｋ）４１と、現像部トナー検知センサ（Ｃ）４２と、現像部トナー検知センサ（Ｍ）４３と、現像部トナー検知センサ（Ｙ）４４と、画像処理ＩＣ４５と、コントローラ４６とを備え、これらはシステムバス３０を介して互いに接続されている。
【００２１】
ＣＰＵ２５は、ＲＯＭ２６に記憶された制御プログラム等に基づいてシステムバス３６に接続される各種デバイスとのアクセスを総括的に制御し、Ｉ／Ｏ３５を介して接続されるセンサやモータ、クラッチ、ヒーターなどの電装品の入出力を制御する。
【００２２】
ＲＯＭ２６は、ＣＰＵ２５の制御プログラムなどを記憶する不揮発性のメモリである。
【００２３】
ＲＡＭ２７は、ＣＰＵ２５の主メモリ、ワークエリア等として機能する揮発性のメモリで、記録データ展開領域、環境データ格納領域等に用いられる。
【００２４】
各ＮＶＲＡＭ３１，３２，３３，３４は、各トナー容器２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄに搭載され、各トナー容器２２の残量などの情報が格納される。
【００２５】
操作パネルＩ／Ｆ２８を介して接続される操作パネル２９に対する操作入力によって、プリンタモードなどを設定できる。
【００２６】
トナー供給モータ３６を駆動させ、各トナー供給クラッチ３７，３８，３９，４０をＯＮにすることで、各トナー容器２２からの各色のトナーが各現像部８へそれぞれ供給される。
【００２７】
各現像部８内には、トナーが一定量以上入っているかを検知するために、現像部トナー検知センサ４１，４２，４３，４４が設置される。
【００２８】
画像処理ＩＣ４５は、コントローラ４６からの画像データを受け、画像データに従った露光器７による露光を制御する。更に画像処理ＩＣ４５は、コントローラ４６から受け取った画像データから１ページあたりのトナー消費量を算出し、算出したトナー消費量を、システムバス３０を介してＣＰＵ２５に通知する機能を持つ。
【００２９】
図３は、現像部８Ａの機械的構成の一例を示す図である。なお、他の現像部８Ｂ，８Ｃ，８Ｄの構成も同様である。図３に示すように、現像部８Ａは、現像部トナー検知センサ４１と、供給ローラ４９とを含んで構成される。供給ローラ４９の表面には、現像部８Ａ内に貯留されているトナーが積層され、現像工程では、供給ローラ４９の表面上のトナーを用いて、感光体５Ａ上の静電潜像を可視像化する。
【００３０】
現像部トナー検知センサ４１は、現像部８Ａ内のトナー量を検出するためのセンサであって、現像部８Ａ内のトナー量に応じた信号を出力する。より具体的には、現像部トナー検知センサ４１は、発光素子４７と受光素子４８とを含んで構成され、発光素子４７および受光素子４８は、現像部８Ａの内部に取り付けられている。発光素子４７から照射された光は現像部８Ａ内部を通り、受光素子４８が受け取る構成になっている。図３に示すように、現像部８Ａ内のトナー量が少なめであり、光路上にトナーが存在しない場合は光が透過し、発光素子４７から照射された光はそのまま受光素子４８に供給される。一方、図４に示すように、現像部８Ａ内のトナー量が多めであり、光路上にトナーが存在する場合は光が遮断されるため、受光素子４８の受光量は図３の場合に比べて少なくなる。本実施形態では、受光素子４８は、受光量に応じた電圧信号を出力する。この例では、受光量が少ないほど電圧信号の出力値は大きくなるよう設定（つまり、現像部内のトナー量が多いほど電圧信号の出力値は増大するよう設定）されるが、これに限られるものではない。見方を変えれば、受光素子４８から出力される電圧信号は、現像部８Ａ内のトナー量を示すと捉えることもできる。この例では、現像部トナー検知センサ４１は、請求項の「第１検出部」に対応する。
【００３１】
また、現像部８Ａ内のトナーは劣化したトナーと新しいトナーの濃度を均一にする目的から不図示の攪拌パドル（請求項の「攪拌部」に対応）により常時撹拌しているため、現像部８Ａ内のトナー量が少ないときは、受光素子４８から出力される電圧値の波形は図５に例示された５０Ａのようになる。一方、現像部８Ａ内のトナー量が多いときは、受光素子４８から出力される電圧値の波形は図６に例示された５０Ｂのようになる。従来技術では、この出力電圧値に対して閾値５１を設け、サンプリング周期でトナーあり/なしを検出し、それぞれの検出回数の割合からトナー量を判断している。ここで、出来るだけ現像システムを安定化させるために現像部８内のトナー量が所定量を下回ると直ぐに所定量の補給トナーを補給することで、補給直後のトナーと補給トナーの比率を一定にするように制御している。本実施形態では、トナー量検出時のサンプリング周期１０ｍｓで５０回サンプリングし、そのうち４０回以上トナーなしが検出された場合に、現像部内のトナー量が少なくなったと判断し、トナー補給を開始する。
【００３２】
図７は、現像部トナー検知センサ４１の異常時と現像部８Ａ内においてトナーが満杯状態時のセンサ波形を例示した図である。現像部８Ａ内部の発光素子４７と受光素子４８の故障時やコネクタの接続不良時、及び光路ずれなど現像部トナー検知センサ４１の異常が発生すると、受光素子４８に光が入らないため、センサ波形５０Ｃは常時トナーあり状態となる。これに対し、現像部８Ａ内においてトナーが満杯状態になり、トナーの喫水面が発光素子４７と受光素子４８の光路より高い位置になってしまうと、センサ波形５０Ｄは多少の変化はあるものの、閾値５１以下になることはなく、現像部トナー検知センサ４１の異常時と同様に、常時トナーあり状態となる。
【００３３】
ここで、従来においては、現像部トナー検知センサ４１に異常があるのか、現像部８Ａ内においてトナーが満杯状態になっているのかを判別できないため、常時トナーあり状態が検出された場合は、本来であれば印刷継続可能な場合においても、印刷停止しなければならず、画像形成装置を適切に動作させることができない。そこで、本実施形態では、現像部トナー検知センサ４１の出力電圧（現像部８Ａ内のトナー量であると捉えることもできる）のばらつきを示す値に基づいて、現像部トナー検知センサ４１に異常があるのか、現像部８Ａ内においてトナーが満杯状態になっているのかを判別する。以下、具体的に説明する。
【００３４】
図８は、画像形成装置１の機能構成例を示すブロック図である。図８に示すように、画像形成装置１は、第１検出部１０１と、判断部１０２と、第１制御部１０３と、第２制御部１０４と、トナー補給部１０５とを備える。第１検出部１０１は、現像部８内のトナー量を検出する機能を有する。この例では、第１検出部１０１は、前述の現像部トナー検知センサ（４１，４２，４３，４４）により実現される。
【００３５】
判断部１０２は、予め定められた期間内の複数のサンプリングタイミングの各々において第１検出部１０１により検出されたトナー量のばらつきを示す値に基づいて、第１検出部１０１に異常が発生しているのか、現像部８内においてトナーが満杯状態であるのかを判断する。本実施形態では、判断部１０２は、各サンプリングタイミングで第１検出部１０１により検出されたトナー量が第１閾値を上回り、かつ、各サンプリングタイミングで第１検出部１０１により検出されたトナー量のばらつきを示す値が第２閾値以下の場合は、第１検出部１０１に異常が発生していると判断する。一方、判断部１０２は、各サンプリングタイミングで第１検出部１０１により検出されたトナー量が第１閾値を上回り、かつ、各サンプリングタイミングで第１検出部１０１により検出されたトナー量のばらつきを示す値が第２閾値を上回る場合は、現像部８内においてトナーが満杯状態であると判断する。
【００３６】
より具体的には、以下のとおりである。図９は、第１検出部１０１の異常時（現像部トナー検知センサの異常時）と、現像部８内においてトナーが満杯状態時との受光素子４８の出力電圧値（第１検出部１０１で検出されたトナー量とみなすことができる）の波形を例示した図である。以下、第１検出部１０１で検出されたトナー量のばらつき（受光素子４８の出力電圧値のばらつき）による第１検出部１０１の異常とトナー満杯の判別方法を説明する。この例では、現像部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ内部の受光素子４８は電圧を複数値で取得可能なデバイスを用いることとする。この例では、発光素子４７から照射される光に対応する基準電圧を３．３Ｖとし、アナログ値としてトナー量を検出可能な構成を用いており、トナーあり/なしの閾値５１は２．０Ｖ、トナー量検出時はサンプリング周期１０ｍｓで５０回のサンプリングを行う形態としている。この例では、閾値５１は請求項の「第１閾値」に対応し、１０ｍｓ周期のサンプリングが５０回行われる期間（以下の説明では、「サンプリング期間」と呼ぶ場合がある）は請求項の「予め定められた期間」に対応すると捉えることができる。この構成において、第１検出部１０１の異常時の電圧値例としては図９の（ａ−２）のようになり、トナー満杯の電圧値例としては図９の（ｂ−２）のようになる。ここで、第１検出部１０１の異常時の場合では電圧値はほぼ一定値を示しているが、トナー満杯の場合では０．５Ｖ程度のばらつきがあることが分かる。本実施形態では、このばらつきを示す値（分散）を以下の式で求め、この値が閾値（請求項の「第２閾値」に対応、以下の説明では、「第２閾値」と呼ぶ場合がある）を上回る場合はトナー満杯と判断する。
【数１】
2014059416.tif 000003
【００３７】
本実施形態では、上式でばらつきを求めたが、例えばサンプリング中の最大値と最小値を保持しておき、この差が一定値以内であれば第１検出部１０１に異常があると判断するなど、ばらつきが推定できる方法であればそれを用いても良い。
【００３８】
また、判断部１０２は、各サンプリングタイミングで第１検出部１０１により検出されたトナー量のばらつきを示す値に基づいて、現像部８内のトナーの有無を判断することもできる。図１０は、現像部８内のトナーが少なくなったときの受光素子４８の出力電圧値（第１検出部１０１で検出されたトナー量）の波形を例示した図である。この例では、現像部８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ内部の受光素子４８は電圧を複数値で取得可能なデバイスを用いることとする。この例では、発光素子４７から照射される光に対応する基準電圧を３．３Ｖとし、アナログ値としてトナー量を検出可能な構成を用いており、トナーあり/なしの閾値５１は２．０Ｖ、トナー量検出時はサンプリング周期１０ｍｓで５０回のサンプリングを行う形態としている。この構成において、現像部８内のトナーが少なくなったときの電圧値例としては図１０の（ａ−２），（ｂ−２）のようになる。ここで、現像部８内のトナーが空の場合では電圧値はほぼ一定値を示しているが、トナーが空ではないが少なくなった状態では１Ｖ程度のばらつきがあることが分かる。本実施形態では、このばらつきを示す値（分散）を上記の式で求め、この値が所定値より大きく、かつ、５０回のサンプリングタイミングのうち受光素子４８の出力電圧値が閾値５１を超える回数が所定数以上の場合はトナーありと判断する。
【００３９】
再び図８に戻って説明を続ける。第１制御部１０３は、判断部１０２により第１検出部１０１に異常が発生していると判断された場合、画像形成動作（印刷）を停止する制御を行う。第２制御部１０４は、前述の攪拌パドルの動作を制御する。トナー補給部１０５は、現像部８に対するトナー容器２２からのトナー補給を行う。
【００４０】
本実施形態では、上述の判断部１０２、第１制御部１０３、第２制御部１０４、トナー補給部１０５の各々の機能は、ＣＰＵ２５がＲＯＭ２６等に格納されたプログラムをＲＡＭ２７上に展開して実行することにより実現される。なお、これに限らず、例えば上述の判断部１０２、第１制御部１０３、第２制御部１０４、トナー補給部１０５の各々の機能のうちの少なくとも一部が、専用のハードウェア回路で実現される形態であってもよい。
【００４１】
次に、図１１を参照しながら、画像形成装置１の動作例を説明する。図１１は、画像形成装置１の動作例を示すフローチャートである。まず、第２制御部１０４は、攪拌パドルを回転させる制御を行うことで現像部８内のトナーを攪拌する（ステップＳ２０１）。本実施形態では、攪拌パドルの回転速度は１４５ｍｍ／ｓｅｃに設定される。そして、第１検出部１０１はトナー量の検出を開始する（ステップＳ２０２）。本実施形態では、１０ｍｓごとのサンプリングタイミングに到達するたびに、発光素子４７は受光素子４８へ向けて光を出射し、受光素子４８は、受光した光量に応じた電圧信号を出力する。この例では、受光素子４８から出力される電圧信号は判断部１０２へ渡される。サンプリング期間の経過後（サンプリングタイミングの回数が５０回に到達した後）、判断部１０２は、５０回のサンプリングタイミングのうちトナーなしが検出された回数（つまり、受光素子４８から出力された電圧値が閾値５１以下である回数）が所定回数以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。本実施形態では、所定回数を４０回に設定しているが、これに限られるものではない。
【００４２】
トナーなしが検出された回数が所定回数以上であると判断された場合（ステップＳ２０３の結果：ＹＥＳの場合）、トナー補給部１０５は、現像部８に対するトナー補給を行う（ステップＳ２０４）。一方、トナーなしが検出された回数が所定回数以上ではないと判断された場合（ステップＳ２０３の結果：ＮＯの場合）、判断部１０２は、常時トナーありか否か、つまり、各サンプリングタイミングで受光素子４８から出力された電圧値が閾値５１を上回るか否かを判断する（ステップＳ２０５）。
【００４３】
常時トナーありではないと判断した場合（ステップＳ２０５の結果：ＮＯの場合）、処理は終了する。一方、常時トナーありと判断した場合（ステップＳ２０５の結果：ＹＥＳの場合）、判断部１０２は、トナー量のばらつきを示す値が第２閾値を上回るか否かを判断する（ステップＳ２０６）。本実施形態では、判断部１０２は、各サンプリングタイミングで受光素子４８から出力された電圧値のばらつきを示す分散が第２閾値を上回るか否かを判断する。そして、その分散が第２閾値以下であると判断した場合（ステップＳ２０６の結果：ＮＯの場合）、判断部１０２は、第１検出部１０１に異常が発生していると判断し、処理はステップＳ２０７に移行する。ステップＳ２０７では、第１制御部１０３は、印刷を停止する制御を行う。一方、各サンプリングタイミングで受光素子４８から出力された電圧値のばらつきを示す分散が第２閾値を上回ると判断した場合（ステップＳ２０６の結果：ＹＥＳの場合）、判断部１０２は、現像部８内においてトナーが満杯状態であると判断し、処理を終了する。
【００４４】
本実施形態では、トナー満杯と判断された場合、トナー補給動作は行われず、不要な印刷停止をすることなく印刷を継続することが可能となる。一方、第１検出部１０１に異常があると判断された場合は、実際に現像部８内にどれだけトナーが残存しているのか判断できず、現像部８内にトナーが入っていない可能性もあるため、直ちに印刷を停止する。
【００４５】
以上に説明したように、本実施形態では、第１検出部１０１（現像部トナー検知センサ）により検出されたトナー量のばらつきを示す値（分散）に基づいて、第１検出部１０１に異常が発生しているのか、現像部８内においてトナーが満杯状態であるのかを判断する。より具体的には、各サンプリングタイミングで第１検出部１０１により検出されたトナー量が閾値５１を上回り、かつ、各サンプリングタイミングで第１検出部１０１により検出されたトナー量のばらつきを示す値が第２閾値以下の場合は、第１検出部１０１に異常が発生していると判断する。一方、各サンプリングタイミングで第１検出部１０１により検出されたトナー量が閾値５１を上回り、かつ、各サンプリングタイミングで第１検出部１０１により検出されたトナー量のばらつきを示す値が第２閾値を上回る場合は、現像部８内においてトナーが満杯状態であると判断する。本実施形態によれば、第１検出部１０１に異常が発生しているのか、現像部８内においてトナーが満杯状態であるのかを正確に判別できるので、画像形成装置１を適切に動作させることができる。
【００４６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。上述の第１実施形態と共通する部分については適宜に説明を省略する。第２実施形態では、判断部１０２により第１検出部１０１に異常が発生していると判断された場合、第２制御部１０４は、攪拌パドルによる攪拌の速度を増速する制御を行う機能を有する点で上述の第１実施形態と相違する。ここでは、現像部８内のトナーを攪拌しながらトナー量のばらつきを検出することから、意図的にばらつきが大きくなるように設定した状態で、再度トナー量を検出することで、第１検出部１０１に異常が発生しているか否かの判断精度を向上させることができる。第２実施形態では、攪拌パドルの回転速度を増速させることにより、トナー量のばらつきが大きくなる状態を作り出している。
【００４７】
図１２は、第２実施形態の画像形成装置の動作例を示すフローチャートである。図１２のステップＳ３０１〜ステップＳ３０６の内容は、図１１のステップＳ２０１〜ステップＳ２０６の内容と同様なので、詳細な説明は省略する。ステップＳ３０６において、トナー量のばらつきを示す値が第２閾値以下であると判断された場合（ステップＳ３０６の結果：ＮＯの場合）、第２制御部１０４は、攪拌パドルの回転速度を増速可能であるか否かを判断する（ステップＳ３０７）。攪拌パドルの回転速度を増速可能ではないと判断した場合（ステップＳ３０７の結果：ＮＯの場合）、処理はステップＳ３０９に移行する。ステップＳ３０９では、第１制御部１０３は、印刷を停止する制御を行う。
【００４８】
一方、攪拌パドルの回転速度を増速可能であると判断した場合（ステップＳ３０７の結果：ＹＥＳの場合）、第２制御部１０４は、攪拌パドルの回転速度を増速する制御を行う（ステップＳ３０８）。本実施形態では、第２制御部１０４は、ばらつきが最も大きくなるように、攪拌パドルのモータの回転速度を設定する。より具体的には、第２制御部１０４は、モータの回転速度を上限値（この例では２００ｍｍ／ｓｅｃ）に設定する。ステップＳ３０８の後、処理はステップＳ３０１に移行し、ステップＳ３０１以降の処理が繰り返される。そして、再度、トナー量のばらつきを示す値が第２閾値以下であると判断された場合（ステップＳ３０６の結果：ＮＯの場合）は、ステップＳ３０７の結果も否定となり、印刷を停止する（ステップＳ３０９）。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。上述の各実施形態と共通する部分については適宜に説明を省略する。図１３は、第３実施形態の画像形成装置１００の機能構成例を示す図である。図１３に示すように、画像形成装置１００は、第２検出部１０６と第３制御部１０７をさらに備える。第２検出部１０６は、トナー画像の濃度を検出する機能を有する。この例では、第２検出部１０６は、前述のトナー濃度センサ７０により実現される。第３制御部１０７は、判断部１０２により第１検出部１０１に異常が発生していると判断された場合において、第２検出部１０６により検出されたトナー画像の濃度が正常である場合は、画像形成動作を継続する制御を行う。
【００５０】
図１４は、画像形成装置１００の動作例を示すフローチャートである。図１４のステップＳ４０１〜ステップＳ４０６の内容は、図１１のステップＳ２０１〜ステップＳ２０６の内容と同様なので、詳細な説明は省略する。ステップＳ４０６において、トナー量のばらつきを示す値が第２閾値以下であると判断された場合（ステップＳ４０６の結果：ＮＯの場合）、つまり、判断部１０２により第１検出部１０１に異常が発生していると判断された場合、第３制御部１０７は、次のページの印刷要求があるか否かを確認する（ステップＳ４０７）。次のページの印刷要求が無い場合（ステップＳ４０７の結果：ＮＯの場合）、処理はステップＳ４１１に移行する。ステップＳ４１１では、第１制御部１０３は、印刷を停止する制御を行う。
【００５１】
一方、次のページの印刷要求がある場合（ステップＳ４０７の結果：ＹＥＳの場合）、第２検出部１０６は、トナー画像の濃度検出を行う（ステップＳ４０８）。次に、第３制御部１０７は、第２検出部１０６により検出されたトナー画像の濃度が正常であるか否かを判断する（ステップＳ４０９）。第２検出部１０６により検出されたトナー画像の濃度が正常であると判断した場合（ステップＳ４０９の結果：ＹＥＳの場合）、第３制御部１０７は、印刷を継続する制御を行う（ステップＳ４１０）。その後、処理はステップＳ４０７に移行し、ステップＳ４０７以降の処理が繰り返され、印刷ジョブの切れ目まで（次ページの印刷要求が無くなるまで）は印刷が継続される。
【００５２】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。上述の各実施形態と共通する部分については適宜に説明を省略する。図１５は、第４実施形態の画像形成装置２００の機能構成例を示す図である。図１５に示すように、画像形成装置２００は、第４制御部１０８をさらに備える。第４制御部１０８は、判断部１０２により現像部８内においてトナーが満杯状態であると判断された場合、現像部８内のトナーを強制的に吐き出す制御を行う。
【００５３】
ここで、トナー満杯と判断された場合、想定より多い量のトナーが補給されているか、又はトナー消費量が想定より少ない状態となっていることが分かる。いずれの場合においても、現像部８内のトナー量と補給トナー量の割合が狙い通りの制御ができておらず、画像品質の低下が懸念されるので、トナー満杯と判断された場合は、現像部８内のトナーを強制的に吐出すことで、現像部８内のトナー量を調整し、画像品質を安定させる。
【００５４】
図１６は、画像形成装置２００の動作例を示すフローチャートである。図１６のステップＳ５０１〜ステップＳ５０６の内容は、図１１のステップＳ２０１〜ステップＳ２０６の内容と同様なので、詳細な説明は省略する。ステップＳ５０６において、トナー量のばらつきを示す値が第２閾値を上回ると判断された場合（ステップＳ５０６の結果：ＹＥＳの場合）、つまり、判断部１０２により現像部８内においてトナーが満杯状態であると判断された場合、第４制御部１０８は、現像部８内のトナーを強制的に吐き出す制御を行う（ステップＳ５０８）。一方、トナー量のばらつきを示す値が第２閾値以下であると判断された場合（ステップＳ５０６の結果：ＮＯの場合）、つまり、判断部１０２により第１検出部１０１に異常が発生していると判断された場合、第１制御部１０３は、印刷を停止する制御を行う（ステップＳ５０７）。
【００５５】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。上述の各実施形態と共通する部分については適宜に説明を省略する。図１７は、第５実施形態の画像形成装置３００の機能構成例を示す図である。図１７に示すように、画像形成装置３００は、第２検出部１０６と第５制御部１０９とをさらに備える。
【００５６】
第２検出部１０６は、トナー画像の濃度を検出する機能を有する。この例では、第２検出部１０６は、前述のトナー濃度センサ７０により実現される。第５制御部１０９は、判断部１０２により現像部８内のトナーが満杯状態であると判断された場合、第２検出部１０６により検出されたトナー画像の濃度に基づいて、トナーの濃度調整を実行する制御を行う。トナーの濃度調整は、公知の様々な技術を利用可能である。
【００５７】
ここで、トナー満杯と判断された場合、想定より多い量のトナーが補給されているか、又はトナー消費量が想定より少ない状態となっていることが分かる。いずれの場合においても、現像部８内のトナー量と補給トナー量の割合が狙い通りの制御ができておらず、画像品質の低下が懸念される。そこで、本実施形態では、前述のトナー濃度センサ７０を使い、トナーかすれの発生を確認し、トナーがかすれていれば、トナーの濃度調整を実行することで、画像品質を保つことができる。
【００５８】
図１８は、画像形成装置３００の動作例を示すフローチャートである。図１８のステップＳ６０１〜ステップＳ６０６の内容は、図１１のステップＳ２０１〜ステップＳ２０６の内容と同様なので、詳細な説明は省略する。ステップＳ６０６において、トナー量のばらつきを示す値が第２閾値以下であると判断された場合（ステップＳ６０６の結果：ＮＯの場合）、第１制御部１０３は、印刷を停止する制御を行う（ステップＳ６０７）。
【００５９】
一方、ステップＳ６０６において、トナー量のばらつきを示す値が第２閾値を上回ると判断された場合（ステップＳ６０６の結果：ＹＥＳの場合）、つまり、判断部１０２により現像部８内においてトナーが満杯状態であると判断された場合、第２検出部１０６は、トナー画像の濃度検出を行う（ステップＳ６０８）。次に、第５制御部１０９は、第２検出部１０６により検出されたトナー画像の濃度が正常であるか否かを判断する（ステップＳ６０９）。第２検出部１０６により検出されたトナー画像の濃度が正常ではないと判断した場合（ステップＳ６０９の結果：ＮＯの場合）、第５制御部１０９は、トナーの濃度調整を実行する制御を行う（ステップＳ６１０）。
【００６０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述の各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。本発明は、上述の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述の各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００６１】
なお、上述の実施形態のＣＰＵ２５が実行するプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
【００６２】
さらに、上述の実施形態のＣＰＵ２５が実行するプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の実施形態のＣＰＵ２５が実行するプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１  画像形成装置
２  作像ユニット
５  感光体
８  現像部
１２  転写ベルト
４１  現像部トナー検知センサ
４２  現像部トナー検知センサ
４３  現像部トナー検知センサ
４４  現像部トナー検知センサ
４７  発光素子
４８  受光素子
７０  トナー濃度センサ
１００  画像形成装置
１０１  第１検出部
１０２  判断部
１０３  第１制御部
１０４  第２制御部
１０５  トナー補給部
１０６  第２検出部
１０７  第３制御部
１０８  第４制御部
１０９  第５制御部
２００  画像形成装置
３００  画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６４】
【特許文献１】特開２００６−６５０７９号公報
【特許文献２】特開２００７−０２５５６３号公報
【図１】
2014059416.tif 000004
【図２】
2014059416.tif 000005
【図３】
2014059416.tif 000006
【図４】
2014059416.tif 000007
【図５】
2014059416.tif 000008
【図６】
2014059416.tif 000009
【図７】
2014059416.tif 000010
【図８】
2014059416.tif 000011
【図９】
2014059416.tif 000012
【図１０】
2014059416.tif 000013
【図１１】
2014059416.tif 000014
【図１２】
2014059416.tif 000015
【図１３】
2014059416.tif 000016
【図１４】
2014059416.tif 000017
【図１５】
2014059416.tif 000018
【図１６】
2014059416.tif 000019
【図１７】
2014059416.tif 000020
【図１８】
2014059416.tif 000021